[发明专利]用于涂敷衬底的设备

说明书

一种用于涂敷衬底的设备，包括真空腔室，具有开口和门，通过开口能够容纳衬底，以及门配置成密封开口；一个或多个靶，布置在真空腔室中；配置成冷却衬底的冷却单元和/或配置成加热衬底的加热单元；旋转装置，配置成相对于一个或多个靶、冷却单元和/或加热单元旋转衬底；和提升腔室，与真空腔室的内部连通并且配置成容纳冷却单元和/或加热单元。真空腔室限定提升轴，沿着提升轴布置冷却单元和/或加热单元和提升腔室，和该设备还包括位移装置，配置成沿着提升轴以及在真空腔室和提升腔室之间使冷却单元和/或加热单元移动。

技术领域

本发明涉及用于涂敷衬底的设备，特别是涉及用于物理气相沉积的设备。

背景技术

物理气相沉积是将蒸发的源材料的薄层沉积在布置在真空腔室中的一个或多个衬底上的过程。已知类型的物理气相沉积过程包括阴极电弧沉积和磁控管或溅射沉积，大功率脉冲磁控溅射或HIPMS或等离子体辅助化学气相沉积(PACVD)。

用于物理气相沉积的设备包括具有开口和门的真空腔室，通过该开口可以容纳衬底和门配置成密封开口。可拆卸的台或支承结构配置成通过真空腔室的开口并且支承真空腔室内的衬底。在涂覆过程开始时，使用真空泵，例如粗抽泵和/或涡轮分子泵，以抽空真空腔室。然后使用物理过程，例如金属离子蚀刻，电弧蒸发或溅射，以从布置在真空腔室中的一个或多个靶产生材料蒸气。一旦源材料以蒸气的形式从靶(多个)中释放出来，就可将其沉积在衬底上以形成薄的涂层。在其他类型的物理过程中，例如PACVD或Ar-离子蚀刻，仅使用气体作为源材料。

在涂敷期间，衬底吸收热量并需要冷却。类似地，衬底可能需要作为涂敷过程的一部分被加热。由于涂敷过程在真空腔室中进行，因此设计既可靠又简单的加热和/或冷却系统是具有挑战性的。例如，使用制冷剂的冷却系统可能容易泄漏。此外，已经证明难以设计一种加热和/或冷却系统，其在涂覆期间能够在衬底之间进行足够的热传递，但是仍然允许衬底在涂敷过程之前和之后容易加载和卸载。因此，仍然需要能够在宽范围的工艺温度下可靠地操作的涂敷设备。

发明内容

本申请提供一种用于涂覆衬底的设备，包括：真空腔室，具有开口和门，所述衬底通过所述开口能够被容纳，以及所述门配置成密封所述开口；一个或多个靶，布置在所述真空腔室内；冷却单元和/或加热单元，所述冷却单元配置成冷却所述衬底以及所述加热单元配置成加热所述衬底；旋转装置，配置成使衬底相对于所述一个或多个靶、所述冷却单元和/或所述加热单元旋转；和提升腔室，与所述真空腔室的内部连通并且配置成容纳所述冷却单元和/或所述加热单元。所述真空腔室限定提升轴，所述冷却单元和/或所述加热单元和所述提升腔室沿着所述提升轴布置，和所述设备还包括位移装置，配置成使所述冷却单元和/或所述加热单元沿着所述提升轴以及在所述真空腔室和所述提升腔室之间移动。

通过将冷却单元和/或加热单元配置成可沿着真空腔室的提升轴移动，冷却单元和/或加热单元可以在涂覆期间放置在可移除的台的中心和在衬底之中，并提升到提升腔室中，使得台可以容易地移动通过真空腔室中的开口，以快速加载和卸载衬底。

在一些实施例中，所述位移装置配置成使所述冷却单元和/或所述加热单元沿着所述提升轴移动，从而使得所述冷却单元和/或所述加热单元不围绕所述提升轴(X)旋转。通常，冷却单元将包括冷却水系统，其中水经由一系列管和/或冷却通道进入和离开真空腔室。代替水，也可以使用其他类型的制冷剂，例如油或液氮。当冷却单元配置成不围绕提升轴旋转时，可以简化冷却通道的设计。非旋转冷却单元和加热单元也适用于更简单的提升机构。

在另外的实施例中，涂覆设备还包括密封组装件，例如密封阀，配置成以气密方式将提升腔室与真空腔室密封。根据这个方面，冷却单元和/或加热单元可以经由位移装置提升到提升腔室中，同时真空腔室仍处于真空下。然后密封阀可以被密封以保持提升腔室中的真空，同时打开真空腔室的开口以卸载衬底并且同时加载下一组衬底。这减少了真空泵在真空腔室中产生更新的真空的努力。