DE3442844C2 - Vorrichtung zur Behandlung einer Probe im Vakuum - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtung zur Behandlung einer Probe im Vakuum, mit einer Prozeßkammer zur Behandlung der Probe im Vakuum, mit einer Pufferkammer, die evakuiert und in Verbin­ dung mit der Prozeßkammer gebracht werden kann, mit einer Vor­ vakuumkammer, die über eine erste, an einer ersten Seitenwand der Pufferkammer vorgesehene Vakuum-Schließeinrichtung mit der Pufferkammer in Verbindung gebracht werden kann, mit einer ersten Probenträgereinrichtung zum Transport der Probe in der Pufferkammer, mit einer zweiten Probenträgereinrichtung zum Transport der Probe zwischen der Vorvakuumkammer und der ersten Probenträgereinrichtung durch die erste Vakuum-Schließ­ einrichtung, und mit einer dritten Probenträgereinrichtung zum Transport der Probe zwischen der ersten Probenträgereinrich­ tung und dem Inneren der Prozeßkammer.

In den letzten Jahren hat sich eine beträchtliche Entwicklung auf dem Gebiet der Behandlungsverfahren für die Herstellung von Halbleiter-IC-Bausteinen ergeben. So ist beispielsweise eine Trockenätzvor­ richtung zu erwähnen, die in der Lage ist, Muster in der Größenordnung von 1 µm zu behandeln. Da die Muster so fein werden, neigen die Halbleiterbau­ steinsubstrate, die im folgenden als Substrate be­ zeichnet werden, dazu, daß sie einen großen Durch­ messer haben. Es ist deshalb eine schwierige Aufga­ be, den Durchsatz, also die Anzahl Substrate, die pro Zeiteinheit behandelt werden, zur Bodenfläche zu steigern, die von der Vorrichtung für die Her­ stellung von Halbleitereinrichtungen benötigt wird, und die verschiedenen Verfahren bei dem Herstellungs­ prozeß durchzuführen.

Um diesen Anforderungen zu genügen, ist es erfor­ derlich, die Größe der Vorrichtungen zu verringern und eine Mehrzweckbehandlung durchzuführen, bei der eine Vielzahl von Behandlungskammern eingesetzt wird. Außerdem besteht ein Bedarf für ein Modul zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum, welches erlaubt, daß die Anzahl der Prozeßkammern frei geändert werden kann, um ein System zu erstellen oder zusammenzusetzen, das eine Verfahrensänderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße ermöglicht.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art, welche eine Steigerung der Anzahl von Modulen ermöglicht, die aus einer Kombination aus einer Prozeßkammer und einer Substratträgerstraße in oder Umgebungsluft besteht (JP-OS 128928/82), wird das Substrat zur nächsten Behandlungskammer in der freien Luft transportiert, die nicht sehr rein sein kann. Deshalb ist diese Vorrichtung nicht für einen solchen Prozeß geeignet, bei welchem während der Behandlung der Prozeß auf die nächste Behandlungskammer verlagert wird.

Bekannt ist außerdem eine Vorrichtung, bei welcher Substrate zwischen mehreren Behandlungskammern und einer Pufferkammer transportiert und kontinuierlich behandelt werden (JP-GM 39430/82). Dabei ist die Anzahl der Behandlungskammern festgelegt. Eine Ände­ rung der Anzahl der Behandlungskammern ansprechend auf eine Prozeßänderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße ist somit nicht zulässig, was ein großer Nachteil ist.

Aus dem Journal of Vacuum Science Technology A, Volume 1, No. 3 (1983), S. 1558 bis 1560 ist eine mit "Hydra" bezeichnete Beladungs-Behandlungskammer bekannt, die mehrere Öffnungen aufweist, in die spezielle Zusatzeinrichtungen, wie z. B. ein Verdampfer, ein Mikroskop, eine Heizung, Pumpen, Gaszuführun­ gen oder Fenster, also Einrichtungen zur Kontrolle oder Steue­ rung des Behandlungsprozesses eingesetzt werden können.

Aus der DE-OS 19 37 007 ist eine Vakuumapparatur bekannt, welche eine Vakuumkammer und eine aus mehreren Einzelkammern bestehende Druckstufenanordnung aufweist. Durchführungsöff­ nungen gestatten ein Einbringen von Material in die Druck­ stufenanordnung bzw. die Vakuumkammer. Das einer Vakuumbehand­ lung zu unterziehende Material wird dabei mittels Führungs­ schienen innerhalb der Vakuumapparatur verschoben. Die äußer­ ste der Einzelkammern kann mittels einer entsprechenden Schließeinrichtung gegenüber der Umgebungsluft druckdicht abgeschlossen werden. Die Zahl der vorhandenen Einzelkammern wird bei dieser bekannten Vakuumapparatur bei der Konstruktion festgelegt; sie ist bei der fertigen Vorrichtung nachträglich nicht mehr änderbar. Insbesondere weist keine der Einzelkam­ mern außer den Durchführungsöffnungen weitere, druckdicht verschließbare Öffnungen auf, welche ein Ankoppeln beispiels­ weise einer zweiten gleichartigen Vakuumapparatur erlauben würden. Eine einmal durch die erste der Durchführungsöffnungen in die Vakuumapparatur eingebrachte Materialprobe kann diese nur wieder auf dem selben Weg, nämlich durch die äußerste der Durchführungsöffnungen, wieder verlassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Vorrichtung zur Behandlung einer Probe im Vakuum zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß mehrere solcher Vorrichtungen zur Behandlung einer Probe im Vakuum wahlweise zusammengeschlossen werden können, um mehrere auf­ einander folgende Behandlungen der Probe bei geringem Platzbe­ darf schnell durchführen zu können.

Ausgehend von dem gattungsgemäßen Stand der Technik wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Pufferkammer wenigstens eine weitere, mittels einer zweiten Vakuum-Schließeinrichtung ver­ schließbare Öffnung in einer von der ersten Seitenwand ver­ schiedenen zweiten Seitenwand für einen Anschluß an eine Puf­ ferkammer einer angrenzenden Vorrichtung zur Behandlung einer Probe aufweist, durch die die Probe in die Pufferkammer hinein bzw. aus der Pufferkammer heraustransportiert werden kann, daß die erste Seitenwand der Pufferkammer der Prozeßkammer gegen­ überliegt und die erste Probenträgereinrichtung innerhalb der Pufferkammer zwischen der Prozeßkammer und der Vorvakuumkammer angeordnet ist, daß die zweite Seitenwand rechtwinklig zur ersten Seitenwand angeordnet ist, und daß die zweite Proben­ trägereinrichtung und die dritte Probenträgereinrichtung parallel zueinander angeordnet sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ist es möglich, mehrere solcher Vorrichtungen zur Behandlung einer Probe im Vakuum wahlweise zusammenzuschließen, um mehrere aufeinanderfolgende Behandlungen der Probe schnell durchführen zu können. Durch die rechtwinklige Anordnung der ersten und der zweiten Seitenwand und somit der Vakuumkammerschließein­ richtungen der Pufferkammer und der Vorvakuumkammer und durch die erfindungsgemäße Anordnung der Probenträgereinrichtungen ist es möglich, die Vorrichtung so zu bauen, daß sie eine geringe Breite aufweist. Daraus folgt, daß der Platzbedarf mehrerer aneinander angeschlossener Vorrichtungen gering ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Aus­ führungsform einer Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum,

Fig. 2 perspektivisch eine Probenträgerein­ richtung in der Vakuumbehandlungsvor­ richtung von Fig. 1,

Fig. 3 perspektivisch eine Probenträgerein­ richtung in einer Vakuumbehandlungs­ anlage, in welcher die Vakuumbehand­ lungsvorrichtung von Fig. 1 paarweise zusammengeschlossen ist,

Fig. 4a bis 4c schematisch die Probenbehand­ lungsarten in der Vakuumbehandlungs­ anlage, die aus paarweise angeordneten Vorrichtungen besteht,

Fig. 5a und 5b schematisch weitere Proben­ behandlungsarten in einer Vakuumbe­ handlungsanlage, die aus drei Vorrich­ tungen besteht und

Fig. 6 eine Draufsicht auf eine weitere Aus­ führungsform einer Vakuumbehandlungs­ anlage.

Die in Fig. 1 gezeigte Vakuumbehandlungsvorrichtung besteht aus einer Pufferkammer 10, die evakuiert werden kann, aus einer Behandlungskammer 20, die mit der Pufferkammer 10 in Verbindung setzbar ist, aus einer nicht gezeigten ersten Probenträgereinrichtung, die in der Pufferkammer 10 angeordnet ist, um ein Substrat 30 in Form einer Probe in Richtung des Pfeils A zu transportieren, aus einer ersten Vakuum­ öffnungs-Schließeinrichtung 40, 41, beispielsweise Schiebeventilen oder Trennpaßstücken, die in diesem Fall in den Seitenwänden der Pufferkammer 10 in Zu­ ordnung zu beiden Enden der ersten Probenträgerein­ richtung vorgesehen sind, aus einer Vakuumvorkammer 60, die in der Pufferkammer 10 über eine zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51, beispiels­ weise Schiebeventilen, vorgesehen ist, die in diesem Fall in einer der Prozeßkammer 20 gegenüberliegenden Seitenwand über die erste Probenträgereinrichtung rechtwinklig zu den Seitenwänden mit der ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40, 41 vorgesehen sind, aus einer zweiten nicht gezeigten Probenträ­ gereinrichtung, welche das Substrat 30 zwischen der Vakuumvorkammer 60 und der ersten Probenträgerein­ richtung über die zweite Vakuumöffnungs-Schließein­ richtung 50, 51 in Richtungen der Pfeile B und C transportiert, aus einer nicht gezeigten Probenüber­ führungseinrichtung, welche auf der Probenträgerbahn der ersten Probenträgereinrichtung in Zuordnung zu der Behandlungskammer 20 vorgesehen ist, und aus einer nicht gezeigten dritten Probenträgereinrich­ tung, welche das Substrat 30 zwischen der ersten Probenträgereinrichtung und der Behandlungskammer 20 in Richtung des Pfeils D transportiert. In diesem Fall ist ein nicht gezeigter Kassettentisch mit ei­ ner nicht gezeigten Kassettenhubeinrichtung vorge­ sehen, der so arbeitet, daß die Substratkassetten 70, 71 angehoben und abgesenkt werden. Der Kassetten­ tisch ist in der Vakuumvorkammer 60 in Zuordnung zur Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51 vorgesehen. Die erste, zweite und dritte Probenträgereinrichtung sowie die Probenüberführungseinrichtung werden im folgenden anhand von Fig. 2 erläutert.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, besteht die erste Proben­ trägereinrichtung aus einer Trägerbandeinrichtung 80, die vollständig angehoben und abgesenkt werden kann, beispielsweise durch Zylinder 81. Ein Band 83 der Trägerbandeinrichtung 80 wird von einem Motor 82 angetrieben. Die zweite Probenträgereinrichtung besteht aus einer Trägerbandeinrichtung 90, 100, die in der Vakuumvorkammer 60 angeordnet ist, und aus einer Trägerbandeinrichtung 110, 120, die in der Pufferkammer 10 angeordnet ist, wobei dazwischen die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51 angeordnet ist.

Scheiben 91, 92 der Trägerbandeinrichtung 90 sowie ein Band 93, welches endlos um die Scheiben 91, 92 läuft, sind zu einem Kassettentisch 131 der Kasset­ tenhubvorrichtung 130 fluchtend ausgerichtet und über dem Kassettentisch 131 angeordnet, auch wenn der Kassettentisch 131 in seine höchste Position an­ behoben ist. Das Band 93 wird von einem Motor 94 angetrieben.

Ein Band 112 der Trägerbandvorrichtung 110 wird von einem Motor 111 angetrieben. Das Ende der Trägerband- Vorrichtung 110 auf der Seite der Trägerbandvorrich­ tung 80 ist in diesem Fall V-förmig gefaltet, so daß eine hochsteigende und nach unten gehende Bewegung des Bandes 83 auf einer Seite der Bandträgereinrich­ tung 80 nicht beeinträchtigt wird. Zwischen den Bändern 83 der Trägerbandeinrichtung 80 ist am Ende eine Scheibe 113 angeordnet. Hier ist das Band 93 der Trägerbandeinrichtung 90 bündig zu dem Band 112 der Trägerbandeinrichtung 110. Der Abstand zwischen der Trägerbandeinrichtung 90 und der Trägerbandein­ richtung 110 am Ende der zweiten Vakuumöffnungs- Schließeinrichtung 50 ist so gewählt, daß die Über­ führung des Substrats 30 nicht behindert wird.

In gleicher Weise wie bei der Trägerbandeinrichtung 90 sind Scheiben 101, 102 der Trägerbandeinrichtung 100 sowie ein Band 103, das endlos um die Scheiben 101, 102 läuft, angeordnet, wobei das Band 103 von einem Motor 104 angetrieben wird.

Ein Band 122 einer Trägerbandeinrichtung 120 wird von einem Motor 121 angetrieben. Das Ende der Trägerbandeinrichtung 120 auf der Seite der Träger­ bandeinrichtung 80 ist V-förmig wie bei der Träger­ bandeinrichtung 110 gefaltet, so daß die hochstei­ gende und nach unten gehende Bewegung des Bandes 83 auf einer Seite der Trägerbandeinrichtung 80 nicht beeinträchtigt wird. Zwischen den Bändern 83 der Trägerbandeinrichtung 80 ist an dem Ende eine Schei­ be 123 positioniert. Hier ist das Band 103 der Trä­ gerbandeinrichtung 100 bündig zum Band 122 der Trä­ gerbandeinrichtung 120, während der Abstand zwi­ schen der Trägerbandeinrichtung 160 und der Träger­ bandeinrichtung 120 auf der Seite der zweiten Vaku­ umöffnungs-Schließeinrichtung 51 so gewählt ist, daß die Überführung des Substrats 30 nicht beein­ trächtigt wird. Der Abstand zwischen der Scheibe 113 der Trägerbandeinrichtung 110 und einer Scheibe 114, die der Scheibe 113 gegenüberliegt, ist so gewählt, daß das Substrat 30 nicht nach unten fallen kann und in günstiger Weise übertragen wird. Der Abstand zwischen der Scheibe 123 der Trägerbandein­ richtung 120 und der gegenüberliegenden Scheibe 124 ist so gewählt, daß er die gleiche Länge hat. Hier kann die Trägerbandeinrichtung 80 so angehoben oder abgesenkt werden, daß die Höhe des Bandes 83 größer oder kleiner als die Höhe der Bänder 112, 122 der Trägerbandeinrichtung 110, 120 wird.

Die Probenüberführungseinrichtung 140 besteht aus einem Probentisch 141 mit einer Größe, die kleiner ist als der Abstand zwischen den Bändern 83 der Trägerbandeinrichtung 80 und einer Hubeinrichtung, beispielsweise ein Zylinder 142. Der Probentisch 141 wird durch den Zylinder 142 angehoben oder ab­ gesenkt, der zwischen den Bändern 83 der Trägerband­ einrichtung 80 an einer Stelle hindurchgeht, die der Behandlungskammer 20 direkt gegenüberliegt, oder im vorliegenden Fall an einer Stelle zwischen den Trägerbandeinrichtungen 110 und 120.

Die dritte Probenträgereinrichtung besteht aus einer Trägerarmeinrichtung 150, 160. Die Trägerarmeinrich­ tung 150 besteht aus einer Probenaufnahmeeinrich­ tung 151, einem Arm 152 und einer Dreheinrichtung, wie einem Schrittmotor 153. Der Schrittmotor 153 ist zwischen der Trägerbandeinrichtung 80 und der Behandlungskammer 20 und auf einer Seite (der linken Seite in Fig. 2) vorgesehen, die von einer Linie unterteilt ist, welche die Mitte des Probentischs 141 der Probenüberführungseinrichtung 140 mit der Mitte einer Substratelektrode 21 der Behandlungs­ kammer 20 verbindet. Ein Ende des Arms 152 ist an dem Schrittmotor 153 befestigt. Das andere Ende des Arms 152 ist an der Probenaufnahmeeinrichtung 151 befestigt. Die Trägerarmeinrichtung 160 besteht aus einer Probenaufnahmeeinrichtung 161, einem Arm 162 und einer Dreheinrichtung, wie einem Schrittmo­ tor 163. Hier ist der Schrittmotor 163 zwischen der Trägerbandeinrichtung 80 und der Behandlungskammer 20 sowie auf der anderen Seite (rechte Seite in Fig. 2) der Linie angeordnet, die die Mitte des Probentisches 141 der Probenüberführungseinrichtung 140 mit der Mitte der Substratelektrode 21 der Behandlungskammer 20 befindet. Ein Ende des Arms 162 ist an dem Schrittmotor 163, das andere Ende an der Probenaufnahmeeinrichtung 161 befestigt.

Die Probenaufnahmeeinrichtungen bzw. Probenschöpf­ paßstücke 151, 161 sowie die Arme 152, 162 haben eine solche Größe, daß sie in der Lage sind, mit den Aufnahmeeinrichtungen 151, 161 Substrate 30 aufzunehmen, die auf dem Probenaufnahmetisch 141 und auf der Substratelektrode 21 angeordnet sind. Die Arme 152, 162 werden durch die Schrittmotoren 153, 163 teilweise gedreht, so daß die Substrate 30 von den Probenaufnahmeeinrichtungen 151, 161 zwi­ schen dem Probentisch 151 und der Substratelektrode 21 transportiert werden können.

Die Arme 152, 162 bewegen sich hier in verschiedenen Ebenen, d. h. der Arm 152 bewegt sich auf der oberen Ebene, während sich der Arm 162 auf der unteren Ebene bewegt. Wenn beispielsweise das Substrat 30 von der Trägerarmeinrichtung 150 von dem Proben­ tisch 141 zur Substratelektrode 21 transportiert werden soll, wird das andere Substrat 30 nicht ge­ stört, wenn es von der Trägerarmeinrichtung 160 von der Substratelektrode 21 zum Probentisch 141 transportiert wird.

Die Kassettenhubvorrichtung 130 besteht aus einem Kassettentisch 131, aus einer Hubstange 132, die senkrecht vom Kassettentisch 131 nach unten hängt und am unteren Ende mit einem Gewinde versehen ist, aus einem von einem Motor 133 angetriebenen Zahnrad 134 und aus einem Zahnrad 135, das mit dem Zahnrad 134 kämmt und in welches das untere Ende der Hub­ stange 132 geschraubt ist.

Die Substratelektrode 21 wird durch die Drehung eines Motors 23 über einen Zahnstangen-Ritzel- Mechanismus 22 angehoben und abgesenkt. In der Mitte der Substratelektrode 21 ist ein Zapfen 24 vorge­ sehen, der das Substrat 30 trägt, so daß es von einer Hubvorrichtung, wie einem Zylinder 25 angehoben und abgesenkt werden kann. Der Zapfen 24 wird zwi­ schen einer Stellung, in welcher die Oberfläche des Zapfens 24 unter der Oberfläche der Substratelektro­ de 21 liegt, und einer Stellung angehoben und abge­ senkt, in welcher das Substrat 30 an die Substrat­ aufnahmeeinrichtungen 151, 161 der Trägerarmeinrich­ tungen 150, 160 übergeben werden kann.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vakuumbehandlungs­ vorrichtung behandelt ein Substrat in folgender Weise:

Zunächst wird der Kassettentisch 131, der der zwei­ ten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 zugeordnet ist, in die oberste Stellung angehoben, während der nicht gezeigte Kassettentisch, welcher der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 zugeordnet ist, in seine unterste Stellung abgesenkt wird. Die zwei­ ten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 50, 51 wer­ den geschlossen, beispielsweise durch die Zylinder 52, 53, wodurch eine Verbindung zwischen der Puffer­ kammer 10 und der Vakuumkammer 60 hermetisch abge­ dichtet ist. Die ersten Vakuumöffnungs-Schließein­ richtungen 40, 41 werden geschlossen oder abgetrennt, so daß eine Verbindung zwischen der Pufferkammer 10 und der offenen Atmosphäre hermetisch abgedichtet ist. Unter diesen Bedingungen wird eine nicht ge­ zeigte Vakuumpumpe so betätigt, daß der Druck in der Pufferkammer 10 auf einen vorgegebenen Wert re­ duziert wird.

Der äußere, der Umgebungsatmosphäre ausgesetzte Ab­ schnitt einer nicht geieigten Umgebungsatmosphären- Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung, beispielsweise eine Tür, wird geöffnet, die für die Vakuumvorkammer 60 vorgesehen ist, um eine Substratkassette 70, die im folgenden als Versorgungskassette bezeichnet ist, die eine vorherbestimmende Anzahl von Substraten 30 aufnimmt, und eine leere Kassette 71 für die Gewin­ nung der Substrate 30 einzuführen, die im folgenden als Gewinnungskassette bezeichnet wird. Die Versor­ gungskassette 70 wird auf dem Kassettentisch 131 angeordnet, der der zweiten Vakuumöffnungs-Schließ­ einrichtung 50 zugeordnet ist. Die Gewinnungskasset­ te 71 wird auf dem Kassettentisch angeordnet, der der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 zu­ geordnet ist.

Danach wird die Umgebungsatmosphären-Vakuumöffnungs- Schließeinrichtung geschlossen. Der Druck in der Vakuumvorkammer 60 wird von einer nicht gezeigten Vakuumpumpe auf einen Wert reduziert, der nahezu gleich dem Druck in der Pufferkammer 10 ist. Dann wird der Zylinder 52 betätigt, um die zweite Vakuum­ öffnungs-Schließeinrichtung 50 zu öffnen, wodurch die Pufferkammer 10 mit der Vakuumvorkammer 60 ver­ bunden wird. Unter diesen Bedingungen wird der Motor 133 angetrieben, um den Kassettentisch 131 um einen Gang bzw. einen Schritt abzusenken. Dadurch wird das im untersten Teil der Versorgungskassette 70 einge­ brachte Substrat 30 auf dem Band 93 horizontal positioniert, wobei die zu behandelnde Oberfläche nach oben weist. Anschließend wird das Band 93 von dem Motor 94 angetrieben. Dadurch wird das darauf­ befindliche Substrat 30 zu der Seite der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 transportiert, wodurch das Substrat 30 über die zweite Vakuum­ öffnungs-Schließeinrichtung 50 auf das Band 112 übergeben wird, welches von dem Motor 111 ange­ trieben wird.

Das an das Band 112 übergebene Substrat 30 wird zu der Seite der Trägerbandeinrichtung 80 transportiert. Hier ist die gesamte Trägerbandeinrichtung 80 durch die Zylinder 81 derart abgesenkt worden, daß die Höhe des Bandes 83 niedriger ist als die Höhe des Bandes 112. In dem Augenblick, in welchem das Sub­ strat 30 so läuft, daß es die freie Spanne zwischen den Scheiben 113 und 114 überdeckt, wird die Träger­ bandeinrichtung 80 von den Zylindern 81 so angehoben, daß die Höhe des Bandes 83 größer wird als die Höhe des Bandes 112. Auf diese Weise wird das Substrat 30 vom Band 112 auf das Band 83 horizontal überführt, wobei die zu behandelnde Oberfläche nach oben weist.

Das an das Band 83 überführte Substrat 30 wird an­ getrieben durch den Motor 82 in eine Position transportiert, die dem Probentisch 141 zugeordnet ist. Anschließend wird das Substrat 30 beispiels­ weise durch eine Positioniereinrichtung 170 in der Ausrichtebene positioniert. Der Probentisch 141 wird dann von dem Zylinder 142 angehoben, so daß das Substrat 30 vom Probentisch 141 aufgenommen wird. Das vom Probentisch 141 aufgenommene Substrat 30 wird dann an die Probenaufnahmeeinrichtung 151 über­ führt, wobei der Arm 152 durch den Schrittmotor 153 zur Behandlungskammer 20 gedreht wird. Das heißt, daß das Substrat 30 durch die Pufferkammer 10 zu einer Position über der Substratelektrode 21 in der Behandlungskammer 20 horizontal mit der zu behandeln­ den Oberfläche nach oben weisend transportiert ist.

Dann wird durch den Zylinder 25 der Zapfen 24 ange­ hoben, wodurch das Substrat 30 auf der Probenaufnah­ meeinrichtung 151 von dem Zapfen 24 aufgenommen wird. Wenn das Substrat 30 auf den Zapfen 24 überführt ist, wird die Probenaufnahmeeinrichtung 151 in die Puffer­ kammer 10 außerhalb der Behandlungskammer 20 zurück­ geführt. Danach wird der Zapfen 24 vom Zylinder 25 abgesenkt, so daß seine Oberfläche tiefer liegt als die Oberfläche der Substratelektrode 21, d. h. das Substrat 30 vom Zapfen 24 auf die Substratelektrode 21 überführt und darauf angeordnet.

Anschließend wird die Pufferkammer 10 von der Behandlungskammer 20 durch Trenneinrichtungen 183 getrennt, welche aus einem Trennflansch 180, einem Balg 181, der zwischen der Rückseite des Flansches 180 und der Bodenwand der Pufferkammer 10 angeordnet ist, und aus einer Hubeinrichtung, beispielsweise einem Zylinder 182 besteht, der den Flansch 180 an­ hebt und absenkt. Unter diesen Bedingungen ist der Elektrodenspalt zwischen der Substratelektrode 21 und einer nicht gezeigten gegenüberliegenden Elektrode, die in der Behandlungskammer 20 der Substratelektrode 21 gegenüberliegend angeordnet ist, und durch Betäti­ gen des Motors 23 in der richtigen Weise eingestellt.

Dann wird in die Behandlungskammer 20 mit eingestel­ tem Mengenstrom Prozeßgas eingeführt. Zur Einstellung des Drucks in der Behandlungskammer 20, d. h. zur Einstellung des Behandlungsdrucks wird eine nicht gezeigte Vakuumpumpe eingeschaltet. Dann wird an die Substratelektrode 21 eine hochfrequente elektri­ sche Energie angelegt, ausgehend von einer Energie­ quelle, wie in einer nicht gezeigten Hochfrequenz­ energiequelle, die mit der Substratelektrode 21 ver­ bunden ist, so daß eine Glühentladung zwischen der gegenüberliegenden Elektrode und der Substratelektro­ de 21 stattfindet. Durch die elektrische Entladung wird das Prozeßgas in ein Plasma verwandelt. Aufgrund des Plasmas wird das Substrat 30 auf der Substrat­ elektrode 21 einer festgelegten Behandlung, bei­ spielsweise einer Ätzung unterworfen. Während die­ ses Zeitraums wird ein anderes Substrat 30 aus der Versorgungskassette 70 und durch den beschriebenen Vorgang entnommen, von den Trägerbandeinrichtungen 110, 80 zum Probentisch 141 überführt, darauf positioniert und zur Probenaufnahmeeinrichtung 151 überführt.

Wenn die Behandlung in der Behandlungskammer 20 ab­ geschlossen ist, wird die Trennung zwischen der Pufferkammer 10 und der Behandlungskammer 20 durch Entfernen der Trenneinrichtung 183 aufgehoben, d. h. die Behandlungskammer 20 steht wieder mit der Puffer­ kammer 10 in Verbindung. Die Substratelektrode 21 wird dann in eine vorgegebene Stellung abgesenkt, wo der Zapfen 24 durch den Zylinder 25 angehoben wird, so daß das behandelte Substrat 30 von der Substratelektrode 21 entfernt und auf den Zapfen 24 überführt wird. Anschließend wird die Probenauf­ nahmeeinrichtung 161 in eine Stellung gedreht, die der Rückseite des Substrats 30 entspricht, das vom Zapfen 24 überführt worden ist. Der Zapfen 24 wird dann von Zylinder 25 abgesenkt, um das behandel­ te Substrat 30 zur Probenaufnahmeeinrichtung 161 zu überführen. Das an die Probenaufnahmeeinrichtung 151 übergebene Substrat 30 wird von dem Probentisch 141 zur Substratelektrode 21 transportiert. Das behandel­ te und zur Probenaufnahmeeinrichtung 161 überführte Substrat 30 wird von der Probenelektrode 21 zum Probentisch 141 transportiert.

Das zur Substratelektrode 21 transportierte Substrat 30 wird der vorstehend beschriebenen und festgelegten Behandlung unterworfen. Während dieser Zeit wird das behandelte, zur Probentisch 141 transportierte Sub­ strat 30 zu dem Band 83 der Trägerbandeinrichtung 80 dadurch überführt, daß der Probentisch 141 durch den Zylinder 142 abgesenkt wird. Dann wird das Substrat zu der Seite der zweiten Vakuumöffnungs-Schließ­ einrichtung 51 angetrieben von den Motoren 82, 121 der Bänder 83, 112 transportiert. Das behandelte Substrat 30 wird von dem Band 83 über das Band 122 in einem Vorgang überführt, der entgegengesetzt zu dem der Überführung des Substrats 30 vom Band 122 zum Band 83 ist.

Die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 wird von dem Zylinder 83 geöffnet. Das Band 103 wird von dem Motor 104 angetrieben. Deshalb wird das zu der Seite der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 transportierte behandelte Substrat in die Vakuum­ vorkammer 60 über die zweite Vakuumöffnungs-Schließ­ einrichtung 51 eingeführt. Der Kassettentisch wird dann um eine Ganghöhe bzw. einen Schritt angehoben, so daß das behandelte Substrat 30 an die Gewinnungs­ kassette 71 abgegeben wird. Nach dem beschriebenen Prozeß wird dann der Vorratskassette 70 das nächste Substrat 30 entnommen, von der Trägerbandeinrichtung 110, 80 transportiert, an den Probentisch 141 über­ führt, darauf in Position gebracht und zur Proben­ aufnahmeeinrichtung 151 transportiert.

Durch Wiederholung dieses Vorgangs wird jeweils ein Stück Substrat 30 von der Versorgungskassette 70 entnommen, von der Vakuumvorkammer 60 zur Behandlungs­ kammer 20 über die Pufferkammer 10 transportiert, jeweils ein Stück gleichzeitig in der Behandlungs­ kammer 20 behandelt und das behandelte Substrat 30 von der Prozeßkammer 20 in die Vakuumvorkammer 60 über die Pufferkammer 10 transportiert und dann gleichzeitig jeweils ein Stück durch die Gewinnungs­ kassette 71 gewonnen.

Fig. 3 zeigt den Fall, in welchem die Vakuumbehand­ lungsvorrichtungen der Fig. 1 und 2 paarweise über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 verbunden sind. Aufbau und Funktion werden hier nicht mehr erläutert. Die Vakuumbehandlungsanlage von Fig. 3 ist in der Lage, Substrate wie gemäß 4a bis 4c zu behandeln.

Das bedeutet, daß die Substrate 30 in Reihe durch die beiden Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungs­ vorrichtungen hindurch behandelt werden können, die paarweise zusammengeschlossen sind, wie dies in Fig. 4a gezeigt ist. Die Substrate 30 können auch parallel durch die beiden Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtungen durchgehend behandelt werden, die paarweise zusammengeschlossen sind, wie dies in Fig. 4b gezeigt ist. Es ist auch möglich, die Substrate 30 parallel durch die Behandlungs­ kammern 20 einer jeden Vakuumbehandlungsvorrichtung hindurchgehend zu behandeln, die paarweise zusammen­ geschlossen sind, wie dies in Fig. 4c gezeigt ist.

Wenn die Substrate nach den Prozessen gemäß 4a und 4b behandelt werden sollen, wird wenigstens eine nicht gezeigte Versorgungskassette in der Vakuum­ vorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der vorhergehenden Stufe und wenigstens eine nicht gezeigte Gewinnungskassette in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der darauffol­ genden Stufe angeordnet. Im Falle der Behandlungs­ methode nach Fig. 4c wird wenigstens eine nicht gezeigte Versorgungskassette in der Vakuumvorkammer 60 und wenigstens eine nicht gezeigte Gewinnungs­ kassette in der Vakuumvorkammer 60 jeder der Vakuum­ behandlungsvorrichtungen angeordnet. Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen von Fig. 1 und 2 paar­ weise über die ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrich­ tungen 40, 41 zusammengeschlossen sind, wird das Substrat 30 in jeder Vakuumbehandlungsvorrichtung durch die Pufferkammer 10 transportiert.

Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen gemäß Fig. 1 und 2 in Gruppen von drei oder mehr über die ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 zusammengeschlossen sind, können die Substrate zu­ sätzlich zur Behandlung gemäß Fig. 4 behandelt werden, wie dies in den Fig. 5a und 5b gezeigt ist.

Das heißt, daß die Substrate 30 zuerst parallel in der Behandlungskammer 20 der Vakuumbehandlungsvor­ richtung der ersten Stufe und in der Behandlungskam­ mer 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der in diesem Fall mittleren Stufe behandelt werden. Die Substrate werden dann in Reihe in den Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe be­ handelt, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist. Die Substrate 30 können auch zuerst in den Behandlungs­ kammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe und dann parallel in den Behandlungs­ kammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtungen der mittleren und letzten Stufe behandelt werden, wie dies in Fig. 5b gezeigt ist.

Im Falle der vorstehend erwähnten Substratbehandlun­ gen werden nicht gezeigte Versorgungskassetten paar­ weise in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungs­ vorrichtung der ersten Stufe und die nicht gezeigten Gewinnungskassetten paarweise in der Vakuumkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe angeordnet.

Wenn die Substrate 30 in den Prozeßkammern 20 jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen 3 behandelt werden sollen, wird die Versorgungskassette einzeln in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe angeordnet, während die Gewinnungs­ kassette einzeln in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe ange­ ordnet wird.

Wenn die Substrate 30 parallel in den Behandlungs­ kammern 20 jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen behandelt werden sollen, wird wenigstens eine Ver­ sorgungskassette in der Vakuumvorkammer der Vakuum­ behandlungsvorrichtung der ersten Stufe und wenig­ stens eine Gewinnungskassette in der Vakuumvor­ kammer der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe angeordnet. In diesem Fall ist es zulässig, die Vakuumvorkammer aus der Vakuumbehandlungsvor­ richtung der Mittelstufe und die zweite Vakuum­ öffnungs-Schließeinrichtung wegzulassen.

Wenn die Substrate parallel in den Behandlungs­ kammern der unabhängigen Vakuumbehandlungsvorrich­ tungen behandelt werden sollen, werden jeweils eine Versorgungskassette und eine Gewinnungskassette ein­ zeln in der Vakuumvorkammer jeder der Vakuumbe­ handlungsvorrichtungen angeordnet.

Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen der Fig. 1 und 2 in Gruppen von drei oder mehr über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 zusammen­ geschlossen sind, werden die Substrate 30 in jede der Vakuumbehandlungsvorrichtungen über die Puffer­ kammer 10 transportiert.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und Anlage hat folgende Vorteile;

• 1) Das System kann dadurch aufgebaut oder zusammen­ gefügt werden, daß die Anzahl der Behandlungskammern frei so verändert werden kann, daß sie eine Prozeß­ änderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße ermöglicht.
• 2) Das Substrat wird zur nächsten Behandlungskammer über die Pufferkammer, die evakuiert worden ist, transportiert. Deshalb kann die erfindungsgemäße Anlage an einen Prozeß angepaßt werden, in welchem die Behandlung zur nächsten Behandlungskammer während der Behandlung übertragen wird.
• 3) Die zweite Probenträgereinrichtung und die drit­ te Probenträgereinrichtung können parallel ange­ ordnet werden, um die Breite der Frontfläche der Vakuumbehandlungsvorrichtungen zu verringern, so daß die Vorrichtungen leicht in Gruppen zusammenge­ schlossen werden können.
• 4) Die Vakuumvorkammer wird als evakuierbare Kassettenkammer verwendet. Dadurch kann die Tiefe der Vakuumbehandlungsvorrichtung reduziert werden. In einem aus mehreren Vorrichtungen bestehenden System können jeder Vorrichtung zwei Kassetten zu­ geteilt werden, wodurch der Zeitraum zwischen der Kassettenzuteilung verlängert wird, so daß der Durchsatz erhöht wird.
• 5) Als die dritte Probenträgereinrichtungen werden Trägerarmvorrichtungen verwendet, die ungleiche Arbeitsebenen aufweisen. Deshalb können die Substra­ te gleichzeitig in die Behandlungskammer und aus ihr heraus transportiert werden, wodurch der Durch­ satz gesteigert wird.
• 6) Die Substrate können in Mehrfachvorrichtungen in Reihe oder parallel behandelt werden. Deshalb kann die Vakuumbehandlungsanlage beträchtlich kleiner als bekannte Anlage gebaut werden, wobei der Durchsatz pro Bodenflächeneinheit gesteigert ist.
• 7) Die Öffnungsfläche der Vakuumöffnungs-Schließ­ einrichtungen, die für die Pufferkammer vorgesehen sind, braucht nur gerade groß genug sein, daß der Durchgang eines Substratteils möglich ist. Bei dem System mit mehreren Vorrichtungen besteht tat­ sächlich kein Restprozeßgasstrom zwischen den Vakuumbehandlungsvorrichtungen. Die einzelnen Vakuum­ behandlungsvorrichtungen bleiben gegenüber dem Prozeßgas abgedichtet.

Wenn die Tiefe der Vakuumbehandlungsvorrichtung verringert werden soll und wenn die Behandlung kontinuierlich und konsistent zusammen mit anderen Anlagen bewirkt werden soll, wird für die Pufferkammer 10 über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40 gemäß Fig. 6 eine Vakuumvorkammer 60′ vorgesehen. Weiterhin wird eine nicht gezeigte Trägerbandeinrich­ tung in der Vakuumvorkammer 60′ als zweite Proben­ trägereinrichtung benutzt, um das Substrat 30 in Richtung des Pfeils E über die erste Vakuumöffnungs- Schließeinrichtung 40 relativ zu der nicht gezeigten Trägerbandvorrichtung zu überführen, die die erste Probenträgereinrichtung bildet, welche das Substrat 30 in Richtung des Pfeils A transportiert. In diesem Fall ist eine zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung nicht erforderlich.

Bei dieser Ausführungsform werden die Versorgungs­ kassette und die Gewinnungskassette in die Vakuum­ vorkammer von der Außenseite eingeführt und ange­ ordnet. Die Kassetten brauchen jedoch nicht notwen­ digerweise in eine solche Vakuumvorkammer eingebracht werden. Beispielsweise können die Versorgungskassette und die Gewinnungskassette an der Vakuumvorkammer festgelegt werden. Die Substrate können extern in einer vorgegebenen Anzahl in die Versorgungskassette eingebracht werden. Die in der Gewinnungskassette er­ haltenen Substrate können aus der Gewinnungskassette entnommen und aus dem System abtransportiert werden.

Zusätzlich zu der Trägerbandeinrichtung kann die erste Probenträgereinrichtung die Einrichtung sein, welche das Substrat zur Vakuumöffnungs-Schließ­ einrichtung transportiert und aus ihr abführt, die für die Pufferkammer vorgesehen ist. Zusätzlich zur Trägerbandeinrichtung kann die zweite Proben­ trägereinrichtung beispielsweise eine Trägerarmein­ richtung sein, in welcher der Arm geradlinig bewegt oder gedreht wird.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Behandlung einer Probe im Vakuum, mit

• - einer Prozeßkammer (20) zur Behandlung der Probe (30) im Vakuum,
• - einer Pufferkammer (10), die evakuiert und in Verbindung mit der Prozeßkammer (20) gebracht werden kann,
• - einer Vorvakuumkammer (60), die über eine erste, an einer ersten Seitenwand der Pufferkammer (10) vorgesehene Vaku­ um-Schließeinrichtung (50) mit der Pufferkammer (10) in Verbindung gebracht werden kann,
• - einer ersten Probenträgereinrichtung (80) zum Transport der Probe (30) in der Pufferkammer (10)
• - einer zweiten Probenträgereinrichtung (90, 100) zum Transport der Probe (30) zwischen der Vorvakuumkammer (60) und der ersten Probenträgereinrichtung (80) durch die erste Vakuum-Schließeinrichtung (50), und
• - einer dritten Probenträgereinrichtung (150, 160) zum Transport der Probe zwischen der ersten Probenträgerein­ richtung und dem Inneren der Prozeßkammer (20), dadurch gekennzeichnet, daß
• - die Pufferkammer (10) wenigstens eine weitere, mittels einer zweiten Vakuum-Schließeinrichtung (40, 41) ver­ schließbare Öffnung in einer von der ersten Seitenwand verschiedenen zweiten Seitenwand für einen Anschluß an eine Pufferkammer einer angrenzenden Vorrichtung zur Behandlung einer Probe aufweist, durch die die Probe (30) in die Pufferkammer (10) hinein bzw. aus der Pufferkammer (10) heraustransportiert werden kann,
• - die erste Seitenwand der Pufferkammer (10) der Prozeß­ kammer (20) gegenüberliegt und die erste Probenträgerein­ richtung (80) innerhalb der Pufferkammer (10) zwischen der Prozeßkammer (20) und der Vorvakuumkammer (60) ange­ ordnet ist,
• - die zweite Seitenwand rechtwinklig zur ersten Seitenwand angeordnet ist, und
• - daß die zweite Probenträgereinrichtung (90, 100) und die dritte Probenträgereinrichtung (150, 160) parallel zuein­ ander angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die erste Probenträger­ einrichtung (80), die zweite Probenträgereinrichtung (90, 100) und die dritte Probenträgereinrichtung (150, 160) die Probe (30) horizontal transportieren, wobei die zu behandelnde Oberfläche nach oben gerichtet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Proben­ trägereinrichtung (80) und die zweite Probenträgerein­ richtung aus Trägerbandeinrichtungen (80; 90, 100) und die dritte Probenträgereinrichtung aus einer Träger­ armeinrichtung (150, 160) bestehen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trägerarmeinrichtung (150, 160) aus Probenaufnahmeeinrichtungen (151, 161), zwei Armen (152, 162), an deren Enden auf einer Seite die Proben­ aufnahmeeinrichtungen (151, 161) angebracht sind, die sich in verschiedenen Ebenen bewegen, und aus einer Dreh­ einrichtung (153, 163) besteht, welche die Arme (152, 162) mit den Enden auf der anderen Seite als Mitten dreht.

5. Anlage zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum, welche wenigstens zwei Vorrichtungen nach einem der vor­ hergehenden Ansprüche aufweist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtungen über ihre jeweils benachbarten, mittels der zweiten Vakuum-Schließein­ richtung (40, 41) verschließbaren Öffnungen in den Pufferkammern (10) verbunden sind.