用于制造厚型多层电介质膜的系统和方法与流程

本公开涉及利用真空腔室在基板上形成薄层的系统。

背景技术：

1、用于在基板上形成薄膜的传统系统采用惯用的批次处理构架，其中，多个基板被放置在真空腔室内，并且相同的薄膜同时沉积在所有基板上。然而，随着对沉积膜特性的要求越来越严格，专家们开始研究在单一真空腔室中处理单一基板的构架，从而增强对膜形成的控制。当然，一次处理一个基板会导致生产线速度变慢，从而增加成本。

2、申请人先前已公开了各种用于处理基板的系统，包括使用各种独特架构在基板上单独形成薄层的系统。一个例子是美国专利6,919,001号中公开的系统，其公开内容通过引用整体并入本文中。所公开的系统采用“双层”在线架构，其中在每个工站以静态模式处理单一基板-即，在沉积膜时基板是静止的。在每个处理周期结束时，所有基板都移动到下一个工站，使得基板在单独的载具上以“背对背”方式移动，直到每个基板都由系统中的每个真空腔室处理过。该系统获得了多年的商业成功，并以商业名称进行销售。

3、申请人所公开的另一种架构在美国专利9,914,994号中进行了描述，该专利的公开内容通过引用整体并入本文中。所公开的架构能够同时结合静态处理和通过式处理。静态处理类似于上述'001号专利中公开的处理，而在通过式处理中，基板在沉积过程中移动到源前面，使得薄膜从前缘到后缘形成在基板上。

4、随着技术的进步和各种沉积层的要求发生变化，有时所需的工艺参数并不适合使用现有的架构。例如，当以背对背方式处理基板时，希望所有工站的处理时间(即节拍时间)相同，以便每个腔室同时开始和结束处理，使基板能够移动到下一个工站并再次开始处理。然而，有时需要在基板上沉积多层不同材料、不同厚度等的层。例如，为了制造耐用的抗刮擦光学膜，需要多个薄层(例如小于250nm)和至少一个厚层(例如厚度大于500nm)。多个薄层用于修改光学性能(例如降低反射率)或修改机械性能(例如杨氏模量)。这样的要求可能会使节拍时间变得复杂，或者可能需要增加处理腔室的数量，从而增加制造成本并导致系统内部出现大量的在制品wip。

5、传统的滚筒式涂布机价格低廉，可以沉积多层；但是，它们有几个局限性。由于它们以弧形摆动经过沉积源，出于均匀性考虑，基板尺寸受到限制。此外，它们无法同时沉积具有不同特性的多层。例如，在滚筒式涂布机中沉积折射率为1.65的sion膜，就无法同时沉积折射率为1.90的sion膜。除了可能造成反应气体的混合控制不佳外，源之间的流体连通过多。此外，由于滚筒式涂布机在批次之间会给处理腔室排气，因此可能会因水蒸气摄取而产生颗粒和工艺变化。

技术实现思路

1、以下本发明的
技术实现要素：
旨在提供对本发明的一些方面和特征的基本理解。本发明内容并非对本发明的广泛概述，因此并非旨在特别识别本发明的关键或重要要素，或界定本发明的范围。其唯一目的是以简化形式呈现本发明的一些概念，作为下文更详细描述的序言。

2、所公开的实施例提供了一种系统架构，能够沉积具有不同特性和不同厚度的多个薄层，同时减少制造过程中系统中的wip。所公开的实施例提供了一种直线型处理系统，其中基板从一侧进入，穿过系统以形成各个层，并从相对侧离开。该系统包括多个真空腔室，其中一些真空腔室配置为“单向”通过式处理，而另一些真空腔室配置为“前进-后退”通过式处理。

3、在相关方面，所公开的实施例提供了被分部段或分区段成各操作单元的真空处理腔室。一些操作单元被配置为“单向”通过式处理，而其他操作单元被配置为“前进-后退”通过式处理。每个区段通常包括独立进出的传输控制，这些传输控制对于启用不同的处理模式以及在各区段之间移动载具以进行每个后续处理步骤是必要的。单通区段通常即使在一个区段内也需要独立的速度控制，以便在载具从前一个处理区段顺序到达时，以将载具“头对脚”最佳地定位在一起。

4、传输控制系统同时采用至少三种不同的运动速度：至少一种传输速度用于将载具传输通过装载站(loadlock)并且进入在线系统/腔室以及各在线处理区段之间，至少一种第一处理速度用于“单向”通过式处理，以及至少一种第二处理速度用于“前进-后退”通过式处理。通常，前进-后退通过式处理区段所需的第二处理速度显著快于单向通过区段所需的第一处理速度。

5、直线型处理系统的一个公开的实施例包括：入口装载站；与入口装载站区段耦接的第一多通处理腔室或区段，述第一多通处理腔室或区段具有溅射磁控管装置并且配置为容纳用于执行多通处理的单一基板载具；与第一多通处理腔室或区段耦接并且具有沿载具行进方向布置的一个或多个磁控管装置的单通腔室或区段，单通腔室或区段配置为容纳连续布置成排并且配置用于单通处理的多个载具；与单通处理腔室耦接的第二多通处理腔室或区段，第二多通处理腔室或区段具有溅射磁控管装置并且配置为容纳用于执行多通处理的单一基板载具；以及与第二多通处理腔室或区段耦接的出口装载站。

6、此外，还公开了一种溅射腔室，其包括：真空腔室，其具有进入空隙和出口空隙，以用于将基板载具经由进入空隙和出口空隙传输通过；设置在真空腔室内的至少一个磁控管装置，磁控管装置包括沿基板载具行进方向连续布置的两个磁控管；气体注入器，其被定位成向所述两个磁控管之间注入反应气体；其中，进入空隙和出口空隙中未设置闸阀。

7、此外，提供了一种溅射系统，其包括：至少一个多通腔室，其配置为容纳单一基板载具；至少一个单通腔室，其配置为容纳多个基板载具并与多通腔室耦接；传输机构，其以第一传输速度在单通腔室内一致地传输多个基板载具、并以比第一速度快的第二速度在多通腔室内以前进和后退运动传输单一载具。

技术特征：

1.一种直线型溅射系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述溅射磁控管装置包括形成邻接溅射锥的成对磁控管，并且所述一个或多个溅射磁控管装置包括至少一个成对磁控管。

3.根据权利要求2所述的系统，其中，成对磁控管中的每一个包括被定位在成对磁控管之间的气体注入器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，一个多通处理区段被定位在入口装载站与单通处理区段之间，并且第二多通处理区段被定位在单通处理区段与出口装载站之间。

5.根据权利要求4所述的系统，其中，在多通处理区段中的每一个与单通处理区段之间设置不带有闸阀的开放空隙。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，传输系统以第一传输速度在单通区段内一致地传输所述多个基板载具、并且以比第一速度快的第二速度在多通区段内以前进和后退运动传输单一载具。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，第二速度配置为使得在单通区段中以第一处理速度行进的载具执行一次通过的时间期间，在多通区段中以第二处理速度行进的单一载具能够执行至少两次前进和一次后退通过。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括与所述多通腔室耦接的至少一个缓冲区段。

9.一种直线型处理系统，其包括：

10.根据权利要求9所述的系统，其中，磁控管装置中的每一个包括成对磁控管，每个成对磁控管沿处理方向连续布置，使得行进载具移动经过成对磁控管中的第一磁控管、然后经过第二磁控管。

11.根据权利要求9所述的系统，其中，单通腔室的溅射磁控管装置包括多个成对磁控管，每个成对磁控管沿处理方向连续布置，使得行进载具移动经过成对磁控管中的每一个的第一磁控管、然后经过第二磁控管。

12.根据权利要求10所述的系统，其中，成对磁控管中的第一磁控管和第二磁控管包括由相同材料制成的靶材。

13.根据权利要求11所述的系统，其中，成对磁控管的第一磁控管和第二磁控管包括由相同材料制成的靶材。

14.根据权利要求9所述的系统，还包括传输机构，所述传输机构使得第一和第二多通腔室中的载具彼此独立地移动，同时使得单通腔室中的载具一致地移动。

15.根据权利要求9所述的系统，其中，单通腔室配置为使得放置在单通腔室内的载具不能位于单通腔室内的磁控管的沉积锥之外。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，第一和第二多通腔室中的每一个配置为使得放置在多通腔室内的载具能够被定位在多通腔室内的磁控管的沉积锥之外。

17.一种溅射系统，其包括：

18.根据权利要求17所述的系统，其中，第二速度配置为使得在单通腔室中以第一处理速度行进的载具执行一次通过的时间期间，在多通腔室中以第二处理速度行进的单一载具能够执行至少两次前进和一次后退通过。

19.一种溅射腔室，其包括：

20.根据权利要求1所述的腔室，其中，所述两个磁控管中的每一个都包括由与另一个磁控管的靶材相同的材料制成的靶材。

技术总结
一种直线型处理系统，其具有：入口装载站；耦接到入口装载站的第一多通处理腔室，第一多通处理腔室具有溅射磁控管装置并且配置为容纳用于执行多通处理的单一基板载具；耦接到第一多通处理腔室并且具有沿载具行进方向布置的多个磁控管装置的单通腔室，所述单通腔室配置为容纳连续布置成排并且配置用于单通处理的多个载具；耦接到单通处理腔室的第二多通处理腔室，所述第二多通处理腔室具有溅射磁控管装置并且配置为容纳用于执行多通处理的单一基板载具；以及耦接到第二多通处理腔室的出口装载腔室。

技术研发人员：T·布卢克,S·D·哈克尼斯四世,T·诺兰
受保护的技术使用者：因特瓦克公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5