TW201500567A - 具有相鄰濺鍍陰極之裝置及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

敘述用以沉積層堆疊(layer stack)於載具(carrier)內提供的非可撓性基板或基板上的一種裝置。此裝置包括：真空腔室、運輸系統，其中運輸系統以及真空腔室係被配置以用於線內式沉積(inline deposition)，用於第一可旋轉濺鍍陰極的第一支撐件，第一可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第一旋轉軸旋轉，其中用於沉積第一材料的第一沉積區係被提供，用於第二可旋轉濺鍍陰極的第二支撐件，第二可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第二旋轉軸旋轉，其中用於沉積第二材料的第二沉積區係被提供，其中第一旋轉軸與第二旋轉軸彼此的距離為700毫米或更短；以及第一旋轉軸與第二旋轉軸之間的分離器結構，分離器結構用以接收朝向第二沉積區濺鍍的第一材料以及朝向第一沉積區濺鍍的第二材料，其中裝置係配置成用來沉積層堆疊，層堆疊包括第一材料的層以及接續的第二材料的層。

Description

具有相鄰濺鍍陰極之裝置及其操作方法
本發明實施例是有關於一種濺鍍之設備、裝置以及系統及其操作方法。本發明實施例特別是有關於用於沉積層堆疊(layer stack)於載具(carrier)內提供的非可撓性基板或基板上的裝置、用於沉積材料於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的系統，以及用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的方法。
對於沉積材料於基板上有數個方法係已知的。舉例來說，可藉由物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition,PVD)製程、化學氣相沉積(Chemical Vapor Deposition,CVD)製程、電漿輔助化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)製程等塗佈基板。通常，在製程裝置或製程腔室(process chamber)內進行製程，而欲被塗佈的基板位於製程裝置或製程腔室內。提供沉積材料於裝置內。多種材料，以及其氧化物、氮化物或碳化物可用於基板上的沉積。
可使用塗佈材料(coated materials)於數種應用以及數個領域。舉例來說，在微電子(microelectronics)領域的應用，如生產半導體裝置。同樣地，用於顯示的基板通常藉由PVD製程塗佈。更多應用包括絕緣面板、有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode,OLED)面板、具有薄膜電晶體(Thin-Film Transistor,TFT)的基板、彩色濾光片或其類似物。再者，還有主機板的製造以及使用薄膜沉積之半導體的封裝，特別是各式金屬層的沉積。
通常，多個製程係在具有多個腔室的沉積系統內實施。因此，可以提供一或多個負載鎖定腔室(load lock chamber)。再者，為了沉積各式的層於基板上，通常提供多個沉積腔室於系統內。
在傳統的動態濺鍍塗佈機(dynamic sputter coater)中，其中基板在濺鍍陰極(sputtering cathode)前面行進，不同材料的多層沉積在多製程腔室(multiple process chamber)中進行，亦即，為了避免材料的混合，對欲沉積的各材料各使用一個製程腔室。然而，因為對於改良需要不斷的努力，沉積系統的擁有成本(cost of ownership)與佔用空間是一個考慮因素。
根據上述提供用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的裝置、用於沉積材料於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的系統以及用於沉積層堆疊於提供於載具 內的非可撓性基板或基板上的方法。
依照一實施例，提供用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的裝置。此裝置包括：真空腔室、運輸系統，其中運輸系統以及真空腔室係被配置以用於線內式沉積(inline deposition)；第一支撐件，用於第一可旋轉濺鍍陰極，第一可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第一旋轉軸旋轉，其中第一沉積區係被提供，用於沉積第一材料；第二支撐件，用於第二可旋轉濺鍍陰極，第二可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第二旋轉軸旋轉，其中第二沉積區係被提供，用於沉積第二材料；其中第一旋轉軸與第二旋轉軸彼此的距離為700毫米或更短；以及分離器結構，位於第一旋轉軸與第二旋轉軸之間，分離器結構用以接收朝向第二沉積區濺鍍的第一材料以及朝向第一沉積區濺鍍的第二材料；其中裝置係配置成用來沉積層堆疊，層堆疊包括第一材料的層以及接續的第二材料的層。
依照另一實施例，提供用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的裝置。此裝置包括：真空腔室、運輸系統，其中運輸系統以及真空腔室係被配置以用於線內式沉積；第一支撐件，用於第一可旋轉濺鍍陰極，第一可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第一旋轉軸旋轉，其中第一沉積區係被提供，用於沉積第一材料；第二支撐件，用於第二可旋轉濺鍍陰極，第二可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第二旋轉軸旋轉，其中第二沉積區係被提供，用於沉積第二材料；其中第一旋 轉軸與第二旋轉軸彼此的距離為700毫米或更短；以及分離器結構，位於第一旋轉軸與第二旋轉軸之間，配置分離器結構以減少在沉積過程中第一材料與第二材料的混合，其中分離器結構至少從第一旋轉軸與第二旋轉軸之間朝向運輸系統延伸；其中裝置係配置成用來沉積層堆疊，層堆疊包括第一材料的層以及接續的第二材料的層。
依照又一個實施例，提供一種用於沉積材料於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的系統。此系統包括：第一負載鎖定腔室(load lock chamber)，用來向內輸送基板至系統內，一種用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的裝置以及第二負載鎖定腔室，用來向外輸送基板至系統外。用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的裝置包括：真空腔室、運輸系統，其中運輸系統以及真空腔室係被配置以用於線內式沉積；第一支撐件，用於第一可旋轉濺鍍陰極，第一可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第一旋轉軸旋轉，其中第一沉積區係被提供，用於沉積第一材料；第二支撐件，用於第二可旋轉濺鍍陰極，第二可旋轉濺鍍陰極可以繞著真空腔室內的第二旋轉軸旋轉，其中第二沉積區係被提供，用於沉積第二材料；其中第一旋轉軸與第二旋轉軸彼此的距離為700毫米或更短；以及分離器結構，位於第一旋轉軸與第二旋轉軸之間，分離器結構用以接收朝向第二沉積區濺鍍的第一材料以及朝向第一沉積區濺鍍的第二材料；其中裝置係配置成用來沉積層堆疊，層 堆疊包括第一材料的層以及接續的第二材料的層。
依照另一實施例，提供一種用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的方法。此方法包括：濺鍍第一材料層，第一材料層具有來自第一可旋轉濺鍍陰極的第一材料，其中第一材料的第一部分沉積於基板上，第一可旋轉濺鍍陰極之第一靶標釋放出第一材料；濺鍍第二材料層，第二材料層具有來自第二可旋轉濺鍍陰極的第二材料；以及提供分離器結構，其中分離器結構接收第一材料之第一部分以外的第一材料的一部分的至少15%，尤其是至少50%。
依照進一步的一實施例，提供一種用於沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的方法。此方法包括：濺鍍第一材料層於基板上，第一材料層具有來自第一可旋轉濺鍍陰極的第一材料，其中第一可旋轉濺鍍陰極具有位於第一真空腔室內的第一旋轉軸；濺鍍第二材料層於基板上，第二材料層具有來自第二可旋轉濺鍍陰極的第二材料，其中第二可旋轉濺鍍陰極具有位於第一真空腔室內的第二旋轉軸；其中第一旋轉軸與第二旋轉軸彼此的距離為700毫米或更短，並且提供分離器結構以減少在線內式沉積製程的沉積過程中第一材料與第二材料的混合，其中分離器結構至少從第一旋轉軸與第二旋轉軸之間朝向基板延伸。
實施例亦針對進行揭露的方法之裝置，並且包括用於進行所述方法之各個步驟的裝置零件。可藉由硬體元件的方 式、適當軟體所設計的電腦以及這兩者或其他任何方法的組合來進行這些方法步驟。再者，藉由運作已敘述的裝置，依照本發明之實施例亦針對方法。包括用於進行裝置之每一功能的方法步驟。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10‧‧‧基板
11、111‧‧‧箭頭
100、100R‧‧‧沉積裝置
102‧‧‧真空腔室
103‧‧‧第二側壁部分
104‧‧‧側壁
105‧‧‧第一側壁部分
110‧‧‧第一可旋轉濺鍍陰極
112、116、312、316‧‧‧磁鐵裝置
114‧‧‧第二可旋轉濺鍍陰極
115、211‧‧‧旋轉方向
120、320‧‧‧分離器結構
20‧‧‧相鄰腔室
21‧‧‧運輸系統
24‧‧‧側壁
302‧‧‧真空法蘭
304、324‧‧‧法蘭部分
314‧‧‧螺絲
321‧‧‧加寬的末端部分
334‧‧‧密封墊
414‧‧‧相鄰陰極
514‧‧‧傳動裝置
521‧‧‧間隙
600‧‧‧沉積系統
602、602R‧‧‧負載鎖定腔室
604、604R‧‧‧第一輸送腔室
606、606R‧‧‧第二輸送腔室
608、608R、610、610R、612‧‧‧腔室
702、704、706、708‧‧‧步驟
L、d1、d2‧‧‧距離
a1、a2‧‧‧度
v1、v2‧‧‧旋轉速度
CL‧‧‧第一常數
CA‧‧‧第二常數
CV‧‧‧第三常數
第1圖繪示依照所述的實施例之具有減少的層材料混合之用於沉積層堆疊的沉積裝置示意圖，其中提供兩個可旋轉濺鍍陰極以及一分離器結構或分離板(separator plat)於真空腔室中。
第2圖繪示依照所述的實施例之具有減少的層材料混合之用於沉積層堆疊的沉積裝置示意圖，其中提供具有相反旋轉方向的兩個可旋轉濺鍍陰極以及一分離器結構或分離板於真空腔室中。
第3圖繪示依照所述的實施例之具有減少的層材料混合之用於沉積層堆疊的沉積裝置示意圖，其中提供具有傾斜的磁鐵排列之兩個可旋轉濺鍍陰極以及一分離器結構或分離板於真空腔室中。
第4圖繪示依照所述的實施例之具有減少的層材料混合之用於沉積層堆疊的沉積裝置示意圖，其中提供多於兩個的可旋轉濺鍍陰極以及一分離器結構或分離板於真空腔室中。
第5圖繪示依照所述的實施例之具有減少的層材料混合之用於沉積層堆疊的沉積裝置之不同的示意圖，其中顯示一分離器結 構或分離板。
第6圖繪示依照所述的實施例之具有減少的層材料混合之用於沉積層堆疊的沉積系統之不同的示意圖，沉積系統具有沉積裝置。
第7圖繪示依照所述的實施例之沉積層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的方法流程圖。
將會詳細地使用參考對於發明的各式實施例，一或多個例子繪示於圖式中。在下方對於圖式的描述中，相同的參考號碼表示相同的元件。通常，僅敘述各個實施例的不同之處。提供各實施例解釋本發明，並非用以限制本發明。再者，做為一實施例的一部分之繪示或敘述的特徵可用於或與其他實施例一起使用，以產生另一實施例。意指描述包括這類的調整以及改變。
第1圖繪示一沉積裝置100。沉積裝置100包括一真空腔室102。通常真空腔室102具有側壁104、第一側壁部分105以及第二側壁部分103。這些壁形成一真空密閉箱體(vacuum tight enclosure)，這樣可以提供真空技術於真空腔室102中。通常，側壁104允許連接至相鄰腔室20，亦即相鄰腔室20的個別側壁24。因此，依照可以與所述的其他實施例結合的典型實施例，相鄰腔室20可以選自由負載鎖定腔室(load lock chamber)、輸送腔室(transfer chamber)、沉積腔室(deposition chamber)、蝕刻腔室(etching chamber)以及製程腔室(processing chamber)所組成 的群組。
沉積裝置100更包括一運輸系統21。依照可以與所述的其他實施例結合的典型實施例，運輸系統21可以包括多個滾軸(roller)、磁軌道系統(magnetic rail system)以及其組合物。典型地，提供運輸系統21於沉積系統的各腔室內。因此，可以藉由如箭頭11所指示得以連續或準連續(quasi-continuous)方式通過沉積系統以及沉積裝置100運輸基板10或支撐一或多個基板的載具。
依照可以與所述的其他實施例結合的典型實施例，所述的裝置、系統以及方法對於動態沉積製程(dynamic deposition process)特別有用，動態沉積製程中的基板製程，例如層堆疊的沉積，係在當基板沿著一或多個沉積系統移動時實施。因此，動態製程可包括不具有基板移動的短時間週期或具有擺動之基板移動(往後以及往前)的時間週期。然而，基板製程的至少一部分或基板製程的至少一重要的部分係在基板移動時實施，例如50%或更多。
第1圖繪示沉積裝置100的上視圖。因此，如第1圖所示之沉積裝置在其製程中具有垂直的基板方向。依照一些實施例，基板或載具可能稍微地傾斜，例如10度或更少。然而，基板實質上係垂直的。依照替代的實施例，依照所述之實施例的裝置、系統以及方法亦可以應用於水平的沉積系統。在第一側壁部分105係下壁部分的例子中，第二側壁部分103為上壁部分。 基板10或具有一或多個基板被支撐於其內的各載具通過沉積裝置100水平地移動。
依照所述之實施例，提供一第一可旋轉濺鍍陰極110以及一第二可旋轉濺鍍陰極114於真空腔室102內。因此，沉積裝置100包括第一支撐件以及第二支撐件用於在運作中支撐各濺鍍陰極。因此，配置這些支撐件以使這些可旋轉的陰極繞著各旋轉軸旋轉。依照可以與所述的其他實施例結合的典型實施例，這些濺鍍陰極係在如箭頭111以及115所指示的運作中旋轉的可旋轉濺鍍陰極。再者，提供磁鐵裝置(magnet arrangement)112於第一濺鍍陰極110內，並提供磁鐵裝置116於第二濺鍍陰極114內。磁鐵裝置允許用於沉積各薄膜於基板10上的磁控濺鍍(magnetron sputtering)。
若第一濺鍍陰極110具有第一材料的靶標(target)，而第二濺鍍陰極114具有第二材料的靶標，第二材料不同於第一材料，則所述之實施例特別有用。在這種例子中，一般的沉積系統包括至少兩個不同的腔室，用於沉積第一材料於第一腔室內以及沉積第二材料於第二腔室內。因此，可以避免在沉積中的材料混合。然而，各製程腔室可觀地提高沉積系統的整體成本、增加沉積系統的佔用空間(footprint)，更因為沉積系統的長度增加使得製程標準工時(process tact time)增加，製程標準工時至少藉由運輸基板或具有一或多個基板被支撐於其中的載具通過沉積系統的時間所部份給定。
依照所述之實施例，為了降低濺鍍沉積系統的成本以及減少和/或最小化製程標準工時，實施多層沉積(multi-layered deposition)於單一沉積腔室內，例如真空腔室102，其中相鄰濺鍍陰極，例如陰極110與114，在同一腔室內各自分別地沉積第一材料與第二材料的層。因此，為了減少或避免沉積中材料的混合，提供分離器結構120於真空腔室102內。
依照典型的實施例，提供分離器結構於第一濺鍍陰極或其各自的旋轉軸以及第二濺鍍陰極或其各自的旋轉軸之間。再者，分離器結構用以接收和/或阻止朝第二濺鍍陰極的沉積區濺鍍的第一材料，且接收和/或阻止朝第一濺鍍陰極的沉積區濺鍍的第二材料。
因此，依照一些可以與所述的其他實施例結合的實施例，分離器結構(separator structure)可以為板狀結構，且至少從濺鍍陰極的旋轉軸之間朝向運輸系統21延伸。因此，必須注意的是，依照所述的之實施例，提供第一陰極、第二陰極以及分離器結構於一單一真空腔室102內。因此，第一濺鍍陰極以及第二濺鍍陰極之各自的旋轉軸的距離可以為700毫米或更短、500毫米或更短，例如200毫米至400毫米，例如大約300毫米或大約220毫米。這藉由第1圖中的元件符號L表示。因此，依照一些可以與所述的其他實施例結合的實施例，從外部靶標表面至隔板(separator plate)的距離可以約為100毫米或更短，例如約30毫米且/或外部靶標表面之各外表面的距離可以為200毫米或更短，例 如60毫米。更進一步，依照一些可以與所述之實施例結合的實施例，兩個陰極的軸之距離與兩個陰極中至少一者的直徑比例可以為2.5或更少，例如2或更少。
隔板接收朝第二靶標的沉積區濺鍍的第一材料的一部分，反之亦然。因此，第一材料的量從濺鍍陰極的靶標釋出。釋出的材料之一部分沉積於所要沉積的基板上。剩餘的部分，亦即，釋出的材料中未沉積於基板上的部分係沉積於例如載具上、兩載具之間、遮罩或屏壁上以及隔板上。尤其是用於具有傾斜遠離隔板的主要或平均的沉積方向之配置，剩餘的部分之至少15%被隔板接收。對於主要或平均的沉積方向平行於隔板的實施例，30%或更多的剩餘部分可以被隔板接收。
第2圖繪示另一沉積裝置100。因此，與第1圖所繪示之沉積裝置100比較，第一濺鍍陰極110如箭頭211所指示的方向旋轉。因此，位於面對基板10或各自的載具的陰極之側邊上的旋轉方向指向為遠離用於濺鍍陰極110與114的分離器結構120。因此，配置旋轉方向211與115以減少材料沉積於分離器結構120上。如下更詳細的敘述，可以調整分離器結構120的尺寸與位置，使得如第2圖所示之由於旋轉方向而減少的混合機率被納入考量。
第3圖繪示又一沉積裝置100。因此，除了在面對基板、基板支撐件或具有基板被支撐於其內的載具之側之指向遠離分離器結構之方向的旋轉方向211與115，磁鐵裝置(magnet arrangement)312與316傾斜遠離分離器結構320。依照可以與所述的其他實施例結合的不同實施例，關於第2圖與第3圖敘述之濺鍍陰極的旋轉方向以及磁鐵裝置的傾斜可交替或彼此組合使用。兩種方法均產生傾斜遠離分離器結構的主要或平均沉積方向之結果。因此，第一材料與第二材料混合的風險係降低了，而且考慮到降低的混合機率，可以改變分離器結構的尺寸、位置或使用分離器結構的其他配置方式。再者，由於這些方法減少混合且可以允許在減少混合的情形下於同一真空腔室中沉積兩種材料，這些方式的一個或兩個係有益的，使得一層堆疊可由一個真空腔室中的多個濺鍍陰極來提供。
第3圖所示之分離器結構320具有板狀部分以及一加寬的末端部分321，加寬的末端部分321允許增加接收來自多個濺鍍陰極之各自的材料。因此，可以更加減少混合。
依照典型的實施例，分離器結構320的末端部分之距離或所述另一分離器結構120之末端的距離可以為50毫米或更短，例如5毫米至25毫米。此距離藉由第3圖中的元件符號d1表示。因此，到由運輸系統21提供的基板支撐平面的距離(由元件符號d2表示)，可以為70毫米或更短，例如25毫米至45毫米，其中已考慮載具的厚度20毫米。更進一步，運輸系統可被描述為用以提供一沉積平面，亦即運作期間欲處理的基板之表面所在的平面。因此，運作期間沉積平面與分離器結構之間具有距離d1。
如同所述，配置有具有不同材料之靶標的兩或更多個的濺鍍陰極係提供於真空腔室102中。因此，此裝置用以沉積一層堆疊，亦即第二層覆蓋第一層，其中為了提供所要的層堆疊性質，應該減少或避免材料的混合。因此，依照不同的選擇，此用語「真空腔室」或「單一真空腔室」可以藉由多種選擇定義。舉例來說，第3圖中所示之真空腔室102具有一個真空法蘭(vacuum flange)302。也就是說，只有一個單一真空法蘭302，例如提供於沿著一方向之腔室的約中間部分的真空法蘭，用於排空至少提供兩沉積源於其內的腔室。如另一例子，真空腔室102的側壁104具有法蘭部分304，這樣可以藉由相鄰腔室之對應的法蘭部分324連接真空腔室102至相鄰腔室20。舉例來說，為了連接真空腔室102至一或更多的相鄰腔室20，可以使用圍繞腔室周圍的多個螺絲314。據此，真空腔室102具有兩側壁104，亦即僅具有用於連接至相鄰腔室的法蘭之兩側壁104。更進一歩，如第3圖中所示，提供一或更多個密封墊334在真空腔室102以及各相鄰腔室20之間。第3圖繪示沿著腔室周圍延伸的兩個O型環(O-ring)。典型地，提供O型環或其他密封墊於位於真空腔室之側壁的溝槽或凹槽內。因此，所述的實施例具有兩側壁104，亦即只有具有用以接收密封墊的溝槽、凹槽或其他已處理的表面之兩個側壁104。更進一步，所述的分離器結構更可以與具有15毫米或更薄的厚度之真空腔室的壁區別。也就是，分離器結構的厚度不足以形成真空腔室的壁，以提供所要的真空技術。再者， 真空腔室的壁典型地覆蓋一或更多層屏蔽。與此相反地，隔板只是屏蔽，不具有能夠形成薄膜沉積系統之真空箱體(vacuum enclosure)的壁部分。
因此，亦有需要考慮載具以及基板，且因此腔室的壁典型地為大尺寸。依照一些可與所述的其他實施例結合之實施例，腔室的尺寸中之較大者係至少為2公尺，典型地至少為3公尺。因此，可以處理大面積的基板或載具。依照一些實施例，大面積的基板或載具可具有至少0.174平方公尺的尺寸。典型地，此尺寸可以約為1.4平方公尺至約8平方公尺，更典型地約2平方公尺至9平方公尺或甚至達12平方公尺。
第4圖繪示另一具有真空腔室102以及相鄰腔室20的沉積裝置，其中基板10沿著箭頭11所指示者在運輸系統21上移動。因此，藉由分離器120(例如板)，相對於相鄰陰極414分離出第一陰極110。依照所述的一些實施例，可以提供一、二、或更多個陰極414。繪示於第4圖的例子中顯示三個陰極414，三個陰極414藉由分離器結構120與陰極110分離。因此，第一靶標材料用於陰極110，而各陰極414則具有第二材料之靶標，第二材料不同於第一材料。因此，層堆疊可被沉積，以具有較薄之第一材料的第一層以及較厚之第二材料的第二層。若第二材料的沉積速度小於第一材料的沉積速度，可以使用類似的配置。第4圖繪示具有一真空法蘭302的真空腔室102，因此，顯示了陰極以及分離器結構都提供於一個真空腔室內。
第5圖繪示真空腔室102的另一示意圖。藉此，提供運輸系統21，使得基板10或各自的載具沿著垂直於第5圖之紙平面的方向移動。以虛線表示陰極110、用於陰極的各自的軸承(bearing)以及傳動裝置(drive)514。提供真空法蘭302於腔室，使得腔室被配置為可被排空。
如第5圖所示，及依照可以與所述的其他實施例結合的一些實施例，提供分離器結構120(例如一板)於真空腔室102內，使得間隙被提供於分離器結構與腔室的至少兩壁(典型地為腔室的三壁)之間。在第5圖中的三壁是朝向運輸系統的壁，提供距離d1於分離器結構120與基板10之間，而兩側壁處有間隙521。因此，伴隨著間隙的分離器結構係被提供。可以使用真空法蘭302輕易地排空具有第一材料之陰極以及具有第二材料之陰極於其內的兩區域。腔室內部的寬度(第5圖中從左方至右方)可以為約3公尺，然而隔板的對應尺寸約為2.8公尺。因此，依照典型的實施例，具有平行可旋轉的濺鍍靶標之軸的方向的隔板之尺寸可以約為真空腔室對應之內部尺寸的85%至99%。
依照可以與所述的其他實施例結合的又一實施例，於腔室的側壁與分離器結構120之間可以互相接觸(contact)(而不是間隙)。然而，於此例中，接觸區域沒有被封閉(sealed)且/或焊接。依照可以與所述的其他實施例結合的又一實施例，分離器結構係被提供，使得處理氣體混合物及處理位於分離器結構之相反側上的空氣實質上係相同的。
第6圖繪示沉積系統600。依照所述的實施例，依照所述之實施例，沉積系統包括至少一沉積裝置。第6圖範示性地繪示可以由第1圖至第5圖中所示之例子提供的兩個沉積裝置100以及100R。通常，系統600包括兩個相連之沉積線(deposition lines)，其中一個用以第一方向之基板移動，而另一個提供反向的基板移動。這藉由箭頭來指示。因此，腔室612可以為旋轉模組(rotation module)，例如真空旋轉模組。基板可以在沉積線上輸送，例如從第6圖中的下方沉積線至第6圖中的上方反向的沉積線。
系統600包括負載鎖定腔室(load lock)602，使得基板或支撐一或更多個基板的載具可以被裝載於系統內。腔室604為輸送腔室，使得裝載製程以及多個腔室的排空可以被提供，以在裝載之後具有動態沉積製程。為了具有用於基板處理之連接的且被排空的一或更多個腔室，負載鎖定腔室需要朝著大氣開放。接著於系統內可以插入基板或載具，負載鎖定腔室可以被關閉而第一輸送腔室可以被排空。在開放負載鎖定腔室來導入系統中的下一個基板或下一個載具之前，於第二輸送腔室606中輸送基板，使得第一輸送腔室604可以被排空。
依照所述之實施例，包括不同材料之兩層的一層堆疊係被沉積於沉積裝置100內，亦即，具有至少兩個不同之濺鍍陰極以及多個陰極之間的分離器結構的一個真空腔室。藉此，兩材料的混合可以被避免或大幅地減少。此後，於腔室608中可以 提供進一步的基板處理步驟，例如離子處理(ion treatment)。
腔室601、612、608R以及610R係用來提供從第6圖中的下方沉積線至第6圖中的上方沉積線之轉換的進一步的輸送腔室。於上方沉積線中，在經由輸送腔室604R與606R通過負載鎖定腔室602R移動基板離開系統之前，提供更進一步的處理及/或沉積腔室。
第7圖繪示沉積一層堆疊於提供於載具內的非可撓性基板或基板上的實施例之一範例，並且可以用於敘述又一實施例。步驟702中，在位於基板上之第一真空腔室中，具有第一旋轉軸的第一可旋轉濺鍍陰極濺鍍出具有第一材料之第一材料層。第一材料層可以被濺鍍成具有100奈米或更薄的厚度，特別是20奈米至50奈米。步驟704中，在位於基板上之第一真空腔室中，具有第二旋轉軸的第二可旋轉濺鍍陰極濺鍍出具有第二材料之第二材料層。第二材料層可以被濺鍍至第一材料層上，以具有800奈米或更薄的厚度，特別是100奈米至500奈米，更尤其是120奈米至250奈米。藉此，於第一旋轉軸與第二旋轉軸之間提供分離器結構，且分離器結構係用以接收朝第二沉積區濺鍍的第一材料以及朝第一沉積區濺鍍的第二材料。提供隔板以減少線內式沉積製程之沉積期間的第一材料與第二材料的混合，其中隔板至少從第一旋轉軸與第二旋轉軸之間延伸並朝向基板。
依照其額外的或替代的調整，步驟706中，可旋轉濺鍍陰極能夠以相反的方向(亦即，分別順時針方向及逆時針方向) 旋轉，且/或在步驟708中，磁鐵裝置可以傾斜遠離分離器結構，或可以於傾斜遠離分離器結構的方向中提供磁鐵裝置。
因此，所述的實施例係關於用來沉積一層堆疊提供於載具內的非可撓性基板或基板上的裝置以及方法。用於可以繞著真空腔室中之第一旋轉軸旋轉的第一可旋轉濺鍍陰極之第一支撐件係被提供，其中用於沉積第一材料的第一沉積區係被提供，以及用於可以繞著真空腔室中之第二旋轉軸旋轉的第二可旋轉濺鍍陰極之第二支撐件係被提供，其中用於沉積第二材料的第二沉積區係被提供。於一腔室中提供陰極，且藉此第一旋轉軸與第二旋轉軸彼此的距離可以為500毫米或更短。提供位於第一旋轉軸與第二旋轉軸之間的分離器結構，分離器結構用以接收朝向第二沉積區濺鍍的第一材料以及朝向第一沉積區濺鍍的第二材料。藉此，後來的層之材料的混合可以被減少或避免。
依照可以與所述的其他實施例結合之典型的實施例，第一材料層係金屬層，且第二材料層係金屬層，尤其是其中第一材料層係選自由鈦(Ti)、鎳釩(NiV)以及鉬(Mo)所組成的群組，而第二材料層係選自由銅(Cu)、鋁(Al)、金(Au)、銀(Ag)所組成的群組。依照可以與所述的其他實施例結合之又一實施例，亦可以提供這些材料的合金，例如鋁：釹(Al：Nd)、鉬：鈮(Mo：Nb)等做為第一材料以及/或第二材料。
依照可以與所述的其他實施例結合之又一實施例，沉積的第一材料以及/或沉積的第二材料可以為非反應性地 (non-reactively)被沉積，亦即，可以為非反應性地沉積的材料。舉例來說，真空腔室中的第一沉積製程可以為非反應性的沉積製程，且真空腔室中的第二沉積製程可以為非反應性的沉積製程。依照一些實施例，第一沉積製程與第二沉積製程中的一或兩者亦可為反應性(reactive)沉積製程。然而，若於真空腔室中實施一或多種反應性沉積製程，則真空腔室中所要的空氣以及/或所要的工作參數(working parameters)之調整可能變得複雜。因此，典型地，依照所述之實施例，兩非反應性沉積製程係被提供，並且配置依照所述之實施例的裝置來實施兩非反應性沉積製程。
典型地，對於第二金屬層來說，第一金屬層可以為黏著層。黏著層可以具有100奈米或更薄的厚度。第二金屬層可以具有300奈米至1000奈米的厚度或500奈米或更低的厚度，例如約500奈米。藉此，可以於黏著層上沉積第二金屬層以形成晶種層(seed layer)。晶種層使得以下的電鍍製程得以進行。依照可以與所述的其他實施例結合之典型的實施例，第一層以及第二層係金屬層，例如相對於一元素之氧化物所形成的氧化層。具體地，可以形成鈦做為黏著層而銅做為晶種層的組合。因此，可以用所述之實施例形成其他的實施例，關於使用依照在此任何實施例之裝置來形成基板上的鈦層以及鈦層上的銅層。
實驗測試顯示藉由在傳統的配置(亦即兩個不同的製程腔室)中以及在鄰接的陰極配置中濺鍍兩個不同的金屬層(鈦附著層、銅晶種層)，可以達到可比較的電阻率值(resistivity)以及 相同的最佳附著，其中於同一製程腔室中係藉由分離器結構隔離可旋轉的陰極。
舉例來說，為了動態濺鍍製程之相似的基板速度，例如0.4公尺/分鐘，腔室壓力在0.4至0.6帕(Pa)的範圍內，且對於鈦而言，在8千瓦(kW)至11千瓦的範圍內的相同濺鍍功率，對於銅而言，在33千瓦至36千瓦的範圍內的相同濺鍍功率，可以得到下方表1所顯示的結果。其中雙濺鍍(dual-sputtering)=否，表示兩個分離真空腔室中傳統濺鍍的結果，其中雙濺鍍=是，表示藉由隔板分離之兩個陰極在同一個真空腔室中的結果。
如上所述，且藉由表1中敘述的結果顯示，尤其是上述技術解決方案的組合使得用於沉積多種材料的相鄰陰極的配置成為可能，上述技術解決方案的組合亦即分離器結構、磁軛(magnet yoke)的傾斜(例如約20度的磁軛角)以及陰極旋轉方向。依照可以與所述的其他實施例結合之又一實施例，此實施例主要是指具有不同材料的兩層之一層堆疊，層堆疊也可以包括多於具有不同材料的兩層，例如具有不同材料的3、4或5層。藉此， 典型地藉由如所述的分離器結構來將具有不同的靶標材料的各個可旋轉的陰極與相鄰陰極分離。
依照可以與所述的其他實施例結合之又一實施例，藉由於相反的方向傾斜磁軛以及於相反的方向旋轉可旋轉的陰極，可以更進一步最小化不同濺鍍材料的混合。又一額外地或替代地方案，不同的旋轉方向，特別是在較高的旋轉速度下，例如10每分鐘轉速(Revolution Per Minute,rpm)或更高或甚至20rpm或更高，產生遠離分離器結構傾斜的主要或平均沉積方向，進一步減少混合。因此，旋轉方向定義了主要或平均沉積方向之偏移方向，然而對於較快的旋轉速度來說，主要或平均沉積方向會進一步的偏移，亦即藉由較快的陰極旋轉可以使得沉積方向更遠離分離器。
依照所述之實施例的又一用途，具有隔板之相鄰陰極的配置亦使得藉由改變基板輸送速度來實現光學與電學膜性質的水平調節成為可能。
依照又一實施例，從基板或基板支撐平面之分離器結構的距離，亦即從分離器結構或隔板的末端部分至基板或基板支撐平面的距離，可以如下所述，其中L(毫米)係兩相鄰可旋轉的陰極之旋轉軸之間的距離，d1(毫米)係分離器結構至基板的距離，a1(度)以及a2(度)係遠離分離器結構的傾斜角度，而v1(rpm)以及v2(rpm)係沿著一方向的旋轉速度，此方向遠離分離器結構，而分離器結構位於面對基板之可旋轉的陰極的一側上。因此，請 注意a1、a2、v1、v2根據陰極係位於分離器結構的左側或右側而改變數學意義上的符號(sign)。依照所述之實施例可以提供最大值的距離d1如下：d1=L* CL+a1* CA+a2* CA+v1* CV+v2* CV
依照一些實施例，與距離L相關的第一常數CL可以在1/10至1/50的範圍內(例如1/40)，與軛(yoke)的傾斜角度相關的第二常數CA可以在1/2至1/10的範圍內(例如1/5)且具有毫米/度(mm/°)之單位，而與陰極的旋轉速度相關的第三常數CV可以在1/10至1/30的範圍內(例如1/20)，且具有毫米/每分鐘轉速(mm/rpm)之單位。因此，指向遠離分離器結構的旋轉方向以及磁鐵裝置的傾斜，亦即遠離分離器結構的軛，允許分離器結構(例如板)跟基板之間的較大距離d1，其中仍然足以減少混合。藉由增加基板或基板支撐於其內的載具的厚度，對應地增加基板支撐板與分離器結構之間的距離。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧基板
11、111‧‧‧箭頭
100‧‧‧沉積裝置
102‧‧‧真空腔室
103‧‧‧第二側壁部分
104‧‧‧側壁
105‧‧‧第一側壁部分
110‧‧‧第一可旋轉濺鍍陰極
112、116‧‧‧磁鐵裝置
114‧‧‧第二可旋轉濺鍍陰極
115‧‧‧旋轉方向
120‧‧‧分離器結構
20‧‧‧相鄰腔室
21‧‧‧運輸系統
24‧‧‧側壁
L‧‧‧距離

Claims (20)

  1. 一種用於沉積一層堆疊(layer stack)於一載具(carrier)內提供的一非可撓性基板或一基板上的裝置，包括：一真空腔室；一運輸系統，其中該運輸系統以及該真空腔室係被配置以用於線內式沉積(inline deposition)；一第一支撐件，用於一第一可旋轉濺鍍陰極，該第一可旋轉濺鍍陰極可繞著該真空腔室內的一第一旋轉軸旋轉，其中用於沉積一第一材料的一第一沉積區係被提供；一第二支撐件，用於一第二可旋轉濺鍍陰極，該第二可旋轉濺鍍陰極可繞著該真空腔室內的一第二旋轉軸旋轉，其中用於沉積一第二材料的一第二沉積區係被提供；其中該第一旋轉軸與該第二旋轉軸彼此的一距離為700毫米或更短；一分離器結構，位於該第一旋轉軸與該第二旋轉軸之間，該分離器結構用以接收朝向該第二沉積區濺鍍的該第一材料以及朝向該第一沉積區濺鍍的該第二材料；其中該裝置係配置成用來沉積該層堆疊，該層堆疊包括該第一材料的一層以及接續的該第二材料的一層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，包括該第一可旋轉濺鍍陰極以及該第二可旋轉濺鍍陰極，其中該第一可旋轉濺鍍陰極具有一第一磁控管磁鐵組件(magnetron magnet assembly)，而該第 二可旋轉濺鍍陰極具有一第二磁控管磁鐵組件，且該第一磁控管磁鐵組件與該第二磁控管磁鐵組件各具有一磁軛角(magnet yoke angle)，該磁軛角傾斜遠離一分離器平面10度或更多。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該分離器結構至少從該第一旋轉軸與該第二旋轉軸之間朝向該運輸系統延伸。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該真空腔室包括一第一側壁、一第二側壁以及一腔室連接組件(chamber connection assembly)，該腔室連接組件具有一第一真空法蘭(vacuum flange)以及一第二真空法蘭，該第一真空法蘭用以於該第一側壁真空連接至相鄰的一腔室，該第二真空法蘭用以於該第二側壁真空連接至相鄰的另一腔室。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之裝置，其中該真空腔室包括一單一真空法蘭，用於一抽氣系統(evacuation system)的連接。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中該分離器結構的厚度小於該第一側壁及該第二側弊的厚度。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之裝置，其中該分離器結構的厚度小於該第一側壁及該第二側壁的厚度。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之裝置，其中該運輸系統用以提供一沉積平面，且該分離器結構朝該沉積平面延伸，使該分離器結構與該沉積平面之間的一距離係5公分或更短。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之裝置，其中該分離器結構與該沉積平面之間的該距離係0.5公分至2.5公分。
  10. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之裝置，其中該真空腔室包括兩個其他側壁，一底壁以及一頂壁，其中該分離器結構被提供為具有一氣密連接(gas tight connection)至該真空腔室之複數個壁中的一個或更少。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之裝置，其中該分離器結構的長度小於該真空腔室的該些壁之間的對應距離的該距離。
  12. 如申請專利範圍第1至7項中任一項所述之裝置，其中該第一旋轉軸與該第二旋轉軸彼此之間的距離係500毫米或更短。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之裝置，其中該第一旋轉軸與該第二旋轉軸彼此之間的距離係300毫米或更短。
  14. 一種用於沉積複數個材料於提供於一載具內的一非可撓性基板或一基板上的系統，包括：一第一負載鎖定腔室(load lock chamber)，用來向內輸送該基板至該系統內；以及申請專利範圍第1至13項中任一項所述之一裝置。
  15. 一種用於沉積一層堆疊於提供於一載具內的一非可撓性基板或一基板上的方法，包括：濺鍍一第一材料層，該第一材料層具有來自一第一可旋轉濺鍍陰極之一第一材料，其中從該第一可旋轉濺鍍陰極之一第一靶標釋放出之該第一材料的一第一部分係沉積於該基板上；濺鍍一第二材料層，該第二材料層具有來自一第二可旋轉濺 鍍陰極之一第二材料；以及提供一分離器結構，其中該分離器結構接收該第一材料之該第一部分以外的該第一材料的一部分的至少15%。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該分離器結構接收該第一材料之該第一部分以外的該第一材料的一部分的至少30%。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該第一材料層係一金屬層，且該第二材料層係一金屬層。
  18. 如申請專利範圍第15至17項中任一項所述之方法，其中該第一可旋轉濺鍍陰極具有一第一磁控管磁鐵組件(magnetron magnet assembly)，而該第二可旋轉濺鍍陰極具有一第二磁控管磁鐵組件，且該第一磁控管磁鐵組件與該第二磁控管磁鐵組件各具有一磁軛角(magnet yoke angle)，該磁軛角傾斜遠離一分離器平面10度或更多。
  19. 如申請專利範圍第15至17項中任一項所述之方法，其中該第一可旋轉濺鍍陰極具有一旋轉方向，使得指向該基板之第一可旋轉濺鍍陰極的一側具有一切向速度，該切向速度遠離該分離器結構，且該第二可旋轉濺鍍陰極具有一旋轉方向，使指向該基板之第二可旋轉濺鍍陰極的一側具有一切向速度，該切向速度遠離該分離器結構。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該第一材料層係被濺鍍成具有100奈米或更薄的厚度，且該第二材料層係接著 被濺鍍於該第一材料層上，以具有800奈米或更薄的厚度。
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