WO2017021309A1 - Substrate treatment apparatus and coating method - Google Patents

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WO2017021309A1
WO2017021309A1 PCT/EP2016/068181 EP2016068181W WO2017021309A1 WO 2017021309 A1 WO2017021309 A1 WO 2017021309A1 EP 2016068181 W EP2016068181 W EP 2016068181W WO 2017021309 A1 WO2017021309 A1 WO 2017021309A1
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substrate
lock
substrates
surface treatment
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Thomas Merz
Andreas Rack
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Manz Ag
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    • H01L21/6776Continuous loading and unloading into and out of a processing chamber, e.g. transporting belts within processing chambers

Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing device, in particular a device for surface treatment of substrates, in particular for coating substrates. Furthermore, the invention relates to a method for simultaneous coating of a plurality of substrates by means of such a substrate processing device.
  • CVD processes chemical vapor deposition
  • PECVD processes plasma enhanced chemical vapor deposition
  • one or more substrates are arranged in a vacuum chamber into which a reaction gas or a gas mixture adapted to the coating is introduced, while maintaining predetermined pressure and temperature levels, which at least partially passes into a plasma state by supplying electromagnetic energy in the HF range ,
  • PECVD coating methods By means of PECVD coating methods, comparatively high deposition rates can be achieved on a substrate to be coated.
  • a PECVD coating process often requires a static coating process in which the substrate to be coated is stationary with respect to a plasma source and so far does not undergo movement relative to the plasma source.
  • a plasma-assisted coating processes it is also known for plasma-assisted coating processes to arrange two substrates rotatably and axially offset with respect to a common axis on carrier devices and to transfer them to mutually opposite regions of action of a treatment unit, for example a plasma source. In this way, at least two on opposite sides of a plasma source arranged substrates are coated simultaneously. A throughput of substrates through such a coating system can be increased thereby.
  • the plasma source and the process chamber can thus be optimally utilized.
  • so-called vertical inline coating system concepts in particular for sputter coating processes, are known for the coating of particularly large-area substrates. These typically have a Einschleushunt, a transfer chamber, a process chamber and a discharge chamber. By means of a transport system, individual substrates can be successively moved through the various chambers. In the region of the transfer chamber and the process chamber, the substrates are usually moved at a constant speed past the typically linear coating sources, for example in the form of sputter cathodes.
  • EP 1 953 259 B1 discloses a process chamber for an inline PECVD coating installation, in which a substrate is held in a movable support and means for receiving the support are provided by a guide device, which further comprises a transfer device for transfer the carrier from a transport position transverse to the transport path in a treatment position.
  • a guide device which further comprises a transfer device for transfer the carrier from a transport position transverse to the transport path in a treatment position.
  • an aspect of the present invention is based on the object of providing an improved substrate processing apparatus which enables a particularly cost-effective, efficient, rapid and high-quality coating of substrates.
  • the inventive device should be characterized by the realization of the shortest possible processing cycles and also allow simultaneous processing, in particular coating of multiple substrates.
  • the substrate processing device according to the invention should also make it possible for different substrates to be subjected to different surface treatment processes, in particular different coating processes, simultaneously or temporally overlapping.
  • the substrate processing device has an entrance lock for receiving at least one substrate, wherein the entrance lock is designed for transfer of the substrate along a predetermined transport direction.
  • the substrate processing device has a first process chamber with a first process source for carrying out at least one first surface treatment process on the substrate.
  • the first process chamber adjoins the entrance lock, as seen in the direction of transport.
  • the first process chamber can also be hermetically separated from the entry lock by means of a lock valve.
  • At least one second process chamber with a second process source for carrying out at least one second surface treatment process is provided.
  • the second process chamber adjoins the first process chamber in the transport direction.
  • the second process chamber is hermetically separable from the first process chamber by means of another lock valve.
  • the first process chamber is, viewed in the transport direction, between the entrance lock and the second process chamber.
  • the entrance lock, the first process chamber and the second process chamber in series, or in the transport direction are arranged one behind the other.
  • the substrate processing apparatus further comprises a transport device for transporting the at least one substrate discontinuously in the transport direction from the first process chamber into the at least second process chamber in a stepwise manner.
  • the transport device can further pass on the substrate located in the entrance lock to the first process chamber and, to that extent, also transport the at least one substrate discontinuously or stepwise from the entry lock into the first process chamber.
  • the transport device serves a discontinuous or stepwise transport of substrates from one process chamber to the next.
  • Discontinuous and stepwise means here that the transport device is temporarily deactivatable, so that the internal semi-arranged a process chamber substrates dwell during a surface treatment process stationary in the respective process chamber. If, for example, the first surface treatment process in the first process chamber is ended, the substrate located therein can be conveyed by means of the transport device into the second process chamber before being subjected to a second static surface treatment process in this process.
  • the first and the second process chamber are hermetically separated from one another by means of at least one lock valve.
  • the first and second surface treatment processes which respectively run within the first and the second process chamber, can be operated completely independently and separately from each other.
  • the process source is designed in particular as a plasma source for a PECVD coating process.
  • different PECVD surface treatment processes in particular PECVD coatings, can be carried out in the at least two process chambers.
  • in particular complex, multilayered as well as comparatively thick layer stacks can be applied to a substrate in high quality and in a comparatively short time.
  • individual PECVD coating processes can be carried out simultaneously, so that comparatively high deposition rates on the substrate can be realized for the individual coating processes or surface treatment processes.
  • the provision of at least two process chambers in succession and immediately adjacent to each other in the transport direction also makes it possible to divide a multicomponent layer structure of a substrate to be coated on different process chambers, so that in the end comparatively short clock cycles for a simultaneous onward transport of substrates between the process chambers are made possible can.
  • two different surface treatment processes can also be carried out in succession in one of the process chambers. This makes it possible, for example, to form a comparatively thick layer on the substrate for which the entire period of a process cycle is to be exhausted, while simultaneously applying at least two or more comparatively thin layers of different materials to the substrate in a process chamber upstream or downstream in the transport direction.
  • completely different surface treatment processes can be carried out simultaneously or at least overlapping in time in the first and in the at least second process chamber.
  • the cycle time and the overall process time for the coating of the substrates can be optimized by a suitable number of process chambers arranged one behind the other in the transport direction for every conceivable layer structure and for all conceivable surface treatment processes, which may include, for example, etching the surface of the substrates.
  • the substrate processing device can, for example, have four individual process chambers connected in series in the transport direction, each with its own process source. The individual process chambers are then successively and step-by-step through the substrates to be treated.
  • the process cycle can be reduced to about the amount of time needed to apply one of the layers.
  • the time period for the coating of a Substrate in a mass production in a stepwise loading of series-connected process chambers for example, to a quarter, or at least be reduced by a factor corresponding to the number of series-connected process chambers.
  • the device further comprises an outlet lock for discharging the at least one substrate from the second process chamber.
  • the exit lock adjoins a side of the second process chamber facing away from the first process chamber.
  • the exit lock is also hermetically separable from the second process chamber by means of a further lock valve.
  • the substrate located in the entrance lock can be transported by means of the transport device into the first process chamber.
  • the first surface treatment process can be carried out in the first process chamber.
  • the input lock can be equipped with a further substrate, which can then be transferred into the first process chamber after the end of that process cycle.
  • the respective sluice valves can be opened between the individual process cycles and all substrates located in different process chambers and in the sluice can be transported by means of the transport device into the process chamber downstream of each in the transport direction.
  • the transport of individual substrates is usually carried out sequentially, ie a substrate or a substrate carrier equipped with substrates is always conveyed into a subsequent process chamber only if the substrates previously located in this downstream process chamber or the relevant substrate carrier has already conveyed a process chamber further. From this way, collisions between substrates or substrate carriers can be effectively avoided. It is also quite possible that at least some or all of the substrates or substrate holders of a transport path are displaced simultaneously or synchronously into the respective next process chamber.
  • the outlet lock On the output side, that is to say at the end section of the at least second process chamber lying in the transport direction, the outlet lock is provided.
  • the last processed in the at least second process chamber substrates can be recorded and exposed during a processing or process cycle back to the atmospheric or ambient pressure. Then the substrates located in the exit lock can be removed for further processing.
  • the substrate processing device is equipped at least with a third process chamber which, with respect to the transport direction, is arranged between the first process chamber and the second process chamber.
  • a third process chamber which, with respect to the transport direction, is arranged between the first process chamber and the second process chamber.
  • first process chamber that process chamber is referred to, which is arranged downstream in the transport direction of the entrance lock and adjacent to this in the transport direction.
  • second process chamber that process chamber is referred to, which is directly upstream of the exit lock, and which immediately adjacent in the transport direction to the exit lock.
  • the third process chamber and any further process chambers to be provided are to be provided between the first and the second process chamber.
  • the number of process chambers may be customized to the particular surface treatment process for the substrates.
  • the substrate processing device is characterized by a relatively simple flexible configuration and scaling with regard to the number of process chambers to be provided.
  • the first and the second process chamber each have two transport paths for substrates extending parallel to the transport direction.
  • the transport paths are arranged on different opposite sides of the first and second process source.
  • a first transport path of the first process chamber continues in a straight line into a first transport path of the second process chamber.
  • a second transport path of the first process chamber continues in a straight line into a second transport path of the second process chamber.
  • first and second transport path for the transport of the substrates extends in a straight line from the entrance lock through all the process chambers to the exit lock.
  • the at least one transport path or both transport paths can run absolutely straight, so that movements of the substrates transversely or perpendicularly to the transport direction are not required.
  • the provision of two transport paths further increases the throughput of substrates through the substrate processing device. Since a transport path in the transport direction runs in each case on both sides of the process source arranged centrally, for example, perpendicular to the transport direction, a surface treatment process can be simultaneously carried out on opposite substrates arranged on the area of the process sources from the outside.
  • the electrical energy to be provided, for example, for the generation of a plasma within the process chamber and also the process gases introduced into the respective process chamber can be used particularly efficiently for coating or in general for the surface treatment of the substrates in this manner.
  • a single transport path extending straight through all the process chambers can be realized by the inventive provision of several coordinated and in the transport direction adjacent process chambers, wherein for the implementation of the surface treatment process of the substrates within the process chambers, there is no need to transversely move the substrates transversely or perpendicularly to the main transport direction.
  • the apparatus required for the substrate processing device can be significantly reduced in this way.
  • the processing positions for the individual substrates within the first and the at least second process chamber lie on the respective transport path through the respective process chamber. Due to the at least two or a plurality of provided process chambers, which adjoin one another in the transport direction, overhauling and advancing individual substrates within the substrate processing device is not required and also not provided.
  • At least one of the first and second transport path extends in a straight line from the entrance lock to the at least second process chamber. It is also advantageous for at least one of the first and second transport paths to extend in a straight line from the entry lock to the exit lock.
  • the transport device or the transport path can be implemented, for example, roller-mounted or magnetically supported.
  • a plurality of transport rollers spaced apart in the transport direction may be provided, on which individual substrate carriers, each equipped with at least one or several substrates, can be moved along the corresponding transport paths.
  • the drive for the substrate carrier can be realized for example by driven transport rollers, wherein drive units for the transport rollers are preferably arranged outside the process chambers.
  • a drive in the transport direction can also be realized without contact by means of a linear drive.
  • At least one substrate carrier which can be equipped with at least one substrate is oriented substantially vertically. It can be moved or transported by means of the transport device from the entry lock into the first process chamber and from the first process chamber into the at least second process chamber.
  • the substrate carrier is in this case linearly movable, in particular along at least one of the first and second transport paths.
  • the transport paths can be realized, in particular, by guide rails or bearing rails, which extend along the transport direction at least from the entry lock into the first process chamber and from the first process chamber into the second process chamber.
  • the guide or bearing rails provided for the transport device extend continuously from the entry lock to the exit lock.
  • a vertical orientation of the substrate carrier provides in particular a bottom-side, for example, roll-supported storage of individual substrate carriers, while an upper end of the Substrate carrier along a stationary guide rail in an upright or vertical orientation along the at least first or second transport path is movable.
  • the vertical orientation of the substrate support and the associated vertical alignment of the substrates to be treated are particularly well suited for a low degree of particle contamination within the vacuum environment inside the respective process chamber. Gravitationally falling particles thus reach the surface of the substrate to be coated only to a small extent.
  • the vertical orientation of the substrates is particularly suitable for simultaneous coating of substrates on the first and the second transport path on both sides of the process source of a corresponding process chamber.
  • the vertical alignment of two substrate carriers coming to lie on opposite sides of a process source makes it possible in a particularly simple manner to achieve far-reaching identical conditions for the surface treatment of the respective substrates.
  • At least one of the first and second process sources has an inductively coupled plasma source, also called an ICP source, for exciting a plasma in the relevant process chamber.
  • ICP source inductively coupled plasma source
  • a comparatively homogeneous plasma can be generated between two substrates located on opposite sides of the process source by means of an ICP source.
  • at least one of the process sources has an inner housing. This can be arranged hermetically separated from an interior of the respective process chamber in the process chamber.
  • the inner housing typically includes and encloses an excitation coil of an ICP source. Since the inner housing of the process source can be hermetically separated from the interior of the process chamber, pressure conditions can be set and realized in the immediate vicinity of the excitation coil that deviate from those in the interior of the process chamber.
  • the inner housing of the process source is induction-permeable in sections or regions designed.
  • dielectric windows may be provided of a dielectric material, such as quartz glass or a ceramic material.
  • at least one of the process sources together with the inner housing can be inserted from above into the respective process chamber.
  • the process source with its inner housing forms, as it were, a source module, which can be inserted particularly easily into the process chamber and, if necessary, can be removed from the process chamber.
  • An insertion into the process chamber from above proves to be particularly favorable by design. Lateral areas of the process chamber, for example in the area of the transport paths, are completely unaffected by insertion and removal of the source module.
  • At least two substrates arranged on opposite sides of the respective process source can be simultaneously subjected to substantially identical static surface treatment processes within one of the at least first and second process chambers.
  • a PECVD coating process is considered as a surface treatment process. Due to the vertical alignment and quasi-symmetrical arrangement of the substrate carriers, which are likewise equipped with substrates, with respect to the process source, it is possible to provide widely identical process conditions for the coating and deposition process on the substrates coming on opposite sides of the process source.
  • the throughput that is, the number of treated substrates per unit time, can be increased in an advantageous manner.
  • At least two substrates arranged within the first and within the second process chamber can simultaneously be subjected to different static surface treatment processes.
  • static surface treatment processes refer to those coating or etching processes in which no relative movement takes place between the process source, that is to say the plasma and the substrate to be treated.
  • the substrate at least arranged stationary to the plasma for the duration of the surface treatment process.
  • Layer thickness and their layer composition or material pairing can differ.
  • a separate process module is provided for each of the at least two process chambers.
  • the respective process module has its own electrical energy supply unit for the process source and its own vacuum pump unit for the process chamber.
  • the process module comprises in each case an electrical energy supply unit, a vacuum pump unit and a separate process chamber.
  • the substrate processing device is subdivided into a number of individual process modules.
  • Each of these process modules can, viewed individually, operate autonomously so that only individual process modules are to be coupled with one another for the overall concept of the substrate processing device.
  • the process modules can each have standardized and matched connections, for example for cooling water.
  • each of the process modules can be put into operation separately at least at the end of a production process independently of the other process modules, so that the installation and commissioning costs for the entire substrate processing device comprising a plurality of process modules insofar can be reduced.
  • the modularization of the substrate processing device in a plurality of process modules enables the possibility of a comparatively simple scaling of the substrate processing device.
  • the modular construction of the substrate processing device with a plurality of process modules allows a comparatively simple configuration of the substrate processing device with a different number of process chambers and process modules. Individual process chambers are due to the modular design easily and only with little effort in the substrate processing device integrated.
  • the electrical contact for a coating process accelerating or improving bias voltage can be provided in particular via an electrical contact with a substrate carrier.
  • the substrate holder movable contact for this purpose, for example, be provided on an inside of the lateral chamber wall inwardly projecting and quasi perpendicular to the transport direction and perpendicular to the plane of the substrate holder movable contact, eg in the form of a contact pins. This can be pressed in the case of an intended positioning of the substrate carrier against a contact surface of the substrate carrier provided for this purpose.
  • the contact surface can be flat.
  • the substrate processing device has a separate return for substrates or substrate carriers outside the process chambers.
  • the separate feedback makes it possible to provide only one end of the substrate processing device with a combined loading and unloading station.
  • the separate feedback may, for example, parallel but laterally offset to one of the transport paths described above, which extend through the arrangement of the process chambers through.
  • the separate recycling can in particular be provided with a continuous housing and provide a single transport path for the return of the substrates or for the substrate holders.
  • the return with its enclosure can for example be provided on the outside of one side of the process chambers arranged one behind the other in the transport direction.
  • the substrate processing device may have an outlet lock.
  • This can be provided in the transport direction downstream of a removal module, which is adapted to remove the substrate holder provided in the exit lock and to supply them perpendicular to the transport direction of the laterally arranged substrate return.
  • the removal module can have a transversely or perpendicular to the transport direction recording, by means of which a substrate carrier equipped with substrates from the exit lock for separate return is transportable. It may be sufficient in this case that the removal module only has a vertically or transversely movable to the transport direction recording.
  • the substrate carriers provided at the two parallel aligned transport paths can also be removed one after the other from the removal module and thus be fed sequentially to the return.
  • the return device can also have a plurality of transport rollers spaced apart in the return direction and partly driven by a drive, by means of which the treated substrates are transported in or on the substrate carriers back to the entry lock or to a handling module upstream of the entry lock can.
  • the enclosure extends continuously from the removal module to the entrance lock or even up to one of the input lock upstream handling module of the substrate processing device.
  • the enclosure can be designed largely closed at the top.
  • the moving within the housing by means of the separate feedback substrates against environmental influences, in particular against pollution can be protected.
  • the substrates heated thermally during the surface treatment process can cool down, so that they can be handled without special thermal precautions when the input lock or the upstream handling module is reached.
  • the return or its enclosure is further provided according to a further embodiment with a blower unit, by means of which according to the countercurrent principle, cooling air, preferably cleaned and correspondingly filtered cooling air, the enclosure or the return is fed.
  • the cooling air is supplied in particular according to the counterflow principle, d. H. the cooling air flows in the region of the return in a direction opposite to the direction of movement of the substrates or the substrate holder in the return direction.
  • the invention further relates to a method of simultaneously coating multiple substrates by means of a previously described substrate processing apparatus.
  • the method comprises the steps:
  • the surface treatment process here is in particular a PECVD
  • Coating process which is based on an inductively coupled plasma.
  • each with its own process source By providing a plurality of process chambers directly adjacent to one another in the transport direction, each with its own process source, comparatively complex layer structures or layer structures with different individual layers can be produced particularly quickly and efficiently as well as efficiently and with high quality and quality in terms of layer thickness and layer composition.
  • Separate process chambers can be provided and configured for one or more individual layers of the layer sequence to be applied to the respective substrate, so that approximately the same processing times or process cycles can ultimately be realized for all surface treatment processes taking place in the individual process chambers.
  • the execution of the first or the second surface treatment process comprises at least two different, temporally successive partial treatment processes.
  • a second surface treatment process can be carried out, wherein two temporally successive partial treatment processes are provided.
  • each of the partial treatment processes may comprise the application of a layer with different materials. It is conceivable, for example, to apply a first layer of a first material in the first part-treatment process and a second layer of a second layer material in the second part-treatment process to the first layer.
  • the total thickness of the two layers, which are applied to the substrate in the second process chamber can be approximately as thick as the thickness of the first layer, which is applied to the substrate in the first process chamber.
  • the process parameters to be provided for the respective partial treatment process in particular with regard to process pressure, process gases and injected plasma power, must be set one after the other.
  • the method described here correlates directly with the substrate processing device described above.
  • the device is designed to design the method and designed for this purpose. In that regard, all the features and advantages described with regard to the device also apply equally to the coating process and vice versa.
  • FIG. 2 is a front view of a process module of the substrate processing device, a top view of a series of in the transport direction successively arranged process chambers with an entrance lock and an exit lock and loading and unloading station, a cross section through the entrance lock viewed from above, a cross section through a Process chamber viewed from above, a cross section through the output lock viewed from above, a vertical cross section through a equipped with two substrate carriers process chamber, 8 shows a cross section through a layer sequence that can be generated with the present substrate processing device on a substrate,
  • FIG. 9 shows a cross section through a further layer sequence that can be generated with the substrate processing device and FIG
  • FIG. 1 a further embodiment of a substrate processing device, however, with a separate return for the substrates, respectively substrate holder.
  • FIG. 1 A typical embodiment of the substrate processing device 10 according to the invention is shown in FIG. 1 in a perspective view.
  • the substrate processing apparatus extends along a transporting direction T along which the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 to be treated are transported for the purpose of sequential processing.
  • the substrate processing device 10 has two lock modules 100, 600, the lock module 100 having an entry lock 1 10 and the lock module 600 having an exit lock 610.
  • the lock modules 100, 600 are, with respect to the transport direction T, at the beginning and at the end of the relevant transport path for the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 arranged.
  • various process modules 200, 300, 400, 500 In the transport direction T between the lock modules 100, 600 are various process modules 200, 300, 400, 500.
  • Each of the process modules 200, 300, 400, 500 has a process chamber 210, 310, 410, 510, in series and in the transport direction T are arranged directly adjacent to each other, as can be seen for example from the illustration of FIG.
  • Each of the process modules 200, 300, 400, 500 has its own process source 220, 320, 420 which can be arranged or arranged within the respective process chamber 210, 310, 410, 510.
  • the process module 500 shown only in FIG. 1 is likewise provided with a process source which, however, is not explicitly shown in the configuration of FIG. 3 which deviates slightly from the representation according to FIG. 1.
  • the configuration of the sub stratbeungsvorraum 10 of FIG. 3 differs from the substrate processing apparatus shown in Fig. 1 to the effect that in Fig. 3, only three process modules 200, 300, 400 for the successive processing of individual substrates 40, 42, 44, 46 are provided.
  • the lock module 100 is preceded by a loading station 60 in the transport direction T.
  • the lock module 600 is downstream of an unloading station 62 in the transport direction T.
  • the loading station 60 serves for receiving a plurality of substrates which can be fed fully automatically to the lock module 100 in accordance with the processing or clock cycle of the substrate processing device 10.
  • the substrates are successively brought into the respective processing positions in the process chambers 210, 310, 410, 510, before being discharged in the transport direction T behind the lock module 600 from the vacuum environment of the process chambers 210, 310, 410, 510.
  • the process modules 200, 300, 400, 500 have a substantially identical basic structure. Based on the illustration of FIG. 2, the basic structure of the process module 200 is shown by way of example.
  • the process module 200, as well as the other process modules 300, 400, 500, has a support frame 230, which is arranged via a passage 232 separated from an electrical supply unit 215.
  • the support frame 230 serves as a mounting platform for the process chamber 210, which can be arranged in this manner in a certain user-friendly height. In this way, good and user-friendly manageability and accessibility to the process chamber 210 is provided.
  • the level of the process chamber 210 may be between 60 cm and 1.20 m above ground level, so that any maintenance work thereon can be performed without bending over or other ergonomically unfavorable positions of the relevant service technicians.
  • the process chamber 210 has on its opposite outer sides in each case an inspection opening 240, 241, which by means of a cover 242, 243 is closable.
  • the covers 242, 243 may, for example, be pivotally mounted on the housing 212 of the process chamber 210, wherein a pivot axis extends approximately in the vertical direction. Open and pivoted in the open position cover 242, 243 are shown in phantom in Fig. 2.
  • the width of the passage 232 is in this case selected such that the inner, that is the electrical supply unit 215 facing lid 242 is completely and without collision in an open position can be transferred.
  • the electrical supply unit 215 typically has a control cabinet. It can be connected to the support frame 230 or to the process chamber 210 via a base 236 as well as via a cross member 234 running above the passage 232.
  • the process gases to be introduced into the process chamber 210 can be supplied to the process chamber 210 below the bottom 236, for example.
  • a supply of the process gases via the traverse 234 is also conceivable.
  • a vacuum pump unit 217 is arranged. This may, for example, have a combination of a Roots pump arranged directly below the process chamber or Roots pump with a fore pump.
  • the backing pump can be designed as a dry-running fore-vacuum pump. It may comprise a screw pump, a claw pump, a multi-root pump or combinations formed therefrom.
  • the immediately adjacent arrangement of a Roots pump or Roots pump to the process chamber proves to be particularly favorable in terms of flow. Any loss of suction power through relatively long or narrow pipes can be avoided in this way, or at least reduced to a minimum.
  • a process source 220 can be arranged in the interior 21 1 of the process chamber 210.
  • the process source 220 is formed in the present embodiment as an inductively coupled plasma source or ICP source.
  • the process source 220 has its own housing, which is referred to herein as the inner housing 222.
  • the inner housing 222 encloses a plasma excitation coil 226, which may have, for example, a rectangular or square approximately closed basic structure in accordance with the geometric configuration of the process chamber 210.
  • FIG. 7 shows in each case a cross section through a lower coil 226 and through an upper region of the coil 226 designed as an approximately closed and revolving structure.
  • the inner housing 222 is adapted according to the geometric contour of the coil 226.
  • the inner housing 222 Towards its radially inner side, the inner housing 222 has a dielectric window 224, which is essentially permeable or permeable to the inductive excitation of the plasma in the inner space 21 1 of the process chamber 210.
  • the inner housing 222 is so far as annular or in the manner of a toroid formed with straight legs, wherein the individual adjoining legs occupy approximately at an angle of 90 ° to each other.
  • the inner housing 222 together with the coil 226 forms a plasma source 221.
  • a flange 228 which widens horizontally perpendicularly to the transport direction T is provided, with which the inner housing 222 is supported on the outside at an opening boundary of the housing 212 of the process chamber 210 by the action of gravity. Consequently, the process chamber 212 has an opening 218 towards the top, into which the plasma source 221 can be inserted.
  • the entire plasma source 221, that is, the inner housing 222 can be pulled together with the coil 226 upwards out of the process chamber 210, as is also indicated in Fig. 2.
  • the process source 220 is arranged approximately centrally in the interior 21 1 of the process chamber 210.
  • a gas distributor structure 50, 52 is provided by means of which the process gases provided for the surface treatment process of the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 can be introduced into the process chamber 210.
  • transport rollers 16, spaced apart from one another, of transport device 20 are arranged near the bottom of the process chamber in the transport direction T.
  • the transport rollers 16 are typically drivable by means of drives arranged outside the process chamber 210 in order to be able to move individual substrate carriers 30, 32, which are equipped with substrates 40, 41, 42, 43, in the transport direction T.
  • the substrate carriers 30, 32 are each held in vertical alignment via a guide 34, 36.
  • the gas distributor structures 50, 52 are located, in each case between one of the substrate carriers 30, 32 and the centrally arranged process source 220, relative to the transverse direction (y).
  • the substrates 40, 41 are arranged on the substrate carrier 30 shown on the left in FIG.
  • the substrates 40, 41, 42, 43 disposed opposite and on both sides of the process source 220 may be simultaneously subjected to a surface treatment process .
  • the throughput through the substrate processing device 10 can be advantageously increased by centrally arranging the process source 220 between opposite substrate carriers 30, 32, each equipped with substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46.
  • the transport device 20 extends in the transport direction T through the entire substrate processing device 10.
  • the transport device 20 has two transport paths P1, P2 oriented parallel to each other and respectively elongate along which the substrate carriers 30, 32 are movable discontinuously and stepwise.
  • two openings 214 on the entrance side and two openings 216 on the exit side are provided. Relative to the transverse direction (y), those openings 214, 216 are respectively aligned with the transport paths P1, P2, which are defined by the transport rollers 16.
  • the individual process modules 210, 310, 410 have on the input side, that is to say in the region of the inlet openings 214, in each case one sluice valve 12, while only two through-openings 216 are provided on the opposite outlet-side end side.
  • the lock valves 12, 14 are configured in the embodiment shown here as flap valves with pivotally arranged flaps.
  • the lock valves 12, 14 are in this case on the respective housings 1 12, 212, 312, 412, 612 of the locks 1 10, 610 and the process chambers 210, 310, 410 arranged that the lock valves 12, 14 always against the outside atmospheric pressure are open.
  • lock valves 12 are respectively disposed on the outside of the corresponding housing 1 12, 212, 312, 412 and each pivotally open to the outside, while the entrance of the exit lock 610 arranged in the region of respective inlet openings 614 sluice valves 14 on the inner wall of the housing 612 and are pivoted inward.
  • the output side of the exit lock 610 arranged lock valves 12, which close an exit port 616, also open to the outside and are typically only open when there is approximately atmospheric pressure in the interior of the exit lock 610.
  • the entrance lock 1 10 is further provided with a heater 120 which is located approximately in the middle between the transport paths P1, P2 and extends in the transport direction T almost over the entire interior 1 1 1 of the entrance lock 1 10.
  • the heating device 120 is provided with a series of heating rods 122 which, as a result of the application of electric current, heat the substrates 40, 41, 42, 43, 46, 46, which are located in the transverse direction (y) opposite the heating device 120, to a predetermined process temperature can.
  • the integration of the heater 120 in the entrance lock 1 10 proves to be particularly space and cost-saving.
  • the straight through the entire substrate processing device 10 extending through transport paths P1 allow a particularly simple handling and a right simple and uncomplicated discontinuous transport of the substrate carriers 30, 32 through the substrate processing device 10.
  • the entire heating device 120 can also be pulled upwards out of the entry lock 110.
  • a temperature measurement of the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 or the substrate carrier 30, 32 is typically carried out via pyrometers arranged at the transversely (y) outwardly facing back of the substrate support 30, 32 in the entrance lock 1 10 are.
  • the substrate carriers 30, 32 are aligned vertically and their substrate receiving regions each point inwards in the transverse direction, facing the heating device 120 and the various process sources 220 in each case.
  • the gas distributor structures 50, 52 may be integrated into the process source 220 or arranged on the outside of the inner housing 222. In this way, a defined relative position of the gas distributor structures 50, 52 to the plasma excitation coil 226 is always ensured, which, in particular with maintenance of the substrate processing device and with temporary removal of the process source 220 from the process chamber 210, mutual adjustment of coil 226 and gas distributor structures 50, 52 makes unnecessary.
  • Those contacting units 250, 252 are electrically contactable with the respective substrate carrier 30, 32 in order to apply an RF bias voltage to the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 to be subjected to the surface treatment process.
  • a plasma coating process can be accelerated and improved qualitatively.
  • an electrical contact between contacting unit 250 and substrate carrier 30 and between the surface is in each case before a start of the surface treatment process make electrical contacting unit 252 and the substrate support 32 and after the completion of the surface treatment process and before further transport of the substrate support 30, 32 in the transport direction T again.
  • This electrical contacting and separation can be done fully automatically.
  • the contacting units 250, 252 may each have a movable contact pin, which is adjustable or movable for electrical contacting with the substrate carrier substantially perpendicular to the plane of the substrate carrier 30, 32.
  • the transport paths P1, P2 each extend in an aligned and rectilinear manner through all the process modules 200, 300, 400 as well as through the respective lock modules 100, 600 and the loading and unloading stations 60 in the transport direction.
  • the unloading station 62 is constructed analogously to the loading station 60. However, here between the transport paths P1, P2 optionally a blower unit can be located, from which air filtered on both sides can be blown onto the substrate carriers 30, 32. In this way, the substrate carriers 30, 32 and the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 arranged thereon can be cooled to temperatures which allow further problem-free handling of the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 enable.
  • the process sources 220 are embodied purely by way of example as ICP sources. In principle, however, it is also conceivable to provide any other process source suitable for surface treatment processes, for example a capacitively coupled plasma source or a microwave-based source for generating a plasma instead of an ICP source.
  • the substrate processing apparatus 10 shown here is particularly suitable for coating substrates 40 having a plurality of layers and resulting partially complex layer structures or layer structures that are sometimes comparatively thick can.
  • FIG. 8 shows a layer structure by way of example. On the substrate 40, first a layer A, then a layer B and finally a layer C is applied. The layers A and B are comparatively thin and amount to about half the thickness of the layer C.
  • the overall coating process can be subdivided, for example, into four individual coating steps, each in one of the series-connected process chambers 210, 310, 410, 510 take place.
  • layer A in process chamber 210, layer B in process chamber 310, and layer C in subsequent process chambers 410, 510 may be applied.
  • the comparatively thick layer C is successively applied in two process chambers 410, 510 connected in series one behind the other. Dividing the coating provided for applying the layer C into two process chambers 410, 510 connected in series has the advantage that the cycle time of the substrate processing apparatus as a whole can be shortened.
  • the time for one processing cycle may be reduced to the time required to apply the comparatively thin layers A or B to the substrate 40.
  • the layer sequence shown for example in FIG. 8 only with two process chambers 210, 310 connected in series, so that the process chamber 310 is coupled on the output side to the output lock 610.
  • the substrates 40 in the process chamber 210 are first coated with the comparatively thin layer A, and that during the ongoing process cycle, for example, switching off the plasma, by pumping out the process gases and by introducing other process gases and by a re-igniting the plasma subsequently another layer B is applied.
  • Switching between the individual coating processes provided for applying the coatings A, B can also take place while the plasma is maintained, whereby, for example, one or more of the process gases is successively reduced and the process gases provided for the generation of the layer B successively in the process chamber 210 are initiated.
  • the two partial treatment or partial coating processes respectively provided for the production of the layers A and B can take approximately as much time as the production of the comparatively thick layer C.
  • the second substrates 44, 46 treated in this way can be conveyed by means of the transport device 20 from the first process chamber 210 into the second process chamber 310.
  • the sluice valves 12 of the second process chambers 310 are opened for a short time, so that the substrate carriers 30, 32 provided with the second substrates 44, 46 can be brought into a processing position within the second process chamber 312 indicated in FIG. 3.
  • the first process chamber 210 is charged with first substrates 40, 42.
  • the sluice valves 14 of the process chambers 210, 310 are then closed and a second process cycle can begin, the second substrates 44, 46 within the second process chamber 310 undergoing a second surface treatment process 02 are subjected to the generation of layer C.
  • the first substrates 40, 42 within the first process chamber 210 can pass through the first surface treatment process 01 in the same way as previously the second substrates 44, 46 and can be provided with the two layers A, B to that extent.
  • process chambers 210, 310 Due to the hermetic separation of the process chambers 210, 310, completely different plasma processing processes can be carried out simultaneously on the respective substrates 40, 42, 44, 46, so that the total process cycle time can be shortened.
  • the number of series-connected process chambers 210, 310, 410, 510 may vary according to the layer structure to be formed on the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46.
  • FIG. 9 shows a further example of a layer structure to be produced, for example, with only two process chambers 210, 310.
  • a comparatively thin layer B but subsequently a comparatively thick layer C, and above this again a comparatively thin layer B, are applied to the substrate 40 as the first layer.
  • the application of the comparatively thick layer C can in this case two sub-treatment processes are each subdivided to produce a layer C1 and C2.
  • a first surface treatment process 01 for example, the layer sequence B and C1 can be applied to the substrate 40 and in a second surface treatment process 02, which takes place in a downstream in the transport direction process chamber 310, first the layer C2 and then the layer B can be applied.
  • two partial treatment processes for producing the layers B, C1 or for producing the layers C2 and B are provided. Between the sub-treatment processes and, as it were, for switching between the sub-treatment processes, it is possible in each case to set the parameters required for the generation of the respectively following layer C1, B with regard to pressure, plasma power and process gases.
  • FIG. 10 shows a flow chart of the method for simultaneously coating a plurality of substrates.
  • a first step 700 the second substrates 44, 46 shown, for example, in FIG. 3 are firstly arranged in the first process chamber 210.
  • a first surface treatment process 01 takes place on the second substrates 44, 46 in the first process chamber 210.
  • a discontinuous and stepwise transport of the second substrates 44, 46 into the second process chamber 310 takes place in step 704 which adjoins the first process chamber 210 in the transport direction T.
  • two further first substrates 40, 42 are arranged in the first process chamber 210.
  • a respective surface treatment process takes place simultaneously in the respective process chambers 210, 310 in step 706.
  • a second surface treatment process 02 takes place, while in the first chamber 210 a first surface treatment process 01 takes place again.
  • the first process chamber 210 is equipped with first substrates 40, 42 in step 704.
  • the simultaneous or at least temporally overlapping execution of at least two surface treatment processes 01, 02 then takes place in step 706, the first surface treatment process 01 taking place again in the first process chamber 210 and the second surface treatment process 02 taking place to produce the layer C in the second process chamber 310.
  • process chambers 210, 310, 410, 510 are each provided with substrates 40, 41, 42,
  • the substrate processing device is variably configurable with regard to the layers and layer structures to be applied.
  • Various functional layers can be applied to a wide variety of substrates, for example to glass substrates, crystal substrates or ceramic substrates.
  • layers of or based on aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxide and silicon oxynitride layers and amorphous silicon layers may be mentioned here.
  • relatively thick layers in the range of 1 to 10 ⁇ m can be applied to the substrates 40, 41, 43, within a range of a few minutes to a maximum of about 30 minutes within comparatively short cycle or coating times.
  • FIG. 1 a further embodiment of the previously described substrate processing apparatus is shown in a plan view from above in cross section.
  • This substrate processing apparatus 10 has an entrance lock 1 10 and an exit lock 610 as well as two process modules 200, 300 arranged therebetween.
  • the mode of action and interaction of the entrance lock 1 10, process module 200, process module 300 and the exit lock 610 is largely identical to that previously described with reference to Figs. 1-10 described.
  • the substrate processing apparatus 10 shown in FIG. 11 has a combined loading and unloading module 800, which is upstream of the entrance sluice 1 10 with respect to the transport direction T.
  • a removal module 802 is provided on the output side of the output lock 610. This has a perpendicular to the transport direction receptacle 804 for at least one substrate carrier 30, 32.
  • the receptacle 804 is translationally displaceable transversely to the transport direction T by means of a drive not shown separately. It can be positioned, for example, in extension of the first transport path P1 as well as in extension of the second transport path P2.
  • a substrate carrier 32 located in the region of the second transport path P2 within the exit lock 610 can be picked up by the receptacle 804 and subsequently transferred to a separate return 806, which extends from the removal module 802 back to the second transport path P2 Loading and unloading module 800 extends.
  • the return path 806 provides a return path R along which the substrate carriers 30, 32 with substrates can be transported back against the original transport direction T.
  • the return can be modular as well as the process modules 200, 300 and the locks 1 10, 610 modular.
  • the return 806 extends continuously from the removal module 802 to the input-side loading and unloading module 800.
  • the entire return 806, or at least its return path R, is advantageously provided with a continuous housing 808 facing upwards is largely closed. In this way, a protected environment can be provided for the substrates or substrate holders 30, 32 moving along the return path R, even if the substrate processing device should only be located in a clean room in certain regions.
  • blower unit 810 by means of which filtered or purified air of the housing 808 can be fed.
  • the blower unit 810 by means of which filtered or purified air of the housing 808 can be fed.
  • a combined loading and unloading module 800 at one end of the substrate processing device is advantageous to the extent that the entire substrate processing takes place. turing device only in areas under clean room conditions set up or operate is. Since the recirculation for the substrates or substrate holders 30, 32 is completely enclosed and also provided with a protective atmosphere by means of the blower unit, all components of the substrate processing device downstream of the loading and unloading module 800 can also be operated outside of a clean room or without observing clean room conditions.

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Abstract

The present invention relates to a substrate treatment apparatus, comprising - an entry lock (110) for holding at least one substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) and for passing on the substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) along a predetermined conveyance direction (T), - a first process chamber (210) with a first process source (220) for carrying out at least one first surface treatment process, the first process chamber (210) adjoining the entry lock (110) in the conveyance direction (T) and being hermetically separable from the entry lock (110) by means of a lock valve (12), - at least one second process chamber (310, 410, 510) with a second process source (320, 420) for carrying out at least one second surface treatment process, the second process chamber (310, 410, 510) adjoining the first process chamber (210) in the conveyance direction (T) and being hermetically separable from the first process chamber (210) by means of a lock valve (12), and - a conveying device (20) for the discontinuous, stepwise conveying of the at least one substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) in the conveyance direction (T) from the first process chamber (210) into the at least one second process chamber (310, 410, 510).

Description

Substratbearbeitungsvorrichtung und Beschichtungsverfahren Beschreibung  Substrate processing apparatus and coating method Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Substratbearbeitungsvorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung von Substraten, insbesondere zur Beschichtung von Substraten. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum gleichzeitigen Beschichten von mehreren Substraten mittels einer derartigen Substratbearbeitungsvorrichtung. The present invention relates to a substrate processing device, in particular a device for surface treatment of substrates, in particular for coating substrates. Furthermore, the invention relates to a method for simultaneous coating of a plurality of substrates by means of such a substrate processing device.
Hintergrund background
Vorrichtungen und Verfahren zum plasmaunterstützten Behandeln von Substraten, insbesondere zum Ätzen und Beschichten von Substratoberflächen sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. So kommen für ein möglichst gleichmäßiges Auftragen dünner Schichten auf Substraten unter anderem chemische Dampfabscheidungsverfahren, sogenannte CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition), insbesondere plasmaunterstützte chemische Dampfabscheidungsverfahren, sogenannte PECVD-Verfahren (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition), zum Einsatz. Devices and methods for plasma assisted processing of substrates, particularly for etching and coating substrate surfaces, are well known in the art. For example, chemical vapor deposition processes, so-called CVD processes (chemical vapor deposition), in particular plasma-enhanced chemical vapor deposition processes, so-called PECVD processes (plasma enhanced chemical vapor deposition), are used for the most uniform possible application of thin layers on substrates.
Hierbei werden ein oder mehrere Substrate in einer Vakuumkammer angeordnet, in die unter Einhaltung vorgegebener Druck- und Temperaturniveaus ein Reaktionsgas bzw. ein auf die Beschichtung abgestimmtes Gasgemisch eingeleitet wird, welches durch Zufuhr elektromagnetischer Energie im HF-Bereich zumindest teilweise in einen Plasmazustand über- geht. In this case, one or more substrates are arranged in a vacuum chamber into which a reaction gas or a gas mixture adapted to the coating is introduced, while maintaining predetermined pressure and temperature levels, which at least partially passes into a plasma state by supplying electromagnetic energy in the HF range ,
Mittels PECVD-Beschichtungsverfahren können vergleichsweise hohe Abscheideraten auf einem zu beschichtenden Substrat verwirklicht werden. Ein PECVD- Beschichtungsverfahren erfordert jedoch oftmals einen statischen Beschichtungsprozess, bei welchem das zu beschichtende Substrat in Bezug auf eine Plasmaquelle stationär angeordnet ist und insoweit keiner Bewegung relativ zur Plasmaquelle unterliegt. Für plasmaunterstützte Beschichtungsprozesse ist es nach der DE 10 201 1 1 14 593 A1 ferner bekannt, zwei Substrate bezüglich einer gemeinsamen Achse drehbar und axial versetzt an Trägereinrichtungen anzuordnen und in zueinander gegenüberliegende Wirkungsbereiche einer Behandlungseinheit, beispielsweise einer Plasmaquelle, zu transferieren. Auf diese Art und Weise können zumindest zwei auf gegenüberliegenden Seiten einer Plasmaquelle angeordnete Substrate gleichzeitig beschichtet werden. Ein Durchsatz von Substraten durch eine solche Beschichtungsanlage kann hierdurch erhöht werden. Die Plasmaquelle und die Prozesskammer können somit optimal ausgelastet werden. Für die Beschichtung von besonders großflächigen Substraten sind ferner sogenannte vertikale Inline-Beschichtungsanlagenkonzepte, insbesondere für Sputter-Beschichtungspro- zesse bekannt. Diese weisen typischerweise eine Einschleuskammer, eine Transferkammer, eine Prozesskammer sowie eine Ausschleuskammer auf. Mittels eines Transportsystems können einzelne Substrate hierbei nacheinander durch die diversen Kammern bewegt werden. Im Bereich der Transferkammer und der Prozesskammer werden die Substrate hierbei üblicherweise mit konstanter Geschwindigkeit an den typischerweise linienförmigen Beschichtungsquellen, etwa in Form von Sputter-Katoden vorbeibewegt. By means of PECVD coating methods, comparatively high deposition rates can be achieved on a substrate to be coated. However, a PECVD coating process often requires a static coating process in which the substrate to be coated is stationary with respect to a plasma source and so far does not undergo movement relative to the plasma source. According to DE 10 201 1 1 14 593 A1, it is also known for plasma-assisted coating processes to arrange two substrates rotatably and axially offset with respect to a common axis on carrier devices and to transfer them to mutually opposite regions of action of a treatment unit, for example a plasma source. In this way, at least two on opposite sides of a plasma source arranged substrates are coated simultaneously. A throughput of substrates through such a coating system can be increased thereby. The plasma source and the process chamber can thus be optimally utilized. Furthermore, so-called vertical inline coating system concepts, in particular for sputter coating processes, are known for the coating of particularly large-area substrates. These typically have a Einschleuskammer, a transfer chamber, a process chamber and a discharge chamber. By means of a transport system, individual substrates can be successively moved through the various chambers. In the region of the transfer chamber and the process chamber, the substrates are usually moved at a constant speed past the typically linear coating sources, for example in the form of sputter cathodes.
So ist ferner aus der EP 1 953 259 B1 eine Prozesskammer für eine Inline-PECVD- Beschichtungsanlage bekannt, bei welcher ein Substrat in einem bewegbaren Träger gehalten ist und wobei Mittel zur Übernahme des Trägers von einer Führungseinrichtung vorgesehen sind, die ferner eine Transfereinrichtung zum Transfer des Trägers von einer Transportposition quer zum Transportweg in eine Behandlungsposition aufweisen. Bekannte Inline-Beschichtungskonzepte sind hinsichtlich der hiermit zu erzielenden Abscheideraten auf den Substraten recht beschränkt. Für die Herstellung vergleichsweise dicker Schichten im Bereich von etwa 1 μηι bis 10 μηι erweisen sich bekannte Inline-Be- schichtungsverfahren als zu zeitaufwendig. Eine kostengünstige Massenfertigung von beschichteten Substraten ist hiermit kaum erzielbar. For example, EP 1 953 259 B1 discloses a process chamber for an inline PECVD coating installation, in which a substrate is held in a movable support and means for receiving the support are provided by a guide device, which further comprises a transfer device for transfer the carrier from a transport position transverse to the transport path in a treatment position. Known inline coating concepts are quite limited in terms of the deposition rates to be achieved on the substrates. For the production of comparatively thick layers in the range from about 1 μm to 10 μm, known in-line coating processes prove to be too time-consuming. An inexpensive mass production of coated substrates is hereby hardly achievable.
Demgegenüber liegt einem Aspekt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Substratbearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die eine besonders kostengünstige, effiziente, zügige und qualitativ hochwertige Beschichtung von Substraten ermöglicht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll sich durch die Realisierung möglichst kurzer Bearbeitungszyklen auszeichnen und ferner die gleichzeitige Bearbeitung, insbesondere Beschichtung mehrerer Substrate ermöglichen. Die erfindungsgemäße Substratbearbeitungsvorrichtung soll es ferner ermöglichen, dass verschiedene Substrate gleichzeitig oder zeitlich überlappend unterschiedlichen Oberflächenbehandlungsprozessen, insbesondere unterschiedlichen Beschichtungsprozessen unterzogen werden können. In contrast, an aspect of the present invention is based on the object of providing an improved substrate processing apparatus which enables a particularly cost-effective, efficient, rapid and high-quality coating of substrates. The inventive device should be characterized by the realization of the shortest possible processing cycles and also allow simultaneous processing, in particular coating of multiple substrates. The substrate processing device according to the invention should also make it possible for different substrates to be subjected to different surface treatment processes, in particular different coating processes, simultaneously or temporally overlapping.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen Diese Aufgabe wird mit einer Substratbearbeitungsvorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie mittels eines Verfahrens zum gleichzeitigen Beschichten von mehreren Substraten gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausge- staltungen sind dabei jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche. Invention and advantageous effects This object is achieved with a substrate processing device according to independent claim 1 and by means of a method for simultaneous coating of a plurality of substrates according to independent claim 14. Advantageous embodiments are each the subject of dependent claims.
Die erfindungsgemäße Substratbearbeitungsvorrichtung weist eine Eingangsschleuse zur Aufnahme zumindest eines Substrats auf, wobei die Eingangsschleuse zur Weitergabe des Substrats entlang einer vorgegebenen Transportrichtung ausgestaltet ist. Zudem weist die Substratbearbeitungsvorrichtung eine erste Prozesskammer mit einer ersten Prozessquelle zur Durchführung zumindest eines ersten Oberflächenbehandlungsprozesses am Substrat auf. Die erste Prozesskammer grenzt hierbei, in Transportrichtung gesehen, an die Eingangsschleuse an. Die erste Prozesskammer ist ferner mittels eines Schleusenventils hermetisch von der Eingangsschleuse trennbar. The substrate processing device according to the invention has an entrance lock for receiving at least one substrate, wherein the entrance lock is designed for transfer of the substrate along a predetermined transport direction. In addition, the substrate processing device has a first process chamber with a first process source for carrying out at least one first surface treatment process on the substrate. The first process chamber adjoins the entrance lock, as seen in the direction of transport. The first process chamber can also be hermetically separated from the entry lock by means of a lock valve.
Des Weiteren ist zumindest eine zweite Prozesskammer mit einer zweiten Prozessquelle zur Durchführung zumindest eines zweiten Oberflächenbehandlungsprozesses vorgesehen. Die zweite Prozesskammer grenzt dabei in Transportrichtung an die erste Prozesskammer an. Die zweite Prozesskammer ist dabei mittels eines weiteren Schleusenventils hermetisch von der ersten Prozesskammer trennbar. Die erste Prozesskammer befindet sich, in Transportrichtung betrachtet, zwischen der Eingangsschleuse und der zweiten Prozesskammer. Insoweit sind die Eingangsschleuse, die erste Prozesskammer und die zweite Prozesskammer in Reihe, bzw. in Transportrichtung hintereinander angeordnet. Die Substratbearbeitungsvorrichtung umfasst ferner eine Transportvorrichtung zum diskontinuierlichen, schrittweisen Transportieren des zumindest einen Substrats in Transportrichtung von der ersten Prozesskammer in die zumindest zweite Prozesskammer. Die Transportvorrichtung kann ferner das in der Eingangsschleuse befindliche Substrat an die erste Prozesskammer weitergeben und insoweit auch das zumindest eine Substrat diskontinuier- lieh bzw. schrittweise von der Eingangsschleuse in die erste Prozesskammer transportieren. Furthermore, at least one second process chamber with a second process source for carrying out at least one second surface treatment process is provided. The second process chamber adjoins the first process chamber in the transport direction. The second process chamber is hermetically separable from the first process chamber by means of another lock valve. The first process chamber is, viewed in the transport direction, between the entrance lock and the second process chamber. In that regard, the entrance lock, the first process chamber and the second process chamber in series, or in the transport direction are arranged one behind the other. The substrate processing apparatus further comprises a transport device for transporting the at least one substrate discontinuously in the transport direction from the first process chamber into the at least second process chamber in a stepwise manner. The transport device can further pass on the substrate located in the entrance lock to the first process chamber and, to that extent, also transport the at least one substrate discontinuously or stepwise from the entry lock into the first process chamber.
Die Transportvorrichtung dient einem diskontinuierlichen bzw. schrittweisen Transport von Substraten von einer Prozesskammer in die nächste. Diskontinuierlich und schrittweise meint hierbei, dass die Transportvorrichtung zeitweise deaktivierbar ist, sodass die inner- halb einer Prozesskammer angeordneten Substrate während eines Oberflächenbehandlungsprozesses stationär in der jeweiligen Prozesskammer verweilen. Ist beispielsweise der erste Oberflächenbehandlungsprozess in der ersten Prozesskammer beendet, so kann das darin befindliche Substrat mittels der Transportvorrichtung in die zweite Prozesskammer befördert werden, bevor es in dieser einem zweiten statischen Oberflächenbehandlungsprozess unterzogen wird. The transport device serves a discontinuous or stepwise transport of substrates from one process chamber to the next. Discontinuous and stepwise means here that the transport device is temporarily deactivatable, so that the internal semi-arranged a process chamber substrates dwell during a surface treatment process stationary in the respective process chamber. If, for example, the first surface treatment process in the first process chamber is ended, the substrate located therein can be conveyed by means of the transport device into the second process chamber before being subjected to a second static surface treatment process in this process.
Die erste und die zweite Prozesskammer sind mittels zumindest einen Schleusenventils hermetisch voneinander trennbar. Auf diese Art und Weise können der erste und der zweite Oberflächenbehandlungsprozess, welche jeweils innerhalb der ersten und der zweiten Prozesskammer ablaufen, vollkommen unabhängig und separat voneinander betrieben werden. Es ist insbesondere möglich, in der ersten und in der zweiten Prozesskammer völlig unterschiedliche Prozessparameter, beispielsweise unterschiedliche Vakuum- oder Druckbedingungen, unterschiedliche Prozessgaskonzentrationen oder Flussraten vorzusehen und auch die betreffenden Oberflächenbehandlungsprozesse bei völlig unterschiedlichen Energie- oder Leistungsniveaus zu betreiben. The first and the second process chamber are hermetically separated from one another by means of at least one lock valve. In this way, the first and second surface treatment processes, which respectively run within the first and the second process chamber, can be operated completely independently and separately from each other. In particular, it is possible to provide completely different process parameters in the first and in the second process chamber, for example different vacuum or pressure conditions, different process gas concentrations or flow rates and also to operate the respective surface treatment processes at completely different energy or power levels.
Das Bereitstellen von zumindest zwei oder mehreren aneinander angrenzenden und in Reihe angeordneten, jedoch mittels Schleusenventilen voneinander hermetisch separierba- ren Prozesskammern in Kombination mit einer diskontinuierlich oder schrittweise operierenden Transportvorrichtung kombiniert die Vorteile eines Inline-Beschichtungskonzepts mit denjenigen eines statischen Beschichtungskonzepts. The provision of at least two or more adjacent and arranged in series, but hermetically separable by means of lock valves process chambers in combination with a discontinuous or stepwise operating transport device combines the advantages of an in-line coating concept with those of a static coating concept.
Die Prozessquelle ist insbesondere als Plasmaquelle für einen PECVD- Beschichtungsprozess ausgelegt. Somit können in den zumindest zwei Prozesskammern jeweils unterschiedliche PECVD-Oberflächenbehandlungsprozesse, insbesondere PECVD- Beschichtungen durchgeführt werden. Mittels einer derartigen Anordnung können insbesondere komplexe, mehrschichtige als auch vergleichsweise dicke Schichtstapel auf ein Substrat in hoher Qualität und in vergleichsweise kurzer Zeit aufgebracht werden. Für die einzelnen, in der ersten und in der zumindest zweiten Prozesskammer ablaufenden Oberflächenbehandlungsprozesse können jeweils einzelne PECVD-Beschichtungsprozesse gleichzeitig durchgeführt werden, sodass für die einzelnen Beschichtungsprozesse bzw. Oberflächenbehandlungsprozesse vergleichsweise hohe Abscheideraten auf dem Substrat realisierbar sind. Das Bereitstellen von zumindest zwei in Transportrichtung hintereinander und unmittelbar angrenzender Prozesskammern ermöglicht es ferner, einen mehrkomponentigen Schichtaufbau eines zu beschichtenden Substrats in geschickter Art und Weise auf unterschiedliche Prozesskammern aufzuteilen, sodass im Endeffekt vergleichsweise kurze Taktzyklen für einen gleichzeitigen Weitertransport von Substraten zwischen den Prozesskammern ermöglicht werden kann. Innerhalb eines Prozesszyklus können in einer der Prozesskammern auch zwei unterschiedliche Oberflächenbehandlungsprozesse nacheinander durchgeführt werden. Dies ermöglicht beispielsweise die Bildung einer vergleichsweise dicken Schicht auf dem Substrat, für welche die gesamte Zeitdauer eines Prozesszyklus auszuschöpfen ist, während gleichzeitig in einer in Transportrichtung vorgelagerten oder nachgelagerten Prozesskammer zumindest zwei oder mehrere vergleichsweise dünne Schichten aus unterschiedlichen Materialien auf das Substrat aufgebracht werden. Mittels der hermetischen Trennung zwischen den Prozesskammern können in der ersten und in der zumindest zweiten Prozesskammer vollkommen unterschiedliche Oberflächenbehandlungsprozesse zeitgleich o- der zumindest zeitlich überlappend durchgeführt werden. The process source is designed in particular as a plasma source for a PECVD coating process. Thus, in each case different PECVD surface treatment processes, in particular PECVD coatings, can be carried out in the at least two process chambers. By means of such an arrangement, in particular complex, multilayered as well as comparatively thick layer stacks can be applied to a substrate in high quality and in a comparatively short time. For the individual surface treatment processes taking place in the first and in the at least second process chamber, individual PECVD coating processes can be carried out simultaneously, so that comparatively high deposition rates on the substrate can be realized for the individual coating processes or surface treatment processes. The provision of at least two process chambers in succession and immediately adjacent to each other in the transport direction also makes it possible to divide a multicomponent layer structure of a substrate to be coated on different process chambers, so that in the end comparatively short clock cycles for a simultaneous onward transport of substrates between the process chambers are made possible can. Within a process cycle, two different surface treatment processes can also be carried out in succession in one of the process chambers. This makes it possible, for example, to form a comparatively thick layer on the substrate for which the entire period of a process cycle is to be exhausted, while simultaneously applying at least two or more comparatively thin layers of different materials to the substrate in a process chamber upstream or downstream in the transport direction. By means of the hermetic separation between the process chambers, completely different surface treatment processes can be carried out simultaneously or at least overlapping in time in the first and in the at least second process chamber.
Insgesamt können durch eine geeignete Anzahl von hintereinander in Transportrichtung an- geordneten Prozesskammern für jeden denkbaren Schichtaufbau sowie für sämtliche denkbaren Oberflächenbehandlungsprozesse, welche beispielsweise auch ein Ätzen der Oberfläche der Substrate umfassen können, die Zykluszeit und die Gesamtprozessdauer für die Beschichtung der Substrate optimiert werden. Ist beispielsweise eine Beschichtung der Substrate mit vier einzelnen in etwa gleich dicken Schichten aus unterschiedlichen Materia- lien vorgesehen, so kann die Substratbearbeitungsvorrichtung beispielsweise vier in Transportrichtung hintereinander geschaltete einzelne Prozesskammern mit jeweils einer eigenen Prozessquelle aufweisen. Die einzelnen Prozesskammern werden dann von den zu behandelnden Substraten sukzessive und schrittweise durchlaufen. Bei annähernd gleichen Schichtdicken und annähernd gleichen Abscheideraten in jeder der Prozesskammern kann der Prozesszyklus ungefähr auf die Zeitdauer reduziert werden, welche für das Aufbringen einer der Schichten benötigt wird. Im Vergleich zu einer einzelnen Beschichtungsvorrichtung, bei welcher die Schichtfolge von beispielsweise vier Einzelschichten in einer einzigen Prozesskammer mittels Durchführung von vier einzelnen Be- Schichtungsvorgängen aufgebracht wird, kann die Zeitdauer für die Beschichtung eines Substrats in einer Massenfertigung bei einem schrittweisen Bestücken von hintereinandergeschalteten Prozesskammern beispielsweise auf ein Viertel, zumindest aber um einen Faktor reduziert werden, welcher der Anzahl der hintereinandergeschalteten Prozesskammern entspricht. Overall, the cycle time and the overall process time for the coating of the substrates can be optimized by a suitable number of process chambers arranged one behind the other in the transport direction for every conceivable layer structure and for all conceivable surface treatment processes, which may include, for example, etching the surface of the substrates. If, for example, a coating of the substrates with four individual approximately equally thick layers of different materials is provided, then the substrate processing device can, for example, have four individual process chambers connected in series in the transport direction, each with its own process source. The individual process chambers are then successively and step-by-step through the substrates to be treated. With approximately the same layer thicknesses and approximately the same deposition rates in each of the process chambers, the process cycle can be reduced to about the amount of time needed to apply one of the layers. Compared to a single coating device, in which the layer sequence of, for example, four individual layers is applied in a single process chamber by performing four individual coating operations, the time period for the coating of a Substrate in a mass production in a stepwise loading of series-connected process chambers, for example, to a quarter, or at least be reduced by a factor corresponding to the number of series-connected process chambers.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Vorrichtung ferner eine Ausgangsschleuse zum Ausschleusen des zumindest einen Substrats aus der zweitem Prozesskammer auf. Die Ausgangsschleuse grenzt dabei in Transportrichtung an eine der ersten Prozesskammer abgewandte Seite der zweiten Prozesskammer an. Die Ausgangsschleuse ist dabei ferner mittels eines weiteren Schleusenventils hermetisch von der zweiten Prozesskammer trennbar. Mittels der Eingangsschleuse und der Ausgangsschleuse kann eine Beladung und Entladung der Substratbearbeitungsvorrichtung mit Substraten unter Atmosphärenbedingungen erfolgen. Die Eingangsschleuse ist eingangsseitig mittels eines Schleusenventils hermetisch von der Umgebungsatmosphäre trennbar. Sie ist schließlich mittels einer geeigneten Vakuumpumpeinrichtung auf ein vorgegebenes Druckniveau bringbar, um anschließend das an die erste Prozesskammer angrenzende Schleusenventil zu öffnen. Alsdann kann das in der Eingangsschleuse befindliche Substrat mittels der Transportvorrichtung in die erste Pro- zesskammer transportiert werden. Nach einem Schließen des betreffenden Schleusenventils und einer hermetischen Trennung von erster Prozesskammer und Eingangsschleuse, kann in der ersten Prozesskammer der erste Oberflächenbehandlungsprozess durchgeführt werden. Währenddessen kann die Eingangsschleuse mit einem weiteren Substrat bestückt werden, welches nach Ablauf jenes Prozesszyklus dann in die erste Prozesskammer über- führbar ist. Je nach Anzahl der vorgesehenen Prozesskammern, können zwischen den einzelnen Prozesszyklen die jeweiligen Schleusenventile geöffnet und sämtliche in unterschiedlichen Prozesskammern sowie in der Schleuse befindlichen Substrate mittels der Transportvorrichtung in die in Transportrichtung jeweils nachgelagerte Prozesskammer transportiert werden. According to a further embodiment, the device further comprises an outlet lock for discharging the at least one substrate from the second process chamber. In the transport direction, the exit lock adjoins a side of the second process chamber facing away from the first process chamber. The exit lock is also hermetically separable from the second process chamber by means of a further lock valve. By means of the entrance lock and the exit lock, loading and unloading of the substrate processing device with substrates can take place under atmospheric conditions. The entrance lock is on the input side by means of a lock valve hermetically separable from the ambient atmosphere. Finally, it can be brought to a predetermined pressure level by means of a suitable vacuum pump device in order subsequently to open the lock valve adjoining the first process chamber. Then, the substrate located in the entrance lock can be transported by means of the transport device into the first process chamber. After closing the relevant lock valve and a hermetic separation of the first process chamber and the entrance lock, the first surface treatment process can be carried out in the first process chamber. Meanwhile, the input lock can be equipped with a further substrate, which can then be transferred into the first process chamber after the end of that process cycle. Depending on the number of process chambers provided, the respective sluice valves can be opened between the individual process cycles and all substrates located in different process chambers and in the sluice can be transported by means of the transport device into the process chamber downstream of each in the transport direction.
Der Transport einzelner Substrate erfolgt hierbei meist sequentiell, d.h. ein Substrat oder ein mit Substraten bestückter Substratträger wird immer erst dann in eine nachfolgende Prozesskammer befördert, wenn die vormals in dieser nachgelagerten Prozesskammer befindlichen Substrate oder der betreffende Substratträger bereits eine Prozesskammer wei- ter befördert wurde. Aus diese Art und Weise können Kollisionen zwischen Substraten oder Substratträgern effektiv vermieden werden. Es ist ferner durchaus denkbar, dass zumindest einige oder sämtliche Substrate oder Substrathalter eines Transportpfads simultan oder synchron in die jeweils nächste Prozesskammer verlagert werden. In this case, the transport of individual substrates is usually carried out sequentially, ie a substrate or a substrate carrier equipped with substrates is always conveyed into a subsequent process chamber only if the substrates previously located in this downstream process chamber or the relevant substrate carrier has already conveyed a process chamber further. From this way, collisions between substrates or substrate carriers can be effectively avoided. It is also quite possible that at least some or all of the substrates or substrate holders of a transport path are displaced simultaneously or synchronously into the respective next process chamber.
Ausgangsseitig, das heißt am in Transportrichtung liegenden Endabschnitt der zumindest zweiten Prozesskammer ist die Ausgangsschleuse vorgesehen. In dieser können die zuletzt in der zumindest zweiten Prozesskammer bearbeiteten Substrate aufgenommen und während eines Bearbeitungs- oder Prozesszyklus wieder dem Atmosphären- oder Umgebungsdruck ausgesetzt werden. Alsdann können die in der Ausgangsschleuse befindlichen Substrate für die Weiterverarbeitung entnommen werden. On the output side, that is to say at the end section of the at least second process chamber lying in the transport direction, the outlet lock is provided. In this, the last processed in the at least second process chamber substrates can be recorded and exposed during a processing or process cycle back to the atmospheric or ambient pressure. Then the substrates located in the exit lock can be removed for further processing.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist die Substratbearbeitungsvorrichtung zumindest mit einer dritten Prozesskammer ausgestattet, die, bezogen auf die Transportrichtung, zwischen der ersten Prozesskammer und der zweiten Prozesskammer angeordnet ist. Im vorliegenden Kontext ist mit der ersten Prozesskammer diejenige Prozesskammer bezeichnet, die in Transportrichtung der Eingangsschleuse nachgelagert angeordnet ist und an diese in Transportrichtung angrenzt. Mit der zweiten Prozesskammer ist diejenige Prozesskammer bezeichnet, welche unmittelbar der Ausgangsschleuse vorgelagert ist, und welche in Transportrichtung an die Ausgangsschleuse unmittelbar angrenzt. Die dritte Prozesskammer sowie weitere ggf. vorzusehende Prozesskammern sind zwischen der ersten und der zweiten Prozesskammer vorzusehen. According to a further embodiment, the substrate processing device is equipped at least with a third process chamber which, with respect to the transport direction, is arranged between the first process chamber and the second process chamber. In the present context, with the first process chamber that process chamber is referred to, which is arranged downstream in the transport direction of the entrance lock and adjacent to this in the transport direction. With the second process chamber that process chamber is referred to, which is directly upstream of the exit lock, and which immediately adjacent in the transport direction to the exit lock. The third process chamber and any further process chambers to be provided are to be provided between the first and the second process chamber.
Die Anzahl der Prozesskammern kann auf den jeweiligen Oberflächenbehandlungsprozess für die Substrate individuell angepasst sein. Die Substratbearbeitungsvorrichtung zeichnet sich hierbei durch eine verhältnismäßig einfache flexible Konfiguration und Skalierung hin- sichtlich der Anzahl der vorzusehenden Prozesskammern aus. The number of process chambers may be customized to the particular surface treatment process for the substrates. The substrate processing device is characterized by a relatively simple flexible configuration and scaling with regard to the number of process chambers to be provided.
Nach einer weiteren Ausführungsform weisen die erste und die zweite Prozesskammer jeweils zwei sich parallel zur Transportrichtung erstreckende Transportpfade für Substrate auf. Die Transportpfade sind dabei auf unterschiedlichen gegenüberliegenden Seiten der ersten und zweiten Prozessquelle angeordnet. Ein erster Transportpfad der ersten Prozesskammer setzt sich dabei geradlinig in einen ersten Transportpfad der zweiten Prozesskammer fort. According to a further embodiment, the first and the second process chamber each have two transport paths for substrates extending parallel to the transport direction. The transport paths are arranged on different opposite sides of the first and second process source. A first transport path of the first process chamber continues in a straight line into a first transport path of the second process chamber.
Nach einer Weiterbildung ist dabei ferner vorgesehen, dass sich auch ein zweiter Trans- portpfad der ersten Prozesskammer geradlinig in einen zweiten Transportpfad der zweiten Prozesskammer fortsetzt. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass sich erster und zweiter Transportpfad für den Transport der Substrate geradlinig von der Eingangsschleuse durch sämtliche Prozesskammern bis zur Ausgangsschleuse erstreckt. Der zumindest eine Transportpfad, bzw. beide Transportpfade können hierbei absolut geradlinig verlaufen, sodass Bewegungen der Substrate transversal oder senkrecht zur Transportrichtung nicht er- forderlich sind. According to a further development, it is further provided that a second transport path of the first process chamber continues in a straight line into a second transport path of the second process chamber. It can be provided in particular that first and second transport path for the transport of the substrates extends in a straight line from the entrance lock through all the process chambers to the exit lock. In this case, the at least one transport path or both transport paths can run absolutely straight, so that movements of the substrates transversely or perpendicularly to the transport direction are not required.
Das Bereitstellen zweier Transportpfade erhöht ferner den Durchsatz an Substraten durch die Substratbearbeitungsvorrichtung. Indem beidseits der beispielsweise senkrecht zur Transportrichtung mittig angeordneten Prozessquelle jeweils ein Transportpfad in Trans- portrichtung verläuft, können auf gegenüberliegenden und jeweils von außen an den Bereich der Prozessquellen angeordnete Substrate innerhalb einer Prozesskammer gleichzeitig einem Oberflächenbehandlungsprozess unterzogen werden. Die beispielsweise für die Erzeugung eines Plasmas innerhalb der Prozesskammer bereitzustellende elektrische Energie als auch die in die jeweilige Prozesskammer eingeleiteten Prozessgase können auf diese Art und Weise besonders effizient zur Beschichtung oder allgemein für die Oberflächenbehandlung der Substrate eingesetzt werden. The provision of two transport paths further increases the throughput of substrates through the substrate processing device. Since a transport path in the transport direction runs in each case on both sides of the process source arranged centrally, for example, perpendicular to the transport direction, a surface treatment process can be simultaneously carried out on opposite substrates arranged on the area of the process sources from the outside. The electrical energy to be provided, for example, for the generation of a plasma within the process chamber and also the process gases introduced into the respective process chamber can be used particularly efficiently for coating or in general for the surface treatment of the substrates in this manner.
Das Vorsehen zweier sich parallel in Transportrichtung erstreckender Transportpfade zu beiden gegenüberliegenden Seiten der in Transportrichtung hintereinander angeordneten Prozessquellen der jeweiligen Prozesskammern eignet sich insbesondere für ein PECVD- Beschichtungsverfahren für die Substrate. The provision of two parallel transport paths extending in the transport direction to both opposite sides of the process sources of the respective process chambers arranged one behind the other in the transport direction is particularly suitable for a PECVD coating process for the substrates.
Unabhängig hiervon ist aber auch ferner denkbar, lediglich einen geradlinig verlaufenden Transportpfad parallel zur Transportrichtung vorzusehen, entlang welchem die zu behan- delnden Substrate sukzessive und nacheinander diskontinuierlich und schrittweise in die Bereiche der einzelnen in Transportrichtung hintereinander angeordneten Prozesskammern bewegbar sind. Regardless of this, however, it is also conceivable to provide only a rectilinear transport path parallel to the transport direction, along which the substrates to be treated can be moved successively and successively discontinuously and stepwise into the regions of the individual process chambers arranged one behind the other in the transport direction.
Während nach der EP 1 953 259 B1 ein Überholen einzelner Substratträger entlang eines Transportwegs vorgesehen ist, kann durch das erfindungsgemäße Bereitstellen mehrerer aufeinander abgestimmter und in Transportrichtung aneinander angrenzender Prozesskammern ein einziger, sich geradlinig durch sämtliche Prozesskammern hindurch erstreckender Transportpfad verwirklicht werden, wobei für die Durchführung des Oberflächenbehandlungsprozesses der Substrate innerhalb der Prozesskammern gerade keine Transversalbe- wegung der Substrate quer oder senkrecht zur Haupttransportrichtung erfolgen muss. Der apparative Aufwand für die Substratbearbeitungsvorrichtung kann auf diese Art und Weise deutlich reduziert werden. Die Bearbeitungspositionen für die einzelnen Substrate innerhalb der ersten und der zumindest zweiten Prozesskammer liegen auf dem jeweiligen Transportpfad durch die jeweilige Prozesskammer. Aufgrund der zumindest zwei oder einer Vielzahl vorgesehener Prozesskammern, welche in Transportrichtung aneinander angrenzen, ist ein Überholen und ein Vorbeiführen einzelner Substrate innerhalb der Substratbearbeitungsvorrichtung nicht erforderlich und auch nicht vorgesehen. Whereas according to EP 1 953 259 B1 an overtaking of individual substrate carriers along a transport path is provided, a single transport path extending straight through all the process chambers can be realized by the inventive provision of several coordinated and in the transport direction adjacent process chambers, wherein for the implementation of the surface treatment process of the substrates within the process chambers, there is no need to transversely move the substrates transversely or perpendicularly to the main transport direction. The apparatus required for the substrate processing device can be significantly reduced in this way. The processing positions for the individual substrates within the first and the at least second process chamber lie on the respective transport path through the respective process chamber. Due to the at least two or a plurality of provided process chambers, which adjoin one another in the transport direction, overhauling and advancing individual substrates within the substrate processing device is not required and also not provided.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass sich zumindest einer von erstem und zweitem Transportpfad geradlinig von der Eingangsschleuse bis in die zumindest zweite Prozesskammer erstreckt. Von Vorteil ist weiterhin vorgesehen, dass sich zumindest einer von erstem und zweitem Transportpfad geradlinig von der Eingangsschleuse bis in die Ausgangsschleuse erstreckt. Die Transportvorrichtung bzw. der Transportpfad kann beispielsweise rollengelagert oder magnetgelagert implementiert sein. Beispielsweise können mehrere in Transportrichtung voneinander beabstandete Transportrollen vorgesehen sein, auf denen einzelne, jeweils mit zumindest einem oder mit mehreren Substraten bestückte Substratträger entlang der entsprechenden Transportpfade bewegt werden können. Der Antrieb für die Substratträger kann beispielsweise durch angetriebene Transportrollen verwirklicht sein, wobei Antriebseinheiten für die Transportrollen bevorzugt außerhalb der Prozesskammern angeordnet sind. Ferner kann ein Antrieb in Transportrichtung auch berührungslos mittels eines Linearantriebs verwirklicht sein. According to a further embodiment, it is further provided that at least one of the first and second transport path extends in a straight line from the entrance lock to the at least second process chamber. It is also advantageous for at least one of the first and second transport paths to extend in a straight line from the entry lock to the exit lock. The transport device or the transport path can be implemented, for example, roller-mounted or magnetically supported. For example, a plurality of transport rollers spaced apart in the transport direction may be provided, on which individual substrate carriers, each equipped with at least one or several substrates, can be moved along the corresponding transport paths. The drive for the substrate carrier can be realized for example by driven transport rollers, wherein drive units for the transport rollers are preferably arranged outside the process chambers. Furthermore, a drive in the transport direction can also be realized without contact by means of a linear drive.
Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest ein mit zumindest einem Substrat bestückbarer Substratträger im Wesentlichen vertikal ausgerichtet. Er ist mittels der Trans- portvorrichtung von der Eingangsschleuse in die erste Prozesskammer und von der ersten Prozesskammer in die zumindest zweite Prozesskammer bewegbar bzw. transportierbar. Der Substratträger ist dabei insbesondere entlang zumindest einem von erstem und zweitem Transportpfad linear beweglich. Die Transportpfade können insbesondere durch Füh- rungs- oder Lagerschienen verwirklicht sein, die sich entlang der Transportrichtung zumin- dest von der Eingangsschleuse bis in die erste Prozesskammer sowie von der ersten Prozesskammer in die zweite Prozesskammer erstrecken. According to a further embodiment, at least one substrate carrier which can be equipped with at least one substrate is oriented substantially vertically. It can be moved or transported by means of the transport device from the entry lock into the first process chamber and from the first process chamber into the at least second process chamber. The substrate carrier is in this case linearly movable, in particular along at least one of the first and second transport paths. The transport paths can be realized, in particular, by guide rails or bearing rails, which extend along the transport direction at least from the entry lock into the first process chamber and from the first process chamber into the second process chamber.
Von Vorteil erstrecken sich die für die Transportvorrichtung vorgesehenen Führungs- oder Lagerschienen durchgehend von der Eingangsschleuse bis in die Ausgangsschleuse. Eine vertikale Ausrichtung der Substratträger sieht insbesondere eine bodenseitige, beispielsweise rollengestützte Lagerung einzelner Substratträger vor, während ein oberes Ende der Substratträger entlang einer ortsfesten Führungsschiene in aufrechter oder vertikaler Ausrichtung entlang dem zumindest ersten oder zweiten Transportpfad bewegbar ist. Advantageously, the guide or bearing rails provided for the transport device extend continuously from the entry lock to the exit lock. A vertical orientation of the substrate carrier provides in particular a bottom-side, for example, roll-supported storage of individual substrate carriers, while an upper end of the Substrate carrier along a stationary guide rail in an upright or vertical orientation along the at least first or second transport path is movable.
Die vertikale Ausrichtung des Substratträgers und die hiermit verbundene vertikale Ausrich- tung der zu behandelnden Substrate eignet sich besonders gut für einen geringen Grad an Partikelkontamination innerhalb der Vakuumumgebung im Inneren der jeweiligen Prozesskammer. Schwerkraftbedingt herabfallende Partikel gelangen somit in einem nur geringen Maße auf die zu beschichtende Substratoberfläche. Die vertikale Ausrichtung der Substrate eignet sich insbesondere für ein gleichzeitiges Beschichten von Substraten auf dem ersten und dem zweiten Transportpfad beidseits der Prozessquelle einer entsprechenden Prozesskammer. Die vertikale Ausrichtung zweier an gegenüberliegenden Seiten einer Prozessquelle zu liegen kommender Substratträgern ermöglicht in besonders einfacher Art und Weise die Verwirklichung weitreichend identischer Bedingungen für die Oberflächenbehandlung der jeweiligen Substrate. The vertical orientation of the substrate support and the associated vertical alignment of the substrates to be treated are particularly well suited for a low degree of particle contamination within the vacuum environment inside the respective process chamber. Gravitationally falling particles thus reach the surface of the substrate to be coated only to a small extent. The vertical orientation of the substrates is particularly suitable for simultaneous coating of substrates on the first and the second transport path on both sides of the process source of a corresponding process chamber. The vertical alignment of two substrate carriers coming to lie on opposite sides of a process source makes it possible in a particularly simple manner to achieve far-reaching identical conditions for the surface treatment of the respective substrates.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist zumindest einer der ersten und zweiten Prozessquellen eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle, auch ICP-Quelle genannt, zur Anregung eines Plasmas in der betreffenden Prozesskammer auf. Mittels der ICP-Quelle sind beson- ders hohe Energiedichten innerhalb der Prozesskammer für das jeweilige Plasma erzeugbar. Zudem kann mittels einer ICP-Quelle ein vergleichsweise homogenes Plasma zwischen zwei an gegenüberliegenden Seiten der Prozessquelle befindlichen Substraten erzeugt werden. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Substratbearbeitungsvorrichtung weist zumindest eine der Prozessquellen ein Innengehäuse auf. Dieses ist hermetisch von einem Innenraum der jeweiligen Prozesskammer getrennt in der Prozesskammer anordenbar. Das Innengehäuse umfasst und umschließt typischerweise eine Anregungsspule einer ICP- Quelle. Indem das Innengehäuse der Prozessquelle hermetisch vom Innenraum der Pro- zesskammer trennbar ist, können in unmittelbarer Umgebung der Anregungsspule Druckverhältnisse eingestellt und realisiert werden, die von denjenigen im Innenraum der Prozesskammer abweichen. According to a further embodiment, at least one of the first and second process sources has an inductively coupled plasma source, also called an ICP source, for exciting a plasma in the relevant process chamber. By means of the ICP source, particularly high energy densities can be generated within the process chamber for the respective plasma. In addition, a comparatively homogeneous plasma can be generated between two substrates located on opposite sides of the process source by means of an ICP source. According to a further embodiment of the substrate processing device, at least one of the process sources has an inner housing. This can be arranged hermetically separated from an interior of the respective process chamber in the process chamber. The inner housing typically includes and encloses an excitation coil of an ICP source. Since the inner housing of the process source can be hermetically separated from the interior of the process chamber, pressure conditions can be set and realized in the immediate vicinity of the excitation coil that deviate from those in the interior of the process chamber.
Auf diese Art und Weise kann ein mechanischer Kontakt zwischen dem erzeugten Plasma im Innenraum der Prozesskammern und der Spule der ICP-Quelle vermieden werden. Das Innengehäuse der Prozessquelle ist abschnitts- oder bereichsweise induktionsdurchlässig ausgestaltet. Beispielsweise können in einem Wandungsabschnitt des Innengehäuses dielektrische Fenster aus einem dielektrischen Material, etwa aus Quarzglas oder einem keramischen Werkstoff vorgesehen sein. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist zumindest eine der Prozessquellen mitsamt dem Innengehäuse von oben in die jeweilige Prozesskammer einsetzbar. Die Prozessquelle mit ihrem Innengehäuse bildet sozusagen ein Quellenmodul, welches besonders einfach in die Prozesskammer einsetzbar und bei Bedarf aus der Prozesskammer herausnehmbar ist. Ein Einsetzen in die Prozesskammer von oben erweist sich konstruktionsbedingt als besonders günstig. Seitliche Bereiche der Prozesskammer, etwa im Bereich der Transportpfade, sind von einem Einsetzen und Herausnehmen des Quellenmoduls gänzlich unbeeinträchtigt. In this way, a mechanical contact between the generated plasma in the interior of the process chambers and the coil of the ICP source can be avoided. The inner housing of the process source is induction-permeable in sections or regions designed. For example, in a wall portion of the inner housing dielectric windows may be provided of a dielectric material, such as quartz glass or a ceramic material. According to a further embodiment, at least one of the process sources together with the inner housing can be inserted from above into the respective process chamber. The process source with its inner housing forms, as it were, a source module, which can be inserted particularly easily into the process chamber and, if necessary, can be removed from the process chamber. An insertion into the process chamber from above proves to be particularly favorable by design. Lateral areas of the process chamber, for example in the area of the transport paths, are completely unaffected by insertion and removal of the source module.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Substratbearbeitungsvorrichtung sind innerhalb einer der zumindest ersten und zweiten Prozesskammern zumindest zwei auf gegenüberlie- genden Seiten der jeweiligen Prozessquelle angeordnete Substrate gleichzeitig im Wesentlichen identischen statischen Oberflächenbehandlungsprozessen unterziehbar. Als Oberflä- chenbehandlungsprozess kommt hierbei insbesondere ein PECVD-Beschichtungsprozess infrage. Durch die vertikale Ausrichtung und quasi symmetrische Anordnung der gleichermaßen mit Substraten bestückten Substratträger in Bezug auf die Prozessquelle, können an den auf gegenüberliegenden Seiten der Prozessquelle zu liegen kommenden Substraten weitreichend identische Prozessbedingungen für den Beschichtungs- und Abscheideprozess bereitgestellt werden. Durch Vorsehen zweier, jeweils mit Substraten bestückter Substratträ- ger beidseits der Prozessquelle innerhalb einer Prozesskammer kann der Durchsatz, das heißt die Anzahl der behandelten Substrate pro Zeiteinheit, in vorteilhafter Weise gesteigert werden. According to a further embodiment of the substrate processing device, at least two substrates arranged on opposite sides of the respective process source can be simultaneously subjected to substantially identical static surface treatment processes within one of the at least first and second process chambers. In particular, a PECVD coating process is considered as a surface treatment process. Due to the vertical alignment and quasi-symmetrical arrangement of the substrate carriers, which are likewise equipped with substrates, with respect to the process source, it is possible to provide widely identical process conditions for the coating and deposition process on the substrates coming on opposite sides of the process source. By providing two Substratträ- ger each equipped with substrates on both sides of the process source within a process chamber, the throughput, that is, the number of treated substrates per unit time, can be increased in an advantageous manner.
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind zumindest zwei innerhalb der ersten und innerhalb der zweiten Prozesskammer angeordnete Substrate gleichzeitig unterschiedlichen statischen Oberflächenbehandlungsprozessen unterziehbar. According to a further embodiment, at least two substrates arranged within the first and within the second process chamber can simultaneously be subjected to different static surface treatment processes.
Statische Oberflächenbehandlungsprozesse bezeichnen hierbei solche Beschichtungs- o- der Ätzprozesse, bei welchen keine Relativbewegung zwischen der Prozessquelle, das heißt dem Plasma und dem zu behandelnden Substrat, stattfindet. Das Substrat zumindest für die Zeitdauer des Oberflächenbehandlungsprozesses stationär zum Plasma angeordnet. Die taktweise und aufeinanderfolgende Bearbeitung einzelner Substrate in der ersten und in der zumindest sich hieran in Transportrichtung anschließenden zweiten Prozesskammer ermöglicht in besonders einfacher und effektiver Art und Weise das Beschichten der Substrate mit unterschiedlichen Schichtstrukturen, welche sich hinsichtlich ihrerIn this case, static surface treatment processes refer to those coating or etching processes in which no relative movement takes place between the process source, that is to say the plasma and the substrate to be treated. The substrate at least arranged stationary to the plasma for the duration of the surface treatment process. The cyclic and successive processing of individual substrates in the first and in the at least adjoining thereto in the transport direction second process chamber allows in a particularly simple and effective manner, the coating of the substrates with different layer structures, which in terms of their
Schichtdicke und ihrer Schichtzusammensetzung oder Materialpaarung unterscheiden können. Layer thickness and their layer composition or material pairing can differ.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Vorrichtung ist für jede der zumindest zwei Prozess- kammern ein eigenes Prozessmodul vorgesehen. Das jeweilige Prozessmodul weist dabei eine eigene elektrische Energieversorgungseinheit für die Prozessquelle sowie eine eigene Vakuumpumpeinheit für die Prozesskammer auf. Das Prozessmodul umfasst jeweils eine elektrische Energieversorgungseinheit, eine Vakuumpumpeinheit und eine eigene Prozesskammer. Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die Substratbearbeitungsvorrichtung in eine Anzahl einzelner Prozessmodule unterteilt ist. Jedes dieser Prozessmodule kann für sich betrachtet weitreichend autark operieren, sodass für die Gesamtkonzeption der Substratbearbeitungsvorrichtung lediglich einzelne Prozessmodule miteinander zu koppeln sind. Die Prozessmodule können jeweils genormte und aufeinander abgestimmte Anschlüsse, beispielsweise für Kühlwasser aufweisen. Abgesehen von einer individuell für jedes der Prozessmodule zu realisierenden Gasversorgung, kann jedes der Prozessmodule zumindest am Ende eines Herstellungsprozesses separat und unabhängig von den übrigen Prozessmodulen testweise in Betrieb genommen werden, sodass der Installations- und Inbe- triebnahmeaufwand für die gesamte, mehrere Prozessmodule umfassende Substratbearbeitungsvorrichtung insoweit reduziert werden kann. According to a further embodiment of the device, a separate process module is provided for each of the at least two process chambers. The respective process module has its own electrical energy supply unit for the process source and its own vacuum pump unit for the process chamber. The process module comprises in each case an electrical energy supply unit, a vacuum pump unit and a separate process chamber. Furthermore, it can be provided that the substrate processing device is subdivided into a number of individual process modules. Each of these process modules can, viewed individually, operate autonomously so that only individual process modules are to be coupled with one another for the overall concept of the substrate processing device. The process modules can each have standardized and matched connections, for example for cooling water. Apart from a gas supply to be realized individually for each of the process modules, each of the process modules can be put into operation separately at least at the end of a production process independently of the other process modules, so that the installation and commissioning costs for the entire substrate processing device comprising a plurality of process modules insofar can be reduced.
Zudem ermöglicht die Modularisierung der Substratbearbeitungsvorrichtung in mehrere Prozessmodule die Möglichkeit einer vergleichsweise einfachen Skalierung der Substratbe- arbeitungsvorrichtung. Der modulweise Aufbau der Substratbearbeitungsvorrichtung mit mehreren Prozessmodulen ermöglicht ein vergleichsweise einfaches Konfigurieren der Substratbearbeitungsvorrichtung mit einer unterschiedlichen Anzahl an Prozesskammern und Prozessmodulen. Einzelne Prozesskammern sind aufgrund des modularen Aufbaus leicht und nur mit geringem Aufwand in die Substratbearbeitungsvorrichtung integrierbar. Nach einer weiteren Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, die Substratträger mit einer RF- Spannungsversorgung zu koppeln, um beispielsweise eine RF-Bias-Spannung an den Substratträger, mithin an den Substraten für einen PECVD-Beschichtungsprozess anzulegen. Die elektrische Kontaktierung für eine den Beschichtungsprozess beschleunigende bzw. verbessernde Bias-Spannung kann insbesondere über einen elektrischen Kontakt mit einem Substratträger bereitgestellt werden. Hierzu kann beispielsweise an einer Innenseite der seitlichen Kammerwand ein nach innen hervorstehender und quasi senkrecht zur Transportrichtung sowie senkrecht zur Ebene des Substrathalters beweglicher Kontakt, z.B. in Form einer Kontaktpins vorgesehen sein. Dieser kann bei einer vorgesehenen Positionie- rung des Substratträgers gegen eine hierfür vorgesehene Kontaktfläche des Substratträgers gedrückt werden. Die Kontaktfläche kann dabei eben ausgebildet sein. In addition, the modularization of the substrate processing device in a plurality of process modules enables the possibility of a comparatively simple scaling of the substrate processing device. The modular construction of the substrate processing device with a plurality of process modules allows a comparatively simple configuration of the substrate processing device with a different number of process chambers and process modules. Individual process chambers are due to the modular design easily and only with little effort in the substrate processing device integrated. In accordance with a further embodiment, it is further provided to couple the substrate carriers to an RF voltage supply in order, for example, to apply an RF bias voltage to the substrate carrier, ie to the substrates for a PECVD coating process. The electrical contact for a coating process accelerating or improving bias voltage can be provided in particular via an electrical contact with a substrate carrier. For this purpose, for example, be provided on an inside of the lateral chamber wall inwardly projecting and quasi perpendicular to the transport direction and perpendicular to the plane of the substrate holder movable contact, eg in the form of a contact pins. This can be pressed in the case of an intended positioning of the substrate carrier against a contact surface of the substrate carrier provided for this purpose. The contact surface can be flat.
Da der Beschichtungsprozess statisch, das heißt ohne Relativbewegung zwischen Prozessquelle und Substratträger erfolgt, ist lediglich vor und nach einem schrittweise Trans- port der jeweiligen Substratträger eine elektrische Trennung und elektrische Kontaktierung zwischen einer prozesskammerseitigen Spannungsversorgung und den Substratträgern zu sorgen. Since the coating process takes place statically, that is to say without relative movement between the process source and the substrate carrier, electrical separation and electrical contacting between a process-chamber-side voltage supply and the substrate carriers is to be ensured only before and after a stepwise transport of the respective substrate carrier.
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Substratbearbeitungsvorrichtung eine geson- derte Rückführung für Substrate bzw. Substratträger außerhalb der Prozesskammern auf. Die gesonderte Rückführung ermöglicht es, lediglich ein Ende der Substratbearbeitungsvorrichtung mit einer kombinierten Be- und Entladestation vorzusehen. Die gesonderte Rückführung kann beispielsweise parallel aber seitlich versetzt zu einem der zuvor beschriebenen Transportpfade verlaufen, die sich durch die Anordnung der Prozesskammern hindurch erstrecken. Die gesonderte Rückführung kann insbesondere mit einer durchgehenden Ein- hausung versehen sein und einen einzigen Transportpfad für die Rückführung der Substrate bzw. für die Substrathalter bereitstellen. According to a further embodiment, the substrate processing device has a separate return for substrates or substrate carriers outside the process chambers. The separate feedback makes it possible to provide only one end of the substrate processing device with a combined loading and unloading station. The separate feedback may, for example, parallel but laterally offset to one of the transport paths described above, which extend through the arrangement of the process chambers through. The separate recycling can in particular be provided with a continuous housing and provide a single transport path for the return of the substrates or for the substrate holders.
Die Rückführung mit ihrer Einhausung kann beispielsweise außen an einer Seite der in Transportrichtung hintereinander angeordneten Prozesskammern vorgesehen werden. Ausgangsseitig kann die Substratbearbeitungsvorrichtung eine Ausgangsschleuse aufweisen. Diese kann in Transportrichtung nachgeschaltet einem Entnahmemodul vorgesehen sein, welches dazu ausgebildet ist, die in der Ausgangsschleuse bereitgestellte Substrathalter zu entnehmen und diese senkrecht zur Transportrichtung der seitlich angeordneten Substratrückführung zuzuführen. Das Entnahmenmodul kann dabei eine quer oder senkrecht zur Transportrichtung bewegliche Aufnahme aufweisen, mittels derer ein mit Substraten bestückter Substratträger von der Ausgangsschleuse zur gesonderten Rückführung transportierbar ist. Es kann hierbei ausreichend sein, dass das Entnahmemodul lediglich eine senkrecht oder quer zur Transportrichtung bewegliche Aufnahme aufweist. Insoweit können die an den beiden parallel ausgerichteten Transportpfaden bereitgestellten Substratträger auch nacheinander aus dem Entnahmemodul entnommen und somit sequenziell der Rückführung zugeführt werden. Die Rückführung kann ähnlich oder analog der Transportvorrichtung eben- falls mehrere in Rückführrichtung voneinander beabstandete, teils mittels eines Antriebs angetriebene Transportrollen aufweisen, mittels derer die behandelten Substrate in oder an den Substratträgern befindlich wieder zur Eingangsschleuse oder zu einem der Eingangsschleuse vorgelagerten Handling-Modul transportiert werden können. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass sich die Einhausung durchgehend von dem Entnahmemodul bis zur Eingangsschleuse bzw. sogar bis zu einem der Eingangsschleuse vorgelagerten Handling-Modul der Substratbearbeitungsvorrichtung erstreckt. Die Einhausung kann nach oben hin weitgehend geschlossen ausgestaltet sein. Auf diese Art und Weise können die innerhalb der Einhausung mittels der gesonderten Rückführung bewegten Substrate gegen Umwelteinflüsse, insbesondere gegen Verschmutzung geschützt werden. Über die Rückführstrecke können die während des Oberflächenbehandlungsprozesses thermisch aufgeheizten Substrate abkühlen, sodass sie bei Erreichen der Eingangsschleuse oder des vorgelagerten Handling-Moduls ohne besondere thermische Vorkehrungen handhabbar sind. The return with its enclosure can for example be provided on the outside of one side of the process chambers arranged one behind the other in the transport direction. On the output side, the substrate processing device may have an outlet lock. This can be provided in the transport direction downstream of a removal module, which is adapted to remove the substrate holder provided in the exit lock and to supply them perpendicular to the transport direction of the laterally arranged substrate return. The removal module can have a transversely or perpendicular to the transport direction recording, by means of which a substrate carrier equipped with substrates from the exit lock for separate return is transportable. It may be sufficient in this case that the removal module only has a vertically or transversely movable to the transport direction recording. In that regard, the substrate carriers provided at the two parallel aligned transport paths can also be removed one after the other from the removal module and thus be fed sequentially to the return. Likewise or analogously to the transport device, the return device can also have a plurality of transport rollers spaced apart in the return direction and partly driven by a drive, by means of which the treated substrates are transported in or on the substrate carriers back to the entry lock or to a handling module upstream of the entry lock can. According to a preferred embodiment, it is further provided that the enclosure extends continuously from the removal module to the entrance lock or even up to one of the input lock upstream handling module of the substrate processing device. The enclosure can be designed largely closed at the top. In this way, the moving within the housing by means of the separate feedback substrates against environmental influences, in particular against pollution can be protected. Via the return path, the substrates heated thermally during the surface treatment process can cool down, so that they can be handled without special thermal precautions when the input lock or the upstream handling module is reached.
Die Rückführung bzw. ihre Einhausung ist nach einer weiteren Ausgestaltung ferner mit einer Gebläseeinheit versehen, mittels welcher nach dem Gegenstromprinzip, Kühlluft, vorzugsweise gereinigte und entsprechend gefilterte Kühlluft, der Einhausung bzw. der Rückführung zuführbar ist. Die Kühlluft wird insbesondere nach dem Gegenstromprinzip zuge- führt, d. h. die Kühlluft strömt im Bereich der Rückführung in eine Richtung, die der Bewegungsrichtung der Substrate bzw. der Substrathalter in Rückführrichtung entgegen gesetzt ist. The return or its enclosure is further provided according to a further embodiment with a blower unit, by means of which according to the countercurrent principle, cooling air, preferably cleaned and correspondingly filtered cooling air, the enclosure or the return is fed. The cooling air is supplied in particular according to the counterflow principle, d. H. the cooling air flows in the region of the return in a direction opposite to the direction of movement of the substrates or the substrate holder in the return direction.
Mittels einer Kühlung nach dem Gegenstromprinzip kann eine besonders gleichmäßige und schonende Abkühlung der zuvor thermisch behandelten Substrate erfolgen. Das Vorsehen einer gesonderten und mit einer Einhausung versehenen Rückführung hat ferner den Vorteil, dass lediglich an einer Stelle, insbesondere an einem Ende der Substratbearbeitungsvorrichtung sowie zu behandelnde Substrate zugeführt und mittels der Vorrichtung behandelte Substrate auch wieder entnommen werden können. By means of a cooling according to the counterflow principle, a particularly uniform and gentle cooling of the previously thermally treated substrates can take place. The provision a separate and provided with an enclosure feedback has the further advantage that only at one point, in particular at one end of the substrate processing device and substrates to be treated fed and treated by means of the device substrates can also be removed again.
Dies hat ferner den Vorteil, dass lediglich im Bereich der Eingangsschleuse bzw. im Bereich des der Eingangsschleuse vorgelagerten Handling-Moduls Reinraumbedingungen bereitgestellt werden müssen, während der Rest der Substratbearbeitungsvorrichtung außerhalb eines Reinraums angeordnet und positioniert sein kann. Die automatische Rückfüh- rung behandelter Substrate innerhalb der Einhausung, insbesondere in Kombination mit der Zufuhr von Kühlluft wirkt einer potentiellen Kontamination oberflächenbehandelter Substrate einerseits entgegen. Andererseits sind die Oberflächen behandelter Substrate nach einer Auskopplung aus der letzten Prozesskammer ohnehin nicht mehr sonderlich empfindlich gegen Verschmutzungen. Zumeist werden sie ohnehin noch einer weiteren Reinigungs- prozedur unterzogen. This has the further advantage that clean room conditions have to be provided only in the area of the entry lock or in the area of the handling module upstream of the entry lock, while the rest of the substrate processing device can be arranged and positioned outside of a clean room. The automatic recirculation of treated substrates within the enclosure, in particular in combination with the supply of cooling air counteracts a potential contamination of surface-treated substrates on the one hand. On the other hand, the surfaces of treated substrates after a decoupling from the last process chamber are no longer particularly sensitive to contamination anyway. In most cases, they are subjected to another cleaning procedure anyway.
Nach einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum gleichzeitigen Beschichten von mehreren Substraten mittels einer zuvor beschriebenen Substratbearbeitungsvorrichtung. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte: In another aspect, the invention further relates to a method of simultaneously coating multiple substrates by means of a previously described substrate processing apparatus. The method comprises the steps:
Anordnen zumindest eines zweiten Substrats in der ersten Prozesskammer der Substratbearbeitungsvorrichtung, Arranging at least one second substrate in the first process chamber of the substrate processing device,
Durchführen eines ersten Oberflächenbehandlungsprozesses zumindest am zweiten Substrat in der ersten Prozesskammer, Performing a first surface treatment process at least on the second substrate in the first process chamber,
Weitergeben des zweiten Substrats von der ersten Prozesskammer in die zweite Prozesskammer und Anordnen eines ersten Substrats in der ersten Prozesskammer, - Durchführen zumindest des ersten Oberflächenbehandlungsprozesses zumindest am ersten Substrat in der ersten Prozesskammer und gleichzeitiges oder zeitlich zumindest teilweise überlappendes Durchführen eines zweiten Oberflächenbehandlungsprozesses am zweiten Substrat in der zweiten Prozesskammer. Der Oberflächenbehandlungsprozess ist hierbei insbesondere ein PECVD-Passing the second substrate from the first process chamber into the second process chamber and arranging a first substrate in the first process chamber, performing at least the first surface treatment process at least on the first substrate in the first process chamber and simultaneously or temporally at least partially overlapping performing a second surface treatment process on the second substrate in the second process chamber. The surface treatment process here is in particular a PECVD
Beschichtungsprozess, welcher auf einem induktiv gekoppelten Plasma beruht. Dadurch, dass die erste und die zweite Prozesskammer mittels Schleusenventilen hermetisch voneinander trennbar sind, können mehrere Substrate gleichzeitig in den unterschiedlichen Prozesskammern jeweils unterschiedlichen Oberflächenbehandlungsprozessen unterzogen werden. Coating process, which is based on an inductively coupled plasma. Thereby, that the first and the second process chamber can be hermetically separated from one another by means of lock valves, a plurality of substrates can be subjected to different surface treatment processes simultaneously in the different process chambers.
Durch Vorsehen mehrerer in Transportrichtung aneinander unmittelbar angrenzender Prozesskammern mit jeweils einer eigenen Prozessquelle, können vergleichsweise komplexe Schichtstrukturen oder Schichtaufbauten mit unterschiedlichen einzelnen Schichten hinsichtlich Schichtdicke und Schichtzusammensetzung besonders zügig und effizient sowie fertigungsrationell und in hoher Qualität und Güte hergestellt werden. Für eine oder für mehrere einzelne Schichten der auf dem jeweiligen Substrat anzubringenden Schichtfolge, können jeweils gesonderte Prozesskammern vorgesehen und konfiguriert werden, sodass letztendlich für sämtliche in den einzelnen Prozesskammern ablaufenden Oberflächenbehandlungsprozesse in etwa annähernd gleiche Bearbeitungszeiten oder Prozesszyklen rea- lisierbar sind. By providing a plurality of process chambers directly adjacent to one another in the transport direction, each with its own process source, comparatively complex layer structures or layer structures with different individual layers can be produced particularly quickly and efficiently as well as efficiently and with high quality and quality in terms of layer thickness and layer composition. Separate process chambers can be provided and configured for one or more individual layers of the layer sequence to be applied to the respective substrate, so that approximately the same processing times or process cycles can ultimately be realized for all surface treatment processes taking place in the individual process chambers.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens umfasst die Durchführung des ersten oder des zweiten Oberflächenbehandlungsprozesses zumindest zwei unterschiedliche, zeitlich aufeinander folgende Teilbehandlungsprozesse. Auf diese Art und Weise wird es beispielsweise möglich, dass zum Beispiel in der zweiten Prozesskammer eine vergleichsweise dicke Schicht aufgebracht wird, für welche das betreffende Substrat für eine verhältnismäßig lange Zeit in der Prozesskammer verweilen muss. Währenddessen kann in einer nachgelagerten, beispielsweise in der zweiten Prozesskammer, ein zweiter Oberflächenbe- handlungsprozess durchgeführt werden, wobei zwei zeitlich aufeinanderfolgende Teilbe- handlungsprozesse vorgesehen sind. According to a further embodiment of the method, the execution of the first or the second surface treatment process comprises at least two different, temporally successive partial treatment processes. In this way it is possible, for example, that in the second process chamber, for example, a comparatively thick layer is applied, for which the relevant substrate must remain in the process chamber for a relatively long time. Meanwhile, in a downstream, for example, in the second process chamber, a second surface treatment process can be carried out, wherein two temporally successive partial treatment processes are provided.
Hierbei kann jeder der Teilbehandlungsprozesse das Aufbringen einer Schicht mit unterschiedlichen Materialien umfassen. Es ist beispielsweise denkbar, im ersten Teilbehand- lungsprozess eine erste Schicht aus einem ersten Material und im zweiten Teilbehand- lungsprozess eine zweite Schicht aus einem zweiten Schichtmaterial auf die erste Schicht aufzubringen. Die Gesamtdicke der beiden Schichten, welche in der zweiten Prozesskammer auf das Substrat aufgebracht werden, kann dabei annähernd so dick sein wie die Dicke der ersten Schicht, welche in der ersten Prozesskammer auf das Substrat aufgebracht wird. Für die beiden zeitlich aufeinanderfolgenden Teilbehandlungsprozesse innerhalb ein und derselben Prozesskammer sind nacheinander die für den jeweiligen Teilbehandlungspro- zess vorzusehenden Prozessparameter, insbesondere hinsichtlich Prozessdruck, Prozessgase sowie eingekoppelter Plasmaleistung einzustellen. In this case, each of the partial treatment processes may comprise the application of a layer with different materials. It is conceivable, for example, to apply a first layer of a first material in the first part-treatment process and a second layer of a second layer material in the second part-treatment process to the first layer. The total thickness of the two layers, which are applied to the substrate in the second process chamber, can be approximately as thick as the thickness of the first layer, which is applied to the substrate in the first process chamber. For the two temporally successive partial treatment processes within one and the same process chamber, the process parameters to be provided for the respective partial treatment process, in particular with regard to process pressure, process gases and injected plasma power, must be set one after the other.
Das hier beschriebene Verfahren korreliert direkt mit der zuvor beschriebenen Substratbearbeitungsvorrichtung. Die Vorrichtung ist in konstruktiver Hinsicht auf die Durchführung des Verfahrens abgestimmt und hierfür konzipiert. Insoweit gelten sämtliche im Hinblick auf die Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Vorteile auch gleichermaßen für das Be- schichtungsverfahren und umgekehrt. The method described here correlates directly with the substrate processing device described above. The device is designed to design the method and designed for this purpose. In that regard, all the features and advantages described with regard to the device also apply equally to the coating process and vice versa.
Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Er- findung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen beschrieben. Hierbei zeigen: Other objects, features and advantageous applications of the present invention will be described in the following description of exemplary embodiments. Hereby show:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung der Substratbearbeitungsvorrichtung, 1 is a schematic perspective view of the substrate processing apparatus,
Fig. 2 eine Frontalansicht auf ein Prozessmodul der Substratbearbeitungsvorrichtung, eine Draufsicht von oben auf eine Reihe von in Transportrichtung hintereinander angeordneten Prozesskammern mit einer Eingangsschleuse und einer Ausgangsschleuse sowie mit Belade- und Entladestation, einen Querschnitt durch die Eingangsschleuse von oben betrachtet, einen Querschnitt durch eine Prozesskammer von oben betrachtet, einen Querschnitt durch die Ausgangsschleuse von oben betrachtet, einen vertikalen Querschnitt durch eine mit zwei Substratträgern bestückte Prozesskammer, Fig. 8 einen Querschnitt durch eine mit der vorliegenden Substratbearbeitungsvorrichtung erzeugbaren Schichtfolge auf einem Substrat, 2 is a front view of a process module of the substrate processing device, a top view of a series of in the transport direction successively arranged process chambers with an entrance lock and an exit lock and loading and unloading station, a cross section through the entrance lock viewed from above, a cross section through a Process chamber viewed from above, a cross section through the output lock viewed from above, a vertical cross section through a equipped with two substrate carriers process chamber, 8 shows a cross section through a layer sequence that can be generated with the present substrate processing device on a substrate,
Fig. 9 einen Querschnitt durch eine weitere, mit der Substratbearbeitungsvorrichtung erzeugbaren Schichtfolge und 9 shows a cross section through a further layer sequence that can be generated with the substrate processing device and FIG
Fig. 10 ein Flussdiagramm des Verfahrens zum gleichzeitigen Beschichten mehrerer 10 is a flowchart of the method for simultaneously coating multiple
Substrate gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 1 1 eine weitere Ausführungsform einer Substratbearbeitungsvorrichtung jedoch mit einer gesonderten Rückführung für die Substrate, respektive Substrathalter.  Substrates according to the present invention. Fig. 1 1, a further embodiment of a substrate processing device, however, with a separate return for the substrates, respectively substrate holder.
Detaillierte Beschreibung Eine typische Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Substratbearbeitungsvorrichtung 10 ist in Fig. 1 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Die Substratbearbeitungsvorrichtung erstreckt sich entlang einer Transportrichtung T, entlang welcher die zu behandelnden Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 zum Zwecke einer sequenziellen Bearbeitung transportiert werden. Die Substratbearbeitungsvorrichtung 10 weist zwei Schleusenmodule 100, 600 auf, wobei das Schleusenmodul 100 eine Eingangsschleuse 1 10 und das Schleusenmodul 600 eine Ausgangsschleuse 610 aufweist. DETAILED DESCRIPTION A typical embodiment of the substrate processing device 10 according to the invention is shown in FIG. 1 in a perspective view. The substrate processing apparatus extends along a transporting direction T along which the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 to be treated are transported for the purpose of sequential processing. The substrate processing device 10 has two lock modules 100, 600, the lock module 100 having an entry lock 1 10 and the lock module 600 having an exit lock 610.
Die Schleusenmodule 100, 600 sind, bezogen auf die Transportrichtung T, am Anfang und am Ende der betreffenden Transportstrecke für die Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 ange- ordnet. In Transportrichtung T zwischen den Schleusenmodulen 100, 600 befinden sich diverse Prozessmodule 200, 300, 400, 500. Jedes der Prozessmodule 200, 300, 400, 500 weist eine Prozesskammer 210, 310, 410, 510 auf, die in Serie und in Transportrichtung T unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sind, wie dies beispielsweise aus der Darstellung gemäß Fig. 3 hervorgeht. The lock modules 100, 600 are, with respect to the transport direction T, at the beginning and at the end of the relevant transport path for the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 arranged. In the transport direction T between the lock modules 100, 600 are various process modules 200, 300, 400, 500. Each of the process modules 200, 300, 400, 500 has a process chamber 210, 310, 410, 510, in series and in the transport direction T are arranged directly adjacent to each other, as can be seen for example from the illustration of FIG.
Jedes der Prozessmodule 200, 300, 400, 500 weist eine eigene, innerhalb der jeweiligen Prozesskammer 210, 310, 410, 510 anordenbare bzw. angeordnete Prozessquelle 220, 320, 420 auf. Das lediglich in Fig. 1 gezeigte Prozessmodul 500 ist ebenfalls mit einer Prozessquelle versehen, die jedoch in der geringfügig von der Darstellung gemäß Fig. 1 abweichenden Konfiguration gemäß Fig. 3 nicht explizit gezeigt ist. Die Konfiguration der Sub- stratbearbeitungsvorrichtung 10 gemäß Fig. 3 weicht von der in Fig. 1 gezeigten Substratbearbeitungsvorrichtung dahingehend ab, dass in Fig. 3 lediglich drei Prozessmodule 200, 300, 400 für die sukzessive Bearbeitung einzelner Substrate 40, 42, 44, 46 vorgesehen sind. Each of the process modules 200, 300, 400, 500 has its own process source 220, 320, 420 which can be arranged or arranged within the respective process chamber 210, 310, 410, 510. The process module 500 shown only in FIG. 1 is likewise provided with a process source which, however, is not explicitly shown in the configuration of FIG. 3 which deviates slightly from the representation according to FIG. 1. The configuration of the sub stratbearbeitungsvorrichtung 10 of FIG. 3 differs from the substrate processing apparatus shown in Fig. 1 to the effect that in Fig. 3, only three process modules 200, 300, 400 for the successive processing of individual substrates 40, 42, 44, 46 are provided.
Dem Schleusenmodul 100 ist in Transportrichtung T eine Beladestation 60 vorgelagert. Dem Schleusenmodul 600 ist in Transportrichtung T eine Entladestation 62 nachgelagert. Die Beladestation 60 dient der Aufnahme mehrere Substrate, die entsprechend dem Bear- beitungs- oder Taktzyklus der Substratbearbeitungsvorrichtung 10 vollautomatisch dem Schleusenmodul 100 zuführbar sind. Mittels einer Transportvorrichtung 20 werden die Substrate nacheinander in die jeweiligen Bearbeitungspositionen in den Prozesskammern 210, 310, 410, 510 gebracht, bevor sie im in Transportrichtung T hinten liegenden Schleusenmodul 600 aus der Vakuumumgebung der Prozesskammern 210, 310, 410, 510 ausgeschleust werden. Die auf diese Art und Weise bearbeiteten, typischerweise beschichteten Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 werden mittels der Entladestation 62 vollautomatisch aus dem Schleusenmodul 600 bzw. aus der Ausgangsschleuse 610 entnommen und können von der Entladestation 62 jedweden weiteren Bearbeitungsprozessen zugeführt werden. The lock module 100 is preceded by a loading station 60 in the transport direction T. The lock module 600 is downstream of an unloading station 62 in the transport direction T. The loading station 60 serves for receiving a plurality of substrates which can be fed fully automatically to the lock module 100 in accordance with the processing or clock cycle of the substrate processing device 10. By means of a transport device 20, the substrates are successively brought into the respective processing positions in the process chambers 210, 310, 410, 510, before being discharged in the transport direction T behind the lock module 600 from the vacuum environment of the process chambers 210, 310, 410, 510. The thus processed, typically coated substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 are fully automatically removed from the lock module 600 and from the exit lock 610 by means of the unloading station 62 and can be supplied from the unloading station 62 to any further processing operations ,
Die Prozessmodule 200, 300, 400, 500 weisen einen im Wesentlichen identischen Grund- aufbau auf. Anhand der Darstellung gemäß Fig. 2 ist der grundlegende Aufbau des Prozessmoduls 200 beispielhaft gezeigt. Das Prozessmodul 200, wie auch die übrigen Prozessmodule 300, 400, 500, verfügt über ein Traggestell 230, welches über einen Durchgang 232 von einer elektrischen Versorgungseinheit 215 getrennt angeordnet ist. Das Traggestell 230 dient als Montageplattform für die Prozesskammer 210, welche auf diese Art und Weise in einer gewissen anwenderfreundlichen Bauhöhe anordenbar ist. Auf diese Art und Weise wird eine gute und benutzerfreundliche Handhabbarkeit und Zugänglichkeit für die Prozesskammer 210 bereitgestellt. Das Niveau der Prozesskammer 210 kann zwischen 60 cm und 1 ,20 m über Bodenniveau betragen, sodass etwaige Wartungsarbeiten hieran ohne Bücken oder sonstige ergonomisch ungünstige Haltungen der betreffenden Service- techniker durchgeführt werden können. The process modules 200, 300, 400, 500 have a substantially identical basic structure. Based on the illustration of FIG. 2, the basic structure of the process module 200 is shown by way of example. The process module 200, as well as the other process modules 300, 400, 500, has a support frame 230, which is arranged via a passage 232 separated from an electrical supply unit 215. The support frame 230 serves as a mounting platform for the process chamber 210, which can be arranged in this manner in a certain user-friendly height. In this way, good and user-friendly manageability and accessibility to the process chamber 210 is provided. The level of the process chamber 210 may be between 60 cm and 1.20 m above ground level, so that any maintenance work thereon can be performed without bending over or other ergonomically unfavorable positions of the relevant service technicians.
Mittels des zwischen der elektrischen Versorgungseinheit 215 und dem Traggestell 230 vorgesehenen Durchgang 232, ist eine beidseitige Zugänglichkeit der Prozesskammer 210 gegeben. Die Prozesskammer 210 weist, wie in Fig. 5 dargestellt, an ihren gegenüberlie- genden Außenseiten jeweils eine Revisionsöffnung 240, 241 auf, die mittels eines Deckels 242, 243 verschließbar ist. Die Deckel 242, 243 können beispielsweise schwenkbar am Gehäuse 212 der Prozesskammer 210 gelagert sein, wobei sich eine Schwenkachse in etwa in vertikale Richtung erstreckt. Geöffnete und in Öffnungsstellung verschwenkte Deckel 242, 243 sind in Fig. 2 gestrichelt dargestellt. Die Breite des Durchgangs 232 ist hierbei derart gewählt, dass der innenliegende, das heißt der elektrischen Versorgungseinheit 215 zugewandte Deckel 242 vollständig und kollisionsfrei in eine Öffnungsstellung überführbar ist. By means of the provided between the electrical supply unit 215 and the support frame 230 passage 232, a two-sided accessibility of the process chamber 210 is given. As shown in FIG. 5, the process chamber 210 has on its opposite outer sides in each case an inspection opening 240, 241, which by means of a cover 242, 243 is closable. The covers 242, 243 may, for example, be pivotally mounted on the housing 212 of the process chamber 210, wherein a pivot axis extends approximately in the vertical direction. Open and pivoted in the open position cover 242, 243 are shown in phantom in Fig. 2. The width of the passage 232 is in this case selected such that the inner, that is the electrical supply unit 215 facing lid 242 is completely and without collision in an open position can be transferred.
Die elektrische Versorgungseinheit 215 weist typischerweise einen Schaltschrank auf. Sie kann sowohl über einen Boden 236 als auch über eine oberhalb des Durchgangs 232 verlaufende Traverse 234 mit dem Traggestell 230 bzw. mit der Prozesskammer 210 verbunden sein. Die in die Prozesskammer 210 einzuleitenden Prozessgase können beispielsweise unterhalb des Bodens 236 der Prozesskammer 210 zugeführt werden. Eine Zuführung der Prozessgase über die Traverse 234 ist ebenfalls denkbar. The electrical supply unit 215 typically has a control cabinet. It can be connected to the support frame 230 or to the process chamber 210 via a base 236 as well as via a cross member 234 running above the passage 232. The process gases to be introduced into the process chamber 210 can be supplied to the process chamber 210 below the bottom 236, for example. A supply of the process gases via the traverse 234 is also conceivable.
Unmittelbar unterhalb der Prozesskammer 210 ist eine Vakuumpumpeinheit 217 angeordnet. Diese kann beispielsweise eine Kombination aus einer unmittelbar unterhalb der Prozesskammer angeordneten Wälzkolbenpumpe oder Rootspumpe mit einer Vorpumpe aufweisen. Die Vorpumpe kann als trockenlaufende Vorvakuumpumpe ausgebildet sein. Sie kann eine Schraubenpumpe, eine Klauenpumpe, eine Multi-Rootspumpe oder hieraus gebildete Kombinationen umfassen. Die unmittelbar benachbarte Anordnung einer Wälzkolbenpumpe oder Rootspumpe an der Prozesskammer erweist sich in strömungstechnischer Hinsicht als besonders günstig. Etwaige Saugleistungsverluste durch verhältnismäßig lange oder enge Rohrleitungen können auf diese Art und Weise vermieden oder zumindest auf ein Minimum reduziert werden. Immediately below the process chamber 210, a vacuum pump unit 217 is arranged. This may, for example, have a combination of a Roots pump arranged directly below the process chamber or Roots pump with a fore pump. The backing pump can be designed as a dry-running fore-vacuum pump. It may comprise a screw pump, a claw pump, a multi-root pump or combinations formed therefrom. The immediately adjacent arrangement of a Roots pump or Roots pump to the process chamber proves to be particularly favorable in terms of flow. Any loss of suction power through relatively long or narrow pipes can be avoided in this way, or at least reduced to a minimum.
Wie in der Darstellung gemäß Fig. 7 gezeigt, ist im Innenraum 21 1 der Prozesskammer 210 eine Prozessquelle 220 anordenbar. Die Prozessquelle 220 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als induktiv gekoppelte Plasmaquelle oder ICP-Quelle ausgebildet. Die Pro- zessquelle 220 weist ein eigenes Gehäuse auf, welches vorliegend als Innengehäuse 222 bezeichnet wird. Das Innengehäuse 222 umschließt eine Plasmaanregungsspule 226, welche entsprechend der geometrischen Ausgestaltung der Prozesskammer 210 beispielsweise eine rechteckige oder quadratische annähernd geschlossene Grundstruktur aufweisen kann. In Fig. 7 ist jeweils ein Querschnitt durch einen unteren und durch einen oberen Bereich der als annähernd geschlossene und umlaufende Struktur ausgebildeten Spule 226 gezeigt. Das Innengehäuse 222 ist entsprechend der geometrischen Kontur der Spule 226 ange- passt. Zu seiner radialen Innenseite hin weist das Innengehäuse 222 ein dielektrisches Fenster 224 auf, welches für die induktive Anregung des Plasmas im Innenraum 21 1 der Prozesskammer 210 im Wesentlichen permeabel oder durchlässig ist. Das Innengehäuse 222 ist insoweit ringförmig bzw. nach Art eines Toroids mit geradlinigen Schenkeln ausgebildet, wobei die einzelnen aneinander angrenzenden Schenkel in etwa einen Winkel von 90° zueinander einnehmen. As shown in the illustration according to FIG. 7, a process source 220 can be arranged in the interior 21 1 of the process chamber 210. The process source 220 is formed in the present embodiment as an inductively coupled plasma source or ICP source. The process source 220 has its own housing, which is referred to herein as the inner housing 222. The inner housing 222 encloses a plasma excitation coil 226, which may have, for example, a rectangular or square approximately closed basic structure in accordance with the geometric configuration of the process chamber 210. FIG. 7 shows in each case a cross section through a lower coil 226 and through an upper region of the coil 226 designed as an approximately closed and revolving structure. The inner housing 222 is adapted according to the geometric contour of the coil 226. Towards its radially inner side, the inner housing 222 has a dielectric window 224, which is essentially permeable or permeable to the inductive excitation of the plasma in the inner space 21 1 of the process chamber 210. The inner housing 222 is so far as annular or in the manner of a toroid formed with straight legs, wherein the individual adjoining legs occupy approximately at an angle of 90 ° to each other.
Das Innengehäuse 222 bildet zusammen mit der Spule 226 eine Plasmaquelle 221 . An der Oberseite des Innengehäuses 222 ist ein senkrecht zur Transportrichtung T horizontal verbreiterter Flansch 228 vorgesehen, mit welchem sich das Innengehäuse 222 unter Einwirkung der Schwerkraft außen an einer Öffnungsberandung des Gehäuses 212 der Prozess- kammer 210 abstützt. Mithin weist die Prozesskammer 212 nach oben hin eine Öffnung 218 auf, in welche die Plasmaquelle 221 einsetzbar ist. Zu Wartungszwecken kann die gesamte Plasmaquelle 221 , das heißt das Innengehäuse 222 mitsamt der Spule 226 nach oben aus der Prozesskammer 210 herausgezogen werden, wie dies in Fig. 2 ebenfalls angedeutet ist. The inner housing 222 together with the coil 226 forms a plasma source 221. On the upper side of the inner housing 222, a flange 228 which widens horizontally perpendicularly to the transport direction T is provided, with which the inner housing 222 is supported on the outside at an opening boundary of the housing 212 of the process chamber 210 by the action of gravity. Consequently, the process chamber 212 has an opening 218 towards the top, into which the plasma source 221 can be inserted. For maintenance purposes, the entire plasma source 221, that is, the inner housing 222 can be pulled together with the coil 226 upwards out of the process chamber 210, as is also indicated in Fig. 2.
Bezogen auf eine Querrichtung, das heißt horizontal und senkrecht zur Transportrichtung T ist die Prozessquelle 220 in etwa mittig im Innenraum 21 1 der Prozesskammer 210 angeordnet. Beidseits in Querrichtung, das heißt an gegenüberliegenden Seiten der Prozessquelle 220 ist jeweils eine Gasverteilerstruktur 50, 52 vorgesehen, mittels welcher die für den Oberflächenbehandlungsprozess der Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 vorgesehenen Prozessgase in die Prozesskammer 210 eingeleitet werden können. Relative to a transverse direction, that is horizontal and perpendicular to the transport direction T, the process source 220 is arranged approximately centrally in the interior 21 1 of the process chamber 210. On both sides in the transverse direction, that is to say on opposite sides of the process source 220, a gas distributor structure 50, 52 is provided by means of which the process gases provided for the surface treatment process of the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 can be introduced into the process chamber 210.
Des Weiteren sind nahe dem Boden der Prozesskammer in Transportrichtung T voneinander beabstandete Transportrollen 16 der Transportvorrichtung 20 angeordnet. Die Trans- portrollen 16 sind typischerweise mittels außerhalb der Prozesskammer 210 angeordneten Antrieben antreibbar, um einzelne Substratträger 30, 32, welche mit Substraten 40, 41 , 42, 43 bestückt sind, in Transportrichtung T bewegt werden können. An ihrem oberen Ende sind die Substratträger 30, 32 jeweils über eine Führung 34, 36 in vertikaler Ausrichtung gehalten. Die Gasverteilerstrukturen 50, 52 befinden sich, bezogen auf die Querrichtung (y) jeweils zwischen einem der Substratträger 30, 32 und der mittig angeordneten Prozessquelle 220. Die Substrate 40, 41 sind an dem in Fig. 7 links dargestellten Substratträger 30 angeordnet, wobei die zu behandelnden Oberflächen der Substrate 40, 41 nach rechts weisen und insoweit der Prozessquelle 220 zugewandt sind. In Querrichtung (y) gegenüberliegend der Pro- zessquelle 220 ist ein weiterer Substratträger 32 mit Substraten 42, 43 vorgesehen, wobei die zu behandelnden Oberflächen der Substrate 42, 43 nach links weisen und insoweit ebenfalls der gegenüberliegenden Seite der Prozessquelle 220 zugewandt sind. Im Betrieb der Substratbearbeitungsvorrichtung 10 und durch Erzeugung eines Plasmas in Querrichtung (y) zwischen den gegenüberliegenden Substraten 40, 42 und 41 , 43 können die ge- genüberliegend und beidseits der Prozessquelle 220 angeordneten Substrate 40, 41 , 42, 43 gleichzeitig einem Oberflächenbehandlungsprozess unterzogen werden. Der Durchsatz durch die Substratbearbeitungsvorrichtung 10 kann durch mittige Anordnung der Prozessquelle 220 zwischen gegenüberliegenden, jeweils mit Substraten 40, 41 , 42, 43, 44, 46 bestückten Substratträgern 30, 32 in vorteilhafterweise erhöht werden. Furthermore, transport rollers 16, spaced apart from one another, of transport device 20 are arranged near the bottom of the process chamber in the transport direction T. The transport rollers 16 are typically drivable by means of drives arranged outside the process chamber 210 in order to be able to move individual substrate carriers 30, 32, which are equipped with substrates 40, 41, 42, 43, in the transport direction T. At their upper end, the substrate carriers 30, 32 are each held in vertical alignment via a guide 34, 36. The gas distributor structures 50, 52 are located, in each case between one of the substrate carriers 30, 32 and the centrally arranged process source 220, relative to the transverse direction (y). The substrates 40, 41 are arranged on the substrate carrier 30 shown on the left in FIG. 7, the surfaces of the substrates 40, 41 to be treated pointing to the right and facing the process source 220 in this respect. In the transverse direction (y), opposite the process source 220, a further substrate carrier 32 with substrates 42, 43 is provided, the surfaces of the substrates 42, 43 to be treated pointing to the left and, to that extent, also facing the opposite side of the process source 220. In operation of the substrate processing apparatus 10 and by generating a plasma in the transverse direction (y) between the opposed substrates 40, 42 and 41, 43, the substrates 40, 41, 42, 43 disposed opposite and on both sides of the process source 220 may be simultaneously subjected to a surface treatment process , The throughput through the substrate processing device 10 can be advantageously increased by centrally arranging the process source 220 between opposite substrate carriers 30, 32, each equipped with substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46.
Die Transportvorrichtung 20 erstreckt sich in Transportrichtung T durch die gesamte Substratbearbeitungsvorrichtung 10. Die Transportvorrichtung 20 weist hierbei zwei zueinander parallel ausgerichtete und jeweils längserstreckte Transportpfade P1 , P2 auf, entlang welcher die Substratträger 30, 32 diskontinuierlich und schrittweise bewegbar sind. An den in Transportrichtung T vorn und hinten liegenden Stirnseiten des Gehäuses 212 der Prozesskammer 210 sind zwei eingangsseitige Öffnungen 214 sowie zwei ausgangsseitige Öffnungen 216 vorgesehen. Bezogen auf die Querrichtung (y) befinden sich jene Öffnungen 214, 216 jeweils fluchtend zu den Transportpfaden P1 , P2, welche durch die Transportrollen 16 definiert sind. The transport device 20 extends in the transport direction T through the entire substrate processing device 10. In this case, the transport device 20 has two transport paths P1, P2 oriented parallel to each other and respectively elongate along which the substrate carriers 30, 32 are movable discontinuously and stepwise. At the front and rear end faces of the housing 212 of the process chamber 210 lying in the transport direction T, two openings 214 on the entrance side and two openings 216 on the exit side are provided. Relative to the transverse direction (y), those openings 214, 216 are respectively aligned with the transport paths P1, P2, which are defined by the transport rollers 16.
Die einzelnen Prozessmodule 210, 310, 410 weisen eingangsseitig, das heißt im Bereich der Eingangsöffnungen 214 jeweils ein Schleusenventil 12 auf, während auf der gegenüberliegenden ausgangsseitigen Stirnseite lediglich zwei Durchgangsöffnungen 216 vorgesehen sind. Eine serielle Anordnung mehrerer Prozesskammern 210, 310, 410 in Trans- portrichtung T, bei welcher die Schleusenventile 12 einer in Transportrichtung nachgelagerten Prozesskammer 310, 410 an die Durchgangsöffnungen 216 der jeweils vorgelagerten Prozesskammer 210, 310 unmittelbar angrenzen, führen dennoch zu einer hermetischen Trennbarkeit der einzelnen Prozesskammern 210, 310, 410. Insoweit ist es ausreichend, lediglich an der Eingangsseite der Prozesskammern 210, 310, 410 Schleusenventile 12 vorzusehen, um sämtliche Prozesskammern 210, 310, 410 prozesstechnisch voneinander zu trennen. Lediglich die Ausgangsschleuse 610 ist hierbei ein- gangsseitig sowie ausgangsseitig mit Schleusenventilen 14 zu versehen, während die Ein- gangsschleuse 1 10 lediglich eingangsseitig in Höhe jedes ihrer Transportpfade P1 , P2 ein Schleusenventil 12 im Bereich der Eingangsöffnungen 1 14 aufweist. Jeweilige Ausgangsöffnungen 1 16 der Schleusenkammer 1 10 kommen in Transportrichtung T angrenzend zu den Schleusenventilen 12 einer in Transportrichtung T nachgelagerten Prozesskammer 210 zu liegen. The individual process modules 210, 310, 410 have on the input side, that is to say in the region of the inlet openings 214, in each case one sluice valve 12, while only two through-openings 216 are provided on the opposite outlet-side end side. A serial arrangement of a plurality of process chambers 210, 310, 410 in the transport direction T, in which the lock valves 12 directly adjoin the passage openings 216 of the respective upstream process chamber 210, 310 in a transport direction downstream process chamber 310, 410, nevertheless lead to a hermetic separability of individual process chambers 210, 310, 410. In that regard, it is sufficient to provide only on the input side of the process chambers 210, 310, 410 lock valves 12 in order to separate all process chambers 210, 310, 410 process technology from each other. Only the output lock 610 is to be provided on the inlet side and on the output side with lock valves 14, whereas the entrance lock 1 10 has only on the input side at the level of each of their transport paths P1, P2 a lock valve 12 in the area of the inlet openings 14. Respective exit openings 16 of the lock chamber 1 10 come to lie in the transport direction T adjacent to the lock valves 12 of a process chamber 210 downstream in the transport direction T.
Die Schleusenventile 12, 14 sind in der hier gezeigten Ausführungsform als Klappenventile mit schwenkbar angeordneten Klappen ausgestaltet. Die Schleusenventile 12, 14 sind hierbei derart an den jeweiligen Gehäusen 1 12, 212, 312, 412, 612 der Schleusen 1 10, 610 sowie der Prozesskammern 210, 310, 410 angeordnet, dass die Schleusenventile 12, 14 stets gegen den äußeren Atmosphärendruck zu öffnen sind. Insoweit sind die an der Eingangsschleuse 1 10 und an den Prozesskammern 210, 310, 410 angeordneten Schleusenventile 12 jeweils an der Außenseite der entsprechenden Gehäuse 1 12, 212, 312, 412 angeordnet und jeweils nach außen schwenkbar zu öffnen, während die eingangs der Ausgangsschleuse 610 im Bereich jeweiliger Einlassöffnungen 614 angeordneten Schleusenventile 14 an der Innenwand des Gehäuses 612 angeordnet und nach innen aufschwenkbar sind. Die ausgangsseitig der Ausgangsschleuse 610 angeordneten Schleusenventile 12, welche eine Ausgangsöffnung 616 verschließen, öffnen ebenfalls nach außen und sind typischerweise nur dann zu öffnen, wenn im Innenraum der Ausgangsschleuse 610 in etwa Atmosphärendruck herrscht. The lock valves 12, 14 are configured in the embodiment shown here as flap valves with pivotally arranged flaps. The lock valves 12, 14 are in this case on the respective housings 1 12, 212, 312, 412, 612 of the locks 1 10, 610 and the process chambers 210, 310, 410 arranged that the lock valves 12, 14 always against the outside atmospheric pressure are open. In that regard, arranged on the entrance lock 1 10 and to the process chambers 210, 310, 410 lock valves 12 are respectively disposed on the outside of the corresponding housing 1 12, 212, 312, 412 and each pivotally open to the outside, while the entrance of the exit lock 610 arranged in the region of respective inlet openings 614 sluice valves 14 on the inner wall of the housing 612 and are pivoted inward. The output side of the exit lock 610 arranged lock valves 12, which close an exit port 616, also open to the outside and are typically only open when there is approximately atmospheric pressure in the interior of the exit lock 610.
Die Eingangsschleuse 1 10 ist ferner mit einer Heizeinrichtung 120 versehen, die sich in etwa mittig zwischen den Transportpfaden P1 , P2 befindet und sich in Transportrichtung T nahezu über den gesamten Innenraum 1 1 1 der Eingangsschleuse 1 10 erstreckt. Die Heizeinrichtung 120 ist mit einer Reihe von Heizstäben 122 versehen, die infolge Beaufschla- gung mit elektrischem Strom die in Querrichtung (y) gegenüberliegend der Heizeinrichtung 120 zu liegen kommenden Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 auf eine vorgegebene Prozesstemperatur aufheizen können. Die Integration der Heizeinrichtung 120 in die Eingangsschleuse 1 10 erweist sich als besonders platz- und kosteneinsparend. Die sich durch die gesamte Substratbearbeitungsvorrichtung 10 geradlinig hindurch erstreckenden Transportpfade P1 ermöglichen ein besonders einfaches Handling und einen recht einfachen und unkomplizierten diskontinuierlichen Transport der Substratträger 30, 32 durch die Substratbearbeitungsvorrichtung 10. The entrance lock 1 10 is further provided with a heater 120 which is located approximately in the middle between the transport paths P1, P2 and extends in the transport direction T almost over the entire interior 1 1 1 of the entrance lock 1 10. The heating device 120 is provided with a series of heating rods 122 which, as a result of the application of electric current, heat the substrates 40, 41, 42, 43, 46, 46, which are located in the transverse direction (y) opposite the heating device 120, to a predetermined process temperature can. The integration of the heater 120 in the entrance lock 1 10 proves to be particularly space and cost-saving. The straight through the entire substrate processing device 10 extending through transport paths P1 allow a particularly simple handling and a right simple and uncomplicated discontinuous transport of the substrate carriers 30, 32 through the substrate processing device 10.
Ähnlich der Plasmaquelle 221 kann auch die gesamte Heizeinrichtung 120 nach oben aus der Eingangsschleuse 1 10 herausgezogen werden. Eine Temperaturmessung der Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 bzw. der Substratträger 30, 32 erfolgt typischerweise über Pyrometer, die an der in Querrichtung (y) nach außen weisenden Rückseite der Substratträger 30, 32 in der Eingangsschleuse 1 10 angeordnet sind. Die Substratträger 30, 32 sind vertikal ausgerichtet und ihre Substrataufnahmebereiche zeigen jeweils in Querrichtung be- trachtet nach innen, der Heizeinrichtung 120 sowie den diversen Prozessquellen 220 jeweils zugewandt. Similar to the plasma source 221, the entire heating device 120 can also be pulled upwards out of the entry lock 110. A temperature measurement of the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 or the substrate carrier 30, 32 is typically carried out via pyrometers arranged at the transversely (y) outwardly facing back of the substrate support 30, 32 in the entrance lock 1 10 are. The substrate carriers 30, 32 are aligned vertically and their substrate receiving regions each point inwards in the transverse direction, facing the heating device 120 and the various process sources 220 in each case.
Die Gasverteilerstrukturen 50, 52 können in die Prozessquelle 220 integriert sein bzw. an der Außenseite des Innengehäuses 222 angeordnet sein. Auf diese Art und Weise ist stets eine definierte relative Position der Gasverteilerstrukturen 50, 52 zur Plasmaanregungsspule 226 gewährleistet, was insbesondere bei einer Wartung der Substratbearbeitungsvorrichtung und bei einem zeitweise Herausnehmen der Prozessquelle 220 aus der Prozesskammer 210 eine wechselseitige Justage von Spule 226 und Gasverteilerstrukturen 50, 52 entbehrlich macht. The gas distributor structures 50, 52 may be integrated into the process source 220 or arranged on the outside of the inner housing 222. In this way, a defined relative position of the gas distributor structures 50, 52 to the plasma excitation coil 226 is always ensured, which, in particular with maintenance of the substrate processing device and with temporary removal of the process source 220 from the process chamber 210, mutual adjustment of coil 226 and gas distributor structures 50, 52 makes unnecessary.
Es ist ferner vorgesehen, dass nahezu sämtliche Innenoberflächen des Gehäuses 212 der Prozesskammer 210 sowie sämtliche Außenoberflächen des Innengehäuses 222 der Prozessquelle, die in unmittelbaren Kontakt mit dem zu erzeugenden Plasma gelangen können, durch auswechselbare Bleche oder Abdeckscheiben geschützt sind. Diese können in regelmäßigen Abständen vergleichsweise zügig ausgetauscht und unabhängig vom Betrieb der Substratbearbeitungsvorrichtung 10 gereinigt werden, wodurch die für die Reinigung der Prozesskammern 210, 310, 410, 510 auftretenden Standzeiten auf ein Minimum verkürzt werden können. Wie ferner in Fig. 5 gezeigt sind beidseits der Prozessquelle 220 an den in Querrichtung liegenden Innenseiten des Gehäuses 212 der Prozesskammer 210 einzelne elektrische Kontaktierungseinheiten 250, 252 vorgesehen, die von der jeweiligen Kammerinnenwand nach innen ragen. Jene Kontaktierungseinheiten 250, 252 sind mit dem jeweiligen Substratträger 30, 32 elektrisch kontaktierbar, um die dem Oberflächenbehandlungsprozess zu unterzie- henden Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 mit einer RF-Bias-Spannung zu beaufschlagen. Hierdurch kann etwa ein Plasmabeschichtungsprozess beschleunigt und qualitativ verbessert werden. It is further contemplated that nearly all of the inner surfaces of the housing 212 of the process chamber 210 as well as any outer surfaces of the inner housing 222 of the process source, which may come into direct contact with the plasma to be generated, are protected by interchangeable metal sheets or cover plates. These can be exchanged relatively quickly at regular intervals and cleaned independently of the operation of the substrate processing device 10, whereby the service life occurring for the cleaning of the process chambers 210, 310, 410, 510 can be reduced to a minimum. As further shown in FIG. 5, individual electrical contacting units 250, 252 are provided on both sides of the process source 220 at the transverse inner sides of the housing 212 of the process chamber 210, which project inwardly from the respective chamber inner wall. Those contacting units 250, 252 are electrically contactable with the respective substrate carrier 30, 32 in order to apply an RF bias voltage to the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 to be subjected to the surface treatment process. As a result, for example, a plasma coating process can be accelerated and improved qualitatively.
Da der eigentliche Oberflächenbehandlungsprozess statisch, das heißt ohne Relativbewe- gung zwischen Substrat 40, 41 , 42, 43, 44, 46 und Prozessquelle 220 abläuft, ist jeweils vor einem Beginn des Oberflächenbehandlungsprozesses ein elektrischer Kontakt zwischen Kontaktierungseinheit 250 und dem Substratträger 30 sowie zwischen der elektrischen Kontaktierungseinheit 252 und dem Substratträger 32 herzustellen und nach erfolgtem Oberflächenbehandlungsprozess und vor einem Weitertransport der Substratträger 30, 32 in Transportrichtung T wieder zu trennen. Jene elektrische Kontaktierung und Trennung kann hierbei vollautomatisch erfolgen. Die Kontaktierungseinheiten 250, 252 können jeweils einen beweglichen Kontaktpin aufweisen, der zur elektrischen Kontaktierung mit dem Substratträger im Wesentlichen senkrecht zur Ebene des Substratträgers 30, 32 verstellbar bzw. beweglich ist. Since the actual surface treatment process proceeds statically, that is to say without relative movement between substrate 40, 41, 42, 43, 44, 46 and process source 220, an electrical contact between contacting unit 250 and substrate carrier 30 and between the surface is in each case before a start of the surface treatment process make electrical contacting unit 252 and the substrate support 32 and after the completion of the surface treatment process and before further transport of the substrate support 30, 32 in the transport direction T again. This electrical contacting and separation can be done fully automatically. The contacting units 250, 252 may each have a movable contact pin, which is adjustable or movable for electrical contacting with the substrate carrier substantially perpendicular to the plane of the substrate carrier 30, 32.
Wie ferner aus der Darstellung gemäß Fig. 3 hervorgeht, erstrecken sich die Transportpfade P1 , P2 jeweils fluchtend und geradlinig durch sämtliche Prozessmodule 200, 300, 400 sowie durch die sich in Transportrichtung jeweils angrenzenden Schleusenmodule 100, 600 und die Lade- und Entladestationen 60, 62. 3, the transport paths P1, P2 each extend in an aligned and rectilinear manner through all the process modules 200, 300, 400 as well as through the respective lock modules 100, 600 and the loading and unloading stations 60 in the transport direction. 62nd
Die Entladestation 62 ist analog zur Beladestation 60 aufgebaut. Jedoch kann sich hier zwischen den Transportpfaden P1 , P2 optional eine Gebläseeinheit befinden, aus der zu beiden Seiten gefilterte Luft auf die Substratträger 30, 32 geblasen werden kann. Auf diese Art und Weise können die Substratträger 30, 32 und die hieran angeordneten Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 auf Temperaturen abgekühlt werden, die eine weitere problemlose Handhabung der Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 ermöglichen. The unloading station 62 is constructed analogously to the loading station 60. However, here between the transport paths P1, P2 optionally a blower unit can be located, from which air filtered on both sides can be blown onto the substrate carriers 30, 32. In this way, the substrate carriers 30, 32 and the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 arranged thereon can be cooled to temperatures which allow further problem-free handling of the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 enable.
Die Prozessquellen 220 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel rein exemplarisch als ICP-Quellen ausgebildet. Es ist aber grundsätzlich denkbar, auch jegliche andere für Ober- flächenbehandlungsprozesse geeignete Prozessquelle, beispielsweise eine kapazitiv gekoppelte Plasmaquelle oder eine mikrowellenbasierte Quelle zur Erzeugung eines Plasmas anstelle einer ICP-Quelle vorzusehen. In the present exemplary embodiment, the process sources 220 are embodied purely by way of example as ICP sources. In principle, however, it is also conceivable to provide any other process source suitable for surface treatment processes, for example a capacitively coupled plasma source or a microwave-based source for generating a plasma instead of an ICP source.
Die hier gezeigte Substratbearbeitungsvorrichtung 10 eignet sich insbesondere für die Be- schichtung von Substraten 40 mit mehreren Schichten und sich hieraus ergebenden teils komplexen Schichtaufbauten oder Schichtstrukturen, die mitunter vergleichsweise dick sein können. In Fig. 8 ist ein Schichtaufbau beispielshaft gezeigt. Auf das Substrat 40 ist zunächst eine Schicht A, dann eine Schicht B und schließlich eine Schicht C aufzubringen. Die Schichten A und B sind hierbei vergleichsweise dünn und betragen etwa die Hälfte der Dicke der Schicht C. The substrate processing apparatus 10 shown here is particularly suitable for coating substrates 40 having a plurality of layers and resulting partially complex layer structures or layer structures that are sometimes comparatively thick can. FIG. 8 shows a layer structure by way of example. On the substrate 40, first a layer A, then a layer B and finally a layer C is applied. The layers A and B are comparatively thin and amount to about half the thickness of the layer C.
Unter der Annahme, dass die Schichten A, B, C mit in etwa annähernd gleichen Abscheideraten auf das Substrat 40 aufgebracht werden können, kann der Gesamtbeschichtungspro- zess beispielsweise in vier einzelne Beschichtungsschritte unterteilt werden, die jeweils in einer der in Reihe geschalteten Prozesskammern 210, 310, 410, 510 stattfinden. So kann beispielsweise die Schicht A in der Prozesskammer 210, die Schicht B in der Prozesskammer 310 und die Schicht C in den folgenden Prozesskammern 410, 510 aufgebracht werden. Die vergleichsweise dicke Schicht C wird dabei sukzessive in zwei in Reihe hintereinander geschalteten Prozesskammern 410, 510 aufgebracht. Ein Unterteilen der für das Aufbringen der Schicht C vorgesehenen Beschichtung in zwei in Reihe geschalteten Pro- zesskammern 410, 510 hat den Vorteil, dass die Zykluszeit der Substratbearbeitungsvorrichtung insgesamt verkürzt werden kann. Die Zeit für einen Bearbeitungszyklus kann beispielsweise auf diejenige Zeit reduziert werden, die erforderlich ist, um die vergleichsweise dünnen Schichten A oder B auf das Substrat 40 aufzubringen. Alternativ ist denkbar, die beispielsweise in Fig. 8 gezeigte Schichtfolge lediglich mit zwei hintereinandergeschalteten Prozesskammern 210, 310 zu verwirklichen, sodass die Prozesskammer 310 ausgangsseitig mit der Ausgangsschleuse 610 gekoppelt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Substrate 40 in der Prozesskammer 210 zunächst mit der vergleichsweise dünnen Schicht A beschichtet werden, und dass während des laufenden Pro- zesszyklus, etwa unter Abschaltung des Plasmas, durch Abpumpen der Prozessgase und durch Einleiten anderer Prozessgase sowie durch ein erneutes Zünden des Plasmas nachfolgend eine andere Schicht B aufgebracht wird. Das Umschalten zwischen den einzelnen für das Aufbringen der Beschichtungen A, B vorgesehenen Beschichtungsprozessen kann bei einer entsprechenden Verträglichkeit der Prozessgase auch unter Beibehaltung des Plasmas erfolgen, wobei beispielsweise eines oder mehrerer der Prozessgase sukzessive verringert und die für die Erzeugung der Schicht B vorgesehenen Prozessgase sukzessive in die Prozesskammer 210 eingeleitet werden. Insgesamt können die beiden jeweils für die Erzeugung der Schichten A und B vorgesehenen Teilbehandlungs- oder Teilbeschichtungs- prozesse in etwa so viel Zeit in Anspruch nehmen, wie die Erzeugung der vergleichsweise dicken Schicht C. Prozesstechnisch kann insoweit vorgesehen sein, dass beispielsweise die in Fig. 3 angedeuteten zweiten Substrate 44, 46 zunächst in der ersten Prozesskammer 210 einem ersten Oberflächenbehandlungsprozess 01 unterzogen werden, der beispielsweise zur Erzeugung der vergleichsweise dünnen Schichten A und B in zwei Teilbehandlungsprozessen unterteilt ist. Hiernach und nach Beendigung des ersten Prozesszyklus können die auf diese Art und Weise behandelten zweiten Substrate 44, 46 mittels der Transportvorrichtung 20 von der ersten Prozesskammer 210 in die zweite Prozesskammer 310 befördert werden. Hierzu werden die Schleusenventile 12 der zweiten Prozesskammern 310 kurzzeitig geöffnet, sodass die mit den zweiten Substraten 44, 46 versehenen Substratträger 30, 32 in eine in Fig. 3 angedeutete Bearbeitungsposition innerhalb der zweiten Prozesskammer 312 bringbar sind. Assuming that the layers A, B, C can be applied to the substrate 40 with approximately the same deposition rates, the overall coating process can be subdivided, for example, into four individual coating steps, each in one of the series-connected process chambers 210, 310, 410, 510 take place. For example, layer A in process chamber 210, layer B in process chamber 310, and layer C in subsequent process chambers 410, 510 may be applied. In this case, the comparatively thick layer C is successively applied in two process chambers 410, 510 connected in series one behind the other. Dividing the coating provided for applying the layer C into two process chambers 410, 510 connected in series has the advantage that the cycle time of the substrate processing apparatus as a whole can be shortened. For example, the time for one processing cycle may be reduced to the time required to apply the comparatively thin layers A or B to the substrate 40. Alternatively, it is conceivable to realize the layer sequence shown for example in FIG. 8 only with two process chambers 210, 310 connected in series, so that the process chamber 310 is coupled on the output side to the output lock 610. In this case, it may be provided that the substrates 40 in the process chamber 210 are first coated with the comparatively thin layer A, and that during the ongoing process cycle, for example, switching off the plasma, by pumping out the process gases and by introducing other process gases and by a re-igniting the plasma subsequently another layer B is applied. Switching between the individual coating processes provided for applying the coatings A, B can also take place while the plasma is maintained, whereby, for example, one or more of the process gases is successively reduced and the process gases provided for the generation of the layer B successively in the process chamber 210 are initiated. On the whole, the two partial treatment or partial coating processes respectively provided for the production of the layers A and B can take approximately as much time as the production of the comparatively thick layer C. In terms of process, it may be provided to the extent that, for example, the second substrates 44, 46 indicated in FIG. 3 are first subjected to a first surface treatment process 01 in the first process chamber 210, which is subdivided, for example, to produce the comparatively thin layers A and B into two partial treatment processes. After and after completion of the first process cycle, the second substrates 44, 46 treated in this way can be conveyed by means of the transport device 20 from the first process chamber 210 into the second process chamber 310. For this purpose, the sluice valves 12 of the second process chambers 310 are opened for a short time, so that the substrate carriers 30, 32 provided with the second substrates 44, 46 can be brought into a processing position within the second process chamber 312 indicated in FIG. 3.
Zeitgleich erfolgt eine Beschickung der ersten Prozesskammer 210 mit ersten Substraten 40, 42. Die Schleusenventile 14 der Prozesskammern 210, 310 werden alsdann geschlos- sen und ein zweiter Prozesszyklus kann beginnen, wobei die zweiten Substrate 44, 46 innerhalb der zweiten Prozesskammer 310 einem zweiten Oberflächenbehandlungsprozess 02 zur Erzeugung Schicht C unterzogen werden. Gleichzeitig können die ersten Substrate 40, 42 innerhalb der ersten Prozesskammer 210 analog wie zuvor die zweiten Substrate 44, 46 den ersten Oberflächenbehandlungsprozess 01 durchlaufen und insoweit mit den beiden Schichten A, B versehen werden. Durch die hermetische Trennung der Prozesskammern 210, 310 können völlig unterschiedliche Plasmabearbeitungsprozesse zeitgleich an den jeweiligen Substraten 40, 42, 44, 46 vorgenommen werden, sodass die Prozesszykluszeit insgesamt verkürzt werden kann. Die Anzahl der in Reihe geschalteten Prozesskammern 210, 310, 410, 510 kann entsprechend der zu erzeugenden Schichtstruktur auf den Substraten 40, 41 , 42, 43, 44, 46 variieren. Mittels des modulartigen Aufbaus der einzelnen Prozessmodule 200, 300, 400, 500 ist eine vergleichsweise einfache Umrüstung und individuelle Konfiguration der gesamten Substratbearbeitungsvorrichtung 10 mit nur geringem Personaleinsatz und geringem Aufwand realisierbar. At the same time, the first process chamber 210 is charged with first substrates 40, 42. The sluice valves 14 of the process chambers 210, 310 are then closed and a second process cycle can begin, the second substrates 44, 46 within the second process chamber 310 undergoing a second surface treatment process 02 are subjected to the generation of layer C. At the same time, the first substrates 40, 42 within the first process chamber 210 can pass through the first surface treatment process 01 in the same way as previously the second substrates 44, 46 and can be provided with the two layers A, B to that extent. Due to the hermetic separation of the process chambers 210, 310, completely different plasma processing processes can be carried out simultaneously on the respective substrates 40, 42, 44, 46, so that the total process cycle time can be shortened. The number of series-connected process chambers 210, 310, 410, 510 may vary according to the layer structure to be formed on the substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46. By means of the modular construction of the individual process modules 200, 300, 400, 500, a comparatively simple conversion and individual configuration of the entire substrate processing device 10 can be realized with only a small amount of personnel and little effort.
In Fig. 9 ist ein weiteres Beispiel einer beispielsweise mit lediglich zwei Prozesskammern 210, 310 zu erzeugenden Schichtstruktur gezeigt. Hier ist vorgesehen, dass als erste Schicht auf das Substrat 40 eine vergleichsweise dünne Schicht B, nachfolgend aber eine vergleichsweise dicke Schicht C und darüber wieder eine vergleichsweise dünne Schicht B aufgebracht werden. Das Aufbringen der vergleichsweise dicken Schicht C kann hierbei in zwei Teilbehandlungsprozesse, jeweils zur Erzeugung einer Schicht C1 und C2 unterteilt werden. In einem ersten Oberflächenbehandlungsprozess 01 kann beispielsweise die Schichtfolge B und C1 auf das Substrat 40 aufgebracht werden und in einem zweiten Oberflächenbehandlungsprozess 02, welcher in einer in Transportrichtung nachgeschalteten Prozesskammer 310 stattfindet, können zunächst die Schicht C2 und anschließend die Schicht B aufgebracht werden. FIG. 9 shows a further example of a layer structure to be produced, for example, with only two process chambers 210, 310. Here, it is provided that a comparatively thin layer B, but subsequently a comparatively thick layer C, and above this again a comparatively thin layer B, are applied to the substrate 40 as the first layer. The application of the comparatively thick layer C can in this case two sub-treatment processes are each subdivided to produce a layer C1 and C2. In a first surface treatment process 01, for example, the layer sequence B and C1 can be applied to the substrate 40 and in a second surface treatment process 02, which takes place in a downstream in the transport direction process chamber 310, first the layer C2 and then the layer B can be applied.
Für die beiden in den in Transportrichtung T aneinander angrenzenden Prozesskammern 210, 310 stattfindenden Oberflächenbehandlungsprozesse 01 , 02 sind jeweils zwei Teilbe- handlungsprozesse zur Erzeugung der Schichten B, C1 bzw. zur Erzeugung der Schichten C2 und B vorgesehen. Zwischen den Teilbehandlungsprozessen und quasi zur Umschal- tung zwischen den Teilbehandlungsprozessen können jeweils die für die Erzeugung der jeweils folgenden Schicht C1 , B erforderlichen Parameter hinsichtlich Druck, Plasmaleistung und Prozessgase eingestellt werden. For the two surface treatment processes 01, 02 taking place in the process chambers 210, 310 adjoining one another in the transport direction T, two partial treatment processes for producing the layers B, C1 or for producing the layers C2 and B are provided. Between the sub-treatment processes and, as it were, for switching between the sub-treatment processes, it is possible in each case to set the parameters required for the generation of the respectively following layer C1, B with regard to pressure, plasma power and process gases.
Natürlich ist auch denkbar, einen in Fig. 9 gezeigten Schichtstapel mittels vier Prozesskammern 210, 310, 410, 510 zu verwirklichen, wobei in jede der Prozesskammern 210, 310, 410, 510 jeweils eine einzelne Schicht B, C1 , C2 und B mit vergleichbarer Dicke auf das Substrat 40 bzw. auf die bereits aufgebrachten Schichten aufgebracht werden können. Of course, it is also conceivable to realize a layer stack shown in FIG. 9 by means of four process chambers 210, 310, 410, 510, wherein in each of the process chambers 210, 310, 410, 510 each a single layer B, C1, C2 and B with comparable Thickness can be applied to the substrate 40 or on the already applied layers.
In Fig. 10 ist schließlich ein Flussdiagramm des Verfahrens zum gleichzeitigen Beschichten mehrerer Substrate dargestellt. In einem ersten Schritt 700 werden die beispielsweise in Fig. 3 gezeigten zweiten Substrate 44, 46 zunächst in der ersten Prozesskammer 210 angeordnet. Anschließend erfolgt im nachfolgenden Schritt 702 ein erster Oberflächenbe- handlungsprozess 01 an den zweiten Substraten 44, 46 in der ersten Prozesskammer 210. Finally, FIG. 10 shows a flow chart of the method for simultaneously coating a plurality of substrates. In a first step 700, the second substrates 44, 46 shown, for example, in FIG. 3 are firstly arranged in the first process chamber 210. Subsequently, in the following step 702, a first surface treatment process 01 takes place on the second substrates 44, 46 in the first process chamber 210.
Nach Beendigung des ersten Oberflächenbehandlungsprozesses, bei welchem beispielsweise die Schichten A und B gemäß Fig. 8 auf die zweiten Substrate 44, 46 aufgebracht werden, erfolgt im Schritt 704 ein diskontinuierlicher und schrittweiser Transport der zwei- ten Substrate 44, 46 in die zweite Prozesskammer 310, welche in Transportrichtung T an die erste Prozesskammer 210 angrenzt. Zudem werden in der ersten Prozesskammer 210 zwei weitere erste Substrate 40, 42 angeordnet. Nach einer hermetischen Trennung der beiden Prozesskammern 210, 310 findet im Schritt 706 in den jeweiligen Prozesskammern 210, 310 gleichzeitig jeweils ein Oberflächenbehandlungsprozess statt. In der zweiten Prozesskammer 310 findet ein zweiter Oberflächenbehandlungsprozess 02 statt, während in der ersten Kammer 210 erneut ein erster Oberflächenbehandlungsprozess 01 stattfindet. Während die zweiten Substrate 44, 46 von der ersten Prozesskammer 210 in die zweite Prozesskammer 310 überführt werden, wird die erste Prozesskammer 210 mit ersten Substraten 40, 42 im Schritt 704 bestückt. Anschließend erfolgt im Schritt 706 die gleichzeitige oder zumindest zeitlich überlappende Durchführung zumindest zweier Oberflächenbehandlungsprozesse 01 , 02, wobei der erste Oberflächenbehandlungsprozess 01 erneut in der ersten Prozesskammer 210 stattfindet und der zweite Oberflächenbehandlungsprozess 02 zur Erzeugung der Schicht C in der zweiten Prozesskammer 310 stattfindet. After completion of the first surface treatment process, in which, for example, the layers A and B according to FIG. 8 are applied to the second substrates 44, 46, a discontinuous and stepwise transport of the second substrates 44, 46 into the second process chamber 310 takes place in step 704 which adjoins the first process chamber 210 in the transport direction T. In addition, two further first substrates 40, 42 are arranged in the first process chamber 210. After a hermetic separation of the two process chambers 210, 310, a respective surface treatment process takes place simultaneously in the respective process chambers 210, 310 in step 706. In the second process chamber 310, a second surface treatment process 02 takes place, while in the first chamber 210 a first surface treatment process 01 takes place again. While the second substrates 44, 46 are transferred from the first process chamber 210 into the second process chamber 310, the first process chamber 210 is equipped with first substrates 40, 42 in step 704. The simultaneous or at least temporally overlapping execution of at least two surface treatment processes 01, 02 then takes place in step 706, the first surface treatment process 01 taking place again in the first process chamber 210 and the second surface treatment process 02 taking place to produce the layer C in the second process chamber 310.
Sofern sämtliche Prozesskammern 210, 310, 410, 510 jeweils mit Substraten 40, 41 , 42,If all process chambers 210, 310, 410, 510 are each provided with substrates 40, 41, 42,
43, 44, 46 bestückt sind, werden mit jedem Prozesszyklus unbehandelte Substrate der Eingangsschleuse 1 10 und schließlich der ersten Prozesskammer 210 zugeführt, während an der am Ende der Prozessstrecke die fertig behandelten Substrate 40, 41 , 42, 43, 44, 46 aus der zweiten Prozesskammer 410 oder 510 in die Ausgangsschleuse 610 und letztlich über die nachgeschaltete Entladestation 62 ausgegeben werden können. 43, 44, 46 are supplied with each process cycle untreated substrates of the entrance lock 1 10 and finally the first process chamber 210, while at the end of the process line the finished treated substrates 40, 41, 42, 43, 44, 46 from the second process chamber 410 or 510 in the output lock 610 and ultimately via the downstream discharge station 62 can be output.
Die Substratbearbeitungsvorrichtung ist hinsichtlich der aufzubringenden Schichten und Schichtstrukturen variabel konfigurierbar. Es sind verschiedenste Funktionsschichten auf unterschiedlichste Substrate, beispielsweise auf Glassubstrate, Kristallsubstrate oder Keramiksubstrate aufbringbar. Beispielhaft seien hier Schichten aus oder auf der Basis von Aluminiumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumoxid sowie Siliziumoxynitridschichten als auch amorphe Siliziumschichten erwähnt. Mittels der hier beschriebenen Substratbearbeitungsvorrichtung und dem dazugehörigen Beschichtungsverfahren können innerhalb vergleichsweise kurzer Zyklus- oder Beschichtungszeiten im Bereich einiger Minuten bis maximal etwa 30 Minuten verhältnismäßig dicke Schichten im Bereich von 1 bis 10 μηι auf die Substrate 40, 41 , 43,The substrate processing device is variably configurable with regard to the layers and layer structures to be applied. Various functional layers can be applied to a wide variety of substrates, for example to glass substrates, crystal substrates or ceramic substrates. By way of example, layers of or based on aluminum oxide, silicon nitride, silicon oxide and silicon oxynitride layers and amorphous silicon layers may be mentioned here. By means of the substrate processing device described here and the associated coating method, relatively thick layers in the range of 1 to 10 μm can be applied to the substrates 40, 41, 43, within a range of a few minutes to a maximum of about 30 minutes within comparatively short cycle or coating times.
44, 46 aufgebracht werden. In Fig. 1 1 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der zuvor bereits beschriebenen Substratbearbeitungsvorrichtung in einer Draufsicht von oben im Querschnitt gezeigt. Diese Substratbearbeitungsvorrichtung 10 weist eine Eingangsschleuse 1 10 und eine Ausgangsschleuse 610 sowie zwei dazwischen angeordnete Prozessmodule 200, 300 auf. Die Wirkungsweise und das Zusammenspiel von Eingangsschleuse 1 10, Prozessmodul 200, Prozessmodul 300 und der Ausgangsschleuse 610 ist weitgehend identisch zu der zuvor mit Bezug auf die Fig. 1 - 10 beschriebenen. Im Vergleich zur Ausgestaltung einer Substratbearbeitungsvorrichtung nach Fig. 1 weist die in Fig. 1 1 gezeigte Substratbearbeitungsvorrichtung 10 jedoch ein kombiniertes Be- und Entlademodul 800 auf, welches bezogen auf die Transportrichtung T der Eingangsschleuse 1 10 vorgelagert ist. 44, 46 are applied. In Fig. 1 1, a further embodiment of the previously described substrate processing apparatus is shown in a plan view from above in cross section. This substrate processing apparatus 10 has an entrance lock 1 10 and an exit lock 610 as well as two process modules 200, 300 arranged therebetween. The mode of action and interaction of the entrance lock 1 10, process module 200, process module 300 and the exit lock 610 is largely identical to that previously described with reference to Figs. 1-10 described. Compared to the embodiment of a substrate processing device according to FIG. 1, however, the substrate processing apparatus 10 shown in FIG. 11 has a combined loading and unloading module 800, which is upstream of the entrance sluice 1 10 with respect to the transport direction T.
Ausgangsseitig der Ausgangsschleuse 610 ist ein Entnahmemodul 802 vorgesehen. Dieses weist eine senkrecht zur Transportrichtung verschiebbare Aufnahme 804 für zumindest einen Substratträger 30, 32 auf. Die Aufnahme 804 ist mittels eines nicht gesondert gezeigten Antriebs quer zur Transportrichtung T translatorisch verschiebbar. Sie kann beispiels- weise in Verlängerung des ersten Transportpfads P1 als auch in Verlängerung des zweiten Transportpfads P2 positioniert werden. In Verlängerung des zweiten Transportpfads P2 kann mittels der Aufnahme 804 ein im Bereich des zweiten Transportpfads P2 innerhalb der Ausgangsschleuse 610 befindlicher Substratträger 32 von der Aufnahme 804 aufgenommen und anschließend an eine gesonderte Rückführung 806 übergeben werden, wel- che sich vom Entnahmemodul 802 zurück bis zum Be- und Entlademodul 800 erstreckt. On the output side of the output lock 610, a removal module 802 is provided. This has a perpendicular to the transport direction receptacle 804 for at least one substrate carrier 30, 32. The receptacle 804 is translationally displaceable transversely to the transport direction T by means of a drive not shown separately. It can be positioned, for example, in extension of the first transport path P1 as well as in extension of the second transport path P2. In extension of the second transport path P2, a substrate carrier 32 located in the region of the second transport path P2 within the exit lock 610 can be picked up by the receptacle 804 and subsequently transferred to a separate return 806, which extends from the removal module 802 back to the second transport path P2 Loading and unloading module 800 extends.
Die Rückführung 806 stellt einen Rückführpfad R bereit, entlang welchem die Substratträger 30, 32 mit Substraten entgegen der ursprünglichen Transportrichtung T zurücktransportiert werden können. Die Rückführung kann gleichermaßen wie auch die Prozessmodule 200, 300 und die Schleusen 1 10, 610 modular aufgebaut sein. In der vorliegenden Darstellung gemäß Fig. 1 1 erstreckt sich die Rückführung 806 durchgehend vom Entnahmemodul 802 bis zum eingangsseitigen Be- und Entlademodul 800. Die gesamte Rückführung 806, zumindest aber ihr Rückführpfad R ist von Vorteil mit einer durchgehenden Einhausung 808 versehen, die nach oben weitgehend verschlossen ist. Auf diese Art und Weise kann für die sich entlang des Rückführpfads R bewegende Substrate bzw. Substrathalter 30, 32 eine geschützte Umgebung bereitgestellt werden, selbst dann, wenn sich die Substratbearbeitungsvorrichtung nur bereichsweise in einem Reinraum befinden sollte. The return path 806 provides a return path R along which the substrate carriers 30, 32 with substrates can be transported back against the original transport direction T. The return can be modular as well as the process modules 200, 300 and the locks 1 10, 610 modular. In the present illustration according to FIG. 1 1, the return 806 extends continuously from the removal module 802 to the input-side loading and unloading module 800. The entire return 806, or at least its return path R, is advantageously provided with a continuous housing 808 facing upwards is largely closed. In this way, a protected environment can be provided for the substrates or substrate holders 30, 32 moving along the return path R, even if the substrate processing device should only be located in a clean room in certain regions.
Es ist weiterhin eine lediglich angedeutete Gebläseeinheit 810 vorgesehen, mittels derer gefilterte bzw. gereinigte Luft der Einhausung 808 zuführbar ist. Vorzugsweise wird dieIt is further provided a merely indicated blower unit 810, by means of which filtered or purified air of the housing 808 can be fed. Preferably, the
Kühlluft nach dem Gegen- Stromprinzip der Einhausung 808 bzw. der Rückführung 806 zugeführt. D. h. die Luftzufuhr erfolgt von Seiten des Be- und Entlademoduls. Cooling air supplied according to the counter-current principle of the housing 808 and the return 806. Ie. the air is supplied by the loading and unloading module.
Das Vorsehen eines kombinierten Be- und Entlademoduls 800 an einem Ende der Sub- stratbearbeitungsvorrichtung ist insoweit von Vorteil als das die gesamte Substratbearbei- tungsvorrichtung nur Bereichsweise unter Reinraumbedingungen aufzustellen bzw. zu betreiben ist. Da die Rückführung für die Substrate bzw. Substrathalter 30, 32 vollständig eingehaust und mittels der Gebläseeinheit auch mit einer Schutzatmosphäre versehen wird, können sämtliche Komponenten der Substratbearbeitungsvorrichtung stromabwärts des Be- und Entlademoduls 800 auch außerhalb eines Reinraums oder ohne Einhaltung von Reinraumbedingungen betrieben werden. The provision of a combined loading and unloading module 800 at one end of the substrate processing device is advantageous to the extent that the entire substrate processing takes place. turing device only in areas under clean room conditions set up or operate is. Since the recirculation for the substrates or substrate holders 30, 32 is completely enclosed and also provided with a protective atmosphere by means of the blower unit, all components of the substrate processing device downstream of the loading and unloading module 800 can also be operated outside of a clean room or without observing clean room conditions.
Dies ist für die regelmäßige Reinigung und Wartung der beispielsweise der Prozessmodule 200, 300 und ihrer Prozesskammern 210, 310 von großem Vorteil. Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 1 ist es insoweit ausreichend, wenn sich lediglich das Be- und Entlademodul in einem Reinraum 820 befindet, während der übrige Teil der Substratbearbeitungsvorrichtung 10 außerhalb des Reinraums verbleibt. This is of great advantage for the regular cleaning and maintenance of, for example, the process modules 200, 300 and their process chambers 210, 310. According to the illustration according to FIG. 11, it is sufficient in this respect if only the loading and unloading module is located in a clean room 820, while the remaining part of the substrate processing device 10 remains outside the clean room.
Bezuqszeichenliste LIST OF REFERENCES
10 Substratbearbeitungsvorrichtung10 substrate processing device
12 Schleusenventil 12 lock valve
14 Schleusenventil  14 lock valve
16 Transportrolle  16 transport roller
20 Transportvorrichtung  20 transport device
30 Substratträger 30 substrate carrier
32 Substratträger  32 substrate carrier
34 Führung  34 leadership
36 Führung  36 leadership
40 Substrat  40 substrate
41 Substrat 41 substrate
42 Substrat  42 substrate
43 Substrat  43 substrate
44 Substrat  44 substrate
46 Substrat 46 substrate
50 Gasverteilerstruktur 50 gas distribution structure
52 Gasverteilerstruktur  52 gas distribution structure
60 Beladestation  60 loading station
62 Entladestation  62 unloading station
100 Schleusenmodul  100 lock module
1 10 Eingangsschleuse 1 10 entrance lock
1 1 1 Innenraum  1 1 1 interior
1 12 Gehäuse  1 12 housing
1 14 Eingangsöffnung  1 14 entrance opening
1 16 Ausgangsöffnung  1 16 exit opening
120 Heizeinrichtung 120 heating device
122 Heizstab  122 heating rod
200 Prozessmodul  200 process module
210 Prozesskammer  210 process chamber
21 1 Innenraum  21 1 interior
212 Gehäuse 212 housing
214 Eingangsöffnung 215 Elektrische Versorgungseinheit214 entrance opening 215 Electrical supply unit
216 Ausgangsöffnung 216 exit opening
217 Vakuumpumpeinheit  217 Vacuum pump unit
218 Öffnung  218 opening
220 Prozessquelle 220 process source
221 Plasmaquelle  221 plasma source
222 Innengehäuse  222 inner housing
224 Fenster 224 windows
226 Spule  226 coil
228 Flansch 228 flange
230 Traggestell  230 support frame
232 Durchgang  232 passage
234 Traverse  234 traverse
236 Boden  236 floor
240 Revisionsöffnung 240 inspection opening
241 Revisionsöffnung  241 inspection opening
242 Deckel  242 lids
243 Deckel  243 lids
250 Kontaktierungseinheit  250 contacting unit
252 Kontaktierungseinheit 252 contacting unit
300 Prozessmodul  300 process module
310 Prozesskammer  310 process chamber
312 Gehäuse  312 housing
320 Prozessquelle  320 process source
400 Prozessmodul 400 process module
410 Prozesskammer  410 process chamber
412 Gehäuse  412 housing
420 Prozessquelle  420 process source
500 Prozessmodul  500 process module
510 Prozesskammer 510 process chamber
600 Schleusenmodul  600 lock module
610 Ausgangsschleuse  610 exit lock
612 Gehäuse  612 housing
614 Eingangsöffnung  614 entrance opening
616 Ausgangsöffnung  616 exit opening
800 Be- und Entlademodul 802 Entnahmemodul800 loading and unloading module 802 removal module
804 Aufnahme804 recording
806 Rückführung806 feedback
808 Einhausung 810 Gebläseeinheit808 enclosure 810 blower unit
820 Reinraum 820 clean room

Claims

Patentansprüche claims
Substratbearbeitungsvorrichtung, mit einer Eingangsschleuse (1 10) zur Aufnahme zumindest eines Substrats (40, 41 , 42, 43, 44, 46) und zur Weitergabe des Substrats (40, 41 , 42, 43, 44, 46) entlang einer vorgegebenen Transportrichtung (T), einer ersten Prozesskammer (210) mit einer ersten Prozessquelle (220) zur Durchführung zumindest eines ersten Oberflächenbehandlungsprozesses, wobei die erste Prozesskammer (210) in Transportrichtung (T) an die Eingangsschleuse (1 10) angrenzt und mittels eines Schleusenventils (12) hermetisch von der Eingangsschleuse (1 10) trennbar ist, zumindest einer zweiten Prozesskammer (310, 410, 510) mit einer zweiten Prozessquelle (320, 420) zur Durchführung zumindest eines zweiten Oberflächenbehandlungsprozesses, wobei die zweite Prozesskammer (310, 410, 510) in Transportrichtung (T) an die erste Prozesskammer (210) angrenzt und mittels eines Schleusenventils (12) hermetisch von der ersten Prozesskammer (210) trennbar ist, und mit einer Transportvorrichtung (20) zum diskontinuierlichen, schrittweisen Transportieren des zumindest einen Substrats (40, 41 , 42, 43, 44, 46) in Transportrichtung (T) von der ersten Prozesskammer (210) in die zumindest zweite Prozesskammer (310, 410, 510). Substrate processing device, having an input lock (110) for receiving at least one substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) and for transferring the substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) along a predetermined transport direction ( T), a first process chamber (210) having a first process source (220) for performing at least a first surface treatment process, wherein the first process chamber (210) in the transport direction (T) adjacent to the input lock (1 10) and by means of a lock valve (12) hermetically separable from the entrance lock (1 10), at least one second process chamber (310, 410, 510) with a second process source (320, 420) for performing at least one second surface treatment process, wherein the second process chamber (310, 410, 510) in Transport direction (T) adjacent to the first process chamber (210) and by means of a lock valve (12) is hermetically separable from the first process chamber (210), and with a Transportvorric means (20) for discontinuously, stepwise transporting the at least one substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) in the transport direction (T) from the first process chamber (210) into the at least second process chamber (310, 410, 510). ,
Vorrichtung nach Anspruch 1 , ferner mit einer Ausgangsschleuse (610) zum Ausschleusen des zumindest einen Substrats (40, 41 , 42, 43, 44, 46) aus der zweiten Prozesskammer (310, 410, 510), wobei die Ausgangsschleuse (610) in Transportrichtung (T) an eine der ersten Prozesskammer (210) abgewandte Seite der zweiten Prozesskammer (310, 410, 510) angrenzt und mittels eines Schleusenventils (14) hermetisch von der zweiten Prozesskammer (310, 410, 510) trennbar ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit zumindest einer dritten Prozesskammer (310), die bezogen auf die Transportrichtung (T) zwischen der ersten Prozesskammer (210) und der zweiten Prozesskammer (410, 510) angeordnet ist und welche mittels Schleusenventilen (12) von der ersten Prozesskammer (210) und von der zweiten Prozesskammer (410, 510) hermetisch trennbar ist. The apparatus of claim 1, further comprising an exit lock (610) for discharging the at least one substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) from the second process chamber (310, 410, 510), the exit lock (610) in Transport direction (T) to one of the first process chamber (210) facing away from the second process chamber (310, 410, 510) adjacent and by means of a lock valve (14) hermetically from the second process chamber (310, 410, 510) is separable. Device according to one of the preceding claims, further comprising at least one third process chamber (310), which is arranged with respect to the transport direction (T) between the first process chamber (210) and the second process chamber (410, 510) and which by means of lock valves (12). from the first process chamber (210) and from the second process chamber (410, 510) is hermetically separable.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste und die zweite Prozesskammer (210, 310, 410, 510) jeweils zwei sich parallel zur Transportrichtung erstreckende Transportpfade (P1 , P2) für Substrate (40, 41 , 42, 43, 44, 46) aufweisen, die auf unterschiedlichen gegenüberliegenden Seiten der ersten und zweiten Prozessquelle (220, 320, 420) angeordnet sind und wobei sich ein erster Transportpfad (P1 ) der ersten Prozesskammer (210) geradlinig in einen ersten Transportpfad (P1 ) der zweiten Prozesskammer (310, 410, 510) fortsetzt. Device according to one of the preceding claims, wherein the first and the second process chamber (210, 310, 410, 510) each have two transport paths (P1, P2) extending parallel to the transport direction for substrates (40, 41, 42, 43, 44, 46 ), which are arranged on different opposite sides of the first and second process source (220, 320, 420) and wherein a first transport path (P1) of the first process chamber (210) rectilinear in a first transport path (P1) of the second process chamber (310 , 410, 510).
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei sich ein zweiter Transportpfad (P2) der ersten Prozesskammer (210) geradlinig in einen zweiten Transportpfad (P2) der zweiten Prozesskammer (310, 410, 510) fortsetzt. Apparatus according to claim 4, wherein a second transport path (P2) of the first process chamber (210) continues in a straight line into a second transport path (P2) of the second process chamber (310, 410, 510).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, wobei sich zumindest einer von erstem und zweitem Transportpfad (P1 , P2) geradlinig von der Eingangsschleuse (1 10) bis in die zumindest zweite Prozesskammer (310, 410, 510) erstreckt. Device according to one of the preceding claims 4 or 5, wherein at least one of the first and second transport path (P1, P2) extends in a straight line from the entry lock (1 10) into the at least second process chamber (310, 410, 510).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein mit zumindest einem Substrat (40, 41 , 42, 43, 44, 46) bestückbarer Substratträger (30, 32) im Wesentlichen vertikal ausgerichtet mittels der Transportvorrichtung (20) von der Eingangsschleuse (1 10) in die erste Prozesskammer (210) und von der ersten Prozesskammer (210) in die zumindest zweite Prozesskammer (310, 410, 510) transportierbar ist. Device according to one of the preceding claims, wherein at least one substrate carrier (30, 32) which can be equipped with at least one substrate (40, 41, 42, 43, 44, 46) is aligned substantially vertically by means of the transport device (20) from the entry lock (10 ) is transportable into the first process chamber (210) and from the first process chamber (210) into the at least second process chamber (310, 410, 510).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Prozessquellen (220, 320, 420) eine induktiv gekoppelte Plasmaquelle zur Anregung eines Plasmas in der betreffenden Prozesskammer (210, 310, 410, 510) aufweist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Prozessquellen (220) ein Innengehäuses (222) aufweist, welches hermetisch von einem Innenraum (21 1 ) der jeweiligen Prozesskammer (210) getrennt in der Prozesskammer (210) anordenbar ist. Device according to one of the preceding claims, wherein at least one of the first and second process sources (220, 320, 420) has an inductively coupled plasma source for exciting a plasma in the respective process chamber (210, 310, 410, 510). Device according to one of the preceding claims, wherein at least one of the process sources (220) having an inner housing (222), which is hermetically from an interior space (21 1) of the respective process chamber (210) arranged in the process chamber (210) can be arranged.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei zumindest eine der Prozessquellen (220) mitsamt dem Innengehäuse (222) von oben in die jeweilige Prozesskammer (210) einsetzbar ist. Device according to claim 9, wherein at least one of the process sources (220) together with the inner housing (222) can be inserted from above into the respective process chamber (210).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 10, wobei innerhalb einer der zumindest ersten und zweiten Prozesskammern (210, 310, 410, 510) zumindest zwei auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen Prozessquelle (220, 320, 420) angeordnete Substrate (40, 41 , 42, 43, 44, 46) gleichzeitig im Wesentlichen identischen statischen Oberflächenbehandlungsprozessen unterziehbar sind. Device according to one of the preceding claims 4 to 10, wherein within at least one of the at least first and second process chambers (210, 310, 410, 510) at least two on opposite sides of the respective process source (220, 320, 420) arranged substrates (40, 41, 42, 43, 44, 46) are simultaneously subjected to substantially identical static surface treatment processes.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 1 1 , wobei zumindest zwei innerhalb der ersten und innerhalb der zweiten Prozesskammer (210, 310, 410, 510) angeordnete Substrate (40, 41 , 42, 43, 44, 46) gleichzeitig unterschiedlichen statischen Oberflächenbehandlungsprozessen unterziehbar sind. Device according to one of the preceding claims 4 to 1 1, wherein at least two within the first and within the second process chamber (210, 310, 410, 510) arranged substrates (40, 41, 42, 43, 44, 46) simultaneously different static surface treatment processes are unterziehbar.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für jede der zumindest zwei Prozesskammern (210, 310, 410, 510) ein eigenes Prozessmodul (200, 300, 400, 500) vorgesehen ist, welches jeweils eine eigene elektrische Energieversorgungseinheit (215) für die Prozessquelle (220) und eine eigene Vakuumpumpeinheit (217) für die Prozesskammer (210) aufweist. Device according to one of the preceding claims, wherein for each of the at least two process chambers (210, 310, 410, 510), a separate process module (200, 300, 400, 500) is provided, each having its own electrical power supply unit (215) for the process source (220) and a separate vacuum pump unit (217) for the process chamber (210).
Verfahren zum gleichzeitigen Beschichten von mehreren Substraten (40, 42, 44, 46) mittels einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: Method for the simultaneous coating of a plurality of substrates (40, 42, 44, 46) by means of a device (10) according to one of the preceding claims, with the steps:
Anordnen zumindest eines zweiten Substrats (44, 46) in der ersten Prozesskammer (210), Arranging at least one second substrate (44, 46) in the first process chamber (210),
Durchführen eines ersten Oberflächenbehandlungsprozesses (01 ) zumindest am zweiten Substrat (44, 46) in der ersten Prozesskammer (210), Weitergeben des zweiten Substrats (44, 46) von der ersten Prozesskammer (210) in die zweite Prozesskammer (310) und Anordnen eines ersten Substrats (40, 42) in der ersten Prozesskammer (210), Performing a first surface treatment process (01) at least on the second substrate (44, 46) in the first process chamber (210), Passing the second substrate (44, 46) from the first process chamber (210) into the second process chamber (310) and disposing a first substrate (40, 42) in the first process chamber (210),
Durchführen zumindest des ersten Oberflächenbehandlungsprozesses (01 ) zumindest am ersten Substrat (40, 42) in der ersten Prozesskammer (210) und gleichzeitiges oder zeitlich zumindest teilweise überlappendes Durchführen eines zweiten Oberflächenbehandlungsprozesses (02) am zweiten Substrat (44, 46) in der zweiten Prozesskammer (310). Performing at least the first surface treatment process (01) at least on the first substrate (40, 42) in the first process chamber (210) and simultaneously or temporally at least partially overlapping performing a second surface treatment process (02) on the second substrate (44, 46) in the second process chamber (310).
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Durchführung des ersten oder des zweiten Oberflächenbehandlungsprozesses (01 , 02) zumindest zwei unterschiedliche, zeitlich aufeinander folgende Teilbehandlungsprozesse umfasst. The method of claim 14, wherein the implementation of the first or the second surface treatment process (01, 02) comprises at least two different, temporally successive part treatment processes.
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