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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Targets in einer Durchlauf-Vakuumbeschichtungsanlage, mit der Substrate auf einer Transporteinrichtung transportierbar und während des Transports beschichtbar sind. Dabei wird das Target mittels eines Magnetron über eine Einsputterzeit mit einem Sputterprozess ohne eine Beschichtungsfunktion beaufschlagt.
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Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die mit einer Vakuumbeschichtungskammer, die über ein Vakuumpumpsystem evakuierbar ist, mit einer Transporteinrichtung zum Transport von zu beschichtenden Substraten, und mit einem Magnetron, das ein Target aufweist, wobei die Targetoberflächen der Transporteinrichtung gegenüberliegen, versehen ist.
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In der
DE 102 39 014 A1 wird eine Vakuumbeschichtungsanlage mit zwei Magnetrons beschrieben, bei der die eine oder andere Targetoberfläche der Magnetrons wahlweise mit einer beweglichen Blende abdeckbar ist, deren Fläche mindestens der Größe der größten der abzudeckenden Targetoberflächen entspricht. Damit wird einerseits das Problem einer unerwünschten gegenseitigen Fremdbeschichtung durch die benachbarten Magnetrons gelöst. Darüber hinaus wird es dadurch ermöglicht, dass ein Beschichtungsprozess, der spezielle zu anderen Prozessen unverträgliche Bedingungen erfordert (z. B. die Siliziumoxidbeschichtung mit einem mit Silizium bestückten Target und einer hohen Sauerstoffkonzentration), in ein und derselben Beschichtungssektion durchgeführt wird, wie der an sich unverträgliche Prozess.
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Die Lösung ist für ein Sputtern auf ein Substrat im eingesputterten Zustand vorgesehen. Ein Sputtern ohne das Vorhandensein eines Substrats oder ein Betrieb des Targets ohne eine Beschichtungsfunktion zur Erreichung stabiler Prozessverhältnisse ist damit nicht möglich, da das Einsputtern für das Target Verhältnisse des Beschichtungsprozesses, also insbesondere einen freien Plasmaraum über der Targetoberfläche erfordert. Durch die Abdeckung dieser bekannten Lösung werden dagegen die freien Prozessbedingungen, die für ein Einsputtern erforderlich sind, nicht eingehalten. Auch für einen Betrieb ohne ein Substrat ist diese Lösung nicht vorgesehen.
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Üblicherweise erfolgt das Einsputtern unter Beschichtung eines Substrats. Da jedoch die Beschichtung während des Einsputterns nicht die erforderlichen Parameter aufweist, wird das Substrat verworfen. Dies verursacht Kosten und es wird darüber hinaus wertvolles Material vernichtet.
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Es kann grundsätzlich auch ohne Substrat gesputtert werden (Blindsputtern). Allerdings entsteht damit eine erhebliche unerwünschte Beschichtung aller am Prozess beteiligter Teile.
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Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, den Kosten- und Materialaufwand während des Einsputterns zu reduzieren und auch einen Betrieb ohne Substrat zu ermöglichen.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Anspruch 2 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Transporteinrichtung während der eingangs genannten Phase eines Betriebs ohne Substrat oder während der Einsputterphase eine Beschichtung vermeidet, unabhängig von einer möglichen Abdeckung durch ein Substrat. Damit wird es möglich, einen normalen Beschichtungsvorgang, zur Erreichung stabiler Prozessverhältnisse, der teilweise über mehrere Stunden dauern kann, insbesondere zum Zwecke des Einsputterns, zu fahren, ohne dass dadurch die Transporteinrichtung in unzulässiger Weise mit beschichtet wird und ohne dass dabei ein Substrat zum Zwecke der Abdeckung der Transporteinrichtung verbraucht werden muss.
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Das erfindungsgemäße Verfahren sieht grundsätzlich vor, dass die Abdeckung der Transporteinrichtung unabhängig davon möglich ist, dass ein Substrat auf der Transporteinrichtung aufliegt oder nicht. So ist es beispielsweise möglich, dass ein Substrat auf der Transporteinrichtung aufliegt, um die Prozessverhältnisse so nahe wie möglich an den echten Beschichtungsprozess anzunähern. Das Substrat wird jedoch nicht verbraucht, da es durch die Abdeckung während der Einsputterphase abgedeckt ist und somit nicht beschichtet wird. Es kann auch ohne ein Substrat zur Erreichung stabiler Prozessverhältnisse eingesputtert werden. Dabei ist es auch möglich, dass beispielsweise die Transporteinrichtung während der Einsputterphase angehalten wird und somit ein Substrattransport durch die Durchlaufbeschichtungsanlage nicht realisiert wird, sondern vielmehr ein Substrat vor Ort verbleibt.
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In einer günstigen Ausgestaltung des Verfahrens ist es jedoch auch möglich, dass die Abdeckung anstelle des Substrats eingebracht wird und somit in den Prozess sozusagen das Vorhandensein eines Substrats simuliert.
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Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird auch durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 3 gelöst. Die Ansprüche 4 bis 10 geben dabei günstige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung an.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art sieht vor, dass über der Transporteinrichtung eine bewegliche Abdeckung angeordnet ist, mit der die Transporteinrichtung insbesondere während einer Einsputterphase abdeckbar ist.
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Durch die Abdeckung, die während der Einsputterphase über die Transporteinrichtung bewegt und entsprechend arretiert wird, wird es möglich, dass von dem Target solange Material gesputtert wird, bis sich stabile Prozessverhältnisse einstellen. Das abgesputterte Material gelangt nicht auf die Transporteinrichtung, weil die Abdeckung dies verhindert.
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Dadurch, dass die Abdeckung beweglich gestaltet ist, ist es möglich, diese nach Ende der Einsputterphase oder der Phase ohne Substrat wieder zu entfernen, ohne den Beschichtungsprozess zu unterbrechen. Anschließend kann sodann die echte Beschichtung erfolgen.
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In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abdeckung über die Substrattransportebene einfahrbar und unabhängig von dem Vorhandensein eines Substrats auf der Transporteinrichtung einsetzbar ist. Durch diese Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, ein Substrat auf der Transporteinrichtung aufzulegen und zu transportieren oder mit der Transporteinrichtung zu verharren, ohne dass dieses durch den Einsputterprozess verbraucht wird. Auch der Betrieb ohne ein Substrat ist damit möglich. Dabei kann die Abdeckung so angeordnet werden, dass sie zwischen der Substrattransportebene auf der Transporteinrichtung und der Unterseite der Abdeckung gerade einen solchen Spalt freilässt, der Bewegungsraum für ein Substrat bietet.
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Eine andere Alternative besteht darin, dass die Abdeckung in die Substrattransportebene einfahrbar und anstelle eines Substrats auf der Transporteinrichtung einsetzbar ist. Bei dieser Ausgestaltung übernimmt die Abdeckung sozusagen die Funktion des Substrats, um möglichst solche Verhältnisse zu schaffen, die den tatsächlichen Beschichtungsverhältnissen am nahesten kommen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abdeckung an einer Seite der Vakuumbeschichtungskammer angelenkt und als Jalousie ausgebildet ist. Für die Ausgestaltung der Jalousie ergeben sich mehrere Möglichkeiten. Eine Möglichkeit ist darin zu sehen, die Jalousie als Faltenjalousie auszubilden. Eine andere Möglichkeit besteht in der Ausgestaltung als Lamellenjalousie.
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Solange zwischen dem Target und der Substrattransportebene ein ausreichender Abstand besteht, ist es auch möglich, dass die Abdeckung als eine in die Abdeckposition schwenkbare Platte ausgebildet ist. Bei geringerem Abstand zwischen dem Target und der Substrattransportebene ist dabei in einer weiteren Ausgestaltung vorgesehen, dass die Platte in zwei oder mehrere Teilplatten geteilt ist, die miteinander schwenkbar verbunden sind und die jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten der Vakuumbeschichtungskammer angelenkt sind.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
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1 einen Querschnitt durch eine Vakuumbeschichtungskammer einer Durchlaufbeschichtungsanlage in Transportrichtung des Substrats,
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2 einen Querschnitt durch die Vakuumbeschichtungskammer quer zur Transportrichtung des Substrats,
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3a–e verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Abdeckung in schematischer Darstellung.
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Wie in 1 dargestellt, beinhaltet eine Durchlaufbeschichtungsanlage eine Vakuumbeschichtungskammer 1. Diese Vakuumbeschichtungskammer 1 weist Zwischenwände 2 auf, die die Vakuumbeschichtungskammer 1 von jeweils einer benachbarten Kammer trennen. Wie in 2 dargestellt, ist die Vakuumbeschichtungskammer 1 mit Seitenwänden 3, einer Bodenplatte 4 und einen Deckel 5 nach außen hin verschlossen.
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An dem Deckel 5 hängen zwei Magnetrons 6, die jeweils ein Target 7 mit dem zu sputternden Material aufweisen.
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Wie weiterhin aus 1 und 2 ersichtlich, ist in der Vakuumbeschichtungskammer 1 eine Transporteinrichtung 8 angeordnet. Auf der Transporteinrichtung 8 ist ein Substrat 9 in Transportrichtung 10 durch die Vakuumbeschichtungskammer 1 bewegbar. Hierzu sind in den Zwischenwänden 2 entsprechende Öffnungen 11 vorgesehen, durch die ein Substrat 9 von einer Vakuumbeschichtungskammer 1 in eine benachbarte treten kann.
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Bei einer Beschichtung des Substrats 9 wird um das Target 7, unterstützt durch das Magnetron 6, ein Plasma gezündet, durch das Material von dem Target 7 abgesputtert wird und auf die Oberfläche des Substrats 9 gelangt. An einem solchen Beschichtungsprozess werden in aller Regel sehr hohe Anforderungen an die Qualität der herzustellenden Schicht gestellt. Eine solche hohe Qualität ist zumeist erst nach einem gewissen Einschwingvorgang, nachdem ein Target in Betrieb genommen worden ist, erreichbar. Aus diesem Grunde wird vor dem eigentlichen Beschichtungsvorgang eine sogenannte Einsputterphase geschaltet, die bis zu mehrere Stunden, beispielsweise zwei bis sechs Stunden oder mehr, betragen kann. Während dieser Einsputterphase stabilisieren sich die Prozessverhältnisse, sodass am Ende der Einsputterphase eine ausreichende Schichtqualität einstellbar ist. Dieses Einsputtern kann mit oder ohne ein Substrat 9 gefahren werden.
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Um zu verhindern, dass während der Einsputterphase Targetmaterial auf die Transporteinrichtung gelangt, ist eine Abdeckung 12 vorgesehen. In 1 ist die Abdeckung 12 zusammen mit einem Substrat 9 dargestellt. Es sei jedoch an dieser Stelle erwähnt, dass das Substrat 9 nicht zwingend auf der Transporteinrichtung 8 in der Substrattransportebene 13 liegen muss. Befindet sich während der Einsputterphase ein Substrat 9 auf der Substrattransportebene, so wird durch die Abdeckung 12 sowohl ein Besputtern der Transporteinrichtung 10 als auch ein Besputtern des Substrats 9 verhindert. Befindet sich kein Substrat 9 auf der Substrattransportebene 13, so verhindert die Abdeckung 12 ein Sputtern der Transporteinrichtung 8. Durch die Gestaltung der Abdeckung 12 als eine bewegliche Jalousie ist es möglich, diese Abdeckung 12 nur während der Einsputterphase über die Transporteinrichtung 8 zu schieben. Dies ist in 1 und 2 dargestellt. Wie aus 2 ersichtlich, ist die als Jalousie ausgebildete Abdeckung 12 an einer Seitenwand 3 angelenkt. Sie kann zur Stabilisierung im ausgefahrenen Zustand auch an der gegenüberliegenden Seitenwand 3 arretiert werden. In jedem Falle ist es zweckmäßig, für das Ausfahren der Abdeckung 12 einen nicht näher dargestellten Antrieb vorzusehen. Dabei kann beispielsweise die Jalousie in Schienen, die seitlich längs ihrer Ausfuhrrichtung angeordnet sind, geführt und mittels eines elektrischen Antriebes in ihre Ein- oder Ausfahrposition gebracht werden. Bevorzugterweise wird die Abdeckung 12 an den Seitenwänden 3 angelenkt sein. Diese ist dann quer zur Transportrichtung 10 beweglich. Es ist jedoch grundsätzlich auch möglich, die Abdeckung 12 auch an der Zwischenwand anzulenken und diese dann in Substrattransportrichtung 10 beweglich zu gestalten.
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In 3 sind nun verschiedene Ausführungsformen einer Abdeckung dargestellt. In 3a besteht die Abdeckung aus jeweils einem rechten Teil 14 und einem linken Teil 15. Jeder weist zwei Platten 16 auf, die untereinander über einen ersten Drehpunkt 17 und jeweils an einer Seitenwand 3 über einen zweiten Drehpunkt 18 angelenkt sind. Diese Lösung stellt eine sehr einfache Lösung dar, die sich dann eignet, wenn der Abstand zwischen der Substrattransportebene 13 und dem Target 7 ausreichend groß ist. Im Falle des Schließens der Abdeckung 12 werden sodann die Platten in Richtung Mitte der Vakuumbeschichtungskammer 1 geschoben.
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In 3b ist eine Lamellenjalousie vorgestellt, die aus mehreren Lamellen 19 besteht, welche an der seitlichen Befestigung an der Seitenwand 3 flächig aneinander liegen. Beim Ausfahren der Abdeckung 12 legen sich sodann die Lamellen 19 flach und bilden eine flächige Abdeckung über die Transporteinrichtung ab.
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In 3c ist eine Jalousie als Faltjalousie dargestellt. Diese besteht aus einer geschlossenen Fläche 20, die entsprechend vorgefaltet ist und im Falle des Ausfahrens der Abdeckung 12 sich sodann entfaltet.
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Die Ausführungsform gemäß 3d besteht aus einem Rollo. Dieses Rollo ist an einer Seite der Vakuumbeschichtungskammer 1 angelenkt und wird während der Einsputterphase abgerollt und somit über die Transporteinrichtung 8 geschoben.
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Schließlich zeigt 3e ebenfalls noch eine Lamellenjalousie. Diese Lamellenjalousie wird zunächst zueinander flach und zur Bewegungsrichtung senkrecht stehenden Lamellen 19 über die Transporteinrichtung 8 gezogen. Sodann kann jede Lamelle für sich gedreht werden, wie dies im mittleren Teil in 3e dargestellt ist. Damit wird dann der Zustand im rechten Teil von 3e erreicht, bei dem die Lamellen 19 flach aufeinanderliegen und somit eine geschlossene Abdeckung 12 über der Transporteinrichtung 8 bilden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vakuumbeschichtungskammer
- 2
- Zwischenwand
- 3
- Seitenwand
- 4
- Bodenplatte
- 5
- Deckel
- 6
- Magnetron
- 7
- Target
- 8
- Transporteinrichtung
- 9
- Substrat
- 10
- Transportrichtung
- 11
- Öffnung
- 12
- Abdeckung
- 13
- Substrattransportebene
- 14
- rechter Teil
- 15
- linker Teil
- 16
- Platte
- 17
- erster Drehpunkt
- 18
- zweiter Drehpunkt
- 19
- Lamelle
- 20
- Fläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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