CN105887030A - 堆栈式溅射镀膜装置及其镀膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其是一种堆栈式溅射镀膜装置及其镀膜方法，其特征在于：所述真空镀膜室的一侧设置有搬送室，所述搬送室的内腔与所述真空镀膜室的内腔相连通，两者内腔之间的连通处为搬送口，所述进、出片室分别与所述搬送室相连接，所述搬送室的内腔与所述进、出片室的内腔相连通，所述搬送室与所述进、出片室内腔之间的连通处分别为进片口和出片口，通过搬送室与进、出片室的配合，实现所述基片的装卸。本发明的优点是：提高了基片搬运效率；有利于在真空镀膜室中设置多个溅射源，提升了镀膜效率；结构紧凑、占地面积小、运营成本低。

Description

堆栈式溅射镀膜装置及其镀膜方法

技术领域

本发明涉及光学薄膜技术领域，尤其是一种堆栈式溅射镀膜装置及其镀膜方法。

背景技术

提高镀膜效率和镀膜质量、扩大镀膜适用范围是真空镀膜技术领域追求的目标。近年来，智能手机、平板电脑等电子产品市场蓬勃发展；相应地，这些智能终端的品质提升也对此类产品所需触摸屏的镀膜技术提出了更高要求。在这其中，如何实现大面积（比如，17英寸）基板的高速、均匀镀膜是镀膜技术开发重点之一。

目前，自动化连续式磁控溅射镀膜机的应用已日益广泛。对于大面积基板镀膜，两个主要的技术指标在于膜厚均匀性和产能。为了提升镀膜厚度均匀性，可以在真空镀膜室中心区域安装旋转式工件架，并将基板竖直贴放在圆筒形工件架的侧壁外侧，通过基板旋转的方式提升膜厚均匀性。溅射靶材则设置在真空镀膜室的侧壁上。对于平面基板，在上述工件架旋转过程中，基板上每个点的旋转半径不同，就会导致溅射靶材到平面基板上的不同位置的距离不等，从而导致膜层厚度的不一致；易知，对于特定尺寸的基板，工件架的内径越小则平面基板上的膜厚均匀性越差。因此，对于前述安装旋转式工件架的真空镀膜室，进一步增大其内径，可使每个基板所占工件架外周的曲率半径更大，更有利于实现良好的均匀性。

随着真空镀膜腔体的增大，就需要对位于腔体四周的侧壁上的溅射靶材、离子源等进行合理布局。一般来说，溅射靶材数量应尽可能多以满足镀膜速率的要求，提高镀膜效率。同时，在腔体四周的侧壁还需要配置离子源、蒸发源、上片（进片）通道、下片（出片）通道等功能部件，以满足特定成膜工艺需求和自动化装卸基片的需要。镀膜基片的装卸是影响镀膜效率一个重要因素。在真空溅射镀膜机中，可以设置一个搬送室，上片和下片均从此搬送室经过。具体过程为，在可旋转工件架满架的情况下，工件架通过自身旋转，并借助机械手，可以依次将镀完膜的基片从工件架上取下；其后，取下的基片通过搬送室被搬运至镀膜腔体外；然后，未镀膜基片通过搬送室被搬运至镀膜腔体内，工件架再次通过自身旋转，并借助机械手，将未镀膜基片依次放置在工件架相应镀膜工位。在这种基片搬送方式中，虽然通过机械手的帮助，上、下片过程可以在真空状态下进行，真空镀膜室不用再破真空，但由于上、下片过程是完全分离操作，在一个装卸基片流程中可旋转工件架需要旋转两周，以完成所有工位上基片的交换，因此耗时长。另一种上、下片方式为双端模式，即在真空镀膜室上设置两个搬送口：入口端和出口端，对应两个端口，各设置一个搬送室。这样，通过工件架的旋转和机械手的配合，上、下片可以同时进行，节省了搬运时间。但对于大面积基片，两个搬送室在真空镀膜腔体的内径上所占的区域较大，影响了溅射靶材等功能部件的摆放，因此，影响了镀膜效率提升。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了堆栈式溅射镀膜装置及其镀膜方法，在真空镀膜室只设置一个搬送室的基础上，设置进片室和出片室，结合镀膜工件架的旋转和机械手的操控，完成基片的装卸，提高了基片搬运效率。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种堆栈式溅射镀膜装置，用于对基片进行镀膜，所述镀膜装置至少包括真空镀膜室、进片室和出片室，所述真空镀膜室的内腔为所述基片的镀膜空间，所述进、出片室分别用于进、出片，其特征在于：

所述真空镀膜室的一侧设置有搬送室，所述搬送室的内腔与所述真空镀膜室的内腔相连通，两者内腔之间的连通处为搬送口，在所述搬送室内设置有搬送机构，所述搬送机构实现所述基片在所述搬送室中的输送并通过所述搬送口实现所述搬送室与所述真空镀膜室之间的基片交换；

所述进、出片室分别与所述搬送室相连接，所述搬送室的内腔与所述进、出片室的内腔相连通，所述搬送室与所述进、出片室内腔之间的连通处分别为进片口和出片口，在所述进、出片室内分别设置有进片机构和出片机构，所述进、出片机构分别实现所述基片在所述进、出片室中的输送并通过所述进、出片口实现所述进、出片室与所述搬送室之间的基片交换。

所述真空镀膜室内设置有可旋转的基片架，所述基片架上具有若干承载所述基片的工位，所述搬送机构配合所述可旋转的基片架实现基片的装卸。

所述搬送室的搬送机构包括机械手和丝杆模组，其中所述机械手用于实现所述搬送室与所述真空镀膜室之间的基片交换，所述丝杆模组用于实现所述基片在所述搬送室中的输送。

分设于所述进、出片室的所述进片机构、出片机构均包括机械手和皮带输送机构，其中所述机械手用于实现所述进、出片室与所述搬送室之间的基片交换，所述皮带输送机构应与实现所述基片在所述进、出片室中的输送。

一种涉及上述堆栈式溅射镀膜装置的镀膜方法，其特征在于：所述镀膜方法至少包括以下步骤：

通过搬送室内的搬送机构将镀膜完成的基片经搬送口从真空镀膜室中取出，并搬送至出片口处；

通过出片室内的出片机构将所述基片从搬送室取出，并搬送至出片室；

通过进片室内的进片机构将所述基片搬送至所述搬送室；

通过所述搬送机构将所述基片经搬送口搬送至所述真空镀膜室中。

所述搬送机构配合可转动的基片架实现所述基片的装卸。

本发明的优点是：提高了基片搬运效率；有利于在真空镀膜室中设置多个溅射源，提升了镀膜效率；结构紧凑、占地面积小、运营成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1所示，图中标记1-28分别表示为：真空镀膜室1、基片架 2、基片 3、旋转机构 4、镀膜源5、离子源6、蒸发源 7、真空泵 8、搬送室 9、搬送口 10、搬送室机械手 11、丝杠模组 12、进片室13、出片室14、进片口 15、出片口 16、进片室机械手17、进片室皮带输送机构 18、出片室机械手19、出片室皮带输送机构 20、基片位21、基片位22、基片位23、基片位24、进片室阀门25、出片室阀门26、基片位27、基片位28。

实施例：如图1所示，本实施例中堆栈式溅射镀膜装置包括真空镀膜室1，真空镀膜室1的内腔作为基片3的镀膜空间。在真空镀膜室1的中心位置设置有基片架2，在基片架2上设置有若干承载基片3的基片位27和基片位28。在基片架2的中心位置设置有旋转机构4，旋转机构4外接动力，使得基片架2可在旋转机构4的驱动下旋转，从而保证承载在基片架3上的基片的镀膜均一性。在真空镀膜室1的内壁上分别设置有若干镀膜源5、离子源6、蒸发源7和真空泵8，其中镀膜源5和蒸发源7均为溅射源，离子源6用于激发镀膜源5和蒸发源7，真空泵8用于将真空镀膜室1的内腔抽真空。

如图1所示，在真空镀膜室1的一侧设置有搬送室9，搬送室9的内腔和真空镀膜室1的内腔相连通，两者之间的连通处为搬送口10。在搬送口10处可设置阀门，通过阀门的启闭控制真空镀膜室1和搬送室9之间的连通状态，保证真空镀膜室1在镀膜时的真空度。在搬送室9内设置有具有推送和夹紧功能的搬送室机械手 11和具有输送功能的丝杠模组12，其中丝杠模组12用于将基片3从临近进、出片室的位置输送到临近搬送口10的位置，搬送室机械手11将基片3搬送到真空镀膜室1内并安装到基片架2上的工位之中。这样一来，在真空镀膜室1中只设置了一个搬送口10，避免多个搬送口占位，有利于在真空镀膜室1中设置多个溅射源，提升了镀膜效率。

如图1所示，在搬送室9的两侧分别设置有进片室13和出片室14，进片室13、出片室14的内腔分别和搬送室9的内腔构成连通，搬送室9与进片室13之间的连通处为进片口15，搬送室9与出片室14之间的连通处为出片口16。未镀膜的基片3从进片室13经由进片口15进入搬送室9并通过搬送室9内的搬送室机械手11经由搬送口10安装到基片架2上，而已完成镀膜的基片3则通过搬送室机械手11从基片架2上卸下，经由搬送口10返回搬送室9内部，然后再经由出片口16返回出片室14。进片室13、搬送室9、出片室14均设置于真空镀膜室1的同侧端，具有结构紧凑、占地面积小、运营成本低的优点。

如图1所示，在进片室13内设置有进片室机械手17、进片室皮带输送机构 18，进片室皮带输送机构18上设置有若干承载基片3的基片位，进片室皮带输送机构18可以将未镀膜的基片3自其基片位22输送至基片位21，基片位21临近于进片室机械手17，使得进片室机械手17可抓取位于基片位21上的未镀膜基片3并经由进片口15输送到搬送室9的丝杠模组12上。在进片室13的末端设置有进片室阀门25，进片室阀门25用于隔离外界大气，通过启闭进片室阀门25控制进片室13与外界的连通状态；当基片3需要从外部输送到进片室13的进片室皮带输送机构18时，进片室阀门25打开，而当基片3需要搬送到搬送室9之中并通过搬送室机械手11搬送到真空镀膜室1内时，进片室阀门25关闭，同时进片室13内部抽真空，保证其内部真空度与真空镀膜室1内的真空度相同，避免真空镀膜室1失去真空状态而需要重新抽真空。

如图1所示，出片室14的内部结构与进片室13的内部结构相同，包括出片室机械手19、出片室皮带输送机构20，出片室皮带输送机构20上设置有若干承载基片3的基片位，出片室皮带输送机构20可将已镀膜的基片3自其基片位23输送至基片位24，基片位23临近于出片室机械手19，出片室机械手19可抓取位于丝杠模组12上的已镀膜基片3并将其放置到出片室皮带输送机构20上，经由出片室皮带输送机构20输出至外。出片室阀门26的作用和出片室阀门25的作用相同，故不再赘述。

本实施例具有如下镀膜方法：

1、进片室13进片：未镀膜基片3从进片室阀门25处进入进片室13内部并承载在进片室皮带输送机构18上。沿着进片室皮带输送机构18自基片位22至基片位21的输送方向，未镀膜基片3逐个被输送到基片位21上，此时进片室机械手17逐个抓取位于基片位21上的未镀膜基片3并将其通过进片口15放置到搬送室9的丝杠模组12上的基片位上，该基片位指的是临近于进片口15的基片位。

2、搬送室9装片：在进片室机械手17搬送的同时，丝杠模组12正转，未镀膜基片3随着丝杠模组的转动从临近于进片口15的基片位输送到临近于搬送室机械手11的基片位上，搬送室机械手11抓取未镀膜基片3并通过搬送口10将其安装到基片架2上。此时，利用具有旋转机构4的基片架2完成未镀膜基片3的安装，即基片位27和基片位28是基片架2上的两个相邻工位，当基片3已经安装在基片位27的位置上时，通过旋转机构4驱动基片架2逆时针旋转，使基片位28对准搬送口10，搬送室机械手11便可进行下一块未镀膜基片3的安装。

3、搬送室9卸片：当基片3镀膜完成之后，搬送室机械手11通过搬送口10将已镀膜基片3从基片架2上取下并放置到丝杠模组12上，此时丝杠模组12反转，使已镀膜基片3从丝杠模组12上临近搬送室机械手11的基片位输送至临近出片口16的基片位。

4、出片室14出片：出片室机械手19通过出片口16抓取丝杠模组12上的已镀膜基片3并放置到出片室皮带输送机构20上。沿着出片室皮带输送机构20自基片位23至基片位24的输送方向，已镀膜基片3逐个被输送到基片位24上，之后通过出片室阀门26输出至外。

在真空镀膜室1只设置一个搬送室9的基础上，设置进片室13和出片室14，结合基片架2的旋转和各机械手的操控，完成基片3的装卸，提高了基片3的搬运效率。

本实施例在具体实施时：因为保证搬送室9的搬送流程不间断是影响整体搬运效率的关键条件，其他机构的运动在满足这一条件下可并行开展，例如：进片室13和出片室14的流程可以同时进行。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，如：各部件的具体结构、相对位置等，故在此不一一赘述。

Claims (6)

1.一种堆栈式溅射镀膜装置，用于对基片进行镀膜，所述镀膜装置至少包括真空镀膜室、进片室和出片室，所述真空镀膜室的内腔为所述基片的镀膜空间，所述进、出片室分别用于进、出片，其特征在于：

所述真空镀膜室的一侧设置有搬送室，所述搬送室的内腔与所述真空镀膜室的内腔相连通，两者内腔之间的连通处为搬送口，在所述搬送室内设置有搬送机构，所述搬送机构实现所述基片在所述搬送室中的输送并通过所述搬送口实现所述搬送室与所述真空镀膜室之间的基片交换；

所述进、出片室分别与所述搬送室相连接，所述搬送室的内腔与所述进、出片室的内腔相连通，所述搬送室与所述进、出片室内腔之间的连通处分别为进片口和出片口，在所述进、出片室内分别设置有进片机构和出片机构，所述进、出片机构分别实现所述基片在所述进、出片室中的输送并通过所述进、出片口实现所述进、出片室与所述搬送室之间的基片交换。

2.根据权利要求1所述的一种堆栈式溅射镀膜装置，其特征在于：所述真空镀膜室内设置有可旋转的基片架，所述基片架上具有若干承载所述基片的工位，所述搬送机构配合所述可旋转的基片架实现基片的装卸。

3.根据权利要求1所述的一种堆栈式溅射镀膜装置，其特征在于：所述搬送室的搬送机构包括机械手和丝杆模组，其中所述机械手用于实现所述搬送室与所述真空镀膜室之间的基片交换，所述丝杆模组用于实现所述基片在所述搬送室中的输送。

4.根据权利要求1所述的一种堆栈式溅射镀膜装置，其特征在于：分设于所述进、出片室的所述进片机构、出片机构均包括机械手和皮带输送机构，其中所述机械手用于实现所述进、出片室与所述搬送室之间的基片交换，所述皮带输送机构应与实现所述基片在所述进、出片室中的输送。

5.一种涉及权利要求1-4中任一所述堆栈式溅射镀膜装置的镀膜方法，其特征在于：所述镀膜方法至少包括以下步骤：

通过搬送室内的搬送机构将镀膜完成的基片经搬送口从真空镀膜室中取出，并搬送至出片口处；

通过出片室内的出片机构将所述基片从搬送室取出，并搬送至出片室；

通过进片室内的进片机构将所述基片搬送至所述搬送室；

通过所述搬送机构将所述基片经搬送口搬送至所述真空镀膜室中。

6.根据权利要求5所述的一种堆栈式溅射镀膜装置的镀膜方法，其特征在于：所述搬送机构配合可转动的基片架实现所述基片的装卸。