DE4313284A1 - Spaltschleuse für das Ein- oder Ausbringen von Substraten von der einen in eine benachbarte Behandlungskammer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spaltschleuse für das Ein- oder Ausbringen von Substraten von der einen in eine benachbarte Behandlungskammer oder vom at­ mosphärischen Raum in eine mit Prozeßgas gefüllten Kammer und umgekehrt, insbesondere für eine Durch­ lauf-Vakuumbeschichtungsanlage, mit einer in der die Räume voneinander trennenden Wand vorgesehenen spaltförmigen Durchtrittsöffnung für die Sub­ strate.

Bekannt ist ein Verfahren zum Beschichten von Bän­ dern in einer Vakuumkammer unter Verwendung eines endlosen Trägerbandes (DOS 27 47 061), welches das zu beschichtende Band auf dem Wege von einer Ab­ wickelwalze zu einer Aufwickelwalze mindestens auf dem Wege durch eine Schleusenvorrichtung der Vaku­ umkammer begleitet, wobei das zu beschichtende Band sowohl am einlaufenden als auch am auslaufen­ den Trumm des Trägerbandes schlupffrei anliegend gehalten wird, wobei das zu beschichtende Band in­ nerhalb der Vakuumkammer über eine begrenzte Weg­ länge vom Trägerband abgehoben und auf der dem Trägerband zugekehrten Seite beschichtet wird. Die Schleusenvorrichtung besteht in diesem Fall aus einer Vielzahl von parallel zueinander angeordne­ ten Schlitzblenden, wobei jede der einzelnen von den Schlitzblenden getrennten Kammern jeweils mit dem Saugstutzen einer Vakuumpumpe verbunden ist und wobei die Auslegung der einzelnen Pumpensätze so getroffen ist, daß die Drücke in der Reihe vom Zulauf des Substrats in die erste Schleusenkammer zur Prozeßkammer hin abnehmen.

Bekannt ist weiterhin (EP 0 106 521) ein Verfahren für die Niederschlagung von Halbleitermaterial durch eine Glimmentladung innerhalb einer Nieder­ schlagsvorrichtung mit mindestens einer ersten und einer zweiten Niederschlagskammer, die über einen Gasdurchlaß miteinander verbunden sind, um Spülgas von einem Spülgaskanal zu erhalten, wobei jede der Kammern eine Kathode und einen Evakuierungskanal enthält, wobei in dem Verfahren ein Substrat durch den Gasdurchlaß von einer der Niederschlagskammern zu der anderen Niederschlagskammer bewegt wird, Prozeßgase in an den Kathoden anliegende Plasmabe­ reiche eingelassen werden, die Gase derart ange­ regt werden, daß sie in den Plasmabereichen in die Niederschlagsart desoziieren, die als Schichten auf eine Oberfläche des Substrats niedergeschlagen werden, wobei das in die erste Kammer eingeführte Prozeßgas Dotierungsprozeßgas und das in die zweite Kammer eingeführte Prozeßgas Eigenlei­ tungsprozeßgas aufweist, wobei nicht verbrauchtes Prozeßgas von den Plasmabereichen durch die Evaku­ ierungsdurchlässe abgezogen werden und Spülgas an den Gasdurchlaß angelegt wird, um eine Kontami­ nierung der Prozeßgase untereinander in angren­ zenden Niederschlagskammern zu verhindern, wobei eine ausreichende Volumendurchflußrate von Spülgas in den an der Seite der zweiten Kammer des Gas­ durchlasses anliegenden Spülgaskanal derart ge­ richtet wird, daß ein im wesentlichen in eine Richtung strömender laminarer Fluß von Spülgas durch den Gasdurchlaß von der zweiten Nieder­ schlagskammer zu der ersten Niederschlagskammer über die Oberfläche des Substrats erreicht wird, auf dem eine Schicht von Halbleitermaterial nie­ dergeschlagen worden ist, und um im wesentlichen die Diffusion des Dotierungsprozeßgases von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer ein Fluß von Spülgas in die zweite Kammer verhindert wird, so daß das nicht verbrauchte Prozeßgas und die nicht niedergeschlagene Niederschlagsart in der zweiten Kammer im wesentlichen auf die Nachbarschaft der Kathode und den Evakuierungsdurchlaß begrenzt wer­ den.

Zur Herstellung von Mehrfachschichtsystemen für Datenspeicher, Displays, Solarzellen usw. werden häufig Durchlaufanlagen eingesetzt, in denen die im wesentlichen zweidimensionalen Substrate auf Paletten befestigt sind, die nacheinander ver­ schiedene Beschichtungsstationen passieren. Bei den Beschichtungsprozessen handelt es sich haupt­ sächlich um nichtreaktive und reaktive Zerstäu­ bungs- und CvD-Prozesse.

Da die einzelnen Verfahren in der Regel genau de­ finierte Prozeßgasatmosphären (Gasart und Par­ tialdruck) erfordern, kommt einer ausreichenden vakuumtechnischen Trennung der Beschichtungssta­ tionen besondere Bedeutung zu.

Für Anlagen zur Erzeugung von Mehrfachschichtsy­ stemen eignen sich die oben beschriebenen Vorrich­ tungen beziehungsweise Verfahren in der Regel nicht, da derartige Vorrichtungen infolge der Vielzahl von hintereinander anzuordnenden Schleu­ senkammern enorm platzaufwendig sind und darüber hinaus durch die erforderliche Zahl von Pumpensät­ zen auch sehr kostspielig sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Auf­ gabe zugrunde eine Spaltschleuse zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Schleusen dieses Typs nicht aufweist und die einerseits eine möglichst hohe Durchschleusgeschwindigkeit zuläßt und die andererseits eine gute vakuumtechnische Trennung der Beschichtungsstationen erlaubt.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Trennwand im Bereich der beiden langen und zu­ einander parallelen, die spaltförmige Schleusen­ öffnung begrenzenden Wandpartien mit mindestens zwei einander diametral gegenüberliegenden und zu­ einander parallelen sich in einer zur Ebene der Trennwand parallelen Ebene erstreckenden Nuten, Ausnehmungen oder Ausströmkanälen versehen sind, wobei die Nuten, Ausnehmungen oder Ausströmkanäle mit Anschlüssen korrespondieren, über die ein Sperrgas in diese einströmt, das von dort aus den ganzen Spaltraum füllt und von diesem aus weiter in die benachbarten an Vakuumpumpen angeschlosse­ nen Kammern strömt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind in den anhängenden Patentansprüchen näher be­ schrieben und gekennzeichnet.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausfüh­ rungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der an­ hängenden Zeichnung schematisch näher dargestellt.

Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus den beiden an Vakuumpumpen 22, 23 angeschlossenen Be­ handlungskammern 3, 4 die durch die Wand 5 vonein­ ander getrennt sind, den in den Behandlungskammern 3, 4 angeordneten Kathoden 6, 7 bzw. 8, 9 mit den zugehörigen Targets 10, 11 bzw. 12, 13, den durch die Kammern 3, 4 längs eines Schienenwegs 25 be­ wegbaren Paletten oder Substratträger 24 mit den an ihnen befestigten Substraten 15, 15′, . . . , den einerseits mit den Sperrgas-Behältern 28, 29 und andererseits mit den Gasanschlüssen 20, 21 verbun­ denen Druckleitungen 26, 27, den in die Wandpar­ tien 16, 17 eingearbeiteten Nuten oder Kanälen 18, 19 und den die beiden Kammern 3, 4 nach beiden Enden zu abschließenden Schleusen 30, 31.

Zur vakuumtechnischen Trennung der beiden Kammern 3, 4 strömt Sperrgas über die Leitungen 26, 27, die Gasanschlüsse 20, 21 und die Nuten 18, 19 in die im wesentlichen von den Wandpartien 16, 17 be­ grenzte Durchtrittsöffnung 14 ein und von hier aus zwischen den vom Substratträger 24 bzw. den Substraten 15, 15′, . . . einerseits und den Wandpar­ tien andererseits gebildeten Spalten in die Kam­ mern 3 bzw. 4 aus denen das Sperrgas anschließend von den Pumpen 22, 23 abgesaugt wird, so daß diese fast vollständig mit den Prozeßgasen durchflutet sind die über die Leitungen 32, 33 einlaßbar sind und für den Behandlungsprozeß notwendig sind.

Dadurch, daß das Sperrgas zumindest im Bereich der Durchtrittsöffnung 14 die Paletten 24 und die auf ihnen befestigten Substrate 15, 15′, . . . vollstän­ dig und allseits umspült und auch in den Phasen des Prozesses in denen sich keine Paletten 24 in der Durchtrittsöffnung 14 befinden den von den vier Wandpartien (von denen nur die beiden Partien 16, 17 zeichnerisch dargestellt sind) umschlosse­ nen Raum vollständig ausfüllt ist gewährleistet, daß keinerlei Prozeßgas aus der einen Kammer 3 in die benachbarte Kammer einsickert bzw. eingespült wird. Voraussetzung dabei ist allerdings, daß das Sperrgas mit einem höheren Druck in die Durch­ trittsöffnung 14 einströmt, als die Prozeßgase in die Kammern 3 und 4. Schließlich ist klar, daß es sich bei dem Sperrgas um ein Inertgas handeln muß.

Bezugszeichenliste

3 Behandlungskammer
4 Behandlungskammer
5 Trennwand
6 Kathode
7 Kathode
8 Kathode
9 Kathode
10 Target
11 Target
12 Target
13 Target
14 Durchtrittsöffnung
15, 15′, . . . Substrat
16 Wandpartie
17 Wandpartie
18 Kanal, Nut, Ausnehmung
19 Kanal, Nut, Ausnehmung
20 Gasanschluß
21 Gasanschluß
22 Vakuumpumpe
23 Vakuumpumpe
24 Substratträger, Palette
25 Schienenweg
26 Druckleitung
27 Druckleitung
28 Sperrgasbehälter
29 Sperrgasbehälter
30 Schleuse
31 Schleuse
32 Prozeßgasleitung
33 Prozeßgasleitung

Claims (2)

1. Spaltschleuse für das Ein- oder Ausbringen von Substraten von der einen in eine benach­ barte Behandlungskammer (3, 4), oder vom atmo­ sphärischen Raum in eine mit Prozeßgas geflu­ tete Kammer und umgekehrt, insbesondere für eine Durchlauf-Vakuumbeschichtungsanlage, mit einer in der die Räume voneinander trennenden Wand (5) vorgesehenen spaltförmigen Durch­ trittsöffnung (14) für die Substrate (15, 15′, . . . ), dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand (5) im Bereich der beiden langen und zueinander parallelen, die spaltförmige Durchtrittsöffnung (14) begrenzenden Wandpar­ tien (16, 17) mit mindestens zwei einander diametral gegenüberliegenden und zueinander parallelen, sich in einer zur Ebene der Trennwand (5) parallelen Ebene erstreckenden Nuten, Ausnehmungen oder Kanälen (18, 19) ver­ sehen ist die mit Anschlüssen (20, 21) korre­ spondieren über die ein Sperrgas in diese einströmt das von dort aus den ganzen durch die Durchtrittsöffnung (14) begrenzten Raum füllt und von diesem aus weiter in die be­ nachbarten, an Vakuumpumpen (22, 23) ange­ schlossenen Kammer (3, 4) strömt.

2. Spaltschleuse nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das über die Nuten, Ausneh­ mungen oder Kanäle (18, 19) in die Durch­ trittsöffnung (14) einströmende Sperrgas ein inertes Gas ist und mit einem Druck in die Durchtrittsöffnung (14) eintritt der höher bemessen ist, als die Drücke die die Prozeß­ gase in den Kammern (3, 4) aufweisen.