CN114774885A - 一种高真空气相沉积设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高真空气相沉积设备，其中，磁流体位于旋转件与固定件之间的间隙内，并将间隙划分为第一、第二真空区，第一真空区与腔体的内部空间连通，第二真空区位于第一真空区下方并与第一真空区之间通过磁流体隔离，抽气机构的主管路与设于腔体侧壁的第一导流开口连接以与腔体连通，支管路与设于腔体侧壁或固定件侧壁的第二导流开口连接以与第一真空区连通，辅助管路与设于固定件侧壁的第三导流开口连接以与第二真空区连通，其中，第一、第二与第三导流开口的位置依次降低。本发明通过如上结构设计，可以减小磁流体两端的压力差，提升磁流体的真空隔离能力及其稳定工作的可靠性，实现更高的真空度密封效果，提高工艺产能，增加覆膜良率。

Description

一种高真空气相沉积设备
技术领域
本发明属于半导体设备制造技术领域，包括气相沉积设备领域，涉及一种包含磁流体旋转机构的高真空气相沉积设备。
背景技术
化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，简称CVD），物理气相沉积（PhysicalVapor Deposition，简称PVD）是半导体行业中广泛应用于薄膜沉积的技术。如CVD设备包括反应腔和晶圆加热基座，当将两种或两种以上的气态原材料导入反应腔时，气态原材料相互之间发生化学反应，形成一种新的材料并沉积到加热基座晶圆的表面上，形成一层沉积薄膜。
CVD设备对反应腔体内真空度、薄膜沉积的均匀性具有较高的要求，现有公开技术中，有利用磁流体密封原理实现设备密封的往复旋转升降的化学气相沉积设备，可实现往复旋转、升降移动、晶圆加热等的协同工作的同时互不影响，对于对真空密闭性要求不是很高的部分CVD沉积工艺，该种磁流体密封结构设备可满足基本工艺要求。随着更加复杂的沉积工艺对真空密闭性的要求越来越高，在同时解决旋转、升降、电气线路缠绕、电磁波干扰等问题后还能保证设备运行稳定性的前提下，各个CVD设备厂商都在积极研发新的密封方案以期达到更高真空度的密封效果，进一步提高工艺产能，增加覆膜良率。
发明内容
基于对高真空腔体密封环境的需求，本发明的目的在于提供一种高真空气相沉积设备，以在解决旋转、升降、电气线路缠绕、电磁波干扰等问题并保证设备运行稳定性的同时，进一步实现更高的真空度密封效果，满足工艺性能要求，增加覆膜良率。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高真空气相沉积设备，包括：
腔体，底壁设有一贯通孔；
加热基座，包括基座台与基座轴，所述基座台位于所述腔体内，所述基座轴的顶端固定连接于所述基座台的底面以带动所述基座台作往复旋转运动，所述基座轴的底端穿过所述贯通孔以延伸到所述腔体外；
旋转密封机构，位于所述腔体下方并包括旋转件、磁流体、固定件及底部密封环，所述旋转件的顶端与所述基座轴固定连接以带动所述基座轴作往复旋转运动，所述固定件与所述腔体的底部直接或间接固定连接，所述磁流体位于所述旋转件与所述固定件之间的间隙内，并将所述间隙划分为第一真空区与第二真空区，所述第一真空区与所述腔体的内部空间连通，所述第二真空区位于所述第一真空区下方并与所述第一真空区之间通过所述磁流体隔离，所述底部密封环固定连接于所述旋转件的底端并延伸至所述固定件下方；
抽气机构，包括主管路、支管路、辅助管路及至少一真空泵，所述主管路与设于所述腔体侧壁的第一导流开口连接以与所述腔体的内部空间连通，所述支管路与设于所述腔体侧壁或设于所述固定件侧壁的第二导流开口连接以与所述第一真空区连通，所述辅助管路与设于所述固定件侧壁的第三导流开口连接以与所述第二真空区连通，其中，所述第一导流开口、所述第二导流开口与所述第三导流开口的位置依次降低；
驱动机构，与所述旋转密封机构动态连接以驱动所述旋转件作往复旋转运动。
可选地，所述高真空气相沉积设备还包括与所述腔体的底部固定连接的升降机构，所述固定件通过所述升降机构与所述腔体的底部固定连接。
可选地，所述底部密封环与所述旋转件为一体成型。
可选地，所述底部密封环与所述旋转件分离设置，且所述底部密封环与所述旋转件之间设有固定密封件。
可选地，所述底部密封环与所述固定件之间设有滑动密封件。
可选地，所述磁流体还在所述间隙中划分出位于所述第二真空区下方的大气连通区，其中，所述磁流体包括第一磁流体组与第二磁流体组，所述第一真空区与所述第二真空区之间通过所述第一磁流体组隔离，所述第二真空区与所述大气连通区之间通过所述第二磁流体组隔离，且所述底部密封环与所述固定件之间不设有密封件。
可选地，所述第二导流开口设于所述腔体的侧壁，所述腔体内还设有环绕于所述基座轴四周的真空隔离罩，所述真空隔离罩在垂直方向上位于所述第一导流开口与所述第二导流开口之间，所述真空隔离罩的背离所述基座轴的一端与所述腔体的内壁固定连接，所述真空隔离罩的面向所述基座轴的一端与所述基座轴的外壁滑动连接。
可选地，所述真空隔离罩的面向所述基座轴的一端与所述基座轴的外壁之间设有密封件。
可选地，所述真空隔离罩包括在水平方向上由内向外依次连接的第一突出部、中间部与第二突出部，第一突出部的厚度大于所述中间部的厚度，所述第二突出部的厚度大于所述中间部的厚度。
可选地，所述基座轴的外壁与所述贯通孔的内壁之间设有轴孔间密封环。
可选地，所述旋转件与所述固定件至少其一的内部设有冷却液管道。
可选地，所述主管路、所述支管路与所述辅助管路共用一真空泵。
可选地，所述主管路与所述支管路共用第一真空泵，所述辅助管路连接第二真空泵。
可选地，所述第一真空泵选用冷泵或分子泵，所述第二真空泵选用干泵。
可选地，所述加热基座中还设有冷却功能模块、吸附功能模块、偏压功能模块中的至少一种。
可选地，所述基座轴的底部将电线、水管及气管中的至少一种引出至大气环境。
可选地，所述气相沉积设备为化学气相沉积设备、物理气相沉积设备或原子层沉积设备。
如上所述，本发明的高真空气相沉积设备中，磁流体位于旋转件与固定件之间的间隙内，并将所述间隙划分为第一真空区与第二真空区，所述第一真空区与所述腔体的内部空间连通，所述第二真空区位于所述第一真空区下方并与所述第一真空区之间通过所述磁流体隔离，抽气机构的主管路与设于所述腔体侧壁的第一导流开口连接以与所述腔体的内部空间连通，抽气机构的支管路与设于所述腔体侧壁或设于所述固定件侧壁的第二导流开口连接以与所述第一真空区连通，抽气机构的辅助管路与设于所述固定件侧壁的第三导流开口连接以与所述第二真空区连通，其中，所述第一导流开口、所述第二导流开口与所述第三导流开口的位置依次降低。本发明通过如上结构设计，可以减小磁流体两端的压力差，从而提升磁流体的真空隔离能力及其稳定工作的可靠性，在解决旋转、升降、电气线路缠绕、电磁波干扰等问题并保证设备运行稳定性的同时，进一步实现更高的真空度密封效果，提高工艺产能，增加覆膜良率。
附图说明
图1显示为本发明实施例一中的高真空气相沉积设备的结构示意图。
图2显示为本发明实施例二中的高真空气相沉积设备的结构示意图。
图3显示为本发明实施例三中的高真空气相沉积设备的结构示意图。
元件标号说明：1腔体，101贯通孔，201基座台，202基座轴，301旋转件，302磁流体，302a第一磁流体组，302b第二磁流体组，303固定件，304底部密封环，305第一真空区，306第二真空区，307滑动密封件，308冷却液管道，309大气连通区，401主管路，402支管路，403辅助管路，5驱动机构，601第一导流开口，602第二导流开口，603第三导流开口，7真空隔离罩。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例中提供一种高真空气相沉积设备，可以应用于化学气相沉积（CVD）设备、物理气相沉积（PVD）设备、原子层沉积（ALD）设备等要求高真空状态腔体的气相沉积设备，优选应用于高真空CVD设备。请参阅图1，显示为本实施例的高真空气相沉积设备的结构示意图，包括腔体1、加热基座、旋转密封机构、抽气机构及驱动机构5，其中，所述腔体1的底壁设有一贯通孔101；所述加热基座包括基座台201与基座轴202，所述基座台201位于所述腔体1内，所述基座轴202的顶端固定连接于所述基座台201的底面以带动所述基座台201绕所述基座轴202的中心轴线作往复旋转运动，所述基座轴202的底端穿过所述贯通孔101以延伸到所述腔体1外；所述旋转密封机构位于所述腔体1下方并包括旋转件301、磁流体302、固定件303及底部密封环304，所述旋转件301的顶端与所述基座轴202固定连接以带动所述基座轴202作往复旋转运动，所述固定件303与所述腔体1的底部直接或间接固定连接，所述磁流体302位于所述旋转件301与所述固定件303之间的间隙内，并将所述间隙划分为第一真空区305与第二真空区306，所述第一真空区305与所述腔体1的内部空间连通，所述第二真空区306位于所述第一真空区305下方并与所述第一真空区305之间通过所述磁流体302隔离，所述底部密封环304固定连接于所述旋转件301的底端并延伸至所述固定件303下方；所述抽气机构包括主管路401、支管路402、辅助管路403及至少一真空泵（未图示），所述主管路401与设于所述腔体1侧壁的第一导流开口601连接以与所述腔体1的内部空间连通，所述支管路402与设于所述腔体1侧壁的第二导流开口602连接以与所述第一真空区305连通，所述辅助管路403与设于所述固定件303侧壁的第三导流开口603连接以与所述第二真空区306连通，其中，所述第一导流开口601、所述第二导流开口602与所述第三导流开口603的位置依次降低；所述驱动机构5与所述旋转密封机构动态连接以驱动所述旋转件301作往复旋转运动。
具体的，所述基座台201用于承载晶圆并带动晶圆做周向往复旋转运动。本实施例中，所述加热基座中还设有冷却功能模块、吸附功能模块、偏压功能模块中的至少一种，以实现加热晶圆功能、冷却晶圆功能、吸附晶圆功能、施加偏压功能等。所述基座轴202的底部将电线、水管及气管中的至少一种引出至大气环境，且不影响所述腔体1内的高真空环境。
具体的，所述基座轴202与所述腔体1底部的所述贯通孔101动态密封连接，本实施例中，所述基座轴202的外壁与所述贯通孔101的内壁之间设有轴孔间密封环（未图示）以实现所述基座轴202与所述贯通孔101之间的物理动态密封。
需要指出的是，虽然所述基座轴202的外壁与所述贯通孔101的内壁之间设有轴孔间密封环，但由于所述基座轴202与所述贯通孔101之间为动态密封，在所述支管路402处于抽真空状态时，所述基座轴202的外壁与所述贯通孔101的内壁之间仍然能允许气体分子通过以实现对所述第一真空区域305的抽真空。
具体的，所述腔体1内还设有环绕于所述基座轴202四周的真空隔离罩7，所述真空隔离罩7在垂直方向上位于所述第一导流开口601与所述第二导流开口602之间，并与所述腔体1的内底壁之间留有一定空隙。
具体的，所述真空隔离罩7的作用之一是将所述腔体1的内部空间划分为位于所述真空隔离罩7上方的高真空区及位于所述真空隔离罩7下方的高真空隔离区，其中所述高真空隔离区作为导流气道与所述支管路402连通，可将所述磁流体302释放出的蒸气抽离，防止蒸气进入所述腔体1内的高真空区。所述真空隔离罩7的作用之二是防止沉积反应产生的反应物或杂质落入到所述旋转密封机构中，影响其密封性能。
作为示例，图1中采用箭头示出了气体抽出路径。
作为示例，所述真空隔离罩7的背离所述基座轴202的一端与所述腔体1的内壁固定连接，所述真空隔离罩7的面向所述基座轴202的一端与所述基座轴202的外壁滑动连接，即所述真空隔离罩7的面向所述基座轴202的一端与所述基座轴202的外壁之间留有隔离缝，可以让所述基座轴202自由旋转。本实施例中，所述真空隔离罩7的面向所述基座轴202的一端与所述基座轴202的外壁之间可设有密封件（未图示），如密封环，具有隔绝真空作用的同时又不影响所述基座轴202的正常往复旋转，该密封环还可阻止所述旋转密封机构内产生的气体进入到所述腔体1上部的高真空区。
作为示例，所述真空隔离罩7包括在水平方向上由内向外依次连接的第一突出部、中间部与第二突出部，第一突出部的厚度大于所述中间部的厚度，所述第二突出部的厚度大于所述中间部的厚度。本实施例中，所述第一突出部与所述第二突出部均向上突出于所述中间部。
具体的，在所述真空隔离罩7的面向所述基座轴202的一端与所述基座轴202的外壁之间留有间隙以保证所述基座轴202可以自由旋转的前提下，较厚的第一突出部可以在高真空情况下减少气体分子在所述真空隔离罩7与所述基座轴202之间的间隙处穿越。
具体的，所述抽气机构的真空泵位于所述腔体1的附近，所述抽气机构的主管路401用于抽离所述腔体1内的气体，例如所述腔体1内沉积反应前后产生的无用的反应气体或气态颗粒物，所述抽气机构的支管路402用于抽离所述旋转密封机构内的气体，例如所述旋转密封机构上端的微量蒸发气体、所述旋转密封机构内部的挥发性物质，所述抽气机构的辅助管路403用于抽离所述旋转密封机构下端的空气。
作为示例，所述主管路401、所述支管路402与所述辅助管路403可根据需要分用不同的真空泵，本实施例中，所述抽气机构包括第一抽气装置和第二抽气装置，所述第一抽气装置包括第一真空泵，所述主管路401和所述支管路402均与所述第一真空泵连接，用于抽离所述腔体1内无用的反应气体、杂质气体和磁流体上端的蒸气并实现较高真空；所述第二抽气装置包括第二真空泵，所述辅助管路403与所述第二真空泵连接，用于去除所述磁流体302下端的空气；所述第一抽气装置和第二抽气装置可独立运行互不影响。
作为示例，所述真空泵可选用冷泵、分子泵或干泵，本实施例中，所述第一真空泵选用冷泵或分子泵，所述第二真空泵选用干泵。
作为示例，所述主管路401、所述支管路402与所述辅助管路403也可共用一真空泵，即所述抽气机构采用一体化抽气装置，所述一体化抽气装置可同时实现所述第一抽气装置和第二抽气装置所具备的功能，且可根据抽气需求控制对应管路的抽气流程。
具体的，所述旋转密封机构中，所述磁流体302与所述旋转件301的外壁和所述固定件303的内壁相接触，所述磁流体302具有磁性和流动性，在所述旋转件301做周向往复旋转运动时可实现滑动密封作用。
具体的，所述旋转件301和所述固定件303之间的间隙中，位于磁流体上端的所述第一真空区305为较高真空环境，位于磁流体下端的所述第二真空区306为较低真空环境，其中，通过所述抽气机构的支管路402对所述第一真空区305进行抽气以实现所述第一真空区305的相对较高真空状态，通过所述抽气机构的辅助管路403对所述第二真空区306进行抽气以实现所述第二真空区306的相对较低真空状态，可减小所述磁流体302两端的压差，进而提高所述磁流体302的密封性。
具体的，本发明通过减小所述磁流体302两端的压差以提高磁流体的密封性的原理在于：磁流体较为常见的工作状态是一端为大气压力（约1000 mbar），另一端为真空压力（接近0 mbar），压力差约为1000mbar，本发明的所述旋转密封机构在大气压力端增加初级抽真空，使第二真空区306的压力从约1000 mbar降低到约10 mbar，所述磁流体302两端的压力差降为约10 mbar，压力差降低了两个数量级，进而提高了磁流体的真空隔离能力，提升了所述旋转密封机构稳定工作的可靠性。
具体的，所述底部密封环304用于对所述旋转密封机构的低真空端进行动态密封，其中，所述底部密封环304与所述旋转件301的底端固定连接，并与所述固定件303的底端滑动连接。
作为示例，所述底部密封环304与所述旋转件301可以为一体成型，也可以分离设置，当所述底部密封环304与所述旋转件301分离设置时，所述底部密封环304与所述旋转件301之间设有固定密封件（未图示）以起到固定密封作用。
作为示例，所述底部密封环304与所述固定件303之间设置滑动密封件307，例如滑动密封环，以实现所述底部密封环304与所述固定件303之间滑动密封。因为旋转的速度较低（例如约10 rpm），密封压力也要求较低（例如约10 mbar），利用所述滑动密封件307的滑动密封作用可以达到需要的密封效果，例如将旋转速度限制为小于10 rpm，并通过所述抽气机构的所述辅助管路403与真空泵连接进行抽气可使所述第二真空区306内的真空度达到小于10 mbar，且该种滑动密封结构简单可靠，价格低廉。
需要指出的是，由于所述滑动密封件307例如密封圈（O-ring）有摩擦损耗，需要定期维护。
作为示例，所述固定件303与所述腔体1的底部直接固定连接。在另一实施例中，所述固定件303也可与位于所述腔体1底部的升降机构（未图示）固定连接，所述升降机构与所述腔体1的底部固定连接，从而实现所述固定件303通过所述升降机构与所述腔体1的底部间接固定连接。
作为示例，所述旋转件301与所述固定件303至少其一的内部设有冷却液管道308，所述冷却液管道308与冷却机构相连接（图中未示出），所述冷却液管道308内通入循环冷却液，可降低所述旋转件301和所述固定件303因往复旋转运动引起的磁流体摩擦发热，以及加热基座的热传导产生的热量，进而降低所述磁流体302的工作温度，从而降低了磁流体的饱和蒸气压力，减少了磁流体在真空中的挥发。本实施例中，通过在所述旋转件301及所述固定件303中均布置冷却液管道308，可将所述磁流体302的工作温度稳定在低于20℃环境下。
具体的，所述驱动机构5位于所述旋转密封机构附近位置并与所述旋转密封机构动态连接以驱动所述旋转件301作往复旋转运动，进而带动所述加热基座以所述基座轴202的轴线为旋转轴作往复旋转运动。本实施例中，所述驱动机构5位于所述旋转密封机构的底部并与所述底部密封环304动态连接，动态连接的方式可以为皮带传动、齿轮啮合传动等，优选齿轮啮合传动，传动更为稳定。
本实施例的高真空气相沉积设备通过减小磁流体两端的压力差来提升磁流体的真空隔离能力，改善了磁流体真空隔离的工况，提升了稳定工作的可靠性。
实施例二
本实施例与实施例一采用基本相同的技术方案，不同之处在于，实施例一中，抽气机构的支管路402是与设于所述腔体1侧壁的第二导流开口连接以间接与所述第一真空区305连通，且所述腔体1内还设有环绕于所述基座轴202四周的真空隔离罩7。而本实施例中，抽气机构的支管路402是与设于所述固定件303侧壁的第二导流开口连接以直接与所述第一真空区305连通，且所述腔体1内无需设置环绕于所述基座轴202四周的真空隔离罩7。
请参阅图2，显示为本实施例的高真空气相沉积设备的结构示意图，其中，连接于所述固定件303的所述支管路402用于将挥发出来的磁流体预先抽走，阻止气体进入所述腔体1内的高真空区域。
作为示例，图2中采用箭头示出了气体的抽出路径。
实施例三
本实施例与实施例一或实施例二采用基本相同的技术方案，不同之处在于，实施例一与实施例二中，所述旋转件301与所述固定件303之间的间隙通过一组磁流体划分为两个真空区，所述底部密封环304与所述固定件303之间设有滑动密封件307以避免所述第二真空区306与大气直接连通，而本实施例中，磁流体包括第一磁流体组302a与第二磁流体组302b以进一步在所述间隙中划分出位于所述第二真空区306下方的大气连通区309，其中，所述第一真空区305与所述第二真空区306之间通过所述第一磁流体组302a隔离，所述第二真空区306与所述大气连通区309之间通过所述第二磁流体组302b隔离，且所述底部密封环304与所述固定件303之间不设有密封件。
请参阅图3，显示为本实施例的高真空气相沉积设备的结构示意图，其中示出了所述第一磁流体组302a与所述第二磁流体组302b，其中，位于所述第一磁流体组302a上端的所述第一真空区305为较高真空环境，位于所述第一磁流体组302a与所述第二磁流体组302b之间的所述第二真空区306为较低真空环境，位于所述第二磁流体组302b下端的所述大气连通区309为大气环境。
本实施例通过两个串联组合的磁流体组，可以进一步提高旋转速度，同时把低真空端（第二真空区306）的压力从<10 rpm进一步降低到<0.1 mbar，其中，处于大气端的所述第二磁流体组302b取代了实施例一或所述实施例二中所述的滑动密封件307的旋转密封功能，但是避免了滑动密封件307在旋转时的密封圈磨损，从而实现了更高的旋转速度与更佳的密封效果，达到<0.1 mbar。不过相对于实施例一与所述实施例二的技术方案，本实施例两个串联组合的磁流体组增大了安装需要的空间，也增加了结构的复杂程度。
作为示例，图3中采用箭头示出了气体的抽出路径。
具体的，从大气压力1000 mbar到高真空压力，如1E-9 mbar，其压力跨度为1E12，一般的磁流体难以可靠的实现。在实施例一或实施例二中，采用滑动密封+磁流体结构，滑动密封使得磁流体一端工作在<10 mbar，另外一端工作在高真空的1E-9mbar，其压力跨度减到了1E10，比1E12减少2个数量级。而本实施例中，采用两个串联组合的磁流体组，第一级磁流体（所述第二磁流体组302b）可以实现<0.1 mbar，第二级磁流体（所述第一磁流体组302a）的工作压力从0.1 mbar到1E-9mbar，其压力跨度减少到~1E8，相对于实施例一或实施例二，又减少2个数量级，磁流体真空密封的可靠性大幅提高。
综上所述，本发明的高真空气相沉积设备中，磁流体位于旋转件与固定件之间的间隙内，并将所述间隙划分为第一真空区与第二真空区，所述第一真空区与所述腔体的内部空间连通，所述第二真空区位于所述第一真空区下方并与所述第一真空区之间通过所述磁流体隔离，抽气机构的主管路与设于所述腔体侧壁的第一导流开口连接以与所述腔体的内部空间连通，抽气机构的支管路与设于所述腔体侧壁或设于所述固定件侧壁的第二导流开口连接以与所述第一真空区连通，抽气机构的辅助管路与设于所述固定件侧壁的第三导流开口连接以与所述第二真空区连通，其中，所述第一导流开口、所述第二导流开口与所述第三导流开口的位置依次降低。本发明通过如上结构设计，可以减小磁流体两端的压力差，从而提升磁流体的真空隔离能力及其稳定工作的可靠性，在解决旋转、升降、电气线路缠绕、电磁波干扰等问题并保证设备运行稳定性的同时，进一步实现更高的真空度密封效果，提高工艺产能，增加覆膜良率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (17)

1.一种高真空气相沉积设备，其特征在于，包括：
腔体，底壁设有一贯通孔；
加热基座，包括基座台与基座轴，所述基座台位于所述腔体内，所述基座轴的顶端固定连接于所述基座台的底面以带动所述基座台作往复旋转运动，所述基座轴的底端穿过所述贯通孔以延伸到所述腔体外；
旋转密封机构，位于所述腔体下方并包括旋转件、磁流体、固定件及底部密封环，所述旋转件的顶端与所述基座轴固定连接以带动所述基座轴作往复旋转运动，所述固定件与所述腔体的底部直接或间接固定连接，所述磁流体位于所述旋转件与所述固定件之间的间隙内，并将所述间隙划分为第一真空区与第二真空区，所述第一真空区与所述腔体的内部空间连通，所述第二真空区位于所述第一真空区下方并与所述第一真空区之间通过所述磁流体隔离，所述底部密封环固定连接于所述旋转件的底端并延伸至所述固定件下方；
抽气机构，包括主管路、支管路、辅助管路及至少一真空泵，所述主管路与设于所述腔体侧壁的第一导流开口连接以与所述腔体的内部空间连通，所述支管路与设于所述腔体侧壁或设于所述固定件侧壁的第二导流开口连接以与所述第一真空区连通，所述辅助管路与设于所述固定件侧壁的第三导流开口连接以与所述第二真空区连通，其中，所述第一导流开口、所述第二导流开口与所述第三导流开口的位置依次降低；
驱动机构，与所述旋转密封机构动态连接以驱动所述旋转件作往复旋转运动。
2.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述高真空气相沉积设备还包括与所述腔体的底部固定连接的升降机构，所述固定件通过所述升降机构与所述腔体的底部固定连接。
3.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述底部密封环与所述旋转件为一体成型。
4.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述底部密封环与所述旋转件分离设置，且所述底部密封环与所述旋转件之间设有固定密封件。
5.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述底部密封环与所述固定件之间设有滑动密封件。
6.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述磁流体还在所述间隙中划分出位于所述第二真空区下方的大气连通区，其中，所述磁流体包括第一磁流体组与第二磁流体组，所述第一真空区与所述第二真空区之间通过所述第一磁流体组隔离，所述第二真空区与所述大气连通区之间通过所述第二磁流体组隔离，且所述底部密封环与所述固定件之间不设有密封件。
7.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述第二导流开口设于所述腔体的侧壁，所述腔体内还设有环绕于所述基座轴四周的真空隔离罩，所述真空隔离罩在垂直方向上位于所述第一导流开口与所述第二导流开口之间，所述真空隔离罩的背离所述基座轴的一端与所述腔体的内壁固定连接，所述真空隔离罩的面向所述基座轴的一端与所述基座轴的外壁滑动连接。
8.根据权利要求7所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述真空隔离罩的面向所述基座轴的一端与所述基座轴的外壁之间设有密封件。
9.根据权利要求7所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述真空隔离罩包括在水平方向上由内向外依次连接的第一突出部、中间部与第二突出部，第一突出部的厚度大于所述中间部的厚度，所述第二突出部的厚度大于所述中间部的厚度。
10.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述基座轴的外壁与所述贯通孔的内壁之间设有轴孔间密封环。
11.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述旋转件与所述固定件至少其一的内部设有冷却液管道。
12.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述主管路、所述支管路与所述辅助管路共用一真空泵。
13.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述主管路与所述支管路共用第一真空泵，所述辅助管路连接第二真空泵。
14.根据权利要求13所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述第一真空泵选用冷泵或分子泵，所述第二真空泵选用干泵。
15.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述加热基座中还设有冷却功能模块、吸附功能模块、偏压功能模块中的至少一种。
16.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述基座轴的底部将电线、水管及气管中的至少一种引出至大气环境。
17.根据权利要求1所述的高真空气相沉积设备，其特征在于：所述气相沉积设备为化学气相沉积设备、物理气相沉积设备或原子层沉积设备。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115046689A (zh) * 2022-08-17 2022-09-13 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种磁流体旋转密封机构检漏工具及检漏方法
CN116752123A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 上海星原驰半导体有限公司 原子层沉积设备

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514275A (en) * 1981-02-12 1985-04-30 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Apparatus for physical vapor deposition
US20030201606A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-30 Ebara Corporation Seal device and method for operating the same and substrate processing apparatus comprising a vacuum chamber
CN1603455A (zh) * 2003-08-28 2005-04-06 安内华株式会社 薄膜沉积装置
TW201640582A (zh) * 2015-02-04 2016-11-16 東京威力科創股份有限公司 基板處理裝置
CN111364026A (zh) * 2020-05-27 2020-07-03 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 往复式旋转cvd设备及应用方法
CN113774352A (zh) * 2021-11-11 2021-12-10 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种往复旋转升降的气相沉积设备

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4514275A (en) * 1981-02-12 1985-04-30 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Apparatus for physical vapor deposition
US20030201606A1 (en) * 2002-04-05 2003-10-30 Ebara Corporation Seal device and method for operating the same and substrate processing apparatus comprising a vacuum chamber
CN1603455A (zh) * 2003-08-28 2005-04-06 安内华株式会社 薄膜沉积装置
TW201640582A (zh) * 2015-02-04 2016-11-16 東京威力科創股份有限公司 基板處理裝置
CN111364026A (zh) * 2020-05-27 2020-07-03 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 往复式旋转cvd设备及应用方法
CN113774352A (zh) * 2021-11-11 2021-12-10 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种往复旋转升降的气相沉积设备

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115046689A (zh) * 2022-08-17 2022-09-13 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种磁流体旋转密封机构检漏工具及检漏方法
CN115046689B (zh) * 2022-08-17 2022-11-08 上海陛通半导体能源科技股份有限公司 一种磁流体旋转密封机构检漏工具及检漏方法
CN116752123A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 上海星原驰半导体有限公司 原子层沉积设备

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