DE19733940A1

DE19733940A1 - Vorrichtung zum Beschichten von plattenförmigen Substraten mit dünnen Schichten mittels Kathodenzerstäubung

Info

Publication number: DE19733940A1
Application number: DE1997133940
Authority: DE
Inventors: Helmut Schilling; Andreas Sauer; Karl-Heinz Grosse
Original assignee: Leybold Systems GmbH
Current assignee: Applied Materials GmbH and Co KG
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1997-08-06
Publication date: 1999-02-11
Anticipated expiration: 2017-08-07
Also published as: DE19733940C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be schichten von plattenförmige Substraten mit dünnen Schichten mittels Kathodenzerstäubung mit mehreren nacheinander angeordneten, über Öffnungen oder Schleusen miteinander verbundenen, evakuierbaren Abteilungen und einer Einrichtung zum Transport der Substrate entlang eines Pfades durch die Ab teilungen sowie an den Abteilungswänden abgestütz ten Kathoden, Blenden, Prozeßgaszuführungen und Anschlüssen für Vakuumpumpen.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Aufbringen dünner Schichten auf ein Substrat mittels des Kathoden zerstäubungsverfahrens in einer Vakuumkammer (DE 195 13 691), durch die das zu beschichtende Substrat hindurchbewegbar ist und mit einer zwi schen einer zu zerstäubenden Kathode und einer An ode angeordneten Blende, wobei die Substratebene unterhalb der Anode verläuft, wobei von der Wand der Vakuumkammer gehaltene, Kanäle aufweisende Hohlprofile parallel zur Kathodenebene und im Be reich zwischen der Kathode und der Anode vorgese hen sind, die vom Kühlmittel und Prozeßgas durch strömt sind, wobei die Hohlprofile sich quer zu den Kanälen erstreckende Öffnungen für den Aus tritt von Prozeßgas in die Vakuumkammer aufweisen und bei der als Profilschienen mit L-förmigem Querschnitt ausgebildete Anoden, deren kurze Schenkel jeweils die Hohlprofile übergreifend auf den Oberseiten der Hohlprofile aufliegen und in dieser Lage von Bolzen, Schrauben oder Klemmstüc ken gehalten sind, die sich von den Oberseiten der Hohlprofile aus nach oben zu erstrecken und mit Bohrungen in den kurzen Schenkeln der Anoden kor respondieren.

Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die Anode, die Blende, die Kühlelemente und die Gaszufüh rungseinrichtung an ortsfesten Prozeßkammerwänden angeordnet, so daß eine Reparatur oder ein Aus tausch dieser Teile nur unter größten Mühen mög lich ist. Darüber hinaus ist die Zerstäubungska thode mit allen ihren Teilen in der Prozeßkammer selbst untergebracht, so daß ihr Ausbau auch nur nach dem Entfernen eines die Oberseite der Prozeß kammer verschließenden Deckels und der Versor gungsleitungen möglich ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu grunde, eine Vorrichtung des eingangs genannten Typs so auszubilden, daß jede Abteilung einer Durchlaufanlage mit mindestens einer Kathode und mit einer eigenen Pumpstation ausgestattet werden kann, wobei die Verbindungen der einzelnen Abtei lungen über Schleusen erfolgen soll. Die Vorrich tung soll preiswert herstellbar und frei von den Nachteilen der bekannten Vorrichtung sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zumindest eine der Abteilungen einen sich auf ihrem oberen Wandteil abstützenden, eine Öffnung im Wandteil einfassenden Rahmen und einen auf die sem Rahmen aufliegenden, die Öffnung nach oben verschließenden Deckel aufweist, wobei der Deckel mit mindestens einer Ausnehmung versehen ist, in die die Zerstäubungskathode eingesetzt ist, wobei außerdem am Rahmen befestigte, sich lotrecht von oben her in die Kammern erstreckende Arme oder Wandteile mit von diesen gehaltenen Anoden, Blen den und/oder Gas- oder Kühlmittel-Zu- und -Ableitungsrohren und/oder Substratführungselemen ten vorgesehen sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten sind in den Pa tentansprüchen näher beschrieben und gekennzeich net.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an hängenden Zeichnung schematisch dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Ausschnitt einer aus einer Vielzahl von Abteilungen gebildeten Beschichtungs anlage für Glasscheiben,

Fig. 2 das in einem der Saugräume angeordnete Leitblech für den Anschluß der Vakuumpum pe an den benachbarten Prozeßraum in per spektivischer Darstellung,

Fig. 3 die Anordnung nach Fig. 2, jedoch mit dem um 180° geschwenkten Leitblech,

Fig. 4 die Anlage nach Fig. 1, jedoch mit einer der Gastrennung dienenden Prozeßkammer.

Die in der Zeichnung Fig. 1 dargestellte Durch laufanlage besteht im wesentlichen aus einem ka nalartigen Anlagengehäuse, bestehend aus einer ho rizontal angeordneten Bodenplatte 29, zwei glei chen, lotrecht angeordneten Seitenplatten und dem sich parallel zur Bodenplatte 29 erstreckenden oberen Wandteil 9 sowie die das Anlagengehäuse in mehrere einzelne Abteilungen C, C', C'', . . . auftei lende, feste Querschotten oder Zwischenwände 23, 23', . . . Das obere Wandteil 9 ist abwechselnd mit Öffnungen 7, 7', . . . für den Einbau von Vakuum pumpen 8, 8', . . . und mit Öffnungen 10, 10', . . . für den Einbau von mit einem Deckel 12, 12', . . . verbun denen Kathoden 4, 4', . . . und den Einbau von lösba ren Wandteilen 15, 15', . . ., die an einem Rahmen 11, 11', . . . befestigt sind, versehen.

Die Substrate, z. B. flache Glasscheiben 2, werden mit Hilfe von motorisch angetriebenen Rollen 30, 30', . . . in Pfeilrichtung A entlang des Pfades P durch die Abteilungen C, C', . . . gefördert, wozu die Querschotten oder Zwischenwände 23, 23', . . . jeweils mit Durchbrüchen 31, 31', . . . versehen sind. Beim Transport durch die Prozeßräume 14, 14', . . . sind ihre Oberseiten jeweils den Teilchenströmen der Kathoden 4, 4', . . . ausgesetzt, wobei die Blenden 5, 5', . . . und Führungselemente oder Schutzbleche 17, 17', . . . den Teilchenstrom begrenzen bzw. dafür Sorge tragen, daß die Teile der Transportvorrich tung 3 unbeschichtet bleiben. Die auf der Obersei te des oberen Wandteils 9 angeordneten Vakuumpum pen 8, 8', . . . sind dabei jeweils mit einem Prozeß raum 14, 14', . . . verbunden und bewirken, daß in diesem der für den Zerstäubungsprozeß notwendige Druck herrscht. Unterhalb jeder Vakuumpumpe 8, 8', . . . ist jeweils ein schaufelförmiges oder halbschalenförmiges, schwenkbar gelagertes Leit blech 19, 19', . . . so gehalten, daß die offene Seite des Leitblechs 19, 19', . . . jeweils der dem Prozeß raum 14, 14', . . . benachbarten Saugraumhälfte 20, 20', . . . zugekehrt ist. Dadurch, daß die Leit bleche 19, 19', . . . jeweils um eine vertikale Achse a,a', . . . drehbar gelagert sind, läßt sich bei spielsweise das Leitblech 19 in Pfeilrichtung B auch so schwenken, daß die Pumpe 8 mit der linken Hälfte des Saugraums 20 und damit über die Öffnung 22'' auch mit dem Prozeßraum 14'' korrespondiert, was in Fig. 3 näher gezeigt ist.

Die Kathoden 4, 4', . . . sind jeweils an Deckeln 12, 12', . . . fest angeordnet und zwar derart, daß ihre Targets 32, 32', . . . in den jeweiligen Prozeß raum 14, 14', . . . hineinragen und auf die auf der Rollenbahn 30, 30', . . . geführten Substrate 2, 2', . . . ausgerichtet sind. Jeder Deckel 12, 12', . . . ist mit einem Rahmen 11, 11', . . . verbunden, der jeweils seinerseits mit dem oberen Wandteil 9 verschraubt ist, wobei an jedem Rahmen 11, 11', . . . zwei Quer schotten oder Zwischenwände 23, 23', . . . angebracht sind, die sich zusammen mit dem Rahmen 11, 11', . . . aus der jeweiligen Öffnung 10, 10', . . . im oberen Wandteil 9, 9', . . . entnehmen lassen. An den Zwi schenwänden 23, 23', . . . sind wiederum alle für die Kathodenumgebung notwendigen Teile und Aggregate befestigt, wie beispielsweise die Kühlmittelrohre 16, 16', . . ., die Prozeßgaszuführungen 6, 6', . . ., die Blenden 5, 5', . . . oder die Schutzbleche 17, 17', . . . zur Abschirmung der Rollen 30, 30', . . .

Wie Fig. 4 zeigt, können die Räume 20'', 20''' bzw. Kammern (14''') einer Abteilung C''' auch so aus gerüstet werden, daß die entsprechende Abteilung als Gastrennung wirkt. In diesem Falle entfallen die Kathoden und werden durch einen Deckel 12a er setzt, der als solider unperforierter Deckel auf den Rahmen 11' aufgesetzt wird, wobei der Rahmen 11' auch nicht mit der kompletten Kathodenumgebung ausgerüstet wird, sondern nur die Wandteile 15'', 15''' hält. Die Leitbleche 19'', 19''' müssen für diesen Fall so gedreht werden, daß beide Pum pen 8'', 8''' auf die Kammer 14'' einwirken.

Bezugszeichenliste

2

,

2

' Substrat

3

Transporteinrichtung

4

,

4

' Kathode

5

,

5

' Blende

6

,

6

' Prozeßgaszuführung

8

,

8

' Vakuumpumpe

9

oberes Wandteil

10

,

10

' Öffnung

11

,

11

' Rahmen

12

,

12

',

12

a Deckel

13

,

13

' Ausnehmung

14

,

14

' Raum, Prozeßraum

15

,

15

' Wandteil, lösbar

16

,

16

' Kühlmittelrohr

17

,

17

' Substratführungselement, Schutzblech

18

,

18

' Saugstutzen

19

,

19

' halbschalenförmiges Leitblech

20

,

20

' Saugraum

21

,

21

' oberer Rand

22

,

22

' Durchlaß

23

,

23

' Zwischenwand, Querschott

24

,

24

' Öffnung

25

,

25

' Zwischenboden

26

Transportraum

27

Versorgungsleitung

28

Versorgungsleitung

29

Bodenplatte

30

,

30

' Rolle

31

,

31

' Durchbruch

Claims

1. Vorrichtung zum Beschichten von plattenförmi gen Substraten (2, 2', . . .) mit dünnen Schich ten mittels Kathodenzerstäubung mit mehreren nebeneinander angeordneten, über Öffnungen oder Schleusen (31, 31', . . .) miteinander ver bundenen, evakuierbaren Abteilungen (C, C', . . .) und einer Einrichtung (3) zum Transport der Substrate (2, 2', . . .) entlang eines Pfades (P) durch die Abteilungen (C, C', . . .) sowie an den Abteilungswänden ab gestützten Kathoden (4, 4', . . .), Blenden (5, 5', . . .), Prozeßgaszuführungen (6, 6', . . .) und Anschlüssen (7, 7', . . .) für Vakuumpumpen (8, 8', . . .), dadurch gekennzeichnet, daß zu mindest eine der Abteilungen (C, C', . . .) einen sich auf ihrem oberen Wandteil (9) abstützen den, eine Öffnung (10) im Wandteil (9) umfas senden Rahmen (11) aufweist und einen auf diesem Rahmen (11) aufliegenden, die Öffnung (10) nach oben verschließenden Deckel (12) mit mindestens einer Ausnehmung (13, 13', . . .), in die die Zerstäubungskathode (4, 4', . . .) eingesetzt ist und mit am Rahmen (11) befe stigten, sich lotrecht von oben her in den darunterliegenden Raum (14) erstreckenden Ar men oder Wandteilen (15, 15', . . .) mit von die sen gehaltenen Blenden (5, 5', . . .) und/oder Gas- oder Kühlmittel-Zu- und -ableitungsrohren (16, 16', . . .) und/oder Substratführungselementen (17) und/oder Schutzblechen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das die Abteilung (C, C', . . .) nach oben abschließende, fest mit den Kammer seitenwänden verbundene Wandteil (9) minde stens eine Öffnung (7, 7', . . .) aufweist, mit der der Saugstutzen (18, 18', . . .) einer Vaku umpumpe (8, 8', . . .) korrespondiert, wobei sich vom Saugstutzen (18, 18', . . .) aus ein schau fel- oder halbschalenförmiges Leitblech (19, 19', . . .) in den Saugraum (20, 20', . . .) un terhalb der Vakuumpumpe (8, 8', . . .) erstreckt, dessen oberer Rand (21, 21', . . .) am oberen Wandteil (9) dichtend anliegt und mit dem An schluß (7, 7', . . .) für die Vakuumpumpe (8, 8', . . .) korrespondiert und das um eine vertikale Achse (a, a', . . .) derart drehbar ge lagert ist, daß das Leitblech (19, 19', . . .) eine Verbindung über einen Durchlaß (22, 22', . . .) im benachbarten, vom Rahmen (11, 11', . . .) gehaltenen Wandteil (15, 15', . . .) zum benachbarten Prozeßraum (14, 14', . . .) her stellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (a, a' . . .) des schaufel- oder halbschalenförmigen Leit blechs (19, 19', . . .) sich in der Ebene einer festen Zwischenwand (23, 23', . . .) erstreckt, die die eine Abteilung (C, C', . . .) von der nächsten trennt, wobei die Zwischenwand (23, 23', . . .) mit einer Öffnung (24, 24', . . .) versehen ist, die der Umfangskontur des je weiligen Leitblechs (19, 19', . . .) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Leitblech (19, 19', . . .) etwa die Gestalt der einen Hälfte eines längsge teilten Trichters aufweist, wobei das eine Ende der Trichterhälfte unterhalb der benach barten, in den Wandteilen (15, 15', . . .) vorge sehenen Durchlässen (22, 22', . . .) endet und die beiden vertikalen Kanten der Trichter hälfte mit einer sich quer erstreckenden, ebenen Zwischenwand (23, 23', . . .) zusammen wirkt, die sich bis an die Innenwände des un terhalb des jeweiligen Saugstutzens (18, 18', . . .) vorgesehenen Saugraums (20, 20', . . .) erstreckt, und wobei die die Trichterhälfte nach oben zu begrenzende Rand partie (21, 21', . . .) am Saugstutzen (18, 18', . . .) oder am Rand des Anschlusses (7, 7', . . .) für den jeweilige Saugstutzen dichtend anliegt.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der An sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Linie angeordneten Kammern oder Räume (14, 20, . . .) der Abteilungen (C, C', . . .) abwechselnd als Pumpstation und als Kathoden station ausgebildet sind, wobei der jeweils der Pumpstation zugehörige Saugraum (20, 20', . . .) mit einem Zwischenboden (25, 25', . . .) versehen ist, der den Saugraum (20, 20', . . .) vom Transportraum (26) trennt, und wobei das schwenkbar gelagerte Leitblech (19, 19', . . .) den Saugraum (20, 20', . . .) je weils in zwei Teilräume aufteilt, von denen der eine jeweils mit dem Saugstutzen (18, 18', . . .) der Pumpe (8, 8', . . .) korrespon diert.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß der Deckel (12, 12', . . .) mit minde stens einer Zerstäubungskathode (4, 4', . . .) verbunden ist, wobei das Target (32, 32', . . .) der Zerstäubungskathode dem unterhalb des Prozeßraumes (14, 14', . . .) vorgesehenen Trans portraum (26) zugewandt ist und die für die Energieversorgung und/oder die Kühlung der Zerstäubungskathode notwendigen Zu- und Ab leitungen (27, 28) auf der dem Transportraum (26) abgewandten Seite des Deckels (12, 12', . . .) angeordnet sind und zusammen mit dem Deckel (12, 12', . . .) vom Rahmen (11, 11', . . .) lösbar sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich net, daß zumindest eine der in einer Reihe angeordneten Abteilungen (C, C', . . .) einen un perforierten, gediegenen Deckel (12a) und ei nen Rahmen (11') mit zwei den Raum (14''') unterhalb des Deckels (12a) begrenzenden mit Öffnungen (22'', 22''') versehenen Querwänden (15'', 15''') aufweist, wobei die dem von bei den Querwänden begrenzten Raum (14''') vor und nachgeschalteten Saugräume (20'', 20''' über die Leitbleche (19'', 19''') mit den bei den zugeordneten Vakuumpumpen (8'', 8''') vor respondieren und eine als Gastrennung wirken de Abteilung (C''') bilden.