CN106463327B - 用于均匀溅镀的溅镀系统 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于在衬底(111)上涂覆涂层的溅镀系统(100)。所述溅镀系统包括用于单个涂层的联合溅镀的至少两个圆柱形溅镀单元(125)。每个溅镀单元(125)包括细长磁铁配置并且至少一个细长磁铁配置包括沿着所述细长磁铁配置的长度方向的多个磁铁结构(140)和磁铁结构控制系统(150)。在溅镀靶材(121)安装在溅镀单元上时，至少一个磁铁结构(140)的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统(150)调整。

Description

用于均匀溅镀的溅镀系统
发明领域
本发明大体来说涉及用于涂覆涂层的系统和方法。更具体来说，本发明涉及用于控制衬底上的沉积涂层的参数的均匀性的系统和方法。
发明背景
对于包括平板显示器技术(基TFT之LCD或OLED技术)的大量应用，利用具备一个或多个涂层的衬底。可以例如通过借助于溅镀在衬底上沉积涂层来生产这类产品。为了实现以高效的方式生产这些产品，通常在大的衬底上执行溅镀，随后可以任选地拆分所述衬底。通常使用两个解决方案来进行溅镀：诸如利用顺列式沉积系统以连续或准连续的方式执行沉积，通过所述系统，衬底相对于溅镀靶材移动。或者溅镀发生在衬底相对于溅镀靶材大致上静止时。在后一种情况下，通常利用具有大的溅镀靶材区域的沉积系统，即，溅镀靶材区域的尺寸类似于或大于衬底的尺寸的系统。
溅镀产品或对应的最终产品的质量尤其由缺陷的数目和涂覆层的某些参数的均匀性决定。
溅镀过程期间颗粒的存在原来是缺陷的重要来源。试验已显示，引起缺陷的颗粒的数目在使衬底移动的溅镀过程中比在衬底大致上静止的溅镀过程中更大。移动衬底的使用因此是颗粒的来源，所述颗粒保留在衬底中并且因此妨碍所沉积涂层。因此，在本发明中，焦点在于其中使用大致上静止的衬底的沉积系统。
如上所述，第二个重要的方面是沉积层的均匀性。沉积层的一个或多个参数的变化可以引起最终产品(例如，平板显示器)的次优化性能和可变质量。因此，对沉积层的均匀性提出高要求。
可以出现沉积层的一个或多个参数的各种类型的变化。
参数(例如，涂层的厚度)的变化可以系统性地在一个方向上增大或减小。这些系统性变化通常可以分成多项式变化和周期性变化。周期性变化可以例如具体来说在使用数个个别溅镀靶材时诱发，所述溅镀靶材放置成平行地靠近彼此以便生成大的溅镀靶材区域。取决于衬底相对于多个靶材的位置，在溅镀过程期间可能发生不同的材料通量。
除了在若干溅镀靶材上的方向中的周期性变化之外，还可能发生材料通量的其他典型变化。在细长溅镀靶材的端部附近，材料通量通常不同于沿着溅镀靶材的侵蚀轮廓的其他位置处的材料通量。
在将多个溅镀靶材放置成平行地靠近彼此的系统中，此外，溅镀效率的特性变化发生在共同溅镀靶材表面的某些拐角中。这些变化是由这些特定配置中发生的物理过程造成的。这些变化的发生导致如下事实：沉积层的一个或多个参数的所得变化不是一维的而是通常二维的，并且因此常常更难以控制。
涂层的一个或多个参数缺乏均匀性可能因此是由以下各项造成的：所使用溅镀气体(氩气或反应气体)的不均匀分压、不均匀磁场分布、电场的不均匀分布、不均匀溅镀靶材表面(例如，在形态和/或组成上不均匀)和/或在具有大致上静止的衬底的溅镀沉积系统中固有地存在的物理过程。
现有技术中已经建议各种技术来用于减少或防止均匀性的变化。这些技术包括：
-引起磁铁和/或衬底的小的移动以便过滤掉小的局部变化，以便引起均匀的沉积，
-使用溅镀沉积系统的优化机械位置/定向，以便例如通过调整每个个别溅镀靶材与衬底之间的距离，和/或通过单独地调整每个溅镀靶材的功率，来获得沉积层的更优化分布，
-调整气体分布以便获得涂层在纵向方向上的均匀厚度。然而，因此可能发生的是，形成具有不同组成的层。
大部分所提议的解决方案可以补偿单个方向上的涂层参数的变化，但是在两个维度上的补偿是不可能或几乎不可能的。
现有技术中的一个解决方案提议使用大的平面溅镀靶材以及对下层磁铁结构的二维矩阵受控调节，从而磁铁配置的矩阵各自是单独可控制的。然而，控制磁铁配置的这种二维矩阵需要复杂调整，损害沉积技术的效率。
仍然需要高效溅镀沉积系统和用于在衬底上溅镀均匀涂层的高效方法，具体来说是用于溅镀具有高二维均匀性的涂层的高效方法。
发明概述
本发明的目标是提供允许调整2D衬底上的涂层的均匀性的系统和方法。
上述目标由根据本发明的设备、系统和/或方法来实现。
本发明涉及用于在衬底上沉积涂层的溅镀系统，所述溅镀系统包括：衬底支架，所述衬底可以位于所述衬底支架上，以使得所述衬底在所述涂层的涂覆期间大致上静止；
至少两个圆柱形溅镀单元，其用于单个(例如，一个且相同的)涂层的联合溅镀，每个溅镀单元包括细长磁铁配置，
其中至少一个细长磁铁配置包括沿着所述细长磁铁配置的长度方向的多个磁铁结构和磁铁结构控制系统；
其中在溅镀靶材安装在溅镀单元上时，至少一个磁铁结构的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统来控制，以便影响溅镀涂层的均匀性。
磁性结构可以是磁铁阵列。各种磁铁结构通常定位成靠近彼此，以便它们一起形成细长磁铁配置。细长磁铁配置可以因此由在溅镀靶材的长度上延伸的若干相邻的磁铁结构组成。本发明的实施方案的优点是，可以使涂层的参数的均匀性的变化小于涂层的参数的平均值的20％，或甚至小于10％，或甚至小于5％。所述参数可以是厚度、电阻率、表征涂层的电气或光学性质的参数等。本发明的实施方案的优点是，当衬底相对于溅镀系统固定地定位时，这也是可能的。毕竟，在具有移动衬底的溅镀系统中，涂层的污染风险增大。在溅镀期间，靶材料在衬底上的沉积速率可以局部改变。此外，在衬底上的各种方向上的沉积速率通常也有固有的差异。因此，本发明的实施方案的优点是，磁铁配置的磁铁结构或多个磁铁配置的磁铁结构可以彼此独立地定位，并且它们可以在使用期间(即，当安装了溅镀靶材时)被操作。磁性配置可以隔开一段距离来控制。后者允许在溅镀系统可操作时和/或在溅镀系统处于真空时修改沉积速率。这允许考虑到涂布机的增加的污染和/或溅镀靶材的改变的厚度(由于侵蚀)。本发明的实施方案的优点是，不需要移除溅镀靶材来调整磁性结构。这通常导致时间上的增益。
细长磁铁配置的至少部分可以包含沿着所述细长磁铁配置的长度方向的多个磁铁结构和磁铁结构控制系统，从而磁铁结构的一部分的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统远程控制。本发明的实施方案的优点是，对沉积层的均匀性的准确控制是可能的。
圆柱形溅镀单元可以定向成相对于彼此大致上平行。
当衬底位于衬底支架中时，所述溅镀单元中的至少一个的细长磁铁配置的磁轴可以被配置成平行于衬底。
细长磁铁配置的磁铁结构的位置和/或形状的个别调整的影响可以仅在细长磁铁配置的长度的一部分上的磁场矢量中可感觉到。
本发明的实施方案的优点是，磁场的局部调整对溅镀靶材的邻近部分或对邻近的溅镀靶材仅有有限的影响。相比之下，磁场的局部调整对局部磁场矢量有明显的影响。这允许局部调整衬底上的靶材料的材料通量矢量。“局部”在这种情况下的意思是，在最多是细长磁铁配置的一半长度的长度上。取决于本发明的实施方案，可以用物理变化改变±40％的方式改变场强度。
磁铁结构控制系统中的一个或多个可以被配置来调整对应的磁铁结构的位置。
一个或多个磁铁结构控制系统可以被配置来通过使对应的磁铁结构绕旋转轴旋转来调整对应的磁铁结构的位置，所述旋转轴平行于细长磁铁配置的纵轴。
本发明的实施方案的优点是，通过使磁铁结构旋转，可以减小涂层的厚度在横向方向上的周期性变化。本发明的实施方案的优点是，可以局部且连续地调整靶材料的沉积速率。这使得有可能在原本将会在涂层中沉积太多的靶材料的位置处减小沉积速率，并且在原本将会在涂层中沉积不足的靶材料的位置处增大沉积速率。
一个或多个磁铁结构控制系统可以被配置来通过转移磁铁结构来调整磁铁结构的位置。在本发明的实施方案中，磁铁结构的部分也可以相对于彼此移动。与不可能进行移动的情况相比，这产生更大的自由度来修改磁场。本发明的实施方案的优点是，有更大的自由度来调整由磁铁结构感应出的磁场矢量。
一个或多个磁铁结构控制系统可以被配置来调整对应的磁铁结构的形状。
一个或多个磁铁结构控制系统可以被配置来通过转移对应的磁铁结构的仅部分来调整对应的磁铁结构的形状。本发明的实施方案的优点是，磁场矢量的量值和方向或定向都可以被调整。本发明的实施方案的优点是，磁场矢量的量值和方向或定向可以沿着细长磁铁配置的长度方向和在不同的细长磁铁配置之间被调整。这允许沿着每个个别磁铁配置的长度方向和在垂直于不同磁铁配置的方向上的沉积速率的快速且容易的调整。
一个或多个磁铁结构控制系统可以被配置来通过使对应的磁铁结构绕旋转轴旋转来调整对应的磁铁结构的形状，所述旋转轴平行于细长磁铁配置的纵轴。
一个或多个磁铁结构控制系统可以被配置来通过使对应的磁铁结构的不同部分绕旋转轴不同地旋转来调整磁铁结构的形状，所述旋转轴平行于细长磁铁配置的纵轴。本发明的实施方案的优点是，在垂直于衬底并且包含旋转轴的虚拟平面中的磁场强度可以通过使一个磁铁结构的两个部分旋转远离所述虚拟平面来减小。以这种方式，可以避免在虚拟平面的位置处在衬底上形成更厚的涂层。本发明的实施方案的优点是，不需要停止溅镀来调整磁铁结构的部分的定向以便避免涂层的局部变厚。
圆柱形溅镀单元可以包括圆柱形溅镀靶材，其具备在圆柱体轴的纵向方向上延伸的圆柱形空腔，细长磁铁配置可以位于所述圆柱形空腔中。
一个或多个磁铁结构控制系统可以包括电机和嵌入式电子元件。一个或多个磁铁结构控制系统还可以包括用于位置确定的传感器。本发明的实施方案的优点是，磁铁配置的定位可以借助于可隔开一段距离来配置的部件来实现。因此不需要停止溅镀过程或打开溅镀系统或移除溅镀靶材来调整磁铁配置的定位。
一个或多个磁铁结构控制系统还可以包括用于将电机的移动转换成对应的磁铁结构的平移移动和/或旋转移动的执行器。
溅镀系统可以包括用于控制多个细长磁铁配置中的磁铁结构控制系统的控制器，所述控制器适于在控制来自一个磁铁配置的元件时，也考虑到对来自其他磁铁配置中的一个或多个的元件的控制。
每个细长磁铁配置可以包括用于控制多个磁铁结构控制系统的控制单元，所述多个磁铁结构控制系统用于控制多个磁铁结构。本发明的实施方案的优点是，每个磁铁隔室单个控制单元就足以驱动各种磁铁定位系统。溅镀系统可以还包括中央控制单元，从而所述中央控制单元可操作地连接到所述控制单元中的每一个。本发明的实施方案的优点是，可以经由单个中央控制单元来控制所有磁铁定位系统。这使得对溅镀过程的连续中央调整是可能的。
溅镀系统可以包括用于在涂层上的不同方向上的多个位置上监测溅镀涂层的特定特性的监测系统。
监测系统可以在反馈回路中连接到所述控制器，以使得所述控制器可以依据测量的参数值来调整控制。
至少一个磁铁结构的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统来控制，以便影响溅镀涂层在涂层上的至少两个不同维度中的均匀性。
本发明还涉及用于在衬底上溅镀涂层的方法，所述方法包括，
-在溅镀靶材安装在溅镀单元上时，通过调整至少一个磁铁结构的位置和/或形状来调整在包括至少两个圆柱形溅镀单元的系统中的圆柱形溅镀单元的至少一个细长磁铁配置的多个磁铁结构，以便影响溅镀涂层的均匀性。本发明的实施方案的优点是，在溅镀期间可以调整磁铁配置的位置。毕竟，这使得有可能在衬底上获得溅镀材料的均匀涂层。
所述方法可以另外包括：在溅镀涂层上的多个位置处监测涂层的参数的均匀性；以及依据涂层的测量参数来调整多个磁铁结构。
在随附的独立权利要求和从属权利要求中陈述本发明的特定和优选方面。在适当时并且不仅仅如权利要求中明确陈述，来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征组合并且与其他从属权利要求的特征组合。
本发明的这些和其他方面将从下文中描述的实施方案显而易见并且参照所述实施方案阐明。
附图简述
图1展示根据本发明的实施方案的溅镀系统的实施方案。
图2是在垂直于根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置的纵向方向的平面中的横截面的示意性表示。
图3是根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置的可能旋转的示意性表示。
图4是根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置的示意性表示，所述磁铁结构由可彼此独立移动的多个子配置组成。
图5是根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置绕两个轴的可能旋转的示意性表示，所述磁铁结构由多个子配置组成。
图6是根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置绕一个旋转轴的可能旋转的示意性表示，所述磁铁结构由多个子配置组成。
图7是根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置绕一个旋转轴的可能旋转的示意性表示，所述磁铁结构由多个子配置组成。
图8是根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置的示意性表示，所述磁铁结构由可以彼此独立地移动的多个子配置组成。
图9是根据本发明的实施方案的磁铁结构的配置的一个子配置相对于其他子配置的可能位移的示意性表示。
图10是根据本发明的实施方案的溅镀系统的示意性表示。
图11是根据本发明的实施方案的磁铁定位系统的3D图。
图12展示根据本发明的实施方案的方法的不同步骤的顺序。
附图仅是示意性的并且不是限制性的。在附图中，出于说明性目的，元件中的一些的尺寸可以被夸大而不是按比例绘制的。
权利要求中的任何参考符号不应解释为限制范围。在不同的图中，相同的参考符号是指相同或类似的元件。
说明性实施方案详述
将关于特定实施方案并且参照某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅受权利要求限制。本文中所包括并且描述的附图是示意性的并且不限制本发明的范围。还注意到，在附图中，出于说明性目的，一些元件的尺寸可以被夸大，并且因此不是按比例绘制的。尺寸和相对尺寸不对应于本发明的实际实施。
此外，在说明书中和在权利要求书中的术语第一、第二、第三和类似术语用于区别类似元件，且不一定用于描述以时间、空间、排序或以任何其他方式排列的顺序。应理解，所使用的术语在适当状况下是可以互换的，且本文所描述的本发明的实施方案能够以除本文所描述或示出外的其他顺序进行操作。
此外，在说明书中和在权利要求书中的术语顶部、底部、上方、前方和类似术语用于描述性目的，且不一定用于描述相对位置。应理解，所使用的术语在适当状况下是可以互换的，且本文所描述的本发明的实施方案能够以除本文所描述或示出外的其他定向进行操作。
应注意的是，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为局限于其后所列出的装置；其并不排除其他元件或布置。因此应将其解释为指出所提及的所陈述特征、整数、步骤或部件的存在，但是并不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或部件或其群组的存在或添加。因此，表达“包括A和B的设备”的范围不应限于仅由部件A和B组成的设备。关于本发明，其意味着所述设备的仅有相关部件是A和B。
本说明书通篇对“一个实施方案”或“一实施方案”的提及意味着结合所述实施方案所描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，短语“在一个实施方案中”或“在一实施方案中”在本说明书各个地方的出现不一定全部是指但可以是指同一实施方案。此外，如本领域的普通技术人员从本公开将明白的，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。
类似地，应了解，在对本发明的示例性实施方案的描述中，本发明的各种特征有时在单个实施方案、图或其描述中聚集在一起以便于简化本公开并且帮助理解各种发明性方面中的一个或多个。然而，本公开的这种方法不应被解释为反映以下意图：所要求的本发明要求比每项权利要求中明确陈述的特征多的特征。相反，如以下权利要求书所反映，发明方面在于少于单个前文所公开实施方案的所有特征。因此，在详述之后的权利要求书特此明确地并入到此详述中，其中每项权利要求独立地作为本发明的单独实施方案。
此外，虽然本文中描述的一些实施方案包括其他实施方案中所包括的一些特征但不包括其他特征，但是不同实施方案的特征的组合意图在本发明的范围内并且形成不同的实施方案，本领域的技术人员应会理解。例如，在以下权利要求书中，所要求的实施方案中的任一个可以任何组合来使用。
在本文所提供的描述中，陈述大量的具体细节。然而，应理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明的实施方案。在其他情况下，并未对熟知的方法、程序和技术进行详细描述，以免使本发明模糊。
在第一方面，本发明涉及用于在衬底上涂覆涂层的溅镀系统。溅镀系统因此通常包括衬底支架，衬底可以定位到所述衬底支架，例如，位于所述衬底支架上，以使得衬底在涂覆涂层期间大致上静止。在本发明中提及“大致上静止的衬底”之处，意思是衬底的平均位置在溅镀过程期间保持恒定。衬底的小位置变化(例如，作为额外动作来获得涂层的更均匀沉积)也落在衬底大致上静止的定义内。通常在连续的顺列式沉积系统中使用的衬底的移动并不落在大致上静止的衬底的定义内，因为在这种情况下，衬底在两个不同时刻相对于溅镀源将不处于相同的位置。这同样适用于衬底的移动，其中衬底随着时间的流逝有整体移动。根据本发明的实施方案的溅镀系统另外包括至少两个圆柱形溅镀单元。在优选实施方案中，溅镀系统包括一组平行的圆柱形溅镀单元，其紧密地定位成靠近彼此。每个溅镀单元因此包括细长磁铁配置。细长磁铁配置的长度方向上的轴可以全部位于离衬底相同的距离处，或者在其他实施方案可以具有离衬底的不同距离。甚至单个细长磁铁配置的轴也不需要具有相对于衬底的恒定距离，换句话说，细长磁铁配置可以相对于由衬底定义的平面倾斜。
至少一个细长磁铁配置包括沿着细长磁铁配置的长度方向的多个磁铁结构和磁铁结构控制系统。在本发明的实施方案中，在溅镀靶材安装在溅镀单元上时，至少一个磁铁结构的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统调整。在优选实施方案中，多个细长磁铁配置的磁铁结构的位置和/或形状可以远程调整。在一些实施方案中，这甚至在以下情况下也是可能的：在连接用于溅镀单元的水冷却时，或甚至在冷却系统在操作并且冷却液在循环时，或甚至在溅镀靶材通电时，或甚至在利用溅镀单元进行溅镀期间。控制至少一个磁铁结构的位置和/或形状可以导致影响并改善在衬底上的溅镀涂层的均匀性。磁铁结构控制系统可以隔开一段距离来远程操作。本发明的实施方案的优点是，其允许在溅镀期间和/或在溅镀被例如暂时中断但溅镀系统100仍处于真空时调整磁铁配置的位置。
本发明的实施方案的特定优点是，可以减小或避免在衬底表面上的一个或两个维度中的涂层变化。
在本发明的实施方案中，通常溅镀靶材将位于磁铁配置与衬底之间。在根据本发明的实施方案中使用的溅镀靶材通常是圆柱形溅镀靶材。本发明的实施方案的优点是，不需要在调整磁铁配置之前移除溅镀靶材。
在本发明的实施方案中，可以单独地控制一个或多个细长磁铁配置中的磁铁结构中的一些或全部。磁铁结构控制系统可以用它们可控制个别磁铁结构或一组磁铁结构的方式来配置。
在本发明中提及控制磁铁结构之处，或更具体来说，提及控制磁铁结构的位置和/或形状之处，这可以意味着选择形状或位置，或可以意味着有效地配置磁铁结构以使得磁铁结构获得具体形状或位置。调整磁铁结构的形状或位置包括调整离溅镀靶材的距离和/或调整磁铁结构的定向。调整定向允许改变磁场矢量的方向。调整离溅镀靶材表面的距离允许改变磁场强度。这些调整中的每一个允许局部地并且以受控的方式改变材料通量矢量。
通过说明(本发明的实施方案不限于此)，参照图1至图11说明了溅镀系统100的一些实施方案的标准和任选特征。
图1展示本发明的可能实施方案，其展示溅镀系统100。在目前的实例中，展示仅两个溅镀单元125以便不会使附图超负荷，但是技术人员将明白，在本发明的一些实施方案中，三个或超过三个溅镀单元125可以存在。在图1的实施方案中，溅镀单元125包括具有多个磁铁结构140的细长磁铁配置。在实施方案中，细长磁铁配置包括多个磁铁结构140和磁铁结构控制系统150，从而在目前的实例中为每个磁铁结构140提供一个磁铁结构控制系统150，但是本发明的实施方案不限于此，并且不同的磁铁结构140也可以经由共同的磁铁结构控制系统150来控制。在图1的实施方案中，每个磁铁结构控制系统包括定位系统，诸如伺服电机151、嵌入式控制电子元件152、用于位置确定的传感器153和转换系统154。转换系统154将伺服电机151的旋转移动转换成提供磁铁结构140的所需形状或位置的移动。伺服电机151可以例如是无刷DC电机。图1中的各种溅镀单元另外包括共同的控制单元或不同的控制单元160。控制单元160是中心点，从这里可以彼此独立地控制各种磁铁结构控制系统150。控制单元160因此通常与磁铁结构控制系统150中的每一个连接，并且允许控制不同的磁铁结构控制系统150。这种连接可以是机械连接，但是与嵌入式控制电子元件152的通信接口也是可能的。控制单元160是中心点，从这里可以控制各种磁铁定位系统。控制单元160可以包括中央处理单元(CPU)161，其支持与外部世界和与磁铁结构140的通信。控制单元可以例如将所需位置传输到磁铁结构控制系统150中一个的嵌入式控制电子元件152。嵌入式控制电子元件152随后可以继而基于从传感器153获得的位置信息并且基于所需位置来控制伺服电机151。所需位置可由用户经控制单元160输入。用于位置确定的传感器153可以是光学传感器。在一些实施方案中也可以借助于来自伺服电机151的编码脉冲来确定位置，所述伺服电机151可以是无刷DC电机。
在本发明的一些实施方案中，伺服电机151的移动由转换系统154转换成平移移动或旋转移动或这两者的组合。这种转换系统154可以是齿轮箱。磁铁结构控制系统150也可以(在一些情况下，例如当发现良好的固定设定时)被冻结来保证磁铁配置140的特定位置。在一些实施方案中，为此目的提供防旋转块1101。
在图1所示的本发明的实施方案中，在控制单元160与中央控制单元170之间可能进行通信。用于此通信的实体链路可以以不同方式实现，诸如经电缆、玻璃纤维、塑料纤维、无线，诸如在国际专利申请WO2013/120920中所描述的。
以这种方式，可以经中央控制单元170控制磁铁结构控制系统150中的每一个。通过提供必要的界面(例如，用户界面)，以这种方式，用户可以控制溅镀过程。图10中示意性表示连接到多个控制单元160的中央控制单元170的实例。
图1还展示溅镀靶材支架120，溅镀靶材121安装到所述溅镀靶材支架120，例如，安装在所述溅镀靶材支架120上。图1中的溅镀靶材在目前的实施方案中是圆柱形溅镀靶材，并且位于圆柱形磁铁隔室125周围。图1的溅镀靶材还包括衬底支架110，衬底111位于所述衬底支架110上。细长磁铁配置的轴在目前的实例中平行于衬底，但是本发明不限于此。
在本发明的实施方案中，磁铁结构140的位置或形状的调整仅在溅镀单元125中的细长磁铁配置的长度的一部分上的磁场中可察觉到或可感觉到。这部分可以例如小于细长磁铁配置的长度的50％。可以感觉到调整的那部分通常与每个细长磁铁配置存在的磁铁结构140的数目有关。磁铁结构140的数目越大，敏感性距离越小。因此，通过使用更大数目的磁铁结构，可以用更精细的分辨率来调整磁场。于是本发明的实施方案的优点是，磁场矢量的量值和方向或定向都可以被局部调整。
在本发明的特定实施方案中，磁铁结构控制系统150可以被配置来使磁铁结构140绕旋转轴310旋转，所述旋转轴310平行于细长磁铁结构的轴。可以旋转的角度范围至少是-60°与+60°之间，或优选地至少是-30°与+30°之间。在本发明的实施方案中，旋转具有1°或优于1°的准确度。图3中示意性示出其可能的实施方案。图3展示磁铁结构140的横截面和旋转轴310，磁铁结构可以绕所述旋转轴310旋转。在这个实施方案中，整个磁铁结构140作为整体旋转。在本发明的实施方案中，个别磁铁结构140可以彼此独立地旋转。图2至图9展示根据本发明的实施方案的磁铁配置140的各种运动可能性。图2因此展示了为这些实例提供基础的基本磁铁结构140。在图5至图9中，根据本发明的不同实施方案将这个基本磁铁结构分成数个子配置410。在图3的实例中，可以用衬底上的涂层尽可能均匀的方式连续地调整磁铁结构140的位置。
任选地，溅镀系统100的磁铁结构140可以分成若干子配置410。这些子配置随后可以单独地移动。子配置可以用它们不会阻挡彼此的移动的方式(例如，在某种程度上)相对于彼此移动。图4中示出子配置的可能的分割。在这个图中，磁铁配置140被分成两个对称的子配置410：第一子配置410a和第二子配置410b。图8中示出另一实例，其中磁铁结构140被细分成三个子配置410：第一子配置410a、第二子配置410b和第三子配置410c。分成子配置允许使所述子配置彼此独立地移动，这提供了可以用更灵活的方式调整磁场分布的优点。
更具体来说，在本发明的实施方案中，磁铁配置140被分成第一子配置410a和第二子配置410b。第一子配置410a可以因此绕平行于磁铁隔室轴的第一旋转轴310a旋转，并且第二子配置410b可以绕平行于磁铁隔室轴的第二旋转轴310b旋转。图5中展示本发明的这种实施方案的实例。第一旋转轴310a和第二旋转轴310b在这种情况下位于的第一子配置410a和第二子配置410b的外拐角上。为此，在这些实施方案中，采用位于离衬底最远处的末端拐角。
在本发明的又一实施方案中，第一旋转轴310a和第二旋转轴310b重合。图6和图7中示出其实例。在图6中示出的实施方案中，磁铁结构140被分成两个对称的部分。分割平面因此是垂直于衬底111的平面。两个部分旋转所围绕的旋转轴310是两个子配置410a和410b的共同肋边，所述肋边位于分割平面上并且位于离衬底111最远处。通过使第一子配置410a和第二子配置410b旋转，可以调整由两个磁铁配置感应出的磁场。当例如在磁铁隔室的长度方向上与两个子配置相对的衬底的涂层壁比涂层的其余部分薄时，有可能转开两个子配置，以使得与磁铁配置410相对的材料通量矢量被减小。在本发明的实施方案中，诸如图7中所示，两个子配置410a和410b旋转所围绕的旋转轴310是两个子配置410a和410b的共同肋边。所述肋边位于两个子配置之间的分割平面上，并且所述肋边位于离衬底111最近处。
在本发明的实施方案中，磁铁结构140可以由磁铁结构控制系统150转移。通过使磁铁结构从溅镀靶材表面转移开，在磁铁结构140的位置处可以减小靶材料的材料通量矢量。在相同磁铁隔室内的多个磁铁结构可以彼此独立地移动的情况下，这允许在溅镀单元125的细长磁铁配置的长度方向上调整材料通量矢量。因此，本发明的实施方案的优点是，不仅可以在不同溅镀单元之间调整材料通量矢量，而且可以在溅镀单元的长度方向上调整材料通量矢量。另外，磁铁结构140在本发明的某些实施方案中分成可以彼此独立地转移的子配置。图8和图9中示出其实例。图8展示分成三个子配置410a、410b、410c的磁铁配置140。其分割平面是定向成垂直于衬底111的平面。在这个实例中，如图9所示出，中间子配置410b可以由磁铁结构控制系统150转移。由于仅一个子配置被转移的事实，有可能调整在磁铁结构140附近的磁场向量的量值以及方向或定向。“附近”的意思是在其中可以感觉到磁铁结构140的位置和/或形状的调整的区域或空间。磁场的调整的这些自由度使得有可能获得具有一定厚度的涂层，因此厚度的变化小于涂层的总厚度的1％。也可以以这种方式控制诸如电阻率的其他参数的变化。另外，磁场的调整的这些自由度允许在不同维度中控制涂层的一个或多个参数。这可以包括在衬底平面中的两个维度中的控制。
在本发明的实施方案中，磁铁配置140可以作为整体转移。
在本发明的实施方案中，可以在10mm距离上以0.1mm或甚至更好的准确度调整磁铁结构140或其子配置。
在根据本发明的实施方案的溅镀系统100中，有可能涂覆靶材料。为此，溅镀靶材支架120存在于溅镀系统100中。这个溅镀靶材支架120使得有可能将溅镀靶材121安装在磁铁隔室125与衬底111之间。衬底111可以位于衬底支架110上。在本发明的实施方案中，每个溅镀单元125有一个溅镀靶材支架120。每个溅镀靶材支架120因此允许将圆柱形溅镀靶材121安装到对应的溅镀单元125。此外，在本发明的特定实施方案中，有可能借助于溅镀靶材支架120使溅镀靶材121旋转。图1中示出用于圆柱形溅镀靶材121的溅镀靶材支架120。
图11是根据本发明的实施方案的磁铁结构控制系统150的3D示意图。磁铁结构控制系统150包括由嵌入式控制电子元件152控制的伺服电机151。可以借助于传感器153确定伺服电机的位置。可以借助于防旋转块1101将移动固定在特定位置。
在本发明的优选实施方案中，在安装磁铁隔室时自动建立机械连接、通信互连和电力互连。
在本发明的优选实施方案中，另外，存在用于冷却溅镀靶材121和磁铁结构140的冷却系统。通常包括在溅镀单元中并且为技术人员已知的其他部件也可以并入系统中。
在第二方面，本发明涉及用于在衬底111上溅镀涂层的方法1200。所述方法允许获得沉积涂层的参数的更佳均匀性。这种参数可以是厚度，但是也可以是诸如电阻率的另一物理参数，或另一电气参数、光学参数等。
在衬底上溅镀涂层的方法1200通常包括将衬底布置成与溅镀靶材料相对，然后开始溅镀过程。为了在衬底上获得均匀的涂层，在溅镀过程期间可以调整磁铁结构140的位置和/或形状。
任选地，也有可能在第一衬底上溅镀涂层的时间与在第二衬底上溅镀涂层的时间之间、但是在检查第一衬底之后，调整磁铁结构140的位置和/或形状。也可以在检查第一衬底上的涂层之后、在第二衬底上溅镀涂层期间，执行磁铁结构140的调整。可以经由算法和逻辑处理器，手动地或以自动化方式执行衬底的检查和磁铁结构140的合适调整。
方法1200利用溅镀系统(1210)，其中存在单独可控制的磁铁结构140(例如，可远程控制的)。
然后提供衬底(1220)，并且开始溅镀过程。方法通常包括在溅镀靶材安装在溅镀单元上时调整1240磁铁结构的位置。这可以是在非操作溅镀系统上，或在操作溅镀系统上，即，在溅镀期间。优选地，调整可以发生在系统处于真空时，以使得不需要破坏真空来执行调整。调整可以优选地也发生在连接水冷却时，在一些实施方案中，控制可以也发生在溅镀靶材被通电时，或在溅镀期间。通过修改一个或多个磁铁结构的位置和/或形状，可以调试材料通量矢量的振幅以及定向。因为磁铁结构的位置和形状可以彼此独立地改变，所以可以局部调整磁场矢量。磁场矢量对衬底上的靶材料的局部材料通量矢量有直接影响，以使得也可以局部调整这些材料通量矢量。通过局部调整材料通量矢量，可以在衬底上获得均匀的涂层。这可以包括厚度的均匀性，但是也可以包括诸如电阻率或另一电气参数、光学参数等另一参数的均匀性。
在后续步骤中移除衬底(1250)，然后可以任选地在下一个衬底上重新开始溅镀，或然后可以停止溅镀过程(1260)。
另外的任选步骤可以包括检查衬底上的涂层或与检查相关联(1270)，检查1270用于改善后续溅镀过程。基于先前沉积的涂层的结果，可以更新(例如，微调)调整步骤(1240)。这可以手动地或以自动化方式实现。在提供下一个衬底(1290)并且开始下一个溅镀过程(1230)之前，也可以调整磁铁配置的初始位置(1290)。
各种方面可以容易地彼此组合，并且组合因此也对应于本发明的实施方案。

Claims (22)

1.一种用于在衬底上涂覆涂层的溅镀系统(100)，所述溅镀系统包括：
-衬底支架(110)，衬底可以用所述衬底在所述涂层的所述涂覆期间静止的方式位于所述衬底支架上；
-至少两个圆柱形溅镀单元(125)，其用于涂层的联合溅镀，每个溅镀单元(125)包括细长磁铁配置；
-其中至少一个细长磁铁配置包括沿着所述细长磁铁配置的长度方向的多个磁铁结构(140)和多个磁铁结构控制系统(150)，其中在溅镀靶材安装在所述溅镀单元上时，至少一个磁铁结构(140)的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统(150)来调整，以便影响所述衬底上的所溅镀的涂层的均匀性。
2.根据权利要求1所述的溅镀系统(100)，其中所述细长磁铁配置的至少部分包括沿着所述细长磁铁配置的长度方向的多个磁铁结构(140)和多个磁铁结构控制系统(150)，从而所述磁铁结构(140)的一部分的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统(150)来远程调整。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述圆柱形溅镀单元(125)定向成相对于彼此平行。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述溅镀单元中的至少一个的所述细长磁铁配置的磁轴被配置成平行于所述衬底，其中所述衬底位于所述衬底支架中。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中细长磁铁配置的磁铁结构的位置和/或形状的个别调整的影响仅在所述细长磁铁配置的长度的一部分上的磁场矢量中可检测到。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)被配置来调整对应的磁铁结构的位置。
7.根据权利要求6所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)被配置来通过使对应的磁铁结构(140)绕旋转轴(310)旋转来调整对应的磁铁结构的位置，所述旋转轴平行于所述细长磁铁配置的纵轴。
8.根据权利要求6所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)被配置来通过转移所述磁铁结构(140)来调整所述磁铁结构的位置。
9.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)被配置来调整对应的磁铁结构的形状。
10.根据权利要求9所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)被配置来通过转移对应的磁铁结构(140)的仅部分来调整对应的磁铁结构的形状。
11.根据权利要求9所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)被配置来通过使对应的磁铁结构(140)的一部分绕旋转轴(310)旋转来调整对应的磁铁结构的形状，所述旋转轴(310)平行于所述细长磁铁配置的纵轴。
12.根据权利要求9所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)被配置来通过使对应的磁铁结构(140)的个别部分绕旋转轴(310)不同地旋转来调整所述磁铁结构的形状，所述旋转轴平行于所述细长磁铁配置的纵轴。
13.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述圆柱形溅镀单元包括圆柱形溅镀靶材，所述圆柱形溅镀靶材(121)具备在圆柱体轴的纵向方向上延伸的圆柱形空腔，所述细长磁铁配置可以位于所述空腔内。
14.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统(150)的一个或多个磁铁结构控制系统(150)包括电机(151)和嵌入式控制电子元件(152)。
15.根据权利要求14所述的溅镀系统(100)，其中所述多个磁铁结构控制系统的一个或多个磁铁结构控制系统还包括用于将所述电机的移动转换成对应的磁铁结构的平移移动和/或旋转移动的执行器。
16.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述溅镀系统包括用于控制所述多个细长磁铁配置中的磁铁结构控制系统的控制器，所述控制器适于在控制来自一个磁铁配置的元件时，也考虑到对来自其他磁铁配置中的一个或多个的元件的控制。
17.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中每个细长磁铁配置包括用于控制所述多个磁铁结构控制系统(150)的控制单元(160)，所述多个磁铁结构控制系统用于控制所述多个磁铁结构(140)。
18.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中所述溅镀系统还包括用于在所述涂层上的不同方向上的多个位置上监测溅镀涂层的特性的监测系统。
19.根据权利要求16所述的溅镀系统(100)，其中所述溅镀系统还包括用于在所述涂层上的不同方向上的多个位置上监测溅镀涂层的特性的监测系统，并且其中所述监测系统在反馈回路中连接到所述控制器，以使得所述控制器可以依据特定特性的测量值来调整所述控制。
20.根据权利要求1至2中任一项所述的溅镀系统(100)，其中至少一个磁铁结构(140)的位置和/或形状可由磁铁结构控制系统(150)来控制，以便影响所溅镀的涂层在所述涂层的至少两个不同维度中的均匀性。
21.一种用于在衬底上溅镀涂层的方法(1200)，所述方法包括∶
-在溅镀靶材安装在溅镀单元上时，通过调整至少一个磁铁结构的位置和/或形状来调整在包括至少两个圆柱形溅镀单元的系统中的圆柱形溅镀单元的至少一个细长磁铁配置的多个磁铁结构，以便影响所述溅镀涂层的均匀性。
22.根据权利要求21所述的方法(1200)，其中所述方法另外包括：在所述溅镀涂层上的多个位置处监测所述涂层的参数的均匀性；以及依据所述涂层的所述参数来调整所述多个磁铁结构。
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