CN112575301A - 用于涂布基板的方法及涂布机 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于利用至少一个阴极组件(10)涂布基板(100)的方法，至少一个阴极组件(10)具有三个或更多个可旋转靶(20)，三个或更多个可旋转靶(20)各包括位于其中的磁体组件(25)。所述方法包括：旋转磁体组件(25)至相对于平面(22)的多个不同的角位置，平面(22)从基板(100)垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶(20)的相应可旋转靶的轴(21)；以及根据储存于数据库或存储器中的函数改变下述的至少一者：提供至三个或更多个可旋转靶(20)的功率、磁体组件(25)的停留时间、以及磁体组件(25)的持续地改变的角速度。

Description

用于涂布基板的方法及涂布机
本申请是申请日为2016年04月21日、申请号为201680084352.7、发明名称为“用于涂布基板的方法及涂布机”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本申请涉及用于涂布基板的方法及涂布机，且特别涉及用于在基板上溅射具有高均匀性的层的方法及用于执行此方法的涂布机。
背景技术
在基板上形成具有高均匀性(即在延伸表面上的均匀厚度和电性质)的层是许多技术领域中的议题。举例来说，在薄膜晶体管(TFT)的领域中，厚度均匀性和电性质的均匀性对可靠地制造显示沟道区域来说可为一议题。此外，均匀层一般有利于制造的重现性。
一种用于在基板上形成层的方法是溅射。溅射已经在多种制造领域中发展成有价值的方法，例如在TFT的制造中。在溅射期间，通过利用高能粒子(例如惰性或反应气体的受激(energized)离子)轰击靶材料，原子从靶材料射出。射出的原子可沉积于基板上，从而可形成溅射材料层。
然而，由于例如靶和/或基板的几何形状，通过溅射形成层可能具有高的均匀性技术要求。特别地，由于溅射的材料和离子轰击的不规则的空间分布，可能难以在宽广的基板之上达成均匀的溅射材料层和离子轰击。在基板之上提供多个靶可能改善层均匀性。
鉴于以上所述，克服本领域中的至少一些问题的用于涂布基板的新方法和涂布机是有益的。
发明内容
鉴于以上所述，提供一种用于涂布基板的方法和一种涂布机。本公开内容的其他方面、优点及特征从权利要求书、说明书及附图而显而易见。
根据一方面，提供一种用于利用至少一个阴极组件涂布基板的方法，所述至少一个阴极组件具有三个或更多个可旋转靶，所述三个或更多个可旋转靶各包括位于其中的磁体组件。所述方法包括：旋转磁体组件至相对于一平面的多个不同的角位置，所述平面从基板垂直地延伸至所述三个或更多个可旋转靶的相应可旋转靶的轴；以及根据储存于数据库或存储器中的函数改变下述的至少一者：提供至所述三个或更多个可旋转靶的功率、磁体组件的停留时间、以及磁体组件的持续地改变的角速度。
根据另外方面，提供一种用于执行涂布基板的方法的涂布机。
其他方面、细节、优点及特征由从属权利要求、说明书及附图而显而易见。
实施方式亦有关于用于执行所揭露的方法的设备，且包括用于执行所描述的每个方法方面的设备部件。这些方法方面可通过硬件部件、由合适软件编程的计算机、两者的任何结合或任何其他方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式亦有关于用于操作所描述的设备的方法。用于操作所描述的设备的方法包括用于执行设备的功能的方法方面。
附图说明
为了使本公开内容的上述特征能被详细地了解，可通过参照实施方式获得以上简要概述的本公开内容的更特定描述。附图涉及本公开内容的实施方式且被描述于下文中：
图1绘示涂布机的示意截面图，其图解根据本文描述的实施方式的用于涂布基板的方法；
图2绘示涂布机的示意截面图，其图解根据本文描述的实施方式的用于涂布基板的方法；
图3a和3b绘示涂布机的示意截面图，其图解根据本文描述的实施方式的用于涂布基板的方法；
图4绘示涂布机的示意截面图，其图解根据本文描述的实施方式的用于涂布基板的方法；
图5绘示根据本文描述的实施方式的功率根据函数的变化；
图6绘示根据本文描述的实施方式的角速度根据函数的持续变化；
图7绘示根据本文描述的实施方式的功率根据函数的另外变化；
图8绘示根据本文描述的实施方式的功率根据函数的另外变化及根据本文描述的实施方式的停留时间根据函数的变化；
图9绘示根据本文描述的实施方式的被定位以用于涂布基板的三个或更多个可旋转靶的示意截面图；
图10a和10b绘示通过传统工艺及通过本文描述的工艺沉积的膜的厚度的比较；以及
图11a和11b绘示通过传统工艺及通过本文描述的工艺沉积的膜的电性质的比较。
具体实施方式
现在将详细地参照本公开内容的多种实施方式，多种实施方式的一或多个示例绘示于图中。在附图的以下描述中，相同的标号表示相同的部件。通常，仅描述关于各别实施方式的不同之处。各示例通过解释本公开内容的方式提供且不意为对本公开内容的限制。此外，被绘示或描述为一个实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以产生又另外实施方式。旨在使本说明包括这些修改和变化。
溅射可进行为二极管溅射或磁控溅射。磁控溅射的优点特别地在于高沉积速率。通常，磁体位于可旋转靶中。本文使用的可旋转靶一般是可旋转曲形(curved)靶。通过在靶的后方(即在可旋转靶的情况中位于靶的内侧)布置磁体或多个磁体，为了在所产生的磁场(所述磁场直接产生于靶表面下方)中捕获自由电子，这些电子被迫在磁场中移动且无法脱离。这将离子化气体分子的几率通常提高数个数量级。这进而显著地增大沉积速率。
本文使用的术语“磁体组件”是能够产生磁场的单元。一般来说，磁体组件包括永久磁体。特别地，磁体组件可由永久磁体组成。此永久磁体一般被布置于可旋转靶中，使得自由电子被捕获于产生在可旋转靶表面下方的磁场中。在许多实施方式中，磁体组件包括磁轭。根据一方面，磁体组件可在可旋转管中为可移动的。通过移动磁体组件，更特别是通过沿着作为旋转中心的可旋转管的轴旋转磁体组件，可沿不同方向导引溅射材料。
基板可在涂布期间连续地移动(“动态涂布”)，或待涂布的基板可在涂布期间静止(“静态涂布”)。根据本文描述的实施方式，这些方法提供静态沉积工艺。一般来说，特别是针对大面积基板处理，诸如垂直定向的大面积基板的处理，静态沉积与动态沉积之间可有所区别。动态溅射即其中基板相邻于沉积源连续地或准连续地移动的串联(inline)工艺。因工艺可在基板移动进入沉积区域中之前被稳定化，且接着在基板通过沉积源时保持不变，故由于上述事实，动态溅射会较为容易。然而，动态沉积可具有其他缺点，例如颗粒产生。这可能特别是在用于TFT背板沉积的情况中。根据本文描述的实施方式，可例如针对TFT处理提供静态溅射，其中在初始基板上进行沉积之前可使等离子体稳定。应注意的是，技术人员会了解，相较于动态沉积工艺而不同的术语静态沉积工艺不排除基板的任何运动。静态沉积工艺可包括例如在沉积期间的静态基板位置、在沉积期间的摆动(oscillating)基板位置、在沉积期间实质上固定的平均基板位置、在沉积期间的抖动(dithering)基板位置、在沉积期间的摇摆(wobbling)基板位置、阴极设置于一个腔室中的沉积工艺(即预定组的阴极设置于所述腔室中的沉积工艺)、在层沉积期间的基板位置，其中沉积腔室例如通过关闭分隔所述腔室和相邻腔室的阀单元而相对于相邻腔室具有密封气氛、或其组合。因此，静态沉积工艺可理解为具有静态基板位置的沉积工艺、具有实质上静态的基板位置的沉积工艺、或具有部分静态的基板位置的沉积工艺。因此，本文描述的静态沉积工艺可与动态沉积工艺清楚地区别开，而不是针对静态沉积工艺的基板位置在沉积期间完全没有任何运动。
术语“垂直方向”或“垂直定向”可理解为与“水平方向”或“水平定向”有所区别。也就是说，“垂直方向”或“垂直定向”可有关于例如载体和基板的实质上垂直定向，其中偏离精确垂直方向或垂直定向几度，例如高达+/-10°或甚至高达+/-15°，仍可视为“实质上垂直方向”或“实质上垂直定向”。垂直方向可实质上平行于重力。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的本文描述的实施方式，实质上垂直地可特别在意指基板定向时理解为允许偏离垂直方向+/-20°或以下，例如+/-10°或以下。可提供此偏离，例如因为稍微偏离垂直定向的基板支撑件可能导致更稳定的基板位置。然而，在有机材料的沉积期间的此种基板定向可视为实质上垂直的，其可被认为不同于水平基板定向。
术语“实质上垂直”可有关于例如旋转轴及支撑表面或基板表面的实质上垂直定向，其中偏离精确垂直定向几度，例如高达+/-10°或甚至高达+/-15°仍可视为“实质上垂直”。
本文描述的示例可用来在大面积基板上进行沉积，例如以用于锂电池制造或电致变色窗。作为示例，使用用于处理层(所述层包括具有低熔化温度的材料)的冷却装置，多个薄膜电池可形成于大面积基板上。根据一些示例，大面积基板可为第4.5代、第5代、第7.5代、第8代或甚至是第10代，第4.5代对应于约0.67m2的基板(0.73m x 0.92m)、第5代对应于约1.4m2的基板(1.1m x 1.3m)、第7.5代对应于约4.29m2的基板(1.95m x 2.2m)、第8代对应于约5.3m2的基板(2.16m x 2.46m)、第10代对应于约9.0m2的基板(2.88m×3.13m)。甚至诸如第11代、第12代等的更高代及对应的基板面积可被类似地应用。
本文使用的术语“基板”应特别包含非柔性基板，例如玻璃板。本公开内容不限于此且术语“基板”亦可包含柔性基板，诸如卷材(web)或箔。
溅射可用于显示器的生产中。更详细来说，溅射可用于金属化，诸如产生电极或汇流排。溅射亦用于产生薄膜晶体管(TFT)。溅射亦可用于产生ITO(氧化铟锡)层。
溅射亦可用于生产薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池包括背触点、吸收层及透明导电氧化物层(TCO)。一般来说，背触点和TCO层通过溅射产生，而吸收层一般在化学气相沉积工艺中制成。
在本申请的上下文中，术语“涂布”、“沉积”和“溅射”作为同义词使用。
根据本文描述的实施方式，提供用于涂布基板的方法。所述方法可由涂布机执行。涂布机包括至少一个阴极组件，所述至少一个阴极组件具有三个或更多个可旋转靶。所述三个或更多个可旋转靶，特别是所述三个或更多个可旋转靶的每一个包括定位于其中的磁体组件。通常，特别是在沉积材料于基板上的期间，磁体组件相对于一平面旋转至多个不同的角位置，所述平面从基板垂直地延伸至所述三个或更多个可旋转靶的相应可旋转靶的轴。特别地，对于多个不同的角位置的每一个来说，磁体组件相对于从基板垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶的相应可旋转靶的轴的平面具有一角度。通常，所述三个或更多个可旋转靶可各为可绕着旋转轴旋转的圆柱形溅射阴极。
根据本公开内容的一方面，下述的至少一者：根据函数改变下述的至少一者：提供至三个或更多个可旋转靶的功率、磁体组件的停留时间及磁体组件的角速度，所述角速度持续地改变。也就是说，非恒定的功率被提供至三个或更多个可旋转靶且/或使用不同的停留时间且/或使用不断改变的磁体组件的角速度。典型地，溅射功率、停留时间和/或角速度根据磁体组件的位置而改变。值得注意的是，溅射功率通常直接对应于施加至可旋转靶的功率。除了接近于0V的值之外，施加的电压与溅射功率之间的关系在第一近似(firstapproximation)中为线性的。因此，提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的改变的描述可理解为提供至三个或更多个可旋转靶20的电压的改变，且反之亦然。特别地，在实践中，可改变溅射功率，从而可致使施加至三个或更多个可旋转靶的功率改变。通常，电压可在从-200V至-800V的范围中变化，特别是在从-300V至-550V的范围中变化。此外，改变提供至三个或更多个可旋转靶的电流亦为可行的。因此，提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的改变的描述可理解为提供至三个或更多个可旋转靶20的电压的改变和/或提供至三个或更多个可旋转靶20的电流的改变，且反之亦然。
根据本文描述的实施方式，根据离散函数执行改变磁体组件在各别角位置的停留时间且/或根据连续函数执行改变磁体组件在各别角位置处的角速度。
根据本文描述的实施方式，从数据库或存储器读取用于下述的至少一者的函数：提供至三个或更多个可旋转靶的功率的改变、磁体组件的停留时间的改变、及磁体组件的角速度的持续改变。接着根据函数执行下述至少一者的改变：提供至三个或更多个可旋转靶的功率、磁体组件的停留时间、及磁体组件的角速度，磁体组件的角速度连续地改变或被连续地改变。特别地，例如可针对特定工艺预先确定函数，且在该特定工艺执行之前从数据库或存储器读取函数。举例来说，可储存用于待溅射的不同厚度的层的不同函数。
也就是说，函数储存于存储器中，且根据函数执行改变。一般来说，函数可为根据角位置的函数，即函数可包括用于不同角位置的不同值。根据实施方式，在这些角位置溅射于基板上的材料的量可由函数确定。也就是说，通过包括取决于角位置的值，当实行实施方式时，可在基板上溅射具有高均匀性的层。通常，可基于一些轨迹预先确定函数。
通常，提供至三个或更多个可旋转靶的功率及下述的一者根据函数改变：磁体组件的停留时间和磁体组件的连续改变的角速度。磁体组件的角速度系持续地改变。特别地，磁体组件的停留时间可根据离散函数改变且/或磁体组件的角度速可根据连续函数改变。也就是说，提供至三个或更多个可旋转靶的功率和磁体组件的停留时间根据函数改变，或提供至三个或更多个可旋转靶的功率根据函数改变且磁体组件的角速度根据函数连续改变。
在本申请的上下文中，角速度的连续改变可有别于角速度的非连续改变，角速度的非连续改变诸如角速度的逐步(stepwise)改变，即从零至某一值，且反之亦然。
当实行实施方式时，可有助于在基板上形成具有高品质的层。特别地，基板上的沉积层的厚度可遍及整个基板为高度均匀的。此外，可有助于层的高均质性(例如就诸如生长晶体的结构、比电阻(specific resistance)和/或层应力之类的特征而言)。举例来说，实施方式可在用于在TFT生产(例如用于制造TFT-LCD显示器)中形成金属化层的实践中为有利的，因为其中的信号延迟取决于层的厚度，使得厚度的非均匀性可能导致像素在略微不同的时间点通电(energized)。此外，实施方式在用于形成随后被蚀刻的层的实践中可为有利的，因为层厚度的均匀性有利于在所形成的层的不同位置处实现相同结果。
在本申请的上下文中，三个或更多个可旋转靶可各为可绕着旋转轴旋转的圆柱形溅射阴极。
根据实施方式，涂布系统包括真空腔室，溅射工艺在真空腔室中执行。本申请中的术语“真空”意指低于10-2mbar的压力(当情况可能为处理气体在真空腔室中流动时，压力例如是约10-2mbar，但不以此为限)，或更特别是低于10-3mbar的压力(当情况可能为没有处理气体在真空腔室中流动时，压力例如是约10-5mbar，但不以此为限)。涂布系统可形成处理模块，处理模块形成制造系统的部分。举例来说，涂布系统可在用于TFT制造的系统中实现，或更特别地在用于TFT-LCD制造的系统中实现，诸如AKT-PiVot PVD系统(应用材料(AppliedMaterials)，圣塔克拉拉(Santa Clara)，加州(CA))，但不以此为限。
图1示意地绘示位于基板固持件110上的基板100。阴极组件10的可旋转靶20可位于基板100之上。可将负电位施加至可旋转靶20。磁体组件25被示意地绘示成定位于可旋转靶20中。在许多实施方式中，可被施加正电位的阳极(未绘示于图1中)可被定位成靠近可旋转靶20。此阳极可具有棒的形状，棒的轴一般被布置成平行于角管(angular tube)的轴。在其他实施方式中，另外的偏压可施加至基板。本文使用的“定位磁体组件”可理解为在磁体组件位于某一固定位置的情况下操作涂布机。在图1中，仅绘示出三个或更多个可旋转靶20中的一个可旋转靶20。然而，相同原理可应用于三个或更多个可旋转靶20中的两个或更多个。
本文描述的实施方式中使用的典型的永久磁体具有第一磁体和一对第二磁体，第一磁体具有第一磁极，此对第二磁体具有第二磁极。此些极各意指磁体组件的一表面。这些表面一般从内侧面对可旋转靶。
根据本文描述的实施方式，磁体组件具有在第一等离子体轨道的方向中的第一磁极和在第二等离子体轨道的方向中的第二磁极。第一磁极可为磁南极，且第二磁极可为磁北极。在其他实施方式中，第一磁极可为磁北极，且第二磁极可为磁南极。此对第二磁体可具有在第一等离子体轨道的方向中的第二磁极(例如南极或北极)和在第二等离子体轨道的方向中的第一磁极(例如北极或南极)。
因此，三个磁体的每一个可由一或多个子磁体组成，三个磁体可形成两个磁控管，一个磁控管形成第一等离子体轨道，一个磁控管形成第二等离子体轨道。第一等离子体轨道和第二等离子体轨道各可具有在等离子体的离子轰击时材料从靶射出的主方向。因此，磁体组件25可包括材料射出的主方向，所述材料射出的主方向可为第一等离子体轨道和第二等离子体轨道的主方向的迭加。
在图1中，示出磁体组件25的放大图，其绘示本文所描述的示例性情况。如图所示，南极位于中间，而北极将南极框在其间。
基板的表面可定义一平面，此平面在所示的图中水平地布置。在本申请的上下文中，磁体组件的角度是相对于从基板100垂直地延伸至可旋转靶20的轴的平面定义的。在本文描述的实施方式中，此平面亦可垂直于基板固持件。在本申请的上下文中，此平面可称为“基板-靶互连平面(substrate-target interconnection plane)”。在图1、3a和3b中，此平面被示例性地绘示成垂直地布置的虚线，具有标号22。
虽然绘示于图中的实施方式将可旋转靶20图解为布置在水平布置的基板100的上方，且参照这些实施方式说明性地解释了基板-靶互连平面的定义，然而其他定向亦为可行的。特别地，基板的定向亦可如本文所述为垂直的。特别地，鉴于大面积涂布，如果基板垂直地定向，则基板的传送及处理可简化且变得容易。在其他实施方式中，甚至可将基板布置在水平与垂直定向之间的某处。
根据本文描述的实施方式，磁体组件25可旋转至多个不同的角位置，磁体组件25在这些不同的角位置中相对于平面22具有角度，平面22从基板100垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶的相应可旋转靶的轴21。角位置的角度可等于或大于-60°，特别地等于或大于-40°，典型地等于或大于-15°且/或等于或小于60°，特别地等于或小于40°，典型地等于或小于15°。
此外，磁体组件25可具有起始角度或参考角度，磁体组件25从起始角度或参考角度旋转至多个不同的角位置中的第一角位置。起始角度可相对于从基板100垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶20的相应可旋转靶的轴21的平面22为非零，诸如是+/-5°至+/-15。此外，本文针对角位置说明的范围可相对于起始角度。也就是说，角位置可相对于起始角度进行测量，起始角度可相对于从基板100垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶20的相应可旋转靶的轴21的平面22为零或非零。
通常，可旋转靶20具有圆柱的形状。为了详细说明圆柱中的元件(诸如磁体组件)的角位置，可使用柱座标。在本公开内容中，考虑到对角位置的特别关注，角度被用于指示位置。在本公开内容中，零角度位置应定义为可旋转靶中的最靠近基板的位置。因而零角度位置一般位于直的基板靶连接平面22中。
如图2中所示，磁体组件25可在可旋转靶20中定位于具有角度α的角位置。更特别地，磁体组件25可在可旋转靶20中定位于具有角度α的多个角位置。也就是说，磁体组件25可旋转至多个不同的角位置，磁体组件在这些不同的角位置中相对于从基板100垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶20的相应可旋转靶的轴21的平面22具有角度α。
图3a和3b示例性绘示其中磁体组件25旋转至多个不同的角位置中的第一角位置和第二角位置的情况，第一角位置具有负角度-α(见图3a)，第二角位置具有正角度α(见图3b)。标号23图解材料从磁体组件25射出的方向。
举例来说，磁体组件25可以绝对值大于零的角速度旋转至多个角位置。特别地，磁体组件可从角度α的范围的一个限制(例如上限)旋转至角度α的范围的另一限制(例如下限)，且反之亦然。在所述范围的限制下，可产生角速度的转向，即角速度可以改变符号(sign)。
或者，磁体组件25可以逐步方式从一个角位置旋转至另一角位置。也就是说，磁体组件25可旋转至一个角位置，磁体组件25可在该角位置保持静止达预定的停留时间，且接着旋转至另一角位置，磁体组件25可在该另一角位置保持静止达相同的或另一预定的停留时间。此种逐步运动可重复，以旋转磁体组件25至多个不同的角位置，诸如四个或更多个不同的角位置。
此外，角度α亦可指示材料射出的主方向。也就是说，材料将特别地沿角度α的方向溅射于基板上。当改变磁体组件的角位置时，射出的主方向可在基板100之上变化。
在实行实施方式时，基于针对各个角位置施加的功率、磁体组件在各个位置停留多久及/或磁体组件以何种角速度旋转，形成的层的均匀性可得到改善。特别地，当磁体组件在角位置停留达停留时间时，可执行溅射。
特别地，通过根据函数改变提供至三个或更多个可旋转靶的功率、通过根据函数改变磁体组件的停留时间、及/或通过根据函数连续地改变磁体组件的角速度，待溅射的层的均质性且特别是均匀性可得到改善。因此，通过利用变化的时间和/或功率来进行溅射，均质性可得到改善。在改变停留时间的情况中，在运动时(即角位置改变时)可进一步关闭溅射电场，从而可进一步提高均匀性。
图4更详细地示例性绘示本文描述的实施方式中使用的阴极组件。将理解的是，绘示于图4中的元件亦可应用于本文描述的其他实施方式中，特别是关于图1、2、3a和3b描述的实施方式中。如图4中所示，可旋转靶20可置于背管上，待溅射的靶材料可施加于背管。为了减少因溅射工艺导致的靶的高温，冷却材料管40可设置于可旋转靶20的内侧上。一般来说，水可作为冷却材料。当实行实施方式时，输入至溅射工艺的能量的主要部分-一般为数千瓦的数量级-转换成靶的热，可如本文所述进行冷却。如图4的示意图中所示，磁体组件可定位于背管和冷却材料管中，使得磁体组件可于其中移动至不同的角位置。根据其他实施方式，靶管的整个内部被填充诸如水的冷却材料。
磁体组件可安装于靶管的轴上。本文描述的枢转运动可由致动器引发，致动器例如是提供旋转力的电动机。在典型的实施方式中，阴极组件装配有两个轴：第一轴和第二轴，可旋转的靶管安装于第一轴上。第一轴在阴极组件操作时旋转。可移动的磁体组件一般安装于第二轴。第二轴可独立于第一轴移动，典型地以一方式独立于第一轴移动以便允许磁体组件如本文描述的那样运动。
在本公开内容中，附图绘示出涂布机以及示例性所示的基板的截面示意图。通常，阴极组件10包括可具有圆柱形状的可旋转靶20。换言之，当注视附图时，可旋转靶20延伸至张中和纸外。此同样适用于磁体组件25，磁体组件25亦仅示意地绘示成截面元件。磁体组件可沿着圆柱的整个长度延伸。由于技术原因，磁体组件典型地延伸圆柱长度的至少100％，更典型地延伸圆柱长度的至少105％。
图5绘示提供至三个或更多个可旋转靶20的功率根据函数的改变。特别地，针对不同角位置，函数可提供不同的功率值。在图5中绘示的图表中，垂直轴是提供至三个或更多个可旋转靶20的功率U，水平轴是角度α。
随着从磁体组件25到基板100的距离的增加，射出至基板100上的材料的离子轰击减少。虽然磁体组件25或可旋转靶20与基板100之间沿着从基板100垂直地延伸至可旋转靶20的轴21的平面的距离可为恒定的，但随着角度α的值、或绝对值的增大，从可旋转靶20射出的材料到达基板100所行进的距离增加。因此，较高的角度α比较低的角度α沉积较少的材料。
此外，随着角度α的值、或绝对值的增大，待沉积的材料到达基板100的入射角增大，这减小离子轰击的能量。通过控制局部离子轰击能量及强度，此效应局部地影响生长膜的结构、形态及电或光性质。
根据实施方式，提供至三个或更多个可旋转靶20的功率发生变化，以补偿在具有高角度α的角位置处减少的材料沉积。特别地，角位置的角度α越高，提供至三个或更多个可旋转靶20的功率越高，反之亦然。当实行实施方式时，特别是如果在磁体移动时溅射功率随着时间而改变，待沉积的层的均匀性可增加。
如图5中所示，用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的函数可为对称函数。此外，用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的函数可为非对称函数。举例来说，用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的函数可为多项式函数、三角函数和/或上述函数的组合。举例来说，功率可在从-2kW至20kW的范围中变化，特别是在从5kW至10kW的范围中变化。
此外，磁体组件25可持续地在左最大角度与右最大角度之间旋转(“摇摆”)。然而，如图6中所示，除了改变功率之外，磁体组件25的角速度可持续地改变，以增加待沉积的层的均匀性。此外，当持续地改变磁体组件25的角速度来取代改变功率时，可在实践中获得关于均匀性的类似结果。
考虑到本文描述的角度α的值与在具有角度α的角位置处沉积的材料之间的关系，以较小绝对值的角度α比较大绝对值的角度α有较高角速度的方式来持续地改变磁体组件的角速度可为有利的。也就是说，磁体组件25在较小绝对值的角度α比在较大绝对值的角度α旋转快。因此，相较于具有较高绝对值的角度α的角位置，通过减少材料在具有较小绝对值的角度α的角位置处沉积的时间、或有效停留时间，可补偿在具有较小绝对值的角度α的角位置处的较高沉积速率。
用于持续地改变磁体组件25的角速度的函数可为对称函数。此外，用于持续地改变磁体组件25的角速度的函数可为非对称函数。举例来说，用于持续地改变磁体组件25的角速度的函数可为多项式函数、三角函数和/或上述函数的组合。
虽然用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的函数可为向上开放函数(upwardly opened function)，即对于水平轴上的较大绝对值来说，在垂直轴上具有较大的值，但用于持续地改变磁体组件25的角速度的函数可为向下开放函数(downwardly openfunction)，向下开放函数关于水平轴上的较大绝对值在垂直轴上具有较小的值。举例来说，角速度可在从0,5°/s至500°/s的范围中持续地改变，特别是在从2°/s至200°/s的范围中持续地改变。
图7绘示用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的函数的另外示例。特别地，图7绘示用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的非对称函数。
此外，图7绘示出改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的两个不同的方式。实线代表用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的连续函数，而图表中的独立的点表示用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的离散函数。连续函数可使用于摇摆的磁体组件的情况中，即以恒定角速度或持续地改变的角速度持续地旋转磁体组件25。离散函数可使用于逐步旋转的磁体组件25的情况中，即磁体组件25从一个角位置逐步旋转至另一角位置。
本文所使用的术语角速度的“持续改变”或“持续地改变”的角速度应特别地与逐步旋转的磁体组件25的情况中逐步改变的角速度有所区别。特别地，对于逐步旋转来说，角速度在磁体组件25停留于一角位置时经常为零，且在磁体组件从一角位置移动至下一个角位置时跳到预定值。此种运动可特别理解为非持续运动。因此，磁体组件的停留时间可根据离散函数改变，及/或磁体组件的角速度可根据连续函数改变。
根据实施方式，离散函数包括多于四步(step)。特别地，离散函数具有越多步，离散函数越近似于连续函数。因此，针对应用函数至用于执行本文描述的方法的涂布机中来说，使用离散函数同时增加步数以近似连续函数可为有利的。
图8绘示用于改变提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的函数的另外示例及用于改变磁体组件的停留时间的函数的示例。
如本文所概述，磁体组件25在磁体组件25的逐步旋转的每一步停留特定的停留时间。通过改变用于磁体组件25的逐步旋转的停留时间，可与持续地改变持续旋转的磁体组件25的角速度达成类似的效果。特别地，在较小绝对值的角度α的停留时间可低于在较大绝对值的角度α的停留时间。也就是说，磁体组件25在较小绝对值的角度α比在较大绝对值的角度α停留较短的时间量。因此，相较于具有较高绝对值的角度α的角位置，在具有较小绝对值的角度α的角位置处的较高沉积速率可通过减少在这些角位置处沉积材料时的停留时间而被补偿。因此，用于改变磁体组件25的停留时间的函数可为向上开放函数。举例来说，停留时间可在从0.5s至30s的范围中改变，特别地在从2s至10s的范围中改变。
根据本文描述的实施方式，提供至三个或更多个可旋转靶20的功率及下述的一者可根据函数改变：磁体组件25的停留时间及磁体组件25的持续地改变的角速度。也就是说，提供至三个或更多个可旋转靶20的功率可在逐步旋转的情况中与磁体组件25的停留时间一起改变，在摇摆的磁体组件25的情况中与磁体组件25的角速度的持续改变一起改变。图8绘示提供至三个或更多个可旋转靶20的功率的改变与停留时间的改变的结合。因此，函数可取决于多个变量、可为多维的且/或包括一或多个子函数。
通过结合功率改变及时间改变(停留时间或角速度)，待沉积的层的均匀性可进一步增加。此外，提供至可旋转靶20的功率可技术地限制在可提供至可旋转靶20的功率的上和/或下范围中。举例来说，可能预期使用不是阴极组件10技术上规定的提供至可旋转靶20的功率的值。因此，可使用落在规定范围内的提供至可旋转靶20的功率的值，且与预期的值的偏差可通过调整停留时间或角速度的值来补偿。特别地，如果提供至可旋转靶20的功率使用于大于规定范围的特定角位置，则此偏差可通过用于该特定角位置的较长停留时间或用于该特定角位置的较小角速度补偿，且反之亦然。当实行实施方式时，可达成减少整体处理时间及成本的高产量。
根据实施方式，提供处理腔室。特别地，处理腔室可为真空处理腔室。处理腔室可包括本文描述的至少一个阴极组件。此外，处理腔室可被配置为执行本文描述的用于涂布基板的方法。通常，处理腔室可被配置为用于在一个时间点涂布一个基板。可一个接着一个涂布许多基板。
根据实施方式，至少三个可旋转靶可布置成规律排列的一维阵列的可旋转靶。通常，可旋转靶的数量在3个与20个之间，更典型地在8个与16个之间。
根据实施方式，可旋转靶20可彼此等距地间隔开。通常，可旋转靶20的长度可略微地长于待涂布的基板的长度。额外地或替代地，由可旋转靶20跨越的区域在宽度上可略微地宽于基板的宽度。“略微地”一般包括100％与110％之间的范围。提供略微较大的涂布长度/宽度有助于避免边界效应。通常，阴极组件距离基板等距地定位。
根据实施方式，三个或更多个可旋转靶20可沿着弧形布置。弧形可使得可旋转靶20被定位成比外部的可旋转靶20接近基板100。此情况示意地绘示于图9中。或者，限定可旋转靶20的位置的弧形也可使得外部的可旋转靶20被定位成比内部的可旋转靶20靠近基板100。散射行为取决于待溅射的材料。因此，根据应用，即根据待溅射的材料，将可旋转靶20提供成弧形可实际上进一步增加均质性。弧的方向可取决于应用。
额外地或替代地，三个或更多个可旋转靶20可以两个相邻的可旋转靶20之间的距离从内部可旋转靶20至外部可旋转靶20改变的方式布置。举例来说，相邻的外部可旋转靶20之间的距离可大于相邻的内部可旋转靶20之间的距离。或者，相邻的外部可旋转靶20之间的距离可小于相邻的内部可旋转靶20之间的距离。通过使外部可旋转靶20的距离小于相邻的内部可旋转靶20之间的距离，最外部的可旋转靶20移动成较靠近基板的内部。根据实施方式，可浪费较少材料。
此外，图9绘示位于阴极组件之间的示例性阳极棒，阳极棒可使用于本文描述的一些实施方式中。
根据实施方式，用于下述至少一者的函数可针对所有可旋转靶为相同的：提供至三个或更多个可旋转靶的功率的变化、磁体组件的停留时间的变化、及磁体组件的角速度的持续变化。或者，可针对不同的可旋转靶使用不同函数。
举例来说，相对于其他的可旋转靶20，不同函数可使用于外部或最外部的可旋转靶20。由于最外部的可旋转靶20经常溅射材料于基板100的一区域上，所述区域中沉积的层与基板100的内部区域相比是来自较少的可旋转靶20的材料的叠加，因此可针对外部或最外部的靶20使用非对称函数，以补偿非对称沉积中的此偏差。因此，针对与基板100的内部区域相比其中沉积的层是来自较少的可旋转靶20的材料的叠加的区域，函数可具有关于功率的较高值、关于停留时间的较高值和/或关于角速度的较低值。
在本申请的上下文中，“外部”可旋转靶可理解为被布置成靠近基板的边缘的可旋转靶，而“内部”可旋转靶可理解为被布置成靠近基板的内部区域的可旋转靶。特别地，当称作“外部”可旋转靶和“内部”可旋转靶时，“外部”可旋转靶可比“内部”可旋转靶较靠近基板的边缘。此外，“最外部”可旋转靶可理解为被布置成比相邻的可旋转靶更靠近基板的边缘的可旋转靶。
图10a和10b绘示通过传统工艺及本文描述的工艺沉积的膜的厚度的比较。沉积使用与基板间隔开的布置在实线的位置处的可旋转靶进行。
图10a示意地绘示用传统工艺及用本文描述的工艺沉积之后测量的两个膜的轮廓。y轴表示用于膜的厚度的度量单位，而x轴表示用于基板的长度的度量单位。从图10a可见，相较于传统工艺的情况，由本文描述的工艺沉积的膜在可旋转靶20之间的区域中的厚度与直接在可旋转靶下方的区域中的厚度有较少偏差。
图10b绘示用传统工艺及用本文描述的工艺沉积的膜的厚度的偏差的统计分析。从图10b可见，相较于绘示在右侧的本文描述的工艺而言，绘示在左侧的传统工艺的厚度的偏差较高。当实行实施方式时，层厚度的均匀性可增加。
图11a和11b绘示通过传统工艺及使用本文描述的工艺沉积的膜的电性质的比较。沉积使用与基板间隔开的布置在实线的位置处的可旋转靶进行。
图11a绘示用两个不同的传统工艺及用本文描述的工艺沉积之后测量的三个膜的轮廓。y轴表示用于膜的电性质的度量单位，而x轴表示用于基板的长度的度量单位。从图10a可见，相较于传统工艺的情况，所示出的由本文描述的工艺沉积的膜的电性质更恒定，特别是整体而言更恒定。
图11b绘示通过两个传统工艺及通过本文描述的工艺沉积的膜的电性质的偏差的统计分析。从图11b可见，相较于绘示在右侧的本文描述的工艺，绘示在左侧及中侧的传统工艺的电性质的偏差较高。当实行实施方式时，沉积的层的电性质的均匀性可增加。
在下文中，描述产生特别高均匀性的实施方式。
根据一方面，提供一种用于利用至少一个阴极组件涂布基板的方法，所述至少一个阴极组件具有三个或更多个可旋转靶，三个或更多个可旋转靶各包括位于其中的磁体组件。所述方法包括：旋转磁体组件至相对于一平面的多个不同的角位置，所述平面从基板垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶的相应可旋转靶的轴；以及根据储存于数据库或存储器中的函数改变下述的至少一者：提供至三个或更多个可旋转靶的功率、磁体组件的停留时间、以及磁体组件的持续地改变的角速度。
根据实施方式，提供一种用于利用至少一个阴极组件涂布基板的方法，所述至少一个阴极组件具有三个或更多个可旋转靶，所述三个或更多个可旋转靶各包括位于其中的磁体组件。所述方法包括：旋转磁体组件至多个不同的角位置，磁体组件在这些不同的角位置相对于一平面具有角度，所述平面从基板垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶的对应可旋转靶的轴；从存储器读取用于下述的至少一者的函数：提供至三个或更多个可旋转靶的功率的变化、磁体组件的停留时间的变化、及磁体组件的角速度的持续变化；以及根据所述函数改变下述的至少一者：提供至三个或更多个可旋转靶的功率、磁体组件的停留时间、以及磁体组件的持续地改变的角速度。
根据实施方式，提供一种用于利用至少一个阴极组件涂布基板的方法，所述至少一个阴极组件具有三个或更多个可旋转靶，所述三个或更多个可旋转靶各包括位于其中的磁体组件。所述方法包括：旋转磁体组件至多于四个不同的角位置，磁体组件在所述多于四个不同的角位置中相对于一平面具有角度，所述平面从基板垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶的对应可旋转靶的轴；读取关于在所述多于四个不同的角位置的磁体组件的停留时间的变化的函数；以及根据所述函数改变在所述多于四个不同的角位置的磁体组件的停留时间。
根据实施方式，提供一种用于利用至少一个阴极组件涂布基板的方法，所述至少一个阴极组件具有三个或更多个可旋转靶，所述三个或更多个可旋转靶各包括位于其中的磁体组件。所述方法包括：旋转磁体组件至相对于一平面的多于四个不同的角位置，所述平面从基板垂直地延伸至三个或更多个可旋转靶的相应可旋转靶的轴；以及根据储存于数据库中的函数改变用于所述多于四个不同的角位置的停留时间。
通常，停留时间针对各个不同的角位置为不同的。
根据实施方式，提供一种用于执行本文描述的方法的涂布机。所述涂布机可包括存储器，可从所述存储器读取函数。特别地，所述存储器可包括储存函数的查找表(look-uptable)。
本文所揭露的方法和涂布机可用于在基板上沉积材料。更特别地，所述方法和涂布机提供沉积层的高均匀性，且因此可用于显示器的生产，诸如平板显示器，例如TFT。在改善均匀性的情况下，作为其进一步的效果，可减少整体材料消耗，这在使用昂贵材料时是特别需要的。举例来说，所提出的方法和涂布机可在平板显示器的生产中用于沉积氧化铟锡(ITO)层。
根据某些实施方式，提供导电层制造工艺和/或系统，所述制造工艺和/或系统可用于制备电极或汇流排(特别是在TFT中)，所述制造工艺和/或系统分别包括根据本文的实施方式的涂布基板的方法和/或系统。举例来说但不以此为限，此种导电层可为金属层或透明导电层，诸如但不限于ITO(氧化铟锡)层。举例来说，本文描述的方法可用于形成TFT中的有源层，诸如由IGZO(氧化铟镓锌)制成的有源层或包括IGZO的有源层。
举例来说，本公开内容的至少一些实施方式可关于形成于玻璃基板上的铝层或IGZO层的电阻率取得高均匀性。举例来说，在406mm x 355mm的基板面积之上可达成0％与2％之间或甚至0.5％与±1.5％之间的厚度偏差。此外，在406mm x 355mm的基板面积之上可达成2％与8％之间或甚至5％与7％之间的电性质的偏差。
在本公开内容中，至少一些图绘示涂布系统和基板的截面示意图。至少一些绘示的靶成形为圆柱形。在这些图中，应注意的是，当注视图时，靶延伸至纸中且延伸至纸外。这同样适用于亦仅示意地绘示成截面元件的磁体组件。磁体组件可沿着由圆柱形靶限定的圆柱的整个长度延伸。由于技术原因，磁体组件典型地延伸圆柱长度的至少100％，更典型地延伸圆柱长度的至少105％。
虽然前述内容针对本公开内容的实施方式，但在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设计出本公开内容的其他及进一步实施方式，并且本公开内容的范围由后附的权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种用于利用至少一个阴极组件(10)涂布基板(100)的方法，所述至少一个阴极组件(10)具有三个或更多个可旋转靶(20)，所述三个或更多个可旋转靶各包括位于其中的磁体组件(25)，所述方法包括：
-旋转所述磁体组件(25)至相对于平面(22)的多个不同的角位置，所述平面(22)从所述基板(100)垂直地延伸至所述三个或更多个可旋转靶(20)的相应可旋转靶的轴(21)；以及
-在涂布期间使所述基板的位置摆动或摇摆。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
-根据储存于数据库或存储器中的函数改变下述的至少一者：提供至所述三个或更多个可旋转靶(20)的功率、所述磁体组件(25)的停留时间、以及所述磁体组件(25)的持续地改变的角速度。
3.如权利要求2所述的方法，其中提供至所述三个或更多个可旋转靶(20)的所述功率和下述的一者根据所述函数改变：所述磁体组件(25)的所述停留时间及所述磁体组件(25)的持续地改变的所述角速度。
4.如权利要求2所述的方法，进一步包括：
-从所述数据库或所述存储器读取用于下述的至少一者的所述函数：提供至所述三个或更多个可旋转靶(20)的功率的变化、所述磁体组件(25)的所述停留时间的变化、以及所述磁体组件(25)的所述角速度的持续变化。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述函数包括多项式函数或者其中所述函数包括三角函数。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述基板的定向是垂直的。
7.如权利要求2所述的方法，其中所述函数包括对称函数或非对称函数。
8.如权利要求2至7的任一项所述的方法，其中所述函数决定在所述多个不同的角位置处溅射于所述基板(100)上的材料的量。
9.如权利要求2至7的任一项所述的方法，其中所述函数用于在所述基板(100)上溅射均匀层。
10.如权利要求2至7的任一项所述的方法，其中所述数据库包括查找表。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述函数是取决于所述角位置的函数，或者其中所述函数是取决于所述三个或更多个可旋转靶(20)的个别可旋转靶(20)的函数。
12.如权利要求1至7的任一项所述的方法，其中所述磁体组件(25)以大于零的角速度旋转至所述多个不同的角位置。
13.如权利要求2至7的任一项所述的方法，其中所述函数包括用于改变所述停留时间的离散函数。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述三个或更多个可旋转靶(20)根据所述离散函数以逐步方式旋转至所述多个不同的角位置。
15.如权利要求2至7的任一项所述的方法，其中提供至所述三个或更多个可旋转靶的所述功率越高，所述磁体组件的所述角位置的角度α越高，并且在较小绝对值的所述角度α的所述停留时间低于在较大绝对值的所述角度α的所述停留时间。
16.一种用于使用如权利要求1至7的任一项所述的方法涂布基板的涂布机。
17.一种用于利用至少一个阴极组件(10)涂布基板(100)的方法，所述至少一个阴极组件(10)具有三个或更多个可旋转靶(20)，所述三个或更多个可旋转靶各包括位于其中的磁体组件(25)，所述方法包括：
-旋转所述磁体组件(25)至相对于平面(22)的多于四个不同的角位置，所述平面(22)从所述基板(100)垂直地延伸至所述三个或更多个可旋转靶(20)的相应可旋转靶的轴(21)；以及
-在涂布期间使所述基板的位置摆动或摇摆。
18.如权利要求17所述的方法，进一步包括：
-根据储存于数据库或存储器中的函数改变在所述多于四个不同的角位置的所述磁体组件(25)的停留时间。
19.如权利要求18所述的方法，其中在较小绝对值的所述角位置的角度α的所述停留时间低于在较大绝对值的所述角度α的所述停留时间。
20.一种用于使用如权利要求17至19所述的方法涂布基板的涂布机。
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