DE4232902A1

DE4232902A1 - Substrathalter

Info

Publication number: DE4232902A1
Application number: DE4232902A
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Zejda; Bernhard Dr Cord; Emmerich Novak
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Oerlikon Deutschland Holding GmbH
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-03-31
Anticipated expiration: 2012-10-01
Also published as: DE4232902C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Substrathalter zum Trans port von flachen kreisscheibenförmigen Substraten in einer Vakuum-Prozeßanlage, in der das Substrat ein- oder beidseitig in beliebiger Raumlage einer Behand lung, wie zum Beispiel Sputterbeschichten oder Plasma ätzen unterzogen wird.

In der Vakuum-Prozeßtechnik - insbesondere in der Dünn schichttechnik - ist das Beschichten von kreisscheiben förmigen Substraten beispielsweise von Glas- oder Alu miniumscheiben für magneto-optische Datenträger be kannt. Diese MO-Discs sind ein modernes Speichermedium für digitale Informationen. In einem Vakuum-Beschich tungsprozeß werden dünne magneto-optische Schichten aus zum Beispiel Eisen-Terbium-Kobalt-Legierungen auf gebracht. Mittels dem Licht von Halbleiter-Lasern läßt sich die Information in digitaler Form auf die magneto- optische Speicherschicht übertragen und unter Zuhilfe nahme von magneto-optischen Effekten (Kerr- oder Fara day Effekt) in analoger Weise wieder auslesen.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert, die Scheiben nicht nur einseitig sondern beidseitig zu beschichten. Sämtliche Entwicklungen auf diesem Gebiet tendieren bekanntlich zu größeren Speicherdichten bei gleichzeitig größerer Kompaktheit bzw. kleiner Bauweise der entsprechenden Geräte. Für derartige Anwendungen werden Sputteranlagen eingesetzt, in denen die Scheiben entweder im Durchlaufverfahren oder auf einem kreis förmigen Wege an mehreren Beschichtungsquellen, so genannten Magnetrons vorbeibewegt werden, um eine oder mehrere Schichten aufzubringen. Bei der Beidseitenbe schichtung können beide Seiten einer Scheibe prinzi piell hintereinander oder auch gleichzeitig beschichtet werden. Der gleichzeitigen Beschichtung ist aus mehre ren Gründen der Vorzug zu geben. Auf der einen Seite möchte man die Vakuum-Beschichtungsanlage so kompakt wie möglich aufbauen, zum anderen muß gewährleistet sein, daß die Beschichtungen auf beiden Seiten unter gleichen Bedingungen stattfinden. Nur so sind die hohen Anforderungen an reproduzierbaren Schichteigenschaften erfüllbar.

Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zugrunde:

Für die oben beschriebene Anwendung soll die gesamte Fläche der Kreisscheibe gleichmäßig mit der Datenträger schicht versehen werden. Aufgrund der Beidseitenbe schichtung muß die Halterung der Kreisscheibe so erfol gen, daß die Elemente der Halterung die zu beschichten de Fläche nicht abdecken oder abschatten. Die Aufgabe besteht also darin, eine solche Scheibenhalterung zu finden, bei der die Greif- und Halteelemente, die für den Transport der Scheibe in beliebiger Raumlage, vor zugsweise in senkrechter Position erforderlich sind, nicht die zu beschichtende Fläche abdecken und den äußeren Scheibenrand für die Nutzung einer Speicher schicht ausschließen.

Eine weitere Aufgabe hängt mit der Tatsache zusammen, daß die Datenträgerschicht aus einer mehrkomponentigen Legierungsschicht zusammengesetzt ist und, daß gering ste Variationen der Legierungszusammensetzung über die Fläche der Scheibe zu unerwünschten Änderungen der magnetischen Eigenschaften führt. Deshalb besteht die Aufgabe unter anderem darin, eine Halterung zu finden, die das Substrat immer reproduzierbar, nach dem Trans port zentrisch zu den beiden Beschichtungsquellen hal tert.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu finden, die die Halterung zuverlässig über einen länger en Zeitraum gegen eine Beschichtung abschirmt. Eine Beschichtung der Halte- oder Greifelemente würde über einen längeren Produktionszeitraum zu unerwünschter Flitterbildung und Verunreinigung der aufzubringenden Schicht führen. Weiterhin besteht die Aufgabe, die Halterung so zu gestalten, daß durch den Greifvorgang, beziehungsweise durch das Schließen und Öffnen der Halteelemente möglichst keine Partikel und kein Abrieb an der Scheibe entstehen, der wiederum zu unerwünschten Störungen in der Speicherschicht beziehungsweise in der Informationsübertragung führen würde. Schließlich be steht eine weitere Aufgabe darin, eine Halterung zu finden, die es ermöglicht, das Substrat auf gleichmäßi ger Beschichtungstemperatur zu halten und zu vermeiden, daß durch unsymmetrische Kontaktierung der Scheibe ein Wärmetransport, beziehungsweise ein Wärmeverlust von der Scheibe zu den Elementen der Halterung erfolgt. Für die Beschichtung von Eisen-Terbium-Kobalt-Legierungen ist es bekanntlich von großer Wichtigkeit, daß die Be schichtungstemperatur des Substrates auf der gesamten Fläche konstant bleibt.

Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale und Einzelheiten der Patentansprüche ge löst.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist schematisch in den anhän genden Zeichnungen näher dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 in axonometrischer Darstellung (stark verein facht) den erfindungsgemäßen Substrathalter,

Fig. 2 eine radialsymmetrische Anordnung derartiger Substrathalter, wie sie in einer ringförmigen Kathodenzerstäubungsanlage, bei der die Be schichtungsstationen auf einem Kreisring angeordnet sind, zum Einsatz kommen und

Fig. 3 den Substrathalter mit beidseitigen Abdeck blenden zum Schutz der Haltefinger gegen eine Beschichtung in der Seitenansicht.

Das zu beschichtende Substrat 9 wird mittels zweier symmetrisch angeordneter Haltefinger 1, 2 bzw. 1′, 2′ zwischen den beiden Spanngliedern 8, 8′ gehalten. Die Krafteinbringung erfolgt über die beiden Punkte 7, 7′, die sich durch eine Gerade mit dem Mittelpunkt M der Scheibe verbinden lassen. Die Angriffspunkte der Halte finger 3, 4 beziehungsweise 3′, 4′ liegen diametral gegenüber, wobei sich die Verlängerungen der Halte finger im Mittelpunkt des Substrats 9, unter Einschluß des Zentralwinkels α bzw. α′ treffen. Die Haltefinger weisen Verlängerungen 5, 6 bzw. 5′, 6′ auf, die mittig am Punkt der Krafteinbringung 7, 7′ zusammengeführt sind.

Die Krafteinbringung erfolgt gemäß Fig. 2 über die Spannglieder 8, 8′ einer Transportzange 14, wobei das Öffnen und Schließen der Spannglieder durch nicht näher bezeichnete zweiarmige Hebel übertragen wird. Die Trans portzange 14 ist im Beispiel der Fig. 2 Teil eines mit mehreren Greifzangen ausgerüsteten Transportrades 15 für den Transport der Substrate auf einer kreisförmigen Bahn um die Nabe 16. Ein solcher Substratträger findet zum Beispiel bei den eingangs erwähnten zirkularen Sputter-Beschichtungsanlagen Verwendung.

In Fig. 3 ist die Seitenansicht einer beidseitigen Beschichtungsstation mit zwei Beschichtungsquellen 12 und 13 dargestellt. Zwischen diesen Quellen und dem Substrat 9 sind jeweils die Blenden 10 und 11 vorge sehen, die nur die zu behandelnde Substratfläche, nicht aber den Bereich außerhalb des Substrats mit den Halte fingern für eine Beschichtung freilassen. Wie in Fig. 1 mit strichlierten Linien angedeutet ist, weisen die Blenden 10, 11 eine etwa kreisringförmige Konfiguration auf. Die Blenden 10, 11 übergreifen den Rand der Quel len 12, 13 topfförmig und sind im übrigen koaxial zur Substratachse M angeordnet.

Bezugszeichenliste

1, 1′ Haltefinger
2, 2′ Haltefinger
3, 3′ Angriffspunkt des Haltefingers
4, 4′ Angriffspunkt des Haltefingers
5, 5′ Verlängerung des Haltefingers
6, 6′ Verlängerung des Haltefingers
7, 7′ Krafteinbringung
8, 8′ Spannglied
9 Substrat
10 Abdeckblende
11 Abdeckblende
12 Beschichtungsquelle
13 Beschichtungsquelle
14 Greifzange
15 Transportrad
16 Nabe

Claims

1. Substrathalter zum Transport von flachen kreis scheibenförmigen Substraten (9) in einer Vakuum- Prozeßanlage, in der das Substrat ein- oder beid seitig in beliebiger Raumlage einer Behandlung, wie z. B. Sputterbeschichten oder Plasmaätzen, unterzogen wird, gekennzeichnet durch zwei gleich artige Paare von federnden Haltefingern (1, 2 und 1′, 2′) mit folgenden Merkmalen:

- die Haltefinger liegen in der Substratebene
- die Wirkrichtung der Haltefinger erstreckt sich in Längsrichtung hin zum Substratmittel punkt M
- die beiden Paare von Haltefingern stehen sich diametral gegenüber
- der von den Kreisscheibenradien durch die Haltepunkte (3, 4 und 3′, 4′) eingeschlossene Winkel (α) liegt über 0° und unter 180°, vor zugsweise aber zwischen 25° und 120°
- die Haltefinger jeweils eines Paares sind auf der dem Substrat abgewandten Seite über ein gemeinsames Verbindungsglied oder über zwei gleichartig ausgebildete Verlängerungen mit einander kraftschlüssig verbunden
- die Mitte der Verbindungsglieder (5, 6 bzw. 5′, 6′) liegt auf einer gedachten Geraden, die durch den Kreisscheiben-Mittelpunkt M läuft und bildet den Krafteinleitungsort (7, 7′) für das jeweilige Spannglied (8, 8′) zum Einbringen der Zuspannkraft des Substrats, wobei sich beide Spannglieder (8, 8′) an nähernd längs der gedachten Geraden durch den Substratmittelpunkt bewegen.

2. Substrathalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß eine kreisförmige, aus Blechzuschnit ten gebildete Abdeckblende, die die federnden Haltefinger bis zum Haltepunkt abdeckt und die sich zwischen der Kreisscheibe und einer Beschich tungsquelle nahe der Kreisscheibe in einer zu ihr parallelen Ebene erstreckt, vorgesehen ist.

3. Substrathalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abdeckblende gegenüber der Kreis scheibe und den Haltefingern elektrisch isoliert ist.

4. Substrathalter nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abdeckblende geerdet ist und die Kreisscheibe mit den Haltefingern auf positivem oder negativem Potential liegt, wobei der Abstand der Abdeckblende zu den Haltefingern kleiner als der Dunkelraumabstand ist.

5. Substrathalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die federnden Haltefinger (1, 2) und (1′, 2′) aus flachem, im Vergleich zur Sub stratdicke etwas breiterem Federband gefertigt sind und deren substratseitigen Enden zur Aufnahme des Substratrandes eingekerbt sind, wobei die Enden den Substratrand geringfügig übergreifen.

6. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die federnden Haltefinger zum Zweck einer schlechten Wärmeübertragung einen geringen Querschnitt aufweisen und/oder aus einem Werkstoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit sind.

7. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die federnden Haltefinger aus stromleitendem Werkstoff gefertigt sind.

8. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die federnden Haltefinger lösbar mit ihren Verlängerungen verbunden sind.

9. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, daß jeweils ein Paar der Verlänger ungen lösbar miteinander verbunden ist.

10. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, daß sowohl die Haltefinger als auch die Verlängerungen eine geradlinige, eine ge bogene oder eine geschweifte Konfiguration auf weisen.

11. Substrathalter nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Substratebene Blenden (10, 11) vorgesehen sind, die Teile der Spannglieder (8, 8′) und/oder der Haltefinger (1, 2, 1′, 2′) zu mindest teilweise überdecken, wobei die Blenden aus Blechzuschnitten gebildet sind und eine sichel förmige oder kreisscheibenförmige Konfiguration aufweisen und zur Substratachse (M) konzentrisch angeordnet sind.