专利名称：用于汽相淀积系统的磁锁闩的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于汽相淀积系统的磁锁闩，尤其涉及一种软性接合磁锁闩，所述软性接合磁锁闩用于悬挂物理汽相淀积系统(PVD)或化学汽相淀积系统(CVD)的真空腔中的衬底托架。
背景技术：
从PVD或CVD系统中的源流出的涂料流是相对稳定的；不过，它们具有一种空间分布，所述空间分布在衬底保持静止的情况下会导致淀积的膜具有不均匀的厚度。为了提高均匀度，所述源与所述衬底之间的几何关系必须进行适当的选择。在将所述衬底绕着垂直于要进行涂覆的表面的轴旋转时，尤其是在将多个衬底安装在行星结构中的多个心轴(spindle)上时，已观察到了良好的效果。
常规的行星齿轮涂膜系统，如在1992年4月21日发表的、专利权人为Stefan Locher等人的美国专利No.5,106,346中所公开的行星齿轮涂膜系统，包括带有几个单独心轴(行星)的大的旋转平台，这些单独的心轴可在所述旋转平台上旋转并放置在密封的真空腔内。可令人遗憾的是，每个衬底托架必须连接到每个心轴上的安装盘上，这种安装利用机械固件进行，如螺栓，并要求手工置换。这些机械系统不仅要求额外的手工劳动，而且还更容易受到由温度和压力中的变化所导致的未对准的影响。
为了将尽可能多的轴承和齿轮结构与所述真空腔隔离，Hurwitt等人在1998年8月18日发表的美国专利No.5,795,448中公开了一种行星齿轮涂膜系统，这种系统在每个心轴的轴中包括一种磁性连接。所述衬底托架并不悬挂在所述阴极上方，但仍需要使用机械固件来附着在所述心轴的安装盘上。
在2002年10月15日发表的专利权人为Shinozaki的美国专利No.6,464,825中所公开的涂膜系统中，包括机器臂，所述机器臂在增压装载/卸载腔与所述主真空腔之间移动，以将进入所述主真空腔中的尘埃降到最低。所述Shinozaki系统还包括磁旋转驱动器和磁浮力构件，以将相互作用的机械元件所导致的微粒生成降到最小。不过，Shinozaki的专利公开了一种单独的旋转平台，所述旋转平台带有完全环绕所述衬底托架的复杂的浮力平台和电磁体。可令人遗憾的是，这种方法在行星齿轮涂膜系统中不可能实现，因为在真空和升高的温度条件下运行时难以将动力单独输送到行星系统中的个别的旋转衬底托架。
本发明的一个目的在于通过提供一种磁锁闩来克服现有技术中的缺陷，这种磁锁闩用于将衬底托架附在悬挂在行星涂膜系统中的阴极上方的心轴上，而不产生对所述衬底的震动和不产生微粒物质。
发明内容
因此，本发明涉及一种用于安装在涂膜系统的处理腔中的类型的行星式衬底支撑件，所述涂膜系统用于对安装在衬底托架上的衬底进行涂覆，所述行星式衬底支撑件包括
可围绕第一轴旋转的主支撑件；[10]多个心轴，所述多个心轴从所述主支撑件伸出并可围绕各自的心轴的轴旋转；和[11]位于每个心轴的末端的磁锁闩，所述磁锁闩包括永磁体和用于接收衬底托架的安装表面；[12]其中每个磁锁闩包括第一部分和第二部分，所述第二部分可相对于所述第一部分在第一位置和第二位置之间移动，所述永磁体在所述第一位置将所述安装表面磁化以吸引衬底托架，所述安装表面在所述第二位置没有磁性。
本发明的另一方面涉及一种用于涂覆安装在衬底托架上的衬底的涂膜系统，所述系统包括[14]处理腔；[15]放置在所述处理腔中的用于在所述衬底上淀积涂料的涂料源；和[16]安装在所述处理腔中的行星式衬底支撑件。
所述行星式衬底支撑件包括[18]可围绕第一轴旋转的主支撑件；[19]至少一个心轴，所述心轴从所述主支撑件伸出并可围绕各自的心轴的轴旋转；和[20]位于每个心轴上的用于接收所述衬底托架的磁锁闩； 每个磁锁闩包括[22]第一部分，所述第一部分包括用于接收所述衬底托架的安装表面；和[23]第二部分，所述第二部分包括永磁体，所述第一或第二部分中的一个可相对于另一个部分移动，所述另一个部分位于第一位置和第二位置之间，所述安装表面在所述第一位置形成暂时磁体，以吸引衬底托架，所述安装表面在所述第二位置没有磁性。
在此将结合附图对本发明进行更详细的描述，这些附图表示本发明的优选实施例，在这些附图中[25]图1是根据本发明的涂膜系统的等轴测视图；[26]图2是图1中的涂膜系统的等轴测视图，其中将一些外壁移去；[27]图3是根据本发明的带有磁锁闩的行星式衬底托架的示意图；[28]图4a到4c是根据本发明的磁锁闩的基本原理示意图；[29]图5是根据本发明的磁锁闩的等轴测视图；[30]图6a是图5中磁锁闩的定子的俯视图；[31]图6b是图6a中的定子的截面图；[32]图7是图5中的磁锁闩在解锁位置的俯视图；和[33]图8a到8d是根据本发明的衬底托架的示意图。
具体实施例方式参看图1到图3，根据本发明的汽相淀积真空系统，如物理汽相淀积(PVD)或化学汽相淀积(CVD)，包括一般用1表示的预真空锁(load lock)腔和带有闸式阀3的处理腔2，所述闸式阀3位于所述预真空锁腔1与所述处理腔2之间。所述闸式阀3能够使所述预真空锁腔1中的压力达到大气压力以装载或卸载所述衬底，或者使所述预真空锁腔1中的压力重新恢复到所述处理腔2的压力以进行衬底的转移，而独立于所述处理腔2中的压力。所述预真空锁腔1包括在其内部带有盒式升降器5的装载容器4和在其内部带有机械臂7的转移通道6。所述机械臂7的控制装置安装在圆柱形罐8中，所述圆柱形罐8从所述转移通道6中伸出。
阴极12和行星式衬底支撑件14安装在所述处理腔2中。所述行星式衬底支撑件14包括主圆柱形平台16，所述主圆柱形平台16可围绕第一轴旋转，所述心轴有多个，如六个心轴17，所述这些心轴17从所述支撑件伸出，每个心轴17可围绕各自的轴旋转，优选这些轴平行于所述第一轴，但也可以以其它的角度。在使用时，由于将所述主平台16旋转，所以每个单独的心轴17也被旋转，以保证在每个衬底的所有部分上的均匀涂覆。每个心轴17包括在其外自由端的磁锁闩18，以将衬底悬挂在所述阴极12上方，这一点将在下面进行描述。
至少有一个阴极12，优选低电弧阴极，被安装在所述处理腔2内。可提供更多的阴极12，以在出现故障或一个阴极12中的涂料供应耗尽的情况下备用。作为选择，可提供几个不同的阴极12，以使不同的涂料能够连续地淀积而并不将所述处理腔2打开而暴露在大气中。优选可通过手动或遥控装置移动安装盘(未示出)来将所述阴极12的位置进行微调。
通过泵口22使所述处理腔2形成真空，同时通过质量流量控制器(mass flowcontrollers)(未示出)将处理气体提供给所述处理腔2。
虽然在此对溅射淀积真空系统进行了描述，但根据本发明的行星式衬底支撑件可以同其它任何适当的涂膜系统一起使用，如蒸发系统或CVD系统。所述涂覆过程可通过另外的设备，如模板、掩模、离子轰击装置，以及先进的阳极概念或等离子激活系统进行改进。
虽然此处所示出的涂膜系统是以向上溅射结构，但根据本发明的磁锁闩可以用其它的方向来使用，如向下涂覆和向侧面涂覆。
在所述闸式阀3关闭的情况下将安装在衬底托架23中的未经涂覆的衬底装载到所述盒式升降器5上，这样就能够保持所述处理腔2中的压力。在将所述预真空锁腔1形成真空时，通往所述处理腔2的闸式阀打开，且所述机械臂7穿过所述转移通道6和通往所述处理腔2的打开的闸式阀3转移每个衬底托架23，以在所述磁锁闩18的帮助下，将所述衬底托架安装在所述心轴17上。
所述磁锁闩18的基本原理在图4a到4c中示出，在这些图中，永磁体31置于解锁位置(图4a和4b)或锁定位置(图4c)。在图4a中，用箭头32表示的磁路通过旁路部分33来完成，而留下柱34a和34b未被磁化。在图4b中，将所述衬底托架23处于与所述柱34a和34b接触的位置，因此提供一种可供选择的磁路。为了完成在图4c中由箭头36表示的可供选择的磁路，使所述永磁体31旋转并与所述柱34a和34b成一直线，从而确保所述衬底托架23被所述柱34a和34b磁性吸引。作为选择，所述永磁体31可以保持不动，而将所述旁路部分33和所述柱34a和34b移动来与之对准和不对准。
图5、图6a、图6b和图7所示的磁锁闩18的优选实施例包括圆柱形定子41，所述圆柱形定子41具有可在其上面旋转的圆柱形转子42。所述定子41包括三套定子柱43a和43b，所述定子柱43a和43b由多个机械固件，如六角螺栓固定到基座44，以保证良好接触。所述转子42包括三个径向延伸的永磁体47，所述永磁体47夹在转子柱48a和48b之间。所述永磁体的北磁极和南磁极沿着所述永磁体的长边延伸并分别邻接于所述转子柱48a和48b。每个磁锁闩18包括伸长的致动器49，所述伸长的致动器49向下延伸并穿过所述主平台16和每个心轴17，以从所述处理腔2的外部使转子42在所述锁定位置(图5)与所述解锁位置(图7)之间旋转。所述致动器49在其上端包括舌片或其它可接合结构，以接合位于所述行星式衬底支撑件之上的另一个机械装置，如轴50(图3)。在所述解锁位置，将两个转子柱48a和48b旋转并邻接于所述定子柱中的一个43b，从而使所述永磁体47短路，断开了穿过所述定子41的磁路，并释放了所述衬底托架23。
为了便于所述衬底托架23与所述定子41的准直，提供从所述基座44的中心伸出的锥形销51。在所述基座44的中心的单独的锥形销51提供一种准直装置，所述准直装置确保所述衬底托架23的正确准直而并不要求精确的角度方向。多个锥形销可位于沿所述定子的圆周的其它位置或其它径向位置。
衬底托架23的例子在图8a到图8d中示出。图8a中的衬底托架23a包括固定在环盖54上的基座53，所述环盖54包括环肩56，以支撑单独的衬底57。在所述基座53中提供圆柱形凹槽55以接收所述锥形销51，这样就为所述锥形销提供了配合准直装置。所述基座53完全或至少部分地用由所述磁锁闩18所吸引的材料形成，如包括铁、钴和镍之中的一种或多种的铁磁材料。所述基座53还为所述衬底57的未经涂覆的侧面提供保护性覆盖，这样就避免了无意的和并不希望得到的反向涂覆。衬底托架23b(图8b)包括固定在所述基座53的多盘环盖58。所述多盘环盖58包括多个环肩59，以支撑多个较小的衬底61。对于异形衬底，如棱柱62，提供多棱柱盖63，以安装在所述基座53上，见图8c。
作为所述基座53的另一种选择，用于吸引到所述定子41的铁磁环71围绕衬底72(图8d)。所述环71的好处在于，可以用相同的或不同的涂料在衬底的相对侧面进行涂覆，而并不将其从所述环71取下。而且，在处理不同涂料时，所述衬底72和环71并不需要从处理腔2取下，如简单地由所述机械臂7翻转。
典型的衬底将会是直径为200mm、厚度为0.7到1.4mm的玻璃片；不过，其它的衬底形式也是可能的，如厚度可达32mm、重量可达2kg。
权利要求
1.一种用于安装在涂膜系统的处理腔中的类型的行星式衬底支撑件，所述涂膜系统用于对安装在衬底托架上的衬底进行涂覆，所述行星式衬底支撑件包括可围绕第一轴旋转的主支撑件；多个心轴，所述多个心轴从所述主支撑件伸出并可围绕各自的心轴的轴旋转；和位于每个心轴的末端的磁锁闩，所述磁锁闩包括永磁体和用于接收衬底托架的安装表面；其中每个磁锁闩包括第一部分和第二部分，所述第二部分可相对于所述第一部分在第一位置和第二位置之间移动，所述永磁体在所述第一位置将所述安装表面磁化以吸引衬底托架，所述安装表面在所述第二位置没有磁性。
2.如权利要求1所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，所述第一部分中的每一个包括定子和柱，所述定子包括所述安装表面，所述柱用于与所述永磁体准直；和所述第二部分中的每一个包括转子，所述转子包括所述永磁体，所述永磁体用于在第一位置与第二位置之间旋转，所述永磁体在所述第一位置与所述定子的柱准直，所述永磁体在所述第二位置与所述定子的柱不准直，从而使所述定子没有磁性。
3.如权利要求1所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，每个磁锁闩还包括穿过所述主支撑件和所述心轴延伸的致动器，所述致动器用于旋转每个转子。
4.如权利要求2所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，每个转子包括多个永磁体；且每个定子包括多个柱，用于与所述多个永磁体准直。
5.如权利要求4所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，每个转子包括位于每个永磁体的每个侧面上的转子柱，以与各自的定子柱准直，当位于所述第一位置时，所述转子柱形成穿过所述安装表面的磁路，当位于所述第二位置时，所述转子柱用于接合单个的定子柱，使所述永磁体短路。
6.如权利要求1所述的行星式衬底支撑件，还包括用于支撑所述衬底的衬底托架，所述衬底托架包括铁磁部分，以由所述磁锁闩所吸引。
7.如权利要求6所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，所述衬底托架包括第一准直装置，且其中每个磁锁闩包括第二准直装置，以接合所述第一准直装置。
8.如权利要求7所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，所述第一和第二准直装置分别位于所述衬底托架的中心和每个磁锁闩的中心。
9.如权利要求6所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，所述衬底托架包括围绕所述衬底的环。
10.如权利要求1所述的行星式衬底支撑件，其特征在于，每个磁锁闩用于将衬底托架悬挂在涂料源之上。
全文摘要
本发明涉及一种用于在行星式旋转平台上固定衬底的磁锁闩，所述行星式旋转平台悬挂在汽相淀积系统，如化学汽相淀积(CVD)系统或物理汽相淀积(PVD)系统的真空腔中的涂料源之上。所述磁锁闩包括永磁体，所述永磁体可在锁定位置与解锁位置之间移动，所述永磁体在所述锁定位置将所述锁闩磁化以吸引衬底托架，所述永磁体在所述解锁位置连接在旁路中，从而将所述锁闩消磁以释放所述衬底托架。
文档编号C23C16/00GK1737192SQ20051009282
公开日2006年2月22日 申请日期2005年8月22日 优先权日2004年8月20日
发明者理查德·I.·塞登, 马库斯·K.·帝尔什, 杰里米·贺氏 申请人:Jds尤尼弗思公司