CN1946871A - 具有冷却装置的装置及冷却方法 - Google Patents

Abstract

在真空蒸镀等成膜中使用的真空槽的致冷剂路径的构成中，通过减少冷却管的使用量缩短施工期间，通过缩短致冷剂路径抑制致冷剂流量的下降，其中，在包括被槽壁覆盖的槽、配置在槽内部的内部机构或配置在槽外部的外部机构、和用于冷却内部机构或外部机构的至少一个以上的致冷剂路径的装置中，其构成为，致冷剂路径的至少一部分形成槽壁的一部分。

Description

具有冷却装置的装置及冷却方法

技术领域

本发明涉及到一种致冷剂路径构造，特别涉及到一种进行真空蒸镀等的成膜时使用的真空槽的冷却路径的构造。

背景技术

一般情况下，进行真空蒸镀等的成膜时所使用的真空槽随着槽内的加热机构、蒸发源的温度上升，真空槽的表面温度上升到70～80℃。为了防止这种温度上升对周边设备、配线等的损坏，在真空槽壁面上通过银焊、焊接直接安装铜管、不锈钢管等，并在其中使冷却水、液化气等致冷剂循环，从而进行真空槽壁面的冷却。并且，在真空槽内外的旋转机构、蒸发源机构等中也会产生温度上升引起的问题，因此在需要冷却的内外机构中通过管子等输送致冷剂，并通过其进行冷却。这样一来，在真空蒸镀等的成膜装置中，由于需要冷却的部位存在多个，需要大量的冷却用管，并且对此进行施工需要较多的工时。

图3是真空蒸镀装置，以下说明其薄膜形成的概要。

真空槽主体20中设有用于进行真空排气的真空槽开口21，在其中安装由主泵22、主阀24、粗泵23、粗阀25、辅助阀26等构成的排气系统。在真空槽主体20内的下部配置有：电子枪30，将放入蒸镀材料29的坩埚28、蒸镀材料29加热到蒸发温度；挡板27，在蒸镀结束时关闭，遮挡蒸镀材料29。这些从真空槽主体20的外部通过坩埚机构导入部46、电子枪导入部47等导入到真空槽内。并且，在图3中，配置有在加热基板32时缩短升温时间的卤素加热器31。在真空槽主体20内的上部配置有搭载基板32的基板圆顶33、用于加热基板32的基板加热用加热器34。在真空槽主体20的外部配置有基板圆顶旋转机构35、基板加热用加热器导入部36等。

同图所示的装置具有在真空槽主体及需要冷却的内外机构中使致冷剂循环、防止主体及各机构升温的装置。致冷剂使用冷却水，冷却水从冷冻器37等冷却水循环器流入到致冷剂输入侧歧管38，经过管子42，传送到各个需要冷却的部位。在各需要冷却的部位，温度上升的冷却水经过管子42，从致冷剂输出侧歧管39返回到冷冻器37。并且，在冷却水的分支点设有阀40，以便维修时使冷却水可在各个部位停止，为了在因冷却水路径堵塞等冷却水流量减小或停止时发出警报信号，在致冷剂输出侧歧管39上设置流量计41等。真空槽主体20的冷却通过在真空槽主体冷却管43内流动的冷却水来进行，上述真空槽主体冷却管43是通过向真空槽主体20直接银焊、焊接而安装的铜制、不锈钢制的冷却管。

图4表示用于进行真空槽主体20的壁面冷却而安装的真空槽主体冷却管43及各个部分的冷却部的概况。真空槽主体20中，真空槽主体冷却管43从真空槽主体冷却管入口侧接口44拉出，经由真空槽侧面、真空槽上面、真空槽底面、排气系统连接部，返回到真空槽主体冷却管出口侧接口45。冷却水在该冷却管内流动，从而进行真空槽主体20的冷却。冷却管的经由顺序等因装置不同而不同，但基本构造在任意的真空装置中均相同。并且，向他基板圆顶旋转机构35、基板加热用加热导入部36、坩埚机构导入部46、及电子枪导入部47利用管子42流入冷却水。通过和上述各部机构相同的管子42冷却水流入到真空槽主体冷却管入口侧接口44、及真空槽主体冷却管出口侧接口45。这些管子42与致冷剂歧管连接。

图5(a)及图5(b)是真空槽主体冷却管43的安装部剖视图。图5(a)是将铜管49通过银焊50安装到槽壁面48的例子，图5(b)是将不锈钢角管51通过焊接52安装到真空槽壁面48的例子。通过将管子紧密装备到真空槽壁面48，来进行真空槽主体20的冷却。这里列举的管子的材质、形状、安装方法仅是示例，可通过其他各种方法进行装备，基本概念是相同的，因此省略说明。

图6是真空槽主体冷却管入口部接口44及真空槽主体冷却管出口部接口45的概要图。向真空槽壁面48通过银焊50或焊接52安装管座53，在该管座53和铜管49的连接部上开孔。将铜管49连接到该孔，进行银焊50等。通过向管座53安装管子42的接口等，连接管子42。

通过图3至图6的装置进行蒸镀时，首先设置对基板圆顶33进行蒸镀的基板32。并且将蒸镀材料29放入到坩埚中。并且使用粗泵23及粗阀25，使真空槽内形成真空直至数Pa左右的压力，之后使用主泵22、主阀24、及辅助阀26等，直到变为高真空为止进行真空排气。当真空槽内变为真空状态时，即通过基板圆顶旋转机构35使基板圆顶33旋转，同时利用基板用加热器34、卤素加热器31加热基板32。当真空度及基板温度到达目标值时，从电子枪30将电子束照射向蒸镀材料29，使蒸镀材料29升温到蒸发温度。当打开挡板27时，蒸镀材料29在真空槽内飞散，通过其堆积到基板32上形成薄膜。当膜厚达到目标值时，关闭挡板27，使电子枪30、卤素加热器31、及基板加热用加热器34等停止，冷却后将大气导入真空槽内，之后取出形成薄膜的基板32。

如上所述，在进行真空蒸镀的基础上，通过基板加热用加热器34、电子枪30等蒸发源，真空槽内外机构的温度上升，随之，真空槽主体20的温度也上升。因此如图3所示，需要利用致冷剂冷却各真空槽主体20。

真空槽主体的大小不一，但为了提高生产效率，需要一次加入多个基板，因此真空槽主体倾向变大。当真空槽主体变大时，各个部分配置的机构和致冷剂歧管的距离变长，因此管子的使用量增加，配管作业时间也变长。并且，一般情况下，致冷剂用的管子在各部分进行维修时为了不产生影响都尽力集束配管，因此管子的使用量进一步增加。

现在，真空装置要求进一步提高维修性及冷却效率。并且，为了降低成本要求减小施工时间，从保护资源的角度出发也要求减少管子的大量使用。为了对应这些问题，出现了使用二维配管的方案(例如专利文献1或2)。专利文献1及专利文献2公开了以下例子：在冰箱、空气净化器等冷冻循环系统中组装的配管装置中，将对具有凹部的成形板进行冲压加工构成的集成配管作为二维配管。

专利文献1：特开昭60-141365号公报

专利文献2：特开平11-759号公报

发明内容

但是，上述二维配管装置自身的形状较为复杂，不适用于需要冷却的部位支路较多的真空装置，要灵活应用时必须以包围装置的方式配置该二维配管面板，因而使用数量较多，无法降低成本。

如上所述，在真空槽主体及需要冷却的部位所使用的致冷剂大量使用管子来配管，因此需要较多的作业时间，为了使管子集中配管，致冷剂的路径变得较长。这样一来，会导致致冷剂的流量下降。流量下降会促进致冷剂中含有的杂质在致冷剂路径内堆积。当杂质堆积时，流量进一步下降，导致路径堵塞。并且，除了性能方面外，大量缠绕管子在外观上也不美观。

本发明通过利用在槽壁上设置的冷却管来解决现有的大量使用管子的致冷剂的围绕引起的维修性低下、配管施工时间增加、致冷剂路径变长引起的致冷剂流量下降、以及外观不美观的问题。

本发明的第一方面是，一种装置，包括被槽壁覆盖的槽、配置在槽内部的内部机构或配置在槽外部的外部机构、和用于冷却内部机构或外部机构的至少一个以上的致冷剂路径，其中，致冷剂路径的至少一部分形成槽壁的一部分。进一步，其构成是设有仅冷却槽壁的至少一个以上的致冷剂路径。并且，设有致冷剂循环器，独立于各个致冷剂路径，使致冷剂循环。进一步设有：致冷剂输入侧歧管，将致冷剂从该致冷剂循环器导入到各致冷剂路径；致冷剂输出侧歧管，将致冷剂从各致冷剂路径导入到致冷剂循环器。

在上述本发明的第一方面中，在槽壁的一部分上设置：致冷剂导入部，形成各致冷剂路径的单独的开始端，通过管子将致冷剂从致冷剂输入侧歧管导入到各致冷剂路径；致冷剂导出部，形成各致冷剂路径的终端，通过管子将致冷剂从各致冷剂路径导出到致冷剂输出侧歧管。并且，在致冷剂导入部中，各致冷剂路径以独立的状态统一配置，在致冷剂导出部中，各致冷剂路径以独立的状态统一配置。进一步，致冷剂导入部及致冷剂导出部配置在槽壁的同一侧面。

在上述本发明的第一方面中，用于冷却内部机构或外部机构的致冷剂路径包括：形成槽壁的一部分的配管；和连接配管和内部机构或外部机构的管子。并且，致冷剂路径的至少一部分配置在槽壁的表面或内面。进一步，致冷剂为冷却水。

本发明的第二方面是，一种薄膜形成用真空槽，具有上述第一方面的任意一种装置，在槽内部具有成膜基板及蒸发源，将从该蒸发源蒸发的蒸发物质堆积到成膜基板。

本发明的第三方面是，一种由具有内部机构或外部机构的槽构成的装置的冷却方法，其中，利用至少一个以上的致冷剂路径冷却内部机构或外部机构，利用该致冷剂路径冷却槽壁。进一步，是利用仅冷却槽壁的至少一个以上的致冷剂路径冷却槽壁。

根据本发明，真空装置的各部分致冷剂用配管的作业时间缩短，管子的使用量也大幅下降。并且，可使路径为最短距离，因此可防止致冷剂的流量下降。进一步，可改观真空装置的外观，并可防止作业者的个人差别。

附图说明

图1是本发明的致冷剂路径用冷却管的概要图。

图2是说明本发明的致冷剂路径用冷却管的利用的图。

图3是真空装置的概要图。

图4是现有的致冷剂配管的路径的概要图。

图5是真空槽主体冷却管的安装方法的概要图。

图6是真空槽主体冷却管的接口部的概要图。

标号说明

1 本发明的致冷剂路径用冷却管

2 集中连接部

20 真空槽主体

21 真空槽开口

22 主泵

23 粗泵

24 主阀

25 粗阀

26 辅助阀

27 挡板

28 坩埚

29 蒸镀材料

30 电子枪

31 卤素加热器

32 基板

33 基板圆顶

34 基板加热用加热器

35 基板圆顶旋转机构

36 基板加热用加热器导入部

37 冷冻器

38 致冷剂输入侧歧管

39 致冷剂输出侧歧管

40 阀

41 流量计

42 管子

43 真空槽主体冷却管

44 真空槽主体冷却管入口侧接口

45 真空槽主体冷却管出口侧接口

46 坩埚机构导入部

47 电子枪导入部

48 真空槽壁面

49 铜管

50 银焊

51 不锈钢制角管

52 焊接

53 管座

54 导热率低的材料

具体实施方式

图1表示说明本发明实施例的概要图。下述本发明涉及的冷却装置是搭载到和图3及图4所示的装置相同的真空装置的装置，但可实施本发明的装置不限于此。

图中1是致冷剂路径用冷却管，构成在应冷却的内部机构及应冷却的外部机构中使致冷剂循环的路径。2是集中连接部，由以下构成：致冷剂导入部，连接到从致冷剂输入侧歧管38导出的多个管子42；致冷剂导出部，连接到从致冷剂输出侧歧管39导出的多个管子42。在致冷剂导入部及致冷剂导出部中，在保持各致冷剂路径独立的状态下致冷剂流入及流出，仅利用集中连接部2配管到致冷剂输入侧歧管38及致冷剂输出侧歧管39。并且在图1中，表示了集中连接部2的致冷剂导入部及致冷剂导出部集中在一个地方，但也可使致冷剂导入部和致冷剂导出部单独配置，根据需要也可将一部分致冷剂路径的始点或终点从集中连接部2单独配置。

在本实施例中，为了使致冷剂在基板加热用加热器34、基板圆顶旋转机构35、坩埚28、电子枪30等机构中循环，致冷剂路径用冷却管1与基板加热用加热器导入部36、基板圆顶旋转机构35、坩埚机构导入部46、电子枪导入部47连接。在致冷剂路径用冷却管1中使冷却水循环，但致冷剂无论是液体、气体，只要是可冷却的物质即可。流向配置在真空槽上部的基板圆顶旋转机构35及基板加热用加热器34等的冷却水经过从集中连接部2开始到上部为止设置的致冷剂路径用冷却管1。从真空槽上部开始到基板圆顶旋转机构35及基板加热用加热器导入部36，用较短的管子42连接。同样，坩埚28、电子枪等真空槽下部的机构中也设有致冷剂路径用冷却管1，利用未图示的较短的管子42连接到坩埚机构导入部46、电子枪导入部47。

图示了致冷剂路径用冷却管1安装在真空槽壁外部的表面的情况，也可设置在真空槽壁内部的表面或嵌入到壁的内面。并且，致冷剂路径用冷却管1与其他真空槽主体冷却管43的材质、构造也可相同，也可不同。在本实施例中，通过使致冷剂在致冷剂路径用冷却管1中循环，可在冷却内外机构的同时提高真空槽壁的冷却效率。

如图1所示，在使用本发明的致冷剂路径用冷却管1时，与图4所示的现有的配管方法相比，可大量减少管子42的使用量。并且，由于致冷剂的路径长度变为最短距离，因此可抑制致冷剂流量的减少。进一步，由于无需安装二维配管这样特别的设备，因此不会产生装置构造复杂化、装置占有面积扩大这样的问题。

与图4所示的现有的方法相比，安装图1的致冷剂路径用冷却管1，如果仅考虑真空槽制造可能会使成本上升。但是，真空装置通常在组装后，在进行动作确认、性能试验后解体，并输送到收容场所，在那里再次进行组装，因此上述成本上升与管子的缠绕施工时间相比是很微小的。即，在图4所示的现有方法中，在组装、解体、安装时，在组装这样的情况下必须进行较长的管子的缠绕。与之相比，在使用图1的本发明的致冷剂路径用冷却管1时，向各部分的冷却用配管仅是数厘米到十几厘米左右，因而施工较为容易，并且解体、安装时的管子的缠绕作业仅进行集中连接部2的装卸即可，明显可缩短作业时间。在图4的现有方法中，为了解体、安装，设置管子的集中中转部也可缩短解体、安装的作业时间，但在真空槽主体20的周边配置了多个测量器、控制器，因此配置地点较少，并且为了避免妨碍这些机器的维修，必须重置管子以避开它们。因此从各个部到集中中转部为止的管子的配管作业消耗时间，并且不可能实现管子使用量的减小、无法以最短距离连接。并且，当管子的长度变长时，容易产生施工人员个人差别的问题。

本发明的致冷剂路径用冷却管1如图5(a)或图5(b)所示安装到真空槽主体20时，在致冷剂到达各机构部前，该致冷剂会有一定的温度上升。相对于真空槽主体20的壁面温度70～80℃，其他机构部的温度是非常高的，因此略微的温度上升不会成为问题，而真空槽壁的冷却效率的提高效果是更为主要的，万一这种数℃的温度上升成为问题时，使本发明的致冷剂路径用冷却管1的材质由导热率低的材料构成，或不象如图2(a)的真空槽主体冷却管49一样对较长的距离进行银焊或焊接(50)，而是如图2(b)一样减少银焊或焊接的地方。或者如图2(c)所示，也可使用在真空槽主体20和本发明的致冷剂路径用冷却管1之间夹持导热率低的材料(54)并安装的方法等。

在图4所示的现有方法中，管子42大量被使用且四处配置，有损外观，而在使用本发明的致冷剂路径用冷却管1时，装置外观明显得以改观。

在上述实施例中对利用蒸镀法的成膜进行了说明，可实施本发明装置及方法的成膜方法不限于蒸镀法，还可以包括测射法、离子喷镀法等多种方法。

Claims (13)

1.一种装置，包括由被槽壁覆盖的槽、配置在所述槽内部的内部机构或配置在所述槽外部的外部机构、和用于冷却所述内部机构或所述外部机构的至少一个以上的致冷剂路径，该装置的特征在于，

所述致冷剂路径的至少一部分形成所述槽壁的一部分。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

包括仅冷却所述槽壁的至少一个以上的致冷剂路径。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

设有致冷剂循环器，独立于各个所述致冷剂路径，使致冷剂循环。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，

设有：致冷剂输入侧歧管，将致冷剂从该致冷剂循环器导入到所述各致冷剂路径；致冷剂输出侧歧管，将致冷剂从所述各致冷剂路径导入到所述致冷剂循环器。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，

在所述槽壁的一部分上设置：致冷剂导入部，形成所述各致冷剂路径的单独的开始端，通过管子将致冷剂从该致冷剂输入侧歧管导入到所述各致冷剂路径；和致冷剂导出部，形成所述各致冷剂路径的终端，通过管子将致冷剂从所述各致冷剂路径导出到该致冷剂输出侧歧管。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，

在该致冷剂导入部中，所述各致冷剂路径以独立的状态统一配置，

在该致冷剂导出部中，所述各致冷剂路径以独立的状态统一配置。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，

该致冷剂导入部及该致冷剂导出部配置在所述槽壁的同一侧面。

8.根据权利要求1至7的任意一项所述的装置，其特征在于，

用于冷却所述内部机构或所述外部机构的所述致冷剂路径包括：形成所述槽壁的一部分的配管；和连接该配管和所述内部机构或所述外部机构的管子。

9.根据权利要求1至8的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述致冷剂路径的至少一部分配置在所述槽壁的表面或内面。

10.根据权利要求1至9的任意一项所述的装置，其特征在于，

所述致冷剂由冷却水构成。

11.根据权利要求1至10的任意一项所述的装置，其特征在于，

该装置在所述槽内部具有成膜基板及蒸发源，是将从该蒸发源蒸发的蒸发物质堆积到该成膜基板的薄膜形成用真空槽。

12.一种由具有内部机构或外部机构的槽构成的装置的冷却方法，其特征在于，

利用至少一个以上的致冷剂路径冷却所述内部机构或所述外部机构，利用所述致冷剂路径冷却所述槽的槽壁。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

利用仅冷却所述槽壁的至少一个以上的致冷剂路径冷却所述槽壁。

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