WO2019210907A1 - Vakuumdurchlaufanlage mit hohem durchsatz - Google Patents

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WO2019210907A1
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tray
processing
tray plate
substrate
substrate carrier
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Karsten Baumann
Thomas Grosse
Gunnar Köhler
Joachim Mai
Mirko Meyer
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Meyer Burger (Germany) Gmbh
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    • H01L21/6776—Continuous loading and unloading into and out of a processing chamber, e.g. transporting belts within processing chambers

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum continuous flow system for the mass production of processed substrates, in particular PECVD or PVD coating system for coating solar wafers, with at least one loading and / or unloading module, at least one processing module and a transport device for transporting a substrate carrier in particular horizontally through the plurality of modules Vacuum conveyor system in a processing direction, wherein from the substrate support at least one substrate is accommodated for processing in the processing module, wherein the vacuum flow system is equipped with devices for loading and unloading of the substrate carrier.
  • Such vacuum pass lines are used in the prior art in one example as PECVD coating systems under the brand name SiNA to coat 24 (4 * 6) resting substrates or wafers on a horizontal wafer carrier.
  • SiNA coating systems silicon nitride antireflection layers are deposited by PECVD on silicon solar cells with linear microwave plasma sources, as described in DE 198 12 558 A1.
  • PECVD coating systems are used in the solar cell industry for two-sided coating of substrates. For example, solar cell front surfaces are coated with an S ⁇ INU layer and solar cell backsides with a layer stack consisting of Al2O3 and S13N4.
  • Substrate carrier are placed (Fig. 12b), so that at the same time two outwardly oriented Wafer front sides can be coated.
  • the wafers can be kept at a distance with holding frames (FIG. 8B) or spacer frames (FIG. 13B).
  • the object is achieved by a vacuum continuous flow system, which at least a first
  • At least one substrate in the first working plane on a first tray plate and at least one substrate in the second working plane on a second tray plate can be arranged to order in a single pass through the vacuum flow system, the substrates in the machining planes, wherein the first tray plate, in particular a lower tray plate, and the second tray plate, in particular an upper tray plate, can be combined to form a dual-tray substrate carrier, wherein in the dual-tray substrate carrier, the first and the second tray plate are arranged parallel to each other and wherein at least both outer sides of the dual-tray substrate carrier and the substrates held therein are machinable.
  • both sides of a substrate may be partially coated.
  • the first side of the substrate which is to be referred to as front side for better readability, defines a first one
  • a second processing level Machining level and the second side of the substrate, which will be referred to as the back for better readability, a second processing level.
  • the vacuum continuous flow system in a process of only one-sided coating of the front sides of substrates is carried out not only in a working plane in which, for example, 4 x 6 wafers are arrayed, but in at least two parallel processing levels.
  • the number of machining planes represents a multiplier for the throughput of the continuous vacuum system.
  • two machining planes therefore, not only 24 are processed during the machining of a loaded substrate carrier, but instead 48 substrates. With four processing levels, 96 substrates are processed accordingly.
  • Vacuum continuous line with a throughput of 5,000 substrates per hour has one
  • Vacuum flow system according to the invention with a comparison to a comparable
  • a substrate carrier of a vacuum continuous system is composed of two tray plates.
  • substrates with the front side to be coated can be placed down in a lower tray plate of the substrate carrier so that the front sides of the lower wafer lie in the first processing plane which adjoins the bottom of the first tray tray is located.
  • an upper tray plate of the substrate carrier are substrates with their front side up and the front sides of the substrates in the upper tray plate lie in the second processing plane, here the upper processing plane.
  • the upper tray plate may rest on the lower tray plate to form the dual-tray substrate carrier with either no clearance or a small gap between the trays and between the backs of the substrates.
  • Tray plate in particular a lower tray plate, and a second tray plate, in particular an upper tray plate, combined to form a dual-tray substrate carrier, wherein in the dual-tray substrate carrier, the first and the second tray plate are arranged parallel opposite each other and wherein both outer surfaces of the Dual-tray substrate carrier and the substrates placed thereon are machinable.
  • the dual-tray substrate carrier may be designed for use in a horizontal orientation during processing, but may also be adapted for use in a vertical or other position.
  • plasma processing there is often a directivity from the plasma source to the processing plane associated with the particular plasma source, so that the plasma effect is primarily confined to that working plane.
  • Substrate edges that extend out of the working plane are thereby little or not processed. As a rule, no processing is carried out on the substrate backs in such plasma processes.
  • There are also less directional processing methods that effect processing on some or all surfaces of the substrate such as temperature treatments, thermal CVD coatings, and plasma processes having large diffusion lengths of
  • the substrate carrier may alternatively be designed for multi-sided or all-sided substrate processing.
  • the substrate carrier may alternatively be designed for multi-sided or all-sided substrate processing.
  • at least one of the tray plates may have protruding connection structures and the other of the tray plates or both tray plates may be recessed or perforated
  • connection structures may be protruding pins or bolts and corresponding inversely shaped holes or depressions.
  • the connection structures may have a conical or a conical shape, so that the fault tolerance when placing an upper tray plate on a lower tray plate increases and a precisely aligned Trayplatten stack is achieved in the dual-tray substrate carrier.
  • connection structures in the form of open holes may be protected from coatings by suitable covers.
  • the protruding connection structures can all be arranged on a tray plate and the recessed connection structures can be arranged correspondingly on the other tray plate.
  • a tray plate can also have both protruding and recessed connection structures.
  • the connection structures may also be profiles, slots, flaps, mechanically movable locking structures or other structures.
  • the devices for loading and unloading may each have a substrate turning device and be designed to automatically load and unload a first tray plate or a second tray plate with rotated substrates.
  • Substrate inverters and various substrate handling devices are known in the art.
  • the devices for handling the substrates may also be at least partially upstream of the vacuum continuous flow system according to the invention and / or downstream thereof.
  • the vacuum continuous flow system can have two transport levels, wherein in the two
  • Transport levels two substrate carrier can be transported and processed simultaneously and parallel to each other.
  • two separate substrate carriers are transported and processed parallel to one another on two separate transport planes. Both sides of the two
  • Transport levels can be provided in each case a double-sided substrate processing. In both transport levels, dual-tray substrate carriers can also be used in each case in order to simultaneously carry out four single-sided substrate processing. Through additional transport levels, the throughput can be further increased accordingly.
  • the vacuum continuous flow system can have linear plasma sources arranged transversely to the processing direction, along the processing direction first the linear plasma sources of the first processing plane, in particular the lower processing plane, and then the plasma sources of the second processing plane, in particular the upper
  • Machining level are arranged.
  • the individual plasma sources are spatially installed along the direction of movement distant from each other.
  • electrical connections, gas supply lines, pumping lines and other components are spaced apart and well accessible for maintenance.
  • Plasma sources may be determined depending on the coatings to be performed. It can be installed in a process chamber redundant plasma sources that are operated alternately to increase the maintenance intervals of the vacuum continuous flow system.
  • the linear plasma sources of the vacuum continuous flow system can be arranged in three source planes, wherein at one point along the machining direction between the first and the second source plane, a substrate carrier on a first transport plane and between the second and the third source plane, a substrate carrier on a second transport plane can be transported and processed , Unlike in conventional vacuum continuous flow systems in which only two source levels are present on both sides of a transport plane, this invention has
  • Vacuum pass line here three source levels on which two transport and between
  • the middle source level may comprise two sub-source levels, of which the plasma sources of a partial source level in the direction of
  • Machining plane and the plasma sources of the other part-source level in the direction of the other working plane with its plasma exit are oriented.
  • Two plasma sources in the second or middle source level can be paired with
  • Machining direction can be generated both in the direction of the first transport plane and in the direction of the second transport plane plasma.
  • the plasma source may comprise a linearly extending inner conductor, a protective tube arranged coaxially with the inner conductor, a plasma space bounded by walls outside the
  • Protective tube two parallel to the inner conductor extending circumferentially opposed slots in the walls, and provided at each slot for the formation of an electron cyclotron resonance (ECR) provided multi-pole magnet assemblies.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • Such linear bidirectional plasma sources are used in particular as microwave plasma sources for PECVD coatings. But other types of plasma sources can be symmetrically realized as a two-sided plasma sources.
  • the vacuum flow system of the present invention may include various types of coating sources, such as microwave plasma sources, RF plasma parallel electrode assemblies, ICP or remote plasma sources, thermal CVD deposit injectors, ALD deposit injectors, sputtering sources, and / or evaporator sources.
  • coating sources such as microwave plasma sources, RF plasma parallel electrode assemblies, ICP or remote plasma sources, thermal CVD deposit injectors, ALD deposit injectors, sputtering sources, and / or evaporator sources.
  • Mixed types are also possible, for example ALD arrangements in which one gas is used without plasma assistance and the other gas is used with plasma assistance.
  • ALD atomic layer deposition
  • Vacuum continuous system deposited or produced layers each different coating methods can be used.
  • Vacuum continuous flow systems according to the invention can serve as layer-removing systems or etching systems or as other substrate processing systems.
  • the options of the vacuum continuous flow system described with reference to plasma sources can also be realized with other coating sources or other processing modules.
  • the structure of the vacuum flow system and the dual-tray substrate carriers are closely related. A dual-tray substrate carrier can only be used in a substrate processing equipment designed to use it.
  • the vacuum continuous-flow system has a loading section alongside the processing direction next to one another and a second loading section with a loading section arranged therein
  • Vacuum conveyor system are attached to two opposite edges of linearly extending beams and to the beam rails.
  • the first tray plate is slidable between the beams and shelves, and the first tray plate is liftable and lowerable from the tray plate lift between the beams of the second tray plate.
  • the first tray plate When the dual substrate carrier is in a special and appropriately equipped second loading section, the first tray plate may be lifted from the tray plate lift to release the connection between the first tray plate and the second tray plate.
  • the vacuum continuous flow system according to the invention additionally has a second loading section in comparison to the loading section of a conventional system. Thereafter, the second tray plate can be moved into the loading section, while the first tray plate maintains its position on the Trayplattenlift in the second loading section.
  • the now juxtaposed Tray plates can then be loaded at the same time in both loading sections in different embodiments or successively in the second loading section.
  • FIG. 1A shows a dual-tray substrate carrier with separate tray plates
  • 1B shows the dual-tray substrate carrier with combined tray plates
  • FIG. 2 shows a vacuum continuous flow system according to the invention with laterally offset plasma sources
  • FIG. 3 shows a vacuum continuous flow system according to the invention with opposing plasma sources
  • FIG. 4 shows a vacuum continuous flow system according to the invention with two transport levels
  • FIG. 7 a shows a dual-tray substrate carrier with connecting structure between the first and the second tray plate with three variants b, c, d of the connecting structure
  • FIG. 9 shows a vacuum continuous flow system according to the invention with a second loading section
  • FIG. 10 shows four states of the loading sections for the dual-tray substrate carrier.
  • a dual-tray substrate carrier 10 is shown schematically in FIGS. 1A and 1B, which can be used in a vacuum continuous-flow system 1 according to the invention.
  • This dual-tray substrate carrier 10 can in two levels, namely on the first tray plate 8 and the second
  • Tray plate 9 are loaded with substrates. Consequently, when using the dual-tray substrate carrier 10 twice as many substrates can be processed on one side, as in the use of a conventional substrate carrier 4.
  • the dual-tray substrate carrier 10 is a horizontally inserted substrate carrier, the is transported in a horizontal position with rails 20 on rollers through the vacuum conveyor system 1.
  • the lower tray plate 8 has, on its underside, which extends out of the plane of representation, openings in which the surfaces of the substrates to be processed are substantially accessible for processing.
  • the substrates can be on a narrow circumferential Rest edge; they can also rest selectively on at least three hooks.
  • the tray plates may be closed plates without openings in the substrate nests. The respectively too
  • the processing surface for example the surface to be coated, is also sometimes referred to as the front side in the context of the present disclosure. This designation refers only to the substrate processing described here.
  • the front side may also be a backside.
  • the second tray plate 9 is located in a position distanced from the first tray plate 8. In this position, the lower tray plate 8 can be loaded with substrates whose front sides are oriented downwards.
  • the upper tray plate 9, however, is loaded with substrates which are oriented with their front sides upwards.
  • the two loaded tray plates 8, 9 are connected to each other for later common processing by the upper tray plate 9 is placed on the lower tray plate 8.
  • the relative position of the two tray plates 8, 9 relative to one another is fixed in position relative to one another by projecting connecting structures 11, which in the illustrated embodiment engage in open connection structures 12 in the upper tray plate.
  • Open top open connection structures as outlined in simplified form in FIG. 1A, can be unfavorable in coating processes. In such cases, shields or recesses closed at their bottom can be used, so that then a bonding of the connecting structures by the coating material is structurally prevented.
  • the dual-tray substrate carrier is a substrate carrier provided for vertical use, in which the first
  • Tray plate 8 and the second tray plate 9 are locked together, for example, in which the second tray plate 9 is hung on hooks of the first tray plate 8.
  • FIG. 2 schematically shows a vacuum continuous flow system 1 according to the invention with laterally offset plasma sources 13.
  • FIG. 2 only the processing modules 2, 3 are shown, others
  • both the substrates on the first tray plate 8 and the substrates on the second tray plate 9 are processed on one side in a single pass from the right to left in the processing direction 5 on the dual-tray substrate carrier in a single pass through the vacuum flow system 1.
  • plasma oxidation of silicon substrate fronts takes place to form a respective silicon oxide surface layer
  • in the second processing module 3 is a PECVD coating of the substrate front sides with a silicon nitride layer.
  • the individual upper plasma sources 13 for the second working plane 7 of the substrates on the second tray plate 9 are in the illustrated embodiment in each case laterally in the machining direction 5 in front of the lower plasma sources 13 for the first
  • Machining level 6 arranged. Consequently, in the illustrated embodiment, during the movement of the dual-tray substrate carrier 10 along the machining direction 5, first the second tray plate 9 is processed and then the first tray plate 8. After a passage of the dual-tray substrate carrier 10 through the vacuum flow system 1 then all Substrates processed equally from the run.
  • the lateral offset of the lower and upper plasma sources 13 in the processing modules 2 and 3 has the advantage that the individual plasma sources and other system components are easily accessible during maintenance.
  • the upper and lower plasma sources 13 are arranged in pairs opposite one another, so that both processing planes 6, 7 are processed simultaneously through the vacuum continuous system 1 'during the passage of the dual-tray substrate carrier 10.
  • This compact arrangement has the advantage that the vacuum continuous flow system 1 'relative to the
  • Vacuum flow system 1 in Figure 2 requires a smaller footprint.
  • FIG. 4 illustrates with the vacuum continuous flow system 1 "an embodiment of the invention with two dual-tray substrate carriers 10 which can be processed simultaneously on two transport planes A, B.
  • four single-sided processing of substrates in four processing planes can take place 13 in the embodiment of Figure 4 are arranged in three source planes C, D, E.
  • the plasma sources 13 are shown in FIG.
  • Embodiment in each case a linear inner conductor 14, a protective tube 15 and a source wall 16 and extend as a linear plasma sources out of the display plane.
  • the plasma can escape through a slot 17, 18 from the source wall 16 and act on the working plane located in front of the slot.
  • FIG. 5 shows a conventional one
  • Substrate carrier 4 in a view looking in the processing direction 5.
  • Rails 20 of the substrate carrier 4 can run on transport rollers 21 to the substrate carrier 4 in the
  • FIG. 6 shows a dual-tray substrate carrier 10 'in which a slit-shaped recess, into which the first tray plate 8 can be inserted, is in each case incorporated over the rails 20 in the two opposing beams. By stops, not shown, slipping of the first tray plate 8 in the recesses in accelerations of the dual-tray substrate carrier 10 'is avoided.
  • the tray support is released by running rails 20 widened compared to Fig. 5.
  • the configuration of the connection structure 12 between the first tray plate 8 and the second tray plate 9 in detail F is increased in Fig. 7 b)
  • a bolt 23 which is fixed to the running rail 20 and projects upwardly therefrom, engages in a
  • connection structure can also be realized with bores 24 for receiving the bolts 23, as shown in FIG 7 c) is shown.
  • bolts 23 serve only as stops, which do not interfere with depressions or holes.
  • first tray plate 8 and the second tray plate 9 are separated from each other is shown in plan view first tray plate are not widened over their entire length, but only at their ends or in the areas of the corners of the rectangular dual-tray substrate carrier 10 ".
  • FIG. 9 shows schematically a substrate processing installation 1 according to the invention with loading and unloading areas. Since the loading and unloading are very similar to each other, the description of unloading is omitted.
  • the loading area 25 and the second loading area 26 are shown on the left.
  • In the first loading area of the dual-tray substrate carrier 10 "is driven by an elevator in the transport plane located above and from there with
  • Transport rollers in a second loading area 26 There raises a Trayplattenlift 27, the first tray plate 8, so that the connection between the recesses of the first tray plate 8 and the bolt 23 of the second tray plate 9 is released. Subsequently, the second tray plate 9 moves back into the loading area 25, which can also be referred to as the first loading area 25, while the first tray plate 8 remains in the second loading area 26. In the next sub-step of the process for substrate processing, namely loading, the two tray plates 8, 9 are loaded simultaneously with substrates. Then the second tray plate 9 raised by the tray plate lift 27 moves forward into the second loading area, where the dual-tray substrate carrier 10 "is completed again by placing the first tray plate 8 on the support areas of the first tray plate 9.
  • the dual-tray substrate carrier 10 "passes through various processing modules, in the exemplary embodiment shown a heating module, two coating modules and a cooling module, followed by two unloading areas, which are constructed analogously to the loading areas 25, 26.
  • the discharged dual-tray substrate carriers 10 are then returned from a lower level feedback system under the processing modules for the next use to the loading area
  • FIGS. 10 a) to 10 b) show the described loading sequence in enlarged sketches.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") zur Massenproduktion bearbeiteter Substrate, mit wenigstens einem Belade- und/oder Entlademodul, wenigstens einem Bearbeitungsmodul (2, 3) und einer Transportvorrichtung zum Transportieren eines Substratträgers (4) durch die mehreren Module der Vakuumdurchlaufanlage in einer Bearbeitungsrichtung (5), wobei von dem Substratträger wenigstens ein Substrat zur Bearbeitung in dem Bearbeitungsmodul (2, 3) aufgenommen ist, wobei die Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") mit Vorrichtungen zum Beladen und Entladen der Substrathaltevorrichtungen ausgestattet ist. Die Aufgabe der Erfindung besteht im Aufzeigen einer Vakuumdurchlaufanlage mit hohem Durchsatz. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1"), die wenigstens eine erste Bearbeitungsebene (6) und eine zweite Bearbeitungsebene (7) aufweist, wobei an einem Punkt entlang der Bearbeitungsrichtung wenigstens ein Substrat in der ersten Bearbeitungsebene (6) auf einer ersten Trayplatte (8) und gleichzeitig wenigstens ein Substrat in der zweiten Bearbeitungsebene (7) auf einer zweiten Trayplatte (9) anordenbar ist, um in einem Durchlauf durch die Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") die Substrate in den Bearbeitungsebenen (6, 7) zu bearbeiten, wobei die erste Trayplatte (8) und die zweite Trayplatte (9) zu einem Dual-Tray-Substratträger (10) kombinierbar ist, wobei in dem Dual-Tray-Substratträger (10) die erste (8) und die zweite Trayplatte (9) parallel aneinander angeordnet sind und wobei zumindest beide Außenseiten des Dual-Tray-Substratträgers (10) und der darin gehaltenen Substrate bearbeitbar sind.

Description

Vakuumdurchlaufanlage mit hohem Durchsatz
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumdurchlaufanlage zur Massenproduktion bearbeiteter Substrate, insbesondere PECVD- oder PVD-Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Solarwafern, mit wenigstens einem Belade- und/oder Entlademodul , wenigstens einem Bearbeitungsmodul und einer Transportvorrichtung zum insbesondere horizontalen Transportieren eines Substratträgers durch die mehreren Module der Vakuumdurchlaufanlage in einer Bearbeitungsrichtung, wobei von dem Substratträger wenigstens ein Substrat zur Bearbeitung in dem Bearbeitungsmodul aufgenommen ist, wobei die Vakuumdurchlaufanlage mit Vorrichtungen zum Beladen und Entladen der Substratträger ausgestattet ist.
Solche Vakuumdurchlaufanlagen kommen im Stand der Technik in einem Beispiel als PECVD- Beschichtungsanlagen unter dem Markennamen SiNA zum Einsatz, um auf einem horizontalen Waferträger jeweils 24 (4*6) aufliegende Substrate bzw. Wafer zu beschichten. In der Industrie besteht generell die Anforderung, bestehende Anlagen möglichst gut auszulasten. Eine hohe Produktionsgeschwindigkeit auf einer Anlage bzw. ein hoher Anlagendurchsatz können zu kleinen Produktionskosten pro bearbeitetem Substrat beitragen. In dem Beispiel der SiNA- Beschichtungsanlage werden mit linearen Mikrowellen-Plasmaquellen, wie sie in DE 198 12 558 Al beschrieben sind, per PECVD auf Silizium-Solarzellen Siliziumnitrid-Antireflexionsschichten abgeschieden. Unter dem Markennamen MAiA werden in der Solarzellenindustrie PECVD- Beschichtungsanlagen zur zweiseitigen Beschichtung von Substraten eingesetzt. Beispielsweise werden Solarzellenvorderseiten mit einer S^INU-Schicht und Solarzellenrückseiten mit einem aus AI2O3 und S13N4 bestehendem Schichtstapel beschichtet.
Zur weiteren Erhöhung des Durchsatzes in neuen Substratbearbeitungsanlagen kommen prinzipiell verschiedene Parameteränderungen in Frage, z.B. die Erhöhung der Transportgeschwindigkeit, die Erhöhung der Plasmaleistung, die Erhöhung der Anzahl der Plasmaquellen. Anlagenänderungen zur Vergrößerung des Durchsatzes sind nicht trivial, da oft verschiedene technische, ökonomische oder sonstigen Schwierigkeiten zu überwinden sind.
Aus WO 2016/083508 Al ist prinzipiell die Idee bekannt, in einer zur zweiseitigen Beschichtung vorgesehenen PVD-Beschichtungsanlage zwei Substrate jeweils einseitig zu beschichten. Bei einseitigen Beschichtungsprozessen können zwei Wafer direkt Rücken auf Rücken in einen
Substratträger gelegt werden (Fig. 12b), sodass gleichzeitig zwei nach außen orientierte Wafervorderseiten beschichtet werden können. Die Wafer können mit Halterahmen (Fig. 8B) oder Distanzrahmen (Fig.13 B) auf Abstand gehalten werden. Diese Ideen erscheinen unpraktikabel, weil die automatische Handhabung der Halterahmen schwierig ist und weil die Halterahmen durch die Beschichtung am Substratträger festkleben.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine praktikable Vakuumdurchlaufanlage mit hohem Durchsatz vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird von einer Vakuumdurchlaufanlage gelöst, welche wenigstens eine erste
Bearbeitungsebene und eine zweite Bearbeitungsebene aufweist, wobei an einem Punkt entlang der Bearbeitungsrichtung wenigstens ein Substrat in der ersten Bearbeitungsebene auf einer ersten Trayplatte und gleichzeitig wenigstens ein Substrat in der zweiten Bearbeitungsebene auf einer zweiten Trayplatte anordenbar ist, um in einem Durchlauf durch die Vakuumdurchlaufanlage die Substrate in den Bearbeitungsebenen zu bearbeiten, wobei die erste Trayplatte, insbesondere eine untere Trayplatte, und die zweite Trayplatte, insbesondere eine obere Trayplatte, zu einem Dual- Tray-Substratträger kombinierbar ist, wobei in dem Dual-Tray-Substratträger die erste und die zweite Trayplatte parallel aneinander angeordnet sind und wobei zumindest beide Außenseiten des Dual- Tray-Substratträgers und der darin gehaltenen Substrate bearbeitbar sind.
In herkömmlichen Durchlaufbearbeitungsanlagen aus dem Stand der Technik können teilweise beide Seiten eines Substrates beschichtet werden. Dabei definiert die erste Seite des Substrates, die im Folgenden zur besseren Lesbarkeit als Vorderseite bezeichnet werden soll, eine erste
Bearbeitungsebene und die zweite Seite des Substrates, die im Folgenden zur besseren Lesbarkeit als Rückseite bezeichnet werden soll, eine zweite Bearbeitungsebene. In der erfindungsgemäßen Vakuumdurchlaufanlage wird in einem Prozess einer nur einseitigen Beschichtung der Vorderseiten von Substraten nicht nur in einer Bearbeitungsebene durchgeführt, in der beispielsweise 4 x 6 Wafer arrayartig angeordnet sind, sondern in wenigstens zwei parallelen Bearbeitungsebenen. Die Zahl der Bearbeitungsebenen stellt dabei einen Multiplikator für den Durchsatz der Vakuumdurchlaufanlage dar. Bei zwei Bearbeitungsebenen werden bei der Bearbeitung eines beladenen Substratträgers folglich nicht nur 24 bearbeitet, sondern stattdessen 48 Substrate. Bei vier Bearbeitungsebenen werden entsprechend 96 Substrate bearbeitet. Gegenüber einer herkömmlichen
Vakuumdurchlaufanlage mit einem Durchsatz von 5.000 Substraten pro Stunde hat eine
erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage mit einer gegenüber einer vergleichbaren
herkömmlichen Anlage doppelten Anzahl von Bearbeitungsebenen entsprechend ein Durchsatz von 10.000 Substraten pro Stunde. Bei vier Bearbeitungsebenen steigt der Durchsatz auf 20.000
Substrate pro Stunde.
Ein Substratträger einer erfindungsgemäßen Vakuumdurchlaufanlage ist aus zwei Trayplatten zusammengesetzt. Bei einer horizontalen Verwendung eines Substratträgers, bei der mehrere Substrate in Substratnestern des Substratträgers liegen, können in einer unteren Trayplatte des Substratträgers Substrate mit der zu beschichtenden Vorderseite nach unten eingelegt werden, sodass die Vorderseiten der unteren Wafer in der ersten Bearbeitungsebene liegen, die sich an der Unterseite der ersten Trayplatte befindet. In einer oberen Trayplatte des Substratträgers liegen Substrate mit ihrer Vorderseite nach oben und die Vorderseiten der Substrate in der oberen Trayplatte liegen in der zweiten Bearbeitungsebene, hier der oberen Bearbeitungsebene. Die obere Trayplatte kann zur Ausbildung des Dual-Tray-Substratträgers auf der unteren Trayplatte aufliegen, wobei zwischen den Trayplatten und zwischen den Rückseiten der Substrate entweder kein Abstand oder ein geringer Abstand ausgebildet wird. Mit anderen Worten ausgedrückt ist eine erste
Trayplatte, insbesondere eine untere Trayplatte, und eine zweite Trayplatte, insbesondere eine obere Trayplatte, zu einem Dual-Tray-Substratträger kombinierbar, wobei in dem Dual-Tray- Substratträger die erste und die zweite Trayplatte parallel einander gegenüberliegend angeordnet sind und wobei beide Außenflächen des Dual-Tray-Substratträgers und der daran platzierten Substrate bearbeitbar sind.
Der Dual-Tray-Substratträger kann zur Verwendung in einer horizontalen Orientierung während der Bearbeitung ausgebildet sein, er kann aber auch für den Einsatz in einer vertikalen oder einer anderen Lage ausgerüstet sein. Bei Plasmabearbeitungen besteht oftmals eine Richtwirkung von der Plasmaquelle zu der der jeweiligen Plasmaquelle zugeordneten Bearbeitungsebene, sodass sich die Plasmawirkung hauptsächlich auf diese Bearbeitungsebene beschränkt. Substratränder, die sich aus der Bearbeitungsebene heraus erstrecken, werden dabei wenig oder nicht bearbeitet. Auf den Substratrückseiten erfolgt bei solchen Plasmaprozessen in der Regel erst recht keine Bearbeitung. Es gibt auch Bearbeitungsverfahren mit weniger Richtwirkung, die eine Bearbeitung auf einigen oder auf allen Oberflächen des Substrates bewirken, beispielsweise Temperaturbehandlungen, thermische CVD-Beschichtungen und Plasmabearbeitungen mit großen Diffusionslängen von
Plasmabestandteilen. Bei solchen Bearbeitungsverfahren kann der Substratträger alternativ für eine mehrseitige oder eine allseitige Substratbearbeitung ausgebildet sein. ln der erfindungsgemäßen Vakuumdurchlaufanlage mit dem Dual-Tray-Substratträger kann wenigstens eine der Trayplatten vorstehende Verbindungsstrukturen aufweisen und die andere der Trayplatten kann oder beide Trayplatten können vertiefte oder durchbrochene
Verbindungsstrukturen aufweisen. Bei den Verbindungsstrukturen kann es sich um vorstehende Stifte oder Bolzen und entsprechend invers geformte Löcher oder Vertiefungen handeln. Die Verbindungsstrukturen können eine konische oder eine kegelartige Form aufweisen, sodass die Fehlertoleranz beim Auflegen einer oberen Trayplatte auf eine untere Trayplatte erhöht und ein präzise ausgerichteter Trayplatten-Stapel in dem Dual-Tray-Substratträger erreicht wird.
Verbindungsstrukturen in der Form von offenen Löchern können durch geeignete Abdeckungen vor Beschichtungen geschützt sein. Die vorstehenden Verbindungsstrukturen können alle auf einer Trayplatte angeordnet sein und die vertieften Verbindungsstrukturen können entsprechend auf der anderen Trayplatte angeordnet sein. Eine Trayplatte kann aber auch sowohl vorstehende als auch vertiefte Verbindungsstrukturen aufweisen. Bei den Verbindungsstrukturen kann es sich auch um Profile, Schlitze, Flaken, mechanisch bewegbare Verriegelungsstrukturen oder sonstige Strukturen handeln.
In der Vakuumdurchlaufanlage können die Vorrichtungen zum Beladen und Entladen jeweils eine Substratwendevorrichtung aufweisen und dazu ausgebildet sein, eine erste Trayplatte oder eine zweite Trayplatte automatisch mit gedrehten Substraten zu beladen und zu entladen.
Substratwendevorrichtungen und verschiedene Substrat-Handhabungsvorrichtungen, beispielsweise berührungslose Greifer, sind im Stand der Technik bekannt. Die Vorrichtungen zur Handhabung der Substrate können auch zumindest teilweise der erfindungsgemäßen Vakuumdurchlaufanlage vorgelagert und/oder ihr nachgelagert sein.
Die Vakuumdurchlaufanlage kann zwei Transportebenen aufweisen, wobei in den zwei
Transportebenen zwei Substratträger gleichzeitig und parallel zueinander transportierbar und bearbeitbar sind. In dieser Ausgestaltung werden zwei separate Substratträger parallel zueinander auf zwei separaten Transportebenen transportiert und bearbeitet. Beidseitig der beiden
Transportebenen kann jeweils eine doppelseitige Substratbearbeitung vorgesehen sein. In beiden Transportebenen können jeweils auch Dual-Tray-Substratträger eingesetzt werden, um gleichzeitig vier einseitige Substratbearbeitungen durchzuführen. Durch weitere Transportebenen kann der Durchsatz entsprechend weiter erhöht werden. ln der Bearbeitungskammer kann die Vakuumdurchlaufanlage lineare quer zur Bearbeitungsrichtung angeordnete Plasmaquellen aufweisen, wobei entlang der Bearbeitungsrichtung erst die linearen Plasmaquellen der ersten Bearbeitungsebene, insbesondere der unteren Bearbeitungsebene, und anschließend die Plasmaquellen der zweiten Bearbeitungsebene, insbesondere der oberen
Bearbeitungsebene, angeordnet sind. Bei dieser Anordnung sind die einzelnen Plasmaquellen räumlich entlang der Bewegungsrichtung distanziert zueinander verbaut. Dadurch sind elektrische Anschlüsse, Gaszuleitungen, Pumpleitungen und andere Komponenten voneinander beabstandet und gut für Wartungsarbeiten zugänglich. Die Anordnungen, die Anzahl und die Typen der
Plasmaquellen können in Abhängigkeit der durchzuführenden Beschichtungen festgelegt sein. Es können in einer Prozesskammer redundante Plasmaquellen verbaut sein, die wechselweise betrieben werden, um die Wartungsintervalle der Vakuumdurchlaufanlage zu vergrößern.
Die linearen Plasmaquellen der Vakuumdurchlaufanlage können in drei Quellenebenen angeordnet sein, wobei an einem Punkt entlang der Bearbeitungsrichtung zwischen der ersten und der zweiten Quellenebene ein Substratträger auf einer ersten Transportebene und zwischen der zweiten und der dritten Quellenebene ein Substratträger auf einer zweiten Transportebene transportierbar und bearbeitbar ist. Anders als in herkömmlichen Vakuumdurchlaufanlagen, in denen beidseitig einer Transportebene nur zwei Quellenebenen vorhanden sind, weist diese erfindungsgemäße
Vakuumdurchlaufanlage hier drei Quellenebenen auf, die zwischen sich zwei Transport-und
Bearbeitungsebenen einschließen. Die mittlere Quellenebene kann dabei zwei Teil-Quellenebenen umfassen, von denen die Plasmaquellen der einen Teil-Quellenebene in Richtung einer
Bearbeitungsebene und die Plasmaquellen der anderen Teil-Quellenebene in Richtung der anderen Bearbeitungsebene mit ihrem Plasmaaustritt orientiert sind.
Zwei Plasmaquellen in der zweiten bzw. mittleren Quellenebene könne paarweise mit
entgegengesetzten Plasmaöffnungen angeordnet sein, sodass an einem Punkt entlang der
Bearbeitungsrichtung sowohl in Richtung der ersten Transportebene als auch in Richtung der zweiten Transportebene Plasma erzeugbar ist.
Die Plasmaquelle kann einen sich linear erstreckenden Innenleiter, ein koaxial zu dem Innenleiter angeordnetes Schutzrohr, einen von Wandungen begrenzten Plasmaraum außerhalb des
Schutzrohres, zwei parallel zu dem Innenleiter verlaufende, umfänglich gegenüberliegende Schlitze in den Wandungen, und an jedem Schlitz zur Ausbildung einer Elektron-Zyklotron-Resonanz (ECR) vorgesehene Multipol-Magnetanordnungen aufweisen. Solche linearen Zweirichtungs-Plasmaquellen werden insbesondere als Mikrowellen-Plasmaquellen für PECVD Beschichtungen verwendet. Aber auch andere Typen von Plasmaquellen können symmetrisch als zweiseitig arbeitende Plasmaquellen realisiert werden.
Die erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage kann verschiedene Typen von Beschichtungsquellen aufweisen, beispielsweise Mikrowellenplasmaquellen, parallele Elektrodenanordnungen für RF- Plasma, ICP- oder Remote-Plasmaquellen, Injektoren für thermische CVD-Abscheidungen, Injektoren für ALD-Abscheidungen, Sputterquellen und/oder Verdampferquellen. Es sind auch Mischtypen möglich, beispielsweise ALD-Anordnungen, bei denen ein Gas ohne Plasmaunterstützung und das andere Gas mit Plasmaunterstützung eingesetzt wird. Für verschiedene in der
Vakuumdurchlaufanlage abgeschiedene bzw. hergestellte Schichten können jeweils verschiedene Beschichtungsmethoden eingesetzt werden. Erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlagen können als schichtabtragende Anlagen bzw. Ätzanlagen oder als sonstige Substratbearbeitungsanlagen dienen. Die anhand von Plasmaquellen beschriebenen Optionen der Vakuumdurchlaufanlage können abgewandelt auch mit anderen Beschichtungsquellen oder sonstigen Bearbeitungsmodulen realisiert werden. In der vorliegenden Erfindung hängen der Aufbau der Vakuumdurchlaufanlage und der Dual- Tray-Substratträger eng miteinander zusammen. Ein Dual-Tray-Substratträger kann nur in einer Substratbearbeitungsanlage eingesetzt werden, die zur Verwendung desselben ausgebildet ist.
Beispielsweise weist die Vakuumdurchlaufanlage entlang der Bearbeitungsrichtung nebeneinander einen Beladeabschnitt und einen zweiten Beladeabschnitt mit einem darin angeordneten
Trayplattenlift auf, wobei an der zweite Trayplatte eines Dual-Tray-Substratträgers der
Vakuumdurchlaufanlage an zwei gegenüberliegenden Kanten sich linear erstreckende Balken und an den Balken Laufschienen befestigt sind. Die erste Trayplatte ist zwischen die Balken verschiebbar und auf Auflagen ablegbar, und die erste Trayplatte ist von dem Trayplattenlift zwischen den Balken der zweiten Trayplatte anhebbar und absenkbar.
Wenn sich der Dual-Substratträger in einem speziellen und entsprechend ausgerüsteten zweiten Beladeabschnitt befindet, kann die erste Trayplatte von dem Trayplattenlift angehoben werden, um die Verbindung zwischen der ersten Trayplatte und der zweiten Trayplatte zu lösen. Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage im Vergleich zu dem Beladeabschnitt einer herkömmlichen Anlage zusätzlich einen zweiten Beladeabschnitt auf. Daraufhin kann die zweite Trayplatte in den Beladeabschnitt verfahren werden, während die erste Trayplatte ihre Position auf dem Trayplattenlift im zweiten Beladeabschnitt beibehält. Die sich nun nebeneinander befindlichen Trayplatten können dann in verschiedenen Ausgestaltungen zeitgleich in beiden Beladeabschnitten beladen werden oder nacheinander in dem zweiten Beladeabschnitt.
Die verschiedenen beschriebenen Optionen der Erfindung können im Ermessen eines Fachmanns miteinander kombiniert werden, ohne dabei die Grenzen der Offenbarung zu verlassen. Zufällig nacheinander beschriebene Optionen dürfen nicht als zwingende Merkmalskombination
fehlinterpretiert werden.
Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden anhand von Figuren weiter erläutert werden; es zeigen:
Fig. 1A einen Dual-Tray-Substratträger mit separaten Trayplatten,
Fig. 1B den Dual-Tray-Substratträger mit vereinten Trayplatten,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage mit lateral versetzten Plasmaquellen,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage mit gegenüberliegenden Plasmaquellen,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage mit zwei Transportebenen,
Fig. 5 einen herkömmlichen Substratträger aus dem Stand der Technik,
Fig. 6 einen Dual-Tray-Substratträger,
Fig. 7 a) einen Dual-Tray-Substratträger mit Verbindungsstruktur zwischen der ersten und der zweiten Trayplatte mit drei Varianten b, c, d der Verbindungsstruktur,
Fig. 8 separate Trayplatten eines Dual-Tray-Substratträgers in Draufsicht,
Fig. 9 eine erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage mit einem zweiten Beladeabschnitt und Fig. 10 vier Zustände der Beladeabschnitte für den den Dual-Tray-Substratträger.
In den Figuren 1A und 1B ist ein Dual-Tray-Substratträger 10 schematisch dargestellt, der in einer erfindungsgemäßen Vakuumdurchlaufanlage 1 zum Einsatz kommen kann. Dieser Dual-Tray- Substratträger 10 kann in zwei Ebenen, nämlich auf der ersten Trayplatte 8 und der zweiten
Trayplatte 9 mit Substraten beladen werden. Folglich können beim Einsatz des Dual-Tray- Substratträgers 10 doppelt so viele Substrate einseitig bearbeitet werden, als bei der Verwendung eines herkömmlichen Substratträgers 4. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Dual-Tray-Substratträger 10 um einen horizontal eingesetzten Substratträger, der in einer horizontalen Lage mit Laufschienen 20 auf Rollen durch die Vakuumdurchlaufanlage 1 transportiert wird. Die untere Trayplatte 8 weist auf ihrer Unterseite, die sich aus der Darstellungsebene heraus erstreckt, Öffnungen auf, in denen die zu bearbeitenden Oberflächen der Substrate im Wesentlichen offen für eine Bearbeitung zugänglich sind. Die Substrate können auf einem schmalen umfänglichen Rand aufliegen; sie können auch punktuell auf wenigstens drei Haken aufliegen. Die Trayplatten können geschlossene Platten ohne Öffnungen in den Substratnestern sein. Die jeweils zu
bearbeitende Oberfläche, beispielsweise die zu beschichtende Oberfläche, wird im Rahmen der vorliegenden Offenbarung teilweise auch als Vorderseite bezeichnet. Diese Bezeichnung bezieht sich nur auf die hier beschriebene Substratbearbeitung. Zu einem anderen Zeitpunkt oder z.B. bei einer funktionalen Betrachtung des Substrates kann die Vorderseite auch eine Rückseite sein. In Figur 1A befindet sich die zweite Trayplatte 9 in einer von der ersten Trayplatte 8 distanzierten Position. In dieser Position kann die untere Trayplatte 8 mit Substraten beladen werden, deren Vorderseiten nach unten orientiert sind. Die obere Trayplatte 9 wird hingegen mit Substraten beladen, die mit ihren Vorderseiten nach oben orientiert sind. Die beiden beladenen Trayplatten 8, 9 werden für die spätere gemeinsame Bearbeitung miteinander verbunden, indem die obere Trayplatte 9 auf der unteren Trayplatte 8 abgelegt wird. Die relative Position der beiden Trayplatten 8,9 zueinander ist durch vorstehende Verbindungsstrukturen 11, welche in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in durchbrochene Verbindungsstrukturen 12 in der oberen Trayplatte eingreifen, relativ zueinander in der Lage fixiert. Dadurch wird während der Bearbeitung ein Verrutschen der T rayplatten 8, 9 zueinander verhindert. Oben offene durchbrochene Verbindungsstrukturen, wie sie in Figur 1A vereinfacht skizziert sind, können bei Beschichtungsprozessen ungünstig sein. In solchen Fällen können Abschirmungen oder an ihrem Boden geschlossene Vertiefungen eingesetzt werden, sodass dann ein Verkleben der Verbindungsstrukturen durch das Beschichtungsmaterial konstruktiv verhindert ist. In anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispielen, ist der Dual-Tray- Substratträger ein für den vertikalen Einsatz vorgesehener Substratträger, bei dem die erste
Trayplatte 8 und die zweite Trayplatte 9 miteinander verriegelt werden, beispielsweise in dem die zweite Trayplatte 9 an Haken der ersten Trayplatte 8 gehängt wird.
Figur 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vakuumdurchlaufanlage 1 mit lateral versetzten Plasmaquellen 13. In Figur 2 sind lediglich die Bearbeitungsmodule 2, 3 dargestellt, weitere
Komponenten beispielsweise Belade-und Entlademodule, Gasversorgungen, Vakuumpumpen und elektrische Anschlüsse sind der Übersichtlichkeit halber in der Darstellung weggelassen. In diesem Ausführungsbeispiel werden in einem Durchlauf durch die Vakuumdurchlaufanlage 1 von rechts nach links in der Bearbeitungsrichtung 5 auf dem Dual-Tray-Substratträger 10 sowohl die Substrate auf der ersten Trayplatte 8 als auch die Substrate auf der zweiten Trayplatte 9 in einem Durchlauf einseitig bearbeitet. Beispielsweise erfolgt in dem ersten Bearbeitungsmodul 2 eine Plasmaoxidation von Silizium-Substrat- Vorderseiten unter Ausbildung jeweils einer Siliziumoxid-Oberflächenschicht und in dem zweiten Bearbeitungsmodul 3 erfolgt eine PECVD Beschichtung der Substrat-Vorderseiten mit einer Siliziumnitridschicht. Die einzelnen oberen Plasmaquellen 13 für die zweite Bearbeitungsebene 7 der Substrate auf der zweiten Trayplatte 9 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils lateral in der Bearbeitungsrichtung 5 vor den unteren Plasmaquellen 13 für die erste
Bearbeitungsebene 6 angeordnet. Folglich wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel bei der Bewegung des Dual-Tray-Substratträgers 10 entlang der Bearbeitungsrichtung 5 zunächst die zweite Trayplatte 9 bearbeitet und dann die erste Trayplatte 8. Nach einem Durchlauf des Dual-Tray- Substratträgers 10 durch die Vakuumdurchlaufanlage 1 sind dann alle Substrate aus dem Durchlauf gleichwertig bearbeitet. Der laterale Versatz der unteren und der oberen Plasmaquellen 13 in den Bearbeitungsmodulen 2 und 3 hat den Vorteil, dass die einzelnen Plasmaquellen und andere Anlagenkomponenten bei Wartungsarbeiten gut zugänglich sind.
In dem Ausführungsbeispiel von Figur 3 sind die oberen und die unteren Plasmaquellen 13 paarweise gegenüber angeordnet, sodass beide Bearbeitungsebenen 6, 7 beim Durchlauf des Dual-Tray- Substratträgers 10 durch die Vakuumdurchlaufanlage 1' gleichzeitig bearbeitet werden. Diese kompakte Anordnung hat den Vorteil, dass die Vakuumdurchlaufanlage 1' gegenüber der
Vakuumdurchlaufanlage 1 in Figur 2 eine kleinere Stellfläche benötigt.
Figur 4 veranschaulicht mit der Vakuumdurchlaufanlage 1" ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Dual-Tray-Substratträgern 10, die gleichzeitig auf zwei Transportebenen A, B bearbeitet werden können. In einem Durchlauf können folglich vier einseitige Bearbeitungen von Substraten in vier Bearbeitungsebenen erfolgen. Die Plasmaquellen 13 in dem Ausführungsbeispiel von Figur 4 sind in drei Quellenebenen C, D, E angeordnet. Die Plasmaquellen 13 weisen im dargestellten
Ausführungsbeispiel jeweils einen linearen Innenleiter 14, ein Schutzrohr 15 und eine Quellen-Wand 16 auf und erstrecken als lineare Plasmaquellen aus der Darstellungsebene heraus. Das Plasma kann durch einen Schlitz 17, 18 aus der Quellenwand 16 austreten und auf die vor dem Schlitz befindliche Bearbeitungsebene einwirken.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Substratbearbeitungsanlage 1 soll anhand der Figuren Fig. 5 bis Fig. 10 beschrieben werden. Zunächst zeigt Fig. 5 einen herkömmlichen
Substratträger 4 in einer Ansicht mit Blickrichtung in der Bearbeitungsrichtung 5. Laufschienen 20 des Substratträgers 4 können auf Transportrollen 21 laufen, um den Substratträger 4 in der
Bearbeitungsrichtung 5 zu verfahren. ln Fig. 6 ist ein Dual-Tray-Substratträger 10' gezeigt, bei dem in die beiden einander gegenüberliegenden Balken über den Laufschienen 20 jeweils eine schlitzförmige Aussparung eingearbeitet ist, in die die erste Trayplatte 8 eingeschoben werden kann. Durch nicht dargestellte Anschläge, wird ein Verrutschen der ersten Trayplatte 8 in den Aussparungen bei Beschleunigungen des Dual-Tray-Substratträgers 10' vermieden.
Bei dem Dual-Tray-Substratträger 10" von Fig. 7 a) ist die Trayauflage durch im Vergleich zu Fig. 5 verbreiterte Laufschienen 20 gelöst. Die Ausbildung der Verbindungsstruktur 12 zwischen der ersten Trayplatte 8 und der zweiten Trayplatte 9 im Detail F ist vergrößert in Fig. 7 b) dargestellt. Ein Bolzen 23 der an der Laufschiene 20 befestigt ist und von dieser nach oben vorsteht, greift in eine
Vertiefung 22 der abgelegten ersten Trayplatte 8 ein, um die Positionen der beiden Trayplatten 8, 9 relativ zueinander zu fixieren. Bei dieser Struktur ist vorteilhaft sichergestellt, dass zwischen dem Bolzen 23 und der Vertiefung 22 kein Verkleben durch parasitäre Beschichtungen auftritt. Wenn keine Gefahr des Verklebens besteht, beispielsweise weil die Trayplatten und die Substrate ein Eindringen von Beschichtungsteilchen in den Zwischenraum zwischen den Trayplatten 8, 9 verhindern, dann kann die Verbindungsstruktur auch mit Bohrungen 24 für die Aufnahme der Bolzen 23 realisiert werden, wie es in Fig. 7 c) dargestellt ist. In dem weiteren Ausgestaltungsbeispiel von Fig. 7d) dienen Bolzen 23 lediglich als Anschläge, die nicht in Vertiefungen oder Löcher eingreifen.
In Fig. 8 ist ein Dual-Tray-Substratträger 10", bei dem die erste Trayplatte 8 und die zweite Trayplatte 9 voneinander separiert sind, in einer Draufsicht gezeigt. In dieser Ansicht ist zu sehen, dass die Laufschienen zur Ausbildung von Auflageflächen für die erste Trayplatte nicht über ihre gesamten Längen verbreitert sind, sondern lediglich an ihren Enden bzw. in den Bereichen der Ecken des rechteckigen Dual-Tray-Substratträgers 10".
Fig. 9 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Substratbearbeitungsanlage 1 mit Belade- und Entladebereichen. Da das Beladen und das Entladen einander sehr ähnlich sind, wird auf das Beschreiben des Entladens verzichtet. Der Beladebereich 25 und der zweite Beladebereich 26 befinden sich in der Darstellung links. Im ersten Beladebereich wird der Dual-Tray-Substratträger 10" von einem Fahrstuhl in die oben befindliche Transportebene gefahren und von dort mit
Transportrollen in einen zweiten Beladebereich 26. Dort hebt ein Trayplattenlift 27 die erste Trayplatte 8 hoch, sodass die Verbindung zwischen den Ausnehmungen der ersten Trayplatte 8 und den Bolzen 23 der zweiten Trayplatte 9 gelöst wird. Anschließend fährt die zweite Trayplatte 9 zurück in den Beladebereich 25, der auch als erster Beladebereich 25 bezeichnet werden kann, während die erste Trayplatte 8 im zweiten Beladebereich 26 zurückbleibt. Im nächsten Teilschritt des Verfahrens zur Substratbearbeitung, nämlich des Beladens werden die beiden Trayplatten 8, 9 zeitgleich mit Substraten beladen. Dann fährt die von dem Trayplattenlift 27 angehobene zweite Trayplatte 9 vorwärts in den zweiten Beladebereich, wo der Dual-Tray-Substratträger 10" durch Auflegen der ersten Trayplatte 8 auf die Auflagebereiche der ersten Trayplatte 9 wieder komplettiert wird.
Anschließend durchfährt der Dual-Tray-Substratträger 10" verschiedene Bearbeitungsmodule, in den dargestellten Ausführungsbeispiel ein Heizmodul, zwei Beschichtungsmodule und ein Abkühlmodul. Anschließend folgen zwei Entladebereiche, die analog zu den Beladebereichen 25, 26 aufgebaut sind. Die entladenen Dual-Tray-Substratträger 10" werden dann von einem Rückführsystem in der unteren Ebene unter den Bearbeitungsmodulen für die nächste Benutzung zum Beladebereich
zurücktransportiert. Die Figuren 10 a) bis 10 b) zeigen die beschriebene Beladesequenz in vergrößerten Skizzen.
Bezugszeichen
1, 1', 1" Vakuumdurchlaufanlage
2 Bearbeitungsmodul
3 Bearbeitungsmodul
4 Substratträger
5 Bearbeitungsrichtung
6 erste Bearbeitungsebene
7 zweite Bearbeitungsebene
8 erste Trayplatte
9 zweite Trayplatte
10, 10', 10" Dual-T ray-Substratträger
11 vorstehende Verbindungs-Struktur
12 vertiefte oder durchbrochene Verbindungs-Struktur
13 Plasmaquelle
14 linearer Innenleiter
15 Schutzrohr
16 Quellen-Wand
17 Schlitz 18 Schlitz
19 Plasma
20 Laufschiene
21 Transportrolle
22 Vertiefung
23 Bolzen
24 Bohrung
25 Beladeabschnitt mit Substratträgerlift
26 Zweiter Beladeabschnitt mit Trayplattenlift
27 Trayplattenlift
A erste Transportebene
B zweite Transportebene
C erste Quellenebene
D zweite Quellenebene
E dritte Quellenebene
F Detailbereich mit Verbindungs-Struktur

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") zur Massenproduktion bearbeiteter Substrate, insbesondere PECVD oder PVD Beschichtungsanlage zur Beschichtung von Solarwafern, mit wenigstens einem Belade- und/oder Entlademodul , wenigstens einem
Bearbeitungsmodul (2, 3) und einer Transportvorrichtung zum insbesondere horizontalen Transportieren eines Substratträgers (4) durch die mehreren Module der Vakuumdurchlaufanlage in einer Bearbeitungsrichtung (5), wobei von dem
Substratträger wenigstens ein Substrat zur Bearbeitung in dem Bearbeitungsmodul (2, 3) aufgenommen ist, wobei die Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") mit Vorrichtungen zum Beladen und Entladen der Substrathaltevorrichtungen ausgestattet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") wenigstens eine erste Bearbeitungsebene (6) und eine zweite Bearbeitungsebene (7) aufweist, wobei an einem Punkt entlang der Bearbeitungsrichtung wenigstens ein Substrat in der ersten Bearbeitungsebene (6) auf einer ersten Trayplatte (8) und gleichzeitig wenigstens ein Substrat in der zweiten Bearbeitungsebene (7) auf einer zweiten Trayplatte (9) anordenbar ist, um in einem Durchlauf durch die Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") die Substrate in den
Bearbeitungsebenen (6,7) zu bearbeiten, wobei die erste Trayplatte (8), insbesondere eine untere Trayplatte, und die zweite Trayplatte (9), insbesondere eine obere
Trayplatte, zu einem Dual-Tray-Substratträger (10) kombinierbar ist, wobei in dem Dual- Tray-Substratträger (10) die erste (8) und die zweite Trayplatte (9) parallel aneinander angeordnet sind und wobei zumindest beide Außenseiten des Dual-Tray-Substratträgers (10) und der darin gehaltenen Substrate bearbeitbar sind.
2. Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Trayplatten (8, 9) vorstehende Verbindungs-Strukturen (11) und die andere der Trayplatten (8, 9) oder beide Trayplatten (8, 9) vertiefte oder durchbrochene Verbindungs-Strukturen (12) aufweisen, wobei die vertieften oder durchbrochenen Verbindungs-Strukturen (12) eine zu den vorstehende Verbindungs-Strukturen (11) inverse Form haben.
3. Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zum Beladen und Entladen jeweils eine Substratwendevorrichtung aufweisen und dazu ausgebildet sind, die erste Trayplatte (8) oder die zweite Trayplatte (9) automatisch mit gedrehten Substraten zu beladen und zu entladen.
4. Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumdurchlaufanlage zwei Transportebenen (A, B) aufweist, wobei in den zwei Transportebenen (A, B) zwei Dual-Tray-Substratträger (10, 10', 10") gleichzeitig und parallel zueinander transportierbar und bearbeitbar sind.
5. Vakuumdurchlaufanlage (1, , 1") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumdurchlaufanlage in der Bearbeitungskammer (2, 3) lineare quer zur
Bearbeitungsrichtung angeordnete Plasmaquellen (13) aufweist, wobei entlang der Bearbeitungsrichtung erst die linearen Plasmaquellen (13) der ersten Bearbeitungsebene (6), insbesondere der unteren Bearbeitungsebene, und anschließend die Plasmaquellen (13) der zweiten Bearbeitungsebene (7), insbesondere der oberen Bearbeitungsebene, angeordnet sind .
6. Vakuumdurchlaufanlage (1, , 1") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumanlage in der Bearbeitungskammer (2, 3) lineare quer zur Bearbeitungsrichtung (5) angeordnete Plasmaquellen (13) aufweist, wobei an wenigstens einem Punkt entlang der Bearbeitungsrichtung (5) jeweils zwei lineare Plasmaquellen (13) paarweise gegenüberliegend angeordnet sind, sodass bei einer Bewegung des Substratträgers (4) in der Bearbeitungsrichtung (5) gleichzeitig zwei zueinander parallel angeordnete Substrate bearbeitet werden können, insbesondere von unten und von oben.
7. Vakuumdurchlaufanlage (1, , 1") nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die linearen Plasmaquellen (13) in drei Quellenebenen (C, D, E) angeordnet sind, wobei an einem Punkt entlang der Bearbeitungsrichtung (5) zwischen der ersten und der zweiten Quellenebene (C, D) ein Substratträger auf einer ersten Transportebene (A) und zwischen der zweiten und der dritten Quellenebene (D, E) ein Substratträger (4, 10, 10', 10") auf einer zweiten Transportebene (B) transportierbar und bearbeitbar ist.
8. Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Quellenebene (D) jeweils zwei Plasmaquellen (13) paarweise mit
entgegengesetzten Plasmaöffnungen angeordnet sind, sodass sowohl in Richtung der ersten Transportebene (A) als auch in Richtung der zweiten Transportebene B Plasma erzeugbar ist.
9. Vakuumdurchlaufanlage (1, 1', 1") nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumdurchlaufanlage entlang der Bearbeitungsrichtung (5) nebeneinander einen Beladeabschnitt (25) und einen zweiten Beladeabschnitt (26) mit einem darin angeordneten Trayplattenlift (27) aufweist, wobei an der zweite Trayplatte (9) eines Dual-Tray-Substratträgers (10') der Vakuumdurchlaufanlage an zwei gegenüberliegenden Kanten sich linear erstreckende Balken und daran Laufschienen (20) befestigt sind, die erste Trayplatte (8) zwischen die Balken verschiebbar und auf Auflagen ablegbar ist, und die erste Trayplatte (8) von dem Trayplattenlift (27) zwischen den Balken der zweiten Trayplatte (9) anhebbar und absenkbar ist.
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