WO2022079311A1 - Verfahren und vorrichtung zum beschichten von einzelnen substraten in einer doppelzügigen/doppelstöckigen inline-vakuum-beschichtungsanlage - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum beschichten von einzelnen substraten in einer doppelzügigen/doppelstöckigen inline-vakuum-beschichtungsanlage Download PDF

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thin
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Sven Häberlein
Daniel Oelsner
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Fhr Anlagenbau Gmbh
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    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/568—Transferring the substrates through a series of coating stations
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
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    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/6776—Continuous loading and unloading into and out of a processing chamber, e.g. transporting belts within processing chambers

Definitions

  • the invention relates to a method for coating individual substrates or substrates located on carriers in a double-train/double-deck inline vacuum coating system, and a device for carrying out the method.
  • a lock-in or loading chamber was ventilated without a carrier (carrier frame for a substrate) and prepared for a transfer of a carrier or a carrier-less substrate.
  • the lock-in chamber was then loaded with a carrier or a substrate and, after closing the lock-in chamber, was evacuated and the carrier or the substrate was fed into the inline system through a vacuum lock.
  • an inline coating system emerges, which comprises a transport unit with a loading chamber, a heating chamber and a pretreatment chamber, which are coupled to one another via a substrate transfer chamber, in which there is a handling device for the substrates.
  • the substrates are transported one after the other into the different chambers with the handling device (manipulator) and finally fed into the double-deck transport track.
  • the handling device manipulator
  • the substrates are finally fed out at the other end of the transport unit and taken over by another handling device.
  • JP 2002309372 A an inline coating device is described in which substrates, which are covered on both sides with a mask, are mounted on a support frame or Carrier fixed and transported lying down through a double-deck system.
  • the device comprises loading chambers on the upper level and unloading chambers on the lower level.
  • the loading chambers include vacuum pumps and the unloading chambers are suitably equipped for ventilation.
  • the loading chambers are followed by a coating chamber on the upper level and a return transport chamber on the lower level.
  • a transfer chamber with a transfer device is provided for transferring the support frame with the masks and substrates located thereon from the upper level to the lower level.
  • JP 2008266737 A describes an inline coating device with vacuum locks and a loading station under normal pressure for the input/output of support frames loaded with substrates, as well as with a number of vacuum chambers and a coating device for the substrates.
  • the coating device is equipped with a two-level roller transfer system for transporting the support frames through the vacuum chambers, which are each loaded with a substrate, with the transfer being provided in one direction only.
  • lifting devices are provided in the vacuum chambers at several points along the transport routes, with coated and uncoated substrates being temporarily stored without a support frame in one of the central vacuum chambers in order to be able to exchange the support frames.
  • Such a coating device is very complex to implement and has comparatively low productivity due to the necessary moving of the support frames in the vacuum area. In addition, a continuous throughput of the substrates is not possible.
  • the object of the solution according to the invention is to avoid precisely these inef fi cient cycles without material/substrates, or to use these twice and at the same time to minimize the footprint for the system, as well as to be able to do without complete assemblies, such as e .g . B. a separate carrier return.
  • the substrates, or the substrates located in carriers are treated or treated in the thin-film vacuum coating chamber in the upper transport level first from one side and then in the vacuum coating chamber in the lower transport level from the other side. coated .
  • the substrates, or the substrates located in carriers are each partially coated in the thin-film vacuum coating chamber in the two transport levels by subsequently depositing part of the layer thickness in the upper transport level and another part in the lower transport level will .
  • the substrates, or the substrates located in carriers, in the thin-film vacuum coating chamber in the two transport planes are each one side of the Substrate top (sputter-down) or coated/processed from the substrate bottom (sputter-up).
  • the substrates, or the substrates located in carriers are coated/processed on both sides in the thin-film vacuum coating chamber in the two transport planes.
  • a particular embodiment of the invention is characterized in that at least one substrate or a substrate carrier equipped with a substrate in one of the vacuum chambers or the transfer station is located .
  • the object on which the invention is based is achieved in a double-speed/double-stack inline vacuum coating system comprising a transfer station, a vacuum lock, a vacuum buffer chamber, a vacuum transfer chamber, a thin-film vacuum coating chamber, followed by a vacuum -Li fthunt, wherein between the transfer station, the vacuum auxiliary chamber, the buffer chamber and the vacuum transfer chamber, each transfer valve / flaps are arranged, solved in that through the inline vacuum coating system upper transport level and a lower transport level for transporting the substrates or.
  • a first embodiment of the invention is characterized in that for the transport of the substrates or the carrier equipped with substrates are provided by the coating system with roller conveyors with drive rollers or axles in the two transport levels, with the drive rollers or axles being arranged in the transfer station in the upper transport level and the drive rollers or axles in the lower transport level under atmospheric pressure.
  • metal sheets can be installed or removed in the area between the two transport levels. be inserted .
  • the thin film etching or deposition devices can have different configurations that allow different etching and deposition methods.
  • the thin film etching or deposition devices are arranged in a sputter-down arrangement above the upper transport level and in a sputter-up arrangement below the lower transport level.
  • the thin film etching or deposition devices are arranged in a sputter-down arrangement above the upper transport level and in a sputter-down arrangement above the lower transport level.
  • the thin film etching or deposition apparatus is arranged in a sputter-up arrangement below the upper transport plane and in a sputter-up arrangement below the lower transport plane.
  • the basis of the invention is a double-decker vacuum carrier operating system in which the individual substrates, u. a. Solar wafers or other substrates, placed on a carrier / transport frame and treated in the upper transport level first from one side and then in the lower transport level in the same thin-film vacuum coating chamber from the other side or. be coated without leaving the vacuum system in between, or having to turn the substrates over.
  • carriers for accommodating individual substrates larger carriers can also be used, which can be provided with a large number of receptacles for individual substrates in the form of an array. It is also understood that instead of substrates in carriers, substrates can also be transported through the system without a carrier.
  • the carriers are also designed in such a way that the substrates rest only with the outermost edge area or on individual pins on the carriers, so that the coatings or the processing can be carried out on both sides of the substrate up to the edge area.
  • Fig. 1 double-train/double-stack inline vacuum coating system with a transfer station, a vacuum lock, one or more vacuum buffer chambers, a vacuum transfer chamber, one or more thin-film vacuum coating chambers, followed by a vacuum lift chamber for coating substrates in the sputter-down and subsequently in the sputter-up process;
  • FIG. 2 the double-train/double-stack inline vacuum coating system according to FIG. 1 for coating substrates twice using the sputter-down method;
  • Fig.3 the double train/double deck inline vacuum
  • the double train/double deck inline vacuum coating system of the present invention consists of an atmospheric substrate transfer station 1, a vacuum lock 2, one or more vacuum buffer chambers 3, a vacuum transfer chamber 4, one or more thin film vacuum coating chambers 5, followed by a vacuum lift chamber 6 as a conclusion, with vacuum valves/flaps 7 being arranged between the transfer station 1, the auxiliary vacuum chamber 2, the buffer chamber 3 and the vacuum transfer chamber 4.
  • the vacuum transfer chamber 4, the thin-film vacuum coating chamber 5 and the vacuum lifting chamber 6 are directly connected to one another.
  • the substrates are transported into the inline vacuum coating system by means of a carrier 8 (carrier frame) in an upper transport level A and the return transport from the coating system is carried out by means of a carrier 9 (carrier frame) in a lower transport level B.
  • a carrier 8 carrier frame
  • carrier 9 carrier frame
  • sufficiently stable substrates 8′, 9′ can equally be transported into and out of the inline vacuum coating system without a carrier.
  • the transport direction of the carrier can also run in the opposite direction.
  • the carriers 8, 9 are transported through the coating system by means of roller conveyors in the two transport levels, with drive rollers or axles 10 being arranged in the atmospheric substrate transfer station 1 in the upper transport level A and drive rollers or axles 11 in the lower transport level B under atmospheric pressure.
  • Corresponding drive rollers or axles 12, 13 are located in the vacuum lock 2, the vacuum buffer chamber 3, the vacuum transfer chamber 4 and the thin film vacuum coating chamber 5, with the upper transport plane A and the lower transport plane B being formed by the vacuum Li fthunt 6 are coupled to each other, so that a continuous double-decker transport of the carrier 8, 9 through the system is made possible.
  • the carriers 8, 9 or the substrates 8', 9' can thus be transported without interruption into the inline vacuum coating system on one transport level (above) and out of it on the other transport level (below).
  • the vacuum lock 2, the vacuum buffer chamber 3 and the vacuum transfer chamber 4 can each be equipped with a heating/cooling stage 15, 16 or with a device for tempering the carriers 8, 9, which are transported through the vacuum chambers and equipped with substrates.
  • the double-train/double-stack inline vacuum coating system shown in Figs. 1 - 3 is basically the same on each level, with each transport level A, B having several thin-film etching or deposition sources (e.g. sputtering devices) 17, 18 , 19 are provided.
  • each transport level A, B having several thin-film etching or deposition sources (e.g. sputtering devices) 17, 18 , 19 are provided.
  • FIG. 1 shows the thin film etching or deposition devices 17, 18, 19 as a sputter-down arrangement above the top Transport level A and are arranged as a sputter-up arrangement below the lower transport level B.
  • FIG. 2 shows the thin film etching or deposition devices 17, 18, 19, which are arranged as a sputter-down arrangement above the upper transport level A and as a sputter-down arrangement above the lower transport level B
  • FIG. 3 shows the thin film etching or deposition devices 17, 18, 19 as a sputter-up arrangement below the upper transport level A and as a sputter-up arrangement below the lower transport level B.
  • the substrates 8', 9' or the carriers 8, 9 are transferred into and out of the vacuum system synchronously in one and the same vacuum system and therefore only on one side of the machine, i.e. if a substrate in the lower level leaves the vacuum lock, another moves into the upper part of the vacuum lock.
  • Another special feature of this system concept is the transfer of at least one substrate 8', 9' or the carrier 8, 9 via a vacuum lift from an upper transport level A to a further lower transport level B in order to enable further processing or coating of the substrates 8', 9' to be able to carry out.
  • An extension of the invention not only provides for the possibility of coating both sides, but also offers the possibility of one-sided coating from the top side of the substrate (sputter-down) or only from the bottom side of the substrate (sputter-up).

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Beschichten von einzelnen Substraten oder auf Carriern befindlichen Substraten in einer doppelzügigen/-stöckigen Inline-Vakuum-Beschichtungsanlage, mit einer oberen und einer unteren Transportebene mit gegenläufiger Transportrichtung. Durch die Erfindung sollen ineffiziente Takte ohne Material/ Substrate zu vermieden, bzw. diese doppelt genutzt werden und gleichzeitig die Anlage zu minimieren, sowie auch auf komplette Baugruppen verzichten zu können. Erreicht wird das dadurch, dass die einzelnen Substrate (8', 9') oder die in Carriern (8, 9) befindlichen Substrate (8', 9') im Gleichtakt unterbrechungsfrei auf einer Maschinenseite ein- und ausgeschleust werden und auf der anderen Maschinenseite in der Vakuum-Transferkammer (4) nach Durchlaufen der Dünnfilm-Ätz- oder Abscheidevor- richtungen (17, 18, 19) in der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer (5) von einer Transportebene (A) in die andere Transportebene (B) ohne Unterbrechung des Vakuums umgesetzt werden und weitere Dünnfilm- Ätz- oder Abscheidevorrichtungen durchlaufen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von einzelnen Substraten in einer doppelzügigen/doppelstöckigen Inline- Vakuum-Beschichtungsanlage
Die Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Beschichten von einzelnen Substraten oder auf Carriern befindlichen Substraten in einer doppel zügigen/doppelstöckigen Inline- Vakuum-Beschichtungsanlage , sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens .
Bisher wurden die Inline-Anlagen im Wechseltakt betrieben, d . h . eine Einschleuse- oder Beschickungskammer wurde ohne Carrier ( Tragrahmen für ein Substrat ) belüftet und für einen Trans fer eines Carriers oder eines carrierlosen Substrates vorbereitet . Anschließend wurde die Einschleusekammer mit einem Carrier oder einem Substrat beladen und nach dem Schließen der Einschleusekammer evakuiert und der Carrier, oder das Substrat durch eine Vakuumschleuse in die Inline- Anlage eingespeist .
Aus der JP 2010 132978 A geht eine Inline Beschichtungsanlage hervor, die eine Transporteinheit mit einer Beschickungskammer, eine Hei zkammer und eine Vorbehandlungskammer umfasst , die über eine Substrattrans ferkammer miteinander gekoppelt sind, in der sich eine Handhabungseinrichtung für die Substrate befindet . Die Substrate werden mit der Handhabungseinrichtung (Manipulator ) nacheinander in die unterschiedlichen Kammern transportiert und schließlich in die doppelstöckige Transportbahn eingespeist . Dazu befindet sich am Anfang der Transportbahn eine Maskierungskammer für die Substrate , die in die untere Ebene der Transportbahn eingespeist und durch eine Ab scheide kämme r transportiert werden, der eine Maskenabnahmekammer folgt , in der die Masken abgenommen und über einen Li ft in die obere Transportbahn eingespeist und zurück in die Maskierungskammer transportiert werden . Die Substrate werden schließlich am anderen Ende der Transporteinheit ausgespeist und von einer weiteren Handhabungseinrichtung übernommen .
In der JP 2002309372 A wird eine Inline Beschichtungsvorrichtung beschrieben, bei der Substrate , die beidseitig mit einer Maske bedeckt sind, mittels Magnethalterung auf einem Tragrahmen bzw . Carrier fixiert und liegend durch eine doppelstöckige Anlage transportiert .
Die Vorrichtung umfasst in der oberen Ebene Beladekammern und in der unteren Ebene Entladekammern . Die Beladekammern umfassen Vakuumpumpen wobei die Entladekammern entsprechend zum Belüften ausgestattet sind . An die Beladekammern schließen sich eine Beschichtungskammer in der oberen Ebene und eine Rücktransportkammer in der unteren Ebene an . Zum Umsetzen der Tragrahmen mit den darauf befindlichen Masken und Substraten von der oberen in die untere Ebene ist eine Trans ferkammer mit einer Trans fervorrichtung vorgesehen .
Schließlich wird in der JP 2008266737 A eine Inline Beschichtungsvorrichtung mit Vakuumschleusen und einer Beladestation unter Normaldruck zur Ein-/Ausgabe von mit Substraten beladenen Tragrahmen, sowie mit mehreren Vakuumkammern und einer Beschichtungsvorrichtung, für die Substrate beschrieben . Die Beschichtungsvorrichtung ist mit einem Zwei-Ebenen-Rollentrans f ersystem zum Transport der Tragrahmen durch die Vakuumkammern ausgestattet , die j eweils mit einem Substrat beladen sind, wobei der Trans fer nur in einer Richtung vorgesehen ist . Zum Umsetzen der Tragrahmen von der einen in die andere Ebene sind in den Vakuumkammern an mehreren Stellen der Transportstrecken Hubvorrichtungen vorgesehen, wobei in einer der mittleren Vakuumkammern beschichtete und unbeschichtete Substrate ohne Tragrahmen zwischengelagert werden, um die Tragrahmen austauschen zu können .
Wesentlich ist bei dieser Beschichtungsvorrichtung, dass für den Transport der Substrate unterschiedliche Transportrahmen verwendet werden, wobei für den Transport der Substrate in die Beschichtungskammer und aus dieser heraus und für den Transport in die Beschichtungskammer und zurück, unterschiedliche Tragrahmen verwendet werden .
Eine solche Beschichtungsvorrichtung ist sehr aufwändig zu realisieren und weist auf Grund der notwendigen Umsetzung der Tragrahmen im Vakuumbereich eine vergleichsweise geringe Produktivität auf . Außerdem ist ein kontinuierlicher Durchlauf der Substrate nicht möglich .
Aufgabe der erfindungsgemäßen Lösung ist es , genau diese inef fi zienten Takte ohne Material / Substrate zu vermeiden, bzw . diese doppelt zu nutzen und gleichzeitig Auf Stell fläche für die Anlage zu minimieren, sowie auch auf komplette Baugruppen verzichten zu können, wie z . B . eine separate Carrierrückführung .
Erreicht wird das bei einem Verfahren zum Beschichten von einzelnen Substraten oder auf Carriern befindlichen Substraten in einer doppel zügigen/doppelstöckigen Inline- Vakuum-Beschichtungsanlage , mit einer oberen und einer unteren Tragsportebene mit gegenläufiger Transportrichtung, die sich von einer atmosphärischen Trans ferstation zur Ein- und Ausgabe der Substrate oder der auf Carriern befindlichen Substrate durch mehrere Vakuumkammern erstrecken, durch eine Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer mit in j eder Transportebene befindlichen Dünnf ilm-Ät z- und/oder Abscheidevorrichtungen, zu einer die Transportebenen abschließenden Vakuum-Trans ferkammer und zurück, dadurch, dass die einzelnen Substrate oder die in Carriern befindlichen Substrate im Gleichtakt unterbrechungs frei auf einer Maschinenseite ein- und ausgeschleust werden und auf der anderen Maschinenseite nach Durchlaufen der Dünnfilm- Ätz- oder Abscheidevorrichtungen in der Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer von einer Transportebene (A) in die andere Transportebene (B ) ohne Unterbrechung des Vakuums umgesetzt werden und weitere Dünnfilm- Ätz- oder Abscheide Vorrichtungen durchlaufen .
In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung werden die Substrate , oder die in Carriern befindlichen Substrate , in der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer in der oberen Transportebene zuerst von einer Seite und anschließend in der Vakuum-Beschichtungskammer in der unteren Transportebene von der anderen Seite behandelt bzw . beschichtet .
In einer Variante der Erfindung werden die Substrate , oder die in Carriern befindlichen Substrate , in der Dünnfilm- Vakuum-Beschichtungskammer in den beiden Transportebenen j eweils teilbeschichtet , indem ein Teil der Schichtdicke in der oberen Transportebene und ein weiterer Teil in der unteren Transportebene anschließend abgeschieden wird .
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Substrate , oder die in Carriern befindlichen Substrate , in der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer in den beiden Transportebenen entweder j eweils einseitig von der Substratoberseite ( sputter-down) oder von der Substratunterseite ( Sputter-up ) beschichtet/bearbeitet .
Alternativ besteht auch die Möglichkeit , dass die Substrate , oder die in Carriern befindlichen Substrate , in der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer in den beiden Transportebenen beidseitig beschichtet/bearbeitet werden .
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet , dass sich bei j edem Takt der Anlage mindestens ein Substrat bzw . ein mit einem Substrat bestückter Substratträger in einer der Vakuumkammern bzw . der Trans ferstation befindet .
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer doppel zügigen/ doppelstöckigen Inline-Vakuum- Beschichtungsanlage , umfassend eine Trans ferstation, eine Vakuumschleuse , eine Vakuum-Puf ferkammer, eine Vakuum- Trans ferkammer, eine Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer, gefolgt von einer Vakuum-Li ftkammer, wobei zwischen der Trans ferstation, der Vakuum-Hil fskammer, der Puf ferkammer und der Vakuum-Trans ferkammer, j eweils Trans f erventile/- klappen angeordnet sind, dadurch gelöst , dass sich durch die Inline-Vakuum-Beschichtungsanlage eine obere Transportebene und eine untere Transportebene zum Transport der Substrate bzw . der in Carriern befindlichen Substrate einschließlich der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer mit mehreren Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen in j eder Transportebene erstreckt , wobei die Vakuum-Li ftkammer die Transportebenen miteinander verbindet , wobei die obere Transportebene und die untere Transportebene unterschiedliche Transportrichtungen aufweisen und wobei die Vakuum-Trans ferkammer, die Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer und die Vakuum-Li ftkammer im gleichen Vakuumsystem barrierefrei unmittelbar miteinander verbunden sind . Es versteht sich, dass zu einer prozesstechnischen Trennung Bleche verbaut sein können .
Eine erste Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet , dass für den Transport der Substrate bzw . der mit Substraten bestückten Carrier durch die Beschichtungsanlage Rollenbahnen mit Antriebsrollen oder Achsen in den zwei Transportebenen vorgesehen sind, wobei in der Trans ferstation in der oberen Transportebene die Antriebsrollen oder Achsen und in der unteren Transportebene die Antriebsrollen oder Achsen unter Atmosphärendruck angeordnet sind .
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung befindet sich j eweils in der Vakuumschleuse , der Vakuum-Puf ferkammer, der Vakuum-Trans ferkammer und der Dünnfilm-Beschichtungskammer zwischen der oberen und der unteren Transportebene ein of fener Bereich, damit in den Vakuumkammern in der oberen und der unteren Transportebene der gleiche Druck herrscht .
Für den Fall , dass in der oberen und der unteren Transportebene ein unterschiedlicher Druck herrschen soll , können im Bereich zwischen beiden Transportebenen Bleche eingebaut bzw . eingelegt sein .
Eine Besonderheit der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen unterschiedliche Konfigurationen aufweisen können, die unterschiedliche Ätz- und Abscheideverfahren erlauben . In einer ersten Konfiguration sind die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen in einer Sputter-down-Anordnung oberhalb der oberen Transportebene und in einer Sputter-up- Anordnung unterhalb der unteren Transportebene angeordnet .
In einer zweiten Konfiguration sind die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen in einer Sputter-down-Anordnung oberhalb der oberen Transportebene und in einer Sputter- down-Anordnung oberhalb der unteren Transportebene angeordnet .
In einer dritten Konfiguration sind die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtung in einer Sputter-up-Anordnung unterhalb der oberen Transportebene und in einer Sputter-up-Anordnung unterhalb der unteren Transportebene angeordnet .
Grundlage der Erfindung ist ein doppelstöckiges Vakuum- Carrierbetriebssystem bei dem die Einzelsubstrate , u . a . Solarwafer oder andere Substrate , auf einen Carrier/Transportrahmen gelegt und in der oberen Transportebene zuerst von einer Seite und anschließend in der unteren Transportebene in der gleichen Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer von der anderen Seite behandelt bzw . beschichtet werden und dabei zwischendurch das Vakuumsystem nicht verlassen, oder die Substrate umdrehen zu müssen .
Es versteht sich, dass anstelle von Carriern zur Aufnahme einzelner Substrate auch größere Carrier verwendet werden können, die mit einer Viel zahl von Aufnahmen j eweils einzelner Substrate in Form eines Arrays versehen sein können . Es versteht sich weiterhin, dass anstelle von Substraten in Carriern, Substrate auch carrierlos durch die Anlage transportiert werden können . Auch sind die Carrier derart ausgestaltet, dass die Substrate nur mit dem äußersten Randbereich, oder auf einzelnen Pins auf den Carriern aufliegen, um die Beschichtungen bzw. die Bearbeitung auf beiden Seiten des Substrates bis in den Randbereich durchgeführt werden können .
In den Zeichnungsfiguren zeigen:
Fig. 1: doppelzügige/doppelstöckige Inline-Vakuum- Beschichtungsanlage mit einer Transferstation, einer Vakuumschleuse, einer oder mehrere Vakuum- Pufferkammern, einer Vakuum-Transferkammer, einer oder mehrerer Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammern, gefolgt von einer Vakuum- Liftkammer zur Beschichtung von Substraten im Sputter-down und nachfolgend im Sputter-up Verfahren;
Fig. 2: die doppelzügige/doppelstöckige Inline-Vakuum- Beschichtungsanlage nach Fig. 1 zur Beschichtung von Substraten zweimal im Sputter-down Verfahren; und
Fig.3: die doppelzügige/doppelstöckige Inline-Vakuum-
Beschichtungsanlage nach Fig. 1 zur Beschichtung von Substraten zweimal im Sputter-up Verfahren.
Die erfindungsgemäße doppelzügige/doppelstöckige Inline- Vakuum-Beschichtungsanlage besteht aus einer atmosphärischen Substrattransferstation 1, einer Vakuumschleuse 2, einer oder mehrere Vakuum-Pufferkammern 3, einer Vakuum- Transferkammer 4, einer oder mehrere Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammern 5, gefolgt von einer Vakuum-Liftkammer 6 als Abschluss , wobei zwischen der Trans ferstation 1 , der Vakuum-Hil fskammer 2 , der Puf ferkammer 3 und der Vakuum- Trans ferkammer 4 , j eweils Vakuumventile/-klappen 7 angeordnet sind .
Die Vakuum-Trans ferkammer 4 , die Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer 5 und die Vakuum-Li ftkammer 6 sind unmittelbar miteinander verbunden .
Der Transport von Substraten in die Inline-Vakuum- Beschichtungsanlage erfolgt mittels Carrier 8 ( Tragrahmen) in einer oberen Transportebene A und der Rücktransport aus der Beschichtungsanlage erfolgt mittels Carrier 9 ( Tragrahmen) in einer unteren Transportebene B . Selbstverständlich können hinreichend stabile Substrate 8 ' , 9 ' ohne Carrier gleichermaßen in die Inline-Vakuum- Beschichtungsanlage und aus dieser heraus transportiert werden . Die Transportrichtung der Carrier kann grundsätzlich auch sinngemäß andersherum verlaufen .
Der Transport der Carrier 8 , 9 durch die Beschichtungsanlage erfolgt mittels Rollenbahnen in den zwei Transportebenen, wobei in der atmosphärischen Substrattrans ferstation 1 in der oberen Transportebene A Antriebsrollen oder Achsen 10 und in der unteren Transportebene B Antriebsrollen oder Achsen 11 unter Atmosphärendruck angeordnet sind .
Entsprechende Antriebsrollen oder Achsen 12 , 13 befinden sich in der Vakuumschleuse 2 , der Vakuum-Puf ferkammer 3 , der Vakuum-Trans ferkammer 4 und der Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer 5 , wobei die obere Transportebene A und die untere Transportebene B durch die Vakuum-Li ftkammer 6 miteinander gekoppelt sind, so dass ein kontinuierlicher doppelstöckiger Transport der Carrier 8 , 9 durch die Anlage ermöglicht wird.
Somit können die Carrier 8, 9 oder die Substrate 8', 9' unterbrechungsfrei in einer Transportebene (oben) in die Inline-Vakuum-Beschichtungsanlage und in der anderen Transportebene (unten) aus dieser heraus transportiert werden .
In den Vakuumkammern befinden sich zwischen der oberen und der unteren Transportebene A, B ein offener Bereich 14, d.h. es erfolgt innerhalb der Vakuumkammern keine Trennung zwischen dem oberen und dem unteren Bereich mittels einer vakuumstabilen Trennwand.
Die Vakuumschleuse 2, die Vakuum-Pufferkammer 3 und die Vakuum-Transferkammer 4 können jeweils mit einer Heiz-/ Kühlstufe 15, 16 bzw. mit einer Einrichtung zum Temperieren der durch die Vakuumkammern transportierten und mit Substraten bestückten Carrier 8, 9 ausgestattet sein.
Die aus den Fig. 1 - 3 ersichtliche doppelzügigen/ doppelstöckige Inline-Vakuum-Beschichtungsanlage ist in jeder Ebene grundsätzlich gleich auf gebaut, wobei in jeder Transportebene A, B jeweils mehrere Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidequellen (z.B. Sputtervorrichtungen) 17, 18, 19 vorgesehen sind.
Der Unterschied besteht in der räumlichen Anordnung der Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen 17, 18, 19, wobei nach Fig. 1 die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen 17, 18, 19 als Sputter-down-Anordnung oberhalb der oberen Transportebene A und als Sputter-up-Anordnung unterhalb der unteren Transportebene B angeordnet sind. Fig. 2 zeigt die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen 17, 18, 19, die als Sputter-down-Anordnung oberhalb der oberen Transportebene A und als Sputter-down-Anordnung oberhalb der unteren Transportebene B angeordnet sind und Fig. 3 zeigt die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen 17, 18, 19 als Sputter-up-Anordnung unterhalb der oberen Transportebene A und als Sputter-up-Anordnung unterhalb der unteren Transportebene B.
Ein Ein- und Ausschleusen der Substrate 8', 9', oder der Carrier 8, 9 in bzw. aus dem Vakuumsystem erfolgt jeweils im Gleichtakt in ein und demselben Vakuumsystem und daher nur auf einer Maschinenseite, d.h. wenn ein Substrat in der unteren Ebene die Vakuumschleuse verlässt, fährt ein anderes in den oberen Teil der Vakuumschleuse hinein. Damit wird die Inline-Vakuum-Beschichtungsanlage kompakt, d.h. deutlich kürzer als herkömmliche Maschinen dieser Art, sowie kostengünstig und effizient. Entsprechend können Auf Stellfläche und damit laufende Kosten minimiert werden.
Eine weitere Besonderheit dieses Anlagenkonzeptes ist das Umsetzen von mindestens einem Substrat 8', 9' bzw. des Carriers 8, 9 über einen Vakuumlift aus einer oberen Transportebene A in eine weitere untere Transportebene B, um eine weitere Bearbeitung oder Beschichtung der Substrate 8', 9' durchführen zu können.
Eine Erweiterung der Erfindung sieht nicht nur die Möglichkeit einer Beidseitenbeschichtung vor, sondern bietet auch Möglichkeiten von einseitiger Beschichtung von der Substratoberseite ( sputter-down) oder nur von der Substratunterseite (sputter-up) .
Dabei wird ein Teil der Schichtdicke in der oberen Transportebene A und ein Teil in der unteren Transportebene B abgeschieden (Fig. 1 - 3) .
Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten von einzelnen Substraten in einer doppelzügigen/doppelstöckigen Inline- Vakuum-Beschichtungsanlage
Bezugszeichenliste
1 atmosphärische Substrattrans ferstation
2 Vakuumschleuse
3 Vakuum-Puf ferkammer
4 Trans fer-Vakuumkammer
5 Dünnfi im- Vakuum-Beschichtungskammer
6 Tranf erventil/-klappe
7 Vakuumschleuse
8 Carrier
9 Carrier
8 ' Substrat
9 ' Substrat
10 Antriebsrollen im atmosphärischen Bereich
11 Antriebsrollen im atmosphärischen Bereich
12 Antriebsrollen im Vakuumbereich
13 Antriebsrollen im Vakuumbereich
14 of fener Bereich
15 Hei z-/ Kühlstufe
16 Hei z-/ Kühlstufe
17 Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtung
18 Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtung
19 Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtung
20 Carrier oder Substrate Li ft System
A obere Transportebene
B untere Transportebene

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Beschichten von einzelnen Substraten oder auf Carriern befindlichen Substraten in einer doppelzügigen/ doppelstöckigen Inline-Vakuum- Beschichtungsanlage, mit einer oberen und einer unteren Transportebene mit gegenläufiger Transportrichtung, die sich von einer atmosphärischen Substrattransferstation zur Ein- und Ausgabe der Substrate oder der auf Carriern befindlichen Substrate durch mehrere Vakuumkammern erstrecken, durch eine Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer mit in jeder Transportebene befindlichen Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen, zu einer die Transportebenen abschließenden Vakuum-Transferkammer und zurück, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Substrate (8', 9') oder die in Carriern (8, 9) befindlichen Substrate (8', 9') im Gleichtakt unterbrechungsfrei auf einer Maschinenseite ein- und ausgeschleust werden und auf der anderen Maschinenseite in der Vakuum-Transferkammer (4) nach Durchlaufen der Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen (17, 18, 19) in der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer (5) von einer Transportebene (A) in die andere Transportebene (B) ohne Unterbrechung des Vakuums umgesetzt werden und weitere Dünnfilm- Ätz- oder Abscheidevorrichtungen durchlaufen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (8', 9') , oder die in Carriern (8, 9) befindlichen Substrate (8', 9') , in der Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer (5) in der oberen Transportebene (A) zuerst von einer Seite und anschließend in der Vakuum- Beschichtungskammer (5) in der unteren Transportebene (B) von der anderen Seite behandelt bzw. beschichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (8', 9') , oder die in Carriern (8, 9) befindlichen Substrate (8', 9') , in der Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer (5) in den beiden Transportebenen (A, B) jeweils teilbeschichtet werden, indem ein Teil der Schichtdicke in der oberen Transportebene (A) und ein weiterer Teil anschließend in der unteren Transportebene (B) abgeschieden wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (8', 9') , oder die in Carriern (8, 9) befindlichen Substrate (8', 9') , in der Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer (5) in den Transportebenen (A, B) jeweils einseitig von der Substratoberseite ( sputter-down) oder von der Substratunterseite (Sputter-up) beschichtet/bearbeitet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrate (8', 9') in der Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammer (5) in den Transportebenen (A, B) beidseitig beschichtet/bearbeitet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei jedem Takt der Anlage mindestens ein Substrat (8', 9') bzw. ein Substratträger (8, 9) in einer der Vakuumkammern befindet.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer doppelzügigen/ doppelstöckigen Inline-Vakuum- 16
Beschichtungsanlage, umfassend eine atmosphärische Substrattransferstation (1) , eine Vakuumschleuse (2) , eine oder mehrere Vakuum-Pufferkammern (3) , eine Vakuum- Transferkammer (4) , eine oder mehrere Dünnfilm-Vakuum- Beschichtungskammern (5) , gefolgt von einer Vakuum- Liftkammer (6) , wobei zwischen der atmosphärischen Substrattransferstation (1) , der Vakuum-Hilfskammer (2) , der Pufferkammer (3) und der Vakuum-Transferkammer (4) , jeweils Transf erventile/-klappen (7) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch die Inline-Vakuum- Beschichtungsanlage eine obere Transportebene (A) und eine untere Transportebene (B) zum Transport der Substrate (8', 9') bzw. der in Carriern (8, 9) befindlichen Substrate (8', 9') einschließlich der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer (5) mit mehreren Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen (17, 18, 19) in jeder Transportebene (A, B) erstreckt, wobei die Vakuum-Liftkammer (6) die Transportebenen (A, B) miteinander verbindet, wobei die obere Transportebene (A) und die untere Transportebene (B) unterschiedliche Transportrichtungen aufweisen und wobei die Vakuum- Transferkammer (4) , die Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer (5) und die Vakuum-Liftkammer (6) im gleichen Vakuumsystem barrierefrei unmittelbar miteinander verbunden sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Transport der Substrate (8', 9') bzw. der mit Substraten (8', 9') bestückten Carrier (8, 9) durch die Beschichtungsanlage Rollenbahnen mit Antriebsrollen oder Achsen 10, 11) in den zwei Transportebenen (A, B) vorgesehen sind, wobei in der Transferstation (1) in der oberen Transportebene (A) die Antriebsrollen oder Achsen (10) und in der unteren Transportebene (B) die Antriebsrollen oder 17
Achsen (11) unter Atmosphärendruck angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich jeweils in der Vakuumschleuse (2) , der Vakuum- Pufferkammer (3) , der Vakuum-Transferkammer (4) und der Dünnfilm-Vakuum-Beschichtungskammer (5) zwischen der oberen und der unteren Transportebene (A, B) ein offener Bereich (14) befindet.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (14) zwischen der oberen und der unteren Transportebene (A, B) durch Bleche abgedeckt ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen (17, 18, 19) in einer Sputter-down- Anordnung oberhalb der oberen Transportebene (A) und in einer Sputter-up-Anordnung unterhalb der unteren Transportebene (B) angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen (17, 18, 19) in einer Sputter-down- Anordnung oberhalb der oberen Transportebene (A) und in einer Sputter-down-Anordnung oberhalb der unteren Transportebene (B) angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dünnf ilm-Ät z- oder Abscheidevorrichtungen (17, 18, 19) in einer Sputter-up- Anordnung unterhalb der oberen Transportebene (A) und in einer Sputter-up-Anordnung unterhalb der unteren Transportebene (B) angeordnet sind.
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