DE102004063703A1

DE102004063703A1 - Vakuumbeschichtungssystem

Info

Publication number: DE102004063703A1
Application number: DE200410063703
Authority: DE
Inventors: Dietrich Mund; Wolfgang Dr. Fukarek
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2006-07-06
Also published as: WO2006069774A3; WO2006069774A2; TW200628619A

Abstract

Zur Erhöhung der Effizienz und der Produktivität einer Vakuum-Beschichtungsanlage zum Aufbringen einer Schicht auf ein Substrat, insbesondere zum Abscheiden glasartiger, glaskeramischer und/oder keramischer Schichten aus der Dampfphase auf Substrate, sieht die Erfindung eine Substrathaltevorrichtung mit beweglichen Segmenten vor, welche eine erste Stellung zum Einsetzen oder Entnehmen von Substraten und eine zweite Stellung zum Beschichten einnehmen können. DOLLAR A Ferner sieht die Erfindung eine Wechselvorrichtung zum Wechseln von Verdampfungsmaterialien innerhalb einer Vakuum-Beschichtungskammer sowie dafür geeignete Verdampfungsmaterial-Einheiten vor. DOLLAR A Außerdem ist eine Vakuum-Beschichtungsanlage mit den beschriebenen Vorrichtungen sowie ein entsprechendes Verfahren zum Beschichten von Substraten vorgesehen.

Description

Die Erfindung beschreibt eine Vakuumbeschichtungsanlage für Beschichtungsprozesse unter Reinraumbedingungen, insbesondere für Beschichtungen mit glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Materialien.

Beschichtungsprozesse mit einer Abscheidung von Schichten aus der Dampfphase sind wesentliche Bestandteile zur Herstellung moderner Produkte in vielen Industriezweigen. Die Entwicklung, beispielsweise in der Optik, Optoelektronik oder Halbleitertechnologie wird vorangetrieben durch immer kleinere Strukturen, höhere Funktionalität, höhere Produktivität und höhere qualitative Anforderungen.

Für unterschiedlichste Anwendungsfälle kommen dabei Schichten aus anorganischen, insbesondere aus glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Materialien zum Einsatz.

Zur Realisierung moderner Technologien in der Optik, Optoelektronik, MEMS-Applikation sowie Halbleitertechnologie wurden beispielsweise Verfahren zur Passivierung, Gehäusebildung und Herstellung strukturierter Schichten auf Substraten mittels glasartiger Beschichtungen entwickelt (SCHOTT Patentanmeldungen DE 102 22 964 A1 ; DE 102 22 958 A1 ; DE 102 22 609 A1 ).

Es kommen grundsätzlich verschiedene Techniken zum Abscheiden glasartiger, glaskeramischer oder keramischer Schichten in Betracht wie beispielsweise CVD-Verfahren (Chemical vapor deposition) oder PVD-Verfahren (Physical vapor deposition). Die Auswahl eines geeigneten Verfahrens wird sowohl durch das Beschichtungsmaterial, die erforderlichen Beschichtungsraten, Anforderungen an die Beschichtungsqualität, aber vor allem durch die thermische Stabilität des Substrates diktiert.

Da oftmals die zu beschichtenden Substrate, wie beispielsweise integrierte Schaltkreise auf Silizium-Wafern, temperaturempfindlich sind, kommen hier vorrangig Prozesse in Frage, die eine Beschichtung unterhalb 120°C ermöglichen. Als geeignete Prozesse zur Beschichtung temperaturempfindlicher Substrate mit einer Glas- oder Glaskeramikschicht erweisen sich PVD-Verfahren, insbesondere das Elektronenstrahlverdampfen, da sich die glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Schichten mit hohen Beschichtungsraten und großer Reinheit verdampfen und als glasartige Mehrkomponenten-Schichten abscheiden lassen.

Entsprechende Beschichtungsverfahren und Anlagen sind u.a. aus den o.g. Schriften bekannt. Ferner ist aus DE 195 44 584 A1 eine Vakuumbeschichtungsanlage zum Elektronenstrahlverdampfen bekannt, welche einen Substrathalter in Form einer Kugelkalotte umfasst. Diese Form eines Substrathalters ist aufgrund der senkrechten Auftreffrichtung verdampften Materials auf die Substrate insbesondere für Beschichtungen mit einer Verdampfungsquelle besonders geeignet, hat jedoch den Nachteil, dass die Substrate manuell eingesetzt und entnommen werden müssen.

Als eine Einschränkung für den Einsatz der Beschichtungstechnologie erweisen sich dabei die Ablagerungen des glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Schicht materials in der Vakuumkammer und auf darin enthaltenen Anlagenteilen, welche sich während und nach dem Beschichtungsprozess beim Abkühlen der Anlage und beim Öffnen der Vakuumkammer in Form kleinster Partikel ablösen und zu Verunreinigungen der Umgebung führen. Beim Öffnen der Kammer beschleunigt die Anlagerung von Wassermolekülen aus der Umgebungsluft den Delaminationsvorgang noch erheblich.

Da die Fertigung hochpräziser, mikrostrukturierter und mikroelektronischer Bauteile in der Regel unter Reinraumbedingungen stattfinden muss, kann die Beschichtung mit glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Schichten mit herkömmlichen Beschichtungsanlagen in Reinräumen in der Regel nicht durchgeführt werden.

Das Öffnen der Kammer erfolgt in vielen Anwendungsfällen nach jedem Beschichtungsvorgang, beispielsweise um bei Einsatz von Elektronenstrahlverdampfen das Targetmaterial für einen nächsten Prozessschritt auszutauschen oder um neue zu beschichtende Substrate in die Kammer einzubringen. Jedes Öffnen und damit verbundene Belüften der Kammer erfordert eine erneute zeitaufwendige Evakuierung. Während dieser Zeit steht die Anlage für die Beschichtung nicht zur Verfügung, wodurch die Fertigung sehr aufwendig und kostenintensiv ist.

Insbesondere Beschichtungsvorgänge mit glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Schichten erfordern außerdem nach jedem Öffnen der Vakuumkammer aufwendige Reinigungsprozeduren der Kammer und der Umgebung, wodurch sich die für die Fertigung zur Verfügung stehende Zeit weiter reduziert.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Weg aufzuzeigen, wie die Produktivität einer Beschichtungsanlage, insbesondere einer Vakuumbeschichtungsanlage zum Abscheiden von Schichten aus der Dampfphase, verbessert und damit die Effizienz der ultrareinen Fertigung von hochempfindlichen Bauteilen gesteigert werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine reinraumfähige Beschichtungsanlage, insbesondere für Beschichtungen mit glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Materialien, zur Verfügung zu stellen, deren Proben- bzw. Vakuumkammer und deren Bauteile vorzugsweise vor unerwünschten Schichtablagerungen geschützt werden.

Die Aufgaben der Erfindung werden in höchst überraschend einfacher Weise durch eine Substrathaltevorrichtung gemäß Anspruch 1, eine Verdampfungsmaterial-Einheit gemäß Anspruch 8, eine Wechselvorrichtung gemäß Anspruch 15, eine Vakuumbeschichtungsanlage gemäß Anspruch 19, sowie ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats gemäß Anspruch 41 oder 51 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.

Dementsprechend umfasst eine erfindungsgemäße Substrathaltevorrichtung zum Einsatz in einer Vakuumbeschichtungsanlage zumindest eine Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats, sowie eine Einrichtung zur Lageänderung der zumindest einen Auflagefläche zwischen einer ersten, insbesondere horizontalen, Lage zum Aufnehmen und/oder Entnehmen eines Substrats und einer zweiten Lage, welche zum Beschichten eines Substrats im Lift-Off-Verfahren geeignet ist.

In vielen Anwendungsfällen, beispielsweise bei Einsatz einer Verdampfungsquelle, ist das Beschichtungsmaterial typischerweise nicht uniform im Raum verteilt. Um dennoch eine möglichst gleichmäßige Beschichtung zu erreichen, ist die Substrathaltevorrichtung vorteilhaft um zumindest eine Achse drehbar.

Dementsprechend umfasst die Substrathaltevorrichtung außerdem vorzugsweise einen Drehantrieb zur Rotation derselben, wobei die Rotation insbesondere um eine im wesentlichen vertikale Drehachse erfolgt.

Besonders vorteilhaft ist die Substrathaltevorrichtung zum Einsatz in einer Vakuumbeschichtungsanlage geeignet, welche eine Verdampfungsquelle zum Verdampfen eines Schichtausgangsmaterials aufweist. Um eine strukturierte Schicht im Lift-Off-Verfahren abzuscheiden, ist es erforderlich, eine Seitenwandbeschichtung sowie Abschattungseffekte zu vermeiden. Für diesen Zweck ist es von besonderem Vorteil, wenn die Normale zur Ebene des zu beschichtenden Substrats und die Verbindungslinie zwischen Substrat und Verdampfungsquelle während des Beschichtens im wesentlichen zusammenfallen. Dementsprechend weist die zumindest eine Auflagefläche der Substrathaltevorrichtung während des Beschichtens vorzugsweise einen Winkel zur Horizontalen auf, unter welchem die oben beschriebene Lage des Substrats gegeben ist.

Andererseits kann es für bestimmte Einsatzzwecke vorteilhaft sein, dass die Substratnormale nicht mit der Verbindungslinie zwischen Substrat und Verdampfungsquelle zusammenfällt. Daher ist der Winkel, den die Ebene der zumindest einen Auflagefläche in der zweiten Lage mit der Horizontalen bildet, vorzugsweise auf unterschiedliche Werte einstellbar.

Durch die Möglichkeit, die Lage der Auflageflächen für Substrate zu ändern, bietet eine erfindungsgemäße Substrathaltevorrichtung den besonderen Vorteil, in der ersten räumlichen Lage die Vorrichtung auf besonders einfache Weise automatisiert mit Substraten zu beschicken und dann die Substrate in eine andere, für die Beschichtung besonders geeignete Lage zu bringen. Besonders vorteilhaft kann dadurch der Substrataustausch automatisiert innerhalb der Vakuum-Beschichtungskammer und einer angrenzenden Vakuum-Schleusenkammer erfolgen, insbesondere ohne die Vakuum-Beschichtungskammer belüften zu müssen, wodurch die Effizienz und damit Produktivität einer Beschichtungsanlage deutlich erhöht werden kann.

Zum Einstellen der Lage der Auflagefläche umfasst die Substrathaltevorrichtung vorteilhaft ein Mittelteil, welches um eine im wesentlichen vertikale Hauptdrehachse drehbar ist, und zumindest zwei gelenkig am Mittelteil befestigte Segmente, welche sich radial vom Mittelteil nach außen erstrecken und um eine zur Hauptdrehachse senkrechte Achse drehbar sind, wobei die Segmente jeweils zumindest eine Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats aufweisen.

Zur Beschichtung von Wafern, insbesondere zur Herstellung optischer, mikroelektronischer und optoelektronischer Bauelemente, ist die zumindest eine Auflagefläche der Substrathaltevorrichtung vorzugsweise zur Aufnahme einer Waferscheibe ausgebildet.

Selbstverständlich kann einer erfindungsgemäße Substrathaltevorrichtung mehrere Auflageflächen zur Aufnahme von Substraten umfassen. Auch kann die Substrathaltevorrichtung mehrere Segmente umfassen, welche wiederum mehrere Auflageflächen zur Aufnahme von Substraten aufweisen können.

Ferner können sich die Auflageflächen auch in Form und/oder Grösse unterscheiden, beispielsweise zur Aufnahme unterschiedlicher Grössen von Waferscheiben. Dementsprechend umfasst die Substrathaltevorrichtung vorteilhaft eine erste Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats und zumindest eine zweite Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats, welche sich in Grösse und/oder Form von der ersten Auflagefläche unterscheidet.

Zur weiteren Steigerung der Effizienz und Produktivität einer Beschichtungsanlage sieht die Erfindung ferner eine Wechselvorrichtung zum automatischen Wechseln von Verdampfungsmaterialien einer in einer Vakuumbeschichtungsanlage angeordneten Verdampfungseinrichtung vor, umfassend eine Vorratseinrichtung zum Bereitstellen einer Vielzahl von Verdampfungsmaterial-Einheiten und eine Transporteinrichtung zum gesteuerten Transportieren der Verdampfungsmaterial-Einheiten zwischen einer Bereitstellungsposition und einer Verdampfungsposition.

Durch eine solche erfindungsgemäße Wechselvorrichtung wird ein automatisierter Wechsel von Verdampfungsmaterialien, insbesondere von Targets für Elektronenstrahlverdampfen, im Vakuum ermöglicht, wodurch auch mehrere aufeinander folgende Prozessschritte, welche das Verdampfen unterschiedlicher Verdampfungsmaterialien erfordern, ohne Belüften der Vakuum-Beschichtungskammer durchgeführt werden können. Es ist offensichtlich, das hierdurch die Effizienz und Produktivität einer Vakuum-Beschichtungsanlage erheblich gesteigert wird.

Als Vorratseinrichtung ist vorzugsweise ein Aufnahmegestell mit mehreren Ebenen vorgesehen, welches eine Vielzahl von Verdampfungsmaterial-Einheiten aufnehmen kann. Als Transporteinrichtung ist ferner vorteilhaft ein Handler, beispielsweise in Form eines Roboterarms, vorgesehen, welcher zumindest in horizontaler und vertikaler Richtung beweglich ist. Vorzugsweise weist dieser eine Aufnahmegabel zum Aufnehmen von Verdampfungsmaterial-Einheiten mit im wesentlichen zylindrischer Bauform auf.

Die Verdampfungsmaterial-Einheiten sind ferner vorzugsweise dazu ausgebildet, in eine Verdampfungseinrichtung eingesetzt zu werden.

Insbesondere bei Elektronenstrahlverdampfen mittels eines Glastargets kommt es bei Beaufschlagen des Glastargets mit dem Elektronenstrahl zum Durchschlag des Elektronenstroms auf den als Elektrode wirkenden Tiegel der Verdampfungsanlage, wodurch sich auf der Tiegeloberfläche Glasspratzer bilden. Bei Einsetzen eines weiteren Targets in den gleichen Dampfertiegel wäre aufgrund der Glasspratzer kein optimaler Kontakt des Targets zur Tiegeloberfläche gegeben, was zu erhöhten Elektronenstrahldurchschlägen führen würde.

Eine erfindungsgemäße Verdampfungsmaterial-Einheit umfasst daher vorteilhaft ein Behältnis, in welchem Verdampfungsmaterial angeordnet ist, wobei die Oberseite des Verdampfungsmaterials zumindest teilweise freiliegt.

Als Verdampfungsmaterial kommt vorzugsweise ein Target zum Einsatz, welches ein Mehrkomponenten-Glas oder eine Mehrkomponenten-Glaskeramik umfasst. Besonders vorteilhaft umfasst das Target ein Borosilikatglas.

Zur Auflage auf einem Ausleger einer Transporteinrichtung, insbesondere zur Auflage auf einer Aufnahmegabel eines Handlers, umfasst das Behältnis vorzugsweise zumindest eine am Rand angeordnete Auflagefläche.

Zur Vermeidung einer Verunreinigung der Verdampfungseinrichtung, beispielsweise durch Glasspratzer, ist das Behältnis vorteilhaft in die Verdampfungs-einrichtung einsetzbar. Zweckmäßigerweise wirkt das Behältnis im eingesetzten Zustand zumindest als Teil einer Elektrode einer Elektronenstrahl-Verdampfungseinrichtung.

Die Erfindung löst die Aufgabe ferner durch eine Vakuumbeschichtungsanlage zum Aufbringen zumindest einer Schicht auf zumindest ein Substrat, insbesondere zum Abscheiden glasartiger, glaskeramischer und/oder keramischer Schichten aus der Dampfphase auf Substrate, welche zumindest eine Vakuum-Beschichtungskammer umfasst, in welcher zur Erhöhung der Produktivität zumindest eine Substrathaltevorrichtung wie oben beschrieben und/oder eine oben beschriebene Wechselvorrichtung angeordnet sind.

Vorteilhaft weist die Vakuum-Beschichtungskammer eine erste Öffnung auf, welche über eine separat evakuierbare Vakuum-Schleusenkammer mit einem Reinraum verbunden ist, wobei die Vakuum-Schleusenkammer Transportmittel zum Zuführen von Substraten in die Vakuum-Beschichtungskammer und zur Entnahme von Substraten aus der Vakuum-Beschichtungskammer aufweist und die Vakuum-Beschichtungskammer eine zweite Öffnung aufweist, welche die Vakuum-Beschichtungskammer mit einem vom Reinraum getrennten Grauraumbereich verbindet. Die erste Öffnung der Vakuum-Beschichtungskammer zur Trennung der Vakuum-Beschichtungskammer von der Vakuum-Schleusenkammer weist vorteilhaft eine Vakuumklappe auf.

Die separat evakuierbare Vakuum-Schleusenkammer (Load-Lock) ermöglicht den Substratwechsel ohne Entlüftung und erneute Evakuierung der Vakuum-Beschichtungskammer. Derartige Load-Lock-Techniken werden bekannterweise dazu genutzt, die Effizienz einer Anlage zu verbessern, da die Vakuum-Beschichtungskammer nicht zu jedem Substratwechsel zu Belüften und erneut zu Evakuieren ist und damit lange Ausfallzeiten der Anlage vermieden werden.

Vorteilhaft umfasst die erfindungsgemäße Anlage eine Vakuum-Beschichtungskammer mit einer zusätzlichen Öffnung zu einem Grauraum und nutzt gleichzeitig die Load-Lock-Technik genutzt wird, wodurch die Zufuhr und Entnahme der Substrate direkt von/zu einem Reinraum aus erfolgen kann, da die Anlage so betrieben werden kann, dass die Vakuum-Beschichtungskammer zu keinem Zeitpunkt mehr in direkter Verbindung zum Reinraum steht und damit eine Kontamination vermieden wird.

Über die zweite Öffnung, welche die Vakuum-Beschichtungskammer mit einem vom Reinraum getrennten Grauraumbereich verbindet, kann dann das Öffnen der belüfteten Vakuum-Beschichtungskammer bei geschlossener Vakuum-Schleusenkammer für den Targetwechsel und, falls erforderlich, für Wartungsarbeiten erfolgen.

Es können somit eine Vielzahl von Beschichtungsvorgängen nacheinander stattfinden, ohne die Beschichtungskammer erneut evakuieren zu müssen.

Mittels der Load-Lock-Technik können vorzugsweise mehrere Substrate, die sich beispielsweise in einem Kassettensystem befinden, mit einem geeigneten Handler vom Reinraum in die Vakuum-Schleusenkammer und nach deren Evakuierung von dort in die Vakuum-Beschichtungskammer und umgekehrt transportiert werden. Ein geeigneter Handler ist zumindest in horizontaler und vertikaler Richtung beweglich. Vorteilhaft ist der Handler ferner zum gleichzeitigen Transport mehrerer Substrate ausgebildet.

Dementsprechend ist auch die Substrathaltevorrichtung vorzugsweise für die Aufnahme mehrerer Substrate ausgelegt, insbesondere zur Aufnahme für mehrere zu beschichtende Waferscheiben. Damit kann die Effizienz der Anlage, ebenfalls erhöht werden.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Beschichtungsanlage vorzugsweise mit mehreren Vakuum- Beschichtungskammern auszuführen. Diese sind mit jeweils einer ersten Öffnung über jeweils eine separat evakuierbare Vakuum-Schleusenkammer mit dem Reinraum verbunden und über jeweils eine zweite Öffnung mit dem vom Reinraum getrennten Grauraumbereich verbunden. Damit können Substrate innerhalb eines Reinraumes von einer zu einer weiteren Vakuum-Beschichtungskammer transportiert werden und ein flexibles Anlagenkonzept realisiert werden.

Die erfindungsgemäße Beschichtungsanlage ist insbesondere für die effiziente Beschichtung von Wafern zur Herstellung optischer, mikroelektronischer und optoelektronischer Bauelemente unter Reinraumanforderungen geeignet. Die Beschichtung zur Fertigung dieser Bauelemente umfasst beispielsweise eine Verkapselung, das Chip-size Packaging, das Wafer-Level Packaging etc. mit glasartigen, glaskeramische und/oder keramischen Schichten, die z.B. als Passivierungsschichten und Diffusionsbarrieren fungieren.

Die erfindungsgemäße reinraumfähige Beschichtungsanlage ist jedoch nicht auf diese Anwendungen beschränkt.

Die erfindungsgemäße Vakuum-Beschichtungsanlage ist auf keinen bestimmten Beschichtungsprozess festgelegt, sie ist sowohl für PVD-Prozesse (Physical vapor deposition) als auch für CVD-Prozesse (Chemical vapor deposition) geeignet.

Dementsprechend umfasst die Vakuum-Beschichtungsanlage vorteilhaft Mittel zum gasförmigen Zuführen eines Schichtausgangsmaterials in die Vakuum-Bechichtungskammer und/oder Mittel zum Überführen eines Schichtausgangsmaterials in die Gasphase.

Vorzugsweise findet zur Beschichtung temperaturempfindlicher Substrate mit glasartigen Schichten, wie sie beispielsweise in der Halbleiterfertigung vorkommen, das Elektronenstrahlverdampfen, thermisches Verdampfen oder gepulstes Plasma Ionenstrahlverdampfen Anwendung.

Beim Aufbringen von relativ dicken und/oder sehr porösen und/oder zur Flitterbildung neigenden Schichtmaterialien und/oder um die Kontamination der Substrate und des Reinraumes noch weiter zu senken, kann die Vakuum-Beschichtungskammer vorzugsweise eine Abschirmungseinrichtung oder Auskleidung aufweisen, welche die Vakuumkammerinnenwände und/oder die in der Kammer angeordneten Anlagenteile vor unerwünschten Ablagerungen des Schichtausgangsmaterials schützt sowie ein Abplatzen von Partikeln bzw. Flitterbildung verhindert.

Typische Schichtdicken für hermetische Verkapselung oder die Mikrostrukturierung von Halbleitern, optischen Mikro-Bauelementen, MEMS, optoelektronischen Bauteilen etc. mit glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Schichten liegen in Bereichen zwischen 0,01 μm bis 100 μm. Demzufolge kommt es zu entsprechend "dicken" und spröden, glasartigen Ablagerungsschichten auf der Abschirmungseinrichtung.

Eine Delamination, sowohl beim Öffnen der Vakuumkammer als auch während des Beschichtungsvorganges selbst, wird dann verhindert, wenn die Abschirmungseinrichtung aus einem Material besteht, welches den annähernd gleichen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie das Schichtmaterial. Damit werden bei Temperaturänderungen Spannungen zwischen der Abschirmungseinrichtung und der abgelagerten Schicht und damit Verunreinigung durch abgelöste Schichtpartikel vermieden. Solche Verunreinigungen würden auf Grund der sehr geringen Strukturgrößen der zu fertigenden Bauteile dazu führen, dass diese unbrauchbar werden.

Vorzugsweise besteht die Abschirmungseinrichtung aus dem selben Material wie die aufzubringende Schicht, insbesondere einem glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Material, da dann sowohl die Abschirmungseinrichtung als auch die Schicht den annähernd gleichen, vorzugsweise den gleichen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Ausdehnung bzw. Schrumpfung der Abschirmungseinrichtung in den Bereichen, auf denen sich glasartige, glaskeramische oder keramische Schichtablagerungen befinden, der Ausdehnung bzw. Schrumpfung der Schicht entspricht, umfasst die Abschirmungseinrichtung eine hochvakuumfeste, temperaturbeständige Polymerfolie.

Die sich während des Beschichtungsvorganges auf der Folie gebildeten glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Schichtablagerungen bestimmen die Schrumpfung bzw. Dehnung der elastischen Folie, die der Schrumpfung bzw. Dehnung der auf dieser befindlichen Schicht folgt, sodass es zu keiner Delamination bei Temperaturveränderungen kommen kann.

Geeignete Folien sind anorganische Folien wie Polymerfolien aus Polyester oder Polyimid, beispielsweise Mylar-Folien oder Kapton-Folien.

Um sowohl die Kammerinnenwände als auch in der Kammer angeordnete Bauteile wie Substrathalter, Shutter etc. zu schützen, ist es von Vorteil, die Abschirmungseinrichtung mehrteilig zu gestalten. So können die Kammerinnenwände beispielsweise durch Abschottungen aus Glaselementen, die Substrathaltevorrichtung durch eine Abdeckung aus Glas mit entsprechenden Aussparungen für das Substrat und andere Bauteile durch angepasste Abdeckungen aus Glas geschützt werden.

Da die Abschirmungseinrichtung eine Verunreinigung der Vakuum-Beschichtungskammer verhindert, kann die Anzahl der möglichen Beschichtungsvorgänge, ohne die Vakuum-Beschichtungskammer zu öffnen, noch gesteigert werden, wenn z.B. der Substratwechsel ebenfalls unter Vakuumbedingungen erfolgt. Es ist ersichtlich, dass damit die Effizienz der Anlage noch erheblich gesteigert wird.

Im Rahmen der Erfindung liegt ferner ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats, insbesondere in einer Vakuumbeschichtungsanlage wie oben beschrieben, mit den Schritten

– Einsetzen zumindest eines Substrats in eine in einer Vakuum-Beschichtungskammer angeordnete Substrathaltevorrichtung,
– Beschichten des zumindest einen Substrats und
– Entnehmen des zumindest einen Substrats aus der Substrathaltevorrichtung, wobei das zumindest eine Substrat beim Einsetzen und Entnehmen eine erste, im wesentlichen horizontale Lage und beim Beschichten eine zweite, von der Horizontalen abweichende Lage aufweist.

Vorteilhaft umfasst der Schritt des Beschichtens das Verdampfen eines Schichtausgangsmaterials mittels einer Verdampfungsquelle, wobei während des Beschichtens die Verbindungslinie zwischen zu beschichtendem Substrat und Verdampfungsquelle und die Normale zur Substratebene im wesentlichen zusammenfallen.

Zur Steigerung der Uniformität der Schicht wird die Substrathaltevorrichtung während des Beschichtens vorzugsweise um eine, insbesondere im wesentlichen vertikale, Drehachse gedreht.

Zur Steigerung der Flexibilität umfasst der Schritt des Einsetzens zumindest eines Substrats das Einsetzen eines ersten Substrats und zumindest eines zweiten Substrats, welches sich in Form und/oder Grösse von dem ersten Substrat unterscheidet, wobei die Substrate vorzugsweise durch Waferscheiben gebildet sind.

Zum automatischen Substratwechsel ohne Belüften und erneutes Evakuieren der Vakuum-Beschichtungskammer, in welcher die Substrathaltevorrichtung angeordnet ist, erfolgt das Einsetzen und/oder das Entnehmen zumindest eines Substrats vorzugsweise automatisch mittels eines in einer Vakuum-Schleusenkammer angeordneten Transportmittels, wobei die Vakuum-Schleusenkammer von der Vakuum-Beschichtungskammer durch eine Vakuumklappe separierbar ist.

Vorteilhaft werden zum Beschichten die bereits oben beschriebenen CVD- und PVD-Beschichtungsverfahren eingesetzt. Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Schichtausgangsmaterial in Form eines Targets zum Abscheiden einer glasartigen, glaskeramischen oder keramischen Schicht aus der Gasphase mittels Elektronenstrahlverdampfer verdampft werden.

Dadurch können beispielsweise Isolationsschichten für mikroelektronische Bauteile unter Verwendung eines geeigneten Glasmaterials durch PVD-Beschichtung, beziehungsweise durch Aufdampfen auf ein Substrat abgeschieden werden. Dies ist unter anderem deshalb besonders vorteilhaft, da nur eine mäßige Temperaturbelastung des Substrats auftritt. Das Abscheiden von Glasschichten durch Elektronenstrahlverdampfen, insbesondere durch Plasma-Ionen unterstütztes Elektronenstrahlverdampfen ermöglicht die Herstellung sehr dünner, homogener Isolationsschichten.

Schichtausgangsmaterialien aus Borosilikat-Glas-Targets, beispielsweise aus SCHOTT Glas Nr. 8329, Nr. G018-189 oder Nr. G018-234, lassen sich mittels Elektronenstrahlverdampfen so verdampfen, dass sich eine Glasschicht oder glasartige Schicht auf der Oberfläche eines Substrats ausbildet, welche der Verdampfungsquelle zugewandt und dem von der Quelle (Target) emittierten Dampf ausgesetzt ist. Diese Eigenschaft wird nicht von allen Glasmaterialien erfüllt. Bei vielen Glasmaterialien bilden sich keine Glasschichten oder glasartigen Schichten, sondern es scheiden sich lediglich nicht glasartige Oxidschichten ab, welche dann im allgemeinen keine guten Verkapselungs-, Passivierungs- und/oder Hochfrequenzeigenschaften mehr aufweisen.

Besonders geeignete Glasmaterialien, welche verdampft und als glasartige oder Glasschichten wieder abgeschieden werden können, sind Gläser, welche ein zumindest binäres Stoffsystem umfassen. Glasschichten, welche durch Verdampfung derartiger Gläser abgeschieden wurden, weisen aufgrund ihrer Defektarmut besonders gute Verkapselungsund Hochfrequenzeigenschaften auf.

Ferner sieht die Erfindung ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats vor, welches folgende Schritte umfasst:

– Verdampfen eines ersten in einer ersten Verdampfungsmaterial-Einheit angeordneten Verdampfungsmaterials in einer Verdampfungseinrichtung, welche in einer Vakuum-Beschichtungskammer angeordnet ist,
– Entnehmen der ersten Verdampfungsmaterial-Einheit aus der Verdampfungseinrichtung,
– Einsetzen zumindest einer zweiten Verdampfungsmaterial-Einheit in die Verdampfungseinrichtung und
– Verdampfen zumindest eines zweiten in der zumindest einen zweiten Verdampfungsmaterial-Einheit angeordneten Verdampfungsmaterials, wobei das Entnehmen und Einsetzen einer Verdampfungsmaterial-Einheit mittels einer in der Vakuum-Beschichtungskammer angeordneten Transporteinrichtung erfolgt.

Das Verfahren umfasst weiterhin vorteilhaft den Schritt des Bereitstellens einer Vielzahl von Verdampfungsmaterial-Einheiten in einer Vorratseinrichtung.

Dadurch bietet dieses Verfahren den zusätzlichen Vorteil eines automatischen Wechsels des Verdampfungsmaterials ohne Belüften der Vakuum-Beschichtungskammer. Erst nach Verbrauch aller Verdampfungsmaterial-Einheiten muss die Vakuum-Beschichtungskammer geöffnet werden.

Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren vorteilhaft die Schritte des Entnehmens einer Verdampfungsmaterial-Einheit aus der Vorratseinrichtung und des Transportierens der Verdampfungsmaterial-Einheit zur Verdampfungseinrichtung, sowie den Schritt des Transportierens einer Verdampfungsmaterial-Einheit von der Verdampfungseinrichtung zur Vorratseinrichtung.

Zur Aufnahme einer Vielzahl von Verdampfungsmaterial-Einheiten ist die Vorratseinrichtung vorzugsweise als Aufnahmegestell mit mehreren Ebenen ausgebildet.

Selbstverständlich liegt es im Rahmen der Erfindung, auf das gleiche Substrat eine erste und eine zweite Schicht durch Verdampfen eines ersten und eines zweiten Verdampfungsmaterials abzuscheiden, wobei zwischen den beiden Beschichtungsschritten die Verdampfungsmaterial-Einheit gewechselt wird.

Gleichermaßen ist die Beschickung von mindestens zwei verschiedenen Targets in mindestens zwei verschiedene Verdampfungseinrichtungen innerhalb einer Beschichtungskammer mit Hilfe der vorliegenden Targettransporteinrichtung möglich, so dass ein gleichzeitiger automatischer Betrieb von mindestens zwei Verdampfungseinrichtungen in einer Beschichtungskammer ermöglicht wird.

Gleichermassen liegt es im Rahmen der Erfindung, mit dem Wechsel der Verdampfungsmaterial-Einheit auch die zu beschichtenden Substrate zu wechseln und somit auf ein erstes Substrat eine erste Schicht durch Verdampfen eines ersten Verdampfungsmaterials abzuscheiden und auf ein zweites Substrat eine zweite Schicht durch Verdampfen eines zweiten Verdampfungsmaterials abzuscheiden.

Darüber hinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, mit dem automatischen Beschicken von mindestens zwei verschiedenen Verdampfungsmaterialien in mindestens zwei verschiedene Verdamfungseinrichtungen durch wechselseitiges Abschatten der Verdampfungseinrichtungen auf effiziente Weise ein Schichtenfolgensystem abzuscheiden.

Das Transportieren der Verdampfungsmaterial-Einheiten erfolgt vorzugsweise mittels eines zumindest in horizontaler und vertikaler Richtung beweglichen Handlers. Dazu umfasst eine Verdampfungsmaterial-Einheit vorteilhaft ein Behältnis, in welchem das Verdampfungsmaterial, beispielsweise ein Target, angeordnet ist.

Die Verdampfungseinrichtung ist vorzugsweise als Elektronenstrahl-Verdampfungseinrichtung ausgebildet und das Behältnis ist vorzugsweise in die Verdampfungseinrichtung einsetzbar, wobei das Behältnis im eingesetzten Zustand zumindest als Teil einer Elektrode der Elektronenstrahl-Verdampfungseinrichtung wirkt.

Wie oben beschrieben sind als Verdampfungsmaterialien besonders bevorzugt Gläser, welche ein zumindest binäres Stoffsystem umfassen, da diese verdampft und als glasartige oder Glasschichten wieder abgeschieden werden können.

Dementsprechend umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Beschichten eines Substrats, ausgeführt insbesondere in einer erfindungsgemäßen Vakuumbeschichtungsanlage, das Aufbringen einer Glasschicht oder glasartigen Schicht mittels eines Aufdampfglases. Als besonders geeignet als Aufdampfglas haben sich Gläser aus zwei Gruppen erwiesen, die folgende Zusammensetzungsbereiche in Gewichtsprozent aufweisen:

Bevorzugte Aufdampfgläser aus diesen Gruppen sind Gläser der Firma Schott mit im wesentlichen der folgenden Zusammensetzung in Gewichtsprozent:

Die genannten bevorzugten Gläser besitzen insbesondere im wesentlichen die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Eigenschaften:

Für das Glas1 wird auch die Bezeichnung 8329 und für das Glas2 die Bezeichnung G018-189 verwendet. Besonders vorteilhaft wird zusätzlich die kondensierte Schicht auf der Substratoberfläche durch Plasma-Ionenbeschuss (PIAD) verdichtet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile.
Es zeigen jeweils schematisch:
1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuum-Beschichtungsanlage während des Einsetzens von Substraten,
2 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuum-Beschichtungsanlage während des Beschichtens,
3 eine Ebene eines Aufnahmegestells für Verdampfungsmaterial-Einheiten, sowie einen Handler zur Entnahme und Ablage,
4 bevorzugte Ausführungsformen erfindungsgemäßer Verdampfungsmaterial-Einheiten,
5 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Substrathaltevorrichtung in einer zum Aufnehmen und Entnehmen von Substraten geeigneten Stellung,
6 die Substrathaltevorrichtung aus 5 in einer zum Beschichten der Substrate geeigneten Stellung,
7a eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Substrathaltevorrichtung in einer zum Aufnehmen und Entnehmen von Substraten geeigneten Stellung,
7b eine nochmals weitere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Substrathaltevorrichtung in einer zum Aufnehmen und Entnehmen von Substraten geeigneten Stellung,
8 eine Aufsicht auf einen Abschnitt einer bevorzugten Ausführungsform eines Substrathandlers mit eingesetztem Substrat,
9 den Abschnitt des Substrathandlers aus 8 ohne eingesetztes Substrat,
10 eine Querschnittsansicht des Substrathandler-Abschnitts aus 8 und 9,
11 eine Ebene eines Aufnahmegestells für Verdampfungsmaterial-Einheiten, sowie einen Handler zur Entnahme und Ablage von Targeteinheiten mit verschiedenen Targetmaterialien in zwei Verdampfungsquellen.
1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vakuum-Beschichtungsanlage 1. Die Anlage 1 umfasst eine Vakuum-Beschichtungskammer 10, in welcher zum Beschichten von Substraten 7 eine Substrathaltevorrichtung 6, sowie ein Elektronenstrahlverdampfer 3 mit Verdampfertiegel 31 angeordnet sind.
Die Substrathaltevorrichtung 6 ist über eine Hohlwellen-Vakuumdrehdurchführung 2 mit einem nicht dargestellten Drehantrieb verbunden, mittels dessen die Substrathaltevorrichtung 6 um eine vertikale Achse gedreht werden kann. Innerhalb der Hohlwellen-Vakuumdrehdurchführung 2 ist eine Vollwelle 21 angeordnet, welche mit einem Mittelteil 65 der Substrathaltevorrichtung 6 verbunden ist. Zur Aufnahme der Substrate sind an Segmenten 63 der Substrathaltevorrichtung 6 Aufnahmestifte 61 vorgesehen. Die Segmente 63 sind beweglich an dem Mittelteil 65 und am Grundkörper 64 der Substrathaltevorrichtung 6 befestigt. Die Vollwelle 21 und damit das Mittelteil 65 ist in vertikaler Richtung beweglich, wodurch die Segmente 63 um einen einstellbaren Winkel gekippt werden können.
Bei dem in 1 dargestellten Beschicken der Substrathaltevorrichtung 6 mit Substraten 7 ist eine Vakuumtür 42 geöffnet, welche die Vakuum-Beschichtungskammer 10 mit einer angrenzenden Probenhandlerkammer 4 verbindet. Zum Transportieren der Substrate 7 ist ein in der Probenhandlerkammer 4 angeordneter Substrathandler 43 vorgesehen, welcher in horizontaler und vertikaler Richtung beweglich ist. Die Substrate werden vorzugsweise aus einer Probenkammer 41 entnommen, welche in 1 nur andeutungsweise dargestellt ist. Die Probenkammer 41 wiederum ist über eine Vakuumklappe mit einem Reinraum verbunden, was in 1 nicht dargestellt ist.
Zum Einsetzen der Substrate 7 fährt ein mit zumindest einem Substrat 7 bestückter Handlerarmabschnitt 44 des Substrathandlers 43, beispielsweise in Form einer Substratgabel, in die Vakuum-Beschichtungskammer 10 und setzt das zumindest eine Substrat 7 in die entsprechenden Aufnahmestifte 61 ein. Beim Einsetzen der Substrate 7 befinden sich die Segmente 63 der Substrathaltevorrichtung 6 in einer horizontalen Stellung.
Zur Flittervermeidung ist neben der speziellen Ausführungsform der Substrathaltevorrichtung 6 eine Kammerinnenauskleidung 11 vorgesehen. In einem durch die Auskleidung 11 geschützten Bereich 5 sind in einem als Regal ausgebildeten Aufnahmegestell 54 eine Vielzahl von Target-Einheiten 50, bestehend aus einem Target 55 und einer Targetwechselunterlage 53, bereitgestellt. Zum Einsetzen einer Target-Einheit 50 in den Verdampfertiegel 31 ist im Bereich 5 ein horizontal und vertikal beweglicher Targethandler 51 angeordnet. Zum einfachen Transport und zum Schutz des Verdampfertiegels 31 vor Glasspratzern umfasst eine Target-Einheit 50 eine Targetwechselunterlage 53, in welcher ein Target 55 angeordnet ist, welches insbesondere ein Mehrkomponenten-Glas oder eine Mehrkomponenten-Glaskeramik umfasst.
2 zeigt die Vakuum-Beschichtungsanlage aus 1 während des Beschichtens der Substrate 7. In diesem Zustand befindet sich der Handlerarm 44 des Substrathandlers 43 in einer Ruheposition innerhalb der Probenhandlerkammer 4 und die Vakuumtür 42 zwischen Probenhandlerkammer 4 und Vakuum-Beschichtungskammer 10 ist geschlossen.
Das Verdampfen von Targetmaterial eines in einer Target-Einheit 50 angeordnetem Target 55 erfolgt mittels eines Elektronenstrahls 8, welcher durch den Elektronenstrahlverdampfer 3 erzeugt wird. Die Targeteinheit 50 ist mittels des Targethandlers 51 in den Verdampfertiegel 31 eingesetzt worden, wobei die Targetwechselunterlage 53 im eingesetzten Zustand als Teil einer Elektrode wirkt. Der Verdampfertiegel 31 ist zur Erhöhung der Uniformität der Schicht vorzugsweise um eine vertikale Achse drehbar.
Die Segmente 63 der Substrathaltevorrichtung 6 sind in 2 durch Herauffahren der Vollwelle 21 und damit des Mittelteils 65 in eine gekippte Stellung gebracht, in welcher vorzugsweise die Normale zur Substratebene der jeweiligen Substrate 7 mit der jeweiligen Verbindungslinie der Substrate 7 und dem Target 55 zusammenfällt. Eine derartige Stellung der Substrate während des Beschichtens ist besonders vorteilhaft für Lift-Off-Verfahren zur Herstellung strukturierter Schichten, bei welchen insbesondere Abschattungseffekte vermieden werden sollen.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Targetaufnahmegestells 54. Dargestellt ist eine Ebene des in den 1 und 2 dargestellten Regals. Diese platzsparende Form ist besonders geeignet für die Entnahme und Ablage der Target-Einheiten 50 mittels einer entsprechenden Aufnahmegabel 52 des Targethandlers 51. Dabei kann die Ausführung des Regals mehrseitig sein und verschiedene geeignete Formen annehmen. Die Aufnahmegabel 52 ist angepasst an die jeweilige Form der Targetwechselunterlage 53, in welcher sich das Target 55 befindet.
Drei Beispiele für mögliche Formen einer Targetwechselunterlage 53 sind in 4 dargestellt. Vorgesehen ist jeweils ein Aufnahmebereich zur Aufnahme des Targets 55, sowie eine Auflagefläche 56 zur Auflage auf der Aufnahmegabel 52 des Targethandlers 51.
5 und 6 zeigen eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Substrathaltevorrichtung 6, welche in diesem Beispiel vier Segmente 63 umfasst. An jedem Segment 63 sind Aufnahmestifte 61 zur Aufnahme von jeweils zwei Substraten 7 vorgesehen. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf diese Anzahl Segmente oder diese Anzahl Substrate pro Segment beschränkt, sondern umfasst auch jede andere geeignete Anzahl.
Die Darstellung der 5 und 6 ist jeweils eine Aufsichtsdarstellung vom Target 55 aus gesehen, wobei sich die Segmente 63 in 5 in der für das Einsetzen und Entnehmen der Substrate vorgesehenen horizontalen Stellung und in 6 in der zum Beschichten vorgesehenen, gekippten Stellung befinden.
7a zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Substrathaltevorrichtung 6, bei welcher die Segmente 63 kreisförmige Aussparungen mit einer ringförmigen Auflagefläche für die Substrate 7 aufweisen. Ferner ist in dieser Ausführungsform eine Aussparung 62 für das Handling mit einer Substratgabel 44 vorgesehen, welche in den 8 bis 10 näher dargestellt ist.
7b zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Substrathaltevorrichtung 6, bei welcher die Segmente 63 wie bei der in 7a dargestellten Ausführungsform kreisförmige Aussparungen mit einer ringförmigen Auflagefläche für die Substrate 7 aufweisen. Zur Aufnahme größerer Substrate weist in dieser Ausführungsform aber jedes Segment 63 jeweils nur eine Auflagefläche für ein Substrat 7 auf. Auch in dieser Ausführungsform ist jeweils eine Aussparung 62 für das Handling mit einer Substratgabel 44 vorgesehen.
8 bis 10 zeigen einen Abschnitt 44 eines Handlerarms des Substrathandlers 43, wobei in 8 eine Aufsicht mit aufgelegtem Substrat 7, in 9 eine Aufsicht ohne Substrat 7 und in 10 eine Querschnittsansicht dargestellt ist.
Der als Substratgabel ausgebildete Abschnitt 44 hat in dieser Ausführungsform eine an die in 7 dargestellte Aussparung 62 angepasste Form und weist außerdem eine Aussparung 45 zum Einführen der in der 5 und b dargestellten Aufnahmestifte 61 auf. Ferner ist eine Auflagefläche 46 zur Auflage des Substrats vorgesehen.
11 zeigt eine Vorrichtung zum Beschicken von zwei Elektronenstrahl-Verdampfungseinheiten 3 und 3', deren Verdampfertiegel 31 und 31' jeweils mit Hilfe des Targethandlers 51 mit zwei unterschiedlichen Targetmaterialien 55 und 57 für das effiziente Aufbringen von Vielschichtsystemen, beispielsweise optischen Schichtsystemen, bestückt sind. Zur Veranschaulichung ist ferner die Linie 71 dargestellt, entlang welcher sich zumindest ein in der Substrathaltevorrichtung 6 angeordnetes, mit einem Vielschichtsystem zu beschichtendes Substrat 7 bewegt.

1: Vakuum-Beschichtungsanlage
10: Vakuum-Beschichtungskammer
11: Kammerinnenauskleidung
2: Hohlwellen- Vakuumdurchführung
3: Elektronenstrahlverdampfer
3': Weiterer Elektronenstrahlverdampfer
31: Verdampfertiegel
31': Weiterer Verdampfertiegel
4: Probenhandlerkammer
41: Probenkammer (angedeutet)
42: Vakuumtür
43: Substrathandler
44: Handlerarmabschnitt bzw. Substratgabel
45: Aussparung für Aufnahmestifte
46: Auflagefläche für Substrate
5: Bereich zur Bereitstellung von Targets
50: Target-Einheit
51: Targethandler
52: Aufnahmegabel für Targetwechselunterlage
53: Targetwechselunterlage
54: Targetaufnahmegestell
55: Target
56: Auflagefläche für Aufnahmegabel
57: Weiteres Target
6: Substrathaltevorrichtung
61: Aufnahmestifte für Substrate
62: Aussparung für Handling mit Substratgabel
63: Segment der Substrathaltevorrichtung
64: Grundkörper der Substrathaltevorrichtung
65: Mittelteil der Substrathaltevorrichtung
7: Substrat
71: Bewegungslinie eines Substrats
8: Elektronenstrahl

Claims

Substrathaltevorrichtung zum Einsatz in einer Vakuumbeschichtungsanlage, welche um zumindest eine Achse drehbar ist, umfssend – zumindest eine Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats, – eine Einrichtung zur Lageänderung der zumindest einen Auflagefläche zwischen – einer ersten, insbesondere horizontalen, Lage zum Aufnehmen und/oder Entnehmen eines Substrats und – einer zweiten Lage, welche zum Beschichten eines Substrats im Lift-Off-Verfahren geeignet ist.
Substrathaltevorrichtung nach Anspruch 1, geeignet zum Einsatz in einer Vakuumbeschichtungsanlage, welche eine zur Substrathaltevorrichtung beabstandete Verdampfungsquelle zum Verdampfen eines Schichtausgangsmaterials aufweist, wobei in der zweiten Lage der zumindest einen Auflagefläche die Normale zur Substratebene und die Verbindungslinie zwischen Substrat und Verdampfungsquelle im wesentlichen zusammenfallen.
Substrathaltevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Ebene der zumindest einen Auflagefläche in der zweiten Lage einen einstellbaren Winkel zur Horizontalen aufweist.
Substrathaltevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend – ein Mittelteil, welches um eine im wesentlichen vertikale Hauptdrehachse drehbar ist, – zumindest zwei gelenkig am Mittelteil befestigte Segmente, welche sich radial vom Mittelteil nach außen erstrecken und um eine zur Hauptdrehachse senkrechte Achse drehbar sind, wobei die Segmente jeweils zumindest eine Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats aufweisen.
Substrathaltevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend einen Drehantrieb zur Rotation der Substrathaltevorrichtung, insbesondere um eine im wesentlichen vertikale Drehachse.
Substrathaltevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Auflagefläche zur Aufnahme einer Waferscheibe ausgebildet ist.
Substrathaltevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend – eine erste Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats und – zumindest eine zweite Auflagefläche zur Aufnahme eines Substrats, welche sich in Grösse und/oder Form von der ersten Auflagefläche unterscheidet.
Verdampfungsmaterial-Einheit, umfassend ein Behältnis, in welchem Verdampfungsmaterial angeordnet ist, wobei die Oberseite des Verdampfungsmaterials zumindest teilweise freiliegt.
Verdampfungsmaterial-Einheit nach Anspruch 8, wobei das Verdampfungsmaterial ein für Elektronenstrahlverdampfen geeignetes Target umfasst.
Verdampfungsmaterial-Einheit nach Anspruch 9, wobei das Target ein Mehrkomponenten-Glas oder eine Mehrkomponenten-Glaskeramik umfasst.
Verdampfungsmaterial-Einheit nach Anspruch 9, wobei das Target ein Borosilikatglas umfasst.
Verdampfungsmaterial-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Behältnis zumindest eine am Rand angeordnete Auflagefläche zur Auflage auf einem Ausleger einer Transporteinrichtung aufweist.
Verdampfungsmaterial-Einheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Behältnis in eine Verdampfungseinrichtung einsetzbar ist.
Verdampfungsmaterial-Einheit nach Anspruch 13, einsetzbar in eine Elektronenstrahl-Verdampfungseinrichtung, wobei das Behältnis im eingesetzten Zustand zumindest als Teil einer Elektrode der Elektronenstrahl-Verdampfungseinrichtung wirkt.
Wechselvorrichtung zum automatischen Wechseln von Verdampfungsmaterialien wenigstens einer in einer Vakuumbeschichtungsanlage angeordneten Verdampfungseinrichtung, umfassend – eine Vorratseinrichtung zum Bereitstellen einer Vielzahl von Verdampfungsmaterial-Einheiten nach einem der Ansprüche 8 bis 14, und – eine Transporteinrichtung zum gesteuerten Transportieren der Verdampfungsmaterial-Einheiten zwischen einer Bereitstellungsposition und einer Verdampfungsposition.
Wechselvorrichtung nach Anspruch 15, wobei die Vorratseinrichtung ein Aufnahmegestell mit mehreren Ebenen zur Aufnahme von Verdampfungsmaterial-Einheiten in Bereitstellungsposition umfasst.
Wechselvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Transporteinrichtung einen in horizontaler und vertikaler Richtung beweglichen Handler umfasst.
Wechselvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Verdampfungsmaterial-Einheit in Verdampfungsposition in mindestens einer Verdampfungseinrichtung eingesetzt ist.
Vakuumbeschichtungsanlage zum Aufbringen zumindest einer Schicht auf zumindest ein Substrat, insbesondere zum Abscheiden glasartiger, glaskeramischer und/oder keramischer Schichten aus der Dampfphase auf Substrate, umfassend zumindest eine Vakuum-Beschichtungskammer, in welcher zumindest eine Substrathaltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder zumindest eine Wechselvorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18 angeordnet sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 19, wobei die Vakuum-Beschichtungskammer zumindest eine erste Öffnung aufweist, welche über eine separat evakuierbare Vakuum-Schleusenkammer mit einem Reinraum verbunden ist, und eine zweite Öffnung, welche die Vakuum-Beschichtungskammer mit einem vom Reinraum getrennten Grauraumbereich verbindet.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 20, wobei in der Vakuum-Schleusenkammer Transportmittel zum Einsetzen und/oder Entnehmen von Substraten in bzw. aus der Substrathaltevorrichtung angeordnet sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 21, wobei die Transportmittel zum Einsetzen und/oder Entnehmen von Substraten einen zumindest in horizontaler und vertikaler Richtung beweglichen Handler umfassen.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 21 oder 22, wobei die Transportmittel zum Einsetzen und/oder Entnehmen von Substraten einen Handler zum gleichzeitigen Transport mehrerer Substrate umfassen.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei die erste Öffnung der Vakuum-Beschichtungskammer zur Trennung der Vakuum-Beschichtungskammer von der Vakuum-Schleusenkammer eine Vakuumklappe aufweist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend mehrere Vakuum-Beschichtungskammern, welche jeweils eine erste Öffnung aufweisen, jede der ersten Öffnungen über jeweils eine separat evakuierbare Vakuum-Schleusenkammer mit einem Reinraum verbunden ist und jeweils eine zweite Öffnung aufweisen, welche die Vakuum-Beschichtungskammern mit einem vom Reinraum getrennten Grauraumbereich verbindet.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, ausgebildet zum CVD-Beschichten zumindest eines Substrats.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 26, umfassend Mittel zum gasförmigen Zuführen eines Schichtausgangsmaterials in die Vakuum-Bechichtungskammer.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, ausgebildet zum PVD-Beschichten zumindest eines Substrats.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 28, umfassend Mittel zum Überführen eines Schichtausgangsmaterials in die Gasphase.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 28 oder 29, umfassend Mittel zum Elektronenstrahlverdampfen, thermischen Verdampfen oder gepulsten Plasma-Ionenstrahlverdampfen.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 30, umfassend Mittel zum Plasma-Ionen unterstützten Aufdampfen einer Schicht auf zumindest ein Substrat.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 30, umfassend zumindest eine erste und eine zweite Elektronenstrahlverdampfungs-Einrichtung.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 32, umfassend Mittel zum abwechselnden Abschatten der ersten und zweien Elektronenstrahlverdampfungs-Einrichtung, insbesondere zum Abscheiden eines Vielschichtsystems.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vakuum-Beschichtungskammer eine Abschirmungseinrichtung zum Schutz der Kammerinnenwände und/oder der in der Kammer befindlichen Anlagenteile vor unerwünschten Schichtablagerungen aufweist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 34, wobei die Abschirmungseinrichtung den gleichen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wie die auf das Substrat aufzubringende Schicht.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 34 oder 35, wobei die Abschirmungseinrichtung ein glasartiges, glaskeramisches und/oder keramisches Material umfasst.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 31 bis 36, wobei das Material der Abschirmungseinrichtung dem Material der aufgebrachten Schicht entspricht.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 34 bis 37, wobei die Abschirmungseinrichtung eine hochvakuumfeste, temperaturbeständige Polymerfolie umfasst.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 38, wobei die Abschirmungseinrichtung eine Polymerfolie aus Polyester oder Polyimid umfasst.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 34 bis 39, wobei die Abschirmungseinrichtung mehrteilig ist.
Verfahren zum Beschichten eines Substrats, insbesondere in einer Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 19 bis 40, umfassend die Schritte – Einsetzen zumindest eines Substrats in eine in einer Vakuum-Beschichtungskammer angeordnete Substrathaltevorrichtung, – Beschichten des zumindest einen Substrats und – Entnehmen des zumindest einen Substrats aus der Substrathaltevorrichtung, wobei das zumindest eine Substrat beim Einsetzen und Entnehmen eine erste, im wesentlichen horizontale Lage und beim Beschichten eine zweite, von der Horizontalen abweichende Lage aufweist.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei der Schritt des Beschichtens das Verdampfen eines Schichtausgangsmaterials mittels zumindest einer Verdampfungsquelle umfasst und in der zweiten, von der Horizontalen abweichenden Lage des zumindest einen Substrats die Normale zur Substratebene und die Verbindungslinie zwischen dem Substrat und der zumindest einen Verdampfungsquelle im wesentlichen zusammenfallen.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Substrathaltevorrichtung während des Beschichtens um eine, insbesondere im wesentlichen vertikale, Drehachse gedreht wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Einsetzens zumindest eines Substrats das Einsetzen zumindest einer Waferscheibe umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Einsetzens zumindest eines Substrats das Einsetzen eines ersten Substrats und zumindest eines zweiten Substrats, welches sich in Form und/oder Grösse von dem ersten Substrat unterscheidet, umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einsetzen und/oder das Entnehmen zumindest eines Substrats automatisch mittels eines in einer Vakuum-Schleusenkammer angeordneten Transportmittels erfolgt, wobei die Vakuum-Schleusenkammer von der Vakuum-Beschichtungskammer durch eine Vakuumklappe separierbar ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Beschichtens des zumindest einen Substrats den Schritt des CVD-Beschichtens umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Beschichtens des zumindest einen Substrats den Schritt des PVD-Beschichtens umfasst.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei der Schritt des Beschichtens des zumindest einen Substrats den Schritt des Elektronenstrahlverdampfens, des thermischen Verdampfens oder des gepulsten Plasma-Ionenstrahlverdampfens umfasst.
Verfahren nach Anspruch 48, wobei der Schritt des Beschichtens des zumindest einen Substrats den Schritt des Plasma-Ionen unterstützten Aufdampfens umfasst.
Verfahren zum Beschichten eines Substrats, insbesondere in einer Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 19 bis 40, umfassend die Schritte – Verdampfen eines ersten in einer ersten Verdampfungsmaterial-Einheit angeordneten Verdampfungsmaterials in zumindest einer Verdampfungseinrichtung, welche in einer Vakuum-Beschichtungskammer angeordnet ist, – Entnehmen der ersten Verdampfungsmaterial-Einheit aus der zumindest einen Verdampfungseinrichtung, – Einsetzen zumindest einer zweiten Verdampfungsmaterial-Einheit in die zumindest eine Verdampfungseinrichtung und – Verdampfen zumindest eines zweiten in der zumindest einen zweiten Verdampfungsmaterial-Einheit angeordneten Verdampfungsmaterials, wobei das Entnehmen und Einsetzen einer Verdampfungsmaterial-Einheit automatisch mittels einer in der Vakuum-Beschichtungskammer angeordneten Transporteinrichtung erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 51, umfassend die Schritte – Verdampfen eines ersten in einer ersten Verdampfungsmaterial-Einheit angeordneten Verdampfungsmaterials in einer ersten in der Vakuum-Beschichtungskammer angeordneten Verdampfungseinrichtung und – Verdampfen eines zweiten in einer zweiten Verdampfungsmaterial-Einheit angeordneten und von dem ersten Verdampfungsmaterial verschiedenen Verdampfungsmaterials in einer zweiten in der Vakuum-Beschichtungskammer angeordneten Verdampfungseinrichtung.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend das Bestücken von zumindest zwei Verdampfungseinrichtungen mit zumindest zwei unterschiedlichen Verdampfungsmaterialien.
Verfahren nach Anspruch 51, ferner umfassend den Schritt des Bereitstellens einer Vielzahl von Verdampfungsmaterial-Einheiten in einer Vorratseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 54, ferner umfassend die Schritte – Entnehmen einer Verdampfungsmaterial-Einheit aus der Vorratseinrichtung und – Transportieren der Verdampfungsmaterial-Einheit zu der zumindest einen Verdampfungseinrichtung.
Verfahren nach Anspruch 54, ferner umfassend den Schritt des Transportierens einer Verdampfungsmaterial-Einheit von der zumindest einen Verdampfungseinrichtung zur Vorratseinrichtung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 54 bis 56, wobei die Vorratseinrichtung ein Aufnahmegestell mit mehreren Ebenen zur Aufnahme von Verdampfungsmaterial-Einheiten umfasst.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte – Beschichten zumindest eines Substrats mit einer ersten Schicht durch Verdampfen des ersten Verdampfungsmaterials und – Beschichten des zumindest einen Substrats mit zumindest einer zweiten Schicht durch Verdampfen des zumindest einen zweiten Verdampfungsmaterials.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte – Beschichten zumindest eines ersten Substrats mit einer Schicht durch Verdampfen des ersten Verdampfungsmaterials und – Beschichten zumindest einen zweiten Substrats mit einer Schicht durch Verdampfen des zumindest einen zweiten Verdampfungsmaterials.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Verdampfungsmaterial-Einheit ein Behältnis, in welchem Verdampfungsmaterial angeordnet ist, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 60, wobei das Behältnis in die zumindest eine Verdampfungseinrichtung einsetzbar ist.
Verfahren nach Anspruch 61, wobei die zumindest eine Verdampfungseinrichtung als Elektronenstrahl-Verdampfungseinrichtung ausgebildet ist und das Behältnis im eingesetzten Zustand zumindest als Teil einer Elektrode der Elektronenstrahl-Verdampfungseinrichtung wirkt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Transporteinrichtung einen in horizontaler und vertikaler Richtung beweglichen Handler umfasst.