DE102013106734B4 - Evacuable plant chamber of a continuous substrate treatment plant and method of operation of the plant - Google Patents

Abstract

Anlagenkammer einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage mit einem Vakuumzugang zur direkten oder indirekten Evakuierung der Anlagenkammer, mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren eines Substrats (6) in einer Substrattransportebene (5) durch die Anlagenkammer und mit zumindest einer unter- und/oder oberhalb der Substrattransportebene (5) angeordneten Kryopumpe mit zumindest einer Kaltfläche (19) zur Bindung von innerhalb der Anlagenkammer vorhandenen Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlagenkammer eine Gastrennwand (20) angeordnet ist, welche unterhalb der Substrattransportebene (5) liegt und die Anlagenkammer in zumindest zwei Kammerabschnitte (21, 22) unterteilt und dass eine der Kryopumpen in einem Kammerabschnitt (21, 22) oberhalb oder unterhalb der Substrattransportebene (5) angeordnet ist, in welchem kein Vakuumzugang vorhanden ist.Plant chamber of a continuous substrate treatment plant with a vacuum access for direct or indirect evacuation of the plant chamber, with a transport device for transporting a substrate (6) in a substrate transport plane (5) through the plant chamber and with at least one sub and / or above the substrate transport plane (5) arranged cryopump having at least one cold surface (19) for binding gases present within the plant chamber, characterized in that in the plant chamber, a gas separation wall (20) is arranged, which is below the substrate transport plane (5) and the plant chamber in at least two chamber sections (21 , 22) and that one of the cryopumps is disposed in a chamber section (21, 22) above or below the substrate transport plane (5) in which there is no vacuum access.

Description

Die Erfindung betrifft Verbesserungen an einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage zur Behandlung, beispielsweise Beschichtung, plattenförmiger Substrate, beispielsweise Glasplatten, wobei die Substrate mit oder ohne Substrathalter auf einer Transporteinrichtung liegend, d.h. in horizontaler Ausrichtung, oder in vertikaler oder geneigter Lage durch eine von Kammerwänden begrenzte Anlagenkammer oder eine Anordnung mehrerer hintereinander angeordneter Anlagenkammern einer Substratbehandlungsanlage hindurch transportiert werden, wobei die Substrate der Einwirkung mindestens einer Substratbehandlungseinrichtung, wie beispielsweise Beschichtungseinrichtungen, Ätzeinrichtungen usw. ausgesetzt werden. Die Substratbehandlung findet einerseits oft unter einem gegenüber dem Atmosphärendruck geringeren Druck (Prozessvakuum) und andererseits auch oft in einem gewählten, oftmals gesteuert eingelassenen Gas oder Gasgemisch statt (Prozessatmosphäre). The invention relates to improvements in a continuous substrate treatment apparatus for the treatment, for example coating, of plate-shaped substrates, for example glass plates, the substrates, with or without a substrate holder lying on a transport device, i. in a horizontal orientation, or in a vertical or inclined position through a chamber chamber limited by chamber walls or an array of successively arranged plant chambers of a substrate treatment plant, the substrates are subjected to the action of at least one substrate treatment device, such as coating devices, etching devices, etc. On the one hand, the substrate treatment often takes place at a lower pressure (process vacuum) than at atmospheric pressure and, on the other hand, often occurs in a selected, often controlled gas or gas mixture (process atmosphere).

Bei Durchlauf-Substratbehandlungsanlagen sind, im Gegensatz zu sogenannten Batch-Substratbehandlungsanlagen, eine Anlagenkammer oder eine Anordnung mehrerer Anlagenkammern hintereinander angeordnet, die beispielsweise als Prozesskammern, Pumpkammern, Transferkammern usw. ausgebildet sein können. Im Allgemeinen ist mindestens je eine als Schleusenkammer ausgebildete Anlagenkammer vor- und nachgelagert ( US 5,441,615 A ), die mitunter durch je eine Pufferkammern zur Ankopplung an die Prozessumgebung ergänzt sein kann ( DE 198 08 163 C1 ). Zudem ist eine Transporteinrichtung im Innern der Substratbehandlungsanlage so angeordnet, dass sie sich durch die beiden Schleusenkammern sowie alle anderen, dazwischen angeordneten Anlagenkammern erstreckt. In continuous substrate treatment plants, in contrast to so-called batch substrate treatment plants, a plant chamber or an arrangement of several plant chambers arranged one behind the other, which may be formed, for example, as process chambers, pumping chambers, transfer chambers, etc. In general, at least one each designed as a lock chamber plant chamber upstream and downstream ( US 5,441,615 A ), which can sometimes be supplemented by one buffer chamber each for coupling to the process environment ( DE 198 08 163 C1 ). In addition, a transport device is arranged in the interior of the substrate treatment plant so that it extends through the two lock chambers and all other system chambers arranged therebetween.

Dadurch können Substrate in einer Transportrichtung durch die Substratbehandlungsanlage bewegt werden, indem sie mittels einer ersten Schleusenkammer in die Substratbehandlungsanlage eingeschleust, mittels der Transporteinrichtung durch die gesamte Anordnung hintereinander angeordneter Anlagenkammern hindurch transportiert und mittels einer zweiten Schleusenkammer aus der Substratbehandlungsanlage ausgeschleust werden. Dabei werden die Substrate in mindestens einer Prozesskammer auch an einer darin angeordneten Substratbehandlungseinrichtung vorbei bewegt und dabei der gewünschten Substratbehandlung ausgesetzt. Die Ebene, in welcher die Substrate und die Transporteinrichtung in Kontakt stehen wird häufig als Substrattransportebene bezeichnet. As a result, substrates can be moved in a transport direction through the substrate treatment plant by being introduced into the substrate treatment plant by means of a first lock chamber, transported through the entire arrangement of successively arranged plant chambers by means of the transport device and discharged from the substrate treatment plant by means of a second lock chamber. In this case, the substrates in at least one process chamber are also moved past a substrate treatment device arranged therein and are exposed to the desired substrate treatment. The plane in which the substrates and the transport device are in contact is often referred to as the substrate transport plane.

Eine Prozesskammer einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage ist regelmäßig in mehrere Kompartments unterteilt, auch als Sektionen oder Abschnitte bezeichnet. Als Kompartment einer Behandlungsanlage wird allgemein eine der möglichen funktionellen Einheiten verstanden, die in einer Durchlaufanlage in Transportrichtung aufeinander folgend miteinander verbunden sind. Mittels solcher funktioneller Einheiten werden beispielsweise verschiedene Substratbehandlungen, die Evakuierung oder die Gasseparation realisiert. Sie sind durch Trennwände voneinander getrennt, die im Bereich der Substrattransportebene Schlitze aufweisen, durch welche die Substrate transportiert werden. A process chamber of a continuous substrate treatment plant is regularly subdivided into several compartments, also referred to as sections or sections. As a compartment of a treatment plant is generally understood one of the possible functional units, which are connected to each other in a continuous flow in the transport direction with each other. By means of such functional units, for example, various substrate treatments, evacuation or gas separation are realized. They are separated from one another by partitions which have slots in the region of the substrate transport plane through which the substrates are transported.

Für die Behandlung plattenförmiger Substrate haben sich Transporteinrichtungen bewährt, die eine Mehrzahl von quer zur Transportrichtung der Substrate angeordneten, drehbar gelagerten, zylindrischen oder anders geformten Transportrollen umfassen, deren oberste Mantellinien eine horizontale Transportebene für die Substrate definieren und von denen wenigstens ein Teil antreibbar ist. Findet die gewünschte Substratbehandlung unter erhöhten Prozesstemperaturen, beispielsweise 400, 600 oder 800 °C, statt, ist es notwendig, die Transportrollen aus hitzebeständigen Werkstoffen, beispielsweise Keramik, herzustellen oder mit einem hitzebeständigen Werkstoff zu überziehen. For the treatment of plate-shaped substrates, transport devices have proven useful which comprise a plurality of transversely mounted to the transport direction of the substrates, rotatably mounted, cylindrical or otherwise shaped transport rollers whose uppermost generatrices define a horizontal transport plane for the substrates and of which at least a portion is driven. If the desired substrate treatment takes place at elevated process temperatures, for example 400, 600 or 800 ° C., it is necessary to produce the transport rollers made of heat-resistant materials, for example ceramics, or to coat them with a heat-resistant material.

Bei der Behandlung der Substrate, beispielsweise beim Beschichten von Flachglasscheiben in Beschichtungsanlagen, vorzugsweise in unter Hochvakuum arbeitenden Magnetronsputteranlagen, müssen von der Umgebungsluft abweichende Umgebungsbedingungen geschaffen werden, beispielsweise eine Inertgasatmosphäre oder Vakuum. Die Evakuierung und Belüftung der verschiedenen Kammern einer solchen Behandlungsanlage soll möglichst schnell erfolgen und ein vorgegebener Mindestevakuierungsgrad soll erreicht werden. Es werden je nach zu erreichendem Vakuum die verschiedensten Pumpen und Pumpsysteme verwendet, beispielsweise auch Kryopumpen ( DE 10 2010 002 839 A1 ). Zur Evakuierung sind Vakuumanschlüsse in den verschiedenen Kammern der Behandlungsanlage angeordnet, die in der Prozesskammer auf einzelne Kompartments verteilt werden, so dass ein Kompartment direkt oder indirekt über ein benachbartes Kompartment evakuiert werden kann. Die Trennwände zwischen den Kompartments weisen dazu, häufig auch verschließbare, Saugöffnungen auf, durch welche eine Evakuierung eines benachbarten Kompartments möglich ist. When treating the substrates, for example when coating flat glass panes in coating systems, preferably in magnetron sputtering systems operating under high vacuum, ambient conditions deviating from the ambient air must be created, for example an inert gas atmosphere or vacuum. The evacuation and ventilation of the various chambers of such a treatment plant should be as fast as possible and a predetermined Mindestevakuierungsgrad should be achieved. Depending on the vacuum to be reached, a wide variety of pumps and pump systems are used, for example cryopumps ( DE 10 2010 002 839 A1 ). For evacuation vacuum connections are arranged in the various chambers of the treatment plant, which are distributed in the process chamber to individual compartments, so that a compartment can be evacuated directly or indirectly via an adjacent compartment. The partitions between the compartments have, often closable, suction openings, through which an evacuation of an adjacent compartment is possible.

Die Substrattransportebene, in welcher die Substrate durch die Behandlungsanlage transportiert werden, stellt bei der Evakuierung häufig einen Widerstand dar, wenn die Druckverhältnisse in der Kammer oder im Kompartment derart sind, dass ein Gasaustausch seitlich der Substrate oder zwischen ihnen aufgrund der nicht mehr im erforderlichen Maß erfolgen kann. Dies wird insbesondere dann verstärkt, wenn auch die Transportebene durch Blenden oder Schutzbleche beispielsweise zum Schutz des Transportsystems nahezu verschlossen ist. Auf diese Weise wird der zu evakuierende Raum in Teilräume oberhalb und unterhalb der Substrattransportebene unterteilt, die erst über lange, in einem effizienten Behandlungsprozess kaum realisierbare Ausgleichsvorgänge oder jeweils eigene Vakuumanschlüsse benötigen würden. Dies würde den technischen und Energieaufwand wesentlich erhöhen. Häufig bietet die Anlagenkonstruktion auch nur Vakuumanschlüsse oberhalb der Substrattransportebene. The substrate transport plane in which the substrates are transported through the treatment plant, often represents a resistance in the evacuation, when the pressure conditions in the chamber or in the compartment are such that a gas exchange laterally of the substrates or between them due to the not required degree can be done. This is particularly reinforced when the transport plane is almost closed by screens or fenders, for example, to protect the transport system. In this way, the space to be evacuated is subdivided into subspaces above and below the substrate transport plane, which would only require compensation processes which are difficult to realize in an efficient treatment process or their own vacuum connections. This would significantly increase the technical and energy costs. Often, the plant design also provides only vacuum connections above the substrate transport plane.

Es besteht ein Bedarf an einer Verbesserung der Evakuierung in einer Anlagenkammer oder, bei deren Unterteilung in Kompartments, in einem Kompartment beidseitig der Substrattransportebene einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage, die kostengünstig und mit geringem Platzbedarf realisierbar und in bestehenden Anlagenkammern nachrüstbar ist. There is a need for an improvement in the evacuation in a plant chamber or, when divided into compartments, in a compartment on both sides of the substrate transport level of a continuous substrate treatment plant, which can be realized inexpensively and with a small footprint and can be retrofitted in existing plant chambers.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anlagenkammer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 7. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweils davon abhängigen Ansprüche. This object is achieved by a plant chamber having the features of claim 1 and a method for operating a continuous substrate treatment plant according to claim 7. Embodiments and further developments are the subject of the respective dependent claims.

Vorgeschlagen wird, in einer Anlagenkammer unter- und/oder oberhalb der Substrattransportebene eine Kryopumpe mit zumindest einem Kühlkörper anzuordnen, welcher eine Kaltfläche zur Bindung von Gasen aufweist. Wenn nachfolgend von einem Kühlkörper die Rede ist, soll das auch eine Mehrzahl einschließen, sofern nichts anderes ausdrücklich beschrieben ist. It is proposed to arrange in a plant chamber below and / or above the substrate transport plane a cryopump having at least one heat sink, which has a cold surface for binding gases. If a heat sink is mentioned below, this should also include a plurality, unless otherwise expressly described.

Die Begriffe „oberhalb“ und „unterhalb“ werden dabei auf die Substrattransportebene und die Transporteinrichtung bezogen, so dass das Substrat oberhalb dieser Ebene liegt und die Transporteinrichtung, insbesondere deren das Substrat vorantreibenden Komponenten, unterhalb. An diese Betrachtung ist auch die Verwendung von „oberer“ und „unterer“ Kammerabschnitt geknüpft. In diesem Sinne werden die Begriffe unabhängig von einer horizontalen Ausrichtung des Substrats verwendet und sind analog auf senkrechte oder geneigte Substrate anwendbar. The terms "above" and "below" are referred to the substrate transport plane and the transport device, so that the substrate is above this plane and the transport device, in particular their components driving the substrate below. The use of "upper" and "lower" chamber sections is also linked to this consideration. In this sense, the terms are used independently of a horizontal orientation of the substrate and are analogously applicable to vertical or inclined substrates.

Als Anlagenkammer im Sinne dieser Anmeldung sind jene Kammern einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage zu verstehen, die zur Erzeugung eines Vakuums oder einer von der Anlagenumgebung abweichenden Prozessumgebung evakuiert werden. Dabei ist es unerheblich, ob die Anlagenkammer oder das Kompartment direkt über einen Vakuumpumpenanschluss an der Kammer bzw. dem Kompartment oder indirekt über einen Vakuumpumpenanschluss in einer benachbarten oder weiter entfernteren Kammer bzw. Kompartment evakuiert wird. Dementsprechend kann ein Vakuumzugang ein Vakuumpumpenanschluss oder eine, auch verschließbare, Öffnung zu einer benachbarten Kammer bzw. einem benachbarten Kompartment sein, die bzw. das selbst wiederum direkt oder indirekt evakuierbar ist. As a plant chamber in the context of this application, those chambers of a continuous substrate treatment system are to be understood, which are evacuated to generate a vacuum or deviating from the plant environment process environment. It is irrelevant whether the plant chamber or the compartment is evacuated directly via a vacuum pump connection to the chamber or the compartment or indirectly via a vacuum pump connection in an adjacent or more distant chamber or compartment. Accordingly, a vacuum access may be a vacuum pump port or an even closable port to an adjacent compartment or compartment, which itself may in turn be directly or indirectly evacuated.

Wenn nachfolgend von einer Anlagenkammer gesprochen wird, ist die jeweilige Darlegung entsprechend der oben beschriebenen Beziehung zwischen Anlagenkammer und Kompartment auch stets auf ein Kompartment als begrenzbaren Abschnitt einer Kammer bezogen, sofern das nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist. In the following, when speaking of a plant chamber, the respective statement according to the above-described relationship between the plant chamber and the compartment is also always related to a compartment as a finite section of a chamber, unless expressly excluded.

Durch die Verwendung einer Kryopumpe als einer besonderen Art von Gas bindenden Vakuumpumpen kann einerseits der Evakuierungsprozess in der Anlagenkammer unterstützt und beschleunigt und andererseits eine Gastrennung in der Substrattransportebene realisiert werden, wo die Anlagenkammer durch eine dichte Folge von Substraten oder Substratträgern oder durch Endlossubstrate in zwei hauptsächliche Bereiche unterteilt wird. Evakuierung und Gastrennung kann mittels Kryopumpen mit geringem anlagentechnischem Aufwand und Platzaufwand erzielt werden, so dass Kryopumpen ein- oder beidseitig der Substrattransportebene dort vorteilhaft sind, wo zu geringer Platz für den üblichen Vakuumpumpenanschluss besteht und die Zugänglichkeit oder die Evakuierbarkeit durch Schilde, z.B. Strahlungsschilde, Blenden oder besondere Transportmechanismen für das Substrat oder andere Einbauten für Bereiche in der Anlagenkammer vermindert ist. By using a cryopump as a special type of gas-binding vacuum pumps, on the one hand the evacuation process in the plant chamber can be promoted and accelerated, and on the other hand, gas separation can be realized in the substrate transport plane, where the plant chamber is separated by a dense sequence of substrates or substrate carriers or by endless substrates Areas is divided. Evacuation and gas separation can be achieved by means of cryopumps with low plant outlay and space, so that cryopumps on one or both sides of the substrate transport plane are advantageous where there is too little space for the usual vacuum pump connection and the accessibility or the evacuability by shields, e.g. Radiation shields, diaphragms or special transport mechanisms for the substrate or other installations for areas in the plant chamber is reduced.

Die Unterstützung des Evakuierungsprozesses erfolgt durch die Bindung von Gasen an einer oder mehreren Kaltflächen der Kryopumpe, d. h. deren Entfernung aus dem Kammervolumen. Es ist selbstverständlich, dass die Kaltfläche dazu auf eine solche Temperatur gekühlt wird, dass in der Anlagenkammer für den jeweiligen Prozess erwartetes Gas gebunden werden kann. Für viele Prozesse ist das insbesondere Wasserdampf, so dass die Kaltfläche bevorzugt auf eine Temperatur unterhalb von –120°C (T ≈ 153 K) gebracht wird. Auch Temperaturen deutlich darunter können erforderlich sein. So sind bei der Siedetemperatur von flüssigem Stickstoff (T ≈ 77 K) neben Wasserdampf auch Kohlendioxid und mit Temperaturen von ca. 10 K zahlreiche Gase außer Wasserstoff, Helium und Neon pumpbar. The evacuation process is assisted by the binding of gases to one or more cold surfaces of the cryopump, i. H. their removal from the chamber volume. It goes without saying that the cold surface is cooled to a temperature such that expected gas can be bound in the plant chamber for the respective process. For many processes this is especially water vapor, so that the cold surface is preferably brought to a temperature below -120 ° C (T ≈ 153 K). Even temperatures much lower may be required. Thus, at the boiling point of liquid nitrogen (T ≈ 77 K), besides steam, carbon dioxide is also pumpable and at temperatures of about 10 K numerous gases can be pumped except hydrogen, helium and neon.

Auch für die Gastrennung in der Substrattransportebene wird die Temperatur der Kaltfläche auf die Bindungsfähigkeit des Gases oder der Gase abgestimmt, die zu extrahieren sind. Dies kann insbesondere für ein Behandlungskompartment einer Prozesskammer von Vorteil sein, wo regelmäßig die Kontamination eines Prozessbereiches mit Gasen eines anderen Prozessbereiches unterbunden oder zumindest minimiert werden muss und wo häufig bereits die Druckverhältnisse einen Gasaustausch zwischen den beiderseits der Substrattransportebene angrenzenden Kammerbereichen verhindern. Eine solche passive Gastrennung wird mittels zumindest einer erfindungsgemäßen Kryopumpe unterstützt. Also, for the gas separation in the substrate transport plane, the temperature of the cold surface is tuned to the binding ability of the gas or gases to be extracted. This can be advantageous, in particular for a treatment compartment of a process chamber, where the contamination of a process area with gases regularly occurs another process area must be prevented or at least minimized and where frequently the pressure conditions already prevent a gas exchange between the chamber areas adjacent to both sides of the substrate transport plane. Such a passive gas separation is supported by means of at least one cryopump according to the invention.

Erfindungsgemäß wird eine Gastrennung gezielt eingefügt. Dazu wird eine Gastrennwand angeordnet, die unterhalb der Substrattransportebene liegt und dabei die Anlagenkammer in zumindest zwei Kammerabschnitte unterteilt. Die Anordnung der Gastrennwand unterhalb der Substrattransportebene ordnet stets das Substrat dem oberen Kammerabschnitt zu. According to the invention, a gas separation is deliberately inserted. For this purpose, a gas separation wall is arranged, which lies below the substrate transport plane and thereby divides the plant chamber into at least two chamber sections. The arrangement of the gas separation wall below the substrate transport plane always assigns the substrate to the upper chamber section.

Eine solche Kammerunterteilung ermöglicht es, auf eine Behandlung des Substrats gezielt Einfluss zu nehmen und die Einwirkung auf oder durch räumlich beabstandete Einbauten in der Anlagenkammer zu vermindern. Entsprechend alternativer Varianten kann insbesondere die Transporteinrichtung im selben Kammerabschnitt wie das Substrat oder im anderen Kammerabschnitt liegen. Liegt sie im anderen Kammerabschnitt, so soll sie einer anderen Einwirkung, beispielsweise durch Temperatur, Gas oder Strahlung, unterliegen als das Substrat. Beispielsweise kann sie vor ungewollter Beschichtung oder vor Schädigung durch die Substratbehandlung geschützt werden. Liegt sie hingegen im selben Kammerabschnitt, kann sie mit dem Substrat gemeinsam als Einheit einer bestimmten Einwirkung ausgesetzt werden, beispielsweise einer gleichmäßigen Temperatur. Die übrigen darunter liegenden Komponenten jedoch werden vor dieser Einwirkung geschützt, im oben genannten Beispiel eine im unteren Kammerabschnitt angeordnete Heizung. Eine Gastrennwand kann auch als Wärmeüberträger verwendet werden, im ersten der oben angeführten Unterteilungsvarianten der Anlagenkamme zur Wärmeübertragung auf das Substrat im zweiten auf Substrat und Transportrollen. Such a chamber division makes it possible to specifically influence the treatment of the substrate and to reduce the effect on or through spatially spaced installations in the installation chamber. According to alternative variants, in particular the transport device can lie in the same chamber section as the substrate or in the other chamber section. If it is in the other chamber section, it should be subject to a different action, for example by temperature, gas or radiation, than the substrate. For example, it can be protected against unwanted coating or damage from the substrate treatment. On the other hand, if it is in the same chamber section, it can be exposed to the substrate together as a unit of a given action, for example a uniform temperature. The other underlying components, however, are protected from this action, in the above example, a heater arranged in the lower chamber section. A gas separating wall can also be used as a heat exchanger, in the first of the above-mentioned subdivision variants of the system chamber for heat transfer to the substrate in the second substrate and transport rollers.

Um einzelne Komponenten in der Anlagenkammer einer Einwirkung in einer der Kammerabschnitte gezielt auszusetzen oder zu entziehen, kann die Gastrennwand um die betreffenden Komponenten herumgeführt werden und dazu Vor- und Rücksprünge aufweisen oder sich mäanderartig durch die Anlagenkammer erstrecken. Alternativ kann sie auch einzelne Durchgänge aufweisen, die so an die durchragenden Elemente heranreichen, dass die Gastrennung gewährleistet bleibt. In order to selectively expose or extract individual components in the installation chamber from an action in one of the chamber sections, the gas separation wall can be guided around the relevant components and can have projections and recesses or meander-like extending through the installation chamber. Alternatively, it may also have individual passages which approach the projecting elements in such a way that the gas separation remains ensured.

Es sind verschiedene Arten von Kryopumpen bekannt, die sich durch die Art der Temperatureinstellung der Kaltfläche unterscheiden. Beispielsweise wird in der Bad-Kryopumpe die Kaltfläche mit einem Kühlfluid in Kontakt gebracht. Auch Verdampfer-Kryopumpen, bei denen die Kaltfläche durch Verdampfung eines flüssigen Kühlmittels gekühlt wird, oder Refrigerator-Kryopumpen, die mittels Kompressoren kühlen sind bekannt. Welche der Kryopumpen verwendbar sind, hängt vom Vakuumbereich ab, auf den zu evakuieren ist, oder vom zu bindenden Gas oder von der betreffenden Behandlungsanlage. Various types of cryopumps are known, which differ in the type of temperature setting of the cold surface. For example, in the bath cryopump, the cold surface is brought into contact with a cooling fluid. Also, evaporator cryopumps in which the cold surface is cooled by evaporation of a liquid refrigerant, or refrigerator cryopumps that cool by means of compressors are known. Which of the cryopumps are usable depends on the vacuum area to be evacuated or the gas to be bound or the treatment plant concerned.

Prozess, Gas und Anlage haben auch Einfluss auf die Wahl des Bindungsmechanismus, welcher wiederum vom Oberflächenmaterial der Kaltfläche im Verhältnis zum zu bindenden Gas abhängt. So ist entweder eine Gasbindung durch Kryokondensation oder alternativ durch Kryosorption möglich. Beide sind physikalisch reversibel, wobei eine Kryosorption nach der Bedeckung der Kaltfläche mit einer ersten Schicht der adsorbierten Gasmoleküle in die Kryokondensation übergeht. Die Wirkung der Kryopumpe ist durch die Bindungsfähigkeit der Kaltfläche für das jeweilige Kryokondensat begrenzt. Process, gas and equipment also influence the choice of bonding mechanism, which in turn depends on the surface material of the cold surface in relation to the gas to be bound. Thus, either a gas binding by cryocondensation or alternatively by cryosorption is possible. Both are physically reversible, with a cryosorption after covering the cold surface with a first layer of adsorbed gas molecules merges into the cryocondensation. The effect of the cryopump is limited by the bondability of the cold surface to the particular cryocondensate.

Die beschriebene Pumpwirkung der Kryopumpe bewirkt in Verbindung mit der anpassungsfähigen Gestaltung der Kryopumpe, dass die Kryopumpe erfindungsgemäß in den Bereichen einer Anlagenkammer angeordnet wird, in welchen kein Vakuumzugang vorhanden ist. The described pumping effect of the cryopump, in conjunction with the adaptive design of the cryopump, ensures that the cryopump is arranged according to the invention in the areas of a plant chamber in which there is no vacuum access.

Im einfachsten Fall kann ein Kühlkörper, der sich in Größe und Gestalt an den zur Verfügung stehenden Platz anpassen lässt, in die Anlagenkammer eingelegt und optional von einem, flüssigen oder gasförmigen, Kühlfluid durchflossen werden oder so ausgeführt, dass er auch zur Reduzierung des zu evakuierenden Volumens verwendbar ist. Letzteres erfordert die Vakuumstabilität und die Gasdichtheit des Kühlkörpers. Die Variabilität der Kryopumpe und der vergleichsweise mögliche geringe technische Aufwand gestattet es insbesondere, auch vorhandene Durchlauf-Substratbehandlungsanlage nachträglich damit auszurüsten und an die jeweiligen Prozessanforderungen anzupassen. In the simplest case, a heat sink, which can be adapted in size and shape to the available space, inserted into the plant chamber and optionally flowed through by a liquid or gaseous cooling fluid or designed so that it also to reduce the evacuated Volume is usable. The latter requires the vacuum stability and gas tightness of the heat sink. The variability of the cryopump and the comparatively possible low technical outlay makes it possible, in particular, to retrofit existing pass-through substrate treatment equipment and to adapt it to the respective process requirements.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Figur zeigt ein Beschichtungskompartment in einer Prozesskammer mit einer erfindungsgemäßen Kryopumpe. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. The accompanying figure shows a coating compartment in a process chamber with a cryopump according to the invention.

In Fig. ist schematisch und ohne Anspruch auf Darstellung aller Komponenten ein Beschichtungskompartment einer Durchlauf-Sputterbeschichtungsanlage mit einem Doppelmagnetron dargestellt, wobei jedes der beiden Rohrmagnetrons eine Magnetronkathode mit einem Targetmaterial und eine Magnetanordnung umfasst. In Fig. Is shown schematically and without claim to representation of all components, a coating compartment of a continuous sputter coating plant with a double magnetron, each of the two tubular magnetrons comprises a magnetron cathode with a target material and a magnet assembly.

Das Beschichtungskompartment 1 gemäß der Fig. wird durch die Außenwände 2 einer Prozesskammer einer Vakuumbehandlungsanlage, von denen aufgrund der Schnittdarstellung nur die obere und untere dargestellt sind, sowie durch die Prozesskammer in nacheinander liegende Kompartments 3 unterteilende Trennwände 4 gebildet. Die Trennwände 4 weisen in der Substrattransportebene 5, in welcher Substrate 6 durch das Beschichtungskompartment 1 und jedes weitere Kompartment 3 der Durchlauf-Sputterbeschichtungsanlage transportiert werden, Substratpassagen 7 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel werden aufeinanderfolgende Substrate 6 fortlaufend durch die Anlage transportiert. Der Transport erfolgt mittels eines geeigneten Transportsystems, vorliegend einer Folge von Transportwalzen 8, in Transportrichtung 9. The coating compartment 1 according to the Fig. Is through the outer walls 2 a process chamber of a vacuum treatment plant, of which only the upper and lower are shown due to the sectional view, and through the process chamber in successive Kompartments 3 dividing partitions 4 educated. The partitions 4 in the substrate transport plane 5 in which substrates 6 through the coating compartment 1 and every other compartment 3 pass-through sputter coating equipment, substrate passages 7 on. In the illustrated embodiment, successive substrates 6 continuously transported through the plant. The transport takes place by means of a suitable transport system, in this case a series of transport rollers 8th , in transport direction 9 ,

Das dargestellte Beschichtungskompartment 1 weist in den beiden Trennwänden 4 oberhalb der Substratpassagen 7 als Vakuumzugang Saugöffnungen 17 auf, durch welche das Beschichtungskompartment 1 mittels Vakuumpumpen (nicht dargestellt), die in der oberen Außenwand 2 der Kammer an jedem der beiden benachbarten Kompartments 3 angeschlossen sind, evakuiert wird. The illustrated coating compartment 1 points in the two partitions 4 above the substrate passages 7 as vacuum access suction openings 17 through which the coating compartment 1 by means of vacuum pumps (not shown) in the upper outer wall 2 the chamber at each of the two adjacent compartments 3 are connected, is evacuated.

Unterhalb der Substrattransportebene 5 und oberhalb der Transportrollen 8 ist eine Gastrennwand 20 angeordnet, so dass das Beschichtungskompartment 1 in einen oberen Kammerabschnitt 21 und einen unteren Kammerabschnitt 22 unterteilt wird. Durch die Gastrennwand 20 greifen die Transportrollen 8 nur so weit hindurch, dass ein ungehinderter Substrattransport gerade möglich ist und ansonsten die Lücken zwischen den Rollen und zur Kammerwandung nahezu geschlossen sind. Die Gastrennwand 20 reicht dabei soweit an die Transportrollen 8 und an die Außenwände 2 der Prozesskammer sowie an die Trennwände 4 des Beschichtungskompartments 1 heran, dass bei den herrschenden Druckverhältnissen ein Gasaustauch zwischen dem oberen Kammrabschnitt und dem unteren Kammerabschnitt praktisch verhindert wird. Die Gastrennwand 20 weist nur einen geringen Abstand zum Substrat 6 auf. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Abstand ca. 5 cm. Below the substrate transport plane 5 and above the transport rollers 8th is a gas separation wall 20 arranged so that the coating compartment 1 in an upper chamber section 21 and a lower chamber portion 22 is divided. Through the gas separation wall 20 grab the transport wheels 8th only so far through that an unimpeded substrate transport is just possible and otherwise the gaps between the rollers and the chamber wall are almost closed. The gas separation wall 20 reaches as far as the transport rollers 8th and on the outside walls 2 the process chamber and the partitions 4 of the coating department 1 approach that at the prevailing pressure conditions, a gas exchange between the upper chamber section and the lower chamber section is practically prevented. The gas separation wall 20 has only a small distance to the substrate 6 on. In the exemplary embodiment, the distance is about 5 cm.

Im unteren Kammerabschnitt 22 unterhalb der Transportrollen 8 ist im Beschichtungskompartment 1 und ebenso in den beiden dargestellten benachbarten Kompartments 3 nahezu über deren gesamte Länge ein Kühlkörper 18 angeordnet. Der Kühlkörper 18 ist im Ausführungsbeispiel als mäanderförmig angeordnete Kühlschlange ausgebildet und von einem flüssigen Kühlmittel durchflossen, welches eine Temperatur an der die Kaltfläche 19 bildenden äußeren Oberfläche des Kühlkörpers 18 von –120°C einstellt. In the lower chamber section 22 below the transport rollers 8th is in the coating compartment 1 and also in the two adjacent compartments 3 almost over the entire length of a heat sink 18 arranged. The heat sink 18 is formed in the embodiment as a meandering arranged cooling coil and traversed by a liquid coolant, which is a temperature at the cold surface 19 forming outer surface of the heat sink 18 from -120 ° C.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1

Beschichtungskompartment coating compartment

2 2

Außenwände exterior walls

3 3

Kompartment compartment

4 4

Trennwände partitions

5 5

Substrattransportebene Substrate transport plane

6 6

Substrat substratum

7 7

Substratpassage substrate passage

8 8th

Transportrollen transport wheels

9 9

Transportrichtung transport direction

10 10

Doppelmagnetron double magnetron

11 11

Magnetronkathode magnetron

12 12

Targetmaterial target material

13 13

Magnetanordnung magnet assembly

17 17

Saugöffnung suction opening

18 18

Kühlkörper heatsink

19 19

Kaltfläche cold surface

20 20

Gastrennwand Gas separation wall

21 21

oberer Kammerabschnitt upper chamber section

22 22

unterer Kammerabschnitt lower chamber section

Claims (7)

Anlagenkammer einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage mit einem Vakuumzugang zur direkten oder indirekten Evakuierung der Anlagenkammer, mit einer Transporteinrichtung zum Transportieren eines Substrats (6) in einer Substrattransportebene (5) durch die Anlagenkammer und mit zumindest einer unter- und/oder oberhalb der Substrattransportebene (5) angeordneten Kryopumpe mit zumindest einer Kaltfläche (19) zur Bindung von innerhalb der Anlagenkammer vorhandenen Gasen, dadurch gekennzeichnet, dass in der Anlagenkammer eine Gastrennwand (20) angeordnet ist, welche unterhalb der Substrattransportebene (5) liegt und die Anlagenkammer in zumindest zwei Kammerabschnitte (21, 22) unterteilt und dass eine der Kryopumpen in einem Kammerabschnitt (21, 22) oberhalb oder unterhalb der Substrattransportebene (5) angeordnet ist, in welchem kein Vakuumzugang vorhanden ist. Plant chamber of a continuous substrate treatment plant with a vacuum access for direct or indirect evacuation of the plant chamber, with a transport device for transporting a substrate ( 6 ) in a substrate transport plane ( 5 ) through the plant chamber and with at least one below and / or above the substrate transport plane ( 5 ) arranged cryopump with at least one cold surface ( 19 ) for the binding of gases present within the plant chamber, characterized in that in the plant chamber a gas separation wall ( 20 ), which below the substrate transport plane ( 5 ) and the plant chamber into at least two chamber sections ( 21 . 22 ) and that one of the cryopumps in a chamber section ( 21 . 22 ) above or below the substrate transport plane ( 5 ), in which there is no vacuum access. Anlagenkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltfläche (19) auf eine Temperatur unterhalb von –120°C kühlbar ist. Plant chamber according to claim 1, characterized in that the cold surface ( 19 ) is cooled to a temperature below -120 ° C. Anlagenkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltfläche (19) aus einem solchem Material besteht, dass ein in der Anlagenkammer erwartetes Gas durch Kryokondensation oder durch Kryosorption bindbar ist. Plant chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the cold surface ( 19 ) consists of such a material, that a gas expected in the plant chamber can be bound by cryocondensation or by cryosorption. Anlagenkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gastrennwand (20) derart ausgeführt ist, dass die Transporteinrichtung entweder in dem oberen Kammerabschnitt (21) oberhalb oder in dem unteren Kammerabschnitt (22) unterhalb der Gastrennwand (20) liegt. Plant chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the gas separation wall ( 20 ) is designed such that the transport device either in the upper chamber section ( 21 ) above or in the lower one Chamber section ( 22 ) below the gas separation wall ( 20 ) lies. Anlagenkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kryopumpe durch einen Kühlkörper (18) gebildet ist, welcher zur Reduzierung des zu evakuierenden Volumens der Anlagenkammer ausgebildet ist. Plant chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the cryopump by a heat sink ( 18 ) is formed, which is designed to reduce the volume of the system chamber to be evacuated. Anlagenkammer nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kryopumpe in einem Behandlungskompartment (1) einer Prozesskammer angeordnet ist. Plant chamber according to one of the preceding claims, characterized in that the cryopump in a treatment compartment ( 1 ) is arranged a process chamber. Verfahren zum Betrieb einer Durchlauf-Substratbehandlungsanlage, indem ein Substrat (5) in eine erste Vakuumkammer einer Behandlungsanlage eingeschleust, mittels einer Transporteinrichtung durch die Vakuumkammern der Behandlungsanlage hindurch transportiert und dabei behandelt und anschließend aus der letzten Vakuumkammer der Behandlungsanlage ausgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einer Anlagenkammer unter- und/oder oberhalb der Substrattransportebene (5) eine Kryopumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche angeordnet wird. A method of operating a continuous substrate processor by exposing a substrate ( 5 ) is introduced into a first vacuum chamber of a treatment plant, transported by a transport device through the vacuum chambers of the treatment plant and thereby treated and then run out of the last vacuum chamber of the treatment plant, characterized in that in at least one plant chamber below and / or above the substrate transport plane ( 5 ) a cryopump is arranged according to one of the preceding claims.

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