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Die Erfindung betrifft eine Beschichtungsvorrichtung und eine Prozesskammer-Anordnung.
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Im Allgemeinen können Substrate oder Träger mittels verschiedener Prozessieranlagen prozessiert (behandelt) werden. Dabei kann eine Prozessieranlage derart eingerichtet sein, dass ein Substrat beispielsweise beschichtet, geheizt, gekühlt, geätzt, belichtet, strukturiert und/oder auf eine andere Weise behandelt werden kann. Die Behandlung (das Prozessieren) von Substraten kann beispielsweise im Vakuum (in einer Vakuumprozesskammer), bei Normaldruck (Normdruck oder Atmosphärendruck in einer Atmosphärendruck-Prozesskammer) oder unter Überdruck (in einer Überdruck-Prozesskammer) erfolgen. Zum Beschichten (Bedampfen) eines Substrats kann beispielsweise eine Beschichtungsvorrichtung verwendet werden, welche derart eingerichtet ist, dass mittels der Beschichtungsvorrichtung ein Sputterverfahren (Kathodenzerstäubungsverfahren) durchgeführt werden kann. Sputterverfahren können in verschiedenen Weisen durchgeführt werden, z.B. als Gleichspannungs-(DC)-Sputtern, Mittelfrequenz-(MF)-Sputtern, Hochfrequenz-(HF)-Sputtern, jeweils unter Verwendung einer oder mehrerer Kathoden (Targets), unter Verwendung eines Magnetsystems (Magnetronsputtern), unter Verwendung eines Reaktivgases als reaktives Sputtern, als Impuls-Sputtern mit hoher Leistung und/oder dergleichen.
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Ferner kann mittels einer Transportvorrichtung ein Substrat durch eine Prozesskammer einer Prozessieranlage hindurch transportiert werden, wobei das Substrat in einem Prozessierbereich der Prozesskammer prozessiert (behandelt) werden kann. Das Transportieren flächiger Substrate kann beispielsweise direkt mittels Transportrollen erfolgen, oder die Substrate (z.B. Wafer) können mittels Substrat-Trägern (so genannter Carrier) transportiert werden. Bandförmige Substrate können beispielsweise von Rolle zu Rolle und/oder mittels mehrerer Umlenkrollen in der Prozesskammer transportiert werden.
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Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, eine Prozessiervorrichtung für eine Prozessieranlage bzw. Prozesskammer bereitzustellen, wobei die Prozessiervorrichtung derart eingerichtet ist, dass mittels der Prozessiervorrichtung ein Substrat beidseitig prozessiert (behandelt) werden kann, wobei die Prozessiervorrichtung als Modul seitlich aus der Prozessieranlage bzw. Prozesskammer herausgezogen werden kann, beispielsweise zu Montagezwecken oder zur Wartung der Prozessiervorrichtung. Dabei kann die Prozessiervorrichtung derart eingerichtet sein, dass diese eine Öffnung in der Prozessieranlage bzw. Prozesskammer im montierten Zustand (z.B. wenn die Prozessiervorrichtung in der Prozessieranlage bzw. Prozesskammer zum Behandeln eines Substrats installiert ist) vakuumdicht oder luftdicht verschließt, oder vakuumdicht oder luftdicht (gasdicht) abdichtet. Anschaulich kann die Prozessiervorrichtung an eine vertikal verlaufende seitliche Kammerwand einer Prozesskammer als vormontierte Baugruppe (z.B. als Modul) montiert werden, wobei die Prozessiervorrichtung mehrere Prozessierquellen aufweisen kann, welche sich im montierten Zustand der Prozessiervorrichtung entlang einer horizontalen Richtung in der Prozesskammer erstrecken, so dass innerhalb der Prozesskammer ein Substrat mittels der mehreren Prozessierquellen beidseitig prozessiert (behandelt) werden kann, z.B. können eine Vorderseite und eine Rückseite des Substrats gleichzeitig prozessiert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessiervorrichtung als Beschichtungsvorrichtung eingerichtet sein und betrieben werden. Dabei kann die Prozessierquelle eine Beschichtungsquelle sein, z.B. eine Dampfquelle, z.B. eine Magnetronkathode. Somit kann ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen anschaulich darin gesehen werden, eine Beschichtungsvorrichtung für eine Beschichtungsanlage bzw. Beschichtungskammer bereitzustellen, wobei die Beschichtungsvorrichtung derart eingerichtet ist, dass mittels der Beschichtungsvorrichtung ein Substrat beidseitig beschichtet werden kann, wobei die Beschichtungsvorrichtung als Modul seitlich aus der Beschichtungsanlage bzw. der Beschichtungskammer herausgezogen werden kann, beispielsweise zu Montagezwecken oder zur Wartung der Beschichtungsvorrichtung. Dabei kann die Beschichtungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass diese eine Öffnung in der Beschichtungsanlage bzw. der Beschichtungskammer im montierten Zustand (z.B. wenn die Beschichtungsvorrichtung in der Beschichtungsanlage bzw. Beschichtungskammer zum Beschichten eines Substrats installiert ist) vakuumdicht oder luftdicht verschließt, oder vakuumdicht oder luftdicht (gasdicht) abdichtet. Anschaulich kann die Beschichtungsvorrichtung an eine vertikal verlaufende seitliche Kammerwand einer Beschichtungskammer als vormontierte Baugruppe (z.B. als Modul) montiert werden, wobei die Beschichtungsvorrichtung mehrere Kathoden (z.B. Magnetronkathoden) aufweisen kann, welche sich im montierten Zustand der Beschichtungsvorrichtung entlang einer horizontalen Richtung in der Beschichtungskammer erstrecken, so dass innerhalb der Beschichtungskammer ein Substrat mittels der mehreren Kathoden beidseitig beschichtet werden kann, z.B. können eine Vorderseite und eine Rückseite des Substrats gleichzeitig beschichtet werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass die Kathoden derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Beschichtungsbereich zwischen den Kathoden bereitgestellt ist zum beidseitigen Beschichten eines Substrats. Dabei können die Prozessieranlage bzw. die Prozesskammer und die Beschichtungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass, im montierten Zustand der Beschichtungsvorrichtung, das Substrat in der Prozessieranlage bzw. die Prozesskammer durch den Beschichtungsbereich zwischen den mehreren Kathoden hindurch transportiert wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Beschichtungsvorrichtung Folgendes aufweisen: ein Wandelement zum Befestigen der Beschichtungsvorrichtung an einer Prozesskammer, wobei das Wandelement derart eingerichtet ist, dass dieses beim Befestigen (Montieren) der Beschichtungsvorrichtung an der Prozesskammer eine Öffnung der Prozesskammer (z.B. vakuumdicht oder gasdicht) abdichtet (verschließt); mehrere rohrförmige Kathoden, wobei jede der mehreren rohrförmigen Kathoden drehbar gelagert an dem Wandelement befestigt ist, wobei die mehreren rohrförmigen Kathoden derart relativ zu einander angeordnet sind, dass zwischen den mehreren rohrförmigen Kathoden ein Beschichtungsbereich zum beidseitigen Beschichten eines Substrats gebildet ist, und dass durch den Beschichtungsbereich ein zu beschichtendes Substrat geradlinig (entlang einer planaren Transportebene) hindurch transportiert werden kann.
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Dabei kann die Prozesskammer derart eingerichtet sein, dass das Wandelement passend zur Prozesskammer eingerichtet ist, so dass eine entsprechende Aufnahmeöffnung der Prozesskammer zum Aufnehmen der Beschichtungsvorrichtung mittels des Wandelements abgedeckt werden kann. Dabei kann die Aufnahmeöffnung der Prozesskammer einen Aufnahmebereich innerhalb der Prozesskammer freilegen, so dass die rohrförmigen Kathoden beim Montieren der Beschichtungsvorrichtung an der Prozesskammer in den Aufnahmebereich innerhalb der Prozesskammer gebracht werden. Mittels der rohrförmigen Kathoden kann beispielsweise in dem Aufnahmebereich innerhalb der Prozesskammer ein Beschichtungsbereich zwischen den rohrförmigen Kathoden bereitgestellt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat mittels einer Transportvorrichtung durch die Prozesskammer und beispielsweise durch den Aufnahmebereich für die Beschichtungsvorrichtung (und beispielsweise den Beschichtungsbereich zwischen den mehreren Kathoden) hindurch transportiert werden, wobei die Beschichtungsvorrichtung zumindest einen Teil der Transportvorrichtung aufweisen oder bereitstellen kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung ferner eine Versorgungs-Anordnung aufweisen zum Versorgen der mehreren rohrförmigen Kathoden mit elektrischer Energie, Kühlmittel und/oder zum Rotieren der mehreren rohrförmigen Kathoden, wobei das Wandelement zwischen der Versorgungs-Anordnung und den mehreren rohrförmigen Kathoden angeordnet ist. Anschaulich kann das Wandelement eine erste Seite aufweisen, welche beim Montieren der Beschichtungsvorrichtung an der Prozesskammer zum Inneren der Prozesskammer gerichtet ist und eine zweite Seite, gegenüberliegend zur ersten Seite, aufweisen, wobei die mehreren Kathoden auf der ersten Seite angeordnet sind und wobei die Versorgungs-Anordnung auf der zweiten Seite angeordnet ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können zwei der mehreren rohrförmigen Kathoden in einer ersten Ebene auf einer ersten Seite des Beschichtungsbereichs angeordnet sein und ferner können zwei weitere der mehreren rohrförmigen Kathoden in einer zweiten Ebene auf einer zweiten Seite des Beschichtungsbereichs angeordnet sein. Dabei kann die erste Ebene parallel zur zweiten Ebene sein (verlaufen), wobei die Ebenen (die erste Ebene und die zweite Ebene) eine zu den Ebenen parallele Transportebene zwischen den beiden Ebenen definieren zum Führen eines Substrats zwischen den jeweiligen rohrförmigen Kathoden hindurch. Anschaulich kann die Beschichtungsvorrichtung passend zu einer Transportvorrichtung einer Prozesskammer eingerichtet sein, so dass ein Substrat entlang einer Transportebene zwischen den beiden Ebenen, entlang welcher die Kathoden angeordnet sind, geführt werden kann.
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Ferner können die mehreren rohrförmigen Kathoden mit deren Längsachsen parallel zueinander ausgerichtet sein. Beispielsweise können die mehreren rohrförmigen Kathoden zylinderförmig sein, wobei sich deren Längsachsen aus der Höhe des Zylinders definieren. Die Längsachsen der rohrförmigen Kathoden können beispielsweise der Rotationsachse der rohrförmigen Kathoden entsprechen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Wandelement ein flächiges Wandelement sein, wobei sich das flächige Wandelement im Wesentlichen entlang einer Ebene senkrecht zu den Längsachsen der mehreren rohrförmigen Kathoden erstrecken kann. Mit anderen Worten können die rohrförmigen Kathoden derart an dem flächigen Wandelement angeordnet sein, dass sich deren Längsachsen (Rotationsachsen) im Wesentlichen senkrecht von dem flächigen Wandelement weg erstrecken.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung ferner eine an dem Wandelement befestigte Haltestruktur aufweisen zum Halten und/oder Stabilisieren der mehreren rohrförmigen Kathoden an dem Wandelement. Die Haltestruktur kann beispielsweise ein oder mehrere Rahmenelemente aufweisen, welche die mehreren rohrförmigen Kathoden umgeben.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann an der Haltestruktur ein Teil einer Transportvorrichtung angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann an der Haltestruktur eine Transportvorrichtung zum Transportieren eines Substrats durch die Beschichtungsvorrichtung hindurch angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung frei von einer Transportvorrichtung sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann an der Haltestruktur eine Blendenstruktur angeordnet sein, z.B. zum Bereitstellen einer vordefinierten Beschichtungsumgebung oder zum ermöglichen der Funktion der mehreren Kathoden (z.B. kann eine Blendenstruktur als Anode eingerichtet sein oder eine Anode bereitstellen).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Haltestruktur an deren dem Wandelement abgewandten Endabschnitt eine Positionierstruktur aufweisen zum Positionieren der Haltestruktur in einer Prozesskammer. Anschaulich kann an der Haltestruktur ein erstes Positionierelement eingerichtet sein und passend dazu kann in der Prozesskammer ein zweites Positionierelement eingerichtet sein, so dass die Beschichtungsvorrichtung beim Montieren an und in der Prozesskammer eine vordefinierte Lage (Position und/oder Ausrichtung) vermittelt aufgrund der Positionierelemente einnehmen kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Wandelement ein Kupplungselement aufweisen zum Ankuppeln einer Verschiebungsvorrichtung zum horizontalen Verschieben der Beschichtungsvorrichtung von der Prozesskammer weg.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozesskammer-Anordnung (z.B. eine Beschichtungs-Anlage) Folgendes aufweisen: eine Prozesskammer mit mindestens einer Öffnung; und eine Beschichtungsvorrichtung zum Bereitstellen mehrerer Kathoden in der Prozesskammer und zum Abdichten der mindestens einen Öffnung.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozesskammer-Anordnung derart eingerichtet sein, dass die Beschichtungsvorrichtung entlang einer Richtung parallel zur Transportebene quer zur Transportrichtung aus der Prozesskammer heraus und von der Prozesskammer weg bewegt werden kann oder zur Prozesskammer hin bewegt werden kann und in die Prozesskammer hinein bewegt werden kann. Bei Horizontal-Beschichtungsanlagen (bei denen das Substrat in einer horizontalen Transportebene geführt wird) kann die Prozesskammer-Anordnung derart eingerichtet sein, dass die Beschichtungsvorrichtung seitlich (entlang einer horizontalen Richtung) aus der Prozesskammer herausgezogen oder seitlich in die Prozesskammer hineingesteckt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozesskammer-Anordnung ferner eine Transportvorrichtung aufweisen, welche derart eingerichtet sein kann, dass ein Substrat durch einen Beschichtungsbereich der Beschichtungsvorrichtung hindurch transportiert werden kann und beidseitig mittels der Beschichtungsvorrichtung beschichtet werden kann, wenn die Beschichtungsvorrichtung an der Prozesskammer montiert ist.
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Ferner kann die Transportvorrichtung derart eingerichtet sein, dass mittels der Transportvorrichtung ein plattenförmiges Substrat mittels eines Substrat-Trägers durch den Beschichtungsbereich hindurch transportiert werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessiervorrichtung (Behandlungsvorrichtung) Folgendes aufweisen: ein Wandelement zum Befestigen der Prozessiervorrichtung an einer Prozesskammer (Behandlungskammer oder Behandlungsanlage), wobei das Wandelement derart eingerichtet ist, dass dieses beim Befestigen der Prozessiervorrichtung an der Prozesskammer eine Öffnung der Prozesskammer abdichtet; mehrere Prozessierquellen (Behandlungsquellen), wobei jede der mehreren Prozessierquellen an dem Wandelement befestigt ist und durch das Wandelement hindurch versorgt wird (mit Medien), wobei die mehreren Prozessierquellen derart relativ zu einander angeordnet sind, dass zwischen den mehreren Prozessierquellen ein Prozessierbereich (Behandlungsbereich) zum beidseitigen Prozessieren (Behandeln) eines Substrats gebildet ist, und dass durch den Prozessierbereich ein zu prozessierendes (zu behandelndes) Substrat geradlinig hindurch transportiert werden kann.
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Dabei können Medien zum Versorgen der Prozessierquellen beispielsweise Folgendes aufweisen oder sein: Kühlmittel (z.B. Kühlwasser), elektrische Energie (Strom und Spannung), Signale oder Daten (Steuersignale, Regelsignale, Messsignale, Stellsignale oder dergleichen), Druckluft, Prozessgase (Reaktivgase und/oder Inertgase), Spülgase (z.B. kalte-getrocknete-Luft (CDA, cold dry air), Vakuum (Unterdruck, Grobvakuum, Feinvakuum, Hochvakuum, Ultrahochvakuum).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessiervorrichtung zum Prozessieren von Substraten Folgendes aufweisen: ein Wandelement zum Befestigen der Prozessiervorrichtung an einer Prozesskammer, wobei das Wandelement derart eingerichtet ist, dass dieses beim Befestigen der Prozessiervorrichtung an der Prozesskammer eine Öffnung der Prozesskammer abdichtet; mehrere Prozessierquellen, wobei jede der mehreren Prozessierquellen an dem Wandelement befestigt ist, wobei die mehreren Prozessierquellen derart relativ zu einander angeordnet sind, dass zwischen den mehreren Prozessierquellen ein Prozessierbereich zum beidseitigen Prozessieren eines Substrats gebildet ist, und dass durch den Prozessierbereich ein zu prozessierendes Substrat geradlinig hindurch transportiert werden kann. Dabei kann die Prozessiervorrichtung als Modul für eine Prozessieranlage (z.B. eine Vakuum-Prozessieranlage oder eine Atmosphärendruck-Prozessieranlage) eingerichtet sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessiervorrichtung Folgendes aufweisen: ein Wandelement zum Befestigen der Prozessiervorrichtung an einer Seitenwand einer Prozesskammer, wobei das Wandelement derart eingerichtet ist, dass dieses beim Befestigen der Prozessiervorrichtung an der Prozesskammer eine Öffnung der Prozesskammer abdichtet; mehrere an dem Wandelement befestigte Prozessierquellen, wobei die mehreren Prozessierquellen derart relativ zu einander angeordnet sind, dass zwischen den mehreren Prozessierquellen ein längserstreckter Prozessierbereich zum beidseitigen Prozessieren eines flächigen Substrats gebildet ist, und wobei die mehreren Prozessierquellen derart relativ zu dem Wandelement angeordnet sind, dass sich der längserstreckte Prozessierbereich senkrecht zur Seitenwand der Prozesskammer in die Prozesskammer hinein erstreckt.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
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1A bis 1D jeweils eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Beschichtungsvorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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2A und 2B jeweils eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Prozesskammer-Anordnung mit einer Beschichtungsvorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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3A eine schematische perspektivische Ansicht einer Beschichtungsvorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
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3B eine schematische detaillierte Seitenansicht einer Beschichtungsvorrichtung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
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3C eine schematische perspektivische Ansicht einer Prozesskammer-Anordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
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In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
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Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Behandlungsvorrichtung (eine Prozesseinheit, z.B. eine Beschichtungsvorrichtung) für eine Prozesskammer-Anordnung (eine Vakuumbehandlungsanlage, z.B. eine Vakuumbeschichtungsanlage) bereitgestellt. Beispielsweise kann die Vakuumbehandlungsanlage auf Carriern (Substrat-Trägern) basierend eingerichtet sein. Mit anderen Worten kann die Prozesskammer-Anordnung beispielsweise derart eingerichtet sein, dass Substrate auf Carriern (Substrat-Trägern zum Substrattransport) durch die Prozesskammer-Anordnung hindurch transportiert werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Behandlungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass diese folgende Funktionen bereitstellen kann: Beschichten (Sputtern, Bedampfen und/oder dergleichen), Ätzen, Heizen, Kühlen, Belichten oder Ähnliches.
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Beim Prozessieren von Substraten mittels einer derartigen Vakuumbehandlungsanlage (Prozesskammer-Anordnung) kann ein zu behandelndes (z.B. zu beschichtendes) Substrat (z.B. ein Wafer) auf und/oder in einem Carrier (Träger) positioniert sein oder werden. Dabei können die Carrier mit den Substraten mehrere Behandlungsquellen (z.B. Blitzlampen, Heizer oder Beschichtungsquellen, wie beispielsweise Rohrkathoden, Rohrmagnetrons, Planarmagnetrons, oder Ähnliches) der Behandlungsvorrichtung passieren, z.B. in einem vordefinierten Abstand und mit einer vordefinierten Relativgeschwindigkeit.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Behandlungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass die Substrate auf deren Vorderseite und Rückseite gleichzeitig behandelt, z.B. beschichtet, werden. Dabei kann die Behandlungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass die Behandlungsquellen (z.B. die Beschichtungsquellen) für die Vorderseitenbehandlung (z.B. Vorderseitenbeschichtung) und die Rückseitenbehandlung (z.B. Rückseitenbeschichtung) gemeinsam (als eine Baugruppe) von der Vakuumkammer demontiert (entfernt) werden können.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Behandlungsvorrichtung und die Vakuumbehandlungsanlage als horizontale Anlage bereitgestellt sein, wobei ein Substrat entlang einer horizontal ausgerichteten Transportebene prozessiert (behandelt) wird, wobei beispielsweise zum Montieren der Behandlungsvorrichtung an der Vakuumbehandlungsanlage und/oder zum Demontieren der Behandlungsvorrichtung von der Vakuumbehandlungsanlage kein Hallenkran erforderlich sein kann.
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Anschaulich kann die Prozesseinheit (Behandlungsvorrichtung oder Beschichtungsvorrichtung) als modulare, kompakte Einheit für Vorderseitenbehandlung und Rückseitenbehandlung ohne Hallenkran von der Anlage getrennt werden. Anschaulich kann die Beschichtungsvorrichtung als modulare, kompakte Einheit für Vorderseitenbeschichtung und Rückseitenbeschichtung ohne Hallenkran von der Anlage getrennt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Prozesskomponenten (die Bauteile der Prozesseinheit) auf einem gemeinsamen Grundgestell (einer Haltestruktur oder einer Halterung) montiert sein oder werden. Somit können die Prozesskomponenten als eine Einheit horizontal (bei horizontal angeordnetem Substrat) aus der Prozesskammer herausgefahren werden.
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Dabei kann die örtliche Positionierung der Prozesskomponenten an der türabgewandten Seite (an dem Endabschnitt, der dem Wandelement abgewandt ist) der Prozesseinheit mittels beispielsweise Indexbolzen, Führungsschienen oder Ähnlichem gewährleistet sein oder werden. Das Transportsystem für die Substrate kann beispielsweise vollständig oder teilweise an der Prozesseinheit montiert sein oder werden. Alternativ kann das Transportsystem vollständig in der Kammer montiert sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Medienversorgung der Prozesseinheit ausschließlich über die Tür (über das Wandelement) erfolgen.
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1A veranschaulicht eine Beschichtungsvorrichtung 100 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Beschichtungsvorrichtung 100 mehrere Beschichtungsquellen 104 aufweisen kann, welche an einem Wandelement 102 befestigt sind. In analoger Weise können andere Behandlungsquellen, z.B. Heizer, Blitzlampen, Sputterätzer, anstelle der oder zusätzlich zu den Beschichtungsquellen 104 verwendet werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Wandelement 102 der Beschichtungsvorrichtung 100 derart eingerichtet sein, dass das Wandelement 102 eine passende Öffnung in einer Prozesskammer abdecken kann, vgl. beispielsweise 2A
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung 100 mehrere rohrförmige Kathoden, z.B. Magnetronkathoden (so genannte Rohrkathoden), aufweisen, welche beispielsweise drehbar an dem Wandelement 102 befestigt (gelagert) sein können. Dazu kann beispielsweise das Wandelement 102 eine Drehdurchführung (eine Vakuumdrehdurchführung) aufweisen oder als Drehdurchführung (Vakuumdrehdurchführung) eingerichtet sein. Ferner kann das Wandelement 102 eine Mediendurchführung (eine vakuumdicht abschließende Mediendurchführung) aufweisen oder als Mediendurchführung (vakuumdicht abschließende Mediendurchführung) eingerichtet sein. Es versteht sich, dass das Wandelement 102 gleichzeitig als Drehdurchführung und Mediendurchführung eingerichtet sein kann, beispielsweise zum Versorgen und Rotieren mehrerer Rohrmagnetrons 104 oder Rohrkathoden 104 während des Betriebs der Prozessieranlage.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung 100 derart eingerichtet sein, z.B. können die mehreren Beschichtungsquellen 104 (Behandlungsquellen 104) derart eingerichtet sein, dass zwischen den mehreren Beschichtungsquellen 104 ein Beschichtungsbereich 104s (Behandlungsbereich 104s) bereitgestellt ist zum beidseitigen Beschichten (Behandeln) eines Substrats innerhalb des Beschichtungsbereichs 104s.
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1B veranschaulicht die Beschichtungsvorrichtung 100 in einer Seitenansicht aus der Richtung 103 quer zur Ebene 101, 105. Wie beispielsweise in den 1A und 1B veranschaulicht ist, kann das Wandelement 102 der Beschichtungsvorrichtung 100 einen Dichtungsbereich 102d oder eine Dichtfläche 102d aufweisen. In oder an dem Dichtungsbereich 102d oder der Dichtfläche 102d kann mindestens eine Dichtung, z.B. eine Vakuumdichtung (z.B. eine Viton-Dichtung oder Dichtlippe) angeordnet sein oder werden, so dass das Wandelement 102 der Beschichtungsvorrichtung 100 an einer Kammerwand einer Prozesskammer montiert werden kann und eine entsprechende Öffnung in der Kammerwand der Prozesskammer vakuumdicht (oder gasdicht) abschließt oder abdichtet.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Wandelement 102 Stahl aufweisen oder aus Stahl bestehen. Ferner kann das Wandelement 102 aus mindestens einem anderen geeigneten mechanisch stabilen und vakuumtauglichen Material bestehen.
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Wie in 1C veranschaulicht ist, kann die Beschichtungsvorrichtung 100 mehr als zwei Beschichtungsquellen 104 (Behandlungsquellen 104) aufweisen, z.B. vier, oder mehr als vier, z.B. sechs, acht oder zehn Beschichtungsquellen 104. Dabei können die Beschichtungsquellen 104 symmetrisch angeordnet sein, wobei beispielsweise zwei der vier Beschichtungsquellen 104 in einer ersten Ebene 104a angeordnet sein können, und wobei die zwei übrigen Beschichtungsquellen 104 vier Beschichtungsquellen 104 in einer zweiten Ebene 104b angeordnet sein können, so dass sich zwischen den vier Beschichtungsquellen 104 ein Beschichtungsbereich 104s erstrecken kann, in welchem ein Substrat beschichtet werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das Wandelement 102 und die Beschichtungsquellen 104 der Beschichtungsvorrichtung 100 eine Substrattransportrichtung 101 oder eine Substrattransportebene 101e definieren. Beispielweise können mit Substraten bestückte Carrier in der Substrattransportebene 101e entlang der Substrattransportrichtung 101 zwischen der ersten Ebene 104a und der zweiten Ebene 104b hindurch transportiert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Beschichtungsvorrichtung 100 auch eine ungerade Anzahl von Beschichtungsquellen 104 (Behandlungsquellen 104) aufweisen, wobei diese asymmetrisch oberhalb und unterhalb des Prozessierbereichs 104s angeordnet sein können. Ferner können auch verschiedene Arten von Behandlungsquellen 104 (oder Beschichtungsquellen 104) an dem Wandelement 102 der Beschichtungsvorrichtung 100 angeordnet sein, z.B. zwei Heizer und zwei Beschichtungsquellen oder andere vom gewünschten Prozess geforderte Kombinationen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Behandlungsquellen 104 der Beschichtungsvorrichtung 100 in einem unterschiedlichen Abstand zur Substrattransportebene angeordnet sein (z.B. spiegelsymmetrisch zur Transportebene oder beliebig).
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Wie in 1D veranschaulicht ist, kann die Beschichtungsvorrichtung 100 (Behandlungsvorrichtung 100) eine Versorgung 106 (Versorgungs-Anordnung 106) aufweisen, welche beispielsweise durch das Wandelement 102 hindurch mit den mehreren Beschichtungsquellen 104 (Behandlungsquellen 104) gekoppelt sein kann, so dass diese mit entsprechend benötigten Medien durch das Wandelement 102 hindurch versorgt 106v werden können. Somit kann beispielsweise der Dichtbereich 102d oder die Dichtfläche 102d am Rand des Wandelements 102 umlaufend bereitgestellt sein (vgl. auch 1C).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Beschichtungsquelle 104, z.B. eine rohrförmige Kathode 104 eine Länge (entlang der Richtung 103) in einem Bereich von ungefähr einem Meter bis ungefähr einigen Metern aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 4 m. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine rohrförmige Beschichtungsquelle 104, z.B. eine rohrförmige Kathode 104, einen Durchmesser (quer zur Richtung 103) in einem Bereich von ungefähr einigen Zentimetern bis ungefähr einigen zehn Zentimetern aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 cm bis ungefähr 40 cm.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Wandelement 102 eine Höhe (entlang der Richtung 105) in einem Bereich von ungefähr einigen Zentimetern bis ungefähr einem Meter aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 30 cm bis ungefähr 1 m. Ferner kann das Wandelement 102 eine Breite (entlang der Richtung 101) in einem Bereich von ungefähr einigen Zentimetern bis ungefähr einem Meter aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 30 cm bis ungefähr 1 m.
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Es versteht sich, dass die Prozessiervorrichtung 100 auch größer oder kleiner dimensioniert sein kann, wenn erforderlich.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Versorgungs-Anordnung 106 Anschlussterminals (Stecker, Ventile, Flansche und/oder Ähnliches) für die entsprechenden Medien aufweisen, welche der Versorgungs-Anordnung 106 und den mehreren Behandlungsquellen 104 zugeführt werden sollen. Ferner kann die Versorgungs-Anordnung 106 weitere Komponenten aufweisen, z.B. einen Motor (einen mechanischen Antrieb), eine Gasführung, eine Kühlmittelführung, elektrische Leitungen, und dergleichen.
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2A veranschaulicht eine Prozesskammer-Anordnung 200, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Prozesskammer-Anordnung 200 eine Prozesskammer 202 mit einer Öffnung 202a und einem Aufnahmebereich 202p zum Aufnehmen einer Behandlungsvorrichtung 100 (wie vorangehend beschrieben) aufweisen kann. Dabei kann die Behandlungsvorrichtung 100 derart an der Prozesskammer 202 montiert sein oder werden, dass sich die mehreren Behandlungsquellen 104 in die Prozesskammer 202 hinein erstrecken, durch die Öffnung 202a in der Prozesskammer 202 hindurch, und dass das Wandelement 102 der Behandlungsvorrichtung 100 die Öffnung 202a in der Prozesskammer 202 abdichtet. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozesskammer 202 an deren Außenseite mindestens eine Dichtfläche oder einen Dichtbereich aufweisen, passend zum Wandelement 102 der Behandlungsvorrichtung 100, so dass in der Prozesskammer 202 ein Vakuum bereitgestellt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in der Prozesskammer 202 (in der Vakuumprozesskammer 202) ein Vakuum im Bereich des Grobvakuums, des Feinvakuums, des Hochvakuums oder des Ultrahochvakuums bereitgestellt sein oder werden. Dabei kann das Vakuum mittels einer Vakuumpumpenanordnung bereitgestellt werden (nicht dargestellt), wobei die Vakuumpumpenanordnung beispielsweise mindestens eine Vorvakuumpumpe (z.B. Rootspumpe und/oder Schraubenpumpe) oder eine Vorvakuumpumpe und eine Hochvakuumpumpe (z.B. Turbomolekularpumpe oder Öldiffusionspumpe) aufweisen kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Prozessdruck innerhalb der Vakuumprozesskammer 202 dynamisch bereitgestellt sein oder werden, wobei während des Prozesses sowohl mindestens ein Gas in die Vakuumprozesskammer 202 eingeleitet wird, als auch Gas aus der Vakuumprozesskammer 202 mittels der Vakuumpumpenanordnung abgepumpt wird. Dabei kann sich ein Gleichgewicht einstellen, wodurch der Prozessdruck festgelegt sein kann. Der Gasfluss durch die Vakuumprozesskammer 202 hindurch und/oder der Prozessdruck kann dabei mittels Ventilen und/oder Sensoren geregelt und/oder gesteuert sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozesskammer-Anordnung 200 eine oder mehrere Vakuumkammern 202 aufweisen, welche beispielsweise ein Kammergehäuse und entsprechend für den Prozess geeignete Komponenten (z.B. Transportrollen, Blenden, Abschirmungen, Halterungen, Schottwände oder Ähnliches) aufweisen kann.
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Wie in 2B analog zu 2A dargestellt ist, kann die Medienversorgung der mehreren Behandlungsquellen 104 von außerhalb der Vakuumprozesskammer 202 erfolgen, wobei die entsprechende Versorgungs-Anordnung 106 zum Versorgen 106v der Behandlungsquellen 104 derart an dem Wandelement 102 der Beschichtungsvorrichtung 100 bereitgestellt sein kann, dass die Beschichtungsvorrichtung 100 mit der Versorgungs-Anordnung 106 als eine Einheit (als montierte Baugruppe oder Modul) von der Vakuumprozesskammer 202 demontiert werden kann.
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Wie in den 2A und 2B dargestellt ist, können mehrere Prozessierquellen 104 an dem Wandelement 102 befestigt sein, wobei die mehreren Prozessierquellen derart relativ zu einander angeordnet sind (z.B. achsparallel zueinander), dass zwischen den mehreren Prozessierquellen 104 ein längserstreckter Prozessierbereich 104s zum beidseitigen Prozessieren eines flächigen Substrats gebildet ist. Dabei können die mehreren Prozessierquellen (104) derart relativ zu dem Wandelement 102 angeordnet sein oder werden, dass sich der (entlang der Richtung 103) längserstreckte Prozessierbereich 104s senkrecht zu einer Seitenwand 202s der Prozesskammer 202 in die Prozesskammer 202 hinein erstreckt.
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Im Folgenden werden verschiedene Modifikationen und Konfigurationen der Beschichtungsvorrichtung 100 und Details zu der Prozesskammer-Anordnung 200 beschrieben, wobei sich die bezüglich der 1A bis 1D, sowie 2A und 2B beschriebenen grundlegenden Merkmale und Funktionsweisen analog einbeziehen lassen. Ferner können die nachfolgend beschriebenen Merkmale und Funktionsweisen analog auf die in den 1A bis 1D, sowie 2A und 2B beschriebene Beschichtungsvorrichtung 100 übertragen werden oder mit der in den 1A bis 1D, sowie 2A und 2B beschriebenen Beschichtungsvorrichtung 100 kombiniert werden.
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3A veranschaulicht in einer schematischen perspektivischen Ansicht eine Beschichtungsvorrichtung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Beschichtungsvorrichtung 100 ein Wandelement 102 und vier Rohrkathoden 104 (Rohrmagnetrons) aufweist, wobei die vier Rohrkathoden 104 drehbar gelagert an dem Wandelement 102 befestigt sind. Die Rohrkathoden 104 können ferner von einer Haltestruktur 108h gestützt werden oder teilweise an einer Haltestruktur 108h befestigt sein. Anschaulich kann die Haltestruktur 108h einen Rahmen um die Rohrkathoden 104 bereitstellen, wobei an der Haltestruktur 108h weitere Bauteile der Beschichtungsvorrichtung 100 befestigt und/oder angeordnet sein können, z.B. Abschirmungen (Dunkelfeldabschirmungen), Blenden, Sensoren oder Ähnliches.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens eine Abschirmung 108b an der Haltestruktur 108h (oder an der Beschichtungsvorrichtung 100) befestigt sein. Die Abschirmung 108b kann beispielsweise einen Bereich außerhalb der Beschichtungsvorrichtung 100 abschirmen, so dass die Ausbreitung von zerstäubtem Beschichtungsmaterial aus der Beschichtungsvorrichtung 100 begrenzt wird. Anschaulich können mehrere Abschirmungen 108b dazu genutzt werden, den Beschichtungsbereich auf innerhalb der Beschichtungsvorrichtung 100 zu begrenzen.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Abschirmungen 108b gekühlt sein oder werden. Mit anderen Worten können die Abschirmungen 108b jeweils eine Kühlstruktur aufweisen, z.B. eine mit Kühlmittel durchflossene Struktur, oder mit einer Kühlstruktur thermisch gekoppelt sein. Ferner können die Abschirmungen 108b schwenkbar an der Haltestruktur 108h befestigt sein, so dass diese beispielsweise bei einer Wartung der Beschichtungsvorrichtung 100 in eine Offen-Position geschwenkt werden können, so dass beispielsweise die Rohrkathoden 104 besser zugänglich sein können.
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Ferner kann die Haltestruktur 108h an deren dem Wandelement 102 abgewandten Endabschnitt 100a eine Positionierstruktur aufweisen zum Positionieren der Haltestruktur (der Beschichtungsvorrichtung 100) in der Prozesskammer. Beispielweise kann die Beschichtungsvorrichtung 100 an der Haltestruktur 108h einen Vorsprung und/oder eine Aussparung aufweisen, welche sich beim Montieren der Beschichtungsvorrichtung 100 in der Prozesskammer 202 formschlüssig in eine entsprechend passende Aussparung bzw. in einen entsprechend passenden Vorsprung einpassen. Somit kann der dem Wandelement 102 abgewandte Endabschnitt 100a der Beschichtungsvorrichtung 100 beispielsweise an einer Innenseite der Prozesskammer 202 abgestützt werden und somit kann die Lage der Beschichtungsvorrichtung 100 in der Prozesskammer 202 vordefiniert sein.
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Ferner ist in 3A die Versorgungs-Anordnung 106 zum Versorgen der mehreren Rohrkathoden veranschaulicht, welche auf einer Seite des Wandelements 102 befestigt sein kann, welche beim Montieren des Wandelements 102 an einer Prozesskammer 202 außerhalb der Prozesskammer 202 liegt.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Versorgungs-Anordnung 106 die Leistungselektronik, die Kühlvorrichtung und/oder einen mechanischen Antrieb aufweisen, was zum Betreiben der Rohrkathoden 104 notwendig sein kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Wandelement ein Kupplungselement aufweisen (nicht dargestellt) zum Ankuppeln einer Verschiebungsvorrichtung zum horizontalen Verschieben der Beschichtungsvorrichtung von der Prozesskammer weg. Mit anderen Worten kann die Beschichtungsvorrichtung 100 derart eingerichtet sein, dass diese seitlich aus der Prozesskammer herausgezogen werden kann.
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Wie beispielsweise in 3B in einer Detailansicht der Beschichtungsvorrichtung 100 veranschaulicht ist, kann die Beschichtungsvorrichtung 100 zwischen den mehreren Rohrkathoden 104 eine oder mehrere Transportrollen 322 (z.B. Rollenstümpfe) aufweisen, welche beispielsweise derart eingerichtet sein können, dass ein Substrat-Träger 320 mit einem Substrat durch den Beschichtungsbereich 104s hindurch transportiert werden kann, so dass beispielsweise das Substrat beidseitig beschichtet werden kann.
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Ferner ist in 3B dargestellt, dass die Beschichtungsvorrichtung 100 mehrere Rotationslagerstellen 302k oder Rotationslager 302k, ähnlich einem Magnetronendblock, aufweisen kann, so dass die Rohrkathoden 104 drehbar an dem Wandelement 102 gelagert sein können.
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3C veranschaulicht eine Prozessieranlage 300 zum beidseitigen Prozessieren von Substraten, wobei die Substrate beispielsweise mittels eines Trägersystems (einem Carrier-basierten-Transportsystem) durch die Prozessieranlage 300 hindurch transportiert werden können.
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Die Prozessieranlage 300 kann beispielsweise mehrere Vakuumkammern aufweisen, in die beispielsweise jeweils eine Behandlungsvorrichtung 100 seitlich eingesteckt werden kann, wie vorangehend beschrieben. Anschaulich kann die Behandlungsvorrichtung 100 als Modul zum Montieren oder zu Wartungszwecken seitlich aus der jeweiligen Prozesskammer herausgezogen werden, wobei beispielsweise dazu kein Hallenkran notwendig sein kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessieranlage 300 eine entsprechende Medienversorgung zum Betreiben der Prozessieranlage 300 aufweisen.
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Ferner kann die Prozessieranlage 300 beispielsweise Schleusen oder Schleusenkammern aufweisen, zum Einschleusen der zu behandelnden Substrate in die Prozesskammern 202 der Prozessieranlage 300. Ferner kann die Prozessieranlage 300 eine oder mehrere Vakuumpumpen, z.B. ein Vakuumpumpensystem, aufweisen.
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Wie in 3C veranschaulicht ist, kann eine Prozesskammer 202 der Prozessieranlage 300 eine Öffnung und einen entsprechenden Aufnahmebereich innerhalb der Prozessieranlage 300 aufweisen, welcher mittels der Öffnung zugänglich ist, so dass eine Beschichtungsvorrichtung 100 in den Aufnahmebereich innerhalb der Prozessieranlage eingebracht werden kann und so dass das Wandelement 102 der Beschichtungsvorrichtung 100 die Öffnung verschließen kann. Dazu kann die Prozesskammer 202 eine Dichtfläche und/oder eine Dichtungsstruktur an deren Außenwand um die Öffnung herum aufweisen, wobei die Dichtfläche und/oder die Dichtungsstruktur beim Montieren der Beschichtungsvorrichtung 100 an der Prozesskammer 202 an die passende Dichtfläche und/oder Dichtungsstruktur der dem Wandelement 102 der Beschichtungsvorrichtung 100 angrenzt.
