DE102011006462B4

DE102011006462B4 - Schleusungsverfahren für eine Vakuumprozessanlage

Info

Publication number: DE102011006462B4
Application number: DE102011006462.1A
Authority: DE
Inventors: Jochen Krause; Markus Gehlert; Peter Botzler
Original assignee: Von Ardenne GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: DE102011006462A1

Abstract

Schleusungsverfahren für Vakuumprozessanlagen, bei dem in mindestens eine Schleusenkammer der Vakuumprozessanlage Luft eingelassen wird, bis innerhalb und außerhalb der Schleusenkammer der Druck gleich groß ist, wobei die in die Schleusenkammer eingelassene Luft einen gegenüber der Umgebungsluft geringeren Wassergehalt aufweist, anschließend die Schleusenkammer zur Atmosphäre geöffnet wird, mindestens ein Substrat entlang eines Transportwegs durch die Öffnung in die Schleusenkammer eingebracht und nachfolgend in eine an die Schleusenkammer anschließende Vakuumkammer übergeben wird, wobei auch nach Erreichen des außerhalb der Schleusenkammer herrschenden Drucks und nach dem Öffnen der Schleusenkammer weiter Luft in die Schleusenkammer eingelassen wird, die einen gegenüber der Umgebungsluft geringeren Wassergehalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Stellen entlang des Transportwegs der Substrate Luft in einer entsprechenden Anzahl von Teilvolumenströmen in die Schleusenkammer eingelassen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleusungsverfahren für Vakuumprozessanlagen zum Ein- oder Ausschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammer einer solchen Vakuumprozessanlage. Das beschriebene Verfahren dient der gegenüber bekannten Verfahren deutlich geringeren Einschleppung von Wasser in die Vakuumprozessanlage, wenn Substrate ein- oder ausgeschleust werden.
In Vakuumprozessanlagen der genannten Art werden Substratbehandlungsprozesse, insbesondere Verfahren zum Auf- oder/und Abtragen einer Oberflächenschicht eines Substrats, insbesondere eines plattenförmigen Substrats, beispielsweise einer Glasscheibe oder dergleichen, durchgeführt, bei dem die Substrate durch eine Substratbehandlungseinrichtung, beispielsweise eine Beschichtungseinrichtung, Trockenätzeinrichtung oder dergleichen behandelt werden.
Derartige Vakuumprozessanlagen sind häufig als sogenannte Durchlaufanlagen ausgeführt, bei denen zwischen zwei Schleusenkammern eine oder mehrere Vakuumkammern hintereinander angeordnet sind, in denen die Substrate behandelt, geheizt, gekühlt oder/und zwischengespeichert werden oder die der Evakuierung oder der Atmosphärentrennung zwischen aufeinanderfolgenden Abschnitten dienen. Die Substrate werden in die eine Schleusenkammer eingeführt, in die oder die erste Vakuumkammer geschleust, mittels einer Transporteinrichtung durch die oder alle hintereinander angeordneten Vakuumkammern transportiert, wobei die eigentliche Substratbehandlung stattfindet, und schließlich durch die zweite Schleusenkammer aus der Vakuumkammer oder Anordnung von Vakuumkammern ausgeschleust.
Um schnellere Taktzeiten beim Schleusen von Substraten in Vakuumkammern einer Vakuumprozessanlage hinein oder aus Vakuumkammern heraus zu realisieren soll verhindert werden, dass sich Wasser an die Innenflächen der Vakuumkammer oder deren Einbauten anlagert. Dies geschieht zum größten Teil dadurch, dass man die Belüftung der Schleusenkammern mit getrockneter Luft, d.h. mit Luft, die gegenüber der Außenluft einen deutlich geringeren Feuchtigkeitsgehalt aufweist, vornimmt. Wird in der Schleusenkammer Atmosphärendruck erreicht, so wird bei bekannten Verfahren die Belüftung mit Trockenluft beendet und die Schleusenkammer wird geöffnet. Je nachdem, ob es sich um eine Schleusenkammer am Anfang oder am Ende der Vakuumprozessanlage handelt, werden anschließend Substrate ein- oder ausgeschleust.
Trotz der Verwendung von Trockenluft zur Belüftung der Schleusenkammer wird bei diesen Schleusungsvorgängen durch die Öffnung zur Umgebung wasserbelastete Umgebungsluft in die Vakuumprozessanlage eingeschleppt. Weiterhin führt die bekannte Bildung von Wasserdampfnebel beim Evakuieren zu Problemen beim Transport in die nachfolgende Vakuumkammer, sofern dieser Transportvorgang aufgrund der schnellen Taktzeit bei Drücken über 20 mbar erfolgen muss.
Aus US 2004/0194268 A1 ist ein Schleusungsverfahren für diskontinuierliche Wafer-Behandlungsanlagen bekannt, bei denen Wafer zwischen einem atmosphärischen Transfermodul und einem Vakuum-Transfermodul durch eine Schleusenkammer bewegt werden, in die Stickstoff oder ein anderes inertes, ungiftiges Gas bis zum Atmosphärendruck oder leicht darüber hinaus durch einen einzelnen Gaseinlass eingeleitet wird, um das Eindringen von Luft zu verhindern.
Aus US 5 455 082 A ist ein Schleusungsverfahren für kontinuierliche Wafer-Behandlungsanlagen bekannt, bei denen zusätzlich zu einem einzelnen Gaseinlass in die Schleusenkammer atmosphärenseitig vor der Schleusenkammer ein durch ein Schieberventil von der Schleusenkammer abtrennbares Spülmodul angeordnet ist, in dem ein mehrstufiger Gasvorhang angeordnet ist, um das Eindringen von Luft in die Schleusenkammer zu verhindern.
Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Schleusungsverfahren für Vakuumprozessanlagen, bei dem weniger Wasser als bisher in die Vakuumkammern eingeschleppt wird und ein gleichmäßiger Einlass von trockener Luft gewährleistet ist. Hierfür wird im Anspruch 1 ein Schleusungsverfahren angegeben, das diese Aufgabe löst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Vorgeschlagen wird ein Schleusungsverfahren für Vakuumprozessanlagen, bei dem in mindestens eine Schleusenkammer der Vakuumprozessanlage bis zum Erreichen des Atmosphärendrucks, d.h. bis innerhalb und außerhalb der Schleusenkammer der Druck gleich groß ist, Luft eingelassen wird, wobei die in die Schleusenkammer eingelassene Luft einen gegenüber der Umgebungsluft geringeren Wassergehalt aufweist, anschließend die Schleusenkammer zur Atmosphäre geöffnet wird, mindestens ein Substrat entlang eines Transportwegs durch die Öffnung in die Schleusenkammer eingebracht und nachfolgend in eine an die Schleusenkammer anschließende Vakuumkammer übergeben wird, und wobei auch nach Erreichen des außerhalb der Schleusenkammer herrschenden Drucks und nach dem Öffnen der Schleusenkammer weiter Luft in die Schleusenkammer eingelassen wird, die einen gegenüber der Umgebungsluft geringeren Wassergehalt aufweist, wobei an mindestens zwei Stellen entlang des Transportwegs der Substrate Luft in einer entsprechenden Anzahl von Teilvolumenströmen in die Schleusenkammer eingelassen wird. Dadurch wird ein gleichmäßiger Einlass von Trockenluft in die Schleusenkammer erzielt, wodurch eine besonders homogene Verteilung der Trockenluft erreicht werden kann, um die Substrate gleichmäßig der Trockenluft auszusetzen.
Dabei kann die Trockenluft vorteilhaft so eingelassen werden, dass die Teilvolumenströme in der Transportrichtung der Substrate abnehmen. Dadurch ist der Spülüberdruck in der Nähe der Schleusenöffnung am größten, wo das Eindringen von Umgebungsluft verhindert werden soll, und in der Nähe des Übergangs zur anschließenden Vakuumkammer am geringsten, wo das Eindringen von Trockenluft in den Prozessbereich verhindert werden soll.
Die Belüftung der Schleusenkammer erfolgt mit Trockenluft, d.h. mit Luft, die einen gegenüber der Umgebungsluft geringeren Wassergehalt aufweist. Die Trockenluft kann zu diesem Zweck beispielsweise in einem Vorratsbehälter bereitgestellt werden oder bedarfsweise simultan erzeugt werden.
Der Transportweg der Substrate ist der Weg, auf dem die Substrate in der Transportrichtung zunächst in die Schleusenkammer und von dort aus in die anschließende Vakuumkammer bewegt werden, wo eine Prozessatmosphäre bei einem deutlich unterhalb des außerhalb der Vakuumprozessanlage herrschenden Drucks liegenden Druck herrscht.
Die mit Trockenluft stattfindende Belüftung der Schleusenkammer wird nach Erreichen des außerhalb der Vakuumprozesskammer herrschenden Atmosphärendrucks, welcher notwendig ist um die Vakuumkammer für Schleusungsprozesse zu öffnen, fortgesetzt. Dadurch entsteht in der Schleusenkammer ein geringer Spülüberdruck, der dafür sorgt, dass keine wasserbelastete Umgebungsluft in die Kammer gelangt. Stattdessen wird ein Teil der Trockenluft aus der Schleusenkammer ins Freie gedrückt.
Der Spülüberdruck hilft außerdem, die einzuschleusenden Substrate zusätzlich trocken zu befächern, d.h. eventuell daran haftende Feuchtigkeit zu trocknen und durch die Schleusenöffnung aus der Schleusenkammer zu entfernen. Der Wasserdampfpartialdruck in der Kammer ist aufgrund der permanent eingeblasenen Trockenluft konstant und geringer als in der Umgebungsluft und verhilft so zu kürzeren und stabileren Evakuierungs- und Schleusenzeiten.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Volumenstrom der eingelassenen Luft nach dem Erreichen des Atmosphärendrucks reduziert wird. Die Belüftung der Schleusenkammer kann so relativ schnell erfolgen, so dass die Schleusenkammer bereits nach kurzer Zeit geöffnet werden kann. Anschließend ist jedoch ein zu hoher Druck in der Schleusenkammer unerwünscht, weil dadurch die Gefahr entsteht, dass mehr Luft in die anschließende Vakuumkammer eindringt. Dies wird dadurch vermindert, dass der Spülüberdruck in der Schleusenkammer durch einen verringerten Volumenstrom eingelassener Trockenluft gering gehalten wird. Dieser geringe Spülüberdruck sorgt dafür, dass nur sehr wenig, jedenfalls aber keine stärker wasserbelastete Umgebungsluft in die Kammer gelangt
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass mindestens ab dem Zeitpunkt des Erreichens des Atmosphärendrucks in der Schleusenkammer gleichzeitig Luft aus der Schleusenkammer ausgelassen wird. Es kann hierdurch ein relativ großer Volumenstrom von Trockenluft eingelassen werden, der Feuchtigkeit von den zu schleusenden Substraten aufnehmen kann, ohne einen höheren Spülüberdruck zu erzeugen, als notwendig ist, um das Eindringen von Umgebungsluft in die Schleusenkammer zu verhindern.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass an mindestens zwei Stellen entlang des Transportwegs der Substrate Luft in einer entsprechenden Anzahl von Teilvolumenströmen ausgelassen wird. Auch hierdurch kann das Druckprofil innerhalb der Schleusenkammer so eingestellt werden, dass sich entlang des Transportwegs der Substrate ein gewünschtes Druckgefälle einstellt, wie oben bereits bezüglich mehrerer Teilvolumenströme der eingelassenen Trockenluft erläutert. Analog können hierbei die Teilvolumenströme der ausgelassenen Trockenluft in der Transportrichtung der Substrate abnehmen.
Schließlich kann vorgesehen sein, dass die Summe aller Teilvolumenströme der eingelassenen Luft größer ist als die Summe aller Teilvolumenströme der ausgelassenen Luft, so dass in der Schleusenkammer ein geringer Spülüberdruck entsteht. Einerseits ist es nicht nötig das gesamte eingelassene Volumen auszulassen, weil durch die Schleusenöffnung ohnehin Trockenluft durch die Schleusenöffnung entweicht, andererseits soll ein gewisser Spülüberdruck aufrechterhalten werden.

Claims

Schleusungsverfahren für Vakuumprozessanlagen, bei dem in mindestens eine Schleusenkammer der Vakuumprozessanlage Luft eingelassen wird, bis innerhalb und außerhalb der Schleusenkammer der Druck gleich groß ist, wobei die in die Schleusenkammer eingelassene Luft einen gegenüber der Umgebungsluft geringeren Wassergehalt aufweist, anschließend die Schleusenkammer zur Atmosphäre geöffnet wird, mindestens ein Substrat entlang eines Transportwegs durch die Öffnung in die Schleusenkammer eingebracht und nachfolgend in eine an die Schleusenkammer anschließende Vakuumkammer übergeben wird, wobei auch nach Erreichen des außerhalb der Schleusenkammer herrschenden Drucks und nach dem Öffnen der Schleusenkammer weiter Luft in die Schleusenkammer eingelassen wird, die einen gegenüber der Umgebungsluft geringeren Wassergehalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Stellen entlang des Transportwegs der Substrate Luft in einer entsprechenden Anzahl von Teilvolumenströmen in die Schleusenkammer eingelassen wird.
Schleusungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom der eingelassenen Luft nach dem Erreichen des Atmosphärendrucks reduziert wird.
Schleusungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilvolumenströme in der Transportrichtung der Substrate abnehmen.
Schleusungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ab dem Zeitpunkt des Erreichens des Atmosphärendrucks in der Schleusenkammer gleichzeitig Luft aus der Schleusenkammer ausgelassen wird.
Schleusungsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens zwei Stellen entlang des Transportwegs der Substrate Luft in einer entsprechenden Anzahl von Teilvolumenströmen ausgelassen wird.
Schleusungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilvolumenströme in der Transportrichtung der Substrate abnehmen.
Schleusungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe aller Teilvolumenströme der eingelassenen Luft größer ist als die Summe aller Teilvolumenströme der ausgelassenen Luft, so dass in der Schleusenkammer ein geringer Spülüberdruck entsteht.