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DE3415012A1 - Process and appliance for the continuous working of substrates using low-pressure plasma - Google Patents

Process and appliance for the continuous working of substrates using low-pressure plasma

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DE3415012A1
DE3415012A1 DE19843415012 DE3415012A DE3415012A1 DE 3415012 A1 DE3415012 A1 DE 3415012A1 DE 19843415012 DE19843415012 DE 19843415012 DE 3415012 A DE3415012 A DE 3415012A DE 3415012 A1 DE3415012 A1 DE 3415012A1
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vacuum
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process chamber
substrate
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DE19843415012
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Guido Dipl.-Chem. Dr.rer.nat. 8024 Oberhaching Bell
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Bmp Plasmatechnologie 8046 Garching De GmbH
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Bmp Plasmatechnologie 8011 Heimstetten GmbH
BMP PLASMATECHNOLOGIE GmbH
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

A process and appliance for the continuous working of substrates using low-pressure plasma are described. A substrate continuously passing through a process chamber is continuously worked with low-pressure plasma. The process chamber, in order to maintain a continuous vacuum, has two vacuum locks which are constructed as a vacuum ante-chamber and as a discharge chamber and which are connected to separate vacuum devices. The vacuum ante-chamber, the process chamber and the discharge chamber are connected by means of closable orifices. <IMAGE>

Description

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen BearbeitenMethod and device for continuous processing

von Substraten mit Niederdruck-Plasma Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Bearbeiten von Substraten mit Niederdruckplasma gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.of substrates with low pressure plasma The invention relates to a method for the continuous processing of substrates with low-pressure plasma according to the preamble of claim 1.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention also relates to a device for implementation of the procedure.

Bei einem bekannten, gattungsgemäßen Verfahren (US 4 289 598) werden die Substrate in einen Kessel eingeschoben. Im Kessel befinden sich Platten oder Kammsysteme als Elektroden.In a known, generic method (US Pat. No. 4,289,598) the substrates pushed into a kettle. There are plates or in the boiler Comb systems as electrodes.

Die Elektroden haben abwechselnde Polarität, so daß zwischen ihnen das Plasma gezündet werden kann. Der Kessel wird mit Substraten beladen und verschlossen. Dann wird bis zu einem bestimmten Unterdruck die Luft aus dem Kessel abgepumpt. Nach Erreichen dieses Unterdrucks wird das Prozeßgas eingelassen und gewartet, bis sich der Gasdruck stabilisiert hat. Dann wird das Plasma gezündet und der Bearbeitungsvorgang durchgeführt. Nach dem Ende des Bearbeitungsvorganges wird das Verfahren wieder rückwärts bis zum Öffnen des Kessels und zur Entnahme der Substrate ausgeführt.The electrodes have alternating polarity so that between them the plasma can be ignited. The kettle is loaded with substrates and sealed. Then the air is pumped out of the boiler up to a certain negative pressure. After reaching this negative pressure, the process gas is let in and waited until the gas pressure has stabilized. Then the plasma is ignited and the machining process carried out. After the end of the machining process, the process starts again backwards until the kettle is opened and the substrates are removed.

Als nachteilig erweist sich, daß sich der Kessel während des Prozesses aufheizt, sich beim Öffnen wieder etwas abkühlt, beim nächsten Prozeß wieder aufheizt usw.; es ist dadurch kein exakt definierbarer und reproduzierbarer chemischer Verfahrensablauf möglich.It has been found to be disadvantageous that the boiler during the process heats up, cools down a little when opening, heats up again in the next process etc.; it is therefore not an exactly definable and reproducible chemical process sequence possible.

Weiterhin ist es nachteilig, daß kontinuierlich ablaufende Fertigungsverfahren durch diesen diskontinuierlichen Prozeß unterbrochen werden.Furthermore, it is disadvantageous that continuously running manufacturing processes be interrupted by this discontinuous process.

Bei einer Fehlbearbeitung in diesem Chargenverfahren kann der Fehler erst nach Entnahme der Charge festgestellt werden, so daß im Extremfall Fehlerkosten bis zu DM50.000 bei z. B. hochfertigen Multilayer-Platten beim Verschießen einer Charge entstehen können.In the event of incorrect processing in this batch process, the Errors can only be detected after the batch has been removed, so that in extreme cases error costs up to DM50,000 at z. B. high-quality multilayer panels when shooting a Batch can arise.

Ebenso stellt der stoßweise Betrieb der Anlage ein Problem dar. Es werden große Pumpen benötigt, da jedesmal ein ganzes Kammervolumen von ein bar auf ca. 0,1 mbar abgepumpt werden muß. Im Pumpenöl löst sich relativ viel Fluorwasserstoff aus dem Prozeßgas, das in der Regel eingangsseitig aus Sauerstoff und Fluorkohlenwasserstoffen besteht. Die Probleme entstehen in den Abgaswäschern, die von den aggressiven Medien stark belastet werden.The intermittent operation of the system is also a problem large pumps are required, as each time a whole chamber volume of one bar is increased approx. 0.1 mbar must be pumped out. A relatively large amount of hydrogen fluoride dissolves in the pump oil from the process gas, which is usually made up of oxygen and fluorocarbons on the inlet side consists. The problems arise in the exhaust gas scrubbers, which are caused by the aggressive media are heavily burdened.

Resultieren aus diesen vorgenannten Problemen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Verfügung zu stellen, womit eine kontinuierliche Arbeitsweise ermöglicht wird und dabei noch die vorgenannten Nachteile vermieden werden.As a result of these aforementioned problems, the present invention lies the object of a method and a device for performing the method to make available, which enables a continuous working method while still avoiding the aforementioned disadvantages.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.This task is made possible by the characterizing measures of the claim 1 solved.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Anspruch 3 beschrieben.The device according to the invention is described in claim 3.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.Further advantageous developments of the invention are set out in the subclaims removable.

Nachfolgend wird anhand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.An exemplary embodiment of FIG Invention described.

Eine Prozeßkammer 1 weist auf der einen Seite eine Vakuumvorkammer 2 und auf der anderen Seite eine Austrittskammer 3 auf. Vor der Vakuumvorkammer 2 beginnend und nach der Austrittskammer 3 endend verläuft durch die Vakuumvorkammer 2 die Prozeßkammer 1 und die Austrittskammer 3 eine aus Rollen 8, 9, 10 bestehende Transporteinrichtung.A process chamber 1 has a vacuum antechamber on one side 2 and an outlet chamber 3 on the other side. In front of the vacuum antechamber Starting from 2 and ending after the outlet chamber 3, it runs through the vacuum antechamber 2 the process chamber 1 and the outlet chamber 3 one consisting of rollers 8, 9, 10 Transport device.

Die Vakuumvorkammer 2 ist über einen Stutzen 15 mit einer nicht dargestellten Vakuumeinrichtung verbunden. Die Austrittskammer 3 ist über einen Stutzen 16 mit einer weiteren, nicht dargestellten Vakuumeinrichtung verbunden. Die Prozeßkammer 1 ist über einen Stutzen 14 mit einer dritten, nicht dargestellten Vakuumeinrichtung verbunden. Zudem weist die Prozeßkammer 1 einen Einlaßstutzen 13 für Prozeßgas auf.The vacuum pre-chamber 2 is connected to a connecting piece 15, not shown Connected to vacuum device. The outlet chamber 3 is connected via a connecting piece 16 connected to another vacuum device, not shown. The process chamber 1 is via a connecting piece 14 with a third vacuum device, not shown tied together. In addition, the process chamber 1 has an inlet connection 13 for process gas.

In der Prozeßkammer 1 sind Masseelektroden 12 und Pluselektroden 11 angeordnet. Die Rollen 9 bzw. 10 zum Transport in der Prozeßkammer 1 stellen gleichzeitig Masseelektroden bzw. Pluselektroden dar.In the process chamber 1 there are ground electrodes 12 and positive electrodes 11 arranged. The rollers 9 and 10 for transport in the process chamber 1 are set at the same time Earth electrodes or positive electrodes.

Die Vakuumvorkammer 2 weist eine Zuführöffnung 4 auf. Die Vakuumvorkammer 2 ist mit der Prozeßkammer 1 durch eine Verbindungsöffnung 5 verbunden. Die Prozeßkammer 1 ist mit der Austrittskammer 3 durch eine Öffnung 6 zum Abtransport der Substrate verbunden. Die Austrittskammer 3 weist noch eine Austrittsöffnung 7 auf.The vacuum antechamber 2 has a feed opening 4. The vacuum antechamber 2 is connected to the process chamber 1 through a connection opening 5. The process chamber 1 is with the outlet chamber 3 through an opening 6 for the removal of the substrates tied together. The outlet chamber 3 also has an outlet opening 7.

Die Zuführöffnung 4, die Verbindungsöffnung 5, die Öffnung 6 zum Abtransport und die Austrittsöffnung 7 sind mittels Vakuumdichtungen 18 zum Abdichten aufweisende Klappen 19 verscnließbar. Die seitlich nach außen führenden Drehdurchführungen der Transporteinrichtung sind mittels Simmeringe oder Ferrofluid-Dichtungen abgedichtet.The feed opening 4, the connection opening 5, the opening 6 for removal and the outlet opening 7 are provided with vacuum seals 18 for sealing Flaps 19 lockable. The rotating unions of the Transport device are by means of sealing rings or ferrofluid seals sealed.

Die als Masse- bzw. Pluselektroden ausgebildeten Rollen 9 bzw. 10 in der Prozeßkammer 1 tragen zueinander versetzte, isolierende Abstandsringe 20 zur Abstandseinhaltung, damit sich keine Abschattungen ausbilden können.The rollers 9 and 10 designed as ground or positive electrodes In the process chamber 1, there are insulating spacer rings 20 that are offset from one another to maintain the distance so that no shadowing can form.

Das Verfahren zum kontinuierlichen Bearbeiten von Substraten im Niederdruckplasma wird mittels der beschriebenen Vorrichtung folgendermaßen ausgeführt: Mit Substrat besetzt sind die Positionen 17a, 17c und 17e.The process for the continuous processing of substrates in low pressure plasma is carried out by means of the device described as follows: With substrate positions 17a, 17c and 17e are occupied.

Die Öffnungen 5 und 6 sind verschlossen. Das Substrat auf Position 17a wird nach 17b, von Position 17c wird nach 17d und von 17e wird nach 17f transportiert. Die Öffnungen 4 und 7 werden verschlossen, und die Vakuumvorkammer 2 und die Austrittskammer 3 werden mit Vakuum beaufschlagt.The openings 5 and 6 are closed. The substrate in position 17a is moved to 17b, from position 17c to 17d and from 17e to 17f. The openings 4 and 7 are closed, and the vacuum antechamber 2 and the outlet chamber 3 are applied with a vacuum.

Die Prozeßkammer 1 befindet sich immer unter Vakuumbeaufschlagung.The process chamber 1 is always under the application of a vacuum.

Danach werden die Öffnungen 5 und 6 freigegeben. Nun wird die Position 17a wieder mit Substrat bestückt. Das Substrat auf Position 17b wird nach 17c, von Position 17d nach 17e transportiert und das Substrat auf Position 17f entnommen.Then the openings 5 and 6 are released. Now the position 17a again equipped with substrate. The substrate at position 17b is after 17c, from Position 17d transported to 17e and the substrate removed from position 17f.

Nun werden die Öffnungen 5 und 6 wieder verschlossen, die Öffnungen 4 und 7 freigegeben und dieser Rhythmus kontinuierlich weitergeführt.Now the openings 5 and 6 are closed again, the openings 4 and 7 released and this rhythm continued continuously.

Während dem Durchlauf durch die Prozeßkammer 1 werden die Substrate durch Behandlung mit Niederdruckplasma bearbeitet.During the passage through the process chamber 1, the substrates processed by treatment with low pressure plasma.

Je nach zu bearbeitendem Substrat kann über den Stutzen 17 taktweise Prozeßgas eingelassen werden.Depending on the substrate to be processed, the nozzle 17 clockwise Process gas are admitted.

Der kontinuierliche Transport des Substrates wird über die angetriebenen Rollen 8, 9 und 10 erreicht.The continuous transport of the substrate is driven by the Reached roles 8, 9, and 10.

Das taktweise Öffnen der Klappen 19 wird durch nicht dargestellte Lichtschranken oder Endschalter gesteuert, ebenso die Vakuumventile für die Vakuumvorkammer 2 und die Austrittskammer 3 sowie die nicht dargestellten Belüftungsventile hierzu.The intermittent opening of the flaps 19 is not shown Light barriers or limit switches controlled, as well as the vacuum valves for the vacuum antechamber 2 and the outlet chamber 3 and the ventilation valves, not shown, for this purpose.

Claims (8)

Patentansprüche 1. Verfahren zum kontinuierlichen Bearbeiten von Substraten mit Niederdruck-Plasma, bei dem ein Substrat in eine Prozeßkammer eingebracht wird, die Prozeßkammer auf ein definiertes Vakuum abgesaugt wird, gegebenenfalls Prozeßgas eingeführt wird, das Substrat mittels einer sich in der Prozeßkammer befindlichen Niederdruckplasmaeinrichtung bearbeitet wird, danach die Prozeßkammer wieder auf Umgebungsdruck gebracht, geöffnet und das Substrat entnommen wird, -dadurch gekennzeichnet, daß das zu bearbeitende Substrat über eine Zuführeinrichtung in eine als Schleuse mit einer Zuführöffnung und einer Verbindungsöffnung ausgebildete Vakuumvorkammer kontinuierlich zugeführt wird, daß die Zuführöffnung geschlossen wird und die Vakuumvorkammer auf ein definiertes Vakuum abgesaugt wird, daß die Verbindungsöffnung zu der sich unter Vakuum befindlichen, die Verbindungsöffnung und eine Öffnung zum Abtransport aufweisenden Prozeßkammer geöffnet wird, daß das Substrat zum Bearbeiten in die Prozeßkammer transportiert wird, daß eine als Schleuse mit der Öffnung zum Abtransport und einer Austrittsöffnung ausgebildete Austrittskammer verschlossen und auf ein definiertes Vakuum abgesaugt wird, daß dann die Öffnung zwischen Prozeßkammer und Austrittskammer geöffnet wird, daß das bearbeitete Substrat in die Austrittskammer transportiert wird, daß die Öffnung wieder verschlossen wird und daß die Austrittskammer auf Umgebungsdruck gebracht, die Austrittsöffnung geöffnet und das Substrat aus der Austrittskammer abtransportiert wird. Claims 1. A method for the continuous processing of Substrates with low-pressure plasma, in which a substrate is introduced into a process chamber is, the process chamber is sucked to a defined vacuum, if necessary Process gas is introduced, the substrate by means of a located in the process chamber Low-pressure plasma device is processed, then the process chamber again Ambient pressure is brought, opened and the substrate is removed, -characterized by, that the substrate to be processed is fed via a feed device into a lock vacuum pre-chamber formed with a supply opening and a connecting opening is continuously fed that the feed opening is closed and the vacuum antechamber is sucked to a defined vacuum that the connection opening to the itself located under vacuum, the connection opening and an opening for removal having process chamber is opened that the substrate for processing in the Process chamber is transported that one as a lock with the opening for removal and an outlet chamber formed closed and on a Defined vacuum is sucked off, that then the opening between the process chamber and Exit chamber is opened that the processed substrate into the exit chamber is transported that the opening is closed again and that the exit chamber brought to ambient pressure, the outlet opening is opened and the substrate is removed the outlet chamber is transported away. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen und das Schließen der Zuführöffnung, der Verbindungsöffnung, der Öffnung zum Abtransport und der Austrittsöffnung in definiertem Takt mittels Lichtschranken oder Endschalter zum kontinuierlichen Transport des Substrates gesteuert wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the Opening and closing of the feed opening, the connection opening, the opening for removal and the outlet opening in a defined cycle by means of light barriers or limit switch for continuous transport of the substrate is controlled. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Prozeßkammer, mit Elektroden zur Erzeugung eines Niederdruckplasmas, mit einer Vakuumeinrichtung zum Erzeugen eines Vakuums und mit einer Einlaßeinrichtung für Prozeßgas, dadurch gekennzeichnet, daß die Prozeßkammer mit einer eine verschließbare Zuführöffnung aufweisenden Vakuumvorkammer mittels einer verschließbaren Verbindungsööfnung verbunden ist, daß die Prozeßkammer mit einer eine verschließbare Austrittsöffnung aufweisenden Austrittskammer mittels einer verschließbaren Öffnung zum Abtransport verbunden ist, daß fortlaufend eine vor der Vakuumvorkammer beginnende, durch die Vakuumvorkammer, durch die Prozeßkammer und durch die Austrittskammer bis über die Austrittskammer hinaus verlaufend eine Transporteinrichtung für das Substrat angeordnet ist, daß die Vakuumvorkammer an eine zweite Vakuumeinrichtung angeschlossen und mit Vakuum beaufschlagbar ist, und daß die Austrittskammer an eine dritte Vakuumeinrichtung angeschlossen und mit Vakuum beaufschlagbar ist.3. Apparatus for performing the method according to claim 1, with a process chamber, with electrodes for generating a low pressure plasma, with a Vacuum device for generating a vacuum and with an inlet device for Process gas, characterized in that the process chamber has a lockable one Supply opening having vacuum antechamber by means of a closable connecting opening is connected that the process chamber with a closable outlet opening having exit chamber by means of a closable opening for removal is connected that continuously a beginning in front of the vacuum antechamber, through the Vacuum antechamber, through the process chamber and through the exit chamber to over the A transport device for the substrate is arranged extending outwardly to the outlet chamber is that the vacuum antechamber is connected to a second vacuum device and can be acted upon by vacuum, and that the outlet chamber to a third vacuum device is connected and can be subjected to a vacuum. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführöffnung, die Verbindungsöffnung, die Öffnung zum Abtransport und die Austrittsöffnung mittels Vakuumdichtungen aufweisenden Klappen als Vakuumschleusen ausgeführt sind.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the feed opening, the connection opening, the opening for removal and the outlet opening by means of Flaps having vacuum seals are designed as vacuum locks. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung aus Rollen besteht.5. Apparatus according to claim 3 and / or 4, characterized in that that the transport device consists of rollers. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen einzeln oder zusammenhängend, alle oder nur einige, antreibbar sind.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the rollers individually or connected, all or only some, can be driven. 7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollen gleichzeitig als Elektroden für die Erzeugung des Niederdruckplasmas dienen.7. Device according to claims 3 to 6, characterized in that that the rollers also act as electrodes for the generation of the low-pressure plasma to serve. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transporteinrichtung über Lichtschranken oder Endschalter steuerbar ist.8. Device according to claims 3 to 7, characterized in that that the transport device can be controlled via light barriers or limit switches.
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