CN113366605B - 沉积设备和用于监测沉积设备的方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种用于在基板上沉积材料的沉积设备(100)。所述沉积设备包括阴极组件(10)。所述沉积设备包括冷却剂接收壳体(20)，所述冷却剂接收壳体用于接收冷却剂(22)以冷却所述阴极组件。所述沉积设备包括传感器(30)，所述传感器布置在所述冷却剂接收壳体(20)外部以检测所述冷却剂从所述冷却剂接收壳体的泄漏。
Description
技术领域
本文描述的实施方式涉及通过从靶溅射的层沉积。一些实施方式特别地涉及在大面积基板上溅射层。本文描述的实施方式具体地涉及一种包括一个或多个阴极组件的溅射沉积设备。
背景技术
在许多应用中，必需在基板上沉积薄层。可在涂覆设备的一个或多个腔室中涂覆基板。可使用气相沉积技术在真空中涂覆基板。
已知用于在基板上沉积材料的若干方法。例如，可通过物理气相沉积(PVD)工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺等来涂覆基板。在要涂覆的基板所位于的处理设备或处理腔室中执行工艺。沉积材料提供在设备中。多种材料以及它们的氧化物、氮化物或碳化物可用于在基板上沉积。涂覆材料可用于若干应用和若干技术领域中。例如，用于显示器的基板通常通过物理气相沉积(PVD)工艺进行涂覆。另外的应用包括绝缘面板、有机发光二极管(OLED)面板、具有薄膜晶体管(TFT)的基板、滤色器或类似者。
对于PVD工艺，沉积材料可以固相存在于靶中。通过用高能颗粒轰击靶，靶材料、即要沉积的材料的原子从靶被撞出。靶材料的原子沉积在待涂覆的基板上。在PVD工艺中，溅射材料(即，要沉积在基板上的材料)可以不同方式布置。例如，靶可由要沉积的材料制成，或者可具有背衬元件，要沉积的材料固定在背衬元件上。包括要沉积的材料的靶被支撑或固定在沉积腔室中的预定位置上。在使用可旋转靶的情况下，靶连接至旋转轴或连接轴和靶的连接元件。
分段平面靶、单片平面靶和可旋转靶可用于溅射。由于阴极的几何形状和设计，相较于平面靶来说，可旋转靶典型地具有更高的利用率和增加的操作时间。使用可旋转靶可延长使用寿命并降低成本。
溅射可作为磁控管溅射进行，其中利用磁体组件来约束等离子体以改善溅射条件。等离子体约束可用于调整要沉积在基板上的材料的颗粒分布。
由于沉积设备是具有多个不同部件的复杂系统，无论是电气、机械还是其他类型的部件，因此都需要监测设备以确保设备的不同部件正常运行。在一些情况下，部件的错误或故障可能会有损沉积层的质量，或者在一些情况下甚至会导致设备的损坏或故障。因此，一直需要改善沉积设备的监测。
发明内容
根据一个实施方式，提供了一种用于在基板上沉积材料的沉积设备。沉积设备包括阴极组件。沉积设备包括用于接收冷却剂以冷却阴极组件的冷却剂接收壳体。沉积设备包括布置在冷却剂接收壳体外部以检测冷却剂从冷却剂接收壳体的泄漏的传感器。
根据另一实施方式，提供了一种用于在基板上沉积材料的沉积设备。沉积设备包括阴极驱动单元。阴极驱动单元可连接至阴极组件。阴极驱动单元具有排出阴极组件的冷却剂的通道。沉积设备包括用于检测通道中的冷却剂的传感器。
根据另一实施方式，提供了一种用于在基板上沉积材料的沉积设备。沉积设备包括阴极组件。阴极组件具有用于冷却剂的壳体。所述设备包括支撑阴极组件的阴极驱动单元。阴极驱动单元包括第一密封件。阴极驱动单元包括通过第一密封件与壳体分开的排出通道。沉积设备可包括传感器、具体是泄漏传感器。传感器被布置在排出通道中或连接至所述排出通道。
根据另一实施方式，提供了一种用于监测沉积设备的方法。沉积设备包括阴极组件。沉积设备包括冷却剂接收壳体，所述冷却剂接收壳体用于接收冷却剂以冷却阴极组件。所述方法包括检测冷却剂从冷却剂接收壳体的泄漏。
附图说明
在说明书的其余部分(包括对附图的参考)中更具体地阐述对于本领域的普通技术人员来说完整且能够实现的公开内容，其中：
图1示出了根据本文描述的实施方式的沉积设备；
图2示出了根据本文描述的实施方式的沉积设备，所述沉积设备包括第一密封件、通道和用于泄漏检测的传感器；
图3示出了如本文所描述的冷却剂接收壳体和第一密封件的示例；
图4示出了根据本文描述的实施方式的具有第一密封件和第二密封件的沉积设备；
图5示出了如本文所描述的传感器的示例；和
图6至图7示出了根据本文描述的实施方式的沉积设备。
具体实施方式
现在将详细地参考各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例被示出于各图。在以下对附图的描述中，相同的附图标记指代相同的部件。一般来讲，仅描述了相对于单独的实施方式的差异。每个示例以解释的方式提供，而不意在作为限制。另外，被示出为或描述为一个实施方式的部分的特征可在其他实施方式上或结合其他实施方式使用，以产生另外的实施方式。说明书意图包括这样的修改和变化。
附图是未按比例绘制的示意图。附图中的一些元件可具有为了突出本公开内容的方面的目的和/或为了呈现清楚起见而被夸大的尺寸。
本文描述的实施方式涉及一种用于在基板上沉积材料的沉积设备。在沉积工艺或涂覆工艺中，靶材料层沉积在基板上。基板涂覆有所述材料。术语“涂覆工艺”和“沉积工艺”在本文中同义地使用。
根据本文描述的实施方式的沉积设备可被配置用于在竖直地取向的基板上沉积。术语“竖直地取向”可包括以与完全竖直的小偏差布置的基板，例如，基板与完全竖直方向之间可能存在达10°甚至15°的角度。
根据本文描述的实施方式的沉积设备可被配置用于在大面积基板上沉积。
如本文所描述的基板可以是大面积基板。如本文所使用的术语“基板”包括典型地用于显示器制造的基板。例如，本文描述的基板可以是典型地用于LCD(液晶显示器)、OLED面板和类似者。例如，大面积基板可为第4.5代(其对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m))、第5代(其对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m))、第6代(其对应于约2.8m2基板(1.85m×1.5m))、第7.5代(其对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m))、第8.5代(其对应于约5.7m2基板(2.2m×2.5m))或甚至第10代(其对应于约8.7m2基板(2.85m×3.05m))。可类似地实现甚至更高代(诸如第11代和第12代)以及对应的基板面积。
如本文所使用的，术语“基板”应具体地包括实质上非柔性基板，例如晶片、透明晶体诸如蓝宝石或类似者的切片，或者玻璃板。具体地，基板可以是玻璃基板和/或透明基板。然而，本公开内容不限于此，并且术语“基板”还可涵盖柔性基板，诸如卷材或箔。术语“实质上非柔性”应理解为区分于“柔性”。具体地，实质上非柔性的基板可具有一定程度的柔性，例如具有0.5mm或更小的厚度的玻璃板，其中与柔性基板相比，实质上非柔性的基板的柔性较小。
根据本文描述的实施方式的沉积设备可包括一个或多个阴极组件，具体是多个阴极组件。阴极组件应理解为适于在涂覆工艺(诸如溅射沉积工艺)中用作阴极的组件。
根据本文描述的实施方式的阴极组件可以是可旋转阴极组件。阴极组件可包括靶，具体是可旋转靶。可旋转靶可围绕所述可旋转靶的旋转轴旋转。可旋转靶可具有弯曲表面，例如柱形表面。可旋转靶可围绕旋转轴旋转，所述旋转轴是柱体或管的轴。阴极组件可包括背衬管。形成靶的靶材料可安装在背衬管上，所述靶材料可包含在涂覆工艺期间要沉积到基板上的材料。或者，靶材料可成形为管而不设置在背衬管上。
阴极组件可包括磁体组件。磁体组件可布置在阴极组件的内部区域中。磁体组件可被靶材料包围。磁体组件可布置成使得由阴极组件溅射的靶材料朝向基板溅射。磁体组件可产生磁场。在溅射沉积工艺期间，磁场可导致在磁场附近形成一个或多个等离子体区域。磁体组件在阴极组件中的位置影响靶材料在溅射沉积工艺期间从阴极组件溅射开的方向。
在操作中，未冷却阴极组件、具体是阴极组件的未冷却磁体组件可能会因为磁体组件被用离子所轰击的靶材料包围而变热。造成的碰撞导致阴极组件升温。为了将磁体组件保持在合适的操作温度，可提供阴极组件的冷却、具体是靶材料和磁体组件的冷却。
根据本文描述的实施方式的沉积设备可被配置为用于真空沉积。沉积设备可包括处理腔室、具体是真空腔室。如本文所描述的阴极组件或阴极组件的至少一部分可布置在处理腔室中。
图1示出了根据本文描述的实施方式的沉积设备100的截面图。截面在平行于阴极组件10的旋转轴的方向上。
根据一个实施方式，并且例如如图1所示，提供了一种用于在基板上沉积材料的沉积设备100。沉积设备100包括阴极组件10。沉积设备100包括用于接收冷却剂22以冷却阴极组件10的冷却剂接收壳体20。沉积设备100包括布置在冷却剂接收壳体20外部以检测冷却剂22从冷却剂接收壳体20泄漏的传感器30。
本文描述的实施方式提供的优点是，通过传感器30，可自动检测冷却剂22从冷却剂的接收壳体20的泄漏。有鉴于此，可抑制或甚至防止由泄漏的冷却剂导致的沉积设备的潜在故障或沉积设备100的损坏。例如，可避免沉积设备100的零件的短路或腐蚀。如果传感器30检测到冷却剂泄漏，则可以将导致泄漏的沉积设备100的任何故障零件(诸如例如如本文所描述的第一密封件210)替换。有鉴于此，本文描述的实施方式允许增加沉积设备的寿命。
根据本文描述的实施方式的沉积设备100可以是溅射沉积设备。如本文所描述的阴极组件10可以是溅射阴极组件。阴极组件10可包括如本文所描述的靶。靶可围绕靶的旋转轴旋转。靶可具有弯曲、例如实质上柱形的表面。阴极组件10可包括如本文所描述的磁体组件。磁体组件可布置在阴极组件10中。
如本文所描述的阴极组件10可包括靶。在阴极组件10的操作期间，例如在来自靶的材料沉积在基板上的涂覆工艺期间，阴极组件10、具体是靶可能会经历加热。具有冷却剂22的冷却剂接收壳体20可被配置为冷却阴极组件10的靶。具有冷却剂22的冷却剂接收壳体20可被配置为在沉积工艺(诸如溅射工艺)期间冷却阴极组件10，具体是靶。
如本文所描述的冷却剂22可被配置用于冷却阴极组件10。冷却剂22可被配置用于冷却阴极组件10的磁体组件。磁体组件可布置在阴极组件的内部区域中，例如布置在被靶材料包围的中空区域中。冷却剂22可以是液体冷却剂，诸如例如水，更具体地是冷却水。也可使用适于冷却阴极组件10的其他液体冷却剂。
如本文所描述的传感器30可以是泄漏传感器。传感器30可被配置为检测冷却剂22从冷却剂接收壳体20的泄漏。
例如如图1所示，冷却剂接收壳体20的至少一部分可在阴极组件10内部。冷却剂接收壳体20的至少一部分、具体是主要部分可被阴极组件10的弯曲表面、具体是管形表面包围。弯曲表面可以是阴极组件10的靶的弯曲表面。
例如如图1所示，冷却剂接收壳体20的一部分可在阴极组件10外部，具体是在阴极组件10下方。冷却剂接收壳体20在阴极组件10外部的部分可在如本文所描述的支撑装置230内部。支撑装置230可支撑阴极组件10。冷却剂接收壳体20的在阴极组件10内部的部分在体积上可大于冷却剂接收壳体20的在阴极组件10外部的其余部分。
图2示出了根据本文描述的实施方式的沉积设备100的截面图。
如本文所描述的阴极组件10可以是可旋转阴极组件。阴极组件10可具有沿第一方向252延伸的旋转轴250，例如如图2所示。阴极组件10可围绕旋转轴250旋转。旋转轴250可以是竖直旋转轴。冷却剂接收壳体20可以是在第一方向252上具有长度的纵向壳体。冷却剂接收壳体20的至少一部分可在第一方向252上延伸超过阴极组件10在第一方向252上的长度的60％或更多的长度。冷却剂接收壳体20可被配置为在第一方向252上实质上在靶的整个长度上冷却阴极组件10的靶。
如本文所描述的冷却剂接收壳体20在平行于阴极组件10的旋转轴的方向上可以是管形的。
例如如图2所示，如本文所描述的沉积设备100可包括支撑阴极组件10的支撑装置230。例如，阴极组件10可具有或安装至凸缘。凸缘可安装在支撑装置230上。
如本文所描述的支撑装置230可适于安装至沉积设备100的非旋转(non-revolving)零件，典型地安装至壁、翻板(flap)或门。
如本文所描述的支撑装置230可以是阴极驱动单元。阴极驱动单元可被配置为用于向阴极组件10供应电力。阴极驱动单元可包括或可连接至用于向阴极组件10供应电力的电源。附加地或替代地，阴极驱动单元可被配置为用于向阴极组件10和/或向冷却剂接收壳体20供应水或冷却剂。阴极驱动单元可包括或可连接至用于向阴极组件10供应水或冷却剂的水或冷却剂供应装置。附加地或替代地，阴极驱动单元可被配置为用于驱动阴极组件10的旋转。阴极驱动单元可包括用于驱动阴极组件10旋转的致动器。阴极驱动单元可被配置为用于执行上述功能的任何组合。
如本文所描述的阴极驱动单元可被称为端块(end block)或阴极驱动块。
如本文所描述的支撑装置230可布置在阴极组件10下方。支撑装置230可具有主体部分232或主体。主体部分232可在其中具有中空空间。支撑装置230，具体是主体部分232，可被配置为在阴极组件10的靶旋转期间保持静止。靶可被配置为相对于支撑装置230、具体是相对于主体部分232旋转。支撑装置230不与靶一起旋转。
例如如图2所示，如本文所描述的支撑装置230可包括第一密封件210。第一密封件210可接合阴极组件10的一部分。第一密封件210可被配置为防止冷却剂22从冷却剂接收壳体20流出。
如本文所描述的第一密封件210可被配置为防止冷却剂接收壳体20与支撑装置230的主体部分232之间的液体交换，诸如例如冷却剂、轴承润滑剂和真空润滑剂的交换。例如，第一密封件210可被配置为防止来自冷却剂接收壳体20的冷却剂到达主体部分232。另外，避免了油脂渗入冷却剂接收壳体系统。
所描述的第一密封件210可被配置为在阴极组件10的靶旋转期间保持在固定位置。第一密封件210可以是固定密封件。
例如如图2所示，如本文所描述的支撑装置230可包括通道220以排出已经通过第一密封件210泄漏的冷却剂。如本文所描述的传感器30可被配置为检测通道220中的冷却剂。
在第一密封件210失效的情况下，冷却剂可通过第一密封件泄漏，即从冷却剂接收壳体20泄漏出。冷却剂通过第一密封件210泄漏并从冷却剂接收壳体20泄漏出在图2中由箭头260示出。通道220可被配置为接收泄漏的冷却剂。泄漏的冷却剂可流入通道220。通道220可将泄漏的冷却剂远离第一密封件210运输到例如可安全处理泄漏的冷却剂的位置。通过被配置为接收泄漏的冷却剂的通道220，泄漏的冷却剂不会与系统的其他部分接触。一个优点是可避免泄漏的冷却剂可造成的损坏(例如，腐蚀或短路)。
例如如图2所示，如本文所描述的传感器30可布置在通道220中或连接至所述通道。传感器30可布置在通道220的内部区域中或连接至所述内部区域。内部区域可以是流体可流过通道的区域。传感器30的至少一部分可布置在通道220的内部区域内。
图3示出了如本文所描述的第一密封件210。
例如如图3所示，如本文所描述的第一密封件210可具有面向冷却剂接收壳体20的内部的第一侧302(或第一表面)。第一密封件210可具有与第一侧302相对的第二侧304(或第二表面)。第一侧302可通过第一密封件210的侧表面或厚度与第二侧分开。第一侧302和第二侧304可以是环形第一密封件的相对环形表面。
第一密封件210的第一侧302可被配置为与冷却剂接收壳体20中的冷却剂22接触。如果第一密封件210正常运行，则第一密封件210的第二侧304可不与冷却剂接收壳体20的冷却剂22接触。第一密封件210的第一侧可以是第一密封件210的湿润侧。第一密封件210的第二侧可以是第一密封件210的干燥侧。
图4示出了根据本文描述的实施方式的沉积设备100的截面图。
例如如图4所示，如本文所描述的通道220可与在第一密封件210的第二侧的区域流体连通。如果第一密封件210正常运行，则冷却剂都不会流入通道220。
如本文所描述的通道220可以是导管、管形通道或管。通道220可具有第一端和与第一端相对的第二端。流体可从第一端流过通道220到第二端。第一端可位于第一密封件210附近的区域中。第二端可位于支撑装置230外部的区域中。通道220可允许将已经通过第一密封件210泄漏的冷却剂排出到支撑装置230外部的区域。
通道220的至少一部分可以是支撑装置230的主体部分232的一部分。通道220的至少一部分可设置在主体部分232中的管形凹部中。
例如如图4所示，如本文所描述的支撑装置230可包括第二密封件410。第二密封件410可与第一密封件210间隔开。第二密封件410可在平行于阴极组件10的旋转轴250的方向(例如，如本文所描述的第一方向252)上与第一密封件210间隔开。支撑装置230可包括布置在第一密封件210与第二密封件410之间的元件，例如间隔件。
在阴极组件10的靶的旋转期间，第一密封件210和第二密封件410可相对于彼此保持在固定位置。在阴极组件10的靶的旋转期间，第一密封件210和/或第二密封件410可相对于支撑装置230的主体部分232保持在固定位置。
如本文所描述的第一密封件210可以是环形密封件。如本文所描述的第二密封件410可以是环形密封件。第一密封件210和第二密封件410可以是实质上同心的环形密封件。第一密封件210和/或第二密封件410可以是围绕冷却剂接收壳体20的外周边延伸的环形密封件。
例如如图4所示，如本文所描述的沉积设备100可包括可移动零件420。可移动零件420可以是可旋转零件。可移动零件420可被配置为围绕阴极组件10的旋转轴旋转。可移动零件420可被配置为与阴极组件10的靶一起旋转。例如，可移动零件420可以是如本文所描述的可旋转管形零件。第一密封件210可提供对可移动零件的第一表面的密封。第二密封件410可提供对可移动零件420的第一表面的密封。第一密封件210和/或第二密封件410可与可移动零件420滑动接触。在可移动零件420旋转期间，可移动零件420的第一表面可与第一密封件210和/或第二密封件410滑动接触。
如本文所描述的可移动零件420可以是可移动管形零件、具体是可旋转管形零件。可移动零件420在平行于阴极组件10的旋转轴250的方向上可以是管形的，例如实质上柱形的。如本文所描述的，可移动零件420的第一表面可以是弯曲表面、具体地是管形表面。
例如如图4所示，可移动零件420可限定冷却剂接收壳体20的至少一部分。可移动零件420的第二表面可限定冷却剂接收壳体20的至少一部分。可移动零件420的第一表面和第二表面可以是可移动零件420的相对表面，例如实质上柱形的可移动零件的相对表面。
如本文所描述的沉积设备100可包括可旋转管形零件。可旋转管形零件可限定冷却剂接收壳体20的至少一部分。可旋转管形零件可与第一密封件210滑动接触。
如本文所描述的第一密封件210可以是初级密封件以防止冷却剂接收壳体20与如本文所描述的支撑装置230的主体部分232之间的液体交换。如本文所描述的第二密封件410可以是次级密封件以在初级密封件失效的情况下防止冷却剂接收壳体20与支撑装置230的主体部分232之间的液体交换。第二密封件410可以是在初级密封件失效的情况下、即在冷却剂通过第一密封件210从冷却剂接收壳体20泄漏出的情况下的备用密封件。
例如如图4所示，通道220可连接至位于第一密封件210与第二密封件410之间的区域。如果冷却剂通过第一密封件210泄漏，则泄漏的冷却剂由通道220排出。第二密封件410用作备用或次级密封件。第二密封件410提供的优点是即使在第一密封件210中泄漏的情况下，冷却剂接收壳体20也继续被密封。生产可继续而不中断。
第一密封件210可布置在与冷却剂接收壳体20中的冷却剂接触的位置。第二密封件410可布置在第一密封件210后面，即在第一密封件210的干燥侧上。如果第一密封件210正常运行，则第二密封件410可不与冷却剂接收壳体20中的冷却剂22接触。
图5示出了如本文所描述的传感器30的示例。
例如如图5所示，传感器30可包括两个电极510，每个电极都连接至通道220的内部区域。传感器30可包括用于测量两个电极510两端的电压的电压表520。如果是液体，例如从冷却剂接收壳体20泄漏出的冷却剂流过通道220，液体可与两个电极接触。液体可充当两个电极510之间的导线。在两个电极两端的电压的测量允许检测例如通道中是否存在液体。
图5中所示的传感器30是如本文所描述的传感器30的一个具体示例。其他示例也是可能的，包括不基于电压或电流测量的传感器，以用于检测通道220中的液体的存在。根据本文描述的实施方式，可使用适于检测通道220中的液体的存在的任何传感器。
图6示出了根据本文描述的实施方式的沉积设备100的截面图。
例如如图6所示，如本文所描述的支撑装置230可包括用于供应冷却剂、特具体是冷的冷却剂的冷却剂供应通道610，如箭头612所指示的。
例如如图6所示，如本文所描述的冷却剂接收壳体20可包括用于接收冷却剂的第一冷却剂接收部分620。第一冷却剂接收部分620可限定容积。第一冷却剂接收部分620可以是冷却剂接收壳体20的径向向外部分。术语“径向向外”和“径向向内”可相对于阴极组件10的旋转轴来定义。第一冷却剂接收部分620可被阴极组件10的第一可旋转管622围绕。可移动零件420可附接至第一可旋转管622。可移动零件420和第一可旋转管622可被配置为围绕阴极组件10的旋转轴一起旋转。冷却剂供应通道610可被配置为向第一冷却剂接收部分620供应冷却剂，具体是冷的冷却剂。由冷却剂供应通道610供应的冷却剂可被引导通过第一冷却剂接收部分620，如箭头624所指示的。冷却剂可通过第一冷却剂接收部分620在向上方向上被引导。冷却剂可被引导到与阴极组件10的靶相邻的区域。当冷却剂冷却靶和/或磁体组件时，冷却剂可吸收热。
例如如图6所示，如本文所描述的冷却剂接收壳体20可包括用于接收冷却剂的第二冷却剂接收部分630。第二冷却剂接收部分630可限定容积。相对于通过冷却剂接收壳体20的冷却剂流，第二冷却剂接收部分630可在第一冷却剂接收部分620下游。第二冷却剂接收部分630可以是冷却剂接收壳体20的径向向内部分。第二冷却剂接收部分630可以是阴极组件10的旋转轴632的内部区域中的容积。旋转轴632可被配置为旋转以驱动靶的旋转。冷却剂，具体是加热的冷却剂，可被引导通过第二冷却剂接收部分630，如箭头634所指示的。冷却剂可通过第二冷却剂接收部分630、具体是通过旋转轴632在向下方向上被引导。流入第二冷却剂接收部分630的冷却剂可以是加热的冷却剂，例如在冷却靶和/或磁体组件期间通过从靶和/或磁体组件吸收热而已经被加热的冷却剂。
例如如图6所示，如本文所描述的支撑装置230可包括用于排出冷却剂的冷却剂排出通道640，如箭头642所指示的。冷却剂排出通道640可与冷却剂接收壳体20流体连接。冷却剂排出通道640可被配置为从冷却剂接收壳体20接收冷却剂，具体是从第二冷却剂接收部分630接收冷却剂。冷却剂排出通道640可被配置为排出接收的冷却剂、具体是加热的冷却剂。
如本文所描述的冷却剂排出通道640不同于通道220，即，如本文所描述的排出通道。通道220被提供用于排出通过密封件、即第一密封件210泄漏的冷却剂。通道220通过第一密封件210与冷却剂接收壳体20分开。在沉积设备的正常操作期间，即如果第一密封件210正常操作，则没有冷却剂通过通道220排出或排放。冷却剂排出通道640被配置为在沉积设备的正常操作期间排出冷却剂。冷却剂排出通道640与冷却剂接收壳体20流体连通、具体是直接流体连通。不存在将冷却剂排出通道640与冷却剂接收壳体20分开的密封件。
如本文所描述的第一密封件210和第二密封件410可以是沉积设备100的第一密封组件的一部分。第一密封件210和/或第二密封件410可位于冷却剂供应通道610附近。沉积设备100可包括第二密封组件，如图6所示。沉积设备100可包括第三密封件652以防止冷却剂从冷却剂接收壳体20流出。如例如图6所示，第三密封件652可位于冷却剂排出通道640附近。第三密封件652的功能可类似于第一密封件210的功能。第三密封件可以是初级密封件，例如像第一密封件210。
例如如图6所示，如本文所描述的支撑装置230可包括第二通道660以排出已经通过第三密封件652泄漏的冷却剂。第二通道660的功能类似于通道220的功能。
沉积设备100可包括布置在冷却剂接收壳体20外部的第二传感器(未示出)以检测冷却剂22从冷却剂接收壳体20的泄漏。第二传感器可以是泄漏传感器。第二传感器的功能可类似于传感器30的功能。第二传感器可布置在第二通道660中或连接至所述第二通道。第二传感器可被配置为检测第二通道660中的冷却剂。
或者，传感器30可被配置为检测第一密封件210和第三密封件652两者的泄漏。流过通道220的冷却剂和流过第二通道660的冷却剂都可被例如通过另一导管引导到公共区域。传感器30可连接至公共区域或布置在公共区域中。流过通道220的冷却剂和流过第二通道660的冷却剂都可经传感器30检测。
如本文所描述的第三密封件652可具有面向冷却剂接收壳体内部的第一侧和与第一侧相对的第二侧。第二通道660可与位于第三密封件652的第二侧的区域流体连通。
例如如图6所示，根据本文描述的实施方式的沉积设备100可包括限定冷却剂接收壳体的至少一部分的第二可旋转管形零件670。第二可旋转管形零件670可与第三密封件652滑动接触。
例如如图6所示，本文描述的支撑装置230可包括与第三密封件652间隔开的第四密封件654。第二通道660可与第三密封件652和第四密封件654之间的区域流体连通。第四密封可以是次级密封，例如类似于本文描述的第二密封件410。
图7示意性地示出了根据实施方式的沿着旋转轴250的沉积设备100的截面。沉积设备100可包括由壁712和714形成的处理腔室710。根据典型的实施方式，旋转轴250、靶和/或背衬管基本上平行于壁712，支撑装置230、具体是阴极驱动单元附接至所述壁。可实现阴极组件的嵌入式(drop-in)配置。
例如如图7所示，至少一个如本文所描述的支撑装置230安装到处理腔室710，使得支撑装置230的主体部分232相对于处理腔室710的壁712不可旋转。主体部分232典型地经由绝缘板722固定到处理腔室710的翻板或门730。在溅射期间，翻板或门730关闭。因此，主体部分232在溅射期间典型地是静止的，至少是不可旋转的。或者，外部壳体735可直接地固定到处理腔室710的壁712。
根据实施方式，靶凸缘770布置在轴承座(bearing housing)723上并且真空紧密地安装到所述轴承座。典型地，O形环密封件布置在轴承座723与靶凸缘770之间。由于靶凸缘770和轴承座723典型地不可旋转地彼此耦接，因此安装在靶凸缘723顶部上的可旋转靶可通过旋转驱动器旋转。
在溅射期间，外部壳体典型地相对于其中进行溅射的处理腔室不旋转。在溅射期间，至少上部部分或靶凸缘770典型地布置在外部壳体外部，即处于低压或真空环境。与此不同的是，外部壳体的内部空间典型地处于正常压力和/或高于处理腔室的压力。
根据实施方式，旋转驱动器750、典型地电驱动器经由安装支撑件752布置在处理腔室710外部。旋转驱动器750也可放置在外部壳体735内。典型地，旋转驱动器750在溅射期间经由电机轴754、与其连接的小齿轮(pinion)753和附接到转子725的轴承座723的环绕小齿轮753和齿轮(gear-wheel)751的链条或齿形带(未示出)驱动阴极组件的可旋转靶740。转子725可适于机械地支撑可旋转靶740。
典型地，冷却剂支撑管734和/或电支撑管线从冷却剂供应和排出单元780和/或电支撑单元通过外部壳体735馈送到处理腔室710的外部。
根据另一实施方式，提供了一种用于处理基板的设备，具体是用于在基板上沉积材料的沉积设备100。所述设备包括如本文所描述的阴极驱动单元。阴极驱动单元可连接至如本文所描述的阴极组件10。阴极驱动单元具有如本文所描述的通道220以排出阴极组件的冷却剂。所述设备包括如本文所描述的用于检测通道220中的冷却剂的传感器30。
阴极驱动单元可包括如本文所描述的第一密封件210。第一密封件210可被配置为接合阴极组件10的一部分。通道220可被布置为排出已经通过第一密封件210泄漏的冷却剂。
阴极驱动单元可包括如本文所描述的第二密封件410。第二密封件410可与第一密封件210间隔开。通道220可与第一密封件210和第二密封件410之间的区域流体连通。
沉积设备100可包括阴极组件10。沉积设备100可包括如本文所描述的冷却剂接收壳体20。阴极驱动单元可以是如本文所描述的支撑装置230。
如本文所描述的第一密封件210可被配置为接合阴极组件10的一部分。第一密封件210可提供对阴极组件10的表面的密封。第一密封件210可被配置为与表面滑动接触。第一密封件210可以是固定密封件。第一密封件210可不被配置为与阴极组件10的靶一起旋转。
如本文所描述的阴极驱动单元可包括如本文所描述的第二密封件410。第二密封件410可提供对阴极组件10的表面的密封。第二密封件410可被配置为与表面滑动接触。第一密封件210和第二密封件410可被配置为提供对阴极组件10的同一表面(例如，如本文所描述的可旋转管形零件的表面)的密封。
第一密封件210可以是阴极驱动单元的初级密封件。第二密封件410可以是阴极驱动单元的次级密封件或备用密封件。第二密封件410可被布置成在第一密封件210失效的情况下用作密封件。
通道220可与邻近第一密封件210的区域流体连通。通道220可连接至位于第一密封件210与第二密封件410之间的区域。
根据另一实施方式，提供了一种用于在基板上沉积材料的沉积设备100。沉积设备100包括如本文所描述的阴极组件10。阴极组件10具有用于冷却剂22的壳体。壳体可以是如本文所描述的冷却剂接收壳体20。沉积设备100包括支撑阴极组件10的如本文所描述的阴极驱动单元。阴极驱动单元包括如本文所描述的第一密封件210。阴极驱动单元包括通过第一密封件210与壳体分开的排出通道。排出通道可以是如本文所描述的通道220。沉积设备100可包括如本文所描述的传感器30、具体是泄漏传感器。传感器30布置在排出通道中或连接至排出通道。
根据另一实施方式，提供了一种用于监测沉积设备100的方法。所述方法可以是用于沉积设备100的泄漏检测的方法。沉积设备100包括如本文所描述的阴极组件10。沉积设备100包括如本文所描述的冷却剂接收壳体20。冷却剂接收壳体20容纳冷却剂22以冷却阴极组件10。沉积设备100可以是根据本文描述的任何实施方式的沉积设备，具体是如权利要求中任一项所述的沉积设备。所述方法包括检测冷却剂22从冷却剂接收壳体20的泄漏。可使用如本文所描述的传感器30来检测泄漏。传感器30可布置在冷却剂接收壳体20外部。
所述方法可包括通过冷却剂接收壳体20中的冷却剂22来冷却阴极组件。所述方法可包括沿着穿过冷却剂接收壳体20的冷却剂回路引导冷却剂22。所述方法可包括将冷却剂引导到冷却剂接收壳体20中。所述方法可包括将冷却剂、具体是加热的冷却剂从冷却剂接收壳体20引导出。
沉积设备100可包括如本文所描述的第一密封件210。所述方法可包括通过第一密封件210防止冷却剂从冷却剂接收壳体20流出。
沉积设备100可包括支撑阴极组件10的如本文所描述的阴极驱动单元。阴极驱动单元可具有用于排出阴极组件10的冷却剂22的通道220。检测冷却剂从冷却剂接收壳体20的泄漏可包括检测通道220中的冷却剂。如果传感器30在通道220中检测到冷却剂，则可确定存在泄漏，例如如本文所描述的第一密封件210的泄漏。
所述方法可包括引导泄漏的冷却剂远离第一密封件210。所述方法可包括通过通道220排出泄漏的冷却剂。
所述方法可包括如果检测到冷却剂从冷却剂接收壳体20泄漏出，则生成警报。如果在通道220中检测到一定量的冷却剂，则可生成警报。
所述方法可包括在第一密封件210失效的情况下通过如本文所描述的第二密封件410防止冷却剂从冷却剂接收壳体20流出。
尽管前述内容针对的是本公开内容的实施方式，但在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设想本公开内容的其他和进一步实施方式，并且本公开内容的范围由所附权利要求书的范围确定。
Claims (20)
1.一种用于在基板上沉积材料的沉积设备(100)，包括：
阴极组件(10)；
冷却剂接收壳体(20)，所述冷却剂接收壳体用于接收冷却剂(22)以冷却所述阴极组件，其中所述冷却剂接收壳体包括第一冷却剂接收部分(620)和第二冷却剂接收部分(630)，所述第一冷却剂接收部分是所述冷却剂接收壳体的径向向外部分，所述第二冷却剂接收部分是所述冷却剂接收壳体的径向向内部分并且在所述第一冷却剂接收部分下游；
至少一个传感器(30)，所述至少一个传感器布置在所述冷却剂接收壳体外部以检测所述冷却剂从所述第一冷却剂接收部分和所述第二冷却剂接收部分的泄漏；
冷却剂供应通道(610)，所述冷却剂供应通道用于将冷却剂供应到所述第一冷却剂接收部分(620)；和
冷却剂排出通道(640)，所述冷却剂排出通道与所述第二冷却剂接收部分流体连接。
2.根据权利要求1所述的沉积设备，进一步包括支撑装置(230)，所述支撑装置支撑所述阴极组件，所述支撑装置包括第一密封件(210)以防止所述冷却剂从所述冷却剂接收壳体流出。
3.根据权利要求2所述的沉积设备，其中所述支撑装置进一步包括用于排出已经通过所述第一密封件泄漏的冷却剂的通道(220)，所述至少一个传感器被配置为检测所述通道中的冷却剂。
4.根据权利要求3所述的沉积设备，其中所述第一密封件具有面向所述冷却剂接收壳体的内部的第一侧(302)和与所述第一侧相对的第二侧(304)，所述通道与位于所述第一密封件的所述第二侧的区域流体连通。
5.根据权利要求1所述的沉积设备，其中所述冷却剂接收壳体的至少一部分在所述阴极组件内部。
6.根据权利要求2所述的沉积设备，其中所述沉积设备进一步包括与所述第一密封件滑动接触的可旋转管形零件(420)。
7.根据权利要求2所述的沉积设备，其中所述支撑装置是被配置为用于进行以下操作的阴极驱动单元：
向所述阴极组件供应电力；或
向所述阴极组件供应冷却剂；或
驱动所述阴极组件的旋转；或
以上操作的任何组合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的沉积设备，其中所述沉积设备是溅射沉积设备并且所述阴极组件是溅射阴极组件。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的沉积设备，其中所述阴极组件包括具有弯曲表面的靶，所述靶可围绕所述靶的旋转轴旋转。
10.一种用于处理基板的设备(100)，包括：
阴极驱动单元，所述阴极驱动单元可连接至阴极组件(10)，所述阴极驱动单元具有用于从所述阴极组件的第一冷却剂接收部分(620)排出泄漏的冷却剂的第一通道(220)、用于从所述阴极组件的第二冷却剂接收部分(630)排出泄漏的冷却剂的第二通道(660)和与所述阴极组件的旋转轴(632)的内部区域流体连接的冷却剂排出通道(640)，其中所述第一冷却剂接收部分是径向向外部分并且所述第二冷却剂接收部分是径向向内部分，其中所述第二冷却剂接收部分在所述第一冷却剂接收部分下游；和
至少一个传感器(30)，所述至少一个传感器用于检测流过所述第一通道和所述第二通道的冷却剂。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述阴极驱动单元进一步包括第一密封件(210)，所述第一通道被布置为排出已经通过所述第一密封件泄漏的冷却剂。
12.根据权利要求11所述的设备，其中所述阴极驱动单元进一步包括与所述第一密封件间隔开的第二密封件(410)，所述第一通道与所述第一密封件和所述第二密封件之间的区域流体连通。
13.根据权利要求11所述的设备，其中所述设备进一步包括与所述第一密封件滑动接触的可旋转管形零件(420)。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的设备，其中所述设备是溅射沉积设备并且所述阴极组件是溅射阴极组件。
15.根据权利要求10至13中任一项所述的设备，其中所述阴极组件包括具有弯曲表面的靶，所述靶可围绕所述靶的旋转轴旋转。
16.一种用于在基板上沉积材料的沉积设备(100)，包括：
阴极组件(10)，所述阴极组件具有用于冷却剂(22)的壳体(20)，其中所述壳体包括第一冷却剂接收部分(620)和第二冷却剂接收部分(630)，所述第一冷却剂接收部分是所述壳体的径向向外部分，所述第二冷却剂接收部分是所述壳体的径向向内部分并且在所述第一冷却剂接收部分下游；
冷却剂排出通道(640)，所述冷却剂排出通道与所述第二冷却剂接收部分流体连接；和
阴极驱动单元，所述阴极驱动单元支撑所述阴极组件，所述阴极驱动单元包括：
第一密封件(210)；
排出通道(220)，所述排出通道通过所述第一密封件与所述壳体分开并且被配置为排出所述壳体的泄漏的冷却剂；和
第二密封件(652)，位于所述冷却剂排出通道附近；
至少一个泄漏传感器(30)，所述至少一个泄漏传感器用以检测所述第一密封件和所述第二密封件两者的泄漏。
17.根据权利要求16所述的沉积设备，其中所述沉积设备是溅射沉积设备并且所述阴极组件是溅射阴极组件。
18.根据权利要求16所述的沉积设备，其中所述阴极组件包括具有弯曲表面的靶，所述靶可围绕所述靶的旋转轴旋转。
19.一种用于监测沉积设备(100)的方法，所述沉积设备包括阴极组件(10)和容纳冷却剂(22)以冷却所述阴极组件的冷却剂接收壳体(20)，其中所述冷却剂接收壳体包括第一冷却剂接收部分(620)和第二冷却剂接收部分(630)，所述第一冷却剂接收部分是所述冷却剂接收壳体的径向向外部分，所述第二冷却剂接收部分是所述冷却剂接收壳体的径向向内部分，所述方法包括：
向所述第一冷却剂接收部分供应所述冷却剂；
将所述冷却剂从所述第一冷却剂接收部分引导到所述第二冷却剂接收部分；
从所述第二冷却剂接收部分排出所述冷却剂；和
检测冷却剂从所述第一冷却剂接收部分和所述第二冷却剂接收部分的泄漏。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述沉积设备进一步包括支撑所述阴极组件的阴极驱动单元，所述阴极驱动单元具有将冷却剂从所述阴极组件(10)排出的通道(220)，其中所述检测冷却剂从所述冷却剂接收壳体的所述泄漏包括检测所述通道中的冷却剂。
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