TW201127977A - Method for producing an ito layer and sputtering system - Google Patents

Description

201127977 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明所揭露者是關於用於製造銦錫氧化物層的方 法。更詳§之，本發明所揭露者是關於賤鍵系統。 【先前技術】 在許多應用中’必須沉積薄層於基材上。在此所用的 「基材」-詞應當包括不可撓基材（例如玻璃板或晶圓） 以及可撓基材（例如腹板與幻二者。一般用於沉積膜 層的技術為蒸鍍、濺鍍以及化學氣相沉積。 代表性範例包括（但不限於）涉及下者的應用：半導 體與介電材料及元件、矽類晶圓、平板顯示器、遮罩盥 滤片、能量轉換及儲存裝置（諸如光伏電池（ph〇t〇v〇haic 命燃料電池(fuelcell)及電池㈣番 (諸如副與〇·)、磁性與光學儲存裝置、微機電系 統（mEMS)以及奈米機電系統⑽紙）、微光學與光電機 械系統、微光學與光電元件、透明基材、結構性與汽車 玻璃、用於金屬與聚合物 蜀興眾口物泊及封裝之金屬化系統、微塑 模與奈米塑模。 減鍍是真空塗佈製程，盆用 用於，儿積各種材料的薄膜於 ::表面上。例如’濺鑛可用於沉積陶竞。在濺鑛製程 期間，透過以惰齑離+广甘 > 、 （其已由面電壓加速）轟擊標耙 表面而將塗佈材料從標料㈣待塗佈的基材。當氣體 201127977 離子擊中標靶的外表面，他們的動量傳送到材料原子， 使得一些材料原子能獲得充足的能量以克服他們的鍵 結能以從標靶表面逃逸且沉積於基材上。於基材上，他 們形成期望材料膜。沉積膜的厚度尤其取決於基材暴露 於濺鍍製程的歷程。 一般而吕，濺鍍系統用於塗佈基材，例如窗塗料、半 導體元件及顯。一般電毀形成於賤鍛標乾所配置 的濺鍍腔室中。例如，可使用旋轉濺鍍標靶。一般而言， 旋轉濺鍍標靶具有圓柱狀形式，並且繞其縱軸旋轉。濺 鍍標靶配置在背襯管上，磁電管排列在該背襯管中。 【發明内容】 根據前文，提供根據獨立的請求項第丨項的一種用於 塗佈銦錫氧化物層的方法，並且提供根據獨立的請求項 第12項的一種賤鑛腔室。 根據-個態樣，提供一種用於製造铜錫氧化物層的方 法’其包括以下步驟：於—㈣腔室中提供—待塗佈的 基材；在-背襯管周圍提供一可旋轉非黏結的編供 於在該濺鍍腔室中塗佈該基材；以及在 ，、 U 2 / JM· 2 混合 物的一大氣中從該標靶濺射該材料。 在一般實施例中，該材料從一鋼錫氧化物標_射。 例如，在一實施例中（其可與在此揭露的其他實 結幻’該銦錫氧化物層為非晶形。在—般實施例 201127977 該銦錫氧化物的-回火前，該銦錫氧化物層為非晶形。 在-般實施例中（其可與在此揭露的其他實施例結 合）’該銦錫氧化物層對波長在約400 nm至約7〇〇nm< 間的光線的透射率平均而言是比以盔Η 』〇疋比以無η2的該相同製裡 沉積的一銦錫氧化物層的透射率大2%，或特別而言是超 過約2%°特別而言’在—般實施例中’在回火該銦錫氧 化物層後提供該透射率。 例如’在一實施例中，濺鑛期間於該錢鍵腔室中仏及 〇2之間的該分子比率為介於1:1至3:1之間，特別而言 是約2:1。 在般實施你！中，5亥Η2與該〇2是分別饋％進入該藏 鍍腔室。 4J如在貫％例中，該〇2是在—Αγ/〇2混合物中镇 送進入該濺鍍腔室。 在-般實施例中’言亥Ar/02混合物具有約80 20至約 9〇:1〇的分子比率。 人在-般實施财（其可與在此揭露的其他實施例结 2疋在Ar/ Hz混合物中饋送進入該濺鑛腔室。 在身又實施例中，該Ar/H2混合物具有約⑺至約 99:1的分子比率。 實施例中（其可與在此揭露的其他實施例結合）， :從該標靶濺射該材料期間，該標靶具有超過200。〇的 /显度，特別是超過3〇(TC，例如超過4〇(rc。 例如，在一實施例中，該方法包括調整該減錄腔室中 201127977 的壓力至約1〇-4 ?? i β 5*1(T2 mbar 之間，特別是約 8*1〇-4 至約1 0 mbar之間 根據一進一步的能 〜、樣，提供一種包括一錢鍵腔室的潑 鍍系統，其具有· $ , y 至夕一個氣體入口且適於至少—個用 於-非黏結的可旋轉標乾的背襯管；一控制裝置，其適 於控制通過該氣體入口的流動’其中該控制裝置適於控 制該至少-個氣體入口，使得在一基材上使用一濺鍍製 程的一塗佈是在該濺鍍腔室中於含- 02/H2混合物的一 大氣中執行，以形成—銦錫氧化物層。 例如’一實施例中’該控制裝置適於控制濺鍍期間該 賤艘腔室中的H2及〇2之間的該分子比率為介於1: i至 3 :1之間’特別而言是約2: i。 一般實施例中（其可與在此揭露的其他實施例結合）， 該滅鑛腔室包括至少兩個氣體入口，一個用於〇2，而一 個用於H2。 例如’一實施例中’一 〇2源（特別是一 Ar/〇2源）連 接至該用於〇2的氣體入口。 在一實施例中’該02源適於提供具有約80:20至約 90:10的一分子比率的該Ar/02混合物。 例如，該濺鍍腔室可進一步包括一 H2源（特別是一 Ar/H2源）連接至該用於H2的氣體入口。 在一實施例中，該H2源適於提供具有約90:10至約 99:1的一分子比率的該Ar/H2混合物。 例如，一實施例中，一銦錫氧化物標靶配置在該背襯 201127977 管周圍。 在實施例中（其可與在此揭露的其他實施例結合）， 該濺鍍系統適於執行根據在此揭露的一實施例之該方 法。 在一般實施例中（其可與在此揭露的其他實施例結 合）’该方法可包括回火該塗層。 在一般實施例中，該背襯管適於一個或多個非黏結的 標靶圓柱，該標耙圓柱配置在該管周圍，該管具有一外 表面以及至少三個或超過三個的突出部接收位置，該 外部表面適於面對該至少-個標靶圓柱；以及裝設在該 管的該外部表面上在該等突出部接收位置之各者處的數 個突出部，其用於置中該標靶圓柱。 例如，一實施例中，每一標靶圓柱有至少三個突出部 裝設在該外部表面上，用於在該等標靶圓柱經排列以供 該標靶背襯管上的一濺鍍操作時，支撐及置中該等標靶 圓柱。 例如，一實施例中，該至少一個突出部是選自一群組， 該群組由下述者所構成：一鼻部；一彈性構件，特別是 一彈簧；一環狀彈簧，其實質上繞圓周排列；具—支撐 表面的一固體中心構件；以及前述者之組合。 在一實施例中（其可與在此揭露的其他實施例結合）， 該管包括一凹部（特別是一環狀溝槽），當特定標靶圓柱 排列以供該管上的一濺鍍操作時，該凹部至少位於一個 (特別是每一）突出部接收位置以供特定標靶圓柱之 201127977 用，其申該至少— 根據該附屬請求 式可清楚瞭解本發 個突出部排列在該凹部中。 項、該說明書實施方式及該伴隨的圖 明的進一步的態樣、優點及特徵。 【實施方式】 現在，詳閱各實施例，其一個或多個範例繪示於各圖 中。每-範例是以解釋的方式提供，而非意味其為限制。 例如，繪示或描述為一個實施例的一部份的特徵可用於 其他實施例或結合其他實施例以產生進一步的實施例。 其欲本發明所揭露者包括此類修飾型式與變化型式。 參考圖式（其中類似或相似元件在所有不同圖式中標 以單一元件符號）’第1圖顯示具有濺鍍腔室110的濺鍍 系統100的概略剖面圖。濺鍍腔室是由濺鍍腔室壁114 所界定。在一般實施例中，濺鍍系統100包括兩個旋轉 圓柱狀標靶組件120a、120b。在其他實施例中（其可與 在此揭露的其他實施例結合），該濺鍍系統可包括一個、 三個、四個或更多個圓柱狀標靶組件。在一般實施例中 (其可與在此揭露的其他實施例結合）’旋轉圓柱狀標靶 組件120a、120b由驅動組件（第1圖中未示）驅動。旋 轉圓柱狀標乾組件120a、120b每一者包括背襯管122 a、 122b，磁體佈置與陰極（圖中未示）配置於該等背襯管 中。進一步言之，圓柱狀標靶元件126a、126b配置在背 襯管122a、122b周圍。例如，在一般實施例中（其可與 201127977 在此揭露的其他實施例結合），圓柱狀標乾元件1 、 1 26b可不黏結至個別的背襯管丨22a、丨22b。在—般實施 例中，複數個隔離墊片128a、128b (特別是彈性隔離墊 片128a、l28b)配置於背襯管U2a、mb上以置中及支 樓標乾元件126a' 126b —般實施例中，彈性隔離塾片 可為彈簧。因此，在濺鍍期間標靶元件126a、12讣實質 上不會被例如背襯管的冷卻系統冷卻，使得標靶元件 126a、126b可抵達例如超過2〇〇它的高溫，特別是超過 400°C。圓柱狀標乾it件126a、126b可在用盡後更換。 在一般實施例中，銦錫氧化物（IT〇)標靶可用做為標靶元 件。在第1圖中’顯示水平旋轉圓柱狀標靶組件。在一 些實施例中（其可與在此揭露的其他實施例結合）可使 用垂直圓柱狀標乾組件 濺鍍腔室110進一步包括第一進入通口 14〇，其連 第-氣體源、142。-般實施例中’該第一氣體源可為 氣/氫氣（Η2)混合物。例如，氬氣/氫氣混合物可以9〇: 到約99:1的分子比率提供，特別是92:8到約π 3。 -步而言，可配置間144或装於氩氣/氫氣源與減鍍腔 110 W的：體或氣體連通件’以控制提供至濺鍍腔 110的風氣/風氣混合物的流率及/或量。 濺鍍腔室110進—步包括第二進入通口 15〇,其連 第二氣體源' 152。-般實施例中，該第二氣體源；為 氣/氧氣（〇2)混合物。例如，氬氣/氧氣混合物可以 到約90:10的分子比率提供，特別mi7到約 10 201127977 進一步而言，可配置閥154或泵於氬氣/氡氣源與濺鍍腔 室11 〇之間的流體或氣體連通件，以控制提供至濺鍍腔 室Π0的氬氣/氧氣混合物的流率及/或量。 進一步§之’減锻腔室可包括排出通口 連接到 排出導管162 ’該排出通口與排出泵164流體連通，以 提供濺鍍腔室110中的真空。 進一步而言’感測器170設於濺鍍腔室110中，以提 供資訊確定濺鍍腔室中氧氣、氬氣及/或氫氣的量。一般 實施例中，感測器170、第一閥144、第二閥154、及排 出泵164連接至控制裝置2〇〇 ^控制裝置2〇〇可控制閥 144、154與泵164，使得在濺鍍腔室11〇中生成及維持 期望大氣。 進一步而言，在濺鍍腔室110中，基材13()配置在圓 柱狀標靶組件120a、12〇b下方。一般實施例中（其可與 此述的其他實施例結合），基材130可排列在基材支撐件 132上。在一般實施例中（其可與此述的其他實施例結 合）’用於待塗佈之基材的基材支撐裝置配置在濺鍍腔室 中。例如，基材支撐裝置可包括輸送輥子，磁體導引系 統及進一步之特徵。 進一步實施例中，濺鍍腔室可包括基材驅動系統，以 將待塗佈的基材13〇驅動進入或移出錢鑛腔室"ο。基 於該原因’騎腔室可包括真空鎖定腔室，其配置在賤 鍍腔至110的壁處。在實施例巾（其可與此述的其他實 施例結合）’圓柱狀標靶組件12〇a、12〇b的旋轉軸實質 201127977 上平行。 在操作上，透過激發濺鍍氣體，而將電漿形成於圓柱 狀標靶組件與陽極之間的濺鍍腔室11()内側。在一般實 施例中，陽極配置在待塗佈的基材下方^ —般實施例中， 濺鍍氣體包括氬氣。同樣的，其他惰氣可用在濺鍍的一 些實施例中。 為了提供具有低膜應力與高透射率的非晶形銦錫氧化 物（ITO)層，提供含有氫氣與氧氣的大氣於濺鍍腔室中， 而ITO層是以非黏結的旋轉標靶濺鍍。例如，銦錫氧化 物層可具有約-350 MPa到350 MPa的膜應力。一般而 言，銦錫氡化物層對於波長在約4〇〇 nm到約7〇〇 之 間的光線的透射率平均而言是比以無h2的該相同製程 沉積的一銦錫氧化物層的透射率大2%，或特別而言是超 過約2%。一般實施例中，增加的銦錫氧化物層的透射率 是在回火銦錫氧化物層之後提供。IT〇層一般是提供於 基材130上。一般而言，塗佈在基材13〇上的層是非晶 形。 針對第2圖解釋了用於提供非晶形ΙΤΟ層的方法之實 施例。如帛2圖中所指，在第一方塊1〇1"，基材提供 於錢鍍腔室中以用ΙΤ0層塗佈。一般而言，標靶（特別 是ΙΤΟ標耙）也提供於濺鍍腔室中（於方塊中）。 另一實施例中，當待塗佈的基材提供於濺鍍腔室中或位 於圓柱狀標乾組件下方時，標乾已經提供在賤鑛腔室中。 然後I方塊1G3G，電聚在濺链腔室中生成並且標乾 12 201127977 受到濺射。在濺鍍製程期間，在濺鍍腔室丨丨〇中生成含 有〇2/H2或氧氣/氫氣之大氣。一般而言，在濺鍍ITO層 時’氧氣與氣氣之間的分子比率介於1 :丨及1 :3之間特 別是1:2。在進一步的實施例中（其可與此述的其他實施 例結合）’提供水做為至濺鍍腔室11〇的氣體。因此，濺 锻系統100可包括水源以及用於生成蒸氣的加熱褒置。 該蒸氣隨後體連接彳提供1濺鍍腔室 110。由於電毁之故，> 裂成氧與氫分子。 在叙貫施例中（其可與此述的其他實施例結合），在 /儿積ITO層於基材上後，執行回火ιτ〇層（特別是非晶 形1τ0層），見方塊1040。 一般而言’在沉積後與回火後，可能有低應力層。因 此’根據實施例（其可與此述的其他實施例結合）的方 法中’可能有高穿透率層。因此，在此提供以非黏結旋 轉標把製造特殊性質1丁〇芦。 此說明書使用範例以据愈士 j以揭露本發明（包括最佳模式），亦 能使熟習此技藝之人4~婭从&丄 操作所述的標的，包括製作及使 用任何裝置或方法，以好社〜 及執仃任何結合的方法。各種特 定實施例已在前文中棍瘰 乱 晏露’熟S此技藝者將認知到，申 請專利範圍的精神鱼節略办 I、軏可谷許等效的修飾型式。特別 是’前述實施例非互斥的特 将徵可彼此結合。可專利的範 疇是由申請專利範圍的請灰 夂項界疋，且可包括熟習此技 者心及的此類修飾型式 久再他範例。倘若此類其他 範例具有與請求項的文字用狂 予用。。無不一致的結構元件，或 201127977 倘若他們包括與請求項的文字用語無實質上的差異的等 效結構元件，則申請人希望此類其他範例位於請求項 範嘴内。 、的 【圖式簡單說明】 包括其最佳實施方式的完整且可操作的說明書内 詳細地於說明書中提出予以此領域中農 a 谷 > ,Λ 知識者，复 包括參考伴隨的圖式，其中： ，、 第1圖顯示濺鍍系統之一實施例的概 面視圖。 第2圖顯示用於製造銦錫氧化物層 。 法的流程圖β 【主要元件符號說明】 100濺鍍系統 110濺鍍腔室 114濺鍍腔室壁 120a、120b旋轉圓柱狀標靶組件 122a、122b背襯管 126a、126b圓柱狀標靶元件 128a、1 28b隔離墊片 130基材 132基材支撐件 140、150進入通口 142、152氣體源 201127977 144 、 154 閥 1 6 0排出通口 162排出導管 164排出泵 170感測器 200控制裝置 1010-1040 方塊 15

Claims (1)

1. 201127977 七、申請專利範圍： 1. 一種用於製造一銦錫氧化物層的方法，其包含以下步 驟： 於一濺鍍腔室中提供一待塗佈的基材（130); 在一背襯管（122a，122b)周圍提供一可旋轉非 黏結的標靶（126a，126b)以供於在該濺鍍腔室（11〇) 中塗佈該基材；以及 在含一 〇2/H：2混合物的一大氣中從該標靶濺射 該材料。 2.如請求項第i項所述之方法，其中該材料是從一鋼锡 氧化物標靶所濺射。 3·如請求項第i項所述之方法，其中該銦錫氧化物層為 非晶形。 4.如晴求項第Μ所述〜料化物層對 波長j約400 nm至約7〇〇nm之間的光線的透射率平 均而吕是比以無H2的該相同製程沉積的一銦錫氧化 物層的透射率大2% ’或特別而言是超過約2〇/〇。 ，述π求項之任一項所述之方法，其中濺鍍期間該 淹鑛腔室中的仏及〇2之間的分子比率為介於丨二 201127977 3:1之間。 6. 如請求項第丄項至第4 h2與兮^ 項任一項所述之方法，其中該 ” μ 〇2是分別饋 進入該濺鍍腔室。 7. 如請求項第1項至第4 〇 Β . 4項任一項所述之方法，其中該 2疋在~ Ar/02混合你 .^ ^ σ物中饋送進入該濺鍍腔室，其中 尤八该Ar/〇2混合物 比率 切具有約80:20至約90:1〇的分子 8’如δ月求項第1項至敏/ β 第4項任一項所述之方法，其中該 Η2 疋在 ~ Ar/ Η 、、？人 、 2成s物中饋送進入該濺鍍腔室，其中 尤其該a"h2混合物具有約9G:1G至約99:1的分子比 率〇 9. :請求項第i項至第4項任一項所述之方法，其中在 從該標靶濺射該材料期間，該標靶具有超過20(TC的 溫度。 10. —種濺鍍系統，其包含： 一濺鍍腔室（110)，其具有至少一個氣體入口 (140，150)且適於至少一個用於一非黏結的可旋轉 標乾（126a，126b)的背襯管（122a，122b); 一控制裝置（200)，其適於控制通過該氣體入 17 201127977 口的流動，其中該控制裝置適於控制該至少一個氣 入口，使得在一基材上使用一濺鍍製程的一塗佈 是在該濺鍍腔室中於含一 〇2/h2混合物的一大氣中 執行，以形成一銦錫氧化物層。 月求項第1 〇項所述之濺鍵系統，其中該濺鑛腔室 已括至J兩個氣體入口（140，150)，一個用於〇2，而 一個用於。 12. 如仴求項第1〇項所述之濺鍍系統’其進一步包含： 連接至該用於〇2的氣體入口的一 〇2源 (152)，特別是一 Ar/〇2源；及/或 連接至該用於H2的氣體入口的一 h2源，特別 是—Ar/H2 源。 13. 如叫求項第1〇項至第12項任一項所述之濺鍍系統， 其中忒责襯管適於一個或多個非黏結的標靶圓柱，該 等標靶圓柱配置在該管周圍，該管具有一外部表面以 及至少三個或超過三個的突出部接收位置，該外部表 面適於面對該至少一個標靶圓柱；以及裝設在該管的 該外邛表面上在該等突出部接收位置之各者處的數 個犬出部（128a，128b)，其用於置中該等標靶圓柱。 14·如β求項第1〇項至第12項任一項所述之濺鍍系統’ 18 201127977 其中一銦錫氧化物標靶（126a, 126b)配置在該背襯管 周圍。 1 5.如請求項第1 0項至第1 2項任一項所述之濺鍍系統， 其適於執行根據請求項第1項至第8項之任一項所述 之該方法。 19