JP2007088407A - 基板キャリヤ - Google Patents

Abstract

【課題】基板の縁を厚過ぎないように覆うことができかつ両縁を実質的に等しく覆うことができる基板キャリヤを提供する。
【解決手段】２つの垂直プレート３、４および２つの水平プレート５、６を有する基板キャリヤ１であって、基板２がスパッタリングユニットを通って搬送される間に、基板２の縁領域が均一にコーティングされるようにするため、２つの垂直プレート３、４間にレバー構造が設けられている。このレバー構造は少なくとも1つの水平ウェブ１５、１６、２０、２７、３１、３２を有し、該水平ウェブ１５、１６、２０、２７、３１、３２は、熱膨張係作用を受けて、水平プレート５、６よりも小さい度合いで膨張する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特許請求の範囲の請求項１の前提部に記載のキャリヤに関する。

基板は、しばしば、スパッタリングユニット内でいわゆるターゲットを通過して案内され、このターゲットの表面から粒子がスパッタリングされ、その後基板上に蒸着される。基板としては、例えば、インラインスパッタユニットを通って搬送されるガラスプレートが使用できる。これらのガラスプレートは、搬送装置に連結されたフレーム内にセットされる。

真空処理ユニット内に基板を搬送し、真空処理ユニットを通す装置として、例えば、１つのトラックおよび１つの支持ベアリングと関連させた２つのホイールセットを備えた嵩張った足部品を有する装置が知られている（下記特許文献１参照）。処理すべき基板は、この装置内で、矩形の基板ホルダにより保持される。

また、円形基板プレートを装着するための環状基板ホルダも知られており、この基板ホルダは、更に、等間隔に配置された４つの保持アームにより保持される（下記特許文献２参照）。

フレーム内に保持される基板の熱膨張係数とフレームの熱膨張係数とが異なる場合には、基板の縁の片面が、非常に大きい度合いで、不均一に覆われてしまうことがある。ウェーハの場合、これは、「エッジエクスクルージョン（edge exclusion）」、すなわちコーティングされない周辺ウェーハ領域と呼ばれている。

ドイツ国特許ＤＥ ４１ ３９ ５４９ Ａ１号明細書 ドイツ国特許ＤＥ １０２ １１ ８２７ Ｃ１号明細書

従って、本発明は、基板の縁を厚過ぎないように覆うことができかつ両縁を実質的に等しく覆うことができる基板キャリヤを提供するという問題に対処するものである。

この問題は、特許請求の範囲の請求項１に記載の特徴により解決される。

従って本発明は、２つの垂直プレートおよび２つの水平プレートを備えた基板キャリヤに関する。基板がスパッタリングユニットを通って搬送される間に、基板の縁領域が不均一にコーティングされないようにするため、両垂直プレートの間にレバー構造が設けられている。レバー構造は、熱の作用を受けて、水平プレートよりも小さい度合いで膨張する少なくとも１つの水平ウェブを有している。

本発明により達成される長所は、特に、熱膨張係数の差の効果を利用したレバー構造により、コーティングすべき基板が、キャリヤフレームに対して対称的に保持されることにある。

図面には本発明の実施形態の一例が示されており、これを以下に更に詳細に説明する。

図１には、２つの垂直プレート３、４および２つの水平プレート５、６を備えた基板２用のキャリヤ１が示されている。垂直プレート３、４は例えばチタンからなり、一方、水平プレート５、６はアルミニウムからなる。

上方のアルミニウムプレート５の左端部は、ボルト７、８、９または他の連結要素によりチタンプレート３に連結されている。

アルミニウムプレート５の右端部は、チタンプレート４に直接的に連結されるのではなく、小さいアルミニウムプレート１０を介して間接的に連結されている。この小さいアルミニウムプレート１０は、その右端部が、３つのボルト１１、１２、１３等によりチタンプレート４に連結されている。大気温度ではチタンプレート４とアルミニウムプレート５、６との間にギャップが存在し、このギャップは、スパッタリング温度で閉じられる。従って、図１はスパッタリング作業中のキャリヤを示すものである。

小さいアルミニウムプレート１０のほぼ中心のボルト１４等により、小さいアルミニウムプレート１０とチタンのウェブ１５の右端部との間に回転可能な連結が確立される。ボルト１４の代わりに、両部品を一体に保持しかつ両部品の相対移動すなわち相対回転を可能にするピンまたはスタッド等を使用できる。アルミニウムプレート１０は、アルミニウムプレート５内で案内されるに過ぎない。チタンウェブ１５の左端部は、ボルト１７等（該ボルト等は、アルミニウムプレート５を貫通してはいない）により、垂直に延びているウェブ１６の下端部に回転可能に連結されている。アルミニウムプレート５とウェブ１６の上端部との間の回転可能な連結は、ボルト１８等により確立される。垂直ウェブは必ずしもチタンで構成する必要はなく、例えば、スチールまたは他の金属で作ることもできる。

垂直ウェブ１６の中心のボルト１９等により、この垂直ウェブ１６と水平に延びている他のウェブ２０との間に連結が確立されているが、水平プレート５との連結は確立されていない。ウェブ２０の左端部は、ボルト２１等を介してプレート５に直接的に連結されている。しかしながら、プレート３とウェブ２０との間の直接連結を行うこともできる。

下方プレート６上には、上方プレート５に配置された構造部品に対して鏡像対称的に対応構造部品を配置することができる。従って、ボルト２６はボルト１４に対応する。

小さい各アルミニウムプレート１０、２５は、大きいアルミニウムプレート５、６上に載置されかつ該アルミニウムプレート５、６内で案内されるに過ぎないため、大きいアルミニウムプレート５、６上で水平方向に移動できる。

それぞれ、ウェブ１５、１６、２０および２７、３１、３２により形成されるレバー構造の補助により、両垂直プレート３、４間の距離を一定に維持できる。

これを特別に達成する方法を以下に説明する。

図１に示した装置が、ほぼ大気温度から、スパッタリング中に一般的な約２２０℃だけ上昇した温度に高められたものと仮定すると、アルミニウムからなる全ての部品は大きい度合いで膨張し、一方、チタンからなる部品は小さい度合いで膨張する。

従って、個々の部品間に相対移動が生じ、これにより、本質的に、大きいアルミニウムプレート５、６に対して、小さいアルミニウムプレート１０、２５間に相対移動が引起こされる。実際に、小さいアルミニウムプレート１０、２５は、垂直プレート４を左方に相対的に引張り、垂直プレート３からの元の距離が維持されるようにする。

温度の上昇に伴い、アルミニウムプレート５、６は大きい度合いで膨張する。このため、アルミニウムプレート５、６と垂直プレート４との間に予め設けてあるギャップが閉じられる。水平チタンウェブ２０、３２は点２１、３３で大きいアルミニウムプレート５、６に連結されているので、これらのチタンウェブ２０、３２はアルミニウムプレート５、６とともに右方に移動する。

ウェブ２０、３２とプレート５、６とが同じ熱膨張係数を有するものとすれば、ウェブ１６、３１（該ウェブは、枢支点１８、３０でアルミニウムプレート５、６に枢着されている）は、ウェブ２０、３２によって、枢支点１８、３０の回りで反時計回り方向または時計回り方向に回転されるであろう。これにより、小さいアルミニウムプレート１０、２５は、ウェブ１５、２７を介して右方に押される、すなわち、大きいアルミニウムプレート５、６上を摺動するであろう。しかしながら、枢支点１８、３０はプレート５、６に連結されているので、これらの点１８、３０自体も右方へと大きく変位していることになる。従って、ウェブ１６は反時計回り方向に回転するのではなく、時計回り方向に回転する。なぜならば、点１８に対して、点１９はチタンウェブ２０により所定位置に保持されるのに対して、点１８は右方に移動するからである。点３０、１８の右方への変位は、それぞれ、点２９または１９の右方への変位の約３倍大きい。これに対し、ウェブ２０、３２はチタンで作られているので、右方に極く僅かに膨張するに過ぎず、点１９または２９をこれらのほぼ元の位置に保持する。

従って、上方ウェブ１６は、点１８の回りで、反時計回り方向ではなく、時計回り方向に回転される。逆に、下方ウェブ３１は、点３０の回りで、時計回り方向ではなく、反時計回り方向に回転される。

これにより、小さいアルミニウムプレート１０、２５は、プレート５、６上で左方に変位される。小さいアルミニウムプレート１０、２５はプレート４に連結されているので、プレート４も左方に変位される。これにより、プレート４と小さいアルミニウムプレート１０、２５との間に予め形成されているギャップが閉じられる。点３０、２９、２８間の長さの比を適当にレイアウトすることにより、チタンプレート３、４間の距離を一定に維持できる。

図２は本発明の第２の実施形態を示すものであり、この実施形態は、基板２を搬送するフレーム４０を有している。このフレーム４０は、２つの大きい水平アルミニウムプレート４１、４２および２つの垂直チタンプレート４３、４４を有している。大きいアルミニウムプレート４１、４２の中央にはチタンウェブ４５、４６が配置されており、このチタンウェブ４５、４６は、これらの中心が連結要素４７、４８を介してアルミニウムプレート４１、４２に連結されている。これらのチタンウェブ４５、４６は、これらの両端部が、連結要素４９〜５２を介して、レバー５３〜５６に対して回転可能に連結されている。これらのレバー５３〜５６は、次に、連結要素５７〜６０を介してプレート４３または４４に対して回転可能に連結されている。各アルミニウムプレート４１、４２はまた、連結要素６１〜７０を介して、これらのプレート４３、４４に連結されている。

スパッタリング中にフレーム４０が加熱されると、アルミニウムからなる部品は、チタンからなる部品より大きい度合いで膨張する。このことは、アルミニウムプレート４１、４２が、チタンプレート４３、４４またはチタンウェブ４５、４６より大きい度合いで水平方向に膨張することを意味している。

これにより、レバー５３〜５６が、点５７〜６０の回りで、基板２の方向に回転される。アルミニウムプレート４１、４２がプレート４３、４４を押し広げる一方で、レバー５３〜５６の端部は基板に接触した状態に維持される。なぜならば、ウェブ４５、４６の熱膨張の方が小さいため、これらのレバー５３〜５６は、実際に、これらのレバーの中央の位置に維持され、点５７〜６０の回りで内方に回転しなければならない。

従って、プレート４３、４４が互いに離れる方向に移動する傾向があるにもかかわらず、基板２は、レバー５３〜５６を介して保持され続ける。

上記実施形態の例では、材料としてチタンおよびアルミニウムを説明した。しかしながら、他の材料を使用することもできる。アルミニウムを使用する理由は、比較的コスト有効性に優れているからである。チタンはアルミニウムよりも熱膨張係数が小さいため、アルミニウムよりかなり高価でも使用される。

用語「垂直」および「水平」は、互換的に使用できることは理解されよう。

本発明の第１の実施形態を示す図面である。 本発明の第２の実施形態を示す図面である。

符号の説明

１ 基板キャリヤ
２ 基板
３、４ 垂直ウェブ
５、６ 水平プレート
１０、２５ 小さいアルミニウムプレート
１５、１６、２０、２７、３１、３２ ウェブ
４０ フレーム
４５、４６ ウェブ
５３、５４、５５、５６ レバー

Claims (8)

1. ２つの垂直プレートおよび２つの水平プレートを有する基板キャリヤにおいて、２つの垂直プレート（３、４）の間にはレバー構造（それぞれ、１０、１５、１６、２０；２５、２７、３１、３２および４５、４６、５３〜５６）が設けられており、該レバー構造は、少なくとも１つのウェブ（４５、４６）を有し、該ウェブの熱膨張係数は、水平プレート（４１、４２）の熱膨張係数より小さいことを特徴とする基板キャリヤ。
2. 水平プレート（５、６）は、これらの一端が一方の垂直プレート（３）に固定的に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
3. 各水平プレート（５、６）上には小さいプレート（１０、２５）が載置され、該小さいプレートの一端は他方の垂直プレート（４）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
4. 一方のウェブ（２０、３２）は、この一端が水平プレート（５、６）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
5. 一方のウェブ（２０、３２）は、この他端が垂直ウェブ（１６、３１）に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
6. 垂直ウェブ（１６、３１）は、この一端が水平プレート（５、６）に連結されていることを特徴とする請求項５に記載の基板キャリヤ。
7. 垂直ウェブ（１６、３１）は、この他端が水平ウェブ（１５、２７）に対して回転可能に連結され、該水平ウェブ（１５、２７）は、小さいプレート（１０、２５）に連結され、該小さいプレートはこの一方の側が垂直プレート（４）に連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の基板キャリヤ。
8. 前記レバー構造は水平方向に延びているウェブ（４５、４６）を有し、該ウェブは、この両端部がウェブ（５３、５４；５５、５６）に連結され、該ウェブはこの一端が垂直プレート（４３、４４）に対して回転可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。

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