DE102011082900A1

DE102011082900A1 - Substratbehandlungsanlage mit austauschbarem Target

Info

Publication number: DE102011082900A1
Application number: DE201110082900
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Heinrich; Götz Großer
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2031-09-17
Also published as: DE102011082900B4

Abstract

Die Erfindung eine Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung scheibenförmiger Substrate, umfassend eine von Kammerwänden begrenzte Anlagenkammer, die eine durch einen Kammerdeckel vakuumdicht verschließbare Öffnung aufweist, sowie innerhalb der Anlagenkammer eine zum senkrechten Transport scheibenförmiger Substrate ausgebildete Transporteinrichtung sowie mindestens eine Beschichtungseinrichtung mit einem vertikal angeordneten rohrförmigen Target, das an seinem unteren Ende in einer unteren Drehlagereinrichtung und an seinem oberen Ende in einer oberen Drehlagereinrichtung gelagert ist, wobei die obere Drehlagereinrichtung eine mit dem rohrförmigen Target verbindbare Verbindungseinrichtung aufweist, die in der axialen Richtung des rohrförmigen Targets so verstellbar ist, dass sie in einer ersten Einstellung mit dem oberen Ende des rohrförmigen Targets verbunden ist und in einer zweiten Einstellung einen axialen Abstand zum oberen Ende des rohrförmigen Targets aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Substratbehandlungsanlage mit austauschbarem Target. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Hebezeug zum Austauschen des Targets.
Typische Substratbehandlungsanlagen zur Durchführung von Substratbehandlungen im Durchlaufverfahren umfassen eine langgestreckte Anlagenkammer mit einer Eingangsschleuse an einem Ende und einer Ausgangsschleuse am anderen Ende sowie dazwischen angeordnete Kammern, beispielsweise eine oder mehrere Prozesskammern mit jeweils mindestens einer Substratbehandlungseinrichtung, beispielsweise einer Beschichtungseinrichtung, einer Ätzeinrichtung, einer Heizeinrichtung oder dergleichen, eine oder mehrere Pumpkammern mit jeweils mindestens einer Pumpe zur Evakuierung oder/und zur Atmosphärentrennung zwischen davor und dahinter liegenden Kammern, Transferkammern zum Transfer der Substrate von einer Kammer zur nächsten Kammer, usw.
Die durch ihre Funktion definierten Kammern können dabei physisch eigenständige Behälter bilden, die miteinander zu einer Anlagenkammer verbunden sind, oder innerhalb eines gemeinsamen Behälters angeordnet sein, der die Anlagenkammer bildet. Im letzteren Fall können die Kammern physisch durch Trennwände voneinander abgegrenzt sein, die typischerweise eine Substratpassage aufweisen, welche als Strömungswiderstand, d.h. als Öffnung mit einer die Passage der Substrate gerade noch zulassenden Größe, oder als Ventil, beispielsweise Klappen-, Walzen- oder Schieberventil, ausgeführt sein können.
In derartigen Substratbehandlungsanlagen, beispielsweise Anlagen zur Beschichtung oder/und zum Trockenätzen scheibenförmiger Substrate, sind Einrichtungen bekannt, die zum Herauslösen eines Beschichtungsmaterials aus einer Materialquelle, im Folgenden als Target bezeichnet, dienen. Derartige können in Form von Magnetrons ausgebildet sein, wobei das Material mittels Ionenbeschuss aus dem Target herausgelöst wird und aufgrund eines Potentialunterschieds zu dem zu beschichtenden Substrat wandert. Hierbei nutzt sich das Target über die Zeit ab. Daher ist es erforderlich, ein verbrauchtes Target austauschen zu können. Zudem ist ein Targetaustausch erforderlich, wenn die Beschichtung mit einem anderen Material erfolgen soll.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Substratbehandlungsanlage mit einem Target bereitzustellen, bei der das Target leicht und zuverlässig austauschbar ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, ein zugehöriges Werkzeug zum Targetaustausch bereitzustellen.
Die Erfindung betrifft eine Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung scheibenförmiger Substrate, umfassend eine von Kammerwänden begrenzte Anlagenkammer, die eine durch einen Kammerdeckel vakuumdicht verschließbare Öffnung aufweist, sowie innerhalb der Anlagenkammer eine zum senkrechten Transport scheibenförmiger Substrate ausgebildete Transporteinrichtung sowie mindestens eine Beschichtungseinrichtung mit einem vertikal angeordneten rohrförmigen Target, das an seinem unteren Ende in einer unteren Drehlagereinrichtung und an seinem oberen Ende in einer oberen Drehlagereinrichtung gelagert ist, wobei vorgesehen ist, dass die obere Drehlagereinrichtung eine mit dem rohrförmigen Target verbindbare Verbindungseinrichtung aufweist, die in der axialen Richtung des rohrförmigen Targets so verstellbar ist, dass sie in einer ersten Einstellung mit dem oberen Ende des rohrförmigen Targets verbunden ist und in einer zweiten Einstellung einen axialen Abstand zum oberen Ende des rohrförmigen Targets aufweist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die untere Drehlagereinrichtung ein Medienendblock mit einem im Innern der Anlagenkammer angeordneten Gehäuse sowie einer im Gehäuse drehbar gelagerten Tragwelle ist, der von außerhalb der Anlagenkammer zugängliche Anschlüsse zur Versorgung des rohrförmigen Targets mit Kühlmittel und Elektroenergie aufweist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die obere Drehlagereinrichtung einen Antriebsendblock mit einem im Innern der Anlagenkammer angeordneten Gehäuse sowie einer im Gehäuse drehbar gelagerten Tragwelle umfasst, der eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des rohrförmigen Targets aufweist oder mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist. Die Antriebseinrichtung kann im Gehäuse des Endblocks oder außerhalb der Anlagenkammer angeordnet sein und durch Übertragungsmittel wie Riemen, Kette, Wellen, usw. auf die Tragwelle wirken.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die obere Drehlagereinrichtung eine an einer Öffnung einer Kammerwand angeordnete Drehdurchführung mit einer drehbar gelagerten Tragwelle umfasst, die mit einer außerhalb der Anlagenkammer angeordneten Antriebseinrichtung zum Antreiben des rohrförmigen Targets verbunden ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die obere Drehlagereinrichtung und die untere Drehlagereinrichtung an einem entfernbaren Kammerdeckel der Anlagenkammer angebracht sind.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die obere Drehlagereinrichtung und die untere Drehlagereinrichtung an einer einem entfernbaren Kammerdeckel gegenüberliegenden Kammerwand der Anlagenkammer angebracht sind.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kammerdeckel auf Schienen verfahrbar angeordnet und auf den Schienen zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition hin und her bewegbar ist. Der Kammerdeckel kann dazu beispielsweise auf einem Grundgestell mit Rädern angeordnet sein, welches auf Schienen steht.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Hebezeug zum Anheben eines rohrförmigen Targets wahlweise in horizontaler oder vertikaler Ausrichtung, umfassend einen ersten Träger, der an seinem oberen Ende zum Anbringen des Hebezeugs an einen Kranhaken ausgebildet ist, sowie einen zweiten Träger, der an seinen beiden Enden Greifeinrichtungen wie Klauen, Schellen oder dergleichen zum Erfassen je eines Endes des rohrförmigen Targets aufweist, in seinem mittleren Bereich mit dem unteren Ende des ersten Trägers zwischen einer horizontalen Ausrichtung und einer vertikalen Ausrichtung hin und her schwenkbar verbunden und zumindest in der vertikalen Ausrichtung arretierbar ist.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Träger und der zweite Träger durch eine Bremseinrichtung zum verlangsamten Schwenken des zweiten Trägers von der vertikalen Ausrichtung in die horizontale Ausrichtung verbunden sind. Die Bremseinrichtung kann beispielsweise als Gasdruckdämpfer oder Reibungsbremse, ggf. mit einem Freilauf, um nur in einer Schwenkrichtung eine Bremswirkung zu erzeugen, ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der erste Träger und der zweite Träger durch eine Antriebseinrichtung zum Schwenken des zweiten Trägers relativ zum ersten Träger verbunden sind. Die Antriebseinrichtung kann beispielsweise als elektromotorischer Spindeltrieb, Pneumatikzylinder oder dergleichen ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das obere Ende des ersten Trägers in der vertikalen Ausrichtung des zweiten Trägers in der Verlängerung einer die beiden Greifeinrichtungen des zweiten Trägers verbindenden Geraden angeordnet ist. Dazu kann der erste Träger beispielsweise mindestens einmal abgewinkelt oder gekröpft sein.
Im Folgenden wird die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Darin zeigt
1 eine Vakuumbeschichtungsanlage sowie ein erstes Ausführungsbeispiel eines Hebezeugs zum Austausch des Targets, und
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Hebezeugs zum Austausch des Targets.
1 zeigt eine Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung scheibenförmiger Substrate 11, welche eine von Kammerwänden 21 begrenzte Anlagenkammer 2 umfasst, die eine durch einen Kammerdeckel 23 vakuumdicht verschließbare Öffnung aufweist. Die Anlagenkammer 2 steht im Ausführungsbeispiel auf einem Grundgestell 22. Der Kammerdeckel 23 steht im Ausführungsbeispiel auf einem Grundgestell 24 mit Rädern 25, die auf Schienen 5 stehen.
Im Innern der Anlagenkammer 2 ist eine Transporteinrichtung 4 angeordnet, die untere Transportrollen 41 und obere Führungsrollen 42 umfasst. Zwischen den Transportrollen und den Führungsrollen können Substrate 11, die in Substratträgern 12 gehalten sind, durch die Anlagenkammer 2 und damit an zwei Beschichtungseinrichtungen 3 vorbei bewegt werden.
Dazu sind an der Innenseite des Kammerdeckels 23 sowie an der dem Kammerdeckel 23 gegenüberliegenden Kammerwand 21 je eine Beschichtungseinrichtung 3 mit einem vertikal angeordneten rohrförmigen Target 31 angeordnet, wobei das rohrförmige Target 31 jeweils an seinem unteren Ende in einer unteren Drehlagereinrichtung 32 und an seinem oberen Ende in einer oberen Drehlagereinrichtung 35 gelagert ist.
Die obere Drehlagereinrichtung 35 weist eine in einer Drehdurchführung 37 drehbar gelagerte Tragwelle 36 auf, mit deren außerhalb der Anlagenkammer 2 liegendem Ende eine Antriebseinrichtung 38 verbunden ist. Das innerhalb der Anlagenkammer 2 liegende Ende der Tragwelle 36 weist eine mit dem rohrförmigen Target 31 verbindbare Verbindungseinrichtung 39 in Form einer Kupplung auf. Die Kupplung 39 ist in der axialen Richtung des rohrförmigen Targets 31 so verstellbar, dass sie in einer ersten Einstellung mit dem oberen Ende des rohrförmigen Targets 31 verbunden ist und in einer zweiten Einstellung einen axialen Abstand zum oberen Ende des rohrförmigen Targets 31 aufweist. Das obere Ende des rohrförmigen Targets 31 weist einen Flansch auf, mit dem die Verbindungseinrichtung 39 lösbar verbindbar ist.
Die untere Drehlagereinrichtung 32 der beiden Beschichtungseinrichtungen ist jeweils in Form eines im Innern der Anlagenkammer 2 angeordneten Medienendblocks ausgeführt, der von außerhalb der Anlagenkammer 2 zugängliche Versorgungsanschlüsse 34 zur Versorgung des rohrförmigen Targets 31 mit Kühlmittel und Elektroenergie aufweist. Der Medienendblock 32 umfasst ein im Innern der Anlagenkammer 2 angeordnetes Gehäuse. Innerhalb des Gehäuses ist eine drehbar gelagerte Tragwelle 33 angeordnet, die das rohrförmige Target 31 trägt. Die drehbar gelagerte Tragwelle 33 weist einen Flansch auf, der mit einem am unteren Ende des rohrförmigen Targets 31 angeordneten Flansch lösbar verbindbar ist.
Die obere Drehlagereinrichtung 35 und die untere Drehlagereinrichtung 32 der einen Beschichtungseinrichtung sind an einem entfernbaren Kammerdeckel 23 der Anlagenkammer 2 angebracht, wobei der Kammerdeckel 23 der Kammerwand 21, an der die andere Beschichtungseinrichtung 3 angebracht ist, gegenüberliegt und auf Schienen 5 verfahrbar angeordnet ist.
1 zeigt zudem ein zum Targetaustausch geeignetes Hebezeug 6. Dieses umfasst einen ersten Träger 61, der an seinem oberen Ende eine Öse 63 zum Anbringen des Hebezeugs an einem Kran aufweist, sowie einen zweiten Träger 62, der an seinen beiden Enden Greifeinrichtungen 64 zum Erfassen je eines Endes des rohrförmigen Targets 31 aufweist.
Der zweite Träger 62 ist in seinem mittleren Bereich mit dem unteren Ende des ersten Trägers 61 durch ein Gelenk 65 zwischen einer horizontalen Ausrichtung und einer vertikalen Ausrichtung hin und her schwenkbar verbunden. Zudem ist der zweite Träger 62 in der vertikalen Ausrichtung durch ein Fixierelement relativ zum ersten Träger arretierbar. Das Gelenk 65 zwischen erstem Träger 61 und zweitem Träger 62 ist gleichzeitig als Bremseinrichtung zum verlangsamten Schwenken des zweiten Trägers 62 von der vertikalen Ausrichtung in die horizontale Ausrichtung ausgebildet.
Ein Target 31 wird wie folgt entfernt. Das an einem Kran befestigte Hebezeug 6 wird in die Nähe des auszuwechselnden rohrförmigen Targets 31 bewegt. Das rohrförmige Target 31 wird mit den Greifeinrichtungen 64 des Hebezeugs 6 an seinen beiden Enden, d.h. außerhalb des Targetmaterials, ergriffen. Mittels der Kupplung 39 wird die Verbindung zwischen der Tragwelle 36 der oberen Drehlagereinrichtung 35 und dem oberen Ende des rohrförmigen Targets 31 gelöst. Die Verbindung zwischen der Tragwelle 33 der unteren Drehlagereinrichtung 32 und dem unteren Ende des rohrförmigen Targets 31 wird ebenfalls gelöst. Das rohrförmige Target 31 wird vertikal nach oben und anschließend horizontal bewegt, so dass es aus dem Kammerdeckel 23 bzw. – im Fall der anderen Beschichtungseinrichtung 3 – aus der Anlagenkammer 2 entnommen wird.
Ist das auszutauschende rohrförmige Target 31 entfernt, so kann ein einzubringendes rohrförmiges Target 31 im entkuppelten Zustand der Kupplung 39 mittels des Hebezeugs 6 durch eine horizontale Bewegung in eine Position senkrecht über der unteren Drehlagereinrichtung gebracht werden.
Der Einsatz des Hebezeugs 6 setzt voraus, dass die Anlagenkammer 2 geöffnet wird. Hierzu wird der auf Schienen 5 verfahrbare Kammerdeckel 23 in eine Position gebracht, in der mittels des Hebezeugs 6 das Target 31 leicht austauschbar ist. Nach Austausch des Targets 31 wird der Kammerdeckel 23 auf den Schienen 5 soweit in Richtung Anlagenkammer 2 verfahren, dass ein vakuumfester Verschluss ermöglicht wird.
2 zeigt dieselbe Ausgestaltung der Vakuumbeschichtungsanlage mit einem zweiten Ausführungsbeispiel des Hebezeugs.
Dabei ist das Gelenk 65 so ausgestaltet, dass eine Bremseinrichtung nicht benötigt wird, weil die Drehachse des Gelenks 65 in dem Hebezeug 6 waagerecht, d.h. quer zur Transportrichtung des Substrates 11 verläuft. Diese Anordnung hat den weiteren Vorteil, dass beim Schwenken des Targets 31 in die Horizontale sich der Schwerpunkt nicht verlagert. Im Unterschied zur 1, wo die Drehachse orthogonal zur Zeichnungsebene steht, liegt diese in der 2 in der Zeichnungsebene.
Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert, wobei diese Darstellung die Erfindung nicht einschränken soll. Es versteht sich, dass Fachleute Änderungen und Abwandlungen machen können, ohne den Umfang der folgenden Ansprüche zu verlassen. Insbesondere umfasst die Erfindung Ausführungsformen mit jeglicher Kombination von Merkmalen verschiedener Ausführungsformen, die hier beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

11: Substrat
12: Substratträger
2: Anlagenkammer
21: Kammerwand
22: Grundgestell
23: Kammerdeckel
24: Grundgestell
25: Räder
3: Beschichtungseinrichtung
31: rohrförmiges Target
32: untere Drehlagereinrichtung
33: Tragwelle
34: Versorgungsanschlüsse
35: obere Drehlagereinrichtung
36: Tragwelle
37: Drehdurchführung
38: Antriebseinrichtung
39: Verbindungseinrichtung, Kupplung
4: Transporteinrichtung
41: Transportrollen
42: Führungsrollen
5: Schienen
6: Hebezeug
61: erster Träger
62: zweiter Träger
63: Öse
64: Greifeinrichtung
65: Gelenk, Bremseinrichtung
66: Fixierelement

Claims

Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung scheibenförmiger Substrate (11), umfassend eine von Kammerwänden (21) begrenzte Anlagenkammer (2), die eine durch einen Kammerdeckel (23) vakuumdicht verschließbare Öffnung aufweist, sowie innerhalb der Anlagenkammer (2) eine zum senkrechten Transport scheibenförmiger Substrate (11) ausgebildete Transporteinrichtung (4) sowie mindestens eine Beschichtungseinrichtung (3) mit einem vertikal angeordneten rohrförmigen Target (31), das an seinem unteren Ende in einer unteren Drehlagereinrichtung (32) und an seinem oberen Ende in einer oberen Drehlagereinrichtung (35) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Drehlagereinrichtung (35) eine mit dem rohrförmigen Target (31) verbindbare Verbindungseinrichtung (39) aufweist, die in der axialen Richtung des rohrförmigen Targets (31) so verstellbar ist, dass sie in einer ersten Einstellung mit dem oberen Ende des rohrförmigen Targets (31) verbunden ist und in einer zweiten Einstellung einen axialen Abstand zum oberen Ende des rohrförmigen Targets (31) aufweist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Drehlagereinrichtung (32) ein Medienendblock mit einem im Innern der Anlagenkammer (2) angeordneten Gehäuse sowie einer im Gehäuse drehbar gelagerten Tragwelle (33) ist, der von außerhalb der Anlagenkammer (2) zugängliche Versorgungsanschlüsse (34) zur Versorgung des rohrförmigen Targets (31) mit Kühlmittel und Elektroenergie aufweist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Drehlagereinrichtung (35) einen Antriebsendblock mit einem im Innern der Anlagenkammer (2) angeordneten Gehäuse sowie einer im Gehäuse drehbar gelagerten Tragwelle umfasst, der eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des rohrförmigen Targets (31) aufweist oder mit einer Antriebseinrichtung verbunden ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Drehlagereinrichtung (35) eine an einer Öffnung einer Kammerwand (21) angeordnete Drehdurchführung (37) mit einer drehbar gelagerten Tragwelle (36) umfasst, die mit einer außerhalb der Anlagenkammer (2) angeordneten Antriebseinrichtung (38) zum Antreiben des rohrförmigen Targets (31) verbunden ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Drehlagereinrichtung (35) und die untere Drehlagereinrichtung (32) an einem entfernbaren Kammerdeckel (23) der Anlagenkammer (2) angebracht sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Drehlagereinrichtung (35) und die untere Drehlagereinrichtung (32) an einer einem entfernbaren Kammerdeckel (23) gegenüberliegenden Kammerwand (21) der Anlagenkammer (2) angebracht sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kammerdeckel (23) auf Schienen (5) verfahrbar angeordnet und auf den Schienen (5) zwischen einer Öffnungsposition und einer Schließposition hin und her bewegbar ist.
Hebezeug (6) zum Anheben eines rohrförmigen Targets (31) wahlweise in horizontaler oder vertikaler Ausrichtung, umfassend einen ersten Träger (61), der an seinem oberen Ende zum Anbringen des Hebezeugs an einen Kranhaken ausgebildet ist, sowie einen zweiten Träger (62), der an seinen beiden Enden Greifeinrichtungen (64) zum Erfassen je eines Endes des rohrförmigen Targets (31) aufweist, in seinem mittleren Bereich mit dem unteren Ende des ersten Trägers (61) zwischen einer horizontalen Ausrichtung und einer vertikalen Ausrichtung hin und her schwenkbar verbunden und zumindest in der vertikalen Ausrichtung arretierbar ist.
Hebezeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (61) und der zweite Träger (62) durch eine Bremseinrichtung (65) zum verlangsamten Schwenken des zweiten Trägers von der vertikalen Ausrichtung in die horizontale Ausrichtung verbunden sind.
Hebezeug nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Träger (61) und der zweite Träger (62) durch eine Antriebseinrichtung zum Schwenken des zweiten Trägers (62) relativ zum ersten Träger (61) verbunden sind.
Hebezeug nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Ende des ersten Trägers (61) in der vertikalen Ausrichtung des zweiten Trägers (62) in der Verlängerung einer die beiden Greifeinrichtungen (64) des zweiten Trägers (62) verbindenden Geraden angeordnet ist.