DD141170A1

DD141170A1 - SUBSTRATE MOUNT FOR DISCHARGE PLANTS

Info

Publication number: DD141170A1
Application number: DD21099479A
Authority: DD
Inventors: Ullrich Heisig; Werner Gallo; Klaus Goedicke; Horst Liebergeld; Goetz Teschner; Wolfgang Kosch
Original assignee: Ullrich Heisig; Werner Gallo; Klaus Goedicke; Horst Liebergeld; Goetz Teschner; Wolfgang Kosch
Priority date: 1979-02-13
Filing date: 1979-02-13
Publication date: 1980-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Substrathalterung zur Bewegung der Substrate in Zerstäubungsanlagen durch deren Schleusen und Beschichtungskammern. Das Ziel und die Aufgabe bestehen darin, große Stückzahlen von Substraten mit hoher Qualität zu beschichten, die Halterung soll ein- und mehrachsige Rotation ermöglichen, für das Bias-Zerstäuben geeignet und schleusbar sein. Die Aufgabe wird mit einem Planetengetriebe gelöst, dessen 3 Achsen und daran .befestigte· Substratteller abnehmbar sind und gegen eine-große .Substratplatte ausgewechselt werden. Die Substrathalter sind jeweils gegen die Achsen isoliert. Die Einrichtung ist in einem Transporträumen als Führungselernent angeordnet. Um die Hauptachse sind konzentrisch Kontaktringe angeordnet, auf denen Kontaktstifte schleifen, die das Potential übertragen.- ln der Anlage an einer Schwinge montierte Antriebsritzel sorgen für den Längstransport der Einrichtung.·Die Substratteller bzw. Substratplatte sind von einer Abschirmung umgeben. Fig.i zeigt den Schnitt durch-die Einrichtung, je zur Hälfte mit Planetenrotation und einachsiger Röt.atidn.The invention relates to a substrate holder for moving the Substrates in sputtering through their locks and Coating chambers. The goal and the mission are to be great To coat quantities of high quality substrates, the Holder is intended to enable single and multi-axis rotation, for the Bias sputtering suitable and lockable. The task is with solved a planetary gear whose 3 axes and attached thereto. · · Substrate plates are removable and against a large .Substratplatte be replaced. The substrate holders are each against the Axes isolated. The facility is in a transport room as Leadership arranged. To the main axis are concentric Contact rings arranged on which pins that grind the Transferred potential.- Mounted in the system on a rocker Drive sprockets provide for the longitudinal transport of the device Substrate plate or substrate plate are of a shield surround. Fig.i shows the section through-the device, depending on Half with planetary rotation and uniaxial Röt.atidn.

Description

ι- 2121

Substrathalterung für ZerstäubungsanlagenSubstrate holder for atomizing systems

Anwendungsgebiet der Erfindung ·Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Substrathalterung zur Substratbewegung in Zerstäubungsanlagen, die mindestens eine Vakuumschleuse und mindestens eine BeSchichtungskammer besitzen<>The invention relates to a substrate holder for substrate movement in atomization systems, which have at least one vacuum lock and at least one coating chamber <>

Die Substrathalterung findet vor allem dort Anwendung, wo Substrate in größerer Stückzahl mit hoher Genauigkeit beschichtet und während der Beschichtung relativ zur Zerstäubungsquelle bewegt werden sollen»The substrate holder is used primarily where substrates are to be coated in high numbers with high accuracy and moved during the coating relative to the sputtering source »

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind Einrichtungen zur Substratbewegung bekannt, bei denen sich der Substratträger in Form von ebenen Tellern, Ringen oder Paletten während der Beschichtung um eine Achse dreht oder in einer Richtung relativ zur Zerstäubungsquelle bewegt wird. Weiterhin sind sogenannte Planetenantriebe mit kalottenförmigen Substratträgern, die sich zweiachsig antreiben lassen, bekannt (DD-PS 128 868).Device for substrate movement are known in which the substrate carrier in the form of flat plates, rings or pallets during the coating rotates about an axis or is moved in a direction relative to the sputtering source. Furthermore, so-called planetary drives with dome-shaped substrate carriers, which can be driven biaxially known (DD-PS 128 868).

Die Substrathalter als Teller, Ringe oder Paletten sind in die BeSchichtungskammer schleusbar, dagegen lassen dies die mit Planetenantrieb arbeitenden im allgemeinen nicht zu. Die erstgenannten haben dafür den Sfachteil_s daß sie keine hohe -Gleichmäßigkeit in bezug auf Schichtdicke und Substrattemperatur gewährleisten, was wiederum den letztgenannten zu eigen ist«The substrate holders as plates, rings or pallets can be slid into the coating chamber, whereas those operating with planetary drive are generally not able to do this. The former have for the Sfachteil _s that they ensure no high uniformity in terms of layer thickness and substrate temperature, which in turn is the latter owns the «

Allen Einrichtungen zur Substratbewegung ist gemeinsam, daß sie jeweils nur eine Form der Relativbewegung gegenüber der Zerstäubungsquelle ermöglichen» Eine Anpassung der Form der Substratbewegung an die Beschichtungsaufgabe erfordert meist eine komplette neue Einrichtung anderer Konstruktion«All devices for substrate movement have in common that they only allow one form of relative movement with respect to the atomization source. "An adaptation of the shape of the substrate movement to the coating task usually requires a complete new device of different construction."

Zur Durchführung des Bias-Zerstäubens ist eine Einrichtung mit elektrischer Kontaktierung während dem Beschichten erforderlich. Diese Kontaktierung ist bei Sub st.r at hai tern mit Planetenantrieben apparativ sehr auf?;endig und in schleusbarer Ausführung noch nicht bekannt« Charakteristisch für bekannte Einrichtungen zur Substratbewegung' ist weiterhin ein zentraler Antrieb, wodurch der Einsatz von Meßeinrichtungen zur Messung von Temperatur oder Dampfstrom zentral über der Zerstäubungsquelle erschwert oder verhindert wird_o To perform the bias sputtering, a device with electrical contact during coating is required. In the case of sub stators with planetary drives, this contacting is very high in apparatus and is not yet known in the form of a slippable "characteristic for known devices for substrate movement" is still a central drive, whereby the use of measuring devices for measuring temperature or Steam flow centrally over the sputtering source difficult or prevented _o

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der Mangel am Stand der Technik und die Schaffung einer Substrathalterung, die gewährleistet, daß die Schichten auf den Substraten eine hohe Qualität aufweisen«, Die Einrichtung soll universell anwendbar und apparativ einfach sein und die Vorteile der bekannten Substrathalter vereinen»The object of the invention is to eliminate the deficiency of the prior art and to provide a substrate support which ensures that the layers on the substrates have a high quality. The device should be universally applicable and simple in terms of apparatus and combine the advantages of the known substrate holders »

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Substrathalterung für Zerstäubungsanlagen anzugeben, die sohle usbar ist, auf der Grundlage weitgehend identischer Baugruppen den Einsatz verschiedener Formen von Substratträgern ermöglicht und sowohl eine einachsige als auch eine planetenartige Bewegung ermöglicht. Das Schleusen und der Antrieb in der Beschichtung skammer sollen ohne zusätzliche, aktiv'wirkende Arretier- und Kupplungseinrichtung selbsttätig erfolgen. Weiterhin ist die elektrische Kontaktierung und Abschirmung zum-Einsatz des Bias-Zerstäubens geforderte .The invention has for its object to provide a substrate holder for sputtering, the sole is usbar, on the basis of largely identical components allows the use of various forms of substrate carriers and allows both a uniaxial and a planet-like movement. The locks and the drive in the coating skammer should be done automatically without additional, aktiv'wirkende locking and coupling device. Furthermore, the electrical contacting and shielding for use of bias sputtering is required.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Einrichtung, bestehend aus einer rotierenden Platte, in welcher die Achsen der Substratteller gelagert sind, wobei am anderen Ende der Achsen Laufräder ,angeordnet sind, die in einem feststehenden Laufring ablaufen, wodurch die Substratteller planetenartig um die Hauptachse der gesamten Einrichtung laufen, und aus einem Zahnkranz, der zum Zweck des Antriebs mit der Platte .fest verbunden ist, dadurch gelöst, daß der laufring mit einem Transportrahmen als Führungselement für den längstransport durch Vakuumschleusen und Beschichtungskammern verbunden ist« Der Rahmen besteht vorzugsweise aus einem Profil mit kreisförmigem Querschnitte Die Achsen für die Substratteller sind leicht auswechselbar gegen kürzere, die nicht durch die Platte reichen, um an der Platte mittels Isolatoren einen großen Substratträger bis zur Größe der gesamten Einrichtung zu befestigen, der sich dann um die Hauptachse dreht» Um die Hauptachse sind konzentrisch Kontaktringe für die Stromzuführung und Rückleitung bzw« Erdung angeordnet,, Die Substratteller sind ebenfalls von der Achse und der Platte zum Zwecke des Bias-Zerstäubens isoliert, und in der Platte angeordnete Kontakte übertragen das Erdpotential vom Kontaktring auf den Substratteller bzw. Substratträger. Die Zuführung der Potentiale von der Anlage erfolgt über Kontaktstifte, die federnd im Gehäuse der Zerstäubungsanlage in der betreffenden BeSchichtungskammer angeordnet sind und gegen die Kontaktringe drücken. Der Antrieb der Einrichtung erfolgt über ein an einer Schwinge befindliches Antriebsritzel, welches sich in jeder BeSchichtungskammer befindet, angetrieben wird und in den Zahnkranz eingreift. An der Platte befestigt ist eine Abschirmung, die der Größe der Substratteller bzw. des Substratträgers angepaßt ist.According to the invention the object is provided with a device consisting of a rotating plate in which the axes of the substrate plates are mounted, wherein at the other end of the axes wheels are arranged, which run in a fixed race, whereby the substrate plate planetary about the main axis of the entire Device run, and from a sprocket, which is connected .fest for the purpose of the drive with the plate., Solved in that the race is connected to a transport frame as a guide element for the long transport by vacuum locks and coating chambers. The frame is preferably made of a profile with circular cross-sections The axes for the substrate plates are easily interchangeable with shorter ones that do not extend through the plate to secure to the plate by means of insulators a large substrate carrier up to the size of the whole device, which then turns around the major axis. "Around the major axis concentric The contact pads are also isolated from the axis and the plate for the purpose of bias sputtering, and contacts disposed in the plate transfer the ground potential from the contact ring to the substrate plate or substrate carrier, respectively. The supply of potentials from the system via contact pins which are resiliently arranged in the housing of the atomization in the respective BeSchichtungskammer and press against the contact rings. The drive of the device via a located on a rocker drive pinion, which is located in each coating chamber, is driven and engages in the ring gear. Attached to the plate is a shield which is adapted to the size of the substrate plate or the substrate carrier.

In den ' zugehörigen Zeichnungen zeigen.:In the accompanying drawings show:

Figo 1: eine Substrathalterung im Schnitt, wobei die linke Hälfte für die Planetenrotation und die rechte Hälfte für einachsige Rotation gezeichnet ist,FIG. 1: a substrate holder in section, with the left half drawn for the planetary rotation and the right half for uniaxial rotation, FIG.

Fig* 2: einen Grundriß zu jeder Darstellung nach Pig_e 1_e Fig. 2: a plan to each representation after Pig _e 1 _e

Ein Rahmen 1 aus Profil mit kreisförmigem Querschnitt dient als Träger des schleusbaren Teiles der Einrichtung. Der Rahmen 1 dient weiterhin als Führungselement für den Längstransport von der Vakuumschleuse in die BeSchichtungskammer» Mit dem Rahmen 1 fest verbunden ist ein Laufring 2, in dessen Innerem drei Laufräder 3 abrollen« Eine Platte 4 trägt die Lager 5 der Laufräder 3 und einen Zahnkranz 6 sowie einen elektrisch isolierten und elektrisch gegen die Platte 4 abgeschirmten Kontaktring 7. Rahmen 1, Zahnkranz 6 und Kontaktring 7 liegen in dieser Reihenfolge in drei verschiedenen, zueinander parallelen Ebenen. In einer weiteren Ebene sind drei Substratteller 8 isoliert an den Achsen 9 befestigt, die von den im Lauf-"^ ring 2 ablaufenden Laufrädern 3 angetrieben werden. (Entspricht linke Seite der Figuren 1 und 2.)A frame 1 of profile with circular cross section serves as a carrier of the slidable part of the device. The frame 1 is also used as a guide element for the longitudinal transport of the vacuum lock in the BeSchichtungskammer »With the frame 1 is firmly connected to a race 2, in the interior of three wheels 3 roll« A plate 4 carries the bearings 5 of the wheels 3 and a ring gear and an electrically insulated and electrically shielded against the plate 4 contact ring 7. Frame 1, ring gear 6 and contact ring 7 are in this order in three different, mutually parallel planes. In a further plane, three substrate plates 8 are fastened in isolation to the axles 9, which are driven by the running wheels 3 running in the running ring 2. (Corresponds to the left side of FIGS.

Wenn der Zahnkranz 6 in der BeSchichtungskammer angetrieben wird, werden durch die starre Verbindung zwischen Zahnkranz.6 und Platte 4 die Laufräder 3 gezwungen, auf dem Laufring 2 abzurollen. Die starre Verbindung der Achsen 9 von Laufrädern 3 und Substrattellern 8 sichert eine planetenartige, zweiachsige Drehbewegung der Substratteller 8.When the ring gear 6 is driven in the coating chamber, the wheels 3 are forced to roll on the race 2 due to the rigid connection between the ring gear 6 and the plate 4. The rigid connection of the axles 9 of impellers 3 and substrate plates 8 ensures a planetary, two-axis rotational movement of the substrate plate. 8

In der Ausführung der Substrathalterung entsprechend der rechten Seite der Figuren ist ein Ring oder eine Kreisscheibe als Substratträger 10 fest und isoliert mit der Platte 4 verbun-J den, und die Achsen 9 der Laufräder 3 sind frei_o Dadurch wird eine einachsige Drehbewegung des Substratträgers 10 mit der Drehzahl des Zahnkranzes 6 erreichte Es wurden die Substratteller 8 gegen den Substratträger 10 und die Achsen 9 gegen kürzere ausgetauscht» Dadurch wird mit weitgehend identischen Bauteilen allein durch Änderung der Achsen 9 der Laufräder 3 · der Einsatz unterschiedlicher Substratträger ermöglicht. Je nach Substratgröße und Beschichtungsaufgabe läßt sich die optimale Bewegungsform der Substrate realisieren„ Ein Antriebsritzel 11 in der Beschichtungskammer, welches auf einer federnden Schwinge 12 montiert ist, greift in den Zahnkranz 6 ein und treibt diesen an, auch wenn die Lage des Rahmens 1 relativ zum Antriebsritzel 11 nicht genau eingehalten ist. Dadurch können zusätzliche, aktiv wirkende Arretierungselemente für denIn the embodiment of the substrate holder according to the right side of the figures, a ring or disc as a substrate carrier 10 is fixed and isolated with the plate 4 verbun-J den, and the axes 9 of the wheels 3 are free _o This is a uniaxial rotational movement of the substrate carrier 10th The substrate plates 8 were exchanged for substrate carrier 10 and the axes 9 for shorter ones. As a result, the use of different substrate carriers is possible with substantially identical components merely by changing the axes 9 of the wheels 3. Depending on the substrate size and coating task, the optimal form of movement of the substrates can be realized "A drive pinion 11 in the coating chamber, which is mounted on a resilient rocker 12, engages the ring gear 6 and drives it, even if the position of the frame 1 relative to Drive pinion 11 is not strictly adhered to. This allows additional, actively acting locking elements for the

Längstransport entfallen. Durch die Gestaltung des Antriebsritzels 11 ist weiterhin das Aus- und -Einschleusen des Rahmens 1 aus den Beschichtungskammern möglich, ohne daß zusätzliche, aktiv wirkende Kupplungselemente für die Drehbewegung erforderlich sind₀ Besonders vorteilhaft ist die Gestaltung des Antriebes des Zahnkranzes 6 in Zerstäubungsanlagen mit mehr als einer Beschichtungskammer, wo also die Substratbewegungseinrichtung durch a.en Längstransport in b e id en Richtungen durch die Beschichtungskammer bewegt werden muß« Ein durch die Wandung der Beschichtungskammer geführter, elektrisch isolierter und elektrisch abgeschirmter Kontaktstift 13 gleitet während der Beschichtung federnd auf dem Kontaktring 7. Dieser trägt drei gegenüber der Platte 4 elektrisch isolierte und elektrisch abgeschirmte Kontakte 14,.welche federnd auf den Substrattellern 8 bzw. dem Substratträger 10 gleiten,. Auf diese Weise ist die Kontaktierung der planetenartig bewegten wie auch der einachsig rotierenden Substratträger während des Bias-Zerstäubens möglich. Dabei sind die Substratträger durch eine Abschirmung 15, die leitend mit der Platte 4 verbunden ist und sich der Form der Substratträger anpaßt, elektrisch abgeschirmt. Die Kontaktierung der Platte erfolgt durch einen federnden Erdkontaktstift 16, der auf einem mit der Platte 4 elektrisch leitend verbundenen, etwa in der Ebene des Kontaktringes 7 angebrachten Erdkontaktring 17 gleitet. Zahnkranz 6, Laufräder 3, Platte 4, Kontaktring 7, Abschirmung 15 und die Substratträger sind so konstruiert, daß die Wärmestrahlung oder ein Dampfstrom mit einem Durchmesser von mindestens 30 mm durch diese Bauteile treten und ungehindert auf eine zentral über der Einrichtung montierte Meßeinrichtung 18 treffen kann.Longitudinal transport omitted. Due to the design of the drive pinion 11, the training and -Einschleusen of the frame 1 from the coating chambers is also possible without additional active acting coupling elements are required for the rotational movement ₀ Particularly advantageous is the design of the drive of the ring gear 6 in Sputtering systems with more than A coating chamber , where therefore the substrate moving device must be moved through the coating chamber by longitudinal transport. An electrically insulated and electrically shielded contact pin 13 guided through the wall of the coating chamber slides resiliently on the contact ring 7 during coating carries three opposite the plate 4 electrically isolated and electrically shielded contacts 14, .which slide resiliently on the substrate plates 8 and the substrate carrier 10 ,. In this way, the contacting of the planetary moving as well as the uniaxially rotating substrate carrier during the bias sputtering is possible. In this case, the substrate carrier by a shield 15 which is conductively connected to the plate 4 and adapts to the shape of the substrate carrier, electrically shielded. The contacting of the plate is effected by a resilient ground contact pin 16 which slides on a connected to the plate 4 electrically conductive, mounted approximately in the plane of the contact ring 7 Erdkontaktring 17. Sprocket 6, wheels 3, plate 4, contact ring 7, shield 15 and the substrate support are designed so that the heat radiation or a vapor stream with a diameter of at least 30 mm through these components and unhindered to a centrally mounted on the device measuring device 18 meet can.

Der Transport der Substrathaiterung zwischen den Beschichtungskammern erfolgt zwischen Antriebs- und Führungsrollen 19, die beiderseits an den Rahmen 1 anliegen»The transport of the substrate superalloy between the coating chambers takes place between drive and guide rollers 19 which abut the frame 1 on both sides ».

Die Substrate 20 sind in geeigneter Weise auf den Substrattellern 8 oder dem Substratträger 10 befestigteThe substrates 20 are suitably mounted on the substrate plates 8 or the substrate carrier 10

Claims

Inventions

Substrate holder for sputtering, consisting of a rotating about a major axis plate in which the axes are supported by several Su-bstrattellern, wherein on one side a substrate plate and on the other an impeller is connected to the axis, a sprocket, with the plate is firmly connected, and a fixed race in which the wheels unroll, characterized in that the race (2) with a frame (1) is connected from a preferably circular profile, that

the axes (9) are interchangeable with shorter ones, not through the plate (4), in that the substrate plates (8) are mounted isolated on the axes (9) and secured against a single large substrate carrier (8) to be fastened to the plate (4). 10) are interchangeable that on the plate (4) concentrically around the main axis contact rings (7; 17) are arranged on which in the atomization system resiliently arranged contact pins (13; 16) rest, that in the plate (4) more Contacts (14) are resiliently arranged so that they connect the substrate plate (8) or the substrate carrier (10) with the Erdkontaktring (17) that in the atomizing system in each coating chamber a befindlicher on a rocker (12), in the Sprocket (6) latching drive pinion (11) is arranged and that on the plate (4) a substrate plate (8) and the substrate carrier (10) surrounding the shield (15) is arranged »

For this

2 sheets of drawings