CN101876055B - 挡板冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挡板冷却装置，包括连接座、连接件、冷却腔、冷却管、输出管、输入接口及输出接口，挡板通过连接座与旋转轴固定连接，旋转轴位于真空腔体外的端部套设有连接件，连接件与旋转轴枢接并与输入接口固定连接，输入接口与输出接口固定连接，旋转轴、连接件、输入接口及输出接口均沿旋转轴的轴向方向开设有中空结构并相互连通形成冷却腔，输出管悬于冷却腔内并贯穿旋转轴、连接件、输入接口且与输出接口固定连接，冷却管铺设于挡板上，其输入端与旋转轴连通，输出端与输出管连通，输入接口、冷却腔、冷却管、输出管、输出接口连通形成冷却介质的循环回路，其冷却效果好、附着力强、清洁度高并能降低真空腔体温度、提高膜层形成质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空蒸镀用的挡板，更具体地涉及一种挡板冷却装置。
背景技术
随着现代科学技术的发展，对产品质量和生产工艺要求不断提高，真空技术成为一门不可缺少的技术，已被广泛应用到各个技术领域中。其中，应用较为广泛的真空镀膜技术，是指在真空中把蒸发源加热蒸发或用加速离子轰击溅射，沉积到基片表面形成单层或多层薄膜。该真空镀膜技术已经广泛的应用到各个领域，如众所周知的物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)，化学气相淀积(Chemical Vapor Deposition，CVD)技术。在制备薄膜工艺过程中，一般都要求膜厚均匀，组分纯净、性能稳定、无应力、附着牢固等。一般的薄膜制备方式都需要经历抽真空、加热、镀膜等一系列过程。在镀膜之前的加热过程中，在未达到蒸发物的蒸发温度时就会有蒸发源将杂质蒸发掉，另有一些蒸发物在加热蒸发过程中会释放气体，使镀膜室内压强上升。杂质和不稳定的气体扩散是造成薄膜厚度不均，组分不净、性能不稳、应力较大、附着不牢固等影响镀膜质量的主要原因。原有的在蒸发源和处理板之间没有采取相应的保护措施的设计已经不能满足工艺的需要，另有一些厂商通过在蒸发源和处理板之间设置挡板来解决上述缺点。
挡板的作用是阻挡不必要的物质进入到相应的空间，在真空环境下还要要求挡板不会对真空环境造成污染，甚至说可以改善真空环境，而对挡板的冷却可以增强沉积物质与挡板的附着力，使附着在挡板上的沉积物质不易脱落，也使蒸发源更加顺畅的进行蒸镀，另外还可以降低腔体温度，保持真空腔体内真空环境的清洁。而设置在腔体之外的一般是通过波纹管或者密封垫圈进行密封，通常也没有采取良好的冷却措施，较高的真空处理腔内温度会通过热传递到相应的垫圈或者波纹管，这样也很容易造成密封圈老化、波纹管断裂。另外，挡板的旋转通过轴来带动控制，轴的一端需要接触到真空腔内。某些时候，轴需要高速运转或者需要承受较大的扭矩或者会接收到外部的热量，相应的在轴上也会产生热量，当热量无法得到有效的冷却时，就会降低轴的寿命和安装精度，甚至造成轴报废，影响挡板控制机构的的正常运行，最主要的一点由此将会带来噪音、震动，由此可能造成产品出现问题。
已知的现有的冷却装置都是对安装轴的轴承、基座或者腔体进行的冷却。现有技术中无法有效地对遮挡蒸发源的挡板进行冷却，或者说没有冷却蒸发源挡板，会造成膜层容易脱落，降低了真空腔内的工艺环境等。另外现有的挡板，也无法保证膜层的纯度及品质。因此提供一种合理的挡板冷却装置至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种冷却效果好、附着力强、清洁度高并能降低真空腔体温度、提高膜层形成质量的挡板冷却装置。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种适用于与冷却介质配合使用的挡板冷却装置，所述挡板通过旋转轴悬设于提供真空环境的真空腔体内并位于蒸发源与待镀基板之间，所述旋转轴的上端与所述挡板固定连接，所述旋转轴的下端穿过所述真空腔体并与真空腔体外的传动机构固定连接，所述旋转轴与所述真空腔体之间设有动密封组件，所述动密封组件套设于所述旋转轴上并与所述旋转轴枢接，其中，所述挡板冷却装置包括：连接座、连接件、冷却腔、冷却管、输出管、输入接口及输出接口，所述挡板通过所述连接座与所述旋转轴固定连接，所述连接件套设于所述旋转轴位于真空腔体外的端部上，所述连接件的上端与所述旋转轴枢接，所述连接件的下端与所述输入接口固定连接，所述输入接口与所述输出接口固定连接并位于所述连接件与输出接口之间，所述旋转轴、连接件、输入接口及输出接口均沿所述旋转轴的轴向方向开设有中空结构并相互连通形成所述冷却腔，所述输出管悬于所述冷却腔内并贯穿所述旋转轴、连接件、输入接口，所述输出管位于腔体外的末端与所述输出接口固定连接，所述冷却管铺设于所述挡板上，所述冷却管具有输入端与输出端，所述冷却管的输入端与所述冷却腔连通，所述冷却管的输出端与所述输出管连通，所述输入接口与所述冷却腔连通，所述输出接口与所述输出管连通。
较佳地，所述连接座包括上连接座与下连接座，所述上连接座与所述挡板固定连接，所述下连接座与所述旋转轴的上端固定连接，所述上连接座与所述下连接座通过螺钉固定连接，所述上连接座与所述下连接座之间设有第一密封圈，所述上连接座上开设有上空腔，所述下连接座上开设有下空腔，所述输出管位于真空腔体内的端部容置于所述上空腔内，所述输出管与所述上空腔之间设有第二密封圈，所述上空腔与所述下空腔连通，所述上空腔分别连通所述冷却管的输出端及所述输出管，所述下空腔分别连通所述冷却管的输入端及所述冷却腔。通过所述上连接座与所述下连接座，使挡板、冷却管、输出管、旋转轴之间的组装方便同时又保持了较高密封性，保持了冷却介质的循环通路，使冷却顺利进行。
较佳地，所述下连接座与所述旋转轴之间还设有中空的旋转管，所述旋转管的上端与所述上连接座固定连接，所述旋转管的下端与所述旋转轴固定连接，所述输出管贯穿所述旋转管。通过所述旋转管，便于所述挡板与连接座、旋转轴之间的安装与拆卸，方便维修与更换。
较佳地，所述挡板的表面对应所述冷却管开设有凹槽，所述冷却管容置于所述凹槽中。通过凹槽的设计，增大冷却管与挡板的接触面积，增强挡板的冷却效果。作为本发明的一实施例，所述冷却管为圆形管，所述凹槽为弧形凹槽。所述圆形管加工便利且成本较为低廉。作为本发明的另一实施例，所述冷却管为矩形管，所述凹槽为矩形凹槽。
较佳地，所述冷却介质为冷水。所述冷水不仅冷却效果好且成本较低，能有效吸收挡板、旋转轴及其他组件产生的热量。
较佳地，所述传动机构为齿轮，所述齿轮固定在所述旋转轴上并位于所述动密封组件与连接件之间。所述齿轮由外部动力驱动从而带动旋转轴转动，实现控制挡板的活动范围。
同样较佳地，所述冷却管为金属管。所述金属管结构坚固，经久耐用，热传递效果好。
同样较佳地，所述挡板包括上表面与下表面，所述下表面为磨砂面，所述下表面与所述蒸发源相对，通过磨砂处理，有利于镀膜物质的吸附，减少微粒脱落的概率，所述冷却管铺设于所述挡板的上表面上。冷却管布置在挡板的非镀膜表面，避免与蒸发源直接相对，保证挡板的遮挡效果同时保护冷却管。
同样较佳地，所述连接件与所述旋转轴之间设有第三密封圈。通过第三密封圈的密封作用，在所述旋转轴做旋转运动时，使冷却腔与连接件之间充分密封，增强冷却效果。
与现有技术相比，本发明的挡板冷却装置利用铺设在挡板上的冷却管实现对挡板的冷却，通过连接件与旋转轴的枢接及与输入接口的固定连接，使旋转轴带动挡板转动时输出管、输入接口及输出接口保持固定的状态，实现在挡板转动的同时进行冷却的目的。所述输入接口、冷却腔、冷却管、输出管、输出接口依次连通形成循环回路，冷却介质从输入接口流入，经过冷却腔流入到冷却管之后经输出管、输出接口流出，在冷却介质的循环流动过程中，将热量源源不断的带走，从而达到冷却效果，不仅实现了对挡板的冷却，降低了真空腔体内的温度，且带走了旋转轴及其他组件的热量，通过该冷却的循环回路在蒸镀设备中对蒸发源进行遮挡的挡板进行冷却，增强膜物质与板的附着力，使附着在挡板上的膜不易脱落，减少了挡板微粒的剥落，使蒸发源蒸发顺畅，从而提高膜层形成的质量，同时还可以降低腔体温度。其结构简单可靠，冷却效果好、具有较高清洁度。
附图说明
图1是本发明挡板冷却装置的结构示意图。
图2是本发明挡板冷却装置的另一结构示意图。
图3是图1中A部分的放大示意图。
图4是冷却介质在图1所示的挡板冷却装置中的流向示意图。
图5是冷却介质在图2所示的挡板冷却装置中的流向示意图。
具体实施方式
为了详细说明本发明的技术内容、构造特征，以下结合实施方式并配合附图作进一步说明，其中不同图中相同的标号代表相同的部件。本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种在处理腔内隔离气体、液体或者粉状固体的挡板，主要涉及对此挡板进行冷却的挡板冷却装置。可广泛的运用在真空设备的各种制程中，尤其适用于沉积薄膜工艺中。如物理气相沉积(PVD)技术，化学气相沉积(CVD)，最特别的适用于蒸镀工艺中，即主要用于蒸镀设备中遮挡蒸发源的挡板进行冷却。所述挡板冷却装置适用于与冷却介质配合使用，利用冷却介质的循环流动带走挡板上的热量，达到对挡板进行冷却的效果，提高附着力，提高膜层形成质量，且同时降低了真空腔体内的温度，带走驱动挡板的旋转轴及其他相关组件所产生的热量，使真空腔体内具有较高清洁度。
参考图1及图2，本发明实施例的挡板10通过旋转轴30悬设于提供真空环境的真空腔体20内并位于蒸发源与待镀基板(图未示)之间，所述旋转轴30的上端与所述挡板10固定连接，所述旋转轴30的下端穿过所述真空腔体20并与真空腔体20外的传动机构固定连接，所述旋转轴30与所述真空腔体20之间设有动密封组件50，所述动密封组件50套设于所述旋转轴30上并与所述旋转轴30枢接，通过动密封技术使旋转轴30与真空腔体20接触的部分实现密封，进一步的可以通过磁流体密封技术。本发明的挡板冷却装置包括：连接座610、旋转管620、连接件630、冷却腔640、冷却管650、输出管660、输入接口670及输出接口680，所述旋转管620设置位于所述连接座610与所述旋转轴30之间且具有中空结构，所述旋转管620的上端与所述连接座610固定连接，所述旋转管620的下端与所述旋转轴30固定连接，通过所述旋转管620便于所述挡板10与连接座610、旋转轴30之间的安装与拆卸，方便维修与更换。所述挡板10通过所述连接座610与所述旋转管620固定连接，所述连接件630套设于所述旋转轴30位于真空腔体20外的端部上，所述连接件630的上端632与所述旋转轴30枢接，所述连接件630的下端634与所述输入接口670固定连接，所述连接件630中部与所述旋转轴30之间设有第三密封圈636，所述连接件630的上端632与旋转轴30之间设有第四密封圈638，通过第三密封圈636及第四密封圈638的密封作用，在所述旋转轴30做旋转运动时，使冷却腔640与连接件630之间充分密封，保证冷却回路的密封性，增强冷却效果。所述输入接口670与所述输出接口680固定连接并位于所述连接件630与输出接口680之间，通过连接件630与旋转轴30的枢接及与输入接口670的固定连接，使旋转轴30带动挡板10转动时输出管660、输入接口670及输出接口680保持固定的状态，实现在挡板10转动的同时进行冷却的目的。所述旋转管620、旋转轴30、连接件630、输入接口670及输出接口680均沿所述旋转轴30的轴向方向开设有中空结构并相互连通形成所述冷却腔640，所述输出管660悬于所述冷却腔640内并贯穿所述旋转管620、旋转轴30、连接件630、输入接口670，所述输出管660位于腔体10外的末端与所述输出接口680固定连接，所述冷却管650铺设于所述挡板10上，所述冷却管650具有输入端652与输出端654，所述冷却管650的输入端652与所述冷却腔640连通，所述冷却管650的输出端654与所述输出管660连通，所述输入接口670与所述冷却腔640连通，所述输出接口680与所述输出管660连通。所述输出管660套装在旋转管620与旋转轴30中，实现对旋转管620与旋转轴30及安装于旋转轴30的组件进行冷却，从而提高冷却效果。较佳者，所述冷却介质为冷水。所述冷水不仅冷却效果好且成本较低，能有效吸收挡板10、旋转轴30及其他组件产生的热量。可以理解地，所述冷却介质也可以为其他冷却液体或气体。所述冷却管650为金属管，可以选择不锈钢、铜或者其他金属合金。所述金属管结构坚固，经久耐用，热传递效果好。在发明实施例中，所述传动机构为套设于旋转轴30上的齿轮40，所述齿轮40固定在所述旋转轴30上并位于所述动密封组件50与连接件630之间。所述齿轮40由外部动力驱动从而带动旋转轴30转动，实现控制挡板10的活动范围。
配合参考图3，所述连接座610包括上连接座610a与下连接座610b，所述上连接座610a与所述挡板10固定连接，所述下连接座610b与所述旋转管620的上端固定连接，所述上连接座610a与所述下连接座610b通过螺钉614固定连接，所述上连接座610a与所述下连接座610b之间设有第一密封圈616，实现上连接座610a与下连接座610b的密封，保证冷却回路的密封性。所述上连接座610a上开设有上空腔612a，所述下连接座610b上开设有下空腔612b，所述上空腔612a与所述下空腔612b连通，所述上空腔612a分别连通所述冷却管650的输出端654及所述输出管660，所述下空腔612b分别连通所述冷却管650的输入端652及所述冷却腔640。所述输出管660位于真空腔体20内的端部容置于所述上空腔612a内，所述输出管660与所述上空腔612a之间设有第二密封圈618，隔绝输出管660与下空腔612b的连通，使冷却管650流出的冷却介质只通过输出管660输出。通过所述上连接座610a与所述下连接座610b，使挡板10、冷却管650、输出管660、旋转轴30之间的组装方便同时又保持了较高密封性，保持了冷却介质的循环通路，使冷却顺利进行。
较佳者，所述挡板10包括上表面12与下表面14，所述下表面14为磨砂面，所述下表面14与所述蒸发源相对，通过磨砂处理，有利于镀膜物质的吸附，减少微粒脱落的概率。所述冷却管650曲折地铺设于所述挡板10的上表面12上。冷却管650布置在挡板10的非镀膜表面，避免与蒸发源直接相对，保证挡板10的遮挡效果同时保护冷却管650。所述冷却管650布置在挡板10上的形状是根据挡板10冷却效果和冷却管650加工便利性等综合考虑。所述挡板10的上表面12对应所述冷却管650开设有凹槽(图未示)，所述冷却管650容置于所述凹槽中。通过凹槽的设计，增大冷却管650与挡板10的接触面积，增强挡板10的冷却效果。作为本发明的优选实施例，所述冷却管650为中空圆形管，即所述冷却管650的截面为圆形，对应地，所述凹槽为弧形凹槽。所述圆形管加工便利且成本较为低廉。可以理解地，所述冷却管650也可以为中空的矩形管，包括中空的方形管，对应地，所述凹槽为矩形凹槽。
参考图4及图5，本发明实施例的挡板冷却装置的工作原理为：镀膜工艺过程中，外部驱动机构驱动安装在真空腔体20外的旋转轴30上的齿轮40，所述齿轮40带动旋转轴30转动，所述旋转管620与旋转轴30同轴转动，从而带动真空腔体20内的挡板10旋转，实现对挡板10的活动范围的控制和限制。由于连接件630的作用，输出管660位于腔体10外的末端与输出接口680固定连接，使挡板10在转动过程中，输出管660及输入接口670、输出接口680能保持静止不动的状态，从而实现集传动及冷却为一体。如图4及图5中所示箭头方向，冷却介质从输入接口670流入，进入到冷却腔640中，通过上连接座610a的上空腔612a与下连接座610b的下空腔612b连通到冷却管650的输入端652，然后由冷却管650的输出端654输出流入到输出管660中，最后从输出接口680流出，完成冷却介质的循环。与现有技术相比，本发明的挡板冷却装置利用铺设在挡板10上的冷却管650实现对挡板10的冷却，利用旋转管620、旋转轴30、连接件630、输入接口670及输出接口680的中空结构相互连通形成冷却腔640，所述输入接口670、冷却腔640、冷却管650、输出管660、输出接口680依次连通形成循环回路，冷却介质从输入接口670流入，经过冷却腔640流入到冷却管650之后经输出管660、输出接口680流出，在冷却介质的循环流动过程中，将热量源源不断的带走，从而达到冷却效果，不仅实现了对挡板10的冷却，降低了真空腔体20内的温度，且带走了旋转轴30及其他组件的热量，通过该冷却的循环回路在蒸镀设备中对蒸发源进行遮挡的挡板10进行冷却，增强膜物质与板的附着力，使附着在挡板10上的膜不易脱落，减少了挡板10微粒的剥落，使蒸发源蒸发顺畅，从而提高膜层形成的质量，同时还可以降低腔体10的温度。其结构简单可靠，冷却效果好且具有较高清洁度。
本发明实施例的挡板冷却装置是在蒸镀工艺的情况下说明的，但是对任何隔离液体、粉状固体或气体材料的挡板10及其冷却装置都具有普遍的意义。比如溅射等。本发明所涉及的动密封组件50的结构及该动密封组件50的密封原理为本领域技术人员所知，因此不另描述。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。
Claims (12)
1.一种挡板冷却装置，适用于与冷却介质配合使用，所述挡板通过旋转轴悬设于提供真空环境的真空腔体内并位于蒸发源与待镀基板之间，所述旋转轴的上端与所述挡板固定连接，所述旋转轴的下端穿过所述真空腔体并与真空腔体外的传动机构固定连接，所述旋转轴与所述真空腔体之间设有动密封组件，所述动密封组件套设于所述旋转轴上并与所述旋转轴枢接，其特征在于，所述挡板冷却装置包括：连接座、连接件、冷却腔、冷却管、输出管、输入接口及输出接口，所述挡板通过所述连接座与所述旋转轴固定连接，所述连接件套设于所述旋转轴位于真空腔体外的端部上，所述连接件的上端与所述旋转轴枢接，所述连接件的下端与所述输入接口固定连接，所述输入接口与所述输出接口固定连接并位于所述连接件与输出接口之间，所述旋转轴、连接件、输入接口及输出接口均沿所述旋转轴的轴向方向开设有中空结构并相互连通形成所述冷却腔，所述输出管悬于所述冷却腔内并贯穿所述旋转轴、连接件、输入接口，所述输出管位于腔体外的末端与所述输出接口固定连接，所述冷却管铺设于所述挡板上，所述冷却管具有输入端与输出端，所述冷却管的输入端与所述冷却腔连通，所述冷却管的输出端与所述输出管连通，所述输入接口与所述冷却腔连通，所述输出接口与所述输出管连通。
2.如权利要求1所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述连接座包括上连接座与下连接座，所述上连接座与所述挡板固定连接，所述下连接座与所述旋转轴的上端固定连接，所述上连接座与所述下连接座通过螺钉固定连接，所述上连接座与所述下连接座之间设有第一密封圈，所述上连接座上开设有上空腔，所述下连接座上开设有下空腔，所述输出管位于真空腔体内的端部容置于所述上空腔内，所述输出管与所述上空腔之间设有第二密封圈，所述上空腔与所述下空腔连通，所述上空腔分别连通所述冷却管的输出端及所述输出管，所述下空腔分别连通所述冷却管的输入端及所述冷却腔。
3.如权利要求2所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述下连接座与所述旋转轴之间还设有中空的旋转管，所述旋转管的上端与所述上连接座固定连接，所述旋转管的下端与所述旋转轴固定连接，所述输出管贯穿所述旋转管。
4.如权利要求1所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述挡板的表面对应所述冷却管开设有凹槽，所述冷却管容置于所述凹槽中。
5.如权利要求4所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述冷却管为圆形管，所述凹槽为弧形凹槽。
6.如权利要求4所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述冷却管为矩形管，所述凹槽为矩形凹槽。
7.如权利要求1所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述冷却介质为冷水。
8.如权利要求1所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮，所述齿轮固定在所述旋转轴上并位于所述动密封组件与连接件之间。
9.如权利要求1所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述冷却管为金属管。
10.如权利要求1所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述挡板包括上表面与下表面，所述下表面与所述蒸发源相对，所述冷却管铺设于所述挡板的上表面上。
11.如权利要求10所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述挡板的下表面为磨砂面。
12.如权利要求1所述的挡板冷却装置，其特征在于，所述连接件与所述旋转轴之间设有第三密封圈。
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