DE10018842A1 - Verfahren zum Aufbringen von TCO-Schichten auf Substrate - Google Patents

Abstract

Der Erfindung, die ein Verfahren zum Aufbringen von TCO-Schichten auf Substrate betrifft, bei dem in einem Hochvakuum von einem keramischen Target als Beschichtungsquelle Material gesputtert wird, welches sich dann als TCO-Schicht auf dem Substrat ablagert, liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeit von Targets bei der Beschichtung von Substraten mit TCO-Schichten zu erhöhen. Dies wird dadurch gelöst, dass die Targettemperatur größer als 200 DEG C, jedoch kleiner als die Schmelztemperatur des Targetmaterials ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen von TCO- Schichten auf Substrate, bei dem in einem Hochvakuum von einem keramischen Target als Beschichtungsquelle Material gesputtert wird, welches sich dann als TCO-Schicht auf dem Substrat abla­ gert.

Für einige Anwendungsfälle ist es bekannt, auf Substrate, beispielsweise auf Glas, in einem Schritt eine lichtdurch­ lässige elektrisch leitfähige Schicht als Flächenektrode auf­ zubringen. Dies können beispielsweise sogenannte ITO-Schichten oder ZnAlO-Schichten sein. Diese Schichten werden als Trans­ parent-Conductive-Oxid-Schichten, sogenannte TCO-Schichten, bezeichnet.

Zur Herstellung dieser TCO-Schichten werden Magnetrons einge­ setzt, die innerhalb eines Hochvakuumrezepienten als Kathode geschaltet sind. Diese Magnetrons beinhalten ein Target, wel­ ches vorzugsweise aus einem Ausgangsmaterial zur Herstellung dieser TCO-Schichten besteht. Die TCO-Beschichtung kann re­ aktiv unterstützt erfolgen, woraus resultiert, dass das Tar­ getmaterial nicht unbedingt die gleiche chemische Zusammenset­ zung aufweisen muss, wie die zu erzielende TCO-Schicht. In jedem Falle handelt es sich bei dem Target jedoch um ein Tar­ get, welches keramische Eigenschaften zeigt.

Die eingesetzten Magnetrons arbeiten auf der Basis eines physikalischen Sputterprozesses, wodurch in dem Target Wärme erzeugt wird, die herkömmlicherweise über ein Kühlsystem abge­ führt wird. Da keramische Targets im allgemeinen schlechte wärmeleitfähigkeiten aufweisen, ist es das Bestreben, eine besonders gute Kühlung zu realisieren.

In der Praxis hat es sich gezeigt, dass Targetmaterialien zur Herstellung von TCO-Schichten bereits nach einer kurzen Ar­ beitszeit zu einer sogenannten "Verpickelung" neigen, dass heißt auf der Targetoberfläche bildet sich ein extrem hartes Überoxyd, was den Sputterprozress behindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die ununterbrochene Standzeit von Targets bei der Beschichtung von Substraten mit TCO-Schichten zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Targetoberflächentemperatur größer als 200°C, jedoch kleiner als die Schmelztemperatur des Targetmaterials eingestellt wird.

Entgegen der herkömmlichen Aufassung beim Stand der Technik, wo das Bestreben darin besteht, die Targettemperatur durch eine starke Kühlung sehr niedrig zu halten, hat es sich ge­ zeigt, dass bei Targettemperaturen größer als 200°C, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des Targetmaterials eine Ver­ pickelung wenn überhaupt, dann nur noch nach einer sehr langen Zeit eintritt, so dass durch die erfindungsgemäße Maßnahme die Targetstandzeit erheblich erhöht wird.

In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Substrat durch die Beschichtungsquelle vorgeheizt wird.

Normalerweise werden für die Beschichtung die Substrate vor der Beschichtung auf eine Zieltemperatur aufgeheizt, wodurch sich die Schichtqualität erheblich verbessert. Eine Schwierig­ keit besteht darin, durch technische Lösungen dafür Sorge zu tragen, dass auch während der Beschichtung die Substrattem­ peratur erhalten bleibt. Hierfür sind relativ aufwendige Heiz­ schritte erforderlich. Durch die besondere Ausgestaltung der Erfindung werden solche zusätzliche Nachheizschritte einge­ spart, aber auch der Aufwand für die Vorheizung kann reduziert werden, wodurch sich das gesamte Herstellungsverfahren gün­ stiger gestaltet. Durch die höhere Oberflächentemperatur der Beschichtungsquelle folgt nämlich eine Wärmestrahlung in Rich­ tung zum Substrat, so dass durch die Beschichtungsquelle selbst eine Heizfunktion realisieren kann.

In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Sputtervorgang reaktiv unterstützt durchgeführt wird.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert werden.

Auf einem Glassubstrat soll in einem Schritt eine lichtdurch­ lässige elektrisch leitfähige Schicht als Flächenektrode auf­ gebracht werden. Diese Schicht wird als ITO-Schicht gewählt. Zur Herstellung wird dabei von einem ITO-Ausgangsmaterial in einem Target, welches innerhalb eines Magnetron eingesetzt ist, Material abgesputtert, welches sich unter reaktiver Un­ terstützung auf das Substrat ablagert. Reaktive Unterstützung heißt in diesem Fall, dass ein Target in einer Edelgas­ atmosphäre gesputtert wird, wobei gezielt ein Sauerstoff­ anteil zugegeben wird, was mit dem Sputtermaterial eine che­ mische Reaktion eingeht.

Das Ausgangsmaterial zur Herstellung der ITO-Schicht zeigt keramische Eigenschaften. Die Temperatur dieses Ausgangsmate­ riales wird auf über 200°C eingestellt. Dies kann beispiels­ weise dadurch geschehen, dass die Kühlung des Targetmaterials bewußt geringer eingestellt wird, beispielsweise dadurch, dass der Wärmetransport von dem Target zu einem darunterliegenden Kühlsystem eingeschränkt wird.

Claims (3)

1. Verfahren zum Aufbringen von TCO-Schichten auf Substrate, bei dem in einem Hochvakuum von einem keramischen Target als Beschichtungsquelle Material gesputtert wird, welches sich dann als TCO-Schicht auf dem Substrat ablagert, dadurch gekennzeichnet, dass die Targetoberflächentemperatur größer als 200°C, jedoch klei­ ner als die Schmelztemperatur des Targetmateriales ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat durch die Beschichtungsquelle vorgeheizt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sputtervorgang reaktiv unterstützt durchgeführt wird.