用于涂布基板的方法及涂布的制造方法

用于涂布基板的方法及涂布的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种通过一阴极配置来涂布一基板的方法，所述阴极配置包括至少二个可转动阴极。此方法包括于一第一方向中转动所述至少二个可转动阴极的至少一者，且同时于一第二方向中转动所述至少二个可转动阴极的至少一者。第一方向是相反于第二方向。再者，公开了一种用于控制一涂布工艺的控制器。此外，公开了一种用于涂布一基板的涂布机。此涂布机包括一阴极配置及一控制器。阴极配置具有至少二个可转动阴极。此控制器是如此处所公开的。
【专利说明】用于涂布基板的方法及涂布机

【技术领域】
[0001]本公开文本是有关于一种用于涂布基板的方法、一种用于涂布基板的涂布机、及一种用于控制涂布工艺的控制器。更特别的是，本公开文本是有关于一种用于涂布基板的方法与一种用于涂布基板的涂布机，特别是通过溅镀。更特别的是，本公开文本是针对磁控派镀(magnetron sputtering),其中阴极典型地为一可转动阴极,可转动阴极包括一可转动靶材。甚至更特别的是，此方法与此涂布机是针对静态溅镀沉积。本公开文本特别是有关于基板涂布技术的解决方式，包含用于基板与涂布的沉积、图案化及处理的装备、工艺及材料，代表性的例子包括(但并不以此为限)数种应用，这些应用包含:半导体及介电材料及装置、硅基晶片、平板显示器(例如是薄膜晶体管(TFTs))、光罩及滤光片、能量转换及储存(例如是光伏电池、燃料电池及电池)、固态照明(例如是发光二极管(LEDs)及有机发光二极管(OLEDs))、磁性及光学储存、微机电系统(micro-electro-mechanicalsystems, MEMS)及纳米机电系统(nano-electro-mechanical systems, NEMS)及微光及光机电系统(micro-optic and opto-elecro-mechanical systems, NEMS)、微光及光电装置(micro-optic and optoelectronic devices)、透明基板、建筑及汽车玻璃、用于金属及聚合物薄膜的金属化系统与封装、及微与纳米塑模。

【背景技术】
[0002]在许多应用中，沉积一涂布材料的一薄层于一基板上是需要的。已知的用于沉积层的技术是特别为蒸镀与溅镀。
[0003]溅镀是用于沉积各种材料的薄层于一基板的表面上的真空涂布工艺。举例来说，溅镀可用以沉积一金属层，例如是铝或陶瓷的薄层或一氧化物层。在溅镀工艺期间，通过以一惰性气体或反应气体的离子来轰击靶材的表面，涂布材料从由所述材料所组成的靶材传送至将进行涂布的基板，惰性气体或反应气体的离子是通过高电压来进行加速。当气体离子撞击靶材的外表面时，它们的动量是转移至材料的原子，使得部分的材料的原子可得到足够的能量来克服其束缚能(bonding energy)，以自靶材表面脱离且沉积于基板上。它们形成所需材料的一膜于其上。沉积膜的厚度是特别决定于基板暴露于溅镀工艺所持续的时间。
[0004]进一步改善沉积层的性质为持续的需求。当涂布一层于一基板时，在基板上的层需具有高同质性(homogeneity)。在基板上的沉积层的厚度是尽可能在整个基板为均匀是特别需要的。具有就例如是长晶结构(grown crystal structure)、比电阻(specificresistance)、层的应力及光学性质来说的高度同质性的特性是进一步需要的。举例来说，在制造金属化层中，信号延迟是决定于层的厚度，使得例如是在显示器的制造中的厚度变化可能导致在略为不同的时间点供应能量给像素。当蚀刻一层来在不同位置达成相同结果时，均匀的层厚度更为重要。再者，沉积工艺的成本应尽可能的低。
[0005]为了改善一沉积层的这些性质，在溅镀期间摇晃(wobble) —可转动阴极中的磁体已被提出。也就是说，一磁控溅镀阴极的磁体以固定的角速度，不断地在零位置附近的某些最大外部位置间移动已被提出。再者，可转动阴极是于一个方向中转动一特定时间间隔，且接着于相反方向中转动同样的时间间隔已被提出。
[0006]然而，这些方式在视应用而定的同质性的结果仍然无法令人满意且仍可进一步的改善。


【发明内容】

[0007]有鉴于上述内容，提出了一种用于涂布基板的方法及一种用于涂布基板的涂布机。
[0008]根据一方面，公开了一种通过一阴极配置来涂布一基板的方法，阴极配置包括至少二个可转动阴极。此方法包括于一第一方向中转动所述至少二个可转动阴极的至少一者，且同时于一第二方向中转动所述至少二个可转动阴极的至少一者。第一方向是相反于第二方向。
[0009]根据另一方面，公开了一种用于控制一涂布工艺的控制器。此控制器是适用于执行此处所公开的通过一阴极配置来涂布一基板的方法。
[0010]根据另一方面，公开了一种用于涂布一基板的涂布机。此涂布机包括一阴极配置及一控制器。阴极配置包括至少二个可转动阴极。此控制器是如此处所公开的。
[0011]进一步的观点、详细内容、优点及特性是从所附的权利要求书、说明书与附图来更为清楚明白。
[0012]实施例还针对用于执行各公开的方法的设备且包括用于执行各所述的方法步骤的设备元件。这些方法步骤可通过硬件元件、通过适当软件的一电脑程序、通过上述两个或任何其他方法的任何结合来执行。再者，实施例还针对对所述设备进行操作的方法或对所述的设备进行制造的方法。其包括用于执行此设备的功能的方法步骤，或用于制造此设备的元件的方法步骤。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]为取得本公开文本的特性且可详细地了解，简要摘录于上的本公开文本的更具体的说明可参照本公开文本的实施例。本公开文本的实施例是绘示于所附的附图中。
[0014]图1-3及图5-9绘示根据此处所述的实施例的一涂布机的剖面图，用以说明根据此处所述的用于涂布一基板的方法。
[0015]图4绘示根据此处所述的实施例的一阴极组件的剖面图。

【具体实施方式】
[0016]在下述的附图的说明中，相同的参考号码是意指相同的元件。一般来说，仅有有关于各别实施例的不同处会说明。
[0017]如此处所述的以一材料涂布一基板的工艺一般是意指薄膜应用。术语「涂布(coating)」及术语「沉积(depositing)」在此处为同义。此处使用的术语「基板」应包括非柔性基板及柔性基板，非柔性基板例如是晶片或玻璃板，柔性基板例如是网状物(webs)或薄片(foils)。在大部分的情况中，基板为非柔性基板，诸如玻璃板，玻璃板举例应用在显示器的制造中。应用于此处所述的实施例中的涂布工艺通常为溅镀。
[0018]一般来说，派镀可以二极派镀(d1de sputtering)或磁控派镀(magnetronsputtering)进行。磁控溅镀特别是在其沉积率相对较高的部分具有优势。一般来说，至少一磁体是位于可转动阴极内，举例来说，一个磁体或两个磁体。根据数个实施例，磁体是可移动地配置于可转动阴极内。此处所使用的可转动阴极一般为可转动曲线(curved)阴极，包括可转动曲线靶材。在可转动阴极的情况中，为了捕捉在产生的磁场内的自由电子，通过配置磁体于阴极内，这些电子被强迫在磁场内移动且无法逃脱，其中磁场是直接地产生于靶材表面下。此方式增加了气体分子离子化的机率，通常为数个数量级。此方式转而大大地增加了沉积率。
[0019]一般来说,基板可在涂布期间连续地移动(动态涂布(dynamic coating))或将进行涂布的基板可在涂布期间静止(静态涂布(static coating))。静态涂布是较动态涂布消耗较小量的用于涂布的靶材材料而具有优势，因为基板支承件时常在后者的情况中也被涂布。静态涂布特别容许大面积基板的涂布。使基板进入一涂布区域中，进行涂布，且将基板再度自涂布区域取出。本公开文本特别是有关于静态涂布。
[0020]溅镀可用于显示器的制造中。更详细地来说，溅镀可用于金属化，诸如产生电极或总线。派镀还可用于产生薄膜晶体管(thin film transistors, TFTs),诸如在液晶显示器(IXD)应用中。溅镀还可能用于制造透明导电层，诸如氧化铟锡(indium tin oxide, I TO)层，特别是用于彩色滤光片应用及/或像素ITO应用。举例来说，沉积层可配置以形成TFT堆迭的较低电极。
[0021]溅镀还可应用于生产薄膜太阳能电池。一般来说，薄膜太阳能电池包括背接触件、吸收层、及透明导电氧化层(conductive oxide layer,TC0)。一般来说,背接触件及TCO层是通过派镀产生，而吸收层通常是以化学气相沉积(chemical vapour deposit1n)工艺制成。
[0022]相较于诸如化学气相沉积的蒸镀工艺，溅镀是在可用于溅镀的材料并无法用于蒸镀的部分具有优势。再者，在溅镀工艺中产生的层对基板的黏性通常较在蒸镀工艺中强。再者，溅镀为方向性的工艺，使得材料的主要部分是传送至基板且不会(如同蒸镀应用中那样)涂布沉积设备的内部。本公开文本特别是有关于溅镀。
[0023]因此，此处所述的涂布机一般为溅镀设备，且可转动阴极为可转动溅镀阴极。根据本公开文本的数个方面所提供的多个可转动阴极将在此处称为「阴极配置(cathodearrangement)」。术语「阴极」及「阴极组件」将于此处以同义的方式使用。
[0024]如此处所使用的术语「磁体组件」或「磁体」为具有产生磁场的能力的单元。一般来说，磁体组件由永久磁体所组成。此永久磁体一般是配置在可转动阴极内。于许多实施例中，磁体组件包括磁轭。通过在阴极内移动磁体组件，更特别是通过沿着可转动阴极的轴作为可转动中心来转动磁体组件，溅镀材料可导向不同方向。特别是在结合磁体组件的移动的情况中，施加至可转动阴极的电压或功率可随着时间变化。即，根据实施例，非恒定电压或非恒定功率可施加至可转动阴极。
[0025]图1示意性地绘示位于基板支承件110上的基板100。阴极配置I是绘示而包括可转动阴极的阵列，即六个可转动阴极10、11、12、13、14、及15，其以依照顺序的方式相邻于基板100设置。相较于在基板的电位,可将一负电位施加至可转动阴极。或者，壳体是做为阳极之用。
[0026]在本公开文本中，附图为沿着范例性绘示的基板的涂布机的剖面示意图。一般来说，可转动阴极具有圆柱的形状。也就是说，当注视着附图时，阴极延伸至纸内且延伸出纸夕卜。接着讨论的也仅绘示为剖面元件的磁体组件同样适用。磁体组件可沿着圆柱体的完整长度延伸。就技术上的理由来说，它们通常是沿着延伸至少80%的圆柱长度，更特别是沿着延伸至少90 %的可转动阴极的长度。
[0027]根据此处所述的实施例，在可转动阴极的阵列中的可转动阴极的数目为偶数，例如是两个、四个、六个、八个、十个、十二个、十四个等。如下述将更为详细的说明，每两个相邻的可转动阴极可语意上结合且称为「一对可转动阴极」。当如此处所使用的意指一对可转动阴极时，所述对可转动阴极的两个可转动阴极可理解为彼此的位置相邻。因此，它们有时还可意指为「一对相邻的可转动阴极」。
[0028]当意指可转动阴极的转动时，应理解的是，可转动阴极的外部部分(即靶材)是可转动的。如下述将更为详细的说明，此还可能包括可转动阴极的其他部分(诸如背管)是可转动的。然而，可转动阴极的某些部分一般是不适合转动的。这些部分应意指为可转动靶材的「内部部分」。
[0029]可转动阴极是沿着其纵轴可转动。根据目前所述的实施例，每一可转动阴极可于第一方向(诸如顺时针方向)中或第二方向(诸如逆时针方向)中转动。第一方向为相反于第二方向的转动方向。根据此处所述的方面，至少一个可转动阴极是于第一方向中转动，且同时至少一个可转动阴极是于第二方向中转动。一般来说，如果提供了偶数个可转动阴极，于第一方向中转动的可转动阴极的数目等同于第二方向中转动的可转动阴极的数目。
[0030]或者，于一阵列中的可转动阴极的数目也可为一奇数，诸如九个、i^一个、十三个或十五个。如果提供了奇数个可转动阴极，诸如2n+l个可转动阴极，则一般是η个可转动阴极于第一方向中转动，而η+1个可转动阴极于第二方向中转动。相较于位在较靠近基板的中间的可转动阴极来说，最外部的可转动阴极(一般为第2η+1个可转动阴极)对基板的同质性与均匀性的影响较小，因为根据实施例，最外部的一个或两个可转动阴极可以突出的方式相邻于基板放置，以减少在溅镀期间的边缘效应(edgeeffects)。
[0031]如果此处是说明数个可转动阴极转动于相反方向中时，应可理解为它们是以此方式同时地(且因此非接续地)转动。
[0032]举例来说，如同图1中所绘示的涂布机包括六个可转动阴极10-15。应理解的是，此仅为范例性的目的，且涂布机可能还包括多于或少于六个的可转动阴极，例如是十个。根据实施例，每一可转动阴极具有一个相邻的可转动阴极(例如是于图1中的可转动阴极10及15)或两个相邻的可转动阴极(例如是于图1中的可转动阴极11、12、13及14)。术语「相邻(neighbouring)」应在此处用以意指「邻近(adjacent)」。此应意指此(些)可转动阴极在讨论中的可转动阴极的旁边。举例来说，可转动阴极12的相邻的阴极为可转动阴极11 及 13。
[0033]根据典型的实施例但不限于图1中的例子，每一可转动阴极于一方向转动，此方向相反于其一个或两个相邻者的转动方向。举例来说，如图1中所示，可转动阴极可以交替方式转动，即可转动阴极10、12、及14可于第一方向中转动，而同时可转动阴极11、13、及15可于第二方向中转动，即可转动阴极11、13、及15于相反于第一方向的方向中转动。或者，数个相邻的可转动阴极于第一方向中转动且同时剩余阴极配置在相反方向中转动是有可能的，举例来说，可转动阴极10、11、及12可于第一方向中转动，而可转动阴极13、14、及15同时于第二方向中转动。或者，可转动阴极10、11、及14于第一方向中转动而可转动阴极12、13、及15同时于第二方向中转动是有可能的。
[0034]根据典型的实施例，至少一个可转动阴极的转动方向是不会在涂布工艺期间改变。一般来说，全部的可转动阴极的转动方向是不会在涂布工艺期间改变。在此处理解的涂布工艺可包括或由一个基板的涂布所组成。
[0035]可转动阴极的转动速度可为固定，例如是对于整个溅镀工艺来说。或者，一个或多个可转动阴极的转动速度可为非固定的。在任一方式中，无论转动方向为何，阴极配置的全部的可转动阴极的转动速度一般为相同。
[0036]再者，如于此解释且应用于此处描述的所有实施例的各种附图中所绘示的，可转动阴极至基板的距离可不同。一般来说，在数个阴极之间的术语「距离」在此处理解是意指所述数个阴极的中间轴与中间轴之间的距离。
[0037]举例来说，位于较近于基板的边缘的可转动阴极至基板的距离可小于位于较远于基板的边缘(即朝向基板的中间或在基板的中间)的可转动阴极至基板的距离。在此上下文中所理解的距离为从可转动阴极的轴到基板的一虚拟线的长度，而虚拟线是以垂直方式碰到基板的表面。
[0038]在基板110与数个阴极之间具有不同的距离的此一配置是绘示于图1-5和图7。特别是，在图1中，可转动轴的中心轴是以参考编号21标示。最外部的可转动阴极10是位于最接近基板的位置，即相隔通过虚线22所绘示的一距离。相较于此，可转动阴极11是位于较远离基板的位置，且可转动阴极12是位于最远离基板的位置，即相隔通过虚线23所绘示的一距离。
[0039]一般来说且不限于任何实施例，一个或多个最靠近基板的靶材(例如是图1中的靶材10及15)的距离与一个或多个最远离基板的靶材(例如是图1中的靶材12及13)的距离之比可在0.6至0.8的范围内。举例来说，最远离基板的阴极可配置在相隔170mm与250mm之间的距离。最靠近基板的阴极可另外地或选择地配置在相隔IlOmm与200mm之间的距离。
[0040]如同已简短讨论的，已知的沉积技术部分地导致厚度呈现非均匀性，特别是在垂直方向中。此有时意指「左至右倾向(left-to-right drift)」。更进一步来说,非均勻性导致在基板上的广泛阻抗分布(extensive resistance distribut1ns)。在基板上甚至有厚度的斜面。
[0041]已提出在溅镀期间改变靶材的沉积方向，以改善沉积同质性。此方式在同质性上有所改善，然而，整体的沉积时间也是增加的，因为在改变转动方向时中断了溅镀工艺。此夕卜,靶材转动驱动器的损耗增加导致较高的维护成本及增加的停工时间。
[0042]根据本公开的一方面，涂布工艺不被中断。取而代之的是，在整个沉积期间，可选择数目的可转动阴极于一方向中转动，而可选择数目的可转动阴极于相反方向中转动。一般来说，可转动阴极以交替方式于相反方向中转动，举例来说，每第二个可转动阴极于第一方向中转动，且在每第二个可转动阴极间的可转动阴极于第二方向中转动。可转动阴极一般是某种程度上配置成一阵列以面向基板，如所有附图所示。然而，如已讨论的，每一可转动阴极与基板间的距离可能不同。
[0043]本申请的发明人发现，提出的涂布方法改善了同质性，且因而改善了基板上的阻抗分布。典型的派镀材料为氧化铟(Indium-Oxide, 10)、氧化铟锡(Indium-Tin-Oxide,ITO)、氧化铟锋(Indium-Zinc-Oxide, IZO)、氧化铟嫁锋(Indium-Gallium-Zinc-Oxide，IGZ0)。这些材料可以部分反应的方式溅镀。再者，靶材可由金属所组成，金属例如是铜、钥及钛。这些材料可以非反应的方式进行溅镀。
[0044]反应溅镀工艺可提供靶材材料的沉积氧化物，诸如已列出的靶材材料的氧化物。然而，还可沉积氮化物或氮氧化物。根据再更进一步的实施例，靶材材料还可选自由铝(例如是因而产生氧化铝(Al2O3))、硅、钽及铌所组成的群组。
[0045]图2绘示包括阳极35的一实施例。将一正电位是施加至数个阳极，且它们设置在可转动阴极之间。如图所示且不限于图2的实施例，阳极可提供在各相邻的可转动阴极之间。此阳极一般可具有条(bar)形，条的轴一般是以平行于折角管(angular tube)的轴的方式配置。在其他实施例中，可施加分开的偏压至基板。阳极的提供与使用是有可能用于此处所述的全部实施例，然而，为了清楚阐明的理由，阳极仅明确地在有关于图2及图3中绘示。特别是，阳极可提供于数对阴极之间，且将稍后详细地讨论。
[0046]图3绘示一实施例，其中磁体组件25被示意性地绘示为位于可转动阴极10-15内。用于此处所述的实施例中的典型的永久磁体具有两个北磁极N与一个南磁极S。这些极各意指磁体组件的一表面。这些表面一般是从其内部面向可转动阴极。根据绘示的例子，阴极是以与相对于基板表面相同距离的方式配置。再者，阴极是范例性地绘示而具有相对于彼此一样的距离。根据此处所述的实施例，这些特性的任何组合是可行的。
[0047]虽然未清楚地绘示于图3中，图3的实施例的阴极还可配置成弧形，如与图1、2、6、7及9相关的范例性地说明。阴极的数目可为六以外的任何数字，例如是十。如图3中所绘示的磁体的说明还可应用于所有其他此处所述的实施例，特别是有关于具有数对的阴极的实施例。再者，图3中所示的阳极35并非强制的，其他形式的阳极也可采用。
[0048]在许多情况中，一个极是位于中间，而两个相反的极被配置成与其相邻。在图3中，放大的磁体组件25是绘示来说明此一情况。如图所示，南极是位于中间，而北极框住南极。极表面的形状可适应它们所位于的可转动曲线靶材的曲率。
[0049]基板表面定义一平面，其剖面是绘示于附图中。基板的定向是可在空间上为水平的或垂直的。特别是，考虑到大面积涂布，如果基板被垂直定向，可以简化并方便基板的运送与处理。因此，此处的术语「垂直」意指基板的平面。于其他实施例中，甚至有可能配置基板在水平和垂直方向之间的某个位置。
[0050]本公开文本是特别针对大面积基板涂布。此处所述的实施例可用于显示器物理气相沉积(PVD)，即溅镀沉积在用于显示器市场的大面积基板上。根据一些实施例，大面积基板或对应的载体可具有至少0.67m2的尺寸，其中载体具有多个基板。尺寸典型可为约0.67m2 (0.73x0.92m -第4.5代)至约8m2,更典型为约2m2至约9m2或甚至大达12m2。一般来说，根据此处所说明的实施例所提供的用于结构、例如是阴极组件的设备、以及方法的基板或载体为此处所述的大面积基板。举例来说，大面积基板或载体可为第4.5代、第5代、第
7.5代、第8.5代、或甚至第10代，第4.5代对应于约0.67m2的基板(0.73x0.92m)、第5代对应于约1.4m2的基板(1.1mx 1.3m)、第7.5代对应于约4.29m2的基板(1.95mx2.2m)、第
8.5代对应于约5.7m2的基板(2.2mx2.5m)、第10代对应于约8.7m2的基板(2.85m X 3.05m)。甚至更高代，例如是第11代及第12代与对应的基板面积可以类似的方式实施。
[0051]除了所述的转动可转动阴极的方法之外，磁体组件25可在可转动阴极内移动。此绘示于图3中，其中于可转动阴极10、11、12、13与15中的每一磁体组件25为了说明目的而绘示于可转动阴极内的外部位置中，且其中于可转动阴极14中的磁体组件25为了说明目的而绘示于零角度位置(zero angle posit1n)内。磁体组件的移动可为稳定移动，或者移动是包括磁体组件的停止时间，稳定移动举例为在两个外部位置(例如是在此两个外部位置之间，其中一个绘示于图3中的阴极内)之间的震动。
[0052]举例来说，磁体组件可保持在一零角度位置以外的一位置达一预定时间间隔。应注意的是，短语「自零角度位置离开而定位磁体组件达一可选择的时间间隔」应可理解为自零角度位置离开而定位磁体组件且保持其于确切的此位置达一段时间。在本公开文本内，零角度位置应定义为最接近基板的可转动阴极内的位置。一般来说，此预定时间间隔大于
0.1秒，更特定为I秒，更特定是大于10秒，且甚至更特定是大于30秒。磁体组件的零角度位置应可理解为最接近基板的可转动阴极内的位置。在图3的实施例中，零角度位置是通过位于可转动阴极14中的磁体组件25来表示。
[0053]在溅镀工艺期间，于相反方向中转动至少两个可转动阴极且从零角度位置离开来定位磁体组件的组合方法是已被证明对所产生的层特性非常有利。从零角度位置离开来定位磁体组件诸如是于溅镀期间震动(“摇晃”)在可转动阴极中的磁体组件。
[0054]根据本公开文本的数个方面，磁体组件是位于可转动阴极内的一非零角度位置达一预定时间间隔。举例来说，磁体组件25可位于相对零角度位置的-α角度的位置达一可选择时间间隔，且接着移动至第二个非零角度位置，诸如相对零角度位置的+α角度的位置，达一可选择时间间隔。+α与_α的值应阐明磁体组件的第一位置一般是对应于第二位置，所述第二位置是镜射于引导通过阴极的轴与零角度位置的一虚拟平面。此处所述的负角度应意指往左边的偏斜，而正角度应意指往右边的偏斜。一般角度α的绝对值是高达35°，更特别是高达25°或仅15°。
[0055]定位磁体组件于一非零角度位置是使得等离子体不会产生在最接近基板的靶材表面上的区域，但产生在配置于旁边的区域。因此，溅镀变化增加，使得磁体组件的偏斜位置可致使在非预想进行涂布的区域有一较高涂布率，所述非预想进行涂布的区域诸如是基板支承件或涂布室内的诸壁。也就是说，可能导致效率减少。仅管有这样的情况，通过从零角度位置离开而定位磁体组件且同时于相反方向中转动可转动阴极，在基板上的沉积层的同质性可增加是已发现的。当讨论到层的同质性时，此应可大体上理解为于基板上的整个涂布区域的层厚度、晶体结构、比电阻、与层的应力的均匀性。
[0056]如已提出的，定位磁体组件于一第一与一第二位置是典型的，其中第二位置具有相同的角度的绝对值，但镜射于基板-靶材相互连接的平面。
[0057]如此处所理解的，可转动阴极的可转动靶材可通过一背管支撑，可转动靶材是固定于背管。可转动靶材的材料被配置成在溅镀工艺期间清除且沉积于被涂布的基板上。为了减少因溅镀工艺所导致的靶材上的高温，在许多实施例中，可转动阴极是提供有一冷却材料管于其内部。一般来说，水是用作冷却材料。冷却是必需的，因为送入溅镀工艺的电力的主要部分是转换成靶材的热，送入溅镀工艺的电力通常为几千瓦等级。举例来说，靶材管的整个内部是充满诸如水的冷却材料。
[0058]图4范例性地绘示更为详细的此处所述实施例中所使用的一可转动阴极。可理解的是，绘示于图4中的所有的元件可应用在此处所述的所有实施例中。如图4所示，可转动阴极包括下列的元件。可转动靶材20是置于一背管30上。一般来说，可转动靶材20为一管件。背管30主要是通过诸如黏接(bonding)或胶合(gluing)的方式来固定可转动靶材20，可转动靶材20的材料应在溅镀期间被清除。背管30可在某些实施例中省略。
[0059]为了减少从溅镀工艺所产生的靶材的高温，在许多实施例中，可转动靶材20包括一冷却材料管40于其内部。冷却材料管通常与靶材管共轴地配置。一般来说，水是用作冷却材料。冷却是必需的，因为送入溅镀工艺的能量的主要部分是转变为靶材的热。如示意图图4所示，磁体组件25是位于背管30与冷却材料管40内，使得它可在需要时于其中移动到不同的角度位置。根据其他实施例，靶材管的整个内部是充满诸如水的冷却材料。
[0060]一般来说，但并不限于图4的实施例，磁体件25可固定于可转动阴极10的轴21上。此处所述的磁体组件25的绕轴转动的运动可通过提供必要的旋转力的电动机来产生。在典型的实施例中，阴极组件装配有两个轴(未绘示于图4中)。安装有可转动靶材20的第一轴；所述第一轴是在如此处所述的在阴极组件的运作中转动。可移动的磁体组件25 —般是安装于第二轴。第二轴通常是独立于第一轴移动，典型地以此方式让磁体组件25如此处所述的移动。
[0061]根据实施例，磁体组件的移动是在高速中进行，使得全部的移动时间是在低于I秒的范围内，更特别是低于0.5秒。于一些实施例中，在移动时停止施加至靶材的电压而可进一步增加均匀性是更加地有可能的。因此，一般来说，所施加的电位是同步于磁体组件的定位。举例来说，电位可在磁体组件移动期间下降至最大电位值的最高35%的值，更特别是最大电位值的最高20%的值。
[0062]根据此处所述的数个方面，相邻的可转动阴极间的距离可不同。特别是，一些相邻的可转动阴极彼此间可具有一第一距离，而其他可转动阴极彼此间可具有一第二距离，而第一距离是大于第二距离。众多可转动阴极的配置提供一些好处，这些好处将于下述中讨论。此处应可称之为「可转动阴极的非等距离定位」，且将更进一步说明在有关于图5-8中的范例性的实施例。
[0063]除了所描述的可转动阴极的不同转动方向的有利效果之外，发明人发现，通过下述的溅镀的配置及方法，在整个被涂布基板的宽度上主要的层特性的梯度(gradient)可进一步减少，主要的层特性例如是电学与光学性质(例如，层的电阻、透射特性等)。因此，基板的术语「宽度」是理解为垂直于可转动阴极的轴延伸。
[0064]所公开的用于溅镀的配置与方法应考虑接下来的附图来范例性地说明。于图5中，绘示了六个可转动阴极10至15，然而，相较于到目前为止所说明的附图，在图5的实施例中，它们是以非等距离方式定位。更特别的是，且并不以图5的实施例为限，每两个相邻的可转动阴极彼此较为接近，因而在此处可理解为一「对」的可转动阴极是有可能的。然而，相较于一对之内的阴极之间的距离，每对可转动阴极被定位为较远离相邻对的可转动阴极。根据典型的实施例，于每对相邻可转动阴极中，一个可转动阴极于一个方向中转动，且另一可转动阴极于相反方向中转动。
[0065]一般来说，在一对阴极之内的两个阴极间的距离差相对于两个相邻对之间的距离之比为0.80与0.98之间，更特别是0.85与0.96之间。举例来说，一对阴极间的距离可在230mm与280mm之间的范围内，诸如在240mm与270mm之间。在一对阴极内的两个相邻阴极间的距离可在210mm与260mm之间的范围内，诸如220mm与250mm之间(所有距离是从中间轴量测至中间轴)。
[0066]发明人已发现，这种定位可转动阴极的方式是从前述效果中得到益处，前述效果是关于溅镀层的均匀性的改善及阻抗变化的减少。此外，相较于等距离定位来说，既然由于数对的阴极之间的距离增加，阴极的总需求是减少的，提供的阴极数目可减少，使得工艺成本可减少。
[0067]包括六个可转动靶材的三对的例子将就图5来做说明。其中，可转动阴极10与11、12与13、14与15各形成一对可转动阴极。一般来说，在具有η个可转动阴极的情况中，一般具有η/2对的可转动阴极。在本公开文本中，仅有相邻的可转动阴极可理解为成对。一对通常包括两个可转动阴极。
[0068]较图5的范例性配置更进一步来说，图6的实施例更说明磁体组件25。如先前描述的，磁体组件可被摇晃或位于零角度位置以外的位置。
[0069]为了说明的目的，可转动阴极的范例性转动方向于图6中以箭头绘示。有鉴于可转动阴极于顺时针或逆时针方向中转动是无关的，对于所述的实施例来说有关的是各对的两个可转动阴极中的一个是相对于同对的另一个阴极于相反方向中转动。在图6的范例性实施例中，可转动阴极的阵列中的数个可转动阴极以交替方式转动，即每一可转动阴极是相对其相邻的可转动阴极于相反方向中转动。
[0070]图7绘示与图6的实施例相同的涂布机。如箭头所示，涂布机的操作的不同处是在于转动方向相反于图6中所绘示的转动方向。然而，如此处所述的许多实施例，且特别是绘示如图6中所示，阴极配置包括许多对可转动阴极，其中在每对中的每一可转动阴极相对于同对的另一可转动阴极于相反方向中转动。
[0071]图8绘示一实施例，其中十个可转动阴极101-109、111是如所述般以类似对的方式提供。虽然它们于图8的实施例中全部是以相对基板相同距离的方式配置，但以类似对的方式配置的这十个可转动阴极101-109、111是位于相对基板不同的距离的位置。在一对内的可转动阴极具有相对基板相同的距离或在一对内的可转动阴极具有相对基板不同的距离是有可能的。
[0072]根据典型的实施例，第一对可转动阴极内的两个可转动阴极间的距离相同于第二对可转动阴极内的两个可转动阴极间的距离。此也绘示于图5-9中，其中每对可转动阴极具有两个可转动阴极，位于彼此相距同样距离的位置。对整个阴极配置来说，相邻对的阴极间的距离可选择性地或另外地一致。
[0073]更典型的是，可转动阴极的长度略大于将进行涂布的基板的长度。再者，可转动阴极的阵列(即，众多可转动阴极)可略宽于基板的宽度。「略(slightly)」一般包括于100%与110%之间的范围。提供略大的涂布长度/宽度有助于避免边界效应(boundaryeffects)。
[0074]如各种附图所示，众多可转动阴极以相对基板不同距离的方式配置。它们可以沿着一弧形的方式配置。弧形的形状可使得较内部的可转动阴极相较于较外部的阴极组件更靠近基板。此情况是绘示于图1、2、3、5、6、7及9中。或者，弧形的形状定义众多阴极组件的位置也可能使得较外部的阴极组件相较于较内部的阴极组件更靠近基板。散射(scattering)行为决定于进行溅镀的材料。因此，根据应用，即根据进行溅镀的材料，提供成弧形的阴极组件将更增加同质性。弧形一般属于一虚拟圆，具有至少1m的典型半径，诸如是15m。
[0075]除了此处所述的实施例，摇晃基板是选择性的或另外的可能方式。术语「摇晃」基板应可理解为在一有限距离内来回地移动基板。一般来说，基板位于一第一位置达一预定时间间隔，且它位于一第二位置达一预定时间间隔。在更进一步的实施例中，基板可另外地位于一第三位置及一第四位置。
[0076]就增加层均匀性且因而使沉积层的电学或光学性质均质的部分来说，本公开文本允许改善涂布品质。
[0077]更进一步来说，根据此处所述的一些实施例，如已提及的，可转动阴极的非等距离配置允许节省溅镀靶材而减少硬件成本，例如阳极、驱动器、水冷却、电源及涂布机运作的成本。举例来说，具有以等距离方式配置的十二个阴极的阴极配置可与以非等距离方式配置的十个阴极相较。电学与光学的层性质的梯度，像是片电阻及光透射，可更进一步被减少或甚至避免。此外，沉积次数可减少且可转动阴极驱动器上的损耗可减少。再者，由于数对可转动阴极间的距离增加，靶材间的电子的串音干扰(crosstalk)可减少来增加阵列中的革巴材寿命，串音干扰称为跨角效应(cross corner effect)。
[0078]前述是有关于本发明的实施例，其他与进一步的本发明的实施例可在不脱离本发明的基本范围内获取，且本发明的范围是决定于下述的权利要求书。
[0079]书面说明是利用例子来公开包括最佳实施方式的本发明，且还使此领域的相关技术人员能制造及使用本发明。本发明是以各种特定的实施例来进行说明，此【技术领域】中的技术人员将认同，本发明可在权利要求书的精神及范围内进行调整而施行。特别是，上述实施例的彼此非独有的特性可彼此相互结合。本发明的可专利性范围是通过权利要求书所界定，且可能包括由此【技术领域】的相关人员所想起的其他例子。如果这些其他例子所具有的结构性元件并未与权利要求书的字面意义不同，或如果这些其他例子包括的等效结构性元件与权利要求书的字面意义是非实质上的差异，则这些其他例子是在权利要求书的范围内。
【权利要求】
1.一种通过阴极配置来涂布基板的方法，所述阴极配置包括至少二个可转动阴极，所述方法包括: &)于第一方向中转动所述至少二个可转动阴极的至少一者；以及 幻同时于第二方向中转动所述至少二个可转动阴极的至少一者； 其中所述第一方向相反于所述第二方向。
2.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述阴极配置包括至少四个可转动阴极。
3.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述阴极配置包括偶数数目的可转动阴极，其中第一半数的所述至少二个可转动阴极于所述第一方向中转动，且第二半数的所述至少二个可转动阴极于所述第二方向中转动。
4.如权利要求2-3中的任一项所述的方法，其中所述至少四个可转动阴极以交替方式于相反方向中转动。
5.如权利要求2-4中的任一项所述的方法，其中至少二个相邻的可转动阴极间的距离不同于至少其他二个相邻的可转动阴极间的距离。
6.如前述任一权利要求所述的方法，其中所述至少二个可转动阴极包括第一对可转动阴极与相邻的第二对可转动阴极，其中所述第一对由二个相邻的可转动阴极所组成，其中所述第二对由二个相邻的可转动阴极所组成。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述第一对可转动阴极的所述二个可转动阴极的其中一者的转动方向相反于所述第一对的可转动阴极的所述二个可转动阴极的另一者的转动方向，且其中可选地，所述第二对可转动阴极的所述二个可转动阴极的其中一者的转动方向相反于所述第二对可转动阴极的所述二个可转动阴极的另一者的转动方向。
8.如权利要求6至7中的任一项所述的方法，其中所述第一对可转动阴极的所述二个可转动阴极的所述距离且可选地所述第二对可转动阴极的所述二个可转动阴极的所述距离相异于所述第一对可转动阴极与所述第二对可转动阴极间的所述距离。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的方法，其中所述第一对可转动阴极的所述二个可转动阴极的所述距离相同于所述第二对可转动阴极的所述二个可转动阴极的所述距离。
10.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述至少二个可转动阴极是位于包括第一半径的弧的周线上。
11.如前述任一项权利要求所述的方法，其中所述至少二个可转动阴极各包括至少一个磁体组件位于其中，所述方法进一步包括: 相对所述可转动阴极来定位所述磁体组件于第一位置，使得所述磁体组件非对称地相对一平面对齐达预定的第一时间间隔，所述平面是从所述基板垂直地延伸至所述可转动阴极的轴；以及 幻移动所述磁体组件至第二位置且保持所述磁体组件于所述第二位置达预定的第二时间间隔，所述第二位置也非对称地相对所述平面对齐。
12.如权利要求11所述的方法，所述权利要求11如果直接或间接从属于权利要求6，其中所述第一对可转动阴极及/或所述第二对可转动阴极的各所述可转动阴极内的所述磁体组件同时地定位及移动。
13.一种用于控制涂布工艺的控制器，其中所述控制器适用于执行根据前述任一权利要求所述的方法。
14.一种用于涂布基板的涂布机，包括: 阴极配置，包括至少二个可转动阴极；以及 幻根据权利要求14的控制器。
15.如权利要求14所述的用于涂布基板的涂布机，其中所述阴极配置包括至少四个可转动阴极，且其中所述至少四个可转动阴极的至少二者间的所述距离相异于所述至少四个可转动阴极的至少其他二者间的所述距离。
【文档编号】H01J37/34GK104350173SQ201280073588
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2012年5月29日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】E·谢尔, M·哈尼卡, K·施沃恩特兹, F·皮耶拉利西, A·克勒佩尔, J·刘, A·洛珀 申请人:应用材料公司