CN100441735C - 成膜喷镀设备 - Google Patents

Abstract

一种喷镀设备，用以在多个真空室内的由基片夹具夹持的基片上形成喷镀薄膜，该喷镀设备具有对电极、装在对电极和基片夹具之间的防镀片和移动机构，移动机构用以移动基片夹具传送机构或所述防镀片以改变基片和防镀片之间的距离。

Description

成膜喷镀设备

本申请为中国专利申请号200410043527.9的分案申请。

技术领域

本发明涉及喷镀设备，更具体地说，涉及用以在液晶显示装置、半导体、磁光记录盘、磁记录盘等上面形成薄膜的可改变基片和防镀片之间距离的喷镀设备。

背景技术

喷镀设备一般用以制造液晶显示装置、半导体、磁光录盘、磁录盘等。用于大量生产的喷镀设备包括两种设备，就是，用以连同夹具传送基片的串联式喷镀设备和只是传送基片的簇形工具式喷镀设备。

在串联式喷镀设备中，很多操作室如装料室、卸料室和成膜室作直线形或成U形顺序排列。基片由夹具夹持。很多基片夹具穿过平行于基片表面的操作室以便接连地在各基片上形成薄膜。

在这种设备中，一般将很多基片夹持在一个基片夹具上，再移动基片夹具而进行传送。在成膜室内设有用以遮盖部分基片和设备的机械部分的防镀片以便在规定部分以外的基片上和在真空容器内不致镀上不必要的薄膜。

因此，与只是传送基片相比，基片的传送比较容易，而且基片是在高速下传送的。这样，串联式喷镀设备具有很高的生产率。但在传送基片时必须在基片和防镀片之间留出较大的间隙来避免基片和防镀片或基片夹具和防镀片接触。由于间隙很大，就在基片夹具和真空容器内镀上不必要的薄膜。在存在这种不必要的薄膜而脱落时，基片就受到沾染而降低了镀膜的质量。此外，为防止在用以移动基片夹具的基片夹具驱动机构上镀上薄膜，就须设置大量不同的防镀片，还须经常更换、清洗这些防镀片。这样，维护工作就变得很困难。

另一方面，在簇形工具式喷镀设备中，在设备中央设置中心室，其中装有在真空中操作的自动机，在中心室的周围设有若干操作室如成膜室、装料室和卸料室。在真空中操作的自动机位于设备中央，进行周围真空容器间的基板的搬送。薄膜是在静止于成膜室内准确的位置的基片上形成的。因此，对防镀片可作相当靠近基片的安排，以便在成膜时不会在规定部分以外的基片上和在真空容器内镀上薄膜。

因此就可尽量减少在不必要的部分上镀上薄膜，由于可以减少防镀片的构件数量，维护也变得容易了。但，在真空中操作的自动机在设备中心基本上一次只能传送一个基片，其基片的传送能力就很有限。这样，生产率也受到限制。

近年来，曾就这两类设备提出了几种新的喷镀设备。例如，在日本公开专利申请No.4-137522、6-69316、8-3744和9-143733中就公开了这方面的技术。

这些新喷镀设备的共同之处是采用了称作基片小车、支架或基片传送器的基片夹持器，对基片作平行于基片表面的传送。为形成薄膜，将基片装在基片夹持器上，使其按用途在各操作室内移动。

但，认为对普通的串联式喷镀设备作出了改进的这些喷镀设备并没有解决串联式喷镀设备中存在的传统问题。也就是，对传送中在基片和防镀片之间或在基片夹具和防镀片之间的间隙仍采取一固定的距离。因此，在基片夹具上或在真空容器内镀上不必要的薄膜这一问题还是没有得到改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种能形成高质量镀膜的喷镀设备。

本发明另一目的是提供一种维护容易的喷镀设备。

本发明的再一个目的是提供一种在传送基片中能防止基片受损的喷镀设备。

作为本发明的一个方面，提出一种喷镀设备，用以在多个真空室内的受基片夹具夹持的基片上形成喷镀薄膜，该喷镀设备包括对电极、位于对电极和基片夹具之间的防镀片，和驱动机构，驱动机构用以移动基片夹具传送机构而改变基片和防镀片之间的距离。

由于驱动机构移动基片夹具传送机构而改变基片和防镀片之间的距离，当在基片上形成薄膜时基片可移近防镀片而在传送基片时基片可移离防镀片。因此，在基片夹具上或在真空容器内就不会镀上不必要的薄膜，并可使基片夹具等的维护比较容易。由于不会镀上不必要的薄膜，基片就不会由于脱落的薄膜受到沾染。这样，就可在基片上形成高质量的镀膜。

作为本发明的另一方面，用以在真空室内由基片夹具夹持的基片上形成喷镀薄膜的喷镀设备包括对电极、位于对电极和基片夹具之间的防镀片、和移动机构，移动机构用以移动防镀片而改变基片和防镀片之间的距离。由于移动机构移动防镀片而改变基片和防镀片之间的距离，当在基片上形成薄膜时基片可移近防镀片而在传送基片可移离防镀片。因此，在基片夹具或在真空容器内就不会镀上不必要的薄膜，就可使基片夹具等的维护比较容易。由于不会镀上不必要的薄膜，基片就不会由于脱落的薄膜受到沾染。这样，就可在基片上形成高质量的镀膜。

本发明的以上和其他目的、特点、状况和优点从以下对本发明结合附图所作具体说明会变得更加明显。

附图说明

图1、2为平面图和正视图，简略地示出本发明喷镀设备第一实施例结构；

图3、4为侧视图，示出本发明第一实施例中成膜室(分别在基片上形成薄膜时和在传送基片时)的内部结构；

图5、6为主体部分的平面图，示出本发明第二实施例中成膜室(分别在基片上形成薄膜时和在传送基片时)的内部结构；

图7、8为主体部分的平面图，示出本发明第三实施例中成膜室(分别在基片上形成薄膜时和在传送基片时)的内部结构；

图9、10为主体部分的平面图，示出本发明第四实施例中成膜室(分别在基片上形成薄膜时和在传送基片时)的内部结构；

图11、12为主体部分的平面图，示出本发明第五实施例中成膜室(分别在基片上形成薄膜时和在传送基片时)的内部结构。

具体实施方式

第一实施例

以下对本发明喷镀设备第一实施例参照附图进行说明。

如图1、2所示，喷镀设备包括装料室1、通过可开闭的闸阀2a与装料室1连接的加热室3、通过可开闭的闸阀2b与加热室3连接的成膜室4、通过可开闭的闸阀2c与成膜室4连接的冷却室5和通过可开闭的闸阀2d与冷却室5连接的卸料室6。在装料室1的入口和卸料室6的出口分别设有可开闭的闸阀2e和2f。

如图1、2所示，现对在喷镀设备内基片的流程进行说明。

1)将基片7在空气中装在如托盘一样的基片夹具8的基片夹持孔9内。

2)开启装料室1入口处的闸阀2e。在将基片夹具8送入装料室1后，关闭装料室1入口处的闸阀2e。

3)在装料室1内，用图中未示出的抽气装置使空气压力达到预定的真空度。

4)在达到预定的真空度后，开启装料室1和加热室3之间的闸阀2a，将基片夹具8从装料室1送入加热室3，关闭闸阀2a。

5)在加热室3内，将装在基片夹具8上的基片7加热到预定的温度。

6)在将基片7加热到预定的温度后，开启加热室3和成膜室4之间的闸阀2b，将基片夹具8送入成膜室4，再关闭闸阀2b。

7)在成膜室4内，在装在基片夹具8上的基片7上形成薄膜。

8)在基片7上形成薄膜后，开启成膜室4和冷却室5之间的闸阀2c，将基片夹具8送入冷却室5，再关闭闸阀2c。

9)在冷却室5内将装在基片夹具8上的基片7冷却到预定的温度。

10)在基片7冷却到预定的温度后，开启冷却室5和卸料室6之间的闸阀2d，将基片夹具8送入卸料室6，再关闭闸阀2d。

11)在卸料室6内，图中未示出的进气装置从外边供气而达到大气压。

12)在卸料室6内达到大气压后，开启卸料室6出口处的闸阀2f，将基片夹具8从卸料室6送到设备外边，再关闭闸阀2f。

13)从送到设备外边的基片夹具8上的基片夹持孔9内卸下已形成薄膜的基片7。

14)在已卸去基片7的基片夹具8内，再将尚未处理的另一基片7装入基片夹持孔9内。再将基片夹具8送到装料室1内。

由于一系列的处理是以平行和连续的方式进行的，这就取得了很高的生产率。这里，基片夹具8是由设在各处理室内的基片夹具传送机构16传送的。

尽管在图1所示实施例中在基片夹具8的一个表面上装上一个基片7，但这种结构实际上并不仅限于此。

图3为主体部分的剖面图，用以示出在第一实施例的喷镀设备中形成薄膜时成膜室4的内部结构。成膜室4包括用以在基片7上形成薄膜的对电极(或一般称为靶)12、带有定位销11的防镀片13、用以将驱动力引入真空室的机构14、用以通过机构14将驱动力传入成膜室(真空室)4的驱动力发生机构15、用以传送基片夹具8的基片夹具传送机构16和用以通过转动使基片夹具传送机构16移动的球螺丝17。

为形成薄膜，使基片7固定在与对电极12对置的位置上面处于静止状态。在成膜室4内，在基片7和对电极12之间设有用以遮盖部分基片7的防镀片13，使薄膜不致在规定部分以外的基片7上形成。防镀片13带有定位销11。用以夹持基片7的基片夹具8带有定位孔10。在将定位销11插入定位孔10时，基片夹具8和防镀片13之间的位置关系也就确定而被固定。因此，在夹持在基片夹具8中的基片7和防镀片13之间的位置关系也就确定下来。

防镀片13的尖端和基片7表面设置的很靠近但留有预定的间隙，其距离约为0.1～5mm。由于防镀片13在从对电极12一侧观察时遮盖了规定部分以外的基片7，就避免了在不必要的部分上镀上薄膜。

图4为侧视图，示出当基片在喷镀室内移动时成膜室的内部。

在对基片7作出入传送时基片7垂直于图4纸面被传送。在传送基片7时，基片7和基片夹具8垂直于基片7的表面并离开防镀片13(如箭头20所示方向)移动，因而避免了须传送的基片7或基片夹具8与防镀片13的接触。这样，定位销11被拉出定位孔10。然后开始传送基片7和基片夹具8。这时，防镀片13尖端和基片7表面之间的距离约为5～30mm。这一距离应该足以避免定位销11与基片7或基片夹具8接触。但是，此距离并不限于此值，而应根据设备的结构选定适当的距离。

以上所述动作是指在形成薄膜后送出基片夹具的操作，而将基片夹具放到预定位置上(送入)以便形成薄膜的动作是与以上操作相反的。

在喷镀设备内，由于在基片7上形成薄膜时基片7和防镀片13彼此接近，因而使定位销11插入定位孔10，而在基片7移动时就将定位销11拨出。但，定位孔10并不总是必需的而是可以省略的。在这一结构中也可使定位销11压靠在基片夹具8上，因此也可精确地取得基片7和防镀片13之间的距离。

在本实施例中，基片7如上所述是由基片夹具8的移动传送的。图4中用箭头20所示基片夹具8的移动是在基片夹具传送机构16由于球螺丝17的转动而移动时所取得的。球螺丝17是用真空容器外边的驱动力发生装置15所产生的并由用以将驱动力引入真空室的机构14引入真空室的驱动力驱动并转动的。此外，基片夹具8也是利用此驱动力传送的。须指出，基片夹具传送机构16具有与球螺丝17啮合的螺丝孔。

尽管在此实施例中基片7是利用球螺丝17移近和移离防镀片13，这一结构并不仅限于此而可利用连杆机构、凸轮机构、齿轮等。

尽管在本实施例中采用和叙述了作直线布置的串联式喷镀设备，作为一种设备结构，此设备结构并不仅限于此。本发明也可用于具有其他结构、较上述串联式喷镀设备有所改进的串联式喷镀设备。

如上所述，在本实施例中，喷镀设备的优点是能同时解决这两个问题：一是在传送中基片7和基片夹具8与防镀片13接触的问题，二是在形成薄膜中在不必要的部分上镀上薄膜的问题，这是使基片7和装有基片7的基片夹具8移近和移离防镀片13取得的。此外，可以在设备外边将基片7装上基片夹具8和从其上卸下，因此，喷镀设备的优点还在于清洗基片夹具8等一类维护工作可在设备外边进行。

第二实施例

图5、6为主体部分平面图，示出喷镀设备第二实施例中成膜室4的内部结构。由于在图5、6未予示出的部分具有与图1、2所示喷镀设备第一实施例相同的结构，就不再对其作具体的重复说明。

在第二实施例中，喷镀设备的成膜室4包括具有防镀片固定部分23a和防镀片可动部分23b的防镀片23、带有定位销11和使冷却水循环的冷却水孔27的驱动力传递体24、使驱动力引入真空容器的机构25、通过机构25将驱动力传递到成膜室(真空室)4内的驱动力发生装置26和冷却水供送机构28。

传送入成膜室4的基片夹具8停留在预定位置上，在此位置上进行薄膜成形。在成膜室4中基片夹具停留位置附近，对装在基片夹具8上的各基片设有防镀片23。防镀片23布置在对电极12和基片7之间，在薄膜成形期间(在基片夹具停留时)防镀片靠近基片7如图5所示。因此，防止了喷镀薄膜粘在基片7上不须形成薄膜的部分和基片夹具8上。此外，在如图6所示的传送期间，防镀片23离开基片7。因此，在传送中可避免基片7和防镀片23之间的接触，因此可防止在喷镀设备中产生故障和基片7的受损。

现对防镀片23的结构和操作作具体的说明如下。

防镀片23包括防镀片固定部分23a和防镀片可动部分23b。防镀片固定部分23a固定在对电极12一侧，防镀片可动部分23b由驱动力传递体24支承。驱动力传递体24在真空容器(成膜室4)外边与驱动力发生装置26连接，并可由驱动力使其在图中作垂直移动，该驱动力内驱动力发生装置26(如气缸和马达)产生并由机构25引入真空容器内，机构25用以将驱动力引入真空容器(如电磁联轴节、伸缩软管和磁力水封件)。

支承防镀片可动部分23b的驱动力传递体24具有定位销11。定位销11成形为可使其在驱动力传递体24被向下驱动时(向基片一侧)装入设在基片夹具8内的定位孔10内。

在具有防镀片23及其这种结构的驱动机构的喷镀设备中，在薄膜形成期间，基片7静止而驱动力发生装置26向下驱动驱动力传递体24(向基片一侧)如图5所示。此时，定位销11装入基片夹具8的定位孔10，驱动力传递体24和基片夹具8之间的位置关系，也就是基片7在成膜室4内的位置也就确定下来。

此时，防镀片可动部分23b的尖端和基片7的表面彼此靠近而取得预定的间隙(约0.1～5mm)，而防镀片固定部分23a和防镀片可动部分23b在从对电极12观察时被设置成作部分搭接。因此，在这种情况下，这种基片7上不须形成薄膜的部分以及基片夹具8在从对电极12观察时就被遮住。这样，就可避免在不必要的部分上镀上薄膜。

与此同时，在传送基片夹具8时，驱动力发生装置26向上驱动驱动力传递体24(向对电极一侧)如图6所示，定位销11就从定位孔10中脱出。这样，从防镀片可动部分23b尖端到基片7表面的距离变成约为5～30mm。这一距离只要求足以避免定位销11与基片7或基片夹具8接触，并且该距离不仅限于上值。此外，可根据设备的结构选定合适的距离。

在从基片7或基片夹具8到防镀片可动部分23b的间距离变得够大时就开始传递基片夹具8。在这种设备中，可避免基片7(或基片夹具8)和防镀片23之间的接触，这就可消除故障和基片受损现象。

靠近基片7和对电极12布置的防镀片23在薄膜成形持续时被加热升温。在防镀片23中的温升会使防镀片23产生热膨胀，使镀膜从防镀片23上脱落(产生颗粒)而沾染基片7。因此，必须尽量抑制防镀片23内的温升。这样，在此实施例中，在驱动力传递体24内设有冷却水孔27，利用冷却水孔27使冷却水循环(图5、6仅示出用以将冷却水引入防镀片23的部分而略去了用以从防镀片23中排出冷却水的部分)。将冷却水孔27布置在防镀片23周围而与其靠近以便有效地冷却防镀片23。这样就可消除颗粒的产生。也可将其他具有使冷却水进入防镀片23所需开孔的结构用作冷却防镀片23的方法。

第三实施例

作为第三实施例，图7、8示出防镀片23及其图5、6所示驱动机构的另一结构的例子。图7示出在薄膜成形期间成膜室4的状态，图8为主体部分的平面图，示出传送基片时成膜室4的内部。

图7、8所示防镀片33具有与图5、6所示防镀片23相反的在防镀片固定部分33a和防镀片可动部分33b之间的位置关系。即使采用这种结构也可防止喷镀薄膜粘结在基片7上不须形成薄膜的部分和基片夹具8上，并可在传送时防止基片7和防镀片33之间的接触。

第四实施例

尽管在第二、第三实施例中，部分的防镀片23或33(防镀片可动部分23b或33b)是移动的，在图9、10所示第四实施例中整个防镀片43是移动的。

在此情况下，在防镀片43上在对电极12一侧设有凸起20并使防镀片43移动基片夹具8一侧时就避免了在对电极12和防镀片43之间产生间隙。这就可避免由此间隙产生不必要的镀膜。

第五实施例

第五实施例为第四实施例中防镀片43的移动机构的变型。图11、12示出在本实施例中的防镀片53和其移动机构的结构示例。

在此实施例中，防镀片53绕转轴21转动。在此情况下，用于转动操作的图中未示出的转动驱动力是由真空容器外边的驱动力发生装置产生并由将驱动力引入真空容器内的机构引入真空容器，这与以上所述实施例是相同的。

在基片夹具8上不设定位孔，防镀片53是通过使定位销11a贴靠在基片夹具8上来定位的。由于对防镀片53可通过转轴21作准确安装，即使在用定位销11a通过其与基片夹具8的接触进行定位时也可取得很高的距离精度。

尽管以上所述实施例叙述了处理室作直线排列的串联式喷镀设备的结构，这些实施例并不限于这种设备而可应用于具有其他结构、对上述串联式喷镀设备有所改进的串联式喷镀设备或簇形工具式喷镀设备。

在本发明喷镀设备中，至少部分的防镀片(遮盖部分的基片以便在规定的部分以外的部分上不致形成薄膜)在基片上形成薄膜时移近基片而在传送基片时移离基片。由于在基片形成薄膜时防镀片和基片彼此靠近，就可防止在不必要的部分上形成薄膜。由于在传送基片时防镀片和基片彼此相隔较远，就可避免基片与防镀片的接触，这就可消除基片的受损和设备的故障。

由于驱动防镀片的驱动力是在真空容器外边产生而通过将驱动力引入真空容器的机构引入真空容器的，驱动力发生装置并未设在真空容器内。

在将冷却防镀片的机构设在传递驱动力的驱动力传递体内时，就可消除举例来说颗粒的影响。

由于防镀片具有定位件，就可准确地确定基片夹具和防镀片之间的位置关系。

尽管对本发明作了很具体的说明和图示，可清楚地理解，这只是作为说明和示例而不应引以为限定的依据，本发明的精神和范围只受所附权利要求书条款的限制。

Claims (8)

1.一种喷镀设备，用以在真空室内在受基片夹具夹持的基片上形成喷镀薄膜，具有：

对电极；

防镀片，设在所述对电极和所述基片夹具之间；

移动机构，用以移动所述防镀片以改变所述基片和所述防镀片之间的距离。

2.按权利要求1所述喷镀设备，其中：

所述移动机构包括

驱动力发生装置，

驱动力传递体，与所述驱动力发生装置连接。

3.按权利要求2所述喷镀设备，其中：

所述驱动力传递体设有定位销，

所述基片夹具设有所述定位销插入的定位孔。

4.按权利要求2所述喷镀设备，其中：

所述防镀片包括

可转动地设于固定于所述对电极一侧的转动轴的、与所述基片夹具抵接的定位销。

5.按权利要求1所述喷镀设备，其中：

所述防镀片包括

固定于所述对电极一侧的固定部分，

固定于所述驱动力传递体的可动部分。

6.按权利要求5所述喷镀设备，其中：

所述固定部分设在从所述对电极一侧观察时所述可动部分的前面。

7.按权利要求5所述喷镀设备，其中：

所述可动部分设在从所述对电极一侧观察时所述固定部分的前面。

8.按权利要求2所述喷镀设备，其中：

在所述驱动力传递体的内部形成有循环冷却水的冷却水孔。

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