DE4201211A1

DE4201211A1 - Beschichtungsanlage

Info

Publication number: DE4201211A1
Application number: DE4201211A
Authority: DE
Inventors: Walter Heil
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Oerlikon Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1992-01-18
Filing date: 1992-01-18
Publication date: 1993-07-22
Anticipated expiration: 2012-01-19
Also published as: US5273636A; DE4201211C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsanlage mit einem an ein Hochvakuum-Pumpsystem anzuschließenden Rezipien ten, in welchem ein Substratteller auf einer durch eine Wand des Rezipienten in den Rezipienten hineinführenden, drehbar gelagerten Welle angeordnet ist und bei dem die Welle axiale Durchlässe zum Durchführen von Leitungen des Substrattellers aus dem Rezipienten heraus aufweist.

Beschichtungsanlagen der vorstehenden Art sind als Katho denzerstäubungsanlagen bekannt und gebräuchlich. Da im Rezipienten einer solchen Beschichtungsanlage Hochvakuum herrschen muß und die Abdichtung der drehbaren Welle des Substrattellers mit zunehmendem Wellendurchmesser schwie riger und weniger zuverlässig wird, ist man bestrebt, den Durchmesser der Welle möglichst klein zu halten. Dem steht jedoch entgegen, daß von außen durch die Welle hin durch zum Substratteller bei heutigen Anlagen mehr Lei tungen verlegt werden müssen als früher, beispielsweise Wasserleitungen für eine Kühlung des Substrattellers, elektrische Leitungen für seine Beheizung, Meßleitungen für verschiedene Temperaturmeßsensoren oder gar eine Hochfrequenzzuführung. Da in der Welle nicht nur diese Leitungen geführt werden müssen, sondern auch Platz für die erforderlichen Anschlüsse vorhanden sein muß, bedin gen solche Leitungen eine beträchtliche Durchmesserver größerung der Welle.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Beschich tungsanlage der vorstehenden Art so auszubilden, daß der Durchmesser der abzudichtenden Öffnung in der von der drehbaren Welle durchdrungenen Wand des Rezipienten mög lichst klein sein kann, damit dort möglichst geringe Leckagen auftreten.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Welle innerhalb des Rezipienten zwischen der von ihr durchdrungenen Wand und dem Substratteller als gegenüber dem die Wand durchdringenden Wellenbereich im Durchmesser vergrößerte, einen Atmosphärenbehälter bildende Hohlwelle ausgebildet ist und daß der Atmosphärenbehälter den er forderlichen Platz für Anschlüsse der zum Substratteller führenden Leitungen aufweist.

Durch diese Gestaltung können die gegenüber den Leitungen im Querschnitt wesentlich größeren Anschlüsse der Leitun gen im Atmosphärenbehälter verlegt werden. Sie bedingen deshalb keine Vergrößerung des Durchmessers der Welle in dem Bereich, mit dem sie die Wandung des Rezipienten durchdringt. Dadurch ist auch bei einer größeren Anzahl von durch die Welle geführten Leitungen noch eine gute Abdichtung des Rezipienten gegenüber der Atmosphäre mög lich. Weiterhin ermöglicht es der erfindungsgemäße Atmo sphärenbehälter, bei Beschichtungsanlagen auch nachträg lich die Zahl der aus ihm herausführenden Leitungen des Drehtellers ohne Änderung der Drehtellerwelle zu vergrö ßern.

Oftmals weist der Substratteller mehrere Wasseranschlüsse für die Zufuhr und Abfuhr von Kühlwasser auf, so daß meh rere Wasserkühlungen parallel betrieben werden können. Um in einem solchen Falle zu vermeiden, daß mehr als zwei Wasserleitungen durch den durchmessergeringen Bereich der Welle geführt werden müssen, ist es gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung vorteilhaft, wenn durch ins gesamt zwei Durchführungen der Welle eine Kühlwasser-Zu führleitung und eine Kühlwasser-Rückführleitung verlaufen und im Atmosphärenbehälter auf der Kühlwasser-Zuführlei tung und der Kühlwasser-Rückführleitung jeweils ein Ver teiler zum Verbinden der Leitungen mit mehreren Wasser kühlungen des Substrattellers vorgesehen ist.

Um beim Reinigungsätzen einer als Kathodenzerstäubungsan lage ausgebildeten Beschichtungsanlage eine Plasmabildung an der Außenmantelfläche des Atmosphärenbehälters zu ver meiden, kann gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfin dung der Atmosphärenbehälter von einer in Abstand zu sei ner Außenmantelfläche verlaufenden, elektrisch gegenüber dem Atmosphärenbehälter isolierten Dunkelraumabdeckung umgeben sein.

Die Zahl der abzudichtenden Durchlässe in den Rezipienten ist besonders klein, wenn die Welle mit Masse verbunden ist und koaxial durch die Welle und ihren Atmosphärenbe hälter hindurch eine Hochfrequenzzuleitung zum Substrat teller geführt ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung be steht darin, daß der durchmesserkleinere, durch die Wand des Rezipienten führende Bereich der Welle einen in den Atmosphärenbehälter ragenden Endabschnitt aufweist und wenn der Atmosphärenbehälter durch eine den Endabschnitt mit der Innenwandung des Atmosphärenbehälters verbindende Trennwand in zwei übereinanderliegende Kammern unterteilt ist. Durch diese Aufteilung des Atmosphärenbehälters kann man in der unteren Kammer diejenigen Anschlüsse anordnen, welche hochfrequenzempfindlich sind, und in der anderen Kammer die übrigen Anschlüsse vorsehen.

Eine Übertragung der Hochfrequenz vom Substratteller über die das Kühlwasser führenden Leitungen zur an Masse lie genden Welle des Substrattellers kann man auf einfache Weise durch Hochfrequenzabbaustrecken verhindern, ohne daß dadurch das Bauvolumen der Atmosphärenkammer uner wünscht vergrößert werden muß, wenn in der oberen Kammer Wasserschläuche mit jeweils zumindest einer Windung vom jeweiligen Durchlaß in der Welle zu einem Wasseranschluß des Substrattellers verlaufen.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei da von in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In ihr zeigen die

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Be schichtungsanlage nach der Erfindung,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch einen er findungsgemäß gestalteten Substratteller mit angrenzenden Bauteilen.

Die Fig. 1 zeigt von einer als Kathodenzerstäubungsan lage arbeitenden Beschichtungsanlage einen Rezipienten 1, welcher über einen Vakuumanschluß 2 mit einem nicht ge zeigten Hochvakuum-Pumpsystem zu verbinden ist. Im Inne ren des Rezipienten 1 ist stehend auf einer Welle 3 ein Substratteller 4 angeordnet. Oberhalb dieses Substrattel lers 4 befinden sich Kathoden 5, 5a und Blenden 6, 6a, so daß in Substrataufnahmen 7 angeordnete Substrate 8 durch Sputtern beschichtet werden können.

Der Rezipient 1 hat eine untere Wand 9, durch die hin durch die Welle 3 mit einem Teil eines Bereiches 15 ge führt ist. Eine Vakuumdichtung 10 verhindert dabei ein Eindringen von Luft in den Rezipienten 1. Im unteren Bereich der Fig. 1 ist ein Motor 11 dargestellt, mit dem über einen Zahnriemen 12 und einer Riemenscheibe 13 die Welle 3 und damit der Substratteller 4 gedreht werden kann.

Wichtig für die Erfindung ist, daß die Welle 3 innerhalb des Rezipienten 1 zwischen der von ihr durchdrungenen Wand 9 und dem Substratteller 4 als einen Atmosphärenbe hälter 14 bildende Hohlwelle ausgebildet ist, die gegen über den die Wand 9 durchdringenden Bereich 15 einen we sentlich größeren Durchmesser hat. Im Bereich 15 der Welle 3 sind Durchlässe 16, 17, 18 zu sehen. Durch den Durchlaß 16 führt eine Kühlwasser-Zuführleitung 19, durch den Durchlaß 18 eine Kühlwasser-Rückführleitung 20 und durch den Durchlaß 17 führen zwei eine elektrische Hei zung 21 mit Energie versorgende elektrische Leitungen 22, 23.

Zu erkennen ist in Fig. 1, daß im Atmosphärenbehälter 14 zwei elektrische Anschlüsse 24, 25 angeordnet sind, über welche die elektrischen Leitungen 22, 23 mit von der Hei zung 21 kommenden Drähten 26, 27 verbunden sind. Weiter hin zeigt Fig. 1 im Atmosphärenbehälter 14 zwei An schlüsse 28, 29 und dahinter zwei Verteiler 39, 40. Am Anschluß 28 ist die Kühlwasser-Zuführleitung 19, am An schluß 29 die Kühlwasser-Rückführleitung 20 angeschlos sen. Vom Anschluß 28 fließt Kühlwasser über den Verteiler 39 zu einer Wasserkühlung 30 des Substrattellers 4, wel ches über den Verteiler 40 und den Anschluß 29 zurück fließen kann. Die Verteiler 39, 40 haben jeweils einen weiteren Anschluß 31, 32, so daß eine weitere, nicht ge zeigte Wasserkühlung parallel zur Wasserkühlung 30 be trieben werden kann.

Während beim Sputtern die Welle 3 mit dem Atmosphärenbe hälter 14 an Masse anliegt, werden beim Reinigungsätzen diese Teile mit Hochfrequenz verbunden. Eine Plasmabil dung an der Außenmantelfläche des Atmosphärenbehälters 14 wird dabei durch eine Dunkelraumabdeckung 33 vermieden, die mit einem geringen Abstand außenseitig den Atmosphä renbehälter 14 umgibt und bis über die Außenseite des Substrattellers 4 geführt ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 hat die Welle 3 einen in den Atmosphärenbehälter 14 bis gegen eine dort vorgesehene Trennwand 34 führenden Endabschnitt 35. Die Trennwand 34 teilt den Atmosphärenbehälter 14 in zwei übereinanderliegende Kammern 36, 37. Eine Hochfrequenz zuleitung 38 führt durch die Welle 3 hindurch zum Sub stratteller 4. Durch die Trennwand 34 wird erreicht, daß die untere Kammer 37 nicht von Hochfrequenz beeinflußt wird, so daß in ihr die hochfrequenzempfindlichen elek trischen Anschlüsse 24, 25 vorgesehen werden können.

In der oberen Kammer 36 erkennt man den Anschluß 29, von dem aus ein mit zumindest einer Windung 41 verlaufender Wasserschlauch 42 zu einem Wasseranschluß 43 des Sub strattellers 4 führt. Die obere Kammer 36 nimmt somit nicht hochfrequenzempfindliche Teile auf.

Bezugszeichenliste

1 Rezipient
2 Vakuumanschluß
3 Welle
4 Substratteller
5 Kathode
6 Blende
7 Substrataufnahme
8 Substrat
9 Wand
10 Vakuumdichtung
11 Motor
12 Zahnriemen
13 Riemenscheibe
14 Atmosphärenbehälter
15 Bereich
16 Durchlaß
17 Durchlaß
18 Durchlaß
19 Kühlwasserzuführleitung
20 Kühlwasserrückführleitung
21 Heizung
22 elektr. Leitung
23 elektr. Leitung
24 elektr. Anschluß
25 elektr. Anschluß
26 Draht
27 Draht
28 Anschluß
29 Anschluß
30 Wasserkühlung
31 Anschluß
32 Anschluß
33 Dunkelraumabdeckung
34 Trennwand
35 Endabschnitt
36 Kammer
37 Kammer
38 Hochfrequenzzuleitung
39 Verteiler
40 Verteiler
41 Windung
42 Wasserschlauch
43 Wasseranschluß

Claims

1. Beschichtungsanlage mit einem an ein Hochvakuum-Pump system anzuschließenden Rezipienten (1), in welchem ein Substratteller (4) auf einer durch eine Wand (9) des Re zipienten (1) in den Rezipienten (1) hineinführenden, drehbar gelagerten Welle (3) angeordnet ist und bei dem die Welle (3) axiale Durchlässe (16, 17, 18) zum Durch führen von Leitungen (19, 20, 22, 23) des Substrattellers (4) aus dem Rezipienten (1) heraus aufweist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Welle innerhalb des Rezipienten (1) zwischen der von ihr durchdrungenen Wand (9) und dem Sub stratteller (4) als gegenüber dem die Wand (9) durchdrin genden Wellenbereich (15) im Durchmesser vergrößerte, einen Atmosphärenbehälter (14) bildende Hohlwelle ausge bildet ist und daß der Atmosphärenbehälter (14) den er forderlichen Platz für Anschlüsse (24, 25; Verteiler 39, 40) der zum Substratteller (4) führenden Leitungen (19, 20; 22, 23) aufweist.

2. Beschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß durch insgesamt zwei Durchführungen (16, 18) der Welle (3) eine Kühlwasser-Zuführleitung (19) und eine Kühlwasser-Rückführleitung (20) verlaufen und daß im Atmosphärenbehälter (14) auf der Kühlwasser-Zuführleitung (19) und der Kühlwasser-Rückführleitung (20) jeweils ein Verteiler (39, 40) zum Verbinden der Leitungen (19, 20) mit mehreren Wasserkühlungen (30) des Substrattellers (4) vorgesehen ist.

3. Beschichtungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Atmosphärenbehälter (14) von einer in Abstand zu seiner Außenmantelfläche verlaufenden, elek trisch gegenüber dem Atmosphärenbehälter (14) isolierten Dunkelraumabdeckung (33) umgeben ist.

4. Beschichtungsanlage nach zumindest einem der vorange henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) mit Masse verbunden ist und koaxial durch die Welle (3) und ihren Atmosphärenbehälter (14) hindurch eine Hochfrequenzzuleitung (38) zum Substratteller (4) geführt ist.

5. Beschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der durchmesserkleinere, durch die Wand (9) des Rezipienten (1) führende Bereich der Welle (3) einen in den Atmosphärenbehälter (14) ragenden Endabschnitt (35) aufweist und daß der Atmosphärenbehälter (14) durch eine den Endabschnitt (35) mit der Innenwandung des At mosphärenbehälters (14) verbindende Trennwand (34) in zwei übereinanderliegende Kammern (36, 37) unterteilt ist.

6. Beschichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß in der oberen Kammer (37) Wasserschläuche (42) mit jeweils zumindest einer Windung (41) vom jewei ligen Durchlaß (16) in der Welle (3) zu einem Wasseran schluß (43) des Substrattellers (4) verlaufen.