JP2007088408A - 基板キャリヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の縁を均一にかつ厚過ぎないように覆うことができる基板キャリヤを提供することにある。
【解決手段】本発明は、少なくとも一部が、基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数をもつ材料からなる基板キャリヤに関する。特にスパッタリング加工中に、基板の縁のコーティングが不均一になることを防止しまたは少なくとも低減させるため、基板キャリヤにはウェブの中央部が固定されている。このウェブは、該ウェブが固定される基板キャリヤの領域の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有している。
【選択図】図２

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、基板の縁を均一にかつ厚過ぎないように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、キャリヤの少なくとも一部が、基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数をもつ材料で形成された基板キャリヤに関する。特にスパッタリング加工中に基板の縁が不均一にコーティングされることを防止し、または少なくとも低減させるため、キャリヤにはウェブの中央部が連結される。このウェブは、キャリヤが固定される領域の熱膨張係数より小さい熱膨張係数を有する。
本発明により達成される長所は、特に、大きい度合いで膨張する軽量でコスト有効性に優れたアルミニウムと、小さい度合いで膨張する材料からなるセンタリング手段とを組合せることにより、「エッジエクスカーション」が低減されることである。
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１ａ〜図１ｃは、慣用の基板キャリヤ１のウェブ３、４上に面基板２を支持する原理を示すものである。解決すべき一群の問題は、これらの図面を参照して説明できる。基板２はガラスであり、一方、基板キャリヤ１はアルミニウムで形成されている。
図１ａは、約２０℃（０℃＝２７３．１５゜Ｋであるので、２０℃＝２９３．１５゜Ｋ）の状態を示すものである。参照番号４４は、コーティングすべき基板２の側面を示す。図１ａに示した基板２の位置では、ウェブ３、４により覆われる領域ａ、ｂはスパッタリング時にコーティングされない。両領域ａ、ｂは同サイズである。
しかしながら、スパッタリングは、これより２２０゜Ｋだけ高い温度（約５１３．１５゜Ｋ）で行われ、この温度でのガラスおよびアルミニウムの膨張量は異なる。図１ｂおよび図１ｃは、この異なる膨張量の効果を示している。互いに連結された（連結部は示されていない）アルミニウムのウェブ３、４は、基板２の方向よりも側方に向かってかなり大きく移動する。この場合には２つの異なる状態が生じ、その１つが図１ｂに、他が図１ｃに示されている。
実際に見られるように、基板２の端領域４５、４６の一方は、常に、他方よりも確実にウェブ３、４上に載置される。図１ｂでは、端領域４６が突出部４２から離れて移動しているのに対し、他端領域４５はその元の位置を維持している。
このため、基板２は、端領域４６がほぼ完全にコーティングされるのに対し、端領域４５はコーティングされずに維持される。
図１ｃは、端領域４６がその元の位置に維持されているのに対し、端領域４５はウェブ４に対して移動しているところを示す。
従って、図１ｂでは端領域４５に「エッジエクスカーション」が生じるのに対し、図１ｃでは端領域４６にエッジエクスカーションが生じる。
基板が１９５０ｍｍの幅をもつガラスプレートで、かつ温度差ΔＴが、例えばΔＴ＝２２０゜Ｋであるときは、ガラスの熱膨張は１．６ｍｍ、およびアルミニウムの熱膨張は１０．２ｍｍとなる。従って、セグメントｌ（エル）は８．６ｍｍとなる。
図２には、基板２を備えた本発明による基板キャリヤ１が示されている。この場合も基板２はガラスプレートである。基板キャリヤ１は、本質的に、２つの垂直ウェブ３、４および２つの水平プレート５、６を備えたフレームにより形成されている。垂直ウェブ３、４は、例えばチタンのウェブである。しかしながら、垂直ウェブは、他の材料で作ることもできる。水平プレート５、６は好ましくはアルミニウムからなり、かつボルトまたはリベット７、８、９、１０および１１〜１６により、それぞれ垂直ウェブ３、４の端部に連結されている。基板２の下にぴったり接触してチタンからなる比較的薄いウェブ１７が延びており、該ウェブ１７の各端部には、上方を向いたフィンガ１８、１９が設けられている。このウェブ１７は、この中央部が、ボルト２０等でアルミニウムプレート６に連結されている。ウェブ１７の下のアルミニウムプレート６には、チタンウェブ１７を案内するための溝（図示せず）が設けられている。
基板２が、ウェブ１７およびフィンガ１８、１９を用いることなく（すなわち、アルミニウムプレート５、６と接触することによってのみこれらの上に載置されて）、加熱されたスパッタリングチャンバを通って搬送されるものとすれば、アルミニウムプレート５、６は、ガラスからなる基板２より大きい度合いで膨張する。従ってウェブ３、４は、図１ａ〜図１ｃに示すように互いに離れる方向に移動する。このことは、基板２が、もはやこれらのウェブ３、４によって限界を定められることがないことを意味する。基板２は、この左側縁部がウェブ３上に載置され（図１ｃ参照）、並びにその右側縁部がウェブ４上に載置される（図１ｂ）。いずれの場合にも基板２がウェブ３、４に対して中央に配置されることはなく、このため、基板２の縁が不均一にコーティングされてしまう。
そうではなくて、基板２がチタンウェブ１７の両フィンガ１８、１９間に配置される場合には、基板２は中央に留められる。なぜならば、チタンウェブ１７の中央部がアルミニウムプレート６の中央部に連結されているからである。チタンウェブ１７は、ボルト２０に対して左右に対称的に移動する。
チタンの熱膨張係数はアルミニウムの熱膨張係数よりかなり小さいので、基板２はフィンガ１８、１９に対して極く僅かに変位するに過ぎない。従って、基板２は垂直ウェブ３、４に対して中央に留められる。
このことが図３ａ〜図３ｃの原理に再び示されている。
図３ａは約２０℃での状態を示すものである。チタンウェブ１７のフィンガ１８、１９は、一方では突出部４２、４３に当接し、かつ他方では基板２の端部４０、４１に当接する。
例えば２２０゜Ｋだけ上昇した温度では、図３ｂに示す状態、または図３ｃに示す状態が生じる。
温度上昇によるチタンの膨張量はアルミニウムの膨張量よりかなり小さいので、チタンウェブのそれぞれフィンガ１９または１８に対する基板２のそれぞれの間隙ｃまたはｄは極く僅かである。従って、基板２のコーティングは、図１ｂおよび図１ｃの場合のコーティングに比べてかなり均一である。２２０゜Ｋの温度差では、チタンウェブ１７は、仮定幅で３．５ｍｍだけ膨張するに過ぎない。これによる距離ｃおよびｄは１．９ｍｍに過ぎない。チタンの代わりに、小さい熱膨張係数をもつ他の材料、例えばセラミックを使用できる（任意であるが、セラミックはガラス繊維で補強できる）。
図４には、図３ａの形状を通るＢ−Ｂ断面が示されている。ここには、チタンウェブ１７のフィンガ１８、１９が再び明瞭に示されている。フレーム３、４、５０は、これらの全部が同じ材料、例えばアルミニウムからなる。
異なる熱膨張量で基板を支持する従来技術の基板キャリヤの基本例の一態様を示す概略図である。 異なる熱膨張量で基板を支持する従来技術の基板キャリヤの基本例の一態様を示す概略図である。 異なる熱膨張量で基板を支持する従来技術の基板キャリヤの基本例の一態様を示す概略図である。 比較的小さい熱膨張係数をもつ材料、例えばチタンからなるウェブを備えた本発明によるフレーム状基板キャリヤを示す図面である。 本発明の作動機能を説明するための概略図である。 本発明の作動機能を説明するための概略図である。 本発明の作動機能を説明するための概略図である。 図３ａのＢ−Ｂ線を通る断面図である。
符号の説明
１ 基板キャリヤ
２ 基板
３、４ 垂直ウェブ（フレーム）
５、６ 水平プレート（フレーム）
１７ ウェブ
１８、１９ フィンガ
２０ ボルト
４２、４３ 突出部
５０ フレーム

Claims (10)

  1. 少なくとも一部が、基板の熱膨張係数より大きい熱膨張係数をもつ材料からなる基板キャリヤにおいて、基板キャリヤ（１）の特定領域にはウェブ（１７）の中央部が固定されており、ウェブ（１７）の熱膨張係数は、該ウェブが固定されている基板キャリヤの領域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. 前記ウェブ（１７）の両端部には突出部（１８、１９）が設けられており、該突出部（１８、１９）の間には基板（２）の一端が配置されることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
  3. フレームの形態で実施されることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
  4. 少なくとも一部（５、６）がアルミニウムからなることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
  5. ２つの垂直ウェブ（３、４）および２つの水平プレート（５、６）を有し、水平プレート（５、６）がアルミニウムからなることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
  6. 前記２つの垂直ウェブ（３、４）がチタンからなることを特徴とする請求項５に記載の基板キャリヤ。
  7. 前記基板（２）はガラスプレートであることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
  8. 基板キャリヤに固定されたウェブ（１７）はチタンからなることを特徴とする請求項１に記載の基板キャリヤ。
  9. 前記水平プレート（５、６）は基板キャリヤ（１）の垂直ウェブ（３、４）の両端部に連結されており、ウェブ（１７）の中央部が下方の水平プレート（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。
  10. 前記ウェブ（１７）が配置される水平プレート（６）は、ウェブ（１７）のための水平ガイドを有していることを特徴とする請求項１に記載のフレーム状基板キャリヤ。
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