CN1900349B

CN1900349B - 用于将涂料涂敷到基板上的真空装置组

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Publication number: CN1900349B
Application number: CN2006100810112A
Authority: CN
Inventors: 希里波夫·弗拉基米尔·雅科夫莱维奇; 希萨莫夫·艾拉特·哈米图维奇; 马雷舍夫·谢尔盖·帕夫洛维奇; 勒什尤科·米卡莱·叶夫根列维奇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-18
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: EA007701B1; JP5270821B2; EA200501183A1; CN1900349A; JP2007023387A

Abstract

本发明所提供的真空装置组及其变体用于将材料真空沉淀到基板上的领域。依据设计方案的第一变体，所述真空装置组与具有类似用途的公知设备的不同之处在于：所述真空室设置有主隔间和至少一个处理隔间；处理装置被安置在真空室的处理隔间中并且被安装成使得其能够平行于基板和/或基板支架的表面往复移入到真空室的主隔间内，另外，处理装置运送机构被安置在真空室的外面并且通过支撑架与处理装置连接。依据设计方案的第二变体，所述真空装置组中的真空室设置有主隔间和至少一个处理隔间，真空室的主隔间设置有一个开口和真空闸门阀，其中所述开口和真空闸门阀用于将主隔间与处理隔间连接成一个单一的处理单元，并且所述开口和真空闸门阀被安置在一个垂直于基板支架和/或基板所处平面的平面上，处理隔间被设计成一个单独的单元并且连接到真空室的主隔间上，而且，处理装置被安装在处理隔间中，这样，所述处理装置能够平行于基板和/或基板支架的表面往复移入到真空室的主隔间内。

Description

用于将涂料涂敷到基板上的真空装置组

技术领域

本发明的真空装置组及其变体用在真空沉淀领域上，亦即使材料沉淀到包括立体基板在内的基板上，例如显像管、平板显示器等，以在其正面上形成多层的薄膜型涂层，而且，在多装置组的真空设备中，所述真空装置组及其变体可用于形成不同材料的多组分及多层涂层。

背景技术

已有公知的、用于在显像管(阴极射线管(CRT))组装之后，在显像管外表面上涂敷上薄膜型涂层的方法和设备。

在该公知的设备中，具有不同的初步系统的沉淀室由沉淀区域和初步的区域构成。

在该设备的操作过程中，沉淀区域的压力从1×10^-1帕直到8×10^-1帕，而在初步的区域中则为从5×10^-3帕直到7×10^-2帕。

安置在基板支架上的CRT沿着真空室移动。在该实例中，基板支架设置有将真空室的空间分成两个区域的挡板，即沉淀区域和初步的区域。在该公知的设备中，导电涂料在真空中沉淀，例如通过磁控管沉淀到邻接CRT屏幕的定位环或其他接地区域的表面的一部分上，这促进了表面静电放电情形的消除〔1〕。

然而，该公知设备的特征具有本质缺点。

作为一种连续处理型设备，其生产率低下。除此之外，组装的CRT在真空室内部的移动不能排除来自结构部件表面的各种污染物以及不希望有的杂质的侵入，并且不能排除所述污染物和杂质沉淀在接受涂敷的表面上，因而，不能确保必需的涂层质量。在该实例中，当安排需要涂敷的CRT的一致的固体流通过设备时，系统中单个单元的任何故障均会导致系统全部关闭。由此，所述设备可靠性和适用性差，进而生产率低下。

另外，与系统的生产率相比，该公知设备也不能够降低针对每一涂敷上沉淀材料的CRT的电力消耗，原因在于，系统的所有单元都要精准地运行以确保系统总体上的操作。

公知的还有一种真空喷镀设备，该设备包括一个设置有一个开口的真空室、密封元件和预期用于沉淀涂料的处理装置，其中所述开口用于放置基板〔2〕。

除此之外，公知的还有一种用于将涂料涂敷到基板上的真空组件(其变体)及组件系统，其包括：一个设置有一个开口的真空室、密封元件、预期用于沉淀涂料的处理装置、真空闸门阀、以及处理装置运送机构，运送机构被安装成使得其能够平行于基板表面进行往复移动，其中所述开口用于放置基板〔3〕。

该真空沉淀设备、其设计方案具有变体的真空组件以及组件系统预期用在真空沉淀领域上，亦即使材料沉淀到基板上，以形成高质量的薄膜型多层涂层。

然而，预期用于在真空下将涂料涂敷到基板上的所有公知设备的特征具有共同的严重缺点，亦即：

由于污染和涂层自身的高缺陷率而不能确保涂层的应有质量；

关于预防性及故障性维护，其使用寿命短；

既不能确保涂层厚度的均匀性，也不能确保同质性；

不能确保必需的生产率。

因此，具有处理装置的车架在真空室内部的移动、以及在沉淀处理过程中沉淀到涂层上的不希望有的污染物的存在，极为严重地影响到涂层的清洁度和缺陷率，进而影响到其质量；

除此之外，在车架移动期间，同样安置在真空室内部的各种连通部件(用于水、气体和电力供应)的存在需要非常精确且通常昂贵的措施，以保护所述连通部件免受热流和辐射流，其中所述热流和辐射流的影响会导致这些部件的表面的损毁，使真空变差，进而使涂层本身劣化；

最后，将处理装置布置在涂料涂敷处理过程在其内进行的真空室的内部，使得真空室的某一指定空间内的许多此类装置的使用大大地受到限制，或者需要相当大地扩大该空间。在该实例中，预防性和调试性工作之间的连续操作周期缩短，进而设备总体上的生产率下降。

发明内容

所提出的发明旨在提高沉淀涂层的质量、提高生产率以及改进具有类似用途的设备的功能性和技术性特征。

所产生的问题通过用于将涂料涂敷到基板上的、真空装置组中的真空室加以解决，其中所述真空装置组包括：上述真空室、预期用于安置基板的基板支架、用于将涂料涂敷在基板上的处理装置以及处理装置运送机构，运送机构被安装成使得所述处理装置能够平行于基板和/或基板支架的表面进行往复移动，而其中依据本发明(变体1)，所述真空室设置有主隔间和至少一个处理隔间；处理装置被安置在真空室的处理隔间中，并且被安装成使得所述处理装置能够平行于基板和/或基板支架的表面、以往复方式移入到真空室的主隔间内，另外，处理装置运送机构安置在真空室的外面并且通过设置有连通部件的支撑架连接到处理装置，所述连通部件预期用于对处理装置进行供应。

依据本发明的第二变体，真空室设置有主隔间和至少一个处理隔间，真空室的主隔间设置有一个开口和真空闸门阀，其中所述开口和真空闸门阀用于将主隔间与处理隔间连接在成单一的处理单元，并且所述开口和真空闸门阀被安置在一个垂直于基板支架和/或基板所处平面的平面上，将处理隔间设计成一个单独的单元，并且使其连接到真空室的主隔间上，而且，将处理装置安装在处理隔间中，从而所述处理装置能够平行于基板和/或基板支架的表面、以往复方式移入到真空室的主隔间内，另外，将处理装置运送机构安置在真空室的外面并且通过设置有连通部件的支撑架连接到处理装置，所述连通部件预期用于对处理装置进行供应。

将支撑架设计成中空的圆柱形管子，其中所述管子与运送机构及处理装置刚性连接在，连通部件安置在所述管子内部，所述连通部件用作气体载体、水载体以及电力载体；

除此之外，依据任一设计方案变体所提出的装置组中的真空室可包括两个或多个处理隔间，其中所述隔间各自包括一个处理装置；

可将处理装置安装在与用于运送所述处理装置的机构连接在一起的平台上，并将所述处理装置设计成一组可更换的处理部件，即：刻蚀、加速及溅射线性源、靶、磁控管溅射源、基板加热器，这些可更换的处理部件用于进行处理及将涂料涂敷到所述基板上。

在该实例中，可将处理装置运送机构设计成一个车架和与运送机构刚性连接的支撑架，并且将处理装置安置在柔韧性的伸缩管的内部，所述伸缩管与处理隔间和运送机构密封性地连接。

与具有类似用途的公知装置对比，作为一项发明提出的、用于将涂料涂敷在基板上的真空装置组及其设计方案的变体具有不容置疑的优点。

例如，所要求保护的设计中的处理装置运送机构被安置在真空室的外面的事实使得大大地降低污染物的数量成为可能，其中所述污染物为机构在真空下移动时由磨损表面所造成。

预期用于使处理装置的操作得以进行的连通部件(气体、水及电力载体)包括在中空的圆柱形支撑架内部的事实也有助于减少污染物，其中所述圆柱形支撑架被引到真空室的外面。在该实例中，根据进行涂料涂敷时处理装置相对于基板移动的行进范围选择支撑架的长度。并且支撑架自身起到防护屏的作用，保护连通部件的表面免受热流和辐射流的影响。

由于依据变体2的真空室的工艺隔间可被设计成连接到真空室上的单独的单元，因而在该情况下，真空室的主隔间用作进行涂料涂敷的隔间，处理隔间则用于容纳处理装置。

在该实例中，无需为真空室装配上额外的连通部件(气体、水及电力载体)，原因在于，全部连通部件已经在圆柱形支撑架的内部运转，并且可被安装在真空室上以及在其上独立起作用。因此，实际上使额外污染物侵入到真空室内的情形减至零。

柔韧性伸缩管的使用(在真空装置组设计方案的两个变体中)旨在对连通部件进行真空密封。此时，伸缩管的一侧确保与处理隔间的真空气密性连接，且另一侧与安置在真空室外面的运送机构确保处于真空气密性连接。

伸缩管在进行伸展和收缩时保持气密性的性能，使得对基板进行扫描而同时确保处理装置在主隔间中的无阻碍运动成为可能。

安装在主隔间和工艺隔间之间的开口和闸门阀(变体2)使得能够对处理装置进行维护或更换而不使真空室在一侧缺乏气密性，并且使得能够延长预防性工作之间的周期，因此，提高设备总体上的生产率。

当使用大量的处理装置时，其中进行材料范围极广的多层涂层的涂敷时需要所述大量的处理装置，可将几个，例如三个，处理隔间连接到真空室的主隔间上；每一处理隔间包括一个处理装置。由于处理装置只能一次一个地进入主隔间进行涂料涂敷，因而大大地减少了处理装置自身的污染，并且进行涂料涂敷所需的真空参数的稳定性也得到保证。所有以上列出的情形必然地确保了涂敷到基板上的涂层的高质量。

依据本发明设计的、被引到真空室的外面的运送机构，使得能够在需要时进行预防性工作和维修工作，而不会使真空室内部的真空遭到破坏，这提高了设备总体上的生产率。

附图说明

图1、2和3示出了本发明的真空装置组及其设计方案的变体的附图。

图1示出了真空装置组(依据变体1)的总体示意图，其中所述真空装置组具有单一的处理隔间，而没有将真空室分开；

图2示出了真空装置组(依据变体2)的总体示意图，其中所述真空装置组具有单一的处理隔间、开口和真空闸门阀，其中所述真空闸门阀用于在需要时将主隔间与处理隔间分开；及

图3示出了具有两个处理隔间的真空装置组(依据变体1和2)的示意图。

具体实施方式

依据第一变体(图1)设计的、预期用于将涂料涂敷在基板上的真空装置组包括具有主隔间2和处理隔间3的真空室1、带有基板5的基板支架4、安置在处理隔间3内部的预期用于将涂料涂敷在基板5上的处理装置6、用于运送处理装置6的机构7、连接到处理装置6上的支撑架8、处理装置6安装于其上的平台9、以及伸缩管10，其中所述伸缩管的内部具有带连通部件11的支撑架8。

伸缩管10将支撑架8与外界分开，并且用于将支撑架8密封在真空空间中。

伸缩管10在伸展和收缩时所具有的保持气密性的性能，使得在借助处理装置6将涂料涂敷到基板表面上时，能够通过处理装置6相对于基板5的行往复运动对所述基板表面进行扫描，其中所述处理装置6通过传送机构7相对于基板5进行往复运动。

将支撑架8设计成中空的圆柱形管子，其中确保处理装置6运行的连通部件11安装在所述管子的内部。

不同于所述设计的第一变体，依据第二变体(图2)设计的真空装置组设置有开口12和真空闸门阀13，其安装在垂直于基板支架4和/或基板5所处平面的平面上，并且预期用于将真空室1的主隔间2与处理隔间3连接在一起。

除此之外，将依据所述真空装置组设计方案的第二变体的处理隔间3设计成一个连接到真空室1的主隔间2的单独的单元。

图3示出了包括两个处理隔间3和3’的真空装置组。与处理隔间3一样，处理隔间3’包括安置在处理隔间3’内部的且预期用于将涂料涂敷在基板5上的处理装置6’、用于运送处理装置6’的机构7’、连接到处理装置6’以及运送机构7’上的支撑架8’、处理装置6’安装于其上的平台9’、以及伸缩管10’，其中所述伸缩管的内部具有带连通部件11’的支撑架8’。

为利于理解设备操作，出于示例，图3示出了侧开口14，其中所述侧开口14设置有缝隙型闸门阀15，该闸门阀5制成于真空室1的主隔间2上并且预期用于放入基板5。在真空装置组设计方案的每一种变体中均具有这样的开口；但是，这些开口没有显示在图1和2中，原因是在真空装置组的主隔间上制出这些开口的变体可以是随意任选的(例如，可位于主隔间2的顶部或侧部)。

作为一项发明提出的、用于将涂料涂敷到基板上的真空装置组(依据变体1和2)的工作如下所述。

通过侧开口14将基板5安置在真空室1的主隔间2中的基板支架4上。接着，封闭缝隙型闸门阀15，并且应当将真空室1抽空到剩余压力(例如5×10^-4帕到10^-5帕)。

通过位于伸缩管10内的连通部件11，将冷却流体、工作气体和电力供应到处理装置6上，并且将系统导入到操作模式。接着，打开运送机构7，借助处理装置6使涂料沉淀到位于主隔间2中的基板5上。

安置在真空室1外面的运送机构7使得安置在处理隔间3中的处理装置6能够移动到主隔间2内。

当在主隔间2的内部往复运动时，处理装置6根据指定程序将涂料涂敷到基板5上。

当涂料涂敷处理过程结束之后，处理装置6移动进入处理隔间3内的初始位置。

接着，从真空室1的主隔间2中移出基板5。为此，应当打开缝隙型闸门阀15，而且通过侧开口14从室1中将基板5移出。

在真空装置组设计方案的第二变体中所提供的、设置在主隔间2与处理隔间3之间的开口12和真空闸门阀13(图2)，使下列情形成为可能：

对处理装置进行维护和更换，却不会造成主隔间真空不足；

延长预防性工作之间的周期，因而提高了真空装置组的生产率。

除此之外，可将几个(两个或多个)各自包括处理装置6的处理隔间3连接到真空室1的主隔间2上。

因此，图3示出了包括处理装置6和6’的处理隔间3和3’连接到其上的真空室1的主隔间2。

通过侧开口14放入基板5以及从基板支架4上移出所述基板5。

采用这样设计，能够凭借对定位在主隔间2中的基板进行轮流处理的更多数量的处理装置来提高装备的功能。

以下部件用作安置在平台9上的处理装置6(图3)的可更换部件：加速器类型的离子溅射源，其带有阳极层以及双位旋转靶；而以下部件则用作安置在平台9’上的处理装置6’的可更换部件：连续式平面磁控管和线性的IR(红外线)加热器。

在该情况下，能够有效地形成具有多种不同材料的多组分及多层涂层。装置自身的污染程度也相当大地得以降低，原因在于，所述装置轮流出现在进行沉淀处理的主隔间中。

使用依据所提出的任何变体而设计的真空装置组将涂料涂敷到基板上的技术的具体实施例如下所述。

通过真空室1的主隔间2的侧开口14将基板5放置在基板支架4中，然后封闭缝隙型闸门阀15。可以通过侧开口14从大气放入基板5，或者，在使用多于一个真空装置组的情况下，通过一个处于真空下的、单一的运送系统，经由侧开口14从运送真空室放入所述基板5(图3)。

使主隔间2中的压力达到5×10^-4帕。将冷水和比例分别为95％：5％的氩氧混合物供应到安置在处理隔间6中的离子源内。

在该情况下，主隔间中的总压力等于5×10^-2帕，而从真空室外面供应的水温则为15到18℃。

将4千伏的正电压加到包括在处理装置6中的作为一个可更换部件的离子源的阳极上，引起放电且所述源形成了朝向ITO(氧化铟锡)陶瓷靶(90％In₂O₃、10％SnO₂)的离子束。

将运送机构7设定成处于运动状态，且平台9连同安装在其上的处理部件(离子源和靶)移入到主隔间2内并且在其内相对于基板5进行往复运动。

通过石英传感器控制膜层的理想配比成分和厚度。当达到指定的厚度后，平台9连同处理装置6返回到处理隔间3内，处理终止。

打开缝隙型闸门阀15，经由侧开口14(图3)移出基板5。

如果在真空装置组设计方案的第二变体中，在主处理隔间和工艺隔间之间设置有开口12和真空闸门阀13，涂料涂敷处理过程仍以类似的方式进行。

唯一的区别在于，上述结构部件预期用于维持处理隔间3中的真空，在将基板5装载到主隔间2内之前，真空闸门阀13(图2)关闭主隔间和处理隔间之间的开口12，同时将处理装置6密封在处于真空状态下的处理隔间3中。

这使得能够对真空室1的主隔间2快速地进行初级抽气，减少处理循环的时间，提高装备的生产率。

在使用多于一个的处理隔间的情况下，涂料涂敷处理过程如下进行(图3)。

在多装置组系统的情况下，基板5从真空室经由侧开口14移入到真空装置组的主隔间2内并且被放置在基板支架4上。接着，封闭缝隙型闸门阀15。

处理隔间3和3’中的处理装置6和6’装配有下述可更换的部件：位于处理装置6的平台9上的带有溅射银(Ag)靶的离子束源；位于处理装置6’的平台9’上的、IR加热器及带有ITO靶的磁控管。

使主隔间中的压力达到5×10^-4帕。通过机构7’，使装置6’从处理隔间3’移入到主隔间2内，并将涂料涂敷到基板5上。

在处理装置6’相对于基板表面5移动的过程中，打开IR加热器，使基板温度达到250℃。接着，将比例分别为84％：16％的氩氧混合物供应到真空室1内。于是，主隔间2中的压力等于5×10^-1帕。

将480伏的负电压加到磁控管上，并且在放电电流为5.3安时，涂敷厚度为400埃的ITO涂层。接着，将处理装置6’移入到处理隔间3’内并并且关掉。

使放置在处理隔间3中的离子源填充上氩、从而使压力达到5×10^-2帕，并且将4.0千伏的电压加到该离子源上。于是，形成朝向所述靶的、电流为340毫安的离子束。

设计成车架的运送机构7将安置在处理装置6的平台9上的离子源移入到主隔间2内。接着，处理装置6将涂料涂敷到基板5上，在所述基板5的表面上形成了厚度为150埃的Ag膜层。

接着，使处理装置6移回到处理隔间3内并关掉。

通过安置在处理隔间3’中的处理装置6’，以与第一层严格相同的方式，形成最后一层，即厚度为400埃的ITO膜层。

当涂料涂敷处理过程结束时，打开缝隙型闸门阀15，并且经由侧开口14将基板5从主隔间2移入到多装置组设备中的公共的运送室内。

因而，提出作为一项发明的、预期用于将涂料涂敷到标准尺寸范围极广的基板上的真空装置组的设计方案及其变化形式，确保了所要求保护的方案的多功能性和高生产率。

被带到真空系统外面的运送机构，使得能够在需要时对运送机构进行预防性维护和日常维护，却不会造成所述室的内部真空不足。

安装在处理装置平台上的处理部件的可替换性，使得能够根据任务设置减少将这些部件布置在平台上所花费的时间。

处理隔间的自主设计，使得能够通过将这些隔间作为单独的处理单元连接到主隔间上来使用两个或多个隔间，并为设备提供多功能性，而不用扩大真空室的主隔间的空间。

连通部件布置在支撑架的内部以及通过柔韧的伸缩管密封所述支撑架，保护它们使其免受热和辐射的影响，而且延长其使用寿命，并且在进行涂料涂敷时，防止各种污染物进入到基板的表面上。

具有真空闸门阀的开口的存在使得能够将主隔间与处理隔间分开，同时在所述两个隔间的其中一个隔间欠缺气密性时，能够维持另一个隔间的真空，这有助于在总体上提高设备的生产率。

装置所具备的结构部件，使得能够获得高质量的、具有不同标准尺寸的基板的薄膜涂层，其中所述涂层的材料范围极广。

作为一项发明提出的、用于将涂料涂敷到基板上的真空装置组及其变体具有多种用途并可应用于工业环境。

资料来源：

1.1996年2月6日公布的美国专利第5489369号，国际分类号：C23C14/56。

2.1994年10月27日公布的德国专利第P4313353.3号，国际分类号：C23C14/22。

3.2003年2月27日公布的欧亚专利第003148号，国际分类号：C23C14/54，14/56，14/34(最接近的类似物)。

Claims

1.一种用于将涂料涂敷到基板上的真空装置组，其包括：

一个真空室；

一个预期用于安置基板的基板支架；

一个用于将涂料涂敷到基板上的处理装置；及

一个处理装置运送机构，其被安装成使得其能够平行于基板和/或基板支架的表面往复移动，其特征在于，所述真空室设置有主隔间和至少一个处理隔间；处理装置被安置在真空室的处理隔间中并且被安装成使得所述处理装置能够平行于基板和/或基板支架的表面往复移入真空室的主隔间内，而且，处理装置运送机构被安置在真空室的外面并且通过支撑架与所述处理装置连接。

2.一种用于将涂料涂敷到基板上的真空装置组，其包括：

一个设置有开口的真空室；

预期用于安装基板的基板支架；

一个用于将涂料涂敷到基板上的处理装置；

处理装置运送机构，其被安装成使得其能够平行于基板和/或基板支架的表面往复移动；

一个真空闸门阀，其特征在于，所述真空室设置有主隔间和至少一个处理隔间，真空室的主隔间设置有一个开口和真空闸门阀，其中所述开口和真空闸门阀用于将主隔间与处理隔间连接成一个单一的处理单元，并且所述开口和真空闸门阀被安置在一个垂直于基板支架和/或基板所处平面的平面上，处理隔间被设计成一个单独的单元并且被连接到真空室的主隔间上，而且，处理装置被安装在处理隔间中，这样，所述处理装置能够平行于基板和/或基板支架的表面往复移入到真空室的主隔间内，另外，处理装置运送机构被安置在真空室的外面并且通过支撑架与处理装置连接。

3.依据权利要求1、2中的任一项所述的真空装置组，其特征在于，所述真空室包括两个以上的各自包括有处理装置的处理隔间。

4.依据权利要求1、2中的任一项所述的真空装置组，其特征在于，将所述处理装置设计成一组预期用于对所述基板进行处理以及将涂料涂敷到所述基板上的处理部件，其中所述一组处理部件为：直线型刻蚀、加速及溅射源，靶，磁控管溅射源，基板加热器。

5.依据权利要求4所述的真空装置组，其特征在于，所述处理部件被设计成可更换型。

6.依据权利要求1、2中的任一项所述的真空装置组，其特征在于，所述处理装置被安装在与处理装置运送机构连接在一起的平台上。

7.依据权利要求1、2中的任一项所述的真空装置组，其特征在于，处理装置运送机构被设计成车架。

8.依据权利要求1、2中的任一项所述的真空装置组，其特征在于，所述支撑架被设计成与运送机构和处理装置刚性连接在一起的中空管子。

9.依据权利要求1、2中的任一项所述的真空装置组，其特征在于，所述支撑架被安置在与处理隔间和运送机构密封性地连接在一起的柔韧性的伸缩管的内部。

10.依据权利要求1、2中的任一项所述的真空装置组，其特征在于，所述支撑架的内部安置有预期用于给处理装置供应电力的连通部件。

11.依据权利要求10所述的真空装置组，其特征在于，气体、水和电载体被用作连通部件。