气体供给装置以及真空处理设备

摘要

本发明涉及一种气体供给装置，其包括：室框架；门，其附装到室框架以便使门能够打开和关闭，并具有阴极；门侧引入块，其附装到门，并且具有用于供给放电气体到阴极的气体流动路径；和室侧引入块，其附装到室框架，并具有用于将从室框架外部引入的放电气体供给到门侧引入块的气体流动路径。当门关闭时，门侧引入块的气体流动路径和室侧引入块的气体流动路径彼此连通。

权利要求

1.一种气体供给装置，包括：室框架；

门，所述门附装到所述室框架以便使所述门能够打开和关闭，并且具有阴极；

门侧引入块，其附装到所述门，并且具有用于供给放电气体到所述阴极的气体流动路径；和室侧引入块，其附装到所述室框架，并且具有用于将从所述室框架外部引入的放电气体供给到所述门侧引入块的气体流动路径，其中所述门侧引入块或所述室侧引入块具有能扩展且能柔性弯曲的部分，其中，当所述门关闭时，所述门侧引入块的气体流动路径和所述室侧引入块的气体流动路径彼此连通。

2.根据权利要求1所述的气体供给装置，其中，所述门侧引入块包括：

固定到所述门的门固定部分；

抵靠所述室侧引入块的门侧密封部分；和可扩展部分，其联接所述门固定部分和所述门侧密封部分，并且所述可扩展部分具有柔性管。

3.根据权利要求2所述的气体供给装置，其中，所述可扩展部分具有所述柔性管和螺旋弹簧，并且所述柔性管插入由所述螺旋弹簧形成的空间中。

4.一种包括根据权利要求1所述的气体供给装置的真空处理设备。

说明书

气体供给装置以及真空处理设备

技术领域

[0001] 本发明涉及一种气体供给装置和具有该气体供给装置的真空处理设备，所述气体供给装置能够根据真空设备的气体供给门的打开/关闭而连接气体管道。

背景技术

[0002] 例如，在日本专利特开No.2002-68476中公开的溅射设备中，阴极附装到门，所述门经由铰链相对于真空容器打开和关闭。气体管道使用柔性管布置，并且放电气体经由气体管道从门外供给到阴极。

[0003] 当多个阴极附装到一个门时，用于供给气体到相应阴极的管道之间的长度差会导致供给气体到相应阴极的时间差。为了防止这样，管道需要布置成具有相同的管道路线长度。

[0004] 然而，将柔性管布置在真空容器外部需要较长的管道路线，这会影响气体供给响应和维护。

[0005] 较长的管道路线需要许多管道构件，这不利于成本减少。另外，柔性管在门打开/关闭操作时可能会接触和破坏真空容器的其它构件。

发明内容

[0006] 本发明是为解决上述问题而作出的，并且本发明的目的是提供一种气体供给装置和具有该气体供给装置的真空处理设备，所述气体供给装置能够缩短布置在真空容器外部的气体管道路线，以便使供给放电气体到相应阴极的时间彼此一致，并且能够实现快速的气体响应、容易维护、高可靠性、以及成本减少。

[0007] 根据本发明的一个方面，提供一种气体供给装置，其包括：

[0008] 室框架；

[0009] 门，其附装到室框架以便使门能够打开和关闭，并且具有阴极；

[0010] 门侧引入块，其附装到门，并且具有用于供给放电气体到阴极的气体流动路径；和[0011] 室侧引入块，其附装到室框架，并且具有用于将从室框架外部引入的放电气体供给到门侧引入块的气体流动路径，

[0012] 其中，当门关闭时，门侧引入块的气体流动路径和室侧引入块的气体流动路径彼此连通。

[0013] 根据本发明的另一方面，提供一种包括上述的气体供给装置的真空处理设备。

[0014] 使用本发明的气体管道装置作为用于供给气体到真空容器的装置，可以缩短在真空容器外部布置的气体管道，改进气体响应、维护、以及可靠性。另外，可以减少用于气体供给的部件的数量，减少了成本。

[0015] 本发明的其它特征将从以下(参照附图)的示例性实施例的说明而变得清楚。

附图说明

[0016] 图1是根据本发明的实施例的直列式沉积设备的示意性布置的视图；

[0017] 图2是根据本发明的实施例沿着线I-I得到的沉积室的示意性剖视图；

[0018] 图3是根据本发明的实施例沿着线II-II得到的沉积室的示意性剖视图；

[0019] 图4是根据本发明的实施例的气体系统的视图；

[0020] 图5是图2中的部分A的放大剖视图；

[0021] 图6是根据本发明的实施例的室侧引入块和门侧引入块的透视图；

[0022] 图7是根据本发明的实施例的门侧引入块的侧视图。

具体实施方式

[0023] 现在将参照附图说明本发明的优选实施例。应当注意到，实施例中阐述的构件、布置等仅是本发明的示例，并不限制本发明的范围，而是可以在没有脱离本发明的情况下进行多种修改。

[0024] 图1至7示出本发明的实施例。图1是直列式沉积设备的示意性布置的视图。图2是沿着线I-I得到的沉积室的示意性剖视图。图3是沿着线II-II得到的沉积室的示意性剖视图。图4是气体系统的视图。图5是图2中的部分A的放大剖视图。图6是气体管道连接部分的放大图。图7是密封构件的侧视图。

[0025] 图1中所示的直列式沉积设备S包括用作沉积室S1的多个真空室和其它的处理室。这些真空室联接成矩形的形状。衬底G沿着直列式沉积设备S的衬底传输路线R传输并且在相应的处理室中进行预定的处理。在本实施例中，衬底G是用于诸如磁盘或者光盘的存储介质的盘状构件。通过替换衬底保持器11(后面将说明)，本发明可应用到具有各种形状的玻璃衬底、硅衬底、树脂衬底以及类似衬底。

[0026] 在本说明书中，将举例说明用于沉积室S1中布置的阴极的气体供给装置1，所述沉积室S1用作作为真空处理设备的溅射设备，但是本发明不限于此。例如，本发明优选地可应用到甚至在反应PVD设备中使用的反应气体供给装置，或者在CVD设备中使用的源气体供给装置，或者用于灰化设备、干法刻蚀设备等的气体供给装置。

[0027] 图2中所示的沉积室S1是一种构建直列式沉积设备S的处理室。沉积室S1可以通过溅射而执行用于衬底G的沉积处理。沉积室S1包括衬底传输装置2，该衬底传输装置2连接到真空泵4并且可以传输衬底G。衬底传输装置2是所谓的竖直传输装置，并且衬底传输装置2可以在运载构件10保持衬底G处于竖直姿态中时将衬底G传递到每个真空室。
能够保持盘状构件的衬底保持器11附装到运载构件10的上部分。

[0028] 如图3中所示，门15在沉积室S1(室)的一侧上附装到壁面，所述门15可以经由铰链13相对于沉积室S1打开和关闭。应注意到，没有附装门的沉积室S1(室)将称为室框架。门15具有阴极单元17，即，各自都能够安装用作气相沉积源的靶TG的阴极单元17a、17b。

[0029] 为了在由衬底保持器11所保持的衬底G的两个表面上同步地执行沉积处理，多个阴极单元17a和17b布置在用于衬底G的传输路线R的两侧上。如后面将说明，阴极单元17a附装到门15，并且阴极单元17b附装到沉积室S1的壁面。

[0030] 当沉积室S1的门15关闭时，附装到门15的阴极单元17a在预定的距离处面对由衬底保持器11所支撑的衬底G。不必说，沉积室S1的内部在门15关闭时保持气密。

[0031] 将更加详细地解释门15和阴极单元17a。如上所述，门15经由铰链13附装到室框架以便使门15能够打开和关闭。两个阴极单元17a在门15的中心附近并排地布置。除了电缆和冷却水供给管道以外，阴极单元17a和17b还连接到气体供给装置，所述气体供给装置具有供给诸如氩气之类的用于溅射的放电气体的气体管道。

[0032] 将说明由气体管道导引的放电气体的路线。氩气从布置在沉积室S1上方的氩供给源经由气体管道供给到四个阴极单元17，即，两个阴极单元17a和两个阴极单元17b。待供给到阴极单元17b的氩气从氩供给源在通过质量流控制器(MFC)和气体连通路径21之后经由由不锈钢柔性管所形成的管道而引入到沉积室S1中。在沉积室S1中，铜或不锈钢管将氩气导引到阴极单元17b的气体入口19b。

[0033] 接下来，将解释供给至附装到门15的阴极单元17a的气体供给的路线。至阴极单元17a的路线与至阴极单元17b的路线相同，直到从氩供给源供给的氩气在通过质量流控制器(MFC)和气体连通路径21之后经由由不锈钢柔性管所形成的管道而引入到沉积室S1中为止。在至阴极单元17a的路线上，氩气通过布置在气体连通路径21的出口侧上的连接块30(室侧引入块31和门侧引入块41)以及由铜或不锈钢制成的气体管道18被导引到阴极单元17a、17b的气体入口19a。在本说明书中，气体供给装置1是包括用于导引放电气体的气体管道18和连接块30的布置。氩气将仅举例说明为放电气体，但是含有氧气的氩气或者其它放电气体也是可用的。

[0034] 将参照图4说明沉积室S1的空气侧上的气体供给路线。将参照图5至7解释沉积室S1内的气体供给路线。

[0035] 在本实施例中，如图4的气体系统视图所示，从两个氩供给源供给的氩气流分别通过MFC调节并且继而被合并(位置P1)。当气体管道在MFC的下游合并之后，气体管道根据阴极单元17a和17b的数量再次分支(位置P2和位置P3)。在下游侧，分支的气体管道被导引到形成在沉积室S1的室壁(沉积室S1的顶板)中的气体连通路径21。压力计在由MFC调节之后气体管道合并的位置(位置P1)与气体管道分支的位置(位置P2)之间附装到气体管道。

[0036] 在本实施例中，如图4的气体系统视图所示，在沉积室S1的顶板中形成有四条气体连通路径21。这是因为沉积室S1总共有四个阴极单元17，即，两个阴极单元17a和两个阴极单元17b。从MFC的下游侧的分支位置(位置P2)到相应的气体连通路径21形成气体流动路径的管道被调节到具有相同的长度。通过将气体流动路径设定成具有相同的长度，可以消去在气体流动路径之间的气体响应和气体供给时间中的差异。当然，从相应的气体连通路径21到阴极单元17a和17b的气体入口19a和19b的气体流动路径具有相同的长度。

[0037] 应当注意到，MFC是已知的装置，其将从诸如氩气气瓶的氩供给源供给的氩气的流量调节到预设值并且继而将氩气供给到阴极。在MFC前后附装有阀。

[0038] 如图5中所示，气体连通路径21是延伸通过沉积室S1的室壁的气体流动路径。气体连通路径21形成为延伸通过沉积室S1的上壁23。从MFC侧供给的氩气通过气体连通路径21并且被导引到沉积室S1中。

[0039] 应当注意到，本实施例中的气体连通路径21形成为在上壁23中弯曲的通路，但是可以是直通路。

[0040] 经由门15侧的气体连通路径21导引到沉积室S1中的氩气被导引到连接块30。连接块30由一对室侧引入块31和门侧引入块41形成。当门15关闭时，室侧引入块31和门侧引入块41的气体流动路径连接以将氩气供给到阴极。后面将说明连接块30的细节。

[0041] 通过了连接块30的氩气被导引到气体管道18，并且继而经由形成在阴极单元17a的侧壁中的气体入口19a而引入到阴极单元17。引入到阴极单元17a中的氩气从气体喷射端口(未示出)朝向附装到阴极单元17的靶TG的前表面喷溅，所述气体喷射端口形成在靶TG的边缘附近。

[0042] 将参照图6和7解释连接块30。

[0043] 图6是室侧引入块31和门侧引入块41的透视图。室侧引入块31包括：室固定部分33，其固定到沉积室S1的顶面；室侧密封面35，其抵靠门侧引入块41；和气体流动路径37，其形成为使气体能够在室固定部分33和室侧密封面35之间流通。室固定部分33的气体流动路径37连接到气体连通路径21。室侧密封面35附装有O型环36，从而保持室侧引入块31和门侧引入块41之间的密封。

[0044] 如图7中所示，门侧引入块41包括：门固定部分43，其固定到门15的内表面；可扩展部分44，其联接到门固定部分43；门侧密封面45，其形成在可扩展部分44的端部处并且抵靠室侧引入块31的室侧密封面35；和气体流动路径47，其形成为使气体能够在门固定部分43和门侧密封面45之间流通。置于门固定部分43与门侧密封面45之间的可扩展部分44通过柔性管48而联接到门固定部分43和门侧密封面45。螺旋弹簧49绕柔性管48卷绕。图7示出螺旋弹簧49的一部分的剖视图。

[0045] 在柔性管48插入由螺旋弹簧49所形成的空间中时，螺旋弹簧49布置成其上支承表面和下支承表面接触门固定部分43和门侧密封面45的背面。即，门固定部分43和门侧密封面45的背面总是通过螺旋弹簧49沿着其扩展的方向偏压。

[0046] 将解释室侧引入块31和门侧引入块41随着门15的打开/关闭而进行的操作。当门15打开时，门侧引入块41的门侧密封面45与室侧引入块31的室侧密封面35间隔开。如果氩气在该状态中供给，则氩气从室侧密封面35的气体流动路径37释放到空气中。

[0047] 当门15关闭时，门侧引入块41的门侧密封面45抵靠室侧引入块31的室侧密封面35。门侧密封面45通过柔性管48和螺旋弹簧49的弹性力朝向室侧密封面35偏压。结果，室侧密封面35总是受到来自门侧密封面45的加压力。

[0048] 此时，室侧引入块31的气体流动路径37和门侧引入块41的气体流动路径47彼此连通。门侧密封面45和室侧密封面35经由O型环36彼此压靠，密封气体流动路径37和47。

[0049] 门15经由铰链13打开和关闭。当关闭门15时，门侧密封面45成一角度接近室侧密封面35。沿着加压力方向的角度改变，直到门在门侧密封面45和室侧密封面35彼此接触之后关闭为止。如上所述，在门侧引入块41中，门固定部分43和门侧密封面45通过柔性管48联接，并且螺旋弹簧49布置成围绕柔性管48的外表面。

[0050] 借助该结构，门侧密封面45在沿着扩展方向偏压的同时甚至可以对角地柔性弯曲。即使门侧密封面45和室侧密封面35彼此成一角度接触，门侧密封面45也可以紧密地接触室侧密封面35，维持密封面35和45之间的密封。

[0051] 本实施例采用由不锈钢制成的柔性管48，但是可以使用由树脂或者类似物制成的其它管。当使用高弹性的柔性管时，可以省略螺旋弹簧49。可扩展部分44可以布置在室侧引入块31中。

[0052] 螺旋弹簧49是具有直线形状的压缩螺旋弹簧，但是可以是直径从门侧密封面45侧逐渐增大的圆锥形的螺旋弹簧(锥形弹簧)。锥形弹簧使得弹簧难以弯折。当采用其中可扩展部分44显著地弯曲的门打开/关闭机构时或者当柔性管需要形成得较长时这是有效的。

[0053] 压力计(未示出)在MFC的阴极侧上附装到气体流动路径，作为用于确定可靠地实现门侧密封面45与室侧密封面35之间的密封的装置。该布置可以检测到夹在密封面45和35之间的异物，或者可以检测到由于O型环36等的劣化所导致的异常密封。如果密封是不完全的，则可以通过读取气体供给中的压力计值而发现异常密封。

[0054] 在本实施例中，压力计(未示出)在通过MFC调节之后气体流动路径合并的位置(图4中的位置P1)与气体流动路径再次分支的位置(图4中的位置P2)之间附装到气体管道。因此，一个压力计可以检测到甚至四个阴极之一的密封是不完全的情况。而且，可以在紧邻气体流动路径连接到每个阴极单元17的位置之前附装另一个压力计。

[0055] 虽然已经参照示例性实施例说明本发明，但应理解，本发明不受所公开的示例性实施例限制。以下权利要求的范围将与最广泛的解释一致，从而包含所有这些修改和等同结构以及功能。