[发明专利]具有机械停止件的非接触磁驱动组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于真空镀膜/沉积的真空处理系统。具体地，本发明涉及用于真空镀膜/沉积系统的驱动机构。

背景技术

电子束蒸发是一种用于集成电路剥离工艺和光学薄膜的物理气相沉积方法。电子束蒸发可用于在半导体晶片或其它衬底上沉积薄金属层。随后可对沉积的金属层进行蚀刻以产生集成电路的电路迹线。

目前已使用物理气相沉积技术开发多种系统。一些系统为线性系统，其中目标产品（衬底）固定到沿一组轨道成直线地带入真空室的托架上，沉积设备即电子枪位于其处。一旦已发生所希望的沉积，则目标产品成直线地往前移到出口或返回到入口以脱离真空沉积系统。这些系统采用机械驱动系统如传动皮带或齿轮或驱动带将包含衬底的载体移动通过气相沉积系统。

同样，开发了在衬底上实现更加高度均匀的金属层沉积物的同时提供更大的衬底生产能力的系统。为提高均匀性，制造商已开发了具有多个衬底支撑托盘的蒸发系统，前述托盘绕其轴旋转同时还绕中央驱动环外部成圆圈移动。一种这样的系统，称为高均匀性剥离组件（HULA），特征在于中央驱动环绕其外周具有齿/齿轮。该系统还具有绕中央环外周定位的、更小的旋转衬底支架/托架。随着外环绕中央环的外周移动，外环外周上的齿与中央环上的齿啮合，导致外环也绕其中心轴旋转。在一些系统中，驱动环可具有位于毂附近的齿轮，这些齿轮与副环上的齿轮或齿连接。使用位于主环和副环上的齿、齿轮或其它特征是正驱动机构的例子。

作为上面公开的机械驱动系统的备选方案，已开发了包括使用磁驱动/传送系统的驱动系统。该磁传送系统具有旋转驱动件，其分为用作轴向的固定驱动轴和活动驱动轴的两个部分，其中固定驱动轴固定到轴心件上以在旋转方向上受限但在轴向可自由移动一定宽度。螺旋形磁耦合零件以同样的节距形成在每一驱动轴的表面上。托架可靠着旋转驱动件的表面沿其轴向自由移动，并以等于螺旋形磁耦合零件的节距的间隔具有磁耦合零件。通过使旋转驱动件旋转，托架线性移动。

旋转系统的一个例子在Shertler等2002年申请的美国专利6,454,908中公开。Shertler公开了一种真空室，其中有至少一部分旋转驱动并与齿轮系连接。齿轮系具有至少两个具有电机驱动装置的旋转传动体。旋转传动体以滚动方式产生相对运动。旋转传动体彼此磁驱动耦合，及其中至少一个位于真空室中。

发明内容

尽管现有技术电子束沉积系统在产品输出方面已有多种改善，HULA系统中的正驱动系统的一个缺点在于齿之间的物理接触导致磨损并向蒸发室内引入细粒。通常，齿轮由金属制成，细金属粒可释放到蒸发室内。如果释放，在释放时这些细金属粒将弄脏所沉积的金属层及所得的集成电路，或干扰其质量。

为避免因蒸发室中活动件之间的接触而引起的杂质问题，已开发非接触磁驱动系统。代替齿轮或齿之间的物理接触，磁驱动系统使用多对磁体之间的引力或斥力而使得外衬底支架环（即轨道环）旋转。每一副环绕其外周具有等距磁体，这些磁体对应于绕主驱动环外周定位的磁体。随着主环旋转，主和副环的边缘保持彼此接近，但它们并不接触。一个环可定位成使得其外周刚好在其与之磁相互作用的另一环的外周上面或下面通过。作为备选，两个环可定位成使得它们的外周彼此接近地相邻。随着中央或主环旋转，绕中央环外周定位的磁体使用中央和轨道环上的对应磁体之间的磁力驱动副/轨道环。作为备选，中央环可以固定不动，而轨道环使用同样的磁力绕中央环旋转以完成旋转行动。

非接触磁驱动系统的缺点在于可用于驱动该系统的转矩量有限。有限的可用转矩要求驱动系统的加速和减速曲线平缓和/或严格受控以适当运行。遗憾的是，有多种情形存在高转矩条件。高转矩条件的例子包括当需要HULA系统快速加速时或当轴承卡住导致减速时。使环加速或旋转所需要的驱动转矩可能超出磁体之间的耦合力。这导致旋转环的磁体与副环的磁体磁解耦。解耦后的旋转环之后将凭惯性运行，以不稳定的速度旋转，最可能将慢下来并不再耦合。

因此，需要一种驱动系统，其同时具有非接触磁驱动系统和正/机械驱动系统的优点，并使每一系统即正/机械驱动系统和非接触磁驱动系统的缺点最小化。本发明通过将磁驱动系统的非接触好处与机械驱动系统的更高的转矩和正驱动能力结合同时防止非接触磁驱动系统中的磁体解耦而改进沉积系统的驱动组件。

本发明的目标在于结合磁驱动系统的非接触好处和机械驱动系统的更高的转矩和正驱动能力。

本发明的另一目标在于提供具有正驱动装置的沉积驱动系统，其可在需要时临时啮合以提供更高的转矩。

本发明的另一目标在于提供导致活动件之间的接触产生更少的颗粒的沉积驱动系统。