EP2321844A1 - Beschichtungsanlage - Google Patents

Beschichtungsanlage

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Publication number
EP2321844A1
EP2321844A1 EP09782212A EP09782212A EP2321844A1 EP 2321844 A1 EP2321844 A1 EP 2321844A1 EP 09782212 A EP09782212 A EP 09782212A EP 09782212 A EP09782212 A EP 09782212A EP 2321844 A1 EP2321844 A1 EP 2321844A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coating
substrates
process stations
plant according
cleaning
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09782212A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Marco Huber
Wolfgang Becker
Patrick Binkowska
Bernhard Cord
Oliver Hohn
Stefan Kempf
Michael Reising
Björn ROOS
Edgar RÜTH
Eggo Sichmann
Peter Wohlfart
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Singulus Technologies AG
Original Assignee
Singulus Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Singulus Technologies AG filed Critical Singulus Technologies AG
Publication of EP2321844A1 publication Critical patent/EP2321844A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67213—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one ion or electron beam chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67167—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers surrounding a central transfer chamber

Definitions

  • the invention relates to a system for coating substrates, in particular a vacuum coating system for coating silicon wafers, in particular for photovoltaics.
  • a coating system In a coating system, the process steps necessary for coating a substrate are carried out in succession.
  • Known systems work either in a continuous process, in which substrates continuously pass through the system, or in so-called batch mode in which a large wafer lot is loaded into the vacuum system, processed and then discharged.
  • the present invention provides a coating system, in particular a vacuum coating system, which operates in clock mode and in which the substrate flow is not necessarily, but preferably in a circle.
  • the coating installation has a lock for Bc or unloading of the substrate and at least two independently operating coating cameras for stationary coating, which are each connected to a plasma source.
  • one or more heating stations are provided.
  • a working under vacuum handling is provided; this can be embodied, for example, in the form of a turntable which, by means of a rotation, conveys the substrates from one process station to the next and thus generates a circular substrate flow.
  • a certain batch size of substrates is statically coated. For example, four silicon wafers can be processed simultaneously.
  • One or more functional layers can be applied, such as a combined anti-reflection and passivation layer for polycrystalline or monocrystalline solar cells.
  • the coating can be on be divided into several individual steps, for example, three or more steps. For each coating step, a plasma source is provided.
  • Each plasma source is individually controllable and forms a separate coating room.
  • Each coating room has an independent vacuum generation system and an adjustable gas supply.
  • the substrates are preferably coated by the plasma-chemical decomposition of the gases introduced into the source (PECVD, PJasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition).
  • silicon nitride Si 3 N 4
  • SiH 4 precursor silane
  • NH 3 reactive gas ammonia
  • the coating is preferably carried out from bottom to top, so that no particles fall on the substrate; However, a top-down coating is also possible.
  • a further process station for heating the wafers is preferably provided.
  • the substrate heating is preferably carried out by thermal radiation through a battery of infrared heaters.
  • a free position may also accommodate either an additional heater, a cooling station, another coating source, or in principle any other process station.
  • the sequence of the function of the individual process stations is adapted to the overall process. selectable.
  • the plant or machine described can be integrated into larger production lines. That The substrates are taken over by another machine, where upstream process steps take place, and handed over to the following machines, which process the substrates completely. In such production lines, it is common to connect the individual machines via additional transport facilities. In the present invention, these transport devices may already be integrated. In addition to the pure transport, the transport devices can also take over the orientation of the substrates and the transfer into a clocked sequence in the manner of a more generally usable handling device. Both are not necessarily guaranteed by the upstream machine.
  • the substrate flow is preferably in a circle, so that in contrast to a linear Machine for feeding and discharging the substrates only one chamber is needed. It is also required only one handling or handling, which also serves for loading and unloading the lock. Furthermore, this approach minimizes the footprint of the machine. By a preferably small lot size of substrates to get out with a small lock, which can be quickly evacuated or flooded. Also, the volume of the process chambers and thus the consumption of process gases is minimized.
  • the substrates rest during the entire coating process in a stationary manner under a likewise stationary source.
  • the static principle offers the advantage that the coating parameters can be changed over time. Therefore, it is possible to have a gradient layer in a single coating chamber, i. a layer that varies in its thickness in terms of its physical properties, can be applied.
  • Variation of the layer properties are additionally generated within the individual steps.
  • Such a coating system is particularly suitable for enabling new cell concepts in photovoltaics.
  • the uniformity of the layer must be controlled only along a line (perpendicular to the travel path).
  • the uniformity on the substrate surface is achieved by the constant driving speed.
  • the problem of the flat homogeneity by special gas distributor for reactive and Precursorgas as well as by an adapted geometry the pump cross section are solved.
  • the distribution of both gases, as well as the pump power are then superimposed with the predetermined distribution of the plasma density so that maximum homogeneity over the surface to be coated is achieved.
  • the plant preferably uses an etching process for its self-cleaning.
  • a cleaning gas is introduced via at least one gas distributor.
  • the cleaning also takes place plasma-assisted.
  • This self-cleaning can be done inline, without noticeable downtime (interruption) and without staffing requirements.
  • some or all of the process chambers are preferably made with suitable materials which are resistant to the cleaning gas.
  • the production in the machine is interrupted. In the system according to the invention, however, this interruption can be compensated.
  • the wafers which are delivered by the upstream machine with a given cycle time to during the cleaning interval (duration: a few minutes) are buffered in a buffer.
  • a coating interval takes place (duration: a few tens of minutes).
  • the intermediate wafers are processed in addition to the still delivered wafers.
  • the coating machine described here operates with an actual cycle time tj, where t 1 ⁇ t 0 .
  • the transfer to the following machine happens in a similar way: additionally processed wafers are buffered and delivered only during the cleaning interval.
  • the machine thus operates at an effective cycle time, which is also to and gives a certain output of wafers per hour, which is the same for all components within the entire production line.
  • the advantage is that the cleaning takes place without apparent downtime of the plant and does not affect the rest of the production chain.
  • the system can be connected as a module with other modules in parallel, which can be the output multiplied.
  • This modular expandability makes it easy to integrate the Aniagen concept into existing overall production lines whose output is predetermined. Also, a sequential interconnection of several modules is possible with thicker layers, complex layer systems or layer systems of materials with low deposition rate apply.
  • the present invention provides an economical system in which parts such as locks and loading functions are in a balanced relationship to the actual process chambers.
  • the footprint for the system is minimized and optimally utilized. Times for the necessary pumping and flooding of the lock and the sliding of the substrates into the Beschichrungshuntn and for loading the substrates can be minimized.
  • the layer properties can be specifically influenced by gradients or layer systems. Furthermore, the effort, in particular the personnel requirements for cleaning the system can be minimized or even eliminated.
  • the output of the system can be increased. The cleaning of the plant should not block the rest of the production chain, a continuous output should be guaranteed.
  • the following advantages in particular can be achieved: short cycle times, optimized consumption of the starting materials, a small steep surface of the plant, flexibility in the layered architecture and thus suitable for future cell concepts in which this situation can be decisive, high layer homogeneity, lower personnel requirements, low Downtime, high productivity, flexibility in output (production performance), easy process control, and closed-loop control.
  • silicon wafers In addition to silicon wafers, other substrates of suitable dimensions can be coated. An arrangement with double-sided coating of substrates is also possible. There is no restriction on the process gases.
  • the silicon nitride layer can be deposited with all other reaction gases or gaseous or evaporative convertible into the gas phase precursors, provided that they provide the required elements Si and N.
  • any other layer can be applied as long as its constituents are processable by piasrna assisted chemical vapor deposition.
  • the plant In addition to the coating, the plant can also be used to substrates through To clean or structure the described etching process.
  • Figure 1 is a plan view of a coating system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a lock with a four-pack wafer for use in a coating installation according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 shows a loading and unloading handling device for use with a coating system according to a Ausrhrungungsform of the present invention.
  • a coating installation 1 has a lock 2 with a lock handling device (handling device) 3 and a plurality of process stations 4 to 8. About the lock handling 3 with lock cover a Substratlos is transferred into the lock 2 of the coating system 1. A corresponding lock 2 with four-wafer lot is shown in FIG.
  • the substrates or wafers 10 are arranged on a transporting carrier 11 in groups of four substrates. This transport carrier 1 1 is transferred into the lock chamber 2.
  • the coating installation of the illustrated embodiment has three coating chambers 5 to 7 and a heating station 8.
  • a free process station 4 is provided, in which - as needed - an additional heating station, a cooling station or another or different Bc harshungshunt can be used.
  • the transport carriers 11 with the substrates 10 are transferred in the coating installation 1 on a rotary indexing table (turntable) 9 between the process stations.
  • FIG. 3 shows a handling device with which the coating installation according to the present invention can be integrated into an existing production line.
  • the via a in the production line integrated delivery belt 13 on or removed substrates 10, in particular wafers are about a turntable 15 and a loading and Entladehandling 14 supplied to the coating system according to the invention and - after completion of Bc harshung - returned to the production line for further processing back.
  • the substrates or wafers 10 coming from the delivery belt 13 are received, for example, in groups of four substrates each in a transport carrier 11 shown in FIG.
  • the substrates 10 are then transported on a turntable 15 to a loading and Entiadehandling 3 of FIG. 1 (lock handling), from which they are introduced via a lock 2 shown in Fig. 1 in the coating system 1.
  • the substrates 10 are transported with the Transportcarriem 11 turn on the loading and unloading 3 from Fig. 1 (Schissen handling) on the turntable 15 and from this with the loading and Entiadehandling 14 back to the delivery tape

Abstract

Durch die Erfindung wird eine Beschichtungsanlage zum Beschichten von Substraten im Takt-Betrieb bereitgestellt. Die Prozessstationen der Beschichtungsanlage sind kreisförmig angeordnet. Eine Handhabung zum Überfuhren der Substrate zwischen den Prozessstationen wird bereitgestellt. Die Prozessstationen weisen eine Schleuse zum Be- bzw. Entladen der Substrate, mindestens zwei Beschichtungskammern jeweils mit einer Plasmaquelle zum stationären Beschichten der Substrate und vorzugsweise eine Heizstation auf.

Description

Beschichtungsanlage
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Beschichtung von Substraten, insbesondere eine Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung von Silizium-Wafem, insbesondere für die Photovoltaik.
In einer Beschichtungsanlage werden die zur Beschichtung eines Substrats nötigen Prozessschritte hintereinander ausgeführt. Bekannte Anlagen arbeiten entweder im Durchlaufverfahren, in dem Substrate kontinuierlich die Anlage durchlaufen, oder im sogenannten Batchbetrieb bei dem ein großes Waferlos in die Vakuumanlage geladen, prozessiert und dann entladen wird.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Beschichtungsanlage, insbesondere eine Vakuumbeschichtungsanlage bereitgestellt, die im Takt-Betrieb arbeitet und bei der der Substratfluss nicht notwendig aber vorzugsweise im Kreis erfolgt. Ats Prozessstationen weist die Beschichtungsanlage eine Schleuse zum Bc- bzw. Entladen des Substrats und mindestens zwei unabhängig voneinander arbeitende Beschichtungskaπunern zum stationären Beschichten auf, die jeweils mit einer Plasmaquelle verbunden sind. Vorzugsweise ist eine oder sind mehrere Heizstationen vorgesehen. Zum Überführen der Substrate zwischen den Prozessstationen ist eine unter Vakuum arbeitende Handhabung vorgesehen; diese kann beispielsweise in Form eines Drehtellers ausgeführt sein, der durch eine Rotation die Substrate von einer Prozessstation zur nächsten befördert und somit einen kreisförmigen Substratfluss erzeugt.
In der Beschichtungsanlage wird eine bestimmte Losgröße von Substraten statisch beschichtet. Beispielsweise können vier Silizium-Wafer gleichzeitig bearbeitet werden. Es können eine oder mehrere Funktionsschichten aufgetragen werden, wie eine kombinierte Anti-Reflex- und Passivierungsschicht für poly- oder monokristalline Solarzellen. Die Beschichtung kann auf mehrere Einzelschritte aufgeteilt sein, beispielsweise drei oder mehr Schritte. Für jeden Beschichtungsschritt ist eine Plasmaquelle vorgesehen.
Jede Plasmaquelle ist individuell steuerbar und bildet einen separaten Beschichtungsraum. Jeder Beschichtungsraum verfugt über ein selbständiges Vakuumerzeugungssystem und über eine einstellbare Gasversorgung. Die Beschichtung der Substrate erfolgt vorzugsweise durch die plasmachemischc Zersetzung der in die Quelle eingeleiteten Gase (PECVD, PJasma- Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition).
In einer Ausfuhrungsform wird Siliziumnitrid (Si3N4) abgeschieden und zwar aus dem Precursor Silan (SiH4) und dem Reaktivgas Ammoniak (NH3). Die Beschichtung erfolgt bevorzugt von unten nach oben, so dass keine Partikel auf das Substrat fallen; eine Beschichtung von oben nach unten ist jedoch ebenfalls möglich.
Neben der eigentlichen Beschichtung ist vorzugsweise eine weitere Prozessstation zum Aufheizen der Wafer vorgesehen. Die Substratheizung erfolgt bevorzugt über Wärmestrahlung durch eine Batterie von Infrarotheizstrahlern. Eine freie Position kann ferner entweder eine zusätzliche Heizung, eine Kühlstation, eine weitere Beschichtungsquelle oder prinzipiell eine beliebige weitere Prozessstation aufnehmen. Die Reihenfolge der Funktion der einzelnen Prozessstationen ist, dem Gesamtprozess angepasst. wählbar.
Die beschriebene Anlage bzw. Maschine kann in größere Produktionslinien integriert werden. D.h. die Substrate werden von einer anderen Maschine übernommen, wo vorgelagerte Prozessschritte stattfinden, und an nachstehende Maschinen übergeben, die die Substrate fertig prozessieren. In solchen Produktionslinien ist es üblich, die einzelnen Maschinen über zusätzliche Transporteinrichtungen zu verbinden. In der vorliegenden Erfindung können diese Transporteinrichtungen bereits integriert sein. Neben dem reinen Transport können die Transporteinrichtungen nach Art einer allgemeiner einsetzbaren Handhabungseinrichtung auch noch die Ausrichtung der Substrate und die Überführung in eine getaktete Abfolge übernehmen. Beides ist durch die vorgelagerte Maschine nicht zwangsläufig gewährleistet.
Der Substratfluss erfolgt vorzugsweise im Kreis, so dass im Gegensatz zu einer linearen Maschine für Ein- und Ausschleusen der Substrate nur eine Kammer benötigt wird. Es wird ebenfalls nur ein Handling bzw. eine Handhabung benötigt, das gleichzeitig zum Be- und Entladen der Schleuse dient. Weiterhin wird durch diesen Ansatz die Stellfläche für die Maschine minimiert. Durch eine bevorzugt kleine Losgröße von Substraten kommt man mit einer kleinen Schleuse aus, die schnell evakuiert oder geflutet werden kann. Auch das Volumen der Prozesskammern und damit der Verbrauch an Prozessgasen ist minimiert.
Beim statischen Beschichtungsvertahren ruhen die Substrate während des gesamten Beschichtungsprozcss ortsfest unter einer ebenfalls ortsfesten Quelle. Gegenüber dem dynamischen Verfahren (bei sogenannten Durchlaufanlagen), wo die Substrate mit einer bestimmten Geschwindigkeit unter der Quelle hindurch fahren, bietet das statische Prinzip den Vorteil., dass die Beschichtungsparameter zeitlich verändert werden können. Daher ist es möglich, in einer einzigen Beschichtungskammer eine Gradientenschicht, d.h. eine Schicht, die in Richtung ihrer Dicke in ihren physikalischen Eigenschaften variiert, aufgetragen werden kann.
Ein weiterer Vorteil des statischen Beschichtungsverfahrens ist eine von der
Transportbewegung entkoppelte Beschichtung, wodurch die Wiederholbarkeit der Ergebnisse gesteigert wird.
Da die Beschichtungskantmern unabhängig voneinander arbeiten, kann der Gradient oder die
Variation der Schichteigenschaften zusätzlich innerhalb der Einzelschritte erzeugt werden.
Grundsätzlich ist auch die sequentielle Auftragung verschiedener Schichtmaterialien möglich.
Eine derartige Beschichtungsanlage ist besonders geeignet, neue Zeilkonzepte in der Photovoltaik zu ermöglichen.
Beim dynamischen Verfahren muss die Gleichmäßigkeit der Schicht nur entlang einer Linie (senkrecht zum Fahrweg) kontrolliert werden. Die Gleichmäßigkeit auf der Substratfläche wird durch die konstante Fahrgeschwindigkeit erreicht.
Bei der erfindungsgemäßen Anlage kann das Problem der flächigen Homogenität durch spezielle Gasverteiler für Reaktiv- und Precursorgas sowie durch eine angepasste Geometrie des Pumpquerschnittes gelost werden. Die Verteilung beider Gase, sowie die der Pumpleistung werden dann mit der vorgegebenen Verteilung der Plasmadichte so überlagert, dass maximale Homogenität über der zu beschichtenden Fläche erzielt wird.
Neben den Substraten werden auch Wandungen usw. der Prozesskammer beschichtet. Die Anlage nutzt vorzugsweise ein Ätzverfahren zu deren Selbstreinigung. Dabei wird ein Reinigungsgas über mindestens einen Gasverteiler eingeleitet. Die Reinigung erfolgt ebenfalls plasmaunterstützt. Diese Selbstreinigung kann Inline, ohne erkennbare Downtime (Unterbrechung) und ohne Personalbedarf erfolgen. Zur Umsetzung dieses Prinzips sind einzelne oder alle Prozesskammem vorzugsweise mit geeigneten, gegen das Reinigungsgas resistente Materialien ausgeführt.
Während der Reinigungszeit ist die Produktion in der Maschine unterbrochen. In der Anlage gemäß der Erfindung kann diese Unterbrechung aber kompensiert werden. Die Wafer, die während des ReinigungsintervaJis (Dauer: einige Minuten) von der vorgelagerten Maschine mit gegebener Zykluszeit to angeliefert werden, werden in einem Zwischenspeicher gepuffert. Nach abgeschlossener Reinigung erfolgt ein Beschichtungsintervail (Dauer: einige zehn Minuten). In diesem Beschichtungsintervail werden die zwischengelagerten Wafer zusätzlich zu den weiterhin angelieferten Wafern, prozessiert. Das bedeutet, dass die hier beschriebene Beschichtungsmaschine mit einer tatsächlichen Taktzeit tj arbeitet, wobei t1 < t0 gilt. Die Übergabe an die nachfolgende Maschine geschieht in ähnlicher Weise: Zusätzlich bearbeitete Wafer werden zwischengespeichert und erst während des Reinigungsintervalls abgegeben. Nach außen hin arbeitet die Maschine also in einer effektiven Taktzeit, die ebenfalls to ist und einen bestimmten Ausstoß an Wafern pro Stunde ergibt, die für alle Komponenten innerhalb der gesamten Produktionslinie gleich ist. Der Vorteil ist, dass die Reinigung ohne erkennbaren Stillstand der Anlage erfolgt und die restliche Produktionskette nicht beeinflusst.
Die Anlage kann als Modul mit weiteren Modulen parallel geschaltet werden, wodurch sich der Ausstoß vervielfachen lässt. Durch diese modulare Erweiterbarkeit lässt sich das Aniagenkonzept gut in existierende Gesamtproduktionslinien integrieren, deren Ausstoß vorgegeben ist. Auch ein sequentielles Verschalten von mehreren Modulen ist möglich, um dickere Schichten, komplexe Schichtsysteme oder Schichtsysteme von Materialien mit niedriger Abscheiderate aufzubringen.
Durch die kleinen Losgrößen befinden sich nur wenige Substrate gleichzeitig in der Maschine oder im Prozess. Das vereinfacht die Qualitätssicherung, bei der z.B. Inline-Messgeräte Qualitätsschwankungen der Beschichtung schnell feststellen und Warnungen weitergeben können, bevor eine größere Anzahl von Watern fehlerhaft verarbeitet wird. Auch eine Rückkopplung$-(Gosed-Loop)-Regelung der Prozessparameter ist möglich.
Somit wird mit der vorliegenden Erfindung eine ökonomische Anlage bereitgeslelll, in der Teile wie Schleusen und Ladefunktionen in einem ausgewogenen Verhältnis zu den eigentlichen Prozesskammern stehen. Die Stellfläche für die Anlage ist minimiert und optimal ausgenutzt. Zeiten für das nötige Abpumpen und Fluten der Schleuse und das Hinschleusen der Substrate in die Beschichrungskammern sowie für das Laden der Substrate können minimiert werden. Die Schichteigenschaften können durch Gradienten oder Schichtsysteme gezielt beeinflusst werden. Weiterhin kann der Aufwand, insbesondere der Personalbedarf zur Reinigung der Anlage minimiert werden oder sogar entfallen. Der Ausstoß der Anlage kann erhöht werden. Die Reinigung der Anlage soll die übrige Produktionskette nicht blockieren, ein kontinuierlicher Ausstoß soll gewährleistet sein.
Da herkömmliche Maschinen entweder im Durchlaufverfahren oder im Batchbetrieb arbeiten, ist eine Variation der Schichteigenschaften nicht möglich. Weiterhin sind in bekannten Maschinen die Produktionslose im Allgemeinen größer, was aufwändigere Schleusen und längere Abpumpzeiten erfordert Bekannte Maschinen sind gewöhnlich linear aufgebaut. Zur Reinigung werden die bekannten Maschinen in der Regel nach einigen Tagen für den Zeitraum einiger Stunden stillgelegt. Die restliche Produktionskette produziert in diesem Zeitraum auf Lager.
Merkmale von Ausfuhrungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung sind also:
- Kleine Losgrößen und damit Volumenminimierung von Schleusen- und
Prozesskammern zur Erzielung kurzer Ladezeiten und zur Minimierung der Prozessgasmengen; - Materialflυss im Kreis und damit kleine Stellfläche, da Ein- / Ausschleusen bzw. Be- / Entladen kombiniert werden;
- Statisches Beschichtungsverfahren und dadurch gezielte Beeinflussung der Schichteigenschaften entlang der Schichtdicke; - Voneinander unabhängige Beschichtungskammern und damit zusätzliche Flexibilität beim Schichtaufbau (Systeme aus mehreren Schichten möglich);
- Schichthomogenität durch optimierte Verteilung von Prozessgasen und Pumpleistung;
- Inline-Reinigungskonzept ohne Standzeit und damit verringerter Personalbedarf und höhere Produktivität; - Flexibilität beim Ausstoß in Wafer pro Stunde durch parallele, modulare
Erweiterbarkeit;
- Flexibilität im aufgebrachten Schichtsystem, Schichtmaterial und Schichtdicke durch serielle, modulare Erweiterbarkeit;
- Einfache Prozesskontrolle durch wenig Substrate, die sich gleichzeitig im Prozess befinden; und
- Rezeptgesteuerter Prozess, und damit hohe Flexibilität
Hierdurch können insbesondere folgende Vorteile erzielt werden: Kurze Taktzeiten, ein optimierter Verbrauch der Ausgangsmaterialien, eine kleine Steilfläche der Anlage, Flexibilität bei der Schichtarchitektur und dadurch geeignet für zukünftige Zeilkonzepte, bei denen dieser Sachverhalt entscheidend sein kann, hohe Schichthomogenität, ein geringerer Personalbedarf, geringe Stillstandzeiten, hohe Produktivität, Flexibilität beim Ausstoß (Produktionsleistung), einfache Prozesskontrolle, und closed-Loop-Regelung.
Neben Silizium-Watern können auch andere Substrate passender Abmessung beschichtet werden. Auch eine Anordnung mit beidseitiger Beschichtung von Substraten ist möglich. Es gibt keine Einschränkung bei den Prozessgasen. Die Silizrumnitridschicht kann mit allen weiteren Reaktionsgasen oder gasförmigen bzw. durch Verdampfen in die Gasphase überführbaren Prccursoren abgeschieden werden, sofern diese die benötigten Elemente Si und N liefern . Außer Siliziumnitrid kann jede andere Schicht aufgebracht werden, solange ihre Bestandteile durch piasrnaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung prozessierbar sind. Neben der Beschichtung kann die Anlage auch genutzt werden, um Substrate durch den beschriebenen Ätzprozess zu reinigen oder zu strukturieren.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
Figur 1 eine Draufsicht auf eine Beschichtungsanlage gemäß einer Ausfύhrungsform der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine Schleuse mit einem Vierer-Waferlos zur Verwendung in einer Beschichtungsanlage gemäß einer Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 3 eine Be- und Entlade-Handhabungseinrichtung zur Verwendung mit einer Beschichtungsanlage gemäß einer Ausruhrungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Figur 1 weist eine erfindungsgemäße Beschichtungsanlage 1 gemäß einer Ausführungsform eine Schleuse 2 mit einem Schleusen-Handling (Handhabungseinrichtung) 3 und mehrere Prozessstationen 4 bis 8 auf. Über das Schleusen-Handling 3 mit Schleusendeckel wird ein Substratlos in die Schleuse 2 der Beschichtungsanlage 1 überfuhrt. Eine entsprechende Schleuse 2 mit Vierer-Waferlos ist in Figur 2 gezeigt. Die Substrate bzw. Wafer 10 sind dabei auf einem Transportearrier 11 in Gruppen von vier Substraten angeordnet. Dieser Transportcarrier 1 1 wird in die Schleusenkammer 2 überfuhrt. Die Beschichtungsanlage der dargestellten Ausfuhrungsform weist drei Beschichtungskammern 5 bis 7 und eine Heizstation 8 auf. Zusätzlich ist eine freie Prozessstation 4 vorgesehen, in die - nach Bedarf - eine zusätzliche Heizstation, eine Kühlstation oder eine weitere oder andersartige Bcschichtungskammer eingesetzt werden können. Die Transportcarrier 11 mit den Substraten 10 werden in der Beschichtungsanlage 1 auf einem Rundschalttisch (Drehteller) 9 zwischen den Prozessstationen überfuhrt.
In Figur 3 ist eine Handhabungseinrichtung gezeigt, mit der die Beschichtungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung in eine vorhandene Produktionslinie integriert werden kann. Die über ein in die Produktionslinie integriertes Anlieferungsband 13 an- bzw. abgeführten Substrate 10, insbesondere Wafer werden über einen Drehteller 15 und ein Be- und Entladehandling 14 zu der erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage geliefert und - nach erfolgter Bcschichtung - wieder in die Produktionslinie zur weiteren Prozessierung zurück übergeben. Im Einzelnen werden die von dem Anlieferungsband 13 kommenden Substrate bzw. Wafer 10 beispielsweise in Gruppen von je vier Substraten in einem in Figur 2 gezeigten Transportcarrier 11 aufgenommen. Die Substrate 10 werden dann auf einem Drehteller 15 zu einem Be- und Entiadehandling 3 aus Fig. 1 (Schleusen-Handling) transportiert, von dem sie über eine in Fig. 1 gezeigt Schleuse 2 in die Beschichtungsanlage 1 eingebracht werden. Nach erfolgter Beschichtung werden die Substrate 10 mit den Transportcarriem 11 wiederum über das Be- und Entladehandling 3 aus Fig. 1 (Schieusen-Handling) auf den Drehteller 15 und von diesem mit dem Be- und Entiadehandling 14 zurück auf das Anlieferungsband 13 verbracht.

Claims

Patentansprüche
1. Beschichtungsanlage. insbesondere Vakuumbeschichtungsanlage, zum Beschichten von Substraten mit mehreren Prozessstationen, einer Schleuse zum Be- bzw. Entladen der Substrate und einer Handhabung zum Überführen der Substrate zwischen den Prozessstationen, und zwischen mindestens einer Prozessstation und der Schleuse, wobei die Prozessstationen mindestens zwei unabhängig voneinander arbeitende Besehichtungskammem zum stationären Beschichten der Substrate aufweisen und die Beschichtungskammern jeweils mit einer Plasmaquelle verbunden sind.
2. Beschkhtungsanlage nach Anspruch 1, wobei die Prozessstationen kreisförmig angeordnet sind.
3. Beschiehtungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleuse eine Vakuumschleuse ist und die Handhabung zum Überfuhren der Substrate zwischen den Prozessstationen unter Vakuum ausgebildet ist.
4. Beschiehtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine bestimmte Losgröße, vorzugsweise vier Substrate gleichzeitig bearbeitet werden.
S. Beschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, femer mit mindestens einer Heizstation.
6. Beschichtungsanlage nach Anspruch 5, wobei die Heizstation mindestens eine Infrarotheizung aufweist
7. Beschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit mindestens einer Kühlstation.
8. Beschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Vorrichtung zum Einleiten eines Reinigungsgases in die Prozessstationen, vorzugsweise zu deren plasmachemischen Selbstreinigung.
9. Beschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einem Puffer zur Zwischcnspeicherung von Substraten.
10. Beschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Station zur plasmachemischen Behandlung, vorzugsweise zum Reinigen und/oder Strukturieren der Substrate.
1 1. Beschichtungsanlage nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Substrate Silizium-Wafer aurweisen, vorzugsweise zur Anwendung in der Photovoltaik.
12. Verfahren zum Beschichten von Substraten unter Verwendung der Beschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem vorzugsweise automatisch ablaufenden Reinigungsschritt zwischen zwei Beschichrungsschritten.
EP09782212A 2008-09-01 2009-08-26 Beschichtungsanlage Withdrawn EP2321844A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008045249 2008-09-01
DE102009018700.6A DE102009018700B4 (de) 2008-09-01 2009-04-23 Beschichtungsanlage und Verfahren zum Beschichten
PCT/EP2009/060994 WO2010023221A1 (de) 2008-09-01 2009-08-26 Beschichtungsanlage

Publications (1)

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