DE3912296C2 - Vorrichtung zur Aufnahme und Halterung von Substraten - Google Patents
Vorrichtung zur Aufnahme und Halterung von SubstratenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnah
me und Halterung von Substraten in einem Substratträ
ger einer Kathodenzerstäubungsanlage (Anlage), wobei
der Substratträger innerhalb der Prozeßkammer der
Anlage beweglich angeordnet ist und das Substrat von
einer Be- und Entladestation zu einer oder mehreren Ka
thodenstationen, von dort wieder zur Be- und Entlade
station transportiert.
In der Vakuumverfahrenstechnik, insbesondere in der
Dünnschichttechnik ist das Beschichten von Substraten,
beispielsweise von Compactdisks (CD) bekannt. Die
Compactdisks sind ein modernes Speichermedium für
digitale Informationen. In einem Sputterprozeß werden
die geprägten Kunststoffscheiben mit beispielsweise ei
ner Aluminiumschicht von weniger als einem zehntau
sendstel Millimeter überzogen. Die hierzu eingesetzten
Sputterbeschichtungsanlagen sind ringförmig aufge
baut. Über eine Schleuse in einem Sauberraum lädt und
entlädt ein Roboter die Anlage. Von der Schleuse aus
transportiert ein Substratträger die Substrate durch die
ringförmige Prozeßkammer. Das Besputtern erfolgt
durch eine Hochleistungszerstäubungskatode, die als
Magnetronkatode aufgebaut ist.
Eine solche Anlage wird beispielsweise in dem Pro
spekt 12-710.01 der ehemaligen Leybold-Heraeus
GmbH beschrieben. Dieses bekannte Katodenzerstäu
bungssystem dient zur einseitigen Beschichtung mit ei
ner laserreflektierenden Aluminiumschicht. Die Anlage
hat eine ringförmige, horizontal angeordnete Vakuum
kammer mit Be- und Entladestation, Hochleistungszer
stäubungskatode, Transportring mit Plattenaufnahme
und dynamischen Schleusen zur Drucktrennung zwi
schen Beschichtungskammer und Be- und Entladesta
tion.
Der Erfindung liegen folgende Aufgaben zugrunde:
Mit zuverlässig arbeitenden Mitteln soll eine genaue, katodengerechte Positionierung des Substrats im Sub stratträger erfolgen. Das Substrat soll insbesondere konzentrisch in kreisförmig ausgebildeten Öffnungen des Substrathalters angeordnet werden. Die Vorrich tung zur Aufnahme und Halterung des Substrats soll, insbesondere während des Betrieb, keine Verunreini gungen erzeugen. Es sollen in den Lagerstellen, an den Berührungsstellen, in den Bereichen, wo Bauelemente aufeinander einwirken, Reibungen entweder reduziert oder völlig eliminiert werden. Dadurch soll vermieden werden, daß durch die Reibung entstehende Partikel in die Prozeßkammer gelangen. Solche Partikel würden zur Verunreinigung der Atmosphäre in der Prozeßkam mer führen. Bekanntlich müssen die Prozeßkammern von Katodenzerstäubungsanlagen ein Höchstmaß an Reinheit der Atmosphäre aufweisen.
Mit zuverlässig arbeitenden Mitteln soll eine genaue, katodengerechte Positionierung des Substrats im Sub stratträger erfolgen. Das Substrat soll insbesondere konzentrisch in kreisförmig ausgebildeten Öffnungen des Substrathalters angeordnet werden. Die Vorrich tung zur Aufnahme und Halterung des Substrats soll, insbesondere während des Betrieb, keine Verunreini gungen erzeugen. Es sollen in den Lagerstellen, an den Berührungsstellen, in den Bereichen, wo Bauelemente aufeinander einwirken, Reibungen entweder reduziert oder völlig eliminiert werden. Dadurch soll vermieden werden, daß durch die Reibung entstehende Partikel in die Prozeßkammer gelangen. Solche Partikel würden zur Verunreinigung der Atmosphäre in der Prozeßkam mer führen. Bekanntlich müssen die Prozeßkammern von Katodenzerstäubungsanlagen ein Höchstmaß an Reinheit der Atmosphäre aufweisen.
Ein besonderer Teil der Aufgabenstellung besteht da
her darin, daß keine Verschiebungen relativ zueinander
der in Wirkverbindung tretenden Teile der Vorrichtung
zur Aufnahme und Halterung des Substrats auftreten.
Dies gilt insbesondere für das Zusammenwirken der Be
tätigungskomponente, die mit der Prozeßkammer ver
bunden ist und der Betätigungskomponente, die auf dem
beweglichen Substratträger angeordnet ist.
Es gehört weiterhin zur Aufgabenstellung der Erfin
dung, daß die Aufnahme- und Halterungsvorrichtung
für die Substrate weitgehend wartungsfrei über lange
Zeitstrecken arbeiten sollen.
Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß ein Kurbel-Hebelmechanismus an
mit der Prozeßkammer verbundenen Teilen der Be- und
Entladestation angeordnet ist, daß eine am Substratträ
ger angeordnete Einspannvorrichtung (Substratspan
ner) für das Substrat vorgesehen ist, daß in der Be- und
Entladeposition des Substratträgers der Kurbel-Hebel
mechanismus mit dem Substratspanner in Wirkverbin
dung tritt und das Substrat einspannt, beziehungsweise
freigibt.
Die Möglichkeit einer zentralen Betätigung der Vor
richtung wird dadurch erreicht, daß der Kurbel-Hebel
mechanismus aus einer drehbaren Steuerscheibe be
steht, die als Kurbel wirkt, an der mindestens drei Zug-
und Druckstangen (Betätigungsstangen) angelenkt sind,
die je einen Substratspanner betätigen.
Für die Aufnahme und Halterung von Disks wird vor
geschlagen, daß der Substratträger mindestens eine, ins
besondere kreisförmige Aufnahmeöffnung für das Sub
strat aufweist, daß in mindestens drei Positionen im Be
reich der äußeren Peripherie des Substrats an mit der
Prozeßkammer verbundenen Teile der Be- und Entlade
vorrichtung Hebelelemente (Übertragungshebel), ins
besondere Doppelhebel angeordnet sind, die durch die
Betätigungsstangen verschwenkbar sind, und die ihrer
seits, vorzugsweise über ein Zapfenelement auf die Sub
stratspanner einwirken. Eine besonders zuverlässige
Ausführung besteht darin, daß der Substratspanner ein
Hebelelement (Spannhebel) umfaßt, der am Substrat
träger angelenkt ist, daß eine Feder (Spannfeder), insbe
sondere Blattfeder, vorgesehen ist, die eine Kraft auf
den Spannhebel ausübt, welche den Spannhebel in Rich
tung auf das Substrat zu verdrehen trachtet. Bei leichten
Substraten, beispielsweise solche aus Plexiglas
(PMMA), kann der Substratspanner mit einem Kreuzfe
dergelenk ausgerüstet sein, dessen Rückstellkraft allein,
das heißt ohne Blattfederunterstützung, genügt, das
Substrat zu positionieren. Diese Anordnung kann dazu
benutzt werden, daß die Spannhebel das Substrat auf
nehmen und katodengerecht positionieren, insbesonde
re zentrieren.
Bei einer ringförmigen Prozeßkammer, in der ein
ringförmiger, rotierender Substratträger untergebracht
ist, der ein oder mehrere kreisförmige Aufnahmeöffnun
gen aufweist, kann vorgesehen werden, daß in minde
stens drei Positionen, vorzugsweise im Abstand von 120
Winkelgrad, an der äußeren Peripherie der Kreisform je
ein Substratspanner angeordnet ist.
Es wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Kurbel-
Hebelmechanismus an einem Teil der Schleusenkam
mer der Be- und Entladestation angeordnet ist. Dabei
kann vorgesehen werden, daß der Kurbel-Hebelmecha
nismus an einem rohrstutzenförmigen Teil der Schleu
senkammer angeordnet ist.
Zur Halterung des Substrats wird vorgeschlagen, daß
der Spannhebel mit einem Anschlag für das Substrat
versehen ist, der vorzugsweise als gehärtete Anschlag
nase mit Innenkeilprofil ausgebildet ist.
Um zu vermeiden, daß zwischen dem Übertragungs
hebel, beziehungsweise dem am Übertragungshebel an
gebrachten Zapfen und dem Spannhebel des Substrat
spanners keine Verschiebung auftritt, ist in einem be
vorzugten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die
Schwenkachse des Übertragungshebels, insbesondere
des Doppelhebels, und die Schwenkachse des Spannhe
bels koaxial zueinander angeordnet sind.
Um Reibungsvorgänge in den Lagern zu vermeiden,
besteht eine weitere Ausgestaltung der Erfindung darin,
daß die Lager des Kurbel-Hebelmechanismus und des
Substratspanners als an sich bekannte Kreuzfederge
lenke ausgebildet sind.
Zur Justierung des Substrathalters wird vorgeschla
gen, daß eine Arretiervorrichtung, insbesondere eine
Arretierschraube, zur Begrenzung der Schwenkbewe
gung des Spannhebels in Richtung auf das Substrat vor
gesehen ist. Auf diese Weise wird die Disk zentrisch
gehalten.
Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erreicht:
Die gestellten Aufgaben werden gelöst. Mit sicher arbeitenden Mitteln wird eine katodengerechte Positio nierung des Substrats im Substratträger erzielt. Das Substrat wird konzentrisch in der kreisförmigen Öff nung des Substratshalters gehalten.
Die gestellten Aufgaben werden gelöst. Mit sicher arbeitenden Mitteln wird eine katodengerechte Positio nierung des Substrats im Substratträger erzielt. Das Substrat wird konzentrisch in der kreisförmigen Öff nung des Substratshalters gehalten.
In den Lagerstellen, in den Berührungsstellen, in den
Bereichen, wo Bauelemente aufeinander einwirken, ist
keine Reibung vorhanden, so daß keine Partikel von den
Bauelementen abgerieben werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgen
den Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfin
dung zu entnehmen. Dieses Ausführungsbeispiel wird
anhand von zehn Figuren erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Seitenansicht gemäß Pfeil I der
Fig. 2 eine Kathodenzerstäubungsanlage.
Fig. 2 zeigt die Anlage nach Fig. 1 in einer Ansicht
von oben.
Fig. 3 zeigt einen Transportring für Substrate.
Fig. 4 zeigt eine Be- und Entladestation in einem ra
dialen Schnittbild.
Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Aufnahme und Hal
terung von Substraten in einem Substratträger in einer
Ansicht in Richtung der zentralen Achse des Substrats.
Fig. 6 zeigt die Vorrichtung nach Fig. 5 in einem ra
dialen Schnittbild entsprechend dem der Fig. 4.
Die Fig. 7 und 8 zeigen Details der Fig. 6 in vergrö
ßertem Maßstab.
Fig. 9 zeigt einen Disk-Spanner in der Ansicht gemäß
Fig. 5.
Fig. 10 zeigt den Gegenstand der Fig. 9 in einer An
sicht gemäß dem Pfeil X in Fig. 9.
Fig. 11 zeigt in einer schematischen Darstellung die
Arbeitsweise der Vorrichtung.
Fig. 1 stellt eine Kathodenzerstäubungsanlage, die in
einem Ständer 1 angeordnet ist, dar. Die Kathodenzer
stäubungsanlage ist in ihrer Gesamtheit mit 2 bezeich
net. Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht die
Anlage aus einer ringförmigen, flächigen Prozeßkam
mer 28, die unter Vakuum steht.
Die ringförmige Prozeßkammer 28 ist in Fig. 1 teil
weise geschnitten dargestellt, so daß man den in der
Prozeßkammer rotierenden Substratträger 3 erkennen
kann, der in den Positionen 4, 5, 6 Substrate aufnehmen
kann.
Die ringförmige Prozeßkammer 28 hat rechteckigen
Querschnitt. Die beiden senkrecht stehenden Wandun
gen 7, 8, siehe Fig. 2, sind über einen äußeren Steg 9 und 5
einem inneren Steg 10 miteinander verbunden. Beide
Stege sind in Fig. 1 im aufgebrochenen Teil der Prozeß
kammer 28 als geschnittene Flächen schraffiert darge
stellt. Der äußere Steg 9 ist in Fig. 2 abgebildet.
Der ringförmige Substratträger ist als Transportring
11 ausgebildet, der in Fig. 3 als Einzelteil dargestellt ist
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird der Transportring
über Antriebsvorrichtungen 12, 13, 14, 15 in Rotation
versetzt. In der Position 16 ist eine Be- und Entladesta
tion vorgesehen. In den Positionen 17, 18 sind Zerstäu
bungskathoden angebracht.
Aus Fig. 1 ist eine dreieckige Platte 19 erkennbar.
Diese Platte ist Trägerelement für eine Einheit 20, be
stehend aus einem Schwenkarm und einem Deckel für
die Be- und Entladestation.
In Fig. 2 sind vier sich paarweise gegenüberliegende
Kathoden 21, 22, 23, 24 schematisch dargestellt. Außer
dem sind in Fig. 2 zwei sich gegenüberliegende Teile 25,
26 einer Be- und Entladestation schematisch dargestellt.
Aus Fig. 2 sind die sich gegenüberliegenden dreiecki
gen Platten 19, siehe auch Fig. 1, und 27 erkennbar, die
anhand von Fig. 4 erläutert werden. Es handelt sich um
Anpreßelemente für Teile der Ein- und Ausschleuskam
mer der Be- und Entladestation.
Der in Fig. 3 gezeigte Transportring weist acht Auf
nahmeöffnungen 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 auf. In diesen
Aufnahmeöffnungen sind nicht dargestellte Aufnahme
vorrichtungen angeordnet, die die Substrate, beispiels
weise Disks, in Position halten. Die Substrate werden
durch den Transportring von der Be- und Entladestation
zu den Kathodenstationen und von dort wieder zur Be-
und Entladestation transportiert. Wie eingangs erwähnt,
handelt es sich um einen rotierenden Transportring. Er
wird an seiner äußeren Peripherie 37 angetrieben.
Die Fig. 4 zeigt eine Be- und Entladestation. Im ein
zelnen sind in Fig. 4 zwei plattenförmige Flanschteile
60, 61 zu erkennen, die die Funktion von Anpreßelemen
ten haben. Die plattenförmige Ausbildung ist insbeson
dere aus den Fig. 1 und 2 zu erkennen, siehe dort die
Bezugsziffern 19 und 27. Die plattenförmigen Flansch
teile sind dreieckig ausgeführt. In den drei Ecken ist je
ein Anpreßorgan vorgesehen. Aufgrund der gewählten
Abbildung ist in Fig. 4 nur ein Anpreßorgan sichtbar. Es
trägt die Bezugsziffer 64. Die Dreiecksform der Platte
ist aus Fig. 1 erkennbar, siehe dort Bezugsziffer 19. Die
drei Positionen für die Anpreßorgane sind in Fig. 1 mit
38, 39, 40 bezeichnet.
An den Flanschteilen sind je ein Rohrstutzenelement
62, 63 angeordnet.
Das Anpreßorgan ist teilweise geschnitten darge
stellt. Jedes Anpreßorgan besteht aus einer Spindel, die
in Fig. 4 mit 67 bezeichnet ist. Die Spindel trägt gegen
läufiges Gewinde, beispielsweise ein Linksgewinde 68
und ein Rechtsgewinde 69. Diese Spindelgewinde korre
spondieren zu Muttergewinden 70, 71, die auf Teilen der
plattenförmigen Anpreßelementen 60, 61 angebracht
sind.
Je nach der Rotationsrichtung der Spindel werden die
plattenförmigen Anpreßelemente und die an ihnen an
geformten Rohrstutzen in Richtung der Pfeile 72, 73
aufeinanderzubewegt oder in Richtung der Pfeile 74, 75
voneinanderfortbewegt. Mit 76 ist der Transportring
bezeichnet. Mit 77, 78 sind zwei O-Ringe bezeichnet, die
eine Vakuumdichtung darstellen.
Wenn die Rohrstutzenelemente 62, 63 aufeinander
zubewegt werden, das heißt, auf den Transportring 76
aufgepreßt werden, bildet sich ein geschlossener von
den Rohrstutzenelementen umgebener, zylinderförmi
ger Raum, der vom Rest der Prozeßkammer getrennt
ist, und der die Funktion einer Ein- und Ausschleuse
kammer der Be- und Entladevorrichtung hat.
In dieser aufgepreßten Situation der Rohrstutzen ist
also die Ein- und Ausschleuskammer (Schleusenkam
mer), die das Bezugszeichen 79 trägt, vakuumdicht ge
genüber dem Rest der ringförmigen Prozeßkammer 80
abgeschottet.
Die Schleusenkammer kann nunmehr geflutet wer
den, das heißt, sie kann unter atmosphärischen Druck
gesetzt werden. Anschließend kann das beschichtete
Substrat entfernt werden und ein neues Substrat in der
Aufnahmevorrichtung 81 eingesetzt werden. Die Auf
nahmevorrichtung 81 gehört zu einem System das zur
Aufnahme und Halterung der Substrate dient und das in
den Fig. 5 bis 10 in seinen Einzelheiten dargestellt ist.
Nach der Anbringung des zu beschichtenden Sub
strats im Transportring wird die Schleusenkammer
durch den Deckel 94 vakuumdicht verschlossen. Mit 83
ist ein O-Ring als Vakuumdichtung bezeichnet. Mit 84
ist eine Vakuumpumpe und mit 85 ist ein Schleusenven
til gekennzeichnet.
Die geschlossene Ein- und Ausschleuskammer 79
wird durch die Vakuumpumpe bei entsprechend ge
schaltetem Ventil evakuiert. Nachdem Vakuum in der
Schleusenkammer 79 herrscht, fahren die beiden Rohr
stutzenelemente 63, 62 auseinander in Richtung der
Pfeile 74, 75.
Die Rohrstutzenelemente selbst sind gegenüber der
Atmosphäre durch die zylinderförmigen Membranbäl
ge 86, 87 abgedichtet.
Nach dem Zurückziehen der beiden Rohrstutzenele
mente kann nunmehr der Transportring sich um eine
Teilung weiterbewegen. Das Substrat gelangt zur näch
sten Station. Diese nächste Station kann beispielsweise
eine Kathodenstation sein, in der das Substrat beschich
tet wird.
Man kann das System zur Aufnahme und Halterung
der Substrate unterteilen in einerseits einen Greifme
chanismus, der an der Ladestation im vorliegenden Fall
am Rohrstutzenelement 41 befestigt ist, siehe Fig. 6, und
andererseits mehreren Substratspannern, siehe Fig. 9
und 10, die mit je einem Lagerbock versehen sind und
am beweglichen Substratträger angeordnet sind.
Der Greifmechanismus ist als ein Kurbel-Hebelme
chanismus ausgebildet und in Fig. 6 teilweise geschnit
ten dargestellt.
Fig. 5 ist eine Darstellung des Kurbel-Hebelmecha
nismusses von der Seite, und zwar in Richtung der zen
tralen Achse 42 des diskförmigen Substrats 43. Der
Greifmechanismus besteht aus einer Steuerscheibe 44,
an der drei Druck- und Zugstangen, weiterhin Betäti
gungsstangen 45, 46, 47 genannt, angeordnet sind. Die
Anlenkpunkte an der Steuerscheibe sind mit 48, 49, 50
bezeichnet. Durch die Betätigungsstangen werden im
Bereich der Peripherie des Substrats, beziehungsweise
der Disk 43, Doppelhebel betätigt, die am Rohrstutzen
element 41 angelenkt sind.
Die Anlenkungspunkte sind in einer Entfernung von
120 Winkelgrad im Bereich der kreisförmigen Periphe
rie des Substrats angeordnet. Ein solcher Doppelhebel
ist in Fig. 5 mit 51 bezeichnet. In den Fig. 6 und 7 trägt er
ebenfalls die Bezugsziffer 51. Fig. 7 ist eine vergrößerte
Darstellung des Details VII der Fig. 6.
Der Doppelhebel 51 weist einen Zapfen 52 auf, der
am Substrat-Spanner oder Disk-Spanner anliegen kann,
siehe hierzu die Fig. 6, 7, 9, 10, 11.
Wenn die Steuerscheibe 44 in Richtung des Pfeils 53, 55
siehe Fig. 5, bewegt wird, wirken die drei Betätigungs
stangen als Druckstangen. Bei einer Drehung der Steu
erscheibe in Richtung des Pfeils 54 der Fig. 5 wirken die
Betätigungsstangen als Zugstangen.
Anhand von Fig. 11 wird nachfolgend erklärt, welche
Wirkungen durch die von den Betätigungsstangen auf
geführten Druck- beziehungsweise Zugkräfte auslösen.
Die Betätigungsstange 47 nach Fig. 11 drückt auf das
Lager 55. Das Lager 55 und das Lager 56 haben eine
gemeinsame Achse 57. Dadurch wird der Doppelhebel
51 in Richtung des Pfeils 58 geschwenkt. Am Doppelhe
bel ist ein Zapfen 52 angebracht, der in Bezug auf das
Lager 59 gegenüber dem Lager 56 angeordnet ist. Der
Zapfen 52 nach Fig. 11 bewegt sich nach oben. Der
Spannhebel 65 verschwenkt sich in Richtung des Pfeils
66, denn er steht unter der Wirkung einer Blattfeder 82,
siehe Fig. 9. Die Blattfeder 82 steht unter Vorspannung.
Ihre Vorspannkraft ist in Fig. 11 durch den Pfeil 88 dar
gestellt. Auf dem Spannhebel 65 des Disk-Spanners ist
eine gehärtete Haltenase 89 angebracht. Diese Hal
tenase wird in Richtung des Pfeils 66 gegen den äußeren
Rand 90 der Disk 43 gespannt.
Da drei Vorrichtungen der anhand von Fig. 11 be
schriebenen Art mit einem Abstand von 120 Winkelgra
den an der Peripherie der Disk angebracht sind, wird die
Disk so von drei Seiten ergriffen und konzentrisch zur
Öffnung 91, siehe Fig. 5, des Substratträgers 92 gehal
ten.
Die in Fig. 11 mit 93 bezeichnete Schraube ist ein
Anschlag für den Spannhebel 65 des Disk-Spanners. Mit
diesem Anschlag wird die Bewegung des Hebels 65 in
Richtung des Pfeils 66 begrenzt Auf diese Weise wird
die Disk zentrisch gehalten.
Wenn durch die Betätigungsstange 47 der Fig. 11 eine
Zugkraft auf die in Fig. 11 gezeigte Mechanik ausgeübt
wird, schwenkt der Doppelhebel 51 in Richtung des
Pfeils 95. Der Zapfen 52 drückt den Hebel 65 des Disk-
Spanners in Richtung des Pfeils 96, und zwar entgegen
der Kraft 88 der Blattfeder 82, die in ihrer Anordnung
und Ausbildung in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist.
Nach der Bewegung der Haltenase 89 in Richtung des
Pfeils 96 um eine bestimmte Strecke wird der äußere
Rand 90 der Disk 43 freigegeben. Die Disk kann aus der
Aufnahme- und Haltevorrichtung entnommen werden.
Wie aus Fig. 11 ersichtlich, ist der wirksame Radius 97
des Doppelhebels 51 gleich groß wie die Distanz 99,
beziehungsweise der wirksame Radius, zwischen der
Drehachse 98 des Hebels 65 und der Mittellinie des
Zapfens 52. Dies ist der Tatsache zu verdanken, daß der
Doppelhebel 51 und der Hebel 65 des Disk-Spanners
eine gemeinsame Rotationsachse haben. Durch die
gleichgroßen Maße 97 und 99 kommt es zwischen dem
Zapfen 52 und dem Hebel 65 des Disk-Spanners zu
keiner Relativverschiebung, das heißt Reibung. Da
durch entstehen keine abgeriebenen Partikel. Damit
werden die hohen Anforderungen, die an die Sauberkeit
in der Prozeßkammer gestellt werden, erfüllt.
Der beschriebene Doppelhebel ist in Fig. 5 mit 51
bezeichnet. Er ist im Lagerbock 100 gelagert.
Alle in der Prozeßkammer untergebrachten Lager
der Vorrichtung zur Aufnahme und Halterung der Sub
strate so zum Beispiel die Lager in den Positionen 49, 50,
48, 101, 102, siehe Fig. 5, sowie 102, siehe Fig. 9, sind
reibungsfreie Kreuzfedergelenke.
Kreuzfedergelenke sind bekannte Bauelemente, siehe
hierzu beispielsweise den Prospekt der Firma Teldix
GmbH, Heidelberg, mit der Bezeichnung 90.11/VIT 1.87
GD(3).
Ein Kreuzfedergelenk besteht aus zwei ineinander
drehbaren Hülsen, die über zwei rechtwinklig zueinan
der stehende Blattfedern miteinander verbunden sind.
Kreuzfedergelenke haben keine Reibung. Sie benötigen
keine Schmierung. Ein Fressen der Lager ist unmöglich.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz der an sich
bekannten Kreuzfedergelenke wird eine weitere Vor
aussetzung für die Sauberkeit der Atmosphäre der Pro
zeßkammer geschaffen.
In Fig. 6 ist das Rohrstutzenelement 41 beschrieben.
In ihm ist vakuumdicht die Antriebswelle 103 für die
Steuerscheibe 44 gelagert. Mit 104 ist die Antriebsvor
richtung für die Steuerscheibe bezeichnet.
Fig. 7 zeigt schematisch in vergrößerter Darstellung
einen Teil der Betätigungsstange 47 des Lagerbocks 100
für den Doppelhebel 51. Am Doppelhebel ist der Zapfen
52 angebracht. Mit 65, siehe hierzu auch Fig. 5, ist der
Spannhebel bezeichnet. Die Haltenase trägt auch in den
Fig. 7 und 9 die Bezugsziffer 89. Aus den Fig. 7 und 8 ist
erkennbar, daß die Nase Innenkeilprofil 105 aufweist.
Aus den Fig. 8 und 9 sind Einzelheiten des Substrat
spanners, beziehungsweise Disk-Spanners zu entneh
men. Der Spannhebel 65 ist durch ein Kreuzfedergelenk
102 mit dem Lagerbock 106 verbunden. Der Lagerbock
ist fest mit dem Substrathalter verschraubt. Der Sub
strathalter ist geschnitten dargestellt. Er trägt die Be
zugsziffer 92.
Mit 43 ist die Disk bezeichnet, die gegriffen und zen
triert gehalten wird.
Der Hebel 65 des Disk-Spanners steht unter Vorspan
nung. Die Vorspannung wird durch die Blattfeder 82
erzeugt. Das erste Ende der Blattfeder ist im Punkt 107
mit dem Lagerbock verbunden. Das zweite Ende der
Blattfeder ist mit dem Spannhebel 65 des Diskspanners
im Punkt 108 durch eine Schraube verbunden. Die Blatt
feder ist in der in Fig. 9 gezeigten Position so vorge
spannt, daß sie versucht, den Spannhebel in Richtung
des Pfeils 109 zu verdrehen. Der Verdrehung entgegen
wirkt der oben beschriebene Zapfen 52.
Wenn, wie im Zusammenhang mit Fig. 11 beschrie
ben, der Zapfen in Richtung des Pfeils 58 verschwenkt
wird, setzt sich die gehärtete Haltenase 89 auf den äuße
ren Rand 90 der Disk 43. Gleichzeitig legt sich der
Spannhebel 65 an die Schraube 93. Auf diese Weise wird
die Disk zentriert gehalten.
Fig. 10 ist eine Ansicht der Vorrichtung nach Fig. 9 in
Richtung des Pfeils X. Die Bauteile, die im Zusammen
hang mit Fig. 9 beschrieben wurden, tragen in Fig. 10
dieselben Bezugsziffern, wie in Fig. 9.
Bezugszeichenliste
1 Ständer
2 Kathodenzerstäubungsanlage
3 Substratträger
4 Position
5 Position
6 Position
7 Wandung
8 Wandung
9 Steg
10 Steg
11 Transportring
12 Antriebsvorrichtung
13 Antriebsvorrichtung
14 Antriebsvorrichtung
15 Antriebsvorrichtung
16 Position
17 Position
18 Position
19 Platte
20 Einheit
21 Kathode
22 Kathode
23 Kathode
24 Kathode
25 Teil
26 Teil
27 Platte
28 Prozeßkammer
29 Aufnahmeöffnung
30 Aufnahmeöffnung
31 Aufnahmeöffnung
32 Aufnahmeöffnung
33 Aufnahmeöffnung
34 Aufnahmeöffnung
35 Aufnahmeöffnung
36 Aufnahmeöffnung
37 Peripherie
38 Position
39 Position
40 Position
41 Rohrstutzenelement
42 Achse
43 Substrat, Disk
44 Steuerscheibe
45 Stange
46 Stange
47 Stange
48 Anlenkpunkt
49 Anlenkpunkt
50 Anlenkpunkt
51 Doppelhebel, Übertragungshebel
52 Zapfen
53 Pfeil
54 Pfeil
55 Lager
56 Lager
57 Achse
58 Pfeil
59 Lager
60 Flanschteil, Anpreßelement
61 Flanschteil, Anpreßelement, Dreieck
62 Rohrstutzenelement
63 Rohrstutzenelement
64 Anpreßorgan
65 Spannhebel
66 Pfeil
67 Spindel
68 Linksgewinde
69 Rechtsgewinde
70 Muttergewinde
71 Muttergewinde
72 Pfeil
73 Pfeil
74 Pfeil
75 Pfeil
76 Transportring, Substratträger
77 O-Ring
78 O-Ring
79 Schleusenkammer
80 Prozeßkammer
81 Aufnahmevorrichtung
82 Blattfeder
83 O-Ring
84 Vakuumpumpe
85 Schleusenventil
86 Membranbalg
87 Membranbalg
88 Pfeil, Kraft
89 Haltenase
90 Rand
91 Öffnung
92 Substratträger
93 Schraube
94 Position, Deckel
95 Pfeil
96 Pfeil
97 Radius, Maß
98 Achse
99 Distanz, Maß
100 Lagerbock
101 Position
102 Kreuzfedergelenk
103 Welle
104 Antriebsvorrichtung
105 Innenkeilprofil
106 Lagerbock
107 Punkt
108 Punkt
2 Kathodenzerstäubungsanlage
3 Substratträger
4 Position
5 Position
6 Position
7 Wandung
8 Wandung
9 Steg
10 Steg
11 Transportring
12 Antriebsvorrichtung
13 Antriebsvorrichtung
14 Antriebsvorrichtung
15 Antriebsvorrichtung
16 Position
17 Position
18 Position
19 Platte
20 Einheit
21 Kathode
22 Kathode
23 Kathode
24 Kathode
25 Teil
26 Teil
27 Platte
28 Prozeßkammer
29 Aufnahmeöffnung
30 Aufnahmeöffnung
31 Aufnahmeöffnung
32 Aufnahmeöffnung
33 Aufnahmeöffnung
34 Aufnahmeöffnung
35 Aufnahmeöffnung
36 Aufnahmeöffnung
37 Peripherie
38 Position
39 Position
40 Position
41 Rohrstutzenelement
42 Achse
43 Substrat, Disk
44 Steuerscheibe
45 Stange
46 Stange
47 Stange
48 Anlenkpunkt
49 Anlenkpunkt
50 Anlenkpunkt
51 Doppelhebel, Übertragungshebel
52 Zapfen
53 Pfeil
54 Pfeil
55 Lager
56 Lager
57 Achse
58 Pfeil
59 Lager
60 Flanschteil, Anpreßelement
61 Flanschteil, Anpreßelement, Dreieck
62 Rohrstutzenelement
63 Rohrstutzenelement
64 Anpreßorgan
65 Spannhebel
66 Pfeil
67 Spindel
68 Linksgewinde
69 Rechtsgewinde
70 Muttergewinde
71 Muttergewinde
72 Pfeil
73 Pfeil
74 Pfeil
75 Pfeil
76 Transportring, Substratträger
77 O-Ring
78 O-Ring
79 Schleusenkammer
80 Prozeßkammer
81 Aufnahmevorrichtung
82 Blattfeder
83 O-Ring
84 Vakuumpumpe
85 Schleusenventil
86 Membranbalg
87 Membranbalg
88 Pfeil, Kraft
89 Haltenase
90 Rand
91 Öffnung
92 Substratträger
93 Schraube
94 Position, Deckel
95 Pfeil
96 Pfeil
97 Radius, Maß
98 Achse
99 Distanz, Maß
100 Lagerbock
101 Position
102 Kreuzfedergelenk
103 Welle
104 Antriebsvorrichtung
105 Innenkeilprofil
106 Lagerbock
107 Punkt
108 Punkt
Claims (13)
1. Vorrichtung zur Aufnahme und Halterung von
Substraten in einem Substratträger einer Katho
denzerstäubungsanlage (Anlage), wobei der Sub
stratträger innerhalb der Prozeßkammer der Anla
ge beweglich angeordnet ist und das Substrat von
einer Be- und Entladestation zu einer oder mehre
ren Kathodenstationen, von dort wieder zur Be-
und Entladestation transportiert, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Kurbel-Hebelmechanismus an
mit der Prozeßkammer verbundenen Teilen der
Be- und Entladestation angeordnet ist, daß eine am
Substratträger angeordnete Einspannvorrichtung
(Substratspanner) für das Substrat vorgesehen ist,
daß in der Be- und Entladeposition des Substratträ
gers der Kurbel-Hebelmechanismus mit dem Sub
stratspanner in Wirkverbindung tritt und das Sub
strat einspannt, beziehungsweise freigibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kurbel-Hebelmechanismus aus
einer drehbaren Steuerscheibe (44) besteht, die als
Kurbel wirkt, an der mindestens drei Zug- und
Druckstangen (Betätigungsstangen) (45, 46, 47) an
gelenkt sind, die je einen Substratspanner betäti
gen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, da
durch gekennzeichnet, daß der Substratträger (92)
mindestens eine, insbesondere kreisförmige Auf
nahmeöffnung (91) für das Substrat (43), das insbe
sondere als Disk ausgebildet ist, aufweist, daß in
mindestens drei Positionen im Bereich der äußeren
Peripherie des Substrats (43), vorzugsweise im Ab
stand von 120 Winkelgrad, an mit der Prozeßkam
mer verbundenen Teile der Be- und Entladevor
richtung Hebelelemente (Übertragungshebel), ins
besondere Doppelhebel (51) angeordnet sind, die
durch die Betätigungsstangen verschwenkbar sind,
und die ihrerseits, vorzugsweise über ein Zapfen
element auf die Substratspanner einwirken.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der Substratspanner ein Hebelelement
(Spannhebel) (65) umfaßt, der am Substratträger
angelenkt ist, daß eine Feder (Spannfeder) (82), ins
besondere Blattfeder, vorgesehen ist, die eine Kraft
auf den Spannhebel (65) ausübt, welche den Spann
hebel in Richtung auf das Substrat zu verdrehen
trachtet.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß bei leichten Substraten, beispielsweise sol
chen aus Plexiglas (PMMA), der Substratspanner
mit einem Kreuzfedergelenk ausgerüstet ist, dessen
Rückstellkraft allein, das heißt ohne Blattfederun
terstützung, genügt, das Substrat zu positionieren.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Spannhebel (65) das Substrat (43) auf
nehmen und kathodengerecht positionieren, insbe
sondere zentrieren.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß in einer ringförmigen Prozeßkammer ein
ringförmiger, rotierender Substratträger unterge
bracht ist, der ein oder mehrere kreisförmige Auf
nahmeöffnungen aufweist, daß in mindestens drei
Positionen der Kreisform ein Substratspanner an
geordnet ist.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der Kurbel-Hebelmechanismus an einem
Teil der Schleusenkammer der Be- und Entladesta
tion angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der Kurbel-Hebelmechanismus an einem
rohrstutzenförmigen Teil (41) der Schleusenkam
mer angeordnet ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der Spannhebel (65) mit einem Anschlag
für das Substrat versehen ist, der vorzugsweise als
gehärtete Anschlagnase (89) mit Innenkeilprofil
(105) ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der oder mehreren der
vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schwenkachse des vorzugsweise
mit einem auf den Spannhebel (65) einwirkenden
Übertragungszapfen (52) versehenen Übertra
gungshebels (51), insbesondere des Doppelhebels,
und die Schwenkachse des Spannhebels koaxial zu
einander angeordnet sind.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Lager des Kurbel-Hebelmechanismus
und des Substratspanners als an sich bekannte
Kreuzfedergelenke ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor
angegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß eine Arretiervorrichtung, insbesondere ei
ne Arretierschraube (93), zur Zentrierung der Disk
und zur Begrenzung der Schwenkbewegung des
Spannhebels (65) in Richtung auf das Substrat (43)
vorgesehen ist
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3912296A DE3912296C2 (de) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Vorrichtung zur Aufnahme und Halterung von Substraten |
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JP2665202B2 (ja) * | 1995-05-31 | 1997-10-22 | 九州日本電気株式会社 | 半導体ウェハ処理装置 |
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DE102017105379A1 (de) | 2017-03-14 | 2018-09-20 | Aixtron Se | Substrathalteranordnung mit Maskenträger |
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- 1989-04-14 DE DE3912296A patent/DE3912296C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-10-11 US US07/419,706 patent/US4984531A/en not_active Expired - Fee Related
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