DE19700406A1

DE19700406A1 - Verfahren zum Betreiben einer Vakuum-Beschichtungsanlage und Vakuum-Beschichtungsanlage zu seiner Durchführung

Info

Publication number: DE19700406A1
Application number: DE1997100406
Authority: DE
Inventors: Mark Dipl Ing Saunders; Berthold Dipl Phys Ocker
Original assignee: Leybold AG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 1998-07-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuum-Beschichtungsanlage, welche mehrere, während des Arbeitens unter Hochvakuum stehende Kammern hat, welche nach einer Belüftung zunächst unmittelbar mittels eines Vorvakuum-Pumpstandes abgepumpt und danach mittels eines Hochvakuum-Pumpstandes und eines diesem vorgeschalteten Vorvakuum-Pumpstandes auf Hochvakuum evakuiert werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vakuum-Beschich tungsanlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Vakuum-Beschichtungsanlagen werden oftmals als sogenannte "Cluster Tools" ausgebildet und beispielsweise zur Her stellung von Active Matrix Liquid Crystal Displays (AMLCD) verwendet. Sie haben mehrere gleiche, als Pro zeßkammern ausgebildete Kammern, weil der in ihnen stattfindende Beschichtungsvorgang länger als die anderen erforderlichen Arbeitsgänge dauert, so daß die Kapazität der Gesamtanlage nicht durch die Beschichtungsdauer für ein einzelnes Substrat begrenzt wird. Bei den bekannten Vakuum-Beschichtungsanlagen der vorstehenden Art ist je der Kammer ein Hochvakuum-Pumpstand und ein Vorvakuum-Pumpstand zugeordnet. Dadurch wird es möglich, nach einem Belüften einer Kammer diese zunächst mit dem Vorvakuum-Pumpstand abzupumpen und bei Erreichen eines festgelegten Unterdruckes den Hochvakuum-Pumpstand an die Kammer anzu schließen und dann seinen Auslaß mit dem Einlaß des Vorvakuum-Pumpstandes zu verbinden. Dadurch wird verhin dert, daß die Hochvakuumpumpen des Hochvakuum-Pumpstan des am Einlaß oder Auslaß mit Atmosphärendruck beauf schlagt werden, was bei solchen als Turbomolekularpumpen ausgebildeten Hochvakuumpumpen ein Anlaufen der Pumpe ausschließen würde.

Problematisch bei den bekannten Vakuum-Beschichtungsanla gen der vorstehenden Art ist ihre relativ große Stellflä che. Deshalb ist man grundsätzlich bestrebt, die Anlagen so auszubilden, daß sie mit einer möglichst geringen Stellfläche auskommen. Dieser Zielrichtung steht jedoch entgegen, daß bei einer modularen Bauweise für jede Kam mer jeweils zwei Pumpstände vorgesehen werden müssen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb einer Vakuum-Beschichtungsanlage der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß mit möglichst geringem baulichen Aufwand und damit Platzbedarf für die Anlage die einzelnen Kammern unabhängig voneinander be trieben werden können. Weiterhin soll eine Vakuum-Be schichtungsanlage der eingangs genannten Art so ausge bildet werden, daß sie trotz modularen Aufbaus einen möglichst geringen Platzbedarf hat.

Das erstgenannte Problem wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Vakuum-Beschichtungsanlage mit jeweils ei nem Hochvakuum-Pumpstand für jede Kammer und insgesamt zwei Vorvakuum-Pumpständen für alle Kammern gemeinsam be trieben wird, wobei jeweils ein Vorvakuum-Pumpstand allen arbeitenden Hochvakuum-Pumpständen vorgeschaltet wird und nach dem Belüften einer Kammer diese zunächst mit dem an deren Vorvakuum-Pumpstand abgepumpt wird, während die Hochvakuum-Pumpstände der unter Hochvakuum stehenden Kam mern mit einem Einlaß des zweiten Vorvakuum-Pumpstandes verbunden bleiben, und daß nach dem Erreichen eines aus reichenden Unterdrucks in der mit dem Vorvakuum-Pumpstand abgepumpten Kammer der Hochvakuum-Pumpstand dieser Kammer mit der Kammer verbunden und an seinem Auslaß der nicht zum Abpumpen verwendete Vorvakuum-Pumpstand angeschlossen wird.

Durch diese Verfahrensweise ist es unabhängig von der An zahl der zu evakuierenden Kammern möglich, mit insgesamt nur zwei Vorvakuum-Pumpständen zu arbeiten, da der Atmo sphärendruck einer belüfteten Kammer nicht dazu führen kann, daß der Unterdruck an den Auslässen der Hochva kuum-Pumpstände der unter Hochvakuum stehenden Kammern zusammenbricht oder so weit ansteigt, daß es zu einer Störung des Betriebs der Hochvakuum-Pumpstände kommt. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird stets mit einem Vorvakuum-Pumpstand der Dauerbetrieb in den unter Hoch vakuum stehenden Kammern ermöglicht, während der andere Vorvakuum-Pumpstand dazu dient, eine beliebige, belüftete Kammer abzupumpen.

Grundsätzlich könnte man die beiden Vorvakuum-Pumpstände gleich dimensionieren und wechselnd den einen oder ande ren Vorvakuum-Pumpstand zum Abpumpen einer belüfteten Kammer oder für den Dauerbetrieb der übrigen Kammern be nutzen. Die beiden Vorvakuum-Pumpstände können jedoch für die Aufgabe des Abpumpens und des Dauerbetriebs jeweils optimal gestaltet sein, wenn gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens von den beiden Vorvakuum-Pumpständen einer mit den Auslässen der Hochvakuum-Pumpstände aller unter Hochvakuum stehenden Kammern und der andere unmittelbar mit der jeweils zu evakuierenden, belüfteten Kammer ver bunden wird.

Das zweitgenannte Problem, nämlich die Schaffung einer Vakuum-Beschichtungsanlage zur Durchführung des erfin dungsgemäßen Verfahrens, welche mehrere, während des Ar beitens unter Hochvakuum stehende, voneinander separate Kammern hat, zu deren Evakuierung Hochvakuum-Pumpstände und Vorvakuum-Pumpstände vorgesehen sind, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß jede Kammer einen Hochva kuum-Pumpstand und die gesamte Vakuum-Beschichtungsanlage insgesamt zwei Vorvakuum-Pumpstände hat, welche über Leitungen und Ventile wahlweise unmittelbar mit den Kam mern oder den Auslässen der Hochvakuum-Pumpstände ver bindbar angeordnet sind.

Hierdurch läßt sich der Platzbedarf einer modularen An lage minimieren, da unabhängig von der Zahl der zu evaku ierenden Kammern nur insgesamt zwei Vorvakuum-Pumpstände erforderlich sind. Dennoch können alle Kammern unabhängig voneinander betrieben und belüftet werden.

Die Erfindung läßt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist in der Zeichnung ein Schema eines Teilbereiches einer Va kuum-Beschichtungsanlage nach der Erfindung dargestellt.

Die Zeichnung zeigt von einer Vakuum-Beschichtungsanlage drei als Prozeßkammern dienende Kammern 1, 2, 3, in de nen beispielsweise jeweils ein Substrat mittels einer Sputterkathode mit einer ITO-Schicht beschichtet werden kann. Bei den Substraten kann es sich zum Beispiel um Active Matrix Liquid Crystal Displays (AMLCD's) handeln, wobei die Anlage als Cluster Tool ausgebildet ist und zu sätzlich zu den drei Kammern 1, 2, 3 eine Kassettensta tion zum Einschleusen der Substrate, eine Entgasungssta tion, eine Kassettenstation zum Ausschleusen und einen in einer Vakuumkammer arbeitenden Substratwechsler haben kann.

An jede Kammer 1, 2, 3 ist ein Hochvakuum-Pumpstand 4, 5, 6 angeschlossen, welcher beispielsweise eine Turbomoleku larpumpe oder mehrere davon aufweist. Solche Pumpen dür fen weder eingangsseitig noch ausgangsseitig mit Atmo sphärendruck verbunden sein. Ausgangsseitig sind die Hochvakuum-Pumpstände 4, 5 und 6 deshalb über eine Vorva kuumlinie 7 mit einem Vorvakuum-Pumpstand 8 verbunden. Im Dauerbetrieb wird daher der erforderliche, hohe Unter druck in den Kammern 1, 2, 3 mittels der Hochvakuum-Pump stände 4, 5 und 6 und des Vorvakuum-Pumpstandes 8 auf rechterhalten.

Wenn eine Kammer 1, 2, 3, beispielsweise die Kammer 3, belüftet wurde und erneut in Betrieb gehen soll, dann wird diese zunächst über eine Leitung 9 und eine Vorvaku umlinie 10 mit einem zweiten Vorvakuum-Pumpstand 11 ver bunden, wobei ein Ventil 12 in der Leitung 9 offen und ein Ventil 13 in einer Leitung 14 geschlossen ist. Der Druck in der Kammer 3 gelangt deshalb zunächst nicht zu den Auslässen der Hochvakuum-Pumpstände 4, 5 der Kammern 1, 2, so daß diese Hochvakuum-Pumpstände 4, 5 ungestört weiterarbeiten können. Wenn in der Kammer 3 ein festge legter Unterdruck erreicht ist, dann schließt man das Ventil 12 und öffnet das Ventil 13, so daß die Kammer 3 dann wie zuvor beschrieben im Dauerbetrieb mit dem Hoch vakuum-Pumpstand 6 und dem Vorvakuum-Pumpstand 8 unter Hochvakuum gehalten werden kann.

Die beiden Vorvakuum-Pumpstände 8, 11 weisen vorzugsweise Wälzkolbenpumpen (Rootsgebläse) oder Drehschieberpumpen auf. Sie können unterschiedlich gestaltet sein, so daß sie für ihre jeweilige Aufgabe optimal geeignet sind. An der Vakuumlinie 10 können auch die Kassettenstationen zum Einschleusen und Ausschleusen der Substrate, eine Entga sungsstation und die Vakuumkammer des Substratwechslers angeschlossen sein.

Bezugszeichenliste

1

Kammer

2

Kammer

3

Kammer

4

Hochvakuum-Pumpstand

5

Hochvakuum-Pumpstand

6

Hochvakuum-Pumpstand

7

Vakuumlinie

8

Vorvakuum-Pumpstand

9

Leitung

10

Vakuumlinie

11

Vorvakuum-Pumpstand

12

Ventil

13

Ventil

14

Leitung

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer Vakuum-Beschichtungsan lage, welche mehrere, während des Arbeitens unter Hochva kuum stehende Kammern hat, welche nach einer Belüftung zunächst unmittelbar mittels eines Vorvakuum-Pumpstandes vorevakuiert und danach mittels eines Hochvakuum-Pump standes und eines diesem vorgeschalteten Vorvakuum-Pump standes auf Hochvakuum evakuiert werden, dadurch gekenn zeichnet, daß die Vakuum-Beschichtungsanlage mit jeweils einem Hochvakuum-Pumpstand für jede Kammer und insgesamt zwei Vorvakuum-Pumpständen für alle Kammern gemeinsam betrieben wird, wobei jeweils ein Vorvakuum-Pumpstand allen arbeitenden Hochvakuum-Pumpständen vorgeschaltet wird und nach dem Belüften einer Kammer diese zunächst mit dem anderen Vorvakuum-Pumpstand abgepumpt wird, während die Hochvakuum-Pumpstände der unter Hochvakuum stehenden Kammern mit einem Einlaß des zweiten Vor vakuum-Pumpstandes verbunden bleiben, und daß nach dem Erreichen eines ausreichenden Unterdrucks in der mit dem Vorvakuum-Pumpstand abgepumpten Kammer der Hochvakuum-Pumpstand dieser Kammer mit der Kammer verbunden und an seinem Auslaß der nicht zum Abpumpen verwendete Vorva kuum-Pumpstand angeschlossen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Vorvakuum-Pumpständen einer mit den Auslässen der Hochvakuum-Pumpstände aller unter Hochva kuum stehenden Kammern und der andere unmittelbar mit der jeweils zu evakuierenden, belüfteten Kammer verbunden wird.

3. Vakuum-Beschichtungsanlage zur Durchführung des Ver fahrens nach den Ansprüchen 1 oder 2, welche mehrere, während des Arbeitens unter Hochvakuum stehende, vonein ander separate Kammern hat, zu deren Evakuierung Hochva kuum-Pumpstände und Vorvakuum-Pumpstände vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kammer (1, 2, 3) einen Hochvakuum-Pumpstand (4, 5, 6) und die gesamte Vakuum-Be schichtungsanlage insgesamt zwei Vorvakuum-Pumpstände (8, 11) hat, welche über Leitungen (9, 14, 7, 10) und Ventile (12, 13) wahlweise unmittelbar mit den Kammern (1, 2, 3) oder den Auslässen der Hochvakuum-Pumpstände (4, 5, 6) verbindbar angeordnet sind.