CN103388124A

CN103388124A - 溅射设备以及使用该溅射设备沉积薄膜的方法

Info

Publication number: CN103388124A
Application number: CN2013100372461A
Authority: CN
Inventors: 郑胤谟; 郑贞永; 朴钟力; 徐晋旭
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2013-11-13
Also published as: US20130302535A1; KR20130126090A; TW201346053A

Abstract

本发明公开一种溅射设备以及使用该溅射设备沉积薄膜的方法。所述溅射设备包括：阴极部分，所述阴极部分包括联接到阴极主体的前表面的靶支撑部分，靶被安装在所述阴极主体的所述前表面上并由所述靶支撑部分支撑；阳极部分，所述阳极部分包括联接到阳极主体的阳极，所述阳极主体围绕所述阴极部分的侧部和底部，并且所述阳极覆盖所述靶支撑部分和所述靶的边缘；内绝缘体，所述内绝缘体位于所述阴极部分和所述阳极主体之间；电极绝缘体，所述电极绝缘体位于所述阳极与所述靶支撑部分和所述靶的所述边缘中的每一个之间；以及电源部分，所述电源部分被连接到所述阴极部分和所述阳极部分。

Description

溅射设备以及使用该溅射设备沉积薄膜的方法

技术领域

示例性实施例涉及溅射设备和使用该溅射设备的薄膜沉积方法。更具体而言，示例性实施例涉及具有不使用磁体的二极管溅射沉积源的溅射设备，并涉及使用该溅射设备的薄膜沉积方法。

背景技术

常规溅射设备的沉积源通过在靶的下部设置磁性物质来控制磁场。磁性物质增加靠近靶表面的位置中的电荷密度来增加沉积效率，并且通过增加沉积到靶的粒子的能量来改进品质。然而，使用常规溅射设备的方法不适合用于双层沉积、单层沉积，或者以小于

的沉积速率掺杂材料。

在该背景技术部分中公开的上述信息仅用于增强对本发明背景技术的理解，因此其可能包含不构成在本国家对本领域普通技术人员为已知的现有技术的信息。

发明内容

示例实施例致力于提供一种能有效地形成品质优良的薄膜的溅射设备。

根据示例性实施例，溅射设备可包括：阴极部分，所述阴极部分包括联接到阴极主体的前表面的靶支撑部分，靶被安装在所述阴极主体的所述前表面上并由所述靶支撑部分支撑；阳极部分，所述阳极部分包括联接到阳极主体的阳极，所述阳极主体围绕所述阴极部分的侧部和底部，并且所述阳极覆盖所述靶支撑部分和所述靶的边缘；内绝缘体，所述内绝缘体位于所述阴极部分与所述阳极主体之间；电极绝缘体，所述电极绝缘体位于所述阳极与所述靶支撑部分和所述靶的所述边缘中的每一个之间；以及电源部分，所述电源部分连接到所述阴极部分和所述阳极部分。

所述电极绝缘体的端部可比所述阳极的端部朝向所述靶的中心伸出得多。

所述电极绝缘体的伸出长度可为大约1mm至大约3mm。

所述电极绝缘体的伸出端部可包括朝向所述靶的所述中心形成的电连接防止槽。

所述电极绝缘体的所述伸出端部可具有近似“C”的形状。

所述电极绝缘体可具有大约1mm至大约5mm的厚度。

所述阳极可包括远离所述靶弯曲的电极延伸部分。

所述电极绝缘体可将所述靶与所述阳极完全分离。

所述阳极可仅与所述电极绝缘体的上表面的第一部分重叠，所述电极绝缘体的所述上表面的第二部分与所述第一部分不同并被暴露。

从所述阳极主体上的相同参考点测量的所述电极绝缘体的长度可比所述阳极的长度长。

根据另一示例性实施例，薄膜沉积方法可包括：将靶安装在阴极部分上，使得所述靶位于所述阴极部分的阴极主体的前表面上，并且所述靶由联接到所述阴极主体的所述前表面的靶支撑部分支撑；将阳极部分布置在所述阴极部分上，使得阳极主体围绕所述阴极部分的侧部和底部，所述阳极部分的阳极覆盖所述靶支撑部分和所述靶的边缘，并且电极绝缘体被定位在所述阳极与所述靶支撑部分和所述靶的所述边缘中的每一个之间；以及通过电源部分向所述阴极部分和所述阳极部分施加电压而将沉积材料沉积到所述靶的暴露的中心部分。

沉积所述沉积材料可包括沉积处于等离子体状态的材料。

附图说明

图1为根据第一示例性实施例的溅射设备的剖视图。

图2为根据第二示例性实施例的溅射设备的剖视图。

图3为图2的电极绝缘体的放大的剖视图。

图4为根据第三示例性实施例的溅射设备的剖视图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过例示的方式显示并描述某些示例性实施例。如本领域技术人员将要认识到，所描述的实施例可以各种不同的方式被修改，而全部不背离本发明构思的精神或范围。

应该注意，附图为示意性的并且没有图示精确的尺寸。在附图中，为了清楚和方便，附图中元件的相对比例和比率在尺寸上可被夸大或缩小，并且这种任意比例仅为例示性的，而非以任何方式限制。相似的附图标记用于在两幅或更多附图中显示的相似结构、元件或部分，以显示类似的特征。当一个部分被认为在另一部分“上方”或“之上”时，该一个部分可直接在另一部分的上方，或者可伴随有介于它们之间的另外的部分。

在下文中，将参照图1描述根据第一示例性实施例的溅射设备101。

如图1所示，根据第一示例性实施例的溅射设备101包括阴极部分400、阳极部分300、内绝缘体510、电极绝缘体700和电源部分。

阴极部分400包括阴极主体410和靶支撑部分440，例如，靶T可被提供在阴极主体410的前表面上，靶支撑部分440被联接到阴极主体410的前表面以支撑靶T的边缘。例如，靶支撑部分440被形成为具有倒置“L”形剖面（例如，以

的形状），以与靶T的至少两个不同表面的部分重叠。例如，靶支撑部分440围绕靶T的边缘，例如，围绕靶T的边缘的整个外围。另外，靶支撑部分440可使用螺栓与阴极主体410能拆卸地联接。另外，提供在阴极主体410上的靶T在阴极部分400中被操作为阴极。

阳极部分300包括阳极主体310和阳极350。阳极主体310围绕阴极部分400的侧部和底部，例如，沿整个外围围绕阴极部分400的侧部并围绕阴极部分400的整个底部。阳极350以分离状态覆盖靶支撑部分440和靶T的边缘的一部分，例如，阳极350与靶支撑部分440的整个顶表面和靶T的边缘的一部分重叠，而不被连接到靶支撑部分440或靶T。因此，阳极350保护靶T的边缘和靶支撑部分440（例如，沿靶T的整个外围的边缘），从而靶T的中心部分被暴露。如此，沉积材料被沉积在靶T的暴露的中心部分中，从而形成薄膜。另外，阳极350与阳极主体310联接，例如，阳极350可使用螺栓与阳极主体310能拆卸地联接。

内绝缘体510被提供在阳极主体310与阴极部分400之间，以使它们之间绝缘。内绝缘体510可由各种材料形成，例如，内绝缘体510可由聚四氟乙烯形成。

电源部分与阴极部分400和阳极部分300连接，并将电压施加到阴极部分400和阳极部分300。在图1中，（+）和（-）指示电源部分与阴极部分和阳极部分的连接。

电极绝缘体700被设置在阳极350与靶支撑部分440之间的分离空间中，并延伸以与靶T的边缘的一部分重叠。在这种情况下，电极绝缘体700的端部比阳极350的端部朝向靶T的中心方向伸出得多。换言之，电极绝缘体700延伸超出阳极350，所以电极绝缘体700的上表面的一部分被暴露。例如，电极绝缘体700的伸出长度，即，电极绝缘体700延伸超出阳极350的部分可为大约1 mm至大约3 mm。由于电极绝缘体700比阳极350伸出得多，所以阳极350通过电极绝缘体700与靶T完全分离，并可被稳定地防止直接暴露到靶T。在一个实施例中，阳极350仅与电极绝缘体700的上表面的第一部分重叠，电极绝缘体700的上表面的第二部分与第一部分不同并被暴露。在一个实施例中，从阳极主体310上的相同参考点测量的电极绝缘体700的长度比阳极350的长度长。

另外，电极绝缘体700可具有大约1mm至大约5mm的厚度。在这种情况下，电极绝缘体700的厚度可在给定范围内被调节，以便为等离子体过程提供阳极350与靶T之间的最佳距离。当电极绝缘体700的厚度小于1mm时，不能够稳定地确保阳极350与靶T之间的绝缘。另外，当电极绝缘体700的厚度大于5mm时，可能不会稳定地形成等离子体。

根据示例实施例的电极绝缘体700被定位在阳极350与靶支撑部分440和靶T中的每一个之间的空间中，所以电极绝缘体700填充阳极350与靶T（起阴极作用）和靶支撑部440中的每一个之间的间隙。如此，电极绝缘体700防止在间隙中出现电弧。

相比之下，如果不在间隙中形成电极绝缘体700，阳极350可通过间隙被暴露至靶T和靶支撑部分440中的每一个。当靶T和阳极350彼此靠近时，由于电压降而在间隙中出现电弧。

另外，由于电极绝缘体700被提供在阳极350与靶T和靶支撑部分440中的每一个之间以填充它们之间的间隙，所以阳极350和靶T之间用于薄膜过程的最佳距离可在不增加靶T和阳极350之间的距离并且没有电弧的情况下被稳定地保持。相比之下，当增加靶T与阳极350之间的距离以去除电弧时，等离子体可能会变得不稳定，从而可能不会稳定地形成薄膜。

另外，电极绝缘体700可防止或大体上最小化由于沉积材料在阳极350内侧上的沉积而产生粒子。利用这种构造，根据第一示例性实施例的溅射设备101可有效地形成具有改进品质的薄膜。特别地，少于1x10¹⁴个原子/cm²的超微沉积可被稳定地执行。

在下文中，将参照图2和图3描述根据第二示例性实施例的溅射设备102。

如图2所示，除在电极绝缘体700的端部包括电连接防止槽790之外，根据第二示例性实施例的溅射设备102与溅射设备101大体上相同。详细地，如图3所示，电连接防止槽790朝向靶T的中心方向形成，所以电极绝缘体700的端部可以形成“C”的形状。

在电极绝缘体700的伸出端中形成的电连接防止槽790防止阳极350和靶T由于沉积到电极绝缘体700的侧部的沉积材料而彼此电连接。相比之下，当不在电极绝缘体700中形成电连接防止槽790时，即，当电极绝缘体700的竖直侧壁大体上平坦时，沉积在电极绝缘体700的竖直侧壁上的沉积材料可聚集以从阳极350延伸到靶T，并可被电连接在它们之间。

然而，根据第二示例性实施例，即使沉积材料DM被沉积在电极绝缘体700的侧壁上，阳极350与靶T之间的电连接也会通过电连接防止槽790而被短路，由此有效地防止它们之间的电连接。利用这种构造，溅射设备102能够进一步稳定地形成品质优良的薄膜。

在下文中，将参照图4描述根据第三示例性实施例的溅射设备103。除在阳极350上具有电极延伸部分360外，溅射设备103可与溅射设备101或溅射设备102大体上相同。

如图4所示，根据第三示例性实施例的溅射设备103的阳极部分300包括从阳极350的端部向与靶T的方向相反的方向弯曲并延伸的电极延伸部分360。例如，电极延伸部分360可相对于阳极350垂直弯曲，并可延伸远离靶T。电极延伸部分360扩大面积，例如，增加阳极350的端部的面积，以稳定地保持等离子体放电。

另外，第二示例性实施例的电连接防止槽790可被选择地用在第三示例性实施例中。利用这种构造，根据第三示例性实施例的溅射设备103可进一步稳定地形成品质优良的薄膜。

同时，使用根据示例性实施例的溅射设备的薄膜沉积方法可包括将靶安装在阴极主体410的前表面上，从而靶的边缘（例如，仅靶的边缘）可由靶支撑部分440支撑。薄膜沉积方法进一步包括，将阳极部分300布置在阴极部分400上，使得阳极主体310围绕阴极部分400的侧部和底部，阳极部分300的阳极350覆盖靶支撑部分440和靶的边缘，并且电极绝缘体700被定位在阳极350与靶支撑部分440和靶的边缘中的每一个之间。然后，沉积材料可被提供到溅射设备，从而可通过电源部分向阴极部分400和阳极部分300施加电压而将沉积材料沉积到靶的暴露的中心部分。在这种情况下，沉积材料可处于等离子体状态。

尽管已结合目前被认为可实施的示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明旨在覆盖包括在所列权利要求书的精神和范围内的各种修改和等同布置。

符号说明：

101、102、103：溅射设备 300：阳极部分

310：阳极主体 350：阳极

360：电极延伸部分 400：阴极部分

410：阴极主体部分 440：靶支撑部分

510：内绝缘体 700：电极绝缘体

790：电连接防止槽

T：靶 DM：沉积材料。

Claims

1.一种溅射设备，包括：

阴极部分，所述阴极部分包括联接到阴极主体的前表面的靶支撑部分，靶被安装在所述阴极主体的所述前表面上并由所述靶支撑部分支撑；

阳极部分，所述阳极部分包括联接到阳极主体的阳极，所述阳极主体围绕所述阴极部分的侧部和底部，并且所述阳极覆盖所述靶支撑部分和所述靶的边缘；

内绝缘体，所述内绝缘体位于所述阴极部分与所述阳极主体之间；

电极绝缘体，所述电极绝缘体位于所述阳极与所述靶支撑部分和所述靶的所述边缘中的每一个之间；以及

电源部分，所述电源部分连接到所述阴极部分和所述阳极部分。

2.如权利要求1所述的溅射设备，其中所述电极绝缘体的端部比所述阳极的端部朝向所述靶的中心伸出得多。

3.如权利要求2所述的溅射设备，其中所述电极绝缘体的伸出长度为1mm至3mm。

4.如权利要求2所述的溅射设备，其中所述电极绝缘体的伸出端部包括朝向所述靶的所述中心形成的电连接防止槽。

5.如权利要求4所述的溅射设备，其中所述电极绝缘体的所述伸出端部具有近似“C”的形状。

6.如权利要求1所述的溅射设备，其中所述电极绝缘体具有1mm至5mm的厚度。

7.如权利要求1所述的溅射设备，其中所述阳极包括远离所述靶弯曲的电极延伸部分。

8.如权利要求1所述的溅射设备，其中所述电极绝缘体将所述靶与所述阳极完全分离。

9.如权利要求1所述的溅射设备，其中所述阳极仅与所述电极绝缘体的上表面的第一部分重叠，所述电极绝缘体的所述上表面的第二部分与所述第一部分不同并被暴露。

10.如权利要求1所述的溅射设备，其中从所述阳极主体上的相同参考点测量的所述电极绝缘体的长度比所述阳极的长度长。

11.一种使用在阴极部分和阳极部分的阳极主体之间具有内绝缘体的溅射设备的薄膜沉积方法，所述方法包括：

将靶安装在所述阴极部分上，使得所述靶位于所述阴极部分的阴极主体的前表面上，并且所述靶由联接到所述阴极主体的所述前表面的靶支撑部分支撑；

将所述阳极部分布置在所述阴极部分上，使得所述阳极主体围绕所述阴极部分的侧部和底部，所述阳极部分的阳极覆盖所述靶支撑部分和所述靶的边缘，并且电极绝缘体被定位在所述阳极与所述靶支撑部分和所述靶的所述边缘中的每一个之间；以及

通过电源部分向所述阴极部分和所述阳极部分施加电压而将沉积材料沉积到所述靶的暴露的中心部分。

12.如权利要求11所述的薄膜沉积方法，其中沉积所述沉积材料包括沉积处于等离子体状态的材料。