DE10237311A1

DE10237311A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Aufbringen von Dünnschichten auf einen Glasträger

Info

Publication number: DE10237311A1
Application number: DE10237311A
Authority: DE
Inventors: Hee Soo Song; Sung Wan Park
Original assignee: Samsung Corning Co Ltd
Current assignee: Corning Precision Materials Co Ltd
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2003-05-22
Also published as: US20030033983A1; US6893544B2; CN1274874C; JP2003119562A; CN1407129A

Abstract

Ein Reihen-Sputtersystem zum Aufbringen einer Dünnschicht auf einen Träger umfaßt ein Zwischenheizmodul, ein an das Zwischenheizmodul angrenzendes Zuführungsmodul und hat ein angetriebenes Fördergerät, um den Träger darin zu bewegen, und ein erstes Sputtermodul zum Aufbringen der Dünnschicht auf den Träger, das an das Zuführungsmodul angrenzt. Das Zuführungsmodul dient als Pufferzone, die bei der Entnahme des Trägers aus dem Zwischenheizmodul Temperatur- und Druckschwankungen im ersten Sputtermodul vermindert. Der Träger im Zuführungsmodul wird vom angetriebenen Fördergerät mit höherer Geschwindigkeit als im ersten Sputtermodul bewegt.

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Reihen-Sputtersystem, das zum Aufbringen einer Dünnschicht auf einen Träger verwendet wird, und insbesondere, ein Reihen-Sputtersystem, das fortlaufend Dünnschichten auf mehrere Glasträger aufbringt, bei dem Gleichförmigkeit und Konsistenz der Träger verbessert ist.

Hintergrund der Erfindung

Sputtertechniken sind üblicherweise beim Verfahren zur Dünnschichtaufbringung im Zuge der Herstellung von Halbleitern, LCDs (Flüssigkristallanzeigen), PDPs (Plasmabildschirmen), Projektions-Fernsehgeräten und ähnlichem angewendet worden. Die Sputtertechniken können in drei Kategorien eingeteilt werden, d. h. entsprechend der Beschickungsmethode in einen Reihentyp, einen Chargentyp und einem Inter-Back-Typ.

Bei der Chargen-Sputtertechnik wird der Beschichtungskammer ein Träger direkt zugeführt, wobei bei der Zwischen-Rücken-Sputtertechnik eine Hilfskammer verwendet wird. Bei der Reihen-Sputtertechnik wird die Beschickung des Trägers in die Beschichtungskammer und die Entnahme daraus durch eine Beschickungs- bzw. eine Entnahmekammer unterstützt. Ferner werden nacheinander eine SiO₂ (Siliciumdioxid) - und eine ITO (Indium-Zinn-Oxid) - Schicht auf eine Fläche des Glasträgers aufgebracht.

Ein herkömmliches Reihen-Sputtersystem enthält ein Beschickungsschleusenmodul, das den atmosphärischen Innendruck auf ein Vakuum absenkt oder umgekehrt, ein Zwischenheizmodul zum Erwärmen des Glasträgers, einem ersten Sputtermodul zum Aufbringen der Siliciumschicht auf den Glasträger, ein Heizmodul zum Erwärmen des Glasträgers, ein zweites Sputtermodul zum Aufbringen einer ITO-Schicht auf den Glasträger, ein Zwischenkühlmodul zum Abkühlen des Glasträgers und ein Entnahmeschleusenmodul, das das Innenvakuum auf einen atmosphärischen Druck erhöht oder umgekehrt.

Jedes Modul nimmt ein Paar in einer Halterung befindliche Glasträger auf. Daher muß ein bearbeiteter Träger dem nächsten Bearbeitungsmodul zugeführt werden bevor ein neuer Träger zugeführt werden kann. Beim Zuführen des neuen Trägers wird der Bearbeitungszustand im Modul gestört. Daher muß der Bearbeitungszustand, wie der Druck, vor dem Bearbeiten des Trägers wieder eingestellt werden. Die Bearbeitung kann erst beginnen, wenn die Bearbeitungsbedingungen im Bearbeitungsmodul wieder hergestellt sind. Aus diesem Grund kann in einem herkömmlichen Reihen-Sputtersystem kein fortlaufender Sputterprozeß durchgeführt werden.

Der Rejustiervorgang, bei dem eine drastische Druckveränderung auftritt, verschlechtert das Bearbeitungsergebnis zusätzlich. Insbesondere tritt so eine drastische Druckveränderung auf, wenn das erste Sputtermodul mit einem Träger aus dem Zwischenheizmodul beschickt wird und das zweite Sputtermodul aus dem Heizmodul beschickt wird. Die jeweiligen Basisdrücke des ersten und des zweiten Sputtermoduls müssen niedriger als die des Zwischenheizmoduls bzw. des Heizmoduls eingestellt werden, um die Druckerhöhung bei der Argongaszufuhr während des Sputterprozesses zu berücksichtigen. Beispielsweise wird der Träger aus dem Zwischenheizmodul, dessen Inneres in einem Druckbereich zwischen 3 × 10 und 5 × 10^-2 Torr gehalten wird, entnommen und wird dem ersten Sputtermodul zugeführt und dabei einem Basisdruck von etwa 10^-6 Torr ausgesetzt. Infolgedessen verursacht die drastische Druckveränderung eine hohe Fehlerrate. Im Anschluß an den Sputterprozeß steigt der Basisdruck auf einen Bearbeitungsdruck von etwa 2 × 10^-3 Torr. Die gleiche Problematik einer drastischen Druckveränderung ergibt sich während des zweiten Sputterprozesses, auf deren detaillierte Beschreibung zur Vereinfachung verzichtet wird. Die am Träger auftretenden Defekte führen zu einem unvermeidlichen Qualitätsverlust der aufgebrachten Siliciumdioxid- und ITO-Beschichtungen. Das konventionelle System erzeugt also eine Dünnschichtbildung mit hoher Fehlerrate.

Im herkömmlichen System erfolgt die Kühlung in einem einzigen Modul, insbesondere im Zwischenkühlmodul. In anderen Worten, der im zweiten Sputtermodul bei ca. 320°C bearbeitete Träger erfährt im Zwischenkühlmodul eine Zwangskühlung in einem Temperaturbereich zwischen 100 und 150°C. Infolgedessen tritt wegen der hohen thermischen Kontraktion eine Verschlechterung der auf den Träger aufgebrachten Siliciumdioxid- und ITO-Filme auf.

Schließlich stellt die Scharniergestaltung der Verschlußplatte nicht genügend Arbeitsraum zum Ausführen von Wartungsarbeiten zur Verfügung.

Demgemäß wurde die Entwicklung einer neuen Reihen-Sputter- Technologie betrieben, die in der Lage ist, einen fortlaufenden und zuverlässigen Schichtbildungsprozeß bereitzustellen, um jegliche durch große und abrupte Druck- oder Temperaturveränderungen verursachte Defekte zu vermindern oder zu eliminieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Die wichtigste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Reihen-Sputtersystem bereitzustellen, das Dünnschichten mehrlagig und gleichförmig auf einen Träger aufbringt und eine hohe Beschichtungskonsistenz für die Träger gewährleistet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Reihen-Sputtersystem bereitzustellen, das fortlaufend die Dünnschichtbildung auf mehreren Trägern erlaubt.

Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Reihen-Sputtersystem bereitzustellen, das die durch thermische Kontraktion verursachten Defekte der auf den Träger aufgebrachten Schichten vermindert.

Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Reihen-Sputtersystem bereitzustellen, bei dem die Kammer- Hauptteile voneinander abgekoppelt werden können, und so eine Öffnung, d. h. einen Arbeitsraum dazwischen zu schaffen, um so Wartungsarbeiten zu erleichtern, und die Zuverlässigkeit des Systems zu steigern.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung wird ein Reihen-Sputtersystem zum Aufbringen einer Dünnschicht auf einem Träger bereitgestellt, welches folgendes umfaßt: Ein Zwischenheizmodul, in dem ein Innendruck auf einen Vakuumzustand abgesenkt ist und der Träger vorgewärmt wird; ein an das Zwischenheizmodul angrenzendes Zuführungsmodul mit einem angetriebenen Fördergerät zum Bewegen des Trägers darin und in dem der Träger erwärmt wird; und ein erstes Sputtermodul zum Aufbringen der Dünnschicht auf den Träger, das an das Zuführungsmodul angrenzt, wobei das Zuführungsmodul als Pufferzone dient, die Temperatur- und Druckschwankungen im ersten Sputtermodul bei der Entnahme des Trägers aus dem Zwischenheizmodul verringert, wobei der Träger im Zuführungsmodul vom angetriebenen Fördergerät mit höherer Geschwindigkeit als im ersten Sputtermodul bewegt wird.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Reihen-Sputtsrsystem zum Aufbringen einer Dünnschicht auf einen Träger bereitgestellt, das folgendes umfaßt: Ein Sputtermodul zum Beschichten des Trägers mit der Dünnschicht, das eine Beschichtungskammer mit einem ersten Beschichtungskammerhauptteil und einem zweiten Beschichtungskammerhauptteil umfaßt, wobei die Kammerhauptteile eine Entkoppeleinrichtung aufweisen, um eine Öffnung dazwischen zu ermöglichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die oben angegebenen und weitere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Begleitzeichnungen deutlich, in denen:
Fig. 1 eine Ansicht von oben eines erfindungsgemäßen Reihen-Sputtersystems ist;
Fig. 2 ein Blockdiagramm angibt, das eine erfindungsgemäße Bearbeitungsfolge zeigt;
Fig. 3 eine horizontale Schnittansicht eines ersten Sputtermoduls des erfindungsgemäßen Reihen- Sputtersystems darstellt;
Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht des ersten Sputtermoduls des erfindungsgemäßen Reihen- Sputtersystems beschreibt;
Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht des ersten Sputtermoduls mit einer ersten geöffneten Beschichtungskammer zeigt;
Fig. 6 eine vertikale Schnittansicht des Heizmoduls des erfindungsgemäßen Reihen-Sputtersystems angibt;
Fig. 7 eine vergrößerte horizontale Schnittansicht eines Heizgerätes des erfindungsgemäßen Heizmoduls darstellt;
Fig. 8 eine vergrößerte vertikale Schnittansicht des Heizgeräts des erfindungsgemäßen Heizmoduls darstellt;
Fig. 9 eine teilweise aufgebrochene Vorderansicht des erfindungsgemäßen Kühlmantels zeigt; und
Fig. 10 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Kühlmantels von vorne liefert.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ein erfindungsgemäßes Reihen-Sputtersystem wird nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Reihen-Sputtersystem ist in einer Reinraumumgebung eingerichtet. Glasträger werden mittels eines Fördergerätes von einem Modul zum anderen überführt. Ein Paar Glasträger wird vertikal angeordnet, so daß deren ebene Oberflächen parallel zur Förderrichtung verlaufen.
Bezugnehmend auf die Fig. 1 und 2 umfaßt das erfindungsgemäße Reihen-Sputtersystem 10 eine Beschickungsschleusenkammer 102, ein Zuführungsmodul 300 mit einer Zuführungskammer 302, ein erstes Sputtermodul 400 mit einer ersten Beschichtungekammer 402, ein Heizmodul 500 mit einer ersten Heizkammer 502, ein zweites Sputtermodul 600 mit einer zweiten Beschichtungskammer 602, ein Glühmodul 700 mit einer Glühkammer 702, ein Ausleitungsmodul 800 mit einer Ausleitungskammer 802, ein Zwischenkühlmodul 900 mit einer Zwischenkühlkammer 902 und ein Entnahmeschleusenmodul 1000 mit einer Entnahmeschleusenkammer 1002, wobei alle Module 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 des Reihen-Sputtersystems 10 hintereinander angeordnet sind.
Die Kammern 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002 sind in zwei verschiedene Haupteile aufgeteilt, erste Kammerhauptteile 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004 und zweite Kammerhauptteile 106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006, wobei jedes der zweiten Kammerhauptteile 106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006 von den jeweiligen ersten Kammerhauptteilen 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004 entkoppelbar sind, um so zwischen den Kammerhauptteilen in jedem der Module 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 Öffnungen bereitzustellen, wie in Fig. 5 gezeigt.
Der Innendruck in jeder der Kammern 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002 kann unter der Verwendung entsprechender Vakuumpumpen 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710, 810, 910, 1010, die jeweils in den Modulen 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000 installiert sind, auf ein gewünschtes Vakuumniveau abgesenkt werden. Das Beschickungsschleusenmodul 100 und das Entnahmeschleusenmodul 1000 umfassen zusätzlich jeweils Belüftungsventile 112, 1012, die atmosphärische Luft zu- oder abführen können.
Das erste Sputtermodul 400 ist in den Fig. 3 bis 5 dargestellt (Fig. 3 zeigt eine horizontale Schnittansicht, Fig. 4 eine vertikale Schnittansicht, und Fig. 5 eine vertikale Schnittansicht, bei der das ganze zweite Kammerhauptteil 406 vom ersten Kammerhauptteil 404 abgekoppelt ist). Im ersten Sputtermodul 400 dient das zweite Kammerhauptteil 406 als Deckel des ersten Sputtermoduls 400, wobei der zweite Kammerhauptteil 406 in lateraler Richtung abgekoppelt werden kann, um, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Öffnung dazwischen zu gewährleisten.
Mehrere Siliziumdioxidkathoden 430, die jeweils mit einem Siliziumdioxidtarget und einer Elektrode versehen sind, befinden sich zum Aufbringen des Siliziumdioxidfilms an jeder Innenwand der ersten und zweiten Kammerhauptteile 404, 406. Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die Kathoden 430 gleichmäßig über die ersten und zweiten Kammerhauptteile verteilt. Im ersten Kammerhauptteil 404 sind die Kathoden 430 in der zweiten Hälfte des Kammerhauptteils 404 und im zweiten Kammerhauptteil 406 sind sie in der ersten Hälfte des Kammerhauptteils 406 angeordnet, so daß sie eine Diagonalanordnung zwischen den beiden Hauptteilen bilden. Weiterhin sind die Abschnitte in den ersten und zweiten Kammerhauptteilen 404, 406, die keine Siliziumdioxidkathoden 430 enthalten, mit Abschirmeinrichtungen 432 versehen, die entsprechend der gegenüberliegenden Siliziumdioxidkathoden 430 im anderen Kammerhauptteil angeordnet sind. Der Einbau und die Anordnung der Siliziumdioxidkathoden 430 kann u. a. hinsichtlich der Anzahl und Platzierung der Siliziumdioxidkathoden 430 verändert werden.
Wie in Fig. 1 dargestellt, sind ITO-Kathoden 630, jede mit einem ITO-Target und einer Elektrode versehen, zum Aufbringen des ITO-Films im zweiten Sputter-Modul 600 installiert.
Jedes Modul im System 10 hat ein (nicht gezeigtes) Fördergerät, das eine ein Paar Träger 1 aufnehmende Halterung T von einem Modul zum anderen überführt. Im Zuführungsmodul 300 und im Ausleitungsmodul 800 hat das angetriebene Fördergerät eine höhere Geschwindigkeit, zum Beispiel 5 m/min. als die der Module 400, 500, 600, 700, um die Bearbeitungslücke zwischen den Trägern im ersten und zweiten Sputter-Modul 400, 500 auf etwa 5 mm zu reduzieren.
Zusätzlich können die Fördergeräte im ersten und zweiten Sputtermodul 400, 600 mehrere Halterungen T aufnehmen. Das heißt, das Fördergerät kann gleichzeitig mehrere Halterungen T, z. B. fünf, aufnehmen.
Zurückkommend auf Fig. 1 umfaßt das Reihen-Sputter-System 10 einen ersten Absperrschieber 1100 zum Öffnen und Schließen des Beschickungsschleusenmoduls 100, um das Glassubstrat 1 zuzuführen. Ein zweiter Absperrschieber 1102, der zwischen dem Beschickungsschleusenmodul 100 und dem Zwischenheizmodul 200 angeordnet ist, wird verwendet, um das Zuführen des Trägers 1 in das Zwischenheizmodul 200 aus dem Beschickungsschleusenmodul 100 zu erleichtern. Ein dritter Absperrschieber 1104, der zwischen dem Zwischenheizmodul 200 und dem Zuführungsmodul 300 angeordnet ist, wird verwendet, um die Zuführung und die Entnahme der Träger 1 zu erleichtern. Ein fünfter Absperrschieber 1108 ist zwischen dem Ausleitungsmodul 800 und dem Zwischenkühlmodul 900 angeordnet und dient dazu, die Beschickung und Entnahme der Träger 1 zu erleichtern. Ein sechster Absperrschieber 1110 ist zwischen dem Zwischenkühlmodul 900 und dem Entnahmeschleusenmodul 1000 angeordnet und dient dazu, die Beschickung und die Entnahme der Träger 1 zu erleichtern. Ein siebter Absperrschieber 1112 ist in Transportrichtung nach dem Entnahmeschleusenmodul angeordnet und dient dazu, die Entnahme der Substrate 1 zu erleichtern.
Die Module 400, 500, 600, 700 zwischen dem Zuführungsmodul 300 und dem Ausleitungsmodul 800 bilden ohne die Absperrschieber eine durchgehende Bahn, wie aus dem Stand der Technik bekannt. Das aus dem Zuführungsmodul 300 entnommene Paar Träger 1, wird direkt dem ersten Sputtermodul 400 zugeführt, um die Siliciumdioxidschicht fortlaufend auf den Träger 1 aufzubringen, und wird anschließend einem zusätzlichen Erwärmungsprozeß ausgesetzt, der im Heizmodul 500 stattfindet. Danach wird der erwärmte Träger 1 in das zweite Sputtermodul 600 geführt, in dem die ITO-Schicht auf die Siliciumdioxidschicht aufgebracht wird. Zwischen dem ersten Sputtermodul 400 und dem Heizmodul 500 ist ein vierter Absperrschieber 1106 vorhanden, der während der Bearbeitung der Träger nicht verwendet wird. Er dient dazu, eine fortlaufende Bearbeitung der Träger 1 im Falle einer Fehlfunktion eines der Module sicherzustellen, um den fehlerhaften Bereich abzutrennen, so daß die funktionierenden Module die normale Bearbeitung fortsetzen können. In der weiteren Bearbeitung wird der im zweiten Sputtermodul 600 bearbeitete Träger 1 direkt in das Glühmodul 700 geführt. Im weiteren Verlauf wird der im Glühmodul 700 bearbeitete Träger 1 direkt in das Ausleitmodul 800 geführt, wo ein angetriebenes Fördergerät den bearbeiteten Träger bei einer Geschwindigkeit von etwa 5 m/min unverzüglich ans Ende des Ausleitungsmodules bringt, wo er auf den fünften Absperrschieber 1108 trifft.
Durch Kombination der Wirkungen des oben beschriebenen Fördergeräts mit der Abwesenheit von Absperrschiebern, die den Übergangsweg der Träger zwischen dem Zuführungsmodul 300 und dem Ausleitungsmodul 800 verschließen, wird ein fortlaufender Sputterprozeß erreicht.
Wie den Fig. 6, 7 und 8 gezeigt, umfaßt die Heizvorrichtung 520 ein Heizstrahlrohr 522 mit meanderförmigen Abschnitten 522a, die parallel zur jeweiligen Innenwand des ersten und zweiten Kammerhauptteils 504, 506 verlaufen. Mehrere Wärmestrahlscheiben 524, die jeweils vor den meanderförmigen Abschnitten 522a des Wärmestrahlrohres 522 angebracht sind, werden verwendet, um eine gleichförmige Wärmeeinstrahlung auf die Glasträger 1 in der Heizkammer 502 zu gewährleisten. Zusätzlich werden mehrere erste Reflektionsscheiben 526 verwendet, um die von den meanderförmigen Abschnitten 522a abgestrahlte Wärme zu reflektieren. Mehrere Isolierplatten 528, die jeweils hinter der ersten Reflektionsscheibe 526 angeordnet sind, werden verwendet, um Wärmeübertragung zu verhindern. In ähnlicher Weise werden mehrere zweite Reflektionsscheiben 530 verwendet, um Wärme von der Isolierplatte 528 zur ersten hinter der Isolierplatte 528 angeordneten Reflektionsscheibe 526 zu reflektieren.
Die meanderförmigen Abschnitte 522a des Wärmestrahlrohres 522 sind in Schlitze 534 von stabil an der ersten Reflektionsscheibe 526 angebrachten Halterungen 532 eingesetzt. Jede der zweite Reflektionsscheiben 530 ist stabil über eine Befestigung 537 an einem Schirm 536 befestigt, wobei die Schirme 536 ihrerseits stabil an den ersten und zweiten Kammerhauptteilen 504, 506 befestigt sind.
Die Zwischenheizmodule 200, das Zuführungsmodul 300, das erste Sputtermodul 400, das zweite Sputtermodul 600, das Glühmodul 700 und das Ausleitungsmodul 800 haben jeweils Heizgeräte 220, 320, 420, 620, 720, 820, die dem Heizgerät 520 ähneln. Daher wird zur Vereinfachung auf eine detaillierte Beschreibung von deren Aufbau und Betriebsweise verzichtet.
In Fig. 9 und 10 wird ein in das Kühlmodul 900 eingebauter Kühlmantel 920 gezeigt (Fig. 9 zeigt eine teilweise aufgeschnittene Vorderansicht des Kühlmantels 920 und Fig. 10 eine teilweise aufgeschnittene perspektivische Vorderansicht des Kühlmantels 920). Der Kühlmantel 920 umfaßt eine erste und zweite Platte 922, 924, die jeweils einen hohlen meanderförmigen Bereich aufweisen. Die ersten und zweiten Platten 922, 924 sind miteinander verbunden, so dass deren hohle meanderförmige Abschnitte einen meanderförmigen Kühlwasserkanal 926 darin ausbilden. Ein Ende des Kühlwasserkanals 926 ist mit einer Vorlaufleitung 930 zur Kühlwasserzufuhr verbunden und das andere Ende ist mit einer Rücklaufleitung 932 zur Kühlwasserabfuhr verbunden, wobei die Vorlaufleitung 930 und die Rücklaufleitung 932 mit einer allgemein bekannten Kühlwasserpumpe (nicht gezeigt) verbunden sind.
Das Kühlwasser wird durch die Kühlwasserpumpe über die Vorlaufleitung 930 an den Kühlwasserkanal 926 geliefert, nachdem der Glasträger 1 mit hoher Temperatur in die Zwischenkühlkammer 902 des Zwischenkühlmoduls 900 eingebracht wurde. Das Kühlwasser fließt dann durch den Kühlwasserkanal 26, um über die Rücklaufleitung 932 abgeführt zu werden. Beim Durchströmen des Kühlwasserkanals 926 absorbiert das Kühlwasser Wärme aus der Zwischenkühlkammer 902 und dem Glasträger 1 über die erste und zweite Platte 922, 924. Im Vergleich zu einem konventionellen Kühlrohr bietet der Kühlmantel 920 eine größere Wärmeübergangsfläche und ein größeres darin enthaltenes Kühlwasservolumen. Entsprechend kann der Kühlmantel 920 die Zwischenkühlkammer 902 und den Träger 1 effizienter kühlen.
Wieder bezugnehmend auf die Fig. 1, 3 bis 6 und 9 sind Radbaugruppen 1200 gezeigt, die jeweils an einem der entsprechenden zweiten Kammerhauptteile 106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006, angebracht sind und dazu verwendet werden, die zweiten Kammerhauptteile 106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006 in lateraler Richtung bewegbar zu machen, um jeweils eine Öffnung zwischen den entsprechenden ersten und zweiten Kammerhauptteilen 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704, 804, 904, 1004, 106, 206, 306, 406, 506, 606, 706, 806, 906, 1006 vorzusehen, während jeder der ersten Kammerhauptteile 104, 204, 304, 504, 604, 704, 804, 904, 1004 stabil am Systemrahmen 1206 befestigt ist. Die Wartung der Kammern 102, 202, 302, 402, 502, 602, 702, 802, 902, 1002 kann auf diese Weise leicht ausgeführt werden, was die Zuverlässigkeit des Systems erhöht.
Der Betrieb des dem Ausführungsbeispiel entsprechenden Reihen- Sputtersystems 10 gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 wird der Innendruck der Beschickungsschleusenkammer 102 von einem Vakuumniveau auf atmosphärisches Niveau verändert. Bei geöffnetem Absperrschieber 1100 wird der Glasträger in das Beschickungsschleusenmodul 100 eingeführt. Nachdem der Träger 1 in das Beschickungsschleusenmodul 100 eingeführt ist, wird der Absperrschieber 1100 geschlossen und nachfolgend der Innendruck vom atmosphärischen Niveau auf ein Vakuumniveau gebracht. Der zweite Schieber 1102 zwischen dem Beschickungsschleusenmodul 200 und dem Zwischenheizmodul 200 wird geöffnet, sobald im Beschickungsschleusenmodul 100 ein Vakuumniveau erreicht ist, das es erlaubt, den Glasträger vom Beschickungsschleusenmodul 100 in das Zwischenheizmodul 200 zu überführen. Im Zwischenheizmodul 200 wird der Glasträger vom Heizgerät 220 erwärmt. Der Innendruck des Zwischenheizmoduls 200 wird auf einem Vakuumniveau im Bereich von 3,0 × 102 bis 5,0 × 10^-2 Torr gehalten, während der Träger 1 in das Beschickungsschleusenmodul 100 eingeführt wird, und der zweite Absperrschieber 1102 bleibt während dieses Vorgangs geschlossen. Der Glasträger 1 wird im Zwischenheizmodul 200 auf eine Temperatur von 100°C vorgewärmt. Nachdem der Träger 1 vorgewärmt ist, wird der dritte Absperrschieber 1104 zwischen dem Zwischenheizmodul 200 und dem Zuführungsmodul 300 geöffnet und der Träger 1 wird in das Zuführungsmodul 300 eingeführt. Der Träger 1 wird dort mittels des Heizgerätes 320 auf etwa 150°C aufgeheizt. Durch Einfügen des Zuführungsmoduls 300 zwischen dem Zwischenheizmodul 200 und dem ersten Sputtermodul 400 werden die Bearbeitungsbedingungen in der ersten Beschichtungskammer 402 durch die Zufuhr und Entnahme eines Trägers 1 in bzw. aus das/dem Zwischenheizmodul 200 nicht beeinträchtigt. Das Zuführungsmodul 300 dient folglich als Pufferzone, um eine Störung der Betriebsbedingungen im ersten Sputtermodul 400 abzumildern, indem ein Betriebszustand beibehalten wird, der dem des ersten Sputtermoduls 400 ähnelt. Dadurch werden die Betriebsbedingungen im ersten Sputtermodul 400 im wesentlichen konstant gehalten und eine abrupte Druckänderung, wie sie nach dem Stand der Technik stattfand, wenn ein Träger aus einem Niedrigvakuumzustand bei ca. 10^-2 Torr in das erste Sputtermodul in einem Hochvakuumzustand bei ca. 10^-6 Torr eingeführt wurde, eliminiert. Weiterhin wird die Zuführungskammer 302 bei einem in einem Druckbereich von etwa 1,5 × 1^-3 bis etwa 1,5 × 10^-2 Torr gehalten. Wenn der Innendruck des Zuführungsmodul 300 1,5 × 10^-2 Torr überschreitet, bildet sich auf der Oberfläche des Trägers 1 Feuchtigkeit, die Haftungsprobleme des Siliciumdioxidfilmes auf dem Träger 1 verursacht. Andererseits verhärtet sich der Siliziumdioxidfilm bei einem Innendruck des Zuführungsmoduls 300, der unter ca. 1,5 × 10^-3 Torr fällt, und verursacht Schwierigkeiten beim Ätzprozeß des Siliziumdioxidfilms.
Der Basisdruck des ersten Sputtermoduls 400 wird bei 8 × 10^-6 Torr eingestellt, ohne dass Argongas vorhanden ist. Jedoch steigt während des Beschichtungsprozesses, bei dem der Kammer 402 Argongas zugeführt wird, der Druck auf 2 × 10^-3 Torr. Da das Zuführungsmodul 300 in einem Druckbereich gehalten wird, der nahe dem Bearbeitungsdruck im ersten Sputtermodul 400 liegt, wird der in das erste Sputtermodul 400 eingeführte Träger 1 keiner großen und abrupten Druckveränderung ausgesetzt. Bei konstantem Druck kann das erste Sputtermodul 400 eine fortlaufende Bearbeitung des Trägers 1 vornehmen.
Das Verfahren zum Aufbringen der Siliciumdioxidschicht wird folgendermaßen durchgeführt: eine Spannung mit einer hohen Frequenz von 13,56 MHz wird an die Siliciumdioxidkathoden 430 mit den Siliciumdioxidtargets angelegt. Dann ionisiert durch eine Glimmentladung der Siliziumdioxidkathoden 430 induziertes Plasma das Inertgas (Schutzgas), d. h. Argongas, und die Ionen des Schutzgases werden dazu angeregt, dass Siliziumdioxidtarget zu bombardieren und dadurch bringen sie die Atome des Siliziumdioxidtargets zum Verdampfen. Nachfolgend wird der Träger 1 mit den verdampften Atomen beschichtet. Um die Gleichförmigkeit der Siliziumdioxidschicht auf dem Glasträger 1 zu erhöhen, wird die Temperatur des Substrats 1 bei etwa 250°C gehalten.
Bezugnehmend auf Fig. 1 und 6 wird der im ersten Sputtermodul 400 bearbeitete Träger 1 direkt in das Heizmodul 500 eingeführt, da der vierte Absperrschieber 1106 zwischen dem ersten Sputtermodul 400 und dem Heizmodul 500 während des Prozesses zum Dünnschicht-Auftrag offenbleibt.
Die Temperatur des Trägers 1 im Heizmodul 500 wird bei ca. 300°C gehalten. Der Innendruck der Heizkammer 502 wird bei ca. 2 × 10^-3 Torr gehalten, indem Argongas zugeführt wird, das dem aus der ersten Beschichtungskammer 402 ähnelt. Die Glasträger 1 werden darin weiter erwärmt, damit sie eine gleichförmige Temperaturverteilung aufweisen, bevor die ITO-Schicht darauf aufgebracht wird.
In Bezug auf Fig. 1 und 2 werden die Träger vom Heizmodul 500 in das zweite Sputtermodul 600 überführt, damit die ITO-Schicht aufgebracht wird. Um die Gleichförmigkeit des ITO-Films beim Aufbringen zu verbessern, wird die Temperatur des Trägers in der zweiten Beschichtungskammer 602 bei etwa 320°C gehalten. Der Innendruck der zweiten Beschichtungskammer 602 wird bei etwa 2 × 10^-3 Torr gehalten, indem Argon oder Sauerstoff zugeführt wird, wobei der Basisdruck der zweiten Beschichtungskammer 602 bei etwa 8 × 10^-6 Torr eingestellt wird.
Die ITO-Schicht wird auf die Siliziumdioxidschicht des Substrats 1 aufgebracht, indem ein DC (Gleichstrom)- Sputterverfahren durchgeführt wird. In anderen Worten, es wird ein Gleichstrom mit hoher Spannung an die ITO-Kathoden 630 mit den ITO-Targets angelegt, so dass die Glimmentladung der ITO- Kathoden 630 das Schutzgas ionisiert. Dadurch beschießen die Schutzgasionen das ITO-Target und bringen dessen Atome zum Verdampfen. Die verdampften Atome bedecken die Siliziumdioxidschicht auf dem Träger 1.
Die Träger 1 werden aus dem zweiten Sputtermodul 600 in das Glühmodul 700 geführt. Während des Glühprozesses, wird der Glasträger so aufgeheizt, dass die Temperatur des Heizgerätes 720 im Glühmodul 700 mindestens um 10°C über der Temperatur des Glasträgers im zweiten Sputtermodul 600 liegt. Wenn beispielsweise die Temperatur des Glasträgers 1 während des Prozesses zum Aufbringen der ITO-Schicht 300°C beträgt, ist die Temperatur des Heizgeräts 720 im Glühmodul 700 größer oder gleich 310°C. Der Innendruck des Glühmoduls 700 wird bei etwa 2 × 10^-3 Torr gehalten. Während dieser Zeit tritt eine Erholung und Rekristallisation der Kristallkörner in der Siliziumdioxid- und der ITO-Schicht ein.
Nach Abschluß der Glühbearbeitung wird der Träger 1 vom Glühmodul 700 in das Ausleitungsmodul 800 geführt. Im Ausleitungsmodul 800 wird der Glasträger 1 in einen Temperaturbereich von 150 bis 200°C heruntergekühlt, während er durch das Heizgerät 820 erwärmt wird. Kurz gesagt, das Ausleitungsmodul 800 reduziert die thermische Kontraktion in den Trägern, eine der Hauptursachen für schadhafte Filme auf den Trägern im herkömmlichen System. Ein Innendruck im Ausleitungsmodul 800, der bei etwa 5 × 10^-3 Torr gehalten wird, bietet zusätzlich einen Pufferbereich, ähnlich dem des Zuführungsmoduls 300, wobei die Träger 1 mit höherer Geschwindigkeit als im Glühmodul 700 überführt werden.
In Bezug auf Fig. 1 und 9 erleichtert der fünfte Absperrschieber 1108 zwischen dem Ausleitungsmodul 800 und dem Zwischenkühlmodul 900 die Zufuhr und Entnahme des Trägers 1. Nach dem Öffnen des fünften Absperrschiebers 1108 wird der Träger in das Zwischenkühlmodul 900 geführt und darin mittels des Kühlmantels 920 abgekühlt. Die Temperatur des Zwischenkühlmoduls 900, in dem Zwangskühlung stattfindet, wird bei etwa 150°C gehalten, und der Innendruck wird bei etwa 5 × 10^-3 Torr gehalten.
Nach Abschluß des Kühlprozesses des Trägers 1 wird der sechste Absperrschieber 1110 zwischen dem Zwischenkühlmodul 900 und dem Entnahmeschleusenmodul 1000 geöffnet, um den Träger 1 in das Entnahmeschleusenmodul 1000 einzuführen. Nachdem der Träger 1 in das Entnahmeschleusenmodul 1000 eingeführt ist, wird die sechste Absperrklappe 1110 geschlossen. Das Belüftungsventil 1012 des Entnahmeschleusenmoduls 1000 wird dann geöffnet. Danach stellt sich in der Entnahmeschleusenkammer 1002 ein Gleichgewicht mit dem atmosphärischen Druck ein. Als nächstes wird die siebte Absperrklappe 1112 geöffnet und der Glasträger wird aus dem Entnahmeschleusenmodul 1000 entnommen, während zwischenzeitlich das Zwischenkühlmodul 900 im Vakuumzustand bleibt. Auf diese Weise unterbricht die Entnahme des Trägers 1 im Entnahmeschleusenmodul 1000 nicht den Kühlprozess in der Zwischenkühlkammer 902.
Während die Erfindung im Hinblick auf die Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann klar, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie sie in den nachfolgenden Ansprüchen definiert sind, abzuweichen.

Claims

1. Reihen-Sputtersystem zum Aufbringen einer Dünnschicht auf einen Träger mit:
einem Zwischenheizmodul, in dem ein Innendruck auf ein Vakuumniveau abgesenkt wird und der Träger vorgewärmt wird; ein an das Zwischenheizmodul angrenzendes Zuführungsmodul mit einem angetriebenen Fördergerät zum Transport des Trägers darin aufweist und in dem der Träger erwärmt wird; und ein erstes Sputtermodul zum Aufbringen der Dünnschicht auf den Träger, das an das Zuführungsmodul angrenzt,
wobei das Zuführungsmodul als Pufferzone dient, die Temperatur- und Druckschwankungen im ersten Sputtermodul bei Entnahme des Trägers aus dem Zwischenheizmodul verringert, wobei der Träger im Zuführungsmodul vom angetriebenen Fördergerät mit höherer Geschwindigkeit als im ersten Sputtermodul bewegt wird.

2. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 1, wobei das erste Sputtermodul eine Vorrichtung zum Halten eines Prozeßdrucks und einer Prozeßtemperatur darin aufweist.

3. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 1, wobei das Zuführungsmodul mit dem ersten Sputtermodul kommuniziert, während der Träger im ersten Sputtermodul mit der Dünnschicht versehen wird.

4. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 1, wobei das Zuführungsmodul zusätzlich eine Einrichtung aufweist, um darin einen Druckbereich von 1,5 × 10^-3 bis 1,5 × 10^-2 Torr einzuhalten.

5. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 1, das zusätzlich folgendes aufweist:
Ein an das erste Sputtermodul angrenzendes Heizmodul; ein an das Heizmodul angrenzendes zweites Sputtermodul, das ein Heizgerät aufweist und in dem eine Schichtlage auf die Dünnschicht aufgebracht wird; und
ein zwischen dem ersten Sputtermodul und dem Heizmodul eingebauten Absperrschieber, wobei der Absperrschieber geöffnet ist, während der Träger im ersten Sputtermodul mit der Dünnschicht versehen wird.

6. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 5, das zusätzlich ein an das zweite Sputtermodul angrenzendes Glühmodul aufweist, in dem der im zweiten Sputtermodul mit der Schichtlage versehene Träger auf eine Temperatur aufgeheizt wird, die etwa mindestens 10°C über der Temperatur des Heizgerätes im zweiten Sputtermodul liegt.

7. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 6, das zusätzlich ein an das Glühmodul angrenzendes Ausleitungsmodul aufweist, das mit einem zweiten angetriebenen Fördergerät versehen ist, wobei der Träger darin mittels des zweiten angetriebenen Fördergerätes mit höherer Geschwindigkeit bewegt wird als im Glühmodul.

8. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 7, wobei der Träger im Ausleitungsmodul gekühlt wird, während er beheizt wird.

9. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 7, das zusätzlich ein an das Ausleitungsmodul angrenzendes Zwischenkühlmodul aufweist, um eine Zwangskühlung des darin befindlichen Trägers vorzunehmen.

10. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 9, wobei jedes der Module eine Kammer mit einem ersten und einem zweiten Kammerhauptteil aufweist.

11. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 10, wobei der erste und der zweite Kammerhauptteil eine Entkoppelungseinrichtung aufweisen, um eine Öffnung dazwischen vorzusehen.

12. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 11, wobei die Entkoppelungseinrichtung eine Radbaugruppe aufweist.

13. Verfahren zum Aufbringen einer Dünnschicht auf einen Träger unter Verwendung des Reihen-Sputtersystems nach Anspruch 9, die Schritte aufweisend:
Bewegen des Trägers im Zuführungsmodul mit höherer Geschwindigkeit als den Träger im ersten Sputtermodul; und
Bewegen des Trägers im ersten Sputtermodul während er mit der Dünnschicht versehen wird.

14. Reihen-Sputtersystem zum Aufbringen einer Dünnschicht auf einen Träger mit:
einem Sputtermodul zum Aufbringen der Dünnschicht auf den Träger, das eine Beschichtungskammer mit einem ersten Beschichtungskammerhauptteil und einem zweiten Beschichtungskammerhauptteil aufweist,
wobei die Kammerhauptteile eine Entkoppelungseinrichtung aufweisen, um eine Öffnung dazwischen vorzusehen.

15. Reihen-Sputtersystem nach Anspruch 14, wobei die Entkoppelungseinrichtung eine Radbaugruppe aufweist.