DE3448599B4

DE3448599B4 - Verfahren zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum

Info

Publication number: DE3448599B4
Application number: DE3448599A
Authority: DE
Inventors: Yutaka Hikari Kakehi; Norio Kudamatsu Nakazato; Yoshimasa Hikari Fukushima; Fumio Kudamatsu Shibata; Tsunehiko Kudamatsu Tsubone; Norio Kudamatsu Kanai
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-11-28
Filing date: 1984-11-23
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2004-11-24

Abstract

Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung im Vakuum, mit
– einer Behandlungskammer (20) zur Behandlung jeweils eines Substrates (30),
– einer Pufferkammer (10), die mit der Behandlungskammer (20) in Verbindung steht, und
– einer Substrattransporteinrichtung für den Transport jeweils eines Substrats (30) zwischen der Behandlungskammer (20) und der Pufferkamer (10),
dadurch gekennzeichnet, daß
– die Substrattransporteinrichtung eine erste Probenaufnahmeeinrichtung (151) und eine zweite Probenaufnahmeeinrichtung (161) aufweist, die in der Pufferkammer (10) vorgesehen sind, um ein auf ihnen abgelegtes Substrat (30) aus oder zu der Behandlungskammer (20) so zu transportieren, daß, nachdem die zweite Probenaufnahmeeinrichtung (161) ein in der Behandlungskammer (20) behandeltes erstes Substrat (30) aus der Behandlungskammer (20) transportiert hat, die erste Probenaufnahmeeinrichtung (151) ein zweites Substrat (30), das während der Behandlung des ersten Substrates (30) in der Behandlungskammer (20) zur ersten Probenaufnahmeeinrichtung (151) transportiert wurde, zur Behandlungskammer (20) transportiert, und
– ein anheb- und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum, insbesondere für die Herstellung von Halbleiter-IC-Elementen.

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 Trockenätzvorrichtung zu erwähnen, die in der Lage ist, Muster in der Größenordnung von 1μm zu behandeln. Da die Muster so fein werden, neigen die Halbleiterbausteinsubstrate, die im folgenden als Substrate bezeichnet werden, dazu, daß sie einen großen Durchmesser haben. Es ist deshalb eine schwierige Aufgabe, den Durchsatz, also die Anzahl Substrate, die pro Zeiteinheit behandelt werden, zur Bodenfläche zu steigern, die von der Vorrichtung für die Herstellung von Halbleitereinrichtungen benötigt wird, und die verschiedenen Verfahren bei dem Herstellungsprozeß durchzuführen.

Um diesen Anforderungen zu genügen, ist es erforderlich, die Größe der Vorrichtungen zu verringern und eine Mehrfachbehandlung 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 der 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 Änderung der Anzahl der Behandlungskammern ansprechend auf eine Prozeßänderung oder eine Änderung in der Fertigungsstraße ist somit nicht zulässig, was ein großer Nachteil ist.

Die DE 24 30 462 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung im Vakuum mit einer Vakuumkammer, in der eine Hubvorrichtung angeordnet ist, mit der ein Substrat in die Vakuumkammer und aus dieser hinaus befördert werden kann. In der Vakuumkammer ist außerdem ein Richttisch vorgesehen, auf dem das Substrat zur Behandlung angeordnet wird. In einer Ausgangsposition ist die Hubvorrichtung angehoben und befindet sich außerhalb der Vakuumkammer. Ein Substrat ist auf dem Richttisch angeordnet. Durch Absenkung einer Haube wird eine Vakuumvorkammer gebildet. Nach Erzeugung eines Vorvakuums in der Vorkammer wird die Hubvorrichtung in ihre unterste Stellung gefahren. Während der Zeit, in der die Hubvorrichtung zur Abgabe des Substrats nach oben gefahren wird, wird ein Substrat auf dem Richttisch ausgerichtet. Während der Bearbeitung des Substrates ist die Transportvorrichtung in Ruhe. Nach Abwärtsbewegung der Hubvorrichtung werden das auf dem Richttisch abgelegte Substrat und das auf der Hubvorrichtung abgelegte Substrat von den Greifern der Transportvorrichtung gegriffen und die Transportvorrichtung anschließend um 180° gedreht. Das behandelte Substrat wird auf der Hubvorrichtung abgelegt, während das neue Substrat auf dem Richttisch zur weiteren Behandlung abgelegt wird. Die Hubvorrichtung wird dann wieder nach oben in die Vorkammer gefahren. Dann wird die Haube abgenommen und das behandelte Substrat von der Hubvorrichtung abgenommen.

Daraus folgt, daß vor Behandlung eines neuen Substrats erst abgewartet werden muss, bis das behandelte Substrat aus der Vakuumkammer hinaus befördert und eine neues Substrat in die Vakuumkammer eingebracht worden ist. Die Effektivität der bekannten Vorrichtung ist daher gering.

In der DE 24 54 544 C3 ist eine Vorrichtung beschrieben, deren Hauptkammer von einem Bodenteil und einem oberen haubenförmig ausgebildeten Teil abgeschlossen wird. In dieser Hauptkammer ist eine drehbare Transporteinrichtung angeordnet, an der vier Substratträger angebracht sind. Zur Beiförderung eines Substrats von einer Bearbeitungsstation zur nächsten Bearbeitungsstation wird die Transporteinrichtung gedreht. Die Taktzeit dieser Vorrichtung ist daher von der längsten Bearbeitungszeit in einer Arbeitsstation abhängig.

Das gleiche gilt für eine aus der GB 2 066 300-A bekannte Vorrichtung, die fünf Arbeitsstationen aufweist, die von einem Substrat nacheinander durchlaufen werden.

Auch bei einer aus der US 3,973,665 bekannten Vorrichtung werden die Substrate von einem hin und her bewegbaren Schlitten von einer Arbeitsstation zur anderen befördert, wobei die Substrate von Hebevorrichtungen zu den Arbeitsstationen angehoben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit konstruktiv einfachen Mitteln eine Vorrichtung zur Behandlung im Vakuum zu schaffen, die eine schnelle und effektive Bearbeitung von Substraten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung ist es möglich, ein neues Substrat auf der ersten Probeaufnahmeeinrichtung vorzubereiten, während ein Substrat in der Behandlungskammer behandelt wird. Wenn die Behandlung des Substrates in der Behandlungskammer beendet ist, wird das behandelte Substrat von der zweiten Probeaufnahmeeinrichtung aus der Kammer befördert und das neue Substrat von der ersten Probeaufnahmeeinrichtung sofort in die Behandlungskammer eingebracht. Der anheb- und absenkbare Stift ermöglich ein schnelles Ablegen des Substrates auf der Substratelektrode. Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat daher eine hohe Stückleistung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung unter Vakuum,
2 in einer auseinander gezogenen Darstellung eine Probenträgereinrichtung in der Vakuumbehandlungsvorrichtung von 1,
3 in einer auseinander gezogenen Darstellung eine Probenträgereinrichtung in einer Vakuumbehandlungsanlage, in welcher die Vakuumbehandlungsvorrichtung von 1 paarweise zusammengeschlossen ist,
4a bis 4c schematisch die Probenbehandlungsarten in der Vakuumbehandlungsanlage, die aus paarweise angeordneten Vorrichtungen besteht,
5a und 5b schematisch weitere Probebehandlungsarten in einer Vakuumbehandlungsanlage, die aus drei Vorrichtungen besteht und
6 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Vakuumbehandlungsanlage.
Die in 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 Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40, 41, beispielsweise Schiebeventilen, die in diesem Fall in den Seitenwänden der Pufferkammer 10 in Zuordnung zu beiden Enden der ersten Probenträgereinrichtung vorgesehen sind, aus einer Vakuumvorkammer 60, die in der Pufferkammer 10 über eine zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51, beispielsweise Schiebeventilen, vorgesehen ist, die in diesem Fall in einer der Prozeßkammer 20 gegenüberliegenden Seitenwand über die erste Probenträgereinrichtung rechtwinklig zu den Seitenwänden mit der eresten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40, 41 vorgesehen sind, aus einer zweiten nicht gezeigten Probenträgereinrichtung, welche das Substrat 30 zwischen der Vakuumvorkammer 60 und der ersten Probenträgereinrichtung über die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51 in Richtungen der Pfeile B und C transportiert, aus einer nicht gezeigten Probenüberführungseinrichtung, welche auf der Probenträgerbahn der ersten Probenträgereinrichtung in Zuordnung zu der Behandlungskammer 20 vorgesehen ist, und aus einer nicht gezeigten dritten Probenträgereinrichtung, 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 einer nicht gezeigten Kassettenhubeinrichtung vorgesehen, der so arbeitet, daß die Substratkassetten 70, 71 angehoben und abgesenkt werden. Der Kassettentisch 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 2 erläutert.
Wie in 2 gezeigt ist, besteht die erste Probenträgereinrichtung aus einer Förderbandeinrichtung 80, die vollständig angehoben und abgesenkt werden kann, beispielsweise durch Zylinder 81. Ein Band 83 der Förderbandeinrichtung 80 wird von einem Motor 82 angetrieben. Die zweite Probenträgereinrichtung besteht aus einer Förderbandeinrichtung 90, 100, die in der Vakuumvorkammer 60 angeordnet ist, und aus einer Förderbandeinrichtung 110, 120, die in der Pufferkammer 10 angeordnet ist, wobei dazwischen die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50, 51 angeordnet ist.
Rollen 91, 92 der Förderbandeinrichturg 90 sowie ein Band 93, welches endlos um die Rollen 91, 92 läuft, sind zu einem Kassettentisch 131 der Kassettenhubvorrichtung 130 fluchtend ausgerichtet und über dem Kassettentisch 131 angeordnet, auch wenn der Kassettentisch 131 in seine höchste Position angehoben ist. Das Band 93 wird von einem Motor 94 angetrieben.
Ein Band 112 der Förderbandvorrichtung 110 wird von einem Motor 111 angetrieben. Das Ende der Förderbandvorrichtung 110 auf der Seite der Förderbandvorrichtung 80 ist in diesem Fall V-förmig gefaltet, so daß eine hochsteigende und nach unten gehende Bewegung des Bandes 83 auf einer Seite der Bandträgereinrichtung 80 nicht beeinträchtigt wird. Zwischen den Bändern 83 der Förderbandeinrichtung 80 ist am Ende eine Rolle 113 angeordnet. Hier ist das Band 93 der Förderbandeinrichtung 90 bündig zu dem Band 112 der Förderbandeinrichtung 110. Der Abstand zwischen der Förderbandeinrichtung 90 und der Förderbandeinrichtung 110 am Ende der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 ist so gewählt, daß die Überführung des Substrats 30 nicht behindert wird.
In gleicher Weise wie bei der Förderbandeinrichtung 90 sind Rollen 101, 102 der Förderbandeinrichtung 100 sowie ein Band 103, das endlos um die 101, 102 läuft, angeordnet, wobei das Band 103 von einem Motor 104 angetrieben wird.
Ein Band 122 einer Förderbandeinrichtung 120 wird von einem Motor 121 angetrieben. Das Ende der Förderbandeinrichtung 120 auf der Seite der Förderbandeinrichtung 80 ist V-förmig wie bei der Förderbandeinrichtung 110 gefaltet, so daß die hochsteigende und nach unten gehende Bewegung des Bandes 83 auf einer Seite der Förderbandeinrichtung 80 nicht beeinträchtigt wird. Zwischen den Bändern 83 der Förderbandeinrichtung 80 ist an dem Ende eine Rolle 123 positioniert. Hier ist das Band 103 der Förderbandeinrichtung 100 bündig zum Band 122 der Förderbandeinrichtung 120, während der Abstand zwischen der Förderbandeinrichtung 100 und der Förderbandeinrichtung 120 auf der Seite der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 so gewählt ist, daß die überführung des Substrats 30 nicht beeinträchtigt wird. Der Abstand zwischen der Rolle 113 der Förderbandeinrichtung 110 und einer 114 die der Rolle 113 gegenüberliegt, ist so gewählt, daß das Substrat 30 nicht nach unten fallen kann und in günstiger Weise übertragen wird. Der Abstand zwischen der Rolle 123 der Förderbandeinrichtung 120 und der gegenüberliegenden Rolle 124 ist so gewählt, daß er die gleiche Länge hat. Hier kann die Förderbandeinrichtung 80 so angehoben oder abgesenkt werden, daß die Höhe des Bandes 83 größer oder kleiner als die Höhe der Bänder 112, 122 der Förderbandeinrichtung 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 Förderbandeinrichtung 80 und einer Hubeinrichtung, beispielsweise ein Zylinder 142. Der Probentisch 141 wird durch den Zylinder 142 angehoben oder abgesenkt, der zwischen den Bändern 83 der Förderbandeinrichtung 80 an einer Stelle hindurchgeht, die der Behandlungskammer 20 direkt gegenüberliegt, oder im vorliegenden Fall an einer Stelle zwischen den Förderbandeinrichtungen 110 und 120.
Die dritte Probenträgereinrichtung besteht aus einer Trägerarmeinrichtung 150, 160. Die Trägerarmeinrichtung 150 besteht aus einer Probenaufnahmeeinrichtung 151, einem Arm 152 und einer Dreheinrichtung, wie einem Schrittmotor 153. Der Schrittmotor 153 ist zwischen der Förderbandeinrichtung 80 und der Behandlungskammer 20 und auf einer Seite (der linken Seite in 2) vorgesehen, die von einer Linie unterteilt ist, welche die Mitte des Probentisch 141 der Probenüberführungseinrichtung 140 mit der Mitte einer Substratelektrode 21 der Behandlungskammer 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 Schrittmotor 163. Hier ist der Schrittmotor 163 zwischen der Förderbandeinrichtung 80 und der Behandlungskammer 20 sowie auf der anderen Seite (rechte Seite in 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 Schrittrotor 163, das andere Ende an der Probenaufnahmeeinrichtung 161 befestigt.
Die Probenaufnahmeeinrichtungen 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 zwischen dem Probentisch 151 und der Substratelektrode 21 transportiert werden könnnen.
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 Probentisch 141 zur Substratelektrode 21 transportiert werden soll, wird das andere Substrat 30 nicht gestört, 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 eineni 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 Hubstange 132 geschraubt ist.
Die Substratelektrode 21 wird durch die Drehung eines Motors 23 über einer Zahnstangen-Ritzel-Mechanismus 22 angehoben und abgesenkt. In der Mitte der Substratelektrode 21 ist ein Zapfen 24 vorgesehen, der das Substrat 30 trägt, so daß es von einer Hubvorrichtung, wie einem Zyliner 25 angehoben und abgesenkt werden kann. Der Zapfen 24 wird zwischen einer Stellung, in welcher die Oberfläche des Zapfens 24 unter der Oberfläche der Substratelektode 21 liegt, und einer Stellung angehoben und abgesenkt, in welcher das Substrat 30 an die Substrataufnahmeeinrichtungen 151, 161 der Trägerarmeinrichtungen 150, 160 übergeben werden kann.
Die in den 1 und 2 gezeigte Vakuumbehandlungsvorrichtung behandelt ein Substrat in folgender Weise:
Zunächst wird der Kassettentisch 131, der der zweiten 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 zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 50, 51 werden geschlossen, beispielsweise durch die Zylinder 52, 53, wodurch eine Verbindung zwischen der Puffer kammer 10 und der Vakuumkammer 60 hermetisch abgedichtet ist. Die ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 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 gezeigte Vakuumpumpe so betätigt, daß der Druck in der Pufferkammer 10 auf einer vorgegebenen Wert reduziert wird.
Der äußere, der Umgebungsatmosphäre ausgesetzte Abschnitt einer nicht gezeigten 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 Sammlung der Substrate 30 einzuführen, die im folgenden als Sammelkassette bezeichnet wird. Die Versorgungskassette 70 wird auf dem Kassettentisch 131 angeordnet, der der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 zugeordnet ist. Die Sammelkassette 71 wird auf dem Kassettentisch angeordnet, der der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 zugeordnet ist.
Danach wird die Umgebungsatmosphären-Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung geschlossen. Der Druck in der Vakuumvorkammer 6C 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 Vakuumöffnungs-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 eingebrachte 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 daraufbefindliche Substrat 30 zu der Seite der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 transportiert, wodurch das Substrat 30 über die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 50 auf das Band 112 übergeben wird, welches von dem Motor 111 angetrieben wird.
Das an das Band 112 übergebene Substrat 30 wird zu der Seite der Förderbandeinrichtung 80 transportiert. Hier ist die gesamte Förderbandeinrichtung 80 durch die Zylinder 81 derart abgesenkt worden, daß die F?öhe des Bandes 83 niedriger ist als die Höhe des Bandes 112. In dem Augenblick, in welchem das Substrat 30 so läuft, daß es die freie Spanne zwischen den Rollen 113 und 114 überdeckt, wird die Förderbandeinrichtung 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 angetrieben durch den Motor 82 in eine Position transportiert, die dem probentisch 141 zugeordnet ist. Anschließend wird das Substrat 30 beispielsweise 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 überführt, 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 behandelnden Oberfläche nach oben weisend transportiert ist.
Dann wird durch den Zylinder 25 der Zapfen 24 angehoben, wodurch das Substrat 30 auf der Probenaufnahmeeinrichtung 151 von dem Zapfen 24 aufgenommen wird. Wenn das Substrat 30 auf den Zapfen 24 überführt ist, wird die Probenaufnahmeeinrichtung 151 in die Pufferkammer 10 außerhalb der Behandlungskammer 20 zurückgeführt. 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 anhebt 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 Behandiungskammer 20 mit eingesteltem 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 ein hochfrequentes elektri- sches Feld angelegt, ausgehend von einer Energiequelle, wie einer nicht gezeigten Hochfrequenzenergiequelle, die mit der Substratelektrode 21 verbunden ist, so daß eine Glühentladung zwischen der gegenüberliegenden Elektrode und der Substratelektrode 21 stattfindet. Durch die elektrische Entladung wird das Prozeßgas in ein Plasma verwandelt. Aufgrund des Plasmas wird das Substrat 30 auf der Substratelektrode 21 einer festgelegten Behandlung, beispielsweise einer Sitzung unterworfen. Während dieses Zeitraums wird ein anderes Substrat 30 aus der Versorgungskassette 70 und durch den beschriebenen Vorgang entnommen, von den Förderbandeinrichtungen 110, 80 zum Probentisch 141 überführt, darauf positioniert und zur Probenaufnahmeeinrichtung 151 überführt.
Wenn die Behandlung in der Behandlungskammer 20 abgeschlossen 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 Pufferkammer 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 vor der Substratelektrode 21 entfernt und auf den Zapfen 24 überführt wird. Anschließend wird die Probenaufnahmeeinrichtung 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 behandelte 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 behandelte 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, zum Probentisch 141 transportierte Substrat 30 zu dem Band 83 der Förderbandeinrichtung 80 dadurch überführt, daß der Probentisch 141 durch den Zylinder 142 abgesenkt wird. Dann wird das Substrat zu der Seite der zweiten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 angetrieben von den Motoren 82 121 der Bänder 83, 182 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 Vakuumvorkammer 60 über die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 51 eingeführt. Der Kassettentisch wird dann um eine Ganghöhe bzw. einen Schritt angehoben, so daß das behandelte Substrat 30 an die Sammelkassette 71 abgegeben wird. Nach dem beschriebenen Prozeß wird dann der Versorgungskassette 70 das nächste Substrat 30 entnommen, von der Trägerbandeeinrichtung 110, 80 transportiert, an den Probentisch 141 überführt, darauf in Position gebracht und zur Probenaufnahmeeinrichtung 151 transportiert.
Durch Wiederholung dieses Vorgangs wird jeweils ein Stück Substrat 30 vor der Versorgungskasseta 70 entnommen, von der Vakuumvorkammer 60 zur Behandlungskammer 20 über die Pufferkammer 10 transportiert, jeweils ein Stück gleichzeitig in der Behandlungskammer 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 in des Sammelkassette 71 gesammelt.
3 zeigt den Fall, in welchem die Vakuumbehandlungsvorrichtungen der 1 und 2 paarweise über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 verbunden sind. Aufbau und Funktion werden hier nicht mehr erläutert. Die Vakuumbehandlungsanlage von 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 Vakuumbehandlungsvorrichtungen hindurch behandelt werden können, die paarweise zusammengeschlossen sind, wie dies in
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 4b gezeigt ist. Es ist auch möglich, die Substrate 30 parallel durch die Behandllungskammern 20 einer jeden Vakuumbehandlungsvorrichtung hindurchgehend zu behandeln, die paarweise zusammengeschlossen sind, wie dies in 4c gezeigt ist.
Wenn die Substrate nach den Prozessen gemäß 4a und 4b behandelt werden sollen, wird wenigstens eine nicht gezeigte Versorgungskassette in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der vorhergehenden Stufe und wenigstens eine nicht gezeigte Sammelkassette in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der darauffolgenden Stufe angeordnet. Im Falle der Behandlungsmethode nach 4c wird wenigstens eine nicht gezeigte Versorgungskassette in der Vakuumvorkammer 60 und wenigstens eine nicht gezeigte Gewinnungskassette in der Vakuumvorkammer 60 jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen angeordnet. Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen von 1 und 2 paarweise über die ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 zusamengeschlossen sind, wird das Substrat 30 in jeder Vakuumbehandlungsvorrichtung durch die Pufferkammer 10 transportiert.
Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen gemäß
1 und 2 in Gruppen von drei oder mehr über die ersten Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 zusammengeschlossen sind, können die Substrate zusätzlich zur Behandlung gemäß 4 behandelt werden, wie dies in den 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 Behandlungskammer 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 behandelt, wie dies in 5a gezeigt ist. Die Substrate 30 können auch zuerst in den Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe und dann parallel in den Behandlungskammern 20 der Vakuumbehandlungsvorrichtungen der mittleren und letzten Stufe behandelt werden, wie dies in 5b gezeigt ist.
Im Falle der vorstehend erwähnten Substratbehandlungen werden nicht gezeigte Versorgungskassetten paarweise in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe und die nicht gezeigten Sammelkassetten paarweise in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe angeordnet.
Wenn die Substrate 30 in den Behamdlungskammern 20 jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen 3 behandelt werden sollen, wird die Versorgungskassette einzeln in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe angeordnet, während die Sammelkassette einzeln in der Vakuumvorkammer 60 der Vakuumbehandlungsvorrichtung der letzten Stufe angeordnet wird.
Wenn die Substrate 30 parallel in den Behandlungskammern 20 jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen behandelt werden sollen, wird wenigstens eine Versorgungskassette in der Vakuumvorkammer der Vakuum behandlungsvorrichtung der ersten Stufe und wenigstens eine Sammelkassette in der Vakuumvorkammer der Vakuumbehandlungsvorrichtung der ersten Stufe angeordnet. In diesem Fall ist es zulässig, die Vakuumvorkammer aus der Vakuumbehandlungsvorrichtung der Mittelstufe und die zweite Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung wegzulassen.
Wenn die Substrate parallel in den Behandlungskammern der unabhängigen Vakuumbehandlungsvorrichtungen behandelt werden sollen, werden jeweils eine Versprgungskassette und eine Sammelkassette einzeln in der Vakuumvorkammer jeder der Vakuumbehandlungsvorrichtungen angeordnet.
Wenn die Vakuumbehandlungsvorrichtungen der 1 und 2 in Gruppen von drei oder mehr über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtungen 40, 41 zusammengeschlossen sind, werden die Substrate 30 in jede der Vakuumbehandlungsvorrichtungen über die Pufferkammer 10 transportiert.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und Anlage hat folgende Vorteile:

1) Das System kann dadurch aufgebaut oder zusammengefügt werden, daß die Anzahl der Behandlungskammern frei so verändert werden kann, daß sie eine Prozeßänderung 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 dritte Probenträgereinrichtung können parallel. angeordnet werden, um die Breite der Frontfläche der Vakuumbehandlungsvorrichtungen zu verringern, so daß die Vorrichtungen leicht in Gruppen zusammengeschlossen 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 zueteilt werden, wodurch der Zeitraum zwischen der Kassettenzuteilung verlängert wird, so daß der Durchsatz eröcht wird.
5) Als die dritte Probenträgereinrichtungen werden Trägerarmvorrichtungen verwendet, die ungleiche Arbeitsebenen aufweisen. Deshalb können die Substrate gleichzeitig in die Behandlungskammer und aus ihr heraus transportiert werden, wodurch der Durchsatz 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-Schließeinrichtungen, 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 tatsächlich kein Restprozeßgasstrom zwischen den Vakuumbehandlungsvorrichtungen. Die einzelnen Vakuumbehandlungsvorrichtungen 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 6 eine Vakuumvorkammer 60' vorgesehen. Weiterhin wird eine nicht gezeigte Förderbandeinrichtung in der Vakuumvorkammer 60' als zweite Probenträgereinrichtung benutzt, um das Substrat 30 in Richtung des Pfeils E über die erste Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung 40 relativ zu der nicht gezeigten Förderbandvorrichtung 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 Versorgungskassette und die Sammelkassette in die Vakuumvorkammer von der Außenseite eingeführt und angeordnet. Die Kassetten brauchen jedoch nicht notwendigerweise in eine solche Vakuumvorkammer eingebracht werden. Beispielsweise können die Versorgungskassette und die Sammelkassette an der Vakuumvorkammer festgelegt werden. Die Substrate können extern in einer vorgegebenen Anzahl in die Versorgungskassette eingebracht werden. Die in der Sammelkassette erhaltenen Substrate können aus der Sammelkassette entnommen und aus dem System abtransportiert werden.
Zusätzlich zu der Förderbandeinrichtung kann die erste Probenträgereinrichtung die Einrichtung sein, welche das Substrat zur Vakuumöffnungs-Schließeinrichtung transportiert und aus ihr abführt, die für die Pufferkammer vorgesehen ist. Zusätzlich zur Förderbandeinrichtung kann die zweite Probenträgereinrichtung beispielsweise eine Trägerarmeinrichtung sein, in welcher der Arm geradlinig bewegt oder gedreht wird.

Claims

Vorrichtung zur Durchführung einer Behandlung im Vakuum, mit – einer Behandlungskammer (20) zur Behandlung jeweils eines Substrates (30), – einer Pufferkammer (10), die mit der Behandlungskammer (20) in Verbindung steht, und – einer Substrattransporteinrichtung für den Transport jeweils eines Substrats (30) zwischen der Behandlungskammer (20) und der Pufferkamer (10), dadurch gekennzeichnet, daß – die Substrattransporteinrichtung eine erste Probenaufnahmeeinrichtung (151) und eine zweite Probenaufnahmeeinrichtung (161) aufweist, die in der Pufferkammer (10) vorgesehen sind, um ein auf ihnen abgelegtes Substrat (30) aus oder zu der Behandlungskammer (20) so zu transportieren, daß, nachdem die zweite Probenaufnahmeeinrichtung (161) ein in der Behandlungskammer (20) behandeltes erstes Substrat (30) aus der Behandlungskammer (20) transportiert hat, die erste Probenaufnahmeeinrichtung (151) ein zweites Substrat (30), das während der Behandlung des ersten Substrates (30) in der Behandlungskammer (20) zur ersten Probenaufnahmeeinrichtung (151) transportiert wurde, zur Behandlungskammer (20) transportiert, und – ein anheb- und absenkbarer Stift (24) in einer Substratelektrode (21) vorgesehen ist, der ein Substrat (30) von der Substratelektrode (21) abhebt oder auf sie absenkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Positioniereinrichtung (170) vorgesehen ist, die ein Substrat (30) in einer Ausrichtebene positioniert, das aus einer Kassette (70) in einer Vakuumvorkammer (60) herausgenommen wurde.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Behandlung eines Substrates (30) in der Behandlungskammer (20) ein anderes Substrat (30) durch die Positioniereinrichtung (170) positioniert wird.