DE925689C

DE925689C - Vacuum evaporation system

Info

Publication number: DE925689C
Application number: DEL13577A
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Eilenberg
Original assignee: E Leybolds Nachfolger AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1952-10-10
Filing date: 1952-10-10
Publication date: 1955-03-28

Description

Vakuum-Aufdaznpfanlage Für die thermische und kathodische Verdampfung von Metallen oder Verbindungen (im folgenden soll der Kürze halber nur immer von Metallen die Rede sein) sind im wesentlichen zwei verschiedene Arten von Apparateformen bekannt.Vacuum evaporation system For thermal and cathodic evaporation of metals or compounds (in the following, for the sake of brevity, only Metals are essentially two different types of apparatus known.

Bei der einen wird ein glockenförmiger Kessel senkrecht oder schräg nach oben von einem darunter befindlichen Bodenteil abgehoben oder der Bodenteil bei raumfester Glocke nach unten abgesenkt. Dabei können Glocke oder Boden mehr oder weniger lange zylindrische Teile aufweisen. Die Hauptdichtungsfläche bei dieser Anordnung verläuft horizontal.For one, a bell-shaped kettle is vertical or inclined lifted upwards from a bottom part located below or the bottom part with the bell fixed in place, lowered downwards. Bell or floor can do more or have less long cylindrical parts. The main sealing surface on this one Arrangement runs horizontally.

Bei der zweiten Art von Anordnungen ist die Glocke um 9o0 gegenüber der Lage bei der ersten Gruppe geneigt, so daß die Hauptdichtungsfläche senkrecht steht und entweder der glockenförmige Kessel oder der Deckel von dem jeweils anderen Teil horizontal abgefahren wird. Ein Beispiel einer Anordnung nach der ersten Art findet sich in »Industrielle Hochvakuum-Anlagen«, Technische Mitteilungen 44. Jg., Heft q., April r951, Abb. 5, während eine Anordnung mit liegendem Kessel gemäß der zweiten Art in »Modern Plastics«, April 195o, zu finden ist.In the second type of arrangement, the bell is 9o0 across the position in the first group is inclined so that the main sealing surface is perpendicular and either the bell-shaped kettle or the lid of the other Part is traversed horizontally. An example of an arrangement according to the first kind can be found in "Industrielle Hochvakuum-Anlagen", Technische Mitteilungen, Vol. 44, Issue q., April r951, Fig. 5, while an arrangement with a horizontal boiler according to the of the second type in "Modern Plastics", April 195o, can be found.

Bei den Anordnungen gemäß der ersten Art, d. h. bei Anordnungen mit stehender Glocke, wird im allgemeinen eine Stirnfläche des zylindrischen Teils bedampft. Die Bedampfung des. zylindrischen Teils ist wegen der dann notwendigen Schiffchenanordnung für thermische Verdampfung schwierig, bei Kathodenzerstäubung aber möglich. Hierdurch ist für die thermische Verdampfung bei stehender Glocke nur eine verhältnismäßig geringe ausnutzbare Fläche gegeben, nämlich eine Fläche von n r2, wenn r den Durchmesser der Stirnfläche bedeutet, während bei der liegenden Glocke ein zylindrischer Teil, d. h. eine Fläche vorn nrh-bedampft werden kann, wenn r den Durchmesser und h die Länge des Zylinders bedeuten. Diese Fläche wird also bereits bei r = h doppelt so groß. als die Stirnfläche.In the case of the arrangements according to the first type, that is to say in the case of arrangements with a standing bell, an end face of the cylindrical part is generally vaporized. The vapor deposition of the cylindrical part is difficult because of the boat arrangement required for thermal evaporation, but is possible with cathode sputtering. As a result, there is only a relatively small usable area for thermal evaporation when the bell is stationary, namely an area of n r2 if r is the diameter of the end face, while with the bell lying down, a cylindrical part, ie an area at the front, can be nrh-steamed , if r is the diameter and h is the length of the cylinder. This area is therefore already twice as large at r = h. than the face.

Bei größer werdendem Durchmesser, z. B. wenn . der Durchmesser ,größer als i m wird, wird auch die zylindrische Fläche im Verhältnis zu dem umschlossenen toten Raum immer ungünstiger, so daß man Anordnungen erstrebt, die eine bessere Raumausnutzung der Anlage ergeben. Bei diesen Überlegungen ist aber noch zu beachten, daß besonders für die thermische Verdampfung. im Hochvakuum die zu -bedampfende Fläche schattenfrei von der Verdampferquelle getroffen werden und daß der Intensitätsabfall längs der bedampften Flächen innerhalb gewisser Grenzen: bleiben muß. - -Die Erfindung erstrebt die gewünschte günstige Raumausnutzung bei hinreichend gleichmäßiger Intensitätsverteilung, welch letztere durch an sich bekannte Maßnahmen auch hier verbessert werden kann.As the diameter increases, e.g. B. if. the diameter, bigger as i becomes m, the cylindrical area in relation to the enclosed also becomes dead space more and more unfavorable, so that one strives for a better arrangement Use of space in the system. In these considerations, however, it should also be noted that that especially for thermal evaporation. the one to be vaporized in a high vacuum Surface can be hit by the evaporation source without shadows and that the decrease in intensity along the steamed surfaces within certain limits: must remain. - -The invention strives for the desired beneficial use of space with a sufficiently even distribution of intensity, which latter can also be improved here by measures known per se.

Gemäß der Erfindung sollen bei einer Vakuum-Aufdampfanlage zwei oder mehr ' zu bedampfende Flächen um eine Drehachse schwenkbar in radialer Richtung angeordnet werden, und es soll ferner die Länge der Flächen in der Radi.alrichtung, ihre geometrische Form, der Abstand der Verdampferquelle vom Drehpunkt und der Winkel 99, den zwei. der Verdampferquelle zugewendete Flächen miteinander einschließen, derart gewählt werden, daß auf den Flächen hinreichend gleichmäßige Schichtdicken des Niederschlags erzielt-werden.According to the invention, two or more 'to be vaporized surfaces are to be arranged pivotably about an axis of rotation in the radial direction in a vacuum vapor deposition system, and it should also be the length of the surfaces in the radial direction, their geometric shape, the distance of the evaporator source from the pivot point and the angle 99, the two. Enclose surfaces facing the evaporation source with one another, selected in such a way that sufficiently uniform layer thicknesses of the precipitate are achieved on the surfaces.

Zwei Ausführungsformen der Erfindung, welche diese Merkmale aufweisen,- sind in Abb. i und. 2 der Zeichnung dargestellt. Die Ausführungsform nach Abb.2 enthält ferner noch das eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darstellende Merkmal, daß die Flächen derart angeordnet sind, daß: sie wie die Blätter eines nach unten geöffneten Buches einzeln, unigelegt werden und beiderseitig bedampft werden können.Two embodiments of the invention which have these features, are in Fig. i and. 2 of the drawing. The embodiment according to Fig.2 also contains the feature representing a further embodiment of the invention, that the surfaces are arranged in such a way that: they like the leaves one down opened book individually, uncovered and can be steamed on both sides.

Die Abb. i zeigt den liegenden Kessel in-einem Schnitt senkrecht zur Längsachse des Kessels. Dabei umgibt die Kesselwand i die in der Mittelachse 2 gelagerten und unter einem Winkel 9p zueinander ärigeordneten Flächen 3: Die zu verdampfende Substanz befindet sich dabei in Schiffchen, Tiegeln -oder anderen- bekannten Verdampferquellen 4, aus denen sie thermisch verdampft wird. Dabei kann es notwendig sein,- mehrere derartige Verdampferquellen hintereinander - parallel @ zur Mittelachse anzuordnen. Ferner kann .es sich als zweckmäßig- erweisen, die Kesselwand i in der Nähe des Schiffchens mit einem entsprechenden Ansatz 5 für die Schiffchen zu versehen, damit der Abstand zwischen zu bedampfenden Flächen 3 und Verdampfer größer gewählt werden kann, ohne den Gesamtkesseldurchmesser zu erweitern. Selbstverständlich kann dies. auch dadurch erzielt werden, daß man die Mittelachse 2 exzentrisch im Kessel anordnet. Die zu bedampfenden Flächen 3 können nun um die Mittelachse 2 nacheinander über dem "oder den Verdampfern. 4 vorbeigedreht werden, und die gleichmäßige Bedampfung der Flächen 3 ist ausschließlich eine Frage des gewählten Winkels 9p, der Länge der zu bedampfenden Flächen 3, ihrer geometrischen Form und des Abstandes der Verdampferquelle 4 von der Mittelachse 2. Alle diese Größen können in geeigneter Weise gewählt werden, so daß es möglich ist, selbst bei nur zwei senkrecht zueinander gestellten Flächen 3 eine Gesamtfläche von 4 rk zu bedampfen. Vernachlässigt man den erforderlichen Abstand zwischen den zu bedampfenden Flächen und der Wand, so- kann man selbst bei dieser Anordnung bereits etwa die gleiche Fläche, wie sie der gesamte zylindrische Mantel aufweist, bedampfen. Erfindungsgemäß kann aber gerade; wenn die zu bedampfenden Flächen 3 z. B. durch Folien gäbiddet werden"d@er Winkel 99 wesentlich kleiner gewählt werden, so daß maximal etwa zehn bis zwölf von der Mitte ausgehende Ebenen entstehen, die bei beiderseitiger Bedampfung vierundzwanzig belegten Flächen entsprechen. Eine derartige Anordnung weist beispielsweise bei einem Durchmesser von r,6o m und einer zylindrischen Länge von i,6o m nicht weniger als :2o m2 zu bedampfende Fläche auf. Abgesehen von Folien ist es auch möglich, auf diese Weise genügend flach profilierte Gegenstände, z. B.Knöpfe, Schmuckstücke usw., mit Metallschichten zu überziehen.Fig. I shows the lying boiler in a section perpendicular to the longitudinal axis of the boiler. The boiler wall i surrounds the surfaces 3 mounted in the central axis 2 and arranged at an angle 9p to one another: the substance to be evaporated is located in boats, crucibles or other known evaporation sources 4 from which it is thermally evaporated. It may be necessary to arrange several such evaporation sources one behind the other, parallel to the central axis. It can also prove to be expedient to provide the boiler wall i in the vicinity of the boat with a corresponding shoulder 5 for the boat so that the distance between the surfaces 3 to be vaporized and the evaporator can be selected to be larger without increasing the overall diameter of the boiler. Of course it can. can also be achieved by arranging the central axis 2 eccentrically in the boiler. The surfaces 3 to be steamed can now be rotated successively around the central axis 2 over the evaporator or evaporators 4, and the uniform steaming of the surfaces 3 is solely a question of the selected angle 9p, the length of the surfaces 3 to be steamed, their geometric shape and the distance of the evaporation source 4 from the central axis 2. All of these sizes can be selected in a suitable manner, so that it is possible to vaporize a total area of 4 rk even with only two mutually perpendicular surfaces 3. If one neglects the required distance between the surfaces to be steamed and the wall, even with this arrangement, about the same area as the entire cylindrical jacket can be steamed the angle 99 will be chosen to be much smaller, so that a maximum of about ten to twelve planes emanating from the center s arise which correspond to twenty-four occupied areas when steamed on both sides. Such an arrangement has, for example, with a diameter of r.6o m and a cylindrical length of 1.6o m, not less than: 20 m2 area to be vaporized. Apart from foils, it is also possible in this way to use objects with a sufficiently flat profile, e.g. B. buttons, pieces of jewelry, etc., to be covered with layers of metal.

Wenn die Anordnung nach Abb. i auch besonders vorteilhaft bei der liegenden Glocke großen Durchmessers benutzt werden kann, so können doch auch entsprechend ausgebildete Stirnflächen in einer stehenden Glocke gemäß Abb. 2 in der gleichen Weise bedampft werden. .If the arrangement according to Fig. I is also particularly advantageous in the lying bell of large diameter can be used, so can also accordingly formed end faces in a standing bell according to Fig. 2 in the same Way to be steamed. .

Gemäß der weiteren Erfindung ist es nicht notwendig, daß die zu bedampfenden Flächen dauernd unter dem Winkel 99 zueinander stehen; sie müssen vielmehr diesen Winkel nur haben" solange sie über dem Verdampfer ausgebreitet sind. Es ist daher -auch eine Anordnung gemäß Abb. 2 möglich, die als Beispiel in einer stehenden Glocke gezeichnet ist, bei der ein. gewisser Vorrat noch nicht bedampfter Flächen 7 wie in 'einem nach unten gespreizten Buch um die Achse 6 klappbar über dem Verdampferschiffchen 8 angeordnet sind. Vor der Bedampfung sind alle Flächen auf der Seite a angeordnet und werden nach der Bedampfung auf der Seite b gesammelt. Es -ist klar, daß diese so zu bedampfenden Flächen in einer stehenden Glocke keine Rechteckform haben können und daß daher die Anordnung in einer stehenden Glocke zwar möglich, in einer liegenden Glocke aber für viele Zwecke günstiger ist.According to the further invention, it is not necessary that the surfaces to be steamed are constantly at the angle 99 to one another; Rather, they only have to have this angle "as long as they are spread out over the evaporator. An arrangement according to FIG as in a book that is spread downwards around the axis 6 and are arranged so that they can be folded over the evaporation boat 8. Before the steaming, all surfaces are arranged on the side a and are collected after the steaming on the side b Surfaces to be steamed in a standing bell cannot have a rectangular shape and therefore the arrangement in a standing bell is possible, but in a lying bell it is more favorable for many purposes.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen, die nur als Beispiele dienen. Insbesondere können auch andere Vorrichtungen zur Bewegung der zu bedampfenden Flächen vorgesehen werden. Es ist auch nicht notwendig, däß die bedampften Flächen eben sind.The invention is not limited to the embodiments described above, which only serve as examples. In particular, other devices for Movement of the surfaces to be steamed are provided. It is also not necessary that the steamed surfaces are flat.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Vacuum padding, characterized by that two or more surfaces (3, 7) to be steamed can be pivoted about an axis of rotation (2, 6) are arranged in the radial direction, the length of the surfaces in the radial direction, their geometric shape, the distance between the evaporation source (4, 8) and the pivot point (2, 6) and the angle (g @) between the two surfaces facing the evaporation source include, be chosen so that on the surfaces sufficiently uniform Layer thicknesses of the precipitate can be achieved (Fig. I and 2).

2. Plant according to claim i, characterized in that. a cylindrical kettle (i) with a shoulder (5) is equipped to accommodate the evaporation source (4) (Fig. I) -.

3. Appendix after Claim i, characterized in that in a completely cylindrical boiler the axis of rotation (2) is arranged above the center of the circular boiler cross-section (i) is.

4. Plant according to claim i, characterized in that the surfaces (7) such are arranged so that they are individually like the leaves of a downwardly open book can be turned over and steamed on both sides (Fig. 2).