CN112840443A - 辐射装置、用于在基板上沉积材料的沉积设备和用于在基板上沉积材料的方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种辐射装置(200)，包括中空主体和布置在所述中空主体(250)内的冷却装置(246)。

Description

辐射装置、用于在基板上沉积材料的沉积设备和用于在基板 上沉积材料的方法
技术领域
本发明的实施方式涉及薄膜处理设备，特别是涉及沉积系统，并且更特别是涉及卷对卷(roll-to-roll,R2R)沉积系统。本发明的实施方式特别是涉及用于在基板上沉积材料的辐射装置、设备和方法。
背景
在包装工业、半导体工业和其他工业中，对于柔性基板(例如是塑料膜或箔)的处理有很高需求。处理可包括利用材料(例如是金属(特别是铝)、半导体和介电材料)对柔性基板进行涂布，和针对相应的应用而在基板上进行的其他加工。执行此任务的系统通常包括处理滚筒，例如是圆柱形辊，所述处理滚筒耦接至用于输送基板的处理系统，并且在所述处理滚筒上处理所述基板的至少一部分。卷对卷涂布系统可因此提供高生产量系统。
通常，可以利用蒸发工艺(例如是热蒸发工艺)来沉积金属薄层，这些金属薄层可以被金属化至柔性基板上。然而，卷对卷沉积系统在显示工业和光生伏打(PV)工业中的需求也急剧增长。举例来说，触摸面板元件、柔性显示器和柔性PV模块造成对在卷对卷涂布机中沉积合适层的需求增加。然而，这样的装置通常具有若干个层，这些层例如是由化学气相沉积(CVD)工艺，并且特别地还由等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺来制造。
为了将材料最佳地沉积到基板上，需要相应地调整不同的热蒸发工艺的工艺参数。特别是工艺的热管理，在实现高品质材料沉积中发挥重要的作用。因此，不仅需要改善工艺的整体热管理，而且还需要改善影响工艺的若干部件的热调节。
概述
有鉴于此，提供一种辐射装置、一种沉积设备和一种用于在基板上沉积材料的方法。根据权利要求书、说明书和附图，本公开内容的其他方面、优点和特征是显而易见的。
根据一个方面，提供一种辐射装置。所述辐射装置包括中空主体、和设置在所述中空主体内的冷却装置。
根据另一方面，提供一种用于在基板上沉积材料的沉积设备。所述沉积设备包括根据本文所述的实施方式的真空腔室、一个或多个沉积单元和辐射装置。
根据又一方面，提供一种利用沉积设备在基板上沉积材料的方法。所述方法包括利用冷却装置冷却包括中空主体的辐射装置，所述冷却装置布置在所述中空主体内。
实施方式还针对用于执行所公开的方法的设备，并且包括用于执行每个所描述的方法方面的设备部分。这些方法方面可以通过硬件部件、由适当软件编程的计算机、通过此二者的任何组合的方式、或以任何其他方式来执行。此外，根据本公开内容的实施方式还针对用于操作所描述的设备的方法。这包括用于执行设备的每个功能的方法方面。
附图简要说明
为了可以详细地理解本发明的上述特征的方式，可以通过参考实施方式对以上简要概述的本发明进行更具体的描述。附图涉及本发明的实施方式，并且叙述如下：
图1示出根据本文所述的实施方式的用于沉积或涂布薄膜的卷对卷沉积设备的俯视示意图；
图2示出根据本文所述的实施方式的沉积单元的横截面；
图3示出根据本文所述的实施方式的沉积单元的俯视图；
图4A示出根据本文所述的实施方式的辐射装置的侧视图；
图4B示出根据本文所述的实施方式的辐射装置的横截面；
图5示出根据本文所述的实施方式的辐射装置的侧视图；并且
图6示出根据本文所述的实施方式的方法的流程图。
具体说明
现在将对于本发明的各种实施方式进行详细说明，在图中图示实施方式的一个或多个例子。在以下对于附图的说明中，相同的参考数字表示相同的部件。一般来说，仅描述关于个别实施方式的不同处。每个例子是以解释本发明的方式提供，而不意味着对本发明的限制。另外，作为一个实施方式的部分而图示或描述的特征可用于其他实施方式上或结合其他实施方式使用，以产生又一实施方式。本说明书意欲包含这样的调整和变化。
本文所述的实施方式涉及一种辐射装置，特别是涉及一种包括布置在辐射装置内的冷却装置的辐射装置。辐射装置包括中空主体。冷却装置可以特别地布置在此中空主体内。辐射装置可以被配置作为沉积工艺中的等离子体源。特别地，辐射装置可以被配置作为用于等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺的等离子体源。
图1示出根据本文所述的实施方式的沉积设备的示意图。此沉积设备可包括真空腔室102和用于输送基板的输送装置140。沉积设备可包括一个或多个沉积单元110。所述沉积单元可以经配置以用于在基板上沉积材料。沉积设备进一步包括辐射装置200。一个或多个沉积单元可以布置为使得基板在输送装置140与一个或多个沉积单元110之间被输送。
根据本文所述的实施方式，输送装置可以沿着一个或多个沉积单元输送基板。在一个或多个沉积单元的每个沉积单元中，可包括辐射装置。辐射装置可以经配置以允许材料沉积在基板上。辐射装置可包括如下文进一步描述的冷却装置。沉积设备可包括一个或多个供应通道。一个或多个供应通道可以经配置以用于提供材料至一个或多个沉积单元。
根据另外的实施方式，此设备可包括气体冷却装置。气体冷却装置可以经配置以用于使气体冷却。气体冷却装置可以经配置以用于将被冷却的气体提供至辐射装置。
根据本文所述的实施方式，提供一种用于将材料沉积在基板上的沉积设备，例如用于将薄膜沉积在基板上的沉积设备。基板可以是柔性基板。如图1中示例性所示，沉积设备100可包括真空腔室102。真空腔室可以具有第一腔室部分102A和第二腔室部分102B。第三腔室部分(未示出)可以被配置作为缠绕(winding)/退绕(unwinding)腔室，并且可以与其余的腔室部分分离以用于更换柔性基板，使得不需要为了移除经处理的柔性基板而使其余的腔室部分(第一腔室部分102A/第二腔室部分102B)通风(vent)，并且不需要在插入新基板后抽空其余的腔室部分(第一腔室部分102A/第二腔室部分102B)。举例来说，可以减少设备的停机时间。
沉积设备可包括至少一个沉积单元，特别地，沉积设备可包括多于两个的沉积单元。
在此应注意的是，如本文所述的实施方式所使用的柔性基板或卷材(web)的特征可以在于，所述柔性基板或卷材是可弯曲的。术语“卷材”可以与术语“条带(strip)”或术语“柔性基板”同义地使用。举例来说，如本文的实施方式中所述，卷材可以是箔或另一柔性基板。然而，如以下更详细地描述的，也可以为其他一列式(inline)沉积系统的非柔性基板或载体提供本文所述的实施方式的益处。然而，应理解的是，可以将特定的益处可用于柔性基板、和用于在柔性基板上制造装置的应用。
根据实施方式并且如图1中所示，可以在设备中提供输送装置140，例如是具有旋转轴111的涂布滚筒142。涂布滚筒142可具有弯曲的外表面，以用于沿着此弯曲的外表面引导和/或输送基板。基板可以被引导通过第一真空处理区域和至少一个第二真空处理区域，第一真空处理区域例如是图1中的最上沉积单元110的第一真空处理区域，至少一个第二真空处理区域例如是图1中的第二最上沉积单元110的至少一个第二真空处理区域。
在图1中描绘的实施方式包括五个沉积单元110，例如是五个沉积源。可以在处理区域中提供沉积单元，其中可以在相应的区域中处理由涂布滚筒输送的基板。然而，应理解的是，根据可与本文所述的其他实施方式结合的又进一步的实施方式，可提供二个或更多个沉积单元，例如是沉积站。举例来说，可提供四个、五个、六个、或甚至是更多的沉积单元，例如是沉积站。可以通过气体分离单元，将处理区域与相邻的处理区域或另外的区域分离。
根据本文所述的实施方式，涂布滚筒的第一部分，也就是涂布滚筒的垂直于旋转轴的横截面的区域，可以被提供于第二腔室部分102B中，并且涂布滚筒的其余部分，也就是涂布滚筒的垂直于旋转轴的横截面的区域，可以被提供于第一腔室部分102A中。
根据本文所述的实施方式，第一腔室部分102A可具有凸形壁部分。凸部应理解为或者具有壁部分的弯曲表面、或者具有彼此相邻的多个平坦表面以便提供多个表面的凸形。根据实施方式，一起形成凸形的多个平坦表面具有优点，优点是可以在更容易制造的平坦表面处提供下述的真空凸缘连接(vacuum flange connections)。
示例性地涉及图1中所示的五个沉积单元中的两个沉积单元，第一沉积单元110可以对应于第一处理区域，并且第二沉积单元110处可以对应于第二真空处理区域。根据本文所述的实施方式，可以提供至少两个沉积单元。至少两个沉积单元可以包括用于提供真空连接至第一腔室部分102A的凸缘部分。第一腔室部分可具有如上所述的凸形壁部分，并且至少两个开口基本上平行于所述第一腔室部分，举例来说，至少两个开口可以被提供于凸形壁部分内、或是被提供于从凸形壁部分延伸的凸起(也就是凸形壁部分的相对于涂布滚筒轴基本上径向向外突出的延伸部)中。
根据实施方式，至少两个沉积单元可以经配置以被容纳在第一腔室部分的至少两个开口中。凸缘部分可提供与第一腔室部分的凸形壁部分、或与从凸形壁部分延伸的凸起的真空密封连接。然而，应理解的是，也可以提供凸缘部分以用于图1中所示的其他沉积单元。
据此，可以从第一腔室部分102A的凸形壁部分的外部插入沉积单元。插入时，可以连接真空凸缘。可以在第一腔室部分中提供真空区域。根据实施方式，可以沿着相对于输送装置140(例如是涂布滚筒142)的轴的基本上径向方向，将沉积单元插入开口中。
如上所述，可以在真空中，也就是在第一腔室部分内和/或在相对于凸缘的内部，提供沉积单元110的一部分。可以在区域(在所述区域中提供真空腔室中的真空)的外部提供沉积单元的另一部分。可以容易地更换沉积单元，并且可以容易地提供消耗介质的供应，消耗介质例如是冷却流体、气体、电力等。举例来说，可以在第一腔室部分102A的外部提供沉积单元到另外的元件(例如是电源、气源、泵装置和类似物)的连接。沉积单元到另外的元件的连接可以在区域外部形成上述的其他部分。
如上所述，图1示出沉积设备100。沉积设备100可包括真空腔室102，可以提供真空腔室102使得可以在腔室中产生真空。可以使用各种真空处理技术，特别是真空沉积技术，来处理基板、或在基板上沉积薄膜。如图1中所示，并且如本文所指，沉积设备100可以是卷对卷沉积设备，此设备承载被引导和处理的柔性基板106。可以如图1中的箭头8所指示地将柔性基板106从第二腔室部分102B引导至第一腔室部分102A，在第一腔室部分102A中具有沉积单元。
如上所述，根据实施方式，真空腔室102可以进一步包括第三真空腔室部分，第三真空腔室部分可以被配置为缠绕/退绕腔室。第三真空腔室可包括缠绕，例如是用于提供基板的卷筒。可以通过辊将柔性基板导向输送装置140(例如是涂布滚筒142)，输送装置140经配置以用于在处理和/或沉积期间引导和/或输送基板。可以在箭头8所示的输送方向中输送基板。应理解的是，也可以在箭头8所示的相反方向中输送基板。可以从涂布滚筒142将基板106分别引导回到第二腔室部分102B和第三腔室部分中。
根据本文所述的实施方式，第三腔室部分可包括退绕机，此退绕机用于供应基板。接着，可以经由辊将基板引导朝向输送装置140，例如是涂布滚筒142。可以经由涂布滚筒142的弯曲表面引导基板。涂布滚筒可以沿着处理区域输送基板，以允许在基板上沉积粒子。可以在涂布滚筒的弯曲表面与相应的沉积单元之间输送基板。举例来说，可以将基板引导通过在涂布滚筒与沉积单元之间的狭缝。涂布滚筒142可以经由辊将基板输送回第三真空腔室部分而至缠绕机，以接收经处理的基板。缠绕机和退绕机可以是卷筒。缠绕机和/或退绕器可以可移除地布置在第三腔室部分中。
根据用于操作并且使用本文所述的沉积设备的又进一步的实施方式，可以提供用于超高阻挡堆叠结构(ultra high barrier stack)或柔性薄膜晶体管(TFT)装置的层或层堆叠机构的沉积。超高阻挡堆叠结构或柔性TFT装置例如是由一系列的层组成，所述层例如是用PECVD或PVD工艺或以上项的组合来沉积。由于对不同薄膜的品质有高的要求，因此通常在用于每个单个膜的特定设计的系统中沉积单个膜。为了降低成本并且使这些应用是商业上可获得的，作为一种改善，将至少成组的薄膜的沉积、或薄膜的组合的沉积结合在一个单个涂布机中。根据本文所述的实施方式，提供允许结合若干工艺模块的模块化概念。有鉴于以上，根据本文所述的一些实施方式，可以提供用于有机发光二极管(OLED)显示和/或照明、挠曲太阳能板(flex solar)、或需要保护以免受邻近环境影响的其他电子设备的柔性超高阻挡物。举例来说，这可以包括用于柔性TFT的蚀刻终止(etch stop)、栅极电介质(gate dielectric)、通道、源极、栅极和汲极的沉积。
如图1中进一步所示，第二腔室部分102B可以相对于第三腔室部分(未示出)的竖直或水平定向是倾斜的。相对于竖直方向的倾斜角度可以是20°至70°。与没有倾斜的类似部件的水平布置相比，此倾斜可以使得涂布滚筒向下位移。第二腔室部分102B的倾斜允许提供额外的沉积单元，以使得轴(参照图1中的线1)，例如是沉积单元的对称轴，处于与涂布滚筒142的轴相同的高度上、处于涂布滚筒142的轴上方或下方。如图1中所示，五个沉积单元可以提供于涂布滚筒的旋转轴的上方、或处于涂布滚筒的旋转轴的高度、或下方。可以减少或消除基板上所产生的颗粒的剥落和掉落。
根据本文所述的实施方式，沉积单元可包括沉积隔室(depositioncompartment)。此沉积隔室可包括一个或多个边缘区域。此一个或多个边缘区域可以被认为是沉积隔室(也就是沉积腔室)的上侧限制。此一个或多个边缘区域可以形成围绕沉积腔室的框架。举例来说，此一个或多个边缘区域可以布置在沉积隔室的短侧。
根据本文所述的实施方式，一个或多个边缘区域可以由沉积隔室的尺寸限定。考虑到二维形状，沉积隔室可具有大体上矩形的形状。沉积隔室可具有两个平行的长侧和两个平行的短侧。据此，与短侧相比，长侧可以在长度上延伸。二个或更多个边缘区域可以布置在沉积隔室的长侧和/或短侧。
如图3中示例性示出的，沉积隔室可包括一个或多个供应通道130和可选的辐射装置200。沉积隔室可包括至少两个边缘区域124，特别地，沉积隔室可包括四个边缘区域124。
根据本文所述的实施方式，沉积设备可包括加热单元300。加热单元300可以布置在沉积隔室处，例如是在图3中所示的二个或更多个边缘区域124处。可以在沉积隔室的二个或更多个边缘区域中的至少一个边缘区域处提供加热单元。更特别地，可以在二个或更多个边缘区域中的二者处提供加热单元。可以在沉积隔室的短侧处提供加热单元。举例来说，加热单元可以附接至二个或更多个边缘区域。
根据本文所述的实施方式，加热单元可包括一个或多个加热装置325。可利用二个或更多个边缘区域布置一个或多个加热装置325。特别地，二个或更多个边缘区域中的每个边缘区域可包括一个或多个加热装置325中的一个加热装置。更特别地，在沉积隔室的短侧上的二个或更多个边缘区域可以各包括一个加热装置。附加地或替代地，可以在二个或更多个边缘区域处布置多于一个的加热装置。此一个或多个加热装置可以选自由以下项组成的群组：陶瓷镶嵌物(ceramic inlay)、辐射加热器、电阻加热器、或以上项的组合。
根据本文所述的实施方式，加热单元可以经布置以局部地加热基板106。举例来说，加热单元，也就是一个或多个加热装置，可以被布置成使得只有基板的一部分被加热。此部分可以布置有二个或更多个边缘区域。
基板可以被认为是包括若干基板段。特别地，基板106可包括三个基板段。基板可包括第一基板段、第二基板段和/或第三基板段。本实施方式可以提供仅加热基板的特定段的可能性。
根据本文所述的实施方式，可以在输送装置140处提供加热单元。举例来说，加热单元可以布置在涂布滚筒142内。加热装置可以布置成使得第一基板段和/或第二基板段独占地(exclusively)从加热单元(也就是一个或多个加热装置)接收热量。举例来说，一个或多个加热装置可以被放置在涂布滚筒的对应于第一基板段和/或第二基板段的段处。
图2示出根据本文所述的实施方式的沉积单元的横截面，并且图3示出根据本文所述的实施方式的沉积单元的俯视图。沉积单元110可以包括壳体112。沉积单元110可包括内部屏蔽件，例如是泵屏蔽件。内部屏蔽件可以沿壳体排成行列(line the housing)，从而限制壳体内的沉积腔室。沉积单元可进一步包括沉积开口126。沉积开口126可以例如是在内部屏蔽件之间中延伸。换句话说，沉积开口可以具有与沉积腔室相同的尺寸。根据实施方式，沉积开口126可以比沉积腔室的尺寸窄。
根据本文所述的实施方式，沉积单元可包括温度调节器118。温度调节器118可经配置以冷却沉积单元，也就是冷却沉积单元的壳体112。温度调节器可以进一步经配置以冷却内部屏蔽件。举例来说，冷却通道可以被包括在壳体112中。冷却流体可以被输送通过冷却通道，以使得能够在沉积腔室与冷却流体之间进行热传递。
沉积单元可进一步包括一个或多个供应通道130。此一个或多个供应通道可包括一个或多个气体供应管线。特别地，沉积单元可以包括两个供应通道130。沉积单元进一步包括辐射装置200。
根据本文所述的实施方式，一个或多个供应通道130可以布置在沉积单元的上部。此一个或多个供应通道可以与供应布置(例如是气体罐)流体连通。举例来说，当提供两个气体供应管线时，一个气体供应管线可以与一个供应布置流体连通，而第二气体供应管线可以与第二供应布置流体连通。如图2中所示，一个或多个供应通道可以布置在沉积单元的相同的水平面中。
一个或多个供应通道130可以在垂直于图2的纸平面的方向中延伸。沿着一个或多个供应通道130，可以布置多个开口以允许材料进入沉积单元，也就是进入沉积腔室。这些开口可以提供例如是气体至沉积腔室。这些开口可以被提供为喷嘴。
根据本文所述的实施方式，沉积单元可包括辐射装置200。辐射装置可以布置在中央位置中，例如是在沉积单元110的下部中的中央位置中。举例来说，辐射装置可以布置在两个供应通道之间。辐射装置可以布置在与供应通道的平面不同的平面中。举例来说，在竖直方向中，辐射装置的平面可以在供应通道的平面下方。附加地或替代地，可以布置辐射装置，使得可以在一个或多个供应通道的方向中提供辐射能量。
根据本文所述的实施方式，输送装置140可以布置在沉积单元的上部的上方。应理解的是，术语“上”和“下”有关于图2中所示例性示出的沉积单元的定向。如参照图1所示，沉积单元可以设置在输送装置的不同角度处。输送装置140可以在沉积开口126处提供基板。举例来说，输送装置的移动可沿着沉积开口提供基板。输送装置的移动可以以恒定的速度提供基板，或者输送装置的移动可以被启动和停止若干次。输送装置可以是涂布滚筒142。
根据本文所述的实施方式，沉积单元可包括气体分离单元122。气体分离单元可以配置成用于分离第一真空处理区域与至少一个第二真空处理区域。气体分离单元可以经适配以形成狭缝，基板可以通过此狭缝而穿过输送装置的外表面与气体分离单元之间。气体分离单元可以经适配以控制在第一处理区域与第二处理区域之间的流体连通。可通过调整气体分离单元的位置(例如是径向位置)来控制所述流体连通。
根据可与本文所述的其他实施方式结合的不同的实施方式，气体分离单元122的用于提供径向位置的致动器可以选自由以下项组成的群组：电动机、气动致动器(例如是气动缸)、线性驱动器和液压致动器(例如是液压缸)。
根据本文所述的实施方式，沉积开口可以允许材料到达基板。换句话说，沉积开口可以允许材料沉积在由输送装置输送的基板上。
根据本文所述的实施方式，沉积单元可以是反应腔室。可以将真空施加至沉积单元。反应腔室可以使得能够进行PECVD工艺、CVD工艺、PCD工艺、溅射工艺、或以上项的组合。举例来说，化学反应可以在沉积单元或沉积腔室中发生。供应通道可以将气体，特别是反应气体，引导至沉积腔室中。举例来说，可以提供两种不同类型的气体。可发生化学反应，而使粒子沉积在基板上。粒子可以是固体粒子。举例来说，可提供支持气体(support gas)和原料气体(feedstock gas)。
根据可与本文所述的任何其他实施方式结合的实施方式，辐射装置可提供辐射能量。辐射装置可提供用于产生等离子体的辐射能量。等离子体可以在辐射装置的周围产生。举例来说，可以提供辐射装置以用于点燃等离子体。
示例性地参照图4A和图4B，本文描述根据实施方式的辐射装置的侧视图和横截面。辐射装置200可具有对称轴2。辐射装置200可以包括中空主体250。中空主体250可以沿着轴2在辐射装置的长度方向中延伸。辐射装置可以具有圆柱形状。辐射装置沿着轴2的长度可以适应沉积单元的尺寸。辐射装置可以被连接至电源，举例来说，中空主体可以被连接至电源。辐射装置可包括同轴连接器。
根据本文所述的实施方式，辐射装置可具有圆柱形状。辐射装置可以在长度方向中延伸。举例来说，长度方向可以平行于沉积隔室的长边。辐射装置可具有6cm的直径，更特别是3cm的直径。辐射装置可具有3m的长度，更特别是2m的长度。辐射装置可具有1:66的直径与长度的比例。
辐射装置可包括外管255。外管可围绕中空主体250。外管可沿着辐射装置的轴2延伸。外管沿着轴线2的长度可以类似于中空主体的长度。外管255可以被配置为真空隔离。外管255可以是石英管。石英有利于允许辐射波(也就是微波)经过外管而不被吸收，或是仅很少的微波被吸收。
辐射装置可包括冷却装置246。冷却装置246可以布置在中空主体250内。冷却装置可以是沿着辐射装置的轴2在长度方向中延伸。冷却装置可以沿中空主体250的内部区域排成行列。冷却装置可以经配置以冷却中空主体。中空主体的冷却可包括中空主体与冷却装置之间的热传递。
中空主体250可包括导体。可以在第一能量端口和/或第二能量端口处提供能量给所述导体。所述导体可以由铜(Cu)、或由适合用于提供辐射能量的应用的任何其他金属制成。电源可以向导体提供能量。可经由导体来传递高频辐射波。举例来说，产生微波，并且经由导体来传递微波。可以提供辐射波以在辐射装置周围产生等离子体。
根据本文所述的实施方式，辐射装置可以连接至一个或多个磁控管源。举例来说，可以在第一能量端口和/或第二能量端口处布置一个或多个磁控管源。一个或多个磁控管源可以经配置以提供电磁能量(也就是电磁波)至导体。一个或多个磁控管源可包括高功率真空管，以在移动经过一系列开启的金属腔的同时，使用电子流与磁场的相互作用来产生微波。电子绕过开口到达这些腔，并且引起无线电波在这些腔内振荡。微波可以由供应给真空管的直流电来产生，直流电例如是通过电源而供应给真空管。
举例来说，可以通过参照图2描述的供应通道来供应气体。由气体提供的粒子可在辐射装置周围形成等离子体。特别地，支持气体可在辐射装置周围形成等离子体。
根据本文所述的实施方式，辐射装置可以是微波天线。可以将在915Mhz至5.8Ghz范围中的高频施加于微波天线，特别是可以将2.45Ghz的高频施加于微波天线。微波天线可以经配置以用于产生沿着辐射装置的长度而建立的等离子体。等离子体可以围绕辐射装置。因此，可以实现高等离子体密度。微波天线可以延伸通过沉积腔室的尺寸。因此，可以沿着垂直于基板输送方向的方向提供等离子体。
根据本文所述的实施方式，冷却装置246可包括一个或多个冷却通道，用于引导冷却流体通过所述一个或多个冷却通道。冷却通道可包括入口流体端口242和出口流体端口244。入口流体端口242可以布置在辐射装置的一个端部区域上，并且出口流体端口244可以布置在辐射装置的第二端部区域上。冷却流体可通过入口流体端口而进入冷却装置。冷却流体可通过出口流体端口而离开冷却装置。冷却流体可以允许辐射装置与冷却流体之间的热交换。通过流动通过冷却通道，冷却流体可以将由辐射装置产生的热从辐射装置输送离开。
根据本文所述的实施方式，冷却流体可以是液体，所述液体特别地包括乙二醇(glycol)，更特别地包括水与乙二醇的混合物。冷却流体可以包括在-30℃至0℃的范围内的温度，特别是在-25℃至-5℃的范围内的温度，更特别是在-20℃至-10℃的范围内的温度。可以在4巴(bar)与8巴之间，特别是在5巴与7巴之间，更特别是在6巴的压力下提供冷却流体。可以取决于沉积工艺来选择冷却流体的压力。
举例来说，在操作中，可以提供能量给导体。此导体由于提供的能量而变热，此能量增加辐射装置的温度。这可造成沉积单元，也就是沉积腔室中的温度升高。这样的温度升高可能会干扰沉积工艺，并且可能还会损坏沉积工艺中所涉及的部件，例如是导体。
通常，辐射装置，也就是微波天线，通过向沉积工艺提供辐射能量来产生热量。有利地，冷却装置可以提供微波天线的冷却。因此，可以调节沉积腔室内部的温度。此外，冷却装置抵消微波天线所产生的热量。可以避免基板的损坏和/或变化。举例来说，可以避免和/或防止基板的褶皱。这允许粒子在基板上更均匀地沉积。此外，可以防止和/或避免反应物质(reacting species)的分解(degradation)。此外，通过冷却辐射装置，可以增加在辐射装置处产生的等离子体的均匀性。进一步有利地，可以保护辐射装置和/或导体免于由于过热而引起的损坏。
图4B示出根据本文所述的实施方式的辐射装置的横截面。图4B是图4A中所示的辐射装置的示例性横截面。围绕轴2，可以布置冷却装置246。中空主体250可以布置在冷却装置周围。外管255可以围绕中空主体布置。可以在外管255与中空主体250之间提供内部空间。
举例来说，在外管与中空主体之间，可以提供内部空间252。在冷却装置与外管之间，可以布置导体。在导体与外管之间，可以提供内部空间252。
根据本文所述的实施方式并且参照图5，辐射装置400可包括围绕中空主体250的石英管。辐射装置可包括在中空主体与石英管之间限定的内部空间、和被配置成用于允许气体进入内部空间的入口开口247、和被配置成用于允许气体从内部空间离开的出口开口249。
气体冷却装置可以经配置以冷却气体。气体冷却装置可以经配置以将被冷却的气体提供至内部空间252。内部空间可包括一个或多个气体冷却装置。入口开口247和出口开口249可以通过气体冷却装置248来连接。气体冷却装置可以包括一个或多个气体冷却通道。所述一个或多个气体冷却通道可包括由内部空间252提供的通道。
气体冷却装置可以提供有气体。举例来说，气体冷却装置可以提供有惰性气体。所述气体可以选自惰性气体，特别是包含氮的群组中的一种或多种元素，和/或干燥空气。惰性气体的选择取决于气体对辐射能量(例如对高频辐射波)的穿透性。如果惰性气体不会吸收、或很少吸收辐射波，则是有益的。可以通过气体冷却装置的入口开口来提供气体，以使气体进入气体冷却装置。气体可以通过出口开口来离开气体冷却装置。气体可以被引导通过气体冷却装置和/或气体冷却通道。
根据实施方式，可以在室温下提供气体。举例来说，可以在20℃±5℃的温度下提供气体。可以在-30℃至30℃之间的范围内，特别是在0℃至25℃之间的范围内，更特别是在10℃与20℃之间的范围内的处理温度下提供气体。可以在气体通过入口开口而被提供之前，将气体冷却至处理温度。
根据可以与本文所述的任何其他实施方式结合的实施方式，气体冷却装置可以经配置以冷却辐射装置。特别地，气体冷却装置可以经配置以冷却围绕中空主体的外管。气体可以流经气体冷却装置，以允许在石英管与气体、和/或在中空主体与气体之间进行热传递。
有利地，气体冷却装置有助于降低沉积单元中的温度。当辐射装置通电时，气体冷却装置避免或防止石英管被加热。防止辐射装置过热。据此，使在辐射装置周围产生的等离子体稳定和/或加强在辐射装置周围产生的等离子体。此外，更有效地防止工艺部件的损坏。
根据可以与本文所述的任何其他实施方式结合的实施方式，辐射装置可以包括参照图4A和图4B所描述的相同的配置。辐射装置可以包括布置在中空主体内的冷却装置。冷却装置可以冷却中空主体。中空主体可以包括导体。冷却装置可以经配置以冷却导体。
根据本文所述的实施方式，辐射装置可包括结合的冷却布置。此结合的冷却布置可包括布置在中空主体内的冷却装置246、和布置在内部空间252中的气体冷却装置248。冷却装置246可包括一个或多个冷却通道。可以在一个或多个冷却通道中提供冷却流体。气体冷却装置248可包括一个或多个气体冷却通道。可以在一个或多个气体冷却通道中提供气体。气体和冷却流体可分别同时地流动通过冷却通道和气体冷却通道。辐射装置的温度可以保持在300℃以下，更特别是在200℃以下。
有利地，辐射装置的结合的冷却(也就是中空主体的冷却和石英管的冷却)，改善沉积工艺的热管理。特别地，可以以有利的方式降低进行PECVD工艺的沉积单元的温度。因此，中空主体(也就是微波天线)和/或石英管的冷却，改善了沉积工艺的热管理。结合的冷却进一步有益于包括在沉积单元中的工艺部件的使用寿命，所述工艺部件例如是辐射装置、供应通道和类似物。另外，可以更均匀地执行沉积工艺，并且可以防止基板损坏。
根据可以与本文中任何其他实施方式结合的实施方式，可以提供加热单元。可以在沉积设备处提供加热单元。举例来说，可以在沉积隔室处提供加热单元，例如是在沉积隔室的二个或更多个边缘区域处。附加地或替代地，可以在输送装置处提供加热单元，更特别是在输送装置内提供加热单元。加热单元可以被配置用于加热基板的第一基板段和第二基板段。第一基板段和第二基板段可以布置在输送装置的外部区域。换句话说，第一基板段和第二基板段可以布置在输送装置的相应的纵向端处。
有利地，第一基板段和第二基板段的加热可以防止或避免在基板处形成褶皱和/或皱纹。因此，可以确保要沉积的材料的均匀分布。此外，由于对褶皱和/或皱纹的防止防止了基板粘附在沉积设备中，因此可以促进利用输送装置的基板的引导。
根据本文所述的实施方式，可以结合辐射装置的冷却、和第一基板段与第二基板段的加热。举例来说，辐射装置可以被冷却，以适配沉积隔室中的工艺温度，并且第一基板段和第二基板段可以被加热以进一步抵消高工艺温度的负面影响。可以向沉积设备和/或沉积工艺提供协同的正面效果。
有利地，可以提供沉积设备的配合的热管理。首先，可以调节工艺温度，例如是沉积隔室中的温度，使得温度足够高以用于无干扰地进行沉积工艺，同时温度又足够低以避免损坏工艺部件。其次，可以精细地调整基板的温度，以进一步避免损坏，这减少或甚至是防止不合格品，并且因此降低生产成本。辐射装置的温度调节与基板(也就是第一基板段和第二基板段)的温度调节的组合，可以进一步允许对基板温度(也就是上述的第三温度)进行甚至是更精确并且更准确的精细调节。可以改善沉积工艺，并且可以使沉积工艺更有效。
根据可与本文所述的任何其他实施方式结合的实施方式，沉积设备可包括控制器。控制器可以经配置以调节沉积设备的温度。举例来说，控制器经配置以调节辐射装置的温度，以调节气体冷却装置的温度和/或调节加热单元的温度。举例来说，可以将控制器设定至不同的温度值，以分别提供这些温度至辐射装置、气体冷却装置和加热单元。
图6示出根据本文所述的实施方式的用于在基板上沉积材料的方法600的流程图。在方框660中，辐射装置被冷却。此辐射装置包括中空主体，并且在中空主体内设置有冷却装置。冷却装置可以是如关于本文所述的实施方式所描述的冷却装置。辐射装置可以是如关于本文的实施方式所描述的辐射装置。
辐射装置可以布置在沉积单元中。辐射装置可包括用于向沉积单元提供辐射能量的微波天线。举例来说，可向沉积单元提供反应气体物质和非反应气体物质，反应气体物质和非反应气体物质由辐射装置所提供的辐射能量来激发。因此，固体粒子可以沉积在基板上。
在方框670中，冷却装置包括用于引导冷却流体通过一个或多个通道的所述一个或多个通道，并且冷却流体在具有在4巴与8巴，特别是在5巴与7巴，更特别是6巴的压力的情况下流动通过这些通道。可以根据沉积工艺来选择压力。可以提供冷却流体以允许辐射装置与冷却流体之间的热传递。举例来说，辐射装置在提供辐射能量时产生热量。产生的热量可以由冷却流体来去除。
在方框680中，中空主体由石英管围绕，并且在中空主体与石英管之间限定内部空间。内部空间可以包括气体冷却装置。气体冷却装置可以被提供以用于冷却气体。气体被冷却，并且气体分别流动通过内部空间和/或气体冷却装置。通过使气体流动通过内部空间和/或气体冷却装置，气体可以经由热传递来冷却石英管。因此，可以提供使热量从辐射装置离开的输送。
在方框690中，所述气体可以选自包含氮的群组的惰性气体、和/或干燥空气。可以根据沉积工艺选择气体。特别地，气体可以允许微波通过气体而不吸收能量、或吸收较少的能量。
虽然上述内容针对本发明的实施方式，但可在不背离本发明的基本范围的情况下，设计出其他和进一步的实施方式，并且本发明的范围由所附的权利要求书确定。

Claims (15)

1.辐射装置(200)，包括：
中空主体(250)；和
布置在所述中空主体内的冷却装置(246)。
2.如权利要求1所述的辐射装置(200)，其中所述中空主体在长度方向中延伸。
3.如权利要求1或2所述的辐射装置(200)，其中所述冷却装置(246)包括一个或多个通道，所述一个或多个通道用于引导冷却流体通过所述一个或多个通道。
4.如权利要求3所述的辐射装置(200)，其中所述冷却流体是液体，所述液体特别地包括乙二醇，更特别地包括水与乙二醇的混合物。
5.如权利要求3或4中任一项所述的辐射装置(200)，其中所述冷却流体包括温度，所述温度在-30℃至0℃的范围内，特别是在-25℃至-5℃的范围内，更特别是在-20至-10℃的范围内。
6.如前述权利要求中任一项所述的辐射装置(200)，其中所述辐射装置是微波天线。
7.如前述权利要求中任一项所述的辐射装置(200)，进一步包括：
外管(255)，所述外管(255)围绕所述中空主体(250)，其中所述外管特别地是石英管；
内部空间(252)，在所述中空主体与所述外管(255)之间限定所述内部空间(252)；和
入口开口和出口开口，所述入口开口经配置以用于允许气体进入所述内部空间，所述出口开口经配置以用于允许所述气体从所述内部空间(252)离开。
8.一种用于在基板上沉积材料的沉积设备(100)，包括：
真空腔室(102)；
用于输送所述基板的输送装置(140)；
一个或多个沉积单元(110)；和
如权利要求1至7中任一项所述的辐射装置(200)。
9.如权利要求8所述的沉积设备(100)，进一步包括：
用于冷却气体的气体冷却装置(248)。
10.根据当从属于权利要求7时的权利要求8所述的沉积设备(100)，其中所述气体冷却装置(248)经配置以向所述内部空间提供被冷却的气体，其中所述被冷却的气体特别地是惰性气体。
11.如权利要求8至10所述的沉积设备(100)，其中所述沉积设备进一步包括用于加热第一基板段和第二基板段的加热单元。
12.如权利要求11所述的沉积设备(100)，所述沉积设备进一步包括输送装置(140)和一个或多个沉积隔室(120)，所述一个或多个沉积隔室(120)包括一个或多个边缘区域，其中所述加热单元被提供于所述输送装置处和/或所述一个或多个边缘区域中的至少一个边缘区域处。
13.利用沉积设备在基板上沉积材料的方法，所述方法包括：
利用冷却装置冷却包括中空主体的辐射装置，所述冷却装置布置在所述中空主体内。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述冷却装置包括一个或多个通道，所述一个或多个通道用于引导冷却流体通过所述一个或多个通道，所述方法进一步包括：
以在4巴与8巴之间，特别是在5巴与7巴之间，更特别是6巴的压力引导所述冷却流体流动通过所述通道。
15.如权利要求13或14所述的方法，其中所述中空主体由石英管围绕，并且在所述中空主体与所述石英管之间限定内部空间，所述方法进一步包括：
冷却气体；和
使所述气体流动通过所述内部空间。
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