溅射沉积源、溅射沉积设备和操作溅射沉积源的方法与流程

文档序号:16808692发布日期:2019-02-10 13:21阅读:132来源:国知局
溅射沉积源、溅射沉积设备和操作溅射沉积源的方法与流程

本公开内容涉及一种溅射沉积源,所述溅射沉积源经构造以用于双侧溅射沉积。特别地,溅射沉积源可经构造以用于涂覆布置于溅射沉积源的第一沉积侧上的第一基板并用于涂覆布置于溅射沉积源的第二沉积侧上的第二基板。本公开内容进一步涉及通过溅射来用一个或多个薄层涂覆基板,以及涉及操作溅射沉积源的方法。本公开内容进一步涉及一种沉积设备,所述沉积设备包括溅射沉积源。



背景技术:

在基板上形成具有高均匀性(也就是在遍及延展的表面的均匀的厚度和均匀的电性质)是在许多技术领域中的相关议题。例如,在薄膜晶体管(thinfilmtransistor,tft)的领域中,厚度均匀性和电性质均匀性可以是对于可靠地制造显示通道区域的议题。此外,均匀层典型地有利于制造的重现性。

一种用于在基板上形成层的方法是溅射,溅射已经在多种制造领域中发展成有价值的方法,例如在tft制造中。在溅射期间,通过利用等离子体的能量粒子(例如惰性或反应气体的受激(energized)离子)轰击溅射靶材,原子从溅射靶材射出。射出的原子可沉积于基板上,使得可在基板上形成溅射的材料层。

溅射沉积源可以包括至少一个阴极和至少一个阳极组件,至少一个阴极包括靶材以用于提供将沉积于基板上的涂覆材料。可在阴极和阳极组件之间施加电场,使得位于阴极和阳极组件之间的气体离子化并产生等离子体。涂覆材料由等离子体离子通过靶材的溅射而提供。

例如,由于随着时间改变的等离子体特性(这可导致溅射的材料的不规则空间分布),可能难以实现遍及大基板表面或从基板至基板的均匀的溅射材料层。溅射速度可通过提供阴极的阵列增大。然而,可靠地控制两个或更多个等离子体云的性质可能是困难的。从基板至基板的层均匀性可能改变。

因此,针对有助于溅射的材料的高度均匀的层的溅射沉积源和溅射设备是有利的。



技术实现要素:

鉴于上述,提供一种溅射沉积源、一种沉积设备以及操作溅射沉积源和沉积设备的方法。

根据本公开内容的一个方面,提出一种溅射沉积源。溅射沉积源包括至少一个电极组件,所述至少一个电极组件经构造以用于双侧溅射沉积,其中所述至少一个电极组件包括:阴极,用于提供待沉积的靶材材料,其中阴极经构造以用于在第一沉积侧上产生第一等离子体和在第二沉积侧上产生第二等离子体,第二沉积侧相对于第一沉积侧;和阳极组件,具有至少一个第一阳极和至少一个第二阳极,所述至少一个第一阳极布置于第一沉积侧上,以影响第一等离子体,所述至少一个第二阳极布置于第二沉积侧上,以影响第二等离子体。

根据其他方面,提出一种沉积设备。沉积设备包括沉积腔室;溅射沉积源,布置于沉积腔室中;第一基板保持区域,位于溅射沉积源的第一沉积侧上,用于保持待涂覆的第一基板;和第二基板保持区域,位于溅射沉积源的第二沉积侧上,用于保持待涂覆的第二基板,第二沉积侧相对于第一沉积侧。溅射沉积源包括至少一个电极组件,经构造以用于双侧溅射沉积,其中所述至少一个电极组件包括:阴极,用于提供待沉积的靶材材料,其中阴极经构造以用于在第一沉积侧上产生第一等离子体和在第二沉积侧上产生第二等离子体;和阳极组件,具有至少一个第一阳极和至少一个第二阳极,所述至少一个第一阳极布置于第一沉积侧上,以影响第一等离子体,所述至少一个第二阳极布置于第二沉积侧上,以影响第二等离子体。

根据又一方面,提出一种操作溅射沉积源的方法,所述溅射沉积源特别是根据本文所述的实施方式的溅射沉积源。所述方法包括:在阴极的第一沉积侧上产生第一等离子体和在阴极的第二沉积侧上产生第二等离子体,第二沉积侧相对于第一沉积侧;利用布置于第一沉积侧上的至少一个第一阳极影响第一等离子体和/或利用布置于第二沉积侧上的至少一个第二阳极影响第二等离子体。

在一些实施方式中,所述方法进一步包括布置第一基板于第一沉积侧上,使第一基板面对第一等离子体,和布置第二基板于第二沉积侧上,使第二基板面对第二等离子体。

本公开内容的其他方面、优点、和特征通过附属权利要求、说明书和附图而清楚。

附图说明

为了可详细理解本公开内容的上述特征,简要地概述于上的本公开内容的更具体说明可参照实施方式而进行。附图涉及本公开内容的实施方式并且被说明于下方。在附图中描绘一些实施方式并在下文的说明中详细描述这些实施方式。

图1示出根据本文所述的一些实施方式的溅射沉积源的示意性截面图;

图2示出根据本文所述的一些实施方式的溅射沉积源的示意性截面图;

图3示出根据本文所述的一些实施方式的溅射沉积源的示意性截面图;

图4示出根据本文所述的一些实施方式的溅射沉积源的示意性截面图;

图5示出根据本文所述的一些实施方式的溅射沉积源的示意性截面图;

图6示出根据本文所述的一些实施方式的溅射沉积源的示意性截面图;

图7示出根据本文所述的一些实施方式的溅射沉积源的示意性截面图;

图8示出根据本文所述的一些实施方式的具有溅射沉积源的沉积设备的示意图;和

图9是图示根据本文所述的实施方式的操作溅射沉积源的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细参照本公开内容的各种实施方式,实施方式的一个或多个例子图示于附图中。各例子以说明的方式提供而不意味着限制。例如,所图示或描述为一个实施方式的部分的特征可用于任何其他实施方式上或与任何其他实施方式结合,以产生又一实施方式。本公开内容意欲包括这样的调整和变化。

在下方的附图说明中,相同参考数字表示相同或类似的部件。一般来说,仅描述有关于个别实施方式的差异。除非另有说明,在一个实施方式中的部分或方面的说明也应用于另一实施方式中的对应部分或方面。

如本文所述的利用材料涂覆基板的工艺一般表示薄膜应用。术语“涂覆”和术语“沉积”在本文中以同义方式使用。本文所述实施方式中使用的的涂覆工艺是溅射。

本文使用的术语“基板”应特别包含非柔性基板,例如玻璃板。本公开内容不限于此并且术语“基板”也可包含柔性基板,例如是卷材(web)或箔。

溅射可用于显示器的制造中。例如,溅射可用于金属化,例如是生产电极或总线。溅射也可用于生产薄膜晶体管以及用于生产氧化铟锡(indiumtinoxide,ito)层。溅射也可用于制造薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池包括背触点、吸收层和透明导电氧化物(transparentandconductiveoxide,tco)层。背触点及tco层可通过溅射来制造,而吸收层可在化学气相沉积工艺中制成。

本文所述的一些实施方式可用来涂覆大面积基板,例如用于锂电池制造或电致变色窗。作为例子,可在大面积基板上形成多个薄膜电池。根据一些实施方式,基板可为大面积基板,具有0.5m2或更大的基板表面,例如第4.5代、第5代、第7.5代、第8代或甚至是第10代,第4.5代对应于约0.67m2的基板(0.73m×0.92m)、第5代对应于约1.4m2的基板(1.1m×1.3m)、第7.5代对应于约4.29m2的基板(1.95m×2.2m)、第8代对应于约5.3m2的基板(2.16m×2.46m)、第10代对应于约9.0m2的基板(2.88m×3.13m)。可类似的应用甚至是例如为第11代、第12代的更高代和/或对应的基板面积。

图1示出根据本文所述实施方式的溅射沉积源100的示意性截面图。溅射沉积源100包括至少一个电极组件120,经构造以用于双侧溅射。电极组件120可经构造以涂覆第一基板151和涂覆第二基板152,第一基板151布置于例如在第一基板保持区域153中的电极组件的第一沉积侧10上,第二基板152布置于例如在第二基板保持区域154中的电极组件的第二沉积侧11上,第二沉积侧11相对于第一沉积侧10。

电极组件120包括阴极125,阴极125可以包括溅射靶材,溅射靶材包括待沉积于基板上的靶材材料。电极组件120进一步包括阳极组件130,具有至少一个第一阳极132和至少一个第二阳极142。所述至少一个第一阳极132可布置于第一沉积侧10上,并且所述至少一个第二阳极142可布置于第二沉积侧11上。所述至少一个第一阳极132可经构造以用于影响产生于第一沉积侧10上的第一等离子体131,并且所述至少一个第二阳极142可经构造以用于影响产生于第二沉积侧11上的第二等离子体141。

在本公开内容中使用的“第一沉积侧”可理解为在电极组件120的第一侧上的第一空间区域,例如在前后方向x中在溅射沉积源前方,第一空间区域可以包括第一基板保持区域153,用于布置待涂覆的基板。例如,布置于第一基板保持区域153中的基板可利用从阴极125的前表面朝向第一沉积侧10射出的原子或分子涂覆。第一等离子体131可产生于第一沉积侧10上,第一沉积侧10相邻于阴极的前表面,阴极的前表面面向第一基板保持区域153。

类似地,本公开内容中使用的“第二沉积侧”可理解为在电极组件相对于第一沉积侧10的第二侧上的第二空间区域,例如在前后方向x中在溅射沉积源后侧,第二空间区域可以包括第二基板保持区域154,用于布置待涂覆的基板。例如,布置于第二基板保持区域154中的基板可利用从阴极的后表面朝向第二沉积侧11射出的原子或分子涂覆。第二等离子体141可产生于第二沉积侧11上,第二沉积侧11相邻于阴极125的后表面,阴极125的后表面面向第二基板保持区域154。

因此,在一些实施方式中,用于涂覆第一基板的第一涂覆区域可设于第一沉积侧上,例如相邻于阴极的前表面,并且第二涂覆区域可设于第二沉积侧11上,例如相邻于阴极的后侧。一个或多个涂覆层可沉积于第一基板151上,第一基板151布置在第一基板保持区域153中的第一沉积侧10上,并且一个或多个涂覆层可沉积于第二基板152上,第二基板152布置在第二基板保持区域154中的第二沉积侧11上。

在一些实施方式中,中心面c可于第一沉积侧10和第二沉积侧11之间延伸。中心面c可分隔第一沉积侧10与第二沉积侧11。也就是说,在中心面c前方的第一空间区域可对应于第一沉积侧10,并且在中心面c后方的第二空间区域可对应于第二沉积侧11。在一些实施方式中,中心面c可延伸通过阴极125在前后方向x中的中心。在一些实施方式中,电极组件120可关于中心面c对称。电极组件的对称设置可产生第一等离子体131和第二等离子体141的对应形状。

中心面c可在中心延伸通过阴极125,例如通过阴极125的旋转轴a。在一些实施方式中,阳极组件130也可构造成关于中心面c对称。于此,所述至少一个第一阳极132可布置于中心面c的第一侧上,也就是第一沉积侧10上,并且所述至少一个第二阳极142可布置于中心面c的第二侧上,也就是另一侧上,也就是第二沉积侧11上。如本文所使用的“布置于第一侧上”可意味着第一阳极的几何中心位于中心面c的第一侧上。在一些实施方式中,整个第一阳极位于中心面c的第一侧上。类似地,如本文所使用的“布置于第二侧上”可意味着第二阳极的几何中心位于中心面c的第二侧上。在一些实施方式中,第二阳极整个位于中心面c的第二侧上。

根据一些实施方式,可在阴极125和所述至少一个第一阳极132之间施加第一电场,并且可在阴极125和所述至少一个第二阳极142之间施加第二电场。通过调整第一电场,第一等离子体131可受到影响,例如被塑形、强化或弱化,并且通过调整第二电场,第二等离子体141可受到影响,例如被塑形、强化或弱化。由于所述至少一个第一阳极132部分地或全部地设于第一沉积侧10上,第一等离子体131可由所述至少一个第一阳极132选择地影响。由于所述至少一个第二阳极142部分地或全部地设于第二沉积侧11上,第二等离子体141可由所述至少一个第二阳极142选择地影响。因此,根据本文所述的实施方式,在第一沉积侧上和在第二沉积侧上的改善的等离子体控制是可行的。

在一些实施方式中,第一基板151和第二基板152可同时利用溅射沉积源100涂覆。也就是说,溅射沉积源的电极组件120可经构造以用于在两个不同的基板上同时的双侧溅射沉积。在这种情况中,在第一沉积侧上的第一等离子体131和在第二沉积侧上的第二等离子体141可同时产生,使得在两个相反方向中的沉积是可行的,两个相反方向例如在向前方向中朝向第一基板151和在向后方向中朝向第二基板152。

在一些实施方式中,第一基板151和第二基板152可同时涂覆。在这种情况中,第一基板151和第二基板152可为不同的基板或可为相同的基板。例如,第一基板151的第一主表面可在第一沉积侧10上通过来自阴极125的前表面的溅射来涂覆,第一基板151可传送至第二沉积侧11,并且之后第一基板151接着被称为第二基板152,可在第二沉积侧11上通过来自阴极的后表面的溅射来再次涂覆。于此,基板的第一主表面可被再次涂覆并且/或者基板的第二主表面可在第二沉积侧11上涂覆。因此,在一些实施方式中,相同基板可在不同沉积侧上涂覆两次。

作为其他可能情况,第一基板151可在第一沉积侧上涂覆,并且之后第二基板152可于第二沉积侧上通过来自阴极的后表面的溅射来涂覆,第二基板152也就是不同于第一基板的基板。

通过提供经构造以用于双侧溅射的电极组件120,由于阴极的双侧可用于同时或接续涂覆一个或多个基板,处理速度可增加。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,第一基板保持器可在第一沉积侧10上设于第一基板保持区域153中,用于保持第一基板151,使第一基板151面对第一等离子体131,并且第二基板保持器可在第二沉积侧上设于第二基板保持区域154中,用于保持第二基板,使第二基板面对第二等离子体141。阴极125可实质上位于第一基板保持器与第二基板保持器之间的中心。基板保持器可为可移动的基板保持器,经构造以用于传送基板进入和离开相应的涂覆区域。

阴极可设为平阴极或弯曲阴极,例如是圆柱阴极。此外,阴极可构造成静态阴极或可旋转阴极。

如图1中的实施方式所示,阴极125是绕着旋转轴a可旋转的可旋转阴极。特别地,阴极125可以包括溅射靶材,用于提供待沉积的材料,其中溅射靶材可以是绕着旋转轴a可旋转的。溅射靶材可以包括通过溅射从溅射靶材释放并且将沉积于基板上的金属和/或非金属材料。在一些实施方式中,阴极125可为具有基本上圆柱形状的圆柱阴极。相较于静态平面阴极,可旋转阴极可提供在溅射期间绕着溅射靶材的整个周围可靠地使用溅射靶材材料的优点,并且在溅射靶材的横向方向中没有溅射靶材的边缘部分(在溅射靶材的边缘部分中的溅射靶材表面上可发生较少的溅射)。因此,通过利用可旋转阴极,可减少材料成本。在替代的应用中,阴极可为平面阴极,经构造以用于双侧溅射。平面阴极可设有可以是可移动的一个、两个或更多个磁体组件。

根据本文所述的实施方式,可旋转阴极的前表面可朝向第一沉积侧10,并且可旋转阴极的后表面可朝向第二沉积侧11。由于阴极在沉积期间可旋转,在第一时间点构成阴极的前表面的阴极的部分可在第二时间点(例如在阴极旋转180°角之后)构成阴极的后表面。双侧溅射与可旋转阴极的组合可产生在可旋转阴极整个周围附近的溅射靶材材料的良好利用。

溅射靶材可由至少一种材料制成,或包括所述至少一种材料,所述至少一种材料选自包括铝、硅、钽、钼、铌、钛、铟、镓、锌、锡、银和铜的群组。特别地,靶材材料可选自包括铟、镓和锌的群组。溅射靶材可以包括一些上述所提的材料或上述所提及材料的混合。例如,溅射靶材可以是氧化铟锡(ito)靶材。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,阴极125可设有至少一个磁电管或磁体组件。溅射可以磁控溅射的方式进行。在一些实施方式中,磁体组件布置于靶材的溅射靶材内侧,并且可绕着阴极的旋转轴旋转。

磁控溅射特别是在相当高的沉积率方面具有优点。通过在溅射靶材的溅射材料后方布置磁体组件或磁电管,以在磁场内捕集自由电子,这些电子被迫在磁场内移动并且无法逃逸。这一般将离子化气体分子的可能性提高数个数量级。这又大大地增加沉积速率。例如,在可具有基本上圆柱形式的可旋转溅射靶材的情况中,磁体组件可位于可旋转溅射靶材内侧。

本文使用的术语“磁体组件”可表示能够产生磁场的单元。一般来说,磁体组件可由永久磁体组成。这种永久磁体可布置于溅射靶材内,使得带电粒子被捕集于所产生的磁场中,例如在溅射靶材上方的区域中。在一些实施方式中,磁体组件包括磁轭。

基板可在涂覆期间连续地移动经过电极组件120(“动态涂覆”),或基板可在涂覆期间基本上静止于固定位置(“静态涂覆”)。在本公开内容中描述的溅射沉积源可涉及静态涂覆工艺和动态涂覆工艺两者。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,阴极125可设有两个磁体组件。特别地,两个磁体组件可布置于可旋转阴极的内侧。第一磁体组件171可经构造以用于影响在第一沉积侧10上的第一等离子体131,第二磁体组件172可经构造以用于影响在第二沉积侧11上的第二等离子体141。例如,第一磁体组件171可定向而使第一等离子体131可被约束在从旋转轴a朝向第一沉积侧10延伸的第一径向方向附近,第二磁体组件172可定向而使第二等离子体141可被约束在从旋转轴a朝向第二沉积侧11延伸的第二径向方向附近。

在一些应用中,第一磁体组件171和/或第二磁体组件172可以是绕着旋转轴a可移动的,例如可绕着旋转轴a旋转的。第一磁体组件的移动可引发第一沉积侧10上的第一等离子体131的对应移动,并且第二磁体组件的移动可引发第二沉积侧11上的第二等离子体141的对应移动。在一些实施方式中,第一磁体组件可固定于第二磁体组件,使得第一磁体组件能够与第二磁体组件一致地移动。例如,第一磁体组件和第二磁体组件可以是能够在顺时针方向或逆时针方向中绕着旋转轴a一起旋转的。因此,通过一起移动第一磁体组件与第二磁体组件,第一等离子体131和第二等离子体141可一致地移动。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,第一磁体组件171可以是能够独立于第二磁体组件172移动的。在这种情况中,第一等离子体131和第二等离子体141可在相应的沉积侧上独立地移动。可独立于在第二沉积侧上的第二溅射方向控制在第一沉积侧上的第一溅射方向。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,所述至少一个第一阳极132可构造成第一阳极杆,第一阳极杆在阴极125的旋转轴a的方向中延伸,并且所述至少一个第二阳极142可构造成第二阳极杆,第二阳极杆在阴极125的旋转轴a的方向中延伸。第一阳极杆和第二阳极杆可具有圆的(round)横截面形状、椭圆横截面形状、环状(circular)横截面形状(如图1中所示)、矩形横截面形状(如图2中所示)、或多边形横截面形状。在一些实施方式中,所述至少一个第一阳极和所述至少一个第二阳极的横截面面积可小于阴极125的横截面面积。例如,阴极125的直径可大于所述至少一个第一阳极和/或所述至少一个第二阳极的直径。例如,阴极的直径可为3cm或更大并且20cm或更小,特别是从5cm至12cm。在一些应用中,阴极的直径可大于20cm。第一阳极和/或第二阳极的直径可为0.5cm或更大并且5cm或更小,特别是从2cm至4cm,例如3.5cm。除了环形形状之外的其他形状是可行的。

在一些实施方式中,所述至少一个第一阳极的形状可对应于所述至少一个第二阳极的形状。此外,所述至少一个第一阳极与阴极之间的距离可对应于所述至少一个第二阳极与阴极之间的距离。特别地,阳极组件的布置可关于中心面c对称。所述至少一个第一阳极和所述至少一个第二阳极可以包括导电外表面,导电外表面将设成在相应的阳极电位上。在一些应用中,冷却通道可设于所述至少一个第一阳极和/或所述至少一个第二阳极的内侧,以冷却相应的阳极。

图2示出根据本文所述实施方式的溅射沉积源200的示意性截面图。溅射沉积源200包括至少一个电极组件120,经构造以用于双侧溅射沉积。溅射沉积源200的大部分特征可对应于图1中所示的溅射沉积源100的相应特征,使得可参照上述说明,而不于此重复。

溅射沉积源200可以包括可旋转阴极,用于提供待沉积的靶材材料,其中可通过来自阴极的相对侧的溅射,特别是来自阴极的前表面和来自阴极的后表面的溅射而涂覆布置于第一沉积侧10上的第一基板151和布置于第二沉积侧11上的第二基板152。

在图2中所示的实施方式中,阳极组件130包括布置于第一沉积侧10上的两个第一阳极(在下文中称为左第一阳极231和右第一阳极232)和布置于第二沉积侧11上的两个第二阳极(在下文中称为左第二阳极241和右第二阳极242)。在一些实施方式中,左第一阳极231可布置于阴极的第一侧上,例如左侧上,右第一阳极232可布置于阴极的第二侧上,例如相对于第一侧的侧上,特别是右侧上。阴极125可设置于左第一阳极231和右第一阳极232之间的中间位置。类似地,在一些实施方式中,左第二阳极241可布置于阴极的第一侧上,例如左侧上,右第二阳极242可布置于阴极的第二侧上,例如相对于第一侧的侧上,特别是右侧上。阴极125可布置于左第二阳极241和右第二阳极242之间的中间位置。

例如,阴极可布置于两个第一阳极之间的中间位置。此外,阴极可布置于两个第二阳极之间的中间位置。本文的左右方向可以是垂直于电极组件的前后方向x之方向。通过在第一沉积侧上提供两个第一阳极和在第二沉积侧上提供两个第二阳极,第一等离子体131可在阴极的前表面前方在第一沉积侧上产生于两个第一阳极之间,第二等离子体141可相邻于阴极的后表面在第二沉积侧上产生于两个第二阳极之间。可改善所述的等离子体与由相邻电极组件产生的等离子体的分隔并且可提供单独的等离子体控制。

在一些应用中,两个第一阳极和两个第二阳极可布置为关于中心面c对称。特别地,沉积源200的电极组件可关于中心面c对称,中心面c可相交通过阴极125的旋转轴a。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,分隔壁160可布置于中心面c中,使得第一沉积侧在中心面c的前侧上延伸,并且第二沉积侧在中心面c的后侧上延伸。例如,分隔壁160可经构造而使得可改善第一等离子体131与第二等离子体141之间的分隔。特别地,由于分隔壁160,施加于阴极125和所述至少一个第一阳极132之间的第一电场可更有效地与施加于阴极125和所述至少一个第二阳极142之间的第二电场分隔。在一些实施方式中,分隔壁可由可接地的导电材料制成,导电材料例如金属。在其他实施方式中,分隔壁可由绝缘体制成,绝缘体例如电介质材料。

分隔壁160可布置于所述至少一个第一阳极132和所述至少一个第二阳极142之间。分隔壁160可以包括两个或更多个壁区段。在一些应用中,阴极125可布置于分隔壁160的第一壁区段161与第二壁区段162之间。各壁区段可布置在设于第一沉积侧上的第一阳极与设置于第二沉积侧上的第二阳极之间。

例如,在图2的实施方式中,分隔壁160包括第一壁区段161,第一壁区段161在左第一阳极231与左第二阳极241之间设于可旋转阴极的左侧上。分隔壁160的第二壁区段162可在右第一阳极232与右第二阳极242之间设于可旋转阴极的右侧上。

在一些实施方式中,可提供多于两个的壁区段而用于分隔第一沉积侧与第二沉积侧。在一些实施方式中,分隔壁160与阴极125之间的最小距离可为1cm或更小,特别是5mm或更小,更特别是1mm或更小。

如图2中示意性所示,产生于第一沉积侧10上的第一等离子体131可以包括左等离子体云和右等离子体云,左等离子体云可主要由左第一阳极231影响,右等离子体云可主要由右第一阳极232影响。产生于第二沉积侧11上的第二等离子体141可以包括左等离子体云和右等离子体云,左等离子体云可主要由左第二阳极241影响,右等离子体云可主要由右第二阳极242影响。在一些实施方式中,通过调整关联于相应的等离子体云的阳极的阳极电位,可单独地影响等离子体云的强度。空间分辨等离子体控制(spatiallyresolvedplasmacontrol)是可行的。在一些应用中,两个第一阳极可经构造以用于影响第一等离子体131,两个第二阳极可经构造以用于影响第二等离子体141。

图3示出根据本文所述实施方式的溅射沉积源300的示意性截面图。溅射沉积源300的大部分特征可对应于图2的溅射沉积源200的相应特征,使得可参照上述说明,而不于此重复。

类似于图2的实施方式,溅射沉积源300的电极组件包括阴极125和阳极组件130,阳极组件130具有布置于第一沉积侧10上的至少一个第一阳极132(例如一对第一阳极)和布置于第二沉积侧11上的至少一个第二阳极142(例如一对第二阳极)。可选地,所述至少一个第一阳极132可设为左第一阳极231和右第一阳极232,所述至少一个第二阳极142可设为左第二阳极241和右第二阳极242,如上文所说明的。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,可提供功率布置310。功率布置310可经构造以用于供电给电极组件。在一些实施方式中,功率布置310可经构造以用于将阴极125连接至阴极电位p(阴极电位p例如负电位),用于将至少一个第一阳极132连接至第一阳极电位p1(第一阳极电位p1例如第一正电位),和用于将至少一个第二阳极142连接至第二阳极电位p2(第二阳极电位p2例如第二正电位)。在一些实施方式中,第一阳极电位p1可对应于第二阳极电位p2。在一些实施方式中,第一阳极电位p1可不同于第二阳极电位p2。特别地,第一阳极电位p1和第二阳极电位p2中的至少一个可以是可调整的。通过调整第一阳极电位p1和第二阳极电位p2中的至少一个,可影响(例如塑形、强化或弱化)第一等离子体131和第二等离子体141中的至少一个。例如,通过调整第一阳极电位p1,可将第一等离子体131的强度调整成对应于第二等离子体141的强度。

例如,功率布置310可以包括电源,电源具有第一输出端、第二输出端和第三输出端,第一输出端连接于阴极125,用于供应阴极电位p(例如阴极电压,例如是负电压)至阴极,第二输出端连接于所述至少一个第一阳极132,用于供应第一阳极电位p1(例如第一阳极电压,例如是正电压或接地电位)至所述至少一个第一阳极132,第三输出端连接于所述至少一个第二阳极142,用于供应第二阳极电位p2(例如第二阳极电压,例如是正电压或接电电位)至所述至少一个第二阳极142。由电源的输出端提供的电压可适当地为可调整的。

因此,在一些实施方式中,可在阴极与所述至少一个第一阳极之间施加第一电场,可在阴极与所述至少一个第二阳极之间施加第二电场。第一电场可独立于第二电场调整,特别是通过调整第一阳极电位p1和第二阳极电位p2中的至少一个。

在图3中所示的实施方式中,两个第一阳极连接于第一阳极电位p1,两个第二阳极连接于第二阳极电位p2。在其他实施方式中,两个或更多个第一阳极可分别连接于不同的阳极电位,并且/或者两个或更多个第二阳极可分别连接于不同的阳极电位。例如,在图8中所示的实施方式中,左第一阳极231连接于左第一阳极电位p1/1,右第一阳极232连接于右第一阳极电位p1/2,左第二阳极241连接于左第二阳极电位p2/1,并且/或者右第二阳极242连接于右第二阳极电位p2/2。在这种情况中,第一等离子体的左等离子体云可独立于第一等离子体的第二等离子体云受到影响,并且第二等离子体的左等离子体云可独立于第二等离子体的第二等离子体云受到影响。局部等离子体控制成为可能。可局部地适当调整所沉积的层的均匀性。

在一些实施方式中,附加地或替代地,例如至少一个第一阳极132或至少一个第二阳极142的至少一个阳极可包括两个或更多个阳极区段(未示出于附图中),所述两个或更多个阳极区段可在相应的阳极的延伸方向中彼此相邻布置,所述延伸方向例如垂直于图面。至少一个阳极的两个或更多个阳极区段可单独地供电。例如,各阳极区段可连接于相应的可调整的阳极区段电位,并且/或者各阳极区段可经由可变电阻器或电位计连接于相应的阳极区段电位,使得可单独调整流至相应的阳极区段的电流。因此,在垂直于图面的方向中的空间分辨等离子体控制变得可行,所述方向例如在阴极的长度方向,例如是旋转轴a的方向。

在一些实施方式中,在前后方向中(例如通过单独控制第一等离子体131和第二等离子体141)、在旋转轴a的方向中(例如通过单独控制一个或多个阳极的阳极区段)和/或在中心面c的方向中(例如通过单独控制左等离子体云和右等离子体云,如图8中所示,和/或通过单独控制电极组件阵列的电极组件,如图7中所示)的单独等离子体控制可以是可行的。可在一个或多个基板上沉积具有良好层均匀性的层。

图4示出根据本文所述实施方式的溅射沉积源400的示意性截面图。图4的溅射沉积源400的大部分特征可对应于图3的溅射沉积源300的相应特征,使得可参照上述说明,而不于此重复。

在一些实施方式中,可提供用于供电给阴极125、至少一个第一阳极132以及至少一个第二阳极142的功率布置310。功率布置310可以包括第一电源311和第二电源312,第一电源311可连接于阴极125和所述至少一个第一阳极132,第二电源312可连接于阴极125和所述至少一个第二阳极142。第一电源311可用于调整施加在阴极125和所述至少一个第一阳极之间的第一电场,第二电源312可用于调整施加在阴极和所述至少一个第二阳极之间的第二电场。

如图4中示意性所示,第一电源311的第一输出端和第二电源312的第一输出端可以是可连接于阴极125的,其中第一电源311的第一输出端和第二电源312的第一输出端两者可经构造以提供阴极电位p。

在一些实施方式中,第一电源311的第二输出端可连接于所述至少一个第一阳极并且经构造以提供第一阳极电位p1,第二电源312的第二输出端可连接于所述至少一个第二阳极并且经构造以提供第二阳极电位p2。第一阳极电位p1和/或第二阳极电位p2可适当调整来在溅射期间影响第一等离子体131和/或第二等离子体141。例如,可调整第一阳极电位p1和第二阳极电位p2中的至少一个,使得在第一沉积侧10上的第一等离子体131和在第二沉积侧11上的第二等离子体141可基本上保持相等。

图5示出根据本文所述实施方式的溅射沉积源500的示意性截面图。图4的溅射沉积源500的大部分特征可对应于图4的溅射沉积源400的相应特征,使得可参照上述说明,而不于此重复。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,可提供用于供电给阴极125、所述至少一个第一阳极132和所述至少一个第二阳极142的功率布置310。功率布置310可以包括第一电连接313和第二电连接314,第一电连接313用于将所述至少一个第一阳极132连接至第一阳极电位p1,第二电连接314用于将所述至少一个第二阳极142连接至第二阳极电位p2。在一些实施方式中,第一阳极电位p1可对应于第二阳极电位p2。

在一些应用中,可提供至少一个可变电阻器或电位计315而用于调整第一电连接313的第一电阻和第二电连接314的第二电阻中的至少一个。

例如,第一电连接313可设有第一可变电阻器,用于调整第一电阻,第二电连接314可设有第二可变电阻器,用于调整第二电阻。因此,通过改变第一电连接313和/或第二电连接314的电阻,可适当调整流向所述至少一个第一阳极的第一阳极电流和流向所述至少一个第二阳极的第二阳极电流中的至少一个。第一等离子体131可独立于第二等离子体141受到影响。

在其他实施方式中,例如示出于图5中的实施方式中,单个可变电阻器或电位计315可连接于所述至少一个第一阳极132和所述至少一个第二阳极142之间。可变电阻器或电位计315的第三端(例如控制端)可连接于电源的输出端,电源提供第一阳极电位p1和第二阳极电位p2。第一阳极电流和第二阳极电流之间的比率可经由可变电阻器或电位计315的第三端调整,第一阳极电流从电源的输出端朝向所述至少一个第一阳极132流动,第二阳极电流从电源的输出端朝向所述至少一个第二阳极142流动。因此,可适当调节第一等离子体131与第二等离子体141之间的强度比。例如,可变电阻器或电位计315可用于控制第一等离子体和第二等离子体,以使第一等离子体和第二等离子体在溅射期间基本上维持相等。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,溅射沉积源可以包括检测器320和控制装置330,检测器320用于检测沉积性质,控制装置330用于根据所检测的沉积性质控制功率布置310。

例如,如图5中范例性所示,检测器320可经构造以用于测量所述至少一个第一阳极132和所述至少一个第二阳极142之间的差电流(differentialcurrent)idiff。控制装置330可经构造以用于根据所检测的差电流控制可变电阻器或电位计315。例如,在所述至少一个第一阳极132和所述至少一个第二阳极142之间的小的或消失的差电流idiff可为有利的。在一些实施方式中,如果差电流超过预定电流阀值,可调整可变电阻器或电位计315。因此,提供改善的等离子体控制。

或者,例如示出于图3中或图4中的实施方式中,可提供控制装置(未图示)而用于根据所述至少一个第一阳极132和所述至少一个第二阳极142之间所测量的差电流来调整第一阳极电位p1和第二阳极电位p2中的至少一个。例如,可将第一等离子体131控制为在大小和/或强度上对应于第二等离子体141。

在一些实施方式中,检测器320可经构造以测量沉积性质,沉积性质包括下述的一个或多个:第一等离子体和第二等离子体中的至少一个的光学性质,例如等离子体强度(plasmastrength)、强度(intensity)、亮度或颜色值;第一等离子体和/或第二等离子体的形状或位置;在第一阳极和第二阳极之间的差电流;在阴极与所述至少一个第一阳极之间的第一电流和在阴极与所述至少一个第二阳极之间的第二电流中的至少一个;在阴极与所述至少一个第一阳极之间的第一电场强度和在阴极与所述至少一个第二阳极之间的第二电场强度中的至少一个;在第一沉积侧上涂覆于第一基板上的至少一个层的特征;在第二沉积侧上涂覆于第二基板上的至少一个层的特征,例如层均匀性、层厚度、表面电阻(sheetresistance)或表面电阻均匀性。

图6示出根据本文所述实施方式的溅射沉积源600的示意性截面图。图6的溅射沉积源600的大部分特征可对应于图5的溅射沉积源500的相应特征,使得可参照上述说明,而不于此重复。

在图6中说明性示出的实施方式中,提供可变电阻器或电位计315而用于调整第一电连接313的第一电阻和第二电连接314的第二电阻中的至少一个。可变电阻器或电位计315可由控制装置330控制。

根据由检测器320检测的沉积性质,控制装置330可控制可变电阻器或电位计315。检测器320可以是光学检测器,经构造以检测第一等离子体131和/或第二等离子体141的光学性质。例如,检测器320可经构造以测量第一等离子体131和/或第二等离子体141的亮度、等离子体强度或颜色值。控制装置330可控制可变电阻器或电位计315,使得第一等离子体的所测量的性质对应于第二等离子体的所测量的性质。在一些实施方式中,可提供闭环控制。例如,如果第一等离子体的第一亮度超过第二等离子体的第二亮度,可通过经由可变电阻器或电位器315减小第二电连接314的第二电阻而增大流向所述至少一个第二阳极142的电流。类似地,如果测量到第一等离子体的第一亮度低于第二等离子体的第二亮度,可通过经由可变电阻器或电位计315减小第一电连接313的第一电阻而增大流向所述至少一个第一阳极132的电流。提供针对双侧溅射沉积的改善的等离子体控制。

图7示出根据本文所述实施方式的溅射沉积源700的示意性截面图。图7的溅射沉积源700的大部分特征可对应于图4的溅射沉积源400的相应特征,使得可参照上述说明,而不于此重复。

溅射沉积源700包括彼此相邻布置的两个或更多个电极组件的阵列,例如线性布置或电极组件的线性阵列。利用包括两个或更多个电极组件的阵列的溅射沉积源700,可增大沉积速度并且可更快速地涂覆大面积基板。

溅射沉积源700的电极组件中的至少一个可构造成根据本文所述实施方式的电极组件,也就是经构造以用于双侧溅射的电极组件。在一些实施方式中,两个或更多个相邻的电极组件可构造成根据本文所述实施方式的电极组件,其中特征相应的可能结合不于此重复。

例如,如图7中所范例性描绘的,溅射沉积源700可以包括第一电极组件701,相邻于第二电极组件702布置。第一电极组件701和第二电极组件702的每一个可经构造以用于双侧溅射沉积,并且可以包括:阴极,例如可旋转阴极,经构造以用于在第一沉积侧10上产生第一等离子体和在第二沉积侧11上产生第二等离子体;和阳极组件,具有至少一个第一阳极和至少一个第二阳极,所述至少一个第一阳极布置于第一沉积侧上,所述至少一个第二阳极布置于第二沉积侧上。

其中,将理解的是,第一电极组件701和第二电极组件702的每一个的阴极和阳极组件或另外的电极组件的阴极和阳极组件可具有上文参照图1至图6图的任一个描述的一些或全部特征。例如,第一电极组件701的所述至少一个第一阳极和第一电极组件701的所述至少一个第二阳极可分别由一对阳极组成,所述一对阳极可例如在左右方向中布置于第一电极组件701的阴极的相对侧上。类似地,第二电极组件702的所述至少一个第一阳极和第二电极组件702的所述至少一个第二阳极可分别由一对阳极组成,所述一对阳极可例如在左右方向中布置于第二电极组件702的阴极的相对侧上。

因此,在一些实施方式中,两个阳极可分别在第一沉积侧上布置于相邻的阴极之间,并且两个阳极可分别在第二沉积侧上布置于相邻的阴极之间。在第一沉积侧上由相邻电极组件产生的第一等离子体可更好地彼此分隔并且/或者可被单独控制,并且在第二沉积侧上由相邻电极组件产生的第二等离子体可更好地彼此分隔并且/或者可被单独控制。这是因为两个阳极可位于第一电极组件701的第一等离子体和第二电极组件702的第一等离子体之间,其中一个阳极可经构造以用于影响第一电极组件701的第一等离子体并且一个阳极可经构造以用于影响第二电极组件702的第一等离子体。同样的方式可应用于由两个相邻的电极组件产生的相应的第二等离子体。

在可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中,可提供功率布置710而用于单独地供电给两个或更多个电极组件。例如,功率布置710可经构造以用于独立于第二电极组件702的第一等离子体控制第一电极组件的第一等离子体,和独立于第二电极组件702的第二等离子体控制第一电极组件701的第二等离子体。

特别地,在一些实施方式中,第一电极组件701的第一阳极组件和第二电极组件702的第一阳极组件可分别单独地供电,特别是根据可由检测器测量的沉积性质而供电。类似地,第一电极组件701的第二阳极组件和第二电极组件702的第二阳极组件可分别单独地供电,特别是根据可由检测器测量的沉积性质而供电。可单独控制由相邻电极组件产生的等离子体,以实现改善的涂覆结果,特别是遍及整个基板和/或从基板至基板的均匀涂覆层。

图8示出根据本文所述实施方式的沉积设备800的示意性截面图。图8的沉积设备800的溅射沉积源的大部分特征可对应于图4的溅射沉积源400的相应特征,使得可参照上述说明,而不于此重复。

沉积设备800可以包括例如真空腔室的沉积腔室801和本文所述任一实施方式的溅射沉积源,其中溅射沉积源布置于沉积腔室中。沉积腔室可抽空至例如10mbar或更低的压力,特别是1mbar或更低的压力。

例如包括第一基板保持器的第一基板保持区域153可设于溅射沉积源的第一沉积侧10上,用于保持待涂覆的第一基板151,并且例如包括第二基板保持器的第二基板保持区域154可设在相对于第一沉积侧10的第二沉积侧11上,用于保持待涂覆的第二基板152。可提供用于移动基板进入和离开第一和第二基板保持区域的传送系统。例如,基板保持器可为可移动的。

在图8中所示的实施方式中,布置在第一沉积侧10上的阳极组件的两个第一阳极(例如左第一阳极231和右第一阳极232)可单独地供电,并且布置在第二沉积侧11上的阳极组件的两个第二阳极(例如左第二阳极241和右第二阳极242)可单独地供电。

图9是图示根据本文所述实施方式的操作溅射沉积源的方法的流程图。所述方法包括在方框910中在阴极125的第一沉积侧10上产生第一等离子体和在阴极的第二沉积侧11(第二沉积侧11相对于第一沉积侧10)上产生第二等离子体。在一些应用中,第一等离子体和第二等离子体可基本上同时点燃并且/或者可同时燃烧。在方框920中,第一等离子体可受到布置于第一沉积侧10上的至少一个第一阳极(例如一对第一阳极)的影响并且/或者第二等离子体可受到布置于第二沉积侧11上的至少一个第二阳极(例如一对第二阳极)的影响。在可选的方框930中,第一基板151可布置于第一沉积侧10上以面对第一等离子体131,第二基板152可以可选地布置于第二沉积侧11上以面对第二等离子体141。第一基板151可通过来自阴极125的前表面的溅射沉积来涂覆,第二基板152(可对应于已经从第一沉积侧移动到第二沉积侧的第一基板151)可通过来自阴极125的后表面的溅射沉积来涂覆。

方框910至930的时间顺序可改变。例如,在产生等离子体之前,基板可布置于相应的沉积侧上。第一等离子体可通过在阴极与所述至少一个第一阳极之间施加第一电场而产生,第二等离子体可通过在阴极与所述至少一个第二阳极之间施加第二电场而产生。

在一些实施方式中,影响第一等离子体131可以包括调整在阴极与所述至少一个第一阳极之间的第一电场,影响第二等离子体141可以包括调整在阴极与所述至少一个第二阳极之间的第二电场。可调整第一电场和/或第二电场以维持第一等离子体和第二等离子体的例如相同亮度、相同强度或相同颜色值。

在一些实施方式中,在方框920中的影响可以包括检测沉积性质,并且根据所检测的沉积性质控制第一阳极电位p1、第二阳极电位p2、将所述至少一个第一阳极132连接于第一阳极电位p1的第一电连接313的第一电阻、和将所述至少一个第二阳极142连接于第二阳极电位p2的第二电连接314的第二电阻。

如本文所公开的方法和沉积设备可用于在基板上沉积材料。更特别地,本文所公开的方法允许所沉积的层的高均匀性并且因此可使用于制造显示器,显示器例如是平板显示器,例如薄膜晶体管(tft)。所公开的方法也可用于制造太阳能电池,特别是薄膜太阳能电池。提供改善的均匀度,作为本公开内容的进一步的效果,可减少总材料消耗,这特别是在使用昂贵材料时具有优点。例如,提供的方法可用于在制造平板显示器或薄膜太阳能电池中沉积氧化铟锡(indiumtinoxide,ito)层。

虽然前述内容针对本公开内容的实施方式,在不脱离本公开内容的基本范围的情况下,可涉及本公开内容的其他和进一步的实施方式,并且本公开内容的保护范围由随附的权利要求书确定。

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