TW201538768A - 用於沈積設備之電極組以及用於組裝電極組之方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於一濺射沈積設備之電極組(120；200；300；400；700；800；900)係提供。此電極組包括一組件(210；310；410；710；810；910)，用以提供將沈積之材料及支承一可旋轉靶之至少一者；一磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)，設置於組件(210；310；410；710；810；910)內；以及一磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)，用以設置於磁鐵系統和組件之間。再者，一種用以組裝具有一磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)之一電極組的方法係說明。

Description

用於沈積設備之電極組以及用以組裝電極組之方法
本發明之實施例是有關於一種用於一沈積設備之電極組，以及一種用以組裝一種用於一沈積設備之電極組的方法。本發明之數個實施例特別是有關於一種用於一濺射沈積設備之電極組，以及一種用於組裝一種用於一濺射沈積設備之電極組的方法，特別是有關於一種在一濺射沈積設備中提供一磁鐵系統的電極組。
數種方法係已知來用以沈積材料於基板上。舉例來說，基板可藉由物理氣相沈積(physical vapor deposition，PVD)製程、化學氣相沈積(chemical vapor deposition，CVD)製程、電漿輔助化學氣相沈積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)製程等來進行塗佈。一般而言，此製程係在處理設備或處理腔室中執行，將塗佈之基板係位在此處理設備或處理腔室。沈積材料係提供於設備中。在PVD製程係使用的範例性情況中，沈積材料係以固相存在於靶材中。藉由以具能量的粒 子轟擊靶材，靶材材料之原子，也就是將沈積之材料，係從靶材轟出。靶材材料之原子係沈積於將塗佈之基板上。PVD製程例如是適用於薄膜塗佈。
在PVD製程中，靶材係用以做為一電極。處理氣體係以一低壓(例如是約5*10-3mbar)填充於處理腔室中。當電壓係供應至靶材及基板時，電子係向陽極加速，且處理氣體之離子係藉由電子與氣體原子的撞擊而產生。透過離子的影響，靶材材料之原子係從靶材轟出。
已塗佈之材料可使用於數種應用中及數種技術領域中。舉例來說，在微電子領域中之例如是生產半導體裝置的應用。再者，用於顯示器之基板時常係藉由PVD製程塗佈。其他應用係包括絕緣面板、有機發光二極體(organic light emitting diode，OLED)面板、具有薄膜電晶體(TFT)之基板、彩色濾光片或類似之裝置。此外，主機板(motherboard)之製造及半導體之封裝亦利用薄膜沈積，且特別是多種金屬層之沈積。
利用磁場以增加上述製程之效率的靶材電極係已知。藉由供應磁場，電子花費更多的時間接近靶材，且更多離子係在靶材附近產生。在已知之陰極組中，一或多個磁軛或磁棒係配置，以增加離子之產生，且因而改善沈積製程。然而，場之強度需要增加，以改善濺射設備之操作。另一方面，在考量到具成本效應之沈積設備來說，小的磁鐵係有利的。
有鑑於上述，此處所述之數個實施例之一目的係提 供一種用於一濺射沈積設備之電極組及一種用以組裝用於一濺射沈積設備之一電極組的方法，以克服此領域中之至少一些問題。
有鑑於上述，根據獨立申請專利範圍的一種用於一濺射沈積設備之電極組及一種用以組裝一電極組的方法係提供。本發明之其他方面、優點、及特性係透過附屬申請專利範圍、說明、與所附之圖式更為清楚。
根據一實施例，一種用於一濺射沈積設備之電極組係提供。此電極組包括一組件，用以提供將沈積之材料及支承一可旋轉靶之至少一者；一磁鐵系統，設置於組件內；以及一磁極片，用以設置於磁鐵系統和組件之間。
根據另一實施例，一種用以組裝具有一磁鐵系統之一電極組的方法係提供。電極組包括一組件，用以提供一圓柱靶材及支承一可旋轉靶之至少一者。此方法包括定位磁鐵系統於組件中；以及固定一磁極片於組件與磁鐵系統之間。
數個實施例亦針對用以執行所揭露之方法的設備，以及包括用以執行各所述之方法步驟的設備元件。此些方法步驟可藉由硬體元件、由合適的軟體程式化之電腦、由此兩者之結合或任何其他方式來執行。再者，根據本發明之數個實施例亦針對操作所述之設備之方法。它包括用於提執行此設備之各功能的方法步驟。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：
100‧‧‧腔室
105‧‧‧基板支撐件
110、280‧‧‧基板
120、200、300、400、700、800、900‧‧‧電極組
210、310、410、710、810、910‧‧‧組件
211、311、711‧‧‧內側
220‧‧‧軸
230、330、430、500、600、730、830、930‧‧‧磁鐵系統
231、331、431‧‧‧磁軛
235、236、335、336、435、436、735、736、835、836、935、936‧‧‧磁極
237‧‧‧第一側
240、241、242、340、341、342、440、441、442、740、741、742、840、841、842、940、941、942‧‧‧磁極片
270‧‧‧距離
271‧‧‧縫隙
290、850‧‧‧區域
312、712、812、912‧‧‧封裝元件
313、713、813、913‧‧‧空間
314、814、914‧‧‧靶材提供元件
510、610、931‧‧‧軛
520、530、620、630‧‧‧磁鐵元件
540、560、640、660‧‧‧磁場線
881、883、885、887‧‧‧第一部分
882、884、886、888‧‧‧第二部分
1000、1050‧‧‧流程圖
1010、1020、1030、1035‧‧‧方塊
為了可詳細地了解本發明上述之特點，簡要摘錄於上之本發明更特有的說明可參照實施例。所附之圖式係有關於本發明之數個實施例且係說明於下方：第1圖繪示沈積腔室之示意圖，根據此處所述實施例之電極組可於此沈積腔室內使用；第2圖繪示根據此處所述實施例之電極組之示意圖；第3圖繪示根據此處所述實施例之電極組之示意圖；第4圖繪示根據此處所述實施例之電極組之示意圖；第5圖繪示根據此處所述實施例之電極組之示意圖；第6a圖繪示根據此處所述實施例之電極組之示意圖；第6b圖繪示根據此處所述實施例之於第6a圖中所示的電極組之局部、詳細示意圖；第6c圖繪示根據此處所述實施例之於第6a圖中所示的電極組之局部、詳細示意圖；第6d圖繪示根據此處所述實施例之於第6a圖中所示的電極組之局部、詳細示意圖；第6e圖繪示根據此處所述實施例之於第6a圖中所示的電極組之局部、詳細示意圖；第7圖繪示根據此處所述實施例之電極組之示意圖；第8a圖繪示使用於根據此處所述實施例之電極組中之磁鐵系統的剖面圖； 第8b圖繪示第8a圖中所示之磁鐵系統的上視圖；第9a圖繪示使用於根據此處所述實施例之電極組中之磁鐵系統的剖面圖；第9b圖繪示第9a圖中所示之磁鐵系統的上視圖；第10圖繪示根據此處所述實施例之組裝電極組之方法的流程圖；以及第11圖繪示根據此處所述實施例之組裝電極組之方法的流程圖。
詳細的參照將以本發明之數種實施例來達成，本發明之數種實施例的一或多個例子係繪示在圖式中。在下方圖式之說明中，相同之參考編號係意指相同之元件。一般來說，僅有有關於特定實施例之差異之處係進行說明。各例子係藉由說明本發明的方式提供且不意味為本發明之一限制。再者，所說明或敘述而做為一實施例之部分之數個特性可用於其他實施例或與其他實施例結合，以取得再其他實施例。此意指本說明包括此些調整及變化。
第1圖繪示根據此處所述實施例之沈積腔室之示意圖，此沈積腔室係適用於濺射沈積製程。一般來說，腔室100包括基板支撐件105，基板支撐件105適用於運載基板110。雖然基板110係繪示成放置於基板支撐件105上，此處所指之沈積腔室亦可適用於沈積材料於連續之基板上，連續之基板例如是軟質基 材(web)、可撓性基板或類似之結構。此腔室可適用於導引連續或可撓性基板通過腔室。再者，腔室100包括電極組120，用以提供用於濺射沈積製程之電極。
在已知之沈積腔室中，電極組可包括磁鐵系統，例如是磁電管(magnetrons)，用以改良沈積製程效率。具有磁鐵系統之電極組通常係指磁電管電極組。特別是，用於濺射製程之旋轉磁電管組具有磁鐵結構，用於電漿侷限。由於較高總量之處理氣體離子係在使用電極組中之磁鐵系統時接近靶材，利用具有一或多個磁鐵系統之電極組係有可能有較高之沈積率。再者，相較於沒有磁鐵系統之電極組，在例如是PVD沈積製程腔室的電極組中之磁鐵系統係允許在陰極與陽極間利用較低之電壓差。使用電極組中之磁鐵系統係因而增加生產效率且改善生產速度。
然而，在靶材外增加電漿中之磁場強度係導致甚至較高之生產效率及較高之沈積率，其在考慮以濺射沈積生產產品的製造成本上係有利的。因此，可使用較強之磁鐵，以增加磁場強度。另一方面，當因較高之沈積率而使用較強之磁鐵時，較強之磁鐵係伴隨高成本而抵消了已減少的生產成本。
根據此處所述實施例，電極組係提供而在節省成本的同時增加磁場強度，或電極組係提供而在使用相同磁場強度時減少濺射沈積之成本。根據此處所述實施例之電極組可包括一組件，用於提供將沈積之材料及/或支承一可旋轉靶。電極組更包括在組件內之磁鐵系統及適用於位在磁鐵系統和組件之間的磁極 片。
組件可理解為電極組之一元件。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，組件可為靶材支承結構，其適用於在沈積製程期間支承一靶材或為一靶材之一背襯管。於一些實施例中，靶材支承結構可適用於支承可旋轉靶。根據一些實施例，組件可為陰極主體，例如是實質上圓柱陰極主體，其特別是適用於支承或提供靶材。陰極主體可包括靶材材料、靶材、靶材的背襯管、用於支承靶材材料或靶材的背襯管之裝置或類似之結構。根據此處所述實施例之電極組可亦包括設置於組件中之磁鐵系統以及用於設置於磁鐵系統與組件之間的磁極片。
此處所述之「陰極主體(cathode body)」可理解為適用於在濺射沈積製程中做為一陰極之主體。舉例來說，陰極主體之材料可選擇，以可以利用主體做為一陰極。根據一些實施例，藉由提供電性連接或可能之連接，陰極主體可適用於使用做為一陰極。
根據此處所述一些實施例，藉由包括或成為靶材、靶材的背襯管、包括靶材材料之陰極主體及類似之結構，組件可適用於提供將沈積之材料。於一些實施例中，藉由提供用於靶材的支承結構、用於靶材的背襯管之支承結構、用於陰極主體的支承結構、及類似之結構，組件係適用於支承可旋轉靶。
此處所述的電極組可理解為陰極組，或改變陰極-陽極組件(changing cathode-anode assembly)。根據一些實施例， 此處使用之名稱電極組可表示適用且適合(例如是藉由選擇合適之材料及幾何形狀)在沈積製程中使用來做為陰極的組件，沈積製程例如是濺射沈積製程。電極組可適用於固定於沈積腔室中且可包括各別的連接。此處所述的電極組可包括至例如是電性電源(electrical power supply)的電源之連接，或可包括讓電極組連接於電源之連接元件。
根據此處所述實施例之在組件內的磁極片將增加在組件外的場強度，特別是在靶材外、在電漿中或可使用較小或較便宜的磁鐵。再者，在磁鐵系統和組件之間使用磁極片可增加電漿侷限且有助於指定磁鐵系統的各別應用。
第2圖繪示此處所述的電極組之一實施例的示意圖。電極組200包括組件210，組件210可為包括將沈積至基板280上之靶材材料之陰極主體或靶材支承元件，靶材支承元件係適用於支承靶材。舉例來說，在組件210係為靶材支承元件之情況中，組件210可為用於靶材的背襯管或用於背襯管的支承裝置、適用於固定靶材於其之結構元件或類似物。
根據一些實施例，電極組200包括磁鐵系統230。磁鐵系統230可包括第一端和第二端，例如是相反磁性之磁極，舉例為磁極235和236。可使用在此處所述之磁極組中的磁鐵系統係參照第8a至9b圖詳細說明於下。於一些實施例中，磁鐵系統之磁極可具有第一側，面對組件210之內側211，第一側係範例性示意於第2圖中之用於磁極236的第一側237。磁鐵系統之 磁極可配置於磁鐵系統230之磁軛231上，磁鐵系統之磁極特別是可具有面對磁軛之第二側，或配置於磁軛上的第二側。根據一些實施例，相較於指向組件之內側211的磁鐵系統之磁極來說，磁軛係指向組件210之軸220的方向。
如第2圖中可見，磁極片240、241、242係提供於組件210之內側211與磁鐵系統230之間，特別是在組件210之內側211和磁極235及236之間，更特別是在組件210之內側211和磁極235及236之第一側之間。根據一些實施例，磁極係提供於磁鐵系統之磁極的第一側和組件之內側之間的縫隙中，縫隙例如是繪示於第2圖中之細節的區域290中的縫隙271。於一實施例中，磁極片係配置一區域中，磁鐵系統和組件之間的距離在此區域係為最短。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，在組件之內側和磁鐵系統之磁極的第一側之間的縫隙可代表性具有少於約30mm之長度，更代表性是少於約20mm之長度，且甚至更代表性是少於15mm的長度。於一實施例中，在組件之內側和磁鐵系統之磁極的第一側之間的縫隙可代表性具有約0.2mm與約30mm之間的長度，更代表性是約0.5mm與約20mm之間之長度，且甚至更代表性是約0.5mm與約15mm之間的長度。於一實施例中，在組件之內側和磁鐵系統之磁極的第一側之間的縫隙可代表性具有約0.5mm與約5mm之間的長度。縫隙271之長度可為繪示於第2圖之細節的區域290中的距離。可理解的是，縫隙之長度的數值可決定於磁鐵系統中之各磁極的位 置，例如是第2圖中之縫隙271之長度。舉例來說，大約配置成中間磁極的磁鐵系統230之磁極236係提供不同於配置成在磁鐵系統中之外部磁極的磁極235之縫隙，縫隙係位在第一側和組件之內側之間。更可理解的是，(根據磁鐵系統之設計)磁鐵系統之一磁極的第一側和組件之內側之間的縫隙的尺寸可沿著縫隙之寬度變化，如可範例性見於第4圖中。
提供於磁鐵系統和組件之間的磁極片可理解為一結構，此結構係由具有導磁率之材料所組成，例如是鐵或類似物。於一些實施例中，磁極片可由軟磁材料(magnetically soft material)所製成，例如是軟鋼(mild steel)或結構鋼(constructional steel)。根據一些實施例，此處所述之磁極片可應用於導引由磁鐵系統所產生之磁場。於一些實施例中，磁極片係貼附於磁鐵系統，特別是延長一磁極。藉由從磁鐵系統與磁極片之磁性特性產生之磁力，磁極片可貼附且特別是固定於磁鐵系統，或者磁極片可藉由黏膠或類似物的幫助來貼附。一般來說，說明於此處所述實施例中的磁極片可提供第一側及第二側，第一側面對組件之內側，例如是第2圖中之組件210之內側211，第二側面對磁鐵系統，例如是第2圖中之磁鐵系統230。
根據一些實施例，此處所述之磁極片可提供一形狀，此形狀係適用於組件之內側的形狀。特別是，磁極片之第一側的形狀可適用於組件之內側的形狀，例如是第2圖中之內側211。於一些實施例中，磁極片之形狀(特別是磁極片之第一側之 形狀)係對應於組件之內側的形狀。
一元件之形狀說明成適用於另一元件之形狀可理解為讓兩個元件可彼此有關係之形成方式。舉例來說，藉由對應(corresponding)組件之形狀、匹配(matching)組件之形狀或相配(complementing)組件之形狀，適用於組件之形狀的磁極片的形狀可與組件之形狀有關係。根據一些實施例，磁極片之形狀可符合(fit)組件之形狀。舉例來說，磁極片之形狀可具有相配於組件之形狀的形狀。於一例子中，組件之形狀可為實質上圓柱形，特別是在內側，且磁極片可以不同半徑或甚至實質上相同半徑之方式具有實質上相同之曲率的形狀。於另一例子中，在無需提供彎曲之表面的情況中，磁極片之形狀可藉由具有大約地符合組件之形狀的斜面或符合組件之多邊形形狀來適用於組件之形狀，斜面例如是大約地符合組件之曲率。可理解的是，具有符合、匹配、對應、適用於組件之形狀、或與組件的形狀有關之磁極片不必一定要接觸組件。根據一些實施例，配置於磁鐵系統和組件之間的磁極片，且特別是適用於組件之形狀的磁極片，可接觸組件，如將詳細說明下方。
於此使用而用以表示一特性之名稱「大約地(approximately)」可理解為說明之各別別特性粗略地(roughly)、幾乎(nearly)、大概(about)、或幾近(almost)係為此各特性。舉例來說，第一元件可具有一形狀，此形狀係大約地對應於第二元件之形狀，且自對應形狀調整某個程度。於一例子中，多邊形的形狀 大約地對應於圓形的形狀。根據一些實施例，大約地對應、符合、匹配於第二形狀、或與第二形狀有關之磁極片之形狀可理解為無需精確地對應、重製(reproducing)或鏡像(mirroring)第二形狀。
於此使用之名稱「實質上(substantially)」可意指以「實質上」表示之特性可存有某些偏差。舉例來說，「實質上圓柱形」係意指一形狀，此形狀可具有與精確圓柱形狀之某些偏差，例如是在一方向中之大略地延伸1至10%的偏差。
根據一些實施例，名稱「圓柱形(cylindrical)」可理解為具有一表面之幾何形狀，此表面係由從已提供之線區段、圓柱之軸相隔固定距離之數個點來形成。圓柱主體或圓柱可藉由表面輪廓定義或藉由實質上垂直於軸之兩個平面定義。可理解的是，此處所述之圓柱係不限於具有圓底之圓形圓柱，但亦可意指具有任何適合之底形狀的圓柱，例如是多邊形、橢圓形、或類似之形狀。再者，此處所述之圓柱形狀可意指大約之圓柱形狀，例如是具有實質上為圓底之圓柱。
根據一些實施例，組件可具有實質上圓柱形狀。於一些實施例，例如是第2圖中之組件210之內側211的組件之內側可具有實質上圓柱形狀。目前已知在旋轉濺射靶材管中使用矩形磁鐵來在管外提供磁場。然而，矩形形狀係無法完全符合圓柱管，使得磁鐵和管之間係一直存有縫隙。根據此處所述實施例，磁極片在面對組件的內側之側的形狀可例如是圓柱區段，例如是具有類似於組件之內側的曲率的圓柱表面的圓柱區段。舉例來 說，藉由實質上相同數值但不同正負號(sign)，曲率可類似。於一例子中，磁極片在面對組件之內側之側的形狀可為斜面，此斜面的斜率係適用於組件之內側的形狀或曲率。
如可見於第2圖中，磁極片240、241、及242實質上填充磁鐵系統230和組件210之內側211之間的縫隙。於一實施例中，磁極片可完全地填充縫隙，以接觸組件。在磁極片延伸至組件直到磁極片接觸組件的情況中，可提供潤滑液，用以在旋轉配置中避免磨損。舉例來說，例如是鐵氟龍之潤滑手段(lubrication mean)可使用以塗佈組件之內側、磁極片或兩者，以避免組件及/或磁極片在旋轉配置中磨損。旋轉配置可包括旋轉靶、旋轉陰極主體、旋轉磁鐵系統、其組合或類似物。
根據此處所述之電極組的一實施例，磁極片可不延伸至磁極片接觸組件，但可在磁極片和組件之間提供一距離。在磁極片和組件之內側之間存有一距離的情況中，磁極片可至少部分地填充磁鐵系統和組件之間的縫隙。如於第2圖中所示之區域290係以放大圖來表示在磁極片242和組件210之內側之間的距離270。在磁極片和組件之間的距離270代表性可在約0.01mm及約1.3mm之間，更代表性可在約0.01mm及約1mm之間，甚至更代表性可在約0.1mm及約1mm之間。於一實施例中，在磁極片和組件之間的距離代表性可少於1.3mm，更代表性可少於1.0mm，甚至更代表性可少於0.5mm。根據一些實施例，距離係僅可能以越小越好的方式選擇，因為在磁極片和組件之間的距離 越小，磁極片之效用越好。
第3圖繪示包括組件310之電極組300之一實施例的示意圖。於繪示於第3圖中之實施例中，組件310包括封裝元件312。封裝元件312可圍繞磁鐵系統330和磁極片340、341、及342。磁極片340、341、及342可適用或對應於封裝元件312之內側311的形狀。舉例來說，磁極片之形狀可對應於封裝元件之內側的形狀，如上有關於組件之內側的形狀。根據一些實施例，組件之內側可藉由封裝元件的內側提供。
封裝元件可具有實質上圓柱形狀，例如是具有圓形底部形狀、多邊形底部形狀、或任何適合之形狀之圓柱形狀。
於一些實施例中，磁極片可接觸封裝元件之內側。於一例子中，潤滑手段(lubrication means)係提供於封裝元件之內側上、面對封裝元件之內側的磁極之側、或兩者，以在組件及磁極片之一者或兩者係配置成可旋轉模式時避免磨擦力。然而，根據其他實施例，磁極片可提供，使得磁極片和封裝元件相隔已定義之距離。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，封裝元件可適用於保存流體於組件中。舉例來說，封裝元件312可適用於保存冷卻流體在組件之空間313中。根據一些實施例，組件係水冷卻靶材管。在水冷卻靶材管中，此(些)磁極片可藉由例如是封裝元件之遮蔽物保護而避免腐蝕。如將於下詳細之說明，磁極片可用於封裝元件內或外，且亦可在冷卻水中，以導引 磁場且增加磁鐵之效率。
於一些實施例中，組件可包括用於靶材之背襯管，且組件係適用於支承在背襯管和封裝元件之間的流體。雖然未繪示出來，電極組可包括流體系統，用以提供、交換、移除、或移動在組件中之流體。
組件之空間可說明為在組件之封裝元件和組件之靶材提供元件314之間的空間，此空間例如是繪示於第3圖中之空間313。舉例來說，靶材提供元件可為靶材材料、用於靶材之支承結構、用於靶材材料(例如是背襯管)之支承結構、陰極主體或類似之結構。
第4圖繪示根據此處所述實施例之電極組的示意圖。電極組400包括組件410。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，繪示於第4圖中之實施例中的組件410可實質上以靶材材料製成。舉例來說，靶材材料可包括或為將沈積於基板上之材料。根據一些實施例，組件可實質上僅以靶材材料製成。第4圖亦繪示出電極組之其他元件，例如是磁鐵系統430及在磁鐵系統430和組件410之間的磁極片440、441、及442。
於此處所述之一些實施例中，配置在磁鐵系統和組件之間的磁極片可理解為配置在磁鐵系統之磁極和組件之間的磁極片。根據一些實施例，磁極片可提供於組件和指向組件之磁極的第一端之間，而磁極之第二端係指向或固定於磁軛。可使用於此處所述實施例中之磁鐵系統係參照第8a至9b圖範例性說明。
繪示於第4圖中之實施例係屬於相對於磁軛431之筆直(straight)配置的磁極435及436。第4圖中之磁極435及436係範例性地繪示成實質上彼此平行。然而，可理解的是，磁極彼此之配置係沒有限制且可設計成範例性繪示於第2及3圖之配置，也就是磁極係彼此不平行的配置。
根據一些實施例，此處所述之磁鐵系統之磁極可實質上垂直於磁軛延伸，磁軛係為部分之磁鐵系統。舉例來說，磁極435及436係從磁鐵系統430之磁軛431實質上垂直地延伸。於其他例子(例如是繪示於第3圖中)中，磁鐵系統330包括彎曲之磁軛331，磁極335及336係在磁極的各別位置從彎曲之磁軛331實質上垂直延伸。
第5圖繪示電極組700之一實施例的示意圖。電極組700包括組件710，組件710可例如是如上所述的實質上以靶材材料製成。電極組700之實施例包括封裝元件712。封裝元件可提供組件710之內側711。封裝元件712可具有如上有關於繪示在第3圖中說明之封裝元件的功能，且可特別是適用於讓組件710在組件中的空間713保存流體，流體例如是冷卻流體。如於第5圖中可見，配置於電極組700之磁鐵系統730之磁極735及736與封裝元件712之間的磁極片740、741、及742係提供以延伸至組件710之內側，組件710之內側係由繪示於第5圖中之實施例內的封裝元件712之內側提供。
第6a圖繪示電極組800之一實施例的示意圖。電極 組包括組件810，組件810可為在先前圖式中所說明之組件，尤其是在第5圖中。根據一些實施例，電極組800包括封裝元件812、磁鐵系統830、以及磁極片840、841、及842，磁鐵系統830位於組件810中且包括磁極835及836。於一些實施例中，磁極片可延伸至組件之內側，組件之內側係由如上所述之封裝元件所提供。然而，根據一些實施例，磁極片可由一或多個部分所組成，此一或多個部分係從磁鐵系統延伸至封裝元件且更從封裝元件通過組件之空間813。舉例來說，磁極片之一部分可提供於空間813中，空間813係在封裝元件812及組件之靶材提供元件814之間。如上所說明，靶材提供元件可由靶材材料製成、可包括靶材支承結構、陰極主體、靶材材料支承結構及類似之結構。
在第6a圖中，區域850係繪示且此區域之實施例係參照第6b、6c、及6d圖詳細說明。第6b圖之詳細的區域850表示出磁鐵系統830之磁極836、封裝元件812、靶材提供元件814、及封裝元件812及組件810之靶材提供元件814之間的空間813。磁極片841係繪示而鄰接於磁鐵系統830之磁極836。根據一些實施例，磁極片841可包括一或多個部分。在繪示於第6b圖之詳細的區域內的實施例中，磁極片841包括第一部分881及第二部分882。在區域850的繪示例子中，磁極片840之第一部分881係從磁鐵系統830之磁極836延伸至封裝元件812，磁極片841之第二部分882係從封裝元件812延伸至組件810之靶材提供元件814。
在繪示於第6b圖中之實施例的詳細之區域850中，磁極片841之第一部分881和封裝元件812之間係提供一距離。再者，磁極片841之第二部分882與組件810之靶材提供元件814之間係提供一距離。如上大略所述，在此處所述一些實施例中，磁極片可大約地符合組件之形狀，例如是大約地符合組件之曲率。在第6b圖中，一配置的例子係提供，此配置係顯示出根據此處所述實施例之磁極片的形狀大約地符合組件之形狀。在第6b圖中，磁極片841之第一部分881及第二部分882的表面大約地符合封裝元件812與靶材提供元件814之形狀。藉由提供斜面，繪示於第6b圖中之例子包括具有一形狀的磁極片之第一部分與第二部分，此形狀係適用於組件之形狀。
第6b圖中所示之例子係藉由提供兩個傾斜度來表示磁極之第一部分和第二部分之傾斜度，此提供的兩個傾斜度在磁極片的各部分上具有相對正負號。然而，可理解的是，適用於組件之形狀的磁極片的傾斜度可提供具有一正負號之一斜率，例如是在磁極片840或842係適用於如第6a圖中所示之組件之形狀，或如第3圖中所示之磁極片340及342。
第6c圖繪示於第6a圖中之區域850之一例子的示意圖。除了磁極片841之第一部分883和第二部分884之外，相同之元件係如上有關於第6b圖所說明的繪示。第一部分883之形狀係適用於封裝元件812之形狀。磁極片841之第二部分884之形狀係適用於靶材提供元件814之形狀。根據數個實施例，藉 由提供實質上相同於組件或組件之各別元件之曲率，磁極片的部分之形狀係適用於組件之形狀，或者其之元件(例如是封裝元件或靶材提供元件)之形狀。於一些實施例中，磁極片之表面的曲率的半徑可略小於組件之曲率之半徑，使得磁極片和組件之間係提供一距離。此距離可例如是少於1mm且磁極片之曲率的半徑可對應地調整。
第6d圖繪示於第6a圖中之區域850之一例子的示意圖。除了磁極片841之第一部分885和第二部分886係接觸組件，特別是接觸封裝元件812及靶材提供元件814之外，相同之元件係如上有關於第6b圖所說明的繪示。根據一些實施例，如上有關第2圖之範例性說明，藉由提供潤滑液於磁極片841之第一部分885與封裝元件812之間，磁極片841之第一部分885可接觸封裝元件812。此同樣可應用於在封裝元件812和靶材提供元件814之間的磁極片841之第二部分886。
第6e圖繪示於第6a圖中之區域850之一例子的示意圖。除了磁極片841之第一部分887和磁極片841之第二部分888之外，相同之元件係如上有關於第6b圖所說明的繪示。在第6e圖中所示之實施例中，位於磁極836與封裝元件812之間的第一部分887係接觸封裝元件812。位於封裝元件812與靶材提供元件814之間的第二部分888係與靶材提供元件814相隔一距離。如第6e圖之例子中可見，磁極片841之第二部分888之形狀可適用於靶材提供元件之形狀，例如是藉由提供實質上相同之曲 率。
可理解的是，詳細之視圖係顯示出第6b、6c、6d和6e圖之磁極片841之此些部分的數個特性，但所繪示與說明於詳細之區域850之特性，特別是有關於磁極片之形狀的特性，可亦應用於此處所述之其他實施例，例如是有關於僅具有一部分之磁極片的實施例。
可亦理解的是，第6b至6e圖繪示在縫隙中之磁極片的實施例，此縫隙係在磁鐵系統之中間之磁極836與組件之內側之間。然而，磁極片之設計與形狀可適用於在磁鐵系統之外部之磁極與組件(例如是在第6a圖中之組件810)之內側之間的縫隙，磁鐵系統之外部的磁極例如是在第6a圖中之磁極835。舉例來說，磁極片可具有像三角形之剖面，或像梯形(trapezium)之剖面，其在一實施例中可決定於在磁極和組件之內側的縫隙之形狀。
根據一些實施例，於封裝元件和靶材提供元件之間的空間可存在一流體，此流體例如是冷卻流體。於磁極片延伸通過封裝元件和靶材提供元件之間的空間的實施例中，磁極片或至少其之部分可提供在流體中。磁極片或至少其之部分可包括一覆蓋物，圍繞磁極片，覆蓋物例如是一塗層，用以避免磁極片之損害，例如是磁極片之腐蝕。此塗層可例如是塑膠塗層。於一些實施例中，磁極片可以陶瓷材料製成，特別是欲置於流體中時。
第7圖繪示電極組900之一實施例的示意圖。電極 組900係類似於繪示在第6a至6e圖中之電極組。於一些實施例中，電極組900包括組件910，組件910包括封裝元件912與靶材提供元件914。電極組可更包括磁鐵系統930與磁極片940、941、及942，磁鐵系統930具有磁極935及936，磁極片940、941、及942係提供於磁鐵系統930和組件910之靶材提供元件914之間。
如於第7圖中所示之實施例中可見，磁極片係延伸通過在封裝元件912和組件910之靶材提供元件914之間的空間913。如上所述，磁極片可配置於存在於空間913中之流體中。於一些實施例中，磁極片可包括多於一個部分，如有關於第6a至6e圖之詳細說明所述。
根據一些實施例，第7圖之磁鐵系統提供磁極935和936，非彼此平行延伸。磁鐵系統930的磁極935、936係從磁鐵系統之磁軛931以一角度延伸，此角度係不垂直於磁軛。雖然磁軛931係為平直(straight)配置，可理解的是，說明於第9圖中之特性可亦為彎曲磁軛。
此處所使用之名稱「磁鐵系統(magnet system)」可理解為一組件，包括用以產生一或多個磁場之一或多個磁鐵(例如是一或多個磁極，例如是磁鐵棒、磁性材料或類似物)。舉例來說，磁鐵系統可包含兩個相反磁性之磁極，例如是配置兩個磁鐵元件，以產生兩個磁場。一般來說，如此處所述，磁鐵系統可適用於配置在如此處所述之電極組之組件中。
根據一些實施例，如此處所述之電極組可包括二或多個磁鐵系統，配置於組件中。舉例來說，在組件中之兩個磁鐵系統可配置，使得在組件中之此些磁鐵系統實質上指向相反之方向。於一實施例中，磁極片可提供於二或多個磁鐵系統之各磁極與組件之內側之間，特別是提供於一區域中，此區域包括各別磁極與組件之間的最短距離。
第8a圖繪示可使用於根據此處所述實施例之電極組中的磁鐵系統之一例子的剖面圖。然而，可理解的是，在下文中，與此所指之磁鐵系統係不限定用於根據此處所述實施例之一組件中的磁鐵系統。
繪示於第8a圖中之磁鐵系統500之例子包括軛510。根據一些實施例，磁鐵系統500包括相反極性之內部之磁極520及外部之磁極530。於第8a與8b圖中所示之實施例中，磁極520及530係繪示成配置於軛510上的磁鐵元件520及530。根據一些實施例，磁鐵元件可為永久磁鐵。
根據一些實施例，此處所述的磁極可為任何適合用以產生磁場來形成接近陰極組件之電漿區域的元件。於一些實施例中，此處所述的磁極可為永久磁鐵；根據其他實施例，磁極之一者可藉由磁性材料提供，例如是以含鐵材料製成的軛。
如第8a圖中可見，磁鐵元件520及530可配置成允許產生兩個磁場。兩個磁場之一部分係由磁場線560及540繪示。於第8a圖中，為了簡單說明之故，磁場線僅繪示成從永久磁 鐵於一方向中延伸，此方向也就是從軛510指離。
第8b圖繪示第8a圖之磁鐵系統500之上視圖。於第8b圖中所示之實施例中，兩個磁鐵元件520及530可見於軛510上。於繪示之例子中，磁鐵系統可配置，使得磁鐵元件之至少一者係形成封閉迴圈。於第8b圖中，磁鐵系統520係形成封閉迴圈，磁鐵元件530係位於此封閉迴圈中。
第9a圖繪示可使用於根據此所述之電極組中的磁鐵系統之一例子的剖面圖。磁鐵系統600一般係包括軛610，例如是磁鐵元件620及630之磁極可配置於軛610上。於第9a圖中，磁場線640和660係範例性繪示、呈現出產生之磁場的一部分。
第9b圖提供第9a圖之磁鐵系統600之上視圖。外部之磁鐵元件620係提供，外部之磁鐵元件620環繞內部之磁鐵元件630。於第9b圖中所示之實施例中，內部之磁鐵元件以及外部之磁鐵元件係配置成環狀(loop-shape)。磁鐵元件620及630皆位於軛610上。
於一實施例中，此處所述之磁鐵系統的一磁極係指向由磁軛所定義之平面外的一方向。一般來說，磁極係指向電極組之靶材材料的方向。
如此處所述，根據此處實施例所述，磁極片係提供於電極組的磁鐵系統和組件之間。可理解的是，磁極片可鄰接(例如是直接鄰接)於磁鐵系統，且特別是鄰接於磁鐵系統之磁極。於一些實施例中，磁極片係提供於磁鐵系統之各磁極上，例如是繪 示於第9a及9b圖中之磁鐵元件620及630上。根據一些實施例，多於一個磁極片，例如是兩個磁極片可提供給磁鐵系統之各磁極。舉例來說，如於第2至7圖中可見，磁極片240及242係提供給磁極235、磁極片340及342係提供給磁極335、磁極片440及442係提供給磁極435等。於一些實施例中，磁極片可藉由黏膠或磁力貼附於磁鐵系統。在磁鐵系統和組件之間的磁極片可理解為至少部分地填充在磁鐵系統和組件之間的縫隙，或存在於磁鐵系統和組件之間的空間。
根據一些實施例，此處所述之組件可在靜態沈積期間使用於可旋轉靶。此意味基板可在沈積製程期間支承於固定位置，而靶材可沿著其旋轉軸旋轉(例如是第2圖中之軸220)。舉例來說，繪示於此之電極組可使用於塗佈大面積基板。
根據一些實施例，大面積基板可具有至少0.174m2的尺寸。代表性來說，尺寸可為約1.4m2至約8m2，更代表性來說約2m2至約9m2或甚至達12m2。一般來說，用於根據此處所述實施例之結構、例如是陰極組件之設備、以及方法之基板係此處所述之大面積基板。舉例來說，大面積基板可為第5代、第7.5代、第8.5代、或甚至是第10代，第5代對應於約1.4m2之基板(1.1m x 1.3m)、第7.5代對應於約4.29m2之基板(1.95m x 2.2m)、第8.5代對應於約5.7m2之基板(2.2m x 2.5m)、第10代對應於約8.7m2之基板(2.85m×3.05m)。甚至例如是第11代及第12代的較高代及對應之基板面積可以類似之方式應用。
此處所述之基板可以任何適合材料沈積之材料製成。舉例來說，基板可以選自由玻璃(舉例為鈉鈣玻璃(soda-lime glass)、硼矽玻璃(borosilicate glass)等)、金屬、聚合物、陶瓷、複合材料、碳纖維材料或任何其他材料或可藉由沈積製程塗佈之材料的組合所組成之群組。
根據一些實施例，沈積材料可根據沈積製程及已塗佈之基板之後續應用來選擇。舉例來說，靶材的沈積材料可為選自由金屬、矽、氧化銦錫及其他透明氧化物所組成之群組的材料，金屬例如是鋁、鉬、鈦、銅或類似之材料。代表性來說，靶材材料可為氧化物陶瓷(oxide ceramic)，更代表性來說，材料可為選自由含銦陶瓷、含錫陶瓷、含鋅陶瓷及其組合所組成之群組的陶瓷。舉例來說，沈積材料可為氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide，IGZO)或氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)。
第10圖繪示用於組裝根據此處實施例所述之具有磁鐵系統的電極組之一方法的流程圖1000。於方塊1010中，包括組件之電極組係提供。於一些實施例中，使用於此處所述之方法中之電極組可為如上所述之電極組，特別是有關於第2至7圖之電極組。組件係適用於提供圓柱靶材及/或支承可旋轉靶。
此方法包括於方塊1020中之定位磁鐵系統於組件中。根據一些實施例，磁鐵系統可包括磁極，用於產生磁場。用於此處所述方法中之磁鐵系統可為如上有關於第2至7圖之磁鐵系統，特別是參照第8a至9b圖說明之磁鐵系統。於一些實施例 中，磁鐵系統可為可旋轉地配置於組件中。於一些實施例中，定位磁鐵系統於組件中可包括藉由磁鐵系統產生磁場。舉例來說，一或多個磁場可產生而延伸通過組件，且特別是延伸超出組件之外側，也就是面對基板之組件之側。一般來說，定位磁鐵系統於組件中可包括利用由組件中之磁鐵系統產生之磁場影響組件外之電漿形成。
於方塊1030中，此方法包括固定磁極片於組件與磁鐵系統之間。根據一些實施例，磁極片可固定而鄰接於磁鐵系統，特別是直接鄰接於磁鐵系統。固定在磁鐵系統和組件之間的磁極片可直接接觸磁鐵系統，特別是直接接觸磁鐵系統之一磁極。於一例子中，固定之磁極片可與組件相隔一定義的距離。於另一例子中，磁極片可接觸組件。在固定之磁極片係接觸組件之情況中，於根據此處所述實施例之一方法中之固定磁極片可包括提供潤滑液至磁極片、組件或兩者，潤滑液例如是鐵氟龍(Teflon)。
於一些實施例中，固定磁極片可包括貼附磁極片至磁鐵系統，例如是使用黏膠或磁力。固定磁極片可更包括固定一或多個磁極片至磁鐵系統之各磁極，如上所說明且繪示於第2至7圖中。
第11圖繪示用於組裝電極組之方法的流程圖1050。方塊1010、1020、及1030可對應有關於第10圖之各別方塊。流程圖1050係繪示其他方塊1035，以明確說明固定磁極片。方塊1035係意指固定磁極片，使得磁極片係符合組件之內部形 狀。根據一些實施例，組件之內部形狀可如上所詳細陳述且說明的實質上為圓柱形。在方塊1035中之磁極片可適用於匹配(matching)組件之內部形狀，例如是以相配於組件之內部形狀的方式。於一例子中，組件之內側可具有一曲率，且磁極片可具有相配之曲率，特別是面對組件之內側的磁極片之端可具有相配之曲率。
根據一些實施例，磁極片係固定，以填充在磁鐵系統和組件之間的縫隙。於一些實施例中，磁極片可藉由具有適用於磁鐵系統和組件之間的縫隙的形狀來填充縫隙，磁鐵系統特別是指磁鐵系統之一磁極，組件特別是指組件之內側。於一例子中，磁極片可藉由延伸填充縫隙且限制組件外之磁場。
於一實施例中，如此處所述實施例之電極組的使用係提供。如此處所述實施例之電極組的使用可於濺射製程設備中執行，濺射製程設備例如是濺射沈積腔室以及類似之設備。
於此處所述之一些實施例中，磁極片係使用於電極組中以在磁鐵系統之磁極片的矩形形狀和管件之實質上圓表面之間取得相符(fitting)的狀態。相較於已知系統，根據此處所述之實施例的電極組係允許使用較小的磁鐵系統，且達成在組件外具有有效率的磁場且引導磁場。另一方面，根據此處所述之電極組係在無需較強或較大之磁鐵系統的情況下讓組件外有較強的磁場。
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。
300‧‧‧電極組
310‧‧‧組件
311‧‧‧內側
312‧‧‧封裝元件
313‧‧‧空間
314‧‧‧靶材提供元件
330‧‧‧磁鐵系統
331‧‧‧磁軛
335、336‧‧‧磁極
340、341、342‧‧‧磁極片

Claims (20)

  1. 一種電極組(120；200；300；400；700；800；900)，用於一濺射沈積設備，該電極組包括：一組件(210；310；410；710；810；910)，用以提供將沈積之材料及支承可旋轉靶之至少一者，一磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)，設置於該組件(210；310；410；710；810；910)內；以及一磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)，用以設置於該磁鐵系統和該組件之間。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中該組件(210；310；410；710；810；910)係為一靶材支承結構，用以支承可旋轉靶。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中該組件(210；310；410；710；810；910)係為一圓柱陰極主體。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電極組，其中該組件(210；310；410；710；810；910)係為一圓柱陰極主體，用以支承一靶材。
  5. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該組件(210；310；410；710；810；910)之內側(211；311；711)係實質上為圓柱形。
  6. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741； 742；840；841；842；940；941；942)之形狀係適用於該組件(210；310；410；710；810；910)之內側(211；311；711)的形狀。
  7. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中面對該組件(210；310；410；710；810；910)之內側(211；311；711)之該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)之形狀係對應於該組件之該內側的形狀。
  8. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)係實質上填充該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)與該組件(210；310；410；710；810；910)之內側(211；311；711)之間的一縫隙(271)。
  9. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)係實質上填充該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)與該組件(210；310；410；710；810；910)之內側(211；311；711)之間的一縫隙(271)，且其中該縫隙(271)具有少於20mm之長度。
  10. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)至該組件(210；310；410；710；810；910)之內側(211；311；711)係具有少於1mm之一距離，或者 其中該磁極片係接觸該組件之該內側。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之電極組，其中該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)至該組件(210；310；410；710；810；910)之該內側(211；311；711)係具有少於1mm之一距離，或者其中該磁極片係接觸該組件之該內側。
  12. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該組件(210；310；410；710；810；910)包括一封裝元件(312,712；812；912)，封裝該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)與該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)。
  13. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該組件(210；310；410；710；810；910)包括一封裝元件(312,712；812；912)與一靶材提供元件(814；914)，該封裝元件係封裝該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)與該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)，以及其中另一磁極片係提供於該封裝元件(312,712；812；912)與該靶材提供元件(814；914)之間。
  14. 如申請專利範圍第3至4項之任一項所述之電極組，其中該圓柱陰極主體包括一靶材、具有一將沈積材料之一靶材及用以具有一將沈積材料之一靶材的一背襯管之至少一者。
  15. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其 中該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)包括至少一第一端(235；335；435；735；835；935)及一第二端(236；336；436；736；836；936)，且其中磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)係提供於該組件與該磁鐵系統之該第一端與該第二端之各者之間。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之電極組，其中提供於該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)之一端(235；335；435；735；835；935)與該組件(210；310；410；710；810；910)之間的各磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)係適用於該組件之內側的形狀。
  17. 如申請專利範圍第1至4項之任一項所述之電極組，其中該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)包括一軛(931；510；610)以及二相反磁性之永久磁鐵(235；335；435；520；530；620；630；735；835；935)。
  18. 一種用以組裝具有一磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)之一電極組的方法，該電極組包括一組件(210；310；410；710；810；910)，該組件用以提供一圓柱靶材及支承一可旋轉靶之至少一者，該方法包括：定位該磁鐵系統(230；330；430；730；830；930)於該組件(210；310；410；710；810；910)中；以及固定一磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)於該組件與該磁鐵系 統之間。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中固定該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)更包括固定該磁極片，以實質上填充該組件(210；310；410；710；810；910)之內側與該磁鐵系統之間的一縫隙。
  20. 如申請專利範圍第18至19項之任一項所述之方法，其中固定該磁極片(240；241；242；340；341；342；440；441；442；740；741；742；840；841；842；940；941；942)更包括固定該磁極片，使得該磁極片符合該組件(210；310；410；710；810；910)之內部形狀。
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