CN102834544A

CN102834544A - 对用于柔性衬底的腔室入口或腔室出口进行密封的装置、衬底处理设备及组装该装置的方法

Info

Publication number: CN102834544A
Application number: CN2011800180244A
Authority: CN
Inventors: 卡尔-海因里希·温克; 沃克尔·海克
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2031-03-22
Also published as: US20110247557A1; WO2011124467A1; JP5878162B2; CN102834544B; EP2374914B1; TWI558842B; KR101869525B1; JP2013524017A; TW201202471A; KR20130098859A; EP2374914A1

Abstract

本公开涉及一种对用于柔性衬底(16)的腔室入口(18)或腔室出口进行密封的装置(100)，该装置包括：具有密封表面(108)的本体(104)；形成在本体中的衬底开口(106)，其被构造为由柔性衬底横越；至少部分面向密封表面的弹性管(116)，其中弹性管具有用于连接气体供应源(136)的连接部并且适合于在工作期间进行充气和抽气。此外，本公开涉及一种用于组装对柔性衬底(16)的腔室入口或腔室出口进行密封的装置的方法，包括以下步骤：提供具有密封表面(108)的本体(104)，其中衬底开口(106)形成在本体中并被构造为由柔性衬底横越；将弹性管(116)插入本体中，使得弹性管(116)至少部分面对密封表面(108)，弹性管具有连接部并且适合于在工作期间进行充气和抽气；以及将弹性管的连接部连接到气体供应源(136)。

Description

对用于柔性衬底的腔室入口或腔室出口进行密封的装置、衬底处理设备及组装该装置的方法

技术领域

本发明涉及一种对用于柔性衬底的腔室入口或腔室出口进行密封的装置。特别是，本发明涉及一种具有本体以及形成在本体中的衬底开口的装置。

此外，本发明涉及一种用于处理柔性衬底的衬底处理设备，该衬底处理设备包括第一腔室以及与第一腔室分离的第二腔室。

另外，本发明涉及一种组装该装置的方法，该装置对用于柔性衬底的腔室入口或腔室出口进行密封。

背景技术

在许多应用中，都需要在柔性衬底上沉积薄层。

通常，柔性衬底在柔性衬底涂布设备的不同腔室中进行涂布。此外，柔性衬底原料(例如柔性衬底卷材)可以被布置在衬底涂布设备的一个腔室中。通常，利用真空沉积技术(例如物理气相沉积或化学气相沉积)来在真空中涂布柔性衬底。然而，为了在腔室中修复或更换某些装置，或为了对于柔性衬底原料进行重新填充或重新进料，至少其中一个腔室可以被加压至大气压，使得人能够进入腔室，或者柔性衬底原料能够被重新填充或收回。在其它实例中，在必须保养沉积设备时(例如需要更换溅镀设备的靶材时)，柔性衬底原料可以被保持在真空中。然而，衬底涂布设备的其它腔室可以仍保持抽真空。为了这些目的，特别是在柔性衬底横越两腔室之间的壁时，可以将该腔室对于另一腔室密封。

因此，即使是在柔性衬底横越两腔室之间的壁时，仍然可能有一个腔室具有非常低的压力、而另一个腔室具有相对高的压力。

发明内容

鉴于上述内容，本发明提供了一种根据权利要求1的用于密封腔室入口的装置、一种根据权利要求10的衬底处理设备以及一种根据权利要求11的方法。

鉴于上述内容，提供了一种对用于柔性衬底的腔室入口或腔室出口进行密封的装置，装置包括具密封表面的本体、形成在本体中由柔性衬底横越的衬底开口以及至少部分面对密封表面的弹性管，其中弹性管具有连接部，其用于连接气体供应源并适合于在工作期间进行充气和抽气。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，装置还包括凹部，凹部形成在本体中且与密封表面相对，其中具体地凹部基本上为U形或在与弹性管纵向轴正交的截面上具有基本半圆形的截面。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，凹部特别是具有沟槽的形式。

例如，在实施例中，凹部具有纵向轴，凹部的纵向轴基本上平行于弹性管的纵向轴。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，弹性管至少部分被布置在凹部中。

例如，在实施例中，密封表面形成在衬底开口中。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，弹性管的纵向轴基本上正交于柔性衬底的传输方向。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，刚性杆(特别是刚性管)被布置在弹性管内，其中刚性管的内部与位于刚性管和弹性管之间的空间流体连通。在典型实施例中，刚性杆可以由金属制成，金属例如钢。在典型实施例中，刚性杆具有刚性管的形式。

例如，在实施例中，本体包括至少一个管安装开口，管安装开口在凹部纵向轴的方向上对凹部进行延伸，用于安装从由弹性管和刚性杆所组成的组中选择的至少一个组件。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，至少一个管安装开口具有周围管安装开口密封表面，其中弹性管被压抵到管安装开口密封表面，使得避免沿着通过至少一个管安装开口的方向的流体流动，其中具体地，供应源开口密封表面基本上为圆锥形。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，装置还包括至少一个插头，插头分别被布置在管安装开口中，其中插头将弹性管压抵到安装开口密封表面，其中具体地，至少一个插头基本上为圆锥形。

在典型实施例中，插头适用于安装开口密封表面。

例如，在实施例中，至少一个插头维持刚性杆(特别是刚性管)。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，至少一个插头包括流体通道，用于将弹性管的内部连接到从由压力源和真空源所组成的组中选择的至少一个来源。

例如，在实施例中，其中在充气状态下，弹性管的一部分压抵到面对衬底开口密封表面的凹部表面。

根据另一方面，提供了一种用于处理柔性衬底的衬底处理设备，衬底处理设备包括第一腔室以及与第一腔室分离的第二腔室，以及根据这里公开的实施例所述的装置，其中装置选择性的开启或关闭第一与第二腔室之间的流体连接。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，装置设在第一与第二腔室之间的壁中。

根据另一方面，提供了一种用于组装对柔性衬底的腔室入口或腔室出口进行密封的方法，方法包括以下步骤：提供具有密封表面的本体，其中衬底开口形成在本体中以由柔性衬底横越；将弹性管插入本体中，使得弹性管至少部分面对密封表面，弹性管具有连接部并且适合于在工作期间进行充气和抽气；以及将弹性管的连接部连接到气体供应源。

根据另一方面，装置还包括形成在本体中、相对于密封表面的凹部，其中方法包括将弹性管至少部分插入凹部中。

例如，在实施例中，本体包括至少一个管供应源开口，其沿着纵向轴的方向对凹部进行延伸，其中弹性管通过管供应源开口而被引入凹部中。

在可与本文所述的其它实施例组合的实施例中，方法还包括：将弹性管压抵到至少一个管供应源开口的周围管供应源开口密封表面，以避免沿通过至少一个管供应源开口的方向的流体流动。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，方法可以包括：将弹性管绕刚性杆布置，其中，特别是刚性杆具有刚性管的形式。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，密封表面具有纵向轴，并且包括中央部，其具体地基本上平行于弹性管或弹性管的纵向轴。此外，密封表面可以包括在密封表面的各纵向末端处的侧向部分，以及在各侧向部分与中央部之间的中间部分，其中具体地，弹性管被持久压抵到侧向部分，特别是在对弹性管进行充气或抽气时。

例如，在实施例中，侧向部分与各个相邻中间部分之间的过渡曲率半径大于80mm，特别是大于90mm。例如，曲率半径可以介于90mm与120mm之间。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，中央部分与中间部分之间的过渡曲率半径分别大于80mm，特别是大于90mm。例如，曲率半径可以介于90mm与120mm之间。

例如，在实施例中，中央部分与中间部分之间的过渡圆形区段的角度分别小于15度，特别是小于10度。例如，中央部分与中间部分的过渡角度介于5度与10度之间。

在可与本文所述的其它实施例组合的典型实施例中，侧向部分与各个相邻中间部分之间的过渡圆形区段的角度小于15度，特别是小于10度。例如，侧向部分与各相邻中间部分之间的过渡角度介于5度与10度之间。

例如，在实施例中，中间部分约为密封表面的纵向延伸开口的延伸部的5％与15％之间。

附图说明

对于本领域技术人员而言，完整且可实施的公开内容包括了最佳实施例，并且在说明书的其余部分中更具体地说明，包括参照说明书附图，其中：

图1示意性示出了壁的截面图，其包括用于密封腔室入口或腔室出口的装置；

图2示意性示出了用于密封腔室入口或腔室出口的装置的沿图3中横向截面B-B的截面图；

图3示意性示出了用于密封腔室入口或腔室出口的装置沿图2中纵向截面A-A的截面图；以及

图4示出了组装用于密封腔室入口或腔室出口的装置的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细参照各种实施例来进行说明，其中在附图中描述了其一个或多个示例。每一个示例都仅用于说明，而非用于限制本发明。在附图的以下说明内，相同的附图标记代表相同的组件。通常，仅说明各个实施例中的差异处。

图1示出了在第一腔室12与第二腔室14之间的壁10的截面侧视图。柔性衬底16在两腔室12、14中进行处理。通常，在处理期间，腔室12、14具有约10^-4mbar或约10^-5mbar的压力。例如，在第一腔室12中，柔性衬底16可以由涂布装置20加以涂布。在腔室14中，柔性衬底可以在柔性衬底卷材22上卷起或展开。通常，柔性衬底16经由壁开口18而横越壁10。例如在以新卷材22来更换卷材22时，第一腔室12与第二腔室14可以具有不同压力。那么，即使是在部分柔性衬底16横越壁开口18时，壁开口18仍然可以被紧密密封。

为此目的，用于密封腔室入口或腔室开口的装置100被布置在壁开口18处或壁开口18中。柔性衬底16横越装置100。在可与本发明的其它实施例结合的其他实施例中，装置100可以被整合在壁10中或作为壁10的一部分，因此壁开口可以对应于装置100的衬底开口。在某些实施例中，装置100例如通过螺丝或螺栓紧密固定到壁10。

图2示出了装置100的横向截面图。装置100包括本体104，本体104具有衬底开口106，柔性衬底16通常沿着柔性衬底的传输方向102横越衬底开口106。在可与本发明的其它实施例结合的典型实施例中，本体104由刚性材料所制成，刚性材料一般为金属，例如钢或不锈钢。例如，在一个实施例中，本体104可以由次组件所制成，那么次组件可以分别对应于本体104的一半。

衬底开口106具有密封表面108并且与密封表面108相对布置有沟槽或凹部110，密封表面108一般沿着装置100的纵向轴延伸。如可以从图3所示的装置100的纵向截面看到的，衬底开口106在装置100的纵向方向X中具有第一端部112与第二端部114。在图3中，所图示的装置100不具横越的柔性衬底。

在凹部110中配置有弹性管116。在典型实施例中，弹性管116可以由橡胶、氟胶、硅橡胶及/或丁腈橡胶(NBR)制成。弹性管可以被充气，因此在实施例中，弹性管116的部分表面被压抵到密封表面108。当柔性衬底16横越衬底开口106时，充气的弹性管被压抵到柔性衬底16。

通常，经抽气的弹性管可以具有介于约25mm与约50mm之间的外径，特别是介于30mm与45mm之间。此外，抽气的弹性管可以具有介于2mm与约8mm之间的厚度，特别是介于约3mm与约7mm之间。

在实施例中，弹性管116在纵向方向X上超过衬底开口106。因此，弹性管116的纵向延伸部大于衬底开口106的纵向延伸部。在可与本发明的其它实施例结合的典型实施例中，弹性管116由压力源进行充气。

密封表面一般具有基本平行于装置100的纵向轴X的纵向轴，在可与本发明的其它实施例结合的实施例中，装置100的纵向轴X与弹性管116的纵向轴X一致。

通常，凹部110在横向截面上基本为U形，因此充气的弹性管116可以紧密压抵凹部110的壁。在另一个实施例中，凹部110在横向截面上可以基本为半圆形或半椭圆形。在典型实施例中，凹部110的横向延伸部基本上对应于抽气的弹性管116的外径。例如，U形截面的半圆形部分的半径可以对应于或稍大于经抽气的弹性管的外面的半径。例如，凹部的半圆形部分的半径可以超过经抽气的弹性管外径的5％。在另一实施例中，经抽气的弹性管可以与凹部的壁接触。在可与本发明的其它实施例结合的实施例中，凹部的半圆形部分的半径介于约15mm与约30mm之间，特别是约20mm。

通常，经充气的弹性管116的连续部分(连续部分具体地沿纵向轴X配置)压抵凹部的壁。通常，连续部分至少在衬底开口106的第一端部112和第二端部114之间延伸。因此，在具有经充气的弹性管下，即使在压力差很大时，仍可以基本避免第一腔室12与第二腔室14之间穿过凹部的流体连通。

在可与本发明的其它实施例结合的典型实施例中，刚性管124被布置在弹性管116内，在典型实施例中，刚性管124至少具有衬底开口106的长度。在典型实施例中，刚性管124在装置100的纵向轴X上的长度超过衬底开口106的纵向延伸部。此外，在实施例中，弹性管116的纵向延伸部大于刚性管124的纵向延伸部。例如，在可与本发明的其它实施例结合的实施例中，刚性管的外径可以稍小于经抽气的弹性管的内径(例如小于5％至20％)。因此，在经抽气的弹性管与刚性管之间形成空间。

在某些实施例中，刚性杆(特别是圆柱形刚性杆)可以被布置在弹性管116中。刚性杆可以用于某些实施例中而取代刚性管。通常，刚性管可以是刚性杆的实施例。在典型实施例中，刚性杆可以具有至少衬底开口106的长度。在典型实施例中，刚性杆在装置的纵向轴X上的长度超过衬底开口106的侧向延伸部。在典型实施例中，弹性管116的纵向延伸部大于刚性杆的纵向延伸部。例如，在可与本发明的其它实施例结合的实施例中，刚性杆的外径可以稍小于经抽气的弹性管的内径(例如小5％至20％)。因此，在经抽气的弹性管与刚性杆之间形成空间。通常，刚性杆比弹性管更为刚硬。例如，刚性杆可以由金属(例如钢)制成。

在实施例中，刚性管124和/或刚性杆被保持在装置100的凹部110中的固定位置。因此，弹性管116由刚性管或刚性杆保持在装置100的固定位置中。因此，即使在抽气状态下，弹性管缩回凹部沿着凹部方向缩回，使得经抽气的弹性管116可以不破坏横越衬底开口106的柔性衬底116。因此，经抽气的弹性管116可以不刮伤柔性衬底。

通常，刚性管124或刚性杆比弹性管116更为刚硬，特别使得它们适合于用来将经抽气弹性管维持在凹部中。例如，刚性管可以由金属制成，例如铝、不锈钢或钢。

在可与本发明的其它实施例结合的典型实施例中，在纵向轴X的方向上，凹部110在开口的各末端处112、114处由管安装开口126延伸。管安装开口126用以将弹性管116与刚性管124插入凹部110中。通常，管安装开口126分别具有侧向部分，侧向部分具有基本上圆锥形表面128。在可与本发明的其它实施例结合的典型实施例中，弹性管由插头130压抵到管安装开口126的圆锥形表面128。在典型实施例中，插头130具有周围突出部132，使得避免沿着凹部的纵向穿过管安装开口126的流体流动。此外，在实施例中，插头130可以具有支撑突出部134以支撑刚性管124。因此，刚性管124在凹部110中固定到位。通常，插头130由例如螺丝或螺栓固定到装置100的本体104。

插头进一步设计以提供流体供应源136与弹性管116内部之间的流体连接部138。例如，各插头可以都具有这样的流体连接部138。在另一实施例中，第一插头可以被连接到泵以对弹性管进行抽真空或抽气，而另一流体连接部138可以被连接到压力源136。在可与本发明的其它实施例结合的典型实施例中，流体供应源连接至刚性管124的内部。为了向刚性管与弹性管116之间的空间提供压力，刚性管可以包括开口140，使得可以在刚性管124内部与刚性管124和弹性管116间的空间之间进行流体连接。例如，弹性管116可以经充气，因此经充气的弹性管116的内部具有约为6bar的压力。

在某些实施例中，流体连接部138可以被配置为使得压缩空气可以被直接提供到刚性管124与弹性管116之间的空间中。

由于弹性管116机械并气密地压抵管安装开口126的密封表面，所以弹性管116一般未经硬化或电镀到本体104。因此，可以轻易替换在装置100中的弹性管116。

在典型实施例中，密封表面包括中央部118。在典型实施例中，侧向部分120分别布置在密封表面108的各纵向末端处。在某些实施例中，侧向部分120可以(至少部分)被布置在管安装开口126中。

此外，密封表面108可以包括在各侧向部分与中央部118间的中间部分122。通常，侧向部分120被布置在密封表面108的第一端部112与第二端部114处，在典型实施例中，中央部和/或侧向部分120基本上平行于弹性管116或装置110的纵向轴X。

通常，在中央部与中间部分之间以及在中间部分与各侧向部分之间有平滑过渡。例如，在侧向部分与各相邻中间部分或者在中间部分与中央部之间的过渡腔的半径大于80mm，特别是大于90mm。例如，曲率半径介于90mm与120mm之间。

此外，密封表面部分之间的过渡圆形区段小于15度，特别是小于10度。例如，密封表面部分之间的过渡角度介于5度与10度之间。

因此，即使弹性管经加压且将衬底压抵到密封表面108，仍可以产生气密连接。

根据本发明实施例的装置具有相当的气密性，因此即使是在柔性衬底存在于衬底开口内时，仍然能可靠地隔离具有不同空气压力的腔室。特别地，可靠的圆管设计可以产生高度紧密性。

因此，在有经充气的弹性管下，即使在第一腔室与第二腔室之间压力差很大时，仍可以基本避免第一腔室与第二腔室之间的流体流通。例如，腔室可以是柔性衬底处理装置的松展或卷绕腔室，其中松展或卷绕腔室与沉积腔室相邻。根据实施例，松展或卷绕腔室可以对于沉积腔室真空气密地密封。因此，例如，可以在不使另一腔室中的柔性衬底暴露至大气(其可能含有微小粒子)的情况下进行物理气相沉积设备靶材的更换。

因此，即使在柔性衬底横越装置100时，装置100真空气密地密封了第一腔室与第二腔室之间的开口。通常，柔性衬底并不伤害装置的紧密性，即使其存在于衬底开口中。根据所公开的实施例，弹性管被布置在凹部中，且可以利用加压空气进行加压，因此弹性管可以被充气并关闭柔性衬底的开口。弹性管基本上仅在密封表面的方向上延伸，因此衬底被压抵到所面对的密封表面。在开启状态下，弹性管缩回凹部中并离开衬底开口。

图4是用于组装对弹性基板的腔室入口或腔室开口密封的装置的方法示意图。在框1000中，提供本体。本体具有密封表面，且衬底开口形成在本体中以由柔性衬底横越。在典型实施例中，凹部形成在本体中而与密封表面相对。在框1010中，弹性管插入本体中，例如插入本体的凹部中，使得弹性管部分面对密封表面。例如，弹性管通过本体中的管安装开口。在另一个实施例中，在弹性管中提供刚性管。通常，在框1020中，弹性管(特别是弹性管的内部)连接到气体供应源(例如加压空气源)。因此，可以对弹性管充气以关闭衬底开口。

在典型实施例中，凹部基本上不具有角部。例如，弹性管的连续部分(特别在衬底开口的第一端部与衬底开口的第二端部之间延伸的部分)压抵凹部壁。

上述说明利用示例(包括最佳实施例)来公开本发明，上述说明可以使本领域技术人员来实施上述主题，包括制造与使用任何装置或系统、及执行任何所含方法。在前文中虽然已说明了各种特定实施例，本领域技术人员应该知道权利要求的精神和范围可以允许等效修改。特别是，上述实施例中彼此不相斥的特征可以彼此结合。专利的范围由权利要求所限定，并且可以包括本领域技术人员所能进行的这种修改例和其它示例。如结构元件与权利要求的文字语言没有区别，或者它们包括与权利要求的文字语言具有非实质差异的等效结构元件时，这些其它实例包括在权利要求的范围内。

Claims

1.一种对用于柔性衬底(16)的腔室入口(18)或腔室出口进行密封的装置(100)，所述装置包括：

本体(104)，其具有密封表面(108)，

形成在所述本体中的衬底开口(106)，其被构造为由所述柔性衬底横越，

弹性管(116)，其至少部分地面向所述密封表面，其中

所述弹性管具有连接部，用于连接气体供应源(136)并且适合于在工作期间进行充气和抽气。

2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：

形成在所述本体中、与所述密封表面相对的凹部(110)，其中具体地，所述凹部(110)基本上为U形或在与所述弹性管的纵向轴正交的截面中具有基本半圆形截面。

3.根据权利要求2所述的装置，其中

所述弹性管(116)至少部分布置在所述凹部中。

4.根据在先权利要求中任一项所述的装置，其中

所述密封表面(108)形成在所述衬底开口(106)中。

5.根据在先权利要求中任一项所述的装置，其中

刚性杆(124)被布置在所述弹性管(116)内，其中具体地，刚性管的内部与位于所述刚性管和所述弹性管之间的空间流体连通，所述刚性杆具体是刚性管。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的装置，其中

所述本体(104)包括至少一个管安装开口(126)，其沿着所述凹部(110)的纵向轴(X)的方向对所述凹部进行延伸，用于安装从由所述弹性管与所述刚性杆所组成的组中选择的至少一个组件。

7.根据权利要求6所述的装置，其中

所述至少一个管安装开口(126)具有周围管安装开口密封表面(128)，其中所述弹性管被压抵到所述管安装开口密封表面(128)，使得避免沿着通过所述至少一个管安装开口的方向的流体流动，其中具体地，所述供应源开口密封表面基本上为圆锥形。

8.根据权利要求6或7所述的装置，所述装置还包括：

至少一个插头(130)，分别布置在管安装开口中，其中所述插头将所述弹性管(116)压抵到所述安装开口密封表面，其中具体地，所述至少一个插头基本上为圆锥形。

9.根据权利要求8所述的装置，其中

所述至少一个插头维持所述刚性杆(124)。

10.一种用于处理柔性衬底的衬底处理设备，所述衬底处理设备包括：

第一腔室(12)以及与所述第一腔室分离的第二腔室(14)，以及

根据在先权利要求中任一项所述的装置，其中

所述装置选择性开启或关闭所述第一腔室与所述第二腔室之间的流体连接。

11.一种用于组装对柔性衬底(16)的腔室入口或腔室出口进行密封的装置的方法，所述方法包括以下步骤：

提供本体(104)，其具有密封表面(108)，其中衬底开口(106)形成在所述本体中并被构造为由所述柔性衬底横越；

将弹性管(116)插入所述本体中，使得所述弹性管(116)至少部分面对所述密封表面(108)，所述弹性管具有连接部并且适合于在工作期间进行充气和抽气；以及

将所述弹性管的所述连接部连接到气体供应源(136)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中

所述装置还包括形成在所述本体中、与所述密封表面相对的凹部(110)，其中所述方法包括以下步骤：

将所述弹性管(116)至少部分插入所述凹部中。

13.根据权利要求12所述的方法，其中

所述本体包括至少一个管供应源开口(126)，其沿着所述凹部的纵向轴的方向对所述凹部进行延伸，其中，所述弹性管通过所述管供应源开口而被引入所述凹部中。

14.根据权利要求13所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

将所述弹性管压抵到所述至少一个管供应源开口的周围管供应源开口密封表面(128)，使得避免沿着通过所述至少一个管供应源开口的方向的流体流动。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤：

将所述弹性管绕刚性杆(124)布置。