溅射镀膜装置和真空镀膜设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种溅射镀膜装置和真空镀膜设备，该溅射镀膜装置包括带有固定法兰和至少一个承载型材的支承装置，承载型材具有自由端部和与固定法兰连接的联接端部，还包括至少一个在支承装置上平行于承载型材安装的溅射磁控管，溅射磁控管带有自由端部和联接端部，其中，该联接端部与供应装置连接，该供应装置布置在固定法兰的与溅射磁控管对置的一侧上，其中，承载型材通入固定法兰的第一抽吸口并且在第一抽吸口上在固定法兰的与承载型材对置的一侧上布置有真空泵。
【专利说明】溅射镀膜装置和真空镀膜设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种按权利要求1的前序部分所述的溅射镀膜装置和一种按权利要求9的前序部分所述的真空镀膜设备。
【背景技术】
[0002]公知的溅射镀膜装置包括一个或多个溅射磁控管，它们通常具有由镀膜材料形成的靶和一个用于在靶上产生磁场的磁性装置。这种磁性系统在靶的有待剥落的表面上集结等离子体，从而提高离子碰撞在靶的有待剥落的表面上的概率以及因此增大溅射率。磁性装置在此通常被布置在靶的与有待剥落的表面对置的一侧上，也就是说，由磁性装置产生的磁场穿透该靶。
[0003]已知若干种平面靶，也就是说平坦的靶，它们或完全由靶材组成，或在此将靶材安装在一块载体板上。在靶的背面静态地或能运动地布置着一个磁性装置，其中，磁性装置的运动用于实现靶材通过靶的整个有待剥落的表面均匀地剥落。
[0004]此外已知若干种管式磁控管，在这些管式磁控管中，靶是管状的，其中，靶管可以完全由靶材形成或靶材被安装在靶载体管的外表面上。在这些磁控管中，磁性装置被安装在靶管的内部。磁性装置在此可以静态地或能运动地布置。靶管同样可以被静态地或能运动地，大多为能转动地布置，其中，靶管和磁性装置之间的相对运动以和在平面磁控管情况下相似的方式用于实现靶材通过靶的整个有待剥落的表面均匀地剥落。
[0005]溅射磁控管被布置在真空镀膜设备的过程腔中。有待镀膜的基材布置在溅射磁控管附近或运动经过溅射磁控管，从而从靶剥落的靶材可以在基材的表面上沉积，由此，取决于一种或若干种所使用的靶材，可以产生极为不同的层或层系统。
[0006]为了将溅射磁控管安装在过程腔中，使用不同类型的支承装置。这可以是极为简单的固定器件。在尤其是针对管式磁控管的其它情形下，使用所谓的端头，其中，管靶或仅用其两个端部中的一个保持在这样的端头中(所谓的悬臂布置)，或用其两个端部的每一个保持在各一个端头中。这种支承装置，例如管式磁控管的端头，大多具有用于向溅射磁控管供应电压或/和冷却剂的器件和/或用于驱动靶或/和磁性装置的器件。支承装置可以或和溅射磁控管一起布置在过程腔的内部，或布置在过程腔之外，其中，支承装置在后一种情形下例如可以固定，例如法兰连接在过程腔的腔壁上。
[0007]在这样的真空镀膜装置中，特别重要的是，溅射磁控管的周围环境被抽真空到一个极小的残余压力并且在镀膜工艺过程期间保持这个很小的残余压力，以便确保镀膜结果的闻品质。
【发明内容】
[0008]本发 明所要解决的技术问题是，说明一种溅射镀膜装置，其有效地以及以较小的设备技术费用实现了对溅射磁控管的周围环境的持续抽真空。
[0009]为了解决该技术问题，接下来建议和说明溅射镀膜装置和真空镀膜设备的一些设计方案，在这些设计方案中，支承装置除了用于悬臂布置的溅射磁控管的支撑功能外还同时能够实现对溅射磁控管的周围环境的有效持续的抽真空。所建议的溅射镀膜装置一样地对平面磁控管和管式磁控管起作用，以及对多个彼此平行地布置在同一个支承装置上的溅射磁控管同样起作用。
[0010]首先建议一种溅射镀膜装置，其包括带有固定法兰和至少一个承载型材的支承装置，承载型材具有自由端部和与固定法兰相连的联接端部，溅射镀膜装置还包括至少一个平行于承载型材地安装在支承装置上的溅射磁控管，该溅射磁控管带有自由端部和联接端部，其中，联接端部与供应装置相连，供应装置布置在固定法兰的与溅射磁控管对置的一侧上，其中，承载型材通入固定法兰的第一抽吸口，并且，在第一抽吸口上在固定法兰的与承载型材对置的一侧上布置有真空泵。
[0011]因此，本发明的基本思想在于，在一种具有一个或多个悬臂布置的溅射磁控管的溅射镀膜装置中，在固定法兰中的其内固定有承载型材的区域中设第一抽吸口。这个第一抽吸口使得能够实现将真空泵直接安装在固定法兰上，从而使一个或若干溅射磁控管的区域在镀膜工艺期间可以被持续有效地抽真空。在此，承载型材构成用于真空泵有效工作方式的导流元件。
[0012]固定法兰同时用于供应装置的安装，可以通过该供应装置向溅射磁控管供应电能和/或冷却剂。供应装置此外还可以用于使靶和/或磁性装置运动。为此，供应装置可以例如包括电动机和用于管靶的旋转式驱动的传动装置。在所建议的溅射镀膜装置中，既能使用平面磁控管又能使用管式磁控管，以及可以设一个单独的溅射磁控管或在支承装置上布置有两个或更多的溅射磁控管。承载型材在此可以以不同的方式设计。承载型材例如可以是U形型材，但也可以实施成闭合的管。
[0013]在一种设计方案中设置:承载型材具有至少一个壁缺口。
[0014]这种设计方案特别适合于闭合的空心型材。闭合的空心型材，例如矩形空心型材或有圆环形横截面的管，具有特别良好的重量和强度关系。若使用这些闭合的空心型材，那么这些闭合的空心型材首先能被用于将溅射磁控管的自由端部的区域抽真空。
[0015]此外，用此处建议的承载型材具有至少一个壁缺口的设计方案还能在此壁缺口的区域中将承载型材的周围环境抽真空。在此，壁缺口应当理解为是闭合的空心型材的壁的任意造型的缺口。这种壁缺口可以例如是钻孔。作为备选，例如可以通过铣削制造更大的壁缺口。
[0016]在此可以进一步设置:承载型材具有均匀间隔开的壁缺口的至少一个直线形布置。
[0017]通过这种设计方案可以实现将溅射磁控管的周围环境在从自由端部到联接端部的整个长度上有效地抽真空。同时实现了在一个或若干溅射磁控管的周围环境中，更确切地说在其整个纵向延伸上的十分均匀的过程气体分布和极为均一的压力关系。在此，承载型材又用作导流元件。相比敞口的承载型材，带有壁缺口的直线形布置的闭合的承载型材具有更为有利的重量与强度关系，例如与抗弯强度的关系。
[0018]在另一种设计方案中设置:承载型材在其自由端部上具有和溅射磁控管的自由端部连接的支撑装置。
[0019]若溅射镀膜装 置具有一个或多个平面磁控管，那么这些平面磁控管可以直接或间接地通过托架或类似物与支承装置的承载型材固定地连接。若反之，溅射镀膜装置应当具有一个或多个管式磁控管，那么为了维持管靶的可转动性而必然要避免在管靶和支承装置的承载型材之间的固定的连接。
[0020]但在长的管靶中特别有意义的是，这些管靶为了承接自重以及为了防止由自重引起的变形而支撑在支承装置上。这一点由此实现，即，在承载型材的自由端部上布置有支撑装置，溅射磁控管的自由端部可以与该支撑装置相连。这种支撑装置可以例如实施成滑动轴承或实施成滚动轴承，其中，尤其在高温下运行的过程中，优选滑动轴承。
[0021]在另一种设计方案中设置:至少一个阳极平行于溅射磁控管地布置在支承装置上。
[0022]为此，棒状的阳极很适合，它们延伸经过溅射磁控管从自由端部至联接端部的整个长度。这些阳极可以从固定法兰供电。若多个平行的溅射磁控管布置在溅射镀膜装置上，那么这些阳极可以例如分别布置在两个相邻的靶之间。
[0023]在另一种设计方案中 设置:至少两个溅射磁控管彼此平行地以及与承载型材平行地布置在支承装置上。
[0024]由此可以以相比单个布置明显变小的设备技术费用将多个镀膜源同时布置在同一个支承装置上，因此在使用同一种靶材时可以实现明显提高的溅射率或在使用不同的靶材时可以产生若干混合层或层系统。
[0025]此外，由此可以使两个平行布置的磁控管在两个磁控管相反地用交流电压运行的双磁控管溅射模式中运行，因而每一个磁控管都交替地是阴极和阳极，并且在两个磁控管中当另一个磁控管为阴极时，始终有一个是阳极。由此尤其在不导电的层的反应性沉积时实现了磁控管的自清洁效应。
[0026]在另一种设计方案中设置:在两个布置在一个平面内的相邻的溅射磁控管之间布置一个垂直于这个平面取向的挡板。
[0027]尤其针对设有两个或两个以上具有不同靶材的磁控管的情形，则通过在两个相邻的溅射磁控管之间布置挡板阻止了各种靶材的混合。
[0028]在另一种设计方案中设置:挡板与至少一个阳极导电连接。
[0029]由此实现了使挡板本身作为阳极起效。
[0030]此外，为了解决所提出的技术问题，建议一种真空镀膜设备，其包括至少一个由腔壁限定边界的、可抽真空的、带有基材处理装置的过程腔，其中，基材处理装置包括至少一个上述类型的溅射镀膜装置，该溅射镀膜装置的固定法兰固定在腔壁的一个固定口上。
[0031]多个所述溅射镀膜装置例如可以用它们各自的固定法兰固定在腔壁上并且在此可以这样布置，使得溅射镀膜装置的溅射磁控管布置成与设置在过程腔内的、以能转动的方式支承的冷却辊的表面相隔很小的间距，也就是说，溅射镀膜装置在冷却辊的侧表面上方分布。
[0032]这种配置尤其提供给带镀膜设备，在带镀膜设备中，在放带器上提供带状基材，例如塑料膜或金属带，在冷却辊与溅射镀膜装置的溅射磁控管之间的间隙内围绕冷却辊地被导引以及在此被镀膜以及紧接着被卷在卷带器上。卷带器和放带器在此可以布置在过程腔中或布置在一个共同的卷取腔内或两个单独的卷取腔内，这些卷取腔与过程腔这样连通地连接，使得基材可以从这个或任一个卷取腔被运输到过程腔中以及从该过程腔运输到这个或一个卷取腔中。为此可以在过程腔中以及，倘若存在，在一个或若干卷取腔中布置转向辊，以便将带状的基材从放带器导向冷却辊以及从冷却辊导向卷带器。
[0033]在此，可以例如将腔壁例如实施成所谓的腔门，溅射镀膜装置用支承装置的固定法兰固定在该腔壁上，所述腔门可以从过程腔脱开以及平行地移动，从而可以将溅射镀膜装置出于维护目的而从过程腔取出。
[0034]在上述类型的带镀膜设备中，通过腔门的平行移动，实现了出于维护目的而可以将溅射镀膜装置从过程腔取出，而不会使溅射磁控管接触冷却辊。冷却辊在过程腔中固定在与可移动的腔门对置的腔壁上且这样布置，使得它们的旋转轴线相对溅射镀膜装置固定于其上的可移动的腔壁成直角以及因此平行于腔壁的移动方向地取向。若移动腔壁，以便将溅射镀膜装置从过程腔取出，那么冷却辊被保留在过程腔中，也就是说，仅溅射镀膜装置被取出，因此它们可以为了维护而被良好地够到。
[0035]在一种设计方案中设置:在一个与固定口对置的腔壁上布置有第二抽吸口，在第二抽吸口上在过程腔外布置真空泵且承载型材的自由端部对准第二抽吸口。
[0036]以此方式可以通过与第一真空泵对置的第二真空泵提高抽吸作用。若溅射镀膜装置例如如上所述被固定在可移动的腔门上，那么承载型材的自由端部在封闭过程腔时运动到第二抽吸口的附近。由此使这个第二真空泵也参与对一个或若干溅射磁控管的周围环境抽真空。因为所建议的、一个或多个溅射磁控管的溅射镀膜装置具有悬臂布置，所以足以将承载型材的自由端部无接触地仅对准第二抽吸口，而不会与第二抽吸口或在那里的腔壁发生物理接触。
[0037]在另一种设计方案中设置:承载型材的自由端部在过程腔内部可以与第二抽吸口连接。
[0038]由此一方面实现了也在对置的腔壁上部分支撑一个或多个磁控管的重量，另一方面则改善了第二真空泵的抽吸作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0039]接下来借助实施例和相关的附图详细阐释本发明。附图中:
[0040]图1示出了所建议类型的溅射镀膜装置的支承装置；
[0041]图2是完整的溅射镀膜装置的俯视图；
[0042]图3在另一个立体图中示出了图2的溅射镀膜装置；
[0043]图4示出了溅射镀膜装置的一个横截面，带有两个溅射磁控管，在它们之间布置有一个挡板；以及
[0044]图5示出了溅射镀膜装置的纵剖面，其具有可调整的活节。
【具体实施方式】
[0045]在图1中首先仅示出了所建议的溅射镀膜装置的一个实施例的支承装置I。支承装置I包括一个固定法兰11，承载型材12布置在该固定法兰上。承载型材12在实施例中被实施成管，管在其整个长度上具有壁缺口的一个直线形布置。在承载型材12的与这个直线形布置对置的一侧上布置有壁缺口 16的一个同样的直线形布置。通过壁缺口 16的两个直线形布置实现了在溅射磁控管2的整个纵向延伸上的极为均匀的过程气体分布和极为均一的压力关系。
[0046]在承载型材12的上侧上设三个托架13，这些托架在实施例中用于固定(在此未示出的)阳极17。与固定法兰11平行地在这个固定法兰上布置一个挡板18，该挡板用于限定过程室的边界，在过程室中发生靶材的剥落以及在基材表面上发生所生成的靶材蒸气的沉积。
[0047]承载型材12在固定法兰11上通入第一抽吸口 15，在第一抽吸口上可以安装一个(在此未示出的)真空泵4。在第一抽吸口 15上方既在固定法兰11中又在挡板18内各布置另外两个开口，它们用于让两个(在此未示出的)溅射磁控管2的管靶导引通过。
[0048]在图2和3中以不同的视图示出了完整的溅射镀膜装置。如图可知，在布置于承载型材12的自由端部上的托架13上布置两个形式为滑动轴承的支撑装置14。在这些支撑装置14中布置着在此实施成管式磁控管的两个溅射磁控管2的自由端部21。
[0049]两个溅射磁控管2的对置的联接端部22被导引通过挡板18的以及固定法兰11的开口。在固定法兰11的对置的一侧上布置有两个供应装置23，一方面通过这两个供应装置向溅射磁控管2供应电能和冷却剂，且这两个供应装置同时还用于溅射磁控管2的旋转式驱动。
[0050]在两个溅射磁控管2的下方以及在侧向与这两个溅射磁控管错开地将多个阳极17固定在托架13上。需要时可以在这些阳极17上垂直地这样布置一个(在此未示出的)挡板19，即，使其在两个溅射磁控管2之间延伸，从而使由两个溅射磁控管2产生的蒸气云被彼此分离。
[0051]在图4中示出了溅射镀膜装置的一个横截面，其中，这样的挡板19被布置在两个溅射磁控管2之间。溅射磁控管2与图1至3的实施例类似地被布置在支承装置的承载型材12的上方。在两个溅射磁控管2的每一个的左边和右边布置各一个棒状的阳极17。由此在两个溅射磁控管2之间布置两个阳极17。挡板19具有倒T形的横截面并且由两块直角地相连的金属薄板构成。作为备选，也可以取代金属薄板而使用不导电的板材。挡板19的倒T形的型材在所示实施例中与两个布置在溅射磁控管2之间的阳极17导电连接。
[0052]如尤其由图2可知，可以在第一抽吸口 15上法兰连接一个第一真空泵4。无论在图2中还是在图3中，在支承装置I的自由端部以及两个溅射磁控管2对面都布置泵法兰3，泵法兰3被固定在真空镀膜设备的过程腔的一个(在此未示出的)腔壁上。这种泵法兰3具有第二抽吸口 31，第二真空泵4在过程腔外部被固定在这个第二抽吸口上。
[0053]在承载型材12的自由端部和泵法兰3之间不存在任何物理的连接。不过承载型材12的自由端部恰好指向泵法兰3的第二抽吸口，因而第二真空泵4加强了第一真空泵4的抽吸作用。
[0054]在按图5的实施例中，支承装置I的承载型材12在被固定在真空镀膜设备的腔壁5上的固定法兰11的附近具有一个可调整的活节20，该活节用于将承载型材12对准对置的腔壁5的泵法兰3内的第二抽吸口。在实施例中，可调整的活节20具有两个带有各一个球形接触面的法兰，这些接触面相互接触。由此能够实现承载型材12沿每个方向的定向，从而可以达到一种最佳的 调整，此时承载型材12的自由端部正好对准第二抽吸口 31。这个位置可以通过在此未示出的合适的固定器件，例如螺钉、卡夹或类似物固定。
[0055]对本领域技术人员而言理所当然的是，活节20的具体的设计方案也可以与此处所示不同地进行，却不会偏离所述的基本思想，即，能够实现承载型材在其相对固定法兰11的角度方面的可调整性。
[0056]附图标记列表
[0057]I支承装置
[0058]11固定法兰
[0059]12承载型材
[0060]13托架
[0061]14支撑装置
[0062]15第一抽吸口
[0063]16壁缺口
[0064]17阳极
[0065]18挡板
[0066]19挡板
[0067]20可调整的活节
[0068]2溅射磁控管
[0069]21自由端部
[0070]22联接端部
[0071]23供应装置
[0072]3泵法兰
[0073]31第二抽吸口
[0074]4 真空泵
[0075]5腔壁
【权利要求】
1.一种溅射镀膜装置，其包括带有固定法兰(11)和至少一个承载型材(12)的支承装置(I )，所述承载型材具有自由端部和与所述固定法兰(11)连接的联接端部，所述溅射镀膜装置还包括至少一个在所述支承装置(I)上平行于承载型材(12)安装的溅射磁控管(2)，所述溅射磁控管带有自由端部(21)和联接端部(22)，其中，该联接端部(22)与供应装置(23 )连接，所述供应装置布置在所述固定法兰(11)的与所述溅射磁控管(2 )对置的一侧上，其特征在于，所述承载型材(12)通入所述固定法兰(11)的第一抽吸口(15)并且在所述第一抽吸口(15)上在所述固定法兰(11)的与所述承载型材(12)对置的一侧上布置有真空泵⑷。
2.按权利要求1所述的溅射镀膜装置，其特征在于，所述承载型材(12)具有至少一个壁缺口(16)。
3.按权利要求2所述的溅射镀膜装置，其特征在于，所述承载型材(12)具有均匀间隔开的壁缺口(16)的至少一个直线形布置。
4.按权利要求1至3任一项所述的溅射镀膜装置，其特征在于，所述承载型材(12)在其自由端部上具有与所述溅射磁控管(2)的自由端部(21)连接的支撑装置(14)。
5.按权利要求1至4任一项所述的溅射镀膜装置，其特征在于，至少一个阳极(17)平行于所述溅射磁控管(2)地布置在所述支承装置(I)上。
6.按权利要求1至5任一项所述的溅射镀膜装置，其特征在于，至少两个溅射磁控管(2)彼此平行地并平行于承载型材(12)地布置在所述支承装置(I)上。
7.按权利要求6所述的溅射镀膜装置，其特征在于，在两个相邻的、布置在一个平面内的溅射磁控管(2)之间布置有垂直于这个平面取向的挡板(19)。
8.按权利要求7所述的溅射镀膜装置，其特征在于，所述挡板(19)与至少一个阳极(17)导电连接。
9.一种真空镀膜设备，其包括至少一个由腔壁(5)限定边界的、能够抽真空的、带有基材处理装置的过程腔，其特征在于，所述基材处理装置包括至少一个按权利要求1至5任一项所述的溅射镀膜装置，所述溅射镀膜装置的固定法兰(11)固定在腔壁(5)的固定口上。
10.按权利要求9所述的真空镀膜设备，其特征在于，在与所述固定口对置的腔壁(5)上布置有第二抽吸口(31 )，真空泵(4)在所述过程腔外布置在所述第二抽吸口(31)上且承载型材(12)的自由端部对准所述第二抽吸口(31)。
11.按权利要求10所述的真空镀膜设备，其特征在于，所述承载型材(12)的自由端部能够在所述过程腔内与所述第二抽吸口(31)连接。
【文档编号】C23C14/56GK103789737SQ201310512809
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2013年10月25日 优先权日:2012年10月26日
【发明者】托斯滕·桑德尔, 米夏埃尔·亨切尔 申请人:冯·阿德纳设备有限公司