DE2900724A1

DE2900724A1 - Vacuum coating of substrates - on conveyor passing vacuum chambers with glow discharge polymerisation and metal vapour deposition

Info

Publication number: DE2900724A1
Application number: DE19792900724
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Phys Behn; Hermann Dr Ing Heywang; Horst Dipl Phys Pachonik
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1979-01-10
Filing date: 1979-01-10
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2900724C2

Abstract

Substrates receive alternately layers of glow-discharge polymer and of metal by passing them from one vacuum chamber with a glow discharge section to a second vacuum chamber with a metal evaporator via a vacuum lock. They are transported on an endless chain which runs over two sprockets and has in each straight strand a glow discharge section. The endless chain has carrier links with sealing blocks between them. This eliminates any possible contact of the substrates with air between the operational stages. Large and rigid substrates can be coated without excessive space requirements. The vacuum lock seals are more simple to produce than for plants with a revolving drum.

Description

Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten im VakuumDevice for coating substrates in a vacuum

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten im Vakuum, welche zumindest zwei Vakuumkammern und zwischen diesen angeordnete Vakuumschleusen enthält, in der eine Transporteinrichtung für das zu beschichtende Substrat von einer ersten Kammer in eine zweite Kammer und wieder zurück in die erste Kammer geführt wird und in der die zweite Kammer eine Einrichtung zur Metallbeschichtung enthält.The present invention relates to a device for coating of substrates in vacuum, which at least two vacuum chambers and between them contains arranged vacuum locks, in which a transport device for the to coating substrate from a first chamber to a second chamber and again is passed back into the first chamber and in which the second chamber has a device for metal coating.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-AS 10 09 883 bekannt. In der dort dargestellten Vorrichtung wird ein bandförmiger Träger von einer Vorratsrolle in der ersten Kammer abgewickelt, an eine Trommel angelegt, an dieser Trommel anliegend durch eine erste Vakuumschleuse geführt, von der Trommel abgenommen und einer Metallisierungseinrichtung zugeführt, wieder an dieselbe Trommel angelegt und durch eine zweite Schleuse in die erste Vakuumkammer zurückgeführt. Dieselbe Patentschrift zeigt außerdem eine Vorrichtung, in der eine Folie von einer Vorratsrolle in einer ersten Kammer abgewickelt, geradlinig durch eine erste Schleuse, eine zweite Vakuumkammer mit einer Netallisierungseinrichtung, eine zweite Vakuumschleuse hindurchgeführt wird und in einer dritten Vakuumkammer auf eine Vorratsrolle aufgewickelt wird.Such a device is known from DE-AS 10 09 883. In the device shown there is a tape-shaped carrier from a supply roll unwound in the first chamber, applied to a drum, resting against this drum passed through a first vacuum lock, removed from the drum and a metallization device fed, applied again to the same drum and through a second lock in returned to the first vacuum chamber. The same patent also shows one Device in which a film is unwound from a supply roll in a first chamber, straight forward through a first lock, a second vacuum chamber with a netallization device, a second vacuum lock passed through and is wound onto a supply roll in a third vacuum chamber.

Die beiden Kammern, welche die Vorratsrollen enthalten, enthalten auch Je eine Glimmelektrode, mit Hilfe derer die Folie vor der Metallisierung vorbehandelt wird, um die Haftfestigkeit der Metallisierung zu verbessern.The two chambers that contain the supply rolls contain Also one glow electrode each, with the help of which the foil is pretreated before metallization to improve the bond strength of the metallization.

Diese Vorrichtungen sind zum Aufbringen nur einer Metallschicht auf eine aufrollbare, gegenüber dem Weg in den drei Vakuumkammern lange Folie bestimmt. Zur Beschichtung von Substraten mit Abmessungen, wie sie in elektronischen Geräten üblich sind, sind diese Vorrichtungen nicht geeignet.These devices are designed to apply just a layer of metal a rollable film, which is long opposite the path in the three vacuum chambers, is determined. For coating substrates with dimensions such as those used in electronic devices are common, these devices are not suitable.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, auf Substrate, die sich nicht im Bandverfahren verarbeiten lassen, abwechselnd Glimmpolymerisatschichten und Metallschichten aufzubringen, ohne daß das Substrat zwischendurch mit der Atmosphäre oder anderen storenden Gasen in Berührung kommt.The object on which the present invention is based exists in it, alternately on substrates that cannot be processed using the tape method Apply glow polymer layers and metal layers without removing the substrate in between comes into contact with the atmosphere or other interfering gases.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Transporteinrichtung eine endlose Kette von starren Trägern und zwischen diesen angeordnete Dichtungsblöcke enthält, daß diese Kette über zwei Kettenräder umgelenkt wird, daß zwischen den Kettenrädern in Bereichen, in denen die Kette sich geradlinig bewegt, jeweils zumindest eine Glimmentladungsstrecke und eine Vakuumschleuse angeordnet sind, daß die Vakuumschleusen die erste Vakuumkammer von der zweiten trennen, daß Einrichtungen zur exakten Führung der Kette zumindest im Bereich der Vakuumschleusen vorhanden sind und daß zumindest im Be- reich der Glimmentladungsstrecken Einrichtungen zur KUhlung der Substrate angeordnet sind.According to the invention, this object is achieved in the case of a device as described in the introduction described type solved in that the transport device is an endless chain of rigid supports and sealing blocks arranged between them contains that this chain is deflected over two sprockets that between the sprockets in areas where the chain moves in a straight line, at least one at a time Glow discharge path and a vacuum lock are arranged that the vacuum locks separate the first vacuum chamber from the second, that means for precise guidance the chain are present at least in the area of the vacuum locks and that at least in the in the area of glow discharge paths, cooling facilities of the substrates are arranged.

Diese Vorrichtung hat den Vorteil; daß' auch starre, großflächige Träger beschichtet werden können, daß die Durchlaufgeschwindigkeit und die Durchsatzmenge sehr groß gewählt werden können, ohne daß der Platzbedarf übermäßig groß wird. Die Führung der Kettenglieder im Bereich der Vakuumschleusen kann sehr exakt gestaltet werden, da sich im Gegensatz zu einer Schleuse am Umfang einer Trommel kaum Additionen von Toleranzen ergeben und da eine geradlinige Fläche einer Schleusenbacke mit vertretbarem Aufwand sehr viel exakter hergestellt werden kann als eine zylindermantelförmige.This device has the advantage; that 'also rigid, large-area Carriers can be coated that the throughput speed and the throughput rate can be chosen to be very large without the space requirement being excessively large. the The guidance of the chain links in the area of the vacuum locks can be designed very precisely because, in contrast to a lock, there are hardly any additions on the circumference of a drum of tolerances and there a linear surface of a lock jaw with a reasonable Effort can be produced much more precisely than a cylinder jacket-shaped.

Vorteilhaft sind die Kettenräder übereinander angeordnet, so daß die Kette zwischen den Kettenrädern zumindest annähernd senkrecht verläuft, die Glimmpolymerisationsstrecken befinden sich dann auf beiden Seiten der Kettenräder über den Vakuumschleusen, die Einrichtung zur Metallbeschichtung ist unter dem unteren Kettenrad angeordnet. Dadurch kann die Beschickung der Vorrichtung von oben erfolgen. Die Metallisierung erfolgt unten, was insbesondere für eine Metallbedampfung günstig ist. Eine vorteilhafte Abdichtung wird erreicht, indem die Dichtungsblöcke an Schleusenbacken entlanglaufen und indem die Schleusenbacken länger sind als der Abstand zwischen zwei Dichtungsblöcken.Als Länge der Schleusenbacken wird hier ihre Ausdehnung in der Laufrichtung der Kette verstanden. Der Abstand zwischen den Schleusenbacken und den Dichtungsblöcken kann ohne besondere Schwierigkeiten auf nur etwa 0,3 mm eingestellt werden, da die Führung der Kette im geradlinigen Teil mit einer entsprechenden Genauigkeit ohne Schwierigkeiten möglich ist.The chain wheels are advantageously arranged one above the other so that the The chain between the sprockets runs at least approximately vertically, the glow polymerization lines are then located on both sides of the sprockets above the vacuum locks, the Metal plating equipment is located under the lower sprocket. Through this the device can be loaded from above. The metallization takes place below, which is particularly favorable for metal vapor deposition. An advantageous one Sealing is achieved by running the sealing blocks along the sluice jaws and in that the sluice jaws are longer than the distance between two sealing blocks The length of the lock jaws is their extension in the running direction of the chain Understood. The distance between the sluice jaws and the sealing blocks can can be adjusted to only about 0.3 mm without any particular difficulty, as the guide the chain in the rectilinear part with a corresponding accuracy without difficulty is possible.

Eine gleichmäßige Länge der Kettenglieder wird erreicht, indem Jeweils ein Träger und ein Dichtungsblock starr miteinander verbunden sind. Dadurch ist es möglich, die Kettenräder relativ einfach zu gestalten.An even length of the chain links is achieved by using each a carrier and a sealing block are rigidly connected to one another. This is it possible to make the sprockets relatively simple.

Eine einfach Ausführungsform der Kette ist gegeben, indem die Kettenglieder mit einem biegsamen Band auf der Innenseite der endlosen Kette stoffschlüssig verbunden sind. Das Band verbindet so die Kettenglieder miteinander. Es ergibt auf einfache Weise eine ausreichende Abdichtung im Bereich der Vakuumschleusen.A simple embodiment of the chain is given by the chain links firmly connected with a flexible band on the inside of the endless chain are. The belt connects the chain links with one another. It turns out to be simple Way, a sufficient seal in the area of the vacuum locks.

Vorteilhaft sind die Träger kastenförmig ausgebildet und enthalten Blendensysteme und Halterungen für die Substrate. So stellt Jeder Träger ein abgeschlossenes System dar, welches speziell dimensioniert oder für eine Reparatur ausgetauscht werden kann. Diese Ausführung mit den kastenförmigen Trägern wird vorteilhaft so ausgebildet, daß die kastenförmigen Träger Steuereinrichtungen enthalten, welche die Blenden seitlich nach links oder rechts verschieben können, daß diese Steuereinrichtungen in Laufrichtung der Kette zwischen den Glimmelektroden und der Metallisierungseinrichtung die Verschiebung auslösen und daß die Blenden in drei definierte Stellungen verschiebbar sind, daß von diesen drei Stellungen eine in den Glimnpolymerisationsstrecken eingehalten wird und daß je eine nach links bzw. rechts gegenüber der genannten verschobene Stellung in der Metallisierungsstrecke eingestellt werden kann. Vorteilhaft beträgt dabei der Abstand zwischen Jeweils zwei benachbarten Stellungen etwa 0,2 mm.Dieser Abstand kann bei Verwendung der verschiebbaren Blenden eingehalten werden, da für alle Streifen dieselbe Blende zum Einsatz kommt, also Toleranzen der Blendenabmessungen keine Rolle spielen.The carriers are advantageously designed and contained in the form of a box Panel systems and holders for the substrates. So each carrier represents a closed one System that is specially dimensioned or exchanged for repair can be. This version with the box-shaped beams is advantageous designed that the box-shaped carrier contain control devices which the diaphragms can move laterally to the left or right that these control devices in the running direction of the chain between the glow electrodes and the metallization device trigger the shift and that the diaphragms can be moved into three defined positions are that one of these three positions is maintained in the glow polymerization lines is and that one shifted to the left or right with respect to the aforementioned Position in the metallization can be adjusted. Is advantageous the distance between two adjacent positions is about 0.2 mm Distance can be maintained when using the sliding panels, as for the same diaphragm is used for all strips, i.e. tolerances of the diaphragm dimensions does not matter.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to a figure.

Sie ist nicht auf das in der Figur gezeigte Beispiel beschränkt.It is not limited to the example shown in the figure.

Die Figur zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in teilweise gebrochener Ansicht schematisch.The figure shows a device according to the invention in partially broken form Schematic view.

Eine Kette wird gebildet, indem auf eine biegsame Folie 1 Träger 2 und Dichtungsblöcke 3 aufgeklebt sind. Je ein Träger 2 ist mit einem Dichtungsblock 3 starr verbunden.A chain is formed by placing carrier 2 and sealing blocks 3 are glued on. One carrier 2 is provided with a sealing block 3 rigidly connected.

Die so gebildeten Kettenglieder durchlaufen gemäß Pfeilrichtung A zunächst eine Glimmpolymerisationsstrecke 4 mit einer Glimmpolymerisationselektrode 5, dann eine erste Vakuumschleuse, welche aus den Backen 6 und 7 gebildet ist. Zwischen den Backen 6 und 7 wird in Pfeilrichtung C Restgas abgesaugt. Kühleinrichtungen 8 dienen gleichzeitig als Führung der Kettenglieder im Bereich der Glimmpolymerisationsstrecken 4 bzw. 12 und im Bereich der Backen 6 und 7 der ersten bzw. 10 und 11 der zweiten Vakuumschleuse. Auf dem nicht dargestellten unteren Kettenrad passieren die Kettenglieder den Metallverdampfer 9, anschlieBend die aus den Backen 10 und 11 gebildete zweite Vakuumschleuse, wobei zwischen den Backen 10 und 11 in Richtung D Restgas abgesaugt wird. In der Glimmpolymerisationszone 12 im Bereich der Glimmpolymerisationselektrode 13 wird eine zweite Polymerisatschicht aufgebracht. Durch die in Pfeilrichtung B rotierende Bürste 14 wird der Niederschlag von den Dichtungsblöcken 3 entfernt und über ein Ableitblech 15 abgeführt. Die Bürste 14 kannzeitweise von den Dichtungsblöcken 3 abgehoben sein. Eine Beschichtungseinrichtung 16 beschichtet die Dichtungsblöcke mit Ol, um den Niederschlag auf den Dichtungsblöcken gering zu halten und die Reinigung der Dichtungsblöcke zu erleichtern. Die geradlinige Führung der Kettenglieder durch die KUhl- und Führungseinrichtung 8 ist so exakt durchführbar, daß zwischen den Dichtungsblöcken 3 und den Backen 6, 7, 10, 11 ein Spalt von nur 0,3 mm ausreicht. Nach dem Aufbringen einer entsprechenden Zahl von Schichten durch ein mehrmaliges Umlaufen der nicht dargestellten Substrate können diese im oberen Bereich der Anlage besonders vorteilhaft entnommen werden.The chain links formed in this way run through in the direction of arrow A. first a glow polymerization section 4 with a glow polymerization electrode 5, then a first vacuum lock, which is formed from the jaws 6 and 7. Between the jaws 6 and 7 residual gas is sucked off in the direction of arrow C. Cooling devices 8 also serve as a guide for the chain links in the area of the glow polymerization lines 4 or 12 and in the area of the jaws 6 and 7 of the first and 10 and 11 of the second Vacuum lock. The chain links pass on the lower sprocket, not shown the metal evaporator 9, then the second formed from the jaws 10 and 11 Vacuum lock, with residual gas sucked off between the jaws 10 and 11 in the direction D. will. In the glow polymerization zone 12 in the area of the glow polymerization electrode 13 a second polymer layer is applied. Through the direction of arrow B rotating brush 14 removes the precipitate from the sealing blocks 3 and Discharged via a deflector plate 15. The brush 14 can temporarily be removed from the sealing blocks 3 must be lifted. A coating device 16 coats the sealing blocks with oil to keep the precipitation on the sealing blocks low and the cleaning of the sealing blocks to facilitate. The straightforward leadership the Chain links through the cooling and guiding device 8 can be carried out precisely, that between the sealing blocks 3 and the jaws 6, 7, 10, 11 a gap of only 0.3 mm is sufficient. After applying a corresponding number of layers through repeated revolving of the substrates (not shown) can these in the upper Area of the system can be taken particularly advantageously.

Das Monomere wird in Pfeilrichtung E bzw. F in die Glimmpolymerisationsstrecken 4 bzw. 12 eingeblasen. Das Restgas wird in Pfeilrichtung G bzw. H abgesaugt.The monomer is in the direction of arrow E or F in the glow polymerization routes 4 or 12 blown in. The residual gas is sucked off in the direction of arrow G or H, respectively.

Die Substrate können entweder auf den Trägern 2 befestigt sein oder aber die Träger 2 sind kastenförmig aufgebaut, so daß die Substrate in den Trägern 2 untergebracht werden können. In diesem Fall enthalten die Träger 2 vorteilhaft zusätzlich ein Blendensystem und Steuereinrichtungen, welche das Blendensystem zwischen den Glimmpolymerisationsstrecken 4 bzw. 12 und der Metallisierurgsstelle im Bereich des Metallverdampfers 9 verschieben.The substrates can either be attached to the carriers 2 or but the carriers 2 are box-shaped so that the substrates are in the carriers 2 can be accommodated. In this case, the carriers 2 advantageously contain in addition, a panel system and control devices, which the panel system between the glow polymerization lines 4 and 12 and the metallization point in the area of the metal evaporator 9.

Die Backen 6 und 7 bzw. 10 und 11 der Vakuumschleusen trennen die Vakuumkammern I und II voneinander. Die Vakuumkammer I enthält den für die Glimmpolymerisation optimalen Restgasdruck, die Vakuumkammer II den für die Metallisierung optimalen Restgasdruck. Diese Drücke können sich um einige Zehnerpotenzen unterscheiden.The jaws 6 and 7 or 10 and 11 of the vacuum locks separate the Vacuum chambers I and II from each other. The vacuum chamber I contains the one for the glow polymerization optimum residual gas pressure, vacuum chamber II the optimum for metallization Residual gas pressure. These pressures can differ by a few powers of ten.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit geradlinigen Glimmpolymerisationsstrecken gewährleistet u.a. eine sehr gleichmäßige Glimmentladung, da die Glimmentladung stark von dem Jeweiligen Abstand zwischen der Glimmelektrode und dem Substrat abhängt. Auf einem Rad beispielsweise würden großflächige ebene Substrate im Bereich ihrer Fläche relativ stark unterschiedliche Abstände zu den Glimmelektroden aufweisen, wodurch eine störende Un- gleichmäßigkeit der Glimmpolymerisationsschichten entstehen würde.The arrangement according to the invention with straight glow polymerization routes guarantees, among other things, a very even glow discharge, since the glow discharge depends strongly on the respective distance between the glow electrode and the substrate. On a wheel, for example, large flat substrates would be in the area of their The surface have relatively strongly different distances to the glow electrodes, causing a disruptive uniformity of the glow polymerization layers would arise.

10 Patentansprüche 1 Figur10 claims 1 figure

Claims

Patent claims 3. Device for coating substrates in a vacuum, which at least two vacuum chambers and vacuum locks arranged between them contains, in which a transport device, the substrate to be coated by a first chamber into a second chamber and back again into the first chamber, and in which the second chamber contains means for metal plating, d a d u r ch g e k e n n n z e i c h n e t that the transport device is an endless one Chain of rigid supports (2) and sealing blocks arranged between them (3) contains that this chain is deflected over two sprockets that between the sprockets in areas where the chain moves in a straight line, respectively at least one glow discharge path (4, 12) and a vacuum lock are arranged are that the vacuum lock separates the first vacuum chamber (I) from the second (II), that devices for the exact guidance of the chain at least in the area of the vacuum locks are present and that at least in the area of the glow discharge facilities for Cooling the substrates are arranged.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the chain wheels are arranged one above the other, so the chains fit between the sprockets at least run approximately perpendicular, that glow polymerization stretches on both Sides of the sprockets are located above the vacuum locks and that the device for metal coating is arranged under the lower sprocket.

5. Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the device for metal coating is a metal evaporator.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the sealing blocks run along the lock jaws and that the lock jaws are longer than the distance between two sealing blocks.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that between the lock jaws and the sealing blocks a distance of only about 0.3 mm remains.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that in each case a carrier and a sealing block are rigidly connected to one another.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that that the chain links with a flexible band on the inside of the endless chain are firmly connected.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the carrier are box-shaped and panel systems and brackets for the substrates included.

9. Apparatus according to claim 8, characterized in that the box-shaped Carrier control devices contain which the panels to the left or laterally can move right that these control devices in the direction of the chain the shift between the glow electrodes and the metallization device trigger and that the diaphragms can be moved into three defined positions that One of these three positions is maintained in the glow polymerisation sections and that one to the left and one to the right opposite the mentioned shifted position can be set in the metallization line.

10. Device according to one of claims 8 or 9, characterized in that that the distance between each of the outer positions to the center position is about 0.2 mm.