DE112020005064T5

DE112020005064T5 - Substratdreheinrichtung

Info

Publication number: DE112020005064T5
Application number: DE112020005064.5T
Authority: DE
Inventors: Noboru Uehara
Original assignee: Santec Corp
Current assignee: Santec Corp
Priority date: 2019-10-15
Filing date: 2020-03-31
Publication date: 2022-07-21
Also published as: WO2021075074A1; TW202117917A; JP6635492B1; CN114555856B; KR20220069084A; TWI739623B; US20240093358A1; JP2021063266A; CN114555856A

Abstract

Eine Substratdreheinrichtung umfasst einen Hauptdrehmechanismus, einen Zusatzdrehmechanismus und eine Führungsstruktur. Der Hauptdrehmechanismus dreht sich um eine erste Drehwelle. Der Hauptdrehmechanismus umfasst den Zusatzdrehmechanismus. Der Zusatzdrehmechanismus läuft um die erste Drehwelle gemäß einer Drehung des Hauptdrehmechanismus um und dreht sich um eine zweite Drehwelle. Die zweite Drehwelle ist in einer Radialrichtung bezüglich der ersten Drehwelle versetzt..Die Führungsstruktur weist eine Kontaktfläche auf, die sich in einer Umfangsrichtung bezüglich der ersten Drehwelle erstreckt. Die Führungsstruktur steuert das Verschieben der zweiten Drehwelle in der Radialrichtung und bewirkt, dass der Zusatzdrehmechanismus die Umlaufbewegung in einer Bahn entlang der Kontaktfläche durchführt, wenn die Kontaktfläche und der Zusatzdrehmechanismus in Kontakt miteinander stehen.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die internationale Anmeldung beansprucht die Priorität der am 15. Oktober 2019 beim japanischen Patentamt eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-188681 , und die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2019-188681 wird hier durch Bezugnahme aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Substratdreheinrichtung für Filmbildung,
STAND DER TECHNIK
Zum Bilden von Dünnfilmen mit gleichförmiger Dicke auf zwei oder mehr Linsen ist bereits eine Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung bekannt, die einen Linsenhalter aufweist, der jede der zwei oder mehr Linsen drehbar hält (siehe zum Beispiel Patentdokument 1). Wenn sich der Linsenhalter in dieser Dünnfilmdampfabscheidungsvorrichtung dreht, werden die Linsen durch einen Planetengetriebemechanismus am Linsenhalter gedreht. Dementsprechend laufen die Linsen gemäß der Drehung des Linsenhalters um, während sie sich um ihre eigene Achse drehen.
DOKUMENTE DES STANDS DER TECHNIK
PATENTDOKUMENTE
Patentdokument 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H06-192835
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Filmbildungsvorrichtungen die auf optischen und Halbleitergebieten verwendet werden, bilden in der Regel einen gleichförmigen Dünnfilm auf einem Substrat. Wenn ein Dünnfilm mit einer gleichförmigen Schichtdicke auf einem großen Substrat gebildet werden kann, können die mit der Filmbildung verbundenen Kosten reduziert werden, und die Produktivität des Produkts kann erhöht werden.
Ein als Streuteilchen von einer Filmmaterialquelle wie beispielsweise einer Dampfabscheidungsquelle abgegebenes Filmmaterial weist jedoch eine nicht gleichförmige räumliche Verteilung für ein Substrat auf. Die Nichtgleichförmigkeit verschlechtert sich bei einem Versuch, einen Dünnfilm auf einer großen Fläche des Substrats zu bilden.
Um diesem zu begegnen, ist die nicht gleichförmige Dicke des auf dem Substrat gebildeten Dünnfilms herkömmlicherweise durch Verwendung einer Filmdickenkorrekturplatte zum Gleichmachen der Filmdicke gleichförmig gemacht worden. Das Verfahren zum Gleichmachen einer Filmdicke unter Verwendung einer Filmdickenkorrekturplatte erfordert jedoch ein genaues Anbringen der Filmdickenkorrekturplatte auf dem Substrat und ferner die Neugestaltung der Filmdickenkorrekturplatte gemäß einer räumlichen Verteilung von Streuteilchen.
Wie in der angeführten Referenz 1 ist es durch eine Technik des Umlaufens und Drehens eines Substrats wie beispielsweise einer Linse, die ein Objekt der Filmbildung ist, während der Filmbildung auch möglich, eine im Wesentlichen gleichförmige Filmdicke auf dem Substrat zu bilden, während der Einfluss der ungleichmäßigen räumliche Verteilung der Streuteilchen verhindert wird. Diese Technik lässt jedoch Raum für Verbesserung bei der Gleichförmigkeit des Dünnfilms.
Somit wird gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bevorzugt, dass eine Technik bereitgestellt wird, die zum Bilden eines Films auf einem Substrat mit einer gleichförmigeren Dicke als die eines herkömmlichen geeignet ist.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Gemäß einigen Ausführungsformen wird eine Substratdreheinrichtung für Filmbildung bereitgestellt. Die Substratdreheinrichtung umfasst einen Hauptdrehmechanismus, einen Zusatzdrehmechanismus und eine Führungsstruktur. Der Hauptdrehmechanismus dreht sich um eine erste Drehwelle.
Der Hauptdrehmechanismus umfasst den Zusatzdrehmechanismus. Der Zusatzdrehmechanismus läuft gemäß der Drehung des Hauptdrehmechanismus um die erste Drehwelle um und dreht sich um eine zweite Drehwelle. Der Zusatzdrehmechanismus umfasst eine Stützstruktur, die ein Substrat als ein Objekt der Filmbildung stützt. Die Stützstruktur dreht sich um die zweite Drehwelle. Die zweite Drehwelle ist bezüglich der ersten Drehwelle in einer Radialrichtung versetzt.
Die Führungsstruktur ist um die erste Drehwelle vorgesehen und dazu konfiguriert, eine Umlaufbewegung des Zusatzdrehmechanismus zu steuern. Die Führungsstruktur weist eine Kontaktfläche auf, die sich bezüglich der ersten Drehwelle in einer Umfangsrichtung erstreckt. Die Führungsstruktur steuert ein Verschieben der zweiten Drehwelle in der Radialrichtung und bewirkt, dass der Zusatzdrehmechanismus die Umlaufbewegung in einer Bahn entlang der Kontaktfläche durchführt, wenn die Kontaktfläche und der Zusatzdrehmechanismus in Kontakt miteinander stehen.
Wie bei herkömmlichen Verfahren ist bei einem Verfahren zum Umlaufenlassen und Drehen einer Stützstruktur für ein Substrat als ein Objekt zur Filmbildung um ihre eigene Achse durch Verwendung eines Planetengetriebemechanismus eine Umlaufbahn eine kreisrunde Bahn. Eine offenbarende Partei der vorliegenden Offenbarung hat bemerkt, dass solch eine Kreisbahn eine hochgenaue Bildung eines Films mit einer gleichförmigen Filmdicke auf einem Substrat behindert.
Da die Führungsstruktur eine Steuerung der Umlaufbahn der Stützstruktur ermöglicht, ist bei der oben beschriebenen Substratdreheinrichtung gemäß einigen Ausführungsformen die Umlaufbahn nicht auf eine kreisrunde Bahn beschränkt, was im Gegensatz zu dem Planetengetriebemechanismus steht, bei dem die Umlaufbahn der Stützstruktur auf die einem Zahnrad entsprechende Form beschränkt ist. Das heißt, die Substratdreheinrichtung kann gemäß einigen Ausführungsformen eine andere Umlaufbahn als die kreisrunde Bahn erreichen, indem die Führungsstruktur eine andere Form als ein perfekter Kreis hat.
Dementsprechend gestatten einige Ausführungsformen eine größere Designfreiheit für die Stützstruktur und eine Drehbewegung des Substrats. Diese Designfreiheit ermöglicht, dass alle Punkte auf dem Substrat als ein Objekt der Filmbildung bezüglich einer räumlichen Verteilung des Filmmaterials verschoben werden, so dass eine Nichtgleichförmigkeit der oben genannten räumlichen Verteilung aufgehoben wird. Daher können einige Ausführungsformen die Substratdreheinrichtung für Filmbildung bereitstellen, die die Bildung eines gleichförmigen Dünnfilms mit hoher Genauigkeit auf dem Substrat ermöglicht.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Kontaktfläche eine Innenumfangsfläche sein, die der in der Führungsstruktur enthaltenen Drehwelle zugekehrt ist. Die Innenumfangsfläche kann eine Verschiebung des Zusatzdrehmechanismus zu einer Außenseite in der Radialrichtung steuern.
An dem Zusatzdrehmechanismus wirkt eine Zentrifugalkraft in einem Drehsystem des Hauptdrehmechanismus in einer radial nach außen verlaufenden Richtung. Das heißt, der Zusatzdrehmechanismus versucht sich selbst in die radial nach außen verlaufende Richtung zu verschieben. Durch Kontakt mit dem Zusatzdrehmechanismus an der Innenumfangsfläche der Führungsstruktur wird eine Verschiebung aufgrund der Zentrifugalkraft geregelt, wodurch ermöglicht wird, dass der Zusatzdrehmechanismus stabil in der Bahn entlang der Innenumfangsfläche der Führungsstruktur umläuft. Dies gestattet eine Steuerung der Umlaufbewegung der Stützstruktur mit hoher Genauigkeit. Diese hochgenaue Steuerung trägt zu der Bildung des Films mit der gleichförmigen Filmdicke bei.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Hauptdrehmechanismus eine Drehplatte aufweisen, die sich um die erste Welle dreht. Die Drehplatte kann einen Schlitz in der Radialrichtung haben. Der Zusatzdrehmechanismus kann die zweite Drehwelle aufweisen, die in dem Schlitz eintritt.
Der Zusatzdrehmechanismus kann einen Drehtisch aufweisen, der die Stützstruktur in einem ersten Endteil der zweiten Drehwelle aufweist. Der Zusatzdrehmechanismus kann ein Rad in einem zweiten Endteil gegenüber dem ersten Endteil der zweiten Drehwelle aufweisen, und das Rad läuft auf der Kontaktfläche der Führungsstruktur. Während das Rad gemäß der Umlaufbewegung auf der Kontaktfläche läuft, können sich das Rad und der über die zweite Drehwelle gekoppelte Drehtisch unter einer Umlaufbewegung um ihre eigenen Achsen drehen.
Die Substratdreheinrichtung wie oben beschrieben kann ein Umlaufen und Drehen entlang der Führungsstruktur des Zusatzdrehmechanismus durch eine relativ einfache mechanische Struktur erreichen.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann der Zusatzdrehmechanismus über eine Feder, die den Zusatzdrehmechanismus in einer Richtung zum Drücken auf die Kontaktfläche vorbelastet, mit dem Hauptdrehmechanismus gekoppelt sein. Solch eine Vorbelastung ermöglicht es dem Zusatzdrehmechanismus, entlang der zweiten Kontaktfläche der Führungsstruktur stabil und genau umzulaufen.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Substratdreheinrichtung so konfiguriert sein, dass der Zusatzdrehmechanismus eine Umlaufbewegung um die erste Drehwelle in einer elliptischen Bahn durchführt. Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Kontaktfläche der Führungsstruktur in einer elliptischen Form in einer Umfangsrichtung angeordnet sein.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Kontaktfläche der Führungsstruktur in einer Ringform angeordnet sein, die keine Punktsymmetrie in der Umfangsrichtung aufweist. Der Zusatzdrehmechanismus kann die Umlaufbewegung um die erste Drehwelle in einer Bahn ohne Punktsymmetrie durchführen. Solch eine Umlaufbahn ist für die Bildung eines Films mit einer gleichförmigen Filmdicke vorteilhaft. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die räumliche Verteilung des Filmmaterials in vielen Fällen eine Verteilung mit Punktsymmetrie zeigt.
Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Führungsstruktur einen Schiebemechanismus zum Bewegen mindestens eines Teils der Kontaktfläche in die Radialrichtung umfassen. In der den Schiebemechanismus enthaltenden Substratdreheinrichtung kann ein Benutzer die Umlaufbahn über den Schiebemechanismus einstellen, wodurch die Bildung des Films mit der gleichförmigen Filmdicke auf dem Substrat mit einer höheren Genauigkeit ermöglicht wird.
Figurenliste

1 ist ein konzeptionelles Diagramm einer eine Substratdreheinrichtung umfassenden Vorrichtung zur Dampfabscheidung von dielektrischen Filmen bei einigen Ausführungsformen.
2 ist eine schematische Draufsicht der Substratdreheinrichtung bei einigen Ausführungsformen.
3 ist eine schematische Draufsicht einer Führungsvorrichtung bei einigen Ausführungsformen.
4 ist eine schematische Schnittansicht der Substratdreheinrichtung entlang Drehwellen bei einigen Ausführungsformen.
5 ist eine schematische Hinteransicht einer Hauptdrehvorrichtung, auf der eine Zusatzdrehvorrichtung angebracht ist, bei einigen Ausführungsformen.
6 ist eine schematische Schnittansicht der Zusatzdrehvorrichtung in einem Querschnitt orthogonal zu einer Längsrichtung eines Schlitzes bei einigen Ausführungsformen.
7A ist eine schematische Darstellung, die eine Umlaufbewegung und eine Drehbewegung erläutert, bei einigen Ausführungsformen.
7B ist eine schematische Darstellung, die die Umlaufbewegung und die Drehbewegung erläutert, bei einigen Ausführungsformen.
8 ist ein Schaubild, das Versuchsergebnisse hinsichtlich einer Filmdicke zeigt.
9 ist eine schematische Darstellungen, die ein Profil einer Führungsschiene in einer Umfangsrichtung zeigt, bei einigen Ausführungsformen.
10 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration der Führungsschiene, die Schiebemechanismen umfasst, zeigt, bei einigen Ausführungsformen.

Bezugszeichenliste

1...: Vorrichtung zur Dampfabscheidung von dielektrischen Filmen,
10...: Dampfabscheidungsquelle,
15...: Behälter,
100...: Substratdreheinrichtung,
110...: Motor,
130....: Führungsvorrichtung,
131...: Basisplatte,
133...: Kugellager,
135...: Welle,
137...: Führungsglied,
137A...: Führungsschiene,
137B...: Innenumfangsfläche,
137C...: Bodenplatte,
137D...: Loch,
139A...: Führungsschiene,
141...: Erster Schiebemechanismus,
142...: Zweiter Schiebemechanismus,
150...: Hauptdrehvorrichtung,
151...: Hauptdrehplatte,
155...: Welle,
159...: Schlitz,
170...: Zusatzdrehvorrichtung,
171...: Drehtisch,
171A...: Aussparung,
171B...: Hohlraum,
175...: Welle,
179...: Rad,
179A...: Radkörper,
179B...: O-Ring,
180...: Einzelwellengleitstufe,
181...: Stufenkörper,
181A...: Kugellager,
185...: Federstruktur,
185A...: Feder,
185B...: Federfixierteil,
190...: Substratdreheinrichtung,
200...: Substrat,
RS...: Lichtempfangssensor.

DURCHFÜHRUNGSWEISE DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden einige Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Bei einigen Ausführungsformen ist eine Substratdreheinrichtung 100 die Substratdreheinrichtung 100 zur Filmbildung, die bei der Dampfabscheidung von dielektrischen Filmen oder Kristallwachstum verwendet wird. Um das Bilden eines gleichförmigen Dünnfilms auf einem Substrat 200 zu unterstützen, empfängt die Substratdreheinrichtung 100 Leistung von einem Motor 110 um das Substrat 200 als ein Objekt der Filmbildung umlaufen zu lassen und um seine eigene Achse zu drehen.
Beispiele für das Substrat beinhalten nicht nur optische Substrate, sondern auch Substrate zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen. Die den Filmbildung auf optischen Substraten wird zum Beispiel durchgeführt, um den optischen Substraten bestimmte optische Eigenschaften zu verleihen. Beispiele für die optischen Substraten beinhalten nicht nur flache Substrate, sondern auch Substrate mit einer konkaven Oberfläche oder einer komplexen Oberfläche.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Substratdreheinrichtung 100 zum Beispiel in einem Behälter 15 einer Vorrichtung 1 zur Dampfabscheidung von dielektrischen Filmen angeordnet, die zwei oder mehr Dampfabscheidungsquellen 10 aufweist. In der Substratdreheinrichtung 100 ist eine Oberfläche des Substrats 200 als ein Objekt der Filmbildung den Dampfabscheidungsquellen 10 zugekehrt.
Die Substratdreheinrichtung 100 empfängt Leistung von dem Motor 110, um dadurch das Substrat 200 in dem Behälter 15 umlaufen zu lassen und um seine eigene Achse zu drehen. Der Behälter 15 wird in einem Vakuumzustand gehalten. In diesem Zustand wird Filmmaterial von der Dampfabscheidungsquelle 10 verdampft, und das verdampfte Filmmaterial wird als Streuteilchen in dem Behälter 15 verstreut. In 1 stellen gestrichelte Linien konzeptionell eine Verteilung der Streuteilchen dar, und Pfeile stellen konzeptionell Richtungen des Streuteilchenstroms dar.
Die Streuteilchen werden auf dem Substrat 200 aufgebrächt, wodurch ein Dünnfilm auf dem Substrat 200 gebildet wird. Wenn verschiedene Arten von Dünnfilmen auf dem Substrat 200 geschichtet werden, werden die zwei oder mehr Dampfabscheidungsquellen 10 nacheinander betrieben. Im Betrieb verdampft jede der Dampfabscheidungsquellen 10 eine entsprechende Art von Filmmaterial und verstreut dieses, so dass eine entsprechende Art von Dünnfilm auf dem Substrat 200 gebildet wird.
Eine räumliche Verteilung des von jeder der Dampfabscheidungsquellen 10 verstreuten Filmmaterials auf dem Substrat 200 weist eine geometrische Form auf, die im Wesentlichen Punktsymmetrie hat. Je näher die Filmmaterialien zu der Mitte liegen, desto größer ist die Menge der verstreuten Filmmaterialien. Je weiter die Filmmaterialien von der Mitte entfernt liegen, desto kleiner ist die Menge der verstreuten Filmmaterialien.
Dementsprechend zeigt eine Filmdicke λ des auf dem Substrat 200 gebildeten Dünnfilms in der Regel eine Verteilung gemäß einer Funktion λ=T(r)=T0+k1·r+k2·r²+k3· r³+..., t, das heißt, die Verteilung gemäß einem univariaten Polynom mit einem Abstand r von der Mitte als eine einzige Variable, an. In dem Fall, dass die den Filmbildung in einem Zustand durchgeführt wird, in dem sich das Substrat 200 nicht dreht und stationär ist, stimmen die Koeffizienten k1, k2, k3, ... mit einer Steuerverteilung des Füllmaterials überein.
In der Substratdreheinrichtung 100 wird das Substrat 200 bei einigen Ausführungsformen umlaufen gelassen und um seine eigene Achse gedreht, wodurch alle Punkte auf dem Substrat 200 bezüglich der Streuverteilung des Füllmaterials verschoben werden. Dadurch kommen die Koeffizienten k1, k2, k3, ... null näher, so dass eine Verteilung T(r) der Filmdicke λ nur einen konstanten Term T0 ausdrückt, wodurch die Filmdicke λ mit Gleichförmigkeit ausgedrückt wird, unabhängig von dem Abstand r, und somit wird ein homogener Dünnfilm bezüglich einer großen Fläche des Substrats 200 gebildet.
Die Substratdreheinrichtung 100 erreicht die Bildung eines gleichförmigeren Dünnfilms als die eines herkömmlichen, in dem eine Umlaufbahn erreicht wird, die keine Punktsymmetrie hat und die kein perfekter Kreis. ist, wie beispielsweise eine Ellipse. Für diese Umlaufbahn ist die Substratdreheinrichtung 100 wie in 2 gezeigt konfiguriert.
Die in 2 gezeigte Substratdreheinrichtung 100 umfasst eine Führungsvorrichtung 130, eine an der Führungsvorrichtung 130 angebrachte Hauptdrehvorrichtung 150 und zwei oder mehr an der Hauptdrehvorrichtung 150 angebrachte Zusatzdrehvorrichtungen 170.
Gestrichelte Linien in 2 zeigen einen Teil, der sich hinsichtlich einer vorderen Fläche der Substratdreheinrichtung 100 in Durchsicht auf einer Rückseite befindet. Pfeile in 2 zeigen an, dass die Hauptdrehvorrichtung 150 eine Drehbewegung durchführt und ein Teil jeder Zusatzdrehvorrichtung 170 eine Drehbewegung und eine Linearbewegung durchführt.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, umfasst die Führungsvorrichtung 130 eine Basisplatte 131, ein Führungsglied 137 und eine Welle 135, die durch die Basisplatte 131 über ein Kugellager 133 drehbar gehalten wird.
Das Führungsglied 137 umfasst eine Führungsschiene 137A und eine Bodenplatte 137C mit einem Umfangsrand, der das gleiche geformte Profil wie das der Führungsschiene 137A aufweist. Wie in 4 gezeigt ist, ragt die Führungsschiene 137A von dem Umfangsrand der Bodenplatte 137C vor.
Die Bodenplatte 137C weist ein Loch 137D auf, durch das sich die Welle 135 erstreckt. Das Führungsglied 137 ist zum Beispiel über eine Schraube an der Basisplatte 131 fixiert, wobei die Welle 135 das Loch 137D durchquert.
Die Führungsschiene 137A ist um die Welle 135 herum und in einer Ringform ohne Punktsymmetrie in einem Zustand angeordnet, in dem das Führungsglied 137 an der Basisplatte 131 fixiert ist. In einem in 3 gezeigten Beispiel weist die Führungsschiene 137A ein elliptisches Profil in einer Umfangsrichtung auf.
Die Hauptdrehvorrichtung 150 wird bezüglich der Führungsvorrichtung 130 drehbar gehalten. Wie in 2 und 4 gezeigt ist, umfasst die Hauptdrehvorrichtung 150 eine Hauptdrehplatte 151 und eine Welle 155. Die Welle 155 erstreckt sich von der Mitte der Hauptdrehplatte 151 zu der Führungsvorrichtung 130 in einer Normalrichtung der Hauptdrehplatte 151. Die Welle 155 ist mit der Hauptdrehplatte 151 und ferner mit einem ersten Ende der Welle 135 der Führungsvorrichtung 130 gekoppelt.
Die Welle 135 weist ein zweites Ende auf, das durch eine hintere Fläche der Führungsvorrichtung 130 vorragt. Das zweite Ende der Welle 135 ist mit dem Motor 110 gekoppelt. Die Hauptdrehvorrichtung 150 ist so auf der Führungsvorrichtung 130 angeordnet, dass die Hauptdrehplatte 151 Leistung von dem Motor 110 empfängt, um sich um die Welle 155 zu drehen.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die Hauptdrehplatte 151 Längsschlitze 159, die sich radial erstrecken und in Abständen von 90 Grad beabstandet sind. Die Anzahl der Zusatzdrehvorrichtung 170 ist gleich der der Schlitze 159. Jede der Zusatzdrehvorrichtungen 170 durchquert den entsprechenden der Schlitze 159.
Wie in 2, 4, 5 und 6 gezeigt ist, umfasst jede der Zusatzdrehvorrichtungen 170 einen Drehtisch 171, eine Welle 175, ein Rad 179, eine Einzelwellengleitstufe 180 und eine Federstruktur 185. In 4 ist die Einzelwellengleitstufe 180 in einer Position angeordnet, die gestrichelten Linien entspricht. In 4 sind Details der Einzelwellengleitstufe 180 weggelassen.
Die Welle 175 durchquert die Schlitze 159 und die Einzelwellengleitstufe 180. Die Einzelwellengleitstufe 180 ist entlang den Schlitzen 159 vorgesehen und an einer hinteren Fläche der Hauptdrehplatte 151 fixiert.
Die Einzelwellengleitstufe 180 hält die Welle 175 beweglich entlang den Schlitzen 159 in einer Radialrichtung der Hauptdrehplatte 151. Die Einzelwellengleitstufe 180 umfasst einen Stufenkörper 181, der ein Kugellager 181A zum drehbaren Halten der Welle 175 aufweist. Der Stufenkörper 181 gleitet entlang den Schlitzen 159 in der Radialrichtung der Hauptdrehplatte 151.
Das erste Ende der Welle 175 ragt durch eine vordere Fläche der Hauptdrehplatte 151. Das erste Ende der Welle 172 ist auf einer Rückseite des Drehtisches 171 mit einer Mitte des Drehtisches 171 gekoppelt. Infolgedessen ist der Drehtisch 171 auf einer Vorderseite der Hauptdrehplatte angeordnet, wobei er um die Welle 175 drehbar ist und in der Radialrichtung der Hauptdrehplatte 151 gemäß der Bewegung der Welle 175 linear beweglich ist.
Der Drehtisch 171 hat ein Kreisprofil und weist auf seiner Vorderseite eine Stützstruktur zum Abstützen des Substrats 200 mit einer rechteckigen Form auf. Insbesondere weist der Drehtisch 171 auf der Vorderseite eine rechteckige Aussparung 171A auf. Die Aussparung 171A weist eine Form auf, die der des Substrats 200 entspricht, und der Drehtisch 171 stützt das in der Aussparung 171A eingebrachte Substrat 200 ab.
Wie in 4 und 6 gezeigt ist, weist der Drehtisch 171 eine hohle Innenstruktur auf und stützt einen Rand des Substrats 200 von einer Rückseite des Substrats 200 ab. Die mit dem Drehtisch 171 gekoppelte Welle 175 ist ein hohles zylindrisches Glied. Der Drehtisch 171 weist einen Hohlraum 171B auf, der mit dem zweiten Ende der Welle 175 gegenüber ihrem ersten Ende in Verbindung steht.
Das zweite Ende der Welle 175 ist auf einer Rückseite der Hauptdrehplatte 151 positioniert. Das zweite Ende der Welle 172 ist mit einem Lichtempfangssensor RS versehen, der eine Öffnung der Welle 175 bedeckt. Der Lichtempfangssensor RS empfängt ein Messlicht, das von oberhalb des Substrats 200 emittiert wird und sich durch das Substrat 200 und den Hohlraum 171B ausbreitet. Der Lichtempfangssensor RS gibt ein Signal aus, das einer Lichtstärke des empfangenen Messlichts entspricht. Das Ausgangssignal von dem Lichtempfangssensor RS wird zum Messen einer Dicke des auf dem Substrat 200 gebildeten Dünnfilms verwendet.
Das zweite Ende der Welle 175 ist mit einer Mitte des Rads 179 gekoppelt. Wie oben beschrieben, ist der Drehtisch 171 mit dem ersten Ende der Welle 175 gekoppelt und ist das Rad 179 mit dem zweiten Ende der Welle 174 gekoppelt. Dies bewirkt, dass sich der Drehtisch 171 gemäß einer Drehung des Rads 179 um die Welle 175 dreht (das heißt, um seine eigene Achse dreht).
Hinsichtlich einer Konfiguration des Rads 179 ist ein O-Ring 179B an einer Seitenwand des Radkörpers 179A mit einem Kreisprofil befestigt. Das Rad 179 ist auf einer Höhe angeordnet, auf der eine Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A mit dem O-Ring 179B in Kontakt steht, wodurch gestattet wird, dass das Rad 179 auf der Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A läuft.
Das heißt, wenn sich die Hauptdrehplatte 171 dreht, läuft das Rad 179 auf der Innenumfangsfläche137B der Führungsschiene 137A gemäß einer Durchdrehung der Hauptdrehplatte 171 erzeugten Umlaufbewegung des Drehtisches 171.
Die Federstruktur 185 ist dazu vorgesehen, ein Verhalten zu erzielen, bei dem das Rad 179 stabil auf der Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A läuft, ohne davon beabstandet zu werden und von der Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A zu rutschen.
Die Federstruktur 185 umfasst zwei Federn 185A, zwischen denen der Schlitz 159 angeordnet ist und die entlang einer Längsrichtung des Schlitzes 159 angeordnet sind. Erste Enden der beiden Federn 185A sind mit einem Federfixierteil 185B auf einer radial äußeren Seite der Hauptdrehplatte 151 bezüglich des Schlitzes 159 gekoppelt. Der Federfixierteil 185B ist an der hinteren Fläche der Hauptdrehplatte 151 fixiert.
Zweite Enden der beiden Federn 185A gegenüber ihren ersten Enden sind mit dem Stufenkörper 181 der Einzelwellengleitstufe 180 gekoppelt. Die Feder 185A weist bei Fehlen von Spannung eine kürzere Länge als die der Schlitze 159 auf.
Aufgrund der Federstruktur 185 empfängt das Rad 179 von der Feder 185A eine Spannung, die über den Stufenkörper 181 und die Welle 175 auf die radial äußere Seite der Hauptdrehplatte 151 gerichtet ist. Dies bewirkt, dass das Rad 179 gegen die Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A gedrückt wird.
Das heißt, das Rad 179 empfängt von der Feder 185A eine radial nach außen verlaufende Vorbelastungskraft und wird gegen die Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A gedrückt. Dies bewirkt, dass das Rad 179 in einer Bahn entlang der Führungsschiene 137A umläuft, während es sich um seine eigene Achse dreht, dies in einem Zustand, in dem es weniger wahrscheinlich ist, dass das Rad 179 von der Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A rutscht oder von der Führungsschiene 137A getrennt wird.
Wenn die Führungsschiene 137A elliptisch ist, wie in 3 gezeigt ist, drehen sich das Rad 179 der Zusatzdrehvorrichtungen 170 und der Drehtisch 171 gemeinsam damit um ihre eigenen Achsen, während sie in einer elliptischen Bahn umlaufen, wie in 7A und 7B gezeigt ist. Wenn die Hauptdrehplatte 151 in einem Winkel α in einer Pfeilrichtung mit dem Rad 179, wie in 7A gezeigt angeordnet, gedreht wird, bewegt sich das Rad 179 zu einer in 7B gezeigten Stelle, so dass das Rad 179 der elliptische Bahn folgt. In 7A und 7B ist die Hauptdrehplatte 151 durch gestrichelte Linien gezeigt.
Bei der Drehung der Hauptdrehplatte 151 werden Positionen des Drehtisches 171 und des Rads 179 in der Radialrichtung der Hauptdrehplatte 151 durch eine Zentrifugalkraft, einer Vorbelastungskraft aufgrund der Federstruktur 185 und einer dynamischen Wirkung von der Führungsschiene 137A auf das Rad 179, begleitet von einer Widerstandskraft, zu Positionen entlang der Führungsschiene 137A gesteuert. Das heißt, die Führungsschiene 137A steuert die Positionen des Rads 179 und der Welle 175 in der vorgenannten Radialrichtung durch Kontakt mit dem Rad 179 der Zusatzdrehvorrichtungen 170, wodurch die Umlaufbewegung des Drehtisches 171 gesteuert wird.
Die Substratdreheinrichtung 100 steuert bei einigen Ausführungsformen die Umlaufbahn unter Verwendung der Führungsschiene 137A, wodurch der das Substrat 200 stützende Drehtisch 171 um seine eigene Achse gedreht wird, während er entlang der elliptischen Bahn ohne Punktsymmetrie umläuft solch ein Umlaufen und Drehen bewirken eine komplexe Verschiebung aller Punkte auf dem Substrat 200, so dass die Punkte die nicht gleichförmige räumliche Verteilung des Füllmaterials von der Dampfabscheidungsquelle 10 durchqueren. Dies ermöglicht die Bildung des Dünnfilms mit gleichförmiger Dicke auf der vorderen Fläche des Substrats 200.
Ein Schaubild in 8 zeigt Messergebnisse für einen Vergleichsversuch. Die Messergebnisse zeigen die Filmdicke λ des durch den Drehtisch 171 gehaltenen Substrats 200 und die Filmdicke λ des durch eine Substrathaltebasis gehaltenen Substrats, die bei Durchführung der Filmbildung, während die Substratdreheinrichtung 100 gedreht wurde, in einem Zustand, in dem die Substrathaltebasis fest zwischen zwei benachbarten Zusatzdrehvorrichtungen 170 auf der Hauptdrehplatte 171 so vorgesehen war, dass sie bezüglich der Hauptdrehplatte 171 unbeweglich war, gemessen wurden.
Eine horizontale Achse in dem Schaubild zeigt eine Position der vorderen Fläche des Substrats 200 an. Eine vertikale Achse in dem Schaubild zeigt die Filmdicke A des auf der vorderen Fläche des Substrats 200 gebildeten Dünnfilms an. Eine durchgezogene Linie in dem Schaubild zeigt die räumliche Verteilung der Filmdicke A auf dem auf der Substrathaltebasis angebrachten Substrat 200 an. Gepunktete Linien in dem Schaubild zeigen die räumliche Verteilung der Filmdicke A auf dem auf dem Drehtisch 171 angebrachten Substrat 200 bei einigen Ausführungsformen an. Wie oben beschrieben wurde, ist ersichtlich, dass ein Dünnfilm mit einer gleichförmigen Dicke (A) mit extrem hoher Genauigkeit in der Substratdreheinrichtung 100 einiger Ausführungsformen auf dem Substrat 200 gebildet werden kann.
Wie oben erläutert wurde, dreht sich in der Substratdreheinrichtung 100 bei einigen Ausführungsformen die Hauptdrehvorrichtung 150 entsprechend einem Hauptdrehmechanismus um eine erste Drehwelle (Wellen 135, 155).
Der Drehtisch 171, die Welle 175 und das Rad 179 der Zusatzdrehvorrichtung 170, die einem Zusatzdrehmechanismus entsprechen, laufen gemäß einer Drehung der Hauptdrehplatte 151 um die erste Drehwelle (Wellen 135, 155) um und drehen sich um eine zweite Drehwelle (Welle 175) um ihre eigene Achse. Der Drehtisch 171, die Welle 175 und das Rad 179 sind an der Hauptdrehplatte 171 vorgesehen.
Bei der Zusatzdrehvorrichtung 170 wird der eine Stützstruktur (Aussparung 171A) des Substrats 200 umfassende Drehtisch 171 um die zweite Drehwelle (Welle 175) verschoben, und weiter wird die zweite Drehwelle (Welle 185) in der Radialrichtung der Hauptdrehplatte 151 verschoben.
Die eine Führungsstruktur bildende Führungsschiene 137A weist eine Innenumfangsfläche 137B auf, die zum Steuern einer Umlaufbewegung der Zusatzdrehvorrichtungen 170 verwendet wird. Die Innenumfangsfläche 137B erstreckt sich in der Umfangsrichtung bezüglich der ersten Drehwelle (Welle 135, 155), weist ein ringförmiges Profil ohne Punktsymmetrie auf und ist der ersten Drehwelle zugekehrt.
Die Führungsschiene 137A bringt die Innenumfangsfläche 137B in Kontakt mit dem Rad 179 der Zusatzdrehvorrichtung 170, wodurch eine Verschiebung des Rads 179 zu der radial äußeren Seite der Hauptdrehplatte 151 geregelt wird. Diese Regelung bewirkt, dass die Führungsschiene 137A eine radiale Verschiebung der zweiten Drehwelle (Welle 172) und des Drehtisches 171 entlang den Schlitzen 179 so steuert, dass die Zusatzdrehvorrichtungen 170 die Umlaufbewegung in einer der Innenumfangsfläche 137B entsprechenden Bahn (einer Bahn entlang der Innenumfangsfläche 137B) durchführen.
Wie oben beschrieben wurde, setzt die Substratdreheinrichtung 100 bei einigen Ausführungsformen weder eine Filmdickenkorrekturplatte noch einen Planetengetriebemechanismus ein. Die Substratdreheinrichtung 100 ermöglicht es dem Drehtisch 171, die Umlaufbewegung ohne Punktsymmetrie durchzuführen, während er sich um seine eigene Achse dreht. Ferner bewirkt die Substratdreheinrichtung 100, dass alle Punkte des Substrats 200 bezüglich der räumlichen Verteilung des von den Dampfabscheidungsquellen 10 verstreuten Filmmaterials verschoben werden. Dementsprechend ist auch anhand der Versuchsergebnisse ersichtlich, dass der gleichförmige Dünnfilm mit hoher Genauigkeit auf der vorderen Fläche des Substrats 200 gebildet werden kann.
Bei der Filmbildung unter Verwendung des Planetengetriebemechanismus ist die Umlaufbahn kreisrund. Somit ist es schwierig, einen Einfluss von Termen einer geraden Funktion der Funktion T(r), das heißt einen Einfluss eines rⁿ Terms gerader Ordnung n zu beseitigen, indem der Koeffizient null angenähert wird. Andererseits kann der Drehtisch 171 bei einigen Ausführungsformen in der elliptischen Umlaufbahn ohne Punktsymmetrie gedreht werden. Der Einfluss von Termen einer geraden Funktion kann beseitigt werden, und somit kann die Filmdicke A mit Gleichförmigkeit erreicht werden.
Ferner ist bei der Filmbildung unter Verwendung des Planetengetriebemechanismus die Umlaufbahn kreisrund. Bei Verwendung der zwei oder mehr Dampfabscheidungsquellen 10 mit verschiedenen räumlichen Verteilungen von Streuteilchen war es somit schwierig, alle durch die jeweiligen Dampfabscheidungsquellen 10 gebildeten Dünnfilme gleichförmig zu machen. Die Substratdreheinrichtung 100 kann bei einigen Ausführungsformen eine solche Gleichförmigkeit reduzieren. Das heißt, die Substratdreheinrichtung 100 ermöglicht dem durch jede der zwei oder mehr Dampfabscheidungsquellen 10 gebildeten Dünnfilm gleichförmiger als jene von herkömmlichen zu sein.
Obgleich während der Drehung des Planetengetriebemechanismus tendenziell Schwingungen auftreten, kann die Substratdreheinrichtung 100 bei einigen Ausführungsformen des Weiteren die Schwingungen während der Drehung reduzieren. Diese Schwingungsreduzierung trägt zu der Bildung der Filmdicke mit hoher Genauigkeit bei.
Da die Umlaufbahn durch Verwendung der Führungsschiene 137A statt eines Zahnrads gesteuert wird, kann bei einigen Ausführungsformen leicht eine relativ große Substratdreheinrichtung 100 hergestellt werden und ein System, das in der Lage ist, einen Film mit gleichförmiger Dicke auf einem Substrat 200 zu bilden, gebaut werden. Infolgedessen können bei einigen Ausführungsformen mit der Filmbildung in Verbindung stehende Kosten reduziert werden, was zu einer Erhöhung der Produktivität führt.
Bei einigen Ausführungsformen wird durch Ausnutzung der Zentrifugalkraft und der Vorbelastungskraft aufgrund der Federstruktur 185 das Rad 179 der Zusatzdrehvorrichtung 170 gegen die Innenumfangsfläche 137B der Führungsschiene 137A gedrückt, um ein Trennen und Rutschen von der Innenumfangsfläche 137B zu vermeiden. Ferner wird durch Ausnutzen der Drehung des Rads 179 der Drehtisch 171 um die zweite Drehwelle (Welle 175) gedreht. Dies ermöglicht es, die Drehbewegung des Substrats 200 mit hoher Genauigkeit zu steuern und den Dünnfilm mit hoher Genauigkeit zu bilden
Gemäß einigen Ausführungsformen können außer der in 3 gezeigten elliptischen Bahn verschiedene Umlaufbahnen durch Änderungen einer Umfangsform der Führungsschiene 137A leicht erreicht werden. Die Elliptizität ist nicht auf das in 3 gezeigte Beispiel beschränkt. Zum Beispiel kann die Umlaufbahn eine beliebige Ellipse mit einer Elliptizität a/b von 0,99 oder darunter aufweisen, wobei „a“ der kürzeste Abstand in der Ellipse ist und „b“ der Längsabstand in der Ellipse ist.
Wie in 9 gezeigt ist, kann die Führungsschiene 137A zu einer Führungsschiene 139A modifiziert werden, die außer dem elliptischen Profil ein ringförmiges Profil ohne Punktsymmetrie aufweist. Die Führungsschiene 139A kann so auf der Basisplatte 131 angeordnet sein, dass sie sich in Umfangsrichtung schlängelt.
Es werden mehr als zwei Führungsglieder 137 mit verschiedenen Formen der Führungsschiene hergestellt, und ein Austausch dieser Führungsglieder 137 bezüglich der Basisplatte 131 gestattet signifikant verschiedene Arten von Umlaufbewegungen in der Substratdreheinrichtung 100.
Die Substratdreheinrichtung 100 kann mit einem Mechanismus zum Bewegen der Führungsschienen 137A, 139A versehen sein. Wie in 10 gezeigt ist, umfasst eine Substratdreheinrichtung 190 einen ersten Schiebemechanismus 141 und einen zweiten Schiebemechanismus 142. Der erste Schiebemechanismus 141 schiebt einen ersten Teil 1391 der Führungsschiene 139A in einer Radialrichtung bezüglich der ersten Drehwelle. Der zweite Schiebemechanismus 142 schiebt einen zweiten Teil 1392 der Führungsschiene 139A in der Radialrichtung bezüglich der ersten Drehwelle. Der erste Schiebemechanismus 141 und der zweite Schiebemechanismus 142 sind auf der Basisplatte 131 der Führungsvorrichtung 130 angeordnet. Der erste Teil 1391 und der zweite Teil 1192 der Führungsschiene 139A sind von einer Bodenplatte und anderen Teilen der Führungsschiene 139A getrennt.
Die Substratdreheinrichtung 190 kann auf ähnliche Weise wie die Substratdreheinrichtung 100 bei den oben beschriebenen Ausführungsformen konfiguriert sein, außer dass ein Teil der Führungsschiene 139A so konfiguriert ist, dass er beweglich ist, und die Substratdreheinrichtung 190 einen ersten und zweiten Schiebemechanismus 141, 142 umfasst. Bei der Substratdreheinrichtung 190 ist die Umlaufbahn des Drehtisches 171 für eine gleichförmige Filmdicke einstellbar, wodurch die Dünnfilmbildung mit hoher Genauigkeit erreicht wird.
Vorstehend sind Beispiele für die Substratdreheinrichtung bei einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben worden. Nichtsdestotrotz ist die Substratdreheinrichtung der vorliegenden Offenbarung nicht auf die oben genannten Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedenste Weisen modifiziert werden.
Zum Beispiel muss die Federstruktur 185 nicht in der Substratdreheinrichtung vorgesehen sein. Selbst ohne die Federstruktur 185 kann das Rad 179 aufgrund der Zentrifugalkraft ausreichend auf die Führungsschiene 137A gedrückt werden. Darüber hinaus ist die in den Zeichnungen gezeigte Substratdreheinrichtung 100 konzeptionell, und die Abmessung in Form jedes Teils der Substratdreheinrichtung 100 sind nicht auf die in den Zeichnungen dargestellten beschränkt.
Funktionen eines Bestandteils bei den obigen Ausführungsformen können auf zwei oder mehr Bestandteile verteilt werden. Die Funktionen von zwei oder mehr Bestandteilen können in einem Bestandteil integriert werden. Des Weiteren können einige Konfigurationen der obigen Ausführungsform weggelassen werden. Alle Aspekte, die in dem technischen Konzept enthalten sind, das durch die in den Ansprüchen angeführten Ausdrücke identifiziert wird, sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019188681 [0001]

Claims

Substratdreheinrichtung für Filmbildung, wobei die Substratdrehvorrichtung Folgendes umfasst: einen Hauptdrehmechanismus, der sich um eine erste Drehwelle dreht; einen Zusatzdrehmechanismus, der um die erste Drehwelle gemäß der Drehung des Hauptdrehmechanismus umläuft und sich um eine zweite Drehwelle um seine eigene Achse dreht; und eine Führungsstruktur, die um die erste Drehwelle vorgesehen ist und dazu konfiguriert ist, eine Umlaufbewegung des Zusatzdrehmechanismus zu steuern, wobei der Hauptdrehmechanismus den Zusatzdrehmechanismus umfasst, wobei die zweite Drehwelle in einer Radialrichtung bezüglich der ersten Drehwelle versetzt ist, wobei der Zusatzdrehmechanismus eine Stützstruktur umfasst, die ein Substrat als ein Objekt der Filmbildung stützt, wobei sich die Stützstruktur um die zweite Drehwelle dreht, wobei die Führungsstruktur eine Kontaktfläche aufweist, die sich in einer Umfangsrichtung bezüglich der ersten Drehwelle erstreckt, und wobei die Führungsstruktur dazu konfiguriert ist, eine Verschiebung der zweiten Drehwelle in der Radialrichtung zu steuern und zu bewirken, dass der Zusatzdrehmechanismus eine Umlaufbewegung in einer Bahn entlang der Kontaktfläche durchführt, wenn die Kontaktfläche und der Zusatzdrehmechanismus in Kontakt miteinander stehen.
Substratdreheinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kontaktfläche eine Innenumfangsfläche ist, die der in der Führungsstruktur enthaltenen Drehwelle zugekehrt ist, und wobei die Innenumfangsfläche dazu konfiguriert ist, eine Verschiebung des Zusatzdrehmechanismus zu einer Außenseite in der Radialrichtung zu steuern.
Substratdreheinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Hauptdrehmechanismus eine Drehplatte aufweist, die sich um die erste Drehwelle dreht, und wobei die Drehplatte einen Schlitz entlang der Radialrichtung hat, wobei der Zusatzdrehmechanismus Folgendes aufweist: die zweite Drehwelle, die den Schlitz durchquert, einen Drehtisch, der in einem ersten Endteil der zweiten Drehwelle angeordnet ist und die Stützstruktur aufweist, und ein Rad, das in einem zweiten Endteil gegenüber dem ersten Endteil angeordnet ist und dazu konfiguriert ist, auf der Kontaktfläche zu laufen, wobei, während das Rad auf der Kontaktfläche gemäß der Umlaufbewegung läuft, sich das Rad und der Drehtisch, der über die zweite Drehwelle gekoppelt ist, um ihre eigenen Achsen drehen.
Substratdreheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Zusatzdrehmechanismus über eine Feder, die den Zusatzdrehmechanismus in einer Richtung zum Drücken auf die Kontaktfläche vorbelastet, mit dem Hauptdrehmechanismus gekoppelt ist.
Substratdreheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Zusatzdrehmechanismus eine Umlaufbewegung um die erste Drehwelle in einer elliptischen Bahn durchführt.
Substratdreheinrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kontaktfläche in einer elliptischen Form in der Umfangsrichtung angeordnet ist.
Substratdreheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Kontaktfläche in einer Ringform angeordnet ist, die keine Punktsymmetrie in der Umfangsrichtung aufweist, und wobei der Zusatzdrehmechanismus eine Umlaufbewegung um die erste Drehwelle in einer Bahn ohne Punktsymmetrie durchführt.
Substratdreheinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Führungsstruktur einen Schiebemechanismus zum Bewegen mindestens eines Teils der Kontaktfläche in die Radialrichtung umfasst.