二次真空压力测量装置及测量残留真空压力的嵌入式系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于测量二次真空压力的紧凑装置以及包括这种装置的嵌入式系统。该装置和系统特别适于用来在平面基板上沉积薄膜堆叠的生产线上诊断隔室中的真空压力。本发明专利技术还公开了一种用于诊断用来沉积薄膜的生产线中的真空的方法，并且其中使用嵌入式真空控制系统。制系统。制系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次真空压力测量装置及测量残留真空压力的嵌入式系统


[0001]本专利技术涉及一种用于测量二次真空压力的装置以及包括这种装置的嵌入式系统。本专利技术特别适于测量用来在平面基板上沉积薄膜堆叠的生产线的隔室中的二次真空压力。
[0002]本专利技术还涉及一种用于诊断用来沉积薄膜的生产线中的真空的方法，并且其中使用嵌入式真空控制系统。

技术介绍

[0003]磁控溅射沉积方法通常用于薄膜堆叠的许多商业应用，诸如用于建筑物和机动车辆的所谓“太阳能控制”堆叠。
[0004]具体而言，薄膜堆叠是通过在沉积生产线的多个通常彼此隔离的隔室中进行薄膜的连续沉积来制造的。在US4009090A、US2005236276A1中描述了沉积生产线的实例。
[0005]参照图1，沉积生产线1000包括多个隔室1002
‑
1006，基板1001通过它们依次被输送。沉积生产线包括入口隔室1002、第一传送隔室1003、沉积区段1004、第二传送隔室1005和出口隔室1006，涂覆有薄膜堆叠的基板1007从所述出口隔室1006离开。
[0006]沉积区段1004包括两个传送隔室1004a、1004b以及沉积隔室Ei，i＝1，
…
，N＞1的连续1004b。每个沉积隔室均配备有用于沉积薄膜堆叠的装置，诸如磁控溅射。
[0007]沉积隔室还可以包括泵送系统，以便产生沉积薄膜堆叠所需的真空条件。
[0008]每个沉积隔室通常专用于沉积一种或多种类型的薄膜。为此，每个隔室均包括一个或多个阴极，每个阴极均在其表面上设置有待沉积在基板上的材料薄膜。在沉积过程中，这些阴极由恒定或交变的负电压供电，其绝对值介于约200伏和1000伏之间，并且当阴极的电势为负时进行待沉积材料的溅射。
[0009]阴极可以是静止的或旋转的。当它们是静止的时，它们的形状通常是平面和矩形的，具有0.10和0.30米的宽度和长达4米甚至更大的长度。在US4166018A中描述了平面阴极的一个实例。在WO9634124A1或WO0238826A1中描述了旋转阴极的实例。
[0010]薄膜的沉积通常以以下方式进行。
[0011]首先，形成冷等离子体并以典型地在10
—1
托和10
—3
托之间的压力将其保持在生产线的隔室中。这种等离子体通常包括惰性气体(诸如氩)和反应气体(诸如氧和/或氮)的混合物，尤其是用于氧化物和/或氮化物和/或氮氧化物的沉积。
[0012]然后，等离子体离子朝向阴极加速并且溅射存在于阴极表面上的材料薄膜的原子。然后这些原子沉积在基底上。顺便说一句，在基板上形成薄膜之前，这些原子可以与反应气体和/或基板反应。
[0013]这些步骤通常在尽可能多的隔室中进行，以便形成构成堆叠的不同薄膜。
[0014]为了获得高质量的薄膜堆叠，也就是其中的薄膜对于所寻求的应用表现出足够的均匀性、纯度和表面粘附性的堆叠，在形成等离子体之前，且然后在沉积期间，在沉积生产线的隔室中建立高真空水平(也称为残留真空)是至关重要的。这种残留真空的水平在10
—4
和10
—7
托(10
‑2至10
‑5帕)之间，更经常在10
—5
和10
—6
托(10
‑3至10
‑4帕)之间。
[0015]还需要避免泄漏(空气、水)，其可能导致等离子体成分的改变或者在沉积期间将污染材料引入薄膜中。
[0016]在等离子体形成之前，残留真空水平尤其提供沉积生产线隔室中污染物质(残余气体、水或表面上吸收然后释放、泄漏的其他分子)水平的指示。这些污染物质可能会中断薄膜堆叠的沉积或污染薄膜堆叠。
[0017]为了测量高真空或二次真空，使用沿着沉积生产线单独或组合分布的多种类型的真空压力计或计量仪是常见实践。
[0018]通过说明性实例的方式，参照图1，沉积生产线1000可以包括沿着所述沉积生产线分布在不同隔室上的若干初级和/或二次真空压力计或计量仪1008。根据沉积生产线的构造，这些压力计或计量仪1008通常布置在隔室的侧面上、下方和/或下面。它们通常位于隔室外部，并通过气动连接与隔室相连。这些气动连接可使大气从隔室循环至压力计或计量仪，并从而测量隔室中的真空水平。
[0019]作为二次真空压力计或计量仪的实例，我们可以列举可变形薄膜电容式真空压力计、热真空压力计，诸如热电偶压力计或Pirani压力计，冷阴极电离压力计，例如US2197079A中描述的Penning压力计类型的单等离子体压力计，或者也可以列举诸如FR 1485659B中描述的双等离子体压力计。

技术实现思路

[0020]技术问题沿着沉积生产线分布真空压力计或压力计的常见实践具有若干缺点。
[0021]首先，真空水平的测量是用不同的压力计或计量仪进行的，当沉积生产线包括多个隔室时，压力计或计量仪的数量可能变得非常大。这可能会导致不可忽略的经济成本，无论是在购买设备以安装沉积生产线时，还是之后在维护期间，尤其是在必须更换和修理压力计或计量仪时。因此，减少压力计或计量仪的数量可能是有利的。
[0022]第二，人们常常发现当前的压力计和计量仪不是很精确。它们测量的真空水平并不总是精确地匹配隔室中的实际真空水平，和/或，对于相同的真空水平，测量的真空水平在不同的压力计或计量仪之间是不同的。这种精确性缺乏常常导致随着时间推移的漂移，尤其是由沉积薄膜中的材料污染压力计而导致的漂移。这主要是因为压力计在其整个生命周期中都保持不变。更换和/或清洁它们是一项精细的操作，并且需要停止生产，这会导致生产损失和额外成本。
[0023]第三，用于二次真空水平的压力计或计量仪的校准既费时又繁琐。必须定期重复进行，以确保真空水平的正确测量。校准需要在生产现场提供额外的手段和/或送回供应商，尤其是用于清洁。可能会产生额外成本和生产延误。
[0024]第四，对于某些堆叠，特别是对于包括高度反应性薄膜的堆叠，可能需要精确控制基板或等离子体形成位置附近的真空水平，或者甚至刚好在基板表面处的真空水平。
[0025]然而，在当前的磁控溅射沉积系统中，隧道中的可用空间，尤其是隔室之间的通道管道中的可用空间被大大减小。它通常为至多13mm，或者甚至至多11mm，有时至多10mm。对于用于在玻璃基板上沉积薄膜堆叠的隔室，它甚至可以更大地减小，例如在5mm和8mm之间。此外，此空间中的电场和磁场特别强。
[0026]电流压力计和计量仪，诸如从FR 1485659B已知的电流压力计和计量仪，具有几何尺寸、关于它们电源的约束和/或对于电场和/或磁场的敏感性，这使得它们不适合被定位在基板和/或等离子体形成位置附近，或者甚至定位在阴极和基板支撑物之间的基板表面。因此，在当前时刻，不可能获得期望控制的这些位置中的真空水平的精确和可靠测量。
[0027]第五，在尽可能靠近基板的沉积生产线的各个隔室中可能具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种冷阴极电离压力计(2000)，包括：
‑
至少两对(2001，2002)磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)，优选为圆形；
‑
形成阴极室(2004)的平面阴极(2003)，所述阴极室具有细长的、大致平行六面体的形状并且设置有至少一个开口，优选为侧面开口(2004a)；
‑
布置在所述阴极室中的平面阳极(2005)，所述阴极包括至少两个开口(2005a、2005b)，优选为圆形；其中：
‑
所述磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)具有至少10kOe的磁化强度和至少80℃的最大工作温度；
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所述阳极(2003)和所述阴极(2005)包括非磁性导电材料；
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所述阴极(2003)和所述阳极(2005)被布置在所述成对磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)的气隙中，并且所述阳极(2005)的所述开口(2005a、2005b)分别位于所述成对磁体(2001、2002)之间，使得能够在每对磁体(2001、2002)之间形成等离子体，以及
‑
由每对磁体(2001、2002)形成的磁极的符号使得在两个相邻的等离子体中，磁场是平行的，具有相同的强度并且具有相反的方向。2.根据权利要求1所述的压力计(2000)，其中，所述磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)具有至少11kOe的磁化强度，或者甚至至少12kOe。3.根据权利要求1至2中任一项所述的压力计(2000)，其中，所述磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)的最大工作温度为至少120℃，优选至少150℃，或者甚至至少200℃。4.根据权利要求1至3中任一项所述的压力计(2000)，其中，所述磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)基于钕合金，特别是基于钕铁合金，优选基于钕铁硼合金。5.根据权利要求1至4中任一项所述的压力计(2000)，其中，所述磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)在所述阴极室(2004)的内部或外部附接到所述阴极(2003)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的压力计(2000)，其中，所述阴极(2003)的厚度为至多2mm，特别是至多1mm，优选约0.2mm。7.根据权利要求1至6中任一项所述的压力计(2000)，其中，所述阳极(2004)的厚度在0.1mm和2mm之间，优选0.5mm。8.根据权利要求1至7中任一项所述的压力计，其中，每对(2001、2002)磁体(2001a、2001b、2002a、2002b)的磁体之间的间距在5mm和10mm之间，优选5mm和8mm之间。9.根据权利要求1至8中任一项所述的压力计(2000)，其中，所述压力计(2000)的总厚度为至多12mm，特别是至多11m...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：法国圣戈班玻璃厂，
类型：发明
国别省市：