TWI565818B - 形成濺射材料層的系統與方法 - Google Patents

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Description

形成濺射材料層的系統與方法
本說明書的實施例係關於用於在基材上塗覆一層的系統與方法，且更特定言之係關於在基材上形成濺射材料層的方法與系統。更特定言之，本說明書的至少一些態樣係關於磁控管濺射，其中靶材可以是例如但不限於可旋轉的圓柱狀靶材或平坦靶材。甚至又更特定言之，本說明書的至少一些態樣係關於靜態濺射沉積。尤其，本說明書的至少一些態樣係以代表性實例而係關於涉及設備、製程和材料的基材塗覆技術解決方案，其中該設備、製程和材料用在基材的沉積、圖案化與處理以及塗層，該等代表性實例包括但不限於涉及下列的應用：半導體與介電質材料和元件、矽系晶圓、平面面板顯示器(諸如TFT)、罩幕和濾片、能源轉換和儲存(諸如光伏電池、燃料電池和蓄電池)、固態發光(諸如LED和OLED)、磁性和光學儲存、微機電系統(MEMS)和奈米機電系統(NEMS)、微光和光機電系統(NEMS)、微光和光電元件、透明基材、建築和汽車玻璃、用於金屬和聚合物箔的金屬化系統及封裝，與微和奈米模鑄。
在許多技術領域中，在基材上形成具有高均勻性的層(亦即在廣大表面上具有均勻的厚度)是重要的議題。舉例而言，在薄膜電晶體(TFTs)的領域中，厚度均勻性是用於可靠地製造顯示器金屬線的關鍵。此外，通常，均勻的層可促進製造再現性。
一種用於在基材上形成層的方法是濺射，濺射已經在各種製造領域中(例如在TFT的製造中)發展成重要的方法。在濺射期間，藉由以賦能微粒(例如惰性氣體或反應性氣體的能量化離子)將靶材材料轟擊而使原子從靶材材料被放射出。藉此，所放射出的原子可沉積在基材上，因而形成濺射材料層。
然而，藉由濺射來形成層會因例如靶材及/或基材的幾何形狀而犧牲高均勻性要求。尤其，由於被濺射的材料的不規則空間分佈，難以在廣大基材上方達成均勻的濺射材料層。在基材上方提供多個靶材可改良層均勻性。另一選擇則是將磁控管濺射陰極的磁鐵以恆定角速度予以繞著零位置而旋轉於多個特定外側位置之間。但是，尤其對於層均勻性具有高要求的一些應用而言，依此達成的層均勻性可能是不足夠的。
所以，需要進一步的方法及/或系統，該等進一步的方法及/或系統可促進具有高均勻性的濺射材料層。
在一態樣中，提供一種塗覆基材的方法，該方法包括下列步驟：在該基材上形成濺射材料層。形成該濺射材料 層的步驟包括下列步驟：從位在該基材上方的至少一個靶材濺射材料；改變該至少一個靶材與該基材之間的相對位置到第一位置(I)，其中該第一位置被維持長達預定的第一時間間隔；及改變該至少一個靶材與該基材之間的相對位置到第二位置(II)，其中該第二位置被維持長達預定的第二時間間隔。
在另一態樣中，提供另一種用於塗覆一基材的方法，該方法包括下列步驟：在該基材上形成濺射材料層。形成該濺射材料層的步驟包括下列步驟：從位在該基材上方的至少一個靶材濺射材料，該至少一個靶材是一平坦靶材；及藉由以往復方式旋轉該至少一個靶材，以改變該至少一個靶材與該基材之間的相對位置
在又一態樣中，提供一種用於塗覆基材的系統。該系統包括用於濺射材料到該基材上的至少一個平坦靶材。在塗覆該基材的期間，該至少一個平坦靶材可以往復方式旋轉，以致可改變該至少一個靶材與該基材之間的相對位置。
本發明的進一步態樣、優點與特徵結構可從附屬請求項、發明說明與隨附的圖式而顯而易見。
I‧‧‧第一位置
II‧‧‧第二位置
100‧‧‧塗覆系統
102‧‧‧真空腔室
104‧‧‧基材承載件
106‧‧‧基材搖擺方向
108‧‧‧基材搖擺驅動系統
110‧‧‧基材
120‧‧‧靶材
120’‧‧‧圓柱狀靶材
120a’-120f’‧‧‧靶材構件
120”‧‧‧靶材陣列
120a”-120d”‧‧‧平坦靶材
200‧‧‧塗覆系統
206‧‧‧靶材搖擺方向
208‧‧‧靶材搖擺驅動系統
310‧‧‧陰極組件
312‧‧‧電壓供應器
314‧‧‧電連接件
321‧‧‧軸桿
325‧‧‧磁鐵組件
330‧‧‧支撐管
340‧‧‧冷卻系統
500‧‧‧塗覆系統
502‧‧‧平坦陰極組件
504‧‧‧樞轉軸
506‧‧‧樞轉方向
508‧‧‧線
510‧‧‧線
512‧‧‧軸
530‧‧‧平坦支撐主體
600‧‧‧塗覆系統
700‧‧‧塗覆系統
620‧‧‧靶材陣列
802‧‧‧第一膜分佈
804‧‧‧第二膜分佈
806‧‧‧層
1011-1014‧‧‧膜輪廓
1020‧‧‧整體膜輪廓
本文的完整與可實施的揭示(包括最佳實施例)係對任何熟習此技術領域的人士公開在尤其是本申請案說明書的其餘部分(包括隨附的圖式)，其中：第1、2、3和5至7圖為用於塗覆基材的示例性系統的示意圖；第4和10圖為根據在此所述的實施例而施加到陰極 組件的電壓波形的波形圖；及第8和9圖為根據在此所述的實施例來形成濺射材料層的性質圖。
現將詳細參照各種實施例，其中該等實施例的一或更多實例係圖示在各個圖中。各個實例是為了說明而提供，並且不欲被解讀為構成限制。舉例而言，作為一實施例的一部分所圖示或所描述的特徵結構可用在其他實施例上或與其他實施例併同使用，以產生更進一步的實施例。欲使本說明書包括該等變更和變化。
在此描述的實施例包括用於以一層來塗覆基材的系統與方法，其中在形成該層的製程期間，基材上方的濺射材料的分佈會改變。尤其，在此描述的實施例包括改變靶材與基材之間的相對位置(亦稱為靶材-基材相對位置)，以及在至少兩個不同位置處(下文稱為第一位置和第二位置)維持此相對位置長達預定時間間隔，如下文所進一步討論。至少一些其他實施例包括以往復方式來旋轉相關的平坦陰極組件的平坦靶材，尤其是繞著平坦靶材的縱向軸，如下文所進一步討論。在此所使用的詞語「往復」係指至-與-自的運動(to-and-fro motion)。根據特定實施例，從至少一個靶材濺射材料包括疊置兩個實質上互補的膜分佈，如下文所進一步討論。應瞭解，本說明書中的詞語「實質上」係意指靠近、接近，或確切地意指特定狀態或數值(例如包括小於20%的偏差，或更特定言之為小於10%的偏差，或甚至更特定言之為小於5%的偏差)。
藉此，本說明書的實施例可促進層在基材上的形成，該等層具有高品質。尤其，基材上所沉積的層的厚度可遍佈整個基材具有高均勻性。再者，可藉此促進層的高均質性(homogeneity)(例如，就諸如所生長的晶體的結構、比電阻，及/或層應力的特性而言)。例如，本說明書的實施例對於在TFT的製造中(例如對於TFT-LCD顯示器的製造)形成金屬化層是有利的，如此是因為在其中的訊號延遲是取決於層的厚度，所以厚度非均勻性會造成在稍微不同的時間點所能量化的像素。又，本說明書的實施例對於形成之後會被蝕刻的層是有利的，如此是因為層厚度的均勻性可促進在所形成的層的不同位置處達成相同的結果。
在下文的圖式簡單說明中，相同的元件符號係指相同的元件。大致上，僅會描述個別實施例的差異。
第1圖為用於塗覆基材110的系統100的示意圖。通常，在此所述的以濺射材料來塗覆基材的製程係指薄膜施加。在此，詞語「塗覆」與詞語「沉積」是同義使用的。在此所使用的詞語「基材」將涵蓋非可撓基材(諸如但不限於晶圓或玻璃板)以及可撓基材(諸如但不限於網或箔)兩者。
第1圖的示例性塗覆系統包括靶材120，靶材120被放置在基材110上方，使得來自靶材120的濺射材料可沉積在基材110上。如在此所使用，詞語「靶材」係指包括源材料的固體主體，該源材料用於藉由將該源材料濺射而在基材上方形成層。根據典型實施例，靶材120被形成為實質上圓柱狀的或實質上平坦的。或者，靶材120可具有能使塗覆 系統100如在此所述形成層的任何幾何形狀。此外，靶材120可由複數個靶材構件構成，如第6和7圖所示。應注意，詞語「上方」僅指靶材120相對於基材110的相對位置，其中該相對位置可促進濺射材料能沉積到基材110上。尤其，詞語「上方」不應該被瞭解成侷限於上-下的垂直位向，而可指靶材120相對於基材110的任何適當的相對位置，其中該任何適當的相對位置可使塗覆系統110能如在此所述發揮作用。
靶材120大致上涉及或形成用於執行濺射的濺射系統(諸如和靶材120結合的陰極組件(未圖示)，如下文所進一步討論)的一部分。在此，根據典型實施例的塗覆系統(諸如示例性系統100)係構成濺射設備。根據典型實施例，濺射可被進行成磁控管濺射。或者，但不構成限制，濺射可包括二極管濺射。
磁控管濺射的特別優勢在於磁控管濺射的沉積速率是相當高的。根據可與在此所述的任何實施例結合的典型實施例(參照下文涉及第3圖的段落)，磁鐵以磁場能被產生在靶材表面附近的方式被結合到靶材120，其中該靶材表面和待塗覆的基材表面相對。藉此，自由電子可被捕獲在所產生的磁場內，以致自由電子無法自由地轟擊基材到如同二極管濺射的程度。同時，當自由電子被捕獲在磁場中時，自由電子會提升自由電子將中性氣體分子予以離子化達數個量級的機率(相較於二極管濺射而言)。此效應會增加可利用的離子，藉此顯著地增加靶材材料被侵蝕且接著被沉積到基材上的速率。
根據典型實施例，塗覆系統100包括真空腔室102， 濺射製程在真空腔室102中執行。本文中的詞語「真空」係指低於10-2mbar的壓力(諸如但不限於約10-2mbar，如同當處理氣體流進真空腔室102內時的情況)，或更特定言之為低於10-3mbar的壓力(諸如但不限於約10-5mbar，如同當沒有處理氣體流進真空腔室102內時的情況)。塗覆系統100可形成製程模組，該製程模組形成製造系統(未圖示)的一部分。舉例而言，塗覆系統100可被實施成位在用於TFT製造的系統中，或更特定言之為位在用於TFT-LCD製造的系統中，該等系統係諸如但不限於AKT-PiVot PVD系統(美國加州聖大克勞拉市的應用材料公司)。
根據典型實施例，可改變靶材120與基材110之間的相對位置。如在此所使用，改變靶材與基材之間的相對位置應被瞭解成，將靶材或基材的配置及/或位向以一方式來變更，該方式可使濺射材料沉積在基材110上方的分佈從先前的相對位置實質上變化成改變後的相對位置。
舉例而言，可以所沉積的濺射材料的分佈會實質上變化的方式，將基材110相對於靶材120位移(亦即轉移或旋轉)。尤其，根據在此特定實施例，改變相對位置包括將基材相對於靶材120沿著一平面而位移(如第1圖所示的基材搖擺(wobble)方向106)，，該平面實質上平行於基材表面，其中該濺射材料層形成在該基材表面上。舉例而言，基材110可被位移小於220mm(或更特定言之為小於180mm，或又更特定言之為小於150mm)，以抵達搖擺移動的外側位置。或者，基材110可被位移小於基材長度的10%(或更特定言之為小於基 材長度的7.5%，或又更特定言之為小於基材長度的5%)，以抵達搖擺移動的外側位置。尤其，該等百分比可應用到具有平坦尺寸2500mm×2200mm的8.5代基材。
或者，可以濺射材料沉積在基材110上方的分佈會實質上變化的方式，將靶材120相對於靶材120位移(即轉移或旋轉)。尤其，根據如下文所進一步討論的特定實施例，靶材120是以往復方式被旋轉的平坦靶材。應注意，實質上圓柱狀的靶材繞著該靶材對稱軸的旋轉(例如可旋轉陰極中所發現者)不會導致濺射材料沉積在基材110上方的分佈會實質上變化，如同可旋轉陰極的情況一般。因此，該圓柱狀靶材的旋轉不會導致靶材與基材之間的相對位置的變化，如本說明書內所瞭解者。可旋轉陰極係被瞭解成包括或結合靶材的陰極組件(該靶材具有實質上圓柱狀的形式)，其中至少該靶材可繞著該靶材圓柱狀對稱軸旋轉，如同用在例如AKT-PiVot PVD系統者。
尤其，根據典型實施例，可以能執行搖擺的方式來改變靶材120與基材110之間的相對位置。詞語「搖擺」應被瞭解成改變靶材120與基材110之間繞著零位置的相對位置。舉例而言，但不構成限制，基材110及/或靶材120可以從側到側的方式被位移或被旋轉(亦即以往復方式在兩個外側位置之間)。可在根據在此實施例使得在基材上形成一層的任何適當移動形態之後，改變靶材120與基材110之間的相對位置，如下文所進一步敘述。
根據可與在此所述的任何實施例結合的典型實施 例，塗覆系統100包括驅動系統，該驅動系統係設以改變靶材120與基材110之間的相對位置，該基材110設置在基材承載件104上，其中該基材承載件104可移動。塗覆系統100可包括結合到可移動基材承載件104的基材搖擺驅動系統108(如第1圖所示)，以藉由基材110的轉移或旋轉來改變相對位置。在示例性實施例中，基材搖擺驅動系統108執行基材110沿著基材搖擺方向106的轉移。或者，基材搖擺驅動系統108可執行沿著任何其他方向(諸如垂直於基材110的塗覆表面的方向)的轉移。大致上，平行於平面的基材110的轉移是有利的，其中該平面係垂直於所濺射的微粒的主要行進方向(亦即，例如第1圖中的垂直方向)。或者，但不構成限制，基材搖擺驅動系統108可執行基材110繞著該基材110縱向軸(諸如但不限於平面對稱軸)的旋轉。
基材搖擺驅動系統108可以是適於根據在此實施例移動基材承載件104(尤其是進行基材承載件104的搖擺)的任何移動機構。舉例而言，但不構成限制，基材搖擺驅動系統108可包括耦接構件(未圖示)，該耦接構件用於耦接由驅動裝置(未圖示)所產生的驅動力。該耦接構件可以是驅動軸桿或諸如此類者。基材承載件104可裝設在引導系統(例如軌道配置)上，該引導系統用於促進基材承載件104的水平(亦即平行於待塗覆的基材表面)轉移。該驅動裝置可包括馬達與裝置，該裝置用於將馬達的扭矩轉換成線性驅動力，以致基材承載件104與因而基材110可水平地被轉移。可提供類似的驅動系統，以沿著其他方向移動或更特定言之搖擺基材110(諸如為 了繞著垂直於基材表面的軸進行基材110的旋轉，或沿著此軸進行轉移)。
或者，對於靶材120與基材110之間的相對位置會藉由進行靶材120的轉移或適當旋轉而變化的塗覆系統，可在靶材120上提供驅動系統。第2圖示意圖示該替代的塗覆系統100。在塗覆系統200中，靶材120係設以在層形成期間可沿著靶材搖擺方向206移動。在該等實施例中，在整個層形成製程的期間，基材104可相對於真空腔室102被維持成靜止的。此外，塗覆系統200包括靶材搖擺驅動系統208，該靶材搖擺驅動系統208適於根據在此實施例移動靶材120(尤其是進行靶材120的搖擺)。在示例性系統中，靶材搖擺驅動系統208使靶材120沿著基材搖擺方向106轉移。或者，但不構成限制，靶材搖擺驅動系統208可使靶材120繞著靶材120的縱向軸旋轉，如下文對於平坦靶材所進一步討論。靶材搖擺驅動系統208(類似基材搖擺驅動系統108)可包括適當的驅動系統(未圖示)，該驅動系統用於藉由引發靶材120的移動而適當地改變靶材-基材相對位置。
根據特定實施例，來自基材110上方的靶材的濺射材料包括：(a)改變靶材120與基材110之間的相對位置到第一位置I，相對位置被維持在第一位置I長達預定的第一時間間隔；及(b)改變靶材120與基材220之間的相對位置到第二位置II，相對位置被維持在第二位置II長達預定的第二時間間隔。第一位置I與第二位置II可各自對應到搖擺位移的外側位置，其中該搖擺位移係致使基材110及/或靶材120之間 的相對位置的改變。
根據可與在此所述的任何實施例結合的特定實施例，預定的第一時間間隔為至少0.1秒，較佳為至少0.5秒，更佳為至少1秒。更長的預定時間間隔是可行的，諸如至少10秒或更長(諸如至少30秒)。尤其，可將相對位置保持在外側位置處(亦即第一與第二位置)長達整個層形成製程或濺射時間的預定百分比，諸如長達整個層形成製程或濺射時間的至少40%，或更特定言之為長達整個層形成製程或濺射時間的至少20%，或又更特定言之為長達整個層形成製程或濺射時間的至少10%，或長達介於該等百分比之間的時間間隔(諸如40%至10%，或40%至20%，或20%至10%)。應注意，層形成製程包括材料被濺射的處理時間以及沒有材料被濺射的處理時間(例如在形成一層期間的介於兩個濺射間隔之間，諸如在靶材-基材相對位置的最終改變期間的情況，在此期間沒有材料從靶材被濺射出)。於層形成製程期間，濺射僅在靶材120與基材110之間的相對位置被維持成固定的彼等位置處(諸如第一與第二位置)執行。在此情況中，相對於整個濺射時間的預定百分比時間(在該預定百分比時間中，相對位置被保持在外側位置)為約100%。藉此，可達成特別高的均勻性。
根據本說明書的實施例，在層形成製程期間，基材110及/或靶材120被位移到第一相對位置長達預定的第一時間。此第一相對位置係對應到第1和2圖中的位置I。接著，基材110及/或靶材120被位移到第二相對位置(第1和2圖中的位置II)長達預定的第二時間。該相對位置的位移可能致使 濺射材料非對稱地被分佈在基材110上方。該非對稱分佈可能導致不需要塗覆的區域(諸如塗覆室內的基材固持件或壁)具有更高的塗覆速率，藉此降地製程效率。然而，儘管此情況，本申請案的發明人已出乎意料地發現，相較於基材與靶材之間的相對位置於製程期間被維持成不變的層形成製程，可增加依此在基材上所沉積的層的均質性。應注意，就文義而言，層的均質性大致上係指下列的均勻性：遍佈基材上塗覆區域的層厚度、晶體結構、比電阻，及/或層應力。
根據特定實施例，靶材120是可旋轉的靶材，或更特定言之為實質上圓柱狀的靶材且該實質上圓柱狀的靶材可繞著該靶材圓柱狀對稱軸旋轉。根據替代性實施例，靶材120是平坦靶材(亦即具有適於被濺射的靶材表面的靶材，其中該靶材表面是實質上平坦的)。通常，該平坦基材係結合平坦陰極組件(亦即形成該平坦陰極組件的一部分)，如下文參照第5圖所進一步敘述。在該等替代性實施例中，可藉由以往復方式旋轉該平坦靶材120來改變靶材120與基材110之間的相對位置。尤其，平坦靶材120可繞著該平坦靶材120縱向軸(亦即繞著一軸，該軸實質上平行於待濺射的靶材表面且和靶材主體相交)旋轉。平坦靶材的實施例的進一步細節係進一步被討論在下文中(參照涉及第5和7圖的段落)。
第3圖更詳細地示例性圖示用於在此所描述的實施例中的陰極組件310。應瞭解，第3圖中所圖示的所有構件亦可與在此所述的至少一些實施例(尤其是涉及第1和2圖而描述的彼等實施例)結合。第3圖圖示可旋轉的圓柱狀靶材 120’，該可旋轉的圓柱狀靶材120’被設置在支撐管330上。尤其，但不構成限制，可旋轉的圓柱狀靶材120’可接合到支撐管330。通常，當靶材120’繞著該靶材120’圓柱狀對稱軸旋轉時，靶材120’的材料在濺射期間會被清除。根據特定實施例，陰極組件310包括冷卻系統340，以為了降低因濺射製程而導致的靶材上高溫。舉例而言，但不構成限制，冷卻系統340可由含冷卻材料(諸如水或任何其他適當的冷卻材料)的管構成。因為被輸入到濺射製程內的能量的大部分(通常是數千瓦的量級)會被轉換成傳送到靶材的熱，冷卻是有利的。在特定情況中，該熱會損壞靶材。根據其他實施例，陰極組件310的整個內部被填充有適當的冷卻材料。
如第3圖的示意圖所示，陰極組件310可包括磁鐵組件325。在此示例性實施例中，磁鐵組件325定位在支撐管330內。根據在此實施例，陰極組件可包括位在支撐管330內的任何適當數量(諸如兩個、三個，或甚至更多個)的磁鐵組件。陰極組件310可包括結合到驅動系統(未圖示)的軸桿321，該驅動系統用於執行至少支撐管330及因而靶材120的旋轉。在此示例性實施例中，軸桿321的位置對應到靶材120’的圓柱狀對稱軸。藉此，可根據在此實施例將可旋轉的靶材實施在塗覆系統中，此舉能促進靶材材料的更高利用性。在此示例性實施例中，濺射靶材120的此旋轉結合基材110的水平轉移，以促進高均勻性的濺射材料層在基材110上的形成。或者，濺射靶材120的旋轉可結合根據在此實施例的適於改變靶材120與基材110之間的相對位置的任何其他方法 (諸如但不限於整個陰極組件310的搖擺)。
根據本說明書的一態樣，在基材上形成濺射材料層的期間，施加到陰極組件(陰極組件結合到一靶材)的電壓係隨著時間改變。換言之，在濺射期間，可施加非恆定的電壓到陰極組件。尤其，濺射功率一般直接對應到施加到陰極組件的電壓。除了接近0V的數值，所施加電壓與濺射功率之間的關係為約線性。所以，根據特定實施例，可取決於基材110與靶材120之間的相對位置來改變濺射功率。
在第3圖圖示的示例性實施例中，電壓藉由電壓供應器312被施加到陰極組件310(陰極組件310結合到靶材120”)。尤其，電壓供應器312可經由電連接件314電連接到支撐管330，以為了施加負電位到支撐管330。支撐管330係由適當的材料構成，以致支撐管330可運作成電極。該適當的材料可以是金屬，諸如但不限於銅。根據特定實施例，正電極(亦即在濺射期間具有正電位的電極，亦稱為陽極)係定位成靠近靶材120”，以為了促進濺射製程。
因此，根據在此實施例，可透過施加到陰極組件310的電壓，將電場結合到靶材(諸如但不限於示例性靶材120與120’)。
發明人已經觀察到，根據在此實施例所形成的層的均勻性可改良，取決於靶材-基材相對位置被保持在上述的第一與第二位置處多久。尤其，靶材-基材相對位置被保持在第一與第二位置處的時間相對於整個製程時間越長，則均質性越佳且特別是獲得的均勻性越佳。因此，可藉由在彼等位置 處進行濺射，以達成最大的均質性。在移動的期間(即在此期間，靶材-基材相對位置會改變)關閉濺射電場更是可行的，此舉可更增加均勻性。
尤其，本申請案的發明人已經發現，若電場在相對位置會改變的時段被減少或關閉，可進一步增加層均質性。又尤其，若濺射在基材與靶材之間的相對位置沒有對應到搖擺外側位置的時段停止，可增加層均質性。可藉由將結合到靶材的陰極組件與結合到靶材的陽極之間的電位差設定成接近零或零來停止濺射。
所以，根據特定實施例，改變該相對位置包括將上述的相對位置從第一位置改變到第二位置，其中提供到陰極組件310(陰極組件310結合到靶材120)的電壓在相對位置對應到第一或第二位置時是比在相對位置對應到該第一位置與該第二位置之間的位置時更高。尤其，在該相對位置對應到第一位置與第二位置之間的位置時，電壓可以實質上為零。又尤其，在該相對位置的改變的期間，電壓可根據方形波形隨著時間改變。
第4圖圖示，對於電壓隨著時間是非恆定而具有方形波形的彼等實施例而言，所施加在陽極與陰極組件之間的電壓V。如圖所示，電壓被維持在特定恆定非零位準長達一時段，該時段通常是第一或第二時間濺射間隔(亦即相對位置被保持成不變的期間)。接著，在特定時間間隔中，電壓實質上被減少。通常，該等時間間隔對應到在相對位置被改變的彼等時段(例如當如上述將相對位置從第一位置改變到第二位 置時)。
根據特定實施例，在電壓實質上被減少的彼等時段，電壓可以是0V。藉此，濺射幾乎立即地停止。根據替代性實施例，電壓可被減少到特定閥值，該特定閥值適於作為濺射製程的初始電壓。例如，該閥值電壓可停止濺射，但可容許濺射製程的較容易再啟動。然而，在基材110與靶材120之間的相對位置會改變的彼等時段，電壓可被減少到小於濺射電壓的10%(更通常為小於5%)的數值。
如上所揭示，在濺射期間，可施加非恆定的電壓到陰極組件310。根據典型實施例，電壓和靶材120與基材110之間的相對位置同步化。例如，可在磁鐵組件移動的期間將電壓設定到一數值，該數值小於施加到陰極組件310的最大電壓數值的35%(又尤其為小於20%)。第10圖示例性圖示隨著時間t而改變的電壓V，該電壓V依循正弦曲線形狀。相對位置可和正弦曲線電壓V同步化。舉例而言，但不構成限制，在電壓V大於(亦即高於)第10圖所示的虛線的彼等時段，相對位置可被維持成不變。在電壓V小於(亦即低於)虛線的彼等時段的期間，可以交替方式將相對位置從第一位置改變到第二位置及將相對位置從第二位置改變到第一位置。
根據可與在此所述的其他實施例結合的特定實施例，將相對位置從第一位置改變到第二位置僅在整個形成製程的期間執行一次。根據替代性實施例，可將相對位置從第一位置改變到第二位置，且反之亦然。在整個形成製程期間，可以重複該移動順序複數次。舉例而言，相對位置可被改變 三次或更多次，以致當塗覆基材時，相對位置分別對應到第一與第二位置兩次或更多次。儘管該移動形態會由於實現移動順序且最終改變第一與第二位置之間的濺射功率的時間，而增加整個製程時間，此舉可進一步增加層均質性。
根據特定實施例，濺射材料層的形成包括：(i)在第一時間間隔期間，維持基材110與靶材120之間的相對位置於第一位置，同時將用於濺射的電場開啟；(ii)在第一時間間隔已經結束後，將基材110與靶材120之間的相對位置設定到第二位置(例如，如第1圖所示藉由基材110的位移，或如第2圖所示藉由靶材120的位移)，在將相對位置從第一位置改變到第二位置的期間關閉電場；及(iii)在第二時間間隔期間，維持基材110與靶材120之間的相對位置於第二位置，同時將電場開啟。然後，可接著依此順序類似地執行步驟(ii)與(i)，以將相對位置從第二位置改變到第一位置。片語「將電場開啟」係被瞭解成將電壓施加到結合到靶材120的陰極組件以及結合到靶材120的陽極。根據典型實施例，所施加的電壓在第一時間間隔及/或第二時間間隔期間是恆定的。在相對位置對應到第一位置的時段以及相對位置對應到第二位置的時段，所施加的電壓可以是相等的。
根據第5和7圖所示的特定實施例，提供用於塗覆基材的系統，其中塗覆系統包括一或更多個用於濺射材料到基材上的平坦靶材。在該等實施例中，至少一個平坦靶材是在基材塗覆期間可以往復方式旋轉的。在此所使用的詞語「可以往復方式旋轉的」應被瞭解成依循至-與-自的運動，亦即應 被瞭解成將平坦靶材旋轉到第一位置且將平坦靶材從第一位置旋轉回到第二位置。第一位置與第二位置亦稱為平坦靶材的旋轉的外側位置。根據特定實施例，平坦靶材結合到平坦陰極組件，以促進濺射。可藉由旋轉整個陰極組件來實現平坦靶材的旋轉。根據特定實施例，平坦靶材可繞著平行於基材表面的軸旋轉，尤其是繞著平坦靶材的(或和平坦靶材相關的平坦陰極的)縱向軸旋轉，又尤其是繞著平坦靶材的(或和平坦靶材相關的平坦陰極的)中心軸旋轉。
第5圖圖示另一示例性塗覆系統500，該另一示例性塗覆系統500包括結合到平坦靶材120”的平坦陰極組件502。應瞭解，第3圖中所圖示的所有構件亦可與在此所述的至少一些實施例(尤其是涉及第1和2圖而描述的彼等實施例)結合。平坦陰極組件502包括平坦支撐主體530，平坦支撐主體530對平坦靶材120”提供支撐。尤其，平坦靶材120”可接合到平坦支撐主體530。平坦支撐主體530可連接到電壓源(此圖未圖示)，從而使支撐主體530作用成電極(類似上述支撐管330的方式)。陰極組件502可結合到一陽極(未圖示)，以如在此所述提供適於從靶材120”產生濺射的電場。平坦陰極組件502可包括第5圖中沒有圖示的其他構件，諸如但不限於用於磁控管濺射的磁鐵組件及/或如在此所述的冷卻系統。
在基材110的塗覆期間，平坦靶材120”可以往復方式旋轉，以致可改變平坦靶材120”與基材110之間的相對位置。尤其，平坦靶材120”可繞著樞轉軸504而改變。在此示 例性實施例中，樞轉軸504對應到平坦陰極組件502的中心軸。根據在此實施例，樞轉軸504可對應到一軸，其中該軸平行於待塗覆的基材110的表面，例如但不限於對應到靶材120”的縱向軸。尤其，樞轉軸504可以是偏離陰極組件502或靶材組件120”的中心線的軸。大致上，樞轉軸504可對應到任何軸，只要相應的旋轉能造成靶材120”與基材110之間的相對位置的改變即可。
第5圖圖示角度b與-b，平坦靶材120”可在角度b與-b處旋轉以改變相對位置。角度b是由垂直於平坦靶材120”的軸以及垂直於基材110的軸512所形成的角度。線508與510係圖示在平坦靶材外側位置處垂直於平坦靶材120”的軸。角度的數值對於靶材120”的順時鐘旋轉是正值的，並且角度的數值對於靶材120”的逆時鐘旋轉是負值的。當平坦靶材120”定位成平行於待塗覆的基材110的表面時，角度的數值對應到零。所以，在靶材120”的外側位置處(亦即上述的第一與第二位置)，平面角度b對應到非零的數值。在此示例性實施例中，對於靶材的兩外側位置(亦即上述的第一與第二位置)而言，角度的絕對值是相同的。或者，一外側位置處的角度的絕對值可不同於另一外側位置處的角度的絕對值。根據典型實施例，角度的絕對值小於50°，或更特定言之為小於45°，或又更特定言之為甚至小於30°。
根據典型實施例，可藉由設置在樞轉軸504處的軸桿(未圖示)來實現靶材120”的旋轉。該軸桿可耦接到靶材搖擺驅動系統208，以產生靶材120”的往復旋轉。舉例而言， 但不構成限制，靶材搖擺驅動系統208”可包括機電馬達(未圖示)與軸桿(未圖示)，以將馬達產生的扭矩耦接到樞轉軸504，從而能引發靶材120”的往復旋轉。
根據和塗覆系統500相關(但不構成限制)的特定實施例，提供用於塗覆基材110的方法，該方法包括在該基材110上形成濺射材料層，其中形成該濺射材料層的步驟包括以下步驟：從基材110上方的平坦靶材120”濺射材料；及藉由以往復方式旋轉平坦靶材120”來改變靶材120”與基材110之間的相對位置。
該等後面的實施例可依循任何適當的旋轉形態來改變靶材120”與基材110之間的相對位置。舉例而言，可以恆定的角速度來旋轉平坦靶材。或者，可以非恆定的角速度來實現旋轉。此外，可以在外側位置處實質上沒有停滯時間(dead time)來實現往復旋轉。根據替代性實施例，旋轉平坦靶材120”之步驟包括以下步驟：以類似如上所述的方式，將靶材120”旋轉到第一位置並使第一位置被維持預定的第一時間間隔，以及將該至少一個靶材旋轉到第二位置並使第二位置被維持預定的第二時間間隔。大致上，在平坦靶材120”的往復旋轉中，第一與第二位置可對應到外側位置。
根據和塗覆系統500相關(但不構成限制)的特定實施例，塗覆可進一步包括以下步驟：提供電壓到平坦靶材120”，其中電壓在塗覆期間會隨著時間改變。又尤其，改變塗覆系統500中的相對位置可和電壓改變結合，如上所述。
根據可以與在所述的任何實施例結合的典型實施 例，靶材120、120’，或120”可由複數個靶材構件(即靶材陣列)來構成，該等靶材構件係空間上分離且設置在基材110前方，以致來自該等靶材構件的濺射材料可沉積在基材110上。尤其，各個靶材構件可結合到陰極組件或形成該陰極組件的一部分。更特定言之，該複數個陰極組件可被配置成一陣列的陰極組件。尤其，對於靜態大區域基材沉積，提供非規則地配置的一維陣列的陰極組件是典型的。通常，處理腔室內的陰極組件(及相關的靶材)的數量為介於2個與20個之間，更通常為介於9個與16個之間。
根據陣列實施例，可藉由將該等靶材構件的轉移或適當旋轉同步化，以改變該等靶材構件與基材110之間的相對位置。或者，可藉由將基材110相對於靶材陣列位移來改變相對位置。大致上，可以任何適當的方式來改變複數個靶材與基材之間的相對位置，其中該任何適當的方式係容許塗覆系統能如在此實施例發揮作用。大致上，該等靶材構件的同步位移可進一步增加所沉積的層的均質性。
該等陰極組件可彼此相隔等距離。又，靶材的長度可稍微大於待塗覆的基材的長度。另外地或替代地，陰極陣列係延伸比基材寬度稍微更寬廣的距離。通常，「稍微」包括100%與110%之間的範圍。提供稍微更大的塗覆長度/寬度可促進在塗覆期間避免邊界效應(boundary effects)。該等陰極組件可設置成和基材110相隔等距離。
根據特定實施例，複數個陰極組件被配置成相對於基材110非等距離，而是沿著一弧形。弧形可使得內側陰極 組件比外側陰極組件設置成更靠近基材110，如第6圖示意所示。或者，弧形可使得外側陰極組件比內側陰極組件設置成更靠近基材。散射行為通常取決於待濺射的材料。因此，取決於應用(亦即取決於待濺射的材料)，提供該等陰極組件使該等陰極組件位在一弧形上將可更增加所形成的層的均質性。大致上，弧的位向取決於特定應用。
第6圖圖示一示例性塗覆系統600，其中基材110與靶材陣列620(包括靶材構件120a’-120f’)之間的相對位置的改變是藉由基材110沿著基材搖擺方向106的水平轉移(尤其是基材110的搖擺)來實現。在此示例性實施例中，靶材構件120a’-120f’是可旋轉的圓柱狀靶材。在替代性實施例中，該等靶材構件可具有任何適當的形狀，諸如但不限於平坦靶材。
第7圖圖示另一示例性塗覆系統700，該另一示例性塗覆系統700包括陣列120”的平坦靶材120a”-120d”。平坦靶材120a”-120d”的各者可以是類似第5圖所示的平坦靶材120”。因此，在此示例性塗覆系統700中，此陣列的平坦靶材120a”-120d”的相對位置的改變是藉由該等靶材在樞轉方向506繞著各自樞轉軸504的同步往復旋轉來實現。可類似如上關於第5圖所述旋轉平坦靶材120a”-120d”的各者角度b。在此圖中，該等平坦靶材120a”-120d”的各者的外側位置是以粗線來圖示，而該等平坦靶材120a”-120d”的各者的另一外側位置是以細線來圖示。如第7圖所示，可結合基材搖擺與靶材搖擺，以執行靶材-基材相對位移。
根據可與本說明書的其他實施例結合(尤其是提供多個陰極組件的實施例，諸如但不限於第6和7圖所示的實施例)的特定實施例，從至少一個靶材濺射材料可包括疊置至少兩個實質上互補的膜分佈。尤其，在此所述的實施例包括以一方式來選擇第一位置與第二位置，該方式係使得兩個實質上互補的膜分佈是藉由濺射材料層的形成所疊置。藉由「互補的膜分佈」係意謂在相對靶材-基材位置處所濺射的材料的最大厚度區域(第一最大值)被分佈成使該最大厚度區域配置於在另一相對靶材-基材位置處所濺射的材料的兩個最大厚度區域(第二最大值)之間。更特定言之，第一與第二最大值可被分佈成使得具有最大厚度的沉積層的多個層區域是等距離相隔的。藉此，可促進高均勻性的層的形成。
尤其，根據在此實施例，從至少一個靶材濺射材料可包括疊置至少兩個膜分佈，其中該至少兩個膜分佈具有沿著基材長度會週期性改變的厚度，且該厚度具有週期長度l(如第8圖所示)。根據特定實施例，可以一方式來執行靶材-基材相對位置的改變，其中該方式使得該至少兩個膜分佈彼此異相(out of phase)。舉例而言，該至少兩個膜分佈的週期相位可差異p/2或更少。
第8圖圖示一實施例，其中兩個實質上互補的膜分佈被疊置。y軸代表具有公制單位的膜高度，而x軸代表具有公制單位的基材長度。沉積由一陣列的陰極組件所發生，以致各個沉積裝置造成了實質上正弦曲線的膜分佈。在圖800的底部，包括有靶材構件120a”-120d”的靶材陣列120”係圖 示了兩個不同位置，其中在該兩個不同位置處沉積了兩個不同的膜分佈。在此實例中，第一膜分佈802形成在第一靶材-基材相對位置，其中該第一靶材-基材相對位置是由此圖中顯示成粗線的靶材構件120a”-120d”的位置來圖示。在此實例中，藉由將靶材構件120a”-120d”樞轉到此圖中以虛線所顯示的位置，靶材與基材之間的相對位置被改變到第二靶材-基材相對位置。或者，可根據任何在此所述的實施例來改變相對位置。舉例而言，可將基材沿著水平方向轉移，或可將靶材(或靶材陣列)轉移或適當地旋轉，如上所述。在第二靶材-基材位置處，第二膜分佈804根據在此實施例被形成。由此兩膜分佈的疊置，層806因而產生，該層806具有比第一與第二膜分佈更高的均勻性。應注意，在第8圖所示的示意圖中，膜厚度與基材長度(X)是以任意單位(a.u.)來圖示。
根據特定實施例，靶材與基材之間的相對位置可在預定時段期間定位成固定的，而位在不是上述層形成期間的第一與第二位置的進一步位置處。藉此，可進一步提升層的均勻性。該等進一步位置是位在第一與第二位置之間。舉例而言，相對位置可定位在第三位置處長達第三預定時間期間(亦即第三時間間隔)，或最終地定位在第四位置處長達第四預定時間期間(亦即第四時間間隔)。在層形成期間，相對位置可在又進一步位置處被維持成固定的。
本申請案的發明人已經發現，該進一步位置可促進更高程度的所沉積的層的均質性。尤其，濺射材料層的形成可包括疊置複數個子層，各個子層在預定濺射電壓下且在預 定相對靶材-基材位置下沉積。舉例而言，可由一陣列的平坦靶材構件(如第8圖所示)來沉積各個子層，其中各個靶材構件相對於軸形成角度b，該軸垂直於待塗覆的基材的表面。
對於後面的實施例，發明人已經觀察到，電弧會隨著製程功率與平坦靶材的角度的增加而非線性地增加。發明人已經發現，對於該等實施例，可藉由將一些子層(例如四個子層)疊置而獲得高程度的均勻性，其中各個子層在特定電壓與特定角度下沉積。舉例而言，可藉由將一些子層疊置而獲得高均勻性，其中該等子層在對應到低濺射電壓的大角度下被濺射，且該等子層在對應到高濺射電壓的小角度下被濺射。藉此，可將高產量時間與層均勻性予以最佳化。
根據一實施例，第一沉積步驟係在第一靶材-基材相對位置處(例如第7圖的靶材構件形成了角度b1)執行，並且將濺射電壓設定到第一電壓數值長達預定的第一時間間隔。接著，執行第二沉積步驟，其中靶材-基材相對位置被改變到第二位置(例如第7圖的靶材構件形成了角度b2，b2等於b1)，並且將濺射電壓設定到該第一電壓數值長達該預定的第一時間間隔。第二位置可對應到第一位置，其中該第一位置係繞著靶材-基材互連平面(亦即當相對位置處於零位置時，垂直於待塗覆基材表面的平面，該平面通常對應到靶材-基材組件的對稱配置)而鏡射到該第二位置。例如，可在具有數值35°、15°、-15°與-35°的角度b處形成四個子層。
根據此實施例，進一步沉積步驟在第三靶材-基材相對位置處(例如第7圖的靶材構件形成了角度b3)執行，並且 將濺射電壓設定到第二電壓數值長達預定的第二時間間隔。接著，在第四靶材-基材相對位置處(例如第7圖的靶材構件形成了角度b4，b4等於-b3)執行第四沉積步驟，並且將濺射電壓設定到該第二電壓數值長達該預定的第二時間間隔。第四位置可對應到第三位置，其中該第三位置係繞著靶材-基材互連平面而鏡射到該第四位置。
預定的第一時間間隔與預定的第二時間間隔可以是相同的。替代地或另外地，上述的預定的第三時間間隔與預定的第四時間間隔可以是相同的。在此所使用的詞語「相同的」應被瞭解成包括最大為15%的偏差。根據特定實施例，第一時間間隔小於第二時間間隔。舉例而言，第一時間間隔可以介於20秒與1分鐘之間，例如約30秒。大致上，第二時間間隔是最大均勻性與可接受的總沉積時間之間的折衷。通常，第二時間間隔小於30秒，或甚至小於15秒。
在此實施例中，第一電壓數值大於第二電壓數值。關於此實施例對於塗覆系統500或塗覆系統700的應用，角度b1與b2的絕對值可小於角度b3與b4的絕對值。大部分的材料可於沉積期間在第一電壓下沉積。可如下來選擇一或更多個典型的數值。第一電壓可以是至少40kW。第二電壓可以小於30kW。角度b1可介於15°與35°之間。角度b2可介於-15°與-35°之間。角度b3可介於5°與15°之間。角度b4可介於-5°與-15°之間。應注意，在靶材-基材相對位置被保持在不是第一與第二位置的進一步位置的時間間隔的期間，濺射亦可藉由如在此所述實施例的基材的適當位移來實施。
根據特定實施例，在定位於第一位置的期間將濺射電壓維持在第一非零數值，並且在定位於第二位置的期間將濺射電壓維持長達預定的時間間隔。另外地或替代地，在定位於第三位置的期間將濺射電壓維持在第二非零數值，並且在定位於第四位置的期間將濺射電壓維持長達另一預定的時間間隔。該第一非零數值可大於該第二非零數值。亦即，在靶材-基材相對位置被保持在第一、第二、第三或第四位置的一者或全部處的彼等時段，電壓可以是非零的。尤其，在靶材-基材相對位置的改變期間，電壓可被減少到小於第一非零數值或第二非零數值的10%的數值，或更通常為小於第一非零數值或第二非零數值的5%的數值。
第9圖示意圖示在使用一陣列陰極組件的層形成製程之後的一些膜輪廓，亦即對應到量測的不同靶材-基材相對位置的濺射材料的分佈。該等膜輪廓係以類似第8圖的方式來圖示。
在第一靶材-基材位置處的沉積造成了膜輪廓1011，並且在第二位置處的沉積造成了膜輪廓1012。該等膜輪廓是在靶材-基材位置相對於零位置的相對小位移下的相對高濺射電壓的結果。相對小位移係指一位置，其中在該位置處，靶材陣列相對於基材的垂直中間平面為對稱，及/或在平坦靶材的情況中，該等平坦靶材設置成平行於基材。詞語「大與小」係相對於下文中的第三與第四沉積步驟。在第三位置處的沉積造成了膜輪廓1013，並且在第四位置處的沉積造成了膜輪廓1014。膜輪廓1013與1014可以是在相對大角度下 (該相對大角度是相較於第一與第二位置處的沉積而言)的相對小電壓的結果。
所產生的整體膜輪廓圖示成輪廓1020。輪廓1020是四個沉積的膜輪廓1011、1012、1013與1014的疊置。由圖可清楚看出，所產生的輪廓具有高程度的均勻性。又，因為大部分的材料沉積發生在第一與第二沉積步驟的期間，製程時間是可接受的。由於該材料沉積需要高沉積功率(亦即高電壓)，偏離該零相對位置的位移相較於第三與第四沉積步驟是相對小的。藉此，可減少或甚至避免電弧效應。但是，如第9圖的實例所示，所沉積的層1011與1012之間的相位差異小於180°，因此僅能部分地補償起伏。
如第9圖所示，藉由實質上互補的膜分佈所形成的層的所致均勻性缺乏可藉由執行第三與第四沉積步驟來補償。亦即，該等步驟主要用於補償由第一與第二沉積步驟所產生的膜輪廓的波形。第三與第四製程步驟中偏離該零相對位置的位移是比較大的。由於沉積功率(亦即電壓)被維持在相當小的數值以為了避免電弧，第三與第四製程步驟的整體材料沉積是小的。如第9圖的實例所示，所沉積的層1013與1014的相位差異大於180°。因此，通常，所產生的正弦曲線輪廓是和陰極陣列週期性及/或第一與第二沉積的層輪廓異相的，因而補償了剩餘的起伏。
代替上述的步驟順序的任何適當的順序是可行的。尤其，為了減少用於改變靶材-基材相對位置所需的時間，先進行第一與第三步驟並接著進行第二與第四步驟是可行的。 大致上，此四個沉積步驟的特定順序是由製程循環-時間與形態膜特性來決定。
本說明書的實施例進一步包括塗覆基材的方法，該方法包括以下步驟：在基材上形成濺射材料層，其中形成該濺射材料層的步驟包括以下步驟：疊置至少兩個不同的膜分佈。可根據任何上述實施例來形成該等膜分佈的各個膜分佈，亦即藉由改變相對的靶材-基材位置以及在預定的時間間隔期間執行濺射。或者，可藉由磁鐵搖擺來形成該等膜分佈，如應用材料公司於西元2010年9月30日向歐洲專利局申請的PCT申請案“Method For Coating A Substrate And Coater”所述，該PCT申請案藉由引用之方式併入至本文到該PCT申請案不會和本說明書(尤其是描述在不同的磁鐵組件位置處的不同材料分佈形成的本說明書的部分)不一致的程度。
根據後面實施例的至少一些實施例，至少兩個膜分佈是實質上互補的。此外，可從複數個靶材來執行材料的濺射，其中該複數個靶材係設置成使得該至少兩個膜分佈的形狀是實質上正弦曲線的形式。
根據典型實施例，相對位置在層形成期間以一方式被改變，其中該方式係使得濺射材料層形成為具有至少±10%的厚度均勻性，較佳為至少±5%的厚度均勻性，又更佳為至少±1%的厚度均勻性。
根據可與在此所揭示的任何實施例結合的特定實施例，除了最終的基材搖擺以外，可在塗覆期間(亦即「動態塗覆」期間)將基材持續地移動於一方向(例如但不限於藉由基材 輸送帶)。根據替代性實施例，但不構成限制，待塗覆的基材定位在零位置或繞著零位置搖擺，零位置在塗覆期間(亦即「靜態塗覆」期間)被維持成靜止的。大致上，靜態塗覆可促進比動態塗覆更高的效率，如此是因為在動態塗覆期間，基材輸送帶亦會被塗覆。特別地，靜態塗覆可促進較大區域的基材的塗覆。根據典型實施例，藉由靜態塗覆，基材被進入到執行層形成的塗覆區域內，塗覆被執行，並且基材再次地被送出該塗覆區域。
根據特定實施例，提供導電層製造過程及/或系統，其中該製造過程及/或系統可用於電極或匯流排(尤其是在TFT中)的製造，該製造過程及/或系統各自包括根據在此實施例用於塗覆基材的方法及/或系統。舉例而言，但不構成限制，該導電層可以是諸如但不限於銦錫氧化物(ITO)層的金屬層或透明導電層。
本說明書的至少一些實施例尤其是針對大區域基材的塗覆。大致上，詞語「大區域基材」包括尺寸為至少1500mm×1800mm的基材。根據特定實施例，提供TFT-LCD顯示器製造過程及/或系統，該TFT-LCD顯示器製造過程及/或系統各自包括根據在此實施例用於塗覆基材的方法及/或系統。
根據其他實施例，提供薄膜太陽能電池製造過程及/或系統，該薄膜太陽能電池製造過程及/或系統各自包括根據在此實施例用於塗覆基材的方法及/或系統。根據特定實施例，該薄膜太陽能電池製造過程包括TCO層及/或背接觸層的濺射。可選地，該薄膜太陽能電池製造過程包括吸收層藉由 化學氣相沉積的沉積。
舉例而言，本說明書的至少一些實施例可對於形成在玻璃基材上的鋁層產生高均勻性的電阻。例如，可在406mm×355mm的基材區域上實現介於±1%與±4%之間(或甚至介於±0.5%與±3%之間)的薄層電阻Rs均勻性。
根據特定實施例，提供用於塗覆大區域基材之複數個陰極組件，該複數個陰極組件的各者包括靶材(諸如可旋轉的圓柱狀靶材或平坦靶材)。適於塗覆基材的室稱為「塗覆室(coating room)」。可提供複數個塗覆室，各個塗覆室適於在一時間點塗覆一基材。多個基材可一個接著一個地被塗覆。
上文詳細地描述了用於塗覆系統的系統與方法的示例性實施例。該等系統與方法不侷限於在此所述的特定實施例，而是該等系統的部件及/或該等方法的步驟可獨立地來利用，並且可以和在此所述的其他部件及/或步驟分離的方式來利用。
儘管圖式中顯示的實施例係圖示靶材被配置在水平配置的基材上方，應瞭解，基材在空間中的位向亦可以是垂直的。尤其，對於大區域塗覆，若基材垂直地被定向，可將基材的傳送和操控予以簡單化或輕易化。在其他實施例中，將基材配置在水平與垂直位向之間的某位向甚至是可行的。
在本說明書中，至少一些圖式係圖示塗覆系統與基材的剖視圖。至少一些所圖示的靶材的形狀是圓柱狀。在該等圖式中，應注意，當正視該等圖式時，靶材可延伸到紙張內且可從紙張延伸出。此舉對於僅示意圖示成剖視構件的磁 鐵組件亦是如此。該等磁鐵組件可沿著由圓柱狀靶材所界定的圓柱的整個長度延伸。基於技術的理由，通常，該等磁鐵組件延伸圓柱長度的至少80%，更通常為圓柱長度的至少90%。
如在此所使用，「一」、「一個」、「至少一個」與「一或更多個」可交替地使用。又，藉由端點來記載的數值範圍包括該範圍內的所有數字，例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等。
根據本揭示的一態樣中，提供一種塗覆基材的方法，該方法包括下列步驟：在該基材上形成濺射材料層，其中形成該濺射材料層的步驟包括下列步驟：從位在該基材上方的至少一個靶材濺射材料；及改變該至少一個可旋轉的靶材與該基材之間的相對位置。
改變的步驟可包括改變該至少一個可旋轉的靶材與該基材之間的該相對位置到一第一位置，其中該第一位置被維持長達一預定的第一時間間隔；及改變該至少一個可旋轉的靶材與該基材之間的該相對位置到一第二位置，其中該第二位置被維持長達一預定的第二時間間隔，其中該預定的第一時間間隔與該預定的第二時間間隔的至少一者係視情況地為至少0.1秒，較佳為至少0.5秒，又更佳為至少1秒。
該至少一個可旋轉的靶材是一陣列的可旋轉的靶材。該方法進一步包含下列步驟：提供一電壓到一陰極組件，其中該陰極組件結合到該可旋轉的靶材，其中改變該相對位置的步驟包括下列步驟：將該相對位置從該第一位置改變到 該第二位置，該電壓在該相對位置對應到該第一或第二位置時高於在該相對位置對應到該第一位置與該第二位置之間的一位置時。該相對位置對應到該第一位置與該第二位置之間的一位置時，該電壓可實質上為零，及/或在該相對位置的該改變的期間，該電壓根據一方形波形隨著時間改變。
該相對位置以一方式被改變，該方式係使得該濺射材料層形成為具有至少±10%的一厚度均勻性，較佳為至少±5%的一厚度均勻性，又更佳為至少±1%的一厚度均勻性。
改變該相對位置的步驟包括下列步驟：將該基材相對於該至少一個可旋轉的靶材沿著一平面位移，該平面實質上平行於該基材的表面，該濺射材料層會形成在該基材的表面上。
該可旋轉的靶材是一實質上圓柱狀的靶材，該實質上圓柱狀的靶材可繞著該實質上圓柱狀的靶材的一圓柱狀對稱軸旋轉。
根據本揭示的另一態樣中，提供一種塗覆基材的方法，該方法包括下列步驟：在該基材上形成一濺射材料層，其中形成該濺射材料層的步驟包括下列步驟：從位在該基材上方的至少一個靶材濺射材料；及藉由改變該至少一個靶材與該基材之間的距離，以改變該至少一個靶材與該基材之間的相對位置。
從該至少一個靶材濺射一材料的步驟包括下列步驟：疊置至少兩個膜分佈，其中視情況地，該至少兩個膜分佈係實質上互補的。濺射該材料的步驟是從一可旋轉的靶材 或複數個較佳可旋轉的靶材來執行，該等靶材係設置成使得該至少兩個膜分佈的形狀是一實質上正弦曲線的形式。
根據本揭示的另一態樣中，提供一種用於塗覆一基材的系統，該系統包含用於濺射材料到該基材上的至少一個可旋轉的靶材，其中該至少一個可旋轉的靶材係設以在該基材的塗覆期間以一方式移動，該方式係使得該至少一個可旋轉的靶材與該基材之間的相對位置會被改變。該至少一個可旋轉的靶材可為一陣列的可旋轉的靶材。
根據本揭示的另一態樣中，提供一種用於塗覆一基材的系統，該系統包含用於濺射材料到該基材上的至少一個靶材，其中該至少一個靶材係設以在該基材的塗覆期間以一方式移動，該方式係使得該至少一個靶材與該基材之間的距離會被改變。該至少一個可旋轉的靶材可為一陣列的可旋轉的靶材。
儘管本發明的各種實施例的特定特徵結構被圖示在一些圖式中且沒被圖示在其他圖式中，如此僅是為了方便起見。根據本發明的原理，一圖式的任何特徵結構可以結合的方式被參照到及/或被主張於任何其他圖式的任何特徵結構。
本文使用實例來揭示本發明(包括最佳實施例)，並且本文亦可使任何熟習此技藝的人士實施本發明(包括製造和使用任何裝置或系統以及執行任何併入的方法)。儘管上文已經揭示了各種特定實施例，熟習此技藝的人士可瞭解的是，申請專利範圍的精神與範疇容許等效的變化。尤其，上述的多個實施例的該等彼此非專有特徵結構可彼此結合。本發明 的可專利範疇是由申請專利範圍來界定，並且本發明的可專利範疇可包括熟習此技藝的人士能實現的其他實例。若該等其他實例具有等於申請專利範圍的字義的結構元件，或若該等其他實例包括相較於申請專利範圍的字義沒有實質上差異的等效結構元件，吾等意欲將該等其他實例包括在申請專利範圍的範疇內。
I‧‧‧第一位置
II‧‧‧第二位置
102‧‧‧真空腔室
104‧‧‧基材承載件
106‧‧‧基材搖擺方向
110‧‧‧基材
120a”-120d”‧‧‧平坦靶材
506‧‧‧樞轉方向
700‧‧‧塗覆系統

Claims (18)

  1. 一種在一真空腔室中塗覆一基材(110)的方法，該方法包含下列步驟：在該基材(110)上形成一濺射材料層(806)，其中形成該濺射材料層的步驟包括下列步驟：從位在該基材(110)上方的至少一個可旋轉的靶材(120’)濺射材料；及改變該至少一個可旋轉的靶材(120’)與該基材(110)之間的相對位置，其中該至少一個可旋轉的靶材(120’)以往復方式移動，以及其中在該層形成的期間，該基材相對於該真空腔室被維持成靜止的。
  2. 如請求項1之塗覆基材(110)的方法，其中該至少一個可旋轉的靶材被轉移。
  3. 如請求項1之塗覆基材(110)的方法，其中該至少一個可旋轉的靶材沿著一基材表面而被轉移。
  4. 如請求項1之塗覆基材(110)的方法，其中改變的步驟包括下列步驟：改變該至少一個可旋轉的靶材(120’)與該基材(110)之間的該相對位置到一第一位置(I)，其中該第一位置被維持長達一預定的第一時間間隔；及 改變該至少一個可旋轉的靶材與該基材之間的該相對位置到一第二位置(II)，其中該第二位置被維持長達一預定的第二時間間隔；其中該預定的第一時間間隔與該預定的第二時間間隔的至少一者係至少0.1秒。
  5. 如請求項1之塗覆基材(110)的方法，其中該至少一個可旋轉的靶材(120’)是一陣列的可旋轉的靶材或複數個可旋轉的靶材。
  6. 如請求項5之塗覆基材(110)的方法，其中在該真空腔室中該陣列的可旋轉的靶材中的可旋轉的靶材的數量為介於2個與20個之間。
  7. 如請求項1至請求項6中任一項之塗覆基材(110)的方法，其中該相對位置以一方式被改變，該方式係使得該濺射材料層形成為具有至少±10%、至少±5%或至少±1%的一厚度均勻性。
  8. 如請求項1之塗覆基材(110)的方法，其中該至少一個可旋轉的靶材是一實質上圓柱狀的靶材(120’)，該實質上圓柱狀的靶材(120’)可繞著該實質上圓柱狀的靶材(120’)的一圓柱狀對稱軸旋轉。
  9. 一種在一真空腔室中塗覆一基材(110)的方法，該方法包含下列步驟：在該基材(110)上形成一濺射材料層(806)，其中形成該濺射材料層的步驟包括下列步驟：從位在該基材(110)上方的至少一個可旋轉的靶材(120’)濺射材料；及改變該至少一個可旋轉的靶材(120’)與該基材(110)之間的相對位置，其中改變該相對位置的步驟包括沿著一基材方向的至少一個可旋轉的靶材的轉移，其中該至少一個可旋轉的靶材(120’)以往復方式移動。
  10. 如請求項9之塗覆基材(110)的方法，其中在該層形成的期間，該基材相對於該真空腔室被維持成靜止的。
  11. 如請求項9或10之塗覆基材(110)的方法，其中改變的步驟包括下列步驟：改變該至少一個可旋轉的靶材(120’)與該基材(110)之間的該相對位置到一第一位置(I)，其中該第一位置被維持長達一預定的第一時間間隔；及改變該至少一個可旋轉的靶材與該基材之間的該相對位置到一第二位置(II)，其中該第二位置被維持長達一預定的第二時間間隔；其中該預定的第一時間間隔與該預定的第二時間間隔的至少一者係至少0.1秒。
  12. 如請求項9之塗覆基材(110)的方法，其中該至少一個可旋轉的靶材(120’)是一陣列的可旋轉的靶材或複數個可旋轉的靶材。
  13. 如請求項12之塗覆基材(110)的方法，其中在該真空腔室中該陣列的可旋轉的靶材中的可旋轉的靶材的數量為介於2個與20個之間。
  14. 一種用於塗覆一基材的系統，該系統包含用於濺射材料到該基材(110)上的至少一個可旋轉的靶材(120’)，其中該至少一個可旋轉的靶材(120’)係設以在該基材(110)的塗覆期間以一方式移動以使靶材轉移，該方式係使得該至少一個可旋轉的靶材(120)與該基材(110)之間的相對位置會被改變，其中該至少一個可旋轉的靶材係設以往復方式移動。
  15. 如請求項14之用於塗覆一基材的系統，其中該至少一個可旋轉的靶材(120’)是一陣列的可旋轉的靶材(120a’、120b’、120c’、120d’、120e’、120f’)或複數個可旋轉的靶材。
  16. 如請求項14之用於塗覆一基材的系統，其中該至少一個可旋轉的靶材是一實質上圓柱狀的靶材(120’)，該實質上圓柱狀的靶材(120’)可繞著該實質上圓柱狀的靶材(120’)的一圓柱狀對稱軸旋轉。
  17. 如請求項14之用於塗覆一基材的系統，進一步包含：一靶材驅動系統，使靶材沿著該基材表面而轉移。
  18. 如請求項14至請求項17中任一項之用於塗覆一基材的系統，其中該至少一個靶材延伸的長度大於該基材被塗覆的長度。
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