DE10018842C2 - Verfahren zum Aufbringen von TCO-Schichten auf Substrate - Google Patents

Abstract

Die 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 Sputterprozess behindert.

Diesen Nachteil will die Lösung nach der DE 41 06 771 A1 begegnen. Damit soll durch eine Heizung, die an der Rückseite des Targets angeordnet ist, oder durch eine gezielt schlechtere Kühlung die Temperatur des Targetmaterials auf 200° bis 400°C eingestellt werden. Bei dieser Temperatur zeigt es sich jedoch, dass nur eine unwesentliche Abnahme der Verpickelung eintritt.

Auch wird hierbei das Bedürfnis, eine erhöhte Substrattemperatur während des Beschichtungsvorganges mit einfachen Mitteln aufrecht zu erhalten, nicht befriedigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Qualität und Effektivität bei der Beschichtung von Substraten mit TCO- Schichten zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Targetoberflächentemperatur größer als 450°C, jedoch kleiner als die Schmelztemperatur des Targetmaterials eingestellt wird und dass das Substrat durch die Beschichtungsquelle vorgeheizt wird.

Entgegen der herkömmlichen Auffassung beim Stand der Technik, wo das Bestreben darin besteht, die Targettemperatur auf einer Temperatur von 200° bis 400°C zu halten, hat es, sich gezeigt, dass bei Targettemperaturen größer als 450°C, jedoch unterhalb der Schmelztemperatur des Targetmaterials eine Verpickelung wenn überhaupt, dann nur noch nach einer sehr langen Zeit eintritt, so dass durch die erfindungsgemäße Maßnahme die Targetstandzeit erheblich erhöht wird. Bei dieser Temperatur wird durch die Wärmestrahlung des Targetmaterials das Substrat vorgeheizt.

Nach dem Stand der Technik werden für die Beschichtung die Substrate vor der Beschichtung auf eine Zieltemperatur aufgeheizt, wodurch sich die Schichtqualität erheblich verbessert. Eine Schwierigkeit 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 Erfindung werden solche zusätzliche Nachheizschritte eingespart, aber auch der Aufwand für die Vorheizung kann reduziert werden, wodurch sich das gesamte Herstellungsverfahren günstiger gestaltet. Durch die höhere Oberflächentemperatur der Beschichtungsquelle folgt nämlich eine Wärmestrahlung in Richtung 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 Flächenelektrode 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 Sauerstoffanteil zugegeben wird, was mit dem Sputtermaterial eine chemische 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 darunter liegenden Kühlsystem eingeschränkt wird.

Claims (2)

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 450°C, jedoch klei­ ner als die Schmelztemperatur des Targetmateriales ist und dass das Substrat durch die Beschichtungsquelle vorge­ heizt wird.

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