專利名稱：用于薄膜形成裝置的基片交換單元和基片交換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來執(zhí)行為薄膜形成裝置提供和接收基片的基片交換單元以及交換基片的方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種基片交換單元，它從薄膜形成裝置接收其上已形成薄膜的基片等和將新基片提供給該薄膜形成裝置例如濺射裝置，以及本發(fā)明還涉及接收和提供基片的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已開發(fā)出各種具有支撐記錄介質(zhì)的圓形基片的盤片，它支撐特別是具有盤形的記錄介質(zhì)。這些包括CD基盤片，例如CD、CD-R和CD-RW；光盤，包括DVD基盤片，例如DVD-ROM和DVD-R；以及磁光盤，例如MO和MD。
這些盤片是通過采用各種方法例如濺射或旋轉(zhuǎn)涂敷將薄膜覆蓋在基片例如聚碳酸酯制成的基片上制造成的。通常，在該基片的中央設(shè)有一通孔以便易于操作該基片，例如用來使驅(qū)動(dòng)件置于其上。
例如作為反射膜的構(gòu)成薄膜的金屬薄膜是用濺射形成的，其中，盤狀的基片在真空室中固定并保持成面朝靶標(biāo)，并用一種放電氣體如氬氣將其保持在給定壓力下。通常，在這種狀態(tài)下，對(duì)該靶標(biāo)施加電壓。這樣會(huì)在靶標(biāo)和基片之間出現(xiàn)放電以產(chǎn)生等離子體，并且處于等離子體態(tài)的離子使靶標(biāo)表面上的靶標(biāo)構(gòu)成元素濺射并到達(dá)該基片上。濺射的顆粒淀積在基片上以構(gòu)成其上的薄膜。
根據(jù)其薄膜的結(jié)構(gòu)，一些盤片需要用濺射裝置構(gòu)成幾層薄膜。用于上述情況的濺射裝置被稱之為多靶標(biāo)型，它具有多個(gè)薄膜形成室，該室排列成一圓圈，其中央處有一用來將基片逐一提供給該室以便在其中涂敷薄膜的機(jī)器人。光盤等要求有未形成薄膜的區(qū)域，例如位于中央的環(huán)繞孔的周圍和環(huán)繞基片外圍的區(qū)域。因此，在濺射以形成薄膜過程中，基片是由被稱之為內(nèi)掩模和外掩模的夾具遮蓋這些區(qū)域的。
因此，在傳統(tǒng)的濺射裝置中，外掩模等被固定在基片上，并且該基片組件被傳送至或出多靶標(biāo)濺射裝置中的每個(gè)薄膜形成裝置或薄膜形成室。更具體地，在多靶標(biāo)濺射裝置中，基片和掩模組件被裝夾并固定在被稱之為運(yùn)載器的保持夾具上，并被傳送至或出薄膜形成室。
光盤等可用非金屬膜如氧化物或氮化物涂敷以構(gòu)成保護(hù)膜，它是通過對(duì)氧化物或氮化物的靶標(biāo)進(jìn)行濺射而形成的。然而，通常，氧化物或氮化物的靶標(biāo)需要高電壓以產(chǎn)生和維持放電，和較低的形成速度以形成具有良好特性的薄膜。因此，需要較長的時(shí)間獲得給定厚度的薄膜，從而將基片長時(shí)間暴露在高密度的等離子體中。
用于光盤等的基片通常是由聚碳酸酯等制成的，其耐熱性較低。因此，即使在用濺射形成薄膜的過程中，基片應(yīng)保持在其所能承受的溫度下或以下。當(dāng)借助于等離子輔助濺射法用氧化物涂敷時(shí)，由于基片在較長的薄膜形成時(shí)間中暴露在高密度的等離子體中，因此基片因受來自等離子體的輻射熱以及撞擊基片等的顆粒的能量很容易被加熱到其所能承受的溫度或以上。
解決這些問題的對(duì)策之一是，采用一種耐較高溫度的運(yùn)載器，以吸收直接傳導(dǎo)給與運(yùn)載器接觸的基片的部分熱能，從而延緩基片溫升所需的時(shí)間。另一對(duì)策是，不是在一個(gè)薄膜形成室而是在多個(gè)薄膜形成室中形成氧化物薄膜，以花費(fèi)較長時(shí)間用室間冷卻控制基片的溫升。然而，在這種情況下，當(dāng)在運(yùn)載器上的熱量超過一定水平時(shí)，該基片可能最終會(huì)被來自運(yùn)載器的熱量加熱到其所能承受的溫度或以上。
可用位于薄膜形成室之間的冷卻專用處理室來控制該溫升。但是，這一設(shè)想對(duì)冷卻運(yùn)載器本身并非有效，原因是，缺少熱傳導(dǎo)介質(zhì)，例如在真空室中缺少包圍該運(yùn)載器的空氣，結(jié)果，處于真空中的運(yùn)載器上的熱無法容易地發(fā)散。況且，增加薄膜形成室或冷卻室的數(shù)量可能會(huì)增加薄膜形成的時(shí)間，從而降低了處理效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是，提供一種能控制運(yùn)載器溫升的濺射裝置，以解決上述問題。本發(fā)明的另一目的是，提供一種能提供控制運(yùn)載器溫升的方法的運(yùn)載器。本發(fā)明的再一個(gè)目的是，提供一種采用上述濺射裝置生產(chǎn)盤狀記錄介質(zhì)的方法。
本發(fā)明的基片交換單元能解決上述問題，它在薄膜形成裝置中的運(yùn)載器保持器之間傳送基片、掩模和運(yùn)載器，該掩模由磁性材料制成用來掩蓋在基片上的給定部分，該運(yùn)載器包括一保持基片和掩模并由運(yùn)載器保持器裝夾的磁性體，其中，該單元包括基板交換手部，其裝備有運(yùn)載器裝/卸裝置，用來接收來自運(yùn)載器保持器、且其上裝有基片和掩模的運(yùn)載器、和用來夾持基片、掩模和運(yùn)載器；頭部，其面向基片交換手部，用來借助磁力在其自身和手部之間傳遞基片、掩模和運(yùn)載器；其上固定有掩模的掩模固定裝置；工位臺(tái)，其面向該頭部、并處在與基片交換手部所處位置不同的位置上，用來由掩模固定裝置在其自身和該頭部之間傳遞基片、掩模和運(yùn)載器；以及待機(jī)位置，它位于基板交換手部和工位臺(tái)之間，在將基片和掩模傳遞至工位臺(tái)后，由該頭部夾持的運(yùn)載器在該位置處冷卻。
用于基板交換單元的基板交換手部中的運(yùn)載器裝/卸裝置，與設(shè)置在運(yùn)載器上以便穿過的運(yùn)載器盤裝/卸孔配合工作，該每一個(gè)孔都包括具有給定寬度和較小直徑的拉長的通孔和圓形的較大直徑的通孔?；粨Q手部優(yōu)選構(gòu)成包括基片固定構(gòu)件和運(yùn)載器固定銷，基片固定構(gòu)件用于固定基片、掩模和運(yùn)載器，并可在與基片垂直的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)載器固定銷設(shè)置在與基片固定構(gòu)件中的某一個(gè)運(yùn)載器裝/卸孔對(duì)應(yīng)的位置上，其包括較小直徑部分和設(shè)置在較小直徑部分端部的較大直徑部分，前者具有可與運(yùn)載器固定孔的較小直徑孔配合的直徑并且比運(yùn)載器固定孔的較小直徑孔長，后者具有可與運(yùn)載器固定孔的較大直徑孔配合但不能與較小直徑孔配合的直徑。
本發(fā)明還提供另一種能解決上述問題的基片交換單元。它在薄膜形成裝置中的運(yùn)載器保持器之間交換已涂敷薄膜基片和未涂敷基片以及用來遮蓋在其上的給定部分的掩模和運(yùn)載器，該運(yùn)載器夾持基片和掩模并由運(yùn)載器保持器裝夾，其中，該單元包括基片交換手部，它在運(yùn)載器保持器之間交換已涂敷薄膜基片和未涂敷基片還有掩模及運(yùn)載器彼此在一起；已涂敷薄膜基片或未涂敷基片安置在其上的工位臺(tái)；以及臂頭部，它接收已涂敷薄膜基片和掩模和運(yùn)載器，和將已涂敷薄膜基片和掩模和運(yùn)載器傳送至工位臺(tái)，在夾持運(yùn)載器的同時(shí)待機(jī)一段給定的時(shí)間，然后，接收來自工位臺(tái)的未涂敷基片和掩模。
本發(fā)明的交換基片的方法能解決上述問題，該方法是，在薄膜形成裝置中的運(yùn)載器保持器之間，傳送基片、由磁性材料制成用來掩蓋在基片上的給定部分的掩模、和包括保持基片和掩模且由運(yùn)載器保持器夾持的磁性材料的運(yùn)載器，該方法包括用基片交換手部從運(yùn)載器保持器接收基片、掩模和運(yùn)載器的步驟；用臂頭部從基片交換手部接收基片、掩模和運(yùn)載器的步驟；將由臂頭部已接收的基片和掩模安置在工位臺(tái)上的步驟；在工位臺(tái)上用新的基片和掩模替換該基片和掩模的步驟；用臂頭部將新的基片和掩模與夾持它們的運(yùn)載器一起傳送給基片交換手部的步驟；以及用基片交換手部將新的基片和掩模與夾持它們的運(yùn)載器一起傳送給運(yùn)載器保持器的步驟，其中，在基片和掩模在工位臺(tái)上被更換時(shí)，由臂頭部夾持的運(yùn)載器被冷卻。


圖1為本發(fā)明的基片交換單元和濺射裝置的外形結(jié)構(gòu)的頂視圖；圖2為運(yùn)載器的外形結(jié)構(gòu)的前視圖；圖3為表示在基片交換手部和第一和第二臂頭部之間傳遞的基片、掩模和運(yùn)載器的剖視圖；圖4表示在運(yùn)載器保持器和基片交換手部之間傳遞的基片、掩模和運(yùn)載器的剖視圖；
圖5為表示由第一和第二工位臺(tái)夾持的基片、掩模的剖視圖；以及圖6為表示第一和第二臂頭部夾持的運(yùn)載器的剖視圖具體實(shí)施方式
圖1表示本發(fā)明的一實(shí)施例的基片交換單元和濺射裝置的外形結(jié)構(gòu)的頂視圖。通過舉例介紹該實(shí)施例濺射裝置100具有14個(gè)室、13個(gè)薄膜形成室102和一個(gè)基片裝/卸載室103。位于每一側(cè)的薄膜形成室102構(gòu)成各種結(jié)構(gòu)，例如它們將卸載空間限制在一專門區(qū)域，例如在靶標(biāo)附近(被稱之為對(duì)地屏蔽結(jié)構(gòu))，用于防止在該單元內(nèi)部淀積過量的濺射顆粒(被稱之為淀積屏蔽結(jié)構(gòu))，用于輸入用于放電的氬氣等和用于抽真空。但是，這些結(jié)構(gòu)與本發(fā)明并無直接關(guān)系，故將其圖示和描述省略。
運(yùn)載器的裝夾/輸送單元105設(shè)置在其上安置有薄膜形成室102的圓周的中央。它配備有從運(yùn)載器的裝夾/輸送單元105的回轉(zhuǎn)中心以放射狀布置的14臺(tái)運(yùn)載器保持器70，每一臺(tái)同時(shí)裝夾有基片1、掩模2和運(yùn)載器10。在本發(fā)明中，該運(yùn)載器10能獨(dú)立于運(yùn)載器保持器70而處理。每臺(tái)運(yùn)載器保持器70面向每個(gè)薄膜形成室102，同時(shí)圍繞運(yùn)載器的裝夾/輸送單元105轉(zhuǎn)動(dòng)。
圖1所示的裝置使運(yùn)載器保持器70順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以逐個(gè)在基片1上形成薄膜，其中，每個(gè)運(yùn)載器保持器70都是在薄膜形成室102前停留規(guī)定的一段時(shí)間，同時(shí)在基片裝/卸載室103處接收基片1、掩模2和運(yùn)載器10。當(dāng)基片1已運(yùn)動(dòng)并通過13個(gè)薄膜形成室102以在裝置100中完成薄膜形成工步時(shí)，它將從基片裝/卸載室103中與掩模2和運(yùn)載器10一起被取出。定位在基片裝/卸載室103前的基片交換單元6，通過基片交換手部20從運(yùn)載器保持器70將已涂敷薄膜的基片1與掩模2和運(yùn)載器10一起接收。
基片交換單元6構(gòu)成如下基片交換手部20、第一和第二臂頭部30和40、以及第一和第二工位臺(tái)50和60。第一和第二臂頭部30和40具有分別位于前端的第一和第二頭部31和41，并在其另一端以夾角約為90°彼此連接。它們由一個(gè)臂驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示)以使其能繞該連接(部位)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式支承。第一和第二工位臺(tái)50和60被安排成繞該連接(部位)彼此對(duì)稱成180°，并且距該連接部位的距離與該連接部位和頭部31(或41)中心之間的距離相同。
下面介紹的基片交換手部20，它定位于在同一平面上的第一和第二工位臺(tái)50和60之間的中點(diǎn)處，并且距該旋轉(zhuǎn)中心的距離與該連接部位中心和頭部31(或41)中心之間的距離相同。當(dāng)臂頭部30和40分別處于待機(jī)位置80時(shí)，第一和第二頭部31和41被分別定位在第一工位臺(tái)50和基片交換手部20之間、以及第二工位臺(tái)60和基片交換手部20之間的中點(diǎn)處，且它們都在同一平面上。這種設(shè)計(jì)可使，當(dāng)?shù)谝活^部31處于第一工位臺(tái)50上時(shí)，第二頭部41處于在同一平面上的基片交換手部20上，同樣，當(dāng)?shù)诙^部41處于第二工位臺(tái)60上時(shí)，第一頭部31處于在同一平面上的基片交換手部20上。
下面，介紹用在基片交換單元6中的基片交換手部20輸送基片1、掩模2和運(yùn)載器10的步驟。參看為運(yùn)載器的外形結(jié)構(gòu)的前視圖的圖2，和表示在基板交換手部和第一和第二臂頭部30或40之間傳輸?shù)幕?、掩模2和運(yùn)載器10剖視圖的圖3，和表示在運(yùn)載器保持器70和基板交換手部20之間傳輸?shù)幕?、掩模2和運(yùn)載器10的剖示圖的圖4，和表示在第一和第二工位臺(tái)待機(jī)的基片1、掩模2的剖視圖的圖5，以及表示由第一和第二臂頭部30或40夾持的運(yùn)載器10的剖視圖的圖6。本實(shí)施例中的基片1在其中心無通孔，因此，也不需要內(nèi)掩模。
在本實(shí)施例中，運(yùn)載器10設(shè)有一在基片支承面上的環(huán)行的溝槽11以保持在外掩模2背側(cè)的凸臺(tái)3，并且還設(shè)置有安排在溝槽11的基面上的小磁體12。此外，運(yùn)載器的固定通孔13和運(yùn)載器裝/卸通孔14在距運(yùn)載器中心等距處圍繞環(huán)行溝槽11的外圍排列。
這些運(yùn)載器的固定通孔13和運(yùn)載器裝/卸通孔14的每一個(gè)都包括，較小直徑的沿圓周切線方向拉長的通孔15、和較大直徑的圓形通孔16，二者彼此端部相連構(gòu)成連續(xù)孔。運(yùn)載器的固定通孔13按彼此相隔90°定位，運(yùn)載器裝/卸通孔14則定位于運(yùn)載器的固定通孔13之間的中間點(diǎn)處。這些孔13和14以下列方式定位，即相對(duì)圓孔16的長孔的位置沿圓周切線方向交替設(shè)置。
首先，在放入空氣中前，用干燥氮?dú)獾葘?duì)基片裝/卸載室103驅(qū)氣，同時(shí)將基片1裝入。如圖4所示，在濺射裝置100中，基片1、掩模2和運(yùn)載器10是由運(yùn)載器保持器70支承的。在運(yùn)載器保持器70中的運(yùn)載器固定構(gòu)件71與電機(jī)72連接，該構(gòu)件由該電機(jī)驅(qū)動(dòng)并由軸承73支承。用設(shè)置在運(yùn)載器10中的小磁體12以磁性將掩模2緊緊保持并固定在運(yùn)載器10上。近似圓形的基片1由運(yùn)載器10承載并被安置在掩模2和運(yùn)載器10之間。
運(yùn)載器保持器70具有一磁體(圖中未示)和在運(yùn)載器固定構(gòu)件71中并設(shè)置成與各自的運(yùn)載器的固定通孔13對(duì)應(yīng)的運(yùn)載器固定銷74。每個(gè)運(yùn)載器固定銷74包括，較小直徑部分75和位于該較小直徑部分的端部的較大直徑部分76；前者具有可與該運(yùn)載器的固定通孔13的較小直徑孔15相配的直徑，并且比運(yùn)載器的固定通孔13的較小直徑孔15的深度長；而后者具有可與該運(yùn)載器的固定通孔13的較大直徑孔16配合的直徑、但不允許與較小直徑孔15配合。再有，運(yùn)載器固定銷74的較小直徑部分75的長度設(shè)置成比運(yùn)載器的固定通孔13的較小直徑孔15的深度大。
掩模2和運(yùn)載器10通過一磁體(圖中未示)由運(yùn)載器保持器70保持。運(yùn)載器固定銷74插入運(yùn)載器的固定通孔13的較大直徑部孔16中并與其配合，然后，通過運(yùn)載器保持器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)72與運(yùn)載器固定構(gòu)件71一起朝運(yùn)載器的固定通孔13的較小直徑孔15方向轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣使運(yùn)載器固定銷74的較大直徑部分76插入運(yùn)載器的固定通孔13的較小直徑孔15中并與其配合，以便將運(yùn)載器10固定在運(yùn)載器保持器70上。
基片交換手部20具有運(yùn)載器支撐構(gòu)件21，后者與運(yùn)載器的安裝/拆卸電機(jī)22連接，該構(gòu)件由該電機(jī)驅(qū)動(dòng)并由軸承23支承。運(yùn)載器支撐構(gòu)件21將運(yùn)載器10固定并保持在運(yùn)載器支撐平面上，該平面設(shè)置有運(yùn)載器裝/卸銷24，每個(gè)銷安排在與設(shè)置在運(yùn)載器10上的運(yùn)載器裝/卸孔14對(duì)應(yīng)的位置上，并具有與上述運(yùn)載器固定銷74相同的形狀。
象運(yùn)載器固定銷74那樣，運(yùn)載器裝/卸銷24包括，一較小直徑部分25和一位于該部分25的端部的較大直徑部分26；前者比運(yùn)載器裝/卸孔14的較小直徑孔15的深度長。這些運(yùn)載器裝/卸銷24構(gòu)成運(yùn)載器裝/卸裝置，它(們)與對(duì)應(yīng)的運(yùn)載器裝/卸孔14一起工作?；粨Q手部20向靠近裝夾有基片1等的運(yùn)載器保持器70的方向移動(dòng)，以使運(yùn)載器裝/卸銷24插入與其對(duì)應(yīng)的運(yùn)載器裝/卸孔14的較大直徑孔16中并配合。然后，運(yùn)載器裝/卸旋轉(zhuǎn)電機(jī)22使已進(jìn)入較大直徑孔16中的運(yùn)載器裝/卸銷24向較小直徑15孔轉(zhuǎn)動(dòng)，以便將運(yùn)載器10固定在基片交換手部20上。
幾乎是與此同時(shí)，運(yùn)載器保持器的旋轉(zhuǎn)電機(jī)72使運(yùn)載器固定銷74與運(yùn)載器固定部分71一起向運(yùn)載器固定孔13的較大直徑孔16轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣可使基片1、掩模2和運(yùn)載器10從運(yùn)載器保持器70中卸下，以完成將基片1等從運(yùn)載器保持器70至基片交換手部20的傳遞。然后，由基片交換手部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示)向后驅(qū)動(dòng)基片交換手部20反向驅(qū)動(dòng)，以便將從幾乎是垂直支承面朝運(yùn)載器保持器70的基片1的垂直狀態(tài)轉(zhuǎn)換成幾乎從上面水平支承上述基片1的水平狀態(tài)。
在從運(yùn)載器保持器70接收基片1、掩模2和運(yùn)載器10之后，交換手部20將其狀態(tài)轉(zhuǎn)換至水平狀態(tài)時(shí)第一和第二臂頭部30和40分別在各待機(jī)位置80待機(jī)。與此同時(shí)，待傳送至運(yùn)載器保持器70處的運(yùn)載器10由第一臂頭部30的第一頭部31夾持(圖6所示的狀態(tài))，并在相應(yīng)的待機(jī)位置80處由氮?dú)獾壤鋮s，同時(shí)第二臂頭部40的第二頭部41在未夾持運(yùn)載器10等的待機(jī)位置80處待機(jī)以等待并準(zhǔn)備接受已涂敷薄膜的基片1等。
未經(jīng)涂敷的基片1在第一工位臺(tái)50上等待(圖5所示的狀態(tài))，以便由第一頭部31保持的運(yùn)載器10接收。其上裝有掩模2的未涂敷基片1以需要涂敷薄膜的表面朝下(面向該工位臺(tái)表面)的方式放置在第一工位50臺(tái)上。該工位臺(tái)50有內(nèi)裝的工位臺(tái)磁體52，它由與工位臺(tái)氣動(dòng)缸54連接的工位臺(tái)磁體臂部53支承。這些工位臺(tái)磁體52、磁體臂部53和氣動(dòng)缸54構(gòu)成掩模夾緊裝置。
工位臺(tái)磁體52由工位臺(tái)磁體臂部53支承，并由工位臺(tái)氣動(dòng)缸54驅(qū)動(dòng)，在距掩模2支承面51(工位臺(tái)表面)最近與最遠(yuǎn)的位置之間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁體52運(yùn)動(dòng)至距表面51最近的位置51處(圖5所示的狀態(tài))時(shí)，由磁性材料制成的外掩模2與裝夾在與掩模2的位置對(duì)應(yīng)的給定位置處的基片1一起被固定和保持在工位臺(tái)表面上。
如圖6所示，第一和第二頭部31和41的每一個(gè)都有內(nèi)裝的頭部磁體33，它由與頭部氣動(dòng)缸35連接的磁體臂部53支承。頭部磁體33由工位臺(tái)磁體臂部34支承并由工位臺(tái)氣動(dòng)缸35驅(qū)動(dòng)在頭部31中距運(yùn)載器支承面32最近與最遠(yuǎn)的位置之間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)頭部磁體33運(yùn)動(dòng)至距運(yùn)載器支承面32最近的位置處(圖6所示的狀態(tài))時(shí)，內(nèi)裝有小磁體12的運(yùn)載器10由小磁體12以磁性固定和保持在支承面上。該情況表明第一頭部31目前正處于待機(jī)狀態(tài)。
接著，第一和第二臂頭部30和40由臂頭部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未示出)驅(qū)動(dòng)繞連接處轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)在水平位置第一頭部31到達(dá)第一工位臺(tái)50上方和第二頭部41到達(dá)基片交換手部20的上方時(shí)，運(yùn)動(dòng)停止。然后，頭部31向下運(yùn)動(dòng)至第一工位臺(tái)50，而頭部41則到達(dá)在水平位置上的基片交換手部20的運(yùn)載器支撐構(gòu)件21處。當(dāng)由第一頭部31裝夾的運(yùn)載器10與處于第一工位臺(tái)50上的掩模2和基片1接觸時(shí)，這些頭部停止，與此同時(shí)，第二頭部41與由基片交換手部20裝夾的運(yùn)載器10接觸。接觸狀態(tài)由常用的接觸傳感器(圖中未示)確認(rèn)。
在上述情況下，工位臺(tái)氣動(dòng)缸54驅(qū)動(dòng)工位臺(tái)磁體52至距第一工位50臺(tái)表面的最遠(yuǎn)位置處。因此，磁體52作用在掩模2上的磁力變得比由在運(yùn)載器內(nèi)的小磁體和在第一頭部31內(nèi)的頭部磁體33共同作用的合磁力小，其結(jié)果是，基片1和掩模2緊緊附著在運(yùn)載器10上。它們構(gòu)成由第一頭部31裝夾的一個(gè)單元。
如上所述，第二頭部41未裝夾運(yùn)載器10等與由第一頭部31一起落下，當(dāng)其運(yùn)載器支撐構(gòu)件21與由基片交換手部20支承的運(yùn)載器10的背部側(cè)接觸時(shí)便停止。接著，頭部氣動(dòng)缸35驅(qū)動(dòng)頭部磁體33至距運(yùn)載器支撐面32最近位置處，它將基片1及其內(nèi)裝夾有基片1的掩模2和運(yùn)載器10以磁力裝夾在一起。然后，運(yùn)載器裝/卸旋轉(zhuǎn)電機(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)基片交換手部20上的運(yùn)載器支撐構(gòu)件21和運(yùn)載器裝/卸銷24，以將運(yùn)載器裝/卸銷24從相應(yīng)的運(yùn)載器裝/卸孔14中退出。
在完成上述步驟后，第一頭部31裝夾未涂敷的基片1及其內(nèi)裝夾有基片1的掩模2和運(yùn)載器10，而第二頭部41則裝夾已涂敷薄膜的基片1及其內(nèi)裝夾有已涂敷薄膜的基片1的掩模2和運(yùn)載器10。在這些條件下，臂頭部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(圖中未示)使第一和第二臂頭部30和40向上運(yùn)動(dòng)至給定高度，并使其轉(zhuǎn)動(dòng)直到第一頭部31到達(dá)基片交換手部20的上方和第二頭部41到達(dá)第二工位臺(tái)60的上方。
然后，第一和第二臂頭部30和40下降直到基片交換工位臺(tái)20上的運(yùn)載器支撐銷24進(jìn)入由第一頭部31裝夾的運(yùn)載器10中的對(duì)應(yīng)的運(yùn)載器裝/卸孔14中并配合。與此同時(shí)，由第二頭部41裝夾的掩模2與在第二工位臺(tái)60處的掩模支承面51接觸。在該點(diǎn)處，裝/卸旋轉(zhuǎn)電機(jī)22轉(zhuǎn)動(dòng)基片交換手部20上的運(yùn)載器支撐構(gòu)件21和運(yùn)載器裝/卸銷24并使其運(yùn)動(dòng)。這樣使運(yùn)載器裝/卸銷24運(yùn)動(dòng)至對(duì)應(yīng)的運(yùn)載器裝/卸孔14的較小直徑孔15處，以便使運(yùn)載器裝/卸銷24的較大直徑部26進(jìn)入對(duì)應(yīng)的運(yùn)載器裝/卸孔14的較小直徑孔15中并配合，從而將未涂敷的基片1及其內(nèi)保持有該基片的掩模2和運(yùn)載器10裝夾在基片交換手部20上。
然后，頭部氣動(dòng)缸35驅(qū)動(dòng)在第一頭部31上的頭部磁體33至距位于第一頭部31上的運(yùn)載器支承面32最遠(yuǎn)的位置處。這樣將基片1等從第一頭部31輸送至基片交換手部20，與此同時(shí)，將掩模2和基片1從第二頭部41輸送至第二工位臺(tái)60處。第二工位臺(tái)60具有與前述第一工位臺(tái)50相同的構(gòu)造。
在掩模2保持與第二工位臺(tái)60接觸的同時(shí)，工位臺(tái)氣動(dòng)缸54驅(qū)動(dòng)由位于第二工位臺(tái)60處的工位臺(tái)磁體臂部53裝夾的工位臺(tái)磁體52至距作為工位臺(tái)表面的掩模支承面51的最近位置處。在此情況下，由在第二頭部41內(nèi)的頭部磁體33與在由頭部41裝夾的運(yùn)載器10內(nèi)的小磁體12共同作用在掩模2上的合成磁力變得比由工位臺(tái)磁體52作用在掩模2上的磁力小。
然而，臂頭部磁體33設(shè)計(jì)成具有比工位臺(tái)磁體52更強(qiáng)的作用于運(yùn)載器10上的小磁體12上的磁力。因此，當(dāng)?shù)诙^部41上升時(shí)，基片1和掩模2被工位臺(tái)60磁力裝夾，而運(yùn)載器10則由第二頭部41裝夾。已將基片1、掩模2和運(yùn)載器10傳輸給基片交換手部20的第一頭部31也同時(shí)落下。
然后，臂頭部驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)第一和第二臂頭部30和40使其分別運(yùn)動(dòng)至待機(jī)位置80處。在此情況下，基片1、掩模2和運(yùn)載器10被從基片交換手部20輸送給運(yùn)載器保持器70，即上述工序的命令被反向。由基片搬運(yùn)機(jī)器人(圖中未示)以未涂敷的基片1和掩模2去替換放置在第二工位臺(tái)60上的已涂敷薄膜的基片1和掩模2。與此同時(shí)，內(nèi)裝有夾持著未涂敷的基片1等的運(yùn)載器保持器70的裝/卸室被抽氣，以便為基片1開始執(zhí)行薄膜形成工藝。
然后，已涂敷薄膜的基片1、掩模2和將它們裝夾在其上的運(yùn)載器10由運(yùn)載器保持器70夾持并被輸送至接著開放至空氣中的基片裝/卸載室103。除了每個(gè)工位臺(tái)和頭部被更換以外，第二工位臺(tái)60支撐未涂敷薄膜的基片1和掩模2、第二頭部41保持運(yùn)載器10、以及第一工位臺(tái)50和第一頭部31未支撐任何物體等情況，皆與上面對(duì)基片1、掩模2和運(yùn)載器10的輸送的所描述的這些情況相同。除了每個(gè)工位臺(tái)和頭部被更換以外，也是以與上述步驟同樣的方式重復(fù)基片的傳輸。
上述基片傳輸?shù)牟襟E使由頭部裝夾的運(yùn)載器在待機(jī)位置處得到自然冷卻或強(qiáng)制冷卻。這樣就使采用濺射法在安置在能被控制在恒溫下或給定溫度下或以下的運(yùn)載器上的基片上形成薄膜。因此，即使當(dāng)薄膜形成工序需要將基片暴露在等離子體下給定的時(shí)間或更長的一段時(shí)間，也能通過采用具有足夠熱容量的運(yùn)載器來控制基片的溫升。
本實(shí)施例是在中心無通孔的基片上形成薄膜的。但是，本發(fā)明不局限于這種基片，還能適用于中心處帶通孔的基片。而且，本實(shí)施例是以磁力將掩模固定在工位上的。然而，各種其它的固定手段如在真空吸附下的固定也可采用。再者，本實(shí)施例采用裝/卸銷用于運(yùn)載器的裝/卸。然而，各種其它的固定手段如在真空吸附下固定也可用于上述目的。也可使用用來掩蓋基片中心部的掩模-稱之為內(nèi)掩模?？刹捎迷O(shè)置在運(yùn)載器內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)磁體將內(nèi)掩模以磁力固定在基片上。可分別提供上述磁體用于上述目的。
再有，本實(shí)施例采用基片交換手部、臂頭部和工位臺(tái)在其保持水平狀態(tài)時(shí)傳送基片1等。然而，也可在它們保持垂直狀態(tài)時(shí)傳送基片等。再者，本實(shí)施例在待機(jī)位置用干燥氮?dú)獾壤鋮s運(yùn)載器。冷卻方法不局限于此。例如可將采用水冷或其它類似的冷卻方式的板式冷卻機(jī)構(gòu)安置在位于待機(jī)位置處的頭部的下面，其中它在空氣中被壓到運(yùn)載器上，或采用位于頭部自身內(nèi)的水冷機(jī)構(gòu)等控制運(yùn)載器的溫度。
再者，本實(shí)施例采用濺射裝置以形成薄膜。但是，也可采用各種其它裝置，如蒸發(fā)裝置、CVD裝置或其它類似裝置形成薄膜。本發(fā)明不僅適用于光盤，而且適用于以后要將其中央部分去掉的其它產(chǎn)品，如包括硬盤在內(nèi)的所有盤類元件。
本發(fā)明允許采用其溫度可保持在恒定水平上或在給定溫度下或以下的運(yùn)載器夾持基片等。由于即使當(dāng)薄膜形成工序需要將基片長時(shí)間地暴露在等離子體中時(shí)，傳導(dǎo)給基片的熱能能被釋放給冷卻的運(yùn)載器，因此，能放寬在基片上形成薄膜的條件。
權(quán)利要求
1.一種基片交換單元，它在一薄膜形成裝置中的運(yùn)載器保持器之間傳送基片、掩模和運(yùn)載器，該掩模由磁性材料制成用來掩蓋在基片上的給定部分，該運(yùn)載器包括一保持基片和掩模并由運(yùn)載器保持器保持的磁性材料，其特征在于，該單元包括基板交換手部，其裝備有一個(gè)用來接收來自運(yùn)載器保持器且其上裝有基片和掩模的運(yùn)載器以及用來夾持基片、掩模和運(yùn)載器的運(yùn)載器裝/卸裝置；面向基片交換手部用來借助磁力在其自身和該手部之間傳遞基片、掩模和運(yùn)載器的頭部；用來將掩模固定在其上的掩模固定裝置；面向該頭部并處在與基片交換手部所處位置不同的位置上的工位臺(tái)，用來由掩模固定裝置在其自身和該頭部之間傳遞基片、掩模和運(yùn)載器；以及位于基板交換手部和工位臺(tái)之間的待機(jī)位置，在將基片和掩模傳遞至工位臺(tái)后，由該頭部夾持的運(yùn)載器在該位置處冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的單元，其特征在于，基片交換手部中的運(yùn)載器裝/卸裝置與設(shè)置在運(yùn)載器上可穿過的運(yùn)載器裝/卸孔配合工作，該每一個(gè)孔都包括具有給定寬度且較小直徑拉長的通孔和直徑比拉長的通孔的寬度大的相鄰的較大直徑圓形通孔，基片交換手部包括基片固定構(gòu)件和運(yùn)載器固定銷，基片固定構(gòu)件用于固定基片、掩模和運(yùn)載器，并可在與基片垂直的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)運(yùn)載器固定銷設(shè)置在與基片固定構(gòu)件中的一個(gè)運(yùn)載器裝/卸孔對(duì)應(yīng)的位置上，并包括較小直徑部分和設(shè)置在較小直徑部分端部的較大直徑部分，前者具有可與運(yùn)載器固定孔的較小直徑孔配合的直徑并且比運(yùn)載器固定孔的較小直徑孔的深度更長，而后者具有可與所述固定孔的較大直徑孔配合但不與運(yùn)載器固定孔的較小直徑孔配合的直徑。
3.一種基片交換單元，它在一薄膜形成裝置中的運(yùn)載器保持器之間交換已涂敷薄膜基片和未涂敷基片及遮蓋在基片上給定部分的掩模和夾持基片和掩模并由運(yùn)載器保持器保持的運(yùn)載器，其特征在于，該單元包括基片交換手部，它在運(yùn)載器保持器之間交換已涂敷薄膜基片和未涂敷基片以及遮蓋在該基片上給定部分的掩模和運(yùn)載器；已涂敷薄膜基片或未涂敷基片和掩模置于其上的工位臺(tái)，以及臂頭部，它從基片交換手部接收已涂敷薄膜基片和掩模和運(yùn)載器，并將已涂敷薄膜基片和掩模傳送至工位臺(tái)，在夾持運(yùn)載器時(shí)，待機(jī)一段給定的時(shí)間，然后，接收來自工位臺(tái)的未涂敷基片和掩模。
4.一種在一薄膜形成裝置中的運(yùn)載器保持器之間交換基片、由磁性材料制成用來掩蓋在基片上的給定部分的掩模和包括保持基片和掩模且由運(yùn)載器保持器夾持的磁性材料的運(yùn)載器的交換方法，該方法包括由基板交換手部接收來自運(yùn)載器保持器的基片、掩模和運(yùn)載器的步驟；由臂頭部接收來自基板交換手部的基片、掩模和運(yùn)載器的步驟；將由臂頭部已接收的基片和掩模放置在一工位臺(tái)上的步驟；在工位臺(tái)上用新的基片和掩模替換該基片和掩模的步驟；用臂頭部將新的基片和掩模與夾持它們的運(yùn)載器一起傳送給基片交換手部的步驟；以及用基片交換手部將新的基片和掩模與夾持它們的運(yùn)載器一起傳送給運(yùn)載器保持器的步驟，其特征在于，在工位臺(tái)上更換基片和掩模時(shí)，由臂頭部夾持的運(yùn)載器被冷卻。
全文摘要
本發(fā)明提供一種接收來自基片交換頭部的與運(yùn)載器在一起的已涂敷薄膜基片基片交換單元，該基片交換頭部接收來自薄膜形成裝置的基片和運(yùn)載器，基片在基片交換頭部和待安置有基片的工位臺(tái)之間被傳送；在保持運(yùn)載器時(shí)，僅將基片傳送至工位臺(tái)并在保持該運(yùn)載器時(shí)，冷卻運(yùn)載器；然后，由保持的運(yùn)載器接收安置在工位臺(tái)上的未涂敷基片；并且由基板交換頭部將基片和運(yùn)載器傳送至薄膜形成裝置。該結(jié)構(gòu)可防止正在涂敷薄膜的基片的溫度上升，從而控制了采用運(yùn)載器夾持基片的薄膜形成過程中的運(yùn)載器的溫度。
文檔編號(hào)G11B5/84GK1646724SQ0380786
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2003年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月8日
發(fā)明者越川政人, 渡邊英昭, 石崎秀樹, 宇佐美守 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社