DE60220787T2

DE60220787T2 - Glatter mehrteiliger substratträger für cvd

Info

Publication number: DE60220787T2
Application number: DE60220787T
Authority: DE
Inventors: William A. San Jose BAGLEY; Ericka M. Gilroy RAMIREZ; Stephen C. Cupertino WOLGAST
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2008-04-10
Anticipated expiration: 2022-05-03
Also published as: US6924462B2; KR20040007594A; US20020175160A1; DE60220787D1; EP1390968B1; US6528767B2; CN1276466C; JP2005509275A; US20030164362A1; KR100570559B1; EP1390968A1; TW591685B; CN1518757A; WO2002095808A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Halteglied für großflächige Glassubstrate. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Halteglied zum Halten von großflächigen Glassubstraten bei Hochtemperaturprozessen.
Zur Verwendung in Monitoren, Flachbildschirmen, Solarzellen, Personal-Digital-Assistenten (PDA), Mobiltelefonen und dergleichen hat man bisher Dünnfilmtransistoren auf großen Glassubstraten oder -platten hergestellt. Die Transistoren werden in Vakuumkammern durch aufeinander folgendes Abscheiden von unterschiedlichen Filmen hergestellt, zu denen amorphes Silicium, sowohl dotierte als auch undotierte Siliciumoxide, Siliciumnitrid und dergleichen gehören. Beispielsweise können Dünnfilme für Transistoren durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD – Chemical Vapor Deposition) abgeschieden werden. Nach dem Abscheiden werden viele Filme, die für die Transistorherstellung Verwendung finden, Wärmebehandlungen unterworfen.
Die CVD ist vergleichsweise ein Hochtemperaturprozess, der es erforderlich macht, dass die Substrate Temperaturen in der Größenordnung von 300° bis 400°C aushalten. Man strebt auch Prozesse mit höherer Temperatur, beispielsweise solche von über 500°C, an. Die CVD-Filmbehandlung hat weite Anwendung bei der Herstellung von integrierten Schaltungen auf Glassubstraten gefunden. Da Glas ein dielektrisches Material ist, das sehr spröde ist und Verwerfungen und einem Reißen unterliegt, wenn es schnell auf hohe Temperaturen erhitzt wird, muss jedoch Sorge dafür getragen werden, die Geschwindigkeit der Aufheizung von großen Flächen von Substraten einzustellen, um thermische Spannung und eine sich daraus ergebende Beschädigung zu vermeiden.
Es gibt bereits Systeme zum Vorwärmen von Glassubstraten vor der Behandlung und zum Durchführen von Wärmenachbehandlungsvorgängen. Herkömmliche Heizkammern haben entweder ein oder mehrere beheizte Ablagen zum Erhitzen eines Glassubstrats oder einer Vielzahl von Glassubstraten. Das Glas wird gewöhnlich über einer Ablage auf Distanzstücken gehalten, um die Erwärmungsgleichförmigkeit und den Durchsatz zu verbessern. Für die Kostenminimierung werden herkömmliche Distanzstücke gewöhnlich aus einfach maschinell bearbeiteten Metallen hergestellt, beispielsweise aus rostfreiem Stahl, Aluminium, Aluminiumnitrid und dergleichen. Herkömmliche Distanzstücke können jedoch zu einem Verkratzen oder zu einer anderen Beschädigung der Oberfläche des Glases neigen, was möglicherweise zu Fehlern in oder auf der Glasfläche führt. Später können die Fehler in oder auf der Glasoberfläche bei Spaltevorgängen zu nicht normalen Abspaltungen führen, die den Verlust eines Bauelements oder das Zerbrechen eines Substrats verursachen.
Man nimmt an, dass in manchen Fällen Teile des Distanzstücks, die in Kontakt mit dem Glas stehen, mit dem Glas reagieren und vorübergehend daran haften können. Wenn diese Bindungen später aufgehoben werden, bleiben Reste der vorhergehenden Reaktion an dem Distanzstück, wodurch das in Behandlung befindliche Substrat potenziell beschädigt wird. Außerdem führt der Rückstand zu der Gefahr einer Beschädigung von nachher behandelten Substraten oder kann zu einer Verunreinigungsquelle in einer Wärmbehandlungskammer werden. Darüber hinaus kann der frühere Rückstand zusätzliche chemische Reaktionen zwischen dem Distanzstück und dem Glas anregen und eine Distanzstücktragfläche oder die Lebensdauer des Distanzstücks verschlechtern.
Deshalb besteht ein Bedürfnis für einen Glashalter für Behandlungen von Glasplatten bei hoher Temperatur, der eine Beschädigung des Glases reduziert oder beseitigt.
Das Dokument US-A-5,605,574 offenbart eine Waferhaltevorrichtung mit einer Vielzahl von flexiblen elastischen Haltern, die auf einer Platte angeordnet sind, wobei jedes Halteglied ein Grundbauelement, das mit der Oberfläche der Platte gekoppelt ist, und ein abgerundetes Oberteil aufweist, das zum Halten des Wafers in einer Abstandsbeziehung zur Platte angepasst ist.
Die Erfindung ist im Anspruch 1 definiert. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Es wird eine Vorrichtung zum Halten eines Glassubstrats bereitgestellt. Bei einer Ausführungsform wird ein Substrathalter bereitgestellt, der ein Basisteil und ein Oberteil mit einer Oberfläche darauf hat, die zum Minimieren der Reibung und/oder von chemischen Reaktionen zwischen dem Substrathalter und einem darauf gehaltenen Substrat angepasst ist.
Bei einer anderen Ausführungsform hat eine Vorrichtung zum Halten eines Substrats ein Halteelement und eine Vielzahl von Haltegliedern. Wenigstens eines der Halteglieder hat insgesamt ein Grundbauglied, das mit einer ersten Seite des Halteelements gekoppelt ist, und ein rundes Oberteil, das zum Halten des Glassubstrats in einer Abstandsbeziehung zu der ersten Seite des Halteelements angepasst ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform hat die Vorrichtung zum Halten eines Substrats eine Ablage und eine Vielzahl von Haltegliedern. Wenigstens eines der Halteglieder hat insgesamt ein Grundbauglied, das mit einer ersten Seite der Ablage gekoppelt ist, sowie ein rundes Oberteil, das zum Halten des Glassubstrats in einer Abstandsbeziehung zu der ersten Seite der Ablage angepasst ist. Auf wenigstens einer Oberseite des Oberteils ist eine Beschichtung angeordnet.
Bei einer weiteren Ausgestaltung hat die Vorrichtung zum Halten eines Substrats eine Kammer sowie eine Vielzahl von Ablagen, die in einer Abstandsbeziehung in der Kammer angeordnet sind. Jede Ablage hat eine Vielzahl von Haltegliedern, die darauf angeordnet sind. Wenigstens eines der Halteglieder hat insgesamt ein Grundbauglied, das mit der ersten Seite der Ablage gekoppelt ist, sowie ein rundes Oberteil, das zum Halten des Glassubstrats in einer Abstandsbeziehung zu der ersten Seite der Ablage angepasst ist.
In einer weiteren Ausgestaltung hat die Vorrichtung zum Halten eines Glassubstrats ein Kammergehäuse und eine Vielzahl von Halteelementen, die mit einer Seitenwand des Kammergehäuses gekoppelt sind. Das Kammergehäuse hat eine erste Glasüberführungsöffnung und eine zweite Glasüberführungsöffnung, die jeweils durch ein erstes bzw. zweites Schlitzventil abgedichtet sind. An den Halteelementen ist eine Vielzahl von Haltegliedern angeordnet. Wenigstens eines der Halteglieder hat ein Grundbauglied, das mit den Halteelementen gekoppelt ist, sowie ein rundes Oberteil. Das runde Oberteil ist zum Halten des Glassubstrats in einer Abstandsbeziehung zu dem Halteelement angepasst.
Damit die Art und Weise, in der die vorstehend angegebenen Merkmale, Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht und im Einzelnen verstanden werden können, folgt eine spezielle Beschreibung der vorstehend kurz zusammengefassten Erfindung unter Bezug auf ihre Ausführungsformen, die in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt sind.
Zu erwähnen ist jedoch, dass die beiliegenden Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Erfindung zeigen und deshalb nicht als Beschränkung des Umfangs angesehen werden können, da sich die Erfindung auch auf andere, gleichermaßen wirksame Ausführungsformen erstrecken kann.
1 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Heizkammer mit einem darin angeordneten erfindungsgemäßen Halteglied.
2 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Halteglieds.
3 ist eine Draufsicht auf eine Ausführungsform mit einer Ablage mit einer Vielzahl von Haltegliedern.
4 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Ladeschleusenkammer eines Halteelements mit einer Vielzahl von Haltegliedern.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Halteglied für Glassubstrate, das in vorteilhafter Weise dafür geeignet ist, Schäden an dem Glassubstrat zu verringern, die entweder durch Reibung, chemische Reaktion oder durch eine Kombination von Reibung und chemischen Reaktionen verursacht werden.
1 zeigt eine Ausführungsform eines Halteglieds der vorliegenden Erfindung, das in einer entsprechenden Heizkammer 10 angeordnet ist. Die konventionelle Heizkammer 10 hat Seitenwände 12, 14, eine Bodenwand 16 und einen Deckel 18. In 1 nicht gezeigte zusätzliche Seitenwände 13, 15 sind senkrecht zu den Seitenwänden 12, 14 und vervollständigen den Aufbau der Heizkammer 10. Die an ein Behandlungssystem (nicht gezeigt) angrenzende Seitenwand 13 ist mit einem Schlitzventil (nicht gezeigt) versehen, durch welches die Glasplat ten von dem Behandlungssystem in die Heizkammer 10 und aus ihr heraus überführt werden können.
An den Seitenwänden 12 und 14 sind geeignete Heizwicklungen 20 zum Steuern der Temperatur der Kammer 10 angebracht. Die Heizwicklungen können eine elektrische Widerstandsheizung oder eine Leitung zum Umlaufenlassen von Gas oder Flüssigkeit für die Wärmeübertragung sein. Die Bodenwand 16 ist mit Einlass- und Auslassrohren 24 bzw. 26 für den Umlauf eines temperaturgesteuerten Fluids und/oder mit einem Kanal 27 für die Aufnahme von Drähten von Widerstandswicklungen 20 versehen, die mit einer Stromquelle (nicht gezeigt) verbunden sind. Alternativ können die gleichen Kanäle 24, 26 dazu verwendet werden, sowohl die Heizwicklungen 20 aufzunehmen als auch in den Kanälen 22 ein Wärmeübertragungsmedium umlaufen zu lassen. Die Seitenwände 12, 14 sind innen mit einer Vielzahl von Halteelementen, wie wärmeleitenden Ablagen 28, versehen. Die Ablagen 28 haben einen guten Wärmekontakt mit den Wänden 12, 14, um eine schnelle und gleichförmige Temperatursteuerung der Ablagen 28 zu gewährleisten. Beispiele für Materialien, die für die Ablagen 28 verwendet werden können, sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Aluminium, Kupfer, nichtrostender Stahl, beschichtetes Kupfer und dergleichen.
Auf der Ablage 28 sind einer oder mehrere äußere Halteglieder 30 in geeigneter Weise angeordnet, um den Umfang des Glassubstrats 32 abzustützen, während ein oder mehrere innere Halteglieder 50 nach den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf der Ablage 28 angeordnet sind, um den zentralen Teil des Glassubstrats 32 abzustützen. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform sind auf gegenüberliegenden Seiten 12 und 14 der Ablage 28 drei Halteglieder 30 angeordnet, um den Umfang des Substrats 32 abzustützen, während zwei Halteglieder 50 innerhalb der Halteglieder 30 angeordnet sind, um einen zentralen Teil des Glassubstrats 32 abzustützen.
Die Halteglieder 30, 50 von 1 dienen für ein solches Abstützen des zu behandelnden Glassubstrats 32, dass ein Spalt zwischen den Ablagen 28 und den Glassubstraten 32 vorhanden ist. Dieser Spalt gewährleistet, dass ein direkter Kontakt der Ablage 28 mit den Glassubstraten 32 vermieden wird, der zu Spannungen und zum Zerbrechen der Glassubstrate 32 oder dazu führen könnte, dass Verunreinigungen von der Ablage 28 auf die Glassubstrate 32 über tragen werden. Anstatt durch direkten Kontakt zwischen dem Glassubstrat 32 und den Ablagen 28 wird das Glassubstrat 32 indirekt durch Strahlung und Gasleitung erhitzt.
Das Ineinanderstellen der Glassubstrate 32 und der Ablagen 28 sorgt für ein Erhitzen der Glassubstrate 32 sowohl von oben als auch nach unten, was ein schnelleres und gleichförmiges Erhitzen der Glassubstrate 32 ergibt.
2 ist eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines inneren Halteglieds 50 gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung. Das innere Halteglied 50 hat ein Grundbauglied 52 mit einem insgesamt zylindrischen Querschnitt und einem abgerundeten Oberteil 54. Die von dem inneren Halteglied 50 abgestützten Glassubstrate stehen in Kontakt mit einer Fläche angrenzend an das runde Oberteil 54 oder in seiner Nähe und werden dadurch gehalten. Das Grundbauglied 52 hat ein hohles Zentrum 56, das für die Aufnahme eines Haltestiftes 58 angepasst ausgebildet ist, wodurch das innere Halteglied 50 auf seiner jeweiligen Ablage 28 innerhalb der Heizkammer 10 gehalten wird. Ein Vorteil der Verwendung des Haltestifts 58 anstatt einer direkten Anbringung des inneren Substrathalters 50 auf der Ablage 28 besteht darin, dass sich Materialauswahlkriterien für das innere Halteglied 50 und die Ablage 28 unterscheiden und voraussichtlich zur Wahl von unterschiedlichen Materialien und möglichen Problemen führen, zu denen unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten für die ausgewählten Materialien und eine diesbezügliche Fehlanpassung der Wärmeausdehnungskoeffizienten gehören. Durch Verwenden des Stifts 58 kann sich das innere Halteglied 50 getrennt von der Ausdehnung und Kontraktion der angrenzenden Ablage 28 ausdehnen und zusammenziehen.
Das Oberteil 54 des Grundbauglieds 52 hat eine abgerundete und glatte Außenfläche. Bei einer Ausgestaltung hat das Oberteil 54 ein halbkugelförmiges, konisches, ellipsenförmiges und parabolisches Ende. Das Oberteil 54 kann eine spanend oder durch Polieren erhaltene Oberflächengüte oder eine andere geeignete Oberflächengüte mit ausreichender Glätte haben. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung hat das Oberteil 54 eine Oberflächengüte mit einer Glätte von R4 oder besser, was bedeutet, dass die Oberfläche auf eine Rauhigkeit von weniger als 0,1016 μm (4 Mikrozoll) poliert ist. Bei einer anderen bevorzugten Ausgestaltung ist die Querschnittsform des inneren Substrathalters 50 ein Zylinder mit einem Vollradius am Oberteil 54.
Das Material des Grundbauglieds 52 wird durch maschinelle Bearbeitung in eine Form gebracht, die zum Stützen von Glas während der Wärmebehandlung geeignet ist. In einer Ausgestaltung ist die Querschnittsform des Grundbauglieds 52 insgesamt zylindrisch mit einer abgerundeten Oberseite. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung ist der oberste Teil, der zum Halten der Glassubstrate verwendet wird, abgerundet und hat eine glatte Außenfläche. Das zur Bildung des Grundbauglieds 52 verwendete Material wird so ausgewählt, dass ein leichtes Material-abtragendes Bearbeiten und bei einigen Ausgestaltungen niedrige Kosten erhalten werden. Bei einer Ausführung wird das Grundbauglied 52 aus rostfreiem Stahl oder rostfreiem Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt hergestellt. Bei einer anderen Ausführung ist das Grundbauglied 52 aus Inconel oder anderen Nickellegierungen hergestellt.
Obwohl Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, die ein Glashalteglied mit einem Grundbauglied 52 haben, das aus Metall oder einer Metalllegierung gebildet wird und eine Überzugsschicht 60 hat, ist klar, dass auch andere Materialien für das Grundbauglied 52 verwendet werden können, die eine Überzugsschicht 60 benötigen. Das Grundbauglied 52 kann aus Materialien hergestellt werden, die reibungsunterdrückende und chemische Reaktionen unterbindende Merkmale nach der vorliegenden Erfindung haben. Beispielsweise kann das Grundbauglied 52 aus Quarz oder Saphir oder einem anderen nichtmetallischen Material bestehen, das die Vorteile der vorliegenden Erfindung hat. In einigen Fällen können diese alternativen Materialien ohne die Überzugsschicht 60 verwendet werden.
Die Überzugsschicht 60 wird gewöhnlich wenigstens über einer Oberseite 90 des Oberteils 54 abgelegt. Alternativ kann die Überzugsschicht 60 über jedem Abschnitt des Oberteils 54 und/oder des Grundbauglieds 52 abgelegt werden. Bei einer Ausführungsform hat die Überzugsschicht 60 der vorliegenden Erfindung eine ausreichende Dicke, um als Sperrschicht zu wirken, die einen Kontakt zwischen dem Grundbauglied 52 und dem Glassubstrat 32 verhindert. Darüber hinaus wird auch die Reaktion von Verunreinigungen zwischen dem Grundbauglied 50 und dem inneren Substratträger im Wesentlichen verhindert. Verunreinigungen können in diesem Zusammenhang eine breite Vielfalt von Materialien sein, zu denen Spurenmaterialien gehören, die in dem Grundbauglied 52 vorhanden sind. Beispielsweise ist in vielen Arten von nichtrostendem Stahl, der zur Verwendung als Grundbauglied 32 geeignet ist, Chrom vorhanden. Man nimmt an, dass Sperrschichtausführungen der Oberflächenbeschichtung 60 der vorliegenden Erfindung in der Lage sind, Reaktionen zwischen dem in dem Grundbauglied 32 vorhandenen Chrom und dem Glassubstrat 32 zu verringern oder zu beseitigen. Bei Ausgestaltungen, bei denen die Überzugsschicht 60 Reaktionen zwischen dem Grundmaterial 52 und dem Glassubstrat 32 verringert oder beseitigt, kann das Oberteil 54 abgerundet sein und/oder einen ebenen Mittenabschnitt haben, auf dem das Glas 32 abgestützt wird. Der ebene Mittenabschnitt ist gewöhnlich von einer Schrägung oder einem Radius umgeben, um ein mögliches Verkratzen während des Ladens und des Erhitzens des Substrats 32 zu minimieren.
Ausführungen der Überzugsschicht 60, die in der Lage ist, Reaktionen zwischen dem Grundmaterial 52 und dem Glassubstrat 32 zu verringern oder zu beseitigen, sind CVD-Nitrierprozesse und PVD-Zerstäubungsprozesse. Beispielsweise kann ein Grundbauglied 52, das wie oben beschrieben geformt ist, in einer Reaktionskammer angeordnet und einer Atmosphäre ausgesetzt werden, die Ammoniak und/oder Stickstoff und/oder Wasserstoff und/oder andere reduzierende Gase aufweist, um auf den freiliegenden Flächen des Grundbauglieds 52 eine Nitrierschicht auszubilden. Als Folge dieses Prozesses wird eine CVD-Nitridüberzugsschicht 60 über dem Oberteil 54 des Grundbauglieds 52 gebildet.
Der vorstehend beschriebene CVD-Prozess oder ein anderer geeigneter Prozess zur Bildung einer Nitridfläche auf der freiliegenden Oberfläche des Grundbauglieds 52 dauert an, bis die Nitridschicht ausreichend dick ist, um eine Reaktion zwischen dem Grundbauglied 52 und dem Glassubstrat 32 zu verringern oder zu verhindern. Bei einer Ausführungsform wird die Überzugsschicht 60 durch CVD bis zu einer Dicke von wenigstens 3 Mikron gebildet. Bei einer anderen Ausgestaltung wird die Überzugsschicht 60 durch die CVD bis zu einer Dicke von zwischen etwa 3 μm und etwa 20 μm gebildet.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird die Überzugsschicht 60, die in der Lage ist, eine Reaktion zwischen dem Grundmaterial 52 und dem Glassubstrat 32 zu reduzieren oder zu beseitigen, auf wenigstens das Oberteil 54 des Grundbauglieds 52 aufgesprüht. Bei einer Ausgestaltung wird die Überzugsschicht 60 durch eine geeignete physikalische Gasphasenabscheidung (PVD – Physical Vapor Deposition) zur Schaffung einer nitrierten Oberfläche auf der Außenfläche des Grundbauglieds 52 gebildet. Bei der bevorzugten Ausführung weist die Überzugsschicht 60 Titannitrid auf und wird durch ein Zerstäubungsverfahren, wie die physikalische Gasphasenabscheidung, gebildet. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform wird die Überzugsschicht 60 durch die physikalische Gasphasenabscheidung gebildet und hat eine Dicke, die ausreicht, chemische Reaktionen zwischen dem Grundbauglied 52 und dem Glassubstrat 32 zu verringern oder auszuschließen. Bei wieder einer anderen alternativen Ausgestaltung wird die Überzugsschicht 60 durch ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren gebildet und hat eine Dicke von wenigstens etwa 3 μm: Bei einer anderen alternativen Ausgestaltung ist wiederum die PVD-Überzugsschicht zwischen etwa 3 μm und etwa 20 μm dick. In weiterer Ausgestaltung besteht die Überzugsschicht aus Titannitrid, das durch Zerstäuben oder durch einen anderen physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess gebildet wird.
In alternativer Ausgestaltung wirkt die Überzugsschicht 60 als reibungsreduzierende Schicht zwischen dem Bauglied 52 und dem Glassubstrat 32. Die Reibungsverringerung bezieht sich in diesem Zusammenhang auf eine Reduzierung oder einen Ausschluss einer Beschädigung an dem Glassubstrat 32, die durch Reiben, Vibration oder einen anderen Kontakt zwischen dem Glassubstrat 32 und dem inneren Halteglied 50 verursacht wird. Man nimmt an, dass Ausführungen der reibungsreduzierenden Oberflächenüberzugsschicht 60 der vorliegenden Erfindung formangepasste Filme sind, so dass die Gesamtform des Grundbauglieds 52 beibehalten wird. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der reibungsreduzierenden Überzugsschicht 60 ist sie formgleich zu dem darunterliegenden Grundbauglied 52 und hält seine glatte polierte Oberflächengüte bei.
Zu den Ausgestaltungen der Überzugsschicht 60, die in der Lage sind, einen reibungsinduzierten Schaden an den Glassubstraten 32 zu reduzieren, gehören CVD-Nitrierprozesse und PVD-Zerstäubungsprozesse. Beispielsweise kann ein Grundbauglied 52, das wie vorstehend beschrieben geformt ist, in einer Reaktionskammer angeordnet und einer Atmosphäre ausgesetzt werden, die Ammoniak und/oder Stickstoff und/oder Wasserstoff und/oder andere reduzierende Gase aufweist, um die Nitrierschicht auf der freiliegenden Oberfläche des Grundbauglieds 52 zu bilden. Als Folge dieses Prozesses wird eine formgleiche CVD-Nitridoberflächenüberzugsschicht 60 auf dem Oberteil des Grundbauglieds 52 gebildet. Der vorstehend beschriebene CVD-Prozess oder andere geeignete Prozesse dauern an, bis die Nitridschicht ausreichend dick und formgleich ist, um einen Reibungsschaden zwischen dem inneren Halteglied 50 und dem Glassubstrat 32 zu verringern.
Bei einer alternativen Ausgestaltung wird die reibungsreduzierende Überzugsschicht 60 durch CVD bis zu einer Dicke von wenigstens etwa 3 Mikron gebildet. Bei einer anderen Ausgestaltung wird die reibungsreduzierende Überzugsschicht 60 durch CVD bis zu einer Dicke von etwa 3 μm bis etwa 30 μm gebildet.
Bei einer alternativen Ausführungsform wird eine Überzugsschicht 60, die in der Lage ist, eine Reibungsbeschädigung zwischen dem inneren Stützglied 50 und dem Glassubstrat 32 zu verringern, auf die Außenfläche des Grundbauglieds 52 gesprüht. Bei einer Ausgestaltung wird eine reibungsreduzierende Überzugsschicht 60 durch den geeigneten Prozess der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) gebildet, um eine nitrierte Oberfläche über wenigstens dem Oberteil 54 des Grundbauglieds 52 zu erzeugen. In bevorzugter Ausführung weist die reibungsreduzierende Überzugsschicht 60 Titannitrid auf und wird durch ein Zerstäubungsverfahren oder eine physikalische Gasphasenabscheidung ausgebildet. Bei einer anderen alternativen Ausgestaltung wird die reibungsreduzierende Überzugsschicht 60 durch physikalische Gasphasenabscheidung gebildet und ist konform zu der Form und Oberflächengüte des Grundbauglieds 52 mit einer Dicke, die ausreicht, um eine Reibungsbeschädigung des Glassubstrates 32 durch das innere Halteglied 50 zu verringern.
Bei einer anderen alternativen Ausgestaltung wird die reibungsreduzierende Überzugsschicht 60 der vorliegenden Erfindung durch physikalische Gasphasenabscheidung gebildet und ist konform zu der Gestalt des inneren Halteglieds 50. Die Überzugsschicht 60 entspricht der polierten Oberflächenvergütung des Grundbauglieds 52 und des Oberteils 54. Die Überzugsschicht 60 ist gewöhnlich wenigstens etwa 3 μm dick. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform ist die PVD-Überzugsschicht konform und zwischen etwa 3 μm und etwa 20 μm dick. Bei einer weiteren alternativen Ausgestaltung ist die Überzugsschicht 60 eine konforme Titannitridschicht, die durch Zerstäubung oder einen anderen physikalischen Gasphasenabscheidungsprozess ausgebildet wird.
Unabhängig von dem Verfahren ihrer Ausbildung gibt die Oberflächenüberzugsschicht 60 dem Grundbauglied 52 eine glatte Außenoberfläche 52. Man nimmt an, dass die vorstehend beschriebenen alternativen Ausgestaltungen der Oberflächenüberzugsschicht 60 eine Oberfläche beibehalten, die wenigstens so glatt wie die ursprüngliche Oberflächenvergütung des Grundbauglieds 52 ist. Alternativ kann die Überzugsschicht 60 so behandelt werden, dass sie eine Oberflächenvergütung aufweist. Man nimmt an, dass die inneren Halteglieder 50, die nach der Erfindung ausgebildet werden und eine oben beschriebene Oberflächenüberzugsschicht 60 haben, die Reibung zwischen dem Glassubstrat 32 verringern, das auf dem inneren Halteglied 50 abgestützt ist, und bei bestimmten Ausführungen auch chemische Reaktionen zwischen Metallen und anderen Verunreinigungen in dem Grundbauglied 52 und/oder dem darauf angeordneten Glas 32 einschränken.
Natürlich ist ein inneres Halteglied 50, das nach den Aspekten der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, für Wärmebehandlungsvorgänge geeignet, die über 250°C ausgeführt werden. Unter Verwendung eines inneren Halteglieds 50 der vorliegenden Erfindung können auch andere Wärmebehandlungsvorgänge ausgeführt werden, beispielsweise Wärmebehandlungsprozesse, die bei der Herstellung von Niedertemperaturpolysilicium zum Einsatz kommen. Man nimmt an, dass Glashalteglieder, die nach der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, für Wärmebehandlungsvorgänge geeignet sind, die über etwa 450°C bis zu und einschließlich 600°C ausgeführt werden, was von der Verwendung und den Glasmaterialeigenschaften abhängt. Man geht davon aus, dass die vorstehend beschriebene Oberflächenüberzugsschicht 60 eine Schutzschicht bildet, die sowohl die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung durch Reibung zwischen dem Grundbauglied 52 und dem abzustützenden Glassubstrat verringert als auch als Sperrschicht wirkt, um eine Reaktion zwischen Verunreinigungen oder Metallen in dem Grundbauglied 52 und dem Glassubstrat 32 zu verhindern.
Die Ausführungen des inneren Halteglieds 50 wurden vorstehend als zentraler Träger gezeigt und beschrieben, um einen Schaden, der sich bei anomalen Spaltvorgängen ergeben kann, oder einen aktiven Flächenschaden zu verringern, der die Bauelementausbeute nachteilig beeinträchtigen kann. Die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen zeigen ein inneres Halteglied 50 als zentraler Träger, während herkömmliche äußere Halteglieder 30 zum Abstützen des Umfangs der Glasplatte 32 verwendet werden können. Natürlich können die äußeren Halteglieder 30 vorteilhafterweise ähnlich wie die inneren Halteglieder 30 ausgebildet werden, insbesondere für Gasprozesssequenzen mit hoher Temperatur. Als Folge einer Verwendung von Glashaltegliedern 30 und 50, die wie das unter Bezug auf 2 beschriebene innere Halteglied 50 ausgestaltet sind, kann eine Beschädigung an dem Glassubstrat 32 reduziert oder ausgeschlossen werden, wodurch die Ausbeute an einem gegebenen Glassubstrat gesteigert wird.
Obwohl die Halteglieder 30 und 50 im Hinblick auf spezielle Materialien und Verunreinigungen beschrieben wurden, ist es natürlich selbstverständlich, dass andere Wärmebehandlungseinsätze Grundbauhalter 52 erfordern können, die aus anderen unterschiedlichen Materialien hergestellt werden, wodurch sie alternative Überzugsschichten 60 benötigen, die als Sperrschicht für andere unterschiedliche Verunreinigungen als die vorstehend beschriebenen wirken.
Obwohl die Erfindung für die Verwendung mit Glassubstraten beschrieben wurde, können andere Ausgestaltungen der Halteglieder 30 und 50 der vorliegenden Erfindung dazu verwendet werden, einen Reibungsschaden und eine chemische Reaktion zwischen den Haltegliedern 30, 50 und anderen Substratmaterialien zu verringern. Beispielsweise kann eine Überzugsschicht 60 so ausgewählt werden, dass die Diffusion von Verunreinigungen des Grundmaterials 52 in alternative Substrattypen, wie beispielsweise Kunststoffsubstrate, vermieden wird. Obwohl die vorliegende Erfindung zusammen mit der Verwendung in einem vorstehend beschriebenen Heizsystem 10 erörtert wurde, können andere Wärmebehandlungssysteme und Kammern zum Einsatz kommen. Beispielweise können Widerstandsheizelemente direkt in Ablagen 28 eingeschlossen werden, um für eine Beheizung und Temperatursteuerungen der darin zu behandelnden Glassubstrate 32 zu sorgen. Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung können unabhängig von und ohne Berücksichtigung der Art der Heizkammer ausgeführt werden, in der die Ausführung der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
Obwohl die Auslegung eines hohlen Zentrums 56 und eines Montagestifts 58 mit ihrer zweckmäßigen Anwendung zum Ausgleich einer Wärmeausdehnungsfehlanpassung vorstehend beschrieben wurden, können die Halteglieder 30 und 50 unter Verwendung anderer Einrichtungen an der Ablage 28 befestigt werden. Es können andere Formen einer mechanischen Befestigung, wie beispielsweise ein Kaltpressen, zum Einsatz kommen, um Glasabstützglieder 30 und 50 an einer Ablage 28 zu befestigen. Natürlich kommen auch Verfahren zum Befestigen und Fixieren von Ausgestaltungen der Glashalteglieder 30 und 50 an der Heizablage 28 in Betracht.
Obwohl die vorstehend beschriebene und gezeigte Überzugsschicht 60 in dem oberen Teil 54 gezeigt ist und nur einen Teil des Grundbauglieds 52 abdeckt, können natürlich auch andere Beschichtungsgrade verwendet werden. Beispielsweise kann die Überzugsschicht 60 alle freiliegenden Abschnitte des Grundbauglieds 52 abdecken oder kann dazu verwendet werden, nur das Oberteil 54 abzudecken. Bei einigen Ausgestaltungen kann die Überzugsschicht 60 alle Oberflächen des Grundbauglieds 52 einschließlich derjenigen bedecken, die in Kontakt mit der Ablage 28 stehen. Bei bevorzugten Ausgestaltungen wird die Menge der Überzugsschicht 60, die auf das Grundbauglied 52 aufgebracht wird, optimiert, um die Vorteile der vorliegenden Erfindung zur Reduzierung der chemischen Reaktion und/oder Reibung zu erhalten.
4 zeigt eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer Ladeschleusenkammer 400, die eine Vielzahl von Haltegliedern 30 aufweist und in der wenigstens ein Halteglied 50 angeordnet ist. Die Ladeschleusenkammer 400 hat insgesamt ein Kammergehäuse 402 mit einer ersten Glasüberführungsöffnung 404 sowie eine darin angeordnete zweite Glasüberführungsöffnung 406. Insgesamt ist jede Öffnung 404 und 406 selektiv durch ein Schlitzventil 408 abgedichtet. Die Ladeschleusenkammer ist beispielsweise zwischen einer ersten Atmosphäre und einer Vakuumatmosphäre angeordnet, die in Kammern (nicht gezeigt) aufrechterhalten werden, die jeweils an der ersten und zweiten Öffnung 404, 406 angeordnet sind, und wird dazu verwendet, eine Überführung des Glases 32 in die Vakuumatmosphäre und aus ihr heraus ohne Verlust des Vakuums zu ermöglichen. Das Kammergehäuse 402 hat zusätzlich eine Pumpöffnung 410, über die der Druck in dem Kammergehäuse 402 reguliert werden kann. Fakultativ kann das Kammergehäuse 402 eine Lüftung 412 aufweisen, um den Druck in dem Kammergehäuse 402 anzuheben, wenn sich das Kammergehäuse 402 im Vakuumzustand befindet. Gewöhnlich wird die Luft oder ein Fluid, das in die Kammer 400 durch die Lüftung 412 eintritt, durch einen Filter 414 geführt, um den Eintritt von Teilchen in die Kammer 400 zu minimieren. Solche Filter sind gewöhnlich von Camfil-USA, Inc., Riverdale, New Jersey, erhältlich.
Gewöhnlich ist in dem Kammergehäuse 402 eine Vielzahl von Halteelementen 416 angeordnet, von denen jedes wenigstens ein Halteglied 30 und/oder 50 aufweist. Jedes Halteelement 416 ist gewöhnlich mit wenigstens einer Wand 418 der Kammer 400 gekoppelt. Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform weisen die Halteelemente 416 eine erste Gruppe von Halteelementen 420, die kragarmförmig mit der Wand 418 gekoppelt sind, sowie eine zweite Gruppe von Halteelementen 422 auf, die zwischen die Wand 418 und eine gegenüberliegende Wand (nicht gezeigt) gekoppelt sind. Insgesamt hält die erste Gruppe von Halteelementen 420 die Halteglieder 30, die den Umfang des Glases 32 darauf abstützen, während die zweite Gruppe von Halteelementen 422 den zentralen Abschnitt des Glases 32 hält. Alternativ können die Halteglieder mit anderen Teilen des Kammergehäuses 402, wie den anderen Seitenwänden, dem Boden oder Kombinationen davon gekoppelt werden. Zusätzlich können einige oder alle Halteglieder 30 auf Halteelementen 416 angeordnet werden, die sich zwischen den Seitenwänden erstrecken, während einige oder alle der Halteglieder 50 auf Halteelementen 416 angeordnet werden können, die mit nur einem Teil des Kammergehäuses gekoppelt werden (d.h. kragarmartig). Darüber hinaus kann/können ein oder mehrere der Halteglieder 30 ähnlich oder identisch mit dem Halteglied 50 gestaltet sein. Es können andere Ladeschleusen entworfen werden, um Halteglieder 50 einschließlich solcher zu nutzen, die Mehrfachsubstrate handhaben, die in der Kammer 400 auf einem zweiten Satz von Halteelementen gestapelt werden, die in einer Ebene darüber und parallel zu den Halteelementen 416 angeordnet sind, wie sie in 4 gezeigt sind.
Obwohl sich die vorstehenden Ausführungen auf Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung richten, können auch andere und weitere Ausgestaltungen der Erfindung ersonnen werden, ohne von deren Grundrahmen abzuweichen, der durch die nachstehenden Ansprüche bestimmt ist.

Claims

Vorrichtung zum Halten eines Glassubstrats – mit einem Halteelement (28), das eine erste Seite hat, und mit einer Vielzahl von Haltegliedern (50), die an dem Halteelement angeordnet sind, – wobei wenigstens eines der Halteglieder (50) – ein Grundbauglied (50), das mit der ersten Seite des Halteelements (28) gekoppelt ist, und – ein abgerundetes Oberteil (54) aufweist, das zum Halten des Glassubstrats in einer Abstandsbeziehung zur ersten Seite des Halteelements (28) angepasst ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das abgerundete Oberteil eine Oberflächenrauigkeit von 0,1016 μm (4 Mikrozoll) hat oder glatter ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher das abgerundete Oberteil weiterhin ein halbkugelförmiges, konisches, ellipsenförmiges oder parabolisches Ende hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, welche weiterhin eine Vielzahl von mit der ersten Seite des Halteelements gekoppelten Montagestiften aufweist, von denen jeder mit einem entsprechenden Halteglied gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher das Grundbauglied hohl ist und wenigstens einen Teil des Montagestifts aufnimmt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Vielzahl der Halteglieder weiterhin – einen ersten Satz von Haltegliedern, die längs wenigstens eines Teils des Umfangs des Halteelements angeordnet sind, und – wenigstens einen zweiten Satz von Haltegliedern mit wenigstens einem innerhalb des ersten Satzes angeordneten Halteglied aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die wenigstens einen Halteglieder aus einem nichtmetallischen Material bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die wenigstens einen Halteglieder aus Quarz oder Saphir bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die wenigstens einen Halteglieder aus einem rostfreien Stahl oder einer Nickellegierung bestehen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die wenigstens einen Halteglieder weiterhin eine Beschichtung haben, die die Oberflächenrauigkeit von 0,1016 μm (4 Mikrozoll) hat oder glatter ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Beschichtung eine Nitridschicht ist.