发明内容
本发明的目的在于提供一种吞吐量大、结构紧凑、占地面积少、能耗低、造价低廉的同端进出式连续溅射镀膜设备。
本发明的目的是采用这样的技术方案实现的:它包括真空腔体和真空抽气装置,所述真空抽气装置与真空腔体相连通,其特征在于所述真空腔体由相邻且相通的预抽室和溅射室两个真空室构成,两个真空室之间设有隔离阀,腔体的末端和前端分别设有盲法兰和真空锁阀,所述真空锁阀外侧设有一个装卸片台,在溅射室内设置有可往复传输的工件架传输装置,在预抽室内装有复合传输装置,所述溅射室内装有至少三对相对布置的磁控溅射靶,所述工件架传输装置能够与工件架相配合,并能将工件架从装卸片台依次输送到预抽室、溅射室,并从原路输回到所述装卸片台。
由于本发明所述的复合传输装置可来回往复传输工件架,工件架从同端进、出,不仅省去了几只大型真空腔体和一个机构庞大的片架返回装置,而且,只要在装卸片台一侧设置很小的超净台就能满足工艺需要,所以,在同等吞吐量的前提下,设备的占地面积、能耗以及制造成本都大幅度降低。预抽室中设置了一个带有清洗器的、能装多个片架的复合传输装置,可以有效利用时间对基片进行实时清洗除气,当一个片架镀完膜层后,预抽室中等待的片架可立即送进溅射室进行溅射,所以其吞吐量并不亚于双端式生产线。所述溅射室设有多对磁控溅射靶,能在同一真空周期内向基片镀覆多层膜,它是一种结构紧凑、占地面积小、吞吐量大、造价低、能耗低、连续进行电子器件表面金属化的理想设备。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
图2是本发明的局部俯视示意图。
图3为本发明的局部剖视结构示意图。
附图标号说明:1—真空腔体,2—溅射室,2a、2b、2c—磁控溅射靶,2d-工件传输导轨,3-真空隔离阀,4-预抽室,4a-预抽室的底法兰,4b-预抽室的侧法兰,5-真空锁阀,6a、6b-驱动导轨,6c、6d—摩擦式驱动轮,6e、6f-横档,6g、6h-可逆电机,6i、6j-直线导轨,6ia-滑块,6ib-滑轨, 6k-平移器,6ka-平移器的轴,6kb-螺杆式或气缸式平移驱动器,6l-同步轮,6m-驱动轴,6n-轴承,6p、6q-带凸台的法兰板,6r、6s-螺钉,7-装卸片台,8-支架,8a-支架的直档,8b-支架的横档,8c、8d-槽钢形上导轨,8e、8f-屏蔽板,8g-灯管或不锈钢网,8h-电极引线,9-工件架,9a-不锈钢板,9b-装片框架,10、15-充气阀,11、14—真空抽气装置,12-放大气阀,16-盲法兰.
具体实施方式
参见图1和图2:本发明包括真空腔体1和真空抽气装置11、14等,所述真空抽气装置11、14为市售商品,它们采用公知方式与真空腔体1相连通。所述真空腔体1由依次相邻、且相通的预抽室4和溅射室2两个真空室构成,两个真空室之间设有真空隔离阀3,腔体1的末端和前端分别设有盲法兰16和真空锁阀5,所述真空锁阀5的外侧设有一个装卸片台7,在溅射室2和预抽室4内分别设置有可往复传输的工件架传输装置和复合传输装置,所述溅射室2内至少装有三对相对布置的磁控溅射靶,所述复合传输装置与工件架9相配合。
[0010] 所述真空室均由不锈钢或碳钢中的一种材料制成,腔体型式为立式结构和卧式结构中的一种;所述复合传输装置由平移器6k、至少由两套互相平行的驱动导轨6a、6b和两条直线导轨6i、6j构成,所述平移器6k的驱动轴6kb与驱动导轨6a/6b固定连接,在两套互相平行的驱动导轨6a、6b均装有摩擦式驱动轮6c、6d、同步轮6l、驱动轴6m和轴承6n,每套驱动导轨6a/6b单独连接一个可逆电机6g/6h,可逆电机6g/6h与驱动导轨6a/6b相连接,可逆电机6g/6h与驱动导轨6a/6b的驱动轴6m配合连接,同步轮6l和轴承6n相配合,所述直线导轨6i、/6j上设置有的滑块6ia,滑块6ia与驱动导轨6a/6b固定连接,直线导轨6i/6j的滑轨6ib固定在真空腔体的底部,所述平移器6k的驱动轴6m与驱动导轨6a/6b固定连接,所述平移器6k采用市售的螺杆式结构和气缸式结构中的一种,所述平移器6k能够使驱动导轨6a/6b在两条直线导轨6i、6j上平移,所述摩擦式驱动轮6c、6d与工件架9相配合。
在图2、图3中,所述摩擦式驱动轮6c、6d由碳钢材料制成,其中部设置有滚花或套有磨擦材料,摩擦式驱动轮6c、6d两侧设有凸台,摩擦式驱动轮6c、6d能与工件架9配合,所述摩擦式驱动轮6c、6d和同步轮6l通过轴6m和轴承6n布置在驱动导轨6a、6b的两块平行的法兰板6p、6q之间,所述法兰板6p、6q的上部向内转折,并形成一定间隙,以便将工件架9限定在这两块法兰板6p、6q的之间,法兰板6p、6q的下部也设有用来固定的凸台,所述两套驱动导轨6a、6b通过法兰板6p、6q下部的凸台被平行地固定在钢质横档6e、6f上;所述横档6e、6f的底部通过螺钉6r分别与直线导轨6i、6j上的滑块6ia固定连接,所述直线导轨6i、6j的滑轨6ib由螺钉6s平行固定在预抽室4的底法兰4a上。
所述平移器6k为螺杆或气缸的一种,螺杆或气缸的轴6ka与驱动导轨6a或6b的任一个法兰板6p垂直连接,螺杆或气缸驱动器6kb通过公知技术动密封地布置在预抽室的前侧或后侧4b,上述部件构成一个既可单独往复传输片架又可整体平移的复合工件架传输装置。工作时所述平移器6k能整体平移复合传输装置,使某一驱动导轨移动到预抽室两侧的隔离阀3和真空锁阀5对应的位置,可逆电机6g或6h能够带动驱动轮6c或6d使某个驱动导轨6a或6b单独来回传输工件架。
所述溅射室2的前端为隔离阀3,后端为盲法兰16,所述溅射室2与高真空抽气装置14、惰性气体充气装置15连接,溅射室2的底部布置了一个可以往复传输工件架9的工件传输导轨2d,顶部布置有槽钢形上导轨8c、8d,中部安装至少三对相对布置、不同靶材或同种靶材的磁控溅射靶2a、2b、2c,溅射靶两侧各留有一个工件架的位置以便工件架9在传输运动镀膜后整个工件架面的膜层厚度均匀一致,所述的磁控溅射靶2a、2b、2c为柱型旋转磁控靶、平面磁控溅射靶以及弧源靶的一种,磁控溅射靶成双成对地相对布置,每对溅射靶的溅射面都指向对方,便于向工件的双面溅射沉积多层膜层;隔离阀3能有效隔离相邻的两个真空室,并使溅射室始终保持在真空状态,摩擦式工件传输导轨2d以及槽钢形上导轨8c、8d能够与工件架9相配合,并能够使工件架9往复位移。
所述预抽室4接有放大气阀12、真空抽气装置11以及一个为等离子放电清洗用的充气阀10,在复合传输装置上设有清洗装置,该清洗装置由不锈钢支架8以及设置在不锈钢支架8上的清洗器8g、屏蔽板8e、8f、上导轨8c、8d、电极引线8h等构成,所述支架8由不锈钢方管焊接而成,呈T字型支架,数量至少为两个,这两个T字型支架的直档8a分别垂直焊接在上述复合传输装置的钢质横档6e、6f上,所述T字形支架的横档8b上与传输导轨对应的位置焊接了至少两条平行布置的、用来稳定工件架9的槽钢形上导轨8c、8d,横档8b的两端布置了由抛光不锈钢板制成的用来反射热辐射或限制等离子区的屏蔽板8e、8f,所述清洗器8g是市售的红外灯管、紫外灯光或不锈钢网的一种,它们绝缘布置在所述的T字形支架的两个直档8a所构成的平面上;工件架9布置在所述驱动轮6c、6d与槽钢形上导轨8c、8d之间,所述工件架9由不锈钢板9a和焊接在该不锈钢板上的载片框架9b构成,被镀工件(如陶瓷基片)通过夹具装载在装片框架9b上,所述工件架9的不锈钢板9a能与工件传输装置中的摩擦轮配合,当摩擦轮转动时,可以带动片架沿着设备的轴线方向往复移动,上导轨8c/8d能保证片架在传输和移动时不会晃动,清洗装置及其电极引线8h能随上述复合传输装置平移,当工件架9静止处在复合工件传输装置中时,清洗器能在高真空下对基片进行辐射烘烤除气,或者在中真空下进行等离子清洗,不过采用等离子清洗时要通过充气阀10向预抽室动态充入10-1Pa量级的工作气体(如氩气)。
所述装卸片台7用来装基片或卸基片,它设置在真空锁阀5的外侧,所述装卸片台7上布置了能单独往复传输又可平移的复合传输装置,装卸片台7上的传输装置也可以是只有一个传输导轨的、仅能够往复传输的传输装置,其传输导轨正对真空锁阀5。
本发明的所有工件传输装置上都能装有接近传感器,并与可编程控制器、工业控制计算机配合,保证工件架准确到达某一位置,所述真空抽气系统和工控机等为市售商品,这些都可以采用公知技术来解决。
本发明使用时,先将清洗好的基片(如陶瓷基片)装载在装卸片台7的工件架9的装片框架9b上,关闭所有阀门,启动真空系统14,使溅射室2达到10-3Pa的高真空状态;由放大气阀12向预抽室4放入大气,打开真空锁阀5,启动平移器6k使驱动导轨6a对准真空锁阀5,启动可逆电机6g和装卸片台7的传输导轨,装卸片台7和预抽室4中的复合传输装置将工件架9传送到预抽室的驱动导轨6a上,再启动平移器6k,将另一个装好基片的工件架9传送到驱动导轨6b上,关闭真空锁阀5和放大气阀12,开启预抽室的真空抽气装置11,待预抽室达到10—3Pa真空度后开启辐射烘烤加热器对基片进行加热除气几分钟,然后关掉加热器,打开隔离阀5,平移器6k将其中的一个驱动导轨6a对准隔离阀3并将装在驱动导轨6a上的工件架9送到送入溅射室2,关闭隔离阀3,打开惰性气体充气阀15使溅射室内的氩气压动态维持在10-1Pa范围内,分别启动溅射靶2a、2b、2c,并启动溅射室的工件传输装置2d,分别向基片双面溅射所需的各金属层。金属膜的层数及膜厚可通过调节各个磁控靶的功率、控制工件架传输速度来实现,也可通过配置靶的多少或使工件架往复运动等方式来实现。当该工件架完成镀膜后,打开隔离阀3,将镀好膜的工件架送回到预抽室4中空的驱动导轨6a上;平移器6k将另一个驱动导轨6b对准隔离阀3,驱动导轨6b将还没有镀膜的另一片架送入溅射室,关闭真空隔离阀3,对这个片架镀覆多层膜。在对片架进行镀膜的同时,关闭抽气机组11上的阀门,打开放大气阀12,然后打开真空锁阀5,将预抽室中已镀好膜的工件架送回到装卸片台,卸掉镀好的基片,并重新在片架上装好另一批基片,然后将该工件架输入预抽室。后续工件架的镀膜过程与前述过程基本相同,只是要使预抽室中始终能维持一个未镀膜的片架。
本发明设备的抽真空、开闭阀门、充Ar气、工件架的输送以及溅射靶的溅射等工作过程均可采用公知的自动控制技术进行控制与操作,以实现智能化生产与管理。