DE19700408A1 - Vacuum coating system - Google Patents
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- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
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- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
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- C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
- C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Beschichtungsanlage mit einer innerhalb einer Prozeßkammer angeordneten Be schichtungsquelle, einem Substrathalter und einer zwi schen der Beschichtungsquelle und dem Substrathalter an geordneten Maske zum Abdecken nicht zu beschichtender Be reiche eines vom Substrathalter gehaltenen Substrates.The invention relates to a vacuum coating system with a Be arranged within a process chamber layering source, a substrate holder and a zwi the coating source and the substrate holder orderly mask for covering not to be coated range of a substrate held by the substrate holder.
Solche Beschichtungsanlagen werden in der Technik viel fach eingesetzt, um beispielsweise Flüssigkristallanzei gen mit einer Schicht aus Indium und Zinnoxid (ITO-Schicht) zu versehen. Sie sind deshalb der Fachwelt be kannt.Such coating systems are becoming a lot in technology times used, for example, liquid crystal display with a layer of indium and tin oxide (ITO layer) to provide. You are therefore the professional knows.
Oftmals ist es bei der Beschichtung von Substraten erfor derlich, einzelne Bereiche unbeschichtet zu lassen, damit diese nicht nachträglich von der Beschichtung durch Ätzen befreit werden müssen. Hierzu ist es Stand der Technik, Masken einzusetzen, die nicht zu beschichtende Bereiche des Substrates abdecken. Eine solche Maske wird zwangs läufig bei jedem Beschichtungsvorgang mitbeschichtet. Nach längerer Benutzung der Beschichtungsanlage wird da durch die Schicht auf der Maske so dick, daß es zu Ab platzungen der abgeschiedenen Schicht auf der Maske kommt. Die Maske bildet deshalb eine Partikelquelle und übt dadurch einen störenden Einfluß auf die Qualität der Beschichtung des Substrates aus.It is often required for the coating of substrates necessary to leave individual areas uncoated, so this does not retrospectively from the coating by etching have to be exempted. For this it is state of the art, Use masks that are not areas to be coated cover the substrate. Such a mask becomes compulsory commonly co-coated with every coating process. After long use of the coating system there will be through the layer on the mask so thick that it leads to Ab the deposited layer bursts on the mask is coming. The mask therefore forms a particle source and exerts a disruptive influence on the quality of the Coating of the substrate.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Vakuum-Be schichtungsanlage der eingangs genannten Art so zu ge stalten, daß ihre Maske auch nach längerer Benutzung der Anlage in einem möglichst geringen Maße Ursache für eine Partikelkontamination der Prozeßkammer sein kann.The invention is based on the problem of a vacuum loading stratification system of the type mentioned above design that your mask even after long use of the Plant to the smallest possible extent Particle contamination of the process chamber can be.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an einer Seite der Beschichtungsquelle eine Vorratswalze und an einer gegenüberliegenden Seite der Beschichtungs quelle eine Aufwickelwalze angeordnet ist und daß die Maske mehrfach auf einem auf der Vorratswalze aufgewi ckelten, flexiblen Band vorgesehen ist, welches von der Vorratswalze zur Aufwickelwalze führt.This problem is solved according to the invention in that a supply roller on one side of the coating source and on an opposite side of the coating source a take-up roller is arranged and that the Mask applied several times to one on the supply roller lined, flexible band is provided, which of the Supply roller leads to the take-up roller.
Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung einer Vakuum-Be schichtungsanlage kann man durch gleichzeitiges Aufwi ckeln des Bandes auf die Aufwickelwalze und Abwickeln von der Vorratswalze mit sehr geringem Aufwand eine neue, noch nicht mit Beschichtungsmaterial belastete Maske zwi schen der Beschichtungsquelle und dem Substrat fahren und dabei gleichzeitig die alte Maske aus diesem Bereich ent fernen. Deshalb ist es möglich, in relativ kurzen Abstän den die Maske zu wechseln, ohne daß eine längere Unter brechung des Produktionsablaufs erforderlich wird, da kein Belüften der Prozeßkammer und erneutes Evakuieren notwendig ist. Möglich ist es auch, auf dem Band ver schieden gestaltete Masken vorzusehen, so daß man bei anders gestalteten Substraten sehr rasch die passende Maske zu Verfügung hat.This inventive design of a vacuum loading stratification system can by simultaneous Aufwi the tape on the take-up roller and unwinding the supply roller a new one with very little effort mask not yet loaded with coating material between driving the coating source and the substrate and at the same time remove the old mask from this area distant. Therefore it is possible in relatively short intervals to change the mask without a longer sub break of the production process is necessary because no ventilation of the process chamber and re-evacuation necessary is. It is also possible to ver on the tape to provide differently designed masks, so that one at differently designed substrates very quickly the right one Mask is available.
Die erfindungsgemäße Möglichkeit des raschen Austauschs der Maske ist grundsätzlich unabhängig davon, um welche Art von Beschichtungsquelle es sich handelt. Für die Be schichtung von AMLCD's (Activ Matrix Liquid Christal Dis play's) auf der aktiven und passiven Seite ist es jedoch vorteilhaft, wenn die Beschichtungsquelle eine Sputterka thode ist. The possibility of rapid exchange according to the invention the mask is basically independent of which one Type of coating source. For the Be layering of AMLCD's (Activ Matrix Liquid Christal Dis play's) on the active and passive side, however advantageous if the coating source is a sputterka is method.
Beim Umlenken des beschichteten Bandes besteht die Ge fahr, daß beschichtete Bereiche abplatzen. Solche Ab platzungen können nicht in den Beschichtungsvorgang des Substrates störende Bereiche gelangen, wenn gemäß einer ganz besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Vorratswalze oberhalb und die Aufwickelwalze unter halb der Beschichtungsquelle angeordnet ist.When the coated tape is deflected, the Ge exists Drive that coated areas flake off. Such Ab bursts cannot occur in the coating process of the Interfering areas reach substrate if according to a very particularly advantageous development of the invention the supply roller above and the take-up roller below is arranged half of the coating source.
Zur weiteren Verminderung der Gefahr, daß Abplatzungen der Schicht auf dem Band in die Prozeßkammer gelangen können, trägt es bei, wenn die Vorratswalze und die Auf wickelwalze jeweils in einer Nebenkammer angeordnet ist, welche über einen der Durchführung des Bandes dienenden, nicht abgedichteten Schlitz mit der Prozeßkammer Verbin dung hat. Da die Schlitze nicht abgedichtet sind, gleitet das Band bei seiner Vorschubbewegung nicht entlang von feststehenden Teilen, was zu einem Partikelabrieb führen könnte.To further reduce the risk of chipping the layer on the belt get into the process chamber can, it helps if the supply roller and the on winding roller is arranged in a secondary chamber, which is used to carry out the tape, unsealed slot with the process chamber verbin manure. Since the slots are not sealed, it slides the belt does not move along as it advances fixed parts, which lead to particle abrasion could.
Für den automatischen Wechsel der Maske ist es von Vor teil, wenn die Aufwickelwalze durch einen Motor elek trisch angetrieben ist.For the automatic change of the mask it is from before part when the take-up roller is elec is trically driven.
Konstruktiv besonders einfach ist die Vakuum-Beschich tungsanlage gestaltet, wenn das Band vor dem jeweiligen Schlitz über eine Umlenkrolle und eine Bandführung ge führt ist und wenn zumindest eine der Bandführungen eine Bandspanneinrichtung aufweist. Durch eine solche Bandspanneinrichtung wird auf einfache Weise sicherge stellt, daß das Band stets straff gespannt vor dem Substrat gehalten ist.Vacuum coating is structurally particularly simple system designed when the belt in front of the respective Slit over a pulley and a tape guide leads and if at least one of the tape guides is one Has band tensioning device. By such Belt tensioning device is secured in a simple manner represents that the band is always taut before the Substrate is held.
In Vertikalrichtung kann die Maske auf dem Band durch die Vorschubbewegung des Bandes exakt relativ zum Substrat positioniert werden. Eine genaue Ausrichtung rechtwinklig zur Vorschubbewegung ist möglich, wenn die Vorratswalze und die Aufwickelwalze jeweils quer zur Vorschubrichtung des Bandes verschieblich angeordnet sind.In the vertical direction, the mask can be passed through the belt Feed movement of the belt exactly relative to the substrate be positioned. A precise alignment at right angles for the feed movement is possible if the supply roller and the take-up roller each transverse to the feed direction of the tape are slidably arranged.
Das Band sollte möglichst dünn sein, damit möglichst scharfe Übergänge auf dem Substrat von den beschichteten zu den unbeschichteten Bereichen entstehen. Weiterhin soll das Band die auf ihm gelangende Beschichtung mög lichst gut festhalten, damit es nicht zu Abplatzungen und damit zu einer Partikelkontamination der Prozeßkammer kommt. Das läßt sich mit besonders geringem Aufwand er reichen, wenn das Band aus Metall besteht, welches einen ähnlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten hat wie das Beschichtungsmaterial.The tape should be as thin as possible, so if possible sharp transitions on the substrate from the coated to the uncoated areas. Farther the belt should be able to coat it hold on tightly so that it does not lead to flaking and thus to particle contamination of the process chamber is coming. This can be done with particularly little effort suffice if the band is made of metal, which one has similar coefficients of thermal expansion as the coating material.
Die Schicht auf dem Band haftet dort besonders gut, so daß keine Gefahr eines Abplatzen besteht, wenn gemäß ei ner anderen Weiterbildung der Erfindung das Band eine aufgeraute Oberfläche hat.The layer on the tape adheres particularly well there that there is no risk of chipping if, according to ei ner another development of the invention the tape roughened surface.
Üblicherweise haben Vakuum-Beschichtungsanlagen zum Be schichten von AMLCD's eine Sputterkathode an einer zumin dest in etwa senkrecht ausgerichteten Seitenwand der Pro zeßkammer. Beim Sputtern muß dann auch das Substrat in etwa senkrecht ausgerichtet sein, was jedoch das Beschi cken des Substrathalters mit Substraten und die Entnahme der beschichteten Substrate erschwert. Die Handhabung der Substrate kann wesentlich erleichtert werden, wenn der Substrathalter als ein um eine horizontale, parallel zur Beschichtungsquelle ausgerichtete Achse schwenkbarer Tisch ausgebildet ist, welcher aus einer zumindest in etwa waagerechten Beschickungsposition in eine zumindest in etwa senkrechte Beschichtungsposition bis vor das die Maske bildende Band zu klappen ist.Vacuum coating systems usually have to be used layer a sputter cathode from AMLCD's on one at a time least approximately vertically aligned side wall of the Pro zeßkammer. When sputtering, the substrate must also be in be aligned approximately vertically, but this is the Beschi the substrate holder with substrates and the removal of the coated substrates difficult. The handling of the Substrates can be made much easier if the Substrate holder as one around a horizontal, parallel to the Coating source aligned axis pivotable Table is formed, which consists of at least in about horizontal loading position in at least one in approximately vertical coating position up to the The mask-forming band must be folded.
Um scharfe Übergänge zwischen unbeschichteten und be schichteten Bereichen des Substrates zu erhalten, muß das Substrat möglichst spielfrei gegen das Band mit der Maske anliegen. Um das mit den bisher bekannten Mitteln zu erreichen, ist relativ hoher baulicher Aufwand erfor derlich. Dieser kann gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung gering gehalten werden, wenn der Tisch mehrere, zur Auflage des Substrates dienende Stifte aufweist, welche jeweils gegen die Kraft einer Fe der in den Tisch hinein verschieblich angeordnet sind, und wenn in senkrechter Stellung des Tisches in seinem unteren Bereich ein Anschlag zum Verhindern des Herun terrutschens des Substrates vorgesehen ist.To make sharp transitions between uncoated and be to get layered areas of the substrate the substrate as free of play against the tape with the Put on mask. To do this with the previously known means to achieve, relatively high structural effort is required such. This can be according to a particularly advantageous one Further development of the invention can be kept low if the table several serving to support the substrate Has pins, each against the force of an Fe which are slidable into the table, and when the table is in its vertical position lower area a stop to prevent the down slipping of the substrate is provided.
Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention allows various embodiments. One of them is shown schematically in the drawing and is described below. This shows in
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vakuum-Beschichtungsanlage nach der Erfindung, Fig. 1 shows a longitudinal section through a vacuum-coating installation according to the invention,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Vakuum-Beschichtungsanlage. Fig. 2 shows a cross section through the vacuum coating system.
Die Fig. 1 zeigt eine beim Arbeiten der Anlage unter Hochvakuum stehende Prozeßkammer 1, welche an einer senkrechten Wand 2 mit einer als Sputterkathode ausgebil deten Beschichtungsquelle 3 versehen ist. Vor der Be schichtungsquelle 3 befindet sich ein zu beschichtendes Substrat 4, welches von einer Maske 5 eines Bandes 6 zur Beschichtungsquelle 3 hin abgedeckt ist. Fig. 1 shows a working under high vacuum process chamber 1 , which is provided on a vertical wall 2 with a ausgebil Deten coating source 3 as a sputtering cathode. Before the coating source 3 there is a substrate 4 to be coated, which is covered by a mask 5 of a tape 6 to the coating source 3 .
Oberhalb und unterhalb der Prozeßkammer 1 befindet sich eine Nebenkammer 7, 8, welche jeweils über einen Schlitz 9, 10 mit der Prozeßkammer 1 Verbindung hat, so daß in ihr ebenfalls Hochvakuum herrscht. In der oberen Neben kammer 7 befindet sich eine Vorratswalze 11 und in der unteren Nebenkammer 8 eine Aufwickelwalze 12. Das Band 6 führt von der Vorratswalze 11 über eine Bandführung 13 und eine Umlenkrolle 14 durch den Schlitz 9 in die Pro zeßkammer 1 hinein und von dort durch den Schlitz 10 über eine zweite Umlenkrolle 15 und eine zweite Bandfüh rung 16 zur Aufwickelwalze 12. Die Bandführungen 13, 16 können mit einer Bandspanneinrichtung 17 versehen sein, die beispielsweise durch eine Walze 18 und eine diese ge gen das Band 6 spannende Feder 19 gebildet sein kann.Above and below the process chamber 1 there is an auxiliary chamber 7 , 8 , each of which has a slot 9 , 10 with the process chamber 1 , so that there is also a high vacuum. In the upper secondary chamber 7 there is a supply roller 11 and in the lower secondary chamber 8 a take-up roller 12 . The tape 6 leads from the supply roller 11 via a tape guide 13 and a deflection roller 14 through the slot 9 into the processing chamber 1 and from there through the slot 10 via a second deflection roller 15 and a second tape guide 16 to the take-up roller 12 . The belt guides 13 , 16 can be provided with a belt tensioning device 17 , which can be formed, for example, by a roller 18 and a spring 19 which tension the belt 6 .
Im Inneren der Prozeßkammer 1 ist ein um eine parallel zur Wand 2 verlaufende Achse 20 schwenkbarer, als Substrathalter dienender Tisch 21 dargestellt. Aus diesem Tisch 21 ragen mehrere Stifte 22 heraus, die jeweils ge gen die Kraft einer Feder 23 in die Ebene des Tisches 21 hinein verschieblich angeordnet sind. Nahe des in hochge schwenkter Stellung unteren Endes des Tisches 21 ist auf ihm ein Anschlag 24 angeordnet, der ein Herunterrutschen des Substrates 4 verhindert.In the interior of the process chamber 1 , a table 21 is shown which can be pivoted about an axis 20 running parallel to the wall 2 and serves as a substrate holder. From this table 21 protrude a plurality of pins 22 , each of which is arranged to be displaceable against the force of a spring 23 into the plane of the table 21 . Close to the lower end of the table 21 in the pivoted-up position, a stop 24 is arranged on it, which prevents the substrate 4 from sliding down.
Zum Beschicken mit einem Substrat 4 kann man den Tisch 21 in eine strichpunktiert dargestellte, horizontale Be schickungsposition schwenken, so daß das Handling der Substrate 4 einfach ist. Danach wird der Tisch geringfü gig über die in durchgezogenen Linien gezeigte Stellung hinaus so weit verschwenkt, bis das Substrat 4 mit gegen die Maske 5 anliegt. Dadurch dringen die Stifte 22 ge ringfügig in den Tisch 21 ein, so daß das Substrat 4 zu verlässig gegen die Maske 5 anliegt.For loading with a substrate 4 , the table 21 can be pivoted into a dash-dotted, horizontal loading position, so that the handling of the substrates 4 is simple. Then the table is pivoted slightly beyond the position shown in solid lines until the substrate 4 bears against the mask 5 . As a result, the pins 22 penetrate slightly into the table 21 , so that the substrate 4 bears reliably against the mask 5 .
Die Fig. 2 läßt erkennen, daß sowohl die Vorratswalze 11 als auch die Aufwickelwalze 12 durch einen Motor 25, 26 angetrieben sein können, der jeweils eine Welle 27, 28 antreibt, auf der die Vorratswalze 11 bzw. die Aufwickel walze 12 axial verschieblich angeordnet ist. Diese Ver schieblichkeit macht es möglich, das Band 6 mit der Maske 5 seitlich zu verschieben, um es exakt nach der Position der Substrate 4 auszurichten. FIG. 2 shows that both the supply roll 11 and the take-up roller 12 may be driven by a motor 25, 26, the respective shaft 27, 28 drives, on which the supply roll 11 and the winding roller 12 axially slidably disposed is. This Ver shiftability makes it possible to move the band 6 with the mask 5 laterally to align it exactly according to the position of the substrates 4 .
In Fig. 2 erkennt man vier rechteckige Ausnehmungen 29 in der Maske 5. Diese legen die Bereiche fest, in denen das Substrat 4 beschichtet werden soll.In Fig. 2 it can be seen four rectangular recesses 29 in the mask 5. These define the areas in which the substrate 4 is to be coated.
11
Prozeßkammer
Process chamber
22nd
Wand
wall
33rd
Beschichtungsquelle
Coating source
44th
Substrat
Substrate
55
Maske
mask
66
Band
tape
77
Nebenkammer
Adjoining chamber
88th
Nebenkammer
Adjoining chamber
99
Schlitz
slot
1010th
Schlitz
slot
1111
Vorratswalze
Storage roller
1212th
Aufwickelwalze
Take-up roller
1313
Bandführung
Tape guide
1414
Umlenkrolle
Pulley
1515
Umlenkrolle
Pulley
1616
Bandführung
Tape guide
1717th
Bandspanneinrichtung
Belt tensioning device
1818th
Walze
roller
1919th
Feder
feather
2020th
Achse
axis
2121
Tisch
table
2222
Stift
pen
2323
Feder
feather
2424th
Anschlag
attack
2525th
Motor
engine
2626
Motor
engine
2727
Welle
wave
2828
Welle
wave
2929
Ausnehmung
Recess
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Also Published As
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---|---|
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Legal Events
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