DE2815704A1 - METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING ROTATIONAL SYMMETRIC FLOW FILTERS - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR MANUFACTURING ROTATIONAL SYMMETRIC FLOW FILTERS

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DE2815704A1 DE19782815704 DE2815704A DE2815704A1 DE 2815704 A1 DE2815704 A1 DE 2815704A1 DE 19782815704 DE19782815704 DE 19782815704 DE 2815704 A DE2815704 A DE 2815704A DE 2815704 A1 DE2815704 A1 DE 2815704A1
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
    • C23C14/044—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks using masks to redistribute rather than totally prevent coating, e.g. producing thickness gradient

Abstract

The appliance has a vacuum chamber, a sputtering cathode (4) and a holding device which accommodates the transparent, circular substrate (3) to be coated and is rotatable about the central axis. Between the cathode (4) and the substrate (3) an aperture (6) is arranged whose orifice produces a defined layer thickness gradation of the filter layer. The manufacturing process for the filter layer is based on the substrate holder(s) being drivable in such a way that they rotate about their own axis and produce a relative motion with respect to an aperture. <IMAGE>

Description

"Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von rotations- "Process and device for the production of rotational

symmetrischen Verlauffiltern Die Erfindung betrifft ein ilerstellungsverfahre-n gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 4. Symmetrical Graduated Filters The invention relates to a method of creation according to the preamble of claim 1 and a device according to the preamble of claim 4.

Um Keile mit verlaufender Schichtdicke zu erzeugen, war es bereits bekannt, rotierende Scheiben mit einfachen Ausschnitten einzusetzen und durch deren Randzonen die Keile zu erzeugen (US-Patent 2 160 981).To create wedges with gradual layer thickness, it was already there known to use rotating disks with simple cutouts and through their Edge zones to produce the wedges (US Pat. No. 2,160,981).

Ferner war es bekannt, daß mit rotierenden Blenden und geeigneten Aussparungen gleichmäßige Schichtdickezerzeugt werden können (DE-PS 748 945).It was also known that with rotating diaphragms and suitable Recesses with a uniform layer thickness can be produced (DE-PS 748 945).

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, Schichten mit rotationssymmetrischem definiertem Dickenverlauf herzustellen und hierfür ein geeignetes Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben.The object of the invention is to provide layers with rotationally symmetrical to produce a defined thickness profile and a suitable process for this and specify a device.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 4 angegebenen Maßnahmen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This problem is solved by the features in the characterizing part of claim 1 or claim 4 specified measures. Further embodiments of the invention are to be found in the subclaims.

Mit dem erfindungsgemäßen Verwahren ist es möglich, durch Ort, Form und Größe mindestens einer Ausnehmung in der Blende den Verlauf der über die Zeit integriertelBedampfungs-bzw. Bestäubungsrate in Abhängigkeit vom Radius auf einem relativ zur Blende gleichmäßig rotierenden Substrat zu bestimmen.With the storage according to the invention it is possible through place, form and the size of at least one recess in the diaphragm over time integrated steaming or Pollination rate as a function of the radius on one to determine the substrate rotating evenly relative to the aperture.

Ausgehend vom gowun5chten Verlauf der Schichtdicke D(r) in Abhängigkeit vom Radius r wird derjenige Winkelbereich d (r) für jeden Radius gesucht, mit dem bei einer oder mehreren Aussparungen der gesuchte Verlauf erhalten wird.Based on the desired course of the layer thickness D (r) as a function from the radius r that angular range d (r) is sought for each radius with which in the case of one or more recesses, the course sought is obtained.

Dabei befindet sich im Ort r=O die Achse für dio Blenden-bzw. Substra trotation.The axis for the diaphragm or diaphragm is located in the location r = O. Substra trotation.

Gemäß der in Anspruch 1 und 4 angegebenen Gleichung ergibt z.B. der gewünschte Schicht-Dickenverlauf geeignet normiert und in Polarkoordinaten aufgetragen (bei gleichmäßiger Schichtdicke ohne Blende), direkt den Winkelbereich-Verlauf für die erzeugende Blende. Der Normfaktor c wird zweckmäßigerweise dabei so gelçähltX daß die Aufdampf- bzw. Aufstäubzeit m.iglichst kurz, jedoch groß gegenüber der Umdrehungszeit von Blende bzw. Substrat bleibt. Selbstverständlich ist es möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, entweder die Blende stillstehen zu lassen und die Substrate rotieren zu lassen, oder umgekehrt.According to the equation given in claims 1 and 4, for example, the Desired layer thickness profile suitably normalized and applied in polar coordinates (with a uniform layer thickness without a diaphragm), directly the angular range for the generating aperture. The standard factor c is expediently chosen as X that the evaporation or sputtering time is as short as possible, but large compared to the rotation time of the aperture or substrate remains. Of course it is possible without the frame to leave the invention, either to let the shutter stand still and the substrates rotate, or vice versa.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer Verlauffilter erlaubt eine rationellere Herstellung, weil mit seiner hilfe a) mehrere Substrate nacheinander rotationssymmetrisch bestäubt werden k<5nnen, b) die Schichtdicke auf jedem Substrat wShrend des Aufdampfens oder Aufstaubens optisch kontrolliert werden kann, c) der Verlauf der Schichtdicke durch Blenden mit einfachen Ausnehmungen nahezu beliebig variiert werden kann und d) die Kathode bei der Zerstäubung als ebene, kreisförmige Fläche gebaut werden kann.The inventive method for producing rotationally symmetrical Graduated filter allows a more rational production, because with his help a) several substrates can be dusted one after the other in a rotationally symmetrical manner, b) the layer thickness on each substrate during vapor deposition or dusting can be checked optically, c) the course of the layer thickness by diaphragms can be varied almost as desired with simple recesses and d) the cathode can be built as a flat, circular surface during atomization.

Die Vorrichtung geniäß der Erfindung hat noch den Vorteil, daß mehrere Substrate unmittelbar nacheinander beglimmt werden können und unter laufender Schichtdicken-Messung bestaubt werden können (Transmissionsmessung). Insbesondere ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einfache herstellung voil Filtern, mit beliebig vorgegebenem rotationssymmetrischem Verlauf der Schichtdicke. nreiterhin kann für jeden vorgegebenen rotationssymmetrischen Verlauf bei mit hinreichend großer ebener Kathode im Zerstäubungsverfahren die den Verlauf erzeugende Blende mit ihrer Ausnehmung auf einfache Art bestimmt werden.The device geniäß the invention has the advantage that several Substrates can be glowed immediately one after the other and with continuous layer thickness measurement can be dusted (transmission measurement). In particular, the inventive Device a simple production of voil filters, with any given rotationally symmetrical Course of the layer thickness. nreiterhin can for any given rotationally symmetric Course with a sufficiently large flat cathode in the sputtering process the den Gradient generating aperture can be determined with its recess in a simple manner.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beigefügten Zeichnung rcin schematisch dargestellt.An embodiment of the invention is shown in the accompanying drawing rcin shown schematically.

Es zeigen: Abb.1: eine Draufsicht auf das Planetengetriebe; Abb. 2: die Vorrichtung schematisch im Längsschnitt; bb. 3: ein Beispiel für einen beliebig vorgegebenen Schichtdicken-Verlauf D(r); Abb. 4: eine Blendenform mit der Ausnehmungck(r) für einen Verlauf D(r) gemäß Abb. 3; Es zeigt Fig. 1 eine Draufsicht auf das Planetengetriebe; von dem die Substrathalter biegt lferder, relativ zur Blende.They show: Fig.1: a plan view of the planetary gear; Fig. 2: the device schematically in longitudinal section; bb. 3: an example of any predetermined layer thickness curve D (r); Fig. 4: a diaphragm shape with the recess corner (r) for a course D (r) according to Fig. 3; 1 shows a plan view of the planetary gear; from which the substrate holder bends lferder, relative to the aperture.

Das von einer zentralen Welle angetriebene Sonnenrad 1 treibt die Planetenräder 2 durch Eingriff seiner Zähne an.The sun gear 1 driven by a central shaft drives the Planet gears 2 by engaging its teeth.

Die Drehrichtung der Planetenräder ist dabei jeweils umgekehrt als diejenige des Sonnenrades. Die Planetenräder 2 sind als Substrathalter ausgebildet. Mit 10 ist der Träger des Getriebes bezeichnet.The direction of rotation of the planet gears is reversed as that of the sun gear. The planet gears 2 are designed as substrate holders. With 10 the carrier of the transmission is referred to.

Der Antrieb der Welle 8 erfolgt z. B. durch einen Elektromotor (nicht dargestellt), wobei die Welle 8 in einer Drehdurchführung (koaxiale EIohllfelle) 9 enthalten ist. Mit der äußeren Hohlwelle 9 kann das gesamte Getriebe gedreht werden, so daß sich die Substrate 3 in ihren ilalterungen 2 nacheinander an einem definierten Ort befinden. Dieser Ort kann z.B. eine Position über oder unter der Glimm-Kathode, der Sputter-Kathode, der Vorrichtung zur Messung der Transmission sein.The drive of the shaft 8 takes place, for. B. by an electric motor (not shown), with the shaft 8 in a rotary feedthrough (coaxial hollow skin) 9 is included. With the outer hollow shaft 9, the entire gear can be rotated, so that the substrates 3 are defined one after the other in their aging 2 Place. This location can be, for example, a position above or below the glow cathode, the sputter cathode, the device for measuring the transmission.

Zur optischen Kontrolle der Schichtdicke bzw. der Transmission während des Aufdampfens oder Aufstäubens ist z.B.For optical control of the layer thickness or the transmission during vapor deposition or sputtering is e.g.

bei der in Abb, 2 dargestellten Kathoden-Zerstäubungseinrichtung die Kathode 4 mit einer kleinen Bohrung 12 versehen, durch welche das Licht einer Lampe 7 auf das Substrat fällt. Der durch Substrate und aufgestäubte Schichten transmittierte Teil des Lichtes wird mit einer Fotozelle 11 oder dergleichen gemessen, so daß aus dem Absinken des Meßsignals auf einen bestimmten Wert auf das Erreichten einer definierten Schichtdicke geschlossen werden kann.in the cathode sputtering device shown in Fig. 2, the Cathode 4 is provided with a small hole 12 through which the light from a lamp 7 falls on the substrate. That transmitted through substrates and sputtered layers Part of the light is made with a photocell 11 or measured like that, so that from the drop in the measurement signal to a certain value on what has been achieved a defined layer thickness can be closed.

Claims (7)

1?Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von rotationssymmetrischen Verlauffiltern" Patentansprüche 1. Verfahren zur Herstellung rotationssymnietrischer Verlauf filter durch Aufdampfen oder Ausstauben einer Filterschicht unter Vakuum auf einen durchsichtigen, kreisförmigen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Substrathalter von einem Getriebe so antreibbar sind, daß sie sich um ihre eigene Achse drehen und dadurch eine relative Drehbewegung zu einer Blende erzeugt wird, die eine Ausnehmung aufweist, welche der Gleichung c . D (r) = α (r) . D* (r) O # α (r) # 2 # genügt, eforin D*(r) der apparatebedingte Dickenverlauf ist, wie er ohne Blende erhalten wird, c der Normfaktor, D(r) den gewünschten Schichtdicken-Verlauf in Abhängigkeit vom Radius, α (r) den aus zunehmenden Winkelbereich in Abhängigkeit vom Radius bedeutet durch welcher das Filterschiclltma erial auf den jeweiligen Träger aufgedampft oder aufgestäubt wird, während einer Zeit, die groß ist gegenüber der Umdrehungszeit des Trägers. 1? Method and device for the production of rotationally symmetrical Graduated filters "Claims 1. Method for producing rotationally symmetrical Gradient filter by vapor deposition or dusting a filter layer under vacuum on a transparent, circular carrier, characterized in that the or the substrate holder can be driven by a gear so that they are around their Rotate its own axis and thereby generate a relative rotational movement to a diaphragm which has a recess which corresponds to equation c. D (r) = α (r) . D * (r) O # α (r) # 2 # is sufficient, eforin D * (r) the device-related thickness profile is how it is obtained without a bezel, c is the standard factor, D (r) den Desired course of the layer thickness depending on the radius, α (r) den increasing angular range depending on the radius means through which that Filter material is vapor-deposited or dusted onto the respective carrier, during a time which is long compared to the rotation time of the carrier. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Bohrung in der Zerstäubungsquelle die Filterschichtdicke auf dem Substrat optisch kontrolliert wird.2) Method according to claim 1, characterized in that by a Drilling in the atomization source optically determines the filter layer thickness on the substrate is controlled. 3) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Träger nacheinander rotationssymmetrisch beschichtet werden.3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that several Carriers are coated sequentially in a rotationally symmetrical manner. li) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus einer evakuierbaren Kammer, einer darin angeordneten Zerstäubungs- oder Verdampfungsquelle und einer einen zu beschichtenden, durchsichtigen, kreisförmigen Träger aufnehmenden, um dessen Achse drehbaren Haltevorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Quelle und Träger eine Blende angeordnet ist, deren Öffnung sich aus dem Schichtdicken-Verlauf der rotationssymmctrischen Filterschicht durch normierung und Auftragen in Poiarkoordinaten gemäß der Gleichung c . D(r) = α (r) . D*(r) 0 # α (r) # 2 # errechnet.li) Device for performing the method according to one of the preceding Claims, consisting of an evacuable chamber, a nebulizer arranged therein or evaporation source and one to be coated, transparent, circular Carrier receiving, rotatable about its axis holding device, characterized in, that a diaphragm is arranged between the source and carrier, the opening of which is from the course of the layer thickness of the rotationally symmetrical filter layer through normalization and plotting in polar coordinates according to equation c. D (r) = α (r). D * (r) 0 # α (r) # 2 # calculated. 5) Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubungsquelle eine Bohrung aufweist, deren verlängerte Achse durch den Träger geht.5) Device according to claim 4, characterized in that the atomization source has a bore whose extended axis goes through the carrier. 6) Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehr@re Träger an einer Elaltevorrichtung angeordnet sind, die drehbar ist.6) Device according to claim 4 or 5, characterized in that more @ re carriers are arranged on an Elaltevorrichtung which is rotatable. 7) Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägeraufnahme- und -haltevorrichtung durch ein Planetengetriebe antreibbar ist.7) Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the carrier receiving and holding device by a Planetary gear can be driven.
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