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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Erfassungsanordnung und, insbesondere, eine Erfassungsanordnung für Sputtertargets verschiedener Größe und Form.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Die Schichtaufbringung durch Sputterdeposition wird häufig beim Herstellungsprozess von Halbleiterprodukten angewandt, um eine Schicht auf einem Substrat auszubilden, indem ionisiertes Gas von einer Kathodenzerstäubungsvorrichtung auf ein Sputtertarget aufgestäubt wird, um die gewünschten Teilchen herauszulösen, die auf der Oberfläche des Substrats angebracht und sich auf dieser ansammeln sollen, so dass eine Beschichtung auf dem Substrat ausgebildet wird.
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Um zu verhindern, dass Fehlstellen des Targets die Sputterdeposition negativ beeinflussen, werden Sputtertargets immer durch eine Erfassungsvorrichtung vor der Sputterdeposition erfasst. Bei den konventionellen Erfassungsmethoden ist Ultraschallerfassung eine der bekannten nicht destruktiven Erfassungstechniken für Sputtertargets. Viele verschiedene Erfassungsanordnungen wurden entworfen, um jeweils Sputtertargets verschiedenen Typs oder verschiedener Form zu erfassen, wie beispielsweise flache Targets, zylindrische Targets oder unregelmäßige Targets.
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Die unter der Nummer
201033607 publizierte taiwanesische Erfindungsanmeldung, mit dem Titel ”Ultraschallerfassungsvorrichtung für zylindrische Sputtertargets”, die am 16. September 2010 veröffentlicht wurde, offenbart eine Erfassungsvorrichtung, die einen Flüssigkeitstank mit darin enthaltener Messflüssigkeit umfasst. Ein zu erfassendes zylindrisches Sputtertarget wird in dem Flüssigkeitstank angeordnet und in der Messflüssigkeit versenkt und ist mit zwei Zahnrädern an zwei Enden des Sputtertargets versehen. Die Zahnräder an dem Sputtertarget greifen jeweils in zwei Gestelle in dem Flüssigkeitstank so ein, dass das zylindrische Sputtertarget durch eine Antriebsvorrichtung gedreht werden kann und entlang der Gestelle bewegt werden kann. Die Erfassungsvorrichtung umfasst ferner einen Bewegungsmechanismus, um eine Ultraschallerfassungseinheit entlang einer x-Achse und einer y-Achse zu bewegen, um es zu ermöglichen, dass die Erfassungseinheit einen oberen Bereich des zylindrischen Sputtertargets erfassen kann. Das zylindrische Sputtertarget wird dann um einen Winkel gedreht, um zu ermöglichen, dass die Erfassungseinheit die nicht erfassten Bereiche des zylindrischen Sputtertargets erfassen kann, bis das zylindrische Sputtertarget vollständig erfasst ist.
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Jedoch kann eine solche konventionelle Erfassungsvorrichtung nur auf eine Art von Sputtertargets angewendet werden, aber kann nicht verschiedene Arten von Sputtertargets erfassen, wie beispielsweise flache Sputtertargets oder unregelmäßige Sputtertargets. Deshalb sind konventionelle Erfassungsvorrichtungen nicht vielseitig im Einsatz und ein Anwender muss verschiedene Arten von Erfassungsvorrichtungen für verschiedene Zwecke verwenden, was jedoch Kosten verursacht.
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Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Erfassungsanordnung bereitzustellen, die Sputtertargets verschiedenen Typs und verschiedener Form erfassen kann.
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Die Erfassungsanordnung für Sputtertargets umfasst einen Flüssigkeitstank, eine bewegliche Ultraschallerfassungsvorrichtung, eine das Sputtertarget tragende Vorrichtung und eine Steuerung. Die beweglich Ultraschallerfassungsvorrichtung ist an dem Flüssigkeitstank montiert und umfasst eine an dem Flüssigkeitstank angeordnete Bewegungsvorrichtung und eine Ultraschallerfassungsvorrichtung, die mit der Bewegungsvorrichtung verbunden ist und durch diese bewegt wird, um in drei Dimensionen bewegt zu werden. Die das Sputtertarget tragende Vorrichtung ist in dem Flüssigkeitstank angeordnet und umfasst mehrfache Drehachsen, die drehbar in dem Flüssigkeitstank angeordnet sind, und eine Achsen antreibende Vorrichtung, die mit den Drehachsen verbunden ist, um die Drehachsen in derselben Richtung zum Drehen anzutreiben. Die Steuerung ist elektrisch mit der Bewegungsvorrichtung und der Achsen antreibenden Vorrichtung verbunden, um den Betrieb der Bewegungsvorrichtung und der Achsen antreibenden Vorrichtung zu steuern.
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Andere Aufgaben, Vorteile und neue Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden durch die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlich.
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ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht einer Erfassungsanordnung für Sputtertargets entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine weitere perspektivische Ansicht der Erfassungsanordnung aus 1;
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3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Y-Achse-Bewegungsvorrichtung der Erfassungsanordnung aus 1;
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4 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der Z-Achse-Bewegungsvorrichtung der Erfassungsanordnung aus 1;
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5 ist eine Ansicht der Erfassungsanordnung aus 1 von oben;
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6 ist eine Seitenansicht der Erfassungsanordnung aus 1;
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7 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der das Sputtertarget tragenden Vorrichtung der Erfassungsanordnung aus 1;
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8 ist eine andere vergrößerte perspektivische Ansicht des ersten Ausführungsbeispiels der das Sputtertarget tragenden Vorrichtung der Erfassungsanordnung aus 1;
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9 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der das Sputtertarget tragenden Vorrichtung entsprechend der vorliegender Erfindung; und
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10 ist eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der das Sputtertarget tragenden Vorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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Mit Verweis auf 1 und 2 umfasst eine Erfassungsanordnung für Sputtertargets entsprechend der vorliegenden Erfindung einen Flüssigkeitstank 1, eine bewegliche Ultraschallerfassungsvorrichtung 2, eine das Sputtertarget tragende Vorrichtung 5 und eine Steuerung 6.
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Der Flüssigkeitstank 1 beinhaltet Messflüssigkeit und ein zu erfassendes Sputtertarget 8. Die Messflüssigkeit wird anhand des zu erfassenden Sputtertargets 8 ausgewählt.
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Die bewegliche Ultraschallerfassungsvorrichtung 2 ist an dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet und umfasst eine Bewegungsvorrichtung 3 und einen Ultraschallerfassungsvorrichtung 4. Die Bewegungsvorrichtung 3 ist auf dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet und hat die Eigenschaft in drei Dimensionen beweglich zu sein. Die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 ist mit der Bewegungsvorrichtung 3 verbunden und wird durch diese angetrieben, um in drei Dimensionen bewegt zu werden, um das Sputtertarget 8 zu erfassen, das in dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet ist.
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Mit Verweis auf die 1 bis 6 umfasst die Bewegungsanordnung 3 eine X-Achse-Bewegungsvorrichtung 30, eine Y-Achse-Bewegungsvorrichtung 31, eine Z-Achse-Bewegungsvorrichtung 32 und einen Detektorhalter 33. Die X-Achse-Bewegungsvorrichtung 30 ist angeordnet auf einer Wand des Flüssigkeitstanks 1 und umfasst ein erstes bewegliches Element 301 und eine X-Achse-Antriebsvorrichtung 302. Die X-Achse-Antriebsvorrichtung 302 ist auf dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet, um das erste bewegliche Element 301 anzutreiben, sich entlang einer X-Achse zu bewegen. Die Y-Achse-Bewegungsvorrichtung 31 ist auf dem ersten beweglichen Element 301 angeordnet, um durch die X-Achse-Bewegungsvorrichtung 30 angetrieben zu werden, sich entlang der X-Achse zu bewegen, und umfasst ein zweites bewegliches Element 311 und eine Y-Achse-Antriebsvorrichtung 312. Die Y-Achse-Antriebsvorrichtung 312 ist auf dem ersten beweglichen Element 301 angeordnet, um das zweite bewegliche Element 311 anzutreiben, sich entlang einer Y-Achse zu bewegen, die rechtwinklig zu der X-Achse ist. Die Z-Achse-Bewegungsvorrichtung 32 ist auf dem zweiten beweglichen Element 311 angeordnet und umfasst eine Z-Achse-Antriebsvorrichtung 321, die mit dem zweiten beweglichen Element 311 verbunden ist. Der Detektorhalter 33 ist mit der Z-Achse-Antriebsvorrichtung 321 verbunden und wird durch diese angetrieben, um entlang einer Z-Achse bewegt zu werden, die rechtwinklig zu der x-Achse und der y-Achse ist. Dementsprechend kann der Detektorhalter 33 relativ zum Flüssigkeitstank 1 in drei Dimensionen entlang der X-, Y- und Z-Achse bewegt werden. Die X-Achse-Antriebsvorrichtung 302, die Y-Achse-Antriebsvorrichtung 312 und die Z-Achse-Antriebsvorrichtung 321 sind elektrisch mit der Steuerung 6 verbunden, damit sie durch die Steuerung 6 gesteuert werden können, sich zu bewegen oder zu stoppen.
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Die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 ist angeordnet auf dem Detektorhalter 33 der Bewegungsanordnung 3, um in drei Dimensionen entlang der X-, Y- und Z-Achse durch die Bewegungsanordnung 3 bewegt zu werden. Die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 umfasst wenigstens ein Ultraschallerfassungsgerät 40, das auf dem Detektorhalter 33 angeordnet ist. Wenn mehrere Ultraschallerfassungsgeräte 40 verwendet werden, sind die Ultraschallerfassungsgeräte 40 separat auf dem Detektorhalter 33 angeordnet, um jeweils gleichzeitig mehrere Bereiche eines großflächigen Sputtertargets 8 zu erfassen. Jedes Ultraschallerfassungsgerät 40 kann einen Erfassungskopf zum Aussenden von Ultraschallwellen, einen Ultraschallwellengenerator, einen einzelnen Empfänger zum Empfangen der reflektierten Ultraschallwellen und ein Stromkabel umfassen. Die Bauteile der Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 können konventionell sein, die detaillierte Beschreibung der Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 wird deshalb weggelassen.
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Mit Verweis auf die 7 bis 9 ist die das Sputtertarget tragende Vorrichtung 5 in dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet, um ein zu erfassendes Sputtertarget 8 zu tragen und/oder zu drehen und umfasst mehrere Drehachsen 50, 51 und eine Achsen antreibende Vorrichtung 52. Die Drehachsen 50, 51 sind drehbar in dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet und sind parallel zur X-Achse. Die Oberseiten der Drehachsen 50, 51 können flach sein, um ein flaches Sputtertarget 8 waagrecht zu tragen. Jede Drchachse 50, 51 kann mit einer äußeren Gummischicht beschichtet sein, um die Reibung zwischen der Drehachse 50, 51 und dem zu erfassenden Sputtertarget 8 zu vergrößern. Ein Ende jeder Drehachse 50, 51 erstreckt sich aus dem Flüssigkeitstank 1 heraus und umfasst eine abdichtende Anordnung, die zwischen dem Ende der Drehachse 50, 51 und dem Flüssigkeitstank 1 vorgesehen ist. Die Achsen antreibende Vorrichtung 52 ist verbunden mit den Drehachsen 50, 51, um die Drehachsen 50, 51 anzutreiben, damit sich diese in dieselbe Richtung drehen. Die Achsen antreibende Vorrichtung 52 kann einen Antriebsmotor 53 und eine radartige Übertragungsvorrichtung 54 umfassen. Der Antriebsmotor 53 ist elektrisch mit der Steuerung 6 verbunden und umfasst ein sich drehendes und Kraft ausübendes Ende. Das sich drehende und Kraft ausübende Ende ist durch die radartige Übertragungsvorrichtung 54 mit den Enden der Drehachsen 50, 51 verbunden, die sich aus dem Flüssigkeitstank 1 heraus erstrecken. Die radartige Übertragungsvorrichtung 54 ist mit dem Antriebsmotor 53 und den Drehachsen 50, 51 verbunden und zwischen diesen angeordnet, um die Drehachsen 50, 51 in derselben Richtung zu drehen. Vorzugsweise ist die radartige Übertragungsvorrichtung 54 eine Getriebeübertragungsvorrichtung, eine Rollen- und Bandübertragungsvorrichtung oder ähnliches.
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Mit Verweis auf 7 und 8 kann die das Sputtertarget tragende Vorrichtung 53 drei Drehachsen 50, 51 umfassen, die eine Hauptrotationsachse 50 und zwei Antriebsrotationsachsen 51 umfassen, die entsprechend an zwei Seiten der Hauptrotationsachse 50 angeordnet sind. Eine Justiervorrichtung ist mit den Drehachsen 50, 51 verbunden, um den Abstand zwischen der Hauptrotationsachse 50 und jeder Antriebsrotationsachse 51 verstellen zu können.
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Zusätzlich sind mehrere Achslager 55 in dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet und stützen die Drehachsen 50, 51. Jedes Achslager 55 umfasst einen Unterstützungsrahmen und eine Vielzahl von Rollen, die drehbar in dem Unterstützungsrahmen angeordnet sind und an den Drehachsen 50, 51 anliegen. Mit der Anordnung der Achslager 55 kann ein Verbiegen der Drehachsen 50, 51 vermieden werden.
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Mit Verweis auf 9 umfasst die das Sputtertarget tragende Vorrichtung 5 in einem weiteren Ausführungsbeispiel zwei Drehachsen 50, 51, die eine Hauptrotationsachse 50 umfassen, die mit der Achsen antreibenden Vorrichtung 52 und einer angetriebenen Rotationsachse 51 verbunden ist. Das Ende der Hauptrotationsachse 50 erstreckt sich aus dem Flüssigkeitstank 1 heraus und ist mit dem sich drehenden und Kraft ausübenden Ende des Antriebsmotors 53 verbunden. Die Radübertragungsvorrichtung 54 ist eine Rollen- und Bandübertragungsvorrichtung und umfasst eine Antriebsrolle 541, eine angetriebene Rolle 542 und ein Band 543. Die Antriebsrolle 541 ist an dem Ende der Hauptrotationsachse 50 angeordnet, das sich aus dem Flüssigkeitstank 1 heraus erstreckt. Die angetriebene Rolle 542 ist angeordnet an der angetriebenen Rotationsachse 51. Das Band 543 ist um die Antriebsrolle 541 und die angetriebene Rolle 542 herum angeordnet. Dementsprechend können die Drehachsen 50, 51 durch den Antriebsmotor 53 durch die Transmission der Radübertragungsvorrichtung 54 angetrieben werden, sich in dieselbe Richtung zu drehen.
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Zusätzlich kann jede Drehachse 50, 51 aus einem einzigen Teil bestehen. Mit Verweis auf 10 kann jede Drehachse 50, 51 alternativ auch einen Achsenstab 501, 511 und mehrere äußere Hülsen 502, 512 umfassen, die separat um den Achsenstab 501, 511 herum angeordnet sind. Die Dicke und Position der äußeren Hülsen 502, 512 sind unterschiedlich, um die Erfassungsanordnung an verschiedene Arten von Sputtertargets 8 anpassen zu können, und insbesondere um die Erfassungsanordnung an ein unregelmäßiges Sputtertarget 8 anpassen zu können. Die äußeren Hülsen 502, 512 können aus Gummi sein, um die Reibung zwischen den Drehachsen 50, 51 und dem zu erfassenden Sputtertarget 8 zu vergrößern.
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Mit Verweis auf 1, 2 und 5 sind ferner zwei tragende Rahmen 7 in dem Flüssigkeitstank 1 entsprechend an zwei Seiten der Drehachsen 50, 51 angeordnet, um zusammen mit den Drehachsen 50, 51 das zu erfassende Sputtertarget 8 zu tragen. Jeder tragende Rahmen 7 hat eine obere Seite, die entsprechend der Oberseite der Drehachsen 50, 51 flach ist und aus mehreren Stäben bestehen kann, die miteinander verbunden sind.
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Die Steuerung 6 ist elektrisch mit der Bewegungsanordnung 3 und der Achsen antreibenden Vorrichtung 52 verbunden, um den Betrieb der Bewegungsanordnung 3 und der Achsen antreibenden Vorrichtung 52 zu steuern.
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Um ein flaches Sputtertarget 8 zu erfassen, wird das flache Sputtertarget 8 in dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet, in der Erfassungsflüssigkeit des Flüssigkeitstanks 1 versenkt, von den Drehachsen 50, 51 getragen und kann ferner durch die tragenden Rahmen 7 getragen werden. Folglich kann die Steuerung 6 die Bewegungsanordnung 3 steuern und bewegen, um die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 in drei Dimensionen zu bewegen. Das wenigstens eine Ultraschallerfassungsgerät 40 der Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 sendet Ultraschallwellen in Richtung des flachen Sputtertargets 8 und empfängt die reflektierten Ultraschallwellen und sendet die durch die reflektierten Ultraschallwellen erzeugten Signale zu der Steuerung 6. Die Steuerung 6 umfasst ferner eine Anzeige, um die Erfassungsergebnisse dem Benutzer anzuzeigen. Wenn mehrere Ultraschallerfassungsgeräte 40 verwendet werden, können die Ultraschallerfassungsgeräte 40 jeweils verschiedene Bereiche eines großflächigen flachen Sputtertargets 8 gleichzeitig erfassen. Folglich kann die Zeit zur Erfassung eines großflächigen Sputtertargets 8 effektiv verkürzt werden.
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Um ein zylindrisches Sputtertarget 8 zu erfassen, wird das zylindrische Sputtertarget 8 in dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet, in der Erfassungsflüssigkeit des Flüssigkeitstanks 1 versenkt und durch die Drehachsen 50, 51 getragen. Die Steuerung 6 kann die Bewegungsanordnung 3 steuern und bewegen, um die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 axial entlang des zylindrischen Sputtertargets 8 zu bewegen, um den oberen Bereich des zylindrischen Sputtertargets 8 zu erfassen. Das wenigstens eine Ultraschallerfassungsgeräte 40 der Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 sendet Ultraschallwellen in Richtung des zylindrischen Sputtertargets 8 und empfängt die reflektierten Ultraschallwellen und sendet die durch die reflektierten Ultraschallwellen erzeugten Signale an die Steuerung 6. Die Anzeige der Steuerung 6 kann die Erfassungsergebnisse dem Benutzer anzeigen. Dann werden die Drehachsen 50, 51 durch die Achsen antreibende Vorrichtung 52 angetrieben, um sich um einen Winkel zu drehen, so dass das zu erfassende zylindrische Sputtertarget 8 auch um diesen Winkel gedreht wird. Als nächstes wird die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 axial entlang dem zylindrischen Sputtertarget 8 bewegt, um einen anderen Bereich des zylindrischen Sputtertargets 8 zu erfassen, bis das zylindrische Sputtertarget vollständig erfasst ist.
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Um ein unregelmäßiges Sputtertarget 8 zu erfassen, werden als erstes die Formen der und Distanzen zwischen den Drehachsen 50, 51 entsprechend der Form des unregelmäßigen Sputtertargets 8 verändert. Das unregelmäßige Sputtertarget 8 wird dann in dem Flüssigkeitstank 1 angeordnet, in der Erfassungsflüssigkeit des Flüssigkeitstanks 1 versenkt und durch die Drehachsen 50, 51 getragen. Die Steuerung 6 kann die Bewegungsanordnung drei steuern und bewegen, um die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 axial entlang dem unregelmäßigen Sputtertarget 8 zu bewegen, um einen oberen Bereich des unregelmäßigen Sputtertargets 8 zu erfassen. Das wenigstens eine Ultraschallerfassungsgeräte 40 sendet Ultraschallwellen in Richtung des unregelmäßigen Sputtertargets 8 und empfangt die reflektierten Ultraschallwellen und sendet die durch die reflektierten Ultraschallwellen erzeugten Signale an die Steuerung 6. Die Anzeige der Steuerung 6 kann die Erfassungsergebnisse dem Benutzer anzeigen. Dann werden die Drehachsen 50, 51 durch die Achsen antreibende Vorrichtung 52 angetrieben, um sich um einen Winkel zu drehen, so dass das zu erfassende unregelmäßige Sputtertarget 8 auch um diesen Winkel gedreht wird. Als nächstes wird die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 axial entlang des unregelmäßigen Sputtertargets 8 bewegt, um einen anderen Bereich des unregelmäßigen Sputtertargets 8 zu erfassen, bis das unregelmäßige Sputtertarget 8 vollständig erfasst ist.
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Mit einer solchen Erfassungsanordnung entsprechend der vorliegende Erfindung kann die Bewegungsanordnung 3 die Ultraschallerfassungsvorrichtung 4 in drei Dimensionen bewegen und die Drehachsen 50, 51 können das zu erfassende Sputtertarget tragen und um einen gewünschten Winkel drehen. Folglich kann die Erfassungsanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung verschiedene Sputtertargets 8 verschiedenen Typs und verschiedener Form erfassen und ist vielseitig in der Anwendung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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