DE102013206210A1

DE102013206210A1 - Vacuum coating apparatus and method for multiple coating

Info

Publication number: DE102013206210A1
Application number: DE102013206210.9A
Authority: DE
Inventors: Jörg Faber; Ekkehart Reinhold
Original assignee: Von Ardenne GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2013-04-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2033-04-10
Also published as: DE102013206210B4

Abstract

Die Erfindung betriff eine Vakuumbeschichtungsvorrichtung mit einer Beschichtungsquelle, die einen ersten Teilchenerzeuger, mit einer ersten Teilchenquelle und einem ersten Teilchenstrom umfasst und mit einer ein Substrat auf einer Substratbewegungslinie bewegenden Substratbewegungsvorrichtung, wobei die Beschichtungsquelle und die Substratbewegungsvorrichtung in einem Vakuumraum angeordnet sind und der erste Teilchenstrom auf das Substrat gerichtet ist sowie ein Verfahren zur Mehrfachbeschichtung von Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen, wobei die erfindungsgemäße Vakuumbeschichtungsvorrichtung genutzt wird. Die Aufgabe, eine kompaktere Anlagenbauweise zu ermöglichen bei vergleichbarem Wartungsaufwand pro Beschichtungsquelle wird dadurch gelöst, dass an dem ersten Teilchenerzeuger eine zweite Teilchenquelle mit einem zweiten Teilchenstrom ausgebildet ist, wobei der erste und der zweite Teilchenstrom voneinander weg und entgegengesetzt oder einen stumpfen Winkel einschließend auf dasselbe Substrat gerichtet sind.The invention relates to a vacuum coating device with a coating source comprising a first particle generator, with a first particle source and a first particle stream and with a substrate movement device moving a substrate on a substrate movement line, wherein the coating source and the substrate movement device are arranged in a vacuum space and the first particle flow is on the substrate is directed and a method for multiple coating of substrates in vacuum coating systems, the vacuum coating device according to the invention being used. The task of enabling a more compact system design with comparable maintenance costs per coating source is achieved in that a second particle source with a second particle stream is formed on the first particle generator, the first and the second particle stream being away from and opposite one another or including an obtuse angle to the same Are directed substrate.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumbeschichtungsvorrichtung mit einer Beschichtungsquelle, die einen ersten Teilchenerzeuger, mit einer ersten Teilchenquelle und einem ersten Teilchenstrom umfasst und mit einer ein Substrat auf einer Substratbewegungslinie bewegenden Substratbewegungsvorrichtung, wobei die Beschichtungsquelle und die Substratbewegungsvorrichtung in einem Vakuumraum angeordnet sind und der erste Teilchenstrom auf das Substrat gerichtet ist. The invention relates to a vacuum deposition apparatus comprising a coating source comprising a first particle generator having a first particle source and a first particle stream and a substrate moving apparatus moving a substrate on a substrate movement line, the coating source and the substrate moving apparatus being disposed in a vacuum space and the first particle stream the substrate is directed.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Mehrfachbeschichtung von Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen, wobei die erfindungsgemäße Vakuumbeschichtungsvorrichtung genutzt wird. The invention further relates to a method for multiple coating of substrates in vacuum coating systems, wherein the vacuum coating device according to the invention is used.

Unter einer Substratbewegungslinie wird dabei die Linie bezeichnet, die einen Punkt auf dem Substrat während seiner Bewegung im Raum beschreibt. Bei einem rohrförmigen Substrat wird die Substratbewegungslinie folglich eine kreisförmige Linie darstellen. A substrate movement line refers to the line that describes a point on the substrate during its movement in space. Thus, in a tubular substrate, the substrate movement line will be a circular line.

Bei der physikalischen Dampfphasenabscheidung (PVD) werden mithilfe physikalischer Verfahren Teilchen des Ausgangsmaterials in Dampf oder ein Plasma überführt und breiten sich zum zu beschichtenden Substrat hin aus, wo die Teilchen kondensieren und die gewünschte Schicht ausbilden. Durch entsprechende Leiteinrichtungen kann der Teilchenstrom gezielt zum Substrat geführt werden. In physical vapor deposition (PVD), particles of the starting material are converted into steam or a plasma by physical means and spread out to the substrate to be coated, where the particles condense and form the desired layer. By appropriate Leiteinrichtungen the particle flow can be selectively guided to the substrate.

Zur Gruppe der PVD-Verfahren zählen u.a. das thermische Verdampfen, das Elektronenstrahlverdampfen sowie das Sputtern. Beim thermischen Verdampfen wird das Ausgangsmaterial auf Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes erhitzt. Das Material verdampft und der Dampfstrom breitet sich zu einem zu beschichtenden Substrat hin aus, wo das Material kondensiert. Beim Elektronenstrahlverdampfen wird die Verdampfungsenergie mittels einer Elektronenstrahlkanone dem Verdampfungsgut zugeführt, welches verdampft und auf dem zu beschichtenden Substrat wie beim thermischen Verdampfen kondensiert. Das am häufigsten eingesetzte Sputterverfahren ist das Magnetronsputtern. Dabei wird im Prozessgas räumlich zwischen dem zu beschichtenden Substrat und einer Magnetronkathode ein Plasma gezündet, dessen positive Ladungsträger durch den sogenannten Sputtereffekt (Abstäuben, d.h. durch Ionenbombardement induziertes Herausschlagen von Atomen aus der Festkörperoberfläche) die oberen Schichten einer Targetoberfläche abtragen. Zur Unterstützung der Plasmabildung wie auch der Beschleunigung der Ionen auf die Targetoberfläche ist auf der dem Plasma abgewandten Seite des Targets ein Magnetsystem angeordnet. The group of PVD methods include i.a. thermal evaporation, electron beam evaporation and sputtering. Thermal evaporation heats the starting material to temperatures near the boiling point. The material evaporates and the vapor stream spreads out to a substrate to be coated where the material condenses. In electron beam evaporation, the evaporation energy is supplied by means of an electron beam gun to the evaporating material, which evaporates and condenses on the substrate to be coated as in thermal evaporation. The most commonly used sputtering process is magnetron sputtering. In the process gas, a plasma is ignited spatially between the substrate to be coated and a magnetron cathode whose positive charge carriers remove the upper layers of a target surface by the so-called sputtering effect (dusting, ie ion bombardment induced by atoms from the solid surface). To support the plasma formation as well as the acceleration of the ions on the target surface, a magnet system is arranged on the plasma-remote side of the target.

Die Beschichtung von Substraten durch Dampf- oder Sputterverfahren kann horizontal von oben oder unten oder auch vertikal erfolgen. Dabei ist es, beispielsweise zur Erzielung hoher Schichtdicken, oftmals notwendig, Substrate an mehreren gleichartigen Beschichtungsquellen vorbeizubewegen. Dafür sind allerdings eine entsprechende Anlagenlänge und eine angepasste Anzahl an Prozess-Komponenten notwendig, wobei diese Faktoren nicht nur die Anlagengröße sondern auch maßgeblich die Kosten bestimmen. Die Beschichtung durch Dampf- oder Sputterverfahren kann ebenfalls auch auf der Innenseite von Rohrsubstraten erfolgen. The coating of substrates by steam or sputtering can be done horizontally from above or below or vertically. It is often necessary, for example to achieve high layer thicknesses, to move substrates past several similar coating sources. However, this requires a corresponding plant length and an adapted number of process components, whereby these factors not only determine the plant size but also the costs. The coating by steam or sputtering can also be done on the inside of tube substrates.

Je nach Art des Beschichtungsprozesses umfasst der Begriff der Beschichtungsquelle mehrere Komponenten. Allgemein umfasst die Beschichtungsquelle eine einen Teilchenerzeuger beinhaltende Einheit, an der sich eine Teilchenquelle befindet. Dabei bezeichnet die Teilchenquelle den Ort, an dem Teilchen in den Vakuumraum treten. Das technische Mittel zum Herauslösen von Teilchen, die der Beschichtung dienen, wird dabei als Teilchenerzeuger bezeichnet. Die Hauptrichtung der herausgelösten Teilchen von der Teilchenquelle in den Vakuumraum wird als Teilchenstrom definiert. Depending on the nature of the coating process, the term coating source includes several components. Generally, the coating source comprises a particle generator-containing unit having a particle source thereon. The particle source refers to the place where particles enter the vacuum space. The technical means for leaching out particles which serve for the coating is referred to as a particle generator. The main direction of the liberated particles from the particle source into the vacuum space is defined as particle flow.

Beim thermischen Verdampfungsprozess umfasst die Beschichtungsquelle das Beschichtungsmaterial, welches beispielsweise in einem Verdampfungstiegel vorliegen kann und ein Mittel zum Verteilen des verdampften Beschichtungsmaterials, z.B. ein Düsenrohr sowie Düsen zum gerichteten Auslassen desselben in Richtung des Substrates. Dabei bilden die Düsen die Teilchenquelle und das austretende dampfförmige Beschichtungsmaterial mit einer Dampfrichtungsverteilung den Teilchenstrom. In the thermal evaporation process, the coating source comprises the coating material, which may be present in, for example, an evaporation crucible, and means for distributing the vaporized coating material, e.g. a nozzle tube and nozzles for directionally discharging the same in the direction of the substrate. In this case, the nozzles form the particle source and the exiting vaporous coating material with a vapor direction distribution the particle flow.

Beim Elektronenstrahlverdampfungsprozess umfasst die Beschichtungsquelle im Wesentlichen das Beschichtungsmaterial und die Elektronenstrahlkanone. Der Ort an dem das Beschichtungsmaterial in die Dampfphase übergeht, wird als Teilchenquelle bezeichnet und die sich mit einer Dampfrichtungsverteilung ausbreitenden Dampfteilchen bilden einen Teilchenstrom. In the electron beam evaporation process, the coating source essentially comprises the coating material and the electron beam gun. The place where the coating material changes to the vapor phase is called a particle source, and the vapor particles spreading with a vapor directivity distribution form a particle stream.

Beim Magnetronsputterprozess umfasst die Beschichtungsquelle ein Magnetron, in Form eines Rohrmagnetrons oder eines Planarmagnetrons, mit einem Target, in Form eines Rohrtargets oder eines Planartargets sowie einem einen Racetrack erzeugenden Magnetsystem. Dabei bildet das Target und das Magnetfeld, welches einen Racetrack ausbildet eine Teilchenquelle, wobei die herausgeschlagenen Targetatome, die im Plasma zumindest teilweise ionisiert werden können, einen Teilchenstrom bilden. In the magnetron sputtering process, the coating source comprises a magnetron, in the form of a tubular magnetron or a planar magnetron, with a target, in the form of a tube target or a planar target, and a magnetic track generating magnet system. In this case, the target and the magnetic field forming a racetrack forms a particle source, wherein the ejected target atoms, which can be at least partially ionized in the plasma, form a particle stream.

Beim PECVD-Prozess (Plasmaunterstützte Chemische Dampfphasenabscheidung) wird durch eine chemische Reaktion an der Oberfläche eines zu beschichtenden Substrates, unterstützt durch ein Plasma, aus der Dampfphase eine feste Schicht abgeschieden. Dabei umfasst die Beschichtungsquelle die Reaktionsgase und das Plasma, wobei die Plasmaquellen die Teilchenquellen bilden und die gerichtete Bewegung der Reaktanden auf die zu beschichtende Substratoberfläche die Teilchenströme darstellen. In the PECVD (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition) process, a solid layer is deposited by a chemical reaction on the surface of a substrate to be coated, supported by a plasma, from the vapor phase. In this case, the coating source comprises the reaction gases and the plasma, the plasma sources forming the particle sources and the directed movement of the reactants onto the substrate surface to be coated representing the particle flows.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Substrate von beiden Seiten gleichzeitig beschichtet werden können. In der DE 196 17 155 B4 wird beispielsweise eine Sputterbeschichtungsstation mit einem Paar sich gegenüberliegenden Sputterquellen beansprucht, wobei Werkstücke von oben in den zwischen den Sputterquellen aufgespannten Raum eingebracht und somit allseitig oder beidseitig gleichzeitig beschichtet werden können. It is known from the prior art that substrates can be coated simultaneously from both sides. In the DE 196 17 155 B4 For example, a sputter coating station is claimed with a pair of opposing sputtering sources, whereby workpieces can be introduced from above into the space spanned between the sputtering sources and thus simultaneously coated on all sides or on both sides.

In der DE 692 26 322 T2 werden eine Zerstäubungsanlage mit einem zylindrischen Targetrohr sowie Magnetmittel zur Unterstützung des Zerstäubungsvorganges beansprucht, wobei zusätzliche Magnetmittel vorgesehen sind, um ein zusätzliches Magnetfeld, entfernt von der Zerstäubungszone, zu erzeugen, welches dazu dient, einen Film aus den Reaktionsprodukten zu zerstäuben. Dadurch wird auf der einen Seite des Magnetrons ein Substrat beschichtet, wohingegen auf der dieser Seite abgewandte Seite das Target gereinigt wird. In the DE 692 26 322 T2 For example, there are claimed a sputtering apparatus having a cylindrical target tube and magnet means for assisting the sputtering process, wherein additional magnetic means are provided to generate an additional magnetic field remote from the sputtering zone which serves to sputter a film of the reaction products. As a result, a substrate is coated on one side of the magnetron, whereas on the side remote from this side, the target is cleaned.

Für Bandsubstrate, welche sowohl von einer Seite als auch von zwei Seiten beschichtet werden sollen, beispielsweise mit einem Schichtstapel oder mit einer großen Schichtdicke sind die bisherigen Lösungen nicht geeignet die Anlagenlänge der Beschichtungsanlagen wesentlich zu verkürzen, um damit die Kosten signifikant zu reduzieren. For tape substrates which are to be coated both from one side and from two sides, for example with a layer stack or with a large layer thickness, the previous solutions are not suitable for significantly shortening the system length of the coating systems, in order to significantly reduce costs.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vakuumbeschichtungsvorrichtung und ein Verfahren bereit zu stellen, die es erlauben, eine kompaktere Anlagenbauweise zu ermöglichen bei vergleichbarem Wartungsaufwand pro Beschichtungsquelle. The object of the invention is therefore to provide a vacuum coating device and a method which make it possible to allow a more compact system design with a comparable maintenance outlay per coating source.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass an der Beschichtungsquelle eine zweite Teilchenquelle mit einem zweiten Teilchenstrom ausgebildet ist, wobei der erste und der zweite Teilchenstrom voneinander weg und entgegengesetzt oder einen stumpfen Winkel einschließend auf dasselbe Substrat gerichtet sind. The object is achieved in that a second particle source with a second particle stream is formed at the coating source, wherein the first and the second particle stream are directed away from one another and opposite or at an obtuse angle to the same substrate.

Dabei können der erste Teilchenstrom und der zweite Teilchenstrom auf dieselbe Substratseite gerichtet sein. In this case, the first particle flow and the second particle flow may be directed to the same substrate side.

In einer weiteren Ausgestaltung können der erste Teilchenstrom auf die eine und der zweite Teilchenstrom auf die andere Seite des Substrates gerichtet sein. In a further embodiment, the first particle flow may be directed to the one and the second particle flow to the other side of the substrate.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vakuumbeschichtungsvorrichtung umfasst die Beschichtungsquelle einen zweiten Teilchenerzeuger, wobei der erste Teilchenerzeuger mit der ersten Teilchenquelle und der zweite Teilchenerzeuger mit der zweiten Teilchenquelle zu einer Beschichtungseinheit verbunden sind. In a further embodiment of the vacuum coating apparatus, the coating source comprises a second particle generator, wherein the first particle generator with the first particle source and the second particle generator with the second particle source are connected to form a coating unit.

In einer Ausgestaltung der Vakuumbeschichtungsvorrichtung kann die Beschichtungsquelle ein Rohrmagnetron, ein Rohrtarget und ein einen Racetrack erzeugendes Magnetsystem umfassen. Dabei sind zwei Magnetfeldsysteme so angeordnet, dass die beiden Magnetfelder auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrmagnetron das Rohrtarget durchdringen. In one embodiment of the vacuum coating apparatus, the coating source may comprise a tubular magnetron, a tube target and a racetrack-generating magnet system. In this case, two magnetic field systems are arranged so that the two magnetic fields penetrate the pipe target on opposite sides of the tubular magnetron.

In einer anderen Ausgestaltung der Vakuumbeschichtungsvorrichtung umfasst die Beschichtungsquelle zwei Planarmagnetrons mit je einem Planartarget und einem einen Racetrack erzeugendes Magnetsystem, wobei die zwei Planartargets so angeordnet sind, dass die Flächennormalen der Planartargetoberflächen voneinander weg entgegengesetzt und, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, zur Substratbewegungslinie gerichtet sind. In another embodiment of the vacuum coating apparatus, the coating source comprises two planar magnetrons each having a planar target and a racetrack-generating magnet system, the two planar targets being arranged such that the surface normals of the planar target surfaces are opposed to each other and, preferably perpendicular or perpendicular to an acute angle, directed to the substrate movement line.

Es ist dabei auch möglich, dass sich die zwei Planarmagnetrons eine gemeinsame Rückschlussplatte und/oder einen gemeinsamen Kühlkreis und/oder eine gemeinsame Dunkelfeldabschirmung teilen. It is also possible that the two Planarmagnetrons share a common return plate and / or a common cooling circuit and / or a common dark field shield.

In einer weiteren Ausgestaltung der Vakuumbeschichtungsvorrichtung umfasst die Beschichtungsquelle einen Verdampfungstiegel, ein Mittel zur Verteilung eines Dampfstromes und Teilchenquellen zur Verteilung von Teilchenströmen, wobei die Teilchenquellen so angeordnet sind, dass die Teilchenströme voneinander weg entgegengesetzt und, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, zur Substratbewegungslinie gerichtet sind. In a further embodiment of the vacuum coating apparatus, the coating source comprises an evaporation crucible, a vapor stream distribution means and particle sources for distributing particle streams, the particle sources being arranged so that the particle streams are opposite and perpendicular to each other, or at an acute angle to the perpendicular, directed to the substrate movement line.

Die Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass ein zu beschichtendes Substrat in seinem Bewegungsverlauf an einem ersten Teilchenstrom und anschließend an einem zweiten Teilchenstrom innerhalb der Vakuumkammer vorbeigeführt wird und die Teilchenströme voneinander weg in entgegengesetzte oder einen stumpfen Winkel einschließende Richtungen weisen. The object is achieved in terms of the method in that a substrate to be coated is guided past a first particle stream and subsequently to a second particle stream within the vacuum chamber in its course of motion and the particle streams point away from each other in opposite or an obtuse angle enclosing directions.

Dabei kann das zu beschichtende Substrat so auf der Substratbewegungsvorrichtung entlang einer Substratbewegungslinie geführt werden, dass die beiden Teilchenströme jeweils, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, auf ein und dieselbe Substratseite gerichtet sind. Damit ist es möglich, auf ein Substrat mindestens die doppelte Schichtdicke mit nur einer Beschichtungsquelle abzuscheiden. In this case, the substrate to be coated can be guided on the substrate moving device along a substrate movement line such that the two particle streams are directed onto one and the same side of the substrate, preferably perpendicularly or perpendicularly at an acute angle. This makes it possible to deposit on a substrate at least twice the layer thickness with only one coating source.

In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens kann das zu beschichtende Substrat so auf der Substratbewegungsvorrichtung entlang einer Substratbewegungslinie geführt werden, dass der eine Teilchenstrom jeweils, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, auf eine Seite des Substrats und der andere Teilchenstrom auf die andere Seite des Substrates gerichtet ist. In another embodiment of the method, the substrate to be coated can be guided on the substrate moving device along a substrate movement line, that of a particle stream each, preferably perpendicular or perpendicular to an acute angle, on one side of the substrate and the other particle flow to the other side of the substrate is directed.

Das Verfahren wird in einem Sputterprozess mit zumindest einem Magnetron eingesetzt. The method is used in a sputtering process with at least one magnetron.

Es kann auch in einem thermischen Verdampfungsprozess eingesetzt sowie in einem Elektronenstrahlverdampfungsprozess eingesetzt werden. It can also be used in a thermal evaporation process and used in an electron beam evaporation process.

Das Verfahren kann in einem PECVD-Prozess eingesetzt werden. The method can be used in a PECVD process.

Das Verfahren kann auch zur Innenrohrbeschichtung eingesetzt werden. The method can also be used for inner tube coating.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigen In the accompanying drawings show

1 einen Querschnitt durch ein Rohrmagnetron mit zwei Magnetsystemen zur Erzeugung von zwei Teilchenströmen, 1 a cross-section through a tubular magnetron with two magnetic systems for generating two particle streams,

2 einen Querschnitt durch ein Planarmagnetron mit zwei Planartargets, 2 a cross section through a Planarmagnetron with two Planar targets,

3 Doppelrohrmagnetron mit je zwei Magnetsystemen zur Erzeugung von je zwei Teilchenströmen, die entgegengesetzt voneinander weg gerichtet sind und Reaktiv- und Precursorgaseinlässe für einen PECVD-Prozess, 3 Double tube magnetron with two magnet systems each for producing two particle streams which are directed away from one another in opposite directions and reactive and precursor gas inlets for a PECVD process,

4 eine Substratbewegungslinie zur Doppelseitenbeschichtung an einem Rohrmagnetron, 4 a substrate movement line for double-side coating on a tubular magnetron,

5 ein Rohrmagnetron mit vier Magnetsystemen zur Beschichtung von Innenrohren, 5 a tube magnetron with four magnet systems for coating inner tubes,

6a eine schematische Darstellung eines Jetverdampfers mit einem Düsenrohr und Düsen zur Verteilung der Teilchenströme in zwei entgegengesetzten Richtungen, die voneinander weg weisen. und 6a a schematic representation of a jet evaporator with a nozzle tube and nozzles for distributing the particle streams in two opposite directions, facing away from each other. and

6b schematische Darstellung eines Jetverdampfers mit zwei Düsenrohren, wobei jedes Düsenrohr Düsen in nur eine Richtung aufweist, die aber in entgegengesetzte Richtungen und voneinander weg gerichtet sind. 6b schematic representation of a jet evaporator with two nozzle tubes, each nozzle tube having nozzles in only one direction, but are directed in opposite directions and away from each other.

In einem ersten Ausführungsbeispiel (1) besitzt eine Beschichtungsquelle 1 in Form eines Rohrmagnetron 4 zwei je einen Racetrack 7 erzeugende Magnetsysteme 6, z.B. zur Beschichtung von bandförmigem Substrat. Dabei kann der Betrieb bei der Verwendung von nur einem Rohrmagnetron 4 unter Zuhilfenahme einer Anode oder eines Anodensystems erfolgen oder aber im Fall von zwei benachbarten Rohrmagnetrons als Doppelrohrmagnetronprozess betrieben werden. Zur Einstellung der Leistungsverteilung kann die Magnetfeldstärke der zu den einzelnen Racetracks 7 gehörenden Magnetfelder variiert werden. Das Ausführungsbeispiel kann bevorzugt in Anlagen mit Magnetrons 4 in Cantileverbauform angewendet werden. In a first embodiment ( 1 ) has a coating source 1 in the form of a tubular magnetron 4 two each a racetrack 7 generating magnet systems 6 , eg for coating strip-shaped substrate. In this case, the operation in the use of only one tubular magnetron 4 be carried out with the aid of an anode or an anode system or in the case of two adjacent tubular magnetrons operated as Doppelrohrmagnetronprozess. To adjust the power distribution, the magnetic field strength of the individual racetracks 7 belonging magnetic fields are varied. The exemplary embodiment may be preferred in systems with magnetrons 4 be applied in Cantileverbauform.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel (2) wird ein planares Kompaktmagnetron 4 verwendet mit mindestens zwei gegenüberliegenden Targets 5 und Racetracks 7, wobei dieses auch als doppelseitiges Dual-Magnetron für MF-Prozesse ausgestaltbar ist. In a second embodiment ( 2 ) becomes a planar compact magnetron 4 used with at least two opposite targets 5 and racetracks 7 , which can also be configured as a double-sided dual magnetron for MF processes.

In einer weitere Ausgestaltungsform (3) wird vor den Targets Precursergas 15 eingelassen und unter Nutzung der beiden über den Racetracks 7 ausgebildeten Plasmen ein PECVD-Prozess geführt. In a further embodiment ( 3 ) is precursor before the targets 15 let in and use the two over the racetracks 7 trained plasmas conducted a PECVD process.

In einer weiteren Ausgestaltung (4) werden das Substrat bzw. die Substrate auf einer Substratbewegungslinie 3 um die Beschichtungsquelle 1 herumbewegt, wobei die Bewegung auch mehrfach erfolgen kann. Hierbei können Substrate zusätzlich Bewegungen ausführen. In a further embodiment ( 4 ), the substrate (s) become on a substrate movement line 3 around the coating source 1 moved around, the movement can also be done multiple times. Here, substrates can perform additional movements.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel (5) kann ein Rohrsubstrat auch so um die Beschichtungsquelle 1 herum bewegt werden, dass das Rohrsubstrat auf der Innenseite beschichtet wird. In a further embodiment ( 5 ), a pipe substrate may also be around the coating source 1 be moved around, that the tube substrate is coated on the inside.

In einem anderen Ausführungsbeispiel (6) wird als Beschichtungsquelle 1 ein Jetverdampfer mit zumindest einem Düsenrohr 12 zur Verteilung des gasförmigen Beschichtungsmaterials verwendet, wobei aus den Düsen 14, die in entgegengesetzte Richtung und voneinander weg weisen das dampfförmige Beschichtungsmaterial in Form eines Teilchenstromes 10 auf das zu beschichtende Substrat gerichtet wird. Es können auch zwei Düsenrohre 12 nebeneinander angeordnet sein, wobei jedes Düsenrohr 12 Düsen 14 in nur eine Richtung aufweist, die aber in entgegengesetzte Richtungen und voneinander weg weisen. In another embodiment ( 6 ) is used as a coating source 1 a jet evaporator with at least one nozzle tube 12 used for the distribution of the gaseous coating material, wherein from the nozzles 14 in the opposite direction and away from each other, the vaporous coating material in the form of a particle stream 10 is directed to the substrate to be coated. It can also have two nozzle tubes 12 be arranged side by side, with each nozzle tube 12 jet 14 in one direction only, but pointing in opposite directions and away from each other.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Beschichtungsquelle coating source
2 2: Substratbewegungsvorrichtung Substrate movement device
3 3: Substratbewegungslinie Substrate movement line
4 4: Magnetron (Rohr- oder Planarmagnetron) Magnetron (tube or planar magnetron)
5 5: Target (Rohr- oder Planartarget) Target (pipe or planarget)
6 6: Magnetsystem magnet system
7 7: Racetrack Racetrack
8 8th: erste Teilchenquelle first particle source
9 9: zweite Teilchenquelle second particle source
10 10: erster Teilchenstrom first particle stream
10a10a: zweiter Teilchenstrom second particle stream
1212: Mittel zur Verteilung eines Dampfstromes, z.B. Düsenrohr Means for distributing a vapor stream, e.g. nozzle tube
1313: Beschichtungsorte coating places
1414: Düsen jet
1515: Precursorgaseinlass Precursorgaseinlass
16 16: erster Teilchenerzeuger first particle generator
16a16a: zweiter Teilchenerzeuger second particle generator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 19617155 B4 [0012] DE 19617155 B4 [0012]
DE 69226322 T2 [0013] DE 69226322 T2 [0013]

Claims

Vakuumbeschichtungsvorrichtung mit einer Beschichtungsquelle (1), die einen ersten Teilchenerzeuger (16), mit einer ersten Teilchenquelle (8) und einem ersten Teilchenstrom (10) umfasst und mit einer ein Substrat auf einer Substratbewegungslinie (3) bewegenden Substratbewegungsvorrichtung (2), wobei die Beschichtungsquelle (1) und die Substratbewegungsvorrichtung (2) in einem Vakuumraum angeordnet sind und der erste Teilchenstrom (10) auf das Substrat gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Beschichtungsquelle (1) eine zweite Teilchenquelle (9) mit einem zweiten Teilchenstrom (10a) ausgebildet ist, wobei der erste (10) und der zweite Teilchenstrom (10a) voneinander weg und entgegengesetzt oder einen stumpfen Winkel einschließend auf dasselbe Substrat gerichtet sind. Vacuum coating device with a coating source ( 1 ), which is a first particle generator ( 16 ), with a first particle source ( 8th ) and a first particle stream ( 10 ) and with a substrate on a substrate movement line ( 3 ) moving substrate moving device ( 2 ), the coating source ( 1 ) and the substrate moving device ( 2 ) are arranged in a vacuum space and the first particle stream ( 10 ) is directed to the substrate, characterized in that at the coating source ( 1 ) a second particle source ( 9 ) with a second particle stream ( 10a ), the first ( 10 ) and the second particle stream ( 10a ) are directed away from each other and opposite or an obtuse angle directed to the same substrate.

Vakuumbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilchenstrom (10) und der zweite Teilchenstrom (10a) auf dieselbe Substratseite gerichtet sind. Vacuum coating device according to claim 1, characterized in that the first particle stream ( 10 ) and the second particle stream ( 10a ) are directed to the same substrate side.

Vakuumbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilchenstrom (10) auf die eine und der zweite Teilchenstrom (10a) auf die andere Seite des Substrates gerichtet ist. Vacuum coating device according to claim 1, characterized in that the first particle stream ( 10 ) to the one and the second particle stream ( 10a ) is directed to the other side of the substrate.

Vakuumbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsquelle (1) einen zweiten Teilchenerzeuger (16a) umfasst, wobei der erste Teilchenerzeuger (16) mit der ersten Teilchenquelle (8) und der zweite Teilchenerzeuger (16a) mit der zweiten Teilchenquelle (9) zu einer Beschichtungseinheit verbunden sind. Vacuum coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the coating source ( 1 ) a second particle generator ( 16a ), wherein the first particle generator ( 16 ) with the first particle source ( 8th ) and the second particle generator ( 16a ) with the second particle source ( 9 ) are connected to a coating unit.

Vakuumbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsquelle (1) ein Rohrmagnetron (4), ein Rohrtarget (5) und ein einen Racetrack (7) erzeugendes Magnetsystem (6) umfasst. Vacuum coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the coating source ( 1 ) a tubular magnetron ( 4 ), a pipe target ( 5 ) and a racetrack ( 7 ) generating magnet system ( 6 ).

Vakuumbeschichtungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Magnetfeldsysteme so angeordnet sind, dass die beiden Magnetfelder auf gegenüberliegenden Seiten des Rohrmagnetron (4) das Rohrtarget (5) durchdringen. Vacuum coating device according to claim 5, characterized in that two magnetic field systems are arranged so that the two magnetic fields on opposite sides of the tubular magnetron ( 4 ) the pipe target ( 5 penetrate).

Vakuumbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsquelle (1) zwei Planarmagnetrons (4) mit je einem Planartarget (5) und einem einen Racetrack (7) erzeugendes Magnetsystem (6) umfasst, wobei die zwei Planartargets (5) so angeordnet sind, dass die Flächennormalen der Planartargetoberflächen voneinander weg entgegengesetzt und, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, zur Substratbewegungslinie (3) gerichtet sind. Vacuum coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the coating source ( 1 ) two planar magnetrons ( 4 ) with one planarget ( 5 ) and a racetrack ( 7 ) generating magnet system ( 6 ), wherein the two planargets ( 5 ) are arranged so that the surface normals of the planar target surfaces are opposed to each other and, preferably perpendicular or to the perpendicular at an acute angle, to the substrate movement line ( 3 ) are directed.

Vakuumbeschichtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsquelle (1) einen Verdampfungstiegel, ein Mittel zur Verteilung eines Dampfstromes (12) und Teilchenquellen (8, 9) zur Verteilung von Teilchenströmen (10, 10a) umfasst, wobei die Teilchenquellen (8, 9) so angeordnet sind, dass die Teilchenströme (10, 10a) voneinander weg und entgegengesetzt und, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, zur Substratbewegungslinie (3) gerichtet sind. Vacuum coating device according to one of the preceding claims, characterized in that the coating source ( 1 ) an evaporation crucible, a means for distributing a vapor stream ( 12 ) and particle sources ( 8th . 9 ) for the distribution of particle streams ( 10 . 10a ), the particle sources ( 8th . 9 ) are arranged so that the particle flows ( 10 . 10a ) away from one another and opposite and, preferably perpendicular or to the perpendicular at an acute angle, to the substrate movement line ( 3 ) are directed.

Verfahren zur Mehrfachbeschichtung von Substraten in Vakuumbeschichtungsanlagen mit einer Vakuumkammer und einer Beschichtungsquelle (1), sowie einer Substratbewegungsvorrichtung (2), mit welcher ein Substrat auf einer Substratbewegungslinie (3) bewegt und geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu beschichtendes Substrat in seinem Bewegungsverlauf an einem ersten Teilchenstrom (10) der Beschichtungsquelle und anschließend an einem zweiten Teilchenstrom (10a) derselben Beschichtungsquelle innerhalb der Vakuumkammer vorbeigeführt wird und die Teilchenströme (10, 10a) voneinander weg in entgegengesetzte oder einen stumpfen Winkel einschließende Richtungen weisen. Method for multiple coating of substrates in vacuum coating systems with a vacuum chamber and a coating source ( 1 ), and a substrate moving device ( 2 ), with which a substrate on a substrate movement line ( 3 ) is moved and guided, characterized in that a substrate to be coated in its course of movement on a first particle flow ( 10 ) of the coating source and then on a second particle stream ( 10a ) of the same coating source is passed within the vacuum chamber and the particle streams ( 10 . 10a ) away from each other in opposite or an obtuse angle enclosing directions.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu beschichtendes Substrat auf der Substratbewegungsvorrichtung (2) so entlang einer Substratbewegungslinie (3) geführt wird, dass die beiden Teilchenströme (10, 10a) jeweils, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, auf ein und dieselbe Substratseite gerichtet sind. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a substrate to be coated on the substrate moving device ( 2 ) along a substrate movement line ( 3 ), that the two particle streams ( 10 . 10a ) are each directed, preferably perpendicular or to the vertical at an acute angle, on one and the same side of the substrate.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zu beschichtendes Substrat auf der Substratbewegungsvorrichtung (2) so entlang einer Substratbewegungslinie (3) geführt wird, dass der eine Teilchenstrom (10) jeweils, vorzugsweise senkrecht oder zur Senkrechten in einem spitzen Winkel, auf eine Seite des Substrats und der andere Teilchenstrom (10a) auf die andere Seite des Substrates gerichtet ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that a substrate to be coated on the substrate moving device ( 2 ) along a substrate movement line ( 3 ), that the one particle stream ( 10 ) in each case, preferably perpendicular or to the perpendicular at an acute angle, on one side of the substrate and the other particle stream ( 10a ) is directed to the other side of the substrate.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Sputterprozess mit zumindest einem Magnetron (4) eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method in a sputtering process with at least one magnetron ( 4 ) is used.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem thermischen Verdampfungsprozess eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is used in a thermal evaporation process.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem Elektronenstrahlverdampfungsprozess eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is used in an electron beam evaporation process.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in einem PECVD-Prozess eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is used in a PECVD process.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Innenrohrbeschichtung eingesetzt wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the method is used for inner tube coating.