CN204265836U - 一种动静混合镀膜系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动静混合镀膜系统，包括静态镀膜系统和动态镀膜系统；静态镀膜系统包括静态镀膜腔室、第一镀膜组件以及第一传输组件；所述往复扫描的距离是零或者是任何小于相邻靶材间距的距离；动态镀膜系统包括动态镀膜腔室、第二镀膜组件以及第二传输组件。本实用新型系统和方法能对基板进行镀膜且镀膜均匀、能够防止对静电敏感器件造成静电损伤。

Description

一种动静混合镀膜系统

技术领域

本实用新型涉及一种镀膜系统，尤其涉及一种动静混合镀膜系统。

背景技术

真空磁控溅射镀膜过程产生的等离子体通常会对静电敏感器件造成静电损伤，尤其是部分器件被等离子体覆盖而其它部分没有被等离子体覆盖时，这会在器件不同部位间造成电压差，从而通过放电击穿器件，造成静电损伤。

真空镀膜一般有两种方式：静态镀膜：玻璃基板保持静止状态，一组靶材均匀分布在玻璃基板前面，靶材覆盖面积要略大于玻璃基板，为了提高镀膜均匀性，镀膜时靶材的磁棒磁场方向来回扫描，以目前市场上的技术，，静态镀膜系统的薄膜均匀度最好只能达到10%左右；（2）动态镀膜：玻璃基板在靶材前面匀速通过，根据镀膜厚度的要求，可以配备一定数目的靶材，动态镀膜有着均匀度良好的优越性（<5%），但是，动态镀膜对于带有对静电敏感的电子器件的玻璃基板，通常会造成静电损伤，因此，目前对玻璃基板，一般采用静态镀膜，不采用动态镀膜。

目前大型显示屏对镀膜的均匀性要求是<5%，静态镀膜一般很难满足要求，动态镀膜由于静电损伤问题，不能用于对静电敏感的器件的玻璃基板镀膜。

CN103255386A(2013-8-21)公开了一种动态沉积磁控溅射镀膜装置方法及该方法制造的衬底，然而该装置不能解决对静电敏感器件造成静电损伤的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种对有电子器件的基板进行镀膜且镀膜均匀的、能够防止对静电敏感器件造成静电损伤的动静混合镀膜系统。

本实用新型的技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种动静混合镀膜系统，它包括：

静态镀膜系统：静态镀膜系统包括静态镀膜腔室、设置在所述静态镀膜腔室内的用于对基板表面沉积镀膜的第一镀膜组件；以及设置在所述静态镀膜腔室内的可用于对基板进行往复扫描的第一传输组件；所述往复扫描的距离是零或者是任何小于相邻靶材间距的距离；

以及动态镀膜系统，包括动态镀膜腔室、设置在所述动态镀膜腔室内的用于对静态镀膜后的基板表面进行镀膜的第二镀膜组件；以及设置在所述动态镀膜腔室内的用于对静态镀膜后的基板进行连续传输的第二传输组件。

本实用新型所述静态镀膜系统可以是纯静态镀膜系统或者准静态镀膜系统，当基板往复扫描的距离是零时，系统就是纯静态模式；而当在镀膜过程中基板相对靶材位置进行一定距离的往复扫描，系统被定义为准静态。所述第一镀膜组件和/或第二镀膜组件可以为两个或两个以上平行排列的靶材，所述靶材可以是旋转靶材或平面靶材。所述静态镀膜系统中的靶材可以是需要沉积的膜材料，在满足沉积镀膜的同时实现静电保护。所述基板可以是非柔性基板例如玻璃基板。

本实用新型采用静态和动态混合镀膜方式：先在静态镀膜系统部分内在玻璃基板上的电子器件表面覆盖一层很薄的连续导电膜，对电子器件可以起到静电屏蔽的作用，有效防止电子器件静电损伤，然后，关闭静态镀膜系统的靶材电源，停止静态镀膜，开启动态镀膜系统靶材电源，玻璃开始移动并进入动态镀膜系统部分，匀速通过靶材，膜层的厚度得以增加到需要的厚度，这种静态和动态混合镀膜方式可以提高薄膜均匀度，同时可以避免动态镀膜存在的静电损伤问题。

对于准静态镀膜方式，一组靶材均匀分布在玻璃基板前面，靶材覆盖面积要略大于玻璃基板，靶材内部的磁棒磁场方向固定不变，镀膜时玻璃基板在靶间距范围内连续扫描，从而实现镀膜均匀性。此方法，磁棒磁场方向固定不变，每个靶材的条件相同，设备调节十分简单，容易实现高均匀度。

纯静态镀膜方式（图5）：带有电子器件的玻璃基板保持静止状态，一组靶材均匀分布在玻璃基板前面，靶材覆盖面积要略大于玻璃基板，使整个玻璃基板同时覆盖镀膜材料，避免器件不同部位间造成电压差。纯静态镀膜方法，是通过改变靶材内部的磁棒磁场方向摆动的角度α、磁棒磁场强度、靶材的镀膜功率、靶间距D1、靶基距D2等，从而提高镀膜均匀性。

作为优选，动静混合镀膜系统还包括真空切换系统和设置在所述静态镀膜室和动态镀膜室之间的第一缓冲室，所述真空切换系统包括依次设置且相互连接的低真空切换室和高真空切换室。

缓冲室可用来缓冲镀膜气氛，以及稳定镀膜气压。低真空室作为进料出料室，这样就可以用最短的时间装或者卸基板，然后回到工作的真空状态。

作为优选，所述静态镀膜腔室和动态镀膜腔室内分别包括用于对基板表面沉积镀膜的靶材和用于对所述基板加热的加热器；所述静态镀膜腔室和动态镀膜腔室内均设置有用以满足真空要求的冷泵或分子泵；所述低真空切换室上设置有用于使所述基板进出的包括进口轨道和进口以及出口轨道和出口。

低真空室作为进料出料室，这样就可以用最短的时间装或者卸玻璃基片，然后回到工作的真空状态；同时静态镀膜腔室和动态镀膜腔室均设置用以满足真空要求的冷泵或分子泵，控制真空本底压和镀膜真空度，实现对基板更均匀有效的镀膜。

作为优选，所述第一传输组件或第二传输组件包括用于支撑基板的基板架载体，所述基板架载体边缘底部在不锈钢辊或传送带上移动，基板架载体顶部通过摩擦导向轮或无摩擦的磁导向导轨间移动。

当基板架倾斜时，基板也是倾斜的；当基板架垂直时，基板也是垂直的。基板可以垂直传输，也可以倾斜一定小角度例如1-10°输送。基板倾斜可以使玻璃在传输过程中更稳定，减少破片率，基板和靶材始终保持平行。

作为优选，所述第一缓冲室包括缓冲室、设置在外部且与缓冲室相连通的分子泵或冷泵；在所有可能的镀膜方式中，所述静态镀膜室内可设置有通过传动装置对基板实现平移的平移装置。

设置平移装置可以使基板进行垂直平移，从而在另一个轨道平行反向直接进行传输或在反向传输的同时进行镀膜。

作为优选，所述动态镀膜室一端连接有第二缓冲室，所述第二缓冲室包括缓冲室、设置在外部且与缓冲室相连通的分子泵或冷泵以及通过传动装置对基板实现垂直平移的平移装置。

一种利用动静混合镀膜系统进行动静混合镀膜的方法，依次包括步骤：

1）将基板放置在基板架载体上，以1-30m/min的第一传输速度进入所述静态镀膜室，使基板的待镀膜面朝向静态镀膜室中的第一镀膜组件，使基板在静态镀膜室中进行纯静态镀膜或往复扫描镀膜；

2) 使经过静态镀膜的基板以1-30m/min的第一传输速度匀速进入第一缓冲室，然后以0.5-10m/min的第二传输速度进入动态镀膜室中进行连续动态传输镀膜；

3）使经过动态镀膜的基板以0.5-10m/min的第二传输速度进入第二缓冲室，然后在所述第二缓冲室内垂直平移，反向依次进入所述动态镀膜室和静态镀膜室中，平移以后不镀膜。

采用静态和动态混合镀膜方式：先在静态镀膜室部分在玻璃基板上的电子器件表面覆盖一层很薄的连续导电膜，对电子器件可以起到静电屏蔽的作用，有效防止电子器件静电损伤，然后，关闭静态镀膜室的靶材电源，停止静态镀膜，开启动态镀膜室靶材电源，玻璃开始移动并经过缓冲室进入动态镀膜室，匀速通过靶材，膜层的厚度增加到需要的厚度，这种静态和动态混合镀膜方式可以提高薄膜均匀度，同时可以避免动态镀膜存在的静电损伤问题。

本实用新型的混合镀膜方法的综合均匀度估算案例：利用静态镀膜系统生长一层很薄的导电膜，在静电敏感的器件上覆盖导电材料比如金属材料，避免静电损伤，控制静态镀膜的膜层厚度在所需厚度的10%，然后，动态镀膜系统可以均匀地溅射其余所需的90%厚度；假定静态镀膜均匀度为10%且只溅射10%的总厚度（总厚度为D），由于静态镀膜造成薄膜厚度的变化范围为10%*(10%D)=1%D；假定动态镀膜均匀度可以在<5%，动态镀膜膜厚为90%D，由于动态镀膜造成薄膜厚度的变化范围为5%*(90%D)=4.5%D；静动态混合镀膜D厚度后综合均匀度可以实现5.5%D ，比静态镀膜的均匀性10%大幅度改善，同时解决了动态镀膜的静电损伤问题。

作为优选，基板在经过所述静态镀膜室前以1-30m/min的第一传输速度依次经过低真空切换室和高真空切换室，在经过静态镀膜和动态镀膜后，在第二缓冲室垂直平移后以0.5-10m/min的第二传输速度反向依次进入所述动态镀膜室、第一缓冲室和静态镀膜室后再以1-30m/min的第一传输速度依次通过高真空切换室和低真空切换室，并从低真空切换室出口送出，整体镀膜完成。

作为优选，所述第一传输速度为25 m/min，所述第二传输速度为3-5m/min。

一种利用动静混合镀膜系统进行动静混合镀膜的方法，依次包括步骤：

A．将基板放置在基板架载体上，以1-30m/min的第一传输速度进入所述动态镀膜室后，以0.5-10m/min的速度进入第一缓冲室和静态镀膜室，然后在所述静态镀膜室内垂直平移到镀膜位置，平移以前不镀膜；

B. 垂直平移以后在所述静态镀膜系统中使基板的待镀膜面朝向静态镀膜系统中的镀膜组件，使基板在静态镀膜系统中进行纯静态镀膜或往复扫描镀膜；

C. 使经过静态镀膜的基板以0.5-10m/min的第二传输速度反向进入第二缓冲室，然后以0.5-10m/min的第二传输速度进入动态镀膜系统中进行连续动态传输镀膜。

根据本实用新型的两个模式，第一种模式是先静态镀膜再动态镀膜，然后垂直方向平移，反向出来（平移以后不镀膜）；第二种模式是先进到最里面的腔室，垂直方向平移，然后静态镀膜，再反向出来动态镀膜，最后从低真空室出来。

作为优选，基板在经过所述动态镀膜室前以1-30m/min的第一传输速度依次经过低真空切换室和高真空切换室，基板在到达镀膜线最里面的静态镀膜室内垂直平移后进行静态镀膜，然后反向以1-30m/min的第一传输速度进入第一缓冲室，再以0.5-10m/min的第二传输速度依次进入所述动态镀膜室进行动态镀膜，再以1-30m/min的第一传输速度依次通过高真空切换室和低真空切换室，并从低真空切换室出口送出，整体镀膜完成。

作为优选，基板以0.5-10m/min的第二传输速度依次进入所述动态镀膜室和第一缓冲室后，到达镀膜线最里面的静态镀膜室。

作为优选，所述第一传输速度为25 m/min，所述第二传输速度为3-5m/min。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、解决了动态镀膜对电子器件造成的静电损伤问题；

2、解决了静态镀膜的均匀度问题，提高薄膜均匀度。

附图说明

图1是基板在本实用新型动静混合镀膜系统的静态镀膜系统中的示意图;

图2是基板在本实用新型动静混合镀膜系统的动态镀膜系统中的示意图;

图3是本实用新型一种实施例的动静混合镀膜系统；

图4是本实用新型另一种实施例的动静混合镀膜系统；

图5是纯静态镀膜系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，镀膜方法是先在静态镀膜系统部分在基板上的电子器件表面覆盖一层很薄的连续导电膜，对电子器件可以起到静电屏蔽的作用，有效防止电子器件静电损伤，然后，关闭静态镀膜系统的靶材电源，停止静态镀膜；开启动态镀膜系统靶材电源，如图2所示，玻璃开始移动并进入动态镀膜系统部分，匀速通过靶材，膜层的厚度可以增加到需要的厚度，这种静态和动态混合镀膜方式可以提高薄膜均匀度，同时可以避免动态镀膜存在的静电损伤问题。

如图3或图4所示，动静混合镀膜系统包括静态镀膜系统1和动态镀膜系统2。静态镀膜系统1包括静态镀膜腔室11、设置在静态镀膜腔室11内的用于对基板3表面沉积以形成连续薄膜的第一镀膜组件12；以及设置在静态镀膜腔室11内的可用于对基板3进行往复扫描的第一传输组件；往复扫描的距离是零或者是任何小于相邻靶材间距的距离；也就是说，静态镀膜系统可以是纯静态镀膜系统或者准静态镀膜系统。

当往复扫描的距离是零时，静态镀膜系统为纯静态镀膜系统。当往复扫描的距离是小于相邻靶材间距的距离时，静态镀膜系统为准静态镀膜系统。

动态镀膜系统2包括动态镀膜腔室21、设置在动态镀膜腔室21内的用于对静态镀膜后的基板3表面进行镀膜的第二镀膜组件22；以及设置在动态镀膜腔室21内的用于对静态镀膜后的基板3进行连续传输的第二传输组件。

出于所需不同镀膜材料层的需要，可以设置两个以上串联的动态镀膜腔室21。

第一镀膜组件12和/或第二镀膜组件22可以为两个以上（包括两个）平行排列的靶材，靶材可以是旋转靶材或平面靶材。静态镀膜系统中的靶材可以是需要沉积的膜材料，例如但不限制于钼，铝，钛、铬等，在满足沉积镀膜的同时实现静电保护。基板可以是非柔性基板例如玻璃基板。

为了用最短的时间装或者卸基板，然后回到工作的真空状态，系统还包括真空切换系统4和设置在静态镀膜系统1和动态镀膜系统2之间的第一缓冲系统5，真空切换系统4包括相互连接的低真空切换室41和高真空切换室42。

静态镀膜腔室11和动态镀膜腔室21内分别包括用于对基板表面沉积镀膜的靶材111和用于对基板加热的加热器112；静态镀膜腔室11和动态镀膜腔室21内均设置有用以满足真空要求的冷泵或分子泵113；低真空切换室41上设置有用于使基板3进出的包括进口轨道和进口411以及包括出口轨道和出口412，从而可以大大提高生产效率。低真空切换室可以连接大气状态和高真空状态，中间用隔离阀控制。

第一传输组件或第二传输组件包括用于支撑基板3的基板架载体（未在图中示出），基板架载体边缘底部在不锈钢辊或传送带上移动，基板架载体顶部通过摩擦导向轮或无摩擦的磁导向导轨间移动。基板架载体可以与基板垂直，也可以倾斜一定小角度例如1-10°。基板倾斜可以使玻璃在传输过程中更稳定，减少破片率，基板和靶材是保持平行的。

第一缓冲系统5包括缓冲室51、设置在缓冲室51的外部相连通的分子泵或冷泵113；动态镀膜系统2一端设置有第二缓冲系统6，第二缓冲系统6包括缓冲室51、设置在缓冲室51的外表面顶部和底部的分子泵113以及通过传动装置对基板实现平移的平移装置114（图3）。通过该系统实现对本实用新型基板镀膜的第一种镀膜模式。

静态镀膜腔室11、动态镀膜腔室21或缓冲腔室51每个室温度范围从室温到550℃, 工作气压1-10mTorr, 功率1-50kW, 真空底压<2E^-6Torr。

为实现对本实用新型基板镀膜的第二种镀膜模式。不需设置第二缓冲系统6，静态镀膜系统1内设置有通过传动装置对基板实现平移的平移装置114（图4）。

实施例一

第一种模式的镀膜方法见图3，具体是：

1）将基板3放置在基板架载体上，以25m/min的第一传输速度依次经过低真空切换室41和高真空切换室42，然后以25m/min的第一传输速度V1进入静态镀膜室1，使基板3的待镀膜面朝向静态镀膜室1中的第一镀膜组件12，使基板3在静态镀膜室1中进行纯静态镀膜或往复扫描镀膜；

2) 使经过静态镀膜的基板3以25m/min的第一传输速度匀速进入第一缓冲室5，然后以4m/min的第二传输速度V2进入动态镀膜室2中进行连续动态传输镀膜；

3）使经过动态镀膜的基板3以4m/min的第二传输速度进入第二缓冲室6，然后在第二缓冲室6内平移，反向依次进入动态镀膜室和静态镀膜室中，平移以后不镀膜。平移后反向以4m/min的第二传输速度依次进入动态镀膜室、第一缓冲室和静态镀膜室后再以25m/min的第一传输速度依次通过高真空切换室42和低真空切换室41，并从低真空切换室出口412送出，整体镀膜完成。

实施例二

第一种模式的镀膜方法同实施例一，不同的是第一传输速度V1为1m/min；第二传输速度V2为0.5m/min。

实施例三

第一种模式的镀膜方法同实施例一，不同的是第一传输速度V1为30m/min；第二传输速度V2为10m/min。

实施例四

第二种模式的镀膜方法见图4，具体是：

A．将基板3放置在基板架载体上，基板3以25m/min的第一传输速度V1依次经过低真空切换室41和高真空切换室42，然后基板3以0.5-10m/min的第二传输速度V2依次进入动态镀膜室2和第一缓冲室5后，到达镀膜线最里面的静态镀膜室1，在静态镀膜室内垂直平移，使基板3的待镀膜面朝向静态镀膜室2中的第一镀膜组件12，使基板3在静态镀膜室1中进行纯静态镀膜或往复扫描镀膜；然后反向以1-30m/min的第一传输速度V1进入第一缓冲室5，再以0.5-10m/min的第二传输速度V2依次进入动态镀膜室2进行动态镀膜，再以1-30m/min的第一传输速度V1依次通过高真空切换室42和低真空切换室41，并从低真空切换室出口412送出，整体镀膜完成

实施例五

第二种模式的镀膜方法同实施例四，不同的是第一传输速度V1为1m/min，第二传输速度V2为0.5m/min。

实施例六

第二种模式的镀膜方法同实施例四，不同的是第一传输速度V1为30m/min，第二传输速度V2为10m/min。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种动静混合镀膜系统，其特征在于包括：

静态镀膜系统：静态镀膜系统包括静态镀膜腔室、设置在所述静态镀膜腔室内的用于对基板表面沉积镀膜的第一镀膜组件；以及设置在所述静态镀膜腔室内的可用于对基板进行往复扫描的第一传输组件；所述第一镀膜组件包括两个或两个以上平行排列的靶材，所述往复扫描的距离是零或者是任何小于相邻靶材间距的距离；

以及动态镀膜系统，包括动态镀膜腔室、设置在所述动态镀膜腔室内的用于对静态镀膜后的基板表面进行镀膜的第二镀膜组件；以及设置在所述动态镀膜腔室内的用于对静态镀膜后的基板进行连续传输的第二传输组件。

2.根据权利要求1所述的一种动静混合镀膜系统，其特征在于还包括真空切换系统和设置在所述静态镀膜系统和动态镀膜系统之间的第一缓冲系统，所述真空切换系统包括依次设置且相互连接的低真空切换室和高真空切换室。

3.根据权利要求2所述的一种动静混合镀膜系统，其特征在于：所述静态镀膜腔室和动态镀膜腔室内分别包括用于对基板表面沉积镀膜的靶材和用于对所述基板加热的加热器；所述静态镀膜腔室和动态镀膜腔室内均设置有用以满足真空要求的冷泵或分子泵；所述低真空切换室上设置有用于使所述基板进出的包括进口轨道和进口以及包括出口轨道和出口。

4.根据权利要求3所述的一种动静混合镀膜系统，其特征在于：所述第一传输组件或第二传输组件包括用于支撑基板的基板架载体，所述基板架载体边缘底部在不锈钢辊或传送带上移动，基板架载体顶部通过摩擦导向轮或无摩擦的磁导向导轨间移动。

5.根据权利要求2所述的一种动静混合镀膜系统，其特征在于：所述第一缓冲系统包括缓冲室、设置在所述缓冲室外部且与缓冲室相连通的分子泵或冷泵；所述静态镀膜系统内设置有通过传动装置对基板实现平移的平移装置。

6.根据权利要求5所述的一种动静混合镀膜系统，其特征在于：所述缓冲室设置在所有准静态镀膜腔室的终端。

7.根据权利要求2所述的一种动静混合镀膜系统，其特征在于：所述动态镀膜系统一端设置有第二缓冲系统，所述第二缓冲系统包括缓冲室、设置在所述缓冲室外部且与缓冲室相连通的分子泵以及通过传动装置对基板实现平移的平移装置。

8.根据权利要求4-7任一项所述的一种动静混合镀膜系统，其特征在于：所述基板是非柔性基板。