CN113454752B - 阴极驱动单元、溅射阴极和用于组装阴极驱动单元的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于沉积源的阴极驱动单元(100)。所述阴极驱动单元包括：阴极支撑件(102)；和带驱动器，所述带驱动器用于旋转所述阴极支撑件。所述带驱动器包括：第一滑轮(112)，所述第一滑轮耦接到驱动所述阴极支撑件的轴(103)；驱动组件(120)，所述驱动组件具有第二滑轮(114)；带(116)，所述带与所述第一滑轮和所述第二滑轮接合；引导件(130)，所述引导件支撑所述驱动组件的至少一部分；和张紧器(140)，所述张紧器向所述驱动组件的至少所述部分提供力以用于沿所述引导件移动所述驱动组件的至少所述部分。

Description

阴极驱动单元、溅射阴极和用于组装阴极驱动单元的方法
领域
本文描述的实施方式涉及通过从靶溅射而进行的层沉积。特别地，本公开内容的实施方式可涉及一种可旋转阴极和一种阴极驱动单元(CDU)。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溅射沉积设备，所述溅射沉积设备包括一个或多个阴极组件，特别是具有用于旋转阴极、特别是可旋转(即，圆柱形)阴极的阴极驱动单元的可旋转阴极组件。
背景
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工艺设备或工艺腔室中执行工艺。在所述设备中提供沉积材料。多种材料和它们的氧化物、氮化物或碳化物可用于在基板上沉积。被涂覆的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、滤色器或类似物。
对于PVD工艺，沉积材料可以固相作为靶存在。通过用高能粒子轰击靶，靶材料(即要沉积的材料)的原子从靶放射。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中。在使用可旋转靶的情况下，靶连接到旋转轴或连接到连接轴与靶的连接元件。
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且降低成本。
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粒子分布。
用于分别旋转靶和/或阴极的阴极驱动单元需要进行维护。特别是对于具有用于在基板上沉积材料的多个阴极的大面积基板，维护可能是耗时的。因此，提供改进的阴极驱动单元、改进的阴极、改进的沉积系统和安装阴极驱动单元的改进的方法是有益的。
概述
鉴于以上内容，提供根据独立权利要求的用于用带电粒子小束阵列检查样本的方法和带电粒子多束装置。另外的方面、优点和特征从从属权利要求、说明书和附图而清楚。
根据一个实施方式，提供一种用于沉积源的阴极驱动单元。所述阴极驱动单元包括：阴极支撑件；和带驱动器，所述带驱动器用于旋转所述阴极支撑件。所述带驱动器包括：第一滑轮，所述第一滑轮耦接到驱动所述阴极支撑件的轴；驱动组件，所述驱动组件具有第二滑轮；带，所述带与所述第一滑轮和所述第二滑轮接合；引导件，所述引导件支撑所述驱动组件的至少一部分；和张紧器，所述张紧器向所述驱动组件的至少所述部分提供力以用于沿所述引导件移动所述驱动组件的至少所述部分。
根据一个实施方式，提供一种用于基板的真空处理的可旋转阴极。所述阴极包括根据本公开内容的实施方式中任一项所述的阴极驱动单元，以旋转所述可旋转阴极的靶。
根据一个实施方式，提供一种张紧用于阴极旋转的带驱动器的带的方法。所述方法包括：在安装位置中移动驱动组件的至少一部分；将所述带安装到阴极支撑件和所述驱动组件；将所述驱动组件的至少所述部分连接到张紧器；克服所述张紧器的力将所述驱动组件的至少所述部分移动到停止位置；和可选地，将所述驱动组件的至少所述部分的所述位置固定在所述停止位置处。
附图简要说明
在说明书的其余部分(包括对附图的参考)中更特别地阐述对于本领域技术人员来说完整并且能够实现的公开内容，其中：
图1示出根据本文描述的实施方式的用于旋转阴极的阴极驱动单元的示意图；
图2示出根据本公开内容的实施方式的包括阴极驱动单元和用于移动磁体组件的驱动单元的可旋转阴极的一部分的示意图；
图3A至图3C示出根据本公开内容的实施方式的在阴极驱动单元的不同方向中的放大图；
图4示出根据本文描述的实施方式的图示安装阴极驱动单元的方法的流程图；并且
图5示出根据本文描述的实施方式的沉积设备，所述沉积设备具有带有自调整带张紧器(self-adjusting belt tensioner)的阴极驱动单元。
具体说明
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在图中图示。在以下对附图的描述内，相同的参考数字指代相同的部件。一般来讲，仅描述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，被图示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，以产生又另外的实施方式。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用于在基板上沉积材料的阴极驱动单元、可旋转阴极和沉积设备。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存在高达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面板和类似物的基板。例如，大面积基板可为第4.5代(对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m))、第5代(对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m))、第6代(对应于约2.8m2基板(1.85m×1.5m))、第7.5代(对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m))、第8.5代(对应于约5.7m2基板(2.2m×2.5m))或甚至第10代(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)和对应的基板面积。
如本文所使用，术语“基板”应特别地包括大体上非柔性的基板，例如晶片、透明晶体(诸如蓝宝石或类似物)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“大体上非柔性”应理解为区分于“柔性”。特别地，大体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，大体上非柔性的基板的柔性小。
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或阴极组件，特别是多个阴极组件。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，特别是可旋转靶，即，圆柱形靶。可旋转靶能够围绕可旋转靶的旋转轴线旋转。可旋转靶可具有弯曲表面，例如圆柱形表面。可旋转靶可围绕旋转轴线旋转，所述旋转轴线是圆柱体或管的轴线。阴极组件可包括背管。形成靶的靶材料可安装在背管上，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。替代地，靶材料可被塑形为管而不设置在背管上。
用于大面积基板的沉积设备可包括多个阴极。例如，可提供四个或更多个、诸如六个或更多个或甚至10个或更多个阴极。特别是对于竖直基板处理，可在阴极的底部处、例如真空腔室(阴极在所述真空腔室中操作)下方提供阴极驱动单元。可旋转阴极可由带驱动器驱动。在组装齿轮带驱动器之后，可在带上产生张力并且用带张力计测量所述张力。如果张力不在特定范围内，则重新进行组装工艺的至少一部分以调整带张力。此过程可能会延长真空处理系统的维护和/或组装，特别是在需要组装和/或维护多个阴极的情况下。另外，在真空腔室下方的空间限制可能会使所述过程复杂。
本公开内容的实施方式提供一种具有自调整带张紧器的阴极驱动单元。带驱动器(例如，齿轮带驱动器)的组装产生特定张力。可例如在难以接近(access)的区域中避免附加的测量。因此，可例如通过消除在难以接近的区域中的带张力测量和带张力的潜在后续调整来减少组装时间和/或维护时间。此外，可重复地提供预定带张力。这可进一步保护轴承免于过载。
图1示出阴极驱动单元100。阴极驱动单元100被配置为用于围绕轴线101旋转阴极104。阴极驱动单元包括支撑阴极104的阴极支撑件102。另外，轴103耦接到阴极支撑件102。第一滑轮112耦接到轴103。例如，第一滑轮112和轴103的一部分可设于阴极驱动单元100的壳体106中。第一滑轮112的旋转造成阴极支撑件102的旋转，并且因此造成阴极104围绕轴线101的旋转。
第一滑轮112由带116驱动。带116由第二滑轮114围绕轴线115的旋转驱动。第二滑轮114由驱动组件120(例如，被配置为用于第二滑轮114围绕轴线115的旋转的齿轮驱动器)旋转。轴线101与轴线115之间的距离117向带116提供张力。可提供一个或多个引导件130以如箭头132所指示那样移动驱动组件120或驱动组件的至少一部分。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，一个或多个引导件可以是一个或多个线性引导件。
可提供一个或多个张紧器140。根据本公开内容的实施方式，张紧器可被配置为向带116提供预定张力。以下关于图3A至图3C描述根据本公开内容的实施方式的带驱动器(例如自调整带驱动器)的进一步细节、方面、特征和修改。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，张紧器可选自弹簧、气压缸、液压缸。
图2示出用于基板、特别是大面积基板并且更特别是竖直地取向的大面积基板的真空处理的可旋转阴极的部分。阴极104由阴极支撑件102支撑。磁体组件202可设于阴极104内。
磁体组件可布置在阴极或阴极组件中。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，磁场可造成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内的位置影响靶材料在溅射沉积工艺期间从阴极组件溅射离开的方向。磁体组件可在溅射期间限制等离子体。可用磁体组件提供改进的溅射工艺。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，磁体组件可分别在阴极或靶内移动。因此，阴极104或靶可分别围绕轴线101旋转。另外，磁体组件202可围绕平行于轴线101的轴线旋转。因此，可在相对于轴线101的各种角坐标处提供磁体组件202。磁体组件可来回摆动，以便相对于基板、真空沉积设备的真空腔室和阴极驱动单元100(特别是阴极驱动单元的壳体106)中的至少一个移动等离子体。磁体组件202的移动，例如以某个角度的移动，可造成溅射阴极的沉积方向变化。因此，可通过移动磁体组件来提高在沉积期间的层均匀性。移动可以是连续的或步进式的。
在图2中，可类似于例如如以上关于图1描述的本文描述的实施方式提供阴极支撑件102和阴极104(或相应地靶)的旋转。此外，磁体组件202可连接到另外的轴203以用于磁体组件的旋转。另外的轴可通过包括滑轮212、带216和滑轮214的带驱动器而旋转。滑轮214通过驱动组件220(例如齿轮驱动组件)围绕轴线215旋转。更进一步，类似于参考图1描述的阴极驱动单元的实施方式，可提供一个或多个引导件230和一个或多个张紧器240以用于驱动组件220或驱动组件的至少一部分如箭头232所指示那样移动。驱动器或驱动组件220可操作以来回移动滑轮214，以便来回移动磁体组件202，即，以某个角度(例如在角坐标中)来回移动。进一步的细节、方面和特征可类似于关于图1描述的实施方式而提供并且包括以下的图3A至图3C的细节。
可关于图3A至图3C说明可在如本公开内容中描述的阴极驱动单元和/或磁体组件移动中使用的自调整带驱动器的进一步细节。一个或多个引导件130可耦接到阴极驱动单元的壳体，例如图1中示出的壳体106。通过将板330耦接到壳体(例如主壳体)，可将一个或多个引导件耦接(图4中的框501)到阴极驱动单元的壳体。板330可以是电绝缘板。绝缘板可包括一个或多个引导件130和一个或多个张紧器140。如图3B中所示，板330可示例性地用螺钉332耦接到壳体。可提供另外的螺钉。例如，另外的螺钉可设于图3A中示出的几个螺钉的左手侧。因此，一个或多个引导件130和一个或多个张紧器140耦接到驱动单元的主壳体。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，引导件可由凸部(nose)或槽中的至少一者提供。附加地或替代地，引导件可由滚子轴承或滑动轴承提供。
如图3B中所示，引导件130可包括引导槽331。此外，附加地或替代地，引导件130可被提供为线性引导件。如图3B中所示，一个或多个引导件130(例如槽331)可接收驱动组件120(例如驱动组件的齿轮单元)。驱动组件或齿轮单元可分别例如通过沿一个引导件130或沿多个引导件130的滑动移动而插入(图4中的步骤503)在壳体中。
在插入驱动器120之后，第二滑轮114靠近用于操作溅射阴极的最终位置。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，壳体、板330和/或引导件130可提供止动器。止动器涉及驱动器或齿轮单元分别完全插入壳体中所处的位置。因此，如框505所示，带116可放置在第一滑轮112和第二滑轮114处。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，可提供限定用于相对于引导件插入驱动组件的至少部分的端部位置的第一止动器，例如硬止动器。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，带可以是齿形带(toothed belt)。另外，第一滑轮和第二滑轮可以是齿形滑轮(toothed pulley)。
另外的板350(例如锁定板或锁定条)可耦接(参见框507)到张紧器140。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，张紧器可为弹簧、气压缸或液压缸，所述张紧器可连接到延伸穿过板330的紧固件340(参见图3B)。可通过将另外的板350耦接到紧固件340来将另外的板耦接到张紧器140。例如，可利用螺钉352来将另外的板(例如锁定条)紧固到叶片330的一个或多个张紧器。
张紧螺钉360可分别耦接(参见框509)到驱动组件或驱动器的齿轮单元。张紧螺钉的致动将驱动组件拉离第一轴线101(参见图1)以增加第一轴线101与第二轴线115的距离117。驱动组件和/或齿轮单元(即驱动组件的至少一部分)被拉向锁定条。提供第二止动器而用于驱动组件的所述部分的移动。带116克服一个或多个张紧器的力(例如弹簧力)而张紧。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，可提供限定用于将带张紧的端部位置的第二止动器，例如硬止动器。
在第二止动器处，驱动组件的已经移动的部分(例如，齿轮单元)的位置被固定。第一滑轮、带、第二滑轮和驱动组件的移动部件的组件固定在适当位置(参见框511)。例如，螺钉362(即紧固螺钉)可穿过板330(例如,电绝缘板)而提供并且被提供到锁定条中。因此，根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，提供一种被配置为固定在张紧位置中的锁。
带张紧器分别集成在齿轮箱和/或驱动组件的固定装置中。例如，带张紧器可以是弹簧加载的(spring-loaded)带张紧器。由于停止位置和预定弹簧力，可以可重复方式获得预定张力。
根据本文描述的实施方式的沉积设备500可被配置为用于真空沉积并且在图5中示例性地示出。沉积设备500可包括处理腔室、特别是真空腔室510。如本文所描述的阴极组件或阴极104或者阴极组件的至少一部分可布置在处理腔室中。
图5示出根据本文描述的实施方式的沉积设备500的横截面图。横截面在平行于阴极104的旋转轴线的方向中。
根据本文描述的实施方式的沉积设备500可以是溅射沉积设备。如本文所描述的阴极104或阴极组件可以是溅射阴极组件。阴极组件可包括靶。靶能够围绕靶的旋转轴线旋转。靶可具有弯曲的、例如大体上圆柱形的表面。阴极组件可包括如本文所描述的磁体组件202。磁体组件可布置在阴极中。
阴极驱动单元100可被配置为用于向阴极供电并且用于用根据本文描述的实施方式的带驱动器(例如，具有自调整带张紧器的带驱动器)旋转阴极。阴极驱动单元可包括用于向阴极供电的电源或能够连接到用于向阴极供电的电源。附加地或替代地，阴极驱动单元可被配置为用于向阴极和/或向冷却剂接收外壳供应水或冷却剂。阴极驱动单元可包括用于向阴极供应水或冷却剂的水或冷却剂供应装置或能够耦接到用于向阴极供应水或冷却剂的水或冷却剂供应装置。如上所述，阴极驱动单元被配置为分别驱动阴极和/或靶的旋转。如本文所描述的阴极驱动单元可被称为端块或阴极驱动块。阴极驱动单元可设于靶下方。
如图5中的箭头11所指示，来自靶的材料被朝向基板溅射。基板可由载体531支撑。载体可通过运输系统530移入和移出真空腔室510。例如，运输系统可以是辊子基座(rollerbase)运输系统，其中载体由真空腔室510中的辊子支撑。如图5中所示，运输系统530可以是磁悬浮系统，所述磁悬浮系统具有例如悬浮单元532和驱动单元534以用于移动载体531通过真空腔室。如图5中所示，运输系统530可布置在载体上方并且驱动单元可布置在载体下方。然而，取决于磁悬浮系统和在所述系统中的另外的布置，悬浮单元532可在载体上方或下方。附加地或替代地，驱动单元534可在载体上方或下方。图5中示出的阴极驱动单元100可以是根据本公开内容中描述的实施方式中任一项的阴极驱动单元。
尽管前述内容针对的是本公开内容的实施方式，但是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的实施方式，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。

Claims (16)

1.一种用于沉积源的阴极驱动单元，所述阴极驱动单元被配置为设于阴极的底部处，所述阴极用于竖直基板处理，所述阴极驱动单元包括：
阴极支撑件；
带驱动器，所述带驱动器用于旋转所述阴极支撑件，所述带驱动器包括：
第一滑轮，所述第一滑轮耦接到驱动所述阴极支撑件的轴；
驱动组件，所述驱动组件具有第二滑轮；
带，所述带与所述第一滑轮和所述第二滑轮接合；
引导件，所述引导件支撑所述驱动组件的至少一部分；和
张紧器，所述张紧器向所述驱动组件的至少所述部分提供力以用于沿所述引导件移动所述驱动组件的至少所述部分。
2.根据权利要求1所述的阴极驱动单元，其中所述张紧器是弹簧、气压缸或液压缸。
3.根据权利要求1所述的阴极驱动单元，进一步包括：
第一止动器，所述第一止动器限定用于相对于所述引导件插入所述驱动组件的至少所述部分的端部位置。
4.根据权利要求1所述的阴极驱动单元，进一步包括：
第二止动器，所述第二止动器限定用于张紧所述带的端部位置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的阴极驱动单元，其中板耦接到所述阴极驱动单元的壳体，并且所述引导件设于所述板的一部分处。
6.根据权利要求5所述的阴极驱动单元，其中所述板是电绝缘板。
7.根据权利要求5所述的阴极驱动单元，其中所述张紧器耦接到所述板。
8.根据权利要求5所述的阴极驱动单元，其中所述引导件由凸部或槽中的至少一者提供。
9.根据权利要求5所述的阴极驱动单元，进一步包括：
第二板，所述第二板被配置为与所述驱动组件的至少所述部分接合。
10.根据权利要求5所述的阴极驱动单元，进一步包括：
锁，所述锁被配置为固定在张紧位置中。
11.一种用于基板的真空处理的可旋转阴极，包括：
根据权利要求1至4和6至10中任一项所述的阴极驱动单元，所述阴极驱动单元被配置为使所述可旋转阴极的靶旋转。
12.一种用于基板的真空处理的可旋转阴极，包括：
用于沉积源的阴极驱动单元，所述阴极驱动单元被配置为使所述可旋转阴极的靶旋转，所述阴极驱动单元包括：
阴极支撑件；
带驱动器，所述带驱动器用于旋转所述阴极支撑件，所述带驱动器包括：
第一滑轮，所述第一滑轮耦接到驱动所述阴极支撑件的轴；
驱动组件，所述驱动组件具有第二滑轮；
带，所述带与所述第一滑轮和所述第二滑轮接合；
引导件，所述引导件支撑所述驱动组件的至少一部分；和
张紧器，所述张紧器向所述驱动组件的至少所述部分提供力以用于沿所述引导件移动所述驱动组件的至少所述部分；
另外的带驱动器，所述另外的带驱动器被配置为旋转所述靶内的磁体组件，所述另外的带驱动器包括：
另外的第一滑轮，所述另外的第一滑轮耦接到另外的轴，所述另外的轴驱动所述阴极支撑件；
另外的驱动组件，所述另外的驱动组件具有另外的第二滑轮；
另外的带，所述另外的带与所述另外的第一滑轮和所述另外的第二滑轮接合；
另外的引导件，所述另外的引导件支撑所述另外的驱动组件的至少一部分；和
另外的张紧器，所述另外的张紧器向所述另外的驱动组件的至少所述部分提供力以用于沿所述另外的引导件移动所述另外的驱动组件的至少所述部分。
13.根据权利要求12所述的可旋转阴极，其中所述另外的张紧器是弹簧、气压缸或液压缸。
14.根据权利要求12所述的可旋转阴极，进一步包括：
另外的第一止动器，所述另外的第一止动器限定用于相对于所述另外的引导件插入所述另外的驱动组件的至少所述部分的端部位置；和
另外的第二止动器，所述另外的第二止动器限定用于张紧所述另外的带的端部位置。
15.根据权利要求12所述的可旋转阴极，进一步包括：
另外的锁，所述另外的锁被配置为固定在所述另外的带的张紧位置中。
16.一种张紧带驱动器的带以用于阴极的旋转的方法，包括：
在安装位置中移动驱动组件的至少一部分；
将所述带安装到阴极支撑件和所述驱动组件；
将所述驱动组件的至少所述部分连接到张紧器；
克服所述张紧器的力将所述驱动组件的至少所述部分移动到停止位置；和
将所述驱动组件的至少所述部分的位置固定在所述停止位置处。
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