DE102005001334C5

DE102005001334C5 - Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage

Info

Publication number: DE102005001334C5
Application number: DE200510001334
Authority: DE
Inventors: Olaf 01328 Gawer; Jochen 01309 Krause; Hans-Christian 01689 Hecht; Dietmar Dr. 01328 Schulze
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2011-07-14
Anticipated expiration: 2025-01-12
Also published as: DE102005001334B4; WO2006074625A1; DE102005001334A1

Abstract

Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage, gebildet aus einem kanalartigen und evakuierbarem Anlagengehäuse, in welchem ausschließlich durch eine, sich in den Innenraum erstreckende, rechtwinklig zu den Gehäuseaußenwänden angeordnete Zwischenwand oder mehrere solcher Zwischenwände Kompartments derart abgeteilt sind, dass das zu beschichtende Substrat in einer Transportebene mittels eines Transportsystems durch das Anlagengehäuse hindurch bewegbar ist, und in dessen oberer und/oder unterer Gehäuseaußenwand mit Deckeln verschließbare Öffnungen ausgebildet sind, wobei an einem Deckel eine in eine Kompartment ragende Beschichtungsquelle montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand oder die Zwischenwände an einem Deckel montiert und durch die Öffnung, welche der Deckel verschließt, aus dem Anlagengehäuse entnehmbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage, gebildet aus einem kanalartigen und evakuierbaren Anlagengehäuse, in welchem durch zumindest eine, sich in den Innenraum erstreckende, rechtwinklig zu den Gehäuseaußenwänden angeordnete Zwischenwand Kompartments derart abgeteilt sind, dass das zu beschichtende Substrat in einer Transportebene mittels eines Transportsystems durch das Anlagengehäuse hindurch bewegbar ist, und in dessen oberer und/oder unterer Gehäuseaußenwand mit Deckeln verschließbare Öffnungen ausgebildet sind, wobei an einem Deckel eine in eine Kompartment ragende Beschichtungsquelle montiert ist.
Derartige Vakuumbeschichtungsanlagen dienen zur ein- oder beidseitigen Beschichtung flacher Substrate. Zu diesem Zweck weist die Vakuumbeschichtungsanlage bei einseitiger Beschichtung auf einer Seite des Substrats oder bei gleichzeitig realisierter beidseitiger Beschichtung auf beiden Seiten des Substrats Magnetrons mit Magnetronumgebung als Beschichtungsquellen auf. Mittels Zwischenwänden, welche ein- oder beidseitig des Substrats bis nahezu an das Substrat in den Innenraum der Anlage hineinragen, ist die Vakuumbeschichtungsanlage in zwei in Transportrichtung aufeinander folgende Kompartments unterteilt. Die Kompartments lassen sich entweder direkt über einen am Kompartment vorhandenen Vakuumanschluss oder indirekt über eine Saugöffnung in der Zwischenwand evakuieren.
Die Anzahl und die Anordnung der entweder der Beschichtung, der Evakuierung, der Gasseparation oder anderen Zwecken dienenden Kompartments innerhalb einer Vakuumbeschichtungsanlage variiert entsprechend der herzustellenden Schicht oder Schichtsysteme. Die Eigenschaften eines Schichtsystems werden dabei von der Art und der Reihenfolge der Einzelschichten bestimmt und sind sehr differenziert einstellbar. Bei einem komplexen Schichtsystem, dessen Einzelschichten unter deutlich voneinander abweichenden Beschichtungsparametern und Beschichtungsatmosphären aufzutragen sind, haben die Beschichtungsanlagen häufig enorme Dimensionen, insbesondere sofern dies in einem einzigen Durchlauf erfolgen soll. Um den anlagentechnischen Aufwand zu verringern und dennoch im Rahmen der vorhandenen Anlage flexibel auf die Anforderungen an die Schichtsysteme reagieren zu können, wird die Konditionierung der einzelnen, vorhandenen Kompartments einer Vakuumbeschichtungsanlage variierbar gestaltet.
Neben den Möglichkeiten der Umrüstung einer Vakuumbeschichtungsanlage ist jedoch der dafür erforderliche Aufwand ein weiterer, wesentlicher Gesichtspunkt. Jeder Arbeitsgang im Inneren der Anlage ist zeitaufwendig und bringt Verunreinigungen der Beschichtungsatmosphäre mit sich, die sich in der Anlaufphase bis zur Einstellung stabiler Beschichtungsparameter widerspiegeln.
Solche, umrüstbare Beschichtungsanlagen sind in den deutschen Offenlegungsschriften 197 33 940 und 197 36 318 beschrieben. In beiden Schriften sind längserstreckte Anlagen offenbart, die durch feste Querschotts in mehrere Abschnitte unterteilt sind. Diese Querschotts weisen Öffnungen auf, durch welche das Substrat durch die Anlage transportiert wird, sowie Ausnehmungen, welche durch verstellbare Leitbleche zu einem Kompartment hin verschlossen werden können, um so das eine oder das andere benachbarte Kompartment zu evakuieren. Zu diesem Zweck ist in der Beschichtungsanlage gemäß der DE 197 33 940 A1 stets mittig über einem Querschott eine Vakuumpumpe angeschlossen, die durch variable Gestaltung der Saugräume beide benachbarte Abteilungen evakuieren kann. In der Beschichtungsanlage gemäß DE 197 36 318 A1 hingegen sind am Anfang und am Ende jeder der durch das Querschott gebildeten Abteilungen je eine Vakuumpumpe angeschlossen, jedoch die beiden unmittelbar benachbarten Pumpen gegeneinander versetzt, um die Länge der Abteilung zu verringern.
Das weiteren weist in beiden Anlagen jeder zwischen zwei Querschotts gebildete Abschnitt der Vakuumbeschichtungsanlage in seiner oberen Außenwandung eine Öffnung auf, welche von einem demontierbaren Rahmen eingefasst und mit einem Deckel dicht verschließbar ist. An dem Rahmen sind Wandteile und Arme derart befestigt, das sie zum einen die Abschnitte der Anlage in Kompartments unterteilen und zum anderen die für die Kathodenumgebung notwendigen Teile und Aggregate aufnehmen können, wie beispielsweise Kühlmittelrohre, die Prozessgasführung, Blenden und Abschirmungen oder zumindest Teile davon. An dem Deckel wiederum sind die Kathoden montierbar. Mit dieser Konstruktion werden die Kathoden mit dem Deckel entnommen und die Kathodenumgebung sowie die weiteren Wandteile sind mit dem Rahmen demontierbar.
In beiden Vakuumbeschichtungsanlagen erweist es sich als sehr nachteilig, dass die Abfolge der Abschnitte durch die Querschotts unveränderlich ist, so dass insbesondere in einer vorhandenen Anlage die Anzahl der in einem Durchgang realisierbaren Teilschichten begrenzt sind. Ferner gestaltet sich die Montage und Demontage des Rahmens, welcher die gesamten Innenaufbauten eines Beschichtungskompartments zu tragen hat, als kompliziert.
Auch in der Beschichtungsanlage, welche in der DE 195 40 255 A1 offenbart ist und in der auf jede Beschichtungsabteilung eine Evakuierungsabteilung mit Sauföffnungen in beide benachbarte Beschichtungsabteilungen folgt, ist die Abfolge der Abteilungen unveränderlich. In der DE 195 40 053 A1 sind zwar die zwei zur Beschichtung verwendeten Kathoden in verschiedenen Abteilungen der in eine Vielzahl davon unterteilten Beschichtungsanlage einsetzbar, jedoch sind die Trennwände zwischen den Abteilungen wiederum und somit die Anzahl der Abteilungen fixiert.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein System von Kompartments einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage anzugeben, das in seiner Anzahl und seinen Abmessungen flexibel den Anforderungen verschiedenster ein- und beidseitiger Beschichtungsprozesse zu gestalten ist und dabei eine stabile, differenzierbare und prozessoptimierte Beschichtungsatmosphäre gewährleistet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zwischenwand zur Abtrennung der Kompartments an einem Deckel montiert und durch die Öffnung, welche der Deckel verschließt, aus dem Anlagengehäuse entnehmbar ist.
Erfindungsgemäß wird das kanalartige Anlagengehäuse ausschließlich durch die nichtstationären, an Deckeln befestigten Zwischenwände in die einzelnen Kompartments unterteilt, ohne dass durch feste Einbauten Zwänge in der Unterteilung entstehen. Dies bietet den großen Vorteil, eine einzelne, bestehende Anlage flexibel durch den Anwender selbst zu konditionieren, um sowohl auf wechselnde Anforderungen an ein Schichtsystem als auch auf Weiterentwicklungen reagieren zu können.
Mit der Unterteilung allein durch die an den Deckeln montierten Zwischenwände wird das Prinzip, dass ein genügend großer Strömungswiderstand den Ausgleich benachbarter Atmosphären verhindert, nicht nur für den Bereich genutzt, in welchem das Substrat durch die Anlage hindurch bewegt wird, sondern auch dort, wo die Zwischenwand an die seitlichen Außenwandungen des Anlagengehäuses stößt oder auch ein geringer Abstand zwischen der Zwischenwand und Außenwandung vorhanden ist.
Ebenso ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung von zwei, in Transportrichtung nacheinander angeordneten oder auch von vier, einen Raum umfassenden Zwischenwänden möglich, ein kleineres Kompartment vollständig mit den an einem Deckel montierten Zwischenwänden zu bilden, so das dessen maximale Größe durch die Deckelabmessungen bestimmt ist. Mit solch einem Kompartment lässt sich ein Platz sparendes Evakuierungskompartment oder auch ein Beschichtungskompartment mit gegebenenfalls geringerem Abschirmungsaufwand realisieren.
Darüber hinaus ist auch eine weitere Unterteilung insbesondere in unmittelbar aneinander grenzende Evakuierungskompartments möglich, wobei das erste dieser Kompartments ein, in Transportrichtung betrachtet, vorheriges und das zweite ein nachfolgendes Beschichtungskompartment eigenständig evakuieren kann. Diese getrennte Evakuierung bietet hinsichtlich der Leistung und der Stabilität Vorteile bei gleichzeitig minimalem Platzbedarf. So wird es auch möglich, in einer bestehenden Vakuumbeschichtungsanlage die anlagentechnischen Voraussetzungen für das Einfügen einzelner, zusätzlicher Teilschichten zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Montage einer oder mehrerer Zwischenwände am Deckel gestattet es selbstverständlich auch, in Vakuumbeschichtungsanlagen, deren Konstruktion die beidseitige Beschichtung von Substraten vorsieht, die Bildung der verschiedensten Kompartments mittels der nichtstationären Zwischenwände sowohl oberhalb als auch unterhalb des Substrats vorzunehmen.
Sofern entsprechend weiterer besonders vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung die Zwischenwand am Deckel lösbar montiert ist und/oder die Zwischenwand eine Saugöffnung aufweist, welche günstiger Weise auch verschließbar sein kann, können einzelne Deckel individuell den technischen Erfordernissen angepasst werden. Damit steht dem Anwender gewissermaßen ein Baukastensystem zur Verfügung, mit dem ein leeres Anlagengehäuse seinen Anforderungen entsprechend vor Ort zu vervollständigen ist.
Für die Erfüllung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabenstellung ist es auch dienlich, dass die Zwischenwand an dem Deckel montiert ist, welcher auch die Magnetronkathode trägt. In einem solchermaßen gebildeten Beschichtungskompartment sind die weiteren, erforderlichen Einbauten der Magnetronumgebung ebenfalls am Deckel oder auch an den Zwischenwänden selbst montierbar, so dass mit den Aufbauten des Deckels ein eigenständiges Beschichtungskompartment gebildet ist, das nahezu vollständig außerhalb der Anlage montiert und anschließend in das Anlagengehäuse eingelassen werden kann.
Aufgrund der beschriebenen verschiedensten möglichen Gestaltungen des komplettierten Deckels ist es selbstverständlich, dass für die wesentlichen Kombinationsmöglichkeiten der Aufbauten am Deckel dessen Konstruktion entsprechend angepasst ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist an der dem Deckel gegenüberliegenden Ende der Zwischenwand eine sich parallel zur Transportebene erstreckende Trennwand montiert, so dass auch Gasseparationskompartments in das Kompartmentsystem eingefügt werden können, wobei es darüber hinaus dienlich ist, wenn diese Trennwand Saugöffnungen aufweist. Diese Saugöffnungen können, ebenso wie die Saugöffnungen in den Zwischenwänden auch verschließbar ausgeführt sein. Durch diese parallel zur Transportebene und damit zum Substrat angeordnete Trennwand wird in unmittelbarer Umgebung des Substrats ein Kanal geschaffen, der als Strömungswiderstand fungiert und somit einen Ausgleich der Atmosphären der benachbarten Kompartments verhindert.
Von Vorteil ist es ebenso, wenn die Breite der Zwischenwand und/oder die Breite der Trennwand einstellbar sind. Damit können Zwischenwände auch durch kleinere Öffnung in der Außenwandung der Vakuumbeschichtungsanlage eingeführt und anschließend auf die Breite des Innenraumes des Anlagengehäuses erweitert werden. Diese Erweiterung und deren Fixierung sind mittels verschiedener, geeigneter Konstruktionen möglich, beispielsweise durch teleskopartig zusammengefügte Teilwände oder durch Auseinanderklappen von mit Gelenken verbundenen Teilwänden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in
1 die schematische Darstellung eines Abschnittes eines erfindungsgemäßen Kompartmentsystems und
2 die schematische Darstellung eines Deckels mit montierten Aufbauten.
Das erfindungsgemäße Kompartmentsystem einer Vakuumbeschichtungsanlage, von der in 1 ein Abschnitt dargestellt ist, wird in einem horizontal angeordneten, kanalartigen Anlagengehäuse installiert, welches aus einer horizontalen unteren 1 und einer sich parallel dazu erstreckenden oberen Außenwandung 2 sowie zwei, in der 1 nicht dargestellten, parallel und lotrecht zueinander angeordneten seitlichen Außenwandungen besteht. Ein Substrat 3 wird auf einem Transportsystem 4 in Transportrichtung 5 durch das Anlagengehäuse hindurch bewegt. Sowohl in der unteren 1, als auch der oberen Außenwandung 2 sind Öffnungen 6 vorhanden, die im Ausführungsbeispiel gleichgroß und in gleichmäßigen Abständen ausgeführt sind. Jede dieser Öffnungen 6 ist durch einen Deckel 7 dicht verschlossen.
Die Deckel 7, welche die Öffnungen 6 in der oberen Außenwand 2 im dargestellten Ausschnitt des Kompartmentsystem verschließen, sind abwechselnd mit einer Magnetronkathode 8 und mit erfindungsgemäßen Zwischenwänden 9 ausgeführt, so dass sich oberhalb des Substrats 3 Evakuierungs- 10 und Beschichtungskompartments 11 abwechseln. Zu diesem Zweck ist an einem Deckel 7 eine Magnetronkathode 8 einschließlich der nicht näher dargestellten Magnetronumgebung so montiert, dass die Magnetronkathode 8 dem Substrat 3 gegenüber liegend in das Anlagengehäuse ragt.
An dem in Transportrichtung 5 betrachtet vorigen und nächsten Deckel 7 sind jeweils drei gleich lange und gleichmäßig beabstandete, senkrecht zur oberen Außenwandung 2 und zur Transportrichtung 5 in das Anlagengehäuse ragende Zwischenwände 9 montiert, welche sich bis nahezu an das Substrat 3 und in Betrachtungsrichtung bis an die seitlichen Außenwandungen des Anlagengehäuses erstrecken. Die letzte Zwischenwand 9 des vor der Magnetronkathode 8 liegenden Deckels 7 und die erste Zwischenwand 9 dahinter begrenzen auf diese Weise das Beschichtungskompartment 11.
An ihrem dem Substrat 3 zugewandten Ende sind die drei, an einem Deckel 7 angeordneten Zwischenwände 9 durch eine Trennwand 12 miteinander verbunden, welche infolge dessen parallel zum Deckel 7 und zum Substrat 3 angeordnet ist. Die drei Zwischenwände 9, der Deckel 7, die Trennwand 12 und die seitlichen Außenwandungen des Anlagengehäuses bilden somit zwischen dem Substrat 3 und der Trennwand 12 ein Tunnel 13 und zwischen den Zwischenwänden 9 wiederum zwei Kompartments mit einem gemeinsamen Deckel 7. Auf diesem Deckel 7 ist über jedem Kompartment oberhalb des Anlagengehäuses jeweils eine Vakuumpumpe 14 oder, je nach zur Verfügung stehenden Platz, ein Vakuumpumpenanschluss angeordnet, so dass diese beiden Kompartments als Evakuierungskompartments 10 dienen und durch die in der, in Transportrichtung 5 betrachtet, ersten und letzten Zwischenwand 9 angeordneten Saugöffnungen 15 das vorhergehende und das nachfolgende Beschichtungskompartment 11 evakuieren.
Unterhalb des Substrats 3, zwei benachbarten Evakuierungskompartments 10 gegenüber liegend, ist ein Gasseparationskompartment 16 ausgebildet, indem an dem Deckel 7 zwei weitere Zwischenwände 9 senkrecht zur unteren 1 und seitlichen Außenwandung sowie senkrecht zur Transportrichtung 5 mit maximalem Abstand zueinander montiert sind, welche sich ebenfalls bis nahezu an das Substrat 3 erstrecken. Parallel zum Substrat 3 und mit einem solchen Abstand zum Substrat 3 angeordnet, dass die ungehinderte Funktion des Transportsystems 4 gewährleistet ist, verbindet eine weitere Trennwand 12 beide Zwischenwände 9. Sowohl diese beiden Zwischenwände 9 als auch diese Trennwand 12 weisen Saugöffnungen 15 auf, wobei die Saugöffnungen 15 der Zwischenwände 9 verschlossen und jene der Trennwand 12 offen sind.
Mittels einer Vakuumpumpe oder eines Vakuumanschlusses 14, welche ebenfalls an diesem Deckel 7 jedoch außerhalb des Anlagengehäuses montiert ist, kann dieses Kompartment und der Tunnel 13, den die Trennwand 12 zum Substrat 3 hin bildet, evakuiert und somit eine Gasseparation zwischen den beiden benachbarten Beschichtungskompartments 11 realisiert werden.
Der in 2 dargestellte Deckel 7 weist eine weitere, mögliche Variation der Ausrüstung auf. An diesem Deckel 7, der insbesondere dem Verschluss von Öffnungen 6 in der oberen Außenwandung 2 dient, ist eine Beschichtungsquelle 8 in Form einer Doppelrohrkathodenanordnung einschließlich der nicht näher dargestellten Kathodenumgebung befestigt. Die beiden seitlich von der Beschichtungsquelle 8 montierten Zwischenwände 9 begrenzen wiederum in Transportrichtung 5 ein Beschichtungskompartment 11, welches durch die Saugöffnungen 15 in den Zwischenwänden 9 evakuierbar ist.
Bezugszeichenliste

1: untere Außenwandung
2: obere Außenwandung
3: Substrat
4: Transportsystem
5: Transportrichtung
6: Öffnung
7: Deckel
8: Beschichtungsquelle, Magnetronkathode
9: Zwischenwand
10: Evakuierungskompartment
11: Beschichtungskompartment
12: Trennwand
13: Tunnel
14: Vakuumpumpe oder Vakuumpumpenanschluss
15: Saugöffnung
16: Gasseparationskompartment

Claims

Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage, gebildet aus einem kanalartigen und evakuierbarem Anlagengehäuse, in welchem ausschließlich durch eine, sich in den Innenraum erstreckende, rechtwinklig zu den Gehäuseaußenwänden angeordnete Zwischenwand oder mehrere solcher Zwischenwände Kompartments derart abgeteilt sind, dass das zu beschichtende Substrat in einer Transportebene mittels eines Transportsystems durch das Anlagengehäuse hindurch bewegbar ist, und in dessen oberer und/oder unterer Gehäuseaußenwand mit Deckeln verschließbare Öffnungen ausgebildet sind, wobei an einem Deckel eine in eine Kompartment ragende Beschichtungsquelle montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand oder die Zwischenwände an einem Deckel montiert und durch die Öffnung, welche der Deckel verschließt, aus dem Anlagengehäuse entnehmbar sind.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand am Deckel lösbar montiert ist.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand eine Saugöffnung aufweist.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugöffnung verschließbar ist.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand an dem Deckel montiert ist, welcher auch die Beschichtungsquelle trägt.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsqelle eine Magnetronkathode ist.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Deckel gegenüberliegenden Ende der Zwischenwand eine sich parallel zur Transportebene erstreckende Trennwand montiert ist.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Saugöffnung aufweist.
Kompartmentsystem einer längserstreckten Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Zwischenwand und/oder die Breite der Trennwand einstellbar ist.