DE102013204591B4

DE102013204591B4 - Vacuum substrate processing system

Info

Publication number: DE102013204591B4
Application number: DE102013204591.3A
Authority: DE
Inventors: Michael Hentschel
Original assignee: Von Ardenne GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2018-03-01
Anticipated expiration: 2033-03-16
Also published as: DE102013204591A1

Abstract

Vakuum-Substratbehandlungsanlage, umfassend mindestens zwei hintereinander angeordnete evakuierbare Kammern (2, 3), die durch eine zwischen den mindestens zwei Kammern (2, 3) angeordnete Trennwand (6) gegeneinander abgegrenzt sind, wobei die Trennwand (6) eine Substratschleuse mit einem Schleusenventil (4) zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Substratschleuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (6) weiterhin ein Überdruckventil (1) zum Ausgleich einer vorgebbaren Druckdifferenz zwischen den mindestens zwei Kammern (2, 3) aufweist.Vacuum substrate treatment system, comprising at least two successively arranged evacuatable chambers (2, 3), which are delimited by a between the at least two chambers (2, 3) arranged partition wall (6) against each other, wherein the partition wall (6) a substrate sluice with a lock valve (4) for selectively opening or closing the substrate sluice, characterized in that the partition (6) further comprises a pressure relief valve (1) for compensating a predetermined pressure difference between the at least two chambers (2, 3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuum-Substratbehandlungsanlage gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a vacuum substrate treatment system according to the preamble of patent claim 1.

Vakuum-Substratbehandlungsanlagen, bei denen die zu beschichtenden Substrate kontinuierlich durch mehrere hintereinander angeordnete Kammern oder Kammerbereiche hindurchgeführt werden, sind bekannt und werden vielfältig zum Ätzen, Beschichten usw. eingesetzt. Vacuum substrate treatment plants in which the substrates to be coated are passed continuously through a plurality of chambers or chamber regions arranged one behind the other are known and are widely used for etching, coating, etc.

Dabei ist mit einer „Kammer“ ein nach außen abgeschlossener Behälter gemeint, mit einem „Kammerbereich“ hingegen ein Teil eines solchen Behälters, der durch geeignete Mittel wie Trennwände oder dergleichen von anderen Kammerbereichen, d.h. von anderen Teilen des Behälters, abgetrennt oder abtrennbar ist. Zur sprachlichen Vereinfachung werden nachfolgend „Kammerbereiche“ ebenfalls unter den Begriff „Kammer subsumiert, weil es für die Erfindung ohne Belang ist, ob die beschriebenen Maßnahmen und Merkmale auf mehrere Behälter oder auf mehrere Teile ein und desselben Behälters angewendet werden. In this case, a "chamber" means an outwardly closed container, while a "chamber area" means a part of such a container, which may be separated from other chamber areas by suitable means, such as partitions or the like. from other parts of the container, separated or separable. For the purpose of linguistic simplification, "chamber areas" are also subsumed under the term "chamber" because it is irrelevant to the invention whether the measures and features described are applied to several containers or to several parts of one and the same container.

Um zu verhindern, dass sich die in den verschiedenen Kammern durchgeführten Prozesse gegenseitig stören, und um eine möglichst gute Atmosphärentrennung zwischen aneinander grenzenden Kammern zu erreichen, oder zur Trennung zweier Vakuumbereiche mit geringem Druckunterschied sind diese üblicherweise vakuumdicht voneinander abtrennbar, wobei zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Kammern eine Trennwand mit einer Substratschleuse angeordnet ist, um die zu behandelnden Substrate bedarfsweise durch die Anordnung von Kammern hindurchbewegen zu können und bedarfsweise die beschriebene vakuumdichte Abtrennung zwischen den einzelnen Kammern zu erzielen. Durch die Substratschleusen, die durch beispielsweise schlitzförmige Öffnungen in den Trennwänden zwischen zwei aneinandergrenzenden Kammern gebildet sein können, ist es einerseits möglich, die beispielsweise bandförmigen Substrate wie Folien oder dergleichen oder beispielsweise plattenförmigen Substrate wie Glasscheiben oder dergleichen durch geeignete Transporteinrichtungen, beispielsweise Anordnungen von Transportwalzen, wahlweise durch die Anordnung mehrerer Kammern zu bewegen oder zu vermeiden, dass ein unerwünschter Austausch von Atmosphäre, d.h. den in den jeweiligen Kammern vorhandenen Gasen, zwischen benachbarten Kammern stattfindet. In order to prevent the processes carried out in the various chambers from interfering with one another, and to achieve the best possible separation of the atmospheres between adjacent chambers, or to separate two vacuum regions of low pressure difference, they are usually vacuum-tightly separable from each other, with two successive chambers a partition wall is arranged with a substrate lock in order to be able to move the substrates to be treated as required through the arrangement of chambers and, if necessary, to achieve the described vacuum-tight separation between the individual chambers. By the substrate locks, which may be formed by, for example, slot-shaped openings in the partitions between two adjoining chambers, it is possible, for example, the strip-like substrates such as films or the like or, for example, plate-shaped substrates such as glass or the like by suitable transport devices, such as arrangements of transport rollers, Optionally, by arranging multiple chambers to move or avoid an undesirable exchange of atmosphere, ie the gases present in the respective chambers, takes place between adjacent chambers.

Zwischen aufeinanderfolgenden Kammern können zusätzliche Schleusenventile angeordnet sein, die eine vakuumdichte Abtrennung aufeinanderfolgender Kammern ermöglichen. Derartige Schleusenventile in der Ausführung als Schieberventile werden beispielsweise in EP 1 582 832 A1 beschrieben. Die Erfindung ist hingegen nicht auf Schieberventile beschränkt, sondern kann vorteilhaft auch auf andere Schleusenventiltypen wie Schleusenventile mit schwenkbaren zylindrischen Dichtkörpern angewendet werden. Between successive chambers additional lock valves can be arranged, which allow a vacuum-tight separation of successive chambers. Such sluice valves in the embodiment as slide valves, for example, in EP 1 582 832 A1 described. The invention, however, is not limited to slide valves, but can be advantageously applied to other lock valve types such as lock valves with pivoting cylindrical sealing bodies.

Bei der Verwendung derartiger Schleusenventile unter Vakuumbedingungen, insbesondere in den Fällen, in denen eine Druckdifferenz zwischen den beiden durch das Schleusenventil separierten Bereichen, z.B. aufeinanderfolgenden Kammern, auftreten kann, ist zu beachten, dass diese Schleusenventile oftmals nur einseitig, d.h. nur dann, wenn der höhere Druck stets auf derselben Seite des Schleusenventils auftritt, druckstabil arbeiten. When using such sluice valves under vacuum conditions, in particular in the cases where a pressure difference between the two areas separated by the sluice valve, e.g. It should be noted that these lock valves are often only one-sided, i. only when the higher pressure always occurs on the same side of the lock valve, work pressure stable.

Durch eine elektrische Verriegelung des Schleusenventils kann versucht werden, eine Beschädigung des Schleusenventils aufgrund unerwünschter Druckdifferenzen in aufeinanderfolgenden Kammern zu verhindern. Versagt jedoch diese Verriegelung wegen eines hardware- oder softwareseitigen Fehlers, so kann dies zur Zerstörung des Schleusenventils führen. Die Folge ist, dass die verwendeten Schleusenventile ersetzt werden müssen. Der Austausch eines zerstörten Schleusenventils ist aber mit hohen Kosten und Produktionsausfall verbunden. Electrical locking of the gate valve may attempt to prevent damage to the gate valve due to undesirable pressure differences in successive chambers. However, fails this lock because of a hardware or software-side error, this can lead to the destruction of the lock valve. The consequence is that the used lock valves must be replaced. The replacement of a destroyed lock valve is associated with high costs and production loss.

In DE 37 31 444 A1 wurde eine Vorrichtung zum Beschichten von Substraten in einer eine Kathodenanordnung aufweisenden Vakuumkammer, der evakuierbare Isolierkammern vor- und nachgeschaltet sind, wobei die einzelnen Kammern durch Schleusen voneinander trennbar sind und mit einer in die Beschichtungskammer einmündenden Leitung zum Einspeisen eines oder mehrerer Prozessgase und mit auf Schienen und/oder Rollen gehalten und geführten, durch die einzelnen Kammern hindurchbewegbaren Transportgestellen zur Aufnahme der zu beschichtenden Substrate vorgeschlagen, eine oder mehrere Bypassleitungen vorzusehen, die jeweils die Beschichtungskammer mit der ihr vor- oder nachgeschalteten Isolierkammer verbinden, wobei in jede Bypassleitung ein Absperrorgan oder Ventil eingeschaltet ist, über das ein Druckausgleich zwischen den Kammern steuerbar ist. Bypassleitungen zwischen aufeinanderfolgenden Vakuumkammern stellen jedoch stets ein Leckagerisiko dar, das zu unerwünschten, enorm kostspieligen Stillstandszeiten der Vorrichtung führen kann. In DE 37 31 444 A1 has been a device for coating substrates in a cathode chamber having a vacuum chamber, the evacuated insulating chambers upstream and downstream, the individual chambers are separated by locks and with a line leading into the coating chamber for feeding one or more process gases and on rails and / or rollers held and guided by the individual chambers hindurchbewegbaren transport racks for receiving the substrates to be coated, to provide one or more bypass lines, each connecting the coating chamber with her upstream or downstream isolation chamber, wherein in each bypass line a shut-off valve or is switched on, via which a pressure equalization between the chambers is controllable. Bypass lines between successive vacuum chambers, however, always represent a risk of leakage, which can lead to undesirable, enormously costly downtime of the device.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vakuum-Substratbehandlungsanlage so zu verbessern, dass unerwünschte Druckdifferenzen zwischen aufeinanderfolgenden Kammern nicht zur Zerstörung des zwischen diesen Kammern angeordneten Schleusenventils führen, wobei gleichzeitig ungewollter Gasaustausch und Druckausgleich zwischen den Kammern und der Atmosphäre verhindert werden. An object of the present invention is therefore to improve a vacuum substrate treatment system so that undesirable pressure differences between successive chambers do not lead to the destruction of the arranged between these chambers lock valve, at the same time unwanted gas exchange and pressure equalization be prevented between the chambers and the atmosphere.

Diese Aufgabe wird auf besonders einfache und kostengünstige Weise gelöst durch eine Vakuum-Substratbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This object is achieved in a particularly simple and cost-effective manner by a vacuum substrate treatment system with the features of claim 1. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims.

In einer Vakuum-Substratbehandlungsanlage, die mindestens zwei hintereinander angeordnete evakuierbare Kammern umfasst, die durch eine zwischen den mindestens zwei Kammern angeordnete Trennwand gegeneinander abgegrenzt sind, wobei die Trennwand eine Substratschleuse mit einem Schleusenventil zum wahlweisen Öffnen oder Schließen der Substratschleuse aufweist, wird vorgeschlagen, dass die Trennwand weiterhin ein Überdruckventil zum Ausgleich einer vorgebbaren Druckdifferenz zwischen den mindestens zwei Kammern aufweist. In a vacuum substrate treatment plant, which comprises at least two evacuatable chambers arranged one behind the other, which are delimited by a partition wall arranged between the at least two chambers, wherein the partition wall has a sluice gate with a sluice valve for selectively opening or closing the substrate sluice, it is proposed that the partition further comprises a pressure relief valve to compensate for a predetermined pressure difference between the at least two chambers.

„Dass die Trennwand ein Überdruckventil aufweist“ soll dabei bedeuten, dass an der Trennwand zusätzlich zu der durch das Schleusenventil vakuumdicht verschließbaren Substratschleuse ein Überdruckventil so angebracht ist oder ein Überdruckventil so in die Trennwand integriert ist, dass ein Druckausgleich zwischen den aneinandergrenzenden Kammern bei geschlossenem Schleusenventil dadurch bewerkstelligt werden kann, dass das Überdruckventil bei Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz zwischen den aneinandergrenzenden Kammern eine Gasströmung von der Kammer mit höherem Druck in die Kammer mit geringerem Druck ermöglicht. "That the partition wall has a pressure relief valve" is intended to mean that a pressure relief valve is mounted on the partition wall in addition to the vacuum sealable by the lock valve sluice valve or a pressure relief valve is integrated into the partition, that a pressure equalization between the adjacent chambers with closed lock valve can be accomplished in that the pressure relief valve when a certain pressure difference between the adjacent chambers exceeds a gas flow from the chamber of higher pressure in the chamber allows lower pressure.

Die Formulierung „vorgebbare Druckdifferenz“ bezieht sich dabei auf einen Schwellwert der Druckdifferenz, bei dem das Überdruckventil automatisch anspricht oder bei dessen Messung oder sonstigen Erkennung das Überdruckventil in den Zustand „auf“ oder „zu“ geschaltet wird. The term "specifiable pressure difference" refers to a threshold value of the pressure difference at which the pressure relief valve automatically responds or when the measurement or other detection of the pressure relief valve is switched to the "open" or "closed".

In einer ersten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Überdruckventil ein automatisches Überdruckventil ist, das bei einer vorgebbaren ersten Druckdifferenz zwischen den mindestens zwei Kammern öffnet und bei einer vorgebbaren zweiten Druckdifferenz zwischen den mindestens zwei Kammern schließt. Darin eingeschlossen sind Überdruckventile, bei denen die erste Druckdifferenz oder/und die zweite Druckdifferenz festgelegt sind, wobei die Vorgabe des oder der Druckdifferenz durch Auswahl eines Überdruckventils mit geeigneten Kennwerten erfolgt, aber auch Überdruckventile, bei denen die erste Druckdifferenz oder/und die zweite Druckdifferenz bedarfsweise verstellbar sind, sei es am Überdruckventil selbst oder durch Anlegen entsprechender Steuersignale. In a first embodiment it can be provided that the overpressure valve is an automatic overpressure valve which opens at a predeterminable first pressure difference between the at least two chambers and closes at a prescribable second pressure difference between the at least two chambers. This includes overpressure valves in which the first pressure difference and / or the second pressure difference are fixed, wherein the specification of the or the pressure difference by selecting a pressure relief valve with suitable characteristics, but also overpressure valves, in which the first pressure difference and / or the second pressure difference If necessary, are adjustable, be it on the pressure relief valve itself or by applying appropriate control signals.

In einer zweiten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Überdruckventil bidirektional wirkt. „Bidirektional“ bedeutet dabei, dass das Überdruckventil einen Druckausgleich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kammern unterschiedlichen Drucks unabhängig davon herbeiführen kann, auf welcher Seite des Überdruckventils, d.h. in welcher der beiden aufeinanderfolgenden Kammern der höhere und in welcher der beiden aufeinanderfolgenden Kammern der geringere Druck herrscht. In a second embodiment it can be provided that the pressure relief valve acts bidirectionally. "Bidirectional" means that the pressure relief valve can bring about a pressure equalization between two consecutive chambers of different pressure, irrespective of which side of the pressure relief valve, i. in which of the two consecutive chambers the higher and in which of the two consecutive chambers the lower pressure prevails.

In einer dritten Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass das Überdruckventil elektrisch ansteuerbar ist und mit einer Steuereinrichtung der Vakuum-Substratbehandlungsanlage in Wirkverbindung steht. Dadurch wird es möglich, die Schwellwerte für die erste Druckdifferenz oder/und für die zweite Druckdifferenz, d.h. die Schwellwerte für Schaltvorgänge des Überdruckventils, dynamisch an die in der Vakuum-Substratbehandlungsanlage stattfindenden Prozesse anzupassen. Außerdem wird es dadurch aber auch möglich, Schaltvorgänge des Überdruckventils unabhängig von aktuellen Druckdifferenzen zwischen den aufeinanderfolgenden Kammern auszulösen. In a third embodiment, it can be provided that the overpressure valve can be electrically controlled and is in operative connection with a control device of the vacuum substrate treatment system. This makes it possible to set the threshold values for the first pressure difference or / and for the second pressure difference, i. to adjust the threshold values for switching operations of the pressure relief valve, dynamically to the processes taking place in the vacuum substrate treatment plant. In addition, it also makes it possible to trigger switching operations of the pressure relief valve regardless of actual pressure differences between the successive chambers.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and an accompanying drawing. The only one shows

1 einen Längsschnitt durch die Vakuum-Substratbehandlungsanlage im Bereich einer Trennwand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Kammern. 1 a longitudinal section through the vacuum substrate treatment plant in the region of a partition wall between two successive chambers.

Die Figur zeigt zwei in einer Vakuum-Substratbehandlungsanlage aufeinanderfolgende Kammern, beispielsweise eine Prozesskammer 2 und eine Pufferkammer 3, die durch eine Trennwand 6 voneinander getrennt sind. In der Trennwand 6 ist im Bereich der Substrattransportebene 5 eine Substratschleuse in Form einer Öffnung der Trennwand 6 angeordnet, die durch ein Schleusenventil 4 wahlweise freigegeben oder verschlossen werden kann. The figure shows two consecutive chambers in a vacuum substrate treatment plant, for example a process chamber 2 and a buffer chamber 3 passing through a partition 6 are separated from each other. In the partition 6 is in the area of the substrate transport plane 5 a substrate sluice in the form of an opening of the partition wall 6 arranged by a lock valve 4 can be either released or closed.

Zwischen den durch das Schleusenventil 4 vakuumdicht trennbaren Kammern 2 und 3 ist an der Trennwand 6 ein mechanisches Überdruckventil 1 angeordnet. Between through the lock valve 4 vacuum-tight separable chambers 2 and 3 is on the partition 6 a mechanical pressure relief valve 1 arranged.

Wenn zwischen der Prozesskammer 2 und der Pufferkammer 3 eine Druckdifferenz auftritt, die oberhalb eines vorgebbaren Schwellwertes liegt, öffnet sich das Überdruckventil 1, so dass eine Gasströmung von der Kammer mit höherem Druck in die Kammer mit geringerem Druck erfolgt. If between the process chamber 2 and the buffer chamber 3 a pressure difference occurs, which is above a predefinable threshold value, the pressure relief valve opens 1 such that gas flow from the higher pressure chamber into the lower pressure chamber occurs.

Der Schwellwert der Druckdifferenz zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Kammern 2, 3, bei dem das Überdruckventil 1 anspricht, kann beispielsweise auf einen Wert von 20–30 mbar eingestellt sein. Sollte die Druckdifferenz diesen Wert übersteigen, so öffnet sich das Überdruckventil 1. The threshold value of the pressure difference between the two consecutive chambers 2 . 3 in which the pressure relief valve 1 can be set, for example, to a value of 20-30 mbar. If the pressure difference exceeds this value, the pressure relief valve opens 1 ,

Diese Situation kann beispielsweise dann entstehen, wenn die Prozesskammer 2 beispielsweise zu Wartungszwecken belüftet wird und die Pufferkammer 3 weiter unter Vakuum steht. This situation can arise, for example, when the process chamber 2 is ventilated for maintenance purposes, for example, and the buffer chamber 3 continues to be under vacuum.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Überdruckventil Pressure relief valve
2 2: erste Kammer first chamber
3 3: zweite Kammer second chamber
4 4: Schleusenventil lock valve
5 5: Substrattransportebene Substrate transport plane
6 6: Trennwand partition wall

Claims

Vacuum substrate treatment plant comprising at least two evacuatable chambers ( 2 . 3 ) passing through one between the at least two chambers ( 2 . 3 ) arranged partition ( 6 ) are delimited against each other, wherein the partition ( 6 ) a substrate lock with a lock valve ( 4 ) for selectively opening or closing the substrate sluice, characterized in that the partition wall ( 6 ), a pressure relief valve ( 1 ) to compensate for a predeterminable pressure difference between the at least two chambers ( 2 . 3 ) having.

Vacuum substrate treatment system according to claim 1, characterized in that the pressure relief valve ( 1 ) is an automatic pressure relief valve which, with a predeterminable first pressure difference between the at least two chambers ( 2 . 3 ) opens and at a predeterminable second pressure difference between the at least two chambers ( 2 . 3 ) closes.

Vacuum substrate treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure relief valve ( 1 ) acts bidirectionally.

Vacuum substrate treatment system according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure relief valve ( 1 ) is electrically actuated and is in operative connection with a control device of the vacuum substrate treatment system.