DE102020117347A1

DE102020117347A1 - Magnetronanordnung

Info

Publication number: DE102020117347A1
Application number: DE102020117347.4A
Authority: DE
Inventors: Stephan Aulhorn; Peter Traßl; Götz Großer
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2020-07-01
Filing date: 2020-07-01
Publication date: 2022-01-05

Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Magnetronanordnung (100), aufweisen: eine Lagervorrichtung (102), welche eingerichtet ist, ein oder mehr als ein Sputtertarget (502) in einem Sputterbereich zu lagern; eine Mehrblendenvorrichtung, welche eine erste Verschlussblende und eine zweite Verschlussblende aufweist, welche jede mittels der Lagervorrichtung (102) um den Sputterbereich herum drehbar gelagert sind; eine Gleichlaufvorrichtung (106); ein erstes Mehrgliedergelenk, welcher die Gleichlaufvorrichtung (106) mit der ersten Verschlussblende kuppelt; ein zweites Mehrgliedergelenk, welcher die Gleichlaufvorrichtung (106) mit der zweiten Verschlussblende kuppelt; wobei die Gleichlaufvorrichtung (106) derart eingerichtet ist, dass eine Bewegung des ersten Mehrgliedergelenks und eine Bewegung des zweiten Mehrgliedergelenks miteinander gekoppelt ist.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Magnetronanordnung.
Im Allgemeinen können Werkstücke oder Substrate prozessiert, z.B. bearbeitet, beschichtet, erwärmt, geätzt und/oder strukturell verändert werden. Ein Verfahren zum Beschichten eines Substrat ist beispielsweise die Kathodenzerstäubung (das so genannte Sputtern). Mittels Sputterns kann beispielsweise eine Schicht oder können mehrere Schichten auf einem Substrat abgeschieden werden. Dazu kann mittels einer Kathode ein plasmabildendes Gas ionisiert werden, wobei mittels des dabei gebildeten Plasmas ein abzuscheidendes Material (Targetmaterial) der Kathode zerstäubt werden kann. Das zerstäubte Targetmaterial kann anschließend zu einem Substrat gebracht werden, an dem es sich abscheiden und eine Schicht bilden kann.
Zum Initiieren der Zerstäubung kann die Kathode in einen Arbeitspunkt gebracht werden (auch als Einsputtern bezeichnet), in welchem auch das Beschichten des Substrats erfolgt. Dabei kann derart lange Targetmaterial zerstäubt werden, bis das Zerstäuben einen Gleichgewichtszustand erreicht. Der Gleichgewichtszustand kann beispielsweise eine gewisse Temperatur des Targetmaterials und/oder eine bestimmte Beschaffenheit des Targetmaterials aufweisen (z.B. frei von einem Belag).
Herkömmlicherweise werden verschiedene Varianten von Blenden verwendet, um die Kathode beim Einsputtern abzudecken. Dies verringert die Verschmutzung der Umgebung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass diese Varianten einen großen Bauraum erfordern und sehr fehleranfällig sind. Beispielsweise erwärmen sich herkömmliche Blenden unter Umständen sehr stark, so dass sich diese verformen und infolge dessen mit anderen Bauteilen der Umgebung kollidieren. Häufig ist die zum Bewegen der Blenden eingesetzte herkömmliche Mechanik anfällig und fällt daher häufig aus. Beispielsweise werden Zahnräder und Kugellager sehr stark von parasitärer Beschichtung beeinträchtigt.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Magnetronanordnung bereitgestellt, deren Mechanik zum Lagern und Antreiben der Blenden verbessert ist, z.B. so dass deren Kosten und/oder Fehleranfälligkeit reduziert werden. Dazu werden mehrere Blenden (auch als Verschlussblende bezeichnet) verwendet, von denen jede um ein Sputtertarget herum drehbar gelagert ist.
Anschaulich weist die gemäß verschiedenen Ausführungsformen bereitgestellte Mechanik ein Mehrgliedergelenk auf, welches die Bewegung der Verschlussblenden (auch als Shutter bezeichnet) antreibt, so dass diese in einen Offenzustand und in einen Geschlossenzustand gebracht werden können.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen treibt eine Kurbelwelle das Mehrgliedergelenk an, dessen Hebelübersetzung in die Bewegung der Verschlussblende umgesetzt wird. Beispielsweise kann dieselbe Drehrichtung der Kurbelwelle in die Bewegung der Verschlussblenden sowohl in die Öffnungsposition als auch in die Schließposition umgesetzt werden. Die bereitgestellte Mechanik kann hinsichtlich der Drehbewegung derart optimiert sein oder werden, dass die Verschlussblenden keine harten mechanischen Anschläge haben. Beispielsweise wird eine rotatorische Bewegung (auch als Rotation bezeichnet) der Verschlussblenden bereitgestellt, z.B. anschlagsfrei. Größere Toleranzen können blickdicht überbrückt werden, so dass kaum (z.B. keine bis geringe) Blendenbesputterung im geöffneten Zustand erfolgt aber eine Abschattung über die gesamte Targetlänge erreicht wird.
Es zeigen

1 bis 13 eine Magnetronanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Ansichten.
14 ein Magnetronanordnung in einem Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
15 eine Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen geschnittenen Seitenansicht.

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.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen 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.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer (z.B. mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen), z.B. direkten oder indirekten, Verbindung und/oder Wechselwirkung verstanden werden. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette miteinander gekoppelt sein, entlang welcher die Wechselwirkung (z.B. ein Signal) übertragen werden kann. Beispielsweise können zwei miteinander gekoppelte Elemente eine Wechselwirkung miteinander austauschen, z.B. eine mechanische, hydrostatische, thermische und/oder elektrische Wechselwirkung. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.
Der Begriff „Sputtern“ bezeichnet das Zerstäuben eines Materials (auch als Beschichtungsmaterial oder Targetmaterial bezeichnet) mittels eines Plasmas. Die zerstäubten Bestandteile des Targetmaterials werden somit voneinander separiert und können beispielsweise zum Bilden einer Schicht woanders angelagert werden. Das Sputtern kann mittels einer sogenannten Sputtervorrichtung erfolgen, welche ein Magnetsystem aufweisen kann (dann auch als Magnetron bezeichnet). Das Targetmaterial kann mittels eines sogenannten Sputtertargets bereitgestellt sein, welches beispielsweise rohrförmig (dann auch als Rohrtarget bezeichnet) oder plattenförmig (dann auch als Plattentarget bezeichnet) sein kann. Zum Erzeugen des Plasmas kann an das Sputtertarget (kurz auch als Target bezeichnet) eine Spannung angelegt werden, so dass das Sputtertarget als Kathode betrieben wird. Auch wenn die Spannung eine Wechselspannung aufweist, wird die Begrifflichkeit der Kathode beibehalten.
Zum Sputtern kann das Sputtertarget in einer Vakuum-Prozessierkammer (vereinfacht auch als Vakuumkammer bezeichnet) angeordnet werden, so dass das Sputtern in einem Vakuum erfolgen kann. Dazu können die Umgebungsbedingungen (die Prozessbedingungen) innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer (z.B. Druck, Temperatur, Gaszusammensetzung, usw.) während Sputterns eingestellt oder geregelt werden. Die Vakuum-Prozessierkammer kann beispielsweise luftdicht, staubdicht und/oder vakuumdicht eingerichtet sein oder werden, so dass innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer eine Gasatmosphäre mit einer vordefinierten Zusammensetzung oder einem vordefinierten Druck (z.B. gemäß einem Sollwert) bereitgestellt werden kann. Beispielsweise kann innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer ein ionenbildendes Gas (Prozessgas) oder ein Gasgemisch (z.B. aus einem Prozessgas und einem Reaktivgas) in der Vakuumkammer bereitgestellt sein oder werden. Bei einem reaktiven Sputtern kann das zerstäubte Material beispielsweise mit einem Reaktivgas reagiert und das Reaktionsprodukt abgeschieden werden.
Um das Targetmaterial effektiv zu zerstäuben (auch als Sputtern bezeichnet), kann das Targetmaterial um das Magnetsystem herum gedreht werden. Dazu kann das Targetmaterial rohrförmig, als so genanntes Rohrtarget, eingerichtet sein, wobei das Magnetsystem im Inneren des Rohrtargets angeordnet sein kann, so dass das Rohrtarget um das Magnetsystem gedreht werden kann. Das Rohrtarget kann beispielsweise ein Rohr aufweisen auf dem das Targetmaterial als Schicht auf einer äußeren Mantelfläche des Rohrs befestigt sein kann und die Mantelfläche des Rohrs teilweise bedecken kann. Das Rohrtarget kann aber auch aus dem Targetmaterial gebildet sein.
Das Rohrtarget kann an gegenüberliegenden Endabschnitten mittels so genannter Endblöcke drehbar gelagert sein oder werden, wobei die Endblöcke ein Versorgen des Rohrtargets (z.B. mit elektrischer Leistung und Kühlfluid) bereitstellen können.
Allgemeiner gesprochen wird hierin auf eine Lagervorrichtung Bezug genommen, welche zum Lagern eines Rohrtargets einen oder mehr als einen Endblock aufweisen kann.
Weist die Lagervorrichtung zwei Endblöcke auf, kann jeweils einer der Endblöcke (der sogenannte Antriebsendblock) einen Antriebsstrang aufweisen, der mit einem Antrieb (auch als Targetantrieb bezeichnet) zum Drehen des Rohrtargets gekuppelt ist; und der jeweils andere der Endblöcke (der sogenannte Medienendblock) kann eine Fluidleitung zum Zuführen und Abführen von Kühlfluid (z.B. ein wasserbasiertes Gemisch) aufweisen, welches durch das Target hindurch geleitet werden kann. Die zwei Endblöcke werden beispielsweise an einer Kammerdecke (d.h. einem Kammerdeckel) hängend montiert.
Es kann allerdings auch genau ein Endblock (auch als Kompaktendblock bezeichnet) verwendet werden, welcher den Antriebsstrang und die Fluidleitung aufweist und somit die Funktionen eines Antriebsendblocks und eines Medienendblocks gemeinsam bereitstellt. Die dem Kompaktendblock gegenüberliegende Seite des Rohrtargets kann beispielsweise frei auskragen (d.h. frei hängen), was als Cantilever-Konfiguration bezeichnet wird. Der Kompaktendblock kann in Cantilever-Konfiguration an einer Seitenwand der Vakuumkammer montiert sein, durch welche hindurch die Drehachse des Rohrtargets hindurch erstreckt ist. Die dem Kompaktendblock gegenüberliegende Seite des Rohrtargets kann aber auch mittels eines Lagerbocks (anschaulich ein Gegenlager) gelagert sein, was als Lagerbock-Konfiguration bezeichnet wird. Der Lagerbock kann auch mittels eines passiven Endblocks bereitgestellt sein, d.h. eines Endblocks, welcher weder Energie noch Material mit dem Rohrtarget austauscht, sondern dieses nur abstützt.
Im Fall eines Plattentargets, das nicht drehbar gelagert sein muss, kann die Lagervorrichtung ein starres Gestell aufweisen, welches das Plattentarget hält. Das Plattentarget kann beispielsweise eine oder mehr als eine Platte (z.B. Kachel) aufweisen, wobei mehrere Platten nebeneinander gehalten werden.
Die Lagervorrichtung kann allgemein (z.B. bei einem Rohrtarget und einem Plattentarget) einen Träger aufweisen (auch als Magnetträger bezeichnet), welcher zum Halten des Magnetsystems eingerichtet ist. Der Magnetträger kann beispielsweise hohl sein (z.B. ein Rohr aufweisend) und stirnseitig mit einem Endblock, welcher den Magnetträger hält, fluidleitend gekoppelt sein (z.B. mit dessen Fluidleitung), so dass dieses mit dem Endblock das Kühlfluid austauschen kann. Auf der dem Endblock gegenüberliegenden Seite kann das Rohr beispielsweise stirnseitig verschlossen sein und dort eine seitliche Öffnung aufweisen, durch welche das Kühlfluid hindurchtreten kann. Der Magnetträger kann rund sein oder mehreckig, z.B. ein Rundrohr oder ein Kantrohr aufweisend. Der Magnetträger und/oder das Magnetsystem können eine Länge (Ausdehnung entlang der Drehachse) in einem Bereich von 1 m ungefähr bis ungefähr 6 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von 2 m ungefähr bis ungefähr 5 m.
Das Target und das Kühlfluid können zum Sputtern mit Spannungen größer als ungefähr 50 V beaufschlagt werden. Anschaulich kann zum Sputtern an das Target eine elektrische Spannung (auch als Prozessspannung bezeichnet) angelegt werden, wobei das Kühlfluid mit dem Target elektrisch gekoppelt sein kann, so dass das Kühlfluid und das Target ein im Wesentlichen gleiches elektrisches Potential aufweisen können. Die beim Sputtern umgesetzte Leistung (Sputterleistung) kann von der Größe (z.B. der Länge) des Rohrtargets abhängen und kann in einem Bereich von ungefähr 2 kW pro Meter bis ungefähr 12 kW pro Meter (des Rohrtargets) liegen, wobei optional eine Wechselspannung oder gepulste Gleichspannung als Prozessspannung eingesetzt werden kann.
Im Folgenden wird auf einen Kniehebel als exemplarische Implementierung eines Mehrgliedergelenks Bezug genommen. Der Kniehebel kann eine besonders kompakte und kostengünstige Implementierung des Mehrgliedergelenks erreichen, beispielsweise da dieser nur zwei Glieder aufweist. Das für den Kniehebel Beschriebene kann in Analogie für ein anders eingerichtetes Mehrgliedergelenk gelten, beispielsweise ein Mehrgliedergelenk, das mehr als zwei Glieder aufweist.
Eine Antriebsvorrichtung kann hierin als Wandler verstanden werden, welche eingerichtet ist, elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln. Eine Antriebsvorrichtung kann beispielsweise einen elektrischen Motor (z.B. mit elektrischen Spulen) aufweisen. Eine Antriebsvorrichtung kann beispielsweise einen Kompressor und einen damit gekoppelten Hubkolben aufweisen. Eine Antriebsvorrichtung kann beispielsweise ein oder mehr als ein Piezoelement aufweisen. Beispielsweise kann die Antriebsvorrichtung eingerichtet sein, die mechanische Energie mittels eines Drehmoments bzw. einer Drehbewegung auszugeben.
1 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
Die Magnetronanordnung 100 weist eine Lagervorrichtung 102 auf. Beispielsweise kann die Lagervorrichtung 102 ein oder mehr als ein Drehlager aufweisen, wobei jedes Drehlager eine oder mehr als eine Drehachse 102d bereitstellt, z.B. entlang Richtung 103 erstreckt. Mehrere Drehachsen 102d können beispielsweise im Wesentlichen parallel zueinander erstreckt sein.
Ein Drehlager kann zwei drehbar zueinander eingerichtete Lagerkomponenten aufweisen, von denen eine oder mehr als eine Lagerkomponente ringförmig (ein sogenannter Lagerring) sein kann. Beispiele für ein Drehlager weisen auf: ein Wälzlager, ein Gleitlager. Ein Gleitlager weist beispielsweise zwei aufeinander abgleitende Lagerkomponenten auf, von denen eine oder mehr als eine Lagerkomponente ringförmig (ein sogenannter Gleitring) sein kann. Ein Wälzlager weist beispielsweise eine Vielzahl Wälzkörper (z.B. Kugeln oder Zylinder) auf, welche zwischen den zwei Lagerkomponenten angeordnet sind und auf deren Oberfläche abrollen. Das Wälzlager ist wartungsärmer, aber nur, wenn dieses gegen Verschmutzung geschützt wird. Das Gleitlager muss nicht gegen die Verschmutzung geschützt werden.
Die Lagervorrichtung 102 kann eingerichtet sein, ein oder mehr als ein Sputtertarget in einem Sputterbereich 121 zu lagern. Beispielsweise kann die Lagervorrichtung 102 jedem Sputtertarget eine Drehachse 102d bereitstellen, so dass das Sputtertarget drehbar gelagert ist. Die Drehachse 102d jedes Sputtertargets kann in dem Sputtertarget angeordnet sein, so dass das Sputtertarget um sich selbst herum drehbar ist.
Die Magnetronanordnung 100 kann das eine oder mehr als eine Sputtertarget aufweisen, muss dies aber nicht notwendigerweise. Beispielsweise kann ein Sputtertarget an die Lagervorrichtung 102 montiert werden oder davon wieder demontiert werden.
Dasselbe kann alternativ oder zusätzlich für die Drehlager gelten. Beispielsweise kann die Lagervorrichtung 102 ein Gestell aufweisen, welches eine oder mehr als eine Aussparung (z.B. als Durchgangsöffnung ausgebildet) aufweist, von denen jede Aussparung zum Aufnehmen eines Drehlagers eingerichtet ist.
Die Magnetronanordnung 100 weist ferner eine Mehrblendenvorrichtung 104 (z.B. Doppelblendenvorrichtung 104) auf, welche mehrere Verschlussblenden 104a, 104b (z.B. eine erste Verschlussblende 104a und eine zweite Verschlussblende 104b) aufweist.
Die Lagervorrichtung 102 kann eingerichtet sein, jede der mehreren Verschlussblenden 104a, 104b neben dem Sputterbereich 121 zu lagern. Beispielsweise kann die Lagervorrichtung 102 jeder Verschlussblende eine Drehachse 102d bereitstellen, so dass die Verschlussblende drehbar gelagert ist. Die Drehachse 102d jeder Verschlussblende kann in dem Sputterbereich 121 angeordnet sein, so dass die Verschlussblende um den Sputterbereich 121 herum drehbar ist. Beispielsweise können sich die Verschlussblenden 104a, 104b in ihrer Drehachse 102d voneinander unterscheiden.
Die Magnetronanordnung 100 weist ferner eine Gleichlaufvorrichtung 106 (auch als Gleichlaufmechanik bezeichnet) und mehrere Kniehebel 108a, 108b auf. Jeder Kniehebel 108a, 108b kann genau einer der Verschlussblenden 104a, 104b zugeordnet sein.
Wie zu erkennen ist, sind Komponenten der Magnetronanordnung 100 paarweise vorhanden, z.B. Komponenten einer Funktionsgruppe, welche eine Drehachse 102d (bzw. das entsprechende Drehlager), ein Verschlussblende 104a und einen Kniehebel 108a aufweist. Im Folgenden wird zur Vereinfachung auf jeweils eine der paarweise vorhandenen Komponenten, d.h. auf die Komponenten einer der Funktionsgruppen, Bezug genommen, wobei verstanden werden kann, dass das Beschriebene in Analogie für die andere der Komponenten bzw. für die Komponenten der anderen Funktionsgruppe gelten kann. Ferner werden zusätzliche Komponenten beschrieben, die einer oder mehr als einer Komponente der Funktionsgruppe zugeordnet sind. Für diese zugeordneten Komponenten kann ebenso verstanden werden, dass diese Bestandteile der Funktionsgruppe sind und somit paarweise vorhanden sein können (bzw. das Beschriebene in Analogie für die andere Komponente gelten kann).
Jeder Kniehebel 108a, 108b ist mit der Gleichlaufvorrichtung 106 gekuppelt, beispielsweise derart, dass eine Bewegung der Gleichlaufvorrichtung 106 auf den Kniehebel 108a, 108b übertragen wird. Der Kniehebel 108a, 108b ist ferner mit der ihm zugeordneten Verschlussblende 104a, 104b gekuppelt, beispielsweise derart, dass eine Bewegung des Kniehebels auf die ihm zugeordnete Verschlussblende 104a, 104b übertragen wird. Die von dem Kniehebel 108a, 108b auf die Verschlussblende 104a, 104b übertragene Bewegung kann beispielsweise eine Drehung der Verschlussblende bewirken, z.B. um deren Drehachse 102d herum. Dies erreicht, dass eine Bewegung der Gleichlaufvorrichtung 106 mittels des Kniehebels 108a, 108b auf die damit gekuppelte Verschlussblende 104a, 104b übertragen wird.
Anschaulich gesprochen, erreichen die Kniehebel 108a, 108b besonders kompakte Bauform. Allgemeiner gesprochen, erreichen die Kniehebel 108a, 108b eine mechanische Übersetzung der Bewegung, so dass den Verschlussblenden 104a, 104b anschaulich ein möglichst großer Bewegungspfad bereitgestellt wird, während der Bewegungspfad der Gleichlaufvorrichtung 106 dagegen klein sein kann.
Die Gleichlaufvorrichtung 106 ist ferner derart eingerichtet, dass die Bewegung der mehreren Kniehebel 108a, 108b miteinander gekoppelt ist (auch als Bewegungskupplung bezeichnet), beispielsweise derart, dass die Bewegung der mehreren Kniehebel 108a, 108b gleichzeitig beginnt oder gestoppt wird, d.h. dass deren Bewegung gleichläufig (d.h. synchron) ist. Anders gesprochen wird erreicht, dass die Bewegung (z.B. Drehung) der mehreren Verschlussblenden 104a, 104b gleichzeitig beginnt oder gestoppt wird. Physikalischer gesprochen, erreicht die Gleichlaufvorrichtung 106, dass die Anzahl der Freiheitsgrade des Systems der zwei Kniehebel 108a, 108b reduziert wird, z.B. auf einen Freiheitsgrad und/oder um einen Freiheitsgrad.
Grundsätzlich kann die Gleichlaufvorrichtung 106 mechanisch, elektrisch und/oder magnetisch implementiert werden, z.B. mittels einer mechanischen, elektrischen und/oder magnetischen Kopplung (die mechanische Kopplung wird auch als Kupplung bezeichnet). Im Folgenden wird insbesondere auf eine mechanisch implementierte Gleichlaufvorrichtung 106 Bezug genommen, z.B. eine Kurbelwelle aufweisend. Das für die mechanische implementierte Gleichlaufvorrichtung 106 Beschriebene kann in Analogie für eine elektrisch und/oder magnetisch implementierte Gleichlaufvorrichtung 106 gelten. Die mechanische implementierte Gleichlaufvorrichtung 106 ist besonders wartungsarm und kostengünstig.
Optional kann die Bewegung der mehreren Kniehebel 108a, 108b derart sein, dass die Bewegung (z.B. Drehung) der mehreren Verschlussblenden 104a, 104b mit derselben Geschwindigkeit (z.B. Winkelgeschwindigkeit) erfolgt. Beispielsweise kann die Winkelgeschwindigkeit der Verschlussblenden 104a, 104b ungefähr 1 rad/s sein oder mehr, z.B. ungefähr 2 rad/s sein oder mehr, z.B. ungefähr 3 rad/s sein oder mehr. Dies kann erreicht, indem das Mehrgliedergelenk eine Übersetzung U≥1 aufweist.
Die Übersetzung U des Mehrgliedergelenks kann beispielsweise mindestens 2 sein (d.h. U≥2) , z.B. in einem Bereich von ungefähr 2 bis ungefähr 4 sein (z.B. ungefähr 3 sein). Dies erreicht, dass eine vollständige Rotation der Gleichlaufvorrichtung in einen Drehwinkel φ der Verschlussblende 104a, 104b umgesetzt wird, welcher φ=2π/U ist. Der Bereich 4≥U≥2 stellt einen besonders guten Kompromiss zwischen großem Drehwinkel φ und geringem Antriebsdrehmoment bereit.
Optional kann ferner eine erste Drehachse 102d, welche einem ersten Sputtertarget bereitgestellt wird, gleichzeitigt die Drehachse der ersten Verschlussblende 104a sein. Weiter optional kann eine zweite Drehachse 102d, welche einem zweiten Sputtertarget bereitgestellt wird, gleichzeitigt die Drehachse der zweiten Verschlussblende 104a sein. Dies erreicht ein konstantes Spaltmaß beim Drehen der Verschlussblende(n) .
Wie dargestellt kann die Gleichlaufvorrichtung 106 auf einer dem Sputterbereich 121 zugewandten Seite der Lagervorrichtung 102 angeordnet sein, muss dies aber nicht zwangsläufig. Alternativ kann die Gleichlaufvorrichtung 106 beispielsweise auf einer dem Sputterbereich 121 abgewandten Seite der Lagervorrichtung 102 angeordnet sein oder zumindest teilweise in die Lagervorrichtung 102 integriert sein, was deren Verschmutzung reduziert.
Im Folgenden wird auf weitere Ausführungsformen der Magnetronanordnung 100 Bezug genommen, welche beispielsweise eingerichtet sein können, wie die mit Bezug auf 1 beschriebene Magnetronanordnung 100.
2 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 200 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
Die Lagervorrichtung 102 kann gemäß den Ausführungsformen 200 eine oder mehr als eine Target-Kupplungsvorrichtung 202 aufweisen, von denen jede Target-Kupplungsvorrichtung eingerichtet ist, ein Sputtertarget drehbar zu lagern. Jede Target-Kupplungsvorrichtung 202 kann beispielsweise ein Drehlager und eine (z.B. hohle) Welle aufweisen, welche mittels des Drehlagers drehbar gelagert ist. Die Welle kann stirnseitig eine Kupplung (z.B. einen Flansch) aufweisen, an welchen ein Sputtertarget befestigt werden kann.
Die Welle kann optional hohl sein, z.B. wenn die Welle von einer Fluidleitung durchdrungen ist. Mittels der Fluidleitung kann im Betrieb der Magnetronanordnung 100 dem Sputtertarget ein Fluid (z.B. eine Flüssigkeit) zugeführt und/oder entzogen werden.
Die Target-Kupplungsvorrichtung kann beispielsweise als Endblock eingerichtet oder Teil dessen sein. Der Endblock kann einen oder mehr als einen Fluidanschluss aufweisen, welcher mittels der Fluidleitung fluidleitend mit der Kupplung gekoppelt ist. Alternativ oder zusätzlich kann der Endblock einen Antriebsstrang aufweisen, welcher angeordnet ist, der Welle Antriebsenergie (z.B. zum Drehen der Welle) zuzuführen.
3 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 300 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß den Ausführungsformen 200.
Die Lagervorrichtung 102 kann jeweils einen Gleitring 302 aufweisen, der einer Verschlussblende 104a, 104b zugeordnet ist. Mittels des Gleitrings 302 kann die ihm zugeordnete Verschlussblende 104a, 104b drehbar gelagert sein. Der Gleitring kann beispielsweise Teil eines Gleitlagers 302 sein, mittels dessen die ihm zugeordnete Verschlussblende 104a, 104b drehbar gelagert ist.
Der Gleitring 302 kann eine der Target-Kupplungsvorrichtungen 202 bzw. eine Durchgangsöffnung, in welcher die Target-Kupplungsvorrichtung aufgenommen ist, umgeben. Dies erreicht, dass die Drehachsen besser aufeinanderliegen.
Jede Target-Kupplungsvorrichtung 202 kann beispielsweise die Magnetträger und/oder das Magnetsystem aufweisen, welche in den Sputterbereich 221 hinein erstreckt sind. Optional kann das Magnetsystem drehbar gelagert sein.
Das Magnetsystem kann beispielsweise eine umlaufende Reihe Magneten (d.h. eine Reihe, die entlang eines in sich geschlossenen Pfades erstreckt ist) aufweisen, welche den sogenannten Außenpol bereitstellt. Das Magnetsystem kann ferner geradlinige Reihe Magneten (auch als Innenpol bezeichnet) aufweisen, welche von dem Außenpol umgeben ist.
4 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 400 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß der Ausführungsform 200 oder 300.
Die Lagervorrichtung 102 kann jeweils einen Flansch 402 aufweisen, der einer der Verschlussblenden 104a, 104b zugeordnet ist. Der Flansch 402 kann in den Gleitring 302 hinein erstreckt sein. Beispielsweise kann der Gleitring 302 gleitend auf dem Flansch 402 gelagert sein.
Der Flansch kann ein Durchgangsöffnung 402d aufweisen, welche sich durch das Gestell der Lagervorrichtung 102 hindurch erstreckt. Die Durchgangsöffnung 402d kann eingerichtet sein, jeweils eine Target-Kupplungsvorrichtung 202 aufzunehmen, z.B. deren Drehlager. Die Drehachse 102d der Verschlussblende 104a und/oder des Sputtertargets kann durch die Durchgangsöffnung 402d hindurch erstreckt sein.
5 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 500 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 400. Die Magnetronanordnung 100 kann mehrere Sputtertargets 502 aufweisen, von denen jedes Sputtertarget 502 drehbar gelagert ist um eine Drehachse 102d herum. Die Magnetronanordnung 100 muss die mehreren Sputtertargets 502 aber nicht zwangsweise aufweisen, beispielsweise wenn ein oder mehr als ein Sputtertarget 502 demontiert ist.
Jede der Verschlussblenden 104a, 104b kann ein (z.B. zylindrisch) gekrümmtes Flächenelement aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Flächenelement kann beispielsweise einen flächenförmigen Körper aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine Platte. Die Krümmung jeder Verschlussblende kann beispielsweise im Wesentlichen entlang eines Kreises verlaufen, dessen Mittelpunkt auf der Drehachse 102d der Verschlussblende und/oder der Drehachse 102d des Sputtertargets 502 angeordnet ist. Dies erreicht, dass das Spaltmaß zwischen der Verschlussblende und dem Sputtertarget 502 konstant bleibt beim Drehen der Verschlussblende.
Beispielsweise können die Flächenelemente der Verschlussblenden 104a, 104b in ihrer Form im Wesentlichen übereinstimmen, z.B. identisch sein, z.B. zumindest in der Krümmungsrichtung, dem Krümmungsradius, einer oder mehr als einer Ausdehnung (z.B. Dicke, Breite und/oder Höhe). Dies erreicht, dass für die Verschlussblenden 104a, 104b identische Bauteile verwendet werden können, was die Konstruktion vereinfacht.
Beispielsweise kann jede der Verschlussblenden 104a, 104b bezüglich ihrer Drehachse 102d einen Winkel 504 abdecken (d.h. entlang des entsprechenden Kreisbogens erstreckt sein). Der Scheitel des Winkels 504 (auch als Erstreckungswinkel 504 bezeichnet) kann auf der Drehachse 102d angeordnet sein. Der Erstreckungswinkel 504 kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 90° bis ungefähr 150° sein, z.B. ungefähr 120°. Dies erreicht, dass die Verschlussblende einen ausreichenden Bereich abdecken kann aber trotzdem weit genug geöffnet werden kann.
6 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 600 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 500.
Jede der Verschlussblenden 104a, 104b kann einen von der Drehachse 102d weg erstreckten Endabschnitt 702 aufweisen. Einer der Endabschnitte 702 kann beispielsweise die andere Verschlussblende 104a überlappen, wenn diese in dem ersten Zustand 702a sind.
Der Endabschnitt 702 kann beispielsweise abgekrümmt und/oder abgewinkelt sein. Die Verschlussblenden 104a, 104b können sich beispielsweise in der Form einander unmittelbar gegenüberliegender Seiten voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann nur eine der einander unmittelbar gegenüberliegenden Seiten einen Endabschnitt 702 aufweisen. Der Endabschnitt 702 erreicht eine Blickdichtigkeit der Verschlussblenden 104a, 104b bei großen Fertigungstoleranzen.
Beispielsweise kann jede der Verschlussblenden 104a, 104b einen Endabschnitt 702 aufweisen. Dies erreicht, dass diese beispielsweise eine im Wesentlichen identische Bauform aufweisen können, was Kosten senkt und einer Verwechslung der Verschlussblenden 104a, 104b vorbeugt.
7 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 700 in einem Verfahren in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 600. Das Verfahren kann aufweisen, die Verschlussblenden 104a, 104b zwischen einem ersten Zustand 700a (auch als Offenzustand bezeichnet) und einem zweiten Zustand 700b (auch als Geschlossenzustand bezeichnet) zu verlagern. Das Verlagern kann aufweisen, jede der Verschlussblenden 104a, 104b um ihre jeweilige Drehachse 102d zu drehen, z.B. um einen Drehwinkel.
Der Drehwinkel kann beispielsweise größer sein als der Erstreckungswinkel 504. Dies erreicht eine überlappende Ausgangs- und Endposition.
Als Beispiel kann der Drehwinkel (d.h. der Winkelunterschied zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand) ungefähr 90° sein oder mehr, z.B. ungefähr 100° oder mehr, z.B. ungefähr 110° oder mehr, z.B. ungefähr 120° oder mehr. Je größer der Drehwinkel ist, umso mehr Targetmaterial kann die jeweilige Verschlussblende passieren. Bei einem exemplarischen Magnetsystem, dessen Außenpol mehrere Magnetisierungsrichtungen aufweisen kann, die sich in einem Winkel 711 von ungefähr 25° voneinander unterscheiden, kann das Plasma auf einem Winkel 713 von ungefähr 40° auseinanderdriften. Um Abstand 715 von diesem Plasma zu erhalten, kann der Drehwinkel größer sein als der Winkel 713, der den Plasmabildungsbereich aufspannt. Beispielsweise kann jede Verschlussblende im Offenzustand 700a einen Abstand 715 von 5° oder mehr von dem Plasmabildungsbereich aufweisen. Der Abstand 715 kann erreichen, dass 90% oder mehr des zerstäubten Targetmaterials die Verschlussblenden passiert.
Allgemeiner gesprochen können die Verschlussblenden 104a, 104b in dem Offenzustand 700a einen größeren Abstand voneinander aufweisen als in dem zweiten Zustand 700b. Wie zu sehen ist, ist der Sputterbereich 121 zwischen den Verschlussblenden 104a, 104b angeordnet, wenn diese in dem ersten Zustand 700a sind.
Zum Verlagern in den Geschlossenzustand 700b können die Verschlussblenden 104a, 104b aufeinander zu bewegt werden (auch als Schließbewegung bezeichnet). Zum Verlagern in den Offenzustand 700a können die Verschlussblenden 104a, 104b voneinander weg bewegt werden (auch als Öffnungsbewegung bezeichnet). Diese Bewegung der Verschlussblenden 104a, 104b kann synchron zueinander erfolgen, was mittels der Gleichlaufvorrichtung 106 (auch als Synchronisationsvorrichtung bezeichnet) bewirkt wird.
Optional kann das Magnetsystem beim Verändern zwischen dem Offenzustand und dem Geschlossenzustand in seiner Position verändert werden. Beispielsweise kann das Magnetsystem gedreht werden, so dass dieses in einer ersten Position ist, wenn die Verschlussblenden in dem Offenzustand sind, und in einer zweiten Position ist, wenn die Verschlussblenden in dem Geschlossenzustand sind. Beispielsweise können sich die erste Position und die zweite Position um mindestens ungefähr 45° voneinander unterscheiden.
Optional kann das Verfahren aufweisen: Bilden eines Plasmas, wenn die Verschlussblenden in dem Offenzustand sind und/oder wenn die Verschlussblenden in dem Geschlossenzustand sind. Wenn die Verschlussblenden in dem Geschlossenzustand kann anschaulich ein Einsputtern erfolgen.
8 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 800 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 700.
Die Gleichlaufvorrichtung kann eine Kurbelwelle 802 aufweisen, welche beispielsweise mittels der Lagervorrichtung 102 drehbar gelagert ist (z.B. um eine Drehachse 102d herum).
Eine Kurbelwelle 802 kann im Allgemeinen eine oder mehr als eine von ihrer Drehachse 102d räumlich separiert angeordnete Kurbel 804 aufweisen, welche beim Drehen der Kurbelwelle die Drehachse 102d umkreist. Jede Kurbel 804 kann mittels eines Kurbelgestells 802 gehalten sein. Mehrere Kurbeln 804 können so ortsfest zueinander gehalten sein. Jede Kurbel 804 kann beispielsweise mittels eines Zapfens bereitgestellt sein oder werden, welcher von dem Kurbelgestell 802 hervorsteht. Das Kurbelgestell 802 kann beispielsweise eine oder mehr als eine Scheibe, einen oder mehr als einen Hebel (z.B. sogenannte Kurbelwangen) oder Ähnliches aufweisen.
Die Gleichlaufvorrichtung kann ferner mehrere Schwingstangen 806 aufweisen, von denen jede Schwingstange 806 eine Kurbel mit einem Kniehebel 108a, 108b kuppelt. Dies erreicht, dass die Umkreisungsbewegung der Kurbeln 804 auf die Kniehebel 108a, 108b übertragen wird und andersherum. Auf diese Weise sind die Kniehebel 108a, 108b in ihrer Bewegung zueinander gleichläufig, was die Bewegung (Öffnungsbewegung und Schließbewegung) der Verschlussblenden 104a, 104b synchronisiert.
Die Kurbelwelle 802 samt Schwingstangen 806 ist eine konstruktiv kostengünstige Variante, um die Bewegung (Öffnungsbewegung und Schließbewegung) der Verschlussblenden 104a, 104b miteinander zu kuppeln. Ferner erleichtert es die Kurbelwelle 802 samt Schwingstangen 806, die Bewegung (Öffnungsbewegung und Schließbewegung) der Verschlussblenden 104a, 104b anzutreiben, wie später noch genauer beschrieben wird. Anschaulich wird dabei die Entstehung eines Totpunktes vermieden.
Die Gleichlaufvorrichtung 106 kann beispielsweise eingerichtet sein, eine dieser zugeführte Drehbewegung (auch als Rotation bezeichnet) in eine (auch als Verschiebung bezeichnet) Translation umzuwandeln und die Translation auf die Kniehebel 108a, 108b zu übertragen. Dies erleichtert es, die Bewegung (Öffnungsbewegung und Schließbewegung) der Verschlussblenden 104a, 104b anzutreiben.
9 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 900 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 800. Jeder Kniehebel 108a, 108b kann mehrere Glieder 902a, 902b aufweisen, welche mittels eines Drehlagers 904 miteinander gekuppelt sind. Das Drehlager 904 kann den zwei Glieder 902a, 902b (z.B. genau) einen Freiheitsgrad bereitstellen, z.B. einen Rotationsfreiheitsgrad.
Ein erstes Glied 902a der zwei Glieder 902a, 902b kann zwei Hebelarme aufweisen, welche sich in ihrem Hebelarm voneinander unterscheiden. Die zwei Hebelarme können in dem sogenannten Angelpunkt 911 aneinandergrenzen. Der Angelpunkt 911 des ersten Glieds 902a kann derjenige Punkt sein, welcher ortsfest bezüglich einer oder mehr als einer Drehachse 102d der Lagervorrichtung 102 ist.
Beispielsweise kann von den zwei Hebelarmen ein erster Hebelarm eine erste Hebellänge 901 und ein zweiter Hebelarm eine zweite Hebellänge 903 aufweisen. Die erste Hebellänge 901 und die zweite Hebellänge 903 können sich voneinander unterscheiden, beispielsweise indem die zweite Hebellänge 903 kürzer ist als die erste Hebellänge 901. Beispielsweise kann ein Verhältnis der zweiten Hebellänge 903 zu der ersten Hebellänge 901 ungefähr 90% sein oder weniger, z.B. ungefähr 75% oder weniger, z.B. ungefähr 50% oder weniger, z.B. ungefähr 25% oder weniger. Je kleiner das Verhältnis ist, desto größer ist die Übersetzung U des Kniehebels.
Die erste Hebellänge 901 kann beispielsweise der Abstand des Angelpunkts 911 von der Drehachse des Drehlagers 904 sein. Beispielsweise kann das erste Glied 902a an seinem Angelpunkt 911 mittels eines Drehlagers der Lagervorrichtung 102 (auch als Auflager des ersten Glieds 902a bezeichnet) drehbar gelagert sein.
Die zweite Hebellänge kann beispielsweise der Abstand des Angelpunkts 911 von einem Antriebspunkt 913 sein. Der Antriebspunkt 913 des ersten Glieds 902a kann derjenige Punkt sein, welcher mit der Gleichlaufvorrichtung 106 gekuppelt ist. Beispielsweise kann das erste Glied 902a an seinem Antriebspunkt 913 ein Drehlager aufweisen, welches mit der Gleichlaufvorrichtung 106 gekuppelt ist, z.B. mit einer Schwingstange 806.
10 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1000 in einer schematischen Seitenansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 900. Die Magnetronanordnung 100 kann ein Gehäuse 1002 aufweisen, in welchem der Sputterbereich 121 angeordnet ist. Das Gehäuse 1002 kann optional eine oder mehr als eine Fluidleitung aufweisen, mittels welcher dem Gehäuse 1002 thermische Energie entzogen werden kann (auch als Kühlen bezeichnet), z.B. indem ein Kühlfluid durch die eine oder mehr als eine Fluidleitung hindurch geleitet wird.
Ferner kann die Magnetronanordnung 100 zwei Funktionsgruppen aufweisen, von denen jede Gruppe einen Kompaktendblock 1202 und ein an diesen gekuppeltes Sputtertarget 502 aufweisen kann. Ferner kann jede Funktionsgruppe eine Verschlussblende 104a und einen Kniehebel (in der Ansicht verdeckt) aufweisen. Grundsätzlich können das Sputtertarget 502 und/oder der Kompaktendblock 1202 jeder Funktionsgruppe auch demontiert sein.
Die Lagervorrichtung 102w kann ein Wandelement aufweisen, welches zwischen dem Gehäuse 1002 und den Kompaktendblöcken 1202 angeordnet ist.
Die dem Kompaktendblock 1202 gegenüberliegende Seite des Rohrtargets kann beispielsweise mittels eines Lagerbocks 1204 (anschaulich ein Gegenlager) gelagert sein, z.B. an dem Gehäuse 1002.
11 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1100 in einer schematischen Perspektivansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 1000. Die Magnetronanordnung 100 kann eine Antriebsvorrichtung 1302 aufweisen, welche beispielsweise unmittelbar mit der Gleichlaufvorrichtung 106 gekuppelt ist. Dies erreicht, dass die von der Antriebsvorrichtung 1302 bereitgestellt Antriebsenergie (beispielsweise unmittelbar) der Gleichlaufvorrichtung 106 zugeführt wird und ferner mittels der Gleichlaufvorrichtung 106 den Kniehebeln 108a, 108b zugeführt wird. Eine solche kinematische Kette verhindert eine Entstehung eines Totpunktes. Beispielsweise kann die Antriebsvorrichtung 1302 der Gleichlaufvorrichtung 106 eine Drehbewegung (auch als Rotation bezeichnet) zuführen, z.B. mit derselben Drehrichtung.
Beispielsweise kann die Gleichlaufvorrichtung 106 eingerichtet sein, eine mittels der Antriebsvorrichtung 1302 eingekoppelte Umdrehung umzuwandeln in eine zyklische Verschiebung des Antriebspunktes.
12 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1200 in einer schematischen geschnittenen Seitenansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 1100. Das Gleitlager 1212, welches den Gleitring 302 und den Flansch 402 aufweist kann diese elektrisch voneinander isolieren. Der Flansch 402 kann dann als Dunkelfeldabschirmung eingerichtet sein.
Das Gleitlager 1212 kann beispielsweise eine Gleitlagerbuchse aufweisen, welche aus einem Kunststoff gebildet ist, so dass der Gleitring 302 und der Flansch 402 elektrisch voneinander isoliert sind. Der Kunststoff vereinfacht das Gleitlager 1212. Alternativ oder zusätzlich zu dem Kunststoff kann die Gleitlagerbuchse ein anderes Dielektrikum aufweisen oder daraus gebildet sein. Der Kunststoff kann beispielsweise bis mindestens zu einer Temperatur von 180°C chemisch stabil sein. Dies vergrößert dessen Lebensdauer.
13 veranschaulicht eine Magnetronanordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 1300 in einer schematischen Seitenansicht, welche beispielsweise eingerichtet sein kann, wie die Magnetronanordnung gemäß einer der Ausführungsformen 200 bis 1200.
14 veranschaulicht die Magnetronanordnung 100 gemäß den Ausführungsformen 1300 in einem Verfahren 1400, wobei die Magnetronanordnung 100 in verschiedenen Zuständen 700a, 700b, 1401b bis 1401e dargestellt ist. Das Verfahren 1400 kann aufweisen, die Verschlussblenden 104a, 104b zwischen einem ersten Zustand 700a und einem zweiten Zustand 700b zu verlagern. In dem ersten Zustand 700a können die Verschlussblenden 104a, 104b einen größeren Abstand aufweisen als in dem zweiten Zustand 700b. Wie zu sehen ist, ist der Sputterbereich 121 zwischen den Verschlussblenden 104a, 104b angeordnet, wenn diese in dem ersten Zustand 700a sind. In dem zweiten Zustand 700b (auch als geschlossener Zustand bezeichnet) können die Verschlussblenden 104a, 104b einen Abstand voneinander aufweisen, so dass kein Anschlag nötig ist.
Das Verfahren 1400 kann optional aufweisen: Bilden eines Plasmas mittels des ersten Sputtertargets und des zweiten Sputtertargets, z.B. indem eine Spannung zwischen das erste Sputtertarget und das zweite Sputtertarget angelegt wird. Das erste Sputtertarget und/oder das zweite Sputtertarget können dazu beispielsweise in einem Vakuum angeordnet sein oder werden.
Das Verfahren 1400 kann optional aufweisen: Zerstäuben eines Beschichtungsmaterials des ersten Sputtertargets und/oder des zweiten Sputtertargets mittels des Plasmas.
Das Verfahren 1400 kann optional aufweisen: Beschichten eines Substrats mittels des zerstäubten Beschichtungsmaterials.
In dem ersten Zustand 700a und/oder dem zweiten Zustand 700b können die Kniehebel 108a, 108b in einem Umkehrpunkt sein. Der Umkehrpunkt ist derjenige Punkt, an dem die Bewegung umgekehrt wird. Alternativ oder zusätzlich kann einer Gleichlaufvorrichtung 106 eingekoppelte Rotation beim Wechsel von dem ersten Zustand 700a in den zweiten Zustand 700b sowie zurück dieselbe Bewegungsrichtung (z.B. dieselbe Drehrichtung) aufweisen. Dies erreicht, dass die Bewegung der Mechanik anschlagsfrei erfolgt, was das Risiko einer Beschädigung senkt.
15 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 1500 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen geschnittenen Seitenansicht, welche eine Vakuumkammer 1802 und die Magnetronanordnung 100 aufweist. Der Sputterbereich 121 bzw. jedes Sputtertarget 502 (wenn vorhanden) kann innerhalb der Vakuumkammer 1802 angeordnet sein.
Optional kann ein Beschichtungsbereich 1501 in der Vakuumkammer 1802 angeordnet sein. Die Vakuumanordnung 1500 kann dann eine Haltevorrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, welche eingerichtet ist, ein Substrat in dem Beschichtungsbereich 1501 zu halten.
In dem ersten Zustand 700a kann der Sputterbereich 121 bzw. jedes Sputtertarget 502 zwischen den zwei Verschlussblenden angeordnet sein. In dem zweiten Zustand 700a können die zwei Verschlussblenden zwischen dem Beschichtungsbereich 1501 und dem Sputterbereich 121 und bzw. einem Sputtertarget 502 angeordnet sein, z.B. diese blickdicht voneinander separierend.
Die Vakuumkammer 1802 (z.B. deren Kammerwand) kann eine Öffnung (auch als Kammeröffnung bezeichnet) aufweisen, welche mittels des Wandelements 102w der Lagervorrichtung 102 vakuumdicht abgedeckt sein kann. Optional können die Kammeröffnung und die Lagervorrichtung 102 derart zueinander eingerichtet sein, dass diese in mehreren Positionen relativ zueinander angeordnet werden können, wobei in jeder der Positionen die Kammeröffnung der Lagervorrichtung 102 vakuumdicht abgedeckt ist. Dies erleichtert es, den Substrat-Target-Abstand (d.h. den Abstand zwischen dem Substrat und den Sputtertargets) einzustellen.
Beispielsweise kann der Substrat-Target-Abstand in einem Bereich von ungefähr bis ungefähr 70 mm (Millimeter) bis ungefähr 200 mm oder mehr variiert werden.
Beispielsweise kann das Gleitlager 302 erreichen, dass weniger Wälzlager im Vakuum angeordnet sind, was wartungsärmer ist.
Das Mehrgliedergelenk erreicht, dass weniger (z.B. keine) Zahnräder nahe dem Sputterbereich sind.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist eine Magnetronanordnung, aufweisend: eine Lagervorrichtung, welche eingerichtet ist, ein oder mehr als ein Sputtertarget in einem Sputterbereich (z.B. drehbar) zu lagern; eine Mehrblendenvorrichtung, welche eine erste Verschlussblende und eine zweite Verschlussblende aufweist, welche jede mittels der Lagervorrichtung um den Sputterbereich herum drehbar gelagert sind; eine Gleichlaufvorrichtung; ein erstes Mehrgliedergelenk (z.B. einen ersten Kniehebel aufweisend oder daraus gebildet), welcher die Gleichlaufvorrichtung mit der ersten Verschlussblende kuppelt; ein zweites Mehrgliedergelenk (z.B. einen zweiten Kniehebel aufweisend oder daraus gebildet), welcher die Gleichlaufvorrichtung mit der zweiten Verschlussblende kuppelt; wobei die Gleichlaufvorrichtung derart eingerichtet ist, dass eine Bewegung des ersten Mehrgliedergelenks und eine Bewegung des zweiten Mehrgliedergelenks miteinander gekoppelt (z.B. gekuppelt) ist.
Beispiel 2 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 1, wobei die Lagervorrichtung eine oder mehr als eine Target-Kupplungsvorrichtung aufweist, von denen jede Target-Kupplungsvorrichtung eingerichtet ist, ein Sputtertarget (z.B. drehbar) des einen oder mehr als einen Sputtertargets zu lagern.
Beispiel 3 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 2, wobei die Lagervorrichtung ein Gestell aufweist und wobei jede Target-Kupplungsvorrichtung in einer Öffnung, welche das Gestell durchdringt, angeordnet ist; und/oder wobei jede Target-Kupplungsvorrichtung zum Zuführen von Antriebsenergie und/oder Kühlfluid durch das Gestell hindurch eingerichtet ist.
Beispiel 4 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 2 oder 3, wobei die eine oder mehr als eine Target-Kupplungsvorrichtung aufweist: eine erste Target-Kupplungsvorrichtung, um einem ersten Sputtertarget eine erste Drehachse bereitzustellen; und eine zweite Target-Kupplungsvorrichtung, um einem zweiten Sputtertarget eine zweite Drehachse bereitzustellen.
Beispiel 5 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 4, wobei die erste Verschlussblende um die erste Drehachse herum drehbar gelagert ist; und wobei die zweite Verschlussblende um die zweite Drehachse herum drehbar gelagert ist.
Beispiel 6 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei die erste Verschlussblende mittels eines ersten Gleitrings drehbar gelagert ist, welcher beispielsweise die erste Target-Kupplungsvorrichtung umgibt; wobei die zweite Verschlussblende mittels eines zweiten Gleitrings drehbar gelagert ist, welcher beispielsweise die zweite Target-Kupplungsvorrichtung umgibt.
Beispiel 7 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 6, wobei die Lagervorrichtung einen ersten Flansch aufweist, der in den ersten Gleitring hinein erstreckt ist; und/oder wobei die Lagervorrichtung einen zweiten Flansch aufweist, der in den zweiten Gleitring hinein erstreckt ist.
Beispiel 8 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 7, wobei der erste Gleitring auf dem ersten Flansch abgleitet; und/oder wobei der zweite Gleitring auf dem zweiten Flansch abgleitet.
Beispiel 9 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Gleichlaufvorrichtung die Bewegung des ersten Mehrgliedergelenks und die Bewegung des zweiten Mehrgliedergelenks derart miteinander kuppelt, dass die erste Verschlussblende und die zweite Verschlussblende entweder aufeinander zu oder voneinander weg gedreht werden.
Beispiel 10 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 9, wobei der Sputterbereich zwischen der ersten Verschlussblende und der zweiten Verschlussblende angeordnet ist, wenn diese voneinander weggedreht sind.
Beispiel 11 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die erste Verschlussblende ein gekrümmtes erstes Flächenelement (z.B. eine Platte) aufweist (z.B. eine dem Sputterbereich zugewandte konkave Oberfläche aufweisend); und/oder wobei die zweite Verschlussblende ein gekrümmtes zweites Flächenelement (z.B. eine Platte) aufweist (z.B. eine dem Sputterbereich zugewandte konkave Oberfläche aufweisend).
Beispiel 12 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die erste Verschlussblende auf einer der zweiten Verschlussblende abgewandten Seite abgekrümmt oder abgewinkelt ist (z.B. wenn diese aufeinander zu gedreht sind); und/oder wobei die zweite Verschlussblende auf einer der ersten Verschlussblende zugewandten Seite abgekrümmt oder abgewinkelt ist (z.B. wenn diese aufeinander zu gedreht sind).
Beispiel 13 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Gleichlaufvorrichtung aufweist: eine mittels der Lagervorrichtung drehbar gelagerte Kurbelwelle, welche eine erste Kurbel und eine zweite Kurbel aufweist; und eine erste Schwingstange, welche die erste Kurbel mit dem ersten Mehrgliedergelenk kuppelt; und eine zweite Schwingstange, welche die zweite Kurbel mit dem zweiten Mehrgliedergelenk kuppelt.
Beispiel 14 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das erste Mehrgliedergelenk und/oder das zweite Mehrgliedergelenk aufweisen: ein erstes Drehlager; und zwei Glieder (z.B. Hebel), welche mittels des ersten Drehlagers miteinander gekuppelt sind und von denen beispielsweise ein erstes Glied zwei Hebelarme aufweist, welche sich in ihrer wirksamen Hebellänge voneinander unterscheiden.
Beispiel 15 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 14, wobei die Lagervorrichtung ein zweites Drehlager aufweist, mittels welchem das erste Glied drehbar gelagert ist, wobei das zweite Drehlager ortsfest zu einer Drehachse der ersten Verschlussblende und/oder der zweiten Verschlussblende angeordnet ist.
Beispiel 16 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 15, wobei das erste Glied ein drittes Drehlager aufweist, welches mit der Gleichlaufvorrichtung (z.B. deren Schwingstange) gekuppelt ist, wobei beispielsweise das dritte Drehlager zwischen dem ersten Drehlager und dem zweiten Drehlager angeordnet ist.
Beispiel 17 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Drehachsen der ersten Verschlussblende und der zweiten Verschlussblende ortsfest zueinander eingerichtet sein.
Beispiel 18 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner aufweisend: eine Antriebsvorrichtung, welche eingerichtet ist, mittels der Gleichlaufvorrichtung die Bewegung des ersten Mehrgliedergelenks und die Bewegung des zweiten Mehrgliedergelenks anzutreiben, wobei beispielsweise die Antriebsvorrichtung eingerichtet ist, der Gleichlaufvorrichtung eine Drehbewegung einzukoppeln.
Beispiel 19 ist die Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die erste Verschlussblende und/oder die zweite Verschlussblende elektrisch (z.B. galvanisch) isoliert von jedem Sputtertarget, von einem Wandelement der Lagervorrichtung und/oder von der ersten bzw. zweiten Target-Kupplungsvorrichtung sind.
Beispiel 20 ist die Magnetronanordnung gemäß Beispiel 19, wobei die erste Verschlussblende und/oder die zweite Verschlussblende mittels eines dielektrischen Lagerelements (z.B. einer Lagerbuchse) elektrisch (z.B. galvanisch) isoliert gelagert sind.
Beispiel 21 eine Vakuumanordnung, aufweisend: eine Vakuumkammer, welche eine Kammerwand aufweist; eine Magnetronanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, deren Lagervorrichtung mit der Kammerwand gekuppelt ist (z.B. derart, dass der Sputterbereich und/oder der erste Verschlussblende und zweite Verschlussblende in der Vakuumkammer angeordnet sind).
Beispiel 22 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 21, ferner aufweisend: eine Kupplungsstruktur, mittels welcher die Lagervorrichtung mit der Kammerwand gekuppelt ist, wobei die Kupplungsstruktur der Lagervorrichtung mehrere Positionen relativ zu der Kammerwand bereitstellt, in welcher die Lagervorrichtung mit der Kammerwand gekuppelt werden kann.

Claims

Magnetronanordnung (100), aufweisend: • eine Lagervorrichtung (102), welche eingerichtet ist, ein oder mehr als ein Sputtertarget (502) in einem Sputterbereich (121) zu lagern; • eine Mehrblendenvorrichtung, welche eine erste Verschlussblende und eine zweite Verschlussblende aufweist, welche mittels der Lagervorrichtung (102) um den Sputterbereich (121) herum drehbar gelagert sind; • eine Gleichlaufvorrichtung (106); • ein erstes Mehrgliedergelenk (108a), welches die Gleichlaufvorrichtung (106) mit der ersten Verschlussblende kuppelt; und • ein zweites Mehrgliedergelenk (108b), welches die Gleichlaufvorrichtung (106) mit der zweiten Verschlussblende kuppelt; • wobei die Gleichlaufvorrichtung (106) derart eingerichtet ist, dass eine Bewegung des ersten Mehrgliedergelenks (108a) und eine Bewegung des zweiten Mehrgliedergelenks (108b) miteinander gekoppelt ist.
Magnetronanordnung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Lagervorrichtung (102) mehrere Target-Kupplungsvorrichtungen aufweist, von denen jede Target-Kupplungsvorrichtung eingerichtet ist, ein Sputtertarget (502) drehbar zu lagern.
Magnetronanordnung (100) gemäß Anspruch 2, wobei die mehreren Target-Kupplungsvorrichtung aufweisen: • eine erste Target-Kupplungsvorrichtung, um einem ersten Sputtertarget (502) eine erste Drehachse bereitzustellen; und • eine zweite Target-Kupplungsvorrichtung, um einem zweiten Sputtertarget (502) eine zweite Drehachse bereitzustellen.
Magnetronanordnung (100) gemäß Anspruch 3, wobei die erste Verschlussblende um die erste Drehachse herum drehbar gelagert ist; und wobei die zweite Verschlussblende um die zweite Drehachse herum drehbar gelagert ist.
Magnetronanordnung (100) gemäß Anspruch 4, • wobei die erste Verschlussblende mittels eines ersten Gleitrings drehbar gelagert ist, welcher die erste Target-Kupplungsvorrichtung umgibt; • wobei die zweite Verschlussblende mittels eines zweiten Gleitrings drehbar gelagert ist, welcher die zweite Target-Kupplungsvorrichtung umgibt.
Magnetronanordnung (100) gemäß Anspruch 5, • wobei die Lagervorrichtung (102) einen ersten Flansch aufweist, der in den ersten Gleitring hinein erstreckt ist; und/oder • wobei die Lagervorrichtung (102) einen zweiten Flansch aufweist, der in den zweiten Gleitring hinein erstreckt ist.
Magnetronanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Gleichlaufvorrichtung (106) die Bewegung des ersten Mehrgliedergelenks (108a) und eine Bewegung des zweiten Mehrgliedergelenks (108b) derart miteinander kuppelt, dass die erste Verschlussblende und die zweite Verschlussblende entweder aufeinander zu oder voneinander weg gedreht werden.
Magnetronanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Verschlussblende auf einer der ersten Verschlussblende zugewandten Seite abgekrümmt oder abgewinkelt ist.
Magnetronanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Gleichlaufvorrichtung (106) aufweist: • eine mittels der Lagervorrichtung (102) drehbar gelagerte Kurbelwelle, welche eine erste Kurbel und eine zweite Kurbel aufweist; und • eine erste Schwingstange, welche die erste Kurbel mit dem ersten Mehrgliedergelenk (108a) kuppelt; und • eine zweite Schwingstange, welche die zweite Kurbel mit dem zweiten Mehrgliedergelenk (108b) kuppelt.
Magnetronanordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner aufweisend: eine Antriebsvorrichtung (1302), welche eingerichtet ist, mittels der Gleichlaufvorrichtung (106) die Bewegung des ersten Mehrgliedergelenks (108a) und die Bewegung des zweiten Mehrgliedergelenks (108b) anzutreiben.