CN114901854A - 溅射沉积设备及方法 - Google Patents
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- H01J37/3458—Electromagnets in particular for cathodic sputtering apparatus
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3461—Means for shaping the magnetic field, e.g. magnetic shunts
Abstract
本文描述的某些示例涉及一种溅射沉积设备,其包括用于在传送方向上引导基底的引导构件;用于产生等离子体的等离子体元;以及磁体装置。磁体装置配置成在设备内将等离子体限制到预处理区,在该预处理区内,基底在使用中暴露于等离子体。磁体装置还配置成在设备内将等离子体限制到溅射沉积区,以在使用中提供靶材料到基底的溅射沉积,该溅射沉积区在传送方向上位于预处理区之后。预处理区和溅射沉积区围绕引导构件设置。
Description
技术领域
本发明涉及沉积,并且更具体地,涉及用于溅射沉积的方法和设备。
背景技术
沉积是一种工艺,靶材料通过该工艺被沉积在基底上。沉积的例子是薄膜沉积,在薄膜沉积中,薄层(通常从大约一纳米或甚至几分之一纳米到几微米或甚至几十微米)被沉积在基底上,例如硅晶片或卷材。薄膜沉积的示例技术是物理气相沉积(PVD),在物理气相沉积(PVD)中,处于凝聚相的靶材料被气化以生成蒸气,该蒸气然后被冷凝到基底表面上。PVD的示例是溅射沉积,在溅射沉积中,由于被高能粒子(例如离子)轰击,粒子从靶喷射出来。在溅射沉积的示例中,溅射气体,例如惰性气体,例如氩气,在低压下被引入真空腔室中,并且使用高能电子将溅射气体电离,以生成等离子体。由等离子体的离子对靶的轰击喷射出靶材料,其然后可以沉积在基底表面上。溅射沉积相对于其他薄膜沉积方法(例如蒸发)具有优点,其在于靶材料可以不需要加热靶材料而被沉积,这可以继而减少或防止对基底的热损伤。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种溅射积沉设备,包括:
引导构件,用于在传送方向上引导基底;
等离子体源,用于产生等离子体;
磁体装置,其配置为在设备内将等离子体限制到:
预处理区,在使用中基底在该预处理区内暴露于等离子体;以及
溅射沉积区,在传送方向上位于预处理区之后,用于在使用中将靶材料溅射沉积到基底;
其中,预处理区和溅射沉积区围绕引导构件布置。
以这种方式限制生成的等离子体,其中围绕引导构件设置预处理区和溅射沉积区,可允许更有效地使用所生成的等离子体。进而,与已知设备和工艺相比,可获得更节能的溅射沉积工艺。与已知的溅射沉积设备相比,本设备还可以提供改进的空间效率。例如,围绕引导构件布置预处理和溅射沉积区可以减少对其他部件的需求,这些部件会占用更多空间并增加总体能量需求。附加部件也会使设备运行和维护更加复杂。以这种方式限制所产生的等离子体可允许使用相同的等离子体源来预处理基底并提供靶材料到该基底的溅射沉积。此外,考虑到由限制等离子体的磁体装置提供控制,相同的引导构件可用于提供单独的预处理和沉积区,从而与例如使用单独的等离子体源和/或基底引导构件相比,节省了空间和能量需求。
在一些示例中,磁体装置配置为将等离子体限制在预处理区内,以在使用中与基底表面的至少一部分相互作用。这种相互作用可以在基底进入溅射沉积区之前对基底表面进行处理,这可以改善沉积期间靶材料在基底上的沉积。
在一些示例中,在预处理区内,等离子体在使用中与基底在消融过程中相互作用。基底的消融允许在沉积之前增加基底表面的同质性和/或粗糙度,这可以改善溅射沉积过程中靶材料沉积到基底上的结晶度的均匀性和/或控制。
在一些示例中,磁体装置配置为将等离子体限制成围绕引导构件在预处理区和溅射沉积区之间延伸。
在一些示例中,溅射沉积设备包括布置成支撑靶材料的靶部分,其中沉积区位于靶部分和引导构件之间。
在一些示例中,磁体装置配置为将等离子体限制成薄片的形式。这可以允许等离子体在预处理区和/或沉积区中的密度基本均匀,这可以提高靶材料在基底上沉积的均匀性。
在示例中,引导构件包括弯曲构件。在一些示例中,弯曲构件包括滚轮。这可允许溅射沉积设备以用于传送基底的卷对卷系统实施。卷对卷系统还可以为连续双面沉积工艺提供更容易的制造途径。
在一些示例中,等离子体基本上符合弯曲构件的弯曲表面的至少一部分的曲线。这可提供基底在预处理区和/或沉积区中暴露于等离子体的区域增加。
在一些示例中,磁体装置配置成将等离子体限制成围绕弯曲构件并且进入预处理区中。
在一些示例中,磁体装置包括一个或多个磁性元件。
在一些示例中,磁体装置包括至少两个磁性元件,至少两个磁性元件布置成使得限定在至少两个磁性元件之间的具有相对高磁场强度的区域呈薄片形式。
在一些示例中,一个或多个磁性元件是电磁铁。
在一些示例中,溅射沉积设备包括磁性控制器,以控制一个或多个磁性元件中的一个或多个的磁场强度。这可允许调整在沉积区内的基底和/或靶材料处的等离子体密度,并且因此允许改进对溅射沉积的控制。这进而可允许改进在溅射沉积设备的操作中的灵活性。此外,控制磁场强度的能力可类似地允许调整在预处理区内的基底处的等离子体密度。这进而可允许改进对预处理过程的控制并且增加溅射沉积设备操作的灵活性,这意味着可使用不同类型的基底和/或靶材料。
在一些示例中,磁性元件中的一个或多个包括螺线管,螺线管在横截面上是细长的。在引导构件包括弯曲构件的一些示例中,螺线管在横截面上在基本上平行于弯曲构件的旋转轴线的方向上是细长的。
在引导构件包括弯曲构件的一些示例中,磁体装置设置在弯曲构件的曲线外部。
在一些示例中,等离子体源是电感耦合等离子体源。
在一些示例中,等离子体源包括一个或多个细长天线。在一些示例中,细长天线中的一个或多个基本上是线性的。在一些示例中,细长天线中的一个或多个在基本上垂直于传送方向的方向上延伸。在一些示例中,细长天线中的一个或多个是弯曲的。在引导构件包括弯曲构件的一些示例中,弯曲细长天线中的一个或多个在基本上垂直于弯曲构件的纵向轴线的平面中延伸。在引导构件包括弯曲构件的一些示例中,细长天线中的一个或多个可以在基本上平行于弯曲构件的纵向轴线的方向上延伸。
根据本发明的第二方面,提供了一种溅射积沉方法,包括:
使用引导构件在传送方向上引导基底;
使用等离子体源产生等离子体;
使用磁体装置将等离子体限制到:
预处理区,基底在该预处理区中暴露于等离子体;以及
溅射沉积区,在传送方向上位于预处理区之后,用于将靶材料溅射沉积到基底;
其中,预处理区和溅射沉积区围绕引导构件布置。
本发明的其他特征和优点将由下面描述变得显而易见,该描述是参照附图仅以举例的方式给出的。
附图说明
图1是根据示例的设备的横截面的示意图;
图2是图1的示例性设备的横截面但包括说明性磁场线的示意图;
图3是图1和2的示例性设备的一部分的平面图的示意图,
图4是图3的示例性设备的一部分的平面图但包括说明性磁场线的示意图;
图5是根据示例的磁性元件的横截面的示意图;
图6是根据示例的设备的横截面的示意图;
图7是根据示例的设备的横截面的示意图;
图8是根据示例的设备的透视图的示意图;以及
图9是根据示例的方法的示意流程图。
具体实施方式
参照附图,根据示例的设备和方法的细节将从以下描述中变得显而易见。在本说明书中,出于解释的目的,阐述了某些示例的许多具体细节。说明书中对“示例”或类似语言的引用意味着结合该示例描述的特定特征,结构或特性至少包括在该示例中,但不一定包括在其他示例中。还应当注意,某些示例被示意性地描述,其中某些特征被省略和/或必须被简化,以便于解释和理解示例背后的概念。
参考图1至5,示出了示例溅射沉积设备100。设备100可用于将靶材料108溅射沉积到基底116,因此可在大量工业应用中实施,例如那些可用于薄膜沉积的应用,例如在光学涂层、磁记录介质、电子半导体器件、LED、例如薄膜太阳能电池的能源产生装置、以及例如薄膜电池的储能装置。因此,虽然本公开的上下文在一些情况下可能涉及储能装置或其部分的生产,但应理解,本文所述的溅射沉积设备100和溅射沉积方法不限于其生产。
虽然为了清楚起见,未在附图中示出,但是应理解,设备100可提供在外壳(未示出)内,外壳在使用中可被抽空至适合于溅射沉积的低压,例如3x10-3托。例如,外壳(未示出)可以通过泵系统(未示出)抽空至合适的压力(例如小于1x10-5托),并且在使用中,工艺或溅射气体(例如氩气或氮气)可以使用气体进料系统(未示出)将其引入外壳(未示出)至一定程度,使得达到适合溅射沉积的压力(例如3×10-3托)。
返回到图1至图5中示出的示例,总体上,设备100包括引导构件118、等离子体源102和磁体装置104。
引导构件118布置成在传送方向115上引导基底116(例如,基底卷材)。引导构件118可包括弯曲构件118以沿着例如弯曲路径(由图1和图2中的箭头C指示)引导基底116。
弯曲构件118可布置成绕轴线120旋转,例如轴线由轴120提供的。作为图3所示的每个示例,轴线120也是弯曲构件118的纵向轴线。在一些示例中,弯曲构件118可包括滚轮。在某些情况下,弯曲构件118可由整体基底进料组件119的大体上圆柱形滚筒或滚轮118提供。基底进料组件119可布置为将基底116供给到滚轮118上以及从滚轮118供给基底,使得基底116由滚轮118的弯曲表面的至少一部分承载。在一些示例中,基底进料组件包括:第一滚轮110a,其布置成将基底116供给到滚筒118上;以及第二滚轮110b,其布置为在基底116已经遵循弯曲路径C之后将基底116从滚筒118供给。基底进料组件119可以是“卷到卷”工艺布置(未示出)的一部分,其中基底116从基底116的第一卷轴或线轴(未示出)供给,穿过设备100,并且然后被供给到第二卷轴或线轴(未示出)上以形成加工过的基底(未示出)的装载卷轴。
在一些示例中,基底116可以是或包括硅或聚合物。在一些示例中,例如储能装置的生产,基底116可以是镍箔或可以包括镍箔;但是应当理解,可以使用任何合适的金属以替代镍,例如铝,铜或钢,或包括金属化塑料的金属化材料,例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)上的铝。
也可称为“等离子体生成装置”的等离子体源120布置成生成等离子体112。
等离子体源120可以是电感耦合等离子体源,例如布置成产生电感耦合等离子体112。等离子体源120可包括一个或多个天线102a、102b,例如射频电源系统(未示出)可通过该天线驱动适当的射频(RF)功率,以从外壳(未示出)中的工艺气体或溅射气体产生电感耦合等离子体112。在一些示例中,等离子体112可通过驱动射频电流通过一个或多个天线102a、102b产生,例如在1MHz与1GHz之间的频率下;在1MHz与100MHz之间的频率下;在10MHz与40MHz之间的频率下;或在约13.56MHz或其倍数的频率下。RF功率致使工艺气体或溅射气体电离,以产生等离子体112。调谐驱动通过一个或多个天线102a、102b的RF功率可影响预处理区内的等离子体112的等离子体密度。因此,通过控制等离子体源102处的RF功率,可控制预处理过程。这进而可允许改进在溅射沉积设备100的操作中的灵活性。
在一些示例中,等离子体源102可远离引导构件118设置。例如,等离子体源102可以径向远离弯曲构件118而设置在一定距离处。因此,等离子体112可远离引导构件118产生。
一个或多个天线102a、102b可以是细长天线,并且在一些示例中基本上是线性的。在一些示例中,一个或多个天线102a、102b可以是细长天线,并且在基本上平行于弯曲构件108的纵向轴线120(例如,穿过滚轮118的曲率半径的原点的滚轮118的轴线120)的方向上延伸。在图1的示例中,滚轮118的纵向轴线120也是滚轮118的旋转轴线。一个或多个细长天线102a、102b可以是弯曲的。例如,此类弯曲细长天线102a、102b可遵循弯曲构件118的弯曲表面处的曲线。在一些情况下,一个或多个弯曲细长天线102a、102b在基本上垂直于弯曲构件118的纵向轴线120的平面中延伸。
在一些示例中,等离子体源102包括用于产生电感耦合等离子体112的两个天线102a、102b。在一些示例中(例如,如图3所示),天线102a、102b是细长的且基本上线性的,并且平行于弯曲构件118的纵向轴线120(也可以是旋转轴线120)延伸。天线102a、102b可基本上平行于彼此延伸并且可彼此横向设置。这可以允许在两个天线102a、102b之间精确生成等离子体112的细长区域,这进而有助于将生成的等离子体112精确地限定至少到沉积区114,下文将更详细地描述。在一些示例中,天线120a、120b的长度类似于引导构件118,并且因此类似于由引导构件118引导的基底116的宽度。细长天线102a、102b可提供在长度对应于基底引导件118的长度(并且因此对应于基底116的宽度)的区域内生成等离子体112,并且因此可允许在基底116的宽度上均匀或一致地得到等离子体112。如下文更详细地描述,这进而可有助于提供均匀或一致的溅射沉积。
磁体装置104配置为在设备100内将等离子体112(例如,由等离子体生成装置102产生的等离子体)限制到溅射沉积区114,以便在使用中提供靶材料108到基底116的溅射沉积。
磁体装置104还配置为在设备100内将等离子体112限制到预处理区117,在预处理区113内基底在使用中暴露于等离子体112。溅射沉积区114在传送方向115上位于预处理区117之后,并且预处理区114和溅射沉积区117围绕引导构件118设置。这可允许在使用中发生沉积之前对基底116进行处理,例如,对基底116进行“预处理”。基底116的这种预处理可涉及从基底116的表面移除材料,该基底116的表面将在其上沉积靶材料108。溅射沉积工艺可通过在沉积之前由等离子体112处理或“激活”基底来改进。例如,在溅射沉积区114内的沉积过程中,预处理基底116可促进靶材料108更好地粘附到基底116。因此,溅射沉积可进而更一致地执行。例如,这可改进加工过的基底的一致性,并且例如可减少对质量控制的需要。将预处理区114和溅射沉积区117围绕引导构件(例如,弯曲构件)118(例如,作为卷到卷型设备的一部分)设置,可允许更有效地使用所产生的等离子体112并且因此更高效地溅射沉积工艺,但也以空间高效的方式。例如,围绕引导构件118设置预处理区114和溅射沉积区117可减少对其他部件的需要,其他部件可占据更多空间、增加能量需求并且增加设备的复杂性。例如,由于磁体装置提供的控制以限制等离子体112,相同的等离子体源102可用于预处理基底116并且提供靶材料108到基底116的溅射沉积,并且相同的引导构件118可用于提供单独的预处理区114和沉积区117。
例如,磁体装置104可将等离子体112限制在预处理区117内,以在使用中与基底116表面的至少一部分相互作用。等离子体112和基底116的表面之间的相互作用可以在基底进入溅射沉积区114之前处理基底116。这可以改善靶材料108到基底116的沉积。在一些情况下,例如,等离子体112在使用中在预处理区117内在消融过程中与基底116相互作用。等离子体112可消融基底表面作为其处理的一部分,例如以从基底116的表面移除材料,该材料可包括杂质例如低聚物、有机污染物和/或其他不均匀物。不均匀物可起源于制造基底时,例如来自聚合物溶液浇铸工艺,其中污染物可迁移至基底116的表面,随后在沉积过程中暴露于热量时留下不均匀的“斑块”涂层。因此,基底116的这种预处理可增加基底表面的均匀性。进而,当基底116到达溅射沉积区114时,这种处理可允许在基底116上更均匀地沉积靶材料108。因此,溅射沉积可进而更一致地执行。例如,这可改进加工过的基底的一致性,并且例如可减少对质量控制的需要。
消融作为基底激活(或“粗糙化”)的机制,可能取决于超过基底的溅射阈值。例如,类似于用于溅射沉积的靶材料的溅射阈值,基底的溅射阈值可以是对应于基底材料的定义的最小能量阈值。
溅射阈值可以是能量的限定量,在该能量的限定量下,从基底材料的等离子体离子到原子的能量传递等于基底材料的表面原子的结合能。换句话说,当等离子体离子将比原子从基底材料表面脱离所需要的更多能量传递到基底材料中时,可发生基底的溅射(或消融)。然而,低于基底材料的溅射阈值时,基底激活或粗糙化可通过基底材料的重组发生。例如,在低于基底材料的溅射阈值的等离子体能量下,能量从等离子体离子到基底材料的传递可引起键断裂和重新形成,例如,基底材料的原子之间的化学键断裂和重新形成。这可导致基底表面的激活或粗糙化而无需消融。
磁体装置104可包括一个或多个磁性元件104a、104b、104c。磁性元件104a、104b、104c可布置为提供限制磁场,以限制(例如在一些示例中引导)等离子体进入预处理和溅射沉积区114、117。磁体装置104(例如,磁性元件104a、104b、104c)可设置在弯曲构件118的曲线外部。
应理解,磁场线可用于描绘出磁场的布置或几何形状。在图2和图4中示意性地示出由示例性磁性元件104a、104b、104c提供的示例性磁场,其中磁场线(约定由箭头线指示)用于描绘出在使用中提供的磁场。
布置成撞击预处理和溅射沉积区114、117的磁场线可将生成的等离子体112限制到预处理和溅射沉积区114、117。这会因为产生的等离子体112倾向于遵循磁场线而发生。例如,在限制磁场内并且具有某一初始速度的等离子体112的离子将受到洛伦兹力,该力导致离子围绕磁场线周期运动。如果初始运动不严格垂直于磁场,则离子遵循以磁场线为中心的螺旋路径。因此,含有此类离子的等离子体倾向于遵循磁场线,并且因此可被限制到(例如引导)由其限定的路径。因此,由于磁场线布置成进入预处理和溅射沉积区114、117,等离子体112将因此限制到(例如引导到)预处理和溅射沉积区114、117中。
在一些示例中,等离子体112基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线。例如,如图2和图4所示,描绘出限制磁场的磁场线都是弯曲的,以便基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线,例如以便基本上遵循弯曲路径C的曲线。在这样的示例中,应理解,原则上,由磁性元件104a、104b、104c提供的整个或全部磁场可包括由未布置成符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线(例如遵循弯曲路径C的曲线)的磁场线描绘出的部分。然而,在这样的示例中,提供的限制磁场,即由磁性元件104a、104b、104c提供的将等离子体112限制到溅射沉积区114中的全部或整个磁场的部分,由基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线的磁场线描绘出。
在一些示例中,描绘出限制磁场的磁场线可布置为符合(例如遵循)弯曲构件或滚轮118的围绕弯曲构件118的实质或显著部段或部分的曲线,例如在使用中承载或接触基底116的弯曲构件118的假想部段的全部或显著部分。例如,弯曲构件118的形状可基本上是圆柱形的,并且描绘出限制磁场的磁场线可以布置成遵循围绕弯曲构件118的圆周的至少约1/16或至少约1/8或至少约1/4或至少约1/2的弯曲构件118的曲线。例如,图2中描绘出限制磁场的磁场线遵循围绕大约弯曲构件118的圆周的至少1/4的弯曲路径。因此,在示例中,等离子体112基本上符合围绕弯曲构件118的弯曲表面(例如圆周)的至少约1/16或至少约1/8或至少约1/4或至少约1/2的曲线。
在一些情况下,磁体装置配置成将等离子体限制成围绕弯曲构件并且进入预处理区中。例如,等离子体源102可通过弯曲构件118的大部分或显著部段或部分(例如在使用中承载或接触基底116的弯曲构件118的假想部段的全部或大部分)与预处理区117间隔开。在一些情况下,间隔可以是弯曲构件118圆周的至少约1/16或至少约1/8或至少约1/4或至少约1/2。因此,磁体装置104可配置为将等离子体112限制成围绕弯曲构件118的大部分或显著部段或部分且进入预处理区117内,以在使用中对基底116进行预处理。
在示例中,磁体装置104配置为限制等离子体112围绕引导构件118在预处理区114和溅射沉积区117之间延伸。例如,预处理区和溅射沉积区114、117可通过引导构件(例如弯曲构件118)的大部分或显著部段或部分彼此间隔开。在一些情况下,间隔可以是弯曲构件118圆周的至少约1/16或至少约1/8或至少约1/4或至少约1/2。
在示例中,一个或多个磁性元件104a、104b、104c可布置成使得等离子体源102将磁性元件104a、104b、104c的第一子集与磁性元件104a、104b、104c的第二子集间隔开。例如,图1示出磁性元件中的一个磁性元件104c通过位于其间的等离子体源102与其他磁性元件104a、104b间隔开。例如,磁性元件104a、104b、104c的第一子集104c可配置为将等离子体112从等离子体源102限制到预处理区117。例如,磁性元件104a、104b、104c的第二子集104a、104b可配置为将等离子体112从等离子体源102限制到溅射沉积区114。磁性元件104a、104b、104c一起配置为将等离子体112限制到如本文所述的预处理区114和溅射沉积区117。
在某些示例中,引用弯曲路径C的曲线的情况下,这可被理解为基底引导件118承载基底116所沿的路径弯曲的程度。例如,弯曲构件118(例如滚轮或滚筒)可沿着弯曲路径C承载基底116。在这样的示例中,弯曲路径C的曲线可由承载基底116的弯曲构件118的弯曲表面弯曲的程度(例如,偏离平面)产生。换句话说,弯曲路径C的曲线可被理解为弯曲构件118致使基底116遵循的弯曲路径C弯曲的程度。基本上遵循弯曲路径C的曲线可被理解为基本上符合或复制弯曲路径C的弯曲形状。例如,磁场线可遵循具有与弯曲路径C的共同弯曲中心的弯曲路径,但其具有与弯曲路径C不同的(在图示的示例中更大的)弯曲半径。例如,磁场线可遵循基本上平行(但径向偏移)于基底116的弯曲路径C的弯曲路径。在示例中,磁场线可遵循基本上平行(但径向偏移)于弯曲构件118的弯曲表面的弯曲路径。例如,图2中描绘出限制磁场的磁场线至少在溅射沉积区114中遵循弯曲路径,该弯曲路径基本上平行(但径向偏移)于弯曲路径C,并且因此该磁场线基本上遵循弯曲路径C的曲线。
描绘出限制磁场的磁场线可布置成遵循弯曲路径C的曲线,该曲线围绕弯曲路径C的大部分或显著部段或部分,例如,全部或大部分弯曲路径C的假想部段,在该部段上基底116被弯曲构件118引导。例如,弯曲路径C可表示假想圆的圆周的一部分,并且表征限制磁场的磁场线可布置成沿着弯曲路径C的曲线,该曲线围绕假想圆的圆周的至少约1/16或至少约1/8或至少约1/4或至少约1/2。
将所产生的等离子体112限制成基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线,例如遵循弯曲路径C的曲线,这可允许至少在围绕弯曲构件118的弯曲表面的方向(例如,弯曲路径C的曲线)上更均匀地分布基底116处的等离子体密度。这进而可允许在围绕弯曲构件118的方向(例如,弯曲路径C)上到基底116的更均匀溅射沉积。进而,溅射沉积因此可被更一致地执行。例如,这可改进加工过的基底的一致性,并且例如可减少对质量控制的需要。例如,这可与磁控管式溅射沉积设备相比,在磁控管式溅射沉积中,描绘出由其产生的磁场的磁场线紧密地循环进入和离开基底,并且因此不允许提供在基底处的均匀分布的等离子体密度。
可替代地或另外地,将所产生的等离子体112限制成基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线,例如遵循弯曲路径C的曲线,这可允许基底116暴露于等离子体112的区域增加,并且因此允许可在其中实现溅射沉积的区域增加。例如,对于给定程度的沉积,这可允许基底116以更快的速率通过卷到卷式设备进给,并且因此允许更高效的溅射沉积。
在一些示例中,磁体装置(或“磁性限制装置”)104可包括布置成提供磁场的至少两个磁性元件104a、104b。例如,至少两个磁性元件104a、104b可布置成使得限定在至少两个磁性元件104a、104b之间的相对高磁场强度的区域呈薄片的形式。即,呈等离子体112的深度(或厚度)明显小于其长度或宽度的形式。等离子体片112的厚度可沿着薄片的长度和宽度基本上恒定。等离子体112薄片的密度可在其宽度和长度方向中的一个或两个上基本上均匀。
在一些示例中,在至少两个磁性元件104a、104b之间提供的相对高磁场强度的区域基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线,例如基本上遵循弯曲路径C的曲线。
在图1和图2中示意性示出的示例中,两个磁性元件104a、104b位于滚筒118的彼此相对侧上,并且都设置在滚筒118的最下部上方(在图1的意义上)。两个磁性元件104a、104b将等离子体112限制为符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲率,例如,在弯曲构件118的两侧,遵循弯曲路径C的曲线,例如基底116被进料到弯曲构件118的进料侧,以及下料侧,其中基底116从弯曲构件118下料。因此,具有至少两个磁性元件可提供基底116暴露于溅射沉积区114中的等离子体112的面积的(进一步)增加,并且因此在其中可实现溅射沉积的面积的增加。例如,对于给定的沉积程度,这可允许基底116以(仍然)更快的速率通过卷对卷型设备被进料,并因此允许更有效的溅射沉积。
如所描述,在一些示例中,磁性元件104a、104b、104c的第一子集可布置在等离子体源102的与磁性元件104a、104b、104c的第二子集相对的一侧。例如,磁体装置104可以包括布置为提供磁场的至少三个磁性元件104a、104b、104c。至少三个磁性元件104a、104b、104c中的至少两个(如图中所示为两个磁性元件104a、104b)可布置为提供撞击溅射沉积区114的磁场,如上述示例所述。至少三个磁性元件104a、104b、104c中的至少一个(如图中所示为磁性元件104c)可布置为提供撞击预处理区117的磁场。因此,至少三个磁性元件104a、104b、104c中的至少两个磁性元件104a、104b可配置为将等离子体112限制至少在溅射沉积区114内,而至少三个磁性元件104a、104b、104c中的至少一个磁性元件104c可配置为将等离子体112限制至少在预处理区117内。至少三个磁性元件104a、104b、104c一起配置为将等离子体112限制到如本文所述的预处理区114和溅射沉积区117。
在一些示例中,一个或多个磁性元件104a、104b、104c可以是电磁铁104a、104b、104c。设备100可包括磁性控制器(未示出),用于控制例如由一个或多个电磁铁104a、104b、104c提供的磁场强度。这可允许控制描绘出限制磁场的磁场线的布置。这可允许调整在溅射沉积区114内的基底116和/或靶材料108处的等离子体密度,并且因此允许改进对溅射沉积的控制。这进而可允许改进在溅射沉积设备100的操作中的灵活性。此外,控制磁体装置104提供的磁场强度可以类似地允许调整预处理区117内基底116处的等离子体密度。这进而可允许改进对预处理过程的控制(例如消融量)并且增加溅射沉积设备100灵活性,使得可使用不同类型的基底和/或靶材料。对于预处理区117内的等离子体密度,控制描绘出由磁体装置104提供的限制磁场的磁场线的布置,这允许在预处理区117内控制等离子体112的形状。这进而允许调整预处理区117的尺寸,例如,在使用中基底116任何一次暴露于等离子体的区域的尺寸。因此,可以在溅射沉积设备100的操作中提供进一步的灵活性,以便可以使用不同类型的基底和/或靶材料。
在一些示例中,一个或多个磁性元件104a、104b、104c可由螺线管104a、104b、104c提供。在示例中,螺线管104a、104b、104c的横截面可以是细长的。例如,螺线管104a、104b、104c的横截面可以在与弯曲构件118(例如滚轮118)的旋转轴线基本平行的方向上是细长的。每个螺线管104a、104b、104c可定义开口,等离子体112在使用中穿过(被限制)该开口。根据图1和图2中示意性说明的示例,可以有三个螺线管104a、104b、104c,且每个螺线管104a、104b、104c可呈一定角度,以便在螺线管104a、104b、104c之间提供相对高磁场强度的区域,例如,基本上遵循弯曲路径C的曲线。以这种方式,如图1所示,在一个方向上,产生的等离子体112可通过第一螺线管104a,在滚筒118下方(图1所示)进入沉积区114,且向上朝向并通过第二螺线管104b。在另一个方向上,产生的等离子体112可穿过第一螺线管104a,围绕滚筒118进入预处理区117,并向上朝向并穿过第三螺线管104c。
尽管图1和2中仅示出了三个磁性元件104a、104b和104c,但应了解,可沿等离子体112的路径放置更多磁性元件(未示出),例如,更多此类螺线管。这可允许加强限制磁场,从而实现精确限制且/或允许在控制限制磁场上有更多自由度。
在示例中,如图1和图2所示,溅射沉积设备100包括布置成支撑靶材料108的靶部分106。在这种情况下,沉积区114可位于靶部分106和引导构件118之间。例如,靶部分106和引导构件118可以彼此隔开,以便在它们之间形成沉积区114。沉积区114可被当作设备100中(例如引导构件118与靶部分106之间)的区域或体积,在该沉积区114中在使用中发生靶材料108到基底116上的溅射沉积。
在一些示例中,靶部分106包括在溅射沉积期间支撑或保持靶材料108在适当位置的板或其他支撑结构。靶材料108可以是在基底116上进行溅射沉积所基于的材料。例如,靶材料108可以是或包括通过溅射沉积沉积到基底116上的材料。
在一些示例中,例如为了生产储能装置,靶材料108可以是或包含(或可以是或包含用于阴极层的前体材料)储能装置的阴极层,例如适合存储锂离子的材料,例如锂钴氧化物、磷酸铁锂或碱金属多硫化物盐。此外,或可替代地,靶材料108可以是或包含(或可以是或包含用于阳极层的前体材料)储能装置的阳极层,例如锂金属、石墨、硅或铟锡氧化物。此外,或可替代地,靶材料108可以是或包括(或可以是或包含用于电解质层的前体材料)用于储能装置的电解质层,例如离子导电但也是电绝缘体的材料,例如锂磷氧氮化物(LiPON)。例如,靶材料108可以是或包含LiPO,其作为用于将LiPON沉积到基底116上的前体材料,例如通过与靶材料108的区域中的氮气的反应。
在一些示例中,磁体装置104(例如包括一个或多个磁性元件104a、104b、104c)配置为将等离子体112限制为薄片的形式。例如,磁体装置104可以布置成提供磁场,使得将等离子体112限制为薄片形式。在一些示例中,磁体装置104配置为将等离子体112限制为具有基本均匀密度的薄片的形式,例如,至少在沉积区114和/或预处理区117中。在某些情况下,磁体装置104配置成将等离子体112限制为弯曲薄片的形式。
例如,如图4和图5所示,在一些示例中,一个或多个螺线管104a、104b、104c可在基本垂直于在使用中其内部产生的磁场线方向的方向上是细长的。例如,如图3至图5可能最佳所示,螺线管104a、104b、104c可各有开口,等离子体112通过该开口在使用中被限制(等离子体112在使用中通过该开口),其中该开口在基本平行于弯曲构件118的纵向轴线120的方向上是细长的。如图3和图4可能最佳所示,细长天线102a、102b可平行于螺线管104a、104b、104c并与之成直线。如上所述,可沿细长天线102a、102b的长度产生等离子体112,且细长螺线管104a、104c可把等离子体112限制(例如引导)在远离细长天线102a、102b方向上并通过各自的细长螺线管104a、104c。
等离子体112可由细长螺线管104a、104c从细长天线102a、102b限制(例如引导)成薄片的形式。即,呈等离子体112的深度(或厚度)显著小于其长度或宽度的形式。等离子体片112的厚度可沿着薄片的长度和宽度基本上恒定。等离子体112薄片的密度可在其宽度和长度方向中的一个或两个上基本上均匀。呈薄片形式等离子体112可被螺线管104a、104b、104c提供的磁场限制而围绕弯曲构件118,以便基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的曲线,例如沿着弯曲路径C的曲线进入沉积区114以及预处理区117。因此,如参照上文,在某些情况下,等离子体112可以被限制为弯曲薄片的形式。这种等离子体弯曲薄片112的厚度可沿弯曲薄片的长度和宽度基本恒定。呈弯曲薄片形式的等离子体112可具有基本均匀的密度,例如,弯曲薄片形式的等离子体112的密度可在其长度和宽度中的一个或两个上基本均匀。
将等离子体限制为弯曲薄片的形式允许弯曲构件118承载的基底116的暴露于等离子体112的区域增加,从而允许增加可实现溅射沉积的区域。例如,对于给定程度的沉积,这可允许基底116以(仍然)更快的速率通过卷对卷式设备进给,并且因此允许更高效的溅射沉积。
将等离子体限制为弯曲薄片(例如具有基本上均匀的密度(例如,至少在溅射沉积区114中)的弯曲薄片)的形式,这可替代地或者另外地允许在基底116处更均匀地分布等离子体密度,例如在围绕弯曲构件118的曲线的方向和弯曲构件118的长度方向二者上。这进而可允许在基底116上进行更均匀的溅射沉积,例如在围绕弯曲构件118表面的方向上以及在基底116的宽度方向上。因此,溅射沉积可进而更一致地执行。例如,这可改进加工过的基底的一致性,并且例如可减少对质量控制的需要。例如,这可与磁控管式溅射沉积设备相比,在磁控管式溅射沉积中,表征由其产生的磁场的磁场线紧密地循环进入和离开基底,并且因此不允许提供在基底处的均匀分布的等离子体密度。
在一些示例中,受限等离子体112至少在沉积区114中可以是高密度等离子体。例如,受限等离子体112(呈弯曲薄片或其他形式)可至少在沉积区114中具有1011cm-3或更大的密度。沉积区114中的高密度等离子体112可允许有效和/或高速溅射沉积。
在图1至图5所示的示例中,靶部分106及由其支撑的靶材料108基本上是平面的。然而,在一些示例中(如下面更详细地描述),靶部分可被布置或可配置来布置,使得靶部分106的至少一部分限定支撑表面,该支撑表面相对于靶部分106的另一部分的支撑表面形成钝角。例如,靶部分106可以大致弯曲。例如,靶部分可以布置成基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线,例如遵循弯曲路径C的曲线,如图6所示。
图6示出了另一示例溅射沉积设备600。设备600的许多所示出的部件与图1至图5中所示的以及上述的设备100的部件相同,因此适用相同的相关描述。相同的特征给出相同的附图标记,并且应当理解,参考图1到图5描述的示例的任何特征都可以应用于图6所示的示例。
然而,在图6所示的示例中,靶部分606基本上是弯曲的。在该示例中,由靶部分606支撑的靶材料608因此基本上弯曲。在这种情况下,弯曲靶部分606的任何一部分与弯曲靶部分606的任何其他部分沿曲线方向形成钝角。在一些示例中,靶部分606的不同部分可支撑不同的靶材料,例如,以提供沉积到基底116的所期望布置或组合物。
在一些示例中,弯曲靶部分606可基本上遵循弯曲路径C的曲线。例如,弯曲靶部分606可基本上符合或复制弯曲路径C的弯曲形状。例如,弯曲靶部分606可具有与弯曲路径基本平行但径向偏移的曲线。例如,弯曲靶部分606可具有与曲线路径C具有共同的曲率中心的曲线,但与曲线路径C具有不同的(在所述示例中更大的)曲率半径。因此,弯曲靶部分606进而基本上可遵循在使用中限制在弯曲构件118周围的弯曲等离子体112的曲线。换句话说,在一些示例中,等离子体112可被限制装置的磁性元件104a、104b限制,以定位在基底116的路径C和靶部分606之间,并且基本上遵循弯曲路径C和弯曲靶部分606二者的曲线。
对于图1至图5所示的设备100的靶部分108,应理解,图6的示例靶部分606(以及相应地由其支撑的靶材料608)可大致延伸跨过弯曲构件118的整个长度(例如,在平行于滚筒118的纵向轴线120的方向上)。这可允许最大化由滚筒118承载的基底116的表面积,靶材料608可以沉积于其上。
如前所述,等离子体112可被限制为基本上遵循弯曲路径C和弯曲靶部分606二者的曲线。弯曲路径C和弯曲靶部分606之间的区域或体积相应地可围绕弯曲构件118弯曲。因此,沉积区614可以表示弯曲的体积,其中靶材料608在使用中溅射沉积到弯曲构件118承载的基底116上。这可允许在任何时候增加由存在于沉积区614中的弯曲构件118承载的基底116基材的表面。这进而允许增加基底116的基材的表面积,靶材料608可在该基底116上沉积。这进而可允许增加可实现溅射沉积的区域,但不会显著增加靶部分606的占用空间,也不会改变弯曲构件118的尺寸。例如,对于给定程度的沉积,这可允许基底116的网以(仍然)更快的速率通过卷到卷式设备进给,并且因此允许更高效的溅射沉积,但也以节省空间的方式。
图7示出了另一示例溅射沉积设备700。设备700的许多所示出的部件与图1至图6中所示的以及上述的设备100的部件相同,且将不再描述。相同的特征给出相同的附图标记,并且应当理解,参考图1到图6描述的示例的任何特征都可以应用于图7所示的示例。然而,在图7所示的示例中,靶部分706被布置或可配置为被布置,使得靶部分706的至少一部分706a限定了一表面,该表面相对于靶部分706的另一部分706b的表面形成钝角。
在一些示例中,靶部分706的第一部分706a与靶部分706的第二部分706b(例如相邻部分)形成的角度可固定为钝角。可以选择钝角,使得第一部分706a和第二部分706b一起布置,使得近似于弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线,例如弯曲路径C的曲线。如图7的示例所示,靶部分706可以包括,例如,三个部分706a、706b、706c(如图7所示,基本上是平面的),其中每个部分与相邻部分形成钝角。第一部分706a可朝向弯曲构件118的进料侧设置,第二部分706b可朝向弯曲构件118的中心部分设置,第三部分706c可朝向弯曲构件118的下料侧设置。三个部分706a、706b、706c可以一起布置,以便近似于弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线,例如弯曲路径C的曲线。因此,沉积区714可以近似于弯曲体积,在该弯曲体积中,靶材料708a、708b、708c在使用中在基底116上发生溅射沉积。因此,沉积区714中任一时刻存在的基底116的表面积可增大。例如,这可允许增加可实现溅射沉积的区域,但不会显著增加靶部分706的占用空间,也不会改变弯曲构件118的尺寸。
在一些示例中,靶部分706可配置为布置成使得靶部分706的至少一个部分706a限定了一表面,该表面相对于靶部分706的另一部分706b的表面形成钝角。例如,靶部分706的第一部分706a与靶部分706的第二部分706b(例如相邻部分)形成的角度可配置。例如,第一部分706a和第二部分706b可以通过铰链元件724或允许改变第一部分706a和第二部分706b之间的角度的其他此类部件进行机械连接。类似地,第二部分706b和第三部分706c可以通过铰链元件726或允许改变第二部分706b和第三部分706c之间角度的其他此类部件进行机械连接。可以提供致动器和适当的控制器(未显示),以相对于第二部分706b移动第一部分706a和/或第三部分706c,例如改变第一部分706a和/或第三部分706c相对于第二部分706b之间形成的角度。这可允许控制第一部分706a或靶部分的第三部分706c的相应靶材料708a、708c所经历的等离子体密度,因此可允许使用中控制沉积速率。
可选地或另外地,由磁性元件104a、104b、104c提供的限制磁场可由控制器(未示出)控制,以改变等离子体112的曲线,且从而控制靶部分的第一部分706a、第二部分706b或第三部分706c的相应靶材料708a、708b、708c所经历的等离子体密度,因此可允许使用中控制沉积速率。
在一些示例中,在靶部分706的一个部分706a、706b、706c上提供的靶材料可不同于在靶部分的另一部分706a、706b、706c上提供的靶材料。这可以允许靶材料的期望布置或组合物被溅射沉积到基底116上。控制一个或多个靶部分706a、706b、706c所经历的等离子体密度,例如通过控制第一部分706a或第三部分706c与第二部分706b形成的角度,和/或通过控制磁性元件104a、104b、104c控制受限等离子体的曲线,可允许控制溅射沉积在基底116上的靶材料的类型或组成。这可以允许灵活的溅射沉积。
在一些示例中,描绘出限制磁场的磁场线可布置为使得垂直于每条磁场线延伸并连接磁场线的虚线弯曲成至少在溅射沉积区中基本上遵循弯曲路径C的曲线,例如,弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线。
例如,图8示出了另一示例溅射沉积设备800。设备800的许多所示出的部件可与图1至图7中所示的以及上述的设备100的部件相同,因此适用相同的相关描述。相同的特征给出相同的附图标记,并且应当理解,参考图1到图7描述的示例的任何特征都可以应用于图8所示的示例。然而,在图8所示的示例中,磁体装置804的磁性元件804a被布置成提供限制磁场,其中描绘出(例如表征)限制磁场的磁场线(图8中的黑色箭头)本身都基本上是直的,但被布置成:使得垂直于每条磁场线延伸并连接磁场线的虚线806弯曲成至少在沉积区(为清晰起见,图8中未明确指示)基本上遵循弯曲路径C的曲线,例如,弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线。
等离子体生成装置802可包括一个或多个细长天线802a,其弯曲并在基本垂直于弯曲构件或滚筒118的纵向轴线120的方向上延伸。在图8的示例中,弯曲构件118的纵向轴线120也是弯曲构件118的旋转轴线。为了清楚起见,图8中仅示出了一个天线802a,但应理解,可以使用不止一个这样的天线802a。弯曲天线802a可以基本上遵循弯曲路径C的曲线,例如基本上符合弯曲构件118的弯曲表面的至少一部分的曲线。例如,弯曲天线802a可平行但径向和轴向偏移于弯曲路径C,例如,平行但径向和轴向偏移于沿弯曲路径C引导基底的弯曲构件118的弯曲表面。可使用射频功率驱动弯曲天线802a,以产生具有基本弯曲形状的等离子体(为清晰起见,图8中未显示)。
磁性元件804a可包括螺线管804a。为清晰起见,图8中仅显示了一个磁性元件804a,但应了解,例如,另一个此类磁性元件(未显示)可放置在图8所示的弯曲构件118与螺线管804a相对的一侧。螺线管804a可有开口,等离子体(图8中未显示)在使用中被限制(例如引导)通过该开口。开口在基本垂直于弯曲构件118的纵向轴线(旋转轴线)120的方向上可是弯曲和细长。弯曲螺线管804a基本上可以遵循弯曲路径C的曲线。例如,弯曲螺线管804a可以平行但径向和轴向偏移于弯曲构件118的弯曲表面。弯曲螺线管804a可设置在弯曲天线802a和弯曲构件118的中间。弯曲螺线管804a提供限制磁场,在其中磁场线被布置成:使得垂直于每条磁场线延伸并连接磁场线的虚线弯曲成至少在沉积区内基本上遵循弯曲路径C的曲线。
沿弯曲天线802a的长度可产生等离子体(图8中未示出),且弯曲螺线管804a可将等离子体(图8中未示出)限制在远离弯曲天线802a的方向上并通过弯曲螺线管804a。等离子体可由弯曲螺线管804a限制成弯曲薄片的形式。在这种情况下,弯曲薄片的长度在平行于弯曲构件118的纵向(旋转)轴线120的方向上延伸。弯曲薄片形式的等离子体可被螺线管804a提供的磁场的限制成围绕弯曲构件118,并使得复制弯曲构件118的曲线。等离子体弯曲薄片的厚度可沿弯曲薄片的长度和宽度基本恒定。呈弯曲薄片形式的等离子体可具有基本均匀的密度,例如,弯曲薄片形式的等离子体的密度在其长度和宽度中的一个或两个可基本均匀。如上所述,限制成弯曲薄片形式的等离子体可允许增加可实现溅射沉积的面积,从而实现更有效的溅射沉积,和/或实现在基底116处的更均匀的等离子体密度分布,例如围绕弯曲构件的曲线的方向和横跨基底116的宽度上。这进而可允许在基底116的卷材上进行更均匀的溅射沉积,例如围绕弯曲构件表面的方向和横跨基底118的长度上,这可以提高基底加工的一致性。
磁体装置804(例如包括一个或多个磁性元件804a)配置为将设备800内的等离子体限制在预处理区和溅射沉积区,其中预处理区和溅射沉积区围绕引导构件118设置,如其他示例中所述。尽管为了清楚起见,在图8中未明确示出,但一个或多个磁性元件804a可被布置为提供限制磁场,以将等离子体限制到预处理区和溅射沉积区。例如,如上所述,等离子体可由弯曲螺线管804a限制成弯曲薄片的形式。呈弯曲薄片形式的等离子体可被包括弯曲螺线管804a的磁体装置804引导,从而围绕包括弯曲构件118的引导构件并且进入预处理区(为清楚起见,图8中未明确指示)。如在其他示例中一样,预处理区在传输方向115上位于溅射沉积区之前。
参考图9,流程图中示出了示例溅射沉积方法900。在方法900中,使用引导构件在传送方向上引导基底。使用等离子体源产生等离子体,并通过磁体装置将等离子体限制在围绕引导构件设置的预处理和溅射沉积区。在预处理区中,基底暴露于等离子体,并且在传输方向上位于预处理区之后的溅射沉积区中,提供靶材料到基底的溅射沉积。
靶材料、基底、引导构件、等离子体源、磁体装置、预处理区和溅射沉积区可以是上述参考图1至图8的任何示例中的。在一些示例中,该方法可由参考图1至8描述的设备100、600、700、800之一执行。
在步骤902中,该方法涉及使用引导构件在传送方向上引导基底。例如,基底可由上述参考图1至图8的引导构件(例如弯曲构件)118引导。
在步骤904中,该方法包括使用等离子体源产生等离子体。例如,等离子体可由上述参考图1至8的等离子体生成装置102、802中的一个生成。
在步骤906中,该方法包括使用磁体装置将等离子体限制在预处理区和在传送方向上位于预处理区之后的溅射沉积区内,其中预处理区和溅射沉积区围绕引导构件设置。例如,等离子体可由上述参考图1至8的磁体装置104、804中的一个限制。在预处理区内,基底暴露于等离子体。溅射沉积区提供靶材料到基底上的溅射沉积。
如上述,以这种方式限制生成的等离子体,其中预处理区和溅射沉积区围绕引导构件设置,可以允许更有效地使用生成的等离子体,从而实现更高效的溅射沉积工艺,但也可以以节省空间的方式。例如,围绕导向构件布置预处理和溅射沉积区可以减少对其他部件的需求,这些部件会占用更多空间,增加总体能量需求,并使设备运行和维护更加复杂。例如,以这种方式限制所产生的等离子体允许使用相同的等离子体源来对基底进行预处理和提供靶材料108到基底的溅射沉积。此外,考虑到由限制等离子体的磁体装置提供控制,相同的引导构件可用于提供单独的预处理和沉积区,从而与例如使用单独的等离子体源和/或引导构件相比,节省了空间和能源需求。
上述示例应被理解为本发明的说明性示例。设想了进一步的实施例。例如,许多所描述的示例使用弯曲构件来引导基底。弯曲构件,例如滚筒或滚轮,可构成用于传送基底的卷对卷系统的一部分或与之一起工作。在某些情况下,弯曲构件本身可能不是滚筒,但仍可以定义弯曲路径,可以沿着该路径传送基底。然而,尽管在某些情况下,弯曲的引导构件是优选的,但也设想了并非如此的实施例,例如,在没有实施卷轴对卷轴系统的情况下。因此,例如,溅射沉积设备或方法的此类实施例可在使用KR20130029488中的片对片和/或基底支撑激光提升技术的系统中实施。
应当理解,关于任何一个示例描述的任何特征可以单独使用或与所描述的其它特征组合使用,并且还可以与任何其他示例或其他示例的任何组合的一个或多个特征组合使用。此外,在不脱离在所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下,也可以采用上面未描述的等同物和修改。
Claims (25)
1.一种溅射沉积设备,包括:
引导构件,用于在传送方向上引导基底;
等离子体源,用于产生等离子体;
磁体装置,配置成在所述设备内将所述等离子体限制到:
预处理区,基底在使用中在所述预处理区中暴露于所述等离子体;以及
溅射沉积区,在所述传送方向上位于所述预处理区之后,用于在使用中将靶材料溅射沉积到所述基底;
其中,所述预处理区和所述溅射沉积区围绕所述引导构件设置。
2.根据权利要求1所述的溅射沉积设备,其中,所述磁体装置配置成将等离子体限制在所述预处理区内,以在使用中与所述基底的表面的至少一部分相互作用。
3.根据权利要求1或2所述的溅射沉积设备,其中,在所述预处理区内,在使用中所述等离子体在消融过程中与所述基底相互作用。
4.根据前述权利要求中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述磁体装置配置成将所述等离子体限制成围绕所述引导构件在所述预处理区与溅射沉积区之间延伸。
5.根据前述权利要求中任一项所述的溅射沉积设备,包括布置成支撑所述靶材料的靶部分,其中,所述沉积区位于所述靶部分与所述引导构件之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述磁体装置配置为将所述等离子体限制成薄片的形式。
7.根据前述权利要求中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述引导构件包括弯曲构件。
8.根据权利要求7所述的溅射沉积设备,其中,所述弯曲构件包括滚轮。
9.根据权利要求7或8所述的溅射沉积设备,其中,所述等离子体基本上符合所述弯曲构件的弯曲表面的至少一部分的曲线。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述磁体装置配置为将所述等离子体限制成围绕所述弯曲构件并且进入所述预处理区中。
11.根据前述权利要求中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述磁体装置包括一个或多个磁性元件。
12.根据权利要求11所述的溅射沉积设备,其中,所述磁体装置包括至少两个磁性元件,所述至少两个磁性元件布置成使得在所述至少两个磁性元件之间限定的具有相对高磁场强度的区域呈薄片形式。
13.根据权利要求11或12所述的溅射沉积设备,其中,所述磁性元件中的一个或多个是电磁铁。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的溅射沉积设备,包括用于控制所述一个或多个磁性元件中的一个或多个的磁场强度的磁性控制器。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述磁性元件中的一个或多个包括螺线管,所述螺线管在横截面上是细长的。
16.根据权利要求15且从属于权利要求7至10中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述螺线管在横截面上在基本上平行于所述弯曲构件的旋转轴线的方向上是细长的。
17.根据权利要求11至16中任一项且从属于权利要求7至10中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述磁体装置设置在所述弯曲构件的曲线外部。
18.根据前述权利要求中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述等离子体源是感应耦合等离子体源。
19.根据前述权利要求中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述等离子体源包括一个或多个细长天线。
20.根据权利要求19所述的溅射沉积设备,其中,所述细长天线中的一个或多个是基本上线性的。
21.根据权利要求19或20所述的溅射沉积设备,其中,所述细长天线中的一个或多个在基本上垂直于所述传送方向的方向上延伸。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述细长天线中的一个或多个是弯曲的。
23.根据权利要求22且从属于权利要求7至10中任一项所述的溅射沉积设备,其中,弯曲的细长天线中的一个或多个在基本上垂直于所述弯曲构件的纵向轴线的平面中延伸。
24.根据权利要求19至23中任一项且从属于权利要求7至10中任一项所述的溅射沉积设备,其中,所述细长天线中的一个或多个在基本上平行于所述弯曲构件的纵向轴线的方向上延伸。
25.一种溅射沉积方法,包括:
使用引导构件在传送方向上引导基底;
使用等离子体源产生等离子体;
使用磁体装置将所述等离子体限制到:
预处理区,所述基底在所述预处理区中暴露于所述等离子体;以及
溅射沉积区,在所述传送方向上位于所述预处理区之后,用于将靶材料溅射沉积到所述基底;
其中,所述预处理区和所述溅射沉积区围绕所述引导构件设置。
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