DE10205805C1

DE10205805C1 - Apparatus for coating strips of material in vacuum has magnetrons mounted in housing fitted with screen over its top and inflatable seal between two

Info

Publication number: DE10205805C1
Application number: DE2002105805
Authority: DE
Inventors: Martin Dimer; Thorsten Sander; Goetz Teschner; Wolfgang Erbkamm; Hans-Christian Hecht; Juergen Winkler
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2022-02-14

Abstract

Apparatus for coating strips of material (2) in a vacuum comprises a cooling roller (1), over which the strip passes, and coating sources (4), especially magnetrons. These are mounted in a housing (3) with suction outlets (7) in its walls. A screen (5) is fitted over the top of the housing and an inflatable seal (6) is fitted between the two.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Beschichtung von bandförmigen Substraten durch Bedampfen oder Aufstäuben, auch Sputtern genannt. Vorzugsweise werden Folien mit Schichten oder Schichtsystemen für die unterschiedlichsten Zwecke beschichtet.The invention relates to a device for coating strip-shaped Substrates by vapor deposition or dusting, also called sputtering. Preferably become films with layers or layer systems for a wide variety of purposes coated.

Bedingt durch die relativ hohen Anforderungen an die Schichten, wie homogene Schichtdicke und Schichteigenschaften, werden hohe Anforderungen an den Beschichtungsprozess gestellt. Das betrifft ein gleichmäßiges Saugvermögen und einen gleichmäßigen Gaseinlass über die Substratbreite, d. h. die Länge der Beschichtungsquelle, beim Aufstäuben der Schichten über die Länge des Magnetrons. Derartige Einrichtungen bestehen im Wesentlichen aus einem Bandlaufwerk, einer Kühlwalze, um welche das zu beschichtende Substrat geführt wird und einer oder mehreren Beschichtungsquellen - Magnetrons -, die im Abstand um die Kühlwalze angeordnet sind. Der Gaseinlass erfolgt meist in der Nähe des Magnetrons. Magnetron und Gaseinlasssystem sind oft in einer von Rezipienten abgetrennten Kammer angeordnet. Diese ist direkt gegenüber der Kühlwalze angeordnet.Due to the relatively high demands on the layers, such as homogeneous Layer thickness and layer properties are high demands on the Coating process. This affects an even pumping speed and one uniform gas inlet across the substrate width, d. H. the length of the Coating source, when dusting the layers over the length of the magnetron. Such devices essentially consist of a tape drive, one Cooling roller, around which the substrate to be coated is guided and one or several coating sources - magnetrons - spaced around the chill roll are arranged. The gas inlet usually takes place in the vicinity of the magnetron. magnetron and gas inlet system are often in a separate chamber from the recipient arranged. This is located directly opposite the chill roll.

Es ist bekannt, die Einrichtung, d. h. den Rezipienten, in eine Wickelkammer und eine Beschichtungskammer zu unterteilen, wobei die Kühlwalze in die Beschichtungskammer ragt und darunter die Beschichtungsquelle angeordnet ist. Die Abdichtung der Beschichtungskammer erfolgt über eine aufblasbare Dichtung, so dass Maßdifferenzen ausgeglichen werden. Die Evakuierung der Beschichtungskammer erfolgt separat über Pumpen. (DE 42 07 525 C2)It is known that the device, i. H. the recipient, into a changing chamber and one Subdivide coating chamber, the cooling roller in the Coating chamber protrudes and the coating source is arranged below it. The The coating chamber is sealed with an inflatable seal, so that Dimensional differences are compensated. Evacuation of the coating chamber takes place separately via pumps. (DE 42 07 525 C2)

Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass die Beschichtungskammer durch Pumpen evakuiert werden muss.This device has the disadvantage that the coating chamber by pumping must be evacuated.

Es ist weiterhin bekannt, in einem Rezipienten unterhalb der Kühlwalze einen Verdampfer anzuordnen, dessen Verdampfungsgut mit einem Elektronenstrahl beaufschlagt wird. Um den Verdampfer ist ein Gehäuse angebracht und oben wird dieses durch eine Blende verschlossen. (Hochrate-Elektronenstrahl-Bedampfung für die Bandbeschichtung, S. Schiller et al. Vakuum-Technik, 34, Heft 4, S. 99 ff). It is also known to have one in a recipient below the cooling roll Arrange evaporator, the material to be evaporated with an electron beam is applied. A housing is attached to the evaporator and is on top this is closed by a panel. (High rate electron beam evaporation for the Coil coating, S. Schiller et al. Vacuum Technology, 34, Issue 4, p. 99 ff).

Diese Einrichtung hat den Nachteil, dass die Gasführung unzureichend ist und dadurch die aufgebrachte Schicht an Homogenität nicht höchsten Anforderungen genügt.This device has the disadvantage that the gas flow is insufficient and therefore the applied layer of homogeneity does not meet the highest requirements.

Es ist weiterhin eine Einrichtung bekannt, bei der in Kammern gegenüber der Kühlwalze Magnetrons angeordnet sind. Diese Kammer muss mit einem genau eingestellten Spalt zum Substrat, d. h. der Kühlwalze positioniert werden. Dieser Spalt wirkt als definierter Absaugschlitz oder Strömungswiderstand über die Länge des Magnetrons. (US-P 4,298,444; 4,204,942).A device is also known in which in chambers opposite the cooling roller Magnetrons are arranged. This chamber must have a precisely set gap to the substrate, d. H. the cooling roller can be positioned. This gap acts as a more defined one Suction slot or flow resistance over the length of the magnetron. (U.S. Patent 4,298,444; 4,204,942).

Der Nachteil hierbei ist, dass bei Wartungs- und Reinigungsarbeiten die gesamte Kammer entfernt und anschließend genau justiert wieder montiert werden muss.The disadvantage here is that the entire Chamber must be removed and then reassembled precisely adjusted.

Alle bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, dass die Spaltbreite die wesentlich die Schichteigenschaften durch das dadurch veränderte Saugvermögen beeinflusst, nur bei geschlossenem Rezipienten einstellbar ist. Bei geöffnetem Rezipienten ist nur eine indirekte Einstellung der Spaltbreite möglich oder aufwendige Messtechnik erforderlich.All known devices have the disadvantage that the gap width is essential the layer properties influenced by the changed suction capacity, only is adjustable when the recipient is closed. When the recipient is open, there is only one indirect adjustment of the gap width possible or complex measurement technology required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Beschichten bandförmiger Substrate, insbesondere großer Bandbreiten zu schaffen, bei welcher die Beschichtungsquelle so eingehaust ist, dass stets definierte homogene Saugverhältnisse auch bei geöffnetem Rezipienten unabhängig von engen toleranzen und Wiederholgenauigkeiten gegeben sind. Eine für die Beschichtung erforderliche Blende zwischen der Beschichtungsquelle und dem Substrat soll in kleinem Abstand fest zum sich vorüberbewegenden Substrat angeordnet sein. Im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen soll der Spalt zwischen der Blende und dem Substrat nicht als Strömungswiderstand oder Saugspalt dienen.The invention has for its object a device for coating to create ribbon-shaped substrates, in particular large bandwidths, in which the Coating source is so enclosed that always defined homogeneous Suction conditions even when the recipient is open, regardless of tight tolerances and repeatability are given. One required for the coating Aperture between the coating source and the substrate should be at a short distance be fixed to the moving substrate. In contrast to the known devices, the gap between the diaphragm and the substrate should not be considered Flow resistance or suction gap serve.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe nach den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.According to the invention the object is achieved according to the features of claim 1. Advantageous embodiments are described in claims 2 to 5.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass um die Kühlwalze, um welche das zu beschichtende Substrat geführt wird, je nach der Anzahl der aufzubringenden Schichten mindestens ein Gehäuse mit mindestens einer Beschichtungsquelle, vorzugsweise ein Magnetron angeordnet ist. Im Abstand vom Substrat ist eine an die Oberflächenkontur einstellbar ist. Die Blende deckt das Gehäuse ab. Zwischen der Blende und dem Gehäuse ist eine aufblasbare Dichtung angeordnet. Dadurch ist zwischen der Blende und dem Gehäuse umlaufend eine dichte Anpressung gegeben. In dem Gehäuse sind entlang der Beschichtungsquelle Saugöffnungen eingebracht. Das Gaseinlasssystem im Gehäuse ist in bekannter Weise mit Öffnungen oder Düsen ausgestattet.The essence of the invention is that around the cooling roll to which the coating substrate is performed, depending on the number of layers to be applied at least one housing with at least one coating source, preferably one Magnetron is arranged. There is a distance to the surface contour from the substrate is adjustable. The cover covers the housing. Between the aperture and the An inflatable seal is placed in the housing. This is between the aperture and the housing is given a tight pressure all around. Are in the housing Suction openings are introduced along the coating source. The gas inlet system in the housing is equipped with openings or nozzles in a known manner.

Die Dichtung wird entweder durch Überdruck aufgeblasen oder sie ist mit der Atmosphäre verbunden und bläst sich dadurch von selbst auf. Vorzugsweise ist die Dichtung aus Gummi.The seal is either inflated by overpressure or it is with the Connected atmosphere and thereby inflates itself. Preferably the Rubber seal.

Die erfindungsgemäße Einrichtung hat den Vorteil, dass bei belüfteter Anlage, d. h. bei geöffnetem Rezipienten die Saugverhältnisse direkt mittels einstellbarer Saugöffnungen eingestellt werden. Maßabweichungen und Spalte werden durch die aufblasbare Dichtung ausgeglichen. Das oder die Gehäuse können zu Wartungszwecken leicht abgenommen werden und Anpassarbeiten bei der Montage entfallen. Das gesamte Gasregime ist definiert und von äußerem Einfluss aus dem Wickelraum frei, da die aufblasbare Dichtung nur den Gasfluss durch die einstellbaren Saugöffnungen zulässt. Die gesamte Anordnung gewährleistet hohe Schichtqualitäten.The device according to the invention has the advantage that when the system is ventilated, ie. H. at opened recipient the suction conditions directly by means of adjustable suction openings can be set. Dimensional deviations and column are caused by the inflatable Seal balanced. The housing or housings can easily be used for maintenance purposes be removed and adjustment work during assembly is no longer necessary. The entire Gas regime is defined and free from external influence from the changing room because the inflatable seal only allows gas flow through the adjustable suction openings. The entire arrangement ensures high layer qualities.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher beschrieben. Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Teil der Einrichtung, d. h. des Substratlaufes über die Kühlwalze und eine darunter angeordnete Beschichtungsquelle mit zwei Magnetrons.The invention is described in more detail with reference to a drawing. The associated one Drawing shows part of the facility, i. H. the substrate run over the chill roll and a coating source below with two magnetrons.

Um eine Kühlwalze 1 wird das zu beschichtende Substrat 2, ein Polyesterband, mittels eines bekannten Bandlaufwerkes (nicht gezeichnet) geführt. Im Abstand von dem Substrat 2 sind in einem Gehäuse 3 zwei Magnetrons 4 (Beschichtungsquellen) angeordnet. Das Gehäuse 3 schließt mit einer Blende 5 ab, die parallel zur Oberfläche der Kühlwalze 1 in definiertem Abstand in ihrem Abstand zum Substrat 2 verstellbar angeordnet ist. Zwischen dem Gehäuse 3 und der Blende 5 ist über den gesamten Umfang des Gehäuses 3 eine aufblasbare Dichtung 6 angebracht. In den Wandungen des Gehäuses 3 sind über die Länge des Magnetrons 4 beiderseitig Saugöffnungen 7, die in ihrem Querschnitt verstellbar sind, eingebracht.The substrate 2 to be coated, a polyester belt, is guided around a cooling roll 1 by means of a known belt drive (not shown). Two magnetrons 4 (coating sources) are arranged in a housing 3 at a distance from the substrate 2 . The housing 3 closes with an aperture 5 , which is arranged parallel to the surface of the cooling roller 1 at a defined distance in its distance from the substrate 2 . An inflatable seal 6 is attached between the housing 3 and the panel 5 over the entire circumference of the housing 3 . In the walls of the housing 3 , suction openings 7 , which are adjustable in their cross section, are introduced on both sides over the length of the magnetron 4 .

Claims

1. Device for coating tape-shaped substrates in a vacuum, consisting of a tape drive with a cooling roller, around which at least one coating source, preferably magnetron, is arranged in at least one housing and a gas routing system, characterized in that at least one coating source ( 4 ) in a housing ( 3 ) is arranged at a defined distance from the cooling roller ( 1 ), that at a distance from the band-shaped substrate ( 2 ) adapted to the surface of the cooling roller ( 1 ), an aperture ( 5 ) is arranged such that it covers the housing ( 3 ) covers that an inflatable seal ( 6 ) is arranged between the diaphragm ( 5 ) and the housing ( 3 ) and that suction openings ( 7 ) are introduced along the coating source ( 4 ) in the housing ( 3 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the diaphragm ( 5 ) is adjustable in its distance from the substrate ( 2 ).

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the seal ( 6 ) on the diaphragm ( 5 ) or its attachment is attached.

4. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the seal ( 6 ) on the housing ( 3 ) is attached.

5. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the seal ( 6 ) is inflated by overpressure.

6. Device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the suction openings ( 7 ) are adjustable in their cross section.

7. Device according to claim 1 and 3 or 4, characterized in that the seal ( 6 ) is made of rubber.