Die Erfindung betrifft eine neue Basistechnologie für das Magnetronsputtern von keramischen Schichten, insbesondere für optische Anwendungen. Das neue Konzept ermöglicht den Aufbau von Magnetron-Sputterquellen, welcher im Vergleich zu den bekannten Verfahren, wie dem reaktiven DC-, MF- oder RF-Magnetronsputtern bzw. dem Magnetronsputtern von keramischen Targets eine erheblich verbesserte Präzision bei der Abscheidung von keramischen Schichten mit exakt definierter Rate und Homogenität sowie mit sehr guter Re'produzierbar- keit ermöglicht.

Magnetron-Sputterquellen haben sich in den letzten Jahren als äußerst leistungsfähige Beschichtungswerk- zeuge erwiesen, um Dünnschichtsysteme im industriellen Maßstab zu fertigen. Optische Dünnschichtsysteme, die das Prinzip der Interferenz nutzen, z.B. für optische Filter und Archi- tekturglasbeschichtungen, erfordern hierbei das möglichst präzise Einhalten der spezifizierten Schicht- eigenschaften und dies sowohl bezüglich der Beschich- tung auf großen Substraten als auch bezüglich der zeitlichen Konstanz über lange Produktionsperioden.

Für die industrielle Fertigung sind dabei insbesonde- re solche Beschichtungsprozesse relevant, welche von sich aus mit einer gewissen Stabilität arbeiten, wie etwa das Magnetronsputtern von keramischen Targets oder das reaktive Magnetronsputtern unter Reaktiv- überschuss im Compound-Mode .

Zusätzlich werden Regelkreise eingesetzt, welche das Einhalten der Schichteigenschaften auch über lange Produktionszeiträume ermöglichen. Der Regelbedarf steigt hierbei mit der ^■ angestrebten Genauigkeit der optischen Eigenschaften des Schichtsystems und mit der Anzahl der Einzelschichten im Schichtsystem stark an.

Die angestrebte Genauigkeit der optischen Eigenschaf- ten des Schichtsystems wird dabei i. d. R. durch zulässige Abweichungen zwischen Transmissions- und Re- flektionsspektren eines Schichtsystem-Designs und dem abgeschiedenen Schichtsystem definiert.

Mit steigenden Genauigkeits-Anforderungen sind insbesondere die Kontrolle der Rate und der Schichtdicke sowie die Gewährleistung eines konstanten Brechungs- index bei der Abscheidung der jeweiligen Schicht in zunehmendem Maße von Bedeutung. Im Allgemeinen wird im Bereich der Fein- und Präzisionsoptik eine in- situ-Kontrolle durchgeführt, während im Bereich der Architekturglasbeschichtung eine ex-situ-Kontrolle zur Kompensation von langfristigen Drifts ausreichend ist.

Im Fall des reaktiven Magnetronsputterns als Abscheideverfahren ist bekannt, dass die Rate und damit die Schichtdicke bei vorgegebener Zeitdauer des Abscheidevorgangs stark von den Prozessbedingungen abhängen. Insbesondere Schwankungen des Totaldrucks (Pflug, A. : „Simulation des reaktiven Magnetron-Sputterns" , Dissertation, Justus-Liebig-Universität Gießen, 2006) und des Reaktivgaspartialdrucks (Sullivan, B. T. ; Clarke, G. A. ; Akiyama, T. ; Osborne, N. ; Ranger, M. ; Dobrowolski, J. A.; Howe, L.; Matsumoto, A.; Song, Y.; Kikuchi, K.: „High-rate automated deposition sys- tem for the manufacture of complex multilayer sys- tems" . In: Applied Optics 39 (2000), S. 157-67), wie sie z.B. bei Substratbewegungen auftreten können, führen zu Veränderungen der Beschichtungsrate und des Brechungsindex.

Im Fall des Sputterns von keramischen Targets sind die Verhältnisse einfacher. Hier liefert das keramische Target bereits näherungsweise die korrekte Stö- chiometrie, eine Zugabe von Reaktivgas zum Sputtergas ist jedoch auch hier notwendig, um zu stöchiometri- schen und hoch transparenten Schichten zu gelangen. Diese Zugabe von Reaktivgas führt auch beim Sputtern von keramischen Targets dazu, dass Beschichtungsrate und Homogenität bedingt durch Druckschwankungen und langfristige Drifts des Targetzustands zeitlich variieren, was die messtechnische Erfassung dieser Vorgänge sowie das Nachregeln der Anlagenstellgrößen erfordert. Aus der Sicht der Prozessstabilität ist die Zugabe von Reaktivgas beim Sputtern von keramischen Targets somit unerwünscht . Die am weitesten verbreitete Technik zur Abscheidung von Schichtsystemen im Bereich der Präzisionsoptik sind Batchanlagen (Scherer, M.; Pistner, J.; Lehnert, W.: „Innovative production of high-quality optical coatings for applications in optics and optoelectron- ics" . In: SVC Annual Technical Conference Proceedings 47 (2004), S. 179-82). Diese nutzen i. d. R. die Technik des reaktiven Elektronenstrahlverdampfens mit zusätzlicher Plasmaaktivierung zur Abscheidung von MuItilagenschichtSystemen. Typische hierbei eingesetzte Materialien sind z.B. SiO ₂ , Ta ₂ O ₅ , TiO ₂ , ZrO ₂ , HfO ₂ , Al ₂ O ₃ (Zültzke, W.; Schraner, E.; Stolze, M.: „Materialien für die Brillenbeschichtung in Aufdampf- anlagen". In: Vakuum in Forschung und Praxis 19 (2007) , S. 24-31) .

Die Technik erlaubt die Abscheidung von dichten und glatten Schichten auf Grund des günstigen Einflusses der Plasmaaktivierung auf das Schichtwachstum (Ebert, J.: „Ion-assisted reactive deposition process for optical coatings" . In: Surface and Coatings Technology 43/44 (1990), S. 950-62).

Durch die keulenförmige Charakteristik des Verdampfers und die lateral variierende Stärke der Plasmaaktivierung ergeben sich laterale Inhomogenitäten der Schichtdicke und der optischen Konstanten auf einem ruhenden Substrat. Durch Anordnung der Substrate auf einer gebogenen Kalotte und gezielte Substratrotationen werden diese Einflüsse jedoch stark vermindert.

Typische Substrate haben Durchmesser von 5 bis 8 cm, womit Stückzahlen von einigen 100 Bauteilen in einem Beschichtungsdurchlauf realisiert werden können (Ley- bold Optics: Technical Features Syrus III, http: //www. sputtering.de/pdf/syrusiii-tf_en.pdf ; 2005) . Die Bestückung einer Kalotte mit Substraten erfolgt händisch. Eine Steigerung der Substratgröße ist nur durch AufSkalierung des gesamten Aufbaus mög- lieh.

Die Schichtdicke der jeweiligen Schicht wird i. d. R. durch eine in-situ-Kontrolle, z.B. durch Messung der Transmission, bestimmt. Bei Erreichen der Ziel- schichtdicke wird die Abscheidung gestoppt. Die erzielten Wachstumsraten liegen im Bereich von 0,5 nm/s. Die maximal erzielbare Schichtdicke bzw. Standzeit ist durch die Befüllung des Verdampfertiegels limitiert .

Sputterverfahren werden gleichfalls zur Herstellung von Schichtsystemen im Bereich der Präzisionsoptik eingesetzt. Sie bieten auf Grund der gleichfalls erhöhten Teilchenenergien im Vergleich zum reinen Auf- dampfen die Möglichkeit, dichte, glatte, absorptions- freie und defektarme Schichten abzuscheiden.

Es sind mehrere Varianten von Sputterverfahren bekannt :

Reaktives DC-Sputtern ist von starker Are-Bildung begleitet und hat das Problem der verschwindenden Anode (Hagedorn, H.: „Solutions for high produetivity high Performance coating Systems". In: SPIE 5250 (2004), S. 493-501) .

Als Standardprozess für das Sputtern von Oxiden hat sich daher in den Vergangenheit das Radiofrequenz (RF) -Sputtern bewährt. Dieses Verfahren ermöglicht die definierte Abscheidung von optischen Multilagen- Schichtsystemen von keramischen Targets mit in-situ- Kontrolle (Sullivan, B. T.; M.; Dobrowolski, J. A.: „Deposition error compensation for optical multilayer coatings. II. Experimental results - sputtering sys- tem" . In: Applied Optics 32 (1993), S. 2351-60). Hierbei wird eine gute zeitliche Stabilität der Abscheide Rate erreicht. Für praktische Anwendungen ist der Prozess durch die gegenüber DC-Sputterprozessen deutlich geringere Beschichtungsrate (um 0,1 nm/s) und durch Probleme bei der AufSkalierung der Techno- logie ungeeignet.

In Sullivan, B. T.; Clarke, G. A.; Akiyama, T.; Os- borne, N.; Ranger, M.; Dobrowolski, J. A.; Howe, L.; Matsumoto, A.; Song, Y.; Kikuchi, K.: „High-rate automated deposition System for the manufacture of complex multilayer Systems" . In: Applied Optics 39 (2000), S. 157-67, wird als weitere Möglichkeit das reaktive MF-Sputtern zur Abscheidung hoch und niedrig brechender Oxide dargestellt. Hierbei werden bei den relevanten Materialien (SiO ₂ als niedrige brechende Schicht und hochbrechende Oxide) Beschichtungsraten bis zu 0,6 nm/s erreicht. Entscheidend für das Erzielen von Schichten mit gewünschten, während der Abscheidung konstanten, optischen Eigenschaften ist die Gewährleistung eines konstanten Sauerstoffpartial- drucks durch eine entsprechende Regelung, insbesondere bei Einschaltvorgängen und Substratbewegungen. Mittels dieser Vorgehensweise und einem optischen in- situ-Monitoring der Beschichtung lassen sich komplexe optische Schichtsysteme realisieren. Als typische

Substratgröße werden Substrate im Format 13 x 13 cm ² berichtet. Eine gute laterale Schichtdickenhomogenität wird durch Substratrotation und den Einsatz einer Maske ermöglicht. Eine weitere Variante eines Sputterverfahrens , das sog. METAMODE™-Verfahren, wird z.B. in Lehan, J. P.; Sargent, R. B.; Klinger, R. E.: „High-rate aluminum oxide deposition by MetaMode™ reactive sputtering" . In: Journal of Vacuum Science and Technology A 10 (1992), S. 3401-6, und Clarke, G.; Adair, R.; Erz, R.; Hichwa, B.; Hung, H.; Le Febvre, P.; Ockenfuss, G.; Pond, B.; Seddon, I . ; Stoessel, C.; Zhou, D.: „High precision deposition of oxide coatings". In: SVC Annual Technical Conference Proceedings 43

(2000), S. 244-9, dargestellt. Diesen Veröffentlichungen liegt die US 4,851,095 A der Firma OCLI (Op- tical Coating Laboratory, Inc.) zu Grunde. Das Konzept basiert auf dem Sputtern von Metallen mit hoher Rate und der nachfolgenden Oxidation der Metall- schichten im O ₂ -Plasma einer Plasmaquelle. Die Umsetzung erfolgt über Drehteller-Anlangen mit hoher Rotationsgeschwindigkeit. Auf diese Weise beträgt die Dicke der gesputterten metallischen Einzelschichten nur wenige Atomlagen, so dass ein Aufoxidieren dieser

Schichten zu optisch hochwertigen Metalloxidschichten möglich ist.

Die Plasmaquelle befindet sich bei dieser Anordnung neben der Magnetron-Beschichtungszone . Auf diese Weise werden die vorteilhaften Eigenschaften des Sput- terns von metallischen Targets bezüglich hoher Rate, sehr guter Homogenität, Reproduzierbarkeit und Langzeitstabilität auf die Herstellung von dielektrischen Schichten übertragen. Das Verfahren zeichnet sich durch sehr hohe Depositionsraten von bis zu 10,5 nm/s aus (Lehan, J. P.; Sargent, R. B.; Klinger, R. E.: „High-rate aluminum oxide deposition by MetaMode™ reactive sputtering" . In: Journal of Vacuum Science and Technology A 10 (1992), S. 3401-6). Ein ähnliches Verfahren wird in den Schriften WO 2004/050944 A2 , WO 2004/050944 A3, US 2006/0151312 Al, EP 01 592 821 A2 und DE 103 47 521 Al beschrieben: Hier wird das reaktive MF-Sputtern im Übergangs- bereich ergänzt durch eine Plasma-Nachbehandlung, um insbesondere die optische Qualität der Schichten zu verbessern. Der MF-Prozess wird hierbei bei geregeltem O ₂ -Partialdruck betrieben, so dass der Vorteil der stabilen Beschichtungsrate beim Sputtern eines metallischen Targets ohne Reaktivgas nicht genutzt wird. Auch hier wird der Vorgang bis zur gewünschten Zielschichtdicke zyklisch wiederholt. Beispiele für optische SchichtSysteme, die mit diesem System abgeschieden wurden, sind in Scherer, M. ; Pistner, J. ; Lehnert, W.: „Innovative production of high-quality optical coatings for applications in optics and opto- electronics" . In: SVC Annual Technical Conference Proceedings 47 (2004), S. 179-82, und Hagedorn, H.: „Solutions for high productivity high Performance co- ating Systems". In: SPIE 5250 (2004), S. 493-501, zu finden. Die Beschichtungsrate liegt im Bereich von 0,45 bis 0,7 nm/s, die Substratgröße beträgt bis zu 15 cm im Durchmesser.

Im Bereich der Architekturglasbeschichtung ist eine Schrift bekannt (Szyszka, B.; Pflug, A.; Fraunhofer- Gesellschaft zur Förderung der angewandeten Forschung e.V. (Pateninhaber) : „Verfahren und Vorrichtung zum Magnetronsputtern" , DE 103 59 508 B4 , in der eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Magnetronsputtern angegeben wird. In dieser Patentschrift werden zwei Prozesse kombiniert. Im primären Sputterprozess wird am Substrat durch Sputtern eines rotierenden Rohrtargets eine Schicht abgeschieden. In einem sekundären Prozess wird eben dieses Rohrtarget mit einer zusätzlichen Materialkomponente belegt, z.B. durch das Sputtern mit einem metallischen Target in inerter Atmosphäre. Durch in-situ-Röntgenfluoreszenzmessungen der Massenbelegung des rotierenden Targets mit der zusätzlich aufgebrachten Komponente und durch Auf- stellen einer Massenbilanz kann dann die Beschich- tungsrate exakt eingestellt werden.

Für höchste Anforderungen an die Schichtqualität (Scherer, M.; Pistner, J.; Lehnert, W.: „Innovative production of high-quality optical coatings for ap- plications in optics and optoelectronics" . In: SVC Annual Technical Conference Proceedings 47 (2004), S. 179-82, und Hagedorn, H.: „Solutions for high pro- ductivity high Performance coating Systems". In: SPIE 5250 (2004), S. 493-501, z.B. für den Einsatz in Laserspiegeln und Röntgenoptiken, wird die Methode der Ionenstrahl-Sputter-Deposition (Gawlitza, P.; Braun, S.; Leson, A.; Lipfert, S.; Nestler, M.: „Herstellung von Präzisionsschichten mittels Ionenstrahlsputtern" . In: Vakuum in Forschung und Praxis 19/2 (2007) ,

S. 37-43) (IBSD, ion beam sputter deposition) eingesetzt. Hierbei wird ein Target durch einen Edelgas- Ionenstrahl (Ar, Kr, Xe) mit einstellbarer Strahlstärke zerstäubt. Typische Prozessdrücke liegen im Bereich von 10 bis 50 mPa und sind damit niedriger als bei herkömmlichen Sputterverfahren. Deshalb erfahren die zerstäubten Elemente äußerst selten Stöße und behalten ihre i. d. R vorteilhafte kinetische Energie bis zum Auftreffen auf dem Substrat. Durch die Regelung des Ionenstrahls auf konstante Strahl- stärke und den Betrieb des Targets im Metallic-Mode wird eine ausgezeichnete Langzeitstabilität der Rate erreicht. Die Rate beträgt materialabhängig jedoch lediglich 0,02 bis 0,4 nm/s. Durch Blenden (teilweise bewegt) und Substratbewegung lässt sich eine sehr gute laterale Homogenität insbesondere auch auf gekrümmte Flächen erreichen. Zusatz- lieh sind durch geeignete Substratbewegungen auch

Schichten mit gezielten Gradienten abscheidbar. Die Substratgrößen liegen im Bereich von 20 x 20 cm ² . Schmale rechteckige Substrate können bis zu einer Kantenlänge von 50 cm homogen beschichtet werden.

Eine Abscheidung von Oxiden ist durch die substratnahe Zugabe von Sauerstoff möglich, wobei der Sput- terprozess am Target jedoch im Metallic-Mode verbleibt.

Als Beispiel für eine nicht reaktive Abscheidung wird ein EUV-Spiegel mit 60 Mo/Si-Doppellagen in Gawlitza, P.; Braun, S.; Leson, A.; Lipfert, S.; Nestler, M.: „Herstellung von Präzisionsschichten mittels Io- nenstrahlsputtern" . In: Vakuum in Forschung und Praxis 19/2 (2007), S. 37-43, beschrieben. Dielektrische SiO ₂ /TiO ₂ -Multischichten für ein IR-Optiksystem werden als Beispiel für eine reaktive Abscheidung gezeigt .

Fast allen vorgenannten Verfahren ist gemein, dass zum einen die Beschichtungsrate stark durch den Reak- tivgaspartialdruck beeinflusst wird, der wiederum von Prozess-Schwankungen z.B. aufgrund der Substratbewe- gung, Einschaltvorgängen etc. abhängt. Zum andern führen Langzeitdrifts des Sputtertarget-Zustands zu einer langfristigen zeitlichen Variation der Beschichtungsrate, die bei der Prozessregelung zu berücksichtigen ist. Beim MetaMode-Verfahren tritt diese Abhängigkeit nicht auf, allerdings ist dieses Verfahren nur für Batch- nicht aber für In-line-Beschichtungsanlagen geeignet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetron-Beschichtungsmodul und ein Verfahren bereitzustellen, welche die oben genannten problematischen Abhängigkeiten nicht aufweisen und welche somit in der Lage sind, Schichten mit extrem guter Homogenität und Reproduzierbarkeit zu realisieren.

Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dadurch auf eine in-situ-Kontrolle der Schicht- eigenschaften und insbesondere der Dicke der jeweiligen Schicht verzichten zu können, wie sie im Bereich der Abscheidung von präzisionsoptischen Schichtsystemen standardmäßig eingesetzt wird.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Magnetron-Beschich- tungsmoduls mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und bezüglich des Magnetron-Beschichtungsverfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 gelöst. Die jeweiligen abhängigen Ansprüche stellen dabei vor- teilhafte Weiterbildungen dar.

Die Erfindung betrifft eine neue Prozesstechnologie für das Magnetronsputtern von dielektrischen Schichten, insbesondere für optische Anwendungen. Das neue Konzept sieht ein Magnetron-Beschichtungsmodul vor, welches die reaktive Abscheidung von Schichten mit definierter Rate auch auf großen Flächen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird somit ein Magnetron-Beschich- tungsmodul bereitgestellt, das a) eine erste Beschichtungsquelle, b) ein rotierendes Target als Hilfssubstrat , das zwischen der ersten Beschichtungsquelle und dem Bereich zur Aufnahme des Substrates angeordnet ist, c) ein Magnetron, wobei das rotierende Target die Kathode des Magnetrons bildet, sowie d) eine Gasraumtrennung zwischen erster Beschichtungsquelle und dem Beschichtungsbereich am Sub- strat umfasst, wobei zumindest die Oberfläche des rotierenden Targets (5) aus einem Material besteht, das beim Sputtern nicht oder nur in geringem Maße auf dem Substrat abgeschieden wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Magnetron-Beschichtungs- modul kann gegenüber herkömmlichen Beschichtungsmodu- len eine deutlich verbesserte Stabilität der Be- schichtungsrate und der Homogenität erreicht werden. Gleichzeitig wird gewährleistet, dass nur die Materialien, die abgeschieden werden sollen, auf dem Substrat niedergeschlagen werden. Von der Sputterkathode herrührende Kontaminationen (die beispielsweise bei Metallkathoden auftreten) , können daher vermieden werden.

Das rotierende Target (Rohrtarget) als Hilfssubstrat besteht bevorzugt aus einem Material, welches eine geringe Sputterrate aufweist und, wenn es zerstäubt wird, nicht oder nur in geringem Umfang in die abgeschiedene Schicht eingebaut wird. Hierunter fallen z.B. Materialien, die mit den beim Sputterprozess vorherrschenden Bedingungen (z.B. den in der Atmosphäre enthaltenen Gasen) gasförmige Verbindungen eingehen, die im weiteren Prozess nicht auf das Tar- get abgeschieden werden. Eine Möglichkeit ist die Verwendung von Kohlenstoff als Material für das Rohrtarget. Vorzugsweise wird erreicht, dass das zerstäubte Material mit dem Reaktivgas eine gasförmige Verbindung eingeht, welche nicht oder nur in geringem Umfang in die abgeschiedene Schicht eingebaut wird, z.B. CO ₂ im Fall eines Kohlenstoff-Hilfstargets . Die gasförmige Verbindung kann dann abgepumpt werden.

Die erste Beschichtungsquelle ist bevorzugt eine

Quelle, die bezogen auf die Homogenität der Beschich- tung und auf die Konstanz der Beschichtungsrate eine sehr hohe Präzision aufweist. Realisiert werden kann diese Quelle z.B. in Form eines planaren Magnetrons, bei welchem ein metallisches Target in inerter Atmosphäre gesputtert wird. Für solch eine Quelle kann der Teilchenstrom zum Substrat sehr präzise angegeben und auch mit einem Modell in Einklang gebracht werden.

Erfindungsgemäß wird ebenso ein Verfahren zum Beschichten eines Substrates mit einem erfindungsgemäßen Magnetron-Beschichtungsmodul bereitgestellt, bei dem in einem ersten Schritt mit der ersten Beschich- tungsquelle eine Belegung des rotierenden Targets durchgeführt wird und in einem zweiten Schritt die Belegung mithilfe des Magnetrons vom rotierenden Target abgetragen und auf dem Substrat niedergeschlagen wird.

Die Abscheidung einer Schicht erfolgt somit in einem zweistufigen Prozess:

Zuerst wird durch die erste Beschichtungsquelle eine Belegung des Hilfssubstrates durchgeführt. Diese Belegung wird durch das Magnetron vom Hilfssubstrat entfernt und schlägt sich mit der korrekten Stöchio- metrie auf dem Substrat nieder.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren ergeben sich eine Reihe von Vorteilen:

Durch die konstante Belegung des Hilfstargets und den darauf folgenden vollständigen Abtrag ergibt sich eine äußerst stabile Rate des reaktiv betriebenen Magnetrons. Insbesondere Druckschwankungen, z.B. durch Substratbewegungen, haben nunmehr keinen Ein- fluss auf die Stabilität der Beschichtungsrate . Damit eröffnen sich neue Möglichkeiten für den Einsatz dieser Technik im Bereich der Fein- und Präzisionsoptik sowie im Bereich der Großflächenbeschichtung. Auf eine in-situ-Kontrolle zur Ratenstabilisierung und Schichtdickenkontrolle kann zugunsten einer einfachen, robusten und kostengünstigen zeitgesteuerten Abscheidung verzichtet werden. Lediglich eine ex- situ-Kontrolle zur Kompensation langfristiger Drifts ist gegebenenfalls noch erforderlich. Diese kann jedoch auch durch geeignetes Hinterlegen der Zeitabhängigkeit der Rate für das Sputtern des metallischen Targets ersetzt werden.

Insgesamt ermöglicht die neue Technologie den Übergang zu in-line-Beschichtungsprozessen für die Fein- und Präzisionsoptik, um größere Substrate bei einem höheren Durchsatz zu beschichten. Technisch etabliert ist im Bereich der Architekturglasbeschichtung derzeit die Beschichtung auf Substraten im Format von bis zu 3,21 x 6,00 m ² bei Taktzeiten unter 1 Min.

Gegenüber Aufdampfprozessen ergibt sich als zusätzli- eher Vorteil eine Erhöhung der Anlagenbetriebszeit zwischen den Wartungszyklen, da Sputterverfahren im Allgemeinen eine höhere Standzeit als Verdampfungs- verfahren aufweisen, die durch die maximale Tiegelbe- füllung und Größe limitiert sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Abtragen der Belegung vom rotierenden Target unter Leistungsüberschuss des Magnetrons, d.h. die Leistung des Magnetrons wird derart hoch eingestellt, dass ein vollständiger Abtrag der zuvor im ersten Schritt er- folgten Belegung gewährleistet ist. Somit erfolgt die Einstellung der Sputterrate, mit der das Substrat beschichtet wird, nicht direkt durch Variation der Parameter des eigentlichen Sputtervorgangs (der hier mit dem Magnetron erfolgt) , sondern durch Einstellung der Betriebsparameter der Beschichtungsquelle für das rotierende Target. Durch den Leistungsüberschuss des Magnetrons wird daher gewährleistet, dass stets die gleiche kontinuierliche Menge auf das Substrat aufgetragen wird, so dass sich die Beschichtung in der korrekten Stöchiometrie auf dem Substrat niederschlägt .

Bevorzugt ist eine weitere Bedingung für die hohe Präzision, dass das vom ersten Target auf das rotie- rende Target (Hilfssubstrat) aufgebrachte Material von diesem im zweiten Sputterprozess vollständig wieder entfernt wird. Das rotierende Magnetron muss in diesem Fall mit Leistungsüberschuss betrieben werden.

Dadurch wird sichergestellt, dass die Erosionsrate des Hilfstargets gleich der Beschichtungsrate des Substrats ist.

In einer weiter bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Belegung des rotierenden Targets durch Sputtern eines metallischen Targets, bevorzugt eines Targets ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Si, Ta, Ti, Zr, Hf, Al, Zn, Sn, Nb, V, W, Bi, Sb, Mo, Mg, Ca, Se, In, Ni, Cr, Mn, Te, Cd und/oder Legierungen hieraus mittels eines planaren Magnetrons als Beschichtungs- quelle.

Die Belegung des rotierenden Targets erfolgt dabei vorteilhafterweise in inerter Atmosphäre, wobei dem Fachmann geläufige, für den Sputtervorgang geeignete Inertgase zur Verwendung kommen, wie z.B. Ar, Kr, Xe, Ne, wobei Ar das bei weitem gebräuchlichste Gas ist.

Ebenso ist es bevorzugt, wenn der Abtragvorgang des rotierenden Targets in einer Reaktivgasatmosphäre durchgeführt wird, wobei die Reaktivgasatmosphäre bevorzugt O ₂ , N ₂ , H ₂ S, N ₂ O, NO ₂ , CO ₂ oder Mischungen hieraus enthält oder daraus besteht.

Ebenso können die beim Sputterverfahren verwendeten Atmosphären sowohl Reaktiv- als auch Inertgase enthalten (z.B. Ar + O ₂ ) . Vorteilhaft ist ebenso, wenn der Druck der Atmosphäre beim ersten Schritt 0,2 bis 20 Pa, bevorzugt 0,5 bis 10 Pa, besonders bevorzugt 1,0 bis 5 Pa und/oder beim zweiten Schritt 0,05 bis 5 Pa, bevorzugt 0,1 bis 3 Pa, besonders bevorzugt 0,2 bis 2 Pa, beträgt.

Vorteilhafte Drehgeschwindigkeiten des rotierenden Targets liegen dabei zwischen 1 bis 100 l/min, bevor- zugt 2 bis 50 l/min, besonders bevorzugt 5 bis 25 l/min, bezogen auf die Oberfläche des rotierenden Targets .

Die erste Beschichtungsquelle wird dabei so dimensio- niert bzw. eingestellt, dass das rotierende Target mit einer Rate von 0,1 bis 200 nm*m/min, bevorzugt 0,5 bis 100 nm*m/min, besonders bevorzugt 1 bis 50 nm*m/min beschichtet wird.

Bevorzugt bildet das Material der Oberfläche des ro- tierenden Targets während des Sputterns eine gasförmige Verbindung mit dem Reaktivgas, die nicht oder nur in geringem Umfang in die sich niederschlagende Schicht eingebaut wird.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der beigefügten Figur näher erläutert, ohne diese auf die in der Figur dargestellten Parameter zu beschränken.

Das Magnetron-Beschichtungsmodul 100 besteht aus den folgenden Komponenten:

1. einer ersten Beschichtungsquelle (2, 3) ;

2. einem rotierenden Target, als Hilfssubstrat 5 an- geordnet zwischen dieser ersten Beschichtungsquelle und dem Bereich, welcher zur Aufnahme des zu beschichtenden Substrates 1 vorgesehen ist;

3. einem Magnetron (5, 6), wobei das Hilfssubstrat 5 eine Kathode für dieses Magnetron bildet und im vorliegenden beispielhaften Fall aus Kohlenstoff gebildet ist, sowie

4. einer Gasraumtrennung 4 zwischen erster Beschich- tungsquelle 2, 3 und dem Beschichtungsbereich am

Substrat 6.

In der Figur ist ein kontinuierlicher Beschichtungs- prozess des Substrates 1 dargestellt, wobei das Sub- strat mit der Geschwindigkeit v unter dem Magnetron durchgeführt wird. Ebenso ist jedoch ein Batch- Betrieb des Magnetron-Beschichtungsmoduls 100 möglich. Die Figur zeigt in ihrem zentralen Teil ein zylindrisches Hilfssubstrat 5, welches um seine Längsachse rotiert. Unterhalb des zylindrischen Hilfssub- strates ist das zu beschichtende Substrat 1 angeordnet. Bei diesem Substrat kann es sich beispielsweise um Architekturglas handeln. Das Substrat 1 wird unterhalb der Beschichtungsanlage hindurch bewegt . Durch eine an das Hilfssubstrat 5 angelegte Spannung wird im Bereich 6 zwischen dem Hilfssubstrat 5 und dem Substrat 1 Plasma gezündet. Das Hilfssubstrat bildet somit eine Stabkathode, von welcher Material abgesputtert wird, welches das als Anode geschaltete Substrat 1 beschichtet. Im Bereich 6 befindet sich eine Mischung aus Inert- und Reaktivgas, welche die Abscheidung einer mehrkomponentigen Schicht erlaubt. Auf der entgegen gesetzten Seite des Hilfssubstrates 5 befindet sich ein planares Magnetron 2, 3 in einer Abschirmung 4. In diesem Fall ist das Hilfssubstrat 5 als Anode geschaltet, welche im Plasmabereich mit Material der planaren Sputterkathode 2 beschichtet wird. Die Gasphase im Bereich 3 enthält ausschließlich Inertgas, so dass die Abscheiderate im Bereich 3 aus den bekannten Sputterraten und den elektrischen Parametern bestimmbar ist. Die Beschichtungsrate auf dem Substrat 1 ergibt sich aus der Massenbilanz am Hilfssubstrat 5. Neben der bekannten Beschichtungsrate im Bereich 3 wird hierzu noch die Massenbelegung nach dem Sputterprozess im Bereich 6 benötigt.