用于将靶材料溅射沉积到基底的方法和设备技术

公开了一种用于将靶材料溅射沉积到基底的设备。在一种形式中，该设备包括布置成沿着弯曲路径引导基底的基底引导件和与基底引导件间隔开并布置成支撑靶材料的靶部分。靶部分和基底引导件在它们之间限定沉积区。该设备包括限制装置，其包括一个或多个磁性元件，所述磁性元件布置成提供限制磁场以将等离子体限制在沉积区中，从而在使用中提供将靶材料溅射沉积到基底卷材，限制磁场的特征在于磁场线布置成至少在沉积区中基本沿着弯曲路径的曲线，从而将所述等离子体限制在弯曲路径的所述曲线周围。线周围。线周围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于将靶材料溅射沉积到基底的方法和设备


[0001]本专利技术涉及沉积，更具体地说，涉及将靶材料溅射沉积到基底的方法和设备。

技术介绍

[0002]沉积是将靶材料沉积在基底上的过程。沉积的示例是薄膜沉积，其中薄层(通常从约一纳米或甚至几分之一纳米到几微米或甚至几十微米)沉积在基底上，例如硅晶片或卷材。薄膜沉积的示例技术是物理气相沉积(PVD)，其中处于凝聚相的靶材料蒸发以产生蒸汽，该蒸汽然后凝聚到基底表面上。PVD的示例是溅射沉积，在溅射沉积中，由于高能粒子(比如离子)的轰击，粒子从靶中喷射出来。在溅射沉积的示例中，溅射气体比如惰性气体比如氩气在低压下被引入真空室，并且溅射气体使用高能电子被电离以产生等离子体。等离子体的离子对靶的轰击喷射出靶材料，然后该靶材料可以沉积在基底表面上。溅射沉积优于其他薄膜沉积方法，例如蒸发，因为可以沉积靶材料而不需要加热靶材料，这又可以减少或防止对基底的热损伤。
[0003]一种已知的溅射沉积技术采用磁控管，其中辉光放电与磁场结合，该磁场导致靠近靶的圆形区域中的等离子体密度增加。等离子体密度的增加会导致沉积速率的增加。然而，磁控管的使用导致靶的圆形“跑道”形腐蚀轮廓，这限制了靶的利用，并且会对所得沉积的均匀性产生负面影响。
[0004]希望提供均匀和/或有效的溅射沉积，以提高工业应用中的实用性。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于将靶材料溅射沉积到基底的设备，该设备包括：
[0006]基底引导件，布置成沿着弯曲路径引导基底；
[0007]靶部分，与基底引导件间隔开并布置成支撑靶材料，靶部分和基底引导件在它们之间限定沉积区；以及
[0008]限制装置，其包括一个或多个磁性元件，所述磁性元件布置成提供限制磁场以将等离子体限制在沉积区中，从而在使用中提供将靶材料溅射沉积到基底的卷材，限制磁场的特征在于磁场线布置成至少在沉积区中基本沿着弯曲路径的曲线，从而将所述等离子体限制在弯曲路径的所述曲线周围。
[0009]通过沿着弯曲路径引导基底，该设备例如在“卷到卷”型系统中在基底的大表面积上提供靶材料的紧凑溅射沉积。卷到卷沉积系统可能比批处理更有效，批处理可能涉及在批次之间停止沉积。
[0010]由于磁场线基本沿着弯曲路径的曲线，等离子体可被限制在弯曲路径周围进入沉积区。因此，至少在弯曲路径的曲线周围的方向上，等离子体的密度在沉积区中更均匀。这可以增加沉积在基底上的靶材料的均匀性。因此，可以提高被处理基底的一致性，减少对质量控制的需求。
[0011]在示例中，一个或多个磁性元件布置成提供限制磁场，从而将等离子体限制成弯曲片的形式。通过将等离子体限制成弯曲片的形式，可以增加基底暴露于等离子体的面积。因此，溅射沉积可以在基底的更大表面积上进行，这可以提高溅射沉积的效率。通过提供弯曲的等离子体片，等离子体的密度可以更加均匀。等离子体的均匀性可以在弯曲路径的曲线周围和基底的宽度上增加。这可以允许靶材料更均匀地溅射沉积到基底上。
[0012]在示例中，一个或多个磁性元件布置成提供限制磁场，从而将等离子体限制成弯曲片的形式，该弯曲片至少在沉积区中具有基本均匀的密度。在沉积区中等离子体密度基本均匀的情况下，靶材料可以基本均匀的厚度沉积在基底上。这可以提高沉积后基底的一致性，并减少对质量控制的需求。
[0013]在示例中，一个或多个磁性元件是电磁体。使用电磁体允许控制限制磁场的强度。例如，该设备可以包括控制器，其布置成控制由一个或多个电磁体提供的磁场。以这种方式，可以调节沉积区中等离子体的密度，这可用于调节靶材料在基底上的沉积。因此，可以改善对溅射沉积的控制，提高设备的灵活性。
[0014]在示例中，一个或多个磁性元件是螺线管的形式，螺线管在使用中在基本垂直于其内部产生的磁场线的方向上是细长的。利用这种布置，等离子体可被细长螺线管沿着比其他方式更长的长度限制，例如以片的形式。这可以允许增加暴露于等离子体的基底和/或靶材料的面积。这可以提高溅射沉积的效率，并且可以替代地或另外提供靶材料在基底上更均匀的沉积。
[0015]在示例中，限制装置包括布置成提供限制磁场的至少两个磁性元件。这可以允许更精确地限制等离子体，和/或可以允许在控制限制磁场方面有更大的自由度。例如，具有至少两个磁性元件可以增加暴露于等离子体的基底面积，并因此增加其上沉积靶材料的基底面积。这可以提高溅射沉积过程的效率。在这些示例中，至少两个磁性元件可以布置成使得在磁性元件之间提供的相对高磁场强度的区域基本沿着弯曲路径的曲线。这可以增加弯曲路径的曲线周围的等离子体的均匀性，这又可以增加溅射沉积在基底上的靶材料的均匀性。
[0016]在示例中，表征限制磁场的磁场线每个都是弯曲的，以便至少在沉积区中基本沿着弯曲路径的曲线。基本沿着弯曲路径的曲线的磁场线可以将等离子体限制在弯曲路径的曲线周围，因为等离子体可能倾向于沿着磁场线。这可以至少在弯曲路径的曲线周围提供更均匀的等离子体分布。这可以至少在弯曲路径的曲线周围的方向上提供靶材料在基底上更均匀的溅射沉积。在这些示例中，一个或多个磁性元件可以包括螺线管，该螺线管具有开口，在使用中通过该开口限制等离子体，该开口在基本平行于基底引导件的纵向轴线的方向上是细长的。通过螺线管的开口限制等离子体可以增加沉积区内的等离子体密度。例如，一定量的等离子体可被压缩或以其他方式收缩以通过螺线管的开口。利用这种布置，等离子体可被限制在比其他方式更宽的区域上，例如对应于螺线管的细长开口。例如，等离子体可被片形式的螺线管的细长开口限制。等离子体可能比其他情况更均匀。另外或可替代地，由于等离子体被表面的细长开口限制，基底和/或靶材料的更大的表面积可以比其他情况下暴露于等离子体。这可以提高溅射沉积过程的效率。在这些示例中，该设备可以包括布置成产生等离子体的等离子体产生装置，其中等离子体产生装置包括一个或多个细长天线，该天线在基本平行于基底引导件的纵向轴线的方向上延伸。利用这种布置，可以沿着一个
或多个细长天线的长度产生等离子体，这可以允许基底和/或靶材料暴露于等离子体的面积增加。这可以提高溅射沉积的效率，并且可以替代地或另外提供靶材料在基底上更均匀的沉积。
[0017]在示例中，表征限制磁场的磁场线布置成使得垂直于每个磁场线延伸并连接磁场线的假想线是弯曲的，从而至少在沉积区中基本沿着弯曲路径的曲线。利用磁场线的这种布置，等离子体可以采取弯曲片的形式，该弯曲片延伸穿过比其他方式更大宽度的沉积区，但在引导基底所沿的弯曲路径周围弯曲。这可以增加基底和/或靶材料对等离子体的暴露，这可以增加靶材料溅射沉积在基底上的效率。由于假想线被弯曲成至少在沉积区中基本沿着弯曲路径的曲线，所以等离子体在弯曲路径的曲线周围会更加均匀。这可以提高溅射沉积在基底上的靶材料的均匀性。在这些示例中，一个或多个磁性元件可以包括螺线管，该螺线管具有开口，在使用中等离子体通过该开口被限制，该开口是弯曲的并且在基本垂直于基底引导件的纵向轴线的方向上是细长的。螺线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将靶材料溅射沉积到基底的设备，该设备包括：基底引导件，布置成沿着弯曲路径引导基底；靶部分，与基底引导件间隔开并布置成支撑靶材料，靶部分和基底引导件在它们之间限定沉积区；以及限制装置，其包括一个或多个磁性元件，所述一个或多个磁性元件布置成提供限制磁场以将等离子体限制在沉积区中，从而在使用中提供靶材料到基底卷材的溅射沉积，限制磁场的特征在于磁场线布置成至少在沉积区中基本沿着弯曲路径的曲线，从而将所述等离子体限制在弯曲路径的所述曲线周围。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个磁性元件布置成提供限制磁场，从而将等离子体限制成弯曲片的形式。3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述一个或多个磁性元件布置成提供限制磁场，从而将等离子体限制成弯曲片的形式，所述弯曲片至少在所述沉积区中具有基本均匀的密度。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，一个或多个磁性元件是电磁体。5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述设备包括控制器，其布置成控制由电磁体中的一个或多个提供的磁场。6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，一个或多个磁性元件采用螺线管的形式，该螺线管在使用中在与其内部产生的磁场线的方向基本垂直于的方向上是细长的。7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述限制装置包括布置成提供所述限制磁场的至少两个磁性元件。8.根据权利要求8所述的设备，其中，所述至少两个磁性元件布置成使得在磁性元件之间提供的相对高磁场强度的区域基本沿着所述弯曲路径的曲线。9.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，表征所述限制磁场的磁场线均为弯曲的，以便至少在所述沉积区中基本沿着所述弯曲路径的曲线。10.根据权利要求9所述的设备，其中，一个或多个磁性元件包括螺线管，所述螺线管具有开口，在使用中通过该开口限制等离子体，所述开口在基本平行于所述基底引导件的纵向轴线的方向上是细长的。11.根据权利要求9或10所述的设备，所述设备还包括布置成产生等离子体的等离子体产生装置，其中该等离子体产生装置包括一个或多个细长天线，该一个或多个细长...

【专利技术属性】
技术研发人员：M伦德尔，R格鲁亚，
申请(专利权)人：戴森技术有限公司，
类型：发明
国别省市：