JPH07116603B2 - サブストレートを受容して保持する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は陰極スパッタリング装置のサブストレート支持
体内にサブストレートを受容して保持する装置であっ
て、サブストレート支持体が装置のプロセス室内に運動
可能に配置されており、サブストレートがロード・アン
ロードステーションから単数又は複数の陰極ステーショ
ンへ、かつこの陰極ステーションから再びロード・アン
ロードステーションへ搬送される形式のものに関する。

［従来の技術］ 特に薄膜技術における真空法では、サブストレート、例
えばコンパクトディスク（CD）の被覆が公知である。コ
ンパクトディスクはデジタル情報のための近代的な貯蔵
媒体である。スパッタリングプロセスでは打ち抜かれた
プラスチック板が例えば千分の十ミリメートルより薄い
アルミニウム層によって被覆される。このことのために
使用されるスパッタリング被覆装置は管状形に構成され
る。ロード及びアンロードはロボットにより無塵室内で
ロックゲートを介して行われる。ロックゲートからはサ
ブストレート支持体がサブストレートを管状のプロセス
室を通して搬送する。スパッタリングはマグネトロンカ
ソードとして構成された高出力スパッタリング陰極によ
って行われる。

この種の装置は例えば本出願人にかかわるパンフレット
12−710.01に開示されている。この公知の陰極スパッタ
リング装置はレーザ反射形アルミニウム層による片側の
被覆のために役立つ。この装置は水平方向に配置された
管状の真空室を備えており、この真空室にロード・アン
ロードステーション、高出力スパッタリング陰極、板受
容部を備えた搬送リング、並びに被覆室とロード・アン
ロードステーションとが設けられている。

［発明の課題］ 本発明の課題はサブストレート支持体にサブストレート
を陰極に対して正しい位置に位置決めできるようにする
ことにある。サブストレートはサブストレート支持体の
円形の開口内に同軸的に配置されなければならない。サ
ブストレートを受容して保持する装置は、特に稼働中
に、汚れを発生してはならない。支承箇所、接触箇所、
構成部材が互いに作用し合う領域では摩擦が軽減され若
しくは完全に排除されなければならない。このようにす
れば、摩擦によって生じる固形物粒子がプロセス室に入
らない。このような固形物粒子はプロセス室内の周囲空
気を汚染する。陰極スパッタリング装置のプロセス室が
可能な限り大気の清浄度を有していなければならないこ
とは公知である。

それゆえ、本発明の主たる課題は、サブストレートを受
容して保持する装置の互いに作用し合う部分の相互のず
れ動きが生じないようにすることである。このことは特
に、プロセス室に接続されている操作部分と、運動する
サブストレート支持体上に配置されている操作部分との
協働について特に留意されなければならない。本発明の
さらに課題とするところは、サブストレートを受容して
保持する装置はほとんど保守の必要なく長期間作動させ
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決した本発明の要旨はクランクレバー機構
が、ロード・アンロードステーションのプロセス室に結
合された部分に配置されており、サブストレート支持体
にサブストレート締め付け装置が配置されており、サブ
ストレート支持体のロード・アンロードステーション内
でクランクレバー機構がサブストレート締め付け装置と
協働してサブストレートを締め付け若しくは釈放するよ
うに構成されていることにある。

装置の中央操作の可能性はクランクレバー機構が回転可
能な制御板から成り、この制御板がクランクとして作用
し、このクランクに少なくとも３つの引張り・圧縮棒
（操作ロッド）が枢着され、この引張り・圧縮棒がそれ
ぞれ１つのサブストレート締め付け装置を操作すること
により達成される。

ディスクの受容と保持のためには、サブストレート支持
体が少なくとも１つの特に円形の受容開口をサブストレ
ートのために備え、かつサブストレートの外周領域内の
少なくとも３つの位置で、ロード・アンロード装置の、
プロセス室に接続された部分にレバー部材、特に二重レ
バーを備え、このレバー部材が操作ロッドによって旋回
させられ、かつこのレバー部材が有利にはピン部材を介
してサブストレート締め付け装置に作用することが提案
される。本発明の特別効果的な実施例では、サブストレ
ート締め付け装置がレバー部材を備えており、このレバ
ー部材がサブストレート支持体に枢着されており、締め
付けばねが設けられており、この締め付けばねは、締め
付けレバーをサブストレートへ向けて回動させるように
締め付けレバーに作用している。軽いサブストレート、
例えばプレキシグラス（PMMA）では、サブストレート締
め付け装置は十字ばね継ぎ手を備えることができ、その
復元力だけで、要するに板ばねの補助なしで、サブスト
レートを位置決めするに十分である。この装置は締め付
けレバーがサブストレートを受容して、陰極に対して正
しく位置決めする、特にセンタリングするのに役立てら
れる。

単数または複数の円形の受容開口を備えた管状の回転す
るサブストレート支持体を取り付けた管状のプロセス室
では、円形の外周縁に沿って少なくとも３つの箇所に、
有利に角120度の間隔でそれぞれ１つのサブストレート
締め付け装置を配置することができる。

クランクレバー機構はロード・アンロードステーション
のロックゲート室の部分に配置されてもよい。この場合
には、クランクレバー機構がロックゲート室の管状接続
部に配置される。

サブストレートの保持のために、締め付けレバーはサブ
ストレートのためのストッパを備えることができ、この
ストッパは有利には楔状凹所を有する焼き入れされたス
トッパノーズとして形成される。

伝達レバー若しくはこれに取り付けたピンとサブストレ
ート締め付け装置の締め付けレバーとの間にずれが生じ
るのを回避するために、本発明の有利な構成では、伝達
レバー特に二重レバーの旋回軸と締め付けレバーの旋回
軸とが互いに同軸的に配置されている。

軸受け内の摩擦を回避するために、本発明のさらに別の
構成では、クランクレバー機構の軸受けとサブストレー
ト締め付け装置の軸受けとが十字ばね継ぎ手として形成
されている。

サブストレート保持体の調整のために、サブストレート
へ向かって締め付けレバーが旋回するのを制限するため
に、係止装置、特に係止ねじが設けられる。

［本発明の作用・効果］ 本発明によれば、設定した課題が解決される。確実に作
動する手段によって、サブストレート支持体内でサブス
トレートを陰極に対して正確に位置決めすることができ
る。サブストレートは同軸的にサブストレート保持体の
円形の開口内に保持される。

支承箇所、接触箇所、構成部材が互いに作用し合う領域
に摩擦が生ぜず、従って、構成部材から粒子が剥ぎとら
れない。

［実施例］ 第１図は陰極スパッタリング装置を示し、これはスタン
ド１内に配置されている。陰極スパッタリング装置の全
体が符号２で示されている。第１図及び第２図から判る
ように、この陰極スパッタリング装置は環状の偏平なプ
ロセス室28を備えており、このプロセス室内には負圧が
支配している。

この環状のプロセス室28は第１図では部分的に破断され
て示されており、それゆえ、プロセス室内で回転するサ
ブストレート支持体がみえており、このサブストレート
支持体は箇所4,5,6でサブストレートを受容することが
できる。

環状のプロセス室28は方形横断面を有している。鉛直に
起立している両方の壁7,8（第２図参照）は外側のウエ
ブ９と内側のウエブ10とによって互いに結合されてい
る。両方のウエブはプロセス室の破断箇所ではハッチン
グされて示されている。外側のウエブ９は第２図にも示
されている。

環状のサブストレート支持体は搬送リング11として形成
されており、これは第３図に拡大図示されている。

第１図から判るように、この搬送リング11は駆動装置1
2,13,14,15を介して回転させられる。箇所16にはロード
・アンロードステーションが設けられている。箇所17,1
8にはスパッタリング陰極が取り付けられている。

第１図には三角形の板19が見られる。この板はユニット
20のための支持部材であり、旋回アームとロード・アン
ロードステーションのためのカバーとから成る。

第２図には対状に互いに対向して位置する４つの陰極2
1,22,23,24が略示されている。さらに第２図にはロード
・アンロードステーションの２つの互いに対向して位置
する部分25,26が略示されている。

第２図にも第１図にも示した三角形の板19と、もう１つ
の三角形の板27とが示されており、この板27については
第４図で説明する。それはロード・アンロードステーシ
ョンの入りロックゲート室と出口ロックゲート室の部分
のための圧着部材である。

第３図に示した搬送リングは８つの受容開口29,30,31,3
2,33,34,35,36を備えている。これら受容開口内には図
示しない受容装置が配置されており、この受容装置はサ
ブストレート、例えばディスクを収容する。サブストレ
ートは搬送リングによってロード・アンロードステーシ
ョンから陰極ステーションへ、次いで再びロード・アン
ロードステーションへ搬送される。冒頭に述べたよう
に、この搬送リングは回転する搬送リングである。この
搬送リングはその外周部37のところで駆動される。

第４図はロード・アンロードステーションを示す。第４
図には２つの板状のフランジ部60,61が図示されている
が、これは圧着部材の機能を有している。この板状のフ
ランジ部は三角形状に形成されている。３つの角隅には
それぞれ圧着機構が設けられている。第４図にはただ１
つの圧着機構64しか示されていない。この板の三角形状
は第１図の符号19から判る。圧着機構を配置したの３つ
の箇所は第１図で符号38,39,40で示されている。

フランジ部にはそれぞれ管状接続部材62,63が配置され
ている。

圧着機構は部分的に断面して示されている。各圧着機構
は１つのスピンドルを備えている。このスピンドルは第
４図に符号67で示されている。スピンドルは互いに逆向
きのねじ、例えば左ねじ68と右ねじ69とを備えている。
このスピンドルのねじはナット70,71の雌ねじに螺合し
ており、ナットは板状の圧着部材60,61に配置されてい
る。

スピンドルの回転方向に応じて板状の圧着部材並びにこ
れに一体形成された管状接続部材は矢印72,73で示す方
向に互いに接近するように、かつ矢印74,75で示すよう
に互いに離反する方向へ運動する。符号76は搬送リング
を、符号77,78は真空パッキンを成す２つのＯリングを
示す。

管状接続部材62,63が互いに接近するように、要するに
搬送リング76を圧縮するように運動すると、両方の管状
接続部材によって囲われた閉じた円筒状の室が生じる。
この室はプロセス室のその他の部分から仕切られ、ロー
ド・アンロード装置の入口・出口ロックゲート室の機能
を有する。

管状接続部材のこの圧着状態では、入口・出口ロックゲ
ート室79が環状のプロセス室80のその他の部分に対して
真空密に閉鎖される。

ロックゲート室は通気されることができ、換言すれば大
気圧下にさらされることができる。次いで被覆されたサ
ブストレートが取り外され、新しいサブストレートが受
容装置81内に挿入される。受容装置81は、サブストレー
トを受容して保持する装置に属しており、この装置は第
５図〜第10図に示されている。

搬送リング内に被覆すべきサブストレートをもたらした
後、ロックゲート室がカバー94によって真空密に閉鎖さ
れる。符号83は真空パッキンとしてのＯリングを示す。
符号84は真空ポンプを、符号85はロックゲート弁を示
す。

閉じられた入口・出口ロックゲート室79は、弁を適当に
切り換えた状態で真空ポンプによって真空にされる。ロ
ックゲート室79が真空になった後、両方の管状接続部材
63,62が矢印74,75で示す方向で互いに離反する。

管状接続部材は大気に対して円筒形のダイヤフラムベロ
ーズ86,87によってシールされている。

両方の管状接続部材を引き戻した後に、搬送リングが１
ピッチ引き続け運動させられる。サブストレートは次ぎ
のステーションに達する。このステーションは例えばサ
ブストレートを被覆する陰極ステーションであってもよ
い。

サブストレートを受容して保持する装置は１つの掴み機
構と複数のサブストレート締め付け装置とに分割するこ
とができる。掴み機構はロードステーションで、図示の
実施例の場合には管状接続部材41に固定されており（第
６図参照）、サブストレート締め付け装置は第９図及び
第10図から判るように、それぞれ軸受けブラケットを備
えており、かつ可動のサブストレート支持体に配置され
ている。

掴み機構はクランクレバー機構として形成されており、
第６図に部分的に示されている。

第５図はクランクレバー機構を側面から、それも板状の
サブストレート43の中央軸線42の方向で見た図である。
この掴み機構は制御板44を備えており、この制御板に３
つの圧縮・引張り棒、要するに操作ロッド45,46,47が配
置されている。制御板への枢着点が符合48,49,50で示さ
れている。この操作ロッドによってサブストレート、例
えばディスク43の周辺領域内で、管状接続部材41に枢着
された二重レバーが操作される。

枢着点はサブストレートの円形の周辺領域内で角120度
の間隔で配置されている。この種の二重レバーは第５
図、第６図及び第７図で符号51で示されている。第７図
は第６図の符号VIIで示された一点鎖線で囲った部分の
拡大図である。

二重レバー51はピン52を備えており、このピンはサブス
トレート締め付け装置又はディスク締め付け装置に当接
することができる（第６図、第７図、第９図、第10図、
第11図参照）。

制御板44が矢印53で示す方向（第５図参照）で運動する
と、３つの操作ロッドが圧縮棒として作用する。制御板
が第５図の矢印54で示す方向に回転すると、操作ロッド
は引張り棒として作用する。

次に、この操作ロッドによって行われる圧縮力若しくは
引張り力のいずれが二重レバーよってレリーズされるか
につき第11図に基づいて説明する。

第11図に基づく操作ロッド47は軸受け55に圧縮力を作用
している。軸受け55,56は共通の１軸線57を備えてい
る。これにより、二重レバー51は矢印58で示す方向に旋
回する。二重レバーにはピン52が設けられており、この
ピンは軸受け59に関して軸受け56に対向して配置されて
いる。第11図に示すピン52は上向きに運動する。締め付
けレバー65は、板ばね82の作用下にある場合には（第９
図参照）、矢印66で示す方向に旋回する。この板ばねは
予負荷力を受けている。その弾発力の方向が第11図で矢
印88で示されている。ディスク締め付け装置の締め付け
レバー65には、焼き入れされた保持ノーズ89が設けられ
ている。この保持ノーズは矢印66で示す方向でディスク
43の外縁90に締め付けられている。

第11図に示す３つの装置が角120度の間隔でディスクの
周りに設けられているため、ディスクは３箇所でつかま
れてサブストレート支持体92の開口91（第５図参照）に
対して同軸的に保持されている。

第11図で符号11で示されたねじはディスク締め付け装置
の締め付けレバー65のためのストッパを形成している。
このストッパによって、矢印66で示す方向のレバー65の
運動が制限される。このようにして、ディスクが位置決
め保持される。

第11図に示す操作ロッドによって、第11図に示す機構に
引張り力が作用すると、二重レバー51は矢印95で示す方
向に旋回する。ピン52がディスク締め付け装置のレバー
65を矢印96で示す方向に、それも板ばね82の力88に逆ら
って押圧する。この板ばねの配置並びに構成は第９図及
び第10図に示されている。

矢印96の方向に所定距離だけ保持ノーズ89が運動した
後、ディスク43の外縁90が釈放される。これにより、デ
ィスクは受容・保持装置から取り出される。

第11図から判るように、二重レバー51の有効半径97はレ
バー65の回転軸線98とピン52の中央軸線との間隔99若し
くは有効半径に等しい。このようになるのは、二重レバ
ー51とディスク締め付け装置のレバー65とがそれらに共
通の１回転軸線を有しているからである。有効半径97の
寸法と間隔90とが同じであることによって、ピン52とデ
ィスク締め付け装置のレバー65との間に相対運動が生ぜ
ず、従って摩擦が発生しない。従ってまた摩耗による固
形物粒子が生じない。これにより、プロセス室内の清浄
性への要求が満足される。

上述の二重レバーは第５図に符号51をもって示されてい
る。この二重レバーは軸受けブラケット100に支承され
ている。

サブストレートを受容して保持する装置の、プロセス室
内に配置されたすべての軸受け、例えば第５図に示す軸
受け49,50,48,101,102並びに第９図に示す軸受け102は
摩擦のない十字ばね継ぎ手から成る。

十字ばね継ぎ手は公知の構成部材であり、これについて
は例えばハイデルベルク在、Teldix Gmbh会社のパッフ
レット90.11/VIT 1.87 GD （３）を参照されたい。

十字ばね継ぎ手は互いに内外で回転可能な２つのスリー
ブから成り、このスリーブは互いに直角に位置する２つ
の板ばねを介して互いに結合されている。この十字ばね
継ぎ手は全く摩擦を有しない。潤滑も不必要である。軸
受けのジャミングも生じない。

本発明により使用される公知のこの十字ばね継ぎ手によ
ってプロセス室の雰囲気の清浄性の前提が得られる。

第６図には管状接続部材が記載されている。この管状接
続部材には、制御板44のための駆動軸103が真空密に支
承されている。符号104はこの制御板のための駆動装置
を示す。

第７図には二重レバー51のための軸受けブラケット100
の操作ロッド47の一部が拡大図示されている。二重レバ
ーにはピン53が設けられている。第５図に示す符号65に
よって締め付けレバーが示されている。保持ノーズは第
７図及び第８図で符号89によって示されている。第７図
及び第９図から判るように、この保持ノーズは楔状凹所
105を有している。第８図及び第９図にはサブストレー
ト締め付け装置若しくはディスク締め付け装置の詳細が
示されている。締め付けレバー65は十字ばね継ぎ手102
によって軸受けブラケット106に結合されている。軸受
けブラケットはサブストレート支持体に固定的に結合さ
れている。サブストレート支持体は断面して、符号92で
示されている。

符号43はディスクを示し、これはつかまれて位置決めさ
れている。

ディスク締め付け装置のレバー65は予負荷力下にある。
この予負荷力は板ばね82によって生じる。板ばねの第１
の端部は箇所107のところで軸受けブラケットに結合さ
れている。板ばねの第２の端部は箇所108のところでね
じによってディスク締め付け装置の締め付けレバー65に
結合されている。板ばねは第９図に示す位置で、締め付
けレバーを矢印109で示す方向へ回動させるように予負
荷されている。

第11図に関連して記載されているように、ピンが矢印58
の方向へ旋回させられると、焼き入れされた保持ノーズ
69はディスク43の外縁90に当接する。それと同時に、締
め付けレバー65はねじ93に当接する。このようにして、
ディスクが位置決めされて保持される。

第10図は第９図に示した装置を矢印Ｘの方向から見た図
である。第９図に示した構成部材は第10図でも同じ符号
で示されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく陰極スパッタリング装置の第１
実施例の部分破断側面図、第２図は第１図の平面図、第
３図は本発明に基づくサブストレートの搬送リングを示
す図、第４図はロード・アンロードステーションの半径
方向の断面図、第５図はサブストレート支持体内でサブ
ストレートを受容して保持する装置を示す図、第６図は
第５図に示した装置を第４図同様に半径方向で断面した
図、第７図及び第８図は第６図の詳細図、第９図は第５
図のディスク締め付け装置の拡大部分図、第10図は第９
図の矢印Ｘの方向で見た図、第11図は本発明装置の作用
を示す略示図である。 43……サブストレート、44……制御板、45,46,47……操
作ロッド、51……二重レバー、52……ピン、65……締め
付けレバー、82……板ばね、89……保持ノーズ、91……
開口、92……サブストレート支持体、93……ねじ、105
……楔状凹所

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】陰極スパッタリング装置のサブストレート
   支持体内にサブストレートを受容して保持する装置であ
   って、サブストレート支持体が装置のプロセス室内に運
   動可能に配置されており、サブストレートがロード・ア
   ンロードステーションから単数又は複数の陰極ステーシ
   ョンへ、かつこの陰極ステーションから再びロード・ア
   ンロードステーションへ搬送される形式のものにおい
   て、クランクレバー機構が、ロード・アンロードステー
   ションのプロセス室に結合された部分に配置されてお
   り、サブストレート支持体にサブストレート締め付け装
   置が配置されており、サブストレート支持体のロード・
   アンロードステーション内でクランクレバー機構がサブ
   ストレート締め付け装置と協働してサブストレートを締
   め付け若しくは釈放するように構成されていることを特
   徴とする、サブストレートを受容して保持する装置。
2. 【請求項２】クランクレバー機構が回転可能な制御板
   （44）から成り、この制御板（44）がクランクとして作
   用しており、このクランクに、少なくとも３つの操作ロ
   ッド（45,46,47）が枢着されており、この操作ロッドが
   それぞれサブストレート締め付け装置を操作する、請求
   項１記載の装置。
3. 【請求項３】サブストレート支持体（92）が、特にディ
   スクとして形成されたサブストレート（43）のための特
   に円形の少なくとも１つの受容開口（91）を備えてお
   り、サブストレートの外周領域内の少なくとも３つの位
   置でロード・アンロード装置の、プロセス室に結合され
   た部分に、レバー部材、特に二重レバー（51）が配置さ
   れており、このレバーが操作ロッドによって旋回可能で
   あり、操作ロッド自体はピン部材によってサブストレー
   ト締め付け装置に作用している、請求項１又は２記載の
   装置。
4. 【請求項４】サブストレート締め付け装置がレバー部材
   （65）を備えており、このレバー部材がサブストレート
   支持体に枢着されており、締め付けばね（82）が設けら
   れており、この締め付けばねは、締め付けレバー（65）
   をサブストレートへ向けて回動させるように締め付けレ
   バーに作用している、請求項１から３までのいずれか１
   項記載の装置。
5. 【請求項５】軽量のサブストレートでは、サブストレー
   ト締め付け装置が十字ばね継ぎ手を備えており、その復
   元力は板ばねの助成なしにサブストレートを位置決めす
   るのに十分である、請求項１から４までのいずれか１項
   記載の装置。
6. 【請求項６】締め付けレバー（65）が、サブストレート
   （43）を受容し、陰極に正しく対応させて位置決めす
   る、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
7. 【請求項７】環状のプロセス室内に、回転する環状のサ
   ブストレート支持体が設けられており、このサブストレ
   ート支持体が単数又は複数の円形の受容開口を備えてお
   り、この円形の少なくとも３箇所にサブストレート締め
   付け装置が配置されている、請求項１から６までのいず
   れか１項記載の装置。
8. 【請求項８】クランクレバー機構がロード・アンロード
   ステーションのロックゲート室の一部に配置されてい
   る、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】クランクレバー機構がロックゲート室の環
   状接続部状の部分に配置されている、請求項１から８ま
   でのいずれか１項記載の装置。
10. 【請求項１０】締め付けレバーがサブストレートのため
    のストッパを備えており、このストッパがＶ字形凹所を
    備えている、請求項１から９までのいずれか１項記載の
    装置。
11. 【請求項１１】締め付けレバーに作用する伝達ピンを備
    えた伝達レバーの旋回軸並びに締め付けレバーの旋回軸
    が互いに同軸に配置されている、請求項１から10までの
    いずれか１項記載の装置。
12. 【請求項１２】クランクレバー機構及びサブストレート
    締め付け装置の支承部材が十字ばね継ぎ手として形成さ
    れている、請求項１から11までのいずれか１項記載の装
    置。
13. 【請求項１３】ディスクを位置決めし、サブストレート
    へ向かう締め付けレバーの旋回運動を制限する係止装置
    が設けられている、請求項１から12までのいずれか１項
    記載の装置。