DE102013205709B4 - Schleusenverfahren und Vakuumsubstratbehandlungsanlage - Google Patents

Abstract

Schleusenverfahren für Vakuumsubstratbehandlungsanlagen mit mindestens einer Prozesskammer, mindestens einer gegenüber der Umgebung und gegenüber der Prozesskammer durch je ein Schleusenventil (14) vakuumdicht verschließbaren Schleusenkammer (1, 2), die durch mindestens zwei quer zu einer Substrattransportrichtung (15) angeordnete, mit mindestens je einem vakuumdicht schließenden Schleusenventil (14) versehene Trennwände (5) in Kammersegmente (6) geteilt ist, sowie einer Substrattransporteinrichtung (3) zum Transport von Substraten (7, 7v, 7n) in Substrattransportrichtung (15), umfassend • Bewegen mindestens eines Substrates (7, 7v, 7n) auf die Schleusenkammer (1, 2) zu, Öffnen des ersten Schleusenventils (14) der Schleusenkammer (1, 2), sobald sich die Vorderkante des Substrats (7, 7v, 7n) annähert, • Bewegen des Substrats (7, 7v, 7n) durch das geöffnete erste Schleusenventil (14) in die Schleusenkammer (1, 2) hinein, wobei jedes folgende Schleusenventil (14) geöffnet wird, sobald sich die Vorderkante des Substrats (7, 7v, 7n) annähert, • Schließen des ersten Schleusenventils (14) der Schleusenkammer (1, 2), sobald die Hinterkante des Substrats (7, 7v, 7n) das erste Schleusenventil (14) passiert hat, so dass sich das Substrat (7, 7v, 7n) in einem durch zwei Schleusenventile (14) abgeschlossenen Substratbereich befindet und wobei der Substratbereich mindestens ein Kammersegment (6) umfasst, • Ändern des Drucks innerhalb des Substratbereiches vom vor der Schleusenkammer (1, 2) herrschenden Druck auf den hinter der Schleusenkammer (1, 2) herrschenden Druck während des Bewegens des Substrats (7, 7v, 7n) und damit des das Substrat enthaltenden Substratbereiches durch die Schleusenkammer (1, 2), wobei jedes Schleusenventil (14) geöffnet wird, sobald sich die Vorderkante des Substrats (7, 7v, 7n) annähert und geschlossen wird, sobald die Hinterkante des Substrats (7, 7v, 7n) das Schleusenventil (14) passiert hat, • Öffnen des letzten Schleusenventils (14) der Schleusenkammer (1, 2), • Bewegen des Substrats (7, 7v, 7n) durch das geöffnete letzte Schleusenventil (14) aus der Schleusenkammer (1, 2) heraus, wobei jedes Schleusenventil (14) geschlossen wird, sobald die Hinterkante des Substrats (7, 7v, 7n) das Schleusenventil (14) passiert hat.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Schleusenverfahren für Vakuumsubstratbehandlungsanlagen mit mindestens einer Prozesskammer, mindestens einer gegenüber der Umgebung und gegenüber der Prozesskammer durch je ein Schleusenventil vakuumdicht verschließbaren Schleusenkammer, die durch mindestens zwei quer zu einer Substrattransportrichtung angeordnete, mit mindestens je einem vakuumdicht schließenden Schleusenventil versehene Trennwände in Kammersegmente geteilt ist, sowie einer Substrattransporteinrichtung zum Transport von Substraten in Substrattransportrichtung.
• Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Vakuumsubstratbehandlungsanlage mit mindestens einer Prozesskammer und mindestens einer gegenüber der Umgebung und gegenüber der Prozesskammer durch je ein Schleusenventil vakuumdicht verschließbaren Schleusenkammer sowie einer Substrattransporteinrichtung zum Transport von Substraten in Substrattransportrichtung zwischen einer Umgebung mit Atmosphärendruck außerhalb der Prozesskammer und subatmosphärischem Druck im Inneren der Prozesskammer.
• Zum Behandeln von Substraten, insbesondere großflächiger Glassubstrate, wobei Substrate direkt oder mittels eines Substratträgers durch eine Substrattransporteinrichtung, beispielsweise einem Rollenförderer, transportierbar sind, ist bekannt, dass die Substrate mittels Schleusen diskontinuierlich zwischen einer Umgebung mit Atmosphärendruck außerhalb der Prozesskammer und subatmosphärischem Druck, dem Prozessvakuum, im Inneren der Prozesskammer einer Vakuumsubstratbehandlungsanlage transportiert werden. Dies betrifft insbesondere nach dem Durchlaufprinzip arbeitende Vakuumsubstratbehandlungsanlagen, welche eine Mehrzahl von Prozesskammern aufweisen können.
• Substrate werden zum Einschleusen in die Prozesskammer mittels der Substrattransporteinrichtung mit einer ersten Geschwindigkeit entlang einer Substrattransportrichtung in eine Schleuse bewegt. Die Schleuse hat entlang der Substrattransportrichtung zwei Schleusenventile, üblicherweise Schleusenklappen, wobei das vakuumseitige Schleusenventil beim Einfahren der Substrate in die Schleuse geschlossen ist und das Prozessvakuum einer Prozesskammer hierdurch abdichtet. Nachdem das Substrat vollständig in die Schleuse eingefahren ist, wird das atmosphärenseitige Schleusenventil hin zur Umgebung geschlossen und das Substrat stoppt seine Bewegung in Substrattransportrichtung.
• Dieser nun abgeschlossene Schleusenraum wird mittels Vakuumpumpen auf den benötigten Vakuumdruck evakuiert. Sobald dies erfolgt ist, kann das vakuumseitige Schleusenventil der Schleuse geöffnet werden und das Substrat wird mit einer höheren zweiten Geschwindigkeit aus der Schleuse in eine Transferkammer, welche zwischen Schleuse und Prozesskammer angeordnet ist, transportiert, um mit möglichst geringem Abstand auf das, mit einer dritten Geschwindigkeit fahrende vorherige Substrat aufzuholen. Die dritte Geschwindigkeit ist dabei geringer als die zweite Geschwindigkeit. Von der Transferkammer aus wird das Substrat mit konstanter dritter Geschwindigkeit in den Prozessbereich transportiert, wo die Substratbehandlung, beispielsweise eine Beschichtung mit Hilfe von Vakuumbeschichtungsprozessen wie z.B. dem Sputtern, erfolgt. Wenn besonders hohe Anforderungen an das Prozessvakuum gestellt werden oder sehr geringe Einschleuszeiten notwendig sein sollten, wird zwischen Schleuse und Transferkammer eine weitere Schleuse angeordnet.
• Ein Ausschleusen der Substrate aus dem subatmosphärischen Druck im Inneren der Prozesskammer in die Umgebung mit Atmosphärendruck wird entsprechend dem Einschleusen in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt. In Substrattransportrichtung sind hierzu am Ende der mindestens einen Prozesskammer ebenfalls eine Transferkammer und eine Schleuse vorgesehen.
• Heutige Substrate, beispielsweise zur späteren Verwendung als Architekturglas, haben Substratabmessungen von bis zu 3,21 m mal 6,00 m. Durch größer werdende Substratabmessungen verlängern sich jeweils auch die Substrattransporteinrichtungen der Schleusen und Transferkammern, um mindestens diese Substratabmessungsänderung.
• Zur Optimierung der Substratvakuumbehandlung müsste die Produktionsgeschwindigkeit insgesamt gesteigert werden, d.h. die Zeit zum Ein- und Ausschleusen (Zykluszeit) von Substraten in und aus der Schleuse müsste möglichst kurz sein. Der Vakuumdruck im Prozessraum müsste weiter sinken, jedoch können Pumpzeiten nur mit großem Aufwand reduziert werden. Der Abstand der Substrate in der Vakuumbehandlungsanlage müsste geringer werden, um die Substrate möglichst effektiv und gleichmäßig zu behandeln und ein Verschmutzen der Prozesskammern, z.B. von Transportrollen der Substrattransporteinrichtung, zu verringern. Jedoch stellen hohe Substratbeschleunigungen und Substratgeschwindigkeiten, wie sie beim schnellen Transport in und aus den Schleusen zum Erreichen kurzer Zykluszeiten notwendig sind, eine hohe mechanische Beanspruchung des Substrates und der Substrattransporteinrichtung dar. Außerdem sind entsprechend stark dimensionierte Antriebskomponenten mit einer entsprechend erforderlichen Antriebsenergie notwendig.
• Bekannte Vakuumsubstratbehandlungsanlagen, wie beispielsweise Durchlauf-Vakuumsubstratbehandlungsanlagen, weisen dementsprechend eine Vielzahl von Nachteilen auf.
• Die zum Ein- und Ausschleusen der Substrate benötigten Anlagenkomponenten sind zahlreich und weisen in Substrattransportrichtung jeweils mindestens eine Länge entsprechend der Substratlänge auf. Diese Anlagenkomponenten umfassen eine Substrattransporteinrichtung, Schleusen sowie vakuumseitige Transferkammern. D.h. vielmehr, dass Substrattransporteinrichtung, Schleusen und Transferkammern immer auf eine gewisse Substratlänge ausgelegt sind. Kürzere Substrate als solche, für welche die Vakuumsubstratbehandlungsanlage ausgelegt worden ist, würden die Produktivität der Vakuumsubstratbehandlungsanlage deutlich verringern. Eine Verlängerung der Substrate hingegen ist nur durch einen kompletten Austausch der Schleusen und Transferkammern gegen längere realisierbar.
• Es sind Substrattransporteinrichtungen bekannt, welche die Substrate vom kontinuierlichen Substrattransport an der Umgebung mit Atmosphärendruck außerhalb der Prozesskammer und im Inneren der Prozesskammer mit subatmosphärischem Druck in den diskontinuierlichen Substrattransport innerhalb der Schleuse und wieder zurück bringen. Der atmosphärenseitige Abschnitt der Substrattransporteinrichtung, welche die Substrate in die Schleuse fördert, muss auf mindestens einer Substratlänge das Substrat mit einer höheren Geschwindigkeit als der dritten Geschwindigkeit fördern können. Der Abschnitt der Substrattransporteinrichtung innerhalb der Schleusen und der Transferkammer muss diese hohe Geschwindigkeit ebenfalls realisieren.
• Die bekannten Anordnungen aus Schleusen und Transferkammer zum Einschleusen und Ausschleusen von Substraten könnten bei sich weiter erhöhenden dritten Geschwindigkeiten zu den langsamsten Anlagenkomponenten der Vakuumsubstratbehandlungsanlage werden, da die zum schnellen Transfer benötigte hohe Substratbeschleunigung aufgrund der Reibung zwischen Transportrollen und Substrat begrenzt ist und die Erhöhung der Pumpleistung zum Evakuieren der Schleuse sehr kostenintensiv ist. Weiterhin nachteilig ist eine diskontinuierliche Auslastung der Vakuumpumpen, da in der Zeit des Einschleusens der Substrate in die Schleuse nicht gepumpt wird.
• WO 2009/004 048 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schleusen von überlangen Substraten in Fünf-Kammer-Vakuumsubstratbehandlungsanlagen. Hierzu ist zum Ein- bzw. Ausschleusen von Substraten zwischen Atmosphärendruck und Prozessdruck jeweils ein Schleusensystem, umfassend eine Schleusenkammer sowie eine Pufferkammer, vorgesehen. Solche Vakuumsubstratbehandlungsanlagen sind grundsätzlich so ausgelegt, dass ein zu behandelndes Substrat jeweils vollständig von der Schleusenkammer als auch von der Pufferkammer aufgenommen werden kann.
• Vakuumsubstratbehandlungsanlagen gemäß WO 2009/004 048 A1 arbeiten diskontinuierlich in Bezug auf das Ein bzw. Ausschleusen, d.h. dass der Transport des Substrates während des Änderns des Drucks gestoppt wird.
• Zur Behandlung überlanger Substrate, d.h. von Substraten deren Abmessungen größer sind als jene für welche die Anlage ursprünglich ausgelegt worden ist, wird in WO 2009/004 048 A1 vorgeschlagen, die Schleusenkammer und die Pufferkammer miteinander zu verbinden. Zur Druckentkopplung zwischen Ein- und Ausgang des Schleusensystems, ist ein Strömungswiderstand im Schleusensystem vorgesehen. Mittels des Strömungswiderstandes ist eine Druckabstufung innerhalb des Schleusensystems möglich, d.h. vom atmosphärenseitigen Anlagentor bis hin zum prozessseitigen Prozesstor. Auch das Schleusen überlanger Substrate findet diskontinuierlich, d.h. mit abgestopptem Substrat während der Änderung des Druckes statt.
• Aus DE 298 08 163 C1 ist eine Überführungskammer zur Transformation des diskontinuierlichen Substrattransports der Schleusenkammer zum kontinuierlichen Substrattransport der Prozesskammer und umgekehrt sowie zur Herstellung eines Druckgradienten zwischen dem Druck der Schleusenkammer und dem Druck Prozesskammer bekannt, wobei in der Überführungskammer mehrere Trennwände angeordnet sind, die jeweils einen Strömungswiderstand aufweisen.
• Aus DE 42 40 489 C1 ist eine Bandschleusenanordnung aus mehreren in Substrattransportrichtung aneinandergereihten Druckstufen bekannt, zwischen denen jeweils eine Rollenbandschleuse, geeignet zum Zuführen bzw. Herausleiten eines bandförmigen Substrates in bzw. aus einer Prozesskammer, angeordnet ist. Eine nicht vakuumdichte Rollenbandschleuse weist hierzu eine bewegliche obere und eine starre untere Rolle auf, die jeweils als Dichtungselemente zwischen den einzelnen Druckstufen dienen, indem das bandförmige Substrat zwischen anliegender oberer und unterer Rolle hindurch bewegt wird. Die einzelnen Druckstufen weisen jeweils eine Vakuumpumpe auf. Mithin kann der Druck stufenweise zwischen Atmosphärendruck und Prozessdruck verkleinert bzw. vergrößert werden.
• Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vakuumsubstratbehandlungsanlage und ein Schleusenverfahren anzugeben, mit denen die Zykluszeit reduziert und damit die Produktivität der Vakuumsubstratbehandlungsanlage gesteigert, die Anzahl der Anlagenkomponenten reduziert sowie die Auslastung der Vakuumpumpen verbessert werden kann.
• Die Aufgabe wird durch ein Schleusenverfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und durch eine Vakuumsubstratbehandlungsanlage mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
• Es wird ein Schleusenverfahren für Vakuumsubstratbehandlungsanlagen vorgeschlagen, mit mindestens einer Prozesskammer, mindestens einer gegenüber der Umgebung und gegenüber der Prozesskammer durch je ein Schleusenventil vakuumdicht verschließbaren Schleusenkammer, die durch mindestens zwei quer zu einer Substrattransportrichtung angeordnete, mit mindestens je einem vakuumdicht schließenden Schleusenventil versehene Trennwände in Kammersegmente geteilt ist, sowie einer Substrattransporteinrichtung zum Transport von Substraten in Substrattransportrichtung.
• Das Schleusenverfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
• • Bewegen mindestens eines Substrates auf die Schleusenkammer zu und Öffnen des ersten Schleusenventils der Schleusenkammer, sobald sich die Vorderkante des Substrats annähert.
• • Bewegen des Substrats durch das geöffnete erste Schleusenventil in die Schleusenkammer hinein, wobei jedes folgende Schleusenventil geöffnet wird, sobald sich die Vorderkante des Substrats annähert.
• • Schließen des ersten Schleusenventils der Schleusenkammer, sobald die Hinterkante des Substrats das erste Schleusenventil passiert hat, so dass sich das Substrat in einem durch zwei Schleusenventile abgeschlossenen Substratbereich befindet und wobei der Substratbereich mindestens ein Kammersegment umfasst.
• • Ändern des Drucks innerhalb des Substratbereiches vom vor der Schleusenkammer herrschenden Druck auf den hinter der Schleusenkammer herrschenden Druck während des Bewegens des Substrats und damit des das Substrat enthaltenden Substratbereiches durch die Schleusenkammer, wobei jedes Schleusenventil geöffnet wird, sobald sich die Vorderkante des Substrats annähert und geschlossen wird, sobald die Hinterkante des Substrats das Schleusenventil passiert hat.
• • Öffnen des letzten Schleusenventils der Schleusenkammer.
• • Bewegen des Substrats durch das geöffnete letzte Schleusenventil aus der Schleusenkammer heraus, wobei jedes Schleusenventil geschlossen wird, sobald die Hinterkante des Substrats das Schleusenventil passiert hat.
• Durch das erfindungsgemäße Schleusenverfahren können die Zykluszeiten zum Ein- und Ausschleusen verkürzt werden, da ein Verharren des Substrates in der Schleusenkammer, wie in einer Schleusenkammer nach dem Stand der Technik, nicht erforderlich ist. Erfindungsgemäß können die Substrate während des gesamten Schleusenverfahrens ununterbrochen bewegt werden.
• Hierdurch können einige Vakuumpumpen, welche an Kammersegmenten anbringbar sind, ununterbrochen betrieben werden. Mit den so verlängerbaren Pumpzeiten dieser Vakuumpumpen kann erfindungsgemäß ein niedrigerer Druck in Schleusenkammer und Prozesskammer eingestellt werden. Soll der Druck in der Prozesskammer im Vergleich zum Stand der Technik gleich bleiben, kann erfindungsgemäß die Pumpleistung und/oder die Anzahl dafür benötigten Anlagenkomponenten, wie beispielsweise Vakuumpumpen, reduziert werden.
• Vorteilhaft ist das Anordnen mindestens eines Zwischenbereiches zwischen der mindestens einen Schleusenkammer und der mindestens einen Prozesskammer, wobei der Zwischenbereich über einen Strömungswiderstand mit der mindestens einen Prozesskammer verbunden ist, wobei Substrate durch den Strömungswiderstand hindurch bewegt werden. Der Zwischenbereich kann selbst als vakuumdichte Kammer ausgebildet sein, welche mit der Schleusenkammer und der Prozesskammer verbunden ist. Die Substrate werden durch den Zwischenbereich auf einer Substrattransporteinrichtung in Substrattransportrichtung zwischen der Schleusenkammer und der Prozesskammer transportiert. Da der Zwischenbereich in unmittelbarer Nähe zur Prozesskammer angeordnet ist und hierdurch der Druck im Zwischenbereich in etwa dem Druck im Inneren der Prozesskammer entspricht, kann bei Verbindung des Zwischenbereiches mit der Prozesskammer auf ein öffenbares Schleusenventil, wie sie beispielsweise in der Schleusenkammer angeordnet sind, verzichtet werden. Vielmehr kann das Schleusenventil durch einen Strömungswiderstand ersetzt werden. Hierdurch wird das Schleusenverfahren effektiver, da Schleusenventile nicht mehr geöffnet werden müssen, sobald sich die Vorderkante des Substrates annähert und Schleusenventile nicht mehr geschlossen werden müssen, wenn die Hinterkante des Substrates das Schleusenventil passiert hat.
• Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, dass der Zwischenbereich durch quer zur Substrattransportrichtung angeordnete, mit mindestens je einem Strömungswiderstand versehene Trennwände in Kammersegmente geteilt ist. Substrate sind dabei in einem, sich über mindestens ein Kammersegment erstreckenden Substratbereich, angeordnet. Während Substrate im Substratbereich durch Strömungswiderstände hindurch beweget werden, wird der Druck innerhalb des Substratbereiches vom vor dem Zwischenbereich herrschenden Druck auf den hinter dem Zwischenbereich herrschenden Druck verändert.
• Die Produktivität der Vakuumsubstratbehandlungsanlage kann erfindungsgemäß dadurch gesteigert werden, wenn Substrate mit einer Länge in Substrattransportrichtung größer als der Abstand von einem Schleusenventil zum übernächsten Schleusenventil verwendet werden. Je größer die Anzahl der Kammersegmente im Substratbereich desto größer ist zwar die zu erwartende Produktivität, desto größer ist jedoch auch der maschinelle Aufwand. Die Abstände von einem Schleusenventil zum übernächsten Schleusenventil können entlang der Substrattransportrichtung variieren, so dass das zu schleusende Substrate nicht größer sein muss, als jeder dieser Abstände.
• Um eine Trennung zwischen der Umgebung mit Atmosphärendruck und dem Inneren der mindestens einen Prozesskammer mit subatmosphärischem Druck aufrecht zu erhalten ist es zweckmäßig, dass zu jedem Zeitpunkt mindestens ein Schleusenventil jeder Schleusenkammer geschlossen ist.
• Weiterhin kann für das Schleusenverfahren vorgesehen sein, dass Schleusenventile fortlaufend öffnen sobald sich Substrate einem Schleusenventil annähern und sich Schleusenventile fortlaufend schließen sobald Substrate ein Schleusenventil passiert haben. Hierdurch kann die Trennung zwischen der Umgebung mit Atmosphärendruck und dem Inneren der mindestens einen Prozesskammer mit subatmosphärischem Druck weiter verbessert werden, da die Zeit während der ein Schleusenventil geöffnet ist so minimiert wird.
• Zweckmäßig es, wenn mindestens ein Kammersegment mindestens eine Öffnung aufweist, durch welche das mindestens eine Kammersegment evakuiert oder belüftet wird. So kann der Substratbereich durch Öffnungen in einem oder in mehreren Kammersegmenten evakuiert oder belüftet werden, so dass nicht jedes Kammersegment eine Öffnung aufzuweisen braucht.
• Zur Belüftung von Kammersegmenten kann eine Belüftungseinrichtung vorgesehen sein, wobei Kammersegmente vorteilhaft mit getrockneter, ölfreier Druckluft belüftet werden. Zum Evakuieren von Kammersegmenten können Grobvakuum- und/oder Feinvakuum- und/oder Hochvakuumpumpen vorgesehen sein. Beispielsweise können Turbomolekularpumpen als Hochvakuumpumpen eingesetzt werden. Für das Schleusenverfahren vorteilhaft ist es dabei, wenn die Turbomolekularpumpen in nächster Nähe zu Kammersegmenten oder direkt an Kammersegmenten angeordnet sind, da hierdurch die Effektivität des Pumpvorgangs wesentlich verbessert werden kann.
• Um den subatmosphärischen Druck im Inneren der mindestens einen Prozesskammer nicht zu vergrößern, kann vorgesehen sein, dass der Druck eines direkt an die mindestens eine Prozesskammer angrenzenden Substratbereiches oder eines Kammersegmentes vor dem Öffnen des Schleusenventils zwischen der mindestens einen Prozesskammer und dem Substratbereich oder eines Kammersegmentes angeglichen wird.
• Zur Verkürzung der Zykluszeit und Steigerung der Produktivität ist es weiterhin vorteilhaft, wenn das Substrat mit mindestens zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt wird. Erfindungsgemäß kann hierdurch die Ventilschließzeit eines Schleusenventils erhöht werden, wodurch wiederum die Pumpzeit der Vakuumpumpen erhöht werden kann.
• Hierbei ist eine gleichförmige Bewegung vorteilhaft, jedoch kann die Geschwindigkeit des Substrates in der Schleusenkammer variabel angepasst werden, um beispielsweise ein Schleusenventil erst zu öffnen, wenn der in Substrattransportrichtung hinter dem Schleusenventil herrschende Druck seinen Sollwert erreicht hat.
• Zweckmäßig ist es, dass das Substrat zunächst mit einer ersten Geschwindigkeit bewegt, anschließend auf eine zweite Geschwindigkeit beschleunigt wird und anschließend auf eine dritte Geschwindigkeit beschleunigt wird. Verfahrensgemäß können sowohl positive als auch negative Beschleunigungen eingestellt werden. So kann die erste Geschwindigkeit außerhalb der Schleusenkammer und des Zwischenbereiches kleiner sein als die zweite Geschwindigkeit in der Schleusenkammer und im Zwischenbereich, wobei die dritte Geschwindigkeit im Prozessbereich wiederum kleiner ist als die zweite Geschwindigkeit. Die Übergänge zwischen erster, zweiter und dritter Geschwindigkeit sind dabei zweckmäßigerweise stetig, so dass Substrate mechanisch nicht überbeansprucht werden.
• Vorgeschlagen wird weiterhin eine Vakuumsubstratbehandlungsanlage mit mindestens einer Prozesskammer und mindestens einer gegenüber der Umgebung und gegenüber der Prozesskammer durch je ein Schleusenventil vakuumdicht verschließbaren Schleusenkammer sowie einer Substrattransporteinrichtung zum Transport von Substraten in Substrattransportrichtung zwischen einer Umgebung mit Atmosphärendruck außerhalb der Prozesskammer und subatmosphärischem Druck im Inneren der Prozesskammer, wobei die Schleusenkammer im Innern durch mindestens zwei quer zur Substrattransportrichtung angeordnete, mit je einem vakuumdicht schließenden Schleusenventil versehene Trennwände in Kammersegmente geteilt ist. Die Schleusenkammer umfasst demnach erfindungsgemäß mindestens drei Kammersegmente, wobei diese entlang der Substrattransportrichtung unterschiedliche Drücke aufweisen können. Hierdurch kann die aus dem Stand der Technik bekannte Transferkammer entfallen. Vorteilhaft ist es, wenn Länge eines Kammersegmentes in Substrattransportrichtung kürzer ist, als die Länge einer Schleusenkammer nach dem Stand der Technik. Erfindungsgemäß können Kammersegmente in Substrattransportrichtung die gleiche Länge aufweisen.
• Außerdem kann vorgesehen sein, dass die mechanische Festigkeit von Schleusenventilen an den Differenzdruck zweier benachbarter Kammersegmente angepasst ist. So können Schleusenventile, die lediglich einer kleinen Druckdifferenz ausgesetzt sind, z.B. leichter ausgelegt werden. Hierdurch werden diese Schleusenventile aufgrund einer geringeren Massenträgheit beim Öffnen und Schließen des Schleusenventils leichter bewegbar. Bei hierzu höherem Differenzdruck können Schleusenventile jedoch mit einer höheren mechanischen Festigkeit ausgelegt werden.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zwischen der mindestens einen Schleusenkammer und der mindestens einen Prozesskammer mindestens ein Zwischenbereich angeordnet ist, wobei der Zwischenbereich über einen Strömungswiderstand mit der mindestens einen Prozesskammer verbunden ist. Der Zwischenbereich kann selbst als vakuumdichte Kammer ausgebildet sein, welche mit der Schleusenkammer und der Prozesskammer verbunden ist. Die Substrate werden durch den Zwischenbereich auf einer Substrattransporteinrichtung in Substrattransportrichtung zwischen der Schleusenkammer und der Prozesskammer transportiert. Da der Zwischenbereich in unmittelbarer Nähe zur Prozesskammer angeordnet ist und hierdurch der Druck im Zwischenbereich in etwa dem Druck im Inneren der Prozesskammer entspricht, kann bei Verbindung des Zwischenbereiches mit der Prozesskammer auf ein öffenbares Schleusenventil, wie sie beispielsweise in der Schleusenkammer angeordnet sind, verzichtet werden. Vielmehr kann das Schleusenventil durch einen Strömungswiderstand ersetzt werden. Der Strömungswiderstand ist so ausgebildet, dass zu schleusende Substrate durch diesen hindurch transportierbar sind. Der Zwischenbereich kann erfindungsgemäß auch stoffschlüssig mit der Prozesskammer oder der Schleusenkammer verbunden sein.
• In einer weiteren Ausgestaltung ist der Zwischenbereich durch quer zur Substrattransportrichtung angeordnete, mit mindestens je einem Strömungswiderstand versehene Trennwände in Kammersegmente geteilt. Der Zwischenbereich kann demnach wie die Schleusenkammer in Kammersegmente geteilt sein, wodurch die gleichen technischen Vorteile entstehen, wie bei der Schleusenkammer, jedoch auf öffenbare Schleusenventile verzichtet werden kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Mehrzahl der Kammersegmente des Zwischenbereiches und der Schleusenkammer die gleiche Länge in Substrattransportrichtung aufweisen.
• Vorteilhaft ist es, wenn der Abstand von einem Schleusenventil zum übernächsten Schleusenventil zueinander jeweils kleiner als eine Ausdehnung des zu schleusenden Substrates in Substrattransportrichtung ist. Die Abstände von einem Schleusenventil zum übernächsten Schleusenventil können entlang der Substrattransportrichtung variieren, so dass das zu schleusende Substrate nicht größer sein muss, als jeder dieser Abstände. Zweckmäßig ist es, wenn der Abstand in Substrattransportrichtung von einem ersten Schleusenventil, welches die Schleusenkammer zur Umgebung hin verschließt, zu einem letzten Schleusenventil, welches die Schleusenkammer zur Prozesskammer hin verschließt, größer als die Ausdehnung des zu schleusenden Substrates in Substrattransportrichtung ist. Hierdurch ist die Schleusenkammer sehr flexibel auf in Substrattransportrichtung unterschiedlich lange Substrate.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Substrattransporteinrichtung mehrere, unabhängig voneinander antreibbare Transportabschnitte. Hierdurch können einzelne Substrate in Abhängigkeit ihrer Position beschleunigt, abgebremst oder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten transportiert werden.
• Zum Erkennen von Substrat oder Substratbruch, d.h. von Substrat, welches sich nicht mehr in seiner zur eigentlichen Verwendung bestimmten Form befindet, und zum Verhindern eines Schließens eines Schleusenventils solange sich Substrat oder Substratbruch im Ventilbereich befinden kann vorgesehen sein, dass in Substrattransportrichtung vor und/oder nach einem Schleusenventil ein Substratdetektor angeordnet ist. Hierdurch kann einer Beschädigung des Schleusenventils entgegengewirkt werden. Ein solcher Substratdetektor kann beispielsweise als optischer Sensor oder anderer Sensor ausgebildet sein.
• In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass mindestens ein Kammersegment mindestens eine Öffnung aufweist, wodurch das mindestens eine Kammersegment evakuierbar oder belüftbar ist. Zweckmäßig ist es, dass Öffnungen mit Ventilen verschließbar sind.
• Zum Belüften des Kammersegmentes kann die mindestens eine Öffnungen mittels eines Ventils an eine Belüftungseinrichtung angeschlossen sein, wobei Kammersegmente vorteilhaft mit getrockneter, ölfreier Druckluft belüftet werden. Um einen niedrigen Druck in der Prozesskammer und kleine Zykluszeiten zu erreichen, ist es erfindungsgemäß vorteilhaft Kammersegmente über Ventile mit Vakuumpumpen zu verbinden, welche in unterschiedlichen Druckbereichen arbeiten. In den atmosphärenseitigen Kammersegmenten, werden eher Grobvakuumpumpen mit hoher Saugleistung verwendet, in den prozessseitigen Segmenten eher Fein- oder Hochvakuumpumpen angeordnet. Mittlere Kammersegmente können Anschlüsse für mehrere, durch Ventile zuschaltbare Vakuumpumpen aufweisen, wodurch das jeweilige Kammersegment abhängig vom Druck nacheinander immer feiner evakuiert werden kann.
• Um zwischen zu evakuierenden Kammersegmenten einen möglichst hohen Strömungsleitwert zu erreichen, ist es vorteilhaft Feinvakuumpumpen, beispielsweise Turbomolekularpumpen, mit einem möglichst großen Strömungsquerschnitt und kurzem Strömungsweg an das zu evakuierende Kammersegment anzubinden. Je nachdem an welchem Kammersegment entlang der Substrattransportrichtung eine Feinvakuumpumpe angebunden wird, kann diese direkt oder müssen Ventile mit großem Strömungsquerschnitt dazwischen angeordnet werden.
• Es kann vorgesehen sein, dass eine Kammersegmentgruppe mehrerer in Substrattransportrichtung aneinandergrenzender Kammersegmente mit zueinander geöffneten Schleusenventilen über mindestens eine Öffnung eines dieser aneinandergrenzenden Kammersegmente gemeinsam evakuierbar ist. Erfindungsgemäß können so Kammersegmente, welche keine eigene Öffnung zum Evakuieren aufweisen, von einem anderen Kammersegment der Kammersegmentgruppe aus evakuiert werden.
• Eine Kammersegmentgruppe entspricht dabei dem Substratbereich des Schleusenverfahrens. In Analogie zu dem sich mit dem Substrat bewegenden Substratbereich, wird die Kammersegmentgruppe um ein Kammersegment vergrößert, wenn sich ein Schleusenventil vor einem sich annähernden Substrat öffnet und um ein Kammersegment verkleinert, wenn sich ein Schleusenventil schließt, nachdem ein Substrat das Schleusenventil passiert hat.
• Zweckmäßig ist es, dass die Schleusenkammer bezüglich der Anzahl und Länge der Kammersegmente, der Anzahl der Schleusenventile, der Aufteilung der Transportabschnitte, der Anordnung und der Anzahl der Vakuumpumpen auf unterschiedliche Anforderungen auslegbar ist. Eine Erweiterung der Schleusenkammer durch weitere Kammersegmente kann ebenfalls vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann so sehr flexibel auf andere zu schleusende Substrate oder andere Parameter wie beispielsweise die Zykluszeit oder den Druck im Inneren der Prozesskammer reagiert werden.
• Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
• 1 eine erfindungsgemäße Schleusenkammer und einen Zwischenbereich zum Einschleusen von Substraten von außerhalb einer Vakuumsubstratbehandlungsanlage in das Innere einer Prozesskammer dieser Vakuumsubstratbehandlungsanlage,
• 2 eine erfindungsgemäße Schleusenkammer und einen Zwischenbereich zum Ausschleusen von Substraten von einer Prozesskammer einer Vakuumsubstratbehandlungsanlage in die Umgebung außerhalb dieser Vakuumsubstratbehandlungsanlage,
• 3 eine schematische Darstellung des Weg-Zeit-Verlaufes der Bewegung eines Substrates während des Einschleusens und den entsprechenden Zuständen der Schleusenkammer,
• 4 eine schematische Darstellung des Weg-Zeit-Verlaufes der Bewegung eines Substrates während des Ausschleusens und den entsprechenden Zuständen der Schleusenkammer sowie
• 5 im oberen Bereich den Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf eines einzuschleusenden Substrates in eine Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik und im unteren Bereich den Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf eines einzuschleusenden Substrates in eine erfindungsgemäße Vakuumsubstratbehandlungsanlage.
• Die in 1 dargestellte Einschleuskammer 1 und der Zwischenbereich 16 sind Komponenten einer nicht näher dargestellten Durchlauf-Vakuumsubstratbehandlungsanlage und als Vakuumkammer 4 ausgeführt. Die Vakuumsubstratbehandlungsanlage umfasst außerdem mindestens eine nicht dargestellte Prozesskammer sowie eine Ausschleuskammer 2 mit einem weiteren Zwischenbereich 16 entsprechend 2, welche ebenfalls als Vakuumkammer 4 ausgebildet sind. Die Vakuumkammer 4 ist dabei als eine einzige Kammer oder als eine aus einer Vielzahl von Einzelkammern zusammengesetzte Kammer ausgeführt. Die Vielzahl von Einzelkammern kann hierbei mittels Flanschen zur Vakuumkammer 4 vakuumdicht verbunden werden. Die Vakuumkammer 4 ist mechanisch so ausgelegt, dass sie einem Druckunterschied zwischen dem Atmosphärendruck der Umgebung und dem subatmosphärischen Druck im Inneren der Vakuumkammer 4 widerstehen kann. Hierzu können beispielsweise äußere und/oder innere Versteifungen vorgesehen sein.
• Die Einschleuskammer 1 und die Ausschleuskammer 2 sowie der Zwischenbereich 16 umfassen eine Substrattransporteinrichtung 3, welche als Rollenförderer mit Transportrollen ausgeführt ist. Mittels der Substrattransporteinrichtung 3 können Substrate 7 zwischen der Umgebung außerhalb der Vakuumsubstratbehandlungsanlage und dem Inneren der Prozesskammer in Substrattransportrichtung 15 transportiert werden. Es ist vorgesehen, dass die Substrattransporteinrichtung 3 entlang der Substrattransportrichtung 15 in Transportabschnitte eingeteilt ist. Die Transportabschnitte können unabhängig voneinander angetrieben werden, so dass beispielsweise eine Substrattransportgeschwindigkeit für diese Transportabschnitte unabhängig voneinander eingestellt werden kann. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass zur Übergabe eines Substrates 7 von einem Transportabschnitt zum nächsten eine Substrattransportgeschwindigkeitsanpassung durchgeführt wird, indem Substrate 7 zur Übergabe von einen Transportabschnitt zum nächsten beschleunigt oder abgebremst werden.
• Die Schleusenkammer 1 ist an ihrem einen Ende über ein vakuumdicht schließendes Schleusenventil 14 mit der Umgebung verbunden. An ihrem in Substrattransportrichtung 15 anderen Ende ist die Schleusenkammer 1 über ein vakuumdicht schließendes Schleusenventil 14 verschließbar und es schließt sich ein Zwischenbereich 16 an. An den Zwischenbereich 16 schließt die mindestens eine nicht dargestellte Prozesskammer zum Behandeln von Substraten, beispielsweise mittels PVD-Verfahren und/oder CVD-Verfahren in einem Prozessvakuum an.
• Die Schleusenkammer 2 ist an ihrem einen Ende über ein vakuumdicht schließendes Schleusenventil 14 mit einem Zwischenbereich 16 verbunden. An ihrem anderen Ende in Substrattransportrichtung 15 ist die Schleusenkammer 2 mit einem vakuumdicht schließenden Schleusenventil 14 verschließbar. Der Zwischenbereich 16 ist mit der nicht dargestellten Prozesskammer verbunden.
• Gemäß 1 und 2 umfasst der Zwischenbereich 16 lediglich ein Kammersegment 6. Es können jedoch auch mehrere Kammersegmente 6 im Zwischenbereich 16 vorgesehen sein, wobei die Kammersegmente 6 über quer zur Substrattransportrichtung 15 angeordnete Trennwände 5 voneinander getrennt sind. Die Trennwände 5 des Zwischenbereichs können Strömungswiderstände umfassen, durch welche Substrate 7 hindurch transportierbar sind. Der Zwischenbereich 16 ist mittels eines solchen Strömungswiderstandes mit der nicht dargestellten Prozesskammer verbunden.
• Die Einschleuskammer 1 und die Ausschleuskammer 2 sind durch Trennwände 5 in Kammersegmente 6 unterteilt. Die Trennwände 5 weisen ein vakuumdicht verschließbares Schleusenventil 14 auf, wodurch Kammersegmente 6 vakuumdicht voneinander trennbar sind. Die Schleusenventile 14 sind geeignet, dass im geöffneten Zustand eines Schleusenventils 14 ein Substrat 7 durch das Schleusenventil 14 hindurch transportierbar ist. Die Schleusenventile 14 können unabhängig voneinander angesteuert werden und demnach unabhängig voneinander öffnen und schließen. Über geöffnete Schleusenventile 14 miteinander verbundene Kammersegmente 6 bilden eine Kammersegmentgruppe.
• Die in 1 dargestellte Vakuumkammer 4 umfasst sechzehn Kammersegmente 6. Bis auf ein Kammersegment 6, welches sich an dem Ende der Vakuumkammer 4 befindet, das die Schleusenkammer 1 zur Umgebung hin abschließt, und das Kammersegment 6 des Zwischenbereiches 16 weisen alle anderen vierzehn Kammersegmente 6 die gleiche Ausdehnung in Substrattransportrichtung 15 auf.
• Weiterhin weisen mindestens diejenigen Kammersegmente 6 der Schleusenkammer 1 mittels Ventilen 13 verschließbare Verbindungen zu einer Belüftungseinrichtung 8 auf, welche beim Transport von Substraten 7 in die Schleusenkammer 1 bei geöffneten Schleusenventilen 14 direkten Zugang zur Umgebung haben und damit Atmosphärendruck ausgesetzt sind. Dies betrifft für das Ausführungsbeispiel gemäß 1 die ersten acht aneinandergrenzenden Kammersegmente 6 der Schleusenkammer 1 in Substrattransportrichtung 15. Die Belüftung mittels der Belüftungseinrichtung 8 erfolgt vorzugsweise mit trockener Luft.
• An Kammersegmenten 6 der Vakuumkammer 4 sind außerdem mittels Ventilen 13 verschließbare Öffnungen zum Evakuieren von Kammersegmenten 6 oder Kammersegmentgruppen vorgesehen.
• So ist das in Substrattransportrichtung 15 zweite Kammersegment 6 der Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 1 über eine, mittels eines Ventils 13 verschließbare, Öffnung an eine Grobvakuumpumpe 11 angeschlossen. Das in Substrattransportrichtung 15 fünfte Kammersegment 6 der Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 1 ist über eine, mittels eines Ventils 13 verschließbare, Öffnung an eine Feinvakuumpumpe 10 angeschlossen. Das in Substrattransportrichtung 15 sechste, achte, zehnte, zwölfte, vierzehnte und sechzehnte Kammersegment 6 der Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 1 ist über eine, jeweils mittels eines Ventils 13 verschließbare, Öffnung an eine Hochvakuumpumpe 9 angeschlossen. Ventile 13 können einzeln oder jeweils in Ventilgruppen geschalten werden.
• Die in 2 dargestellte Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 2 umfasst sechzehn Kammersegmente 6. Bis auf das Kammersegment 6 des Zwischenbereiches 16 und ein weiteres Kammersegment 6, welches mittels eines vakuumdicht schließbaren Schleusenventils 14 mit der Umgebung verbindbar ist, weisen alle anderen vierzehn Kammersegmente 6 die gleiche Ausdehnung in Substrattransportrichtung 15 auf.
• Weiterhin weist das in Substrattransportrichtung 15 sechzehnte Kammersegment 6 der Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 2 eine, mittels eines Ventils 13 verschließbare, Verbindung zu einer Belüftungseinrichtung 8 auf.
• Außerdem ist das in Substrattransportrichtung 15 zweite bis zwölfte Kammersegment 6 der Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 2 über eine, jeweils mittels eines Ventils 13 verschließbare, Öffnung an eine Hochvakuumpumpe 9 angeschlossen. Das in Substrattransportrichtung 15 siebte bis fünfzehnte Kammersegment 6 der Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 2 ist über eine, jeweils mittels eines Ventils 13 verschließbare, Öffnung an eine Feinvakuumpumpe 10 angeschlossen. Das in Substrattransportrichtung 15 neunte bis sechzehnte Kammersegment 6 der Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 2 ist über eine, jeweils mittels eines Ventils 13 verschließbare, Öffnung an eine Grobvakuumpumpe 11 angeschlossen. Ventile 13 können einzeln oder jeweils in Ventilgruppen geschalten werden.
• Im Folgenden soll anhand von 3 die Verwendung der Vakuumsubstratbehandlungsanlage gemäß des Ausführungsbeispiels der 1 und 2 erläutert werden.
• 3 stellt schematisch den Weg-Zeit-Verlauf des Einschleusens eines Substrates 7 aus der Umgebung außerhalb einer Vakuumsubstratbehandlungsanlage in die mindestens eine nicht dargestellte Prozesskammer der Vakuumsubstratbehandlungsanlage dar. Das Substrat 7 wird hierbei gebildet aus einem ebenen, großflächigen, quaderförmigen Glassubstrat mit einer Länge von 6 m in Substrattransportrichtung 15 und einer Breite von 3,21 m quer zur Substrattransportrichtung 15. Die Vakuumsubstratbehandlungsanlage ist erfindungsgemäß jedoch auch für kleinere oder größere Substrate 7 geeignet. Die Vakuumsubstratbehandlungsanlage ist besonders flexibel für in Substrattransportrichtung 15 längere bzw. kürzere Substrate 7.
• Im oberen Bereich von 3 ist hierzu eine Einschleuskammer 1 mit Zwischenbereich 16 gemäß 1 schematisch dargestellt. Die zur Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 1 gehörende Substrattransporteinrichtung 3 ist so angeordnet, dass sie bereits in einem Abstand l₁ – l₀ entgegengesetzt zur Substrattransportrichtung 15 vor der Schleusenkammer 1 ihren Anfang hat, welcher als Nullpunkt der entlang der Schleusenkammer 1 und entlang der Substrattransportrichtung 15 abgetragenen Anlagenlänge dient. Das Ende der Schleusenkammer 1 ist demnach bei l₁₆ erreicht. In Substrattransportrichtung 15 würde sich von l₁₆ bis l₁₇ der Zwischenbereich 16 daran die nicht dargestellte mindestens eine Prozesskammer anschließen, wobei die Schleusenkammer 1 vakuumdicht mit der mindestens einen Prozesskammer verbunden ist. Vertikale Hilfslinien dienen zur Unterscheidung der einzelnen Kammersegmente 6 entlang der Substrattransportrichtung 15. Zur Beschreibung sind die Kammersegmente 6 beginnend bei l₀ in Substrattransportrichtung 15 beginnend mit eins fortlaufend nummeriert. Für die Trennwände 5 gilt entsprechendes.
• Vom soeben beschriebenen Nullpunkt nach unten ist die Zeit dargestellt. Für die dargestellten Zeiten werden in der entsprechenden horizontalen Richtung die Stellung der Schleusenventile 14, die Stellung von Belüftungsöffnungen und die Stellung von Evakuierungsöffnungen der jeweiligen Kammersegmente 6 dargestellt.
• Das in 3 während des Einschleusens dargestellte Substrat 7 wird im Diagramm-Bereich durch zwei diagonale und zueinander parallele Linien dargestellt. Das Substrat 7 wird demnach in einer gleichförmigen Bewegung mit einer gleichbleibenden zweiten Geschwindigkeit transportiert. Erfindungsgemäß muss diese zweite Geschwindigkeit jedoch nicht zwingend gleich entlang der Anlagenlänge sein, sondern kann entlang der Substrattransportrichtung 15 in den zu 1 und 2 beschriebenen Transportabschnitten angepasst werden.
• Zur Zeit t₀ s befindet sich die Hinterkante des Substrates 7 in Substrattransportrichtung bei l₀ der Anlagenlänge, d.h. genau am Anfang der Substrattransporteinrichtung 3. Entgegengesetzt zur Substrattransportrichtung 15 hat die Vorderkante das nachfolgenden Substrates 7n einen Abstand. Der Weg-Zeit-Verlauf der Vorderkante dieses nachfolgenden Substrates 7n in Substrattransportrichtung 15 ist im Diagramm-Bereich ebenfalls durch eine diagonal verlaufende Linie dargestellt, die jedoch steiler ist, als die vorhin beschriebenen diagonalen und zueinander parallelen Linien des in 3 einzuschleusenden Substrates 7. Die Hinterkante des dem einzuschleusenden Substrat 7 vorlaufenden Substrates 7v ist ebenfalls durch eine diagonale Linie im Diagramm-Bereich dargestellt, wobei diese ebenfalls steiler ist, als die vorhin beschriebenen diagonalen und zueinander parallelen Linien des in 3 einzuschleusenden Substrates 7. Die Hinterkante des vorlaufenden Substrates 7v befindet sich zur Zeit t₀ bei l₁₂ der Anlagenlänge.
• Die erste Geschwindigkeit des nachlaufenden Substrates 7n und die dritte Geschwindigkeit des vorlaufenden Substrates 7v sind demnach kleiner als die des gerade zu schleusenden Substrates 7. Sowohl der Übergang zwischen der niedrigeren ersten Geschwindigkeit des Substrates 7, bevor dessen Hinterkante den Anfang der Substrattransporteinrichtung 3 erreicht hat, auf die höhere zweite Geschwindigkeit als auch der Übergang von dieser höheren zweiten Geschwindigkeit auf die dritte Geschwindigkeit, sobald die Vorderkante des einzuschleusenden Substrates 7 das Ende der Einschleuskammer 1 bei l₁₇ der Anlagenlänge erreicht hat, sind in 3 unstetig dargestellt. Erfindungsgemäß sind die Übergänge zwischen den beschriebenen Geschwindigkeiten jedoch stetig und gehen dementsprechend kontinuierlich in einander über. Die hierzu erforderlichen Beschleunigungen des Substrates 7 durch die Substrattransporteinrichtung 3 sind variabel und an die mechanischen Festigkeiten des Substrates 7 als auch die die Reibungseigenschaften zwischen Substrat 7 und den Transportrollen der Substrattransporteinrichtung 3 anpassbar, so dass einzuhaltende Grenzwerte nicht überschritten werden.
• Das Einschleusen des Substrates 7 läuft gemäß 3 wie folgt ab.
• Zur Zeit t₀ befindet sich die Hinterkante des Substrates 7 in Substrattransportrichtung 15 bei l₀ der Anlagenlänge. Die Vorderkante des Substrates 7 befindet sich bereits in der Vakuumkammer 4. Das Substrat 7 bewegt sich mit der zweiten Geschwindigkeit mittels der Substrattransporteinrichtung 3 in Substrattransportrichtung 15. Sowohl das Schleusenventil 14, durch welches die Vakuumkammer 4 zur Umgebung hin verschließbar ist als auch die Schleusenventile 14 der in Substrattransportrichtung 15 ersten vier Trennwände 5 sind geöffnet. Die ersten fünf Kammersegmente 6 sind bereits belüftet. Das sechste Kammersegment 6 wird gerade belüftet.
• Zur Zeit t₁ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Die Belüftung des sechsten Kammersegmentes 6 ist beendet.
• Zur Zeit t₂ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der fünften Trennwand 5 wurde geöffnet. Die Belüftung des siebten Kammersegmentes 6 ist beendet.
• Zur Zeit t₃ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der sechsten Trennwand 5 wurde geöffnet. Die Belüftung des achten Kammersegmentes 6 ist beendet.
• Zur Zeit t₄ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der siebten Trennwand 5 wurde geöffnet. Die Hinterkante des Substrates 7 befindet sich in Substrattransportrichtung hinter dem Schleusenventil 14, durch welches die Vakuumkammer 4 zur Umgebung hin verschließbar ist und welches daraufhin geschlossen wird. Das Schleusenventil 14 der achten Trennwand 5 ist geschlossen. Das Ventil 13 am zweiten Kammersegment 6, welches dieses Kammersegment 6 mit der Grobvakuumpumpe 11 verbindet, wird geöffnet und die Grobvakuumpumpe 11 evakuiert die Kammersegmentgruppe, in welcher sich das Substrat 7 befindet auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck. Das Substrat 7 bewegt sich kontinuierlich in Substrattransportrichtung 15 weiter.
• Zur Zeit t₅ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der ersten Trennwand 5 wird geschlossen. Demnach ist das in Substrattransportrichtung 15 erste Kammersegment 6 beidseitig durch Schleusenventile verschlossen. Das Substrat 7 bewegt sich kontinuierliche weiter. Noch vor Erreichen von t₆ wird Schleusenventil 14 der achten Trennwand 5 geöffnet und es beginnt das Belüften des ersten Kammersegmentes 6.
• Zur Zeit t₆ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der zweiten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Schleusenventil 14 der neunten Trennwand 5 wird geöffnet. Nach einer bestimmten Pumpzeit der Grobvakuumpumpe 11 wird das Ventil 13 zur Grobvakuumpumpe 11 geschlossen und das Ventil 13 am fünften Kammersegment 6, welches dieses Kammersegment 6 mit der Feinvakuumpumpe 10 verbindet, wird geöffnet und die Feinvakuumpumpe 10 evakuiert die Kammersegmentgruppe, in welcher sich das Substrat 7 befindet auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck. Das Substrat 7 bewegt sich kontinuierlich in Substrattransportrichtung 15 weiter.
• Zur Zeit t₇ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Belüften des ersten Kammersegmentes 6 ist beendet. Das Schleusenventil 14, durch welches die Vakuumkammer 4 zur Umgebung hin verschließbar ist, wird geöffnet.
• Zur Zeit t₈ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der dritten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Schleusenventil 14 der zehnten Trennwand 5 wird geöffnet. Das zweite Kammersegment 6 wird bereits belüftet.
• Zur Zeit t₉ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der vierten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Schleusenventil 14 der elften Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der ersten Trennwand 5 ist bereits geöffnet.
• Zur Zeit t₁₀ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das dritte Kammersegment 6 wird gerade belüftet. Das Schleusenventil 14 der fünften Trennwand 5 ist geschlossen. Das Schleusenventil 14 der zwölften Trennwand 5 ist geöffnet. Nach einer bestimmten Pumpzeit der Feinvakuumpumpe 10 wird das Ventil 13 zur Feinvakuumpumpe 10 geschlossen und die Ventile 13 des sechsten bis dreizehnten Kammersegmentes 6, welche diese Kammersegmente 6 mit der Hochvakuumpumpe 9 verbinden, werden geöffnet und die Hochvakuumpumpe 9 evakuiert die Kammersegmentgruppe, in welcher sich das Substrat 7 befindet auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck. Das Substrat 7 bewegt sich kontinuierlich in Substrattransportrichtung 15 weiter.
• Zur Zeit t₁₁ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der sechsten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Schleusenventil 14 der dreizehnten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Belüften des dritten Kammersegmentes 6 ist beendet. Das Schleusenventil 14 der zweiten Trennwand 5 ist bereits geöffnet.
• Zur Zeit t₁₂ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der siebten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Schleusenventil 14 der vierzehnten Trennwand 5 wird geöffnet.
• Zur Zeit t₁₃ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der achten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Belüften des vierten Kammersegmentes 6 ist beendet. Das Schleusenventil 14 der dritten Trennwand 5 ist bereits geöffnet.
• Zur Zeit t₁₄ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der fünfzehnten Trennwand 5 wird geöffnet, wodurch die Kammersegmentgruppe des neunten bis sechzehnten Kammersegmentes mit der nicht dargestellten mindestens einen Prozesskammer verbunden ist.
• Zur Zeit t₁₅ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der neunten Trennwand 5 wird geschlossen.
• Zur Zeit t₁₆ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der zehnten Trennwand 5 wird geschlossen. Das fünfte Kammersegment 6 wird belüftet.
• Zur Zeit t₁₇ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der vierten Trennwand 5 wird geöffnet. Das sechste Kammersegment 6 wird belüftet. Das Substrat 7 hat auf das vorlaufende Substrat 7v aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der zweiten Geschwindigkeit und niedrigerer dritter Geschwindigkeit aufgeschlossen und wird stetig abgebremst, so dass das Substrat 7 und das vorlaufende Substrat 7v mit einem Abstand durch die mindestens eine Prozesskammer transportiert werden können. Nach einer Zykluszeit des Einschleusens von t₁₇ – t₀ ist die Hinterkante das nachfolgenden Substrats 7n sodann an derselben Position auf der Substrattransporteinrichtung 3 wie das soeben eingeschleuste Substrat 7 zur Zeit t₀. Somit kann das Einschleusen für das nachfolgenden Substrates 7n beginnen.
• 4 stellt schematisch den Weg-Zeit-Verlauf des Ausschleusens eines Substrates 7 aus der mindestens einen nicht dargestellten Prozesskammer der Vakuumsubstratbehandlungsanlage in die Umgebung außerhalb einer Vakuumsubstratbehandlungsanlage dar. Es wird das Ausschleusen desselben Substrates 7 betrachtet wie zuvor in der Beschreibung zu 3.
• Im oberen Bereich von 4 ist hierzu eine Ausschleuskammer 2 mit Zwischenbereich 16 gemäß 2 schematisch dargestellt. Die zur Vakuumkammer 4 der Schleusenkammer 2 gehörende Substrattransporteinrichtung 3 ist so angeordnet, dass sie in einem Abstand l₁₇ – l₁₆ in Substrattransportrichtung 15 hinter der Schleusenkammer 2 endet. Der Nullpunkt Anlagenlänge der Schleusenkammer 2 befindet sich an der Verbindungsstelle zwischen der mindestens einen Prozesskammer und dem Anfang des Zwischenbereiches 16. Das Ende der Schleusenkammer 2 ist demnach bei l₁₇ der Anlagenlänge erreicht. Vertikale Hilfslinien dienen zur Unterscheidung der einzelnen Kammersegmente 6 entlang der Substrattransportrichtung 15. Zur Beschreibung sind die Kammersegmente 6 beginnend bei l₀ in Substrattransportrichtung 15 beginnend mit eins fortlaufend nummeriert. Für die Trennwände 5 gilt entsprechendes.
• Vom soeben beschriebenen Nullpunkt nach unten ist die Zeit dargestellt. Für die dargestellten Zeiten werden in der entsprechenden horizontalen Richtung die Stellung der Schleusenventile 14, die Stellung von Belüftungsöffnungen und die Stellung von Evakuierungsöffnungen der jeweiligen Kammersegmente 6 dargestellt.
• Das in 4 während des Ausschleusens dargestellte Substrat 7 wird im Diagramm-Bereich durch zwei diagonale und zueinander parallele Linien dargestellt. Das Substrat 7 wird demnach in einer gleichförmigen Bewegung mit gleichbleibender zweiter Geschwindigkeit transportiert. Erfindungsgemäß muss die zweite Geschwindigkeit jedoch nicht zwingend gleichmäßig entlang der Anlagenlänge sein, sondern kann entlang der Substrattransportrichtung 15 in den zu 1 und 2 beschriebenen Transportabschnitten angepasst werden.
• Zur Zeit t₀ befindet sich die Hinterkante des Substrates 7 in Substrattransportrichtung bei l₀ der Anlagenlänge, d.h. genau am Anfang der Substrattransporteinrichtung 3. Entgegengesetzt zur Substrattransportrichtung 15 hat die Vorderkante das nachfolgenden Substrates 7n einen bestimmten Abstand. Der Weg-Zeit-Verlauf der Vorderkante dieses nachfolgenden Substrates 7n in Substrattransportrichtung 15 ist im Diagramm-Bereich ebenfalls durch eine diagonal verlaufende Linie dargestellt, die jedoch steiler ist, als die vorhin beschriebenen diagonalen und zueinander parallelen Linien des in 4 dargestellten auszuschleusenden Substrates 7. Die Hinterkante des dem auszuschleusenden Substrat 7 vorlaufenden Substrates 7v ist ebenfalls durch eine diagonale Linie im Diagramm-Bereich dargestellt, wobei diese ebenfalls steiler ist, als die vorhin beschriebenen diagonalen und zueinander parallelen Linien des in 4 dargestellten auszuschleusenden Substrates 7. Die Hinterkante des vorlaufenden Substrates 7v befindet sich zur Zeit t₀ bei l₁₂.
• Die erste Geschwindigkeiten des nachlaufenden Substrates 7n und die dritte Geschwindigkeit des vorlaufenden Substrates 7v sind demnach kleiner als die, des gerade zu schleusenden Substrates 7. Sowohl der Übergang zwischen der niedrigeren ersten Geschwindigkeit des Substrates 7, bevor dessen Hinterkante den Anfang der Substrattransporteinrichtung 3 erreicht hat, auf die höhere zweiten Geschwindigkeit als auch der Übergang von dieser höheren zweiten Geschwindigkeit auf die dritte Geschwindigkeit, sobald Vorderkante des auszuschleusenden Substrates 7 das Ende der Ausschleusenkammer 2 bei l₁₇ erreicht hat, sind in 4 unstetig dargestellt. Erfindungsgemäß sind die Übergänge zwischen den beschriebenen Geschwindigkeiten jedoch stetig und gehen dementsprechend kontinuierlich in einander über. Die hierzu erforderlichen Beschleunigungen des Substrates 7 durch die Substrattransporteinrichtung 3 sind variabel und an die mechanischen Festigkeiten des Substrates 7 als auch die die Reibungseigenschaften zwischen Substrat 7 und den Transportrollen der Substrattransporteinrichtung 3 anpassbar, so dass einzuhaltende Grenzwerte nicht überschritten werden.
• Das Ausschleusen des Substrates 7 läuft gemäß 4 wie folgt ab.
• Zur Zeit t₀ befindet sich die Hinterkante des Substrates 7 in Substrattransportrichtung bei l₀. Das Substrat 7 befindet sich vollständig in der Schleusenkammer 2. Das Substrat 7 bewegt sich mit der zweiten Geschwindigkeit mittels der Substrattransporteinrichtung 3 in Substrattransportrichtung 15. Sowohl das Schleusenventil 14, durch welches die Vakuumkammer 4 zu der mindestens einen Prozesskammer hin verschließbar ist als auch die Schleusenventile 14 der in Substrattransportrichtung 15 ersten fünf Trennwände 5 sind geöffnet. Das siebte und achte Kammersegment 6 wird mittels der zu 2 beschriebenen Hochvakuumpumpe 9 durch geöffnete Ventile 13 evakuiert. Das neunte Kammersegment 6 wird mittels der zu 2 beschriebenen Feinvakuumpumpe 10 durch das geöffnete Ventil 13 evakuiert. Das zehnte und elfte Kammersegment 6 wird mittels der zu 2 beschriebenen Grobvakuumpumpe 11 durch geöffnete Ventile 13 evakuiert. Die Schleusenventile 14 der dreizehnten bis fünfzehnten Trennwand 5 und das Schleusenventil 14, durch welches die Vakuumkammer 4 gegenüber der Umgebung verschließbar ist, sind geöffnet. Das zwölfte bis sechzehnte Kammersegment 6 ist belüftet. Kammersegmente 6 sowie Kammersegmentgruppen, die nicht durch geöffnete Schleusenventile 14 mit der Umgebung verbunden sind, werden fortlaufend evakuiert.
• Zur Zeit t₁ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der sechsten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der zwölften Trennwand 5 wird geschlossen. Das Ventil 13 des zehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geschlossen. Das Ventil 13 des zehnten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wird geöffnet. Das Ventil 13 des zwölften Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das zwölfte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert.
• Zur Zeit t₂ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der siebten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Ventil 13 des elften Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geschlossen. Das Ventil 13 des elften Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wird geöffnet.
• Zur Zeit t₃ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der siebten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der ersten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Ventil 13 des neunten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des neunten Kammersegmentes 6 zur Hochvakuumpumpe 9 wurde geöffnet. Das Ventil 13 des zwölften Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des zwölften Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geöffnet.
• Zur Zeit t₄ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der dreizehnten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Ventil 13 des dreizehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das dreizehnte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert.
• Zur Zeit t₅ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der neunten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der zweiten Trennwand 5 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des zehnten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des zehnten Kammersegmentes 6 zur Hochvakuumpumpe 9 wurde geöffnet.
• Zur Zeit t₆ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der ersten Trennwand 5 wird geöffnet.
• Zur Zeit t₇ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der zehnten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der dritten Trennwand 5 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des elften Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des elften Kammersegmentes 6 zur Hochvakuumpumpe 9 wurde geöffnet.
• Zur Zeit t₈ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der vierzehnten Trennwand 5 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des vierzehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das vierzehnte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert. Das Ventil 13 des dreizehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des dreizehnten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geöffnet.
• Zur Zeit t₉ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der elften Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der vierten Trennwand 5 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des zwölften Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des zwölften Kammersegmentes 6 zur Hochvakuumpumpe 9 wurde geöffnet.
• Zur Zeit t₁₀ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der zweiten Trennwand 5 wird geöffnet.
• Zur Zeit t₁₁ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der zwölften Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der fünften Trennwand 5 wurde geschlossen. Die Ventile 13 des siebten bis zwölften Kammersegmentes 6 zur Hochvakuumpumpe 9 wurden geschlossen. Die Ventile 13 des siebten bis zwölften Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 werden geöffnet.
• Zur Zeit t₁₂ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der fünfzehnten Trennwand 5 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des fünfzehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das fünfzehnte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert. Das Ventil 13 des vierzehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des vierzehnten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geöffnet.
• Zur Zeit t₁₃ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der dreizehnten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der sechsten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Ventil 13 des sechsten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wird geschlossen. Das Ventil 13 des sechsten Kammersegmentes 6 zur Hochvakuumpumpe 9 wird geöffnet.
• Zur Zeit t₁₄ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der dritten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der Vakuumkammer 4, durch welches die Vakuumkammer 4 gegenüber der Umgebung verschließbar ist, wird geschlossen. Das Ventil 13 des sechzehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das sechzehnte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert.
• Zur Zeit t₁₅ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der vierzehnten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der siebten Trennwand 5 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des fünfzehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wurde geschlossen. Das Ventil 13 des fünfzehnten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurde geöffnet.
• Zur Zeit t₁₆ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der fünfzehnten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der achten Trennwand 5 wurde geschlossen. Die Ventile 13 des neunten bis fünfzehnten Kammersegmentes 6 zur Feinvakuumpumpe 10 wurden geschlossen. Das Ventil 13 des sechzehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wurde geschlossen. Das Ventil 13 zur Belüftungseinrichtung 8 des sechzehnten Kammersegmentes 6 wird geöffnet. Die Belüftung mittels der Belüftungseinrichtung 8 erfolgt vorzugsweise mit trockener Luft.
• Zur Zeit t₁₇ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Nach der vollständigen Belüftung des neunten bis sechzehnten Kammersegmentes 6, wird das Schleusenventil 14, durch welches die Vakuumkammer 4 mit der Umgebung verbindbar ist, geöffnet.
• Zur Zeit t₁₈ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der vierten Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der neunten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Ventil 13 des neunten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das neunte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert.
• Zur Zeit t₁₉ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der zehnten Trennwand 5 wird geschlossen. Das Ventil 13 des zehnten Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das zehnte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert.
• Zur Zeit t₂₀ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt. Das Schleusenventil 14 der fünften Trennwand 5 wird geöffnet. Das Schleusenventil 14 der elften Trennwand 5 wird geschlossen. Das Ventil 13 des elften Kammersegmentes 6 zur Grobvakuumpumpe 11 wird geöffnet und das elfte Kammersegment 6 wird auf den entsprechenden subatmosphärischen Druck evakuiert.
• Zur Zeit t₂₁ hat sich das Substrat 7 weiterbewegt und das Schleusenventil 14 der vierten Trennwand 5 wird geöffnet.
• Das Substrat 7 hat aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen der zweiten Geschwindigkeit und der niedrigeren dritten Geschwindigkeit außerhalb der Schleusenkammer 2 auf das vorlaufende Substrat 7v aufgeschlossen und wird stetig abgebremst, so dass das Substrat 7 und das vorlaufende Substrat 7 mit einem bestimmten Abstand außerhalb der Schleusenkammer 2 weiter transportiert werden können. Nach einer Zykluszeit des Ausschleusens von t₂₁ – t₀ ist die Vorderkante das nachfolgenden Substrats 7n sodann an derselben Position auf der Substrattransporteinrichtung 3 wie das soeben eingeschleuste Substrat 7 zur Zeit t₀. Somit kann das Ausschleusen für das nachfolgende Substrat 7n beginnen.
• 5 zeigt im oberen Bereich den qualitativen Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf eines einzuschleusenden Substrates 7 in eine Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik und im unteren Bereich den qualitativen Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf eines einzuschleusenden Substrates 7 in eine erfindungsgemäße Vakuumsubstratbehandlungsanlage. Beide Geschwindigkeits-Zeit-Verläufe teilen sich eine gemeinsame Zeitachse.
• Zum Einschleusen des Substrates 7 in die Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik gemäß 5 umfasst die Vakuumsubstratbehandlungsanlage eine Schleusenkammer, eine in Substrattransportrichtung 15 daran angeordnete Transferkammer, an welcher in Substrattransportrichtung 15 mindestens eine Prozesskammer angeordnet ist.
• Zum Einschleusen des Substrates 7 in die erfindungsgemäße Vakuumsubstratbehandlungsanlage gemäß 5 umfasst die erfindungsgemäße Vakuumsubstratbehandlungsanlage eine Einschleuskammer 1 und mindestens eine in Substrattransportrichtung 15 daran angeordnete Prozesskammer.
• Sowohl die Substrattransporteinrichtung 3 der Vakuumbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik als auch die Substrattransporteinrichtung 3 der erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsanlage beginnt in Substrattransportrichtung 15 bereits vor der betreffenden Schleusenkammer. Substrate 7 werden dieser Substrattransporteinrichtung 3 von einer nicht zur Vakuumsubstratbehandlungsanlage gehörenden Substrattransporteinrichtung mit einer ersten Geschwindigkeit v_1a und v₁ übergeben.
• Zum Zeitpunkt t₀ befindet sich die Hinterkante des Substrates 7 am soeben beschriebenen Beginn der Substrattransporteinrichtung 3. Dies gilt sowohl für die Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik, als auch für die erfindungsgemäße Vakuumsubstratbehandlungsanlage.
• Nach dem Stand der Technik wird das Substrat 7 zunächst mittels der Substrattransporteinrichtung 3 mit der ersten Geschwindigkeit v_1a in die Schleusenkammer transportiert. Ist das Substrat 7 vollständig im Inneren der Schleusenkammer, wird der Transport des Substrates 7 gestoppt und die Schleusenkammer vakuumdicht verschlossen. Die Schleusenkammer wird anschließend mittels Vakuumpumpen auf den benötigten subatmosphärischen Prozessdruck evakuiert. Während dieser Pumpzeit verharrt das Substrat 7 in der Schleusenkammer. Nach Erreichen des benötigten Prozessdruckes wird ein Schleusenventil 14 zwischen der Schleusenkammer und der Transferkammer geöffnet. Das Substrat wird von der Substrattransporteinrichtung 3 auf eine zweite Geschwindigkeit v_2a beschleunigt, welche größer ist, als die erste Geschwindigkeit v_1a. Durch die erhöhte zweite Geschwindigkeit v_2a verkleinert das Substrat 7 den durch das Verharren in der Schleusenkammer entstanden Abstand zu einem vorlaufenden Substrat 7v in der Transferkammer in der Art, dass das Substrat 7 und das vorlaufende Substrat 7v in einem bestimmten und gleichbleibenden Abstand durch die Prozesskammer transportierbar sind. Ist dieser bestimmte Abstand erreicht wird die zweite Geschwindigkeit v_2a auf eine dritte Geschwindigkeit v_3a reduziert. Damit ist nach einer Einschleuszeit t_Za das Einschleusen des Substrates 7 in die Prozesskammer der Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik beendet.
• Bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Vakuumsubstrathandlungsanlage zum Einschleusen eines Substrates 7 wird das Substrat 7 bereits zur Zeit t₀ von der ersten Geschwindigkeit v₁ auf eine zweite Geschwindigkeit v₂ beschleunigt. Die zweite Geschwindigkeit v₂ beträgt hierbei in etwa ein Drittel der zweien Geschwindigkeit v_2a nach dem Stand der Technik. In einer Ausgestaltung beträgt die zweite Geschwindigkeit v₂ = 0,5 ms^–1. Während der Einschleuszeit t_Z bewegt sich das Substrat 7 gleichförmig mit dieser zweiten Geschwindigkeit v₂ durch die Schleusenkammer 1. Das Einschleusen mittels der Schleusenkammer 1 erfolgt hierbei gemäß der Beschreibung zu 3. Hat die Vorderkante des Substrats 7 das Ende der Einschleuskammer 1 in Substrattransportrichtung 15 erreicht, wird es von der zweiten Geschwindigkeit v₂ auf eine dritte Geschwindigkeit v₃ abgebremst. In einer Ausgestaltung beträgt die zweite Geschwindigkeit v₂ = 0,25 ms^–1. Der Betrag der Beschleunigung des Substrates 7 beim Übergang von der zweiten Geschwindigkeit v₂ auf die dritte Geschwindigkeit v₃ beträgt in einer Ausgestaltung 1,3 ms^–2. Durch die erhöhte zweite Geschwindigkeit v₂ konnte das Substrat 7 den Abstand auf das vorlaufende Substrat 7v reduzieren, so dass das Substrat 7 und das vorlaufende Substrat 7v in gleichbleibenden Abstand mit der dritten Geschwindigkeit v₃ durch die Prozesskammer transportiert werden können. Damit ist nach einer Einschleuszeit t_Z das Einschleusen des Substrates 7 in die Prozesskammer der erfindungsgemäßen Vakuumsubstratbehandlungsanlage beendet.
• Erfindungsgemäß ist die Einschleuszeit t_Z kürzer als die Einschleuszeit t_Za nach dem Stand der Technik. In einer Ausgestaltung beträgt t_Z etwa dreiviertel von t_Za. Hierdurch ist es möglich die zweite Geschwindigkeit v₂ auf etwa ein Drittel der dritten Geschwindigkeit v_2a zu senken. Bei längeren bzw. kürzeren Substraten 7 kann die zweite Geschwindigkeit jedoch auch geringer oder größer als v₂ sein. Die niedrigere zweite Geschwindigkeit v₂ ist Voraussetzung, um sogar Prozessschritte wie beispielsweise eine Substratvorbehandlung oder eine Qualitätsüberwachung in der Schleusenkammer 1 durchführen zu können. Ausgehend davon kann die dritte Geschwindigkeit v₃ im Verhältnis zur dritten Geschwindigkeit v_3a der Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik erhöht werden.
• Bezugszeichenliste

1

Schleusenkammer (Einschleuskammer)

2

Schleusenkammer (Ausschleuskammer)

3

Substrattransporteinrichtung mit Transportrollen

4

Vakuumkammer

5

Trennwand

6

Kammersegment

7

Substrat

7n

nachfolgendes Substrat

7v

vorlaufendes Substrat

8

Belüftungseinrichtung

9

Hochvakuumpumpe

10

Feinvakuumpumpe

11

Grobvakuumpumpe

12

Abgas

13

Ventil

14

Schleusenventil

15

Substrattransportrichtung

16

Zwischenbereich

Claims (18)

1. Schleusenverfahren für Vakuumsubstratbehandlungsanlagen mit mindestens einer Prozesskammer, mindestens einer gegenüber der Umgebung und gegenüber der Prozesskammer durch je ein Schleusenventil (14) vakuumdicht verschließbaren Schleusenkammer (1, 2), die durch mindestens zwei quer zu einer Substrattransportrichtung (15) angeordnete, mit mindestens je einem vakuumdicht schließenden Schleusenventil (14) versehene Trennwände (5) in Kammersegmente (6) geteilt ist, sowie einer Substrattransporteinrichtung (3) zum Transport von Substraten (7, 7v, 7n) in Substrattransportrichtung (15), umfassend • Bewegen mindestens eines Substrates (7, 7v, 7n) auf die Schleusenkammer (1, 2) zu, Öffnen des ersten Schleusenventils (14) der Schleusenkammer (1, 2), sobald sich die Vorderkante des Substrats (7, 7v, 7n) annähert, • Bewegen des Substrats (7, 7v, 7n) durch das geöffnete erste Schleusenventil (14) in die Schleusenkammer (1, 2) hinein, wobei jedes folgende Schleusenventil (14) geöffnet wird, sobald sich die Vorderkante des Substrats (7, 7v, 7n) annähert, • Schließen des ersten Schleusenventils (14) der Schleusenkammer (1, 2), sobald die Hinterkante des Substrats (7, 7v, 7n) das erste Schleusenventil (14) passiert hat, so dass sich das Substrat (7, 7v, 7n) in einem durch zwei Schleusenventile (14) abgeschlossenen Substratbereich befindet und wobei der Substratbereich mindestens ein Kammersegment (6) umfasst, • Ändern des Drucks innerhalb des Substratbereiches vom vor der Schleusenkammer (1, 2) herrschenden Druck auf den hinter der Schleusenkammer (1, 2) herrschenden Druck während des Bewegens des Substrats (7, 7v, 7n) und damit des das Substrat enthaltenden Substratbereiches durch die Schleusenkammer (1, 2), wobei jedes Schleusenventil (14) geöffnet wird, sobald sich die Vorderkante des Substrats (7, 7v, 7n) annähert und geschlossen wird, sobald die Hinterkante des Substrats (7, 7v, 7n) das Schleusenventil (14) passiert hat, • Öffnen des letzten Schleusenventils (14) der Schleusenkammer (1, 2), • Bewegen des Substrats (7, 7v, 7n) durch das geöffnete letzte Schleusenventil (14) aus der Schleusenkammer (1, 2) heraus, wobei jedes Schleusenventil (14) geschlossen wird, sobald die Hinterkante des Substrats (7, 7v, 7n) das Schleusenventil (14) passiert hat.
2. Schleusenverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (7, 7v, 7n) während des gesamten Schleusenverfahrens ununterbrochen bewegt werden.
3. Schleusenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Schleusenkammer (1, 2) und der mindestens einen Prozesskammer mindestens ein Zwischenbereich (16) angeordnet ist, wobei der Zwischenbereich (16) über einen Strömungswiderstand mit der mindestens einen Prozesskammer verbunden ist und Substrate (7, 7v, 7n) durch den Strömungswiderstand hindurch bewegt werden.
4. Schleusenverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (16) durch quer zur Substrattransportrichtung (15) angeordnete, mit mindestens je einem Strömungswiderstand versehene Trennwände (5) in Kammersegmente (6) geteilt ist, wobei Substrate in einem, sich über mindestens ein Kammersegment (6) erstreckenden Substratbereich, angeordnet sind, durch Strömungswiderstände hindurch bewegt werden und währenddessen der Druck innerhalb des Substratbereiches vom vor dem Zwischenbereich herrschenden Druck auf den hinter dem Zwischenbereich herrschenden Druck verändert wird.
5. Schleusenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Substrate (7, 7v, 7n) mit einer Länge in Substrattransportrichtung (15) größer als der Abstand von einem Schleusenventil (14) zum übernächsten Schleusenventil (14) verwendet werden.
6. Schleusenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem Zeitpunkt mindestens ein Schleusenventil (14) jeder Schleusenkammer (1, 2) geschlossen ist.
7. Schleusenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kammersegment (6) mindestens eine Öffnung aufweist, durch welche das mindestens eine Kammersegment (6) evakuiert oder belüftet wird.
8. Schleusenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7, 7v, 7n) mittels eines vor und/oder nach einem Schleusenventil (14) angeordneten Substratdetektors erkannt wird.
9. Schleusenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7, 7v, 7n) mit mindestens zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt wird.
10. Schleusenverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (7, 7v, 7n) zunächst mit einer ersten Geschwindigkeit bewegt, anschließend auf eine zweite Geschwindigkeit beschleunigt und anschließend auf eine dritte Geschwindigkeit beschleunigt wird.
11. Vakuumsubstratbehandlungsanlage mit mindestens einer Prozesskammer und mindestens einer gegenüber der Umgebung und gegenüber der Prozesskammer durch je ein Schleusenventil (14) vakuumdicht verschließbaren Schleusenkammer (1, 2) sowie einer Substrattransporteinrichtung (3) zum Transport von Substraten (7, 7v, 7n) in Substrattransportrichtung (15) zwischen einer Umgebung mit Atmosphärendruck außerhalb der Prozesskammer und subatmosphärischem Druck im Inneren der Prozesskammer, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleusenkammer (1, 2) im Innern durch mindestens zwei quer zur Substrattransportrichtung (15) angeordnete, mit je einem vakuumdicht schließenden Schleusenventil (14) versehene Trennwände (5) in Kammersegmente (6) geteilt ist.
12. Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der mindestens einen Schleusenkammer (1, 2) und der mindestens einen Prozesskammer mindestens ein Zwischenbereich (16) angeordnet ist, wobei der Zwischenbereich (16) über einen Strömungswiderstand mit der mindestens einen Prozesskammer verbunden ist.
13. Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenbereich (16), durch quer zur Substrattransportrichtung (15) angeordnete, mit mindestens je einem Strömungswiderstand versehene Trennwände (5), in Kammersegmente (6) geteilt ist.
14. Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand von einem Schleusenventil (14) zum übernächsten Schleusenventil (14) kleiner ist als die Länge eines Substrates (7, 7v, 7n) in Substrattransportrichtung (15).
15. Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrattransporteinrichtung (3) mehrere, unabhängig voneinander antreibbare Transportabschnitte aufweist.
16. Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Substrattransportrichtung (15) vor und/oder nach einem Schleusenventil (14) ein Substratdetektor angeordnet ist.
17. Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kammersegment (6) mindestens eine Öffnung aufweist, wodurch das mindestens eine Kammersegment (6) evakuierbar oder belüftbar ist.
18. Vakuumsubstratbehandlungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Kammersegmentgruppe mehrerer in Substrattransportrichtung (15) aneinandergrenzender Kammersegmente (5) mit zueinander geöffneten Schleusenventilen (14) mindestens ein Kammersegment keine eigene Öffnung zur Evakuierung aufweist und dieses mindestens eine Kammersegment über mindestens eine Öffnung eines anderen dieser aneinandergrenzenden Kammersegmente (6) evakuierbar ist.

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