用于对三维成形的衬底表面覆层的溅射设备和溅射方法技术

本发明专利技术涉及一种用于将层沉积在三维衬底表面上的溅射设备。溅射设备具有至少一个真空接口、用于导入和产生工艺气体的气体输送装置、用于相对于衬底保持装置的衬底基准表面固持衬底的衬底保持装置、和多个同类的或不同类的溅射源，溅射源分别通过其自身的源固持件保持并且这些溅射源在其朝向覆层区域的溅射表面上分配有单独的基准点，其中溅射源彼此间隔开以二维阵列设置，该二维阵列沿源基准表面延伸，并且其中，至少一个溅射源的源固持件可调节到源基准表面的非零的源间距，在溅射源的基准点和源基准表面之间沿源基准表面贯穿的基准点的表面法线测量。

Sputtering equipment and method for three-dimensional forming of substrate surface coating

The invention relates to a sputtering device for depositing a layer on a three-dimensional substrate surface. The sputtering device has at least one vacuum interface, a gas conveying device for introducing and generating process gases, a substrate holding device for fixing the substrate relative to the substrate base surface of the substrate holding device, and a plurality of similar or different types of sputtering sources, which are maintained through their own source fixtures respectively, and these sputtering sources are on their sputtering surfaces towards the coating area. A separate reference point is allocated, in which the sputtering sources are separated from each other by a two-dimensional array extending along the source reference surface, and in which at least one source fixture of the sputtering source can adjust the non-zero source spacing to the source reference surface and measure the surface normal of the reference point running through the source reference surface between the sputtering source reference point and the source reference surface.

【技术实现步骤摘要】
用于对三维成形的衬底表面覆层的溅射设备和溅射方法本专利技术一般性地涉及一种用于通过溅射对三维成形的衬底表面进行覆层的覆层设备和可借助其实施的方法。这种覆层设备通常包括覆层区段，该涂覆部分可能是各种类型的涂覆设备的一部分也可能是几个覆层区段中的一个，用于产生工艺气氛的部件。其包括至少用于在覆层区段中产生真空的至少一个真空接口，以及设计为用于在覆层区段中导入和生产溅射工艺所需的工艺气体的气体输送装置。工艺气体可以由惰性的工作气体组成或者由工作气体与其他气体、如反应气体或其他工艺相关气体组成。已知的是导入完成的气体混合物或单独地导入工艺气体所需的气体。溅射设备通常还具有衬底保持装置和一个或多个用于提供气态的覆层材料的溅射源。衬底和(多个)溅射源在覆层区段中彼此相对设置，使得覆层材料沉淀在衬底表面上的覆层区域上。通常，将衬底表面上的如下区域视作为覆层区域，在溅射期间，从其与材料由其溅射的靶区域存在视觉接触，使得在衬底表面的该区域中由于工艺异性与可影响的分布特性而沉淀溅射材料，而并非主要由于散射蒸汽。在此，关于三维成形的衬底表面，不包括类似于平面衬底、侧表面或后表面或凹部的这种表面部段，因为表面部段由于固持衬底而不存在视觉接触。虽然它是灵活的但通常不需要的是：翻转衬底并且在下面的溅射工艺中对表面进行覆层。在溅射期间，在工艺气体中在待覆层的衬底和作为阴极运行的溅射源之间点燃等离子体，等离子体的正电荷通过所谓的溅射效应(落屑，即通过离子轰击而从固体表面脱离原子)剥离设置在阴极上的靶表面的上层。能够在存在或不存在反应气体的情况下溅射金属，并且在后一种情况下，例如，作为氧化物或氮化物沉积在与靶的剥离表面相对的衬底上。类似地，也可以是：将其他材料化合物用作靶材料并且溅射。为了支持等离子体形成以及离子到靶表面上的加速，在靶的背离等离子体的一侧设置有磁体系统，该磁体系统具有局部交替极化的彼此并排的磁体。如已知地，存在用于磁控溅射的、由中央的磁极构成的这种磁体系统包括环形地包围相反的第二磁极的中央磁极。由于由此构成环形的隧道形磁场，靶材料经由两个磁极之间的间隙以特定的程度剥离，使得在该区域中构成环形的溅射沟槽，在两个磁体处磁场线平行于靶表面延伸。所述溅射沟槽也称作为跑道，所使用的溅射源称作为磁控管。磁引导的自含式等离子体环的局部变化与靶材料的侵蚀相关。已知平面的且管形的溅射源，其中后者代表具有高的靶利用率的稳定的覆层工艺并且尤其适合于对大面积的衬底覆层或连续地覆层。管形靶包括圆柱形的阴极，所述阴极可围绕其纵轴线转动。管阴极的侧表面由可溅射的靶材料构成，其中靶材料能够构成为管形的靶，使得管式阴极的圆柱体完全地由待溅射的材料构成，或者管式阴极由载体管构成，所述载体管由待溅射的材料覆层。与相应的实施例无关，通常提及的是管形的靶或管式靶。在管式靶的内部空间中通常设置有规律的磁体系统，所述磁体系统在管式靶的整个长度之上延伸。构成于管式靶的侧表面上的跑道在所述管式靶的整个长度之上平行于其纵轴线延伸。管式靶可相对于磁体装置转动，使得在覆层操作期间管式靶能够转动，而磁体装置在覆层室中保持定向不变。通过在静态磁场中管式靶均速地旋转，整个圆柱形的靶表面经过跑道区域并且实现靶材料的均匀的侵蚀。在下面的描述中，将暴露于等离子体的且提供与衬底相对的溅射材料的靶表面称为溅射表面。在平面溅射源的情况下，当不考虑材料剥离时，这总是保留相同的面积，而在管形的溅射源的情况下，用作为溅射面的侧表面的区域由于其转动而持续地在侧表面上移动。借助于溅射对衬底的三维成形的表面覆层根据如下事实设计：即表面的指向点不同于从板或带形的衬底中已知的平面衬底表面，其所不同的是，不处于一个平面中，而是处于多个平行的平面中。这就是说，衬底表面例如具有弯曲、凹陷或高度突变。从中得出的衬底表面的不同的区域和相对的溅射表面之间的间距的差别能够一定程度上影响沉积的结果，尤其影响沉积层的厚度和其他特性，其通常是不可容错的。对于不同的应用，即例如电致变色应用、隔热和太阳能控制玻璃、接触或加热表面、光伏装置、显示器及其他而言，覆层的三维成形的衬底表面是必需的。为了实现对三维成形的表面以足够的均匀度涂层，在已知的方法和覆层设备中使用移动单元，所述移动单元产生溅射源和衬底的三维的相对运动。具有多个溅射源的覆层设备也是已知的，溅射源彼此设置成，使得其形成空心柱形的环境，在该环境中设置有衬底，以便从几个不同的方向覆层。已知的覆层设备的缺点是：总是仅能够均匀地对衬底表面的如下表面单元进行覆层，所述表面单元或者由于其设置或者在溅射源以平均相同的时间和溅射源的相同的定向运动期间取向相对。其结果是：借助空心圆柱形的源装置，仅在辊上运输柔性的衬底或刚性的衬底，仅对衬底表面的这种倾斜部或弯曲部进行均匀覆层，该倾斜部或弯曲部基本上平行于源装置的空心圆柱体的侧表面。溅射源和衬底之间相对运动时，对于较复杂的表面几何形状得到极其复杂的运动过程。例如，对于凸形的或凹形的表面，除了旋转，和需要倾斜旋转轴线之外，更确切地说，总是在对覆层位置取时间平均值的情况下进行。此外，移动设备的部件设置在覆层室中，进而在这种环境中暴露于覆层材料中，这需要对这些部件进行大量的保护和消耗性的维护。此外，这种覆层设备限于小的衬底尺寸，因此仅对于该衬底大小才能够将整个设备的尺寸和成本保持在经济上的合理范围内。下面描述的专利技术的目的是提供一种溅射设备和可借助其执行的溅射方法，借助该溅射设备和溅射方法可实现的是：能够在覆层期间省略溅射源和衬底之间的这种相对运动，该相对运动仅用于对待沉积的层的均匀化。借助该设备和方法应该可以在放弃这种运动补偿的情况产生层，该层在表面之上的均匀度或限定层分布的特性、即例如层厚度、附着力、光学或电学特性。此外，方法和设备应当不仅能够用于具有静态的衬底位置的不连续的覆层，因为，例如其在批量设备或集群设备中或在不连续覆层的连续通过设备中执行，以及能够用于连续的覆层，其中衬底经过覆层设备连续地传输并且在此覆层，均适用。此外，已知类型的溅射源应该是可使用的，即板状的和管形的溅射源。下面，描述溅射设备，其中将待覆层区域的表面以及将一个或多个衬底的待覆层的三维成形的表面，下面为了更好的理解概括为衬底表面虚构地划分成多个子区域，并且每个子区域指定有其自身的溅射源，该溅射源的高度匹配于衬底表面的子区域的高度位置。各个溅射源通过将整个溅射表面划分成子表面的方式而起到溅射源的作用，通过调整溅射源距衬底表面的相对子区域的间距来调节它们的高度轮廓。为此目的，溅射设备包括多个相同类型的，可选地为不同类型的溅射源，每个溅射源分别通过其自身的源固持件保持。溅射源设置为二维阵列，在替代的实施例中设置为一维阵列，在阵列中彼此间隔开并且能够具有全部彼此不同的高度位置，然而至少一个溅射源具有这种相对于另一溅射源不同的高度位置。溅射源的类型、数量和设计是优化的问题，因为大量较小的源提高层的均匀性，但是更大的源可更稳定地运行。如果溅射源至少是相同类型的，那么其是类似的，即全部为平面或全部为管形并且全部作为溅射阴极或者作为磁控管的磁体系统的构成。不同类型的溅射源的阵列包括至少一不同类型的溅射源。通过选择类型，能够影响发射速率的分布。因此，平面的溅射源具有更高的等离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溅射设备，其用于借助溅射在一个或多个衬底的三维成形表面(下面称为衬底表面)上以在覆层区域沉积层，上，所述溅射设备在覆层区段中具有以下部件：至少一个真空接口，用于在所述覆层区段中产生真空，用于导入和产生在所述覆层区段中的溅射工艺所需的工艺气体的气体输送装置，和衬底保持装置，用于相对于所述衬底保持装置的衬底基准表面固持所述衬底，和多个同类或不同类的溅射源，所述溅射源分别由其自身的源固持件保持，并且所述溅射源在其朝向覆层区域的溅射表面上分配有单独的基准点，其中所述溅射源分别彼此间隔开以二维阵列设置，所述二维阵列与所述覆层区域相对，并且沿源基准表面延伸，所述源基准表面贯穿至少一个基准点，并且在每个其表面点中具有距衬底基准表面相同的表面间距，和其中至少一个溅射源的源固持件到距离所述源基准表面的非零源间距是可调整的，所述源间距在所述溅射源的基准点和所述源基准表面之间沿着贯穿所述基准点的所述源基准表面的表面法线测量。

【技术特征摘要】
2017.06.28 DE 102017114373.41.一种溅射设备，其用于借助溅射在一个或多个衬底的三维成形表面(下面称为衬底表面)上以在覆层区域沉积层，上，所述溅射设备在覆层区段中具有以下部件：至少一个真空接口，用于在所述覆层区段中产生真空，用于导入和产生在所述覆层区段中的溅射工艺所需的工艺气体的气体输送装置，和衬底保持装置，用于相对于所述衬底保持装置的衬底基准表面固持所述衬底，和多个同类或不同类的溅射源，所述溅射源分别由其自身的源固持件保持，并且所述溅射源在其朝向覆层区域的溅射表面上分配有单独的基准点，其中所述溅射源分别彼此间隔开以二维阵列设置，所述二维阵列与所述覆层区域相对，并且沿源基准表面延伸，所述源基准表面贯穿至少一个基准点，并且在每个其表面点中具有距衬底基准表面相同的表面间距，和其中至少一个溅射源的源固持件到距离所述源基准表面的非零源间距是可调整的，所述源间距在所述溅射源的基准点和所述源基准表面之间沿着贯穿所述基准点的所述源基准表面的表面法线测量。2.一种溅射设备，其用于借助于溅射在一个或多个衬底的一个三维成形的表面(下面称为衬底表面)以在两个覆层区域沉积层所述溅射设备在一个覆层区段或两个覆层区段中具有以下部件：至少一个真空接口，以在每个覆层区段中产生真空，用于将溅射工艺所需的工艺气体导入每个覆层区段中的气体输送装置，和一个或两个衬底保持装置，其用于相对于每个衬底保持装置的衬底基准表面固持所述衬底，多个作为溅射源的管式阴极，所述每个管式阴极分别由其自身的源固持件保持，并且所述管式阴极分别在其朝向覆层区域的溅射表面上分配有相应的基准点，其中所述溅射源分别设置为彼此平行且彼此间隔开的磁控管的两个一维阵列，并且两个阵列的所述磁控管的两个轴线方向沿着视角为衬底的运输路径以从第一覆层区域进入第二覆层区域中，彼此间具有大于0°至90°的转动角度β，其中每个阵列各相对于一个覆层区域，并且沿着各个源基准表面延伸，所述源基准表面贯穿相应所述阵列的所述溅射源的至少一个基准点，并且每个表面点中具有距衬底基准表面相同的表面间距，和其中至少一个溅射源的源固持件到距离所述源基准表面的非零源间距是可调整的，所述源间距在所述溅射源的基准点和所述源基准表面之间沿着贯穿所述基准点的所述源基准面的表面法线测量。3.根据权利要求1或2所述的溅射设备，其中所述至少一个溅射源的所述溅射表面的始于所述溅射...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·波特卡，M·克雷斯，M·盖斯勒，F·P·施瓦兹，
申请(专利权)人：索莱尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE