JP-2026514810-A - 基板をコーティングするためのコーティングシステムおよび対応する方法

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Abstract

本発明は、真空化可能なプロセスチャンバ(2)と、プロセスチャンバ(2)内に基板(6)を供給し、プロセスチャンバ(2)から基板(6)を排出するためのエアロック装置(3)とを備える、基板(6)をコーティングするためのコーティングシステム(1)に関する。さらに、本発明は、プロセスチャンバ(2)内に取り付けられた基板ホルダ(5)を有し、コーティング装置(9)を使用して基板(6)にコーティング材料を塗布するために、基板(6)を基板ホルダ(5)上に解放可能に位置決めすることができる。さらに、コーティングシステム(1)は、基板(6)を有する基板ホルダ(5)を自動的にロードおよびアンロードするためのコーティング装置(9)と、少なくとも塗布された層の厚さおよび/またはコーティングの数を含む、塗布されたコーティング材料の測定されたコーティングパラメータ値に基づいてコーティング装置(9)を可変的に制御するための制御ユニット(10)とを有する。コーティングシステム(1)は、機能要素ホルダによって基板ホルダ(5)に取り外し可能に固定することができる複数の機能要素(19)を備え、基板(6)は、コーティング中に機能要素(19)上に解放可能に位置決めすることができる。機能要素(19)は、制御ユニット(10)によって制御されるコーティング装置(9)によって、測定された機能要素パラメータ(20)に基づいて、基板(6)とは独立して自動的に交換することができる。【選択図】図１

Inventors

ミンゲルス，シュテファン
ベカル，ヴィラジ
ビュットナー，アンドレ
クッティ，ナバス
ヘンケル，シュテファン
メルツ，トマス

Assignees

ビューラーアルツェナウゲーエムベーハー

Dates

Publication Date: 20260513
Application Date: 20240307
Priority Date: 20230420

Claims (14)

基板をコーティングするためのコーティングシステムであって、真空化可能なプロセスチャンバと、前記基板を前記プロセスチャンバ内に供給し、前記基板を前記プロセスチャンバから排出するためのエアロック装置と、前記プロセスチャンバ内に取り付けられた基板ホルダであって、コーティング装置によって基板にコーティング材料を塗布するために、前記基板は前記基板ホルダ上に解放可能に位置決めされる、基板ホルダと、前記基板ホルダに対して前記基板を自動的にロードおよびアンロードするためのコーティング装置と、塗布された層厚および／またはコーティング回数を少なくとも含む、塗布されたコーティング材料の測定されたコーティングパラメータ値に基づいて前記コーティング装置を可変的に制御するための制御ユニットと、を備え、前記コーティングシステムは、機能要素ホルダによって前記基板ホルダに着脱可能に固定することができる複数の機能要素を備え、コーティング中、前記基板は前記機能要素上に解放可能に位置決めされ、前記エアロック装置は、第１のローディングエアロックおよび第２のローディングエアロックを有し、前記基板は前記第１のローディングエアロックによりロードおよびアンロードされ、前記機能要素は前記第２のローディングエアロックにより前記プロセスチャンバ内へロードおよび前記プロセスチャンバ外へアンロードされ、前記機能要素を格納するために、前記コーティングシステムは、前記コーティング装置の有効範囲外であり、かつ前記プロセスチャンバ内の前記第２のローディングエアロック内に配置された格納装置を有し、前記制御ユニットは、少なくとも、機能要素で実行されたコーティング回数、および／または、機能要素によりコーティングされた基板の数、および／または、機能要素上で測定された前記コーティング材料の層厚を含む、記憶可能な機能要素パラメータを備え、機能要素は、前記制御ユニットによって制御される前記コーティング装置により、測定された機能要素パラメータに基づいて、基板とは独立して自動的に交換可能であることを特徴とする、基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記コーティングシステムは、前記機能要素のうちの少なくとも1つを格納するための格納装置を有することを特徴とする、請求項1に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記制御ユニットは、要素制御信号を生成し、前記要素制御信号は、少なくとも１つの機能要素パラメータに基づいて前記制御ユニットによって生成され得て、前記エアロック装置および前記コーティング装置が前記要素制御信号によって制御可能であることを特徴とする、請求項1に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記コーティングシステムは、前記機能要素を前記プロセスチャンバ(2)内に供給し、かつ前記機能要素を前記プロセスチャンバから排出するための第2のエアロック装置を備えることを特徴とする、請求項１に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記機能要素は、基板ホルダリングおよび/またはテストガラスおよび/または基板ベアリングリングおよび/またはカバーガラスを含むことを特徴とする、請求項１に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記コーティングシステムは、層厚を測定するための層センサを備えることを特徴とする、請求項１に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記層センサは、光学センサを含むことを特徴とする、請求項６に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記制御ユニットは、少なくとも1つのコーティング処方を有する層システムデータベースを有し、前記コーティング処方は、少なくとも1つの機能要素の識別情報および/または層構造の層特性を有することを特徴とする、請求項１に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
前記制御ユニットは、少なくとも1つの機能要素パラメータをオペレータに対して視覚化するためのヒューマン/マシンインターフェースを有することを特徴とする、請求項１に記載の基板をコーティングするためのコーティングシステム。
コーティングシステムによって基板をコーティングする方法であって、コーティングされる基板は、エアロック装置によって前記コーティングシステムの真空化可能なプロセスチャンバに供給され、コーティング後、前記エアロック装置によって前記真空化可能なプロセスチャンバから排出され、前記コーティングされる基板は、コーティング中、基板ホルダによって保持され、前記基板は、制御ユニットによって制御される前記基板ホルダのコーティング装置によってコーティングのために前記基板ホルダ上に自動的に位置決めされ、コーティング後に前記基板ホルダからアンロードされ、コーティング材料は、前記コーティングシステムのコーティング装置によって前記基板に塗布され、前記コーティング装置は、前記基板の測定されたコーティングパラメータ値に基づいて制御ユニットによって自動的に制御され、これらは、少なくとも基板に塗布された層厚および/または基板のコーティング回数を含み、機能要素は、前記コーティング装置によって前記基板ホルダ上に着脱可能に位置決めされ、前記基板は、コーティングのために前記コーティング装置によって前記機能要素上に着脱可能に位置決めされ、前記エアロック装置は、第1のローディングエアロックと第2のローディングエアロックとを有し、前記基板は、前記第1のローディングエアロックによってロードおよびアンロードされ、前記機能要素は、前記第2のローディングエアロックによって前記プロセスチャンバ内へロードされ、前記プロセスチャンバ外へアンロードされ、前記機能要素は、前記コーティングシステムの格納装置に格納され、前記格納装置は、前記コーティング装置の有効範囲外であり、かつ前記プロセスチャンバ内の前記第２のローディングエアロック内に配置され、かつ機能要素は、機能要素を用いて実行されたコーティング回数および/または機能要素でコーティングされた基板の数を少なくとも含む測定された機能要素パラメータに基づいて、前記制御ユニットによって制御される前記コーティング装置によって自動的に交換され、各機能要素は、複数の基板をコーティングするために前記基板ホルダ上に位置決めされることを特徴とする、基板をコーティングする方法。
前記制御ユニットは、少なくとも1つの機能要素パラメータに基づいて、前記機能要素の交換を制御するための要素制御信号を生成することを特徴とする、請求項10に記載の基板をコーティングする方法。
前記制御ユニットは、前記エアロック装置と通信し、前記要素制御信号に基づいて、前記エアロック装置を通る前記機能要素の送り込みおよび排出を調整することを特徴とする、請求項１１に記載の基板をコーティングする方法。
前記制御ユニットは、前記コーティング装置および前記エアロック装置と通信し、前記要素制御信号によって、前記コーティング装置および前記エアロック装置による前記機能要素の交換を調整し、前記機能要素は、前記コーティング装置によって前記基板ホルダおよび/または前記プロセスチャンバの内部からロードおよびアンロードされ、前記機能要素は、格納装置(36)に格納することができることを特徴とする、請求項１１に記載の基板をコーティングする方法。
前記機能要素と前記基板とを、前記プロセスチャンバに別々に供給し、かつ前記プロセスチャンバから別々に排出することができることを特徴とする、請求項１０に記載の基板をコーティングする方法。

Description

本発明は、基板を処理するためのコーティングシステムに関し、特に、真空化可能なプロセスチャンバ内において、コーティング装置によって層シーケンスで基板、とりわけ、ディスク形状の基板又はウェハ等、をコーティングすること、いわゆる真空コーティング、のためのコーティングシステムに関する。本発明は、具体的には、コーティングシステム、特にコーティング装置を可変的に制御するための制御ユニットに関する。従来のコーティングシステムでは、コーティングされる基板、例えばガラス基板などのディスク形状の基板は、コーティング前にエアロック装置によってプロセスチャンバ内に供給され、ローディング装置によって基板ホルダ上に位置決めされ、解放可能に固定され、基板は、供給される前に、適切なホルダ、特に基板マガジン内にロードされる。制御ユニットによって制御可能なコーティング装置は、コーティング材料の少なくとも1つの層からなる層シーケンスを基板に塗布し、制御ユニットは、塗布された層の厚さおよび/または基板のコーティングの数を含む、コーティング装置によって塗布された層の測定されたコーティングパラメータ値に基づいて制御可能である。例えば、基板は、水平に配置されたターンテーブル上に保管され、蒸着コーティング装置の有効領域において回転され、コーティング装置に面する側がコーティングされる。基板を取り付けるためのターンテーブル上の複数の位置が存在し得る。積層体でコーティングされた基板は、ローディング装置によって基板ホルダから解放され、エアロック装置に搬送され、エアロック装置によってプロセスチャンバから排出される。従来のコーティングシステムは、コーティングプロセス中に基板ホルダが少なくとも部分的にコーティングされ、これにより、一方では基板ホルダの洗浄が必要となり、他方では基板ホルダからコーティング部分が削り取られることによりプロセスチャンバ内の汚染がもたらされる可能性があるという欠点を有する。基板ホルダおよび/またはプロセスチャンバの洗浄は、プロセスチャンバ内のコーティングに必要な真空をコーティングシステムの周囲圧力に等しくすること、いわゆるプロセスチャンバの等化を必要とする。浸水状態では、基板ホルダおよびプロセスチャンバは、例えば、オペレータによって、コーティングを洗浄することができる。先行技術において、文献US 2011/159702 A1は、真空可能なプロセスチャンバと、プロセスチャンバの内外に基板を移送するためのエアロック装置と、プロセスチャンバ内に取り付けられた基板ホルダであって、コーティング装置を使用して基板にコーティング材料を塗布するために基板を基板ホルダ上に着脱可能に位置決めすることができる基板ホルダと、基板を基板ホルダ上に自動的にロードし、基板ホルダからアンロードするためのローディング装置と、少なくとも塗布された層の厚さおよび/またはコーティングの数を含む、塗布されたコーティング材料の測定されたコーティングパラメータ値に基づいてコーティング装置を制御可能に制御するための制御ユニットとを備える、基板をコーティングするためのコーティングシステムを開示しており、コーティングシステムは、機能要素ホルダによって基板ホルダに取り外し可能に固定することができるいくつかの機能要素を備え、基板は、コーティング中に機能要素上に解放可能に位置決めすることができる。文献US 2022/146258 A1もまた、コーティングシステムと、スクリーンと接触し、スクリーンの厚さに基づいてスクリーンの交換を開始するように設定された測定システムを有するスクリーンの使用とを開示している。本発明の目的は、従来技術から知られている欠点および技術的問題を克服することである。特に、本発明は、コーティングシステムを用いて基板をコーティングするための新規な装置及び/又は方法を提供することを目的とし、基板ホルダの洗浄が最小限に抑えられ、したがって、プロセスチャンバが大気圧に等しくされることなく、コーティングシステムの稼働時間が延長される。プロセスチャンバ圧力の均等化は、一方では非常に時間がかかり、他方ではより高いエネルギー消費をもたらす。本発明によれば、これらの目的は、特に、独立請求項の特徴部分の要素によって達成される。さらなる有利な実施形態は、従属請求項、図面、および説明からも明らかになるであろう。特に、これらの目的は、本発明に係る基板をコーティングするためのコーティングシステム及び対応する方法を通じて本発明によって達成され、コーティングシステムは、機能要素ホルダによって基板ホルダに取り外し可能に固定され得る複数の機能要素を備え、基板は、コーティング中に機能要素上に解放可能に位置決めされ得る。さらに、制御ユニットは、機能要素で実行される層シーケンスの数、および/または機能要素でコーティングされる基板の数、および/または機能要素上で測定されるコーティング材料の層厚を少なくとも含む、記憶可能な機能要素パラメータを含み、機能要素は、プロセスチャンバの洗浄および対応する均等化を必要とせずに、基板ホルダおよび/またはプロセスチャンバの可能な限り長い耐用年数を保証するために、制御ユニットによって制御されるローディング装置によって、測定された機能要素パラメータに基づいて基板とは独立して自動的に交換することができる。制御ユニットは、機能パラメータを使用して、機能要素に塗布されたコーティングが臨界コーティングに達しないこと、特に、機能要素に塗布されたコーティングが欠けてプロセスチャンバを汚染する傾向がないことを保証する。1つ以上の機能要素の閾値に達するとすぐに、ローディング装置は、対応する機能要素を自動的に交換し、特に、基板ホルダから機能要素を取り外す。さらに、閾値は、プロセスチャンバ内の機能要素の最大耐用年数を保証し、したがって、コーティングシステムのさらに経済的な使用を保証する。これは、とりわけ、ターンテーブル上での基板の安定した確実な保持のために、特に、ホルダを備えた基板をプロセスチャンバ内に供給する前に基板をホルダ内に固定するために、またはターンテーブル上に設けられたホルダに基板を固定するために、オペレータによる操作が必要でないという技術的利点を有する。したがって、本発明は、時間およびコストを節約する処理を可能にする。各コーティングプロセスの後にホルダを少なくとも部分的に洗浄する必要はなく、これにより、システムの動作信頼性も向上する。一実施形態の変形例では、機能要素ホルダは、基板ホルダに形成された少なくとも1つの凹部を有し、機能要素は、重力によって凹部に確実に嵌合して受容され、固定され得る。さらなる実施形態は、クランプ要素を備える機能要素ホルダを備え、その結果、機能要素は、非ポジティブフィットで基板ホルダに固定され得、および/または基板ホルダの1つは磁石を有し、機能要素は、磁石の磁力によって基板ホルダに解放可能に固定され得る。変形例として、基板ホルダに取り外し可能に固定され得る機能要素は、基板ホルダに固定され得る機能要素によって、さらなる機能要素を基板ホルダに間接的に取り外し可能に固定するために、さらなる機能要素のための機能要素ホルダを有する。これは、とりわけ、簡単でメンテナンスの少ない操作を保証することができるように着脱可能なホルダが設計されるという技術的利点を有する。さらなる実施形態の変形例では、コーティングシステムは、プロセスチャンバ内であるがコーティング装置の有効領域の外側に機能要素の保管を提供するために、機能要素の少なくとも1つを保管するための保管装置を有する。貯蔵装置は、好ましくは、複数回の使用および複数の層シーケンスの適用後に臨界コーティングを有する機能要素、および/または未使用の機能要素、および/または層シーケンスの適用に一時的に使用されない機能要素を含む。これは、貯蔵装置が、異なる機能および/または仕様を有する機能要素の場合に、対応する機能要素が、追加の送り込みまたはオペレータによる手動介入さえもなしに、基板をコーティングするために使用され得ることを保証するという利点を有する。さらなる実施形態の変形例では、制御ユニットは要素制御信号を含み、要素制御信号は、少なくとも1つの機能要素パラメータに基づいて制御ユニットによって生成され得、エアロック装置および装填装置は、要素制御信号によって制御され得る。これは、特に、プロセスチャンバの内外での機能要素の自動操作が保証されるという利点を有する。一実施形態の変形例では、コーティングシステムは、コーティングされる基板のコーティングプロセスとは独立して機能要素の送込みおよび/または排出を可能にし、したがってコーティングされる基板の最大スループットを保証するために、機能要素をプロセスチャンバ内に供給し、そこから排出するための第2のエアロック装置を備える。さらなる実施形態の変形例では、コーティングシステムは、機能要素をプロセスチャンバ内に供給し、そこから排出するための第2のエアロック装置を備える。これは、とりわけ、コーティングされる基板のコーティングプロセスとは独立して機能要素を供給および/または排出することが可能であり、したがって、コーティングされる基板の最大スループットを保証するという利点を有する。一実施形態の変形例では、機能要素は、基板ホルダリングおよび/または試験ガラスおよび/または開口および/またはカバーガラスおよび/または基板支持リングを備える。これは、とりわけ、機能要素を有する基板ホルダの異なる構成において異なる層構造を有する基板の連続的なコーティングが保証されるという利点を有する。なぜなら、層シーケンスでコーティングするための異なる仕様および/または多数の基板を、プロセスチャンバ雰囲気の均等化なしに自動的に処理することができるからである。例えば、空の基板ホルダ位置は、カバーガラスを使用して充填することができ、カバーガラスは、機能要素として、制御装置及びローディング装置によって基板ホルダ上の空の位置に自動的に位置決めすることができる。さらに別の実施形態の変形例では、基板ホルダリングは、特に基板ホルダリングによって固定された基板が基板の基板ホルダリングに面する表面上でコーティングされるときに、基板ホルダリングが、コーティング装置による基板ホルダおよび/またはプロセスチャンバの基板ホルダリングに面する表面上での基板ホルダのコーティングを防止するか、または少なくとも大幅に低減するように、寸法決めされる。基板が基板ホルダとは反対側でコーティングされる場合、基板は、実施形態の変形として基板ベアリングリングに取り付けられ、基板ベアリングリングは、基板ホルダの、基板ホルダリングとは反対側の表面における基板ホルダのコーティングが防止されるか、または少なくとも著しく低減されるように寸法決めされる。一実施形態の変形例では、コーティングシステムは、1つ以上の機能要素に塗布されたコーティングを計算するための信号を制御ユニットに提供するために、層の厚さを測定するための層センサ、特に光学センサを備える。これは、特にリアルタイムで行うことができる。一実施形態の変形例では、制御ユニットは、少なくとも1つのコーティング処方を有する層システムデータベースを有し、コーティング処方は、コーティングされる基板に適用される層シーケンスに必要な機能要素をプロセスチャンバに装填するために、および/または装填装置によって必要な機能要素を基板ホルダに自動的に装填し、コーティング処方の完了後にそれらを再び除去するために、少なくとも1つの機能要素の識別および/または層シーケンスの層特性および/またはプロセスパラメータを有し、層シーケンスのコーティング処方は、1回または複数回実行することができる。一実施形態の変形例では、制御ユニットは、少なくとも1つの機能要素パラメータを