CN1647180A - 将基片传递给用于盘形基片的薄膜形成装置的方法、基片传递机构和该方法中使用的掩模 ,以及使用该方法的盘形记录媒体制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基片传递方法，其包括在空气中保持没有中心孔的盘形基片或类似物，并将该基片容易地传递给溅射装置的步骤。在该盘形基片的每个表面的中心区域内形成一突起部，并且该基片通过基片固定装置与一掩模形成一个整体并被输送。此外，在传递机构中，通过用磁力保持该掩模和用一基片保持装置夹紧位于基片前表面上的突起部而保持该基片和掩模。在要将基片传递至其上的基片托架中，同时用磁力保持掩模和夹持位于基片后表面上的突起部，并且在传递期间，基本上同时减少传递机构中的磁力和释放对该突起部的夹紧。

Description

将基片传递给用于盘形基片的 薄膜形成装置的方法、基片传递机构和该方法中使用的掩模， 以及使用该方法的盘形记录媒体制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于在盘形基片上形成薄膜的薄膜形成装置，特别是涉及一种将在该装置中使用的盘形基片传递给该装置的方法，以及一种在该方法中使用的机构。本发明还涉及一种利用与该机构一起使用的掩模和该机构制造盘形记录媒体例如所谓光盘的盘形记录媒体制造方法。

技术背景

对于用多种在盘形基片上形成的薄膜而制造的记录媒体，尤其是具有盘形形状的记录媒体，有各种盘片，包括：例如CD型盘片如CD、CD-R和CD-RW，或像DVD型盘片的光盘如DVD-ROM和DVD-R，或磁光盘如MO和MD。这些盘片是通过用多种方法，例如溅射法和旋涂法中的一种在例如由聚碳酸酯材料组成的基片上层积薄膜来制造的。

通常，(作为)这些盘片的原料的基片在其供给时已经在其中心位置形成了一通孔。在随后的薄膜形成过程中，通常利用该中心孔来操纵该基片，如将基片放入一薄膜形成装置或类似物中或从中取出基片，以及在该薄膜形成装置或类似物中对基片定位。但是，此中心孔的存在也可能恶化例如基片上的薄膜的薄膜厚度或薄膜特性的分布。因此，通常用一帽状件(cap)或类似物覆盖该中心孔来进行薄膜形成操作，并使由于其存在而对薄膜形成过程的影响最小。

例如，在一种DVD型盘片的制造期间，采用旋涂法将紫外线固化树脂制成的薄膜形成为其组成薄膜。具体地说，把一基片放在一可旋转的工作台上以使其中心和该工作台的旋转中心彼此重合。因此，该基片相对于该工作台的定位和固定通过这样的操作来完成，即，例如使用一穿过该中心孔的旋转轴，或在该盘片的中心孔内设置一与工作台的旋转中心同心地固定的帽状件。

然后，在旋转中从该盘片的中心孔附近或帽状件的端部朝外周向部分将树脂连续地滴到该盘片上。滴下的树脂被由于盘片的旋转产生的离心力扩散，因此，在该基片的表面上形成树脂薄膜。已经变成薄膜的树脂此后经过一个如采用紫外线照射的步骤而形成稳定的薄膜结构。

在这种情况下，不得不在远离旋转中心的位置滴加树脂，由此产生可归因于此的薄膜厚度分布。但是，目前一般用于对记录的读取或类似操作的红色激光束具有较长的波长，该(厚度的)分布已经处在一个允许的范围内。在将来，例如采用波长短的蓝色激光束以进一步增加光盘的记录密度时，获得具有更高均匀性的薄膜将成为必需。

同样，用于反射膜或类似物的金属薄膜或类似物可以利用溅射法形成。在该方法中，在一真空室内将一盘形基片固定并保持在一靶的前面，该基片的中心孔部分和外周向部分由一夹具覆盖。通常，向该靶施加一定的电压，从而在靶和基片之间产生放电，并产生等离子体。用等离子体中的离子溅射在靶的表面内的靶的组成元素，被溅射的粒子附着在基片的表面上，从而形成薄膜。

如果在这种情况下，用于固定基片的夹具与该基片的表面相接触，在膜形成期间在薄膜和夹具之间可能发生异常放电。这是因为通过放电而在薄膜中或在夹具表面积聚起来的电荷从夹具和薄膜表面之间的接触点放电。并且，如果夹具伸入到一放电空间内，则其存在会使电场扭曲，结果对薄膜厚度的分布也可能产生影响。因此，优选使基片的表面和夹具之间保持恒定的微小间隔，而且如果可能，优选不使用夹具。

发明内容

本申请提出了一种使用在其中心部分不具有孔的基片的(盘形记录媒体的)制造方法来作为解决上述问题的方法，即作为一种在使用旋涂法的工艺中进一步改进薄膜厚度的分布的方法。当使用这种基片时，用于在溅射期间固定基片的夹具的数目减少，因此可以容易地使基片的表面和夹具之间的间隔保持不变，并且也可以容易地减少异常放电。

但是，将基片输送到一溅射装置的附近、将其输送到该装置内部、在膜形成期间保持基片、在膜形成后将基片从装置中取出等等，均要通过使用基片的外周向部分和形成在该基片内的一中心孔而进行。因此，发明人提出了一种在溅射装置中的新的基片夹紧方法。

但是，当要使一系列膜形成步骤自动化时，也需要准备能够可靠地进行上述基片输送或类似操作的一基片输送机构或类似机构。本发明针对此任务而设计，其目的是提供一种基片传递方法，该方法能在空气中可靠地保持和输送基片，而且可以向和从一薄膜形成装置例如一溅射装置安全地进行基片的传递和接收或类似操作，以及一实施该方法的传递机构或类似机构。

并且，关于上述盘片，通过在其外周向部分覆盖一所谓的外掩模，可通过溅射在其表面上形成薄膜。在基片上形成薄膜期间，当薄膜附着在基片上时也附着在该外掩模上，因此，当薄膜已经层积到一个适当的厚度时，需要将其移走。因此，通过将外掩模固定在基片上，可以将基片装入溅射装置和从中取出。

根据本发明的基片传递方法也涉及该外掩模，其目的是在基片输送期间可靠地保持该外掩模和基片之间的相对关系。此外，本发明提供一种实施该传递方法的薄膜形成装置如溅射装置，以及一种使用该装置的盘形记录媒体制造方法。

为了解决上述问题，根据本发明的一种基片传递方法是一种将一盘形基片与一覆盖该基片的外周向部分的掩模一起传递给一基片托架的方法，该基片在其前表面的中心具有第一突起部并在其后表面的中心具有第二突起部，该方法的特征在于包括以下步骤：预先利用磁力将该掩模的表面固定并保持在一输送臂的基片保持表面上，并通过设置在该基片保持表面的中心部分内的该臂中的基片保持装置保持该第一突起部；使该基片托架与保持该掩模和该基片的该输送臂的基片保持表面相对；将该第二突起部插入一形成在该基片托架的中心处的凹部中，并通过设置在该凹部中的该托架中的基片保持装置将该基片固定在该托架上；减少从该输送臂作用于该掩模的磁力，并释放该臂中的该基片保持装置对该第一突起部的保持；以及利用从该基片托架产生的磁力将该掩模的后表面固定并保持在该托架上。

在上述方法中，通过设置在该掩模内的该掩模中的基片固定装置将该基片固定在该掩模上，并优选地将该基片和该掩模作为一个整体来进行该基片的传递。并且，在上述方法中，优选地在该臂中的该基片保持装置包含一套筒卡盘。

并且，为了解决上述问题，根据本发明的掩模是一种当在一基本为盘形的基片的表面上形成薄膜时，用于覆盖该基片的表面的外周向部分的掩模，其特征在于，(该掩模具有)一内径大于该基片的外周边的环形掩模主体；一掩模凸缘部，该掩模凸缘部连接在该掩模主体上并具有这样的形状，即其中该掩模的一个端面向该掩模的内周向一侧伸出，且该端面朝着该掩模的内周向端部向其另一端面一侧倾斜；以及设置在该掩模内的该掩模中的基片固定装置，该基片固定装置用于基本朝该基片的中心偏压该基片的端部，并且将该基片的端部夹在该基片固定装置和该掩模凸缘部之间，以便固定该基片和该掩模的相对位置。在该掩模中，优选地该掩模中的该基片固定装置包括一球塞(ball plunger)。

并且，为了解决上述问题，根据本发明的基片传递机构是一种用于保持在其中心部分具有一突起部的一基本为盘形的基片，并将该基片传递给其它基片保持机构的基片传递机构，其特征在于，(该基片传递机构具有)设置在一用于保持该基片的基片保持表面上的用于固定并保持该突起部的基片保持装置；以及一利用磁力在所述基片保持表面上的所述基片保持装置周围固定并保持一掩模的磁铁，该掩模基本设置在所述基片的外周向端部并且与所述基片的相对位置关系恒定。

在上述传递机构中，优选地该基片保持装置对该基片的保持和该磁铁对该掩模的保持基本同时释放。此外，优选地该基片保持装置包含一套筒卡盘。

并且，为了解决上述问题，根据本发明的盘形记录媒体的制造方法的特征在于包括以下步骤：使用一基本为盘形的基片，该基片在其前表面的中心部分具有一第一突起部，并在其后表面的中心部分具有一第二突起部；利用磁力将一覆盖该基片的外周向端部的掩模的前表面固定并保持在一基片输送臂的基片保持表面上，利用设置在该基片保持表面的中心部分的该臂中的基片保持装置保持该第一突起部；使一基片托架与保持该掩模和该基片的输送臂的基片保持表面相对；将该第二突起部插入一形成于该基片托架的中心处的凹部中，并通过设置在该凹部内的该托架中的基片保持装置将该基片固定在该托架上；减少从该输送臂作用于该掩模的磁力，并释放该臂中的该基片保持装置对该第一突起部的保持；利用从该基片托架产生的磁力将该掩模的后表面固定并保持在该托架上；将保持该基片和该掩模的该基片托架输送到一薄膜形成装置中的一薄膜形成位置；以及在该基片上形成薄膜。

在上述制造方法中，优选地利用设置在该掩模内的该掩模中的基片固定装置使该基片和覆盖该基片的膜形成表面的外周向端部的掩模成为一个整体，并从该基片输送臂向该薄膜形成装置对其进行输送。

附图说明

图1涉及一种根据本发明的基片传递机构，并示意性地示出保持基片和掩模的一基片托架的剖面结构。

图2A示意性地示出作为根据本发明的基片传递机构的在空气中的一输送臂的剖面结构。

图2B示出从前面看到的卡盘轴的状态。

图3示出一种根据本发明的基片传递方法。

图4示出根据本发明的该基片传递方法。

图5示出根据本发明的该基片传递方法。

图6示出根据本发明的该基片传递方法。

具体实施方式

下文将对根据本发明的一基片传递机构等进行详细说明。图1示出一基片托架和由该托架保持的基片的概略剖面图，该基片托架和该基片可由该传递机构保持并在一溅射装置或类似装置中的膜形成期间实际保持该基片。并且，图2A示出一空气侧的输送臂的概略剖面图，该输送臂具有基本与保持该基片的基片托架正对的、并且使基片在它(本身)和该基片托架之间传递的基片传递机构。此外，图3-6示出表示通过这些结构进行基片传递的状态的主要剖面图。

用在本发明中的基片10基本为盘形形状，并且在其膜形成表面的中心部分上形成有第一突起部9，在膜形成表面的背面的中心部分上形成有第二突起部11。这些突起部中的每一个都基本为柱状，其轴线与基片的中心重合。在该溅射装置中由一真空侧的输送臂或类似物(未示出)保持的基片托架21包括一对应于基片后表面的基片接纳部22和一设置在其外周向上的掩模接纳部26。该基片接纳部22具有一基本为圆形的平表面和一设置在其中心且具有一圆柱形内表面的凹部23。

如图1所示，在凹部23中，一球塞24围绕其圆柱的轴线设置，以便在垂直于该轴线的方向上推动(即施加推动力)。当基片托架21保持基片10时，在基片后表面上的第二突起部11插入该凹部23中，并且由该球塞24固定和保持，该柱塞是托架中的基片固定装置。同时，通过一弹簧25的偏压力的作用于支承该球塞24以便第二突起部11的轴线和凹部23的轴线可以彼此重合。

一掩模15具有一环形的掩模主体17和一掩模凸缘部16，该掩模主体的内径大于基片的外径，该掩模凸缘部从该掩模主体的一个端部朝其内周向一侧突出以便覆盖基片10的外周向端部。并且，在该掩模主体17中，将掩模中的一球塞27朝向该环的内周向表面设置，以作为将基片10夹在其和掩模凸缘部16之间并将该基片保持和固定在掩模15上的基片保持装置。

掩模凸缘部16要求支承该凸缘部和基片10的掩模主体17的宽度是使得在通过溅射形成薄膜期间不会产生异常放电的一段间隔。并且，为了使在膜形成期间对电场的影响最小，该掩模凸缘部具有一锥形部，以便当该凸缘部接近该掩模主体的内周向端部时，该凸缘部朝该掩模主体的另一端面倾斜。

并且，有必要使掩模凸缘16的内周向端部(与基片10)保持一预定值的或者更小的微小间距，以便防止在通过溅射形成薄膜期间在掩模凸缘16和基片10的表面之间发生异常放电，并避免它们之间的接触。因此，需要确定掩模主体17的厚度和掩模凸缘部16的厚度，或者根据放电条件确定一种支承掩模15的方法，以便满足当将掩模15支承在掩模接纳部26上时的这些要求。

并且，作为掩模中的基片固定装置的掩模中的球塞27通过掩模中的一弹簧28偏压基片10，以使基片的中心与掩模15的中心重合。同时，掩模中的球塞27将基片10的端部夹在该球塞和掩模凸缘部16之间，从而使掩模15和基片10之间的相对位置关系保持不变。

在本实施例中，通过由一位于掩模接纳部26中的磁铁(未示出)产生的磁力将掩模15固定并保持与该掩模接纳部26紧密接触。通过上述磁铁使掩模15与基片托架21紧密接触，从而使基片10的后表面为与一形成为托架的基片接纳部22的基本为圆形的平表面保持紧密接触。并且，在膜形成期间基片10由从等离子体中接收到的辐射热等进行加热，该基片的中心由于热膨胀而在远离基片接纳部22的方向上发生变形。在基片托架21中，第二突起部11通过经由球形活塞24的来自弹簧25的推力而被固定和夹紧，从而实现对该变形的抑制。

如图2A所示，一作为基片传递机构的空气侧输送臂30具有一用于夹紧基片10的第一突起部9的作为该臂中的基片保持装置的卡盘轴31，和一用于通过一磁铁35的作用而将掩模15保持在其表面内的掩模保持部33。该掩模保持部33固定在该空气侧输送臂30上，该磁铁35和该卡盘轴31可分别由一用于磁铁的气缸38和一用于卡盘的气缸37相对于空气侧输送臂30而驱动，并且该磁铁35向掩模15施加一磁力使该掩模15被吸引在该掩模保持部上。

该卡盘轴31具有一直径朝其端部变大的圆锥形状，并且如图2B的正视图所示，该卡盘轴形成有一轴向延伸的孔和成等角地围绕该孔的狭缝。输送臂30上还形成有一该卡盘轴穿过的通孔41。该通孔41的邻近掩模保持部33的开口部分具有一与卡盘轴31的端部形状相对应的锥形部分。这些结构形成一套筒卡盘，其中当沿轴向驱动卡盘轴31时，该卡盘轴顶端的狭缝闭合，从而夹紧插入该孔中的物体。

下面将详细说明当将由空气侧输送臂30保持的基片10传递到真空侧输送臂20时的操作。在本发明中的输送基片的情况下，基片10和掩模15具有由掩模中的球塞27的作用所确定的位置关系，并且其输送总是作为一个整体来进行。首先，如图3所示，未保持基片10和掩模15的基片托架21和其中第一突起部9由卡盘轴31夹持并且通过磁铁35的作用将掩模15保持在掩模保持部33上的空气侧输送臂30彼此正对。

在这种状态下，空气侧输送臂30靠近由真空侧输送臂(未示出)保持的基片托架21，并且在其中两者之间的间距成为一预定间距的状态下停止。这种状态如图4所示。此时，基片的第二突起部11插入到真空侧输送臂20的基片接纳部22的凹部23中，并且其顶端位于比球塞24深的该凹部的内部。

然后，如图5所示，通过用于卡盘的气缸37将卡盘轴31向掩模保持部33驱动，并且释放卡盘轴31对第一突起部9的夹持。同时，通过用于磁铁的气缸38将磁铁35缩回，并且掩模15变成可与掩模保持部33分离。在这种状态下，在掩模接纳部26中的磁铁(未示出)的磁力已经作用在掩模15上，因此，掩模15被该掩模接纳部吸引和保持而不改变其姿态。

此后，如图6所示，空气侧输送臂30缩回，并且通过真空侧输送臂(未示出)将保持基片10和掩模15的基片托架21输送至溅射装置，并执行膜形成过程。在膜形成过程结束后，保持其上已经形成膜的基片10的基片托架21返回到正对空气侧输送臂30的位置，并且通过与上述输送基片10的相反的步骤将基片10从真空侧输送臂传递给空气侧输送臂30。

通过采用上述结构，即使使用没有中心保持件的基片，也可以容易而可靠地将基片10传递到基片托架21上以及将掩模15安装在该基片和托架上。此外，可以容易地使掩模的内周向端部和基片的表面之间的间距达到预定值，并且可减少异常放电或类似现象。设置在基片10上的第一突起部9相对于一电场突出，但基本上它是由绝缘材料制成的，因此其影响与电导体的影响相比小，而且它的大小适当，由此可以使它在膜形成期间的影响足够小。

尽管在本实施例中，球塞24的作用方向是一与凹部23的轴线垂直的方向，但是本发明并不局限于此，可以使球塞作用在不同于该轴线方向的方向上。同样，尽管凹部23设置了三个球塞，但是只要能将突起部11固定和支承在该凹部的中心，其数目并不限于三个。并且，尽管(本实施例)使用球塞固定和保持突起部11，但该结构并不局限于球塞，只要它是任何具有相同功能的部件即可。

此外，在本实施例中，设置在掩模主体17中的掩模中的球塞27设置为等角度，以便使其作用方向为该掩模主体的圆环形的中心部分。但是，球塞27的数目并没有特别规定，该球塞可以为任何能够将基片10基本固定和支承在该圆环形中心的部件，例如，可以在该圆环的内周向上简单地设置一个球塞和一定位突起部。并且，尽管(本实施例)使用球塞来固定和保持基片10，但该结构并不局限于球塞，只要是具有相同作用的部件即可。

此外，尽管在本实施例中，使用所谓的套筒卡盘作为该臂中的基片保持装置，但是本发明并不局限于此，它可以是其中在突起部中形成一螺纹槽并且基片通过该螺纹固定，或者该突起部为真空吸引的多种形式中的一种。此外，尽管用气缸来驱动卡盘轴或磁铁，但是可以使用除这些机构以外的多种驱动机构中的一种。

此外，尽管已经提到一种成为使用本发明时的主题的作为薄膜形成装置的溅射装置，但本发明的应用不限于此，本发明可应用于多种薄膜形成装置，如蒸发-沉积装置和CVD装置。并且，本发明并不只是用作光盘或类似物的制造方法，而是还适用于随后要进行除去中心部分的步骤的产品的制造工艺，例如所有盘状件如硬盘的制造工艺。

通过实施本发明，可以保持没有中心孔的盘形基片与托架稳定的紧密接触。因此，不仅在使用旋涂法的膜形成过程中，而且在使用溅射法的膜形成过程中，都能在没有中心孔的盘形基片上形成薄膜，并且可以获得薄膜厚度均匀性和薄膜特性较高的薄膜。并且，通过减少溅射方法中的用于基片的保持部件，可以减少膜形成过程中的异常放电。

此外，通过实施本发明，可以在空气中可靠地保持和输送基片，并可以相对于溅射装置安全地进行基片的输送和接收等操作，以及使一系列膜形成过程的自动化变得容易。此外，通过固定基片和外掩模之间的相对位置关系，可将它们装入和取出溅射装置，因此，可以通过掩模容易地抑制异常放电的发生，或者抑制掩模对膜厚度的分布等的影响或类似现象的发生。

Claims (10)

1.一种基片传递方法，该方法将一盘形基片与一覆盖所述基片的外周向部分的掩模一起传递给一基片托架，所述基片在其前表面的中心具有第一突起部并在其后表面的中心具有第二突起部，该方法包括：

预先利用磁力将所述掩模的前表面固定并保持在一输送臂的一基片保持表面上，并通过设置在所述基片保持表面的中心部分内的该臂中的基片保持装置保持所述第一突起部；

使所述基片托架与保持所述掩模和所述基片的所述输送臂的基片保持表面相对；

将所述第二突起部插入一形成在所述基片托架的中心处的凹部中，并通过设置在所述凹部中的该托架中的基片保持装置将所述基片固定在所述基片托架上；

减少从所述输送臂作用于所述掩模的磁力，并释放该臂中的所述基片保持装置对所述第一突起部的保持；以及

利用从所述基片托架产生的磁力将所述掩模的后表面固定并保持在所述基片托架上。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过设置在所述掩模内的该掩模中的基片固定装置将所述基片固定在所述掩模上，并将所述基片和所述掩模作为一个整体来进行所述基片的传递。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在该臂中的所述基片保持装置包含一套筒卡盘。

4.一种掩模，当在一基本为盘形的基片的前表面上形成薄膜时该掩模覆盖该基片的前表面的外周向部分，该掩模具有：

一内径大于所述基片的外周边的环形掩模主体；

一掩模凸缘部，该掩模凸缘部连接在所述掩模主体上并具有这样的形状，即其中所述掩模的一个端面向该掩模的内周向一侧突出，且所述一个端面朝着该掩模的一内周向端部向另一端面一侧倾斜；以及

设置在所述掩模内的该掩模中的基片固定装置，该基片固定装置用于基本朝所述基片的中心偏压所述基片的一端部，并且将所述基片的端部夹在所述基片固定装置和所述掩模凸缘部之间，并固定所述基片和所述掩模的相对位置。

5.如权利要求4所述的掩模，其特征在于，该掩模中的所述基片固定装置包括一球塞。

6.一种基片传递机构，该基片传递机构用于保持在其中心部分具有一突起部的一基本为盘形的基片，并将所述基片传递给其它基片保持机构，该基片传递机构具有：

设置在一保持所述基片的基片保持表面上的用于固定并保持所述突起部的基片保持装置；以及

一利用磁力在所述基片保持表面上的所述基片保持装置周围固定并保持一掩模的磁铁，该掩模基本设置在所述基片的外周向端部并且与所述基片的相对位置关系恒定。

7.如权利要求6所述的基片传递机构，其特征在于，所述基片保持装置对所述基片的保持和所述磁铁对所述掩模的保持基本同时释放。

8.如权利要求6所述的基片传递机构，其特征在于，所述基片保持装置包含一套筒卡盘。

9.一种盘形记录媒体的制造方法，包括：

使用一基本为盘形的基片，该基片在其前表面的中心部分具有一第一突起部，并在其后表面的中心部分具有一第二突起部；

利用磁力将一覆盖所述基片的外周向端部的掩模的前表面固定并保持在一基片输送臂的一基片保持表面上，利用设置在所述基片保持表面的中心部分的该臂中的基片保持装置保持所述第一突起部；

使一基片托架与保持所述掩模和所述基片的所述基片输送臂的基片保持表面相对；

将所述第二突起部插入一形成于所述基片托架的中心处的凹部中，并通过设置在所述凹部内的该托架中的基片保持装置将所述基片固定在所述基片托架上；

减少从所述基片输送臂作用于所述掩模的磁力，并释放该臂中的所述基片保持装置对所述第一突起部的保持；

利用从所述基片托架产生的磁力将所述掩模的后表面固定并保持在所述基片托架上；

将保持所述基片和所述掩模的所述基片托架输送到一薄膜形成装置中的一薄膜形成位置；以及

在所述基片上形成薄膜。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，利用设置在所述掩模内的该掩模中的基片固定装置使所述基片和覆盖所述基片的膜形成表面的外周向端部的掩模成为一个整体，并从所述基片输送臂向所述薄膜形成装置对其进行输送。

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