DE19515882C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von scheibenförmigen Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von scheibenförmigen Substraten in VakuumbeschichtungsanlagenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung von
scheibenförmigen Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen, bei
dem das scheibenförmige Substrat von einem Substratträger
aufgenommen und unter Vakuumerzeugung in eine Beschichtungs
kammer befördert und anschließend in der Beschichtungskammer
beschichtet wird, wobei Teile der Substratoberfläche mittels
Masken abgedeckt werden, und nach dem Beschichtungsvorgang
unter Belüftung aus der Beschichtungskammer transportiert
wird.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Beschichtung
von scheibenförmigen Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen
mit einer verschließbaren Beschichtungskammer und mit einem
zwischen einer ersten, der Beschichtungskammer nahen Position
und einer zweiten, der Beschichtungskammer fernen Position
axial beweglichen Substratträger mit einer Aufnahmefläche für
ein Substrat.
Aus der Europäischen Patentanmeldung 0 590 243 A1 ist eine
Vorrichtung und ein Verfahren der eingangs genannten Art be
kannt, bei dem das Substrat von einer Aufnahmeposition durch
einen Substratträger übernommen und unter Vollzug einer 180°-
Bewegung in eine Vorschleusenstation transportiert wird. Dort
führt der Substratträger das Substrat in die Vorschleusen
station ein, wobei er gleichzeitig die Vorschleusenstation
verschließt. In dieser Vorschleusenstation wird sodann während
oder nach Erzeugung eines Vorvakuums mittels eines Schwenkar
mes das Substrat in die Beschichtungskammer befördert. Dabei
kann gleichzeitig ein bereits beschichtetes Substrat aus der
Beschichtungskammer ausgegeben werden.
Nachteilig ist dabei der zweistufige Transportprozeß des Sub
strates.
Derartige Vorrichtungen werden beispielsweise zur Beschichtung
von CD eingesetzt. Dabei handelt es sich um eine Massenproduk
tion, bei der lange Taktzeiten sehr negative Auswirkungen auf
die Produktivität haben.
Gerade beim Beschichten von CD ist es erforderlich, Teile des
Substrates von einer Beschichtung freizuhalten. Dies betrifft
bei CD vor allem den Rand und das Zentrum der Scheibe.
Zur Gewährleistung dieser beschichtungsfreien Zonen werden
Masken verwendet. Dabei wird eine Außenmaske zur Verhinderung
des Beschichtens der Randzone und eine Innenmaske zum Freihal
ten des Zentrums verwendet. In einem bekannten Verfahren wer
den diese Masken außerhalb der Beschichtungskammer beziehungs
weise außerhalb der Vorschleusenstation angebracht und zu
sammen mit dem Substrat in die Beschichtungskammer einge
bracht. Diese Masken sind nach einer Anzahl Beschichtungs
prozessen zu reinigen und für den Prozeß aufwendig zu handha
ben.
Aus der Europäischen Patentanmeldung 0 608 478 A2 ist aber
auch eine Vorrichtung bekannt, bei der die Masken an der Be
schichtungsquelle befestigt sind. Diese Vorrichtung hat den
Nachteil, daß beim Maskenwechsel Werkzeuge erforderlich sind,
der Beschichtungsprozeß unterbrochen und die Beschichtungs
kammer belüftet werden muß.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Produktivität
von Vakuumbeschichtungsanlagen durch Minimierung der Wartungs-
und Umrüstzeiten zu erhöhen.
Verfahrensseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Substratträger das Substrat direkt in die Beschichtungsposi
tion in einen Aufnahmeraum befördert. Dabei dichtet der Sub
stratträger nach Positionierung des Substrates in der Be
schichtungsposition selbständig den Aufnahmeraum gegen die
Umgebungsatmosphäre ab. Anschließend wird in dem Aufnahmeraum
ein Vorvakuum erzeugt und nach Erreichen des Vorvakuums der
Aufnahmeraum zu der Beschichtungskammer hin geöffnet und der
Beschichtungsvorgang vollzogen.
Durch dieses Verfahren wird somit ein Zwischentransport in
nerhalb der Beschichtungskammer vermieden. Damit wird es mög
lich, den Aufnahmeraum klein zu gestalten.
In einer günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist vorgesehen, daß der umlaufende Substratträger mit dem
zu beschichtenden Substrat auf einen Rundtisch aufgebracht
wird, der sodann in eine Position schwenkt, in der der Sub
stratträger von einer Hubeinrichtung übernommen wird.
Mit einer derartigen Rundtischbeschickung kann ein kontinuier
licher Durchlauf unter Einhaltung einer Taktzeit erreicht
werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird das Substrat gleich
zeitig mit der Positionierung in die Beschichtungsposition
mittels einer ersten Maske partiell abgedeckt, die während des
Beschickungs-, des Beschichtungs- und des Ausgabevorganges in
ihrer Position lösbar gehalten wird.
Bei verschiedenen Beschichtungsvorgängen, beispielsweise bei
der Beschichtung von CD, ist es erforderlich, Teile des Sub
strates abzudecken. Dafür werden Masken verwendet. Allerdings
wird auf diese Masken bei jedem Beschichtungsvorgang Material
aufgetragen, so daß diese Masken nach einigen Beschichtungs
vorgängen zu reinigen sind. Die verfahrensseitig vorgesehene
lösbare Verbindung ermöglicht dabei ein leichtes Auswechseln.
Weiterhin ist es zweckmäßig, daß vor dem Beschichtungsvorgang
auf das Substrat eine zweite Maske aufgelegt wird.
Das Auflegen der Maske erfolgt dabei unter der Ausnutzung der
Vorpositionierung des Substrates in vorangegangenen Verfah
rensschritten. Die Maske selbst wird durch kraftschlüssige
Halterungsmittel gehalten.
Hierbei ist es günstig, wenn die zweite Maske in der Beschich
tungsposition auf das Substrat aufgelegt wird und vor dem
Ausgabevorgang in der Beschichtungsposition von dem Substrat
abgenommen wird.
Mit einer derartigen Verfahrensweise verbleibt die zweite
Maske in der Beschichtungskammer. Ein Auflegen kann damit
automatisch gleichzeitig zu anderen Verfahrensschritten, wie
beispielsweise der Erzeugung des Vorvakuums, geschehen. Durch
die Parallelarbeit wird eine Taktzeitverkürzung erreicht.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß zum Zwecke des Masken
wechsels die erste Maske von ihrer Position gelöst und zu
sammen mit dem Substrat oder separat von dem Substratträger
übernommen und, während der Aufnahmeraum gegen die Beschich
tungskammer abgedichtet ist, ohne Belüftung der Beschichtungs
kammer ausgegeben wird. Anschließend wird eine neue oder eine
gereinigte Maske zusammen mit einem Substrat oder separat auf
den Substratträger aufgelegt, in den gegen die Beschichtungs
kammer abgedichteten Aufnahmeraum ohne Belüftung der Beschich
tungskammer eingebracht und gehalten.
Diese verfahrensseitige Ausgestaltung ermöglicht einen voll
kommen automatischen Maskenwechsel, der in dem Takt der Be
schickung der Beschichtungskammer erfolgen kann.
Es ist möglich, daß zum Zwecke des Maskenwechsels die zweite
Maske nach dem Beschichtungsvorgang auf dem Substrat verbleibt
und zusammen mit dem Substrat ausgegeben wird.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung des Verfahrens ist
vorgesehen, daß die erste und/oder die zweite Maske mittels
Vakuum und/oder mittels magnetischer Kraft gehalten und unter
Ausschaltung des Vakuums oder der Magnetkraft oder mit einer
zur Haltekraft größeren Magnetkraft entnommen werden.
Da das Vakuum und eine elektromagnetische Halterung sehr gut
steuerbar sind, können die Halterungen zum geeigneten Zeit
punkt über die Steuerung eines Prozeßrechners gelöst werden,
so daß eine Einordnung des Maskenwechsels in den Taktablauf
möglich ist.
Schließlich ist es möglich, daß die Masken während des techno
logischen Prozesses ohne Befestigungsmittel gehalten werden.
Vorrichtungsseitig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der
Substratträger mit einem in Richtung zu der Beschichtungs
kammer gewandten ersten Dichtmittel versehen ist. Dabei ist
ein Aufnahmeraum für den Substratträger vorgesehen, der in der
ersten Position den Substratträger mit der Aufnahmefläche bis
zu dem ersten Dichtmittel eng umschließt. Der Aufnahmeraum ist
mit einem zu dem Substratträger gewandten zweiten Dichtmittel
versehen, das in der ersten Position mit dem ersten Dicht
mittel in einer den Raum zwischen dem Aufnahmeraum und dem
Substratträger gegen die Atmosphäre abdichtend in Wirkungs
verbindung steht. In die Innenseite des Aufnahmeraumes mündet
eine Verbindung zu einer Vakuumquelle. Der Aufnahmeraum ist
mit einer den Aufnahmeraum zu der Beschichtungskammer hin
freigebbaren Schwenkplatte verschließbar.
Diese Vorrichtung sieht eine direkte Positionierung des Sub
strates in der Beschichtungsposition vor. Dabei verbleibt auch
der Substratträger in dieser Position. Damit wird es möglich,
daß der Aufnahmeraum den Substratträger eng umschließt und
somit das bei jedem neuen Beschichtungsvorgang zu evakuierende
Volumen sehr klein gehalten wird.
In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
ist vorgesehen, daß der Aufnahmeraum durch die Innenseite
eines Maskenkörpers gebildet wird. Dabei ist in einem mit der
Beschichtungskammer dicht verbundenen Grundkörper eine Masken
aufnahmeöffnung ausgebildet, in die der Maskenkörper, einsetz
bar ist.
Durch die Einsetzbarkeit des Maskenkörpers ist auch eine
leichte Auswechselbarkeit erreichbar, ohne daß ein großer
Demontage-/Montageaufwand erforderlich ist.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung derart ausgebildet, daß zwi
schen der Außenseite des Maskenkörpers und der Innenseite der
Maskenaufnahmeöffnung ein Evakuierungsraum angeordnet ist.
Dabei ist eine Dichtung den Evakuierungsraum zwischen dem
eingesetzten Maskenkörper und dem Grundkörper zur äußeren
Atmosphäre hin abdichtend angeordnet. Der Evakuierungsraum ist
mit der Vakuumquelle verbunden. In den Maskenkörper sind
Durchbrüche zwischen dem Evakuierungsraum und dem Aufnahmeraum
eingebracht.
Ein derartiger Evakuierungsraum dient der Absaugung. Dadurch,
daß der Evakuierungsraum vorgesehen ist, kann eine Verbindung
des Aufnahmeraumes zu einer Vakuumquelle erfolgen, auch wenn
ein auswechselbarer Maskenkörper eingesetzt wird.
Es ist zweckmäßig, das zweite Dichtmittel an dem Maskenkörper
anzuordnen.
Weiterhin ist es zweckmäßig, das erste Dichtmittel als erste
Dichtfläche und das zweite Dichtmittel als Dichtung auszu
bilden.
In einer günstigen Variante ist vorgesehen, daß der Maskenkör
per mit einem Maskenrand versehen ist, der das scheibenförmige
Substrat in der ersten Position, aus der Richtung der Be
schichtungskammer gesehen, überdeckt.
Dieser Maskenrand übernimmt die eigentliche Maskenfunktion des
Maskenkörpers, da er die Abdeckfunktion realisiert.
Eine besonders günstige Ausführungsform ist dadurch gekenn
zeichnet, daß der Maskenkörper lösbar an dem Grundkörper be
festigt ist.
Hierzu kann der Maskenkörper mit einem Befestigungsrand verse
hen werden, der eine in Richtung zu dem Grundkörper weisende
zweite Dichtfläche aufweist, die mit einer dritten Dichtfläche
an dem Grundkörper in Wirkungsverbindung steht. In der dritten
Dichtfläche ist eine Nut eingebracht, die mit der oder einer
zweiten Vakuumquelle verbunden ist.
Dabei ist es günstig, daß in die zweite Dichtfläche zwei ab
standsweise zueinander angeordnete, die Nut abdichtende Dich
tungen eingebracht sind.
Somit wird erreicht, daß der Maskenkörper nach Evakuierung der
Nut gehalten werden kann. Der Befestigungsrand wird dann durch
den Luftdruck angedrückt.
Eine derartige Halterung bietet sich einerseits an, da für den
Beschichtungsvorgang ohnehin Vakuumquellen zur Verfügung ste
hen. Andererseits ist das Vakuum sehr gut steuerbar, so daß
ein Eintakten eines Maskenwechsels in den Prozeßablauf mittels
einer Prozeßsteuerung sehr gut möglich wird.
In einer vorteilhaften Form der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die Schwenkplatte als ebene Platte ausgeführt und in einem
Zwischenraum zwischen der Beschichtungskammer und dem Auf
nahmeraum um eine zur Plattenebene senkrechten Achse schwenk
bar und in dieser Achse axial verschiebbar angeordnet. Dabei
ist die Schwenkplatte auf ihrer dem Aufnahmeraum zugewandten
Unterseite mit dritten Dichtmitteln versehen, die mit vierten
Dichtmitteln auf der Oberseite des Grundkörpers die Beschich
tungskammer gegen den Aufnahmeraum abdichtend in Wirkungs
verbindung stehen.
Zur Erleichterung des Wechsels der auflegbaren Maske ist vor
gesehen, daß der Substratträger mit einem elektromagnetisch
erregbaren Magnetkopf versehen ist und daß die Schwenkplatte
mit einem Magneten zur Halterung einer auf das Substrat auf
legbaren Maske versehen ist.
Hierbei ist es günstig, den Magneten als Permanentmagnet aus
zuführen.
Ein Auflegen der zweiten Maske auf das Substrat erfolgt durch
ein einfaches Überlagern des stärkeren Magnetfeldes des Ma
gnetkopfes über das Magnetfeld des Permanentmagneten. Ist der
Magnetkopf ausgeschaltet, kann der Permanentmagnet wieder in
Funktion treten und die zweite Maske halten.
Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der
Schwenkplatte eine Ausnehmung eingearbeitet ist. Diese Aus
nehmung weist eine der Höhe der Maske entsprechende Tiefe auf,
wobei die Maske in die Ausnehmung einlegbar ist. In der Aus
nehmung oder in deren unmittelbarer Nähe ist der Magnet mit
der Schwenkplatte fest verbunden.
Ein weitere Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Masken ungekühlt und/oder indirekt gekühlt sind.
Schließlich ist es günstig, die auf das Substrat auflegbare
Maske aus magnetischem Edelstahl und/oder der Maskenkörper aus
Kupfer, Aluminium oder Edelstahl auszuführen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei
spieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen
zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Vor
richtung und
Fig. 2 einen Druckverlauf in der Beschichtungskammer während
des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung ist zur Beschichtung
von CD vorgesehen. Sie weist einen Grundkörper 1 auf, der mit
einer Beschichtungskammer 2 dicht verbunden ist. In dem Grund
körper 1 ist eine Maskenaufnahmeöffnung 3 ausgebildet. In
diese Maskenaufnahmeöffnung 3 ist ein Maskenkörper 4 einge
setzt. Entsprechend des Einsatzzweckes ist der Maskenkörper 4
und dementsprechend auch die Maskenaufnahmeöffnung 3 in der
Draufsicht kreisrund gestaltet.
Zur Halterung des Maskenkörpers 4 in der Maskenaufnahmeöffnung
3 ist diese in dem Grundkörper 1 mit einer Dichtfläche 5 ver
sehen, die nach unten weist. In diese Dichtfläche 5 ist eine
Ringnut 6 eingebracht. An dem Maskenkörper 4 ist ein umlaufen
der Befestigungsrand 7 angeordnet. In diesem Befestigungsrand
sind zwei Dichtungsringe 8 mit einem Abstand konzentrisch
zueinander eingebracht. Der Abstand der beiden Dichtungsringe
zueinander entspricht dabei der Breite der Ringnut 6. Damit
ist bei einem in die Maskenaufnahmeöffnung 3 eingesetzten
Maskenkörper 4 die Ringnut 6 beiderseits abgedichtet.
Die Ringnut 6 ist mit einer nicht näher dargestellten Vakuum
quelle verbunden. Wird dadurch die Ringnut 6 mit Vakuum beauf
schlagt, wird der Befestigungsrand 7 an die Dichtfläche 5
gedrückt und damit der Maskenkörper 4 gehalten. Das Halten des
Maskenkörpers 4 kann, beispielsweise bei einem beabsichtigten
Wechsel des Maskenkörpers 4, durch Belüften der Ringnut 6
aufgehoben werden.
Der Durchmesser des in die Maskenaufnahmeöffnung 3 ragenden
Teiles des Maskenkörpers 4 ist geringer als der Durchmesser
der Maskenaufnahmeöffnung 3 in diesem Bereich. Der beim Ein
setzen des Maskenkörpers 4 zwischen seiner Außenseite und der
Innenseite der Maskenaufnahmeöffnung 3 somit entstehende Eva
kuierungsraum 9 ist mit einer weiteren nicht näher dargestell
ten Vakuumquelle verbunden.
In den Maskenkörper 4 sind im Bereich des Evakuierungsraumes
mehrere Ringschlitze 10 eingebracht, die den Maskenkörper 4
von seiner Innen- zur Außenseite durchbrechen.
Die Innenseite des Maskenkörpers 4 bildet einen Aufnahmeraum
11 für den runden Substratträger 12. Der Maskenkörper 4 hat
somit eine ringförmige Gestalt.
Zur Abdichtung dieses Aufnahmeraumes 11 gegen die Atmosphäre
ist der Maskenkörper 4 mit einer Dichtfläche 13 versehen, in
die eine Ringdichtung 14 eingebracht ist. Diese Dichtfläche 13
korrespondiert mit einem flanschartigen Ansatz 15 an dem Sub
stratträger 12.
Der Substratträger 12 weist eine Aufnahmefläche 16 für das
Substrat, d. h. für den geschilderten Einsatzfall für die nicht
näher dargestellte CD auf. Auf dieser Aufnahmefläche befindet
sich ein Zentrierzapfen 17 zur genauen Positionierung der CD.
Nach unten anschließend ist der Substratträger 12 zylinderför
mig ausgeführt. Die Höhe des zylinderförmigen Bereiches 18
entspricht der Höhe des Aufnahmeraumes 11. Sein Durchmesser
entspricht dem Innendurchmesser des Maskenkörpers 4 im Bereich
des Aufnahmeraumes 11 mit einer derartigen Maßtoleranz, daß
der zylinderförmige Bereich in den Aufnahmeraum 11 gleiten
kann.
An den zylinderförmigen Bereich 18 schließt sich der flansch
artige Ansatz 15 an.
Der Substratträger 12 ist in axialer Richtung mittels einer
Hubeinrichtung 19 bewegbar. Damit kann der Substratträger 12
in den Aufnahmeraum 11 eingefahren werden. Dabei wird der
flanschartige Ansatz 15 an die Dichtfläche 13 angelegt, wo
durch der Aufnahmeraum 11, der nunmehr den Substratträger 12
eng umschließt, gegen die Atmosphäre abgedichtet ist. Der
Aufnahmeraum ist zunächst gegen die Beschichtungskammer 2
mittels einer Schwenkplatte 20 verschlossen. Damit kann durch
Anlegen eines Vakuums an den Evakuierungsraum 9 in dem Auf
nahmeraum 11, der nach dem Einbringen des Substratträgers 12
nur noch ein sehr kleines Volumen aufweist, ein Vorvakuum
erzeugt werden. Infolge des kleines Volumens, was praktisch in
dem geringen Spalt zwischen Substratträger 12 und Innenseite
des Maskenkörpers 4 und in dem Spalt zwischen der Aufnahmeflä
che 16 und der Unterseite der Schwenkplatte 20 zu sehen ist,
kann der Evakuierungsaufwand sehr gering gehalten werden.
Damit ist das Vorvakuum sehr schnell und ohne große Pumpenlei
stung zu erzeugen.
Die Absaugung des Aufnahmeraumes 11 geschieht über die Ring
schlitze 10, die den Evakuierungsraum 9 mit dem Aufnahmeraum
11 verbinden.
Die Schwenkplatte 20 ist mit einer Hub- und Schwenkeinrichtung
21 versehen, mittels der sie aus der den Aufnahmeraum 11 ver
schließenden Position in eine öffnende Position dadurch bewegt
werden kann, daß sie zunächst angehoben und danach verschwenkt
wird. Da mit dem Anheben der Schwenkplatte 20 der Verschluß
des Aufnahmeraumes 11 zu der Beschichtungskammer aufgehoben
wird, kann dieser Vorgang zweckmäßigerweise erst erfolgen,
wenn das Vorvakuum erzeugt worden ist.
Das Bewegen der Schwenkplatte 20 in die schließende Position
erfolgt in umgekehrter Reihenfolge. Es erfolgt also vor jedem
Schwenkvorgang zunächst eine Hubbewegung und jeder Schwenk
vorgang wird mit einer Absenkbewegung beendet.
Die Schwenkplatte 20 ist für die Verschlußposition auf der
Unterseite mit einer Dichtung 22 versehen, die mit einer
Dichtfläche 23 am Grundkörper 1 in Wirkungsverbindung steht.
Befindet sich die Schwenkplatte in der Verschlußposition, wie
sie in Fig. 1 dargestellt ist, so liegt die Dichtung 22 an der
Dichtfläche 23 an und dichtet somit die Beschichtungskammer 2
gegen den Aufnahmeraum 11 ab.
Für diese Position ist auch ein Permanentmagnet 24 in die
Schwenkplatte 20 eingearbeitet. Dieser Permanentmagnet 24 hält
die Maske 25, die verhindert, daß die Mitte der CD eine Be
schichtung erfährt. Die Maske 25 ist in eine Ausnehmung 26 in
der Schwenkplatte 20 eingelegt, so daß sie mit der Unterseite
der Schwenkplatte 20 eine Ebene bildet.
Zum Auflegen der Maske 25 auf die CD befindet sich unter dem
Substratträger 12 ein Magnetkopf 27, der als Elektromagnet
ausgeführt ist. Wenn der Substratträger 12 in den Aufnahmeraum
11 eingefahren ist, wird der Magnetkopf 27 eingeschaltet.
Damit entsteht an der Maske 25 eine magnetische Kraft, die die
Anzugskraft des Permanentmagneten 24 überwindet. Damit legt
sich die Maske auf die CD, oder für einen Maskenwechsel ohne
Substrat auch auf die Aufnahmefläche 16. Nachdem die Schwenk
platte 20 aus der Verschlußposition herausgeschwenkt wurde,
kann der Magnetkopf 27 abschaltet werden. Die Maske liegt
sodann infolge ihrer Schwerkraft auf der CD oder auf der Auf
nahmefläche 16 auf.
Die Abdeckung des Randes der CD erfolgt mittels eines Masken
randes 28, der an dem Maskenkörper 4 angeordnet ist und der
die Oberfläche der CD im Bereich des Randes zu der Beschich
tungskammer 2 hin abdeckt.
Der Verfahrensablauf der Vorrichtung stellt sich wie folgt
dar:
Der Substratträger 12 befindet sich in der Ausgangsphase in
seiner unteren (zweiten) Position und die Schwenkplatte 20
verschließt die Bearbeitungskammer 2. In der Bearbeitungs
kammer hat sich Hochvakuum eingestellt, wie es in Abschnitt A
in Fig. 2 dargestellt ist.
Durch einen nicht näher dargestellten Rundtisch wird eine CD
in den Zwischenraum zwischen den Substratträger 12 und den
Aufnahmeraum 11 gebracht. Durch die Hubeinrichtung wird der
Substratträger 12 zusammen mit dem Magnetkopf 27 nach oben
gefahren. Der Substratträger 12 übernimmt mit seiner Aufnahme
fläche die CD. Der Zentrierzapfen 17 gewährleistet, daß die CD
ihre durch den Rundtisch vorgegebene Vorpositionierung beibe
hält.
Durch ein weiteres Anheben wird der Substratträger 12 in den
Aufnahmeraum 11 gefahren (erste Position). Der flanschartige
Ansatz 15 legt sich an die Ringdichtung 14 an und verschließt
damit den Aufnahmeraum 11.
Nunmehr wird in dem Aufnahmeraum 11 ein Vorvakuum erzeugt.
Gleichzeitig wird der Magnetkopf 27 zugeschaltet, wodurch die
Maske 25 auf die CD aufgelegt wird. Der äußere Rand der CD ist
bereits durch den Maskenrand 28 abgedeckt.
Anschließend wird die Schwenkplatte 20 angehoben und ge
schwenkt. Durch das Öffnen des Aufnahmeraumes 11 zu der Be
schichtungskammer 2 hin erfolgt der Druckanstieg B. An
schließend erfolgt ein Abpumpen in dem Bereich C in Fig. 2 und
eine Einleitung von Argongas im Bereich D bis auf Arbeits
druck. In dem Bereich E des gleichbleibenden Arbeitsdruckes
findet der Sputterprozeß statt, in dem eine Seite der CD be
schichtet wird.
Im Bereich F erfolgt ein Abpumpen. Anschließend wird die
Schwenkplatte 20 wieder geschlossen, so daß im Bereich G ein
Absinken des Druckes bis auf Hochvakuum im Bereich H erfolgt.
Von dem Permanentmagneten 24 wird die Maske 25 wieder aufge
nommen. Nunmehr kann die Hubeinrichtung 19 den Substratträger
12 wieder nach unten fahren. Die beschichtete CD wird auf dem
Rundtisch abgelegt. Der nächste Beschichtungsvorgang kann
erfolgen.
Nach ca. 30 000 Beschichtungsvorgängen wird ein Maskenwechsel
erforderlich, da auf die Masken 25 und 28 bei jedem Beschich
tungsvorgang Material aufgetragen wird und diese gereinigt
werden müssen. Hierzu wird der Substratträger, zweckmäßiger
weise ohne Substrat, in den Aufnahmeraum eingefahren. Zur
Übernahme der Maske 25 wird der Magnetkopf 27 zugeschaltet und
bleibt bis zum Ausfahren des Substratträgers eingeschaltet.
Ein Öffnen der Bearbeitungskammer 2 erfolgt nicht.
Zum Wechsel des Maskenkörpers 4 wird die Ringnut 6 belüftet.
Damit wird der Maskenkörper 4 nicht mehr an dem Grundkörper 1
gehalten und liegt auf dem flanschartigen Ansatz 15 des Sub
stratträgers 12 auf und kann mit diesem zusammen ausgefahren
werden.
Bereits beim nächsten Arbeitstakt können zwischenzeitlich
gereinigte oder neue Masken in Umkehrung des Verfahrensablau
fes eingebracht werden. Damit kann ein Maskenwechsel vorgenom
men werden, ohne das die Beschichtungskammer 2 belüftet werden
muß, denn bei den Maskenwechselvorgängen bleibt die Schwenk
platte 20 geschlossen. Auch wird der kontinuierliche Durchlauf
für maximal Takt unterbrochen.
Bezugszeichenliste
1 Grundkörper
2 Beschichtungskammer
3 Maskenaufnahmeöffnung
4 Maskenkörper
5 Dichtfläche
6 Ringnut
7 Befestigungsrand
8 Dichtungsring
9 Evakuierungsraum
10 Ringschlitz
11 Aufnahmeraum
12 Substratträger
13 Dichtfläche
14 Ringdichtung
15 flanschartiger Ansatz
16 Aufnahmefläche
17 Zentrierzapfen
18 zylinderförmiger Bereich
19 Hubeinrichtung
20 Schwenkplatte
21 Hub- und Schwenkeinrich tung
22 Dichtung
23 Dichtfläche
24 Permanentmagnet
25 Maske
26 Ausnehmung
27 Magnetkopf
28 Maskenrand
A . . . H Bereiche des Druck verlaufes
2 Beschichtungskammer
3 Maskenaufnahmeöffnung
4 Maskenkörper
5 Dichtfläche
6 Ringnut
7 Befestigungsrand
8 Dichtungsring
9 Evakuierungsraum
10 Ringschlitz
11 Aufnahmeraum
12 Substratträger
13 Dichtfläche
14 Ringdichtung
15 flanschartiger Ansatz
16 Aufnahmefläche
17 Zentrierzapfen
18 zylinderförmiger Bereich
19 Hubeinrichtung
20 Schwenkplatte
21 Hub- und Schwenkeinrich tung
22 Dichtung
23 Dichtfläche
24 Permanentmagnet
25 Maske
26 Ausnehmung
27 Magnetkopf
28 Maskenrand
A . . . H Bereiche des Druck verlaufes
Claims (25)
1. Verfahren zur Beschichtung von scheibenförmigen Substraten
in Vakuumbeschichtungsanlagen, bei dem das scheibenförmige
Substrat von einem Substratträger aufgenommen und unter
Vakuumerzeugung in eine Beschichtungskammer befördert und
anschließend in der Beschichtungskammer beschichtet wird,
wobei Teile der Substratoberfläche mittels Masken abge
deckt werden, und nach dem Beschichtungsvorgang unter
Belüftung aus der Beschichtungskammer transportiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Substratträger (12) das Substrat direkt in die Beschichtungsposition in einen Aufnahmeraum (11) beför dert,
daß der Substratträger (12) nach Positionierung des Sub strates in der Beschichtungsposition selbständig den Auf nahmeraum (11) gegen die Umgebungsatmosphäre abdichtet und
daß anschließend in dem Aufnahmeraum (11) ein Vorvakuum erzeugt und nach Erreichen des Vorvakuums der Aufnahmeraum (11) zu der Beschichtungskammer (2) hin geöffnet und der Beschichtungsvorgang vollzogen wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Substratträger (12) das Substrat direkt in die Beschichtungsposition in einen Aufnahmeraum (11) beför dert,
daß der Substratträger (12) nach Positionierung des Sub strates in der Beschichtungsposition selbständig den Auf nahmeraum (11) gegen die Umgebungsatmosphäre abdichtet und
daß anschließend in dem Aufnahmeraum (11) ein Vorvakuum erzeugt und nach Erreichen des Vorvakuums der Aufnahmeraum (11) zu der Beschichtungskammer (2) hin geöffnet und der Beschichtungsvorgang vollzogen wird.
2. Verfahren
nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß der umlaufen
de Substratträger mit dem zu beschichtenden Substrat auf
einen Rundtisch aufgebracht wird, der sodann in eine Posi
tion schwenkt, in der der Substratträger (12) von einer
Hubeinrichtung (19) übernommen wird.
3. Verfahren
nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sub
strat gleichzeitig mit der Positionierung in die Beschich
tungsposition mittels einer ersten Maske (4) partiell
abgedeckt wird, die während des Beschickungs-, des Be
schichtungs- und des Ausgabevorganges in ihrer Position
lösbar gehalten wird.
4. Verfahren
nach einem der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
vor dem Beschichtungsvorgang auf das Substrat eine zweite
Maske (25) aufgelegt wird.
5. Verfahren
nach Anspruch 4, da
durch gekennzeichnet, daß die zweite
Maske (25) in der Beschichtungsposition auf das Substrat
aufgelegt wird und vor dem Ausgabevorgang in der Beschich
tungsposition von dem Substrat abgenommen wird.
6. Verfahren
nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Zwecke des Maskenwechsels die erste Maske (4) von ihrer Position gelöst und zusammen mit dem Substrat oder separat von dem Substratträger (12) übernommen und während der Aufnahmeraum (11) gegen die Beschichtungskammer (2) abgedichtet ist, ohne Belüftung der Beschichtungskammer (2) ausgegeben wird und
daß anschließend eine neue oder eine gereinigte Maske (4) zusammen mit einem Substrat oder separat auf den Sub stratträger (12) aufgelegt, in den gegen die Beschich tungskammer (2) abgedichteten Aufnahmeraum (11) ohne Be lüftung der Beschichtungskammer (2) eingebracht und fest gehalten wird.
daß zum Zwecke des Maskenwechsels die erste Maske (4) von ihrer Position gelöst und zusammen mit dem Substrat oder separat von dem Substratträger (12) übernommen und während der Aufnahmeraum (11) gegen die Beschichtungskammer (2) abgedichtet ist, ohne Belüftung der Beschichtungskammer (2) ausgegeben wird und
daß anschließend eine neue oder eine gereinigte Maske (4) zusammen mit einem Substrat oder separat auf den Sub stratträger (12) aufgelegt, in den gegen die Beschich tungskammer (2) abgedichteten Aufnahmeraum (11) ohne Be lüftung der Beschichtungskammer (2) eingebracht und fest gehalten wird.
7. Verfahren
nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwec
ke des Maskenwechsels die zweite Maske (25) nach dem Be
schichtungsvorgang auf dem Substrat verbleibt und zusammen
mit dem Substrat ausgegeben wird.
8. Verfahren
nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste und/oder die zweite Maske (4; 25) mittels Vakuum
und/oder mittels magnetischer Kraft gehalten und unter
Ausschaltung des Vakuums oder der Magnetkraft oder mit
einer der zur Haltekraft größeren Magnetkraft entnommen
werden.
9. Verfahren
nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
die Masken (4; 25) während des technologischen Prozesses
ohne Befestigungsmittel gehalten werden.
10. Vorrichtung zur Beschichtung von scheibenförmigen Sub
straten in Vakuumbeschichtungsanlagen mit einer ver
schließbaren Beschichtungskammer und mit einem zwischen
einer ersten, der Beschichtungskammer nahen Position und
einer zweiten, der Beschichtungskammer fernen Position
beweglichen Substratträger mit einer Aufnahmefläche für
ein Substrat, dadurch gekennzeichnet,
daß der Substratträger (12) mit einem in Richtung zu der Beschichtungskammer (2) gewandten ersten Dichtmittel (15) versehen ist,
daß ein Aufnahmeraum (11) für den Substratträger (12) vorgesehen ist, der in der ersten Position den Substrat träger (12) mit der Aufnahmefläche (16) bis zu dem ersten Dichtmittel (15) eng umschließt,
daß der Aufnahmeraum (11) mit einem zu dem Substratträger (12) gewandten zweiten Dichtmittel (13) versehen ist, das in der ersten Position mit dem ersten Dichtmittel (15) in einer den Raum zwischen dem Aufnahmeraum (11) und dem Substratträger (12) gegen die Atmosphäre abdichtend in Wirkungsverbindung steht,
daß in die Innenseite des Aufnahmeraumes (11) eine Verbin dung zu einer Vakuumquelle mündet und
daß der Aufnahmeraum (11) mit einer den Aufnahmeraum (11) zu der Beschichtungskammer (2) hin freigebbaren Schwenk platte (20) verschließbar ist.
daß der Substratträger (12) mit einem in Richtung zu der Beschichtungskammer (2) gewandten ersten Dichtmittel (15) versehen ist,
daß ein Aufnahmeraum (11) für den Substratträger (12) vorgesehen ist, der in der ersten Position den Substrat träger (12) mit der Aufnahmefläche (16) bis zu dem ersten Dichtmittel (15) eng umschließt,
daß der Aufnahmeraum (11) mit einem zu dem Substratträger (12) gewandten zweiten Dichtmittel (13) versehen ist, das in der ersten Position mit dem ersten Dichtmittel (15) in einer den Raum zwischen dem Aufnahmeraum (11) und dem Substratträger (12) gegen die Atmosphäre abdichtend in Wirkungsverbindung steht,
daß in die Innenseite des Aufnahmeraumes (11) eine Verbin dung zu einer Vakuumquelle mündet und
daß der Aufnahmeraum (11) mit einer den Aufnahmeraum (11) zu der Beschichtungskammer (2) hin freigebbaren Schwenk platte (20) verschließbar ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet,
daß der Aufnahmeraum (11) durch die Innenseite eines Mas
kenkörpers (4) gebildet wird,
daß in einem mit der Beschichtungskammer (2) dicht verbun denen Grundkörper (1) eine Maskenaufnahmeöffnung (3) aus gebildet ist, in die der Maskenkörper (4), einsetzbar ist.
daß in einem mit der Beschichtungskammer (2) dicht verbun denen Grundkörper (1) eine Maskenaufnahmeöffnung (3) aus gebildet ist, in die der Maskenkörper (4), einsetzbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch
gekennzeichnet,
daß zwischen der Außenseite des Maskenkörpers (4) und der Innenseite der Maskenaufnahmeöffnung (3) ein Evakuierungs raum (9) angeordnet ist,
daß eine Dichtung den Evakuierungsraum (9) zwischen dem eingesetzten Maskenkörper (4) und dem Grundkörper (1) zur äußeren Atmosphäre hin abdichtend angeordnet ist,
daß der Evakuierungsraum (9) mit der Vakuumquelle verbun den ist und
daß in den Maskenkörper (4) Durchbrüche (10) zwischen dem Evakuierungsraum (9) und dem Aufnahmeraum (11) eingebracht sind.
daß zwischen der Außenseite des Maskenkörpers (4) und der Innenseite der Maskenaufnahmeöffnung (3) ein Evakuierungs raum (9) angeordnet ist,
daß eine Dichtung den Evakuierungsraum (9) zwischen dem eingesetzten Maskenkörper (4) und dem Grundkörper (1) zur äußeren Atmosphäre hin abdichtend angeordnet ist,
daß der Evakuierungsraum (9) mit der Vakuumquelle verbun den ist und
daß in den Maskenkörper (4) Durchbrüche (10) zwischen dem Evakuierungsraum (9) und dem Aufnahmeraum (11) eingebracht sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß das zweite
Dichtmittel (13) an dem Maskenkörper (4) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, da
durch gekennzeichnet, daß das erste
Dichtmittel als erste Dichtfläche (13) und das zweite
Dichtmittel als Dichtung (14) ausgebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, da
durch gekennzeichnet, daß der Masken
körper (4) mit einem Maskenrand (28) versehen ist, der das
scheibenförmige Substrat in der ersten Position, aus der
Richtung der Beschichtungskammer (2) gesehen, überdeckt.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, da
durch gekennzeichnet, daß der Masken
körper (4) lösbar an dem Grundkörper (1) befestigt ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet,
daß der Maskenkörper (4) mit einem Befestigungsrand (7)
versehen ist, der eine in Richtung zu dem Grundkörper (1)
weisende zweite Dichtfläche aufweist, die mit einer drit
ten Dichtfläche (5) an dem Grundkörper (1) in Wirkungs
verbindung steht,
daß in der dritten Dichtfläche (5) eine Nut (6) einge bracht ist, die mit der oder einer zweiten Vakuumquelle verbunden ist.
daß in der dritten Dichtfläche (5) eine Nut (6) einge bracht ist, die mit der oder einer zweiten Vakuumquelle verbunden ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch ge
kennzeichnet, daß in die zweite Dichtfläche
zwei abstandsweise zueinander angeordnete, die Nut (6)
abdichtende Dichtungen (8) eingebracht sind.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, da
durch gekennzeichnet,
daß die Schwenkplatte (20) als ebene Platte ausgeführt und in einem Zwischenraum zwischen der Beschichtungskammer (2) und dem Aufnahmeraum (11) um eine zur Plattenebene senk rechten Achse schwenkbar und in dieser Achse axial ver schiebbar angeordnet ist,
daß die Schwenkplatte (20) auf ihrer dem Aufnahmeraum (11) zugewandten Unterseite mit dritten Dichtmitteln (22) ver sehen ist, die mit vierten Dichtmitteln (23) auf der Ober seite des Grundkörpers (1) die Beschichtungskammer (2) gegen den Aufnahmeraum (11) abdichtend in Wirkungsverbindung stehen.
daß die Schwenkplatte (20) als ebene Platte ausgeführt und in einem Zwischenraum zwischen der Beschichtungskammer (2) und dem Aufnahmeraum (11) um eine zur Plattenebene senk rechten Achse schwenkbar und in dieser Achse axial ver schiebbar angeordnet ist,
daß die Schwenkplatte (20) auf ihrer dem Aufnahmeraum (11) zugewandten Unterseite mit dritten Dichtmitteln (22) ver sehen ist, die mit vierten Dichtmitteln (23) auf der Ober seite des Grundkörpers (1) die Beschichtungskammer (2) gegen den Aufnahmeraum (11) abdichtend in Wirkungsverbindung stehen.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 19, da
durch gekennzeichnet,
daß der Substratträger (12) mit einem elektromagnetisch erregbaren Magnetkopf (27) versehen ist und
daß die Schwenkplatte (20) mit einem Magneten (24) zur Halterung einer auf das Substrat auflegbaren Maske (25) versehen ist.
daß der Substratträger (12) mit einem elektromagnetisch erregbaren Magnetkopf (27) versehen ist und
daß die Schwenkplatte (20) mit einem Magneten (24) zur Halterung einer auf das Substrat auflegbaren Maske (25) versehen ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Magnet als Permanent
magnet (24) ausgeführt ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch
gekennzeichnet,
daß in der Schwenkplatte (20) eine Ausnehmung (26) einge arbeitet ist,
daß die Ausnehmung (26) eine der Höhe der Maske (25) ent sprechende Tiefe aufweist, wobei die Maske (25) in die Ausnehmung (26) einlegbar ist und
daß in der Ausnehmung (26) oder in deren unmittelbarer Nähe der Magnet (24) mit der Schwenkplatte (20) fest ver bunden ist.
daß in der Schwenkplatte (20) eine Ausnehmung (26) einge arbeitet ist,
daß die Ausnehmung (26) eine der Höhe der Maske (25) ent sprechende Tiefe aufweist, wobei die Maske (25) in die Ausnehmung (26) einlegbar ist und
daß in der Ausnehmung (26) oder in deren unmittelbarer Nähe der Magnet (24) mit der Schwenkplatte (20) fest ver bunden ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 22, da
durch gekennzeichnet, daß das dritte
Dichtmittel als vierte Dichtfläche (23) und das vierte
Dichtmittel als Dichtung (22) ausgebildet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 23, da
durch gekennzeichnet, daß die Masken
(4; 25) ungekühlt und/oder indirekt gekühlt sind.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 24, da
durch gekennzeichnet, daß die auf das
Substrat auflegbare Maske (25) aus magnetischem Edelstahl
und/oder der Maskenkörper (4) aus Kupfer, Aluminium oder
Edelstahl besteht.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995115882 DE19515882C1 (de) | 1995-04-29 | 1995-04-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von scheibenförmigen Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995115882 DE19515882C1 (de) | 1995-04-29 | 1995-04-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von scheibenförmigen Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19515882C1 true DE19515882C1 (de) | 1996-05-09 |
Family
ID=7760747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995115882 Expired - Fee Related DE19515882C1 (de) | 1995-04-29 | 1995-04-29 | Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung von scheibenförmigen Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19515882C1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998014632A1 (de) * | 1996-10-01 | 1998-04-09 | Balzers Aktiengesellschaft | Transport- und übergabeeinrichtung |
WO2015063103A1 (de) * | 2013-10-29 | 2015-05-07 | Leybold Optics Gmbh | Vakuumkammer und verfahren zum betrieb einer vakuumkammer |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0590243A1 (de) * | 1992-10-01 | 1994-04-06 | Leybold Aktiengesellschaft | Vorrichtung zum Ein- und Ausschleusen scheibenförmiger Substrate |
EP0608478A2 (de) * | 1992-01-29 | 1994-08-03 | Leybold Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung |
-
1995
- 1995-04-29 DE DE1995115882 patent/DE19515882C1/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0608478A2 (de) * | 1992-01-29 | 1994-08-03 | Leybold Aktiengesellschaft | Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung |
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---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |