-
Die Erfindung betrifft eine Prozessieranlage.
-
Im Allgemeinen können Substrate, z.B. plattenförmige Substrate, Glasscheiben oder Wafer, in einer Prozessieranlage prozessiert werden, z.B. in einer Vakuumbeschichtungsanlage beschichtet werden. Dabei können beispielsweise plattenförmige Substrate oder Glasscheiben auf Transportrollen eines Transportsystems durch die Prozessieranlage hindurch transportiert werden. Ferner können mechanisch sensible Substrate, wie beispielsweise Wafer, mittels Substrat-Trägern in der Prozessieranlage transportiert werden, beispielsweise können die SubstratTräger entsprechend auf Transportrollen eines Transportsystems durch die Prozessieranlage hindurch transportiert werden. Beim Einbringen (Einschleusen) der Substrate in die Prozessieranlage hinein können die Substrate schubweise transportiert werden, z.B. kann ein Substrat in eine Schleusenkammer hinein transportiert werden, innerhalb der Schleusenkammer angehalten werden, so dass die Schleusenkammer beispielsweise evakuiert werden kann, und dann aus der Schleusenkammer heraus transportiert werden.
-
In den Druckschriften DE 10 2011 007 619 Al, DE 10 2012 103 254 Al,
DE 10 2007 058 052 A1 sind verschiedene Aspekte von Substratbehandlungsanlagen beschrieben.
-
In einem Prozesskammerbereich einer Prozessieranlage dagegen kann es notwendig oder hilfreich sein, mehrere Substrate möglichst in einem geringen Abstand zueinander als so genanntes Substratband (eine Folge von Substraten mit einem geringen Abstand zwischen jeweils benachbarten Substraten) zu transportieren. Dazu können die schubweise eingeschleusten Substrate beispielsweise mittels einer Transferkammer zu einem kontinuierlichen Substratband zusammengeführt werden. Ein kontinuierliches Substratband kann beispielsweise effizient mit Materialdampf beschichtet werden. In analoger Weise kann ein kontinuierliches Substratband mittels einer Transferkammer wieder vereinzelt werden, so dass die vereinzelten Substrate wieder aus der Prozessieranlage mittels einer Schleusenkammer ausgeschleust werden können.
-
In einer herkömmlichen Vakuumprozessieranlage können jeweils die Schleusenkammern, die Transferkammern und die Prozesskammern ein Transportsystem aufweisen, welches an das Kammerdesign angepasst sein kann. Das Kammerdesign kann beispielsweise die Kammergeometrie und das Kammervolumen in Zusammenhang mit der Funktionsweise der jeweiligen Kammer berücksichtigen. Da beispielsweise eine Schleusenkammer und eine Transferkammer schneller evakuiert werden können, wenn das Kammerinnenvolumen geringer ist, kann bei einer herkömmlichen Vakuumprozessieranlage das Transportsystem in der Schleusenkammer und in der Transferkammer kleine Transportrollen aufweisen, so dass der Bauraum für das Transportsystem und somit das Kammerinnenvolumen gering gehalten sein kann. In der Prozesskammer dagegen werden größere Transportrollen (also Transportrollen mit einem größeren effektiven Rollendurchmesser) verwendet, z.B. um eine größere mechanische Stabilität der Transportrollen zu gewährleisten, so dass die Transportrollen nur eine geringe Durchbiegung aufweisen, oder z.B. um den Einbau einer so genannten Gegensputterebene zu ermöglichen, wobei sich die Transportrollen dann teilweise durch Öffnungen in der Gegensputterebene hindurch erstrecken und die Substrate oberhalb der Gegensputterebene auf den durch die Gegensputterebene hindurch ragenden Abschnitten der Transportrollen transportiert werden können. Anschaulich ergibt sich somit für eine herkömmliche Vakuumprozessieranlage ein optimierter Aufbau bezüglich des Bauraums und der Taktzeiten, da das Transportsystem (der effektive Transportrollen-Durchmesser) daraufhin entsprechend angepasst wurde.
-
Verschiedene Ausführungsformen basieren beispielsweise auf der Erkenntnis, dass beim Verwenden unterschiedlicher Transportrollen für die Transferkammer und eine an die Transferkammer angrenzende Prozesskammer eine sehr aufwendige, präzise und somit fehleranfällige Steuerung oder Regelung benötigt wird, um die schubweise aus der Schleusenkammer kommenden Substrate zu einem kontinuierlichen Substratband in der Prozesskammer zusammenzuführen. Bei nur minimalen Abweichungen von einer vordefinierten idealen Konfiguration des Substrattransports können die Substrate miteinander kollidieren und einen Schaden und entsprechend lange Ausfallzeiten der Prozessieranlage verursachen.
-
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, ein Transportsystem für die Transferkammer und die Prozesskammer bereitzustellen, wobei die zum Transport wesentlichen Transportrollen alle den gleichen effektiven Rollendurchmesser aufweisen. Als effektiver Rollendurchmesser kann der Abstand des zu transportierenden Substrats zur Drehachse der jeweiligen Transportrolle bezeichnet sein. Anschaulich vermittelt der effektive Rollendurchmesser die Relation zwischen einer Winkelgeschwindigkeit der Transportrolle und der linearen Transportgeschwindigkeit (die Tangentialgeschwindigkeit) des auf der Transportrolle aufliegenden Substrats.
-
Ein anderer Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, das Transportsystem nicht primär an die vakuumtechnisch optimale Bauform der jeweiligen Prozesskammer anzupassen, sondern mittels des Transportsystems eine zuverlässige und einfache Steuerung für den Substrattransport zu gewährleisten.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozessieranlage (z.B. eine Vakuumprozessieranlage oder eine Vakuumbeschichtungsanlage) Folgendes aufweisen: eine Eingangsschleusen-Anordnung mit mindestens einer Schleusenkammer zum schubweisen Einschleusen von Substraten in eine Eingangs-Transferkammer-Anordnung; die Eingangs-Transferkammer-Anordnung mit mindestens einer Transferkammer zum Bilden einer kontinuierlichen Folge von Substraten (zum Bilden eines Substratbands) aus den mehreren schubweise eingeschleusten Substraten; eine Prozesskammer-Anordnung mit mindestens einer Prozesskammer zum Prozessieren der kontinuierlichen Folge von Substraten (des Substratbands); eine Ausgangs-Transferkammer-Anordnung mit mindestens einer Transferkammer zum Vereinzeln der kontinuierlichen Folge von Substraten zu mehreren schubweise transportierten Substraten; eine Ausgangsschleusen-Anordnung mit mindestens einer Schleusenkammer zum schubweisen Ausschleusen der schubweise transportierten Substrate aus der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung heraus, ein Transportsystem zum Transportieren der Substrate innerhalb der Prozessieranlage; wobei das Transportsystem mehrere angetriebene Transportrollen in der Eingangs-Transferkammer-Anordnung, in der Prozesskammer-Anordnung und in der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung aufweist, wobei jede der mehreren angetriebenen Transportrollen in der Eingangs-Transferkammer-Anordnung, in der Prozesskammer-Anordnung und in der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung den gleichen Transport-Durchmesser (effektiven Rollendurchmesser) aufweist.
-
Das Transportsystem weist mehrere angetriebene Transportrollen in der Eingangsschleusen-Anordnung und in der AusgangsschleusenAnordnung auf wobei jede der mehreren angetriebenen Transportrollen in der Eingangsschleusen-Anordnung und in der Ausgangsschleusen-Anordnung den gleichen Transport-Durchmesser aufweist.
-
Die angetriebenen Transportrollen in der Eingangsschleusen-Anordnung und in der Ausgangsschleusen-Anordnung weisen einen kleineren Transport-Durchmesser auf als die angetriebenen Transportrollen in der Eingangs-Transferkammer-Anordnung, in der Prozesskammer-Anordnung und in der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Transportsystem eine mit den angetriebenen Transportrollen gekuppelte Antriebs-Anordnung aufweisen. Ferner kann das Transportsystem eine mit der Antriebs-Anordnung gekoppelte Steuerung und/oder Regelung aufweisen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerung oder Regelung für die Antriebs-Anordnung derart eingerichtet sein, dass die kontinuierliche Folge von Substraten in der Prozesskammer-Anordnung gleichförmig geradlinig bewegt werden kann.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerung oder Regelung für die Antriebs-Anordnung derart eingerichtet sein, dass die Substrate in der Eingangs-Transferkammer-Anordnung und in der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung beschleunigt bewegt werden.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerung oder Regelung für die Antriebs-Anordnung derart eingerichtet sein, dass jede der mehreren angetriebenen Transportrollen in der Eingangs-Transferkammer-Anordnung derart rotiert wird, dass aus den schubweise transportierten Substraten eine kontinuierliche Folge von Substraten gebildet wird, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Substraten der kontinuierlichen Folge von Substraten ein Spalt mit einer Spaltbreite von weniger als 5 cm (oder ein Spalt in einem Bereich von ungefähr 1 mm bis ungefähr 50 mm) gebildet ist.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Eingangsschleusen-Anordnung und die Ausgangsschleusen-Anordnung jeweils mehrere Klappenventile zum schubweisen Einschleusen und/oder Ausschleusen der Substrate aufweisen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessieranlage derart eingerichtet sein und mit einer Vakuumpumpen-Anordnung derart gekoppelt sein, dass die Eingangsschleusen-Anordnung, die Eingangs-Transferkammer-Anordnung, die Prozesskammer-Anordnung, die Ausgangs-Transferkammer-Anordnung und die Ausgangsschleusen-Anordnung evakuiert werden können.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Transport-Durchmesser aller angetriebenen Transportrollen, welche in der Eingangs-Transferkammer-Anordnung, in der Prozesskammer-Anordnung und in der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung angeordnet sind, eine Schwankung (Toleranz) von weniger als 1% aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Transport-Durchmesser aller angetriebener Transportrollen gleich (z.B. in einem Toleranzbereich von weniger als ±1 mm) sein und in einem Bereich von ungefähr 10 cm bis ungefähr 30 cm liegen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 15 cm bis ungefähr 25 cm. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
-
Es zeigen
- 1 eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Prozessieranlage, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2 eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Prozesskammer-Anordnung einer Prozessieranlage, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 3 eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Schleusenkammer-Anordnung einer Prozessieranlage mit einer Schleusenkammer, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 4 eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Schleusenkammer-Anordnung einer Prozessieranlage mit mehreren Schleusenkammern, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
- 5 eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Prozessieranlage, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
-
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.
-
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.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Prozessieranlage (eine Vakuumprozessieranlage) bereitgestellt, welche derart eingerichtet ist, dass in deren Kammerbereichen, in denen die Substrate diskontinuierlich (schubweise oder getaktet) transportiert werden, z.B. innerhalb einer Schleusenkammer oder einer Pufferkammer der Prozessieranlage, Transportrollen mit gleichem Rollendurchmesser bereitgestellt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Prozessieranlage (Vakuumprozessieranlage) bereitgestellt, welche derart eingerichtet ist, dass in deren Kammerbereichen, in denen die Substrate (als Substratband oder als Folge von Substraten) kontinuierlich transportiert werden, z.B. innerhalb einer Transferkammer oder einer Beschichtungskammer der Prozessieranlage, Transportrollen mit gleichem Rollendurchmesser bereitgestellt werden. Dabei kann der Rollendurchmesser für die Transportrollen in den jeweiligen Kammerbereichen, in denen die Substrate kontinuierlich (als Substratband oder Folge von Substraten) transportiert werden, größer sein als der Rollendurchmesser für die Transportrollen in den jeweiligen Kammerbereichen, in denen die Substrate diskontinuierlich (schubweise) transportiert werden.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Pufferkammer eine Schleusenkammer sein, in der ein Substrat vorgehalten (gepuffert) wird, bevor das Substrat mittels der Transferkammer an das Substratband angefügt wird. Die Pufferkammer kann zwischen der Eingangs-Schleusenkammer und der Transferkammer angeordnet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Schleusenkammeranordnung eine Schleusenkammer und eine Pufferkammer aufweisen. Ferner kann in der Schleusenkammer ein Vakuum bis ungefähr 10-2 mbar bereitgestellt sein oder werden und in einer Pufferkammer ein Vakuum in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-7 mbar. In diesem Fall kann eine Vakuumprozessieranlage bei symmetrischem Aufbau eine so genannte 5-Kammer-Anlage sein, da die Vakuumprozessieranlage fünf verschiedene Vakuumbereiche aufweisen kann, jeweils einen Vakuumbereich in der Eingangsschleuse und in der Ausgangsschleuse, jeweils einen Vakuumbereich in der Pufferkammer der Eingangsschleuse und in der Pufferkammer der Ausgangsschleuse und einen gemeinsamen Vakuumbereich für die Prozesskammern und die Transferkammern zwischen den Schleusenkammer.
-
Alternativ kann mittels einer einzigen Schleusenkammer, welche direkt an die Transferkammer gekoppelt ist, ein Vakuum in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-7 mbar bereitgestellt sein oder werden. In diesem Fall kann eine Vakuumprozessieranlage bei symmetrischem Aufbau eine so genannte 3-Kammer-Anlage sein, da die Vakuumprozessieranlage drei verschiedene Vakuumbereiche aufweisen kann, jeweils einen Vakuumbereich in der Eingangsschleuse und in der Ausgangsschleuse, und einen Vakuumbereich für die Prozesskammern und die Transferkammern zwischen den Schleusenkammer.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Einsatz einer 5-Kammer-Anlage eine geringere Taktzeit gegenüber der 3-Kammer-Anlage ermöglichen, d.h. ein Substrat kann unter Verwendung einer zusätzlichen Pufferkammer schneller in die Vakuumprozessieranlage eingeschleust werden.
-
Anschaulich kann für einen getakteten Betrieb einer Vakuumprozessieranlage mit diskontinuierlicher Substratbewegung ein kammerfunktionsbezogener Rollendurchmesser von Vorteil sein, z.B. möglichst kleine Rollendurchmesser für geringe Kammervolumina aufgrund eines geringeren benötigen Bauraums. In einer Transferkammer kann ein Übergang von dem getakteten (schubweisen) Substrattransport zu einem gleichmäßigen Beschichtungsdurchlauf realisiert sein. Um ungewollte Umfangsgeschwindigkeitsänderungen (Änderungen der Tangentialgeschwindigkeit der Transportrollen) zu vermeiden oder zu verringern, welche zu einem Rucken des Substrat und somit zu Beschichtungsfehlern führen können, können in der Transferkammer und in den angrenzenden Prozesskammern Transportrollen mit gleichem Rollendurchmesser und gleichem Antriebskonzept (Motor und Leitfrequenz) verwendet werden.
-
1 veranschaulicht eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Vakuumprozessieranlage 100 (Prozessieranlage 100), gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage 100 eine Eingangsschleusen-Anordnung 102s mit mindestens einer Schleusenkammer aufweisen. Mittels der Eingangsschleusen-Anordnung 102s kann jeweils ein Substrat (oder eine Anordnung von Substraten) schubweise (getaktet) in die Vakuumprozessieranlage 100 eingeschleust werden.
-
Ferner kann die Vakuumprozessieranlage 100 eine Eingangs-Transferkammer-Anordnung 102t aufweisen, wobei die Eingangs-Transferkammer-Anordnung 102t mindestens eine Transferkammer aufweist zum Bilden einer kontinuierlichen Folge von Substraten aus den mehreren mittels der Eingangsschleusen-Anordnung 102s schubweise eingeschleusten Substraten. Anschaulich kann die mindestens eine Transferkammer der Transferkammer-Anordnung 102t mit der mindestens einen Schleusenkammer der Eingangsschleusen-Anordnung 102s vakuumtechnisch verbunden sein, so dass wenn die mindestens eine Schleusenkammer der Eingangsschleusen-Anordnung 102s evakuiert ist, ein Substrat aus der mindestens einen Schleusenkammer der Eingangsschleusen-Anordnung 102s in die mindestens eine Transferkammer der Transferkammer-Anordnung 102t transportiert werden kann. Dabei kann die mindestens eine Transferkammer der Transferkammer-Anordnung 102t während des getakteten Betriebs der Vakuumprozessieranlage 100 evakuiert bleiben.
-
Die mittels der Transferkammer-Anordnung 102t erzeugte kontinuierliche Folge von Substraten (das Substratband) kann eine Prozesskammer-Anordnung 102p der Vakuumprozessieranlage 100 durchlaufen, z.B. mit konstanter Geschwindigkeit. Die Prozesskammer-Anordnung 102p kann mindestens eine Prozesskammer zum Prozessieren der kontinuierlichen Folge von Substraten aufweisen. Dabei kann eine Prozesskammer beispielsweise wie folgt eingerichtet sein oder werden und/oder wie folgt betrieben werden: als Beschichtungskammer zum Beschichten der kontinuierlichen Folge von Substraten; als Wärmebehandlungskammer zum Erwärmen der kontinuierlichen Folge von Substraten, als Belichtungskammer oder Blitzbelichtungskammer zum Belichten und/oder Erwärmen der kontinuierlichen Folge von Substraten, als Ätzkammer (z.B. als Plasmaätzkammer) zum Ätzen der kontinuierlichen Folge von Substraten, als Glimmkammer zum Durchführen einer Glimmbehandlung der kontinuierlichen Folge von Substraten, oder als eine andere geeignete Prozesskammer zum Prozessieren der Substrate.
-
Ferner kann die Vakuumprozessieranlage 100 einen im Wesentlichen symmetrischen Aufbau zum Ausschleusen der Substrate aus der Vakuumprozessieranlage 100 heraus aufweisen. Die Vakuumprozessieranlage 100 kann beispielsweise eine Ausgangs-Transferkammer-Anordnung 104t mit mindestens einer Transferkammer aufweisen zum Vereinzeln der kontinuierlichen Folge von Substraten zu mehreren schubweise transportierten Substraten, so dass die schubweise transportierten Substrate mittels einer eine Ausgangsschleusen-Anordnung 104s mit mindestens einer Schleusenkammer aus der Vakuumprozessieranlage 100 heraus geschleust werden können.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage 100, wie in 1 veranschaulicht ist, jeweils genau eine Eingangsschleuse 102s zum Einschleusen und eine Ausgangsschleuse 104s zum Ausschleusen der Substrate aufweisen, wobei die Schleusenkammern direkt an die jeweiligen Transferkammern 102t, 104t gekoppelt sein können. Anschaulich kann die Vakuumprozessieranlage 100 mindestens eine Eingangs-Schleusenkammer 102s und eine Eingangs-Transferkammer 102t aufweisen sowie mindestens eine Ausgangs-Schleusenkammer 102s und eine Ausgangs-Transferkammer 102t. Ferner kann die Vakuumprozessieranlage 100 mindestens eine Prozesskammer 102p aufweisen.
-
In der mindestens einen Prozesskammer der Prozesskammer-Anordnung 102p kann ein Vakuum in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-7 mbar bereitgestellt sein oder werden. Anschaulich kann die Vakuumprozessieranlage 100 eine 3-Kammer-Anlage mit drei verschiedenen Vakuumbereichen sein, einem Vakuumbereich 110a in der Eingangsschleuse, einem Vakuumbereich 110c in der Ausgangsschleuse, und einem gemeinsamen Vakuumbereich 110b in der Eingangs-Transferkammer 102t, in der Prozesskammer 102p und in der Ausgangs-Transferkammer 104t.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage 100 ein Transportsystem zum Transportieren von Substraten innerhalb der Vakuumprozessieranlage 100 aufweisen, z.B. ein kann das Transportsystem als Rollentransportsystem bereitgestellt sein. Das Transportsystem kann beispielsweise mehrere angetriebene Transportrollen 106s in der mindestens einen Schleusenkammer der Eingangsschleusen-Anordnung 102s aufweisen. Das Transportsystem kann beispielsweise mehrere angetriebene Transportrollen 106t in der mindestens einen Transferkammer der Eingangs-Transferkammer-Anordnung 102s aufweisen. Ferner kann das Transportsystem mehrere angetriebene Transportrollen 106p in der mindestens einen Prozesskammer der Prozesskammer-Anordnung 102p aufweisen. Ferner kann das Transportsystem mehrere angetriebene Transportrollen 106t in der mindestens einen Transferkammer der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung 102t aufweisen. Ferner kann das Transportsystem mehrere angetriebene Transportrollen 106s in der mindestens einen Schleusenkammer der Ausgangsschleusen-Anordnung 104s aufweisen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeweils eine Kammer der Vakuumprozessieranlage 100 (je nach Kammerlänge entlang der Substrattransportrichtung 101) zwei bis zwanzig angetriebene Transportrollen 106s aufweisen. Ferner kann eine Kammer der Vakuumprozessieranlage 100 optional zusätzliche Transportrollen aufweisen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere angetriebenen Transportrollen in der Vakuumprozessieranlage 100 mittels eines Motors und eines Getriebes zwischen dem Motor und den mehreren angetriebenen Transportrollen angetrieben werden. Anschaulich können mehrere angetriebene Transportrollen miteinander derart mechanisch gekoppelt sein (z.B. unter Verwendung eines Zahnriemens), dass die mehreren angetriebenen Transportrollen mittels eines zugeordneten Motors angetrieben werden können.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist jede der mehreren angetriebenen Transportrollen 106t in der mindestens einen Transferkammer der Eingangs-Transferkammer-Anordnung 102t, jede der mehreren angetriebenen Transportrollen 106p in der mindestens einen Prozesskammer der Prozesskammer-Anordnung 102p und jede der mehreren angetriebenen Transportrollen 106t in der mindestens einen Transferkammer der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung 104t den gleichen Transport-Durchmesser (effektiven Rollendurchmesser) auf.
-
Ferner weist jede der mehreren angetriebenen Transportrollen 106s der mindestens einen Schleusenkammer der Eingangsschleusen-Anordnung 102s und jede der mehreren angetriebenen Transportrollen 106s der mindestens einen Schleusenkammer der Ausgangsschleusen-Anordnung 104s den gleichen Transport-Durchmesser (effektiven Rollendurchmesser) auf.
-
Dabei ist der effektive Rollendurchmesser der mehreren angetriebenen Transportrollen 106s der Schleusenkammern geringer als der effektive Rollendurchmesser der mehreren angetriebenen Transportrollen 106t, 106p der Transferkammern und der mindestens einen Prozesskammer.
-
Anschaulich kann es aufgrund des verschiedenen Rollendurchmessers der angetriebenen Transportrollen 106s, 106t, 106p zu einem Rucken der transportierten Substrate kommen, wobei jedoch das Rucken vor der Transferkammer der Eingangs-Transferkammer-Anordnung 102t und nach der Transferkammer der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung 104t erfolgt, so dass die gleichförmig in der mindestens einen Prozesskammer transportierten Substrate nicht beeinflusst werden. Somit kann beispielsweise eine homogene Beschichtung der kontinuierlich als Substratband transportierten Substrate mittels der Prozesskammer-Anordnung 102p erfolgen.
-
Wie in 2 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht veranschaulicht ist, kann die Prozesskammer-Anordnung 102p mehreren aneinander gekoppelte Prozesskammern 202p aufweisen. Die mehreren Prozesskammern 202p können ein gemeinsames Vakuumsystem bilden. Optional kann zwischen zwei der mehreren Prozesskammern 202p eine Ventilkammer angeordnet sein, zum Separieren zweier beidseitig an die Ventilkammer angrenzenden Prozesskammern 202p.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage 100 mehrere Beschichtungsquellen 202m aufweisen, welche derart an den Prozesskammern 202p bereitgestellt sein können, dass die Substrate 220s innerhalb der Prozesskammer-Anordnung 102p beschichtet werden können.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozesskammer 202p oder können die mehreren Prozesskammern 202p eine Sputter-Vorrichtung 202m aufweisen, z.B. ein Planarmagnetron, ein Doppel-Planarmagnetron, ein Rohrmagnetron, ein Doppel-Rohrmagnetron, oder Ähnliches.
-
Wie in 2 veranschaulicht ist, können mehrere Substrate 220s als Substratband durch die Prozesskammer-Anordnung 102p hindurch transportiert werden, z.B. auf den Transportrollen 206. Dabei können die Substrate 220s derart relativ zueinander gleichförmig bewegt werden, dass jeweils zwischen zwei benachbarten Substraten 220s ein Spalt verbleibt, wobei der Spalt so gering wie möglich gehalten sein kann.
-
Der Substrattransport in der Vakuumprozessieranlage 100 kann gesteuert oder geregelt erfolgen (nicht dargestellt), wobei die Transportrollen des Transportsystems mittels einer Antriebs-Anordnung und mittels einer mit der Antriebs-Anordnung gekoppelten Steuerung oder Regelung gesteuert bzw. geregelt bewegt (rotiert) werden können.
-
Eine Antriebs-Anordnung kann beispielsweise einen Motor oder mehrere Motoren aufweisen, sowie optional ein Getriebe oder mehrere Getriebe zum Antreiben der Transportrollen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerung oder Regelung zum Antreiben der Transportrollen 206 derart eingerichtet sein, dass in der Prozesskammer-Anordnung 206 die kontinuierliche Folge von Substraten gleichförmig geradlinig bewegt wird.
-
Ferner kann die Vakuumprozessieranlage 100 Sensoren aufweisen, z.B. Scheibenpositionssensoren, wobei eine mittels der Sensoren ermittelte Größe in der Regelung zum Antreiben der Transportrollen berücksichtigt sein kann.
-
Die Steuerung oder Regelung für die Transportrollen 106t der Eingangs-Transferkammer-Anordnung und der Ausgangs-Transferkammer-Anordnung kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass die Substrate entsprechend beschleunigt (analog negativ beschleunigt, d.h. gebremst) werden können, so dass die Substrate zu einem Substratband zusammengeführt werden können oder so dass ein Substratband vereinzelt werden kann.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuerung oder Regelung für die angetriebenen Transportrollen 106t der Eingangs-Transferkammer-Anordnung 102t derart eingerichtet sein, dass jede der mehreren angetriebenen Transportrollen in der Eingangs-Transferkammer-Anordnung derart rotiert wird, dass aus den schubweise transportierten Substraten eine kontinuierliche Folge von Substraten gebildet wird, wobei zwischen jeweils zwei benachbarten Substraten der kontinuierlichen Folge von Substraten ein Spalt mit einer Spaltbreite von weniger als 5 cm gebildet ist.
-
Wie in 3 veranschaulicht ist, kann eine Schleusenkammer 302s der Eingangsschleusen-Anordnung 102s eingerichtet sein, ein Substrat 220s (oder ein Substratfeld mit mehreren relativ zueinander angeordneten Substraten) möglichst schnell aus der Umgebung unter Normaldruck (Luftdruck) in das Vakuum der Vakuumprozessieranlage 100 zu transferieren (zu schleusen). Bei einer einstufig eingerichteten (und/oder betriebenen) Schleusenkammer 302s kann dabei ein Druckunterschied von mehreren Größenordnungen überbrückt werden, z.B. von normalem Atmosphärendruck auf ein Prozessvakuum im Hochvakuumbereich. Dazu kann die Schleusenkammer 302s beispielsweise mit einer Vakuumpumpen-Anordnung gekoppelt sein, z.B. mit mindestens einer Vorvakuumpumpe (z.B. einer Schraubenpumpe und einer Drehkolbenpumpe) und mit mindestens einer Hochvakuumpumpe (z.B. einer Turbomolekularpumpe oder einer Öldiffusionspumpe).
-
Zum Schleusen eines Substrats 220s kann die Schleusenkammer 302s zwei Klappenventile 314a, 314b aufweisen, so dass die beiden Substrat-Transfer-Öffnungen der Schleusenkammer 302s abgedichtet werden können. Nach dem Evakuieren der Schleusenkammer 302s kann das Substrat 220s weiter in die Transferkammer hinein transportiert werden, wie vorangehend beschrieben ist.
-
Die Schleusenkammer 302s kann beispielsweise einen Füllkörper 312 aufweisen, z.B. zum Reduzieren des Innenvolumens der Schleusenkammer 302s, so dass die Schleusenkammer 302s schneller evakuiert werden kann. Ferner kann das Innenvolumen der Schleusenkammer 302s dadurch verkleinert werden, dass kleine Transportrollen 306 in der Schleusenkammer 302s verwendet werden, welche weniger Bauraum in der Schleusenkammer 302s benötigen.
-
Mittels der in 3 dargestellten Eingangsschleusen-Anordnung 102s kann beispielsweise eine 3-Kammer-Prozessieranlage 100 bereitgestellt sein oder werden, wie vorangehend beschrieben.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann für die Eingangsschleusen-Anordnung 102s und die Ausgangsschleusen-Anordnung 104s im Wesentlichen die gleiche Schleusenkammer 302s verwendet werden. Anschaulich kann die Vakuumprozessieranlage 100 vor und nach der Prozesskammer-Anordnung 102p symmetrisch aufgebaut sein.
-
Wie in 4 veranschaulicht ist, kann eine Eingangsschleusen-Anordnung 102s mehrere Schleusenkammern aufweisen, z.B. eine Schleusenkammer 302s und eine Pufferkammer 302p, analog zur in 3 dargestellten Schleusenkammer 302s. Die Schleusenkammer 302s und die Pufferkammer 302p können jeweils mittels drei Klappenventilen 314a, 314b, 314c abgedichtet werden.
-
Die Eingangsschleusen-Anordnung 102s mit mehreren Schleusenkammern kann mehrstufig betrieben werden, mit einem ersten Vakuumbereich 410a und einem zweiten Vakuumbereich 410b, wobei beispielsweise mittels der Schleusenkammer 302s ein erster Druckunterschied und mittels der so genannten Pufferkammer 302p ein zweiter Druckunterschied überbrückt werden kann, z.B. mittels der Schleusenkammer 302s von normalem Atmosphärendruck auf ein Vorvakuum und mittels der Pufferkammer 302p vom Vorvakuum auf ein Prozessvakuum im Hochvakuumbereich. Dazu kann die Schleusenkammer 302s beispielsweise mit einer Vorvakuumpumpen-Anordnung gekoppelt sein, z.B. mit mindestens einer Vorvakuumpumpe (z.B. einer Schraubenpumpe und einer Drehkolbenpumpe). Ferner kann die Pufferkammer 302p beispielsweise mit einer Vakuumpumpen-Anordnung gekoppelt sein, z.B. mit mindestens einer Vorvakuumpumpe (z.B. einer Schraubenpumpe und einer Drehkolbenpumpe) und mit mindestens einer Hochvakuumpumpe (z.B. einer Turbomolekularpumpe oder einer Öldiffusionspumpe).
-
Anschaulich kann mittels der Pufferkammer 302p ein Substrat zwischen der eigentlichen Eingangsschleuse 302s und der nachfolgenden Transferkammer gepuffert werden. Mittels der in 4 dargestellten Eingangsschleusen-Anordnung 102s kann beispielsweise eine 5-Kammer-Prozessieranlage 100 bereitgestellt sein, wie vorangehend beschrieben.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können für die Eingangsschleusen-Anordnung 102s und die Ausgangsschleusen-Anordnung 104s im Wesentlichen die gleiche Schleusenkammern 302s, 302p verwendet werden. Anschaulich kann die Vakuumprozessieranlage 100 vor und nach der Prozesskammer-Anordnung 102p symmetrisch aufgebaut sein.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dimension der Vakuumprozessieranlage 100 an die zu prozessierenden Substrate 220s angepasst sein oder werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage 100 derart eingerichtet sein, dass Substrate 220s mit einer Breite in einem Bereich von ungefähr 1 m bis ungefähr 4 m prozessiert werden können.
-
Ferner kann die Breite der Transportrollen an die Dimension der Substrate 220s und/oder an die Dimension der Vakuumprozessieranlage 100 angepasst sein oder werden. Ferner kann die Anzahl der Transportrollen in der Vakuumprozessieranlage 100 an die Länge der Vakuumprozessieranlage 100 entlang der Transportrichtung 101 und an die Länge der zu prozessierenden Substrate 220s angepasst sein oder werden.
-
5 veranschaulicht einen Querschnitt der Vakuumprozessieranlage 100 quer zur Substrattransportrichtung 101, z.B. einen Schnitt durch eine Transportrolle 206 in einer Prozesskammer 202p der Vakuumprozessieranlage 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen (vgl. 2).
-
In einer Beschichtungskammer 202p kann es beispielsweise notwendig oder hilfreich sein, das Transportsystem 106p vor einem Beschichten zu schützen oder abzuschirmen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem eine so genannte Gegensputterebene 502 (ein Blech oder eine Blende) oberhalb des Transportsystems 106p angeordnet ist. Die Gegensputterebene 502 kann beispielsweise mehrere Aussparungen aufweisen, durch welche die Transportrollen 206 zumindest teilweise hindurch ragen können, so dass ein Substrat 220s entlang der mittels der Transportrollen 206 bereitgestellten Substrattransportebene 101e transportiert werden kann.
-
Wie in 5 veranschaulicht ist, kann die Transportrolle 206 (z.B. eine angetriebene Transportrolle 206) mehrere ringförmig vorstehende Abschnitte aufweisen, welche durch die Gegensputterebene 502 zumindest teilweise hindurch ragen können und auf denen die Substrate transportiert werden können. Dabei können die ringförmig vorstehenden Abschnitte der Transportrolle 206 den effektiven Rollendurchmesser definieren.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der effektive Rollendurchmesser der Abstand zwischen einer Drehachse 206r, um welche die Transportrolle 206 gedreht wird, und der Substrattransportebene 101e sein. Bei einem Durchbiegen der Transportrolle 206, welche an deren axialen Endabschnitten drehbar gelagert ist, kann auch die Substrattransportebene 101e entsprechend gebogen sein. Je nach mechanischer Flexibilität der Substrate 220s könne sich diese ebenfalls biegen. Somit kann es notwendig sein, in der Prozesskammer 202p stabilere Transportrollen 206 zu verwenden als beispielsweise in der Schleusenkammer 302s und/oder in der Pufferkammer 302p.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Transferkammer der Vakuumprozessieranlage 100 analog zu der Schleusenkammer 302s oder der Pufferkammer 302p einen Füllkörper aufweisen. Anschaulich kann die Transferkammer derart eingerichtet sein, dass die Transferkammer trotz der im Vergleich zur Schleusenkammer großen Transportrollen ein möglichst geringes Innenvolumen aufweist.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transferkammer der Vakuumprozessieranlage 100 Gasseparationsspalte aufweisen, so dass ein Gasfluss oder dass eine Gasteilchenbewegung entlang der Transportrichtung 101 reduziert oder gehemmt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transferkammer während des Betriebs der Vakuumprozessieranlage 100 zu der angrenzenden Prozesskammer hin offen bleiben. Die Schleusenkammern oder Pufferkammern können während des Betriebs der Vakuumprozessieranlage 100 zyklisch geöffnet und geschlossen werden zum Einschleusen bzw. Ausschleusen der Substrate.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Eingangsschleusen-Anordnung bzw. eine Schleusenkammer (Eingangsschleusenkammer) mindestens zwei Ventile aufweisen zum vakuumdichten Verschließen (Abdichten) der Eingangsschleusen-Anordnung bzw. der Schleusenkammer, wobei die mindestens zwei Ventile die Substrat-Transfer-Öffnungen der Eingangsschleusen-Anordnung bzw. der Schleusenkammer abdichten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Ausgangsschleusen-Anordnung bzw. eine Schleusenkammer (Ausgangschleusenkammer) mindestens zwei Ventile aufweisen zum vakuumdichten Verschließen (Abdichten) der Ausgangsschleusen-Anordnung bzw. der Schleusenkammer, wobei die mindestens zwei Ventile die Substrat-Transfer-Öffnungen der Ausgangsschleusen-Anordnung bzw. der Schleusenkammer abdichten.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Transportrollen zu einem so genannten Transportband gekoppelt sein oder werden (z.B. mechanisch und/oder mittels einer Steuerung oder Regelung), so dass alle Transportrollen des Transportbands mit gleicher Rotationsgeschwindigkeit und gleichem Drehsinn rotieren. Dabei können alle Transportrollen des Transportbands in einer Reihe in einer gemeinsamen Ebene liegen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Eingangsschleusen-Anordnung oder Ausgangsschleusen-Anordnung bzw. eine Schleusenkammer genau ein Transportband aufweisen.
-
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Eingangs-Transferkammer-Anordnung oder eine Ausgangs-Transferkammer-Anordnung bzw. eine Transferkammer mehrere Transportbänder (z.B. zwei oder mehr als zwei) aufweisen. Ferner kann eine Eingangs-Transferkammer-Anordnung oder eine Ausgangs-Transferkammer-Anordnung bzw. eine Transferkammer ein Transportband und mindestens eine weitere Transportrolle aufweisen, wobei die mindestens eine weitere Transportrolle eine andere Rotationsgeschwindigkeit als das Transportband aufweist.
