CN114207181A - 涂覆基板的方法和涂覆基板的涂覆设备 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用具有三个或更多个阴极组件的阴极阵列涂覆基板的方法，所述阴极组件具有可旋转的对应的磁体组件。所述方法包括：在关断所述阴极阵列时，将所述基板移动到第一位置；在第一角扇区中以往复运动的方式移动所述磁体组件中的第一磁体组件时，在第一操作中涂覆在所述第一位置的所述基板；在将所述基板移动到第二位置之前，关断所述阴极阵列；在关断所述阴极阵列时，将所述基板移动到所述第二位置；在另一个角扇区中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件时，涂覆在所述第二位置的所述基板。

Description

涂覆基板的方法和涂覆基板的涂覆设备
技术领域
本公开内容涉及一种涂覆基板的方法和一种用于涂覆基板的涂覆设备。更具体地，本公开内容涉及一种通过溅射用薄层涂覆基板的方法和一种用于涂覆基板的溅射设备。更具体地，本公开内容涉及磁控管溅射，其中溅射靶可以是可旋转靶。
背景技术
在基板上形成具有高均匀性(即，在延伸表面之上均匀的厚度和均匀的电性质)的层是许多技术领域的相关问题。例如，在薄膜晶体管(TFT)领域中，厚度均匀性和电性质均匀性可能是可靠地制造显示通道区域的问题。此外，均匀层典型地促成制造再现性。
一种用于在基板上形成层的方法是溅射，该方法已经发展为在多种多样的制造领域中(例如，在TFT制造中)的有益方法。在溅射期间，通过用高能粒子(例如，惰性气体或反应气体的激励离子)轰击溅射靶来将原子从该溅射靶的材料逐出。逐出的原子可沉积在基板上，使得可在基板上形成溅射材料层。
可能难以在广阔基板表面之上实现均匀溅射材料层(例如，由于溅射阴极阵列的溅射材料的不规则空间分布)。在诸如生长的晶体结构、沉积层的电阻率或其他电性质以及层的应力等特性方面具有高度的均一性可能是进一步有益的。
因此，另外的用于促成高度均匀的溅射材料层的方法和/或溅射设备是有益的，特别是对于溅射源阵列来说，其中基板通过静态沉积工艺或基本上静态的沉积工艺进行涂覆。
发明内容
鉴于以上内容，提供了一种涂覆基板的方法以及用于涂覆基板的涂覆设备。本公开内容的另外的方面、优点和特征从从属权利要求、描述和附图中显而易见。
根据一方面，提供了一种用具有三个或更多个阴极组件的阴极阵列涂覆基板的方法，所述阴极组件具有可旋转的对应的磁体组件。所述方法包括：在关断所述阴极阵列时，将所述基板移动到第一位置；在第一角扇区中以往复运动的方式移动所述磁体组件中的第一磁体组件时，在第一操作中涂覆在所述第一位置的所述基板；在将所述基板移动到第二位置之前，关断所述阴极阵列；在关断所述阴极阵列时，将所述基板移动到所述第二位置；在另一个角扇区中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件时，涂覆在所述第二位置的所述基板。
根据一方面，提供了一种用具有以间距布置的三个或更多个阴极组件的阴极阵列涂覆基板的方法，所述阴极组件具有对应的磁体组件。所述方法包括；在关断所述阴极阵列时，定位所述基板；在所述基板定位在第一位置处时，接通所述阴极阵列来涂覆所述基板；在接通所述阴极阵列时，将所述基板从第一位置连续地移动到第二位置；或者在接通所述阴极阵列时，特别是在任意起始位置在所述第一位置和所述第二位置处或在两者间的情况下，将所述基板连续地移动完整循环，循环终点在所述第一位置和所述第二位置处；以及在所述第二位置处关断所述阴极阵列，其中在所述第一位置与所述第二位置之间的距离为N倍所述间距的距离值，N为≥2且≤5的整数，所述距离在所述间距的所述距离值±10％的偏差内。
根据一方面，提供了一种在大面积基板上制造显示器的方法。所述方法包括：用根据本公开内容的实施方式中的任一者的用具有三个或更多个阴极组件的阴极阵列涂覆基板的方法在所述大面积基板上沉积一个或多个层。
根据一方面，提供了一种用于涂覆基板的涂覆设备。所述设备包括：阴极阵列，所述阴极阵列具有三个或更多个阴极组件，所述阴极组件被配置为用于具有溅射靶的溅射沉积；至少第一磁体组件，所述至少第一磁体组件在所述三个或更多个阴极组件中的第一阴极组件内部；以及控制器，所述控制器执行根据本公开内容的实施方式中的任一者的涂覆基板的方法。
根据一方面，提供了一种用具有三个或更多个阴极组件的阴极阵列涂覆基板的方法，所述阴极组件具有可旋转的对应的磁体组件。所述方法包括；在关断所述阴极阵列时，将所述基板移动到第一位置；在第一角扇区中以往复运动的方式移动所述磁体组件中的第一磁体组件时，在第一操作中涂覆在所述第一位置的所述基板；在所述第一操作之后，关断所述阴极阵列；将所述第一磁体组件从所述第一角扇区移动到第二角扇区；在与所述第一角扇区不同的第二角扇区中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件时，在第二操作中涂覆在所述第一位置的所述基板；在所述第二操作之后，关断所述阴极阵列；在关断所述阴极阵列时，将所述基板移动到第二位置；在所述第三角扇区中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件时，在第三操作中涂覆在所述第二位置的所述基板；在所述第三操作之后，关断所述阴极阵列；将所述第一磁体组件从所述第三角扇区移动到第四角扇区；以及在与所述第三角扇区不同的所述第四角扇区中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件时，在第四操作中涂覆在所述第二位置的所述基板。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征，可参考实施方式来得到以上简要地概述的本公开内容的更特别的描述。附图涉及本公开内容的实施方式并且描述如下。一些实施方式在附图中进行描绘并且在如下描述中进行详述。
图1A和图1B示出了根据本公开内容的实施方式的用于例示涂覆基板的方法的涂覆设备的溅射源的示意图；
图2A和图2B示出了根据本公开内容的实施方式的用于例示涂覆基板的方法的涂覆设备的溅射源阵列或溅射源阵列的一部分的示意图；
图3是根据本公开内容的实施方式的例示方法的流程图，特别地参考图2A和图2B；
图4A和图4B示出了根据本公开内容的实施方式的用于例示涂覆基板的方法的涂覆设备的溅射源阵列或溅射源阵列的一部分的示意图；
图5是例示根据本公开内容的实施方式的方法的流程图，特别地参考图4A和图4B；并且
图6示出了根据本公开内容的实施方式的涂覆设备的示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本公开内容的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例例示于各图中。每个示例以解释的方式提供，并且不意在作为限制。例如，被例示或描述为一个实施方式的部分的特征可在任何其他实施方式上或结合任何其他实施方式使用，以产生又一个实施方式。本公开内容旨在包括此类修改和变化。
在以下对附图的描述内，相同的附图标记是指相同或类似的部件。一般来讲，仅描述了相对于单独实施方式的差异。除非另有指明，否则一个实施方式中的部分或方面的描述也适用于另一个实施方式中的对应的部分或方面。
如本文所描述的用材料涂覆基板的工艺典型地是指薄膜应用。术语“涂覆”和术语“沉积”在本文中同义地使用。本文描述的实施方式中使用的涂覆工艺是溅射。
如本文所指称的溅射可被提供为磁控管溅射。磁控管溅射特别地有利，因为沉积速率相当高。通过在溅射靶的溅射材料后面设置磁体组件或磁控管，以便将自由电子俘获在紧邻靶表面产生的磁场内，电子被迫在磁场内移动并且无法逃逸。这典型地将电离气体分子的可能性提高了若干数量级。这继而又大幅地提高了沉积速率。例如，在可具有基本上圆柱形的形式的可旋转溅射靶的情况下，磁体组件可定位在可旋转溅射靶内部。
如本文所使用的术语“磁体组件”可指能够产生磁场的单元。典型地，磁体组件可由永磁体组成。该永磁体可布置在溅射靶内，使得带电粒子可被俘获在产生的磁场内，例如，被俘获在溅射靶上方的区域中。在一些实施方式中，磁体组件包括磁轭。磁体组件例如可以是磁控管。
基板在涂覆期间可连续地移动经过阴极组件(“动态涂覆”)，或者基板可被静态地涂覆。对于“静态涂覆”，基板在涂覆期间可基本上搁置在恒定位置处，在涂覆期间可被提供在真空腔室中，例如，被提供在闸门阀(gate valve)之间，或者在涂覆期间可被提供在溅射源阵列前面。本公开内容中描述的方法特别地涉及静态涂覆工艺。
在静态沉积工艺中，基板在涂覆期间可保持静止。要注意，与“动态沉积工艺”相比不同的术语“静态沉积工艺”不排除基板的任何移动，如技术人员将了解。例如，根据本文描述的实施方式，静态溅射可包括例如在沉积期间的静止基板位置(无任何基板移动)、在沉积期间的振荡基板位置、在沉积期间的基本上恒定的平均基板位置、在沉积期间的抖动基板位置以及/或者在沉积期间的摆动基板位置。因此，静态沉积工艺可被理解为具有静止位置的沉积工艺、具有基本上静态的位置的沉积工艺或者具有基板的部分地静态的位置的沉积工艺。
静态涂覆的优点在于用于涂覆的靶材料量与动态涂覆相比更小，因为在后一情况下，基板保持器通常也被涂覆。就是说，材料利用率更高。静态涂覆特别地允许大面积基板的涂覆。使基板进入在一个或多个溅射靶(例如，溅射源阵列)前面的涂覆区域，执行涂覆，并且在涂覆之后将基板从涂覆区域取出。对于“动态涂覆”，在矩形基板的一个方向上的层均匀性可通过使基板以恒定速度连续地移动经过一个或多个(例如，两个)线源来提供。对于“静态涂覆”，层均匀性更难实现。一个或多个层特征(例如，对应于溅射源阵列中的溅射源的距离)的不均匀或波纹有益地减小。
本文描述的示例可用于在大面积基板(例如，用于显示器制造、锂电池制造或电致变色窗)上的沉积。作为一个示例，可使用用于处理包括具有低熔化温度的材料的层的冷却装置在大面积基板上形成多个显示器。根据一些示例，大面积基板可以是第4.5代(其对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m))、第5代(其对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m))、第7.5代(其对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m))、第8代(其对应于约5.3m2基板(2.2m×2.46m))或甚至第10代(其对应于约9.0m2基板(2.88m×3.13m))。可类似地实现甚至更高的代(诸如第11代、第12代)和/或对应的基板面积。
如本文所使用的术语“基板”应当特别地涵盖非柔性基板，例如，玻璃板。本公开内容不限于此，并且术语“基板”还可涵盖柔性基板，诸如卷材或箔。
根据本公开内容的一方面，描述了一种用涂覆设备涂覆基板的方法。图1A和图1B以示意性截面图示出了被配置为用于执行本文描述的方法的设备的溅射靶。
图1A和图1B示出的涂覆设备包括阴极组件100，该阴极组件包括用于提供要沉积的材料的溅射靶120和可围绕旋转轴线A移动的磁体组件125。
溅射靶120可由选自包括以下项的组的至少一种材料制成或包括该至少一种材料：铝、硅、钽、钼、铌、钛、铟、镓、锌、锡、银以及铜。特别地，靶可选自包括以下项的组：铟、锡、镓以及锌，以及这些材料的组合和/或这些材料的氧化物或氮化物或者这些材料的组合的氧化物或氮化物。
在一些实施方式中，溅射靶120可以是可旋转溅射靶。例如，溅射靶120可以是基本上圆柱形的靶，并且/或者可围绕可对应于磁体组件的旋转轴线A的轴线旋转。在一些实施方式中，磁体组件125布置在溅射靶120内部，并且可沿磁体组件移动路径围绕溅射靶120的旋转轴线枢转。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，靶，并且特别是圆柱形靶，在溅射沉积期间旋转。因此，靶材料在外表面周围从靶去除，并且靶的材料利用率提高。例如，均匀地利用在周边处的靶材料。
要涂覆的基板10可被布置成使得基板面向阴极组件100的溅射靶120。其中，基板10可被保持在基板保持器(例如，载体)上，该基板保持器可被运输进入涂覆设备和离开该涂覆设备。为了涂覆基板10，可将电位(诸如负电位)施加到阴极组件，例如，溅射靶120。
图1A中示出了本文描述的溅射方法的第一涂覆阶段，并且图1B中示出了溅射方法的将在第一涂覆阶段I之后进行的后续涂覆阶段。第一涂覆阶段包括在第一角扇区112中以往复运动的方式移动磁体组件125时涂覆基板10，如图1A所示，并且后续涂覆阶段包括在第二角扇区114中以往复运动的方式移动磁体组件125时涂覆基板10，如图1B所示。特别地，第二角扇区114与第一角扇区112不同。
如本文所使用的以往复运动的方式的移动可被理解为重复来回移动，并且特别是磁体组件125在一个角扇区中、特别是分别在两个角位置之间围绕旋转轴线A的重复顺时针和逆时针旋转。例如，在第一涂覆阶段(图1A中示出)期间，磁体组件125可在第一角扇区112的第一转向角位置116和第二转向角位置117之间反复地来回地移动。在后续涂覆阶段(如图1B所示)期间，磁体组件125可在第二角扇区114的第一转向角位置126和第二转向角位置127之间反复地来回地移动。在本公开内容的实施方式中，第一角扇区112的第一转向角位置116和第二转向角位置117与第二角扇区114的第一转向角位置126和第二转向角位置127分别可以是不同的角位置。
例如，在一些实施方式中，第一角扇区112和第二角扇区114部分地但不完全地重叠，例如重叠角为30°或更小，特别是15°或更小。在其他实施方式中，第一角扇区112和第二角扇区114不重叠。例如，第二角扇区114开始于第一角扇区112结束于的角位置。换句话说，第一角扇区112的第一转向角位置116可对应于第二角扇区114的第一转向角位置126，如图1A和图1B所示。在又一些实施方式中，第一角扇区112可远离第二角扇区114，使得第一角扇区112和第二角扇区114不共享共同角位置。
以往复运动的方式进行的移动在本文中也可称为磁体组件的摆动移动。在摆动移动期间，磁体组件125首先移动到中心角位置的第一侧，然后在第一转向位置处转向并移动到中心角位置的第二侧，然后在第二转向位置处再次转向并移动回中心角位置的第一侧，如此，摆动移动相应地可能停止或可能继续。溅射沉积可在磁体组件的摆动移动期间发生。换句话说，在磁体组件的摆动移动期间，基板被涂覆了薄材料层。由于磁体组件的摆动移动，单个溅射靶可用于涂覆更大面积的基板，因此可改善沉积在基板上的层的厚度均匀性。特别地，磁体组件的摆动可引起在第一径向方向与第二径向方向之间以往复运动的方式顺时针和逆时针空间上移位的带电粒子云。
在一些实施方式中，摆动移动可以是基本上连续的移动。其中，磁体组件可基本上在角扇区中顺时针和逆时针移动，而不会停止在转向角位置处。例如，磁体组件在转向位置处的停止时间可以是0.5秒或更短或0.05秒或更短的短时段。换句话说，磁体组件可仅具有零速度以将方向从顺时针移动到逆时针，并且反之亦然。
根据本文公开的方法，磁体组件125的摆动接连地发生在磁体组件移动路径的两个或更多个不同的角扇区中。首先，如图1A所示，在第一摆动阶段期间，可主要地涂覆基板的第一区段，并且然后，如图1B所示，在第二摆动阶段期间，可随后主要地涂覆基板的第二区段。在第一摆动阶段期间，层的第一部分或第一层可沉积在基板上，并且在第二摆动阶段期间，层的第二部分或第二层可沉积在基板上。磁体组件在不同的角扇区中的连续摆动可进一步改善沉积层的均一性或均匀性。特别地，层性质(诸如电性质)的均匀性变化，例如沉积层的电导率的均匀性变化可通过围绕不同的中心角位置的后续摆动来减小。特别地，通过将大的摆动扇区划分为两个或更多个更小角扇区(其中摆动接连地发生)，可改善总体层均匀性。
在一些实施方式中，在第一涂覆阶段期间，磁体组件在第一角扇区112的第一转向角位置116和第二转向角位置117之间来回地移动两次或更多次、特别是三次或更多次、更特别是四次或更多次或甚至五次或更多次。替代地或另外地，在一些实施方式中，在后续涂覆阶段期间，磁体组件在第二角扇区114的第一转向角位置126和第二转向角位置127之间来回地移动两次或更多次、特别是三次或更多次、更特别是四次或更多次或甚至五次或更多次。转向位置可定义相应的角扇区的两个外角位置。
在磁体组件125围绕旋转轴线A移动期间，磁体组件的取向可与磁体组件的角位置对应地改变。例如，当磁体组件125布置在第一角位置处时，由磁体组件产生的磁场可取向为使得带电粒子可被约束在从旋转轴线延伸穿过第一角位置的第一径向方向周围。因此，当磁体组件125移动到第二角位置时，由磁体组件产生的磁场可移动，诸如以将自由带电粒子约束在从旋转轴线延伸穿过第二角位置的第二径向方向周围。
第一角扇区112和第二角扇区114是不同的角扇区。在一些实施方式中，第一角扇区112的角延伸部α可与第二角扇区114的第二角延伸部β不同。在可与本文公开的其他实施方式组合的一些实施方式中，第一角扇区112的第一中心角位置118可与第二角扇区114的第二中心角位置128不同。
如本文所使用的角扇区的中心角位置可被理解为在角扇区的两个外角位置(转向角位置)之间的角位置，并且特别是在两个外角位置中间的角位置。例如，如果角扇区在30°的角延伸部内延伸，则中心角位置可位于角扇区的两个外角位置之间，与两个外角位置成15°。
在一些实施方式中，第一角扇区112和第二角扇区114具有基本上相同的角延伸部α、β。因此，在第一角扇区112的第一转向角位置116和第二转向角位置117之间的角α可基本上对应于在第二角扇区114的第一转向角位置126和第二转向角位置127之间的角β。然而，第一角扇区112的第一中心角位置118可与第二角扇区114的第二中心角位置128不同。在这种情况下，在涂覆期间，由磁体组件125产生的磁场可围绕两个不同的中心角位置摆动基本上相同的量。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，第一角扇区112的第一中心角位置118与第二角扇区114的第二中心角位置128不同。更特别地，在一些实施方式中，第一中心角位置118和第二中心角位置128可围成30°或更大、特别是45°或更大、更特别是60°或甚至多达90°的角度。因此，在第一涂覆阶段I期间，可主要地涂覆基板的第一区段，并且在后续涂覆阶段II期间，可主要地涂覆基板的第二区段。
在可与本文公开的其他实施方式组合的一些实施方式中，第一角扇区112可在15°或更大且60°或更小的第一角延伸部α内延伸，并且/或者第二角扇区114可在15°或更大且60°或更小的角延伸部β内延伸。可改善沉积层的均匀性。
在可与本文公开的其他实施方式组合的一些实施方式中，从基板10垂直地延伸到旋转轴线A的平面122限定磁体组件125相对于旋转轴线A的零角位置。磁体组件125的零角位置可以是基本上圆形的磁体组件移动路径与所述平面122的交点。例如，磁体组件的零角位置可以是在磁体组件与基板之间的距离最小的情况下磁体组件的角位置。在180°的角度下，在磁体组件与基板之间的距离可能是最大的。磁体组件125可从零角位置围绕旋转轴线A顺时针旋转(正角范围)，并且磁体组件可从零角位置围绕旋转轴线A逆时针旋转(负角范围)，或者反之亦然。
第一角扇区112的第一中心角位置118可与零角位置偏移，并且第二角扇区114的第二中心角位置128可与零角位置偏移。在一些实施方式中，第一中心角位置118可位于平面122的第一侧上，并且第二中心角位置128可位于平面122的第二侧上。例如，第一中心角位置118可位于所述平面122的第一侧上与零角位置成15°与45°之间，并且第二中心角位置128可位于所述平面122的第二侧上与零角位置成-15°与-45°之间。特别地，第二中心角位置128可以是第一中心角位置118相对于所述平面122的镜像位置。因此，在第一涂覆阶段期间沉积的沉积层的第一部分可以是相对于在后续涂覆阶段期间沉积的沉积层的第二部分的所述平面122的镜像部分。可改善总体层均匀性。
尽管如上所述，可通过具有利用两个角扇区的两个涂覆阶段来改善层均匀性和层特性的均匀性，但是已经发现，进一步改善均匀性是有益的。理论上，叠加两个正弦层轮廓将产生组合均匀轮廓。然而，在实践中，另外的措施是令人惊讶地有益的，并且使得能够进一步改善层均匀性和层特性的均匀性。
本公开内容的实施方式将包括在第一角扇区中的磁体组件移动期间的沉积和在与如上所述的第一角扇区不同的第二角扇区中的磁体组件移动期间的沉积的涂覆阶段与基板移动组合。特别地，在第一基板位置处的涂覆阶段在与第一基板位置不同的第二基板位置处重复。因此，本公开内容的实施方式提供了以上描述的第一涂覆阶段和后续涂覆阶段，并且具有在两个不同的基板位置处关于图1A和图1B描述的特征、细节、选项、示例、实施方式以及修改。
图2A和图2B示出了涂覆基板的方法。图3A中示出了对应的流程，示出了阴极阵列的第一阴极组件100、第二阴极组件100以及第三阴极组件100。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，阴极阵列可包括六个或更多个阴极组件，例如，8个或更多个阴极组件。
阴极阵列的间距230由邻近阴极组件的距离提供。典型地，处于或邻近阴极阵列的中心的阴极组件可限定阴极阵列的间距。例如，在阴极阵列中间的两个或更多个阴极组件可具有相同距离并提供间距。在阴极阵列中间的多个阴极组件可布置在一个平面内。在阴极阵列的一侧处的最外阴极组件和在阴极阵列的相对侧处的最外阴极组件可与该平面偏移并且可具有与邻近阴极组件的不同距离。然而，如本文所述，本领域技术人员可很好地理解阴极阵列的间距，并且典型地可在沉积期间由平行于基板表面的距离来提供。
图2A示出了阴极组件中的每一者的第一角扇区112和第二角扇区114。根据本文描述的实施方式，在围绕第一中心角位置118移动设置在对应的阴极组件中的相应的磁体组件时提供第一沉积。在围绕第二中心角位置128移动设置在对应的阴极组件中的相应的磁体组件时提供第二沉积。与中心基板位置220相比，图2A示出的基板10的基板位置222在第一方向上偏移。
图2A示出了阴极组件中的每一者的第三角扇区212和第四角扇区214。根据本文描述的实施方式，在围绕第三中心角位置218移动设置在对应的阴极组件中的相应的磁体组件时提供第三沉积。在围绕第四中心角位置228移动设置在对应的阴极组件中的相应的磁体组件时提供第四沉积。与中心基板位置220相比，图2B示出的基板10的基板位置224在与第一方向相反的第二方向上偏移。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，第三角扇区212可等于第一角扇区112，并且/或者第四角扇区214可等于第二角扇区114。另外，另外地或替代地，第三中心角位置218可等于第一中心角位置118，并且/或者第四中心角位置228可等于第二中心角位置128。
鉴于以上内容，用阴极阵列涂覆基板的方法可包括四个涂覆操作I、II、III和IV。在四次涂覆操作期间，磁体组件可在角扇区中来回地移动。在四个涂覆操作之间，可关断阴极阵列。
根据一个实施方式，提供了一种用具有三个或更多个阴极组件100的阴极阵列涂覆基板10的方法，阴极组件具有可旋转的对应的磁体组件125。该方法包括在关断阴极阵列时，将基板10移动到第一位置222。由图3中的框302指示的第一涂覆操作通过在第一角扇区中以往复运动的方式移动磁体组件中的第一磁体组件时涂覆在第一位置的基板来提供。在第一操作之后，关断阴极阵列。将第一磁体组件从第一角扇区移动到第二角扇区，特别是在关断阴极阵列时，移动第一磁体组件。如图3中的框304所指示，第二涂覆操作包括在与第一角扇区不同的第二角扇区中以往复运动的方式移动第一磁体组件时，涂覆在第一位置的基板。在第二操作之后，关断阴极阵列。在关断阴极阵列时，将基板移动到第二位置。在第三涂覆操作中(参见框306)，在第三角扇区212中以往复运动的方式移动第一磁体组件125时，涂覆在第二位置的基板10。在第三操作之后，关断阴极阵列。将第一磁体组件从第三角扇区移动到第四角扇区。如在框308处所指示，该方法包括在与第三角扇区不同的第四角扇区中以往复运动的方式移动第一磁体组件时，在第四涂覆操作中涂覆在第二位置的基板10。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，基板的第一位置222和基板的第二位置224可具有对应于阴极阵列的三个或更多个阴极的间距230的距离。特别地，第一位置可在第一方向上与相对于阴极阵列的中心基板位置偏移了1/2间距，并且第二位置可在与第一位置相反的第二方向上与相对于阴极阵列的中心基板位置偏移了1/2间距。
根据本公开内容的一些实施方式，磁体组件可围绕对应的阴极组件的轴线旋转。例如，轴线可定位在阴极组件内。另外，阴极组件可各自包括靶，特别是可旋转靶。根据任选的修改，靶围绕轴线(例如，与为磁体组件的旋转提供的轴线相同的轴线)旋转。另外，另外地或替代地，靶可以是圆柱形靶。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，在从靶溅射材料时旋转圆柱形靶。根据另外的实施方式，为具有靶和磁体组件的元件中的一者或多者的一个阴极组件提供的特征、细节以及方面可类似地实现于其他阴极组件。例如，阴极组件可以同步的方式操作。特别地，磁体组件可以同步的方式在阴极组件内移动。
图2A和图2B例示了第一角扇区112和第三角扇区212。另外，示出了第二角扇区114和第四角扇区214。如上所述，四个涂覆操作可对应于四个角扇区。然而，根据可与本文描述的其他实施方式组合的另外的实施方式，可以任意次序提供利用四个角扇区和两个基板位置或利用各自设置在两个基板位置处的两个角扇区的涂覆。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，角扇区和基板位置可对称地提供。
如关于图1A和图1B所描述，涂覆可包括将第一磁体组件在角扇区的第一转向角位置与角扇区的第二转向角位置之间来回地移动两次或更多次。另外，另外地或替代地，第一角扇区的第一中心角位置和第二角扇区的第二中心角位置围成30°或更大且90°或更小的角度。特别地，从基板10垂直地延伸的平面122限定第一磁体组件125相对于第一旋转轴线的零角位置，其中第一角扇区的第一中心角位置位于该平面的第一侧上，并且第二角扇区的第二中心角位置位于该平面的第二侧上，第二侧与第一侧相对。
尽管图中所示的实施方式例示了要布置在水平地布置的基板下方的溅射靶，并且关于这些实施方式例示性地解释了基板-靶互连平面的定义，但是应当提及的是，基板在空间中的取向可有益地也是竖直的，使得图2A和图2B例如例示顶视图。特别地，鉴于大面积涂覆，可通过基板的基本上竖直的取向来简化基板的运输和搬运。如本文所使用的“基本上竖直”可指相对于竖直平面小于15°的角度。
根据本公开内容的一方面，在第一涂覆操作期间，磁体组件相对于基板-靶互连平面不对称地定位，即，在基板-靶互连平面的第一侧上，并且磁体组件在后续涂覆操作期间相对于基板-靶互连平面不对称地定位，即，在基板-靶互连平面的第二侧上。
要注意，涂覆操作中的每一者可具有30秒或更多且5分钟或更少的持续时间。例如，磁体组件从角扇区中的一者的第一转向角位置到第二转向角位置并返回到第一转向角位置的一次移动可能花费10秒或更多且30秒或更少。
如上所述，两次涂覆操作的现有概念可进一步改善均匀性，其中两个正弦层轮廓已经移位了正弦轮廓的周期的一半的相移，并且因此，添加两个另外的涂覆操作。
根据另外的实施方式，可为其他磁体组件摆动模式(即，其他磁体组件移动)提供基板移动，例如，在-1/4间距与+1/4间距之间的上述基板移动，其中磁体组件移动一角度(例如，以往复运动的方式)。此类基板移动例如可根据关于图4A、图4B和图5描述的实施方式。
根据一个实施方式，提供了一种用具有三个或更多个阴极组件的阴极阵列涂覆基板的方法，该阴极组件具有可旋转的对应的磁体组件。该方法包括：在关断阴极阵列时，将基板移动到第一位置；在第一角扇区中以往复运动的方式移动磁体组件中的第一磁体组件时，在第一操作中涂覆在第一位置的所述基板；以及在将基板移动到第二位置之前，关断阴极阵列。该方法还包括在关断阴极阵列时，将基板移动到第二位置，以及在另一个角扇区中以往复运动的方式移动第一磁体组件时，涂覆在第二位置的基板。
类似的概念针对关于图图4A和图4B描述的实施方式。类似于关于图2A、图2B和图3描述的实施方式，理论上，叠加两个正弦层轮廓将造成组合均匀轮廓。然而，在实践中，另外的措施是令人惊讶地有益的，并且使得能够进一步改善层均匀性和层特性的均匀性。对于关于图4A和图4B描述的实施方式，提供了基板10沿溅射源阵列(即，具有三个或更多阴极组件100的阴极阵列)的有限移动。移动由箭头12指示。
根据本公开内容的实施方式，提供了一种用具有间距的阴极阵列涂覆基板的方法。基板10沿具有阴极组件100的阴极阵列定位在第一位置处。这在图4A中示例性地示出。阴极阵列可以是磁控管溅射源，其阴极组件的材料在材料羽流中被引导向基板10。阴极组件具有中心角位置418。根据可与关于图4A、图4B和图5描述的其他实施方式组合的一些实施方式，阴极组件内的磁控管可以是静态的。替代地，如以下更详细地描述的，磁控管可另外地移动一角度或围绕轴线旋转。轴线可设置在阴极组件的圆柱形靶内。
根据本公开内容的实施方式，当关断阴极阵列时，将基板定位在第一位置处。这由图5中的操作502指示。在操作504处，接通阴极阵列来涂覆基板10。另外，在操作506处，在接通阴极阵列时，将基板从第一位置移动、特别是连续地移动到第二位置。在操作508处，在基板10的第二位置处关断阴极阵列。
如上所述，对于动态沉积或动态涂覆，基板移动经过一个或多个阴极组件，特别是从前端到后端的整个基板沿运输方向移动经过一个或多个阴极组件。如关于图4A和图4B所示，基板仅部分地移动经过阴极阵列，并且甚至还可部分地移动经过阴极阵列的阴极组件。因此，在基板在涂覆期间设置在真空腔室内(例如，在闸门阀之间)或可在涂覆期间设置在溅射源阵列前面的意义上，这种移动被认为是静态沉积。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，在第一位置与第二位置之间的距离比邻近阴极组件的间距230大超过一倍。特别地，该距离可以是间距的两倍或更多倍和间距的五倍或更少倍。另外，可能与间距的整数值存在小的偏差。因此，在第一位置与第二位置之间的距离可以是N倍间距(230)的距离值，N为≥2且≤5的整数，该距离在间距的距离值±10％的偏差内。与叠加两个正弦轮廓的理论方法相反，令人惊讶地发现，单个间距的移动造成至少一些不均匀性，这与理论方法相反。因此，根据本公开内容的实施方式，具有至少两倍的间距的移动提供了进一步改善。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，基板在第一位置与第二位置之间以恒定速度移动。另外，操作504与操作506的开始是同步的，并且操作506的结束与操作508是同步的。就是说，该移动基本上在接通阴极阵列的同时开始。另外，该移动基本上在关断阴极阵列的同时结束。
如上所述并且如图4A和图4B所示，基板可从第一位置移动到第二位置，并且特别是其中第一位置和第二位置具有如上所述的距离。根据另外的实施方式，基板可在第一位置和第二位置之间来回地移动。例如，基板可在第一位置处开始，移动到第二位置，并且移动回第一位置。作为另一个示例，基板可在第一位置处开始，移动到第二位置，移动回第一位置，并且最终移动到第二位置。根据可与本文描述的其他实施方式组合的另外的实施方式，基板可在第一位置与第二位置之间的任意位置处开始移动，并且在接通阴极阵列时，提供连续移动以使第一位置与第二位置之间具有一个或多个完整循环。例如，基板可在任意位置处开始，在第一方向上移动到第一位置，在与第一方向相反的第二方向上移动经过任意位置到达第二位置，并且可移动回第一位置。
根据一些实施方式，并且如在图4A和图4B中示例性地示出的，阴极组件的磁控管在阴极阵列沉积在基板上期间可以是静态的。因此，沉积在基板上的材料羽流不移动。例如，中心角位置可垂直于基板表面。根据可与本文描述的其他实施方式组合的另外的实施方式，磁控管可以是静态的，并且中心角位置可相对于从基板垂直地延伸并限定零角位置的平面倾斜。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的另外的实施方式，磁控管可在沉积期间移动。例如，磁控管可在角扇区中从第一转向角位置移动到第二转向角位置。第一转向角位置和第二转向角位置可关于从基板垂直地延伸的平面对称。因此，在第一转向角位置与第二转向角位置之间的中心角位置将处于零角位置。替代地，第一转向角位置和第二转向角位置可关于从基板垂直地延伸的平面不对称。因此，中心角位置可相对于零角位置倾斜。具有倾斜的中心角位置可减低材料粒子撞击基板的能量冲击。
根据另外的任选的修改，在预定时间段期间将基板从第一基板位置移动到第二基板位置。磁控管移动可与预定时间同步。特别地，磁控管从第一转向角位置移动到第二转向角位置并返回到第一转向角位置的时间可对应于预定时间段。另外，可使用磁控管移动的任意起点。对于任意起点，可利用包括第一转向角位置和第二转向角位置并返回到起点的一个或多个完整循环，以将磁控管移动与基板移动同步。
根据一些实施方式，基板在第一时间段期间从第一位置移动到第二位置，并且第一磁体组件相对于从基板垂直地延伸并限定零角位置的平面对称地移动。
根据另一方面，提供了一种被配置为用于根据本文描述的方法操作的涂覆设备。
根据本文描述的实施方式的用于涂覆基板的涂覆设备包括具有三个或更多个阴极组件100的阴极阵列600。例如，每个阴极组件可包括溅射靶和磁体组件，该磁体组件可定位在溅射靶内。分别对于磁控管或磁体组件的移动，磁体组件可围绕旋转轴线A旋转(参见例如图2A)。可提供被配置为用于在涂覆期间移动磁体组件的致动器。
阴极阵列600可设置在真空腔室602中。真空腔室602可分别通过阀612阀或614与相邻真空腔室603或605密封。阀可以是狭缝阀。对于一些实施方式，可提供基板移动。然而，涂覆工艺被认为是静态的，因为用于涂覆工艺的整个基板移动在真空腔室602内和/或在阀612和614之间提供。根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，基板可基本上竖直地取向。因此，图6可例示涂覆设备的侧视图。
在一些实施方式中，阴极组件100彼此等距地间隔开。进一步有益的是，溅射靶的长度略微地长于要涂覆的基板的长度。
另外地或替代地，阴极阵列可略微地宽于基板在宽度方向W上的宽度。“略微地”典型地包括在100％与140％之间的范围。提供略微地更大的涂覆长度/宽度有助于避免边界效应。在一些情况下，阴极组件与基板等距地定位。
在一些实施方式中，多个阴极组件不是以相对于基板等距的型式布置，而是沿弧的形状布置。弧形形状可使得内阴极组件比外阴极组件更靠近基板。替代地，限定多个阴极组件的位置的弧的形状也可使得外阴极组件比内阴极组件更靠近基板。散射行为取决于要溅射的材料。因此，取决于应用，即，取决于要溅射的材料，在弧的形状上提供阴极组件将进一步提高均一性。弧的取向取决于应用。
本公开内容特别地涉及大面积基板涂覆。术语“大面积基板”可包括大小为至少1m2(例如，2m2或更多)的基板。
如本文所公开的方法和涂覆设备可用于在基板上沉积材料。更具体地，本文公开的方法允许沉积层的高均匀性，并且因此，可用于生产显示器，诸如平板显示器，例如TFT。所公开的方法也可用于生产太阳能电池，特别是薄膜太阳能电池。鉴于改善的均匀性，作为其进一步效果，可减少总材料消耗，这在使用昂贵材料时特别地有益。例如，所提出的方法可用于在平板显示器或薄膜太阳能电池的生产中沉积铟锡氧化物(ITO)层。
根据一个实施方式，提供了一种在大面积基板上制造显示器的方法。该方法包括用根据本公开内容的实施方式中的任一者的用具有三个或更多个阴极组件的阴极阵列涂覆基板的方法在大面积基板上沉积一个或多个层。
根据本公开内容的实施方式，涂覆设备包括控制器620，该控制器通过一个或多个信号线连接到涂覆设备，特别是用于控制磁体组件以一角度的移动、阴极阵列、即阴极组件的接通或关断(例如，由电源)以及/或者在真空腔室602中的基板移动。
涂覆设备的控制器可包括中央处理单元(CPU)、存储器以及例如支持电路。为了促成控制涂覆设备，CPU可以是可在工业环境中用来控制各种部件和子处理器的任何形式的通用计算机处理器中的一种。存储器耦接到CPU。存储器或计算机可读介质可以是一个或多个易获得的存储器装置，诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘、硬盘或者在本地或远程的任何其他形式的数字存储设备。支持电路可耦接到CPU，以用于以常规的方式支持处理器。这些电路包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路以及相关子系统等。一种或多种用于涂覆基板的方法的工艺指令和/或指令通常作为典型地称为配方的软件例程存储在存储器中。软件例程还可由远离由CPU控制的硬件的第二CPU存储和/或执行。软件例程当由CPU执行时，将通用计算机变换为控制涂覆设备的专用计算机(控制器)，并且可提供根据本公开内容的实施方式中的任一者的改善的涂覆层均匀性。尽管本公开内容的方法和/或工艺被讨论为被实现为软件例程，但是其中公开的方法操作中的一些可在硬件中以及由软件控制器执行。因此，实施方式可在计算机系统上执行的软件中实现，并且可在作为专用集成电路或其他类型的硬件实现方式的硬件中实现，或者可作为软件和硬件的组合实现。根据本公开内容的实施方式，控制器可执行或进行用具有三个或更多个阴极组件100的阴极阵列涂覆基板10的方法，例如，以用于显示器制造。
根据本文描述的实施方式，可使用计算机程序、软件、计算机软件产品以及可具有CPU、存储器、用户接口以及与设备的对应部件通信的输入和输出装置的互相关联的控制器来进行本公开内容的方法。
虽然前述内容针对的是本公开内容的实施方式，但是在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，可设想本公开内容的其他和进一步实施方式，并且本公开内容的范围由所附权利要求书的范围确定。

Claims (22)

1.一种用具有三个或更多个阴极组件(100)的阴极阵列涂覆基板(10)的方法，所述阴极组件具有可旋转的对应的磁体组件(125)，所述方法包括：
在关断所述阴极阵列时，将所述基板(10)移动到第一位置；
在第一角扇区(112)中以往复运动的方式移动所述磁体组件(125)中的第一磁体组件时，在第一操作中涂覆(I)在所述第一位置的所述基板(10)；
在将所述基板移动到第二位置之前，关断所述阴极阵列；
在关断所述阴极阵列时，将所述基板(10)移动到所述第二位置；
在另一个角扇区(212)中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件(125)时，涂覆在所述第二位置的所述基板(10)。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括：
在所述第一操作之后，关断所述阴极阵列；
将所述第一磁体组件从所述第一角扇区移动到第二角扇区；
在与所述第一角扇区(112)不同的第二角扇区(114)中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件时，在第二操作中涂覆(II)在所述第一位置的所述基板(10)，其中在将所述基板移动到所述第二位置之前切换所述基板是在所述第二操作之后关断所述基板，并且其中在另外的角扇区(212)中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件(125)时涂覆(III)在所述第二位置的所述基板(10)是在第三角扇区(212)中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件(125)时在第三操作中涂覆(III)在所述第二位置的所述基板(10)；
所述方法进一步包括：
在所述第三操作之后，关断所述阴极阵列；
将所述第一磁体组件从所述第三角扇区移动到第四角扇区；以及
在与所述第三角扇区(212)不同的所述第四角扇区(214)中以往复运动的方式移动所述第一磁体组件时，在第四操作中涂覆(IV)在所述第二位置的所述基板(10)。
3.如权利要求1至2中任一项所述的方法，其中所述基板的所述第一位置和所述基板的所述第二位置具有对应于所述阴极阵列的三个或更多个阴极的间距的一半的距离。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述第一位置在第一方向上与相对于所述阴极阵列的中心基板位置偏移了所述间距的1/4，并且所述第二位置在与所述第一位置相反的第二方向上与相对于所述阴极阵列的中心基板位置偏移了所述间距的1/4。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述第一磁体组件可围绕定位在所述阴极阵列的第一阴极组件内的第一轴线(A)旋转。
6.如权利要求5所述的方法，所述阴极阵列进一步包括：
第二阴极组件和对应的第二磁体组件；以及
第三阴极组件和对应的第三磁体组件。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述第二磁体组件可围绕定位在所述阴极阵列的所述第二阴极组件内的第二轴线(A)旋转，并且所述第三磁体组件可围绕定位在所述阴极阵列的所述第三阴极组件内的第三轴线(A)旋转。
8.如权利要求6至7中任一项所述的方法，其中所述第二磁体组件和所述第一磁体组件以同步的方式在所述第一角扇区、所述第二角扇区、所述第三角扇区以及所述第四角扇区中移动。
9.如权利要求2所述的方法，其中所述第三角扇区等于所述第一角扇区，并且所述第四角扇区等于所述第二角扇区。
10.如权利要求2所述的方法，其中所述第三角扇区等于所述第二角扇区，并且所述第四角扇区等于所述第一角扇区。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述涂覆包括将所述第一磁体组件在所述角扇区的第一转向角位置与所述角扇区的第二转向角位置之间来回地移动两次或更多次。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中所述第一角扇区的第一中心角位置和所述另外的角扇区的第二中心角位置围成30°或更大且90°或更小的角度。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中从所述基板(10)垂直地延伸的平面(122)限定所述第一磁体组件(25)的零角位置，其中所述第一角扇区(112)的第一中心角位置(18)位于所述平面(122)的第一侧上，并且所述另外的角扇区(114)的第二中心角位置(128)位于所述平面(122)的第二侧上，所述第二侧与所述第一侧相对。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中所述第一角扇区(112)在15°或更大且60°或更小的第一角延伸部(α)内延伸，并且/或者所述另外的角扇区(114)在15°或更大且60°或更小的角延伸部(β)内延伸。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中所述第一阴极组件的第一溅射靶(120)是可旋转的，特别是圆柱形的，并且其中所述第一磁体组件(125)布置在所述第一溅射靶(120)内部。
16.一种用具有以间距(230)布置的三个或更多个阴极组件(100)的阴极阵列涂覆基板(10)的方法，所述阴极组件具有对应的磁体组件，所述方法包括：
在关断所述阴极阵列时，定位所述基板；
在所述基板定位在第一位置处时，接通所述阴极阵列来涂覆所述基板；
在接通所述阴极阵列时，将所述基板从第一位置连续地移动到第二位置；或者
在接通所述阴极阵列时，特别是在任意起始位置在所述第一位置和所述第二位置处或在两者间的情况下，将所述基板连续地移动完整循环，循环终点在所述第一位置和所述第二位置处；以及
在所述第二位置处关断所述阴极阵列，其中在所述第一位置与所述第二位置之间的距离为N倍所述间距(230)的距离值，N为≥2且≤5的整数，所述距离在所述间距的所述距离值±10％的偏差内。
17.如权利要求16所述的方法，其中在将所述基板从所述第一位置移动到所述第二位置时，所述基板具有恒定速度。
18.如权利要求16至17中任一项所述的方法，进一步包括：
在将所述基板从所述第一位置移动到所述第二位置时，在一个或多个角扇区中移动第一磁体组件。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述基板在第一时间段期间从所述第一位置移动到所述第二位置，并且所述第一磁体组件相对于从所述基板(10)垂直地延伸并限定零角位置的平面(122)对称地移动。
20.一种在大面积基板上制造显示器的方法，包括：
用根据权利要求1至19中任一项所述的用具有三个或更多个阴极组件(100)的阴极阵列涂覆基板(10)的方法在所述大面积基板上沉积一个或多个层。
21.一种用于涂覆基板的涂覆设备，包括：
阴极阵列，所述阴极阵列具有三个或更多阴极组件(100)，所述阴极阵列被配置为用于具有溅射靶(120)的溅射沉积；
至少第一磁体组件(125)，所述至少第一磁体组件在所述三个或更多个阴极组件中的第一阴极组件内部；以及
控制器，所述控制器执行如权利要求1至19中任一项所述的涂覆基板的方法。
22.如权利要求21所述的涂覆设备，进一步包括：
计算机可读介质，所述计算机可读介质包含用于涂覆基板的程序，所述程序在由处理器执行时执行所述涂覆基板的方法。
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