FR2549452A1

FR2549452A1 - VACUUM SAS WITH OBJECT HOLDERS TO INSERT OBJECTS INTO AND OUT OF VACUUM ENCLOSURES

Info

Publication number: FR2549452A1
Application number: FR8411509A
Authority: FR
Inventors: Walter Huber; Hermann Bucher; Rudolf Wagner
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1983-07-21
Filing date: 1984-07-20
Publication date: 1985-01-25
Also published as: JPS6026662A; GB2143910A; GB8415505D0

Abstract

LE SAS A VIDE POUR INTRODUIRE DES OBJETS DANS DES ENCEINTES A VIDE 1 ET LES FAIRE SORTIR DE CELLES-CI COMPORTE UN CANAL A SAS 8 ET DES PORTE-OBJETS 2, 2A, 2B, 2C, ETC., LES JOINTS 25 A PREVOIR, DE PREFERENCE DES JOINTS A LEVRES, ETANT FIXES AUX PORTE-OBJETS ET PASSANT CONJOINTEMENT AVEC CEUX-CI PAR LE CANAL A SAS.THE VACUUM SAS TO INSERT OBJECTS IN VACUUM ENCLOSURES 1 AND TAKE THEM OUT OF THESE CONTAINERS A SAS 8 CHANNEL AND OBJECTS HOLDERS 2, 2A, 2B, 2C, ETC., THE SEALS 25 TO BE PROVIDED, PREFERREDLY, LIP SEALS, BEING FIXED TO THE OBJECT HOLDERS AND PASSING JOINTLY WITH THEM THROUGH THE SAS CANAL.

Description

Sas a vide avec des porte-objet Wpour introduire des objets dans desEmpty airlock with W object holders to introduce objects into

enceintes à vide et les faire sortir de celles-ci. La présente invention concerne un sas à vide auquel 5 sont associés des porte-objet destinés à introduire des objets dans des enceintes à vide et & les faire sortir de celles-ci et qui comporte un canal à sas d'une section adaptée & la forme des porte-objet, des joints étant prévus pour assurer l'étanchéité entre les porte-objet et la paroi 10 du canal à sas Une forme de réalisation d'un sas à vide de vacuum chambers and remove them from them. The present invention relates to a vacuum airlock with which 5 are associated object holders intended to introduce objects into and out of vacuum chambers and which comprises an airlock channel of a suitable section & shape object holders, seals being provided to seal between the object holders and the wall 10 of the airlock channel An embodiment of a vacuum airlock

ce genre est décrite dans le brevet US N 3 486 365. this kind is described in US Pat. No. 3,486,365.

Le canal a sas représenté dans ce dernier est un tunnel à travers lequel les porte-objet réalisés sous la forme de récipients cylindriques, qui reçoivent les objets à exami15 ner (par exemple des transistors), sont poussés En l'occurrence l'étanchéité au vide est obtenue au moyen de joints annulaires qui sont montés sur la paroi intérieure du tunnel Entre deux joints annulaires successifs est chaque fois formé, en combinaison avec les porte-objet 20 passant par le tunnel, un espace clos raccordé à une pompe à vide qui lui est propre, de façon a obtenir des étages de pression Cet agencement connu permet aux porte-objet et aux objets à traiter sous vide portés par ces derniers d'être introduits dans une chambre de traitement sous vide 25 et d'être évacués de celle-ci en passant respectivement par The channel has airlock represented in the latter is a tunnel through which the object holders produced in the form of cylindrical containers, which receive the objects to be examined (for example transistors), are pushed In this case the sealing at vacuum is obtained by means of annular seals which are mounted on the inner wall of the tunnel Between two successive annular seals is formed, in combination with the object holders 20 passing through the tunnel, an enclosed space connected to a vacuum pump which its own, so as to obtain pressure stages This known arrangement allows the object holders and the objects to be treated under vacuum carried by the latter to be introduced into a vacuum treatment chamber 25 and to be evacuated from that - passing through respectively

plusieurs étages de pression.multiple pressure stages.

Des sas à vide à passage continu présentant plusieurs étages de pression séparés les uns des autres par des joints sont également connus dans d'autres domaines Un inconvénient des dispositifs connus est que les porte-objet, en glissant sur les joints, risquent de déposer sur ceux-ci de la poussière et d'autres souillures, lesquelles au fur et à mesure s'y accumulent et peuvent ensuite à leur tour occasionner un salissement de porteobjet et d'objets à introduire dans le sas Dans la techni10 que de revêtement sous vide il peut par exemple tomber de la poussière des joints sur les substrats à revêtir, occasionnant ainsi des défauts lors de l'application subséquente du revêtement Un autre inconvénient résulte du fait que d'éventuelles détériorations mineures des joints ne se 15 détectent pas facilement, puisque les légers défauts d'étanchéité dus à ces dernières peuvent également se produire pour différentes autres raisons, de sorte que la recherche de défectuosités demande souvent beaucoup de temps En tout état de cause le nettoyage et le contr 8 le 20 des joints logés dans le canal à sas nécessitent de fréquents montages et démontages de ceux-ci, ce qui non seulement est laborieux mais entraîne en outre avant tout des temps morts dans la fabrication et, par suite, des Vacuums with continuous passage having several pressure stages separated from each other by seals are also known in other fields. A drawback of known devices is that the object-holders, by sliding on the seals, risk depositing on these dust and other soils, which gradually accumulate there and can then in turn cause soiling of object holder and objects to be introduced into the airlock In the vacuum coating technique for example, dust from the seals may fall on the substrates to be coated, thus causing defects during the subsequent application of the coating. Another drawback results from the fact that any minor damage to the seals is not easily detected, since slight leaks due to these can also occur for a variety of other reasons, so finding faults often requires a lot p of time In any event the cleaning and checking of the seals housed in the airlock channel requires frequent assembly and disassembly of these, which not only is laborious but also leads above all to downtime in manufacturing and, as a result,

pertes sur le plan économique.economic losses.

Or la présente invention a pour but de permettre à un sas à vide du genre mentionné plus haut d'être réalisé de telle manière que le canal à sas et les joints puissent être plus facilement surveillés et maintenus propres Ce but est atteint selon l'invention par le fait que les 30 joints sont fixés aux porte-objet et sont réalisés de façon Now the object of the present invention is to allow a vacuum airlock of the kind mentioned above to be produced in such a way that the airlock channel and the seals can be more easily monitored and kept clean. This object is achieved according to the invention. by the fact that the 30 seals are fixed to the object holders and are made so

à pouvoir passer avec ces derniers par le canal à sas. to be able to pass with these through the airlock channel.

La présente invention a donc pour objet un sas à vide auquel sont associés des porte-objet destinés à introduire des objets dans des enceintes à vide et à les faire sortir de celles-ci et qui comporte un canal à sas 5 présentant une section adaptée à la forme des porte-objet, des joints étant prévus pour assurer l'étanchéité entre les porte-objet et la paroi du canal à sas, caractérisé en ce que les joints sont fixés aux porte-objet The present invention therefore relates to a vacuum lock with which are associated object holders intended to introduce objects into and out of vacuum chambers and which comprises an airlock channel 5 having a section adapted to the shape of the object holders, seals being provided to ensure the seal between the object holders and the wall of the airlock channel, characterized in that the seals are fixed to the object holders

et sont réalisés de façon à pouvoir passer conjointe10 ment avec ces derniers par le canal à sas. and are made so as to be able to pass jointly with the latter via the airlock channel.

Les joints peuvent être réalisés sous la forme de joints à lèvres fixés aux porte-objet et se déplaçant The seals can be made in the form of lip seals fixed to the slide and moving

avec ceux-ci.with these.

Les porte-objet peuvent présenter du côté avant 15 (dans le sens de leur passage par le canal à sas) des surfaces de guidage biseautées de façon à se rapprocher l'une de l'autre et les joints à lèvres sont fixés au The object holders may have on the front side 15 (in the direction of their passage through the airlock channel) beveled guide surfaces so as to approach each other and the lip seals are fixed to the

côté arrière des porte-objet de telle manière qu'ils forment des espaces creux de forme conique pour que les sur20 faces de guidage du porte-objet suivant puissent s'y engager lors de son passage par le canal à sas. rear side of the object-holder in such a way that they form hollow spaces of conical shape so that the guide surfaces of the next object-holder can engage there during its passage through the airlock channel.

Les joints à lèvres et la partie avant des porteobjet peuvent être adaptés entre eux de telie manière que lors du passage par le canal à sas, les joints à lèvres 25 soient poussés contre la paroi du canal à sas par la The lip seals and the front part of the object holders can be adapted to one another in such a way that when passing through the airlock channel, the lip seals 25 are pushed against the wall of the airlock channel by the

partie avant du porte-objet suivant. front of the next object holder.

Le canal à sas peut présenter au moins deux étages de pression et en ce qu'il est prévu un conduit The airlock channel can have at least two pressure stages and in that a duct is provided

débouchant dans le canal à sas et destiné à l'amenée 30 d'un gaz auxiliaire. opening into the airlock channel and intended for supplying an auxiliary gas.

Le fait que les joints puissent passer avec les porte-objet par le canal à sas permet de vérifier, par simple observation visuelle, la propreté et le bon état de chaque joint individuel avant que le porte-objet auquel il est fixé soit introduit dans le sas Cette observation visuelle peut s'effectuer aisément en cours de production 5 et ne nécessite donc pas d'interruption de celle-ci Un The fact that the seals can pass with the object holders through the airlock channel makes it possible to verify, by simple visual observation, the cleanliness and the good condition of each individual seal before the object holder to which it is fixed is introduced into the airlock This visual observation can easily be done during production 5 and therefore does not require an interruption.

nettoyage des joints peut éventuellement s'effectuer facilement avant l'introduction du porte-objet dans le sas. cleaning of the seals can possibly be carried out easily before the introduction of the object holder into the airlock.

Etant donné que dans un sas selon l'invention il n'est pas besoin de monter des joints sur la paroi intérieure du 10 canal à sas et qu'il n'est donc pas non plus nécessaire de munir la paroi intérieure de rainures ou de moyens de retenue pour de tels joints, il s'offre encore l'avantage que cette dernière peut être parfaitement lisse, ce qui contribue également à réduire sensiblement le risque 15 d'accumulation de poussière et de souillures De plus, la paroi intérieure du canal à sas est continuellement nettoyée et polie par les joints passant constamment au contact de celle-ci et est donc pour ainsi dire maintenue Since in an airlock according to the invention there is no need to mount seals on the inner wall of the airlock channel and therefore there is also no need to provide the inner wall with grooves or retaining means for such seals, there is also the advantage that the latter can be perfectly smooth, which also contributes to significantly reducing the risk of accumulation of dust and soils. In addition, the inner wall of the channel à sas is continuously cleaned and polished by the seals constantly passing in contact with it and is thus maintained as it could be

propre par auto-nettoyage en cours de fonctionnement. clean by self-cleaning during operation.

En tant que joints fixés aux porte-objet et passant avec ces derniers à travers le canal à sas ont notamment As seals attached to the slide and passing with them through the airlock channel have in particular

donné satisfaction les joints à lèvres connus. given satisfaction with known lip seals.

Un exemple de réalisation de l'invention est expliqué plus en détail cidessous à l'aide des dessins 25 annexés sur lesquels: la figure 1 montre schématiquement une installation de revêtement comprenant un sas à vide équipé d'un canal à sas pour introduire les objets à revêtir dans le sas et les faire sortir de celui-ci; la figure 2 représente à plus grande échelle un porte-objet approprié au sas selon l'exemple de la figure 1. Dans le dispositif de la figure 1 est désignée par 1 la chambre de revêtement sous vide dans laquelle un objet, par exemple une plaque de verre à revêtir, maintenu par un porte-objet 2 est revêtue par le courant de vapeur 4 sortant d'une source de vapeur 3 La source 3 peut être une source de vapeur thermique ou par exemple un dispositif de pulvérisation cathodique connu, lequel convient en particulier pour l'application d'un revêtement de haut en bas La chambre 1 est raccordée par 10 l'intermédiaire d'un conduit 5 à un équipement qui, constitué par une pompe à vide poussé 6 et une pompe à vide préalable 7, est destiné à produire le vide nécessaire à An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with the aid of the appended drawings in which: FIG. 1 schematically shows a coating installation comprising a vacuum airlock equipped with an airlock channel for introducing the objects to coat in the airlock and take them out of it; Figure 2 shows on a larger scale an object holder suitable for the airlock according to the example of Figure 1. In the device of Figure 1 is designated by 1 the vacuum coating chamber in which an object, for example a plate of glass to be coated, held by a holder 2 is coated with the vapor stream 4 exiting from a vapor source 3 The source 3 may be a source of thermal vapor or for example a known sputtering device, which is suitable in particular for the application of a coating from top to bottom The chamber 1 is connected via a conduit 5 to a piece of equipment which, consisting of a high vacuum pump 6 and a prior vacuum pump 7, is intended to produce the vacuum necessary for

l'opération de revêtement.the coating operation.

Pour introduire d'autres porte-objet 2 a, 2 b, 2 c, 15 etc est prévu le canal à sas 8 dans lequel débouchent, en l'occurrence en deux endroits 9 et 10, des conduits 11 et 12 qui sont à leur tour raccordés à des postes de pompage auxiliaires constitués respectivement par une pompe à vide poussé 13 b; 13 a et une pompe à vide préalable 14 b; 14 a. 20 Ces postes de pompage auxiliaires produisent dans le canal à sas, de manière connue en soi, des étages de pression o règne une pression gazeuse qui décroît du côté entrée 15 To introduce other object holders 2 a, 2 b, 2 c, 15 etc, the airlock channel 8 is provided, into which, in this case in two places 9 and 10, there are conduits 11 and 12 which are at their tower connected to auxiliary pumping stations constituted respectively by a high vacuum pump 13 b; 13 a and a preliminary vacuum pump 14 b; 14 a. 20 These auxiliary pumping stations produce, in a manner known per se, pressure stages in which the gas pressure decreases on the inlet side 15

jusqu'à la chambre de revêtement 1. to the coating chamber 1.

Le canal à sas est réalisé de manière analogue pour 25 l'évacuation des objets traités Du côté sortie sont également prévus deux conduits de pompage 17 a et 17 b pour produire des étages de pression, le conduit 17 a étant équipé de son propre poste de pompage auxiliaire constitué par une pompe à vide poussé 18 et une pompe à vide 30 préalable 19, alors que le conduit de raccordement 17 b communique, comme représenté, avec le poste de pompage The airlock channel is produced in a similar manner for the evacuation of the treated objects. On the outlet side, two pumping conduits 17 a and 17 b are also provided to produce pressure stages, the conduit 17 a being equipped with its own station. auxiliary pumping constituted by a high vacuum pump 18 and a preliminary vacuum pump 30 19, while the connection duct 17 b communicates, as shown, with the pumping station

auxiliaire 13 b/14 b.auxiliary 13 b / 14 b.

Le porte-objet représenté sur la figure 2 est constitué par une platine 21 qui présente un évidement 22 pour un objet en forme de disque 23 à introduire dans le sas, l'évidement étant adapté à la forme du porteobjet de 5 telle sorte que l'objet ne dépasse pas des faces limites de The object holder shown in FIG. 2 is constituted by a plate 21 which has a recess 22 for a disc-shaped object 23 to be introduced into the airlock, the recess being adapted to the shape of the object holder so that the object does not exceed limit faces of

la platine 21 La platine 21 présente du côté avant (pour un observateur regardant dans le sens de mouvement) avantageusement des surfaces de guidage 24 biseautées de -façon à se rapprocher l'une de l'autre qui empêchent la platine par 10 exemple de se coincer lors du passage par le canal à sas. the plate 21 The plate 21 has on the front side (for an observer looking in the direction of movement) advantageously guide surfaces 24 bevelled so as to approach each other which prevent the plate for example from stuck when passing through the airlock channel.

Du côté arrière la platine 21 est munie du joint 25 assurant l'étanchéité entre le porte-objet et la paroi du canal à sas Ce joint porté par le porte-objet et pouvant passer avec celui-ci par le canal à sas se présente, dans 15 cet exemple de réalisation, sous la forme d'un joint à On the rear side the plate 21 is provided with the seal 25 ensuring the seal between the object holder and the wall of the lock channel. This seal carried by the object holder and which can pass with the latter through the lock channel is present, in this exemplary embodiment, in the form of a joint to

lèvres qui prend appui de manière étanche contre l'ensemble des quatre côtés du canal à sas (de section rectangulaire). lips which press tightly against all four sides of the airlock channel (of rectangular section).

Comme la figure le laisse apparaître, les quatre côtés étanchéifiants du joint à lèvres forment en même temps un 20 espace creux conique et dans lequel, lorsque plusieurs porte-objet sont introduits en 15 pour passer dans la chambre formant sas, s'engage chaque fois la partie avant, à surfaces biseautées se rapprochant l'une de l'autre, du porte-objet suivant de façon à écarter les 25 côtés des joints à lèvres et à les pousser ainsi contre la paroi du canal à sas, de sorte que l'étanchéification se As the figure shows, the four sealing sides of the lip seal simultaneously form a conical hollow space and in which, when several object carriers are introduced at 15 to pass into the airlock chamber, engages each time the front part, with bevelled surfaces approaching one another, of the next object holder so as to separate the 25 sides of the lip seals and thus push them against the wall of the airlock channel, so that the sealing

réalise avec une plus grande force d'appui du joint. achieves with greater bearing force the joint.

Une autre caractéristique avantageuse de l'invention consiste à introduire un gaz auxiliaire en un 30 endroit approprié dans le canal à sas Dans le cas de la figure 1 sont prévus les conduits 26 et 27 pour l'amenée d'un gaz auxiliaire L'amenée d'un gaz auxiliaire a pour but de faire encore davantage obstacle à ce que de l'air pénètre dans la chambre de traitement en passant par le 35 canal à sas En effet, si le gaz auxiliaire est introduit respectivement à proximité de l'entrée et de la sortie du canal sous une pression légèrement supérieure à la pression atmosphérique, alors ce gaz s'écoule des deux c 6 tés, c'est-à-dire tant vers l'atmosphère extérieure (en 15 et 5 20) que vers la chambre à vide, de telle sorte que dans cette dernière ne règne plus qu'une pression de gaz auxiliaire très réduite dont la valeur est déterminée par la puissance des pompes auxiliaires pour les étages de pression et par le pouvoir étanchéifiant des joints 10 entraînés par les porte-objet Le gaz auxiliaire est choisi de façon à ne pas influer défavorablement sur le processus devant se produire dans la chambre de traitement Il peut donc être approprié d'utiliser un gaz neutre, tel que par exemple l'argon, ou bien, dans la technique de revêtement sous 15 vide, éventuellement aussi un gaz réactif, tel que l'oxygène, s'il s'agit par exemple pour une couche déposée sur un objet d'être en même temps oxydée La technique de revêtement d'objets par vaporisation en milieu réactif est connue en soi et ne fait pas l'objet de la présente 20 invention De même, le fait d'utiliser de la façon décrite un gaz auxiliaire, afin d'empêcher la pénétration d'air atmosphérique dans un récipient, est connu en soi grace au Another advantageous characteristic of the invention consists in introducing an auxiliary gas into a suitable place in the airlock channel. In the case of FIG. 1, the conduits 26 and 27 are provided for the supply of an auxiliary gas. the purpose of an auxiliary gas is to further prevent air from entering the treatment chamber via the airlock channel. Indeed, if the auxiliary gas is introduced respectively near the inlet and from the outlet of the channel under a pressure slightly higher than atmospheric pressure, then this gas flows from both sides, that is to say both towards the outside atmosphere (at 15 and 5 20) and towards the vacuum chamber, so that in the latter only a very reduced auxiliary gas pressure prevails, the value of which is determined by the power of the auxiliary pumps for the pressure stages and by the sealing power of the seals 10 driven by Object holders Auxiliary gas is chosen so as not to adversely affect the process which should take place in the treatment chamber. It may therefore be appropriate to use a neutral gas, such as for example argon, or else in the undercoating technique. vacuum, possibly also a reactive gas, such as oxygen, if it is for example for a layer deposited on an object to be at the same time oxidized The technique of coating objects by vaporization in a reactive medium is known per se and is not the subject of the present invention Likewise, the fact of using, as described, an auxiliary gas, in order to prevent the penetration of atmospheric air into a container, is known per se thanks to the

brevet us N 3 000 346.US patent N 3,000,346.

Les symboles utilisés sur la figure 1 pour les 25 pompes sont universellement en usage; en particulier, le symbole correspondant aux désignations 6, 13 a et 18 signifie une pompe à diffusion, celui coorespondant à la désignation 13 b une pompe turbomoléculaire et celui correspondant aux désignations 7, 14 a, 14 b et 19 une pompe mécanique 30 à vide préalable comme par exemple une pompe à vide rotative à-palettes Au lieu des types de pompes indiqués sur la figure peuvent évidemment aussi être utilisées d'autres The symbols used in Figure 1 for the 25 pumps are universally in use; in particular, the symbol corresponding to the designations 6, 13 a and 18 signifies a diffusion pump, that corresponding to the designation 13 b a turbomolecular pump and that corresponding to the designations 7, 14 a, 14 b and 19 a mechanical vacuum pump 30 preliminary, such as a rotary vane vacuum pump. Instead of the types of pumps indicated in the figure, it is obviously also possible to use other

pompes capables de produire les vides correspondants. pumps capable of producing the corresponding voids.

Dans le cas de porte-objet présentant une section In the case of an object holder having a section

différente de celle représentée les joints doivent évidemment être adaptés à la forme de ces porte-objet; de tels joints sont très faciles à réaliser pour des porte-objet de section circulaire ou ovale. different from that shown the seals must obviously be adapted to the shape of these object holders; such seals are very easy to produce for object holders of circular or oval section.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S

1 vacuum airlock with which object holders are associated intended to introduce objects into and out of vacuum chambers and which comprises an airlock channel having a section adapted to the shape of the holders object (s), seals being provided for sealing between the object holder (s) and the wall of the airlock channel, characterized in that the seals (25) are fixed to the object holder (s) (2 , 2 a, 2 b, 2 c, etc.) and are made so that they can pass

together with these by the airlock channel (8).

2 vacuum airlock according to claim 1, characterized in that the seals (25) are produced in the form of lip seals fixed to the object holder (s) (2,

2 a, 2 b, 2 c, etc.) and moving with them.

3 vacuum airlock according to claim 2, characterized in that the object holder (s) have on the front side (in the direction of their passage through the airlock channel) guide surfaces (24) bevelled so as to approach the one from the other and the lip seals 20 (25) are fixed to the rear side of the object holder (s) in such a way that they form hollow spaces of conical shape so that the guide surfaces (24) of the object holder following can commit to it during its passage

through the airlock channel (8).

4 vacuum airlock according to claim 2, characterized in that the lip seals (25) and the front part of the object holder (s) are adapted to each other so that when passing through the airlock channel (8) the lip seals are pushed against the wall 30 of the airlock channel by the front part of the next object holder. Vacuum lock according to claim 1, characterized in that the lock channel has at least two pressure stages and in that there is provided a conduit (26,27) opening into the lock channel (8) and

intended for the supply of an auxiliary gas.