DE1496558C - Vakuum Aufdampfgerat mit einer im Rez pienten untergebrachten Vorrichtung zum Aus wechsein von Testglasern bei der photometri sehen Kontrolle aufgedampfter Schichten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vakuum-Aufdampfgerät mit einer im Rezipienten untergebrachten Vorrichtung zum Auswechseln von Testgläsern bei der photometrischen Kontrolle aufgedampfter Schichten mit einer außerhalb des Rezipienten angeordneten optischen Meßvorrichtung, deren Strahlengang durch den Rezipienten bis zum Testglas verläuft.

Beim Aufdampfen von mehreren Schichten muß für jede Schicht jeweils ein neues Testglas für die Kontrolle der Schichtstärke benutzt werden, damit die einzelnen Schichtstärken mit Hilfe eines optischen Strahlenganges, in welchem ein Interferenzfilter angeordnet ist, geprüft werden können.

Die bisher bekannten Einrichtungen für die photometrische Kontrolle von im Vakuum aufgedampften dünnen Schichten, bei denen die Vorrichtung zur Auswechslung der Testgläser verwendet wird, sind derart ausgeführt, daß die Achse des Meßlichtstrahlenbündels entweder senkrecht zur Ebene des Testglases verläuft, auf welches die Lichtstrahlen auffallen, oder von dieser Vertikalen abgelenkt ist, jedoch stets derart, daß sich der Einfallwinkel im Bereich zwischen 0 bis 15°, gemessen von dieser Vertikalen (Normalen) befindet. Die Wahl eines größeren Einfallwinkels würde nämlich eine Verzerrung der gemessenen Werte bedeuten,* während im Bereich des Einfallwinkels von 0 bis 15° der Einfluß der Ablenkung von der Vertikalen auf den Ergebniswert vernachlässigt werden kann.

Bei den bisher bekannten Einrichtungen zur photometrischen Kontrolle von im Vakuum aufgedampften dünnen Schichten werden die Vorrichtungen zur Auswechslung der Testgläser in verschiedener Weise ausgeführt, stets jedoch derart, daß ihre Befestigung im Rezipienten des Vakuum-Aufdampfungsgerätes sowie das mit ihnen fest verbundene Kontrollfenster fest ist, das bedeutet, daß ihr Abstand von der Aufdampfungsquelle unveränderlich ist, insoweit ihre Form für den gegebenen Messungsfall als fest angenommen wird. Wie auch die Gläser vor dem Kontrollfenster gewechselt werden mögen, stets bleibt der Abstand der Gläser im Kontrollfenster von der Aufdampfquelle der gleiche.

Dieser gleichbleibende Abstand macht es erforderlich, daß bei der Aufdampfung verschieden starker Schichten verschiedene Interferenzfilter im Strahlengang angeordnet werden müssen. Will man nun verschiedene Schichten mit unterschiedlicher Schichtstärke auftragen, so braucht man entsprechend viele Interferenzfilter. Durch das Auswechseln der Interferenzfilter leidet naturgemäß die Genauigkeit der einzelnen Schichtstärken zueinander, insbesondere dann, wenn diese Unterschiede nur geringfügig sein sollen.

Die vorliegende Erfindung schafft nun eine Möglichkeit, um mit hoher Genauigkeit geringfügige Unterschiede in den Schichtstärken herzustellen, aber auch Schichtstärkenunterschiede größerer Art mit derselben Genauigkeit zu erhalten.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß die Stärke einer aufgedampften Schicht mit dem Quadrat der Entfernung von der Aufdampfquelle sinkt. Sie nutzt diese Erkenntnis zur Herstellung verschieden großer Schichtstärken mit ein und demselben Interferenzfilter.

Die Erfindung besteht darin, daß die Vorrichtung zum Auswechseln der Testgläser im Rezipienten zur Änderung des Abstandes des jeweiligen Testglases von der Aufdampfquelle verschiebbar und verstellbar im Strahlengang der optischen Meßvorrichtung angeordnet ist.

Hierdurch wird es möglich, das in der Vorrichtung zum Auswechseln der Testgläser angeordnete Kontrollfenster auf verschiedene Abstände von der Aufdampfquelle einzustellen. Wird nun auf das Testglas eine Schicht von der Stärke einer Wellenlänge des benutzten Lichtes aufgedampft, so ist die aufgedampfte Schichtstärke auf den zu bedampfenden Objekten geringer als eine Wellenlänge, wenn der Abstand des Testglases von der Aufdampfungsquelle größer ist als der Abstand des zu bedampfenden Objektes. Die Schichtstärke auf dem zu bedampfenden Objekt ist jedoch größer als eine Wellenlänge, wenn der Abstand des Testglases von der Aufdampfquelle kleiner ist als der Abstand des zu bedampfenden Objektes. Die Schichtstärkenunterschiede entsprechen den Quadraten der Entfernungen. Hierdurch lassen sich feinste Unterschiede mit hoher Genauigkeit erreichen.
Zweckmäßig ist es, zur Einhaltung der erforderliehen Genauigkeit darauf zu achten, daß in den Randlagen der Verstellbarkeit der Vorrichtung zum Auswechseln von Testgläsern die Strahlen des Meßstrahlenbündels in einem Winkel von weniger als 15° zur Normalen liegen.

Ausführungsbeispiele der photometrischen Meßeinrichtung, einschließlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind schematisch in den Zeichnungen veranschaulicht.

Fig. 1 stellt eine photometrische Meßeinrichtung einschließlich der erfindungsgemäßen Vorrichtung dar, bei welcher der Einfallwinkel der Achse des Meßstrahlenbündels auf das Testglas 0° beträgt, gemessen von der Normalen;

F i g. 2 stellt eine ähnliche Einrichtung vor, bei welcher der Einfallwinkel der Achse des Meßstrahlenbündels auf das Testglas größer ist als 0°, im Grenzfall 15°.

Die in den Abbildungen dargestellten photometri-

sehen Einrichtungen sind an den Arbeitsraum des Vakuum-Aufdampfungsgerätes angeschlossen, welcher durch den Rezipienten 1 und die Grundplatte 2 begrenzt ist. Sie bestehen aus der Weißlichtquelle 3, einem Kondensor 4, Interferenzfiltern 5, photoempfindlichen Elementen 6, dem zu messenden Testglas 7 und der eigentlichen Vorrichtung 8 für die Auswechslung der Testgläser. Bei der Einrichtung gemäß F i g. 1 gelangt außerdem ein halbdurchlässiger Spiegel 9 zur Anwendung. In beiden Figuren sind weiter die zur Vakuum-Aufdampfung bestimmten Gegenstände 10 und die Aufdampfungsquellen 11 eingezeichnet. Den Vorschub der Vorrichtung 8 für die Auswechslung der Testgläser ermöglicht ein Betätigungsglied 12. Der Mechanismus, welcher die allmähliche Auswechslung der Testgläser ermöglicht, ist für die Funktionserläuterung der erfindungsgemäßen Einrichtung unwesentlich und ist daher der Einfachheit halber nicht eingezeichnet.

Die Achse des Meßbündels der auf das Testglas auffallenden Lichtstrahlen ist mit dem Bezugszeichen 13 bezeichnet, die Vorschubrichtung der Vorrichtung für die Auswechslung der Testgläser mit dem Bezugszeichen 14. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 ist der Einfallswinkel der Achse des Meß-Strahlenbündels senkrecht zur Ebene des Testglases und die Vorschubrichtung 14 der Vorrichtung für die Auswechslung der Testgläser ist vorteilhaft parallel zu dieser Achse. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist der Enfallswinkel der Achse des Meßbündels der Lichtstrahlen in einem Bereich zwischen 0 und 15° und die Vorschubrichtung 14 der Vorrichtung für die Auswechslung der Testgläser ist vorteilhaft parallel zu irgendwelcher der Lagen der Achse des Meßstrahlenbündels im angeführten Bereich des Einfallswinkels 0 bis 15° von der Senkrechten (Normalen).

Aus den dargestellten Ausführungsbeispielen der photometrischen Einrichtungen geht hervor, daß die Vorrichtung zur Auswechslung der Testgläser gemäß der Erfindung und damit auch das zu messende Testglas in eine beliebige, vorher wählbare Entfernung von der Mitte der früher erwähnten gedachten Kugelfläche eingestellt werden können, auf welcher die zur Vakuum-Aufdampfung bestimmten Gegenstände liegen. Bei verschiedenen Entfernungen von der Mitte dieser Kugelfläche und daher auch bei verschiedenen Entfernungen — bei rotierenden Gegenständen ist die Durchschnittsentfernung erwogen — von der Aufdampfungsquelle ist auch die Dicke der aufgetragenen Schichten auf den zur Vakuum-Aufdampfung bestimmten Gegenständen und auf dem Testglas verschieden. Bei Erfüllung der Forderungen an eine genügende Höhe des Vakuums im Arbeitsraum u. dgl. ist der Unterschied der Dicken proportional dem Unterschied der Quadrate der Entfernungen des Testglases und der aufzudampfenden Gegenstände von der Verdampfungsquelle. Wenn die Dicke unterschiedlich ist, so ist auch die optische Eigenschaft der Schichten unterschiedlich, das bedeutet auch das Extrem der Durchlässigkeit oder Reflexionsfähigkeit, welches für eine andere Wellenlänge des Lichtes bei den Gegenständen eintritt und für eine andere Wellenlänge des Lichtes beim Testglas. Das Extrem der Durchlässigkeit oder Reflexionsfähigkeit der Schichten an den Gegenständen tritt daher für eine andere Wellenlänge des Lichtes ein als die Durchlässigkeit des verwendeten Interferenzfilters. Durch geeignete Wahl der Lageeinstellung des Testglases und durch Verwendung eines einzigen Interferenzfilters kann daher das Auftragen von Schichten auf Gegenstände mit extremen optischen Eigenschaften für verschiedene Wellenlängen des Lichtes erreicht werden.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Vakuum-Aufdampfung von Schichten mit den geforderten Extremen der optischen Eigenschaften für verschiedene Wellenlängen, z. B. im ganzen Bereich des sichtbaren Spektrums, wird daher eine bedeutend geringere Anzahl von Interferenzfiltern erforderlich als bei den bisher bekannten Einrichtungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vakuum-Auf dampf gerät mit einer im Rezipienten untergebrachten Vorrichtung zum Auswechseln von Testgläsern bei der photometrischen Kontrolle aufgedampfter Schichten mit einer außerhalb des Rezipienten angeordneten optischen Meßvorrichtung, deren Strahlengang durch den Rezipienten bis zum Testglas verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Auswechseln der Testgläser im Rezipienten zur Änderung des Abstandes des jeweiligen Testglases von der Aufdampfquelle verschiebbar und verstellbar im Strahlengang der optischen Meßvorrichtung angeordnet ist.

2. Vakuum-Aufdampfgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Randlagen der Verstellbarkeit der Vorrichtung zum Auswechseln von Testgläsern die Strahlen des Meßstrahlenbündels in einem Winkel von weniger als 15° zur Normalen liegen.