DE10147708C5

DE10147708C5 - Targetanordnung

Info

Publication number: DE10147708C5
Application number: DE10147708A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Erbkamm; Hans-Christian Dipl.-Phys. Hecht; Michael Dipl.-Ing. Hofmann; Falk Dr. Milde
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003147523A; US6942768B2; CN1408898A; KR20030028401A; CN100427640C; DE10147708C1; US20030057090A1

Abstract

Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von bandförmigem Material in Prozesskammern, bei der eine Abwickeleinrichtung und eine Aufwickeleinrichtung angeordnet ist, zwischen denen das zu beschichtende bandförmige Material mindestens eine evakuierbare Prozesskammer, in der Prozesskammervakuum herrscht, durchläuft, wobei in der Prozesskammer mindestens eine Kühlwalze angeordnet ist, über deren Oberfläche sich jeweils mindestens zwei Magnetronsputterquellen befinden, die voneinander getrennt, in Magnetronkammern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetronkammern (7) jeweils durch die Kühlwalze (3) einerseits und durch Magnetronkammerwände (5) andererseits begrenzt sind, wobei die Magnetronkammern (7) die Kühlwalze (3) mittels Strömungswiderständen (6) partiell umschließen, und die Magnetronkammerwände (5) außerhalb vollständig von dem Prozesskammervakuum umgeben sind, dass jede Magnetronkammer (7) mit einem Vakuumerzeuger verbunden ist und dass zwischen einer jeden Magnetronkammer (7) und dem Prozesskammervakuum eine Druckdifferenz einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von bandförmigem Material in Prozesskammern, bei der eine Abwickeleinrichtung und eine Aufwickeleinrichtung angeordnet ist, zwischen denen das zu beschichtende bandförmige Material mindestens eine evakuierbare Prozesskammer, in der Prozesskammervakuum herrscht durchläuft, wobei in der Prozesskammer mindestens eine Kühlwalze angeordnet ist, über deren Oberfläche sich jeweils mindestens zwei Magnetronsputterquellen befinden, die voneinander getrennt in Magnetronkammem angeordnet sind.
Aus der DE 197 35 603 C1 sind Vakuumbeschichtungsanlagen für bandförmige Materialien bekannt, die aus zwei Prozesskammern bestehen. In jeder Prozesskammer ist ein Walzenstuhl vorgesehen, in dem Führungseinrichtungen und eine Kühlwalze gelagert sind.
Durch Magnetronkammerwände ist jede Prozesskammer, je nach Prozesstechnologie, in verschiedene Magnetronkammern unterteilt. Die Magnetronkammerwände sind mit den Prozesskammerwänden lösbar verbunden und sind auf Abstand zur zugehörigen Kühlwalze angeordnet. In diesen Magnetronkammem ist mindestens eine, für die Beschichtung des bandförmigen Materials verwendete, Magnetronsputterquelle angeordnet. Alle Magnetronsputterquellen und die dazugehörende Magnetronumgebung einer Kühlwalze sind mit einem verfahrbaren Kammerflansch verbunden, mit dem sie sich von der Kühlwalze wegfahren lassen.
Bei der Beschichtung des bandförmigen Materials kommt es auch zur unerwünschten und demzufolge von Zeit zu Zeit zu entfernenden Beschichtung der Magnetronkammerwände. Diese sind jedoch mit den Prozesskammerwänden verbunden. Um die Magnetronkammerwände säubern zu können, müssen diese einzeln aus der Prozesskammer ausgebaut werden. Dabei entsteht ein hoher Wartungsaufwand.
Das Vakuum innerhalb der Magnetronkammern stellt sich im wesentlichen durch die den jeweiligen Magnetronkammem zugeordneten Vakuumpumpen in Verbindung mit Strömungswiderständen zwischen den Magnetronkammerwänden und der Kühlwalze ein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wartungsaufwand bei der Reinigung der Magnetronkammerwände zu senken und gleichzeitig die Gastrennung der Magnetronkammem von der Prozesskammer und untereinander zu verbessern.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Vakuumbeschichtungsanlage der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Magnetronkammern jeweils durch die Kühlwalze einerseits und durch Magnetronkammerwände andererseits begrenzt sind, wobei die Magnetronkammem die Kühlwalze mittels Strömungswiderständen partiell umschließen, und die Magnetronkammerwände außerhalb vollständig von dem Prozesskammervakuum umgeben sind und dass zwischen einer jeden Magnetronkammer und dem Prozesskammervakuum eine Druckdifferenz einstellbar ist.
Damit wird die für den Beschichtungsprozess notwendige Magnetronkammer ausgebildet die keine direkte Verbindung mit der Prozesskammer aufweist. Durch das Einstellen einer Druckdifferenz zwischen der Magnetronkammer und der Prozesskammer wird das Eindringen eines Gases in die Magnetronkammer verhindert.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede Magnetronkammer mit einem Vakuumerzeuger verbunden ist.
Das heißt, entweder hat jede Magnetronkammer einen nur ihr zugeordneten Vakuumerzeuger oder alle Magnetronkammern sind an einem gemeinsamen Vakuumerzeuger angeschlossen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Strömungswiderstände von der Kühlwalze wegfahrbar sind.
Dadurch wir das Bewegen der Magnetronkammern parallel zur Kühlwalzenachse ohne Beschädigung der Kühlwalzenoberfläche ermöglicht, indem der Abstand der Strömungswiderstände von der Kühlwalzenoberfläche, vor dem Verfahren der gesamten Einheit, vergrößert wird.
In einer günstigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetronkammerwände zumindest mittelbar an einem gemeinsamen Wagen befestigt sind, der parallel zur Kühlwalzenachse verfahrbar ist.
Damit können sowohl die Magnetronsputterquellen als auch die Magnetronkammerwände zu Reinigungs- bzw. Wartungszwecken von der Kühlwalze weggefahren werden, wobei die Verbindungen zu den Vakuumpumpen automatisch getrennt wird.
In einer weiteren günstigen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass oberhalb der waagerechten Ebene, in der die Kühlwalzenachse liegt, angeordnete Magnetronkammern von der Kühlwalze wegschwenkbar sind.
Durch diese Maßnahme wird der Abstand der beschriebenen Magnetronkammern zur Kühlwalze vergrößert, und ein Absenken des gesamten Wagens vor dem Herausfahren ermöglicht.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Magnetronkammem in Verbindung mit dem gemeinsamen Wagen absenkbar sind.
Zuerst werden die oberhalb der waagerechten Ebene, in der die Kühlwalzenachse liegt, angeordneten Magnetronkammem von der Kühlwalze weggeschwenkt. Anschließend wird der gesamte Wagen abgesenkt und kann nun von der Kühlwalze weggefahren werden.
In einer weiteren günstigen Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen der Einheit, bestehend aus Wagen, Magnetronsputterquellen und Magnetronkammern, und dem Walzenstuhl Justiermittel angeordnet sind.
Mit Hilfe dieser Justageanordnung ist eine, einmalig vorgenommene, genaue Ausrichtung der Magnetronsputterquellen und der Magnetronkammerwände inklusive Strömungswiderstände zur jeweiligen Kühlwalze, ohne erneuten Zeitaufwand, wiederherstellbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Prozesskammer, zusätzlich zu den Magnetronkammern und getrennt von diesen, evakuierbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Druck in der Prozesskammer kleiner ist, als der Druck in der Magnetronkammer.
Mit einer separaten Evakuierung der Prozesskammer und den erzielbaren Druckverhältnissen zwischen der Prozesskammer und den Magnetronkammern ist eine qualitativ bessere Gastrennung für die jeweiligen Sputterquellen gewährleistet, da das Eindringen eines Gases in eine beliebige Magnetronkammer nicht mehr möglich ist.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine Prinzipdarstellung des Prozesskammeraufbaus (Auszug).
In der Prozesskammer 1 der Vakuumbeschichtungsanlage ist ein Walzenstuhl 2 angeordnet, in dem eine Kühlwalze 3 gelagert ist. Über der Kühlwalzenoberfläche sind an verschiedenen Positionen Magnetronsputterquellen 4 angeordnet. Um den Raum zwischen der Magnetronsputterquelle 4 und der Kühlwalze 3 evakuieren zu können, ist er von einer Magnetronkammerwand 5 umgeben, die zur Kühlwalze 3 hin mit Strömungswiderständen 6 abgedichtet wird. Somit werden einzelne Magnetronkammern 7 gebildet. Diese Magnetronkammern 7 besitzen, an einem stirnseitigen Ende, einen Anschluss 9 für je eine, hier nicht dargestellte, Vakuumpumpe. Damit können die Magnetronkammern 7 getrennt und unabhängig voneinander evakuiert werden.
An der Prozesskammer 1 ist ebenfalls eine Vakuumpumpe 10 angeschlossen über die die Evakuierung der Prozesskammer 1, unabhängig von den Magnetronkammern 7 erfolgt. Infolge eines Prozessgaseinlasses in die Magnetronkammern 7 stellt sich in den Magnetronkammem 7 ein höherer Druck als in der Prozesskammer 1 ein und verhindert somit ein Eindringen von Fremdgas in eine Magnetronkammer 7.
Alle Magnetronsputterquellen 4 und die Magnetronkammern 7 sind an einem gemeinsamen Wagen 8 befestigt, über den sie von der zugehörigen Kühlwalze 3 weggefahren werden können. Dazu lassen sich die Strömungswiderstände 6 aller Magnetronkammem 7 von der Kühlwalze 3 wegfahren. Die oberhalb der Kühlwalzenachse angeordneten schwenkbaren Magnetronkammern 7 werden von der Kühlwalze 3 weggeschwenkt und der gesamte Wagen 8 abgesenkt. Durch diese vorbereitenden Maßnahmen wird eine Beschädigung der Kühlwalzenoberfläche beim Herausfahren des Wagens 8 vermieden. Die Positionierung der Magnetronsputterquellen 4, der Magnetronkammern 7 inklusive der Strömungswiederstände 6 muss präzise zur Kühlwalzenachse erfolgen. Um eine vor dem Herausfahren des Wagens 8 eingestellte Positionierung ohne erneuten Zeitaufwand, wieder herzustellen, wird ein Justiermittel 11 eingesetzt.

1: Prozesskammer
2: Walzenstuhl
3: Kühlwalze
4: Magnetronsputterquelle
5: Magnetronkammerwand
6: Strömungswiderstand
7: Magnetronkammer
8: Wagen
9: stirnseitiger Vakuumpumpenanschluss
10: Vakuumpumpe
11: Justiermittel

Claims

Vakuumbeschichtungsanlage zum Beschichten von bandförmigem Material in Prozesskammern, bei der eine Abwickeleinrichtung und eine Aufwickeleinrichtung angeordnet ist, zwischen denen das zu beschichtende bandförmige Material mindestens eine evakuierbare Prozesskammer, in der Prozesskammervakuum herrscht, durchläuft, wobei in der Prozesskammer mindestens eine Kühlwalze angeordnet ist, über deren Oberfläche sich jeweils mindestens zwei Magnetronsputterquellen befinden, die voneinander getrennt, in Magnetronkammern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetronkammern (7) jeweils durch die Kühlwalze (3) einerseits und durch Magnetronkammerwände (5) andererseits begrenzt sind, wobei die Magnetronkammern (7) die Kühlwalze (3) mittels Strömungswiderständen (6) partiell umschließen, und die Magnetronkammerwände (5) außerhalb vollständig von dem Prozesskammervakuum umgeben sind, dass jede Magnetronkammer (7) mit einem Vakuumerzeuger verbunden ist und dass zwischen einer jeden Magnetronkammer (7) und dem Prozesskammervakuum eine Druckdifferenz einstellbar ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungswiderstände (6) von der Kühlwalze (3) wegfahrbar sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetronkammerwände (5) zumindest mittelbar an einem gemeinsamen Wagen (8) befestigt sind, der parallel zur Kühlwalzenachse vegfahrbar ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb der waagerechten Ebene, in der die Kühlwalzenachse liegt, angeordnete Magnetronkammern (7) von der Kühlwalze (3) wegschwenkbar sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetronkammern (7) in Verbindung mit dem gemeinsamen Wagen (8) absenkbar sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einheit, bestehend aus Wagen (8), Magnetronsputterquellen (4) und Magnetronkammern (7), und dem Walzenstuhl (2) Justiermittel (11) angeordnet sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesskammer (1), zusätzlich zu den Magnetronkammern (7) und getrennt von diesen, evakuierbar ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Prozesskammer (1) kleiner ist, als der Druck in den Magnetronkammern (7).