DE60316624T2 - Anlage zum Behandeln von Substraten - Google Patents
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Description
- Diese Erfindung betriff eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
- Eine derartige Vorrichtung ist bekannt aus
WO 01/06030 A1 US-3,521,765 . - Die Internationale Patentanmeldung
WO 02/04697 - Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung des im Oberbegriff aufgeführten Typs derart zu verbessern, dass dadurch das oben erläuterte Problem gelöst wird, und zu diesem Zweck schafft die Erfindung eine Vorrichtung, die durch die Merkmale von Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
- Eine derartige Vorrichtung bietet den Vorteil, dass die Substrate entlang der Prozesskammer bewegt werden können, in welcher der Vakuumauftrag stattfindet, während andernorts in der Anordnung ein Substrat in den Vakuumraum eingeführt werden kann oder aus diesem entfernt werden kann. Dadurch ergibt sich eine bessere Gleichförmigkeit der Dicke der in dem Vakuumauftragvorgang ausgebildeten Schicht.
- Es wird ersichtlich sein, dass der Ausdruck "Vakuum" nicht im Sinne eines absoluten Vakuums aufgefasst werden sollte. Tatsächlich findet auch der Vakuumauftrag nicht in einem absoluten Vakuum statt. Bei einem PECVD- oder CVD-Vorgang wird ein Fluid wie z. B. Gas in die Prozesskammer eingeführt. Der Fachmann weiß, was mit Vakuum gemeint ist, nämlich konditionierte Umstände, d. h. Umstände, die während des Verarbeitens und/oder Transports der Substrate gewünscht sind und die dadurch erzeugt werden können, dass der Raum, in dem sich die Fördervorrichtung erstreckt, gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist. Zu diesen konditionierten Umständen zählt auch ein Vakuumraum, der mit inertem Gas gefüllt ist.
- Da die Träger unabhängig voneinander antreibbar sind, können einige Träger in der Anordnung kontinuierlich vorbewegt werden, während andere Träger in der Anordnung intermittierend vorbewegt werden. In dem Pfad, auf dem die Träger kontinuierlich vorbewegt werden, können sie miteinander gekoppelt werden, so dass eine geschlossene Serie von Trägern unter einer Prozesskammer oder einer Anzahl hintereinander angeordneter Prozesskammern vorbewegt werden kann. Die verhindert, dass die unter den Prozesskammern angeordneten Schienen aufgrund des Vakuumauftragvorgangs beschädigt werden. Ferner führt dies zu einer besseren Effizienz des Vakuumauftrags, da praktisch sämtliche Partikel, die während des Auftrags freigegeben werden, auf der Substratoberfläche enden und somit zu der Bildung der gewünschten Schicht auf der Substratoberfläche beitragen.
- Ein Vorteil der Ausführungsform, welche die unabhängig antreibbaren Träger aufweist, besteht darin, dass die Träger individuell auf eine für das betreffende Substrat gewünschte Temperatur vorgeheizt werden können. Das Variieren des Vorheizens pro Substrat bildet somit eine der Möglichkeiten. Ferner kann bei der Träger-Ausführungsform die Art, in der das Substrat abgekühlt wird, individuell variiert werden. Dies ist der Fall, weil die Bewegungsgeschwindigkeit der Träger und somit die Zeit, während derer ein jeweiliger Träger in einen Erwärmungsweg und einem Kühlweg verbleibt, variiert werden kann. Ferner kann bzw. können die Schicht oder die Schichten, die während des Vakuumauftragvorgang aufgetragen werden soll bzw. sollen, in ihrer Dicke variiert werden, indem die Bewegungsgeschwindigkeit des betreffenden Trägers in diesem Weg variiert wird.
- Anzumerken ist, dass
US-5,881,649 ein magnetisches Transfersystem beschreibt, das in der Lage ist, einen Träger sanft zwischen Kammern zuzuführen, indem für jede Kammer eine unabhängig drehende Trägerzuführ-Antriebswelle vorgesehen ist, ohne dass ein Synchronsteuermechanismus verwendet wird, wobei dieses System auch für eine Halbleiterherstellungsapparatur oder dgl. verwendet wird, die mit mehreren Kammern versehen ist. - Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben und werden im Folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit der Zeichnung eingehender erläutert.
-
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Anordnung gemäß der Erfindung; -
2 zeigt eine1 ähnliche Ansicht unter Weglassung des Plattierens des Vakuumraums und der Verfahrenskammern sowie der Vakuumschleusen, so dass die Fördervorrichtung sichtbar ist; -
3 zeigt eine Draufsicht von oben auf die in1 gezeigte Anordnung; -
4 zeigt eine entlang der Linie IV-IV in3 angesetzte Schnittansicht; -
5 zeigt eine entlang der Linie V-V in3 angesetzte Schnittansicht; -
6 zeigt eine entlang der Linie VI-VI in3 angesetzte Schnittansicht; -
7 zeigt eine entlang der Linie VII-VII in3 angesetzte Schnittansicht; -
8 zeigt eine Querschnittsansicht eines Trägers nahe einer Vakuumschleuse; -
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trägers nahe einer Vakuumschleuse; -
10 zeigt eine perspektivische Unteransicht eines Trägers; -
11 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trägers nahe dem Übergang zwischen dem vierten Pfad und dem ersten Pfad. - Das in
1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Anordnung ist mit einem Vakuumraum1 versehen, der sich entlang einer Fördervorrichtung2 erstreckt. Das Födersystem2 , das in2 detaillierter gezeigt ist, weist einen ersten Pfad3 auf, auf dem sich die Träger4 intermittierend vorbewegen. Das Fördersystem2 ist ferner mit einem zweiten Pfad5 versehen, auf dem sich die Träger4 kontinuierlich vorbewegen. Ein Auslassende3.1 ist über einen dritten Pfad6 mit einem Zuführende5.1 . des zweiten Pfads5 verbunden. Ein Auslassende5.2 des zweiten Pfads5 ist über einen vierten Pfad7 mit einem Zuführende3.2 des ersten Pfads3 verbunden. Auf den zweiten, dritten und vierten Pfaden5 ,6 bzw.7 bewegen sich die Träger4 kontinuierlich vor. Auf dem ersten Pfad3 bewegen sich die Träger4 intermittierend vor. Auf dem ersten Pfad3 und dem zweiten Pfad5 verlaufen Schienen8 bzw.9 . Die Träger4 sind, wie in8 deutlich gezeigt ist, mit einem Lager10 ,11 versehen, mittels dessen der Träger4 über die Schienen8 ,9 bewegbar ist. - Wie
8 deutlich zeigt, ist der Träger4 mit einem Basisteil12 versehen, das über eine planparallele Feder13 mit einem Zwischenteil14 verbunden ist. Normalerweise ruht das Zwischenteil14 auf Halteteilen15 , die mit dem Basisteil12 verbunden sind. Die planparallele Feder13 erlaubt jedoch eine vertikale Verlagerung des Zwischenteils14 relativ zu dem Basisteil12 . Auf dem Zwischenteil14 ist über eine wärmeisolierende Verbindung16 ein Substratträgerteil17 angeordnet, das mit einem Heizelement versehen ist. Das Heizelement kann ein auf dem Substratträgerteil17 angeordnetes Substrat auf eine Temperatur von ungefähr 450°C heizen. Aufgrund der wärmeisolierenden Verbindung16 , die z. B. als Drei-Punkt-Haltestruktur mit sehr kleiner Kontaktfläche ausgebildet sein kann, nimmt das Zwischenteil14 eine Temperatur von höchstens ungefähr 120°C an. Da die Verbindung zwischen dem Zwischenteil14 und dem Basisteil12 über die planparallele Feder13 gebildet worden ist, kann auch hier eine beträchtliche Wärmeisolierung erzielt werden, so dass das Basisteil eine Temperatur von höchstens ungefähr 60°C erreicht. Nahe den Vakuumschleusen18 ,19 – und, in diesem Zusammenhang, auch nahe einer Station20 , in der Restmaterial von dem Substratträgerteil17 her aufgesaugt werden kann, und nahe Stationen21 ,22 , in denen das Substratträgerteil17 im Vakuumraum optional einer Reinigungs-Ätzoperation unterzogen werden kann – sind Hochdrückelemente23 vorhanden, mittels derer das Zwischenteil14 des Trägerteils4 nach oben gedrückt werden kann. Somit kann das Zwischenteil14 gegen einen unteren Rand einer Begrenzung24 einer Vakuumschleusenöffnung gedrückt werden, so dass das Substratträgerteil17 in der Öffnung der Vakuumschleuse18 ,19 angeordnet ist und gegenüber dem Vakuumraum1 isoliert ist. Anschließend kann die Abdeckung46 ,47 (siehe4 ) von der Begrenzung24 der Vakuumschleuse18 ,19 abgenommen werden, so dass die Substrate von dem Substratträgerteil17 entfernt werden können. Es versteht sich, dass eine beträchtliche Kraft erforderlich ist, um das Zwischenteil14 gegen den unteren Rand der Begrenzung24 gedrückt zu halten, wenn die Abdeckung46 ,47 von der Begrenzung24 der Vakuumschleuse18 ,19 abgenommen worden ist, da unter diesen Umständen der Atmosphäredruck dazu tendiert, das Zwischenteil14 kraftvoll nach unten zu drücken. Um dieser Kraft zu widerstehen, werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Hochdruckelemente23 mittels eines Kippgelenk-Hebelsystems26 auf- und abbewegt. Das Kippgelenk-Hebelsystem26 ist in9 deutlich gezeigt und wird durch eine Kolben-/Zylinder-Vorrichtung27 aktiviert. -
8 zeigt ferner eine Bodenwand28 und eine Oberwand29 , die den Vakuumraum1 begrenzen. In dem Basisteil12 des Trägers4 ist eine Folge von Magneten30 angeordnet. Diese Folge von Magneten30 ist auch in10 deutlich erkennbar. Die Magnete30 sind Teil des Antriebs des Trägers4 . Außerhalb des Vakuumraums1 ist unter der Bodenwand28 eine Folge von Spulen31 angeordnet. Die Spulen31 können derart angeregt werden, dass die Träger4 mit jeder gewünschten Geschwindigkeit über die Schienen b8 bzw.9 vorbewegt werden können. Um die Förderbewegung der Träger4 auf dem dritten und dem vierten Weg6 bzw.7 zu ermöglichen, sind diese Wege mit Querschienen33 bzw.34 versehen. Über diese Querschienen33 ,34 ist ein Querförderträger35 bzw.36 bewegbar. - Der Querförderträger
36 des vierten Pfads7 ist in11 detaillierter gezeigt. Es ist deutlich erkennbar, dass der Querförderträger36 mit Schienenteilen37 versehen ist, die rechtwinklig zu den Querschienen34 verlaufen und die mit den Schienen8 bzw.9 der ersten und zweiten Wege3 bzw.5 ausgerichtet werden können. Der Querförderträger36 ist ferner mit Magneten38 versehen, die mit Spulen39 zusammenwirken. Die Spulen39 sind außerhalb des Gehäuses des Vakuumraums1 angeordnet. - Aus
1 ist ferner ersichtlich, dass hinter der Vakuumschleuse19 zum Einführen eines Substrats in den Vakuumraum ein Träger4 auf den dritten Pfad6 bewegt wird. Auf dem dritten Pfad wird der Träger4 mit Hilfe des Querför derträgers35 in der Richtung des zweiten Pfads5 bewegt. Auf dem dritten Pfad6 sind Vorwärmlampen angeordnet, mittels derer das Substrat auf eine Temperatur von ungefähr 300°C vorgewärmt werden kann. Als nächstes bewegt sich der Träger4 auf den zweiten Pfad5 , und dort erfolgt ein weiteres Heizen des Substrats auf ungefähr 400°C. Dieses weitere Heizen wird mit Hilfe des in dem Substratträgerteil17 enthaltenen Heizelements durchgeführt. Das Substrat passiert während seiner weiteren Bewegung eine Anzahl von Vorgangskammern40 ,41 ,42 , in denen eine Anzahl von Vakuumauftragvorgängen stattfindet. Dabei kann z. B. ein Sputter- oder ein PECVD-Vorgang vorgesehen sein. Wie in2 und7 deutlich gezeigt ist, sind die Träger miteinander verbunden, so dass die Substratträgerteile17 der aufeinanderfolgenden Träger eine durchgehende Oberfläche bilden. Dies verhindert, dass aufgrund des Vakuumauftrags die Fördervorrichtung, wie z. B. die Schienen9 , verschmutzt wird. Zur weiteren Reduzierung einer derartigen Verschmutzung ist jedes Zwischenteil14 an einem stromaufwärtigen Ende mit einer Nase43 und an einem stromabwärtigen Ende mit einer Ausnehmung44 versehen, in der die Nase43 aufnehmbar ist. Somit wird eine Art von Labyrinth gebildet, welches verhindert, dass von dem Vakuumauftragvorgang stammende Partikel die Transportschienen8 ,9 oder die Basisteile12 mit den darin enthaltenen Lagern10 ,11 verschmutzen. Stromabwärts von den Vorgangskammern40 ,41 ,42 erfolgt in dem zweiten bzw. vierten Weg5 bzw.7 eine Kühlung des Substrats auf ungefähr 150°C. Nahe einem Zuführende des ersten Pfads3 sind weitere Kühlvorrichtungen vorgesehen, um die Substrate weiter auf 60° zu kühlen. Die weiteren Kühlvorrichtungen können Spülvorrichtungen44 aufweisen, um ein Umspülen des Substrats mit einem Gas wie z. B. Stickstoff zu bewirken. Stromabwärts dieser weiteren Kühlvorrichtungen44 ist eine Vakuumschleuse18 angeordnet, um die Entnahme des Substrats aus der Anordnung zu ermöglichen. Stromabwärts der zur Entnahme der Substrate vorgesehenen Vakuumschleuse18 ist eine Reinigungsstation20 angeordnet. Eine derartige Reinigungsstation kann z. B. einen Staubsauger aufweisen, um das Substratträgerteil17 durch Absaugen zu reinigen. - Ferner sind bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel stromabwärts von der Reinigungsstation
20 zwei Ätzstationen20 ,21 vorgesehen, um den Träger4 , zumindest dessen Substratträgerteil17 , durch Ätzen zu reinigen. -
1 zeigt zusätzlich eine Trägerzuführ- und/oder -ausgabestation45 zum Zuführen bzw. Ausgeben von Trägern in den bzw. aus dem Vakuumraum1 der Anordnung. Diese Trägerzuführ- und/oder -ausgabestation45 ist selbstverständlich auch mit einer Luftschleuse versehen, um zu verhindern, dass das Vakuum in dem Vakuumraum1 während der Einführung eines Trägers4 in den Vakuumraum1 gestört wird. - Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern dass innerhalb des durch die Ansprüche definierten Umfangs der Erfindung verschiedenen Modifikationen möglich sind. Obwohl die Träger bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dahingehend gezeigt sind, dass sie eine im Wesentlichen horizontale Haltefläche aufweisen, wird ersichtlich sein, dass auch Ausführungsformen, bei denen die Substrate von den Trägern in einer nichthorizontalen Position wie z. B. einer vertikalen oder winkligen Position getragen werden oder unter einem Träger aufgehängt sind, in den durch die Ansprüche definierten Umfang der Erfindung fallen. Derartige alternative Positionen der Substrate können dazu beitragen, eine Verschmutzung der Substrate zu verhindern oder zu reduzieren.
- Anzumerken ist, dass unter einer kontinuierlichen Förderung nicht ausschließlich eine mit konstanter Geschwindigkeit erfolgende Förderung, sondern eine ununterbrochene Förderung zu verstehen ist. Eine kontinuierlichen Förderung kann durchaus auch ein Variieren der Geschwindigkeit des Trägers umfassen. Natürlich besteht auch die Möglichkeit einer kontinuierlichen Förderung mit konstanter Geschwindigkeit.
Claims (16)
- Anordnung zur Bearbeitung von Substraten, wobei die Bearbeitung ein Verfahren zur Abscheidung im Vakuum wie beispielsweise Sputtern, CVD oder PECVD umfasst, wobei das Verfahren zur Abscheidung im Vakuum in wenigstens einer Verfahrenskammer durchgeführt wird, die Anordnung mit einer Fördervorrichtung zum Bewegen der Substrate von einer Vakuumschleuse zu einer Verfahrenskammer ausgestattet ist, wobei die Fördervorrichtung, die sich in einen Vakuumraum erstreckt und ein kontinuierliches Fördern eines Substrats in die Nähe der wenigstens einen Verfahrenskammer ermöglicht und ein intermittierendes Fördern in die Nähe der wenigstens einen Vakuumschleuse ermöglicht, dadurch gekennzeichnet ist, dass die Fördervorrichtung eine Anzahl von Trägern umfasst, die im Vakuumraum bewegbar sind, wobei der Antrieb eines jeden Trägers unabhängig vom Antrieb der anderen Träger steuerbar ist, wobei jeder Träger mit mehreren Magneten versehen ist, wobei außerhalb des Vakuumraums in der Nähe der Positionen, entlang derer die Magneten der Träger sich bewegen, Spulen angeordnet sind, die so angeregt werden können, dass sie ein Vorrücken der Träger bewirken.
- Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Fördervorrichtung ein Schienensystem umfasst, das Schienen umfasst, die sich in den Vakuumraum erstrecken, wobei das Schienensystem weiterhin die Anzahl der Träger umfasst, wobei die Träger auf den Schienen bewegbar sind.
- Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Träger ein Sockelteil umfasst, in das ein Lager eingefügt ist, mittels dessen der Träger auf den Schienen bewegbar ist, wobei der Träger einen Zwischenteil umfasst, der mit dem Sockelteil so verbunden ist, dass er in vertikaler Richtung bewegbar ist, wobei ein Substratträgerteil an dem Zwischenteil angebracht ist, wobei diese Anbringung eine thermische Isolierung zwischen dem Zwischenteil und dem Substratträgerteil bildet.
- Anordnung nach Anspruch 3, wobei das Substratträgerteil mit einem Heizelement versehen ist.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein stromaufwärtiges Teil eines Zwischenteils mit einer Nase versehen ist, während ein stromabwärtiges Teil des Zwischenteils mit einer Ausnehmung versehen ist, in der die Nase eines stromabwärtigen Trägers aufnehmbar ist, oder umgekehrt, so dass die unter den Zwischenteilen befindlichen Komponenten abgeschirmt werden.
- Anordnung wenigstens nach Anspruch 3, wobei in der Nähe der diskreten Positionen, die die Träger beispielsweise unter einer Vakuumschleuse einnahmen können, im Vakuumraum Hochdruckelemente vorhanden sind, die am Zwischenteil eines jeweiligen Trägers angreifen und die mittels eines Energetisierungsmechanismus auf und ab bewegt werden können.
- Anordnung nach Anspruch 6, wobei der Energetisierungsmechanismus ein Kniehebelsystem umfasst, dass außerhalb des Vakuumraums angeordnet ist, wobei die Hochdruckelemente über einen Faltenbalg mit einer unteren Wandung des Vakuumraums verbunden sind.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein erster Pfad der Fördervorrichtung mehrere diskrete Positionen umfasst, das Fördern der Träger im ersten Pfad intermittierend erfolgt, während ein zweiter Pfad der Fördervorrichtung zur kontinuierlichen Förderung der Träger ausgebildet ist.
- Anordnung nach Anspruch 8, wobei ein Austragsende des ersten Pfades über einen dritten Pfad mit einem Zuführungsende des zweiten Pfades verbunden ist.
- Anordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei ein Austragsende des zweiten Pfades über einen vierten Pfad mit einem Zuführungsende des ersten Pfades verbunden ist.
- Anordnung nach Anspruch 9 und/oder 10, wobei der dritte und/oder der vierte Pfad sich senkrecht zum ersten und zum zweiten Pfad erstrecken, wobei der dritte und/oder der vierte Pfad mit Querschienen und einem Querförderträger versehen ist, wobei der Querförderträger so angeordnet ist, dass ein Träger darauf angeordnet wird, wobei der Querförderträger mit Schienenteilen ausgestattet ist, die sich senkrecht zu den Querschienen erstrecken und die auf die Schienen des ersten und des zweiten Pfades ausgerichtet werden können.
- Anordnung nach Anspruch 9, 10 und 11, wobei der erste Pfad eine Vakuumschleuse zur Zuführung von Substraten einschließt, wobei der dritte Pfad Heizvorrichtungen zum Bewirken eines Vorheizens des Substrats von Umgebungstemperatur auf eine Temperatur von etwa 300°C einschließt, wobei der zweite Pfad Heizvorrichtungen zum Bewirken eines Vorheizens des Substrats auf etwa 400°C einschließt, wonach der zweite Pfad mehrere Kammern zur Abscheidung im Vakuum einschließt, entlang derer ein jeweiliges Substrat kontinuierlich bewegbar ist, wonach der zweite und der vierte Pfad Kühlvorrichtungen zum Bewirken eines Abkühlens auf etwa 150°C einschließen, und in der Nähe eines Zuführungsendes des ersten Pfades weitere Kühlvorrichtungen zum weiteren Abkühlen der Substrate auf 60°C ausgebildet sind, wobei stromabwärts von diesen weiteren Kühlvorrichtungen eine Vakuumschleuse zum Entnehmen des Substrats aus dem Vakuumraum vorgesehen ist.
- Anordnung nach Anspruch 12, wobei die weiteren Kühlvorrichtungen Spülvorrichtungen umfassen, wodurch bewirkt wird, dass das Substrat von einem Gas wie beispielsweise Stickstoff umströmt wird.
- Anordnung nach Anspruch 12, wobei stromabwärts von der Vakuumschleuse zum Entnehmen eines Substrats eine Reinigungsstation angeordnet ist.
- Anordnung nach Anspruch 14, wobei stromabwärts von der Reinigungsstation wenigstens eine Ätzstation ausgebildet ist, um den Träger, wenigstens den Substratträgerteil davon, sauber zu ätzen.
- Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Vakuumraum mit einer Trägerzuführungs- und/oder -austragsstation zum Zuführen bzw. Austragen von Trägern in bzw. aus dem Vakuumraum der Anordnung versehen ist.
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