DE102013108315B4 - Beschichtungsvorrichtung und Verfahren zum Herstellen einer Beschichtungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Beschichtungsvorrichtung (100) zum Beschichten eines Substrats, die Beschichtungsvorrichtung aufweisend: • einen Träger (102); • mehrere Strukturelemente (104) über dem Träger (102), wobei die mehreren Strukturelemente (104) eingerichtet sind, Licht zumindest teilweise zu reflektieren; • eine erste Schichtstruktur (112) aufweisend eine erste Schicht (106) und eine zweite Schicht (108), wobei die erste Schicht (106) über dem Träger (102) und über den mehreren Strukturelementen (104) angeordnet ist, und wobei die zweite Schicht (108) über der ersten Schicht (106) angeordnet ist; • eine zweite Schichtstruktur (114) mindestens aufweisend eine dritte Schicht (110), wobei die dritte Schicht (110) über der ersten Schichtstruktur (112) angeordnet ist, wobei die dritte Schicht (110) eingerichtet ist, einfallendes Licht zu absorbieren; • und einen Bereich (116), der relativ zu der dritten Schicht (110) angeordnet ist derart, dass in dem Bereich (116) aufgenommenes Beschichtungsmaterial mittels der dritten Schicht (110) verdampft werden kann, • wobei die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht (108) geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schicht (106) und wobei die erste Schicht (106) einen direkten Kontakt zu den mehreren Strukturelementen (104) aufweist und thermisch leitfähig ist zum Ableiten und Verteilen von Wärme, und wobei die über der ersten Schicht (106) angeordnete zweite Schicht (108) eingerichtet ist, die erste Schicht (106) von der zweiten Schichtstruktur (114) thermisch zu isolieren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Beschichtungsvorrichtung.
  • Im Allgemeinen kann sich für ein Dünnschichtsystem oder für eine strukturierte Dünnschicht auf einem Substrat eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten ergeben. Beispielsweise können Schichtstrukturen auf lichtdurchlässigen Substraten gebildet werden, so dass diese dann als optische Masken oder Filter verwendet werden können. Eine solche Maske kann während der Herstellung oder während des Benutzens einer starken Erwärmung (bis auf beispielsweise eine Temperatur in einem Bereich von mehr als 100°C) ausgesetzt sein oder werden, beispielsweise während eines Belichtungsprozesses, bei dem zumindest ein Teil des auf die Maske einfallenden Lichts in der Maske absorbiert wird. Die physikalischen (mechanischen und/oder thermodynamischen) Eigenschaften, sowie die chemischen Eigenschaften eines Schichtsystems können dabei beispielsweise von Folgendem beeinflusst werden: den beteiligten Materialien, der Grenzflächenphysik oder Grenzflächenchemie zwischen aneinander angrenzenden Schichten, der Mikrostruktur der beteiligten Schichten, dem Schichtwachstum der beteiligten Schichten, und Anderem, so dass es schwierig sein kann, ein jeweils den Anforderungen angepasstes Schichtsystem bereitzustellen, welches beispielsweise mechanisch, thermisch und/oder chemisch stabil ist.
  • In DE 10 2011 082 956 A1 sind verschiedene Transfermasken zur lokalen Bedampfung von Substraten beschrieben, wobei eine Transfermaske zumindest einen Absorber und einen transparenten Zwischenträger aufweist. Optional kann die Transfermaske einen Reflektor aufweisen.
  • In DE 10 2011 082 939 A1 sind verschiedene Transfermasken zur lokalen Bedampfung von Substraten beschrieben, wobei eine Transfermaske zumindest einen Absorber und einen transparenten Zwischenträger aufweist. Dabei ist zwischen dem Absorber und dem transparenten Zwischenträger ein Reflektor bereitgestellt. In einer Ausgestaltung kann die Transfermaske eine Zwischenschicht zwischen dem Absorber und dem Reflektor aufweisen, oder die Transfermaske kann in einer anderen Ausgestaltung eine Zwischenschicht zwischen dem Reflektor und dem transparenten Zwischenträger aufweisen. Die Zwischenschicht kann dabei eine thermisch isolierende Siliziumdioxid-(SiO2)-Schicht sein.
  • In US 2008/0026306 A1 ist eine Transfermaske zur lokalen Bedampfung von Substraten mittels einer laserinduzierten thermischen Belichtung (LITI-Laser Induced Thermal Imaging) beschrieben. Dabei wird in der Transfermaske kein Reflektor verwendet, sondern im Wesentlichen ein Träger, ein Absorber und das zu verdampfende Material, da hierbei die Belichtung bereits lokal aufgelöst erfolgt.
  • Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, eine Beschichtungsvorrichtung (z. B. eine Beschichtungsmaske, eine sogenannte Flash-Maske) bereitzustellen, basierend auf einem lichtdurchlässigen Träger, welcher eine Schichtstruktur aufweisen kann, wobei die Schichtstruktur eine verbesserte mechanische, thermische und/oder chemische Stabilität aufweisen kann, so dass die Beschichtungsvorrichtung für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Beschichtungsvorgängen genutzt werden kann, ohne dass die Beschichtungsvorrichtung beispielsweise degradiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung eine Transfermaske sein oder aufweisen, wobei die Transfermaske Bereiche zum Aufnehmen eines zu übertragenden Materials aufweisen kann, wobei diese Bereiche lokal erwärmt werden können, so dass das zu übertragende Material verdampft werden kann. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden, ein zu beschichtendes Substrat strukturiert zu beschichten, wobei das zu beschichtende Substrat dafür relativ zu der Transfermaske derart angeordnet sein kann, dass sich das verdampfte zu übertragende Material in Richtung des zu beschichtenden Substrats ausbreiten kann und auf einer Oberfläche des zu beschichtenden Substrats abscheiden kann. Der Materialtransfer von der Beschichtungsvorrichtung (der Transfermaske) kann beispielsweise in einem Vakuum erfolgen, was mittels einer Vakuumkammer bereitgestellt sein kann oder werden kann.
  • Ferner kann ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen anschaulich darin gesehen werden, auf einem Träger, welcher eine strukturierte Oberfläche aufweisen kann (beispielsweise eine strukturierte Metallschicht über der Oberfläche des Trägers), eine erste Schichtstruktur und eine zweite Schichtstruktur bereitzustellen, so dass der Träger mit den Schichten einer schnellen Erwärmung (beispielsweise mittels Blitzlampen) mehrfach standhalten kann, so dass die Schichtstrukturen dazu genutzt werden können, ein Beschichtungsmaterial, welches in einem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich über den Schichtstrukturen aufgenommen sein kann, zu verdampfen.
  • Dabei kann anschaulich ein weiterer Aspekt darin gesehen werden, Bereiche einer Transfermaske, welche besonders großen thermisch induzierten mechanischen Belastungen ausgesetzt sind, mechanisch zu stabilisieren, und/oder thermisch zu stabilisieren. Ferner kann das Aufschmelzen eines Teils der Beschichtungsvorrichtung (z. B. des Reflektors) verhindert werden, indem beispielsweise zusätzliche wärmeleitfähige Schichten zur thermischen Stabilisierung in der Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt sein können oder werden können.
  • Es wird eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Substrats bereitgestellt, wobei die Beschichtungsvorrichtung folgendes aufweist: einen Träger, mehrere Strukturelemente über dem Träger, wobei die mehreren Strukturelemente eingerichtet sind, Licht zumindest teilweise zu reflektieren, eine erste Schichtstruktur, welche eine erste Schicht und eine zweite Schicht aufweisen, wobei die erste Schicht über dem Träger und über den mehreren Strukturelementen angeordnet ist, und wobei die zweite Schicht über der ersten Schicht angeordnet ist. Wobei die Beschichtungsvorrichtung ferner aufweist: eine zweite Schichtstruktur, welche mindestens eine dritte Schicht aufweist, wobei die dritte Schicht über der ersten Schichtstruktur angeordnet ist, wobei die dritte Schicht eingerichtet ist, einfallendes Licht zu absorbieren und wobei die Beschichtungsvorrichtung ferner einen Bereich aufweist, der relativ zu der dritten Schicht derart angeordnet ist, dass in dem Bereich aufgenommenes Beschichtungsmaterial mittels der dritten Schicht verdampft werden kann, wobei die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schicht und wobei die erste Schicht einen direkten Kontakt zu den mehreren Strukturelementen aufweist und thermisch leitfähig ist zum Ableiten und Verteilen von Wärme, und wobei die über der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht eingerichtet ist, die erste Schicht von der zweiten Schichtstruktur thermisch zu isolieren.
  • Beispielsweise kann eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Substrats eine zweite Schichtstruktur aufweisen, wobei die zweite Schichtstruktur über der ersten Schichtstruktur angeordnet ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Substrats bereitgestellt, welche einen Bereich (Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich), beispielsweise angeordnet über der zweiten Schichtstruktur oder angeordnet über und neben der zweiten Schichtstruktur, zum Aufnehmen eines Beschichtungsmaterials zum Beschichten des Substrats aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger lichtdurchlässig oder im Wesentlichen lichtdurchlässig sein, beispielsweise kann mehr als 50% eines einfallenden Lichts durch den Träger hindurch transmittiert werden, z. B. mehr als 60%, z. B. mehr als 70%, z. B. mehr als 80%, z. B. mehr als 90%. Mit anderen Worten kann der Träger für Licht einer bestimmten Wellenlange transparent (lichtdurchlässig) oder teilweise transparent oder im Wesentlichen transparent sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente dazu dienen, dass einfallendes Licht nur teilweise durch den Träger hindurch zu der dritten Schicht der zweiten Schichtstruktur gelangen kann. Beispielsweise können die mehreren Strukturelemente ein lichtreflektierendes Material aufweisen (z. B. ein Metall) und derart eingerichtet sein (z. B. eine entsprechende Höhe oder Dicke aufweisen), dass das auf die mehreren Strukturelemente des Trägers einfallende Licht zu einem Teil (z. B. zu einem Großteil) reflektiert wird, z. B. mehr als 50%, z. B. mehr als 60%, z. B. mehr als 70%, z. B. mehr als 80%, z. B. mehr als 90% des einfallenden Lichts reflektiert wird.
  • Anschaulich gesehen sind die mehreren Strukturelemente auf einer ersten Seite (z. B. Vorderseite) des Trägers angeordnet, wobei die Beschichtungsvorrichtung derart genutzt werden kann, dass Licht auf eine zweite Seite (z. B. eine Rückseite), welche der ersten Seite gegenüber liegt, eingestrahlt werden kann, so dass ein Teil des Lichts von den mehreren Strukturelementen reflektiert wird, so dass mehrere Bereiche der zweiten Schichtstruktur (bzw. der dritten Schicht) mittels der mehreren Strukturelemente abgeschattet sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dritte Schicht eine Absorber-Schicht sein, wobei die Absorber-Schicht ein Material aufweisen kann und/oder derart eingerichtet sein kann (z. B. kann die Schichtdicke der Absorber-Schicht entsprechend groß sein), dass einfallendes Licht in der Absorber-Schicht zu einem Teil (z. B. zu einem Großteil) in Wärme umgewandelt werden kann, z. B. mehr als 50%, z. B. mehr als 60%, z. B. mehr als 70%, z. B. mehr als 80%, z. B. mehr als 90% des in die Absorber-Schicht einfallenden Lichts in Wärme umgewandelt werden kann.
  • Da mehrere Bereiche der Absorber-Schicht (der dritten Schicht) mittels der mehreren Strukturelementen vor einfallendem Licht abgeschattet sein können, z. B. kann im Wesentlichen nur Licht zwischen den mehreren Strukturelementen hindurchtreten und in die Absorber-Schicht gelangen, kann die Absorber-Schicht lokal mittels des Lichts erhitzt (erwärmt) werden. Dies kann anschaulich dazu genutzt werden, Beschichtungsmaterial aus dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich zu verdampfen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Schicht der ersten Schichtstruktur eine größere Wärmeleitfähigkeit auf als die zweite Schicht der ersten Schichtstruktur. Mit anderen Worten weist die erste Schicht der ersten Schichtstruktur ein thermisch leitfähiges Material auf und ist derart eingerichtet, Wärme zu leiten und zu verteilen, und die zweite Schicht der ersten Schichtstruktur weist ein thermisch isolierendes (schlecht wärmeleitendes) Material auf und ist derart eingerichtet, Wärme nur in geringem Maße zu leiten und/oder eine Barriere für den Wärmetransport bereitzustellen. Somit kann beispielsweise mittels der zweiten Schicht die Absorber-Schicht von den mehreren Strukturelementen und der ersten Schicht thermisch abgegrenzt (isoliert oder zumindest teilweise isoliert werden), so dass eine Barriere gebildet wird für die in der Absorber-Schicht entstehende Wärme.
  • Dabei kann die erste Schicht dazu dienen, den Anteil der lokal in der Absorber-Schicht entstehende Wärme, welcher durch die zweite thermisch isolierende Schicht hindurch gelangt, räumlich zu verteilen, so dass der Einfluss der in der Absorber-Schicht entstehenden Wärme auf die mehreren Strukturelemente reduziert wird. Dies kann die thermisch induzierten Spannung und/oder den Druck auf die mehreren Strukturelemente oder die Verformung (das lokale Aufschmelzen) der mehreren Strukturelemente reduzieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht in direktem Kontakt mit dem Träger sein, beispielsweise in den Bereichen auf der Oberfläche des Trägers, welche nicht von den mehreren Strukturelementen bedeckt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schichtstruktur ferner eine vierte Schicht aufweisen, angeordnet über der dritten Schicht und/oder zwischen der dritten Schicht und dem Bereich, wobei die vierte Schicht eingerichtet sein kann, Wärme von der dritten Schicht abzuleiten, wobei die Wärmeleitfähigkeit der vierten Schicht größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht. Dabei kann die vierte Schicht dazu dienen, die dritte Schicht zu stabilisieren, thermisch und/oder mechanisch.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung ferner eine fünfte Schicht (z. B. über der dritten Schicht und/oder über der vierten Schicht) zwischen (und/oder neben) der zweiten Schichtstruktur und dem Bereich aufweisen, wobei das Material der fünften Schicht inert gegenüber dem Beschichtungsmaterial ist. Das Beschichtungsmaterial kann beispielsweise einen direkten Kontakt zu der fünften Schicht aufweisen. Die fünfte Schicht kann beispielsweise dazu dienen, dass das Beschichtungsmaterial auf der Beschichtungsvorrichtung aufgebracht werden kann, z. B. in dem Bereich, wobei das Beschichtungsmaterial nicht mit dem darunterliegenden Teil der Beschichtungsvorrichtung chemisch reagiert oder ein darunterliegender Teil der Beschichtungsvorrichtung beeinträchtigt wird. Anschaulich kann die fünfte Schicht als eine Absorber-Schutzschicht betrachtet werden.
  • Ferner kann die vierte Schicht derart eingerichtet sein, dass diese eine entsprechend geeignete Grundlage für die fünfte Schicht bereitstellen kann, so dass die fünfte Schicht leicht von der vierten Schicht entfernt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die vierte Schicht und die fünfte Schicht derart eingerichtet sein, z. B. entsprechende Materialien aufweisen, dass die vierte Schicht von der fünften Schicht selektiv entfernt werden kann, beispielsweise mittels selektivem chemischen Ätzens.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Bereich entlang der Oberfläche des Trägers angeordnet sein. Anschaulich kann sich der Bereich vollständig oder teilweise über eine Oberfläche der Beschichtungsvorrichtung erstrecken, z. B. entlang der Oberfläche nahe der dritten Schicht bzw. nahe der zweiten Schichtstruktur.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Bereich seitlich versetzt zu den mehrere Strukturelementen des Trägers angeordnet sein, beispielsweise seitlich überlappend oder überlappungsfrei. Anschaulich kann der Bereich nahe dem Teil der Absorber-Schicht eingerichtet sein, der mittels einfallenden Lichts erwärmt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schichtstruktur als eine erste Gradientenschicht eingerichtet sein. Dabei kann ein erster Bereich der ersten Gradientenschicht die erste Schicht bilden und ein zweiter Bereich der ersten Gradientenschicht kann die zweite Schicht bilden. Mit anderen Worten kann die chemische Verteilung der Materialien der ersten Schicht und der zweiten Schicht fließend ineinander übergehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Schicht der ersten Schichtstruktur ein erstes Material und die mehreren Strukturelemente ein zweites Material (ein Strukturelementmaterial) aufweisen, wobei das erste Material von dem zweiten Material verschieden sein kann. Ferner kann das erste Material der ersten Schicht einen höheren Schmelzpunkt aufweisen, als das zweite Material der mehreren Strukturelemente, so dass die mehreren Strukturelemente von der ersten Schicht thermisch stabilisiert sein können oder werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schichtstruktur einen Teil des Trägers zwischen den mehreren Strukturelementen bedecken, beispielsweise vollständig oder zumindest Teilweise. Somit kann beispielsweise Wärme statt an die Strukturelemente an das Substrat übertragen werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schichtstruktur als eine zweite Gradientenschicht bereitgestellt sein. Dabei kann ein dritter Bereich der zweiten Gradientenschicht die dritte Schicht bilden und/oder ein vierter Bereich der zweiten Gradientenschicht kann die vierte Schicht bilden. Mit anderen Worten kann die chemische Verteilung der Materialien der dritten Schicht und der vierten Schicht fließend ineinander übergehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Schicht und die vierte Schicht eine Wärmeleitungsanisotropie aufgrund der Schichtdicken aufweisen, z. B. können die erste Schicht und/oder die vierte Schicht eine Schichtdicke von kleiner als 5 μm aufweisen und eine seitliche Ausdehnung von mehr als 10 μm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: ein elektrisch leitfähiges Material, ein Metall und eine Metalllegierung; wobei diese Materialien das Licht (oder elektromagnetische Strahlung) aufgrund ihrer elektronischen Eigenschaften reflektieren können (z. B. aufgrund der freien Elektronen und/oder der kollektiven Elektronen-Plasmaschwingung).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: Aluminium, Kupfer, Silber, Gold, Titan.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht der ersten Schichtstruktur mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: ein Metall, ein Metallnitrid, ein Übergangsmetallnitrid, ein Seltenerdmetallnitrid, Aluminium, Aluminiumnitrid, Silber. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die erste Schicht ein thermisch leitfähiges Material auf oder besteht daraus.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein thermisch leitfähiges Material eine (spezifische) Wärmeleitfähigkeit, bzw. Wärmeleitzahl, von größer als ungefähr 30 WK–1m–1 aufweisen, z. B. größer als ungefähr 100 WK–1m–1, z. B. größer als ungefähr 130 WK–1m–1, z. B. größer als ungefähr 140 WK–1m–1. Entsprechend kann ein thermisch isolierendes Material eine (spezifische) Wärmeleitfähigkeit von kleiner als ungefähr 30 WK–1m–1 aufweisen, z. B. kleiner als 10 WK–1m–1, z. B. kleiner als 1 WK–1m–1.
  • Ferner kann die thermische Leitfähigkeit eines Materials aufgrund der Mikrostruktur reduziert sein oder werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein thermisch isolierendes Material eine gestörte Kristallstruktur oder eine unregelmäßige Mikrostruktur aufweisen, beispielsweise eine Vielzahl von Korngrenzen, Einschlüssen, Hohlräumen und/oder Ähnlichem.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht der ersten Schichtstruktur mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: ein Oxid, eine Keramik, ein Metalloxid, ein Übergangsmetalloxid, ein Seltenerdmetalloxid, Aluminiumoxid, Silberoxid, Siliziumoxid. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht ein thermisch isolierendes Material aufweisen oder daraus bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die vierte Schicht der zweiten Schichtstruktur mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: ein Metall, ein Refraktär-Metall, Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die vierte Schicht ein thermisch leitfähiges Material aufweisen oder daraus bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dritte Schicht der zweiten Schichtstruktur mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: ein Metallnitrid, ein Refraktär-Metallnitrid, Titannitrid, Zirconiumnitrid, Hafniumnitrid, Vanadiumnitrid, Niobnitrid, Tantalnitrid, Chromnitrid, Molybdännitrid und Wolframnitrid. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dritte Schicht ein thermisch leitfähiges Material aufweisen oder daraus bestehen. Ferner kann das Material der dritten Schicht einen niedrigen Transmissionswert (z. B. kleiner als 0,2) und einen niedrigen Reflexionswert (z. B. kleiner als 0,2) für Licht eine bestimmten Wellenlägen oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs aufweisen. Ferner kann das Material der dritten Schicht einen hohen Absorptionswert (z. B. größer als 0,8) für Licht eine bestimmten Wellenlägen oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Schichtstruktur und die zweite Schichtstruktur konform über den mehreren Strukturelementen gebildet sein oder werden, so dass eine oder mehrere Vertiefungen aufgrund der von den mehreren Strukturelementen vorgegebenen Oberflächenstruktur gebildet werden zum Aufnehmen des Beschichtungsmaterials.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Herstellen einer Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Substrats Folgendes aufweisen: das Bilden mehrerer Strukturelemente über einem Träger derart, dass diese Licht zumindest teilweise reflektieren und das Bilden einer ersten Schichtstruktur, welche eine erste Schicht und eine zweite Schicht aufweist, wobei die erste Schicht über dem Träger und über den mehreren Strukturelementen mit direktem Kontakt zu den mehreren Strukturelementen gebildet wird und thermisch leitfähig ist zum Ableiten und Verteilen von Wärme, wobei die zweite Schicht über der ersten Schicht gebildet wird und thermisch isolierend ist zum thermischen Isolieren der ersten Schicht von einer zweiten Schichtstruktur. Wobei das Verfahren ferner aufweist: das Bilden der zweiten Schichtstruktur über der ersten Schichtstruktur, wobei die zweite Schichtstruktur mindestens eine dritte Schicht aufweist, welche über der ersten Schichtstruktur gebildet wird und eingerichtet ist, einfallendes Licht zu absorbieren; und das Bereitstellen eines Bereichs, der relativ zu der dritten Schicht gebildet wird derart, dass in dem Bereich aufgenommenes Beschichtungsmaterial mittels der dritten Schicht verdampft werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Bereich bereitgestellt, welcher (beispielsweise angeordnet über der zweiten Schichtstruktur) zum Aufnehmen eines Beschichtungsmaterials zum Beschichten des Substrats eingerichtet ist, wobei der Bereich relativ zu der dritten Schicht angeordnet ist derart, dass das in dem Bereich aufgenommenes Beschichtungsmaterial verdampfen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden einer zweiten Schichtstruktur ferner das Bilden einer vierten Schicht zwischen der dritten Schicht und dem Bereich aufweisen, wobei die vierte Schicht derart eingerichtet ist, dass die Wärmeleitfähigkeit der vierten Schicht größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Herstellen einer Beschichtungsvorrichtung ferner Folgendes aufweisen: das Bereitstellen einer fünften Schicht zwischen der zweiten Schichtstruktur und dem Bereich, wobei die fünfte Schicht als eine Trägerschicht für das Beschichtungsmaterial derart eingerichtet ist, dass die fünfte Schicht inert gegenüber dem Beschichtungsmaterial ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können/kann das Bilden der ersten Schichtstruktur und/oder das Bilden der zweiten Schichtstruktur das Bilden einer Gradientenschicht aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Beschichtungsverfahren Folgendes aufweisen: das Einbringen eines Beschichtungsmaterials in einen Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich einer Beschichtungsvorrichtung; das Anordnen eines zu beschichtenden Substrats relativ zu der Beschichtungsvorrichtung, wobei die ersten Oberfläche des Trägers in Richtung des zu beschichtenden Substrats gerichtet ist; das Belichten der Beschichtungsvorrichtung, so dass aufgrund eines Wärmeeintrags in die dritte Schicht das Beschichtungsmaterial auf das zu beschichtende Substrat übertragen wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schichtstruktur transparent oder zumindest teilweise transparent für Licht in einem bestimmten Wellenlängenbereich sein, z. B. kann die Transmissivität der ersten Schichtstruktur für Licht größer als 50% sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Bereich (der Bereich zum Aufnehmen des Beschichtungsmaterials), als Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich bezeichnet werden. Ferner kann der Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich als der Bereich verstanden werden, der relativ zu der dritten Schicht angeordnet ist derart, dass in dem Bereich aufgenommenes Beschichtungsmaterial mittels der dritten Schicht verdampft werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
  • Es zeigen
  • 1A und 1B jeweils eine Beschichtungsvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 2A und 2B jeweils eine Beschichtungsvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
  • 3 eine Beschichtungsvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
  • 4 ein Verfahren zum Herstellen einer Beschichtungsvorrichtung in einem schematischen Ablaufdiagramm, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vorderes”, „hinteres”, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
  • Ferner können die Figuren eine oder mehrere gepunktete Linien enthalten, welche beispielsweise Hilfslinien zur besseren Orientierung sein können und/oder beispielsweise Bereiche veranschaulichen können.
  • Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden”, „angeschlossen” sowie „gekoppelt” verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
  • Der im Rahmen dieser Beschreibung verwendete Begriff „über” im Sinne von einer Schicht „über” einer anderen Schicht oder Struktur kann sich sowohl darauf beziehen, dass eine Schicht direkt auf einer anderen Schicht oder Struktur angeordnet sein kann, oder indirekt auf einer anderen Schicht oder Struktur angeordnet sein kann, beispielsweise mit einer oder mehreren weiteren Schichten oder Strukturen dazwischen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Beschichtungsvorrichtung bereitgestellt, eine sogenannte Transfermaske, beispielsweise zum Herstellen von strukturierten organischen oder anorganischen Schichten mit einem sogenannten FMTL-Beschichtungsverfahren (Flash Mask Transfer Lithography, Blitz-Maske-Übertragungs-Lithographie).
  • Dabei kann beispielsweise das strukturierte Beschichten eines Substrats derart erfolgen, dass mittels eines lokalen Erhitzens mehrerer Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereiche einer Transfermaske (Beschichtungsvorrichtung), wobei ein Beschichtungsmaterial in den Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereichen aufgenommen sein kann, das Beschichtungsmaterial verdampft wird, so dass sich das Beschichtungsmaterial von der Transfermaske aus in Richtung des zu beschichtenden Substrats ausbreitet und auf dem zu beschichtenden Substrat abgeschieden wird.
  • Das Verdampfen des Beschichtungsmaterials, bzw. das lokale Erhitzen mehrerer Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereiche der Transfermaske, kann beispielsweise mittels eines kurzzeitigen Energieeintrags erfolgen, vorzugsweise mittels einer Blitzlampe. Die Blitzlampe kann dabei einen Lichtpuls abgeben, wobei die Pulsdauer und die Intensität des Lichtpulses variieren können. Die Transfermaske (Beschichtungsvorrichtung) kann aus einer Schichtabfolge bestehen, wobei diese zumindest eine Reflektor-Schicht und eine Absorber-Schicht aufweisen kann.
  • Dabei kann zwischen der Absorber-Schicht und der Reflektor-Schicht eine thermisch isolierende Schicht angeordnet sein oder gebildet werden, so dass die Wärmeausbreitung aus der Absorber-Schicht in die darunterliegenden Schichten oder in die darunterliegende Reflektor-Schicht reduziert sein kann.
  • Die thermische Separation oder Isolation der Absorber-Schicht von der Reflektor-Schicht kann beispielsweise die mittels der Transfermaske erreichbare Auflösung verbessern.
  • Dabei kann die thermisch isolierende Schicht eine Schicht mit geringer thermischer Wärmeleitfähigkeit sein, welche zwischen dem Absorber und dem Reflektor angeordnet sein kann. Diese thermisch isolierende Schicht (die zweite Schicht der ersten Schichtstruktur) kann eine geringe thermische Wärmeleitfähigkeit aufweisen und beispielsweise aus Siliziumdioxid (SiO2) und/oder Aluminiumoxid (Al2O3) bestehen oder Siliziumdioxid (SiO2) und/oder Aluminiumoxid (Al2O3) aufweisen.
  • Verschieden Aspekte der hierin beschriebenen Ausführungsformen beruhen beispielsweise auf der Erkenntnis, dass herkömmlich verwendete Masken, die eine einfache Isolierung des Absorbers und des Reflektors aufweisen, für die mehrfache Verwendung ungeeignet sein können. Beispielsweise kann aufgrund thermischer Spannungen, der verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Materialien sowie beispielsweise einer möglicherweise schlechten Haftung der Materialien aufeinander eine herkömmliche Transfermaske zur Rissbildung und Delamination innerhalb des Schichtgefüges neigen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Beschichtungsvorrichtung, z. B. in Form einer Transfermaske, bereitgestellt, die eine verbesserte mechanische bzw. thermische Stabilität aufweist, bei gleichzeitiger Beibehaltung einer Maskenstruktur, welche während des Beschichtungsprozesses eine ausreichend hohen Auflösung ermöglichen kann. Somit kann die hierin beschriebene Beschichtungsvorrichtung eine längere Haltbarkeit und/oder eine bessere Wiederverwendbarkeit aufweisen.
  • In 1A ist eine Beschichtungsvorrichtung 100 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht veranschaulicht, wobei die Beschichtungsvorrichtung 100 derart eingerichtet ist, dass mittels der Beschichtungsvorrichtung 100 ein zu beschichtendes Substrat beschichtet werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist eine Beschichtungsvorrichtung 100 zum Beschichten eines Substrats Folgendes auf: einen Träger 102, mehrere Strukturelemente 104 angeordnet über und/oder in dem Träger 102, wobei die mehreren Strukturelemente 104 eingerichtet sind, Licht zumindest teilweise zu reflektieren; eine erste Schichtstruktur 112 aufweisend eine erste Schicht 106 und eine zweite Schicht 108, wobei die erste Schicht 106 über dem Träger 102 und über den mehreren Strukturelementen 104 angeordnet ist, und wobei die zweite Schicht 108 über der ersten Schicht 106 angeordnet ist. Dabei ist die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht 108 geringer sein als die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schicht 106. Ferner weist die Beschichtungsvorrichtung 100 auf: eine zweite Schichtstruktur 114, wobei die zweite Schichtstruktur 114 mindestens eine dritte Schicht 110 aufweist, wobei die dritte Schicht 110 über der ersten Schichtstruktur 112 angeordnet ist, wobei die dritte Schicht 110 eingerichtet ist, einfallendes Licht zu absorbieren. Ferner weist die Beschichtungsvorrichtung 100 einen Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 zum Aufnehmen eines Beschichtungsmaterials auf, wobei das Beschichtungsmaterial zum Beschichten eines zu beschichtenden Substrats genutzt werden kann, wobei der Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich relativ zu der dritten Schicht 110 angeordnet ist derart, dass das in dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 aufgenommene Beschichtungsmaterial verdampfen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente 104 als Reflektor (oder eine Reflektor-Schicht) verstanden werden, beispielsweise als ein Reflektor einer Transfermaske für einen FMTL-Prozess. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schichtstruktur als ein Absorber (oder eine Absorber-Schicht) verstanden werden, beispielsweise als ein Absorber einer Transfermaske für einen FMTL-Prozess. Ferner ist die hierin beschriebene erste Schichtstruktur eingerichtet, den Reflektor und den Absorber thermisch zu separieren (zumindest teilweise thermisch isolieren) und kann den Reflektor stabilisieren, so dass beispielsweise eine verbesserte Transfermaske für einen FMTL-Prozess bereitgestellt sein kann oder werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 mindestens ein Material der folgenden Materialien aufweisen: ein optisch transparentes Material, beispielsweise Glas, ein elektrisch nicht leitendes Material, beispielsweise ein Oxid. Ferner kann der Träger 102 eine laterale Ausdehnung in einem Bereich von ungefähr einigen Zentimetern bis ungefähr einigen Metern aufweisen, z. B. in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 4 m, z. B. in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 2 m, z. B. in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 1 m, z. B. in einem Bereich von ungefähr 5 cm bis ungefähr 50 cm. Ferner kann der Träger 102 eine Dicke in einem Bereich von einigen zehn oder hundert Mikrometern bis ungefähr einige Zentimeter aufweisen, z. B. in einem Bereich von ungefähr 50 μm bis ungefähr 10 cm, z. B. in einem Bereich von ungefähr 100 μm bis ungefähr 5 cm, z. B. in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 30 mm. Ferner kann die Dicke des Trägers 102 an die optischen Eigenschaften des Trägermaterials des Trägers 102 angepasst sein, so dass eine ausreichend hohe Transmissivität für Licht gewährleistet sein kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die hierin verwendeten Begriffe „transparent”, „optisch transparent”, „lichtdurchlässig”, ein „transparentes oder lichtdurchlässiges Material” und/oder eine „optisch transparente oder lichtdurchlässige Schicht” derart verstanden werden, dass das Material und/oder die Schicht eine Transmissivität von größer als 50% (0,5) aufweisen kann, so dass beispielsweise mehr als 50% eines auf eine Oberfläche der Schicht oder auf das Material einfallenden Lichts durch die Schicht oder das Material hindurch gelangen kann. In diesem Zusammenhang ergibt sich, dass eine „reflektierende Schicht”, eine „lichtreflektierende Schicht”, eine „optisch reflektierende Schicht”, ein „reflektierendes Material” und/oder ein „optisch reflektierendes Material”, beispielsweise eine Reflektivität von größer als 50% (0,5) aufweisen kann, so dass mehr als 50% eines auf eine Oberfläche der Schicht oder auf das Material einfallenden Lichts von der Schicht oder dem Material reflektiert werden kann. Dementsprechend ergeben sich die Begriffe „Absorption”, eine „lichtabsorbierende Schicht” und/oder ein „lichtabsorbierendes Material” daraus, dass diese Schicht oder dieses Material eine geringe Transmission und gleichzeitig eine geringe Reflektion aufweisen kann, beispielsweise eine Reflektivität von kleiner als 30% (0,3) und eine Transmissivität von kleiner als 30% (0,3) aufweisen kann. Somit kann bei der Absorption von Licht ein Teil des Lichts in Wärme umgewandelt werden. Ferner können die Begriffe „lichtabsorbierende Schicht” und/oder „lichtabsorbierendes Material” derart verstanden werden, dass diese Schicht oder dieses Material eine Lichtabsorption von größer als 50% (0,5) aufweisen kann. Somit kann bei der Absorption von Licht ein Teil des Lichts in Wärme umgewandelt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die optischen Eigenschaften einer Schicht von Folgendem abhängen: den optischen Eigenschaften des Materials, aus dem die Schicht gebildet ist, die Schichtstruktur (z. B. Mikrostruktur), die Schichtdicke, dass Schichtwachstum (z. B. Korngröße), die Oberflächenmorphologie.
  • Die hierin beschriebenen optischen Eigenschaften können sich auf die jeweiligen Eigenschaften der Materialien oder der Schichten beziehen, bezüglich einer für das Belichten der Beschichtungsvorrichtung 100 genutzten Strahlung. Beispielsweise kann zum Belichten der Beschichtungsvorrichtung 100 Licht mit einer Wellenlänge in einem Bereich von ungefähr 350 nm bis ungefähr 1100 nm genutzt werden, so dass sich die optischen Eigenschaften auf diesen Wellenlängenbereich des Lichts beziehen können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein optisch transparentes Material (beispielsweise das Trägermaterial des Trägers 102) ein elektrisch nichtleitendes Material sein, beispielsweise aufweisend: Siliziumoxid, Zirconiumoxid, Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 thermisch leitfähig sein oder ein thermisch leitendes Material aufweisen. Dies kann beispielsweise die mehreren Strukturelemente 104 Stabilisieren, da Wärme effizienter abgeführt werden kann. Alternativ kann der Träger 102 ein thermisch isolierendes Material aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein thermisch leitfähiges Material eine (spezifische) Wärmeleitfähigkeit, bzw. Wärmeleitzahl, von größer als ungefähr 30 WK–1m–1 aufweisen, z. B. größer als ungefähr 100 WK–1m–1, z. B. größer als ungefähr 130 WK–1m–1, z. B. größer als ungefähr 140 WK–1m–1. Entsprechend kann ein thermisch isolierendes Material eine (spezifische) Wärmeleitfähigkeit von kleiner als ungefähr 30 WK–1m–1 aufweisen, z. B. kleiner als 10 WK–1m–1, z. B. kleiner als 1 WK–1m–1.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die thermischen Eigenschaften einer Schicht von Folgendem abhängen: der Wärmeleitfähigkeit des Materials, aus dem die Schicht gebildet ist, die Schichtstruktur (z. B. die Mikrostruktur), die Schichtdicke, dass Schichtwachstum (z. B. die Korngröße).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente 104 ein optisch reflektierendes Material aufweisen, wie beispielsweise Aluminium oder Silber. Ferner können die mehreren Strukturelemente 104 eine optisch reflektierende Legierung oder ein optisch reflektierendes Stoffgemisch aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Strukturelemente 104 Aluminium aufweisen oder aus Aluminium bestehen. Aluminium kann beispielsweise aufgrund der guten Hafteigenschaften auf dem Träger 102 oder der guten Haftung mit angrenzenden Schichten als Material für die mehreren Strukturelemente 104 genutzt werden. Die mehreren Strukturelemente 104 können direkt (in direktem Kontakt) auf dem Träger 102 angeordnet sein, beispielsweise teilweise in dem Träger 102 oder auf dem Träger. Ferner können eine oder mehrere weitere Schichten, beispielsweise zur Verbesserung der Haftung oder zur Verbesserung der thermischen Eigenschaften der Beschichtungsvorrichtung, zwischen den mehreren Strukturelementen 104 und dem Träger 102 angeordnet oder gebildet sein. Mit anderen Worten können die mehreren Strukturelemente 104 indirekt auf dem Träger 102 angeordnet sein oder der Träger kann eine oder mehrere funktionale Oberflächenbeschichtungen aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente 104 jeweils eine Dicke (beispielsweise eine räumliche Ausdehnung entlang der Dickenrichtung 103, wie in den Figuren dargestellt ist) in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen Mikrometern aufweisen, z. B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 500 nm.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente 104 jeweils eine seitliche Ausdehnung oder Breite (beispielsweise eine räumliche Ausdehnung entlang der seitlichen Richtung 101, wie in den Figuren dargestellt ist) in einem Bereich von einigen hundert Nanometern bis einigen hundert Mikrometern aufweisen, z. B. eine seitliche Ausdehnung oder Breite in einem Bereich von ungefähr 20 nm bis ungefähr 500 μm, oder eine noch größere seitliche Ausdehnung oder Breite.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Strukturelemente 104 eine Oberflächenmorphologie definieren, welche sich an die darüber liegenden Schichten (z. B. die erste und die zweite Schichtstruktur) übertragen kann oder zumindest teilweise oder im Wesentlichen übertragen kann. Mit anderen Worten können die erste und/oder die zweite Schichtstruktur eine Schichtoberflächenmorphologie aufweisen, welche von den mehreren Strukturelementen 104 beeinflusst wurde. Somit können sich beispielsweise anschaulich auf der Oberfläche 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 Vertiefungen bilden oder die Oberfläche 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 kann Vertiefungen aufweisen, welche sich aus der Anordnung der mehreren Strukturelemente 104 ergeben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht 106 der ersten Schichtstruktur 112 eine optisch transparente Schicht sein und/oder ein optisch transparentes Material aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht 106 Aluminiumnitrid (AlN) aufweisen oder daraus bestehen. Somit kann die erste Schicht 106 beispielsweise eine hohe Haftung auf den darunterliegenden mehreren Strukturelementen 104 und/oder auf dem darunterliegenden Träger 102 aufweisen. Der hierin genutzten Begriffe „Haftung”, „Hafteigenschaften” oder Ähnliches können beispielsweise derart verstanden werden, dass eine hohe Haftung starke Bindungskräfte bedingt, so dass eine Schicht mit einer hohen Haftung beispielsweise sich von der Unterlage ablösen kann, oder dass die Schicht einer Wärmebehandlung standhalten kann, ohne dass dabei, beispielsweise aufgrund thermisch induzierter Spannungen, die Schicht von der Unterlage abgelöst wird. Die Hafteigenschaften einer Schicht auf einer Unterlage oder einer anderen Schicht können von Folgendem abhängen: den beteiligten Materialien, der Mikrostruktur der beteiligten Materialien, der Grenzfläche zwischen der Schicht und der Unterlage oder zwischen der Schicht und einer anderen Schicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Aluminiumnitrid auf Aluminium gut haften, beispielsweise besser haften als ein oxidisches Material direkt auf Aluminium. Wie nachfolgend beschrieben wird, kann beispielsweise ein oxidisches Material, beispielsweise Aluminiumoxid oder Siliziumoxid nur schlecht direkt auf Aluminium haften, aber besser auf Aluminiumnitrid. Nach diesem Prinzip kann die erste Schicht 106 als Haftvermittler zwischen der zweiten (thermisch isolierenden) Schicht 108, die beispielsweise ein Oxid aufweisen kann, und den mehreren Strukturelementen 104, die beispielsweise ein Metall aufweisen, dienen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die erste Schicht 106 ein Nitrid des Metalls der mehreren Strukturelemente 104 aufweisen kann. Ferner kann die zweite (thermisch isolierende) Schicht 108 ein Oxid des Metalls der mehreren Strukturelemente 104 aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die erste Schicht 106 der ersten Schichtstruktur 112 ferner eine thermisch leitfähige Schicht und/oder weist ein thermisch leitfähiges Material auf oder besteht daraus. Wie bereits beschrieben, kann die erste Schicht 106 thermisch leitfähiges transparentes Aluminiumnitrid aufweisen oder daraus bestehen.
  • Die erste Schicht 106 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, wie bereits beschrieben, Wärme oberhalb der mehreren Strukturelemente 104 zu verteilen, wodurch beispielsweise die mehreren Strukturelemente 104 vor einer zu starken thermischen Belastung oder einer zu starken thermisch induzierten Belastung geschützt sein können oder werden können. Ferner kann die erste Schicht 106 als Stabilisierungs-Schicht bezeichnet und/oder betrachtet werden. Die erste Schicht 106 kann beispielsweise verhindern, dass die Schichten (106, 108) und/oder die mehreren Strukturelemente 104 der Beschichtungsvorrichtung 100 bei einer thermischen Belastung delaminieren oder beeinträchtigt werden, wobei die thermischen Belastung ein Belichtungsprozess sein kann und/oder eine abrupte Temperaturänderung (z. B. mit einer Temperaturänderung von mehreren hundert Grad Celsius) innerhalb einer kurzen Zeitspanne (z. B. in weniger als einer Sekunde). Ferner kann die erste Schicht 106 beispielsweise verhindern, dass die Schichten (106, 108) und/oder die mehreren Strukturelemente 104 der Beschichtungsvorrichtung 100 bei einer mehrmaligen thermischen Belastung delaminieren oder beeinträchtigt werden. Dies kann beispielsweise ferner dadurch erfolgen und/oder unterstützt werden, dass die erste Schicht 106 den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen der zweiten Schicht 108 und den mehreren Strukturelementen 104 oder zwischen der zweiten Schicht 108 und dem Träger 102 ausgleichen und/oder angleichen kann.
  • Die erste Schicht 106 kann in einem direkten Kontakt mit dem Träger 102 sein (mit einer ersten Oberfläche 102a des Trägers 102, bzw. mit der Trägervorderseite 102a), z. B. in den Bereichen zwischen den mehreren Strukturelementen 104. Ferner ist die erste Schicht 106 in direktem Kontakt mit den mehreren Strukturelementen 104. Ferner können nach den vorangehenden Prinzipien und Funktionsweisen auch eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten Schicht 106 und dem Träger 102 angeordnet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht 106 die mehreren Strukturelemente 104 bedecken, wobei der Teil des Träger 102 zwischen den mehreren Strukturelementen 104 frei von der ersten Schicht 106 sein kann oder bleiben kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht 106 eine Dicke (beispielsweise eine räumliche Ausdehnung entlang der Dickenrichtung 103, wie in den Figuren dargestellt ist) in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen Mikrometern aufweisen, z. B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 1 μm.
  • Ferner kann die erste Schicht 106 als Gradientenschicht gleichzeitig bei der Abscheidung des Materials der mehreren Strukturelemente 104 gebildet werden. Die erste Schicht 106 kann beispielsweise mittels Einleitens von Stickstoff bei der Deposition der Aluminiumschicht für die mehreren Strukturelemente 104 gebildet werden. Dies kann beispielsweise einen nicht abrupten (kontinuierlichen) Übergang zwischen den mehreren Strukturelementen 104 und der ersten Schicht 106 ermöglichen, wodurch die Hafteigenschaften und/oder die Stabilität der erste Schicht 106 auf den mehreren Strukturelementen 104 verbessert sein können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die zweite Schicht 108 eine thermische Isolationsschicht oder weist eine solche auf, wobei die zweite Schicht 108 die erste Schicht 106 teilweise oder vollständig bedecken kann. Die zweite Schicht 108 kann dabei in direktem Kontakt mit der ersten Schicht 106 sein, oder, alternativ, kann eine weitere Schicht oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten Schicht 106 und der zweiten Schicht 108 angeordnet sein, so dass die zweite Schicht 108 einen indirekten Kontakt zu der ersten Schicht 106 aufweisen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht 108 eine transparente Schicht sein. Ferner weist die zweite Schicht 108 ein thermisch isolierendes (schlecht wärmeleitendes) Material auf oder besteht daraus. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht 108 als eine thermische Isolier-Schicht betrachtet werden, beispielsweise aufweisend Al2O3 und/oder SiO2.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht 108 eine Dicke (beispielsweise eine räumliche Ausdehnung entlang der Dickenrichtung 103, wie in den Figuren dargestellt ist) in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen Mikrometern aufweisen, z. B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 1 μm.
  • Ferner kann die zweite Schicht 108 als Gradientenschicht gleichzeitig bei der Abscheidung des Materials der ersten Schicht 106 gebildet werden, beispielsweise indem während des Beschichtens Sauerstoff als reaktives Prozessgas verwendet wird, so dass sich eine Oxidschicht bildet. Beispielsweise kann zum Bilden der ersten Schicht 106 Aluminium in einer Stickstoff Prozessgasatmosphäre abgeschieden werden, so dass die erste Schicht 106 Aluminiumnitrid aufweist, wobei zum Bilden der zweiten Schicht 108 das Prozessgas von Stickstoff auf Sauerstoff umgestellt werden kann, so dass die zweite Schicht 108 Aluminiumoxid aufweist. Mit anderen Worten können die erste Schicht 106 und die zweite Schicht 108 in einem (gemeinsamen) Beschichtungsvorgang als Gradientenschicht gebildet werden. Demzufolge kann die erste Schichtstruktur eine Gradientenschicht sein oder aufweisen, z. B. ausgehend von einem Metallnitrid (als erste Schicht 106) zu einem Metalloxid (als zweite Schicht 108). Dabei können sich die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften der Gradientenschicht kontinuierlich verändern. Dies kann beispielsweise dazu führen, dass eine Gradientenschicht zwei Schichten 106, 108 bereitstellen kann, welche eine gute Haftung aneinander aufwiesen, oder Schichten 106, 108 bei denen die internen mechanischen Spannungen reduziert sind, so dass die Gradientenschicht eine verbesserte Stabilität gegenüber zwei einzeln aufeinander abgeschiedenen Schichten aufweisen kann.
  • Die hierin beschriebenen Gradientenschichten können beispielsweise eine direkte (scharfe) Grenzfläche zwischen einer ersten Schicht und einer darauf angeordneten zweiten Schicht verhindern, da der Stoffübergang (die Änderung der chemischen Zusammensetzung) kontinuierlich erfolgen kann.
  • Ferner kann die zweite Schicht 108 als Gradientenschicht gleichzeitig bei der Abscheidung des Materials der mehreren Strukturelemente 104 und der ersten Schicht 106 gebildet werden. Die erste Schicht kann beispielsweise mittels Einleitens von Stickstoff bei der Deposition der Aluminiumschicht für die mehreren Strukturelemente 104 gebildet werden und die zweite Schicht 108 kann anschließend mittels Einleitens von Sauerstoff anstelle des Stickstoffs gebildet werden. Dies kann beispielsweise einen nicht abrupten Übergang zwischen den mehreren Strukturelementen 104, der ersten Schicht 106 und der zweiten Schicht 108 ermöglichen, wodurch die Hafteigenschaften und/oder die Stabilität einer solchen Schichtfolge verbessert sein können.
  • Anschaulich gesehen kann die erste Schicht 106 ein erster Bereich der ersten Schichtstruktur sein, und die zweite Schicht 108 ein zweiter Bereich der ersten Schichtstruktur, wobei die erste Schichtstruktur als eine Gradientenschicht bereitgestellt sein kann. Dabei kann sich die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schichtstruktur ausgehend von dem ersten Bereich (der ersten Schicht 106) bis hin zum zweiten Bereich (der zweiten Schicht 108) verringern, so dass der zweite Bereich (die zweite Schicht 108) eine geringere Wärmeleifähigkeit aufweisen kann, als der erste Bereich (die erste Schicht 108).
  • Die Haftungseigenschaften eines Metallnitrids auf dem zugehörigen Metall (z. B. Aluminiumnitrid auf Aluminium) und die Haftungseigenschaften des entsprechenden Metalloxids auf dem Metallnitrid (z. B. Aluminiumoxid auf Aluminiumnitrid) können optimal sein, da die grundlegende Bindungschemie auf dem gemeinsamen Metall (z. B. Aluminium) basieren kann. Dieses Prinzip kann analog auf andere Metalle übertragen werden, z. B. Titan, Wolfram, Nickel, Tantal, Hafnium, Molybdän und weitere Metalle die ein entsprechendes Oxid und Nitrid bilden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dritte Schicht 100 als eine Absorber-Schicht eingerichtet sein, beispielsweise aufweisend ein Material welches einfallendes Licht absorbiert und in Wärme umwandelt. Mit anderen Worten kann die dritte Schicht 110 für Licht einer bestimmten Wellenlänge im Wesentlichen nicht transparent sein.
  • Die dritte Schicht 100 kann beispielsweise die zweite Schicht 108 teilweise oder vollständig bedecken. Die dritte Schicht 110 kann dabei in direktem Kontakt mit der zweiten Schicht 108 sein, oder, alternativ, kann eine weitere Schicht oder können mehrere weitere Schichten zwischen der dritten Schicht 110 und der zweiten Schicht 108 angeordnet sein, so dass die dritte Schicht 100 einen indirekten Kontakt zu der zweiten Schicht 108 aufweisen kann.
  • Ferner kann die dritte Schicht 110 ein thermisch leitfähiges (wärmeleitendes) Material aufweisen oder daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dritte Schicht 110 beispielsweise ein Material aus der Gruppe der Refraktär-Metalle und/oder der Refraktär-Metallverbindungen aufweisen, beispielsweise Molybdännitrid.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dritte Schicht 110 eine Dicke (beispielsweise eine räumliche Ausdehnung entlang der Dickenrichtung 103, wie in den Figuren dargestellt ist) in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen Mikrometern aufweisen, z. B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 1 μm. Dabei kann die Schichtdicke entsprechend die Absorption des Lichts beeinflussen (je dicker die dritte Schicht ist, desto größer kann der Anteil an absorbiertem Licht sein, der in Wärme umgewandelt wird), jedoch kann diese die Lebensdauer der Beschichtungsvorrichtung reduzieren, da beispielsweise Nitride oder das Material der dritten Schicht bei höheren Temperaturen zur Zersetzung neigen. Ferner kann der thermisch induzierte Spannungsgradient in der dritten Schicht bei zu großer Schichtdicke (beispielsweise größer als 1 μm) während eines Belichtungsprozesses aufgrund der großen Menge an absorbierter Strahlung zu einer Beschädigung der Beschichtungsvorrichtung führen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann oberhalb und/oder auf der dritten Schicht ein Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 eingerichtet sein, zum Aufnehmen eines Beschichtungsmaterials, wie nachfolgen bzgl. 1B detaillierter beschrieben wird.
  • In 1B ist das Funktionsprinzip der hierin beschriebenen Beschichtungsvorrichtung 100 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht veranschaulicht.
  • Zum Beschichten eines zu beschichtenden Substrats (nicht dargestellt) ist oder wird ein entsprechendes Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 aufgebracht. Das Beschichtungsmaterial ist in dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 aufgenommen oder wird dort eingebracht. Der Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 kann beispielsweise einen oder mehrere Bereiche aufweisen. Mit anderen Worten kann ein in dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 aufgenommenes Beschichtungsmaterial die Oberfläche 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 zumindest teilweise bedecken, wobei das Beschichtungsmaterial lokal mittels der dritten Schicht verdampft wird und somit ein zu beschichtendes Substrat lokal beschichtet werden kann. Anschaulich gesehen kann das Beschichtungsmaterial auf der Oberfläche 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 angeordnet sein oder auf die Oberfläche 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 aufgebracht werden, und anschließend in einem Belichtungsprozess (z. B. mittels Blitzbelichtung) strukturiert auf ein zu beschichtendes Substrat übertragen werden, woraus sich anschaulich der Begriff Transfermaske ableiten kann. Ferner kann das Beschichtungsmaterial auch strukturiert über die Oberfläche der Beschichtungsvorrichtung aufgebracht sein.
  • Ferner kann sich der Bereich 116 zum Aufnehmen des Beschichtungsmaterials (der Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116) vollständig oder teilweise über die Oberfläche 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 erstrecken.
  • Dabei kann der Belichtungsprozess (der Beschichtungsprozess) wie folgt durchgeführt werden. Die Beschichtungsvorrichtung 100 kann relativ zu einer Lichtquelle (Blitzlichtquelle oder Laser) derart angeordnet sein, dass beispielsweise Licht 120 auf die Rückseite 102b des Trägers 102 fällt und sich in dem transparenten Träger 102 ausbreitet. Das sich in dem Träger 102 ausbreitende Licht wird in den Bereichen, in denen die mehreren Strukturelemente 104 angeordnet sind, von den mehreren Strukturelementen 104 der Beschichtungsvorrichtung 100 reflektiert (wobei das reflektierte Licht 120r nicht weiter in die erste Schichtstruktur 112 und/oder in die zweite Schichtstruktur 114 vordringt). Dabei können die Bereiche des Trägers 102, welche frei von den mehreren Strukturelementen 104 sind, Durchlassbereiche für das einfallende Licht 120t bieten, so dass das einfallende Licht 120t durch die transparente erste Schichtstruktur 112 in die Absorber-Schicht 110 (der dritten Schicht 110) gelangen kann. Dadurch kann ein Teil 110w der Absorber-Schicht 110 erhitzt werden, und das in dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 aufgenommene Beschichtungsmaterial kann aufgrund des Energieeintrags in die Absorber-Schicht 110 verdampft werden, so dass sich das dampfförmige Beschichtungsmaterial 116d von der Beschichtungsvorrichtung 100 weg ausbreitet.
  • Das zu beschichtende Substrat kann derart relativ zu der Beschichtungsvorrichtung 100 angeordnet sein, dass sich das verdampfte Beschichtungsmaterial 116d auf dem zu beschichtenden Substrat abscheiden kann. Dies kann beispielsweise in einer Vakuumkammer erfolgen, so dass die Materialdampfausbreitung über eine ausreichend große Distanz erfolgen kann, da die mittlere freie Weglänge der Teilchen des verdampften Materials im Vakuum vergrößert ist.
  • Ferner kann das zu beschichtende Substrat in einem direkten Kontakt zu der Beschichtungsvorrichtung 100 angeordnet sein, so dass das Beschichtungsmaterial 116d mittels Verdampfens auf das zu beschichtende Substrat übertragen werden kann. Anschaulich gesehen kann die erste Schichtstruktur, welche die erhitzten Bereiche 110w der Absorber-Schicht 110 von den mehreren Strukturelementen 104 separiert, wie vorangehend beschrieben derart eingerichtet sein, dass die mehreren Strukturelemente 104 den hohen Temperaturen, welche in der Absorber-Schicht 110 auftreten können, standhalten können, indem die Wärme mittels der ersten Schicht 106 verteilt und/oder abgeleitet wird, oder von der ersten Schicht 106 aufgenommen wird.
  • Im Folgenden werden verschiedene Modifikationen und Konfigurationen der Beschichtungsvorrichtung 100 und Details zu der zweiten Schichtstruktur 114 beschrieben, wobei sich die bezüglich der 1A und 1B beschriebenen grundlegenden Merkmale und Funktionsweisen analog einbeziehen lassen. Ferner können die nachfolgend beschriebenen Merkmale und Funktionsweisen analog auf die in den 1A und 1B beschriebene Beschichtungsvorrichtung 100 übertragen werden oder mit der in den 1A und 1B beschriebenen Beschichtungsvorrichtung 100 kombiniert werden.
  • 2A zeigt eine Beschichtungsvorrichtung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, aufweisend eine vierte Schicht 210, z. B. angeordnet über der dritten Schicht 110 der zweiten Schichtstruktur 114.
  • Mit anderen Worten kann die zweite Schichtstruktur 114 eine weitere Schicht 210 (eine vierte Schicht 210) aufweisen, welche beispielsweise einen direkten Kontakt mit der dritten Schicht aufweist, oder wobei ferner eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der vierten Schicht 210 und der dritten Schicht 110 angeordnet sein können, so dass die vierte Schicht 210 einen indirekten Kontakt mit der dritten Schicht 110 aufweisen kann.
  • Anschaulich gesehen kann die vierte Schicht 210 eine zusätzliche Absorber-Schicht 210 sein. Mit anderen Worten kann die zweite Schichtstruktur 114 eine Absorber-Schichtstruktur 114 sein oder aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die vierte Schicht 210 ein Metall aufweisen, beispielsweise ein Metall aus der Gruppe der Refraktär-Metalle. Beispielsweise kann die vierte Schicht 210 Molybdän aufweisen oder daraus bestehen.
  • Ferner kann die vierte Schicht 210 eine Dicke (beispielsweise eine räumliche Ausdehnung entlang der Dickenrichtung 103, wie in den Figuren dargestellt ist) in einem Bereich von einigen Nanometern bis einigen Mikrometern aufweisen, z. B. eine Dicke in einem Bereich von ungefähr 5 nm bis ungefähr 5 μm, z. B. in einem Bereich von ungefähr 50 nm bis ungefähr 3 μm.
  • Ferner kann die Dicke der vierten Schicht 210 größer als die Dicke der dritten Schicht 110 sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die vierte Schicht 210 derart eingerichtet sein und/oder ein entsprechendes Material aufweisen, dass die vierte Schicht 210 Licht absorbieren kann und gleichzeitig auch Wärme von der dritten Schicht 110 ableiten kann. Mit anderen Worten kann die vierte Schicht 210 ein lichtabsorbierendes Material aufweisen welches gleichzeitig wärmeleitfähig ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die dritte Schicht 110 und die vierte Schicht 210 das gleiche Material aufweisen, z. B. ein Metall aus der Gruppe der Refraktär-Metalle, wie beispielsweise Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram.
  • Dabei kann die dritte Schicht 110 beispielsweise ein Refraktär-Metallnitrid aufweisen (z. B. Titannitrid, Zirconiumnitrid, Hafniumnitrid, Vanadiumnitrid, Niobnitrid, Tantalnitrid, Chromnitrid, Molybdännitrid und Wolframnitrid), wobei die vierte Schicht 210 das entsprechend zugehörige Refraktär-Metall aufweisen kann (z. B. Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram). Dabei kann das Refraktär-Metallnitrid der dritten Schicht 110 beispielsweise eine höhere Lichtabsorption ermöglichen als das Refraktär-Metall der vierten Schicht 210, wobei jedoch das Refraktär-Metall der vierten Schicht 210 eine höhere mechanische, chemische und/oder thermische Stabilität aufweisen kann, als das Refraktär-Metallnitrid der dritten Schicht 110. Anschaulich gesehen kann somit mittels dieser Materialkombination eine verbesserte Absorber-Schichtstruktur 114 bereitgestellt sein oder werden, welche eine verbesserte mechanische, chemische und/oder thermische Stabilität aufweisen kann bei gleichem Absorptionsvermögen. Ferner kann die vierte Schicht 210 die in der dritten Schicht 110 entstehende Wärme ableiten und damit die Belastung auf die dritte Schicht 110 reduzieren.
  • Ferner können wie vorangehend beschrieben die Haftung und/oder die Stabilität eines Refraktär-Metalls (z. B. Mo) auf dem Refraktär-Metallnitrid (z. B. MoN) aufgrund der gleichen zugrunde liegenden Chemie optimal sein.
  • Analog zur vorangehenden Beschreibung kann die zweite Schichtstruktur 114 (die Absorber-Schichtstruktur) als Gradientenschicht eingerichtet sein. Mit anderen Worten kann die dritte Schicht 110 ein dritter Bereich einer zweiten Gradientenschicht 114 sein und die vierte Schicht 210 kann ein vierter Bereich der zweiten Gradientenschicht 114 sein. Die Gradientenschicht 114 kann beispielsweise derart gebildet sein oder werden, dass zunächst ein Refraktär-Metall in einer Stickstoffatmosphäre abgeschieden wird, so dass sich ein Refraktär-Metallnitrid bilden kann (als Material der dritten Schicht 110), und dann kontinuierlich die Stickstoffatmosphäre reduziert wird, so dass allmählich das reine Refraktär-Metall abgeschieden wird (als Material der vierten Schicht 210).
  • Das Bereitstellen der Absorber-Schichtstruktur 114 als eine Gradientenschicht 114 kann beispielsweise eine optimale Schichtfolge ermöglichen (z. B. mit einem kontinuierlichen Übergang ohne eine scharfe Grenzfläche), so dass die Absorber-Schichtstruktur 114 eine verbesserte Stabilität aufweisen kann. Ferner kann die Absorber-Schichtstruktur 114 einer größeren thermischen Belastung standhalten, beispielsweise bis zu einer Temperatur von 700°C oder einer höheren Temperatur als 700°C, ohne beispielsweise zu degradieren.
  • Ferner können auch thermische induzierte mechanische Spannungen in der Absorber-Schichtstruktur 114 verringert sein oder werden, so dass die Absorber-Schichtstruktur 114 einem mehrmaligen Erhitzen und Abkühlen standhalten kann. Anschaulich gesehen kann die Absorber-Schicht der Beschichtungsvorrichtung 100 in zwei verschiedenen Schichten aufgeteilt werden, um die verschiedenen Materialeigenschaften der zwei verschiedenen Schichten auszunutzen.
  • 2B zeigt eine Beschichtungsvorrichtung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, aufweisend eine fünfte Schicht 220, z. B. angeordnet über der zweiten Schichtstruktur 114 und/oder über der vierten Schicht 210 der zweiten Schichtstruktur 114.
  • Anschaulich gesehen kann die fünfte Schicht 220 als eine Absorber-Schutzschicht betrachtet werden. Dabei kann die fünfte Schicht die zweite Schichtstruktur 114 (die Absorber-Schichtstruktur 114) vor mechanischen Einflüssen schützen und/oder chemisch passivieren. Ferner kann die fünfte Schicht 220 derart eingerichtet sein, z. B. ein entsprechendes Material aufweisen, dass die fünfte Schicht 220 eine geeignete inerte Unterlage für das Beschichtungsmaterial bereitstellen kann. Mit anderen Worten kann die fünfte Schicht 220 dazu dienen, die darunterliegenden Schichten (106, 108, 110, 210) chemisch und/oder mechanisch von dem Beschichtungsmaterial zu separieren, welches in dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich aufgenommen sein kann oder werden kann. Dementsprechend kann die fünfte Schicht einen Verschleiß der Beschichtungsvorrichtung 100 aufgrund einer Benutzung der Beschichtungsvorrichtung 100 für einen Beschichtungsprozess reduzieren. Beispielsweise kann die fünfte Schicht 220 gereinigt werden (verbleibendes Beschichtungsmaterial kann nach einem Beschichtungsprozess von der Beschichtungsvorrichtung 100 entfernt werden) ohne dass dabei die Beschichtungsvorrichtung 100 degradiert.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die fünfte Schicht 220 derart eingerichtet sein, dass diese ein Material aufweist, welches eine hohe Selektivität zu der darunterliegenden Schicht (z. B. zu der vierten Schicht) aufweisen kann, so dass die fünfte Schicht 220 beispielsweise mittels eines selektiven Ätzverfahrens von der vierten Schicht 210 entfernt werden kann. Ein derartiges selektives Ätzverfahren kann beispielsweise ein nasschemisches Verfahren aufweisen oder mittels Plasmaätzens durchgeführt werden, wobei die Ätzchemie an die entsprechenden zu ätzenden Materialien derart angepasst sein kann, dass im Wesentlichen nur ein Material geätzt wird wobei das andere Material im Wesentlichen verbleibt (nicht geätzt wird).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die fünfte Schicht 220 ein Material aufweisen, das inert gegenüber dem abzuscheidenden Verdampfungsgut (Organik oder Metall) ist und sich selektiv zum Absorber entfernen lässt. Beispielsweise kann die vierte Schicht 210 Molybdän aufweisen und die fünfte Schicht 220 Aluminiumoxid als Schutzschicht für die vierte Schicht 210, wobei Natronlauge (NaOH) als nasschemisches Medium zum selektiven Entfernen der Aluminiumoxid Schicht genutzt werden kann. Mit anderen Worten kann Aluminiumoxid mittels Natronlauge selektiv von der Absorber-Schichtstruktur 114 entfernt werden. Dies kann in einer verbesserten Wiederverwendbarkeit der Beschichtungsvorrichtung 100 resultieren.
  • 3 zeigt eine Beschichtungsvorrichtung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Schichten (die erste Schicht 106, die zweite Schicht 108, die dritte Schicht 110, vierte Schicht 210 und die fünfte Schicht 220) konform über den mehreren Strukturelementen 104 gebildet sind. Dabei kann die Oberflächenmorphologie der Schichten von den mehreren Strukturelementen 104 vorgegeben sein.
  • Wie in 3 veranschaulicht ist, können somit aufgrund der mehreren Strukturelemente 104 eine oder mehrere Vertiefungen 316 gebildet sein, welche als Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 fungieren können.
  • Wie auch in 2A und 2B dargestellt ist, kann der Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich 116 seitlich versetzt zu den mehreren Strukturelementen 104 angeordnet sein, wobei die Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereiche 116 oberhalb der Bereiche des Trägers 102 angeordnet sein können, welche frei von den mehreren Strukturelementen 104 sind, so dass das Licht den Teil der Absorber-Schichtstruktur erwärmen kann, welcher unterhalb der Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereiche 116 liegt. Die Vertiefungen 316 können beispielsweise den strukturierten Materialübertrag von der Beschichtungsvorrichtung 100 zu einem zu beschichtenden Substrat verbessern.
  • 4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm für ein Verfahren 400 zum Herstellen einer Beschichtungsvorrichtung 100 zum Beschichten eines zu beschichtenden Substrats, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren weist Folgendes auf: in 401, das Bilden mehrerer Strukturelemente (104) über einem Träger (102) derart, dass diese Licht zumindest teilweise reflektieren; in 420, das Bilden einer ersten Schichtstruktur (112) aufweisend eine erste Schicht und eine zweite Schicht, wobei die erste Schicht über dem Träger und über den mehreren Strukturelementen (104) mit direktem Kontakt zu den mehreren Strukturelementen (104) gebildet wird und thermisch leitfähig ist zum Ableiten und Verteilen von Wärme, wobei die zweite Schicht über der ersten Schicht gebildet wird und thermisch isolierend ist zum thermischen Isolieren der ersten Schicht (106) von einer zweiten Schichtstruktur (114); in 430, das Bilden der zweiten Schichtstruktur (114) über der ersten Schichtstruktur (112), wobei die zweite Schichtstruktur (114) mindestens eine dritte Schicht aufweist, welche über der ersten Schichtstruktur (112) gebildet wird und eingerichtet ist, einfallendes Licht zu absorbieren; und, in 440, das Bereitstellen eines Bereichs (116), der relativ zu der dritten Schicht (110) gebildet wird derart, dass in dem Bereich (116) aufgenommenes Beschichtungsmaterial mittels der dritten Schicht (110) verdampft werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden einer Schicht und/oder einer Schichtstruktur mindestens einen der folgenden Prozesse aufweisen: einen Beschichtungsprozess (z. B. einen chemischen und/oder physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess (CVD, PVD), beispielsweise Sputtern, Atomlagendeposition (ALD), oder ein anderes Beschichtungsverfahren), einen Strukturierungsprozess, beispielsweise zum Bilden der mehreren Strukturelemente 104, wobei ein Strukturierungsprozess eine Lithographie-Prozess und einen Ätzprozess aufweisen kann, so dass beispielsweise eine zuvor aufgebrachte Schicht strukturiert werden kann, so dass die mehreren Strukturelemente 104 gebildet werden.
  • Anschaulich gesehen kann die Beschichtungsvorrichtung 100 mittels typischer Prozesse der Halbleiterindustrie erfolgen.
  • Ferner kann das Bilden einer Gradientenschicht einen Beschichtungsprozess aufweisen, dessen Parameter kontinuierlich und/oder schrittweise angepasst werden können, so dass ein erstes Material in einem ersten Bereich der Gradientenschicht gebildet wird und ein zweites (von dem ersten Material verschiedenes) Material in einem zweiten Bereich der Gradientenschicht gebildet wird. Prozessparameter können dabei beispielsweise die Materialzusammensetzungen sein oder das verwendete Prozessgas bei reaktiven Abscheidungen, wie vorangehend beschrieben.
  • Entsprechend den hierin beschriebenen Funktionsweisen und Erkenntnissen kann eine jeweilige Schicht (z. B. die erste Schicht 106, die zweite Schicht 108, die dritte Schicht 110, vierte Schicht 210 und/oder die fünfte Schicht 220) eine Mehrlagenstruktur aufweisen, z. B. aus einem Schichtstapel aus mehreren Schichten bestehen. Ferner können die jeweiligen Schichten verschiedene Bereiche mit entsprechend angepassten Eigenschaften aufweisen. Es versteht sich, dass entsprechend auch andere Materialien in analoger und/oder äquivalenter Weise genutzt werden können, die nicht hierin explizit genannt sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schichten der Beschichtungsvorrichtung 100 (z. B. die erste Schicht 106, die zweite Schicht 108, die dritte Schicht 110, vierte Schicht 210 und/oder die fünfte Schicht 220) auch strukturiert sein, so dass diese ihre jeweilige Unterlage nur teilweise bedecken.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 102 auf einer Seite (z. B. auf der Rückseite 102b) eine Antireflexionsschicht oder eine Antireflexionsschichtstruktur aufweisen, so dass die Lichtausbeute des einfallenden Lichts erhöht sein kann.

Claims (18)

  1. Beschichtungsvorrichtung (100) zum Beschichten eines Substrats, die Beschichtungsvorrichtung aufweisend: • einen Träger (102); • mehrere Strukturelemente (104) über dem Träger (102), wobei die mehreren Strukturelemente (104) eingerichtet sind, Licht zumindest teilweise zu reflektieren; • eine erste Schichtstruktur (112) aufweisend eine erste Schicht (106) und eine zweite Schicht (108), wobei die erste Schicht (106) über dem Träger (102) und über den mehreren Strukturelementen (104) angeordnet ist, und wobei die zweite Schicht (108) über der ersten Schicht (106) angeordnet ist; • eine zweite Schichtstruktur (114) mindestens aufweisend eine dritte Schicht (110), wobei die dritte Schicht (110) über der ersten Schichtstruktur (112) angeordnet ist, wobei die dritte Schicht (110) eingerichtet ist, einfallendes Licht zu absorbieren; • und einen Bereich (116), der relativ zu der dritten Schicht (110) angeordnet ist derart, dass in dem Bereich (116) aufgenommenes Beschichtungsmaterial mittels der dritten Schicht (110) verdampft werden kann, • wobei die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht (108) geringer ist als die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schicht (106) und wobei die erste Schicht (106) einen direkten Kontakt zu den mehreren Strukturelementen (104) aufweist und thermisch leitfähig ist zum Ableiten und Verteilen von Wärme, und wobei die über der ersten Schicht (106) angeordnete zweite Schicht (108) eingerichtet ist, die erste Schicht (106) von der zweiten Schichtstruktur (114) thermisch zu isolieren.
  2. Beschichtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Schichtstruktur (114) ferner eine vierte Schicht (210) aufweist, angeordnet zwischen der dritten Schicht (110) und dem Bereich (116), wobei die vierte Schicht (210) eingerichtet ist, Wärme von der dritten Schicht (110) abzuleiten, wobei die Wärmeleitfähigkeit der vierten Schicht (210) größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht (108).
  3. Beschichtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, ferner aufweisend: eine fünfte Schicht (220) zwischen der zweiten Schichtstruktur (114) und dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich (116), wobei das Material der fünften Schicht (220) inert gegenüber dem Beschichtungsmaterial ist.
  4. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Schichtstruktur (112) als eine erste Gradientenschicht eingerichtet ist, wobei die erste Schicht (106) ein erster Bereich der ersten Gradientenschicht ist und wobei die zweite Schicht (108) ein zweiter Bereich der ersten Gradientenschicht ist.
  5. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Schicht (106) der ersten Schichtstruktur (112) ein erstes Material aufweist und wobei die mehreren Strukturelemente (104) ein zweites Material aufweisen, wobei das erste Material von dem zweiten Material verschieden ist.
  6. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste Schichtstruktur (112) einen Teil des Trägers (102) zwischen den mehreren Strukturelementen bedeckt.
  7. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Schichtstruktur (114) als eine zweite Gradientenschicht bereitgestellt ist.
  8. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die mehreren Strukturelemente (104) ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, insbesondere ein Metall und/oder eine Metalllegierung.
  9. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die erste Schicht (106) der ersten Schichtstruktur (112) mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweist: ein Metall, insbesondere Aluminium und/oder Silber, ein Metallnitrid, insbesondere Aluminiumnitrid oder ein Übergangsmetallnitrid, insbesondere ein Seltenerdmetallnitrid.
  10. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die zweite Schicht (108) der ersten Schichtstruktur (112) mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweist: eine Keramik oder ein Oxid, vorzugsweise Silizumoxid, insbesondere ein Metalloxid, vorzugsweise Aluminiumoxid, insbesondere ein Übergangsmetalloxid, vorzugsweise Silberoxid, insbesondere ein Seltenerdmetalloxid.
  11. Beschichtungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die vierte Schicht (210) der zweiten Schichtstruktur (114) mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweist: ein Metall, insbesondere Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und/oder Wolfram.
  12. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die dritte Schicht (110) der zweiten Schichtstruktur (114) mindestens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien aufweist: ein Metallnitrid, insbesondere Titannitrid, Zirconiumnitrid, Hafniumnitrid, Vanadiumnitrid, Niobnitrid, Tantalnitrid, Chromnitrid, Molybdännitrid und/oder Wolframnitrid.
  13. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste Schichtstruktur (112) und/oder die zweite Schichtstruktur (114) konform über den mehreren Strukturelementen gebildet sind, so dass eine oder mehrere Vertiefungen (316) aufgrund der von den mehreren Strukturelementen (104) vorgegebenen Oberflächenstruktur gebildet werden zum Aufnehmen des Beschichtungsmaterials.
  14. Beschichtungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Wärmeleitfähigkeit der ersten Schicht (106) größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der dritten Schicht (110).
  15. Verfahren zum Herstellen einer Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten eines Substrats, das Verfahren aufweisend: • Bilden mehrerer Strukturelemente (104) über einem Träger (102) derart, dass diese Licht zumindest teilweise reflektieren; • Bilden einer ersten Schichtstruktur (112) aufweisend eine erste Schicht und eine zweite Schicht, wobei die erste Schicht über dem Träger und über den mehreren Strukturelementen (104) mit direktem Kontakt zu den mehreren Strukturelementen (104) gebildet wird und thermisch leitfähig ist zum Ableiten und Verteilen von Wärme, wobei die zweite Schicht über der ersten Schicht gebildet wird und thermisch isolierend ist zum thermischen Isolieren der ersten Schicht (106) von einer zweiten Schichtstruktur (114); • Bilden der zweiten Schichtstruktur (114) über der ersten Schichtstruktur (112), wobei die zweite Schichtstruktur (114) mindestens eine dritte Schicht aufweist, welche über der ersten Schichtstruktur (112) gebildet wird und eingerichtet ist, einfallendes Licht zu absorbieren; und • Bereitstellen eines Bereichs (116), der relativ zu der dritten Schicht (110) gebildet wird derart, dass in dem Bereich (116) aufgenommenes Beschichtungsmaterial mittels der dritten Schicht (110) verdampft werden kann.
  16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Bilden einer zweiten Schichtstruktur (114) ferner das Bilden einer vierten Schicht zwischen der dritten Schicht und dem Beschichtungsmaterial-Aufnahmebereich aufweist, wobei die vierte Schicht derart eingerichtet ist, dass die Wärmeleitfähigkeit der vierten Schicht größer ist als die Wärmeleitfähigkeit der zweiten Schicht.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, ferner aufweisend: Bilden einer fünften Schicht zwischen der zweiten Schichtstruktur (114) und dem Bereich (116), wobei die fünfte Schicht als eine Trägerschicht für das Beschichtungsmaterial derart eingerichtet ist, dass die fünfte Schicht inert gegenüber dem Beschichtungsmaterial ist.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das Bilden der ersten Schichtstruktur (112) und/oder das Bilden der zweiten Schichtstruktur (114) das Bilden einer Gradientenschicht aufweist.
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