CN106488996B - 具有动靶的溅镀装置 - Google Patents

Abstract

一种用于在真空室中将镀层沉积在基底上的溅镀装置(100)，镀层在基底表面的每个点具有镀层性质。溅镀装置包括至少一个端块(120)，每个端块适于保持具有在第一方向上的纵向轴线的圆柱形靶(160)。溅镀装置还包括第一驱动器件(190)，其用于提供至少一个圆柱形靶(160)围绕其纵向轴线的旋转运动。溅镀装置还包括第二驱动器件(145)，其用于在第二方向上对至少一个端块(120)施加平移运动，从而在沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间使靶的轴线保持平行。第一和第二驱动器件适于在溅镀期间同时在真空室中操作。第一驱动器件的运动不影响沿着与第二方向在基底(170)上的垂直投影相对应的基底表面上的方向溅镀在基底上的镀层的均匀性。

Description

具有动靶的溅镀装置

技术领域

本发明涉及溅镀装置领域。更具体地，本发明涉及在用于涂覆大面积表面的溅镀系统中使用的溅镀装置，所述大面积表面包含大面积基底或在一起形成大面积表面的较小基底的阵列。

背景技术

当溅镀2维表面时，例如用于制造显示器(例如TFT显示器)或电子装置时，通常沉积多个镀层，多个镀层中的至少一些镀层包括不同的材料。

为此，在现有技术的解决方案中，基底从一个溅镀室(第一材料的一个或多个镀层在该溅镀室中被沉积到基底上)物理地移动到另一溅镀室(一种不同材料的一个或多个镀层在该另一溅镀室中被溅镀到同一基底上)。

在一个溅镀室内，基底在溅镀期间通常被保持为大体静态，尽管这不是必须的。大体静态的配置具有的优点是，较少的污染或有害颗粒被引入到涂层中，但是该大体静态的配置需要多个靶或大的单个靶，为此，保持这些多个靶或大的单个靶的溅镀装置的二维尺寸类似于或大于基底的二维尺寸。溅镀涂层中的污染或有害颗粒会产生缺陷于溅镀涂层的结构中，因此应当避免。众所周知，在溅镀的同时移动基底增加了基底中的污染颗粒的浓度。通常，污染颗粒的尺寸在10和30μm之间。

在用于溅镀大面积表面的集群式涂布机中发生的问题在于所获涂层的均匀性。通常，在基底区域上的涂层的厚度的分散度为涂层厚度的约10％或甚至更多。

鉴于上述要求，在用于溅镀大面积表面的溅镀系统中仍有改进的空间。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供良好的溅镀系统，特别是用于溅镀大面积表面的良好的溅镀系统。大面积表面可以是单个大面积基底，或者其可以包括较小基底的阵列，所述较小基底在一起形成大面积表面且其被设置为在一起被涂覆。较小基底的阵列可能例如在以下情况下是有用的：基底一旦被涂覆将不再适于被切割成更小的基底，而这种更小的基底是最终产品所需要的。大面积表面，以及因此大面积基底，可以被限定为至少300mm×400mm，例如1100mm×1300mm，1500mm×1800mm，以及目前达到2900mm×3200mm。

上述目的通过根据本发明的实施例的方法和装置来实现。

在第一方面，本发明提供了一种用于在真空室中将镀层沉积在基底上的溅镀装置，镀层具有沿长度方向的长度和沿宽度方向的宽度，长度方向和宽度方向不平行。长度方向和宽度方向可以彼此正交。对于在溅镀过程期间在溅镀室内移动的基底，长度方向通常可以是转移方向。对于在溅镀过程期间大体上不在溅镀室内移动的静态基底，长度方向是靶沿其移动以便用靶材大体上涂覆整个基底表面的方向。最终沉积的镀层在基底的任何点处具有镀层性质，例如但不限于厚度。溅镀装置包括：

-至少一个端块，每个端块适于保持圆柱形靶，该靶具有在第一方向上的纵向轴线。圆柱形靶旨在用于在平均喷射方向上实现空间粒子喷射分布。纵向轴线可以大体上覆盖基底的宽度。

-第一驱动器件，其用于提供至少一个圆柱形靶围绕其纵向轴线的旋转运动，

-第二驱动器件，其用于在第二方向上向至少一个端块施加平移运动，从而在沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间保持该靶的轴线平行。第一和第二驱动器件适于在溅镀期间在真空室中同时操作。

借助于第二驱动器件的运动可以被驱动成使得在靶和基底之间的相对运动下沿着由靶的溅镀位置在基底上的投影所限定的基底上的曲线沉积在基底上的镀层的镀层性质偏差小于预定的镀层性质偏差容限。在本发明的特定实施例(其中靶在沿着基底的长度方向的第二方向上移动，或者基底本身沿着长度方向移动)中，上述曲线对应于第二方向在基底上的垂直投影。在这种情况下，沿着该投影的长度方向的很大一部分的镀层性质偏差小于预定的镀层性质偏差容限。“在长度方向上的很大一部分”是指长度方向的至少80％，例如长度方向的至少90％，例如长度方向的至少95％，甚或整个长度方向。镀层性质偏差容限确定溅镀层的均匀度。

通过第二驱动器件，至少一个端块沿着可以采取任何3D(三维)形状的运动轨迹移动。由第二驱动器件驱动的至少一个端块的这种3D运动能力提供了实际解决方案，以便用较小尺寸的靶涂覆较大宽度的基底，例如通过具有沿着基底长度的几个道次(靶位于基底宽度的几个位置处)来实现。在这样的实施例中，由第二驱动器件驱动的至少一个端块的运动可以例如是在基底的宽度方向上重复一系列运动，以便使靶位于基底的特定宽度位置，随后沿着第二方向(例如沿着基底的长度方向，或横向于基底或横向于基底运动方向)运动。

在特定实施例中，运动轨迹优选地在一平面中，尽管本发明不限于此。在实际实施例中，最可能的是，运动轨迹将位于水平平面中，尽管本发明不限于此。长度方向可以被限定为沿着基底的一个维度的方向，其由与包含由第二驱动器件施加的运动的一部分(由该运动限定)的运动平面相平行的相交平面的相交限定。在特定实施例中，由第二驱动器件施加的运动轨迹可以具有沿着第一方向的分量，例如可以在第一方向上。

在典型的实施例中，靶可以竖直地直立放置，并且基底也可以竖直地直立放置。在本发明的实施例中，基底的宽度方向于是可以对应于竖直方向。在这样的实施例中，如果第二驱动器件在水平平面中向至少一个端块施加运动，则基底的长度方向是在基底上的水平线，所述水平线由基底与水平相交平面的相交限定，所述水平相交平面平行于由第二驱动器件施加的至少一个端块的运动限定的运动平面。在替代实施例中，仍然在基底竖直直立的情况下，靶可以被置于水平位置，并且第二驱动器件可以在竖直平面中向至少一个端块施加运动。在这种情况下，基底的宽度方向对应于水平方向，而基底的长度方向对应于竖直方向。

在替代实施例中，靶可以被放置在偏离竖直直立或水平位置的角度下。即使在这样的位置中，运动轨迹可以例如分别位于例如水平或竖直平面中，并且长度方向可以分别沿着在基底上的水平或竖直线限定。

第二方向可以但不必须被定向为垂直于第一方向。第一方向可以是但不必须是竖直的。

本发明的实施例的优点是提供了用于在大面积表面例如大面积基底或较小基底阵列上溅镀均匀涂层的有效方法和系统。均匀涂层是指具有均匀分布的镀层性质(例如厚度或者光学或电学特性)的涂层。因此，所施加的涂层具有在基底上沿着长度方向上的很大一部分偏离小于预定镀层性质偏差容限的镀层性质。镀层性质偏差容限确定溅镀层的均匀度，并且镀层性质偏差容限可以例如小于10％，小于5％，小于2％，甚至小于1％。合适的镀层性质偏差容限取决于所考虑的镀层性质的类型；特定的镀层性质允许与其他的相比更大的偏差，而不会对所施加的涂层的质量有害。

本发明的实施例的优点是提供了这样的系统和方法，其允许将大面积表面溅镀成具有均匀分布的镀层性质(例如厚度、光学或电学特性、电阻或透射率)，以及最小量的污染或有害颗粒。本发明的实施例的优点在于，这种镀层性质在整个基底的一个维度上的均匀分布可这样受控：通过控制第二驱动器件并且不受第一驱动器件的显著影响。

在本发明的特定实施例中，例如在基底被固定的情况下，在第二方向上的运动允许沿着基底移动靶，例如(但不限于此)平行于基底移动靶。本发明的实施例的优点是，空间粒子喷射分布的方向得到保持，同时其位置可以在至少一个维度上改变。这使得在靶与基底之间相对运动的情况下沿着由靶的溅镀位置在基底上的投影所限定的基底上的曲线均匀地溅镀靶材。在特定实施例中，这使得在与第二方向在基底上的垂直投影相对应的方向(也称为第四方向)上将靶材均匀地溅镀在基底上。通过沿着基底在第二方向上移动靶，靶材在第四方向上聚集在基底平面上。在本发明的替代实施例中，例如在基底在溅镀室内移动的情况下，靶在第二方向上的运动允许横向于基底运动来移动靶。在特定实施例中，这允许使基底与靶之间的距离保持固定，使得溅镀材料可以在基底的长度方向上均匀地沉积在基底上。

本发明的实施例的优点是第一驱动器件大体上不改变来自靶的空间粒子喷射分布(既不在位置上也不在方向上)，因此不影响在基底上的溅镀层的例如长度方向(例如第四方向)上的镀层性质的分布的均匀性。第一驱动器件提供靶围绕其轴线的旋转运动，但没有磁系统的运动也没有等离子体的运动。因此，第一驱动器件的旋转运动对产生等离子体的电磁场没有影响，因此不存在第一驱动器件的旋转运动对溅镀分布的影响。在本发明的实施例中，可以通过利用第一驱动器件旋转靶来增加靶利用率。因此，有利的是，第一驱动器件不影响沿着基底的长度方向(例如，第四方向)的镀层性质的分布的均匀性。作为示例，当用根据本发明的实施例的溅镀装置进行溅镀时，涂层在基底区域上的厚度的分散度可以小于涂层厚度的10％，优选地小于5％，更优选地小于3％。涂层厚度的变化导致伪缺陷，例如电阻率的变化。因此，如果可以实现具有均匀厚度的涂层，则是有利的。在本发明的实施例中，污染或有害颗粒(例如微米范围内的颗粒)的浓度小于基底在其中被移动的系统中的浓度。某种尺寸的颗粒是否影响涂层的质量取决于应用(例如用于TFT背板)。

本发明的实施例的优点是无须移动基底。移动基底可能是在基底上沉积的涂层中出现污染或有害颗粒的主要原因。无须为了在整个基底上获得均匀的涂层而平移或旋转该基底。然而，根据本发明的实施例，不排除使基底移动。

本发明的实施例的优点是可以使用圆柱形靶，也称为管状或可旋转靶。这样的靶是有利的，归因于它们与平面靶相比的效率。没有磁体运动的典型平面靶的材料利用率在20％至35％之间。具有动磁体的平面磁控管可以在任意地方实现处于40％与55％之间的材料利用率。然而，在这种具体情况下，在这种平面磁控管系统中磁体运动的效果可以对应于本发明的第一驱动器件的效果。在平面磁控管系统中的磁体运动的情况下，第二方向上的运动的效果将被磁体的运动扰动，并且第二驱动器件无法单独控制镀层在第二方向上的均匀性。这不同于本发明，其中借助于第一驱动器件的靶的运动不影响镀层在基底的长度方向上的均匀性。

圆柱形磁控管(其由于第一驱动器件的致动而施加围绕其纵向轴线的旋转运动)通常具有大于70％的靶材利用率，且最高可达90％。可旋转靶的其他优点是：

-在靶的寿命期间没有材料角通量的变化(因为没有凹槽形成)，因此靶可以在需要通过更换来维护之前使用更长时间；

-更有效的冷却和让每个靶区域仅在受限的时间内呆在热等离子体区域中，这可以允许实现更高的功率水平，从而实现更快的沉积，针对给定的涂布机投资给予更大的产量；

-由于材料的周向可用性，在靶宽的类似维度上具有更大的材料存量；

-在反应过程中更稳定，因为在靶上没有再沉积；

-在AC(交流)溅镀中作为阳极更有效。

本发明的实施例(特别是例如具有固定基底的实施例)的优点是，端块可以在第二方向(如果该第二方向大体上在基底的长度方向上)上移动的距离乃是在200mm和6000mm之间，优选地在500mm和3000mm之间。单个磁控管的典型宽度约为200mm。最大玻璃长度标准是6000mm。因此，在大体上沿着基底的长度方向的第二方向上的移动(移动达到大于6000mm)允许移动靶越过和超过最大标准玻璃长度。如果圆柱形靶可在大体上沿着基底的长度方向的第二方向上移动500mm的距离，则可穿过Gen 3玻璃基底。如果圆柱形靶可在大体上沿着基底的长度方向的第二方向上移动3000mm的距离，则可穿过Gen 8玻璃基底。本发明的实施例的优点是，端块在大体上沿着基底的长度方向的第二方向上的运动不必要是线性运动。在本发明的实施例中，在具有固定基底的情况下，如果第二方向是弯曲的，则可以是有利的。在一些实施例中，第二方向的弯曲可以与弯曲基底的弯曲平行。在这些实施例中，当沿着第二方向移动靶时，靶与基底之间的距离总是相同的。然而，也在具有平坦基底的情况下，如果至少一个端块的运动是弯曲的或包括弯曲部分，则可能有时是有利的。替代地，第二方向不必须沿着基底的长度方向，而是例如也可以沿着基底的宽度方向。在特定实施例中，沿第二方向的运动可以是沿着基底的长度和沿着基底的宽度方向的运动的组合。

本发明的实施例(特别是例如具有动基底的实施例)的优点是，端块可在第二方向上移动的距离足以克服任何基底形状的深度变化，使得基底和靶之间的距离可以保持恒定，以便更容易地允许在基底上沉积沿着长度方向具有均匀镀层性质的镀层。本发明的实施例(特别是如果靶太小而不能覆盖整个基底宽度)的优点是，端块可在第二方向上移动的距离足以以不同的道次覆盖整个基底宽度。

在本发明的实施例中，第二驱动器件可以给处于沿着第二方向的运动中的圆柱形靶施加恒定速度。在替代实施例中，圆柱形靶在第二方向上的速度无须是恒定的。由第二驱动器件施加的可变速度可以是影响长度方向上的均匀性的令人感兴趣的方式。由第二驱动器件施加的运动的速度可以是可变的，视待溅镀的基底的形状和弯曲和/或基底与靶之间的距离而定。

在根据本发明的实施例(特别是具有固定基底的实施例)的溅镀装置中，第二驱动器件可适于在第二方向上对至少一个端块施加端块宽度两倍以上的移动。第二驱动器件可以适于沿第二方向向至少一个端块施加基底的大体整个长度的移动。

在本发明的实施例中，“沿着第二方向的运动轨迹的相当大一部分”可以被限定为运动轨迹的至少50％，例如至少70％，至少80％，至少90％。在具有固定基底的实施例中，这可以对应于待涂覆表面的长度方向(例如，第四方向)上的尺寸的至少50％，例如至少70％，至少80％，至少90％。

在根据本发明的特定实施例的溅镀装置中，第二驱动器件可适于在第二方向上向至少一个端块施加运动，使得靶的轴线在沿所述第二方向的100％全运动上保持平行于其原始位置。在替代实施例中，第二驱动器件可以适于在第二方向上向至少一个端块施加运动，使得当端块在基底的前面时靶的轴线在第二方向上的运动期间保持平行，但是当端块处于基底旁边的位置时不必如此。因此，沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分保持平行的靶的轴线的方向不是必须要平行于靶的轴线的原始位置，也不是必须要平行于其终端位置，但是可以如此。

在根据本发明的实施例的溅镀装置中，第一驱动器件可以在真空条件下操作，或者第一驱动器件可以设置在密封箱内，密封箱可以通过第二驱动器件与所述至少一个端块一起移动。

本发明的实施例的优点在于，第一驱动器件可以在真空条件下操作，因此可以与所述至少一个端块一起在真空室内移动，同时向安装到一个或多个端块的圆柱形靶提供旋转运动。

本发明的其它实施例的优点是不需要可在真空中工作的昂贵驱动器件。该优点通过将第一驱动器件设置在密封箱中来实现。

本发明的实施例的优点在于，关于溅镀涂层的均匀性，借助于第一驱动器件的靶的旋转运动不干扰靶在第二方向上的运动。在本发明的实施例中，第一驱动器件被配置为大体上不改变来自靶的空间粒子喷射分布，而第二驱动器件被配置为保持空间粒子喷射分布的方向。

根据本发明的实施例的溅镀装置可以包括至少一个圆柱形靶，其中，至少一个圆柱形靶安装在至少一个端块上，该端块包括用于在端块和圆柱形靶之间密封的密封件。本发明的实施例的优点在于，圆柱形靶可以通过第一驱动器件旋转，同时在溅镀室中保持真空。

根据本发明的实施例的溅镀装置还可以包括具有壁的溅镀室，并且在溅镀室中可以设置大体上静态定位的基底，其中，第一方向大体上与基底平行，例如与基底平行。溅镀装置可包括用于在溅镀室壁和用于在第二方向上移动端块的装置之间进行密封的第二密封件，由此，用于移动端块的装置可适于由第二驱动器件驱动。本发明的实施例的优点是，第二密封件允许在第二方向上移动端块，同时在溅镀室中保持真空。根据本发明的替代实施例的溅镀装置可以包括具有壁的溅镀室，并且在溅镀室内基底可被移动，其中，第一方向与基底的宽度方向大体上平行(例如平行)。

根据本发明的实施例的溅镀装置还可以包括多个端块，至少第一端块适于保持至少一个第一圆柱形靶和第二端块适于保持至少一个第二圆柱形靶。

本发明的实施例的优点是包括两种或更多种不同材料的涂层可以溅镀在一个或多个基底上。本发明的实施例的优点在于，可以在一个工艺步骤中镀覆多种材料，即不必破坏真空室中的真空。例如，在本发明的特定实施例中，无须将一个或多个基底从一个溅镀装置移动到另一个溅镀装置，如在集群式涂布机中的情况那样。然而，本发明的实施例不排除使用集群式涂布机来将不同镀层施加在堆积层中。此外，许多应用具有这样的堆积涂层，其由多个镀层(多于两个)组成，但包含在堆积涂层中将重复至少一次的某种材料。典型的抗反射堆积涂层由四层或更多层组成，其中，两种材料以不同的厚度在堆积层中重复。

根据本发明的实施例的溅镀装置可以包括用于驱动可以放置在圆柱形靶中的纵向磁体配置的第三驱动器件。在本发明的实施例中，第三驱动器件允许限定沿着与第一方向在基底上的垂直投影相对应的基底表面上的方向溅镀在基底上的镀层的均匀性。

当放置在圆柱形靶中时，纵向磁体配置被定向在第一方向上。纵向磁体配置可以包括沿着该磁体配置的长度的多个磁体结构，由此，磁体结构可以借助于第三驱动器件平移运动，以便使它们更靠近或远离靶表面。这种平移运动可以施加到沿着该磁体配置的长度的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构上。磁体结构的平移运动可以沿着第一方向仅施加在一个或多个有限部分上，也可施加在较大部分上，甚至可沿着整个磁体配置来施加。沿着第一方向，不同的磁体结构可以单独地移动，或者多个磁体结构可以一起移动。不同的平移运动可以沿着第一方向在所述磁体配置的各个部分上平行地施加到不同的磁体结构上。这样，可以局部改变该磁性配置，使得沿着第一方向在靶上的一定区域上的空间粒子喷射分布可以被改变，例如在幅度上改变。第三驱动器件可以改变局部通量强度，但是它也可以以任何其它方式局部地改变角分布。本发明的实施例的优点在于，可以通过使用第三驱动器件而移动各个磁体结构来改变沿着第一方向在基底上的垂直投影的方向的基底的均匀性。

本发明的实施例的优点是，除了磁体结构的平移运动之外，由第四驱动器件施加的磁体结构的旋转运动也是可能的。这允许围绕靶的纵向轴线旋转磁体结构。第四驱动器件总体上提供对磁性的改变，使得空间粒子喷射分布的方向可以改变，例如，沿着平行于第一方向的轴线旋转地实现。磁体结构的旋转改变了等离子体的取向，因此改变了靶的溅镀行为。旋转运动可以沿着磁体配置的长度施加到多个磁体结构中的一个或多个磁体结构上。磁体结构的旋转运动可以仅沿着第一方向施加在一个或多个有限部分上，或者施加在较大部分上，甚至可以沿着整个磁体配置来施加。沿着第一方向，不同的磁体结构可以单独地旋转，或者多个磁体结构可以一起旋转。不同的旋转运动可以沿着第一方向在磁体配置的各个部分上平行地施加到不同的磁体结构上。此外，平移和旋转运动的组合可以单独地或组合地施加到磁体结构上。

磁体结构的平移运动和磁体结构的旋转运动都可以施加在相同的磁棒上，也可以仅施加平移运动和旋转运动中的一种运动。

本发明的实施例的优点是，当在基底上溅镀时，可以改变等离子体取向和/或强度。这可以通过在溅镀期间沿着磁体配置改变磁体结构的位置来完成。

本发明的实施例的优点是在第四方向上基底上的溅镀涂层的镀层性质(例如，厚度)的均匀性可以使用第三和/或第四驱动器件来修改，只要这是与由第二驱动器件产生的运动组合并同步地进行的即可。在任何情况下，根据本发明的实施例，由第一驱动器件施加到至少一个靶的运动不影响在长度方向上的镀层性质(例如，厚度)的均匀性。

根据本发明的实施例的溅镀装置可以包括适于保持一个或多个端块的阴极组件，每个端块适于以阵列配置(例如旋转木马式配置)安装圆柱形靶。一个或多个特定的圆柱形靶可朝着基底定向，并且可被选择用于在溅镀期间被供电。

本发明的实施例的优点在于，多种不同的材料可以在一个工艺步骤中溅镀在基底上(即，不需要打开溅镀室并释放真空以便能够更换靶材)。此外，复杂的堆积涂层可以相当均匀地沉积在相对大的2D(二维)表面上，而无须移动该表面。

根据本发明的实施例的溅镀装置可以包括控制器，该控制器适于控制：

-所述至少一个端块在第二方向上的速度，和/或

-施加到所述至少一个圆柱形靶的功率，和/或

-所述至少一个圆柱形靶的旋转速度，和/或

-磁棒在所述至少一个圆柱形靶内的位置，和/或

-靠近所述至少一个圆柱形靶和/或基底的各种气体种类的气流和/或分压分布。

有利的是，可以从集中控制器控制用于控制涂层或堆积层的特定性质(例如厚度)的均匀性的控制参数。

本发明的实施例的优点在于，第一圆柱形靶的运动可以通过单个控制器与第二圆柱形靶的运动同步。

在根据本发明的特定实施例的溅镀装置中，由第二驱动器件施加的至少一个端块在第二方向上的运动可以是线性运动。

在根据本发明的特定实施例的溅镀装置中，至少一个端块沿着第二方向的速度可以是恒定的。

在第二方面，本发明提供了一种在真空室中对基底进行溅镀的方法。基底具有在长度方向上的长度和在宽度方向上的宽度。基底可以大体上静态地定位，基底也可以在溅镀期间移动。该方法包括使圆柱形靶围绕其沿第一方向定向的纵向轴线旋转同时沿第二方向移动圆柱形靶的步骤。在第二方向上的移动使得沿着基底上的曲线沉积在基底上的镀层的镀层性质偏差小于预定的镀层性质偏差容限，所述基底上的曲线在靶和基底之间相对运动的情况下由靶的溅镀位置在基底上的投影所限定的。第二方向可以但不必须垂直于第一方向。第二方向可以但不必须沿着基底的长度方向。在第二方向上的运动可以使得靶和基底之间的距离在溅镀期间大体上恒定。在第二方向上的运动限定了在基底的表面上沿着第四方向溅镀在基底上的镀层的均匀性，借助于第一驱动器件的运动不影响在第二驱动器件影响固定基底的均匀性的方向(第四方向)上溅镀在基底上的镀层的均匀性。

本发明的特定实施例的优点是，在该方法应用于固定基底(因此基底在溅镀期间不移动)的情况下，可以通过圆柱形靶而无需移动基底来涂覆大表面。移动基底可能是在溅镀涂层中出现污染或有害颗粒的主要原因。本发明的特定实施例的优点是，由于圆柱形靶的旋转，就溅镀靶材的使用而言，能够高效地溅镀靶。即使靶小于基底宽度，由于端块可按3D轨迹沿基底宽度移动，因此整个基底可通过随后将靶沿基底宽度放置在不同位置而以不同道次用涂层覆盖。

本发明的替代实施例的优点是，在该方法应用于动基底(因此基底在溅镀期间移动)的情况下，具有均匀镀层性质的镀层可以(甚至)被溅镀到这样的基底上，该基底具有复杂的形状、或沿着非线性运动被转移、或在基底表面和(可选地固定的)靶表面之间具有可变间隔。

根据本发明的实施例的方法还可以包括使磁体结构在圆柱形靶内运动。磁体结构在圆柱形靶内的运动可以是平移运动，其中，沿着磁棒的不同磁体结构“向上或向下”移动，以使它们更靠近或远离靶表面。本发明的实施例的优点是，以这种方式，能够控制涂层沿着第一维的性质的均匀性。平移运动可以施加到沿着磁体配置的长度的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构上。磁体结构的平移运动可以沿着第一方向仅施加在一个或多个有限部分上，也可以施加在较大部分上，甚至可以沿着整个磁体配置来施加。沿着第一方向，不同的磁体结构可以单独地移动，或者多个磁体结构可以一起移动。不同的平移运动可以沿着第一方向在所述磁体配置的各个部分上平行地施加到不同的磁体结构上。

磁体结构在圆柱形靶内的运动可以是围绕圆柱形靶的纵向轴线的旋转运动。这允许实现磁场的重新定向，因此实现溅镀参数的修正。旋转运动可以施加到沿着磁体配置的长度的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构上。磁体结构的旋转运动可以沿着第一方向仅施加在一个或多个有限部分上，也可以施加在较大部分上，甚至可以沿着整个磁体配置来施加。沿着第一方向，不同的磁体结构可以单独地旋转，或者多个磁体结构可以一起旋转。不同的旋转运动可以沿着第一方向在磁体配置的各个部分上平行地施加到不同的磁体结构上。

磁体结构在圆柱形靶内的平移和旋转运动可以单独地或同时地施加。

在根据本发明实施例的方法中，在第一步骤中，一组至少一个第一圆柱形靶沿溅镀室的第二方向移动，在第二步骤中，一组至少一个第二圆柱形靶沿溅镀室的第二方向移动。本发明的特定实施例的优点是，可以在基底上沉积多个堆积层，而无须移动基底，并且无须破坏真空室中的真空。本发明的实施例的优点在于，包括至少一个第一圆柱形靶的组可以在与包括至少一个第二圆柱形靶的组相同或不同的路径和/或速度条件下在第二方向上移动

在第三方面，本发明提供了一种用于控制至少一个圆柱形靶在溅镀装置的真空室中的运动的控制器，该运动包括第一分量，其是围绕至少一个圆柱形靶的在第一方向上定向的纵向轴线的旋转运动，同时包括第二分量，其是在第二方向上的平移运动，由此在沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间保持该靶的轴线平行。圆柱形靶被配置用于在平均喷射方向上的空间粒子喷射分布。旋转运动大体上不改变来自靶的空间粒子喷射分布。同时，第二运动保持其位置在至少一个维度上改变的空间粒子喷射分布的方向。根据本发明的实施例，靶的这种同时的旋转和平移运动使得具有如下镀层性质的镀层能够沉积在基底上：在靶和基底之间相对运动的情况下，沿着由靶的溅镀位置在基底上的投影所限定的基底上的曲线的镀层性质偏差小于预定镀层性质偏差容限。第二方向可以但不必须垂直于第一方向。第二方向可以但不必须沿着基底的长度方向。第二方向可以大体上垂直于基底的宽度方向。

本发明的特定和优选方面在所附独立和从属权利要求中阐述。来自从属权利要求的特征可以适当地与独立权利要求的特征和其它从属权利要求的特征组合，而不仅仅如权利要求中明确阐述的那样。

本发明的上述和其它方面将从下文描述的实施例中变得显而易见，并将参考下文描述的实施例来阐明本发明的上述和其它方面。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明的实施例的溅镀装置的侧视图，包括两个端块，每个端块上安装有圆柱形靶。

图2示意性地示出了根据本发明的实施例的溅镀装置的俯视图。

图3示出了根据本发明的替代实施例的溅镀装置的示意图。

图4示出了根据本发明的其它实施例的包括两个端块的溅镀装置的示意图。

图5示出了根据本发明的实施例的包括波纹管的溅镀装置的示意图。

图6示出了根据本发明的实施例的溅镀装置的示意图，其中，多个靶可以在第二方向上同时移动。

图7示出了根据本发明的实施例的除所述靶的定位不同外与图6相同的图。

图8示出了根据本发明的实施例的包括其上可以安装多个端块的阴极组件的示意图。

图9示出了根据本发明的实施例的包括用于操纵溅镀装置的计算机和控制器的溅镀装置的示意图。

图10示出了根据本发明的其它实施例的溅镀装置的示意图。

图11示意性地示出了根据本发明的实施例的在基底前面的端块运动轨迹。

图12示意性地示出了根据本发明的替代实施例的在基底前面的端块运动轨迹。

图13示出了根据本发明的实施例的溅镀装置的示意图。

图14是与动基底一起使用的本发明的一个实施例的示意性3D图示。

图15示出了本发明的具有动基底的一个实施例，其中，靶示于随后的不同位置。

图16和图17示出了在如图14所示的设置中就靶到基底距离的特定配置所测的层厚度的绝对值和相对值。

图18示出了可以根据本发明的实施例来使用的批量涂布机的不同实施例。

图19示出了不同的设置和对应的长度方向、宽度方向、第一、第二和第四方向。

附图仅是示意性的并且是非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被放大并且未按比例绘制。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制保护范围。

在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或类似的元件。

具体实施方式

将参考特定实施例并参考某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而是仅由权利要求限制。所描述的附图仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明的目的，一些元件的尺寸可能被放大并且未按比例绘制。尺寸和相对尺寸不对应于本发明实践的实际还原。

此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二等用于在类似元件之间进行区分，而不必要用于在时间上、空间上、排序上或以任何其他方式描述顺序。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施例能够以不同于本文所描述或示出的其它顺序来操作。

此外，在说明书和权利要求书中的术语顶部、下面等用于描述性目的，而不一定用于描述相对位置。应当理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所描述的本发明的实施例能够以不同于本文所描述或示出的其它取向操作。

应当注意，在权利要求书中使用的术语“包括”不应被解释为限于其后列出的器件；它不排除其他元件或步骤。因此，其被解释为指定所提及的特征、整体、步骤或涉及部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤或部件、或其组的存在或添加。因此，表述“包括器件A和B的装置”的范围不应局限于仅由部件A和B组成的装置。这意味着关于本发明，该装置的仅仅有关的部件是A和B。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，贯穿本说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”不一定都指代相同的实施例，而是可以指代相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可以以对于本领域的普通技术人员来说因本公开而显而易见的任何合适的方式组合。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各种特征有时在单个实施例、附图或其描述中组在一起，用于精简公开内容并帮助理解各种创造性方面中的一个或更多个。然而，本公开的方法不应被解释为反映所要求保护的发明需要比每个权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映的那样，创造性方面在于少于单个前述公开的实施例的所有特征。因此，具体实施方式之后的权利要求书被明确地并入本具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为本发明的单独实施例。

此外，尽管本文描述的一些实施例包括一些而不是另一些包括在其它实施例中的特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处在本发明的范围内，而且形成不同的实施例，如本领域技术人员将理解的那样。例如，在所附权利要求中，任何要求保护的实施例可以以任何组合使用。

在本文提供的描述中，阐述了许多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实现本发明的实施例。在其他情况下，未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

下面描述本发明的具体实施例，其中第二方向采取特定的取向。然而，应当注意，本发明不限于所描述的实施例，没有详细描述的实施例(例如其中第二方向平行于第一方向、或具有沿着第一方向的分量)也构成本发明的一部分，并且也被所附权利要求所覆盖。

本发明的实施例涉及一种用于溅镀系统中的溅镀装置。溅镀系统可以是一种溅镀涂布机，例如“集群式涂布机”类型的涂布机。集群式涂布机是这样的涂布系统，其中不同的处理模块可以以任何期望的方式布置在中央处理或处置室上。

在本发明的实施例中凡提到“静密封件”的，其指的是允许将相对于彼此不移动的两个表面之间的接触部密封起来的器件。

在本发明的实施例中凡提到“动密封件”的，其指的是允许将相对于彼此移动的两个表面之间的接触部密封起来的器件。

两种类型的密封件允许在密封件的一侧上保持真空而在密封件的另一侧上保持大气压力。

在本发明的实施例中凡提到“第一方向”的，其指的是安装在端块上的圆柱形靶的纵向轴线的方向。在本发明的实施例中，第一方向与基底平行。基底表面上的相应方向(亦即第一方向在基底表面上的垂直投影)被称为“第三方向”。第一方向可以是竖直方向。

在本发明的实施例中凡提到“第二方向”的，其指的是靶的平移运动的方向。在第二方向上的运动可以是例如在大体静态基底(在溅镀期间大体上不移动)的情况下、而且也可在动基底的情况下沿着基底的运动。在本发明的实施例中，第二方向与基底平行，例如沿着基底的长度或宽度(例如，还当基底在第二方向上弯曲时)。然而，本发明不限于此，如下面将说明的那样。替代地，在第二方向上的运动可以是横向于基底、或者例如基底在溅镀期间在溅镀室内移动的情况下例如垂直于该基底运动方向的运动。可以实施横向于该基底或基底运动方向的这种运动，以便使靶和基底之间的距离保持恒定。在本发明的实施例中，沿第二方向的运动可以是沿着基底的运动和横向于基底或横向于基底运动方向的运动的组合。在本发明的特定实施例中(本发明不限于此)，第二方向垂直于第一方向。如果第二方向沿着基底，则基底表面上的相应方向(亦即第二方向在基底表面上的垂直投影)被称为“第四方向”。第四方向可以是水平方向。如果第二方向横向于基底或基底运动方向，则沿着该第二方向的运动在动基底上的垂直投影也是在基底上沿第四方向的曲线。在靶和基底之间相对运动的情况下，靶的特定溅镀位置在基底上的投影可以限定在基底上的曲线。

借助于第二驱动器件，所述至少一个端块沿着这样的运动轨迹运动，该运动轨迹可以但不必须地大体上位于一平面中；在确实位于一平面中的情况下，第二方向将位于该平面中。在实际实施例中，最可能的是，运动轨迹将位于水平平面中，尽管本发明不限于此。基底的“长度方向”可以被限定为沿着基底的一个维度的方向，其由平行于由第二驱动器件施加的运动所限定的运动平面的相交平面的相交来限定。在特定实施例中(本发明不限于此)，长度方向可对应于基底上的水平线(其由基底与水平相交平面的相交来限定)，所述水平相交平面平行于由第二驱动器件施加的至少一个端块的运动所限定的运动平面。

在本发明的实施例中凡提到“宽度方向”的，其指的是大体上被靶的纵向轴线覆盖的方向。基底和靶的不同设置显示在图19中，其用于示出宽度方向W和长度方向L，以及第一、第二和第四方向；然而，本发明不限于此。最先的实施例示出了水平放置的基底和水平放置的靶。接下来的三个实施例示出了竖直安装的基底，一例具有竖直放置的靶，一例具有处在偏离竖直方向的角度之下的靶，一例具有水平放置的靶。最后一个实施例示出了竖直安装的基底(然而该基底在水平方向上是弯曲的)以及竖直放置的靶。

在本发明的实施例中，在靶和基底之间存在相对运动。这可以通过保持基底静止而沿着基底的长度方向移动靶来获得，或者可以通过在溅镀室内移动基底并将靶保持在固定位置来获得。此外诸多组合也是可能的：其中靶和基底均在溅镀室内移动。

在本发明的实施例中凡提到“端块”的，其指的是如下器件：该器件可旋转地保持靶管，以使靶管转动并且在向靶管供给冷却液和从靶管排出冷却液体的同时电力馈送该靶管。此外，由于溅镀过程通常在低压下进行，因此端块必须保持真空度。

在本发明的实施例中凡提到“涂层的厚度”的，其指的是在基底上的一点中沿着正交于基底表面的方向测量的厚度。在本发明的实施例中凡提到“在第三/第四方向上的镀层或涂层的均匀性”的，其指的是在第三/第四方向上涂层的均匀性受控的涂层。这对应于偏差小于预定镀层性质偏差容限的、沿着第二方向在基底上的垂直投影的长度方向上的很大一部分在基底上所沉积的镀层的镀层性质。“第二方向在基底上的垂直投影”指的是在溅镀操作期间将(在第二方向上经历运动的)靶上的点投影到静或动基底上从而在基底表面上形成的曲线。

所述性质可以例如是厚度、光学特性或电学特性、电阻、透射率。变化可能是10％或更少，例如5％或更少，如2％或更少。在本发明的实施方案中凡提到“涂层的均匀性”的，其意味着等同于“涂层性质的分布的均匀性”。

在本发明的实施例中凡提到“基底”的，其意味着待涂覆的任何类型的表面。基底可以是平坦的或弯曲的，在弯曲情况下，弯曲可以沿一维或多维。本发明对于待涂覆的大表面特别有用，但本发明不限于此。待涂覆的表面可以由单个(例如大的)基底的表面组成；其也可以包括以阵列布置的多个较小基底的表面。阵列可以是规则的或不规则的。在整个描述中，“基底”和“基底的阵列”用作“待涂覆的表面”的同义词。

在第一方面的第一实施例中，本发明涉及一种溅镀装置100，其用于溅镀大面积表面，例如大面积基底或较小基底的阵列。本发明的第一方面的第一实施例可以涉及与下述基底一起使用的系统：该基底大体上是静态，因此该基底在溅镀过程中大体上不移动。溅镀装置100可以用在溅镀系统101中，因此可以形成溅镀系统101的一部分。在本发明的实施例中，表面的长度(因此大面积基底的长度或较小基底的阵列的长度)可以例如处在300mm和3210mm之间。基底或基底阵列的宽度可以在300mm和2400mm之间。本发明的实施例可以用于(本发明不限于此)溅镀玻璃板，例如用于显示器如TFT显示器或电子装置的玻璃板。替代地，本发明的实施例可以用于(本发明不限于此)溅镀在阵列中的预先切割的较小玻璃板，例如如果要施加的涂层将使得玻璃板一旦被涂覆之后就太硬而不能切割的话。

根据本发明的实施例，溅镀装置100包括均适于保持圆柱形靶160的至少一个端块120。圆柱形靶160被配置用于在平均喷射方向上的空间粒子喷射分布。如果圆柱形靶160安装在端块120上，则圆柱形靶的轴线161沿着从端块120伸出的第一方向定向。在使用中，当溅镀装置100设置有靶并且安装在用于溅镀的溅镀系统101中时，该第一方向将优选地平行于基底170或基底阵列的表面中的某方向。此方向在下文称为第三方向。如果第一方向不平行于基底170的表面中的一个方向，则对应的第三方向是第一方向在基底表面上的垂直投影的方向。第一方向可以例如是但不必须是竖直方向，在这种情况下，第三方向对应于基底170或基底阵列的宽度方向。

溅镀装置100还包括第一驱动器件190，其用于提供至少一个圆柱形靶160围绕其纵向轴线161的旋转运动。当驱动该靶旋转时，第一驱动器件大体上不改变来自该靶的空间粒子喷射分布。溅镀装置100还包括用于沿第二方向对至少一个端块120施加运动的第二驱动器件145。第二驱动器件驱使端块平移运动，这样，空间粒子喷射分布的方向得到保持，同时其位置可以在至少一个维度上改变。第一和第二驱动器件适于在溅镀期间在真空室中同时操作。因此，靶的旋转运动和承载该靶的端块(以及该靶)的平移运动同时发生。

在本发明的实施例中，第二方向可以限定在运动平面中，例如在水平平面中。基底的长度方向可以被限定为这样的方向，该方向沿着由平行于由第二驱动器件施加的运动所限定的运动平面的相交平面的相交来限定的基底的一个维度的方向。在第二方向上施加的移动可以是端块120的宽度的一倍以上。在如图1所示的实施例中，在第二方向上的移动可以施加在基底或基底阵列的大体整个长度上、甚至施加在基底或基底阵列的整个长度上或超过整个长度上。第四方向限定在基底的表面上，对应于第二方向在基底表面上的垂直投影。该第四方向通常可以对应于基底170或基底阵列的长度。

在使用中，当溅镀装置100设置有靶并且安装在用于溅镀的溅镀系统101中时，第二方向可以是沿着基底170的长度的方向。第二方向可以但不必须平行于基底170的表面。第二方向可以但不必须垂直于第一方向。如果基底170弯曲，则第二方向可以但不必须遵循基底170的弯曲。在替代实施例中，第二方向可以沿着第一方向，或者具有平行于第一方向的分量。

当在第二方向上移动端块120时，靶的轴线161在沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分(例如超过在待涂覆的表面的第四方向(其对应于基底的长度方向)上的尺寸的至少50％)的期间保持平行。靶的轴线161可以保持但不必须保持平行于其原始位置。根据本发明的实施例，端块120借助于第二驱动器件的移动限定了沿着第四方向(对应于长度方向)溅镀在固定基底170上的镀层的均匀性。基底170或基底阵列可以是平面基底或弯曲基底，如果是弯曲基底，则弯曲可以是一维或二维的。根据本发明的实施例，由第一驱动器件190引起的至少一个圆柱形靶160围绕其旋转轴线161的运动不影响沿着第四方向(与长度方向相对应)溅镀在基底170上的镀层的均匀性。这是因为靶的旋转运动大体上不改变来自靶的空间粒子喷射分布。

在本发明的实施例中，端块120在第二方向上的运动是与基底170或基底阵列平行的运动。这可以是在平坦基底170或基底阵列被溅镀的情况下的线性运动，它也可以是在基底170或基底阵列是弯曲的或在分别对应于基底的宽度和长度方向的第三或第四方向上分段线性的情况下的弯曲运动。在本发明的实施例中，至少一个端块120在第二方向上的移动不必须平行于基底170或基底阵列的表面。其实例在图11和图12中示出，其是溅镀系统的简化示意性俯视图。至少一个端块120的运动轨迹1110、1111以虚线示出，而基底170示为实线。在图11所示的系统中，基底是平面基底，而运动轨迹11111偏离直线，特别是在基底170的末端的水平处。在图12所示的系统中，基底是弯曲的基底，而运动轨迹11111偏离与基底170的弯曲表面的平行，特别是在基底170的末端的水平处。在特定实施例中，视基底的实际弯曲而定，可以允许运动轨迹1111为直线。在本发明的实施例中，圆柱形靶160沿第一方向定向，该第一方向与基底表面平行，并且该第一方向在沿第二方向移动端块120的同时仍然与基底或基底阵列平行。一个替代实施例示于图14，其中第二方向横向于基底的运动方向。

所溅镀的涂层在基底的长度方向上的均匀性可以这样控制：例如通过沿第二方向的运动来改变圆柱形靶和基底或基底阵列之间的距离。然而，根据本发明的实施例，它不受由第一驱动器件引起的运动(亦即在第一方向上的围绕靶的轴线161的旋转)的影响。替代地或与其组合，溅镀层在对应于长度方向的第四方向上的均匀性可以通过控制至少一个端块120沿着第二方向的平移速度来控制。另一种用于控制溅镀层在第四方向上的均匀性的控制手段可以是在横穿基底170或基底阵列的同时控制在至少一个靶160上的功率水平。这些技术本身可以全部用于控制溅镀层在对应于长度方向的第四方向上的均匀性，这些技术也可以组合使用。根据本发明实施例，在溅镀到基底上的镀层中，在基底的沿着长度方向的很大一部分上沉积的镀层的镀层性质(例如厚度或者电或光学性质)偏差小于预定的镀层性质偏差容限。预定的镀层性质偏差容限确定了该溅镀层的均匀度。

在本发明的实施例中，当在基底170或基底阵列的前面移动时，端块沿着第二方向的平移速度可以是恒定的。承载靶160的端块120可以移动超过基底170或基底阵列，即在大于基底170或基底阵列的长度的长度上移动，使得当靶160在基底170或基底阵列前面时运动速度是恒定的，并且使得速度仅在移动超过基底170或基底阵列之后才减小。类似地，平移速度可以增加直到在使承载靶160的端块120定位在基底170或基底阵列前面时达到的恒定水平。

在第一方面的另一实施例中，本发明还涉及一种溅镀装置，其用于溅镀大面积表面，例如大面积基底或较小基底的阵列。本发明第一方面的该另一实施例可以涉及与动基底一起使用的系统，因此在该情况下，基底在溅镀期间在溅镀室内移动。溅镀装置可以用在溅镀系统中，因此可以形成溅镀系统的一部分。在本发明的实施例中，表面的长度(因此大面积基底的长度或较小基底的阵列的长度)可以例如处在300mm和6000mm之间。基底或基底阵列的宽度可以在300mm和3210mm之间。本发明的实施例可以用于(本发明不限于此)溅镀玻璃板，例如用于显示器(诸如TFT显示器)或电子器件的玻璃板。替代地，本发明的实施例能够用于溅镀(但本发明不限于此)在阵列中的预先切割的较小玻璃板，例如如果切割操作将对涂覆过的玻璃板具有负面影响的话。

根据本发明的实施例，溅镀装置包括均适于保持圆柱形靶160的至少一个端块120。如果圆柱形靶160安装在端块120上，则圆柱形靶的轴线161沿着从端块120伸出的第一方向定向。在使用中，当溅镀装置100设置有靶并且安装在用于溅镀的溅镀系统101中时，第一方向将优选地平行于基底170或基底阵列的表面中的方向。此方向在下文称为第三方向。如果第一方向不平行于基底170的表面中的方向，则对应的第三方向是第一方向垂直投影到基底表面上的的方向。第一方向可以例如是(但无须是)竖直方向，在这种情况下，第三方向对应于基底170或基底阵列的宽度方向。

溅镀装置还包括第一驱动器件190，其用于提供至少一个圆柱形靶160围绕其纵向轴线161的旋转运动。溅镀装置100还包括用于沿第二方向对至少一个端块120施加运动的第二驱动器件145。在第二方向上施加的运动可以在横向于该基底或横向于该基底运动方向的方向上，如在图14中所示的实施例中那样。在第二方向上的移动可以使得靶160和基底170之间的距离大体上恒定。

当在第二方向上移动端块120时，靶的轴线161在沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间并且优选地在全运动轨迹期间保持平行。靶的轴线161可保持但无须保持平行于其原始位置。根据本发明的实施例，端块120借助于第二驱动器件的移动限定了沿着第四方向溅镀在基底的动基底170上的镀层的均匀性。根据本发明的实施例，在溅镀到基底上的镀层中，在沿着第二方向在动基底上的垂直投影的长度方向上的很大一部分沉积在基底上的镀层的镀层性质(例如厚度或者电学或光学性质)偏差小于预定的镀层性质偏差容限。预定的镀层性质偏差容限确定该溅镀层的均匀度。

基底170或基底阵列可以是平面基底或弯曲基底，如果是弯曲基底，则弯曲可以是一维或二维的。根据本发明的实施例，由第一驱动器件190引起的至少一个圆柱形靶160围绕其旋转轴线161的运动不影响在基底170上所溅镀的镀层的第四方向上的均匀性。

在本发明的实施例中，端块120在第二方向上的运动是横向于基底170或基底阵列或横向于基底运动方向的运动，使得靶和基底170或基底阵列之间的距离保持恒定。

在基底的第四方向上的溅镀涂层的均匀性可通过改变圆柱形靶和基底或基底阵列之间的距离来控制。然而，根据本发明的实施例，它不受由第一驱动器件引起的运动(亦即在第一方向上围绕靶的轴线161的旋转)的影响。替代地或与其组合，所溅镀的镀层在第四方向上的均匀性可以通过控制至少一个端块120沿着第二方向的平移速度来控制。另一种用于控制在第四方向上的溅镀层的均匀性的控制手段可以是在横穿该基底170或基底阵列时控制至少一个靶160上的功率水平。这些技术本身可以全部用于控制在第四方向上的溅镀层的均匀性，或者它们可以组合使用。

在本发明的实施例中，端块沿着第二方向的平移运动可以在一个方向上进行。替代地，端块的平移运动也可以来回进行。

在本发明的实施例中，圆柱形靶160安装在至少一个端块120上。

根据本发明的实施例，溅镀装置100可以用在包括溅镀室110的较大的溅镀系统101中。在溅镀室110中，可以设置有基底保持器180，用于安装和保持大体上静态定位的基底170或基底阵列。根据本发明的实施例的溅镀装置100可以被设计成装配到现有的溅镀系统101中。整个溅镀装置100例如还可以包括壁，该壁可以密封在溅镀系统101的溅镀室110的壁中的开口上。通常，现有技术的溅镀室具有在壁上的开口，该开口大于基底尺寸。现有技术的溅镀室通常具有足够大的空腔，以允许具有延伸超过基底的多个靶，以在基底上实现均匀的涂层。

溅镀装置100还包括用于施加和排放冷却液的管113和用于供应气体的管115(两者在图1中以简化的方式表示)。这些管113、115经由密封件112、114进入溅镀室110，并且使得冷却水和功率能够被供应到至少一个端块120并且以这种方式被供应到靶160。

在本发明的实施例中，用于向圆柱形靶160提供旋转运动的第一驱动器件190可以是任何合适的驱动器件，例如电动机或使用冷却水流的液压系统。在本发明的实施例中，第一驱动器件190可在真空条件下操作。在这种情况下，第一驱动器件190必须被具体构思并且适于这样做。市场上可获得合适的真空电动机。由于在本发明的该实施例中，用于驱动端块120的第二驱动器件145以及第一驱动器件190同时在溅镀室110的真空环境中操作，因此不需要围绕第一驱动器件的轴线的密封。

在替代实施例中，第一驱动器件190是设计用于在压力条件下(例如在大气压力条件下)操作的驱动器件。在这种情况下，第一驱动器件190不能简单地放入真空室110中，因为那里可用于溅镀活性的低压对于第一驱动器件190的正常操作将是有害的。在这些实施例中，第一驱动器件190可以由密封箱195封装，密封箱195保持在适当的压力条件下，例如在大气压力下，用于提供适当的环境条件给第一驱动器件以便使其正确地起作用。密封箱195中的气体压力可以不同于溅镀室110中的真空。显然，必须将箱195从真空室110封离以保持正确的压力值。密封箱195和至少一个端块120之间的第一密封件130将密封箱195中的气体压力从溅镀室110中的真空封离。可以提供密封箱195和/或第一驱动器件190的冷却(图1中未示出)。可以存在多个密封件，其例如用于实现对维持该第一驱动器件的旋转运动的轴承器件的适当润滑。可能需要其它密封件来维持在电刷和换向器(用于将电流传到旋转靶上)之间的良好电转移。在本发明的实施例中，密封箱195是不可变形的，更具体地，在腔室中的压力和腔室外部(但在真空室内部)的真空之间的差异下不可变形。在本发明的实施例中，密封箱195包括密封件，以将密封箱195的内部保持在期望的压力下、例如大气压力下。该密封件适于允许穿过电缆(例如溅镀电力电缆、用于第一驱动器件的电力电缆)和管道(例如水冷却管线、检测管线，其例如用于测量随后的密封件之间的分压或例如用于测量动态冷却密封件上的漏水)。

在本发明的实施例中，可以存在用于沿着第二方向(例如沿着基底的长度方向、或横向于基底或基底运动方向、或其组合)移动端块120的机械器件150(例如但不限于杆、齿轮、正时带、活塞、线缆、链、蜗杆等)。在本发明的实施例中，用于移动端块120的器件150可以借助于第二驱动器件145从溅镀室110的外部来驱动。在用于移动端块的器件150和溅镀室110的壁之间的第二密封件140使溅镀室的内侧与溅镀室的外侧封离，使得在溅镀室内可存在真空。第二密封件140可以是动密封件(图3)，或者更常见的是在使用柔性套筒或波纹管(图5)的情况下的静密封件。用于使电力电缆和冷却水管道穿过的附加密封件也可以存在于溅镀室110的壁中，或者可以与第二密封件140组合。

在本发明的实施例中，用于移动端块120的器件150(例如杆、齿轮、正时带、活塞、线缆、链条、蜗杆等)借助于第二驱动器件145从溅镀室110内部驱动。在这些实施例中，类似于第一驱动器件190，第二驱动器件145能够在真空条件下操作，或者第二驱动器件145由封装件封装，在所述封装件中能够保持不同于真空的压力水平(例如大气压力)。在最后一种情况下，封装件的内部和外部之间的密封件能够保持封装件内的压力，同时通过封装件内部的第二驱动器件移动端块。

图1示意性地示出了包括根据本发明的溅镀装置100的溅镀系统101的示例性实施例的前视图。图2示出了同一实施例的俯视图。所示的该实施例涉及一种系统，其具有大体上固定的基底和沿着待涂覆的基底的长度方向的第二方向。对于本领域技术人员来说清楚的是如何修改此实施方式以构建其中第二方向横向于基底或横向于基底运动方向的系统。

两个密封箱195分别使用第一密封件130抵靠端块120密封。在这些密封箱195中的每一个中，安装了第一驱动器件190，通过该第一驱动器件190可以旋转安装到端块120上的圆柱形靶160。第三密封件125允许该旋转，同时保持溅镀室110中的真空。通过冷却管113(其通过密封件112进入溅镀室110)并且通过电力电缆115(其通过密封件114进入溅镀室)，使得冷却液和电源对至少一个端块120可用。在本发明的实施例中，交流电源施加到靶上。在图1所示的实施例中，用于在第二方向上移动至少一个端块120的器件150是可由位于溅镀室110内部或外部的第二驱动器件145移动的链条。如果第二驱动器件145位于溅镀室110的外部，则旋转轴可经由第二密封件140进入溅镀室。图1和图2还示出：沿第一方向定向的靶160的轴线161平行于基底170。基底170或基底阵列安装在基底保持器180上。与图1相比，图2中的端块120以及安装在其上的靶160已经在第二方向上沿着基底170或基底阵列的长度移动到溅镀室110的另一侧。

图3示出了用于溅镀大体上固定的基底的溅镀系统101中的根据本发明的示例性实施例的溅镀装置100的示意图。其示出了适于保持具有在第一方向上的纵向轴线161的圆柱形靶160的端块120(单个端块)。该图还示出了用于提供圆柱形靶160围绕其纵向轴线161的旋转运动的第一驱动器件190。溅镀装置100还包括第二驱动器件145，用于在第二方向上向端块120施加运动(该第二方向可以但不必须垂直于第一方向)，从而保持靶的轴线161沿着那沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分平行，使得端块120在第二方向上的运动限定了在基底的长度方向上溅镀在基底170或基底阵列上的镀层的均匀性。在所示的实施例中，第二方向沿着基底170的长度方向。第一驱动器件190的移动不影响溅镀在基底170上的镀层的长度方向上的均匀性。

在本发明的实施例中，溅镀装置还包括也在图3中示出的溅镀室110。该溅镀室110包括安装在端块120上的圆柱形靶160。端块120的轴线161由此沿第一方向定向。端块120可操作地联接到用于使圆柱形靶160围绕其轴线161旋转的第一驱动器件190。该图还示出了端块120可以在第二方向上移动，该第二方向(在图示的情况下)垂直于第一方向并沿着基底的长度方向，但本发明不限于此。本领域技术人员将清楚如何使第二驱动器件定位在溅镀室110中，用以将运动提供给端块120，该运动横向于基底或横向于基底运动方向。因此，设置有用于移动端块120的器件150。在本发明的实施例中，用于移动端块的器件150是移动穿过溅镀室110的壁的杆150，并且其中，在溅镀室110的壁和杆150之间的空间由第二密封件140密封。在图3中，第二密封件140是动密封件。杆150还可以被屏蔽，以防止材料溅镀到杆上。通过该密封件，能够维持溅镀室110内的真空和溅镀室外的大气压。图3中的第二方向(亦即端块120在溅镀室110中的运动的驱动方向)乃是从左到右或从右到左。在本发明的替代实施例中，第二方向可以大体上垂直于图3所示的方向。根据图3所示的本发明的示例性实施例允许在基底的长度方向上在基底170的前面在第二方向上移动靶160，并同时旋转圆柱形靶160。基底170安装在基底保持器180中。在本发明的实施例中，第二方向可以但不必须与基底170平行。在本发明的实施例中，存在第一密封件130，用于端块120和第一驱动器件190之间或端块120和密封箱195之间的密封。在本发明的实施例中，该密封件是静密封件。在本发明的实施例中，存在额外的密封件，其能够使冷却流体朝向圆柱形靶160通过，并且其允许圆柱形靶160旋转同时保持溅镀室110中的真空。

在本发明的实施例中，圆柱形靶160的长度可以在500和3000mm之间，优选地在750和2200mm之间。圆柱形靶160的长度可以大体上等于或长于基底170的宽度(在第一方向上测量)。因此，圆柱形靶160在基底170的全宽上溅镀。通过沿第二方向移动圆柱形靶160，也可以覆盖基底170的全长。至此，圆柱形靶160可以在静态基底的前面沿长度方向移动，或者圆柱形靶160可以横向于动基底或横向于动基底的运动方向移动，或者施加到圆柱形靶160的第二运动可以是在长度方向上的运动和横向于基底或横向于基底运动方向的运动的组合。涂层的厚度可以通过施加在圆柱形靶160上的电功率和/或通过控制在第二方向上的端块120的速度以及因此靶160的速度来控制。在本发明的实施例中，施加到圆柱形靶的功率范围在1kW和100kW之间，优选地在5kW和60kW之间。在本发明的实施例中，用于给定靶长的功率水平可以在4kW/m和30kW/m之间变化。在本发明的实施例中，靶在第二方向上的速度可以在2mm/s和400mm/s之间。

在本发明的实施例中，管状靶是通过旋转连接供电的。与具有静态平面靶的溅镀系统相比，本发明使用旋转的圆柱形靶。因此，不是与靶的静态电连接，需要旋转连接来将电力传到靶。这可以例如通过使用电刷来实现。

在本发明的特定实施例中，溅镀装置包括多个端块，例如第一端块120和第二端块220。第一圆柱形靶160可安装在第一端块120上，第二圆柱形靶260可以安装在第二端块220上。其示例已经在图1和图2中示出并参考图1和图2讨论过，其中多个(例如两个)端块120被驱动用于沿第二方向、在所示的示例中(然而本发明并不限于此)沿基底的长度方向同时运动。其另一示例示于图4，其中多个(例如两个)端块120被驱动用于在第二方向上顺序运动。此外，在图4所示的示例中，第二方向沿着基底的长度，但是本发明不限于此，并且第二方向还可以横向于基底或横向于基底运动方向。在多个端块120被驱动用以在第二方向上顺序运动的情况下，第一圆柱形靶160的材料可以不同于第二圆柱形靶260的材料。通过分别用第一圆柱形靶和第二圆柱形靶交替溅镀，包括不同材料的涂层可以溅镀在基底170上。在图4的例子中，基底170安装在基底保持器180上。在该图中不可见的第一密封件将第一驱动器件密封在端块120上。第二密封件140、240允许在第二方向上移动第一端块120和第二端块220，同时保持溅镀室110中的真空。第三密封件125、225允许利用第一驱动器件190旋转圆柱形靶160、260，同时保持溅镀室110中的真空。用于移动第一端块120的器件(例如杆)150和用于移动第二端块220的器件250也在图4中示出。

在图5所示的本发明的示例性实施例中，溅镀装置100包括抵靠溅镀室110的壁密封的波纹管141，用于使得至少一个端块120能够移动，而无须存在用于在真空110室内移动至少一个端块120的器件150。用于移动至少一个端块120的器件150现在可以放置在真空室110的外部，这提供了没有材料溅镀到该器件150上的优点。波纹管141中的压力是大气压。第一驱动器件190可以设置在波纹管内部，因此无须封装在密封箱195中，例如在图1所示的实施例中那样。用于在第二方向上移动端块120的器件150也可以设置在波纹管141内部。波纹管141允许使端块120从左向右或从右向左移动。图5所示用于移动端块的示例性器件150是杆(然而本发明不限于此)，并且其由溅镀室110外部的第二驱动器件145驱动。在本发明的实施例中，冷却管113和电力电缆115可以插入杆中，如图5所示，也可以在波纹管141内部邻近杆150设置。端块120上的第三密封件125使得靶160能够旋转，同时保持溅镀室110中的真空。图5所示的实施例用于在沿着大体上静止的基底的长度的第二方向上移动端块，但是根据本发明的实施例，可以采取类似的措施以用于在大体上横向于动基底或横向于动基底的运动方向的第二方向上移动端块。

图6示出了与图3类似的设置，只是在本发明的该实施例中，多个端块120(在所示的实施例中为四个端块120)安装在用于在第二方向上移动端块120的器件150上。在该实施例中，第二方向沿着基底的长度方向。当用于移动端块120的器件150被相应地驱动时，端块120在第二方向上同时移动。多个端块120也可以设置在类似于图4所示装置的装置中，即，其中设置多个器件150、250，用于在第二方向上移动端块120、220。在该实施例中，第一组至少一个端块可以被驱动以便在第二方向上运动，所述第一组至少一个端块在第二方向上的运动独立于第二组至少一个端块在第二方向上的运动。在特定实施例中，第一组端块被驱动的第二方向和第二组端块被驱动的第二方向甚至无须是相同的方向。例如，第一组端块被驱动的第二方向可以沿着基底的长度方向，而第二组端块被驱动的第二方向可以横向于基底或横向于基底运动方向。第一组中的端块的数量和第二组中的端块的数量无须相等。

图7示出了与图6相同的实施例，但是端块120在第二方向上向左移动。在本发明的实施例中，端块120可以更多地向左移动，例如直到所有端块已经移动超过基底170或基底阵列的左边缘的位置。类似的向右移动也是可能的。在替代实施例中，在所示实施例中向左和向右的第二方向上的移动是受限的，使得在由第一靶溅镀的基底或基底阵列上的第一区域与由第二(相邻)靶溅镀的基底或基底阵列上的第二(相邻)区域之间大体上不发生重叠。这种移动允许覆盖全基底170或基底阵列，而不移动该基底或基底阵列本身。通过使用多个靶，可以减少所述靶在第二方向上的运动。

在本发明的实施例(亦即与大体上固定的基底一起使用和与移动的基底一起使用的实施例)中，端块保持磁棒，使得磁棒大体上位于圆柱形靶160的中心且在第一方向上定向。在本发明的实施例中，磁棒沿着圆柱形靶160的长度(第一方向)被分成不同的节段，每个节段包括单独的磁体结构，并且这些节段中的每一个可以单独地平移地和/或旋转地定向。

不同磁棒节段中的磁体结构的位置的平移变化包括使磁体结构靠近或远离靶表面定位。这使得操作者能够通过单独地定向该磁棒的节段来控制沿着第三方向(基底的宽度方向)的涂层的性质，例如涂层的厚度或者电学或光学性质。

磁棒围绕圆柱形靶160的中心轴线的定向的旋转变化引起等离子体在一定方向上的定向。因此，操作者具有附加自由度，以便操作溅镀装置100并影响在垂直于第三方向的基底上的方向上地溅镀层的均匀性，例如涂层的厚度。这可以是但不必须是第四方向。对此，可以设置第四驱动器件。

在本发明的实施例中，第三和第四驱动器件被设置用于驱动磁棒的运动，分别用于平移和/或旋转运动。使用第三和/或第四驱动器件，能够定位纵向磁棒的多个磁体结构中的至少一个磁体结构。纵向磁棒可以位于圆柱形靶的中心。磁体结构沿着纵向磁棒的长度方向(第一方向)定位。因此，可以通过独立地控制磁棒的各个磁体结构的位置来影响基底的第四方向上的涂层的均匀性。第三驱动器件可以例如使一个或多个磁体结构进一步移离基底或更移近基底。第四驱动器件可以围绕平行于第一方向的轴线转动一个或多个(例如所有的)磁体结构。该旋转还对在第四方向上的涂层的均匀性(例如厚度)有影响。

第三和/或第四驱动器件可以单独地和/或共同地包括用于每个磁体结构的定位系统。第三和/或第四驱动器件可以从溅镀室110的外部控制，使得在溅镀期间可控制磁棒和/或磁体结构的位置。这允许控制在第四方向上所溅镀的涂层的均匀性(例如厚度)。如果第三和第四驱动器件也与端块在第二方向上的位置同步，则还可以影响第四方向上的涂层的均匀性(例如厚度)。

在本发明的实施例中，第一驱动器件190允许安装到端块120上的圆柱形靶160围绕其纵向轴线161旋转。这具有可以提高靶利用率的优点。第二驱动器件145允许在第二方向上移动至少一个端块120，其(在本发明的实施例中)允许增加在第四方向上提供到基底170或基底阵列上的涂层的性质(例如厚度)的均匀性。在第三方向上的涂层性质(例如厚度)的均匀性可以如此控制：借助于第三驱动器件，通过移动磁体结构，从而在第一方向上沿着磁体配置调整磁体结构相对于靶表面的位置(距离)。通过使磁棒围绕圆柱形靶160的轴线161的旋转运动(其由第四驱动器件引起)与端块120的平移运动(其由第二驱动器件145引起)同步，第四驱动器件还可以用于控制在第四方向上的涂层的均匀性(例如厚度)。

在本发明的实施例中，如例如图8所示，阴极组件330可以保持多个端块120。每个端块120可以保持至少一个靶160。每个端块120可以安装在阴极组件330上，并且圆柱形靶160可以被安装在每个端块上，从而实现彼此平行的圆柱形靶的旋转木马式布置。在本发明的实施例中，这些圆柱形靶中的每一个与基底170或基底阵列平行。这些圆柱形靶中的每一个可以借助于第一驱动器件190围绕其轴线旋转。阴极组件330可以旋转以便使包括一个或多个靶(优选地例如2个靶)的一组靶朝向基底170定向。阴极组件330可以借助于用于移动端块120或(在本实施例中)用于移动阴极组件330的器件150在第二方向上移动。该器件由第二驱动器件145驱动。第二方向可以但不必须垂直于第一方向。在图8所示的实施例中，第二方向沿着基底的长度方向。在附图中未示出的图8所示的实施例的替代方案中，阴极组件也可以旋转以便使一组靶朝着基底定向，并且阴极组件可以在第二方向上移动，该第二方向例如横向于基底或横向于基底运动方向。

图8示意性地示出了本发明的示例性实施例，其包括圆柱形靶160的旋转木马式布置。该图的顶部示出了基底170(但是相同的构造可以用于较小基底的阵列，所述较小基底组合在一起以形成待涂覆的较大表面，类似于较大的基底)，其在溅镀操作期间大体上是静态的。该基底示于图8，其位于三个不同的位置：

-位置I：在进入溅镀室110之前；

-位置II：在两个阀320之间的溅镀室110中；

-位置III：在离开溅镀室110之后。

在图中未示出的替代配置中，进入溅镀室110之前的区域I和离开溅镀室110之后的区域III可以是物理上相同的位置。

在图中未示出的又一替代配置中，基底可在溅镀室内连续移动，并且第二方向可横向于基底表面或横向于基底运动方向。

用于移动包括图8中的多个端块120的阴极组件330的装置150由溅镀室110外部的驱动器件145驱动。在图8所示的本发明的实施例中，用于沿第二方向移动阴极组件330的器件150是螺杆(本发明不限于此)以及形成本发明实施例的任何合适的驱动器件。在螺杆150和溅镀室110的壁之间的第二密封件140(在这种情况下是动密封件)允许转动该螺杆150，同时保持在溅镀室110中的真空。阴极组件330可以绕其轴线旋转，以便使优选的一个或多个靶定位在基底170的前面。定位在基底170前面的至少一个圆柱形靶160可以借助于第一驱动器件190而围绕其轴线161(图8中未示出)旋转。通过阀320，基底170可以进入或离开溅镀室110。这些阀320允许在溅镀室110中产生真空。在操作期间，阴极组件330(以及因此朝向基底170定向的至少一个圆柱形靶160)在第二方向上由第二驱动器件145驱动而在溅镀室110内向后和向前移动。该向前和向前移动可以例如沿着大体静态的基底的长度方向，或横向于动基底或横向于其运动方向。由此，定位在基底170前面的至少一个圆柱形靶160由第一驱动器件190驱动而围绕其轴线转动。当达到基底上所溅镀材料的期望性质(例如期望厚度)时，阴极组件330可以旋转以便开始溅镀另一种材料。至此，阴极组件330可以在大体上静态的基底前面在沿着第二方向的相反方向上被驱动。这种溅镀方法允许在大的2D表面(例如大的2D基底或更小的2D基底的阵列)上均匀地溅镀由不同材料的复合堆积层组成的涂层，而无须在沉积工艺期间移动或转移该基底或基底阵列。在替代实施例中，动基底可以在与更早的通过期间相反的方向上移动。

在图10所示的本发明的另一示例性实施例中，第二驱动器件145是固定到端块120的电动机。第二驱动器件由密封箱195封装。设置有密封件140，其是第二驱动器件145的轴和密封箱195之间的密封件。该密封件140允许在转动第二驱动器件145的轴的同时在密封盒195内具有不同于真空的压力(例如大气压力)以及在溅镀室110内具有真空。该轴是能够在用于在第二方向上移动端块120的器件150上运行的花键轴，器件150形如齿条，其中齿和槽与花键轴中的槽和键成对配合。齿条沿第二方向定向。不是使用电动机作为第一驱动器件190，驱动圆柱形靶旋转的轴191在本发明的本实施例中也是花键的，并且也在第二齿条192上运行。端块120和密封箱195彼此固定。通过驱动端块120用于在第二方向上的运动，借助于第二驱动器件145，圆柱形靶160因此也被迫旋转。在图10所示的实施例中，第二方向沿着基底的长度方向，但在图中未示出的替代实施例中，可以设置有类似的器件，其中第二方向横向于基底或横向于其运动方向。

类似但可替换的实施例在图13中示出。同样，本实施例可以与大体上静态的基底一起使用，如图13所示的实施例中那样。替代地，本实施例也可适于与动基底一起使用，其中第二方向大体上横向于基底或横向于基底运动方向。在这些实施例中，密封箱195通过密封件130抵靠端块120密封。第一驱动器件190是密封箱195内的电动机。在端块120和第一驱动器件190的轴之间的密封件125允许在保持溅镀室110中的真空和密封箱195中的另一压力(例如大气压)的同时转动圆柱形靶160。第二驱动器件145通过具有在齿条150(用于在第二方向上移动端块120的器件)上运行的第一驱动器件190的花键轴而可用。靶160围绕其轴线的旋转自动地引起端块在第二方向上的运动。

参考图14和图15示出了与大体上在基底的长度方向上移动的基底一起使用的本发明的特定实施例。

图14示出了在溅镀室(未示出)内移动的一系列基底170。在溅镀室中，设置了保持圆柱形可旋转靶160的端块120。靶160具有沿第一方向的纵向轴线161。宽度方向W限定在基底上，其对应于第一方向在基底上的垂直投影。基底的宽度方向可以平行于也可以不平行于第一方向。在所示的实施例中，靶160是竖立的，宽度方向是竖直方向。在替代实施例(未示出)中，靶可以相对于竖直方向放置在一个角度之下，在这种情况下，基底上的宽度方向也可以被限定为不同于竖直方向。所示的基底170在溅镀室内从左向右移动，如指向右边的大箭头所示。在所示的实施例中，每个基底170围绕竖直方向上的轴线稍微弯曲。在溅镀期间，靶160由第一驱动器件190驱动，第一驱动器件190提供靶160围绕其纵向轴线161的旋转运动。同时，第二驱动器件145在第二方向上向端块120施加运动。在所示的实施例中，第二方向横向于基底表面或横向于基底运动方向。沿第二方向的运动可以使得靶160和在其前面经过的基底170之间的距离是恒定的。第二方向被限定在移动平面中，例如在水平平面中。第二方向可以也可以不垂直于第一方向。基底的长度方向可以被限定为这样的方向，该方向沿着由平行于由第二驱动器件施加的运动限定的运动平面的相交平面的相交来限定的基底的一个维度。

通过保持靶160和基底170之间的距离恒定，基底上沿着长度方向的很大一部分的沉积层的层性质(例如厚度或者电学或光学性质)可以偏差为小于预定的层性质偏差容限。

图15示出了根据本发明的实施例的实施方式的俯视图，其中多个基底170在溅镀室内依次移动。在所示的实施例中，多个基底170在溅镀室内从右向左移动，但是本发明不限于此。在基底170的前方，设置有用于保持圆筒形靶160的端块(未示出)。圆柱形靶160具有沿第一方向的纵向轴线，该第一方向在俯视图中示出的实施例中是从附图平面出来的方向。设置了第一驱动器件(图15中未示出)，用于提供圆柱形靶160围绕其纵向轴线的旋转运动。设置了第二驱动器件(图15中未示出)，用于沿第二方向向端块120施加运动，从而在沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间保持靶的轴线平行。如图15所示在第二方向上的移动使得基底170和靶160之间的距离保持恒定。

可以理解，由于图15中所示的基底170的特定形状，不足以保持基底和靶之间的距离恒定。在靶160在横向于基底或横向于基底运动方向的第二方向上的移动之上，靶160中的磁系统应沿着第一方向上的轴线旋转，使得在靶表面处产生的轨道总是相对于基底170处于受控的角度之下。磁系统的这种移动可以通过第四驱动器件实现，其施加该磁系统相对于端块系统的摆动运动或施加端块相对于真空系统的旋转运动。

通过如上所述适当地驱动端块和/或磁系统，基底上的沿着基底的长度方向的很大一部分的沉积层的层性质可以偏差为小于预定的层性质偏差容限，从而提供具有至少一个均匀层性质(例如厚度和/或电学性质和/或光学性质)的溅镀层。

在附图中未示出的本发明的特定实施例中，靶可以被驱动用于沿着其纵向轴线旋转，并且可以同时被驱动进行围绕该端块的枢转运动，使得远离端块的靶的末端朝向或远离基底表面移动。这可以与以下所述组合起来：如果基底正在移动的话，与另一静态定位的靶(以及因此端块)组合；或如果基底静态定位的话，与靶沿着基底的长度方向的平移运动组合；或如果基底被移动的话，与靶的横向于基底或横向于基底运动方向的平移运动组合。此外，在这些实施例中可以实施磁体配置的第三运动(在该第三运动期间磁体移动成更靠近或远离靶表面)和/或磁结构围绕平行于第一方向的轴线的第四运动。

如果基底在宽度方向上具有不规则形状，则在基底的宽度方向上存在靶与基底距离的差异。可以表明，如果靶和基底之间的距离变得更大，则在靶的末端的水平处溅镀层的均匀性存在更大的偏差。这在图16和图17中示出。位于这些图的基础上的配置如下：存在着如图14中的竖直靶配置。基底宽度为1000mm(对应于图16和图17中的-500mm至+500mm的值)。靶长为1560mm(图16和图17中从-780mm至+780mm)并且由水平轴表示。

图16和图17分别示出了在竖直轴线上表示的且针对不同的基底-靶距离(距离分别为80mm、140mm和200mm)的沉积层的层性质的均匀性的绝对和相对结果。

图16的绝对结果示出了材料到达通量密度(＝基底上的沉积速率)相对于材料离开通量密度(＝靶的溅镀速率)的百分比比率。图16示出了增加靶到基底距离允许有更多的材料通量“泄漏”且被沉积到基底之外，这使得溅镀在靶的末端的水平处的层的均匀性更低。

图17的相对结果提供沿着靶的轴线的基底上的相对沉积曲线。可以看出，靶与基底距离80mm时，基底的底部和顶部边缘处的镀层厚度比中心处的镀层厚度数值约低1.5％，而靶与基底距离140mm时，此值是4％，距离200mm时，此值约为7％。

从图16的绝对结果可以看出，将靶与基底间距从80mm增加到200mm导致在基底中心的沉积速率降低约2.6％(从99.5％到96.9％)。根据靶到基底的间隔来提供对溅镀功率的控制算法可以允许补偿弯曲基底的这种中心厚度波动。在校正与基底运动同步并且随着基底尺寸和运输速度而周期变化的功率信号后，可以实现图17中所示的作为相对结果的结果。该情况仍然因源自于变化的靶与基底的间隔而遭受在沿着靶长的方向上的基底上的均匀性分布的变化。后面的层厚度在弯曲基底的表面上的恒定变化(对于最大的靶与基底间隔而言的最差均匀性)只可以通过增加靶长来减小。然而，这将需要使用超长靶，从而显著增加可变成本(靶料)，显著增加投资成本(更大的真空室)和显著增加能量消耗(用于更长靶的更多功率以及用于抽真空和气体分配的更多功率)。

可以通过实施根据本发明的实施例的溅镀装置来提供对所有这些问题的全解决方案，该溅镀装置包括至少第二驱动器件，以及可选地第三和/或第四驱动器件。

在图9中示意性地示出的本发明的示例性实施例包括控制器410。控制器仅在图9中示出，但是可以应用于本发明的任何实施例。虚线表示在本实施例中可以控制的特征：

(a)通过控制第一驱动器件控制圆柱形靶160的转速，

(b)通过控制电源控制施加到圆柱形靶160上的功率，

(c)通过控制第二驱动器件控制至少一个端块120在第二方向上的速度，

(d)通过控制用于磁体结构沿着第一方向的平移运动的第三驱动器件和/或用于磁棒围绕靶的轴线的旋转运动的第四驱动器件来控制磁棒和/或磁体结构的位置相关的调谐。

至少一个端块120在第二方向上的速度可以通过控制第二驱动器件145(其正在驱动用于移动端块120的杆150)来控制。因此，控制器410可以控制安装在基底保持器180中的基底170或基底阵列之前的圆柱形靶160的第二方向上的速度。圆柱形靶160的旋转速度可以通过控制联接到端块120的第一驱动器件190来控制。磁体结构沿着第一方向的位置和/或磁棒绕靶的轴线的旋转可以由第三和/或第四驱动器件控制。在本发明的实施例中，控制器410可以通过在计算机420上运行的软件来操作。

在本发明的实施例中，控制器410还可以控制其他参数，例如真空室110内的压力、基于位置的气体分布和流量。在本发明的实施例中，附加的驱动器件(附图中未示出)允许增加或减小靶与基底或基底阵列之间的距离。

在本发明的实施例中，控制器410可以经由计算机420操纵。计算机420上的用户界面可以使得操作者能够经由计算机420和控制器410控制溅镀过程。在计算机420上和/或在控制器410上的自动化软件可以自动化该溅镀过程。例如可能的是，通过软件自动控制端块120在第二方向上的速度和圆柱形靶160上的功率，以获得由操作者指定的涂层性质(例如厚度)的均匀性。作为示例，在本发明的实施例中，计算机420上的软件使得操作者能够指定堆积层，每层具有优选的性质分布，例如优选的厚度。基于这些指定值，计算机上的软件确定用于控制溅镀装置100的最佳参数(例如，用于控制第一、第二、第三和第四驱动器件的参数，用于控制靶上的电功率的参数)。

在本发明的实施例中，可以通过测量所提供的涂层的一种性质或多种性质来闭合用于控制溅镀涂层的控制回路。该性质可以耦合回来以便闭合该控制回路。一种可以测量的可能性质是涂层的厚度，另一种性质可以是涂层的电阻率，也可以考虑光学性质。这些性质可以在基底或基底阵列上的几个位置上测量，并且它们可以在第一方向以及在第二方向上测量。基于测量结果，以及确定的与期望值的偏差，可以生成控制信号以适应溅镀过程的参数，例如第一、第二、第三和第四驱动器件的驱动参数，在靶上提供的电功率，气流，等等。

虽然现有技术的批量涂布机具有用待涂覆的样品覆盖的圆鼓，如图18(a)所示，但是本发明的实施例允许使用具有另一种横截面形状例如但不限于如图18(b)和图18(c)所示的三角形形状的鼓。根据本发明的实施例，由端块120保持的至少一个靶160可以沿横向于涂布机鼓上的一个或多个基底的第二方向驱动，如图18(b)所示。然而，考虑到鼓的三角形形状，在鼓旋转期间，对于鼓的不同角位置，靶与基底距离的将不同。根据本发明的实施例，在鼓旋转期间，保持靶的端块可以在横向于基底的第二方向上移动，同时端块和/或靶内的磁性装置可以通过第四驱动器件来旋转，使得轨道相对于基底处于受控的角度之下。

在第二方面，本发明的实施例涉及一种用于在真空室中溅镀大面积表面的方法，所述大面积表面具有在长度方向上的长度和在宽度方向上的宽度，例如大面积基底或在一起形成大面积表面的较小基底的阵列。该方法包括使圆柱形靶围绕其沿第一方向定向的纵向轴线旋转的步骤。在本发明的实施例中，第一方向与基底平行。同时，圆柱形靶在第二方向上移动，从而在沿着第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间保持该靶的轴线平行。在第二方向上的移动使得沿着基底上的曲线沉积在基底上的镀层的镀层性质偏差小于预定的镀层性质偏差容限，所述基底上的曲线在靶和基底之间相对运动的情况下由靶的溅镀位置在基底上的投影所限定。在本发明的实施例中，第二方向可以沿着基底的长度方向。第二方向可以具有沿着第一方向的分量。在本发明的替代实施例(或其组合)中，第二方向可具有横向于基底表面或横向于基底运动方向的分量。第二方向可以但不必须垂直于第一方向。第二方向可以被限定在运动平面中，例如(但不限于此)水平平面中。基底的长度方向可以被限定为这样的方向，该方向沿着基底的一个维度，其由平行于由第二驱动器件施加的运动限定的运动平面的相交平面的相交来限定。圆柱形靶在第二方向上的平移运动使得靶的纵向轴线不改变方向，亦即沿着第二方向上的运动轨迹的至少相当大的部分在第二方向上的不同位置处保持与其自身平行。

在本发明的实施例中，该方法还包括单个磁体结构的平移运动和/或磁棒围绕靶的轴线的旋转运动，或端块相对于真空室的旋转运动。各个磁体结构沿着定向在第一方向上的纵向磁体配置来定位。

在本发明的实施例中，该方法还包括使靶沿着第二方向的平移运动与磁体配置围绕靶的轴线的平移或旋转运动同步。该各运动的同步可以把基底的形状考虑进去。

在本发明的实施例中，该方法应用于多个靶。图4所示的本发明的实施例可以例如通过首先在沿着基底170的长度的第二方向上移动第一圆柱形靶160来实现。这可以进行一次或重复多次。接下来，第二圆柱形靶260可以在沿着由大基底170或较小基底的阵列组成的相同二维表面的长度的第二方向上移动。这也可以进行一次或重复多次。用不同靶160、260交替溅镀的过程可以继续，直到在二维表面例如基底170上的涂层已经达到期望的参数分布，例如期望的厚度和组成。使用本方法，可以借助于一个工艺步骤(即不破坏真空)来获得多层堆积。无须替换某个圆柱形靶，也无须将二维表面例如基底170从一个溅镀装置移动到另一个溅镀装置。当在第二方向上移动圆柱形靶中的一个时，该圆柱形靶还围绕其轴线旋转。

Claims (17)

1.一种用于在真空室中将镀层沉积在基底上的溅镀装置(100)，所述溅镀装置包括：

-至少一个端块(120)，每个所述至少一个端块均适于保持圆柱形靶(160)，所述靶(160)具有在第一方向上的纵向轴线，

-第一驱动器件(190)，所述第一驱动器件用于提供所述至少一个圆柱形靶(160)围绕其纵向轴线的旋转运动，

-第二驱动器件(145)，所述第二驱动器件用于在第二方向上对所述至少一个端块(120)施加平移运动，从而在沿着所述第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间保持所述靶的轴线平行，其中，所述第一驱动器件(190)和第二驱动器件(145)适于在溅镀期间在所述真空室中同时操作，并且其中，所述第二驱动器件(145)适于允许线性平移运动，和

-第三驱动器件和/或第四驱动器件，所述第三驱动器件用于将平移运动施加到沿着能够放置于圆柱形靶(160)中的纵向磁体配置的长度布置的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构，其中，所述第三驱动器件适于限定沿着与所述第一方向在基底上的垂直投影相对应的方向溅镀在所述基底(170)上的镀层的均匀性；所述第四驱动器件用于沿着平行于第一方向的轴线来转动能够放置于圆柱形靶(160)中的纵向磁体配置，所述第四器件考虑借助于所述第二驱动器件施加的平移运动以及所述基底的形状。

2.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述溅镀装置用于在基底上沉积镀层，所述基底具有在长度方向上的长度和在宽度方向上的宽度，其中，所述第一方向沿着所述宽度方向定位，所述第二方向沿着所述基底(170)的长度方向。

3.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述第二驱动器件(145)适于在超过端块(120)的长度的两倍长度上沿所述第二方向对所述至少一个端块(120)施加运动。

4.如权利要求3所述的溅镀装置(100)，其中，所述第二驱动器件(145)适于在所述基底(170)的大体整个长度上沿所述第二方向对所述至少一个端块(120)施加运动。

5.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述第二方向具有横向于基底表面或横向于所述基底的运动方向的分量。

6.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述第二方向具有沿所述第一方向的分量。

7.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述第二方向定向成垂直于所述第一方向。

8.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述第二驱动器件(145)适于在所述第二方向上对所述至少一个端块(120)施加运动，以使所述靶的轴线在沿所述第二方向的整个运动上保持平行。

9.如权利要求1的溅镀装置(100)，其中，所述第一驱动器件(190)能够在真空条件下操作，或者其中，所述第一驱动器件设置在密封箱(195)内部，所述密封箱能够借助于第二驱动器件与所述至少一个端块(120)一起运动。

10.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述溅镀装置包括多个端块，至少第一端块(120)适于保持至少一个第一圆柱形靶且第二端块(220)适于保持至少一个第二圆柱形靶。

11.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述第四驱动器件适于将溅镀通量的受控角度保持在有待沉积镀层的基底的表面上。

12.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述溅镀装置包括阴极组件(330)，所述阴极组件适于保持一个或多个端块(120)，每个端块适于以阵列配置安装圆柱形靶(160)，且

其中一个或多个特定的圆柱形靶能够朝着基底(170)定向并能够被选择为在溅镀期间被供电。

13.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述溅镀装置包括控制器(410)，所述控制器适于控制：

-所述至少一个端块(120)在所述第二方向上的速度，和/或

-施加到所述至少一个圆柱形靶(160)的功率，和/或

-所述至少一个圆柱形靶(160)的转速，和/或

-磁棒在所述至少一个圆柱形靶(160)内的位置，和/或

-沿着所述至少一个圆柱形靶的气体分布。

14.如权利要求1所述的溅镀装置(100)，其中，所述至少一个端块(120)沿所述第二方向的速度是恒定的。

15.一种用于在真空室中溅镀基底的方法，所述方法包括以下步骤：使圆柱形靶围绕其定向在第一方向上的纵向轴线旋转，同时沿第二方向移动所述圆柱形靶，从而在沿着所述第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间使所述靶的轴线保持平行，其中，沿第二方向移动所述圆柱形靶包括向圆柱形靶施加线性平移运动；所述方法还包括：考虑沿着第二方向的线性平移运动和基底的形状，沿着平行于第一方向的轴线来转动沿着放置于圆柱形靶中的磁体配置的长度布置的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构；和/或将平移运动施加到沿着位于圆柱形靶中的磁体配置的长度布置的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构。

16.如权利要求15所述的方法，其中，在第一步骤中，一组至少一个第一圆柱形靶沿所述溅镀室的第二方向运动，并且其中，在第二步骤中，一组至少一个第二圆柱形靶沿所述溅镀室的第二方向运动。

17.一种用于控制至少一个圆柱形靶在溅镀装置的真空室中的运动的控制器，所述运动包括第一分量、第二分量和另一分量，所述第一分量是围绕所述至少一个圆柱形靶定向在第一方向上的纵向轴线的旋转运动；所述第二分量是在第二方向上的线性平移运动，从而在沿着所述第二方向的运动轨迹的至少相当大的部分期间使所述靶的轴线保持平行；所述另一分量是考虑所述运动的第二分量和基底的形状、沿着平行于第一方向的轴线进行的放置于圆柱形靶中的磁体配置的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构的旋转运动，和/或沿着位于圆柱形靶中的磁体配置的长度布置的多个磁体结构中的一个或多个磁体结构的平移运动。