[发明专利]衬底处理系统,和衬底处理方法

说明书

技术领域

本申请属于材料沉积技术领域，涉及用于在衬底上沉积材料的设备，尤其涉及一种具有改进的材料利用率的衬底处理系统，和衬底处理方法。

背景技术

材料沉积广泛用于窗玻璃涂布，平板显示器制造，柔性膜(比如网幅)涂布，硬盘涂布，工业表面涂布，半导体晶片处理，光电面板，及其他应用。材料从靶源溅射或汽化并沉积在衬底上。常规的沉积系统在材料利用率上具有多个缺点。例如，参考图1A-1E，沉积系统100包括真空室120中衬底115上的矩形靶110。固定的磁控管130固定于靶110上。衬底115可沿着相对于靶110和磁控管130的方向150运输，以在衬底115的顶面上均匀沉积。电源140可在靶110和真空室120的壁之间产生电偏斜(electric bias)。

磁控管130(图1C)包括第一极性的磁极132和与第一极性相对的第二极性的磁极135。磁控管130可在靶110的下侧在溅射表面112外产生磁通量以在溅射表面112附近约束(confine)等离子体气体。在磁场平行于溅射表面112和磁场最强的位置附近可约束更多电子。通过局部磁场强度最大的位置可形成封闭环以俘获电子。封闭路径可引导溅射表面112附近被俘获的电子的迁移路径。封闭环磁场可提高溅射气体(即等离子体)的电离效率以更有效地约束溅射表面112附近的电子。提高的电离可在溅射沉积期间使工作电压更低，这在操作中更易实施。

沉积系统100的缺点在于材料利用率低。一段时间的溅射操作后，如图1D和1E所示，常在溅射表面112上出现不均匀的腐蚀图案115。腐蚀图案115一般包括和磁控管130的磁场强度匹配的封闭环状槽。最强腐蚀存在于和溅射气体提高最多的磁场强度高的位置对应的靶位置116。在靶位置116到达靶110的顶面前须更换靶110。靶110被抛弃，未使用的靶材料117被浪费。

因此需要增大靶材料的利用率并使材料沉积中的浪费最小化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有改进的材料利用率的衬底处理系统，和衬底处理方法。

一方面，本发明涉及衬底处理系统，包括可将衬底纳入其中的处理室；处理室中的含有溅射表面的靶，其中所述衬底可接收从溅射表面溅射的材料；放置于靶附近的磁控管，其中所述磁控管可在溅射表面上产生两个由距离S分隔的腐蚀槽，其中两个腐蚀槽的至少一个的特点在于腐蚀宽度W；和可以N步沿着第一方向的行进路径移动磁控管的第一运输装置(transportmechanism)，其中N是整数，所述磁控管可在所述N步中的每一步停止以从溅射表面溅射材料并沉积在衬底上，所述N步具有基本(substantially)相同的步长，所述步长近似(approximately)等于所述腐蚀宽度W。

另一方面，本发明涉及衬底处理系统，包括可将衬底纳入其中的处理室；和多个沉积源，每一沉积源含有处理室中的含有溅射表面的靶，其中所述衬底可接收从溅射表面溅射的材料；放置于靶附近的磁控管，其中所述磁控管可在溅射表面上产生两个由距离S分隔的腐蚀槽，其中两个腐蚀槽的至少一个的特点在于腐蚀宽度W；和可以以N步沿着第一方向的行进路径移动磁控管的第一运输装置，其中N是整数，所述磁控管可在所述N步中的每一步停止以从溅射表面溅射材料并沉积在衬底上，所述N步具有基本相同的步长，所述步长近似等于所述腐蚀宽度W。所述衬底处理系统也包括可在所述多个沉积源中相对于靶移动衬底的第二运输装置。

另一方面，本发明涉及衬底处理方法。所述方法包括将衬底置于处理室中；在处理室中安装靶的溅射表面，邻近所述靶放置磁控管；从所述溅射表面溅射材料以沉积在所述衬底上；在所述溅射表面上产生两个由距离S分隔的腐蚀槽，其中所述两个腐蚀槽的一个的特点在于腐蚀宽度W；通过近似等于所述腐蚀宽度W的步长沿着第一方向的行进路径移动所述磁控管；和所述移动磁控管的步骤后，从所述溅射表面溅射另外的材料以沉积在所述衬底上。