DE102016124336A1 - Method and device for coating substrates - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Beschichtung von Substraten, bei denen zwei Verschlusselemente zur Regulierung eines Teilchenstroms von einer Beschichtungseinrichtung in Richtung einer Substrathalteeinrichtung beweglich gelagert sind und in jeweils eine erste Position und jeweils eine zweite Position bewegbar sind, wobei die zwei Verschlusselemente einen Teilchenstrom von der Beschichtungseinrichtung in Richtung der Substrathalteeinrichtung verhindern, wenn beide Verschlusselemente gemeinsam in der jeweils ersten Position oder gemeinsam in der jeweils zweiten Position angeordnet sind.The invention relates to methods and devices for coating substrates, in which two closure elements for regulating a particle flow are movably supported by a coating device in the direction of a substrate holding device and in each case a first position and a second position are movable, wherein the two closure elements a particle flow of prevent the coating device in the direction of the substrate holding device when both closure elements are arranged together in the respective first position or together in the respective second position.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Beschichtung von Substraten, insbesondere zur Sicherstellung einer homogenen Schichtdickenverteilung.The invention relates to methods and devices for coating substrates, in particular for ensuring a homogeneous layer thickness distribution.

Viele Beschichtungsprozesse wie Magnetronsputtern oder Verdampfungsprozesse benötigen zu Beginn der Beschichtung eine Konditionierzeit, bis konstante Beschichtungsbedingungen erreicht sind. Für viele solcher Prozesse sind Nachlaufzeiten oder Zeiten zum Herunterfahren der Prozessleistung vorteilhaft. Unter Ausnutzung solcher konstanten Beschichtungsbedingungen werden Beschichtungsprozesse vorteilhaft kontinuierlich ausgeführt, wie z.B. Band- oder Folienbeschichtungen. Auch Einzelsubstrate wie Glasscheiben oder mit Substraten belegte Carrier werden kontinuierlich beschichtet, indem sie hintereinander angeordnet den Beschichtungsprozess durchlaufen. Die Bandabschnitte bzw. Substrate am Beginn und Ende der Beschichtung sind noch nicht richtig oder unvollständig beschichtet und so nicht verwendbar.Many coating processes, such as magnetron sputtering or evaporation processes, require a conditioning time at the beginning of the coating until constant coating conditions are achieved. For many such processes, run-up times or times to shut down the process performance are beneficial. By utilizing such constant coating conditions, coating processes are advantageously carried out continuously, e.g. Tape or foil coatings. Individual substrates such as glass panes or carriers coated with substrates are also continuously coated by passing through the coating process in succession. The tape sections or substrates at the beginning and end of the coating are not yet properly or incompletely coated and so not usable.

Für die Unterbrechung von Beschichtungsprozessen ist der Einsatz von Verschlusselementen wie Shuttern oder Blenden bekannt, die den Teilchenstrom zum Substrat unterbinden. Die Beschichtungsquelle kann bei geschlossenem Verschlusselement zu Beginn eines Beschichtungsprozesses konditioniert oder in einer Pause weiter betrieben werden. Solche Einrichtungen werden insbesondere bei Prozessen mit langen Konditionier- oder Nachlaufzeiten eingesetzt oder z.B. bei empfindlichen Sensoren mit begrenzter Standzeit verwendet.For the interruption of coating processes, the use of closure elements such as shutters or diaphragms is known, which prevent the flow of particles to the substrate. The coating source can be conditioned with closed closure element at the beginning of a coating process or continue to operate in a pause. Such devices are particularly used in processes with long conditioning or lag times, or e.g. used on sensitive sensors with limited service life.

Bei großen kreisrunden Substraten, beispielsweise dem oder den Spiegeln von Spiegelteleskopen, muss eine reflexive Beschichtung erreicht werden, die sehr hohen Anforderungen an Reinheit und Reflexion genügt. Hierzu wird der Spiegel in eine Vakuumkammer verbracht, in der die Beschichtung mittels Plasmaprozess aufgebracht wird. Bei sehr großen Durchmessern der Spiegel wird entweder eine im Verhältnis kleinere Beschichtungseinrichtung, beispielsweise ein Magnetron, in einer Kreisbahn relativ zur Substratoberfläche bewegt, oder der Spiegel wird gegenüber der Beschichtungseinrichtung in eine kreisförmige Bewegung versetzt. Die kreisförmige Relativbewegung zwischen der Beschichtungseinrichtung und dem Substrat kann demgemäß unterschiedlich bewirkt werden, nämlich entweder indem sich die Beschichtungseinrichtung in Ruhe befindet und das Substrat bewegt wird, oder umgekehrt.For large circular substrates, for example, the mirror or mirrors of reflector telescopes, a reflective coating must be achieved, which meets very high requirements for purity and reflection. For this purpose, the mirror is placed in a vacuum chamber in which the coating is applied by plasma process. In the case of very large diameters of the mirrors, either a relatively smaller coating device, for example a magnetron, is moved in a circular path relative to the substrate surface, or the mirror is set in a circular movement with respect to the coating device. The circular relative movement between the coating device and the substrate can thus be effected differently, either either by the fact that the coating device is at rest and the substrate is moved, or vice versa.

Bei einer kreisbogenförmigen Relativbewegung zwischen Beschichtungseinrichtung und Substrat ergibt sich zwangsläufig eine Beschichtungszone, an der der Beginn der Beschichtung und das Auslaufen der Beschichtung sich überlappen werden. Eine hochwertige Beschichtung ist nur in einem eingeschränkten, optimalen Parameterfenster möglich und benötigt daher konstante Beschichtungsbedingungen. Will man diese überlappende Beschichtungszone so klein wie möglich halten, so ist die Qualität des Plasmas über die 360° der kreisförmigen Bewegung aufrecht zu erhalten und genau an der Überlappungszone freizugeben oder abzuschatten.In the case of an arc-shaped relative movement between the coating device and the substrate, a coating zone inevitably results, at which the start of the coating and the leakage of the coating will overlap. A high quality coating is only possible in a limited, optimal parameter window and therefore requires constant coating conditions. If this overlapping coating zone is to be kept as small as possible, the quality of the plasma must be maintained over the 360 ° of the circular movement and released or shaded precisely at the overlapping zone.

Die nachfolgend beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen es, den Beginn und das Ende eines Beschichtungsprozesses so zu gestalten, dass weder substratfreie Bereiche noch das Substrat ungewollt beschichtet werden. Parasitäre Beschichtungen können so effektiv verhindert werden und insbesondere bei Substratcarriern oder Einzelsubstraten die Beschichtung der nicht zu beschichtenden Rückseite durch gestreute Beschichtungsteilchen unterbunden werden. Außerdem wird durch die vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen ein ununterbrochener Betrieb einer Beschichtungseinrichtung ermöglicht, ohne auf einen Substrattransport angewiesen zu sein. Zu einem beliebigen Zeitpunkt kann die Beschichtung von Substraten definiert unterbrochen und wieder begonnen werden, ohne die Beschichtungsspezifikation zu verlassen. Bei ungeplanter Unterbrechung des Substrattransports kann eine Beschichtungszone schnell abgeschirmt bei Wiederinbetriebnahme die Beschichtung mit geringstmöglichem Beschichtungsfehler fortgesetzt werden. Die vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen es, eine verbundene Substratfläche, bei der Anfang und Ende der Kontur zusammenfallen, (Ring, Zylinder, Torus, Kreisfläche, geschlossenes Band) vollständig homogen zu beschichten, ohne dass sich dabei der Überlappungsbereich von der sonstigen Beschichtung unterscheidet. Speziell ermöglichen es die vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen, aus einer bereits eingeleiteten gleichförmigen, kreisförmigen Relativbewegung heraus die Beschichtung zu beginnen und nach 360° zuzüglich eines Übergangsbereichs wieder zu beenden. Dabei ergänzen sich der Beginn und das Ende der Beschichtung im Überlappungsbereich exakt zur Sollschichtdicke, die im übrigen Bereich erreicht wird.The methods and devices described below make it possible to design the beginning and the end of a coating process in such a way that neither substrate-free areas nor the substrate are unintentionally coated. Parasitic coatings can be effectively prevented and, in particular in the case of substrate carriers or individual substrates, the coating of the non-coated back side can be prevented by scattered coating particles. In addition, the proposed methods and apparatus enable uninterrupted operation of a coater without relying on substrate transport. At any given time, the coating of substrates can be interrupted in a defined manner and restarted without leaving the coating specification. In the event of an unplanned interruption of the substrate transport, a coating zone can be rapidly screened when restarting the coating with the lowest possible coating error. The proposed methods and devices make it possible to completely homogeneously coat a bonded substrate surface at the beginning and end of the contour (ring, cylinder, torus, circular surface, closed band), without the overlap region being different from the other coating. Specifically, the proposed methods and apparatus allow the coating to begin from an already initiated uniform circular relative motion and terminate at 360 ° plus a transitional area. The beginning and the end of the coating in the overlap area complement each other exactly to the target layer thickness, which is achieved in the remaining area.

Vorgeschlagen wird daher zunächst ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten, welche eine Beschichtungseinrichtung sowie ein erstes Verschlusselement und ein zweites Verschlusselement aufweist, wobei das Verfahren Folgendes aufweist:

  • • Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Substrat und Beschichtungseinrichtung;
  • • Bereitstellen eines Teilchenstroms mittels der Beschichtungseinrichtung;
  • • Bereitstellen des ersten Verschlusselementes und des zweiten Verschlusselementes in jeweils einer ersten Position, in welcher das erste Verschlusselement und das zweite Verschlusselement die Beschichtungseinrichtung gegenüber dem Substrat abschirmen;
  • • Bewegen des ersten Verschlusselements in eine zweite Position, wobei die Beschichtungseinrichtung während des Verlagerns gegenüber dem Substrat freigelegt wird;
  • • Bewegen des zweiten Verschlusselements in eine zweite Position, wobei die Beschichtungseinrichtung während des Verlagerns gegenüber dem Substrat abgeschirmt wird; und
  • • Bewegen des ersten Verschlusselementes und des zweiten Verschlusselementes in die jeweils erste Position.
Therefore, a method for operating a device for coating substrates, which has a coating device as well as a first closure element and a second closure element, is proposed. The method has the following:
  • Generating a relative movement between the substrate and the coating device;
  • Providing a particle stream by means of the coating device;
  • Providing the first closure element and the second closure element in a respective first position, in which the first closure element and the second closure element shield the coating device relative to the substrate;
  • Moving the first closure element to a second position, the coating device being exposed to the substrate during displacement;
  • Moving the second closure element to a second position, the coating device being shielded from the substrate during displacement; and
  • Moving the first closure element and the second closure element in the respective first position.

Anders ausgedrückt, wird ein Verfahren zur Beschichtung von Substraten vorgeschlagen, bei dem zwischen mindestens einem Substrat und mindestens einer Beschichtungseinrichtung eine Relativbewegung mit einer Relativgeschwindigkeit erzeugt wird, bei der eine zu beschichtende Oberfläche des mindestens einen Substrats nach und nach einem von der Beschichtungseinrichtung ausgehenden Teilchenstrom eines Beschichtungsmaterials ausgesetzt wird, wobei zwischen der Beschichtungseinrichtung und dem Substrat zwei Verschlusselemente bereitgestellt werden, die unabhängig voneinander jeweils zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar sind, zum Beginn der Beschichtung eines Substrats eines der beiden Verschlusselemente aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt wird, zum Ende der Beschichtung eines Substrats das andere der beiden Verschlusselemente aus seiner ersten Position in seine zweite Position bewegt wird und nach dem Ende der Beschichtung beide Verschlusselemente gemeinsam in ihre jeweilige erste Position zurück bewegt werden.In other words, a method for coating substrates is proposed in which a relative movement with a relative speed is produced between at least one substrate and at least one coating device, in which a surface of the at least one substrate to be coated gradually forms a particle stream emanating from the coating device Coating material is exposed, wherein between the coating device and the substrate, two closure elements are provided, which are each independently movable between a first position and a second position back and forth to start coating a substrate of one of the two closure elements from its first position in his second position is moved, the end of the coating of a substrate, the other of the two closure elements is moved from its first position to its second position and after the end of the coating be ide closure elements are moved back together in their respective first position.

Durch die Art und Weise, in der die Verschlusselemente vorschlagsgemäß zwischen je einer ersten und je einer zweiten Position hin und her bewegt werden, können Anfang und Ende einer Beschichtung so gestaltet werden, dass die abgeschiedene Schicht eine gleichmäßige Dicke aufweist. Das Verfahren ermöglicht dies sowohl für translatorische wie auch für rotatorische Relativbewegungen zwischen Substrat und Beschichtungseinrichtung. Die Relativbewegung zwischen Substrat und Beschichtungseinrichtung kann also beispielsweise eine geradlinige Translation sein, wie sie in sogenannten Durchlaufanlagen stattfindet. Alternativ kann die Relativbewegung zwischen Substrat und Beschichtungseinrichtung eine Rotation um eine raumfeste Rotationsachse sein, wie sie beispielsweise bei der Beschichtung kreisrunder Substrate angewandt wird.By virtue of the manner in which the closure elements are proposed to be moved back and forth between a first position and a second position each, the beginning and end of a coating can be designed so that the deposited layer has a uniform thickness. The method makes this possible both for translatory and for rotational relative movements between substrate and coating device. The relative movement between the substrate and the coating device can thus be, for example, a straight-line translation, as it takes place in so-called continuous systems. Alternatively, the relative movement between the substrate and the coating device can be a rotation about a spatially fixed axis of rotation, as used for example in the coating of circular substrates.

Gemäß einer Ausgestaltung werden die Verschlusselemente aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einer der Relativgeschwindigkeit zwischen Substrat und Beschichtungseinrichtung entsprechenden Geschwindigkeit bewegt werden. Dabei können die Verschlusselemente aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einem Richtungssinn bewegt werden, der dem Richtungssinn der Relativbewegung des Substrats gegenüber der Beschichtungseinrichtung entspricht, oder die Verschlusselemente werden aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einem Richtungssinn bewegt, der dem Richtungssinn der Relativbewegung des Substrats gegenüber der Beschichtungseinrichtung entgegengesetzt ist. Werden die Verschlusselemente aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einem Richtungssinn bewegt werden, der dem Richtungssinn der Relativbewegung des Substrats gegenüber der Beschichtungseinrichtung entspricht, und werden die Verschlusselemente aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einer der Relativgeschwindigkeit zwischen Substrat und Beschichtungseinrichtung entsprechenden Geschwindigkeit bewegt, so steht das gerade bewegte Verschlusselement relativ zum Substrat still.According to one embodiment, the closure elements are moved from the respective first position into the respective second position at a speed corresponding to the relative speed between the substrate and the coating device. In this case, the closure elements can be moved from the respective first position into the respective second position with a sense of direction which corresponds to the sense of direction of the relative movement of the substrate relative to the coating device, or the closure elements are moved from the respective first position to the respective second position with a sense of direction , which is opposite to the sense of direction of the relative movement of the substrate relative to the coating device. If the closure elements are moved from the respective first position into the respective second position with a sense of direction which corresponds to the sense of the relative movement of the substrate relative to the coating device, and the closure elements from the respective first position to the respective second position with a relative speed between Substrate and coating device moves corresponding speed, so the currently moving closure element is stationary relative to the substrate.

Weiterhin kann das vorgeschlagene Verfahren so ausgestaltet sein, dass zwischen der Beschichtungseinrichtung und dem Substrat zusätzlich zu den zwei Verschlusselementen ortsfest zu der Beschichtungseinrichtung eine Blende oder Maske bereitgestellt wird, die einen von der Beschichtungseinrichtung ausgehenden Teilchenstrom ultimativ begrenzt. Dieses Merkmal wird nachfolgend mit Bezug zur vorgeschlagenen Vorrichtung noch näher erläutert.Furthermore, the proposed method can be configured such that, in addition to the two closure elements, a diaphragm or mask is provided between the coating device and the substrate in a stationary manner relative to the coating device, and ultimately limits a particle flow emanating from the coating device. This feature will be explained in more detail below with reference to the proposed device.

Außerdem wird eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten vorgeschlagen, die Folgendes aufweist:

  • • einen Rezipienten;
  • • eine Beschichtungseinrichtung und eine Substrathalteeinrichtung; wobei
  • o die Beschichtungseinrichtung und die Substrathalteeinrichtung in dem Rezipienten angeordnet sind; und wobei
  • o die Beschichtungseinrichtung und die Substrathalteeinrichtung relativ zueinander beweglich gelagert sind;
  • • zwei Verschlusselemente zur Regulierung eines Teilchenstroms von der Beschichtungseinrichtung in Richtung der Substrathalteeinrichtung, wobei
  • o die zwei Verschlusselemente beweglich im Rezipienten gelagert sind; und
  • • eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der zwei Verschlusselemente; wobei
  • o die zwei Verschlusselemente mittels der Antriebseinrichtung in jeweils eine erste Position und jeweils eine zweite Position bewegbar sind; und wobei
  • o die zwei Verschlusselemente einen Teilchenstrom von der Beschichtungseinrichtung in Richtung der Substrathalteeinrichtung verhindernd zwischen der Beschichtungseinrichtung und dem Substrat angeordnet sind, wenn beide Verschlusselemente gemeinsam in der jeweils ersten Position oder gemeinsam in der jeweils zweiten Position angeordnet sind.
In addition, a device for coating substrates is proposed, which has the following:
  • • a recipient;
  • A coating device and a substrate holding device; in which
  • o the coating device and the substrate holding device are arranged in the recipient; and where
  • the coating device and the substrate holding device are mounted so as to be movable relative to one another;
  • Two closure elements for regulating a particle flow from the coating device in the direction of the substrate holding device, wherein
  • o the two closure elements are movably mounted in the recipient; and
  • A drive device for moving the two closure elements; in which
  • o the two closure elements are movable by means of the drive means in each case a first position and a respective second position; and where
  • o the two closure elements are arranged a particle flow from the coating device in the direction of the substrate holding means between the coating device and the substrate, when both closure elements are arranged together in the respective first position or together in the respective second position.

Anders ausgedrückt, wird eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten vorgeschlagen, die einen Rezipienten sowie eine Beschichtungseinrichtung und eine Substrathalteeinrichtung, die in dem Rezipienten angeordnet sind, umfasst, wobei die Beschichtungseinrichtung und die Substrathalteeinrichtung relativ zueinander beweglich sind, und zwischen Beschichtungseinrichtung und Substrathalteeinrichtung zwei Verschlusselemente angeordnet sind, die unabhängig voneinander jeweils zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar sind, wobei die Verschlusselemente einen von der Beschichtungseinrichtung ausgehenden Teilchenstrom eines Beschichtungsmaterials zum Substrat verhindern, wenn sie sich beide in ihrer jeweiligen ersten Position befinden und wenn sie sie sich beide in ihrer jeweiligen zweiten Position befinden.In other words, a device for coating substrates is proposed, which comprises a recipient and a coating device and a substrate holding device, which are arranged in the recipient, wherein the coating device and the substrate holding device are movable relative to each other, and arranged between the coating device and substrate holding device two closure elements are each independently reciprocable between a first position and a second position, wherein the closure elements prevent a particle flow of a coating material from the coating device to the substrate when both are in their respective first position and when they are both are in their respective second position.

In einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Beschichtungseinrichtung im Rezipienten ortsfest angeordnet und die Substrathalteeinrichtung ist beweglich gelagert, d.h. die Substrathalteeinrichtung ist dazu ausgebildet, eine zu beschichtende Oberfläche des Substrats an der Beschichtungseinrichtung vorbei zu bewegen. In einer anderen Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Substrathalteeinrichtung im Rezipienten ortsfest angeordnet und die Beschichtungseinrichtung ist beweglich gelagert, d.h. die Beschichtungseinrichtung ist dazu ausgebildet, sich über eine zu beschichtende Oberfläche des Substrats hinweg zu bewegen. In beiden Fällen wird durch die so erzeugte Relativbewegung zwischen Beschichtungseinrichtung und Substrat erreicht, dass eine zu beschichtende Oberfläche des Substrats fortschreitend der Beschichtungswirkung eines von der Beschichtungseinrichtung ausgehenden Teilchenstroms eines Beschichtungsmaterials ausgesetzt wird.In one embodiment of the device, the coating device is arranged stationary in the recipient and the substrate holding device is movably mounted, i. The substrate holding device is designed to move a surface of the substrate to be coated past the coating device. In another embodiment of the device, the substrate holding device is arranged stationary in the recipient and the coating device is movably mounted, i. the coating device is designed to move across a surface of the substrate to be coated. In both cases, the relative movement between coating device and substrate thus produced achieves that a surface of the substrate to be coated is progressively exposed to the coating action of a particle stream of a coating material emanating from the coating device.

Weiterhin kann bei der vorgeschlagenen Vorrichtung zwischen der Beschichtungseinrichtung und dem Substrat zusätzlich zu den zwei Verschlusselementen ortsfest zu der Beschichtungseinrichtung eine Blende oder Maske angeordnet sein, die dazu dienen kann, einen von der Beschichtungseinrichtung ausgehenden Teilchenstrom ultimativ zu begrenzen. Das bedeutet, dass diese zusätzliche Maske den Bereich, in dem ein Teilchenstrom auf das Substrat trifft, definiert, auch wenn der von den beiden Verschlusselementen begrenzte Bereich, in dem ein Teilchenstrom auf das Substrat treffen könnte, eigentlich größer wäre. Beispielsweise kann der von den Verschlusselementen begrenzte Bereich rechteckig sein. Ist in einem solchen Fall jedoch zusätzlich eine Maske vorgesehen, die eine Maskenöffnung in Form eines Kreissegments aufweist, so wird das Substrat in diesem kreissegmentförmigen Bereich beschichtet.Furthermore, in the proposed device between the coating device and the substrate in addition to the two closure elements fixed to the coating device, a diaphragm or mask can be arranged, which can serve to limit an emanating from the coating device particle flow ultimally. This means that this additional mask defines the area in which a particle stream strikes the substrate, even if the area delimited by the two closure elements, in which a particle stream could strike the substrate, would actually be larger. For example, the area bounded by the shutter members may be rectangular. However, if in such a case additionally a mask is provided which has a mask opening in the form of a circle segment, the substrate is coated in this circular segment-shaped area.

Gemäß einer Ausgestaltung der Vorrichtung sind die beiden Verschlusselemente um dieselbe Schwenkachse schwenkbar gelagert. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache Bauform, die insbesondere in Verbindung mit Maßnahmen zur Kühlung der Verschlusselemente vorteilhaft sein kann, wie nachfolgend noch im Detail anhand von Ausführungsbeispielen erläutert wird.According to one embodiment of the device, the two closure elements are pivotally mounted about the same pivot axis. This results in a particularly simple design, which may be advantageous in particular in connection with measures for cooling the closure elements, as will be explained below in detail with reference to exemplary embodiments.

Alternativ oder zusätzlich kann bei der Vorrichtung vorgesehen sein, dass die beiden Verschlusselemente jeweils zwei gegenüberliegende Enden aufweisen und an jedem dieser beiden Enden schwenkbar gelagert sind. Durch dieses Merkmal ergibt sich insbesondere bei sehr ausgedehnten Beschichtungseinrichtungen, beispielsweise Sputtermagnetrons mit einer Länge von mehreren Metern, eine besonders hohe Verwindungssteifigkeit der Verschlusselemente, wodurch verformungsbedingte Fehler vermieden werden können.Alternatively or additionally, it can be provided in the device that the two closure elements each have two opposite ends and are pivotally mounted at each of these two ends. This feature results in a particularly high torsional rigidity of the closure elements, in particular in very extensive coating devices, such as sputter magnetrons with a length of several meters, whereby deformation-induced errors can be avoided.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung können die Verschlusselemente jeweils mindestens eine Welle aufweisen, wobei mindestens eine Welle eines Verschlusselements als Hohlwelle ausgeführt und drehbar gelagert ist und mindestens eine Welle des anderen Verschlusselements in der Hohlwelle konzentrisch und drehbar gelagert ist. Hieraus ergibt sich gegenüber einer separaten Lagerung der Wellen beider Verschlusselemente ein einfacherer Aufbau der Vorrichtung, die ebenfalls insbesondere im Hinblick auf eine möglicherweise gewünschte Kühlung der Verschlusselemente weitere Vorteile aufweist, wie ebenfalls nachfolgend noch im Detail anhand von Ausführungsbeispielen erläutert wird.In a further embodiment of the device, the closure elements may each comprise at least one shaft, wherein at least one shaft of a closure element is designed as a hollow shaft and rotatably supported and at least one shaft of the other closure element is mounted concentrically and rotatably in the hollow shaft. This results in comparison to a separate storage of the waves of both closure elements, a simpler structure of the device, which also has particular advantages in terms of a possibly desired cooling of the closure elements further advantages, as will also be explained in detail below with reference to embodiments.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die mindestens eine Welle des anderen Verschlusselements ebenfalls als Hohlwelle ausgeführt ist. Dies bedeutet, dass eine äußere Hohlwelle das Lager für eine innere Hohlwelle bildet, die ihrerseits vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten bietet. Auch dieses Merkmal ist mit Blick auf eine möglicherweise erwünschte Kühlung der Verschlusselemente besonders vorteilhaft, weil eine Hohlwelle grundsätzlich gleichzeitig für die Zufuhr oder Abfuhr von Kühlmittel genutzt werden kann.It can further be provided that the at least one shaft of the other closure element is also designed as a hollow shaft. This means that an outer hollow shaft forms the bearing for an inner hollow shaft, which in turn offers advantageous applications. This feature is also particular in view of a possibly desirable cooling of the closure elements advantageous because a hollow shaft can basically be used simultaneously for the supply or removal of coolant.

Gemäß weiterer Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Vorrichtung kann mindestens eine Hohlwelle zur Einleitung von Kühlmittel in mindestens einen im Innern eines Verschlusselements verlaufenden Kühlmittelkanal oder/und zur Ausleitung von Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal ausgebildet sein. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass in mindestens einer Hohlwelle ein Lanzenrohr angeordnet ist und Kühlmittel durch die Hohlwelle eingeleitet und durch das Lanzenrohr ausgeleitet wird oder umgekehrt.According to further embodiments of the proposed device, at least one hollow shaft for introducing coolant into at least one coolant channel extending in the interior of a closure element and / or for discharging coolant from the coolant channel. It can further be provided that a lance tube is arranged in at least one hollow shaft and coolant is introduced through the hollow shaft and discharged through the lance tube or vice versa.

Schließlich kann bei der vorgeschlagenen Vorrichtung vorgesehen sein, dass gegenüberliegende Enden eines Verschlusselements oder an gegenüberliegenden Enden eines Verschlusselements angeordnete Wellen mit einer gemeinsamen Antriebseinrichtung wirkverbunden sind. Dadurch kann erreicht werden, dass die Antriebseinrichtung an beiden Enden eines Verschlusselements angreift, wodurch unerwünschte Verwindungen des Verschlusselements verhindert werden können.Finally, it can be provided in the proposed device that opposite ends of a closure element or arranged at opposite ends of a closure element shafts are operatively connected to a common drive means. It can thereby be achieved that the drive device acts on both ends of a closure element, whereby undesired twisting of the closure element can be prevented.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der vorgeschlagenen Vorrichtung anhand von Zeichnungsfiguren näher erläutert. Dabei zeigen

  • 1-9 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum translatorischen Transport von Substrate tragenden Carriern an einer Beschichtungseinrichtung vorbei,
  • 10-21 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum rotatorischen Transport eines kreisrunden Substrats, bei der eine zu beschichtende Oberfläche des Substrats nach und nach durch eine feststehende Beschichtungseinrichtung beschichtet wird, und
  • 22-24 drei verschiedene Ansichten einer beispielhaften Anordnung einer Beschichtungseinrichtung und zweier Verschlusselemente in einer vorgeschlagenen Vorrichtung.
Embodiments of the proposed device will be explained in more detail with reference to drawing figures. Show
  • 1 - 9 a first embodiment of a device for the translational transport of substrates carrying carriers past a coating device,
  • 10 - 21 a second embodiment of a device for rotational transport of a circular substrate, wherein a surface of the substrate to be coated is coated gradually by a fixed coating device, and
  • 22 - 24 three different views of an exemplary arrangement of a coating device and two closure elements in a proposed device.

Die 1 bis 9 zeigen eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten wie Halbleiterscheiben oder dergleichen, bei der in einem Rezipienten 1 eine Beschichtungseinrichtung 2, beispielsweise ein Verdampfertiegel, ortsfest angeordnet ist. Die Beschichtungseinrichtung 2 erzeugt einen Teilchenstrom 3 eines Beschichtungsmaterials. Dieser ist auf eine (hier nicht dargestellte) Substrathalteeinrichtung, beispielsweise einen Rollenförderer, gerichtet, der einen oder eine Anordnung von Carriern 6, d.h. Substrathaltern, die jeweils eine matrixartige Anordnung von Substraten 5 in einer Substratebene halten und in einer Transportrichtung (Relativbewegung 7 gegenüber der Beschichtungseinrichtung 2) durch den Rezipienten 1 bewegen. Das Substrat 5 und die Beschichtungseinrichtung 2 bewegen sich damit relativ zueinander. Alternativ kann die Beschichtungseinrichtung 2 geradlinig über den Carrier 6 mit den Substraten 5 hinweg bewegt werden, während der Carrier 6 stillsteht.The 1 to 9 show a device for coating substrates such as semiconductor wafers or the like, in which in a recipient 1 a coating device 2 , For example, an evaporator crucible, is arranged stationary. The coating device 2 generates a particle stream 3 a coating material. This is directed to a (not shown here) substrate holding device, such as a roller conveyor, the one or an array of carriers 6 , ie substrate holders, each having a matrix-like arrangement of substrates 5 hold in a substrate plane and in a transport direction (relative movement 7 opposite the coating device 2 ) by the recipient 1 move. The substrate 5 and the coating device 2 thus move relative to each other. Alternatively, the coating device 2 straight across the carrier 6 with the substrates 5 be moved away while the carrier 6 stationary.

Zwischen der Beschichtungseinrichtung 2 und den Substraten 5 sind zwei unabhängig voneinander bewegbare Verschlusselemente 8,9 angeordnet, wobei im Folgenden die Verschlusselemente 8,9 einem ruhenden Bezugssystem der Beschichtungseinrichtung 2 zugeordnet werden.Between the coating device 2 and the substrates 5 are arranged two independently movable closure elements 8,9, wherein hereinafter the closure elements 8,9 a resting reference system of the coating device 2 be assigned.

Ein Konditionierprozess der Beschichtungseinrichtung 2 erfolgt mit geschlossenen Verschlusselementen 8,9, die Verschlusselemente 8,9, werden auf der Eintrittseite des Carriers 6 in den Prozessraum, also links, positioniert, d.h. beide Verschlusselemente 8,9 befinden sich in ihrer jeweiligen ersten Position. Carrier 6 werden zu einem Carrierband formiert und bewegen sich in die Beschichtungskammer des Rezipienten 1 hinein.A conditioning process of the coating device 2 takes place with closed closure elements 8,9, the closure elements 8,9, are on the entry side of the carrier 6 positioned in the process space, ie on the left, ie both closure elements 8.9 are in their respective first position. Carrier 6 are formed into a carrier belt and move into the coating chamber of the recipient 1 into it.

Die Bewegungen der Verschlusselemente 8,9 zwischen ihrer jeweiligen ersten und zweiten Position weisen eine Komponente in der Transportrichtung 7 der Substrate 5 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel bewegen sich die Verschlusselemente 8,9 parallel zur Substratebene in Transportrichtung 7 von der ersten in die zweite Position und entgegengesetzt dazu von der zweiten in die erste Position. Durch die Öffnungskante eines Verschlusselements 8,9 wird eine Schattenkante des Dampfstroms auf dem Substrat erzeugt. Die Bewegung der Schattenkante lässt sich als Projektion der Öffnungskante auf dem Substrat 5 von der Beschichtungseinrichtung 2 aus beschreiben.The movements of the closure elements 8, 9 between their respective first and second positions have a component in the transport direction 7 the substrates 5 on. In the exemplary embodiment shown, the closure elements 8, 9 move parallel to the substrate plane in the transport direction 7 from the first to the second position and, conversely, from the second to the first position. Through the opening edge of a closure element 8,9 a shadow edge of the vapor stream is generated on the substrate. The movement of the shadow edge can be seen as a projection of the opening edge on the substrate 5 from the coating device 2 out.

Das erste Verschlusselement 8 öffnet sich in Transportrichtung 7, d.h. von links nach rechts in seine zweite Position. Seine Schattenkante bewegt sich dabei synchron mit der ersten Reihe von auf dem Carrier 6 angeordneten Substraten 5. Dadurch wird eine unerwünschte Beschichtung der Substratrückseite und des Raums hinter der Substratebene unterbunden. Da die Verschlusselemente 8,9 nicht in der Substratebene liegen, muss die Geschwindigkeit der Verschlusselemente 8,9 den entsprechenden Winkelverhältnissen folgend der Substratgeschwindigkeit angepasst werden. Es müssen keine Dummys vor dem Carrier 6 mit den zu beschichtenden Substraten 5 gefahren werden. Das erste Verschlusselement 8 verbleibt im geöffneten Zustand, d.h. in seiner zweiten Position, solange ein geschlossenes Substratband vorhanden ist.The first closure element 8th opens in the transport direction 7 ie from left to right to its second position. Its shadow edge moves synchronously with the first row of on the carrier 6 arranged substrates 5 , As a result, an undesired coating of the substrate rear side and the space behind the substrate plane is prevented. Since the closure elements 8, 9 are not located in the substrate plane, the speed of the closure elements 8, 9 must be adapted to the corresponding angular relationships following the substrate speed. There must be no dummies in front of the carrier 6 with the substrates to be coated 5 be driven. The first closure element 8th remains in the open state, ie in its second position, as long as a closed substrate strip is present.

Sobald das Substratende des letzten Carriers 6 die Schattenkante des zweiten Verschlusselements 9 erreicht, folgt das zweite Verschlusselement 9 der letzten Substratreihe auf dem Carrier 6 mit entsprechend angepasster Geschwindigkeit, bis das zweite Verschlusselement 9 in seiner zweiten Position angekommen und damit das Beschichtungsfenster geschlossen ist. Der Prozessraum kann währenddessen weiter konditioniert werden. Um erneut Substrate 5 zu beschichten, werden beide Verschlusselemente 8,9 gemeinsam wieder auf der Eintrittsseite des Carriers 6 in den Prozessraum, d.h. in ihrer jeweiligen ersten Position, positioniert. Dann kann eine erneute Beschichtung beginnen.Once the substrate end of the last carrier 6 the shadow edge of the second closure element 9 reached, the second closure element follows 9 of the last row of substrates on the carrier 6 with appropriately adjusted speed, until the second closure element 9 arrived in its second position and thus the coating window is closed. The process space can be further conditioned during this time. To re-substrates 5 To coat, both fasteners 8,9 together again on the entrance side of the carrier 6 positioned in the process space, ie in their respective first position. Then a new coating can begin.

Das richtige Zusammenspiel dieser so gebildeten Schattenkanten ermöglicht die Lösungen der oben beschriebenen Problemstellungen:The correct interaction of these shadow edges thus formed enables the solutions of the problems described above:

Start und Stop einer CarrierbeschichtungStart and stop of a carrier coating

Die Öffnungskanten beider Verschlusselemente 8,9 befinden sich auf der Einlaufseite des dadurch geschlossenen Beschichtungsfensters, d.h. links. Die Geschwindigkeit der Schattenkante des ersten Verschlusselements 8 wird durch eine Einstellung der Geschwindigkeit der Bewegung des ersten Verschlusselements 8 so eingestellt, dass sie der Geschwindigkeit des Carriers 6 entspricht. Die eigentliche Bewegung des ersten Verschlusselements 8 kann dabei eine angepasste Parallelbewegung zur Substratbewegung oder auch eine Schwenkbewegung mit einem Schwenkarm um eine geeignete Schwenkachse sein. Die Bewegungen beider Verschlusselemente 8,9 unterscheiden sich in diesem speziellen Ausführungsbeispiel, um eine geeignete Bewegung der Schattenkante zu realisieren, da die Öffnungskanten der Verschlusselemente 8,9 angeschrägt sind, damit sie sich im geschlossenen Zustand überlappen, und daher in unterschiedlichen Ebenen zum Substrat 5 liegen.The opening edges of both closing elements 8, 9 are located on the inlet side of the coating window closed in this way, ie on the left. The speed of the shadow edge of the first shutter element 8th is adjusted by adjusting the speed of movement of the first closure element 8th adjusted to the speed of the carrier 6 equivalent. The actual movement of the first closure element 8th may be an adapted parallel movement to the substrate movement or a pivoting movement with a pivot arm about a suitable pivot axis. The movements of both closure elements 8, 9 differ in this particular embodiment in order to realize a suitable movement of the shadow edge, since the opening edges of the closure elements 8, 9 are chamfered so that they overlap in the closed state, and therefore in different planes to the substrate 5 lie.

Beim Beginn der Beschichtung, d.h. wenn die Vorderkante des Carriers 6 in den Wirkungsbereich der Beschichtungseinrichtung 2 einläuft, wird das links, d.h. in seiner ersten Position befindliche erste Verschlusselement 8 mit derselben Geschwindigkeit wie der Carrier 6 von links nach rechts bewegt, so dass sich die Schattenkante des ersten Verschlusselements 8 mit der Vorderkante des einlaufenden Carriers 6 synchron bewegt, bis das erste Verschlusselement 9 in seiner zweiten Position angekommen ist, d.h. bis zur vollen Öffnung des zwischen den Verschlusselementen 8,9 gebildeten Beschichtungsfensters. Das zweite Verschlusselement 9 verbleibt während dieses Vorgangs in seiner ersten Position, d.h. links. Dieser Vorgang ist in den 1 bis 3 dargestellt.At the beginning of the coating, ie when the leading edge of the carrier 6 in the sphere of action of the coating device 2 enters, is the left, ie located in its first position first closure element 8th at the same speed as the carrier 6 moved from left to right, leaving the shadow edge of the first shutter element 8th with the leading edge of the incoming carrier 6 moved synchronously until the first closure element 9 has arrived in its second position, ie until full opening of the coating window formed between the closure elements 8,9. The second closure element 9 remains in its first position during this process, ie left. This process is in the 1 to 3 shown.

4 und 5 zeigen, wie sich der Carrier 6 anschließend über das vollständig geöffnete Beschichtungsfenster hinweg bewegt, bis die Hinterkante des Carriers 6 die Schattenkante des in seiner ersten Position befindlichen zweiten Verschlusselements 9 erreicht. 4 and 5 show how the carrier 6 then move across the fully opened coating window until the trailing edge of the carrier 6 the shadow edge of the second closure element located in its first position 9 reached.

Die 6 und 7 zeigen, wie von diesem Zeitpunkt an die Schattenkante des zweiten Verschlusselements 9 synchron, d.h. mit derselben Geschwindigkeit wie die Hinterkante des Carriers 6, von links nach rechts in die zweite Position bewegt wird, bis das zweite Verschlusselement 9 das Beschichtungsfenster vollständig verschließt. Damit ist der Beschichtungsvorgang für die von diesem Carrier 6 gehaltenen Substrate 5 abgeschlossen und der Carrier 6 wird aus dem Rezipienten 1 entfernt.The 6 and 7 show how from this point on the shadow edge of the second closure element 9 synchronous, ie at the same speed as the rear edge of the carrier 6 , is moved from left to right to the second position until the second closure element 9 completely closes the coating window. This is the coating process for that of this carrier 6 held substrates 5 completed and the carrier 6 gets out of the recipient 1 away.

Zur Realisierung des Ausgangszustandes für einen erneuten Start werden beide Verschlusselemente 8,9, deren Öffnungskanten dabei überlappen, gemeinsam von ihrer jeweiligen zweiten Position auf der rechten Seite in ihre erste Position auf der linken Seite zurückbewegt. Dieser Vorgang ist in 8 dargestellt, und anschließend kann, wie 9 zeigt, ein weiterer Carrier 6 mit zu beschichtenden Substraten 5 in derselben Weise wie mit Bezug zu den 1 bis 8 beschrieben an der Beschichtungseinrichtung 2 vorbei bewegt werden.To realize the initial state for a restart, both closing elements 8, 9, the opening edges of which overlap, are moved back together from their respective second position on the right side to their first position on the left side. This process is in 8th shown, and then, like 9 shows another carrier 6 with substrates to be coated 5 in the same way as with reference to the 1 to 8th described on the coating device 2 to be moved over.

Plötzlicher Stop einer Beschichtung und NeustartSudden stop of a coating and restart

Ist ein plötzlicher Stop der Beschichtung erforderlich, wird das erste Verschlusselement 8 mit möglichst hoher Geschwindigkeit seiner Schattenkante entgegen der Substrat-Transportrichtung 7 geschlossen, d.h. in seine erste Position zurückbewegt, und gleichzeitig der Substrattransport gestoppt. Dabei wird das Beschichtungsfenster auf der einlaufenden Seite des Substrats 5 (links) zuletzt geschlossen, d.h. beide Verschlusselemente 8,9 befinden sich in ihrer jeweiligen ersten Position. Für einen Neustart an genau der gleichen Substratposition werden die Öffnungskanten beider Verschlusselemente 8,9 in der jeweiligen zweiten Position, d.h. auf der auslaufenden Seite der Substratbewegung (rechts) positioniert, d.h. beide Verschlusselemente 8,9 werden gemeinsam in ihre jeweilige zweite Position bewegt. Im Falle eines Weiterbetriebs der Beschichtungseinrichtung 2 sollten die Verschlusselemente 8,9 vorteilhaft so überlappen, dass dabei keine Beschichtung des stehenden Substrats 5 erfolgt. Bei einem Neustart wird nun gleichzeitig mit dem Start des Substrattransports das erste Verschlusselement 8 nach links, zur einlaufenden Seite des Substrats 5, entgegen der Substrat-Transportrichtung 7 geöffnet, d.h. aus der zweiten Position in seine erste Position bewegt, wobei die Geschwindigkeit seiner Schattenkante der des vorherigen Schließens entspricht.If a sudden stop of the coating is required, the first closure element becomes 8th with the highest possible speed of its shadow edge against the substrate transport direction 7 closed, ie moved back to its first position, while the substrate transport stopped. In this case, the coating window on the incoming side of the substrate 5 (left) last closed, ie both closure elements 8.9 are in their respective first position. For a restart at exactly the same substrate position, the opening edges of both closing elements 8, 9 are positioned in the respective second position, ie on the outgoing side of the substrate movement (right), ie both closing elements 8, 9 are moved together into their respective second position. In the case of continued operation of the coating device 2 If the closing elements 8, 9 should advantageously overlap so that there is no coating of the stationary substrate 5 he follows. Upon a restart, the first shutter element is now simultaneously with the start of the substrate transport 8th to the left, to the incoming side of the substrate 5 , against the substrate transport direction 7 opened, that is, moved from the second position to its first position, the speed of its shadow edge corresponds to that of the previous closing.

Die 10 bis 21 zeigen eine Vorrichtung zur Beschichtung eines kreisrunden Substrats 5 wie beispielsweise eines Spiegels für ein Spiegelteleskop oder dergleichen, bei der in einem (hier nicht dargestellten) Rezipienten 1 eine (hier nicht dargestellte) Beschichtungseinrichtung , beispielsweise ein Sputtermagnetron, angeordnet ist. Die Beschichtungseinrichtung erzeugt einen Teilchenstrom eines Beschichtungsmaterials. Dieser ist auf eine (hier nicht dargestellte) Substrathalteeinrichtung gerichtet, die das Substrat 5 hält. Die Beschichtungseinrichtung und die zu beschichtende Oberfläche des Substrats 5 bewegen sich relativ zueinander in Form einer Kreisbahn, beispielsweise indem das Substrat 5 stillsteht und die Beschichtungseinrichtung darüber hinweg bewegt wird. Alternativ kann das Substrat 5 beispielsweise auf einem Drehtisch angeordnet sein, der das Substrat 5 in eine rotatorische Bewegung versetzt, während die Beschichtungseinrichtung stillsteht.The 10 to 21 show a device for coating a circular substrate 5 such as a mirror for a reflecting telescope or the like, in which a (here not shown) 1 a (not shown here) coating device, for example, a sputtering magnetron, is arranged. The coating device generates a particle stream of a coating material. This is directed to a (not shown here) substrate holding device, which is the substrate 5 holds. The coating device and the surface of the substrate to be coated 5 move relative to each other in the form of a circular path, for example by the substrate 5 stands still and the coating device is moved over it. Alternatively, the substrate 5 For example, be arranged on a turntable, which is the substrate 5 set in a rotational movement while the coating device is stationary.

Im Bereich der Beschichtungseinrichtung sind zwei unabhängig voneinander bewegliche Verschlusselemente 8,9 angeordnet, und die Beschichtungseinrichtung bewegt sich gemeinsam mit den Verschlusselementen 8,9 gleichförmig und mit konstanter Geschwindigkeit kreisförmig über das Substrat 5 hinweg. Zunächst wird das Plasma 4 konfektioniert, während sich beide Verschlusselemente 8,9 in ihrer jeweiligen ersten Position befinden und damit den Teilchenstrom von der Beschichtungseinrichtung zum Substrat 5 verhindern, d.h. die Beschichtungseinrichtung gegenüber der zu beschichtenden Oberfläche abschatten. Die Beschichtung des Substrats 5 beginnt, wenn die Beschichtungseinrichtung durch Bewegung des ersten Verschlusselements 8 von seiner ersten in seine zweite Position freigegeben wird.In the area of the coating device, two independently movable closure elements 8, 9 are arranged, and the coating device, together with the closure elements 8, 9, moves uniformly and at a constant speed over the substrate in a circular manner 5 time. First, the plasma 4 assembled, while both closure elements 8,9 are in their respective first position and thus the particle flow from the coating device to the substrate 5 prevent, ie shadow the coating device against the surface to be coated. The coating of the substrate 5 begins when the coating device by movement of the first closure element 8th is released from its first to its second position.

Dabei wird im gezeigten Ausführungsbeispiel das in der Bewegungsrichtung der Beschichtungseinrichtung vordere Verschlusselement zuerst bewegt, das dadurch definitionsgemäß das erste Verschlusselement 8 darstellt, wodurch am Anfang der Beschichtung ein Bereich mit einem Schichtdickengradienten zunehmender Schichtdicke erzielt wird, der am Ende der Beschichtung durch einen Bereich mit einem Schichtdickengradienten abnehmender Schichtdicke überlappt wird, so dass im Ergebnis der Überlappungsbereich eine konstante Schichtdicke aufweist, die mit der Schichtdicke zwischen Anfangs- und Endbereich identisch ist.In this case, in the embodiment shown, the front in the direction of movement of the coating device closing element is moved first, thereby by definition the first closure element 8th whereby, at the beginning of the coating, a region with a layer thickness gradient of increasing layer thickness is obtained, which at the end of the coating is overlapped by a region with a layer thickness gradient of decreasing layer thickness, so that, as a result, the overlap region has a constant layer thickness which corresponds to the layer thickness between the beginning - and end area is identical.

Das bedeutet, dass im Falle eines möglichst langen Übergangsbereichs (möglichst keine lokalen Abweichungen) das in der relativen Bewegungsrichtung der Beschichtungseinrichtung vordere Verschlusselement (das in diesem Fall als das erste Verschlusselement 8 definiert ist) zuerst von seiner ersten in seine zweite Position bewegt und nach einer Umdrehung des Substrats 5 die Beschichtungsöffnung dadurch geschlossen wird, dass das in der relativen Bewegungsrichtung der Beschichtungseinrichtung hintere Verschlusselement (das in diesem Fall als das zweite Verschlusselement 9 definiert ist) von seiner ersten in seine zweite Position bewegt wird.This means that in the case of the longest possible transition region (if possible, no local deviations) in the relative direction of movement of the coating device front closure element (which in this case as the first closure element 8th is defined) moved first from its first to its second position and after a rotation of the substrate 5 the coating opening is closed by that in the relative direction of movement of the coating device rear closure element (which in this case as the second closure element 9 is defined) is moved from its first to its second position.

Wenn dagegen ein möglichst kleiner Übergangsbereich (schmaler Bereich, in dem Abweichungen noch tolerierbar sind, oder eingeschränkter Drehbereich) zwischen dem Beginn und dem Ende der Beschichtung angestrebt wird, wird (wie im Ausführungsbeispiel der 1 bis 9 gezeigt) das in der relativen Bewegungsrichtung der Beschichtungseinrichtung hintere Verschlusselement (das in diesem Fall als das erste Verschlusselement definiert ist) zuerst von seiner ersten in seine zweite Position bewegt, und nach einer Umdrehung des Substrats 5 die Beschichtungsöffnung dadurch geschlossen, dass das in der Bewegungsrichtung der Beschichtungseinrichtung vordere Verschlusselement (das in diesem Fall als das zweite Verschlusselement definiert ist) von seiner ersten in seine zweite Position bewegt wird.If, on the other hand, the smallest possible transition area (narrow area in which deviations are still tolerable, or limited range of rotation) is aimed for between the beginning and the end of the coating, (as in the exemplary embodiment of FIG 1 to 9 shown) in the relative direction of movement of the coating device rear closure element (which is defined in this case as the first closure element) first moves from its first to its second position, and after a rotation of the substrate 5 closing the coating opening by moving the closure element (which is defined as the second closure element in this case) in the direction of movement of the coating device from its first to its second position.

In den 10 bis 21 ist das zwischen der Beschichtungseinrichtung und dem Substrat 5 befindliche Beschichtungsfenster in seinem Koordinatensystem in der Draufsicht dargestellt (d.h. obwohl sich die Beschichtungseinrichtung über ein stillstehendes Substrat 5 bewegt, ist die Situation nach den Zeichnungsfiguren scheinbar entgegengesetzt). Beispielhaft sind äquidistante Bewegungsschritte und die zugehörigen Beschichtungsabschnitte dargestellt. Im Überlappungsbereich werden die Beschichtungsabschnitte, die durch das erste Verschlusselement 8 freigegeben werden, nach einem Umlauf exakt durch das zweite Verschlusselement 9 verdeckt. Nach nominellen 360° Bewegungswinkel wird mit dem zweiten Verschlusselement 9 das Plasma verdeckt.In the 10 to 21 this is between the coating device and the substrate 5 in its coordinate system in plan view (ie, although the coating device on a stationary substrate 5 moved, the situation after the drawing figures seems to be opposite). By way of example, equidistant movement steps and the associated coating sections are shown. In the overlap area, the coating sections passing through the first closure element 8th be released, after one revolution exactly through the second closure element 9 covered. After a nominal 360 ° movement angle, the second closure element is used 9 the plasma is hidden.

Die Beschichtungseinrichtung wird relativ zum Substrat so bewegt, dass die zu beschichtende Oberfläche sich an der durch die Verschlusselemente 8,9 abgeschirmten Beschichtungseinrichtung vorbei bewegt. Dabei wird die Beschichtungseinrichtung konditioniert. Die Relativgeschwindigkeit zwischen Beschichtungseinrichtung und Substrat 5 wird für die Beschichtung eingestellt und bei einer bestimmten Substratposition (z.B. bei einem bestimmten Drehwinkel) wird ein erstes Verschlusselement 8 geöffnet, wobei vorteilhaft die Öffnungsgeschwindigkeit seiner Schattenkante genau eingestellt oder erfasst werden kann. Diese Öffnungsgeschwindigkeit muss nicht konstant sein und kann den Umständen entsprechend einen beliebigen Verlauf haben.The coating device is moved relative to the substrate so that the surface to be coated moves past the coating device shielded by the closure elements 8, 9. The coating device is conditioned. The relative speed between coating device and substrate 5 is set for the coating and at a certain substrate position (eg at a certain angle of rotation) becomes a first closure element 8th opened, wherein advantageously the opening speed of its shadow edge can be set or detected accurately. This opening speed does not have to be constant and can have any course according to the circumstances.

Bis zur vollständigen Öffnung des Beschichtungsfensters, das zusätzlich durch eine zwischen den Verschlusselementen 8,9 und dem Substrat 5 angeordnete, d.h. substratnahe feste Blende definierte Form und Abmessungen haben kann (im Falle eines kreisrunden Substrats 5 beispielsweise in Form eines Kreissegments oder Kreisringsegments), bewegt sich das Substrat 5 relativ zur Beschichtungseinrichtung am Beschichtungsfenster vorbei. Durch eine solche Blende werden letztlich die Form und Größe des effektiven Beschichtungsfensters gegenüber dem durch die Verschlusselemente 8,9 begrenzten Bereich abschließend definiert. Erreicht der am Anfang zuerst beschichtete Bereich der zu beschichtenden Oberfläche des Substrats 5 erneut das Beschichtungsfenster, so wird nun das andere, d.h. das zweite Verschlusselement 9 in seine zweite Position bewegt und damit das Beschichtungsfenster geschlossen, wobei die Schattenkante des zweiten Verschlusselements 9 mit derselben Geschwindigkeit geschlossen wird, mit der das Beschichtungsfenster am Anfang durch Bewegung des ersten Verschlusselements 8 von der ersten in die zweite Position geöffnet wurde. Fehler und Toleranzen während des Öffnungs- und Schließungsprozesses wirken sich weniger stark aus, wenn dieser Überlappungsbereich sich über einen weiten Substratbereich erstreckt. Es ist dabei auch möglich, zwischen Öffnen und Schließen noch mehrere zusätzliche vollständige Beschichtungsdurchläufe auszuführen. Auch der Übergangsbereich kann, wenn dies zulässig ist, mehrere Substratumläufe umfassen.Until the complete opening of the coating window, in addition by a between the closure elements 8,9 and the substrate 5 arranged, ie near the substrate fixed aperture can have defined shape and dimensions (in the case of a circular substrate 5 for example in shape a circle segment or annulus segment), the substrate moves 5 relative to the coating device on the coating window over. Such a diaphragm ultimately defines the shape and size of the effective coating window in relation to the area delimited by the closure elements 8, 9. Reaches the initially coated area of the surface of the substrate to be coated 5 again the coating window, so now the other, ie the second closure element 9 moved to its second position and thus closed the coating window, wherein the shadow edge of the second closure element 9 is closed at the same speed with which the coating window at the beginning by movement of the first closure element 8th opened from the first to the second position. Errors and tolerances during the opening and closing process are less pronounced when this overlap area extends over a wide substrate area. It is also possible to perform several additional complete coating runs between opening and closing. Also, the transition region may, if permissible, comprise multiple substrate cycles.

Die 22 bis 24 zeigen drei verschiedene Ansichten einer Beschichtungseinrichtung 2 mit zwei Verschlusselementen 8,9, wobei die 22 und 23 relativ stark schematisiert sind, um das zugrundeliegende Prinzip zu erläutern, und 24 eine sehr konkrete beispielhafte Ausführung zeigt.The 22 to 24 show three different views of a coating device 2 with two closure elements 8,9, wherein the 22 and 23 are relatively highly schematized to explain the underlying principle, and 24 a very concrete exemplary execution shows.

Im Bereich einer Beschichtungseinrichtung 2 sind zwei Verschlusselemente 8,9 so angeordnet, dass sie einen von der Beschichtungseinrichtung 2 erzeugten und ausgesandten Teilchenstrom wahlweise freigeben oder behindern. Im Ausführungsbeispiel ist die Beschichtungseinrichtung 2 ein Sputtermagnetron, das ein sogenanntes Target aus Beschichtungsmaterial aufweist. Im Betrieb der Beschichtungseinrichtung 2 wird vor diesem Target ein Plasma 4 erzeugt, dessen Ionen das Target bombardieren und so Teilchen des Beschichtungsmaterials aus dem Target schlagen, die sich anschließend als Teilchenstrom in Richtung eines vor dem Target angeordneten Substrats bewegen und auf der dem Target zugewandten Seite des Substrats niederschlagen.In the area of a coating device 2 For example, two shutter members 8, 9 are arranged to be one of the coating apparatus 2 selectively generate or impede generated and emitted particle flow. In the exemplary embodiment, the coating device 2 a sputtering magnetron comprising a so-called target of coating material. In operation of the coating device 2 a plasma 4 is generated in front of this target, whose ions bombard the target and thus beat particles of the coating material out of the target, which subsequently move as a particle flow in the direction of a substrate arranged in front of the target and deposit on the side of the substrate facing the target.

Die beiden Verschlusselemente 8,9 weisen an jedem ihrer beiden Enden Halter 10 auf, die ihrerseits an Wellen 12,13 befestigt sind, die konzentrisch um eine gemeinsame Schwenkachse gelagert sind, um die die Verschlusselemente 8,9 zwischen je einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her geschwenkt werden können. Dabei sind die Wellen 12,13 jeweils als Hohlwellen ausgebildet, wobei jedes Verschlusselement 8,9 eine Hohlwelle größeren Durchmessers 12 und eine Hohlwelle kleineren Durchmessers 13 aufweist. Die jeweilige Welle größeren Durchmessers 12 ist ortsfest drehbar gelagert. In dieser Hohlwelle größeren Durchmessers 12 des einen Verschlusselements 8,9 ist die Hohlwelle kleineren Durchmessers 13 des anderen Verschlusselements 8,9 drehbar gelagert.The two closure elements 8,9 have at each of its two ends holder 10 which, in turn, are secured to shafts 12, 13, which are mounted concentrically about a common pivot axis about which the closure elements 8, 9 can be pivoted back and forth between a respective first position and a second position. In this case, the shafts 12, 13 are each designed as hollow shafts, wherein each closure element 8, 9 is a hollow shaft of larger diameter 12 and a hollow shaft of smaller diameter 13 having. The respective shaft of larger diameter 12 is rotatably mounted stationary. In this hollow shaft of larger diameter 12 of a closure element 8.9 is the hollow shaft of smaller diameter 13 of the other closure element 8,9 rotatably mounted.

Die beiden Verschlusselemente 8,9 weisen in ihrem Innern Kühlmittelkanäle 11 auf. Diese Kühlmittelkanäle 11 stehen in kommunizierender Verbindung mit einem in der Hohlwelle kleineren Durchmessers 13 angeordneten Lanzenrohr 14, das der Einspeisung von Kühlmittel dient, und dem zwischen dem Lanzenrohr 14 und der Innenwandung der Hohlwelle kleineren Durchmessers 13 gebildeten Hohlraum, der der Ableitung des Kühlmittels dient. Jedes Verschlusselement 8,9 wird also von einem seiner beiden Enden her mit Kühlmittel versorgt und an diesem Ende wird das Kühlmittel auch abgeleitet.The two closure elements 8,9 have coolant channels in their interior 11 on. These coolant channels 11 are in communicating connection with a smaller diameter in the hollow shaft 13 arranged lance tube 14 , which serves the supply of coolant, and that between the lance tube 14 and the inner wall of the hollow shaft of smaller diameter 13 formed cavity which serves to dissipate the coolant. Each closure element 8,9 is therefore supplied with coolant from one of its two ends, and at this end the coolant is also discharged.

Die Enden beider Hohlwellen 12,13 jedes Verschlusselements 8,9 stehen mit je einer Antriebseinrichtung 15 in Wirkverbindung, so dass jedes Verschlusselement 8,9 unabhängig von dem anderen Verschlusselement 8,9 zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin und her bewegbar ist, wobei jede der beiden Antriebseinrichtungen 15 jeweils gleichmäßig auf beide Enden des zugeordneten Verschlusselements 8,9 einwirken, so dass Verwindungen des Verschlusselements 8,9 vermieden werden.The ends of both hollow shafts 12, 13 of each closure element 8, 9 are each provided with a drive device 15 in operative connection, so that each closure element 8, 9 is movable independently of the other closure element 8, 9 between a first position and a second position, wherein each of the two drive devices 15 each uniformly act on both ends of the associated closure element 8,9, so that twisting of the closure element 8,9 are avoided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Rezipientrecipient
22
Beschichtungseinrichtungcoater
33
Teilchenstromparticle
44
Plasmaplasma
55
Substratsubstratum
66
CarrierCarrier
77
Relativbewegungrelative movement
88th
Erstes VerschlusselementFirst closure element
99
Zweites VerschlusselementSecond closure element
1010
Halterholder
1111
KühlmittelkanalCoolant channel
1212
Hohlwelle größeren DurchmessersHollow shaft of larger diameter
1313
Hohlwelle kleineren DurchmessersHollow shaft of smaller diameter
1414
Lanzenrohrlance tube
1515
Antriebseinrichtungdriving means

Claims (18)

Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (5), welche eine Beschichtungseinrichtung (2) sowie ein erstes Verschlusselement (8) und ein zweites Verschlusselement (9) aufweist, das Verfahren aufweisend: • Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Substrat (5) und Beschichtungseinrichtung (2); • Bereitstellen eines Teilchenstroms (3) mittels der Beschichtungseinrichtung (2); • Bereitstellen des ersten Verschlusselementes (8) und des zweiten Verschlusselementes (9) in jeweils einer ersten Position, in welcher das erste Verschlusselement (8) und das zweite Verschlusselement (9) die Beschichtungseinrichtung (2) gegenüber dem Substrat (5) abschirmen; • Bewegen des ersten Verschlusselements (8) in eine zweite Position, wobei die Beschichtungseinrichtung (2) während des Verlagerns gegenüber dem Substrat (5) freigelegt wird; • Bewegen des zweiten Verschlusselements (9) in eine zweite Position, wobei die Beschichtungseinrichtung (2) während des Bewegens gegenüber dem Substrat (5) abgeschirmt wird; und • Bewegen des ersten Verschlusselementes (8) und des zweiten Verschlusselementes (9) in die jeweils erste Position.Method for operating a device for coating substrates (5), which has a coating device (2) as well as a first closure element (8) and a second closure element (9), the method comprising: Generating a relative movement between substrate (5) and coating device (2); Providing a particle stream (3) by means of the coating device (2); Providing the first closure element (8) and the second closure element (9) in each case in a first position, in which the first closure element (8) and the second closure element (9) shield the coating device (2) from the substrate (5); Moving the first closure element (8) to a second position, wherein the coating device (2) is exposed to the substrate (5) during the displacement; Moving the second closure element (9) to a second position, wherein the coating device (2) is shielded from the substrate (5) during the movement; and • Moving the first closure element (8) and the second closure element (9) in the respective first position. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verschlusselemente (8,9) aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einer der Relativgeschwindigkeit zwischen Substrat (5) und Beschichtungseinrichtung (2) entsprechenden Geschwindigkeit bewegt werden.Method according to Claim 1 in which the closure elements (8, 9) are moved from the respective first position into the respective second position at a speed corresponding to the relative speed between the substrate (5) and the coating device (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verschlusselemente (8,9) aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einem Richtungssinn bewegt werden, der dem Richtungssinn der Relativbewegung (7) des Substrats (5) gegenüber der Beschichtungseinrichtung (2) entspricht.Method according to Claim 1 or 2 in which the closure elements (8, 9) are moved from the respective first position into the respective second position with a sense of direction which corresponds to the sense of direction of the relative movement (7) of the substrate (5) relative to the coating device (2). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Verschlusselemente (8,9) aus der jeweiligen ersten Position in die jeweilige zweite Position mit einem Richtungssinn bewegt werden, der dem Richtungssinn der Relativbewegung des Substrats (5) gegenüber der Beschichtungseinrichtung (2) entgegengesetzt ist.Method according to Claim 1 or 2 in which the closure elements (8, 9) are moved from the respective first position into the respective second position with a sense of direction which is opposite to the sense of direction of the relative movement of the substrate (5) relative to the coating device (2). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Relativbewegung (7) zwischen Substrat (5) und Beschichtungseinrichtung (2) eine geradlinige Translation ist.Method according to one of Claims 1 to 4 in which the relative movement (7) between substrate (5) and coating device (2) is a straight-line translation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Relativbewegung (7) zwischen Substrat (5) und Beschichtungseinrichtung (2) eine Rotation um eine raumfeste Rotationsachse ist.Method according to one of Claims 1 to 4 in which the relative movement (7) between substrate (5) and coating device (2) is a rotation about a spatially fixed axis of rotation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zwischen der Beschichtungseinrichtung (2) und dem Substrat (5) zusätzlich zu den zwei Verschlusselementen (8,9) ortsfest zu der Beschichtungseinrichtung (2) eine Blende bereitgestellt wird.Method according to one of Claims 1 to 6 in which an aperture is provided between the coating device (2) and the substrate (5) in addition to the two closure elements (8, 9) fixed relative to the coating device (2). Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten (5), aufweisend: • einen Rezipienten (1); • eine Beschichtungseinrichtung (2) und eine Substrathalteeinrichtung; wobei o die Beschichtungseinrichtung (2) und die Substrathalteeinrichtung in dem Rezipienten (1) angeordnet sind; und wobei o die Beschichtungseinrichtung (2) und die Substrathalteeinrichtung relativ zueinander beweglich gelagert sind; • zwei Verschlusselemente (8,9) zur Regulierung eines Teilchenstroms (3) von der Beschichtungseinrichtung (2) in Richtung der Substrathalteeinrichtung, wobei o die zwei Verschlusselemente (8,9) beweglich im Rezipienten (1) gelagert sind; und • mindestens eine Antriebseinrichtung (15) zum Bewegen der zwei Verschlusselemente (8,9); wobei o die zwei Verschlusselemente (8,9) mittels der mindestens einen Antriebseinrichtung (15) in jeweils eine erste Position und jeweils eine zweite Position bewegbar sind; und wobei o die zwei Verschlusselemente (8,9) einen Teilchenstrom (3) von der Beschichtungseinrichtung (2) in Richtung der Substrathalteeinrichtung verhindernd zwischen der Beschichtungseinrichtung (2) und dem Substrat (5) angeordnet sind, wenn beide Verschlusselemente (8,9) gemeinsam in der jeweils ersten Position oder gemeinsam in der jeweils zweiten Position angeordnet sind.Device for coating substrates (5), comprising: • a recipient (1); A coating device (2) and a substrate holding device; in which o the coating device (2) and the substrate holding device are arranged in the recipient (1); and where o the coating device (2) and the substrate holding device are mounted so as to be movable relative to one another; Two closure elements (8,9) for regulating a particle flow (3) from the coating device (2) in the direction of the substrate holding device, wherein o the two closure elements (8,9) are movably mounted in the recipient (1); and • at least one drive device (15) for moving the two closure elements (8, 9); in which the two closure elements (8, 9) can be moved by means of the at least one drive device (15) into a respective first position and in each case a second position; and where o the two closure elements (8,9) a particle flow (3) of the coating device (2) in the direction of the substrate holding means are arranged between the coating device (2) and the substrate (5), when both closure elements (8,9) together in the first position or are arranged together in the respective second position. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Beschichtungseinrichtung (2) im Rezipienten (1) ortsfest angeordnet ist und die Substrathalteeinrichtung beweglich gelagert ist.Device after Claim 8 in which the coating device (2) in the recipient (1) is arranged stationary and the substrate holding device is movably mounted. Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Substrathalteeinrichtung im Rezipienten (1) ortsfest angeordnet ist und die Beschichtungseinrichtung (2) beweglich gelagert ist.Device after Claim 8 in which the substrate holding device is arranged stationarily in the recipient (1) and the coating device (2) is movably mounted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der zwischen der Beschichtungseinrichtung (2) und dem Substrat (5) zusätzlich zu den zwei Verschlusselementen (8,9) ortsfest zu der Beschichtungseinrichtung (2) eine Blende angeordnet ist.Device according to one of Claims 8 to 10 in which a diaphragm is arranged between the coating device (2) and the substrate (5) in addition to the two closure elements (8, 9) fixed relative to the coating device (2). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei der die beiden Verschlusselemente (8,9) um dieselbe Schwenkachse schwenkbar gelagert sind.Device according to one of Claims 8 to 11 in which the two closure elements (8,9) are pivotally mounted about the same pivot axis. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei der die beiden Verschlusselemente (8,9) jeweils zwei gegenüberliegende Enden aufweisen und an jedem dieser beiden Enden schwenkbar gelagert sind.Device according to one of Claims 8 to 12 in which the two closure elements (8,9) each having two opposite ends and are pivotally mounted at each of these two ends. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, bei der die Verschlusselemente (8,9) jeweils mindestens eine Welle (12,13) aufweisen, mindestens eine Welle (12,13) eines Verschlusselements (8,9) als Hohlwelle ausgeführt und drehbar gelagert ist und mindestens eine Welle (12,13) des anderen Verschlusselements (8,9) in der Hohlwelle konzentrisch und drehbar gelagert ist.Device according to one of Claims 8 to 13 in which the closure elements (8, 9) each have at least one shaft (12, 13), at least one shaft (12, 13) of a closure element (8, 9) is designed as a hollow shaft and rotatably supported, and at least one shaft (12, 13) of the other closure element (8,9) is mounted concentrically and rotatably in the hollow shaft. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der die mindestens eine Welle (12,13) des anderen Verschlusselements (8,9) ebenfalls als Hohlwelle ausgeführt ist.Device after Claim 14 in which the at least one shaft (12, 13) of the other closure element (8, 9) is likewise designed as a hollow shaft. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, bei der mindestens eine Hohlwelle (12,13) zur Einleitung von Kühlmittel in mindestens einen im Innern eines Verschlusselements (8,9) verlaufenden Kühlmittelkanal (11) oder/und zur Ausleitung von Kühlmittel aus dem Kühlmittelkanal (11) ausgebildet ist.Device after Claim 14 or 15 in which at least one hollow shaft (12, 13) for introducing coolant into at least one coolant channel (11) running inside a closure element (8, 9) and / or for discharging coolant from the coolant channel (11) is formed. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der in mindestens einer Hohlwelle (12,13) ein Lanzenrohr (14) angeordnet ist und Kühlmittel durch die Hohlwelle (12,13) eingeleitet und durch das Lanzenrohr (14) ausgeleitet wird oder umgekehrt.Device after Claim 16 in which a lance tube (14) is arranged in at least one hollow shaft (12, 13) and coolant is introduced through the hollow shaft (12, 13) and discharged through the lance tube (14) or vice versa. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 17, bei der gegenüberliegende Enden eines Verschlusselements (8,9) oder an gegenüberliegenden Enden eines Verschlusselements (8,9) angeordnete Wellen (12,13) mit einer gemeinsamen Antriebseinrichtung (15) wirkverbunden sind.Device according to one of Claims 8 to 17 in that opposite ends of a closure element (8, 9) or shafts (12, 13) arranged at opposite ends of a closure element (8, 9) are operatively connected to a common drive device (15).
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