EA025330B1 - Устройство для перемещения подложек плоской формы сквозь вакуумную напыляющую систему - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к транспортным системам оборудования вакуумного напыления тонких пленок, расположенных на технологических держателях подложки при непрерывном и последовательном их перемещении вдоль вакуумного коридора. Задачей изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение устройства и повышение надежности бесконтактного удерживания подложек в необходимом положении. Поставленная задача решается тем, что магнитное направляющее средство выполнено в виде С-образного продольного магнитопровода и продольной рейки, выполненной из магнитомягкого материала, укрепленной с зазором на держателе подложки у верхней его кромки, при этом продольная рейка установлена с вертикальными зазорами в разрыве С-образного магнитопровода. Имеются и другие отличия от прототипа. Разработанная конструкция позволяет упростить конструкцию транспортных систем вакуумных установок, повысить точность перемещения при снижении затрат на изготовление оснастки.

Description

Изобретение относится к транспортным системам оборудования вакуумного напыления тонких пленок, расположенных на технологических держателях подложки при непрерывном и последовательном их перемещении вдоль вакуумного коридора.

Транспортные устройства такого типа известны и используются в оборудовании вакуумного напыления, в особенности при напылении многослойных тонких пленок. Например, известна транспортная система для вакуумного аппарата, содержащая поддерживающие средства для поддерживания материала, который должен быть обработан, транспортные средства для транспортировки указанных поддерживающих средств в вакуумном аппарате, при этом транспортное средство содержит линейный двигатель магнитного типа, выполненный с одной стороны указанного поддерживающего средства, при этом линейный двигатель содержит неподвижный элемент и подвижный элемент, подвижный элемент прикреплен к поддерживающему средству и взаимодействует с неподвижным элементом бесконтактно. Кроме того, устройство содержит роликовые средства, выполненные с другой стороны указанных поддерживающих средств, входящих в контакт с направляющим рельсом для движения вдоль указанного направляющего рельса, при этом указанные роликовые средства находятся в контакте и перемещаются вдоль указанного рельса, когда указанный подвижный элемент перемещается относительно неподвижного элемента в указанном бесконтактном состоянии [1].

Известное устройство обеспечивает эффективную работу при транспортировке подложек вдоль вакуумного коридора. Однако описанное устройство сложно и дорого в изготовлении и существенно зависит от условий эксплуатации, поскольку требует постоянного электрического питания. С другой стороны, исполнение линейного двигателя вдоль всего пути транспортной системы требует значительного места.

В качестве прототипа принято транспортное приспособление для подложек, для транспортировки сквозь и в вакуумную камеру, имеющее плоские параллельные трубки, держатель подложки плоской формы с верхней и нижней удерживающими поверхностями так, что оно является подвижным в вертикальном положении вдоль транспортного пути сквозь вакуумную систему. Верхняя часть держателя подложки поддерживается без контакта и с возможностью движения относительно направляющей с помощью магнитного поля [2].

Известное устройство обеспечивает эффективную работу при транспортировке подложек вдоль вакуумного коридора в вертикальном положении, однако размещение магнитных полюсов требует очень точного исполнения, поскольку при возникновении разности в магнитных потоках возникает опасность отклонения подложек от вертикального положения и соответственно теряется надежность технологического процесса.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно упрощение устройства и повышение надежности бесконтактного удерживания подложек в необходимом положении.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве для перемещения подложек плоской формы в и сквозь вакуумную напыляющую систему, имеющую по меньшей мере одну станцию обработки, содержится прямоугольный держатель подложки, при этом держатель приспособлен удерживать подложку в вертикальном положении с допустимым наклоном держателя подложки от вертикали при перемещении в горизонтальном технологическом проходе, по крайней мере, при прохождении через станцию обработки, при этом устройство содержит приводное средство для привода и поддержания нижней кромки держателя подложки вдоль горизонтального прохода в станции обработки и магнитное направляющее средство, расположенное над верхней плоскостью кромки держателя подложки для бесконтактного удержания верхней кромки держателя подложки относительно магнитного средства и удержания вертикально положения держателя подложки во время перемещения держателя подложки вдоль горизонтального транспортного пути, согласно изобретению магнитное направляющее средство выполнено в виде С-образного продольного магнитопровода и продольной рейки, выполненной из магнитомягкого материала, укрепленной с зазором на держателе подложки у верхней его кромки, при этом продольная рейка установлена с вертикальными зазорами в разрыве С-образного магнитопровода.

Поставленная задача решается также тем, что по меньшей мере на один край магнитопровода установлен постоянный магнит в виде полюсного наконечника.

Поставленная задача решается также тем, что полюсный наконечник установлен на нижний полюс магнитопровода.

Поставленная задача решается также тем, что на магнитопровод установлена соленоидная катушка, присоединенная к источнику тока.

Поставленная задача решается также тем, что С-образные продольные магнитопроводы установлены симметрично с двух сторон держателя подложки.

Поставленная задача решается также тем, что продольные рейки закреплены с зазором от держателя подложки симметрично с двух сторон держателя подложки, при этом по меньшей мере одна рейка размещена в зазоре магнитопровода.

Поставленная задача решается также тем, что продольная рейка установлена в магнитопроводе с верхним зазором большим, чем нижний.

Поставленная задача решается также тем, что верхний зазор магнитопровода выполнен большим,

- 1 025330 чем нижний по меньшей мере на 6 мм.

Поставленная задача решается также тем, что С-образный продольный магнитопровод выполнен в виде цепочки отдельных последовательно установленных магнитопроводов.

Поставленная задача решается также тем, что верхняя и/или нижняя кромки продольной рейки выполнены заостренными.

Поставленная задача решается также тем, что толщина рейки примерно равна ширине полюсного наконечника магнитопровода.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 показан общий вид вакуумной установки.

На фиг. 2 показан разрез А-А фиг. 1.

На фиг. 3 показан общий вид одного из держателей подложки, С-образных магнитопроводов и приводных роликов транспортной системы.

На фиг. 4 показан разрез по магнитопроводу с рейкой с одной направляющей рейкой и одним магнитопроводом.

На фиг. 5 показан разрез по магнитопроводу с двумя рейками и двумя магнитопроводами.

На фиг. 6 показан разрез по магнитопроводу с двумя рейками и одним магнитопроводом, выполненным без полюсных наконечников с соленоидной катушкой.

Установка состоит из вакуумного коридора 1, собранного из требуемого по технологии количества последовательно соединенных герметичных вакуумных камер 2 и смонтированных внутри них установок напыления 3, технологических подогревателей 4 и транспортной системы. Транспортная система состоит из нижних приводных роликов 5, и верхних бесконтактных направляющих 6. Вакуумная камера 2 оснащена вакуумным насосом 7. Вакуумный коридор смонтирован на основании 8. Каждая камера оснащена ребрами жесткости 9. В транспортную систему входит также технологическая кассета 10, которая оснащена цилиндрической направляющей 11, взаимодействующей с приводными роликами 5. В плоскости кассеты известными способами, например технологическим клеем, укреплена обрабатываемая подложка 12. Выбор вертикального положения обрабатываемой подложки 12 исключает провисание и прогиб ее, что позволяет повысить точность и качество обработки. Кроме того, такое как описано в изобретении исполнение верхнего подвеса позволяет работать с подложкой, установленной с отклонением от вертикали до 10°. При таком отклонении магнитопровод надежно удерживает технологическую кассету 10. Это можно использовать, например, в позиции загрузки кассет в транспортную систему. При этом надежность крепления подложки на кассете увеличивается. В процессе транспортировки крепление верхнего подвеса смещается, и кассета 10 в позиции напыления занимает вертикальное положение.

На технологической кассете 10 укреплены защитные щитки 13, позволяющие продлить срок службы кассеты. На верхней кромке кассеты 10 известными способами, например на кронштейнах 14, укреплена рейка 15 из магнитомягкого материала. Рейка помещена в зазор С-образного магнито провода 16. Магнитопровод может быть выполнен цельным или с полюсными наконечниками 17 из постоянных магнитов. В этом случае полюсные наконечники закрывают защитными щитками 18. Магнитопровод 16 может быть оснащен системой охлаждения 19. Вместо постоянных магнитов 17 может быть использована соленоидная катушка 20.

Устройство работает следующим образом.

На кассете 10 известным способом крепят подложку 12, которую подвергают вакуумной обработке. На загрузочной позиции (не показана) вакуумного коридора 1 нижней кромкой 11 кассету 10 устанавливают на ролики 5 транспортной системы, при этом рейку 15 располагают в зазоре С-образного магнитопровода 16, где она под действием магнитного поля располагается в одной плоскости с наконечниками. Небольшие отклонения от вертикального положения и смещение рейки 15 от плоскости полюсных наконечников С-образного магнита вызывают возникновение сил, возвращающих рейку 15, в плоскость полюсных наконечников 17, а технологическую кассету 10 - в вертикальное положение. Предпочтительно С-образный магнитопровод 16 устанавливают так, чтобы верхний зазор между полюсным наконечником 17 и рейкой 15 был большим, чем зазор между нижним полюсным наконечником 17 и рейкой 15. При этом оптимальная разность зазоров Ь_верх-Ь_нижн определена опытным путем и соответствует 6 мм. Такая неравномерность зазора исключит отрыв кассеты 10 за счет магнитных приводных роликов и обеспечит прижатие кассеты 10 к роликам 5 и повышенную точность перемещения.

Заостренность граней реек 15 в направлении полюсных наконечников 17 продольного С-образного магнитопровода 16 позволяет увеличить стабильность удержания рейки в вертикальном положении.

Продольный С-образный магнитопровод 16 может быть выполнен с разрывами, в виде цепочки отдельных последовательно установленных магнитопроводов (фиг. 3). Такое выполнение позволяет существенно снизить требования к точности изготовления магнитопровода за счет повышения точности монтажа. Также упрощается изготовление соленоидных катушек ограниченной длины. С другой стороны, разрывы в магнитопроводе выполняют в переходных зонах, где требования к точности вертикального положения кассеты 10 ниже.

Рейки 15 можно расположить симметрично относительно вертикальной оси кассеты 10. Тогда кассету можно устанавливать в транспортную систему любой стороной и использовать обе стороны приспо- 2 025330 собления для крепления подложки 12. В тяжелых условиях работы можно использовать два магнитопровода 16 и две продольные рейки 15.

В магнитопроводах может устанавливаться система охлаждения 19, поскольку технологический процесс вакуумного напыления предусматривает подогрев подложки. С повышением температуры магнитные свойства материалов могут снижаться, поэтому магнитный материал необходимо охлаждать.

Разработанная конструкция позволяет упростить конструкцию транспортных систем вакуумных установок, повысить точность перемещения при снижении затрат на изготовление оснастки.

Разработана конструкторская документация. Изготовлены и испытаны опытные образцы изделий в ООО Изовак, г. Минск, Беларусь.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1) патент США № 5170714, МПК В60Ь 13/04, опубликован 15.12.1992 г.

2) патент США № 5909995, МПК В65О 49/07, опубликован 08.06.1999 - прототип.

Claims (11)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для перемещения подложек плоской формы сквозь вакуумную напыляющую систему, имеющее по меньшей мере одну установку напыления, держатель с верхней и нижней удерживающими поверхностями в форме плоской технологической кассеты (10) для подложек (12), приспособленный удерживать указанные подложки (12) в вертикальном положении с допустимым наклоном от вертикали при перемещении, по крайней мере, при прохождении через установку напыления, при этом устройство содержит средство привода для поддержания нижней кромки (11) удерживающей поверхности технологической кассеты (10) при перемещении сквозь вакуумную напыляющую систему, а также магнитное направляющее средство, расположенное над верхней кромкой удерживающей поверхности технологической кассеты (10) для бесконтактного удержания указанной верхней кромки технологической кассеты (10) в вертикальном положении, отличающееся тем, что магнитное направляющее средство выполнено в виде С-образного продольного магнитопровода (16) и продольной рейки (15) из магнитомягкого материала, укрепленной с зазором на верхней кромке технологической кассеты (10), при этом продольная рейка (15) располагается с вертикальным верхним Ь_верх и с вертикальным нижним й_нижн зазорами в указанном С-образном разрыве продольного магнитопровода (16), причем величина Ь_верхн верхнего зазора больше чем величина Ь_нижн нижнего зазора, причем разность величин Н_верх и й_нижн для указанных зазоров выбирается так, что исключает отрыв нижней кромки (11) технологической кассеты (10) от средства привода и обеспечивает одновременно прижатие к нему за счет магнитных сил.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по меньшей мере на один край С-образного продольного магнитопровода (16) установлен постоянный магнит в виде полюсного наконечника (17).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что полюсный наконечник (17) установлен на нижнюю часть С-образного продольного магнитопровода (16).

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на С-образный продольный магнитопровод (16) установлена соленоидальная катушка (20), подсоединенная к источнику тока.

5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что содержит два С-образных продольных магнитопровода (16), которые симметрично размещены с двух сторон относительно технологической кассеты (10).

6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оно содержит дополнительные рейки и направляющее средство, причем продольные рейки (15) из магнитомягкого материала закреплены с зазором относительно технологической кассеты (10) и размещены симметрично с двух сторон технологической кассеты (10), при этом по меньшей мере одна продольная рейка (15) размещена в зазоре продольного С-образного магнитопровода (16).

7. Устройство по любому из пп.1-6, отличающееся тем, что оптимальная разность величин зазоров Ь_Ве_рх-Ь_нижн составляет около 6 мм.

8. Устройство по любому из пп.1-7, отличающееся тем, что С-образный продольный магнитопровод (16) выполнен в виде цепочки отдельных последовательно установленных указанных магнитопроводов.

9. Устройство по любому из пп.1-8, отличающееся тем, что верхняя и/или нижняя кромка продольной рейки (15) из магнитомягкого материала выполнена заостренной.

10. Устройство по любому из пп.1-9, отличающееся тем, что нижняя кромка (11) удерживающей поверхности технологической кассеты (10) выполнена с возможностью прижатия к средству привода, например к приводным роликам (5).

11. Устройство по любому из пп.1-10, отличающееся тем, что магнитное направляющее средство выполнено с возможностью обеспечения отклонения от вертикали подложек (12) в технологической кассете (10) в позиции загрузки до 10°.