[发明专利]用于溅射沉积的方法和设备

说明书

公开了用于将靶材料(108)溅射沉积到基底(116)的设备(100)。在一种形式中，该设备包括基底引导件(118)和靶部分(106)，该基底引导件布置成沿着弯曲路径(C)引导基底，该靶部分与基底引导件间隔开并且布置成支撑靶材料。靶部分和基底引导件在其之间限定了沉积区(114)。设备包括用于向靶材料施加电偏置的偏置器件(122)。该设备还包括限制装置(104)，其包括一个或多个磁性元件(104a,104b)，其布置成提供限制磁场以将等离子体(112)限制到所述沉积区，从而在使用中提供所述靶材料到所述基底的卷材的溅射沉积，所述限制磁场的特征在于磁场线布置成至少在所述沉积区中基本上遵循弯曲路径的曲线以便将所述等离子体限制成围绕弯曲路径的所述曲线。

技术领域

本发明涉及沉积，并且更具体地，涉及靶材料到基底的溅射沉积方法和设备。

背景技术

沉积是一种工艺，靶材料通过该工艺被沉积在基底上。沉积的一个例子是薄膜沉积，在薄膜沉积中，薄层(通常从大约一纳米或甚至几分之一纳米到几微米或甚至几十微米)被沉积在基底上，例如硅晶片或卷材。薄膜沉积的一种示例技术是物理气相沉积(PVD)，在物理气相沉积(PVD)中，处于凝聚相的靶材料被气化以生成蒸气，该蒸气然后被冷凝到基底表面上。PVD的一种示例是溅射沉积，在溅射沉积中，由于被高能粒子(例如离子)轰击，粒子从靶喷射出来。在溅射沉积的示例中，溅射气体，例如惰性气体，例如氩气，在低压下被引入真空腔室中，并且使用高能电子将溅射气体电离，以生成等离子体。由等离子体的离子对靶的轰击喷射出靶材料，其然后可以沉积在基底表面上。溅射沉积相对于其他薄膜沉积方法(例如蒸发)具有优点，其在于靶材料可以不需要加热靶材料而被沉积，这可以继而减少或防止对基底的热损伤。

已知的溅射沉积技术采用磁控管，在磁控管中辉光放电与磁场相结合，在接近靶的圆形区域中引起等离子体密度的增加。等离子体密度的增加可以导致沉积速率增加。然而，磁控管的使用导致靶具有圆形“跑道”形状的腐蚀轮廓，这限制了靶的利用，并且可以对所得沉积的均匀性产生负面影响。

希望提供均匀、可控和/或有效的溅射沉积，以允许提高工业应用中的实用性。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种溅射积沉设备，包括：

基底引导件，其布置为沿着弯曲路径引导基底；

靶组件，包括：

靶部分，其与基底引导件间隔开并且布置成支撑靶材料，靶部分和基底引导件在其二者之间限定沉积区；以及

偏置器件，其用于向靶材料施加电偏置；以及

限制布置，其包括一个或多个磁性元件，磁性元件布置成提供限制磁场以将等离子体限制到沉积区，从而在使用中提供靶材料到基底的溅射沉积，限制磁场的特征在于磁场线布置成至少在沉积区中基本上遵循弯曲路径的曲线以便将所述等离子体限制成围绕弯曲路径的所述曲线。

通过沿着弯曲路径引导基底，例如，设备提供在“卷到卷”型系统中靶材料在基底的大表面区域上的紧凑的溅射沉积。卷到卷沉积系统可比分批工艺更有效，分批工艺可在分批之间陷入停止沉积。

在磁场线基本上遵循弯曲路径的曲线的情况下，等离子体可围绕弯曲路径被限制到沉积区中。因此，等离子体的密度可在沉积区中更均匀，至少在围绕弯曲路径的曲线的方向上。这可增加沉积在基底上的靶材料的均匀性。因此，可改进加工过的基底的一致性，从而减少对质量控制的需要。