WO2024017631A1 - Beschichtungsanlage und verfahren zum target-austausch - Google Patents

Beschichtungsanlage und verfahren zum target-austausch Download PDF

Info

Publication number
WO2024017631A1
WO2024017631A1 PCT/EP2023/068474 EP2023068474W WO2024017631A1 WO 2024017631 A1 WO2024017631 A1 WO 2024017631A1 EP 2023068474 W EP2023068474 W EP 2023068474W WO 2024017631 A1 WO2024017631 A1 WO 2024017631A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
target
coating system
dark room
support plate
assembled unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/068474
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Ludwig
Andreas Ruppel
Ralf HEILAND
Original Assignee
Singulus Technologies Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Singulus Technologies Ag filed Critical Singulus Technologies Ag
Publication of WO2024017631A1 publication Critical patent/WO2024017631A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3435—Target holders (includes backing plates and endblocks)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/3441—Dark space shields
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
    • H01J37/345—Magnet arrangements in particular for cathodic sputtering apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a coating system for coating substrates using cathode sputtering and a method for replacing a target in such a coating system.
  • the target material of the cathode When coating using cathode sputtering, the target material of the cathode must be changed at regular intervals due to the sputtering process taking place on the target.
  • the target alone cannot usually be removed because it is connected to a so-called target back plate or target support plate.
  • the target is usually surrounded by a grounded dark room or by a so-called dark room shield.
  • the target and the components surrounding it are usually very heavy and must be mounted on a chamber element of the system, for example hanging on the chamber lid or chamber wall.
  • work below the cathode must be avoided for safety reasons. The work should generally be able to be carried out by one person. Easy access to the target and the components surrounding it as well as simple assembly are desired.
  • the industry requires a simple, quick and safe changing process in order to keep system downtimes as short as possible.
  • the target support plate is screwed to the target using screws against insulators mounted in the coating chamber.
  • the dark room shield is then placed over the target support plate and fixed to the coating chamber with screws. Before the final fixation, the dark room shielding must be aligned with respect to the target.
  • the present invention is directed to a coating system for coating substrates using cathode sputtering.
  • the coating system has at least one magnet system with one or more magnets, a dark room shield, a target and a target support plate (or target back plate), with the dark room shield, target and target support plate forming a pre-assembled unit (without a magnet system) which is integrated into the as a unit Coating system (including magnet system) can be introduced and replaced as a unit, with the target and dark room shielding being electrically isolated from each other.
  • the coating system also has a connection mechanism with which the pre-assembled unit (without magnet system) can be attached to the coating system (including magnet system). The connection mechanism is attached to or interacts with the dark room shield.
  • the combination of target and target support plate is also referred to below as the “cathode”.
  • the pre-assembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate allows for easy handling and safe assembly of the unit, so that the exchange of the target material in the coating system according to the invention can take place quickly and without long interruptions.
  • the connecting mechanism preferably has one (or more) eccentric shaft(s).
  • the eccentric shaft can have a tube or a round rod with one or more eccentrically designed inner sections, with at least one opening for receiving a connecting element being provided on each of the eccentrically designed inner sections.
  • the dark room shielding or a section of the coating system to which the pre-assembled unit can be attached preferably has one or several connecting elements which are suitable for engaging with the eccentric shaft, in particular with its opening(s).
  • a rotation of the eccentric shaft preferably causes the unit consisting of dark room shielding, target and target support plate to move in the direction of the magnet system and to be held in a defined position. In particular, rotation of the eccentric shaft causes the unit consisting of dark room shielding, target and target support plate to be clamped against a section of the chamber, for example a chamber lid or a chamber wall.
  • connection mechanism can be arranged in the process area (i.e. in the vacuum), so that no additional breakthroughs are required.
  • the eccentric shaft can be driven directly manually without the need for a motor or other components.
  • the pre-assembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate also has positioning sleeves and / or clamping bolts.
  • the pre-assembled unit can be moved to the coating system using an auxiliary device, for example. This auxiliary device is then guided over a stop, placed on the coating chamber and the pre-assembled unit is lifted there.
  • Two positioning pins for example screwed to the chamber cover, enter the positioning sleeves of the pre-assembled unit during the lifting process and align them precisely in the coating chamber.
  • the clamping bolts mounted on the dark room shield for example, dip into the eccentric shaft of the connecting mechanism.
  • four clamping bolts can be immersed in two eccentric shafts with eccentric-shaped cutouts. By turning the two eccentric shafts, the clamping bolts are clamped to the eccentric shafts.
  • the dark room shielding is braced against a chamber element, for example the chamber lid or a chamber wall. Spring elements mounted on the dark room shielding are pressed against the chamber lid when clamped and ensure defined contact and potential equalization with respect to the chamber. Using one or more screws This ensures defined contact between the power connection and the target back plate as well as pressing of the sealing rings.
  • the auxiliary device can now be removed.
  • the alignment between the target and the dark room shield can be carried out at the workplace before service at the coating system. This reduces the service time on the system and enables service work to be significantly simplified and shortened, thereby increasing the production capability of the system.
  • the preassembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate preferably has a longitudinal extent, with the eccentric shaft extending along this longitudinal extent. This makes it possible to easily adapt the coating system according to the invention to different target lengths.
  • the eccentric shaft preferably enables a maximum stroke of at most 10 mm, more preferably at most 5 mm and particularly preferably at most 2 mm.
  • the eccentric shaft can preferably be rotated directly manually.
  • the coating system preferably has a vacuum area that can be evacuated for a coating process, with the connection mechanism being located completely within the vacuum area.
  • the vacuum area must be opened to enable manual operation of the connection mechanism.
  • the magnet system can be moved in three spatial directions with respect to the pre-assembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate and optionally tilted relative to the pre-assembled unit. This makes it possible Align the magnet system specifically with regard to the target.
  • the coating system also preferably has a connecting section via which electricity and/or coolant are supplied into the pre-assembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate. At least one additional screw connection is preferably provided in the area of this connecting section.
  • the breakthrough for the connection media is preferably outside the coating zone.
  • the media connection block is mounted on the chamber in an insulating manner and is located in the area of the opening for the connection media.
  • the connection is preferably designed to be flat, so that only a small installation stroke or eccentric stroke is required.
  • the present invention further relates to a method for replacing a target in a coating system as described above.
  • the pre-assembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate is first detached from the rest of the coating system by operating the connection mechanism.
  • the pre-assembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate is then removed from the coating system.
  • a new pre-assembled unit consisting of dark room shielding, target and target support plate can be introduced into the coating system and the pre-assembled unit can be attached to the remaining coating system by operating the connection mechanism.
  • the connecting mechanism preferably has an eccentric shaft, wherein the loosening and fastening of the pre-assembled unit is carried out by rotating the eccentric shaft, preferably manually, by rotating an actuating section of the eccentric shaft preferably by a maximum of 330 °, more preferably by a maximum of 180 °.
  • Figure 1 a perspective view of a section of an inventive coating system
  • Figure 2 a cross section through Figure 1 (inverted);
  • Figure 3 a schematic cross-sectional view showing the working principle of the
  • Figure 4 a schematic cross-sectional view showing the working principle of the
  • Figure 5 a cross section through Figure 1 (inverted).
  • Figure 6 a longitudinal section through a section of a coating system according to a particularly preferred embodiment.
  • FIGS. 1, 2 and 5 show corresponding cross-sectional views.
  • the preassembled unit according to the invention consisting of dark room shielding 4, target 8a and target support plate 8b can be seen in FIGS. 1, 2 and 5.
  • Target 8a and target support plate 8b together form the cathode 8.
  • this preassembled unit can be introduced into the coating system as a unit and exchanged as a unit, with cathode 8 (consisting of target 8a and target support plate 8b) and dark room shield 4 being electrically insulated from one another.
  • the coating system (otherwise not shown) also has a connection mechanism by means of which the pre-assembled unit consisting of dark room shielding 4, target 8a and target support plate 8b can be attached to a component of the coating system, this connection mechanism being able to be attached to the dark room shielding 4, or but interacts with the dark room shield 4.
  • this connecting mechanism has two eccentric shafts 2 which extend along the longitudinal extent of the pre-assembled unit. In the embodiment shown, these two eccentric shafts 2 are each rotatably mounted in bearing blocks 14.
  • the eccentric shaft 2 can be a tube or round rod with one or more eccentrics trained inner sections 2a, with at least one opening for receiving a connecting element, for example a bolt 3, being provided on each of the eccentrically designed inner sections 2a.
  • a connecting element for example a bolt 3
  • These bolts 3 can, as shown in Figures 3 and 4, dip into these openings, so that turning the eccentric shaft 2 in the direction of the arrow in Figure 3 ensures that the bolts 3 in Figure 3 upwards due to the eccentrically designed inner profile 2a to be pulled.
  • this movement presses the pre-assembled unit consisting of dark room shielding 4, target 8a and target support plate 8b in the direction of the magnet system 7 of the coating system.
  • positioning bolts 13 are provided, which can be inserted into corresponding positioning sleeves 16 in the pre-assembled unit.
  • the pre-assembled unit is preferably attached to the coating system manually by rotating the eccentric shafts 2, for example using the actuating element 2b (see Figures 3 and 4).
  • the chamber wall 6 of the vacuum chamber 1 extends between the magnet system 7 on the one hand and the pre-assembled unit consisting of dark room shielding 4, target 8a and target support plate 8b on the other hand.
  • the dashed line in Figure 5 forms an imaginary dividing line between atmospheric pressure on the one hand and vacuum on the other.
  • the connection mechanism according to the invention ie in particular the eccentric shaft 2 is therefore located within the vacuum in the process area, so that no additional openings are required.
  • the entire target attachment including the eccentric shaft and actuating element is in a vacuum. In this way, vacuum leaks can be avoided.
  • only the actuating element 2b of the eccentric shaft 2 could extend into the range of atmospheric pressure.
  • the clamping takes place outside the target area and does not penetrate the process chamber. Therefore, a seal to the atmospheric region is not necessary for the clamping mechanism and the influences on the magnetic field are reduced to a minimum.
  • Figure 2 shows a cross-sectional view through the part of the coating system that contains the feed
  • the media connection block 10 for the media lies separately outside the process area and is separated from the target 8a.
  • the connection for the power and water connection as well as the vacuum and atmosphere seal between the cathode and the chamber is made with the screw

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Substraten mittels Kathodenzerstäubung sowie ein Verfahren zum Austausch eines Targets in einer solchen Beschichtungsanlage.

Description

Beschichtungsanlage und Verfahren zum Target-Austausch
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Substraten mittels Kathodenzerstäubung sowie ein Verfahren zum Austausch eines Targets in einer solchen Beschichtungsanlage.
Bei der Beschichtung mittels Kathodenzerstäubung muss das Target-Material der Kathode in regelmäßigen Abständen aufgrund des am Target stattfindenden Zerstäubungsprozesses gewechselt werden. Das Target allein lässt sich in der Regel nicht ausbauen, da es mit einer sogenannten Targetrückplatte oder Target-Stützplatte verbunden ist. Zudem wird das Target in der Regel von einem auf Masse liegenden Dunkelraum bzw. von einer sogenannten Dunkelraumabschirmung umgeben. Das Target und die dieses umgebenden Komponenten haben in der Regel ein hohes Gewicht und müssen an einem Kammerelement der Anlage montiert werden, beispielsweise hängend an Kammerdeckel oder Kammerwand montiert werden. Arbeiten unterhalb der Kathode müssen aus Sicherheitsgründen jedoch vermieden werden. Auch sollte die Arbeit in der Regel von einer Person ausgeführt werden können. Dabei ist ein einfacher Zugang zum Target und den dieses umgebenden Komponenten sowie eine einfache Montage erwünscht. Die Industrie verlangt einen einfachen, schnellen und sicheren Wechselvorgang, um Stillstandszeiten der Anlage möglichst kurz zu halten.
Gemäß der heute üblichen Lösung wird die Target-Stützplatte mit Target über Schrauben gegen in der Beschichtungskammer montierte Isolatoren verschraubt. Anschließend wird die Dunkelraumabschirmung über die Target-Stützplatte gesetzt und mit Schrauben an der Beschichtungskammer fixiert. Vor der endgültigen Fixierung muss dabei die Dunkelraumabschirmung noch in Bezug auf das Target ausgerichtet werden.
Beispiele für Beschichtungsanlagen mit austauschbaren Targets sind beispielsweise in der US 6,494,999 Bl, DE 197 32 002 Al, DE 4 133 564 Al, DE 25 13 216 Al, DE 22 53 879 A und DE 195 25 007 Al beschrieben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beschichtungsanlage mit einer Target- Konstruktion bereitzustellen, die einen einfachen, schnellen und sicheren Wechsel des Target- Materials ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch eine Beschichtungsanlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Ferner richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zum Austausch eines Targets in einer solchen Beschichtungsanlage.
Dementsprechend richtet sich die vorliegende Erfindung auf eine Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Substraten mittels Kathodenzerstäubung. Die Beschichtungsanlage weist mindestens ein Magnetsystem mit einem oder mehreren Magneten, eine Dunkelraumabschirmung, ein Target und eine Target-Stützplatte (oder Targetrückplatte) auf, wobei Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte eine vormontierte Einheit (ohne Magnetsystem) bilden, die als Einheit in die Beschichtungsanlage (inkl. Magnetsystem) eingebracht und als Einheit ausgetauscht werden kann, wobei Target und Dunkelraumabschirmung elektrisch voneinander isoliert sind. Die Beschichtungsanlage weist ferner einen Verbindungsmechanismus auf, mithilfe dessen die vormontierte Einheit (ohne Magnetsystem) an der Beschichtungsanlage (inkl. Magnetsystem) befestigt werden kann. Der Verbindungsmechanismus ist an der Dunkelraumabschirmung angebracht oder interagiert mit der Dunkelraumabschirmung. Die Kombination aus Target und Target-Stützplatte wird nachfolgend auch als „Kathode" bezeichnet.
Die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte erlaubt eine einfache Handhabung und sichere Montage der Einheit, sodass der Austausch des Target- Materials in der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage schnell und ohne große Unterbrechungszeiten vonstattengehen kann.
Bevorzugt weist der Verbindungsmechanismus eine (oder mehrere) Exzenterwelle(n) auf. Die Exzenterwelle kann ein Rohr oder einen Rundstab mit einem oder mehreren exzentrisch ausgebildeten Innenabschnitten aufweisen, wobei an jedem der exzentrisch ausgebildeten Innenabschnitte mindestens eine Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements vorgesehen ist. Bevorzugt weist die Dunkelraumabschirmung oder ein Abschnitt der Beschichtungsanlage, an der die vormontierte Einheit befestigt werden kann, ein oder mehrere Verbindungselemente auf, die dazu geeignet sind, mit der Exzenterwelle, insbesondere mit deren Öffnung(en) in Eingriff zu treten. Bevorzugt bewirkt eine Drehung der Exzenterwelle, dass die Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte in Richtung des Magnetsystems bewegt und in einer definierten Position gehalten wird. Insbesondere bewirkt eine Drehung der Exzenterwelle, dass die Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte gegen einen Abschnitt der Kammer, bspw. einen Kammerdeckel oder eine Kammerwand, verspannt wird.
Die Lösung basierend auf der Exzenterwelle macht die Handhabung der vormontierten Einheit noch einfacher und sicherer. Insbesondere lässt sich bei dieser Lösung der Verbindungsmechanismus im Prozessbereich (d.h. im Vakuum) anordnen, sodass keine zusätzlichen Durchbrüche erforderlich sind. Die Exzenterwelle kann direkt manuell angetrieben werden, ohne dass hierfür ein Motor oder andere Bauteile erforderlich wären.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage weist die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte ferner Positionierhülsen und/oder Klemmbolzen auf. Die vormontierte Einheit lässt sich beispielsweise über eine Hilfsvorrichtung an die Beschichtungsanlage fahren. Diese Hilfsvorrichtung wird dann über einen Anschlag geführt, an der Beschichtungskammer platziert und die vormontierte Einheit dort angehoben. Zwei beispielweise am Kammerdeckel verschraubte Positionierstifte tauchen während des Hubvorgangs in die Positionierhülsen der vormontierten Einheit ein und richten diese genau in der Beschichtungskammer aus. Kurz vor Beendigung des Hubvorgangs tauchen die beispielsweise an der Dunkelraumabschirmung montierten Klemmbolzen in die Exzenterwelle des Verbindungsmechanismus ein. Beispielsweise können vier Klemmbolzen in zwei Exzenterwellen mit exzenterförmigen Ausfräsungen eintauchen. Durch Drehen der beiden Exzenterwellen werden die Klemmbolzen mit den Exzenterwellen verklemmt. Dadurch wird die Dunkelraumabschirmung gegen ein Kammerelement, bspw. den Kammerdeckel oder eine Kammerwand, verspannt. An der Dunkelraumabschirmung montierte Federelemente werden beim Verspannen gegen den Kammerdeckel verpresst und sorgen für einen definierten Kontakt und einen Potentialausgleich gegenüber der Kammer. Mittels einer oder mehrerer Schrauben werden dabei ein definierter Kontakt zwischen dem Stromanschluss und der Target-Rückplatte sowie ein Verpressen der Dichtungsringe gewährleistet. Die Hilfsvorrichtung kann nun entfernt werden.
Durch das Vorsehen einer vormontierten Einheit kann die Ausrichtung zwischen Target und Dunkelraumabschirmung vor dem Serviceeinsatz an der Beschichtungsanlage am Arbeitsplatz erfolgen. Dies reduziert die Servicezeit an der Anlage und ermöglich eine deutliche Vereinfachung und Verkürzung der Servicearbeiten und erhöht dadurch die Produktionsfähigkeit der Anlage.
Anstelle der oben geschilderten Anordnung wäre auch ein invertierter Aufbau denkbar, in der die Klemmbolzen in der Beschichtungskammer montiert sind und die Exzenterwellen an der Dunkelraumabschirmung befestigt sind.
Bevorzugt weist die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target- Stützplatte eine Längserstreckung auf, wobei sich die Exzenterwelle entlang dieser Längserstreckung erstreckt. Dadurch ist eine einfache Anpassung der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage an unterschiedliche Target-Längen möglich.
Die Exzenterwelle ermöglicht bevorzugt einen Maximalhub von höchstens 10 mm, stärker bevorzugt höchstens 5 mm und besonders bevorzugt höchstens 2 mm. Bevorzugt kann die Exzenterwelle direkt manuell gedreht werden.
Bevorzugt weist die Beschichtungsanlage einen Vakuumbereich auf, der für einen Beschichtungsprozess evakuierbar ist, wobei sich der Verbindungsmechanismus vollständig innerhalb des Vakuumbereichs befindet. Bevorzugt muss der Vakuumbereich geöffnet werden, um eine manuelle Bedienung des Verbindungsmechanismus zu ermöglichen.
Bevorzugt kann das Magnetsystem bzgl. der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte in drei Raumrichtungen bewegt und optional gegenüber der vormontierten Einheit verkippt werden. Hierdurch lässt sich das Magnetsystem gezielt im Hinblick auf das Target ausrichten.
Die Beschichtungsanlage weist ferner bevorzugt einen Verbindungsabschnitt auf, über den Strom und/oder Kühlmittel in die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte zugeführt werden. Bevorzugt ist im Bereich dieses Verbindungsabschnittes mindestens eine zusätzliche Schraubverbindung vorgesehen. Der Durchbruch für die Anschlussmedien liegt bevorzugt außerhalb der Beschichtungszone. Der Medienanschlussblock ist an der Kammer isolierend montiert und befindet sich im Bereich des Durchbruchs der Anschlussmedien. Die Anbindung ist bevorzugt flach ausgestaltet, sodass nur ein geringer Einbauhub bzw. Exzenterhub erforderlich ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Austausch eines Targets in einer Beschichtungsanlage wie oben beschrieben. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target- Stützplatte von der übrigen Beschichtungsanlage mittels Bedienens des Verbindungsmechanismus gelöst. Anschließend wird die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte aus der Beschichtungsanlage entnommen. Nun kann eine neue vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte in die Beschichtungsanlage eingebracht werden und die vormontierte Einheit an der übrigen Beschichtungsanlage mittels Bedienens des Verbindungsmechanismus befestigt werden.
Bevorzugt weist der Verbindungsmechanismus eine Exzenterwelle auf, wobei das Lösen und Befestigen der vormontierten Einheit durch Drehen der Exzenterwelle, bevorzugt manuell, erfolgt, indem ein Betätigungsabschnitt der Exzenterwelle bevorzugt um maximal 330°, stärker bevorzugt um maximal 180°, gedreht wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Figur 1: eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage;
Figur 2: einen Querschnitt durch Figur 1 (invertiert);
Figur 3: eine schematische Querschnittsansicht, die das Arbeitsprinzip der
Exzenterwelle verdeutlicht;
Figur 4: eine schematische Querschnittsansicht, die das Arbeitsprinzip der
Exzenterwelle verdeutlicht;
Figur 5: einen Querschnitt durch Figur 1 (invertiert); und
Figur 6: einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt einer Beschichtungsanlage gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform.
In Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausschnitts einer Beschichtungsanlage gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu sehen. Die Figuren 2 und 5 zeigen entsprechende Querschnittsansichten. Insbesondere ist in den Figuren 1, 2 und 5 die erfindungsgemäße vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung 4, Target 8a und Target-Stützplatte 8b zu sehen. Target 8a und Target-Stützplatte 8b bilden gemeinsam die Kathode 8 aus. Diese vormontierte Einheit kann erfindungsgemäß als Einheit in die Beschichtungsanlage eingebracht und als Einheit ausgetauscht werden, wobei Kathode 8 (bestehend aus Target 8a und Target-Stützplatte 8b) und Dunkelraumabschirmung 4 elektrisch voneinander isoliert sind. Die (ansonsten nicht dargestellte) Beschichtungsanlage weist ferner einen Verbindungsmechanismus auf, mithilfe dessen die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung 4, Target 8a und Target-Stützplatte 8b an einer Komponente der Beschichtungsanlage befestigt werden kann, wobei dieser Verbindungsmechanismus an der Dunkelraumabschirmung 4 angebracht sein kann, oder aber mit der Dunkelraumabschirmung 4 interagiert. In der Ausführungsform gemäß den Figuren 1, 2 und 5 weist dieser Verbindungsmechanismus zwei Exzenterwellen 2 auf, die sich entlang der Längserstreckung dervormontierten Einheit erstrecken. In der dargestellten Ausführungsform sind diese beiden Exzenterwellen 2 jeweils in Lagerblöcken 14 drehbar gelagert.
Das Prinzip dieser Exzenterwellen 2 ist in den Figuren 3 und 4 schematisch veranschaulicht.
Die Exzenterwelle 2 kann als Rohr oder Rundstab mit einem oder mehreren exzentrisch ausgebildeten Innenabschnitten 2a ausgebildet sein, wobei an jedem der exzentrisch ausgebildeten Innenabschnitte 2a mindestens eine Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements, beispielsweise eines Bolzens 3, vorgesehen ist. Diese Bolzen 3 können, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, in diese Öffnungen eintauchen, sodass ein Verdrehen der Exzenterwelle 2 in Richtung des Pfeils in Figur 3 aufgrund des exzentrisch ausgebildeten Innenprofils 2a dafür sorgt, dass die Bolzen 3 in Figur 3 nach oben gezogen werden. Dementsprechend führt in der Ausführungsform gemäß den Figuren 1, 2 und 5 eine entsprechende Drehung der Exzenterwelle 2 dazu, dass die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung 4, Target 8a und Target-Stützplatte 8b radial zum Zentrum/Mittelachse der Exzenterwelle, d.h. in Richtung auf die beiden Lagerblöcke 14, gezogen wird.
Wie aus Figur 6, die weiteren Komponenten der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage zeigt, deutlich wird, wird durch diese Bewegung die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung 4, Target 8a und Target-Stützplatte 8b in Richtung des Magnetsystems 7 der Beschichtungsanlage gepresst. Um eine korrekte Positionierung der vormontierten Einheit in Bezug auf das Magnetsystem 7 zu erleichtern, sind Positionierbolzen 13 vorgesehen, die in entsprechende Positionierhülsen 16 in der vormontierten Einheit eintauchen können.
Die Befestigung der vormontierten Einheit an der Beschichtungsanlage erfolgt bevorzugt manuell durch Drehen der Exzenterwellen 2, beispielsweise mithilfe des Betätigungselements 2b (vgl. Figuren 3 und 4).
In der Schnittansicht gemäß Figur 5 ist nochmals die Positionierung der vormontierten Einheit in Bezug auf das Magnetsystem 7 zu erkennen. Ferner sind Kühlkanäle 5 zur Kühlung der Stützplatte 8a zu sehen sowie Isolatoren 9, die das Target 8a und die Target-Stützplatte 8b elektrisch von der Dunkelraumabschirmung 4 isolieren.
In Figur 5 ist auch ein Teil der Vakuumkammer 1 der Beschichtungsanlage abgebildet. Wie deutlich zu erkennen ist, erstreckt sich die Kammerwand 6 der Vakuumkammer 1 zwischen dem Magnetsystem 7 einerseits und der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung 4, Target 8a und Target-Stützplatte 8b andererseits. Mit anderen Worten bildet die gestrichelte Linie in Figur 5 eine gedachte Trennlinie zwischen Atmosphärendruck einerseits und Vakuum andererseits. Der erfindungsgemäße Verbindungsmechanismus, d.h. insbesondere die Exzenterwelle 2, befindet sich somit innerhalb des Vakuums im Prozessbereich, sodass keine zusätzlichen Durchbrüche benötigt werden. Mit anderen Worten befindet sich die komplette Targetbefestigung inkl. Exzenterwelle und Betätigungselement im Vakuum. Auf diese Weise lassen sich Vakuumleckagen vermeiden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform könnte sich auch lediglich das Betätigungselement 2b der Exzenterwelle 2 in den Bereich des Atmosphärendrucks erstrecken. Die Klemmung erfolgt außerhalb des Targetbereichs und durchdringt nicht die Prozesskammer. Daher ist eine Dichtung zum Atmosphärenbereich für den Klemm-Mechanismus nicht notwendig und die Einflüsse auf das Magnetfeld sind auf ein Minimum reduziert.
Figur 2 zeigt eine Querschnittsansicht durch den Teil der Beschichtungsanlage, der die Zufuhr
10 für das Kühlmedium sowie den Strom aufweist. Zu erkennen sind insbesondere eine Befestigungsschraube 11 und die Isolatoren 12 für die Stromzuführung. Dementsprechend liegt der Medienanschlussblock 10 für die Medien separat außerhalb des Prozessbereichs und ist vom Target 8a getrennt. Die Verbindung für den Leistungs- und Wasseranschluss sowie die Vakuum- und Atmosphärendichtung zwischen Kathode und Kammer wird mit der Schraube
11 sichergestellt.

Claims

Ansprüche Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Substraten mittels Kathodenzerstäubung mit mindestens einem Magnetsystem, einer Dunkelraumabschirmung, einem Target und einer Target-Stützplatte, wobei Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte eine vormontierte Einheit bilden, die als Einheit in die Beschichtungsanlage eingebracht und als Einheit ausgetauscht werden kann, wobei Target und Dunkelraumabschirmung elektrisch voneinander isoliert sind, wobei die Beschichtungsanlage ferner einen Verbindungsmechanismus aufweist, mit Hilfe dessen die vormontierte Einheit an der Beschichtungsanlage befestigt werden kann, und wobei der Verbindungsmechanismus an der Dunkelraumabschirmung angebracht ist oder mit der Dunkelraumabschirmung interagiert. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsmechanismus eine Exzenterwelle aufweist. Beschichtungsanlage nach Anspruch 2, wobei die Exzenterwelle ein Rohr oder einen Rundstab mit einem oder mehreren exzentrisch ausgebildeten Innenabschnitten aufweist, wobei an jedem der exzentrisch ausgebildeten Innenabschnitte mindestens eine Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements vorgesehen ist. Beschichtungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Dunkelraumabschirmung oder ein Abschnitt der Beschichtungsanlage, an der die vormontierte Einheit befestigt werden kann, ein oder mehrere Verbindungselemente aufweist, die dazu geeignet sind, mit der Exzenterwelle, insbesondere mit deren Öffnung(en), in Eingriff zu treten. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei eine Drehung der Exzenterwelle bewirkt, dass die Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte in Richtung des Magnetsystems bewegt und in einer definierten Position gehalten wird. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte eine Längserstreckung aufweist und wobei sich die Exzenterwelle entlang dieser Längserstreckung erstreckt. Beschichtungsanlage nach einem Ansprüche 2 bis 6, wobei die Exzenterwelle einen Maximalhub von höchstens 10 mm, bevorzugt höchstens 5 mm und besonders bevorzugt höchstens 2 mm ermöglicht. Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei die Exzenterwelle direkt manuell gedreht werden kann. Beschichtungsanlage nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die
Beschichtungsanlage einen Vakuumbereich aufweist, der für einen
Beschichtungsprozess evakuiert ist, und wobei sich der Verbindungsmechanismus vollständig innerhalb des Vakuumbereichs befindet. Beschichtungsanlage nach Anspruch 6, wobei der Vakuumbereich geöffnet werden muss, um eine manuelle Bedienung des Verbindungsmechanismus zu ermöglichen. Beschichtungsanlage nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Dunkelraumabschirmung und der Verbindungsmechanismus vom Target elektrisch isoliert sind. Beschichtungsanlage nach einem dervorigen Ansprüche, wobei das Magnetsystem bzgl. der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte in drei Raumrichtungen bewegt und optional gegenüber der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte verkippt werden kann. Beschichtungsanlage nach einem der vorigen Ansprüche, wobei die Beschichtungsanlage ferner einen Verbindungsabschnitt aufweist, über den Strom und/oder Kühlmittel in die vormontierte Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte zugeführt werden, wobei bevorzugt im Bereich dieses Verbindungsabschnittes mindestens eine zusätzliche Schraubverbindung vorgesehen ist. Verfahren zum Austausch eines Targets in einer Beschichtungsanlage nach einem der vorigen Ansprüche, wobei das Verfahren aufweist:
Lösen der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target- Stützplatte von der übrigen Beschichtungsanlage mittels Bedienens des Verbindungsmechanismus;
Entnehmen der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target- Stützplatte aus der Beschichtungsanlage;
Einbringen einer neuen vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte in die Beschichtungsanlage; und
Befestigen der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target- Stützplatte an der übrigen Beschichtungsanlage mittels Bedienens des Verbindungsmechanismus. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der Verbindungsmechanismus eine Exzenterwelle aufweist und wobei das Lösen und Befestigen der vormontierten Einheit aus Dunkelraumabschirmung, Target und Target-Stützplatte durch Drehen der Exzenterwelle, bevorzugt manuell, erfolgt, indem ein Betätigungsabschnitt der Exzenterwelle bevorzugt um maximal 330°, stärker bevorzugt um maximal 180°, gedreht wird.
PCT/EP2023/068474 2022-07-21 2023-07-05 Beschichtungsanlage und verfahren zum target-austausch WO2024017631A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022002669.4 2022-07-21
DE102022002669.4A DE102022002669A1 (de) 2022-07-21 2022-07-21 Beschichtungsanlage und Verfahren zum Target-Austausch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024017631A1 true WO2024017631A1 (de) 2024-01-25

Family

ID=87196362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/068474 WO2024017631A1 (de) 2022-07-21 2023-07-05 Beschichtungsanlage und verfahren zum target-austausch

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022002669A1 (de)
WO (1) WO2024017631A1 (de)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3730568A (en) * 1971-03-15 1973-05-01 F Giovannetti Connector
DE2253879A1 (de) 1971-10-14 1974-05-09 Materials Research Corp Vorrichtung zum aufbringen von filmschichten mittels materialzerstaeubung durch ionenbeschuss
DE2513216A1 (de) 1974-05-10 1975-11-13 Airco Inc Verfahren zur beschichtung eines substrats
DE4110809A1 (de) * 1991-04-04 1992-10-08 Wuerth Adolf Gmbh & Co Kg Moebelverbindungsbeschlag
JPH04311568A (ja) * 1991-04-09 1992-11-04 Ulvac Japan Ltd スパッタリング蒸発源装置
DE4133564A1 (de) 1991-10-10 1993-04-15 Leybold Ag Vorrichtung zur loesbaren befestigung eines targets oder targetgrundkoerpers auf der kathodenhalterung
DE19525007A1 (de) 1995-03-09 1997-01-09 Leybold Ag Kathodenanordnung für eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines Targets
US5620577A (en) * 1993-12-30 1997-04-15 Viratec Thin Films, Inc. Spring-loaded mount for a rotatable sputtering cathode
DE19732002A1 (de) 1997-07-25 1999-01-28 Leybold Systems Gmbh Magnetronkathode für eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines Targets
US6494999B1 (en) 2000-11-09 2002-12-17 Honeywell International Inc. Magnetron sputtering apparatus with an integral cooling and pressure relieving cathode
US20090123222A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-14 Grace Chance Enterprise Co., Ltd. Detachable connector assembly
US20150203960A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Applied Materials, Inc Target retaining apparatus
US20200381226A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-03 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3730568A (en) * 1971-03-15 1973-05-01 F Giovannetti Connector
DE2253879A1 (de) 1971-10-14 1974-05-09 Materials Research Corp Vorrichtung zum aufbringen von filmschichten mittels materialzerstaeubung durch ionenbeschuss
DE2513216A1 (de) 1974-05-10 1975-11-13 Airco Inc Verfahren zur beschichtung eines substrats
DE4110809A1 (de) * 1991-04-04 1992-10-08 Wuerth Adolf Gmbh & Co Kg Moebelverbindungsbeschlag
JPH04311568A (ja) * 1991-04-09 1992-11-04 Ulvac Japan Ltd スパッタリング蒸発源装置
DE4133564A1 (de) 1991-10-10 1993-04-15 Leybold Ag Vorrichtung zur loesbaren befestigung eines targets oder targetgrundkoerpers auf der kathodenhalterung
US5620577A (en) * 1993-12-30 1997-04-15 Viratec Thin Films, Inc. Spring-loaded mount for a rotatable sputtering cathode
DE19525007A1 (de) 1995-03-09 1997-01-09 Leybold Ag Kathodenanordnung für eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines Targets
DE19732002A1 (de) 1997-07-25 1999-01-28 Leybold Systems Gmbh Magnetronkathode für eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines Targets
US6494999B1 (en) 2000-11-09 2002-12-17 Honeywell International Inc. Magnetron sputtering apparatus with an integral cooling and pressure relieving cathode
US20090123222A1 (en) * 2007-11-14 2009-05-14 Grace Chance Enterprise Co., Ltd. Detachable connector assembly
US20150203960A1 (en) * 2014-01-17 2015-07-23 Applied Materials, Inc Target retaining apparatus
US20200381226A1 (en) * 2019-05-28 2020-12-03 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022002669A1 (de) 2024-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3413701C2 (de) Vorrichtung zum Halten von abschmelzenden Elektroden für Lichtbogen-Bedampfungsvorrichtung
EP1752557B1 (de) Vakuumbeschichtungsanlage mit motorisch angetriebener Drehkathode
DE9210964U1 (de) Einrichtung zum Spannen und Justieren von biegsamen Druckplatten auf Plattenzylindern von Rotationsdruckmaschinen
EP0463227B1 (de) Katodenzerstäubungsvorrichtung
EP1316411B1 (de) Rotor für eine Tablettenpresse
DE2254855C3 (de) Vorrichtung zur Bildung eines Überzuges auf Oberflächen von Werkstücken
EP1214158A2 (de) Vorrichtung zum auf- und abziehen einer stützwalzen-lagereinheit
DE102020122499B4 (de) Umsteller mit dem Aufbau eines keilförmigen Kontakts
EP2241441B1 (de) Vorrichtung zum Bearbeiten einer Materialbahn zwischen zwei gegenläufig antreibbaren Arbeitswalzen
WO2024017631A1 (de) Beschichtungsanlage und verfahren zum target-austausch
DE102016120704B4 (de) Drehtisch mit Drehwellenstützvorrichtung
EP0719640A1 (de) Zylinder einer Rotationsdruckmaschine
CH688043A5 (de) Vakuumbehandlungsanlage und Ventilanordnung.
EP1322474A1 (de) Lagerung für zylinder oder trommeln in druckmaschinen
EP0350596B1 (de) Vorrichtung zum Begrenzen und Justieren des Schaltweges bei Armaturen
DE3150792A1 (de) Ventil
DE10204217A1 (de) Vakumschaltröhre für einen elektrischen Schalter
EP2389240B1 (de) Vakuumkammer für beschichtungsanlagen und verfahren zum herstellen einer vakuumkammer für beschichtungsanlagen
EP2627933B1 (de) Dichtungsanordnung
EP1907597B1 (de) Vorrichtung zum einspannen und positionieren eines verdampferschiffchens
BE1024054B1 (de) Lageranordnung zum drehbaren Lagern einer Elektrode und Elektrodenanordnung
DE2422036A1 (de) Vorrichtung zum aufbringen einer zugkraft auf eine hohlwelle
DE102014115280B4 (de) Magnetronanordnung
WO2023174620A1 (de) Beschichtungsmodul mit verbesserter kathodenanordnung
EP0614759A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Verstellen von Druckzylindern

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23739206

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1