用于涂覆衬底的方法和涂覆器的制造方法
【专利说明】用于涂覆衬底的方法和涂覆器
[0001]本申请是于2012年4月I日进入中国国家阶段的国际申请号为W02011/039316的中国专利申请号201080044690.0的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及用于涂覆衬底的方法和用于涂覆衬底的涂覆器。更具体地，涉及具体地通过溅射涂覆衬底的方法和用于涂覆衬底的涂覆器。更具体地，本发明涉及磁控溅射，其中靶通常是可旋转的靶。更具体地，该方法和该涂覆器涉及静止溅射沉积。本发明具体地涉及包括衬底和涂层的沉积、图案化和处理中使用的装备、处理和材料的衬底涂覆技术方案，其代表性示例所包括(但不限于)的应用涉及:半导体和介电材料和器件、硅基晶片、平板显示器(诸如TFT)、掩膜和过滤器、能量转换和存储器(诸如光伏电池、燃料电池和电池)、固态发光(诸如LED和OLED)、磁光存储器、微机电系统(MEMS)和纳米机电系统(NEMS)、微光和光机电系统(NEMS)、微光和光电装置、透明衬底、建筑和汽车玻璃、用于金属和聚合物箔和封装的金属化系统以及微和纳米模制。
【背景技术】
[0003]在许多应用中，期望在衬底上沉积薄层的涂覆材料。用于沉积层的公知的技术具体地是蒸发和溅射。
[0004]溅射是用来将各种材料的薄膜沉积到衬底的表面上的真空涂覆处理。例如，溅射能用来沉积诸如薄层铝或者陶瓷的金属层。在溅射处理过程中，涂覆材料通过用被高压加速的惰性气体或者反应气体的离子轰击靶的表面将由该材料组成的靶转移到要被涂覆的衬底。当气体离子撞击靶的外表面时，它们的动量传递给该材料的原子，使得它们的一些能获得足够的能量以克服它们的键合能量，以便从靶的表面逃离并沉积在衬底上。在那上面，它们形成期望的材料膜。沉积的膜的厚度尤其取决于将衬底暴露到溅射处理的持续时间。
[0005]期望进一步提高沉积的层的质量。当用层涂覆衬底时，期望在衬底上具有高度均匀的层。具体地，期望在衬底上沉积的层的厚度在整个衬底上尽可能一致。还期望在诸如生成的晶体结构、比阻力和层的应力的特性方面具有高度均一性。例如，在金属化层的产生过程中，信号延迟取决于层的厚度，使得例如在显示器的生产过程中，可变的厚度会造成在略微不同的时间被激励的像素。当为了在不同的位置实现相同的结果而蚀刻层时，更重要的要依靠一致的层厚度。
[0006]为了改进沉积的层的这些特性，已经提出在溅射过程中在可旋转的靶内摆动磁体。换言之，已经建议磁控溅射阴极的磁体以恒定的角速度在零位置周围的某最大外位置之间恒定地移动。
[0007]然而，证明这造成仍然要改进的均一性。
【发明内容】
[0008]鉴于以上，提出了一种用于涂覆衬底的方法和用于涂覆衬底的涂覆器。
[0009]根据一个方面，提出了一种用于以至少一个阴极组件涂覆衬底的方法。阴极组件具有可旋转靶，至少一个磁体组件定位在可旋转靶中。该方法包括将磁体组件定位在第一位置，使得其相对于平面不对称地排列达预定第二时间间隔，所述平面从衬底垂直延伸到可旋转靶的轴线。该方法还包括将磁体组件定位在第二位置处达预定第二时间间隔，第二位置相对于所述平面不对称地排列，并在涂覆过程中向可旋转靶提供随时间而变化的电压。
[0010]根据另一方面，提供一种用于涂覆衬底的涂覆器，其包括至少一个阴极组件，其具有可旋转弯曲靶，以及两个磁体组件，其定位在至少一个阴极组件的可旋转弯曲靶内。两个磁体组件之间的距离能变化。
[0011]其他方面、细节、优点和特征从从属权利要求、说明书和附图中变得明显。
[0012]实施例还涉及用于执行所公开的每个方法并包括用于执行每个描述的方法步骤的设备部分的设备。这些方法步骤可以借助于硬件部件、适合的软件完成的计算机程序、通过这两个的任何组合或者以任何其他方式执行。此外，实施例还涉及操作所描述的设备的方法或者制造所描述的设备的方法。它包括用于执行此设备的功能或者制造设备的部件的方法步骤。
【附图说明】
[0013]将部分地参照附图在以下说明书中描述以上本发明的其他更加详细方面中表示的一些。
[0014]图l、2、3a、3b和4是图示用于根据此处描述的实施例的用于涂覆衬底的方法的涂覆器的示意横截面视图。
[0015]图5是根据此处描述的实施例的涂覆器的示意横截面视图。
[0016]图6是示出根据此处描述的实施例磁体组件的角位置和沉积层的一致性之间关系的不意图。
[0017]图7是示出根据此处描述的实施例等待时间对整个涂覆时间的比率和沉积层的一致性之间的关系的示意图。
[0018]图8是示例性地示出根据此处描述的实施例施加到阴极组件的方波电压的示意图。
[0019]图9是示例性地示出根据此处描述的实施例施加到阴极组件的正弦电压的示意图。
[0020]图10是定位用于涂覆衬底的阴极组件的阵列的示意横截面视图。
[0021]图11是示出根据此处描述的实施例的得到的沉积轮廓的示意图。
【具体实施方式】
[0022]在以下对附图的描述中，相同的参考编号是指相同的部件。一般地，仅仅描述各个实施例的不同之处。
[0023]此处描述的用材料涂覆衬底的处理通常是指薄膜应用。术语“涂覆”和术语“沉积”在此处同义地使用。在此处描述的实施例中使用的通常的涂覆处理是溅射。
[0024]一般地，溅射能理解为二极管溅射或者磁控溅射。磁控溅射具体的优点是其沉积速率相当地高。通常，磁体定位在可旋转的靶内。此处使用的可旋转的靶通常是可旋转的弯曲靶。通过将该磁体或者多个磁体布置在靶后面(即，在可旋转的靶的情况下在靶的内部)，为了将自由的电子捕获在所产生的磁场(该磁场产生在靶表面的正下方)内，这些电子受迫在磁场内移动而不能逃离。这将气体分子的离子化增强了几个数量级。从而，显著地增大了沉积速率。
[0025]衬底可以在涂覆过程中连续地移动(“动态涂覆”)或者要被涂覆的衬底在涂覆过程中静止(“静态涂覆”)。静态涂覆的优点是涂覆所用完的靶材料的量相比于动态涂覆要小，这是因为在后者的情况下衬底保持器经常也被涂覆。静态涂覆特别允许大面积衬底的涂覆。该衬底进入涂覆区域中，执行涂覆，然后衬底再次从涂覆区域中取出。
[0026]在显示器生产过程中能使用溅射。更详细地，溅射可以用于金属化，诸如电极或者总线的产生。还用于薄膜晶体管(TFT)的产生。还可以用于ITO(氧化铟锡)层的产生。
[0027]溅射还能用在薄膜太阳能电池的产生中。一般地，薄膜太阳能电池包括背接触、吸收层和透明及导电氧化层(TCO)。通常，背接触和TCO层通过溅射而产生，而吸收层通常在化学气相沉积处理中制造。
[0028]相比于诸如化学气相沉积的蒸发处理，溅射的优点是不能被蒸发的材料还能被溅射。此外，所产生的层对衬底的附着在溅射处理中通常比在蒸发处理中要强。此外，溅射是方向性处理，使得材料的主要部分转移到衬底，因而不(像在蒸发应用中那样)涂覆沉积设备的内部。
[0029]此处使用的术语“衬底”应该包括非柔性衬底(例如，晶片或者玻璃板)和柔性衬底(诸如蹼和箔)。通常，本发明涉及静态涂覆。在大多数情况下，衬底是例如用在太阳能电池的生产中的非柔性衬底(诸如玻璃板)。术语“涂覆”应该具体地包括溅射。因而，此处描述的涂覆器通常是溅射设备，并且阴极组件是溅射阴极。
[0030]此处使用的术语“磁体组件”是能够产生磁场的单元。通常，磁体组件由永磁体组成。此永磁体通常布置在可旋转的靶内，使得自由电子被捕获在产生在可旋转靶表面下方的磁场内。在许多应用中，磁体组件包括磁轭。根据一方面，磁体组件可以在可旋转管内移动。通过移动磁体组件，更具体地通过沿着作为旋转中心的可旋转管的轴线旋转磁体组件，派射材料能在不同的方向上取向。
[0031]根据本发明的一个方面，施加到可旋转靶的电压随时间而变化。即，非恒定电压施加到可旋转靶。通常，溅射功率取决于磁体组件位置而变化。注意，溅射功率通常直接对应于施加到可旋转靶的电压。除了接近OV的值，施加的电压和溅射功率之间的关系在第一近似的情况下呈线性。因而，