WO2019038327A1 - Behandlungsvorrichtung für substrate und verfahren zum betrieb einer solchen behandlungsvorrichtung - Google Patents

Behandlungsvorrichtung für substrate und verfahren zum betrieb einer solchen behandlungsvorrichtung Download PDF

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WO2019038327A1
WO2019038327A1 PCT/EP2018/072666 EP2018072666W WO2019038327A1 WO 2019038327 A1 WO2019038327 A1 WO 2019038327A1 EP 2018072666 W EP2018072666 W EP 2018072666W WO 2019038327 A1 WO2019038327 A1 WO 2019038327A1
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vacuum
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PCT/EP2018/072666
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Sebastian Hubertus SCHULZ
Lars GUGGOLZ
Thomas Pernau
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centrotherm international AG
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/16—Combinations of two or more pumps ; Producing two or more separate gas flows

Definitions

  • the present invention relates to a device for providing vacuum to different vacuum units.
  • the vacuum units may be, for example, treatment devices for substrates, in particular semiconductor substrates and substrates for photovoltaics.
  • a variety of applications are known in the art, in which a vacuum must be generated, for example, when substrates are treated in a negative pressure.
  • One such common method is the coating with PECVD, for example, with which semiconductor wafers are coated.
  • Such a coating usually requires a vacuum in a pressure range of 0.1 to 5 millibars.
  • the corresponding pressure is generated by common vacuum pumps known in the art.
  • each process chamber is connected via corresponding valves such as control valves and check valves with a designated vacuum pump.
  • each process chamber can be subjected to a vacuum independently of the other process chambers and thus given a high degree of flexibility.
  • a structure results in a high hardware requirement, since each process chamber is associated with an individual pump, corresponding valves and optionally other elements such as a particulate trap, exhaust gas supply and other additional elements.
  • An example of such a process plant is the centrotherm c. Plasma 3000, which is usually equipped with four or five process tubes.
  • the invention is therefore based on the object to overcome at least one of the aforementioned disadvantages or at least reduce. According to the invention this object is achieved by a treatment device according to claim 1 and a method according to claim 13. Other embodiments will become apparent, inter alia, from the dependent claims.
  • an apparatus for providing vacuum to different vacuum units comprising: at least three separate vacuum units, a first pump and a first conduit system connecting the first pump to each of the vacuum units, a second pump and a second conduit system the second pump communicates with each of the vacuum units, at least one of the number of vacuum units corresponding number of first valves arranged in the first conduit system, that each vacuum unit is associated with a first valve to the connection between the corresponding vacuum unit and the first pump controlling, at least one of the number of vacuum units corresponding number of second valves which are arranged in the second conduit system, that each vacuum unit is associated with a second valve to the connection between the corresponding vacuum unit and the second pump z u control, and a control unit for controlling at least the first and second valves to individually control a pumping of the vacuum units via the first and / or the second pump.
  • Such a treatment device provides a high flexibility with regard to the pumping of the vacuum units with low hardware and space requirements.
  • the first and the second pump may be formed as a single pumping unit, but they can also by successively connected pumps and / or pumps connected in parallel.
  • the device is particularly suitable for a treatment device for substrates, in particular semiconductor substrates and substrates for photovoltaics, wherein the vacuum units each form a process unit.
  • the first valves in the first conduit system are each control valves, in particular butterfly valves, to set and maintain the required process pressure in the individual vacuum units well.
  • at least one of the vacuum units corresponding number of third valves is provided, which are arranged in the first conduit system, that each vacuum unit is associated with a third valve to open or close the connection between the corresponding vacuum unit and the first pump. Since control valves are often not sufficiently tight to hold a process pressure (without pump assistance), additional closing valves having a higher tightness are preferably provided.
  • first valves in the first line system can each be closing or switching valves, and a control valve common to all vacuum units to be provided in the first line system. This is possible in particular if the respective line sections between the vacuum units and the first pump have the same flow resistance. Here it is then possible to set the same pressure within connected vacuum units via a single control valve.
  • the vacuum units can each have at least one controllable gas supply, which communicates with at least one gas source, in particular with a process gas source and a purge gas source, such as a nitrogen source, in order to be able to provide corresponding gas depending on the treatment.
  • the first conduit system has a common conduit section extending between the pump and the first or third valves
  • the treatment apparatus further comprises a controllable gas supply opening into the common conduit section and having a gas source, in particular a purge gas source, such as a nitrogen source is in communication.
  • a gas source in particular a purge gas source, such as a nitrogen source is in communication.
  • the treatment device has a control unit that is configured to control the gas supply lines in communication with the vacuum units and / or the gas supply line connected to the common rail part such that in the common rail part during vacuum generation or processing in one or more of the Vacuum units a substantially the same total volume flow is maintained.
  • the second valves in the second conduit system are preferably valves with a bypass.
  • the treatment apparatus further comprises: a third pump and a third piping system connecting the third pump to at least a part of the vacuum units, at least one of the number of connected vacuum units corresponding number of fourth valves arranged in the first piping each associated vacuum unit is associated with a fourth valve to control the connection between the corresponding vacuum unit and the third pump.
  • a third pump and a third piping system connecting the third pump to at least a part of the vacuum units, at least one of the number of connected vacuum units corresponding number of fourth valves arranged in the first piping each associated vacuum unit is associated with a fourth valve to control the connection between the corresponding vacuum unit and the third pump.
  • Such an additional piping system with an additional pump particularly permits exhaust gas separation if different processes with different process gases are carried out in a respective vacuum unit, which should be disposed of separately, since mixing the gases could lead to undesired reactions / reaction products.
  • the third line system and the first line system adjacent to the vacuum unit could have a shared line section in which the first valve is arranged.
  • the third and fourth valves could be mutually locked so that only one of the two can be opened. Such a lock could be done mechanically or by software.
  • the third and fourth valves by a single valve, such as a one-three-way valve to replace. Even with such an arrangement, it would be possible to dispense with control valves in the common line sections and provide only one control valve adjacent to each pump.
  • At least one exhaust gas after-treatment unit in particular a gas scrubber and / or a thermal after-treatment unit, is furthermore provided downstream of at least one of the first and / or the third pump.
  • waste gases from treatment processes are harmful to the environment and therefore can not be released directly into the environment and therefore require a corresponding after-treatment.
  • At least one of the vacuum units can have at least two vacuum chambers that can be operated in parallel.
  • At most one vacuum unit in each case is pumped off to the predetermined pressure.
  • a process gas and / or a purge gas is at least temporarily introduced into the respective vacuum unit, wherein during a processing in one or more of the vacuum units in the common line section of the first or third line system, a purge gas can be introduced, to maintain at the corresponding pump a substantially same total volume flow.
  • the respective vacuum unit can be pumped off either via the first or the third pump depending on the process gas used.
  • the gas sucked out of a vacuum unit during processing can be aftertreated behind the first or third pump.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a treatment device according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of an alternative treatment device according to the invention.
  • FIG. 3 shows a schematic illustration of a further alternative treatment device
  • Fig. 4 shows exemplary pressure-time diagrams for a substrate treatment in a treatment apparatus as shown in Fig. 1;
  • FIG. 5 shows an exemplary volume flow of a process gas line of an exemplary treatment device according to the invention
  • FIG. 6 shows an exemplary volume flow of a process gas line of a treatment device according to the invention with a gas balancing equalization
  • Fig. 7 is a schematic representation of another alternative treatment device.
  • the invention relates generally to a device for providing vacuum to different vacuum units, the reason for the provision being initially secondary. Nevertheless, the invention will be described below specifically for the processing of substrates as a specific field of use in which many advantages result.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a treatment apparatus 1 for substrates having three process units 3a, 3b, 3c, a first piping system 6, a first pump 8, a second piping system 10 and a second pump 12.
  • the treatment apparatus 1 also has one optional, associated with the first conduit system 6 Gasbaiast 14 and an optional exhaust aftertreatment device 16 on.
  • the process units 3a, 3b and 3c each have a process chamber in which a substrate treatment is carried out under reduced pressure. Examples of such process chambers are well known in the art and therefore will not be described further here.
  • the respective process chambers may be those for plasma-assisted deposition from the gas phase, as is known, for example, from DE 10 2015 004 430.3.
  • Such process chambers each have at least one gas supply, not shown, via which a process gas can be supplied during a substrate treatment.
  • a purge gas which is not reactive in the rule, such as nitrogen and / or noble gases are introduced.
  • the process chamber also has at least one outlet line which communicates with the first and / or the second line system 6, 10.
  • the first line system 6 has three process chamber line sections 20a, 20b and 20c and a common line section 22.
  • the process chamber line sections 20a-20c communicate at one end respectively with an outlet line of a process chamber of a corresponding process unit 3a, 3b or 3c and at the other end with the common line section 22.
  • a control valve 24 and a closing valve 26 are arranged in each case.
  • control valves 24 can be used, for example butterfly valves, and as closing valves 26 any valves which are suitable to maintain a suitable negative pressure. If the control valves 24 ensure a sufficient negative pressure holding function, the closing valves 26 could also be dispensed with.
  • the process chamber line section 20a, 20b, 20c is considered to be that part of the first line system 6 in which individual valve control of the line section to a respective process unit 3a-3c is possible.
  • this is the region of the line system 6 extending between the valve 26 and the respective process unit 3a, 3b, 3c.
  • the area between the valves 26 and the pump 8 in turn represents the common line section 22, since this is directly connected to the line Pump 8 is in communication and no individual valve control to the individual process units 3a, 3b, 3c allows.
  • a particle trap 28 is arranged adjacent to the pump 8 such that any of the process units 3a, 3b, 3c originating from the process flow to the pump 8 Gas passes through the particulate trap 28 therethrough.
  • a grid / filter can also be used, or particle traps, grids or filters can be completely dispensed with.
  • the pump 8 communicates with the common conduit section 22 of the first conduit system 6 and is a vacuum pump adapted to pump the process chambers of the respective process units 3a-3c to their required process pressure or to maintain process pressure during the process.
  • the vacuum pump is preferably designed such that it can maintain the corresponding process pressure even in a parallel operation of at least two of the process units 3a, 3b, 3c.
  • the vacuum pump should be designed to meet the requirements of low over-capacity processing units. Depending on the process, sequential operation leads to overlaps or no overlapping of different process units. With an increased number of process units, the probability of overlap increases.
  • the second line system 10 has three process chamber line sections 30 a, 30 b, 30 c and a common line section 32.
  • the process chamber line sections 30a-30c are connected at one end respectively to an outlet line of a process chamber of a corresponding process unit 3a, 3b or 3c and at its other end to the common line section 32.
  • the outlet line of the process chamber be the same, which is also in communication with one of the process chamber line sections 20a, 20b and 20c of the first conduit system 6.
  • a closing valve 34 is arranged in each case.
  • the closing valve is a valve with a bypass to allow a smooth pumping of the respective process chamber of a process unit.
  • a particle trap 38 is arranged adjacent to the pump 12 such that any gas flowing from the process units 3a, 3b, 3c to the pump 12 passes through the particle trap 38.
  • the particulate trap could be replaced or omitted.
  • the pump 12 communicates with the common conduit section 32 of the second conduit system 10 and is a vacuum pump adapted to pump the process chambers of the respective process units 3a-3c to their required process pressure.
  • the vacuum pump 12 in combination with the line sections of the second line system and the valves 34, is designed in particular to rapidly pump one of the process units at a time to the required negative pressure.
  • the treatment apparatus 1 further comprises an optional gas tower 14, as previously mentioned.
  • the gas bay 14 is formed by a source of purge gas, such as a nitrogen source. This is connected via a control valve 40 and optionally an additional, not shown closing valve with the common line section 22 of the first conduit system 6 in connection.
  • the function of the gas bay is, depending on the positions of the valves 24, 26 in the first line system and the respective gas supply in the individual process chambers of the process units 3a, 3b, 3c, a total volume of gases within the common line section 22 of the first conduit system 6 im Maintain constant. This is to prevent, for example, the closing of one of the closing valves 26 in one of the process chamber leading to a process unit line sections 20a, 20b and 20c to pressure fluctuations within one of the other process units.
  • the total volume flow in the common line section 22 is kept the same and thus pressure fluctuations in the process units 3a to 3c are avoided or at least reduced. Even if the introduced process gas quantity is varied in one of the process units 3a to 3c, this can be compensated via the gas bay 14 in order to keep the total volume flow in the common line section 22 substantially equal. It should be noted that to dilute the sucked gases to make them harmless, in the past, for example, nitrogen in the respective pump or downstream was introduced into the gas stream. Thus, the use of Gasbaiast depending on the application no higher gas consumption, since the dilution function is at least partially achieved by the Gasbaiast. As an alternative to a gas bay, possible pressure fluctuations can also be partially absorbed by a speed control of the pump.
  • FIG. 1 also shows the aforementioned optional exhaust aftertreatment device 16 disposed downstream of the pump 8 or integrally formed with the pump 8.
  • Such an exhaust aftertreatment device 16 may be formed, for example, as a gas scrubber to filter out certain products from the exhaust stream or harmless.
  • the exhaust aftertreatment device 16 is laid out alternatively or additionally for a thermal exhaust aftertreatment and burns the exhaust gases, for example.
  • the treatment device 1 has a control unit, not shown in detail, which communicates with the valves and the pumps in order to control them according to a process recipe and possibly to control certain dynamically changing process parameters.
  • control unit is in particular designed so that it can be pumped down to a desired pressure for pumping off the respective process units 3a to 3c the second line system 10 and the pump 12 is used.
  • process units 3a to 3c are aspirated sequentially, so that only one process unit is pumped off at a time.
  • the valves 34 may be locked against each other, so that only one is open or it could also be a suitable one-three-way valve can be used. Alternatively, it would also be possible to allow simultaneous extraction of several process units.
  • the control unit is also designed, in particular, to use the first line system 6 and the pump 8 to hold the respective process units 3a to 3c at a desired process pressure.
  • the process units 3a to 3c can be aspirated simultaneously and held at process pressure.
  • the gas bay can be used as described above.
  • the respective pressure-time diagrams stand for one of the process units.
  • the respective pump status of the process units is indicated, wherein the hatched box indicates a pumping (from ambient pressure to process pressure) via the second line system 10 and the pump 12, the cross-hatched box overflows (for holding on the process pressure) indicates the first conduit system 6 and the pump 8, and the empty box indicates a venting, discharging and loading of the process unit (the process unit is not connected to any of the pumps).
  • the respective length of the boxes is not to scale; only the staggering of the respective control is to be shown. In particular, the box for venting, unloading and loading the process unit is shown shortened.
  • the respective process units 3a to 3c are each time after the other (ie not overlapping in time) pumped off via the second line system 10 and the pump 12 to the process pressure.
  • these are transferred via the first line system 6 and the pump 8 is maintained at the process pressure, wherein temporally temporally overlapping a plurality of process units 3a to 3c are pumped out via the line system 6 and the pump 8.
  • the pressure-time diagrams show that a sequential, parallel treatment in the respective process units is possible.
  • process units 3a to 3c Although only three process units 3a to 3c are shown in FIG. 3, those skilled in the art will recognize that a larger number of process units may also be provided.
  • treatment devices with ten or even more process units pumped out via first and second line systems with corresponding first and second pumps are considered. While the second pump (if it is designed for sequential pumping) is independent of the number of process units, the first pump may have to be dimensioned for the maximum number of process units to be simultaneously pumped down.
  • FIG. 5 shows exemplary fluctuations in the volume flow that can occur during operation in a treatment device consisting of ten processing units in the common line 22 of the first line system 6.
  • the valleys in the illustrated curve can be compensated via the gas bay 14.
  • FIG. 6 shows an alternative course of a fluctuation of the volumetric flow (from the process units) in the common line 22 of the first line system 6.
  • the shaded area shows the introduction of gas via the gas balast 14, which is controlled or regulated according to the fluctuations in the volume flow from the process units, so that a substantially uniform volume flow is maintained in the common line 22.
  • 2 shows a schematic representation of an alternative embodiment of a treatment device 1.
  • the same reference numerals are used as in the first embodiment, provided identical or similar elements are present in the different embodiments.
  • the treatment device 1 has five process units 3 a to 3 e, a first line system 6, a first pump 8, a second line system 10, a second pump 12, a third line system 50 and a third pump 52
  • the treatment apparatus may in turn comprise at least one gas turbine 14 and at least one optional exhaust aftertreatment device 16, which may communicate with the first conduit system 6, the first pump 8, and / or the third conduit system 50 and the third pump 52, as further explained below becomes.
  • the process units 3a to 3e in turn each have a process chamber, and may be constructed in the same manner as in the first embodiment. They each have at least one gas supply line and at least one gas outlet line which communicates with the line systems 6, 10 and / or 50.
  • the first pipe system 6 has five process chamber pipe sections 20a to 20e and a common pipe section 22a.
  • the process chamber line sections 20a to 20e each connect an outlet line of a process chamber of a corresponding one of the process units 3a to 3e to the common line section 22.
  • a control valve 24 and a closure valve 26 are arranged, as in FIG first embodiment, each of which may also have the same structure.
  • an optional particle trap 28 is again arranged adjacent to the first pump 8. net.
  • the first pump 8 is again a vacuum pump and may be constructed substantially the same as in the first embodiment.
  • the second line system 10 also has five process chamber line sections 30a to 30e and a common line section 32 in this embodiment.
  • a closing valve 34 is provided in each case, which can be designed in particular as a bypass valve, as in the first embodiment.
  • the actual change lies in the number of process chamber line sections 20a to 20e or 30a to 30e. Otherwise, the elements may be substantially the same as in the first embodiment.
  • the pump 8 may have to be larger in size than in the embodiment according to FIG. 1, since several chambers may have to be pumped out at the same time if necessary.
  • the elements such as the gas tower 14 and the exhaust aftertreatment device 6 related to the first piping system and the first pump 8, it should be noted that they may have substantially the same structure and function as in the first embodiment. Again, these are optional.
  • the third line system 50 has five process chamber line sections 54a to 54e and one common line section 56.
  • the process chamber pipe sections 54a to 54e of the third pipe system 50 each share a portion of the process chamber pipe sections 20a to 20e with the first pipe system 6.
  • the process chamber pipe sections 54a to 54e each couple into the corresponding region between the control valve 24 and the closing valve 26 of the process chamber line sections 20a to 20e of the first conduit system 6 a.
  • a corresponding closing valve 58 is provided in each of the process chamber line sections 54a to 54e of the third line system 50.
  • the two valves 26 and 58 are designed as a one-way valve.
  • the first line system 6 and the third line system 50 share a common line section area and the control valve 24 together, as the person skilled in the art can see.
  • the process chamber line sections 54a to 54e of the third line system 50 each have, in addition to the closing valve 58, a corresponding control valve (not shown) which establishes a connection to the respective process units 3a to 3e via its own line section.
  • the number of required control valves can be reduced.
  • the common line section 56 of the third conduit system 50 is connected to the third pump 52, again with an optional particulate trap 60 adjacent the third pump 52.
  • a gas bay 14 and an exhaust aftertreatment device 16 may also be provided for the community line section 56 and the third pump 52, respectively.
  • the closing valves 26, 58 can be mechanically and / or software-interlocked against each other, so that in each case only one of the two closing valves 26, 58 can be opened.
  • the corresponding pumps and valves are in turn controlled by a control unit, wherein pumping down to a process pressure is again preferably controlled sequentially, while the pumping of the respective process units for holding a process pressure via the first line system 6 or the third line system corresponding first pump 8 or third pump 52 can be carried out.
  • the treatment device 1 offers a high degree of flexibility with regard to the processing in the individual process chambers, with little hardware use and with a high degree of safety with regard to the separation of exhaust gases.
  • a larger number of process units is conceivable.
  • FIG. 3 shows a further alternative embodiment of a treatment device 71.
  • the treatment device 1 has three processing units 73a to 73c, a first line system 76, a first pump 78, a second line system 80 and a second pump 82
  • the treatment device may again have at least one gas base and at least one optional exhaust aftertreatment device, which may be in communication here with the first line system 76 or the first pump 78 and / or the second line system 80 or the second pump 82 , as will be explained in more detail below.
  • the process units 3a to 3c in turn each have a process chamber, and may be constructed in the same manner as in the first embodiment. They each have at least one gas supply line and at least one outlet line which communicates with the first and second line systems 76, 80.
  • the first and second conduit systems 76, 78 have three shared conduit sections 90a to 90c, each of which is the outlet conduit of a process chamber of one of the process units 73a to 73c with a corresponding closure valve 94 and 96 of the first and second conduit system 76, 78, respectively connect.
  • the two valves 94 and 96 can be designed as a one-way valve.
  • a closing valve 98, a control valve 100, an optional particle trap 102 and a pump 104 are provided in the respective shared line section 90a to 90c.
  • the closure valve 98 may be a bypass valve
  • the control valve 100 may be, for example, a butterfly valve. Again, it may be necessary to dispense with the closing valve if a sufficient vacuum holding function is provided via the control valve 100 or here, if appropriate, the closing valves 94, 96.
  • the pump 104 may be designed, in particular, as a booster pump with a bypass, which conducts gas above a specific pressure into a bypass (not shown) and discharges gas below the specific pressure in the direction of the pumps 78, 82, which may be in the form of pre-pumps.
  • the booster pumps can reach a high volume flow from the ambient pressure, which can be discharged via the bypass.
  • the downstream pumps 78, 82 which are usually designed for lower volume flows, in order to achieve the required vacuum for a treatment and then also during the treatment hold.
  • the common line sections 90a to 90c branch into two line sections. In a first of the line sections, the closing valve 94 is arranged, via which a connection to the first pump 78 can be established. In the second line section, the closing valve 96 is arranged, via which a connection to the second pump 78 can be made.
  • this arrangement allows downstream exhaust separation with respect to the booster pump 104 to separately dispose of the extracted gases depending on the process and process gas.
  • three booster pumps are used here as the first pumping stages for the three process units, only two downstream pumps 76, 78 are required, which can serve as backing pumps and which also permit exhaust gas separation. Even if the number of process units increases and accordingly the number of booster pumps, the number of downstream pumps can remain the same and thus the hardware cost for a treatment device with, for example, five process units can be substantially reduced.
  • one of the combinations of booster pump and downstream pump is optimized for a quick suction of the respective process chamber, while the combination of booster pump is optimized with the other pump for holding a process pressure.
  • a third line system with a further pump.
  • each of the bypass of the booster pump could be connected to a community line leading to the other pump, the combination of booster pump and further pump is optimized for rapid aspiration.
  • the booster pumps could be supported by a single backing pump, which then has several Booster pumps supported.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of another alternative embodiment of a treatment device 1, which is based on the embodiment of FIG. 2 and also has three conduit systems. In the illustration in Fig. 7, therefore, the same reference numerals are used as in the second embodiment, as long as the same or similar elements are present in the different embodiments.
  • the treatment device 1 again has five process units 3 a to 3 e, a first line system 6, a first pump 8, a second line system 10, a second pump 12, a third line system 50 and a third pump 52 the treatment device in turn has at least one gas turbine 14 and at least one optional exhaust aftertreatment device 16, which may be in communication with the first conduit system 6, the first pump 8, and / or the third conduit system 50 and the third pump 52, as will be described below ,
  • the process units 3a to 3e in turn each have a process chamber, and may be constructed in the same manner as in the first embodiment. They each have at least one gas supply line and at least one gas outlet line which communicates with the line systems 6, 10 and / or 50. In this embodiment, the first and the third line system 6, 50 have five shared process chamber line sections 20a to 20e, each with the same flow resistance.
  • the process chamber pipe sections 20a to 20e connect one each
  • the one-way valve 1 10 is movable, for example, between a blocking position and first and second passage positions. In the first and second passage positions, a connection between the respective process and a corresponding one of the common line sections 22 and 56 of the first or the third conduit system 6, 50 manufactured.
  • a similar control is achieved as by the valves 26, 58 of FIG. 2 and it is also possible instead of the one-three-way valves 1 10, to provide two separate check valves.
  • an optional particulate trap 28 is again arranged adjacent to the first pump 8.
  • the respective piping portions of the first piping extending between the respective one-way valves 1 10 and the pump 8 are designed to have all the same flow resistances. This can be achieved, for example, by the respective line lengths, angles within the lines, flow cross sections of the lines, chokes, etc., as the person skilled in the art will recognize.
  • a control valve 15 Adjacent to the optional particulate trap 28, a control valve 15 is also optionally provided. This control valve 5 makes it possible, together with the line sections with the same flow resistance, to provide equal extraction conditions for the process chambers which are connected via a one-three-way valve 110.
  • the pressure in the different process chambers can be regulated by way of a single control valve 15 in the first line system 6, wherein, of course, the gas introduction into the respective process chambers can also be taken into account here.
  • Individual control valves for each process chamber can be omitted.
  • a corresponding regulation can also be achieved or supported by the optional gas bay 14, which is connected to the common line section 22 of the first pipeline system.
  • the first pump 8 is in turn a vacuum pump and may be constructed substantially the same as in the second embodiment.
  • the second piping 10 has five process chamber piping sections and a common piping section, and is constructed the same as in FIG. 2.
  • the third line system 50 shares with the first line system 6 the five process chamber line sections 20a to 20e and has a common line section 56.
  • the conduit portions of the third conduit system extending between the respective one-way valves 110 and pump 52 are designed to all have the same flow resistances. This can be achieved in the same way as in the first piping system 6.
  • the same flow resistance is provided between each of the process chambers of the process units 3a to 3e and the pump 52. This can differ from the corresponding flow resistance in the first line system but can also be the same.
  • first line system 6 and the third line system 50 use the process chamber line sections 20a to 20e, those skilled in the art will recognize that it would also be possible for the first and second line system to each have their own process chamber line sections have their own closing valves.
  • the common line section 56 of the third conduit system 50 is connected to the third pump 52, again with an optional particulate trap 60 adjacent to the third pump 52, a control valve 120, a gas turbine 14, and / or an exhaust aftertreatment device 16, as shown.
  • the corresponding pumps and valves are in turn controlled by a control unit, wherein pumping down to a process pressure is again preferably controlled sequentially, while the pumping of the respective process units for holding a process pressure via the first line system 6 or the third line system corresponding first pump 8 or third pump 52 can be carried out.
  • the treatment device 1 offers a high degree of flexibility with regard to the processing in the individual process chambers with a low level of hardware usage and with a high degree of safety with regard to the separation of exhaust gases or, if appropriate, the setting of different process parameters in the process units.
  • a larger number of process units is conceivable.
  • two or three piping systems with respective pumps have been described in connection with three or more process units.
  • a piping system with a pump for evacuating the process units, and N piping with N pumps for holding the process pressure and / or exhaust separation may be provided, wherein preferably the number of process chambers is greater than 2 + N.
  • this criterion may not be mandatory due to a required exhaust gas separation.
  • the provision of multiple piping systems allows the use of special pumps, which are assigned to one or more process chambers depending on the process.
  • the selection of the pumps can be adapted to the required pressure conditions and / or the process chemistry used. the.
  • the pumps per process chamber had to be designed for the potentially highest required vacuum performance as well as the potentially most damaging process environment.
  • the present invention provides much greater flexibility, and even if the number of pumps were not reduced, pumps with lower requirements may be provided for certain of the piping systems, for example, as they are used only for non-detrimental process environments and low vacuum requirements.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Vakuum an unterschiedliche Vakuumeinheiten, insbesondere eine Behandlungsvorrichtung für Substrate, insbesondere Halbleitersubstrate und Substrate für die Photovoltaik sowie ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Vorrichtung beschrieben. Die Behandlungsvorrichtung weist folgendes auf: wenigstens drei voneinander getrennte Vakuumeinheiten, eine erste Pumpe und ein erstes Leitungssystem welches die erste Pumpe mit jeder der Vakuumeinheiten verbindet, eine zweite Pumpe und ein zweites Leitungssystem welches die zweite Pumpe mit jeder der Vakuumeinheiten verbindet, wenigstens eine der Anzahl der Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von ersten Ventilen, die derart im ersten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein erstes Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der ersten Pumpe zu steuern, wenigstens eine der Anzahl der Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von zweiten Ventilen, die derart im zweiten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein zweites Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der zweiten Pumpe zu steuern, und eine Steuereinheit zum Ansteuern wenigstens der ersten und zweiten Ventile, um individuell ein Abpumpen der Vakuumeinheiten über die erste und/oder die zweite Pumpe zu steuern. Beim Betrieb der Behandlungsvorrichtung werden die jeweiligen Vakuumeinheiten bevorzugt über die zweite Pumpe auf einen vorbestimmten Druck abgepumpt und während einer Prozessierung über die erste Pumpe auf einem vorbestimmten Druck gehalten, wobei während des Abpumpens die Verbindung zwischen der jeweiligen Vakuumeinheit und der ersten Pumpe geschlossen ist, und während der Prozessierung die Verbindung zwischen der jeweiligen Vakuumeinheiten und der zweiten Pumpe geschlossen ist.

Description

Behandlungsvorrichtung für Substrate und Verfahren zum Betrieb einer solchen Behandlungsvorrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Vaku- um an unterschiedliche Vakuumeinheiten. Bei den Vakuumeinheiten kann es sich beispielsweise um Behandlungsvorrichtungen für Substrate, insbesondere Halbleitersubstrate und Substrate für die Photovoltaik handeln. Es ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Behandlungsvorrichtung vorgesehen. In der Technik sind unterschiedlichste Einsatzgebiete bekannt, bei denen ein Vakuum erzeugt werden muss, zum Beispiel wenn Substrate in einem Unterdruck behandelt werden. Ein solches gängiges Verfahren ist die Beschichtung mit PECVD, mit der beispielsweise Halbleiterwafer beschichtet werden. Bei einer solchen Beschichtung wird üblicherweise ein Vakuum in einem Druckbe- reich von 0,1 bis 5 Millibar benötigt. Der entsprechende Druck wird über gängige, in der Technik bekannte Vakuumpumpen erzeugt.
Bei bekannten Anlagen werden in der Regel mehrere parallel und/oder sequentiell betriebene Prozesskammern verwendet, wobei eine jede Prozesskammer über entsprechende Ventile wie z.B. Regelventile und Sperrventile mit einer designierten Vakuumpumpe verbunden ist. Bei einem solchen Aufbau kann jede Prozesskammer unabhängig von den anderen Prozesskammern individuell mit einem Unterdruck beaufschlagt werden und es insofern eine hohe Flexibilität gegeben. Jedoch ergibt sich bei einem solchen Aufbau ein hoher Hardware- bedarf, da jeder Prozesskammer eine individuelle Pumpe, entsprechende Ventile sowie gegebenenfalls andere Element, wie eine Partikelfalle, eine Abgasnachversorgung und sonstige Zusatzelemente zugeordnet sind: Ein Beispiel für eine solche Prozessanlage ist die centrotherm c.Plasma 3000, die üblicherweise mit vier oder fünf Prozessrohren versehen ist. Mithin sind auch vier oder fünf Vakuumpumpen, entsprechende Ventile sowie Zusatzelemente vorgesehen, welche zu hohen Kosten der Anlage und einem hohen Platzbedarf führen. Darüber hinaus ergibt sich das Problem, dass innerhalb der einer jeweiligen Prozess zugeordneten Vakuumpumpe beziehungsweise stromabwärts bezüg- lieh der entsprechenden Vakuumpumpe Ablagerungen aus den in den jeweiligen Prozesskammern verwendeten Gasen ergeben können. Solche können gegebenenfalls bei einem Wechsel der Prozesse innerhalb der jeweiligen Prozesskammer mit den nachfolgend verwendeten Prozessgasen reagieren, was zu unerwünschten Reaktionsprodukten führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, wenigstens einen der zuvor genannten Nachteile zu überwinden oder zumindest zu verringern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich unter anderem aus den Unteransprüchen.
Insbesondere ist eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Vakuum an unter- schiedliche Vakuumeinheiten vorgesehen, die Folgendes aufweist: wenigstens drei voneinander getrennte Vakuumeinheiten, eine erste Pumpe und ein erstes Leitungssystem welches die erste Pumpe mit jeder der Vakuumeinheiten verbindet, eine zweite Pumpe und ein zweites Leitungssystem welches die zweite Pumpe mit jeder der Vakuumeinheiten verbindet, wenigstens eine der Anzahl der Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von ersten Ventilen, die derart im ersten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein erstes Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der ersten Pumpe zu steuern, wenigstens eine der Anzahl der Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von zweiten Ventilen, die derart im zweiten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein zweites Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der zweiten Pumpe zu steuern, und eine Steuereinheit zum Ansteuern wenigstens der ersten und zweiten Ventile, um individuell ein Abpumpen der Vakuumeinheiten über die erste und/oder die zweite Pumpe zu steuern. Eine solche Behandlungsvorrichtung sieht eine hohe Flexibilität hinsichtlich des Abpumpens der Vakuumeinheiten bei geringem Hardware- und Platzbedarf vor. Die erste sowie die zweite Pumpe können als eine einzelne Pumpeinheit ausgebildet sein, sie können aber auch durch hintereinandergeschaltete Pumpen und/oder parallel geschaltete Pumpen ausgebildet sein. Die Vorrichtung ist insbesondere für eine Behandlungsvorrichtung für Substrate, insbesondere Halbleitersubstrate und Substrate für die Photovoltaik geeignet, wobei die Vakuumeinheiten jeweils eine Prozesseinheit bilden.
Bei einer Ausführungsform sind die ersten Ventile im ersten Leitungssystem jeweils Regelventile, insbesondere Butterfly-Ventile, um den erforderlichen Prozessdruck in den einzelnen Vakuumeinheiten gut einstellen und halten zu könne. Vorzugsweise ist wenigsten eine der Vakuumeinheiten entsprechende An- zahl von dritten Ventilen vorgesehen, die derart im ersten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein drittes Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der ersten Pumpe zu öffnen oder zu schließen. Da Regelventile häufig nicht ausreichend dicht sind, um einen Prozessdruck (ohne Pumpunterstützung) zu halten, sind bevorzugt zusätzliche eine höherer Dichtigkeit aufweisende Schließventile vorgesehen.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass die ersten Ventile im ersten Leitungssystem jeweils Schließ- oder Schaltventile sind und im ersten Leitungssystem ein für alle Vakuumeinheiten gemeinsames Regelventil vorgesehen ist. Dies ist insbesondere dann möglich, wenn die jeweiligen Leitungsabschnitte zwischen den Vakuumeinheiten und der ersten Pumpe denselben Strömungswiderstand besitzen. Hier ist es dann möglich über ein einzelnes Regelventil den gleichen Druck innerhalb verbundener Vakuumeinheiten einzustellen. Die Vakuumein- heiten können jeweils wenigstens eine regelbare Gaszuführung aufweisen, die mit wenigstens einer Gasquelle, insbesondere mit einer Prozessgasquelle und einer Spülgasquelle, wie beispielsweise einer Stickstoffquelle, in Verbindung steht, um je nach Behandlung entsprechendes Gas zur Verfügung stellen zu können. Bei einer Ausführungsform weist das erste Leitungssystem einen Ge- meinschafts-Leitungsabschnitt auf, der sich zwischen der Pumpe und den ersten oder dritten Ventilen erstreckt und die Behandlungsvorrichtung weist ferner eine regelbare Gaszuführung auf, die in den Gemeinschafts-Leitungsabschnitt mündet und mit einer Gasquelle, insbesondere einer Spülgasquelle, wie beispielsweise einer Stickstoffquelle in Verbindung steht. Eine solche Vorrichtung ist geeignet den Gesamtvolumenstrom in dem Gemeinschafts- Leitungsabschnitt zu beeinflussen und insbesondere im Wesentlichen konstant zu halten, um zu Verhindern, dass sich die Prozesse in den jeweiligen Vaku- umeinheitengegenseitig beeinträchtigen. Insbesondere weist die Behandlungs- Vorrichtung eine Steuereinheit aufweist, die konfiguriert ist die mit den Vakuumeinheiten in Verbindung stehenden Gaszuleitungen und/oder die mit dem Ge- meinschaftsleitungsteil in Verbindung stehende Gaszuleitung derart anzusteuern, dass im Gemeinschaftsleitungsteil während einer Vakuumerzeugung oder Prozessierung in einer oder mehreren der Vakuumeinheiten ein im Wesentli- chen gleicher Gesamtvolumenstrom aufrecht erhalten wird.
Für ein rasches, zweistufiges Absaugen der Vakuumeinheiten auf Umgebungsdruck sind die zweiten Ventile im zweiten Leitungssystem bevorzugt Ventile mit einem Bypass.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Behandlungsvorrichtung ferner Folgendes auf: eine dritte Pumpe und ein drittes Leitungssystem welches die dritte Pumpe mit wenigstens einem Teil der Vakuumeinheitenverbindet, wenigstens eine der Anzahl der verbundenen Vakuumeinheitenentsprechende Anzahl von vierten Ventilen, die derart im ersten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder verbunden Vakuumeinheit ein viertes Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der dritten Pumpe zu steuern. Ein solches zusätzliches Leitungssystem mit zusätzlicher Pumpe erlaubt insbesondere eine Abgastrennung, wenn in einer jeweiligen Va- kuumeinheit unterschiedliche Prozesse mit unterschiedlichen Prozessgasen durchgeführt werden, die getrennt entsorgt werden sollten, da eine Vermischung der Gase zu unerwünschten Reaktionen/Reaktionsprodukten führen könnten. Zur Vereinfachung des Aufbaus der Behandlungsvorrichtung könnten das dritte Leitungssystem und das erste Leitungssystem benachbart zur Vaku- umeinheit einen gemeinschaftlichen Leitungsabschnitt aufweisen, in dem das erste Ventil angeordnet ist. Zur Erhöhung der Sicherheit könnten die dritten und vierten Ventile gegenseitig derart verriegelt sind, dass jeweils nur eines der beiden geöffnet sein kann. Eine solche Verriegelung könnte mechanisch oder auch softwaretechnisch erfolgen. Alternativ ist es aber auch möglich die dritten und vierten Ventile durch ein einzelnes Ventil, wie beispielsweise ein Ein-Drei-Wege Ventil zu ersetzen. Auch bei einer solchen Anordnung wäre es möglich auf Regelventile in den gemeinschaftlichen Leitungsabschnitten zu verzichten und jeweils nur ein Regelventil benachbart zur jeweiligen Pumpe vorzusehen.
Bei einer Ausführungsform ist ferner wenigstens eine Abgas-Nachbehandlungseinheit, insbesondere ein Gaswäscher und/oder eine thermische Nachbehandlungseinheit, stromabwärts von wenigstens der ersten und/oder der dritten Pumpe vorgesehen. Gelegentlich sind Abgase aus Behandlungsprozessen schädlich für die Umwelt und können daher nicht direkt in die Umgebung abgegeben werden und erfordern daher eine entsprechende Nachbehandlung. Insbesondere ist es auch möglich hinter der ersten und der dritten Pumpe unterschiedliche Abgas-Nachbehandlungseinheiten vorzusehen, da unterschiedliche Gase unterschiedliche Nachbehandlungen benötigen können.
Zur Erhöhung des Durchsatzes und der Verringerung der Hardwarekomponenten kann wenigstens eine der Vakuumeinheiten wenigstens zwei parallel betreibbare Vakuumkammern aufweisen. Es ist auch ein Verfahren zum Betrieb einer Behandlungsvorrichtung des zuvor beschriebenen Typs vorgesehen, bei dem die jeweiligen Vakuumeinheiten über die zweite Pumpe auf einen vorbestimmten Druck abgepumpt und während einer Prozessierung über die erste und/oder die dritte Pumpe auf einem vorbestimmten Druck gehalten wird, wobei während des Abpumpens die Verbindung zwischen der jeweiligen Vakuumeinheit und der ersten Pumpe und der dritten Pumpe geschlossen ist, und während der Prozessierung die Verbindung zwischen der jeweiligen Vakuumeinheit und der zweiten Pumpe geschlossen ist.
Bei einer Ausführungsform wird zu jedem Zeitpunkt jeweils höchstens eine Va- kuumeinheit auf den vorbestimmten Druck abgepumpt. Alternativ ist es aber auch möglich mehrere der Vakuumeinheiten gleichzeitig oder teilweise zeitlich überlappend auf einen vorbestimmten Druck abzupumpen. Während der Prozessierung in einer Vakuumeinheit wird wenigstens zeitweise ein Prozessgas und/oder ein Spülgas in die jeweilige Vakuumeinheit eingeleitet, wobei während einer Prozessierung in einer oder mehreren der Vakuumeinheiten in den Gemeinschafts-Leitungsabschnitt des ersten oder dritten Leitungs- Systems ein Spülgas eingeleitet werden kann, um an der entsprechenden Pumpe einen im Wesentlichen gleichen Gesamtvolumenstrom aufrecht zu erhalten.
Für eine Trennung von Abgasen und gegebenenfalls eine individuelle Nachbehandlung kann während der Prozessierung in einer Vakuumeinheit die jeweilige Vakuumeinheit in Abhängigkeit des verwendeten Prozessgases entweder über die erste oder die dritte Pumpe abgepumpt werden. Insbesondere kann das während einer Prozessierung aus einer Vakuumeinheit abgesaugte Gas hinter der ersten oder dritten Pumpe nachbehandelt werden. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch mehr erläutert; In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer alternativen Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Behandlungsvorrichtung;
Fig. 4 zeigt beispielhafte Druck-Zeit-Diagramme für eine Substratbehandlungen in einer Behandlungsvorrichtung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist;
Fig. 5 einen beispielhaften Volumenstrom einer Prozessgasstrecke einer beispielhaften Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 6 einen beispielhaften Volumenstrom einer Prozessgasstrecke einer Behandlungsvorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Gasbalastaus- gleich;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Behandlungsvorrichtung. Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Bereitstellen von Vakuum an unterschiedliche Vakuumeinheiten, wobei der Grund für die Bereitstellung zunächst sekundär ist. Trotzdem wird die Erfindung im Nachfolgenden speziell für die Prozessierung von Substraten als ein spezielles Einsatzgebiet beschrieben, in der sich viele Vorteile ergeben.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung 1 für Substrate mit drei Prozesseinheiten 3a, 3b, 3c einem ersteh Leitungssystem 6, einer ersten Pumpe 8, einem zweiten Lei- tungssystem 10 und einer zweiten Pumpe 12. Die Behandlungsvorrichtung 1 weist ferner einen optionalen, mit dem ersten Leitungssystem 6 in Verbindung stehenden Gasbaiast 14 sowie eine optionale Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16 auf. Die Prozesseinheiten 3a, 3b und 3c weisen jeweils eine Prozesskammer auf, in der eine Substratbehandlung im Unterdruck durchgeführt wird. Beispiele von solchen Prozesskammern sind in der Technik ausreichend bekannt und sie werden daher hier nicht näher beschrieben. Insbesondere kann es sich bei den jeweiligen Prozesskammern um solche für eine plasmaunterstütze Abscheidung aus der Gasphase handeln, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2015 004 430.3 bekannt ist. Solche Prozesskammern weisen jeweils wenigstens eine nicht dargestellte Gaszuleitung auf, über die während einer Substratbehandlung ein Prozessgas zugeführt werden kann. Üblicherweise kann über die entsprechende Gaszuleitung vor, während oder auch nach der Behandlung auch ein Spülgas, welches in der Regel nicht reaktiv ist, wie beispielsweise Stickstoff und/oder Edelgase eingeleitet werden. Je nach Prozess ist es auch möglich, dass hintereinander während desselben Prozesses oder auch bei getrennten Prozessen unterschiedliche Prozessgase in die Kammer eingeleitet werden. Die Prozesskammer weist auch wenigstens eine Auslassleitung auf, welche mit dem ersten und/oder dem zweiten Leitungssystem 6, 10 in Verbindung steht. Wohl die Darstellung gemäß Figur 1 andeutet, dass das erste Leitungssystem 6 und das zweite Leitungssystem 10 an unterschiedlichen Stellen in die Prozesseinheiten 3a - 3c einkoppeln, sei bemerkt, dass die Leitungssysteme 6, 10 direkt vor der jeweiligen Prozesskammern zusammengekoppelt sein können, sodass pro Prozesskammer nur eine einzelne Auslassleitung vorgesehen ist. Üblicherweise wird jede der Prozesseinheiten 3a - 3c nur eine einzelne Prozesskammer besitzen. Es wäre aber auch möglich, dass jede der Prozesseinheiten 3a - 3c zwei oder mehr parallel oder sequentiell betriebene Prozesskammern aufweisen kann. Das erste Leitungssystem 6 weist drei Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a, 20b und 20c sowie einen Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 auf. Die Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a - 20c stehen an einem Ende jeweils mit einer Auslassleitung einer Prozesskammer einer entsprechenden Prozesseinheit 3a, 3b bzw. 3c in Verbindung und an ihrem anderen Ende mit dem Ge- meinschafts-Leitungsabschnitt 22. In jedem der Prozesskammer- Leitungsabschnitte 20a, 20b und 20c ist jeweils ein Regelventil 24 sowie ein Schließventil 26 angeordnet. Als Regelventile 24 lassen sich beispielsweise Butterfly-Ventile verwenden, und als Schließventile 26 jegliche Ventile, welches geeignet sind einen geeigneten Unterdruck zu halten. Sofern die Regelventile 24 eine ausreichende Unterdruck-Haltefunktion gewährleisten, könnte auch auf die Schließventile 26 verzichtet werden. Als Prozesskammer-Leitungsabschnitt 20a, 20b, 20c wird der Teil des ersten Leitungssystems 6 angesehen, in dem eine individuelle Ventilsteuerung des Leitungsabschnitts zu einer jeweiligen Prozesseinheit 3a - 3c möglich ist. Bei der Darstellung gemäß Figur 1 ist das der sich zwischen Ventil 26 und jeweiliger Prozesseinheit 3a, 3b, 3c erstreckende Bereich des Leitungssystems 6. Der Bereich zwischen den Ventilen 26 und Pumpe 8 stellt wiederum den Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 dar, da dieser direkt mit der Pumpe 8 in Verbindung steht und keine individuelle Ventilregelung zu den einzelnen Prozesseinheiten 3a, 3b, 3c ermöglicht.
In dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 des ersten Leitungssystems 6 ist benachbart zu der Pumpe 8 eine Partikelfalle 28 derart angeordnet, dass jegliches von den Prozesseinheiten 3a, 3b, 3c stammende zur Pumpe 8 strömende Gas durch die Partikelfalle 28 hindurch läuft. Alternativ zur Partikelfalle kann auch ein Gitter/Filter verwendet werden oder es kann auf Partikelfalle, Gitter oder Filter komplett verzichtet werden. Die Pumpe 8 steht mit dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 des ersten Leitungssystems 6 in Verbindung und ist eine Vakuumpumpe, die geeignet ist die Prozesskammern der jeweiligen Prozesseinheiten 3a - 3c auf ihren erforderlichen Prozessdruck zu pumpen bzw. während des Prozesses auf den Prozessdruck zu halten. Dabei ist die Vakuumpumpe bevorzugt derart ausgelegt, dass sie auch bei einem parallelen Betrieb wenigstens Zweier der Prozesseinheiten 3a, 3b, 3c den entsprechenden Prozessdruck aufrecht erhalten kann. Allgemein sollte die Vakuumpumpe derart ausgelegt sein, dass Sie den Erfordernissen der Prozesseinheiten mit geringer Überkapazität genügt. Je nach Prozess kommt es bei einem sequenziellen Betrieb zu Überschneidungen oder zu keinen Überschneidungen bei verschieden Prozesseinheiten. Bei einer erhöhten Anzahl von Prozesseinheiten nimmt die Überschneidungswahrscheinlichkeit zu.
Das zweite Leitungssystem 10 weist drei Prozesskammer-Leitungsabschnitte 30a, 30b, 30c sowie einen Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 32 auf. Die Prozesskammer-Leitungsabschnitte 30a - 30c stehen an einem Ende jeweils mit einer Auslassleitung einer Prozesskammer einer entsprechenden Prozesseinheit 3a, 3b bzw. 3c in Verbindung und an ihrem anderen Ende mit dem Ge- meinschafts-Leitungsabschnitt 32. Dabei kann die Auslassleitung der Prozess- kammer dieselbe sein, die auch mit einem der Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a, 20b und 20c des ersten Leitungssystems 6 in Verbindung steht. In jedem der Prozesskammer-Leitungsabschnitte 30a, 30b und 30c ist jeweils ein Schließventil 34 angeordnet. Insbesondere ist das Schließventile ein Ventil mit Bypass, um ein sanftes Abpumpen der jeweiligen Prozesskammer einer Prozesseinheit zu ermöglichen. Als Prozesskammer-Leitungsabschnitt 30a,
30b, 30c wird der Teil des zweiten Leitungssystems 10 angesehen, in dem eine individuelle Ventilsteuerung des Leitungsabschnitts zu einer jeweiligen Prozesseinheit 3a - 3c möglich ist. Bei der Darstellung gemäß Figur 1 ist das der sich zwischen Ventil 34 und jeweiliger Prozesseinheit 3a, 3b, 3c erstreckende Bereich des zweiten Leitungssystems 10. Der Bereich zwischen den Ventilen 34 und Pumpe 12 stellt wiederum den Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 32 dar, da dieser direkt mit der Pumpe 12 in Verbindung steht und keine individuelle Ventilregelung zu den einzelnen Prozesseinheiten 3a, 3b, 3c ermöglicht.
In dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 32 des zweiten Leitungssystems 10 ist benachbart zu der Pumpe 12 eine Partikelfalle 38 derart angeordnet, dass jegliches von den Prozesseinheiten 3a, 3b, 3c stammende zur Pumpe 12 strö- mende Gas durch die Partikelfalle 38 hindurch läuft. Auch hier könnte die Partikelfalle ersetzt oder weggelassen werden.
Die Pumpe 12 steht mit dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 32 des zweiten Leitungssystems 10 in Verbindung und ist eine Vakuumpumpe, die geeignet ist die Prozesskammern der jeweiligen Prozesseinheiten 3a - 3c auf ihren erforderlichen Prozessdruck zu pumpen. Dabei ist die Vakuumpumpe 12 in Kombination mit den Leitungsabschnitten des zweiten Leitungssystems und den Ventilen 34 insbesondere dafür ausgelegt jeweils eine der Prozesseinheiten zu einem Zeitpunkt rasch auf den erforderlichen Unterdruck abzupumpen.
Die Behandlungsvorrichtung 1 weist, wie zuvor erwähnt ferner einen optionalen Gasbaiast 14 auf. Der Gasbaiast 14 wird durch eine Quelle eines Spülgases, wie beispielsweise eine Stickstoffquelle gebildet. Diese steht über ein Regelventil 40 und optional ein zusätzliches, nicht dargestelltes Schließventil mit dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 des ersten Leitungssystems 6 in Verbindung. Die Funktion des Gasbaiast liegt darin, in Abhängigkeit von den Stellungen der Ventile 24, 26 im ersten Leitungssystem und der jeweiligen Gaszuführung in den einzelnen Prozesskammern der Prozesseinheiten 3a, 3b, 3c einen Gesamtvolumenstrom an Gasen innerhalb des Gemeinschafts- Leitungsabschnitt 22 des ersten Leitungssystems 6 im Wesentlichen konstant zu halten. Hierdurch soll verhindert werden, dass zum Beispiel das Schließen eines der Schließventile 26 in einem der zu einer Prozesseinheit führenden Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a, 20b und 20c zu Druckschwankungen innerhalb einer der anderen Prozesseinheiten führt. Durch Einleiten eines Spülgases (entsprechend der Gasmenge, die bisher aus der abgeschalteten Prozesskammer abgesaugt wurde) wird der Gesamtvolumenstrom in dem Gemein- schafts-Leitungsabschnitt 22 gleich gehalten und somit Druckschwankungen in den Prozesseinheiten 3a bis 3c vermieden oder zumindest verringert. Auch wenn in einer der Prozesseinheiten 3a bis 3c die eingeleitete Prozessgasmenge variiert wird, kann dies über den Gasbaiast 14 ausgeglichen werden, um den Gesamtvolumenstrom in dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 im Wesentlichen gleich zu halten. Hierbei sei bemerkt, dass zur Verdünnung der abge- saugten Gase, um diese unschädlich zu machen, auch in der Vergangenheit zum Beispiel Stickstoff in die jeweilige Pumpe bzw. stromabwärts hierzu in den Gasstrom eingeleitet wurde. Mithin ergibt sich durch den Einsatz des Gasbaiast je nach Anwendung kein höherer Gasverbrauch, da die Verdünnungsfunktion wenigstens teilweise durch den Gasbaiast erreicht wird. Als Alternative zu ei- nem Gasbaiast können mögliche Druckschwankungen auch teilweise durch eine Drehzahlregelung der Pumpe abgefangen werden.
Fig. 1 zeigt auch die zuvor erwähnte optionale Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16, die Stromabwärts bezüglich der Pumpe 8 angeordnet ist, oder auch integral mit der Pumpe 8 ausgebildet ist. Eine solche Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16 kann beispielsweise als Gaswäscher ausgebildet sein, um bestimmte Produkte aus dem Abgasstrom auszufiltern bzw. unschädlich zu machen. Es ist aber auch möglich, das die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16 alternativ oder auch zusätzlich für eine thermische Abgasnachbehandlung aus- gelegt ist und die Abgase beispielsweise verbrennt.
Die Behandlungsvorrichtung 1 weist eine nicht näher dargestellte Steuereinheit auf, die mit den Ventilen und den Pumpen in Verbindung steht, um diese entsprechend einem Prozessrezept anzusteuern und gegebenenfalls bestimmten sich dynamisch ändernden Prozessparametern anzusteuern.
Dabei ist die Steuereinheit insbesondere so ausgelegt, dass sie für ein Abpumpen der jeweiligen Prozesseinheiten 3a bis 3c auf einen gewünschten Druck das zweite Leitungssystem 10 und die Pumpe 12 einsetzt. Insbesondere werden die Prozesseinheiten 3a bis 3c sequentiell abgesaugt, sodass zu einem Zeitpunkt jeweils nur eine Prozesseinheit abgepumpt wird. Hierzu können die Ventile 34 gegeneinander verriegelt sein, sodass jeweils nur eines geöffnet ist oder es könnte auch ein geeignetes Ein-Drei-Wegeventil eingesetzt werden. Alternativ wäre es aber auch denkbar eine gleichzeitige Absaugung mehrerer Prozesseinheiten zu ermöglichen.
Die Steuereinheit ist ferner insbesondere so ausgelegt, dass sie zum Halten der jeweiligen Prozesseinheiten 3a bis 3c auf einem gewünschten Prozessdruck das erste Leitungssystem 6 und die Pumpe 8 einsetzt. Insbesondere können die Prozesseinheiten 3a bis 3c gleichzeitig abgesaugt und auf Prozessdruck gehalten werden. Um Auswirkungen von Veränderungen an einer Prozesseinheit auf andere Prozesseinheiten zu vermeiden, kann wie oben beschrieben der Gasbaiast eingesetzt werden.
Fig. 4 zeigt beispielhafte Druck-Zeit-Diagramme für Substratbehandlungen in den Prozesseinheiten 3a bis 3c, wobei die jeweiligen Druck-Zeit-Diagramme jeweils für eine der Prozesseinheiten stehen. Unterhalb der jeweiligen Dia- gramme ist der jeweilige Pumpstatus der Prozesseinheiten angedeutet, wobei der schraffierte Kasten ein Abpumpen (von Umgebungsdruck auf Prozessdruck) über das zweite Leitungssystem 10 und die Pumpe 12 anzeigt, der kreuzschraffierte Kasten ein Abpumpen (zum Halten auf dem Prozessdruck) über das erste Leitungssystem 6 und die Pumpe 8 anzeigt, und der leere Kas- ten ein Belüften, Entladen und Beladen der Prozesseinheit (Die Prozesseinheit ist mit keiner der Pumpen verbunden) anzeigt. Die jeweilige Länge der Kästen ist hierbei nicht maßstäblich, es soll lediglich die Staffelung der jeweiligen An- steuerung dargestellt werden. Insbesondere ist der Kasten für das Belüften, Entladen und Beladen der Prozesseinheit verkürzt dargestellt. Die jeweiligen Prozesseinheiten 3a bis 3c werden jeweils zeitlich hintereinander (d. h. zeitlich nicht überlappend) über das zweite Leitungssystem 10 und die Pumpe 12 auf den Prozessdruck abgepumpt. Während der eigentlichen Behandlung der Substrate in den Prozesseinheiten 3a bis 3c werden diese über das erste Leitungs- system 6 und die Pumpe 8 auf dem Prozessdruck gehalten, wobei hier zeitweise zeitlich überlappend mehrere Prozesseinheiten 3a bis 3c über das Leitungssystem 6 und die Pumpe 8 abgepumpt werden. Die Druck-Zeit-Diagramme zeigen, dass eine sequentiell gestaffelte, parallele Behandlung in den jeweiligen Prozesseinheiten möglich ist.
Obwohl in Fig. 3 nur drei Prozesseinheiten 3a bis 3c gezeigt sind, wird der Fachmann erkennen, dass auch eine größerer Anzahl von Prozesseinheiten vorgesehen sein kann. Insbesondere werden Behandlungsvorrichtungen mit zehn oder gar mehr Prozesseinheiten, die über erste und zweite Leitungssysteme mit entsprechenden ersten und zweiten Pumpen abgepumpt werden in Betracht gezogen. Während die zweite Pumpe (sofern sie für ein sequentielles Abpumpen ausgelegt ist) unabhängig von der Anzahl der Prozesseinheiten ist, muß die erste Pumpe gegebenenfalls für die maximale Anzahl der gleichzeitig abzupumpenden Prozesseinheiten dimensioniert werden.
Fig. 5 zeigt beispielhafte Schwankungen des Volumenstroms, die während des Betriebs bei einer aus zehn Prozesseinheiten bestehenden Behandlungsvorrichtung in der Gemeinschaftsleitung 22 des ersten Leitungssystems 6 auftreten können. Um einen Effekt dieser Schwankungen auf die einzelnen Prozesseinheiten zu verhindern oder zumindest zu vermindern, können die Täler in der dargestellten Kurve über den Gasbaiast 14 ausgeglichen werden.
Ein solcher Ausgleich ist beispielhaft in Fig. 6 dargestellt, die einen alternativen Verlauf eines Schwankungen unterliegenden Volumenstroms (aus den Prozesseinheiten) in der Gemeinschaftsleitung 22 des ersten Leitungssystems 6 zeigt. Der grau hinterlegte Bereich zeigt, das Einleiten von Gas über den Gas- balast 14, das entsprechend der Schwankungen im Volumenstrom aus den Prozesseinheiten gesteuert oder geregelt wird, sodass in der Gemeinschaftslei- tung 22 ein im Wesentlichen gleichmäßiger Volumenstrom aufrecht erhalten wird. Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung 1. Bei der Darstellung in Fig. 2 werden dieselben Bezugszeichen verwendet, wie bei der ersten Ausführungsform, sofern gleiche oder ähnliche Elemente in den unterschiedlichen Ausführungsformen vorhan- den sind.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 besitzt die Behandlungsvorrichtung 1 fünf Prozesseinheiten 3a bis 3e, ein erstes Leitungssystem 6, eine erste Pumpe 8, ein zweites Leitungssystem 10, eine zweite Pumpe 12, ein drittes Leitungs- system 50 sowie eine dritte Pumpe 52. Optional kann die Behandlungsvorrichtung wiederum wenigstens einen Gasbaiast 14 sowie wenigstens eine optionale Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16 aufweisen, welche mit dem ersten Leitungssystem 6 bzw. der ersten Pumpe 8 und/oder dem dritten Leitungssystem 50 und der dritten Pumpe 52 in Verbindung stehen können, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Die Prozesseinheiten 3a bis 3e weisen wiederum jeweils eine Prozesskammer auf, und können in der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform aufgebaut sein. Sie weisen jeweils wenigstens eine Gaszuleitung sowie wenigstens eine Gasauslassleitung auf, welche mit den Leitungssystemen 6, 10 und/oder 50 in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform weist das erste Leitungssystem 6 fünf Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a bis 20e sowie einen Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22a auf. Die Prozesskammer- Leitungsabschnitte 20a bis 20e verbinden jeweils eine Auslassleitung einer Prozesskammer einer entsprechenden der Prozesseinheiten 3a bis 3e mit dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22. In jedem der Prozesskammer- Leitungsabschnitte 20a bis 20e ist jeweils ein Regelventil 24 sowie ein Schließventil 26 angeordnet, wie bei der ersten Ausführungsform, die jeweils auch den gleichen Aufbau besitzen können.
In dem Gemeinschaftsleitungsabschnitt 22 des Leitungssystems 6 ist benachbart zu der ersten Pumpe 8 wiederum eine optionale Partikelfalle 28 angeord- net. Die erste Pumpe 8 ist wiederum eine Vakuumpumpe und kann im Wesentlichen genauso aufgebaut sein, wie bei der ersten Ausführungsform.
Auch das zweite Leitungssystem 10 weist bei dieser Ausführungsform fünf Pro- zesskammer-Leitungsabschnitte 30a bis 30e sowie einen Gemeinschafts- Leitungsabschnitt 32 auf. In den jeweiligen Prozesskammer-Leitungsabschnitten 30a bis 30e ist jeweils ein Schließventil 34 vorgesehen, das insbesondere als Bypass-Ventil ausgebildet sein kann, wie bei der ersten Ausführungsform. Hinsichtlich der ersten und zweiten Leitungssysteme mit den ent- sprechenden Ventilen liegt die eigentliche Änderung in der Anzahl der Prozess- kammerleitungsabschnitte 20a bis 20e bzw. 30a bis 30e. Ansonsten können die Elemente im Wesentlichen gleich sein wie bei der ersten Ausführungsform. Jedoch muß die Pumpe 8 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 gegebenenfalls größer dimensioniert sein als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 , da gege- benenfalls mehrere Kammern gleichzeitig abgepumpt werden müssen.
Hinsichtlich der mit dem ersten Leitungssystem und der ersten Pumpe 8 in Beziehung stehenden Elementen wie dem Gasbaiast 14 und der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 6 sei bemerkt, dass diese im wesentlichen den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion haben können wie bei der ersten Ausführungsform. Wiederum sind diese optional.
Neben der Anzahl der Prozesseinheiten und den entsprechenden Leitungsabschnitten liegt ein weiterer Unterschied zu der ersten Ausführungsform in dem Vorsehen des dritten Leitungssystems 50. Das dritte Leitungssystem 50 besitzt ähnlich wie das erste Leitungssystem 6 fünf Prozesskammer-Leitungsabschnitte 54a bis 54e sowie einen Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 56. Die Prozesskammer-Leitungsabschnitte 54a bis 54e des dritten Leitungssystems 50 teilen sich jeweils einen Bereich der Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a bis 20e mit dem ersten Leitungssystem 6. Insbesondere koppeln die Prozesskammer-Leitungsabschnitte 54a bis 54e jeweils in den entsprechenden Bereich zwischen dem Regelventil 24 und dem Schließventil 26 der Prozesskammer- Leitungsabschnitte 20a bis 20e des ersten Leitungssystems 6 ein. Stromab- wärts bezüglich dieses Einkopplungspunktes ist in jedem der Prozesskammer- leitungsabschnitte 54a bis 54e des dritten Leitungssystems 50 ein entsprechendes Schließventil 58 vorgesehen. Auch hier können die zwei Ventile 26 und 58 als Ein-Drei-Wegeventil ausgeführt werden.
Mithin nutzen das erste Leitungssystem 6 und das dritte Leitungssystem 50 einen gemeinsamen Leitungsabschnittsbereich sowie das Regelventil 24 gemeinsam, wie der Fachmann erkennen kann. Alternativ wäre es aber auch möglich, dass die Prozesskammer-Leitungsabschnitte 54a bis 54e des dritten Leitungssystems 50 jeweils zusätzlich zu dem Schließventil 58 ein entsprechendes Regelventil (nicht dargestellt) aufweisen, das über einen eigenen Leitungsabschnitt eine Verbindung zu den jeweiligen Prozesseinheiten 3a bis 3e herstellt. Durch die dargestellte Ausführungsform kann jedoch die Anzahl der erforderlichen Regelventile verringert werden.
Der Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 56 des dritten Leitungssystems 50 ist mit der dritten Pumpe 52 verbunden, wobei wiederum eine optionale Partikelfalle 60 benachbart zur dritten Pumpe 52 vorgesehen ist. Optional können auch hier ein Gasbaiast 14 und eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16 für den Ge- meinschafts-Leitungsabschnitt 56 bzw. die dritte Pumpe 52 vorgesehen sein.
Die Schließventile 26, 58 können mechanisch und/oder softwaretechnisch gegen einander verriegelt sein, so dass jeweils nur eines der beiden Schließventile 26, 58 geöffnet sein kann. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Prozesseinhei- ten 3a bis 3e während einer Substratbehandlung entweder über das erste Leitungssystem 6 und die erste Pumpe 8 oder über das dritte Leitungssystem 50 und die dritte Pumpe 52 abgesaugt werden. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn innerhalb einer Prozesseinheit 3a bis 3e unterschiedliche Behandlungsprozesse mit unterschiedlichen Prozessgasen ablaufen, welche getrennt entsorgt werden müssen, um unerwünschte Reaktionsprodukte und/oder Reaktionen zu vermeiden. Da zwischen solchen Behandlungen die jeweiligen Prozesseinheiten jeweils gespült werden, ist eine Abtrennung der Leitungssysteme stromabwärts bezüglich der Regelventile 24 möglich. Wie an- gedeutet ist eine gemeinschaftliche Nutzung der Regelventile 24 aber nicht zwingend. Alternativ wäre es aber auch möglich keine gegenseitige Verriegelung der Schließventile 26, 58 vorzusehen. Auch hier können die zwei Ventile 26 und 58 als Ein-Drei-Wegeventil ausgeführt werden.
Während des Betriebs der Behandlungsvorrichtung 1 werden die entsprechenden Pumpen und Ventile wiederum über eine Steuereinheit angesteuert, wobei ein Abpumpen auf einen Prozessdruck wiederum bevorzugt sequentiell gesteuert wird, während das Abpumpen der jeweiligen Prozesseinheiten zum Halten eines Prozessdrucks über das erste Leitungssystem 6 oder das dritte Leitungssystem mit entsprechender erster Pumpe 8 oder dritter Pumpe 52 erfolgen kann.
Wie man erkennen kann, bietet die Behandlungsvorrichtung 1 eine hohe Flexi- bilität hinsichtlich der Prozessierung in den einzelnen Prozesskammern bei einem geringen Hardwareeinsatz und bei einer hohen Sicherheit hinsichtlich der Trennung von Abgasen. Wie auch schon bei der ersten Ausführungsform ist natürlich eine größere Anzahl von Prozesseinheiten denkbar. Je nach Aufbau der Behandlungsvorrichtung wäre es auch denkbar, das dritte Leitungssystem 50 nicht mit allen sondern nur mit einer bestimmten Anzahl von Prozesseinheiten zu verbinden, wen sichergestellt ist, dass diese nur für einen bestimmten Prozess bestimmt sind.
Fig. 3 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform einer Behandlungsvorrich- tung 71. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 besitzt die Behandlungsvorrichtung 1 drei Prozesseinheiten 73a bis 73c, ein erstes Leitungssystem 76, eine erste Pumpe 78, ein zweites Leitungssystem 80 und eine zweite Pumpe 82. Optional kann die Behandlungsvorrichtung wiederum wenigstens einen Gasba- last sowie wenigstens eine optionale Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf- weisen, welche hier mit dem ersten Leitungssystem 76 bzw. der ersten Pumpe 78 und/oder dem zweiten Leitungssystem 80 bzw. der zweiten Pumpe 82 in Verbindung stehen können, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Prozesseinheiten 3a bis 3c weisen wiederum jeweils eine Prozesskammer auf, und können in der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Ausführungsform aufgebaut sein. Sie weisen jeweils wenigstens eine Gaszuleitung sowie wenigstens eine Auslassleitung auf, welche mit dem ersten und zweiten Lei- tungssystemen 76, 80 in Verbindung steht.
Bei dieser Ausführungsform weisen die ersten und zweiten Leitungssysteme 76, 78 drei gemeinsam genutzte Leitungsabschnitte 90a bis 90c auf, welche jeweils die Auslassleitung einer Prozesskammer einer der Prozesseinheiten 73a bis 73c mit einem entsprechenden Schließventil 94 bzw. 96 des ersten bzw. zweiten Leitungssystems 76, 78 verbinden. Auch hier können die zwei Ventile 94 und 96 als Ein-Drei-Wegeventil ausgeführt werden. Ausgehend von der Auslassleitung der Prozesskammer ist in dem jeweiligen gemeinsam genutzte Leitungsabschnitt 90a bis 90c ein Schließventil 98, ein Regelventil 100, eine optionale Partikelfalle 102 und eine Pumpe 104 vorgesehen. Das Schließventil 98 kann insbesondere ein Ventil mit Bypass sein, während das Regelventil 100 beispielsweise ein Butterfly-Ventil sein kann. Auch hier gilt, dass auf das Schließventil gegebenenfalls verzichtet werden kann, wenn über das Regelventil 100 oder hier gegebenenfalls die Schließventile 94, 96 eine ausreichende Vakuum-Haltefunktion gegeben ist.
Die Pumpe 104 kann insbesondere als eine Boosterpumpe mit Bypass ausgebildet sein, die oberhalb eines bestimmten Drucks Gas in einen Bypass (nicht dargestellt) leitet und unterhalb des bestimmten Drucks Gas in Richtung der Pumpen 78, 82 ausgibt, die als Vorpumpen ausgebildet sein können. Insbesondere können die Boosterpumpen beim Abpumpen der jeweiligen Prozesskammern vom Umgebungsdruck einen hohen Volumenstrom erreichen, der über den Bypass abgeleitet werden kann. Bei geringer werdenden Drücken fällt der Volumenstrom ab und die Boosterpumpe kann dann über die nachgeordneten Pumpen 78, 82, welche in der Regel für geringere Volumenströme ausgelegt sind, unterstützt werden, um das erforderliche Vakuum für eine Behandlung zu erreichen und dann auch während der Behandlung zu halten. Stromabwärts bezüglich der Boosterpumpen 104 verzweigt sich jeweils der gemeinsame Leitungsabschnitt 90a bis 90c in zwei Leitungsabschnitte. In einem ersten der Leitungsabschnitte ist das Schließventil 94 angeordnet, über das eine Verbindung zur ersten Pumpe 78 hergestellt werden kann. In dem zweiten Leitungsabschnitt ist das Schließventil 96 angeordnet, über das eine Verbindung zur zweiten Pumpe 78 hergestellt werden kann.
Wie der Fachmann erkennen kann, ermöglicht diese Anordnung eine Abgastrennung stromabwärts bezüglich der Booster Pumpe 104, um die abgesaugten Gase je nach Prozess und Prozessgas getrennt entsorgen zu können. Obwohl hier drei Booster Pumpen als erste Pumpstufen für die drei Prozesseinheiten eingesetzt werden, sind nur zwei nachgeordnete Pumpen 76, 78 erforderlich, die als Vorpumpen dienen können und die auch eine Abgastrennung ermöglichen. Selbst wenn die Anzahl der Prozesseinheiten ansteigt und dementspre- chend die Anzahl der Booster Pumpen, so kann die Anzahl der nachgeordneten Pumpen gleich bleiben und somit kann der Hardwareaufwand für eine Behandlungsvorrichtung mit beispielsweise fünf Prozesseinheiten wesentlich verringert werden. Es ist aber auch möglich, das eine der Kombinationen aus Booster Pumpe und nachgeordneter Pumpe für ein rasches Absaugen der jeweiligen Prozesskammer optimiert ist, während die Kombination aus Booster Pumpe mit der anderen Pumpe für ein Halten eines Prozessdrucks optimiert ist. Falls einen solche Optimierung mit zusätzlicher Gastrennung gewünscht ist, wäre es auch hier denkbar ein drittes Leitungssystem mit einer weiteren Pumpe vorzusehen. Hierzu könnten beispielsweise jeweils der Bypass der Booster Pumpen mit ei- ner Gemeinschaftsleitung verbunden sein, die zu der weiteren Pumpe führt, wobei die Kombination aus Booster Pumpe und weiterer Pumpe für ein rasches Absaugen optimiert ist. Sofern keine Optimierung der unterschiedlichen Pumpabschnitte (Abpumpen auf Prozessdruck/Halten des Prozessdrucks) und auch keines Abgastrennung erforderlich ist kann sogar auf eine Verzweigung strom- abwärts bezüglich der Pumpen verzichtet werden, und die Booster Pumpen könnten über eine einzelne Vorpumpe unterstützt werden, welche dann mehrere Booster Pumpen unterstützt. Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Behandlungsvorrichtung 1 , welche der Ausführungsform gemäß Fig. 2 angelehnt ist und auch drei Leitungssysteme besitzt. Bei der Darstellung in Fig. 7 werden daher dieselben Bezugszeichen verwendet, wie bei der zweiten Ausführungsform, sofern gleiche oder ähnliche Elemente in den unterschiedlichen Ausführungsformen vorhanden sind.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 besitzt die Behandlungsvorrichtung 1 wieder fünf Prozesseinheiten 3a bis 3e, ein erstes Leitungssystem 6, eine erste Pumpe 8, ein zweites Leitungssystem 10, eine zweite Pumpe 12, ein drittes Leitungssystem 50 sowie eine dritte Pumpe 52. Optional kann die Behandlungsvorrichtung wiederum wenigstens einen Gasbaiast 14 sowie wenigstens eine optionale Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16 aufweisen, welche mit dem ersten Leitungssystem 6 bzw. der ersten Pumpe 8 und/oder dem dritten Leitungssystem 50 und der dritten Pumpe 52 in Verbindung stehen können, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Die Prozesseinheiten 3a bis 3e weisen wiederum jeweils eine Prozesskammer auf, und können in der gleichen Art und Weise wie bei der ersten Ausführungs- form aufgebaut sein. Sie weisen jeweils wenigstens eine Gaszuleitung sowie wenigstens eine Gasauslassleitung auf, welche mit den Leitungssystemen 6, 10 und/oder 50 in Verbindung steht. Bei dieser Ausführungsform weisen das erste und das dritte Leitungssystem 6, 50 fünf gemeinsam benutzte Prozesskammer- Leitungsabschnitte 20a bis 20e mit jeweils gleichem Strömungswiderstand auf. Die Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a bis 20e verbinden jeweils eine
Auslassleitung einer Prozesskammer einer entsprechenden der Prozesseinheiten 3a bis 3e mit einem Ein-Drei-Wege Ventil 1 10. Stromabwärts bezüglich der Ein-Drei-Wege Ventile 1 10 weisen die ersten und dritten Leitungssysteme jeweils wieder Gemeinschafts-Leitungsabschnitte 22 bzw. 56 auf.
Das Ein-Drei-Wege Ventil 1 10 ist beispielsweise zwischen einer Sperrposition und ersten und zweiten Durchlasspositionen bewegbar, In den ersten und zweiten Durchlasspositionen wird eine Verbindung zwischen dem jeweiligen Pro- zesskammer-Leitungsabschnitt 20a bis 20e und einem der entsprechenden Gemeinschafts-Leitungsabschnitten 22 bzw. 56 des ersten oder des dritten Leitungssystems 6, 50 hergestellt. Mithin wird eine ähnliche Ansteuerung wie durch die Ventile 26, 58 gemäß Fig. 2 erreicht und es ist auch möglich statt der Ein-Drei-Wege Ventile 1 10, zwei getrennte Sperrventile vorzusehen.
In dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 des ersten Leitungssystems 6 ist benachbart zur ersten Pumpe 8 wiederum eine optionale Partikelfalle 28 angeordnet.
Die jeweiligen Leitungsabschnitte des ersten Leitungssystems, die sich zwischen den jeweiligen Ein-Drei-Wege Ventilen 1 10 und der Pumpe 8 erstrecken, sind so konzipiert, dass sie alle die gleichen Strömungswiderstände aufweisen. Dies kann beispielsweise durch die jeweiligen Leitungslängen, Winkel innerhalb der Leitungen, Strömungsquerschnitte der Leitungen, Drosseln etc. erreicht werden, wie der Fachmann erkennt. Mithin ist bei entsprechend geöffnetem Ein-Drei-Wege Ventil 1 10. zwischen jeder der Prozesskammern der Prozesseinheiten 3a bis 3e und der Pumpe 8 derselbe Strömungswiderstand gegeben. Benachbart zur optionalen Partikelfalle 28 ist ferner optional ein Regelventil 1 15 vorgesehen. Diese Regelventil 5 ermöglicht es gemeinsam mit den Leitungsabschnitten mit gleichem Strömungswiderstand für die über ein Ein-Drei-Wege Ventil 1 10 in Verbindung stehenden Prozesskammern gleiche Absaugbedingungen vorzusehen. So kann über ein einzelnes Regelventil 1 15 im ersten Lei- tungssystem 6 der Druck in den unterschiedlichen Prozesskammern geregelt werden, wobei hier natürlich auch die Gaseinleitung in die jeweiligen Prozesskammern berücksichtigt werden kann. Individuelle Regelventile für jede Prozesskammer können entfallen. Alternativ oder auch zusätzlich kann eine entsprechende Regelung auch durch den optionalen Gasbaiast 14, der mit dem Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 22 der ersten Leitungssystems in Verbindung steht erreicht oder unterstützt werden. Ein solcher Aufbau ermöglicht eine weitere Reduzierung der erforderlichen Bauteile, insbesondere hinsichtlich der Anzahl der benötigten Regelventile im Vergleich zur zweiten Ausführungsform. Die erste Pumpe 8 ist wiederum eine Vakuumpumpe und kann im Wesentlichen genauso aufgebaut sein, wie bei der zweiten Ausführungsform. Das zweite Leitungssystem 10 weist auch bei dieser Ausführungsform fünf Prozesskammer-Leitungsabschnitte sowie einen Gemeinschafts-Leitungsabschnitt auf und ist genauso aufgebaut wie in Fig. 2.
Das dritte Leitungssystem 50 teilt sich mit dem ersten Leitungssystem 6 die fünf Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a bis 20e und weist einen Gemein- schafts-Leitungsabschnitt 56 auf. Wie bei dem ersten Leitungssystem sind die Leitungsabschnitte des dritten Leitungssystems, die sich zwischen den jeweiligen Ein-Drei-Wege Ventilen 110 und der Pumpe 52 erstrecken, so konzipiert, dass sie alle die gleichen Strömungswiderstände aufweisen. Dies kann in der gleichen Weise erreicht werden, wie beim ersten Leitungssystem 6. Mithin ist bei entsprechend geöffnetem Ein-Drei-Wege Ventil 1 10. zwischen jeder der Prozesskammern der Prozesseinheiten 3a bis 3e und der Pumpe 52 derselbe Strömungswiderstand gegeben. Dieser kann sich von dem entsprechenden Strömungswiderstand im ersten Leitungssystem unterscheiden kann aber auch derselbe sein.
Während bei der Darstellung gemäß Fig. 7 das erste Leitungssystem 6 und das dritte Leitungssystem 50 die Prozesskammer-Leitungsabschnitte 20a bis 20e einen nutzen, wird der Fachmann erkennen, dass es auch möglich wäre, dass das erst und zweite Leitungssystem jeweils eigene Prozesskammer- Leitungsabschnitte mit eigenen Schließventilen aufweisen.
Der Gemeinschafts-Leitungsabschnitt 56 des dritten Leitungssystems 50 ist mit der dritten Pumpe 52 verbunden, wobei wiederum eine optionale Partikelfalle 60 benachbart zur dritten Pumpe 52, ein Regelventil 120, ein Gasbaiast 14 und/oder eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 16 vorgesehen sein kann, wie dargestellt. Während des Betriebs der Behandlungsvorrichtung 1 werden die entsprechenden Pumpen und Ventile wiederum über eine Steuereinheit angesteuert, wobei ein Abpumpen auf einen Prozessdruck wiederum bevorzugt sequentiell gesteuert wird, während das Abpumpen der jeweiligen Prozesseinheiten zum Halten eines Prozessdrucks über das erste Leitungssystem 6 oder das dritte Leitungssystem mit entsprechender erster Pumpe 8 oder dritter Pumpe 52 erfolgen kann.
Wie man erkennen kann, bietet die Behandlungsvorrichtung 1 eine hohe Flexi- bilität hinsichtlich der Prozessierung in den einzelnen Prozesskammern bei einem geringen Hardwareeinsatz und bei einer hohen Sicherheit hinsichtlich der Trennung von Abgasen oder gegebenenfalls der Einstellung unterschiedlicher Prozessparameter in den Prozesseinheiten. Wie auch schon bei der ersten Ausführungsform ist natürlich eine größere Anzahl von Prozesseinheiten denk- bar. Je nach Aufbau der Behandlungsvorrichtung wäre es auch denkbar, das dritte Leitungssystem 50 nicht mit allen sondern nur mit einer bestimmten Anzahl von Prozesseinheiten zu verbinden, wen sichergestellt ist, dass diese nur für einen bestimmten Prozess bestimmt sind. Bei den obigen Ausführungsformen wurden zwei oder drei Leitungssysteme mit jeweiligen Pumpen in Verbindung mit drei oder mehr Prozesseinheiten beschrieben. Alternativ ist es aber auch möglich mehr Leitungssysteme mit entsprechenden Pumpen vorzusehen. Zum Beispiel kann ein Leitungssystem mit einer Pumpe für die Evakuierung der Prozesseinheiten, und N Leitungssystems mit N Pumpen für das Halten des Prozessdrucks und/oder eine Abgastrennung vorgesehen werden, wobei bevorzugt die Anzahl der Prozesskammern größer als 2+N ist. Allerdings dieses Kriterium gegebenenfalls bedingt durch eine erforderliche Abgastrennung nicht zwingend. _ Das Vorsehen mehrerer Leitungssysteme ermöglicht den Einsatz spezieller Pumpen, die je nach Prozess einer oder mehreren Prozesskammern zugeordnet werden. Die Auswahl der Pumpen kann einerseits auf die erforderlichen Druckbedingungen und/oder die eingesetzte Prozesschemie abgestimmt wer- den. Bei bestehenden Anlagen, wie sie Eingangs beschrieben wurden, mussten die Pumpen pro Prozesskammer jeweils für die potentiell höchste erforderliche Vakuumleistung sowie die potentiell schädlichste Prozessumgebung ausgelegt werden. Bei der Erfindung ist hier eine wesentlich höherer Flexibilität gegeben und selbst wenn die Anzahl der Pumpe nicht reduziert würde, können gegebenenfalls für bestimmte der Leitungssysteme Pumpen mit niedrigeren Anforderungen bereitgestellt werden, da diese zum Beispiel nur für nicht schädliche Prozessumgebungen und für geringe Vakuumanforderungen eingesetzt werden.
Obwohl die Erfindung anhand bestimmter Ausführungsformen erläutert wurde ist die Erfindung nicht auf die konkreten Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere können die Ausführungsformen miteinander Kombiniert werden und einzelne Elemente in den Ausführungsformen ausgetauscht werden, sofern Kompatibilität gegeben ist.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zum Bereitstellen von Vakuum an unterschiedliche Vakuumeinheiten, die Folgendes aufweist:
wenigstens drei voneinander getrennte Vakuumeinheiten ;
eine erste Pumpe und ein erstes Leitungssystem welches die erste Pumpe mit jeder der Vakuumeinheiten verbindet;
eine zweite Pumpe und ein zweites Leitungssystem welches die zweite Pumpe mit jeder der Vakuumeinheiten verbindet;
wenigstens eine der Anzahl der Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von ersten Ventilen, die derart im ersten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein erstes Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der ersten Pumpe zu steuern;
wenigstens eine der Anzahl der Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von zweiten Ventilen, die derart im zweiten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein zweites Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der zweiten Pumpe zu steuern; und
eine Steuereinheit zum Ansteuern wenigstens der ersten und zweiten Ventile, um individuell ein Abpumpen der Vakuumeinheiten über die erste und/oder die zweite Pumpe zu steuern.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die Vakuumeinheit eine Behandlungsvorrichtung für Substrate, insbesondere Halbleitersubstrate und Substrate für die Photovoltaik und jede Vakuumeinheit eine Prozesseinheit ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Ventile im ersten Leitungssystem jeweils Regelventile, insbesondere Butterfly- Ventile sind.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner wenigsten eine der Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von dritten Ventilen aufweist, die derart im ersten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder Vakuumeinheit ein drittes Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der ersten Pumpe zu öffnen oder zu schließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Ventile im ersten Leitungssystem jeweils Schließ- oder Schaltventile sind und im ersten Leitungssystem ein für alle Vakuumeinheiten gemeinsames Regelventil vorgesehen ist.
Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede Vakuumeinheit wenigstens eine regelbare Gaszuführung aufweist, die mit wenigstens einer Gasquelle, insbesondere mit einer Prozessgasquelle und einer Spülgasquelle, wie beispielsweise einer Stickstoffquelle, in Verbindung steht.
Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das das erste Leitungssystem einen Gemeinschafts-Leitungsabschnitt aufweist, der sich zwischen der Pumpe und den ersten oder dritten Ventilen erstreckt und wobei die Behandlungsvorrichtung ferner eine regelbare Gaszuführung aufweist, die in den Gemeinschafts-Leitungsabschnitt mündet und mit einer Gasquelle, insbesondere einer Spülgasquelle, wie beispielsweise einer Stickstoffquelle in Verbindung steht.
Behandlungsvorrichtung nach den Ansprüchen und 6 und 7, die ferner eine Steuereinheit aufweist, die konfiguriert ist die mit den Vakuumeinheiten in Verbindung stehenden Gaszuleitungen und/oder die mit dem Ge- meinschafts-Leitungsabschnitt in Verbindung stehende Gaszuleitung derart anzusteuern, dass im Gemeinschafts-Leitungsabschnitt während einer Prozessierung in einer oder mehreren der Vakuumeinheiten ein im Wesentlichen gleicher Gesamtvolumenstrom aufrecht erhalten wird.
Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweiten Ventile im zweiten Leitungssystem Ventile mit einem Bypass sind.
10. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner Folgendes aufweist:
eine dritte Pumpe und ein drittes Leitungssystem welches die dritte Pumpe mit wenigstens einem Teil der Vakuumeinheiten verbindet;
wenigstens eine der Anzahl der verbundenen Vakuumeinheiten entsprechende Anzahl von vierten Ventilen, die derart im ersten Leitungssystem angeordnet sind, dass jeder verbunden Vakuumeinheit ein viertes Ventil zugeordnet ist, um die Verbindung zwischen der entsprechenden Vakuumeinheit und der dritten Pumpe zu steuern.
1 1. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei das dritte Leitungssystem und das erste Leitungssystem benachbart zur Vakuumeinheit einen gemeinschaftlichen Leitungsabschnitt aufweisen, in dem das erste Ventil angeordnet ist.
12. Behandlungsvorrichtung nach Anspruch 10 oder 1 1 in Kombination mit wenigstens Anspruch 3, wobei die dritten und vierten Ventile gegenseitig derart verriegelt sind, dass jeweils nur eines der beiden geöffnet sein kann.
13. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner wenigstens eine Abgas-Reinigungseinheit, insbesondere einen Gaswäscher und/oder eine thermische Nachbehandlungseinheit, stromabwärts von wenigstens der ersten und/oder dritten Pumpe aufweist.
14. Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der Vakuumeinheiten wenigstens zwei parallel betreibbare Vakuumkammern aufweist.
15. Verfahren zum Betrieb einer Behandlungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die jeweiligen Vakuumeinheiten über die zweite Pumpe auf einen Prozessdruck abgepumpt und während einer Prozessierung über die erste und/oder die optionale dritte Pumpe auf einem Prozessdruck gehalten wird, wobei während des Abpumpens die Verbindung zwischen der jeweiligen Vakuumeinheit und der ersten Pumpe und optionalen dritten Pumpe geschlossen ist, und während der Prozessierung die Verbindung zwischen der jeweiligen Vakuumeinheit und der zweiten Pumpe geschlossen ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei zu jedem Zeitpunkt jeweils höchstens eine Vakuumeinheit auch den Prozessdruck abgepumpt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16 in Kombination mit Anspruch 7, wo- bei während der Prozessierung in einer Vakuumeinheit wenigstens zeitweise ein Prozessgas und/oder ein Spülgas in die jeweilige Vakuumeinheit eingeleitet wird, und während einer Prozessierung in einer oder mehreren der Vakuumeinheiten in den Gemeinschafts-Leitungsabschnitt ein Spülgas eingeleitet wird, um an der entsprechenden Pumpe einen im We- sentlichen gleichen Gesamtvolumenstrom aufrecht zu erhalten.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 in Kombination mit Anspruch 10, wobei während der Prozessierung in einer Vakuumeinheit die jeweilige Vakuumeinheit in Abhängigkeit des verwendeten Prozessgases entweder über die erste oder die dritte Pumpe abgepumpt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das während einer Prozessierung aus einer Vakuumeinheit abgesaugte Gas hinter der ersten oder dritten Pumpe gereinigt wird.
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