CN106460156B - 用于在基板表面上溅射材料的溅射布置 - Google Patents

用于在基板表面上溅射材料的溅射布置 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于在基板表面上溅射材料的溅射布置。所述溅射布置包括：至少一个溅射阴极，所述至少一个溅射阴极包括第一端部与第二端部，其中，所述溅射阴极沿第一轴线延伸；至少一个基板支撑件，配置成用于支撑基板并与所述至少一个溅射阴极相对地布置，其中所述基板支撑件沿第二轴线延伸，并且其中所述第二轴线与所述第一轴线形成第一夹角；以及至少一个致动装置，所述至少一个致动装置是可连接至所述至少一个溅射阴极的，特别是可连接至所述第一端部和/或所述第二端部的。所述至少一个致动装置配置成用于特别是在溅射工艺期间改变所述第一夹角。

Description

用于在基板表面上溅射材料的溅射布置
技术领域
本公开的实施例关于一种在基板表面上溅射材料的溅射布置，并且关于一种用于在基板表面上溅射材料的方法。
背景技术
对柔性基板(诸如，塑料膜或箔(foil))的处理在包装工业、半导体工业或其他工业中具有较大的需求。处理可包括以下步骤：以所需的材料(诸如，金属、半导体或电介质材料)涂覆柔性基板；蚀刻；以及为所需应用而在基板上执行的其他处理步骤。执行此任务的系统通常包括涂覆鼓轮(coating drum)(例如，圆筒状的滚子)，所述涂覆鼓轮耦接至处理系统以用来输送基板，并且在所述涂覆鼓轮上处理基板的至少部分。用于将材料沉积在基板上的方法包括溅射工艺。典型地在真空腔室中执行，基板定位在所述真空腔室中，并且所述溅射工艺涉及将材料从作为溅射源的靶材射出到基板表面上。
所涂覆的层的厚度均匀性取决于源与基板之间的距离等因素。使用真空涂覆系统所制造的新产品(像在基板上的具有不同材料的光学应用(例如，隔热膜(window-film)、抗反射涂层(antireflective coating))对于此类所涂覆的层的均匀性提出了更多的要求。进一步地，由于基板厚度增加(例如，高达3000毫米)，满足给定的均匀性要求是困难的。
鉴于上述内容，期望克服本领域中的至少一些问题的新溅射布置以及用于操作所述新溅射布置的方法。
发明内容
鉴于上述内容，提供一种用于在基板表面上溅射材料的溅射布置(sputteringarrangement)以及一种用于在基板表面上溅射材料的方法。通过权利要求书、说明书和所附附图，本公开的进一步的方面、优点和特征是明显的。
根据一个方面，提供一种用于在基板表面上溅射材料的溅射布置。所述溅射布置包括：至少一个溅射阴极(sputtering cathode)，所述至少一个溅射阴极包括第一端部与第二端部，其中所述溅射阴极沿第一轴线延伸；至少一个基板支撑件，配置成用于支撑基板且与所述至少一个溅射阴极相对地布置，其中所述基板支撑件沿第二轴线延伸，并且其中所述第二轴线与所述第一轴线形成第一夹角；以及至少一个致动装置，所述至少一个致动装置是可连接至所述至少一个溅射阴极的，特别是可连接至所述第一端部和/或所述第二端部的。所述至少一个致动装置配置成用于特别是在溅射工艺期间改变所述第一夹角。
根据另一方面，提供一种用于利用溅射布置在基板表面上溅射材料的方法，所述溅射布置具有至少一个溅射阴极，所述至少一个溅射阴极具有第一端部与第二端部，其中所述溅射阴极沿第一轴线延伸。所述方法包括以下步骤：在溅射工艺期间，改变第一轴线的取向。
根据本发明的又一方面，提供一种利用溅射布置在基板表面上溅射材料的方法。所述溅射布置包括：至少一个溅射阴极，所述至少一个溅射阴极具有第一端部与第二端部，其中所述溅射阴极沿第一轴线延伸；至少一个基板支撑件，配置成用于支撑基板并与所述至少一个溅射阴极相对地布置，其中所述基板支撑件沿第二轴线延伸，并且其中所述第二轴线与所述第一轴线形成第一夹角；以及至少一个致动装置，所述至少一个是可连接至所述至少一个溅射阴极的，特别是可连接至所述第一端部和/或所述第二端部的。所述至少一个致动装置配置成用于特别是在溅射工艺期间改变所述第一夹角。所述方法包括以下步骤：在溅射工艺期间，改变所述第一轴线的取向，其中所述第一轴线的取向的改变提供所述第一夹角的改变。
实施例也涉及用于执行所公开的方法的装置，并且包括用于执行每一个所述的方法步骤的装置部分。这些方法步骤可通过硬件部件、通过由适当的软件编程的计算机、通过这两者的任意组合，或以任何其他方式来执行。此外，根据本公开的实施例也涉及所述布置通过其来操作的方法。这包括用于执行此布置的每一个功能的方法步骤。
附图说明
因此，为了可详细地理解本公开的上述特征的方式，可通过参照实施例进行对上文简要概述的本公开的更特定的描述。所附附图关于本公开的实施例，并且在下文中描述：
图1示出用于本文所述的实施例的溅射布置的侧视剖面图；
图2A示出图1的涂覆鼓轮和溅射阴极的主视剖面图；
图2B示出图1的涂覆鼓轮、容纳平板(recipient plate)和溅射阴极的俯视剖面图；
图3A示出用于本文所述的实施例的另一溅射布置的侧视剖面图；
图3B示出图3A的涂覆鼓轮、容纳平板和溅射阴极的俯视剖面图；
图4示出根据本文所述的实施例的溅射布置的侧视剖面图；
图5示出根据本文所公开的实施例的定义第一夹角的第一轴线与第二轴线；
图6示出根据本文所述的实施例的图4的溅射布置的俯视剖面图；
图7A示出另一溅射布置的侧视剖面图；
图7B示出图7A的溅射布置的另一侧视剖面图；
图8示出根据本文所述的实施例的溅射布置的侧视剖面图；
图9示出根据本文所述的实施例的溅射布置的侧视剖面图，所述溅射布置包括用于涂覆辐材(web)的多个涂覆鼓轮；和
图10示出根据本文所述的实施例的用于在基板表面上溅射材料的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参照本公开的各种实施例，在附图中阐释实施例的一个或多个示例。在以下对附图的描述中，相同的符号指称相同的元件。一般而言，仅描述相对于个别实施例的不同点。每一个示例通过解释本公开的方式来提供，并且不旨在限制本公开。此外，阐释或描述为一个实施例的部分的特征可用于他实施例或可结合其他实施例来使用，以产生更进一步的实施例。说明书旨在包括此类修改和变型。
图1示出用于本文所述的实施例的溅射布置10在拆卸状态下(dissembled state)的侧视图。溅射布置10具有真空腔室11与涂覆鼓轮12。涂覆鼓轮12设置在真空腔室11内，并配置成用于支撑待涂覆的基板(未示出)。根据一些实现方式，溅射布置10的多个溅射阴极16附接至固持装置14，所述固持装置14又可称为“容纳平板”。如图1中所示，溅射阴极16与固持装置14可配置为悬臂布置(cantilever arrangement)。可在输送装置15上提供固持装置14，所述固持装置14具有附接至其的溅射阴极16。为了组装溅射布置10，通过真空腔室11的开口将溅射阴极16移动到真空腔室11中。如在图2A的主视剖面图和在图2B的俯视剖面图中所示，溅射阴极16定位在真空腔室11中以环绕涂覆鼓轮12。容纳平板或固持装置14能以气密方式来密封真空腔室11的开口。
在一些实现方式中，可提供相对于真空腔室11可移动的组件，所述组件包括溅射阴极16、涂覆鼓轮12和任选的进一步的元件(诸如，固持装置14和/或用于输送柔性基板的输送装置)。作为示例，溅射阴极16和涂覆鼓轮12可提供为可移入和移出真空腔室11的实体。
根据可与本文所述的其他实施例结合一些实施例，溅射布置可进一步包括一个或多个泵(未示出)，所述一个或多个泵连接至真空腔室11，并配置成用于抽空真空腔室11。这一个或多个泵适于在真空腔室11内创建中度真空到高度真空。例如，真空腔室11内的真空可处于10-1毫巴(mbar)至10-7毫巴之间，特别地，从10-2毫巴至10-6毫巴，诸如，10-3毫巴。
在图1、图2A和图2B中示出理想的情况，其中溅射阴极16与涂覆鼓轮12平行地布置，即，溅射阴极16与涂覆鼓轮12之间的距离是恒定的。然而，在如图3A和图3B中所示的真实系统中，容纳平板和/或溅射阴极16是弯曲的，尤其是因为重力以及溅射阴极16向容纳平板或固持装置14的单侧附接所导致的杠杆臂。此类弯曲导致溅射阴极16与涂覆鼓轮12的非平行配置，如图3B中所示。
特别是取决于电极位置，溅射阴极16的弯曲在不同情况下(诸如，处于拆卸状态和组装状态(assembled state)，例如，由于机械应力)可以不同，并且例如在对真空腔室11抽气或排气时也可能改变。此弯曲可在溅射工艺期间、例如由于热膨胀而进一步改变。此类弯曲导致所涂覆的层的厚度的不均匀性。作为示例，溅射阴极16与涂覆鼓轮12之间约4毫米的非平行配置可影响约2％的均匀性。
本公开提供一种用于在基板表面上溅射材料的溅射布置，所述溅射布置允许补偿特别是溅射阴极和/或固持装置的弯曲。
根据一个方面，提供一种用于在基板表面上溅射材料的溅射布置。所述溅射布置包括：至少一个溅射阴极，所述至少一个溅射阴极具有第一端部与第二端部，其中所述溅射阴极沿第一轴线延伸；至少一个基板支撑件，配置成用于支撑基板并与所述至少一个溅射阴极相对地布置，其中所述基板支撑件沿第二轴线延伸，并且其中所述第二轴线与所述第一轴线形成第一夹角；以及至少一个致动装置，所述至少一个致动装置是可连接至所述至少一个溅射阴极的，特别是可连接至所述第一端部和/或第二端部的。所述至少一个致动装置配置成用于特备是在溅射工艺期间改变所述第一夹角。
因而，本公开允许对溅射阴极与基板支撑件之间的角度的原位的(in-situ)(例如，在真空下)控制，从而增加涂覆在基板表面上的材料层的厚度均匀性。特别地，本公开允许涂覆源与基板表面之间原位的(例如，在真空下)调整与自动的距离调节，从而得到最佳可能的厚度均匀性。
本公开提供下列有益效果。溅射布置可用于不同类型的真空系统，特别是用于不同类型的真空沉积系统或涂覆机(coater)。此外，可使用不同类型的电极(例如，阴极)，诸如，可旋转电极、平面电极、MF(中频)和DC(直流)电极以及不同类型的涂覆材料。溅射布置或系统关于质量(诸如，所涂覆材料的厚度均匀性)的性能与例如对真空腔室抽气或排气期间电极的移动无关。例如在溅射工艺之前或期间，可在不排气的情况下原位地调整均匀性。本公开进一步提供对固持装置(诸如，容纳平板)的弯曲与电极本身的弯曲的补偿，并且提供对在靶材的使用期(lifetime)期间例如由于靶材的重量改变而导致的电极弯曲的补偿。此外，取决于均匀性要求，不需要用于使沉积轮廓(profile)成形的孔径。关于控制，自动的闭环控制或调整是可能的，例如，使用集成式(integrated)均匀性测量系统。
图4示出根据本文所述的实施例的溅射布置20在拆卸状态下的剖面侧视图。图5示出根据本文所公开的实施例的定义第一夹角的第一轴线与第二轴线。
溅射布置20包括至少一个溅射阴极25，所述至少一个溅射阴极25具有第一端部26与第二端部27。每一个溅射阴极25沿各自的第一轴线28延伸。虽然在图4的示例中示出三个溅射阴极25，但是可提供任何适当数量的溅射阴极25，例如，一个、二个、四个或六个。
至少一个基板支撑件22配置成用于支撑基板(未示出)，并布置成与至少一个溅射阴极25对向或面对面。典型地，基板支撑件22布置在真空腔室21内。在一些实施例中，基板支撑件22可以是涂覆鼓轮。基板支撑件22沿第二轴线23延伸。如图5中所示，第二轴线23与第一轴线28中的每一个形成各自的第一夹角29。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，溅射布置20可进一步包括一个或多个泵(未示出)，所述一个或多个连接至真空腔室21，并配置成用于抽空真空腔室21。这一个或多个泵适于在真空腔室21内创建中度真空到高度真空。例如，真空腔室21内的真空可处于从10-1毫巴(mbar)至10-7毫巴，特别是从10-2毫巴至10-6毫巴，诸如，10-3毫巴。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，第一夹角可以是形成在第一轴线与第二轴线之间的任何角度。在一些实现方式中，第一夹角可以是由第一轴线相对于第二轴线的倾斜度(inclination)定义的角度。例如，两个轴线可以在它们之间定义四个夹角，其中这四个夹角位于同一平面中，此平面可在三维座标系或参考系(即，在空间中)任意取向。由四个夹角形成两对夹角，其中每一对夹角包括两个相等的夹角。第一夹角可以是这个平面(即，任意取向的平面)内的夹角中的任一个夹角。
在图4所示的示例中，第一夹角29是由第一轴线28在竖直方向(即，平行于重力的方向)上相对于第二轴线23的倾斜度定义的夹角。在另一例中，第一夹角29可以是由第一轴线28在水平方向(即，垂直于重力的方向)上相对于第二轴线23的倾斜度定义的夹角。然而，第一夹角不限于竖直和水平的方向，而是也可在三维空间中的任何方向上定义。
至少一个致动装置30是可连接至至少一个溅射阴极25的。在一些实施例中，至少一个致动装置30是可连接至第一端部26和/或第二端部27的。至少一个致动装置30配置成用于特别在溅射工艺期间改变第一夹角29。在一些实施例中，至少一个致动装置30可配置成用于改变第一轴线28相对于第二轴线23的取向，从而改变第一夹角29。通过原位地(例如，在真空下)改变第一夹角，可补偿例如由于热膨胀和/或机械应力、由溅射阴极25的弯曲造成的第一夹角29的改变，由此可增加涂覆在基板上的材料层的厚度均匀性。根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，在真空腔室21中提供致动装置30。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，至少一个致动装置30配置成用于将第一夹角29改变或调整至基本上为0度。这可对应于第一轴线28与第二轴线23的平行配置或对应于第一轴线28与第二轴线23在±5°内的偏离。在其他些实施例中，至少一个致动装置30配置成用于将第一夹角29改变或调整至第一值。此第一值可以是预定值或例如在溅射工艺期间实时地确定和/或适配的值。第一值可基于溅射工艺的至少一个工艺参数来计算或确定，所述至少一个工艺参数诸如，溅射在基板表面上的材料的层厚度、真空参数、溅射材料和/或工艺功率。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，至少一个致动装置30是可连接至第二端部27的。例如，第一端部26可固定在适当的位置，而第二端部27设为通过连接至此第二端部27的致动装置30是可移动或可移位的。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，至少一个致动装置30是可连接至至少一个溅射阴极25的中间部分的。如本文中所使用的术语“中间部分”可以是指第一端部26与第二端部27之间的至少一个溅射阴极25的任何部分。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，为溅射阴极25提供一个致动装置30。换句话说，溅射阴极25可具有与其相关联的一个致动装置30。这可以是当溅射阴极25的第一端部26固定至固持装置24(例如，容纳平板)时的情况。随后，第二端部27可以是可连接至各自的致动装置30的。在一些实施例中，可为溅射阴极25中的每一个提供一个致动装置30，即，致动装置30的数量可等于溅射阴极25的数量。在此类情况下，可单独地或独立于彼此地控制或调整相应的第一夹角29。
在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，可为溅射阴极25提供两个致动装置30。换句话说，溅射阴极25可具有与其相关联的两个致动装置30。这可以是当其中一个致动装置30是可连接至第一端部26的，而另一致动装置30是可连接至第二端部27的情况。在一些实施例中，可为溅射阴极25中的每一个提供两个致动装置30，即，致动装置30的数量可以是溅射阴极25的数量的两倍。在此类情况下，可单独地或独立于彼此地控制或调整相应的第一夹角29。
如上文所述，根据一些实施例，溅射布置20可包括两个致动装置30，其中一个致动装置30可以是可连接至第一端部26的，而另一致动装置30可以是可连接至第二端部27的。在此类情况下，第一端部26可不被固定在适当位置，而是通过连接至其的致动装置30是可移动的。在一些实施例中，第一端部26可经由其他致动装置30而连接至固持装置24。通过相对于彼此来移动第二端部27与第一端部26，可改变第一轴线28与第二轴线23之间的第一夹角29。在此示例中，为了改变第一夹角29，可在第二端部27不移动或固定在适当位置时移动第一端部26，或可在第二端部27移动时不移动第一端部26或将第一端部26固定在适当位置，或可相对于彼此来移动第一端部26与第二端部27两者，尤其是可相对于彼此同时移动这两者。
应当理解的是，本公开不限制于上述配置，并且可提供任意数量的致动装置以连接第一端部和/或第二端部中的至少一些。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，固持装置24可配置成用于支撑至少一个溅射阴极25。作为示例，至少一个溅射阴极25可连接或固定至固持装置24。典型地，固持装置可以是平板，特别是容纳平板。在典型的实施例中，第一端部26可固定或附接至固持装置24。作为示例，第一端部26可连接至固持装置24以被固定在适当位置，并且第二端部27可设为可连接至至少一个致动装置30从而是可移动或可移位的。通过在第一端部26固定在适当位置时移动第二端部27，可改变第一轴线28与第二轴线23之间的第一夹角29。
在一些实现方式中，为了组装溅射布置20，可通过真空腔室21的开口将至少一个溅射阴极25移动到真空腔室21中。在真空腔室21内，可定位至少一个溅射阴极25，以便至少部分地环绕基板支撑件22。在将溅射阴极25定位在真空腔室21内的时候或之后，可例如手动地或自动地将至少一个溅射阴极25连接至至少一个致动装置30。当溅射布置20中具有两个或更多个溅射阴极25时，这两个或更多个溅射阴极25中的至少一个可以是可连接至至少一致动装置30的。在一些实施例中，所有的溅射阴极25可以是可连接至至少一个致动装置30的。接着，可气密密封真空腔室21，使得可在真空腔室21中创建真空。作为示例，固持装置24可配置为密封溅射阴极25通过其而被插入到真空腔室21中的开口。
在一些实现方式中，可提供相对于真空腔室21可移动的组件，所述组件包括溅射阴极25、基板支撑件22以及任选的进一步的元件(诸如，固持装置24和/或用于输送柔性基板的输送装置)。作为示例，溅射阴极25和基板支撑件可提供为可移入和移出真空腔室21的实体。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，至少一个溅射阴极25是平面溅射阴极或可旋转溅射阴极。当溅射阴极25是可旋转溅射阴极时，第一轴线28可以是此可旋转溅射阴极的旋转轴。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，至少一个基板支撑件22可以是圆筒状的，特别是可以是涂覆鼓轮。例如，第二轴线23可以是圆筒状基板支撑件的旋转轴，特别地可以是涂覆鼓轮的旋转轴。
在典型的实现方式中，溅射布置20可包括多于一个的溅射阴极25。溅射阴极25中的每一个可与基板支撑件22的第二轴线23形成相应的第一夹角29。至少一个致动装置30可配置成用于改变这些第一夹角29中的至少一个，例如，具有最趋向于弯曲的倾向的(多个)阴极的(多个)第一夹角。
图6示出根据本文所述的实施例的图4的溅射布置20的俯视剖面图。
在图6的示例中，示出两个溅射阴极25。相应的致动装置30、30’连接至每一个第二端部。致动装置30、30’各自都可包括调整元件31、31’。
调整元件31、31’可包括电机、步进电机(stepped motor)、线性电机(linearmotor)、机械调节单元(mechanical adjustment unit)、气动调整单元(pneumaticadjustment unit)和液压调整单元(hydraulic adjustment unit)中的至少一种。机械调整元件可包括穿过真空腔室的壁的馈通(feed through)。因此，机械调整元件31、31’是可从真空腔室21外部控制的，特别是可从真空腔室21外部手动地控制的。
在一些实施例中，可提供连接装置32、32’以将第二端部与调整元件31、31’连接。连接装置32、32’可配置为当溅射阴极25被插入或移入真空腔室21时，建立与第二端部的连接。然而，在一些实施例中，可以不提供任何连接装置，并且调整元件31、31’可直接连接至溅射阴极25的第二端部。
至少一个致动装置30、30’配置成用于特别在溅射工艺期间改变第一夹角。通过原位地(例如，在真空下)改变第一夹角，可补偿例如由于热膨胀或机械应力、由溅射阴极的弯曲而导致的第一夹角的改变，由此可增加涂覆在基板上的材料层的厚度均匀性。在图6中，在真空腔室21内提供致动装置30、30’。
根据一些实施例，溅射阴极25安装在固持装置24或容纳平板上。因此，基板支撑件22与溅射阴极25之间的距离292和294可以是固定的。在溅射阴极25的松弛端(loose end)或自由端处的基板支撑件22与溅射阴极25之间的距离291和293可以是灵活且独立的数值(决定于例如真空腔室内的压力、阴极位置，重量、溅射阴极和/或容纳平板的弯曲，等等)。包括至少一个致动装置30、30的系统可集成在每一个溅射阴极25的松弛端或自由端处，并且可适用于以得到相同的距离291和293的方式(即，得到基板支撑件22与溅射阴极25的平行配置的方式)来移动或弯曲溅射阴极25。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，致动装置30、30’可配置成用于将距离291和293改变和调整至分别等于距离292和294。这可对应于基板支撑件22与溅射阴极25的平行配置，即，第一轴线28与第二轴线23的平行配置。在溅射工艺期间，可例如基于至少一个溅射工艺参数原位地和/或实时地执行此类控制。溅射工艺参数可包括选自由以下各项组成的组的至少一个参数：溅射在基板表面上的材料的层厚度、真空参数、溅射材料和/或工艺功率。由此，增加了涂覆在基板上的材料层的厚度均匀性。
在其他实施例中，致动装置30、30’可配置成用于将距离291和293中的至少一个改变或调整至相应的第一值。此第一值可以是预定值，或可以是例如在溅射工艺期间实时地计算和/或适配的值。此第一值可基于溅射工艺的至少一个工艺参数来计算或确定，所述至少一个工艺参数诸如，溅射在基板表面上的材料的层厚度、真空参数、溅射材料和/或工艺功率。距离291的第一值可独立于距离293的第一值来计算或确定。此外，一个(即，同一个)第一值也可用于距离291和293两者。
可在不对系统(真空腔室)排气的情况下容易地原位地完成此类调整。可利用每一个阴极运行多个单层，可利用集成式光学测量系统直接测量均匀性。然而，本公开不限于多个单层，并且集成式光学测量系统可适用于多层系统。凭借利用此类系统获得的数据，可直接计算或执行所需(量的)移动或弯曲。如下文所述，可实现自动的闭环控制。
根据可与本文所述其他的实施例结合的一些实施例，溅射布置20可进一步包括控制器(未示出)，所述控制器配置成用于控制至少一个致动装置30以调整第一夹角。作为示例，控制器(未示出)可配置成用于控制溅射配置30以将第一夹角29改变为基本上为0度或改变为如上文所述的第一值。作为示例，可例如在溅射工艺期间实时地确定和/或适配第一夹角。
在一些实施例中，控制器可配置成用于控制至少一个致动装置30，以便基于一个或多个溅射工艺参数来调整第一夹角。作为示例，溅射工艺参数可包括以下至少一项：溅射在基板表面上的材料的层厚度、真空参数、溅射材料和/或工艺功率。为了测量溅射在基板表面的材料的层厚度，溅射布置或溅射布置可包括集成式均匀性测量系统，尤其是原位均匀性测量系统。
图7A、图7B和图8示出用于磁控管溅射(magnetron sputtering)的溅射布置。溅射源通常采用磁控管(magnetron)，所述磁控管利用强电磁场以将带电的等离子体粒子约束在例如接近溅射靶材的表面的等离子体云中。
图7A示出理想情况下的溅射布置40，其中对称的等离子体云43形成在溅射阴极42与基板支撑件44之间。溅射阴极42的第一端部45可附接至固持装置41，而溅射阴极42的第二端部46可以是松弛或自由的，以便形成悬臂系统。空间上变化(spatial varying)(即，非均质的)的磁场可导致如图7B中所示的非对称的等离子体云43。非对称等离子体云43可反过来影响所涂覆的层的均匀性。特别地，所涂覆的层可能具有差的均匀性。
图8示出根据本文所述的实施例的溅射布置50。溅射布置50包括基板支撑件44和溅射阴极42，所述基板支撑件配置成用于支撑基板(未示出)，所述溅射阴极42具有第一端部45与第二端部46。溅射阴极42的第一端部45可附接至固持装置41，而溅射阴极42的第二端部46可以是松弛或自由的，以便形成悬臂系统。根据一些实施例，溅射阴极42沿第一轴线47延伸，而基板支撑件44沿第二轴线48延伸。第一轴线47与第二轴线48形成第一夹角。换句话说，第一轴线47与第二轴线48相对于彼此取向以形成第一夹角。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，第一夹角可以是任何形成在第一轴线与第二轴线之间的夹角。特别地，第一夹角可由共享共同端点的两个轴线形成，所述共同端点可以是第一轴线与第二轴线的交点。作为示例，当两个轴线在一点处交汇时，形成四个夹角。这些夹角根据它们相对于彼此的位置按对来命名。由两个交汇的轴线形成的一对彼此相对的夹角称为对顶角(vertical angle,opposite angle或vertical oppositeangles)。对顶角是相等的。在一些实现方式中，第一夹角可以是由第一轴线相对于第二轴线的倾斜度定义的夹角。
在图8的示例中，第一夹角是由第一轴线47在竖直方向(即，平行于重力的方向)上相对于第二轴线48的倾斜度定义的夹角。在另一示例中，第一夹角可以是由第一轴线47在水平方向(即，垂直于重力的方向)上相对于第二轴线48的倾斜度定义的夹角。然而，第一夹角不限于竖直与水平的方向，而是可在三维空间中的任何方向上定义。
根据本公开的一些实施例，并且如图8中所示，溅射布置50进一步具有至少一个致动装置300，所述至少一个致动装置300可连接至溅射阴极42的第二端部46。至少一个致动装置300能以与如上所述的致动装置30、30’类似的方式来配置，并且尤其可包括调整元件310和连接装置320。上文给出的对致动装置30、30'的描述，特别是对调整元件31、31’和连接装置32、32’的描述也适用于致动装置300、调整元件310和连接装置320，因此不再重复。
在典型的实现方式中，至少一个致动装置300可配置成：特别是在溅射工艺期间，通过在第一端部45基本上固定在适当位置时移动或移位第二端部46来改变第一夹角。至少一个致动装置300可改变溅射阴极42、特别是第一轴线47相对于基板支撑件44的第二轴线48的取向，从而改变第一夹角29。
在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，为溅射阴极42提供一个致动装置300。在可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例中，为溅射阴极42提供两个致动装置300。换句话说，溅射阴极42可具有与其相关联的两个致动装置300。举例而言，一个致动装置300可以是可连接至第一端部45的，而另一致动装置300可以是可连接至第二端部46的。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，至少一个致动装置300可以是可连接至溅射阴极42的中间部分的。术语“中间部分”可以是指第一端部45与第二端部46之间的溅射阴极42的任何部分。
溅射布置50通过弯曲溅射阴极42或调整溅射阴极42的取向来提供对等离子体非均匀性的补偿。由此，增加了涂覆在基板上的材料层的厚度均匀性。
图9示出具有根据本文所述的实施例的溅射布置的薄膜沉积系统1000。
薄膜沉积系统1000包括退卷站(unwinding station)110、绕卷站(windingstation)110’、第一溅射布置120以及第二溅射布置130。溅射布置120和130各自都包括可配置为处理腔室的真空腔室。可在退卷站110与第一溅射布置120的第一腔室之间提供负载锁定腔室1010。可在激光划线腔室(laser scribing chamber)1020与绕卷站110’之间提供进一步的负载锁定腔室1010。这些负载锁定腔室1010各自都可包括密封件1012，所述密封件1012可例如在馈送柔性基板100通过薄膜沉积系统1000或柔性基板100不存在时被关闭。由此，当对系统的其余部分抽真空时，绕卷站110’和退卷站110可以是打开的，并且具有大气压力。此外，负载锁定室1010可用于提供中间真空级，使得可增加例如绕卷站110’与第一溅射布置120的真空腔室之间的压力差。
柔性基板100也可被称为“辐材”。术语“辐材”特别可以指任意种类的柔性基板。作为示例，辐材可以是任意适合的带状柔性材料。典型的示例是箔(foil)。
如例如图9中所示，腔室和站可将薄膜沉积系统1000分离为不同的区域。由此，可基于在不同的区域中的灵活的使用模块的概念来提供适用于分离区域的分离手段。根据一些实施例，可提供气体分离163、气体分离1163和/或气体分离1164。由此，可在薄膜沉积系统1000的不同区域中提供不同的处理气氛(例如，不同的处理压力)。
例如，系统示出在绕卷站110和退卷站110’中的区域1110、在负载锁定腔室1010中的区域1011、在激光划线腔室1020中的区域1024、在溅射布置120和130中的气垫区域1123、在溅射布置120和130中的辐材引导区域1122，以及在溅射布置120和130中的处理区域1121、1120。这些区域中的一个或多个区域各自都可具有不同的气氛(例如，压力)。例如，可分离由于气垫区域而导致的气体灌入，从而通过气体分离手段来减小对其他区域的影响。
根据可与本文所述的其他实施例结合的不同的实施例，气垫区域1123可具有1毫巴至约1·10-2毫巴之间的压力，而在操作期间，其他区域可被抽真空至1·10-2毫巴至1·10-4毫巴之间的压力。
根据可与本文所述的其他实施例结合的更进一步的实施例，在溅射布置120和130中的每一者之后，可提供激光划线腔室1020。激光划线腔室1020各自包括用于对柔性基板100的前表面进行激光处理的装备。根据不同的实施例，在激光划线腔室1020中提供激光器1022、一个或多个反射镜1025和/或至少一透镜1026。激光束1028被引导到柔性基板100的前表面(即，在先前的处理腔室中已在其上沉积了薄膜的表面)上。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，溅射布置120可包括配置成用于输送辐材(例如，基板100)的两个或更多个涂覆鼓轮61、62、63，并且可包括至少一个溅射阴极64。虽然在图9的示例中示出三个涂覆鼓轮61、62、63，但是本公开并不限于此，并且可提供任何适合数量的涂覆鼓轮。作为示例，可提供两个或四个涂覆鼓轮。根据本公开的一些实施例，涂覆鼓轮也可被称为可旋转基板支撑件。相应地，如图9中的左侧沉积腔室中所示，两个或更多个可旋转基板支撑件可提供自由跨距沉积腔室；或者如图9中的右侧沉积腔室中所示，当辐材与涂覆鼓轮接触时，可利用一个涂覆鼓轮来沉积材料。
根据一些实施例，这两个或更多个涂覆鼓轮61、62、63平行地设置，并伴随着形成在这两个或更多个涂覆鼓轮61、62、63之间的间隙。作为示例，可提供第一涂覆鼓轮61与第二涂覆鼓轮62，其中间隙形成在此第一涂覆鼓轮61与第二涂覆鼓轮62之间。在一些实现方式中，至少一个溅射阴极64可定位在面对此间隙的区域中。由此，沉积发生在此间隙区域(即，辐材是自由的且不由涂覆鼓轮61、62、63支撑之处)。这也可称为“自由跨距沉积”。
根据一些实施例，每一个溅射阴极64沿各自的第一轴线延伸，而涂覆鼓轮61、62、63沿各自的第二轴线延伸。第二轴线可以是相应的涂覆鼓轮61、62、63的旋转轴。第一轴线与第二轴线形成第一夹角。换句话说，第一轴线和第二轴线相对于彼此取向以形成第一夹角。
根据本公开的一些实施例，溅射布置120可具有至少一个致动装置(未示出)，所述至少一个致动装置可连接至溅射阴极64中的至少一个。至少一个致动装置可配置成用于改变至少一个溅射阴极64相对于涂覆鼓轮61、62、63中的至少一个的取向，从而调整至少一个第一夹角。能以与前述的致动装置30、30’和300类似的方式类配置所述至少一个致动装置，并且所述至少一个致动装置可特别包括调整单元与连接装置。上文给出的对致动装置30、30’和300的描述、特别是对调整单元与连接装置的描述也适用于此致动装置，因此不再重复。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，溅射布置130可配置为参照图1至图8详细地描述的溅射布置中的任一者。
图10示出根据本文所述的实施例的用于在基板表面上溅射材料的方法80的流程图。
用于在基板表面上溅射材料的方法使用具有至少一个溅射阴极的溅射布置，所述至少一个溅射阴极具有第一端部与第二端部，其中所述溅射阴极沿第一轴线延伸。所述方法包括以下步骤：在溅射工艺期间，改变第一轴线的取向(框81)。所述溅射布置可配置为上述溅射布置中的任一者。
如在所述方法中使用的溅射布置可进一步包括至少一个基板支撑件，所述至少一个基板支撑件配置成用于支撑基板并与至少一个溅射阴极相对地布置，其中所述基板支撑件沿第二轴线延伸，并且其中所述第二轴线与第一轴线形成第一夹角。在所述方法中，第一轴线取向的改变可提供第一夹角的改变。由此，增加了涂覆在基板上的材料层的厚度均匀性。
根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，所述方法可进一步包括以下步骤：基于一个或多个溅射工艺参数，特别是通过闭环控制来改变第一夹角(框82)。作为示例，溅射工艺参数可包括选自由以下各项组成的组的至少一个工艺参数：溅射在基板表面上的材料的层厚度、真空参数、溅射材料和工艺功率。为了测量溅射在基板表面上的材料的层厚度，溅射布置可包括集成式均匀性测量系统。
根据一些实施例，集成式均匀性测量系统可用于实现闭环控制，特别是自动的闭环控制。作为示例，凭借利用此类系统得到的数据，可确定并执行所需(量的)移动或弯曲，以便例如适配或改善所涂覆的层的均匀性。
本公开允许对溅射阴极与基板支撑件之间的角度进行的原位(例如，在真空下)控制，以增加涂覆在基板上的材料层的厚度均匀性。特别地，本公开允许在涂覆源与基板之间进行原位(例如，在真空下)调整和自动的距离调节，从而得到最佳可能的厚度均匀性。
虽然前述的内容针对本公开的实施例，但是可设计本公开的其他和进一步的实施例而不背离本公开的基本范围，并且本公开的范围由所附权利要求书来确定。

Claims (19)

1.一种用于在柔性基板表面上溅射材料的溅射布置，所述溅射布置包括：
至少一个溅射阴极，所述至少一个溅射阴极具有第一端部与第二端部，其中所述溅射阴极沿第一轴线延伸；
至少一个基板支撑件，所述至少一个基板支撑件配置成用于支撑所述基板且与所述至少一个溅射阴极相对地布置，其中所述至少一个基板支撑件沿第二轴线延伸，并且其中所述第二轴线与所述第一轴线形成第一夹角；以及
至少一个致动装置，所述至少一个致动装置可连接至所述至少一个溅射阴极，其中所述至少一个致动装置配置成用于改变所述第一轴相对于所述第二轴的取向以在溅射工艺期间改变所述第一夹角，
其中所述至少一个基板支撑件是涂覆鼓轮，且所述第二轴线是所述涂覆鼓轮的旋转轴。
2.如权利要求1所述的溅射布置，其中所述至少一个致动装置在所述第一端部或所述第二端部处可连接至所述至少一个溅射阴极。
3.如权利要求1所述的溅射布置，进一步包括固持装置，所述固持装置配置成用于固持所述至少一个溅射阴极。
4.如权利要求3所述的溅射布置，其中所述第一端部连接至所述固持装置。
5.如权利要求1所述的溅射布置，包括可连接至所述第二端部的一个致动装置，或包括两个致动装置，其中所述两个致动装置中的一个致动装置是可连接至所述第一端部的，并且所述两个致动装置中的另一个致动装置是可连接至所述第二端部的。
6.如权利要求1所述的溅射布置，其中所述至少一个溅射阴极是平面溅射阴极或可旋转溅射阴极，其中所述第一轴线是所述可旋转溅射阴极的旋转轴。
7.如权利要求1所述的溅射布置，包括第一可旋转基板支撑件以及与所述第一可旋转基板支撑件平行地设置的第二可旋转基板支撑件，并且间隙形成在所述第一可旋转基板支撑件与所述第二可旋转基板支撑件之间，用于输送所述基板。
8.如权利要求1至7中的任一项所述的溅射布置，其中所述致动装置配置成用于将所述第一夹角改变为基本上为0度。
9.如权利要求1所述的溅射布置，其中所述致动装置包括以下至少一者：电机、机械调节单元、气动调整单元和液压调整单元。
10.如权利要求9所述的溅射布置，其中所述电机是步进电机或线性电机。
11.如权利要求1所述的溅射布置，进一步包括控制器，所述控制器配置成用于控制所述致动装置，从而基于一个或多个溅射工艺参数来调整所述第一夹角。
12.如权利要求1所述的溅射布置，包括至少两个溅射阴极。
13.如权利要求12所述的溅射布置，包括3个溅射阴极。
14.如权利要求12所述的溅射布置，包括6个溅射阴极。
15.如权利要求1所述的溅射布置，进一步包括真空腔室，其中在所述真空腔室内提供所述至少一个基板支撑件和/或所述至少一个致动装置。
16.一种用于利用溅射布置在柔性基板表面上溅射材料的方法，所述溅射布置具有至少一个溅射阴极，所述至少一个溅射阴极具有第一端部与第二端部，其中所述溅射阴极沿第一轴线延伸，所述方法包括以下步骤：
在溅射工艺期间，改变所述第一轴线的取向，
其中所述溅射布置进一步包括：
至少一个基板支撑件，所述至少一个基板支撑件配置成用于支撑所述基板且与所述至少一个溅射阴极相对地布置，其中所述至少一个基板支撑件沿第二轴线延伸，其中所述第二轴线与所述第一轴线形成第一夹角，并且其中所述至少一个基板支撑件是涂覆鼓轮且所述第二轴线是所述涂覆鼓轮的旋转轴；并且
其中改变所述第一轴线的取向改变所述第一夹角。
17.如权利要求16所述的方法，进一步包括以下步骤：
基于至少一个溅射工艺参数来改变所述第一轴线的取向。
18.如权利要求17所述的方法，其中改变所述第一轴的取向通过闭环控制来执行。
19.如权利要求17或18所述的方法，其中所述溅射工艺参数包括选自由以下各项组成的组的至少一个工艺参数：溅射在所述基板表面上的所述材料的层厚度、真空参数、溅射材料以及工艺功率。
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