Bei der Bearbeitung von Oberflächen, bspw. beim Beschichten mit dünnen Schichten oder beim Oberflächenabtrag, kommen verschiedene Methoden zum Einsatz. Bei der Beschichtung sind Verfahren der physikalischen oder chemischen Gasphasenabscheidung von besonderer Bedeutung. Häufig genutzt für die Beschichtung von Oberflächen in der Halbleiter-, Solarzellen- und optischen Industrie ist das lonenzerstäuben (engl. Sputtern), bei dem durch Teilchenbeschuss aus einem Zielmaterial Partikel herausgelöst werden, die sich dann auf der zu beschichtenden Oberfläche niederlassen. Beim Oberflächenabtrag werden bspw. Methoden des lonenstrahlätzens oder des Plasmaätzens eingesetzt.

Die genannten Prozesse der Oberflächenbearbeitung finden üblicherweise im Vakuum oder in spezifischen Gasatmosphären statt. Unter diesen Bedingungen ist es problematisch, wenn die Technologie häufig wechselnde Bearbeitungsverfahren oder Verfahren erfordert, die lediglich eine geringe Kontinuität der Bearbeitungsqualität aufweisen. Üblicherweise werden in solchen Fällen die zu bearbeitenden Substrate aus einer Arbeitsmaschine heraus- und in eine folgende Arbeitsmaschine eingeschleust, in der dann der nachfolgende Bearbeitungsschritt ausgeführt wird. Derartige Schleusungsprozesse sind immer mit Handhabungsproblemen, insbesondere bei sehr großen und schweren Substraten oder mit Problemen aufgrund der Vakuumbedingungen, behaftet.

Insbesondere bei der Vergütung von Oberflächen mittels dünner Schichten kommt es auf die Qualität und Gleichmäßigkeit der diese Vergütung bildenden Schichten an. Für moderne Anwendungen werden teilweise mehr als 1000 Lagen zu einer Vergütungsschicht aufgebracht. Die Beschichtungstechnologie muss also mit höchster Qualität und Wiederholbarkeit betrieben werden können. Auch die Strukturierung dieser Vergütungsschichten, insbesondere die im Rahmen der Qualitätssicherung notwendige Vermessung und Nachbearbeitung von Schichten ist zuverlässig auszuführen.

Sowohl zum Aufbringen als auch zum Nachbearbeiten der Schichten kommt ionengestützte Technologie zum Einsatz. Es ist daher häufig möglich, Technologien, die analoge Vakuumbedingungen (Druck, Temperatur, evtl. bestimmte Gasbestandteile) erfordern, in einer gemeinsamen Vakuumkammer auszuführen. Aus der Halbleiterindustrie sind sogenannte Wafer-Karussells bekannt (bspw. US 6,949,177 B2), in denen gleichartige Wafer rotatorisch von einer Bearbeitungsstation zur nächsten transportiert werden. Derartige Anlagen sind sehr effektiv, wenn es um die Bearbeitung einer Vielzahl gleichartiger, relativ kleiner Substrate geht. Die Eignung ist jedoch gering, wenn große Substrate zu bearbeiten sind. Auch für die Einzel- oder Kleinserienfertigung ist die Eignung dieser Vorrichtungen fraglich. Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Konstruktion vorzuschlagen, die unter Einsatz von lonenstrahl- und Plasmatechnologie insbesondere für die Bearbeitung großer Substrate geeignet ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Ein Verfahren unter Nutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Anspruch 13 beschrieben. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den rückbezogenen Unteransprüchen dargestellt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bearbeitung von Oberflächen von Werkstücken, insbesondere von Substraten mit mehreren Bearbeitungslagen in einer Vakuumkammer mit einer Trägertrommel (vorzugsweise ein zylindrischer Körper), die eine Mehrzahl von Bearbeitungsvorrichtungen aufweist, werden mindestens die folgenden Schritte ausgeführt:

Halten des Werkstücks in der Vakuumkammer an einer Aufhängung an einer Transportvorrichtung mit einer Hauptachse der Bewegung,

Drehen der Trägertrommel, bis die zu nutzende Bearbeitungsvorrichtung die Arbeitsposition erreicht und die aktive Bearbeitungsvorrichtung wird,

Verfahren des Werkstücks entlang der Hauptachse mit geringem Abstand zu der aktiven Bearbeitungsvorrichtung, wobei eine erste Bearbeitungstechnologie auf das Werkstück angewendet wird,

Wiederholen der Schritte des Drehens der Trägertrommel und des Verfahrens des Werkstücks mit der Anwendung der nächsten Bearbeitungstechnologie, bis die beabsichtigte Oberflächenbeschaffenheit erreicht ist,

Die Bearbeitungsanlage weist eine große Vakuumkammer auf, der bevorzugt eine Schleuse vorgeschaltet ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Werkstück um ein großes Substrat. Als große Substrate werden Werkstücke angesehen, die während der Bearbeitung eine Masse von mehr als 10 kg, bevorzugt mehr als 100 kg besitzen. Das Werkstück ist bevorzugt an einer Halterung befestigt, die das Werkstück während der Bearbeitung einer maschinellen Aufnahme zugänglich macht. Wenn im Folgenden von einer Bewegung des Werkstückes gesprochen wird, bezieht sich dies auf die Bewegung des Werkstückes bevorzugt mittels dieser Halterung. Die Ausführung derartiger Halterungen ist aus dem Stand der Technik bekannt. Das Werkstück wird der Vakuumkammer zugeführt (bevorzugt per Schleusung). In der Vakuumkammer wird es bevorzugt an einer Aufhängung hängend in horizontaler und vertikaler Richtung transportiert. Die Bewegung der Aufhängung erfolgt bevorzugt mittels eines Linearmotors. Es ist jedoch auch eine bevorzugte gestützte Bewegung möglich, bei der die Trägertrommel oberhalb des Werkstücks oder seitlich des Werkstücks angeordnet ist. Die Aufhängung ist vorzugsweise beweglich und angetrieben an einem horizontalen Träger befestigt, der die Hauptachse vorgibt. Bevorzugt ist das Werkstück bei der horizontalen Bewegung auch um eine vertikale Achse drehbar. Die Drehung des Werkstücks wird bevorzugt mittels eines Motors realisiert, der ebenfalls in der Aufhängung an der Transportvorrichtung integriert ist. Dieser Motor (einschließlich optionaler Getriebe und Hilfsvorrichtungen) ist bevorzugt in einer gasdichten Umhüllung angeordnet. Diese gasdichte Umhüllung weist bevorzugt eine (optional zwei) parallel zur Hauptachse der Bewegung verlaufende Zuführungen auf. Besonders bevorzugt ist die Zuführung bzw. sind die Zuführungen als starre hohle Stangen (Rohre) ausgeführt, die durch eine Vakuumdurchführung (bevorzugt Membranbalgdichtung) in der Wandung der Vakuumkammer aus dieser herausgeführt sind. Die Zuführungen sind entlang ihrer Längsachse in der Vakuumdurchführung verschiebbar. Auf diese Weise können sie der Bewegung der Aufhängung an der Transportvorrichtung entlang der Hauptachse der Bewegung folgen bzw. diese Bewegung kann auch über die starren Zuführungen initiiert und gesteuert werden. Dazu ist ein geeigneter Linearantrieb an der Außenseite der Vakuumkammer vorgesehen. Durch den inneren Hohlraum der Zuführung können vorteilhaft Energie-, Daten- und Medienübertragungen erfolgen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist in der Aufhängung kein Motor zur Erzeugung der Rotation des Werkstücks vorgesehen, sondern lediglich ein Getriebe angeordnet, das eine durch das Innere der Zuführung über eine Welle oder eine hydraulische Verbindung zugeführte Drehbewegung, umsetzt.

Vorzugsweise ist die Trägertrommel unterhalb des hängenden Werkstücks angeordnet. Die Trägertrommel ist vorzugsweise als zylindrischer Hohlkörper mit einer Mantelfläche und zwei Deckflächen ausgeführt. Das Werkstück wird über die aktive Bearbeitungsvorrichtung in Arbeitsposition entlang der Hauptachse hinweg geführt und erhält dabei eine Bearbeitung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Geschwindigkeit entlang der Hauptachse variiert, um Bearbeitungsprofile zu erzeugen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand, in dem das Werkstück an der Trägertrommel vorbei geführt wird, in Abhängigkeit von der Bearbeitungsvorrichtung in Arbeitsposition variiert. Wenn eine gleichmäßige Bearbeitung gefordert ist, wird das zu bearbeitende Werkstück optional vorteilhaft in Rotation versetzt. Die Rotationsgeschwindigkeit kann nach Bedarf variiert oder konstant gehalten werden.

Die Bearbeitungsvorrichtungen sind dabei entweder auf bzw. in der Mantelfläche oder sie sind auf oder in einer Deckfläche der Trägertrommel angeordnet. Die Trägertrommel weist eine Mittelachse auf, um die sie rotiert wird, um die gewünschte Bearbeitungsvorrichtung in Bearbeitungsposition zu bringen. Die Mittelachse der Trägertrommel ist, falls die Bearbeitungsvorrichtungen in der Mantelfläche angeordnet sind, so ausgerichtet, dass sie in einer Ebene liegt, die senkrecht zur Rotationsachse des Werkstücks liegt. Wenn die Bearbeitungsvorrichtungen in einer Deckfläche der Trägertrommel angeordnet sind, verläuft die Mittelachse der Trägertrommel bevorzugt parallel zur Rotationsachse des Werkstücks. Neben den bevorzugten Ausführungsformen, mit einer Anordnung der Trägertrommel unter- oder oberhalb des Werkstücks ist prinzipiell jede Lage der Trägertrommel zum Werkstück möglich.

Als Bearbeitungsvorrichtungen können gleichartige oder verschiedenartige Bearbeitungsvorrichtungen auf der Trägertrommel angeordnet sein. So können bspw. verschiedene lonenstrahlquellen, Plasmaquellen und Magnetrons auf der Trommel angeordnet sein. So sind in einer bevorzugten Ausführungsform sowohl Bearbeitungsvorrichtungen zum Materialauftragen, bspw. Magnetrons, als auch Bearbeitungsvorrichtungen zum Materialabtrag, wie bspw. zum lonenstrahlätzen, oder Plasmaätzen gemeinsam auf einer Trägertrommel angeordnet. Als Bearbeitungsvorrichtungen sind in diesem Zusammenhang auch Mess- oder Beobachtungsapparaturen zu verstehen, die geeignet sind, die Oberflächenbeschaffenheit des Werkstücks zu untersuchen und bspw. den Bearbeitungsbedarf oder -erfolg festzustellen. Derartige Geräte sind bspw. optische Messgeräte wie Mikroskope, Spektroskope, Interferometer oder Lasermessvorrichtungen. Bevorzugt weist die Trägertrommel mindestens zwei, weiterhin bevorzugt drei, vier, fünf oder sechs Bearbeitungsvorrichtungen auf. Bevorzugt sind jedoch auch acht Bearbeitungsvorrichtungen. Die maximale Zahl der Bearbeitungsvorrichtungen ist lediglich von den räumlichen und technischen Randbedingungen bestimmt. Ganz besonders bevorzugt sind alle Bearbeitungsvorrichtungen Magnetrons.

Die Trägertrommel ist mindestens auf einer Seite, bevorzugt auf beiden Seiten drehbar gelagert, wobei die Lagerung mindestens auf einer Seite bevorzugt eine Hohlwelle aufweist, durch die flexible Versorgungsleitungen zur Stromzufuhr, Datenverbindung, Gas- und ggf. zur Hochfrequenzzufuhr für die Bearbeitungsvorrichtungen gefühlt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform verfügen ein oder mehrere der Bearbeitungsvorrichtungen noch über eigene Steuerungsmöglichkeiten sowohl hinsichtlich des Arbeitsregimes als auch der räumlichen Ausrichtung. Dies trifft vorzugsweise für lonenstrahlquellen und Messeinrichtungen zu, die bspw. mit einer eigenen kardanischen oder ähnlich wirkenden Aufhängung versehen sein können. Die Trägertrommel wird über einen Antrieb so gedreht, dass die beabsichtigte Bearbeitungsvorrichtung der zu bearbeitenden Oberfläche zugewandt ist. Die Bearbeitungsvorrichtung befindet sich damit in Arbeitsposition.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Vakuumkammer eine oder mehrere weitere Bearbeitungs-, Mess- oder Inspektionsvorrichtungen auf, über denen das Werkstück positioniert und optional gedreht werden kann. Bei diesen Bearbeitungs-, Mess- oder Inspektionsvorrichtungen handelt es sich bspw. um lonenstrahlquellen, elektrische oder optische Mikroskope, Elektronenstrahlquellen, Kameras etc. Diese Vorrichtungen sind dabei nicht auf der Trägertrommel angeordnet.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren am Beispiel des bevorzugten Einsatzes von Magnetrons als Bearbeitungseinrichtungen und einem Substrat als Werkstück erläutert.

Zur Erzeugung der Teilchen, die aus einem Zielmaterial Partikel herauslösen, werden häufig Magnetrons oder auch einfache Kathodenzerstäubungsquellen genutzt. Das Magnetron bzw. die Kathodenzerstäubungsquelle besitzen eine Kathode, auf der das zu stäubende Material angebracht wird. Das geschieht bevorzugt mit Hilfe eines sogenannten Targets. Während bei einfachen Kathodenzerstäubungsquellen nur ein elektrisches Feld an die Kathode angelegt wird, wird beim Magnetron hinter der Kathodenplatte ein zusätzliches Magnetfeld angeordnet. Mit dem Anlegen eines elektrischen Feldes wird im gasgefüllten Raum vor der Kathode ein Plasma erzeugt. Die erzeugten Ionen des Plasmas werden im elektrischen Feld beschleunigt und lösen aus einem Zielmaterial (Target) Partikel heraus, die sich auf der zu beschichtenden Oberfläche niederschlagen. Als elektrische Felder kommen Gleichspannungen, gepulste Gleichspannungen oder auch niederfrequente bzw. hochfrequente Wechselfelder in Frage. Als Gase werden bevorzugt Edelgase wie Argon oder Krypton verwendet. Dem Gas können aber auch weitere Gase zugesetzt sein, die auf der zu beschichtenden Oberfläche mit den sich niederschlagenden Partikeln reagieren und so Verbindungsschichten ausbilden (reaktives Sputtern). So kann bspw. durch den Einsatz von Titan als Targetmaterial und dem Zusatz von 0 ₂ zum Gase auf der zu beschichtenden Oberfläche eine Schicht von Ti0 ₂ erzeugt werden.

Bei einem Einsatz von Magnetrons wird durch den fortgesetzten Abtrag des Targetmaterials dieses langsam erschöpft bzw. die Charakteristik des Sputterprozesses verändert sich aufgrund der so veränderten Geometrie des Magnetrons. Somit wäre während eines Bearbeitungsprozesses die Auswechslung des Magnetrons oder wenigstens der Ersatz des Targetmaterials notwendig.

Es gibt eine Reihe von Ansätzen im Stand der Technik, diesem Problem zu begegnen. Die US 4,356,073 bzw. US 5213672 beschreiben solche Ansätze. Dabei wird ein rotierendes Targetmaterial eingesetzt. So wird gewährleistet, dass das Targetmaterial gleichmäßig über den gesamten Rotationskörper abgetragen wird und dass es lokal nicht zu Überhitzungen des Targets kommt. Dieser Ansatz gewährleistet zwar eine Verlängerung der Standzeit des Targets, kann jedoch eine letztendliche Erschöpfung nur hinauszögern. Die EP 0 543 844 B1 stellt eine Konstruktion vor, bei der das ganze Magnetron rotiert. Das zu beschichtende Substrat wird an der Kathode des Magnetrons vorbeigefahren und dabei beschichtet. Die Konstruktion eines rotierenden Magnetrons wurde bspw. in der DE 10 2009 053 756.2 vervollkommnet, wo periodisch auftretende konstruktionsbedingte Schwankungen, die auf geringen Unregelmäßigkeiten der zylindrischen Form des Magnetrons beruhen, mit einer Variation der Targetspannung ausgeglichen werden sollen. Offenbar weisen auch die rotierenden Magnetrons keine ausreichende Targetstandzeit und Prozessstabilität auf.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht im Rahmen der vorliegenden bevorzugten Ausführungsform vor, eine Mehrzahl von Magnetrons zu verwenden, die an der drehbaren zylindrischen Trägertrommel angeordnet sind, wobei mindestens ein Magnetron gezündet ist und dazu in Arbeitsposition, als aktives Magnetron, relativ zu einem zu beschichtenden Gegenstand gebracht wird. Der zu bearbeitende Gegenstand (das Substrat) wird bevorzugt relativ zu dem Magnetron so bewegt, dass die gesamte für eine Beschichtung vorgesehene Fläche diese auch erhält. Sollte eine Mehrzahl von Beschichtungslagen notwendig sein, so wird vorteilhaft eine entsprechende Mehrzahl von Beschichtungsvorgängen durchgeführt. Die Beschichtungsvorgänge können dabei mit ein- und demselben Magnetron durchgeführt werden oder es erfolgt ein Wechsel des aktiven Magnetrons nach Abschluss eines Beschichtungsvorganges. So können vorteilhaft die Magnetrons gewechselt werden, ehe sich ihre Beschichtungscharakteristik verändert oder das Targetmaterial erschöpft ist. Da die Trägertrommel gemeinsam mit dem zu beschichtenden Substrat im Vakuum untergebracht ist, werden bei einem Wechsel des aktiven Magnetrons keine Belüftungs- oder Schleusungsprozesse notwendig. So kann der Beschichtungsvorgang auch großer Substrate abgeschlossen werden, ehe ein Targetersatz notwendig wird. Dies führt neben einer deutlichen Beschleunigung des Beschichtungsprozesses auch zu einer Erhöhung der Qualität, da sich die Beschichtungsbedingungen im Vakuum nicht verändern.

Da die Trägertrommel im vorliegenden Ausführungsbeispiel ausschließlich mit Magnetrons bestückt ist, wird sie im Folgenden als Magnetrontrommel bezeichnet. Eine erste bevorzugte Ausführungsform sieht eine Magnetrontrommel vor, die einen horizontal gelagerten zylindrischen Körper aufweist. Die Magnetrons sind bevorzugt stabformig und parallel zur Rotationsachse des zylindrischen Körpers auf oder in dessen Mantelfläche angeordnet. Bevorzugt sind die stabförmigen Magnetrons mindestens so lang, wie die maximal zu beschichtende Breite des zu beschichtenden Substratess. Die Magnetrons weisen dabei bevorzugt stabförmiges Targetmaterial auf, das vorzugsweise als Bauteil, das annähernd die Gesamtlänge des Magnetrons aufweist, getrennt vom Magnetron manipuliert, insbesondere gewechselt werden kann. Die Magnetrons können sowohl in Bauweise als auch Targetmaterial identisch sein oder sich unterscheiden, bspw. verschiedene Targetmaterialien aufweisen, um Beschichtungslagen aus unterschiedlichen Materialien herstellen zu können. Es sind auch weitere Magnetronbauweisen bevorzugt rotierende lineare Magnetrons, vorzugsweise mit Rohrkathoden möglich. Die Magnetrontrommel ist mindestens auf einer Seite, bevorzugt auf beiden Seiten, drehbar gelagert, wobei die Lagerung mindestens auf einer Seite bevorzugt eine Hohlwelle aufweist, durch die flexible Versorgungsleitungen zur Stromzufuhr, Gas und ggf. zur Hochfrequenzzufuhr für die Magnetrons angeordnet sind. Die Magnetrontrommel wird über einen Antrieb so gedreht, dass das beabsichtigte Magnetron der zu beschichtenden Oberfläche zugewandt ist. Das Magnetron befindet sich damit in Arbeitsposition.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass auch Magnetrons, die sich nicht in Arbeitsposition befinden, gezündet werden können, um einen Einfahrprozess bis zum stabilen Betrieb durchführen zu können. Untersuchungen haben gezeigt, dass der Einfahrprozess der Magnetrons von den Druckverhältnissen und auch von den geometrischen Verhältnissen, insbesondere vom Abstand der zu beschichtenden Fläche zum Magnetron abhängig ist. Um die Magnetrons in einen Betriebszustand einzufahren, der dem Betriebszustand in Arbeitsposition entspricht, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Abstand zur Umhüllung (Wandung) der Magnetrontrommel jener Magnetrons, die sich nicht in Arbeitsposition befinden, dem Abstand entspricht, den das Magnetron in Arbeitsposition zur zu beschichtenden Oberfläche des Substrates haben wird. Die Abweichung des Abstandes der Magnetrons, die sich nicht in Arbeitsposition befinden, zu dem Abstand, den das Magnetron in Arbeitsposition zur zu beschichtenden Oberfläche des Substrates aufweist, ist bevorzugt kleiner als 25%, besonders bevorzugt kleiner als 15% und ganz besonders bevorzugt kleiner als 5%. Der für die Magnetrons somit sowohl in Arbeitsposition als auch in den Positionen, die keine Arbeitspositionen sind, gleiche geometrische Verhältnisse vorliegen, wird ein Einfahrprozess möglich, der die Magnetrons in dem Betriebszustand stabilisiert, der für eine Beschichtungsoperation günstig ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Vakuumverhältnisse für die Magnetrons außerhalb der Arbeitsposition ebenfalls denen in Arbeitsposition angeglichen. Dazu weist die Umhüllung der Magnetrons eine oder mehrere Gasabsaugungen auf, die das von den Magnetrons außerhalb der Arbeitsposition abgegebene Gas absaugen und so die Vakuumverhältnisse denen in der Vakuumkammer, in der das Substrat beschichtet wird angleichen. Bevorzugt sind die Gasabsaugungen so angeordnet, dass der Gasfluß dem entspricht, der auf das Magnetron in Arbeitsposition einwirkt. Insbesondere ist der Druckunterschied zwischen Vakuumklammer und Umhüllung der Magnetrons geringer als 10%, besonders bevorzugt geringer als 5% und ganz besonders bevorzugt geringer als 2,5%. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jedes Magnetron eigene feste oder lösbare Zuführungsleitungen auf. In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform existieren eine oder mehrere automatische Anschlüsse mit Zuführungsleitungen, über die sowohl das Magnetron, das in Arbeitsposition gefahren ist, als auch Magnetrons in anderen Positionen lösbar angeschlossen werden können.

Bevorzugt wird die Rotationsrichtung der Magnetrontrommel stets so gewählt, dass bei der Positionierung der Magnetrons die Verwindung von Zuführungsleitungen minimiert wird.

Die horizontal gelagerte Magnetrontrommel kommt bevorzugt in einer Anlage zur Beschichtung großformatiger Substrate zum Einsatz. Die Anlage weist dazu einen großen Vakuumraum auf, dem eine Schleuse vorgeschaltet ist. Durch die Schleuse wird das zu bearbeitende Substrat der Vakuumkammer zugeführt. Die Zuführung erfolgt dabei bevorzugt seitlich direkt unter die Aufhängung, so dass nur ein geringer Hub notwendig ist, um das Werkstück mit der Aufhängung zu verbinden. In der Vakuumkammer wird er bevorzugt an der Aufhängung hängend in horizontaler und optional vertikaler Richtung transportiert. Die Aufhängung ist beweglich und angetrieben an einem horizontalen Träger befestigt. Bevorzugt ist das Substrat bei der horizontalen Bewegung auch um eine vertikale Achse drehbar. Bevorzugt ist die Magnetrontrommel unterhalb des hängenden Substrates angeordnet. Das Bauteil wird über das aktive Magnetron in Arbeitsposition entlang der Hauptachse hinweg geführt und erhält dabei eine Beschichtungslage. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Geschwindigkeit entlang der Hauptachse variiert, um definierte Beschichtungsprofile zu erzeugen. Wenn gleichmäßige Beschichtungslagen gefordert sind, wird das zu bearbeitende Substrat optional vorteilhaft in Rotation versetzt. Die Rotationsgeschwindigkeit kann nach Bedarf variiert oder konstant gehalten werden.

Nachdem eine Lage vollständig aufgebracht wurde, wird die Bewegungsrichtung entlang der Hauptachse umgekehrt und das Substrat wird bei Bedarf erneut beschichtet. Dazu kann das bisher in Arbeitsposition befindliche Magnetron genutzt werden oder, falls das Targetmaterial gewechselt werden muss bzw. ein anderes Beschichtungsmaterial benötigt wird, kann durch Rotation der Magnetrontrommel ein anderes Magnetron in Arbeitsposition gebracht werden. Das ausgewählte Magnetron kann dabei schon vorher gezündet worden sein oder erst in Arbeitsposition gezündet werden. Nunmehr kann durch Bewegung entlang der Hauptachse und optional durch Rotation des Substrates mit einer weiteren Beschichtungslage versehen werden. Dies wird fortgesetzt, bis der gewünschte Lagenaufbau der Beschichtung erreicht ist oder bis kein funktionsfähiges Magnetron mit dem benötigten Lagenmaterial mehr zur Verfügung steht. Wenn der Beschichtungsvorgang beendet ist, wird das Substrat aus der Vakuumkammer ausgeschleust. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trägertrommel in einer Umhüllung angeordnet. Die Trommel weist eine Öffnung für die beabsichtigte Bearbeitungsvorrichtung auf, durch die diese die Oberfläche des Werkstücks bearbeiten kann. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere beim Einsatz von Magnetrons das Vorhandensein des Werkstücks vor dem Magnetron zu einer veränderten Plasmacharakteristik führen kann. Es wird jedoch angestrebt, stets ein stabiles Plasma zur Bearbeitung zur Verfügung zu haben. Die Umhüllung ist daher bevorzugt in einem Abstand zu den Plasmaquellen angeordnet, der dem des Werkstücks in Bearbeitungsposition entspricht. Lediglich im Bereich der Öffnung für die beabsichtigte Bearbeitungsvorrichtung erfolgt eine Angleichung des Abstandes der Umhüllung, so dass die Bearbeitungsvorrichtungen in Bearbeitungsposition gebracht werden können, ohne die Umhüllung zu berühren, jedoch das Werkstück auch ohne Berührung der Umhüllung bewegt werden kann. Bevorzugt weist die Umhüllung eine eigene Gasabsaugung auf. Diese Gasabsaugung gewährleistet, dass in der Umhüllung und vor den jeweiligen Magnetrons Gasdruckverhältnisse bzw. Gaszusammensetzungen vorherrschen, wie sie später in der Arbeitsposition erreicht werden müssen. Da die Magnetrons, um in einem stabilen Betriebszustand zu sein, auch in Betrieb sind, wenn sie nicht in Bearbeitungsposition sind, ist das verwendete Gas (meist Argon) definiert abzusaugen. Auch dies wird bevorzugt durch die Gasabsaugung realisiert. Bevorzugt weist die Umhüllung auch die Vorrichtungen zur Gaszuführung auf. So kann vorteilhaft ein dem Fachmann bekannter„Cross-Flow" über jedem Magnetron realisiert werden. Die Gasabsaugung und Zuführung kann bspw. durch die hohle Achse der Trägertrommel erfolgen. Andere bevorzugte Ausführungsformen sehen vor, dass die Trägertrommel an einer oder beiden ihrer Zylinderdeckflächen Öffnungen aufweist, die in Bearbeitungspositionen mit Absaugöffnungen der Gasabsaugung deckungsgleich sind und während des Drehvorganges durch die Lagerung der Trägertrommel abgedeckt sind. Analog kann bei der Gaszuführung verfahren werden.

Beim Einsatz von hochfrequenten Wechselspannungen werden zur Leistungsanpassung zwischen HF-Generator und Magnetron meistens Anpassungsvorrichtungen (Matchboxen) eingesetzt. Diese werden bevorzugt in der Trägertrommel angeordnet. Dies verkürzt vorteilhaft die Länge der notwendigen Übertragungsleitungen zu dem einen Einkoppelpunkt bzw. den mehreren Einkoppelpunkten jedes Magnetrons. Bevorzugt sind die Matchboxen dazu in eigenen vakuumdichten Behältnissen angeordnet. Die Behältnisse der Matchboxen können mit Luft oder vorteilhaft mit einem Schutzgas (bspw. trockenen Stickstoff) gefüllt sein.

In einer einfachen bevorzugten Ausführungsform werden die Bearbeitungsvorrichtungen, bspw. die Magnetrons bzw. deren Targetmaterial während der Stillstandszeiten der Vorrichtung gewechselt. Die Vakuumkammer weist dazu vorzugsweise eine Wartungstür auf. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht jedoch vor, dass es möglich ist, bei Magnetrons, deren Targetmaterial erschöpft ist, dieses in-situ zu wechseln. Dazu wird die Magnetrontrommel in eine Position rotiert, bei der das zu wartende Magnetron aus der Arbeitsposition in eine Wechselposition gedreht ist. Die Wechselposition der Magnetrontrommel ist vorzugsweise der Arbeitsposition entgegengesetzt. In dieser Position ist es möglich, an die Magnetrontrommel eine Schleusungsvorrichtung anzudocken, die den Wechsel des Targetmaterials erlaubt. Eine erste Ausführungsform sieht dabei vor, dass das erschöpfte Targetmaterial an der Stirnseite der Magnetrontrommel herausgezogen und in der Schleuse zwischengelagert und dann ausgeschleust wird. Ebenfalls durch die Schleuse wird das neue Targetmaterial eingeschleust und von der Stirnseite her in das Magnetron eingebracht und dort verankert. Vorteilhaft an dieser Lösung ist, dass, da die Schleusenöffnung nur etwas größer, als der Querschnitt des stabförmigen Targetmaterials sein muss, der abzudichtende Querschnitt der Schleusenöffnung gering ist. Bevorzugt erfolgt der Wechsel des Targetmaterials automatisiert und/oder mit einem Manipulator, der das Targetmaterial im Vakuum handhabt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht eine Schleusenöffnung vor, die das Targetmaterial senkrecht zur Mantelfläche der Magnetrontrommel entnimmt. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Anlagenbreite nicht durch eine nebengeschaltete Schleusenvorrichtung erhöht wird. Auch hier erfolgt der Wechsel des Targetmaterials bevorzugt automatisiert und/oder mit einem Manipulator, der das Targetmaterial im Vakuum handhabt.

Eine weiterhin bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass anstelle des Targetmaterials das gesamte stabförmige Magnetron gewechselt wird. Diese Ausführungsform ist insbesondere in Verbindung mit dem Einsatz von Zuführungsleitungen vorteilhaft, die durch automatische Anschlüsse mit dem Magnetron in Arbeitsposition verbunden werden. Eine weiter bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Zuführungsleitungen in die Stirnflächen der Magnetrontrommel integriert sind und dort an die Magnetrons herangeführt werden. Bevorzugt existiert in den Stirnflächen der Magnetrontrommel eine lösbare Verbindung mit den Magnetrons.

Eine vorteilhafte Betriebsweise sieht vor, dass während des Betriebes eines Magnetrons in Arbeitsposition durch die Stellung der Magnetrontrommel ein Magnetron mit erschöpftem Targetmaterial in Wechselposition steht. Das Targetmaterial bzw. das Magnetron mit erschöpftem Targetmaterial können dann ohne Unterbrechung des Beschichtungsbetriebes gewechselt werden. Es sind ebenso weitere notwendige Wartungsarbeiten an derartigen Magnetrons möglich. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass es nicht nur eine Schleuse gibt, sondern dass mehrere Schleusen vorhanden sind. Diese Schleusen entsprechen bevorzugt den Stellungen, die Magnetrons, die sich nicht in Arbeitsposition befinden, während der Beschichtung einnehmen. So können mehrere Magnetrons gleichzeitig mit neuem Targetmaterial versehen oder gewartet werden.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht eine Magnetrontrommel vor, die einen vertikal gelagerten zylindrischen Körper aufweist. Die Magnetrons sind in der Magnetrontrommel stehend, als kleine runde Sputtermagnetrons angeordnet. „Rund" heißt hierbei, dass die Magnetrons becherförmig ausgebildet sind und im horizontalen Querschnitt, im Wesentlichen kreisförmig sind. Der Austritt des Beschichtungsmaterials erfolgt nach oben aus der Deckfläche des Magnetronzylinders. Das bzw. die Magnetrons, die in Betrieb sind, werden von Lochblenden freigegeben, so dass das Beschichtungsmaterial austreten kann. Die anderen Magnetrons sind von Blenden verdeckt. Bevorzugt existiert eine drehbar gelagerte Lochblende, die lediglich das eine, in Betrieb befindliche Magnetron freigibt. Nicht freigegebene Magnetrons können jedoch vorteilhaft bereits in Betrieb sein, um einen stabilen Arbeitspunkt bis zu ihrem Einsatz zu erreichen. Die Magnetrontrommel wird um ihre vertikale Achse gedreht, um das Magnetron, das für den Beschichtungsprozess herangezogen werden soll, in die notwendige Position zu bringen. Während der Bearbeitung kann optional eine weitere Drehung stattfinden.

Das Werkstück wird bevorzugt ebenso wie beim Einsatz einer horizontalen Magnetrontrommel entlang einer Hauptachse, bei optionaler Rotation, über das Magnetron hinwegbewegt. Die entsprechenden Parameter für translatorische und rotatorische Bewegung des Werkstücks wurden im Vorhinein berechnet. Vorteilhaft an der vertikalen Magnetrontrommel ist, dass Schichtdickenprofile auf dem Werkstück erzeugt werden können, die auch nicht rotationssymmetrisch sein müssen. Derartiges ist bspw. bei der Herstellung von Freiformflächen oder Sphärenausschnitten mit gewünschten Schichtdickengradienten vorteilhaft.

Bevorzugt ist die Magnetronachse hohl, so dass der Anschluss der Zuleitungen zu den Magnetrons auch hier durch die Achse erfolgt.

Auch bei den hier zum Einsatz kommenden kürzeren runden Magnetrons ist die Erschöpfung und der dadurch notwendige Ersatz des Targetmaterials ein limitierender Parameter. Es ist daher bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Magnetrons von der, der Blende abgewandten Deckfläche der Magnetrontrommel her ausgetauscht werden können. Dazu sind die Zuleitungen für Strom, Gas und Hochfrequenz lösbar an den Magnetrons angeschlossen. Im Bedarfsfall werden die Zuleitungen gelöst und eine Schleusenkonstruktion an das Magnetron herangefahren. Dann wird das Magnetron in seiner Gesamtheit aus der Magnetrontrommel herausgelöst und ein Ersatzmagnetron eingefügt. Anschließend werden die Zuleitungen wieder befestigt.

Die gesamte Anlage (Vakuumanlage) sowie der Beschichtungsprozess werden bevorzugt mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung gesteuert. Dazu existieren in der Anlage Sensoren, die neben Position und Zustand des Werkstücks auch die Angaben zu Position, Betrieb und Abnutzung von Targetmaterial und Magnetrons sowie den Zustand des Vakuums in der Anlage etc. ermitteln. Diese Sensoren übertragen die gesammelten Daten drahtlos oder drahtgebunden an die Datenverarbeitungseinrichtung, die diese Daten dann auswertet und in die Steuerungsentscheidungen der Vakuumanlage einbezieht. Auch der Austausch von Targetmaterial und Magnetrons wird ggf. von der Datenverarbeitungseinrichtung (oder einer weiteren dafür vorgesehenen Datenverarbeitungseinrichtung) gesteuert. Insbesondere wird der Beschichtungsprozess auf der Datenverarbeitungseinrichtung der Vakuumanlage oder einer anderen Datenverarbeitungseinrichtung vorherberechnet (modelliert), um die kennzeichnenden Daten, wie benötigte Schichtdicken, Lagenzahl, Beschichtungszeiten, Abstände zwischen Werkstück und Magnetron in Arbeitsposition, Vorschub- und ggf. Rotationsgeschwindigkeiten, etc. zu ermitteln. Diese werden dann, falls die Berechnungen nicht bereits dort stattgefunden haben, an die Datenverarbeitungseinrichtung der Vakuumkammer übertragen.

Figuren

Fig. 1 : schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Magnetrontrommel mit horizontaler Achse und vertikaler Schleusung

Fig. 2: schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Magnetrontrommel mit vertikaler Achse und vertikaler Schleusung

Fig. 3: schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Darstellung mit umhüllter Magnetrontrommel und horizontaler Schleusung

Fig. 4a bis Fig. 4f: schematische Darstellung von Ausführungsformen der Magnetrontrommel mit Umhüllung. Die Abstandsverhältnisse der Magnetrons, die nicht in Arbeitsposition sind zur Umhüllung und des Magnetrons in Arbeitsposition zum Substrat sind nicht realistisch dargestellt. Fig. 5: schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Zuführung und Linearmotor im Inneren der Vakuumkammer

Fig. 6: schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Zuführung und Linearmotor außerhalb der Vakuumkammer

Fig. 7: schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Zuführung in der Draufsicht und mit seitlich angeordneter Schleuse

Fig. 8 zeigt schematisch die Abstandsverhältnisse der Magnetrons, die nicht in Arbeitsposition sind zur Umhüllung und des Magnetrons in Arbeitsposition zum Substrat. Die beiden Abstände sind erfindungsgemäß gleich oder annähernd gleich

Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Magnetrontrommel mit horizontaler Achse (42). Insbesondere ist das Werkstück in drei Positionen 3a, 3b, 3c dargestellt. Diese Positionen werden nacheinander erreicht. Es handelt sich somit nicht um drei Werkstücke, die zeitgleich bearbeitet würden.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Magnetrontrommel mit vertikaler Achse (42). Insbesondere ist das Werkstück in drei Positionen 3a, 3b, 3c dargestellt. Diese Positionen werden nacheinander erreicht. Es handelt sich somit nicht um drei Werkstücke, die zeitgleich bearbeitet würden. Die Ausführungsform der Fig. 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht in ihren Parametern dem ersten Beispiel. Durch die vertikale Achse (42) wird das Magnetron (41 ), das den nächsten Beschichtungsvorgang ausführt in Arbeitsposition bewegt und zeitgleich wird die Lochblende (43) so verdreht, dass sie ihre Öffnung für Partikel des zerstäubten Targetmaterials des Magnetrons (41 ) in Arbeitsposition freigibt.

Das Ausführungsbeispiel in Fig. 3 der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist eine Vakuumkammer (1 ) auf, in der die Hauptachse (2) durch einen Träger mit einer Länge von 4000 mm gebildet wird. Die Breite der Vakuumkammer (1 ) beträgt 2000 mm, um Werkstücke (3a, 3b, 3c) mit einem Durchmesser bis 1500 mm aufnehmen zu können. An den Trägern (2) ist eine Aufhängung (21 ) angeordnet, die Lasten bis zu 1000 kg aufnehmen kann. Diese Aufhängung ermöglicht es weiterhin, dem Werkstück (3c) eine Rotation von bis zu 3Hz um die Achse (31 ) zu verleihen. Um auch Werkstücke mit unterschiedlichen Abmessungen bearbeiten zu können werden diese, außerhalb der Vorrichtung in ein einheitliches Trägersystem (Halterung) eingebracht und bilden somit ein neues gemeinsames Werkstück. Werkstück und Trägersystem werden innerhalb der Vakuumkammer gemeinsam von der Aufhängung (21 ) aufgenommen. Die Magnetrontrommel (4) weist, äquidistant auf der Mantelfläche verteilt, vier planare Magnetrons (41 ) einer Länge von 1700 mm auf. Der Durchmesser der Magnetrontrommel (4) beträgt 1000 mm. Für den Betrieb der Magnetrons wird in der Vakuumkammer ein mittlerer Arbeitsdruck von etwa 2x10 ^"3 mbar eingestellt. Der Arbeitsdruck kann aber typischerweise zwischen etwa 2x10 ^"4 mbar bis ca. 2x10 ^"2 mbar variiert werden. Zur Einhaltung von sauberen Betriebsbedingungen, innerhalb der Vakuumkammer und zur Vermeidung von Verunreinigung aus der Atmosphäre kann die Vakuumkammer bis zu einem Basisdruck von < 1 x10 ^"7 mbar evakuiert werden. Vorteilhaft ist die Vakuumkammer dafür auch ausheizbar bzw. temperierbar.

Die Schleuse (1 1 ) weist eine Öffnungsweite von 2000 mm x 2000 mm bei einer Höhe von 800 mm auf. Das Werkstück (3a) wird in der Schleuse (1 1 ), die in Vakuumrichtung (33) geöffnet ist auf den Rollen der Transportvorrichtung (5) in die Vakuumkammer hineinbewegt, von der Hubvorrichtung (1 15) angehoben und automatisch an die Aufhängung angekoppelt. Danach wird das Werkstück (3c) entlang der Hauptachse der Transportvorrichtung (2) mittels eines Linearantriebs verfahren und in Rotation versetzt. Die Magnetrons (41 ) der Magnetrontrommel (4) wurden bereits gezündet, bevor die eigentliche Bearbeitung des Werkstückes beginnt. Die Magnetrontrommel ist von einer Umhüllung (44) umgeben, die in Richtung des Werkstückes eine Arbeitsöffnung mit einer verfahrbaren Abdeckung (441 ) aufweist. Die Umhüllung (44) der Magnetrontrommel (4) ist von den Magnetrons (41 ) so weit entfernt, wie das Werkstück (3c) es oberhalb des Magnetrons (41 ) in Arbeitsposition sein wird. So können die Magnetrons (41 ) bereits einen stabilen Plasmazustand erreichen und müssen nicht in Arbeitsposition gezündet werden. Zeitgleich zur Zustellung des Werkstücks wird das Magnetron (41 ), das das aufzubringende Material als Targetmaterial enthält, in Arbeitsposition bewegt. Da die Magnetrons (41 ) bereits gezündet sind, erreicht das Magnetron in Arbeitsposition umgehend einen stabilen Betrieb und das mit 2,00 min ^"1 rotierende Werkstück (3c) wird mit einem definierten Geschwindigkeitsprofil und einem Abstand von 60 mm zur Targetoberfläche des Magnetrons (41 ) über dieses hinwegbewegt. Dabei schlägt sich die erste Beschichtungslage auf der zu bearbeitenden Oberfläche (32) des Werkstücks (3c) nieder. Typische Geschwindigkeitsprofile enthalten Geschwindigkeitsänderungen zwischen 0,1 mm/s und 30 mm/s. Um diese Geschwindigkeitsänderungen erreichen zu können, werden bevorzugt Linearmotorantriebssysteme eingesetzt. Der Abstand zwischen Werkstück und Targetoberfläche kann von ca. 50 mm bis etwa 100 mm eingestellt werden. Sobald das Werkstück (3c) das Magnetron (41 ) vollständig überfahren hat wird seine Bewegung abgebremst und umgekehrt. Zeitgleich wird die Magnetrontrommel (4) so um ihre Achse (42) verdreht, dass das nächste gezündete Magnetron (41 ) nunmehr die Arbeitsposition erreicht. Das nächste Magnetron (41 ) bringt nunmehr in analoger Weise die folgende Beschichtungslage auf, während es von dem rotierenden Werkstück (3c) überfahren wird.

Fig. 4a bis Fig. 4f zeigen schematisch verschiedene Ausgestaltungen der Magnetrontrommel (4) und der zugehörigen Umhüllung (44). In Fig. 4a ist eine einfache Ausführungsform mit vier Magnetrons (41 ) auf der Mangetrontrommel (4) dargestellt. Das Werkstück (3c) wird oberhalb der Arbeitsöffnung (442) der Umhüllung und des Magnetrons in Arbeitsposition (45) bewegt. Die Umhüllung (44) weist hier einen kreisförmigen Querschnitt auf.

In Fig. 4b ist die Umhüllung achteckig gestaltet. Jedes Magnetron (41 ) - es sind vier Magnetrons (41 ) dargestellt, bis zu acht wären hier sinnvoll - liegt gegenüber einem flächigen Abschnitt der Umhüllung (44). Dies ist besonders vorteilhaft, da die Stabilisierung des Plasmas hier in einer Geometrie stattfindet, die besonders nah an der in Arbeitsposition zu erwartenden liegt.

In Fig. 4c ist die Magnetrontrommel (4) als Achse mit Armen, die die Magnetrons (41 ) tragen ausgebildet.

Die Ausführungsform nach Fig. 4d weist eine Magnetrontrommel (4) auf, die ebenfalls achteckig gestaltet ist. Gemeinsam mit der achteckigen Umhüllung (44) entsteht so eine vorteilhafte Geometrie, bei der Flächen der Magnetrontrommel (4) Flächen der Umhüllung (44) gegenüberliegen. Vorzugsweise sind auch Flächen, die in der Darstellung nicht mit einem Magnetron (41 ) belegt sind, für die Anbringung einer Bearbeitungsvorrichtung vorbereitet, so dass im Rahmen einer Umrüstung auf veränderte technologische Abläufe reagiert werden kann.

Fig. 4e zeigt eine Ausführungsform, in der die Magnetrontrommel (4) durchbrochen ist, so dass eine Gasabsaugung, die über die hohle Mittelachse der Magnetrontrommel (4) erfolgt, das Gas aus dem Zwischenraum zwischen der Magnetrontrommel (4) und der Umhüllung (44) absaugt. So erfolgt eine vorteilhafte Angleichung der Druckverhältnisse an die in der Vakuumkammer.

Die Ausführungsform nach Fig. 4f zeigt schematisch die Anordnung der Matchboxen (46) der Magnetrons (41 ) im Inneren der Magnetrontrommel (4). Die Umhüllung (44) weist bei dieser Ausführungsform Gasabsaugöffnungen (443) auf, die die Absaugung des Gases aus dem Zwischenraum zwischen Magnetrontrommel (4) und Umhüllung (44) ermöglichen. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass die Vakuumbedingungen im Zwischenraum denen in der Vakuumkammer (1 ) nahe kommen. Die Ausführungsform nach Fig. 5 stellt schematisch die Zuführung (7) dar. Diese ist in ihrem Inneren hohl und gestattet die Zuführung von Versorgungs- und Datenleitungen zu der Aufhängung (21 ). Die Zuführung (7) folgt der Bewegung der Aufhängung (21 ) entlang der Transportvorrichtung mit Hauptachse (2). Um während der Bewegung vakuumdichte Verhältnisse gewährleisten zu können, ist die Zuführung mit einer Membranbalgdichtung (71 ) versehen, die der Bewegung folgt. In der Aufhängung (21 ) ist der Motor (22) in einer vakuumdichten Umhüllung angeordnet, der die Rotationsbewegung des Werkstücks (3c) realisiert. Neben der Hubvorrichtung (1 15) ist bei der vorliegenden Ausführungsform eine lonenquelle (6) dargestellt, die eine weitere Bearbeitung des Werkstücks (3c) ermöglicht. Das Werkstück (3c) kann dazu oberhalb der lonenquelle (6) positioniert werden. Die Rotationsbewegung und die Translationsbewegung entlang der Hauptachse (2) ermöglichen die Bearbeitung jedes beliebigen Punktes an der der lonenquelle zugewandten Seite des Werkstückes (3c). An Stelle der lonenquelle (6) können auch andere Bearbeitungs- oder Analysevorrichtungen (bspw. Mikroskope) angeordnet sein.

Fig. 6 stellt schematisch dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung realisiert werden kann, wobei die Träger der beweglichen Teile von der Vakuumkammer (1 ) mechanisch entkoppelt werden. Das Versteifungssystem (74) verbindet über ein außenliegendes Versteifungsteil

(741 ) die Transportvorrichtung mit Hauptachse (2) mit der Halterung der Magnetrontrommel

(742) . Dieses Versteifungssystem (74) haltert mittels des Versteifungsteils (741 ) die Transportvorrichtung mit Hauptachse (2) über Membranbalgdurchführungen. Auch die Halterung (742) der Magnetrontrommel (4) wird über Membranbalgdurchführungen vorgenommen. Damit ist eine mechanische Entkopplung der Vakuumkammer und des Bewegungssystems möglich und es wird die erforderliche Präzision der Substratbewegung erreicht.

Fig. 7 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung in der Draufsicht, bei der die Schleuse (1 1 ) als seitlicher Anbau realisiert ist. Die Tragvorrichtung mit Hauptachse (2) ist hier als doppelte Tragvorrichtung ausgeführt. Auf den beiden parallelen Trägern (2) bewegt sich die Aufhängung (21 ) entlang der Hauptachse, die hier in der Mitte zwischen den beiden Trägern (2) und parallel zu diesen verläuft (nicht dargestellt). Dargestellt sind ein Magnetron (41 ) in Warteposition (eigentlich verdeckt, jedoch hier in einem Durchbruch sichtbar) und ein Magnetron (45) in Arbeitsposition. Das Magnetron (45) in Arbeitsposition kann das Werkstück (3c) bearbeiten, wenn dieses über die Arbeitsöffnung (442) der Umhüllung bewegt wird. Synchronisiert mit der Bewegung der Aufhängung (21 ) erfolgt die Bewegung der Antriebsvorrichtung (73) der Zuführung. Auch diese ist auf einer als doppelte Tragvorrichtung (72) ausgebildeten Tragvorrichtung und in Richtung der Hauptachse beweglich angeordnet. Die seitliche Anordnung der Schleuse (1 1 ) ermöglicht es, die Werkstücke (3d) ohne Behinderung durch die Tragvorrichtung (72) der Zuführung (7) in die Schleuse (1 1 ) bzw. aus dieser heraus zu bewegen. Die Zustellung und Abholung von Werkstücken zwischen dem Atmosphärenbereich und der Übergabe- bzw. Übernahmeposition innerhalb der Prozesskammer erfolgt mit einem sogenannten Transportcarrier. Der Transportcarrier ist hierfür an das gewählte Transportsystem und dem Trägersytem für unterschiedliche Werkstücksabmessungen angepasst. Als Transportsystem ist in der Fig. 7 beispielhaft ein Rollentransportsystem dargestellt.

Fig. 8 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform, die der in Fig. 4f entspricht. Zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens, die Verhältnisse, die die Magnetrons außerhalb der Arbeitsposition vorfinden, denen des Magnetrons in Arbeitsposition anzupassen, wurden in Fig. 8 die Abstände (A) der Magnetrons außerhalb der Arbeitsposition zur Umhüllung (44) und der Abstand (B) des Magnetrons in Arbeitsposition zum Substrat (3c) eingezeichnet. Es gilt, dass der Abstand (A) gleich oder annähernd gleich dem Abstand (B) sein soll. Zur weiteren Angleichung der Verhältnisse erfolgt eine Absaugung des von den Magnetrons, die nicht in Arbeitsposition sind, abgegebenen Gases über die Absaugöffnungen (443) in der Umhüllung. Auf diese Weise entsprechen die Druckverhältnisse in der Umhüllung denen in der Vakuumkammer. Die Gasabsaugung erfolgt durch Absaugöffnungen (443), die nicht in der dem Magnetron gegenüberliegenden Wand, sondern in den seitlich dazu angeordneten Wänden angebracht sind. Auf diese Weise wird der Gasfluss nachgebildet, der auch in der Arbeitsposition zu erwarten ist, wo die Gasabsaugung der Vakuumkammer zu einem Gasfluss seitlich am Substrat vorbei führt.

Bezugszeichenliste

1 Vakuumkammer

1 1 Schleuse

1 1 1 Schieber der Schleuse zur Vakuumkammer

1 12 Schieber der Schleuse zur Umgebung

1 13 Gasabsaugung der Schleuse

1 14 Gasabsaugung (Vakuumerzeugung) der Vakuumkammer

1 15 Hubvorrichtung zum Anheben des Werkstücks

2 Transportvorrichtung mit Hauptachse

21 Aufhängung

22 Vakuumdichte Umhüllung des internen Motors der Aufhängung

3a Werkstück in der Schleuse 3b Werkstück nach der Hubbewegung in die Vakuumkammer an der

Transportvorrichtung

3c Werkstück während der Bearbeitung in Bewegung und Rotation

3d Werkstück auf der Rollvorrichtung vor dem Einschleusen

3e Werkstück vor der Hubbewegung in der Vakuumkammer

3f Rotationsbewegung des Werkstücks

31 Rotationsachse, um die das Werkstück während der Bearbeitung gedreht wird

32 zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks

33 Hubbewegung des Werkstücks beim Einschleusen

34 Partikelstrom vom Magnetron zum Werkstück

4 Magnetrontrommel

41 einzelnes Magnetron

42 Rotationsachse der Magnetrontrommel

43 Lochblende

431 Öffnung der Lochblende

44 Umhüllung der Magnetrontrommel

441 Abdeckung der Arbeitsöffnung der Umhüllung der Magnetrontrommel

442 Arbeitsöffnung der Umhüllung der Magnetrontrommel

443 Gasabsaugungsöffnungen in der Umhüllung

45 Magnetron in Arbeitsposition

46 Matchbox zur Hochfrequenzanpassung des Magnetrons

5 Rollvorrichtung zum Transport des Werkstücks

6 lonenquelle

7 Zuführung

71 Membranbalgdichtung

72 Tragevorrichtung der Zuführung außerhalb der Vakuumkammer

73 Antriebsvorrichtung der Zuführung

74 Versteifungssystem zur definierten und präzisen Anordnung der Hauptachse und der Magnetrontrommel zueinander

741 Versteifungsteil

742 Halterung der Magnetrontrommel

A Abstand der Magnetrons, die nicht in Arbeitsposition sind, zur Umhüllung

B Abstand des Magnetrons in Arbeitsposition zum Substrat