JP6353602B2 - 真空コーティングプラントにおいて搬送速度を増加させつつエネルギをセーブする方法及び装置 - Google Patents

真空コーティングプラントにおいて搬送速度を増加させつつエネルギをセーブする方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6353602B2
JP6353602B2 JP2017504378A JP2017504378A JP6353602B2 JP 6353602 B2 JP6353602 B2 JP 6353602B2 JP 2017504378 A JP2017504378 A JP 2017504378A JP 2017504378 A JP2017504378 A JP 2017504378A JP 6353602 B2 JP6353602 B2 JP 6353602B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
segment
cover
substrate
tank
gas separation
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2017504378A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017524071A (ja
Inventor
クライデ−ター,ゲルト
クリシュ,トーマス
フコウスキ−,ヨルク
ガーヴェル,オ−ラフ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grenzebach Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Grenzebach Maschinenbau GmbH
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 Grenzebach Maschinenbau GmbH filed Critical Grenzebach Maschinenbau GmbH
Publication of JP2017524071A publication Critical patent/JP2017524071A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6353602B2 publication Critical patent/JP6353602B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/52Means for observation of the coating process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/568Transferring the substrates through a series of coating stations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458Vessel
    • H01J37/32513Sealing means, e.g. sealing between different parts of the vessel
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H01J37/32761Continuous moving
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H01J37/32761Continuous moving
    • H01J37/32779Continuous moving of batches of workpieces
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32788Means for moving the material to be treated for extracting the material from the process chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816Pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32816Pressure
    • H01J37/32834Exhausting
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32889Connection or combination with other apparatus
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/32798Further details of plasma apparatus not provided for in groups H01J37/3244 - H01J37/32788; special provisions for cleaning or maintenance of the apparatus
    • H01J37/32899Multiple chambers, e.g. cluster tools
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering

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)
  • Details Or Accessories Of Spraying Plant Or Apparatus (AREA)

Description

本発明は、真空コーティング設備においてスループット速度を増加させつつエネルギをセーブする方法及び装置に関する。
磁場アシステッドマグネトロンスパッタリングは、近代表面技術の多くの分野で応用されている。磁場アシステッドマグネトロンスパッタリングは、マイクロエレクトロニクスでの応用から始まり、現在、建築用ガラス、フラットスクリーン、眼鏡用レンズ、テープ材料、ツール、装飾用品及び機能部品の産業用コーティング法として確立されている。この場合、機能部品には、単層又は複層技術を用い、TiN、TaN、VN、ZrNといった窒化物又はTiCNのような炭窒化物から成る腐食防止或いは硬質材料コーティングがしばしば行われる。また、50GPaまでの硬度値を有するナノ複層コーティングに基づいた超硬質コーティングも用いられるようになってきている。自動車産業では、摩擦及び損耗低減金属/炭素コーティングが非常に成功している。
最も大きい真空コーティング設備及びこれにしばしば伴うエネルギ必要量の高い設備は、典型的には建築用ガラスコーティングのための水平インライン設備である。
従来技術として以下の文献を参照する。DE 10 2012 110 334 B3は、従来技術の欠点を有さず且つ特により均一な磁場が得られる平面マグネトロンを生み出すことを目的として、そのような平面マグネトロンを開示している。ここでいう欠点は、US 5 407 551 Aに開示された従来技術に詳述されている。
請求項1は、縦方向に伸びるポールシューが一体に形成された磁化可能なヨークプレート及び永久磁石を有する磁石装置と、磁石装置上の少なくとも一つのターゲットと、平面マグネトロンを通って冷却流体を通すための冷却ダクトと、を備えてガラス板又は他のフラット基板をコーティングする真空コーティング設備のための平面マグネトロンに関する。
上記平面マグネトロンは、ヨークプレートがその全長に亘って一定の断面を有し、ヨークプレートにおいて縦に伸び且つフィードライン及びリターンラインを有する少なくとも一つの冷却ダクトや少なくとも一つのターゲットを固定するための鉤爪ストリップのようなアタッチメント部を固定するレセプタクルを有することを特徴とする。
更に、DE 101 22 310 A1は、メンテナンスを容易にすると共によりコスト効率を高めるために伸長真空コーティング設備におけるガラス輸送プレーンへのアクセシビリティの改善を目的とした伸長真空コーティング設備について記載している。
輸送方向に移動されるコーティングフラット基板に対する伸長真空コーティング設備における上記目的は、輸送方向に連続して配置された少なくとも二つのコーティングセクションを有する少なくとも一つのコーティングモジュールと、基板のための輸送スペースを上部に有する輸送システムと、により達成される。この場合、輸送スペースは、コーティングセクションの壁に設けられた基板ガイドスロットを介してコーティングセクションを通って伸び、各々のコーティングセクションは、カバー開口を塞いで輸送スペースの上に配置された少なくとも一つのマグネトロンが固定されたカバーを有し、コーティングセクションは、真空ガイドダクトを介して真空ポンプにより脱気することができる。
上記真空コーティング設備は、輸送スペースの上において真空コーティング設備がコーティングモジュールのすべてのコーティングセクションに共通したチャンバ下部と、コーティングモジュールのすべてのコーティングセクションに共通したチャンバ上部と、に分割され、これらチャンバ部は、作動位置で互いに真空気密様式により閉じることが可能で、且つメンテナンス位置で互いに移動可能となっている。
安定且つ効率的なプロセス制御に決定的なことは、基板に対するカソードの配置である。配置の全体的なジオメトリは、コーティングの質及び生産性に影響を及ぼす。この場合、カソード及びアノード、開口ダイヤフラム、輸送ローラ、ガス分配及び磁場構成の配置は言及すべきである。エネルギセーブコーティング設備に対する既知の解決法は、しばしば上記特性の少なくとも一つについて技術的にベストな解決法を与えていないという欠点を有する。特に、ガスガイダンスシステムへのアクセシビリティ及びメンテナンスが、基板及び輸送システムへの近さにより極めて制限されているので、ガス通路は、しばしば基板に対して直接且つ上部に配置されていない。
本発明は、真空コーティング設備においてスループット速度を増加させつつエネルギをセーブする方法及び装置を特定することを目的とする。これにより、同設備の生産性及び耐用年数を改善することを目的とする。
この目的は、請求項1でクレームされる装置により達成される。
スパッタリングセグメント(3)及びガス分離セグメント(2)のシークエンスから成り連続した基板プレーン(1)を備えた真空コーティング設備においてスループット速度を増加させつつエネルギをセーブするための装置であって、
a)前記スパッタリングセグメント(3)は、基板(1)を輸送するための輸送機器(11)を内装したタンクタブ(12)と、前記タンクタブ(12)にカバーフランジ(6)により接続された少なくとも一つのタンクカバー(4)と、を備え、前記カバーフランジ(6)は、前記基板プレーン(1)の上ごく近傍に配置され、ターゲット(8)及びガス流入ダクト(10)と共にカソード支持ブロック(5)は、前記タンクカバー(4)内においてスプラッシュガード(9)と共に前記基板(1)のごく近傍に配置され、
b)前記ガス分離セグメント(2)は、前記基板プレーン(1)の領域に前記ガス分離セグメント(2)の全長に亘って伸びるトンネルカバー(14)を有し、前記トンネルカバー(14)は、該トンネルカバー(14)と前記基板(1)との間で垂直方向に小さなクリアランスギャップ(18)しか生じないよう、複数の昇降部材(17)により前記基板(1)の厚みに対応可能となっており、
c)前記スパッタリングセグメント(3)及び/又は前記ガス分離セグメント(2)は、一つ又は複数の真空ポンプ(15)により脱気され、このプロセスで搬送された空気は、容量可変エアリザーバ(25)に回収され、前記セグメント(3、2)が次に再びエアレーションされる場合には該セグメント(3、2)に戻されることを特徴とする装置。
また、前記タンクカバー(4)の上部領域においてコーティングプロセスを監視するため、複数の検知部材(32)が、配置機器上で移動可能とされると共に、配置に関わらず検知範囲に対して回転可能となっていることもクレームされる。
また、前記カソード支持ブロック(5)は、一方の上にもう一方が配置された二つのダブルターゲット形状のマルチカソードを有し、これらは前記スプラッシュガード(9)と共に共通回転軸(37)に関して回転可能となるようにマウントされ、四つの異なるコーティング構成を可能としていることもクレームされる。
また、互いに隣接して配置された二つのチャンバ(41、42)は、全周に亘って設けられたシーリングリング(40)により外界からシールされ、外部シーリングストリップ(39)が更にこの領域に設けられ、前記シーリングリング(40)と前記外部シーリングストリップ(39)との間のスペースは、真空センサ(38)によりモニタされることもクレームされる。
また、上記目的は、請求項5でクレームされる方法により達成される。
スパッタリングセグメント(3)及びガス分離セグメント(2)のシークエンスから成り連続した基板プレーン(1)を備えた真空コーティング設備においてスループット速度を増加させつつエネルギをセーブするための方法であって、
a)プロセス変更及びメンテナンス作業時に、タンクカバー(4)全体をその内容物ごと時間節約的及びコスト効率的様式で迅速に変更可能とするために、前記スパッタリングセグメント(3)においてタンクタブ(12)と前記タンクカバー(4)とを接続するカバーフランジ(6)が、前記基板プレーン(1)の上ごく近傍に配置され、
b)前記ガス分離セグメント(2)には、該ガス分離セグメント(2)の隣接領域に対して基板を区切るためのトンネルカバー(14)が前記ガス分離セグメント(2)の全長に亘って設けられ、前記トンネルカバー(14)の高さは、該トンネルカバー(14)と前記基板との間のクリアランスギャップが最少となるように、複数の昇降部材(17)で前記トンネルカバー(14)の配置を変更することで前記基板の厚みに対応可能となっており、
c)前記スパッタリングセグメント(3)及び/又は前記ガス分離セグメント(2)は、一つ又は複数の真空ポンプ(15)により脱気され、このプロセスで搬送された空気は、容量可変エアリザーバ(25)に回収され、前記セグメント(3、2)が次に再びエアレーションされる場合には、一度すでに調整された空気を時間節約的及びコスト効率的様式で再利用するために該セグメント(3、2)に戻されることを特徴とする方法。
また、前記タンクカバー(4)の上部領域においてリアルタイムでコーティングプロセスを監視するために、複数の検知部材(32)が、配置機器上で移動可能とされると共に、配置に関わらず検知範囲に対して回転可能となっていることもクレームされる。
また、コーティングプロセスを最適化するためにカソード支持ブロック(5)は、一方の上にもう一方が配置された二つのダブルターゲット形状のマルチカソードを有し、これらはスプラッシュガード(9)と共に共通回転軸(37)に関して回転可能となるようにマウントされていることもクレームされる。
プログラムがコンピュータ上で実行される場合、上記方法ステップを実行するためのプログラムコードを持つコンピュータプログラムがクレームされる。更に、プログラムがコンピュータ上で実行される場合、請求項5乃至請求項7のいずれか一項でクレームされる方法を実行するためのコンピュータプログラムのプログラムコードを持つ機械可読媒体もクレームされる。
本発明に係る装置は、以下でより詳細に記載される。
真空コーティング設備の基本構造を示す図。 タンクの二つの配置を比較する図。 図1に示した典型的なセグメントの詳細図。 エア(真空)リザーバ25の基本構造を示す図。 エアリザーバ25及びスパッタリングセグメントを示す図。 ターゲット領域の断面図。 マルチカソードを示す図。 個々のタンクタブ12のシーリングを示す図。
図1は、真空コーティング設備の基本構造を示す。
真空コーティング設備は、実質的にスパッタリングセグメント3及びガス分離セグメント2のシークエンスから成る。コーティングされる基板は、図示された基板プレーン1上で一つのセグメントから隣のセグメントへと搬送される。
図2は、タンクの二つの配置の比較を示す。
図2aではスパッタリングタンクの従来構造が断面で示され、図2bでは本発明に係るスパッタリングタンクの構造が断面で示されている。
ここでは個々のカバーフランジ6の位置に関し、上記二つの構造間の違いが明確になっている。左側の従来構造ではカバーフランジ6が比較的高い位置にあるのに対し、右側の構造ではそうなっていない。これは、左側の従来構造ではタンクカバー4が交換されるときに、スパッタリング領域スクリーンのスプラッシュガード9(左側及び右側に示される)が二つのカソード支持ブロック5と共に二つのカバー(ベアリング)フランジ6から取り外されるのに対し、コーティングタンクのメインボディにあるガス流入ダクト10(左側及び右側に示される)は残るためである。そのため、図2aに示す従来構造では、タンクカバー4の交換毎に大掛かりで時間のかかる清掃作業が生じ、高い原価要素が許容される必要がある。しかしながら、図2bに示す本発明に係る構造では、スパッタリングプロセスの前又は後において、タンクカバー4と一体に構成されたガス流入ダクト10をタンクカバー4の他の構成と共に入念且つ落ち着いてコスト効率的に清掃することができるので、タンクカバー4をより迅速に交換することができる。また、個々のタンクタブ12及び基板1を輸送するための輸送機器11が、図2で示されている。更に、プラズマ領域7及び個々の磁気バー13と共にターゲットユニット8が、従来構造で示されている。
図3は、図1に示した典型的なセグメントの詳細図を示す。
ここで示されるセグメントは、右側及び左側にスパッタリングセグメントを有し、これら二つのスパッタリングセグメントは、ガス分離セグメントにより分離されている。すべてのセグメントに共通する基板プレーン1上において、コーティングされる個々の基板がこれらセグメントを通過する。異なるターゲット及び異なるガス混合物を用いる異なるコーティングプロセスは、一般に各々のスパッタリングセグメントで起こる。そのため、一のスパッタリングセグメントからのガス混合物が他のスパッタリングセグメントからのガス混合物と接触するのを防止するために、例示されているよう二つのスパッタリングセグメントの間にガス分離セグメントが介在している。
図3において左側のスパッタリングセグメントでは、二つのターゲット8及び二つのガス流入ダクト10が指し示されている。右側のスパッタリングセグメントでは、特に、スパッタリング領域スクリーンの二つのスプラッシュガード9及び基板を輸送するための輸送機器11の二つのランニングローラが指し示されている。真ん中のガス分離セグメントでは、フィードダクトを介して個々の隣接するスパッタリングセグメントにパーティションプレートにより割り当てられた二つの真空ポンプ15が、タンクカバー内に示されている。基板プレーン1の領域において特筆すべきことは、いわゆるトンネルカバー14のための二つの昇降部材17が示されていることである。このような配置により、ガス分離セグメントの残りスペースから基板の全長及び全幅に亘って基板をトンネルカバー14により覆うことができ、いわゆるクリアランスギャップが最少となるように通過する基板の異なる厚みに対応するようにトンネルカバー14を昇降することができる。ここで、クリアランスギャップ18は、基板1と基板1を覆うトンネルカバー14との間のスペースであり、個々の基板1の安定な通過に不可欠である。この場合、通過する基板1の厚みは、センサ(不図示)により速やかに決定され、これにより得られた制御信号が、昇降部材17を制御するのに用いられる。ガス分離セグメントの分離壁領域には、個々の隣接するセグメントから混合されたガスが流入しないようにするための逆止め弁として作用するトンネルカバーフラップ16が、基板プレーンのレベルに配置されている。
図4は、エア(真空)リザーバ25の基本構造を示す。
ここで、図4aは、図4bに示す基本機能原理の技術的実施形態例を示す。
個々の真空チャンバ27は、一つ又は複数の真空ポンプ15により脱気される。このプロセスで真空ポンプ15により吸引された空気は、容量可変エアリザーバ25に回収される。容量可変エアリザーバ25は、一般に真空ポンプ15により生み出された圧力で膨張されるように設計されている。
真空チャンバ27の次のエアレーションでは、容量可変エアリザーバ25に溜められていた空気が、負圧により真空チャンバ27に戻される。図4bに示した方法の利点は、一度すでに調整され特定の乾燥度を持つ空気が再利用されるので、新しい空気を乾燥させる装置が不要となることである。図示された遮断弁28は、エアフローを制御するのに用いられる。
真空チャンバ27のエアレーションの間、容量可変エアリザーバ25に溜められていた空気の流入操作は、エアリザーバ25に作用してエアリザーバ25の体積を減少させる力により推進される。これは、例えば、エアリザーバ25の上方領域においてリザーバカバー20に取り付けられたカバークロス22により達成される。カバークロス22は、張力ケーブル23により引き下ろされ、張力ケーブル23は、エアリザーバ25のベースに設けられた張力ケーブルシーリング部材29及び更なる偏向ローラ(詳細示さず)を通って伸び、張力ケーブル駆動部材24へと繋がっている。
この場合、エアリザーバ25は、リザーバガントリ19に取り付けられた偏向ローラ21により固定される。
真空チャンバ27の更に次の脱気操作を行う際の更なる推進力のため、四つのスプリング部材26がエアリザーバ25の下方領域に設けられ得る。これらスプリング部材26は、カバークロス22に対応して配置され、張力ケーブル23を介して圧縮されることでエネルギ貯蔵体として作用する。このようにしてスプリング部材26に貯蔵されたエネルギは、以降の脱気プロセスで真空ポンプ15の働きをサポートする。
図5は、エアリザーバ25及びスパッタリングセグメントを示す。
スパッタリングセグメントは、その上部に容量可変エアリザーバ25が一体化された状態で示されている。ここで新たな符号で示されるのは、タンクの左側及び右側にあり個々の真空ポンプ15に繋がった吸い込み口30である。その他の符号については既に記載している。
更に、特定のスプラッシュガード9の正確な位置調整のための移動機器31が、タンクの右側に見られる。この移動機器31は、タンクの左側にも配置されている。
このようなエアリザーバは、好ましくはインレットチャンバ又はトランスファチャンバに配置される。
図6は、ターゲット領域の断面図を示す。
図6では、本発明に係るタンクのフラットデザインが、断面において特に明確である。タンクカバー4及びタンクタブ12に加えて、カバーフランジ6及び基板プレーン1も示されている。基板を搬送するために、輸送ローラドライブ36を有する輸送機器11のローラ(断面で示す)が用いられる。シリンダ状のターゲット8は、右側ではカソード支持ブロック5によりマウントされ、左側ではタンク内の対応するマウントによりマウントされている。ターゲットドライブ33は、冷却水回路34により冷却される。電源35も、この領域に配置される。100ボルトまでのDC電圧が印加され、陽極はハウジングに設けられ、陰極はターゲット8に設けられている。
コーティングプロセスの結果を監視するために、検知部材32が用いられる。検知部材32は、それらの配置機器上で移動可能とされると共に、配置に関わらず検知範囲に対して回転可能となっている。付随する機器については、図が複雑になるので図示していない。
図7は、マルチカソードを示す。
基板1を有するタンクタブ12、輸送機器11及び真空ポンプ15が断面で示され、タンクカバー4の内部に特定の構成を有するカソード支持ブロック5が設けられている。カソード支持ブロック5は、タンクの真ん中に配置され、一方の上にもう一方が配置された二つのノーマルダブルターゲット8形状のマルチカソードを有する。これらのターゲット8は、スプラッシュガード9と共に共通回転軸37に関して回転可能となるようにマウントされている。これにより、個々のタンクを開ける必要無く、エロ―ジョン後に二つのターゲットを交換することができる。しかしながら、エロ―ジョンを考慮せず、コーティングプロセスの間に異なる種類のターゲットを用いることも可能である。ガス流入ダクト10は、影響を受けない。
このような配置は、スプラッシュガード及びコーティングカソードを連動させることなく、互いに90度ずつオフセットした四つの作用位置、すなわち、四つの異なるコーティング構成を可能とする。
図8は、個々のタンクタブ12のシーリングを示す。
コーティングプロセスの間に真空状態を維持するため、個々のスパッタリングセグメント3及び/又はガス分離セグメント2の間で、コーティングされるセグメントの移動時に基板プレーンの個々のポート開口43の連続した接続を保証する信頼性の高いシーリングを生み出すことが必要である。
例として、タンク形態の二つのチャンバ41、42間の接続が、図8に示されている。輸送機器11の走行軸を有し三次元的に示されたタンクタブ12は、全周に亘って外部に設けられると共にポート開口43を封止するシーリングリング40を有する。
また、図8では、二つのチャンバ41、42において互いに隣接して通常空気圧下にあるコーナー領域が、シーリングリング40により外界から封止されている。
更に、外部シーリングストリップ39が設けられ、シーリングリング40と外部シーリングストリップ39との間のスペース(図案化して示す)は、真空センサ38によりモニタされる。
1 基板、基板プレーン
2 ガス分離セグメント
3 スパッタリングセグメント
4 タンクカバー
5 カソード支持ブロック
6 カバーフランジ
7 プラズマ領域
8 ターゲット
9 スプラッシュガード、スパッタ領域スクリーン
10 ガス流入ダクト
11 輸送機器
12 タンクタブ
13 磁気バー
14 トンネルカバー
15 真空ポンプ
16 トンネルカバーフラップ
17 トンネルカバーの昇降部材
18 クリアランスギャップ
19 リザーバガントリ
20 リザーバカバー
21 偏向ローラ
22 カバークロス、スプリング部材26の止め具
23 張力ケーブル
24 張力ケーブル駆動部材
25 容量可変エアリザーバ
26 スプリング部材、真空操作における力強化部材
27 真空チャンバ(タンク)
28 遮断弁
29 張力ケーブルシーリング部材
30 吸い込み口
31 スプラッシュガード9のための移動機器
32 コーティング監視のための検知部材
33 ターゲットドライブ
34 冷却水回路
35 電源との接続
36 輸送ローラドライブ

Claims (9)

  1. スパッタリングセグメント(3)及びガス分離セグメント(2)のシークエンスから成り連続した基板プレーン(1)を備えた真空コーティング設備においてスループット速度を増加させつつエネルギをセーブするための装置であって、
    d)前記スパッタリングセグメント(3)は、基板(1)を輸送するための輸送機器(11)を内装したタンクタブ(12)と、前記タンクタブ(12)にカバーフランジ(6)により接続された少なくとも一つのタンクカバー(4)と、を備え、前記カバーフランジ(6)は、前記基板プレーン(1)の上ごく近傍に配置され、ターゲット(8)及びガス流入ダクト(10)と共にカソード支持ブロック(5)は、前記タンクカバー(4)内においてスプラッシュガード(9)と共に前記基板(1)のごく近傍に配置され、
    e)前記ガス分離セグメント(2)は、前記基板プレーン(1)の領域に前記ガス分離セグメント(2)の全長に亘って伸びるトンネルカバー(14)を有し、前記トンネルカバー(14)は、該トンネルカバー(14)と前記基板(1)との間で垂直方向に小さなクリアランスギャップ(18)しか生じないよう、複数の昇降部材(17)により前記基板(1)の厚みに対応可能となっており、
    f)前記スパッタリングセグメント(3)及び/又は前記ガス分離セグメント(2)は、一つ又は複数の真空ポンプ(15)により脱気され、このプロセスで搬送された空気は、容量可変エアリザーバ(25)に回収され、前記セグメント(3、2)が次に再びエアレーションされる場合には該セグメント(3、2)に戻されることを特徴とする装置。
  2. 前記タンクカバー(4)の上部領域においてコーティングプロセスを監視するため、複数の検知部材(32)が、配置機器上で移動可能とされると共に、配置に関わらず検知範囲に対して回転可能となっていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
  3. 前記カソード支持ブロック(5)は、一方の上にもう一方が配置された二つのダブルターゲット形状のマルチカソードを有し、これらは前記スプラッシュガード(9)と共に共通回転軸(37)に関して回転可能となるようにマウントされ、四つの異なるコーティング構成を可能としていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の装置。
  4. 互いに隣接して配置された二つのチャンバ(41、42)は、全周に亘って設けられたシーリングリング(40)により外界からシールされ、外部シーリングストリップ(39)が更にこの領域に設けられ、前記シーリングリング(40)と前記外部シーリングストリップ(39)との間のスペースは、真空センサ(38)によりモニタされることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の装置。
  5. スパッタリングセグメント(3)及びガス分離セグメント(2)のシークエンスから成り連続した基板プレーン(1)を備えた真空コーティング設備においてスループット速度を増加させつつエネルギをセーブするための方法であって、
    d)プロセス変更及びメンテナンス作業時に、タンクカバー(4)全体をその内容物ごと時間節約的及びコスト効率的様式で迅速に変更可能とするために、前記スパッタリングセグメント(3)においてタンクタブ(12)と前記タンクカバー(4)とを接続するカバーフランジ(6)が、前記基板プレーン(1)の上ごく近傍に配置され、
    e)前記ガス分離セグメント(2)には、該ガス分離セグメント(2)の隣接領域に対して基板を区切るためのトンネルカバー(14)が前記ガス分離セグメント(2)の全長に亘って設けられ、前記トンネルカバー(14)の高さは、該トンネルカバー(14)と前記基板との間のクリアランスギャップが最少となるように、複数の昇降部材(17)で前記トンネルカバー(14)の配置を変更することで前記基板の厚みに対応可能となっており、
    f)前記スパッタリングセグメント(3)及び/又は前記ガス分離セグメント(2)は、一つ又は複数の真空ポンプ(15)により脱気され、このプロセスで搬送された空気は、容量可変エアリザーバ(25)に回収され、前記セグメント(3、2)が次に再びエアレーションされる場合には、一度すでに調整された空気を時間節約的及びコスト効率的様式で再利用するために該セグメント(3、2)に戻されることを特徴とする方法。
  6. 前記タンクカバー(4)の上部領域においてリアルタイムでコーティングプロセスを監視するために、複数の検知部材(32)が、配置機器上で移動可能とされると共に、配置に関わらず検知範囲に対して回転可能となっていることを特徴とする請求項5に記載の方法。
  7. コーティングプロセスを最適化するためにカソード支持ブロック(5)は、一方の上にもう一方が配置された二つのダブルターゲット形状のマルチカソードを有し、これらはスプラッシュガード(9)と共に共通回転軸(37)に関して回転可能となるようにマウントされていることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の方法。
  8. プログラムがコンピュータ上で実行される場合、請求項5乃至請求項7のいずれか一項でクレームされる方法ステップを実行するためのプログラムコードを持つコンピュータプログラム。
  9. プログラムがコンピュータ上で実行される場合、請求項5乃至請求項7のいずれか一項でクレームされる方法を実行するためのコンピュータプログラムのプログラムコードを持つ機械可読媒体。
JP2017504378A 2014-08-11 2015-08-05 真空コーティングプラントにおいて搬送速度を増加させつつエネルギをセーブする方法及び装置 Expired - Fee Related JP6353602B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014011877.0A DE102014011877B4 (de) 2014-08-11 2014-08-11 Verfahren und Vorrichtung zur Energieeinsparung und gleichzeitigen Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit bei Vakuum-Beschichtungsanlagen
DE102014011877.0 2014-08-11
PCT/DE2015/000397 WO2016023533A2 (de) 2014-08-11 2015-08-05 Verfahren und vorrichtung zur energieeinsparung und gleichzeitigen erhöhung der durchlaufgeschwindigkeit bei vakuum-beschichtungsanlagen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017524071A JP2017524071A (ja) 2017-08-24
JP6353602B2 true JP6353602B2 (ja) 2018-07-04

Family

ID=54356304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017504378A Expired - Fee Related JP6353602B2 (ja) 2014-08-11 2015-08-05 真空コーティングプラントにおいて搬送速度を増加させつつエネルギをセーブする方法及び装置

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9960020B2 (ja)
EP (1) EP3180456B1 (ja)
JP (1) JP6353602B2 (ja)
KR (1) KR101924739B1 (ja)
CN (1) CN106574364B (ja)
DE (1) DE102014011877B4 (ja)
EA (1) EA035334B1 (ja)
ES (1) ES2731237T3 (ja)
HU (1) HUE044236T2 (ja)
PL (1) PL3180456T3 (ja)
WO (1) WO2016023533A2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016012460A1 (de) * 2016-10-19 2018-04-19 Grenzebach Maschinenbau Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung definierter Eigenschaften von Gradientenschichten in einem System mehrlagiger Beschichtungen bei Sputter - Anlagen
DE102018102693B4 (de) 2018-02-07 2024-06-27 VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG Dehydratationsnetzwerk, Vakuumanordnung und Verfahren

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05311403A (ja) * 1992-05-11 1993-11-22 Shin Meiwa Ind Co Ltd 成膜装置のガス再生装置
US5407551A (en) 1993-07-13 1995-04-18 The Boc Group, Inc. Planar magnetron sputtering apparatus
US5705044A (en) * 1995-08-07 1998-01-06 Akashic Memories Corporation Modular sputtering machine having batch processing and serial thin film sputtering
DE19736318C2 (de) * 1997-08-21 2000-12-21 Leybold Systems Gmbh Vorrichtung zum Beschichten von plattenförmigen Substraten mit dünnen Schichten mittels Kathodenzerstäubung
JP4187323B2 (ja) * 1998-10-13 2008-11-26 Tdk株式会社 真空成膜処理装置および方法
JP4796688B2 (ja) * 2000-08-31 2011-10-19 アルバック・クライオ株式会社 希ガス回収方法及び希ガス回収装置
DE10122310B4 (de) 2001-05-08 2007-08-02 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Längserstreckte Vakuumbeschichtungsanlage
DE10322935A1 (de) * 2003-05-21 2004-12-16 Unaxis Deutschland Holding Gmbh Mit einem Spalt versehene Trennwand zwischen zwei hintereinander angeordneten Prozesskammern
DE10352143B4 (de) * 2003-11-04 2009-06-25 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Längserstreckte Vakuumanlage zur ein- oder beidseitigen Beschichtung flacher Substrate
ATE360180T1 (de) * 2004-03-15 2007-05-15 Applied Materials Gmbh & Co Kg Vakuumbehandlungsanlage mit umsetzbarem wartungsventil
DE102005001353B4 (de) * 2005-01-11 2010-01-07 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Pumpkanal einer längserstreckten Vakuumbeschichtunganlage
TWI304241B (en) * 2005-02-04 2008-12-11 Advanced Display Proc Eng Co Vacuum processing apparatus
US20110308458A1 (en) * 2010-06-21 2011-12-22 Semes Co., Ltd. Thin Film Deposition Apparatus
DE102012110334B3 (de) 2012-10-29 2013-11-28 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Planarmagnetron

Also Published As

Publication number Publication date
HUE044236T2 (hu) 2019-10-28
EA201790268A1 (ru) 2017-06-30
ES2731237T3 (es) 2019-11-14
PL3180456T3 (pl) 2019-10-31
DE102014011877B4 (de) 2021-08-05
US9960020B2 (en) 2018-05-01
EP3180456A2 (de) 2017-06-21
KR20170024035A (ko) 2017-03-06
EA035334B1 (ru) 2020-05-28
US20170213708A1 (en) 2017-07-27
CN106574364A (zh) 2017-04-19
KR101924739B1 (ko) 2019-02-27
EP3180456B1 (de) 2019-05-01
WO2016023533A2 (de) 2016-02-18
JP2017524071A (ja) 2017-08-24
WO2016023533A3 (de) 2016-04-07
DE102014011877A1 (de) 2016-02-11
CN106574364B (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8182662B2 (en) Rotary cathode for magnetron sputtering apparatus
US20060196414A1 (en) System for coating a substrate, and an insert element
JP6353602B2 (ja) 真空コーティングプラントにおいて搬送速度を増加させつつエネルギをセーブする方法及び装置
KR20150133848A (ko) 가요성 기판들을 위한 증착 플랫폼 및 그 작동 방법
KR102170483B1 (ko) 스퍼터링 장치용 캐소드 유닛
JP5903462B2 (ja) 鋼板通板装置
DE202014006417U1 (de) Vorrichtung zur Energieeinsparung und gleichzeitigen Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit bei Vakuum-Beschichtungsanlagen
CN106164330A (zh) 真空处理***以及用于装配处理***的方法
JP4221324B2 (ja) 真空室及び被覆ローラを備えた帯材被覆装置
JP6626977B2 (ja) 膜形成装置及び膜形成方法
WO2016184487A1 (en) Load lock chamber, vacuum processing system with load lock chamber and method for evacuating a load lock chamber
KR101430653B1 (ko) 박막 증착용 인라인 스퍼터 장치
CN114592171A (zh) 一种镀膜机
CN103643205B (zh) 一种真空镀膜机
KR101988336B1 (ko) 인라인 스퍼터 장치
CN215050653U (zh) 一种pvd集束旋转靶座及镀膜装置
KR102655778B1 (ko) 스퍼터 장치
JP2013076147A (ja) 連続式真空処理装置用真空シール装置
KR101201364B1 (ko) 듀얼 챔버를 갖는 스퍼터링 장치
KR20070011087A (ko) 기판에 코팅을 피복하기 위한 진공 클러스터

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180529

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180608

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6353602

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees