DE19624609A1

DE19624609A1 - Vacuum processing installation for application of thin layers to substrates

Info

Publication number: DE19624609A1
Application number: DE1996124609
Authority: DE
Inventors: Juergen Henrich; Anton Dr Pawlakowitsch; Hermann Dr Kloberdanz; Helmut Eberhardt
Original assignee: Leybold Systems GmbH
Current assignee: Buehler Alzenau GmbH
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: DE19624609B4

Abstract

Vacuum installation for application of thin layers to substrates (2, 2') incorporates several processing stations (8, 9, 10) supported by a stationary cylindrical vacuum chamber wall (7) which houses a rotatably mounted inner cylinder (14) carrying substrate chambers (3-6). The wall (7) is provided with openings (11-13) which can be covered by the substrate chambers for application of a processing medium to the substrates. An outer wall (16, 16') surrounds the chamber wall, connects the processing stations, and forms outer chambers (15, 15'). At least one of these chambers is connected to the adjacent processing station (8, 10) and to a gas or monomer source (22, 23).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumbehandlungsanla ge zum Aufbringen dünner Schichten auf Substrate, beispielsweise auf Scheinwerferreflektoren, mit mehreren, von einer ortsfesten, kreiszylindrischen Vakuumkammerwand gehaltenen Behandlungsstationen und einen von der Vakuumkammerwand umschlossenen, die Substratkammern tragenden Innenzylinder mit in der Vakuumkammerwand vorgesehenen Öffnungen, mit denen die Substratkammern in Deckung bringbar sind und durch die die Behandlungsmittel auf die Substrate einwirken können.The invention relates to a vacuum treatment plant for applying thin layers on substrates, for example on headlight reflectors several, of a fixed, circular cylindrical Vacuum chamber wall held treatment stations and one enclosed by the vacuum chamber wall, the inner cylinder carrying substrate chambers with in openings provided in the vacuum chamber wall, with which the substrate chambers can be brought into congruence and through which the treatment agents on the Can act on substrates.

Ein Nachteil bekannter Vorrichtungen liegt in ei ner aufwendigen Bauweise und oft auch darin, daß sie nur für ganz bestimmtes Beschichtungsgut, bei spielsweise für flaches, scheibenförmiges Gut ver wendbar sind. Das Aus- und Einschleusen des Be schichtungsgutes ergab oft schwierige Dichtungs probleme, die durch aufwendige Schleusenkonstruk tionen gelöst wurden.A disadvantage of known devices is in egg ner complex construction and often also in that they only for very specific coating material for example for flat, disc-shaped goods are reversible. The loading and unloading of the Be Layered goods often resulted in difficult seals problems caused by elaborate lock construction tions have been resolved.

Aus der DE-OS 22 41 634 ist eine Vakuumbeschich tungsanlage der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Fördereinrichtung um eine gemeinsame Achse herum angeordnete und um diese schwenkbare topfförmige Rahmen für die Aufnahme des zu be schichtenden Gutes aufweist, wobei in einer Be handlungsposition, nämlich in der Ein- und Aus schleusposition, ein solcher Rahmen selbst Teil der Wand der Ein- und Austrittskammer bildet und eine bewegliche Ventilplatte zum Absperren einer Stirnseite des einen Teils der Ein- und Austritts kammer bildenden Rahmens vorgesehen ist. Bei die ser bekannten Vakuumbeschichtungsanlage ist das Ein- und Ausschleusen des zu beschichtenden Gutes konstruktiv einfach gelöst. Die Weiterbewegung des zu beschichtenden Gutes insbesondere in die Auf dampfposition ist jedoch kompliziert. Der das Gut enthaltende topfförmige Rahmen wird durch Weiter drehen der Fördereinrichtung in eine Übergabeposi tion gebracht, aus der die einzelnen Substrate durch eine von unten her angreifende Hubvorrich tung aus dem topfförmigen Rahmen herausgehoben und nach oben in die eigentliche Aufdampfkammer bewegt werden. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein erheb licher konstruktiver Aufwand, sondern auch ein komplizierter und zeitraubender Betriebsablauf.From DE-OS 22 41 634 is a vacuum coating processing system of the type mentioned is known, where the conveyor is a common one Axis arranged and pivotable about this pot-shaped frame for receiving the be has stratifying good, being in a loading action position, namely in the on and off lock position, such a frame itself part the wall of the inlet and outlet chamber forms and a movable valve plate to shut off a Front of one part of the entry and exit chamber forming frame is provided. At the This well-known vacuum coating system is that Entry and exit of the material to be coated structurally simple solution. The further movement of the good to be coated especially in the up steam position is complicated, however. The good Containing pot-shaped frame is indicated by Next turn the conveyor into a transfer position tion brought from which the individual substrates through a lifting device attacking from below lifted out of the pot-shaped frame and moved up into the actual evaporation chamber will. This not only results in a significant increase constructive effort, but also a complicated and time consuming operation.

Aus der DE 24 54 544 ist weiterhin eine Vakuumbe schichtungsanlage zum Aufdampfen dünner Schichten auf Substrate bekannt, mit einer Eintrittskammer, weiteren Kammern zur Behandlung bzw. Beschichtung der Substrate und mit einer Austrittskammer, sowie mit einer in einer evakuierbaren Hauptkammer ange ordneten Fördereinrichtung zum Transport der Substrate durch die Kammern, wobei Abdichteinrich tungen zur zeitweisen Abdichtung zwischen den ge nannten Kammern und der Hauptkammer vorgesehen sind und bei der die Fördereinrichtung um eine ge meinsame Achse herum angeordnete und um diese schwenkbare Rahmen für die Aufnahme des zu be schichtenden Gutes aufweist, wobei in wenigstens zwei Behandlungspositionen, nämlich einer Ein- und Austrittsposition und einer Aufdampfposition, ein solcher Rahmen selbst Teil der Wand einer Behand lungskammer, nämlich der Ein- und Austrittskammer und einer Aufdampfkammer bildet, wobei in minde stens einer dieser Behandlungspositionen eine be wegliche Ventilplatte zum Absperren einer Stirn seite des einen Teils der die Behandlungskammer bildenden Rahmens vorgesehen ist.From DE 24 54 544 is also a vacuum Layering system for evaporating thin layers known on substrates, with an entry chamber, further chambers for treatment or coating the substrates and with an outlet chamber, as well with one in an evacuable main chamber arranged conveyor for transporting the Substrates through the chambers, sealing device for temporary sealing between the ge called chambers and the main chamber provided are and in which the conveyor by a ge common axis arranged around and around this swiveling frame to accommodate the be has stratifying good, at least in two treatment positions, namely one and Exit position and an evaporation position, a such frame itself part of the wall of a treatment tion chamber, namely the entry and exit chamber and forms a vapor deposition chamber, with at least at least one of these treatment positions movable valve plate to shut off a forehead side of one part of the treatment chamber forming frame is provided.

Bekannt ist auch eine Vorrichtung zum Aufbringen von Schichten auf Trägern unter Vakuum (DE 28 48 480), insbesondere für das abwechselnde Aufbringen von Metallschichten und von Glimmpoly merisationsschichten auf Träger bei der Herstel lung von elektrischen Schichtkondensatoren, welche zumindest zwei Vakuumkammern aufweist, die durch Vakuumschleusen voneinander getrennt sind und bei denen in der ersten Vakuumkammer im Betrieb ein kleinerer Restdruck besteht als in der zweiten Kammer oder in den übrigen Kammern, welche eine Transporteinrichtung besitzt, die die zu beschich tenden Träger durch je eine gesonderte Vakuum schleuse von der ersten Vakuumkammer in die zweite Vakuumkammer und wieder in die erste Vakuumkammer oder in eine dritte Vakuumkammer transportieren kann, welche in den Vakuumkammern Einrichtungen zum Aufbringen von Schichten auf die auf der Transporteinrichtung befindlichen Träger enthält und bei welcher die Vakuumschleusen jeweils mehre re Backen, die einer Oberfläche bzw. Oberflächen der Transporteinrichtung unmittelbar gegenüberlie gen und zu dieser bzw. diesen nur einen schmalen Spalt freilassen, und jeweils zwischen zwei Backen ein Absaugrohr zur Absaugung des Restgases aufwei sen, wobei die Transporteinrichtung nur in einer Richtung bewegbar ist und die in Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung vor der ersten Vakuumkam mer liegende Vakuumschleuse längere Diffusionswege aufweist als die in Bewegungsrichtung der Trans porteinrichtung hinter der ersten Vakuumkammer liegende Vakuumschleuse.A device for application is also known of layers on supports under vacuum (DE 28 48 480), especially for the alternating Application of metal layers and glow poly Merization layers on carrier at the manufacturer development of layered electrical capacitors, which has at least two vacuum chambers through Vacuum locks are separated from each other and at those in the first vacuum chamber in operation smaller residual pressure exists than in the second Chamber or in the other chambers, which one Has transport device that to coat each carrier by a separate vacuum sluice from the first vacuum chamber into the second Vacuum chamber and back into the first vacuum chamber or transport into a third vacuum chamber which facilities in the vacuum chambers to apply layers on the on the Transport device located carrier contains and where the vacuum locks each increase re jaws that a surface or surfaces directly opposite the transport device gene and to this or these only a narrow one Leave a gap between two jaws a suction pipe for extracting the residual gas sen, the transport device only in one Direction is movable and in the direction of movement the transport device before the first vacuum came vacuum diffuser longer diffusion paths has than that in the direction of movement of the trans port device behind the first vacuum chamber horizontal vacuum lock.

Schließlich ist eine Vakuumbearbeitungsanlage für das Oberflächenbehandeln von Substraten oder Werk stücken bekannt (EP-A-0 555 764), die zylinderar tig ausgebildet ist, wobei mindestens eine Aufnah mekammer bzw. ein Behältnis für die Aufnahme der zu bearbeitenden Substrate entlang des Mantels ei ner kreis- bzw. zylinderförmigen Verteilkammer an geordnet ist, mit peripher nach außen gerichteten Kammeröffnungen, welche in den jeweiligen Bearbei tungspositionen gegen die entsprechenden, im Zy lindermantel angeordneten Bearbeitungsstationen gerichtet sind, um die Bearbeitungs- bzw. Prozeß kammern zu bilden, welche Aufnahmekammern bzw. Be hältnisse oder der Zylindermantel um die Zylinder mittelachse rotierbar angeordnet sind, damit die Aufnahmekammern bzw. Behältnisse relativ zum Zy lindermantel bewegbar sind, um von einer Bearbei tungsstation zur nächsten bewegt zu werden, wobei an einem Teil oder allen Aufnahmekammern bzw. Be hältnissen und/oder Bearbeitungsstationen pneuma tisch oder hydraulisch aktivierbare Dichtungen vorgesehen sind, um beim Bearbeitungsprozeß die Bearbeitungs- bzw. Prozeßkammern dichtend abzu trennen.Finally, a vacuum processing system is for the surface treatment of substrates or works known pieces (EP-A-0 555 764), the cylindrical is formed, with at least one receptacle chamber or a container for holding the substrates to be processed along the jacket ner circular or cylindrical distribution chamber is ordered, with peripherally facing outwards Chamber openings, which in the respective machining positions against the corresponding, in the Zy processing stations arranged in a linden coat are directed to the machining or process to form chambers, which receiving chambers or Be conditions or the cylinder jacket around the cylinder center axis are rotatably arranged so that Receiving chambers or containers relative to the zy Linden coat can be moved to work to be moved to the next station, whereby on part or all of the receiving chambers or Be conditions and / or processing stations pneuma Table or hydraulically activated seals are provided to the in the machining process Processing or process chambers sealingly off separate.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung des in Frage stehenden Typs zu schaffen, bei der die Substrate in einzel nen Behältnissen angeordnet sind und darüber hin aus so gestaltet sein sollen, daß Substrate ver schiedener Größe und insbesondere extrem verwic kelter Konfiguration bearbeitet werden können.The object of the present invention is to achieve reasons, a device of the question To create type in which the substrates in single NEN containers are arranged and above should be designed so that substrates ver different sizes and especially extremely blurred colder configuration can be edited.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine die Vakuumkammerwand von außen umschließende und die von der Vakuumkammerwand sich radial nach außen zu erstreckenden, die Behandlungsstationen miteinander verbindenden Außenwand und mindestens einer zwischen der Außenwand, der Vakuumkammerwand und den Behandlungsstationen vorgesehenen Außen kammer, die einerseits mit einer benachbarten Be handlungsstation und andererseits mit einer Gas- und/oder Monomer-Quelle verbunden ist. According to the invention, this object is achieved by a surrounding the vacuum chamber wall from the outside and that of the vacuum chamber wall radially downward extending outside, the treatment stations interconnecting outer wall and at least one between the outer wall, the vacuum chamber wall and the outside of the treatment stations chamber, on the one hand, with an adjacent Be action station and on the other hand with a gas and / or monomer source.

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den an hängenden Patentansprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.Further details and features are in the hanging patent claims described in more detail and featured.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an hängenden Zeichnung rein schematisch näher darge stellt, die den Schnitt quer durch die Vakuumbe handlungsanlage zeigt.The invention allows a wide variety of designs opportunities for; one of them is in the hanging drawing purely schematically closer Darge provides the cut across the vacuum action system shows.

Die Vorrichtung weist eine kreiszylindrische Vaku umkammer 7 auf, die mit mehreren, gleichmäßig auf ihrer Mantelfläche verteilt angeordneten, fenster förmigen Öffnungen 24 bis 27 versehen ist, wobei jeder Öffnung 24 bis 27 eine Behandlungsstation 8, 9, 10 oder Ein-/Ausschleusstation 20 zugeordnet ist, die jeweils aus einem kastenförmigen, zur je weiligen Öffnung 24 bis 27 hin offenen Gehäuse be steht, dessen umlaufende Randpartie mit der zylin drischen Wand der Vakuumkammer 7 fest verbunden ist. Die zylindrische Vakuumkammer 7 umschließt einen Innenzylinder 14, der mit Öffnungen 11, 12, 13, 21 versehen ist, die mit den zuvor er wähnten Öffnungen in der Vakuumkammer 7 korrespon dieren und in die kastenförmige Substratkammern 3 bis 6 eingesetzt sind, die zusammen mit den Be handlungsstationen 8, 9, 10 bzw. der Ein-/Ausschleusstation 20 in der in der Zeichnung dargestellten Stellung des Innenzylinders 14 je weils allseitig geschlossene Behältnisse bilden. Die kreiszylindrische Vakuumkammerwand 7 ist von Außenwandteilen 16, 16′, . . . umgriffen, die jeweils fest mit den Wandteilen der Behandlungsstationen 8, 9, 10 bzw. der Ein-/Ausschleusstation 20 verbun den sind und so zusammen mit der Kammerwand 7 Au ßenkammern 15, 15′, . . . bilden. Zwei dieser Außen kammern 15, 15′, . . . sind über Bohrungen 17, 17′ mit den Innenwänden zweier Behandlungsstationen 8, 10 verbunden, wobei die Außenwände 16′, 16′′ dieser beiden Außenkammern 15′, 15′′ mit Quellen 22 bzw. 23 fest verbunden sind, über die Gase bzw. Monome re über Ausnehmungen 18, 18′ in die Außenkammern 15′ bzw. 15′′ einlaßbar sind, so daß beispielswei se in der Behandlungsstation 8 ein Glimmprozeß und in der Station 10 ein Beschichtungsprozeß durchge führt werden kann. Im Gehäuse der Behandlungssta tion 9 sind zwei Sputterkathoden 28, 29 unterge bracht, wobei die erforderlichen Stromversorgung 30 an der Außenwand 31 der Behandlungsstation 9 befestigt ist. Die Außenkammer 15′′′ steht mit der Schleusenstation 20 über eine Bohrung 32 in Ver bindung, die ihrerseits an den Saugstutzen 19 ei ner nicht näher dargestellten Vakuumpumpe ange schlossen ist. Zum Zwecke des Ein- bzw. Ausschleu sens ist der Deckel 33 in die strichpunktiert ein gezeichnete Stellung verschiebbar. Sämtliche Kam mern, nämlich die Behandlungsstationen 8, 9, 10, die Schleusenkammer 20, die Substratkammern 3 bis 6, die Außenkammern 15, 15′, . . . und der Innenzylinder 14 sind von einer gemeinsamen Bodenplatte 34 und einer nicht dargestellten Deckplatte abgedeckt, so daß sich ein besonders einfacher Aufbau der Vor richtung ergibt. Es ist klar, daß der Innenzylin der mit mindestens einer eigenen, kreisscheiben förmigen Platte 35 mit dem Motor 34 in drehfester Verbindung stehen muß, damit das aus dem Innenzy linder und den Substratkammern 3 bis 6 bestehende Gebilde innerhalb der eigentlichen Vakuumkammer rotieren kann.The device has a circular cylindrical vacuum chamber 7 , which is provided with a plurality of window-shaped openings 24 to 27 , which are evenly distributed on its outer surface, each opening 24 to 27 being assigned a treatment station 8 , 9 , 10 or in / out station 20 is, which is each from a box-shaped, to the respective opening 24 to 27 open housing BE, the circumferential edge portion is firmly connected to the cylindrical wall of the vacuum chamber 7 . The cylindrical vacuum chamber 7 encloses an inner cylinder 14 which is provided with openings 11 , 12 , 13 , 21 , which correspond to the previously mentioned openings in the vacuum chamber 7 and are used in the box-shaped substrate chambers 3 to 6 , which together with the Be treatment stations 8 , 9 , 10 and the on / ejection station 20 in the position of the inner cylinder 14 shown in the drawing each form all-round closed containers. The circular cylindrical vacuum chamber wall 7 is of outer wall parts 16 , 16 ',. . . encompassed, the verbun firmly with the wall parts of the treatment stations 8 , 9 , 10 and the on / ejection station 20 and so together with the chamber wall 7 Au outer chambers 15 , 15 ',. . . form. Two of these outer chambers 15 , 15 ',. . . are connected via bores 17 , 17 'to the inner walls of two treatment stations 8 , 10 , the outer walls 16 ', 16 '' of these two outer chambers 15 ', 15 ''being firmly connected to sources 22 and 23 , respectively, via the gases or Monome re through recesses 18 , 18 'in the outer chambers 15 ' and 15 '' are inlet, so that for example se in the treatment station 8, a smoldering process and in the station 10, a coating process can be performed. In the housing of the treatment station 9 , two sputtering cathodes 28 , 29 are brought under, the required power supply 30 being attached to the outer wall 31 of the treatment station 9 . The outer chamber 15 '''is connected to the lock station 20 via a bore 32 in United, which in turn is connected to the suction port 19 egg ner vacuum pump, not shown. For the purpose of introducing or removing senses, the cover 33 is displaceable into the dot-dashed position. All Kam mers, namely the treatment stations 8 , 9 , 10 , the lock chamber 20 , the substrate chambers 3 to 6 , the outer chambers 15 , 15 ',. . . and the inner cylinder 14 are covered by a common base plate 34 and a cover plate, not shown, so that there is a particularly simple structure of the device before. It is clear that the inner cylinder with at least one of its own, circular disk-shaped plate 35 with the motor 34 must be in a rotationally fixed connection so that the cylinder consisting of the inner cylinder and the substrate chambers 3 to 6 can rotate within the actual vacuum chamber.

BezugszeichenlisteReference list

2, 2′ Substrat
3 Substratkammer
4 Substratkammer
5 Substratkammer
6 Substratkammer
7 kreiszylindrische Vakuumkammer wand
8 Behandlungsstation
9 Behandlungsstation
10 Behandlungsstation
11 Öffnung
12 Öffnung
13 Öffnung
14 zylindrische Wand, Innenzylin der
15, 15′, . . . Außenkammer
16, 16′, . . . Außenwand
17, 17′, . . . Bohrung
18, 18′ Ausnehmung
19 Saugstutzen
20 Ein-/Ausschleusstation, Schleu senstation
21 Öffnung
22 Gas-Quelle
23 Monomer-Quelle
24 Öffnung
25 Öffnung
26 Öffnung
27 Öffnung
28 Sputterkathode
29 Sputterkathode
30 Stromversorgung
31 Außenwand
32 Bohrung
33 Deckel, Schleusenklappe
34 Motor
35 Platte 2 , 2 ′ substrate
3 substrate chamber
4 substrate chamber
5 substrate chamber
6 substrate chamber
7 circular cylindrical vacuum chamber wall
8 treatment station
9 treatment station
10 treatment station
11 opening
12 opening
13 opening
14 cylindrical wall, inner cylinder
15 , 15 ' , . . . Outer chamber
16 , 16 ' , . . . Outer wall
17 , 17 ' , . . . drilling
18 , 18 ' recess
19 suction nozzle
20 Entry / exit station, lock station
21 opening
22 gas source
23 Monomer source
24 opening
25 opening
26 opening
27 opening
28 sputter cathode
29 sputter cathode
30 Power supply
31 outer wall
32 hole
33 cover, sluice flap
34 engine
35 plate

Claims

1. Vacuum treatment system for applying thin layers on substrates ( 2 , 2 ',...), For example on headlight reflectors, with several treatment stations ( 8 , 9 , 10 ) held by a stationary circular cylindrical vacuum chamber wall ( 7 ) and one by the vacuum chamber wall ( 7 ) enclosed, rotatably mounted, the substrate chambers ( 3 to 6 ) carrying inner wall cylinders ( 14 ), openings ( 11 to 13 ) being provided in the wall of the vacuum chamber ( 7 ) with which the substrate chambers ( 3 to 6 ) can be brought into congruence and through which the treatment agents can act on the substrates ( 2 , 2 ',...) And with one which closes the vacuum chamber wall ( 7 ) from the outside and radially from the vacuum chamber wall ( 7 ) outer wall ( 16 , 16 ',...), which connects the treatment stations ( 8 , 9 , 10 ) to one another, at least one of the vacuum chambers between the outer wall ( 16 , 16 ',...) nd ( 7 ) and the treatment stations ( 8 , 9 , 10 ) provided outer chambers ( 15 , 15 ',. . . ) is connected on the one hand to an adjacent treatment station ( 8 , 10 ) and on the other hand to a gas or monomer source ( 22 or 23 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the outer chambers ( 15 , 15 ',...), The substrate chambers ( 3 to 6 ) and the treatment stations ( 8 , 9 , 10 ) in their vertical extent from a common floor - ( 35 ) and a common cover plate, which are fixed or at least pressure-tight with the vacuum chamber wall ( 7 ), the outer chamber walls ( 16 , 16 ',...) And the walls of the treatment stations ( 3 to 6 ) are connected.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the substrate chambers ( 3 to 6 ) as after the openings ( 11 , 12 , 13 , 21 ) on the inner cylinder ( 14 ) to open box-shaped construction parts are formed, with their umlau end portions are firmly connected to the inner cylinder ( 14 ).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that the inner cylinder ( 14 ) via a on the base plate ( 35 ) GE holding motor ( 34 ) about the axis of rotation (R) of the inner cylinder ( 14 ) is rotatable.

5. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that one of the stations arranged on a circular arc ( 8 , 9 , 10 ,...) Is designed as an in / out station ( 20 ) and with a laterally movable sluice flap ( 33 ) is provided.