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Die Erfindung betrifft eine Vakuumprozessieranlage gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum schubweisen Einschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung in eine Prozesskammeranordnung hinein gemäß Anspruch 9 und ein Verfahren zum schubweisen Ausschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung aus einer Prozesskammeranordnung heraus gemäß Anspruch 10. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Im Allgemeinen können Substrate, z.B. plattenförmige Substrate wie Glasscheiben oder Wafer, in einer Vakuumprozessieranlage prozessiert werden, z.B. in einer Vakuumbeschichtungsanlage beschichtet werden. Dabei können die plattenförmigen Substrate auf Transportrollen eines Transportsystems durch die Vakuumprozessieranlage hindurch transportiert werden. Mechanisch sensible Substrate, wie beispielsweise Wafer, können mittels Substratträgern in der Vakuumprozessieranlage transportiert werden (dem so genannten Carrier-Prinzip), wobei die Substratträger entsprechend auf den Transportrollen des Transportsystems durch die Vakuumprozessieranlage hindurch transportiert werden.
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DE 10 2012 103 254 A1 beschreibt ein Verfahren zum Einschleusen von Substraten in eine Vakuumbehandlungsanlage. Das Verfahren beinhaltet dabei die Verfahrensschritte Einbringen eines Substratverbundes aus mindestens zwei in Transportrichtung hintereinander angeordneten Substraten in eine Schleusenkammer, Transport des Substratverbundes in eine Transferkammer und Reduzierung der Abstände in Transportrichtung der Substrate innerhalb des Substratverbundes.
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DE 10 2014 107 636 A1 beschreibt eine Vakuumprozessieranlage. Die Vakuumprozessieranlage weist eine erste Schleusenkammeranordnung zum Einschleusen von Substraten in eine Prozesskammeranordnung hinein, eine zweite Schleusenkammeranordnung zum Ausschleusen prozessierter Substrate aus einer Prozesskammeranordnung heraus und eine zwischen die erste Schleusenkammeranordnung und die zweite Schleusenkammeranordnung gekoppelte Prozesskammeranordnung mit einer Vielzahl von Prozesskammern zum Prozessieren der eingeschleusten Substrate auf.
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DE 10 2004 008 598 B4 beschreibt ein Verfahren für den Betrieb einer Inline-Beschichtungsanlage. Die Inline-Beschichtungsanlage weist eine Einschleuskammer, eine daran anschließende Pufferkammer, eine hieran anschließende Prozesskammer, eine hieran anschließende weitere Pufferkammer und eine hieran anschließende Ausschleuskammer auf. Zwischen den Kammern sind Tore vorgesehen, welche geöffnet und geschlossen werden können.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vakuumprozessieranlage mit mehreren Vakuumkammern bereitgestellt, wobei die Vakuumprozessieranlage modular aufgebaut ist bzw. wobei die Vakuumkammern derart eingerichtet sind, dass ein modularer Aufbau der Vakuumprozessieranlage ermöglicht ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die mehreren Vakuumkammern der Vakuumprozessieranlage jeweils ein Kammergehäuse aufweisen, wobei das Kammergehäuse derart eingerichtet ist, dass eine Deckelöffnung des Kammergehäuses mit einem Kammerdeckel abgedeckt werden kann. Anschaulich können die mehreren Vakuumkammern der Vakuumprozessieranlage geöffnet werden, indem die entsprechenden Kammerdeckel abgenommen oder aufgeklappt werden, und geschlossen werden, indem die entsprechenden Kammerdeckel aufgelegt oder zugeklappt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Kammergehäuse derart miteinander verbunden sein, dass diese ein gemeinsames Kammergehäuse für mehrere Vakuumkammern bereitstellen, wobei in diesem Fall das gemeinsame Kammergehäuse mittels mehrerer entsprechend eingerichteter Kammerdeckel abgedichtet werden kann. Beispielsweise können mehrere Bereiche eines Kammergehäuses voneinander mittels vertikaler Kammerwände (als Schottwände bezeichnet) separiert sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können in einem Kammergehäuse zum Prozessieren eines Substrats oder Substratbands ein oder mehrere Prozessbereiche und/oder ein oder mehrere Pumpbereiche zum Evakuieren des Kammergehäuses bereitgestellt sein oder werden.
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Ein Kammergehäuse kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass dieses als Grundkammer (Rezipient) für verschiedene Vakuumkammern genutzt werden kann, z.B. kann das Kammergehäuse für eine Schleusenkammer genutzt werden, wobei die Schleusenkammer beispielsweise im Vorvakuumbereich und/oder Hochvakuumbereich (z.B. im Bereich nahe des Prozessvakuums, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-7 mbar, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-5 mbar) betrieben werden kann. Ferner kann das Kammergehäuse für eine Pufferkammer oder Transferkammer genutzt werden. Dabei kann die Funktionsweise oder die Betriebsart der jeweiligen Vakuumkammer aufgrund des mit dem Kammergehäuse verwendeten Kammerdeckels definiert sein. Beispielsweise kann die Grundkammer verschiedenen Prozesskammerdeckeln ausgerüstet werden, um jeweils vordefinierte Prozesse durchzuführen. Damit das Kammergehäuse universell eingesetzt werden kann, kann das Kammergehäuse mindestens einen Anschlussflansch zum Anschließen einer Vorvakuumpumpe oder einer Vorvakuumpumpenanordnung aufweisen. Alternativ kann das Kammergehäuse mittels eines Pumpdeckels evakuiert werden oder ein Prozesskammerdeckel kann einen Anschlussflansch zum Anschließen einer Vorvakuumpumpe oder einer Vorvakuumpumpenanordnung aufweisen. Somit kann in dem mittels des Kammerdeckels abgedichteten Kammergehäuse zumindest ein Vorvakuum erzeugt werden oder bereitgestellt sein. Wenn in dem abgedichteten Kammergehäuse ein Hochvakuum erzeugt werden soll, kann das mittels eines geeigneten Kammerdeckels erfolgen, wobei der Kammerdeckel beispielsweise einen Anschlussflansch zum Anschließen einer Hochvakuumpumpe oder einer Hochvakuumpumpenanordnung aufweisen kann, oder das Kammergehäuse selbst kann einen Anschlussflansch aufweisen zum Anschließen einer Hochvakuumpumpe oder einer Hochvakuumpumpenanordnung, z.B. kann der Anschlussflansch in einer seitlichen Kammerwand des Kammergehäuses bereitgestellt sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Schleusenkammer jeweils nur ein Kammergehäuse aufweisen bzw. mittels nur eines Kammergehäuses bereitgestellt sein. Ferner kann das Kammergehäuse für eine Prozesskammer verschieden von dem Kammergehäuse der Schleusenkammer sein. Beispielsweise kann das Kammergehäuse für die Prozesskammer einen größeren Querschnitt (senkrecht zur Transportrichtung betrachtet) aufweisen, als das Kammergehäuse für die Schleusenkammer. Ferner kann ein Kammergehäuse für eine Transferkammer verschieden von dem Kammergehäuse der Schleusenkammer und der Prozesskammer sein. Beispielsweise kann das Kammergehäuse für die Transferkammer am Anfang die gleiche Querschnittsfläche wie die Schleusenkammer aufweisen und am Ende die gleiche Querschnittsfläche wie die Prozesskammer (d.h. breiter und höher), so dass die Transferkammer einen Übergang zwischen Schleusenkammer und Prozesskammern bilden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Prozesskammeranordnung eine Vielzahl von Vakuumkammern aufweisen, z.B. eine Vielzahl von Pumpkammern zum Evakuieren der Prozesskammeranordnung und eine Vielzahl von Prozessierkammern zum Prozessieren (z.B. zum Beschichten) eines Substrats oder Substratbands in der Prozesskammeranordnung. Dabei kann jeweils eine Pumpkammer dadurch bereitgestellt sein oder werden, dass ein Pumpdeckel mit dem Kammergehäuse verwendet wird, und eine Prozessierkammer kann beispielsweise dadurch bereitgestellt sein oder werden, dass ein entsprechend eingerichteter Prozessierdeckel (z.B. ein Magnetrondeckel) mit dem Kammergehäuse verwendet wird. Ferner kann ein Prozessierdeckel zusätzlich auch eine Vakuumpumpe oder mehrere Vakuumpumpen aufweisen, so dass die Prozesskammeranordnung auch mittels der Prozessierdeckel evakuiert werden kann.
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Beim Einbringen (d.h. Einschleusen) der Substrate in die Vakuumprozessieranlage 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 einem Prozesskammerbereich einer Vakuumprozessieranlage dagegen kann es notwendig oder hilfreich sein, mehrere Substrate möglichst in einem geringen Abstand zueinander als so genanntes Substratband (d.h. als 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 schubweise ausgeschleust werden können.
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In einer 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 Vakuumprozessieranlage das Transportsystem in der Schleusenkammer und/oder in der Transferkammer kleinere 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 Vakuumprozessieranlage ein optimierter Aufbau bezüglich des Bauraums und der Taktzeiten.
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In einer Transferkammer oder Pufferkammer kann beispielsweise eine Gasseparation entlang der Transportrichtung bereitgestellt sein oder werden, so dass in dem Prozessierbereich ein optimaler Prozessdruck bzw. eine optimale Prozessgaszusammensetzung gewährleistet sein kann, welche nicht oder nur unwesentlich von dem Einschleusen und/oder Ausschleusen der Substrate beeinflusst wird.
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Zum Einschleusen mindestens eines Substrats in eine Vakuumprozessieranlage hinein kann beispielsweise das mindestens eine Substrat in eine belüftete Schleusenkammer eingebracht werden, anschließend kann die Schleusenkammer mit dem mindestens einen Substrat evakuiert werden, und das Substrat kann schubweise aus der evakuierten Schleusenkammer heraus in eine angrenzende Vakuumkammer (z.B. in die Pufferkammer oder Transferkammer) der Vakuumprozessieranlage transportiert werden. Mittels der Pufferkammer kann beispielsweise ein Substrat vorgehalten werden und ein Druck kleiner als in der Schleusenkammer (in der Eingangsschleusenkammer) bereitgestellt werden. Mittels der Transferkammer können die schubweise eingebrachten Substrate zu einem so genannten Substratband (einer z.B. gleichförmig transportierten kontinuierlichen Folge von Substraten) zusammengeführt werden, so dass zwischen den Substraten nur kleine Lücken verbleiben, während die Substrate in mindestens einer entsprechend eingerichteten Prozesskammer der Vakuumprozessieranlage prozessiert (z.B. beschichtet) werden.
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Verschiedene Ausführungsformen basieren beispielsweise darauf, das schubweise Einschleusen und/oder Ausschleusen von Substraten in eine Prozesskammeranordnung einer Vakuumprozessieranlage mit möglichst geringer Taktzeit zu erreichen, wobei gleichzeitig die für den jeweiligen Prozess notwendigen Vakuumbedingungen (z.B. Prozessdruck bzw. Prozessgaszusammensetzung) in der Prozesskammeranordnung gewährleistet sind. Gleichzeitig soll der Einsatz an Vakuumpumpentechnik, Ventilen, Anzahl an Vakuumkammern und anderem Equipment minimal sein, um die Vakuumprozessieranlage in den Anschaffungskosten und/oder Betriebskosten wirtschaftlich zu halten.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Schleusenkammeranordnung bereitgestellt, welche drei (z.B. genau drei) Schleusenkammern aufweist. Die drei Schleusenkammern können mittels vier Ventilen (z.B. Klappenventilen) jeweils unabhängig voneinander vakuumdicht abgedichtet werden. Die Anzahl der Schleusenkammern und das zu erreichende Prozessvakuum, z.B. im Hochvakuumbereich bzw. in einem Druckbereich von weniger als 10-3 mbar, kann bedingen, dass die Substrate in den Schleusenkammer angehalten werden, während diese evakuiert werden. Verschiedene Ausführungsformen basieren beispielsweise darauf, dass mittels der drei Schleusenkammern der Schleusenkammeranordnung auch Substrate eingeschleust werden können, die länger sind als die einzelnen Schleusenkammern selbst. Als Relation kann beispielsweise die Transferkammer dienen, welche die maximale Länge der zu prozessierenden Substrate begrenzen kann, unter der Maßgabe, dass aus mehreren Substraten bei vordefinierter Taktzeit das geschlossene Substratband erzeugt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die maximale Länge der zu prozessierenden Substrate, falls nicht die gesamte Anlage belüften werden soll, auch durch die Gesamtlänge der drei Schleusenkammern begrenzt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jede der Schleusenkammern kürzer (betrachtet in Transportrichtung der Substrate) sein als die sich anschließende Transferkammer, z.B. weniger als 75% der Länge der Transferkammer aufweisen oder weniger als 50% der Länge der Transferkammer aufweisen. Dabei kann die Schleusenkammeranordnung insgesamt länger sein als die Transferkammer.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumprozessieranlage Folgendes aufweisen: eine Schleusenkammeranordnung zum Einschleusen von Substraten in eine Prozesskammeranordnung hinein oder zum Ausschleusen von Substraten aus einer Prozesskammeranordnung heraus; und eine Transferkammeranordnung zwischen der Schleusenkammeranordnung und der Prozesskammeranordnung zum Bereitstellen einer kontinuierlichen Folge von Substraten in der Prozesskammeranordnung aus schubweise mittels der Schleusenkammeranordnung eingeschleusten Substraten bzw. zum Vereinzeln einer kontinuierlichen Folge von Substraten zum schubweisen Ausschleusen der Substrate mittels der Schleusenkammeranordnung, wobei die Transferkammeranordnung eine Transferkammer aufweist, welche eine erste Länge aufweist zum Aufnehmen eines Substrats in der Transferkammer, und wobei die Schleusenkammeranordnung (z.B. genau) drei aneinandergrenzende Schleusenkammern aufweist, welche derart eingerichtet sind, dass diese einzeln mittels jeweils zweier Ventile (z.B. Klappenventile) (vakuumtechnisch) separierbar sind, wobei jede der Schleusenkammern eine geringere zweite Länge als die erste Länge der Transferkammer aufweist. Dabei hat die Transferkammer in Transportrichtung eine Transferkammerlänge (LT) und jede der Schleusenkammern hat in Transportrichtung eine Schleusenkammerlänge (LS), wobei die Schleusenkammerlänge geringer ist als 50 Prozent der Transferkammerlänge (LT).
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage in zwei verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden. Wenn Substrate eingeschleust werden sollen, die (betrachtet in Transportrichtung) kürzer sind als jede der Schleusenkammern, kann das jeweilige Substrat die Schleusenkammern nacheinander durchlaufen, wobei jede der drei Schleusenkammern immer separat evakuiert (oder sofern notwendig belüftet) wird. Anschaulich arbeiten die drei Schleusenkammern dann in einem ersten Betriebsmodus einzeln. Wenn Substrate eingeschleust werden sollen, die länger sind als zumindest eine der Schleusenkammern, werden die drei Schleusenkammer jeweils paarweise zusammen als eine größere Schleusenkammer genutzt. Anschaulich arbeiten die drei Schleusenkammern dann in einem zweiten Betriebsmodus (auch als Oversize-(OS)-Modus bezeichnet) jeweils paarweise zusammen. Somit kann das jeweilige Substrat (auch als überlanges Substrat bzw. OS-Substrat bezeichnet) mittels zweier Schleusenkammerpaare effizient schubweise eingeschleust werden. Es wurde erkannt, dass vier Schleusenkammer die jeweils bei einen herkömmlichen OS-Modus paarweise betrieben werden nicht unbedingt effizienter sind als drei Schleusenkammer, bei denen die mittlere Schleusenkammer gemeinsam genutzt wird, um zwei Schleusenkammerpaare zu bilden. Anschaulich kann somit die Länge der Schleusenkammeranordnung von vier paarweise (jeweils zwei erste und zwei zweite Schleusenkammern) betriebenen Schleusenkammern auf drei Schleusenkammern reduziert werden, wie es hierin beschrieben ist.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage ferner Folgendes aufweisen: ein Transportsystem, welches mehrere mittels einer Antriebsanordnung angetriebene Transportrollen aufweist zum Transportieren eines Substrats innerhalb der Vakuumprozessieranlage entlang der Transportrichtung durch die Schleusenkammeranordnung, die Transferkammeranordnung und die Prozesskammeranordnung hindurch.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Antriebsanordnung derart eingerichtet sein oder werden, dass die kontinuierliche Folge von Substraten in der Prozesskammeranordnung gleichförmig geradlinig bewegt wird und dass die Substrate in der Transferkammeranordnung beschleunigt bewegt werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage ferner Folgendes aufweisen: eine Ventilanordnung zum jeweiligen Öffnen und Schließen der Ventile der Schleusenkammeranordnung, wobei die Ventilanordnung derart eingerichtet ist, dass in einem ersten Zeitintervall eine erste und eine zweite der drei Schleusenkammern zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer verbunden sind, dass in einem zweiten Zeitintervall die erste, die zweite und eine dritte Schleusenkammer der drei Schleusenkammern zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer verbunden sind, und dass in einem dritten Zeitintervall die zweite und die dritte der drei Schleusenkammern zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer verbunden sind.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Antriebsanordnung derart eingerichtet sein, dass in dem ersten Zeitintervall die Substrate in der ersten gemeinsamen Schleusenkammer angehalten werden, dass die Substrate in dem zweiten Zeitintervall von der ersten gemeinsamen Schleusenkammer in die dritte gemeinsame Schleusenkammer transportiert werden, und dass die Substrate in dem dritten Zeitintervall in der dritten gemeinsamen Schleusenkammer angehalten werden. Anschaulich werden die Substrate schubweise eingeschleust.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage ferner Folgendes aufweisen: eine Vakuumpumpenanordnung zum Evakuieren der Transferkammeranordnung, der Prozesskammeranordnung und der Schleusenkammeranordnung, wobei die Vakuumpumpenanordnung derart eingerichtet ist (beispielsweise zum Einschleusen der Substrate), dass in dem zweiten Zeitintervall die zweite gemeinsame Schleusenkammer evakuiert wird, während die Substrate von der ersten gemeinsamen Schleusenkammer in die dritte gemeinsame Schleusenkammer transportiert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage ferner Folgendes aufweisen: eine Belüftungsanordnung zum Belüften der Schleusenkammeranordnung, wobei die Vakuumpumpenanordnung und die Belüftungsanordnung derart eingerichtet sind (beispielsweise zum Einschleusen der Substrate), dass in dem dritten Zeitintervall die dritte gemeinsame Schleusenkammer evakuiert wird, während die erste Schleusenkammer belüftet ist oder wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage ferner Folgendes aufweisen: eine Vakuumpumpenanordnung zum Evakuieren der Transferkammeranordnung, der Prozesskammeranordnung und der Schleusenkammeranordnung; und eine Belüftungsanordnung zum Belüften der Schleusenkammeranordnung, wobei die Vakuumpumpenanordnung und die Belüftungsanordnung derart eingerichtet sind (beispielsweise zum Ausschleusen der Substrate), dass zum Ausschleusen der Substrate die dritte gemeinsame Schleusenkammer belüftet ist oder wird während die erste Schleusenkammer evakuiert ist oder wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum schubweisen Einschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung in eine Prozesskammeranordnung hinein Folgendes aufweisen: Belüften einer ersten Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung während eine an die erste Schleusenkammer angrenzende zweite Schleusenkammer und eine an die zweite Schleusenkammer angrenzende dritte Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung evakuiert sind oder werden; Belüften der zweiten Schleusenkammer bei evakuierter dritter Schleusenkammer; Separieren der ersten Schleusenkammer und der zweiten Schleusenkammer zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer nachdem mindestens ein Substrat in die erste gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; Evakuieren der ersten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht; und anschließend Verbinden der evakuierten dritten Schleusenkammer mit der evakuierten ersten Schleusenkammer und der evakuierten zweiten Schleusenkammer zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer, Transportieren des mindestens einen Substrats aus der ersten Schleusenkammer heraus in die zweite und dritte Schleusenkammer hinein während die zweite gemeinsame Schleusenkammer evakuiert wird; Separieren der zweiten Schleusenkammer und der dritten Schleusenkammer derart, dass diese eine dritte gemeinsame Schleusenkammer bilden nachdem das mindestens eine Substrat in die dritte gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; und anschließend Evakuieren der dritten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht; und Transportieren des mindestens einen Substrats von der dritten gemeinsamen Schleusenkammer mittels einer Transferkammeranordnung in die Prozesskammeranordnung hinein, wobei mittels der Transferkammeranordnung eine kontinuierliche Folge von Substraten aus mehreren schubweise mittels der Schleusenkammeranordnung eingeschleusten Substraten gebildet wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum schubweisen Ausschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung aus einer Prozesskammeranordnung heraus Folgendes aufweisen: Transportieren mindestens eines Substrats aus der Prozesskammeranordnung mittels einer Transferkammeranordnung in die Schleusenkammeranordnung hinein, wobei das mindestens eine Substrat mittels der Transferkammeranordnung aus einer kontinuierlichen Folge von Substraten zum schubweisen Ausschleusen vereinzelt wird; Separieren einer evakuierten ersten Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung und einer evakuierten zweiten Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer nachdem das mindestens eine Substrat in die erste gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; Verbinden einer dritten Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung mit der ersten Schleusenkammer und der zweiten Schleusenkammer zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer; und Separieren der zweiten Schleusenkammer und der dritten Schleusenkammer zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer nachdem das mindestens eine Substrat in die dritte gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; Belüften der dritten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht bei evakuierter erster Schleusenkammer; Ausschleusen des mindestens einen Substrats aus der dritten gemeinsamen Schleusenkammer heraus; Evakuieren der zweiten Schleusenkammer, wenn das mindestens eine Substrat diese verlassen hat, und während die dritte Schleusenkammer belüftet ist; und Evakuieren der dritten Schleusenkammer nachdem das mindestens eine Substrat diese verlassen hat.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden die Schleusenkammern ohne Beschränkung der Allgemeinheit als erste, zweite und dritte Schleusenkammer bezeichnet. In einigen Ausführungsformen bezieht sich die Zählweise auf deren Reihenfolge in der Anordnung bezüglich der Transportrichtung.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann jeweils nur ein einziges Substrat schubweise eingeschleust werden. Alternativ können mehrere Substrate zu einem Substratverbund zusammengelegt werden und als ein Substratverbund schubweise eingeschleust werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum schubweisen Einschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung in eine Prozesskammeranordnung hinein erfolgen, wobei die Schleusenkammeranordnung drei aneinandergrenzende Schleusenkammern aufweist, die jeweils einzeln (vakuumtechnisch) separierbar sind, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Belüften der ersten Schleusenkammer während die zweite Schleusenkammer und die dritte Schleusenkammer (z.B. gemeinsam) evakuiert werden oder sind; Belüften der zweiten Schleusenkammer während die dritte Schleusenkammer evakuiert wird oder ist; Separieren der ersten Schleusenkammer und der zweiten Schleusenkammer zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer nachdem mindestens ein Substrat in die erste gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; Evakuieren der ersten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht; und anschließend Verbinden der evakuierten dritten Schleusenkammer mit der evakuierten ersten Schleusenkammer und der evakuierten zweiten Schleusenkammer und gleichzeitiges Evakuieren der drei Schleusenkammern, Separieren der zweiten Schleusenkammer und der dritten Schleusenkammer zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer nachdem das mindestens eine Substrat in die dritte gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; und anschließend Evakuieren der dritten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht; und Transferieren des mindestens einen Substrats von der dritten gemeinsamen Schleusenkammer in die Prozesskammeranordnung hinein mittels einer Transferkammeranordnung, wobei eine kontinuierliche Folge von Substraten in der Prozesskammeranordnung aus mehreren schubweise mittels der Schleusenkammeranordnung eingeschleusten Substraten gebildet wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum schubweisen Ausschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung aus einer Prozesskammeranordnung heraus erfolgen, wobei die Schleusenkammeranordnung drei aneinandergrenzende Schleusenkammern aufweist, die jeweils einzeln (vakuumtechnisch) separierbar sind, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Vereinzeln einer kontinuierlichen Folge von Substraten mittels einer Transferkammeranordnung zum schubweisen Ausschleusen der Substrate mittels der Schleusenkammeranordnung; Separieren der evakuierten ersten Schleusenkammer und der evakuierten zweiten Schleusenkammer zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer nachdem mindestens ein Substrat aus der Transferkammeranordnung in die erste gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; Verbinden der dritten Schleusenkammer mit der ersten Schleusenkammer und der zweiten Schleusenkammer und gleichzeitiges Evakuieren der drei Schleusenkammern; und Separieren der zweiten Schleusenkammer und der dritten Schleusenkammer zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer nachdem das mindestens eine Substrat in die dritten gemeinsame Schleusenkammer hinein transportiert wurde; Belüften der dritten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht und während die erste Schleusenkammer evakuiert wird oder ist; Ausschleusen des mindestens einen Substrats aus der dritten gemeinsamen Schleusenkammer heraus; Evakuieren der zweiten Schleusenkammer während die dritte Schleusenkammer belüftet ist oder wird; und Evakuieren der dritten Schleusenkammer.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum schubweisen Einschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung in eine Prozesskammeranordnung hinein erfolgen, wobei die Schleusenkammeranordnung drei aneinandergrenzende Schleusenkammern aufweist, die jeweils einzeln (vakuumtechnisch) separierbar sind, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Transportieren mindestens eines Substrats in die belüftete erste Schleusenkammer und in die belüftete zweite Schleusenkammer hinein und, anschließend, Separieren der ersten Schleusenkammer und der zweiten Schleusenkammer derart, dass diese eine erste gemeinsame Schleusenkammer bilden; Evakuieren der ersten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht; und anschließend Verbinden der evakuierten dritten Schleusenkammer mit der evakuierten ersten Schleusenkammer und der evakuierten zweiten Schleusenkammer zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer, Transportieren des mindestens einen Substrats aus der ersten Schleusenkammer heraus in die zweite und dritte Schleusenkammer hinein während die zweite gemeinsame Schleusenkammer evakuiert wird; Separieren der zweiten Schleusenkammer und der dritten Schleusenkammer derart, dass diese eine dritte gemeinsame Schleusenkammer bilden; und anschließend Evakuieren der dritten gemeinsamen Schleusenkammer während das mindestens eine Substrat in dieser ruht; und Belüften der ersten Schleusenkammer.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Transferkammer der Vakuumprozessieranlage einen Füllkörper aufweisen. Anschaulich kann die Transferkammer derart eingerichtet sein, dass diese ein möglichst geringes Innenvolumen aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transferkammer der Vakuumprozessieranlage Gasseparationsspalte aufweisen, so dass ein Gasfluss oder dass eine Gasteilchenbewegung entlang der Transportrichtung reduziert oder gehemmt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Transferkammer während des Betriebs der Vakuumprozessieranlage zu der angrenzenden Prozesskammer hin offen bleiben. Die Schleusenkammern können während des Betriebs der Vakuumprozessieranlage zyklisch geöffnet und geschlossen werden zum Einschleusen bzw. Ausschleusen der Substrate.
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In einer Beschichtungskammer kann es beispielsweise notwendig oder hilfreich sein, das Transportsystem vor einem Beschichten zu schützen oder abzuschirmen. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem eine so genannte Gegensputterebene (ein Blech oder eine Blende) oberhalb des Transportsystems angeordnet ist. Die Gegensputterebene kann beispielsweise mehrere Aussparungen aufweisen, durch welche die Transportrollen zumindest teilweise hindurch ragen können, so dass ein Substrat entlang der mittels der Transportrollen bereitgestellten Substrattransportebene transportiert werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die an die Transferkammeranordnung grenzende Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung bei dem jeweiligen Einschleus- oder Ausschleusvorgang nicht vollständig belüftet werden, d.h. stets einen Unterdruck aufweisen, z.B. von weniger als 100 mbar, weniger als 10 mbar oder weniger als 1 mbar.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die jeweilige Eingangsschleusenkammer (d.h. die in Transportrichtung erste Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung) gemeinsam mit der oder mittels der unmittelbar angrenzenden Schleusenkammer evakuiert werden. Ferner kann die Eingangsschleusenkammer separat belüftet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die jeweilige Ausgangsschleusenkammer (d.h. die in Transportrichtung letzte Schleusenkammer der Schleusenkammeranordnung) gemeinsam mit der oder mittels der unmittelbar angrenzenden Schleusenkammer belüftet werden. Ferner kann die Ausgangsschleusenkammer separat evakuiert werden. Anschaulich erfolgen das Ein- und Ausschleusen nicht auf die gleiche Art und Weise, wie es bei herkömmlichen Verfahren der Fall ist, bei denen zum Ausschleusen nur der Einschleusablauf umgekehrt wird. Das verschiedenartige (ungleiche) Betreiben des Ein- und Ausschleusens ermöglicht es anschaulich, insgesamt eine geringere Taktzeit zu erreichen bzw. die erforderliche Vakuumtechnik minimal zu halten.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 eine Vakuumprozessieranlage mit einer Schleusenkammeranordnung in einer schematischen Längs- bzw. Querschnittsansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 2 eine Vakuumprozessieranlage in einer schematischen Darstellung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum schubweisen Einschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung in eine Prozesskammeranordnung hinein, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum schubweisen Ausschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung aus einer Prozesskammeranordnung heraus, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
- 5A bis 5H verschiedene schematische Darstellungen einer Schleusenkammeranordnung während des Verfahrens zum schubweisen Einschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung in eine Prozesskammeranordnung hinein, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
- 6A bis 6H verschiedene schematische Darstellungen einer Schleusenkammeranordnung während des Verfahrens zum schubweisen Ausschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung aus einer Prozesskammeranordnung heraus, 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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Für Glasbeschichtungsanlagen mit einem so genannten Lang-Modus (engl. long-mode) werden die zwei Ein- bzw. Ausschleuskammern zu je einer großen Kammer zusammengefasst. Beim Belüften der mehreren zusammengefassten Schleusenkammern besteht die Gefahr des Brechens eines sich in der Schleuse befindenden überlangen Substrats, da dieses infolge der von einer zur anderen Kammer überströmenden Luft zu Schwingungen angeregt werden kann, was im Extremfall zum Bruch führen kann.
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In 1 ist eine Vakuumprozessieranlage 100 in einer schematischen Längs- bzw. Querschnittsansicht veranschaulicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die allgemeine Ausgestaltung einer Vakuumprozessieranlage 100 mit einem Transportsystem, mehreren Prozessiervorrichtungen, und entsprechender Vakuumpumpentechnik und anderem Equipment ist bekannt, so dass im Folgenden auf eine Darstellung derartiger Details aus Gründen der Übersichtlichkeit im Wesentlichen verzichtet wird.
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Die Vakuumprozessieranlage 100 weist beispielsweise eine Schleusenkammeranordnung 102 auf zum Einschleusen von Substraten in eine Prozesskammeranordnung 122 hinein 122e oder zum Ausschleusen von Substraten aus einer Prozesskammeranordnung 122 heraus 122a.
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Wie hierin beschrieben ist, wird eine Transferkammeranordnung 112 verwendet, die zwischen der Schleusenkammeranordnung 102 und der Prozesskammeranordnung 122 angeordnet ist zum Bereitstellen einer kontinuierlichen Folge von Substraten in der Prozesskammeranordnung 122 aus schubweise mittels der Schleusenkammeranordnung 102 eingeschleusten Substraten bzw. zum Vereinzeln einer kontinuierlichen Folge von Substraten zum schubweisen Ausschleusen der Substrate mittels der Schleusenkammeranordnung 102.
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Die Schleusenkammeranordnung 102 weist drei, z.B. genau drei, Schleusenkammern auf. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit können diese als erste Schleusenkammer 101a, als zweite Schleusenkammer 101b und als dritte Schleusenkammer 101c bezeichnet werden. Jede der drei Schleusenkammern kann mittels je zweier Ventile einer Ventilanordnung 104 vakuumdicht verschlossen werden, so dass der Schleusenbetrieb gewährleistet ist. Die erste Schleusenkammer 101a kann mittels eines ersten Ventils 104a und eines zweiten Ventils 104b vakuumdicht verschlossen (auch als separiert bezeichnet) werden. Die zweite Schleusenkammer 101b kann mittels des zweiten Ventils 104b und eines dritten Ventils 104c separiert werden. Die dritte Schleusenkammer 101c kann mittels des dritten Ventils 104c und eines vierten Ventils 104d separiert werden.
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Die Transportrichtung der Substrate beim Einschleusen ist mit der Richtung 101 veranschaulicht. Dabei ist die erste Schleusenkammer 101a die Eingangsschleusenkammer. Beim Ausschleusen der Substrate ist die Transportrichtung entgegengesetzt zur Richtung 101. Dabei ist die erste Schleusenkammer 101a die Ausgangsschleusenkammer. Die Eingangsschleusenkammer und die Ausgangsschleusenkammer können den jeweiligen Abschluss der Vakuumprozessieranlage 100 bilden. Außerhalb der Vakuumprozessieranlage 100 herrscht beispielsweise der jeweilige Umgebungsluftdruck.
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Die Transferkammeranordnung 112 weist eine Transferkammer mit einer ersten Länge, LT, (parallel zur Transportrichtung 101 gemessen) auf. Die Transferkammer ist derart eingerichtet, dass ein Substrat mit einer maximalen Länge, Lmax < LT, mittels der Transferkammer gehandhabt werden kann. Das Substrat kann beispielsweise vollständig in der Transferkammer 112 aufgenommen sein oder werden. Die drei aneinandergrenzenden Schleusenkammern der Schleusenkammeranordnung 102 weisen jeweils eine geringere Länge LS als die Länge LT der Transferkammer auf, LS < LT.
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Zum Transportieren eines Substrats oder mehrerer Substrate innerhalb der Vakuumprozessieranlage kann ein Transportsystem verwendet werden, welches mehrere mittels einer Antriebsanordnung angetriebene Transportrollen aufweist. Die Transportrollen können mit deren Rollenachsen senkrecht zur Transportrichtung 101 ausgerichtet sein und an den entsprechenden Stellen in der Schleusenkammeranordnung 102, der Transferkammeranordnung 112 und der Prozesskammeranordnung 122 angeordnet sein. Als Antriebsanordnung können Riemenantriebe und Elektromotoren verwendet werden, wobei beispielsweise ein Elektromotor im Allgemeinen mehrere Transportrollen antreiben kann. Insbesondere in der Prozesskammeranordnung 122 werden die Substrate gleichmäßig geradlinig bewegt, so dass alle Transportrollen in der Prozesskammeranordnung 122 mit der gleichen Umlaufgeschwindigkeit betrieben werden.
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Im Gegensatz dazu ist in der Transferkammer eine Transportrollenanordnung 130 derart bereitgestellt, dass die Substrate in der Transferkammeranordnung 112 beschleunigt bewegt werden können. Beispielsweise ist mindestens eine separat ansteuerbare angetriebene Transportrolle notwendig, um das jeweilige Substrat aus dem schubweisen Transport in der Schleusenkammeranordnung 102 in den kontinuierlichen Transport in der Prozesskammeranordnung 122 zu überführen und umgekehrt. Mit anderen Worten werden mindestens zwei unabhängige Transportbereiche im Transferbereich 101d der Transferkammeranordnung 112 benötigt. Anschaulich ist die Transportrollenanordnung 130 derart eingerichtet, dass in der Prozesskammeranordnung 122 aus mehreren Substraten ein Substratband erzeugt wird oder dass die jeweiligen Substrate eines Substratbands vereinzelt werden.
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Es versteht sich, dass die Antriebsanordnung eine entsprechend eingerichtete Steuer/Regelvorrichtung aufweisen kann, welche die Steuerung und/oder Regelung der angetriebenen Transportrollen und Ähnliches übernehmen kann.
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Ferner kann die Ventilanordnung 104 entsprechende Stellvorrichtungen und eine entsprechend eingerichtete Steuer/Regelvorrichtung aufweisen, beispielsweise zum jeweiligen Öffnen und Schließen der Ventile 104a, 104b, 104c, 104d der Schleusenkammeranordnung 102. Die Ventilanordnung 104 kann derart eingerichtet sein, dass in einem ersten Zeitintervall die erste Schleusenkammer 102a und die zweite Schleusenkammer 102b zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer verbunden sind. Dazu können beispielsweise das erste Ventil 104a und das dritte Ventil 104c geschlossen sein, wobei das zweite Ventil 104b geöffnet ist. Somit bilden die beiden Schleusenkammerbereiche 101a, 101b der beiden vakuumtechnisch miteinander verbundenen Schleusenkammern 102a, 102b einen ersten gemeinsamen Schleusenkammerbereich 101a, 101b. Dieser gemeinsame Schleusenkammerbereich 101a, 101b ist beispielsweise groß genug, um ein Substrat darin aufzunehmen, das eine Länge L größer als die Länge LS der Schleusenkammern aufweist, L > LS und L < LT.
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Die Ventilanordnung 104 kann ferner derart eingerichtet sein, dass in einem zweiten Zeitintervall die erste Schleusenkammer 102a, die zweite Schleusenkammer 102b und die dritte Schleusenkammer 102c zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, 102c verbunden sind. Dazu können beispielsweise das erste Ventil 104a und das vierte Ventil 104d geschlossen sein, wobei das zweite Ventil 104b und das dritte Ventil 104c geöffnet sein können. Somit bilden die drei Schleusenkammerbereiche 101a, 101b, 101c der drei vakuumtechnisch miteinander verbundenen Schleusenkammern 102a, 102b, 102c einen zweiten gemeinsamen Schleusenkammerbereich 101a, 101b, 101c. Dieser gemeinsame Schleusenkammerbereich 101a, 101b, 101c bietet beispielsweise die Möglichkeit, dass Substrat aus dem ersten Schleusenkammerpaar 102a, 102b in das zweite Schleusenkammerpaar 102b, 102c zu fahren und gleichzeitig den gesamten gemeinsamen Schleusenkammerbereich 101a, 101b, 101c zu evakuieren. Dadurch, dass die zweite Schleusenkammer 102b zum Bilden beider Schleusenkammerpaare verwendet wird, kann sich ein kurzer Fahrweg für das Substrat ergeben.
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Die Ventilanordnung 104 kann ferner derart eingerichtet sein, dass in einem dritten Zeitintervall die zweite Schleusenkammer 102b und die dritte Schleusenkammer 102c zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer verbunden sind. Dazu können beispielsweise das zweite Ventil 104b und das vierte Ventil 104d geschlossen sein, wobei das dritte Ventil 104c geöffnet ist. Somit bilden die beiden Schleusenkammerbereiche 101b, 101c der beiden vakuumtechnisch miteinander verbundenen Schleusenkammern 102b, 102c einen dritten gemeinsamen Schleusenkammerbereich 101b, 101c. Dieser gemeinsame Schleusenkammerbereich 101b, 101c ist beispielsweise groß genug, um ein Substrat darin aufzunehmen, das eine Länge L größer als die Länge LS der Schleusenkammern aufweist.
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Dabei kann die Antriebsanordnung des Transportsystems derart eingerichtet sein, dass in dem ersten Zeitintervall die jeweils geschleusten Substrate (bzw. mindestens ein Substrat) in der ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b angehalten werden (vgl. 5D), dass die Substrate in dem zweiten Zeitintervall von der ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b in die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c transportiert werden (vgl. 5E), und dass die Substrate in dem dritten Zeitintervall in der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c angehalten werden (vgl. 5F). Während das Substrat nicht bewegt wird, kann die jeweilige gemeinsame Schleusenkammer evakuiert oder belüftet werden. Somit ist eine minimal Gesamtlänge der Vakuumprozessieranlage 100 gewährleistet.
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Die Vakuumprozessieranlage 100 kann eine Vakuumpumpenanordnung aufweisen zum Evakuieren der Transferkammeranordnung, der Prozesskammeranordnung und der Schleusenkammeranordnung. Es versteht sich, dass die Vakuumpumpenanordnung eine entsprechend eingerichtete Steuer/Regelvorrichtung aufweisen kann, welche die Steuerung und/oder Regelung der entsprechenden Vakuumpumpen und Ähnliches übernehmen kann.
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Die Vakuumpumpenanordnung kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass in dem zweiten Zeitintervall die zweite gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b, 102c evakuiert wird, während die Substrate von der ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b in die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c transportiert werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können zumindest die erste Schleusenkammer 102a und die zweite Schleusenkammer 102b zyklisch belüftet werden. Dazu kann eine Belüftungsanordnung verwendet werden. Es versteht sich, dass die Belüftungsanordnung eine entsprechend eingerichtete Steuer/Regelvorrichtung aufweisen kann, welche die Steuerung und/oder Regelung der entsprechenden Gasversorgung, Belüftungsventile, und Ähnliches übernehmen kann.
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Die Vakuumpumpenanordnung und die Belüftungsanordnung können derart eingerichtet sein, dass in dem dritten Zeitintervall die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c evakuiert ist oder wird, während die erste Schleusenkammer 102a belüftet ist oder wird (vgl. 5A und 5G). Dieser Zustand ermöglicht es beispielsweise ein einzuschleusendes Substrat bis an das zweite Ventil 104b heranzufahren (vgl. 5B und 5H), so dass dieses dann schneller in die erste gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b gefahren werden kann, sobald die zweite Schleusenkammer 102b belüftet ist (vgl. 5C, 5D).
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Ferner können die Vakuumpumpenanordnung und die Belüftungsanordnung derart eingerichtet sein, dass zum Ausschleusen der Substrate die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c belüftet wird, während die erste Schleusenkammer evakuiert ist oder wird (vgl. 6E).
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In 2 ist eine Vakuumprozessieranlage 100 in einer schematischen Darstellung veranschaulicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage 100 eine Vielzahl von Vakuumkammern aufweisen, wobei die jeweils zu prozessierenden Substrate entlang der Transportrichtung 101 durch die Vakuumprozessieranlage 100 hindurch transportiert werden können, z.B. mittels einer Vielzahl von Transportrollen und einem durchgängigen Transportbereich.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumprozessieranlage 100 eine erste Schleusenkammeranordnung 202a mit mindestens drei oder mit genau drei Schleusenkammern aufweisen sowie eine mit der ersten Schleusenkammeranordnung 202a gekoppelte Prozesskammeranordnung 122 mit einer Prozesskammer oder mehreren Prozesskammern. Ferner kann eine zweite Schleusenkammeranordnung 202b mit mindestens drei oder mit genau drei Schleusenkammern an die Prozesskammeranordnung 122 gekoppelt sein. Beispielsweise kann die erste Schleusenkammeranordnung 202a derart eingerichtet und mit der Prozesskammeranordnung 122 gekoppelt sein, dass ein Substrat mittels der ersten Schleusenkammeranordnung 202a in die Prozesskammeranordnung 122 eingeschleust (eingebracht) werden kann. Ferner kann die Prozesskammeranordnung 122 derart eingerichtet sein, dass mindestens ein Substrat (oder mehrere Substrate) in der Prozesskammeranordnung 122 prozessiert, z.B. beschichtet, gereinigt, geätzt, erwärmt, belichtet, werden kann. Ferner kann die zweite Schleusenkammeranordnung 202b derart eingerichtet und mit der Prozesskammeranordnung 122 gekoppelt sein, dass ein Substrat mittels der zweiten Schleusenkammeranordnung 202a aus der Prozesskammeranordnung 122 ausgeschleust (herausgebracht) werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können zumindest die Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b jeweils eingangsseitig und ausgangsseitig derart abgedichtet sein oder werden, dass beim Einschleusen sowie beim Ausschleusen ein Prozessvakuum in der Prozesskammeranordnung 122 aufrechterhalten werden, wobei das geforderte Prozessvakuum von dem jeweiligen Prozess abgängig sein kann, welcher in der Prozesskammeranordnung 122 durchgeführt werden soll. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das in der Prozesskammeranordnung 122 erzeugte oder bereitgestellte Prozessvakuum in einem Bereich von ungefähr 10-1 mbar bis ungefähr 10-7 mbar liegen. Mit anderen Worten kann die Prozesskammeranordnung 122 derart eingerichtet sein, z.B. vakuumtauglich bereitgestellt sein und entsprechende Vakuumpumpen aufweisen oder mit entsprechenden Vakuumpumpen gekoppelt sein, dass in der Prozesskammeranordnung 122 ein Prozessvakuum in einem Bereich von ungefähr 10-1 mbar bis ungefähr 10-7 mbar bereitgestellt werden kann.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b derart eingerichtet sein, z.B. vakuumtauglich bereitgestellt sein, mit Ventilklappen abdichtbar sein, und entsprechende Vakuumpumpen aufweisen oder mit entsprechenden Vakuumpumpen gekoppelt sein, dass die Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b (oder zumindest ein Schleusenkammerpaar der jeweiligen Schleusenkammeranordnung) zyklisch von normalem Atmosphärendruck auf einen vordefinierten Schleusendruck evakuiert werden können und/oder von einem Schleusendruck auf normalen Atmosphärendruck geflutet (belüftet) werden können zum Einschleusen und/oder Ausschleusen der Substrate. Damit in der Prozesskammeranordnung 122 das angestrebte Prozessvakuum gehalten werden kann, können die Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b (oder zumindest ein Schleusenkammerpaar der jeweiligen Schleusenkammeranordnung) zyklisch im Wesentlichen bis auf den Prozessdruck evakuiert werden, oder mit anderen Worten kann der Schleusendruck jeweils dann im Wesentlichen dem Prozessdruck entsprechen, wenn ein Substrat zwischen der jeweiligen Schleusenkammeranordnung 202a, 202b und der Prozesskammeranordnung 122 transferiert wird.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b derart eingerichtet sein, z.B. vakuumtauglich bereitgestellt sein, mit Ventilklappen abdichtbar sein, und entsprechende Vakuumpumpen aufweisen oder mit entsprechenden Vakuumpumpen gekoppelt sein, dass die Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b in einem Druckbereich von ungefähr 1 bar bis ungefähr 10-7 mbar betrieben werden können. Die Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b und die Prozesskammeranordnung 122 können jeweils mit zumindest einer Vorvakuumpumpenanordnung und einer Hochvakuumpumpenanordnung gekoppelt sein zum Bereitstellen eine Hochvakuums in den Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b und in der Prozesskammeranordnung 202a, 202b in einem Bereich von ungefähr 10-3 mbar bis ungefähr 10-7 mbar.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann direkt an die zweite Schleusenkammer 102b der ersten Schleusenkammeranordnung 202a nur eine Vorvakuumpumpenanordnung angeschlossen sein, wobei in diesem Fall das Evakuieren dieser Schleusenkammer 102b bis in den Hochvakuumbereich indirekt über die dritte Schleusenkammer 102c der ersten Schleusenkammeranordnung 202a erfolgen kann. Die erste Schleusenkammer 102a der ersten Schleusenkammeranordnung 202a kann indirekt über die zweite und dritte Schleusenkammer 102b, 102c evakuiert werden.
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Ferner kann auch nur eine Vakuumpumpenanordnung verwendet werden, um abwechselnd die verschiedenen Schleusenkammern zu evakuieren. Alternativ kann auch jede der Schleusenkammern direkt mit einer Vorvakuumpumpenanordnung und/oder Hochvakuumpumpenanordnung verbunden sein.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b der ersten Schleusenkammeranordnung 202a in einem Druckbereich von ungefähr 1 bar bis ungefähr 10-2 mbar betrieben werden (d.h. als eine erste Druckstufe). Dazu kann die erste gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b der ersten Schleusenkammeranordnung 202a lediglich mit einer Vorvakuumpumpenanordnung evakuiert werden. Ferner kann die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c der ersten Schleusenkammeranordnung derart eingerichtet sein, z.B. vakuumtauglich bereitgestellt sein, mit Ventilklappen abdichtbar sein, und entsprechende Vakuumpumpen aufweisen oder mit entsprechenden Vakuumpumpen gekoppelt sein, dass diese in einem Druckbereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-7 mbar betrieben werden kann (d.h. als eine zweite Druckstufe). Dazu kann die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c der ersten Schleusenkammeranordnung 202a mit einer Vorvakuumpumpenanordnung und einer Hochvakuumpumpenanordnung gekoppelt sein.
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Die beiden Schleusenkammeranordnungen 202a, 202b der Vakuumprozessieranlage 100 können entsprechend wie vorangehend beschrieben eingerichtet sein. Der Betrieb der ersten Schleusenkammeranordnung 202a als Eingangsschleuse kann sich jedoch von dem Betrieb der zweiten Schleusenkammeranordnung 202b als Ausgangsschleuse unterscheiden, wie hierin beschrieben ist.
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Analog zum vorangehend Beschriebenen kann eine erste Transferkammeranordnung 212a (auch als Eingangs-Transferkammeranordnung 212a bezeichnet) zwischen der ersten Schleusenkammeranordnung 202a (auch als Eingangs-Schleusenkammeranordnung 202a bezeichnet) und der Prozesskammeranordnung 122 angeordnet sein zum Bereitstellen einer kontinuierlichen Folge von Substraten (einem Substratband) in der Prozesskammeranordnung 122 aus schubweise mittels der ersten Schleusenkammeranordnung 202a eingeschleusten Substraten. Ferner kann eine zweite Transferkammeranordnung 202b (auch als Ausgangs-Transferkammeranordnung 212b bezeichnet) zwischen der Prozesskammeranordnung 122 und der zweiten Schleusenkammeranordnung 202b (auch als Ausgangs-Schleusenkammeranordnung 202b bezeichnet) angeordnet sein zum Vereinzeln der kontinuierlichen Folge von Substraten (des Substratbands) zum schubweisen Ausschleusen der vereinzelten Substrate mittels der zweiten Schleusenkammeranordnung 202b.
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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 eines jeweiligen 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 202a oder eine Ausgangsschleusen-Anordnung 202b bzw. eine Schleusenkammer genau ein Transportband aufweisen. Im Gegensatz dazu kann eine Eingangs-Transferkammeranordnung 212a oder eine Ausgangs-Transferkammeranordnung 212b bzw. eine Transferkammer mehrere (z.B. zwei oder mehr als zwei) Transportbänder aufweisen. Alternativ kann eine Eingangs-Transferkammeranordnung 212a oder eine Ausgangs-Transferkammeranordnung 212b bzw. eine Transferkammer ein Transportband und mindestens eine weitere Transportrolle aufweisen, wobei die mindestens eine weitere Transportrolle mit einer anderen Rotationsgeschwindigkeit als das Transportband betrieben wird.
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3 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum schubweisen Einschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung 102, 202a in eine Prozesskammeranordnung 122 hinein (vgl. 5A bis 5H). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 300 Folgendes aufweisen: in 310, das Belüften einer ersten Schleusenkammer 102a der Schleusenkammeranordnung 102 während eine an die erste Schleusenkammer 102a angrenzende zweite Schleusenkammer 102b und eine an die zweite Schleusenkammer 102b angrenzende dritte Schleusenkammer 102c der Schleusenkammeranordnung 102 evakuiert sind oder werden; in 320, das Belüften der zweiten Schleusenkammer 102b bei evakuierter dritter Schleusenkammer 102c; in 330, das Separieren der ersten Schleusenkammer 102a und der zweiten Schleusenkammer 102b zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b nachdem mindestens ein Substrat 520 in die erste gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b hinein transportiert wurde; in 340, das Evakuieren der ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b während das mindestens eine Substrat 520 in dieser ruht; und (beispielsweise anschließend), in 350, das Verbinden der evakuierten dritten Schleusenkammer 102c mit der evakuierten ersten Schleusenkammer 102a und der evakuierten zweiten Schleusenkammer 102b zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, 102c, in 360, das Transportieren des mindestens einen Substrats 520 aus der ersten Schleusenkammer 102a (z.B. vollständig) heraus in die zweite Schleusenkammer 102b und dritte Schleusenkammer 102c hinein während die zweite gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b, 102c evakuiert wird; in 370, das Separieren der zweiten Schleusenkammer 102b und der dritten Schleusenkammer 102c derart, dass diese eine dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c bilden nachdem das mindestens eine Substrat 520 in die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c hinein transportiert wurde; und (z.B. anschließend), in 380, das Evakuieren der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c während das mindestens eine Substrat 520 in dieser ruht; und, in 390, das Transportieren des mindestens einen Substrats 520 von der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c mittels einer Transferkammeranordnung 112, 212a in die Prozesskammeranordnung 122 hinein, wobei mittels der Transferkammeranordnung 112 eine kontinuierliche Folge von Substraten aus mehreren schubweise mittels der Schleusenkammeranordnung 102 eingeschleusten Substraten 520 gebildet wird.
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4 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum schubweisen Ausschleusen von Substraten mittels einer Schleusenkammeranordnung aus einer Prozesskammeranordnung heraus (vgl. 6A bis 6H). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren 400 Folgendes aufweisen: in 410, das Transportieren mindestens eines Substrats 520 aus der Prozesskammeranordnung 122 mittels einer Transferkammeranordnung 112, 212b in die Schleusenkammeranordnung 102, 202b hinein, wobei das mindestens eine Substrat 520 mittels der Transferkammeranordnung 112 aus einer kontinuierlichen Folge von Substraten zum schubweisen Ausschleusen vereinzelt wird; in 420, das Separieren einer evakuierten ersten Schleusenkammer 102a der Schleusenkammeranordnung 102 und einer evakuierten zweiten Schleusenkammer 102b der Schleusenkammeranordnung 102 zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b nachdem das mindestens eine Substrat 520 in die erste gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b hinein transportiert wurde; in 430, das Verbinden einer dritten Schleusenkammer 102c der Schleusenkammeranordnung 102 mit der ersten Schleusenkammer 102a und der zweiten Schleusenkammer 102b zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, 102c; und, in 440, das Separieren der zweiten Schleusenkammer 102b und der dritten Schleusenkammer 102c zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c nachdem das mindestens eine Substrat in die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c hinein transportiert wurde; in 450, das Belüften der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c während das mindestens eine Substrat 520 in dieser ruht bei evakuierter erster Schleusenkammer 102a; in 460, das Ausschleusen des mindestens einen Substrats aus der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c heraus; in 470, das Evakuieren der zweiten Schleusenkammer 102b, wenn das mindestens eine Substrat 520 diese verlassen hat, und während die dritte Schleusenkammer 102c belüftet ist; und, in 480, das Evakuieren der dritten Schleusenkammer 102c nachdem das mindestens eine Substrat 520 diese verlassen hat.
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In den 5A bis 5H ist eine Vakuumprozessieranlage 100 zu verschiedenen Zeitpunkten 500a bis 500h des Verfahrens 300 jeweils in einer schematischen Längs- bzw. Querschnittsansicht dargestellt. Die Darstellung zu den Zeitpunkten 500a bis 500h sind chronologisch, gemäß zumindest einer Ausführungsform.
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Da eine Schleusenkammeranordnung 102, z.B. hier als Eingangsschleuse 102, zyklisch betrieben werden kann, ist der zum Beschreiben gewählte Ausgangspunkt 500a unwesentlich. Wie in 5A dargestellt ist, kann beispielsweise das erste Ventil 104a geöffnet sein und die anderen drei Ventile 104b, 104c, 104d können geschlossen sein. Somit kann die erste Schleusenkammer 102a belüftet sein oder werden, während die beiden anderen Schleusenkammern 102b, 102c (z.B. jede separat oder alternativ beide gemeinsam) evakuiert sein können oder werden können.
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Bei geschlossenem zweiten Ventil 104b kann bereits ein Substrat 520 bis an dieses heran gefahren werden, wie in 5B veranschaulicht ist. Dies kann zu einer Zeitersparnis beim Einfahren des Substrats 520 in die zweite Schleusenkammer 102b führen. Nach dem Belüften der zweiten Schleusenkammer 102b und dem Öffnen des zweiten Ventils 104b, wie in 5C veranschaulicht ist, kann das Substrat 520 in die erste und zweite Schleusenkammer 102a, 102b eingefahren werden (vgl. 5D). Sofern das dritte Ventil 104c geschlossen ist, wie in 5A bis 5C veranschaulicht ist, kann die zweite Schleusenkammer zu einem geeigneten Zeitpunkt (bzw. Zeitabschnitt) belüftet werden, wobei die dritte Schleusenkammer 102c evakuiert bleibt. Dadurch, dass die dritte Schleusenkammer 102c nicht belüftet wird, kann sich eine Zeitersparnis beim Evakuieren der Schleusenkammeranordnung 102 ergeben (vgl. 5E) bzw. es kann ein niedrigerer Druck erreicht werden.
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Sobald das zweite Ventil 104b geöffnet ist, kann das Substrat 520 auch in die zweite Schleusenkammer 102b eingefahren werden, wie in 5C veranschaulicht ist. Der Fahrweg entspricht ungefähr nur der Hälfte der Länge des Substrats 520.
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Anschließend können die erste Schleusenkammer 102a und die zweite Schleusenkammer 102b zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b separiert werden, wie in 5D veranschaulicht ist. In diesem Zustand 500d kann die erste gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b evakuiert werden, wobei das Substrat 520 ruht. Aufgrund der längeren zur Verfügung stehenden Abpumpzeit kann die dritte Schleusenkammer einen niedrigeren Druck aufweisen als die erste gemeinsame Schleusenkammer 102a, 102b.
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Beim anschließenden Verbinden der evakuierten dritten Schleusenkammer 102c mit der evakuierten ersten Schleusenkammer 102a und der evakuierten zweiten Schleusenkammer 102b zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, 102c, wie es in 5E veranschaulicht ist, kann sich somit bereits ein entsprechend niedriger Ausgangsdruck ergeben, um anschließend in der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c einen geeigneten Einschleusdruck zu erreichen (vgl. 5F), um das Substrat 520 in die Prozesskammeranordnung einzuschleusen (5G) .
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Nachdem das Substrat 520 aus der ersten Schleusenkammer 102a (z.B. vollständig) heraus in die zweite Schleusenkammer 102b und dritte Schleusenkammer 102c hinein transportiert wurde, können die zweite Schleusenkammer 102b und die dritte Schleusenkammer 102c zu einer dritte gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c separiert werden, wie beispielsweise in 5F veranschaulicht ist.
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Während des Transfers des Substrats 520 von der ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b (vgl. 5D) in die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c (vgl. 5F) können die drei Schleusenkammern evakuiert werden.
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Während des Evakuierens der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c kann das Substrat 520 in dieser ruhen. Nachdem die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c evakuiert wurde (d.h. nachdem diese auf einen vordefinierten Unterdruck gebracht wurde), kann das vierte Ventil geöffnet werden, wie in 5G veranschaulicht ist.
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Sobald das zweite Ventil 104b geschlossen wurde (vgl. 5F bis 5H) kann die ersten Schleusenkammer 102a zu einem geeigneten Zeitpunkt belüftet werden. Somit kann wieder ein Substrat in die erste Schleusenkammer 102a eingefahren werden, z.B. bis an das zweite Ventil 104b heran (vgl. 5H und 5A und 5B).
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Nach dem Öffnen des vierten Ventils 104d kann das Substrat 520 aus der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c in die Transferkammer 112 und anschließend in die Prozesskammeranordnung 122 transportiert werden.
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Sobald das Substrat 520 dabei die zweite Schleusenkammer 102b verlassen hat, kann das dritte Ventil 104c geschlossen werden und die zweite Schleusenkammer 102b kann wieder belüftet werden. Sobald das Substrat 520 dann auch die dritte Schleusenkammer 102c verlassen hat, wie in 5H veranschaulicht ist, kann das vierte Ventil 104d geschlossen werden, wobei die dritte Schleusenkammer wieder zum Einschleusen des nachfolgenden Substrats verfügbar ist (vgl. 5A bis 5C).
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Bei dem vorangehend dargestellten Einschleusen des Substrats 520 kann die dritte Schleusenkammer 102c stets evakuiert sein oder werden. Anschaulich müssen nur die erste Schleusenkammer 102a und die zweite Schleusenkammer 102b belüftet werden. Ferner können die zweite Schleusenkammer 102b und die dritte Schleusenkammer 102c als Schleusenkammerpaar 102b, 102c gemeinsam evakuiert werden.
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Das Evakuieren der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c (vgl. 5F) kann bis zu einem Druck von weniger als 10-2 mbar erfolgen, bevor das vierte Ventil 104d geöffnet wird (vgl. 5G). Das Evakuieren der ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b kann bis zu einem höheren Druck als 10-2 mbar erfolgen, z.B. nur bis ungefähr 50 mbar, wobei dann bereits das dritte Ventil 104c geöffnet werden kann (vgl. 5E). Anschaulich reicht in der ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, welcher auch am wenigsten Abpumpzeit zur Verfügung steht, ein höherer Druck aus, da diese im Betrieb zu keiner Zeit eine direkte gasdurchlässige Verbindung zur Transferkammer 112 bzw. zur Prozesskammeranordnung 122 aufweist.
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In den 6A bis 6H ist eine Vakuumprozessieranlage 100 zu verschiedenen Zeitpunkten 600a bis 600h während des Verfahrens 400 jeweils in einer schematischen Querschnittsansicht dargestellt. Die Darstellung zu den Zeitpunkten 600a bis 600h sind chronologisch, gemäß zumindest einer Ausführungsform.
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Da eine Schleusenkammeranordnung 102, z.B. hier als Ausgangsschleuse 102, zyklisch betrieben werden kann, ist der zum Beschreiben gewählte Ausgangspunkt 600a unwesentlich. Wie in 6A dargestellt ist, können beispielsweise das erste Ventil 104a und das zweite Ventil 104b geöffnet sein und die anderen beiden Ventile 104c, 104d können geschlossen sein. Somit können die erste Schleusenkammer 102a und die zweite Schleusenkammer 102b evakuiert sein oder werden. Die dritte Schleusenkammer 102c kann ebenfalls evakuiert sein oder werden, jedoch kann diese aufgrund der kürzer zur Verfügung stehenden Abpumpzeit einen größeren Druck aufweisen, als die beiden anderen Schleusenkammer 102a, 102b, welche zu der Transferkammer 112 hin geöffnet sind.
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Sofern das erste Ventil 104a und das zweite Ventil 104b geöffnet sind, kann das Substrat 520 in die erste Schleusenkammer 102a und die zweite Schleusenkammer 102b der Schleusenkammeranordnung 102, 202b eingefahren werden, wie in 6A veranschaulicht ist. In diesem Fall kann das geschlossene dritte Ventil 104c die weniger abgepumpte dritte Schleusenkammer 102c separiert halten, solange das erste Ventil 104a geöffnet ist.
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Nachdem das Substrat 520 in die erste Schleusenkammer 102a und die zweite Schleusenkammer 102b hinein transportiert wurde, können diese beiden zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b separiert werden. Dabei können das erste Ventil 104a und das dritte Ventil 104c geschlossen sein und das zweite Ventil 104b kann geöffnet sein, wie in 6B veranschaulicht ist. In dieser Zeit kann die dritte Schleusenkammer 102c weiter evakuiert werden oder evakuiert sein.
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Anschließend kann die dritte Schleusenkammer 102c mit der ersten Schleusenkammer 102a und der zweiten Schleusenkammer 102b zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, 102c verbunden werden. Dazu kann das zweite Ventil 104b geöffnet blieben und das dritte Ventil 104c geöffnet werden, wobei das erste Ventil 104a und das vierte Ventil 104d geschlossen sind.
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Wenn die drei Schleusenkammern 102a, 102b, 102c miteinander verbunden sind, kann das Substrat 520 vollständig aus der ersten Schleusenkammer 102a heraus transportiert werden in die zweite Schleusenkammer 102b und in die dritte Schleusenkammer 102c hinein, wie in 6C veranschaulicht ist.
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Anschließend kann das zweite Ventil 104b geschlossen werden, so dass die zweite Schleusenkammer 102b und die dritte Schleusenkammer 102c zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c separiert werden, wie in 6D veranschaulicht ist. Sobald das zweite Ventil 104b geschlossen ist, kann die erste Schleusenkammer 102a wieder bzw. weiter evakuiert werden, um beispielsweise an den Druck in der Transferkammer 112 bzw. Prozesskammeranordnung 122 angeglichen zu werden. Sobald die erste Schleusenkammer 102a wieder einen geeignet niedrigen Druck aufweist, kann das erste Ventil 104a wieder geöffnet werden und ein weiteres Substrat 520 kann in die erste Schleusenkammer 102a eingefahren werden, z.B. bis an das zweite Ventil 104b heran (vgl.6G) .
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Sofern das zweite Ventil 104b geschlossen ist, kann die dritte gemeinsame Schleusenkammer 102b, 102c belüftet sein oder werden. Beim Belüften der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c kann das Substrat 520 in dieser ruhen. Nach dem Belüften der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c kann das vierte Ventil 104d geöffnet werden, wobei das zweite Ventil 104b geschlossen bleibt, um die belüfteten Schleusenkammern 102b, 102c von der ersten Schleusenkammer 102a und der Transferkammer 112 zu separieren. Aufgrund des geschlossenen zweiten Ventils 104b wird beim Belüften der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c nicht die erste Schleusenkammer 102a mit belüftet. Dies kann zu einer Zeitersparnis beim Evakuieren der ersten Schleusenkammer 102a führen bzw. zu einem niedrigeren Druck in der ersten Schleusenkammer 102a, welche nachfolgend wieder zu der Transferkammer 112 geöffnet wird (vgl.6G).
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Nach dem Belüften der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c kann das Substrat 520 aus der dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c herausgefahren werden, d.h. anschaulich ausgeschleust werden. Sobald das Substrat 520 die zweite Schleusenkammer 102b verlassen hat, wie in 6F veranschaulicht ist, kann das dritte Ventil 104c geschlossen werden und die zweite Schleusenkammer 102b kann wieder evakuiert werden. Dabei kann die dritte Schleusenkammer 102c noch belüftet sein bzw. das vierte Ventil 104d noch geöffnet sein.
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Sobald das Substrat 520 die dritte Schleusenkammer 102c verlassen hat, wie in 6G veranschaulicht ist, kann das vierte Ventil 104d geschlossen werden und die dritte Schleusenkammer 102c kann wieder evakuiert werden. Dadurch, dass die zweite Schleusenkammer 102b eher abgepumpt werden kann, kann diese auch zeitiger einen geeigneten Druck aufweisen, um das Substrat 520 in diese einzufahren, wie in 6H veranschaulicht ist. Zum Einfahren des Substrats 520 in die zweite Schleusenkammer 102b kann das zweite Ventil 104b geöffnet werden, wobei das geschlossene dritte Ventil 104c die dritte Schleusenkammer 102c von den beiden anderen Schleusenkammern 102a, 102b separiert (vgl. 6A).
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Während des vorangehend dargestellten Ausschleusens des Substrats 520 können die zweite Schleusenkammer 102b und die dritte Schleusenkammer 102c gemeinsam belüftet werden, wobei diese anschließend unabhängig voneinander wieder evakuiert werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zumindest eine Vorvakuumpumpenanordnung an die dritte Schleusenkammer 102c der Ausgangs-Schleusenkammeranordnung 202b gekuppelt sein oder werden.
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Das Evakuieren der ersten Schleusenkammer 102a und der zweiten Schleusenkammer 102b kann beispielsweise bis zu einem Druck von weniger als oder ungefähr gleich 10-2 mbar erfolgen. Das Evakuieren der dritten Schleusenkammer 102c kann bis zu einem höheren Druck als 10-2 mbar erfolgen, z.B. nur bis ungefähr 1 mbar. Anschaulich reicht in der dritten Schleusenkammer 102c, welcher auch am wenigsten Abpumpzeit zur Verfügung steht, ein höherer Druck aus, da diese im Betrieb zu keiner Zeit eine direkte gasdurchlässige Verbindung zur Transferkammer 112 bzw. zur Prozesskammeranordnung 122 aufweist. Auch kann somit das Belüften schneller erfolgen, da sich beim Öffnen des dritten Ventils 104c, wie in 6C veranschaulicht ist, der Druck in der zweiten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, 102c bereits erhöht.
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Das hierin beschriebene Belüften einer Schleusenkammer kann mittels getrockneter Luft erfolgen oder mittels eines anderen geeigneten Gases. Dabei kann das vollständige Belüften bis zu einem Druck erfolgen, der das Öffnen der Schleusenkammer zur Umgebungsatmosphäre bei dem jeweils herrschenden Luftdruck ermöglicht, z.B. in einem Druckbereich nahe 1 bar.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine der hierin beschriebenen Schleusenkammern eine Länge von ungefähr 3 m aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 2 m bis ungefähr 4 m. Wenn jede der Schleusenkammern eine Länge von 3 m aufweist, kann das Substrat 520 bis zu einer Länge von 6 m effizient geschleust werden. Ein Substrat mit einer Länge von weniger als 3 m kann einzeln geschleust werden, wobei in diesem Fall das Bilden von Schleusenkammerpaaren nicht notwendig sein kann.
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Die Eingangsschleuse 102, 202a (beispielsweise in 5A bis 5H beschrieben) bzw. die Ausgangsschleuse 102, 202b (beispielsweise in 6A bis 6H beschrieben) werden in jeweils mindestens zwei Teilschleusen aufgeteilt. Beispielsweise in Teilschleusen gleicher Länge, was jedoch nicht zwingend notwendig ist. Die Teilschleusen sind vakuumtechnisch z.B. mittels Klappenventilen voneinander getrennt bzw. trennbar. Die Pumptechnik kann beispielsweise anteilig auf die Teilvolumina aufgeteilt werden. Das Substrat kann die Teilbereiche der Teilschleusen beispielsweise wie im normalen Schleusenbetrieb durchfahren, d.h. Beschleunigung - Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit - Abbremsen vor dem nächsten Klappenventil. Der vom Substrat freigegebene Bereich kann für den nächsten Prozessschritt vorbereitet werden. Damit wird z.B. ein schnelles Belüften der Teilkammern erreicht, was zu einer Taktzeitverkürzung führen kann. die Ein- und Ausschleuskammern werden für den OS-Modus nicht zu einer großen Kammer zusammengeschlossen, sondern behalten ihre Eigenständigkeit und sind nur kurzzeitig zur Aufnahme des überlangen Substrats miteinander verbunden. Zusätzlich durchfährt das Substrat in allen nachfolgenden Schleusen-Prozessschritten nur noch eine Teilstrecke seiner Länge. Dies kann zu einer weiteren Taktzeitverkürzung führen.
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Die jeweiligen freien Teilkammern (die jeweils in einem Zeitintervall kein Substrat aufnehmen) werden in Vorbereitung auf den nächsten Prozessschritt entweder evakuiert oder belüftet. Im Einschleusbereich werden die freien Bereiche/Teilkammern (die jeweils in einem Zeitintervall kein Substrat aufnehmen) vor den Substraten belüftet, entweder durch eine externe Belüftungseinrichtung oder einfach durch Öffnen des entsprechenden Klappenventils bei entsprechenden Druckverhältnissen, und die Kammern, die jeweils in einem Zeitintervall ein Substrat aufnehmen, werden evakuiert. Im Ausschleusbereich werden die freien Bereiche/Teilkammern (die jeweils in einem Zeitintervall kein Substrat aufnehmen) vor den Substraten evakuiert und die Kammern, die jeweils in einem Zeitintervall ein Substrat aufnehmen, werden belüftet. Das Evakuieren und das Belüften erfolgt jeweils bis zum geeigneten/notwendigen Übergabedruck, z.B. in einem Bereich von ungefähr 10 mbar bis ungefähr 10-3 mbar.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Schleusenkammern 102a, 102b, 102c der Schleusenkammeranordnung 102 mittels jeweils einer Substrattransferöffnung verbunden sein, wobei die Transportvorrichtung eingerichtet ist, die jeweiligen Substrate durch die Substrattransferöffnung hindurch zu transportieren. Die Substrattransferöffnung können mittels Klappenventilen abgedichtet sein oder werden. Zum Evakuieren der Schleusenkammeranordnung 102 können mehrere Vakuumpumpen verwendet werden, deren Ansauganschlüsse mittels eines Sammelrohres miteinander (z.B. gasleitend) gekoppelt sind und von denen zumindest eine Vakuumpumpe (z.B. eine Schwungmasse-Energiespeicher-Pumpe) einen Schwungmasse-Energiespeicher aufweist, welcher sich zum Abpumpen des Sammelrohres entladen lässt. Die mehrere Vakuumpumpen können mittels einer entsprechend eingerichteten Ventilvorrichtung, welches das Sammelrohr mit der jeweils zu evakuierenden Schleusenkammer koppelt, abwechselnd jeweils an nur eine der Schleusenkammern oder an mehrere der Schleusenkammern gekoppelt werden.
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Als Vakuumpumpe können Folgende Typen einzeln oder in Kombination verwendet werden: eine trockenverdichtende Vakuumpumpe, eine Drehschieberpumpe, eine Kreiskolbenpumpe, eine Sperrschieberpumpe, eine Wälzkolbenpumpe, eine Trockenläuferpumpe, eine Schraubenpumpe, eine Rootspumpe, eine Membranpumpe, eine Rotationskolbenpumpe, eine Drehkolbenpumpe eine Exzenterschneckenpumpen, eine Zahnradpumpe, eine Turbomolekularpumpe, und/oder eine Schraubenpumpe. Der Schwungmasse-Energiespeicher kann Teil der Pumpe sein oder zusätzlich an der Pumpe angebracht werden, z.B. an einem Rotor und/oder an einer Welle der Pumpe. Anschaulich kann eine geeignete Vakuumpumpenanordnung bereitgestellt sein oder werden.
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Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumprozessieranlage 100 eine Schleusenkammeranordnung 102 aufweisen zum Einschleusen von Substraten 520 in eine Prozesskammeranordnung 122 hinein oder zum Ausschleusen von Substraten 520 aus einer Prozesskammeranordnung 122 heraus, wobei die Schleusenkammeranordnung 102 drei aneinandergrenzende Schleusenkammern 102a, 102b, 102c aufweist, welche derart eingerichtet sind, dass diese jeweils einzeln mittels einer Ventilanordnung 104 separierbar sind, wobei die Ventilanordnung 104 derart eingerichtet ist, dass in einem ersten Zeitintervall eine erste und eine zweite der drei Schleusenkammern zu einer ersten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b verbunden sind, dass in einem zweiten Zeitintervall die erste, die zweite und eine dritte Schleusenkammer der drei Schleusenkammern zu einer zweiten gemeinsamen Schleusenkammer 102a, 102b, 102c verbunden sind, und dass in einem dritten Zeitintervall die zweite und die dritte der drei Schleusenkammern zu einer dritten gemeinsamen Schleusenkammer 102b, 102c verbunden sind.