DE3425267A1

DE3425267A1 - System zum transportieren und behandeln von duennen substraten wie platten oder wafer

Info

Publication number: DE3425267A1
Application number: DE19843425267
Authority: DE
Inventors: Donald Rex Cupertino Calif. Boys; Walter Edgar San Jose Calif. Graves jun.
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1983-07-19
Filing date: 1984-07-10
Publication date: 1985-01-31
Anticipated expiration: 2004-07-11
Also published as: NL8402287A; US4500407A; GB2176502B; FR2549454A1; CA1214326A; JPH0345455B2; JPS6040532A; GB2143546B; GB8418027D0; DE3425267C2; GB8613082D0; GB2176502A; GB2143546A; FR2549454B1

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf das allgemeine Feld der Vakuumbeschichtung, insbesondere auf das Beschichten mit magnetischen oder unmagnetischen Materialien durch Anwendung von Magnetron-Sputter-Beschichtungsguellen.

Das System zum Transportieren und Behandeln bzw. Beschichten der vorliegenden Erfindung enthält ein Vakuumsystem, ein Transportsystem und eine Mehrzahl von Behandlungsstationen- Zu diesem System gehören, auch wenn sie nicht näher beschrieben sind, verschiedene Energiequellen, Wasserkühlvorrichtungen, Gasbehandlungssysteme sowie Steuersysteme.

Es ist immer wichtiger geworden, einzelne, dünne Substrate, wie Halbleiter-Wafer und Substrate für Magnetplatten, zu transportieren und zu behandeln, wobei solche Substrate aus einer Kassette in ein Vakuumbeschichtungssystem eingeführt, durch dieses hindurchtransportiert und wieder zurück in eine Kassette transportiert werden. Solche Systeme sind z.B. in der US-Patentschrift Nr. 4 311 427 des gleichen Anmelders beschrieben.

Dieses bekannte System arbeitet sehr zufriedenstellend bei der Beschichtung von Halbleiter-Wafern. Nachdem

ähnliche Systeme jetzt auch für das Behandeln und Beschichten von magnetischen Plattensubstraten benötigt werden, insbesondere auf dem Gebiet der Computerspeicher, ist klargeworden, daß für diesen Verwendungszweck die bekannten Systeme nicht ohne weiteres geeignet sind. Werden diese Systeme für die Herstellung von Magnetplatten ausgebildet, so können diese vorteilhafterweise auch für die Behandlung von Halbleiter-Wafern ausgenutzt werden.

Ein Merkmal des in der US-PS 4 311 427 beschriebenen Systems bestand darin, daß die dünnen Substrate an einer Kante in vertikaler Lage gehalten und anschließend einzeln behandelt wurden. Obwohl beide Seiten der Substrate für die Behandlung zugänglich waren, mußte nur eine Seite der Halbleiter-Wafer beschichtet werden, wobei von Fall zu Fall die Rückseite des Wafers einer Heizvorrichtung oder Kühlvorrichtung ausgesetzt wurde. Bei der Beschichtung von Magnetplatten ist es erforderlich, beide Seiten des Substrates zu beschichten, so daß es sehr erwünscht ist, beide Seiten gleichzeitig zu behandeln. Hierfür ist für die einzelnen Substrate während der Beschichtung ein Haltemittel erforderlich, das symmetrisch aufgebaut sein muß.

In einigen Beschichtungssystemen werden die Substrate von einer Behandlungsstation zu einer anderen transportiert, und es werden in einem gemeinsamen Vakuumraum zwei oder mehr verschiedene Prozesse gleichzeitig an

verschiedenen Substraten oder Gruppen von Substraten angewandt- Bei dem Behandlungssystem für Halbleiterwafer nach dem US-Patent 4 311 427 befinden sich die Wafer in einem gemeinsamen Vakuumraum, obwohl sie einzeln behandelt werden. In zumindest einigen Fällen der Behandlung von Magnetplatten ist es wünschenswert, eine gegenseitige Verunreinigung in den verschiedenen Behandlungsstationen zu vermeiden, die von stark voneinander abweichenden Behandlungsprozessen herrühren.

Viele Beschichtungssysteme verwenden ein Transportsystem für die Substrate. In den meisten Fällen werden die verschiedenen festen und beweglichen Teile des Transportsystemes zumindest teilweise neben den Substraten mitbeschichtet. Das Abblättern von niedergeschlagenem Material auf Teilen des Transportsystems, insbesondere von den beweglichen Teilen, führt zu der Erzeugung von Teilchen, die für die Substrate schädlich sind. Aus diesem Grunde sind häufige Überholungen des Transportsystemes für die Substrate erforderlich.

Bei der Beschichtung von Substraten, die ein Isolator oder ein schlechter elektrischer Leiter sind, wird häufig eine Technik angewandt, die unter dem Namen HF-Sputter-Verfahren bekannt geworden ist. Wird das HF-Sputter-Verfahren innerhalb eines Vakuums vorgenommen, so bauen sich elektrische HF-Felder und HF-Ströme an verschiedenen Stellen innerhalb der Umhüllung

auf. HF-Undichtheiten des Vakuum-Behälters führen im allgemeinen zu einer Ausstrahlung von HF-Energie in die Umgebung. Um solche Strahlungen unterhalb akzeptabler Werte zu halten, müssen häufig hochfrequenzmäßig wirkende Abschirmungen, Erdungen und/oder Filtermittel an den verschiedenen Durchführungen für mechanische Bewegungen, elektrischer Energie sowie an Leitungen und öffnungen in der Vakuumkammer vorgenommen werden, und zwar unabhängig davon, ob eine bestimmte Durchführung oder öffnung mit dem Betrieb eines HF-Sputter-Verfahrens in Verbindung steht. In vielen Fällen sind auf solche Weise nur wenige der Durchführungen und Öffnungen betroffen. Wenn Mittel vorgesehen sind, die die Notwendigkeit solcher Abschirmungen usw. an den Durchführungen und öffnungen vermeiden, die nicht direkt betroffen sind, so können erhebliche Vereinfachungen und Kosteneinsparungen am System erzielt werden.

In wichtigen Anwendungsfällen der Halbleiter-Wafer-Behandlung können Systeme mit einer festen Anzahl von Behandlungsstationen vollkommen ausreichen. Die Behandlung von Magnetplatten hat jedoch noch nicht einen solchen Punkt erreicht, so daß eine große Flexibilität in der Anzahl und Art der einzelnen Behandlungsstationen erforderlich ist.

In vielen Halbleiter-Wafer-Anwendungen sind die gewünschten Beschichtungen nicht-magnetischer Art und werden mit

Hilfe von Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen mit nicht-magnetischen Targets aufgebracht. Bei Magnetplatten sind die hauptsächlichen und kritischen Beschichtungen aus magnetischem Material, und gegebenenfalls sind zusätzliche Beschichtungen aus nicht-magnetischen Materialien erforderlich. Die heutigen Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen sind so aufgebaut, daß sie mit nicht-magnetischen Targets effektiv arbeiten. Es müssen deshalb verbesserte Mittel zum Beschichten von Platten mit magnetischen Materialien geschaffen werden, wenn sie für die Herstellung von Magnetplatten geeignet sein sollen.

Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen enthalten Kathoden- und Anodenstrukturen und arbeiten in einer evakuierten Kammer, die anschließend mit einem Sputtergas (typischerweise Argon mit einem unter der Atmosphäre liegenden Druck) gefüllt ist. Zwischen der Kathode und der Anode ist eine Spannung angelegt, um eine Glimmentladung zu erzielen. Die zwischen der Anode und der Kathode gebildeten positiven Ionen treffen auf ein Sputter-Target auf, das sich auf der Kathodenoberfläche befindet, und schlagen (durch den Sputtervorgang) Atome des Target-Materials aus der Oberfläche und aus den unter der Oberfläche liegenden atomaren Schichten des Target heraus. Diese Sputter-Atome schlagen sich in erwünschter Weise auf Werkstücken oder Substraten nieder, die sich in Sichtlinie des Sputter-Target befinden. Sputter-Atome schlagen sich jedoch auch auf verschiedenen

zugänglichen Oberflächen nieder, wie auf Substrathaltern, Sputter-Abschirmungen und Kammerwänden.

Bei der Benutzung von Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen ist es notwendig, Mittel zur Überwachung und Regelung des Druckes des Sputtergases vorzusehen. Frisch deponierte Filme vieler Materialien bilden Plätze für physikalische Adsorbtion verschiedener Gase sowie Plätze für chemische Kombination mit bestimmten spezifischen Gasen. Das Einschließen von zu großen Mengen bestimmter Gase in die niedergeschlagenen Filme kann zu verunreinigten Beschichtungen führen. Es ist deshalb notwendig, ausreichend niedrige Pegel von verunreinigenden Gasen in der Sputtergasatmosphäre sicherzustellen. Dies würde normalerweise ein dauerndes Pumpen erfordern, durch das sowohl das Sputtergas als auch das verunreinigende Gas entfernt wird. Dies bedeutet wiederum, daß ein dauernder Zufluß von Sputtergas erforderlich ist, um den gewünschten Sputtergasdruck aufrechtzuerhalten.

Bei der Vakuumbeschichtung ist es im allgemeinen notwendig, den Vorrat an Beschichtungsmaterial regelmäßig zu erneuern oder die Beschichtungsquelle bzw. Behandlungsstation zu warten. In den meisten Fällen erfordert dies ein Stillegen des gesamten Systems oder eines größeren Teils davon sowie eine Belüftung auf Atmosphärendruck. Das Rückführen des Systems auf saubere Arbeitsbedingungen führt zu einem bedeutenden Zeitverlust und zu einer Unter-

brechung der Produktion. Allgemein gesagt können Mittel zur Reduzierung der Ausfallzeit im Zusammenhang mit der Wartung der Behandlungsstationen erhebliche Vorteile haben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zum Transportieren und Behandeln dünner Substrate vorzuschlagen/ das ein gleichzeitiges Beschichten oder anderes beliebiges Behandeln einzelner Substrate von beiden Seiten zuläßt. Dabei soll eine höchstmögliche Flexibilität in der Anwendung der Behandlungsverfahren gegeben sowie Mittel vorgesehen sein, die gegenseitige Verunreinigungen zwischen den verschiedenen einzelnen Behandlungsstationen vermeiden. Gleichzeitig sollen unerwünschte Beschichtungen von festen und beweglichen Teilen des Transport- und Beschichtungssystems für die Substrate minimiert werden. Um den Aufwand für Hilfsvorrichtungen gering zu halten, soll die Notwendigkeit für hochfrequenzmäßige Abschirmungen, Erdungen und/oder Filterung auf solche Durchführungen und öffnungen beschränkt sein, die direkt einem HF-Prozeß zugeordnet sind. Schließlich sollen verbesserte Verfahren vorgesehen sein für die Regelung des Sputtergasdruckes und der Reinheit der Sputtergasatmosphäre. Zusammengefaßt ist es also eine Aufgabe der Erfindung, eine hohe Flexibilität im Aufbau von Systemen mit verschiedener Anzahl und verschiedenen Typen von einzelnen Behandlungsstationen zu erzielen, wobei gleich-

zeitig die Ausfallzeit des Systems im Zusammenhang mit der Wartung einzelner Behandlungsstationen stark reduziert werden soll.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind neue Mittel vorgesehen, um dünne Substrate (Platten oder Wafer) in einer Weise zu transportieren und zu behandeln, die es zuläßt, daß sie einzeln von beiden Seiten gleichzeitig beschichtet oder in anderer Weise behandelt werden. Einzelne Substrat-Traggabeln sind für die Eingabe- und Ausgabekassetten, die Eingabe- und Ausgabeschleusen und die Behandlungsstationen vorgesehen. Eine solche Traggabel ergreift das Substrat symmetrisch im Bereich der unteren Hälfte seines Umfanges und hält das Substrat auf sichere Weise mit der Hilfe der Schwerkraft, ohne dabei eine der Substratoberflächen merklich abzudecken. Eine erste Traggabel hebt das vertikal angeordnete Substrat aus der Eingabekassette in ein offenes Tor der Eingabeschleuse zwischen der äußeren Luft und dem inneren Vakuum. Dem Tor ist ein neues Mittel zugeordnet, das das Substrat empfängt und es in die Eingabeschleuse bringt. Nach dem Leerpumpen der Eingabeschleuse und dem Transfer des Substrates auf eine zweite Traggabel, zieht sich letztere zurück und bringt das Substrat in die Hauptvakuumkammer. Eine neue Transportbalken-"\fc>rschubeinrichtung transportiert das Substrat im richtigen Zeitpunkt des Transportzyklus auf eine dritte Traggabel. Die dritte Traggabel hebt dann das Substrat in die erste Behandlungsstation und hält das Substrat während der Beschichtung

oder während eines anderen Behandlungsvorganges in der richtigen Position, wobei die Behandlung auf beiden Seiten gleichzeitig durchgeführt wird. Nach der Beschichtung wird die dritte Traggabel zurückgezogen und die Vorschubeinrichtung transportiert das Substrat in die nächste Position. Diese Prozedur geht solange weiter, bis das Substrat in die Ausgabeschleuse gelangt und anschließend in die Ausgabekassette gegeben ist. Während des Produktionsvorganges tragen alle, bis auf ein oder zwei der Traggabeln innerhalb der Maschine gleichzeitig je ein einzelnes Substrat.

Bei einer linienförmigen Ausführungsform der Erfindung sind die Eingabe- und Ausgabekassetten sowie die Schleusen an entgegengesetzten Enden der Maschine angeordnet. In einer U-förmigen Ausführungsform ist ein Umkehrmechanismus (eine Drehbalkenanordnung oder eine Querbewegungsanordnung) vorgesehen, um die Substrate von der Eingabeseite auf die Ausgabeseite der Maschine zu transferieren, und die Eingabe- und Ausgabekassetten sowie die Schleusen sind nun an demselben Ende des Systems angeordnet. In beiden Ausführungsformen ist die Maschine modular aufgebaut, um die größtmögliche Flexibilität in der Auswahl der Anzahl und der Art der Behandlungsstationen zu haben.

Jeder der Traggabeln innerhalb der Hauptvakuumkammer ist ein Dichtungsmittel zugeordnet, so daß alle Schleusen und Behandlungskammern von dem Hauptvakuumsystem isoliert sind, wenn sich die Traggabeln in der angehobenen Position

befinden. An jeder Schleuse und an jeder Behandlungsstation ist ein Vorvakuum verfügbar und jede Behandlungsstation kann an eine einzeln zugeordnete Hochvakuumpumpe über ein Ventil angeschlossen werden. Die verschiedenen Behandlungsstationen sind während des Betriebes voneinander isoliert, wodurch gegenseitige Verunreinigungen weitgehend ausgeschlossen werden. Wenn die Traggabeln im Ruhezustand zurückgezogen sind, sind die Behandlungsstationen und die Schleusen an das gemeinsame Vakuum der Hauptkammer angeschlossen.

Zusätzliche Vorteile bestehen dadurch,daß die einzelnen Behandlungsstationen während des Betriebes voneinander isoliert sind. Ein Vorteil besteht darin, daß die nebenbei stattfindende Beschichtung des Substrat-Transportsystems auf die Traggabeln beschränkt ist. Solche beweglichen Teile wie die Transportbalken-Vorschubeinrichtung, die Dreheinrichtung oder die Querbewegungseinrichtungen werden dieser Streubeschichtung nicht ausgesetzt. Dies hat zur Folge, daß das Entstehen von das Substrat verunreinigenden Teilchen deutlich reduziert wird, so daß deshalb weniger Wartungen des Substrat-Transportsystemes notwendig werden.

Ein anderer Vorteil besteht darin, daß nur solche einzelne Stationen mit hochfrequenten Abschirmungen, Erdungen und/oder Filtermitteln an den verschiedenen Durchführungen und Öffnungen versehen werden müssen, an

denen HF-Prozesse angewandt werden. Die Durchführungen und Öffnungen durch die Wände der Hauptvakuumkammer können ohne HF-Abschirmungen usw. auskommen. Das gesamte System ist dadurch wesentlich weniger komplex, was einen niedrigeren Aufwand bedeutet.

Ein weiterer deutlicher Vorteil der Isolation der einzelnen Behandlungsstationen entsteht in Bezug auf die Versorgung, Reinhaltung und beim Pumpen des Sputtergases (normalerweise Argon). Frisch niedergeschlagene Filme vieler Metalle und Metallegierungen als Sputter-Targets reagieren chemisch mit solchen häufigen Verunreinigungsgasen wie Sauerstoff und Wasserdampf, die durch Getter-Pumpen entfernt werden. In Behandlungsstationen, die mit solchem Sputter-Target-Material ausgerüstet sind, können z.B. auf Sputter-Schirmen während des gerade vorhergehenden Zyklus niedergeschlagene Filme dazu benutzt werden, einen ausreichend niedrigen Pegel an verunreinigenden Gasen zu erzielen, nachdem die Traggabel das nächste Substrat in Position angehoben und die Kammer isoliert hat. In solchen Fällen kann es unnötig sein, eine einzeln zugeordnete Hochvakuumpumpe zu betätigen, sondern es genügt, stattdessen das erwähnte Getter-Pumpen vorzunehmen. Da das Sputtergas (normalweise Argon) chemisch inert ist, wird es durch das Getter-Pumpen nicht entfernt, so daß es durch das Ionen-Pumpen der Glimmentladung nur verhältnismäßig langsam entzogen wird. Es kann deshalb genügen, bei jedem Behandlungszyklus nur eine einzelne Ladung von Sputtergas einzubringen. Es können alle verunreinigenden Gase, die mit

der Ladung des Sputtergases eingeführt werden, vor dem Beginn der Glimmentladung durch Getter-Pumpen entfernt werden, wodurch die Sputtergasatmosphäre gereinigt wird. Nach Abschluß des Sputterbeschichtungszyklus kann das Sputtergas durch die Vakuumpumpe der Hauptkammer fortgepumpt werden, wenn die Traggabel zurückgezogen wird. Aus diesem Grunde kann möglicherweise eine einzeln zugeordnete Hochvakuumpumpe für die Behandlungsstation entfallen, was zu deutlicher Systemvereinfachung und zu Kosteneinsparungen führt. Die Sputtergasatmosphäre kann auch auf einem niedrigeren Verunreinigungspegel gehalten werden, weil nur eine einzige Ladung von Sputtergas (zusammen mit entsprechenden Verunreinigungen) für jeden Verfahrensvorgang eingegeben werden muß.

Wenn eine Überholung einer oder mehrerer einzelner BehandlungsStationen notwendig wird, so wird der Betrieb des Systems kurzfristig mit den Traggabel·! in angehobener Position unterbrochen. Alle Behandlungsstationen und Schleusen sind auf diese Weise von der Hauptvakuumkammer isoliert. Für die Wartung einer einzelnen Behandlungsstation wird ihre zugeordnete Pumpe durch ein Ventil abgetrennt und die Behandlungsstation wird auf Atmosphärendruck entlüftet. Entsprechende Sektionen der Behandlungsstation werden entfernt und durch auf geeignete Weise wieder aufgefüllte oder überholte Sektionen ersetzt. Alternativ kann die gesamte

Behandlungsstation entfernt und durch eine neue oder überholte Station ersetzt werden, die bereits vorher nebenher vorbereitet wurde, während das Beschichtungssystein in Betrieb war. Die Behandlungsstation wird dann (durch eine Vorvakuumpumpe) leergepumpt und die ihr zugeordnete Hochvakuumpumpe wird durch ein Ventil angeschlossen. Nach einem kurzen Vorbereitungsvorgang werden die Traggabeln abgesenkt und der normale Betrieb des Systems wieder aufgenommen. Die Wartung dieser bestimmten Behandlungsstation machte es nicht erforderlich, die anderen Behandlungsstationen oder die Hauptvakuumkammer auf Atmosphärendruck zu entlüften. Hierdurch wird die Ausfallzeit des Systems deutlich reduziert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Draufsicht auf eine U-förmige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, des Systems nach Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch das System nach Fig. 1, von oben gesehen, der die Transportbalke.n-Vorschubeinrichtung und die Dreheinrichtung zeigt;

Fig.4 + 5 schematische Seitenansichten im Schnitt, die den Transport von Substraten durch die Transportbalken-Vorschubeinrichtung zeigen;

Fig. 6 teilweise schematisch und im Schnitt

eine Behandlungsstation/ die zugeordneten Traggabeln und die zugeordneten Pumpanordnungen ;

Fig.7 - 9 die Mittel, durch die die dünnen Substrate

von der Traggabel der Eingabekassette zu dem Tor der Eingabeschleuse transportiert werden sowie die Mittel, durch die das Substrat an dem Tor gehalten wird;

Fig. 10 einen Ausschnitt aus der Fig. 3, der die

Querbewegungseinrichtung als Alternative zu der Dreheinrichtung nach Fig. 3 zeigt.

Während Fig. 1 die U-förmige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch von oben zeigt, sind in den Fig. 2 bis 10 verschiedene andere Ansichten dieser Ausführungsform zu sehen. Das in Fig. 1 gezeigte Beschichtungssystem enthält Eingabe- und Ausgabekassetten 10 und 11, die dünne Substrate (Platten oder Wafer) 13 zeigen; Eingabe- und Ausgabeschleusen 15 und 16 sowie ein zugeordnetes System zum Entlüften und Evakuieren 17; eine Hauptvakuumkammer 18; BehandlungsStationen 2 0-23; Leerstationen 24-29; Transportbalken-Vorschubeinrichtungen 3 0 und 31 sowie eine Dreheinrichtung 32. Wie in Fig. 2 zu sehen, wird die Hauptvakuumkammer 18 über eine Leitung 34 durch geeignete Pumpeinrichtungen, wie z.B. eine Kryopumpe,evakuiert.

Das Einladen und Ausladen der Substrate in und aus den Kassetten 10 und 12 wird in den Fig. 1, 2 sowie 6 bis im einzelnen gezeigt. In Fig. 2 ist im Teilschnitt die Eingabeschleuse 15 und die zugeordnete, genutete' Traggabel 37 zu sehen, die am Beginn des Ladezyklus leer ist,

also kein Substrat 13 trägt. In den Fig. 6 und 9 ist eine Nut 38 in der Traggabel 37 zu sehen sowie ein zurückgesetzter Ausschnitt 39 im mittleren Bereich (siehe Fig. 2, 4, 5, 7 und 8). Der Zweck dieses zurückgesetzten Ausschnittes 39 dient zur Erleichterung der übertragung der Substrate 13 durch die Vorschubeinrichtungen 30 und 31, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Die Traggabel 37 wird durch einen mit einem Balg abgedichteten, luftbetätigten Zylinder 41 angehoben und zurückgezogen. Am Beginn des Ladezyklus wird die Traggabel 37 durch den Luftzylinder 41 in die Ladeschleuse 15 gehoben. Der Traggabel 37 ist ein Flansch 42 von etwa rechteckiger Form zugeordnet, der einen Dichtungsring 43 zur vakuummäßigen Abdichtung gegenüber einer Bodenplattenfläche 45 an der Ladeschleuse 15 trägt, und zwar erfolgt diese Abdichtung, wenn die Traggabel 37 in der angehobenen Position steht. Nachdem die Ladeschleuse von der Hauptvakuumkammer 18 sicher isoliert ist, wird sie durch das System 17 entlüftet und ein Tor 5 0 der Ladeschleuse 15 wird (durch nicht gezeigte Mittel) um 180° in die vollgeöffnete Position geschwenkt, um ein Substrat 13 aufzunehmen.

Eine andere genutete Traggabel 51, die durch einen lüftbetätigten Zylinder 52 bewegt wird, übernimmt ein einzelnes Substrat 13 von der Kassette 10 und übergibt dieses an ein Paar von genuteten Aufnahmeführungen 53 am Tor 50 der Ladeschleuse 15 (siehe Fig. 7 bis 9).

Im Inneren des Tores 5 0 ist ein Hebelarm 54 angeordnet und trägt eine genutete Führung 55. Der Hebelarm 54 wird (durch nicht gezeigte Mittel) betätigt, um ein Substrat 13 zu erfassen und dieses über die Traggabel 51 zu heben. Die Traggabel 51 wird dann mittels des Luftzylinders 52 durch die Kassette hindurchgezogen bis unterhalb dieser Kassette, und die Kassette 10 wird dann (durch nicht gezeigte Mittel) nach vorn verschoben, um für den nächsten Ladezyklus vorbereitet zu sein. Nachdem die Traggabel 51 zurückgezogen worden ist, wird das Tor 5 0 um den Scharnierstift 57 in die geschlossene Position geschwenkt. Das Tor 5 0 ist mit einem Dichtungsring 58 ausgerüstet, um eine Vakuumdichtung zwischen dem geschlossenen Tor 5 0 und einer Gegenfläche 59.an der Ladeschleuse 15 zu bilden. Die Führungen 53 und 55 sind so angeordnet, daß zwischen dem Substrat 13 und der Traggabel 37 ein ausreichendes Spiel vorhanden ist. Die Ladeschleuse 15 wird dann durch das Syston 17 evakuiert, und der Hebelarm 54 wird zurückgezogen, so daß das Substrat 13 nach unten in die genutete Traggabel 37 fallen kann. Die das Substrat 13 tragende Traggabel 37 wird dann durch den Luftzylinder 51 in die Hauptvakuumkammer 18 zurückgezogen.

Der Vorgang des Entladens eines Substrates 13 aus der Hauptvakuumkammer 18 durch die Ausgabeschleuse 16 in die Ausgabekassette 11 kann leicht verstanden werden aufgrund der bereits erfolgten Beschreibung des Ladevor-

ganges durch die Eingabeschleuse 15, weil die verschiedenen Mechanismen in beiden Fällen praktisch identisch sind.

Die Zykluszeit für das Laden und/oder Entladen der Substrate ist im allgemeinen geringer als die normale Betriebszeit in den Behandlungsstationen 20-23.

Jeder der Schleusen 15 und 16 und jeder Behandlungsstation 2 0-23 ist eine Traggabel 37, ein durch einen Balg abgedichteter Luftzylinder 41, ein rechteckförmiger Flansch 42, ein Dichtungsring 43 und eine damit zusammenwirkende Bodenplattenfläche 45 zugeordnet. Die Traggabeln 37 sind so ausgebildet, daß sie ein Substrat 13 während der Behandlung in den Stationen 2 0-23 halten können. Insbesondere weisen die Traggabeln 37 eine Nut 38 auf, um das Substrat 13 im Bereich der unteren Hälfte des Umfanges symmetrisch in einer Weise zu ergreifen, daß beide Oberflächen in nur vernachlässigbarer Weise abgedeckt werden, so daß beide Flächen des Substrates zur gleichen Zeit beschichtet werden können. Dies ist insbesondere wichtig bei der Herstellung von Magnetplatten.

Wenn sich die Traggabeln 37 in ihrer angehobenen Position befinden, sind die entsprechenden Schleusen und Behandlungsstationen von der Hauptvakuumkammer 18 durch Vakuumdichtungen mittels der Flansche 42, der Dichtungsringe und entsprechenden Gegenflächen 45 abgedichtet. Die

Schleusen 15 und 16 haben durch entsprechende, unabhängige Ventilmittel (nicht gezeigt) gemeinsamen Zugriff zu dem System zum Entlüften und Evakuieren Wie im einzelnen noch näher beschrieben wird, kann jede der Behandlungsstationen 2 0-23 mit ihrem eigenen Vakuumsystem ausgerüstet sein, wodurch die verschiedenen Behandlungsstationen während des Betriebs voneinander isoliert sind. Durch diese Maßnahme werden gegenseitige Verunreinigungen vermieden und noch weitere Vorteile erzielt, wie nachfolgend noch beschrieben wird.

In Fig. 1 ist zu sehen, daß Leerstationen 24, 25, 28 und 29 hinter den Behandlungsstationen 20, 21, 22 und 23 angeordnet sind. Diese Leerstationen stehen fest und dienen als Parkpostionen für die Substrate 13, um diese z.B. abzukühlen oder zu entgasen, bevor "sie in die nächste Behandlungsstation gelangen. Die anderen zwei Leerstationen 26 und 27 sind der Dreheinrichtung zugeordnet. Jede der Leerstationen 24-29 enthält im wesentlichen eine stationäre Traggabel, um ein Substrat in der gleichen Weise wie die Traggabeln 37 zu halten.

Das Ziel des Transportes von Substraten 13 aus einer zurückgezogenen Position in eine andere innerhalb der Hauptvakuumkammer 18 wird mittels der Transportbalken-Vorschubeinrichtungen 3 0 und 31 und der Dreheinrichtung 32 erzielt. Dieser Vorgang kann insbesondere im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 5 erkannt werden. Bei einem

normalen Betriebsablauf mit voller Produktion liegen die Substrate vor einem solchen Transfer von Station zu Station in den zurückgezogenen Traggabeln 37 in der Eingabeschleuse 15 und in den Behandlungsstatxonen 20-23. Außerdem liegen Substrate 13 in den Leerstationen 24, 25, 28 und 29 sowie in der Leerstation 27, die der Dreheinrichtung 32 zugeordnet ist. Die einzigen nicht belegten Stationen sind die der Dreheinrichtung 32 zugeordnete Leerstation 2 6 sowie die der Ausgabeschleuse 16 zugeordnete Traggabel 37. Die Transportbalken-Vorschubeinrichtung 30 bewirkt eine Verschiebung der Substrate 13 um jeweils eine Station, beginnend von der Position an der Eingabeschleuse 15 in Richtung der Leerstation 26; während die Transportbalken-Vorschubeinrichtung 31 eine ähnliche Verschiebung um jeweils eine Station von der Leerstation 27 in Richtung der Ausgabeschleuse 16 bewirkt. Jede der Transportbalken-Vorschubeinrichtung en 3 0 und 31 ist mit einem Antriebsmittel 61 versehen, das ein Lineargetriebe 62 antreibt. Dieses Lineargetriebe 62 greift in zwei Zahnräder 63 ein, die wiederum Wellen 64 antreiben. Die Wellen 64 sind durdh eine Querbewegungseinrichtung 65 und eine Vakuum-Wellendichtung 66 in die Hauptvakuumkammer 18 hineingeführt und fest mit Kurbelarmen 67 verbunden, die wiederum durch Zapfen 68 drehbar mit den Transportbalken 69 gekoppelt sind. An den Transportbalken 69 sind genutete Substratträger 71 für die Substrate 13 angeordnet. In der in Fig. 3 gezeigten Ausführugnsform sind die genuteten Substratträger 71 kurze Zylinder, und für jedes der Sub-

strate 13 sind in der Ausführungsform nach den Fig. 4 und 5 drei genutete Substratträger 71 vorgesehen. Wie bereits früher erwähnt, enthält jede Traggabel 37 eine Nut 38 und einen mittleren Ausschnitt 39. Auf ähnliche Weise enthalten die festen Leerstationen 24, 25, 28 und 29 eine Nut 38 und einen mittleren Ausschnitt 39. Der Zweck dieser Nut 38 besteht darin, ein Substrat 13 mit Hilfe der Schwerkraft sicher zu halten. Der Zweck des mittleren Ausschnittes 39 besteht darin, den mittleren der drei genuteten Substratträger 71 aufzunehmen.

Fig. 3 zeigt die Anfangsstation eines Transfervorganges der Vorschubeinrichtungen 30 und 31. Fig. 4 zeigt den Transportbalken 69 der Vorschubeinrichtung 30 in einer Mittenposition, während Fig. 5 den Transport der Transportbalken 69 in der Nähe der Endposition zeigt. Die Fig. 3 bis 5 zeigen auch Substrate 13, wie sie in den genuteten Substratträgern 71 in diesen drei Transferpositionen liegen. Bei Betätigung des Antriebsmittels 61 wird der Transport des Transportbalkens 69 durch Vermittlung der Kurbelarme 67 ausgeführt, die bewirken, daß jeder Punkt des Transportbalkens 69 von der Anfangsposition zur Endposition einem kreisförmigen Pfad folgt. In dieser Weise wird ein Substrat 13 aus seiner Anfangsposition auf die genuteten Substratträger 71 gehoben und in seiner nächsten Station abgelegt, wobei der Transportbalken 69 eine Lage einnimmt, bei der die genuteten Substratträger 71 nicht mehr im Eingriff mit den Substraten 13 stehen. Nach einem vollständigen Transfer der

Substrate 13 werden die Transportbalken 69 durch die Querbewegungseinrichtung 65 in Richtung der angrenzenden Wände 72 der Hauptvakuumkammer 18 (siehe Fig. 6) bewegt, so daß die Traggabeln 37 für den vertikalen Transport der Substrate 13 freigegeben werden. Die Transportbalken 69 werden dann durch die externen Antriebsmittel 61 in einem kreisförmigen Pfad zurück an die Anfangsposition des Transfers bewegt, wobei jedoch eine Verschiebung in Richtung der Wände 72 der Hauptvakuumkammer 18 bestehen bleibt. In Fig. 6 zeigen die gestrichelten Linien die Positionen der Arme 67, des Transportbalkens 69 und der genuteten Substratträger 71 die Teile der Vorschubeinrichtung 30 beim Übergang zu der Anfangsposition des Transfers. Nach Abschluß des nächsten Behandlungszyklus' und Rückkehr der Traggabeln 37 in ihre zurückgezogenen Positionen werden die Transportbalken 69 durch die Querbewegungseinrichtung 65 von den Wänden 72 der Hauptvakuumkammer 18 zurück in die Anfangsposition des Transfers gebracht, damit die genuteten Substratträger 71 Substrate 13 für den nächsten Transferzyklus ergreifen können.

Die Zykluszeit für den Substrattransfer durch die

I [

Vorschubeinrichtungen 3 0 und 31 ist normalerweise niedriger als 10 Sekunden. Bei einer Behandlungszeit von 50 Sekunden in den Behandlungsstationen 20-23 liegt die gesamte Zykluszeit also bei 60 Sekunden.

Die Rolle der Transportbalken-Vorschubeinrichtungen 30

_ 47 -

und 31 bei dem Transfer der Substrate 13 zu der Leerstation 26 und von der Leerstation 27 sind damit beschrieben worden. Nachfolgend soll erläutert werden, wie ein Substrat 13 aus einer Position in der Leerstation 2 6 in die Leerstation 27 transportiert wird. Die Dreheinrichtung 32 weist einen Balken 75 auf, der mit einer vertikalen Welle 76 befestigt ist. An die Welle 76 ist ein Drehantrieb 77 angeschlossen, der an der Deckplatte 78 der Hauptvakuumkammer 18 angeordnet ist. Die beiden Enden des Balkens 75 tragen genutete Substratträger 79, die den Traggabeln 37 der Leerstationen 24, 25, 28 und 29 ähneln, indem sie ebenfalls mit einer Nut 38 und einem mittleren Ausschnitt 39 versehen sind. Am Beginn des Transferprozesses für die Substrate ist der genutete Substratträger 79 im Bereich der Leerstation 26 leer, während der Substratträger 79 der Leerstation 27 ein Substrat 13 enthält. Nachdem die Vorschubeinrichtungen 30 und 31 ihren Transferzyklus abgeschlossen haben und zurückgezogen sind, enthält der Substratträger 79 der Leerstation 26 ein Substrat und der Substratträger 79 der Leerstation ist leer. Der Balken 75 wird anschließend durch den Drehantrieb 77 um 180° verdreht, so daß der Substratträger 79 in der Leerstation 26 nun leer ist und der Substratträger 79 der Leerstation 27 wiederum ein Substrat enthält. Die Leerstationen 26 und 27 sind nun für den nächsten Transferzyklus vorbereitet.

Es soll noch erwähnt werden, daß beim Transfer eines Substrates 13 von der Leerstation 26 zur Leerstation 27

das Substrat 13 um eine vertikale Achse um 180° gedreht wird. Dies bedeutet, daß seine Position in der Ausgabekassette 11 gegenüber der Position in der Eingabekassette 10 umgekehrt ist. Bei der Herstellung von Magnetplatten ist eine solche Umkehrung des Substrates 13 unerheblich, weil beide Seiten des Substrates 13 (Platte) in identischer Weise behandelt und beschichtet werden. In einigen Beschichtungsvorgangen für Halbleiter-Wafer ist es jedoch erwünscht, ein behandeltes und beschichtetes Substrat 13 (Wafer) an die gleiche Stelle und in gleicher Ausrichtung in der Kassette,von der es ursprünglich kam, zurückzubringen, so daß die oben erwähnte Verdrehung um 180° um eine vertikale Achse vermieden oder korrigiert werden muß. Ein solcher Weg zur Erreichung dieses Ziels wird anschließend in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 sind vier Behandlungsstationen 2 0-23 vorgesehen. In vielen Fällen haben diese Behandlungsstationen gleiche Merkmale, wie z.B. die_| Behandlung der Substrate 13 von beiden Seiten, während die Substrate in den Traggabeln 37 gehalten werden, und die Isolation der Behandlungsstationen von der Hauptvakuumkammer 18, die durch Vakuumdichtungen zwischen den Flanschen 42, den Dichtungsringen 43 und den Gegenflächen 45 erreicht werden. Dennoch werden im allgemeinen in den verschiedenen Stationen verschiedene Prozesse durchgeführt. Im Falle der Herstellung von Magnetplatten kann die

Behandlungsstation 2 0 z.B. zum Aufheizen und Sputter-Ätzen des Substrates 13 verwendet werden, während die Behandlungsstationen 21 und 22 z.B. dazu benutzt werden, auf beiden Seiten des Substrates 13 Beschichtungen mit magnetischem Material vorzusehen. Die Behandlungsstation 23 kann z.B. zum Niederschlagen einer abschließenden Schutzschicht verwendet werden. Wie später noch beschrieben wird, können auch noch weitere zusätzliche Behandlungsstationen vorgesehen werden, da das System zum Transport und Beschichten von Substraten modular aufgebaut ist.

Nachfolgend sollen einige Merkmale und die Betriebsweise der Behandlungsstation 21 in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben werden. Auf einer Zentralkammer 82 sind zwei Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen 80 abnehmbar mittels Elastomerdichtungen 81 und einem Isolierring 81a befestigt und abgedichtet. Die Zentralkammer 82 ist wiederum durch eine vakuumdichte Verbindung 82a auf der Deckplatte 78 der Hauptvakuumkammer 18 abnehmbar befestigt. Ein Verbindungsrohr 83 zwischen der Deckplatte 78 und einem Wandteil 84 bildet eine Vakuumverbindung mit der Zentralkammer 82. In der Deckplatte 78 ist ein rechteckförmiger Schlitz 85 vorgesehen, der in die Zentralkammer 82 führt, um das Einführen einer Traggabel 37 mit einem daraufliegenden Substrat 13 zuzulassen. Weiterhin sind abnehmbare Sputterschirme 87 und 88 vorgesehen, um die Reinigung und Wartung zu erleichtern. Außerdem sind abnehmbare Sicherheitsschirme 89 aus nicht-leitendem Material vorgesehen.

In einem zylindrischen Kanal 9 0 ist eine Kryopumpe 91 vorgesehen, die die einzeln zuzuordnende Hochvakuumpumpe für die Behandlungsstation 21 bildet. Der Kanal 90 wirkt gleichzeitig zur strukturellen Verstärkung der Hauptvakuumkammer 18/ das Innere des Kanals 90 ist jedoch vakuummäßig von der Hauptvakuumkammer 18 isoliert. Die Kryopumpe 91 und ein zugeordneter Verschiebemotor sind auf einem Vakuumflansch 93 befestigt, der mit einem entsprechenden Vakuumflansch 94 an dem Kanal 90 zusammenwirkt. Die Kryopumpe 91 ist über ein Tellerventil 96 in dem Verbindungsrohr 83 steuerbar mit der Behandlungsstation 21 verbunden. Falls erforderlich, kann ein Vorpumpen der Behandlungsstation 21 durch ein Vorpumpen-Ventil 97 erfolgen, das an das Verbindungsrohr 83 angeschlossen ist. Ein Belüftungsventil zum Belüften der Behandlungsstation 21 auf Atmosphärendruck ist nicht gezeigt. Mit der Zentralkammer 82 der Behandlungsstation 21 ist ein Kapazitätsmanometer 101 (siehe Fig. 1 und 2) verbunden, das dazu benutzt wird, den Druck des Sputtergases (normalerweise Argon) während der Sputter-Beschichtung genau zu messen. Neben der Zentralkammer 82 ist außerdem (obwohl nicht gezeigt) ein Steuerventil für das Argongas vorgesehen sowie ein Argongas-Durchflußmesser und ein Kaltkathoden-Vakuummesser zum Messen des Hochvakuums. Den Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen 80 sind auch' Versorgungsleitungen für die Glimmentladung, Wasserkühlungsleitungen, Magnet-Stromversorgungsleitungen und Hallsonden zum Messen des Magnetfeldes innerhalb der Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen 80 (obwohl diese letzteren nicht gezeigt sind)zugeordnet.

Im normalen Betrieb sind die Tellerventile 96
während des Transfers von Substraten 13 durch die
Vorschubeinrichtungen 30 und 31 gesperrt, so daß
die zugeordneten Kryopumpen 91 von der Hauptvakuumkammer 18 isoliert sind. Nach dem der Transfer
der Substrate 13 abgeschlossen ist, werden die Transportbalken 69 zurückgezogen, so daß die Luftzylinder 41 die Traggabeln 37 in die entsprechenden Behandlungsstationen heben. Die Behandlungsstation 21 (Fig. 6) ist von der Hauptvakuumkammer 18 durch eine Vakuumdichtung zwischen dem Flansch 42, dem Dichtungsring 43 und einer Gegenfläche 45 abgedichtet. Das Tellerventil 96 wird dann geöffnet, so daß die Behandlungsstation 21 durch die zugeordnete Kryopumpe 91 leergepumpt werden kann. Die Argon-Durchflußmenge wird so eingestellt, daß sich der gewünschte Argon-Druck ergibt, was durch das Kapazitätsmanometer 101 gemessen wird. Anschließend wird den Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen 80 Energie einer solchen Größe
und für eine solche Dauer zugeführt, wie es zur Erzielung der gewünschten Beschichtungen erforderlich

ist. Auf jeder Seite der Magnetplatte kann z.B. eine Permalloyschicht von 1000 Angström Dicke in 30 bis 50 Sekunden niedergeschlagen werden, bei einem Leistungspegel von weniger als 2 Kilowatt pro Seite. Wenn die Beschichtung abgeschlossen ist/ wird die Energie zu den Beschichtungsquellen 8 0 abgeschaltet und das Ventil für das Argon geschlossen. Danach wird das Tellerventil 96 zur Kryopumpe 91 geschlossen und die das Substrat 13 tragende Traggabel 37 wird zurückgezogen. Das System ist nun für den nächsten Substrat-Transferzyklus durch die Vorschubeinrichtungen 3 0 und 31 und die Dreheinrichtung 32 vorbereitet.

In der gerade beschriebenen Ausführungsform führen die Transportbalken 6 9 der Vorschubeinrichtungen 30 und vier Bewegungsschritte aus:

1 . Eine Querbewegung nach innen (von den Wänden 72 der Hauptvakuumkammer 18 fortgerichtet), um zuzulassen, daß die genuteten Substratträger 71 in die Traggabeln eingreifen. '

2. Eine bogenförmige Bewegung (in den Fig. 4 und 5 in konvexer Form gezeigt) von einer Anfangsposition in eine Endposition.

3. Eine Querbewegung nach außen (in Richtung der Wände 72) .

4. Eine konvexe,bogenförmige Bewegung zurück auf den Anfangspunkt des Transfers.

In einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) ist es auch möglich, durch die Transportb'alken-Vorschubeinrichtungen 30 und 31 den Transportbalken 69 und die zugeordneten genuteten Substratträger 71 eine konkave Aufwärtsbewegung durchführen zu lassen (anstelle einer konvexen Aufwärtsbewegung). In einem solchen Fall sind (anstelle von vier) acht Bewegungsschritte erforderlich:

1. Eine Querbewegung nach innen.

2. Eine umgekehrte bogenförmige Bewegung (kleiner Bogen), um zuzulassen, daß die genuteten Substratträger 71 an die Substrate 13 angreifen und diese in den Bereich oberhalb der Traggabeln 37 anzuheben.

3. Eine nach außen gerichtete Querbewegung (um die Traggabeln 37 freizugeben).

4. Eine konkave, bogenförmige Bewegung von einer Anfangswinkel- zu einer Endwinkelposition.

5. Eine nach innen gerichtete Querbewegung.

6. Eine umgekehrte bogenförmige Bewegung (kleiner Bogen), um die Freigabe von Substraten 13 von den genuteten Substratträgern 71 auf die Traggabeln 37 zuzulassen.

7. Eine nach außen gerichtete Querbewegung.

8. Eine konkave, bogenförmige Bewegung zurück zu der Anfangsposition des Transfers.

Obwohl die Ausführungsform mit der konkaven Bewegung etwas komplexer aufgebaut ist als die mit der konvexen Bewegung (es sind anstelle von vier acht Bewegungsschritte des Transportbalkens 69 erforderlich), sind keine zusatz-

lichen Antriebsmechanismen erforderlich. Da die zusätzlichen Bewegungen verhältnismäßig kurz sind, ist der Einfluß auf die Substrat-Transferzykluszeit verhältnismäßig gering. Ein Vorteil der Ausführungsform mit konkaver Bewegung liegt darin, daß die senkrechte Höhe der Hauptvakuumkammer 18 reduziert werden kann, was zu niedrigeren Herstellkosten führt. Durch diese reduzierte Höhe der Kammer 18 wird auch die erforderliche Hublänge der mit Balg abgedichteten Luftzylinder 41 für die Traggabeln 37 vermindert, was zu Kosteneinsparungen und erhöhter Zuverlässigkeit führt.

Es wurde schon früher erwähnt, daß die Rotation des Substrates 13 um eine vertikale Achse um 180° durch die Dreheinrichtung bei gewissen Anwendungen vermieden oder korrigiert werden muß. In Fig. 10 ist nun eine Querbewegungseinrichtung 120 als Alternative zu der Dreheinrichtung 32 der Fig. 3 gezeigt. Auf eine Stange 121 wird durch den mittels eines Balges abgedichteten Luftzylinders 121 eine Querbewegung ausgeübt. Auf der Stange 121 ist ein genuteter Substratträger 124 befestigt, der ähnlich aufgebaut ist wie die Traggabeln 37 und die Leerstationen 24, 25, 28 und 29, indem eine Nut 38 und ein mittlerer Ausschnitt 39 vorgesehen sind. Am Beginn des Substrat-Transfervorganges trägt der Substratträger 124 der Leerstation 27 ein Substrat 13. Sobald die genuteten Substratträger 71 des Transportbalkens 69 die Substrate 13 von den Traggabeln 37, den Leerstationen

24, 25, 28 und 29 sowie vom Substratträger 124 abgehoben haben, wird der Luftzylinder 122 betätigt und bewegt die Stange 121 mit dem daran befestigten Substratträger 124 (der leer ist) in die Position der Leerstation 26, in der gestrichelte Linien die Positionen der Stange 121 und des Substratträgers 124 anzeigen. Der leere Substratträger 124 ist nun in einer Position, in der er ein Substrat 13 von den entsprechenden genuteten Substratträgern 71 empfangen kann. Nachdem ein Substrat 13 auf dem Träger 124 abgeladen ist, wird der Luftzylinder 122 betätigt, um den Träger 124 mit einem Substrat 13 in die Position der Leerstation 27 zurückzubringen, so daß das System für den nächsten Substrat-Transferzyklus vorbereitet ist. Es ist zu sehen, daß die Querbewegungseinrichtung 120 einen Transfer ohne Drehung des Substrates 13 von der Leerstation 26 zu der .Leerstation 27 durchgeführt hat, was für bestimmte Anwendungszwecke von Wichtigkeit ist.

Beim Vergleich der Fig. 3 und 10 wird bemerkt, daß die Querbewegungseinrichtung 120 einen geringeren Platz in Längsrichtung benötigt als die Dreheinrichtung 32. Hierdurch kann die Hauptvakuumkammer 18 verkürzt werden durch Verschiebung der Endwand 126 in die gestrichelte Position 127, wodurch die Herstellkosten und der Platzbedarf des Systems deutlich reduziert werden.

Es wurde ausgeführt, daß die Behandlungsstation 21 von der Hauptvakuumkammer 18 während des Betriebes durch eine Vakuumabdichtung mit dem Vakuumflansch 42, dem Dichtungsring 43 und der Gegenfläche 45 abgedichtet wird und daß die Behandlungsstation 21 mit einem ihr zugeordneten Vakuumsystem mit einer Kryopumpe 91 versehen ist. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, besteht eine ähnliche Situation für jede der anderen Behandlungsstationen 20, 22 und 23. Während des Betriebs sind also alle Behandlungsstationen 2 0-2 4 voneinander und von der Hauptvakuumkammer 18 isoliert. Auf diese Weise werden gegenseitige Verunreinigungen während des Betriebes vermieden oder stark reduziert.

Ein anderer Vorteil der Isolierung zwischen den Behandlungsstationen 2 0-23 während ihres Betriebes besteht darin, daß das nebenbei erfolgte Beschichten des Substrat-Transportsystemes auf die Traggabeln 37 beschränkt wird. Bewegliche Teile der Transportbalken-VorSchubeinrichtungen 30 und 31, wie z.B. die Welle 64, Kurbelarme 67, Zapfen 68, Transportbalken 69 und genutete Träger 71, werden von der Streubeschichtung nicht betroffen, was ebenfalls für die verschiedenen Teile der Dreheinrichtung 32 oder der Querbewegungseinrichtung 120 zutrifft. Die Erzeugung von Teilchen, die die Substrate 13 verunreinigen oder zerstören könnten, wird also deutlich reduziert, so daß das Substrat-Transportsystem seltener gereinigt und gewartet werden muß.

Ein weiterer Vorteil der voneinander isolierten Behandlungs-

stationen besteht darin, daß nur die bestimmten einzelnen Stationen mit HF-Abschirmungen, HF-Erdungen und/oder HF-Filtermitteln an den verschiedenen Durchführungen und Öffnungen ausgerüstet werden müssen, die mit HF-Verfahren arbeiten. Wäre diese Isolierung zwischen den Behandlungsstationen nicht vorhanden, so müßten spezielle Erdungsmittel für die Wellen 64 der Transportbalken-Vorschubeinrichtungen 30 und 31 sowie für die vertikale Welle 76 der Dreheinrichtung 32 vorgesehen werden. Ebenso müßten die zu den (nicht gezeigten) Druckmeßeinrichtungen der Hauptvakuumkammer 18 führenden elektrischen Leitungen mit geerdeten Abschirmungen versehen werden und spezielle HF-Filter wären erforderlich. Durch die Isolation der Behandlungsstationen wird die Notwendigkeit solcher HF-Abschirmungen usw. vermieden, was zu einem einfacheren Aufbau und zu niedrigeren Kosten führt.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Isolierung der BehandlungsStationen entsteht in Verbindung mit der Zuführung, Reinigung und Entfernung des Sputtergases, das normalerwiese Argon ist. Frisch deponierte Filme vieler Metalle und Metallegierungen als Sputter-Targets wirken als Getter-Pumpen für Gasverunreinigungen wie Sauerstoff und Wasserdampf. In BehandlungsStationen mit solchen Sputter-Target-Materialien dienen auf Sputterschirmen 87 und 88 (Fig. 6 für die Behandlungsstation 21) während eines unmittelbar vorhergehenden Beschichtungszyklus dazu, einen ausreichend niedrigen Pegel von Gasverunreinigungen zu erzielen, nachdem die Traggabel 37 das nächste Substrat in die Beschichtungsposition gebracht und die Behandlungs-

station 21 von der Vakuumkammer 18 durch den Flansch 42 und den Dichtungsring 43 isoliert hat.' In diesem Fall kann es überflüssig werden, das Tellerventil 26 zu der zugeordneten Kryopumpe 91 zu öffnen, weil stattdessen das Getter-Pumpen durch den frisch deponierten Film auf den Sputterschirmen 87 und 88 ausreicht. Da das Sputtergas (normalerweise Argon) chemisch inert ist, wird es durch das Getter-Pumpen nicht entfernt, sondern nur verhältnismäßig langsam durch das Ionen-Pumpen der Glimmentladung reduziert. Es kann deshalb ausreichen, für jeden Behandlungszyklus eine einzige Ladung von Sputtergas zu injizieren. Irgendwelche verunreinigenden Gase, die mit der Sputtergas-Ladung eingebracht wurden, können vor Beginn der Glimmentladung durch Getter-Pumpen entfernt werden, wodurch die Sputtergasatmosphäre gereinigt wird. Nach Abschluß des Sputter-Beschichtungszyklus kann das Sputtergas durch die Vakuumpumpe der Hauptvakuumkammer 18 fortgepumpt werden, wenn die Traggabel 37 zurückgezogen wird. Es kann möglich sein, daß die einzeln zugeordnete Hochvakuumpumpe (Kryopumpe 91) für die Behandlungsstationen unnötig ist, in denen ein ausreichendes Getter-Pumpen durch frisch deponierte Filme, wie den Sputterschirmen 87 und 88,stattfindet, so daß sich ein einfacheres und billigeres Beschichtungssystem ergibt. Außerdem kann eine Sputtergasatmosphäre mit niedrigerem Verunreinigungspegel aufrechterhalten werden, da für jeden Behandlungszyklus nur eine einzige Ladung von Sputtergas mit den dabei auftretenden Verunreinigungen erforderlich ist

Es ist notwendig, die verschiedenen Behandlungsstationen 20-23 periodisch (oder manchmal auch zwischendurch) zu warten. Das Nachfüllen von Sputter-Target-Material in den Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen 80 der Behandlungsstation 21 ist ein solches Beispiel für einen periodischen Service. In den meisten bisher bekannten Systemen erforderte ein solcher Service das Abschalten und Belüften des gesamten Systems auf atmosphärischen Druck. Eine Rückführung des Systems zu sauberen Arbeitsbedingungen führte zu deutlichen Zeitverzögerungen und Unterbrechungen der Produktion.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung erfordert das Warten bestimmter Behandlungsstationen nicht die Belüftung der anderen Behandlungsstationen oder der Hauptvakuumkammer auf Atmosphärendruck. Wenn die Wartung einer oder mehrerer einzelner Behandlungsstationen notwendig wird, wird der Betrieb des Systems kurzfristig unterbrochen, wobei die Traggabeln sich in der angehobenen Position befinden. Auf diese Weise werden alle Behandlungsstationen und Schleusen von der Häuptvakuumkammer isoliert. Für die Wartung einer einzelnen Behandlungsstation wird die zugeordnete Pumpe durch ein Ventil abgetrennt, und die Behandlungsstation wird auf Atmosphärendruck belüftet. Danach werden entsprechende Sektionen der Behandlungsstation entfernt und durch auf geeignete Weise wieder aufgefüllte und vorbereitete Sektionen ersetzt. Es ist jedoch auch alternativ möglich, die gesamte Behandlungsstation zu entfernen und durch eine neue oder überholte Station zu ersetzen. Die Behandlungsstation wird dann leergepumpt (durch Vorpumpen), und ihre zugeordnete Vakuumpumpe wird durch ein Ventil angeschlossen. Nach einem kurzen vorbereitenden Betrieb werden die Traggabeln abgesenkt,

und die normale Betriebsweise des Systems wird wieder aufgenommen. Eine Wartung bestimmter Behandlungsstationen machte also die Belüftung der anderen Behandlungsstationen oder der Hauptvakuumkammer auf Atmosphärendruck nicht notwendig. Hierdurch wird die Ausfallzeit des Systems deutlich reduziert.

Aus Fig. 1 ist zu ersehen, daß die Behandlungsstationen 20 und 21 auf der Seite der Eingabeschleuse der Maschine den Leerstationen 29 und 28 auf der Seite der Ausgabeschleuse gegenüberliegen. Diese Anordnung führt zu einer schmäleren Maschine und zu einer besseren Raumund Materialausnutzung als es der Fall wäre, wenn die Behandlungsstionen 20 und 21 z.B. den Behandlungsstationen 23 und 22 gegenüberlägen.

Wie bereits früher erwähnt, erfordern einige Anwendungsfälle zusätzliche Behandlungsstationen über die vier Behandlungsstationen 20-23 des Ausführungsbeispieles hinaus. Es ist der Fig. 1 zu entnehmen, daß das System zum Transportieren und Beschichten von Platten oder Wafern in drei getrennte Flanschsektionen 110, 111 und 112 aufgeteilt ist, die durch Flansche 114 miteinander gekoppelt sind. Zusätzliche Paare von Behandlungsstationen und Leerstationen können auf einfache Weise, auch im Feld, hinzugefügt werden, indem eine oder mehr getrennt mit Flanschen versehene Sektionen 111 hinzugefügt werden, wobei selbstverständlich die Transportbalken-Vorschubeinrichtungen 30 und 31 modifiziert werden müssen.

Wie bereits schon früher erwähnt, ist in Fig. 1 uhd in anderen Figuren eine U-förmige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Selbstverständlich sind auch lineare und andere Formen möglich und in gewissen

Anwendungsfällen vorteilhaft. Die U-förmige Ausführungsform hat jedoch den vorteil der Kompaktheit und der Möglichkeit, das Laden und Entladen an demselben Ende der
Maschine vorzunehmen.

Ein Weg der Flexibilität besteht in der Anzahl von Leerstationen im Vergleich zu der Anzahl von Behandlungsstationen. Mit Ausnahme der in der Dreheinrichtung 32 vollzogenen Umkehrungsmöglichkeit (Fig. 3) oder der Querbewegungseinrichtung 120 (Fig. 10) in der U-förmigen ,Ausführungsform können Leerstationen an sich vollkommen
entfallen, so daß der Vorrat von Substraten in dem
System zum Transport und zur Beschichtung niedrig gehalten werden kann. Je nach den Einzelheiten des Anwendungsfalles können Gründe wie die Zeit zum Abkühlen und Entgasen sogar für eine größere Anzahl von Leerstationen als in Fig. 1 gezeigt, sprechen.

Ein System zum Transportieren und einzelnen Behandeln einer Mehrzahl von dünnen Substraten 13 wird beschrieben. Das System enthält eine Hauptkammer 18/ Eingabe- und Ausgabeschleusen 15/ 16, eine Mehrzahl von Behandlungsstationen 20-23/ Lade- und Entlademittel für die Schleusen, ein vertikales Transportmittel und ein horizontales Transportmittel. In einer Ausführungsform sind die Behandlungsstationen U-förmig angeordnet, so daß die Eingabe- und Ausgabeschleusen 15, 16 an demselben Ende der Maschine angeordnet sein können. Außerdem können Leerstationen 24-29 zwischen den Behandlungsstationen 20-23 ebenfalls vorgesehen werden. Die vertikal gehaltenen Substrate 13 werden durch einzeln zugeordnete Traggabeln 37 in die Schleusen 15, 16 und Behandlungsstationen 20-23 hineingehoben und aus diesen abgesenkt. Innerhalb der Hauptkammer 18 werden die Substrate 13 von den Traggabeln 37 einer Station auf die Traggabeln 37 der danebenliegenden Stationen durch Substratträger 71 transferiert, die auf einer Transportbalken- vorschubeinrichtung 30, 31 gelagert sind. Die Substrate 13 werden von der Seite der Eingabeschleuse der Maschine auf die Seite der Ausgabeschleuse mittels eines Umkehrmechanismus¹ transferiert, der aus einer Dreheinrichtung 32 oder einer Querbewegungseinrichtung, die ein Transfer ohne Verdrehung bewirkt, bestehen kann. Die Traggabeln 37 ergreifen die Substrate 13 im Bereich der unteren Hälfte ihres Umfanges auf symmetrische Weise, so daß das Substrat mit Hilfe der Schwerkraft und ohne bedeutende Abdeckung der beiden Flächen des Substrates sicher gehalten wird. Die Traggabeln 37 tragen die Substrate in die Behandlungsstationen 20-23

und halten sie während des Betriebes in der richtigen Position, wobei eine gleichzeitige Behandlung beider Seiten des Substrates ausgeführt werden kann. Eine solche Betriebweise ist besonders erwünscht bei der Vakuumbeschichtung von Magnetplatten. Abdichtmittel 42, 43, 45 sind den Traggabeln 37 zugeordnet, um alle Behandlungsstationen 20-23 und Schleusen 15, 16 von der Hauptkammer 18 und voneinander während des Betriebes zu isolieren. Für die Hauptkammer, die Schleusen und die Behandlungsstationen können einzeln zuzuordnende Vakuumpumpeinrichtungen vorgesehen sein. Gegenseitige Verunreinigungen aus Gründen der Vielseitigkeit der verschiedenen gleichzeitig ablaufenden Prozesse können weitgehend vermieden werden. Jede beliebige Anzahl von einzelnen Behandlungsstationen 20-23 kann gewartet werden, ohne das Vakuum in der Hauptkammer 18 oder anderen Behandlungsstationen zu zerstören, so daß die Ausfallzeit während einer solchen Wartung deutlich reduziert wird.

- Leerseite -

Claims

EISENFÜHR & SPEISER

Patentanwälte · European Patent Attorneys

Unser Zeichen: V 144

Anmelder/Inh.: Varian Associates, Inc. Patentanwälte

Aktenzeichen: Neuanmeldung Dipl.-Ing- Günther Rscnführ

Dipl.-Ing. Dieter K. Speiser Dring. Werner W. Rabus

Datum: 9. Juli 1984 Dipl-Ing.DetlefNinnemann

Dipl,-Ing. Jürgen Brügge

Varian Associates, Inc.,

eine Gesellschaft nach den Gesetzen des Staates Kalifornien, 611 Hansen Way, Palo Alto, Kalifornien, 94303, V.St.A.

System zum Transportieren und Behandeln von dünnen Substraten wie Platten oder Wafer

PATENTANSPRÜCHE

1 .j System zum Transportieren und individuellen Behandeln einer Mehrzahl von verhältnismäßig dünnen Substraten in senkrechter Lage,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Hauptkammer (18) ,

eine Eingabeschleuse (15), eine Ausgabeschleuse (16), eine Mehrzahl von Behandlungsstationen (20-23),

JB/iml

M.iitini'.li.ili· .H IrIt lon lilii u|iiiiii l<li\ |>.ι!<κ I'

Iv MtIiIi K..-·■.... I (MM I > KfI tV Ml Ί !Ί.ΚΜ >-I-I η ¹Il l.-n ·ι <| -1-1-I M(I-IlI Ul

Mittel zum Behandeln und Entladen der Schleusen, Vertikaltransportmittel und
Horizontaltransportmittel vorgesehen sind; daß die Schleusen (15, 16) oberhalb der Hauptkammer (18) angeordnet und gegenüber der Deckwand der Hauptkammer (18) abgedichtet sind;

daß die Behandlungsstationen (20-23) zwischen den Schleusen (15, 16) angeordnet und ebenfalls gegenüber der Deckwand der Hauptkammer (18) abgedichtet sind; daß die Mittel zum Beladen und Entladen der Schleusen dazu benutzt werden, die Substrate (13) von einer Eingabekassette (10) in die Eingabeschleuse (15) und von der Ausgabeschleuse (16) in eine Ausgabekassette (11) zu transportieren;

daß die Vertikaltransportmittel dazu benutzt werden, die Substrate (13) aus der Hauptkammer (18) in die Behandlungsstationen (2 0-23) und in die Ausgabeschleuse (16) zu heben und um die Substrate (13) von der Eingabeschleuse (15) und von den Behandlungsstationen (20-23) in die Hauptkammer (18) abzusenken; daß die Vertikaltransportmittel mehrere einzelne Traggabeln (37) aufweisen und die Schleusen (15, 16) und Behandlungsstationen (20-23) durch jeweils eine dieser Traggabeln (37) bedient werden;

daß jede der Traggabeln (37) so ausgebildet ist, daß sie ein einzelnes Substrat (13) während des senkrechten Transports sicher hält;

daß die Traggabeln (37) für die Behandlungsstationen (20-23) so ausgebildet sind, daß sie die Substrate (13)

während der Behandlung in den Behandlungsstationen hält;

daß die Horizontaltransportmittel dazu benutzt werden, gleichzeitig eine Verschiebung aller Substrate (13) in der Hauptkammer (18) um jeweils eine Station in Richtung der Ausgabeschleuse (16) zu verschieben, wodurch die einzelnen Substrate (13) durch das System transportiert und nacheinander in aufeinanderfolgenden Behandlungsstationen (20-23) behandelt werden und wodurch alle Behandlungsstationen gleichzeitig eines der Substrate (13) behandeln, was zu einer hohen Produktionsgeschwindigkeit führt.
2. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jede der Traggabeln (37) mit einer Nut (38) versehen ist, um eines der Substrate (13) im Bereich der internen Umfangshälfte mit Hilfe der Schwerkraft sicher und symmetrisch abzustützen.
3. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß jede der den einzelnen Behandlungsstationen (2 0-23) zugeordneten Traggabeln (37) so ausgebildet ist, daß sie die Oberfläche des Substrats (13) nur vernachlässigbar verdeckt, so daß gleichzeitig beide Seiten des Substrats behandelt werden können.
4. System nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die Traggabeln (37) so ausgebildet sind, daß sie es einer Mehrzahl von genuteten

Trägern (71) des Horizontaltransportmittels (30) erlauben, die Substrate (13) zu erfassen, von den Traggabeln (37) zu entfernen und auf benachbarte Traggabeln (37) abzuladen.
5. System nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß jede der Traggabeln (37) in der Mitte mit einem Ausschnitt (39) versehen ist, um einen mittig angeordneten, genuteten Träger (71) aufzunehmen, wodurch ein sicheres Erfassen des Substrats (13) durch die genuteten Träger (71) ermöglicht wird.
6. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jeder Traggabel (37) Abdichtmittel (42, 43, 45) zugeordnet sind, daß alle Behandlungsstationen (2 0-23) und Schleusen (15, 16) gegenüber der Hauptkammer (18) abgedichtet sind, wenn die Traggabeln (37) sich in ihrer angehobenen Stellung befinden, so daß die Behandlungsstationen (20-23) und Schleusen (15, 16) während ihres Betriebes von der Hauptkammer (18) und voneinander isoliert sind.
7. System nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstationen (2 0-23) und die Schleusen (15, 16) von den Traggabeln (37) durch kleine, etwa rechteckige Öffnungen zwischen der Hauptkammer (18) und den Behandlungsstationen (20-23)

und Schleusen (15, 16) erreicht werden und daß die Abdichtmittel der Traggabeln (37) durch etwa rechteckige, an den Traggabeln im unteren Bereich befestigte Flansche (42) gebildet werden, die zur Abdichtung gegen eine Gegenfläche (45) im Inneren der Deckwand der Hauptkammer einen Dichtungsring (43) tragen.
8. System nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkammer mit einer Haupt-Hochvakuumpumpe und die Schleusen mit einer Vorvakuumpumpe ausgestattet sind,

daß jede der Behandlungsstationen Zugriff zu der Vorvakuumpumpe hat und außerdem mit einer einzeln zugeordneten Hochvakuumpumpe ausrüstbar ist, so daß in bestimmten ausgewählten Behandlungsstationen Vakuumauftragsverfahren durchgeführt werden können.
9. Systen nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß jede der Behandlungsstationen (2 0-23) einem speziellen Behandlungsverfahren zugeordnet ist, wobei allgemein voneinander abweichende Verfahren in den verschiedenen Behandlungsstationen (20-23) ausgeführt werden, und daß die Gefahr von gegenseitigen Verunreinigungen zwischen den verschiedenen Verfahren durch die Abdichtmittel (42, 43, 45) der Traggabeln (37) und die einzeln zugeordneten Hochvakuumpumpen erheblich reduziert wird ο
10. System nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet, daß in einigen ausgewählten Behandlungsstationen (2 0-23) HF-Verfahren angewandt werden, wobei die Abdichtmittel (42, 43, 45) der Traggabeln (37) HF-Abschirmungen an diesen Behandlungsstationen weitgehend entbehrlich machen.
11. System nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß in bestimmten ausgewählten Behandlungsstationen je zwei Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen (80) vorgesehen sind/ die so angeordnet sind, daß eine gleichzeitige Beschichtung beider Seiten des Substrats (13) möglich ist.
12. System nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen (80) und die dazugehörigen Abschirmungen an den ausgewählten Behandlungsstationen abnehmbar angeordnet und abgedichtet sind, um diese im angehobenen Zustand der dazugehörigen Traggabel (37) entfernen zu können, ohne daß die Hauptkammer (18) auf Atmosphärendruck entlüftet wird, so daß auf geeignete Weise überholte Beschichtungsquellen und dazugehörige Abschirmungen installiert, diese Behandlungsstation durch die Vorvakuumpumpe evakuiert und die zugeordnete Traggabel (37) in ihre untere Position in der Hauptkammer (18) abgesenkt werden können, so daß es möglich ist, den normalen Betrieb des Systems nach minimaler Ausfallzeit wieder fortzusetzen.
13. System nach Anspruch 8_f

dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstationen (20-23) an der Deckplatte der Hauptkammer (18) abnehmbar angeordnet und abgedichtet sind, um diese im angehobenen Zustand der Traggabeln (37) entfernen zu können, ohne das Vakuum in der Hauptkammer (18) abzubauen, so daß Ersatz-Behandlungsstationen (20-23) installiert und evakuiert und die Traggabeln (37) in die untere Position in der Hauptkammer (18) zurückgeführt werden können, so daß es möglich ist, die normale Betriebsweise des Systems nach minimaler Ausfallzeit wieder fortzusetzen.
14. System nach Anspruch 11,

dadurch gekennzeichnet, daß das durch die Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen (80) in bestimmten Behandlungsstationen (20-23) niedergeschlagene Material dazu benutzt wird, Gasverunreinigungen durch Getterpumpen zu entfernen, wobei dieser Vorgang hauptsächlich auf den Sputterschirmen (87, 88) und den Innenflächen dieser Behandlungsstationen durchgeführt wird, so daß der Betrieb der diesen BehandlungsStationen zugeordneten Hochvakuumpumpen während des Betriebes der Magnetron-Sputter-Beschichtungsquellen ausgesetzt werden kann und zu deren Betrieb nur ein reduzierter Sputtergasfluß zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Sputtergasatmosphäre und des -druckes notwendig sind, was wiederum zu einer Verminderung der durch das Sputtergas zugeführten Gasverunreinigungen, des Verunreinigungspegels in der Sputtergasatmosphäre und damit zu einer Verminderung

der Verunreinigungen in den Beschichtungen auf den Substraten (13) führt.
15. System nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet/ daß die Notwendigkeit der den bestimmten Behandlungsstationen (20-23) zugeordneten Hochvakuumpumpen durch das Getterpumpen ganz entfällt.
16. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet/ daß die Behandlungsstationen (20-23) und Schleusen (15, 16) im wesentlichen in einer geraden Linie angeordnet sind und die Eingabe- und Ausgabeschleusen (15, 16) an entgegengesetzten Enden der Hauptkammer (18) liegen.
17. System nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontaltransportmittel eine Transportbalken-Vorschubeinrichtung (3 0) mit einer Mehrzahl von an einem Transportbalken (69) angeordneten, genuteten Substratträgern (71) ausgebildet ist;

daß an dem Transportbalken (69) zwei Zapfen (68) und in der Seitenwand der Hauptkammer. (18) zwei Wellen (64) drehbar gelagert sind;

daß mit den Zapfen (68) und den Wellen (64) zwei radial angeordnete Kurbelarme (67) fest verbunden sind; daß die Wellen (64) an eine Antriebsquelle (61) angeschlossen sind, die sowohl eine Drehbewegung als auch

eine axiale Bewegung auf die Wellen (64) ausüben kann, so daß die genuteten Substratträger (71) sowohl radial als auch axial in einer Weise bewegt werden können, daß hierdurch gleichzeitig alle Substrate (.13) aus einer Transfer-Anfangsposition von den Traggabeln (37) entfernt und in einer Transfer-Endposition auf den Traggabeln (37) abgelegt werden, wobei die Transfer-Endposition gegenüber der Transfer-Anfangsposition um jeweils eine Behandlungsstation (20-23) in Richtung zur Ausgabeschleuse verschoben ist.
18. System nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die genuteten Substratträger (71) in einem Transferzyklus vier Bewegungsabschnitte ausführen:

a) eine axiale Bewegung aus einer Ebene neben der Seitenwand der Hauptkammer (18) nach innen in eine Ebene, die durch die Substrate (13) bestimmt wird, wodurch die genuteten Träger (71) neben und unterhalb der Substrate (13) positioniert werden;

b) eine Bewegung entlang eines ersten, aufwärts gerichteten, konvex bogenförmigen Pfades, wodurch die Substrate

(13) durch die genuteten Träger (71) erfaßt, von den Traggabeln (37) abgehoben, entlang des ersten bogenförmigen Pfades bewegt und auf 'den Traggabeln (37) der nächstfolgenden Station abgelegt werden;

c) eine axiale Bewegung nach außen in Richtung der neben der Seitenwand der Hauptkammer (18) liegenden Ebene und

d) eine Bewegung entlang eines zweiten bogenförmigen Pfades, wodurch die genuteten Träger (,71) in ihre Anfangsposition zur Vorbereitung des nächsten Transfer zylkus zurückgebracht werden.
19. System nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die genuteten Substratträger (71) sich während des Transportes der Substrate (13) aus der Transfer-Anfangsposition in die Transfer-Endposition entlang eines abwärts gerichteten, konkaven Pfades (anstelle eins aufwärts gerichteten, konvexen Pfades) und während der Rückkehr in ihre Anfangspostionen zur Vorbereitung des nächsten Transferzyklus ebenfalls entlang eines abwärts gerichteten, konkaven Pfades bewegen, wodurch sich eine Reduzierung der Vertikalhöhe der Hauptkammer (18) und eine dementsprechende Verkleinerung der erforderlichen vertikalen Bewegung der Trägergabeln (37) ergibt.
20. System nach Anspruch 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkammer (18) in modularer Bauweise aus einer Mehrzahl von Flanschsektionen (110-112) besteht;

daß jede der Flanschsektionen, außer den Endsektionen, eine integrale Anzahl von Behandlungsstationen (20-23) aufweist, die auf einer Deckwand der Hauptkammer (18) befestigt und abgedichtet sind;
und daß die Gesamtanzahl von Behandlungsstationen (20-23)

flexibel bestimmt oder verändert werden kann, wobei nur entsprechende Änderungen an der Transportbalken-Vorschubrichtung (30) und den Gesamtabmessungen des Systems vorgenommen werden müssen.
21. System nach Anspruch 18^

dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Behandlungs-Stationen (20-23) Leerstationen (24-29) angeordnet sind; daß jede Leerstation eine zugeordnete Traggabel (37) aufweist, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß sie die Substrate (13) von den genuteten Substratträgern (71) der Transportbalken-Vorschubeinrichtung (30) empfängt, innerhalb der Hauptkammer (18) während des Behandlungszyklus in einer festen Position hält und bei Beginn des nächsten Transferzyklus an die genuteten Substratträger (71) abgibt; so daß durch das Vorhandensein dieser Leerstationen (24-29) zwischen den einzelnen Behandlungsstationen Zeit für zusätzliche Behandlungen wie Aufheizen, Kühlen oder Entgasung zur Verfügung steht.
22. System nach Anspruch 21_f

dadurch gekennzeichnet, daß hinter jeder Behandlungsstation (2 0-23) eine Leerstation (24-29) angeordnet ist, daß die Leerstation (24-29) in ihren Abmessungen kleiner als die Behandlungsstationen (2 0-23) sind, wodurch zwischen den feststehenden Traggabeln (37) der Leerstationen (24-29) und den den Behandlungsstationen (20-23). züge-

ordneten Traggabeln (37) kleinere Abstände möglich werden als es zwischen den Traggabeln aufeinanderfolgender Behandlungsstationen ohne dazwischenliegende Leerstationen möglich wäre, so daß die horizontalen Transportwege für die Substrate (13) zwischen aufeinanderfolgenden Positionen reduziert und hierdurch die vertikale Höhe der beim Transfer der Substrate durchlaufenen, der konvexen, bogenförmigen Pfade der genuteten Substratträger (71) vermindert werden können, was wiederum eine Reduzierung der Vertikalhöhe der Hauptkammer (18) und eine dadurch mögliche Reduzierung der vertikalen Bewegung der Traggabeln (37) zuläßt.
23. System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungsstationen (20-23) und die Schleusen (15, 16) etwa U-förmig und die Eingabe- und Ausgabeschleusen (15, 16) an demselben Ende der Hauptkammer (18) angeordnet sind, was zu einem kompakteren System und zu einem erleichterten Beladen und Entladen der Substrate (13) führt.
24. System nach Anspruch 23,

dadurch gekennzeichnet, daß der Horizontaltransportmechanismus eine erste Transportbalken-Vorschubeinrichtung (30), eine Umkehreinrichtung und eine zweite Transportbalken-Vorschubeinrichtung (31) enthält; daß die erste Vorschubeinrichtung (30) neben der Seitenwand der Hauptkammer (18) im Bereich der Eingabe.schleuse

(15) angeordnet ist und dazu benutzt wird, auf der Seite der Eingabeschleuse der Hauptkammer gleichzeitige Verschiebungen aller Substrate (13) in Richtung von der Eingabeschleuse (15) zu der Umkehreinrichtung um jeweils eine Position zu bewirken; daß die Umkehreinrichtung von der ersten Vorschubeinrichtung (30) die Substrate (13) einzeln empfängt und einzeln an die zweite Vorschubeinrichtung (31) abgibt;

daß die zweite Vorschubeinrichtung (31) neben der Seitenwand der Hauptkammer (18) im Bereich der Ausgabeschleuse (16) angeordnet ist und dazu benutzt wird, auf der Seite der Ausgabeschleuse (16) der Hauptkammer (18) gleichzeitige Verschiebungen aller Substrate (13) in Richtung von der Umkehreinrichtung zu der Ausgabeschleuse (16) um jeweils eine Position zu bewirken.
25. System nach Anspruch 24,

dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehreinrichtung (32) mit einem drehbaren Balken (75) ausgestattet ist, der mittels einer vertikalen Welle (76) in der Deckplatte oder Bodenplatte der Hauptkammer (18) drehbar gelagert ist und zwei genutete Substratträger (71) trägt; daß die Welle (76) mit einem externen Antrieb (77) zum Ausüben der gewünschten Drehbewegungen gekuppelt

daß die auf der Eingabeschleusenseite der Hauptkammer

liegenden genuteten Träger (71) am Anfang des Substrat-Transferzyklus leer sind und die' auf der Ausgabeschleusenseite der Hauptkammer liegenden genuteten Träger am Anfang des Substrat-Transferzyklus ein solches Substrat enthalten; daß während des Substrat-Transferzyklus die erste Vorschubeinrichtung (30) eines der Substrate (13) auf den leeren genuteten Träger (71) auf der Eingabeschleusenseite ablädt und die zweite Vorschubeinrichtung (31) das Substrat (13) von dem genuteten Träger (71) auf der Ausgabeschleusenseite entfernt; daß nach Abschluß des Substrat-Transferzyklus und vor Beginn des nächsten Zyklus der Balken (75) um 180° gedreht wird, so daß der genutete Träger (71) auf der Ausgabeschleusenseite eines der Substrate enthält und der genutete Träger (71) auf der Eingabenschleusenseite leer ist und somit während des nächsten Substrat-Transferzyklus eines der Substrate aufnehmen kann.
26. System nach Anspruch 24,

dadurch gekennzeichnet, daß die Umkehreinrichtung als Querbewegungseinrichtung (120) ausgebildet ist und einen einzigen, genuteten Substratträger (124) auf- , , weist, der an einer Stange (121) befestigt ist, die durch eine Seitenwand der Hauptkammer (18) hindurchgeführt und mit einer Antriebseinrichtung (122) zum Ausüben einer linearen Bewegung verbunden ist; daß der genutete Träger (124) auf der Ausgabeschleusen-

seite der Hauptkammer am Anfang des Substrat-Transferzyklus ein Substrat (13) enthält und die zweite Vorschubeinrichtung (31) am Anfang des Substrat-Transferzyklus dieses Substrat von dem genuteten Träger (124) entfernt; daß die Stange (121) schnell bewegt wird, um den nun leeren, genuteten Träger in eine Position auf der Eingabeschleusenseite zu bringen und während des Substrat-Transferzyklus eines der Substrate von der ersten Vorschubeinrichtung (3 0) zu empfangen; daß die erste Vorschubeinrichtung (30) eines der Substrate (13) auf dem leeren, genuteten Träger (124) deponiert;

daß die Stange (121) zurückgeführt wird, um den nun belegten, genuteten Träger (124) für den nächsten Substrat-Transferzyklus in eine Position auf der Ausgabeschleusenseite zu bringen, wodurch ein rotationsloser Transfer der Substrate (13) von der Eingabenschleusenseite auf die Ausgabeschleusenseite erfolgt.
27. System nach Anspruch 23,

dadurch gekennzeichnet, daß hinter jeder Behandlungsstation (20-23) eine Leerstation (24-29) angeordnet ist, von denen jeder eine stationäre Traggabel (37) zugeordnet ist, die so ausgebildet und positioniert sind, daß sie die Substrate (13) von den Horizontaltransportmitteln empfangen und die Substrate in der Hauptkammer (18) in stationärer Position halten, solange andere Substrate in den Behandlungsstationen (20-23) behandelt

werden, und die Substrate bei Beginn des nächsten Substrat-Transferzyklus an die Horizontaltransportmittel abgeben, wobei durch das Vorhandensein dieser Leerstationen (24-29) zwischen den Behandlungszyklen Zeit für andere Vorgänge wie Aufheizen, Abkühlen oder Entgasen zur Verfügung steht.
28. System nach Anspruch 27,

dadurch gekennzeichnet, daß die Leerstationen (24-29) der Eingabeschleusenseite der Hauptkammer (18) neben den Behandlungsstationen (20-23) der Ausgabeschleusenseite angeordnet und in ihren Abmaßen kleiner als die Behandlungsstationen (20-23) sind, so daß die Hauptkammer (18) schmäler ausgebildet sein kann als es möglich wäre, wenn die BehandlungsStationen der Eingabe- und Ausgabeschleusenseite nebeneinander und einander direkt gegenüber angeordnet wären.
29. System nach Anspruch 28,

dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptkammer (18) in modularer Bauweise aus einer Mehrzahl von Flanschsektionen (110-112) besteht;

daß jede der Flanschsektionen, außer den Endsektionen, eine integrale Anzahl von Behandlungsstationen (2 0-23) und Leerstationen (24-29) aufweist, die auf einer Deckwand der Hauptkammer (18) befestigt und abgedichtet sind;

und daß die Gesamtanzahl von Behandlungsstationen und Leerstationen flexibel bestimmt oder verändert werden

kann, wobei nur entsprechende Änderungen an den Horizontaltransportmitteln und den Gesamtabmessungen des Systems vorgenommen werden müssen.
30. System nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Beladen und Entladen der Schleusen Tore (50) für die Eingabe- und Ausgabeschleusen (15, 16) sowie externe Traggabeln (51) zum Transport einzelner der vertikal angeordneten Substrate (13) von der Eingabekassette (10) zu dem Eingabeschleusentor (15) und zum einzelnen Transport der Substrate (13) von dem Ausgabeschleusentor (16) zu der Ausgabekassette (11) aufweisen; daß die Schleusentore (50) eine offene oder eine geschlossene Position einnehmen können; daß die Substrate in der offenen Position zwischen den Schleusentoren (50) und den Kassetten (10, 11)durch die externen Traggabeln (51) und in der geschlossenen Position zwischen den Schleusentoren (5 0) und der Hauptkammer (18) durch die den Schleusen zugeordnete Traggabeln (51) transportiert werden;

daß jedes Schleusentor (50) auf seiner Innenseite mit zwei einander gegenüberliegenden Halteführungen (53) versehen ist, die jede eine vertikal angeordnete Nut aufweist, um eines der Substrate (13) sicher und verschiebbar zu halten;

daß jedes der Schleusentore (50) einen auf seiner Innenseite schwenkbar angeordneten Hebelarm (54) aufweist,

1 ft

— ι ο —

an dem eine genutete Führung (55) befestigt ist; daß der Hebelarm (54) in eine wirksame und eine unwirksame Stellung schwenkbar und so ausgebildet und positionierbar ist/ daß in der wirksamen Stellung des Hebelarms die genutete Führung (55) das Substrat (13) bei der gleitenden Führung durch die Halteführungen (53) zusätzlich unterstützt und daß in der unwirksamen Stellung das Substrat durch die externen Traggabeln (51) und die den Schleusen (15, 16) zugeordneten Traggabeln in die Halteführungen (53) hineingehoben und aus diesen herausgehoben werden kann, so daß die vertikal angeordneten Substrate (13) sicher zwischen den Kassetten (10, 11) und den Schleusen (15, 16) transportiert werden.
31. System nach Anspruch 30,

dadurch gekennzeichnet, daß der Transport eines der Substrate (13) von der Eingabekassette (10) über die den Eingabeschleusen (15) zugeordneten Traggabel (51) in die Hauptkammer (18) zehn Bewegungsabschnitte aufweist:

a) Anheben der Traggabeln (51) aus der Hauptkammer (18) in die angehobene Position, wobei die der Eingabeschleuse (15) zugeordnete Traggabel (51) leer ist,

b) Entlüften der Eingabeschleuse (15) auf atmosphärischen Druck,

c) Bewegen des Eingabeschleusentors (50) aus der geschlossenen in die offene Position, wobei der Hebelarm (54) in seiner unwirksamen Stellung steht,

d) Anheben der externen Traggabel (51) der Eingabeschleuse (15) durch die Eingabekassette (10), wobei diese eines der Substrate (13) ergreift und dieses in Gleiteingriff mit den Halteführungen (53) bringt,

e) Bewegen des Hebelarms (54) in die wirksame Stellung, wodurch das Substrat (13) durch die genutete Führung

(55) ergriffen und über die externe Traggabel (51) angehoben wird,

f) Rückziehen der externen Traggabel (51) durch die Eingabekassette (10), so daß diese zur Vorbereitung auf den nächsten TransferZyklus nach vorn verschoben werden kann,

g) Rückkehr des Eingabeschleusentors (50) in die geschlossene Stellung,

h) Evakuierung der Eingabeschleuse (15),

i) Rückkehr des Hebelarms (54) in die unwirksame Stellung, wodurch das Substrat (13) auf die zugeordnete Traggabel (51) positioniert wird, und

k) Rückkehr der Traggabeln (51) in ihre untere Position in der Hauptkammer (18).
32. System nach Anspruch 30,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schleusentore (5 0) an den Schleusen (15, 16) durch vertikale Scharniere (57) schwenkbar aufgehängt sind und aus der geschlossenen Position in die geöffnete Position, und umgekehrt, bringbar sind.
33. System zum Transportieren und Behandeln verhältnismäßig dünner Werkstücke/ ' dadurch gekennzeichnet, daß eine Behandlungsstation (20-23) mit einer darin befindlichen öffnung und Transportmittel zum Transportieren eines Werkstückes (13) in vertikaler Richtung in die Behandlungsstationen vorgesehen sind;

daß diese Transportmittel das Werkstück in senkrechter Lage halten, durch die öffnung bewegen und während der Behandlung halten;

daß Dichtungsmittel zusammen mit dem Transportmittel bewegbar sind, um die Öffnung nach dem Transport des Werkstückes in die Behandlungskammer abzudichten; und daß die Transportmittel so ausgebildet sind, daß nur Umfangsbereiche des Werkstückes (13) erfaßt werden, so daß das Werkstück nach dem Transport in die und beim Halten in der Behandlungskammer (2 0-23) auf der einen oder anderen, oder auf beiden senkrecht stehenden Seiten behandelt werden kann.
34. System zum Transportieren und Behandeln verhältnismäßig dünner, etwa kreisrunder Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß eine in einer höheren Position angeordnete Behandlungsstation (20-23) und eine darunter angeordnete Traggabel (37) vorgesehen sind; daß das obere Ende der Traggabel das Werkstück (13) haltende Teile hat, die so ausgebildet sind, daß sie unten liegende Umfangsbereiche des Werkstückes erfassen und das Werkstück in etwa senkrechter Lage halten können;

daß diese Teile eine Breite haben, die wesentlich kleiner als der Durchmesser der zu behandelnden Werkstücke (13) ist;

daß Transportmittel vorgesehen sind, um die Traggabel (37) in vertikaler Richtung in die Behandlungsstation und aus dieser heraus zu heben; daß eine die Werkstücke tragende Balkenanordnung (30, 31) vorgesehen ist, um die Werkstücke gegenüber der Traggabel (37) in Querrichtung zu transportieren; daß die Balkenanordnung mit im Abstand voneinander angeordneten Haltemitteln (71) zum Halten der Werkstücke in etwa senkrechter Richtung ausgestattet ist und daß der Abstand zwischen den Werkstück-Haltemitteln größer als die Breite der das Werkstück haltende Teile der Traggabel ist.
35. System nach Anspruch 34,

dadurch gekennzeichnet, daß die Balkenanordnung ein weiteres Werkstück-Haltemittel aufweist, das im Abstand zwischen den anderen Haltemitteln angeordnet ist, und daß das obere Ende der Traggabel zwischen den das Werkstück haltenden Teilen einen Ausschnitt aufweist, um das weitere Werkstück-Haltemittel auf der Balkenanordnung aufzunehmen.
36. System nach Anspruch 34,

gekennzeichnet durch zwei im horizontalen Abstand voneinander angeordnete Balkenanordnungen (3 0, 31) sowie mindestens eine Behandlungsstation (20-23) und eine Traggabel (37) neben jeder Balkenanordnung,

ein Werkstück-Transportmittel zum Transportieren eines Werkstückes von den Haltemitteln auf einer der Balkenanordnungen auf die Haltemittel auf der anderen Balkenanordnung.
37. System nach Anspruch 36,

dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmittel ein mittels Zapfen aufgehängtes Transportglied mit einer das Werkstück haltenden Struktur aufweist, die im Abstand von den Achsen der Zapfenaufhängung zum Halten der Werkstücke in etwa senkrechter Lage ausgebildet ist;

daß Mittel zum Schwenken des Transportgliedes in eine Position vorgesehen sind, in der es ein Werkstück von einer der BaIkenanordnungen übernehmen kann, und zum Schwenken in eine weitere Position, in der das empfangene Werkstück an die andere Balkenanordnung abgegeben wird.
38. System nach Anspruch 36,

dadurch gekennzeichnet, daß das Transportmittel ein Transportglied aufweist, das für eine waagerechte Querbewegung entlang einer geraden Linie aufgehängt ist und eine das Werkstück haltende Struktur hat, um Werkstücke in etwa senkrechter Position zu halten; und daß Mittel zum Bewegen des Transportgliedes in Querrichtung in eine Position vorgesehen sind, in der es ein Werkstück von einer der Balkenanordnungen empfängt, und zum Bewegen in eine weitere Position, in der das' empfangene

Werkstück an die andere Balkenanordnung abgegeben wird. ,
39. System zum Transportieren und Behandeln von Werkstücken,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumkammer zum Transportieren von Werkstücken und mehrere Behandlungskammern mit je einer abdichtbaren Öffnung zu der Transport-Vakuumkammer vorgesehen sind; daß eine Vakuum-Schleusenkammer zum Eingeben von Werkstücken in die Transportkammer vorgesehen ist, die aus einer Kammer mit einer ersten abdichtbaren Öffnung zu der Außenseite der Transportkammer und einer zweiten abdichtbaren Öffnung zu dem Inneren der Transportkammer besteht;

daß Mittel zum Bewegen eines Werkstückes aus der Schleusenkammer durch die zweite Öffnung in die Transportkammer vorgesehen sind; daß in der Transportkammer Transportmittel für einen Transport von Werkstücken durch die verschiedenen Behandlungsstationen und Mittel zum Einsetzen von Werkstücken in die Behandlungsstationen vorgesehen sind, und daß die Mittel zum Einsetzen mit mitbewegenden Abdichtmitteln versehen sind, die die Öffnungen nach dem Durchbewegen eines Werkstücks in eine entsprechende Behandlungskammer abdichten.
40. System nach Anspruch 39,

dadurch gekennzeichnet, daß eine an die Behandlungskammer

intern an die Öffnung angeschlossene Vakuumpumpeinrichtung sowie eine Ventilanordnung zum Abtrennen der Pumpeinrichtung von der Behandlungskarnmer vorgesehen sind/ so daß nach Schließen der Ventilanordnung und Abdichten der Öffnung in der Behandlungskammer diese für Servicezwecke oder zum Austausch von Materialien geöffnet werden kann, wobei die Arbeitszustände in der Transportkammer und den anderen Behandlungskammern aufrechterhalten bleiben. ^
41. System zum Transportieren und Behandeln verhältnismäßig dünner Werkstücke,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Behandlungsstation mit einer darin befindlichen Öffnung und Transportmittel zum Transportieren eines Werkstückes in vertikaler Richtung in die Behandlungsstationen vorgesehen sind;

daß diese Transportmittel das Werkstück in senkrechter Lage halten, durch die Öffnung bewegen und während der Behandlung halten;

daß die Transportmittel so ausgebildet sind, daß nur Umfangsbereiche oberhalb des Bodens des Werkstückes erfaßt werden, um das Werkstück in senkrechter Lage zu halten; und ι ,

daß die Transportmittel weiter so ausgebildet sind, daß nur Umfangsbereiche des Werkstückes erfaßt werden, so daß das Werkstück nach dem Transport in die und beim Halten in der Behandlungskammer auf der einen oder anderen Seite, oder auf beiden senkrecht stehenden Seiten behandelt werden kann.
42. System zum Bewegen und Behandeln von Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumkammer zum Transportieren von Werkstücken, mindestens eine Behandlungskammer mit einer abdiehtbaren öffnung zu der Transport-Vakuumkammer und eine Vakuum-Schleusenanordnung vorgesehen sind;

daß Transportmittel in der Transportkammer vorgesehen sind, um Werkstücke in die Behandlungskammer zu transportieren;

daß Mittel zum Transportieren von Werkstücken aus der Schleusenanordnung auf die Transportmittel vorgesehen sind, und

daß das Transportmittel Mittel zum Einsetzen von Werkstücken in die Behandlungskammer aufweist, die mit mitbewegenden Achdichtmitteln versehen sind, die die Öffnung nach dem Durchbewegen eines Werkstückes in die Behandlungskammer abdichten.
43. System zum Transportieren und Behandeln von Werkstücken,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumkammer, mindestens eine Behandlungskammer mit einer abdiehtbaren Öffnung zu der Vakuumkammer, Mittel zum Transportieren von Werkstücken in die Vakuumkammer sowie Mittel zum Abnehmen der Werkstücke von den Transportmitteln und Einsetzen dieser Werkstücke durch die Öffnung in die Behandlungskammer vorgesehen sind und daß diese Mitteln zum Abnehmen damit mitbewegte Dichtungsmittel aufweisen, um die Öffnung abzudichten, nachdem ein Werkstück hindurchbewegt worden ist.