用於塗布基板的方法及塗布的製造方法

2023-06-19 07:02:16 1

用於塗布基板的方法及塗布的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種通過一陰極配置來塗布一基板的方法，所述陰極配置包括至少二個可轉動陰極。此方法包括於一第一方向中轉動所述至少二個可轉動陰極的至少一者，且同時於一第二方向中轉動所述至少二個可轉動陰極的至少一者。第一方向是相反於第二方向。再者，公開了一種用於控制一塗布工藝的控制器。此外，公開了一種用於塗布一基板的塗布機。此塗布機包括一陰極配置及一控制器。陰極配置具有至少二個可轉動陰極。此控制器是如此處所公開的。
【專利說明】用於塗布基板的方法及塗布機

【技術領域】
[0001]本公開文本是有關於一種用於塗布基板的方法、一種用於塗布基板的塗布機、及一種用於控制塗布工藝的控制器。更特別的是，本公開文本是有關於一種用於塗布基板的方法與一種用於塗布基板的塗布機，特別是通過濺鍍。更特別的是，本公開文本是針對磁控派鍍(magnetron sputtering),其中陰極典型地為一可轉動陰極,可轉動陰極包括一可轉動靶材。甚至更特別的是，此方法與此塗布機是針對靜態濺鍍沉積。本公開文本特別是有關於基板塗布技術的解決方式，包含用於基板與塗布的沉積、圖案化及處理的裝備、工藝及材料，代表性的例子包括(但並不以此為限)數種應用，這些應用包含:半導體及介電材料及裝置、矽基晶片、平板顯示器(例如是薄膜電晶體(TFTs))、光罩及濾光片、能量轉換及儲存(例如是光伏電池、燃料電池及電池)、固態照明(例如是發光二極體(LEDs)及有機發光二極體(OLEDs))、磁性及光學儲存、微機電系統(micro-electro-mechanicalsystems, MEMS)及納米機電系統(nano-electro-mechanical systems, NEMS)及微光及光機電系統(micro-optic and opto-elecro-mechanical systems, NEMS)、微光及光電裝置(micro-optic and optoelectronic devices)、透明基板、建築及汽車玻璃、用於金屬及聚合物薄膜的金屬化系統與封裝、及微與納米塑模。

【背景技術】
[0002]在許多應用中，沉積一塗布材料的一薄層於一基板上是需要的。已知的用於沉積層的技術是特別為蒸鍍與濺鍍。
[0003]濺鍍是用於沉積各種材料的薄層於一基板的表面上的真空塗布工藝。舉例來說，濺鍍可用以沉積一金屬層，例如是鋁或陶瓷的薄層或一氧化物層。在濺鍍工藝期間，通過以一惰性氣體或反應氣體的離子來轟擊靶材的表面，塗布材料從由所述材料所組成的靶材傳送至將進行塗布的基板，惰性氣體或反應氣體的離子是通過高電壓來進行加速。當氣體離子撞擊靶材的外表面時，它們的動量是轉移至材料的原子，使得部分的材料的原子可得到足夠的能量來克服其束縛能(bonding energy)，以自靶材表面脫離且沉積於基板上。它們形成所需材料的一膜於其上。沉積膜的厚度是特別決定於基板暴露於濺鍍工藝所持續的時間。
[0004]進一步改善沉積層的性質為持續的需求。當塗布一層於一基板時，在基板上的層需具有高同質性(homogeneity)。在基板上的沉積層的厚度是儘可能在整個基板為均勻是特別需要的。具有就例如是長晶結構(grown crystal structure)、比電阻(specificresistance)、層的應力及光學性質來說的高度同質性的特性是進一步需要的。舉例來說，在製造金屬化層中，信號延遲是決定於層的厚度，使得例如是在顯示器的製造中的厚度變化可能導致在略為不同的時間點供應能量給像素。當蝕刻一層來在不同位置達成相同結果時，均勻的層厚度更為重要。再者，沉積工藝的成本應儘可能的低。
[0005]為了改善一沉積層的這些性質，在濺鍍期間搖晃(wobble) —可轉動陰極中的磁體已被提出。也就是說，一磁控濺鍍陰極的磁體以固定的角速度，不斷地在零位置附近的某些最大外部位置間移動已被提出。再者，可轉動陰極是於一個方向中轉動一特定時間間隔，且接著於相反方向中轉動同樣的時間間隔已被提出。
[0006]然而，這些方式在視應用而定的同質性的結果仍然無法令人滿意且仍可進一步的改善。


【發明內容】

[0007]有鑑於上述內容，提出了一種用於塗布基板的方法及一種用於塗布基板的塗布機。
[0008]根據一方面，公開了一種通過一陰極配置來塗布一基板的方法，陰極配置包括至少二個可轉動陰極。此方法包括於一第一方向中轉動所述至少二個可轉動陰極的至少一者，且同時於一第二方向中轉動所述至少二個可轉動陰極的至少一者。第一方向是相反於第二方向。
[0009]根據另一方面，公開了一種用於控制一塗布工藝的控制器。此控制器是適用於執行此處所公開的通過一陰極配置來塗布一基板的方法。
[0010]根據另一方面，公開了一種用於塗布一基板的塗布機。此塗布機包括一陰極配置及一控制器。陰極配置包括至少二個可轉動陰極。此控制器是如此處所公開的。
[0011]進一步的觀點、詳細內容、優點及特性是從所附的權利要求書、說明書與附圖來更為清楚明白。
[0012]實施例還針對用於執行各公開的方法的設備且包括用於執行各所述的方法步驟的設備元件。這些方法步驟可通過硬體元件、通過適當軟體的一電腦程式、通過上述兩個或任何其他方法的任何結合來執行。再者，實施例還針對對所述設備進行操作的方法或對所述的設備進行製造的方法。其包括用於執行此設備的功能的方法步驟，或用於製造此設備的元件的方法步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]為取得本公開文本的特性且可詳細地了解，簡要摘錄於上的本公開文本的更具體的說明可參照本公開文本的實施例。本公開文本的實施例是繪示於所附的附圖中。
[0014]圖1-3及圖5-9繪示根據此處所述的實施例的一塗布機的剖面圖，用以說明根據此處所述的用於塗布一基板的方法。
[0015]圖4繪示根據此處所述的實施例的一陰極組件的剖面圖。

【具體實施方式】
[0016]在下述的附圖的說明中，相同的參考號碼是意指相同的元件。一般來說，僅有有關於各別實施例的不同處會說明。
[0017]如此處所述的以一材料塗布一基板的工藝一般是意指薄膜應用。術語「塗布(coating)」及術語「沉積(depositing)」在此處為同義。此處使用的術語「基板」應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，柔性基板例如是網狀物(webs)或薄片(foils)。在大部分的情況中，基板為非柔性基板，諸如玻璃板，玻璃板舉例應用在顯示器的製造中。應用於此處所述的實施例中的塗布工藝通常為濺鍍。
[0018]一般來說，派鍍可以二極派鍍(d1de sputtering)或磁控派鍍(magnetronsputtering)進行。磁控濺鍍特別是在其沉積率相對較高的部分具有優勢。一般來說，至少一磁體是位於可轉動陰極內，舉例來說，一個磁體或兩個磁體。根據數個實施例，磁體是可移動地配置於可轉動陰極內。此處所使用的可轉動陰極一般為可轉動曲線(curved)陰極，包括可轉動曲線靶材。在可轉動陰極的情況中，為了捕捉在產生的磁場內的自由電子，通過配置磁體於陰極內，這些電子被強迫在磁場內移動且無法逃脫，其中磁場是直接地產生於靶材表面下。此方式增加了氣體分子離子化的機率，通常為數個數量級。此方式轉而大大地增加了沉積率。
[0019]一般來說,基板可在塗布期間連續地移動(動態塗布(dynamic coating))或將進行塗布的基板可在塗布期間靜止(靜態塗布(static coating))。靜態塗布是較動態塗布消耗較小量的用於塗布的靶材材料而具有優勢，因為基板支承件時常在後者的情況中也被塗布。靜態塗布特別容許大面積基板的塗布。使基板進入一塗布區域中，進行塗布，且將基板再度自塗布區域取出。本公開文本特別是有關於靜態塗布。
[0020]濺鍍可用於顯示器的製造中。更詳細地來說，濺鍍可用於金屬化，諸如產生電極或總線。派鍍還可用於產生薄膜電晶體(thin film transistors, TFTs),諸如在液晶顯示器(IXD)應用中。濺鍍還可能用於製造透明導電層，諸如氧化銦錫(indium tin oxide, I TO)層，特別是用於彩色濾光片應用及/或像素ITO應用。舉例來說，沉積層可配置以形成TFT堆迭的較低電極。
[0021]濺鍍還可應用於生產薄膜太陽能電池。一般來說，薄膜太陽能電池包括背接觸件、吸收層、及透明導電氧化層(conductive oxide layer,TC0)。一般來說,背接觸件及TCO層是通過派鍍產生，而吸收層通常是以化學氣相沉積(chemical vapour deposit1n)工藝製成。
[0022]相較於諸如化學氣相沉積的蒸鍍工藝，濺鍍是在可用於濺鍍的材料並無法用於蒸鍍的部分具有優勢。再者，在濺鍍工藝中產生的層對基板的黏性通常較在蒸鍍工藝中強。再者，濺鍍為方向性的工藝，使得材料的主要部分是傳送至基板且不會(如同蒸鍍應用中那樣)塗布沉積設備的內部。本公開文本特別是有關於濺鍍。
[0023]因此，此處所述的塗布機一般為濺鍍設備，且可轉動陰極為可轉動濺鍍陰極。根據本公開文本的數個方面所提供的多個可轉動陰極將在此處稱為「陰極配置(cathodearrangement)」。術語「陰極」及「陰極組件」將於此處以同義的方式使用。
[0024]如此處所使用的術語「磁體組件」或「磁體」為具有產生磁場的能力的單元。一般來說，磁體組件由永久磁體所組成。此永久磁體一般是配置在可轉動陰極內。於許多實施例中，磁體組件包括磁軛。通過在陰極內移動磁體組件，更特別是通過沿著可轉動陰極的軸作為可轉動中心來轉動磁體組件，濺鍍材料可導向不同方向。特別是在結合磁體組件的移動的情況中，施加至可轉動陰極的電壓或功率可隨著時間變化。即，根據實施例，非恆定電壓或非恆定功率可施加至可轉動陰極。
[0025]圖1示意性地繪示位於基板支承件110上的基板100。陰極配置I是繪示而包括可轉動陰極的陣列，即六個可轉動陰極10、11、12、13、14、及15，其以依照順序的方式相鄰於基板100設置。相較於在基板的電位,可將一負電位施加至可轉動陰極。或者，殼體是做為陽極之用。
[0026]在本公開文本中，附圖為沿著範例性繪示的基板的塗布機的剖面示意圖。一般來說，可轉動陰極具有圓柱的形狀。也就是說，當注視著附圖時，陰極延伸至紙內且延伸出紙夕卜。接著討論的也僅繪示為剖面元件的磁體組件同樣適用。磁體組件可沿著圓柱體的完整長度延伸。就技術上的理由來說，它們通常是沿著延伸至少80%的圓柱長度，更特別是沿著延伸至少90 %的可轉動陰極的長度。
[0027]根據此處所述的實施例，在可轉動陰極的陣列中的可轉動陰極的數目為偶數，例如是兩個、四個、六個、八個、十個、十二個、十四個等。如下述將更為詳細的說明，每兩個相鄰的可轉動陰極可語意上結合且稱為「一對可轉動陰極」。當如此處所使用的意指一對可轉動陰極時，所述對可轉動陰極的兩個可轉動陰極可理解為彼此的位置相鄰。因此，它們有時還可意指為「一對相鄰的可轉動陰極」。
[0028]當意指可轉動陰極的轉動時，應理解的是，可轉動陰極的外部部分(即靶材)是可轉動的。如下述將更為詳細的說明，此還可能包括可轉動陰極的其他部分(諸如背管)是可轉動的。然而，可轉動陰極的某些部分一般是不適合轉動的。這些部分應意指為可轉動靶材的「內部部分」。
[0029]可轉動陰極是沿著其縱軸可轉動。根據目前所述的實施例，每一可轉動陰極可於第一方向(諸如順時針方向)中或第二方向(諸如逆時針方向)中轉動。第一方向為相反於第二方向的轉動方向。根據此處所述的方面，至少一個可轉動陰極是於第一方向中轉動，且同時至少一個可轉動陰極是於第二方向中轉動。一般來說，如果提供了偶數個可轉動陰極，於第一方向中轉動的可轉動陰極的數目等同於第二方向中轉動的可轉動陰極的數目。
[0030]或者，於一陣列中的可轉動陰極的數目也可為一奇數，諸如九個、i^一個、十三個或十五個。如果提供了奇數個可轉動陰極，諸如2n+l個可轉動陰極，則一般是η個可轉動陰極於第一方向中轉動，而η+1個可轉動陰極於第二方向中轉動。相較於位在較靠近基板的中間的可轉動陰極來說，最外部的可轉動陰極(一般為第2η+1個可轉動陰極)對基板的同質性與均勻性的影響較小，因為根據實施例，最外部的一個或兩個可轉動陰極可以突出的方式相鄰於基板放置，以減少在濺鍍期間的邊緣效應(edgeeffects)。
[0031]如果此處是說明數個可轉動陰極轉動於相反方向中時，應可理解為它們是以此方式同時地(且因此非接續地)轉動。
[0032]舉例來說，如同圖1中所繪示的塗布機包括六個可轉動陰極10-15。應理解的是，此僅為範例性的目的，且塗布機可能還包括多於或少於六個的可轉動陰極，例如是十個。根據實施例，每一可轉動陰極具有一個相鄰的可轉動陰極(例如是於圖1中的可轉動陰極10及15)或兩個相鄰的可轉動陰極(例如是於圖1中的可轉動陰極11、12、13及14)。術語「相鄰(neighbouring)」應在此處用以意指「鄰近(adjacent)」。此應意指此(些)可轉動陰極在討論中的可轉動陰極的旁邊。舉例來說，可轉動陰極12的相鄰的陰極為可轉動陰極11 及 13。
[0033]根據典型的實施例但不限於圖1中的例子，每一可轉動陰極於一方向轉動，此方向相反於其一個或兩個相鄰者的轉動方向。舉例來說，如圖1中所示，可轉動陰極可以交替方式轉動，即可轉動陰極10、12、及14可於第一方向中轉動，而同時可轉動陰極11、13、及15可於第二方向中轉動，即可轉動陰極11、13、及15於相反於第一方向的方向中轉動。或者，數個相鄰的可轉動陰極於第一方向中轉動且同時剩餘陰極配置在相反方向中轉動是有可能的，舉例來說，可轉動陰極10、11、及12可於第一方向中轉動，而可轉動陰極13、14、及15同時於第二方向中轉動。或者，可轉動陰極10、11、及14於第一方向中轉動而可轉動陰極12、13、及15同時於第二方向中轉動是有可能的。
[0034]根據典型的實施例，至少一個可轉動陰極的轉動方向是不會在塗布工藝期間改變。一般來說，全部的可轉動陰極的轉動方向是不會在塗布工藝期間改變。在此處理解的塗布工藝可包括或由一個基板的塗布所組成。
[0035]可轉動陰極的轉動速度可為固定，例如是對於整個濺鍍工藝來說。或者，一個或多個可轉動陰極的轉動速度可為非固定的。在任一方式中，無論轉動方向為何，陰極配置的全部的可轉動陰極的轉動速度一般為相同。
[0036]再者，如於此解釋且應用於此處描述的所有實施例的各種附圖中所繪示的，可轉動陰極至基板的距離可不同。一般來說，在數個陰極之間的術語「距離」在此處理解是意指所述數個陰極的中間軸與中間軸之間的距離。
[0037]舉例來說，位於較近於基板的邊緣的可轉動陰極至基板的距離可小於位於較遠於基板的邊緣(即朝向基板的中間或在基板的中間)的可轉動陰極至基板的距離。在此上下文中所理解的距離為從可轉動陰極的軸到基板的一虛擬線的長度，而虛擬線是以垂直方式碰到基板的表面。
[0038]在基板110與數個陰極之間具有不同的距離的此一配置是繪示於圖1-5和圖7。特別是，在圖1中，可轉動軸的中心軸是以參考編號21標示。最外部的可轉動陰極10是位於最接近基板的位置，即相隔通過虛線22所繪示的一距離。相較於此，可轉動陰極11是位於較遠離基板的位置，且可轉動陰極12是位於最遠離基板的位置，即相隔通過虛線23所繪示的一距離。
[0039]一般來說且不限於任何實施例，一個或多個最靠近基板的靶材(例如是圖1中的靶材10及15)的距離與一個或多個最遠離基板的靶材(例如是圖1中的靶材12及13)的距離之比可在0.6至0.8的範圍內。舉例來說，最遠離基板的陰極可配置在相隔170mm與250mm之間的距離。最靠近基板的陰極可另外地或選擇地配置在相隔IlOmm與200mm之間的距離。
[0040]如同已簡短討論的，已知的沉積技術部分地導致厚度呈現非均勻性，特別是在垂直方向中。此有時意指「左至右傾向(left-to-right drift)」。更進一步來說,非均勻性導致在基板上的廣泛阻抗分布(extensive resistance distribut1ns)。在基板上甚至有厚度的斜面。
[0041]已提出在濺鍍期間改變靶材的沉積方向，以改善沉積同質性。此方式在同質性上有所改善，然而，整體的沉積時間也是增加的，因為在改變轉動方向時中斷了濺鍍工藝。此夕卜,靶材轉動驅動器的損耗增加導致較高的維護成本及增加的停工時間。
[0042]根據本公開的一方面，塗布工藝不被中斷。取而代之的是，在整個沉積期間，可選擇數目的可轉動陰極於一方向中轉動，而可選擇數目的可轉動陰極於相反方向中轉動。一般來說，可轉動陰極以交替方式於相反方向中轉動，舉例來說，每第二個可轉動陰極於第一方向中轉動，且在每第二個可轉動陰極間的可轉動陰極於第二方向中轉動。可轉動陰極一般是某種程度上配置成一陣列以面向基板，如所有附圖所示。然而，如已討論的，每一可轉動陰極與基板間的距離可能不同。
[0043]本申請的發明人發現，提出的塗布方法改善了同質性，且因而改善了基板上的阻抗分布。典型的派鍍材料為氧化銦(Indium-Oxide, 10)、氧化銦錫(Indium-Tin-Oxide,ITO)、氧化銦鋒(Indium-Zinc-Oxide, IZO)、氧化銦嫁鋒(Indium-Gallium-Zinc-Oxide，IGZ0)。這些材料可以部分反應的方式濺鍍。再者，靶材可由金屬所組成，金屬例如是銅、鑰及鈦。這些材料可以非反應的方式進行濺鍍。
[0044]反應濺鍍工藝可提供靶材材料的沉積氧化物，諸如已列出的靶材材料的氧化物。然而，還可沉積氮化物或氮氧化物。根據再更進一步的實施例，靶材材料還可選自由鋁(例如是因而產生氧化鋁(Al2O3))、矽、鉭及鈮所組成的群組。
[0045]圖2繪示包括陽極35的一實施例。將一正電位是施加至數個陽極，且它們設置在可轉動陰極之間。如圖所示且不限於圖2的實施例，陽極可提供在各相鄰的可轉動陰極之間。此陽極一般可具有條(bar)形，條的軸一般是以平行於折角管(angular tube)的軸的方式配置。在其他實施例中，可施加分開的偏壓至基板。陽極的提供與使用是有可能用於此處所述的全部實施例，然而，為了清楚闡明的理由，陽極僅明確地在有關於圖2及圖3中繪示。特別是，陽極可提供於數對陰極之間，且將稍後詳細地討論。
[0046]圖3繪示一實施例，其中磁體組件25被示意性地繪示為位於可轉動陰極10-15內。用於此處所述的實施例中的典型的永久磁體具有兩個北磁極N與一個南磁極S。這些極各意指磁體組件的一表面。這些表面一般是從其內部面向可轉動陰極。根據繪示的例子，陰極是以與相對於基板表面相同距離的方式配置。再者，陰極是範例性地繪示而具有相對於彼此一樣的距離。根據此處所述的實施例，這些特性的任何組合是可行的。
[0047]雖然未清楚地繪示於圖3中，圖3的實施例的陰極還可配置成弧形，如與圖1、2、6、7及9相關的範例性地說明。陰極的數目可為六以外的任何數字，例如是十。如圖3中所繪示的磁體的說明還可應用於所有其他此處所述的實施例，特別是有關於具有數對的陰極的實施例。再者，圖3中所示的陽極35並非強制的，其他形式的陽極也可採用。
[0048]在許多情況中，一個極是位於中間，而兩個相反的極被配置成與其相鄰。在圖3中，放大的磁體組件25是繪示來說明此一情況。如圖所示，南極是位於中間，而北極框住南極。極表面的形狀可適應它們所位於的可轉動曲線靶材的曲率。
[0049]基板表面定義一平面，其剖面是繪示於附圖中。基板的定向是可在空間上為水平的或垂直的。特別是，考慮到大面積塗布，如果基板被垂直定向，可以簡化並方便基板的運送與處理。因此，此處的術語「垂直」意指基板的平面。於其他實施例中，甚至有可能配置基板在水平和垂直方向之間的某個位置。
[0050]本公開文本是特別針對大面積基板塗布。此處所述的實施例可用於顯示器物理氣相沉積(PVD)，即濺鍍沉積在用於顯示器市場的大面積基板上。根據一些實施例，大面積基板或對應的載體可具有至少0.67m2的尺寸，其中載體具有多個基板。尺寸典型可為約0.67m2 (0.73x0.92m -第4.5代)至約8m2,更典型為約2m2至約9m2或甚至大達12m2。一般來說，根據此處所說明的實施例所提供的用於結構、例如是陰極組件的設備、以及方法的基板或載體為此處所述的大面積基板。舉例來說，大面積基板或載體可為第4.5代、第5代、第
7.5代、第8.5代、或甚至第10代，第4.5代對應於約0.67m2的基板(0.73x0.92m)、第5代對應於約1.4m2的基板(1.1mx 1.3m)、第7.5代對應於約4.29m2的基板(1.95mx2.2m)、第
8.5代對應於約5.7m2的基板(2.2mx2.5m)、第10代對應於約8.7m2的基板(2.85m X 3.05m)。甚至更高代，例如是第11代及第12代與對應的基板面積可以類似的方式實施。
[0051]除了所述的轉動可轉動陰極的方法之外，磁體組件25可在可轉動陰極內移動。此繪示於圖3中，其中於可轉動陰極10、11、12、13與15中的每一磁體組件25為了說明目的而繪示於可轉動陰極內的外部位置中，且其中於可轉動陰極14中的磁體組件25為了說明目的而繪示於零角度位置(zero angle posit1n)內。磁體組件的移動可為穩定移動，或者移動是包括磁體組件的停止時間，穩定移動舉例為在兩個外部位置(例如是在此兩個外部位置之間，其中一個繪示於圖3中的陰極內)之間的震動。
[0052]舉例來說，磁體組件可保持在一零角度位置以外的一位置達一預定時間間隔。應注意的是，短語「自零角度位置離開而定位磁體組件達一可選擇的時間間隔」應可理解為自零角度位置離開而定位磁體組件且保持其於確切的此位置達一段時間。在本公開文本內，零角度位置應定義為最接近基板的可轉動陰極內的位置。一般來說，此預定時間間隔大於
0.1秒，更特定為I秒，更特定是大於10秒，且甚至更特定是大於30秒。磁體組件的零角度位置應可理解為最接近基板的可轉動陰極內的位置。在圖3的實施例中，零角度位置是通過位於可轉動陰極14中的磁體組件25來表示。
[0053]在濺鍍工藝期間，於相反方向中轉動至少兩個可轉動陰極且從零角度位置離開來定位磁體組件的組合方法是已被證明對所產生的層特性非常有利。從零角度位置離開來定位磁體組件諸如是於濺鍍期間震動(「搖晃」)在可轉動陰極中的磁體組件。
[0054]根據本公開文本的數個方面，磁體組件是位於可轉動陰極內的一非零角度位置達一預定時間間隔。舉例來說，磁體組件25可位於相對零角度位置的-α角度的位置達一可選擇時間間隔，且接著移動至第二個非零角度位置，諸如相對零角度位置的+α角度的位置，達一可選擇時間間隔。+α與_α的值應闡明磁體組件的第一位置一般是對應於第二位置，所述第二位置是鏡射於引導通過陰極的軸與零角度位置的一虛擬平面。此處所述的負角度應意指往左邊的偏斜，而正角度應意指往右邊的偏斜。一般角度α的絕對值是高達35°，更特別是高達25°或僅15°。
[0055]定位磁體組件於一非零角度位置是使得等離子體不會產生在最接近基板的靶材表面上的區域，但產生在配置於旁邊的區域。因此，濺鍍變化增加，使得磁體組件的偏斜位置可致使在非預想進行塗布的區域有一較高塗布率，所述非預想進行塗布的區域諸如是基板支承件或塗布室內的諸壁。也就是說，可能導致效率減少。僅管有這樣的情況，通過從零角度位置離開而定位磁體組件且同時於相反方向中轉動可轉動陰極，在基板上的沉積層的同質性可增加是已發現的。當討論到層的同質性時，此應可大體上理解為於基板上的整個塗布區域的層厚度、晶體結構、比電阻、與層的應力的均勻性。
[0056]如已提出的，定位磁體組件於一第一與一第二位置是典型的，其中第二位置具有相同的角度的絕對值，但鏡射於基板-靶材相互連接的平面。
[0057]如此處所理解的，可轉動陰極的可轉動靶材可通過一背管支撐，可轉動靶材是固定於背管。可轉動靶材的材料被配置成在濺鍍工藝期間清除且沉積於被塗布的基板上。為了減少因濺鍍工藝所導致的靶材上的高溫，在許多實施例中，可轉動陰極是提供有一冷卻材料管於其內部。一般來說，水是用作冷卻材料。冷卻是必需的，因為送入濺鍍工藝的電力的主要部分是轉換成靶材的熱，送入濺鍍工藝的電力通常為幾千瓦等級。舉例來說，靶材管的整個內部是充滿諸如水的冷卻材料。
[0058]圖4範例性地繪示更為詳細的此處所述實施例中所使用的一可轉動陰極。可理解的是，繪示於圖4中的所有的元件可應用在此處所述的所有實施例中。如圖4所示，可轉動陰極包括下列的元件。可轉動靶材20是置於一背管30上。一般來說，可轉動靶材20為一管件。背管30主要是通過諸如黏接(bonding)或膠合(gluing)的方式來固定可轉動靶材20，可轉動靶材20的材料應在濺鍍期間被清除。背管30可在某些實施例中省略。
[0059]為了減少從濺鍍工藝所產生的靶材的高溫，在許多實施例中，可轉動靶材20包括一冷卻材料管40於其內部。冷卻材料管通常與靶材管共軸地配置。一般來說，水是用作冷卻材料。冷卻是必需的，因為送入濺鍍工藝的能量的主要部分是轉變為靶材的熱。如示意圖圖4所示，磁體組件25是位於背管30與冷卻材料管40內，使得它可在需要時於其中移動到不同的角度位置。根據其他實施例，靶材管的整個內部是充滿諸如水的冷卻材料。
[0060]一般來說，但並不限於圖4的實施例，磁體件25可固定於可轉動陰極10的軸21上。此處所述的磁體組件25的繞軸轉動的運動可通過提供必要的旋轉力的電動機來產生。在典型的實施例中，陰極組件裝配有兩個軸(未繪示於圖4中)。安裝有可轉動靶材20的第一軸；所述第一軸是在如此處所述的在陰極組件的運作中轉動。可移動的磁體組件25 —般是安裝於第二軸。第二軸通常是獨立於第一軸移動，典型地以此方式讓磁體組件25如此處所述的移動。
[0061]根據實施例，磁體組件的移動是在高速中進行，使得全部的移動時間是在低於I秒的範圍內，更特別是低於0.5秒。於一些實施例中，在移動時停止施加至靶材的電壓而可進一步增加均勻性是更加地有可能的。因此，一般來說，所施加的電位是同步於磁體組件的定位。舉例來說，電位可在磁體組件移動期間下降至最大電位值的最高35%的值，更特別是最大電位值的最高20%的值。
[0062]根據此處所述的數個方面，相鄰的可轉動陰極間的距離可不同。特別是，一些相鄰的可轉動陰極彼此間可具有一第一距離，而其他可轉動陰極彼此間可具有一第二距離，而第一距離是大於第二距離。眾多可轉動陰極的配置提供一些好處，這些好處將於下述中討論。此處應可稱之為「可轉動陰極的非等距離定位」，且將更進一步說明在有關於圖5-8中的範例性的實施例。
[0063]除了所描述的可轉動陰極的不同轉動方向的有利效果之外，發明人發現，通過下述的濺鍍的配置及方法，在整個被塗布基板的寬度上主要的層特性的梯度(gradient)可進一步減少，主要的層特性例如是電學與光學性質(例如，層的電阻、透射特性等)。因此，基板的術語「寬度」是理解為垂直於可轉動陰極的軸延伸。
[0064]所公開的用於濺鍍的配置與方法應考慮接下來的附圖來範例性地說明。於圖5中，繪示了六個可轉動陰極10至15，然而，相較於到目前為止所說明的附圖，在圖5的實施例中，它們是以非等距離方式定位。更特別的是，且並不以圖5的實施例為限，每兩個相鄰的可轉動陰極彼此較為接近，因而在此處可理解為一「對」的可轉動陰極是有可能的。然而，相較於一對之內的陰極之間的距離，每對可轉動陰極被定位為較遠離相鄰對的可轉動陰極。根據典型的實施例，於每對相鄰可轉動陰極中，一個可轉動陰極於一個方向中轉動，且另一可轉動陰極於相反方向中轉動。
[0065]一般來說，在一對陰極之內的兩個陰極間的距離差相對於兩個相鄰對之間的距離之比為0.80與0.98之間，更特別是0.85與0.96之間。舉例來說，一對陰極間的距離可在230mm與280mm之間的範圍內，諸如在240mm與270mm之間。在一對陰極內的兩個相鄰陰極間的距離可在210mm與260mm之間的範圍內，諸如220mm與250mm之間(所有距離是從中間軸量測至中間軸)。
[0066]發明人已發現，這種定位可轉動陰極的方式是從前述效果中得到益處，前述效果是關於濺鍍層的均勻性的改善及阻抗變化的減少。此外，相較於等距離定位來說，既然由於數對的陰極之間的距離增加，陰極的總需求是減少的，提供的陰極數目可減少，使得工藝成本可減少。
[0067]包括六個可轉動靶材的三對的例子將就圖5來做說明。其中，可轉動陰極10與11、12與13、14與15各形成一對可轉動陰極。一般來說，在具有η個可轉動陰極的情況中，一般具有η/2對的可轉動陰極。在本公開文本中，僅有相鄰的可轉動陰極可理解為成對。一對通常包括兩個可轉動陰極。
[0068]較圖5的範例性配置更進一步來說，圖6的實施例更說明磁體組件25。如先前描述的，磁體組件可被搖晃或位於零角度位置以外的位置。
[0069]為了說明的目的，可轉動陰極的範例性轉動方向於圖6中以箭頭繪示。有鑑於可轉動陰極於順時針或逆時針方向中轉動是無關的，對於所述的實施例來說有關的是各對的兩個可轉動陰極中的一個是相對於同對的另一個陰極於相反方向中轉動。在圖6的範例性實施例中，可轉動陰極的陣列中的數個可轉動陰極以交替方式轉動，即每一可轉動陰極是相對其相鄰的可轉動陰極於相反方向中轉動。
[0070]圖7繪示與圖6的實施例相同的塗布機。如箭頭所示，塗布機的操作的不同處是在於轉動方向相反於圖6中所繪示的轉動方向。然而，如此處所述的許多實施例，且特別是繪示如圖6中所示，陰極配置包括許多對可轉動陰極，其中在每對中的每一可轉動陰極相對於同對的另一可轉動陰極於相反方向中轉動。
[0071]圖8繪示一實施例，其中十個可轉動陰極101-109、111是如所述般以類似對的方式提供。雖然它們於圖8的實施例中全部是以相對基板相同距離的方式配置，但以類似對的方式配置的這十個可轉動陰極101-109、111是位於相對基板不同的距離的位置。在一對內的可轉動陰極具有相對基板相同的距離或在一對內的可轉動陰極具有相對基板不同的距離是有可能的。
[0072]根據典型的實施例，第一對可轉動陰極內的兩個可轉動陰極間的距離相同於第二對可轉動陰極內的兩個可轉動陰極間的距離。此也繪示於圖5-9中，其中每對可轉動陰極具有兩個可轉動陰極，位於彼此相距同樣距離的位置。對整個陰極配置來說，相鄰對的陰極間的距離可選擇性地或另外地一致。
[0073]更典型的是，可轉動陰極的長度略大於將進行塗布的基板的長度。再者，可轉動陰極的陣列(即，眾多可轉動陰極)可略寬於基板的寬度。「略(slightly)」一般包括於100%與110%之間的範圍。提供略大的塗布長度/寬度有助於避免邊界效應(boundaryeffects)。
[0074]如各種附圖所示，眾多可轉動陰極以相對基板不同距離的方式配置。它們可以沿著一弧形的方式配置。弧形的形狀可使得較內部的可轉動陰極相較於較外部的陰極組件更靠近基板。此情況是繪示於圖1、2、3、5、6、7及9中。或者，弧形的形狀定義眾多陰極組件的位置也可能使得較外部的陰極組件相較於較內部的陰極組件更靠近基板。散射(scattering)行為決定於進行濺鍍的材料。因此，根據應用，即根據進行濺鍍的材料，提供成弧形的陰極組件將更增加同質性。弧形一般屬於一虛擬圓，具有至少1m的典型半徑，諸如是15m。
[0075]除了此處所述的實施例，搖晃基板是選擇性的或另外的可能方式。術語「搖晃」基板應可理解為在一有限距離內來回地移動基板。一般來說，基板位於一第一位置達一預定時間間隔，且它位於一第二位置達一預定時間間隔。在更進一步的實施例中，基板可另外地位於一第三位置及一第四位置。
[0076]就增加層均勻性且因而使沉積層的電學或光學性質均質的部分來說，本公開文本允許改善塗布品質。
[0077]更進一步來說，根據此處所述的一些實施例，如已提及的，可轉動陰極的非等距離配置允許節省濺鍍靶材而減少硬體成本，例如陽極、驅動器、水冷卻、電源及塗布機運作的成本。舉例來說，具有以等距離方式配置的十二個陰極的陰極配置可與以非等距離方式配置的十個陰極相較。電學與光學的層性質的梯度，像是片電阻及光透射，可更進一步被減少或甚至避免。此外，沉積次數可減少且可轉動陰極驅動器上的損耗可減少。再者，由於數對可轉動陰極間的距離增加，靶材間的電子的串音幹擾(crosstalk)可減少來增加陣列中的革巴材壽命，串音幹擾稱為跨角效應(cross corner effect)。
[0078]前述是有關於本發明的實施例，其他與進一步的本發明的實施例可在不脫離本發明的基本範圍內獲取，且本發明的範圍是決定於下述的權利要求書。
[0079]書面說明是利用例子來公開包括最佳實施方式的本發明，且還使此領域的相關技術人員能製造及使用本發明。本發明是以各種特定的實施例來進行說明，此【技術領域】中的技術人員將認同，本發明可在權利要求書的精神及範圍內進行調整而施行。特別是，上述實施例的彼此非獨有的特性可彼此相互結合。本發明的可專利性範圍是通過權利要求書所界定，且可能包括由此【技術領域】的相關人員所想起的其他例子。如果這些其他例子所具有的結構性元件並未與權利要求書的字面意義不同，或如果這些其他例子包括的等效結構性元件與權利要求書的字面意義是非實質上的差異，則這些其他例子是在權利要求書的範圍內。
【權利要求】
1.一種通過陰極配置來塗布基板的方法，所述陰極配置包括至少二個可轉動陰極，所述方法包括: &)於第一方向中轉動所述至少二個可轉動陰極的至少一者；以及 幻同時於第二方向中轉動所述至少二個可轉動陰極的至少一者； 其中所述第一方向相反於所述第二方向。
2.如前述任一權利要求所述的方法，其中所述陰極配置包括至少四個可轉動陰極。
3.如前述任一權利要求所述的方法，其中所述陰極配置包括偶數數目的可轉動陰極，其中第一半數的所述至少二個可轉動陰極於所述第一方向中轉動，且第二半數的所述至少二個可轉動陰極於所述第二方向中轉動。
4.如權利要求2-3中的任一項所述的方法，其中所述至少四個可轉動陰極以交替方式於相反方向中轉動。
5.如權利要求2-4中的任一項所述的方法，其中至少二個相鄰的可轉動陰極間的距離不同於至少其他二個相鄰的可轉動陰極間的距離。
6.如前述任一權利要求所述的方法，其中所述至少二個可轉動陰極包括第一對可轉動陰極與相鄰的第二對可轉動陰極，其中所述第一對由二個相鄰的可轉動陰極所組成，其中所述第二對由二個相鄰的可轉動陰極所組成。
7.如權利要求6所述的方法，其中所述第一對可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的其中一者的轉動方向相反於所述第一對的可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的另一者的轉動方向，且其中可選地，所述第二對可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的其中一者的轉動方向相反於所述第二對可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的另一者的轉動方向。
8.如權利要求6至7中的任一項所述的方法，其中所述第一對可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的所述距離且可選地所述第二對可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的所述距離相異於所述第一對可轉動陰極與所述第二對可轉動陰極間的所述距離。
9.如權利要求6至8中的任一項所述的方法，其中所述第一對可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的所述距離相同於所述第二對可轉動陰極的所述二個可轉動陰極的所述距離。
10.如前述任一項權利要求所述的方法，其中所述至少二個可轉動陰極是位於包括第一半徑的弧的周線上。
11.如前述任一項權利要求所述的方法，其中所述至少二個可轉動陰極各包括至少一個磁體組件位於其中，所述方法進一步包括: 相對所述可轉動陰極來定位所述磁體組件於第一位置，使得所述磁體組件非對稱地相對一平面對齊達預定的第一時間間隔，所述平面是從所述基板垂直地延伸至所述可轉動陰極的軸；以及 幻移動所述磁體組件至第二位置且保持所述磁體組件於所述第二位置達預定的第二時間間隔，所述第二位置也非對稱地相對所述平面對齊。
12.如權利要求11所述的方法，所述權利要求11如果直接或間接從屬於權利要求6，其中所述第一對可轉動陰極及/或所述第二對可轉動陰極的各所述可轉動陰極內的所述磁體組件同時地定位及移動。
13.一種用於控制塗布工藝的控制器，其中所述控制器適用於執行根據前述任一權利要求所述的方法。
14.一種用於塗布基板的塗布機，包括: 陰極配置，包括至少二個可轉動陰極；以及 幻根據權利要求14的控制器。
15.如權利要求14所述的用於塗布基板的塗布機，其中所述陰極配置包括至少四個可轉動陰極，且其中所述至少四個可轉動陰極的至少二者間的所述距離相異於所述至少四個可轉動陰極的至少其他二者間的所述距離。
【文檔編號】H01J37/34GK104350173SQ201280073588
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2012年5月29日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】E·謝爾, M·哈尼卡, K·施沃恩特茲, F·皮耶拉利西, A·克勒佩爾, J·劉, A·洛珀 申請人:應用材料公司