DE19624609B4

DE19624609B4 - Vakuumbehandlungsanlage zum Aufbringen dünner Schichten auf Substrate, beispielsweise auf Scheinwerferreflektoren

Info

Publication number: DE19624609B4
Application number: DE1996124609
Authority: DE
Inventors: Jürgen Henrich; Anton Dr. Pawlakowitsch; Hermann Dr. Kloberdanz; Helmut Eberhardt
Original assignee: Leybold Optics GmbH
Current assignee: Buehler Alzenau GmbH
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: DE19624609A1

Abstract

Vakuumbehandlungsanlage zum Aufbringen dünner Schichten auf Substrate (2, 2',...), beispielsweise auf Scheinwerferreflektoren, mit mehreren, von einer ortsfesten kreiszylindrischen Vakuumkammerwand (7) gehaltenen Behandlungsstationen (8, 9, 10) und einem von der Vakuumkammerwand (7) umschlossenen, drehbar gelagerten, die Substratkammern (3 bis 6) tragenden Innenwandzylinder (14), wobei in der Wand der Vakuumkammer (7) Öffnungen (11 bis 13) vorgesehen sind, mit denen die Substratkammern (3 bis 6) in Deckung bringbar sind und durch die die Behandlungsmittel auf die Substrate (2, 2',...) einwirken können und mit einer die Vakuumkammerwand (7) von außen umschließenden und die von der Vakuumkammerwand (7) sich radial nach außen zu erstreckenden Behandlungsstationen (8, 9, 0) miteinander verbindenden Außenwand (16, 16',...), wobei mindestens eine der zwischen der Außenwand (16, 16',...), der Vakuumkammerwand (7) und den Behandlungsstationen (8, 9, 10) vorgesehenen Außenkammern (15, 15',...) einerseits mit einer benachbarten Behandlungsstation (8, 10) und andererseits mit einer Gas- oder Monomer-Quelle (22 bzw. 23) verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumbehandlungsanlage 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.
Ein Nachteil bekannter Vorrichtungen liegt in einer aufwendigen Bauweise und oft auch darin, daß sie nur für ganz bestimmtes Beschichtungsgut, beispielsweise für flaches, scheibenförmiges Gut verwendbar sind. Das Aus- und Einschleusen des Be schichtungsgutes ergab oft schwierige Dichtungsprobleme, die durch aufwendige Schleusenkonstruktionen gelöst wurden.
Aus der DE 22 41 634 A ist eine Vakuumbeschichtungsanlage 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 beschichtenden Gutes aufweist, wobei in einer Behandlungsposition, nämlich in der Ein- und Ausschleusposition, 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 Austrittskammer bildenden Rahmens vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Vakuumbeschichtungsanlage ist das Ein- und Ausschleusen des zu beschichtenden Gutes konstruktiv einfach gelöst. Die Weiterbewegung des zu beschichtenden Gutes insbesondere in die Aufdampfposition ist jedoch kompliziert. Der das Gut enthaltende topfförmige Rahmen wird durch Weiterdrehen der Fördereinrichtung in eine Übergabeposition gebracht, aus der die einzelnen Substrate durch eine von unten her angreifende Hubvorrichtung aus dem topfförmigen Rahmen herausgehoben und nach oben in die eigentliche Aufdampfkammer bewegt werden. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein erheblicher konstruktiver Aufwand, sondern auch ein komplizierter und zeitraubender Betriebsablauf.
Aus der DE 24 54 544 A1 ist weiterhin eine Vakuumbeschichtungsanlage 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 angeordneten Fördereinrichtung zum Transport der Substrate durch die Kammern, wobei Abdichteinrichtungen zur zeitweisen Abdichtung zwischen den genannten Kammern und der Hauptkammer vorgesehen sind und bei der die Fördereinrichtung um eine gemeinsame Achse herum angeordnete und um diese schwenkbare Rahmen für die Aufnahme des zu beschichtenden Gutes aufweist, wobei in wenigstens zwei Behandlungspositionen, nämlich einer Ein- und Austrittsposition und einer Aufdampfposition, ein solcher Rahmen selbst Teil der Wand einer Behandlungskammer, nämlich der Ein- und Austrittskammer und einer Aufdampfkammer bildet, wobei in mindestens einer dieser Behandlungspositionen eine bewegliche Ventilplatte zum Absperren einer Stirnseite des einen Teils der die Behandlungskammer bildenden Rahmens vorgesehen ist.
Bekannt ist auch eine Vorrichtung zum Aufbringen von Schichten auf Trägern unter Vakuum ( DE 28 48 480 A1 ), insbesondere für das abwechselnde Aufbringen von Metallschichten und von Glimmpolymerisationsschichten auf Träger bei der Herstellung 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 beschichtenden Träger durch je eine gesonderte Vakuumschleuse 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 mehrere Backen, die einer Oberfläche bzw. Oberflächen der Transporteinrichtung unmittelbar gegenüberliegen und zu dieser bzw. diesen nur einen schmalen Spalt freilassen, und jeweils zwischen zwei Backen ein Absaugrohr zur Absaugung des Restgases aufweisen, wobei die Transporteinrichtung nur in einer Richtung bewegbar ist und die in Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung vor der ersten Vakuumkammer liegende Vakuumschleuse längere Diffusionswege aufweist als die in Bewegungsrichtung der Transporteinrichtung hinter der ersten Vakuumkammer liegende Vakuumschleuse.
Schließlich ist eine Vakuumbearbeitungsanlage für das Oberflächenbehandeln von Substraten oder Werkstücken bekannt ( EP 0 555 764 A1 , die zylinderartig ausgebildet ist, wobei mindestens eine Aufnahmekammer bzw. ein Behältnis für die Aufnahme der zu bearbeitenden Substrate entlang des Mantels einer kreis- bzw. zylinderförmigen Verteilkammer angeordnet ist, mit peripher nach außen gerichteten Kammeröffnungen, welche in den jeweiligen Bearbeitungspositionen gegen die entsprechenden, im Zylindermantel angeordneten Bearbeitungsstationen gerichtet sind, um die Bearbeitungs- bzw. Prozeßkammern zu bilden, welche Aufnahmekammern bzw. Behältnisse oder der Zylindermantel um die Zylindermittelachse rotierbar angeordnet sind, damit die Aufnahmekammern bzw. Behältnisse relativ zum Zylindermantel bewegbar sind, um von einer Bearbeitungsstation zur nächsten bewegt zu werden, wobei an einem Teil oder allen Aufnahmekammern bzw. Behältnissen und/oder Bearbeitungsstationen pneumatisch oder hydraulisch aktivierbare Dichtungen vorgesehen sind, um beim Bearbeitungsprozeß die Bearbeitungs- bzw. Prozeßkammern dichtend abzutrennen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung des in Frage stehenden Typs zu schaffen, bei der die Substrate in einzelnen Behältnissen angeordnet sind und darüber hinaus so gestaltet sein sollen, daß Substrate verschiedener Größe und insbesondere extrem verwickelter Konfiguration bearbeitet werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine die Vakuumkammerwand von außen umschließende und die von der Vakuumkammerwand sich radial nach außen zu erstreckenden, Behandlungsstationen miteinander verbindenden Außenwand und mindestens einer zwischen der Außenwand, der Vakuumkammerwand und den Behandlungsstationen vorgesehenen Außenkammer, die einerseits mit einer benachbarten Behandlungsstation und andererseits mit einer Gas- und/oder Monomer-Quelle verbunden ist.
Weitere Einzelheiten und Merkmale sind in den anhängenden Patentansprüchen näher beschrieben und gekennzeichnet.
Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung rein schematisch näher dargestellt, die den Schnitt quer durch die Vakuumbehandlungsanlage zeigt.
Die Vorrichtung weist eine kreiszylindrische Vakuumkammer 7 auf, die mit mehreren, gleichmäßig auf ihrer Mantelfläche verteilt angeordneten, fensterförmigen 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 jeweiligen Öffnung 24 bis 27 hin offenen Gehäuse besteht, dessen umlaufende Randpartie mit der zylindrischen 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 erwähnten Öffnungen in der Vakuumkammer 7 korrespondieren und in die kastenförmige Substratkammern 3 bis 6 eingesetzt sind, die zusammen mit den Behandlungsstationen 8, 9, 10 bzw. der Ein-/Ausschleusstation 20 in der in der Zeichnung dargestellten Stellung des Innenzylinders 14 jeweils 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 verbunden sind und so zusammen mit der Kammerwand 7 Außenkammern 15, 15',... bilden. Zwei dieser Außenkammern 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. Monomere über Ausnehmungen 18, 18' in die Außenkammern 15' bzw. 15'' einlaßbar sind, so daß beispielsweise in der Behandlungsstation 8 ein Glimmprozeß und in der Station 10 ein Beschichtungsprozeß durchgeführt werden kann. Im Gehäuse der Behandlungsstation 9 sind zwei Sputterkathoden 28, 29 untergebracht, 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 Verbindung, die ihrerseits an den Saugstutzen 19 einer nicht näher dargestellten Vakuumpumpe angeschlossen ist. Zum Zwecke des Ein- bzw. Ausschleusens ist der Deckel 33 in die strichpunktiert eingezeichnete Stellung verschiebbar. Sämtliche Kammern, 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 36 und einer nicht dargestellten Deckplatte abgedeckt, so daß sich ein besonders einfacher Aufbau der Vorrichtung ergibt. Es ist klar, daß der Innenzylinder mit mindestens einer eigenen, kreisscheibenförmigen 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.

2, 2': Substrat
3: Substratkammer
4: Substratkammer
5: Substratkammer
6: Substratkammer
7: kreiszylindrische Vakuumkammerwand
8: Behandlungsstation
9: Behandlungsstation
10: Behandlungsstation
11: Öffnung
12: Öffnung
13: Öffnung
14: zylindrische Wand, Innenzylinder
15, 15',...: Außenkammer
16, 16',...: Außenwand
17, 17',...: Bohrung
18, 18': Ausnehmung
19: Saugstutzen
20: Ein-/Ausschleusstation, Schleusenstation
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

Claims

Vakuumbehandlungsanlage zum Aufbringen dünner Schichten auf Substrate (2, 2',...), beispielsweise auf Scheinwerferreflektoren, mit mehreren, von einer ortsfesten kreiszylindrischen Vakuumkammerwand (7) gehaltenen Behandlungsstationen (8, 9, 10) und einem von der Vakuumkammerwand (7) umschlossenen, drehbar gelagerten, die Substratkammern (3 bis 6) tragenden Innenwandzylinder (14), wobei in der Wand der Vakuumkammer (7) Öffnungen (11 bis 13) vorgesehen sind, mit denen die Substratkammern (3 bis 6) in Deckung bringbar sind und durch die die Behandlungsmittel auf die Substrate (2, 2',...) einwirken können und mit einer die Vakuumkammerwand (7) von außen umschließenden und die von der Vakuumkammerwand (7) sich radial nach außen zu erstreckenden Behandlungsstationen (8, 9, 0) miteinander verbindenden Außenwand (16, 16',...), wobei mindestens eine der zwischen der Außenwand (16, 16',...), der Vakuumkammerwand (7) und den Behandlungsstationen (8, 9, 10) vorgesehenen Außenkammern (15, 15',...) einerseits mit einer benachbarten Behandlungsstation (8, 10) und andererseits mit einer Gas- oder Monomer-Quelle (22 bzw. 23) verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkammern (15, 15',...) die Substratkammern (3 bis 6) und die Behandlungsstationen (8, 9, 10) in ihrer vertikalen Ausdehnung von einer gemeinsamen Boden- (36) und einer gemeinsamen Deckplatte begrenzt sind, die fest oder zumindest druckdicht mit der Vakuumkammerwand (7), den Außenkammerwänden (16, 16',...) und den Wänden der Behandlungsstationen (3 bis 6) verbunden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substratkammern (3 bis 6) als nach den Öffnungen (11, 12, 13, 21) am Innenzylinder (14) zu offene kastenförmige Bauteile ausgebildet sind, die mit ihren umlaufenden Randpartien mit dem Innenzylinder (14) fest verbunden sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenzylinder (14) über einen auf der Grundplatte (35) gehaltenen Motor (34) um die Rotationsachse (R) des Innenzylinders (14) drehbar ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine der auf einem Kreisbogen verteilt angeordneten Stationen (8, 9, 10,...) als Ein-/Ausschleusstation (20) ausgebildet ist und mit einer seitlich verfahrbaren Schleusenklappe (33) versehen ist.