DE102022124811B3

DE102022124811B3 - Substrat-Tragevorrichtung, ein Verwenden dieser, ein Vakuumprozess-System und ein Verfahren

Info

Publication number: DE102022124811B3
Application number: DE102022124811.9A
Authority: DE
Inventors: Falk Milde
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-09-27
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2042-09-28
Also published as: US20230402266A1; CN117198849A; CN117198849B; US12142463B2

Abstract

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist eine Substrat-Tragevorrichtung (3) auf: einen Lagerbereich, mittels dessen die Substrat-Tragevorrichtung (3) beweglich gelagert werden kann; mehrere voneinander galvanisch separierte Elektroden (4); mehrere hintereinander angeordnete Substrattragebereiche (104), von denen jeder Substrattragebereich (104) aufweist: eine Elektrode (4) der mehreren Elektroden (4), und zumindest eine Substrataufnahmevorrichtung, welche eingerichtet ist, ein in dem Substrattragebereich (104) angeordnetes Substrat aufzunehmen, vorzugsweise in körperlichem Kontakt mit der Elektrode (4).

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Substrat-Tragevorrichtung, ein Verwenden dieser, ein Vakuumprozess-System und ein Verfahren.
Im Allgemeinen können Substrate im Vakuum mittels eines Plasmas prozessiert (auch als plasmaunterstütztes Prozessieren bezeichnet), z.B. beschichtet, erwärmt, geätzt, chemisch und/oder strukturell verändert werden. Das Plasma kann gebildet werden, indem ein plasmabildendes Gas ionisiert wird. Das Substrat oder ein Prozessmaterial kann dann dem Plasma, z.B. ein Niederdruckplasma, ausgesetzt werden. Eine häufig verwendete Konfiguration des plasmaunterstützten Prozessierens ist die sogenannte plasmaunterstützte chemische Gasphasenabscheidung (PECVD oder plasmaunterstützte CVD). Beispiele für den Einsatz des plasmaunterstützten Prozessierens finden sich unter anderem in der Photovoltaik, zur Herstellung von Smart-Windows, zur Herstellung von Smart-Fabrics, in der Halbleiterindustrie, in der Bildschirmtechnik, bei Spezialoptiken und -spiegeln aber auch in der Verpackungsindustrie.
Ein bei der Gasphasenabscheidung genutztes Niederdruckplasma lädt sich beispielsweise wenige 10 Volt gegenüber den umgebenden Flächen positiv auf, so dass ein elektrisches Feld entsteht. Ursache dafür ist die im Vergleich zu den Ionen höhere Mobilität der Elektronen. Damit verbunden ist die Ausbildung einer Plasmarandschicht, in welcher dann Ionen des Plasmas von dem elektrischen Feld, z.B. in Richtung der Flächen, beschleunigt werden. Man spricht in dem Zusammenhang von einem Floating-Potenzial.
In vielen Fällen reicht diese Beschleunigung nicht aus, um das Substrat zu prozessieren. Daher wird herkömmlich eine sogenannte Bias-Spannung an das Substrat angelegt, um das elektrische Feld und die dazu korrespondierende Potenzialdifferenz zwischen Plasma und Substrat zu erhöhen. Im Falle eines metallischen Substrats ist dies mittels galvanischer Kontaktierung des Substrats möglich. Bei einem elektrisch isolierenden Substrat wird hingegen die sogenannte asymmetrische Hochfrequenzentladung zur Verstärkung des elektrischen Felds, z.B. zur Erzeugung einer hohen negativen Vorspannung an der Substratoberfläche, genutzt.
Zur Verstärkung des elektrischen Feldes, welche eine Beschleunigung von Ionen aus einem Plasma auf ein elektrisch isolierendes Substrat bewirkt, wird herkömmlich eine Hochfrequenz-Spannung an einen metallischen, das isolierende Substrat tragenden Substratträger (auch als Carrier bezeichnet) angelegt zur Erzeugung einer sogenannten Self-Bias-Spannung (auch als Eigenvorspannung bezeichnet). Herkömmlich wird dies für die Behandlung und/oder Beschichtung eines Substrats im stationären Modus oder für einen unter der Plasmaquelle rotierenden ebenen Carrier verwendet.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass die Fläche des Carriers (auch als aktive Fläche bezeichnet), an welchen die Hochfrequenz-Spannung (auch als HF-Spannung bezeichnet) angelegt wird, Einfluss ausübt auf das Prozessieren des Substrats, und daher als Prozessparameter aufgefasst werden kann. Je kleiner diese Fläche ist, desto größer kann dieser Einfluss, und beispielsweise unter anderem die Energie der auf das Substrat auftreffenden Ionen, sein.
Für den Fall einer linearen Durchlaufanlage ist der Carrier allerdings häufig sehr viel größer, beispielsweise da dessen Länge in Bewegungsrichtung (auch als Durchlaufrichtung bezeichnet) deutlich größer ist als die Länge der Plasmaquelle in Durchlaufrichtung. Dasselbe gilt für eine Trommel-Beschichtungsanlage (Drum-Coater), bei welcher der Trommelumfang deutlich größer sein kann als die Länge der Plasmaquelle (auch als Plasmastation bezeichnet) in Umlaufrichtung. Aufgrund der technisch bedingten größeren Geometrie kann das Flächenverhältnis ungünstig sein, um einen Einfluss auf das Prozessieren des Substrats ausüben zu können. Ist der Carrier sehr groß, beispielsweise so groß, dass die aktive Fläche ähnlich groß ist wie die auf Gegenpotenzial liegende Fläche, meist der auf Erdpotenzial liegenden Gegenelektrode, kann daher dieser Einfluss auf das Prozessieren des Substrats gering ausfallen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde erkannt, dass ein optimales Flächenverhältnis von dem Carrier zu der Gegenelektrode zum Aufbau einer mittleren bis hohen Wirkung hingegen im Bereich von ungefähr 1:2 bis 1:4 sein kann.
Dies begünstigt die Ausbildung einer ausreichend hohen Self-Bias-Spannung und hemmt gleichzeitig die Bildung eines ungewünschten Nebenplasmas (auch als parasitäres Plasma bezeichnet) und dessen ungewünschte Einwirkung auf Konstruktionselemente der Vakuumanlage sowie hemmt durch geringere induktive und (z.B. hauptsächlich) kapazitive Wirkungen der Hochfrequenz-beaufschlagten Konstruktionselemente die Bildung eines hohen Blindstroms. Dieser Einfluss begünstigt die Einkopplung des gewünschten Betrages an Hochfrequenz-Leistung und vergrößert den Wirkungsgrad der Leistungsausnutzung.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden eine Substrat-Tragevorrichtung, ein Verwenden dieser, ein Vakuumprozess-System und ein Verfahren bereitgestellt, welche ein günstigeres Flächenverhältnis der Elektroden (z.B. aktive Fläche des Carrier zu Gegenelektrode), vorzugsweise im Verhältnis in einem Bereich von ungefähr 1:2 bis ungefähr 1:4, bereitstellt. Dies verbessert und erleichtert das Prozessieren des Substrats durch eine für die Beschleunigung der Ionen aus dem Plasma bereitgestellte Self-Bias-Spannung. Dies hemmt außerdem beispielsweise die Bildung eines unerwünschten Nebenplasmas, beispielsweise außerhalb der Plasmazone der Plasmaquelle, reduziert den Blindstromanteil, verringert den technischen Aufwand zur Einkopplung einer HF-Spannung (auch als HF-Einkopplung bezeichnet) und/oder erhöht den energetischen Wirkungsgrad der Plasmaquelle.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen erfolgt eine selektive Einkopplung der Hochfrequenz-Spannung (auch als HF-Spannung oder Wechselspannung im HF-Bereich bezeichnet) in diejenigen Segmente der Substrat-Tragevorrichtung (auch als Substratträger oder als Carrier bezeichnet), beispielsweise eine Tragetrommel, welche sich in Wechselwirkung mit der Plasmaquelle befinden, und nur eingeschränkt darüber hinaus.
Dazu weist der Carrier anschaulich mehrere voneinander galvanisch separierte Elektroden (auch als Carriersegmente bezeichnet) auf. Dies hemmt, dass die Hochfrequenz durch galvanische Leitung in den gesamten Carrier eingekoppelt wird, so dass diese vornehmlich in diejenigen Elektroden eingekoppelt werden, die dem Plasma und/oder der Koppelelektrode am nächsten sind.
Das Einkoppeln kann in Abhängigkeit von Materialien und Plasmagasen, von Bewegungsgeschwindigkeit und geometrischen Randbedingungen beispielsweise berührungsfrei kapazitiv (besonders verschleißarm), schleifend kapazitiv (besonders zuverlässig) oder schleifend galvanisch (z.B. gleichstromleitfähig) erfolgen. Die Einkopplung kann dabei an überstehenden Flächen des Carriers von der Substratseite und/oder auch auf der Rückseite des Carriers oder auch an anderen Konstruktionselementen des Carriers (z.B. der Tragetrommel) erfolgen.
Es zeigen

1 bis 3 jeweils ein Vakuumprozess-System gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht; und
4 ein schematisches Diagramm gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. galvanischen und/oder kapazitiven Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „gekoppelt“ oder „Kopplung“ im Sinne einer (z.B. mechanischen, hydrostatischen, thermischen und/oder elektrischen), z.B. direkten oder indirekten, Verbindung und/oder Wechselwirkung verstanden werden. Mehrere Elemente können beispielsweise entlang einer Wechselwirkungskette miteinander gekoppelt sein, entlang welcher die Wechselwirkung ausgetauscht werden kann, z.B. eine elektrische Leistung. Beispielsweise können zwei miteinander gekoppelte Elemente eine Wechselwirkung miteinander austauschen, z.B. eine mechanische, hydrostatische, thermische und/oder elektrische Wechselwirkung. Eine Kopplung mehrerer Vakuumkomponenten (z.B. Ventilen, Pumpen, Kammern, usw.) miteinander kann aufweisen, dass diese fluidleitend miteinander gekoppelt sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.
Elektrisch leitfähig kann hierin verstanden werden, als eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als ungefähr 1 Siemens pro Meter (S/m) aufweisend, z.B. mehr als ungefähr 10³ S/m oder mehr als ungefähr 10⁸ S/m. Elektrisch isolierend kann hierin verstanden werden, als eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als ungefähr 10^-6 Siemens pro Meter (S/m) aufweisend, z.B. weniger als ungefähr 10^-8 S/m, als ungefähr 10^-10 S/m oder als ungefähr 10^-14 Als Dielektrikum (auch als dielektrisches Material bezeichnet) kann hierin ein Material (z.B. ein Festkörper) verstanden werden, in dem die vorhandenen Ladungsträger lokalisiert (d.h. nicht frei beweglich) sind. Das dielektrische Material kann elektrisch isolierend sein.
Beispiele für Materialien, die das Substrat aufweist oder aus dem das Substrat gemacht ist, weisen gemäß verschiedenen Ausführungsformen auf: eine Folie, eine Platte (z.B. aus Plastik, Glas, Silizium, z.B. ein Wafer), ein Band, ein Netz, Partikel, oder Ähnliches. Das Substrat kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen dielektrisch sein, beispielsweise frei von einem elektrisch leitfähigen Material.
Hierin kann das Bilden eines Plasmas verstanden werden, als dass die Teilchen (z.B. Atome oder Moleküle) eines Gases (auch als plasmabildendes Gas oder Arbeitsgas bezeichnet) ionisiert werden. Das Gas kann beispielsweise ein Inertgas aufweisen, wie beispielsweise Argon. Das Ionisieren kann aufweisen, dass den Gasatomen Elektronen entzogen werden, so dass positiv geladene Atomrümpfe (die sogenannten Ionen) gebildet werden. Dem Plasma kann optional ein sogenanntes Prozessgas (z.B. ein oder mehr als ein gasförmiges Material aufweisend) zugeführt werden, welches von dem Plasma angeregt wird, mit dem Substrat zu wechselwirken. Beispiele für ein Prozessgas weisen auf: ein Präkursor, ein Ätzgas (d.h. z.B. eine gasförmige Säure), Sauerstoff, ein Polymer, ein Donorgas (z.B. ein Spendergas), und Ähnliches.
Das Substrat kann mittels des Plasmas prozessiert werden, z.B. beschichtet, erwärmt, geätzt, chemisch und/oder strukturell verändert werden. Das Beschichten des Substrats kann beispielsweise aufweisen: Beschichten eines Substrats mittels eines oder mehr als eines Präkursors mittels plasmagestützter chemischer Dampfphasenabscheidung (auch als „plasma enhanced chemical vapor deposition“ (PECVD) oder „plasma assisted chemical vapor deposition“ (PACVD) bezeichnet). Mittels der hierin bereitgestellten Substrat-Tragevorrichtung kann beispielsweise das Durchführen eines chemischen Plasmaprozesses erfolgen in einem Niederdruckbereich von ca. 0,1 bis mehreren hundert Pascal (Pa) .
Zum Durchführen des plasmaunterstützten Prozessierens eines Substrats, dass mittels der Substrat-Tragevorrichtung getragen wird, kann eine an eine Wechselspannungsquelle angeschlossene Elektrode (auch als RF-Elektrode, Hauptelektrode oder treibende Elektrode bezeichnet) im HF- oder VHF-Frequenzbereich angesteuert werden. Diese Hauptelektrode kann beispielsweise Teil der Plasmaquelle sein oder eine Trägerelektrode sein. Vorzugsweise wird die Bildung des Plasmas angeregt oder zumindest unterstützt mittels einer Anregungsfrequenz von im Megahertzbereich (z.B. von 13,56 MHz) welche an die Trägerelektrode angelegt wird. Eine niederfrequente Anregungsfrequenz im kHz-Bereich ist allerdings ebenso möglich.
Optional kann die Plasmaquelle separat und unabhängig von der Trägerelektrode (und damit an dem Substrat angeregten Self-Bias-Spannung) mit elektrischer Leistung zur Erzeugung des Plasmas versorgt (z.B. betrieben) werden. In dem Fall können sich die Plasmaquelle und die Trägerelektrode beispielsweise voneinander unterscheiden in der darin eingekoppelten Anregungsfrequenz. Die Anregungsfrequenz, welche mittels der Plasmaquelle eingekoppelt wird, kann dann beispielsweise auch von Gleichspannung bis zu Wechselspannung im Bereich von Gigahertz sein. Beispielsweise kann die Anregung, welche mittels der Plasmaquelle erfolgt, mittels einer Gleichspannung, einer nieder- bis hochfrequente Wechselspannung, z.B. bis in den Gigahertzbereich (z.B. zur Erzeugung von Mikrowellenstrahlung), sowohl kontinuierliche als auch in verschiedensten gepulsten Formen, erfolgen.
Der Transport des Substrats kann mittels des Substratträgers erfolgen, beispielsweise bei kleineren Substraten wie Wafer oder Displaygläsern, oder über ein Rolle-zu-Rolle-Zuführsystem erfolgen, beispielsweise bei einer Folie als Substrat. Der Plasmabildungsbereich und/oder der Transportpfad des Substrats können in einem evakuierbaren (d.h. abpumpbaren) Rezipienten (auch als Vakuumkammer oder Prozesskammer bezeichnet) angeordnet sein. Die Vakuumkammer kann mindestens eine Durchführung für eine Prozessgaszuführung und/oder eine Prozessgasabsaugung aufweisen.
Die Vakuumkammer kann eine oder mehr als eine Substrattransferöffnung aufweisen zum Einbringen eines Substrats in die Vakuumkammer hinein und/oder zum Herausbringen des Substrats aus der Vakuumkammer heraus. Eine Substrattransferöffnung kann beispielsweise schlitzförmig ausgebildet sein. Nachdem mehrere Substrate pro Substratträger bearbeitet wurden, erfolgt beispielsweise die Ausschleusung des Substratträgers samt Substraten mittels einer Vakuumschleuse. Dazu kann eine Vereinzelung der kontinuierlich fahrenden Reihe von mehreren Substrat-Tragevorrichtungen erfolgen, indem zunächst eine Beschleunigung und anschließend ein Anhalten des jeweils vorderen Substratträgers und eine sukzessive Einzelausschleusung erfolgen. Das in der Vakuumkammer angeordnete Substrat kann in dem Plasmabildungsbereich angeordnet sein oder werden, z.B. durch diesen hindurch transportiert werden.
Nachfolgend wird auf die Substrat-Tragevorrichtung Bezug genommen im Zusammenhang mit einem Vakuumprozess-System. Diesbezüglich kann verstanden werden, dass die Substrat-Tragevorrichtung auch einzeln bereitgestellt werden kann, oder als Teil einer Transportvorrichtung, und nicht notwendigerweise Teil des Vakuumprozess-Systems sein muss, dies aber durchaus kann. Exemplarische Implementierungen der Substrat-Tragevorrichtung werden erläutert für verschiedene Arten des Substrattransports. Diesbezüglich kann verstanden werden, dass die daran angepasste Geometrie der Substrat-Tragevorrichtung ebenso exemplarisch ist.
Bezüglich des Prozesses der Bewegung, z.B. der Substrat-Tragevorrichtung, der Trägerelektroden, und der mittels der bewegten Substrat-Tragevorrichtung transportierten Substrate, wird auf die Bewegungsrichtung Bezug genommen. Die Bewegungsrichtung bezeichnet die Richtung der Bewegung, z.B. die Richtung einer Translation (dann auch als Translationsrichtung bezeichnet) oder einer Rotation (dann auch als Rotationsrichtung bezeichnet). Die Translation kann beispielsweise entlang eines, z.B. abschnittsweise, geradlinigen Bewegungspfads erfolgen, der parallel zu der Translationsrichtung (Richtung der Translation) ist. Verläuft die Bewegung entlang eines in sich geschlossenen Bewegungspfads, welcher der Rotationsrichtung folgt, wird dies auch als Umlaufbewegung bezeichnet. Im Zusammenhang mit einem Transport (z.B. eines Substrats) wird der Bewegungspfad auch als Transportpfad bezeichnet.
Eine Elektrode kann hierin verstanden werden als elektrisch leitfähig, z.B. aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet, z.B. aus einem Metall gebildet.
Wird zum Anregen des Plasmas eine Plasmaquelle verwendet, kann die Plasmaquelle, z.B. pro Elektrode der Plasmaquelle, einen elektrischen Anschluss (auch als Gegenanschluss bezeichnet) aufweisen, an dem die Versorgungsspannung eingekoppelt wird in die Elektrode der Plasmaquelle. Beispielsweise kann eine Hauptelektrode der Plasmaquelle mit einem ersten Anschluss elektrisch gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die oder jede der Hauptelektrode zugeordnete Gegenelektrode (z.B. eine Versorgungselektrode) der Plasmaquelle mit einem zweiten Anschluss elektrisch gekoppelt sein. Dieses Anregen des Plasmas mittels der Plasmaquelle kann mittels des hierein beschriebenen Substratträgers unterstützt werden.
Erfolgt das Anregen des Plasmas mittels des Substratträgers (z.B. wenn die Plasmaquelle weggelassen wird), kann die Versorgungsvorrichtung einen elektrischen Anschluss (auch als Gegenanschluss bezeichnet) aufweisen, an dem die Versorgungsspannung eingekoppelt wird in die Elektrode der Versorgungsvorrichtung. Die der Hauptelektrode der Versorgungsvorrichtung zugeordnete Gegenelektrode kann dann beispielsweise eine geerdete Kammerwand sein oder ein anderes Bauteil in der Umgebung der Versorgungsvorrichtung.
Hierin kann verstanden werden, dass Angaben zu elektrischen Spannungen auf dasselbe Referenzpotential (z.B. elektrische Masse) bezogen sind und zu einem elektrischen Potential korrespondieren, dessen Differenz zu dem Referenzpotential der elektrischen Spannung entspricht. Die hierin beschriebene sogenannte Self-Bias-Spannung bezeichnet eine Spannung, die am Substrat gebildet wird durch eine elektrische Anregung mittels der Anregungsfrequenz, die an einer sogenannten Koppelelektrode anliegt. Die Self-Bias-Spannung wird somit kapazitiv mittels einer Wechselspannung (mit der Anregungsfrequenz) angeregt.
Ferner wird hierin Bezug genommen auf eines als Koppelelektrode (auch als Versorgungselektrode bezeichnet) eingerichtete Elektrode. Diese kann beispielsweise eine Gegenelektrode zu einer Hauptelektrode der Plasmaquelle bereitstellen, muss dies aber nicht notwendigerweise. Wird die Plasmaquelle nicht verwendet, kann die Koppelelektrode ebenso die Hauptelektrode bereitstellen zum Bilden des Plasmas. Diesbezüglich kann verstanden werden, dass das für die Gegenelektrode Beschriebene in Analogie gelten kann für den Fall, wenn die Koppelelektrode als Hauptelektrode dient.
1 veranschaulicht ein Vakuumprozess-System gemäß verschiedenen Ausführungsformen 100 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht (z.B. mit Blickrichtung auf die Bewegungsrichtung 111r), welches eingerichtet ist für einen translativen Transport der Substrat-Tragevorrichtung 3 entlang eines (beispielsweise geradlinigen) Bewegungspfads 111 und/oder zu einer Vakuumschleuse hin. Dazu kann die Substrat-Tragevorrichtung 3 beispielsweise mit ihrem Lagerbereich (in der Ansicht verdeckt) auf Transportrollen (nicht dargestellt) aufliegend transportiert werden.
Das Vakuumprozess-System 100 weist eine Plasmaquelle 102 auf. Beispiele für eine Plasmaquelle 102 weisen auf: eine Vorbehandlung-Plasmaquelle, eine Beschichtungsvorrichtung, eine Ätzvorrichtung. Die Beschichtungsvorrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein zum Durchführen einer plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheidung (PECVD) oder einer physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD). Beispiele für eine Beschichtungsvorrichtung weisen auf: eine PECVD-Quelle, eine Sputtervorrichtung, z.B. eine Magnetron-Sputtervorrichtung.
Die Plasmaquelle 102 kann eingerichtet sein, ein Plasma 2 in einem Plasmabildungsbereich 102p zu bilden. Dazu kann die Plasmaquelle 102 eine oder mehr als eine Elektrode 1, 6 (auch als Plasmaquellenelektrode bezeichnet) aufweisen, mittels welcher das Bilden des Plasmas erfolgt. Die hier dargestellte exemplarische Plasmaquelle 102 weist ein Paar aus zwei Plasmaquellenelektroden (auch als Hauptelektrode und Gegenelektrode bezeichnet), von denen die Koppelelektrode 6 die Gegenelektrode bereitstellt. Zwischen den Plasmaquellenelektroden kann ein Bewegungspfad 111 und/oder der Plasmabildungsbereich 102p angeordnet sein. Der Bewegungspfad 111 kann beispielsweise quer zur Gravitationsrichtung sein. Optional kann die Plasmaquelle mehrere Plasmaquellenelektroden aufweisen, die separat von der Elektrode 6 der Versorgungsvorrichtung betrieben werden, so dass die Energie zur Plasmaerzeugung unabhängig von der Elektrode 6 der Versorgungsvorrichtung eingespeist werden kann. Optional kann die Plasmaerzeugung auch elektrodenfrei, beispielsweise induktiv oder mittels Einkoppelns einer Mikrowellenstrahlung, die von der Plasmaquelle erzeugt wird, erfolgen.
Das Vakuumprozess-System 100 weist die Substrat-Tragevorrichtung 3 auf, z.B. in Form eines segmentierten Carriers. Die Substrat-Tragevorrichtung 3 weist den Lagerbereich (in der Ansicht verdeckt) und die mehreren voneinander galvanisch separierte Elektroden 4 (z.B. galvanisch isoliert gelagerte Carrier-Segmente) auf, welche eine Reihe mehrerer voneinander galvanisch separierter Elektroden 4 bilden (auch als Elektrodenreihe bezeichnet). Jede der Elektroden 4 (auch als Trägerelektrode bezeichnet) ist elektrisch leitfähig und/oder metallisch. Die Trägerelektroden 4 sind galvanisch voneinander separiert gelagert sein, beispielsweise mittels eines Dielektrikums und/oder mittels eines Tragegestells (nicht dargestellt).
Die Substrat-Tragevorrichtung 3 weist mehrere (z.B. 2, 3, 4, 5, 6, 7, oder mehr) entlang einer Bewegungsrichtung 111r der Substrat-Tragevorrichtung 3 hintereinander angeordnete Substrattragebereiche 104 auf, wovon jeder Substrattragebereich (z.B. genau) eine Trägerelektrode der mehreren Trägerelektroden und eine Substrataufnahmevorrichtung 5 aufweist. Die Substrataufnahmevorrichtung 5 jedes Substrattragebereichs 104 ist eingerichtet, ein in dem Substrattragebereich 104 angeordnetes Substrat aufzunehmen, vorzugsweise in körperlichem Kontakt mit oder zumindest nahe mit der Trägerelektrode 4 des Substrattragebereichs 104. Nahe der Trägerelektrode 4 kann in dem Zusammenhang verstanden werden, als dass ein Abstand des Substrats von der Trägerelektrode 4 kleiner ist als eine Dicke des Substrats und/oder kleiner ist als 10 mm (z.B. als 1 mm, z.B. als 0,1 mm).
Beispielsweise kann jeder Substrattragebereich 104 eine oder mehr als eine Substrataufnahmevorrichtung pro Trägerelektrode 4 aufweisen.
Die Substrat-Tragevorrichtung 3 wird im Betrieb entlang des Bewegungspfads 111 bewegt, so dass die Trägerelektroden 4 an der Koppelelektrode 6 vorbei bewegt werden entlang des Bewegungspfads 111. Die Versorgungsspannung, mittels welcher das Bilden der Self-Bias-Spannung erfolgt, wird zwischen der Koppelelektrode 6 und der Plasmaquelle (z.B. deren Hauptelektrode) oder zwischen der Koppelelektrode 6 und einem auf Massepotenzial liegenden Konstruktionselement. Das Konstruktionselement kann beispielsweise Teil der der Plasmaquelle (z.B. deren Hauptelektrode 1) sein, eine an der Plasmaquelle befindliche auf Massepotenzial liegende große Fläche sein, beispielsweise einer Innenauskleidung oder eines Gehäuses, oder die Vakuumkammer (z.B. eine Kammerwand dieser). Im Resultat wird die angelegte Versorgungsspannung kapazitiv in die Trägerelektroden 4 eingekoppelt. Alternativ kann die Versorgungsspannung, wie vorhergehend erläutert, auch galvanisch in Trägerelektrode eingekoppelt werden (z.B. mittels eines Schleif- oder Rollenkontaktes).
Mittels der Versorgungsspannung erfolgt die Bildung der Self-Bias-Spannung und somit eine Verstärkung des Plasmas der Plasmaquelle, oder, falls die Plasmaquelle nicht vorhanden oder nicht betrieben wird, auch der die vollständige Versorgung des Plasmas mit elektrischer Leistung. Mit anderen Worten kann für den Fall, in dem die eigentliche Plasmaquelle nicht betrieben wird oder nicht vorhanden ist, die zum Bilden des Plasma und auch zur Erzeugung der Self-Bias-Spannung genutzte Hochfrequenz-Leistung allein mittels der Trägerelektrode eingekoppelt werden (zur Prozessierung des Substrats).
In einer exemplarischen Implementierung weist die Substrataufnahmevorrichtung jedes Substrattragebereichs 104 eine Auflagefläche auf, auf welcher das aufgenommene Substrat aufliegen, z.B. daran anliegend, kann. In der exemplarischen Implementierung weist die Substrataufnahmevorrichtung optional eine Vertiefung auf, in welcher die Auflagefläche angeordnet ist, so dass das darauf aufliegende Substrat in die Vertiefung eingelegt ist. In der oder einer dazu alternativen Implementierung weist die Substrataufnahmevorrichtung jedes Substrattragebereichs 104 eine Haltevorrichtung auf, mittels welcher das Substrat formschlüssig und/oder kraftschlüssig gehalten werden kann, beispielsweise eine Substratklemmvorrichtung oder eine Profilschiene, in welche das Substrat hineingreift.
In einer exemplarischen Implementierung kann der Lagerbereich kann Teil eines Tragegestells sein und/oder zwei parallel zueinander in Bewegungsrichtung 111r verlaufende Segmente aufweisen, zwischen denen die Substrataufnahmevorrichtungen 5 angeordnet sind.
Die Koppelelektrode 6 (beispielsweise eine HF-Koppelelektrode) kann eingerichtet sein, eine Wechselspannung (z.B. HF-Spannung) in zumindest einige der mehreren Trägerelektroden einzukoppeln. Die Wechselspannung (auch als Versorgungsspannung bezeichnet) kann beispielsweise eine Frequenz im Hochfrequenzbereich (z.B. mehr als 10^-2 Megahertz, z.B. als 10^-1 Megahertz) aufweisen (dann auch als HF-Spannung bezeichnet), vorzugsweise von mehr als einem Megahertz (z.B. 13,56 Megahertz oder mehr).
Die Koppelelektrode 6 und/oder die Plasmaquelle (z.B. deren Hauptelektrode 1) können entlang der Bewegungsrichtung 111r eine Länge aufweisen. Die Länge E der Koppelelektrode 6 kann beispielsweise kleiner sein als ein Abstand R zweier (z.B. auf einander gegenüberliegenden Seiten des Carriers 3 angeordnete) Trägerelektroden der mehreren Trägerelektroden 4 voneinander, beispielsweise entlang des Bewegungspfads 111 gemessen. Beispielsweise kann die folgende Relation erfüllt sein, R = k·E, wobei beispielsweise k>1,2 ist, oder k>1,4 ist, oder k>1,6 ist, oder k>1,8 ist, oder k>2 ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Länge L jeder der Trägerelektroden 4 entlang der Bewegungsrichtung 111r kleiner sein als die Länge E der Koppelelektrode 6. Beispielsweise kann die folgende Relation erfüllt sein, E = k-L, wobei beispielsweise k>1,2 ist, oder k>1,4 ist, oder k>1,6 ist, oder k>1,8 ist, oder k>2 ist, oder k>3 ist oder k>4 ist.
In einigen Ausführungsformen kann die Hauptelektrode 1 eine Hohlraumelektrode sein (z.B. bei einer Vorbehandlung-Plasmaquelle), plattenförmig sein (z.B. bei einem plattenförmigen Sputtertarget einer Sputtervorrichtung) oder rohrförmig sein (z.B. bei einem rohrförmig Sputtertarget einer Sputtervorrichtung).
Optional kann die Plasmaquelle 102 ein dielektrisches Material 7 aufweisen, mit dem die Koppelelektrode 6 beschichtet ist. Dies minimiert das Risiko einer schleifenden galvanischen Berührung zwischen Koppelelektrode und Substratträger 3.
Die Plasmaquelle 102 kann optional, z.B. pro Elektrode, einen elektrischen Anschluss 8 aufweisen, an dem die Versorgungsspannung eingekoppelt wird in die Elektrode der Plasmaquelle 102. Beispielsweise kann die Hauptelektrode 1 kann mit einem ersten Anschluss (nicht dargestellt) elektrisch gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Koppelelektrode 6 mit einem zweiten Anschluss 8 elektrisch gekoppelt sein, z.B. wenn diese betriebsfertig eingerichtet ist.
Optional kann das Vakuumprozess-System, z.B. pro Koppelelektrode 6, eine Dunkelraumabschirmung 9 aufweisen, welche die Koppelelektrode 6 umgibt. Dies hemmt die Bildung eines parasitären Plasmas.
2 veranschaulicht ein Vakuumprozess-System gemäß verschiedenen Ausführungsformen 200 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht (z.B. mit Blickrichtung entlang der Drehachse 301 der Substrat-Tragevorrichtung 3), welches eingerichtet ist für einen umlaufenden Transport eines oder mehr als eines Substrats (auch als Durchlaufkonfiguration bezeichnet), beispielsweise entlang eines in sich geschlossenen Bewegungspfads 111. Dazu kann die Substrat-Tragevorrichtung 3 beispielsweise an ihrem Lagerbereich (in der Ansicht verdeckt) drehend gelagert sein, z.B. mittels eines Drehlagers und/oder um eine Drehachse 301. Die Drehachse 301 kann beispielsweise entlang der Gravitationsrichtung ausgerichtet sein (z.B. zum Transport plattenförmiger Substrate) oder quer zur Gravitationsrichtung ausgerichtet sein (z.B. zum Transport bandförmiger Substrate). Der Bewegungspfad 111 kann beispielsweise quer zur Gravitationsrichtung sein.
In den Ausführungsformen 200 kann die Substrat-Tragevorrichtung 3 beispielsweise als Tragetrommel zum Transport plattenförmiger Substrate ausgebildet sein. Die Substrate können in diesem Fall hängend oder stehend transportiert werden.
Die hier dargestellte exemplarische Plasmaquelle 102 weist eine oder mehr als eine Koppelelektrode 6a, 6b auf.
Beispielsweise kann eine oder mehr als eine erste Koppelelektrode 6a (auch als außenliegende Koppelelektrode 6a bezeichnet) auf einer der Hauptelektrode (z.B. der Plasmaquelle 1, insofern vorhanden) zugewandten Seite der Substrat-Tragevorrichtung 3 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann der Bewegungspfad 111 zwischen einer oder mehr als einer zweiten Koppelelektrode 6b (auch als innenliegende Koppelelektrode 6b bezeichnet) und der Hauptelektrode (z.B. der Plasmaquelle 1) hindurch verlaufen. Dies schafft Freiheitsgrade die Konstruktion, konkret kann die für die Einkopplung der Hochfrequenz erforderliche Länge der Elektroden 4 über die Plasmaquelle hinaus reduziert werden.
Optional kann das Vakuumprozess-System ein dielektrisches Material 7 aufweisen, mit dem die Koppelelektrode 6 beschichtet ist. Dies verbessert die kapazitive Kopplung zwischen Trägerelektrode und Koppelelektrode 6. Dies minimiert das Risiko einer schleifenden galvanischen Berührung zwischen Koppelelektrode und Substratträger 3.
Das Vakuumprozess-System kann optional, z.B. pro Elektrode, einen elektrischen Anschluss 8 aufweisen, an dem die Versorgungsspannung eingekoppelt wird in die Elektrode. Beispielsweise kann die Hauptelektrode 1 der Plasmaquelle 102, insofern vorhanden, mit einem ersten Anschluss (nicht dargestellt) elektrisch gekoppelt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die oder jede Koppelelektrode 6 mit einem zweiten Anschluss 8 elektrisch gekoppelt sein. Beispielsweise kann die Plasmaquelle separat und unabhängig von der Koppelelektrode 6 mit Energie zur Erzeugung des Plasmas versorgt werden. In diesem Fall kann die Anregungsfrequenz, die in die Koppelelektrode 6 eingekoppelt wird, unterschiedlich sein zu der Anregungsfrequenz, die in die Plasmaquelle 102 (z.B. deren Hauptelektrode 1) eingekoppelt wird. Beispielsweise kann in die Hauptelektrode 1 eine Gleichspannung, eine nieder- bis hochfrequente Wechselspannung, z.B. bis in den Gigahertzbereich (z.B. zur Erzeugung von Mikrowellenstrahlung), sowohl kontinuierliche als auch in verschiedensten gepulsten Formen, eingekoppelt werden.
Optional kann das Vakuumprozess-System, z.B. pro Koppelelektrode 6, eine Dunkelraumabschirmung aufweisen, welche die Koppelelektrode 6 umgibt. Dies hemmt die Bildung eines parasitären Plasmas weiter.
Jede Koppelelektrode 6 und/oder die Hauptelektrode 1 der Plasmaquelle können entlang der Bewegungsrichtung 111r eine Länge aufweisen. Die Länge E der Koppelelektrode 6 kann gemäß verschiedenen Ausführungsformen kleiner sein als ein Umfang U der Substrat-Tragevorrichtung, beispielsweise entlang des Umlaufpfads 111 der Trägerelektroden 4 gemessen. Beispielsweise kann die folgende Relation erfüllt sein, U = k·E, wobei beispielsweise k>2 ist, oder k>3 ist, oder k>4 ist, oder k>6 ist, oder k>8 ist, oder k>10 ist. Alternativ oder zusätzlich kann eine Länge L jeder der Trägerelektroden 4 entlang der Bewegungsrichtung 111r, beispielsweise entlang des Umlaufpfads 111 der Trägerelektroden 4 gemessen, kleiner sein als die Länge E der Koppelelektrode 6. Beispielsweise kann die folgende Relation erfüllt sein, E = k·L, wobei beispielsweise k>1,2 ist, oder k>1,4 ist, oder k>1,6 ist, oder k>1,8 ist, oder k>2 ist, oder k>3 ist oder k>4 ist.
Der Umlaufpfad 111 kann in sich geschlossen sein und um die Drehachse 301 der Substrat-Tragevorrichtung 3 herum verlaufen.
3 veranschaulicht ein Vakuumprozess-System gemäß verschiedenen Ausführungsformen 300 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht (z.B. mit Blickrichtung quer zur Drehachse 301 der Substrat-Tragevorrichtung 3). In den Ausführungsformen 300 kann die Substrat-Tragevorrichtung 3 als Tragetrommel ausgebildet sein. Die Substrate können in diesem Fall hängend oder stehend transportiert werden.
Die hier dargestellte exemplarische Plasmaquelle 102 weist zwei außenliegende Koppelelektroden 6a auf, zwischen denen die Hauptelektrode angeordnet ist. Dies vereinfacht die Konstruktion. Beispielsweise kann eine Breite M jeder Trägerelektrode (entlang der Drehachse 301 der Substrat-Tragevorrichtung 3 gemessen) größer sein als eine Breite B jeder Koppelelektrode 6 und/oder der Hauptelektrode 1. Beispielsweise kann die folgende Relation erfüllt sein, M = k·B, wobei beispielsweise k>1,4 ist, oder k>1,6 ist, oder k>1,8 ist, oder k>2 ist, oder k>3 ist.
Optional kann die Plasmaquelle 102 ein dielektrisches Material 7 aufweisen, mit dem die oder jede Koppelelektrode 6 beschichtet ist. Dies verbessert die kapazitive Kopplung zwischen Trägerelektrode und Koppelelektrode 6. Dies minimiert das Risiko einer schleifenden galvanischen Berührung zwischen Koppelelektrode und Substratträger 3.
Optional kann das Vakuumprozess-System, z.B. pro Koppelelektrode, eine Dunkelraumabschirmung aufweisen, welche die Koppelelektrode 6 umgibt. Dies hemmt die Bildung eines parasitären Plasmas.
Die Tragetrommel 3 der Vakuumprozess-Systeme 200 und 300 ist in einer exemplarischen Implementierung jeweils eingerichtet, pro Substrataufnahmevorrichtung, ein plattenförmiges Substrat aufzunehmen. Es kann verstanden werden, dass dasselbe in Analogie auch gelten kann für eine Tragetrommel, die eingerichtet ist, ein bandförmiges Substrat zu tragen. Dann muss die Tragetrommel nicht notwendigerweise die Substrataufnahmevorrichtungen aufweisen, sondern bildet mit ihrer Mantelfläche die Auflagefläche, auf welcher das Substrat anliegt.
Die vorstehend beschriebene eine oder mehr als eine Koppelelektrode 6, 6a, 6b kann eingerichtet sein, die Versorgungsspannung kapazitiv in die Trägerelektroden einzukoppeln (auch als kapazitives Einkoppeln bezeichnet).
Alternativ zu dem kapazitiven Einkoppeln kann das Einkoppeln der Versorgungsspannung in Trägerelektroden ebenso galvanisch erfolgen (auch als bezeichnet galvanisch-Konfigurationen), z.B. mittels eines Versorgungskontakts (z.B. Schleifkontakts oder Rollenkontakts). In dem Fall kann anstelle der Koppelelektrode 6, 6a, 6b ein Versorgungskontakt verwendet werden, der beispielsweise mit dem Gegenanschluss verbunden ist. Es kann verstanden werden, dass optional jede andere hierin beschriebene Ausführungsform in der galvanisch-Konfiguration bereitgestellt sein kann.
4 veranschaulicht ein schematisches Diagramm 400 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, in dem die Amplitude A der in eine Trägerelektrode E_n eingekoppelten Versorgungsspannung über der Zeit t aufgetragen ist, wobei n die Position der Trägerelektrode E_n in der Elektrodenreihe bezeichnet. Dargestellt sind die Daten für exemplarische drei (n = 1, 2, 3) Trägerelektroden E₁, E₂, E₃, welche entlang der Bewegungsrichtung als Elektrodenreihe hintereinander angeordnet sind.
Wird die Substrat-Tragevorrichtung 3 bewegt, wird jede der Trägerelektroden entlang der Bewegungsrichtung bewegt, um eine Strecke auf dem Bewegungspfad 111. Im Verlauf der Bewegung der n-ten Trägerelektrode E_n nimmt der Abstand d_n der Trägerelektrode E_n von der Plasmaquelle (auch als SG-Abstand d_n bezeichnet, siehe 1), z.B. deren Koppelelektrode ab, erreicht zum Zeitpunkt t(E_n) ein Minimum, und nimmt danach wieder zu. Der SG-Abstand d_n ist somit eine Funktion der zeitabhängigen Position der Trägerelektrode E_n auf dem Bewegungspfad 111.
Die Amplitude A der in die Trägerelektrode E_n eingekoppelten Versorgungsspannung ist wiederum eine Funktion des SG-Abstands d_n. Erreicht der SG-Abstand d_n das Minimum, erreicht die Amplitude A der in die Trägerelektrode E_n eingekoppelten Versorgungsspannung, und somit auch die über die Trägerelektrode E_n vermittelte elektrische Leistung P, ein Maximum.
Somit ist die Amplitude A der in die Trägerelektrode E_n eingekoppelten Versorgungsspannung eine Funktion der Position der Trägerelektrode E_n auf dem Bewegungspfad 111. Die Leistung P, welche dem Plasma mittels der Trägerelektrode E_n zugeführt wird (dann auch als Plasmaleistung bezeichnet), ist eine Funktion der Amplitude A der in die Trägerelektrode E_n eingekoppelten Versorgungsspannung.
Somit ist der über die Koppelelektrode eingespeiste Anteil der Plasmaleistung P (z.B. eine Hochfrequenz-Leistung) eine Funktion der zeitabhängigen Position der Trägerelektrode E_n auf dem Bewegungspfad 111, welche wiederum eine Funktion der Position n in der Elektrodenreihe und der Bewegung der Substrat-Tragevorrichtung ist.
Dies erreicht, dass die elektrische Versorgung des Plasmas mittels der Trägerelektroden E_n nacheinander erfolgt. Während die dem mittels der n-ten Trägerelektrode E_n dem Plasma zugeführte Plasmaleistung P sinkt, nimmt die mittels der m-ten (m>n) Trägerelektrode E_m dem Plasmas zugeführte Plasmaleistung P zu. Dies verbessert und erleichtert das Prozessieren des Substrats. Dies hemmt beispielsweise die Bildung eines unerwünschten Nebenplasmas, beispielsweise außerhalb der Plasmazone der Plasmaquelle, reduziert den Blindstromanteil, verringert den technischen Aufwand zur Einkopplung einer Versorgungsspannung und/oder erhöht den energetischen Wirkungsgrad der Plasmaquelle.
Das für den Abstand d_n der Trägerelektrode E_n von der Koppelelektrode (auch als SG-Abstand d_n bezeichnet) Beschriebene kann in Analogie gelten für den Abstand der Trägerelektrode E_n von dem Versorgungskontakt (z.B. Schleifkontakt) und/oder von dem Plasma.
Optional kann der Versorgungskontakt und/oder jede Koppelelektrode (auch als Versorgungselektrode bezeichnet) mittels eines Abstandhalters gelagert sein, der eingerichtet ist, bei Kontakt mit der Substrat-Tragevorrichtung eine Ausgleichsbewegung des Versorgungskontakts und/oder der Koppelelektrode zu anzuregen. Ein solcher Mechanismus begünstigt beispielsweise eine Konstanz des Abstandes der Koppelelektrode (auch als kapazitive Koppelelektrode bezeichnet) zu den mehreren Elektroden während der Bewegung der Substrat-Tragevorrichtung.
Die optionale Dunkelfeldabschirmung kann auf der Rückseite der kapazitiven Koppelelektrode angeordnet sein zur Vermeidung eines Nebenplasmas an der Koppelektrode. Optional kann die Koppelelektrode 6 ein dielektrisches Material 7 aufweisen, welches das Risiko einer schleifenden galvanischen Berührung zwischen Koppelelektrode und Substratträger 3 mindert.
Hinsichtlich der hierin beschriebenen Ausführungsformen sei angemerkt, dass die Plasmaleistung zumindest teilweise (d.h. teilweise oder vollständig) mittels der Versorgungseinrichtung eingekoppelt wird in eine oder mehr als eine Trägerelektrode (zum Bilden der Self-Bias-Spannung am Substrat). Die damit in die Trägerelektrode eingekoppelte Plasmaleistung kann allein zum Erzeugen eines Plasmas dienen, in dem Fall, dass dafür keine Plasmaquelle verwendet wird, oder zum Unterstützen eines von einer Plasmaquelle gebildeten Plasmas dienen.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist eine Substrat-Tragevorrichtung, aufweisend: einen Lagerbereich, mittels dessen die Substrat-Tragevorrichtung in eine Bewegungsrichtung (vorzugsweise entlang eines Bewegungspfads und/oder einer Bewegungsrichtung) beweglich gelagert werden kann; mehrere voneinander galvanisch separierte Elektroden; mehrere (z.B. entlang einer Bewegungsrichtung und/oder in einer Reihe) hintereinander angeordnete (und z.B. starr miteinander gekuppelte) Substrattragebereiche, von denen jeder Substrattragebereich aufweist: (z.B. genau) eine Elektrode der mehreren Elektroden, und zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Substrataufnahmevorrichtung, welche eingerichtet ist, ein in dem Substrattragebereich angeordnetes Substrat aufzunehmen, vorzugsweise in (z.B. körperlichem und/oder elektrischem) Kontakt mit oder zumindest nahe der Elektrode, wobei vorzugsweise die Substrataufnahmevorrichtung jedes Substrattragebereichs zwischen zwei (z.B. plattenförmigen und/oder parallel zueinander längserstreckten) Segmenten des Lagerbereichs angeordnet ist.
Beispiel 2 ist die Substrat-Tragevorrichtung gemäß Beispiel 1, wobei die Elektrode des oder jedes Substrattragebereichs plattenförmig ist.
Beispiel 3 ist die Substrat-Tragevorrichtung gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei die mehreren Elektroden räumlich voneinander separiert sind, vorzugsweise mittels eines Spalts und/oder mittels eines Dielektrikums.
Beispiel 4 ist die Substrat-Tragevorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, ferner ein (z.B. rahmenförmiges) Tragegestell aufweisend, welches den Lagerbereich aufweist, und/oder die mehreren Elektroden hält.
Beispiel 5 ist die Substrat-Tragevorrichtung gemäß Beispiel 4, wobei das Tragegestell rollenförmig (dann auch als Tragetrommel bezeichnet) ist oder flächenförmig (z.B. plattenförmig) ist, und/oder wobei das Tragegestell mehrere Speichen aufweist.
Beispiel 6 ist die Substrat-Tragevorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, wobei die mehreren Elektroden an dem Tragegestell befestigt sind, galvanisch separiert von dem Tragegestell sind und/oder galvanisch separiert von dem Lagerbereich sind.
Beispiel 7 ist die Substrat-Tragevorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 6, wobei die Bewegungsrichtung eine Rotationsrichtung, vorzugsweise um eine Drehachse des Lagerbereichs herum, ist oder wobei die Bewegungsrichtung eine Translationsrichtung, vorzugsweise entlang einer Längserstreckung des Lagerbereichs (oder zumindest Segmenten davon), ist.
Beispiel 8 ist eine Transportvorrichtung, aufweisend: eine Substrat-Tragevorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7; eine Lagervorrichtung, mittels welcher die Substrat-Tragevorrichtung (z.B. an ihrem Lagerbereich) beweglich gelagert werden kann; wobei die Lagervorrichtung vorzugsweise eingerichtet ist, der Substrat-Tragevorrichtung einen Translationsfreiheitsgrad oder einen Rotationsfreiheitsgrad bereitzustellen.
Beispiel 9 ist ein Vakuumprozess-System, aufweisend: eine Transportvorrichtung gemäß Beispiel 8 oder zumindest eine Substrat-Tragevorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7; eine Versorgungsvorrichtung und/oder eine Plasmaquelle, wobei die Plasmaquelle und/oder die Versorgungsvorrichtung eingerichtet sind, ein Plasma bereitzustellen, z.B. in einem Plasmabildungsbereich und/oder derart, dass die Substrat-Tragevorrichtung dem Plasma ausgesetzt wird, vorzugsweise wenn diese relativ zu der Plasmaquelle bewegt wird (z.B. an der Plasmaquelle vorbei, in die Bewegungsrichtung und/oder entlang des Bewegungspfads), z.B. wenn die Substrat-Tragevorrichtung den Plasmabildungsbereich passiert; wobei die Versorgungsvorrichtung eingerichtet ist, eine Wechselspannung in die mehreren Elektroden einzukoppeln mit einer Verteilung, die von einer Position der Substrat-Tragevorrichtung relativ zu der Versorgungsvorrichtung abhängt.
Beispiel 10 ist ein Vakuumprozess-System, vorzugsweise gemäß Beispiel 9, aufweisend: eine Substrat-Tragevorrichtung (beispielsweise gemäß einem der Beispiele 1 bis 7) und eine Lagervorrichtung (z.B. eingerichtet gemäß der Transportvorrichtung nach Beispiel 8), wobei die Substrat-Tragevorrichtung mittels der Lagervorrichtung beweglich (z.B. um eine Drehachse oder in einer Bewegungsrichtung und/oder entlang einer Bewegungsrichtung), vorzugsweise relativ zu der Plasmaquelle und/oder an der Plasmaquelle vorbei, gelagert ist; die Plasmaquelle, welche eingerichtet ist, ein Plasma bereitzustellen derart, dass die Substrat-Tragevorrichtung dem Plasma ausgesetzt wird, vorzugsweise wenn diese relativ zu der Plasmaquelle bewegt wird (z.B. an der Plasmaquelle vorbei), wobei die Substrat-Tragevorrichtung mehrere (z.B. entlang der Bewegungsrichtung) hintereinander angeordnete und galvanisch voneinander separierte Elektroden aufweist.
Beispiel 11 ist das Vakuumprozess-System gemäß Beispiel 10, die Plasmaquelle ferner aufweisend: eine, vorzugsweise stationäre, Versorgungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, eine Wechselspannung in die mehreren Elektroden einzukoppeln, vorzugsweise kapazitiv und/oder mit einer Verteilung (z.B. auf die Elektroden), die von einer Position der Substrat-Tragevorrichtung relativ zu der Versorgungsvorrichtung abhängt.
Beispiel 12 ist das Vakuumprozess-System gemäß Beispiel 11, wobei die Versorgungsvorrichtung eine, vorzugsweise stationäre, Versorgungselektrode aufweist, die eingerichtet ist, die Wechselspannung kapazitiv einzukoppeln, vorzugsweise, wenn die mehreren Elektroden an der Versorgungselektrode vorbei bewegt werden; wobei die Versorgungsvorrichtung vorzugsweise einen Abstandhalter aufweist, welcher eingerichtet ist, bei Kontakt mit der Substrat-Tragevorrichtung eine Ausgleichsbewegung der Versorgungselektrode anzuregen.
Beispiel 13 ist das Vakuumprozess-System gemäß Beispiel 11 oder 12, ferner aufweisend: eine Spannungsquelle, welche eingerichtet ist, die Wechselspannung bereitzustellen, vorzugsweise mit einer Frequenz im Hochfrequenzbereich (auch als HF-Bereich bezeichnet) und/oder von mehr als einem Megahertz.
Beispiel 14 ist ein Verfahren, aufweisend: Transportieren eines (z.B. dielektrischen) Substrats entlang eines (geradlinigen oder gekrümmten, z.B. in sich geschlossenen) Transportpfads, wobei das Substrat beim Transportieren mittels einer Substrat-Tragevorrichtung (beispielsweise gemäß einem der Beispiele 1 bis 13), welche mehrere entlang des Transportpfads hintereinander angeordnete und voneinander galvanisch separierte Elektroden aufweist, getragen wird; Versorgen eines Plasmas, mittels welchem das Substrat prozessiert wird, mit elektrischer Leistung mittels Einkoppelns einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden, wobei vorzugsweise eine Verteilung der elektrischen Leistung auf die mehreren Elektroden von einer Position der Elektroden relativ zu dem Plasma abhängt. Beispielsweise kann das Plasma, welches mittels Einkoppelns einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden versorgt wird, mittels einer Plasmaquelle gebildet sein (beispielsweise kann das Plasma dann auch ohne das Einkoppeln einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden aufrechterhalten werden). Alternativ kann das Plasma nur mittels der elektrischen Leistung versorgt werden, das mittels Einkoppelns der Wechselspannung in die mehreren Elektroden zugeführt wird.
Beispiel 15 ist das Verwenden einer Substrat-Tragevorrichtung, die mehrere entlang eines Pfads hintereinander angeordnete und voneinander galvanisch separierte Elektroden aufweist, zum Versorgen eines Plasmas, welchem ein (z.B. dielektrisches) Substrat ausgesetzt wird, das von der Substrat-Tragevorrichtung getragen und entlang des Pfads transportiert wird, mit elektrischer Leistung mittels Einkoppelns einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden, wobei vorzugsweise eine Verteilung der elektrischen Leistung auf die mehreren Elektroden von einer Position der Elektroden relativ zu dem Plasma abhängt.
Beispiel 16 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, wobei jede Elektrode der mehreren Elektroden elektrisch leitfähig ist und/oder metallisch ist.
Beispiel 17 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei die Wechselspannung eine Frequenz im Hochfrequenzbereich aufweist, vorzugsweise von mehr als einem Megahertz.
Beispiel 18 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 17, wobei das oder jedes Substrat plattenförmig ist; oder wobei das Substrat bandförmig ist.
Beispiel 19 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei die mehreren Elektroden der Substrat-Tragevorrichtung mindestens 4 (oder 6 oder 10) Elektroden aufweisen und/oder starr miteinander gekuppelt sind.
Beispiel 20 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, wobei die zumindest eine Substrataufnahmevorrichtung jedes Substrattragebereich mindestens 2 (oder 4 oder 6) Substrataufnahmevorrichtung aufweist und/oder starr mit der Elektrode des Substrattragebereichs gekuppelt ist.
Beispiel 21 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 20, wobei die mehreren Elektroden entlang eines (z.B. in sich geschlossenen oder geradlinigen) Pfads (z.B. Bewegungspfads) hintereinander (z.B. in einer Reihe) angeordnet sind, vorzugsweise entlang dessen die mehreren Elektroden bewegt werden, wenn die Substrat-Tragevorrichtung bewegt wird.
Beispiel 22 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 21, wobei die mehreren Elektroden der Substrat-Tragevorrichtung gleichartig eingerichtet sind.
Beispiel 23 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 22, wobei die Elektrode des Substrattragebereichs die Substrataufnahmevorrichtung (z.B. vollständig) überlappt.
Beispiel 24 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 23, wobei die Elektrode des Substrattragebereichs entlang der Bewegungsrichtung (oder zumindest des Pfads) eine größere Ausdehnung aufweist als das in der Substrataufnahmevorrichtung des Substrattragebereichs aufgenommene Substrat.
Beispiel 25 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 24, wobei die Elektrode des Substrattragebereichs entlang der Bewegungsrichtung (oder zumindest des Pfads) eine größere Ausdehnung aufweist als die der Substrataufnahmevorrichtung des Substrattragebereichs.
Beispiel 26 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 25, wobei der Lagerbereich eingerichtet ist derart, dass die Substrat-Tragevorrichtung translatorisch oder rotatorisch beweglich gelagert werden kann mittels des Lagerbereichs.
Beispiel 27 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 26, wobei die Substrat-Tragevorrichtung beweglich gelagert werden kann mittels des Lagerbereichs entlang einer translatorischen Bewegungsrichtung (auch als Translationsrichtung bezeichnet) oder einer rotatorischen Bewegungsrichtung (auch als Rotationsrichtung bezeichnet).
Beispiel 28 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 27, wobei der Lagerbereich zwei (z.B. parallel zueinander längserstreckte) Segmente aufweist (beispielsweise zwischen denen einer oder mehr als einer, z.B. jeder, Substrattragebereich der mehreren Substrattragebereiche, z.B. teilweise oder vollständig, angeordnet ist) oder wobei der Lagerbereich zwischen der Elektrode zweier Substrattragebereiche der mehreren Substrattragebereiche angeordnet ist.
Beispiel 29 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 28, wobei ein Pfad, entlang dessen die Substrattragebereiche hintereinander angeordnet sind, den Lagerbereich in sich geschlossen umgibt oder geradlinig erstreckt ist (beispielsweise entlang einer Längserstreckung der zwei Segmente und/oder entlang der Bewegungsrichtung), vorzugsweise zwischen den zwei Segmenten des Lagerbereichs hindurch.
Beispiel 30 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 29, wobei das Vakuumprozess-System ferner eine Vakuumkammer aufweist, in welcher die Plasmaquelle und/oder der Bewegungspfad angeordnet sind.
Beispiel 31 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 30, wobei die Versorgungsvorrichtung eingerichtet ist, die Wechselspannung in die mehreren Elektroden galvanisch oder kapazitiv einzukoppeln.
Beispiel 32 ist eingerichtet gemäß einem der Beispiele 1 bis 31, wobei die Versorgungsvorrichtung eingerichtet ist zum Versorgen eines Plasmas, dem die Substrat-Tragevorrichtung ausgesetzt wird, wenn dieser an der Versorgungsvorrichtung vorbei bewegt wird, mit elektrischer Leistung mittels Einkoppelns einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden mit einer Verteilung, die von einer Position der Substrat-Tragevorrichtung relativ zu der Versorgungsvorrichtung abhängt.

Claims

Substrat-Tragevorrichtung (3), aufweisend: • einen Lagerbereich, mittels dessen die Substrat-Tragevorrichtung (3) beweglich gelagert werden kann; • mehrere voneinander galvanisch separierte Elektroden (4) ; • mehrere hintereinander angeordnete Substrattragebereiche (104), von denen jeder Substrattragebereich (104) aufweist: • eine Elektrode (4) der mehreren Elektroden (4), und • zumindest eine Substrataufnahmevorrichtung, welche eingerichtet ist, ein in dem Substrattragebereich (104) angeordnetes Substrat aufzunehmen, vorzugsweise in körperlichem Kontakt mit der Elektrode (4).
Substrat-Tragevorrichtung (3) gemäß Anspruch 1, wobei die Elektrode (4) jedes Substrattragebereichs (104) plattenförmig ist.
Substrat-Tragevorrichtung (3) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die mehreren Elektroden (4) räumlich voneinander separiert sind, vorzugsweise mittels eines Spalts und/oder mittels eines Dielektrikums.
Substrat-Tragevorrichtung (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, • wobei der Lagerbereich zwei parallel zueinander längserstreckte Segmente aufweist, zwischen denen jeder Substrattragebereich der mehreren Substrattragebereiche zumindest teilweise angeordnet ist, • oder wobei der Lagerbereich zwischen zwei Substrattragebereichen der mehreren Substrattragebereiche angeordnet ist.
Substrat-Tragevorrichtung (3) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei ein Pfad, entlang dessen die Substrattragebereiche hintereinander angeordnet sind, den Lagerbereich in sich geschlossen umgibt oder geradlinig erstreckt ist.
Vakuumprozess-System (100, 200, 300), aufweisend: • eine Substrat-Tragevorrichtung (3) und eine Lagervorrichtung; • eine Versorgungsvorrichtung; • wobei die Substrat-Tragevorrichtung (3) mittels der Lagervorrichtung beweglich relativ zu der Versorgungsvorrichtung gelagert ist; • wobei die Substrat-Tragevorrichtung (3) mehrere hintereinander angeordnete und voneinander galvanisch voneinander separierte Elektroden (4) aufweist; • wobei die Versorgungsvorrichtung eingerichtet ist zum Versorgen eines Plasmas, dem die Substrat-Tragevorrichtung (3) ausgesetzt wird, wenn dieser an der Versorgungsvorrichtung vorbei bewegt wird, mit elektrischer Leistung mittels Einkoppelns einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden mit einer Verteilung, die von einer Position der Substrat-Tragevorrichtung relativ zu der Versorgungsvorrichtung abhängt.
Vakuumprozess-System (100, 200, 300) gemäß Anspruch 6, die Versorgungsvorrichtung aufweisend: • eine Plasmaquelle, welche eingerichtet ist, das Plasma bereitzustellen derart, dass die Substrat-Tragevorrichtung (3) dem Plasma ausgesetzt wird, wenn dieser an der Plasmaquelle vorbei bewegt wird.
Vakuumprozess-System (100, 200, 300) gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Versorgungsvorrichtung eine Elektrode (6) aufweist.
Vakuumprozess-System (100, 200, 300) gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Versorgungsvorrichtung eingerichtet ist, die Wechselspannung in die mehreren Elektroden (4) galvanisch oder kapazitiv einzukoppeln.
Verfahren, aufweisend: • Transportieren eines Substrats entlang eines Transportpfads (111), • wobei das Substrat zum Transportieren mittels einer Substrat-Tragevorrichtung (3), welche mehrere entlang des Transportpfads (111) hintereinander angeordnete und voneinander galvanisch separierte Elektroden (4) aufweist, getragen wird; • Versorgen eines Plasmas, mittels welchem das Substrat prozessiert wird, mit elektrischer Leistung mittels Einkoppelns einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden (4).
Verwenden einer Substrat-Tragevorrichtung (3), die mehrere entlang eines Pfads (111) hintereinander angeordnete und voneinander galvanisch separierte Elektroden (4) aufweist, zum Versorgen eines Plasmas, welchem ein Substrat ausgesetzt wird, das von der Substrat-Tragevorrichtung (3) getragen und entlang des Pfads transportiert wird, mit elektrischer Leistung mittels Einkoppelns einer Wechselspannung in die mehreren Elektroden (4).