TW201617469A - 靶材配置、具有靶材配置之處理設備及用以製造靶材配置之方法 - Google Patents
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Abstract
一種用於一處理設備(105; 107)之靶材配置(100; 101; 102; 103; 104; 106)係說明。靶材配置包括一靶材支座(110),裝配以用於支撐一非平面靶材材料(120),其中靶材支座(110)包括一真空側(130)及一大氣側(140)。再者,一種是用於一靶材配置之處理設備及一種用以製造一靶材配置之方法係說明。
Description
本發明之實施例是有關於一種靶材配置及一種具有一靶材配置之處理設備。本發明之實施例特別是有關於一種用於一真空處理設備的靶材配置及一種具有一靶材配置之真空處理設備,特別是一種用於一濺射設備之靶材配置及一種具有一靶材配置之濺射設備。數個實施例亦有關於一種用以製造用於一處理設備,特別是用於一真空處理設備之靶材配置的方法。
於許多應用中,數層係沈積於基板上,例如為數薄層於玻璃基板上。基板係時常於一塗佈設備的不同腔室中進行塗佈。基板可於真空中進行塗佈。
已知數種用以沈積材料於基板上之方法。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。製程係於處理設備或處理腔室中執行,將進行塗佈之基板係位在處理設備或處理腔室。沈積材料係提供於設備中。數種材料以及其之氧化物、氮化物或碳化物可使用於沈積在基板上。已塗佈材料可使用於數種應用中及數個技術領域中。舉例來說,用於顯示器之基板時常藉由PVD製程進行塗佈。更多的應用包括絕緣面板、具有薄膜電晶體(thin film transistors,TFT)之有機發光二極體(organic light emitting diode,OLED)面板、具有TFT之基板、彩色濾光片或類似物。
就PVD製程來說,沈積材料可以固相存在於靶材中。藉由帶有能量的粒子轟撃靶材,也就是將沈積之材料的靶材材料之原子係從靶材射出。靶材材料之原子係沈積於將塗佈之基板上。在PVD製程中,濺射材料可以不同方式排列,濺射材料也就是將沈積於基板上之材料。舉例來說,靶材可以將沈積之材料製成,或可具有背襯元件,將沈積之材料係固定於背襯元件上。包括將沈積之材料的靶材係在沈積腔室中支撐或固定於預定位置中。在使用可旋轉靶的情況下,靶材係連接於旋轉軸或連接元件,連接元件係連接軸與靶材。
舉例來說,簡單且快速固定靶材於腔室中是需要的,以用於減少沈積系統之停工時間。使用可旋轉靶係有利於層之均勻;然而,固定可旋轉靶係藉由進出處理腔室來實現而耗費時間。有鑑於上述,克服本領域之至少一些問題而提供一種靶材配置、一種具有一靶材配置之處理設備及一種用以製造一靶材配置之方法係為一目的。
有鑑於上述,根據獨立申請專利範圍之一種靶材配置、一種處理設備及一種用以製造一靶材配置之方法係提供。其他方面、優點、及特徵係藉由附屬申請專利範圍、說明、及所附圖式更為清楚。
根據一實施例,一種用於一處理設備之靶材配置係提供。靶材配置包括一靶材支座,裝配以用於支撐一非平面靶材材料。靶材支座包括一真空側及一大氣側。
根據另一實施例,一種用以處理一基板的處理設備係提供。處理設備包括一處理腔室及一基板支撐件,處理腔室具有一外側及一內側,處理腔室係適用於在處理期間容納基板,基板支撐件用於已處理之基板。處理腔室係適用於容納根據此處所述實施例之一靶材配置。
根據再另一實施例,一種用以製造一靶材配置之方法係提供,靶材配置係使用於一處理設備中。此方法包括形成一靶材支座,靶材支座係裝配以用於支撐一非平面靶材材料,其中靶材支座包括一真空側與一大氣側。此方法更包括提供非平面靶材材料於靶材支座上,非平面靶材材料至少在提供於靶材支座上之後具有一彎折表面,特別是一表面,具有一圓形、一橢圓形或一拋物線之一弧的一形式。
數個實施例係針對用於執行所揭露之方法之設備,且設備包括用於執行各所述之方法特徵的設備部件。此些方法特徵可藉由硬體元件、由適合軟體程式化之電腦、由此兩者之任何結合或任何其他方式執行。再者,數個實施例亦針對所述之設備操作的方法。此些實施例包括用於執行設備之每一功能的方法特徵。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:
詳細的參照將以各種實施例來達成,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,相同參考編號係意指相同元件。一般來說,僅有有關於個別實施例之相異處係進行說明。各例子係藉由說明的方式提供且不意味為一限制。再者,所說明或敘述而做為一實施例之部分之特徵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。
再者,在下方說明中,靶材支座可理解為用以支撐例如為在濺射沈積製程中之靶材材料之一裝置。在一些實施例中,靶材支座可包括不進行濺射製程之至少一部分或一側,例如是不濺射之一部分。舉例來說,靶材支座之一部分可適用於在沈積製程期間不被磨損或移除。於一些實施例中,靶材支座可為可連接於處理腔室,例如是濺射腔室之一牆。根據一些實施例,靶材支座可包括靶材材料或以靶材材料製成。
根據此處所述實施例,靶材支座可包括大氣側及真空側。特別是,靶材支座之真空側可適用於使用在真空製程中,例如是藉由分別選擇材料(例如為選擇具有用於真空製程之合適釋氣率(outgassing rate)、合適耐溫性(temperature resistance)、合適粒子產生率及類似特性的材料)。於一些實施例中,靶材支座之大氣側可適用於使用在大氣條件下,例如是約1 bar之壓力下、在0°及40°之間的溫度範圍及類似條件。根據一些實施例,靶材支座之大氣側可適用於提供於處理腔室之外側,且靶材支座之真空側可適用於提供於處理腔室之內側。根據一些實施例,靶材支座可提供各自之連接件(connection means),用以提供在腔室之外側的靶材支座之大氣側和在腔室之內側之靶材支座之真空側,例如是固定靶材支座至處理腔室之牆的連接件,或固定靶材支座於處理腔室之牆之中的連接件。
根據此處所述實施例,此處所指之弧可理解為幾何形狀的一部分(portion)或一區段(segment),例如是為圓形之一區段的圓弧、為橢圓形之一區段的橢圓弧、及為拋物線之一區段的拋物線弧等。根據一些實施例,弧可為包含少於360°之角度的區段。舉例來說,圓弧之長度係定義為(Q/180)p*R,R為圓之半徑,且Q為圓形的區段所包含之角度且小於360°。
如此處所使用,名稱「非平面(non-planar)」應理解為具有曲率,例如為一非平面表面,至少在此表面之一部分上具有曲率。根據一些實施例,彎曲(curved)表面可說明成彎折(bent)表面。
在已知的系統中,兩種型式之濺射靶材係使用,其為平面濺射靶材和旋轉濺射靶材組件。平面和旋轉濺射靶材組件各具有其優點。由於陰極之幾何形狀及設計,相較於平面濺射靶材組件,旋轉濺射靶材組件一般具有較高之利用率及增加操作時間。旋轉濺射靶材組件可特別是在大面積基板處理中有利。接合圓柱靶材管於背襯管係在旋轉濺射靶材組件之製造中為一挑戰。對於大靶材材料來說,接合圓柱靶材管於背襯管更是具有挑戰性。在製造此種可旋轉濺射陰極中,靶材材料可例如為藉由噴塗(spraying)、鑄造(casting)或壓製(pressing)粉末於背襯管之外表面上來提供。或者,可亦意指為靶材管之靶材材料之中空圓柱可配置在背襯管上且例如為利用銦來接合於背襯管,以形成可旋轉靶。然而,因為可旋轉靶之幾何形狀及為了實現上述之較高靶材利用率,可旋轉靶係設計來在可旋轉靶使用於處理腔室中來處理基板之期間,完全地提供於真空條件中。
此處所述實施例係提供靶材配置,靶材配置係用於處理設備。靶材配置包括靶材支座,裝配以用於支撐非平面靶材材料。靶材支座包括真空側和大氣側。
根據此處所述實施例之靶材配置係有助於簡化靶材之製程,將詳細說明於下方。再者,既然非平面靶材可例如是藉由固定於腔室門或牆內或上從處理腔室之外側提供,根據此處所述之靶材配置可以簡單及具成本效益的方式固定於處理腔室。
第1a圖繪示根據此處所述實施例之靶材配置的示意圖。靶材配置100包括靶材支座110及非平面靶材材料120。靶材支座110係適用於支撐非平面靶材材料120。在第1a圖中所示之實施例中,靶材支座110包括板狀底座111及從板狀底座延伸之結構。此結構包括側支座112及前支座113,側支座112沿著非平面靶材材料120之長度延伸,前支座113支撐非平面靶材材料120之前端。根據此處所述一些實施例,名稱「靶材(target)」和名稱「靶材材料(target material)」係於此以同義之方式使用。
根據一些實施例,靶材支座之至少一部分可提供非平面形狀,例如為對應於將由靶材支座支撐之靶材材料的形狀之非平面形狀。舉例來說,第1a圖之實施例繪示前支座113,具有對應於非平面靶材材料120之形狀的弧狀。於一些實施例中,靶材支座可具有一部分,此部分半圓柱管之形狀,半圓柱管之形狀係沿著長度方向分割,例如為背襯半管。舉例來說,半圓柱管可具有一剖面,此剖面為包含約180°之角度的圓弧形狀。
如第1a圖中可見,靶材支座110提供真空側130和大氣側140。一般來說,當靶材配置係固定於處理腔室時,真空側可為存在於處理腔室中的靶材之一側。當靶材配置係固定於處理腔室時,靶材支座之大氣側可提供於處理腔室之外側(或可至少從處理腔室之外側可進出)。根據一些實施例,例如為當根據此處所述之靶材配置係固定於處理腔室牆中時,靶材配置之大氣側可面對處理腔室之外側。根據一些實施例,靶材配置可亦說明成具有大氣側和包括靶材材料之真空側。
第1b圖繪示靶材配置101之一實施例的示意圖。靶材配置101包括靶材支座110,靶材支座110包括支撐板材114。非平面靶材材料120可提供於靶材支座110之支撐板材114上。根據一些實施例,靶材支座可包括半圓柱管,非平面靶材材料120係提供於半圓柱管上,半圓柱管例如為背襯半管。根據選擇性實施例,在沒有背襯半管的情況下,例如是支撐板材的靶材支撐底座係支撐具有半圓柱管之形狀的靶材材料。雖然第1b圖繪示半圓柱管在半圓柱管之端係封閉的,半圓柱管的前端在一些實施例中可開放。繪示於第1b圖中之靶材支座110提供真空側130與大氣側140。如將參照第1d圖詳細地說明,靶材支座可包括中空部分,位於靶材支座的大氣側。根據一些實施例,中空部分可以由板狀底座(例如為第1b圖中之支撐板材)中的孔洞來提供,或可以提供作為靶材支座的框架。
此處所述實施例之靶材材料可以簡單和可靠的方法接合於靶材支座。靶材材料在圖式中範例性繪示成圓弧狀,靶材材料的非平面形狀係允許在接合製程中使用較大的力,此較大的力係大於旋轉靶製造時可使用的力。
第1c圖繪示靶材配置102之一實施例的示意圖。靶材配置102包括靶材支座110和非平面靶材材料120,靶材支座110和非平面靶材材料120係形成一體式(one-piece)靶材配置。舉例來說,靶材支座可以靶材材料製成。根據一些實施例,靶材支座110(特別是在製程中不濺射之部分)包括板狀結構,非平面靶材材料120從板狀結構延伸。
根據一些實施例,靶材支座的大氣側可由一或多個靶材支座的部分提供,如範例性於圖式中所示之實施例中可見。舉例來說,靶材支座的大氣側可包括如第1a圖中範例性繪示之板狀部分、框狀部分、如上所述之側支座的部件、板狀部分的後側、如第1b圖中範例性繪示之框架的後側、如第1c圖中範例性繪示之以靶材材料製成之靶材支座的後側、或類似結構。於一些實施例中,大氣側可為具有定義之厚度之靶材支座的表面或部分,定義之厚度特別是在製程期間不改變的厚度。於一些實施例中,靶材支座的大氣側可說明成不面對處理腔室之內側的靶材支座的表面。於一例子中,大氣側可延伸,或可存在於處理腔室牆之外側。根據一些實施例,大氣側可包括一空間,此空間特別是可到達靶材之後側(例如是不面對處理腔室之靶材的側)。根據一些實施例,例如為藉由從處理腔室牆延伸,或藉由在面對處理腔室之內側之側對齊處理腔室牆,靶材支座的真空側係延伸至處理腔室之內側。
第1d圖繪示根據此處所述之靶材支座110之後側視圖。靶材支座110可為任何所述實施例之靶材支座,例如是如第1a至1c圖中所示之靶材支座。根據一些實施例,靶材支座之後側視圖可表示成靶材支座之大氣側的視圖。於一些實施例中,裝配以用於非平面靶材之靶材支座110可包括中空部115,例如為用以提供非平面靶材材料、用以連接非平面靶材的數個部分、或靶材材料可接合之框架以及類似物進出。根據一些實施例,中空部可提供至靶材支座及/或靶材材料之非平面(或彎折)表面之通道。於一些實施例中,中空部可藉由在靶材支座中的開孔提供進出,例如是在靶材支座之支撐板材中的實質上矩形開孔。根據一些實施例,開孔可具有任何合適的形狀。
根據一些實施例,裝配而用於非平面靶材之靶材支座可以考慮接合靶材材料於靶材支座之一材料製成,例如是針對製程條件(例如包括壓力、溫度、氣體或電漿存有及類似條件)以可靠的方式接合靶材材料於靶材支座。舉例來說,靶材支座可適用於至少部分地,例如是以一側在處理腔室中,處理腔室具有約5*10-4
至約5*10-2
mbar之壓力,舉例為5*10-3
之壓力。根據一些實施例,靶材配置可使用之處理溫度或處理腔室溫度可高達600°C。靶材支座可適用於承受處理溫度。於一些實施例中,靶材支座的表面可適用於在靶材材料與靶材支座之間提供足夠的接合。舉例來說,靶材支座表面可提供適合的粗糙度、適合的溫度傳導性、足夠的接合面積及類似性質。
於一些實施例中,裝配以用於非平面靶材之靶材支座可更裝配以用於提供磁鐵組件來做為非平面靶材的磁電管(magnetron)。舉例來說,靶材支座可提供或允許具有空間,用以至少部分地容納磁鐵組件,磁鐵組件例如是用於靶材材料之濺射之磁電管。於一些實施例中,裝配而用於非平面靶材之靶材支座可包括連接元件,用以連接用於非平面靶材的濺射之磁鐵組件,連接元件例如是夾、孔(holes)、鑽孔(bores)、棒、螺釘(bolts)、框架及類似物。
第2圖繪示以顯示靶材支座110之大氣側之視角的靶材配置103之一實施例的示意圖。靶材支座110的中空部115於第2圖中可見。第2圖繪示接合於靶材支座110的非平面靶材之輪廓116。或者,輪廓116可屬於靶材支座的一部分,靶材支座的此部分具有半圓柱管形狀且適用於提供靶材材料於靶材支座上。靶材支座110的中空部115係提供非平面靶材或靶材支座的個別部分進出。根據一些實施例,靶材支座110係適用於容納至少部分的磁鐵組件,磁鐵組件具有至少一磁鐵元件117。於第2圖中所示之實施例中,中空部115係提供容納至少部分的磁鐵組件於靶材支座中。靶材支座可包括連接件123,用以連接磁鐵組件於靶材支座。於一實施例中,磁鐵組件係可旋轉的,特別是可繞著實質上平行於非平面靶材之長度軸的軸可旋轉的。
根據此處所述一些實施例,磁鐵組件包括具有磁鐵軛之磁鐵元件,磁軛具有相反磁性之磁極。舉例來說,其中一磁極可繞著另一磁極而形成一賽道(racetrack)。根據一些實施例,磁鐵元件包括一底座,用以支撐具有磁極的磁軛。於一些實施例中,磁鐵組件可在繞著旋轉軸之兩個位置之間振動,例如為在背襯半管之後方擺動。根據一些實施例,磁鐵組件可在背襯半管之後方藉由馬達趨動而擺動。磁鐵組件可例如藉由個別的固定來裝配,用以至少30°之角度可旋轉運動。特別是,磁鐵組件可裝配而用以沿著一弧執行可旋轉運動,特別是沿著對應於非平面靶材材料之形狀的弧。再者,數個實施例可包括靜態磁棒或磁性線圈。
根據一些實施例,靶材配置可包括升舉裝置,用以保持磁鐵元件及靶材表面(例如為面對將處理之基板的靶材表面)之間的距離固定,特別是在沈積期間固定。舉例來說,靶材配置可包括由驅動元件驅動之機械齒輪或偏心裝置,用以移動磁鐵組件朝向或遠離非平面靶材表面,驅動元件例如是馬達。於一實施例中,升舉裝置可自動地控制,例如是用以在靶材之使用期限期間或甚至根據靶材之使用期限,自動地調整靶材表面和磁鐵組件之間的距離。舉例來說,升舉裝置可有助於改善靶材材料移除之可靠度、可預測性、及均勻。在改善靶材材料移除均勻之情況中,在基板上之層均勻可最佳化。
第3a圖繪示根據此處所述實施例之靶材配置104的示意圖。第3b圖繪示靶材配置104之一部分之放大圖。靶材支座110包括框架,具有一開孔,開孔係通往繪示於第3a圖中之例子中的中空部115。靶材配置104更包括非平面靶材材料120,提供於靶材支座110上。繪示於第3a及3b圖中之靶材配置104包括磁鐵組件,磁鐵組件包括三個磁鐵元件117、118、及119。在繪示於第3b圖中之例子中,磁鐵元件各包括磁軛,磁軛具有相反磁性之磁極。磁鐵元件可至少部分地配置於靶材支座110中。根據一些實施例,磁鐵組件至少部分地位於非平面靶材中。根據一些實施例,此三個磁鐵元件可為可轉動的,特別是繞著實質上平行於非平面靶材材料之長度軸的軸可轉動。於一些實施例中,磁鐵組件沿著一弧轉動,此弧可對應於非平面靶材之弧。根據一些實施例,磁鐵組件可僅於一方向中旋轉。於一些實施例中,磁鐵組件係裝配而用以連續地旋轉。當連續地旋轉時,磁鐵組件可提供用於靶材材料之磁場,而特別是確保靶材材料均勻的沈積。
根據一些實施例,磁鐵組件之磁鐵元件可提供於旋轉元件上,旋轉元件例如是鼓輪(drum),磁鐵元件係貼附於旋轉元件。根據一些實施例,此三個磁鐵元件的磁軛係連接於旋轉元件,例如是直接連接於旋轉鼓輪(而例如為不需要其他用於磁軛的支撐元件)。於一些實施例中,各磁鐵元件包括兩個磁極,特別是各磁鐵元件包括一磁極,此磁極係為繞著另一磁極的賽道的形式。第3b圖繪示靶材支座110之一部分且具有通常知識可理解,以整個靶材支座來看,各磁軛的較外的磁極可形成封閉環,較外的磁極繞著較內之磁極。於一例子中,此三個磁鐵元件係彼此偏移約120°之角度。於一些實施例中,磁鐵元件可沿著一直線配置,以讓磁鐵元件在旋轉至面對靶材材料之位置時,各具有到在真空腔室中的靶材表面實質上相同的距離。特別是,磁鐵元件可沿著圓形狀線(circle-like line)配置。根據可與此處所述其他實施例結合的數個實施例,磁鐵組件可包括多於三個磁鐵元件,例如是四個或五個上述之磁鐵元件。
於一例子中,且可見於第3b圖中,當磁鐵組件係旋轉時,一或多完整的賽道係存在於非平面靶材表面上。當一賽道係因磁鐵組件的旋轉而離開非平面靶材之表面時,下一個賽道係補捉電子來從非平面靶材移除材料。根據一些實施例,用於磁鐵組件之驅動器可配置在靶材配置之大氣側處的磁軛的後方。直接驅動器可用於驅動磁鐵組件之可旋轉運動。根據一些實施例,磁鐵組件可在靶材支座之大氣側上於大氣條件中驅動。於一例子中,磁鐵組件係在低於60°C之溫度驅動,例如是約30°C至約40°C。
於一些實施例中,在靶材表面和磁鐵組件之間的距離可為可調整的。如參照第2圖之說明,可提供具有升舉裝置之靶材配置104,以保持非平面靶材表面和磁鐵組件之間的距離為固定。舉例來說,使用機械齒輪或由三偏心裝置(triple eccentric device)時,靶材表面與磁鐵之間的距離可被改變。
藉由磁鐵組件之連續運動,用於處理之電壓、電流及電源可保持固定。在具有可調整的磁鐵組件之情況中,控制或調整濺射電壓(或電流)成一位準係可行的。再者,數種有利效應可藉由此處所述實施例達成。特別是,簡單之機械設計可使用於磁鐵旋轉。簡單之機械設計係節省製造和固定成本。在大氣條件下固定及操作磁鐵組件可有助於以簡單的方式設計磁鐵組件。再者,當磁鐵組件係連續地旋轉時,因例如是在擺動模式中改變磁鐵組件之方向而導致延遲時間係不會發生。根據此處所述實施例,磁鐵組件可非常高速旋轉。另外,利用此處所述實施例,使用較大的賽道係可行的。再者,利用此處所述實施例,藉由數種磁軛或在陰極後不同長度等來影響靶材利用率係可能可行的。處理效率係增加。例如當三個或四個磁鐵元件係旋轉時,處理效率(且特別是濺射率)可亦藉由具有多於一個賽道於靶材表面上而增加。理論上,對電漿來說,使用濺射靶之整個表面變得可行。
雖然圖式係繪示實質上圓弧之非平面靶材,此處所述實施例係不限於圓形配置。
此處使用之名稱「實質上(substantially)」可意味以「實質上」表示之特性可有些許誤差。舉例來說,名稱「實質上圓形(substantially circular)」係意指可具有與準確之圓形形狀一些誤差之形狀,例如是在一方向中、或在多於一方向中約1%至15%擴展的誤差。類似地,名稱「實質上橢圓形」或「實質上拋物線」應理解為於一或多個方向中包括從嚴謹定義約1%至15%的誤差。
第4a至4c圖繪示根據此處所述實施例之用於靶材支座之非平面靶材材料120的實施例之示意圖。第4a圖繪示具有實質上橢圓形之弧之形狀的非平面靶材材料120。舉例來說,靶材包括一剖面,具有橢圓形之弧的形狀,例如是包括橢圓形之一區段。如於第4a圖中可見,靶材包括非平面外表面及非平面內表面,且靶材具有特定的厚度。於一些實施例中,靶材之內表面的形狀對應於靶材的外表面之形狀。第4b圖繪示具有一剖面之非平面靶材材料120之實施例的示意圖,此剖面具有拋物線之弧的形狀。第4c圖繪示具有第一部分121和第二部分122之非平面靶材之實施例的示意圖,第一部分121具有圓弧,第二部分122具有實質上直線之形狀。具有通常知識者將注意,有關於第4a圖所說明之特徵可亦提供至第4b及4c圖之實施例。
根據一些實施例,此處所述之弧包含代表性少於360°之角度,更代表性少於300°,且甚至更代表性少於280°。於一實施例中,弧之角度可包含大約180°。
一般來說,非平面靶材可包括彎折表面。彎折表面可具有曲率,且於在其他實施例中可由數個不同曲率組成,例如是由數個弧組成之彎折表面,各弧具有不同曲率及/或半徑。
第5a圖繪示用以處理基板之為處理設備之一部分的處理腔室105的示意圖。處理腔室包括腔室牆150、151、152、及153。腔室牆150、151、152、及153分隔處理腔室之內側與處理腔室之外側。於處理腔室之內側中,基板可由基板支撐件154支承。根據一些實施例,基板支撐件可亦用於在連續製程中導引基板。一般來說,處理腔室係適用於真空處理,例如是藉由提供各自之密封裝置、真空幫浦、及用於基板之分別適用的閘。
如於第5a圖中可見,具有非平面靶材之兩個靶材配置106係提供於處理腔室105中。根據一些實施例,靶材配置106可為如上所述實施例中之靶材配置。處理腔室105可適用於固定如此處實施例中所述之靶材配置於腔室牆,特別是靶材支座。於一例子中,處理腔室105係適用於固定靶材支座的支撐板材至腔室牆,使得靶材配置可提供於具有大氣側和真空側的處理腔室。根據一些實施例,處理腔室105可具有各自的開孔,如實施例中所述的靶材配置可放置於開孔中。於一些實施例中,靶材配置106可從腔室之外側固定於處理腔室,特別是靶材配置之固定係於箭頭160之方向中執行。根據此處所述實施例之腔室可適用於從外側固定靶材配置。對於固定靶材配置來說,處理腔室之開孔或入口係不使用(除了藉由移除損壞之靶材配置開啟腔室)。既然固定新的靶材或交換損壞之靶材係簡單且不複雜,以及不藉由門或類似物使用通道通往真空腔室,從腔室之外側固定靶材配置特別是在關於處理效率上有利。
第5b圖係繪示如第5a圖中所示之處理腔室105的側視圖。第5b圖繪示靶材配置106,靶材配置106包括板狀底座111及非平面靶材材料120。在靶材配置106的固定狀態中,可見位於處理腔室105之內側的靶材配置之真空側130和位於處理腔室105之外側的靶材配置之大氣側140。
第5c圖繪示沿著如第5a圖中所示之接線A-A的處理腔室105之剖面圖。為了較佳之概觀,靶材配置106係在第5c圖中繪示成不具有磁鐵組件。具有通常知識者將了解上述有關於磁鐵組件之特徵可應用於如第5a至5d圖中所示之靶材配置106。
如第5c圖之更詳細視角可見,靶材配置106包括靶材支座110,靶材支座110包括板狀底座及具有半圓柱管的背襯元件。根據一些實施例,靶材支座110可包括中空部115,例如為由半圓柱管提供。
第5d圖繪示第5a圖中所示之處理腔室105的後視圖。從後視圖來看,可看見在處理腔室105中的靶材配置106之大氣側。在第5d圖中所示之實施例中,靶材配置106包括靶材支座110及中空部115。根據一些實施例,中空部115可提供通往非平面靶材或用於非平面靶材之背襯元件(例如為半圓柱管)之通道。於一例子中,磁鐵組件可存在於靶材支座110之中空部115中。
繪示於上述圖式中之靶材配置係提供具有實質上垂直延伸之靶材配置。然而,此技術領域中具有通常知識者將了解,此處所述之靶材配置可亦使用於水平延伸。第6圖繪示具有水平延伸之靶材配置108的處理腔室107之一例子的示意圖。靶材配置可為如上所述之靶材配置且可具有上述之靶材配置的一些或全部之上述特徵。靶材配置係提供靶材支座110且根據一些實施例提供中空部115。在第6圖之實施例中,靶材支座110支撐非平面靶材材料120。在第6圖之實施例中,為了從上方沈積材料,基板係提供於處理腔室中的靶材配置108之下方及/或可於靶材配置之下方進行導引。
一般來說,適用於容納根據此處所述實施例之靶材配置之處理腔室可包括連接件,用以固定靶材配置於處理腔室。舉例來說,處理腔室可包括孔、鑽孔、棒、螺釘、螺絲連接件、夾持裝置及類似物,用以固定靶材配置於處理腔室。
根據可與此處所述其他實施例結合之不同實施例,靶材材料可選自由陶瓷、金屬、氧化銦錫(ITO)、IZO、銦鎵鋅氧化物(IGZO)、AZO、SnO、AlSnO、InGaSnO、鈦、鋁、銅、鉬、及其組合所組成的群組。靶材材料一般係藉由將沈積於基板上之材料提供、或藉由預定在處理區域中與反應氣體反應且接著在與反應氣體反應後沈積於基板上之材料提供。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例,此處所述實施例可利用於顯示器PVD,也就是用於顯示器市場之在大面積基板上的濺射沈積。根據一些實施例,大面積基板或各自之載體可具有至少0.67 m²之尺寸,其中載體具有數個基板。尺寸可具代表性約0.67 m² (0.73 m x 0.92 m – 第4.5代)至約8 m²,更具代表性約2 m²至約9 m²或甚至高達12 m²。一般來說,提供給根據此處所述實施例之結構、例如是陰極組件之設備及方法的基板或載體係此處所述之大面積基板。舉例來說,大面積基板或載體可為第4.5代、第5代、第7.5代、第8.5代、或甚至第10代,第4.5代對應於約0.67 m²之基板(0.73 m x 0.92m),第5代係對應於約1.4 m²之基板(1.1 m x 1.3 m),第7.5代對應於約4.29 m²之基板(1.95 m x 2.2 m),第8.5代對應於約5.7m²之基板(2.2 m x 2.5 m),第10代對應於約8.7 m²之基板(2.85 m × 3.05 m)。甚至例如是第11代及第12代之更高代及對應之基板面積可以類似之方式應用。
於一些實施例中,根據此處所述實施例之靶材配置可使用於用於數種製程的處理設備中,數種製程例如是PVD製程、CVD製程、PECVD製程。當基板係移動通過處理設備時,所述之製程可亦結合。特別是,不同之PECVD製程可被使用於例如TFT或可撓性TFT之製造,更特別是用於超高阻障(ultrahigh barriers)、微波電漿製程或類似者。
第7圖繪示用於製造在處理設備中使用的靶材配置之方法700的流程圖。根據一些實施例,此方法可使用於製造如上實施例中所述之靶材配置,例如是如第1a至6圖中所示之實施例。方法700包括第一個方塊710,第一個方塊710係形成靶材支座,靶材支座係裝配以用於支撐非平面靶材材料。形成靶材支座包括形成靶材支座以具有真空側和大氣側。根據一些實施例,形成靶材支座可包括處理方法,像是壓鑄、退火、執行表面處理、及類似處理方法。
於一些實施例中,靶材支座可以一材料製成,此材料像是銅、鈦、或不鏽鋼。於一些實施例中,形成靶材支座可包括形成具有板狀底座及中空部之靶材支座,例如是如上所述之有關於繪示在第1a至6圖中的實施例。根據額外或替代性實施例,靶材支座可藉由提供板狀底座、側支座、及前支座形成,例如為用以形成如第1a圖中範例性繪示之靶材支座。根據此處所述之方法可包括用以形成此處所提任何實施例之靶材配置。舉例來說,形成靶材配置可包括組設兩個或多個部件,以形成靶材支座,例如為組設板狀底座及側支座。
於方塊720中,方法700更包括提供靶材材料於靶材支座上。根據此處所述實施例,靶材材料包括彎折表面。舉例來說,靶材材料之表面可具有圓形、橢圓形或拋物線之弧之形狀。於一些實施例中,靶材材料可具有一形狀,如上有關於第1a至6圖中所示之實施例的詳細說明。根據一些實施例,當靶材支座係形成,例如為當靶材支座係以靶材材料(例如是鋁)製成時,靶材材料可同時提供。於一些實施例中,靶材支座及靶材材料可以一體式之方式提供。
於一些實施例中,提供靶材材料可包括提供數種材料,此些材料像是陶瓷、金屬、ITO、IZO、IGZO、AZO、SnO、AlSnO、InGaSnO、鈦、鋁、銅、鉬、及其組合。
根據一些實施例,提供靶材材料包括連接(binding)靶材材料至靶材支座。於一例子中,連接靶材材料至靶材支座可包括提供黏膠於靶材支座與靶材材料之間,足以在使用靶材配置之製程期間可靠的接合。舉例來說,在靶材支座和靶材材料之間的接合應夠強以承受存在於處理腔室中預期之處理溫度、溫度改變、壓力改變、低壓、真空、電漿及類似情況。根據一些實施例,接合可包括藉由黏附或膠合固定、藉由焊接固定、藉由熱處理固定、藉由鎖固及類似方式固定。於其他實施例中,接合可包括噴塗靶材材料於靶材支座上、或鑄造或壓製粉末於靶材支座的外表面上。
根據一些實施例,根據此處所述實施例之靶材配置可具有數種所需之性質。舉例來說,相較於可旋轉靶,不使用用於靶材配置之驅動器。不使用用於靶材配置之驅動器係減少設計複雜性及設計需求,而反而節省時間及成本。舉例來說,減少靶材配置之設計的複雜性係產生少的維護支出。再者,處理腔室之運行時間可在減少維護付出的情況下增加。
再者,相較於可旋轉靶,根據此處所述實施例之靶材配置係減少粒子產生。在濺射製程期間,靶材配置及靶材支座保持靜止,且同時具有高處理效率。可旋轉靶因靶材及支座之旋轉運動而產生不需要的粒子。舉例來說,來自靶材支座的粒子可能負面地影響沈積品質。根據一些實施例,靶材配置,及特別是在具有大氣側和真空側的靶材配置上之非平面靶材係允許包括升舉裝置,用以保持磁鐵組件和靶材表面之間的距離固定。相較於可旋轉靶,根據此處所述實施例之靶材配置係提供額外的功能。
根據一些實施例,相較可旋轉靶之製程,用於靶材配置之製程係較為簡單,靶材配置具有提供於靶材支座的靶材材料。舉例來說,接合靶材材料於在一例子中可具有半圓柱管之形狀的靶材支座係較簡單,且相較於可供應至圓靶材之力,允許使用較大之力於半圓柱管上。低製造成本可產生。
於一些實施例中,處理腔室設計可使用於根據此處所述實施例之靶材配置,處理腔室設計先前係使用於平面靶材。舉例來說,根據此處所述實施例之靶材配置可擺置於現有之處理腔室中。根據其他實施例,處理腔室可適用於能夠容納此處所述之靶材配置。
如上所述,靶材配置之設計係提供配置磁鐵系統於靶材支座與非平面靶材中。具有彎折表面之非平面靶材係提供來使用用於靶材配置之多於一個的磁鐵元件。特別是,所使用之磁鐵元件的數目可根據非平面靶材之曲率半徑做選擇。就增加磁鐵元件的數目,且特別是用於非平面靶材之賽道之數目而言,濺射率可增加來反而增加處理速度與處理效率。
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。
100、101、102、103、104、106、108‧‧‧靶材配置
105、107‧‧‧處理設備
110‧‧‧靶材支座
111‧‧‧板狀底座
112‧‧‧側支座
113‧‧‧前支座
114‧‧‧支撐板材
115‧‧‧中空部
116‧‧‧輪廓
117、118、119‧‧‧磁鐵元件
120‧‧‧非平面靶材材料
121‧‧‧第一部分
122‧‧‧第二部分
123‧‧‧連接件
130‧‧‧真空側
140‧‧‧大氣側
150、151、152、153‧‧‧腔室牆
154‧‧‧基板支撐件
160‧‧‧箭頭
700‧‧‧方法
710、720‧‧‧方塊
105、107‧‧‧處理設備
110‧‧‧靶材支座
111‧‧‧板狀底座
112‧‧‧側支座
113‧‧‧前支座
114‧‧‧支撐板材
115‧‧‧中空部
116‧‧‧輪廓
117、118、119‧‧‧磁鐵元件
120‧‧‧非平面靶材材料
121‧‧‧第一部分
122‧‧‧第二部分
123‧‧‧連接件
130‧‧‧真空側
140‧‧‧大氣側
150、151、152、153‧‧‧腔室牆
154‧‧‧基板支撐件
160‧‧‧箭頭
700‧‧‧方法
710、720‧‧‧方塊
為了可詳細地了解上述之特徵,簡要摘錄於上之更特有的說明可參照實施例。所附之圖式係有關於數個實施例且說明於下方: 第1a圖繪示根據此處所述實施例之靶材配置的示意圖; 第1b圖繪示根據此處所述實施例之靶材配置之示意圖; 第1c圖繪示根據此處所述實施例之靶材配置之示意圖; 第1d圖繪示根據此處所述實施例之靶材配置之背側的示意圖; 第2圖繪示根據此處所述實施例之靶材配置之示意圖; 第3a圖繪示根據此處所述實施例之具有磁鐵組件之靶材配置之示意圖; 第3b圖繪示第3a圖中所示之靶材配置一部分之放大圖; 第4a至4c圖根據此處所述實施例之靶材配置之數個部分的示意圖; 第5a圖根據此處所述實施例之包括靶材配置之處理設備的示意圖; 第5b圖繪示第5a圖中所示之處理設備之側視圖; 第5c圖繪示沿著接線A-A之第5a圖的處理設備之剖面圖; 第5d圖繪示第5a圖中所示之處理設備之後視圖; 第6圖繪示根據此處所述實施例之包括靶材配置之處理設備的示意圖;以及 第7圖繪示根據此處所述實施例之用以製造靶材配置之方法的流程圖。
100‧‧‧靶材配置
110‧‧‧靶材支座
111‧‧‧板狀底座
112‧‧‧側支座
113‧‧‧前支座
120‧‧‧非平面靶材材料
130‧‧‧真空側
140‧‧‧大氣側
Claims (20)
- 一種靶材配置(100; 101; 102; 103; 104; 106),用於一處理設備(105; 107),該靶材配置包括: 一靶材支座(110),裝配以用於支撐一非平面靶材材料(120),其中該靶材支座(110)包括一真空側(130)及一大氣側(140)。
- 如申請專利範圍第1項所述之靶材配置,其中該靶材支座提供一中空部(115),提供至少部分地容納一磁鐵組件於該靶材支座中。
- 如申請專利範圍第1項所述之靶材配置,更包括一磁鐵組件(117),裝配以用於從該非平面靶材材料(120)磁控濺鍍,其中該磁鐵組件(117; 118; 119)係裝配以用於至少30°之一角度的一可旋轉運動。
- 如申請專利範圍第1項所述之靶材配置,更包括一磁鐵組件(117),裝配以用於從該非平面靶材材料(120)磁控濺鍍,該非平面靶材材料(120)係在沿著該靶材支座之一長度的一第一方向中延伸,其中該磁鐵組件(117; 118; 119)係裝配以用於至少30°之一角度的一可旋轉運動,其中該可旋轉運動之旋轉軸係本質上平行於該第一方向。
- 如申請專利範圍第1項所述之靶材配置,其中該磁鐵組件包括三磁鐵元件(117; 118; 119),特別是沿著一線排列,以提供該些磁鐵元件各具有至該非平面靶材材料的相同距離。
- 如申請專利範圍第1項所述之靶材配置,其中該靶材支座(110)係裝配以用於支撐該非平面靶材材料(120),該非平面靶材材料(120)沿著一長度延伸且具有一表面,該表面具有一圓形、一橢圓形或一拋物線之一弧的一形式。
- 申請專利範圍第2至5項之任一項所述之靶材配置,其中該靶材支座(110)係裝配以用於支撐該非平面靶材材料(120),該非平面靶材材料(120)沿著一長度延伸且具有一表面,該表面具有一圓形、一橢圓形或一拋物線之一弧的一形式。
- 如申請專利範圍第1至6項之任一項所述之靶材配置,更包括靶材材料,沿著一長度延伸且具有一彎折表面。
- 如申請專利範圍第8項所述之靶材配置,其中該彎折表面具有一圓形、一橢圓形或一拋物線之一弧之一形式。
- 如申請專利範圍第6項所述之靶材配置,其中該表面具有該圓形之該弧的該形式,其中該弧之長度係定義為(Q/180)p*R,其中Q<360°。
- 如申請專利範圍第8項所述之靶材配置,其中該彎折表面具有一圓形之一弧的一形式,其中該弧之長度係定義為(Q/180)p*R,其中Q<360°。
- 如申請專利範圍第1至6項之任一項所述之靶材配置,其中該靶材支座(110)包括一板狀底座(111)及一結構(112; 113),該結構從該板狀底座(111)延伸。
- 如申請專利範圍第3至6項之任一項所述之靶材配置,更包括一升舉裝置,用以保持在該真空側(130)之該非平面靶材材料(120)表面和該磁鐵組件(117; 118; 119)之間的距離固定。
- 如申請專利範圍第1至6項之任一項所述之靶材配置,更包括靶材材料,提供於該靶材支座上,其中該靶材支座和該靶材材料之至少一者具有一半圓柱管的形狀。
- 一種處理設備(105; 107),用以處理一基板,該處理設備包括: 一處理腔室,具有一外側及一內側,該處理腔室係適用於在處理期間容納該基板;以及 一基板支撐件(154),用於已處理之該基板; 其中該處理腔室係適用於容納如前述之申請專利範圍之任一項之該靶材配置(100; 101; 102; 103; 104; 106)。
- 如申請專利範圍第15項所述之處理設備(105; 107),其中該處理設備更包括如前述之申請專利範圍之任一項所述之該靶材配置(100; 101; 102; 103; 104; 106)。
- 如申請專利範圍第15至16項之任一項所述之處理設備,其中該處理設備(105; 107)係適用於從該處理腔室之該外側連接該靶材配置(100; 101; 102; 103; 104; 106)於該處理腔室。
- 一種用以製造一靶材配置之方法,該靶材配置係使用於一處理設備(105; 107)中,該方法包括: 形成一靶材支座(110),該靶材支座係裝配以支撐一非平面靶材材料(120),其中該靶材支座(110)包括一真空側(130)與一大氣側(140);以及 提供該非平面靶材材料(120)於該靶材支座(110)上,該非平面靶材材料(120)至少在提供於該靶材支座(110)上之後具有一彎折表面。
- 如申請專利範圍第18項所述之方法,其中該彎折表面具有一圓形、一橢圓形或一拋物線之一弧之一形式。
- 如申請專利範圍第18至19項之任一項所述之方法,其中提供該非平面靶材材料包括連接(binding)該非平面靶材材料(120)於該靶材支座(110)。
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