CN1140206A - 在基底上淀积薄膜的装置 - Google Patents

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Abstract

一种使用阴极溅射法在真空室(1)内在基底(10)上淀积薄膜的装置，待加工的基底可穿过真空室移动，该装置包括一个溅射阴极(12)和阳极(4，5)之间的挡板(8，9)，其中基底平面布置在阳极的下面，阳极是具有L形横截面的型材导轨，其短边(4a，5a)分别靠在内有温控介质和过程气体流过的空心型材(6，7)上，并位于空心型材的上面，并在该位置上用销钉、螺钉或卡块固定，这些固定件自空心型材的上表面向上延伸，并与阳极短边上的孔相配合。

Description

在基底上淀积薄膜的装置
本发明涉及一种使用阴极溅射法在真空室内在基底上淀积薄膜的装置，待加工的基底可穿过真空室移动，该装置包括一个位于溅射源阴极和阳极之间的挡板，其中基底平面布置在阳极的下面，该装置还包括固定在真空室的侧壁上并含有通道的空心型材，该空心型材与阴极平面平行并且处于阴极和阳极之间的区域，空心型材内有冷却介质和工作气体流过，空心型材上设有垂直于通道布置的孔，工作气体可通过该孔排入真空室。
一种利用阴极溅射法在基底上淀积薄膜的装置已经由欧洲专利说明书EP0205028公开。其中在溅射阴极和阳极之间设置了一个机械挡板，将阴极和待淀积的基底之间的空间分开。该装置具有若干独立的冷却管和气体导管，用于输送温控介质和过程气体。
这种公知装置的缺点是，温控介质的进出和过程气体的供给是通过独立的、由若干分段组成的管道进行的，所以极易产生运行故障，而且制造和维护费用高。管道上有弯头、螺旋和螺纹连接部位以及焊接部位，当设备处于真空操作条件下，由于工艺条件中的热量产生的附加影响，会在管道上产生微裂纹和泄漏。在溅射工艺中，这种泄漏首先会影响基底上淀积的薄膜的质量，例如附着性，而且会必然地导致整个设备完全停车，造成严重损失并增加生产成本。为了明显提高生产的可靠性，减少停车时间，大大简化制造和维护操作，显著降低制造和运行成本，有人建议(DE4006511A1)，用整体式的空心构件输送温控介质和过程气体，气体的出口与通道呈纵向垂直，阳极和挡板直接固定在空心型材上。
本发明的任务是，改进公知的装置，使阳极和挡板易于从工作室上面更换，更换时无需使用工具，也无需目光接触。此外还应提高阳极的寿命和挡板的热容许负荷。
以上任务的解决方案是，阳极是具有L形横截面的型材导轨，其短边分别靠在空心型材上，并位于空心型材的上面，并在该位置上用销钉固定，该销钉自空心型材的上表面向上延伸，并与阳极短边上的孔相配合。
本发明的一种有利的结构是，每个大致呈板状的挡板在其朝向真空室侧壁的一侧具有两个斜边，其中一个斜边的端面支撑在真空室侧壁上，另一个斜边大致呈钩状，其自由端或者该端上的一个凸缘钩在一个固定在真空室侧壁上的板条或空心型材上。
本发明的其它细节和特征是，在该装置中，阳极的短边上有盲孔，该盲孔与垂直伸出的销钉螺钉或卡块相配合，这些固定件均固定在每侧空心型材的上表面。该装置具有与空心型材的上表面平行并呈一定间隔布置的固定条，该固定条上有一排螺纹孔，用于拧入螺钉，该螺钉的向下延伸的螺纹杆将阳极短边压在其位于空心型材上的固定面上。在空心型材和真空室侧壁之间设有一块电绝缘的板，它和真空室侧壁之间由一根用弹性材料制成的密封软管密封，防止溅射出的微粒淀积在空心型材处的真空室侧壁上。挡板大致呈矩形板状，其朝向阴极一侧的上表面设有板条、凸缘或斜边，它们与构成挡板开口的长边平行，并且和挡板平面的夹角为45°，其方向朝上指向真空室侧壁，该斜边的上部自由端具有一个或多个凸缘，该凸缘自斜边出发垂直向下延伸，并钩在一个或若干个固定件上，固定件位于板条或空心型材上，而板条或空心型材则固定在真空室侧壁上。空心型材具有纵向通道，该纵向通道内同心地设置了一根长管或管道，该管道固定在挡盘上，可沿纵向移动和定位，通过该挡盘可将纵向通道分割成独立的分段或腔室，而且通过该管道可向通道输送工作气体，其中各个腔室经喷嘴与真空室相连通。
本发明允许有各种不同的实施例。下面对照附图对本发明的实施例作进一步的说明。
图1表示一台阴极溅射工作站横剖面，其两个真空室侧壁上装有空心型材，在空心型材上挂着或拧着L形阳极和带多个斜边的挡板。
图2表示图1所示空心型材的局部侧视图，其中沿纵向做了局部剖视。
图3表示图1所示阴极溅射工作站的端面挡板对的俯视图。
如图1所示，矩形真空室1的侧面还有其他真空室1’、1″，这些真空室由闸门(图中未画出)隔开，沿真空室侧壁2、3垂直排成一列。
在真空室1内有阳极4、5相互平行布置，并垂直于基底的输送方向，同时垂直于真空室1、1｀和1″的延伸方向，矩形的空心型材6、7以及挡板8、9均朝着真空室中间布置，空心型材中含有冷却介质输入通道6a、7a和输出通道6b、7b，而且其中同心地固定有过程气体分配管6f、7f。此外在过程气体的通道6d、7d、……的下部开有成一定间隔分布的孔6e、6e｀、……，7e、7e｀、……，以便使工作气体从通道6d、7d进入真空室1。基底10位于阳极4、5下面，处在沿水平方向延伸的基底平面11上，而且可沿运动方向A穿过真空室1、1｀、1″、……移动。
阴极12及其平坦的靶面35固定在上方以及挡板8、9之间，并平行于空心型材6、7，因此和基底的运动方向A相垂直。
两个Z形密封/导电片13、14的固定方法是，在空心型材6、7和真空室1的侧壁2、3之间形成的空隙应当被弹性材料制成的密封软管30、31封闭。
空心型材6、7由绝缘板15、15｀实现电气绝缘，并用螺钉16、17和隔离板20、20｀固定在真空室侧壁2、3上，其中的螺钉16、17上套有绝缘管18、19。阳极4、5是L形型材，其短边4a、5a靠在空心型材6、7的上表面上，通过安装在空心型材6、7上的销钉21、21｀、……将L形阳极定位，并用蝶形螺钉32、32｀、……固定。蝶形螺钉32、32｀、……通过由盖23封闭的孔28可以容易地从上面接触，该蝶形螺钉装在压条20、24｀上，该压条如图2所示通过隔离套筒25、25｀、……和空心型材6、7拧在一起。每个真空室1、1｀、1″、……的端壁29、29｀各通过板状的挡板对26、27屏蔽，该挡板对同样安装在矩形型材6、7的上部，其中每个挡板26、27各由一个底板部分26｀、27｀，一个端壁部分26″、27″，一个侧壁部分26、27和一个翼板26x、27x组成。处在每个空心型材6、7上部的压条24、24｀各具有若干个螺纹孔，用于安装蝶形螺钉32、32｀、……，该螺钉的螺纹杆压在阳极4、5的折边4a、5a上，使其可靠地固定在空心型材6、7上。压条24、24｀则通过一排螺钉33、33｀、……和隔离套筒25、25｀、……与空心型材6、7拧在一起。在每个空心型材6、7的下部各设有一个挡板8、9，该挡板基本上包括一个平行于阴极12及其靶面35的第一个边8｀、9｀和与该边成45°角向上延伸的钩状第二个边8″、9″。第一个边8｀、9｀在其与阴极12相反的一端固定在真空室侧壁2、3或固定在平行于空心型材6、7延伸的空心型材38、39上并且第二个边8″、9″的上端钩在空心型材38、39上部的凸缘状固定件37、37｀上，或者固定在其垂直凸起的固定件40、40｀上，其中的空心型材38、39用螺钉固定在真空室侧壁2、3上，通过密封软管41、42与真空室侧壁形成密封。
如图2所示，空心型材沿纵向设有长管或气体分配管6f、7f，在管上有纵向可以移动的挡盘43、43｀、……，利用定位块44、44｀、……可以将挡盘精确地固定在气体分配管6f、7f的预定分段上，使得挡盘分割出的分段或空腔6d、6d｀、……以及7d、7d｀、……能分别通入工作气体，使得各个喷嘴6e、6e｀、……以及7e、7e｀、……能够喷出不同流量的工作气体。气体分配管和挡盘以及空心型材的组合可以使喷嘴6e、6e｀、……以及7e、7e｀、……喷出的气流适应工艺参数的要求，保证基底10上产生均匀的淀积层分布。
在上述类型的公知装置中，阳极在溅射过程中会相对较快地沉积上一层绝缘层，从而大大缩短了其寿命。有沉积层的阳极必须定期地从真空过程室中拆下，并且要通过诸如喷沙方法除掉绝缘层，这会大大延长生产流程的时间。本发明所述的阳极4、5可以用钢制造，从而提供了其寿命。该阳极可以通过松开蝶形螺钉32、32｀、……容易地从真空室1、1｀、……的开口28中取出，这可以缩短装置的维护时间。公知的阳极是用延伸到溅射区的绝缘套筒和聚四氟乙烯条固定在真空室壁上的，在达到了特定的溅射时间后会出现功能劣化，因为这些部分没有冷却，所以公知的阳极的耐热性是很差的。

Claims (7)

1、使用阴极溅射法在真空室(1)内在基底(10)上淀积薄膜的装置，待淀积的基底(10)可穿过真空室移动，该装置包括一个位于溅射阴(12)和阳极(4、5)之间的挡板(8、9)，其中基底平面(11)布置在阳极(4、5)的下面，该装置还包括固定在真空室(1)的侧壁上并含有通道(6a、6b、6d、6f，或7a、7b、7f、7d)的空心型材(6、7)，该空心型材与阴极平面平行并且处于阴极(12)和阳极(4、5)之间的区域，空心型材内有冷却介质和过程气体流过，空心型材(6、7)上设有垂直于通道布置的孔(6e、6e｀、……；7e、7e｀、……)，过程气体可通过该孔排入真空室(1)，本发明的特征是，阳极(4、5)是具有L形横截面的型材导轨，其短边(4a、5a)分别靠在空心型材(6、7)上，并位于空心型材(6、7)的上面，并在该位置上用销钉(21、21｀、……)螺钉或卡块固定，这些固定件自空心型材(6、7)的上表面向上延伸，并与阳极短边(4a、5a)上的孔相配合。
2、如权利要求1所述的装置，其特征是，阳极(4、5)的短边(4a、5a)上有盲孔(36、36｀、……)，该盲孔与垂直伸出的销钉(21、21｀、……)螺钉或卡块相配合，这些固定件均固定在每侧空心型材(6、7)的上表面。
3、如权利要求1所述的装置，其特征是，具有与空心型材(6、7)的上表面平行并呈一定间隔的固定条(24、24｀)，该固定条上有一排螺纹孔，用于拧入螺钉(32、32｀)，该螺钉的向下延伸的螺纹杆将阳极(4、5)短边(4a、5a)压在其位于空心型材(6、7)上的固定面上。
4、如权利要求1所述的装置，其特征是，在空心型材(6、7)和真空室侧壁(2、3)之间设有一块电绝缘的板(15、15｀)，它和真空室侧壁(2、3)之间由一根用弹性材料制成的密封软管(30、31)密封，防止溅射出的微粒淀积在空心型材(6、7)附近的真空室侧壁(2、3)上。
5、使用阴极溅射法在真空室(1)内在基底(10)上淀积薄膜的装置，待淀积的基底(10)可穿过真空室移动，该装置包括一个位于溅射阴(12)和阳极(4、5)之间的挡板(8、9)，其中基底平面(11)布置在阳极(4、5)的下面，该装置还包括固定在真空室(1)的侧壁上并含有通道(6a、6b、6d、6f，或7a、7b、7f、7d)的空心型材(6、7)，该空心型材与阴极平面平行并且处于阴极(12)和阳极(4、5)之间的区域，空心型材内有冷却介质和过程气体流过，空心型材(6、7)上设有垂直于通道布置的孔(6e、6e｀、……；7e、7e｀、……)，过程气体可通过该孔排入真空室(1)，本发明的特征是，每个大致呈板状的挡板(8、9)在其朝向真空室侧壁(2、3)的一侧具有两个斜边(8｀、8″以及9｀、9″)，其中一个斜边(8｀、9｀)的端面支撑在真空室侧壁(2、3)上，另一个斜边(8″、9″)大致呈钩状，其自由端或者该端上的一个凸缘(37、37｀)钩在一个固定在真空室侧壁上的板条或空心型材(38、39)上。
6、如权利要求5所述的装置，其特征是，挡板(8、9)大致呈矩形板状，其朝向阴极(12)一侧的上表面设有板条、凸缘或斜边(8″、9″)，它们与构成挡板开口的长边平行，并且和挡板平面的夹角为45°，其方向朝上指向真空室侧壁(2、3)，该斜边(8″、9″)的上部自由端具有一个或多个凸缘(37、37｀、……)，该凸缘自斜边出发垂直向下延伸，并钩在一个或若干个固定件(40、40｀、……)上，固定件位于板条或空心型材(38、39)上，而板条或空心型材则固定在真空室侧壁(2、3)上。
7、如上述权利要求之中任何一项所述的装置，其特征是，空心型材(6、7)具有纵向通道(6d、7d)，该纵向通道内同心地设置了一根长管或管道(6f、7f)，该管道固定在挡盘(43、43｀、……)上，可沿纵向移动和定位，通过该挡盘可将纵向通道(6d、7d)分割成独立的分段或腔室(6d、6d｀、……以及7d、7d｀)，而且通过该管道(6f、7f)可向通道输送过程气体，其中各个腔室经喷嘴(6e、6e｀、……以及7e、7e｀)与真空室(1)相连通。
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