CN102918622A - 用于物理气相沉积的腔室 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于物理气相沉积的腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)。腔室包含外壳(210;310;410;510;610;710;910;1010)、腔门(220;320;420;520;620;720;920;1100;1220)，用于开启与关闭该外壳；以及轴承(240;340;440;540;640;740;940;1140;1240)，用于容置靶材(230)，其中轴承位于第一方向(260)中。此外，腔室适于使得在该第一方向中使该靶材至少部分移除于该腔室外。根据实施例，提供了一种用于物理气相沉积的腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)。该腔室适于容置至少一靶材(230)与基板。该腔室包含外壳、腔门与至少一轴承以固定该靶材，其中该轴承装设至腔门。

Description

用于物理气相沉积的腔室
发明的技术领域
本发明的实施例与一种物理气相沉积的腔室有关。特别是，与一种包含腔门与外壳的腔室有关。具体而言，与一种溅射沉积腔室有关。此外，实施例关于一种物理气相沉积腔室的维护方法。本发明的实施例关于纳米制造技术方案，涉及了薄膜与涂层沉积中所使用的设备、工艺与材料，代表性实例包含(但不限于)涉及半导体与介电材料和器件、硅基晶圆、平板显示器(例如TFT)、掩模与滤光器、能量转换与存储(例如光伏电池、燃料电池与蓄电池)、固态发光(例如LED与OLED)、磁性与光学存储、微机电系统(MEMS)与纳米机电系统(NEMS)、微光学与光电器件、建筑与汽车玻璃、金属与聚合物箔片和封装的金属化系统、以及微米与纳米塑模的应用。
发明的背景
物理气相沉积通常用于各种应用。举例而言，不同的数据介质(例如CD与DVD)是在一物理气相沉积工艺中进行涂布。而且，箔片、工具与微电子器件由此方法所产生。物理气相沉积腔室可任选地包含基板(该基板上方待沉积材料)与靶材(该靶材为该材料来源)。
几乎所有金属都可作为待沉积的材料。在物理气相沉积腔室中注入工艺气体。通常，靶材是作为阴极，而基板是作为阳极。藉由在阳极与阴极之间施加电压，在该处的气体即变成等离子体。工艺气体的等离子体中的粒子可与靶材反应，并从靶材材料释放粒子。靶材材料的粒子即沉积在基板的表面上。
当靶材的沉积材料耗尽时，即必须将靶材自腔室移除，且需替换新的靶材。同时，腔室必须随时清洁以移除因靶材材料粒子散布而未沉积在基板上、而是沉积在腔室部件(例如腔室壁体、靶材周边等)上的靶材材料。
靶材的移除以及在靶材周边或靶材本身已经替换后再次固定靶材的步骤占据了一定时间量来进行腔室维护。因此，为避免损失过多的生产时间，常用手段是采用长效靶材及将材料散布限制为特定量的工艺条件。
发明内容
根据实施例，提供了一种用于物理气相沉积的腔室。该腔室包含外壳；腔门，用于开启及关闭该腔室；以及轴承，用于容置靶材，其中该轴承位于第一方向中，且该腔室适于使该靶材可于该第一方向中至少部分自该腔室移除。
根据实施例，提供了一种用于物理气相沉积的腔室，该腔室适于容置至少一靶材与基板。该腔室包含外壳、腔门，用于开启及关闭该腔室、以及至少一轴承，用于固定该靶材，其中该轴承装设至该腔门。
本发明的其他方面、优势与特征可由从属权利要求、说明书、以及附图中得知。
附图说明
为使本发明的上述特征可以被详细了解，本发明的更特定描述(简要说明于上文)可参照实施例而得知。附图与本发明的实施例有关，且说明如下：
图1a示出简化腔室几何结构的实例；
图1b示出图1a的简化腔室几何结构的实例的侧视图；
图2a示出本领域中已知的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图2b示出图2a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图3a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图3b示出图3a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图3c示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图4a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图4b示出图4a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图5a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图5b示出图5a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图5c示出根据本文所述实施例的物理气相沉积的实施例的示意透视图；
图6a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图6b示出图6a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图7a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图7b示出图7a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图8a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图8b示出图8a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图9a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图9b示出图9a的物理气相沉积腔室的示意侧视图；
图9c示出根据本文所述实施例的物理气相沉积的实施例的示意透视图；
图10a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的示意透视图；
图10b示出根据本文所述实施例的图10a的物理气相沉积腔室在开启状态下的示意透视图；
图11a示出根据本文所述实施例的物理气相沉积腔室的腔门的示意透视图；
图11b示出图11a的物理气相沉积腔室的腔门的底视图；以及
图12示出根据本文所述某些实施例的物理气相沉积腔室的腔门的示意透视图。
实施例的详细描述
现将详细参照本发明的各个实施例，各个实施例的一或多个实例描述于附图中。在附图的下述说明中，相同的元件符号代表相同组件。一般而言，仅描述个别实施例中的差异处。各个实例的提供是为解释本发明，且并不代表对本发明的限制。举例而言，作为一实施例的部分说明或描述的特征可用于、或结合于其他实施例，以再产生另一个实施例。本发明意欲涵盖这些修饰例与变化例。
以下解释本说明书中所使用的方向。作为简化、但非限制之用且为解释所使用的方向用语，图1a中示出了关闭的腔室的示意实例。举例而言，靶材30以虚线绘示于腔室10内部。图1a示出在垂直方向中的腔室。图1b示出在水平方向中的图1a的腔室。
方向60表示第一方向。应了解下文所使用的第一方向沿着靶材的轴向方向而运行，该靶材固定于腔室中。轴向方向正常为靶材的纵向方向。第二方向70实质上垂直于第一方向60，第三方向65实质垂直于第一方向60。
在上下文中，用语“实质垂直”是指在被称为实质垂直的方向之间的角度可自直角偏离某一角度。举例而言，在方向之间的角度会因为特殊腔室设计而改变。
从图1b中可见，第一、第二与第三方向独立于腔室的方向。从图1a与图1b的视图中可知，方向60、70、65实质上彼此垂直。然而，第一、第二与第三方向之间的角度可根据腔室的设计而改变。
图2a示出了一种已知的物理气相沉积(PVD)腔室100。腔室100包含外壳110与一腔门120。腔室100的腔门120是开启的且可看见靶材130。腔室100的腔门120被配置为折板(flap)，该折板可覆盖外壳110的腔门开口150。
在图2b中，以侧视图来示出在关闭位置下的图2a的PVD腔室100。一个靶材130以虚线绘示，代表靶材130位于腔室100内部。
在上下文中，所示腔室适用于薄膜沉积方法。可任选地，可使用真空以藉由气化形式的材料的凝结而沉积材料。工艺可包含如高温真空气化与等离子体产生的步骤。腔室可具有用于提供良好工艺结果的条件的装置(未示出)，例如真空泵、加热器、冷却装置、气体入口与出口等。
腔室的清洁是耗时的、且需要沉积工艺中断。为了简化清洁工艺，通常提供靶材周边。可任选地，靶材周边覆盖腔室壁体的部分。由于靶材周边之故，可迅速进行腔室的清洁，因为周边的单一部分被替换且在腔室外部被清洁。
然而，在已知设计的腔室中需进行靶材的组装与拆除，以进行清洁、或替换耗尽的靶材。清洁与替换过程会降低效率，无论是替换靶材本身或是腔室周边。
举例而言，在应替换靶材时，腔门120开启，且仅可从腔室100的第二方向170抵达靶材130。换言之，在与靶材纵向轴实质垂直的方向中移除靶材。为了于第二方向170中移除靶材(这代表从腔室的背侧111至前侧112)，必须提供某些举升装置以于第二方向170中举升靶材。因此，需执行复杂程序，直到移除靶材为止。
举例而言，本文所述的靶材的重量可能可任选地达50千克至700千克之间，较常是介于100千克与600千克之间，且更常是介于200千克与500千克之间。因此，需施加相当程度的力，直到于方向170中移除靶材为止。
在另一实例中，是清洁具有已知设计的腔室并因此清洁靶材周边135。腔门120开启且靶材130系处于抵达靶材周边与腔室110内侧的路线上。因此，必须如前述实例般移除及举升靶材130，虽然靶材可能还没有耗尽。在清洁腔室之后，靶材再次放置在腔室中、再次使用相当程度的力与技术手段来将靶材定位于腔室中。
清洁腔室与替换靶材的两个实例都说明了在PVD腔室的生命周期的某些时段中必须执行耗费劳力的工艺。举例而言，当腔室用于显示器应用中的溅射工艺时，靶材可能要一周替换一次。在清洁程序之间的时间周期会根据所使用的系统、工艺、膜层厚度与参数等而改变。然而，也可能针对不同工艺而有其他时间范围。清洁与维护会延迟生产并使生产工艺效率降低。这些程序越常重复，生产工艺越无效率。
图3a示出了本文所述的实施例。提供PVD腔室200，具有外壳210与腔门220。腔室210示为位于开启状态。示出了腔室200的第一方向260。
作为示例，在所示实施例中可见两个靶材230。根据某些实施例，靶材的数量可小于两个。举例而言，可仅提供一个靶材。根据其他实施例，靶材的数量可大于两个。举例而言，靶材的数量可为三个、至少三个或四个。
可任选地，基板位于外壳中。为求简化，附图中并未绘示基板。根据某些实施例，在腔室中可仅具有一个基板。根据其他实施例，可有多个基板。基板的数量依所使用的工艺与腔室特征而定，例如腔室大小、腔室材料与腔室器具。
在所述实施例中，靶材230具有实质圆柱形状。可任选地，靶材的形状可不同于圆柱形。靶材或多个靶材的形状可具有可使靶材材料沉积在基板上的任何适当形状。举例而言，靶材可为实质矩形、平板形、中空圆柱等。根据某些实施例，靶材看具有适用于使用磁场的溅射工艺的形状。
外壳210具有腔门开口250，通过腔门开口250可抵达外壳内部。经由腔门开口250进入即可清洁腔室、改变腔室部件、供维护所需等。
此外，根据本文所述实施例的腔室可具有数种特征结构，例如基板入口、工艺气体入口、电源、真空泵、加热器、冷却装置、驱动单元、靶材旋转组件、磁场产生装置等，这些特征结构皆未绘示于图中以求简化。
根据图3a所示的实施例，靶材固定于外壳210中。靶材230固定在外壳210的底侧上。根据其他实施例，靶材230也可固定在外壳210的顶侧上。然而，在所述实施例中，靶材230固定在腔室中在第二方向270上具有较大延伸部的一侧上。
第二与第三方向与第一方向实质垂直。第二方向可描述为实质垂直于关闭位置下腔门所提供的平面。
倘若，腔门所提供的平面并非均匀成形，则应理解腔门的平面为垂直轴与第一方向垂直的平面。
第三方向也可描述为可经由虚拟线连接靶材的方向。连接靶材的虚拟线位于第二与第三方向形成的平面中。
此外，提供用于靶材的轴承240。可任选地，轴承数对应于靶材数。
轴承位于第一方向260中。应了解轴承可以靶材轴向方向位于第一方向260中的方式来容置靶材。轴承看具有托持部分，该托持部分延伸于第二与第三方向所形成的平面中。托持部分可容纳靶材的端部或部分。
根据实施例，腔门220与外壳210彼此在形状上为互补以形成腔室200。可任选地，在腔门220与外壳210处分别设置匹配表面280、281。当匹配表面280、281彼此接触时，匹配表面用以关闭腔室。
根据某些实施例，本文所述的腔室的匹配表面可设置有密封装置，该密封装置确保在腔室中可维持真空。密封装置(未示出)可为夹钳或弹性材料、它们的组合或任何适合密封PVD腔室的装置或材料。
根据可与本文所述其他实施例结合的实施例，外壳与腔门有小程度的重迭。举例而言，腔门与外壳可为密封所需而重迭。
如图3b中所示，腔门220的匹配表面280以及外壳210的匹配表面281在第一方向260中提供渐缩的形状。渐缩的形状使靶材230可于第一方向260中移出腔室200。图3b中以虚线绘示靶材230以指示靶材230定位且固定于腔室内。
腔门的渐缩形状也可描述为相对于靶材的第一方向260呈实质对称，而相对于第三方向265呈非对称。可任选地，腔室与腔门在第二方向270中的延伸随腔室在第一方向260中的延伸而改变。如图3a所示，第二方向270可表示为腔室的深度。
本文中所使用的用语“实质对称”代表被称为“实质对称”的物体的形状可由对称形式变化至某一程度。举例而言，腔室可具有数个装置，例如连接器、入口、出口、电源装置，它们并非对称地配置在腔室上。此外，实质对称的腔室的形状本身也会偏离对称性。
用语“非对称”是指被称为“非对称”的形状是不对称的。举例而言，线将腔室分隔为两个部分。相对于此线呈非对称是指该腔室的一部分的任一点不具有与该腔室的另一部分的对应点符号相反的相同座标。对应点是指具有离分隔线相同、绝对距离的点。非对称并不是指被称为实质对称的物体。
由图3b的关闭腔室的示意侧视图可清楚了解如何于第一方向中移除靶材。选择腔门220在方向270中的延伸，使得可于第一方向260中移除靶材230，亦即至图3b的左方。靶材230固定在腔室中的右侧上，如图3b中所示。可任选地，轴承240设置于腔室中以固定及托持靶材230。
轴承所在的腔室的侧部、或是装设有轴承的腔室的侧部被称为轴承侧。根据某些实施例，在第一方向260中与轴承侧相对的侧部可描述为轴承侧的相对侧。可任选地，轴承侧的相对侧也可被理解为面对轴承侧的腔室侧部。
图3c示出了可与本文所述其他实施例结合的实施例。在图3c的实施例中，腔门220与外壳210具有实质相同的形状。“实质相同的形状”代表例如在上下文中，腔门在轴承侧的相对侧处的第二方向270中的延伸实质上与外壳在轴承侧的延伸一样大。外壳210与腔门220看具有相似的几何形状，但可含有不同的PVD工艺组件。
一般而言，特别是在外壳和腔门具有相同形状的情况下，腔门被视为腔室中用于移动以开启腔室的部件。外壳一般为腔室中位置保持固定的部件。举例而言，外壳可配备有足部等以提供对地下的接触，并允许稳定且对齐的位置。在大部分实施例中，腔门并不设置有这类装置，因为腔门仅藉由对外壳的接触而受支撑。
可任选地，外壳和腔门具有相似的形状但大小不同，或由不同的材料或材料厚度所制成。
根据某些实施例，腔室在第一方向中的延伸一般可达1.2m至3.5m，较一般是介于1.7m至3.0m，且更一般是介于2.2m至2.7m。
根据可与本文所述其他实施例结合的实施例，阴极或靶材在轴向方向上一般可达1.0m至3.5m的长度，较一般是达1.5m至3.0m的长度，且更一般是达2.0m至2.5m的长度。本文所述腔室的特别形状可使靶材在靶材的轴向方向中移动一般约10mm至1000mm，较一般是约20mm至500mm，且更一般是约50mm至100mm。藉由在靶材的轴向方向(亦即第一方向)中移动靶材，靶材可从固定位置移除和/或移除离开轴承。这代表可使靶材至少部分移出腔室。举例而言，靶材可移除离开轴承达一定距离，例如在方向260中移除100mm。在第一方向260中举升靶材达一特定量之后，可从另一方向抓取阴极并将该阴极移离腔室。根据另一实施例，靶材在靶材轴向方向或腔室的第一方向260中沿靶材的整体长度而移出腔室。
根据本文所述的实施例，可轻易到达腔室的靶材周边235。
根据本文所述的实施例，靶材周边可以是至少部分环绕靶材的空间。根据本文所述的实施例(该实施例可与本文所述其他实施例结合)，靶材周边可以指至少部分环绕靶材的空间中的组件。靶材周边组件可以是特别成形的薄板、金属薄板、盒、罩等。根据实施例，靶材周边可包含用于覆盖腔室壁体的部件。
若外壳230的顶侧在方向270中具有比底侧更广的范围，则靶材230可固定在外壳的顶侧上。
上下文中所使用的“外壳”应被理解为围绕至少某些用于进行PVD工艺的组件的本体。举例而言，在外壳中可以有基板、靶材周边部件、气体入口、气体出口、电源组件、待处理材料的托持部件等等。根据某些实施例，一或多个靶材位于外壳中。外壳也可描述为是可进入、或是可由腔门开启与关闭的腔室的一个部件。
当用语“腔门”使用于上下文中时，该用语是指允许接近由腔门所开启与关闭的本体的构件。举例而言，操作者可以藉由腔门220而接近外壳210。此外，腔门可紧密关闭外壳，例如以使内部保持真空。根据某些实施例，腔门也可包含某些组件，例如靶材的轴承、靶材、气体入口及/或出口等。
此外，在上下文中，用语“轴承”应被理解为可托持靶材的组件。根据某些实施例，轴承为允许两个以上部件之间的限定相对运动的组件。轴承可为具有滚轧元件的轴承、或具有研磨表面的滑动轴承。根据其他实施例，轴承为位于腔门中、或是在外壳的壁体中、且至少部分围绕靶材的组件。根据其他实施例，轴承看仅为腔门中、或外壳的壁体中的孔洞，靶材透过该孔洞而延伸。在此情况下，轴承可具有任意形状。
在上下文中的用语“靶材”是指应被供应至基板上的材料部分、或涂覆有待供应至基板的材料的部分。举例而言，靶材可由Al、Mo、MoNb、Ti、AlNd、Cu、CuMn、IGZO、Si、ITO、SiO、Mg、Cr等所制成。根据某些实施例，靶材可被描述为可于PVD腔室中提供阴极的功能。
在图4a与图4b中绘示了PVD腔室300，PVD腔室300类似图3a与图3b的腔室200。腔室300具有外壳310与腔门320，它们的设计本质上为参照图3a与图3b或图3c所述的设计。同时，靶材230为先前所描述的靶材。然而，根据实施例，腔室适用于旋转靶材，为此目的，提供直接或间接装设至靶材230的驱动单元360。举例而言，腔室可具有驱动单元装置，例如连接器等，从而辅助驱动单元连接至靶材。驱动单元可驱动靶材230。举例而言，驱动单元360可以是使靶材230旋转的马达。
根据某些实施例，可针对所有靶材提供一个驱动单元。根据其他实施例，每个靶材都具有个别的驱动单元，因此每个靶材都可被独立驱动。
可任选地，驱动单元适用于驱动腔室的组件。举例而言，驱动单元可使受驱动的靶材、基板或腔室的其他组件产生旋转运动或枢转运动、或甚至线性运动。
驱动单元360也可见于图4b的侧视图中。腔室300具有轴承340。可任选地，驱动单元固定在腔室的轴承侧。举例而言，若靶材的轴承是根据本文所述某些实施例而在腔室的顶侧上，则驱动单元也位于腔室的顶侧处。换言之，在所示实施例中的驱动单元位于腔室300的在第二方向270上较大的侧部上。
图5a示出了PVD腔室的另一实施例。所示的腔室400具有外壳410与腔门420。腔门与外壳随腔室400在方向260中的延伸在方向270中实质均匀延伸。靶材230(可以是如前述的相同靶材)位于且固定于外壳410中，在外壳410中，轴承440位于底侧470上，底侧470亦可被描述为轴承侧以与上述定义一致。此外，在实施例中所示的外壳410提供了孔480，孔480位于外壳410的轴承侧470的相对侧475。
可任选地，孔480与轴承440和/或靶材230对齐。举例而言，孔480位于腔室410的顶部上的相对侧475中，因此孔构成靶材230的虚拟加长部。根据一实施例，孔480的形状与靶材230的外围形状相似。举例而言，孔480的形状可与靶材230的边缘相同，但大小可任选地稍微较大。
根据实施例，孔的形状与靶材230的形状不同。
可任选地，当靶材230在第一方向260中移动时，孔480的形状可使靶材230通过。可任选地，孔480可被描述为靶材孔。靶材孔具有至少是靶材截面积的大小。这代表孔具有靶材在垂直于靶材纵向轴的方向中的维度的大小。
根据某些实施例，可仅提供有一个孔480。可任选地，一个孔的形状经设计以使两个靶材230都通过。若有两个以上的靶材，则可设计一个孔使所有靶材都通过。
可任选地，孔480的数量与靶材数量对应。
根据某些实施例(并不限于图5a所示的实施例)，腔门适用于外壳的设计。
外壳410与腔门420具有重迭的部分。可任选地，腔门420的重迭部分会将外壳的靶材孔锁上。如参照图5b可知，腔门420与外壳的壁体重迭达预定程度。可任选地，可选择该预定程度，以使腔门能将腔室锁上。藉由以腔门锁上腔室、且特别是锁上腔室的孔，可在腔室中保持腔室中所需的条件，例如温度、压力、气体含量等。因此，腔门420在第二方向270中与外壳重迭至至少与孔480所抵达一样远，使得在关闭状态下，孔480可以完全被腔门420覆盖。
根据某些实施例，腔门与外壳并不为覆盖孔而重迭，而是具有可关闭孔的锁定装置。这些适于覆盖一或多个靶材孔的装置可为皮瓣、密封件、障壁、金属薄板、小腔门等。
图5c示出了一种根据本文所述实施例的腔室。腔门420与外壳410分别具有匹配表面485、486。当腔室关闭时，匹配表面485、486接触。根据本文所述的实施例，靶材230固定在外壳410的托持装置445上，该托持装置445在关闭状态下，至少部分位于腔门420内。靶材230的轴承440也位于托持装置445中。
根据实施例，托持装置可以是由与腔室相同材料所制成的薄板。托持装置适用于运载靶材的轴承。根据某些实施例，托持装置可以由任何适合运载轴承的材料所制。根据某些实施例，托持装置适于运载靶材。
藉由腔室的设计可辅助将靶材移出腔室。藉由使用所述设计，靶材可于第一方向260(亦即靶材的轴向方向)中移出腔室。
在图6a中可见本文所述的实施例。腔室500提供了外壳510与腔门520。所示的腔室510处于开启状态。
腔门520与外壳510具有类似于关于图3a与图3b所述形状的形状。
根据一方面，腔门520与外壳510在形状上彼此互补，以形成腔室500。可任选地，在腔门520与外壳510处分别具有匹配表面580、581。当匹配表面580、581彼此接触时，匹配表面580、581被配置以关闭腔室。
根据某些实施例，腔室的匹配表面设置有密封装置，密封装置确保在腔室中维持真空。密封装置(未示出)可以是一种夹钳或弹性材料、它们的组合或任何适于密封PVD腔室的装置或材料。
根据可与本文所述其他实施例结合的实施例，外壳与腔门小程度重迭。举例而言，腔门与外壳可为密封目的等而重迭。
外壳510具有腔门开口550，透过腔门开口可达外壳的内部。腔门开口550可用于进入腔室以清洁腔室、更改腔室的部件、维修之用等。
如图6a所示，腔室与腔门在第二方向270中的延伸随腔室在第一方向260中的延伸而改变。可任选地，匹配表面580、581的形状可被描述为呈渐缩。换言之，腔门520实质上相对于靶材的第一方向260呈对称，且相对于第三方向265呈非对称。
根据其他实施例，外壳的形状可与腔门的形状类似。举例而言，外壳实质上相对于第一方向而对称，并相对于第二方向270而呈非对称。
可任选地，腔门与外壳可具有实质相同的形状。在图3c中绘示出一个实例。在图3c所示的实施例中，腔门520与外壳510具有实质相同的形状。换言之，腔门在轴承侧的相对侧处、于第二方向270中的延伸实质上与腔室在轴承侧处的延伸一样大。外壳510与腔门520可具有类似的几何形状，但可含有不同的PVD工艺组件。根据可与本文所述其他实施例结合的实施例，外壳与腔门可具有类似形状、但不同大小，或可由不同材料或材料厚度所制成。图3c所示的几何形状也可应用于关于图6a与图6b所示的PVD腔室。这表示，腔室的几何形状可如图3c中所示，但靶材230位于腔门中，如图6a所示。
虽然图6a示例性示出了腔室在第二方向270中的延伸在底侧570处较小、而在顶侧575处较大，但是根据本文所述实施例的外壳也可建构为相反方式，即在底侧570处于第二方向270中的延伸较大、而在顶侧575处于第二方向270中的延伸较小。腔门的几何形状也可为相同情形。
根据某些实施例(不限于图6a中所示的实施例)，靶材230固定于腔门中。腔门520具有用于固定靶材的轴承540。轴承540装设至腔门。可任选地，轴承位于腔门中。根据实施例，轴承可以是腔门的部件。可任选地，轴承也可适用于腔门，视所使用的轴承的类型而定。轴承的类型依次与靶材相关，且可根据待执行的工艺而改变。
靶材可与上述关于图3a与图3b所描述的相同。靶材230固定在腔门中在第二方向270上具有较大延伸的侧部上。因此，在实施例中，靶材230可固定在腔门520的底侧570上。根据腔门在第二方向270中的延伸在顶侧处较大的实施例，靶材230固定在腔门的顶侧575上。
图6b中位于关闭位置的腔室的侧视图应说明了腔门520如何相对于外壳510而成形。由于靶材230固定于腔门中并以第一方向260延伸至外壳中，因此可藉由开启腔门而使靶材230自外壳230移除。因此，腔门的至少一侧包含轴承540以将靶材放置于腔门中。
包含轴承的侧部表示为轴承侧。根据某些实施例，在第一方向260中与轴承侧相对的侧部可被描述为轴承侧的相对侧。可任选地，轴承侧的相对侧可理解为腔室中面对轴承侧的一侧。轴承可使靶材沿该靶材的纵向轴而旋转。
此外，图6b中所示的实施例的靶材230也可以第一方向260而自腔室移除，这在必须替换靶材时特别有用。根据某些实施例，用于自腔室500移除靶材230的技术与关于图3至图5中所描述的实施例使用的技术类似。因此，腔室500可使使用者更有可能自腔室移除靶材。
举例而言，当使用者想要清洁腔室时，开启腔室500的腔门520，靶材的周边235可被直接接近以及移除或清洁。在清洁腔室时，并不从轴承540移出靶材。
根据另一实例，当使用者想要替换耗尽的靶材时，开启腔门520，且可以第一方向260移除靶材，即至图6b中所示的左侧。以第一方向移除靶材、或藉由开启腔门来移除靶材，皆使靶材的移除变得容易和简单。
在必须更换靶材及/或必须清洁腔室的情况下，根据图6a与图6b而示例说明的实施例的腔室-腔门组合允许轻易解除与移除靶材230。举例而言，腔门可被开启，而藉由在第一方向260中移动即可移除靶材230。此外，可藉由单一步骤(即开启腔门520)而自腔室和/或外壳中的处理区域移除靶材230，因此增进与加速腔室的清洁以及位于腔室500中的部件的替换。
上下文中所使用的“处理区域”应被理解为在腔室内、发生物理气相沉积工艺的区域。在运作期间，处理区域可含有例如基板、靶材与气体，和/或气体的等离子体。处理区域被定义为内部部件、或甚至是PVD腔室的整个内部。
本文所述的实施例绘示于图7a与图7b中。在该实施例中，腔室600具有外壳610与腔门620，两者随腔室600在方向260中的延伸在方向270上皆具有实质均匀的延伸。靶材230设置于腔室600中。靶材230可与关于图3a与图3b、或图6a与图6b中所述的相同。根据图7a所示的实施例，靶材230固定于腔门620中。
如图7a中所示，在实施例中的靶材230固定且托持在腔室600的底侧670。在替代实施例中，靶材230也可固定与托持在腔室600的顶侧675。轴承640设置于或装设至腔门620中，以使靶材230可移动或托持在腔门620、因而在腔室600的固定位置中。
在图7a与图7b示例性说明的实施例中，由于腔门620中轴承640的配置，靶材230不延伸至外壳中、或不延伸至较大程度。然而，当轴承640配置在靠近腔门620的开口651处时，部分靶材230延伸至外壳610中。然而，以下使用与先前描述的实施例中相同的技术，且靶材230“自外壳移除”。根据图7a与图7b所示的实施例，用语“自外壳移除”反而是指“从腔室内的处理区域中移除”。
图7b以侧视图示出了在关闭状态下的腔室600。靶材230在腔室600内的位置如虚线所示。因此，在图7b的实施例中所描述的腔室亦可藉由开启腔门620而使靶材230自外壳移除。
图8a与图8b示出了与关于图7a及图7b所述的实质相同的腔室，但具有驱动单元760以驱动靶材230。根据可与本文所述其他实施例结合的实施例，腔室适用于旋转靶材。举例而言，腔室可具有驱动单元装置，例如连接器等，从而帮助驱动单元连接至靶材的轴承740或靶材本身。为驱动靶材，提供驱动单元760，且直接或间接装设至靶材230。驱动单元可驱动靶材230。举例而言，驱动单元760可以是带动靶材230旋转的马达。
根据某些实施例，可针对所有靶材提供一个驱动单元。根据其他实施例，每一个靶材都可具有一个个别的驱动单元，使得每一个靶材都可以独立被驱动。举例而言，驱动单元或多个驱动单元可使靶材产生旋转移动或枢转移动、或甚至是线性移动。
驱动单元760也可见于图8b的侧视图中。根据某些实施例，驱动单元760可固定于腔室的底侧处。可任选地，驱动单元固定在靶材的轴承740的侧部上。举例而言，根据本文所述的某些实施例，当靶材的轴承740位于腔室的顶侧上时，驱动单元也可位于腔室的顶侧处。
根据实施例，当腔门开启时，驱动单元760可至少部分与腔门一起移动。根据某些实施例，在腔门开启之前，驱动单元760可与靶材230解除耦合。
图9a示出PVD腔室的实施例的示意图。腔室900提供了外壳910与腔门920。两靶材230被示为位于腔门920中。一般而言，靶材230示例地绘示为固定于腔门中，但不应被认为是腔门的部件。靶材的轴承940位于腔门920中。在图9a所示的实施例中，驱动单元960与腔门920相邻。可任选地，驱动单元960可适用于驱动可旋转靶材等。根据某些实施例，驱动单元960包含驱动装置、马达、控制系统的部件、轴承、连接器等。
在图9a中，所绘示的腔室900处于开启状态。可任选地，装设至腔门920的驱动单元960处于与腔门相同的关系，不管腔室是关闭或开启。
根据可与本文所述其他实施例结合的某些实施例，靶材230在方向260中具有比外壳中的基板更大的延伸。举例而言，靶材230在方向260中可超出外壳910特定量。可根据工艺参数(例如沉积材料、基板材料、应用类型等)来选择超出量。
图9b绘示图9a所示的腔室900处于关闭状态的示意侧视图。驱动单元960装设至图9a与图9b的实施例的腔门920。靶材230(如图9a中虚线所示)延伸于驱动单元960中。靶材的轴承940位于腔门920中。
图9c绘示了PVD腔室的实施例的透视图。腔室950具有侧壁991与992。举例而言，侧壁可被设计为以方向270延伸的强化肋条。在关闭状态中，侧壁可实质上平行于方向270中的腔门的侧壁。根据某些实施例，在关闭状态下，腔门921可至少部分位于外壳911中，因此肋条与腔门具有重迭的部分。可任选地，当腔室950关闭时，腔门921可位于侧壁991与992之间。外壳911具有周围匹配表面981以与腔门921的对应匹配表面980相符。腔门的匹配表面与腔门的匹配表面可用以密封腔室，例如为确保在处理期间维持工艺参数。
根据某些实施例，腔门921与外壳911及侧壁991、992的形状相适。举例而言，腔门921可在第三方向265上具有延伸，该延伸与侧壁彼此在第三方向中的距离相适。腔门在第三方向265中的延伸可适于匹配于外壳911的侧壁991、992之间。
在图9c中，可以多种方式来开启腔室950。举例而言，腔门921可藉由类似绞链的装置来开启，并且可如上述图9a中所示例子般摆动开启。可任选地，腔室950的腔门可通过在第一方向中移动腔门921而开启，如图9c中箭头260所示。
根据实施例(不限于图9c所示的实施例)，腔门被配置为在靶材的纵向方向上开始，亦即第一方向。在图9c所示的实施例中，腔门921可在方向260中举升，以开启腔室950及/或供替换或维修之用。可任选地，腔门适用于以第一方向260移动。
一般而言，当腔门与腔室的几何架构允许腔门在方向260中举升时，本文所述的其他实施例的腔门也可以于方向260中举升以接近腔室内部。
根据可与本文所述其他实施例结合的某些实施例，本文所述的PVD腔室可具有一个以上的腔门。举例而言，腔室可设置有一个外壳与三个腔门。
图10a示出PVD腔室1000的实施例，该PVD腔室1000具有一个以上的腔门。所示的腔室1000处于关闭状态且包含外壳1010、以及示例地包含三个腔门1021、1022与1023。腔门的数量可根据腔室设计、待涂布的基板、所使用的工艺等而改变。在图10a所示的实施例的各腔门1021、1022、1023中固定有两个靶材230。根据某些实施例，可仅有一个靶材固定于一个腔门中。可任选地，在一个腔门中可固定两个以上的靶材。所示的腔门以如关于图9a与图9b所述般设计，但也可设计为如上述其他实施例的腔门。
一般而言，腔门的数量可与靶材的数量相关。举例而言，根据本文所述的某些实施例，在靶材固定于外壳的情况下，可经由一个腔门而接近一定数量的靶材，例如一个、两个或甚至三个。在图10a所示的实施例中，可藉由每一个腔门1021、1022与1023而接近两个靶材230。
在图10b中，示出与图10a中相同的腔室，但一腔门1022被示为处于开启状态。腔门1022具有与该腔门相邻的驱动单元1060。根据某些实施例，腔室1000或腔室1050的其他腔门1021、1023也可具有类似腔门1022的驱动单元1060。为求简要，仅以腔门1022来绘示驱动单元。
在腔室1050的开启状态下，可看见腔门1022的匹配表面1080与外壳1010的匹配表面1081。当匹配表面1080、1081彼此接触时，匹配表面被配置以关闭腔室。根据某些实施例，腔室1050的匹配表面1080、1081可配置有密封装置，该密封装置确保维持腔室中的工艺参数(例如真空)。密封装置(未示出)可以是夹钳或诸如O型环之类的弹性材料、它们的组合或适合密封PVD腔室的任何装置或材料。
根据某些实施例，腔室1050提供了数个侧壁，其中两个在图10a与图10b中被示为侧壁1091、1092。侧壁可以为强化肋条等，并且可使腔门1021、1022与1023彼此分隔。
可经由外壳1050的一或多个腔门开口1055而进入腔室1050的外壳1010的内部。在图10b中可见一个腔门开口1055。腔门开口1055因而提供了一种对处理区域的窗口(基板于该区域中进行处理)。
可任选地，腔室1010也可藉由以方向260举升腔门2022而开启，以供替换或维修之用。
在某些实施例中，可提供如起重机等的举升装置来开启腔门、并进入PVD腔室内部以进行替换及/或维修。举例而言，一或多个上述PVD腔室可位于系统中、或用于多种或大型应用的基板处理线中。该系统可提供一起重机，该起重机具有数个臂部以从顶侧以方向260接近腔室的每一个单一靶材。
图11a示出用于PVD腔室的腔门1100。靶材230位于腔门中，该靶材与前述靶材类似或相同。靶材230藉由轴承1140而固定于腔门中。
图8a与图8b所示的腔门形状仅为示例，且可适当的应用。举例而言，腔门的形状可适用于与图6a的腔室500匹配。
在图11b中，可从侧视图(特别是从图11a所示的侧部1110)看见腔门1100。在图11b所示的实施例中，腔门1100的轴承1140可被视为贯穿腔门1100的侧部1110的壁体的孔。可任选地，靶材可延伸通过轴承1140，并继续达PVD腔室的腔门1100外部。藉由延伸通过侧部1100的壁体，靶材可由驱动单元加以驱动。
根据实施例，轴承并不延伸通过侧部1110的壁体，因此靶材存在于腔门内，因而位于腔室内。
根据某些实施例，腔门1100可具有不同于图11b所示的孔的轴承。参照上述对用语“轴承”的解释，据此任何类型的轴承可用于本文所述的PVD腔室的腔门或外壳。
一般而言，本文所述的PVD腔室的腔门适用于靶材230、外壳910与工艺参数的几何条件。图12绘示了腔门的实施例的实例，该实例可用于本文所述的PVD腔室中。实施例示出了腔门的形状可根据不同的实施例而改变，并不限于图中所示的腔室的实例。
图12示出可用于本文所述的PVD腔室的腔门的实施例。腔门1220可提供支撑装置1225。用于支撑靶材的轴承的支撑装置1225可装设至腔门、或可成为腔门的部件。图12以透视图示出腔门1220的实施例。在图12的实施例中，支撑装置1225是平板。腔门1220提供了轴承1240以固定靶材230。可任选地，轴承1240可位于支撑装置1225上。支撑装置可适用于承载靶材230的重量。
虽然在图中所描述的许多特征结构都有具体的元件符号，但应了解所描述的特征结构并不限于其中示出特征结构的实施例。举例而言，在不同实施例中所示的特征结构的组合也可适合使腔室执行运作PVD腔室的所述工艺。
可任选地，本文所述的腔室适于溅射工艺。举例而言，腔室可适用于薄膜沉积、蚀刻、分析之用等。
根据某些实施例，本文所指的靶材可以是溅射阴极。可任选地，作为溅射阴极之用的靶材具有关于待执行的工艺的特定性质。举例而言，靶材可固定于本体上，以改善靶材能力而提供溅射阴极的功能。可任选地，本体可为水冷式。根据某些实施例，溅射阴极可以是电气绝缘的且连接至电源。可任选地，溅射阴极可被设定为负电位。
可任选地，腔室可被配置以用于显示器应用，例如TFT应用、彩色滤光器应用、触控面板应用等，但也可用于太阳能应用。
根据某些实施例，腔室可被配置供大型基板应用。举例而言，腔室可适用于实现在长度约1.5m上的物理气相沉积。根据可与本文所述任何其他实施例结合的某些实施例，腔室可适用于可任选地介于0.5m至3.5m间的基板，较佳为介于1.0m至3.0m，更佳为介于1.5m至2.5m。举例而言，基板可具有约3.0mx 3.5m的大小。根据某些实施例，基板可具有数平方厘米的大小。可任选地，基板可以是单片基板、或类似带体的基板，该基板可藉由适用的驱动单元等而被引导通过腔室。
根据可与本文所述其他实施例结合的某些实施例，腔室的轴承可适用于容置PVD工艺的溅射阴极。可任选地，腔室的轴承可适用于托持PVD工艺的溅射阴极。可任选地，腔室的轴承可适用于固定PVD工艺的溅射阴极。
可任选地，本文所述的腔室可配置为垂直位置以外的方式。举例而言，腔室可任选地配置为水平配置方式。应理解对于说明书的绝大部分而言，方向的表示是相同的。图1可为所述方向的参考。举例而言，第一方向沿着靶材的纵向方向而运行，无论腔室是排列为何种位置。
藉由使用如本文所述实施例的腔室，可从PVD腔室和/或从PVD处理区域中快速移除PVD工艺的靶材或阴极。根据某些实施例，可在不拆卸靶材(该过程耗费可观时间与成本)的情况下移除靶材。根据本文所述的实施例，可藉由以腔室的第一方向移动靶材而移除靶材。由于不需要通过从腔室的第二方向捕捉靶材来拆卸靶材，因此本文所述的实施例会带来时间与成本量的效益。
如本文所述，通过从腔室和/或处理区域移除靶材，可方便地接近与更换腔室内部的部件与装置。因此，缩短位于腔室内部的部件的替换与清洁工艺，并减少工艺腔室的停顿时间或闲置时间。结果产生较大效率与较佳的工作能力。
在本文所述的所有实施例的共同处为可轻易及快速的进入腔室、特别是到外壳和处理区域的内部。换言之，藉由使用如本文所述实施例的腔室，不需进入处理区域即可抵达靶材。
前述说明与本发明的实施例有关，可在不脱离本发明的基本范畴下得知本发明的其他与进一步的实施例，这些实施例的范畴由下述权利要求所决定。

Claims (15)

1.一种用于物理气相沉积的腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)，包含：
外壳(210;310;410;510;610;710;910;1010)；
腔门(220;320;420;520;620;720;920;1020;1100;1220)，用于开启及关闭所述外壳；以及
轴承(240;340;440;540;640;740;1140;1240)，用于容置靶材(230)，所述轴承位于第一方向(260)中；
其中所述腔室适于使得在所述第一方向中使所述靶材至少部分移除于所述腔室外。
2.如权利要求1所述的腔室，其中所述腔室的轴承侧在实质垂直于所述第一方向(260)的第二方向(270)中具有比所述轴承侧的相对侧更大的延伸部。
3.如权利要求1所述的腔室，其中所述外壳(510)于轴承侧的相对侧处包含至少一靶材孔(480)，所述靶材孔具有至少为所述靶材(230)的截面积的大小。
4.如权利要求3所述的腔室，其中所述外壳(510)与所述腔门(520)具有重迭部分，且所述腔门将所述外壳的所述靶材孔(480)锁上。
5.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述轴承(640;740;1140;1240)位于所述腔门中。
6.一种用于物理气相沉积的腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)，用于容置至少一靶材(230)与基板，所述腔室包含：
外壳(210;310;410;510;610;710;910;1010)；
腔门(220;320;420;520;620;720;920;1020;1100;1220)，用以开启及关闭所述腔室；以及
至少一轴承(240;340;440;540;640;740;1140;1240)，用于固定靶材，其中所述轴承装设至所述腔门。
7.如权利要求6所述的腔室，其中所述腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)还包含轴承侧，所述轴承侧包含所述至少一轴承(240;340;440;540;640;740;1140;1240)，且其中所述靶材(230)可于所述腔室的第一方向(260)中从所述腔室移除，所述第一方向从所述腔室的所述轴承侧运行至所述轴承侧的相对侧。
8.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述腔门(220;320;420;520;620;720;920;1020;1100;1220)的形状实质上相对于所述第一方向(260)而对称，且相对于实质上垂直于所述第一方向的第二方向(270)而呈非对称。
9.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述外壳(210;310;410;510;610;710;910;1010)的形状实质上相对于所述第一方向(260)而对称，且相对于实质上垂直于所述第一方向的第二方向(270)而呈非对称。
10.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)包含一个以上的腔门。
11.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)是用于溅射工艺的腔室。
12.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)适于旋转靶材。
13.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)还包含驱动单元(360;760)，用于驱动靶材。
14.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述至少一轴承(240;340;440;540;640;740;1140)适于容置溅射阴极。
15.如前述各项权利要求中任一项所述的腔室，其中所述腔室(200;300;400;500;600;700;900;1000)适于大于约1.5m的基板。
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