CN100465331C - 具有气体喷射组件的溅射装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种溅射装置，包括：腔室；用于将基板装载到腔室中或者从腔室中卸载下来的基板传送单元，该基板传送单元包括在基板和基板传送单元的上表面之间形成气垫的气体喷射组件。

Description

具有气体喷射组件的溅射装置

本申请要求2004年8月30日递交的韩国专利申请P2004-0068696号的权益，在此将其全部内容结合进来作为参考。

技术领域

本发明涉及一种溅射装置，具体涉及一种具有气体喷射组件的溅射装置。

背景技术

近年来，随着切边(cutting edge)电子装置如液晶器件(LCD)变得轻而薄，安装在这些装置上的部件也变得小巧。相邻部件之间的距离也变得更小。为了在各部件间形成微小的线路，人们提出了各种薄膜形成方法，例如溅射法。下面将解释溅射法。

首先，利用基板传送装置将要形成薄膜的基板装到真空腔室内。然后，向真空腔室内的惰性气体施加特定压力和电压，以在靶(target)周围产生等离子体。靶周围产生的等离子体中的正离子以一定电力碰撞(hit)靶的表面。此外，等离子体中的正离子也将其动能转移到靶表面的原子。当转移的动能大于被碰撞原子间的键合能(bonded energy)时，靶表面上的原子就会从靶上发射出去，然后沉积到基板上。

图1是依照现有技术的磁控管溅射装置的示意图。参照图1，溅射装置1包括真空腔室10、用于维持真空腔室10内的真空状态的真空泵30、用于支撑要被溅射的基板的支撑件40以及用于在真空腔室10内产生等离子体的等离子体发生单元20。等离子体发生单元20包括：根据要形成的薄膜类型而由铝(Al)、铝合金(AlNd)、铬(Cr)、钼(Mo)等构成的靶21、用于固定靶21的阴极板23、用于在靶21和阴极板23的背面产生磁场的磁体25。磁体25将靶21和基板29之间的等离子体收集到靶21周围，并提高靶21上的离子生成率。支撑件40设有支撑单元27。基板29通过基板传送机器手(未示出)粘附并固定在支撑单元27上。

将惰性气体如Ar注入溅射装置的真空腔室10中。然后，使惰性气体放电，并将其激发到等离子体态，该状态下正离子和负离子混合在一起。另外，向阴极板23施加DC脉冲。这样，就将负高压施加给靶21。离子化的惰性气体(Ar⁺)朝向靶21加速。因为朝向靶21加速的离子的动能在几十KeV以上，当这些离子与靶21碰撞时，它们将动能部分地转移给靶表面上的原子。靶21上的原子以负离子形式从靶21的表面释放。由于电场和磁场的存在，这些来自靶21的负离子迅速沉积到基板29上，从而在基板29上形成薄膜。

但是，在现有技术的溅射装置中，基板和支撑件彼此固定在一起。基板背面和支撑件之间的接触会产生背痕，或引起基板断裂。尤其是，在将基板装载到真空腔室中或从真空腔室中卸载出来的过程中，当基板经过真空态为大气态代替的区域时，由于气流不稳定，整个基板不会稳定移动。于是，基板将遭到损坏。另外，在现有技术的溅射装置中，已通过基板传送单元如机器手水平移动的基板会再次被传送到溅射腔室内的基板支撑件上。

发明内容

于是，本发明涉及一种具有气体喷射组件的溅射装置，它基本上避免了由于现有技术的限制和缺点所导致的一个或多个问题。

本发明的一个目的是提供一种能够避免玻璃基板的背痕的溅射装置。

本发明的另一目的是提供一种能够避免对易碎的玻璃基板造成损坏的溅射装置。

按照此处的具体和广泛描述，为了实现这些和其它优点，并依照本发明的目的，一种溅射装置包括：腔室，以及用于将基板装载到腔室中或从腔室中卸载下来的基板传送单元，基板传送单元包括气体喷射组件，用于在基板和基板传送单元的上表面之间形成气垫。

在另一方面中，用于溅射装置的基板传送单元包括：用于支撑基板的支撑单元；用于将基板的一侧固定到支撑单元上的固定单元；以及位于支撑单元的上表面上的气体喷射组件，气体喷射组件可在基板和支撑单元的上表面之间形成气垫。

要理解的是，本发明的前述概括说明和以下详细说明都是示范性和列举性的，试图提供对所要保护的本发明的进一步解释。

附图说明

所包括的用来便于理解本发明并且作为本申请一部分的附图示出了本发明的实施例，其连同说明书一起用于解释本发明的原理。

附图中：

图1是依照现有技术的磁控管溅射装置的示意图；

图2是依照本发明一实施方式的示例性基板传送单元的视图；

图3是依照本发明一实施方式的位于图2中基板传送单元上的示例性气体喷射组件的剖视图；

图4是依照本发明一实施方式的示例性气体喷射组件的正视图；

图5是依照本发明的一实施方式的图4所示气体喷射嘴的详尽放大图；以及

图6是依照本发明另一实施方式的图4所示气体喷射嘴的详尽放大图。

具体实施方式

现在具体描述本发明的优选实施方式，它们的实施例示于附图中。

图2是表示依照本发明一实施方式的示例性基板传送单元的视图。参照图2，基板传送单元140包括：用于支撑基板300的支撑单元127、用于将基板300的一侧固定到支撑单元127上的固定单元400以及用于移动基板传送单元140的辊子126。在将基板300装载到腔室(未示出)中或从腔室中卸载下来时，以及当在腔室中沉积薄膜时，基板传送单元140相对垂直方向倾斜特定角度(Θ)。

支撑单元127设有气体喷射组件100。在将基板300装载到基板传送单元140上时，在基板传送单元140将基板300装载到溅射装置的腔室中或从腔室中卸载基板300时，以及当基板300被装载到腔室中后在基板300上涂覆薄膜时，气体喷射单元100向支撑单元127的上表面喷射气体。气体喷射组件100通过向支撑单元127的正面连续喷射和抽吸气体，形成特定厚度的气垫。

基板300被装载在基板支撑单元127的正面上。基板300的下部通过固定单元400固定到支撑单元127上。于是，基板300就能被位于其下方的气垫举到支撑单元127上方，由此就能得到稳定地传送。

在依照本发明的一实施方式的溅射单元中，在将基板安装在基板传送单元上的同时，执行基板的传送和薄膜的形成。即，在将基板传送单元加载到溅射装置的腔室中的同时，在基板上形成薄膜。另外，形成薄膜后，在基板传送单元从腔室中移出的同时，卸载基板。稍后基板300被安装到液晶显示器件(未示出)中。

图3是依照本发明一实施方式的位于图2的基板传送单元上的示例性气体喷射组件的剖视图。参照图3，气体喷射组件100包括：多个气体喷射嘴110、120、130和140，多个气体流量控制器150和151，以及距离检测传感器160和161。喷射嘴110、120、130和140通过喷射和抽吸气体，在各喷射嘴的前面形成气垫200。气体流量控制器150和151部分地控制形成气垫200的气体流量。距离检测传感器160和161粘接在气体喷射组件100的表面上，用以检测气体喷射嘴110、120、130和140与要形成薄膜的基板300之间的距离。如上所述，基板300的下部通过固定单元400固定到支撑单元上。

气体喷射嘴110包括：气体喷射管111’，用以从喷射嘴组g1的气体流量控制器150接收并供应气体；喷射孔111，用以喷射供应来的气体；设置在喷射孔111周围的多个入口h，用以抽吸喷射孔111喷出的气体并使该气体循环；以及排气管l。喷射孔111位于气体喷射嘴110中间。入口h以放射状设置在喷射孔111周围。

图3中，气体注入到各气体流量控制器150和151中。喷射的气体可以是惰性气体如Ar。气体从气体流量控制器150流入气体喷射管111’、121’、131’和141’。流入的气体通过气体喷射嘴110、120、130和140的喷射孔111、121、131和141喷射。然后，喷出的气体被吸入到入口h中，然后通过气体排放管l排出。

因为喷射的气体构成了气体喷射组件100的正面与基板之间的气垫200，就避免了由于基板300与支撑单元127的接触所引发的损害。具体而言，由于基板300是装载到位于气体喷射组件100的正面形成的气垫200上，于是基板300被气垫稳固地举到支撑单元上方。由此，就不会在基板的背面产生背痕。

气体喷射组件100中的喷射嘴组g1包括至少两个喷射嘴110和120。气体喷射组件100中的喷射嘴组g2包括至少两个喷射嘴130和140。各喷射嘴组中的喷射嘴数目例如可以是8个。各喷射嘴组g1和g2都分别设有气体流量控制器150和151。各喷射嘴组g1和g2还分别设有至少一个距离检测传感器160和161，以便单独控制基板300和支撑单元127之间的距离。

距离检测传感器160和161是普通光学传感器，并且粘接到气体喷射组件100的正面，用以测量要在上面沉积薄膜的基板300与溅射装置中气体喷射组件100之间的距离。光学传感器设有光发射部分和光接收部分。光发射部分照在基板300的表面的光被光接收部分反射，然后加以检测，以此测量喷射嘴与基板之间的距离。

距离检测传感器160在对应于喷射嘴组g1的区域测量基板300和支撑单元之间的距离。距离检测传感器161在对应于喷射嘴组g2的区域测量基板300与支撑单元之间的距离。所测距离值发送到气体流量控制器150和151，这些控制器根据所测距离值控制气体流量。

支撑单元上形成有厚度均匀的气垫，以便在支撑单元127上的喷射嘴与基板300之间维持大约5-10mm的均匀间隙。例如，当喷射嘴组g1中的喷射嘴110或120与基板300之间的距离高于参考值时，单位时间内气体流量控制器150供应的气体流量就会减少，由此减少了喷射嘴110或120与基板300之间的气垫厚度。于是，喷射嘴110或120与基板300之间的间隙也减少。当喷射嘴110或120与基板之间的距离小于参考值时，单位时间内气体流量控制器150供应的气体流量就会增加，以增大喷射嘴110或120与基板300之间的气垫厚度。由此，就增大了喷射嘴110或120与基板300之间的间隙。喷射嘴组g2中的喷射嘴130和140也同样适用该办法。

图4是依照本发明一实施方式的示例性气体喷射组件的正视图。参照图4，在气体喷射组件100的表面上，横截面分别为圆形的气体喷射嘴110从左向右、从上向下设置。相邻气体喷射嘴110之间的间隙d约为10mm或以下。在上下方向或左右方向、或上、下、右、左方向彼此相邻的至少两个气体喷射嘴110组合在一起形成组g。组g中的至少两个气体喷射嘴110通过单独的控制系统来控制，该控制系统由一个气体流量控制器150(如图3所示)和至少一个距离检测传感器160(如图3所示)构成。在图4中，由8个气体喷射嘴构成一个喷射嘴组g。但是，在本发明的其它实施方式中，气体喷射嘴110的数目还可以是其它值。

在本发明的实施方式中，由于各喷射嘴组g是单独形成的，必要时可将喷射嘴组g加到气体喷射组件100上或从气体喷射组件100上卸下。例如，当基板300很大时，可将其它的喷射嘴组g加到气体喷射组件100上。相反，当基板300很小时，可将多余的喷射嘴组g从气体喷射组件100上卸下。

图5是依照本发明一实施方式的图4所示气体喷射嘴的详尽放大图。参照图5，气体喷射孔111(图3所示)设置在气体喷射嘴110的中央部分，多个入口h1和h2呈放射状设置在气体喷射孔111周围。第一入口h1与气体喷射孔111隔开第一距离，第二入口h2与气体喷射孔111隔开第二距离。从气体喷射孔111喷出的气体被连续吸到呈放射状设置的第一入口h1和第二入口h2中。气体排出并且在支撑单元127(图2所示)上形成气垫，用以保护所装载的玻璃基板300。

图6是依照本发明另一实施方式的图4所示气体喷射嘴的详尽放大图。参照图6，气体喷射嘴可设有第一环形入口h3和第二环形入口h4。第一环形入口h3与气体喷射孔211隔开第一距离，第二环形入口h4与气体喷射孔211隔开第二距离。在本发明的实施方式中，气体喷射嘴的形状和数目不受限制。

在本发明的实施方式中，气体喷射组件由不会被通过喷射嘴的气流或溅射装置腔室内的气体损坏的材料制成。例如，气体喷射组件可由不透明材料如陶瓷、熔凝石英或聚合物制成。

在本发明的实施方式中，气体喷射组件安装在溅射装置的基板传送单元上，这样基板传送单元不与基板接触。由此，就避免了由于基板与支撑单元之间的接触而导致的基板损坏。

在现有技术中，在将基板装载到真空腔室/或从真空腔室卸载下来时，当基板经过真空状态被大气状态代替的区域时，由于气流不稳，整个基板将不能以恒定速度移动，这样基板就会损坏。相反，在发明的实施方式中，能有效避免基板损坏。

对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可对本发明的具有气体喷射组件的溅射装置做出各种修改或变更。因此，本发明的意图是，只要本发明的变化和改进落在所附权利要求及其等效范围之内，本发明就涵盖了这些改进和变化。

Claims (11)

1.一种溅射装置，包括：

腔室，以及

基板传送单元，用以将基板加载到腔室中或从该腔室中卸载下来，该基板传送单元包括气体喷射组件，该气体喷射组件包括至少一个喷射嘴组，并在基板和基板传送单元的上表面之间形成气垫，

其中所述至少一个喷射嘴组包括分别具有一个喷射孔和多个入口的气体喷射嘴，与气体喷射嘴隔开一定间隔的一个气体流量控制器，以及与气体流量控制器相连的至少一个距离检测传感器，以及

其中所述至少一个喷射嘴组通过利用相应的气体流量控制器和相应的距离检测传感器来单个控制气体喷射组件内部的气体流量。

2.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述基板传送单元包括：

用于支撑基板的支撑单元；

用于将基板的一侧固定在支撑单元上的固定单元；以及

用于移动基板传送单元的辊子。

3.根据权利要求2所述的溅射装置，其特征在于，在传送基板并向基板上沉积薄膜时，基板传送单元倾斜一角度。

4.根据权利要求3所述的溅射装置，其特征在于，所述气体喷射组件安装在支撑单元上，并通过检测基板和支撑单元之间的距离来控制气体喷射量。

5.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述气体喷射嘴具有圆形横截面。

6.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述喷射孔设置在气体喷射嘴的中央部分上。

7.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述喷射孔在相邻喷射孔之间的间隙为10mm以下。

8.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述多个入口包括：

在喷射孔周围呈放射状设置的多个第一入口，其距离喷射孔为第一距离；

在喷射孔周围呈放射状设置的多个第二入口，其距离喷射孔为第二距离。

9.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述多个入口包括：

围绕在喷射孔周围的第一环形入口，其距离喷射孔为第一距离；

围绕在喷射孔周围的第二环形入口，其距离喷射孔为第二距离。

10.根据权利要求1所述的溅射装置，其特征在于，所述气体喷射嘴包括：

与喷射孔相连的气体喷射管，用以通过喷射孔向基板供应气体；

与入口相连的气体排放管，用以通过入口排出气体。

11.一种液晶装置，包括一基板，所述基板包括在权利要求1所述的装置中形成的薄膜。

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