本公开涉及一种用于为衬底的表面提供层的化学气相沉积设备。
背景技术：
1、术语“化学气相沉积”(在下文中：cvd)涉及在诸如用于金属加工的工件(例如切割板、锯片等等)的其他材料(衬底)的表面上提供层、尤其是薄层。cvd方法和设备通常依赖于工艺气体中包含的化学化合物的化学反应，其中化学反应的所期望主要产物沉积在衬底的表面上，以便形成涂层或上覆层。例如在ep 2304075 a1中描述已知cvd设备。
2、已知cvd设备通常针对特定应用(诸如衬底/涂层的特定组合)进行定制。不同应用转而分别利用不同工艺参数。然而，针对第一应用定制的cvd设备可能不适于第二应用。因此，需要提升cvd设备的灵活性。
3、此外，已经观察到，已知cvd设备中的工艺气体流动模式可能在空间上不均匀地分布。这种不均匀分布转而可能导致其中待涂覆的衬底的第一部分比待涂覆的衬底的第二部分具有更高量和/或浓度的工艺气体的状态。因此，涂层的质量可能受到负面影响。质量下降的涂层的示例包括厚度变化的涂层和/或物理和机械性质不均匀的涂层。
4、类似考虑适用于工艺气体的压力曲线，特别是适用于随时间变化看到的工艺气体的压力曲线。即，已经观察到，工艺气体的压力曲线的变化可能负面地影响涂层的质量。
5、同样地，压力曲线的变化可能伴随涂层的较慢累积。因此，先前论述的缺点可能不仅损害涂层的质量，而且还可能伴随高成本。
技术实现思路
1、本公开的目的是以简单但有效的方式克服上述缺点中的至少一个。
2、在权利要求1中限定根据本公开的化学气相沉积设备。从属权利要求涉及多个实施例。
3、根据本公开的化学气相沉积设备是一种用于为衬底的表面提供层的设备。该设备包括：反应器，该反应器具有用于容纳至少一个衬底的室；以及压力单元，该压力单元被配置成在该室的内部部分中产生第一预先确定压力。该压力单元包括具有至少一个液环真空泵的第一泵送级，以及具有至少一个干式螺杆真空泵的第二泵送级。
4、如上所述的cvd设备可能与提升灵活性并且将反应器的室的压力操作范围增大下至0.1千帕(1毫巴)的技术效果相关联。即，由于压力单元包括具有至少一个液环真空泵的第一泵送级，以及具有至少一个干式螺杆真空泵的第二泵送级，因此该压力单元可以在宽压力范围内操作，其中第一泵送级的液环真空泵具有低输送能力，而第二泵送级的干式螺杆真空泵具有高输送能力。通过将液环真空泵与干式螺杆真空泵相结合，大大改进可靠且精细地调节反应器的室内部的压力的能力，这导致增加的涂层质量。此外，此cvd设备可能与具有高可靠性和增加的稳健性的技术效果相关联。像cvd设备的其他压力单元一样，干式螺杆真空泵吸入来自反应器的排出气体，换言之，干式螺杆泵连接到反应器的出口，并且吸入cvd工艺的废气。由于干式螺杆真空泵的螺杆之间的间隙相对于用于cvd设备的其他泵类型(诸如干式罗茨真空泵等等)较大，因此此特定类型的泵在cvd工艺期间不太可能被排出气体中包含的副产物堵塞，因此不太可能发生故障。干式螺杆真空泵的相对较大间隙大大改进清洁过程，清洁过程通常使用水或水基溶液实施，并且在cvd工艺完成之后进行。以此方式，可以更高效、并且同时更彻底地去除已经沉积在泵中的cvd工艺的任何残留物，因此延长泵的寿命，并且降低成本。
5、优选地，如上所述的cvd设备可以被配置成在不使用等离子体的情况下为衬底的表面提供层。这种等离子体将用于分解工艺气体的分子。替代使用等离子体进行分解，可以将反应器升温至高达1200℃的温度，并且可以使用热能来分解工艺气体的分子。不使用等离子体带来如下优点：可以省略用于产生等离子体的装备，并且可以降低成本，并且使用热能作为反应激活能的这种cvd设备所需的压力范围可能非常适合在此申请中描述的泵送系统的性能。
6、根据一些方面，该化学气相沉积设备的第一泵送级和第二泵送级串联连接。
7、如上所述的cvd设备可能与提高性能的技术效果相关联。第一泵送级与第二泵送级的串联连接增加可实现的真空。
8、根据一些方面，在该化学气相沉积设备中，第二泵送级的吸入侧连接到反应器的室，并且第二泵送级的排出侧连接到第一泵送级的吸入侧。
9、借助此配置，可以进一步增加反应器的室中产生的真空，因为第二泵送级的干式螺杆真空泵的输送能力高于第一泵送级的液环真空泵。以此方式，可以同时增加流过反应器的室的工艺气体的量和真空度两者。这导致工艺气体的化学物质在反应器中的较少停留时间以及工艺气体的经改进分布。因此，可以进一步提高cvd设备的性能。此外，借助此配置，可以减少室内部的压力的变化，并且从而减少衬底的涂层的质量的变化。
10、根据一些方面，第一泵送级具有并联连接的第一液环真空泵和第二液环真空泵。
11、由于第一泵送级具有并联连接的两个液环真空泵，因此可以减小在第一泵送级中使用的这类液环真空泵的尺寸。这是因为并联连接的第一液环真空泵和第二液环真空泵的输送能力相加。因此，可以使用具有较小功率的较小泵，可以降低第一泵送级的成本，并且可以更灵活地使用cvd设备的安装空间。
12、根据一些方面，该设备还包括被配置成控制由压力单元产生的第一预先确定压力的压力调节单元。该第一预先确定压力可在覆盖0.1千帕(1毫巴)至90千帕(900毫巴)的整个范围内调整。
13、如上所述的cvd设备可能与改进涂层质量的灵活性和可靠性的技术效果相关联。由于压力单元被配置成在室的内部部分中产生可在覆盖0.1千帕(1毫巴)至90千帕(900毫巴)的整个范围内调整的压力，并且压力调节单元被配置成控制此压力，因此cvd设备可以例如用于依赖于0.1千帕(1毫巴)至40千帕(400毫巴)之间的压力的涂覆工艺，并且还用于依赖于40千帕(400毫巴)至90千帕(900毫巴)之间的压力的涂覆工艺。所产生真空的扩展以及缺少其变化对涂层质量具有很大积极影响。
14、根据一些方面，该压力调节单元被配置成通过至少改变该干式螺杆泵的旋转速度来控制第一预先确定压力。
15、如在本技术的介绍部分中所概述，工艺气体的压力曲线的变化可能负面地影响涂层的质量。此外，压力曲线的变化可能伴随涂层的较慢累积。由干式螺杆泵产生的真空取决于其旋转速度。借助被配置成改变干式螺杆泵的旋转速度的压力调节单元，可以精细地调整在反应器的室中产生的压力，并且以相对小变化维持该压力。
16、根据一些方面，该化学气相沉积设备还包括被配置成减少到该室的至少一个连接的交叉点的至少一个阀，其中任选地，该阀的开度由压力调节单元控制。
17、事实证明，在cvd设备中使用包括具有液环真空泵的第一泵送级和具有干式螺杆泵的第二泵送级的压力单元可能伴随相当稳定的压力曲线(即，具有相当低幅度的变化的压力曲线)，并且将操作压力范围扩展下至0.1千帕(1毫巴)。然而，尤其是在低至0.1千帕的压力下，在反应器的室内部产生的真空仍然可以经受某些压力变化。如上所述的cvd设备允许借助于被配置成减少从干式螺杆真空泵到该室、优选地该室的出口的一个连接的交叉点的至少一个阀、优选地节流阀精确控制该室内部的压力。此外，可以进一步减少或完全消除反应器的室内部的压力变化。此外，通过控制该至少一个阀和至少一个泵的旋转速度两者，可以甚至更精确地控制该室内部的压力。借助这些措施，可以精确地调整涂层质量，即涂层的均匀性和厚度。
18、根据一些方面，该化学气相沉积设备还包括被配置成减少到该室的至少一个连接的交叉点的第二阀。该第二阀的大小不同于该至少一个阀的大小，并且该第二阀与该至少一个阀并联连接。该第二阀的开度和该至少一个阀的开度同时由压力调节单元控制。
19、通过使用并联连接并且大小不同的两个阀(这意味着，这些阀具有不同交叉点，并且被设计成用于不同质量流量速率)，可以甚至更有效地抑制在该室中产生的压力的变化。这是因为压力调节单元可以借助不同控制策略来控制这些阀。例如，通过控制较大阀的开度，可以补偿或消除所产生的压力的较大变化；而通过控制较小阀的开度，可以控制所产生的压力的更细微变化。
20、根据一些方面，该至少一个干式螺杆真空泵具有被配置成在液体与该至少一个干式螺杆真空泵之间传递热的液体冷却系统。
21、与由现有技术获知的cvd设备相比，借助使用干式螺杆真空泵结合液体冷却系统的此配置，cvd工艺可以维持显著更长时间，而不使干式螺杆真空泵过热。特别地，当使用氮气(n2)和/或氩气(ar)作为载气时，或者当使用高气体流动速率的氢气(h2)时，第二泵送级的泵通常需要以高旋转速度操作，从而致使第二泵送级的泵升温。如果泵在这些条件下操作一定时间，则当泵内部的热无法充分消散时，泵往往过热。这种影响特别是发生在干式罗茨真空泵中。根据本发明，当使在螺杆之间具有相对较大间隙的干式螺杆真空泵与液体冷却系统相结合时，可以高效地避免此负面影响。
1.一种用于为衬底的表面提供层的化学气相沉积设备，所述设备包括：
2.根据权利要求1所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一泵送级(60)和所述第二泵送级(61)串联连接。
3.根据权利要求2所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第二泵送级(61)的吸入侧连接到所述反应器(1)的室(10)，并且所述第二泵送级(61)的排出侧连接到所述第一泵送级(60)的吸入侧。
4.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述第一泵送级(60)具有并联连接的第一液环真空泵(601)和第二液环真空泵(601)。
5.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述设备还包括：
6.根据权利要求5所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述压力调节单元被配置成通过至少改变所述干式螺杆泵的旋转速度来控制所述第一预先确定压力。
7.根据权利要求5或6所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述设备还包括：
8.根据权利要求7所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述设备还包括：
9.根据前述权利要求中的任一项权利要求所述的化学气相沉积设备，其特征在于，所述一个干式螺杆真空泵(611)具有被配置成在液体与所述至少一个干式螺杆真空泵(611)之间传递热的液体冷却系统。
