DE102012110284B3

DE102012110284B3 - Sputtering coating device, useful in vacuum coating system, comprises support unit having mounting flange and support section, sputtering magnetrons, and vacuum pump, where support section opens into suction port of mounting flange

Info

Publication number: DE102012110284B3
Application number: DE201210110284
Authority: DE
Inventors: Thorsten Sander; Michael Hentschel
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2012-10-26
Filing date: 2012-10-26
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2032-10-27
Also published as: KR101386200B1; CN103789737A; JP5467173B1; CN103789737B; JP2014084530A

Abstract

The sputtering coating device comprises a support unit having a mounting flange (11) and a support section having a free end and a terminal end connected with the mounting flange, and sputtering magnetrons (2) that has a free end and a terminal end and is parallely mounted on the support section of the support unit. The terminal end is connected to the supply unit, and the sputtering magnetron is arranged opposite to a side of the mounting flange. The support section opens into a first suction port of the mounting flange. The device further comprises a vacuum pump (4). The sputtering coating device comprises a support unit having a mounting flange (11) and a support section having a free end and a terminal end connected with the mounting flange, and sputtering magnetrons (2) that has a free end and a terminal end and is parallely mounted on the support section of the support unit. The terminal end is connected to the supply unit, and the sputtering magnetron is arranged opposite to a side of the mounting flange. The support section opens into a first suction port of the mounting flange. The device further comprises a vacuum pump (4) arranged on the supporting section opposite to the mounting flange at the first suction port, an anode (17) arranged on the support unit parallel to the sputtering magnetron, and a plane panel arranged in a plane perpendicular to orientation of the sputtering magnetron. The support section comprises a linear array of uniformly spaced wall openings (16), and a support device. The free end of the support section is connected to the free end of the sputtering magnetron. The panel is electrically conductively connected to the anode. The sputtering magnetrons are arranged parallel to each other and parallel to the support section. An independent claim is included for a vacuum coating system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sputterbeschichtungseinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Vakuumbeschichtungsanlage nach dem Oberbegriff von Anspruch 9. The invention relates to a sputter coating device according to the preamble of claim 1 and to a vacuum coating system according to the preamble of claim 9.

Bekannte Sputterbeschichtungseinrichtungen umfassen eine oder mehrere Sputtermagnetrons, die üblicherweise ein Target aus Beschichtungsmaterial und eine Magnetanordnung zur Erzeugung eines Magnetfelds über dem Target aufweisen. Dieses Magnetsystem konzentriert ein Plasma über der abzutragenden Oberfläche des Targets, um die Wahrscheinlichkeit des Auftreffens von Ionen auf die abzutragende Oberfläche des Targets zu erhöhen und so die Sputterrate zu vergrößern. Die Magnetanordnung ist dabei üblicherweise auf der der abzutragenden Oberfläche gegenüberliegenden Seite des Targets angeordnet, d.h. das von der Magnetanordnung erzeugte Magnetfeld durchdringt das Target. Known sputter coating devices include one or more sputter magnetrons, which typically include a target of coating material and a magnet assembly for generating a magnetic field over the target. This magnet system concentrates a plasma over the target surface to be ablated to increase the likelihood of ion impingement on the target surface to be ablated, thereby increasing the sputtering rate. The magnet arrangement is usually arranged on the opposite side of the target to the ablated surface, i. The magnetic field generated by the magnet arrangement penetrates the target.

Bekannt sind Planartargets, d.h. ebene Targets, die entweder vollständig aus Targetmaterial bestehen oder bei denen auf einer Trägerplatte Targetmaterial angebracht ist. Auf der Rückseite des Targets ist eine Magnetanordnung statisch oder beweglich angeordnet, wobei eine Bewegung der Magnetanordnung dazu dient, eine gleichmäßige Abtragung des Targetmaterials über die gesamte abzutragende Oberfläche des Targets zu erreichen. Planar targets are known, i. planar targets, which either consist entirely of target material or in which target material is mounted on a carrier plate. On the back of the target, a magnet arrangement is arranged statically or movably, wherein a movement of the magnet arrangement serves to achieve a uniform removal of the target material over the entire surface of the target to be ablated.

Weiterhin sind Rohrmagnetrons bekannt, bei denen das Target rohrförmig ist, wobei das Targetrohr vollständig aus Targetmaterial bestehen kann oder Targetmaterial auf der äußeren Oberfläche eines Targetträgerrohrs angebracht ist. Bei diesen Magnetrons ist die Magnetanordnung im Innern des Targetrohrs angebracht. Die Magnetanordnung kann dabei statisch oder beweglich angeordnet sein. Ebenso kann das Targetrohr statisch oder beweglich, meist drehbar, angeordnet sein, wobei eine Relativbewegung zwischen Targetrohr und Magnetanordnung in analoger Weise wie bei Planarmagnetrons dazu dient, eine gleichmäßige Abtragung des Targetmaterials über die gesamte abzutragende Oberfläche des Targets zu erreichen. Furthermore, tube magnetrons are known in which the target is tubular, wherein the target tube may be made entirely of target material or target material is mounted on the outer surface of a target carrier tube. In these magnetrons, the magnet assembly is mounted inside the target tube. The magnet arrangement can be arranged statically or movably. Likewise, the target tube can be arranged statically or movably, usually rotatable, wherein a relative movement between the target tube and magnet arrangement in a manner analogous to planar magnetrons serves to achieve uniform removal of the target material over the entire surface of the target to be ablated.

Die Sputtermagnetrons werden in einer Prozesskammer einer Vakuumbeschichtungsanlage angeordnet. Zu beschichtende Substrate werden in der Nähe des Sputtermagnetrons angeordnet oder an einem Sputtermagnetron vorbei bewegt, so dass sich das vom Target abgetragene Targetmaterial auf einer Oberfläche des Substrats abscheiden kann, wodurch abhängig von dem oder den verwendeten Targetmaterialien verschiedenste Schichten oder Schichtsysteme erzeugt werden können. The sputtering magnetrons are placed in a process chamber of a vacuum coating facility. Substrates to be coated are placed in the vicinity of the sputtering magnetron or moved past a sputtering magnetron, so that the target material removed from the target can deposit on a surface of the substrate, whereby a variety of layers or layer systems can be produced depending on the target material (s) used.

Zur Anbringung der Sputtermagnetrons in der Prozesskammer werden verschiedenartige Trageinrichtungen verwendet. Dies können einfachste Befestigungsmittel sein. In anderen Fällen, insbesondere für Rohrmagnetrons, werden sogenannte Endblöcke verwendet, wobei ein Rohrtarget entweder nur mit einem seiner beiden Enden in einem solchen Endblock gehalten ist (so genannte Cantilever-Anordnung) oder mit jedem seiner beiden Enden in je einem Endblock gehalten ist. Diese Trageinrichtungen, beispielsweise die Endblöcke eines Rohrmagnetrons, weisen meist Mittel zur Versorgung des Sputtermagnetrons mit elektrischer Spannung oder/und Kühlmittel oder/und Mittel zum Antrieb des Targets oder/und der Magnetanordnung auf. Die Trageinrichtungen können entweder mit dem Sputtermagnetron im Innern der Prozesskammer oder außerhalb der Prozesskammer angeordnet sein, wobei die Trageinrichtung im letzteren Fall beispielsweise an einer Kammerwand der Prozesskammer befestigt, beispielsweise angeflanscht sein kann. To mount the sputtering magnetrons in the process chamber, various types of support means are used. These can be the simplest attachment means. In other cases, in particular for tubular magnetrons, so-called end blocks are used, wherein a tube target is held either with only one of its two ends in such an end block (so-called cantilever arrangement) or held with each of its two ends in a respective end block. These support devices, for example, the end blocks of a tubular magnetron, usually have means for supplying the Sputtermagnetrons with electrical voltage and / or coolant and / or means for driving the target and / or the magnet assembly. The support means can be arranged either with the sputter magnetron inside the process chamber or outside the process chamber, wherein the support means in the latter case, for example, attached to a chamber wall of the process chamber, for example, can be flanged.

Besonders wichtig ist es bei solchen Vakuumbeschichtungseinrichtungen, dass die Umgebung des Sputtermagnetrons auf einen sehr geringen Restdruck evakuiert wird und dieser geringe Restdruck während des Beschichtungsverfahrens aufrechterhalten wird, um eine hohe Qualität des Beschichtungsergebnisses zu gewährleisten. It is particularly important in such vacuum coaters that the environment of the sputter magnetron is evacuated to a very low residual pressure and this low residual pressure is maintained during the coating process to ensure high quality of the coating result.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Sputterbeschichtungseinrichtung anzugeben, die die laufende Evakuierung der Umgebung eines Sputtermagnetrons effektiv und mit geringem anlagentechnischem Aufwand ermöglicht. An object of the invention is to provide a sputter coating device that allows the ongoing evacuation of the environment of a Sputtermagnetrons effectively and with low system complexity.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden nachfolgend Ausgestaltungen von Sputterbeschichtungseinrichtungen und Vakuumbeschichtungsanlagen vorgeschlagen und beschrieben, bei denen eine Trageinrichtung neben der Stützfunktion für ein Sputtermagnetron in Cantilever-Anordnung gleichzeitig eine effektive fortlaufende Evakuierung der Umgebung des Sputtermagnetrons ermöglicht. Die vorgeschlagene Sputterbeschichtungseinrichtung funktioniert für Planarmagnetrons und Rohrmagnetrons gleichermaßen, und ebenso für mehrere Sputtermagnetrons, die parallel zueinander an derselben Trageinrichtung angeordnet sind. To solve this problem, embodiments of sputter coating devices and vacuum coating systems are proposed and described below, in which a support device in addition to the support function for a sputtering magnetron in cantilever arrangement simultaneously allows effective continuous evacuation of the environment of Sputtermagnetrons. The proposed sputter coating device works equally well for planar magnetrons and tubular magnetrons, as well as multiple sputter magnetrons arranged parallel to each other on the same support.

Vorgeschlagen wird zunächst eine Sputterbeschichtungseinrichtung, umfassend eine Trageinrichtung mit einem Befestigungsflansch und mindestens einem Trägerprofil, das ein freies Ende und ein mit dem Befestigungsflansch verbundenes Anschlussende aufweist, mindestens ein an der Trageinrichtung parallel zum Trägerprofil angebrachtes Sputtermagnetron mit einem freien Ende und einem Anschlussende, wobei das Anschlussende mit einer Versorgungseinrichtung verbunden ist, die an der dem Sputtermagnetron gegenüberliegenden Seite des Befestigungsflansches angeordnet ist, wobei das Trägerprofil in eine erste Saugöffnung des Befestigungsflansches mündet und an der dem Trägerprofil gegenüberliegenden Seite des Befestigungsflansches an der ersten Saugöffnung eine Vakuumpumpe angeordnet ist. First proposed is a sputter coating device, comprising a support device with a mounting flange and at least one support profile having a free end and connected to the mounting flange connection end, at least one attached to the support parallel to the support profile sputtering magnetron with a free end and a terminal end, said Connecting end is connected to a supply device, the the sputter magnetron opposite side of the mounting flange is arranged, wherein the carrier profile opens into a first suction port of the mounting flange and on the opposite side of the support flange of the mounting flange on the first suction port, a vacuum pump is arranged.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht damit darin, bei einer Sputterbeschichtungseinrichtung, die eines oder mehrere Sputtermagnetrons in Cantilever-Anordnung aufweist, in dem Befestigungsflansch in dem Bereich, in dem das Trägerprofil befestigt ist, eine erste Saugöffnung vorzusehen. Diese erste Saugöffnung ermöglicht es, direkt am Befestigungsflansch eine Vakuumpumpe anzubringen, so dass der Bereich des oder der Sputtermagnetrons während des Beschichtungsverfahrens fortlaufend effektiv evakuiert werden kann. Dabei bildet das Trägerprofil ein Strömungsleitelement für eine effektive Funktionsweise der Vakuumpumpe. The basic idea of the invention is thus to provide a first suction opening in the attachment flange in the region in which the carrier profile is fastened, in the case of a sputter coating device which has one or more cantilevered sputtering magnetrons. This first suction opening makes it possible to attach a vacuum pump directly to the mounting flange, so that the area of the sputtering magnetron (s) can be evacuated continuously during the coating process. In this case, the carrier profile forms a flow guide for effective operation of the vacuum pump.

Der Befestigungsflansch dient gleichzeitig der Anbringung einer Versorgungseinrichtung, durch welche das Sputtermagnetron mit elektrischer Energie oder/und einem Kühlmittel versorgt werden kann. Die Versorgungseinrichtung kann außerdem dazu dienen, das Target oder/und die Magnetanordnung zu bewegen. Hierzu kann die Versorgungseinrichtung beispielsweise einen Elektromotor und ein Getriebe zum rotierenden Antrieb eines Rohrtargets umfassen. Bei der vorgeschlagenen Sputterbeschichtungseinrichtung können sowohl Planarmagnetrons als auch Rohrmagnetrons verwendet werden, und es kann ein einzelnes Sputtermagnetron vorgesehen sein oder an der Trageinrichtung sind zwei oder mehr Sputtermagnetrons angeordnet. Das Trägerprofil kann dabei in unterschiedlicher Weise ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Trägerprofil ein U-Profil sein, aber auch als geschlossenes Rohr ausgeführt sein. The mounting flange also serves to attach a supply device, by which the sputtering magnetron can be supplied with electrical energy and / or a coolant. The supply device may also serve to move the target and / or the magnet assembly. For this purpose, the supply device may comprise, for example, an electric motor and a gearbox for the rotating drive of a tube target. In the proposed sputter coating apparatus, both planar magnetrons and tubular magnetrons can be used, and a single sputtering magnetron can be provided, or two or more sputtering magnetrons are arranged on the support means. The carrier profile can be designed in different ways. For example, the carrier profile may be a U-profile, but also designed as a closed tube.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Trägerprofil mindestens einen Wanddurchbruch aufweist. In one embodiment, it is provided that the carrier profile has at least one wall opening.

Diese Ausgestaltung bietet sich insbesondere für geschlossene Hohlprofile an. Geschlossene Hohlprofile, beispielsweise Rechteckhohlprofile oder Rohre mit kreisringförmigem Querschnitt, weisen ein besonders gutes Verhältnis von Gewicht und Festigkeit auf. Werden solche geschlossenen Hohlprofile verwendet, so können diese zunächst dazu dienen, den Bereich des freien Endes des Sputtermagnetrons zu evakuieren. This embodiment is particularly suitable for closed hollow sections. Closed hollow sections, for example rectangular hollow sections or tubes with annular cross-section, have a particularly good ratio of weight and strength. If such closed hollow sections are used, they may initially serve to evacuate the area of the free end of the sputtering magnetron.

Mit der hier vorgeschlagenen Ausgestaltung, bei der das Trägerprofil mindestens einen Wanddurchbruch aufweist, ist es darüber hinaus möglich, die Umgebung des Trägerprofils im Bereich dieses Wanddurchbruches zu evakuieren. Unter einem Wanddurchbruch soll dabei eine beliebig gestaltete Durchbrechung der Wandung des geschlossenen Hohlprofiles verstanden werden. Solche Wanddurchbrüche können beispielsweise Bohrungen sein. Alternativ können größere Wanddurchbrüche beispielsweise durch Fräsen hergestellt werden. With the embodiment proposed here, in which the carrier profile has at least one wall opening, it is also possible to evacuate the environment of the carrier profile in the region of this wall breakthrough. Under a wall breakthrough while an arbitrarily designed opening of the wall of the closed hollow section to be understood. Such wall breakthroughs may be, for example, holes. Alternatively, larger wall breakthroughs can be made for example by milling.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass das Trägerprofil mindestens eine lineare Anordnung von gleichmäßig beabstandeten Wanddurchbrüchen aufweist. It can further be provided that the carrier profile has at least one linear arrangement of uniformly spaced wall openings.

Durch diese Ausgestaltung kann erreicht werden, dass die Umgebung des Sputtermagnetrons auf der gesamten Länge vom freien Ende bis zum Anschlussende effektiv evakuiert wird. Gleichzeitig werden eine sehr gleichmäßige Prozessgasverteilung und sehr homogene Druckverhältnisse in der Umgebung des oder der der Sputtermagnetrons, und zwar über deren gesamte Längsausdehnung, erreicht. Dabei wirkt das Trägerprofil wiederum als Strömungsleitelement. Gegenüber einem offenen Trägerprofil weist ein geschlossenes Trägerprofil mit einer linearen Anordnung von Wanddurchbrüchen eine günstigeres Verhältnis von Gewicht und Festigkeit, beispielsweise Biegesteifigkeit, auf. By means of this embodiment, it can be achieved that the surroundings of the sputtering magnetron are effectively evacuated over the entire length from the free end to the terminal end. At the same time a very uniform process gas distribution and very homogeneous pressure conditions in the vicinity of or the sputtering magnetrons, over their entire longitudinal extent, achieved. In this case, the carrier profile in turn acts as a flow guide. Compared to an open carrier profile, a closed carrier profile with a linear arrangement of wall openings has a more favorable ratio of weight and strength, for example bending stiffness.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Trägerprofil an seinem freien Ende eine mit dem freien Ende des Sputtermagnetrons verbundene Stützeinrichtung aufweist. In a further embodiment it is provided that the carrier profile has at its free end connected to the free end of Sputtermagnetrons support means.

Weist die Sputterbeschichtungseinrichtung eines oder mehrere Planarmagnetrons auf, so können diese mit dem Trägerprofil der Trageinrichtung direkt oder indirekt über Konsolen oder dergleichen fest verbunden werden. Soll die Sputterbeschichtungseinrichtung hingegen eines oder mehrere Rohrmagnetrons aufweisen, so ist es zur Erhaltung der Drehbarkeit des Rohrtargets unumgänglich, dass eine feste Verbindung zwischen dem Rohrtarget und dem Trägerprofil der Trageinrichtung vermieden wird. If the sputter coating device has one or more planar magnetrons, these can be firmly connected directly or indirectly via brackets or the like to the carrier profile of the carrying device. If, on the other hand, the sputter coating device has one or more tube magnetrons, then it is essential for maintaining the rotatability of the tube target that a firm connection between the tube target and the carrier profile of the carrying device be avoided.

Insbesondere bei langen Rohrtargets ist es jedoch sinnvoll, dieses zur Aufnahme des Eigengewichtes und zur Verhinderung von durch das Eigengewicht verursachten Verformungen an der Trageinrichtung abzustützen. Dies wird dadurch möglich, dass am freien Ende des Trägerprofils eine Stützeinrichtung angeordnet wird, mit der das freie Ende des Sputtermagnetrons verbunden werden kann. Eine solche Stützeinrichtung kann beispielsweise als Gleitlager oder als Wälzlager ausgeführt sein, wobei insbesondere bei Prozessen, die unter hohen Temperaturen ablaufen, Gleitlager zu bevorzugen sind. However, especially with long pipe targets, it makes sense to support this to accommodate the dead weight and to prevent caused by the dead weight deformations on the support device. This is made possible by the fact that a support device is arranged at the free end of the carrier profile, with which the free end of the sputtering magnetron can be connected. Such a support device can be embodied, for example, as a slide bearing or as a roller bearing, with slide bearings being preferred in particular in processes which take place at high temperatures.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an der Trageinrichtung mindestens eine Anode parallel zum Sputtermagnetron angeordnet ist. In a further embodiment it is provided that on the support means at least one Anode is arranged parallel to the sputtering magnetron.

Gut geeignet hierfür sind stabförmige Anoden, die sich über die gesamte Länge des Sputtermagnetrons vom freien Ende bis zum Anschlussende erstrecken. Diese Anoden können elektrisch vom Befestigungsflansch her versorgt werden. Sind mehrere parallele Sputtermagnetrons an der Sputterbeschichtungseinrichtung angeordnet, so können die Anoden beispielsweise jeweils zwischen zwei benachbarten Targets angeordnet sein. Well suited for this purpose are rod-shaped anodes, which extend over the entire length of the sputtering magnetron from the free end to the terminal end. These anodes can be supplied electrically from the mounting flange. If a plurality of parallel sputter magnetrons are arranged on the sputter coating device, then the anodes can be arranged in each case between two adjacent targets, for example.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an der Trageinrichtung mindestens zwei Sputtermagnetrons parallel zueinander und parallel zum Trägerprofil angeordnet sind. In a further embodiment, provision is made for at least two sputter magnetrons to be arranged parallel to one another and parallel to the carrier profile on the carrying device.

Dadurch ist es möglich, an ein und derselben Trageinrichtung und dadurch gegenüber einer Einzelanordnung mit deutlich verringertem anlagentechnischem Aufwand gleichzeitig mehrere Beschichtungsquellen anzuordnen, wodurch bei der Verwendung desselben Targetmateriales eine deutlich erhöhte Sputterrate erzielt werden kann oder bei Verwendung unterschiedlicher Targetmaterialien Mischschichten oder Schichtsysteme erzeugt werden können. As a result, it is possible to simultaneously arrange a plurality of coating sources on one and the same carrying device with significantly reduced equipment complexity, whereby a significantly increased sputtering rate can be achieved when using the same target material or mixed layers or layer systems can be produced when using different target materials.

Weiterhin wird es dadurch möglich, zwei parallel angeordnete Magnetrons im Dual-Magnetron-Sputtering-Modus zu betreiben, bei dem die beiden Magnetrons gegensinnig mit Wechselspannung betrieben werden, so dass jedes Magnetron abwechselnd Kathode und Anode ist und stets eines der beiden Magnetrons Anode ist, wenn das andere Magnetron Kathode ist. Dadurch wird insbesondere bei der reaktiven Abscheidung nichtleitender Schichten ein Selbstreinigungseffekt der Magnetrons erzielt. Furthermore, this makes it possible to operate two magnetrons arranged in parallel in the dual magnetron sputtering mode, in which the two magnetrons are operated in opposite directions with alternating voltage so that each magnetron is alternately cathode and anode and always one of the two magnetrons is anode, when the other magnetron is cathode. As a result, a self-cleaning effect of the magnetrons is achieved, in particular in the reactive deposition of non-conductive layers.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zwischen zwei benachbarten, in einer Ebene angeordneten Sputtermagnetrons eine senkrecht zu dieser Ebene ausgerichtete Blende angeordnet ist. In a further embodiment, it is provided that between two adjacent arranged in a plane sputter magnetrons a perpendicular to this plane aligned aperture is arranged.

Insbesondere für den Fall, dass zwei oder mehr Sputtermagnetrons vorgesehen sind, die unterschiedliche Targetmaterialien aufweisen, wird durch die Anordnung der Blende zwischen zwei benachbarten Sputtermagnetrons die Vermischung der verschiedenen Targetmaterialien unterbunden. In particular, in the event that two or more sputtering magnetrons are provided which have different target materials, the arrangement of the diaphragm between two adjacent sputtering magnetrons prevents the mixing of the different target materials.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Blende mit mindestens einer Anode elektrisch leitend verbunden ist. In a further embodiment, it is provided that the diaphragm is electrically conductively connected to at least one anode.

Hierdurch wird erreicht, dass die Blende selbst als Anode wirkt. This ensures that the aperture itself acts as an anode.

Weiterhin wird zur Lösung der Aufgabe eine Vakuumbeschichtungsanlage vorgeschlagen, umfassend mindestens eine von Kammerwänden begrenzte, evakuierbare Prozesskammer mit einer Substratbehandlungseinrichtung, wobei die Substratbehandlungseinrichtung mindestens eine Sputterbeschichtungseinrichtung der oben beschriebenen Art umfasst, deren Befestigungsflansch an einer Befestigungsöffnung einer Kammerwand befestigt ist. Furthermore, a vacuum coating system is proposed to achieve the object, comprising at least one evacuated from chamber walls evacuated process chamber with a substrate treatment device, wherein the substrate treatment device comprises at least one sputter coating device of the type described above, the mounting flange is attached to a mounting opening of a chamber wall.

Beispielsweise können mehrere der beschriebenen Sputterbeschichtungseinrichtungen mit ihrem jeweiligen Befestigungsflansch an der Kammerwand befestigt und dabei so angeordnet sein, dass die Sputtermagnetrons der Sputterbeschichtungseinrichtungen mit geringem Abstand zur Oberfläche einer in der Prozesskammer angeordneten, drehbar gelagerten Kühlwalze angeordnet sind, d.h. die Sputterbeschichtungseinrichtungen über die Mantelfläche der Kühlwalze verteilt sind. For example, a plurality of the sputter coating devices described may be secured with their respective mounting flange to the chamber wall and arranged so that the Sputtermagnetrons the sputter coating devices are arranged at a small distance from the surface of a arranged in the process chamber, rotatably mounted cooling roller, i. the sputter coating devices are distributed over the lateral surface of the cooling roller.

Derartige Konfigurationen bieten sich insbesondere für Bandbeschichtungsanlagen an, bei denen ein bandförmiges Substrat, beispielsweise eine Kunststofffolie oder ein Metallband, auf einem Abwickel bereitgestellt wird, im Spalt zwischen der Kühlwalze und den Sputtermagnetrons der Sputterbeschichtungseinrichtungen um die Kühlwalze herum geführt und dabei beschichtet wird und anschließend auf einen Aufwickel gewickelt wird. Aufwickel und Abwickel können dabei in der Prozesskammer oder in einer gemeinsamen Haspelkammer oder zwei separaten Haspelkammern angeordnet sein, die mit der Prozesskammer kommunizierend so verbunden ist bzw. sind, dass das Substrat von der oder einer Haspelkammer in die Prozesskammer und von der Prozesskammer in die oder eine Haspelkammer transportiert werden kann. Hierfür können in der Prozesskammer sowie, sofern vorhanden, in der oder den Haspelkammern Umlenkwalzen angeordnet sein, um das bandförmige Substrat vom Abwickel zur Kühlwalze und von der Kühlwalze zum Aufwickel zu leiten. Such configurations are particularly useful for coil coating equipment in which a belt-shaped substrate, such as a plastic film or strip, is provided on an unwind, passed around the chill roll in the nip between the chill roll and sputter magnetrons of the sputter coating devices, and then coated a take-up is wound. Winding and unwinding can be arranged in the process chamber or in a common reel chamber or two separate reel chambers which communicates with the process chamber communicating or are that the substrate of the or a reel chamber in the process chamber and from the process chamber in the or a reel can be transported. For this purpose, can be arranged in the process chamber and, if available, in the reel or the reeling sprockets to direct the belt-shaped substrate from the unwinding to the cooling roller and from the cooling roller to the take-up.

Dabei kann beispielsweise die Kammerwand, an der die Sputterbeschichtungseinrichtung mit dem Befestigungsflansch der Trageinrichtung befestigt ist, beispielsweise als sogenannte Kammertür ausgeführt sein, die von der Prozesskammer gelöst und parallel verschoben werden kann, so dass die Sputterbeschichtungseinrichtung zu Wartungszwecken aus der Prozesskammer entnommen werden kann. In this case, for example, the chamber wall to which the sputter coating device is attached to the mounting flange of the support device, for example, be designed as a so-called chamber door, which can be detached from the process chamber and moved parallel, so that the sputter coating device can be removed from the process chamber for maintenance purposes.

Bei einer Bandbeschichtungsanlage der oben beschriebenen Art ist durch die parallele Verschiebung der Kammertür eine Entnahme der Sputterbeschichtungseinrichtungen zu Wartungszwecken aus der Prozesskammer möglich, ohne dass die Sputtermagnetrons die Kühlwalze berühren. Die Kühlwalze ist in der Prozesskammer an der der verschiebbaren Kammertür gegenüberliegenden Kammerwand befestigt und so angeordnet, dass ihre Rotationsachse relativ zu der verschiebbaren Kammerwand, an der die Sputterbeschichtungseinrichtungen befestigt sind, rechtwinklig und damit parallel zur Richtung der Verschiebung der Kammerwand ausgerichtet ist. Wird die Kammerwand verschoben, um die Sputterbeschichtungseinrichtungen aus der Prozesskammer zu entfernen, so verbleibt die Kühlwalze in der Prozesskammer, d.h. es werden nur die Sputterbeschichtungseinrichtungen entnommen, so dass sie zu Wartungszwecken gut zugänglich sind. In a strip coater of the type described above, the parallel displacement of the chamber door permits removal of the sputter coating devices for maintenance from the process chamber without the sputter magnetrons contacting the chill roll. The chill roll is in the process chamber at the slidable chamber door opposite chamber wall mounted and arranged so that its axis of rotation relative to the displaceable chamber wall to which the Sputterbeschichtungseinrichtungen are fixed, is aligned at right angles and thus parallel to the direction of displacement of the chamber wall. If the chamber wall is displaced to remove the sputter coating devices from the process chamber, the cooling roller remains in the process chamber, ie only the sputter coating devices are removed, so that they are easily accessible for maintenance purposes.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an einer der Befestigungsöffnung gegenüberliegenden Kammerwand eine zweite Saugöffnung angeordnet ist, an der zweiten Saugöffnung außerhalb der Prozesskammer eine Vakuumpumpe angeordnet ist und das freie Ende des Trägerprofils auf die zweite Saugöffnung gerichtet ist. In one embodiment it is provided that a second suction opening is arranged on a chamber wall opposite the mounting opening, a vacuum pump is arranged on the second suction opening outside the process chamber and the free end of the carrier profile is directed onto the second suction opening.

Auf diese Weise wird die Saugwirkung durch die zweite Vakuumpumpe, die der ersten Vakuumpumpe gegenüberliegend angeordnet ist, erhöht. Ist die Sputterbeschichtungseinrichtung beispielsweise, wie oben beschrieben, an einer verschiebbaren Kammertür befestigt, so wird das freie Ende des Trägerprofils beim Verschließen der Prozesskammer in die Nähe der zweiten Saugöffnung bewegt. Dadurch wirkt auch diese zweite Vakuumpumpe an der Evakuierung der Umgebung des oder der Sputtermagnetrons mit. Da die vorgeschlagenen Sputterbeschichtungseinrichtung eines oder mehrere Sputtermagnetrons Cantilever-Anordnung aufweist, ist es ausreichend, dass das freie Ende des Trägerprofils berührungslos lediglich auf die zweite Saugöffnung gerichtet ist, ohne physischen Kontakt zu der zweiten Saugöffnung beziehungsweise der dortigen Kammerwand zu haben. In this way, the suction effect is increased by the second vacuum pump, which is disposed opposite to the first vacuum pump. If, for example, the sputter coating device is fastened to a displaceable chamber door as described above, the free end of the carrier profile is moved in the vicinity of the second suction opening when the process chamber is closed. As a result, this second vacuum pump also contributes to the evacuation of the surroundings of the sputtering magnetron or sputtering magnet. Since the proposed sputter coating device of one or more Sputtermagnetrons cantilever arrangement, it is sufficient that the free end of the carrier profile is directed without contact only to the second suction port, without having physical contact with the second suction port or the local chamber wall.

In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das freie Ende des Trägerprofils innerhalb der Prozesskammer mit der zweiten Saugöffnung verbindbar ist. In a further embodiment it is provided that the free end of the carrier profile within the process chamber with the second suction port is connectable.

Hierdurch wird einerseits erreicht, dass das Gewicht des oder der Sputtermagnetrons auch an der gegenüberliegenden Kammerwand teilweise abgestützt wird, andererseits wird die Saugwirkung der zweiten Vakuumpumpe verbessert. As a result, on the one hand, it is achieved that the weight of the sputtering magnetron or sputtering is also partly supported on the opposite chamber wall, on the other hand, the suction effect of the second vacuum pump is improved.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated drawings. Show

1 die Trageinrichtung einer Sputterbeschichtungseinrichtung der vorgeschlagenen Art, 1 the support device of a sputter coating device of the type proposed,

2 eine Draufsicht auf die vollständige Sputterbeschichtungseinrichtung, 2 a top view of the complete sputter coating device,

3 die Sputterbeschichtungseinrichtung aus 2 in einer anderen Perspektive, 3 the sputter coating device 2 in a different perspective,

4 einen Querschnitt durch eine Sputterbeschichtungseinrichtung mit zwei Sputtermagnetrons, zwischen denen eine Blende angeordnet ist, und 4 a cross section through a sputter coating device with two Sputtermagnetrons, between which a diaphragm is arranged, and

5 einen Längsschnitt durch eine Sputterbeschichtungseinrichtung, die ein einstellbares Gelenk aufweist. 5 a longitudinal section through a sputter coating device having an adjustable joint.

In 1 ist zunächst nur die Trageinrichtung 1 eines Ausführungsbeispieles der vorgeschlagenen Sputterbeschichtungseinrichtung dargestellt. Die Trageinrichtung 1 umfasst einen Befestigungsflansch 11, an dem ein Trägerprofil 12 angeordnet ist. Das Trägerprofil 12 ist im Ausführungsbeispiel als Rohr ausgesführt, das über seine gesamte Länge eine lineare Anordnung von Wanddurchbrüchen aufweist. Auf der dieser Anordnung gegenüberliegenden Seite des Trägerprofils 12 ist eine gleichartige lineare Anordnung von Wanddurchbrüchen 16 angeordnet. Durch die beiden linearen Anordnungen von Wanddurchbrüchen 16 werden eine sehr gleichmäßige Prozessgasverteilung und sehr homogene Druckverhältnisse über die gesamte Längsausdehnung der Sputtermagnetrons 2 erreicht. In 1 is initially only the support device 1 an embodiment of the proposed sputter coating device shown. The carrying device 1 includes a mounting flange 11 on which a carrier profile 12 is arranged. The carrier profile 12 is performed in the embodiment as a tube which has a linear arrangement of wall openings over its entire length. On the opposite side of the carrier profile of this arrangement 12 is a similar linear arrangement of wall breakthroughs 16 arranged. Through the two linear arrangements of wall breakthroughs 16 be a very uniform process gas distribution and very homogeneous pressure conditions over the entire longitudinal extent of Sputtermagnetrons 2 reached.

An der Oberseite des Trägerprofils 12 sind drei Konsolen 13 angeordnet, die im Ausführungsbeispiel der Befestigung von (hier nicht dargestellten) Anoden 17 dienen. Parallel zum Befestigungsflansch 11 ist an diesem eine Blende 18 angeordnet, die der Begrenzung des Prozessraumes dient, in welchem die Abtragung des Targetmaterials sowie die Abscheidung des erzeugten Targetmaterialdampfes auf der Substratoberfläche stattfindet. At the top of the carrier profile 12 are three consoles 13 arranged in the embodiment of the attachment of (not shown here) anodes 17 serve. Parallel to the mounting flange 11 is at this a shutter 18 arranged, which serves to limit the process space in which the removal of the target material and the deposition of the generated target material vapor takes place on the substrate surface.

Das Trägerprofil 12 mündet am Befestigungsflansch 11 in einer ersten Saugöffnung 15, an der eine (hier nicht dargestellte) Vakuumpumpe 4 anbringbar ist. Über der ersten Saugöffnung 15 sind sowohl im Befestigungsflansch 11 als auch in der Blende 18 je zwei weitere Öffnungen angeordnet, die der Durchführung der Rohrtargets von zwei (hier nicht dargestellten) Sputtermagnetrons 2 dienen. The carrier profile 12 opens at the mounting flange 11 in a first suction opening 15 at the one (not shown here) vacuum pump 4 attachable. Above the first suction opening 15 are both in the mounting flange 11 as well as in the aperture 18 arranged two further openings, the implementation of the tube targets of two (not shown here) Sputtermagnetrons 2 serve.

Die vollständige Sputterbeschichtungseinrichtung ist in den 2 und 3 in zwei unterschiedlichen Ansichten dargestellt. Wie daraus ersichtlich ist, sind auf der am freien Ende des Trägerprofils 12 angeordneten Konsole 13 zwei Stützeinrichtungen 14 in Form von Gleitlagern angeordnet. In diesen Stützeinrichtungen 14 sind die freien Enden 21 von zwei Sputtermagnetrons 2, die hier als Rohrmagnetrons ausgeführt sind, angeordnet. The complete sputter coating device is in the 2 and 3 shown in two different views. As can be seen, are on the free end of the carrier profile 12 arranged console 13 two support devices 14 arranged in the form of plain bearings. In these support facilities 14 are the free ends 21 of two sputtering magnetrons 2 , which are designed here as tubular magnetrons arranged.

Die gegenüberliegenden Anschlussenden 22 der beiden Sputtermagnetrons 2 sind durch die Öffnungen der Blende 18 sowie des Befestigungsflansches 11 geführt. An der gegenüberliegenden Seite des Befestigungsflansches 11 sind zwei Versorgungseinrichtungen 23 angeordnet, durch die die Sputtermagnetrons 2 zum einen mit elektrischer Energie und Kühlmittel versorgt werden und die gleichzeitig dem rotierenden Antrieb der Sputtermagnetrons 2 dienen. The opposite connection ends 22 the two sputtering magnetrons 2 are through the openings of the panel 18 and the mounting flange 11 guided. On the opposite side of the mounting flange 11 are two utilities 23 arranged through which the sputtering magnetrons 2 supplied with electrical energy and coolant and at the same time the rotating drive of Sputtermagnetrons 2 serve.

Unterhalb der beiden Sputtermagnetrons 2 und seitlich versetzt zu diesen sind mehrere Anoden 17 auf den Konsolen 13 befestigt. Bedarfsweise kann an diesen Anoden 17 eine (hier nicht dargestellte) Blende 19 senkrecht so angeordnet werden, dass sie sich zwischen den beiden Sputtermagnetrons 2 erstreckt, so dass die von den beiden Sputtermagnetrons 2 erzeugten Dampfwolken voneinander getrennt werden. Below the two sputter magnetrons 2 and laterally offset to these are several anodes 17 on the consoles 13 attached. If necessary, at these anodes 17 a (not shown here) aperture 19 be placed vertically so that they are between the two sputtering magnetrons 2 extends, so that of the two sputtering magnetrons 2 generated vapor clouds are separated.

In 4 ist ein Querschnitt durch eine Sputterbeschichtungseinrichtung dargestellt, bei der eine derartige Blende 19 zwischen zwei Sputtermagnetrons 2 angeordnet ist. Die Sputtermagnetrons 2 sind analog zum Ausführungsbeispiel der 1 bis 3 auf einem Trägerprofil 12 einer Trageinrichtung angeordnet. Links und rechts von jedem der beiden Sputtermagnetrons 2 sind je eine stabförmige Anode 17 angeordnet. Dadurch sind zwischen den beiden Sputtermagnetrons 2 zwei Anoden 17 angeordnet. Die Blende 19 hat einen umgekehrt T-förmigen Querschnitt und ist aus zwei Blechen gebildet, die rechtwinklig miteinander verbunden sind. Alternativ könnte anstelle von Blech auch nichtleitendes Plattenmaterial verwendet werden. Das umgekehrt T-förmige Profil der Blende 19 ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit den beiden zwischen den Sputtermagnetrons 2 angeordneten Anoden 17 leitend verbunden. In 4 is a cross section through a sputter coating device shown in which such a panel 19 between two sputtering magnetrons 2 is arranged. The sputtering magnetrons 2 are analogous to the embodiment of 1 to 3 on a carrier profile 12 arranged a support device. Left and right of each of the two sputtering magnetrons 2 are each a rod-shaped anode 17 arranged. As a result, between the two sputtering magnetrons 2 two anodes 17 arranged. The aperture 19 has a reverse T-shaped cross-section and is formed of two sheets which are connected at right angles to each other. Alternatively, non-conductive plate material could be used instead of sheet metal. The inverted T-shaped profile of the panel 19 is in the illustrated embodiment with the two between the Sputtermagnetrons 2 arranged anodes 17 conductively connected.

Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, kann an der ersten Saugöffnung 15 eine erste Vakuumpumpe 4 angeflanscht werden. Sowohl in 2 als auch in 3 ist gegenüber dem freien Ende der Trageinrichtung 1 sowie der beiden Sputtermagnetrons 2 ein Pumpenflansch 3 angeordnet, der an einer (hier nicht dargestellten) Kammerwand der Prozesskammer einer Vakuumbeschichtungsanlage befestigt ist. Dieser Pumpenflansch 3 weist eine zweite Saugöffnung 31 auf, an der außerhalb der Prozesskammer eine zweite Vakuumpumpe 4 befestigt ist. As in particular from 2 it can be seen at the first suction port 15 a first vacuum pump 4 be flanged. As well in 2 as well as in 3 is opposite the free end of the support device 1 as well as the two sputtering magnetrons 2 a pump flange 3 arranged, which is attached to a (not shown here) chamber wall of the process chamber of a vacuum coating system. This pump flange 3 has a second suction opening 31 on, at the outside of the process chamber, a second vacuum pump 4 is attached.

Zwischen dem freien Ende des Trägerprofils 12 und dem Pumpenflansch 3 besteht keine physische Verbindung. Allerdings weist das freie Ende des Trägerprofils 12 genau auf die zweite Saugöffnung des Pumpenflansches 3, so dass die zweite Vakuumpumpe 4 die Saugwirkung der ersten Vakuumpumpe 4 verstärkt. Between the free end of the carrier profile 12 and the pump flange 3 There is no physical connection. However, the free end of the carrier profile 12 exactly on the second suction port of the pump flange 3 so that the second vacuum pump 4 the suction effect of the first vacuum pump 4 strengthened.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 weist das Trägerprofil 12 der Trageinrichtung 1 in der Nähe des Befestigungsflansches 11, der an einer Kammerwand 5 einer Vakuumbeschichtungsanlage befestigt ist, ein einstellbares Gelenk 20 auf, das der Ausrichtung des Trägerprofils 12 auf die zweite Saugöffnung 31 im Pumpenflansch 3 der gegenüberliegenden Kammerwand 5 dient. Im Ausführungsbeispiel weist das einstellbare Gelenk 20 zwei Flansche mit je einer sphärischen Kontaktfläche auf, die einander berühren. Dadurch ist eine Ausrichtung des Trägerprofils 12 in jeder Richtung möglich, so dass eine optimale Einstellung erreicht werden kann, bei der das freie Ende des Trägerprofils 12 exakt auf die zweite Saugöffnung 31 gerichtet ist. Diese Position kann durch geeignete Befestigungsmittel, beispielsweise Schrauben, Klemmspangen oder dergleichen, fixiert werden, die hier nicht dargestellt sind. In the embodiment according to 5 has the carrier profile 12 the carrying device 1 near the mounting flange 11 standing at a chamber wall 5 a vacuum coating system is attached, an adjustable joint 20 on, that of the orientation of the carrier profile 12 on the second suction opening 31 in the pump flange 3 the opposite chamber wall 5 serves. In the embodiment, the adjustable joint 20 two flanges, each with a spherical contact surface, which touch each other. This is an orientation of the carrier profile 12 possible in any direction, so that an optimal adjustment can be achieved, at which the free end of the beam profile 12 exactly on the second suction opening 31 is directed. This position can be fixed by suitable fastening means, such as screws, clamps or the like, which are not shown here.

Für den Fachmann versteht sich von selbst, dass die konkrete Ausgestaltung des Gelenks 20 auch anders als hier dargestellt erfolgen kann, ohne vom beschriebenen Grundgedanken abzuweichen, eine Einstellbarkeit des Trägerprofils hinsichtlich seines Winkels zum Befestigungsflansch 11 zu ermöglichen. For the expert it goes without saying that the specific design of the joint 20 also differently than can be shown here, without departing from the described basic idea, an adjustability of the carrier profile with respect to its angle to the mounting flange 11 to enable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Trageinrichtung support means
11 11: Befestigungsflansch mounting flange
12 12: Trägerprofil carrier profile
13 13: Konsole console
14 14: Stützeinrichtung support means
15 15: erste Saugöffnung first suction opening
16 16: Wanddurchbruch Wall opening
17 17: Anode anode
18 18: Blende cover
19 19: Blende cover
20 20: einstellbares Gelenk adjustable joint
2 2: Sputtermagnetron sputtering magnetron
21 21: freies Ende free end
22 22: Anschlussende terminal end
23 23: Versorgungseinrichtung supply
3 3: Pumpenflansch pump flange
31 31: zweite Saugöffnung second suction opening
4 4: Vakuumpumpe vacuum pump
5 5: Kammerwand chamber wall

Claims

Sputter coating device, comprising a carrying device ( 1 ) with a mounting flange ( 11 ) and at least one carrier profile ( 12 ), which has one free end and one with the mounting flange ( 11 ) connected terminal end, at least one on the support device ( 1 ) parallel to the carrier profile ( 12 ) mounted sputtering magnetron ( 2 ) with a free end ( 21 ) and a connection end ( 22 ), the terminal end ( 22 ) with a supply device ( 23 ) connected to the sputtering magnetron ( 2 ) opposite side of the mounting flange ( 11 ), characterized in that the carrier profile ( 12 ) in a first suction opening ( 15 ) of the mounting flange ( 11 ) and at the carrier profile ( 12 ) opposite side of the mounting flange ( 11 ) at the first suction opening ( 15 ) a vacuum pump ( 4 ) is arranged.

Sputter coating device according to claim 1, characterized in that the carrier profile ( 12 ) at least one wall opening ( 16 ) having.

Sputter coating device according to claim 2, characterized in that the carrier profile ( 12 ) at least one linear arrangement of uniformly spaced wall openings ( 16 ) having.

Sputter coating device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the carrier profile ( 12 ) at its free end one with the free end ( 21 ) of sputtering magnetron ( 2 ) connected support device ( 14 ) having.

Sputter coating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that on the support device ( 1 ) at least one anode ( 17 ) parallel to the sputtering magnetron ( 2 ) is arranged.

Sputter coating device according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the support device ( 1 ) at least two sputtering magnetrons ( 2 ) parallel to each other and parallel to the carrier profile ( 12 ) are arranged.

Sputter coating device according to claim 6, characterized in that between two adjacent, arranged in a plane sputtering magnetrons ( 2 ) a perpendicular to this plane aligned aperture ( 19 ) is arranged.

Sputter coating device according to claim 7, characterized in that the diaphragm ( 19 ) with at least one anode ( 17 ) is electrically connected.

Vacuum coating system comprising at least one of chamber walls ( 5 ), evacuatable process chamber with a substrate treatment device, characterized in that the substrate treatment device comprises at least one sputter coating device according to one of claims 1 to 5, the mounting flange ( 11 ) at a mounting opening of a chamber wall ( 5 ) is attached.

Vacuum coating system according to claim 9, characterized in that on one of the attachment opening opposite chamber wall ( 5 ) a second suction opening ( 31 ) is arranged at the second suction opening ( 31 ) outside the process chamber a vacuum pump ( 4 ) is arranged and the free end of the carrier profile ( 12 ) on the second suction opening ( 31 ).

Vacuum coating system according to claim 10, characterized in that the free end of the carrier profile ( 12 ) within the process chamber with the second suction opening ( 31 ) is connectable.