Vorrichtung zur Vakuumbehandlung von Substraten in einer Vakuumbeschichtungsanlage und

Vakuumbeschichtungsanlage mit einer Vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vakuumbehandlung von Substraten in einer

Vakuumbeschichtungsanlage sowie eine Vakuumbeschichtungsanlage mit einer solchen

Vorrichtung jeweils nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Systeme zur Vakuumbeschichtung von Substraten im Batch-Betrieb sind bekannt. So beschreiben beispielsweise die DE 37 31 688 A1 , EP 1 947 211 A1 oder WO 2012/010318 A1 jeweils

Vorrichtungen zur Metallisierung von Substraten mit einer Vakuumkammer, in der zumindest eine Verdampferquelle, sowie Vorrichtungen zum Aufbringen von plasmapolymerisierten

Schutzschichten und eine Anzahl von um eine Zentralachse rotierenden Planeten-Substrathaltern angeordnet sind.

Für die Herstellung von Beschichtungen mit gleicher Qualität auf den Substraten, insbesondere bei Vakuumbehandlungen mit nacheinander ablaufenden Beschichtungsschritten, ist entweder ein möglichst gutes Vakuum und/oder eine möglichst für alle Substrate gleichmäßige Versorgung mit Prozessgasen notwendig.

Üblicherweise erfolgt die Evakuierung der Vakuumkammer, insbesondere die Absaugung der Prozessgase und Prozessabgase mittels Vakuumpumpen, die über eine zentrale Öffnung an die Vakuumkammer angeschlossen sind, so dass verschiedene Substrate deutlich verschiedenen Prozessbedingungen ausgesetzt sind und folglich Beschichtungen mit unterschiedlicher Qualität (unterschiedlichen Schichteigenschaften) erzeugt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Vakuumbehandlung von

Substraten in einer Vakuumkammer anzugeben, womit mit geringem Aufwand metallische

Schichten homogen auf Substrate mit hoher Qualität, kurzer Chargenzeit und hoher Produktivität aufgebracht werden können.

Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung, eine kompakte Vakuumkammer anzugeben, die durch einen Platz sparenden Aufbau eine flexible Prozessführung erlaubt. Die Aufgabe wird mit dem Merkmal der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung von Substraten in einer Vakuumkammer mittels zumindest einer Behandlungsquelle umfasst wenigstens eine

Substratträgereinrichtung zur Halterung von einem oder mehreren Substraten, wobei die

Substratträgereinrichtung eine Längsachse aufweist, eine Zuführeinrichtung für Prozessgas sowie wenigstens eine Saugeinrichtung, die eine oder mehrere Absaugöffnungen für Gase und zumindest eine, mit der oder den mehreren Absaugöffnungen verbundene Pumpe aufweist. Die eine oder mehreren Absaugöffnungen weisen einen Wirkungsbereich auf, der sich entlang einer Längsachse der Substratträgereinrichtung mindestens doppelt so weit erstreckt wie in einer Richtung senkrecht dazu.

Vorteilhaft erlaubt die vorliegende Erfindung, die Gleichmäßigkeit von Vakuum-Saugvermögen, Prozessgaszufuhr und Beschichtungsfluss über eine langgestreckte Substratträgereinrichtung gegenüber den bekannten Lösungen zu verbessern. Insbesondere kann die

Substratträgereinrichtung einen oder mehrere zylindrische, rotierende Substratträger („Pylon") aufweisen, womit die Zykluszeit einer solchen Maschine bei verbesserter Beschichtungsqualität gesenkt und damit deren Produktivität gesteigert werden kann.

Eine Beschichtung von Substraten kann mit entlang der Längserstreckung der

Substratträgereinrichtung gleicher Qualität erfolgen. Die Substratträgereinrichtung kann vertikal angeordnet sein, was räumlich eine relativ kleinflächige Vakuumbeschichtungsanlage ermöglicht, die eine vorhandene Raumhöhe gut ausnutzen kann. So können typische Pylonen als

Substratträgereinrichtungen Höhen im Meterbereich aufweisen.

Der Ausdruck vertikal bezieht sich auf die Vakuumkammer als Bezugssystem. Der Ausdruck Qualität bezieht sich auf Parameter der Eigenschaften der Beschichtung, insbesondere eine Schichtdicke, chemische Beständigkeit, einen Reflexionsfaktor und/oder einen Farbeindruck.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich besonders zum Einsatz in so genannten Batch- Vakuumbeschichtungsanlagen zur Durchführung mehrerer Beschichtungsschritte bei

verschiedenen Prozessbedingungen, insbesondere solche, die verschiedene

Pumpenkonfigurationen erfordern, wobei zu beschichtende Substrate (Werkstücke) auf einem ausgedehnten Bereich einer Substratträgereinrichtung angeordnet sind. Die Vorrichtung ist insbesondere für die Vakuum-Metallisierung dreidimensionaler Formteile, beispielsweise Fahrzeugleuchten-Reflektoren oder dergleichen, geeignet. Üblicherweise werden hierzu derartige Batch-Vakuumbeschichtungsanlagen eingesetzt, bei denen in einer einzigen Vakuumkammer alle zur Beschichtung nötigen Schritte nacheinander durchgeführt werden und die Vakuumkammer nach jedem Prozesslauf geflutet wird. Üblicherweise befinden sich in solchen Anlagen mehrere im gleichen Prozesslauf zu beschichtende Substrate. Um gleichwertige

Beschichtung auf all diesen Substraten zu erreichen, können diese - z.B. mit Hilfe eines rotierenden Substratträgers - an der jeweils aktiven Beschichtungsquelle vorbeibewegt werden.

Günstigerweise kann durch die Saugeinrichtung am Ort der Substratträgereinrichtung,

insbesondere an deren Oberfläche oder Mantelfläche, an der Substrate montiert sind, eine Saugleistung generierbar sein, die entlang der Längserstreckung der Substratträgereinrichtung nur wenig variiert. Die Erfindung erlaubt es, die Saugleistung der Vakuumpumpen möglichst gleichmäßig für alle Werkstücke auf der Substratträgereinrichtung zu realisieren. Dies kann für verschiedene aufeinanderfolgende Beschichtungsschritte erreicht werden, die unterschiedliche Vakuumpumpen erfordern können, so dass die Saugleistung der jeweils notwendigen

Vakuumpumpen auf die Werkstücke gleichmäßig verteilt angreift.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltung kann die Saugeinrichtung wenigstens zwei

Hochvakuumpumpen umfassen, die räumlich verteilt, insbesondere parallel zu der Längsachse der Substratträgereinrichtung, angeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ können wenigstens zwei entsprechend räumlich verteilte Vorvakuumeinrichtungen vorgesehen sein.

Vorteilhafterweise ist der Saugeinrichtung eine Absaugfläche zugeordnet, wobei die Absaugfläche parallel zu der Längsachse der Substratträgereinrichtung angeordnet ist. Insbesondere kann die Absaugfläche ein parallel zur Längsrichtung der Substratträgereinrichtung langgezogene

Eingangsöffnung eines Pumpkanals sein, in dem mehrere Pumpen und/oder Vakuumanschlüsse angeordnet sind. Insbesondere kann die Absaugfläche eine Ausdehnung entlang der Längsachse von wenigstens 50% einer Längserstreckung der Substratträgereinrichtung aufweisen. Zur Verbesserung der gleichmäßigen Verteilung der Saugleistung für kritische Prozessphasen bei der Beschichtung der Substrate kann ein zu den Vakuumpumpen führender Rohranschluss entlang der Längsachse der Substratträgereinrichtung langgezogen werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Absaugöffnung eine der

Substratträgereinrichtung) gegenüberliegende Absaugfläche aufweisen, die sich entlang einer Längsachse der Substratträgereinrichtung mindestens doppelt so weit erstreckt wie in einer Richtung senkrecht dazu. Alternativ dazu können die mehreren Absaugöffnungen der Substratträgereinrichtung gegenüberliegende Absaugflächen aufweisen, deren Gesamtfläche sich entlang einer Längsachse der Substratträgereinrichtung mindestens doppelt so weit erstreckt wie in einer Richtung senkrecht dazu.

Vorteilhaft kann durch die Saugeinrichtung am Ort der Substratträgereinrichtung eine Saugleistung generierbar ist, so dass die mittels der Behandlungsquelle erfolgende Vakuumbehandlung von Substraten der Substratträgereinrichtung entlang der Längserstreckung der

Substratträgereinrichtung mit gleicher Qualität erfolgen kann. Der Ausdruck Qualität bezieht sich auf Parameter der Eigenschaften der Beschichtung, insbesondere eine Schichtdicke, einen Reflexionsfaktor und/oder einen Farbeindruck.

Günstigerweise kann die Saugeinrichtung zumindest zwei Hochvakuumpumpen und/oder wenigstens zwei Vorvakuumeinrichtungen umfassen, die räumlich verteilt angeordnet sind.

Um eine effektive Anbindung dieser langgezogenen Absaugöffnung an die eine oder mehrere Vakuumpumpen zu erreichen, können diese vorzugsweise in mehrere kleine Einheiten aufgeteilt und über die Länge der Absaugöffnung verteilt sein. Es können sowohl Turbomolekularpumpen als auch Öldiffusionspumpen eingesetzt werden. Es können mehrere kleinere Pumpen eingesetzt werden, deren etwaige Mehrkosten durch Kosteneinsparungen an der Anlage überkompensiert werden können, etwa durch Einsparung großvolumiger Anlagenteile und Ventile, Vakuumleitungen und dergleichen.

Analog kann eine Saugleistung von Vorvakuumpumpen, die zum Abpumpen von Atmosphäre sowie für Plasmaprozesse eingesetzt werden können, ähnlich langgestreckt verteilt an die

Vakuumkammer angebunden sein. Hierzu kann ein von dem langgezogenen Verschluss benötigte Raum in der Vakuumkammer vorteilhaft eingesetzt werden.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Vakuumbeschichtungsanlage geschaffen, in der eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Vakuumbehandlung von Substraten in einer

Vakuumkammer eingesetzt ist, wobei eine Saugeinrichtung vorgesehen ist, die an eine an eine Struktur einer Substratträgereinrichtung angepasste Absaugung aufweist. Vorteilhaft bildet die Saugeinrichtung eine Strömungssenke für Prozessgas sowie die bei der Evakuierung anfallenden Gase - etwa auch solche, die von Substraten oder Kammerwänden desorbieren, die sich entlang einer Längsachse einer Substratträgereinrichtung mindestens doppelt so weit erstreckt wie in einer Richtung senkrecht dazu. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Verteilung der zugeführten

Prozessgase entlang der Längserstreckung der Substratträgereinrichtung. Günstigerweise kann die Vakuumbeschichtungsanlage eine so genannte Batch- Vakuumbeschichtungsanlage sein, bei der in einer einzigen Vakuumkammer alle zur Beschichtung nötigen Schritte nacheinander durchgeführt werden. Die Vakuumkammer kann nach jedem

Prozesslauf geflutet werden.

In der Vakuumkammer können sich alle benötigten Beschichtungswerkzeuge befinden, wie etwa eine Plasmaquelle zum Glimmen oder zur Abscheidung eines Plasma-CVD-Topcoats, Dampf- oder Sputterquellen für die eigentliche Metallisierung, ebenso Anschlüsse für die Prozessgaszufuhr der einzelnen Prozessschritte und für die - insbesondere für verschiedene Schritte verschiedene - Vakuumpumpen. Es können mehrere im gleichen Prozesslauf zu beschichtende Substrate auf der Substratträgereinheit angeordnet sein. Um gleichwertige Beschichtung auf all diesen Substraten zu erreichen, können diese - z.B. mit Hilfe einer rotierenden Substratträgereinrichtung - an der jeweils aktiven Beschichtungsquelle vorbeibewegt werden. Vorteilhaft lässt sich die Saugleistung der Saugeinrichtung möglichst gleichmäßig für alle Werkstücke realisieren. Ebenso kann eine Gaszufuhr möglichst gleichmäßig entlang der Längserstreckung der Substratträgereinheit realisiert sein.

Kritisch für eine gleichmäßige Schichtqualität ist insbesondere die Saugleistungs-Ankopplung an die Vakuumkammer in zwei Beschichtungsphasen:

- Metallisierung mittels PVD (Physical Vapour Deposition, etwa Zerstäuben oder thermisches Verdampfen) mit einem möglichst sauberen Basisvakuum,

Beschichtungsschritte mit Plasmaabscheidung (CVD, Chemical Vapor Deposition) mit einer im Bereich der Substrate möglichst I gleichmäßigen Prozessatmosphäre aus Prozessgasen und -abgasen.

Für beide Beschichtungsphasen werden unterschiedliche Pumpsysteme eingesetzt, wobei eine hohe Saugleistung gewünscht ist. Eine hohe Saugleistung im Hochvakuum erfordert üblicherweise große Leitungsquerschnitte, was üblicherweise erhebliche Kosten für entsprechende großvolumige Ventile mit sich bringt. Bei der erfindungsgemäßen Vakuumbeschichtungsanlage können daher sowohl teure Ventile als auch Vakuumleitungen eingespart werden, was das Anlagenvolumen verkleinert und Zykluszeiten verkürzt.

Erfindungsgemäß kann eine gleichmäßige Anbindung des Vakuum-Saugvermögens an der gesamten Oberfläche der Substratträgereinheit erreicht werden. Damit kann verhindert werden, dass etwa Pumpzeiten oder eine Schichtqualität wesentlich durch das am ungünstigsten liegende Substrat auf der Substratträgereinrichtung beeinflusst werden.

Bei PVD-Verfahren werden Hochvakuumpumpen eingesetzt. Vorteilhaft kann der aus den

Substratoberflächen entweichende Wasserdampf effektiv abgepumpt werden. Es kann eine Kombination aus Hochvakuumpumpe, z.B. Öldiffusionspumpe, Turbomolekularpumpe, und einer Kältefalle zum Ausfrieren von Wasserdampf eingesetzt werden. Hohe Saugleistung im

Hochvakuum erfordert große Leitungsquerschnitte. Zur Ankopplung steht die begrenzte

Mantelfläche der Substratträgereinrichtung, z.B. eines Pylons, zur Verfügung, welche auch für die Anordnung der Beschichtungsquellen benötigt wird. Bei bekannten Vakuumbeschichtungsanlagen ist ein einzelner großer Rohranschluss für das Pumpen im Hochvakuum vorgesehen. Dies führt zu ungleichmäßigem Pumpen besonders von Wasserdampf - dieser kondensiert (adsorbiert) an Wandbereichen, welche vom Rohranschluss weit entfernt liegen. Um für die dort befindlichen Substrate ein ausreichendes Vakuum für akzeptable Beschichtungsqualität zu erreichen, ist eine verlängerte Pumpzeit nötig, welche die Zykluszeit der gesamten Anlage verlängert und deren Produktivität verringert.

Plasmaprozesse, wie Plasma-CVD zur Abscheidung einer Korrosionsschutzschicht, erfolgen dagegen meist im Vorvakuum. Dieser Prozess erfordert das An- und Abströmen von Prozessgas bzw. Prozessabgas gleichmäßig für alle Substrate. Andernfalls kommt es zu langen Verweilzeiten von reaktivem Gas und letztlich zur Bildung von Staubablagerungen.

Aus der erwähnten begrenzten Verfügbarkeit an Platz für mehrere Pumpanschlüsse auf der Mantelfläche der Substratträgereinrichtung wird bei bekannten Anlagen üblicherweise nur ein solcher Anschluss vorgesehen, der auch noch Hoch- und Vorvakuumsaugleitung vereint.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die Saugeinrichtung wenigstens zwei Hochvakuumpumpen und/oder Vorvakuumeinrichtungen umfassen, die räumlich verteilt angeordnet sind, insbesondere parallel zu der Längsachse der Substratträgereinrichtung.

Vorteilhaft kann die Saugeinrichtung wenigstens einen Verschluss für eine verschließbaren Absaugöffnung umfassen, wobei die verschließbare Absaugöffnung parallel zu der Längsachse der Substratträgereinrichtung angeordnet ist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Anordnung der Saugeinrichtung. Beim Betrieb von Hochvakuumpumpen an Batchanlagen sind Schutzventile zwischen der nach jedem Prozesslauf gefluteten Vakuumkammer und den hiervor zu schützenden Hochvakuumpumpen bzw. Kältefallen notwendig. Diese Ventile sind für große Rohrquerschnitte üblicherweise sehr aufwändig und damit teuer, sowie umständlich und voluminös. Schwenkt man die Ventilplatte senkrecht zu dem zu sperrenden Querschnitt heraus, so verbraucht die Anordnung mindestens die doppelte Rohr-Querschnittsfläche auf der erwähnten, knappen Mantelfläche der Substratträgereinrichtung, dreht man die Ventilplatte senkrecht zur zu sperrenden Fläche, so steht sie in die Kammer hinein und verringert das für die Substratträgereinrichtung nutzbare Volumen.

Der wenigstens eine Verschluss kann durch eine in Längsrichtung der Substratträgereinrichtung langgezogene Klappe gebildet sein, die im geöffneten Zustand nur wenig in das Kammervolumen hinein ragt. Die Klappe kann auch in zwei oder mehr längs geteilte Flügel aufgeteilt sein. Denkbar ist auch ein Schieber oder mehrere Schieber als Verschluss. Derselbe Verschluss kann vorteilhafterweise - sofern die vorgesehene Prozessführung dies zulässt - gleichzeitig eine Hochvakuumpumpe und/oder eine Kältefalle absperren, wenn die Vakuumkammer belüftet wird.

Vorteilhaft kann in der Vakuumbeschichtungsanlage eine Behandlungsquelle zur

Vakuumreinigung von auf der Substratträgereinrichtung angeordneten Substraten vorgesehen sein, wobei vorzugsweise die Behandlungsquelle eine der Substratträgereinrichtung

entsprechende Längserstreckung aufweist.

Ferner kann wenigstens eine Materialquelle zur Vakuumbeschichtung von auf der

Substratträgereinrichtung angeordneten Substraten vorgesehen sein, wobei vorzugsweise die Materialquelle eine der Substratträgereinrichtung entsprechende Längserstreckung aufweist. Vorteilhaft kann die Abstrahlcharakteristik der Materialquelle mit der Längserstreckung der Substratträgereinrichtung und/oder der Ausdehnung der Strömungssenke der Saugeinrichtung korrespondieren.

Günstigerweise kann die Materialquelle unter Beachtung ihrer räumlichen Abstrahlcharakteristik angeordnet sein. Unter Abstrahlcharakteristik beispielsweise eines Verdampferelements wird hier die Winkelabhängigkeit der Stromdichte des verdampften Materials eines in die Verdampferbank eingebauten verstanden.

Günstigerweise kann die wenigstens eine Materialquelle gegen eine andere Materialquelle austauschbar angeordnet sein. Beispielsweise können verschiedene Sputterquellen eingesetzt werden, etwa planare Kathoden und Rohrkathoden, die zwischen Beschichtungsschritten getauscht werden können.

Zweckmäßigerweise können wenigstens zwei unterschiedliche Vakuumpumpenarten vorgesehen sein, um wenigstens zwei Beschichtungsschritte mit jeweils unterschiedlichen

Vakuumpumpenarten durchzuführen, etwa Hochvakuumpumpen für Sputterbeschichtungen und Vorvakuumpumpen für CVD-Prozesse. Vorteilhaft können wenigstens zwei unterschiedliche Materialquellen in der Vakuumkammer vorgesehen sein. Durch die langgestreckte Anbindung der Saugeinrichtung ist mehr Platz auf der Mantelfläche der insbesondere um ihre Längsachse drehbaren Substratträgereinrichtung, so dass zusätzliche Materialquellen vorgesehen sein können, wie etwa zusätzlichen Plasmaquellen- Elektroden zur Beschleunigung von Plasmaprozessen, zusätzliche Sputterquellen zur Erhöhung der Flexibilität der Vakuumbeschichtungsanlage und dergleichen.

Ferner kann auch eine Strahlungsheizung zur thermischen Beaufschlagung von auf der

Substratträgereinrichtung angeordneten Substraten vorgesehen sein, z.B. zur Beschleunigung der Freisetzung von an den Substratoberflächen gebundenen Wasserdampfes zum schnelleren Erreichen eines geeigneten Basisdrucks für die Metallisierung der Substrate.

Besonders vorteilhaft sind eine oder mehrere Materialquellen, die entsprechend einer

Saugleistungsverteilung der Saugeinrichtung am Ort der Substratträgereinrichtung ausgebildet sind. Materialquellen können analog der Saugleistungsverteilung an der Substratträgereinrichtung, insbesondere der Mantelfläche eines Pylons, langgestreckt ausgebildet sein

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Figur 1 eine erfindungsgemäßen Vakuumbeschichtungsanlage im Längsschnitt mit einer

Vorrichtung zur Vakuumbehandlung von Substraten gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Figur 2 eine Ansicht einer Substratträgereinrichtung in Form eines Pylons, mit Plasma- Elektroden, Saugeinrichtung und Strahlungsheizung.

Figur 1 zeigt zur Erläuterung der Erfindung eine Vakuumbeschichtungsanlage 100 mit einer Vorrichtung 1 zur Vakuumbehandlung von Substraten in einer Vakuumkammer 10 mit einem aufgeschnittenen Gehäuse 11 . Die Vorrichtung 1 umfasst zumindest eine Substratträgereinrichtung 60 sowie eine Saugeinrichtung 19.

Die Saugeinrichtung (19) weist eine Absaugöffnung 80 für Gase und mit der Absaugöffnung 80 verbundene Pumpen 12, 16 auf. Die Absaugöffnung 80 weist einen Wirkungsbereich auf, der sich parallel einer Längsachse 70 der Substratträgereinrichtung 60 mindestens doppelt so weit erstreckt wie in einer Richtung senkrecht dazu. Die Pumpen sind als Vorvakuumeinrichtung 12 und als Hochvakuumeinrichtung 16 ausgebildet.

Die Substrate sind vorzugsweise dreidimensionale Substrate beispielsweise für Anwendungen im Automotive-Bereich, Computer, Kommunikations- oder Konsumer-Elektronik oder dergleichen. Die Substrate bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, wobei jedoch auch andere Materialien vorstellbar sind.

Eine zylinderförmige Substratträgereinrichtung 60 in Form eines Pylons dient zur Aufnahme von Substraten (nicht dargestellt). Die Substratträgereinrichtung 60 weist eine Längserstreckung 72 in vertikaler Richtung auf. Die Längserstreckung 72 liegt typischerweise im Bereich von 150 cm bis 200 cm. Die Substratträgereinrichtung 60 ist um eine antreibbare Längsachse 70 als Drehachse 74 drehbar und als Pylon, dass heißt als säulenartige Gerüststruktur, ausgebildet. In Figur 1 sind zur Vereinfachung keine weiteren Details der Substratträgereinrichtung 60 sowie auch keine von der Einrichtung 60 aufgenommenen Substrate dargestellt.

Bei der Rotation bildet die Substratträgereinrichtung 60 eine Mantelfläche 62 aus. Benachbart zur Mantelfläche 62 ist eine Materialquelle 50 in Form einer planaren Sputterkathode 51 mit ihrer Längsachse parallel zur Längsachse 70 der Substratträgereinrichtung 60 angeordnet. Zwischen der Längsachse der Materialquelle 50 und der Drehachse 74 des Pylons

(Substratträgereinrichtung 60) ist ein Winkelversatz von weniger als 10° vorgesehen. Es können mehrere Materialquellen 50 vorgesehen sein, neben Sputterkathoden auch

Verdampfungseinrichtungen. Um gleichwertige Beschichtung auf den Substraten zu erreichen, können diese Hilfe der rotierenden Substratträgereinrichtung 60 an der jeweils aktiven

Materialquelle 50 vorbeibewegt werden.

Es versteht sich, dass die Erfindung auch Vorrichtungen mit mehr als einer Substratträgereinrichtung 60 umfasst, jeweils mit einem Pylon mit Halterungsmitteln für Substrate. Dabei ist vorteilhaft, wenn zwischen Längsachse von Materialquelle und den Drehachsen der Pylone ein Winkelversatz von weniger als 10° vorgesehen ist.

Die Vakuumbeschichtungsanlage 100 umfasst ferner eine als Plasmaquelle ausgebildete

Behandlungsquelle 40 für Substrate. Die Plasmaquelle umfasst Mittel zur Anregung einer

Plasmaentladung in einem Bereich, in dem die Substratträgereinrichtung 60 angeordnet ist, um eine Plasmabehandlung der Substrate zu ermöglichen. Die Behandlungsquelle 40, insbesondere Plasmaquelle, kann zur Vorbehandlung der Substratoberflächen und/oder zu Plasmabeschichtung, insbesondere mittels Plasma -CVD, ausgebildet sein. Insbesondere kann ferner ein Einlass für Reaktionsgase 64 vorgesehen sein.

Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform umfasst die Behandlungsquelle 40 eine Elektrode 41 und eine Gegenelektrode 42 sowie einen (nicht dargestellten) geerdeten Vakuumbehälter zur Erzeugung eines Plasmas, insbesondere einer Glimmentladung zur Behandlung einer zu behandelnden Oberfläche eines oder mehrerer Substrate. Die Elektroden 41 , 42 sind plattenartig mit einer im Wesentlichen parallel zur Drehachse 74 lang gestreckten Geometrie ausgelegt.

Bevorzugt wird die Behandlungsquelle 40 mit einer Wechselspannung betrieben, insbesondere einer Frequenz zwischen 1 Hz und 350 MHz, besonders bevorzugt bei 40 kHz.

Es versteht sich, dass die Erfindung auch weitere Ausbildungen, sowie eine weitere Anzahl von Behandlungsquellen umfasst, insbesondere zur Ausführung eines Plasma-CVD-Prozesses ausgebildete Plasmaquellen, mit denen beispielsweise ein Top-Coat auf eine Metallschicht aufgebracht werden kann. Ferner versteht es sich, dass die Erfindung auch für bestimmte Behandlungen der Substrate dedizierte, getrennte Plasmaquellen umfassen kann. Ferner kann auch eine der Behandlungsquellen für mehr als einen Behandlungsprozess, beispielsweise Glimmentladung und PECVD vorgesehen sein.

Die Dimensionierung der Materialquelle 50 sowie der Behandlungsquelle 40 in Richtung der Drehachse 74 ist abgestimmt zur Kompensation von räumlichen Endeffekten, d.h. im vorliegenden Fall durch einen gewissen Überstand von Sputterquelle 51 bzw. Behandlungsquelle 40 über die Endbereiche der Substratträgereinrichtung 60. Ferner kann ein Abfall beispielsweise, einer Beschichtungsrate in den Endbereichen der Materialquelle 50 bzw. der Substratträgereinrichtung 60 durch eine entsprechend Maßnahmen kompensiert werden, beispielsweise durch Blenden in einem mittleren Bereich zwischen den Endbereichen.

Die Saugeinrichtung 19 bildet eine Strömungssenke für Prozessgas 64 und stellt eine an die Struktur der Substratträgereinrichtung 60, insbesondere eine Pylonstruktur, angepaßte Absaugung für Gase zur Verfügung. Die Strömungssenke erstreckt sich entlang der Längsachse 70 der Substratträgereinrichtung 60 mindestens doppelt so weit wie in einer Richtung senkrecht dazu. Die Strömungssenke entspricht im Wesentlichen einem parallel zur Längsachse 70 der

Substratträgereinrichtung langgestreckten Pumpkanal 18, an den Pumpen 16a, 16b und

Vakuumanschlüsse 12a, 12b angeschlossen sind.

Die Saugeinrichtung 19 des Ausführungsbeispiels umfaßt dabei wenigstens zwei

Hochvakuumpumpen 16a, 16b, die räumlich verteilt parallel der Längsachse 70 angeordnet sind und am Ende des Pumpkanals 18 montiert sind. Zur Verbesserung der Pumpleistung ist eine Kühlfalle 20 vorgesehen mit Öffnungen 21 , 22 die den Pumpquerschnitt der einzelnen Pumpen 16a, 16b freigeben. Ferner sind Vorvakuumanschlüsse 12 mit Auslässen 12a, 12b am oberen und unteren Ende des Pumpkanals 18 vorgesehen. Der Pumpkanal 18 ist mit einem

Strömungsreduzierenden Gitter 81 zur Vakuumkammer 10 abgeschlossen.

Die Absaugöffnung 80 weist eine der Substratträgereinrichtung 60 gegenüberliegende

Absaugfläche auf, die sich parallel der Längsachse 70 der Substratträgereinrichtung 60 mindestens doppelt so weit erstreckt wie in einer Richtung senkrecht dazu. In einer weiteren Ausführungsform (nicht dargestellt) weist die Saugeinrichtung mehrere Absaugöffnungen mit der Substratträgereinrichtung 60 gegenüberliegenden Absaugflächen auf, deren Gesamtfläche sich parallel der Längsachse 70 der Substratträgereinrichtung 60 mindestens doppelt so weit erstreckt wie in einer Richtung senkrecht dazu.

Die Saugeinrichtung 19 umfasst wenigstens einen Verschluss 30 für einen verschließbaren Querschnitt 31 , wobei der verschließbare Querschnitt 31 parallel zu der Längsachse 70 angeordnet ist. Der Querschnitt 31 entspricht vorzugsweise dem Querschnitt des Pumpkanals 18.

Der Verschluss 30 ist durch mehrere in Längsrichtung geteilte Klappen gebildet (nur eine davon ist in der Figur zu sehen), die den Pumpkanal 18 vakuumdicht abschließen können, falls die

Vakuumkammer 10 zwischen zwei Prozessschritten belüftet wird.

Durch die Saugeinrichtung 19 ist am Ort der Substratträgereinrichtung 60 eine Saugleistung generierbar, die entlang der Längserstreckung 72 der Substratträgereinrichtung 60 um höchstens 10% variiert.

Figur 2 zeigt in vereinfachter Darstellung eine Ansicht einer Substratträgereinrichtung 60 in Form eines Pylons, mit Elektroden 41 , 42 einer Behandlungsquelle 40 und einer Saugeinrichtung 60 sowie einer Strahlungsheizung 90, deren Längsachse 91 parallel zur Längsachse 70 der

Substratträgereinrichtung 60 angeordnet ist.

Die Strahlungsheizung 90 dient zur thermischen Beaufschlagung von auf der

Substratträgereinrichtung 60 angeordneten Substraten und beschleunigt durch Erhitzen der Substrate die Freisetzung von an den Substratoberflächen gebundenen Wasserdampf zum schnelleren Erreichen eines geeigneten Basisdrucks für die Metallisierung der Substrate. Bezugszeichenliste

Vorrichtung

Vakuum kämm er

Gehäuse

Vorvakuumeinrichtung

a, 12b Vakuumanschluss

Hochvakuumeinrichtung

a, 16b Pumpe

Pumpkanal

Saugeinrichtung

Kühlfalle

Öffnung

Öffnung

Ventil

Querschnitt

Behandlungsquelle

Elektrode

Elektrode

Materialquelle

Sputterquelle

Substratträgereinrichtung

Mantelfläche

Prozessgas

Längsachse

Längserstreckung

Absaugöffnung

Belüftungsschutz

Heizeinrichtung

Längsachse

0 Beschichtungsanlage