DE60130209T2

DE60130209T2 - Konfigurierbare Vakuumanlage

Info

Publication number: DE60130209T2
Application number: DE60130209T
Authority: DE
Inventors: Jerry D. Grandbury KIDD; Craig D. Cleburne HARRINGTON; Daniel N. Fort Worth HOPKINS
Original assignee: Nova Machine Products Inc(ndgesdstaates Delaware); Nova Machine Products Inc N D; Nova Machine Products Inc(ndgesdstaates Delaware) Middleburg Heights
Current assignee: Nova Machine Products inc(ndgesdstaates D Us
Priority date: 2000-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2021-05-23
Also published as: ES2292595T3; KR20030091651A; AU6485301A; MXPA02011505A; US20030159926A1; EP1287545B1; EP1287545A2; US6521104B1; JP2005344212A; DE60130209D1; AU2001264853B2; KR100817764B1; WO2001090437A3; AU2005202627B2; CN1800442A; CA2410352A1; US6905582B2; JP2004514785A; EP1855305A1; WO2001090437A2

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Vakuumsystemen und Abscheidungstechnologien zur Plattierung und Beschichtung von Materialen und insbesondere auf ein konfiguriertes Vakuumsystem und ein Verfahren.
Hintergrund der Erfindung
Abscheidungstechnologien zur Beschichtung und zur Plattierung von Materialien und zur Entwicklung konstruierter Oberflächen können eine Vielzahl von Ablagerungstechnologien beinhalten. Diese Ablagetechnologien können z. B. eine Vakuumablagerung, eine physikalische Dampfablagerung („PVD"), eine chemische Dampfablagerung („CVD"), eine Spritzbeschichtung und eine Ionenplattierung sein. Allgemein verlangen alle diese Ablagetechnologien ein Vakuumsystem mit einer Plattform zur geeigneten Unterstützung und Positionierung des Substrats in der Vakuumkammer, um sicherzustellen, dass ein gewünschter Überzug erreicht wird. Ein Beispiel eines solchen Vakuumsystems ist in der EP 0 374 060 beschrieben. Die Plattform kann auch ein Tisch, ein Drehteller, eine Basisplatte und ähnliches sein. Die richtige Unterstützung, Präsentation und Positionierung des Substrats auf oder durch die Plattform während des Überzugs ist kritisch, um eine gewünschte wiederholbare und erfolgreiche Plattierung sicherzustellen. Häufig muss die Plattform eine Drehbewegung vollziehen, damit das Substrat während der Plattierung eine gleichmäßigere oder gewünschte Beschichtung oder Plattierung erreicht.
Leider gibt es Substrate in allen Formen und Größen und häufig ist eine Plattform, die in einer Vakuumkammer verwendet wird, um ein Substrat aufzunehmen oder zu drehen bei der Plattierung für eine bestimmte Form oder einen Typ von Substrat gut geeignet, jedoch für einen anderen schlecht. Ferner unterstützen viele Vakuumkammern nur eine Art von Plattform oder Tisch und wenige, wenn überhaupt, berücksichtigen Substrate stark unterschiedlicher Formen und Größen. Dies beschränkt den wirksamen Nutzen der teuren Ablagerung und des Plattierungssystems, einschließlich teurer Vakuumkammern und Plattformen ein.
Zusammenfassung der Erfindung
Aus Vorstehendem kann abgeschätzt werden, dass ein Bedarf für ein konfigurierbares Vakuumsystem und ein Verfahren zur Benutzung bei der Beschichtung oder Plattierung besteht, das die Möglichkeit bietet, Substrate stark unterschiedlicher Formen und Größen zu behandeln. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vakuumtischanordnung und ein konfigurierbares Vakuumsystem angegeben, dass eine solche Vakuumtischanordnung aufweist, welches eine oder mehrere der Nachteile und Probleme, wie oben angegeben, beträchtlich verringert.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein konfigurierbares Vakuumsystem angegeben, das eine Vakuumtischanordnung und eine Vakuumkammer enthält. Die Vakuumtischanordnung, wie sie in Anspruch 1 angegeben ist, enthält ein Trägergestell, eine isolierte Oberfläche, einen mechanischen Antrieb, der an dem Trägergestell befestigt ist, eine elektrische Durchführung, die an dem Trägergestell befestigt ist, einen Glühfaden, der oberhalb der isolierten Oberfläche zwischen einem ersten Glühfadenleiter und einem zweiten Glühfadenleiter angeordnet ist, einen Glühfadenenergieanschluss, der elektrisch mit dem ersten Glühfadenleiter über einen ersten Glühfadenenergiekontaktanschluss des Glühfadenenergieverbinders und mit dem zweiten Glühfadenverbinder über einen zweiten Glühfadenenergiekontaktanschluss des Glühfadenenergieverbinders verbunden ist, und eine Plattform, um das Substrat zu unterstützen. Die Vakuumkammer weist eine Hauptöffnung als Tür auf, eine Wand, die das Innenvolumen definiert, einen Glühfadenenergieanschluss, einen elektrischen Durchführungsanschluss, einen mechanischen Antriebsverbinder und ein Aufnahmemittel, vorzugsweise eine Reling, die den Vakuumtisch aufnehmen und im Innenraum der Vakuumkammer halten kann. Die verschiedenen Verbinder der Vakuumtischanordnung und der Vakuumkammer können automatisch miteinander gekoppelt werden.
Die vorliegende Erfindung weist eine Vielzahl von technischen Vorteilen auf, die die Möglichkeit zur Verwendung eines Vakuumsystems zur Plattierung, wie z. B. die Plasmabeschichtung, Substrate von stark unterschiedlichen Formen, Größen und Dimensionen enthält. Dies erhöht den Wert eines solchen Vakuumsystems beträchtlich, indem die Vielseitigkeit verbessert wird, um das gleiche System für viele unterschiedliche Arten von Substraten zur Beschichtung zu verwenden.
Andere technische Vorteile der vorliegenden Erfindung enthalten die Möglichkeit, ein Substrat in unterschiedlichen Ebenen zu drehen, wie z. B. eine Rotation in einer horizontalen Ebene und in einer vertikalen Ebene. Dies erhöht die Vielseitigkeit und Nützlichkeit des Vakuumsystems und der Vakuumtischzusammenstellung.
Andere technischen Vorteile der vorliegenden Erfindung enthalten die Möglichkeit, eine erste Reihe von Teilen unter Verwendung des Vakuumsystems der vorliegenden Erfindung wirksam zu plattieren oder zu „schießen", und dann schnell und effektiv zur Plattierung oder zum „Schießen" einer zweiten Reihe von Teilen überzugehen, unabhängig davon, ob die Teile gleich oder unterschiedlich sind oder unterschiedliche Plattformen zum Plattieren benötigen.
Andere technische Vorteile ergeben sich für den Fachmann aus den nachstehenden Figuren, der Beschreibung und den Ansprüchen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein besseres und vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und deren Vorteile wird nun Bezug auf die nachstehende kurze Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und der detaillierten Beschreibung genommen, in der gleiche Referenzziffern gleiche Teile bezeichnen.
1 ist ein schematisches Diagramm, das ein System zur Plasmabeschichtung zeigt, das zur Beschichtung von Materialien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
2 ist eine Aufsicht auf eine Vakuumkammer eines Systems zur Plasmabeschichtung, die eine Ausführungsform einer Plattform darstellt, die einen Drehteller verwendet,
3 ist eine Seitenansicht, die die Bildung und Verteilung eines Plasmas um eine Glühfaser illustriert, um ein Substrat gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu plattieren,
4 ist eine Schnittansicht, die eine Ablagerungsschicht darstellt, die eine erste Schicht, eine Übergangsschicht und eine Arbeitsschicht beinhaltet,
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Plasmabeschichtung darstellt,
6 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Rücksputtern unter Verwendung eines Systems der vorliegenden Erfindung darstellt,
7 ist eine Vorderansicht einer Vakuumkammer zur Verwendung in einem konfigurierbaren Vakuumsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
8 ist eine Bodenansicht eines Trägergestells einer Vakuumkammeranordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
9 ist eine Bodenansicht eines Trägergestells, gemäß 8, mit einem zusätzlichen Glühfadenenergieanschluss, der mit dem Trägergestell verbunden ist,
10 ist eine Bodenansicht eines Trägergestells gemäß 8, bei dem zusätzlich ein mechanischer Antrieb mit dem Trägergestell gekoppelt ist und eine elektrische Durchführung mit dem Trägergestell verbunden ist gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
11 ist eine Aufsicht auf eine isolierte Oberfläche, die zwischen dem Trägergestell und zwei Stützteilen ausgebildet ist, wie dargestellt, einer Vakuumtischanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
12a–b ist eine Aufsicht und eine Seitenansicht einer Vakuumtischanordnung mit einer Plattform, die als Drehteller ausgebildet ist und mit einem darüber angeordneten Glühfaden,
13 ist eine Aufsicht und eine Seitenansicht einer Vakuumtischanordnung mit einer Plattform, die als Doppelrolle ausgebildet ist,
14a–b ist eine Aufsicht und eine Seitenansicht einer Vakuumtischanordnung mit einer Plattform, die als Einzelrolle ausgebildet ist,
15a–b ist eine Aufsicht und eine Seitenansicht der Vakuumtischanordnung mit einer Plattform, die als leitende Platte ausgebildet ist,
16 ist eine Seitenansicht eines konfigurierbaren Vakuumsystems mit einer Vakuumtischanordnung, die unter Verwendung eines Wagens in die Vakuumkammer eingeführt wird.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Es sollte am Anfang darauf hingewiesen werden, dass obgleich nachstehend eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist, die vorliegende Erfindung unter Verwendung jeglicher Art von Technik, unabhängig davon, ob diese bereits bekannt ist oder existiert, beinhaltet. Die vorliegende Erfindung soll in keiner Weise auf die exemplarischen Ausführungsformen, die Zeichnungen und die dargestellten Techniken beschränkt sein, einschließlich des exemplarischen Designs und der Ausführungsform, die darin dargestellt und beschrieben ist.
Zunächst wird ein System und ein Verfahren zur Plasmabeschichtung im Detail in Verbindung mit den 1–6 dargestellt, um eine Art der Ablagerungstechnologie zu beschreiben, die für ein mobiles Plattierungssystem und ein Verfahren verwendet werden kann. Schließlich wird eine Ausführungsform eines konfigurierbaren Vakuumsystems im Detail unter Bezug auf die 7–16 beschrieben, welche als Beispiel das Plasmaplattierungssystem einer Ablagerungstechnologie, die zuvor mit den 1–6 beschrieben ist, darstellt. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass das konfigurierbare Vakuumsystem der vorliegenden Erfindung nicht auf eine derartige Ablagerungstechnologie beschränkt ist.
1 ist ein schematisches Diagramm, welches ein System 10 zur Plasmabeschichtung darstellt, das verwendet werden kann, um jede Art von Materialien gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu beschichten. Das System enthält verschiedene Geräte, die zur Unterstützung der Plasmabeschichtung des Substrats 12 in der Kammer 14 verwendet werden. Sobald geeignete Betriebsparameter und Bedingungen erreicht sind, wird ein Ablagerungsmittel, das in einer Glühfaser 16 und einer Glühfaser 18 zur Verfügung gestellt wird, verdampft, um ein Plasma zu bilden. Das Plasma enthält im Wesentlichen positiv geladene Ionen aus dem Ablagerungsmittel und wird von dem Substrat 12 angezogen, auf dem dieses eine Ablagerungsschicht bildet. Das Plasma kann als Wolke von Ionen verstanden werden, die das Substrat 12 umgibt oder sich in deren Nähe befindet. Das Plasma erzeugt allgemein einen dunklen Bereich in der Nähe der unmittelbaren Oberfläche des Substrats 12 von dem Glühdraht 16 und dem Glühdraht 18, welches eine Beschleunigung der positiven Ionen zum Substrat ergibt.
Der Glühdraht 16 und der Glühdraht 18 bleiben in der Vakuumkammer 14 zusammen mit einer Plattform 20, die das Substrat 12 trägt. Eine Antriebseinrichtung 22 ist zwischen einem Antriebsmotor 24 und einer Hauptwelle der Plattform 20 innerhalb der Vakuumkammer 14 gekoppelt. In der Ausführungsform der 1 ist die Plattform 20 als Drehteller ausgebildet, der in der Vakuumkammer 14 dreht. Die Antriebseinrichtung 22 verbindet die Drehbewegung des Antriebsmotors 24 mechanisch mit der Hauptwelle der Plattform 20, um der Plattform 20 eine Drehung zu übermitteln. Die Drehung der Hauptwelle der Plattform 20 wird über verschiedene Traglager verbessert, wie ein Lager 28 der Grundplatte und ein Lager 30 der Plattform.
Wie dargestellt, verbleibt die Vakuumkammer 14 auf der Grundplatte 32 oder ist damit abgedichtet. Die Vakuumkammer 14 kann unter Verwendung jeglichen Materials ausgebildet sein, das die geeigneten mechanischen Charakteristiken aufweist, um einem inneren Vakuum und einem äußeren Druck zu widerstehen, wie z. B. dem Atmosphärendruck. Z. B. kann die Vakuumkammer 14 als Metallkammer oder als Glasglocke ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform dient die Basisplatte 32 als Plattform 20, um das Substrat 12 zu unterstützen. Die Basisplatte 32 kann als Teil der Vakuumkammer 14 betrachtet werden.
Die Basisplatte 32 stellt auch die mechanische Unterstützung für das System 10 zur Verfügung, während verschiedene Teile von der Bodenfläche zur Oberseite innerhalb der Vakuumkammer geführt werden können. Z. B. erhalten der Glühfaden 16 und der Glühfaden 18 Energie von einem Glühfadenenergiesteuermodul 34. Es ist zu beachten, dass, obgleich zwei Glühfadensteuerungsmodule 34 in 1 dargestellt sind, diese zwei Module vorzugsweise als ein Modul ausgebildet sind. Um den Glühfaden 16 und 18 Energie zur Verfügung zu stellen, müssen elektrische Leiter durch die Basisplatte 32, wie in 1 dargestellt, geführt werden. In ähnlicher Weise muss der Antriebsmotor 24 ebenfalls die Basisplatte 32 durchdringen oder hindurchgeführt werden, um eine mechanische Aktion auf den Antrieb 22 zu übermitteln, so dass die Plattform 20 drehen kann. Die elektrische Durchführung 26, die nachstehend im Detail beschrieben wird, führt ebenfalls durch die Basisplatte 32 und stellt einen elektrisch leitenden Pfad zwischen der Plattform 20 und verschiedenen Signalgeneratoren zur Verfügung, was ebenfalls später beschrieben wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die elektrische Durchführung 26 als Kommutator ausgebildet, der die Bodenfläche der Plattform 20 berührt, in der Ausführungsform, in der die Plattform 20 als Drehteller ausgebildet ist. Die elektrische Durchführung 26 kann als Kommutator und als Metallbürste ausgebildet sein, die die Bodenfläche der Plattform 20 berührt und einen elektrischen Kontakt aufrechterhält, auch wenn die Plattform 20 dreht.
Der Glühfadenenergieanschluss führt einen elektrischen Strom an die Glühfäden 16 und 18. In einer Ausführungsform kann das Glühfadenenergiesteuermodul 34 für eine bestimmte Dauer dem Glühfaden 16 Strom zur Verfügung stellen, und dann für eine zweite Dauer Strom an den Glühfaden 18 liefern. Abhängig davon, wie die Glühfäden konfiguriert sind, kann das Glühfadenenergiesteuermodul 34 Strom an beide Glühfäden 16 und 18 gleichzeitig oder in unterschiedlichen Intervallen zur Verfügung stellen. Diese Flexibilität erlaubt es, dass ein bestimmtes durch Plasmabeschichtung Ablagerungsmaterial auf ein Substrat 12 zu unterschiedlichen Zeiten aufgebracht werden kann. Das Glühfadenenergiesteuermodul 34 liefert vorzugsweise Wechselstrom an die Glühfäden, kann jedoch auch einen Strom unter Verwendung anderer bekannter Verfahren zur Erzeugung eines Stroms liefern. In einer bevorzugten Ausführungsform liefert das Glühfadenenergiesteuermodul 34 Strom in einer Amplitude und Größe, die ausreichend sind, um genügend Hitze in dem Glühfaden 16 zu erzeugen, um das Ablagerungsmaterial, das darin enthalten ist, zu verdampfen oder aufzudampfen.
Um eine gleichmäßige Erhitzung des Ablagerungsmittels sicherzustellen, das an oder in den Glühfäden 16 und 18 enthalten ist, wird der Strom, der durch das Glühfadenenergiesteuermittel 34 geliefert wird, vorzugsweise unter Verwendung inkrementaler Stufen geliefert, so dass eine gleichmäßigere Hitzeverteilung im Ablagerungsmittel auftritt, das in der Vakuumkammer 14 geschmolzen wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Plattform 20 als Drehteller ausgebildet und dreht unter Verwendung der mechanischen Verbindung, wie oben beschrieben. Zur Steuerung der Geschwindigkeit der Drehung der Plattform 20 kann ein Geschwindigkeitssteuermodul 36 gemäß 1 vorgesehen sein. Die Drehung der Plattform 20 erfolgt vorzugsweise mit 5 bis 30 Umdrehungen pro Minute. Es wird angenommen, dass eine optimale Drehgeschwindigkeit der Plattform 20 zur Plasmabeschichtung bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 12 Umdrehungen pro Minute bis 15 Umdrehungen pro Minute liegt. Die Vorteile der Drehung der Plattform 20 liegen darin, dass das Substrat 12 gleichmäßiger plattiert oder beschichtet werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn mehrere Substrate auf der Oberfläche der Plattform 20 angeordnet sind. Dies erlaubt es, dass jedes der mehreren Substrate im Durchschnitt innerhalb der Vakuumkammer 14 während des Plasmabeschichtungsprozesses ähnlich positioniert ist.
In anderen Ausführungsformen kann die Plattform 20 in nahezu jeglichem Anstellwinkel ausgebildet sein. Z. B. kann die Plattform 20 als flache Oberfläche, als horizontale Fläche, als vertikale Fläche oder als schräge Fläche, als gekrümmte Fläche, als im Raum gekrümmte Fläche, als spiralförmige Fläche oder als Teil der Vakuumkammer wie einer Trägerstruktur innerhalb der Vakuumkammer ausgebildet sein. Wie zuvor angegeben ist, kann die Plattform 20 stationär oder drehbar ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführungsform enthält die Plattform 20 Rollen, die verwendet werden können, um eine oder mehrere Substrate zu drehen.
Die Plattform 20 enthält in einer bevorzugten Ausführungsform einen elektrisch leitenden Weg, um einen Weg zwischen der elektrischen Durchführung 26 und dem Substrat 12 zur Verfügung zu stellen. In einer Ausführungsform ist die Plattform 20 als Metall oder elektrisch leitendes Material ausgebildet in der Weise, dass ein elektrisch leitender Pfad an jeder Stelle der Plattform 20 zwischen der elektrischen Durchführung 26 und dem Substrat 12 hergestellt ist. In solch einem Fall wird ein Isolator 21 zwischen der Plattform 20 und der Welle angeordnet, die die Plattform 20 dreht, um eine elektrische Isolation zu erhalten. In einer anderen Ausführungsform enthält die elektrische Plattform 20 an bestimmten Stellen an der Oberseite elektrisch leitfähiges Material, das elektrisch mit bestimmten Stellen an der Bodenseite gekoppelt ist. Auf diese Weise kann das Substrat 12 an einer geeigneten Stelle an der Oberseite der Plattform 20 angeordnet sein, während die elektrische Durchführung 26 an einer geeigneten Stelle an der Bodenseite der Plattform 20 angeordnet sein kann. Auf diese Weise ist das Substrat 12 elektrisch mit der elektrischen Durchführung 26 gekoppelt.
Die elektrische Durchführung 26 stellt ein Gleichspannungssignal und ein Hochfrequenzsignal an der Plattform 20 und dem Substrat 12 zur Verfügung. Die gewünschten Betriebsparameter, die mit jedem dieser Signale gekoppelt sind, werden weiter unten beschrieben. Vorzugsweise wird das Gleichspannungssignal durch eine Gleichspannungszufuhr 66 als negative Spannung und das Hochfrequenzsignal durch einen Hochfrequenzübertrager 64 mit einem gewünschten Energiepegel zur Verfügung gestellt. Die beiden Signale werden dann vorzugsweise als Gleichspannungs-Hochfrequenzsignal 68 gemischt und auf die elektrische Durchführung 26 über ein Hochfrequenzausgleichsnetzwerk 70 übertragen, welches einen Signalausgleich durch Minimierung der stehenden Wellen erzielt. Das Hochfrequenzausgleichsnetzwerk ist vorzugsweise über eine manuelle Steuerung steuerbar.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Plattform 20 einschließlich der Trägerhardware, der Strukturen und der Einrichtung, wie z. B. des Antriebsmotors 24 und der Antriebseinrichtung 22 weggelassen. In einem solchen Fall wird das Substrat 12 elektrisch mit der Durchführung 26 gekoppelt.
Das übrige Equipment und die Komponenten des Systems 10 von 1 werden verwendet, um die gewünschten Vakuumzustände in der Vakuumkammer 14 zu erzeugen, aufrechtzuerhalten und zu steuern. Dies wird durch Verwendung eines Vakuumsystems erreicht. Das Vakuumsystem enthält eine Vorvakuumpumpe 6 und ein Vorvakuumventil 48, die verwendet werden, um den Druck in der Vakuumkammer 14 zunächst herunterzufahren. Das Vakuumsystem enthält ferner eine Forelineumpe 40, ein Forelineventil 44, eine Diffusionspumpe 42 und ein Hauptventil 50. Das Forelineventil 44 wird so geöffnet, dass die Forelinepumpe 40 in Funktion tritt. Nachdem die Diffusionspumpe 42 erwärmt oder auf einen geeigneten Pegel erhitzt ist, wird das Hauptventil 50 geöffnet, nachdem die Vorvakuumpumpe 46 durch Schließen des Vorvakuumventils 48 abgeschaltet wurde. Dies erlaubt es, dass die Diffusionspumpe 42 den Druck in der Vakuumkammer 14 unter einen gewünschten Pegel weiter herunterzieht.
Dann kann ein Gas 60, wie z. B. Argon, in einer gewünschten Menge in die Vakuumkammer 14 eingeführt werden, um den Druck in der Vakuumkammer 14 auf einen gewünschten Druck oder in einen Bereich von Drücken anzuheben. Ein Gassteuerventil steuert die Zuflussrate des Gases 60 in die Vakuumkammer 14 über die Grundplatte 32.
Nachdem alle Betriebsparameter und Bedingungen eingestellt sind, wie nachstehend in Verbindung mit den 5 und 6 beschrieben, tritt die Plasmabeschichtung im System 10 auf. Das Substrat 12 kann mit einer Ablageschicht plasmabeschichtet werden, die eine oder mehrere Schichten, wie z. B. eine Grundschicht, eine Übergangsschicht und eine Arbeitsschicht durch Bildung eines Plasmas in der Vakuumkammer 14 enthält. Das Plasma enthält vorzugsweise positiv geladene Ablagerungsionen aus dem verdampften Ablagerungsmittel zusammen mit positiv geladenen Ionen aus dem Gas 60, die in die Vakuumkammer 14 eingeführt wurden. Es wird angenommen, dass die Anwesenheit von Gasionen, wie z. B. Argonionen, in dem Plasma und schließlich als Teil der Ablagerungsschicht die Eigenschaften der Ablagerungsschicht nicht wesentlich oder beträchtlich verschlechtert. Die Einfügung von Gas in die Vakuumkammer 14 ist außerdem zur Steuerung der gewünschten Drücke innerhalb der Kammer 14 nützlich, so dass ein Plasma erzeugt werden kann. In einer alternativen Ausführungsform wird das Plasmabeschichtungsverfahren in einer gasfreien Umgebung derart durchgeführt, dass der Druck in der Vakuumkammer 14 durch ein Vakuumsystem erzeugt und ausreichend aufrechterhalten wird.
Die Erzeugung des Plasmas in der Vakuumkammer 14 wird als Resultat von beteiligten Faktoren, wie thermionischen Effekten aus der Erhitzung des Ablagerungsmittels in den Glühfäden, wie des Glühfadens 16 und des Glühfadens 18, und die Verwendung des Gleichspannungssignals und des Hochfrequenzsignals mit einer gewünschten Spannung und Leistungspegel angesehen.
Das Vakuumsystem des Systems 10 kann verschiedene Vakuumssysteme, wie Diffusionspumpen, eine Forelinepumpe, eine Vorvakuumpumpe, eine Cyropumpe, eine Turbopumpe und jede andere Pumpe enthalten, die in der Lage sind oder so betrieben werden können, dass ausreichende Drücke in der Kammer 14 gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung erreichbar sind.
Wie oben beschrieben, enthält das Vakuumsystem die Vorvakuumpumpe 46 und die Diffusionspumpe 42, die in der Forelinepumpe 40 verwendet werden. Die Vorvakuumpumpe 46 ist mit der Vakuumkammer 14 über ein Vorvakuumventil 48 gekoppelt. Wenn das Vorvakuumventil 48 geöffnet wird, kann die Vorvakuumpumpe 46 verwendet werden, um den Druck in der Kammer 14 anfänglich zu reduzieren. Sobald ein gewünschter Druckpegel in der Vakuumkammer 14 erreicht wird, wird das Vorvakuumventil 48 geschlossen. Die Vorvakuumpumpe 46 ist mit der Vakuumkammer 14 über ein Loch oder eine Öffnung in der Basisplatte 32 verbunden. Die Vorvakuumpumpe 46 ist vorzugsweise als mechanische Pumpe ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform des Vakuumsystems 10 nach 1 ist das Vakuumsystem dieser Ausführungsform als Forelinepumpe 40 ausgebildet, die mit einer Diffusionspumpe 42 über ein Forelineventil 44 verbunden ist. Die Forelinepumpe 40 kann als mechanische Pumpe ausgebildet sein, die in Kombination mit der Diffusionspumpe 42 verwendet wird, um den Druck in der Vakuumkammer 14 auf einen Wert zu reduzieren, der noch unterhalb desjenigen liegt, der durch die Verwendung der Vorvakuumpumpe 46 erreichbar ist.
Nachdem die Vorvakuumpumpe 46 den Druck in der Vakuumkammer 14 reduziert hat, wird die Diffusionspumpe 42, die Erhitzer verwendet, und die Verwendung von Kühlwasser oder andere Substanzen erfordern kann, um die Diffusionspumpe 42 zu kühlen, mit der Vakuumkammer 14 über ein Hauptventil 50 und verschiedene Bohrungen oder Öffnungen durch die Grundplatte 32, wie in 1 gezeigt, gemäß den gestrichelten Linien oberhalb des Hauptventils 50 und unterhalb der Plattform 20 verbunden. Sobald die Diffusionspumpe 42 erhitzt ist und für den Betrieb fertig ist, wird das Hauptventil 50 geöffnet, so dass der Druck in der Druckkammer durch Betätigung der Diffusionspumpe 42 in Kombination mit der Forelinepumpe 44 weiter reduziert werden kann. Z. B. kann der Druck in der Vakuumkammer 14 auf unter 0,53 Pa (4 milliTorr) reduziert werden. Während eines Rücksputterverfahrens kann der Druck in der Vakuumkammer 14 auf einen Wert unter 13,38 Pa (100 milliTorr) oder bis unter 2,66 Pa (20 milliTorr) reduziert werden. Vorzugsweise wird der Druck innerhalb der Vakuumkammer 14 während eines Rücksputterprozesses bei einem Pegel von oder unter 6,65 Pa (50 milliTorr) oder bis hinunter zu 3,99 Pa (30 milliTorr) reduziert. Während des normalen Betriebs des Systems 10 während eines Plasmabeschichtungsprozesses wird der Druck in der Vakuumkammer 14 durch das Vakuumsystem bis auf einen Pegel bei oder unter 0,53 Pa (4 milliTorr) oder bis auf einen Wert von 0,013 Pa (0,1 milliTorr) reduziert. Vorzugsweise wird das Vakuumsystem während des Plasmabeschichtungsverfahrens verwendet, um den Druck in der Vakuumkammer 14 auf einen Pegel von oder unterhalb 0,195 Pa (1,5 milliTorr) oder bis herunter zu 0,065 Pa (0,5 milliTorr) zu reduzieren.
2 ist eine Aufsicht auf eine Vakuumkammer eines Systems zur Plasmabeschichtung, die eine Ausführungsform einer Plattform als Drehteller 20 darstellt. Der Drehteller 20 ist mit positionierten Substraten 12a, 12b, 12c und 12d symmetrisch auf der Oberfläche des Drehtellers 20 dargestellt. Der Drehteller 20 kann entweder im Uhrzeigersinn oder gegen den Uhrzeigersinn drehen. Die Substrate 12a–12d können nahezu beliebig verfügbares Material sein und sind in 2 als runde zylindrische Komponenten dargestellt, so dass deren Aufsicht jeweils eine kreisförmige Form darstellt.
Das Glühfadenenergiesteuermodul 34 ist elektrisch mit einem ersten Satz von Glühfäden 94 und 96 und einem zweiten Satz von Glühfäden 90 und 92 gekoppelt. Obgleich die elektrischen Verbindungen in 2 nicht vollständig dargestellt sind, ist zu verstehen, dass das Glühfadenenergiesteuermodul 34 Strom sowohl zum ersten Satz von Glühfäden 94 und 96 als auch zum zweiten Satz von Glühfäden 90 und 92 führen kann. Auf diese Weise kann die Ablageschicht aus zwei Unterschichten, wie einer Basisschicht sowie einer Arbeitsschicht gebildet werden. Die Basisschicht wird zunächst vorzugsweise durch Ablagerungsmittel in dem ersten Satz von Glühfäden 94 und 96 erzeugt, während die Arbeitsschicht auf der Basisschicht der Substrate 12a–12d unter Verwendung von Ablagerungsmitteln des zweiten Satzes von Glühfäden 90 und 92 abgeschieden wird.
Die Anordnung der Substrate in 2 kann als Reihe von Substraten beschrieben werden, die nach innen gerichtete Oberflächen enthalten, die zum Zentrum des Drehtellers 20 gerichtet sind, und nach außen gerichtete Oberflächen, die zum Außenrand des Drehtellers 20 gerichtet sind, enthalten. Z. B. sind die nach innen gerichteten Oberflächen der Reihe von Substraten 12a–12d den Glühfäden 92 und 96 zugewandt, natürlich zu unterschiedlichen Zeiten, da diese nahe den Glühfäden gedreht werden. Ähnlich sind die nach außen gerichteten Oberflächen der Substrate 12a–12d den Glühfäden 90 und 94 zugewandt, da diese nahe diesen Glühfäden rotieren.
Wie bereits erwähnt, kann das Glühfadenenergiesteuermodul 34 Strom in nahezu beliebiger Form erzeugen, wie Gleichstrom oder Wechselstrom, jedoch vorzugsweise Strom als Wechselstrom.
Im Betrieb dreht der Drehteller 20 z. B. im Uhrzeigerrichtung derart, dass, nachdem das Substrat 12b sich nahe den Glühfäden oder durch sie hindurch bewegt hat, das nächste Substrat, das sich nahe den Glühfäden oder durch sie hindurch bewegt hat, das Substrat 12c ist usw. In einem Ausführungsbeispiel werden der erste Satz der Glühfäden 94 und 96 mit einem Ablagemittel, wie z. B. Nickel (oder Titan), und der zweite Satz von Glühfäden mit einem Ablagemittel, wie einer Metalllegierung Silber/Palladium, beladen. Dieses Beispiel zeigt eine Zweischussanwendung oder eine Zweilagenschicht.
Nachdem alle Betriebsparameter in der Vakuumkammer eingestellt sind, wie oben beschrieben, kann das Glühfadenenergiestrommodul 34 eingeschaltet werden oder Wechselstrom an den ersten Satz von Glühfäden 94 und 96 liefern, so dass das Nickel ausgast oder verdampft wird, um ein Plasma mit dem Gas, wie Argongas, in der Kammer zu bilden. Die positiv geladenen Nickelionen und die positiv geladenen Argonionen im Plasma werden von den Substraten 12a–d angezogen, die auf negativem Potential liegen. Allgemein gilt, dass je näher das Substrat an dem ersten Satz von Glühfäden 90 und 92 liegt, während es rotiert, umso mehr Material wird abgegeben. Da der Drehteller gedreht wird, wird auf die verschiedenen Substrate eine gleichmäßige oder gleichmäßigere Schicht aufgebracht.
Nachdem das erste Plasma auf der Reihe von Substraten 12a–d aufgebracht wurde, um eine Basisschicht des Ablagematerials auf den Substraten zu bilden, wird das Glühfadenenergiestrommodul 34 betätigt, so dass ein ausreichender Strom an dem zweiten Satz von Glühfäden 90 und 92 geliefert wird. In ähnlicher Weise wird ein Plasma zwischen den Argonionen und den Silber/Palladiumionen gebildet und es wird dann die Arbeitsschicht auf die Substrate, die gedreht werden, gebildet.
Wenn während des ersten Schusses die Basisschicht aufgebracht wird, werden die nach außen gerichteten Flächen der Substrate 12a–d zunächst durch die Nickelablagemittel, die in dem Glühfaden 94 enthalten ist, beschichtet. Ähnlich werden die nach innen gerichteten Oberflächen des Substrats durch das Nickelablagemittel von dem Glühfaden 96 beschichtet. Die gleiche Beziehung gilt für den zweiten Schuss, bei dem Silber/Palladium auf die Substrate plasmabeschichtet wird, um die Ablageschicht zu bilden.
3 ist eine Seitenansicht, die die Bildung und Verteilung eines Plasmas um einen Glühfaden 100 darstellt, um ein Substrat 12 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mittels Plasma zu plattieren. Der Glühfaden 100 ist als Drahtkäfig implementiert, wie z. B. einem Wolframdrahtkäfig, und ist mit einem Ablagemittel 102 darin angeordnet dargestellt und mechanisch durch den Glühfaden 100 gestützt. Sobald das Glühfadenenergiesteuermodul 34 ausreichend Strom an den Glühfaden 100 abgibt, schmilzt das Ablagemittel 102 oder verdampft und es wird ein Plasma 104 gebildet. Es müssen natürlich alle Betriebsparameter der vorliegenden Erfindung vorhanden sein, um das Plasmastadium zu erreichen, so dass die Plasmaplattierung stattfinden kann.
Das Substrat 12, das ein negatives Potential darstellt, zieht die positiven Ionen des Plasmas 104 an, um eine Ablageschicht zu bilden. Wie dargestellt, führt das Verteilungsmuster des Plasmas 104 dazu, dass die meisten der positiven Ionen des Plasmas 104 zu der Seite gezogen werden, die dem Glühfaden 100 und dem Ablagemittel 102 am Nächsten liegt. Es treten einige Umläufe auf, die derart dargestellt sind, dass das Plasma 104 die Oberseite des Substrats berührt. In ähnlicher Weise können einige der positiven Ionen des Plasmas 104 von der Plattform oder dem Drehteller angezogen werden. Wie dargestellt, führt die vorliegende Erfindung zu einer effektiven Lösung zur Erzeugung einer Ablageschicht, dadurch, dass sichergestellt ist, dass die meisten der Ionen des Ablagemittels zur Bildung der Ablageschicht verwendet werden.
4 ist eine Schnittansicht, die die Ablageschicht des Substrats 12 darstellt, die eine Basisschicht 110, eine Übergangsschicht 112 und eine Arbeitsschicht 114 enthält. Es ist zunächst darauf hinzuweisen, dass die Dicke der verschiedenen Schichten, die die Ablageschicht bilden, völlig außerhalb der Proportion der Größe des Substrats 12 liegen. Die relativen Dicken der verschiedenen Unterschichten oder Ebenen der Ablageschicht sind jedoch zueinander gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung proportional.
Es wird allgemein angenommen, dass die Dicke der gesamten Ablageschicht auf dem Substrat gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung zwischen 50 und 2000 nm (500–20000 Angstrom) liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die gesamte Dicke der Ablageschicht vermutlich zwischen 300 und 1000 nm (3000–10000 Angstrom). Die vorliegende Erfindung ergibt eine ausgezeichnete Wiederholbarkeit und Steuerbarkeit der Dicke der Ablageschicht, einschließlich aller Unterschichten, wie der Basisschicht 110, der Übergangsschicht 112 und der Arbeitsschicht 114. Es wird angenommen, dass die vorliegende Erfindung eine steuerbare Schichtdicke mit einer Genauigkeit von 50 nm (500 Angstrom) liefern kann. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, um eine Ablageschicht mit einer oder mehrerer Unterschichten zu bilden.
Die Dicke der Ablageschicht wird normalerweise von der Natur der beabsichtigten Nutzung des plasmabeschichteten Substrats bestimmt. Dies können solche Variablen wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit der Betriebsumgebung und verschiedenen anderen Variablen und Faktoren sein. Die Auswahl des gewünschten Metalls oder der Ablagemittelart für jede Schicht hängt ebenfalls erheblich von der Art der beabsichtigten Nutzung des plasmabeschichteten Substrats ab.
Z. B. verhindert die vorliegende Erfindung oder reduziert das Fressen oder das Verbinden von zusammen wirkenden Elementen beträchtlich. Das Fressen beinhaltet das Verschweißen von verbundenen Komponenten, was oft zwischen zwei Oberflächen, wie Gewindeoberflächen, die zueinander belastet sind, auftritt. Das Fressen kann dazu führen, dass Komponenten reißen oder brechen, was häufig zu schweren Schäden führt. Eine Plasmabeschichtung kann verwendet werden, um das Fressen zu vermeiden oder zu reduzieren, indem eine oder mehrere Kontaktoberflächen plasmabeschichtet werden.
Verschiedene Ablagemittel können verwendet werden, um diesen bevorzugten Effekt zu erreichen. Es wird jedoch angenommen, dass das Fressen vorzugsweise durch eine Plasmabeschichtung reduziert wird, die eine Basisschicht aus Nickel oder Titan und eine Arbeitsschicht aus einer Silber/Palladium-Metalllegierung auf einer oder mehreren Kontaktoberflächen aufbringt. Für Hochtemperaturanwendungen, wie z. B. über 343°C (650° Fahrenheit) wird angenommen, dass das Fressen vorzugsweise durch einen Plasmaplattierungsprozess verringert werden kann, der eine Nickel- oder Titan-Basisschicht und eine Arbeitsschicht aus Gold verwendet.
Es wurde durch Experimente gefunden, dass Chrom nicht gut zur Reduzierung von Fressen geeignet ist. Dies beinhaltet den Fall, dass Chrom entweder die Basisschicht, die Übergangsschicht oder die Arbeitsschicht ist. Es wird angenommen, dass Chrom ein Ablagemittel ist, das während der Plasmabeschichtung schwieriger zu steuern ist.
Eine Plasmabeschichtung kann auch verwendet werden, um Ventilteile zu plattieren, z. B. Ventilstößel in nicht nuklearen Anwendungen und die vorzugsweise, unter Verwendung von Titanbasisschicht, einer Goldübergangsschicht und einer Indiumarbeitsschicht plasmabeschichtet werden. In nuklearen Anwendungen, wie z. B. Kernkraftwerksanwendungen, wird Indium nicht als Plasmabeschichtungsablagerungsmittel bevorzugt, da angenommen ist, dass es zu viele radioaktive Isotope absorbiert. Stattdessen werden Ventilstößel in nuklearen Anwendungen vorzugsweise unter Verwendung einer Nickelbasisschicht und einer Silber/Palladium-Metalllegierung als Arbeitsschicht plattiert.
Wie in 4 dargestellt ist, ist die Arbeitsschicht 14 im Allgemeinen mit einer wesentlich größeren Dicke ausgebildet, als die entsprechende Übergangsschicht 112 und die Basisschicht 110. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, dass die Beschichtung an der Oberseite des Substrats 12 an oder nahe dem Zentrum oder der Mitte des Substrats 12 dünn ist. Dieser Effekt liegt daran, wie die Glühfäden während des Plasmabeschichtungsprozesses angeordnet sind. Wenn z. B. die Glühfäden ähnlich der Darstellungen in den 2–3 angeordnet sind, erhalten die mittleren oder zentralen Teile des Substrats 12 allgemein ein dünneres Gesamtprofil als die Seiten der Ablageschicht.
Obwohl hier verschiedene Bereiche der Dicke diskutiert werden, sollte verstanden werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf eine bestimmte maximale Ablageschichtdicke beschränkt ist. Die Dicke der Ablageschicht, insbesondere die Dicke der Arbeitsschicht 14 kann nahezu beliebig sein, was normalerweise von den Betriebsparametern abhängt, mit denen das Plasmasubstrat ausgeführt wird. Die Basisschicht 110 und die Übergangsschicht 112 und jegliche anderen Schichten unterhalb der Arbeitsschicht 114 werden vorzugsweise mit einer beträchtlich kleineren Dicke ausgeführt, als die entsprechende Dicke der Arbeitsschicht 114. Z. B. können die Basisschicht 110 und die Übergangsschicht 112 in einer Dicke im Bereich von 50–75 nm (500–750 Angstrom) ausgebildet sein, während die Arbeitsschicht 114 mit einer beliebigen Dicke, wie z. B. 1800 nm (18000 Angstrom) ausgebildet sein kann.
5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zur Plasmabeschichtung. Das Verfahren 500 beginnt am Block 502 und setzt sich bis zum Block 504 fort. In Block 504 ist das Material oder das Substrat, das plasmabeschichtet werden soll, für den Prozess vorbereitet. Dies kann das Reinigen des Substrats einschließen, um jegliches Fremdmaterial, Verschmutzungen und Öle zu entfernen. Jegliche der Vielzahl von bekannten Reinigungsprozessen können verwendet werden, wie solche, die in der Steel Structures Painting Council (SSPC) definiert sind. Z. B. kann der SSPC-5-Standard verwendet werden, um sicherzustellen, dass ein Substrat bis zu einem Weißmetallzustand gereinigt wird. In ähnlicher Weise kann das SSPC-10-Standard verwendet werden. Vorzugsweise wird das Substrat einer abrasiven Bestrahlung unterworfen, wie z. B. einem Sandstrahl, um ferner sicherzustellen, dass jegliches Fremdmaterial oder jegliche Verschmutzungen entfernt sind. Es ist darauf hinzuweisen, dass eine Oxidationsschicht auf der Oberfläche des Substrats vorhanden sein kann. Das beschriebene Verfahren ermöglicht es, dass die auf der Substratoberfläche abzulegende Plasmaschicht auch bei einer Oxidationsschicht eine exzellente Adhäsion und mechanischen Eigenschaften aufweist.
Das Verfahren 500 schreitet nun zum Block 506 vorwärts, in dem die Plasmabeschichtungsvoraussetzungen erstellt werden. Abhängig von der Implementation des Plasmabeschichtungssystems kann dies eine Reihe von Punkten umfassen. In der Situation, in der eine Diffusionspumpe als Teil des Vakuumsystems verwendet wird, müssen Punkte, wie z. B. die Verfügbarkeit von Kühlwasser, ausgebildet sein. In ähnlicher Weise müssen die geeignete Verfügbarkeit von Schmieröl und Luft zum Betrieb der verschiedenen Komponenten, der Ventile und der Maschinenteile, die mit dem System der Plasmabeschichtung gekoppelt sind, ausgebildet werden. Eine entsprechende Zufuhr von Gas, wie Argongas, sollte außerdem sichergestellt und an diesem Punkt geprüft werden, bevor zum Block 510 weitergegangen wird.
Im Block 510 wird in der Annahme, dass eine Diffusionspumpe als Teil des Vakuumsystems verwendet wird, die Diffusionspumpe zum Betrieb vorbereitet. Dies schließt das Öffnen eines Forelineventils und das Starten der Forelinevakuumpumpe ein, die in Kombination mit der Diffusionspumpe verwendet wird. Sobald ein Forelinevakuum gezogen ist, werden die Heizer der Diffusionspumpe eingeschaltet. Dieses setzt die Diffusionspumpe in Betrieb.
Das Verfahren 500 schreitet jetzt zum Block 512 vor, in dem die Vakuumkammer eingerichtet wird. Dieses schließt jegliche Zahl von Verfahren, wie das Positionieren des Substrats in der Kammer, ein. Dies wird normalerweise durch Positionierung oder Anordnung des Substrats an einer speziellen Stelle auf einer Plattform oder einem Drehteller in der Vakuumkammer erreicht. Bevor der Zugang zum Innenraum der Vakuumkammer möglich ist, muss die Vakuumkammerdichtung geöffnet werden, und die Glockenhalterung oder ein anderes Teil wird vorzugsweise von der Basisplatte abgezogen. Sobald das Substrat auf der Plattform angeordnet ist, können die Glühfäden relativ zur Anordnung der Substrate angeordnet werden. Die Positionierung der Glühfäden kann jegliche Zahl von Techniken enthalten und schließt Variablen, wie die Menge und Art des Ablagemittels auf den Glühfäden, den Abstand, nicht nur bezüglich des Substrats, sondern auch zu anderen Glühfäden, ein. Allgemein wird der Glühfaden in einem Abstand zwischen 0,245 cm (0,1 inches) und 15,2 cm (6 inches) vom Substrat, gemessen von der Zentrallinie des Glühfadens oder dem Ablagemittel bis im nächsten Punkt des Substrats angeordnet. Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen dem Glühfaden oder dem Ablagemittel und dem Substrat im Bereich jedoch zwischen 6,98 cm (2,75 inches) und 8,25 cm (3,25 inches), wenn das Ablagemittel als Basisschicht oder Übergangsschicht der Ablageschicht dient. Wenn das Ablagemittel als Arbeitsschicht dient, die auf dem Substrat abgelegt wird, beträgt der Abstand zwischen dem Glühfaden oder dem Ablagemittel und dem Substrat vorzugsweise zwischen 5,08 cm (2 inches) und 6,35 cm (2,5 inches).
In einer Situation, in der mehrere Ablagemittel oder mehrfache Schüsse im Plasmaplattierungsprozess verwendet werden, ist es notwendig, die Anordnung der Glühfäden zu berücksichtigen, die das erste Ablagemittel in Bezug auf diejenigen, die das zweite Ablagemittel sowie jede der Glühfadenpositionen in Bezug auf die anderen und das Substrat zu berücksichtigen. Allgemein sollte der Abstand eines zweiten Glühfadens vom ersten Glühfaden, der ein Ablagemittel enthält, das als Basisschicht, als Übergangsschicht oder als Arbeitsschicht der Ablageschicht dient, irgendwo zwischen 0,254 cm (0,1 inches) und 15,2 cm (6 inches) betragen.
Der Abstand zwischen den Glühfäden, die die Ablagemittel enthalten, die als Basisschicht dienen, liegt allgemein zwischen 0,254 cm (0,1 inches) und 15,2 cm (6 inches). Vorzugsweise liegt der Abstand zwischen 6,66 cm (3 inches) und 10,16 cm (4 inches). Die vorstehende Glühfadenabstandinformation gilt auch dann, wenn das Ablagemittel, was in den Glühfäden enthalten ist, als Übergangsschicht in der Ablageschicht dient. Ähnlich sollte der Abstand der Glühfäden, die ein Ablagemittel enthalten, das als Arbeitsschicht der Ablageschicht dient, allgemein zwischen 0,254 cm (0,1 inches) und 15,2 cm (6 inches) betragen, jedoch vorzugweise zwischen 6,35 cm (2,5 inches) und 7,63 cm (3 inches) betragen.
Die Kammereinrichtung in Block 512 kann auch dazu dienen, die Anordnung einer Reihe von Substraten auf der Plattform zu berücksichtigen, die plasmabeschichtet werden sollen. Z. B. kann ein Glühfaden, der in der Vakuumkammer so positioniert ist, dass er eine Dispersionsverteilung ermöglicht, um eine Ablagemittelabdeckung auf nach innen gerichtete Oberflächen eine Reihe von Substraten zu erzeugen, es erfordern, dass irgendwo zwischen 20 und 80% weniger Masse oder Gewicht von Ablagemittel erforderlich ist im Vergleich zu einem Glühfaden, der in der Vakuumkammer so angeordnet ist, dass eine Abdeckung der Reihe von nach außen gerichteten Oberflächen ermöglicht. Die Bezugnahme auf nach innen und nach außen ist relativ zur Plattform oder dem Drehteller zu verstehen, wobei eine Bezugnahme nach innen sich auf diejenigen Oberflächen bezieht, die näher zum Zentrum der Plattform oder dem Drehteller gerichtet sind. Dies liegt darin, dass die Effizienz der Plasmabeschichtung für die nach innen gerichteten Oberflächen einer Reihe von Substraten größer ist als für die nach außen gerichteten Flächen des Arrays von Substraten aufgrund der Kräfte, die die positiven Ionen des Plasmas anziehen. Dies sichert außerdem, dass die Dicke der Ablageschicht der nach innen gerichteten Flächen und der nach außen gerichteten Flächen eine größere Gleichmäßigkeit erfährt. In einem solchen Fall soll das Gewicht oder die Masse des Ablagemittels vorzugsweise zwischen den Glühfadenpositionen variiert werden. Allgemein liegt die Abweichung in der Masse oder dem Gewicht zwischen den zwei Stellen irgendwo zwischen 20 und 80%. Vorzugsweise enthalten die Ablagemitteln in den Glühfäden, die die nach innen gerichteten Flächen abdecken, 40–50% weniger Masse oder Gewicht als die Ablagemittel der Glühfäden, die die nach außen gerichteten Flächen abdecken. Der Wert der Ablagemittel in den Glühfäden entspricht der gewünschten Dicke der Ablageschicht und jeder Unterschicht. Dies wurde bereits in Verbindung mit der 3 näher erläutert.
Die Art des Glühfadens beeinflusst das Verteilungsmuster, das durch das Schmelzen oder Verdampfen des Ablagemittels während der Erzeugung des Plasmas erreicht wird. Jede einer Vielzahl von Glühfadentypen, -formen und -konfigurationen kann für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Z. B. kann der Glühfaden als Wolframkorb, als Boot, als Spule, als Kreuz, als Strahlengewehr, als Elektronenstrahl, als Wärmestrahl oder als jede andere Struktur, wie eine Trägerstruktur, in der Vakuumkammer ausgebildet sein. Die Glühfäden werden allgemein durch Aufbringen von elektrischem Strom durch den Glühfaden erhitzt. Es können jedoch jegliche Verfahren oder Mittel zur Aufheizung des Ablagemittels in dem Glühfaden in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die Einrichtung der Vakuumkammer enthält auch das Anordnen des Ablagemittels in einem oder mehreren Glühfäden. Die vorliegende Erfindung kann mit nahezu jedem Material verwendet werden, das in der Lage ist, unter den beschriebenen Bedingungen und Parametern zu verdampfen, so dass sich ein Plasma ergibt. Z. B. kann das Ablagemittel nahezu jedes Metall sein, wie z. B. Metalllegierungen, Gold, Titan, Chrom, Nickel, Silber, Zinn, Indium, Blei, Kupfer, Palladium, Silber/Palladium und jede andere Variation von anderen. In ähnlicher Weise kann das Ablagemittel jegliches anderes Material enthalten, wie z. B. Kohle, Nichtmetalle, Keramiken, Metallkarbide, Metallnitrate und jede Variation von anderen Materialien. Die Ablagemittel stehen generell als Pellets, als Granulat, als Partikel, als Pulver, als Draht, als Band oder in Streifenform zur Verfügung. Sobald die Glühfäden geeignet positioniert und aufgeladen sind, kann die Vakuumkammer geschlossen und abgedichtet werden. Dies kann das Abdichten des Glockenteils der Vakuumkammer mit der Basisplatte beinhalten.
Das Verfahren 500 führt zum Block 514 vorwärts, in dem Vorbereitungen getroffen werden, um eine Vakuumbedingung in der Vakuumkammer auszubilden. In einer Ausführungsform, wie dem System 10 gemäß 1, wird eine Vorvakuumpumpe gestartet, um die Evakuierung der Vakuumkammer zu beginnen und den Druck in der Vakuumkammer auf einen ausreichenden Pegel herunterzubringen, so dass zusätzliche Pumpen das weitere Reduzieren des Druckes in der Vakuumkammer übernehmen können. In einer Ausführungsform ist die Vorvakuumpumpe eine mechanische Pumpe, die gestartet werden kann, und ein Vorvakuumventil kann dann geöffnet werden, um Zugang zur Vakuumkammer zu verschaffen. Sobald die Vorvakuumpumpe die gewünschte Funktion angenommen hat und den Druck in der Vakuumkammer auf den gewünschten oder gewählten Pegel reduziert hat, wird das Vorvakuumventil geschlossen. An diesem Punkt geht das Verfahren 500 zum Block 516 über.
Im Block 516 wird der Druck in der Vakuumkammer unter Verwendung einer anderen Vakuumpumpe weiter reduziert. In einer Ausführungsform wird z. B. eine Diffusionspumpe/Forelinepumpe verwendet, um den Druck in der Vakuumkammer weiter zu reduzieren. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemäß 1 wird dies durch Öffnung des Hauptventils und dadurch erreicht, dass die Diffusionspumpe, die durch die mechanische Forelinepumpe gestützt wird, den Druck weiter zieht oder in der Vakuumkammer weiter reduziert.
Allgemein wird der Druck in der Vakuumkammer auf einen Pegel reduziert, der bei oder unterhalb 0,53 Pa (4 milliTorr) liegt. Vorzugsweise wird der Druck in der Vakuumkammer auf einen Pegel reduziert, der bei oder unter 0,195 Pa (1,5 milliTorr) liegt. Für den Fall des Rücksputtering, der weiter unten in Verbindung mit dem Block 518 des Verfahrens 500 beschrieben wird, wird der Druck in der Vakuumkammer auf einen Pegel unter 13,3 Pa (100 milliTorr) und allgemein auf einen Bereich zwischen 2,66 Pa (20 milliTorr) und 13,3 Pa (100 milliTorr) reduziert. In einer bevorzugten Ausführungsform, wenn Rücksputtering ausgeführt wird, wird der Druck in der Vakuumkammer auf einen Pegel unter 6,65 Pa (50 milliTorr) und allgemein auf einen Pegel zwischen 2,66 Pa (20 milliTorr) und 6,65 Pa (50 milliTorr) reduziert.
Im folgenden Schritt 518 erfolgt ein Rücksputteringprozess zur weiteren Reinigung und Vorbereitung des Substrats. Es sollte verstanden werden, dass solch ein Prozess nicht zwingend ist. Der Rücksputteringprozess wird im Detail weiter unten in Verbindung mit 6 beschrieben. Der Rücksputteringprozess kann die Drehung der Plattform oder des Drehtellers in der Vakuumkammer beinhalten. In einem solchen Fall dreht der Drehteller allgemein mit einer Geschwindigkeit bei oder zwischen 5 Umdrehungen pro Minute und 30 Umdrehungen pro Minute. Vorzugsweise wird der Drehteller mit einer Geschwindigkeit zwischen 12 Umdrehungen pro Minute und 15 Umdrehungen pro Minute gedreht. Der Betrieb des Drehtellers erfasst vorzugsweise bei der Bildung der Ablageschicht auf dem Substrat.
Das Verfahren 500 springt jetzt zum Block 520, in dem das Betriebsvakuum ausgebildet wird. Obgleich in der Vakuumkammer bereits eine Vakuumbedingung hergestellt ist, wie zuvor in Verbindung mit den Blöcken 514 und 516 beschrieben, kann ein Betriebsvakuum nun durch Einführung eines Gases in die Vakuumkammer mit einer Rate ausgebildet werden, die den Druck in der Vakuumkammer auf einen Pegel anhebt, der allgemein bei oder zwischen 0,013 Pa (0,1 milliTorr) und 0,53 Pa (4 milliTorr) liegt. Vorzugsweise wird die Einführung des Gases verwendet, um den Druck in der Vakuumkammer auf einen Pegel anzuheben, der bei oder zwischen 0,065 Pa (0,5 milliTorr) und 0,195 Pa (1,5 milliTorr) liegt. Dies stellt sicher, dass keine Kollisionen zwischen den Ablagerungsmittelionen in dem Plasma auftreten, was die Effizienz des Ablagerungsmittels erhöht und eine saubere stark haftende Ablagerungsschicht auf dem Substrat erzeugt. Das Gas, das in die Vakuumkammer eingeführt wird, kann eines einer Vielzahl von Gasen sein, das jedoch vorzugsweise ein Inertgas, ein Edelgas, ein reaktives Gas oder ein Gas wie Argon, Xenon, Radon, Helium, Neon, Krypton, Sauerstoff, Stickstoff und eine Variation von anderen Gasen ist. Es ist gewünscht, dass das Gas ein nicht brennbares Gas ist. Es sollte verstanden werden, dass das beschriebene Verfahren nicht die Einführung eines Gases erfordert, sondern auch ohne ein Gas ausgeführt werden kann.
In Block 522 werden verschiedene Betriebsparameter und Werte des Systems eingerichtet. Dies enthält allgemein die Drehung des Drehtellers, sofern gewünscht, die Aufbringung eines Gleichspannungssignals und die Anwendung eines Hochfrequenzsignals. Angenommen, die Plattform enthält einen Drehteller oder eine andere Dreheinrichtung, wird die Drehung des Drehtellers vorzugsweise an diesem Punkt eingerichtet. Damit wird natürlich angenommen, dass die Drehung des Drehtellers nicht bereits im bestimmten Rücksputteringblock 518 gestartet wurde.
Sobald die Drehung des Drehtellers erfolgt ist, können das Gleichspannungssignal und das Hochfrequenzsignal an das Substrat geführt werden. Die Anwendung des Gleichspannungssignals auf das Substrat wird allgemein bei einer Spannungsamplitude bei oder zwischen 1 Volt und 5000 Volt vorgenommen. Es ist zu beachten, dass die Polarität der Spannung vorzugsweise negativ ist. Dies ist jedoch nicht immer erforderlich. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gleichspannungssignal an das Substrat bei einem Spannungspegel bei oder zwischen negativ 500 Volt und negativ 750 Volt aufgebracht.
Die Anwendung des Hochfrequenzsignals auf das Substrat erfolgt allgemein bei einem Leistungspegel zwischen 1 Watt und 50 Watt. Vorzugsweise liegt der Energiepegel des Hochfrequenzsignals bei 10 Watt oder zwischen einem Bereich von 5 Watt und 15 Watt. Die Frequenz des Hochfrequenzsignals liegt allgemein bei einer industriellen spezifizierten Frequenz entweder in Kilohertz- oder im Megahertzbereich. Vorzugsweise beträgt die Frequenz 13,56 Kilohertz. Obgleich der Begriff Hochfrequenz verwendet wird, um die Erzeugung und Aufbringung eines Hochfrequenzsignals auf das Substrat zu beschreiben, ist zu verstehen, dass der Begriff Hochfrequenz nicht auf die allgemeinen verstandenen Definitionen von Signalen zwischen etwa 10 Kilohertz und 100,000 Megahertz beschränkt ist. Der Begriff Hochfrequenz soll auch alle solchen Signale mit Frequenzkomponenten umfassen, die bei der Erzeugung und der Ausbildung eines Plasmas in einer Vakuumkammer betrieben werden können oder dazu in der Lage sind.
Block 522 enthält auch vorzugsweise das Mischen des Gleichspannungssignals und des Hochfrequenzsignals unter Verwendung einer Mischschaltung, um ein gemischtes Signal zu erzeugen. Dies ermöglicht es, nur ein Signal an das Substrat zu übertragen. Dies wird allgemein durch Verwendung einer elektrischen Durchführung erreicht, die durch die Basisplatte der Vakuumkammer führt und einen elektrisch gleitenden Teil der Plattform berührt, der seinerseits elektrisch mit dem Substrat oder den Substraten gekoppelt ist. Block 522 kann auch den Abgleich des gemischten Signals durch Verwendung eines Hochfrequenzabgleichsnetzwerks beinhalten. Vorzugsweise wird das gemischte Signal durch Minimierung der reflektierten Energie der stehenden Wellen abgeglichen. Dies wird vorzugsweise mittels einer manuellen Steuerung durchgeführt.
Wenn sich der Ausgang oder die Belastungscharakteristika der Antenne oder des Ausgangs sich ändert, gesehen von der Mischerschaltung, können Probleme auftreten, wenn die elektrischen Signale oder Wellen vom Ausgang zum Mischer oder zur Quelle zurückreflektiert werden. Diese Probleme können die Beschädigung des Hochfrequenzübertragers und eine Reduktion in der Übertragung von Energie an das Substrat und die Vakuumkammer beinhalten, um die Bildung eines ausreichenden Plasmas sicherzustellen, um eine ausreichende Plasmabeschichtung zu erzielen.
Dieses Problem kann reduziert oder gelöst werden durch Einbindung des Hochfrequenzausgleichsnetzwerks, das die Impedanz einstellen kann, einschließlich in einer Ausführungsform des Widerstandes, der Induktanz, der Kapazität, um das Vorhandensein von reflektierten Wellen anzupassen oder zu reduzieren. Die Impedanz und die elektrischen Charakteristika der Ausgangsleistung oder der Antenne werden durch solche Dinge wie das Vorhandensein oder das Fehlen eines Plasma und die Form und die Eigenschaften des Substrates oder der Substrate auf der Plattform beeinflusst. Aufgrund solcher Änderungen während des Plasmabeschichtungsprozesses kann es erforderlich sein, dass Hochfrequenzausgleichsnetzwerk während des Verfahrens einzustellen, um die reflektierte Leistung der stehenden Wellen zu minimieren oder anders ausgedrückt, das Rückkehrverhältnis der Hochfrequenzübertragung zu verhindern oder stehende Wellen zu reduzieren. Vorzugsweise wird diese Einstellung manuell durch die Bedienungsperson während des Plasmabeschichtungsverfahrens durchgeführt. In anderen Ausführungsformen wird das Hochfrequenzausgleichsnetzwerk automatisch eingestellt. Es muss jedoch dafür Sorge getragen werden, dass die automatische Einstellung die Änderungen die Ausgangsleistung nicht überkompensieren oder ihr zu klein nachfolgen.
Das Verfahren 500 führt jetzt zum Block 524, in dem das Ablagemittel oder die Ablagemittel geschmolzen oder verdampft werden, so dass ein Plasma erzeugt wird. Die Erzeugung des Plasmas durch das beschriebene Verfahren resultiert in einer Ablageschicht, die auf der Oberfläche des Substrats durch Plasmabeschichtung erzeugt wird. Es wird angenommen, dass die Ablageschicht mit einem mittleren Energiepegel von durchschnittlich 10 eV bis 90 eV ausgebildet wird.
Die Ablagemittel werden durch Anlegen eines Stroms an den Glühfaden um das Ablagemittel allgemein angedampft oder verdampft. In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Ablagemittel langsam oder inkrementell aufgeheizt, um eine gleichmäßigere Hitzeverteilung in dem Ablagemittel zu erreichen. Dies verbessert außerdem die Bildung des Plasmas. Der Strom kann als Wechselstrom oder als jeglicher anderer Strom vorhanden sein, der ausreicht, um Hitze in dem Glühfaden zu erzeugen, die das Ablagemittel schmilzt. In anderen Ausführungsformen kann das Ablagemittel durch Einfügung eines Mittels in chemischem Kontakt mit dem Ablagemittel erhitzt werden. In noch anderen Ausführungsformen kann das Ablagemittel durch Verwendung elektromagnetischer oder Mikrowellenenergie erhitzt werden.
Die Bedingungen in der Vakuumkammer sind für die Bildung eines Plasmas richtig. Das Plasma enthält allgemein Gasionen, wie Argonionen, und Ablageionen, wie Gold-, Nickel- oder Palladiumionen. Die Gasionen und die Ablagemittelionen sind allgemein positive Ionen aufgrund des Fehlens von einem oder mehreren Elektronen. Die Erzeugung des Plasmas wird offenbar durch Einführung eines Hochfrequenzsignals und aufgrund thermionischer Phänomene aufgrund der Erhitzung des Ablagemittels unterstützt. In einigen Situationen ist zuzugestehen, dass ein Plasma negativ geladene Ionen enthält.
Das negative Potential, das aufgrund des Gleichspannungssignals erzeugt wird, zieht die positiven Ionen des Plasmas an. Dies enthält, noch einmal, zunächst Ablageionen und kann Gasionen enthalten, wie z. B. Argongasionen, aus dem Gas, das früher im Schritt 500 eingeführt wurde. Der Einschluss von Gasionen, wie Argonionen, verschlechtert offenbar nicht das Material oder die mechanischen Eigenschaften der Ablageschicht.
Es ist darauf hinzuweisen, dass einige ältere Literatur vorgeschlagen hat, dass die Einführung eines Magneten an oder nahe dem Substrat wünschenswert wäre, um den Weg der Ionen des Plasmas zu beeinflussen, während diese durch das Substrat angezogen werden, um die Ablagerungsschicht zu bilden. Experimentelle Belege zeigen nun, dass die Einführung eines solchen Magneten tatsächlich nicht erwünscht ist und ungewünschte Effekte verursacht. Das Vorhandensein des Magneten kann dazu führen, dass die Ablagedicke ungleichmäßig wird und die Steuerbarkeit, die Wiederholbarkeit und die Zuverlässigkeit des Verfahrens verhindert oder beträchtlich einschränkt.
Wenn die Ablageschicht mehrere Unterschichten enthalten soll, müssen mehrere Schüsse im Block 524 durchgeführt werden. Dies heißt, dass, sobald das Basisschichtablagerungsmittel durch Erhitzung der Glühfäden geschmolzen ist, die Übergangsschichtablagerungsmittel (oder die Ablagerungsmittel der nächsten aufzubringenden Schicht) erhitzt und durch Einführung von Hitze an den Glühfäden geschmolzen werden. Auf diese Weise kann jede Zahl von Unterschichten auf die Ablageschicht aufgetragen werden. Bevor nachfolgende Ablageschichten gebildet werden, sollte die vorhergehende Schicht vollständig oder nahezu vollständig ausgeformt sein. Das Verfahren 500 bietet daher einen genügenden Vorteil, eine Ablageschicht über mehrere Unterschichten zu erzeugen, ohne dass das Vakuum aufgehoben werden muss und wieder neu in der Vakuumkammer hergestellt werden muss. Dieses kann die gesamte Plasmabeschichtungszeit und die Kosten beträchtlich verringern.
Das Verfahren 500 führt nun zum Block 526, in dem der Prozess oder das System heruntergefahren wird. In der Ausführungsform des Systems gemäß 1 wird das Hauptventil geschlossen und ein Lüftungsventil zur Vakuumkammer wird geöffnet, um den Druck in der Kammer und außerhalb auszugleichen. Die Vakuumkammer kann dann geöffnet werden und die Substratteile können unmittelbar entnommen werden. Dies liegt daran, dass das Verfahren 500 keine übergroße Hitze in den Substraten während des Plasmabeschichtungsprozesses erzeugt. Dies führt zu beträchtlichen Vorteilen, da das Material oder die mechanische Struktur des Substrats und der Ablagerungsschicht durch überhöhte Temperaturen nicht ungünstig beeinflusst wird. Die durch Plasma beschichteten Substrate können dann nach Wunsch verwendet werden. Da die Temperatur der Substrate allgemein bei einer Temperatur an oder unter 52°C (125 Fahrenheit) liegt, können die Substrate unmittelbar gehandhabt werden ohne thermischen Schutz.
Das Verfahren 500 führt zum zusätzlichen Vorteil, dass keine Abfallnebenprodukte erzeugt werden und es ist daher für die Umwelt sicher. Ferner ist das Verfahren 500 ein wirksamer Prozess, der die Ablagemittel wirksam nutzt, derart, dass teure und Edelmetalle wie Gold und Silber effizient verwendet werden und kein Abfall entsteht. Aufgrund der Tatsache, dass das Verfahren keine Hochenergieablagetechniken verwendet, werden auch keine schädlichen metallurgischen oder mechanischen Effekte auf das Substrat ausgeübt. Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass die Ablageschicht nicht tief in dem Substrat liegt, jedoch gleichwohl eine äußerst gute Haftung, mechanische und materielle Eigenschaften durch die Ablageschicht erreicht sind. Nachdem das Substrat im Block 528 entfernt ist, endet das Verfahren 500 im Block 530.
6 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens 600 zur Rücksputterung unter Verwendung des Systems der vorliegenden Erfindung. Wie bereits erwähnt, kann das Rücksputtern verwendet werden, um das Substrat vor der Ablagerung einer Schicht auf dem Substrat durch Plasmabeschichtung weiter zu reinigen. Das Rücksputtern entfernt allgemein Verunreinigungen und Fremdmaterialien. Dies führt zu einem saubereren Substrat, das zu einer festeren und gleichmäßigeren Ablageschicht führt. Das Verfahren 600 beginnt im Block 602 und führt zum Block 604 fort, in dem ein Gas in die Vakuumkammer mit einer Geschwindigkeit eingeführt wird, die einen gewünschten Druck erhält oder in der Vakuumkammer produziert. Dies ist ähnlich zu demjenigen, das oben im Block 520 in Verbindung mit 5 beschrieben wurde. Allgemein sollte der Druck in der Vakuumkammer bei einem Pegel bei oder unter 13,5 Pa (100 milliTorr) liegen, wie in einem Bereich zwischen 2,66 Pa (20 milliTorr) und 13,3 Pa (100 milliTorr). Vorzugsweise wird der Druck bei einem Pegel von etwa 3,99 Pa (30 milliTorr) und 6,65 Pa (50 milliTorr) zur Verfügung gestellt.
Das Verfahren 600 führt jetzt zum Block 606, in dem eine Drehung der Plattform oder des Drehtellers, sofern anwendbar, eingerichtet wird. Wie bereits erwähnt, kann die Drehung des Drehtellers mit einer Geschwindigkeit zwischen 5 Umdrehungen und 30 Umdrehungen pro Minute durchgeführt werden, jedoch vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit zwischen 12 Umdrehungen pro Minute und 15 Umdrehungen pro Minute.
Im nachfolgenden Block 608 wird ein Gleichspannungssignal eingerichtet und an das Substrat geliefert. Das Gleichspannungssignal hat allgemein eine Amplitude von oder zwischen 1 Volt und 4000 Volt. Vorzugsweise wird das Gleichspannungssignal mit einer Spannung zwischen negativ 100 Volt und negativ 250 Volt zur Verfügung gestellt.
Der Block 608 umfasst auch die Erzeugung eines Hochfrequenzsignals, das an das Substrat geliefert wird. Das Hochfrequenzsignal weist einen Energiepegel von 1 Watt bis 50 Watt auf. Vorzugsweise weist das Hochfrequenzsignal einen Leistungspegel von 10 Watt oder bei oder zwischen 5 und 15 Watt auf. Das Gleichspannungssignal und das Hochfrequenzsignal werden vorzugsweise gemischt, abgeglichen und als gemischtes Signal an das Substrat geliefert. Als Konsequenz wird ein Plasma aus dem Gas, das im Block 604 eingeführt wurde, erzeugt. Dieses Gas ist allgemein ein inertes Gas oder ein Edelgas, wie Argon. Die Bildung des Plasmas schließt positive Ionen aus dem Gas ein. Diese positiven Ionen des Plasmas werden von dem Substrat angezogen und beschleunigt, das vorzugsweise als negatives Potential ausgebildet ist. Dies resultiert darin, dass Verunreinigungen abgeschrubbt oder von dem Substrat entfernt werden. Sobald die Verunreinigungen oder das Fremdmaterial von dem Substrat entfernt sind, wird dieses aus der Vakuumkammer durch Betrieb einer Vakuumpumpe herausgesaugt, z. B. der Diffusionspumpe.
Im folgenden Block 610 setzt sich der Rücksputteringprozess für eine Zeitdauer von allgemein zwischen 30 Sekunden und 1 Minute fort. Abhängig von der Bedingung und der Reinheit des Substrats kann der Rücksputteringprozess für mehr oder weniger Zeit fortgesetzt werden. Allgemein kann der Rücksputteringprozess solange fortgesetzt werden, bis die Kapazität entladen ist, die durch den Rücksputteringprozess im Wesentlichen vollständig oder beträchtlich reduziert wird. Dies kann visuell durch Beobachtung von Entladungen oder Lichtbursts festgestellt werden, die mit der Kapazitätsentladung aus den Verschmutzungen des Substrats herrühren. Dies kann als Mikrobogen bezeichnet werden.
Während des Rücksputteringprozesses muss das Gleichspannungssignal gesteuert werden. Dies wird normalerweise dadurch erreicht, dass eine manuelle Einstellung eine Gleichspannungsenergiequelle erfolgt. Vorzugsweise liegt die Spannung des Gleichspannungssignals bei einem Pegel, der es erlaubt, die Spannung ohne Überlastung der Gleichspannungsquelle zu maximieren. Wenn der Rücksputteringprozess fortsetzt, ändert sich der Strom in der Gleichspannungszufuhr aufgrund der Änderungen im Plasma, die während des Rücksputteringprozesses auftreten. Dies macht es notwendig, den Spannungspegel des Gleichspannungssignals während des Rücksputteringprozesses einzustellen.
Das Verfahren 600 führt jetzt zum Block 612, in dem das Gleichspannungssignal und das Hochfrequenzsignal entfernt werden und das Gas abgeschaltet wird. Das Verfahren 600 führt dann zum Block 614, in dem das Verfahren endet.
7 ist eine Vorderansicht einer Vakuumkammer 700 zur Verwendung in einem konfigurierbaren Vakuumsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Vakuumkammer 700 ist als zylindrische Vakuumkammer mit einer Vakuumkammertür 702 ausgebildet, die an der Hauptöffnung der Vakuumkammer 700 mit einem Gelenk befestigt ist sowie einem Bein 710 und einem Bein 708, die angeordnet sind, um die Vakuumkammer 700 zu tragen. Die gelenkige Kopplung oder Verbindung zwischen der Vakuumkammertür 703 zur Hauptöffnung der Vakuumkammer 700 ist durch das Gelenk 712 dargestellt. Die Vakuumkammer 700 kann aus jeder einer Vielzahl von Materialien, wie z. B. Metall, Stahl oder einem zusammengesetzten Material, bestehen. Eine Schiene 704 und eine Schiene 706 sind im Innenraum der Vakuumkammer 700 gezeigt und es ist dargestellt, wie sie an der Innenwand der Vakuumkammer 700 befestigt oder daran gekoppelt sind. Diese Schienen werden benutzt, um eine Vakuumtischanordnung zu tragen, die in den Innenraum der Vakuumkammer 700 hineingeschoben oder gerollt oder unter Verwendung dieser oder während sie durch die Schiene 704 auf einer Seite und der Schiene 706 auf der anderen Seite gehalten wird.
Verschiedene Arten von Verbindern können außerdem im Innenraum der Vakuumkammer 700 vorgesehen sein, um verschiedene Verbindungen mit der Vakuumtischanordnung herzustellen. Diese Verbinder erlauben es, z. B. elektrische Energie (oder Strom), elektrische Signale und mechanische Energie, für die Vakuumtischanordnung während des Plattierungsprozesses zur Verfügung zu stellen, wenn Vakuumbedingungen in der Vakuumkammer 700 existieren. Diese Verbindungen werden automatisch hergestellt, wenn die Vakuumtischanordnung im Innenraum der Vakuumkammer 700 positioniert wird. Dies kann die Gesamtproduktivität des Plattierungsverfahrens beträchtlich erhöhen, indem verschiedene Plattierungs- und Beschichtungsarbeiten effizient und schnell ausgeführt werden können.
Die Verbindungen können z. B., wie bereits in Bezug auf die 1 beschrieben, während des Plasmaplattierungsprozesses einen Strom an die verschiedenen Glühfäden der Vakuumtischanordnung führen, die die Ablagemittel enthalten, so dass die Ablagemittel erhitzt und während der Plattierung verdampft werden können. Dieser Strom kann durch ein Glühfadenenergiesteuerungsmodul, wie in 1 dargestellt, erzeugt und zur Verfügung gestellt werden. In ähnlicher Weise können, wenn die Vakuumtischanordnung mechanische Energie benötigt, wie eine Rotationsbewegung am Substrat, Verbindungen eine solche mechanische Energie von außerhalb in das Innere der Vakuumkammer überführen, um die Drehbewegung auszuführen. Wenn die Vakuumtischanordnung ein elektrisches Signal erfordert, wie es durch die elektrische Durchführung 26 gemäß 1 vorliegt und bereits in 1 beschrieben wurde, können Verbindungen und Verbinder einen Weg vorgeben. Die Vakuumkammer 700 stellt ein Interface oder Verbinder für die elektrische Energie, elektrische Signale und mechanische Energie zur Verfügung, so dass externe Quellen, wie Energie und Signale während des Ablageprozesses aus externen Quellen in den Innenraum der Vakuumkammer 700 gebracht werden können.
Beispiele für solche Verbinder und Kupplungen sind in der Vakuumkammer 700 dargestellt. Ein Glühfadenenergieverbinder 714 ist gegen den Boden der Vakuumkammer 700 gerichtet dargestellt und enthält verschiedene Verbinder, die elektrisch mit verschiedenen Kontakten, wie einen Glühfadenkontaktanschluss 716 gemäß 7, koppeln. Jeder der verschiedenen Kontakte des Glühfadenenergieverbinders 714 wird vorzugsweise automatisch mit dem entsprechenden Kontakt der Vakuumtischanordnung gekoppelt, wenn dieser in die Vakuumkammer 700 geführt wird. Die Energie kann dann auf verschiede Glühfäden, Glühfadenenergieverbinder, die vorzugsweise eine mechanische Stütze für die Glühfäden bilden, verteilt werden, die in jeglicher Zahl von Anordnungen auf der Vakuumtischanordnung positioniert sind. Ein elektrischer Durchführungsverbinder 718 ist zusammen mit einem mechanischen Antriebsverbinder 720 an der Rückwand in der Vakuumkammer gezeigt.
Wenn die Vakuumtischanordnung in die Vakuumkammer 700 geschoben wird oder darin eingesetzt ist, enthält diese verschiedene Verbinder, die vorzugsweise automatisch diese Verbinder mit entsprechend passenden Verbindern verbinden. Der mechanische Antriebsverbinder 720 stellt eine mechanische Drehenergie an den mechanischen Antrieb oder die Antriebswelle der Vakuumtischanordnung zur Verfügung. Der elektrische Durchführungsverbinder 718 stellt eine elektrische Kopplung an eine elektrische Durchführung her, ähnlich der elektrischen Durchführung 26, die in Verbindung mit 1 dargestellt ist. Schließlich führt dies zu einem leitenden Pfad, so dass ein elektrisches Signal, wie ein Gleichspannungs/Hochfrequenzsignal, das an die Vakuumtischanordnung während der Plattierung und während Vakuumbedingungen in der Vakuumkammer 700 existieren, gebracht werden kann. Z. B. kann das elektrische Signal ein Gleichspannungs/Hochfrequenzsignal sein, das schließlich an das Substrat geliefert wird, wenn die Beschichtung oder der Plattierungsprozess als eine Plasmabeschichtung verwendet wird.
8 ist eine Bodenansicht eines Trägergestells 730, das in der Vakuumtischanordnung 732 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Trägergestell 730 kann in nahezu jeder beliebigen Anordnung und Ausbildung vorhanden sein. Z. B. kann das Trägergestell 730 unter Verwendung von Streben ausgebildet sein, die sowohl horizontale als vertikale Elemente enthalten. An einer ersten parallelen Seite 734 sind ein oder mehrere Räder befestigt, wie z. B. das Rad oder die Rolle 738. In ähnlicher Weise kann eine zweite parallele Seite verschiedene Räder oder Rollen gemäß 8 enthalten. Diese Räder und Rollen stützen die Anordnung, das Verschieben oder das Rollen der Vakuumtischanordnung 732 in die Vakuumkammer 700. Z. B. können die Rollen oder Räder der ersten parallelen Seite 734 und der zweiten parallelen Seite 736 jeweils an der Schiene 704 und der Schiene 706 der Vakuumkammer 700 vorgesehen sein. Dies unterstützt den Plattierungsprozess beträchtlich.
9 ist eine Bodenansicht einer Trägergestells 730, das in 8 dargestellt ist, mit dem Zusatz eines Glühfadenenergieverbinders 740, der relativ zum Trägergestell 730 gekoppelt oder positioniert ist. Wenn die Vakuumtischanordnung 732 in die Vakuumkammer 700 verschoben oder gerollt wird, kann der Glühfadenenergieverbinder 740 vorzugsweise automatisch den Glühfadenenergieverbinder 714 gemäß 7 koppeln. In ähnlicher Weise können alle der verschiedenen Kontakte der beiden Glühfadenenergiesteuerverbinder 740 und 714 eingreifen oder gekoppelt werden. Dies kann in einer bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung von federbelasteten Kontaktflächen, wie einem Glühfadenenergiekontakt 742 und einer Glühfadenkontaktfläche 716 gemäß 7 erreicht werden.
10 ist eine Bodenansicht eines Trägergestells 730, das in 8 dargestellt ist, mit dem Zusatz eines mechanischen Antriebs 750, der mit dem Trägergestell 730 und einer elektrischen Durchführung 760 mit dem Trägergestell oder eine Stelle an oder neben dem Trägergestell gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gekoppelt ist. Der Glühfadenenergieverbinder 740, der in 9 dargestellt wurde, ist nicht in 10 dargestellt, um die Diskussion und das Verständnis der Vakuumtischanordnung 732 zu erleichtern.
Unter besonderer Betrachtung des mechanischen Antriebs 750 ist ein mechanischer Antriebsverbinder 752 an einem Ende dargestellt. Dieser koppelt mit einem entsprechenden mechanischen Antriebsverbinder 720 der Vakuumkammer 700, wenn die Vakuumtischanordnung 732 in der Vakuumkammer 700 positioniert ist. Der mechanische Antrieb 750 wird als Welle dargestellt, der an einem Querteil 758 und einem Querteil 780 des Trägergestells 730 befestigt ist. Der mechanische Antrieb 750 ist auch allgemein im Zentrum des Trägergestells 730 angeordnet dargestellt, jedoch in anderen Ausführungsformen kann dieser auch versetzt zu einer Seite oder zur anderen Seite angeordnet sein. Der mechanische Antrieb 750 enthält mechanische Drehenergie über einen mechanischen Antriebsverbinder 752 derart, dass der mechanische Antrieb 750 dreht. Diese Drehenergie kann ein Getriebe 754 drehen, welches die Drehenergie des mechanischen Antriebs 750 in eine zweite Drehenergie zum Antrieb der Drehung der Plattform umwandelt, welches in 10 nicht dargestellt ist. Die Plattform oder der Drehteller ist vorzugsweise auf der anderen Seite oder an der Oberseite des Trägergestells 730 angeordnet. Das Substrat, das zu plattieren ist, wird allgemein auf der Plattform angeordnet. Das Getriebe 754 kann eine Antriebsanordnung verwenden, wie einen Bandantrieb oder einen Direktantrieb, um eine Verbindung mit dem Boden der Plattform herzustellen.
Ein Getrieberad 756 kann auch an dem mechanischen Antrieb 750 angeordnet sein derart, dass die Drehung des mechanischen Antriebs 750 ebenfalls das Getrieberad 756 dreht. Das Getrieberad 756 kann in einer anderen Ausführungsform als Rolle ausgebildet sein, die ein Band aufweist, um die Plattform zu drehen, die als Rolle ausgebildet ist. Dies ist nachfolgend dargestellt. Das Getrieberad 756, ähnlich einem Getriebe 754, stellt einer Plattform Drehenergie zur Verfügung, so dass ein Substrat wie gewünscht gedreht werden kann.
Es wird nun auf die elektrische Durchführung 716 Bezug genommen, wobei eine elektrische Durchführung 762 am Querteil 758 dargestellt ist. Der elektrische Durchführungsverbinder 762 wird vorzugsweise automatisch mit dem elektrischen Durchführungsverbinder 718 der Vakuumkammer 700 gekoppelt. Die elektrische Durchführung 760 stellt einen elektrischen oder leitenden Weg zur Verfügung, so dass ein elektrisches Signal, wie ein Gleichspannungs- oder Hochfrequenzsignal schließlich an das Substrat zur Unterstützung der Plattierung geleitet werden kann, wenn eine Plasmaplattierung verwendet wird. Ein zweites Ende 764 des elektrischen Durchführungsverbinders 760 kann einen Kommutator enthalten, wie eine Bürste oder federbelastete Rolle, so dass ein elektrischer Weg für das Substrat hergestellt ist, das plattiert werden soll. Der Kommutator, der z. B. als federbelastete Rolle verwendet wird, kann das Substrat während der Drehung direkt kontaktieren, oder der Kommutator kann eine Plattform elektrisch kontaktieren, wie den Drehteller oder eine leitende Platte, so dass ein elektrischer Weg an das Substrat während der Plattierung hergestellt ist, der es ermöglicht, das elektrische Signal an das Substrat, wie gewünscht, zu vermitteln.
11 ist eine Aufsicht auf eine isolierte Oberfläche, die zwischen dem Trägergestell 730 und zwei Trägerteilen 802 und 804 der Vakuumtischanordnung 732 positioniert ist. Das Trägergestell 730 ist in dieser Ansicht nicht sichtbar. Die isolierte Fläche 800 kann unter Verwendung nahezu jedes bekannten oder verfügbaren Materials, wie z. B. Mikarta, implementiert werden. Vorzugsweise weist die isolierte Fläche 800 eine gewisse Festigkeit auf und stellt eine mechanische Halterung zur Verfügung, so dass Glühfadenstäbe, -rohre oder -leiter an der isolierten Oberfläche 800 befestigt werden können, so dass verschieden Glühfäden, wie gewünscht, an der Oberseite der isolierten Fläche 800 angeordnet werden können. Die isolierte Oberfläche 800 ist auch mit einer Öffnung 860 dargestellt, die in ihrer Oberfläche angeordnet ist. Es ist darauf hinzuweisen, dass jede Art von Öffnung oder Löchern, wie gewünscht und an der isolierten Oberfläche 800 benötigt, vorgesehen sein kann. Dies ermöglicht es, dass eine mechanische und elektrische Durchführung von der Bodenseite der isolierten Fläche 800 zur Oberseite der Fläche der isolierten Oberfläche 800 geführt werden kann. Z. B. führt der mechanische Antrieb 750 und die elektrische Durchführung 760 schließlich durch eine Öffnung in der isolierten Fläche 100.
Die Trägerteile 802 und 804 werden verwendet, um eine Trägerstruktur zu bilden, so dass jede eine Vielzahl von verschiedenen Plattformen auf der Oberseite der Vakuumtischanordnung 732 befestigt werden kann. In einer Ausführungsform sind die Trägerteile 802 und 804 als Metallstrebenteile ausgebildet, die mit dem Trägerrahmen 730 an der Bodenseite der isolierten Fläche 800 gekoppelt sind. Die Streben erlauben eine wertvolle Variabilität und können verschiedene Plattformen wie Drehteller, Rollen und gleitende Platten mit der Vakuumtischanordnung 732 verbinden.
Die Bodenseite der isolierten Fläche 800 enthält vorzugsweise eine einer Vielzahl von leitenden Fäden oder Drähten, so dass der Glühfadenenergiekontaktanschluss des Glühfadenenergieverbinders 714 durch diese Verbinder oder Wege zu einer gewünschten Stelle der isolierten Oberfläche 800 führt. Es werden dann Löcher oder Öffnungen in der isolierten Oberfläche 800 gemacht, so dass die Glühfadenverbinder durch diese Löcher geführt werden können, während weiterhin eine elektrische Kopplung zu den Glühfädenenergieverbindern 714 hergestellt ist. Dies erlaubt es, dass die Glühfäden nahezu überall an der Oberfläche der isolierten Oberfläche 800 positioniert werden können.
Die 12a–b, die eine Oberseite und eine Seitenansicht der Vakuumtischanordnung 732 zeigen, illustrieren einen Glühfaden 820, der mechanisch durch einen ersten Glühfadenverbinder 822 und einem zweiten Glühfadenverbinder 824 getragen ist. Der erste Glühfadenverbinder 822 und der zweite Glühfadenverbinder 824 ergeben einen elektrischen Weg, wie oben beschrieben, zurück zum gewünschten Anschluss des Glühfadenenergieverbinders 740.
Eine Plattform 830 ist dargestellt, wie sie die Trägerteile 804 und 802 und ein Band trägt, das durch das Getriebe 754 des mechanischen Antriebs 750 durch eine Öffnung in der isolierten Fläche 800 unter Verwendung eines Bandes 832 geführt ist, das mit der Basis unterhalb des Tisches oder der Plattform 830 gekoppelt ist. Auf der Oberseite der Plattform 830 kann ein Substrat zur Beschichtung angeordnet sein. Ein in 12a nicht dargestellter Kommutator ist durch die isolierte Oberfläche 800 an dem zweiten Ende 764 der elektrischen Durchführung 760 angeordnet, derart, dass der Kommutator den Bodenbereich der Plattform 830 berührt, der den elektrischen Weg zur Oberseite der Plattform herstellt und daher das Substrat kontaktiert.
12b zeigt allgemein eine Seitenansicht von 12a, wobei die Vakuumtischanordnung 732 im Innenraum der Vakuumkammer 700 angeordnet ist. Ein Kommutator 840 ist dargestellt, wie er die elektrische Durchführung 760 koppelt und elektrisch mit der Bodenfläche der Plattform 830 verbindet. Wie außerdem dargestellt ist, korrelieren die verschiedenen mechanischen und elektrischen Verbindungen, wenn die Vakuumtischanordnung 732 im Innenraum der Vakuumkammer 700 angeordnet ist.
13 ist eine Aufsicht auf eine Vakuumtischanordnung 732 mit einer Plattform 830, die als Doppelrolle ausgebildet ist. Diese Anordnung erlaubt es, zwei lange zylindrisch geformte Substrate zu drehen und gleichzeitig zu plattieren. Das Getrieberad 756 treibt eine zentrale Rolle 852 über ein Band 850 an, das mit einem Getrieberad 854 gekoppelt ist. Diese Drehung erlaubt es z. B. zwei Reaktorbehälterkopfbolzen Seite an Seite anzuordnen und zu drehen. Ein Kommutator 880, wie eine federbelastete Rolle, kontaktiert jedes der Substrate, wie einen Reaktorbehälterkopfbolzen, so dass ein elektrisches Signal wunschgemäß an das Substrat geliefert werden kann. Dies illustriert auch die Vielseitigkeit der Stützteile 804 und 802 durch Illustration, das verschiedene Arten von Plattformen verwendet werden können.
Die 14a–b sind eine Ober- und Seitenansicht einer Vakuumtischanordnung 732, bei der eine Plattform 830 als einzelne Rolle ausgebildet ist. Dies kann eine einzelne Rollenanordnung sein, da nur ein zylindrisches Substrat zu einer Zeit, anders als in 13, vorhanden ist. Die 14a ist der 13 ähnlich, außer, dass zwei Rollen an jedem Ende des Substrats angeordnet sind, wenn dieses gedreht wird.
14b ist eine Seitenansicht ähnlich wie 12b, außer, dass die Plattform 830 mit den Rollen an jedem Ende eines Substrats 900 ausgebildet ist. Das Substrat 900 kann als Reaktorbehälterkopfbolzen ausgebildet sein, der gedreht und beschichtet werden soll. Ein Ablagemittel kann in dem Glühfaden 820 zur Verfügung gestellt und während des Plattierungsprozesses verdampft werden.
Die 15a–b sind eine Ober- und Seitenansicht einer Vakuumtischanordnung 732 mit einer Plattform, die als leitende Platte 902 ausgebildet ist. Bezug nehmend auf 15a ist die leitende Platte 902 auf der Oberseite einer Doppelrollenanordnung dargestellt, wie zuvor in Verbindung mit der 13 beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform sind ein Winkeleisenteil 920 und ein Winkeleisenteil 922 quer zu den dargestellten Rollen positioniert. Dies ergibt eine zusätzliche mechanische Stabilität und Stütze für die Platte 902.
15b zeigt eine Seitenansicht dessen, was in 15a dargestellt ist, außer, dass ein Substrat 900 an der Oberfläche der leitenden Platte 902 dargestellt ist. Die leitende Platte 902 ist elektrisch mit der elektrischen Durchführung 760 durch einen Kommutator oder eine direkte Verbindung 880 gekoppelt.
16 ist eine Seitenansicht des konfigurierbaren Vakuumsystems 1000 mit der Vakuumtischanordnung 732, die auf einem Wagen 960 zur Vakuumkammer 700 geführt wird, so dass die verschiedenen Verbinder der Vakuumtischanordnung 732 automatisch verbunden werden können, wenn die Vakuumtischanordnung 732 in die Vakuumkammer 700 geschoben oder gerollt wird. Zur Steuerung einer Plattierung oder des Ablagerungsprozesses ist ein Steuerkasten 962 gezeigt, um die mechanischen und elektrischen Eingaben in die Vakuumkammer 700 zu steuern.
Damit ist ersichtlich, dass gemäß der Erfindung eine konfigurierbares Vakuumsystem zur Verfügung gestellt wird, das ein oder mehrere der Vorteile, wie beschrieben, aufweist. Obgleich die bevorzugte Ausführungsform im Detail beschrieben wurde, ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen, ein Austausch und Alternativen gemacht werden können, ohne dass der Umfang der vorliegenden Erfindung verlassen wird, auch wenn alle, einer oder einige der Vorteile, die zuvor genannt wurden, nicht vorhanden sind. Der mechanische Antrieb und der Glühfadenenergieanschluss können z. B. direkt mit dem Träger der Vakuumtischanordnung gekoppelt sein, direkt aufeinander oder durch eine Zwischenkopplung oder -befestigung. Die vorliegende Erfindung kann unter Verwendung jeder Art von Materialien und Konfigurationen gebildet werden. Z. B. kann jedes einer Vielzahl von Pumpensystemen, Ausführungen und Technologien verwendet werden, die bei der vorliegenden Erfindung verwendbar sind. Dies sind nur einige von Beispielen anderer Ausführungsformen und Konfigurationen des zu konfigurierbaren Vakuumsystems, das durch die vorliegende Erfindung entwickelt und abgedeckt ist.
Die verschiedenen Komponenten, die Ausrüstung, die Substanzen, die Elemente und Verfahrensschritte, die in der bevorzugten Ausführungsform beschrieben und als einzelne oder separate Elemente dargestellt sind, können kombiniert oder mit anderen Elementen und Verfahren verbunden werden, ohne dass sie den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung verlassen. Z. B. können der mechanische Antrieb und die elektrische Durchführung einfach durch eine gemeinsame Struktur erzielt werden.

Claims

Vakuumtischanordnung (732) zur Verwendung in einer Vakuumkammer zur Plattierung eines Substrats, wobei die Vakuumtischanordnung (732) Folgendes enthält: ein Trägergestell (730) mit einer Oberseite und einem Boden, welches in der Lage ist, der Vakuumtischanordnung (732) eine bauliche Stütze zu geben, eine isolierte Fläche (800) mit einer Oberseite und einem Boden, und welche an der Oberseite des Trägergestells (730) positioniert ist, einen mechanischen Antrieb (750), der an dem Trägergestell (730) befestigt ist und in der Lage ist, externe mechanische Energie an einer ersten Stelle über einen mechanischen Antriebsverbinder (752) aufzunehmen und die mechanische Energie zur Verwendung an einer zweiten Stelle zu übertragen, eine elektrische Durchführung (780), die an dem Trägergestell (730) befestigt ist und so betrieben werden kann, dass ein elektrisches Signal an einer ersten Stelle über einen elektrischen Durchführungsverbinder aufgenommen werden kann, und das elektrische Signal an eine zweite Stelle geliefert werden kann, einen Heizdraht (820) zur Plattierung des Substrats, das oberhalb der isolierten Oberfläche (800) zwischen einem ersten Heizdrahtleiter (822) und einem zweiten Heizdrahtleiter (824) angeordnet ist, einem Heizdrahtanschluss (740), der elektrisch mit dem ersten Heizdrahtleiter über einen ersten Heizdrahtenergiekontakt des Heizdrahtenergieverbinders und mit dem zweiten Heizdrahtleiter über einen zweiten Heizdrahtenergiekontakt des Heizdrahtenergieverbinders verbunden ist, und mit einer Plattform (830), die das Substrat tragen kann, wobei die Plattform oberhalb der isolierten Oberfläche angeordnet ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, welche ferner enthält: eine erste Rolle (738), die entlang einer ersten parallelen Seite des Trägergestells (730) angeordnet ist, und eine zweite Rolle, die entlang einer zweiten parallelen Seite des Trägergestells (730) angeordnet ist, wobei die erste Rolle und die zweite Rolle so betrieben werden können, dass sie mit einem Träger zusammenwirken können, der im Innenraum einer Vakuumkammer angeordnet ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei das Trägergestell (730) ein Trägerglied enthält, das als einzelne Strebe ausgebildet ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei das Trägergestell (730) horizontale und vertikale Elemente enthält.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die isolierte Oberfläche (800) eine Schicht aus Mikarta enthält.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die isolierte Oberfläche (800) eine darin ausgebildete Öffnung (806) enthält.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei der mechanische Antrieb (750) eine Welle ist und die mechanische Energie als Rotationsenergie zur Drehung der Welle ausgebildet ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, welche ferner enthält: ein Getriebe (754), das so betrieben werden kann, dass es Rotationsenergie des mechanischen Antriebs (750) aufnimmt und die Rotationsenergie in eine zweite Rotationsenergie umwandelt, um die Drehung der Plattform (830) zu bewirken.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei der mechanische Antrieb (750) Rotationsenergie auf die Plattform (830) überträgt.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (830) ein Drehteller ist und der mechanische Antrieb (750) Rotationsenergie auf den Drehteller überträgt.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (830) eine Rolle ist und der mechanische Antrieb (750) Rotationsenergie auf die Rolle überträgt.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (830) eine Platte ist und die elektrische Durchführung (760) die Platte über einen leitenden Weg koppelt.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (830) ein Drehteller ist und die elektrische Durchführung (760) den Drehteller über einen leitenden Weg verbindet.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, welche ferner enthält: einen Kommutator (880), der mit dem zweiten Ende der elektrischen Durchführung über einen leitenden Weg verbunden ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 14, wobei die Plattform (830) ein Drehteller ist und der Kommutator (880) den Drehteller über einen leitenden Weg koppelt.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 14, wobei die Plattform (830) eine Rolle ist und der Kommutator (880) mit dem Substrat über einen leitenden Weg gekoppelt ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 14, wobei der Kommutator (880) eine Bürste ist, die so betrieben werden kann, dass sie die Unterseite der Plattform (830), die als Drehantrieb ausgebildet ist, kontaktiert.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 14, wobei der Kommutator (880) eine federbelastete Rolle ist, die so betrieben werden kann, das sie das Substrat direkt elektrisch kontaktiert, das durch die Plattform (830) gedreht wird.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (830) eine leitende Platte ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (830) eine Rolle aus einem isolierenden Material ist.
Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, welche Folgendes enthält: eine Rolle (738), die so positioniert ist, dass sie die Vakuumtischanordnung trägt, wenn die Vakuumtischanordnung sich in der Vakuumkammer (700) befindet, wobei die Rolle (738) so betrieben werden kann, dass sie die Bewegung der Vakuumtischanordnung erleichtert, und eine Plattform (830), die aus einer Gruppe ausgewählt ist, die einen Drehteller und eine Rollenanordnung aufweist, wobei die Plattform so betrieben werden kann, dass sie das Substrat dreht und trägt, und die Plattform (830) oberhalb der Oberseite der isolierten Fläche (800) über eine Kupplung positioniert ist.
Konfigurierbares Vakuumsystem, das Folgendes enthält: eine Vakuumtischanordnung nach Anspruch 1, und eine Vakuumkammer (700), die an einer Tür eine Hauptöffnung aufweist, eine Wand, die einen Innenraum definiert, einen Heizdrahtanschluss (714), der im Innenraum angeordnet ist und so betrieben werden kann, dass der Heizdrahtanschluss (740) mit der Vakuumtischanordnung verbunden ist, mit einem elektrischen Durchführungsanschluss (718), der im Innenraum angeordnet ist und so betrieben werden kann, dass er die elektrische Durchführung (760) an den Vakuumtisch koppelt, mit einem mechanischen Antrieb (720), der im Innenraum positioniert ist und so betrieben werden kann, dass er mit dem mechanischen Antriebsverbinder (752) der Vakuumtischanordnung gekoppelt werden kann, ein Aufnahmemittel, vorzugsweise eine Schiene (704, 706), die so betrieben werden kann, dass sie die Vakuumtischanordnung im Innenraum der Vakuumkammer trägt.
Konfigurierbares Vakuumsystem nach Anspruch 22, wobei die mechanischen Antriebsverbinder (720, 752), die elektrischen Durchführungsverbinder (718, 760) und die Heizdrahtverbinder (714, 740) so betrieben werden können, dass sie automatisch mit den zugeordneten Verbindern gekoppelt werden, wenn die Vakuumtischanordnung sich im Innenraum der Vakuumkammer befindet.
Konfigurierbares Vakuumsystem nach Anspruch 22, das Folgendes enthält: eine Vakuumtischanordnung (732) zur Verwendung in einer Vakuumkammer zur Plattierung eines Substrats, wobei die Vakuumtischanordnung Folgendes enthält: ein Schiebemittel (738), das so positioniert ist, dass es die Vakuumtischanordnung trägt, wenn die Vakuumtischanordnung in der Vakuumkammer positioniert ist, wobei die Schiebemittel so betrieben werden können, dass sie die Bewegung der Vakuumtischanordnung erleichtern, und mit einer Plattform (830), um das Substrat zu drehen und zu halten, mit einem mechanischen Antrieb (750), um die Plattform (830) zu drehen, mit einer elektrischen Durchführung (760), um ein elektrisches Signal an das Substrat auf der Plattform (830) zu übertragen, und eine Vakuumkammer (700), wobei die Schiebemittel (738) der Vakuumtischanordnung so betrieben werden können, dass sie die Aufnahmemittel (704, 706) der Vakuumkammer ergreifen.