DE102021103758A1

DE102021103758A1 - Process and coating arrangement

Info

Publication number: DE102021103758A1
Application number: DE102021103758.1A
Authority: DE
Inventors: Jens Palme; Uwe Heydenreich; Thomas Pestel
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2022-08-18

Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Verfahren (100), aufweisen: Emittieren (111) eines Stroms an Beschichtungsmaterial, das eine erste räumliche Materialverteilung aufweist, in Richtung zu einem Substrat (102) hin; Überführen (113) der ersten räumlichen Materialverteilung in eine zweite räumliche Materialverteilung mittels einer Blende (108); Bilden (115) einer Schicht (104) auf dem Substrat (102) mittels des Stroms an Beschichtungsmaterial, der die zweite räumliche Materialverteilung aufweist; wobei die zweite räumliche Materialverteilung einen größeren Gradienten in einer Eigenschaft der Schicht (104) bewirkt als die erste räumliche MaterialverteilungAccording to various embodiments, a method (100) may include: emitting (111) a stream of coating material having a first spatial material distribution toward a substrate (102); Converting (113) the first spatial material distribution into a second spatial material distribution by means of an aperture (108); forming (115) a layer (104) on the substrate (102) using the stream of coating material having the second spatial material distribution; wherein the second material spatial distribution causes a greater gradient in a property of the layer (104) than the first material spatial distribution

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen ein Verfahren und eine Beschichtungsanordnung.Various exemplary embodiments relate to a method and a coating arrangement.

Im Allgemeinen können Substrate prozessiert oder behandelt, z.B. bearbeitet, beschichtet, erwärmt, geätzt und/oder strukturell verändert werden. Ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats ist beispielsweise die Kathodenzerstäubung (das so genannte Sputtern oder die Sputterdeposition). Zum Sputtern kann mittels einer Kathode ein plasmabildendes Gas ionisiert werden, wobei mittels des dabei gebildeten Plasmas ein abzuscheidendes Material (auch als Beschichtungsmaterial bezeichnet) zerstäubt werden kann. Modifikationen der Kathodenzerstäubung sind das Sputtern mittels eines Magnetrons, das so genannte Magnetronsputtern. Das Magnetronsputtern weist auf, dass das Bilden des Plasmas mittels eines Magnetfeldes unterstützt wird, welches die räumliche Verteilung der Ionisationsrate des plasmabildenden Gases beeinflussen kann. Das Beschichten von Substraten mittels der Kathodenzerstäubung erfolgt häufig in sogenannten In-Line-Anlagen, bei denen die Substrate nacheinander an einer kontinuierlich arbeitenden Magnetronkathode vorbei transportiert werden, oder ein sogenannten Clusteranlagen, bei dem das Substrat einer oder mehrerer Magnetronkathoden gegenübersteht.In general, substrates can be processed or treated, e.g., machined, coated, heated, etched, and/or structurally altered. One method for coating a substrate is, for example, sputtering (so-called sputtering or sputter deposition). For sputtering, a plasma-forming gas can be ionized by means of a cathode, it being possible for a material to be deposited (also referred to as coating material) to be atomized by means of the plasma formed in the process. Modifications of cathode sputtering are sputtering using a magnetron, the so-called magnetron sputtering. Magnetron sputtering shows that the formation of the plasma is supported by means of a magnetic field, which can influence the spatial distribution of the ionization rate of the plasma-forming gas. The coating of substrates by means of cathode sputtering often takes place in so-called in-line systems, in which the substrates are transported one after the other past a continuously operating magnetron cathode, or in so-called cluster systems, in which the substrate faces one or more magnetron cathodes.

Der Kathodenzerstäubung ist eine große Vielfalt von Materialien, mit denen das Substrat beschichtet werden kann, zugänglich und kann auch hohe Anforderungen an die Beschichtung erfüllen. Als Anforderung wird herkömmlich angestrebt, möglichst homogene und günstige Schichteigenschaften über das gesamte Substrat zu erhalten. Diesbezüglich kann das Umrüsten und/oder Einrichten der Kathodenzerstäubung bzw. das Analysieren des Resultats der Kathodenzerstäubung hierfür viel Aufwand erfordern, bis den hohen Anforderungen genügt wird.Cathode sputtering is amenable to a wide variety of materials that can be coated onto the substrate and can also meet high coating requirements. Conventionally, the aim is to obtain layer properties that are as homogeneous and favorable as possible over the entire substrate. In this regard, converting and/or setting up the cathode sputtering or analyzing the result of the cathode sputtering can require a great deal of effort before the high requirements are met.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass diese Vorgänge erleichtert werden können, wenn auf ein und demselben Substrat verschiedene Arbeitspunkte der Kathodenzerstäubung abgebildet werden können.According to various embodiments, it was recognized that these processes can be simplified if different operating points of the cathode sputtering can be imaged on one and the same substrate.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren und eine Beschichtungsanordnung bereitgestellt, welche das Umrüsten und/oder Einrichten der Kathodenzerstäubung bzw. das Analysieren des Resultats der Kathodenzerstäubung erleichtern. Anschaulich wird der sonst zu einer homogenen Schicht führende Strom an Beschichtungsmaterial mittels einer Blende gezielt gestört, so dass die Schichteigenschaften inhomogen werden. Ein so beschichtetes Substrat ermöglicht es, an jeder Stelle des beschichteten Substrats ein anderes Resultat der Kathodenzerstäubung zu erhalten und zu analysieren. Anschaulich kann so eine räumliche Inhomogenität der Kathodenzerstäubung gemäß einem Soll-Zustand der zu bildenden Beschichtung eingestellt werden und die Beschichtung mittels dieser räumlich inhomogenen Kathodenzerstäubung gebildet, d.h. das Substrat damit beschichtet, werden.According to various embodiments, a method and a coating arrangement are provided which facilitate the conversion and/or setup of the cathode sputtering or the analysis of the result of the cathode sputtering. The flow of coating material, which otherwise leads to a homogeneous layer, is clearly disturbed by means of a screen, so that the layer properties become inhomogeneous. A substrate coated in this way makes it possible to obtain and analyze a different result of the cathode sputtering at any point on the coated substrate. Clearly, a spatial inhomogeneity of the cathode sputtering can be set according to a target state of the coating to be formed and the coating can be formed by means of this spatially inhomogeneous cathode sputtering, i.e. the substrate can be coated with it.

Beispielsweise kann sich die Beschichtungsdicke für eine Einzelschicht oder bei einem Mehrschichtsystem sich die (z.B. chemische) Zusammensetzung des Schichtsystems an mehreren Stellen des Substrats voneinander unterscheiden. Ein Beispiel für 2-Komponentensystem als Beschichtung kann aufweisen, dass an einem Messpunkt 1 eine Schicht A 20% der Beschichtungsdicke bildet und eine Schicht B 80% der Beschichtungsdicke bildet, an einem Messpunkt 2 die Schicht A 30% der Beschichtungsdicke bildet und die Schicht B 70% der Beschichtungsdicke bildet, und an einem Messpunkt 3 die Schicht A 40% der Beschichtungsdicke bildet und die Schicht B 60% der Beschichtungsdicke bildet. Im Ergebnis müssen weniger Substrate beschichtet werden, um alle infrage kommenden Arbeitspunkte bzw. das Kennlinienfeld der Kathodenzerstäubung abzutasten.For example, the coating thickness for a single layer or, in the case of a multi-layer system, the (e.g. chemical) composition of the layer system can differ from one another at several points on the substrate. An example of a 2-component system as a coating can show that at measuring point 1 layer A forms 20% of the coating thickness and layer B forms 80% of the coating thickness, at measuring point 2 layer A forms 30% of the coating thickness and layer B forms 70% of the coating thickness, and at a measurement point 3, layer A forms 40% of the coating thickness and layer B forms 60% of the coating thickness. As a result, fewer substrates have to be coated in order to scan all possible operating points or the characteristic field of cathode sputtering.

Es zeigen

1 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht;
2 und 3 jeweils das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Diagrammen;
4 und 5 jeweils eine Beschichtungsanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder Draufsicht; und
6 bis 9 jeweils das Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht auf das Substrat.

Show it

1 a method according to various embodiments in a schematic side view or cross-sectional view;
2 and 3 each the method according to different embodiments in different schematic diagrams;
4 and 5 each a coating arrangement according to different embodiments in a schematic cross-sectional view or top view; and
6 until 9 each the method according to different embodiments in a schematic plan view of the substrate.

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.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings that form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "rear", etc. is used with reference to the orientation of the figure(s) being described. Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is for purposes of illustration and is not specific way restrictive. It is understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another unless specifically stated otherwise. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

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.Within the scope of this description, the terms "connected", "connected" and "coupled" are used to describe both a direct and an indirect connection (e.g. ohmic and/or electrically conductive, e.g. an electrically conductive connection), a direct or indirect connection and a direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, insofar as this is appropriate.

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. 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.According to various embodiments, the term "coupled" or "coupling" can be understood in the sense of a (e.g. mechanical, hydrostatic, thermal and/or electrical), e.g. direct or indirect, connection and/or interaction. According to various embodiments, "coupled" may be understood to mean a mechanical (e.g., physical) coupling, such as by means of direct physical contact. A clutch may be configured to transmit mechanical interaction (e.g., force, torque, etc.).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird Bezug genommen auf eine physikalische Dampfphasenabscheidung (PVD) als exemplarischer Beschichtungsprozess, z.B. ein Sputtern aufweisend, welche von der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) zu unterscheiden ist. Im Unterschied zur CVD wird bei der PVD ein festes Material zunächst in die Gasphase (auch als gasförmige Phase oder Dampf bezeichnet) überführt und mittels dieser Gasphase eine Schicht gebildet.According to various embodiments, reference is made to physical vapor deposition (PVD) as an exemplary coating process, e.g., including sputtering, to be distinguished from chemical vapor deposition (CVD). In contrast to CVD, in PVD a solid material is first converted into the gas phase (also referred to as gaseous phase or vapor) and a layer is formed by means of this gas phase.

Bezüglich des schichtbildenden Prozesses wird hierin exemplarisch auf das sogenannte Sputtern (auch als Kathodenzerstäubung bezeichnet) Bezug genommen. Der Begriff „Sputtern“ bezeichnet das Zerstäuben eines Materials (auch als Beschichtungsmaterial oder Targetmaterial bezeichnet) mittels eines Plasmas. Die zerstäubten Bestandteile des Beschichtungsmaterials (z.B. einzelne Atome und/oder Ionen) werden voneinander separiert und können beispielsweise zum Bilden einer Schicht woanders angelagert werden. Das Sputtern kann mittels einer sogenannten Sputtervorrichtung erfolgen, welche optional ein oder mehr als ein Magnetsystem aufweisen kann (dann auch als Magnetron bezeichnet). Das Beschichtungsmaterial kann mittels eines sogenannten Sputtertargets (kurz auch als Target bezeichnet) bereitgestellt sein, welches beispielsweise rohrförmig (dann auch als Rohrtarget bezeichnet) oder plattenförmig (dann auch als Plattentarget oder Planartarget bezeichnet) sein kann. Zum Erzeugen des Plasmas kann an das Sputtertarget (kurz auch als Target bezeichnet) eine Spannung (auch als Sputterspannung bezeichnet) angelegt werden, so dass das Sputtertarget als Kathode betrieben wird. Auch wenn die Sputterspannung eine Wechselspannung aufweist, wird die Begrifflichkeit der Kathode häufig beibehalten.With regard to the layer-forming process, reference is made here to so-called sputtering (also referred to as cathode atomization) as an example. The term "sputtering" refers to the atomization of a material (also known as a coating material or target material) using a plasma. The atomized components of the coating material (e.g. individual atoms and/or ions) are separated from one another and can be deposited elsewhere, for example to form a layer. The sputtering can take place by means of a so-called sputtering device, which can optionally have one or more than one magnet system (then also referred to as a magnetron). The coating material can be provided by means of a so-called sputter target (also referred to as target for short), which can be tubular (also referred to as tubular target) or plate-shaped (also referred to as plate target or planar target). To generate the plasma, a voltage (also referred to as sputtering voltage) can be applied to the sputtering target (also referred to as target for short), so that the sputtering target is operated as a cathode. Even if the sputtering voltage has an alternating voltage, the terminology of the cathode is often retained.

Es kann verstanden werden, dass das hierin für das Sputtern Beschriebene in Analogie für jeden anderen Beschichtungsprozess, z.B. allgemein eine physikalische Gasphasenabscheidung, gelten kann. Im Allgemeinen weist die physikalische Gasphasenabscheidung (z.B. das Sputtern) auf, dass die chemische Zusammensetzung des Targets bzw. des Beschichtungsmaterials im Wesentlichen in die zu bildende Schicht übertragen wird (beispielsweise davon abgesehen ist der Fall des reaktiven Sputterns, wo eine weitere schichtbildende chemische Komponente in Gasform zum Prozess gegeben wird).It can be understood that what is described herein for sputtering can apply by analogy to any other coating process, e.g., physical vapor deposition in general. In general, physical vapor deposition (e.g. sputtering) shows that the chemical composition of the target or the coating material is essentially transferred into the layer to be formed (apart from this, for example, is the case of reactive sputtering, where another layer-forming chemical component is gas form is added to the process).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Halbleitermaterial verstanden werden, als ein Material, welches in reinem (d.h. ohne Verunreinigungen) und/oder einkristallinem Zustand elektrisch halbleitend ist. Beispielsweise kann das Halbleitermaterial ein Elementhalbleiter (wie beispielsweise Silizium und Germanium) oder ein Verbindungshalbleiter sein.According to various embodiments, a semiconductor material can be understood as a material that is electrically semiconductive in the pure (i.e., without impurities) and/or single-crystal state. For example, the semiconductor material may be an elemental semiconductor (such as silicon and germanium) or a compound semiconductor.

Zum Sputtern kann das Sputtertarget in einer Vakuum-Prozessierkammer (vereinfacht auch als Vakuumkammer bezeichnet) angeordnet sein, so dass das Sputtern in einem Vakuum erfolgen kann. Dazu können die Umgebungsbedingungen (die Prozessparameter) innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer (z.B. Prozessdruck, Temperatur, Gaszusammensetzung, usw.) während Sputterns eingestellt oder geregelt werden. Beispielsweise kann innerhalb der Vakuum-Prozessierkammer ein Arbeitsgas bereitgestellt sein oder werden, welches das plasmabildende Gas oder das plasmabildende Gasgemisch bezeichnet. 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 (auch als Arbeitsatmosphäre bezeichnet) oder einem vordefinierten Druck (auch als Arbeitsdruck oder Prozessdruck bezeichnet) bereitgestellt werden kann (z.B. gemäß einem Sollwert). Die Vakuumkammer kann derart eingerichtet sein, dass darin ein Vakuum (d.h. ein Druck kleiner als 0,3 bar) und/oder ein Druck in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10^-3 mbar (mit anderen Worten Feinvakuum) oder weniger bereitgestellt werden kann, z.B. ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10^-3 mbar bis ungefähr 10^-7 mbar (mit anderen Worten Hochvakuum) oder weniger bereitgestellt werden kann, z.B. ein Druck von kleiner als Hochvakuum, z.B. kleiner als ungefähr 10^-7 mbar (mit anderen Worten Ultrahochvakuum) bereitgestellt sein oder werden kann. Der geringste in der Vakuumkammer erreichbare Druck wird auch als Restvakuum bezeichnet.For sputtering, the sputtering target can be arranged in a vacuum processing chamber (also referred to simply as a vacuum chamber), so that the sputtering can take place in a vacuum. For this purpose, the environmental conditions (the process parameters) within the vacuum processing chamber (eg process pressure, temperature, gas composition, etc.) can be adjusted or regulated during sputtering. For example, a working gas can be provided inside the vacuum processing chamber, which denotes the plasma-forming gas or the plasma-forming gas mixture. The vacuum processing chamber can, for example, be set up to be airtight, dust-tight and/or vacuum-tight, so that a gas atmosphere with a predefined composition (also known as the working atmosphere referred to) or a predefined pressure (also referred to as working pressure or process pressure) can be provided (e.g. according to a setpoint). The vacuum chamber can be set up in such a way that a vacuum (ie a pressure of less than 0.3 bar) and/or a pressure in a range from approximately 1 mbar to approximately 10 ^-3 mbar (in other words fine vacuum) or less is provided therein can, e.g. a pressure in a range from about 10 ^-3 mbar to about 10 ^-7 mbar (in other words high vacuum) or less can be provided, e.g. a pressure of less than high vacuum, e.g. less than about 10 ^-7 mbar (with other words, ultra-high vacuum) may be or may be provided. The lowest pressure that can be reached in the vacuum chamber is also referred to as the residual vacuum.

Ausgehend davon kann der Vakuumkammer zum Sputtern ein Prozessgas (auch als Arbeitsgas bezeichnet) zugeführt werden, so dass in der Vakuumkammer ein Prozessvakuum (auch als Prozessatmosphäre bezeichnet) erzeugt werden kann als Gleichgewicht an der Vakuumkammer entzogenem (abgepumptem) Gas und der Vakuumkammer zugeführtem Prozessgas. Das Prozessvakuum kann einen Druck (auch als Prozessdruck oder Gesamtdruck bezeichnet) kleiner als 0,3 bar aufweisen oder weniger, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10^-3 mbar.Based on this, a process gas (also referred to as working gas) can be supplied to the vacuum chamber for sputtering, so that a process vacuum (also referred to as process atmosphere) can be generated in the vacuum chamber as an equilibrium between the gas extracted (pumped out) from the vacuum chamber and the process gas supplied to the vacuum chamber. The process vacuum can have a pressure (also referred to as process pressure or total pressure) of less than 0.3 bar or less, for example in a range from approximately 1 mbar to approximately 10 ^-3 mbar.

Das Plasma kann dann mittels des Arbeitsgases (auch als plasmabildendes Gas bezeichnet) gebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Arbeitsgas ein gasförmiges Material aufweisen, welches reaktionsträge ist, mit anderen Worten welches sich nur an wenigen oder gar keinen chemischen Reaktionen beteiligt. Ein Arbeitsgas kann beispielsweise von dem verwendeten Beschichtungsmaterial definiert sein oder werden und an dieses angepasst sein oder werden. Beispielsweise kann ein Arbeitsgas ein Gas oder ein Gasgemisch aufweisen, welches mit dem Beschichtungsmaterial nicht zu einem Feststoff reagiert oder diesem gegenüber sogar inert ist. Das Arbeitsgas kann beispielsweise ein oder mehr als ein Edelgas (z.B. Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon, Radon) oder ein anderes Inertgas aufweisen oder daraus gebildet sein.The plasma can then be formed using the working gas (also referred to as plasma-forming gas). According to various embodiments, the working gas may include a gaseous material that is inert, in other words, that participates in little or no chemical reactions. A working gas can, for example, be or be defined by the coating material used and be or be adapted to it. For example, a working gas can include a gas or a gas mixture which does not react with the coating material to form a solid or is even inert towards it. For example, the working gas may include or be formed from one or more noble gases (e.g., helium, neon, argon, krypton, xenon, radon) or another inert gas.

Grundsätzlich kann das Target plattenförmig (auch als Planartarget oder Plattentarget bezeichnet) oder rohrförmig (auch als Rohrtarget bezeichnet) eingerichtet sein. Hierein wird unter anderem auf das Planartarget Bezug genommen, wobei verstanden werden kann, dass das für das Planartarget Beschriebene in Analogie für ein Rohrtarget gelten kann und andersherum.In principle, the target can be plate-shaped (also referred to as a planar target or plate target) or tubular (also referred to as a tubular target). Herein, inter alia, reference is made to the planar target, it being understood that what has been described for the planar target can apply by analogy to a tubular target and vice versa.

Im Fall eines Planartargets, das nicht drehbar gelagert sein muss, kann eine Lagervorrichtung ein starres Gestell aufweisen, welches das Planartarget hält. Das Planartarget kann beispielsweise eine oder mehr als eine Platte (z.B. Kachel) aufweisen, wobei mehrere Platten nebeneinander gehalten werden.In the case of a planar target that does not have to be mounted so that it can rotate, a mounting device can have a rigid frame that holds the planar target. For example, the planar target may have one or more than one plate (e.g., tile), with multiple plates held side by side.

Die Lagervorrichtung kann optional (z.B. bei einem Rohrtarget und einem Planartarget) einen Träger aufweisen (auch als Magnetsystemträger bezeichnet), welcher zum Halten des Magnetsystems eingerichtet ist. Der Magnetsystemträger 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 Magnetsystemträger 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 0,05 m ungefähr bis ungefähr 1 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von 0,05 m ungefähr bis ungefähr 0,5 m.The bearing device can optionally (e.g. in the case of a tubular target and a planar target) have a carrier (also referred to as a magnet system carrier) which is set up to hold the magnet system. The magnet system carrier can, for example, be hollow (e.g. having a tube) and be fluidically coupled at the end to an end block which holds the magnet carrier (e.g. to its fluid line), so that the cooling fluid can be exchanged with the end block. On the side opposite the end block, the tube can be closed at the end, for example, and can have a lateral opening there through which the cooling fluid can pass. The magnet system carrier can be round or polygonal, e.g. having a round tube or a square tube. The magnet carrier and/or the magnet system can have a length (expansion along the axis of rotation) in a range from approximately 0.05 m to approximately 1 m, for example in a range from approximately 0.05 m to approximately 0.5 m.

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. A drive device can be understood here as a converter which is set up to convert electrical energy into mechanical energy. A drive device can, for example, comprise an electric motor (e.g. with electric coils). A drive device can have, for example, a compressor and a reciprocating piston coupled thereto. A drive device can have one or more than one piezo element, for example.

Beispielsweise kann die Antriebsvorrichtung eingerichtet sein, die mechanische Energie mittels eines Drehmoments bzw. einer Drehbewegung auszugeben.For example, the drive device can be set up to output the mechanical energy by means of a torque or a rotary movement.

1 veranschaulicht ein Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, mit Blick quer zur Emissionsrichtung 105. 1 10 illustrates a method 100 according to various embodiments in a schematic side view or cross-sectional view, looking transversely to the emission direction 105.

Das Verfahren 100 weist auf, in 111, Bereitstellen eines Stroms an Beschichtungsmaterial, das eine erste räumliche Materialverteilung aufweist, in Richtung zu einem Substrat 102 hin; in 113, Überführen der ersten räumlichen Materialverteilung in eine zweite räumliche Materialverteilung mittels einer Blende 108; und in 115, Bilden einer Schicht 104 auf dem Substrat 102 mittels des Stroms an Beschichtungsmaterial, der die zweite räumliche Materialverteilung aufweist.The method 100 comprises, in 111, providing a flow of coating material having a first spatial material distribution towards a substrate 102; in 113, converting the first spatial material distribution into a second spatial material distribution by means of an aperture 108; and in 115, forming a layer 104 on the substrate 102 by means of the current Coating material having the second spatial material distribution.

Im Allgemeinen kann die Emissionsrichtung 105 (auch als Haupt-Ausbreitungsrichtung bezeichnet) eine Richtung bezeichnen, in welche sich der Strom an Beschichtungsmaterial, d.h. das emittierte Beschichtungsmaterial, im Mittel (d.h. der Schwerpunkt des Beschichtungsmaterials) im zeitlichen Verlauf bewegt. Der Schwerpunkt des Beschichtungsmaterials kann als ein mit der Masse des Beschichtungsmaterials gewichtetes Mittel der Positionen der gasförmigen Bestandteile des Beschichtungsmaterials beschreiben.In general, the direction of emission 105 (also referred to as the main direction of propagation) may refer to a direction in which the flow of coating material, i.e. the emitted coating material, moves on average (i.e. the center of gravity of the coating material) over time. The center of gravity of the coating material can be described as a weighted average of the positions of the gaseous components of the coating material, weighted by the mass of the coating material.

Die Emissionsrichtung 105 kann beispielsweise schräg zu der Normalenrichtung der Substratoberfläche (auch als Substratnormale bezeichnet) sein, die mit der Schicht 104 beschichtet wird bzw. welche dem Strom an Beschichtungsmaterial zugewandt ist. Dies erreicht, dass die erste räumliche Materialverteilung eine möglichst homogene Eigenschaft der Schicht (auch als Schichteigenschaft bezeichnet) bewirkt, beispielsweise einen möglichst kleinen Gradienten in der Schichteigenschaft oder eine möglichst geringe mittlere Abweichung der Schichteigenschaft aufweisend. Beispiele für die Schichteigenschaft weisen auf: eine chemische Zusammensetzung, eine geometrische Ausdehnung (z.B. Schichtdicke), ein Flächenwiederstand.The emission direction 105 can, for example, be oblique to the normal direction of the substrate surface (also referred to as substrate normal), which is coated with the layer 104 or which faces the stream of coating material. This achieves the effect that the first spatial material distribution brings about a property of the layer that is as homogeneous as possible (also referred to as layer property), for example having the smallest possible gradient in the layer property or the smallest possible mean deviation in the layer property. Examples of layer properties include: a chemical composition, a geometric extension (e.g. layer thickness), a surface resistance.

Die zweite räumliche Materialverteilung (vereinfacht auch als zweite Materialverteilung bezeichnet) kann beispielsweise einen größeren Gradienten in der Schichteigenschaft bewirken als die erste räumliche Materialverteilung (vereinfacht auch als erste Materialverteilung bezeichnet). Die zweite räumliche Materialverteilung kann beispielsweise eine größere mittlere Abweichung in der Schichteigenschaft bewirken als die erste räumliche Materialverteilung.The second spatial material distribution (also referred to simply as the second material distribution) can bring about a greater gradient in the layer property, for example, than the first spatial material distribution (referred to simply as the first material distribution). The second spatial material distribution can, for example, bring about a greater mean deviation in the layer property than the first spatial material distribution.

Alternativ oder zusätzlich kann die zweite räumliche Materialverteilung eine größere mittlere Abweichung in der Materialverteilung aufweisen als die erste räumliche Materialverteilung. Dies wird nachfolgend genauer erläutert.Alternatively or additionally, the second spatial material distribution can have a larger mean deviation in the material distribution than the first spatial material distribution. This is explained in more detail below.

Die räumliche Materialverteilung gibt hierin an, wie das Beschichtungsmaterial räumlich verteilt ist, bzw. mit welcher räumlichen Verteilung es zu dem Substrat hin strömt (anschaulich eine strömende Massenverteilung). Beispielsweise kann die räumliche Verteilung des Massenstroms als Maß für die räumliche Materialverteilung verwendet werden (siehe auf 2) .The spatial material distribution indicates how the coating material is spatially distributed, or with which spatial distribution it flows towards the substrate (illustratively a flowing mass distribution). For example, the spatial distribution of the mass flow can be used as a measure of the spatial material distribution (see on 2 ) .

Um die zweite Materialverteilung gezielt einzustellen, kann die Blende 108 beweglich gelagert sein, bzw. verlagert werden. Beispielsweise kann die Blende 108 in eine erste Position (auch als erste Blendenposition bezeichnet) gebracht werden, in welcher die Blende 108 außerhalb des Stroms an Beschichtungsmaterial angeordnet ist. Dann trifft der Strom an Beschichtungsmaterial mit der ersten Materialverteilung auf das Substrat 102. Beispielsweise kann die Blende in eine zweite Position (auch als zweite Blendenposition bezeichnet) gebracht werden, in welcher die Blende 108 teilweise in dem Strom an Beschichtungsmaterial angeordnet ist, d.h. das Substrat 102 wird nur vor einem Teil des Stroms an Beschichtungsmaterial abschirmt. Dann trifft ein Teil des Stroms an Beschichtungsmaterial mit der ersten Materialverteilung auf die Blende 108 und mit der zweiten Materialverteilung auf das Substrat 102. Beispielsweise kann die Blende in eine dritte Position (auch als dritte Blendenposition bezeichnet) gebracht werden, in welcher die Blende 108 vollständig in dem Strom an Beschichtungsmaterial angeordnet ist, d.h. das Substrat 102 wird vollständig von dem Strom an Beschichtungsmaterial abschirmt. Dann trifft der gesamte Strom an Beschichtungsmaterial mit der ersten Materialverteilung auf die Blende 108 und im Wesentlichen kein Beschichtungsmaterial auf das Substrat 102.In order to set the second material distribution in a targeted manner, the screen 108 can be movably mounted or displaced. For example, the shutter 108 can be placed in a first position (also referred to as the first shutter position) in which the shutter 108 is positioned outside of the stream of coating material. The stream of coating material then impinges on the substrate 102 with the first material distribution. For example, the shutter can be placed in a second position (also referred to as the second shutter position) in which the shutter 108 is partially located in the stream of coating material, i.e. the substrate 102 is shielded from only a portion of the flow of coating material. A portion of the flow of coating material then impinges on the screen 108 with the first material distribution and on the substrate 102 with the second material distribution located in the flow of coating material, i.e. the substrate 102 is completely shielded from the flow of coating material. Then the entire stream of coating material with the first material distribution impinges on the aperture 108 and substantially no coating material impinges on the substrate 102.

Die erste Materialverteilung kann beispielsweise mittels einer Beschichtungsvorrichtung 110 erzeugt werden. Die Beschichtungsvorrichtung 110 kann ein oder mehr als ein Plattentarget aufweisen, welches das zu zerstäubende (d.h. feste) Beschichtungsmaterial aufweist oder daraus gebildet ist. Die Beschichtungsvorrichtung 110 kann eingerichtet sein, das Plattentarget mittels eines Plasmas zu zerstäuben, so dass der Strom an Beschichtungsmaterial zu dem Substrat 102 hin erzeugt wird, der die erste Materialverteilung aufweist.The first material distribution can be produced by means of a coating device 110, for example. Coating apparatus 110 may include one or more disk targets containing or formed of the coating material to be sputtered (i.e., solid). The coating device 110 can be set up to atomize the plate target by means of a plasma, so that the flow of coating material towards the substrate 102 is generated, which has the first material distribution.

Ist das Plattentarget (z.B. dessen dem Substrat zugewandte Oberfläche) schräg zum Substrat 102 (z.B. dessen dem Plattentarget zugewandte Oberfläche), kann die Emissionsrichtung 105 (auch als gemittelte Ausbreitungsrichtung bezeichnet) schräg zur Substratnormalen sein.If the slab target (e.g. its surface facing the substrate) is oblique to the substrate 102 (e.g. its surface facing the slab target), the emission direction 105 (also referred to as the mean propagation direction) can be oblique to the substrate normal.

2 veranschaulicht das Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 200, in welchem schematisch der Massenstrom 201 des Beschichtungsmaterials durch eine Querschnittsfläche 101, 103, die quer zur Emissionsrichtung 105 ist und von den Richtungen 101, 103 aufgespannt wird, aufgetragen ist. 2 10 illustrates the method 100 according to various embodiments in a schematic diagram 200, in which the mass flow 201 of the coating material is schematically plotted through a cross-sectional area 101, 103 that is transverse to the emission direction 105 and is spanned by the directions 101, 103.

In dem hier erläuterten Beispiel ist die Querschnittsfläche 101, 103 an der Position des Substrats 102 angeordnet. Linie 211a repräsentiert die erste räumliche Materialverteilung, wenn die Blende in der ersten Blendenposition angeordnet ist, und Linie 211b repräsentiert die zweite räumliche Materialverteilung, wenn die Blende in der zweiten Blendenposition ist. Es kann verstanden werden, dass das bezüglich der an der Position des Substrats 102 angeordneten Querschnittsfläche 101, 103 Beschriebene in Analogie für jede andere Position der Querschnittsfläche 101, 103 gelten kann (z.B. an der Blende 108 angeordnet), welche von dem Strom an Beschichtungsmaterial durchströmt wird, d.h. welche zwischen der Beschichtungsvorrichtung 110 und dem Substrat 102 angeordnet ist.In the example explained here, the cross-sectional area 101 , 103 is arranged at the position of the substrate 102 . Line 211a represents the first spatial distribution of material when the aperture is located in the first aperture position, and line 211b represents the second spatial distribution of material when the aperture is in the second aperture position is. It can be understood that what has been described with regard to the cross-sectional area 101, 103 arranged at the position of the substrate 102 can apply by analogy to any other position of the cross-sectional area 101, 103 (e.g. arranged at the aperture 108) through which the stream of coating material flows ie which is arranged between the coating device 110 and the substrate 102 .

Der räumlich gemittelte Massenstrom 201 (auch als Massendurchsatz bezeichnet) gibt die Masse des Beschichtungsmaterials an, welche sich pro Zeitspanne durch die gesamte Querschnittsfläche 101, 103 bewegt. Der räumliche Verteilung des Massenstroms 201 (auch als Massendurchsatz bezeichnet) gibt für jeden Teil der Querschnittsfläche 101, 103 die Masse des Beschichtungsmaterials an, welche sich pro Zeitspanne durch den Teil der Querschnittsfläche 101, 103 bewegt. Die Querschnittsfläche 101, 103 kann beispielsweise schräg oder parallel zu der Substratoberfläche sein, die mit der Schicht 104 beschichtet wird. Die mittlere Abweichung in der Materialverteilung kann als Standardabweichung der räumlichen Verteilung des Massenstroms 201 um den räumlich gemittelten Massenstrom 201 verstanden werden. Der räumlich gemittelte Massenstrom 201 ist aufgrund der Kontinuitätsgleichung unabhängig von der Position der Querschnittsfläche 101, 103.The spatially averaged mass flow 201 (also referred to as mass throughput) indicates the mass of the coating material which moves through the entire cross-sectional area 101, 103 per period of time. The spatial distribution of the mass flow 201 (also referred to as mass throughput) indicates for each part of the cross-sectional area 101, 103 the mass of the coating material which moves through the part of the cross-sectional area 101, 103 per period of time. The cross-sectional area 101, 103 can, for example, be oblique or parallel to the substrate surface which is to be coated with the layer 104. The mean deviation in the material distribution can be understood as the standard deviation of the spatial distribution of the mass flow 201 around the spatially averaged mass flow 201 . Due to the continuity equation, the spatially averaged mass flow 201 is independent of the position of the cross-sectional area 101, 103.

Beispielsweise wird mittels der Blende 108 mindestens x% (z.B. mindestens die Hälfte) des räumlich gemittelten Massenstroms M_A aufgefangen. Der Wert von „x%“ kann beispielsweise größer sein als ungefähr 10%, z.B. größer sein als ungefähr 25%, z.B. größer sein als ungefähr 50%, z.B. größer sein als ungefähr 75%. Im Resultat ist der räumlich gemittelte Massenstrom M_B der zweiten räumlichen Materialverteilung M_B = (1-x%) • M_A. Aufgrund des damit veränderten Gradienten an der Flanke der räumlichen Materialverteilung ist die mittlere Abweichung ΔM_A vom räumlich gemittelten Massenstrom M_A der ersten Materialverteilung kleiner als die mittlere Abweichung ΔM_B vom räumlich gemittelten Massenstrom M_B der zweiten Materialverteilung.For example, at least x% (eg at least half) of the spatially averaged mass flow M _A is collected by means of the diaphragm 108 . For example, the value of "x%" may be greater than about 10%, eg, greater than about 25%, eg, greater than about 50%, eg, greater than about 75%. As a result, the spatially averaged mass flow _MB of the second spatial material distribution is _MB =(1-x%)• _MA . Due to the thus changed gradient on the edge of the spatial material distribution, the mean deviation ΔM _A from the spatially averaged mass flow M _A of the first material distribution is smaller than the mean deviation ΔM _B from the spatially averaged mass flow M _B of the second material distribution.

3 veranschaulicht das Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Diagramm 300, in welchem schematisch die Schichteigenschaft 301 entlang einer Referenzrichtung 311 aufgetragen ist. Die Referenzrichtung kann beispielsweise lateral in der Schicht oder quer zur Substratnormalen sein. Die Referenzrichtung 311 kann beispielsweise eine vom Massenmittelpunkt der Schicht 104 oder der Drehachse des Substrats 102 ausgehende (z.B. radial) erstreckte Richtung 311 sein. 3 FIG. 11 illustrates the method 100 according to various embodiments in a schematic diagram 300, in which the layer property 301 is plotted along a reference direction 311. The reference direction can, for example, be lateral in the layer or transverse to the substrate normal. The reference direction 311 can be, for example, a direction 311 extending (eg radially) from the center of mass of the layer 104 or the axis of rotation of the substrate 102 .

In dem hier erläuterten Beispiel ist die Schichteigenschaft 301 die Dicke 301 der Schicht 104 (auch als Schichtdicke 301 bezeichnet), d.h. die Ausdehnung Schicht 104 entlang einer Richtung, die quer zur Referenzrichtung 311 bzw. entlang der Substratnormalen ist. Es kann verstanden werden, dass das bezüglich der Schichtdicke 301 Beschriebene in Analogie für jede andere Schichteigenschaft gelten kann.In the example explained here, the layer property 301 is the thickness 301 of the layer 104 (also referred to as layer thickness 301), i.e. the extent of layer 104 along a direction that is transverse to the reference direction 311 or along the substrate normal. It can be understood that what has been described with regard to the layer thickness 301 can apply by analogy to any other layer property.

Linie 311a repräsentiert die räumliche Verteilung der Schichtdicke 301, wenn die Blende 108 in der ersten Blendenposition ist, und Linie 311b repräsentiert die räumliche Verteilung der Schichtdicke, wenn die Blende 108 in der zweiten Blendenposition ist.Line 311a represents the spatial distribution of slice thickness 301 when the stop 108 is in the first stop position, and line 311b represents the spatial distribution of slice thickness when the stop 108 is in the second stop position.

Die mittlere Abweichung der Schichtdicke 301 kann als Standardabweichung der räumlichen Verteilung der Schichtdicke 301 um die räumlich gemittelte Schichtdicke verstanden werden. Der Gradient G kann verstanden werden als Quotient aus der Änderung der Schichtdicke ΔS entlang der Referenzrichtung 311 über eine Strecke und der Länge Δs der Strecke, d.h. G = ΔS/Δs. Die Strecke kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 10% der lateralen Ausdehnung der Schicht 104 (d.h. der Ausdehnung der entlang der Referenzrichtung 311) bis ungefähr 40% der lateralen Ausdehnung der Schicht 104, z.B. in einem Bereich von ungefähr 20% der lateralen Ausdehnung der Schicht 104 bis ungefähr 30% der lateralen Ausdehnung der Schicht 104.The mean deviation of the layer thickness 301 can be understood as the standard deviation of the spatial distribution of the layer thickness 301 around the spatially average layer thickness. The gradient G can be understood as the quotient of the change in layer thickness ΔS along the reference direction 311 over a distance and the length Δs of the distance, i.e. G = ΔS/Δs. The distance can be, for example, in a range from approximately 10% of the lateral extent of the layer 104 (i.e. the extent along the reference direction 311) to approximately 40% of the lateral extent of the layer 104, e.g. in a range of approximately 20% of the lateral extent of the Layer 104 to about 30% of the lateral extent of layer 104.

Beispielsweise wird mittels der Blende 108 mindestens x% (z.B. mindestens die Hälfte) des räumlich gemittelten Massenstroms M_A aufgefangen. Im Resultat ist die räumlich gemittelte Schichtdicke S_B, die aus der zweiten räumlichen Materialverteilung resultiert, kleiner als die räumlich gemittelte Schichtdicke S_A, die aus der ersten räumlichen Materialverteilung resultiert. Aufgrund des veränderten Gradienten G bis zum Rand 104r der Schicht 104 ist die mittlere Abweichung ΔS_B von der räumlich gemittelten Schichtdicke S_B, die aus der zweiten räumlichen Materialverteilung resultiert, größer als die die mittlere Abweichung ΔS_A von der räumlich gemittelten Schichtdicke S_A, die aus der ersten räumlichen Materialverteilung resultiert.For example, at least x% (eg at least half) of the spatially averaged mass flow M _A is collected by means of the diaphragm 108 . As a result, the spatially average layer thickness S _B , which results from the second spatial material distribution, is smaller than the spatially average layer thickness S _A , which results from the first spatial material distribution. Due to the changed gradient G up to the edge 104r of the layer 104, the mean deviation ΔS _B from the spatially mean layer thickness S _B , which results from the second spatial material distribution, is greater than the mean deviation ΔS _A from the spatially mean layer thickness S _A , which results from the first spatial material distribution.

In dem hier dargestellten Beispiel ist die beschichtete Fläche des Substrats 102 (auch als Schichtfläche bezeichnet), die aus der ersten räumlichen Materialverteilung resultiert, ungefähr gleich zu der Schichtfläche, die aus der zweiten räumlichen Materialverteilung resultiert. Dies nutzt zwar das Substrat besser aus, muss aber nicht notwendigerweise so sein.In the example illustrated here, the coated area of the substrate 102 (also referred to as the layer area), which results from the first spatial material distribution, is approximately equal to the layer area, which results from the second spatial material distribution. Although this makes better use of the substrate, it does not necessarily have to be the case.

In dem hier dargestellten Beispiel ist die Schichtdicke, die aus der ersten räumlichen Materialverteilung resultiert, in der Mitte des Substrats 102 ungefähr gleich zu der Schichtdicke, die aus der zweiten räumlichen Materialverteilung resultiert. Dies nutzt zwar das Beschichtungsmaterial besser aus, muss aber nicht notwendigerweise so sein. Beispielsweise kann alternativ die Schichtdicke, die aus der ersten räumlichen Materialverteilung resultiert, am Rand der Schicht 104 ungefähr gleich zu der Schichtdicke sein, die aus der zweiten räumlichen Materialverteilung resultiert.In the example shown here, the layer thickness resulting from the first spatial material distribution is approximately equal in the center of the substrate 102 to the layer thickness from the second spatial material distribution results. Although this makes better use of the coating material, it does not necessarily have to be the case. For example, alternatively, the layer thickness resulting from the first spatial material distribution can be approximately equal to the layer thickness resulting from the second spatial material distribution at the edge of the layer 104 .

In dem hier dargestellten Beispiel ist die zweite räumliche Materialverteilung derart eingerichtet, dass die Schicht 104 beispielsweise kegelförmig ist. In anderen Beispielen kann die zweite räumliche Materialverteilung derart eingerichtet sein, dass die Schicht 104 trichterförmig ist.In the example shown here, the second spatial material distribution is set up in such a way that the layer 104 is conical, for example. In other examples, the second spatial material distribution may be configured such that the layer 104 is funnel-shaped.

4 veranschaulicht eine Beschichtungsanordnung 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Querschnittsansicht oder Draufsicht (mit Blick entlang der Emissionsrichtung 105), wenn die Blende 108 in der ersten Blendenposition ist. 5 veranschaulicht die Beschichtungsanordnung 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 500 in einer schematischen Querschnittsansicht oder Draufsicht (mit Blick entlang der Emissionsrichtung 105), wenn die Blende 108 in der dritten Blendenposition ist. 4 10 illustrates a coating arrangement 400 according to various embodiments in a schematic cross-sectional view or top view (looking along the emission direction 105) when the aperture 108 is in the first aperture position. 5 10 illustrates the coating arrangement 400 according to various embodiments 500 in a schematic cross-sectional view or top view (looking along the emission direction 105) when the aperture 108 is in the third aperture position.

Die Blende 108 und/oder das Substrat 102 können in einer Vakuumkammer 802 angeordnet sein. Das Substrat 102 kann beispielsweise mittels eines Substrathalters 112 (siehe 1) gehalten, z.B. drehbar gelagert, sein, der optional eingerichtet ist, das Substrat zu rotieren um eine Drehachse 102d (siehe 6) herum. Die Drehachse 102d kann beispielsweise parallel zu der Substratnormalen sein.The aperture 108 and/or the substrate 102 can be arranged in a vacuum chamber 802 . The substrate 102 can, for example, by means of a substrate holder 112 (see 1 ) held, for example rotatably mounted, which is optionally set up to rotate the substrate about an axis of rotation 102d (see 6 ) hereabouts. The axis of rotation 102d can be parallel to the substrate normal, for example.

Wie zu sehen ist, kann die Blende 108 zur Implementierung des Verfahrens 100 schwenkbar gelagert sein, z.B. um eine Drehachse 501 außerhalb der Blende 108 herum beweglich gelagert sein. Dementsprechend kann der Bewegungspfad 503 der Blende 108 auf einem Kreis (dessen Radius dann auch als Schwenkradius bezeichnet wird) angeordnet sein. Das zur Implementierung des Verfahrens 100 für die schwenkbare Blende 108 Beschriebene kann in Analogie für jede andere Art der Lagerung gelten, beispielsweise wenn die Blende 108 entlang eines linearen Pfads und/oder eines gekrümmten Pfads verschiebbar gelagert ist.As can be seen, in order to implement the method 100, the bezel 108 can be pivoted, e.g. Accordingly, the movement path 503 of the aperture 108 can be arranged on a circle (the radius of which is then also referred to as the swivel radius). By analogy, what has been described for implementing the method 100 for the pivoting screen 108 can apply to any other type of mounting, for example if the screen 108 is slidably mounted along a linear path and/or a curved path.

Optional kann die Blende 108 zur Implementierung des Verfahrens 100 mittels eines Motors verlagert werden, z.B. in die erste Blendenposition, in die zweite Blendenposition oder in die dritte Blendenposition. Dies erleichtert die Automatisierung des Verfahrens 100.Optionally, the aperture 108 may be motorized to implement the method 100, e.g., to the first aperture position, to the second aperture position, or to the third aperture position. This facilitates the automation of the process 100.

Wie zu sehen ist, kann die Blende 108 zur Implementierung des Verfahrens 100 zwei verschiedene Abschnitte 108a, 108b (auch als erster Abschnitt 108a und zweiter Abschnitt 108b bezeichnet) aufweisen, z.B. zwei plattenförmige Abschnitte 108a, 108b. Beispielsweise kann der zweite Abschnitt 108b von dem ersten Abschnitt 108a hervorstehen, beispielsweise in Form eines Vorsprungs oder daran montiert sein. Die gesamte Blende 108 oder zumindest der erste Abschnitt 108a und/oder zweite Abschnitt 108b können beispielsweise ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Stahl.As can be seen, in order to implement the method 100, the bezel 108 can have two different sections 108a, 108b (also referred to as first section 108a and second section 108b), e.g., two plate-shaped sections 108a, 108b. For example, the second portion 108b may protrude from the first portion 108a, such as in the form of a protrusion or be mounted thereon. The entire screen 108 or at least the first section 108a and/or the second section 108b can, for example, comprise or be formed from a metal, e.g. steel.

In dem hier dargestellten Beispiel kann der erste Abschnitt 108a (auch als Hauptabschnitt oder Hauptblende bezeichnet) kellenförmig sein, muss dies aber nicht notwendigerweise. Andere Beispiele für die Außenkontur des Hauptabschnitts 108a weisen auf: eineckig, zweieckig (z.B. herzförmig), dreieckig, viereckig (z.B. rautenförmig, trapezförmig, rechteckig oder dergleichen), vieleckig, oval (z.B. rund oder elliptisch), usw.In the example illustrated here, the first portion 108a (also referred to as the main portion or main bezel) may, but need not be, trowel-shaped. Other examples of the outer contour of the main portion 108a include: polygonal, biangular (e.g., heart-shaped), triangular, square (e.g., diamond-shaped, trapezoidal, rectangular, or the like), polygonal, oval (e.g., round or elliptical), etc.

In dem hier dargestellten Beispiel kann der zweite Abschnitt 108b (auch als Nebenabschnitt oder Konturblende bezeichnet) eine dreieckige Kontur aufweisen, muss dies aber nicht notwendigerweise. Andere Beispiele für die Außenkontur des Nebenabschnitts 108b weisen auf: eineckig, zweieckig (z.B. herzförmig), dreieckig, viereckig (z.B. rautenförmig, trapezförmig, rechteckig oder dergleichen), vieleckig, oval (z.B. rund oder elliptisch), usw.In the example shown here, the second section 108b (also referred to as a secondary section or contour screen) can have a triangular contour, but does not necessarily have to do so. Other examples of the outer contour of the minor portion 108b include: polygonal, biangular (e.g., heart-shaped), triangular, square (e.g., diamond-shaped, trapezoidal, rectangular, or the like), polygonal, oval (e.g., round or elliptical), etc.

Die Außenkontur des Nebenabschnitts 108b und die Außenkontur des Hauptabschnitts 108a können sich voneinander unterscheiden.The outer contour of the minor portion 108b and the outer contour of the main portion 108a may differ from each other.

Um das Substrat 102 in der dritten Blendenposition vollständig abschirmen zu können, kann die Außenkontur des Hauptabschnitts 108a einen Innenkreis aufweisen, der größer ist als ein Durchmesser des Substrats 102. Alternativ oder zusätzlich kann die Außenkontur des Hauptabschnitts 108a eine dem Substrat zugewandte Fläche umschließen, die größer ist als eine der Blende zugewandte Fläche des Substrats 102 (z.B. die Schichtfläche).In order to be able to completely shield the substrate 102 in the third aperture position, the outer contour of the main section 108a can have an inner circle which is larger than a diameter of the substrate 102. Alternatively or additionally, the outer contour of the main section 108a can enclose a surface facing the substrate which is larger than an aperture-facing surface of the substrate 102 (e.g., the film surface).

Anschaulich kann die Hauptblende derart groß eingerichtet sein, dass diese das Substrat 102 komplett abdecken kann, was es erleichtert, das Target einzusputtern und die Prozessbedingungen einzustellen, ohne dass das Substrat 102 beschichtet wird.Clearly, the main screen can be set up so large that it can completely cover the substrate 102, which makes it easier to sputter in the target and set the process conditions without the substrate 102 being coated.

Um das Substrat 102 in der zweiten Blendenposition nur teilweise abschirmen zu können, kann die Außenkontur des Nebenabschnitts 108b einen Innenkreis aufweisen, die kleiner ist als der Durchmesser des Substrats 102. Alternativ oder zusätzlich kann die Außenkontur des Nebenabschnitts 108b eine dem Substrat zugewandte Fläche umschließen, die kleiner ist als eine der Blende zugewandte Fläche des Substrats 102 (z.B. die Schichtfläche).In order to be able to only partially shield the substrate 102 in the second diaphragm position, the outer contour of the secondary section 108b can have an inner circle which is smaller than the diameter of the substrate 102. Alternatively or additionally, the outer contour of the secondary section 108b can enclose a surface facing the substrate, which is smaller than an area of the substrate 102 facing the aperture (eg the layer area).

Optional können der Hauptabschnitt 108a und der Nebenabschnitt 108b einstückig ausgebildet sein oder zumindest unlösbar miteinander gekuppelt sein. Alternativ können der Hauptabschnitt 108a und der Nebenabschnitt 108b zwei separate Komponenten (dann auch als mehrteilige Blende 108 bezeichnet) sein, die lösbar miteinander gekuppelt sind. Dies erleichtert die Anpassung der zweiten Materialverteilung, beispielsweise indem ein Nebenabschnitt 108b erster Außenkontur gegen einen Nebenabschnitt 108b zweiter Außenkontur ausgetauscht wird.Optionally, the main section 108a and the secondary section 108b can be formed in one piece or at least be undetachably coupled to one another. Alternatively, the major portion 108a and the minor portion 108b may be two separate components (then also referred to as a multi-piece bezel 108) that are releasably coupled together. This facilitates the adaptation of the second material distribution, for example by exchanging a secondary section 108b of the first outer contour for a secondary section 108b of the second outer contour.

Die unlösbare Kupplung kann beispielsweise einen Stoffschluss, z.B. ein Schweißverbindung, aufweisen. Die unlösbare Kupplung ist beispielsweise derart irreversibel, dass sich diese nur mittels Zerstörens des Hauptabschnitts 108a und/oder des Nebenabschnitts 108b lösen lässt. Die lösbare Kupplung kann beispielsweise eine Schraubverbindung aufweisen. Die lösbare Kupplung kann beispielsweise reversibel gelöst und hergestellt werden, beispielsweise ohne eine nennenswerte Beeinträchtigung der an der Kupplung beteiligten Komponenten, z.B. ohne Zerstörung des Hauptabschnitts 108a und/oder des Nebenabschnitts 108b.The non-detachable coupling can, for example, have a material connection, e.g. a welded connection. The non-detachable coupling is, for example, irreversible in such a way that it can only be released by destroying the main section 108a and/or the secondary section 108b. The detachable coupling can have a screw connection, for example. The releasable coupling can, for example, be reversibly released and made, for example without significant impairment of the components involved in the coupling, e.g. without destroying the main section 108a and/or the secondary section 108b.

6 veranschaulicht das Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht 600 auf das Substrat 102, wenn die Blende 108 in der ersten Blendenposition ist, so dass der Strom an Beschichtungsmaterial mit der ersten Materialverteilung auf das Substrat 102 trifft. Beispielsweise kann das Substrat 102 einen ersten Abstand (z.B. 50 mm) von der Beschichtungsvorrichtung 110 (auch als erster Target-Substrat-Abstand oder erster TSD bezeichnet) aufweisen. 6 10 illustrates the method 100 according to various embodiments in a schematic top view 600 of the substrate 102 when the aperture 108 is in the first aperture position such that the flow of coating material impinges on the substrate 102 with the first material distribution. For example, the substrate 102 may be at a first distance (eg, 50 mm) from the coating device 110 (also referred to as the first target-to-substrate distance or first TSD).

Wie zu sehen ist, kann das Substrat 102 beispielsweise ein 6-Zoll-Wafer (z.B. ein Halbleiterwafer) sein, d.h. einen Durchmesser von ungefähr 152,4 Millimeter (mm) aufweisen. Das Substrat 102 kann aber auch größer oder kleiner als 6-Zoll sein.As can be seen, the substrate 102 may be, for example, a 6 inch wafer (e.g., a semiconductor wafer), i.e., approximately 152.4 millimeters (mm) in diameter. However, the substrate 102 can also be larger or smaller than 6 inches.

Linie 601 gibt den Pfad (auch als Äquimaterialpfad bezeichnet) an, entlang welchem der Massestrom der ersten Materialverteilung einen Wert Mp aufweist (analog zu einer Äquipotentiallinie). Innerhalb der Linie 601 ist der Massestrom größer als Mp und außerhalb der Linie 601 ist der Massestrom kleiner als M_P. Beispielsweise kann M_P = M_A sein. Die schraffierte Fläche gibt die Schnittfläche (auch als Beschichtungsfläche bezeichnet) der ersten Materialverteilung und der Substratoberfläche an.Line 601 indicates the path (also referred to as equimaterial path) along which the mass flow of the first material distribution has a value Mp (analogous to an equipotential line). Within line 601 the mass flow is greater than Mp and outside of line 601 the mass flow is less than _Mp . For example, M _P = M _A . The hatched area indicates the intersection area (also referred to as the coating area) of the first material distribution and the substrate surface.

Beispielsweise kann der Äquimaterialpfad 601 oval sein. Dies resultiert daraus, dass die Emissionsrichtung 105 schräg zur Substratnormalen ist. Dies erreicht eine möglichst homogene Schichteigenschaft, insbesondere wenn das Substrat 102 um seine Mittelachse (dann auch als Drehachse 102d bezeichnet) rotiert wird beim Beschichten.For example, the equivalent material path 601 can be oval. This results from the fact that the emission direction 105 is oblique to the substrate normal. This achieves a layer property that is as homogeneous as possible, in particular when the substrate 102 is rotated about its central axis (then also referred to as the axis of rotation 102d) during coating.

Beispielsweise kann der Äquimaterialpfad 601 dezentral bezüglich der Drehachse des Substrats 102 angeordnet sein, beispielsweise wenn die oder jede Symmetrieachse des Äquimaterialpfads 601 neben der Drehachse des Substrats 102 angeordnet ist. Dies erreicht eine möglichst homogene Schichteigenschaft, wenn das Substrat 102 um seine Drehachse 102d rotiert wird beim Beschichten.For example, the equivalent material path 601 can be arranged decentrally with respect to the axis of rotation of the substrate 102 , for example if the or each axis of symmetry of the equivalent material path 601 is arranged next to the axis of rotation of the substrate 102 . This achieves a layer property that is as homogeneous as possible if the substrate 102 is rotated about its axis of rotation 102d during coating.

7 veranschaulicht das Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Draufsicht 700 auf das Substrat 102, wenn das Substrat 102 einen zweiten Abstand (z.B. 150 mm) von der Beschichtungsvorrichtung 110 (auch als zweiter Target-Substrat-Abstand oder zweiter TSD bezeichnet) aufweist, der größer ist als der erste TSD. Beispielsweise kann die Beschichtungsanordnung 400 (z.B. deren Substratträger 112) derart eingerichtet sein, dass das Substrat 102 und die Beschichtungsvorrichtung 110 zueinander hin oder voneinander weg verschiebbar sind. Beispielsweise kann der Substratträger zu der Beschichtungsvorrichtung 110 hin und/oder von dieser weg verschiebbar gelagert sein. 7 10 illustrates the method 100 according to various embodiments in a schematic top view 700 of the substrate 102 when the substrate 102 has a second distance (e.g. 150 mm) from the coating device 110 (also referred to as second target-substrate distance or second TSD), which is greater than the first TSD. For example, the coating arrangement 400 (eg its substrate carrier 112) can be set up in such a way that the substrate 102 and the coating device 110 can be displaced towards or away from one another. For example, the substrate carrier can be mounted in a displaceable manner towards and/or away from the coating device 110 .

Das Verändern des TSD erreicht beispielsweise, dass die relative Lage des Äquimaterialpfads 601 zum Substrat 102 und/oder zu dessen Drehachse 102d verändert werden kann. Das Verändern des TSD erreicht beispielsweise, dass Größe der Beschichtungsfläche und/oder die räumliche Verteilung der Schichteigenschaft verändert werden kann. Dies erreicht eine erleichterte Einstellung der Schichteigenschaft.Changing the TSD means, for example, that the position of the equivalent material path 601 relative to the substrate 102 and/or to its axis of rotation 102d can be changed. Changing the TSD means, for example, that the size of the coating area and/or the spatial distribution of the layer property can be changed. This achieves easier adjustment of film property.

8 veranschaulicht das Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 800 analog zu 6, wenn die Blende 108 in der zweiten Blendenposition ist, so dass der Strom an Beschichtungsmaterial mit der ersten Materialverteilung teilweise auf die Blende 108 und mit der zweiten Materialverteilung auf das Substrat 102 trifft. Beispielsweise kann das Substrat 102 den ersten TSD aufweisen. 9 veranschaulicht das Verfahren 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 900 analog zu 7, wenn die Blende 108 in der zweiten Blendenposition ist, so dass der Strom an Beschichtungsmaterial mit der ersten Materialverteilung teilweise auf die 108 und mit der zweiten Materialverteilung auf das Substrat 102 trifft. Beispielsweise kann das Substrat 102 den zweiten TSD aufweisen. 8th 8 illustrates the method 100 according to various embodiments 800 analogously to FIG 6 , when the shutter 108 is in the second shutter position such that the stream of coating material partially impinges the shutter 108 with the first material distribution and partially impinges the substrate 102 with the second material distribution. For example, the substrate 102 may include the first TSD. 9 9 illustrates the method 100 according to various embodiments 900 analogously to FIG 7 , when the shutter 108 is in the second shutter position such that the stream of coating material having the first material distribution partially impinges the 108 and having the second material distribution impinges the substrate 102. For example, the substrate 102 may include the second TSD.

Linie 801 gibt den Äquimaterialpfad an, entlang welchem der Massestrom der zweiten Materialverteilung einen Wert Mp aufweist (analog zu einer Äquipotentiallinie). Innerhalb der Linie 801 ist der Massestrom größer als Mp und außerhalb der Linie 801 ist der Massestrom kleiner als Mp. Beispielsweise kann M_P = M_B sein. Die schraffierte Fläche gibt die Schnittfläche (auch als Beschichtungsfläche bezeichnet) der zweiten Materialverteilung und der Substratoberfläche an.Line 801 indicates the equimaterial path along which the mass flow of the second material distribution has a value Mp (analogous to an equipotential line). Within line 801, the mass flow is greater than Mp and outside of line 801, the mass flow is less than Mp. For example, M _P =M _B . The hatched area indicates the intersection area (also referred to as the coating area) of the second material distribution and the substrate surface.

Die zweite Materialverteilung kann einen Äquimaterialpfad aufweisen, der beispielsweise keine Symmetrieachse aufweist, d.h. unsymmetrisch ist. Dies erreicht eine möglichst inhomogene Schichteigenschaft, insbesondere wenn das Substrat 102 um seine Mittelachse (dann auch als Drehachse 102d bezeichnet) rotiert wird beim Beschichten.The second material distribution can have an equimaterial path which, for example, has no axis of symmetry, i.e. is asymmetrical. This achieves a layer property that is as inhomogeneous as possible, in particular when the substrate 102 is rotated about its central axis (then also referred to as the axis of rotation 102d) during coating.

Beispielsweise kann der Äquimaterialpfad 601 dezentral bezüglich der Drehachse des Substrats 102 angeordnet sein, beispielsweise wenn die Beschichtungsfläche neben der Drehachse des Substrats 102 angeordnet ist. Dies erreicht eine möglichst inhomogene Schichteigenschaft, wenn das Substrat 102 um seine Drehachse 102d rotiert wird beim Beschichten.For example, the equivalent material path 601 can be arranged decentrally with respect to the axis of rotation of the substrate 102, for example if the coating surface is arranged next to the axis of rotation of the substrate 102. This achieves a layer property which is as inhomogeneous as possible if the substrate 102 is rotated about its axis of rotation 102d during coating.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 100 eine Sputterbeschichtung eines Substrats 102 bereitstellen mit gezielter Beeinflussung der Schichtdickenverteilung auf dem Substrat 102. Dies kann beispielsweise die Erzeugung von Gradientenschichten erleichtern, um unterschiedliche Eigenschaften auf nur einem Substrat untersuchen zu können (z.B. für die Entwicklung von Hochtemperatursupraleitern).According to various embodiments, the method 100 can provide a sputter coating of a substrate 102 with a targeted influencing of the layer thickness distribution on the substrate 102. This can, for example, facilitate the production of gradient layers in order to be able to examine different properties on just one substrate (e.g. for the development of high-temperature superconductors). .

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mittels des Verfahrens 100 auf einem Substrat (z.B. Siliziumwafer, Glaswafer, oder Ähnliches) mit einem Durchmesser von ungefähr 100 mm bis ungefähr 200 mm eine homogene rotationssymmetrische Gradientenschicht (z.B. kegelförmig oder trichterförmig) gebildet werden. Der Gradient von Innen nach Außen oder umgekehrt kann beispielsweise mindestens 400% betragen, um den Einfluss einer bestimmten Schicht in unterschiedlicher Schichtdicke in einem Schichtsystem untersuchen zu können.According to various embodiments, a homogeneous rotationally symmetrical gradient layer (e.g. cone-shaped or funnel-shaped) can be formed using the method 100 on a substrate (e.g. silicon wafer, glass wafer, or the like) with a diameter of approximately 100 mm to approximately 200 mm. The gradient from inside to outside or vice versa can be at least 400%, for example, in order to be able to examine the influence of a specific layer with different layer thicknesses in a layer system.

Das Verfahren 100 kann aufweisen, dass eine speziell geformte Blende 108 während der Beschichtung zwischen Substrat 102 und einem Sputtermagnetron als Beschichtungsvorrichtung 110 verlagert werden kann, und damit ein Teil des Stroms an Beschichtungsmaterial (anschaulich „Sputterteilchenstromes“) ausgeblendet werden kann.The method 100 can have that a specially shaped aperture 108 can be shifted between the substrate 102 and a sputtering magnetron as the coating device 110 during the coating, and thus part of the flow of coating material (illustratively “sputter particle flow”) can be masked out.

Die Blende 108 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen ohne Vakuumbruch automatisch an eine beliebige Position zwischen Substrat 102 und Magnetron 110 verlagert werden.According to various embodiments, the aperture 108 can be automatically shifted to any position between the substrate 102 and the magnetron 110 without a vacuum break.

Die Position der Blende 108 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen optional während der Beschichtung, z.B. in Abhängigkeit von der erreichten Schichtdicke und/oder Beschichtungszeit, verändert werden.According to various embodiments, the position of the diaphragm 108 can optionally be changed during the coating, e.g. depending on the layer thickness achieved and/or the coating time.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Blende 108 elektromotorisch angetrieben sein oder werden, und kann mit Hilfe eines Absolutwertgebers horizontal in eine beliebige Position zwischen Magnetron 110 und Substrat 102 gebracht (auch als positioniert bezeichnet) werden (z.B. entlang des Schwenkradius). Beispielsweise kann die Blende 108 elektromotorisch angetrieben sein oder werden mittels eines DC-Motors mit Absolutwertgeber oder mittels eines Schrittmotors.According to various embodiments, the aperture 108 can be driven by an electric motor and can be brought (also referred to as positioned) horizontally to any position between the magnetron 110 and the substrate 102 using an absolute value encoder (e.g. along the swivel radius). For example, the panel 108 can be driven by an electric motor or by means of a DC motor with an absolute encoder or by means of a stepper motor.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Konturblende zur Beeinflussung der Schichtdickenverteilung an der Hauptblende leicht wechselbar montiert sein oder werden, so dass verschiedene Außenkonturen als Konturblende (anschaulich Blendengeometrien) verwendet werden können.According to various embodiments, the contour screen for influencing the layer thickness distribution can be mounted on the main screen in an easily exchangeable manner, so that different outer contours can be used as contour screen (illustratively, screen geometries).

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen rotiert das Substrat 102 während der Beschichtung.According to various embodiments, the substrate 102 rotates during coating.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Substrathalter 112 automatisch elektromotorisch höhenverstellbar sein, wodurch zusätzlich der Target-Substratabstand (TSD) verstellt werden kann, um die Schichtdickenverteilung zu beeinflussen.According to various embodiments, the height of the substrate holder 112 can be automatically adjusted by an electric motor, whereby the target-substrate distance (TSD) can also be adjusted in order to influence the layer thickness distribution.

Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.Various examples are described below, which relate to those described above and shown in the figures.

Beispiel 1 ist ein Verfahren, aufweisend: Bereitstellen (z.B. Emittieren, z.B. mittels Zerstäubens) eines Stroms an Beschichtungsmaterial, das eine erste räumliche Materialverteilung aufweist, in Richtung zu einem Substrat hin; Überführen der ersten räumlichen Materialverteilung in eine zweite räumliche Materialverteilung mittels einer Blende, welche vorzugsweise (zumindest zeitweise, z.B. zumindest für eine Dauer, in welcher mindestens 10%, 25% oder 50% der Schicht gebildet wird) ortsfest relativ zu dem Substrat oder einer Drehachse des Substrats angeordnet ist (z.B. für die Dauer des Bildens der Schicht); Bilden einer Schicht auf dem Substrat mittels des Stroms an Beschichtungsmaterial, das die zweite räumliche Materialverteilung aufweist; wobei die zweite räumliche Materialverteilung einen größeren Gradienten in einer Eigenschaft der Schicht (z.B. in einem Abstand von dem Rand der Schicht und/oder in einem Abstand von einer Mitte der Schicht) und/oder eine größere mittlere Abweichung von der räumlich gemittelten Eigenschaft der Schicht bewirkt als die erste räumliche Materialverteilung; und/oder wobei die zweite räumliche Materialverteilung eine größere mittlere Abweichung von einer räumlich gemittelten Materialverteilung aufweist als die erste räumliche Materialverteilung.Example 1 is a method comprising: providing (eg, emitting, eg, via sputtering) a stream of coating material having a first spatial material distribution toward a substrate; Converting the first spatial material distribution into a second spatial material distribution by means of a diaphragm, which is preferably (at least temporarily, e.g. at least for a period in which at least 10%, 25% or 50% of the layer is formed) stationary relative to the substrate or an axis of rotation of the substrate (eg for the duration of forming the layer); forming a layer on the substrate using the stream of coating material having the second spatial material distribution; where the second spatial material distribution causes a larger gradient in a property of the layer (e.g. at a distance from the edge of the layer and/or at a distance from a center of the layer) and/or a larger mean deviation from the spatially average property of the layer than the first spatial material distribution ; and/or wherein the second spatial material distribution has a greater mean deviation from a spatially averaged material distribution than the first spatial material distribution.

Beispiel 2 ist das Verfahren gemäß Beispiel 1, wobei die erste räumliche Materialverteilung mittels eines oder mehr als eines plattenförmigen Targets bereitgestellt wird.Example 2 is the method according to example 1, wherein the first spatial material distribution is provided by means of one or more than one plate-shaped target.

Beispiel 3 ist das Verfahren gemäß Beispiel 2, wobei das plattenförmige Target schräg zu dem Substrat ist.Example 3 is the method according to Example 2, wherein the plate-shaped target is oblique to the substrate.

Beispiel 4 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, wobei die Eigenschaft der Schicht eine geometrische Eigenschaft der Schicht ist, wobei die geometrische Eigenschaft vorzugsweise eine Schichtdicke der Schicht ist.Example 4 is the method according to any of Examples 1 to 3, wherein the property of the layer is a geometric property of the layer, preferably wherein the geometric property is a layer thickness of the layer.

Beispiel 5 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei eine Summe der zweiten räumliche Materialverteilung und eines Teils der ersten räumlichen Materialverteilung, die von der Blende aufgefangen wird, die erste räumliche Materialverteilung ergibt.Example 5 is the method according to any one of Examples 1 to 4, wherein a sum of the second spatial distribution of material and a portion of the first spatial distribution of material intercepted by the aperture yields the first spatial distribution of material.

Beispiel 6 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei das Überführen aufweist, dass ein Teil des Stroms an Beschichtungsmaterial, der die erste räumlichen Materialverteilung aufweist, auf die Blende triff und/oder von dieser aufgefangen wird.Example 6 is the method according to any one of Examples 1 to 5, wherein the transferring comprises a portion of the stream of coating material having the first spatial material distribution impinging on and/or being intercepted by the screen.

Beispiel 7 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei ein Teil des Stroms an Beschichtungsmaterial, der die erste räumliche Materialverteilung aufweist, sich an dem Substrat vorbei bewegt.Example 7 is the method according to any one of Examples 1 to 6, wherein a portion of the stream of coating material having the first spatial material distribution moves past the substrate.

Beispiel 8 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei ein Teil des Stroms an Beschichtungsmaterial, der die zweite räumliche Materialverteilung aufweist, sich an dem Substrat vorbei bewegt.Example 8 is the method according to any one of Examples 1 to 7, wherein a portion of the stream of coating material having the second spatial material distribution moves past the substrate.

Beispiel 9 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei das Substrat beim Bilden der Schicht rotiert wird, vorzugsweise um eine Drehachse herum, welche schräg zu einer gemittelten Ausbreitungsrichtung des Stroms an Beschichtungsmaterial, der erste räumliche Materialverteilung aufweist, ist.Example 9 is the method according to any one of Examples 1 to 8, wherein the substrate is rotated in forming the layer, preferably about an axis of rotation which is oblique to an average direction of propagation of the stream of coating material having the first spatial material distribution.

Beispiel 10 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei das Substrat ein Halbleitermaterial und/oder einen Wafer aufweist oder daraus gebildet ist.Example 10 is the method according to any one of Examples 1 to 9, wherein the substrate comprises or is formed from a semiconductor material and/or a wafer.

Beispiel 11 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, wobei das Substrat ein Glas aufweist oder daraus gebildet ist.Example 11 is the method according to any one of Examples 1 to 10, wherein the substrate comprises or is formed from a glass.

Beispiel 12 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 11, wobei die zweite räumliche Materialverteilung derart eingerichtet ist, dass ein erster Wert W₁ der Schichteigenschaft am Rand des Substrats und ein zweiter Wert W₂ der Schichteigenschaft im Inneren des Substrats sich um mehr als 10% (oder 25% oder 50% oder 75%) ihrer Summe (W₁ + W₂) voneinander unterscheiden.Example 12 is the method according to any one of Examples 1 to 11, wherein the second spatial material distribution is set up such that a first value W ₁ of the layer property at the edge of the substrate and a second value W ₂ of the layer property in the interior of the substrate are more than 10% (or 25% or 50% or 75%) of their sum (W ₁ + W ₂ ) differ from each other.

Beispiel 13 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei die Blende plattenförmig und/oder quer zu dem Strom an Beschichtungsmaterial (d.h. zur Richtung des Stroms) erstreckt ist.Example 13 is the process according to any one of Examples 1 to 12, wherein the screen is plate-shaped and/or extends transversely to the flow of coating material (i.e. the direction of flow).

Beispiel 14 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 13, wobei die Blende mehrteilig ist.Example 14 is the process according to any one of Examples 1 to 13, wherein the panel is multi-part.

Beispiel 15 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 14, wobei die Blende drehbar gelagert ist, vorzugsweise um eine Drehachse herum, die außerhalb der Blende angeordnet ist.Example 15 is the method according to any one of Examples 1 to 14, wherein the bezel is mounted for rotation, preferably about an axis of rotation located outside of the bezel.

Beispiel 16 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, wobei die Blende mittels einer Antriebsvorrichtung (z.B. eines elektrischen Motors) gekuppelt ist und/oder verlagert wird.Example 16 is the method according to any one of Examples 1 to 15, wherein the shutter is coupled and/or displaced by means of a driving device (e.g. an electric motor).

Beispiel 17 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei die Blende einen ersten Abschnitt (z.B. einen Platte) aufweist, dessen Außenkontur einen Innenkreis aufweist, wobei der Innenkreis einen größeren Durchmesser aufweist als das Substrat.Example 17 is the method according to any one of Examples 1 to 16, wherein the aperture has a first section (e.g. a plate) whose outer contour has an inner circle, the inner circle having a larger diameter than the substrate.

Beispiel 18 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 17, wobei eine Drehachse der Blende (z.B. um welche herum die Blende, z.B. mittels einer Lagervorrichtung, drehbar gelagert ist) parallel zu einer Drehachse des Substrats (z.B. um welche herum das Substrat, z.B. mittels eines Substratträgers, drehbar gelagert ist) angeordnet ist.Example 18 is the method according to any one of Examples 1 to 17, wherein an axis of rotation of the bezel (e.g. around which the bezel is rotatably supported, e.g. by means of a bearing device) is parallel to an axis of rotation of the substrate (e.g. around which the substrate, e.g. by means of a substrate carrier, is rotatably mounted) is arranged.

Beispiel 19 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei eine Drehachse der Blende (z.B. um welche herum die Blende, z.B. mittels einer Lagervorrichtung, drehbar gelagert ist), vorzugsweise zumindest zeitweise (z.B. zumindest für eine Dauer, in welcher mindestens 10%, 25% oder 50% der Schicht gebildet wird) ortsfest relativ zu dem Substrat oder einer Drehachse des Substrats angeordnet ist (z.B. für die Dauer des Bildens der Schicht).Example 19 is the method according to one of Examples 1 to 18, wherein an axis of rotation of the diaphragm (e.g. around which the diaphragm is rotatably mounted, e.g. by means of a bearing device), preferably at least temporarily (e.g. at least for a period in which at least 10 %, 25% or 50% of the layer is formed) stationary relative to the substrate or an axis of rotation of the substrate is arranged (eg for the duration of forming the layer).

Beispiel 20 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, wobei das Substrat beim Bilden der Schicht mittels des Stroms an Beschichtungsmaterial, der die zweite räumliche Materialverteilung aufweist, ortsfest angeordnet ist relativ zu: der Blende und/oder dem Strom an Beschichtungsmaterial bzw. einer Quelle des Emittierens des Stroms an Beschichtungsmaterial (z.B. eine Beschichtungsvorrichtung).Example 20 is the method according to any one of Examples 1 to 19, wherein the substrate is stationary relative to: the aperture and/or the flow of coating material or a source of emitting the stream of coating material (e.g., a coating device).

Beispiel 21 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 20, welches mittels einer Clusteranlage (z.B. einer Vakuumkammer der Clusteranlage, in der das Substrat angeordnet ist) durchgeführt wird, wobei die Clusteranlage beispielsweise eine oder mehr als eine Magnetronkathode aufweist, welche den Strom an Beschichtungsmaterial erzeugt, wobei die Clusteranlage beispielsweise einen Substratträger aufweist, welcher eingerichtet ist, ein oder mehr als ein Substrat zu halten, das dem Strom an Beschichtungsmaterial ausgesetzt ist (z.B. gleichzeitig mehrere Substrate), wobei die Clusteranlage beispielsweise eine Schleusenkammer und zumindest eine Vakuumkammer, in der das Substrat angeordnet ist und/oder der Strom an Beschichtungsmaterial angeordnet ist, aufweist, wobei die Clusteranlage beispielsweise einen Substrattransportarm aufweist, welcher eingerichtet ist, das Substrat zwischen der Schleusenkammer und der zumindest einen Vakuumkammer (z.B. dem Substratträger darin) zu transportieren, wobei die zumindest eine Vakuumkammer beispielsweise mehrere Vakuumkammern aufweist und der Substrattransportarm ferner eingerichtet ist, das das Substrat zwischen den mehreren Vakuumkammern zu transportieren.Example 21 is the method according to one of Examples 1 to 20, which is carried out using a cluster system (e.g. a vacuum chamber of the cluster system in which the substrate is arranged), the cluster system having, for example, one or more than one magnetron cathode, which the current to Coating material is produced, the cluster system having, for example, a substrate carrier which is set up to hold one or more than one substrate that is exposed to the flow of coating material (e.g. several substrates at the same time), the cluster system having, for example, a lock chamber and at least one vacuum chamber, in which the substrate is arranged and/or the stream of coating material is arranged, wherein the cluster system has, for example, a substrate transport arm which is set up to transport the substrate between the lock chamber and the at least one vacuum chamber (e.g. the substrate carrier therein). n, wherein the at least one vacuum chamber has, for example, a plurality of vacuum chambers and the substrate transport arm is also set up to transport the substrate between the plurality of vacuum chambers.

Beispiel 22 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 21, wobei die Blende einen zweiten Abschnitt (z.B. einen Platte) aufweist, welcher von dem ersten Abschnitt hervorsteht; und/oder wobei das Überführen der ersten räumlichen Materialverteilung in die zweite räumliche Materialverteilung (z.B. nur) mittels des zweiten Abschnitts erfolgt, vorzugsweise aufweisend, dass der zweite Abschnitt in dem Strom an Beschichtungsmaterial angeordnet ist und/oder einen Teil dessen auffängt.Example 22 is the method of any one of Examples 1 to 21, wherein the bezel has a second portion (e.g., a plate) protruding from the first portion; and/or wherein the conversion of the first spatial distribution of material into the second spatial distribution of material takes place (e.g. only) by means of the second section, preferably comprising that the second section is arranged in the flow of coating material and/or catches part of it.

Beispiel 23 ist das Verfahren gemäß Beispiel 21 oder 22, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt lösbar miteinander verbunden sind.Example 23 is the method of Example 21 or 22, wherein the first section and the second section are releasably connected to each other.

Beispiel 24 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 21 bis 23, wobei der zweite Abschnitt einen Vorsprung oder eine Aussparung aufweist, welche vorzugsweise in dem Strom an Beschichtungsmaterial angeordnet ist und/oder einen Teil dessen auffängt.Example 24 is the method according to any one of Examples 21 to 23, wherein the second section has a projection or recess which is preferably located in and/or intercepts a portion of the stream of coating material.

Beispiel 25 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 21 bis 24, wobei der zweite Abschnitt eine Spitze aufweist. Example 25 is the method according to any one of Examples 21 to 24, wherein the second section has a tip.

Beispiel 26 ist eine Beschichtungsanordnung (z.B. mittels welcher das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 25 durchgeführt wird), aufweisend: einen Substrathalter zum Halten eines Substrats; eine Beschichtungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, einen Strom an Beschichtungsmaterial, der eine erste räumliche Materialverteilung aufweist, in Richtung zu dem Substrathalter hin zu emittieren; eine Blende (z.B. zum Überführen der ersten räumlichen Materialverteilung in eine zweite räumliche Materialverteilung, so dass eine Schicht auf dem Substrat mittels des Stroms an Beschichtungsmaterial, der die zweite räumliche Materialverteilung aufweist, gebildet werden kann); wobei vorzugsweise die zweite räumliche Materialverteilung einen größeren Gradienten in einer Eigenschaft der Schicht (z.B. in einem Abstand von dem Rand der Schicht und/oder in einem Abstand von einer Mitte der Schicht) und/oder eine größere mittlere Abweichung von der räumlich gemittelten Eigenschaft der Schicht bewirkt als die erste räumliche Materialverteilung; und/oder wobei vorzugsweise die zweite räumliche Materialverteilung eine größere mittlere Abweichung von einer räumlich gemittelten Materialverteilung aufweist als die erste räumliche Materialverteilung.Example 26 is a coating arrangement (e.g. by which the method according to any one of Examples 1 to 25 is carried out) comprising: a substrate holder for holding a substrate; a coating device which is set up to emit a stream of coating material, which has a first spatial material distribution, in the direction of the substrate holder; an aperture (e.g., for converting the first spatial distribution of material into a second spatial distribution of material so that a layer can be formed on the substrate by the stream of coating material having the second spatial distribution of material); preferably wherein the second spatial material distribution has a larger gradient in a property of the layer (e.g. at a distance from the edge of the layer and/or at a distance from a center of the layer) and/or a larger mean deviation from the spatially average property of the layer effected as the first spatial material distribution; and/or wherein the second spatial material distribution preferably has a greater average deviation from a spatially averaged material distribution than the first spatial material distribution.

Beispiel 27 ist eine Beschichtungsanordnung (z.B. gemäß dem Beispiel 26 und/oder z.B. mittels welcher das Verfahren gemäß einem der Beispiele 1 bis 25 durchgeführt wird), aufweisend: einen Substrathalter zum Halten eines Substrats; eine Beschichtungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, einen Strom an Beschichtungsmaterial, der eine erste räumliche Materialverteilung aufweist, in Richtung zu dem Substrathalter hin zu emittieren; eine Blende, welche derart beweglich gelagert ist, dass diese in eine erste Position zwischen dem Substrathalter und der Materialquelle und in eine zweite Position in einem Abstand von der ersten Position gebracht werden kann; wobei die Blende: einen ersten Abschnitt (z.B. einen Platte) aufweist, dessen Außenkontur einen Innenkreis aufweist, wobei der Innenkreis einen größeren Durchmesser aufweist als das Substrat; einen zweiten Abschnitt (z.B. einen Platte) aufweist, welcher von dem ersten Abschnitt hervorsteht.Example 27 is a coating arrangement (e.g. according to example 26 and/or e.g. by means of which the method according to any one of examples 1 to 25 is carried out), comprising: a substrate holder for holding a substrate; a coating device which is set up to emit a stream of coating material, which has a first spatial material distribution, in the direction of the substrate holder; a shutter movably mounted to a first position between the substrate holder and the material source and to a second position spaced from the first position; the aperture comprising: a first section (e.g. a plate) whose outer contour has an inner circle, the inner circle having a larger diameter than the substrate; a second portion (e.g. a plate) protruding from the first portion.

Beispiel 28 ist die Beschichtungsanordnung gemäß Beispiel 26 oder 27, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt lösbar miteinander verbunden sind.Example 28 is the coating arrangement according to example 26 or 27, wherein the first section and the second section are detachably connected to each other.

Beispiel 29 ist die Beschichtungsanordnung gemäß einem der Beispiele 26 bis 28, wobei der zweite Abschnitt einen Vorsprung oder eine Aussparung aufweist, welche in dem Strom an Beschichtungsmaterial angeordnet ist.Example 29 is the coating arrangement according to any one of Examples 26 to 28, wherein the second portion has a projection or recess tion, which is arranged in the stream of coating material.

Beispiel 30 ist die Beschichtungsanordnung gemäß einem der Beispiele 26 bis 29, wobei der zweite Abschnitt eine Spitze aufweist.Example 30 is the coating arrangement according to any one of Examples 26 to 29, wherein the second section has a tip.

Beispiel 31 ist das Verwenden einer Blende, um eine erste räumliche Materialverteilung eines Stroms an Beschichtungsmaterial in eine zweite räumliche Materialverteilung des Stroms an Beschichtungsmaterial zu überführen, wobei die zweite räumliche Materialverteilung einen größeren Gradienten in einer Eigenschaft einer mittels der zweiten räumlichen Materialverteilung gebildeten Schicht (z.B. in einem Abstand von dem Rand der Schicht und/oder in einem Abstand von einer Mitte der Schicht) und/oder eine größere mittlere Abweichung von der räumlich gemittelten Eigenschaft der Schicht bewirkt als die erste räumliche Materialverteilung; und/oder wobei die zweite räumliche Materialverteilung eine größere mittlere Abweichung von einer räumlich gemittelten Materialverteilung aufweist als die erste räumliche Materialverteilung.Example 31 is using an orifice to convert a first spatial material distribution of a stream of coating material into a second spatial material distribution of the stream of coating material, the second spatial material distribution having a greater gradient in a property of a layer formed by the second spatial material distribution (e.g. at a distance from the edge of the layer and/or at a distance from a center of the layer) and/or causes a larger mean deviation from the spatially averaged property of the layer than the first spatial material distribution; and/or wherein the second spatial material distribution has a greater mean deviation from a spatially averaged material distribution than the first spatial material distribution.

Claims

A method (100) comprising: • emitting (111) a stream of coating material having a first spatial material distribution toward a substrate (102); • Converting (113) the first spatial material distribution into a second spatial material distribution by means of an aperture (108); • forming (115) a layer (104) on the substrate (102) using the stream of coating material having the second spatial material distribution; • wherein the second material spatial distribution causes a greater gradient in a property of the layer (104) than the first material spatial distribution.

Method (100) according to claim 1 , wherein the first spatial material distribution is provided by means of one or more than one plate-shaped target, wherein the plate-shaped target is preferably arranged obliquely to the substrate (102).

Method (100) according to any one of Claims 1 until 2 , wherein the property of the layer (104) is a geometric property of the layer (104), wherein the geometric property is preferably a layer thickness of the layer (104).

Method (100) according to any one of Claims 1 until 3 , wherein the substrate (102) is rotated when forming the layer (104), preferably about an axis of rotation (102d) which is oblique to an average direction of propagation of the stream of coating material having the first spatial material distribution.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 4 , wherein the screen (108) is rotatably mounted, wherein the screen (108) is preferably coupled by means of an electrical drive device.

Method (100) according to any one of Claims 1 until 5 , wherein the diaphragm (108): • has a first section (108a), the outer contour of which has an inner circle, the inner circle having a larger diameter than the substrate (102); • has a second portion (108b) protruding from the first portion (108a); • wherein the conversion of the first spatial material distribution into the second spatial material distribution takes place by means of the second section (108b), preferably having that the second section (108b) is arranged in the stream of coating material.

Method (100) according to claim 6 wherein the first portion (108a) and the second portion (108b) are releasably coupled together.

Method (100) according to claim 6 or 7 wherein the second portion (108b) includes a protrusion or recess located in the flow of coating material.

Coating assembly (400) comprising: • a substrate holder (112) for holding a substrate (102); • a coating device (110), which is set up to emit a stream of coating material, which has a first spatial material distribution, in the direction of the substrate holder (112); • an aperture (108) for converting the first material spatial distribution into a second material spatial distribution so that a layer (104) can be formed on the substrate (102) by means of the stream of coating material having the second material spatial distribution; • wherein the second material spatial distribution causes a greater gradient in a property of the layer (104) than the first material spatial distribution.

Coating arrangement (400), comprising: • a substrate holder (112) for holding a substrate (102); • a coating device (110), which is set up to emit a stream of coating material, which has a first spatial material distribution, in the direction of the substrate holder (112); • a diaphragm (108) which can be moved in this way device is that it can be placed in a first position between the substrate holder (112) and the material source and in a second position at a distance from the first position; wherein the diaphragm (108): • has a first section (108a), the outer contour of which has an inner circle, the inner circle having a larger diameter than the substrate (102); • has a second portion (108b) protruding from the first portion (108a).