KR100752429B1 - 기판 캐리어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 적어도 일부 영역이 기판의 열팽창 계수보다 큰 열팽창 계수를 갖는 소재로 구성되는 기판 캐리어에 관한 것이다. 특히 스퍼터링 공정(sputtering process) 중 기판 가장자리(margin)의 불균일한 코팅을 방지하거나 혹은 줄이기 위해, 상기 캐리어에 웹이 중심을 맞춰 연결된다. 이 웹은 상기 캐리어의 웹이 고정되는 영역보다 작은 열팽창 계수를 갖는다.

Description

기판 캐리어{SUBSTRATE CARRIER}
도 1a 내지 도 1c는 열팽창이 다른 기판을 가진 기판 캐리어를 기본적으로 도시한 도면,
도 2는 티타늄과 같이 상대적으로 낮은 열팽창 계수를 갖는 소재로 된 웹(web)이 구비된 프레임 형태의 기판 캐리어,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 작동 기능을 설명하기 위한 개략적인 도면,
도 4는 도 3a의 B-B를 자른 단면이다.
본 발명은 청구항 1의 서론에 따른 캐리어(carrier)에 관한 것이다.
일반적으로, 기판(substrate)은 스퍼터 유닛(sputter unit)에서 소위 타겟(target)을 지나 가이드 된다. 이때, 상기 타겟의 표면에서 입자들이 스퍼터링(sputtering) 되어 기판상에 증착된다. 기판으로는 유리판 등이 사용될 수 있으며, 이 유리판은 일렬로 늘어선 스퍼터 유닛을 통해 이송된다. 이러한 유리판들은 이송 장치와 연결된 프레임(frame)에 설치된다.
진공 처리 유닛(vacuum treatment unit)을 통과하는 기판 이송 장치는 이미 알려져 있으며, 예를 들어, 하나의 트랙 및 하나의 지지 베어링과 서로 결합된 2개의 휠 세트로 구성되는 굵은 다리부(foot part)를 포함하는 것이 알려져 있다(DE 41 39 549 A1). 여기서, 처리되는 기판은 직사각형의 기판 홀더에 의해 지지된다.
둥근 기판을 설치하기 위한 환형의 기판 홀더 역시 알려져 있다. 이 기판 홀더는 4개의 균일하게 분포된 홀딩 암(holding arm)에 의해 차례로 지지된다(DE 102 11 827 C1).
만일 프레임에 지지된 기판이 프레임의 열팽창 계수와 다른 열팽창 계수를 가진다면, 기판은 가장자리가 균일하지 않게 커버되거나, 일측이 지나치게 두껍게 커버될 수 있다. 웨이퍼의 경우, 이는 "에지 익스클루젼(edge exclusion)", 즉 코팅되지 않는 웨이퍼의 가장자리 영역으로 언급된다.
따라서, 본 발명은 기판이 균일하게 커버되고 가장자리가 지나치게 두껍게 커버되지 않도록 하는 기판 캐리어를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적은 청구항 1의 특징들에 의해 달성된다.
결과적으로, 본 발명은 적어도 일부 영역이 기판의 열팽창 계수보다 큰 열팽 창 계수를 갖는 소재로 구성되는 기판 캐리어에 관한 것이다. 특히 스퍼터링 공정(sputtering process) 중 기판 가장자리(margin)의 불균일한 코팅을 방지하거나 혹은 줄이기 위해, 상기 캐리어에 웹이 중심을 맞춰 연결된다. 이 웹은 상기 캐리어의 웹이 고정되는 영역보다 작은 열팽창 계수를 갖는다.
본 발명에 의해 얻을 수 있는 장점은, 특히 많이 팽창하며 가볍고 가격-효율이 좋은 알루미늄과, 티타늄 등과 같이 덜 팽창하는 소재의 센터링 수단(centering means)의 조합을 통하여, 상기 "에지 익스클루젼(edge exclusion)"을 줄인다는 것이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 1c는 종래 기판 캐리어(1, substrate carrier)의 웹(3, 4) 위에 국부 기판(substrate, 2)을 지지하는 원리를 설명한다. 해결할 문제들을 이 도면과 관련하여 설명한다. 상기 기판은 유리로 가정하며, 기판 캐리어(1)는 알루미늄을 포함한다.
도 1a는 약 20℃(0℃=273.15˚K, 즉 20℃=293.15˚K)에서의 상태를 도시하고 있다. 기판(2)의 단부들(40,41)은 웹(3,4)의 돌출부(42,43)에 접한다. 기판(2)의 코팅되는 면은 도면부호 44로 표시하였다. 도 1a에 도시된 기판(2)의 위치에서, 웹들(3,4)에 의해 커버되는 영역들(a,b)은 스퍼터링(sputtering)될 때 코팅되지 않는다. 상기 영역들(a 및 b)은 동일한 크기를 갖는다.
스퍼터링은 예를 들면 유리와 알루미늄이 다르게 팽창하는 220˚K(=약 513.15˚K)의 온도에서 발생한다. 도 1b 및 도 1c는 이러한 다른 팽창의 영향을 보여준다. 서로 연결되어 있는(연결은 도시하지 않았다) 알루미늄 웹들(3,4)은, 기판(2)보다 더 측면으로 이동한다. 여기서 2개의 다른 배치가 형성될 수 있으며, 그 중 하나는 도 1b에, 다른 하나는 도 1c에 도시되어 있다.
실제 확인된 것처럼, 기판(2)의 단부 영역(45,46) 중 하나는 항상 다른 하나 보다 웹(3,4) 상에 더 견고하게 놓이며, 따라서 하나의 단부 영역(도 1에서 단부 영역(46))은 돌출부(42)에서 멀어지게 이동하는 반면, 다른 단부 영역(45)은 제자리를 유지한다.
그 결과, 상기 기판(2)의 단부 영역(46)은 거의 완전히 코팅되는 반면, 단부 영역(45)은 코팅되지 않는다.
도 1c는 단부 영역(46)이 제자리를 유지하고 다른 단부 영역(45)이 웹(4)에 대해 이동하는 경우를 도시하고 있다.
결과적으로, 도 1b에서는 단부 영역(45)에서 "에지 익스클루젼(edge exclusion)" 이 발생하는 반면, 도 1c에서는 단부 영역(46)에서 발생한다.
만일 기판이 1950mm 두께의 유리판이고 온도차가 예를 들어 △T = 220˚K이면, 유리의 열팽창은 1.6mm 이고 알루미늄의 열팽창은 10.2mm 이다. 결과적으로 세그먼트(segment) l 은 8.6mm 이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판(2)을 포함하는 기판 캐리어(1)를 도시하고 있다. 여기서도, 기판(2)은 유리판이다. 기판 캐리어(1)는 기본적으로 2개의 수직 웹들(3,4)과 2개의 수평판(5,6)을 갖는 프레임으로 형성된다. 상기 수직 웹들(3,4)은 예컨대 티타늄 웹이다. 그러나, 다른 재료를 포함할 수도 있다. 상기 수평판(5,6)은 알루미늄을 포함하는 것이 바람직하며, 볼트 또는 리벳(7,8,9,10 또는 11 내지 16)에 의해 각각 수직 웹들(3,4)의 단부에 연결된다. 기판(2) 바로 아래에는 상대적으로 얇은 티타늄 웹(17)이 놓이며, 이 웹(17)은 각 단부에는 위로 향하는 핑거(finger)(18,19)를 가진다. 이러한 웹(17)은 볼트(20) 또는 이와 유사한 수단에 의해 알루미늄 판(6)에 중심이 맞춰져 연결된다. 웹(17) 아래의 알루미늄판(6)에는 웹(17)이 가이드 되는 홈(도시되지 않음)이 제공된다.
만일, 기판(2)이 웹(17)과 핑거(18,19) 없이 - 즉, 알루미늄 판(5,6) 상에 접촉한 채 위치하여 - 가열된 스퍼터 챔버를 통해 이동되면, 상기 알루미늄 판(5,6)은 유리로 구성된 기판(2)보다 현저히 더 팽창한다. 결과적으로, 웹(3,4)은 -도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이- 서로 멀어지며, 이는 기판(2)이 더 이상 이 웹들(3,4)에 의해 제한되지 않는다는 것을 의미한다. 기판(2)은 왼쪽 에지가 웹(3)에 위치하거나(도 1c), 오른쪽 에지가 웹(4)에 위치할 수 있다(도 1b). 어떤 경우에도 웹(3,4)에 대해 중심이 맞추어져 위치하지는 않으며, 따라서 기판(2)의 가장자리가 균일하지 않게 코팅될 수 있다.
반대로, 기판이 티타늄 웹(17)의 핑거들(18,19) 사이에 위치한다면, 상기 티타늄 웹(17)은 그 중심이 알루미늄 판(6)의 중심에 맞춰져 연결되기 때문에, 상기 기판(2)은 중심이 맞춰진 채 유지된다. 상기 티타늄 웹(17)은 볼트(20)에 대해 좌, 우측을 향해 대칭적으로 이동한다.
상기 티타늄은 알루미늄에 비해 매우 낮은 열팽창 계수를 갖기 때문에, 상기 기판(2)은 핑거(18,19)에 대해 매우 조금 움직인다. 결과적으로, 수직 웹(3,4)에 대해 중심이 맞춰진 채 유지된다.
이러한 원리는 도 3a 내지 도 3c에 다시 도시되어 있다.
도 3a는 약 20℃의 상태를 도시하고 있다. 티타늄 웹(17)의 상기 핑거들(18,19)은 한편으로는 돌출부(42,43)에 접하고, 다른 한편으로는 기판의 단부(40,41)에 접한다.
온도가 예를 들어 220˚K까지 상승하면, 도 3b에 따른 배치 또는 도 3c에 따른 배치가 얻어진다.
열이 증가하면 상기 티타늄은 알루미늄에 비해 현저히 덜 팽창하기 때문에, 기판(2)은 티타늄 웹(17)의 각각의 핑거(19 또는 18)에 대해 각각 c 또는 d의 작은 오차만을 갖는다. 따라서, 기판(2)의 코팅은 도 1b 및 도 1c의 경우보다 더 균일하게 된다. 온도 차이가 220˚K 일때, 상기 티타늄 웹(17)은 가정된 두께에서 3.5mm만 팽창한다. 상기 거리 c 와 d는 단지 19mm 이다. 티타늄 대신, 예를 들면 유리섬유에 의해 선택적으로 보강되는 세라믹(ceramic)과 같은, 낮은 열팽창 계수를 갖는 다른 소재가 사용될 수 있다.
도 4는 도 3a의 B-B단면을 도시한 것이다. 상기 티타늄 웹(17)의 핑거들(18,19)은 여기에 다시 명백히 도시되어 있다. 여기서 상기 프레임들(3,4,50)은 예컨대 알루미늄과 같은 동일한 소재로 구성된다.
본 발명에 따른 기판 캐리어는, 기판이 균일하게 커버되고 가장자리가 지나 치게 두껍게 커버되지 않도록 하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 일부 영역이 기판의 열팽창 계수보다 큰 열팽창 계수를 갖는 소재로 구성되는 기판 캐리어에 있어서,
    상기 캐리어(1)의 특정 영역에 웹(17)이 중심을 맞추어 고정되며, 상기 웹(17)의 열 팽창 계수는 상기 웹(17)이 고정되는 영역의 열 팽창 계수보다 작은 것을 특징으로 하는 기판 캐리어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웹(17)은 그 양단에 돌출부들(18,19)을 가지고, 상기 돌출부들(18,19) 사이에 상기 기판(2)의 일단이 위치되는 것을 특징으로 하는 캐리어.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어(1)는 프레임 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 캐리어.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어(1)의 적어도 일부분(5,6)은 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으 로 하는 캐리어.
  5. 제1항에 있어서,
    2개의 수직 웹(3,4) 및 2개의 수평판(5,6)을 포함하며, 상기 수평판(5,6)은 알루미늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 캐리어.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 2개의 수직 웹(3,4)은 티타늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 캐리어.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판(2)은 유리판인 것을 특징으로 하는 캐리어.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어(1)에 고정되는 웹(17)은 티타늄으로 구성되는 것을 특징으로 하는 캐리어.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 캐리어(1)의 수평판(5,6)은 수직 웹(3,4)의 단부에 연결되며, 상기 웹(17)은 상기 수평판들 중 하부 수평판(6)에 중심을 맞춰 연결되는 것을 특징으로 하는 캐리어.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 웹(17)이 배치되는 수평판(6)은 상기 웹(17)을 위한 수평 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 캐리어.
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