DE3016069A1 - Verfahren zur vakuumbeschichtung und fuer dieses verfahren geeignete vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Beschichtungsverfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung, insbesondere ein Vakuumbeschichtungsverfahren für die Massenbeschichtung von großen Substraten in Unterdruckkammern.

Für Bauzwecke verwendete Glasscheiben, die transparent, aber mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sind, werden immer mehr in Gebäuden eingesetzt, um sowohl die Sonnenerhitzung zu verringern als auch um den ästhetischen Eindruck der Gebäude zu verbessern. Wenn die Glasscheiben eingebaut sind, sind auch geringfügige Fehler in der Beschichtung leicht zu bemerken, und dementsprechend müssen solche Gläser mit Beschichtungen versehen werden, die zuverlässig fehlerfrei aufgebracht werden können und während des Gebrauchs fest an dem Glas haften bleiben.

Als wirksames Verfahren zur Erzeugung qualitativ hochstehender, relativ dauerhafter Beschichtungen hat sich die Beschichtung von Substraten wie Glas durch Aufsprühen von atomar verteiltem Beschichtungsmaterxal ergeben. Um optimale Wirksamkeit sicherzustellen, sollte der Aufsprühvorgeng in einer Kammer durchgeführt werden, die unter Hochvakuum (d.h. unter Drücken von weniger als 6,662 - 10 Pa = 50 · ^o~^^orr^ steht. Die Atmosphäre in den Kammern sollte im wesentlichen inert oder sonst chemisch kontrolliert sein, die Kammer sollte frei von Verunreinigungen und die Substrate selbst sollten möglichst frei von Oberflächenteilchen, Verunreinigungen und statischelektrischen Aufladungen sein, um Unregelmäßigkeiten und/oder Diskontinuitäten in der aufgebrachten Schicht zu vermeiden.

Die Herstellung von durch Aufsprühen beschichteten Substraten wird relativ breit in der Halbleiterindustrie

030046/0737

eingesetzt, wobei Geräte mit relativ kleinen Abmessungen benutzt werden können. Da für die Beschichtung von Bauglastafeln extremes Hochvakuum gebraucht wird, müssen zum Beschichten von den relativ großen Substraten für diesen Zweck sehr teure Druckgefäße eingesetzt werden; das erfordert einen großen Aufwand und ergibt relativ geringe Herstellungsausbeuten.

Ein Beispiel für eine relativ kleine Produktionsvorrichtung zum Beschichten von kleinen Substraten in kontinuierlicher Weise ist in der US-PS 3 294 670 beschrieben. Derartige Produktionseinrichtungen sind unter Verwendung von Vakuuminnenkammern mit minimalem Volumen aufgebaut, so daß das Auspumpen schnell und wirksam erfolgen kann. Wegen der relativ geringen Abmessungen der Vorrichtungen sind die Wandgrößen der Unterdruckkammern ebenfalls gering und es treten keine großen Kräfte durch den anliegenden Druckunterschied auf. Durch das kontinuierliche Herstellungsverfahren werden die Möglichkeiten, daß die Substrate Oberflächenstaub,- Feuchtigkeit usw. in die Aufsprühkammer eintragen, sehr verringert, da die Substrate einzeln gereinigt werden können, bevor sie in den Aufsprühbereich kommen.

Wenn Substrate mit großen Abmessungen durch Aufsprühen zu beschichten sind, entstehen Probleme durch die Verwendung von geeigneten Vakuumpumpen, durch die großen Kajtunervolumen und die auftretenden Druckunterschiedskräfte. Relativ große Kammervolumen werden wegen der Substratgrößen nötig und diese Kammern sind nicht so schnell auf den Beschichtungsunterdruck von etwa 6,662 · 1O~ Pa (= 50^u,Torr) abzupumpen. Es müssen stufenweise unterschiedliche Arten von Vakuumpumpen eingesetzt werden, um die Kammern auf die optimalen Beschichtungsdruckwerte zu evakuieren.

030046/0737

Mechanische Vakuumpumpen sind zum Evakuieren der Kammern wirksam, solang das abzupumpende Gas Fluid-Strörnungseigenschaften zeigt. Bei Druckwerten, die etwa in der Gegend von 93,27*10 bis 66,62 · io Pa liegen (= 700 bis 500/*Torr), verschlechtert sich die Wirksamkeit der mechanischen Pumpen dramatisch, da die Bewegung der Restatmosphäre in den Kammern Molekular-Strömungseigenschaften anzunehmen beginnt. Dadurch ergibt sich eine sehr bedeutende Verringerung der Pumpengeschwindigkeiten, während die Kammern weiter auf Drücke von etwa 26,65 * 10 pa (= 200^TOr₁T-) abgepumpt werden. Dann können Diffusionspumpen eingesetzt werden, um die Kammern auf die erforderlichen geringeren Druckwerte weiter zu evakuieren.

Diffusionspumpen, insbesondere Öldiffusionspumpen,sind ziemlich unwirksam, wenn sie bei Druckwerten betrieben werden, die über 26,65 · 10~ Pa (= 200/fTorx) liegen, und deswegen müssen die Kammern mit mechanischen Pumpen auf den effektiven Betriebsbereich der Diffusionspumpen abgesenkt werden. Der Zeitaufwand, der zum Absenken des Kammerdrucks von 66,62 »io Pa auf 26,65 · 10 Pa (= von 500 auf 200ykTorr) gebraucht wird, erweist sich als sehr bedeutsam und verringert die Produktionsgeschwindigkeit bei solchen Beschichtungen erheblich.

Es sind beispielsweise aus den US-PS 3 907 660, 3 891 536 und 3 738 928 Produktionsanlagen zum Aufsprüh-Beschichten relativ großer Glasfenster bekannt, bei denen das Glas auf Gestellen in großvoluraigen Druckgefäßen abgestützt wird, die mit beweglichen Aufsprühelektroden versehen sind. Die Gefäße werden beladen, abgeschlossen und auf Betriebsvakuum abgepumpt, wonach das Glas beschichtet, die Gefäße belüftet, wieder geöffnet und das beschichtete Glas entfernt wird.

Die Gefäße sind in zylindrischer oder halbzylindrischer Form ausgeführt, wodurch sich geringere Baukosten ergeben,

030046/0737

und es wird auf diese Weise versucht, die Innenräume gut auszunützen, um die langen Pumpzeiten bis zur Absenkung des Gefäßinnendruckes auf brauchbare Werte abzukürzen oder anderweitig gering zu halten, um die schädliche Beeinflussung auf die Produktionsgeschwindigkeit zu vermindern. Trotzdem verbleiben einige praktische Nachteile dieser Verfahren. Zusätzlich zu der relativ langen Zeit, die gebraucht wird, um diese Gefäße einfach auf den notwendigen Betriebsdruck abzupumpen, werden die Gefäße jeweils wieder zwischen den Beschichtungsvorgängen zur Umgebungsluft hin geöffnet und es wird eine große Anzahl von Glastafeln und die zugehörigen Stützaufbauten eingebracht. Dadurch wird die Abpumpzeit weiter verlängert, da außer anderen Verunreinigungsstoffen insbesondere eine wesentliche Anzahl von Wasser— und SauerstoffmoIekülen in die Gefäße eingebracht wird und durch die Gefäßwände, das zu beschichtende Glas selbst und die Stutζaufbauten gefangen werden. Derartige Verunreinigungen werden nur allmählich beim Absenken des Vakuumkammerdrucks freigesetzt und abgepumpt. Je höher der Kammerdruck während des Beschichtungsvorganges bleibt, umso wahrscheinlicher ist die Anwesenheit einer erheblichen Anzahl von Verunreinigungsmolekülen während des Beschichtungsvorgangs. Durch das Wiederöffnen der Gefäße.zur Umgebung hin zwischen den Beschichtungsvorgängen und durch das Neueinbringen der Gestelle usw. wird der Vorrat an Verunreinigungsstoffen wieder erhöht.

Auf diese Weise bleiben die Kammern auch bei außerordentlich geringen Drücken "verschmutzt". Die Anwesenheit der Verunreinigung smolekü Ie kann die Qualität der fertiggestellten Beschichtung schädlich beeinflussen. Es ist wünschenswert oder sogar erforderlich, die Gefäße dadurch zu "reinigen", daß der Unterdruckwert, bei dem die Beschichtung stattfindet, bereits für eine ausreichende Zeitlänge vor dem Beschichten gehalten wird. Dadurch wird jedoch die Durchlaufe oder Bearbeitungszeit weiter erhöht.

030046/0737

^ORIGINAL

Es ist dazu manchmal sehr schwierig, sicherzustellen, daß die Substrate vor und während ihres Einbringens in die Unterdruckgefäße oder auf die Stützgestelle sauber bleiben. Es kann sozusagen nicht jedes Substrat unmittelbar vor dem Einbringen in das Gefäß und vor dem Beschichten gereinigt werden. Je langer die Substrate der Umgebungsluft ausgesetzt sind und je mehr Behandlungsvorgänge vor dem Beschichten ausgeführt werden müssen, umso wahrscheinlicher tritt eine Verunreinigung auf.

Es ergaben sich damit Versuche, die Herstellgeschwindigkeit von beschichten Glastafeln zu erhöhen, indem mehr oder weniger kontinuierlich arbeitende Beschichtungsanlagen geschaffen wurden. Eine derartige Anlage wird in der US-PS 3 925 182 beschrieben, wobei eine Reihe hintereinander ausgerichteter Kammern durch Druck-"Tore" getrennt ist, durch die das Glas auf geeigneten Stützeinrichtungen befördert wird. Das beschriebene System benutzt eine Beschichtungskammer und Einführ- bzw.Ausleitkammern an entgegengesetzten Enden. Die Kammern besitzen jeweils die gleiche Länge und die Anlage ist so ausgelegt, daß die Eingangs- und die Beschichtungskammer bei Beginn der Beschichtungsvorgangs miteinander in Verbindung stehen, während die Ausleit- und die Beschichtungskammer zum Ende des Beschichtungsvorgangs miteinander verbunden sind.

Die Kammern werden mechanisch evakuiert, wobei der Druck der Eingangs- bzw. der . Ausleitkammer jeweils zu unterschiedlicher Zeit mit dem in der Beschichtungskammer gleich gehalten wird, um ein Durchlaufen desGlases durch die Anlage zu ermöglichen» Die zum Betrieb der Anlage während eines Behandlungsdurchlaufes erforderliche Pumpzeit wird dadurch verringert, daß Kammern mit rechteckigem Querschnitt, der Form der Glastafeln mit Stützen angepaßt und damit mit mini-

030046/0737

malern Volumen,verwendet werden und daß ein ziemlich hoher Beschichtungsdruck von mehr als 13,33 · 10 Pa (= lOO/^Torr) verwendet wird. Dabei müssen jedoch die Eingangs- und die Aus^Leitkammer von Umgebungsdruck während jedes Durchlaufes auf den Beschichtungsdruck abgepumpt werden. Dieser Vorgang ist, auch unter Berücksichtigung der relativ geringvolumigen Kammern,wegen der geringen Pumpenwirksamkeit relativ zeitraubend.

Der Betrieb dieser Anlage erfordert ein Rückfüllen der Eingangs-und der Ausleitkammern mit inertem Gas, um dadurch eine saubere Atmosphäre in der Beschichtungskammer zu gewährleisten, wenn diese mit einer der beiden anderen Kammern in Verbindung steht. Trotzdem bereiten Verunreinigungen weiterhin Probleme, und zwar sowohl wegen des relativ hohen Beschxchtungsdrucks als auch deswegen, weil die Eingangsund die Ausleitkammern sowohl zur Umgebungsluft als auch zur Beschichtungskammer hin geöffnet werden während jedes Durchlaufes, so daß Verunreinigungen in diese Kammern bei jedem Einführen und Ausleiten eines Bearbeitungsloses von Substraten und Stützeinrichtungen in die Kammern gelangen.

Dadurch, daß zusätzliche Kammern vorgesehen und/oder die Kammern im Vergleich zur maximalen Substratlänt,3 verlängert werden, werden die Kosten und die Kompliziertheit der Anlage so weit vermehrt, daß die Anlagen unwirtschaftlich werden. Insbesondere werden , weil die Kammervolumen immer noch so klein wie möglich gehalten werden, um die Pumpgeschwindigkeit zu erhöhen, die durch den Druckunterschied entstehenden Kräfte extrem groß und erfordern teure Wandkonstruktionen für die Druckwände.

Durch die vorliegende Erfindung wird ein neues und verbessertes Verfahren und eine dafür geeignete Vorrichtung zum

030046/0737

Beschichten großer Substrate, beispielsweise Bauglastafeln, geschaffen, bei dem die Substrate in eine Hochvakuum-Beschichtungskammer eingeführt und aus dieser entfernt werden, während außerordentlich gutes Hochvakuum in der Beschichtungskammer aufrechterhalten wird, wodurch die Verunreinigung der Substratflächen und der Atmosphäre in der Beschichtungskammer minimal gehalten wird, wodurch die Pumpwirksamkeit relativ gut bleibt und der zum Aufbau der Anlage erforderliche Kapitalbedarf nicht unangemessen wächst,

Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung werden eine Zutritts— und eine Arbeitskammer vorgesehen, um die Substrate und ihre Stützen aufzunehmen. Die Zutrittskammer ist so ausgebildet, daß sie so eng wie praktisch möglich der Substratform angepaßt ist und so ein relativ kleines Volumen besitzt, während die Arbeitskammer so aufgebaut ist, daß sie ein wesentlich größeres Volumen gegenüber der Zutrittskammer ergibt, und Wände besitzt, die extremen Druckunterschiedskräften mit maximaler Wirksamkeit widerstehen.

Die Substrate werden in die Zutrittskammer von Umgebungsluftdruck aus einbewegt und die Zutrittskamraer wird gegenüber der Umgebungsatmosphäre und der Arbeitskammer abgedichtet. Die Zutrittskammer wird mechanisch abgepumpt, um den darin herrschenden Druck wesentlich unter Atmosphärendruck zu einem "Grob-"Vakuum zu bringen, der größer als der Arbeitskammerdruck ist, jedoch noch im wirksamen Bereich von mechanischen Vakuumpumpen liegt.

Die Kammern werden danach miteinander verbunden, wodurch der Druck in den Kammern sich auf einen wesentlich unter dem Grobvakuumdruck liegenden Wert ausgleicht,auf einen Wert, der im wirksamen Arbeitsbereich der mit der Arbeitskammer verbundenen Diffusions-Vakuumpumpen liegt. Die

030046/0737

Substrate werden dann in die Arbeitskammer vorgeschoben, die Kammern werden wieder voneinander abgetrennt und die Diffusionspumpen senken den Arbeitskammerdruck ab. Nach dem Beschichten werden die Substrate aus der Arbeitskammer herausgezogen. Der Druck in der Arbeitskammer bleibt wegen des relativ großen Volumens dieser Kammer bei einem sehr geringen Wert während der ganzen Betriebszeit des Systems.

Das große Arbeitskammervolumen hilft auf diese Weise, die Wirksamkeit und die Pumpgeschwindigkeit der Vakuumpumpen zu erhöhen und beseitigt die Notwendigkeit, mechanische Pumpen zum Absenken des Druckes in der Arbeitskammer während jedes ^schichtungsdurchlaufs vorzusehen. Darüberhinaus erlaubt das große Volumen die Anbringung von Vielfachelektroden in der Arbeitskammer. Diese zusätzlichen Elektroden können in Abfolge benutzt werden, um ein Reaktionssprühen zu erreichen, und es werden dadurch mehrere Beschichtungen an dem gleichen Substrat aufgebracht, oder es können Ersatzelektroden eingesetzt werden, um den Zeitabstand zwischen dem Elektrodentausch zu verlängern.

Erfindungsgemäß enthält die Arbeitskammer einen Beschichtungskammerabschnitt, in dem die Substrate bei extrem tiefem Druck in überwachter Atmosphäre beschichtet werden, sowie einen Trennkammerabschnitt, der zwischen dem Beschichtungskammerabschnitt und einer Zutrittskammer sitzt. Die beiden Kammerabschnitte sind jeweils mit eigenen Molekularpumpsystemen ausgerüstet. Der Isolations- oder Trennkammerabschnitt, der ein wesentlich größeres Volumen als die Zutrittskammer besitzt, wird normalerweise auf geringerem Druck als die Beschichtungskammer oder der Beschichtungskaramerabschnitt gehalten, so daß der Trennkammerabschnitt nicht nur mit der benachbarten Zutrittskammer in der erwähnten Weise so zusammenwirkt, daß sich eine Erhöhung der Pumpwirk-

030046/0737

saitikeit ergibt, sondern es wird auch noch die Reinheit der Substrate und ihrer Stützen durch das außerordentlich gute Entgasen erhöht, das im Trennkammerabschnitt beim Absenken des Druckes unter den Druckwert in der Beschichtungskammer auftritt, so daß beim Eintreten der Substrate in die Beschichtungskammer diese weit sauberer sind. Es ergibt sich auch ein vielleicht noch' wichtigeres Spülen der Atmosphäre des Beschichtungskammerabschnitts jedesmal»wenn ein Substrat zwischen den Beschichtungs- und den Trennkammerabschnitten bewegt wird, da der im Trennkammerabschnitt herrschende geringere Druck die Restatmosphäre in der Beschichtungskammer weiter abzieht«,

Die Arbeitskammer ist vorzugsweise in Form eines zylindrischen Druckgefäßes aufgebaut» Die zylindrische Druckwandausbildung ergibt von vornherein eine größere Festigkeit gegenüber den durch den Druckunterschied auftretenden Kräften als rechtwinklige Wände, die zur Erzielung der gleichen Festigkeit erheblich verstärkt werden müssen. Wegen der Ausbildung der Arbeitskammer wird der Herstellungsaufwand des neuen Systems beträchtlich verringert.

Der bevorzugte Zugangskammeraufbau wird durch eine Druckwand gebildet, durch die eine relativ schmale längliche Kammer mit rechtwinkligem Querschnitt bestimmt wird» Diese Kammerauslegung entspricht allgemein der S_ut,_stratform und setzt auf diese Weise das Pumpvolumen so herab, daß es schnell durch eine zugeordnete Grobvakuumpumpe evakuiert werden kannο Die Länge der Zutrittskammer übertrifft leicht die maximale Substratlänge, für die das System ausgelegt ist^ und ist erheblich geringer als die Arbeitskammerlänge, so daß die Größen der durch die Druckunterschiede entstehenden Kräfte auf die Zutrittskammerwände gering gehalten werden.

030046/0737

Ein Zwischenwandabschnitt erstreckt sich zwischen der Arbeits- und der Zutrittskammer. Die Zwischenwand wird durch Tafeln gebildet, die hermetisch mit einer kreisförmigen Arbeitskarnjner-Endwand verbunden sind, und die mit zunehmendem Abstand von einer rechtwinkligen Öffnung in der Endwand zusammenlaufen. Die Übergangswand bestimmt eine rechtwinklige innere Querschnittsform, die in Höhe und Breite zu den Zutrittskammerwänden hin abnimmt, mit denen die Platten gleichfalls hermetisch verbunden sind. Eine Drucktüre liegt um die Arbeitskammeröffnung herum an und schwingt in das vergrößerte Ende des Übergangswandabschnitts hinein auf, um einen Druckausgleich der Kammer und gleichzeitig einen ungehinderten Durchtritt der Substrate an der Tür vorbei zu ermöglichen.

Bei einer dargestellten bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein System zum Sprühbeschichten großer Substrate in kontinuierlicher Weise geschaffen mit einem Arbeitskamraersystem und mit Zutritts= sowie AusIeitungskammersystemen. Das Arbeitskammersystera wird durch einen zentralen. Beschichtungskammerabschnitt und Trennkammerabschnitte gebildet, durch .welche die Substrate in den Arbeitskammerabschnitt hinein und aus ihm herausgeleitet werden_o Die Trennkammerabschnitte sind unabhängig voneinander, über Drucktüren mit de£" Beschichtung skammer verbindbar, die sich zwischen den einzelnen Kammern befinden und durch die hindurch die Substrate bewegt werden« Die Trennkammer abschnitte wirken jeweils mit den benachbarten Zutritts-= bzw_o Ausleitkammern so zusammen, daß die Substrate zwischen der entsprechenden Zutritts- bzw ο Ausleit-und der jeweiligen Trennkammer bewegt v/erden können, während gleichseitig andere Substrate beschichtet werden,, Die Trennkammerabschnitte werden jeioreils bei einem Druck betrieben, der unterhalb dem im Beschichtungskamraerabschnitt herrschenden liegt, mit Ausnahme der Zeitpunkte, zu denen eine Verbindung

rait den jeweiligen Zutritts- hzvi„ Ausleitkammern besteht, um den Druck in der jeweiligen Kammer in den Diffusionspumpbereich zu bringen=

Die Zutritts- bzw_o Ausleitkammern sind miteinander verbindbar und können auch dazu benutzt werden, jeweils teilweise Druck abzusenken, um die Gesamtpumpzeit zu reduzieren. Wenn der Druck in einer der beiden Kammern auf einem sehr geringen Wert ist und eine Belüftung zur Atmosphäre hin erfolgen soll, während gleichzeitig die andere der beiden Kammern sich bei Atmosphärendruck befindet und ein Abpumpen folgen soll, werden die Kammern miteinander so verbunden, daß die Luft in der Kammer mit höherem Druck in die evakuierte Kammer eingeführt wirdo Die Kammern werden dann voneinander wieder getrennt und einzeln belüftet bzw» abgepumpt„

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Beschichtungsanlage,

Figur 2 einen Schnitt etwa nach der durch die Linie 2-2 in Fig_o 1 dargestellten Ebene,

Figur 3 eine Draufsicht auf einen Teil der Anlage nach Fig„ 1,

Figur 4 eine Seitenansicht des in Fig„ 3 dargestellten Teils der Anlage nach Fig, I,

Figur 5 eine Draufsicht auf einen anderen Teil der Anlage nach Fig_o 1 und

030046/0737

Figur 6 eine Seitenansicht des in Fig. 5 dargestellten Teils der Anlage nach Fig. 1.

Die erfindungsgemäß aufgebaute Großtafelbeschichtungsanlage ist zum größten Teil in Fig. 1 dargestellt. Substrate in Form von Glasfenstertafeln 12 werden an Stützgestellen oder Rahmen 14 angebracht und durch ein evakuiertes ' beitskammersystem 16 bewegt,in dem die Substrate₉vorzugsweise durch Kathodensprühen,beschichtet werden. Die Substratgestelle 14 werden durch ein Fördersystem 18 durch die Arbeitskammer 16 bewegt,und zwar geschieht das zunächst über ein Zutrittskammersystera 2O_sdem ein Ausleitkammersystem auf der anderen Seite entspricht, wodurch eine im wesentlichen kontinuierliche und rasche Herstellung von beschichteten Substraten ermöglicht ist.

Die Betriebsvorgänge des Arbeitskammersystems, der beiden Zutritts— bzw. Ausleitkammersysteme 20, des Fördersystems 18 und der zugehörigen Anlagenbestandteile werden von einem Steuerpult 22 aus überwacht und geleitet, an das elektrische Meldesignale abgegeben werden von verschiedenen Druck- und Lageanzeigeelementen. Diese Eingabe der Signale geschieht über Eingangsleitungen, die schematisch durch die Linien angedeutet sind. Steuersignale von dem Steuerpult werden

zu den Anlagebestandteilen über eine

Ausgangsleitung 26 abgegeben. Das Steuerpult 22 enthält eine Steuerschaltung für die Arbeitsvorgänge (nicht dargestellt) , die die Eingangssignale von den verschiedenen Systemen der Anlage aufnimmt und die entsprechenden Ausgangssignale zum Betrieb der einzelnen Bestandteile der Anlage erzeugt. Das Steuerpult 22 ist vorzugsweise auch mit von Hand zu betätigenden Vorrang-Eingabetasten und -einrichtungen versehen, womit erforderlichenfalls Bestand—

030046/0737

teile der Anlage unabhängig von der Verfahrenssteuerschaltung betrieben werden können< >

Die elektrische Leistung für die verschiedenen Bestandteile der Anlage 10, beispielsweise für das Fördersystem 18, für die Vakuumpumpen usw. wird von einer Stromversorgung 27 über eine Überkopfzuleitung gelieferte

Die beiden Zutritts- bzw» Ausleitkammersysteme 20 ermöglichen das Einführen der Substrate in bzw» das Ausleiten der Substrate aus der Anlage 10, ohne daß ein Belüften des Arbeitskammersystems auf Atmosphärendruck nötig ist„ Nach den Fig_o und 3 bis 6 umfaßt dieses System 20 jeweils Zutritts- bzw» Ausleitkammern 30 bzw_o 32, eine mit diesen Kammern verbundene Grobvakuum-Pumpeinheit 34, sowie Eingangs- und Ausleit-Drucktore 36 bzw_o 38, die zum Abdichten der Innenräume dieser Kammersysteme gegen die Umgebungsluft dienen,,

Die Kammern 30 und 32 sind jeweils so ausgelegt, daß gerade zwei Substratgestelle 14 Seite an Seite ohne übermäßige Freiräume zwischen den Kammerwänden und den Gestellen auf-

die

genommen werden können, wobei/an den Gestellen 14 befindlichen gläsernen Fenstertafeln 12 einander gegenüberliegen» Das Kammerinnenvolumen wird auf diese Weise so klein wie möglich gehaltene Die Kammern 30 und 32 sind identisch aufgebaut und zur Vereinfachung sind jeweils einander entsprechende Teile mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen» Die Kammern sind jeweils aus rechtwinkligen Druckwandplatten 40a, 40b, 40c und 40d ausgebildet, welche hermetisch an den Verbindungskanten miteinander verbunden sind, so daß eine schmale, vertikal ausgerichtete Kammer mit einem rechtwinkligen Querschnitt bestimmt ist«Die Kammer ist nur geringfügig langer als die Gestelle 14 und-bestimmt die Maximal-=

030046/0737

länge der in der Anlage 10 zu verarbeitenden Glasfenster (bei dem dargestellten Aufbau sind dies annähernd 3,66 m = 12 ft.).

Die Kammerwände werden durch I-Trägeranordnungen 41 verstärkt, wobei die einzelnen I-Träger in Längsrichtung der Kammer Abstände voneinander aufweisen und die gesamte Kammerwand_von außen umgeben. Die I-Träger jeder Anordnung sind mit der benachbarten Wandplatte verschweißt und die aneinanderstoßenden Enden der I-Träger sind auf Gehrung gesägt und wieder aneinander verschweißt» Durch diesen Aufbau wird ein Brechen der Kammerwände unter Einfluß des Luftdruckunterschiedes bei evakuierter Kammer vermieden_e

Die dem Arbextskammersystem benachbarten Enden der Wandplatten 40a-4Od bilden einen Übergangsabschnitt 42 zwischen der Zutritts- bzw. Ausleitkammer und dem Arbeitskammersystenu Die Wandplatten laufen unter kleinen Winkeln zum Arbextskammersystem hin auseinander und bilden so etwa einen Stumpf einer rechtwinkligen Pyramide,- der an seiner Grundfläche hermetisch mit dem Arbextskammersystem verschweißt ist. Die auseinanderlaufenden Wandplatten sind mit ¥erstärkungsleisten versehen, während der Innnnraura dieses Übergangs= abschnittes einen, rechtwinkligen Durchgang mit aur Arbeitskammer hin zunehmender Querschnittsfläche bildete

Die Tore 36 und 38 sind wiederum identisch aufgebaut -und jeweils sind itfieder entsprechende Bestandteile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnete Jedes Tor wird durch eine Drucktüre 44 gebildet_g die mit der Eingangs= (bsw_o Aiasleit=) kammerwand gelenkig verbunden ist_P und durch eine Türbetäti= gung 46 (Fig. 3 und 4)_o Die Türe 44 ist durch eine undurchdringliche rechtwinklige.Stahlplatte gebildet, die längs einer Seite mit"der benachbarten vertikalen Kammerwand

durch ein Gelenk 48 verbunden ist» Die Türe bestimmt einen Umfangs-Dichtabschnitt, der gegen das Ende der Kammer bei geschlossener Türe anliegt. Der Dichtabschnitt wird vorzugsweise durch eine elastische Dichtung von der Art eines O-Ringes gebildet, die in eine Urnfangsnut an der Tür so eingesetzt ist, daß sie bei geschlossener Tür an dem Kammerende anliegt und den Umfang der Substrat-Aufnahmeöffnung abdichtet»

Zum ^ürgelenk 48 gehört eine über eine Ge-

lenkklammer 52 an der Kammerwand befestigte Drehwelle oder Gelenkwelle 50, die einen Gelenkhebel um die Wellenachse drehbar hält ο Der Gelenkhebel ist durch einen Scharnierkörper 55 gebildet, der von der Gelenkwelle getragen wird und vertikal voneinander einen Abstand aufweisende Arme 56 besitzt, die davon abstehen und schwenkbar mit der Tür längs seiner vertikalen Mittellinie verbunden ist» Die Schwenkverbindung zwischen den Gelenkarmen 56 und der Türe ermöglicht es, daß diese im geschlossenen Zustand satt an der Kammerendwand an-= liegto Der Gelenkkörper 55 besitzt einen Gelenkarm 58, der von der Tür absteht und mit der Betätigung 46 verbunden isto

Die Betätigung 46 ist vorzugsweise ein pneumatisch betätigter Zylinder, dessen Zylinderteil an der Eingangskammerwand und dessen Kolbenstange an dem Gelenkarm 58 befestigt isto Jeder Zylinder wird durch ein (nicht dargestelltes) pneumatisches Ventil gesteuert, das wiederum elektromagnetisch durch die Ausgangssignale vom Steuerpult 22 zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Zutritts- bzw» Ausleitkammertore 36 bzw» 38 betätigt wird_o Der Betriebsdruck für die Betätigung 46 wird von einer (ebenfalls nicht dargestellten) Druckluftquelle erhalten»

Jedes Drucktor 36 bzw» 38 ist mit eine« (nicht dargestellten) Lagemeldeschalter . versehen, um anzuzeigen, ob die

030046/0737

Türe offen oder geschlossen ist. Diese Schalter sind mit dem Steuerpult 22 so über Leitungen verbunden, daß das Steuerpult Türstellungssignale erhält, um Betriebsentscheidungen freizugeben oder zu sperren,, Die Schalter sind von handelsüblichem Aufbau und an geeigneten Stellen angebracht.

Die Grobvakuum-Pumpeinheit 34 dient z^. Evakuierung der Zutritts- bzw. Ausleitkammem3O bzw« 32 und UHif&^c ainen Purapverteiler 60 zur Verbindung beider Kammern mit den Einlassen von Grobvakuum-Pumpen 62, 64 und 66 (Fig. 3). Der Verteiler 60 besteht vorzugsweise aus einem Rohr_s das ein Pumpabsperrventil 67, Kammerabsperrventile 68 zur Abtrennung der jeweiligen Kammern vom Rest des Verteilers 60 und Belüftungsventile 69 zum Belüften der jeweiligen Kammer mit Atmosphärendruck enthält.

Das Verteilerrohr erstreckt sich zwischen der Zutritts- und der Ausleitkammer längs des Arbeitskammersystems und besitzt verzweigte Enden_s die mit den jeweiligen Kammern 30 bzw. 32 in Verbindung stehen. Die Pumpeneinlässe sind mit dem Verteiler 60 über eine T-Verbindung und das Purapenabsperrventil 67 verbunden. Das Ventil 67 kann geschlossen werden, um eine Verbindung der beiden Kammern miteinander ohne gleichzeitige Verbindung mit den Grobvakuum-Pumpen zu ermöglichen* Jedes Kammerabsperrventil 68 ist zwischen den jeweiligen verzweigten Rohrenden und dem Rest des Verteilerrohrs 60 angeordnet, während jedes Belüftungsventil 69 zwischen dem zugehörigen Absperrventil und der Kammer sitzt. Die Verwendung von Rohrverzweigungsenden vergrößert den Strömungsbereich für die von der jeweiligen Kammer abgepumpte und in die jeweilige Kammer eingeleitete Luft. Während der Belüftung ergibt, der relativ große Strömungsbereich der verzweigben Rohrenden eine Begrenzung der Geschwindigkeit, mit der die Atmosphärenluft in die Kammern einströmt.Extrane

030046/0737

Strömungsgeschwindigkeiten der in die begrenzten Kammern einfließenden Luft könnten sonst so große Turbulenz erzeugen, daß die Substrate beschädigt werden,,

Die Absperr- und Belüftungsventile werden elektromagnetisch durch jeweilige Ausgangssignale vom Steuerpult 22 gesteuert und es können geeignete handelsübliche Ventile verwendet werden. Die Ventile werden vorzugsweise durch Druckluft servobetatigt, die von der gleichen Quelle wie die Zylinderbetätigungsluft stammte

Die Pumpen 62, 64 und 66 sind elektromotorisch angetriebene Verdrängerkolben-Pumpen, die in dem Bereich besonders wirksam sind, in dem sie Gas abpumpen, das noch genügend dicht ist, um die normalen Fluidfließeigenschaften zu zeigen^ das

trifft normalerweise für Gas mit Absolutdrücken über 66,62_o10 Pa (500 jUtTors.) zu= Auch der Betrieb der Pumpen wird durch Ausgangssignale vom Steuerpult 22 eingeleitet und beendet, die über die Leitungen 26 zugeführt werden= Jeder Pumpeneinlaß ist direkt mit dena Verteiler 60 verbunden.

Die bevorzugten Pumpen besitzen jeweils eine Pumpkapazität von etwa 24,07 m /min (=850 cft/min)s bei Atmosphärendrucic an dem Einlaß gemessene Die tatsächliche Pumpflußrate nimmt ab, wenn die Pumpen eine der Kammern 30 oder 32 evakuieren und die Gasdichte zu einem Wert hin abnimmt, an dem ein Übergang zwischen Fluid strömung und Molekularströmung ein= tritt, was allgemein bei einem Druckwert von 66,62 ° 10 Pa (= 500ßfij Tors^- eintritt; dann erfolgt eine bemerkenswerte Verringerung der Pumpgeschwindigkeit _o Diese Abnahme tritt auf, weil die Pumpeinlässe relativ kleine Flächen aufweisen und die statistische Wahrscheinlichkeit, daß Gasmoleküle die Pumpeinlässe erreichen,, sehr gering wird, wenn die Anzahl der verfügbaren Moleküle stark abnimmto

030046/0737

Die Verwendung von Grobvakuumpumpen_s die beim Abpumpen von Gas rait Fluidfließcharakteristik äußerst wirksam sind, stellen einen wichtigen Überlegungsteil dar, da diese Pumpen relativ billig in der Beschaffung sind und eine Evakuierung der relativ kleinvolumigen Kammern 30 und 32 von Atmosphärendruck in den Bereich von 93,27 ° 10~ bis 66,62

10~ Pa (= 700 bis 500/AiTojrr) in relativ kurzer Zeit ermöglichen»

Es wird dabei darauf hingewiesen daß Verdrängerkolben-VakuuEipumpen erhältlich sind, die infolge ihrer Auslegung relativ wirksam bis in den Bereich von 40 ° io Pa C= 300A,Torx) arbeiten. Andere Pumpen, beispielsweise Axialstrom-Turbinenpumpen,können auch statt der beschriebenen Pumpen 62, 64 und 66 eingesetzt werden, jedoch sind solche Pumpenarten außerordentlich kostspielig, insbesondere in den Größen, die zur Verdoppelung des Kapazitäts- und Effektivdruckbereiches der dargestellten Pumpen in Zusammenhang mit der Anlage 10 erforderlich sind« Die Verwendung dieser Art vonPumpen in einer erfindungsgemäß aufgebauten Anlage ist jedoch nicht besonders vorteilhaft, da ihre hohe Wirksamkeit im Bereich unter 66,62 · io Pa C= 500 A»Tor?) normalerweise nicht erforderlich ist.

Das Zutritts- bzw» Ausleitkammersystem 20 ist mit geeigneten Druckgebern bst-J= «Heßeinrichtungen (nicht dargestellt) versehen, die den Druckwert in den jeweiligen Kammern in elektri= sehe Signale wandeln und sum Steuerpult 22 hin meldesio Die Druckgeber sind vorteilhafterweise so ausgelegt, daß Ausgangs= signale abgegeben werden, wenn die jei^eils zugehörige Kammer sich bei Atraosphärendruclc und .bei einest erforderlichen Grobvalcuumdruck, beispielsweise bei 93,27 ° 1O⁼ Pa C= 700, befindet ο Diese Aus gangs sigma Ie i-jerden über die Leitung 24 dem Steuerpult 22 zugeleitet und bei der Steuerung öler Grob-

030946/0737

3016089

Vakuumpumpen, der verschiedenen Sperrventile, des Fördersystems und der Drucktore benutzt, die mit der jeweiligen Kammer verbunden sind.

Das Arbeitskammersystem umfaßt einen zentralen Beschichtungskammerabschnitt 70 und Trennkammerabschnxtte 72 sowie 74₉ die jeweils zwischen einem Ende des Beschichtungskammerabschnitts und der Zuführ- bzw= Auslextkammer sitzen» Die Substrate werden nacheinander durch die Trennkammer 72, die Besrhichtungskaramer 70 und die Trennkaituner 74 während eines Beschichtungsdurchlaufes hindurchgeleitet ο Die Beschichtungs- und die Sperrkammern werden durch aufeinanderfolgende, mit Flanschen versehene Druckwandabschnitte gebildet, die an den Endflanschen luftdicht verschweißt sind« Die jeweiligen Enden der gesamten Arbeitskammer sind durch kreisförmige Endplatten 76 gebildet, die luftdicht am Umfang mit dein benachbarten Druckwandabschnitt verschweißt sind ο Die Substratgestelle bewegen sich zwischen dem Zutritts-= bzw« Auslextkammersystem und den benachbarten Trennkammern über rechtwinklige Öffnungen, die in den Endplatten.76 ausgebildet sind, und den mit ihnen ausgerichteten benachbarten Zutritts- bzw» Ausleitkammern entsprechen „ Die Enden der jeweiligen
Übergangsabschnitte 42 sind mit den Endplatten 76 um die Öffnung herum verschweißt und die Verstärkungsstege der Übergangswände sind gleichfalls mit den Endplatten verschweißt»

Drucktore öffnen und schließen die Verbindung zwischen der
jeweiligen Trennkammer und der zugeordneten Zutritts·= hzi-j_o
Auslextkammerο Die Drucktore sind identisch aufgebaut und es
sind auch hier gleiche Bestandteile mit entsprechenden Bezugsaeichen versehen. Jedes Tor besitzt eine Drucktüre 04, die
gelenkig mit der Endplatte 76 so verbunden ist₉ daß sie, wie
in den Fig_o 3 und 5 gestrichelt eingezeichnet,, sich in den
Übergangsabschnitt 42 hinein öffnen, sowie eine Türbetätigung 86 ο Auch der Betrieb der Türbetätigung 86 zum Öffnen und

030046/0737

Schließen der Drucktüre wird durch Ausgangssignale vom Steuerpult 22 über die Leitungen 26 beeinflußt.

Die Drucktüre 84 und ihr Gelenk sind allgemein entsprechend der Drucktüre 44 und dem Gelenk 48 aufgebaut und sind in den Einzelheiten deswegen nicht beschrieben, bis auf die bestehenden kleinen Unterschiede des Aufbaus. Die Betätigung 86 ist über der Trennkammer-Druckwand angebracht und wird durch einen Pneumatikzylinder gebildet, wie die Betätigung 46. Der Zylinder bewegt die Türe 84 über eine Welle 8β, die sich an der Türgelenkachse von der Betätigung nach unten erstreckt und die Wand des Übergangsabschnittes mit einer umgebenden Dichtungsanordnung durchdringt. Die Welle 88 bildet die Gelenksachse und ist mit der Drucktür so verbunden, daß sie diese bewegt. Die Aufnahme der offenen Drucktüre 84 im Übergangsabschnitt 42 gibt genügend Freiraum, so daß die ;estelle an der Türe vorbeikommen_sund es wird gleichzeitig das Volumen der Zutritts- bzw. Ausleitkammer und des Übergangs— abschnitts möglichst klein gehalten, um ein schnelles Auspumpen des Zutritts- bzw, des Ausleitkammersystems zu ermöglichen.

Die Türen zwischen Zutritts- (bzitf. Ausleit-) und Trennkamraer sind ebenfalls mit Lagemeldeschaltern ausgerüstet, um den Zustand des vollen Öffnens und den Schließzustand der Tore anzuzeigen. Diese (nicht gezeigten) Schalter sind mit dem Schaltpult über die Leitungen 26 verbunden, um Signale zu übermitteln, die eine Bewegung der Substrate in der Anlage, den Pumpbetrieb usw. freigeben bzw..sperren. Die Schalter können handelsüblich aufgebaut und beispielsweise.in der Nähe der beweglichen Teile der Türbetätigung 86 angeordnet sein.

QZ0046/0737

DieSubstratgestelle 14 werden in die Anlage 10 hinein und aus ihr heraus durch das Fördersystem 18 bewegt, das nur schematisch dargestellt ist= In der bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das Fördersystem durch unabhängig voneinander arbeitende, miteinander ausgerichtete^Förderabschnitte 18a bis 18e gebildet, wobei in jeweils einem Kammerabschnitt ein Förderabschnitt angeordnet ist» Jeder Förderabschnitt wird durch eine Reihe von Gestell-Stützrollen gebildet, die in einem Rahmen an der Bodenseite der jeweiligen Kammer drehbar angebracht sind_o Ein (nicht dargestellter) Elektromotor mit steuerbarer Geschwindigkeit und Drehrichtung treibt die Rollen jedes Förderabschnittes über eine Antriebswelle an, die über eine Dreh-Dichtungsdurchführung in der zugehörigen Kammerwand in das Kammerinnere eingeführt ist und beispielsweise über Antriebsketten, die zwischen der Welle und den angetriebenen Förderwalzen sitzeruDie Elektromotore sind wiederum einzeln über Ausgangssignale gesteuert, die von dem Steuerpult 22 über die Leitungen 26 abgegeben werden, wobei die Antriebsleistung von der Stromversorgung 27 züge·= leitet wirdο

der Förderabschnitte Einander benachbarte Enden/besitzen einen genügend großen Abstand voneinander, daß sich ein Freiraum zum Öffnen der Drucktüren zwischen den Kammern ergibt» Die Gestelle 14 sind ausreichend lang und starr, um ein Überbrücken der Zwischenräume zwischen den Förderabschnitten zu ermöglichen,

wenn sich die Gestelle von einer Kammer in die andere bewe= gen»

Jeder Förderabschnitt ist mit Stellungstransduktoren, vorzugsweise (nicht dargestellten) elektrischen Sehalteranordnungen versehen, die die Anwesenheit bzw_o Abwesenheit von Substratgestellen an vorbestimmten Plätzen längs des jeweiligen Förderbandabschnittes erfassen» Auch diese Schal=

03ÖQ46/0737

teranordnungen sind über die Leitungen 24 mit dem Steuerpult 22 elektrisch verbunden und ermöglichen eine Steuerung der zugeordneten Steuerabschnitt-Antriebsmotore, Pumpen usw. unter Beeinflussung durch die durch die Lageerfassungsschalter gelieferten Signale.

Die Trennkammern besitzen folgende Funktionen: Sie ermöglichen, daß die Substratgestelle zu dem Arbeitskammersystem gelangen und von diesem entfernt werden können, während an anderen Gestellen befindliche Substrate gerade beschichtet werden; sie erhöhen die effektive Pumpgeschwindigkeit und die Wirksamkeit der Anlage 10 bei Verwendung von relativ preiswerten Pumpen und sie erhöhen die Qualität der beschichteten Substrate durch effektives Entfernen möglicher Verunreinigungen aus der Beschichtungskammer. Zusätzlich bewirkt die vordere Trennkammer, von der die Substrate in die Beschichtungskammer eingeführt werden,eine Verringerung der möglichen Menge von Verunreinigungen, die sonst in die Beschichtungskammer mit den Substraten und Gestellen eingeführt werden könnten. Die Trennkammern sind wiederum identisch aufgebaut und deswegen wird nur die Trennkammer 72 zwischen der Zutrittskammer und der Beschichtungskammer im einzelnen beschrieben.

Die Trennkammer 42 wird durch zwei miteinander verbundene zylindrische Druckwandabschnitte gebildet, die an einem Ende durch die Endplatte 76 und am anderen Ende durch eine Zwischenwand 90 abgeschlossen sind. Dazu gehört ein zugeordnetes Vakuumpumpsystem. Ein Drucktor 92 (Fig. I)₉ das ztar Trennwand 90 gehört, ermöglicht eine Bewegung der Substratgestelle 14 durch die Trennwand 90 zwischen der Trennkammer 72 und der Beschichtungskammer und verbindet damit auch die Atmosphäre der beiden Räume miteinander. Die Substratgestelle werden durch die Trennkammer 92 an-dem Förderäh-

030046/0737

schnitt T8b bewegt, der mit dem Förderabschnitt 18a in der Zutrittskammer ausgerichtet ist.

Die Trenn- und die Zütrittskammer sind so aufgebaut und angeordnet, daß dann, wenn Gestelle von der Zutrittskammer zur Trennkammer überführt werden müssen, die mit den Kammern verbundenen Vakuumpumpen nicht im Übergangs-Druckbereich zwischen Fluid- und Molekularströmung betrieben werden müssen. Das Trennkammervolumen ist groß im Vergleich zum Zutrittskammervolumen, wobei die zylindrische Druckwand einen Durchmesser von ca. 3,05 in (= 10 ft) und eine Länge von etwa 4,88 m (= 16 ft) besitzt» Das Volumenverhältnis Zütrittskammer zu Trennkammer liegt in der bevorzugten Ausführung der Erfindung etwa bei 1 s 4. Wenn der Trennkammerdruck bei einem niedrigeren Wert ist als der Druck in der Zutrittskammer und die Drucktüre 84 geöffnet wird, dehnt sich die in der Zutrittskammer befindliche Atmosphäre in die Trennkammer hinein aus und Druckgleichheit stellt sich ein, wobei der Enddruck näher am ursprünglichen Druck in der Isolationskammer als am ursprünglichen Druck in der Zutrittskammer liegt.

Ein Molekular-Strömungs-Vakuumpumpsystem 100 (Fig. 1 und 3) ist mit der Trennkammer zur schnellen Evakuierung auf extrem niedrige Druckwerte von beispielsweise Absolutdrücken zwischen 1,332 · 10"⁶ und 133,2 - 10~ p_a (= o,Ol bis O,OOl^y Toee)

verbundene Bei der bevorzugten und dargestellten Ausführung besteht das Pumpsystem 100 aus einer handelsüblichen Öldiffusionspumpe 102 und den.üblichen zugehörigen mechanischen Pumpen 104 zum.Abpumpen des Auslaßgases von der Diffusionspumpe c. Die Kapazität der bevorzugten Öldiffusionspumpe 102 wird durch die Angabe "889 mm- bzw« 914 mm"Pumpe gegeben, da der Pumpeneinlaß einen Durchmesser von 889 bzw. 914 mm (= 35 bzisfo 36 inch) besitzt«, Die Fähigkeit einer Molekular-

030046/0737

strompumpe, Gas aus einem evakuierten Raum zu entfernen, steht in direkter Beziehung zur Fläche .des Pumpeneinlasses und dementsprechend ermöglicht die große Einlaßöffnung der Pumpe 102 ein relativ schnelles und effektives Abpumpen der Gasmoleküle aus der Trennkammer.Die Trennkaminerwand besitzt einen Pumpeneinlaß-Leitaufbau 106, der integral mit der Wand aufgebaut ist und das Pumpsystem 100 ist über einen Montageflansch mit dem Einlaßleitaufbau 106 verbunden.

Der Betrieb des Pumpabschnitts 100 wird gleichfalls durch Steuersignale eingeleitet und beendet, die das Steuerpult 22 über die Leitungen 26 abgibt, während die zum Betrieb des Pumpsystems erforderliche Leistung von der Stromversorgung 27 stammt.

Das Drucktor 92 wird durch eine Drucktüre 110 gebildet _f die über ein Gelenk mit der Trennwand 90 verbunden ist und sie wird durch eine Betätigung 114 (Fig. 3) geöffnet und geschlossen, die außen an der Arbeitskammer befestigt ist. Die Betätigung 114 wird wiederum durch Steuersignale gesteuert, die vom Steuerpult 22 über die Leitungen 26 zugeleitet werden. Drucktüre, Gelenk und Betätigung sind im wesentlichen in der gleichen Weise aufgebaut, wie es bei den vorher beschriebenen Drucktoren zwischen den Zutritts- und Trennkammern dargestellt wurde.

Die Trennkammer 74 ist im wesentlichen ein Spiegelbild der Trennkammer 72 und es sind alle Kanunerbestandteile identisch mit den entsprechenden der Kammer 72 ausgeführt, falls nicht anders angegeben. Entsprechend ist der Aufbau der Bestandteile 74 nicht im einzelnen beschrieben und die Bezugszeichen sind wiederum die gleichen wie bei den identischen Bestandteilen der Kammer 72.

030046/0737

Beide Trennkanunern sind mit entsprechenden (nicht dargestellten) Druckgebern versehen, die elektrische Ausgangssignale entsprechend den in den Kammern herrschenden Drücken abgeben» Diese Ausgangssignale werden dem Steuerpult 22 zugeführt und dort überwacht und verarbeitet, so daß eine Bewegung der Substrate in die Trennkanunern und aus diesen heraus, der Betrieb der Pumpsysteme usw. in Abhängigkeit von den erfaßten Kammerdrücken freigegeben oder gesperrt wird. Ebenfalls sind die Drucktore 92 mit Türstellungs-Erfassungsschalteranordnungen ausgerüstet, die mit dem Steuerpult 22 verbunden sind, um anzuzeigen, ob die Türen geöffnet oder geschlossen sind, so daß auch hier wieder der Betrieb der Substratbewegung und der Betrieb der Pumpen entsprechend ■ gesteuert werden kann»

Die Trennkammer 72 unterscheidet sich von der Trennkammer nur darin, daß in der Kammer 72 zwischen den Laufwegen der Substrate ein Heizer 118 angeordnet ist, um eine weitere Vorbereitung der Substrate zur Beschichtung zu ermöglichen. Durch den Heizer 118 werden die Substrate und die Gestelle aufgeheizt, um dadurch daran befindliche Feuchtigkeit durch Verdampfen in die Atmosphäre der Trennkammer gelangen zu lassen ο Es ist auch wieder darauf hinzuweisen, daß eine beträchtliche Feuchtigkeitsmenge an den Substraten und den Gestellen während des Evakuierens der Zutrittskammer verbleiben kann und ein Aufheizen der Substrate und der Gestelle in der Trennkammer 72 ergibt einen wichtigen zusätzlichen Vorbereitungseffekt ο Der Heizer 118 ist vorzugsweise ein Strahlungsheizer, der eine Strahlung mit einer Frequenz abstrahlt, die zur Absorption durch die Substrate und Gestelle abgestimmt ist» Zs kann alternativ auch ein Glimmentladungs·= heizer benutzt werden, falls erforderliche Der Heizer 118 ist in der Kammer 72 von einer Decken-Zugangsoffnung a«s abgehängt und elektrisch mit der Stromversorgung 27 bunden»

030046/0737

Die Beschichtungskammer 70 wird in den zylindrischen Druckwänden zwischen den Trennwänden 90 bestimmt und ist in der dargestellten Ausführung der Erfindung zum Beschichten von sich hindurchbewegenden Substraten unter Benutzung von Gleichspannungs-Aufsprühverfahren bei Hoch- bzw. Höchstvakuum in einer inerten oder mindestens chemisch überwachten Atmosphäre ausgerüstet. Die bevorzugte Beschichtungskammer ist zumindest etwas größer, als es der doppelten Länge der Substratgestelle 14 entspricht, um zu ermöglichen, daß die Gestelle und die Substrate in ihrer Gesamtheit sich in der Beschichtungskammer befinden, wobei die beiden Tore 92 vor und nach dem Beschichten geschlossen sind. In anderen Worten, die Beschichtungskammer ist ausreichend lang, um ein Beschichten der Substrate bei geschlossenem Zustand beider Tore 92 zu ermöglichen.

Die Beschichtungskammer wird durch ein Molekularstrom—Vakuumsystem evakuiert, das aus zwei Molekularstrom-Vakuumpumpen 120 gebildet wird, die gleichzeitig betrieben werden, so daß der Absolutdruck in der Beschichtungskammer während des Beschichtungsvorgangs im Bereich von 266,5 · 10*" bis 6,662· 10 Pa (= 2 bis 50^ Ton?) gehalten wird. Jede dargestellte Pumpe 120 ist eine 508mm- (20 inch) Öldiffusionspumpe, die an einer Einlaßleitung 120-angebracht und mit einer mechanischen Vorpumpeneinheit 124 versehen ist. Die Pumpeneinlaßleitungen sind den beiden Enden der Beschichtungskammer benachbart angeordnet, so daß die Gasmoleküle allgemein von dem mittleren Teil der Beschichtungskammer weg wandern, in dem der Beschichtungsvorgang stattfindet· Auch der Betrieb der Pumpe 120 wird durch Signale gesteuert, die das Steuerpult 22 über die Leitungen 26 abgibt.

Bei der bevorzugten Anlage 10 ist der Zentralabschnitt der Beschichtungskammer mit einer Reihe von mit Abstand ange-

030046/0737

ordneten Zugangsoffnurigen 126 versehen, die an der Oberseite der Kammer angeordnet und mit der Mittelachsenebene der Kammer ausgerichtet sind. Jede Zugangsöffnung 126 ist mit einem Montageflansch umgeben, an dem eine Sprühelektrodenanordnung 126 befestigt und an Ort und Stelle abgedichtet werden kann (Fig_o 2)_o Die Öffnungen 126 sind so angebracht, daß eine Sprühelektrode jeder Elektrodenanordnung sich nach unten in die Beschichtungskammer zwischen die Substrat-Stütz gestelle erstreckt» Bei der dargestellten Ausführung sind zwei Elektrodenanordnungen in getrennte Zugangsöffnungen eingesetzt und abgedichtet₉ während die verbleibenden Öffnungen mit Deckeln dicht abgeschlossen sind, die entfernbar auf die jeweiligen Montageflansche aufgesetzt sind. Jede Elektrodenanordnung enthält eine einzige herabhängende Kathodenelektrode 130 (Fig„ 2), die gleichzeitig Material auf beide Substrate aufsprühen kann, während sie an gegenüberliegenden Seiten der Elektrode vorbeibewegt werden»

Jede Elektrode 130 ist elektrisch mit einer Gleichspannungs-Leistungsversorgung verbunden, die handelsüblich aufgebaut sein kann und als im Gehäuse 132 (Fig. 1) enthalten dargestellt istο Ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, wird über aus Isolierstoff bestehende Rohre der Anordnung zugeführt„ Leistung und Kühlmittel werden der Elektrode 130 durch eine Elektroden-Stützplatte 134 zugeführt, die auf den entsprechenden Flansch der Zugangsöffnung aufgesetzt und mit ihm abgedichtet i

Die genannten Elektrodenanordnungen sind vorzugsweise identisch ausgeführt, so daß die Substrate mittels einer Elektrode beschichtet und dann, wenn das Sprühmaterial dieser Elektrodenanordnung ^verbraucht ist, von der anderen Elektrode beschichtet werden k,öWen'„Wenn mehrere identische Elektroden

0300A6/0737

vorgesehen sind, kann die Zeit zwischen dem Elektrodentausch verlängert werden. Beim Elektrodentausch muß die Anlage auf Atmosphärendruck gebracht werden, wodurch sich ein Verlust an Produktionszeit und gleichzeitig eine Verunreinigung der gesamten Kammer ergibt. Die dargestellte Beschichtungskammer besitzt vier Zugangsöffnungen, in die jeweils eine Elektrodenanordnung eingesetzt werden kann.

Wie bereits· erwähnt, wird das Aufsprühen in einer beeinflußten oder^Überwachten Atmosphäre durchgeführt.In Fig. 1 ist gezeigt, daß eine Argongasquelle 140 in Form eines Tanks odermehrerer solcher Tanks, die mit komprimiertem Argon befüllt sind, mit der Arbeitskammer über eine Versorgungsleitung und ein Steuerventil 144 verbunden ist«. Das Gas gelangt in die Beschichtungskammer über mit Vertikalabstand angeordnete Düsen, die im Zentralabschnitt der Beschichtungskammer, mit Elektroden ausgerichtet, angeordnet sind. Durch die Düsen wird das Argon zu den Elektroden zwischen den Substratgestellen geleitet, so daß ein Vorrat von Ionisiergas in der Nähe der Elektroden vorhanden ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Argons in die Beschichtungskammer wird durch das Steuerventil 144 und die Düsen begrenzt und wird so eingestellt, daß der Druck in der Beschichtungskammer im genannten Bereich zwischen 266,5 · 10 bis 6,662 · 10 Pa (= zwischen 2 und /*Torr)gehalten werden kann, wobei die Pumpen 120 während des Beschichtungsvorgangs weiterarbeiten.

Die bevorzugte Aufsprühelektrodenanordnung und die zugehörige Ausrüstung ist im einzelnen in der US-Patentanmeldung Seriennummer 971 196 vom 20.12.1978 beschrieben. Der Betrieb dieser Ausrüstung wird durch Steuersignale beeinflußt, die ebenfalls von dem Steuerpult 22 über die Leitungen 26 abgegeben werden.

Q30046/0737

Die Beschichtungskammer ist gleichfalls rait einem (nicht gezeigten) Druckgeber oder -meider ausgerüstet, der Druckanzeigesignale an das Steuerpult 22 abgibt. Das Steuerpult 22 überwacht den Druck in der Druckkammer, um ein Stabilisieren beim erwünschten oder erforderlichen Beschichtungsdruckwert zu ermöglichen.

Die Anlage 10 wird zum Betrieb vorbereitet, indem die zugehörigen Elektrodenanordnungen in die Beschichtungskammer eingesetzt und mit der Strom- und Kühlmittelversorgung verbunden werden, indem die Argonquelle mit der Kammer verbunden wird und die Arbeitskammer sowie die Trennkammern auf ihre Betriebsdrücke evakuiert werden. Da die Diffusionspumpen erst mit derEvakuierung einer Kammer beginnen, wenn deren Innendruck kleiner als etwa 26,6 · 10 Pa (= 200/l^Torc) ist, muß die Anlage in diesen Druckbereich durch das Grobvakuum-Pumpsystem abgepumpt werden. Das heißt, es werden zunächst die Tore 36 und 38 geschlossen und die übrigen Innendrucktore geöffnet, die Sperrventile 67 und 68 geöffnet und die Grobvakuumpumpen in Betrieb gesetzt. Die Kammern werden zunächst ziemlich schnell auf einen Druck von 66,62·ιο p_a (= SOOyt^Tor abgepumpt; unterhalb dieses Bereichs verlieren die Grobvakuurapumpen sehr schnell an Wirksamkeit, da das abgesaugte Gas seine Fluidstromeigenschaften verliert und Molekularstromeigenschaften zu zeigen beginnt. Dieser Übergang fängt, wie

_3 bereits erwähnt, im Bereich um 66,62 · 10 Pa (= 500 an. Jedoch ist ein Betrieb der Grobvakuumpumpen noch in reduzierter Wirksamkeit möglich, bis der Kammerdruck auf 20 bis 26,6 χ 10 Pa (= 150 bis 200 .^, Torr-) abgesunken ist. Das erfordert eine-beträchtliche Zeit, da₉ wie bereits angeführt, die Einlaßöffnungen der Grobvakuumpumpen relativ klein sind.

Wenn der Systemdruck in den Kammern genügend weit abgesunken ist, so daß der Betrieb der Diffusionspumpen ermöglicht wird,

Q30046/0737

werden die Türen 84 geschlossen, um die Zutritts-bzw. dieAbleitkamraer von dem Arbeitskammersystem zu trennen und alle Diffusionspumpen werden eingeschaltet. Gleichzeitig werden die Absperrventile 67 und 68 geschlossen, um die Zutritts- und die Ausleitkammer voneinander und vom Grobvakuum-Pumpsystem abzutrennen. Die Diffusionspumpen senken den Systemdruck relativ schnell in einen Bereich von einigen 100 · lo~ Pa (einigen^Torr) ab.

Die Pumpgeschwindigkeit der Diffusionspumpen wird in einem gewissen Ausmaß durch die "Unsauberkeit¹¹ der Arbeitskammersysteme in ihrem Inneren beeinflußt. Jedesmal, wenn das Arbeitskammersystem geöffnet und der Umgebungsluft ausgesetzt wird, werden Verunreinigungen in die Kammern eingeleitet. Es ist beispielsweise unvermeidbar, daß Wasserdampf und Gasmoleküle von Luftbestandteilen an den Kammerwänden eingefangen werden. Ebenfalls können organische Substanzen auf eine Vielzahl von Arten eingeführt werden. Wenn das Arbeitskammersystem eine relativ große "Verunreinigung" aufweist, wird die zur Druckabsenkung erforderliche Zeit verlängert, da erst eine Anzahl von Verunreinigungsmolekülen aus der Kammer "abgegast¹¹ werden muß. Nach dem Abgasen der wesentlichen Menge der im Arbeitskammersystem enthaltenen Verunreinigungen fällt der Druck in dieser Kammer vorzugsweise unter Beeinflussung durch die Diffusionspumpen 102 in den Druckbereich zwischen 1,332 · 10" und 133,2 · lo" Pa (= 0,01 bis Ο ab. -

Die zum Evakuieren der Anlage erforderliche Zeitlänge ist unterschiedlich, wie bereits besprochen, jedoch dauert die Druckabsenkung im Grobvakuumbereich auf etwa 26,65·1Ο~ Pa (etwa 200 ytvporc) normalerweise um 45 Minuten. Wenn die

030046/0737

Kammern "rein" sind, wenn beispielsweise nur ein Elektrodenwechsel mit der zugehörigen Belüftung vorgenommen wurde, kann die gesamte Absenkung auf den erforderlichen Enddruck in etwa einer Stunde beendet sein. Wenn die Anlage vollständig an Atmosphärenluft geöffnet wurde, wobei Betätigungen in den Kammern ausgeführt wurden, kann eine wesentliche Verlängerung der Pumpzeit eintreten.

Nachdem das anfängliche Abpumpen beendet ist, werfen die Atmosphäre in der Beschichtungskammer und die Betriebsdrücke eingestellt. Um dies zu erreichen, werden die Tore 92 geschlossen, damit die Beschichtungskammer abgesperrt ist und das Steuerventil 144 für die Argonquelle wird geöffnet, um Argon i_n -dia Beschichtungskaminer einzuleiten. Es wird ein aureichender Argonstrom in die Beschichtungskammer vorgesehen, um eine Atmosphäre mit einem Druck zwischen 3,33 · 1O~ und 6,66 · 10 Pa (= 25 bis 50/"Torr) aufrechtzuerhalten, wobei beide Diffusionspumpen 120 in Betrieb sind. Dieser Druck wird aufrechterhalten, wobei die Diffusionspumpen kontinuierlich arbeiten und Argon stets nachgeliefert wird.

Eine wichtige Eigenschaft der Erfindung besteht darin, daß die Anlage 10 so aufgebaut und angeordnet ist, daß nach dem anfänglichen Abpumpen das System betrieben wird, ohne daß die Grobvakuumpumpen oder die Diffusionspumpen des Systems in dem Strömungsübergangsbereich zwischen 66,62 · 10~ und 26,65 · 10~³ Pa (= zwischen 500 und 200^/-TcCr) betrieben werden müssen. Das bevorzugte System ist so aufgebaut und wird so betrieben, daß die Grobvakuumpumpen bis hinunter

-3 -3

zum Bereich zwischen 93,27 · io und 66,62 · 10 Pa (zwischen 700 und 500^Torr) arbeiten, während die Diffusionspumpen in erster Linie im Bereich unterhalb von 20,0 · 10~ Pa (= 150/UZOrr) arbeiten. Dadurch werden die Purapwirkungsgrade optimiert und die Zeit, die zum Bewegen der

030046/0737

Substrate durch die Anlage erforderlich ist, wird minimal gehalten, so daß die Notwendigkeit zusätzlicher, sehr kostenaufwendiger Vakuumpumpen, die in dem Strömungs-Übergangsbereich arbeiten können, umgangen wird.

Zu beschichtende Substrate werden dadurch eingeführt, daß das Belüftungsventil 69 für die Zutrittskammer geöffnet und, wenn die Zutrittskammer 30 auf Atmosphärendruck belüftet ist, die Drucktüre 44 zur Aufnahme der Substrat-Abstützgestelle 14 geöffnet wird. Zwei Substratabstutzgestelle 14 werden auf den Förderabschnitt 18a der Zutrittskammer geleitet, bis die Gestelle die Schalter betätigen, die anzeigen, daß die Gestelle vollständig in der Zutrittskammer sind. Die Betätigung der Schalter ergibt ein "Anhalten des Fördererabschnittes 18a und die Drucktüre 44 wird geschlossen«

Dann wird die Zutrittskamraer wieder evakuiert. Nach dem Schließen der Tür .44 wird das ·■ Grobpumpen-Absperrventil geschlossen und die Trennventile 68 geöffnet, so daß die Zutritts— und die Ausleitkammern miteinander verbunden sind. Da die Ausleitkammer 32 bei einem Druck von etwa 66,62 · lo Pa (= 200 iU/Tonr) verb lieben ist, erfolgt ein Druckausgleich bei etwa dem halben Atmosphärendruck. Das Sperrventil 67 wird geöffnet, das Sperrventil 68 für die Ausleitkamraer wird geschlossen und das Grobvakuum-Pumpsystem angelassen, um eine Evakuierung der Zutrittskammer zu ermöglichen. Die Zutrittskammer wird auf einen Druck zwischen 93,27*10" und 66,62 - 10~ Pa (zwischen 700 und 500^Tor.c) Absolutdruck abgepumpt und nach Erreichen dieses Druckbereiches gibt der Druckmelder in der Zutrittskammer ein Ausgangssignal ab, das zum Schließen des Sperrventils 68 für die Zutrittskammer führt. Das Abpumpen der Zutrittskammer auf den genannten Bereich tritt relativ schnell ein, sowohl weil die Kolbenverdränger-Grobvakuumpumpen in dem Fluidstromungsberexch

Q300A6/0737

sehr wirksam sind als auch, weil die Auslegung der Zutrittskammer das Pumpvolumen kleingehalten hat. Bei dem bevorzugten System wird die Zutrittskammer von etwa dem halben Atmosphärendruck in etwa 80s auf Grobvakuumbereich abgepumpt.

Wenn dies erreicht ist,-wird das Sperrventil 68 für die Zutrittskammer wieder geschlossen und das Sperrventil 68 für die Ausleitkammer geöffnet. Die GrobVakuumpumpen bleiben in Betrieb,bis auch die Ausleitkammer auf den Grobvakuumwert abgepumpt ist.

Nachdem das Sperrventil 68 für die Zutrittskammer geschlossen ist, wird die Drucktüre 84 zwischen der Zutritts- und der vorderen Trennkartuner geöffnet. Da die Trennkammer 72 wesentlich größer als die Zutrittskammer ist, wird das in der Zutrittskammer enthaltene Restgas in die Trennkammer 72 hineingezogen und der resultierende Druck in den beiden Kammern ist wesentlich geringer als der Grobvakuumwert in der Zutrittskammer und liegt im effektiven Pumpdruckbereich der Diffusionspumpe für die Isolationskammer, d.h. annähernd bei 20,0 · 10~ Pa (= 150^Torjr). Wie bereits erwähnt, ist die bevorzugte Trennkammer so ausgelegt, daß ihr Volumen mindestens 3,5 bis 4mal so groß ist wie das Volumen der Zutrittskaauner, um optimale Ausdehnung (d.h. Absenkung) der Atmosphäre der Zutrittskammer zu gewährleisten.

Beim Öffnen der Drucktüre 84 werden die Förderabschnitte 18a und 18b in der Zutritts- und der vorderen Trennkammer betätigt und die Substrat-Stützgestelle werden in die Trennkammer 72 vorgeschoben. Dieser Vorschub der Gestelle wird beendet, sobald die Gestelle die Grenzschalter in der Trennkammer 72 betätigen. Mit der Betätigung dieser Schalter wird das Ausschalten der Förderabschnitte 18a und 18b und das Schließen der Drucktüre 84 eingeleitet.

030046/0737

Die Diffusionspumpe 102 senkt den Druck in der Trennkammer 72 schnell auf 1,332 ? io"⁶ p_a (O.Ol/vTbr*) oder darunter ab, so daß die Gestelle und die Substrate die Verunreinigungen während ihrer Verweilzeit in der Trennkammer abgasen. Die Pumpe/kann normalerweise den Druck in der Trennkammer auf den genannten Wert oder darunter in etwa 10s absenken, wenn auch eine abnormale "Verunreinigung" zu einer Erhöhung dieser Zeit führen kann. Es muß keine spezifische chemische Atmosphäre in der Trennkammer errichtet oder aufrechterhalten werden, um die Substrate weiter aufzubereiten. Bei der bevorzugten Anlage arbeiten die Diffusionspumpe 102 und der Heizer 118 kontinuierlich.

Wenn der Druck in der Trennkammer entsprechend abgesenkt wurde, wird ein Signal des Drucksignalgebers an das Steuerpult 22 abgegeben, so daß der Betätiger für die Drucktüre zur Beschichtungskammer in Tätigkeit gesetzt wird. Wenn die Beschichtungskammer zur Aufnahme der Substrate bereit ist, öffnet sich die Drucktüre 110 und die Substratgestelle bewegen sich in die Druckkammer.

In der Zwischenzeit wurde die Zutrittskammer 30 belüftet, zwei weitere Substratgestelle in sie vorgeschoben, und die Kammer wurde in der beschriebenen Weise wieder evakuiert.

Die Trennkammer 22 hat die Aufgabe, die Beschichtungskammer beim Vorschieben der Substratgestelle zum Beschichten zu "purgieren". Wie bereits erwähnt, ist in der Beschichtungskammer eine Argonatmosphäre aufrechterhalten mit einem Absolutdruck zwischen 3,33 · ΙΟ*"³ und 6,662 - 1O^-3Pa (25 bis 50/^Torr). Wenn die Türe 110 geöffnet wird, besteht eine ausreichend große Verbindung durch die Öffnung dieser Türe mit der Trennkammer 72, deren Druck unterhalb von 1,332 · 10~ Pa (OjOl^VTorr) liegt. Dadurch wird die Atmosphäre in

030046/0737

der Beschichtungskamraer wirksam gereinigt oder "purgiert", da die Atmosphäre in der Beschichtungskammer in die-Isolationskarnmer hinein expandiert, sobald die Drucktüre zwischen diesen Kammern geöffnet wird. Dadurch wird bewirkt, daß die Atmosphäre der Beschichtungskammer einschließlich irgendwelcher Verunreinigungen teilweise aus der Beschichtungskammer herausgezogen ,wird tiiai'"-die Möglichkeit daß Verunreinigungsmoleküle in die Beschichtungskammer aus der Trennkammer eintreten, minimal ist.

Dann werden die Förderabschnitte 18b und 18c freigegeben und schieben die Substratgestelle aus der Trennkammer 72 in die Beschichtungskammer 70, sobald das Öffnen der Türe 110 gemeldet ist . Sobald die Substratgestelle 14 vollständig in der Beschichtungskammer angelangt sind, werden wiederum Stellungs-Sensorschalter betätigt, die die Förderabschnitte abschalten und das Schließen der Drucktüre 110 einleiten. Dabei muß bedacht werden, daß wegen der "Purgierung" der Atmosphäre der Beschichtungskammer beim Einführen der Substrate und Gestelle die einzig möglichen Quellen für Verunreinigingen in der Beschichtungskammer die Substrate und die Gestelle selbst sind. Da diese jedoch durch Entgasung in der Trennkammer 72 bei geringerem als dem Beschichtungskammerdruck vorbereitet wurden, besteht so gut wie keine Tendenz der Gestelle und Substrate, weiter in der Beschichtungskammer zu entgasen. Damit bleibt die Beschichtungskammeratmosphäre frei von irgendwelchen Verunreinigungen.

Nach dem Schließen der Drucktüre der Beschichtungskammer wird durch die Argoneinströmung zu dieser Kammer der Druck bis auf Werte zwischen 3,31 und 6,62 · 10 Pa (25 bis 50/* Torr) angehoben. Dann werden die Sprühelektroden beaufschlagt und der Förderabschnitt 18c wieder eingeschaltet, so daß die Substratgestelle sich an der Elektrode mit gesteuerter Ge-

0300A6/0737

schwindigkeit vorbeibewegen. Elektrodenmaterial wird auf die Substrate beim Vorbeiziehen aufgesprüht. Nachdem die Gestelle an der Elektrode vorbeigewandert sind, werden wieder Lageerfassungsschalter betätigt, die den Förderabschnitt 18c in der Beschichtungskammer abschalten und die Beaufschlagung der ^Elektrode beenden, so daß die Gestelle und Substrate hinter der AufspEühelektrode angehalten werden und bereit zum Ausziehen aus der Beschichtungskammer sind.

Der Förderabschnitt 18c der Beschichtungskammer kann wahlweise in umgekehrter Richtung betrieben werden, so daß die Substrate nochmal an der Aufsprühelektrode vorbeigeführt werden, wenn eine zusätzliche Schicht aufgesprüht werden soll.

Beim Ausfahren der Substrate und Gestelle aus der Beschichtungskammer in die hintere Trennkammer 74 wird die Atmosphäre der Beschichtungskammer ein.weiteres mal in diese Trennkammer 74 hinein"purgiert", da diese, wie die Trennkammer.72_}normalerweise auf einem Druckwert unter 1,332 · 10 Pa( O,O1jU To«:) gehalten wird. Die Drucktüre 110 zwischen der Trennkammer 4 und der Beschichtungskammer wird geöffnet, so daß die in der Beschichtungskammer befindliche Atmosphäre in die Trennkammer 74 hineinexpandiert, wobei wieder der größte Teil Verunreinigungen mitgerissen wird. Die beschichteten Substrate werden dann in die Trennkammer 74 bewegt, die Drucktüre 110 wird wiederum geschlossen und damit ist die Verbindung zwischen der Beschichtungs-und der Trennkammer unterbrochen.

Dann wird eine Verbindung zwischen der Trennkammer 74 und der Ausleitkammer 32 durch Öffnen der dazwischen befindlichen Drucktüre 84 hergestellt, wobei sich die Ausleitkammeratmosphäre, die auf Grobvakuumdruck gehalten wird, in die Trennkammer 74 hinein ausdehnt. Der Druck in diesen beiden Kammern wird

Q30046/0737

auf einen Wert innerhalb des optimalen Betriebsbereiches der Diffusionspumpe 102 ausgeglichen. Dann werden die Substratgestelle 14 in die Ausleitkammer bewegt, die Drucktüre 84 wird wieder geschlossen und die Trennkammer 74 kann wieder auf den genannten Druckbereich zwischen 1,332 · io und 133,2 · 1O~ Pa (zwischen 0,01 und 0,001 £~Torr) abgepumpt werden. Dadurch werden effektiv alle Verunreinigungen entfernt, die von der Ausleitkammer in die Trennkammer 74 eingedrungen sind.

Unter der Annahme, daß die Zutrittskammer 30 zusätzliche Gestelle mit unbeschichtetem Glas bei Atmosphärendruck enthält, werden nun die Trennventile 68 wieder geöffnet, so daß die Atmosphäre der Zutrittskammer sich in die Ausleitkammer hinein ausdehnt. Daraufhin wird das Ausleitkammer-Sperrventil wieder geschlossen, das Belüftungsventil 69 für die Ausleitkammer geöffnet und die Ausleitkammer auf Atmosphärendruck angehoben. Die Gestelle und die beschichteten Substrate werden dann aus der Ausleitkammer herausgeschoben und das Belüftungsventil 69 wieder geschlossen. Das Ausleitkammer-Sperrventil 68 wird wieder geöffnet und die Ausleitkammer ist wiederum bereit, zum Grobvakuum-Druckwert hin abgepumpt zu werden.

Wenn erforderlich, kann auch die Ausleitkammer 32 teilweise evakuiert werden, indem sie mit der Zutrittskammer 30 verbunden wird, nachdem die zusätzlichen Gestelle in der Zutrittskammer in die vordere Trennkammer 72 eingeschoben wurde. Das wird in der bereits beschriebenen Weise durch die Verbindung, der Zutritts- und Ausleitkammern über die Sperrventile 68 erreicht.

Der Beschichtungsvorgang findet im wesentlichen kontinuierlich statt, da, sobald zwei Gestelle mit den Substraten in der

030046/0737

Trennkairimer 72 zur Vorbereitung der Beschichtung aufgenommen sind, die Zutrittskammer 30 wieder auf Atmosphärendruck belüftet, geöffnet und mit zwei weiteren Substratgestellen beschickt wird. Daraufhin wird das Sperrventil 68 der Zutrittskammer wieder geöffnet und das Grobvakuum-Pumpsystem 20 reduziert den Druck der Zutrittskammer auf einen Wert in der Gegend von 93,27 · 10 Pa (= 700/*Torr). . Die Bewegung der zwei weiteren Substratgestelle in die Sperrkammer 72 kann dann vorgenommen werden, sobald die vorhergehenden Substratgestelle in die Beschichtungskammer eingeführt wurden.

Allgemein gesprochen ist die Zeit, die zur Beschichtung von Substraten an zwei Substratgestellen in der Beschichtungskammer 70 gebraucht wird, kürzer als die Zeit, die zur Evakuierung der Zutritts- bzw. Ausleitkammern erforderlich ist. Die beschichteten Substrate werden so in der Beschichtungskammer gehalten, bis die nächstfolgenden zwei Substratgestelle in der Trennkammer 72 angeordnet und zum Zutritt zur Beschichtungskammer vorbereitet sind. Dadurch können nötigenfalls beide Trennkammern 72 und 74 mit der Beschichtungskammer 70 gleichzeitig verbunden werden, so daß- die Atmosphäre der Beschichtungskammer von beiden Enden aus "purgiert" wird, während die jeweils zwei Substratgestelle in die beschichtungskammer hinein und aus dieser heraus geschoben werden.

Wie bereits angeführt, kann die Betriebsabfolge der Kammern so gesteuert werden, daß die Ausleit- bnd die Zutrittskammer zur teilweisen Evakuierung miteinander verbunden werden. Falls dieser Vorgang aus irgendeinem Grund nicht stattfinden kann, wird die zum Auspumpen der beiden Kammern vom Atmosphärendruck auf Grobvakuumdruck notwendige Zeit um annähernd lOs verlängert.

0300A6/0737

Die Anlage 10 wird nun kontinuierlich betrieben, bis das Aufsprühmaterial aus allen Elektroden, die in die Beschichtungskammer eingesetzt sind, verbraucht ist. Der Betrieb hält dabei an, ohne daß die Diffusionspumpen außerhalb ihres optimalen Arbeitsbereiches betrieben werden müssen und, ohne daß die Grobvakuumpumpen den Druck in der Zutritts- und der Ausleitkammer auf weniger als etwa 93,27 · 10 (= 70OyU,Torr) absenken müssen, natürlich mit der Ausnahme beim ersten Abpumpen.

Damit ergibt sich eine für die Beschichtung großer Substrate in Massenfertigung geeignete Vakuumabscheideanlage, bei der die Substrate, beispielsweise Bauglasfenster auf Haltegestellen durch ein evakuiertes Arbeitskammersystem bewegt werden, in dem die Substrate durch Kathodensprühen beschichtet werden« Die Substratgestelle werden mittels eines Fördersystems durch das Arbeitskammersystem über eine Zutrittskammer und eine Ausleitkammer bewegt, so daß eine im wesentlichen kontinuierliche Herstellung von beschichteten Substraten möglich ist, ohne daß eine Öffnung des Arbeitskammersystems zur Atmosphäre hin erforderlich ist. Der Betrieb des Arbeitskammersystems, der Zutritts- und der Ausleitkammer sowie des Fördersystems und zugehöriger Bestandteile der Anlage wird von einem Steuerpult aus überwacht und gesteuert.

Q30046/0737

• ro*

Leerseite

Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. Vorrichtung zum Aufsprühen von Material auf Substrate bei extrem niedrigen Absolutdrücken, dadurch gekennzeichnet,

   (a) daß eine Arbeitskammer (16) vorgesehen ist, die einen Beschichtungskammerabschnitt (70) und einen Trennkammerabschnitt (72; 74) umfaßt,

   (b) daß eine dem Trennkammerabschnitt (72; 74) benachbarte Zutritts- bzw. Ausleitkammer (30; 32) vorgesehen ist,

   (c) daß ein je ein Drucktor bestimmender Aufbau (92; 84; 36, 38) zwischen den Kammerabschnitten (70+72, 74), dem Trennkammerabschnitt und der Zutritts- bzw. Ausleitkammer (72 und 30, 32) und zwischen Zutrittsbzw. Ausleitkammer (30, 32) und Umgebungsluft vorge-· sehen ist,

   (d) daß eine Grobvakuum-Pumpeinrichtung (34) zum Evakuieren der Zutritts- bzw. Ausleitkammer (30; 32) vorgesehen ist,

   030046/0737

   (e) daß eine erste Molekular-Pumpeinrichtung (100) zum Evakuieren des Trennkammerabschnitts (72; 74) und eine zweite Molekular -Pumpeinrichtung (120+124) zum Evakuieren des Beschichtungskammerabschnitts (70) vorgesehen ist,

   (f) daß eine mit dem Beschichtungskammerabschnitt in Verbindung stehende Gasquelle (40) zur Schaffung einer gesteuerten Atmosphäre in dem Beschichtungskammerabschnitt vorgesehen ist und

   (g) daß ein Fördersystem (18) zum Abstützen und Bewegen von Substraten (12) durch die Kammern (30, 32; 72, 74; 70) mittels der Drucktore (36, 38; 84; 92) vorgesehen ist.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Arbeitskammer (16) zumindest teilweise durch eine zylindrische Druckwand bestimmt und daß die Zutritts- bzw. Ausleitkammer (30, 32) durch einen sich dicht um die hindurchgeförderten Substrate (12) erstreckenden Druckwandaufbau (40) bestimmt sind, wobei der Trennkammerabschnitt (72, 74) ein Innenvolumen bestimmt, das wesentlich größer als das Volumen der Zutritts- bzw. Ausleitkammer (30, 32) ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η -. zeichnet, daß die Grobvakuum-Pumpeinrichtung (34) aus mindestens einer Verdrängerkolben-Vakuumpumpe besteht und daß die erste (100) und die zweite (120, 124) Molekularstrom-Pumpeinrichtung Diffusionspumpen (102, 120) enthalten, wobei die erste Diffusionspumpe (102) den Druck in der Trennkammer (72; 74) unter dem Druck in dem Beschichtungskammerabschnitt (70) hält.

   030046/0737

   4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß die Substrate (12) durch Substrat-Stützgestelle (14) abgestützt sind, die durch das Fördersystem (18) durch die Kammer hindurch bewegbar sind, und daß der Beschichtungskammerabschnitt (70) mehr als die doppelte Länge der Substrat-Stützgestelle (14) aufweist, um ein Beschichten der Substrate bei geschlossenen Zwischen-Drucktoren (92) zwischen Trenn- und Beschichtungskammerabschnitten erlaubt.

   5. Verfahren zum Abscheiden von Material auf Substraten, dadurch gekennzeichnet,

   (a) daß ein Substrat in eine erste Kammer mit einem relativ kleinen Volumen bewegt und die erste Kammer auf einen, ersten vorbestimmten Vakuum-Druckwert evakuiert wird,

   (b) daß die erste Kammer mit einer zweiten Kammer in Verbindung gebracht wird, die sich auf einem zweiten Vakuum-Druckwert befindet, der wesentlich geringer als der erste Vakuum-Druckwert ist, wobei die zweite Kammer ein Volumen besitzt, das mindestens dreimal der Volumengröße der ersten Kammer entspricht, um dadurch einen Zwischen-Vakuumdruckwert in den ersten und zweiten Kammern zu erzeugen, der wesentlich geringer als der erste vorbestimmte Vakuumdruckwert ist,

   (c) daß die Substrate in die zweite Kammer vorgeschoben werden,

   (d) daß die erste und die zweite Kammer voneinander getrennt und abgedichtet werden,

   (e) daß die zweite Kammer wieder auf den zweiten Vakuum-Druckwert evakuiert wird, um das Substrat zur Beschichtung vorzubereiten,

   0300A6/0737

   (f) daß an die zweite Kammer anschließend eine Beschichtung skammer vorgesehen und der Druck in der Beschichtungskammer gleich oder etwas höher als der zweite Vakuum-Druckwert gehalten wird,

   (g) daß die zweite Kammer mit der BeschichtungskaKimer verbunden wird, und

   (h) daß das Substrat in die Beschichtungskamraer vorgeschoben und Material auf das Substrat beschichtet wird.

   6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Evakuieren der ersten Kammer auf einen vorbestimmten Vakuum-Druckwert Atmosphärenluft von der ersten Kammer abgepumpt wird, bis die Dichte der Restatmosphäre so gering ist, daß die Strömung der abgepumpten Atmosphäre zum Vakuumpumpeneinlaß die Charakteristik der Fluidströmung verliert.

   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verbinden der ersten und zweiten Kammern die Dichte der Atmosphäre in diesen Kammern auf einen Wert abgesenkt wird, bei dem die darin enthaltene Atmosphäre MolekularStrömungscharakteristik zeigt.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungskammer bei einem Vakuumdruck gehalten wird, der größer als der zweite Vakuumdruckwert ist, solange Beschichtungs- und zweite Kammer nicht in Verbindung stehen und daß bei dem Verbinden der zweiten Kammer mit der Beschichtungskammer eine Purgierung der Atmosphäre der Beschichtungskammer erfolgt.

   030046/0737

   9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungskammer von der zweiten Kammer nach dem Vorbewegen des Substrates in die Beschichtungskammer und vor dem Abscheiden von Material auf das Substrat getrennt und abgedichtet wird.

   .10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Trennen und Abdichten der Beschichtungskammer von der zweiten Kammer in der Beschichtungskammer eine chemisch gesteuerte Atmosphäre mit einem Vakuum-Druckwert größer als dem zweiten Vakuum-Druckwert erzeugt wird.

   11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch

   gekennzeichnet, daß der erste Vakuum-Druck-

   wert zwischen etwa 93,27 * 10 und 66,62 * 6 ' Pa(= 700 und 500 yWorr)und der Zwischenvakuum-Druckwert zwischen 20,0 * 10~³ und 26,65 ' lO~³Pa (= 150 und 2ΟΟ,ι*2Όγγ) liegt.

   12. Vorrichtung zur Vakuumbeschichtung für Massenfertigung von großflächigen Substraten, dadurch gekennzeichnet,

   (a) daß ein großvolumiges Arbeitskammersystem (16) vorgesehen ist, in dem Material auf die Substrate beschichtet wird, bestehend aus folgenden Teilen:

   (ai) einer im wesentlichen zylindrischen Druckwand, (a2) mindestens einem Endwandaufbau (76) mit einer

   länglichen Substratöffnung,

   (a3) einerDrucktoreinrichtung mit einem gegenüber der Öffnung zwischen einer offenen Stellung, bei der die Substrate hindurchtreten können und einer geschlossenen Stellung, in der die Öffnung dicht abgeschlossen ist, beweglichen Türteil (84)

   030046/0737

   (b) daß ein sich von. dem Arbeitskanunersystem (16) weg erstreckendes Zutritt- bzw. Ausleitkammersystem (20) mit relativ kleinem Volumen vorgesehen ist, das folgende Teile umfaßt:

   (bl) einen Druckwandaufbau (4Oa, 40b, 40c, 4Od), der eine Zutritts- bzw. Ausleitkammer (30, 32) mit allgemein länglich-rechtwinkligem Querschnitt bestimmt, die mit der Öffnung ausgerichtet ist, wobei die Druckwände (40a bis 4Od) von der End— ■ wand (76) des Arbeitskammersystems abstehen,

   (b2) eine durch die Zutritt- bzw, Ausleitkammer bestimmte^von der Endwand (76) des Arbeitskammer systems abgelegene Öffnung, durch die Substrate (12) sich zwischen dem Außenraum und der Zutrittsbzw, Ausleitkammer bewegen können, und

   (b3) eine zweite Drucktoreinrichtung (36; 38) zum Isolieren des Zutritts- bzw. Ausleitkammervolumens gegenüber der Umgebung mit einer' zwischen einer offenen Stellung, bei der die Substrate sich durch die Zutritt- bzw. Ausleitkammeröffnung bewegen können, und einer geschlossenen Stellung, in der diese Öffnung dicht abgeschlossen ist, bewegbare^, zweiten Drucktüre (44),

   (c) daß eine mit der Zutritt- bzw. Ausleitkammer (30·, 32) in Verbindung stehende Grobvakuum-Pumpeinheit (34) vorgeseh en ist, um den Druck in dem Zutritt- bzw. Ausleitkammervolumen unter Umgebungsdruck abzusenken, wobei die Grobvakuum-Pumpeinheit wirksam durch einen Druckbereich arbeitet, der von dem Umgebungsdruck bis zu einem ersten Unterdruck reicht, und

   (d) daß eine mit dem Arbeitskammervolumen in Verbindung stehende Arbeits-Vakuumpumpeinrichtung (100; 120+124) vorgesehen ist, um das Arbeitskammervolumen zu evaku-

   030046/0737

   ieren, wobei die Arbeitsvakuum-Pumpeinrichtung zum wirksamen Evakuieren der Arbeitskammer von einem zweiten vorbestimmten Unterdruckwert, der geringer als der erste vorbestimmte Unterdruckwert ist, mindestens bis zu einem optimalen Arbeitsdruck betreibbar ist,

   Ce) wobei das Volumen der Arbeitskammer so ausreichend größer als das Volumen der Zutritts- bzw. Ausleitkammer ist, daß dann, wenn die Kammersysteme durch die erste Drucktoreinrichtung mit der- Zutritts- bzw. Ausleitkammer verbunden werden, wobei sich die Zutritts- bzw. Ausleitkammer beim ersten vorbestimmten Unterdruck und die Arbeitskammer annähernd an dem Arbeitsdruck befindet, der resultierende Druck in den Kammern bei oder unter halb dem zweiten vorbestimmten Unterdruckwert und inner halb des wirksamen Arbeitsbereichs der Arbeits-Vakuumpumpeinrichtung liegt.

   13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß das Arbeitskammersystem (16) einen Beschichtungskammerabschnitt (70) und einen zwischen dem Beschichtungskammerabschnitt und der Zutritts- bzw. Ausleitkammer (30} 32) gelegenen Trennkammerabschnitt (72j 74) umfaßt, daß der Trennkammerabschnitt ein wesentlich größeres Volumen bestimmt als die Zutritts- bzw. Ausleitkammer (30, 32), so daß dann, wenn die Zutritts- bzw. Ausleitkammer mit dem Trennkammerabschnitt verbunden wird, wobei sich die Zutrittskammer beim ersten Unterdruck und der Trennkammerabschnitt bei oder unterhalb dem Arbeitsdruck ist, der Druckausgleich bei oder unterhalb dem zweiten Unterdruckwert erfolgt.

   14. Verfahren zur Abscheidung von Material auf großflächigen Substraten im Vakuum, dadurch gekennzeichnet,

   030046/0737

   3018069

   (a) daß eine Beschichtungskammer, eine Trennkammer und eine Zutritts- bzw. Ausleitkammer vorgesehen werden, die jeweils voneinander durch Drucktore isolierbar sind, wobei die Trennkammer ein wesentlich größeres Innenvolumen als die Zutritts- bzw. Ausleitkammer besitzt,

   (b) daß die Beschichtungskammer bei einem vorbestimmten extrem niedrigen Abscheidedruck gehalten wird,

   (c) daß die Trennkammer bei einem ersten Druckwert gleich oder geringer als der Abscheidedruck gehalten wird,

   (d) daß ein Substrat in die Zutritts- bzw. Ausleitkammer gefördert und die Zutrittskammer von der Trennkammer und der Umgebungsluft abgetrennt und abgedichtet wird,

   (e) daß auf mechanischem Wege die Zutrittskammer auf einen zweiten Druckwert evakuiert wird, der wesentlich größer als der Abscheidedruckwert ist und bei dem die Strömung der Atmosphäre von der Zutrittskammer ihre Fluidströmungscharakteristik zu verlieren beginnt,

   (f) daß eine Verbindung zwischen der Zutritts- bzw. Ausleitkammer und der Trennkammer hergestellt wird, um

   die Atmosphäre in der Zutritts- bzw. Ausleitkammer in die Trennkammer hinein zu expandieren und in den verbundenen Kammern eine Atmosphäre zu schaffen, die nach den Prinzipien der Molekularströmung fließt,

   (g) daß das Substrat in die Trennkammer gefördert wird und .diese von der Beschichtungs- wie der Zutritts—

   kammer isoliert und gegen diese abgedichtet wird, (h) daß die Trennkammer auf mindestens den Ablagerungsdruckwert durch einen Molekularpumpvorgang evakuiert wird,

   .(i) daß eine Verbindung zwischen Trenn- und Abscheidekammer hergestellt, das Substrat in die Abscheidekanuner befördert und die Abscheidekammer gepn die Trennkammer isoliert wird, und

   030046/0737

   " ⁹ " 3016089

   (j) daß Material an dem Substrat in der Beschichtungskammer abgeschieden wird.

   15„ Vorrichtung zur Vakuumabscheidung, dadurch gekennzeichnet,

   (a) daß eine zentrale Abscheidekammer (70) vorgesehen ist,

   (b) daß Trennkammern (70; 74) an gegenüberliegenden Enden der Abscheidekammern (70) mit dieser Verbindbar vorgesehen sind,

   (c) daß ein Zutrittkammersystem (20) vorgesehen ist, das eine mit einer ersten Trennkammer (72) verbindbare Zutrittkammer (30) und eine mit der zweiten Trennkammer (74) verbindbare Ausleitkammer (32) umfaßt,

   (d) daß eine Fördereinrichtung (18) für Gfgenstände vorgesehen ist, die eine Vielzahl von Förderabschnitten (18a bis 18e) umfaßt, wobei jeweils ein Förderabschnitt in jeder der genannten Kammern zum Bewegen von Gegenständen durch die Kammern vorgesehen ist,

   (e) daß eine Sprühelektrodeneinrichtung (128) in der Abscheidekammer (70) zum Sprühen von Material auf darin enthaltene Gegenstände vorgesehen ist,

   (f) daß eine Quelle (140) für eine Atmosphäre mit der Abscheidekammer (70) verbunden ist, um eine gesteuerte Atmosphäre in dieser aufrechtzuerhalten,

   (g) daß eine mit dem Zutritts- bzw. Ausleitkammersystem (20) verbundene Grobvakuum-Pumpeinrichtung (34) mit mechanischen Vakuumpumpen (62, 64, 66) und mit einem Verteiler (60) zur Verbindung der Pumpeinlässe mit der Zutritts- und der Ausleitkammer (30; 32) vorgesehen ist, wobei der Verteiler Ventileinrichtungen (67, 68) enthält, die zum individuellen Isolieren der Zutritts- und der Ausleitkammer von dem Verteiler betreibbar sind, und

   030046/0737

   (h) daß für die Abscheidekammer (70) und die Trennkammern (72j 74) jeweils Diffusions-Pumpeinrichtungen (102; 120) vorgesehen sind, um vorbestimmte Vakuum-Druckwerte in diesen Kammern aufrechtzuerhalten.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Zutritts- und die Ausleihkaiümer (30; 32) allgemein rechteckigen Querschnitt und die Trennkammern sowie die Abscheidekammer (70; 72, 74) zylindrischen Querschnitt aufweisen.

   17. Vorrichtung nach Anspruch 15 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumenverhältnis des Trennkammervolumens zum Volumen der Zutritts- bzw. Ausleitkammern größer als 3,5:1 ist.

   18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15, 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zutritts- und die Ausleitkammer (30j 32) jeweils mit _%einem Belüftungsventil (69) versehen ist, das eine Belüftung der jeweiligen Kammer mit Atmosphärenluft gestattet.

   19. Vorrichtung, nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpen-Sperrventil (67) zum Sperren der Verbindung zwischen dem Grobvakuum-Pumpsystem (34) und dem Verteiler (60) vorgesehen ist.

   030046/0737