CN203639538U - 具有阳极壳体的磁控管溅射刻蚀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有阳极壳体的磁控管溅射刻蚀设备。本实用新型涉及一种用于借助溅射工艺进行刻蚀的设备，并且尤其是涉及一种这样构造的阳极壳体，其妨碍刻蚀引起的等离子体离开壳体。这种设备的应用例如适合于在真空中对如金属带之类的衬底进行预处理，为此表明一种设施。根据克服现有技术中的缺点的目标，本实用新型的任务是提出一种用于磁控管溅射刻蚀的设备，其抑制等离子体的烧掉。本实用新型的特征在于，暗场屏蔽（1）的至少一部分可运动，使得可调节衬底距离（8）。

Description

具有阳极壳体的磁控管溅射刻蚀设备

技术领域

本实用新型涉及一种用于借助溅射工艺进行刻蚀的设备，并且尤其是一种这样构造的阳极壳体，所述壳体妨碍刻蚀引起的等离子体离开该壳体。这种设备的应用例如适合于在真空中预处理如金属带之类的衬底，为此表明一种设施（Anlage）。

背景技术

用于溅射的方法和设备充分公知，并且也是这种方法和设备：所述方法和设备在刻蚀过程的意义上特意（im Zweck）追踪衬底表面层的剥蚀（Abtrag）。在工艺上所基于的如下原理可被用于均匀地涂层以及刻蚀：在真空中比较重的例如氩原子朝向固体表面加速并且从其中似乎打落原子或者分子。

磁控管溅射要被理解为：对于所述的加速通常设置施加在阴极与阳极之间的电场。此外，磁体装置在阴极的区域中负责提高如电离原子之类的载流子的浓度，由此紧挨着磁体装置发生所述的打落。因此，不仅存在提高浓度的载流子。也通过类似环地实施磁场，电子被俘获在闭合的轨迹上，这附加地提高该区域中的浓度并且通过碰撞在那导致相对应高的离子浓度。这样的情况导致构造等离子。

此处在概念上通常提及刻蚀、溅射刻蚀和尤其是磁控管溅射刻蚀。确切地涉及磁场支持的低压等离子体处理。处理的概念在此要被理解为使得根据在处理过程中附入的一个或多个气体进行衬底表面上的非反应性或者反应性过程。通常，如氩之类的惰性气体被用作所谓的工作气体。如果给其添加其他反应性气体（称为过程气体或者反应性气体）、诸如氧气，则涉及反应性过程。那么常见的是利用概念等离子体刻蚀。

在区分溅射刻蚀与溅射涂层中，除了从涂层材料（也为目标）打落以为还进行：涂层材料蒸汽状传输地凝聚成衬底上的冷凝水。在刻蚀时仅仅进行在衬底表面上的打落，由此衬底例如可从氧化层释放。

因此，如此处描述地那样公知设备：所述设备按照磁控管溅射刻蚀器的原理工作来使得衬底的涂层也随着刻蚀而出现。例如，反应性气体的在等离子体中形成的分解产品有助于层形成，对此被理解为称呼CVD（化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition））。这样的装置此处应一起被理解为概念“磁控管溅射刻蚀器”。关于在其下采用这种磁控管溅射刻蚀器的压力，首先真空合适，但是这不是一定必需的。

典型的例子是金属带的涂层。金属带（尽可能生满轻薄氧化层地）在涂层设施中连续被混入，这意味着，该金属带相继被真空包围。在产品起决定性的涂层之前，对于良好的层附着需要去除氧化层。磁控管溅射刻蚀器为此被设置在真空环境中，并且位于涂层装置之前地被布置在真空环境中。

前面描述的磁控管溅射刻蚀器首先从DD120474A1中公知并且也是最接近的现有技术，对此还详细地探讨。

根据前序部分所述的刻蚀设备要从三篇下面阐明的出版文献得知。但是，这些出版文献不是深入研究本实用新型的解决需求，并且也没有表明所寻求的问题排除，因为没有进一步探讨阳极箱（Anodenkasten）的构造。

从EP0879879B2中公知了一种用于使衬底、尤其是钢板烧红的连续方法。在穿越衬底的大气压中，被施加到整个衬底宽度上方的所谓的冷等离子体被构造，其中最后在穿越等离子体放电时应用衬底的再结晶加热。要从唯一的图中得知：除了其给衬底加壳和经由两个缝隙通过衬底以外，与方法相关的设备的壳体没有经历到其他特定的表现方案（Auspraegung）。即使在US6,933,460B2中也同样地表现。

即使两篇出版文献表明等离子体刻蚀器的设备，但是也没有关于阳极壳体的实际启示源于WO2008/055617和DE102004012848A1。

返回到DD120474A1，优选地在金属带衬底之上布置平面的磁控管并且给衬底加载阴极电势或者通常加载接地电势。在衬底的下侧上构造等离子体，该等离子体通过具有在阳极电势上的内壁和在接地上的外壁的双壁壳体而被包围。

此处已经表明，以法兰方式实施用于穿越衬底的缝隙；参见DD120474A1的图1。因此，在设备的在两侧的衬底传送方向上，施加短隧道（Tunnel）。

在DE102007004760A1中表明一种磁控管溅射设备，该磁控管溅射设备在结构上与前面描述的溅射或者等离子体刻蚀装置相同。但是，该解决方案中的焦点不在于从衬底剥蚀层或将层涂覆到衬底上。借助所设置的前驱体（Precursor）可以制造可具有元素Si、C和O的层。这可给附上此处要寻求的解决方案没有设法获得任何启示。

为此作为问题已知的是，尤其是在阳极箱中燃烧的等离子体正好通过两个衬底通流口从壳体所谓地烧掉（Herausbrennen），并且这样不受控地其他位于接地电势上的在阳极箱之外的部分如被称为暗场屏蔽的外壁或者室壁那样被溅射下（absputtern），其与位于阴极电势上的衬底相同。与该现象相联系的缺点可首先通过缩小衬底通流口被消除，但是这在柔性金属带的情况下就这点而言碰到如下限制：要绝对避免与衬底的触碰，所述触碰接着会尤其是在所述的开口之内出现。添加借助真空泵持久地从阳极室中被吸出。这样，在衬底通流口中的由在该衬底与壳体之间的在衬底之下的高百分比波动引起的横截面变化时，壳体中的压力遭受类似的波动。这又引起放电参数的不稳定性，并且因此导致衬底的不均匀的预处理。

至于张力和拉力，带形衬底的拉紧在用于直通处理方法的设施中由于衬底材料的抗拉强度及该设施的张紧行程而碰到机械极限。衬底传送的调整与可观的花费相联系，因为为此必须在技术上花费高地给设施通风并且紧接着又必须将该设备抽空。

因此，根据现有技术不知道任何如下技术方案：利用所述技术方案可避免在保持相同的或者更好的预处理品质的情况下尽最大可能地或者完全避免所描述的烧掉来自围绕阳极的壳体的等离子体。

实用新型内容

根据克服前述缺点的目标，本实用新型的任务是提出一种用于磁控管溅射刻蚀的设备，该设备抑制等离子体的烧掉。

根据前序部分涉及一种用于磁控管溅射刻蚀的设备，其在用于以直通方法处理带形衬底的设施之内。因此，该设备位于真空中。该设备被布置成该衬底的两个表面，使得在被称为刻蚀面的第一要处理的表面上设置阳极壳体，而在被称为对接面的与衬底上的刻蚀面对置的第二表面上设置磁体装置。该磁体装置构造贯穿衬底的磁场，使得磁场线构成的环绕闭合的隧道被施加在刻蚀面上方。阳极壳体具有至少一个被实施为金属导体的具有阳极电势的阳极和覆盖阳极以及刻蚀面的暗场屏蔽。在衬底上以及在暗场屏蔽上设置至少部分附上的阴极电势。暗场屏蔽达到衬底地被实施在该设备的至少一个输入侧的和/或输出侧的衬底通流口上以及横向于其传送方向被布置，使得在刻蚀面与暗场屏蔽之间的衬底距离被预给定。

本实用新型的特征在于，暗场屏蔽的至少一部分可运动来使得可调节衬底距离。为此，设置装置为使得衬底距离根据衬底的位置可被减少到可预给定的最小距离。这些装置具有至少一个测量装置，以此可检测衬底的相对于该设备的至少一部分的位置，并且这些装置具有提升装置（Hubmittel），该设备的至少一部分可以与该提升装置一起运动。暗场屏蔽可与该提升装置一起运动。

有利地，这样过去固定定位的暗场屏蔽可相对应地跟踪衬底的位置。对于烧掉等离子体起决定性的衬底距离可保持恒定并且被限制到如下程度：该程度不低于衬底在该设备中垂直于衬底表面地运动的容差范围。此外，得到如下优点：衬底带的在连接部位上出现的增厚部可无需手动介入地穿过该设备。这种连接部位例如用于将第一衬底备用滚筒的终止部与第二衬底备用滚筒的起始部连接，以便保持该设施的涂层运动不中断。

不是仅暗场屏蔽的跟踪衬底的位置的部分，而是该构件也可全部运动。

在本实用新型的优选实施形式中，阳极和/或磁体装置可借助提升装置运动。由此，也跟踪衬底的位置的对于刻蚀起决定性的部分。

在本实用新型的优选实施形式中，阴极电势接地，使得该电势与该设施的壳体的电势相等。由此，没有如下危险风险起因于该设施的外部外罩：特别在开销上限制如隔离阳极之类的安全预防措施以及其引线。

在本实用新型的优选实施形式中，阳极壳体具有穿通部（Durchbruch），穿过该穿通部可吸走阳极壳体。因此，被溅射下的材料以及水等可直接被置于其从该设施释放的地点。

在本实用新型的优选实施形式中，暗场屏蔽尤其是具有这种穿通部，在所述穿通部的情况下，相对于暗场屏蔽电绝缘地实施布置在两个穿通部之间的接片。

在本实用新型的优选实施形式中，至少一个接片被实施为称为整流子片（Lamelle）的条形元件，该条形元件平行于该衬底地被布置。

在本实用新型的优选实施形式中，至少一个接片被布置在暗场屏蔽的位于衬底通流口与阳极之间的部分中。

适合的是，影响在阳极电势与阴极电势之间、即在靠近衬底的阳极边缘与衬底本身之间的电场，为此需要暗场屏蔽中的如接片之类的绝缘设置的部分。同样，该设备的会与必要时导电的衬底触碰的部分应被绝缘到那个程度或者与接地连接，以便在衬底上不附上危险的电压。

在本实用新型的优选实施形式中，在接片上施加大于阴极电势和小于阳极电势的中间电势。

对此，在接片或整流子片附近达到离子能量的降低，由此在该部位上的溅射剥蚀减少。施加在阳极电势与阴极电势之间的分压器提供该中间电势。

在本实用新型的优选的实施形式中，没有电势被施加在该绝缘接片上，使得根据载流子环境和离子环境出现所谓的浮置电势。

在本实用新型的优选实施形式中，测量装置机械接触刻蚀面的至少一部分，使得可确定刻蚀面的位置。因为首先重要的是刻蚀面，所以主要确定其位置，其中当测量装置接触对接面上的衬底时，在具有等距的刻蚀面和对接面的衬底的情况下可以是有利的。

在本实用新型的优选实施形式中，提升装置是可垂直于刻蚀面运动的弹簧元件，测量装置的检测在机械上可转移到该弹簧元件上，使得提升装置以将该设备的可运动的部分置于与衬底等距的位置的方式被构造。换言之，机械设备以如下方式已经足够：借助至少一个附在衬底上的通过杠杆连接的滚轮或者轧辊形式的机械扫描器（Abtaster），弹性放置的膜片作为暗场屏蔽的部分这样（例如向上和向下）运动，如衬底那样。

在本实用新型的优选实施形式中，提升装置是可垂直于刻蚀面运动的驱动元件（Antriebselement），测量装置的检测在电方面可被转移到该驱动元件上，使得提升装置以将该设备的可运动的部分置于与衬底的等距的位置的方式被构造。前者因此也可借助提升装置的电驱动器来实现。

在本实用新型的优选实施形式中，测量装置以提升电测量信号的方式被实施，使得可确定刻蚀面的位置，当一定要避免机械触碰或者接触时，那么这尤其是必需的。

在本实用新型的优选实施形式中，通过滚轮、刷或者石墨毡来制造机械接触。利用这样实施的机械接触，刻蚀箱在衬底通流口上锁闭，使得在那可不出现等离子体。

在本实用新型的优选实施形式中，暗场屏蔽的至少一部分可在衬底通流口上运动。该实施方案允许阳极箱保留在其固定布局中并且将为暗场屏蔽的部分的任意形成的构件以膜片、盖、滚轮等的方式在对于烧掉关键的衬底缝隙上尽可能地引入到刻蚀面上。

在本实用新型的优选实施形式中，暗场屏蔽的可运动的部分是屏蔽轧辊。该屏蔽轧辊会在轴向上被划分为使得轧辊链、即轧辊-轴序列方式的轧辊链被构造。

在本实用新型的优选实施形式中，屏蔽轧辊也是测量装置。

只要与衬底的机械接触不关键，以弹性地压到衬底的刻蚀面上的方式这样运动的这种轧辊就合适。这样，至少在衬底上不会存在衬底距离。

该设备在如下程度上没有给衬底传送的构造方案施加限制：垂直的、水平的以及其他倾斜的衬底引导是可能的。

在优选实施形式中，磁体装置被布置在这样的处理轧辊之内，带形衬底通过该处理轧辊被引导。

暗场屏蔽和阳极的典型形状是箱形或者也是槽形。

在优选实施形式中，由阳极和暗场屏蔽形成的箱在这些侧上闭合。

因为至少在与衬底触碰的如轧辊、滚轮、毡或者刷之类的装置中要从磨损现象出发，所以要以可交换的方式实施这些装置或者做出这种设置。

对于本实用新型重要的是用于对带形衬底进行真空处理的设施，该设施具有前面描述的磁控管溅射刻蚀设备。

在本实用新型的优选实施形式中，设置用于以直通方法处理的设施。

在本实用新型的优选实施形式中，带形衬底在一部分被次气压围绕，而在其余部分被大气压围绕。

这指的是，例如滚轮展开位于空气上的金属带或者薄膜，通过该设施引导衬底并且该衬底在该设施的另一端上又被缠起，在其间在真空下进行衬底上的处理。

附图说明

以下依据实施例进一步描述本实用新型。为此，在如下附图中：

图1示出了设备截面图，

图2示出了测量装置和提升装置截面图；

图3示出了具有屏蔽轧辊的设备截面图。

具体实施方式

如在图1中所示，衬底5（即金属带）在拉的情况下被张紧地在下面附在两个传送滚轮6上。衬底5为了进行处理连续地在传送方向9上运动，并且处于接地12。磁体装置4构造磁场，使得该磁场首先贯穿衬底5，并且其次在衬底5的刻蚀面10上形成环绕闭合的隧道，这导致磁控管放电时的等离子体3。这样作为所谓的轨道是可见的：衬底5的刻蚀面10上的照明现象但是在整个衬底宽度上或者也例如此外被延伸，该现象大致具有带有平行的纵侧的伸长的椭圆形状。为了构造等离子体3，在衬底5的阳极2与刻蚀面10之间提供电场，只要在阳极2上附上阳极电势11。暗场屏蔽1首先避免在阳极2与该设施之内的其他装配件之间构造不想要的电场；因此具有法拉第笼的功能。整流子片7被设置用于：利用溅射刻蚀来剥蚀的易失性物质或者也为水从围绕其借助真空泵被吸出的设备并且因此从该设施到达。通常，暗场屏蔽1是一类白铁箱。双箭头使得整个阳极箱（这指的是暗场屏蔽1和阳极2）的可运动性明显，由此可尤其是改变衬底距离8。

在图2中示出了一列如测量装置14和提升装置之类的装置，作为针对从暗场屏蔽到衬底5的过渡的构型的实施形式。

图2a示出了整流子片7和被固定在弹簧元件上的用于衬底5与整流子片系统之间的机械接触13的石磨毡。

在图2d中，刷占据石磨毡的位置。根据图2b，滚轮被用作机械接触部13，所述机械接触部13借助平台或者蝶形弹簧被压向衬底5。

从图2c得知具有屏蔽轧辊16的实施方案。该屏蔽轧辊16弹性地从下面并且因此从刻蚀面10出发被压到衬底上，而且如箭头所示的那样，根据衬底位置向下或者向上一起运动。提升装置在最简单的情况下会是此处未示出的弹簧设备。

根据图2e，以电实施方案绘制了不仅测量装置而且提升装置。距离传感器18在衬底5的对接侧上检测其位置，将信息转交给调节装置17，该调节装置17又针对提升装置提供输出信号19，由此所示出的盖可运动。

根据图3的实施方案考虑具有屏蔽轧辊16的图2c的实施方案，该屏蔽轧辊16作为暗场屏蔽1的部分是可运动的并且与衬底5处于机械接触13。因此，衬底距离此处为0。如已经在前面的附图中那样示出传送方向9、传送滚轮6、磁体装置4、整流子片7和等离子体3。

此处除了屏蔽轧辊16和与其邻接的膜片以外，还要注意布线。在屏蔽轧辊15上如在衬底5上那样附上接地12，而在阳极2上附上阳极电势11。分压器（在该图的右侧）提供附在整流子片7上的中间电势20。

屏蔽轧辊16本来在导通衬底5和如传送滚轮6那样的构件的情况下与接地12相连，正好出于所述的原因只保证，不应将高于接地12的电势通过阳极箱1、2导向衬底。在整流子片7上施加的中间电势20追踪弱化整流子片7上的阳极箱1、2中的电场的目标。

附图标记列表

1  暗场屏蔽

2  阳极

3  等离子体/磁控管放电

4  磁体装置

5  衬底

6  传送滚轮

7  整流子片/接片

8  衬底距离

9  传送方向

10 刻蚀面

11 阳极电势

12 接地/阴极电势

13 机械接触

14 测量装置

15 提升装置

16 屏蔽轧辊

17 调节装置

18 距离传感器

19 输出信号

20 中间电势

Claims (20)

1.一种用于磁控管溅射刻蚀的设备，其在用于以直通方法处理带形衬底（5）的设施之内，其在真空中，所述设备被布置成衬底（5）的两个表面，使得在被称为刻蚀面（10）的第一要处理的表面上设置阳极壳体（1,2），并且 

在被称为对接面的与衬底（5）上的刻蚀面对置的第二表面上设置磁体装置（4）， 

磁体装置（4）构造贯穿衬底（5）的磁场，使得由磁场线构成的环绕闭合的隧道被施加在刻蚀面（10）上方， 

阳极壳体（1,2）具有至少一个被实施为金属导体的带有阳极电势（11）的阳极（2）和覆盖阳极和刻蚀面（10）的暗场屏蔽（1）， 

在衬底（5）上以及在暗场屏蔽（1）上设置至少部分附上的阴极电势（12），以及 

暗场屏蔽（1）到达衬底（5）上地被实施在该设备的至少一个输入侧的和/或输出侧的衬底通流口上以及横向于其传送方向（9）地被布置，使得在刻蚀面（10）与暗场屏蔽（1）之间的衬底距离（8）被预给定， 

其特征在于， 

暗场屏蔽（1）的至少一部分能运动，使得能调节衬底距离（8）， 

装置（14,15）被设置为使得衬底距离（8）根据衬底（5）的位置能被减小到可预给定的最小距离， 

装置（14,15）具有至少一个测量装置（14）和提升装置（15），利用所述测量装置（14）能检测到衬底（5）相对于该设备的至少一部分的位置，该设备的至少一个部分能与所述提升装置（15）一起运动，以及 

借助提升装置（15），暗场屏蔽（1）能运动。 

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，借助提升装置（15），阳极（2）和/或磁体装置（4）能运动。 

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，阴极电势（12）接地，使得该电势与所述设施的壳体的电势相同。 

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，阳极壳体（1,2）具有能穿过其吸走阳极壳体（1,2）的穿通部。 

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，暗场屏蔽（1）具有这种穿通 部，在所述穿通部的情况下，在两个穿通部之间布置的接片（7）相对于暗场屏蔽（1）电绝缘地被实施。 

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，至少一个接片（7）被实施为称为整流子片的条形元件，所述条形元件平行于衬底（5）地被布置。 

7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，至少一个接片（7）被布置在暗场屏蔽（1）的位于衬底通流口与阳极（2）之间的部分中。 

8.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于，在接片（7）上施加大于阴极电势（12）和小于阳极电势（11）的中间电势（20）。 

9.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，测量装置（14）机械接触刻蚀面（10）的至少一部分，使得能确定刻蚀面（10）的位置。 

10.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，提升装置（15）是至少一个垂直于刻蚀面（10）可运动的弹簧元件，测量装置（14）的检测能被机械转移到所述弹簧元件上，使得提升装置（15）以将该设备的可运动部分（1，2，4）置于与衬底（5）等距的位置的方式被构造。 

11.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，提升装置（15）是至少一个可垂直于刻蚀面（10）运动的驱动元件，测量装置（14）的检测能被电转移到所述驱动元件上，使得提升装置（15）以将该设备的可运动部分（1,2,4）置于与衬底（5）等距的位置的方式被构造。 

12.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，测量装置（15）以提升至少一个电测量信号的方式被实施，使得刻蚀面（10）的位置能被确定。 

13.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，机械接触（13）通过滚轮、刷或者石磨毡来制造。 

14.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，暗场屏蔽（1）的至少一部分能在衬底通流口上运动。 

15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，暗场屏蔽的可运动的部分是至少一个屏蔽轧辊（16）。 

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，屏蔽轧辊（16）也是测量装置（15）。 

17.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，磁体装置（4）被布置在通过带形衬底（5）引导的这样的处理轧辊之内。 

18.一种用于对带形衬底进行真空处理的设施，其具有根据权利要求1至17之一所述的磁控管溅射刻蚀的设备。 

19.根据权利要求18所述的设施，其特征在于，所述设施被设置用于以直通方法进行处理。 

20.根据权利要求18或19所述的设施，其特征在于，带形衬底在一部分被次气压围绕，而在其余部分被大气压围绕。 

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