专利名称：用于处理衬底的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于处理衬底的设备。
背景技术：
磁控管溅射源用于处理(例如，涂覆)诸如半导体、光学器件或平板 显示器之类的衬底。通过这种磁控管源，使等离子体的离子从靶溅射材 料。这样溅射的材料接着沉积在所述衬底的表面上，以形成薄膜。此外， 该离子可以刻蚀衬底。
具有至少两个电隔离的静态杆状靶装置(它们中的一个沿着另一个的
侧边安装且由各缝隙分开)的溅射源是已知的(US 6,903,293，还参见US 6,284,106和US 6,454,920)。每个靶装置包括各自的电引盘，使得每个靶 装置可以与其他靶装置独立地进行电操作。每个靶装置也具有用于在各个 靶装置上产生时变磁电场的受控磁装置。溅射源还具有阳极装置，所述阳 极装置具有沿着其侧边的阳极，并在靶装置之间并/或沿着靶装置的较短侧 边。
此外，用于涂覆衬底衬底的装置是已知的，其包括与溅射室电分离且 彼此电分离的两个电极，其中所述电极中的一个是与靶电连接的阴极，并 且其中另一个电极是阳极(DE40 42 289 Al)。电容器和电阻器串联连接 到所述阳极并接地。根据DE 41 36 655 Al，电容器可以省略。在两个文献 (DE 40 42 289 Al和DE 41 36 655 Al)中，所解决的问题是抑制电弧放 电。
如DE 41 36 655 Al所示，如果阳极布置在阴极的前方，则改善了激 发条件。但是，产生了阳极成为等离子体粒子流动的阻碍从而阳极也被涂 覆的缺点。该涂覆因而导致阳极的粒子落在衬底上并劣化层的质量的后 果。另一方面，对于反应溅射(reactive sputtering)，阳极的与阴极的表面相对的表面将被涂覆有电介质物质。结果，恶化激发条件。此效应被认 识为"阳极消失"。
而且，包括用于封闭馈送气体的室的等离子体源是已知的
(WO2005/052979 A2)。阳极定位在所述室中，并且包括多个磁控管阴
极片段的片段磁控管阴极在阳极附近定位在室中。
最后，根据US 4,417,968、 JP 2003-183829和EP 1 594 153 Al，布置
在室中的多个(即，多于两个)阴极是已知的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于涂覆衬底(例如玻璃)的装置，从而涂 覆工艺具有更长时间的稳定性，使得沉积在不同衬底上的层而基本上不会 彼此不同。
通过提供根据本发明第一方面的特征的用于涂覆衬底的设备，解决了 此问题。
本发明涉及一种用于在真空室内处理衬底的设备，所述处理例如是涂 覆。在此真空室内，布置有n个阴极和n+l个阳极，所述阳极中的每个 都与阴极相邻。所述n个阴极中的每个和相应的n个阳极连接到电源。阳 极中未与阴极对应的一个连接到与每个阳极连接的电线。下拉电阻器在其 一端连接到所述电线并在其另一端连接到地线。
在溅射工艺中采用此设置，所涂覆的衬底的层具有在较长时间段上的 稳定性。此外，层的特性，例如层电阻和层均匀度得到改善。
在IOQ或以上的电阻值的情况下获得非常良好的性能。例如，如果下 拉电阻器具有440-470Q的电阻值，对于衬底的涂覆获得良好的特性，用具 有三个或更多(例如九个)磁控管溅射源的设备涂覆所述衬底。
通过结合附图阅读，根据以下说明，将更好地理解本发明，并且将更 完整地理解本发明的各种目的和优点，附图中-
图l是用于涂覆衬底的设备的剖视图，所述设备包括直线阴极；图2是根据图1的设备局部视图3是用于涂覆衬底的设备的剖视图，所述设备包括管形阴极；
图4是示出根据不同电阻值的涂覆的层电阻(sheet resistance)的曲线图。
具体实施例方式
图1示出了用于涂覆衬底的设备1的剖视图。此设备1包括具有围绕 壁3、 4、 5、 6的真空室2，以及多个阴极装置7至10。阴极装置7至10 中的每个连接到电源ll至14中的一个，从而实现阴极。阳极28至32布 置在阴极装置7至10的附近，并且通过电线连接到电源。这些电线通过 绝缘体23-27穿过壁5。阳极29至32连接到电源11至14中的一个，使得 每个电源连接到阳极29至32中的一个和阴极装置7至IO中的一个。这些 电源11至14全部都电连接到用作保护接地的地线33。
阳极28至32与电源线之间的电阻是约100-200mQ。如果电阻器34 的电阻小于2Q，则因为遮板53、 54的转变电阻较小，所以更大的电流将 流向遮板53、 54。如果通过短接电路(R二0)绕过电阻器34，则溅射室 2的全部表面具有阳极的功能。这样大的阳极将具有改善等离子体的激发 的优点。但是，通过包括多个阴极7至10的装置，将建立由确定了层的 不均匀度的接地金属部件所预定的电场。
电阻器34在本发明中用于去除室2的接地部件对包括多个阴极的装 置的影响。
如果电阻器34的电阻增大，则在等离子体激发之后越来越大地去除 了接地部件的影响，这是因为在激发之后，等离子体流尤其在阳极28至 32与阴极7至IO之间流动。在激发的瞬间，较小的电流流动，使得电阻 器34的电压较低。但是，如果在恒定强烈的等离子体的情况下，较大的 电流流动，电阻器34的电压将升高。于是，室1的接地部件将基本上与 溅射电流电路分离。当R二ocfl寸，电流仅在阳极与阴极之间流动。
如图1可见，具有布置在室2中的五个阳极28至32，但仅具有四个 阴极(即耙)装置7至10 (其每个阴极装置包括阴极)，或者一般而言，具有n+l个阳极和n个阴极。但是，阴极的数量可以等于阳极的数量。
通过这种包括n+l个阳极和n个阴极的配置，对于移动通过室的衬 底建立了几何且电的镜像对称。
阳极28至32经由电线63彼此电连接，并还经由电阻器34连接到地 线33，由此全部阳极28至32连接到共同的电势。
电阻器34是具有预定电阻的下拉(pull-down)电阻器，电阻值超过 2Q至高达数kQ，优选地高达1MQ。利用此预定电阻值，可以设定包含预 定电势的电源、以及在室2内建立均匀的等离子体分布的阳极和阴极。结 果，获得了对衬底的均匀涂覆。
如果电阻器34的电阻值小于2Q，则电流不能充分流经阳极28至 32。为了避免此问题，电阻器34具有超过的电阻值，优选地超过 10fi，由此电流流经阳极28至32。在2Q或更大的电阻值的情况下，涂覆 层电阻值与电流和电压独立。
在不具有下拉电阻器34的情况下，前述电势值相对于地或地线将不 具有预定的值。由此，电势将一会儿对应于R二0， 一会儿对应于R#0。 这将不能保证等离子体的均匀分布，即，涂覆的分布将有时良好而有时劣 化。此外，将不能控制较长时间的稳定。
再参考图1，示出了移动通过真空室2的内部36的平面衬底35 (例 如玻璃板)，所述衬底35随着其经过阴极装置7至10而被涂覆。
根据图l将理解，衬底35在箭头支架37的方向上移动，经过开口38 而离开室2。随着衬底35离开室2，另一个待涂覆的衬底39通过布置在 与开口 38相对一侧的开口 40进入室2。虽然图1中未示出，但是可以在 真空室2的两侧布置锁止室，使得来自与开口 40相邻布置的锁止室的衬 底35移动通过室2，以进入与开口 38相邻布置的另一个锁止室。
在整个涂覆工艺中，在室2内提供恒定的真空。这由如图1所示的真 空泵41、 42实现。
储气罐43、 44将气体或气体混合物供应给室2。气体或气体混合物流 经管47，所述气体经由管47的开口45、 46进入室2。
气体或气体混合物能够接着被泵41、 42去除，所述气体或气体混合物经由开口 48、 49离开室2。各储气罐43、 44可以包含不同气体。例 如，如果进行反应溅射工艺，则储气罐43、 44中的一个，例如储气罐44 包含诸如N2、 02之类的反应气体，而另一个储气罐43包含诸如Ar之类 的惰性气体。
可以经由图1中未示出的计算机控制的阀50、 51、 52来调节气流。 虽然在图1中示出了四个磁控管溅射源7至10，但是本领域的技术人 员清楚的是，可以布置比仅四个磁控管溅射源更多的溅射源，但不少于两
个o
如图3可见，阳极29至32再连接到各个电源11至14并连接到另一 个阳极28。全部这些阳极28至32彼此耦合，并且下拉电阻器34布置再 这些阳极28至32与地线33之间。
图2示出了根据图1的设备1的局部视图，图示了阴极装置8和阴极 装置7的一部分。
阴极装孩子8和相应的阳极30连接到电源12。此外，阳极30电连接 到导线或电线63。此电源12是DC电源，并耦合到地线33。阴极装置8 包括部分地布置在室2中的阴极主体55。为了维持真空室2内稳定的真 空，设置了密封件62。
阴极装置8还包括布置在磁轭59上的磁体56、 57、 58，磁轭59布置 在磁体56、 57、 5与主体55之间。
此外，板60 (优选为铜板)布置在磁体56至58与靶61之间，耙材 料例如是Mo、 Ti、 Cu、 Si、 Al、 Zn、 Zr、 Ni、 Cr、 NiCr或这些材料的氧 化物。ITO也可以用作靶材料。
虽然未示出，但是真空室2内的阴极装置8以及其他阴极装置包括用 于在涂覆期间冷却阴极装置的冷却设备。
图3示出了与图l所示相似的设备。但是，代替平面阴极，设置了管 形阴极。由连接到各个电压源U至14的负电势的管形靶19至22围绕管 形承载体15至18。 EP 1 722 005 Bl公开了这种管形阴极的更多细节。此 外，除了直线和管形阴极之外，还可以使用如DE 197 01 515 Al所示的平 面的"MoveMag"阴极。图4描绘了根据用于工艺的下拉电阻器34的不同电阻值示出层电阻
(即衬底上的涂层的电阻)和涂层的均匀度的图，其中阴极中布置在室2
的一端处的一个阴极10的功率是P二30kW，其他阴极7至9的功率是P
二27kW，压力p二0.15Pa，且层厚度是约d二10—"m。均匀度由下式确定
均匀度[%] (，，，><100%， (Max+Min)
其中Min是层厚度d的最小值，Max是层厚度d的最大值。
室2的围绕壁3至6接地或通向地线以避免负责的人员受到漂浮电势 的伤害，并避免静电带电。出于相同的原因，电源11至14的壳体也接 地。壳体的地线不连接到阳极28至32。
如图4可见，如果下拉电阻器34的电阻值小于2Q，则缺少均匀度。 当电阻值升高到2Q以上时，对层电阻和均匀度这两个特性的影响减少， 因此设置具有超过2Q电阻值的下拉电阻器34，可以获得更均匀的涂覆。
根据阴极7至10在室2中的位置获得不同功率。代替将不同的功率施 加到阴极，还可以将仅同一功率施加到这些阴极。
图4中在R=2Q处曲线的突变主要由测量仅包括三个点的事实造成。 实际上，该曲线可以具有e函数的形式。如果电阻器34具有2kQ的电阻 值，则也可以实现本发明的效果。但是，与较小的下拉电阻值相比，阴极 的激发劣化。
权利要求
1. 一种用于处理衬底的设备，包括真空室(2)；所述真空室(2)内的至少两个阴极装置(7-10)，其中n≥2，n是阴极的数量；所述真空室(2)内的至少两个阳极装置(28-32)；连接线(63)，每个所述阳极(28-32)连接到所述连接线(63)；电阻器(34)，所述电阻器(34)在其一端处连接到所述连接线(63)，并在其另一端处连接到地线(33)，所述电阻器(34)具有至少2Ω的电阻。
2. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，设置n个阴极装置(7-10)和n+l个阳极。
3. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述真空室(2)电连 接到所述地线(33)。
4. 根据权利要求l所述的设备，其特征在于，所述阳极(29-32)中的 每个及其所对应的阴极(7-10)连接到共同的电源(11-14)，使得所述阴 极(7-10)中的每个和对应的阳极(29-32)可以与其他阴极和对应阳极相 独立地进行电操作。
5. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阴极(7-10)中的 每个包括平面靶。
6. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阴极(7-10)中的 每个包括筒形靶。
7. 根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述电阻器(34〗具有 40Q至10kQ的电阻。
8. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，遮板(53， 54)布置在 所述室(2)内。
9. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电阻器(34)是下 拉电阻器。
10. 根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述电阻器(34)的电阻在400Q和500Q之间。
11. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阴极是平面阴极。
12. 根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阴极是管形阴极。
全文摘要
本发明涉及一种用于处理衬底的设备。所述设备用于在真空室(2)内处理衬底，所述处理例如是涂覆。在此真空室(2)内，布置有n个阴极(7-10)和n+1个阳极(28-32)，所述阳极中的每个都与阴极(7-10)相邻。所述n个阴极(7-10)和相应的n个阳极(29-32)连接到电源(11-14)。阳极中未与阴极(7-10)对应的一个(28)连接到与每个阳极(28-32)连接的电线(63)。下拉电阻器(34)在其一端连接到所述电线(63)并在其另一端连接到地线(33)。
文档编号C23C14/56GK101509128SQ20091000854
公开日2009年8月19日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年2月14日
发明者杜比亚斯·斯托利, 马卡斯·哈尼卡 申请人:应用材料公司