[发明专利]用于PVD阵列应用的多方向跑道旋转阴极

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于沉积装置的阴极组件以及用于在基板上沉积薄膜的方法。本发明的实施例具体地涉及用于溅射沉积装置的阴极组件、以及用于在溅射沉积装置中的基板上沉积薄膜的方法。具体地说，实施例涉及具有磁体组件的阴极组件以及用于使用磁场沉积薄膜的方法。

背景技术

涂层材料可用在一些应用中且可用在一些技术领域中。例如，用于显示器的基板通常使用物理气相沉积（PVD）工艺涂布。涂层材料的进一步应用包括隔热板、有机发光二极管（OLED）面板，以及硬盘、CD、DVD等。

已知用于涂布基板的几种方法。例如，基板可通过PVD工艺、化学气相沉积（CVD）工艺、或等离子体增强化学气相沉积（PECVD）工艺等涂布。典型地，所述工艺在处理装置或处理腔室中进行，其中待涂布的基板安置在此处理装置或处理腔室中。在装置中提供沉积材料。在使用PVD工艺的情况下，沉积材料是以固相存在于靶中。通过用高能粒子轰击靶，靶材料（即，待沉积的材料）的原子被从靶中逐出。靶材料的原子被沉积在待涂布的基板上。一般地，PVD工艺适合于薄膜涂层。

在PVD工艺中，将靶用作为阴极。两者都布置在真空沉积腔室中。在低压（例如，在大约10^-2毫巴）下将工艺气体填充在处理腔室中。当将电压施加到靶和基板时，电子被加速到阳极，工艺气体的离子借此通过电子与气体原子的碰撞而产生。带正电荷的离子在阴极的方向上被加速。通过离子的撞击，靶材料的原子被从靶中逐出。

已知使用磁场以增加上述工艺的效率的阴极。通过施加磁场，电子在靶附近花费更多的时间，且更多的离子在靶附近产生。在已知的阴极组件中，布置一个或多个磁轭或磁棒以改善离子产生，并且因此改善沉积工艺。一些阴极布置在阴极中提供可动磁体组件，以达到具有高效率的均匀层沉积。

然而，因为磁棒的运动（诸如转动）非常耗时且磁棒的运动需要大量的硬件以及软件努力以驱动磁体组件，所以可动磁棒或磁轭是成本密集且易于出错的。

鉴于上述内容，本发明的目的是提供一种用于在基板上沉积薄膜的阴极组件和方法，所述阴极组件和方法克服本领域中的至少一些问题。

发明内容

鉴于上文，提供了如独立权利要求1所述的用于溅射沉积装置的阴极组件以及如独立权利要求14所述的在溅射沉积装置中的基板上沉积薄膜的方法。本发明的进一步方面、优点和特征是从从属权利要求、描述和附图显而易见的。

根据本发明的第一实施例，提供一种用于溅射沉积装置的阴极组件，所述阴极组件具有用于在基板上涂布的涂布侧。阴极组件包括旋转靶组件和至少一个第一磁体组件，所述旋转靶组件适合于围绕旋转轴旋转靶材料。至少一个磁体组件典型地具有内部磁极和至少一个外部磁极且适于产生一个或多个等离子体区。此外，阴极组件具有对于一个磁极的第一角坐标、以及对于另一磁极的第二角坐标。典型地，将磁极提供用于涂布侧。第一角坐标和第二角坐标界定大于约20度且小于约160度的角度α。

根据本发明的进一步实施例，提供一种用于在溅射沉积装置中的基板上沉积薄膜的方法。溅射沉积装置可包括旋转靶组件以及用于在基板上涂布的涂布侧。典型地，靶组件适于围绕旋转轴旋转靶材料。此外，阴极组件可包括至少一个磁体组件，所述至少一个磁体组件相对于旋转轴保持在固定位置。磁体组件包括内部磁极和至少一个外部磁极，且磁体组件适于产生一个或多个等离子体区。典型地，阴极组件进一步具有：对于一个磁极的第一角坐标，提供所述磁极用于涂布侧；以及对于另一磁极的第二角坐标，提供所述磁极用于涂布侧。用于在基板上沉积薄膜的方法包括：使用通过被布置在第一角坐标中的磁极产生的磁场来产生至少一个第一等离子体区，且使用通过被布置在第二角坐标中的磁极产生的磁场来产生至少一个第二等离子体区，用于在涂布侧涂布基板。典型地，第一角坐标和第二角坐标界定大于约20度且小于约160度的角度α。

根据更进一步实施例，提供用于溅射沉积装置的阴极组件。典型地，阴极组件具有用于在基板上涂布的涂布侧。此外，阴极组件包括旋转靶组件和至少一个第一磁体组件，所述旋转靶组件适合于围绕旋转轴旋转靶材料。磁体组件包括内部磁极和至少一个外部磁极，且磁体组件适于产生一个或多个等离子体区。典型地，至少一个磁极的内部磁极和外部磁极界定一角度α，所述角度大于约20度且小于约160度。根据又进一步实施例，可选择性地增加来自从属权利要求或从属权利要求的组合的特征。