[發明專利]用于涂敷襯底的設備

有效

• 申請號: 201710647150.5
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107686978B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 唐·德克斯;戴夫·多沃爾德;呂德·雅各布斯;馬爾金·格坦
• 申請（專利權）人: 豪澤爾涂層技術有限公司
• 主分類號: C23C14/50
• 分類號: C23C14/50;C23C14/56
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 鄧云鵬

一種用于涂敷襯底的設備，包括真空腔室，具有開口和門，通過開口能夠容納襯底，以及門配置成密封開口；一個或多個靶，布置在真空腔室中；配置成冷卻襯底的冷卻單元和/或配置成加熱襯底的加熱單元；旋轉裝置，配置成相對于一個或多個靶、冷卻單元和/或加熱單元旋轉襯底；和提升腔室，與真空腔室的內部連通并且配置成容納冷卻單元和/或加熱單元。真空腔室限定提升軸，沿著提升軸布置冷卻單元和/或加熱單元和提升腔室，和該設備還包括位移裝置，配置成沿著提升軸以及在真空腔室和提升腔室之間使冷卻單元和/或加熱單元移動。

技術領域

本發明涉及用于涂敷襯底的設備，特別是涉及用于物理氣相沉積的設備。

背景技術

物理氣相沉積是將蒸發的源材料的薄層沉積在布置在真空腔室中的一個或多個襯底上的過程。已知類型的物理氣相沉積過程包括陰極電弧沉積和磁控管或濺射沉積，大功率脈沖磁控濺射或HIPMS或等離子體輔助化學氣相沉積(PACVD)。

用于物理氣相沉積的設備包括具有開口和門的真空腔室，通過該開口可以容納襯底和門配置成密封開口。可拆卸的臺或支承結構配置成通過真空腔室的開口并且支承真空腔室內的襯底。在涂覆過程開始時，使用真空泵，例如粗抽泵和/或渦輪分子泵，以抽空真空腔室。然后使用物理過程，例如金屬離子蝕刻，電弧蒸發或濺射，以從布置在真空腔室中的一個或多個靶產生材料蒸氣。一旦源材料以蒸氣的形式從靶(多個)中釋放出來，就可將其沉積在襯底上以形成薄的涂層。在其他類型的物理過程中，例如PACVD或Ar-離子蝕刻，僅使用氣體作為源材料。

在涂敷期間，襯底吸收熱量并需要冷卻。類似地，襯底可能需要作為涂敷過程的一部分被加熱。由于涂敷過程在真空腔室中進行，因此設計既可靠又簡單的加熱和/或冷卻系統是具有挑戰性的。例如，使用制冷劑的冷卻系統可能容易泄漏。此外，已經證明難以設計一種加熱和/或冷卻系統，其在涂覆期間能夠在襯底之間進行足夠的熱傳遞，但是仍然允許襯底在涂敷過程之前和之后容易加載和卸載。因此，仍然需要能夠在寬范圍的工藝溫度下可靠地操作的涂敷設備。

發明內容

本申請提供一種用于涂覆襯底的設備，包括：真空腔室，具有開口和門，所述襯底通過所述開口能夠被容納，以及所述門配置成密封所述開口；一個或多個靶，布置在所述真空腔室內；冷卻單元和/或加熱單元，所述冷卻單元配置成冷卻所述襯底以及所述加熱單元配置成加熱所述襯底；旋轉裝置，配置成使襯底相對于所述一個或多個靶、所述冷卻單元和/或所述加熱單元旋轉；和提升腔室，與所述真空腔室的內部連通并且配置成容納所述冷卻單元和/或所述加熱單元。所述真空腔室限定提升軸，所述冷卻單元和/或所述加熱單元和所述提升腔室沿著所述提升軸布置，和所述設備還包括位移裝置，配置成使所述冷卻單元和/或所述加熱單元沿著所述提升軸以及在所述真空腔室和所述提升腔室之間移動。

通過將冷卻單元和/或加熱單元配置成可沿著真空腔室的提升軸移動，冷卻單元和/或加熱單元可以在涂覆期間放置在可移除的臺的中心和在襯底之中，并提升到提升腔室中，使得臺可以容易地移動通過真空腔室中的開口，以快速加載和卸載襯底。

在一些實施例中，所述位移裝置配置成使所述冷卻單元和/或所述加熱單元沿著所述提升軸移動，從而使得所述冷卻單元和/或所述加熱單元不圍繞所述提升軸(X)旋轉。通常，冷卻單元將包括冷卻水系統，其中水經由一系列管和/或冷卻通道進入和離開真空腔室。代替水，也可以使用其他類型的制冷劑，例如油或液氮。當冷卻單元配置成不圍繞提升軸旋轉時，可以簡化冷卻通道的設計。非旋轉冷卻單元和加熱單元也適用于更簡單的提升機構。

在另外的實施例中，涂覆設備還包括密封組裝件，例如密封閥，配置成以氣密方式將提升腔室與真空腔室密封。根據這個方面，冷卻單元和/或加熱單元可以經由位移裝置提升到提升腔室中，同時真空腔室仍處于真空下。然后密封閥可以被密封以保持提升腔室中的真空，同時打開真空腔室的開口以卸載襯底并且同時加載下一組襯底。這減少了真空泵在真空腔室中產生更新的真空的努力。