CN116324014A - 溅射沉积源、沉积设备和涂覆基板的方法 - Google Patents

Abstract

根据本公开内容的一方面，提供了一种用于涂覆布置在沉积腔室(101)的涂覆区域(105)中的基板(10)的溅射沉积源(100)。所述溅射沉积源(100)包括并排地布置成阵列的多个阴极(120)。所述多个阴极(120)中的每个阴极是可旋转的，并且具有用于相应第一溅射靶(111)的第一靶支撑区段(121)和用于相应第二溅射靶(112)的第二靶支撑区段(122)。在第一溅射位置(I)，所述第一靶支撑区段(121)指向所述涂覆区域(105)，并且在第二溅射位置(II)，所述第二靶支撑区段(122)指向所述涂覆区域(105)。根据第二方面，提供了一种具有溅射沉积源(100)的沉积设备。另外，提供了用溅射沉积源涂覆基板的方法。

Description

溅射沉积源、沉积设备和涂覆基板的方法

技术领域

本公开内容涉及一种被配置为用于在沉积腔室的涂覆区域中涂覆基板的溅射沉积源。特定地，该溅射沉积源可被配置为用于通过溅射来用不同材料，例如用两种不同金属在涂覆区域中涂覆基板。本公开内容还涉及通过溅射来用一个或多个薄层(特别是包含不同材料)涂覆基板，并且涉及一种具有溅射沉积源的沉积设备。

背景技术

在扩展表面之上以高均匀性在基板上快速地形成一个或多个涂层是许多技术领域中的相关问题。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。另外，均匀层通常促成制造再现性。

一种用于在基板上沉积层的方法是溅射，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，通过用等离子体的高能粒子(例如，惰性或反应气体的激励离子)轰击溅射靶来将原子从该溅射靶逐出。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。

溅射沉积源通常包括可设置在预定电势上的至少一个阴极，并且包括提供要沉积在基板上的涂覆材料的溅射靶。可在阴极与基板或另一个阳极之间施加电场，使得位于阴极与基板之间的气体被电离并产生等离子体。涂覆材料是通过等离子体离子对靶的溅射提供的。

在大基板表面之上快速地获得均匀溅射材料层是难以实现的，例如这是因为等离子体性质随时间变化，这可能导致溅射材料的空间分布不规则。在紧凑沉积设备中在大面积基板上快速地均匀地沉积两个或更多个不同材料层特别有挑战性。

为了在基板上沉积若干层，通常首先在第一沉积腔室中用来自第一溅射源的第一材料涂覆基板，并且然后移动到第二沉积腔室中，在第二沉积腔室中，用来自第二溅射源的第二材料涂覆基板。然而，在不同沉积腔室中具有若干溅射源的设备体积大且成本高，并且处理量有限。

鉴于上文，提供一种紧凑溅射沉积源将是有益的，该溅射沉积源被配置为在基板上、特别是在大面积基板上快速地沉积不同材料的层。另外，提供一种用于用不同材料快速地且可靠地涂覆基板的沉积设备和方法将是有益的。

发明内容

鉴于上文，提供了一种溅射沉积源、一种沉积设备以及一种用溅射沉积源涂覆基板的方法。

根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于在沉积腔室的涂覆区域中涂覆基板的溅射沉积源。该溅射沉积源包括并排地布置成阵列的多个阴极，该多个阴极中的每个阴极是可旋转的，并且具有用于相应第一溅射靶的第一靶支撑区段和用于相应第二溅射靶的第二靶支撑区段。

该溅射沉积源可在第一溅射位置与第二溅射位置之间切换。在第一溅射位置，多个阴极的第一靶支撑区段而不是第二靶支撑区段指向涂覆区域，并且在第二溅射位置，多个阴极的第二靶支撑区段而不是第一靶支撑区段指向涂覆区域。特定地，多个阴极可以是被配置为用于经由旋转进行第一溅射靶和第二溅射靶的位置交换的“翻转式阴极”(″flip-flop cathodes″)阵列。

因此，在第一溅射位置，基板可用来自第一溅射靶的第一靶材料涂覆，并且在第二溅射位置，基板可用来自第二溅射靶的第二靶材料涂覆。

根据另外的方面，提供了一种沉积设备。该沉积设备包括沉积腔室和布置在该沉积腔室中的根据本文描述的实施方式中的任一者的溅射沉积源。在沉积腔室中在溅射沉积源的第一侧上设置有用于布置要涂覆的基板的涂覆区域。

根据另一方面，提供了一种用溅射沉积源、特别是根据本文描述的实施方式中的任一者的溅射沉积源涂覆基板的方法。溅射沉积源包括并排地布置成阵列的多个阴极，其中该多个阴极中的每个阴极设置有由第一靶材料制成的相应第一溅射靶和由第二靶材料制成的相应第二溅射靶。该方法包括：将基板布置在沉积腔室的涂覆区域中；在溅射沉积源的第一溅射位置，用来自第一溅射靶的第一靶材料涂覆基板；通过旋转多个阴极来从第一溅射位置切换到第二溅射位置；以及在第二溅射位置，用来自第二溅射靶的第二靶材料涂覆基板或后续基板。

在一些实施方式中，多个阴极可并排地布置成线性阵列或弯曲阵列(在本文中也称为“弓形阵列”)。多个阴极可包括与涂覆区域相邻地并排地布置成阵列的四个或更多个、八个或更多个、十二个或更多个或甚至十六个或更多个阴极。

溅射沉积源可被配置为涂覆大面积基板、特别是要涂覆的表面积为1m²或更大、特别是5m²或更大的基板，例如玻璃基板。例如，多个阴极可包括并排地布置成阵列的八个或更多个阴极，并且多个阴极的每个靶支撑区段可被配置为支撑具有0.3m²或更大的表面积的溅射靶。

根据另一方面，提供了根据本文描述的涂覆方法中的任一者制造的基板，该基板涂覆有来自第一溅射靶的第一靶材料和来自第二溅射靶的第二靶材料。

实施方式还涉及用于进行所公开的方法的设备并包括用于执行每个描述的方法方面的设备部分。这些方法方面可借助于硬件部件、由适当软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其他方式执行。另外，根据本公开内容的实施方式还涉及用于制造所描述的设备和产品的方法以及操作所描述的设备的方法。所描述的实施方式包括用于执行所描述的设备的每一功能的方法方面。

附图说明

为了可详细地理解本公开内容的上文陈述的特征，可参考实施方式来得到上文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在下文中进行描述。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1示出了根据本文描述的实施方式的具有溅射沉积源的沉积设备的示意图，该溅射沉积源在第一溅射位置(I)；

图2示出了图1的沉积设备，其中溅射沉积源在第二溅射位置(II)；

图3是本文描述的溅射沉积源的阴极中的一者在第一溅射位置和第二溅射位置的放大图；并且

图4是示出根据本文描述的实施方式的涂覆基板的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细地参考本公开内容的各种实施方式，各图中示出了这些实施方式的一个或多个示例。每个示例以解释方式提供而不意在作为限制。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，以产生又另外的实施方式。本公开内容旨在包括此类修改和变化。

在以下对各图的描述内，相同的附图标记是指相同或类似的部件。一般来讲，仅描述相对于各别实施方式的差异。除非另有指明，否则一个实施方式中的部分或方面的描述适用于另一个实施方式中的对应的部分或方面。

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。

本文所使用的术语“基板”应当特别地涵盖非柔性基板，例如，玻璃板或晶片。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)。基板特别地可以是具有1m²或更大的要涂覆的表面积的大面积基板，特别是大面积玻璃基板。在一些实施方式中，基板可以是半导体基板，例如半导体晶片。特别地，本文描述的实施方式适用于半导体应用。

在一些实施方式中，基板在层沉积期间可以是静态的。换句话说，本文描述的沉积设备可被配置为用于在基板维持固定不动或基本上固定不动时涂覆基板。特别地，本文描述的沉积设备可被配置为用于用至少两种不同材料的层涂覆固定不动的基板。然而，本文描述的实施方式不限于静态沉积，并且一些实施方式还可涉及动态溅射。

溅射可用于显示器的生产。例如，溅射可用于金属化，诸如电极或总线的产生。溅射也可用于薄膜晶体管(TFT)的生成以及ITO(氧化铟锡)层的生成。溅射也可用于薄膜太阳能电池的生产。

本文描述的实施方式中的一些可用于对大面积基板涂覆若干层，例如用于锂电池制造或电致变色窗。作为示例，可在大面积基板上形成多个薄膜电池。根据一些实施方式，基板可以是基板面积为0.5m²或更大的基板，例如，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(2.16m×2.46m))或甚至第10代(其对应于约9.0m²基板(2.88m×3.13m))。可类似地实施甚至更高代(诸如第11代、第12代)和/或对应的基板面积。

图1和图2是根据本文描述的实施方式的具有溅射沉积源100的沉积设备200的示意图。溅射沉积源100被配置为用于在沉积腔室101的涂覆区域105中涂覆基板10。图1示出了在第一溅射位置(I)的溅射沉积源100，而图2示出了在第二溅射位置(II)的溅射沉积源100。

溅射沉积源100包括布置成阵列的多个阴极120，例如四个或更多个阴极、八个或更多个阴极、十二个或更多个阴极或甚至十六个或更多个阴极。多个阴极120中的每个阴极可绕相应旋转轴线A旋转。另外，多个阴极120中的每个阴极具有用于相应第一溅射靶111的第一靶支撑区段121和用于相应第二溅射靶112的第二靶支撑区段122。

“靶支撑区段”可被理解为阴极的被配置用于支撑或固持溅射靶的区段。例如，溅射靶可固定到靶支撑区段或以其他方式安装或紧固到阴极的靶支撑区段，使得溅射靶可与阴极一起绕相应旋转轴线(A)旋转。因此，由阴极支撑并与阴极接触的溅射靶可设置在阴极电势上以从溅射靶进行溅射。在一些实施方式中，靶支撑区段包括平坦支撑区域，例如阴极的背衬壁或背衬板，用于在其上支撑和安装平坦溅射靶。例如，靶支撑区段可包括被配置为在其上安装和固持溅射靶的金属背衬板。在一些实施方式中，溅射靶可例如通过将溅射靶安装在靶支撑区段的附接点上而在没有连续背衬壁的情况下安装到阴极的靶支撑区段，使得溅射靶连接到电源。特别地，溅射靶可以是被配置为用于在没有背衬板的情况下进行溅射的整体靶。

多个阴极中的每一者包括至少两个不同靶支撑区段，即用于支撑相应第一溅射靶111的第一靶支撑区段121和用于支撑相应第二溅射靶112的第二靶支撑区段122。因此，可将由不同靶材料制成的两个不同溅射靶安装到多个阴极120中的每一者。

溅射沉积源100可在图1所示的第一溅射位置(I)与图2所示的第二溅射位置(II)之间切换。在第一溅射位置(I)，多个阴极120的第一靶支撑区段121而不是第二靶支撑区段122指向涂覆区域105。在第二溅射位置(II)，多个阴极120的第二靶支撑区段122而不是第一靶支撑区段121指向涂覆区域105。因此，在第一溅射位置(I)，可通过从指向基板的第一溅射靶溅射来涂覆基板10，并且在第二溅射位置(II)，可通过从指向基板的第二溅射靶溅射来涂覆该基板。如果第一溅射靶由第一靶材料制成并且第二溅射靶由不同于第一靶材料的第二靶材料制成，则可通过在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换来在涂覆区域中用第一靶材料和第二靶材料相继涂覆基板10。通过在第一溅射位置与第二溅射位置之间反复切换，可沉积交替地具有第一靶材料和第二靶材料的层堆叠，例如四个或更多个层。

第一靶支撑区段121(连同固持在其上的第一溅射靶111)和第二靶支撑区段122(连同固持在其上的第二溅射靶112)可通过在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换来交换位置。因此，在第一溅射位置(I)，可用来自第一溅射靶的第一靶材料涂覆基板，并且在第二溅射位置(II)，可用来自第二溅射靶的第二靶材料涂覆基板。

如图1所描绘，在第一溅射位置(I)，第一靶支撑区段121和第一溅射靶111可指向涂覆区域105和布置在其中的基板10。如图2所描绘，在第二溅射位置(II)，第二靶支撑区段122和第二溅射靶112可指向涂覆区域105和布置在其中的基板10。

溅射沉积源100可通过多个阴极120中的每一者绕相应旋转轴线(A)的旋转、特别是180°角度的旋转来在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换。换句话说，为了在第一溅射位置与第二溅射位置之间切换，多个阴极中的每一者可转动180°，使得阴极中的每一者的相应相对侧指向涂覆区域105。由于阴极的转动导致指向涂覆区域的一组溅射靶的改变，因此阴极在本文中也可称为“翻转式阴极”。

先前已经尝试使用具有两个或更多个不同溅射靶的可转动阴极来实现溅射靶的快速改变。然而，此类尝试仍然限于涂覆相对较小的基板，这些基板由从固持在一个可旋转阴极处的靶溅射的材料涂覆。然而，可获得层均匀性仍有改进的余地，并且可旋转阴极需要大量空间来实现旋转。本公开内容采取了另一条路线：根据本文描述的实施方式，多个“翻转式阴极”并排地布置成阵列，使得许多“翻转式阴极”在第一溅射位置和第二溅射位置中的每一者同时指向其中可布置基板的相同涂覆区域。因此，基板可同时由多个阴极120涂覆。

多个阴极中的一个阴极的横向尺寸(L)可能相对小，但整个阵列的宽度(W)可足以涂覆具有大宽度的基板。另外，每个阴极的小横向尺寸(L)促成阴极的容易且节省空间的可旋转性以在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换。

例如，阴极中的一者的横向尺寸(L)可基本上对应于第一靶支撑区段和第二靶支撑区段的横向尺寸，其可以是10cm或更大和50cm或更小，特别是15cm或更大和30cm或更小。由多个阴极120形成的阵列的宽度(W)可以是1m或更大和5m或更小，特别是1.5m或更大和3m或更小。

在阵列的两个相邻阴极之间的间隙(D)可分别为10cm或更小。替代地或附加地，在阵列的两个相邻阴极之间的间隙(D)可分别为1cm或更大。小间隙可有利于提高涂层的均匀性，因为通过保持相邻溅射靶之间的间隙小来提供更均匀的溅射靶表面。相邻阴极之间的间隙可有利于实现阴极的可靠的可旋转性而没有两个相邻阴极之间碰撞的风险。两个相邻阴极的旋转轴线(A)之间的距离可分别为11cm或更大和/或60cm或更小。

在一些实施方式中，可在阵列中彼此相邻地布置非常多的“翻转式阴极”，例如四个或更多个阴极、八个或更多个阴极、十二个或更多个阴极或十六个或更多个阴极。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，阴极阵列可以是线性阵列。在线性阵列中，多个阴极的旋转轴线(A)基本上位于同一平面内，如图1和图2中示意性描绘的那样。替代地，阴极阵列可以是所谓的“弓形阵列”，其中多个阴极的旋转轴线之间的连线在图1的截面中看起来略弯曲。特别地，在弓形阵列中，阵列的最外阴极可布置得比阵列的内阴极更靠近基板，这可有助于提高在基板边缘处的层厚度的均匀性。

根据本文描述的一些实施方式，通过在溅射沉积源的第一溅射位置(I)和第二溅射位置(II)之间切换，可在同一涂覆区域中用不同溅射材料相继涂覆大面积基板。因此，可增加处理量，因为在沉积第一靶材料之后不需要将基板移动到另一个涂覆区域。溅射沉积源100可适用于涂覆非常大的基板，因为多个阴极以阵列形式彼此相邻地布置，从而能够通过从多个阴极120同时溅射来均匀地涂覆具有大宽度的基板。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，溅射沉积源100可通过多个阴极120中的每个阴极绕相应旋转轴线A的180°角度的旋转来在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换。例如，多个阴极120中的每个阴极可具有用于使相应阴极的第一靶支撑区段121和第二靶支撑区段122绕相应旋转轴线A旋转的驱动器。

多个阴极120可并排地布置，使得在第一溅射位置(I)，多个阴极的第一靶支撑区段121并排地布置在一个平面(X)中，并且在第二溅射位置(II)中，多个阴极120的第二靶支撑区段122并排地布置在所述一个平面X中。因此，通过在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换，第二溅射靶112和第一溅射靶111可交换位置，因此溅射可继续而没有相当大的延迟，因为可不需要新对准。同样在弓形阵列中，切换溅射位置可对应于第一溅射靶和第二溅射靶的位置交换。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，多个阴极的第一靶支撑区段121被配置为支撑具有至少0.3m²的溅射表面积、特别是至少0.5m²的溅射表面积、更特别地至少1m²的溅射表面积的相应第一溅射靶111。另外，多个阴极的第二靶支撑区段122可被配置成支撑具有至少0.3m²的溅射表面积、特别是至少0.5m²的溅射表面积、更特别是至少1m²的溅射表面积的相应第二溅射靶112。这允许大面积基板的涂覆。

多个阴极120的第一靶支撑区段121和第二靶支撑区段122的竖直尺寸(即在垂直于图1的纸面的方向上的尺寸)可为1m或更大，特别是2m或更大或甚至4m或更大。在一些实施方式中，多个阴极120的第一靶支撑区段121和第二靶支撑区段122的横向尺寸(L)(即在图1的左右方向上的尺寸)可为10cm或更大和40cm或更小。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，多个阴极120的第一靶支撑区段121被配置为支撑相应第一溅射靶111，该第一溅射靶是平坦的和矩形的中的至少一者，并且多个阴极的第二靶支撑区段122被配置为支撑相应第二溅射靶122，该第二溅射靶是平坦的和矩形的中的至少一者。

在一些实施方式中，第一溅射靶可由第一金属制成，并且第二溅射靶可由不同于第一金属的第二金属制成。第一金属和第二金属可包括由铝、铜、钛、钼、银或它们的合金或混合物组成的组中的任何金属

第一靶支撑区段121和第二靶支撑区段122可相对地布置在多个阴极中的每个阴极处。特别地，多个阴极120中的每个阴极可在其第一侧具有第一靶支撑区段121并在其与第一侧相对的第二侧具有第二靶支撑区段122。因此，第一靶支撑区段121和第二靶支撑区段122可通过阴极中的每一者的180°的旋转来交换位置。如果每个阴极包括用于支撑多于两个溅射靶的多于两个靶支撑区段，则用于在两个溅射位置之间切换的旋转角度可不同于180°，例如为120°或90°，这取决于每阴极的溅射靶数量。

图3以截面图更详细地示出了多个阴极120中的阴极300。应当理解，阵列的多个阴极120中的每个阴极可以类似或对应方式配置，使得以下解释也可适用于阵列的其他阴极。图3的左侧部分示出了在第一溅射位置(I)的阴极300，而图3的右侧部分示出了在第二溅射位置(II)的阴极。

如图3所示，阴极300可通过绕旋转轴线(A)的旋转而在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换。在第一溅射位置，阴极300的第一靶支撑区段121而不是第二靶支撑区段122指向涂覆区域105，并且在第二溅射位置，阴极300的第二靶支撑区段122而不是第一靶支撑区段121指向涂覆区域105。第一靶支撑区段121和第二靶支撑区段122可设置在阴极300的相对侧。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，磁控管装置130设置在阴极300中。溅射可作为磁控溅射来进行。磁控管装置130可布置在阴极300的导电阴极主体140内部。

磁控溅射特别地有利，因为可提高沉积速率。通过将磁控管装置130设置在溅射靶的靶材料后方，以便捕获磁控管装置130产生的磁场内的自由电子，这些电子被迫在磁场内移动而无法逃逸。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。磁控管装置130可布置在用于溅射的溅射靶后面。

在第一溅射位置(I)，磁控管装置130可指向第一靶支撑区段121，使得第一溅射靶111与基板之间的等离子体可受在第一溅射位置(I)的磁控管装置130影响。在第二溅射位置(II)，磁控管装置130可指向第二靶支撑区段122，使得第二溅射靶112与基板之间的等离子体可受在第二溅射位置(II)的磁控管装置130影响。“指向”靶支撑区段的磁控管装置可被理解为这样布置以将等离子体限制在由所述靶支撑区段支撑的溅射靶处或之前的磁控管装置。特定地，磁控管装置的磁体可具有指向相应靶支撑区段的自由端。

因此，磁控溅射可在第一溅射位置(I)从第一溅射靶和在第二溅射位置(II)从第二靶进行。

在第一溅射位置(I)，磁控管装置130可指向第一靶支撑区段121而不指向第二靶支撑区段122，并且在第二溅射位置(II)，磁控管装置130可指向第二靶支撑区段122而不指向第一靶支撑部分121。磁控管装置130可确保在第一溅射位置从第一溅射靶111进行溅射，并且在第二溅射位置从第二溅射靶112进行溅射，因为磁控管装置在每个溅射位置将等离子体限制在相应溅射靶前面的正确区域中。可能不需要在溅射位置中的每一者将溅射靶中的一者与电源分开，因为磁控管装置130可自动地确保在溅射位置中的每一者在正确的溅射靶上进行溅射。

在一些实施方式中，磁控管装置130可布置在阴极300中但可被配置为不与阴极一起旋转。特别地，当在溅射位置之间切换时，阴极300可相对于磁控管装置130为可旋转的。例如，磁控管装置130可固定不动地布置在阴极中，使得阴极可旋转而磁控管装置130保持固定不动。

在一些实施方式中，每个阴极300中可仅布置一个磁控管装置130。磁控管装置可被配置成在两个溅射位置中将等离子体限制在与相应溅射位置相关联的相应溅射靶处。磁控管装置130可被配置成通过在每个溅射位置指向相应“活动”溅射靶来确保在第一溅射位置和第二溅射位置中的正确溅射方向。

在一些实施方式中，阴极300可包括其中布置有磁控管装置130的导电阴极主体140，导电阴极主体140相对于磁控管装置130可旋转。导电阴极主体140可在其第一侧具有第一靶支撑区段121并在其第二侧具有第二靶支撑区段122。因此，第一溅射靶和第二溅射靶可通过绕旋转轴线(A)旋转导电阴极主体140来旋转。

根据一些实施方式，阴极300包括导电阴极主体140，该导电阴极主体具有提供第一靶支撑区段121的第一平坦壁141、提供第二靶支撑区段122的第二平坦壁142和连接第一平坦壁141和第二平坦壁142的两个侧壁143。第二平坦壁142可在导电阴极主体处与第一平坦壁141相对布置，并且第一平坦壁141和第二平坦壁142可彼此平行，使得第一溅射靶和第二溅射靶可以基本上平行的取向安装在导电阴极主体的相对壁上。

两个侧壁143可彼此平行和/或基本上垂直于第一平坦壁和第二平坦壁。因此，阴极300可具有导电阴极主体140，该导电阴极体具有由四个壁形成的矩形横截面形状，特别是具有由四个壁形成的基本正方形横截面形状。导电阴极主体140的这种形状有利于阴极300快速且容易地旋转以在第一溅射位置与第二溅射位置之间切换。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，在导电阴极主体140的第一平坦壁141和第二平坦壁142之间形成用于冷却介质(例如水)的内空间。例如，用于冷却介质的空间可形成在第一平坦壁141、第二平坦壁142和两个侧壁143之间。因此，第一溅射靶111和第二溅射靶112都可经由可流过阴极300的内空间的冷却介质冷却。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，阴极300连接到电源150，电源被配置为用于为第一溅射靶111供电并被配置为用于为第二溅射靶112供电。特别地，可提供一个单一电源来为第一溅射靶和第二溅射靶供电，特别是经由相同电连接。

在一些实施方式中，在第一溅射位置(I)，电源150可连接到第一溅射靶111并可与第二溅射靶112分离，并且在第二溅射位置(II)，电源150可连接到第二溅射靶112并可与第一溅射靶111分离。例如，可提供开关以根据相应溅射位置将电源150选择性地连接到第一溅射靶和第二溅射靶。

在其他实施方式中，电源150可在第一溅射位置和第二溅射位置连接到第一溅射靶和第二溅射靶两者。换句话说，第一溅射靶和第二溅射靶两者可在第一溅射位置和/或第二溅射位置提供在阴极电压上。正确溅射方向可由磁控管装置130自动地提供，该磁控管装置可在第一溅射位置和第二溅射位置仅面向涂覆区域105。

返回图1，根据本文描述的另一方面，描述了沉积设备200，该沉积设备使得能够在同一涂覆区域中用两个或更多个不同材料层进行基板10的相继涂覆，而无需在第一层的沉积之后将基板移动到另一涂覆区域中。沉积设备200包括沉积腔室101和布置在沉积腔室101中的溅射沉积源100。在溅射沉积源100的第一侧提供用于布置要在其中涂覆的基板10的涂覆区域105。溅射沉积源100根据本文描述的任何实施方式进行配置并可包括并排地布置成阵列的多个翻转式阴极。

阵列的相邻两个阴极之间的间隙(D)可分别为10cm或更小，并且整个阵列的宽度(W)可为1m或更大或甚至为1.5m或更大。溅射沉积源100可被配置为用于涂覆具有例如1m或更大×1m或更大的尺寸的大面积基板。

在一些实施方式中，沉积设备可被配置为在基本上竖直的取向上涂覆基板10。在沉积期间，重力轴线与基板的主表面之间的角度可为15°或更小，特别是5°或更小。特别地，第一靶支撑区段121和第二靶支撑区段122可被配置为在基本上竖直的方向上支撑第一溅射靶111和第二溅射靶112，并且/或者多个阴极可绕基本上竖直地延伸的相应旋转轴线(A)旋转。

在一些实施方式中，溅射沉积源可被配置为用于DC(直流)溅射。

根据本文描述的另一方面，提供了一种用溅射沉积源涂覆基板的方法。溅射沉积源可根据本文描述的任何实施方式进行配置，并且包括并排地布置成阵列的多个阴极，其中该多个阴极中的每个阴极设置有由第一靶材料制成的相应第一溅射靶和由第二靶材料制成的相应第二溅射靶。第一溅射靶和第二溅射靶可以是平坦靶。

该方法在图4的流程图中示出并按如下方式进行：首先将要涂覆的基板布置在沉积腔室的涂覆区域中。

在框410中，当溅射沉积源在第一溅射位置(I)时，用来自多个阴极的第一溅射靶的第一靶材料涂覆基板。

在框420中，溅射沉积源从第一溅射位置(I)切换到第二溅射位置(II)，特别是通过使多个阴极旋转例如180°角度。

在框430中，在涂覆区域中用来自第二溅射靶的第二靶材料涂覆基板10或后续基板。

第一溅射材料和第二溅射材料可以是不同金属。

在一些实施方式中，基板在用第一靶材料涂覆之后不移动，而是保持在涂覆区域中的适当位置，直到第二靶材料沉积在基板上。

在一些实施方式中，基板在涂覆期间保持固定不动。特定地，可通过静态溅射、特别是通过静态DC溅射来涂覆基板。

基板可在涂覆期间具有基本上竖直的取向。

在一些具体实施中，溅射可以是DC溅射。

基板可以是大面积基板。例如，基板的表面积可为1m²或更大，特别是5m²或更大。

多个阴极可包括布置成线性阵列或弓形阵列的四个或更多个阴极。

在一些实施方式中，在框420中的第一溅射位置与第二溅射位置之间的切换可包括使多个阴极绕相应旋转轴线(A)旋转例如180°角度。在第一溅射位置(I)，仅第一溅射靶可指向涂覆区域，并且在第二溅射位置(II)，仅第二溅射靶可指向涂覆区域。

在一些实施方式中，多个阴极中的至少一个阴极设置有磁控管装置，该磁控管装置可布置在该至少一个阴极的阴极主体内。对于框420中的切换，该至少一个阴极的第一溅射靶和第二溅射靶相对于磁控管装置旋转。特别地，磁控管装置可在所述旋转期间保持固定不动。

在第一溅射位置(I)，多个阴极中的至少一个阴极的第一溅射靶可由一个电源供电，并且在第二溅射位置(II)，该至少一个阴极的第二溅射靶可由相同电源供电，特别是经由相同电源连接器。任选地，溅射方向可由阴极内的磁控管装置130的方向限定，而两个溅射靶可在溅射期间均被供电。

因此，多个阴极中的每个阴极可由一个单个电源供电，使得一组电源可足以为两组溅射靶、即第一溅射靶和第二溅射靶供电。

另外，多个阴极中的每个阴极可设置有一个单独磁控管装置，使得一组磁控管装置可足以实现从两组溅射靶、即从第一溅射靶和第二溅射靶两者的磁控溅射。可降低成本并可提供紧凑且节省空间的溅射沉积源。

根据本文描述的实施方式，通过在溅射沉积源的溅射位置之间切换，可在基板上沉积至少两个不同材料的层。在一些实施方式中，包括多于两个层的多层堆叠沉积在基板上。例如，通过在第一溅射位置(I)与第二溅射位置(II)之间切换数次，溅射沉积源可将包括第一靶材料和第二靶材料的交替层的多层堆叠沉积在基板上。

溅射靶可由选自包括以下项的群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，靶材料可选自包括铟、镓和锌的组。溅射靶可包括上述材料中的一些或它们的混合物。

虽然上述实施方式中描述的阴极包括用于两个溅射靶的两个靶支撑区段，但是本公开内容的实施方式不限于此。例如，每个阴极可具有三个、四个或更多个靶支撑区段，用于支撑例如不同靶材料的三个、四个或更多个溅射靶。例如，溅射支撑区段可设置在导电阴极主体的四个壁中的每一者处。在后一情况下，溅射沉积源可在三个、四个或更多个溅射位置之间切换，例如通过将阴极旋转360°/n的相应角度，其中n是每个阴极上设置的溅射靶的数量。

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确定。

Claims (20)

1.一种用于在沉积腔室(101)的涂覆区域(105)中涂覆基板(10)的溅射沉积源(100)，所述溅射沉积源包括并排地布置成阵列的多个阴极(120)，所述多个阴极中的每个阴极是可旋转的，并且具有用于相应第一溅射靶(111)的第一靶支撑区段(121)和用于相应第二溅射靶(112)的第二靶支撑区段(121)。

2.如权利要求1所述的溅射沉积源，其中在第一溅射位置(I)，所述多个阴极的所述第一靶支撑区段(121)而不是所述第二靶支撑区段(122)指向所述涂覆区域(105)，并且在第二溅射位置(II)，所述多个阴极的所述第二靶支撑区段(122)而不是所述第一靶支撑区段(121)指向所述涂覆区域(105)。

3.如权利要求2所述的溅射沉积源，其中通过所述多个阴极(120)中的每个阴极绕相应旋转轴线(A)的180°角度的旋转，所述溅射沉积源能在所述第一溅射位置(I)与所述第二溅射位置(II)之间切换。

4.如权利要求2或3所述的溅射沉积源，其中所述多个阴极(120)并排地布置，使得在所述第一溅射位置(I)，所述多个阴极的所述第一靶支撑区段(121)并排地布置在平面(X)中，并且在所述第二溅射位置(II)，所述多个阴极的所述第二靶支撑区段(122)并排地布置在所述平面(X)中。

5.如权利要求1至4中任一项所述的溅射沉积源，其中所述多个阴极(120)包括四个或更多个阴极，所述多个阴极(120)的所述第一靶支撑区段(121)被配置为支撑具有至少0.3m2的溅射表面积的相应第一溅射靶，并且所述多个阴极的所述第二靶支撑区段(122)被配置为支撑具有至少0.3m²的溅射表面积的相应第二溅射靶。

6.如权利要求1至5中任一项所述的溅射沉积源，其中所述多个阴极的所述第一靶支撑区段(121)被配置为支撑相应第一溅射靶(111)，所述相应第一溅射靶是平坦的和矩形的中的至少一者，并且所述多个阴极的所述第二靶支撑区段(122)被配置为支撑相应第二溅射靶(122)，所述相应第二溅射靶是平坦的和矩形的中的至少一者。

7.如权利要求1至6中任一项所述的溅射沉积源，其中所述第一靶支撑区段(121)和所述第二靶支撑区段(122)相对地设置在所述多个阴极(120)中的每个阴极处。

8.如权利要求1至7中任一项所述的溅射沉积源，其中磁控管装置(130)设置在所述多个阴极(120)中的至少一个阴极中，所述磁控管装置在第一溅射位置(I)指向所述至少一个阴极的所述第一靶支撑区段(121)而不指向所述第二靶支撑区段(122)，并且在第二溅射位置(II)指向所述至少一个阴极的所述第二靶支撑区段(122)而不指向所述第一靶支撑区段(121)。

9.如权利要求1至8中任一项所述的溅射沉积源，其中所述多个阴极(120)中的至少一个阴极包括其中布置有磁控管装置(130)的导电阴极主体(140)，所述导电阴极主体(140)相对于所述磁控管装置(130)是可旋转的，特别是其中所述导电阴极主体(140)在所述磁控管装置(130)保持静止的同时是可旋转的。

10.如权利要求1至9中任一项所述的溅射沉积源，其中所述多个阴极(120)中的至少一个阴极连接到一个电源(150)，所述一个电源被配置为用于为所述相应第一溅射靶(111)和所述相应第二溅射靶(112)供电。

11.如权利要求1至10中任一项所述的溅射沉积源，其中所述多个阴极(120)中的至少一个阴极包括导电阴极主体(140)，所述导电阴极主体具有提供所述第一靶支撑区段(121)的第一平坦壁(141)、与所述第一平坦壁相对并平行的提供所述第二靶支撑区段(122)的第二平坦壁(142)和连接所述第一平坦壁(141)和所述第二平坦壁(142)的两个侧壁(143)。

12.如权利要求11所述的溅射沉积源，其中用于冷却介质的内空间形成在所述第一平坦壁(141)、所述第二平坦壁(142)和所述两个侧壁(143)之间。

13.如权利要求1至12中任一项所述的溅射沉积源，其中所述阵列是线性阵列或弓形阵列，并且在所述多个阴极中的两个相邻阴极之间的间隙(D)分别是10cm或更小。

14.一种沉积设备(200)，包括：

沉积腔室(101)；

如权利要求1至13中任一项所述的溅射沉积源(100)，所述溅射沉积源布置在所述沉积腔室中；以及

涂覆区域(105)，所述涂覆区域在所述溅射沉积源(100)的第一侧上以用于在其中布置要涂覆的基板。

15.一种用溅射沉积源涂覆基板(10)的方法，所述溅射沉积源包括并排地布置成阵列的多个阴极(120)，其中所述多个阴极(120)中的每个阴极设置有由第一靶材料制成的相应第一溅射靶(111)和由第二靶材料制成的相应第二溅射靶(112)，所述方法包括：

将所述基板布置在沉积腔室的涂覆区域中；

在第一溅射位置(I)，用来自所述第一溅射靶的所述第一靶材料涂覆所述基板；

通过旋转所述多个阴极来从所述第一溅射位置(I)切换到第二溅射位置(II)；以及

在所述第二溅射位置(II)，用来自所述第二溅射靶的所述第二靶材料涂覆所述基板或后续基板。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述多个阴极绕相应旋转轴线(A)旋转180°角度以在所述第一溅射位置(I)与所述第二溅射位置(II)之间切换，在所述第一溅射位置，所述第一溅射靶指向所述涂覆区域，在所述第二溅射位置，所述第二溅射靶指向所述涂覆区域。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中所述多个阴极中的至少一个阴极包括磁控管装置，并且所述至少一个阴极的所述第一溅射靶和所述第二溅射靶在切换期间相对于所述磁控管装置旋转。

18.如权利要求15至17中任一项所述的方法，其中在所述第一溅射位置(I)，所述多个阴极中的至少一个阴极的所述第一溅射靶由一个电源供电，并且在所述第二溅射位置(II)，所述至少一个阴极的所述第二溅射靶由所述一个电源供电。

19.如权利要求15至18中任一项所述的方法，其中所述基板是大面积基板。

20.如权利要求15至19中任一项所述的方法，其中所述基板具有1m²或更大的表面积，并且所述多个阴极包括以线性阵列或弓形阵列布置的四个或更多个阴极。

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