DE4232902C2

DE4232902C2 - Substrathalter

Info

Publication number: DE4232902C2
Application number: DE19924232902
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Zejda; Bernhard Cord; Emmerich Novak
Original assignee: Leybold AG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 2001-06-28
Anticipated expiration: 2012-10-01
Also published as: DE4232902A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Substrathalter zum Trans port von flachen kreisscheibenförmigen Substraten in einer Vakuum-Prozessanlage, in der das Substrat ein- oder beidseitig in beliebiger Raumlage einer Behand lung, wie zum Beispiel Sputterbeschichten oder Plas maätzen unterzogen wird.

In der Vakuum-Prozesstechnik - insbesondere in der Dünnschichttechnik - ist das Beschichten von kreis scheibenförmigen Substraten beispielsweise von Glas- oder Aluminiumscheiben für magneto-optische Datenträ ger bekannt. Diese MO-Discs sind ein modernes Spei chermedium für digitale Informationen. In einem Vaku um-Beschichtungsprozess werden dünne magneto-optische Schichten aus zum Beispiel Eisen-Terbium-Kobalt-Le gierungen aufgebracht. Mittels dem Licht von Halblei ter-Lasern lässt sich die Information in digitaler Form auf die magnetooptische Speicherschicht übertragen und unter Zuhilfenahme von magneto-optischen Ef fekten (Kerr- oder Faraday Effekt) in analoger Weise wieder auslesen.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es wünschenswert, die Scheiben nicht nur einseitig, sondern beidseitig zu beschichten. Sämtliche Entwicklungen auf diesem Gebiet tendieren bekanntlich zu größeren Speicherdichten bei gleichzeitig größerer Kompaktheit bzw. kleiner Bauwei se der entsprechenden Geräte. Für derartige Anwendun gen werden Sputteranlagen eingesetzt, in denen die Scheiben entweder im Durchlaufverfahren oder auf einem kreisförmigen Wege an mehreren Beschichtungsquellen, sogenannten Magnetrons vorbeibewegt werden, um eine oder mehrere Schichten aufzubringen. Bei der Beidsei tenbeschichtung können beide Seiten einer Scheibe prinzipiell hintereinander oder auch gleichzeitig be schichtet werden. Der gleichzeitigen Beschichtung ist aus mehreren Gründen der Vorzug zu geben. Auf der ei nen Seite möchte man die Vakuum-Beschichtungsanlage so kompakt wie möglich bauen, zum anderen muss gewährlei stet sein, dass die Beschichtungen auf beiden Seiten unter gleichen Bedingungen stattfinden. Nur so sind die hohen Anforderungen an reproduzierbaren Schichtei genschaften erfüllbar.

Bekannt ist zum Stand der Technik die EP 0 385 157 A1, die einen Substrathalter zur Aufnahme von zu beschich tenden Substraten aus Gläsern und einen kalottenförmi gen Substratträger zur Aufnahme von Substrathaltern beschreibt. Dabei wird durch den Einsatz eines kugelkalottenförmigen Substrathalters sichergestellt, daß die zu behandelnden Substrate und Gläser nicht nur paarweise genau gleich und optimal bedampft werden, sondern auch bezüglich der weiteren Verfahrensschritte identische Gläserpaare am Ende der Behandlung sicher gestellt sind. Die Behandlung der Gläser erfolgt dabei praktisch von einer Punktquelle aus und die Gläser bilden die Oberfläche einer Kugel, deren Mittelpunkt durch das Zentrum gegeben ist, von dem die Behandlung ausgeht.

Weiterhin ist aus der GB 21 59 541 A eine Mehrfachsub strathaltevorrichtung zum Manipulieren von Brillenglä sern bekannt, die einer Vakuumbedampfung oder einem Sputterprozess zugeführt werden. Die Einrichtung ent hält Führungsschienen mit eingelassenen Nuten zur Auf nahme der zu behandelnden Substrate am äußeren Rand sowie Federklammern zum Anpressen der Substrate in die Vertiefungen der Aufnahmenuten. Die Ausführung ist als kreuzweise Anordnung in vier Quadranten gestaltet.

In der Patentschrift GB 15 62 273 wird weiterhin eine Halteeinrichtung zur Behandlung von scheibenförmigen Substraten in Vakuumbedampfungsanlagen beschrieben. Dabei kann das Beschicken der beschriebenen Einrich tung in die jeweiligen Aufnahmen vor der Behandlung und die Entnahme derselben nach der Behandlung sowohl von Hand als auch mit einer automatischen Zuführein richtung erfolgen. Die Aufnahme der Substrate wird mit V-förmigen Federn, drehbaren Halteringen und Haltestä ben auf der äußeren Peripherie einer Grundplatte er reicht.

Weitere Einzelheiten sind der Patentschrift zu entneh men.

Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zu Grunde:

Für die oben beschriebene Anwendung soll die gesamte Fläche der Kreisscheibe gleichmäßig mit der Datenträ gerschicht versehen werden. Aufgrund der Beidseitenbe schichtung muss die Halterung der Kreisscheibe so er folgen, dass die Elemente der Halterung die zu be schichtende Fläche nicht abdecken oder abschatten. Die Aufgabe besteht also darin, eine solche Scheibenhalte rung zu finden, bei der die Greif- und Halteelemente, die für den Transport der Scheibe in beliebiger Raum lage, vorzugsweise in senkrechter Position erforder lich sind, nicht die zu beschichtende Fläche abdecken und den äußeren Scheibenrand für die Nutzung einer Speicherschicht ausschließen.

Eine weitere Aufgabe hängt mit der Tatsache zusammen, dass die Datenträgerschicht aus einer mehrkomponenti gen Legierungsschicht zusammengesetzt ist und, dass geringste Variationen der Legierungszusammensetzung über die Fläche der Scheibe zu unerwünschten Änderun gen der magnetischen Eigenschaften führt. Deshalb be steht die Aufgabe unter anderem darin, eine Halterung zu finden, die das Substrat immer reproduzierbar, nach dem Transport zentrisch zu den beiden Beschichtungs quellen haltert.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung zu finden, die die Halterung zuverlässig über einen längeren Zeitraum gegen eine Beschichtung abschirmt. Eine Beschichtung der Halte- oder Greifelemente würde über einen längeren Produktionszeitraum zu unerwünsch ter Flitterbildung und Verunreinigung der aufzubrin genden Schicht führen. Weiterhin besteht die Aufgabe, die Halterung so zu gestalten, dass durch den Greif vorgang, beziehungsweise durch das Schließen und Öff nen der Halteelemente möglichst keine Partikel und kein Abrieb an der Scheibe entstehen, der wiederum zu unerwünschten Störungen in der Speicherschicht bezie hungsweise in der Informationsübertragung führen wür de. Schließlich besteht eine weitere Aufgabe darin, eine Halterung zu finden, die es ermöglicht, das Sub strat auf gleichmäßiger Beschichtungstemperatur zu halten und zu vermeiden, daß durch unsymmetrische Kon taktierung der Scheibe eine Wärmetransport, bezie hungsweise ein Wärmeverlust von der Scheibe zu den Elementen der Halterung erfolgt. Für die Beschichtung von Eisen-Terbium-Kobalt-Legierungen ist es bekannt lich von großer Wichtigkeit, dass die Beschichtung stemperatur des Substrates auf der gesamten Fläche konstant bleibt.

Die gestellten Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die Merkmale und Einzelheiten der Patentansprüche ge löst.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungs möglichkeiten zu, eine davon ist schematisch in den anhängenden Zeichnungen näher dargestellt und zwar zeigen:

Fig. 1 in axonometrischer Darstellung (stark verein facht) den erfindungsgemäßen Substrathalter

Fig. 2 eine radialsymmetrische Anordnung derartiger Substrathalter, wie sie in einer ringförmigen Kathodenzerstäubungsanlage, bei der die Be schichtungsstationen auf einem Kreisring an geordnet sind, zum Einsatz kommen und

Fig. 3 den Substrathalter mit beidseitigen Abdeck blenden zum Schutz der Haltefinger gegen eine Beschichtung in der Seitenansicht.

Das zu beschichtende Substrat 9 wird mittels zweier symmetrisch angeordneter Haltefinger 1, 2 bzw. 1', 2' zwischen den beiden Spanngliedern 8, 8' gehalten. Die Krafteinbringung erfolgt über die beiden Punkte 7, 7', die sich durch eine Gerade mit dem Mittelpunkt M der Scheibe verbinden lassen. Die Angriffspunkte der Hal tefinger 3, 4 beziehungsweise 3', 4' liegen diametral gegenüber, wobei sich die Verlängerungen der Haltefin ger im Mittelpunkt des Substrats 9, unter Einschluss des Zentralwinkels α bzw. α' treffen. Die Haltefinger weisen Verlängerungen 5, 6 bzw. 5', 6' auf, die mittig am Punkt der Krafteinbringung 7, 7' zusammengeführt sind. Die Krafteinbringung erfolgt gemäß Fig. 2 über die Spannglieder 8, 8' einer Transportzange 14, wobei das Öffnen und Schließen der Spannglieder durch nicht näher bezeichnete zweiarmige Hebel übertragen wird. Die Transportzange 14 ist im Beispiel der Fig. 2 Teil eines mit mehreren Greifzangen ausgerüsteten Transpor trades 15 für den Transport der Substrate auf einer kreisförmigen Bahn um die Nabe 16. Ein solcher Sub stratträger findet zum Beispiel bei den eingangs erwähnten zirkularen Sputterbeschichtungsanlagen Verwen dung.

In Fig. 3 ist die Seitenansicht einer beidseitigen Be schichtungsstation mit zwei Beschichtungsquellen 12 und 13 dargestellt. Zwischen diesen Quellen und dem Substrat 9 sind jeweils die Blenden 10 und 11 vorgese hen, die nur die zu behandelnde Substratfläche, nicht aber den Bereich außerhalb des Substrats mit den Hal tefingern für eine Beschichtung freilassen. Wie in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, weisen die Blenden 10, 11 eine etwa kreisringförmige Konfigu ration auf. Die Blenden 10, 11 übergreifen den Rand der Quellen 12, 13 topfförmig und sind im übrigen koa xial zur Substratachse M angeordnet.

Bezugszeichenliste

1

,

1

' Haltefinger

2

,

2

' Haltefinger

3

,

3

' Angriffspunkt des Haltefingers

4

,

4

' Angriffspunkt des Haltefingers

5

,

5

' Verlängerung des Haltefingers

6

,

6

' Verlängerung des Haltefingers

7

,

7

' Krafteinbringung

8

,

8

' Spannglied

9

Substrat

10

Abdeckblende

11

Abdeckblende

12

Beschichtungsquelle

13

Beschichtungsquelle

14

Greifzange

15

Transportrad

16

Nabe

Claims

1. Substrathalter zum Transport von flachen kreis scheibenförmigen Substraten (9) in einer Vakuum- Prozessanlage, in der das Substrat ein- oder beidseitig in beliebiger Raumlage einer Behand lung, wie insbesondere Sputterbeschichten oder Plasmaätzen, unterzogen wird, gekennzeichnet durch zwei gleichartige Paare von federnden Hal tefingern (1, 2 und 1', 2') mit folgenden Merkma len:

- die Haltefinger liegen in der Substratebene
- die Wirkrichtung der Haltefinger erstreckt sich in Längsrichtung hin zum Substratmittelpunkt M
- die beiden Paare von Haltefingern stehen sich diametral gegenüber
- der von den Kreisscheibenradien durch die Hal tepunkte (3, 4 und 3', 4' eingeschlossene Win kel (α) liegt über 0° und unter 180°, vorzugs weise aber zwischen 25° und 120°
- die Haltefinger jeweils eines Paares sind auf der dem Substrat abgewandten Seite über ein ge meinsames Verbindungsglied oder über zwei gleichartig ausgebildete Verlängerungen mitein ander kraftschlüssig verbunden
- die Mitte der Verbindungsglieder (5, 6 bzw. 5', 6') liegt auf einer gedachten Geraden, die durch den Substratmittelpunkt M läuft und bil det den Krafteinleitungsort (7, 7') für das je weilige Spannglied (8, 8') zum Einbringen der Zuspannkraft des Substrats, wobei sich beide Spannglieder (8, 8') annähernd längs der gedachten Geraden durch den Substratmittelpunkt bewegen.

2. Substrathalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass eine kreisförmige, aus Blechzuschnitten gebildete Abdeckblende, die die federnden Haltefin ger bis zum Haltepunkt abdeckt und die sich zwischen dem Substrat und einer Beschichtungsquelle nahe dem Substrat in einer zu ihr parallelen Ebene erstreckt, vorgesehen ist.

3. Substrathalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die Abdeckblende gegenüber dem Substrat und den Haltefingern elektrisch isoliert ist.

4. Substrathalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die Abdeckblende geerdet ist und das Sub strat mit den Haltefingern auf positivem oder nega tivem Potential liegt, wobei der Abstand der Abdeck blende zu den Haltefingern kleiner als der Dunkel raumabstand ist.

5. Substrathalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die federnden Haltefinger (1, 2) und (1', 2') aus flachem, im Vergleich zur Substrat dicke etwas breiterem Federband gefertigt sind und deren substratseitigen Enden zur Aufnahme des Sub stratrandes eingekerbt sind, wobei die Enden den Substratrand geringfügig übergreifen.

6. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die federnden Haltefinger zum Zweck einer schlechten Wärmeübertragung einen geringen Querschnitt aufweisen und/oder aus einem Werk stoff mit geringer Wärmeleitfähigkeit sind.

7. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die federnden Haltefinger aus stromleitendem Werkstoff gefertigt sind.

8. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die federnden Haltefinger lösbar mit ihren Verlängerungen verbunden sind.

9. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass jeweils ein Paar der Verlängerun gen lösbar miteinander verbunden ist.

10. Substrathalter nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge kennzeichnet, dass sowohl die Haltefinger als auch die Verlängerungen eine geradlinige, eine gebogene oder eine geschweifte Konfiguration aufweisen.

11. Substrathalter nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Substratebene Blenden (10, 11) vorgese hen sind, die Teile der Spanngliedern (8, 8') und/ oder der Haltefinger (1, 2, 1', 2') zumindest teil weise überdecken, wobei die Blenden aus Blechzu schnitten gebildet sind und eine sichelförmige oder kreisscheibenförmige Konfiguration aufweisen und zum Substratmittelpunkt (M) konzentrisch angeordnet sind.