WO2017077106A1 - Vorrichtung und verfahren zur vakuumbeschichtung - Google Patents

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WO2017077106A1
WO2017077106A1 PCT/EP2016/076811 EP2016076811W WO2017077106A1 WO 2017077106 A1 WO2017077106 A1 WO 2017077106A1 EP 2016076811 W EP2016076811 W EP 2016076811W WO 2017077106 A1 WO2017077106 A1 WO 2017077106A1
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electrode
electrodes
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excitation
pylon
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PCT/EP2016/076811
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Torsten Schmauder
Ludger Urban
Wilfried Dicken
Jutta Trube
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Bühler Alzenau Gmbh
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    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for vacuum treatment of substrates having the features of the preambles of the independent claims.
  • Plasma CVD systems with a plasma CVD discharge device are often used in systems for coating reflectors with aluminum as a reflector layer to provide on the aluminum a protective layer of e.g. plasma-polymerized hexamethyldisiloxane (HMDSO).
  • HMDSO plasma-polymerized hexamethyldisiloxane
  • the plasma CVD discharge device for applying the plasma-polymerized protective layers and a number of rotating about a central axis planetary substrate holders are arranged.
  • the plasma CVD discharge device consists of a pair of plate electrodes, which are arranged around the rotating workpiece holders. Due to the high space requirement of the substrate holder only a relatively long batch time in the range greater than 10 minutes can be achieved.
  • DE 10 2010 032 591 A1 discloses a device for vacuum coating substrates with a first pylon rotatable about a first axis and holding means for substrates.
  • a second substrate support device associated with the evaporator bank is provided with a second pylon rotatable about a second axis and with support means for substrates.
  • the plasma CVD process step is the longest single process, so that acceleration seems to be particularly desirable.
  • the object of the present invention is to provide an apparatus and a method in which a plasma treatment of the substrates with high quality, short batch time and high productivity can be carried out with little effort.
  • Vacuum chamber comprises a substrate support means with a rotatable about a longitudinal axis pylon with support means for substrates and a pylon associated plasma CVD discharge device.
  • a plate-shaped electrode is understood in the following to mean a planar component made of a metal material which, when connected to an electrical power supply, is suitable for generating a plasma discharge.
  • the electrodes have excitation surfaces, which are preferably elongated in the direction of the longitudinal axis of the pylon.
  • the excitation surface is here the surface located on excitation of the plasma discharge in contact with the plasma.
  • the excitation surfaces can be flat or curved.
  • the electrodes and the excitation surfaces of the plasma CVD discharge device are associated with the pylon in such a way that substrates held on it are at least a part of the substrate when operating the device
  • Vacuum chamber generated plasma are exposed.
  • Plasma power is understood here to be the electrical power supplied to the device for plasma generation by an electrical power supply device.
  • the term quality refers to parameters of the properties of the coating, in particular a layer thickness, a reflection factor and / or a color impression.
  • Plasma treatment in particular includes the glow treatment.
  • the device is characterized in that the plasma CVD discharge device has more than two plate-shaped,
  • a power supply device for exciting a plasma discharge is provided by means of at least one electrical voltage applied to at least two of the electrodes, wherein the excited plasma acts on at least parts of the pylon and substrates which can be arranged thereon.
  • An electrode is referred to in this text as being pylon-oriented if it is in a geometric configuration to the pylon such that its excitation surface can be connected to a partial surface of the pylon with a straight line.
  • this can be understood as a geometric configuration in which the electrode is in optical visual contact with the pylon.
  • the geometric configuration of electrode and pylon is their spatial arrangement, independent of others
  • the geometrical configuration of the electrodes relative to one another is their spatial arrangement relative to one another, independent of further physical parameters that can occur per se during operation of the device.
  • the invention is in accordance with the consideration that, for example, the total coating rate of the workpieces is increased if, for the same plasma CVD performance and quality of the coating, the time during which the workpiece to be coated is in sight of the excitation surface of the plasma generating electrodes is increased.
  • the plasma CVD discharge device has at least three plate-shaped electrodes, wherein a first electrode having a first excitation surface, a second electrode having a second excitation surface and a third electrode having a third excitation surface, wherein the excitation surfaces are all oriented on the pylon,
  • a power supply device for exciting a plasma discharge in the region between the first, second and third excitation areas by means of at least one electrical voltage applied to at least two electrodes.
  • the device is characterized in that b) the plasma CVD discharge device has at least four plate-shaped electrodes, wherein
  • first electrode having a first excitation surface
  • second electrode having a second excitation surface
  • third electrode having a third excitation surface
  • fourth electrode having a fourth excitation surface
  • Plasma discharge is provided in the region between the first, second, third and fourth excitation surface by means of at least one applied to at least two of the electrodes voltage.
  • the invention also encompasses the case of more than four electrodes, generally with more than four electrodes increasingly encountering packaging problems of the components housed in the vacuum chamber of the device. It is further understood that the person skilled in the art, for example by trial and error, can determine the optimum position of the excitation surfaces of the electrodes relative to each other and to the pylon with regard to batch time and quality for coating or other processing of the substrates.
  • the substrates are preferably three-dimensional substrates, for example for applications in the automotive sector, computer communications or consumer electronics, in particular made of plastic material, but also of metal material or glass, some of which are also ordered in relatively small batches.
  • the invention generally encompasses a configuration of the electrodes in which higher coating rates and same coating quality are achieved Substrates can be achieved with the same plasma power, as in a configuration of only two electrodes in an otherwise same vacuum chamber.
  • An embodiment of the device is characterized in that, in case a), the first, second and third electrodes are arranged relative to each other in such a geometric configuration that the device is operable at a higher plasma deposition rate for a given plasma power than that maximum
  • the first, second, third and fourth electrodes may be disposed relative to one another in such a geometric configuration that the device is operable at a higher plasma coating rate for a given plasma power than the maximum coating rate of the substrates at one geometric configuration of only two members of the group consisting of the first, second third and fourth electrodes in the vacuum chamber.
  • first, second and third electrodes are arranged relative to each other in such a geometric configuration that for at most two members of the group consisting of the first, second and third electrodes, the excitation surfaces of these members not in pairs a geometrically straight line are connected to each other.
  • first, second, third and fourth electrodes are arranged relative to one another in such a geometric configuration that for at most three members of the group consisting of the first, second, third and fourth electrodes the excitation surfaces of these Members can not be connected in pairs by a geometrically straight line.
  • the number of electrodes whose excitation surface is oriented on the pylon is increased to at least three or four per associated pylon, wherein for at most two or three members of the electrodes the respective excitation surfaces are not connectable by a geometrically straight line, to increase the overall plasma CVD coating rate of the pylon retained workpieces.
  • This aspect of the invention reflects the consideration that the injected plasma power is increased when the largest possible part of the excitation areas of the plasma-generating electrodes are in visual contact with each other.
  • the region of the volume of the chamber is defined as the space region lying between two excitation surfaces, which is arranged between these on projection of the respective excitation surfaces, or which is enclosed by the respective excitation surfaces and the surfaces which are formed by the straight-line connection mutually corresponding side and top edges of the two
  • the density of the plasma generated during operation of the device is generally higher than in other areas of the vacuum chamber, at least when influenced
  • the space area has a cuboid shape.
  • An embodiment of the device is characterized in that, depending on the parameters of the desired plasma treatment of the substrates, the at least one voltage is an alternating voltage, preferably with a defined frequency, amplitude or phase, or a pulsed voltage, preferably with a defined pulse frequency or amplitude.
  • Amperage is separately controllable or controllable.
  • An embodiment of the device is characterized in that, in particular for improving the homogeneity of the coating in case a), the first, second and third electrodes are arranged relative to each other and to the pylon in such a geometric configuration that for at least two members of the first, second and third electrode group at least partial areas of the pylon with can be arranged in these areas substrates extend into lying between the excitation surfaces of the at least two members space area.
  • the first, second, third and fourth electrodes are arranged relative to each other and to the pylon in such a geometric configuration that for at least two members the group consisting of the first, second, third and fourth electrodes at least partial areas of the pylon with substrates that can be arranged in these areas extend into the spatial area lying between the excitation areas of the at least two members.
  • the space area between two excitation areas also generally includes areas of the vacuum chamber that are filled by non-pylon and pylon supported substrates.
  • areas of the excitation surfaces are provided, in which the
  • a further embodiment of the device is characterized in that in the case of item a) for at least one electrode of the first, second and third electrode
  • the voltage is separately controllable or controllable, whereby a better adaptation of the coating plasma to the spatial and dynamic conditions of the interior of the vacuum chamber, in particular the position of the excitation surfaces of the electrodes to each other and to the pylon, can be reached.
  • a further embodiment of the device is characterized in that, in case a), the first, second and third electrodes are arranged relative to one another in such a geometric configuration that for at least two members of the group consisting of the first, second and third electrodes Surface normal vectors of the excitation surfaces are substantially perpendicular to each other.
  • the first, second, third and fourth electrodes are arranged relative to each other in such a geometric configuration that for at least two members of the group consisting of the first, second, third and fourth electrodes
  • At least one of the excitation surfaces extends parallel to the longitudinal axis of the pylon or has a partial region which is arranged parallel to the longitudinal axis of the pylon.
  • all or at least part of the electrodes are directly on
  • Longitudinal axis of the pylon and the third and fourth electrodes are arranged substantially opposite each other on the other side of the plane.
  • the chamber walls extend as flat surfaces parallel to the longitudinal axis of the pylon or have planar surfaces parallel to the longitudinal axis of the pylon.
  • a further embodiment of the device is characterized in that at least one electrode is assigned to a fastening region of the vacuum chamber wall and has a shape configuration which corresponds to the shape design of the chamber wall in the associated fastening region.
  • the at least one electrode is fastened to the vacuum chamber with fastening means that are electrically insulating with respect to the vacuum chamber, such that the rear side surface of this at least one electrode has a distance from the chamber wall in the associated fastening region of the chamber wall, which is less than the dark space distance during normal operation of the chamber
  • the distance between an electrode and another object is already smaller per se, for example from DE 41 09 619 C1 or EP 0 502 385 B1
  • the dark space distance must be substantially smaller than the free path length to prevent a discharge cascade.
  • the size of the dark space distance is generally dependent on the potential difference between plasma and one to the plasma
  • Chamber wall in at least one associated mounting region has a flat surface and the at least one electrode has a flat rear surface.
  • Attachment formed as a flat surface. Particularly preferred is an embodiment in which at least the walls of the vacuum chamber, in which the
  • Plates are formed with a flat back surface.
  • the vacuum chamber comprises a first and a second, the first
  • the vacuum chamber is designed as a kind of box with straight walls and rectangular base. A deviating from the rectangular shape base of the vacuum chamber is also included in the invention.
  • Chamber wall in at least one associated mounting region has a curved surface and the at least one electrode has a correspondingly curved in accordance with the mounting area back surface.
  • the curvature of the surfaces here is preferably concave with respect to the longitudinal axis of the pylon, so that a high utilization of the excitation surface of the electrode is possible.
  • the terminology for concave used here is as follows: when a surface in an environment of a point lies on the same side of the tangent plane like the reference point or an observer, then it is concavely curved relative to the reference point or to the observer.
  • Particularly preferred is an embodiment in which at least the walls of the vacuum chamber, in which the
  • Electrodes are fixed, formed in cross-section circular or part-circular and the electrodes are formed as a circular or partially circular in cross-section plates or plates with a circular or partially circular in cross-section rear side surface.
  • At least one electrode is provided whose excitation surface is arranged obliquely to a wall of the vacuum chamber.
  • the excitation surface of the at least one electrode is oriented in the direction of the longitudinal axis of the pylon.
  • An embodiment of the device is characterized in that the pylon is additionally associated with an elongate sputtering or evaporation coating device, in particular for the metallization of substrates. This allows an integrated treatment of substrates in batch mode with regard to metallization and application of a protective or other functional layer within a vacuum chamber.
  • Evaporator device is arranged in a region of the vacuum chamber, which in case a) between two members of the first, second and third electrode group and in case b) between two members of the first, second, third and fourth electrode Group is arranged.
  • additional components of the device such as, for example, metal evaporator, can advantageously be provided in regions between adjacent electrodes
  • Coating and height of the coating rate advantageous symmetry of the arrangement of the electrodes, since the electrodes are given particular advantageous certain relative distances and angular relationships to the pylon.
  • An embodiment of the device is characterized in that, in case a), the first electrode in the first segment, the second electrode in the second, in projection onto a plane trigonal circular reference system arranged perpendicular to the longitudinal axis Segment and the third electrode in the third segment or the first electrode in the first segment, the second electrode in the third segment and the third electrode in the second segment is arranged, wherein the segments are numbered in the clockwise direction and the reference frame is further defined by a circle, which rewrites the projection of all electrodes. As the circle radius, the smallest circle radius can be selected, so that the circle straight projection still circumscribes the electrodes.
  • Clockwise direction are numbered and the reference system is further defined by a square which circumscribes the projection of all electrodes.
  • the square may be the smallest square circumscribing the projection of all the electrodes.
  • An embodiment of the device is characterized in that in case a) a member of the group consisting of the first, second and third electrodes is a
  • the size 3G may be substantially equal to the size 3G2.
  • An embodiment of the device is characterized in that, in case (b), two or three members of the group consisting of the first, second, third and fourth electrodes have excitation areas with a total area of G, where G is between 0.5 * G 'and 1, 5 * G ', where G' is the total area of the excitation surfaces of the other
  • the size G may be substantially equal to the size G '.
  • An embodiment of the device is characterized in that, in case a), two members of the group consisting of the first, second and third electrodes are operated with alternating voltage having the same phase.
  • the size of the excitation surfaces of the two members in the sum is equal to the size of the excitation surface of the other member of the group.
  • An embodiment of the device is characterized in that, in case a), two members of the group consisting of the first, second, third and fourth electrodes are operated with an alternating voltage having the same phase.
  • the two other members of the group can be operated with an alternating voltage with the same phase, but different phase than the first two members.
  • first two members in the first and / or second quadrant and the other two members in the third and / or fourth quadrant may be projected onto a planar Cartesian frame of reference having a first, second, third and fourth quadrant arranged perpendicular to the longitudinal axis.
  • Vacuum chamber is characterized in that the vacuum treatment is carried out by means of a device according to the invention.
  • a further embodiment of the method is characterized in that the substrates are treated by a plasma CVD process by means of the plasma CVD discharge device, in particular for applying a top coat layer to metallized substrate surfaces.
  • the coating is preferably, but not exclusively or necessarily, with the following process parameters:
  • Process gas density 10 ** -3 mbar to 10 ** -2 mbar Power ranges: 1 kW / m ** 2 to 8kW / m ** 2 based on the total area of the
  • Frequency of AC supply voltage 1 Hz to 30 MHz, preferably 40 kHz
  • the distance between excitation surface and substrate surface is preferably in the range 10cm-30cm.
  • Another embodiment of the invention is characterized in that by means of the plasma CVD discharge device, a treatment of the substrates by means of a
  • Glow discharge takes place, with which in particular a pretreatment of the substrates can take place before the coating.
  • the process parameters are to be selected similarly to the coating, wherein the glow discharge preferably takes place in an atmosphere of nitrogen and / or oxygen.
  • Figure 1 a, b in projection on a plane perpendicular to the longitudinal axis of a pylon arranged flat trigonal circular reference system components of a device according to the invention with a pylon and three electrodes;
  • Figure 1 c in projection onto a arranged in a plane perpendicular to the longitudinal axis of a planar Cartesian reference system with components of a device according to the invention with a pylon and four electrodes;
  • Figure 2a is a cross-sectional view in plan view with components of a
  • Figure 2b is a cross-sectional view in plan view with components of a device according to the invention with a pylon and arranged in the corners of chamber walls in a vacuum chamber electrodes;
  • FIG. 3 is an illustration of an interconnection of the device according to the invention for
  • FIG. 4 is an illustration of a further interconnection of the invention
  • FIG. 5 is an illustration of a further interconnection of the invention
  • Figure 6 is an illustration of comparative results of test coatings with various vacuum coating apparatus.
  • FIGS. 1 a, b show diagrammatically in projection onto a plane trigonal circular reference system with equal segments I, II, III, arranged perpendicular to the longitudinal axis 40 of a pylon 41, components of a device according to the invention with electrodes 30a, 30b, 30c for two typical arrangements.
  • the segments I, II, III are defined by the circle radius and the points A, B, C on the circular line.
  • the electrodes 30a, 30b, 30c have excitation surfaces 30a1, 30b1, 30c1 all of which are oriented on the pylon 41.
  • the electrodes 30a, 30b, 32a are arranged relative to each other in such a geometric configuration that the excitation surfaces 30a1, 30b1, 32a1 are connected in pairs by a geometrically straight line. In other embodiments, for at most two electrodes, the respective excitation surfaces can not be connected to one another by a geometrically straight line in order to achieve an increase in the total plasma CVD coating rate of the workpieces held on the pylon. For example, two electrodes may have parallel to each other aligned excitation surfaces.
  • the electrodes 30a, 30b, 30c are connected via electrical connection lines 171, 172, 173 to an electrical power supply 170 and are preferably operated with alternating voltage. In Figure 1a, each electrode 30a, 30b, 30c is connected separately to the power supply. In FIG. 1b, two electrodes 30b, 30c are connected to one
  • the electrodes 30b, 30c are therefore operated with the same phase and the same amplitude.
  • the electrodes 30a-30c in the arrangement according to FIG. 1a can also be correspondingly connected so that, for example, the electrodes 30a, 30b are operated with the same phase and amplitude.
  • the excitation surfaces 30a1, 30b1 preferably have the same or approximately the same size.
  • the excitation surface 30c1 has a size that is preferably equal to or approximately equal to the sum of the two other excitation surfaces 30a1, 30b1.
  • excitation surfaces can also be advantageous in other arrangements of the electrodes.
  • FIG. 1 c shows components of a device according to the invention with a pylon 41 and four electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b of a plasma CVD discharge device in projection onto a planar Cartesian reference system arranged perpendicular to the longitudinal axis 40.
  • the first electrode 31 a in the first quadrant I, the second electrode 31 b in the second quadrant II, the third electrode 32 a in the third quadrant III and the fourth electrode 32) are arranged in the fourth quadrant IV, wherein the quadrants I, II, III, IV are numbered in the clockwise direction.
  • the reference frame is a square which circumscribes the projection of all the electrodes 31a, 31b, 32a, 32b It may also be provided that the electrodes are arranged in one of the permutations of this arrangement.
  • the pylon 41 is rotatable about a longitudinal axis 40.
  • the pylon typically has a length of 150cm to 200cm.
  • FIG. 1 c for the sake of simplicity, no further details of the substrate carrier device and also no substrates recorded by the device are shown. For simplicity, other components of the device, such as chamber walls, etc. are not shown, but will be discussed in connection with FIG. 2a.
  • electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b are formed as flat plates, which preferably have the same or approximately the same size excitation surfaces 31 a1, 31 b1, 32a1, 32b1, but also
  • the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b extend longitudinally along the longitudinal axis 40 of the pylon 41.
  • the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b extend over the entire length of the pylon 41, as far as there substrates are supported or halterbar.
  • the electrodes 31a, 31b, 32a, 32b may also be divided even further, it being understood that the distances between the divided elements are to be kept small in order to avoid inhomogeneity of the generated plasma.
  • the first electrode 31 a and the second electrode 31 b are oriented to each other
  • Excitation surfaces 31 a1, 31 b1, which are arranged such that portions of the pylon 41 with in these areas can be arranged substrates in the between the
  • Excitation surfaces 31 a1, 31 b1 of the first electrode 31 a and the second electrode 31 b lying space region 25 extend.
  • the third electrode 32a and the fourth electrode 32b have mutually oriented excitation surfaces 34a, 34b arranged such that portions of the pylon 41 having substrates disposable in these regions are located between the excitation surfaces 34a, 34b of the third electrode 32a and the third electrode 32a extending fourth electrode 32b space region 26 extend.
  • the plasma CVD discharge device is connected via lines, not shown in FIG. 1 c, to an electrical power supply for exciting a plasma discharge, at least in a region in which the substrate carrier device 41 and during operation of the device the substrates are arranged, in order to carry out a plasma treatment To enable substrates.
  • the wiring of the electrodes will be described later in the text.
  • FIG. 2 a shows, in a simplified representation, a device 1 for vacuum coating substrates in a vacuum chamber 175 with a rectangular base area, preferably three-dimensional substrates, for example for applications in the automotive sector, computers, communications or consumer electronics or the like.
  • the substrates are preferably made of a plastic material, but other materials are possible.
  • the vacuum chamber 175 comprises chamber walls 175a, 175b, 175c, wherein in the region of the chamber wall 175c are connections 13 for pumps
  • a loading door 12 is provided.
  • the longitudinal axis 40 of the sputtering or evaporator device 10, 10 ' is preferably aligned parallel to the longitudinal axis 40, it being understood that an orientation with a small angular offset, for example, less than 10 ° of the invention is included.
  • the invention includes embodiments comprising substrate support means with planetary support means for substrates which are rotatable about different axes from the longitudinal axis 40 about which the pylon 41 is rotatable.
  • the electrodes 31 a, 32 a and 31 b, 32 b are spaced from each other at the opposite chamber walls 175 a and 175 b attached.
  • Subareas of the excitation surfaces 31 a1, 31 b1 extend beyond the projection of the pylon 41 onto the chamber walls 175a and 175b, respectively.
  • the plasma CVD discharge device is, as in FIG. 1 c, via lines, not shown in FIG. 2 a, with an electrical power supply for exciting a plasma discharge, at least in a region in which the substrate carrier device 41 and in the operation of the device the substrates are arranged, connected to allow a plasma treatment of the substrates.
  • the wiring of the electrodes will be described later in the text.
  • the plasma CVD discharge device can be designed for the pretreatment of the substrate surfaces and / or for the plasma coating, in particular by means of plasma CVD.
  • an inlet for reaction gases for example
  • HMDSO hexamethyldisiloxane
  • the device 1 further comprises, in addition to not shown components such as
  • Feeders for process gases parallel to the longitudinal axis 40 elongated
  • Sputtering devices 10, 10 ' which are arranged on opposite chamber walls 175 a, 175 b between the spaced electrodes 31 a and 32 a and 31 b and 32 b. Other positions of the sputtering devices 10, 10 'or of evaporation devices are also possible.
  • elongated evaporator devices can also be provided in an evaporator device, usually with a number of longitudinal axes arranged along a non-illustrated arrangement
  • Evaporator elements which are arranged, for example harp-like in a frame-like construction with elongated support elements.
  • the filling of the evaporator elements with aluminum wire.
  • the metal evaporates, so that metal vapors escape from the area of the evaporator bank and diffuse into the surrounding space and precipitate on the workpieces.
  • the electrodes 31a, 31b, 32a, 32b are secured to the vacuum chamber walls 175a, 175b by means of electrically insulating fasteners in their associated attachment areas.
  • the rear side surfaces of the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b in this case have a distance from the chamber wall 175 a, 175 b in the associated mounting area, which is less than the dark space distance during normal operation of the
  • Attachment formed as a plane corresponding surfaces. It is understood that embodiments with curved surfaces of the back surfaces and the chamber walls are also covered by the invention. Examples include vacuum chambers with a cylindrical or oval base.
  • FIG. 2 b is a sectional view of another embodiment of the invention.
  • the electrodes 32a, 32b may be movable to easily transport the pylon 41 into the vacuum chamber 175 or out of the vacuum chamber 175.
  • the attachment of the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b and the formation of the dark space shielding means here more expensive.
  • FIGS. 3 to 5 show illustrations of an interconnection of the device 1 according to the invention for vacuum coating according to FIG. 2 with electrodes arranged parallel to the walls of the vacuum chamber. Furthermore, devices with at least one obliquely oriented to the walls of the vacuum chamber electrode, as shown in Figure 2b, and with interconnections of the electrodes as shown in Figures 3 to 5, of the invention. Intermediate positions of the electrodes relative to the walls, to each other and to the pylon are also included according to the invention with the interconnections of the electrodes of the invention shown below.
  • Plasma discharge between the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b provided.
  • the excitation of the plasma discharge is effected by applying at least one voltage to the first, second, third and / or fourth electrode 31 a, 31 b, 32 a, 32 b. This includes the electrical
  • Power supply 170 preferably one or more generators for generating electrical power, a matching network and a transmitter for coupling the electrical power to the double electrodes.
  • the coupling takes place via electrical connection lines 161, 162, 163 and 164, which are connected to the power supply 170 and the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b.
  • Preference is the
  • Power supply 170 designed so that frequency, amplitude and phase of the electrical power for each electrode 31 a, 31 b, 32 a, 32 b are individually controllable or regulated. Accordingly, the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b via electrical
  • an interconnection of the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b is provided at floating potential, so that none of the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b to ground electrically connected.
  • the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b are thus opposite the vacuum chamber 175
  • the arrows illustrate the simplified distribution of the electric fields in the plasma-free case and the instantaneous polarity of the electrodes 31 a, 31 b, 32 a, 32 b in preferred operation of Contraption.
  • the arrows point from a location from lower to a location with higher potential and, in a simplified manner, correspond to a direction of movement of negative charge carriers between such locations.
  • the arrows point from a location from lower to a location with higher potential and, in a simplified manner, correspond to a direction of movement of negative charge carriers between such locations.
  • the electrodes 31 a and 32 b and the electrodes 32 a and 31 b operated with voltage the same phase, optionally also the same amplitude.
  • Power supply 170 and the electrodes 32 a and 31 b connected to a common electrical connection of the power supply 170.
  • the electrical power supply 170 is designed in particular in FIG. 3 in such a way that the first electrode 31a is the opposite pole to the second and fourth electrodes 31b, 32b and the third electrode 32a is the opposite pole to the second and fourth electrodes 31b, 32b.
  • the term opposite pole of a first electrode is understood to mean a second electrode which is at a higher potential than the first electrode, that is to say in particular has a different polarity.
  • this definition refers to the instantaneous potential or the instantaneous polarity at a certain point in time.
  • FIG 4 shows an embodiment of the invention, in which the electrical
  • Power supply 170 are designed such that the electrodes 31 a, 32 a
  • 31 b, 32 b are operated with voltage equal phase, optionally the same amplitude.
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of the invention in which the electrical power supply 170 is designed such that the electrodes 31 a, 31 b or 32 a, 32 b are operated with voltage of the same phase, optionally also the same amplitude.
  • FIG. 6 shows the results K, L and M of test coatings with different devices for vacuum coating, K, L the results for systems with two electrodes and M the results with a device according to the invention

Abstract

Bei der Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung von Substraten in einer Vakuumkammer (175) mit - einer Substratträgereinrichtung (21) mit einem um eine Längsachse (40) drehbaren Pylon (41) mit Halterungsmitteln für Substrate und - einer dem Pylon (41) zugeordneten Plasma-Entladungseinrichtung ist vorgesehen, dass - die Plasma-Entladungseinrichtung mehr als zwei plattenförmige, Anregungsflächen aufweisende Elektroden umfasst, deren Anregungsflächen sämtlich auf den Pylon (41) orientiert sind und - eine Leistungsversorgungseinrichtung zur Anregung einer Plasmaentladung, mittels zumindest einer an wenigsten zwei der Elektroden angelegten elektrischen Spannung vorgesehen ist, wobei das angeregte Plasma zumindest Teile des Pylon (41) und an diesen anordenbaren Substraten beaufschlagt. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Vakuumbeschichtung mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche erfolgt.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Vakuumbeschichtung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Vakuumbehandlung von Substraten mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche.
Plasma-CVD-Systeme mit einer Plasma-CVD-Entladungseinrichtung werden häufig in Anlagen zur Beschichtung von Reflektoren mit Aluminium als Reflektorschicht eingesetzt, um auf dem Aluminium eine Schutzschicht aus z.B. plasmapolymerisiertem Hexamethyldisiloxan (HMDSO) herzustellen.
Beispielsweise sind aus der EP 1 947 21 1 A1 Batch-Anlagen zum Vakuumbeschichten bekannt, wobei zur Metallisierung der Substrate in der Vakuumkammer eine
Verdampferbeschichtungseinrichtung, sowie eine - in beiden Schriften jeweils in
Einzelheiten verschieden gestaltete - Plasma-CVD-Entladungseinrichtung zum Aufbringen der plasmapolymerisierten Schutzschichten und eine Anzahl von um eine Zentralachse rotierenden Planeten-Substrathaltern angeordnet sind. Die Plasma-CVD- Entladungseinrichtung besteht dabei aus einem Paar Plattenelektroden, die um die rotierenden Werkstückhalterungen angeordnet sind. Wegen des hohen Raumbedarfs der Substrathalter ist dabei nur eine relativ lange Chargenzeit im Bereich größer als 10 Minuten zu erreichen.
Ferner ist aus der DE 10 2010 032 591 A1 eine Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung von Substraten mit einem um eine erste Achse drehbaren ersten Pylon mit Halterungsmitteln für Substrate bekannt. Dabei ist zur Erhöhung der Produktivität zumindest eine zweite der Verdampferbank zugeordnete Substratträgereinrichtung mit einem um eine zweite Achse drehbaren zweiten Pylon mit Halterungsmitteln für Substrate vorgesehen.
Weitere Batch-Anlagen mit deutlich kürzerer Chargenzeit sind ebenfalls bekannt - etwa 4-5 Minuten bei Sputter-Anlagen des Typs PylonMet der Anmelderin.
Bei diesen Anlagen ist der Plasma-CVD-Prozessschritt der längste Einzelprozess, so dass eine Beschleunigung hierbei besonders wünschenswert erscheint.
Aus den Druckschriften US 2006/0124455 A1 , US 5,750,207 A, DE 197 54 821 A1 , US 8,101 ,246 B2, JP H06-45097 A und DE 296 00 991 U1 sind jeweils Plasma-PVD-Anlagen mit Mehrfach-Magnetron-Elektroden-Konfigurationen bekannt, bei denen in geringem Abstand an den Magnetron- Elektroden vorbeigeführte Substrate einer Plasma-behandlung ausgesetzt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, bei dem mit geringem Aufwand eine Plasmabehandlung der Substrate mit hoher Qualität, kurzer Chargenzeit und hoher Produktivität erfolgen kann.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vakuumbehandlung von Substraten in einer
Vakuumkammer umfasst eine Substratträgereinrichtung mit einem um eine Längsachse drehbaren Pylon mit Halterungsmitteln für Substrate und eine dem Pylon zugeordnete Plasma-CVD-Entladungseinrichtung.
Als Pylon wird in diesem Text eine längsgestreckte säulenartige Gerüststruktur bezeichnet. Die Längsachse des Pylons ist vorzugsweise vertikal, bezogen auf die Vakuumkammer als Bezugssystem, angeordnet. Unter plattenformiger Elektrode wird im Folgenden ein flächiges Bauteil aus einem Metallwerkstoff verstanden, das bei Anschluss an eine elektrische Leistungsversorgung zur Erzeugung einer Plasmaentladung geeignet ist. Die Elektroden weisen Anregungsflächen auf, die bevorzugt in Richtung der Längsachse des Pylon langgestreckt sind. Als Anregungsfläche wird hier die bei Anregung der Plasmaentladung in Kontakt mit dem Plasma befindliche Fläche bezeichnet. Die Anregungsflächen können eben oder gekrümmt sein. Die Elektroden und die Anregungsflächen der Plasma-CVD- Entladungseinrichtung sind dem Pylon derart zugeordnet, dass an ihm gehalterte Substrate zumindest einem Teil des bei Betrieb der Vorrichtung von den Elektroden in der
Vakuumkammer erzeugten Plasma ausgesetzt sind.
Als Plasma-Leistung wird hier die der Vorrichtung zur Plasmaerzeugung durch eine elektrische Leistungs-Versorgungseinrichtung zugeführte elektrische Leistung verstanden.
Der Ausdruck Qualität bezieht sich auf Parameter der Eigenschaften der Beschichtung, insbesondere eine Schichtdicke, einen Reflexionsfaktor und/oder einen Farbeindruck.
Im Folgenden wird die Erfindung im Wesentlichen unter dem Aspekt der CVD-Beschichtung dargestellt, wobei es sich versteht, dass die Erfindung auch andere Arten der
Plasmabehandlung, wie insbesondere die Glimmbehandlung umfasst.
Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass - die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung mehr als zwei plattenförmige,
Anregungsflächen aufweisende Elektroden umfasst, deren Anregungsflächen sämtlich auf den Pylon orientiert sind und
eine Leistungsversorgungseinrichtung zur Anregung einer Plasmaentladung, mittels zumindest einer an wenigsten zwei der Elektroden angelegten elektrischen Spannung vorgesehen ist, wobei das angeregte Plasma zumindest Teile des Pylon und an diesen anordenbaren Substraten beaufschlagt.
Eine Elektrode wird in diesem Text als auf den Pylon orientiert bezeichnet, falls sie derart in einer geometrischen Konfiguration zum Pylon steht, dass ihre Anregungsfläche mit einer Teiloberfläche des Pylon mit einer geraden Linie verbunden werden kann. Anschaulich kann dies als eine geometrische Konfiguration verstanden werden, in der die Elektrode in optischem Sichtkontakt mit dem Pylon steht. Als geometrische Konfiguration von Elektrode und Pylon wird ihre räumliche Anordnung bezeichnet, unabhängig von weiteren
physikalischen Parametern die an sich bei Betrieb der Vorrichtung auftreten können, wie Gasströmungen. Als geometrische Konfiguration der Elektroden relativ zu einander wird ihre räumliche Anordnung zu einander bezeichnet, unabhängig von weiteren physikalischen Parametern die an sich bei Betrieb der Vorrichtung auftreten können.
Durch die Erhöhung der Anzahl der Elektroden wird die Gesamtgröße der Anregungsflächen, also die in Bezug auf die Plasmaerzeugung effektive Elektrodenfläche erhöht, welche den bei der Plasmaentladung fließenden Strom begrenzt. Es ist also insbesondere möglich, dieselbe Plasma-Leistung— welche die Plasmatemperatur und damit die chemische
Anregung des Prozessgases bestimmt— bei höherem Strom und damit niedrigerer
Spannung in das Plasma einzuspeisen. Dies verringert die Anforderungen sowohl an die Isolationsmaßnahmen der luftseitigen Zuleitungen als auch der Stromdurchführungen durch die Wände der Vakuumkammer zu den Elektroden. Die Erfindung entspricht der Überlegung, dass beispielsweise die Gesamtbeschichtungsrate der Werkstücke erhöht wird, wenn bei gleicher Plasma-CVD-Leistung und Qualität der Beschichtung der Zeitraum, während dem das zu beschichtende Werkstück in Sichtweite der Anregungsfläche der das Plasma erzeugenden Elektroden ist, vergrößert wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass a) die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung zumindest drei plattenförmige Elektroden aufweist, wobei - eine erste Elektrode mit einer ersten Anregungsfläche, eine zweite Elektrode mit einer zweiten Anregungsfläche und eine dritte Elektrode mit einer dritten Anregungsfläche vorgesehen ist, wobei die Anregungsflächen sämtlich auf den Pylon orientiert sind,
eine Leistungsversorgungseinrichtung zur Anregung einer Plasmaentladung im Bereich zwischen der ersten, zweiten und dritten Anregungsfläche mittels zumindest einer an wenigstens zwei Elektroden angelegten elektrischen Spannung vorgesehen ist.
Alternativ zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass b) die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung zumindest vier plattenförmige Elektroden aufweist, wobei
eine erste Elektrode mit einer ersten Anregungsfläche, eine zweite Elektrode mit einer zweiten Anregungsfläche, eine dritte Elektrode mit einer dritten Anregungsfläche und eine vierte Elektrode mit einer vierten Anregungsfläche vorgesehen ist, wobei die Anregungsflächen sämtlich auf den Pylon orientiert sind,
wobei eine Leistungsversorgungseinrichtung zur Anregung einer
Plasmaentladung im Bereich zwischen der ersten, zweiten, dritten und vierten Anregungsfläche mittels zumindest einer an wenigstens zwei der Elektroden angelegten Spannung vorgesehen ist.
Es versteht sich, dass die Erfindung auch den Fall von mehr als vier Elektroden umfasst, wobei im Allgemeinen bei mehr als vier Elektroden zunehmend Packaging-Probleme der in der Vakuumkammer der Vorrichtung untergebrachten Komponenten auftreten. Es versteht sich ferner, dass der Fachmann, beispielsweise durch Ausprobieren oder Simulation, die für die Beschichtung oder eine andere Bearbeitung der Substrate in Hinblick auf Chargenzeit und Qualität optimale Position der Anregungsflächen der Elektroden zueinander und zum Pylon festlegen kann.
Bevorzugt handelt es sich bei den Substraten um dreidimensionale Substrate, beispielsweise für Anwendungen im Automotive-Bereich, Computer-Kommunikation- oder Konsumer- Elektronik, insbesondere aus Kunststoffmaterial, aber auch aus Metallmaterial oder Glas, die teilweise auch in relativ kleinen Chargen bestellt werden.
Es versteht sich, dass von der Erfindung generell eine Konfiguration der Elektroden umfasst wird, bei der höhere Beschichtungsraten und gleiche Qualität der Beschichtung der Substrate bei gleicher Plasmaleistung erreicht werden, als bei einer Konfiguration von nur zwei Elektroden in einer ansonsten gleichen Vakuumkammer.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer a) die erste, zweite und dritte Elektrode relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass die Vorrichtung bei einer gegebenen Plasmaleistung mit einer höheren Beschichtungsrate der Substrate betreibbar ist, als der maximalen
Beschichtungsrate der Substrate bei einer geometrischen Konfiguration von nur zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode bestehenden Gruppe in der Vakuumkammer.
Ebenso können im Fall Ziffer b) die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sein, dass die Vorrichtung bei einer gegebenen Plasmaleistung mit einer höheren Beschichtungsrate der Substrate betreibbar ist, als der maximalen Beschichtungsrate der Substrate bei einer geometrischen Konfiguration von nur zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe in der Vakuumkammer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste, zweite und dritte Elektrode relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für höchstens zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektroden bestehenden Gruppe die Anregungsflächen dieser Mitglieder nicht paarweise durch eine geometrisch gerade Linie miteinander verbindbar sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für höchstens drei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe die Anregungsflächen dieser Mitglieder nicht paarweise durch eine geometrisch gerade Linie miteinander verbindbar sind.
Es wird definiert, dass zwei Anregungsflächen auch dann mit einander durch eine gerade Linie verbunden sind, wenn diese Linie durch den Bereich verläuft, in dem der Pylon angeordnet ist.
Gemäß der Erfindung wird die Anzahl der Elektroden, deren Anregungsfläche auf den Pylon orientiert ist, auf mindestens drei oder vier pro zugeordnetem Pylon erhöht, wobei für höchstens zwei bzw. drei Mitglieder der Elektroden die jeweiligen Anregungsflächen nicht durch eine geometrisch gerade Linie miteinander verbindbar sind, um eine Erhöhung der Gesamtplasma-CVD-Beschichtungsrate der am Pylon gehalterten Werkstücke zu erreichen. Es handelt sich dabei um jeweils Verbindungen zwischen den Punkten der
Anregungsflächen von Paaren von Elektroden; beispielsweise den Punkten der
Anregungsfläche der ersten und der dritten Elektrode oder der Anregungsfläche der ersten und der zweiten Elektrode, jeweils durch eine gerade Linie zwischen diesen Punkten. Dieser Aspekt der Erfindung reflektiert die Überlegung, dass, die eingespeiste Plasmaleistung erhöht wird, wenn ein möglichst großer Teil der Anregungsflächen der das Plasma erzeugenden Elektroden in Sichtkontakt zu einander steht.
Als zwischen zwei Anregungsflächen liegender Raumbereich wird im Folgenden der Bereich der Volumens der Kammer definiert, der bei Projektion der jeweiligen Anregungsflächen aufeinander zwischen diesen angeordnet ist, beziehungsweise, der umschlossen ist von den jeweiligen Anregungsflächen und den Flächen, die gebildet werden durch die geradlinige Verbindung der einander korrespondierenden Seiten- und Oberkanten der beiden
Anregungsflächen. In dem zwischen zwei Anregungsflächen liegenden Raumbereich ist die Dichte des bei Betrieb der Vorrichtung erzeugten Plasmas im Allgemeinen höher als in anderen Bereichen der Vakuumkammer, zumindest wenn man von Einflüssen
Gasströmungen innerhalb der Vakuumkammer bei Betrieb der Vorrichtung absieht. Im Fall von gegenüberliegenden rechteckigen Anregungsflächen mit zueinander parallelen
Flächennormalen hat der Raumbereich eine Quaderform.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass in Abhängigkeit von den Parametern der gewünschten Plasmabehandlung der Substrate die zumindest eine Spannung eine Wechselspannung, vorzugsweise mit definierter Frequenz, Amplitude oder Phase, oder eine gepulste Spannung, vorzugsweise mit definierter Pulsfrequenz oder Amplitude, ist.
Ferner ist vorgesehen, dass zur Erreichung hoher Beschichtungsraten und hoher Qualität im Fall Ziffer a) für zumindest eine Elektrode der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode bestehenden Gruppe und im Fall Ziffer b) für zumindest eine Elektrode der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe die Spannung oder eine
Stromstärke separat regelbar oder steuerbar ist.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass insbesondere zur Verbesserung der Homogenität der Beschichtung im Fall Ziffer a) die erste, zweite und dritte Elektrode relativ zueinander und zum Pylon in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode bestehenden Gruppe zumindest Teilbereiche des Pylon mit in diesen Bereichen anordenbaren Substraten sich in den zwischen den Anregungsflächen der zumindest zwei Mitglieder liegenden Raumbereich erstrecken. Alternativ ist vorgesehen, dass im Fall Ziffer b) die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode relativ zueinander und zum Pylon in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe zumindest Teilbereiche des Pylon mit in diesen Bereichen anordenbaren Substraten sich in den zwischen den Anregungsflächen der zumindest zwei Mitglieder liegenden Raumbereich erstrecken.
Der zwischen zwei Anregungsflächen liegende Raumbereich umfasst im Allgemeinen auch Bereiche der Vakuumkammer, die nicht vom Pylon und vom Pylon gehalterte Substrate ausgefüllt werden. Anders ausgedrückt kann man sagen, dass bei der Erfindung vorgesehen sein kann, dass Bereiche der Anregungsflächen vorgesehen sind, bei denen die
Flächennormale zumindest einer der Anregungsflächen nicht auf den Pylon und an dem Pylon gehalterte Substrate zeigt. Es wird im Allgemeinen auch Plasma in einem Teil des Kammervolumens vorhanden sein, in dem sich keine zu beschichtende Substrate befinden. Dennoch erhöht sich, zumindest solange noch Teilbereiche des Pylon mit an dem Pylon angebrachten Substraten in dem besagten Raumbereich angeordnet sind, die
Gesamtbeschichtungsrate der Substrate. Es versteht sich, dass der Fachmann,
beispielsweise durch Ausprobieren oder Simulation, die für die Beschichtung oder eine andere Bearbeitung der Substrate in Hinblick auf Chargenzeit und Qualität optimale Position der Anregungsflächen der Elektroden zueinander und zum Pylon festlegen kann.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer a) für zumindest eine Elektrode der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode
bestehenden Gruppe und im Fall Ziffer b) für zumindest eine Elektrode der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe die Spannung separat regelbar oder steuerbar ist, womit eine bessere Anpassung des Beschichtungsplasmas an die räumlichen und dynamischen Bedingungen des Inneren der Vakuumkammer, insbesondere der Position der Anregungsflächen der Elektroden zueinander und zum Pylon, erreichbar ist.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer a) die erste, zweite und dritte Elektrode relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode bestehenden Gruppe die Flächennormalen-Vektoren der Anregungsflächen im wesentlich senkrecht zueinander stehen. Alternativ ist vorgesehen, dass im Fall Ziffer b) die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe die
Flächennormalen-Vektoren der Anregungsflächen im wesentlich senkrecht zueinander stehen. Bei diesen Ausführungsformen wird eine besonders hohe Plasmadichte erreicht, da das Verhältnis Größe Anregungsflächen zur Größe des zwischen den Anregungsflächen liegendem Volumen günstig ist.
Bevorzugt erstreckt sich zumindest einer der Anregungsflächen parallel zur Längsachse des Pylon oder weist einen Teilbereich auf, der parallel zur Längsachse des Pylon angeordnet ist.
Bevorzugt sind alle oder zumindest ein Teil der Elektroden unmittelbar an
gegenüberliegenden Kammerwänden angebracht.
Die Erfindung umfasst bei vier Elektroden zumindest die Ausführungsformen, bei denen die Elektroden so angeordnet sind, dass die erste und zweite Elektrode im Wesentlichen einander gegenüberliegend auf einer Seite einer Ebene angeordnet sind, in der die
Längsachse des Pylon liegt und die dritte und vierte Elektrode im Wesentlichen einander gegenüberliegend auf der anderen Seite der Ebene angeordnet sind.
Bevorzugt erstrecken sich die Kammerwände als ebene Flächen parallel zur Längsachse des Pylon oder weisen ebene Flächen parallel zur Längsachse des Pylon auf.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine Elektrode einem Befestigungsbereich der Vakuumkammerwand zugeordnet ist und eine Formgestaltung aufweist, die der Formgestaltung der Kammerwand in dem zugeordneten Befestigungsbereich entspricht. Dabei ist die zumindest eine Elektrode mit gegenüber der Vakuumkammer elektrisch isolierenden Befestigungsmitteln an der Vakuumkammer befestigt, derart dass die Rückseitenfläche dieser zumindest einen Elektrode einen Abstand von der Kammerwand in dem zugeordneten Befestigungsbereich der Kammerwand aufweist, der geringer ist als der Dunkelraumabstand bei bestimmungsgemäßem Betrieb der
Vorrichtung.
Um die Ausbildung von parasitären Plasmen in der Nähe einer Elektrode zu verhindern, ist bereits an sich, zum Beispiel aus der DE 41 09 619 C1 oder der EP 0 502 385 B1 bekannt, den Abstand zwischen einer Elektrode und einem anderen Objekt kleiner als den
Dunkelraumabstand zu wählen.
Der Dunkelraumabstand muss im Wesentlichen kleiner als die freie Weglänge sein, um eine Entladungskaskade zu verhindern. Die Größe des Dunkelraumabstandes ist allgemein abhängig von der Potentialdifferenz zwischen Plasma und einer an das Plasma
angrenzenden Oberfläche und dem Prozessgasdruck sowie weiteren Parametern. Bei den üblichen Betriebsparametern von Plasma-Beschichtungseinrichtungen beträgt der
Dunkelraumabstand zwischen 1 mm und mehreren Millimetern.
Üblicherweise sind die für Plattenelektroden bei Plasma-CVD_Entladungseinrichtungen verwendeten Dunkelraumabschirmungen technisch aufwendig und erhöhen die
Konstruktions-, Herstellungs- und Betriebskosten beträchtlich, da die Elektroden nicht unmittelbar an der Kammerwand befestigt sind. Im Unterschied zum Stand der Technik benötigen die Elektroden bei dieser Ausführungsform keine separate
Dunkelraumabschirmung gegenüber den Kammerwänden, da sie mit ihrer Rückseitenfläche in ihrem Befestigungsbereich der Krümmung der Kammerwand mit einem Abstand kleiner als der Dunkelraumabstand folgen. Die Ausbildung von parasitären Plasmen wird also im Bereich der Elektrode quasi automatisch verhindert.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die
Kammerwand in zumindest einem zugeordneten Befestigungsbereich eine ebene Oberfläche und die zumindest eine Elektrode eine ebene Rückseitenfläche aufweist.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest eine Elektrode als ebene Platte und die Kammerwand in dem zugeordneten
Befestigungsbereich als ebene Oberfläche ausgebildet. Bevorzugt ist insbesondere eine Ausführungsform, bei der zumindest die Wände der Vakuumkammer, an denen die
Elektroden befestigt sind, eben ausgebildet und die Elektroden als ebene Platten bzw.
Platten mit einer ebenen Rückseitenfläche ausgebildet sind.
Bevorzugt umfasst die Vakuumkammer eine erste und eine zweite, der ersten
gegenüberliegende senkrechte ebene Wand. Bevorzugt ist die Vakuumkammer als eine Art Box mit geraden Wänden und rechteckiger Grundfläche ausgebildet. Eine von der rechteckigen Form abweichend Grundfläche der Vakuumkammer ist ebenfalls von der Erfindung umfasst.
Eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die
Kammerwand in zumindest einem zugeordneten Befestigungsbereich eine gekrümmte Oberfläche und die zumindest eine Elektrode eine entsprechend dem Befestigungsbereich gekrümmte Rückseitenfläche aufweist.
Es versteht sich, dass die Krümmung der Oberflächen hier bevorzugt konkav in Bezug auf die Längsachse des Pylon ausgebildet ist, damit eine hohe Ausnutzung der Anregungsfläche der Elektrode möglich ist. Die hier verwendete Terminologie für konkav ist folgende: wenn eine Fläche in einer Umgebung eines Punktes auf derselben Seite der Tangentialebene liegt wie der Bezugspunkt oder ein Beobachter, dann ist sie relativ zum Bezugspunkt beziehungsweise zum Beobachter konkav gekrümmt. Bevorzugt ist insbesondere eine Ausführungsform, bei der zumindest die Wände der Vakuumkammer, an denen die
Elektroden befestigt sind, im Querschnitt kreisförmig oder teilkreisförmig ausgebildet und die Elektroden als im Querschnitt kreisförmig oder teilkreisförmige Platten bzw. Platten mit einer im Querschnitt kreisförmig oder teilkreisförmigen Rückseitenfläche ausgebildet sind.
Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zumindest eine Elektrode vorgesehen, deren Anregungsfläche schräg zu einer Wand der Vakuumkammer angeordnet ist. Vorteilhaft ist die Anregungsfläche der zumindest einen Elektrode in Richtung der Längsachse des Pylon orientiert. Gegenüber den vorher beschriebenen
Ausführungsformen der Erfindung ist die Befestigung der betreffenden Elektroden sowie die Ausbildung der Mittel zur Dunkelraumabschirmung hierbei im Allgemeinen aufwendiger.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass dem Pylon zusätzlich eine langgestreckte Sputter- oder Verdampfungsbeschichtungseinrichtung, insbesondere zur Metallisierung von Substraten zugeordnet ist. Hiermit ist eine integrierte Behandlung von Substraten im Batchbetrieb hinsichtlich Metallisierung und Aufbringung einer Schutz- oder anderen Funktionsschicht innerhalb einer Vakuumkammer möglich.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Sputterelement der Sputtereinrichtung oder ein Verdampferelement der
Verdampfereinrichtung in einem Bereich der Vakuumkammer angeordnet ist, der im Fall Ziffer a) zwischen zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode bestehenden Gruppe und im Fall Ziffer b) zwischen zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe angeordnet ist.
Generell können in Bereichen zwischen nebeneinander liegenden Elektroden vorteilhaft weitere Komponenten der Vorrichtung, wie beispielsweise Metallverdampfer oder
Abpumpöffnungen, angeordnet sein.
Die folgenden Ausführungsformen der Erfindung weisen eine für die Qualität der
Beschichtung und Höhe der Beschichtungsrate vorteilhafte Symmetrie der Anordnung der Elektroden auf, da den Elektroden insbesondere vorteilhaft bestimmte relative Abstände und Winkelbeziehungen zum Pylon vorgegeben werden.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer a) in Projektion auf ein senkrecht zur Längssache angeordnetes ebenes trigonales kreisförmiges Bezugssystem die erste Elektrode im ersten Segment, die zweite Elektrode im zweiten Segment und die dritte Elektrode im dritten Segment oder die erste Elektrode im ersten Segment, die zweite Elektrode im dritten Segment und die dritte Elektrode im zweiten Segment angeordnet ist, wobei die Segmente in Uhrzeigerrichtung nummeriert sind und das Bezugssystem ferner durch einen Kreis festgelegt ist, welcher die Projektion aller Elektroden umschreibt. Als Kreisradius kann der kleinste Kreisradius gewählt werden, so dass der Kreis gerade Projektion noch die Elektroden umschreibt.
Ferner kann im Fall Ziffer b) vorgesehen sein, dass in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse angeordnetes ebenes kartesisches Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten die erste Elektrode im ersten Quadranten, die zweite Elektrode im zweiten Quadranten, die dritte Elektrode im dritten Quadranten und die vierte Elektrode im vierten Quadranten angeordnet ist oder dass die Elektroden in einer der Permutationen dieser Anordnung angeordnet sind, wobei die Quadranten in
Uhrzeigerrichtung nummeriert sind und das Bezugssystem ferner dadurch festgelegt ist durch ein Quadrat, welches die Projektion aller Elektroden umschreibt. Das Quadrat kann das kleinste Quadrat sein, welches die Projektion aller Elektroden umschreibt.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer a) ein Mitglied der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode bestehenden Gruppe eine
Anregungsfläche aufweist, die eine Größe 3G aufweist, die zwischen 0,5* 3G2 und 1 ,5* 3G2 liegt, wobei 3G2 die Gesamtfläche der Anregungsflächen der beiden anderen
Mitglieder der Gruppe ist.
Dabei kann die Größe 3G im Wesentlichen gleich der Größe 3G2 sein.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer b) zwei oder drei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe Anregungsflächen mit einer Gesamtfläche von G aufweisen, wobei G zwischen 0,5* G' und 1 ,5* G' liegt, wobei G' die Gesamtfläche der Anregungsflächen der anderen
Mitglieder oder des anderen Mitglieds der Gruppe ist.
Dabei kann die Größe G im Wesentlichen gleich der Größe G' sein.
Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer a) zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode bestehenden Gruppe mit Wechselspannung mit gleicher Phase betrieben werden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass die Größe der Anregungsflächen der zwei Mitglieder in der Summe gleich der Größe der Anregungsfläche des anderen Mitglieds der Gruppe ist. Eine Ausführungsform der Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass im Fall Ziffer a) zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode bestehenden Gruppe mit einer Wechselspannung mit gleicher Phase betrieben werden.
Dabei können die beiden anderen Mitglieder der Gruppe mit einer Wechselspannung mit gleicher Phase, aber anderer Phase als die ersten zwei Mitglieder betrieben werden.
Dabei können in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse angeordnetes ebenes kartesisches Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten die ersten zwei Mitglieder im ersten und/oder zweiten Quadranten und die beiden anderen Mitglieder im dritten und/oder vierten Quadranten liegen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse angeordnetes ebenes kartesisches Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten die ersten zwei Mitglieder im ersten und/oder dritten Quadranten und die beiden anderen Mitglieder im zweiten und/oder vierten Quadranten liegen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse angeordnetes ebenes kartesisches Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten die ersten zwei Mitglieder im ersten und/oder vierten Quadranten und die beiden anderen Mitglieder im zweiten und/oder dritten Quadranten liegen. Dabei können alle Mitglieder der Gruppe im Wesentlichen gleich große Anregungsflächen aufweisen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Vakuumbehandlung von Substraten in einer
Vakuumkammer zeichnet sich dadurch aus, dass die Vakuumbehandlung mittels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt.
Eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Plasma-CVD_Entladungseinrichtung eine Behandlung der Substrate durch einen Plasma- CVD-Prozess erfolgt, insbesondere zur Aufbringung einer Top Coat-Schicht auf metallisierte Substratoberflächen.
Die Beschichtung erfolgt bevorzugt, jedoch nicht ausschließlich oder notwendiger weise, mit folgenden Verfahrensparametern:
Prozessgasdichte: 10**-3 mbar bis 10**-2 mbar Leistungsbereiche: 1 kW/m**2 bis 8kW/m**2 bezogen auf die Gesamtfläche der
Teileelektroden
Spannungsbereich: 500V bis 5kV Spitzenspannung zwischen Elektroden
Frequenz der Versorgungswechselspannung: 1 Hz bis 30MHz, bevorzugt 40KHz
Der Abstand zwischen Anregungsfläche und Substratoberfläche liegt bevorzugt im Bereich 10cm-30cm.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels der Plasma-CVD-Entladungseinrichtung eine Behandlung der Substrate mit Hilfe einer
Glimmentladung erfolgt, mit dem insbesondere eine Vorbehandlung der Substrate vor der Beschichtung erfolgen kann. Die Verfahrensparameter sind ähnlich zu wählen wie bei der Beschichtung, wobei die Glimmentladung vorzugsweise in einer Atmosphäre von Stickstoff und/oder Sauerstoff erfolgt. Allgemein ist üblicherweise bei dieser Behandlung ein Druck zwischen 1x10"3 mbar und 1x10"1mbar, bevorzugt zwischen 2x10"2 mbar und 8x10"2 mbar vorgesehen.
Im Folgenden wird die Erfindung in Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher beschrieben, denen auch unabhängig von der Zusammenfassung in den Patentansprüchen weitere Aspekte und Vorteile der Erfindung zu entnehmen sind. Gleiche oder entsprechende Elemente oder Komponenten sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Es zeigen in schematischer Darstellung:
Figur 1 a, b in Projektion auf ein senkrecht zur Längssache eines Pylons angeordnetes ebenes trigonales kreisförmiges Bezugssystem Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Pylon und drei Elektroden;
Figur 1 c in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse angeordnetes ebenes kartesisches Bezugssystem mit Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Pylon und vier Elektroden;
Figur 2a eine Querschnittsdarstellung in Draufsicht mit Komponenten einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Pylon und parallel zu den
Kammerwänden in einer Vakuumkammer angeordneten Elektroden; Figur 2b eine Querschnittsdarstellung in Draufsicht mit Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Pylon und in den Ecken von Kammerwänden in einer Vakuumkammer angeordneten Elektroden;
Figur 3 eine Darstellung einer Verschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Vakuumbeschichtung gemäß Figur 2a;
Figur 4 eine Darstellung einer weiteren Verschaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung gemäß Figur 2a;
Figur 5 eine Darstellung einer weiteren Verschaltung der erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung gemäß Figur 2a; und
Figur 6 eine Darstellung von Vergleichsergebnissen von Testbeschichtungen mit verschiedenen Vorrichtungen zur Vakuumbeschichtung.
In Figur 1 a, b sind schematisch in Projektion auf ein senkrecht zur Längssache 40 eines Pylons 41 angeordnetes ebenes trigonales kreisförmiges Bezugssystem mit gleichgroßen Segmenten I, II, III Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Elektroden 30a, 30b, 30c für zwei typische Anordnungen dargestellt. Die Segmente I, II, III sind durch den Kreisradius und die Punkte A, B, C auf der Kreislinie festgelegt.
Zur Vereinfachung sind weitere Komponenten der Vorrichtung, wie Kammerwände usw. nicht dargestellt. Es versteht sich, dass auch andere Anordnungen der Elektroden möglich sind; zum Beispiel Anordnungen, bei denen die Segmente I, II, III unterschiedlich groß sind.
Die Elektroden 30a, 30b, 30c weisen Anregungsflächen 30a1 , 30b1 , 30c1 auf die sämtlich auf den Pylon 41 orientiert sind.
Die Elektroden 30a, 30b, 32a sind relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet, dass die Anregungsflächen 30a1 , 30b1 , 32a1 paarweise durch eine geometrisch gerade Linie verbunden sind. Bei anderen Ausführungsformen sind für höchstens zwei Elektroden die jeweiligen Anregungsflächen nicht durch eine geometrisch gerade Linie miteinander verbindbar um eine Erhöhung der Gesamtplasma-CVD- Beschichtungsrate der am Pylon gehalterten Werkstücke zu erreichen. Beispielsweise können zwei Elektroden parallel zu einander ausgerichtete Anregungsflächen aufweisen. Die Elektroden 30a, 30b, 30c sind über elektrische Verbindungsleitungen 171 , 172, 173 mit einer elektrischen Leistungsversorgung 170 verbunden und werden vorzugsweise mit Wechselspannung betrieben. In Figur 1 a ist jede Elektrode 30a, 30b, 30c separat mit der Leistungsversorgung verbunden. In Figur 1 b sind zwei Elektroden 30b, 30c an einen
Anschluss der Leistungsversorgung 170 angeschlossen. In Figur 1 b werden die Elektroden 30b, 30c daher mit gleicher Phase und gleicher Amplitude betrieben.
Es versteht sich, dass auch die Elektroden 30a-30c in der Anordnung nach Figur 1 a entsprechend verschaltet sein können, so dass beispielsweise die Elektroden 30a, 30b mit gleicher Phase und Amplitude betrieben werden. Insbesondere im letzten Fall gilt: Die Anregungsflächen 30a1 , 30b1 haben vorzugsweise gleiche oder annähernd gleiche Größe. Die Anregungsfläche 30c1 hat eine Größe, die vorzugsweise gleich oder ungefähr gleich der Summe der beiden anderen Anregungsflächen 30a1 , 30b1 ist. Diese Auslegung der
Anregungsflächen kann aber auch bei anderen Anordnungen der Elektroden vorteilhaft sein.
In Figur 1 c sind in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse 40 angeordnetes ebenes kartesisches Bezugssystem Komponenten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Pylon 41 und vier Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b einer Plasma-CVD- Entladungseinrichtung dargestellt.
In dem Bezugssystem, mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten I, II, III, IV ist die erste Elektrode 31 a im ersten Quadranten I, die zweite Elektrode 31 b im zweiten Quadranten II, die dritte Elektrode 32a im dritten Quadranten III und die vierte Elektrode 32) im vierten Quadranten IV angeordnet, wobei die Quadranten I, II, III, IV in Uhrzeigerrichtung numeriert sind. Das Bezugssystem ist ein Quadrat, welches die Projektion aller Elektroden (31 a, 31 b, 32a, 32b umschreibt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Elektroden in einer der Permutationen dieser Anordnung angeordnet sind.
Das Pylon 41 ist um eine Längsachse 40 drehbar. Der Pylon hat typischerweise eine Länge von 150cm bis 200cm. In Figur 1 c sind zur Vereinfachung keine weiteren Details der Substratträgereinrichtung sowie auch keine von der Einrichtung aufgenommenen Substrate dargestellt. Zur Vereinfachung sind ferner weitere Komponenten der Vorrichtung, wie Kammerwände usw. nicht dargestellt, auf die jedoch im Zusammenhang mit Figur 2a eingegangen wird.
Die Elektroden sind aus einem geeigneten Metall gefertigt. Vorzugsweise sind Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b als ebene Platten ausgebildet, die vorzugsweise gleich oder ungefähr gleich große Anregungsflächen 31 a1 , 31 b1 , 32a1 , 32b1 aufweisen, jedoch auch
unterschiedlich groß sein können. Die Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b erstrecken sich länglich entlang der Längsachse 40 des Pylon 41 . Vorzugsweise erstrecken sich die Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b über die gesamte Länge des Pylon 41 , soweit dort Substrate gehaltert sind oder halterbar sind. Die Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b können auch selbst noch weiter unterteilt sein, wobei es sich versteht, dass die Abstände zwischen den unterteilten Elementen gering zu halten sind, um eine Inhomogenität des erzeugten Plasmas zu vermeiden.
Die erste Elektrode 31 a und die zweite Elektrode 31 b weisen zueinander orientierte
Anregungsflächen 31 a1 , 31 b1 auf, die derart angeordnet sind, dass Bereiche des Pylon 41 mit in diesen Bereichen anordenbaren Substraten sich in den zwischen den
Anregungsflächen 31 a1 , 31 b1 der ersten Elektrode 31 a und der zweiten Elektrode 31 b liegenden Raumbereich 25 erstrecken. Ebenso weisen die dritte Elektrode 32a und die vierte Elektrode 32b zueinander orientierte Anregungsflächen 34a, 34b auf, die derart angeordnet sind, dass Bereiche des Pylon 41 mit in diesen Bereichen anordenbaren Substraten sich in den zwischen den Anregungsflächen 34a, 34b der dritten Elektrode 32a und der vierten Elektrode 32b liegenden Raumbereich 26 erstrecken.
Die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung ist über in Figur 1 c nicht dargestellte Leitungen mit einer elektrischen Leistungsversorgung zur Anregung einer Plasmaentladung, zumindest in einem Bereich, in dem die Substratträgereinrichtung 41 und im Betrieb der Vorrichtung die Substrate angeordnet sind, verbunden, um eine Plasmabehandlung der Substrate zu ermöglichen. Die Verschaltung der Elektroden wird weiter unten im Text beschrieben.
In Figur 2a ist in vereinfachter Darstellung eine Vorrichtung 1 zur Vakuumbeschichtung von Substraten in einer Vakuumkammer 175 mit rechteckiger Grundfläche, vorzugsweise dreidimensionalen Substraten, beispielsweise für Anwendungen im Automotive-Bereich, Computer, Kommunikation- oder Konsumer-Elektronik oder dergleichen dargestellt. Die Substrate bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, wobei jedoch auch andere Materialien möglich sind. Die Vakuumkammer 175 umfasst Kammerwände 175a, 175b, 175c, wobei im Bereich der Kammerwand 175c sind Anschlüsse 13 für Pumpen
vorgesehen. Senkrecht im Bereich der Stirnseiten der Kammerwände 175a, 175b ist eine Ladetür 12 vorgesehen.
Die Längsachse 40 der Sputter- oder Verdampfereinrichtung 10, 10' ist vorzugsweise parallel zur Längsachse 40 ausgerichtet, wobei es sich versteht, dass auch eine Ausrichtung mit einem geringen Winkelversatz, beispielsweise von weniger als 10° von der Erfindung umfasst ist. Ferner umfasst die Erfindung Ausführungsformen, die Substratträgereinrichtungen mit Planeten-Halterungsmittel für Substrate aufweisen, die um von der Längsachse 40, um die der Pylon 41 drehbar ist, verschiedene Achsen drehbar sind.
Die Elektroden 31 a, 32a bzw.31 b, 32b sind von einander beabstandet an den einander gegenüberliegenden Kammerwänden 175a bzw. 175b angebracht.
Teilbereiche der Anregungsflächen 31 a1 , 31 b1 erstrecken sich über die Projektion des Pylon 41 auf die Kammerwände 175a bzw. 175b hinaus.
Die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung ist, wie in Figur 1 c, über in Figur 2a nicht dargestellte Leitungen mit einer elektrischen Leistungsversorgung zur Anregung einer Plasmaentladung, zumindest in einem Bereich, in dem die Substratträgereinrichtung 41 und im Betrieb der Vorrichtung die Substrate angeordnet sind, verbunden, um eine Plasmabehandlung der Substrate zu ermöglichen. Die Verschaltung der Elektroden wird weiter unten im Text beschrieben.
Die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung kann zur Vorbehandlung der Substratoberflächen und/ oder zur Plasmabeschichtung, insbesondere mittels Plasma-CVD ausgebildet sein. Insbesondere kann ferner ein Einlass für Reaktionsgase, beispielsweise
Hexamethyldisiloxan (HMDSO) vorgesehen sein.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner, neben nicht dargestellten Komponenten wie
Zuführeinrichtungen für Prozessgase, parallel zur Längsachse 40 langgestreckte
Sputtereinrichtungen 10, 10', die an gegenüberliegenden Kammerwänden 175a, 175b zwischen den beabstandeten Elektroden 31 a und 32a bzw. 31 b und 32b angeordnet sind. Andere Positionen der Sputtereinrichtungen 10, 10' oder von Verdampfungseinrichtungen sind ebenfalls möglich.
Statt der dargestellten Sputtereinrichtungen 10, 10' können bei einer Verdampfervorrichtung auch langgestreckte Verdampfereinrichtungen vorgesehen sein, üblicherweise mit einer Anzahl von entlang einer nicht dargestellten Längsachse angeordneten
Verdampferelementen, die beispielsweise harfenartig in einer rahmenartigen Konstruktion mit langgestreckten Trägerelementen angeordnet sind. Bevorzugt ist die Befüllung der Verdampferelemente mit Aluminiumdraht. Bei Erwärmung, beispielsweise als Ergebnis eines Durchleitens eines elektrischen Stroms, verdampft das Metall, so dass Metalldämpfe aus dem Bereich der Verdampferbank austreten und in den umgebenden Raum diffundieren und sich auf den Werkstücken niederschlagen. Die Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b sind mittels elektrisch isolierenden Befestigungsmitteln in ihren zugeordneten Befestigungsbereichen an den Vakuumkammerwänden 175a, 175b befestigt. Die Rückseitenflächen der Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b weisen dabei einen Abstand von der Kammerwand 175a, 175b in dem zugeordneten Befestigungsbereich auf, der geringer ist als der Dunkelraumabstand bei bestimmungsgemäßem Betrieb der
Vorrichtung. In der dargestellten Ausführungsform sind Rückseitenflächen und
Befestigungsbereich als ebene korrespondierende Flächen ausgebildet. Es versteht sich, dass auch Ausführungsformen mit gekrümmten Flächen der Rückseitenflächen und den Kammerwänden von der Erfindung erfasst werden. Beispiele hierfür sind Vakuumkammern mit zylinderförmiger oder ovaler Grundfläche.
In Figur 2b ist in einer Schnittdarstellung eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Vakuumbeschichtung von Substraten mit zwei Doppelelektroden mit schräg in den Ecken einer Vakuumkammer 175 angeordneten
Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b und einem Pylon 41 mit einer Längsachse 40 dargestellt. Die Elektroden 32a, 32b können bewegbar sein, um den Pylon 41 einfach in die Vakuumkammer 175 hinein oder aus der Vakuumkammer 175 hinaus zu transportieren. Gegenüber der Ausführungsform der Figur 2a ist die Befestigung der Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b sowie die Ausbildung der Mittel zur Dunkelraumabschirmung hier aufwendiger. Andererseits erhält man eine bessere Ausnutzung des zum Packaging zur Verfügung stehenden Raums.
Figuren 3 - 5 zeigen Darstellungen einer Verschaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Vakuumbeschichtung gemäß Figur 2 mit parallel an den Wänden der Vakuumkammer angeordneten Elektroden. Ferner sind auch Vorrichtungen mit zumindest einer schräg zu den Wänden der Vakuumkammer orientierten Elektrode, wie in Figur 2b dargestellt, sowie mit Verschaltungen der Elektroden wie in den Figuren 3 bis 5 dargestellt, von der Erfindung umfasst. Auch Zwischenpositionen der Elektroden relativ zu den Wänden, zu einander und zum Pylon sind erfindungsgemäß mit den nachfolgend dargestellten Verschaltungen der Elektroden von der Erfindung umfasst.
Nach Figur 3 ist eine elektrische Leistungsversorgung 170 zur Anregung der
Plasmaentladung zwischen den Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b vorgesehen. Die Anregung der Plasmaentladung erfolgt durch Anlegung zumindest einer Spannung an die erste, zweite, dritte und/oder vierte Elektrode 31 a, 31 b, 32a, 32b. Dazu umfasst die elektrische
Leistungsversorgung 170 vorzugsweise einen oder mehrere Generatoren zur Erzeugung elektrischer Leistung, ein Anpassungsnetzwerk sowie einen Sender zur Ankopplung der elektrischen Leistung an die Doppelelektroden. Die Ankopplung erfolgt über elektrische Verbindungsleitungen 161 , 162, 163 und 164, die mit der Leistungsversorgung 170 sowie den Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b verbunden sind. Vorzugsweise wird elektrische Spannung mit definierter Frequenz, Amplitude und Phase an die erste, zweite, dritte und/oder vierte Elektrode 31 a, 31 b, 32a, 32b angelegt. Bevorzugt sind ist die
Leistungsversorgung 170 so ausgelegt, dass Frequenz, Amplitude und Phase der elektrischen Leistung für jede Elektrode 31 a, 31 b, 32a, 32b einzeln steuerbar oder regelbar sind. Entsprechend sind die Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b über elektrische
Verbindungsleitungen 161 , 162, 163 und 164 mit Anschlüssen 170a - 170d der
Leistungsversorgung 170 verbunden.
Bevorzugt ist, wie auch bei den Ausführungsformen der noch folgenden Figuren 4 und 5, eine Verschaltung der Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b auf floatendem Potential vorgesehen, wobei also keine der Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b mit Masse elektrisch verbunden ist. Die Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b sind also gegenüber der Vakuumkammer 175
beziehungsweise anderen elektrischen Massepunkten elektrisch isoliert.
In Figur 3, wie auch bei den Ausführungsformen der noch folgenden Figuren 4 und 5, illustrieren die Pfeile die vereinfachte Verteilung der elektrischen Felder im Plasma -freien Fall sowie die momentane Polarität der Elektroden 31 a, 31 b, 32a, 32b bei bevorzugtem Betrieb der Vorrichtung. Die Pfeile zeigen dabei von einem Ort von niedrigeren zu einem Ort mit höherem Potential und entsprechen vereinfacht betrachtet einer Bewegungsrichtung von negativen Ladungsträgern zwischen derartigen Orten. Insbesondere werden in der
Darstellung der Figur 3, die Elektroden 31 a und 32b sowie die Elektroden 32a und 31 b mit Spannung gleicher Phase, optional auch gleicher Amplitude betrieben. In diesem Fall sind die Elektroden 31 a und 32b an einem gemeinsamen elektrischen Anschluss der
Leistungsversorgung 170 und die Elektroden 32a und 31 b an einem gemeinsamen elektrischen Anschluss der Leistungsversorgung 170 angeschlossen.
Die elektrische Leistungsversorgung 170 ist in Figur 3 insbesondere derart ausgelegt, dass die erste Elektrode 31 a Gegenpol zur zweiten und vierten Elektrode 31 b, 32b und die dritte Elektrode 32a Gegenpol zur zweiten und vierten Elektrode 31 b, 32b ist. In diesem Text wird unter Gegenpol einer ersten Elektrode eine zweite Elektrode verstanden, die auf einem höheren Potential liegt als die erste Elektrode, insbesondere also eine andere Polarität aufweist. Bei Wechselspannung bezieht sich diese Definition auf das momentane Potential beziehungsweise die momentane Polarität zu einem bestimmten Zeitpunkt.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die elektrische
Leistungsversorgung 170 derart ausgelegt sind, dass die Elektroden 31 a, 32a
beziehungsweise 31 b, 32b mit Spannung gleicher Phase, optional auch gleicher Amplitude betrieben werden. Anders ausgedrückt, ist die erste Elektrode 31 a Gegenpol zur zweiten und vierten Elektrode 31 b, 32b und die dritte Elektrode 32a Gegenpol zur zweiten und vierten Elektrode 31 b, 32b.
Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die elektrischen Leistungsversorgung 170 derart ausgelegt, dass die Elektroden 31 a, 31 b beziehungsweise 32a, 32b mit Spannung gleicher Phase, optional auch gleicher Amplitude betrieben werden. Anders ausgedrückt ist die erste Elektrode 31 a Gegenpol zur vierten Elektrode 32b und die dritte Elektrode 32a Gegenpol zur zweiten Elektrode 31 b.
Die Erfindung ermöglicht eine signifikante Erhöhung der Plasma-CVD-Beschichtungsrate gegenüber bestehenden Anlagen bei Einsatz gleicher Menge an Reaktivgas und gleicher Plasmaleistung. Hierzu zeigt Figur 6 die Ergebnisse K, L und M von Testbeschichtungen mit verschiedenen Vorrichtungen zur Vakuumbeschichtung, wobei K, L die Ergebnisse für Anlagen mit zwei Elektroden und M die Ergebnisse mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit vier Elektroden, in einer Anordnung wie in Figur 2a bezeichnet. Dargestellt sind Ergebnisse für die Dicke der abgeschiedenen Schichten für die Abscheidung von plasmapolymerisiertem Hexamethyldisiloxan (HMDSO) auf Aluminium-Substraten bei einem Reaktivgasfluss von l OOsccm HMDSO innerhalb von 150 sec. und ansonsten gleichen Prozessparametern. Erkennbar ist die Verdoppelung der Schichtdicke bei der Erfindung. Die Qualität der Beschichtung war in allen Fällen gleich.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung
Sputterbeschichtungseinrichtung
' Verdampfungsbeschichtungseinrichtung
Ladetür
Anschlüsse
Substratträgereinrichtung
Raumbereich
Raumbereich
Raumbereich
a Elektrode
a1 Anregungsfläche
b Elektrode
b1 Anregungsfläche
c Elektrode
c1 Anregungsfläche
d Verbindungslinie zwischen Kanten der Elektroden 30b und 30ce Verbindungslinie zwischen Kanten der Elektroden 30b und 30ca erste Elektrode
a1 Anregungsfläche
b zweite Elektrode
b1 Anregungsfläche
a dritte Elektrode
a1 Anregungsfläche
b vierte Elektrode
b1 Anregungsfläche
Längsachse
Pylon
1 elektrische Verbindungsleitung
2 elektrische Verbindungsleitung
3 elektrische Verbindungsleitung
4 elektrische Verbindungsleitung
0 elektrische Leistungsversorgung
0a Anschluss
0b Anschluss
1 elektrische Verbindungsleitung 172 elektrische Verbindungsleitung
173 elektrische Verbindungsleitung
175 Vakuumkammer
175a,b,c Kammerwand
I Teilbereich in Bezugssystem
II Teilbereich in Bezugssystem
III Teilbereich in Bezugssystem
A, B, C Teilungspunkte in trigonalen Bezugssystem
K, L, M Messwerte von Plasma-Beschichtungsanlagen

Claims

Neue Patentansprüche
Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung von Substraten in einer Vakuumkammer (175) mit
- einer Substratträgereinrichtung (21 ) mit einem um eine Längsachse (40) drehbaren Pylon (41 ) mit Halterungsmitteln für Substrate und
- einer dem Pylon (41 ) zugeordneten Plasma-CVD-Entladungseinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass
- die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung mehr als zwei plattenförmige
Anregungsflächen aufweisende Elektroden umfasst, deren Anregungsflächen sämtlich auf den Pylon (41 ) orientiert sind und
- eine Leistungsversorgungseinrichtung zur Anregung einer Plasmaentladung, mittels zumindest einer an wenigsten zwei der Elektroden angelegten elektrischen Spannung vorgesehen ist, wobei das angeregte Plasma zumindest Teile des Pylon (41 ) und an diesen anordenbaren Substraten beaufschlagt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung eine Gruppe von zumindest drei
plattenförmigen Elektroden aufweist, wobei
- eine erste Elektrode (30a) mit einer ersten Anregungsfläche (30a1 ), eine
zweite Elektrode (30b) mit einer zweiten Anregungsfläche (30b1 ) und eine dritte Elektrode (30c) mit einer dritten Anregungsfläche (30c1 ) vorgesehen ist, wobei die Anregungsflächen (30a1 , 30b1 , 30c1 ) sämtlich auf den Pylon (41 ) orientiert sind und
- eine Leistungsversorgungseinrichtung (170) zur Anregung einer
Plasmaentladung, mittels zumindest einer an wenigsten zwei der Elektroden (30a, 30b, 30c) angelegten elektrischen Spannung vorgesehen ist, wobei das angeregte Plasma zumindest Teile des Pylon (41 ) und an diesen
anordenbaren Substraten beaufschlagt,
oder
b) die Plasma-CVD-Entladungseinrichtung eine Gruppe von zumindest vier
plattenförmigen Elektroden aufweist, wobei - eine erste Elektrode (30a) mit einer ersten Anregungsfläche (30a1 ), eine zweite Elektrode (31 b) mit einer zweiten Anregungsfläche (31 b1 ), eine dritte Elektrode (32a) mit einer dritten Anregungsfläche (32a1 ) und eine vierte Elektrode (32b) mit einer vierten Anregungsfläche (32b1 ) vorgesehen ist, wobei die Anregungsflächen (30a1 , 31 b1 , 32a1 , 32b1 ) sämtlich auf den Pylon (41 ) orientiert sind,
- wobei eine Leistungsversorgungseinrichtung (170) zur Anregung einer
Plasmaentladung mittels zumindest einer an wenigstens zwei der Elektroden (31 a, 31 b, 32a, 32b) angelegten Spannung vorgesehen ist, wobei das angeregte Plasma zumindest Teile des Pylon (41 ) und an diesen anordenbaren Substraten beaufschlagt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2 Ziffer a), dadurch gekennzeichnet, dass die erste,
zweite und dritte Elektrode (30a, 30b, 30c) relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass die Vorrichtung bei einer gegebenen Plasmaleistung mit einer höheren Beschichtungsrate der Substrate betreibbar ist, als der maximalen Beschichtungsrate der Substrate bei nur zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 30c) bestehenden Gruppe in der Vakuumkammer (175).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 Ziffer b), dadurch gekennzeichnet, dass,
die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode (31 a, 30b, 32a, 32b) relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass die Vorrichtung bei einer gegebenen Plasmaleistung mit einer höheren Beschichtungsrate der Substrate betreibbar ist, als der maximalen Beschichtungsrate der Substrate bei nur zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe in der Vakuumkammer (175).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall Ziffer a) die erste, zweite und dritte Elektrode (30a, 30b, 32a) relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für höchstens zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 32a) bestehenden Gruppe die Anregungsflächen (30a1 , 30b1 , 32a1 ) dieser Mitglieder nicht durch eine geometrisch gerade Linie verbindbar sind oder
im Fall Ziffer b) die erste, zweite, dritte und vierte Elektroden (31 a, 31 b, 32a, 32b) relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für höchstens drei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe die Anregungsflächen (31 a1 , 31 b1 , 32a1 , 32b1 ) dieser Mitglieder nicht durch eine geometrisch gerade Linie verbindbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
- im Fall Ziffer a) die erste, zweite und dritte Elektrode (30a, 30b, 30c) relativ
zueinander und zum Pylon (41 ) in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 30c) bestehenden Gruppe zumindest Teilbereiche des Pylon (41 ) mit in diesen Bereichen anordenbaren Substraten sich in den zwischen den Anregungsflächen (30a1 , 30b1 , 30c1 ) der zumindest zwei Mitglieder liegenden Raumbereich (30e) erstrecken, oder
- dass im Fall Ziffer b) die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) relativ zueinander und zum Pylon (41 ) in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe zumindest Teilbereiche des Pylon (41 ) mit in diesen Bereichen
anordenbaren Substraten sich in den zwischen den Anregungsflächen (31 a1 , 31 b1 , 32a1 , 32b1 ) der zumindest zwei Mitglieder liegenden Raumbereich (25, 26) erstrecken.
7. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die zumindest eine Spannung eine Wechselspannung, vorzugsweise mit definierter Frequenz, Amplitude oder Phase, oder eine gepulste Spannung, vorzugsweise mit definierter Pulsfrequenz oder Amplitude, ist.
8. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass soweit zurückbezogen auf Ziffer a) für zumindest eine
Elektrode (30a, 30b, 30c) der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 30c) bestehenden Gruppe und soweit zurückbezogen auf Ziffer b) für zumindest eine Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe die Spannung separat regelbar oder steuerbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
- im Fall Ziffer a) die erste, zweite und dritte Elektrode (30a, 30b, 30c) relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet sind, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 30c) bestehenden Gruppe die Flächennormalen-Vektoren der
Anregungsflächen (30a1 , 30b1 , 30c1 ) im wesentlich senkrecht zueinander stehen,
- im Fall Ziffer b) die erste, zweite, dritte und vierte Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) relativ zueinander in einer derartigen geometrischen Konfiguration angeordnet ist, dass für zumindest zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe die Flächennormalen- Vektoren der Anregungsflächen (31 a1 , 31 b1 , 32a1 ) im wesentlich senkrecht zu einander stehen,
10. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass
- im Fall Ziffer a) zumindest eine Elektrode (30a, 30b, 32a) der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 30c, 32b) bestehenden Gruppe und
- im Fall Ziffer b) zumindest eine Elektrode (31 a, 31 b, 30c, 32b) der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe
- einem Befestigungsbereich der Vakuumkammerwand (175a, 175b) zugeordnet ist und eine Formgestaltung aufweist, die der Formgestaltung der Kammerwand (175a, 175b) in dem zugeordneten Befestigungsbereich entspricht,
- wobei die zumindest eine Elektrode mit gegenüber der Vakuumkammer elektrisch isolierenden Befestigungsmitteln an der Vakuumkammer (175) befestigt ist, derart dass die Rückseitenfläche dieser zumindest einen Elektrode einen Abstand von der Kammerwand (175a, 175b) in dem zugeordneten Befestigungsbereich der Kammerwand (175a, 175b) aufweist, der geringer ist als der Dunkelraumabstand bei bestimmungsgemäßem Betrieb der Vorrichtung.
1 1 . Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammerwand (175a, 175b) in zumindest einem zugeordneten Befestigungsbereich eine ebene Oberfläche und die zumindest eine Elektrode eine ebene Rückseitenfläche aufweist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Kammerwand (175a, 175b) in zumindest einem zugeordneten Befestigungsbereich eine gekrümmte Oberfläche und die zumindest eine Elektrode eine entsprechend dem Befestigungsbereich gekrümmte Rückseitenfläche aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine dem Pylon (41 ), vorzugsweise zur Metallisierung der Substrate, zugeordnete Sputter- oder
Verdampferbeschichtungseinrichtung (10, 10') umfasst.
14. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sputterelement der Sputtereinrichtung (10) oder ein Verdampferelement der Verdampfereinrichtung (10') in einem Bereich der Vakuumkammer (175) angeordnet ist, der im Fall Ziffer a) zwischen zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (31 a, 30b, 30c, 32b) bestehenden Gruppe und im Fall Ziffer b) zwischen zwei Mitgliedern der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 30c, 32b) bestehenden Gruppe angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall Ziffer a) in Projektion auf ein senkrecht zur Längssache (40) angeordnetes ebenes trigonales kreisförmiges Bezugssystem die erste Elektrode (30a) im ersten Segment (I), die zweite Elektrode (30b) im zweiten Segment (II) und die dritte Elektrode (30c) im dritten Segment (III) oder die erste Elektrode (30a) im ersten Segment (I), die zweite Elektrode (30b) im dritten Segment (III) und die dritte Elektrode (30c) im zweiten Segment (II) angeordnet ist, wobei die Segmente (I, II, III) in Uhrzeigerrichtung nummeriert sind und das Bezugssystem ferner durch den kleinsten Kreis festgelegt ist, welcher die Projektion aller Elektroden (30a, 30b, 30c) umschreibt.
16. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall b) in Projektion auf ein in einer senkrecht zur
Längsachse (40) angeordnetes ebenes kartesisches Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten (I, II, III, IV) die erste Elektrode (31 a) im ersten Quadranten (I), die zweite Elektrode (31 b) im zweiten Quadranten (II), die dritte Elektrode (32a) im dritten Quadranten (III) und die vierte Elektrode (32b) im vierten Quadranten (IV) angeordnet ist, oder dass die Elektroden in einer der
Permutationen dieser Anordnung angeordnet sind, wobei die Quadranten (I, II, III, IV) in Uhrzeigerrichtung nummeriert sind und das Bezugssystem ferner dadurch festgelegt ist durch das kleinste Quadrat, welches die Projektion aller Elektroden (31 a, 31 b, 32a, 32b) umschreibt.
17. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall Ziffer a) ein Mitglied der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 30c) bestehenden Gruppe eine Anregungsfläche aufweist, die eine Größe 3G aufweist, die zwischen 0,5* 3G2 und 1 ,5* 3G2 liegt, wobei 3G2 die Gesamtfläche der Anregungsflächen der beiden anderen Mitglieder der Gruppe ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe 3G im Wesentlichen gleich der Größe 3G2 ist.
19. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall Ziffer b) zwei oder drei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe Anregungsflächen mit einer Gesamtfläche von G aufweisen, wobei G zwischen 0,5* G' und 1 ,5* G' liegt, wobei G' die Gesamtfläche der Anregungsflächen der anderen Mitglieder oder des anderen Mitglieds der Gruppe ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe G im
Wesentlichen gleich der Größe G' ist.
21 . Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall Ziffer a) zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten und dritten Elektrode (30a, 30b, 30c) bestehenden Gruppe mit Wechselspannung mit gleicher Phase betrieben werden.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Größe der
Anregungsflächen der zwei Mitglieder in der Summe gleich der Größe der
Anregungsfläche des anderen Mitglieds der Gruppe ist.
23. Vorrichtung nach einem der auf Anspruch 2 folgenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass im Fall Ziffer b) zwei Mitglieder der aus der ersten, zweiten, dritten und vierten Elektrode (31 a, 31 b, 32a, 32b) bestehenden Gruppe mit einer Wechselspannung mit gleicher Phase betrieben werden.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden anderen Mitglieder der Gruppe mit einer Wechselspannung mit gleicher Phase, aber anderer Phase als die ersten zwei Mitglieder betrieben werden.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse (40) angeordnetes ebenes kartesisches
Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten (I, II, III, IV) die ersten zwei Mitglieder im ersten und/oder zweiten Quadranten und die beiden anderen Mitglieder im dritten und/oder vierten Quadranten liegen.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse (40) angeordnetes ebenes kartesisches
Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten (I, II, III, IV) die ersten zwei Mitglieder im ersten und/oder dritten Quadranten und die beiden anderen Mitglieder im zweiten und/oder vierten Quadranten liegen.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass in Projektion auf ein in einer senkrecht zur Längsachse (40) angeordnetes ebenes kartesisches
Bezugssystem mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten Quadranten (I, II, III, IV) die ersten zwei Mitglieder im ersten und/oder vierten Quadranten und die beiden anderen Mitglieder im zweiten und/oder dritten Quadranten liegen.
28. Vorrichtung nach Anspruch 25 bist 27, dadurch gekennzeichnet, dass alle Mitglieder der Gruppe im Wesentlichen gleich große Anregungsflächen aufweisen.
29. Verfahren zur Vakuumbeschichtung von Substraten in einer Vakuumkammer (175), dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumbeschichtung mittels einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche erfolgt.
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