[实用新型]碱金属和碱土金属的沉积系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2010年11月24日提交的美国临时申请序列号61/417,108的权益，在此通过引用的方式将该申请的全部内容并入本文。

技术领域

本实用新型大体涉及用于碱金属和碱土金属的沉积系统，更具体地说，涉及高产量沉积系统。

背景技术

已知现有技术的碱金属和碱土金属沉积系统产量低且不易于扩展为高产量和大基板。需要碱金属和碱土金属沉积源和沉积系统，这样的碱金属和碱土金属沉积源和系统(1)可用于不同基板规格，所述基板规格包括圆形、矩形等，(2)尺寸可以适应任何尺寸的基板，以及(3)允许高产量沉积-允许成本可竞争地制造诸如薄膜电池和电变色窗口之类的器件。

实用新型内容

大体上，本实用新型的实施例提供用于沉积碱金属和碱土金属的高沉积速率源和系统，可适配于任何室形状因数，且尺寸可用于任何尺寸基板。这些系统可配置有溅射靶，所述溅射靶具有有效冷却通道和气密密封的可清洁盖，以在于惰性气氛下将靶安装到沉积室中之前保护对环境敏感的靶。而且，可利用以下项配置这些系统：(1)较轻的惰性气体和/或惰性气体的混合物；和(2)单种和多种功率源，例如直流(DC)功率源、脉冲直流功率源、射频(RF)功率源、射频-直流(RF-DC)功率源、脉冲直流-射频(DC-RF)功率源、脉冲直流-高频(DC-HF)功率源和/或其他双频功率源。再进一步地，这些系统可配置有与平坦溅射靶平行的平坦基板，(对于组合工具构造)，所述溅射靶具有比基板大的表面积，或者(对于串联(in-line)构造)所述溅射靶具有比基板大的宽度，由此提供这样的系统：能够均匀沉积且尺寸可以适应任何形状和尺寸的平坦基板。靶也可是圆柱形或者是环形形状，以便旋转用于高的材料利用率应用。

根据本实用新型的各方面，用于碱金属/碱土金属的沉积系统可包括：真空室；在真空室内的金属溅射靶，所述靶包括贴附到背板的靶材料，所述背板包括冷却通道；在真空室内的基板固定器，所述固定器配置成保持基板，所述基板面对且平行于金属溅射靶；以及多个功率源，所述多个功率源配置成向在基板和靶材料之间点燃的等离子体施加能量。冷却通道的截面可为圆形的、矩形的或者锥形的。而且，能实现较低温度的致冷剂可用在冷却通道中以最大化冷却效率，使所述系统能应对高功率、高沉积速率和高产量处理。单个和多个功率源可包括DC功率源、脉冲DC功率源、RF功率源、RF-DC功率源、脉冲DC-RF功率源、脉冲DC-HF功率源和/或其他双频功率源。多频功率源可允许反卷积控制等离子体特性(自偏压、等离子体密度、离子和电子能量等)，从而，与使用单个功率源的其他可能性相比，可在较低功率下达到较高生产条件。例如，可使用较低频功率源来控制自偏压，同时可使用较高频功率源来控制离子密度。

优选地，所述沉积系统还包括泵和冷却单元，所述泵和冷却单元配置成经由所述冷却通道循环致冷剂。

优选地，在低于零摄氏度的温度下向所述冷却通道提供所述致冷剂。

优选地，所述沉积系统还包括盖，所述盖配置成安装在所述靶材料上方，所述盖和所述金属溅射靶配置成在所述盖和所述金属溅射靶之间形成密封。

优选地，所述盖包括把手，用于去除或者替换在所述沉积系统内的所述盖，所述沉积系统配置成适应自动去除所述盖并将所述盖存储在与所述金属溅射靶相邻的非溅射区域中。

优选地，所述盖包括阀，用于提供在所述靶材料和所述盖之间的密封空间的通道，以便泵送、净化或者加压所述密封空间中的气体。

优选地，所述多个功率源包括耦合到所述靶的第一射频功率源和耦合到所述靶的第二射频功率源，所述第一射频功率源和所述第二射频功率源配置成向所述金属溅射靶提供不同频率。

优选地，所述第一射频功率源控制靶材料自偏压，并且所述第二射频功率源控制所述等离子体中的离子密度。

优选地，所述多个功率源包括耦合到所述靶的射频功率源和耦合到所述靶的直流功率源。

优选地，所述多个功率源包括耦合到所述靶的射频功率源和耦合到所述靶的脉冲直流功率源。

优选地，所述沉积系统配置成结合到组合工具中。

优选地，所述靶材料的表面积大于基板面积。

优选地，所述沉积系统配置成结合到串联工具中。

优选地，所述靶材料宽度大于基板宽度。

优选地，所述沉积系统还包括耦合到所述真空室的工艺气体源，所述工艺气体源包括惰性气体源，选择原子量小于所述靶材料原子量的所述惰性气体。