CN101984135B - 成膜基板夹具及其成膜装置 - Google Patents
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Abstract
一种成膜基板夹具及其成膜装置，涉及成膜基板夹具及成膜装置技术领域，所解决的是降低生产成本，提高生产率的技术问题。该装置包括成膜腔体，所述成膜腔体内设有用于夹持成膜基板的成膜基板夹具组，及用于向成膜基板供给成膜材料的材料供给部；所述成膜基板夹具包括非成膜区域，设有供各成膜基板的成膜区域露出多个开口部的夹具基体，以及能使所夹持的各成膜基板倾斜的放置在所述夹具基体的该侧表面上且互不接触的多个夹持部件。本发明提供的夹具及其装置，在成膜基板的成膜区域占成膜基板面积较小的情况下，能有效增加成膜基板的搭载数，减少非成膜区域的成膜，从而达到提高产能，减少材料消耗量，降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及成膜基板夹具及成膜装置技术，特别是涉及用于物理蒸镀法或化学蒸镀法的成膜基板夹具及其成膜装置的技术。
背景技术
溅射法和真空蒸发法等PVD（Physical Vapor Deposition）物理汽相沉积法，被广泛用于制造反射防止膜、绝缘膜、导电膜等各种功能薄膜。
如图10所示，现成膜装置（以使用圆形成膜基板夹具的间歇式/批次式成膜装置为例）的结构包括成膜腔体120，通过排气管121连接成膜腔体120的真空泵122，所述成膜腔体120的内部能减压至预先设定的能真空蒸发成膜的背压（如10-2～10-5Pa左右），成膜腔体120内设有用于向成膜基板供给成膜材料的材料供给部（图中未示），蒸镀材料123放置在成膜腔体120内。采用真空蒸发法时，成膜腔体120内的材料供给部可以是电阻加热坩埚或电子束照射部件，通过将蒸镀材料123放置在电阻加热坩埚内加热，或通过电子束照射对蒸镀材料123加热，当成膜腔体120内的背压低于被加热的蒸镀材料123的蒸气压时，蒸镀材料123即会蒸发汽化。采用溅射法时，让离子化的氩气等惰性气体撞击蒸镀材料123，使之释放原子，即可使蒸镀材料123蒸发汽化。所述成膜腔体120内，在蒸镀材料123对向位置放置成膜基板，在成膜腔体120内设有用于夹持成膜基板的成膜基板夹具组110，由成膜基板夹具组110夹持的成膜基板的成膜面对向蒸镀材料123，汽化的蒸镀材料123在成膜基板的成膜面固化，即可在成膜基板的成膜面形成蒸镀材料的薄膜层。这种成膜方法能在成膜基板上全面镀膜。
如果用氧化硅、氮化硅做蒸镀材料123，通过交替蒸发使之在基板表面层积，则可在成膜基板的成膜面形成反射防止膜镀层。如果用氧化硅、氮化硅等绝缘材料作为蒸镀材料123，则可在成膜基板的成膜面形成绝缘膜镀层。如果用金属等导电材料作为蒸镀材料123，则可在成膜基板的成膜面形成导电膜镀层。
图11是现有间歇式/批次式成膜装置所使用的圆形成膜基板夹具的结构图，夹持在这种成膜基板夹具110上的各成膜基板1是矩形的平板，其板面设有需成膜的成膜区域2，各矩形成膜基板的成膜区域2对向蒸镀材料123，蒸镀材料汽化后沉积在各成膜基板的成膜区域，即可在成膜区域表面形成蒸镀材料的薄膜层，各成膜基板1是辐射状均匀分布的。这种成膜方法中，由成膜基板夹具所夹持的各成膜基板位于汽化蒸镀材料的上方，称之为向上沉积成膜方法。
图12是现有in line连续式成膜装置所使用的成膜基板夹具的结构图，夹持在这种成膜基板夹具114上的各成膜基板1是矩形的平板，其板面设有需成膜的成膜区域2，各矩形成膜基板的成膜区域2对向蒸镀材料，各成膜基板1均匀分布。这种成膜方法也称之为向上沉积成膜方法。
图13是现有间歇式/批次式成膜装置所使用的鼓形成膜基板夹具的结构图，夹持在这种成膜基板夹具115上的各成膜基板1是矩形的平板，其板面设有需成膜的成膜区域2，各矩形成膜基板的成膜区域2对向蒸镀材料，各成膜基板1均匀分布。这种成膜方法中，由成膜基板夹具夹持的各成膜基板位于汽化蒸镀材料的侧方，称之为侧向沉积成膜方法。
上述成膜装置，由于成膜基板在夹具上是间隔配置的，因此成膜基板的大小决定着成膜生产效率的大小。在成膜基板的成膜区域占成膜基板面积较小的情况下，在成膜基板夹具上仍需占用一块成膜基板大小的面积，使得成膜基板中非成膜区域的成膜材料的消耗量较大，导致生产成本居高不下，提高生产效率困难，不经济。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种在成膜基板的成膜区域占成膜基板面积较小的情况下，能有效增加成膜基板的搭载数，减少非成膜区域的成膜，从而达到提高产能，减少材料消耗量，降低成本的成膜基板夹具及其成膜装置。
为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种成膜基板夹具，其特征在于：包括能覆盖所夹持的各成膜基板的非成膜区域，并设有供所夹持的各成膜基板的成膜区域露出的多个开口部的夹具基体，及设置在所述夹具基体背向蒸镀材料一侧的表面上，能使所夹持的各成膜基板倾斜的放置在所述夹具基体的该侧表面上并互不接触的多个夹持部件，由所述夹持部件所夹持的各成膜基板的非成膜区域相互重叠。
进一步的，所述夹具基体的各开口部外周边均设有用于托持成膜基板的辅助补正板部件，且成膜基板由夹持部件夹持后，辅助补正板部件位于成膜基板和夹具基体之间，并位于成膜基板的成膜区域外周。
进一步的，所述夹具基体呈环形或圆形。
进一步的，所述夹具基体呈带状。
进一步的，所述夹具基体呈圆柱筒形，所述夹持部件设置在夹具基体的内壁面上，所述夹具基体的外壁面设有供所夹持的各成膜基板的成膜区域露出的多个开口部。
本发明所提供的一种设有所述的成膜基板夹具的成膜装置，包括成膜腔体，其特征在于：所述成膜腔体内设有用于夹持成膜基板的成膜基板夹具组，及用于向成膜基板供给成膜材料的材料供给部；所述成膜基板夹具组包括至少一个所述的成膜基板夹具；即所述的成膜基板夹具包括能覆盖所夹持的各成膜基板的非成膜区域，并设有供所夹持的各成膜基板的成膜区域露出的多个开口部的夹具基体，及设置在所述夹具基体背向蒸镀材料一侧的表面上，能使所夹持的各成膜基板倾斜的放置在所述夹具基体的该侧表面上并互不接触的多个夹持部件，由所述夹持部件所夹持的各成膜基板的非成膜区域相互重叠。
进一步的，所述夹具基体的各开口部外周边均设有用于托持成膜基板的辅助补正板部件，且成膜基板由夹持部件夹持后，辅助补正板部件位于成膜基板和夹具基体之间，并位于成膜基板的成膜区域外周。
进一步的，所述夹具基体呈环形或圆形。
进一步的，所述成膜基板夹具组由多个同心异径的环状成膜基板夹具组成。
进一步的，所述夹具基体呈带状。
进一步的，所述夹具基体呈圆柱筒形，所述夹持部件设置在夹具基体的内壁面上，所述夹具基体的外壁面设有供所夹持的各成膜基板的成膜区域露出的多个开口部。
本发明提供的成膜基板夹具及其成膜装置，在成膜基板的成膜区域占成膜基板面积较小的情况下，能有效增加成膜基板的搭载数，减少非成膜区域的成膜，从而达到提高产能，减少材料消耗量，进而降低生产成本，提高生产率。
附图说明
图1是本发明第一实施例的成膜装置的结构示意图；
图2是本发明第一实施例的成膜装置所使用的成膜基板的主视图；
图3（a）-图3（c）是本发明第一实施例的成膜装置的成膜基板夹具的主视图；
图4是本发明第一实施例的成膜装置的成膜基板夹具的截面图；
图5是本发明第一实施例的成膜装置的成膜基板夹具部分放大后的主视图；
图6（a）和图6（b）是本发明第一实施例的成膜装置的成膜基板夹具部分放大后的截面图；
图7是本发明第二实施例的成膜装置的成膜基板夹具的截面图；
图8是本发明第三实施例的成膜装置的成膜基板夹具的主视图；
图9是本发明第四实施例的成膜装置的成膜基板夹具的结构示意图，其中图9（a）为俯视图，图9（b）为截面图，图9（c）为夹持成膜基板后的主视图；
图10是现有成膜装置的结构示意图；
图11是现有间歇式/批次式成膜装置的成膜基板夹具的主视图；
图12是现有in line连续式成膜装置的成膜基板夹具的主视图；
图13是现有间歇式/批次式成膜装置的成膜基板夹具的结构示意图，其中图13（a）为俯视图，图13（b）为截面图，图13（c）为夹持成膜基板后的主视图。
具体实施方式
以下结合附图说明对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明第一实施例所提供的一种成膜装置，包括成膜腔体20，通过排气管21连接成膜腔体20的真空泵22，所述成膜腔体20的内部能减压至预先设定的能真空蒸发成膜的背压（如10-2～10-5Pa左右），成膜腔体20内设有用于向成膜基板供给成膜材料的材料供给部（图中未示），蒸镀材料23放置在成膜腔体20内。
采用真空蒸发法时，成膜腔体20内的材料供给部可以是电阻加热坩埚或电子束照射部件，通过将蒸镀材料23放置在电阻加热坩埚内加热，或通过电子束照射对蒸镀材料23加热，当成膜腔体20内的背压低于被加热的蒸镀材料23的蒸气压时，蒸镀材料23即会蒸发汽化。
采用溅射法时，让离子化的氩气等惰性气体撞击蒸镀材料23，使之释放原子，即可使蒸镀材料23蒸发汽化。
所述成膜腔体20内，在蒸镀材料23对向位置放置成膜基板，在成膜腔体20内设有用于夹持成膜基板的成膜基板夹具组10，由成膜基板夹具组10夹持的成膜基板的成膜面对向蒸镀材料23，汽化的蒸镀材料23在成膜基板的成膜面固化，即可在成膜基板的成膜面形成蒸镀材料的薄膜层。
如果用氧化硅、氮化硅做蒸镀材料23，通过交替蒸发使之在基板表面层积，则可在成膜基板的成膜面形成反射防止膜镀层。如果用氧化硅、氮化硅等绝缘材料作为蒸镀材料23，则可在成膜基板的成膜面形成绝缘膜镀层。如果用金属等导电材料作为蒸镀材料23，则可在成膜基板的成膜面形成导电膜镀层。
如图2所示，所述成膜基板1是矩形的平板，其板面设有需成膜的成膜区域2。
如图3（a）～图3（c）所示，本发明第一实施例中的成膜基板夹具组10由多个同心异径的环状成膜基板夹具组成，能同时夹持多块成膜基板1，适用于间歇式/批次式成膜装置。
本发明第一实施例中，所述成膜基板夹具组10由三个成膜基板夹具组成，三个成膜基板夹具按直径从大到小分别为第一成膜基板夹具11、第二成膜基板夹具12、第三成膜基板夹具13；
如图3（a）所示，所述第一成膜基板夹具11包括能覆盖所夹持的各成膜基板1的非成膜区域，并设有供所夹持的各成膜基板1的成膜区域2露出的多个开口部11b的环状夹具基体11a，及设置在夹具基体同侧表面上，能使所夹持的各成膜基板1的板面均倾斜于夹具基体的该侧表面并互不接触的多个夹持部件11c、11d，每两个夹持部件11c、11d对应夹持一块成膜基板1，所述夹具基体11a由金属制成，以便于成膜时使用补正板。
如图3（b）所示，所述第二成膜基板夹具12的结构与第一成膜基板夹具11相同，包括能覆盖所夹持的各成膜基板1的非成膜区域，并设有供所夹持的各成膜基板1的成膜区域2露出的多个开口部12b的环状夹具基体12a，及设置在夹具基体同侧表面上，能使所夹持的各成膜基板1的板面均倾斜于夹具基体的该侧表面并互不接触的多个夹持部件12c、12d，每两个夹持部件12c、12d对应夹持一块成膜基板1。
如图3（c）所示，所述第三成膜基板夹具13的结构与第一成膜基板夹具11相同，包括能覆盖所夹持的各成膜基板1的非成膜区域，并设有供所夹持的各成膜基板1的成膜区域2露出的多个开口部13b的环状夹具基体13a，及设置在夹具基体同侧表面上，能使所夹持的各成膜基板1的板面均倾斜于夹具基体的该侧表面并互不接触的多个夹持部件13c、13d，每两个夹持部件13c、13d对应夹持一块成膜基板1。
如图1所示，所述第一、第二、第三成膜基板夹具11、12、13的各开口部11b、12b、13b对向蒸镀材料23，夹持在各成膜基板夹具上的成膜基板1的成膜区域2表面从各成膜基板夹具的各开口部露出并保持对向蒸镀材料的状态，汽化的蒸镀材料23在各成膜基板1的成膜区域2表面固化，即可在成膜基板1的成膜区域表面形成蒸镀材料的薄膜层。
以下以第一成膜基板夹具11为例说明各成膜基板夹具的结构；
如图4-图6所示，本发明第一实施例中，由夹持部件11c、11d所夹持的各成膜基板1的非成膜区域相互重叠，每个夹持部件上均设有两个辅助夹持部件，用于夹持同一成膜基板的两个夹持部件11c、11d中，有一个夹持部件11c上设有两个用于控制成膜基板1晃动的成膜基板压板部件11e和11f，另一个夹持部件11d上设有两个用于控制所夹持的成膜基板1与其它成膜基板1之间的间距，及所夹持的成膜基板1与夹具基体11a之间的倾斜度的辅助夹持部件11g和11h。
所述成膜基板压板部件11e、11f及辅助夹持部件11g、11h的数量可根据成膜基板的形状及重心位置，在晃动少的情况下适量减少，例如在夹持同一成膜基板的两个夹持部件中的一个夹持部件上设一个成膜基板压板部件，另一个夹持部件上设一个辅助夹持部件。
本发明第一实施例，在成膜基板的成膜区域较小时，能减少非成膜区域的成膜材料消耗量，进而降低生产成本，提高生产率。
本发明第一实施例实际应用时，所述成膜基板夹具的夹具基体的形状也可以是圆形的，且一个成膜基板夹具组中也可以仅有一个成膜基板夹具。
本发明第一实施例进行有机膜蒸镀材料的真空蒸发步骤如下：
首先，将待成膜的成膜基板夹持在成膜腔体内的成膜基板夹具组10上，同时在成膜腔体20里面配置蒸发材料23，各成膜基板的成膜区域从夹具基体上的各开口部露出，每块成膜基板的非成膜区域有部分与其它成膜基板重叠，为使各成膜基板的非成膜区域互不接触，各成膜基板的板面相对夹具基体的同一个面倾斜。
其次，将成膜腔体20内的压力减压至预先设定的压力，并利用电阻加热坩埚或电子束照射部件加热蒸镀材料23，使之蒸发汽化。如采用溅射法则利用离子化的氩气等惰性气体撞击蒸镀材料23分子，使之释放原子实现蒸镀材料的汽化。
各成膜基板1的成膜区域2保持对向蒸镀材料的状态，被汽化的蒸镀材料在成膜基板的成膜区域表面固化，即可在成膜基板的成膜区域表面形成蒸镀材料的薄膜层。
如果用氧化硅、氮化硅做蒸镀材料23，通过交替蒸发使之在基板表面层积，则可在成膜基板的成膜区域表面形成反射防止膜镀层。如果用氧化硅、氮化硅等绝缘材料作为蒸镀材料23，则可在成膜基板的成膜区域表面形成绝缘膜镀层。如果用金属等导电材料作为蒸镀材料23，则可在成膜基板的成膜区域表面形成导电膜镀层。
这种成膜方法中，由成膜基板夹具所夹持的各成膜基板位于汽化蒸镀材料的上方，称之为向上沉积成膜方法。
本发明第二实施例所提供的一种成膜装置中，除了成膜基板夹具外，其它部件的结构与本发明第一实施例的结构相同，且作为成膜对象的成膜基板的结构与本发明第一实施例中的成膜基板相同。
以下以本发明第一实施例中的第一成膜基板夹具11为例说明本发明第二实施例与本发明第一实施例的区别；
如图7所示，本发明第二实施例中，在夹具基体11a的各开口部外周边均设有用于托持成膜基板1的辅助补正板部件11i，且成膜基板1由夹持部件11c、11d夹持后，辅助补正板部件11i位于成膜基板1和夹具基体11a之间，并位于成膜基板1的成膜区域2外周。
本发明第二实施例，在成膜基板的成膜区域较小时，能减少非成膜区域的成膜材料消耗量，进而降低生产成本，提高生产率。
本发明第二实施例通过辅助补正板部件11i，能提高成膜基板稳定性，及成膜时的补正板功能，成膜区域的成膜精度也会随之提高。
本发明第三实施例所提供的一种成膜装置中，除了成膜基板夹具外，其它部件的结构与本发明第一实施例的结构相同，且作为成膜对象的成膜基板的结构与本发明第一实施例中的成膜基板相同。
本发明第三实施例的成膜基板夹具，适用于对多块成膜基板依次连续性地进行成膜的in line连续式成膜装置。
如图8所示，本发明第三实施例的成膜基板夹具14包括能覆盖所夹持的各成膜基板1的非成膜区域，并设有供所夹持的各成膜基板1的成膜区域2露出的多个开口部14b的带状夹具基体14a，及设置在夹具基体同侧表面上，能使所夹持的各成膜基板1的板面均倾斜于夹具基体的该侧表面并互不接触的多个夹持部件（图中未示）。
所述成膜基板夹具14所夹持的各成膜基板1的成膜区域2从夹具基体14a的各开口部14b露出并对向蒸镀材料23。
本发明第三实施例进行有机膜蒸镀材料的真空蒸发成膜方法，也是向上沉积成膜方法。
本发明第三实施例，在成膜基板的成膜区域较小时，能减少非成膜区域的成膜材料消耗量，进而降低生产成本，提高生产率。
本发明第四实施例所提供的一种成膜装置中，除了成膜基板夹具外，其它部件的结构与本发明第一实施例的结构相同，且作为成膜对象的成膜基板的结构与本发明第一实施例中的成膜基板相同。
如图9（a）～图9（c）所示，本发明第四实施例的成膜基板夹具15包括用于覆盖所夹持的各成膜基板非成膜区域的圆柱筒形夹具基体15a，及用于夹持多块成膜基板1的多个夹持部件（图中未示）；
所述夹具基体15a的外壁面设有供所夹持的各成膜基板1的成膜区域2露出的多个开口部。
所述夹持部件设置在夹具基体15a的内壁面上，由夹持部件所夹持的各成膜基板1的成膜区域2从夹具基体15a的各开口部15b露出并对向蒸镀材料23。
本发明第四实施例进行有机膜蒸镀材料的真空蒸发时，由成膜基板夹具夹持的各成膜基板位于汽化蒸镀材料的侧方，这种成膜方法称之为侧向沉积成膜方法。
本发明第四实施例，在成膜基板的成膜区域较小时，能减少非成膜区域的成膜材料消耗量，进而降低生产成本，提高生产率。
本发明各实施例中，所述成膜基板也可以是圆形的平板或其它形状的平板。
本发明各实施例所采用的成膜方法是真空蒸发法和溅射法，蒸镀材料设于成膜腔体内，实际应用时也可采用CVD（Chemical Vapor Deposition）化学汽相沉积法等利用材料供给部件为成膜基板供给成膜材料的外成膜方法；
采用CVD法时，先向成膜腔体内导入原料蒸气，使之在成膜腔体内产生化学反应得到成膜材料，再使成膜材料在成膜基板上堆积成膜。
Claims (11)
1.一种成膜基板夹具，其特征在于：包括能覆盖所夹持的各成膜基板的非成膜区域，并设有供所夹持的各成膜基板的成膜区域露出的多个开口部的夹具基体，及设置在所述夹具基体背向蒸镀材料一侧的表面上，能使所夹持的各成膜基板倾斜的放置在所述夹具基体的该侧表面上并互不接触的多个夹持部件，由所述夹持部件所夹持的各成膜基板的非成膜区域相互重叠。
2.根据权利要求1所述的成膜基板夹具，其特征在于：所述夹具基体的各开口部外周边均设有用于托持成膜基板的辅助补正板部件，且成膜基板由夹持部件夹持后，辅助补正板部件位于成膜基板和夹具基体之间，并位于成膜基板的成膜区域外周。
3.根据权利要求1或2所述的成膜基板夹具，其特征在于：所述夹具基体呈环形或圆形。
4.根据权利要求1或2所述的成膜基板夹具，其特征在于：所述夹具基体呈带状。
5.根据权利要求1或2所述的成膜基板夹具，其特征在于：所述夹具基体呈圆柱筒形，所述夹持部件设置在夹具基体的内壁面上，所述夹具基体的外壁面设有供所夹持的各成膜基板的成膜区域露出的多个开口部。
6.一种设有权利要求1所述的成膜基板夹具的成膜装置，包括成膜腔体，其特征在于：所述成膜腔体内设有用于夹持成膜基板的成膜基板夹具组，及用于向成膜基板供给成膜材料的材料供给部；所述成膜基板夹具组包括至少一个权利要求1所述的成膜基板夹具。
7.根据权利要求6所述的成膜装置，其特征在于：所述夹具基体的各开口部外周边均设有用于托持成膜基板的辅助补正板部件，且成膜基板由夹持部件夹持后，辅助补正板部件位于成膜基板和夹具基体之间，并位于成膜基板的成膜区域外周。
8.根据权利要求6或7所述的成膜装置，其特征在于：所述夹具基体呈环形或圆形。
9.根据权利要求6或7所述的成膜装置，其特征在于：所述成膜基板夹具组由多个同心异径的环状成膜基板夹具组成。
10.根据权利要求6或7所述的成膜装置，其特征在于：所述夹具基体呈带状。
11.根据权利要求6或7所述的成膜装置，其特征在于：所述夹具基体呈圆柱筒形，所述夹持部件设置在夹具基体的内壁面上，所述夹具基体的外壁面设有供所夹持的各成膜基板的成膜区域露出的多个开口部。
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