TWI627300B - 用以塗佈一基板之方法及塗佈機 - Google Patents

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Abstract

一種用以利用至少一陰極組件(10)塗佈一基板(100)之方法係提供，此至少一陰極組件(10)具有三或多個可旋轉靶(20)，此三或多個可旋轉靶(20)各包括一磁鐵組件(25)位於其中。此方法包括：旋轉磁鐵組件(25)至相對於一平面(22)之數個不同的角位置，平面(22)自基板(100)垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶(20)之個自一者之一軸(21)；以及根據儲存於一資料庫或一記憶體之一函數改變下述之至少一者：提供至此三或多個可旋轉靶(20)之一功率、磁鐵組件(25)之一停留時間、以及磁鐵組件(25)之一角速度，角速度係持續地改變。

Description

用以塗佈一基板之方法及塗佈機
本申請係有關於用以塗佈一基板之數個方法及一種塗佈機，且特別是有關於一種用以濺射具有高均勻性之一層於一基板上之方法及一種用以執行此方法的塗佈機。
形成具有高均勻性之一層於一基板上(也就是均勻厚度及電性質於延展之表面的上方)在許多技術領域中係為一議題。舉例來說，在薄膜電晶體(thin film transistors，TFTs)之領域中，厚度均勻性及電性質之一致性對可靠地製造顯示通道區域來說可為一議題。再者，均勻層一般有利於製造的重現性。
一種用以形成一層於一基板上之方法係為濺射。濺射已經在多種製造領域中發展成有價值的方法，舉例為TFTs之製造。在濺射期間，藉由利用能量粒子(舉例為惰性或反應氣體之受激(energized)離子)轟擊靶材料，原子從靶材料射出。射出之原子可沈積於基板上，以可形成已濺射材料層。
然而，由於例如是靶及/或基板之幾何形狀，藉由濺射形成一層可能具有高度之一致性規範。特別是，由於已濺射材 料及離子轟擊之不規則的空間分佈，均勻之已濺射材料層及在廣大之基板的上方進行離子轟擊可能難以達成。在基板之上方提供多個靶可能改善層之均勻性。
有鑑於上述，克服本領域中之至少一些問題之用以塗佈一基板的新方法及塗佈機係有幫助的。
有鑑於上述，提供一種用以塗佈一基板之方法及一種塗佈機。本揭露之其他方面、優點、及特徵係透過申請專利範圍、說明、及所附之圖式更為清楚。
根據一方面，一種用以利用至少一陰極組件塗佈一基板之方法係提供，此至少一陰極組件具有三或多個可旋轉靶，此三或多個可旋轉靶各包括一磁鐵組件位於其中。此方法包括：旋轉磁鐵組件至相對於一平面之數個不同的角位置，此平面自基板垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個自一者之軸；以及根據儲存於一資料庫或一記憶體之一函數改變下述之至少一者：提供至此三或多個可旋轉靶之一功率、磁鐵組件之一停留時間、以磁鐵組件之一角速度，角速度係持續地改變。
根據一其他方面，一種用以執行此方法來塗佈一基板之塗佈機係提供。
其他方面、細節、優點及特徵係透過附屬申請專利範圍、說明、及所附之圖式更為清楚。
數個實施例係亦有關於用以執行所揭露之方法之設備，且包括用以執行各所說明之方法方面之設備部件。此些方法方面可藉由硬體元件、由合適軟體程式化之電腦、兩者之任何結合或任何其他方式執行。再者，根據本揭露之數個實施例係亦有關於用以操作所述之設備的方法。用以操作所述之設備的此些方法包括數個方法方面，用以執行設備之功能。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
10‧‧‧陰極組件
20‧‧‧可旋轉靶
21‧‧‧軸
22‧‧‧平面
23‧‧‧方向
25‧‧‧磁鐵組件
30‧‧‧背襯管
40‧‧‧冷卻材料管
100‧‧‧基板
110‧‧‧基板固持件
N‧‧‧磁北極
S‧‧‧磁南極
α‧‧‧角度
為了使本揭露的上述特徵可詳細地瞭解，簡要摘錄於上之本揭露更特有之說明可參照數個實施例。所附之圖式係有關於本揭露之數個實施例且係說明於下文中：第1圖繪示根據此處所述實施例之說明用以塗佈基板之方法的塗佈機之剖面圖；第2圖繪示根據此處所述實施例之說明用以塗佈基板之方法的塗佈機之剖面圖；第3a及3b圖繪示根據此處所述實施例之說明用以塗佈基板之方法的塗佈機之剖面圖；第4圖繪示根據此處所述實施例之說明用以塗佈基板之方法的塗佈機之剖面圖；第5圖繪示根據此處所述實施例之根據一函數之功率的變化之示意圖； 第6圖繪示根據此處所述實施例之根據一函數之角速度的持續變化之示意圖；第7圖繪示根據此處所述實施例之根據一函數之功率的其他變化之示意圖；第8圖繪示根據此處所述實施例之根據一函數之功率的其他變化及根據一函數之停留時間之變化的示意圖；第9圖繪示根據此處所述實施例之定位以用於塗佈基板之此三或多個可旋轉靶之剖面圖；第10a及10b圖繪示藉由傳統製程及藉由此處所述製程沈積之薄膜之厚度的比較圖；以及第11a及11b圖繪示藉由傳統製程及藉由此處所述製程沈積之薄膜之電性質的比較圖。
詳細的參照將以本揭露之數種實施例達成，數種實施例之一或多個例子係繪示於圖式中。在下方之圖式說明中，相同之參考編號係意指相同之元件。一般來說，僅有有關於個別實施例之相異處係進行說明。各例子係藉由說明本揭露的方式提供且不意味為本揭露之一限制。再者，所說明或敘述而作為一實施例之部份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。
濺射可以二極管濺射或磁控濺鍍之方式進行。磁控濺鍍特別是在高沈積率上具有優點。一般來說，磁鐵係位於可旋 轉靶中。此處使用之可旋轉靶一般係可旋轉彎曲靶。藉由配置磁鐵或數個磁鐵於靶的後方，也就是在可旋轉靶之情況中位於靶之內側，以於直接地產生於靶表面之下方的已產生磁場中捕捉自由電子，此些電子係被迫在磁場中移動且無法脫離。此一般提高數個數量級之機會來離子化氣體分子。此舉接著係大量地增加沈積率。
此處使用之「磁鐵組件」係為能夠產生磁場之單元。 一般來說，磁鐵組件包括永久磁鐵。特別是，磁鐵組件可由永久磁鐵所組成。永久磁鐵一般係配置於可旋轉靶中，使得自由電子係捕捉於產生在可旋轉靶表面之下方的磁場中。在許多實施例中，磁鐵組件包括磁軛。根據一方面，磁鐵組件可在可旋轉管中為可移動的。藉由移動磁鐵組件，更特別是藉由沿著可旋轉管之軸作為旋轉中心旋轉磁鐵組件，已濺射材料可於不同方向中進行導引。
基板可在塗佈期間連續地移動(「動態塗佈」)，或將塗佈之基板可在塗佈期間靜止(「靜態塗佈」)。根據此處所述之數個實施例，此些方法係提供靜態沈積製程。一般來說，特別是針對大面積基板處理，例如是垂直定向之大面積基板處理，靜態沈積及動態沈積之間可有所區別。動態濺射也就是基板連續地或類似連續地移動而相鄰於沈積源之一種串聯製程。因製程在基板移動進入沈積區域中之前可為穩定的，且接著在基板通過沈積源時保持不變，動態濺射會較為簡易。然而，動態沈積可具有其 他缺點，舉例為產生粒子。此可能特別是適用於薄膜電晶體背板沈積之情況中。根據此處所述之數個實施例，靜態濺射可舉例為針對薄膜電晶體處理提供，其中電漿在沈積於初始基板上之前可為穩定的。應注意的是，具有通常知識者會瞭解，相較於動態沈積製程為不同名稱的靜態沈積製程係不排除基板之任何運動。靜態沈積製程可包括例如是在沈積期間之靜態基板位置、在沈積期間之振盪(oscillating)基板位置、在沈積期間之實質上固定之平均基板位置、在沈積期間之微振(dithering)基板位置、在沈積期間之搖擺(wobbling)基板位置、陰極設置於一個腔室中之沈積製程，也就是預設組之陰極設置於腔室中之沈積製程、在層沈積期間之基板位置，其中舉例為藉由關閉閥單元分離腔室及相鄰腔室，沈積腔室具有相對於相鄰腔室之已密封環境、或其組合。因此，靜態沈積製程可理解為具有靜態位置之基板的沈積製程、具有實質上靜態位置之基板的沈積製程、或具有部份靜態位置之基板的沈積製程。因此，如此處所述之靜態沈積製程與動態沈積製程可清楚地區別而不會有針對靜態沈積製程之基板位置在沈積期間完全地沒有任何運動的情況。
名稱「垂直方向(vertical direction)」或「垂直定向(vertical orientation)」可理解為與「水平方向(horizontal direction)」或「水平定向(horizontal orientation)」有所區別。 也就是說，「垂直方向」或「垂直定向」可有關於舉例為載體及基板之實質上垂直定向，其中自準確垂直方向或垂直定向至高達 +/-10°或甚至高達+/-15°之一些角度之偏差可仍視為「實質上垂直方向」或「實質上垂直定向」。垂直方向可實質上平行於重力。
根據可與此處所述其他實施例結合之此處所述的數個實施例，實質上垂直可特別在意指基板定向時理解為允許從垂直方向之+/-20°或以下，舉例為+/-10°或以下之偏差。此偏差可提供，例如是因為具有從垂直定向之一些偏差的基板支撐件可能致使更穩定之基板位置。然而，在有機材料之沈積期間，基板定向可視為實質上垂直，而可認定不同於水平基板定向。
名稱「實質上垂直」可有關於舉例為旋轉軸及支撐表面或基板表面之實質上垂直定向，其中自準確垂直定向之舉例為高達+/-10°或甚至高達+/-15°之一些角度偏差可仍視為「實質上垂直」。
此處所述之例子可利用來沈積於大面積基板上，舉例為針對鋰電池製造或電致變色視窗。作為一例子來說，藉由使用用以處理一層之冷卻裝置，且此層包括之一材料具有低熔化溫度，數個薄膜電池可形成於大面積基板上。根據一些例子，大面積基板可為第4.5代、第5代、第7.5代、第8代、或甚至是第10代，第4.5代對應於約0.67m2之基板(0.73m x 0.92m)、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代對應於約5.3m2之基板(2.16m x 2.46m)、第10代對應於約9.0m2之基板(2.88m×3.13m)。甚 至是例如為第11代、第12代等之更高代及對應之基板面積可以類似的方式應用。
此處使用之名稱「基板」應特別是包含不可彎曲基板，舉例為玻璃板材。本揭露係不以此為限且名稱「基板」可亦包含可彎曲基板，例如是網格(web)或箔。
濺射可用於顯示器之製造中。更詳細來說，濺射可用於金屬化，例如是生產電極或匯流排。濺射亦使用於生產薄膜電晶體(thin film transistors，TFTs)。濺射可亦使用於生產氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)層。
濺射可亦使用於製造薄膜太陽能電池。薄膜太陽能電池包括背觸點、吸收層、及透明導電氧化物(transparent and conductive oxide，TCO)層。一般來說，背觸點及TCO層係由濺射製造，而吸收層一般係於化學氣相沈積製程中製成。
在本申請之內容中，名稱「塗佈」、「沈積」、及「濺射」係以同義之方式使用。
根據此處所述之數個實施例，提供用以塗佈基板之方法。此方法可由塗佈機執行。塗佈機包括至少一陰極組件，具有三或多個可旋轉靶。此三或多個可旋轉靶，特別是此三或多個可旋轉靶之各者包括一磁鐵組件位於其中。一般來說，特別是在沈積材料於基板上之期間，磁鐵組件係旋轉至相對於一平面之數個不同之角位置，此平面從基板垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個別一者的軸。特別是，對於此些不同之角位置之各者來說， 磁鐵組件具有相對於此平面之一角度，此平面從基板垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個別一者的軸。一般來說，此三或多個可旋轉靶可各為圓柱濺射陰極，繞著旋轉軸可旋轉的。
根據本揭露之一方面，下述之至少一者係根據一函數：改變下述之至少一者：提供至此三或多個可旋轉靶之功率、磁鐵組件之停留時間、及磁鐵組件之角速度，角速度係持續地改變。也就是說，不固定之功率係提供至此三或多個可旋轉靶及/或不同之停留時間係使用及/或經常地改變之磁鐵組件之角速度係使用。一般來說，濺射功率、停留時間及/或角速度係根據磁鐵組件之位置決定。值得注意的是，濺射功率通常直接對應於供應至可旋轉靶之功率。除了接近於0V之數值之外，在供應之電壓及濺射功率之間的關係在第一近似(first approximation)中為線性的。因此，提供至此三或多個可旋轉靶20之功率之改變的說明可理解為提供至此三或多個可旋轉靶20之電壓的改變，且反之亦然。特別是，濺射功率於實行上可改變而可致使供應至此三或多個可旋轉靶之功率改變。一般來說，電壓可在從-200V至-800V之範圍中改變，特別是在從-300V至-550V之範圍中改變。再者，改變供應至此三或多個可旋轉靶之電流亦為可行的。因此，供應至此三或多個可旋轉靶20之功率的改變之說明可理解為供應至此三或多個可旋轉靶20之電壓的改變及/或供應至此三或多個可旋轉靶20之電流的改變，且反之亦然。
根據此處所述之數個實施例，在個別之角位置改變磁鐵組件之停留時間係根據離散函數執行及/或在個別之角位置改變磁鐵組件之角速度係根據連續函數執行。
根據此處所述之數個實施例，用於下述之至少一者之函數係從資料庫或記憶體讀取：供應至此三或多個可旋轉靶之功率之改變、磁鐵組件之停留時間之改變、及磁鐵組件之角速度之持續改變。下述至少一者之改變係接著根據函數執行：供應至此三或多個可旋轉靶之功率、磁鐵組件之停留時間、及磁鐵組件之角速度，磁鐵組件之角速度係連續地改變或被改變。特別是，舉例為針對特定之製程來說，函數可預先決定，且在特定之製程執行之前從資料庫或記憶體讀取。舉例來說，用於不同厚度之將塗佈之層的不同函數可儲存。
也就是說，函數儲存於記憶體中，且改變係可根據函數執行。一般來說，函數可為根據角位置決定之函數，也就是函數可包括用於不同角位置之不同數值。根據數個實施例，在此些角位置濺射於基板上之材料總量可藉由函數決定。也就是說，藉由包括決定於角位置之數值，當實行數個實施例時，濺射具有高均勻性之一層於基板上係可行的。一般來說，函數可基於一些試驗預先決定。
一般來說，提供至此三或多個可旋轉靶之功率及下述之一者係根據函數改變：磁鐵組件之停留時間、與磁鐵組件之角速度。磁鐵組件之角速度係持續地改變。特別是，磁鐵組件之 停留時間可根據離散函數改變及/或磁鐵組件之角度速可根據連續函數改變。也就是說，提供至此三或多個可旋轉靶之功率及磁鐵組件之停留時間係根據函數改變，或提供至此三或多個可旋轉靶之功率的改變及磁鐵組件之角速度的連續改變係根據函數。
在本申請之內容中，角速度之連續改變可有別於角速度之非連續改變，例如是角速度之逐步(stepwise)改變，也就是從零至某一數值，且反之亦然。
當實行數個實施例時，形成具有高品質之層於基板上可為有利的。特別是，在基板上之已沈積層之厚度可在整個基板為高均勻性。再者，可有助於層之高均質性(舉例為就例如是生成晶體之結構、比電阻(specific resistance)及/或層應力之特徵而言)。舉例來說，數個實施例於實行時可在TFTs之製造中形成金屬化層(舉例為針對TFT-LCD顯示器之製造)為有利的，因為訊號於其中之延遲係決定於層之厚度，使得厚度之非均勻性可能導致像素在略微不同之時間點通電(energized)。再者，既然層厚度之均勻性有利於已形成之層在不同位置達成相同結果，數個實施例於實行上對接續進行蝕刻之層可為有利的。
於本申請之內容中，此三或多個可旋轉靶可各為圓柱濺射陰極，繞著旋轉軸可旋轉。
根據此處所述之數個實施例，塗佈系統包括真空腔室，濺射製程係於真空腔室中執行。在本申請中之名稱「真空」意指低於10-2mbar之壓力(當情況可能為處理氣體於真空腔室中 流動時，壓力例如是大約為10-2mbar，但不以此為限)，或更特別是低於10-3mbar之壓力(當情況可能為沒有處理氣體在真空腔室中流動時，壓力例如是大約為10-5mbar，但不以此為限)。塗佈系統可形成一處理模組，形成一製造系統之部份。舉例來說，塗佈系統可在用於TFT製造之系統中實行，或更特別是用於TFT-LCD製造之系統中實行，例如是AKT-PiVot物理氣相沈積(PVD)系統(應用材料(Applied Materials)，聖塔克拉拉(Santa Clara)，加州(CA))，但不以此為限。
第1圖繪示位於基板固持件110上之基板100之示意圖。陰極組件10之可旋轉靶20可位於基板100之上方。負電位可提供至可旋轉靶20。磁鐵組件25係繪示成位在可旋轉靶20中。在許多實施例中，陽極(未繪示於第1圖中)可位於靠近可旋轉靶20之位置，正電位可提供至陽極。此一陽極可具有棒之形狀，棒之軸一般係配置成平行於折角管(angular tube)之軸。在其他實施例中，分離之偏壓可供應至基板。此處使用之「定位磁鐵組件」可理解為操作位在特定固定位置之具有磁鐵組件的塗佈機。於第1圖中，只有此三或多個可旋轉靶20之其中一個可旋轉靶20係繪示出來。然而，相同原則可應用於此三或多個可旋轉靶20之二或多者。
此處所述實施例中使用之典型的永久磁鐵具有第一磁鐵及一對第二磁鐵，第一磁鐵具有第一磁極，此對第二磁鐵具有第二磁極。此些極各意指磁鐵組件之一表面。此些表面一般係 從內側面對可旋轉靶。
根據此處所述之數個實施例，磁鐵組件具有位於朝第一電漿跑道之方向中的第一磁極，與位於朝第二電漿跑道之方向中之第二磁極。第一磁極可為磁南極S，且第二磁極可為磁北極N。於其他實施例中，第一磁極可為磁北極，且第二磁極可為磁南極。此對第二磁鐵可具有朝第一電漿跑道之方向中的第二磁極(舉例為磁南極或磁北極)，且具有朝第二電漿跑道之方向中的第一磁極(舉例為磁北極或磁南極)。
因此，三個磁鐵之各者可由一或多個次磁鐵組成，三個磁鐵係形成兩個磁電管，一個磁電管形成第一電漿跑道，且一個磁電管形成第二電漿跑道。第一電漿跑道及第二電漿跑道各可具有基於電漿之離子轟擊而從靶射出之材料的主方向。因此，磁鐵組件25可包括材料射出之主方向，此材料射出之主方向可為第一電漿跑道及第二電漿跑道之主方向的疊加。
於第1圖中，磁鐵組件25之放大圖係繪示而說明如此處所述之範例性情況。如圖所示，磁南極S係位於中間，而磁北極N框住磁南極S。
基板之表面可定義一平面，此平面如圖式中所示為水平地配置。在本申請之內容中，磁鐵組件之角度係相對於一平面定義，此平面從基板100垂直地延伸至可旋轉靶20之軸。在此處所述之數個實施例中，此平面可亦垂直於基板固持件。在本申請之內容中，此平面可意指為「基板-靶互連平面 (substrate-target interconnection plane)」。在第1、3a及3b圖中，此平面係範例性地繪示成垂直地配置之虛線，具有參考編號22。
雖然繪示於圖式中之實施例係說明將配置於水平配置之基板100之上方的可旋轉靶20，且基板-靶互連平面之定義係參照此些實施例範例性地說明，然而其他方向亦為可行的。特別是，基板之方向可如此處所述亦為垂直的。特別是，有鑑於大面積塗佈，如果基板係垂直地定向，基板之傳送及處理可簡化且容易。於其他實施例中，甚至是配置基板於水平及垂直定向之間的某處係為可行的。
根據此處所述之數個實施例，磁鐵組件25可旋轉至數個不同之角位置，磁鐵組件25在此些不同之角位置具有相對於平面22之角度，此平面22從基板100垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個別一者之軸21。角位置之角度可等同於或大於-60°，特別是等同於或大於-40°，代表性等同於或大於-15°及/或等同於或小於60°，特別是等同於或小於40°，代表性等同於或小於15°。
再者，磁鐵組件25可具有起始角度或參考角度，磁鐵組件25係從起始角度或參考角度旋轉至此些不同之角位置之第一者。起始角度可相對於平面22為非零，例如是+/- 5°至+/- 15°，平面22從基板100垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶20之個別一者之軸21。再者，針對角位置之此處特別的範圍可相對於起始角度。也就是說，角位置可相對於起始角度進行測量，起始角度 可相對於平面22為零或非零，平面22從基板100垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶20之個別一者之軸21。
一般來說，可旋轉靶20具有圓柱之形狀。為了詳細說明於圓柱中之元件之角位置，且元件例如是磁鐵組件，可使用圓柱座標。在本揭露中，考慮特別感興趣之角位置，角度係使用以指出位置。在本揭露中，零角度位置應定義為在最靠近基板之可旋轉靶中之位置。一般來說，零角位置係因而位於筆直的基板靶連接之平面22。
如第2圖中所示，磁鐵組件25可位於在可旋轉靶20中具有角度α之角位置。更特別的是，磁鐵組件25可位於在可旋轉靶20中具有角度α(繪示於第3b中)之數個角位置。也就是說，磁鐵組件25可旋轉至數個不同之角位置，磁鐵組件在此些不同之角位置係相對於平面22(繪示於第3b中)具有角度α，平面22從基板100垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶20之個別一者之軸21。
第3a及3b圖範例性繪示磁鐵組件25旋轉至此些不同之角位置之第一角位置及第二角位置之狀態的示意圖，第一角位置具有負角度-α(見第3a圖)，第二角位置具有正角度α(見第3b圖)。參考編號23係說明材料從磁鐵組件25射出之方向。
舉例來說，磁鐵組件25可以具有絕對值大於零之角速度旋轉至此些角位置。特別是，磁鐵組件可從角度α之範圍的一限制旋轉至角度α之範圍的另一限制，且反之亦然。此限制舉 例為上限，且此另一限制舉例為下限。在範圍之限制下，可產生角速度之轉向，也就是說，角速度可以改變符號(sign)。
或者，磁鐵組件25可以逐步方式從一角位置旋轉至另一角位置。也就是說，磁鐵組件25可旋轉至一角位置，磁鐵組件25可於一段預定之停留時間在此角位置保持靜止，且接著旋轉至另一角位置，磁鐵組件25可於相同或另一段預定之停留時間在此另一角位置保持靜止。此種逐步運動可重複，以旋轉磁鐵組件25至此些不同之角位置，例如是四或多個不同之角位置。
再者，角度α可亦指出材料射出之主方向。也就是說，材料將在角度α之方向中特別地濺射於基板上。當改變磁鐵組件之角位置時，在基板100上之射出之主方向可變化。
當實行數個實施例時，基於應用於個別之角位置之功率、磁鐵組件停留於個別之位置多久及/或磁鐵組件以何種角速度旋轉，形成之層的均勻性可改善。特別是，當磁鐵組件在角位置係停留一段停留時間時，可執行濺射。
特別是，根據函數，藉由改變提供至三或多個可旋轉靶之功率、藉由改變磁鐵組件之停留時間、及/或藉由連續地改變磁鐵組件之角速度，將濺射之層的均質性且特別是均勻性可改善。因此，藉由利用改變時間及/或功率來進行濺射，均質性可改善。在改變停留時間的情況中，在運動時(也就是角位置改變時)關閉濺射電場進一步可行的，而可更增加均勻性。
第4圖更詳細地範例性繪示使用於此處所述實施例 中之陰極組件的示意圖。將理解的是，繪示於第4圖中之元件可亦應用於此處所述之其他實施例中，特別是有關於第1、2、3a、及3b圖所述之實施例中。如第4圖中所示，可旋轉靶20可置於背襯管30上，將濺射之靶材料可提供於背襯管30。為了減少因濺射製程導致之靶的高溫，冷卻材料管40可設置於可旋轉靶20之內側上。一般來說，水可作為冷卻材料。當實行實施例時，輸入濺射製程之能量的主要部份係轉換成靶之熱且可如此所述進行冷卻，輸入濺射製程之能量的主要部份一般係為數千瓦之數量級。 如第4圖之示意圖中所示，磁鐵組件可位於背襯管30及冷卻材料管中，使得磁鐵組件可於其中移動至不同的角位置。根據其他實施例，靶管之整個內部係填充例如是水之冷卻材料。
磁鐵組件可固定於靶管之軸上。如此處所述之樞轉運動可由致動器所引發，致動器舉例為提供旋轉力之電動機。於典型之實施例中，陰極組件係裝配有兩個軸：第一軸及第二軸，可旋轉之靶管固定於第一軸上。第一軸在陰極組件操作時旋轉。 可移動之磁鐵組件一般係固定於第二軸。第二軸可以提供如此處所述之磁鐵組件的運動的方式來獨立於第一軸移動。
於本揭露中，圖式係繪示出沿著範例性所示之基板之塗佈機的剖面圖。一般來說，陰極組件10包括可旋轉靶20，可旋轉靶20可具有圓柱之形狀。換言之，當注視圖式時，可旋轉靶20延伸至紙張中且延伸至紙張外。此同樣適用於磁鐵組件25，磁鐵組件25亦僅繪示成剖面元件。磁鐵組件可沿著圓柱之整個長 度延伸。基於技術理由，磁鐵組件代表性延伸至少100%之圓柱長度，更代表性延伸至少105%之圓柱長度。
第5圖繪示根據一函數提供於此三或多個可旋轉靶20之功率的改變之示意圖。特別是，針對不同角位置，函數可提供功率的不同數值。在繪示於第5圖中之圖表中，垂直軸係為供應至此三或多個可旋轉靶20之功率，且水平軸係為角度α。
從磁鐵組件25增加到基板100的距離之情況下，射出至基板100上之材料的離子轟擊係減少。雖然磁鐵組件25或可旋轉靶20沿著平面至基板100之間的距離可為固定的，且此平面係從基板100垂直地延伸至可旋轉靶20之軸21，在增加角度α之數值、或絕對值的情況中，從可旋轉靶20至基板100之材料射出的距離係增加。因此，較高之角度α係比較低之角度α沈積較少之材料。
再者，在增加角度α之數值、或絕對值的情況下，將沈積之材料到達基板100之入射角係增加，而減少離子轟擊之能量。藉由控制區域離子轟擊能量及強度，此效應局部地影響生成薄膜之結構、形態及電或光特性。
根據數個實施例，提供至此三或多個可旋轉靶20之功率係變化，以補償在具有高角度α之角位置之已減少的材料沈積。特別是，提供至此三或多個可旋轉靶20之功率越高，角位置之角度α越高，且反之亦然。當實行實施例時，特別是如果濺射功率係在磁鐵移動期間改變一段時間時，將沈積之層之均勻性可 增加。
如第5圖中所示，用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的函數可為對稱函數。再者，用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的函數可為非對稱函數。舉例來說，用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的函數可為多項式函數、三角函數、及/或其之組合。舉例來說，功率可於從-2kW至20kW之範圍中變化，特別是從5kW至10kW之範圍中。
再者，磁鐵組件25可持續地在左及右之最大角度之間旋轉(「搖擺(wobbling)」)。然而，如第6圖中所示，除了改變功率之外，磁鐵組件25之角速度可持續地改變，以增加將沈積之層之均勻性。再者，當持續地改變磁鐵組件25之角速度來取代改變功率時，有關於均勻性之類似結果可透過實踐取得。
考慮此處所述之角度α之數值及在具有角度α之角位置沈積材料之間的關係來說，以較小絕對值之角度α比較大絕對值之角度α有較高角速度的方式來持續地改變磁鐵組件之角速度可為有利的。也就是說，磁鐵組件25在較小絕對值之角度α旋轉係快於在較大絕對值之角度α旋轉。因此，相較於具有較高絕對值之角度α的角位置，藉由減少材料於數個角位置沈積期間之時間、或有效之停留時間，具有較小絕對值之角度α的此些角位置之較高之沈積率可補償。
用於持續地改變磁鐵組件25之角速度的函數可為對稱函數。再者，用於持續地改變磁鐵組件25之角速度的函數可 為非對稱函數。舉例來說，舉例來說，用於持續地改變磁鐵組件25之角速度的函數可為多項式函數、三角函數、及/或其之組合。
當用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的函數可為向上開放函數(upwardly opened function)時，用以持續地改變磁鐵組件25之角速度之函數可為向下開放函數(downwardly open function)。向上開放函數也就是對於水平軸上之較大的絕對值來說，在垂直軸上具有較大之數值。向下開放函數對於水平軸上之較大的絕對值係在垂直軸上具有較小之數值。 舉例來說，角速度可於從0.5°/s至500°/s之範圍中持續地改變，特別是在2°/s至200°/s之範圍中持續地改變。
第7圖繪示用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率之函數的其他例子之示意圖。特別是，第7圖繪示用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的非對稱函數。
再者，第7圖繪示出改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的兩個不同的方式。實線代表用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的連續函數，而在圖表中的數個單獨的點表示用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的離散函數。 連續函數可使用於搖擺磁鐵組件之情況中，也就是以固定角速度或持續地改變之角速度持續地旋轉磁鐵組件25。離散函數可使用於逐步旋轉之磁鐵組件25的情況中，也就是磁鐵組件25係從一角位置逐步旋轉至另一角位置。
此處所使用之名稱角速度之「持續改變(continuous variation)」或角速度之「持續地改變(continuously varied)」應特別是與逐步旋轉磁鐵組件25的情況中逐步改變角速度有所區別。特別是，對於逐步旋轉來說，角速度係在磁鐵組件25停留於一角位置時經常為零，且在磁鐵組件從一角位置移動至下一個角位置時跳到一預設數值。此種運動可特別理解為非持續運動。 因此，磁鐵組件之停留時間可根據離散函數改變，及/或磁鐵組件之角速度可根據連續函數改變。
根據數個實施例，離散函數包括多於四個階(steps)。特別是，離散函數具有越多階，離散函數係越近似於連續函數。因此，針對應用函數至用以執行此處所述之方法的塗佈機中來說，在增加階數以近似連續函數時使用離散函數可為有利的。
第8圖繪示用以改變提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的函數之其他例子及用以改變磁鐵組件之停留時間之函數的例子之示意圖。
如此處所概述，在磁鐵組件25之逐步旋轉的各個階段，磁鐵組件25停留特定之停留時間。藉由改變用以磁鐵組件25之逐步旋轉的停留時間，可達成類似於持續地改變用以持續地旋轉磁鐵組件25之角速度的效應。特別是，停留時間在較小絕對值之角度α可低於在較大絕對值之角度α。也就是說，磁鐵組件25在較小絕對值之角度α比在較大絕對值之角度α停留較短之時間總數。因此，相較於具有較高絕對值之角度α之角位置，藉由減少材料在數個角位置沈積期間的停留時間，在具有較小絕對值 之角度α的角位置之較高的沈積率可補償。因此，用以改變磁鐵組件25之停留時間之函數可為向上開放函數。舉例來說，停留時間可於從0.5s至30s之範圍中改變，特別是於從2s至10s之範圍中。
根據此處所述之數個實施例，提供至此三或多個可旋轉靶20之功率及下述其中一者可根據函數改變：磁鐵組件25之停留時間及磁鐵組件25之角速度，磁鐵組件25之角速度係持續地改變。也就是說，提供至此三或多個可旋轉靶20之功率可在逐步旋轉之情況中與磁鐵組件25之停留時間一起改變，在搖擺之磁鐵組件25之情況中與磁鐵組件25之持續改變的角速度一起改變。第8圖繪示提供至此三或多個可旋轉靶20之功率的改變與停留時間之改變之結合的示意圖。因此，函數可決定於多個變數、可為多維的及/或包括一或多個次函數。
藉由結合功率改變及時間改變(停留時間或角速度)，將沈積之層的均勻性可進一步增加。再者，提供至可旋轉靶20之功率可技術地限制在可提供至可旋轉靶20之功率的上及/或下範圍中。舉例來說，可考慮使用供應至可旋轉靶20之功率的數值，供應至陰極組件10之功率的數值係不技術上規範。因此，供應至可旋轉靶20之功率的數值可使用特定範圍中之數值，且與預想之數值的偏差可藉由調整停留時間或角速度之數值來補償。特別是，如果供應至可旋轉靶20之功率係使用於大於特定範圍之特定角位置時，此偏差可藉由用於特定角位置的較大停留時間或用於特 定角位置的較小角速度補償，且反之亦然。當實行實施例時，在減少整體之處理時間及成本情況下可達成高產量。
根據數個實施例，提供處理腔室。特別是，處理腔室可為真空處理腔室。處理腔室可包括如此所述之此至少一陰極組件。再者，處理腔室可裝配以執行如此處所述之用以塗佈基板之方法。一般來說，處理腔室可裝配以用於即時在一處(point)塗佈一基板。許多基板可一個接著另一個進行塗佈。
根據數個實施例，此至少三個可旋轉靶可配置成規律排列之一維陣列之可旋轉靶。一般來說，可旋轉靶之數量可為3個及20個之間，更代表性為8個及16個之間。
根據數個實施例，可旋轉靶20可彼此等距地分隔。一般來說，可旋轉靶20之長度可略微地長於將塗佈之基板之長度。由可旋轉靶20所跨越之面積在寬度上可額外或選擇性略微地寬於基板之寬度。「略微地」一般包括100%及110%之間的範圍。提供略微地大於塗佈長度/寬度有助於避免邊界效應。陰極組件通常等距地位在遠離基板之位置。
根據數個實施例，此三或多個可旋轉靶20可沿著弧形配置。弧形可使得內部之可旋轉靶20較外部之可旋轉靶20接近基板100。此情況係繪示於第9圖中。或者，定義可旋轉靶20之位置的弧形使得外部之可旋轉靶20較內部之可旋轉靶20接近基板100係亦為可行的。散射行為係決定於將濺射之材料。因此，根據應用，也就是根據將濺射之材料，提供可旋轉靶20於弧形上 可實際上進一步增加均質性。弧之方向可決定於應用。
此三或多個可旋轉靶20可額外或選擇地以兩個相鄰之可旋轉靶20之間的距離從內部之可旋轉靶20改變至外部之可旋轉靶20的方式配置。舉例來說，在相鄰之外部的可旋轉靶20之間的距離可大於在相鄰之內部之可旋轉靶20之間的距離。 或者，在相鄰之外部的可旋轉靶20之間的距離可小於在相鄰之內部之可旋轉靶20之間的距離。藉由提供具有小於相鄰之內部之可旋轉靶20之間的距離的外部之可旋轉靶20，最外部之可旋轉靶20係移動而較靠近於基板之內部。根據數個實施例，可浪費較少材料。
此外，第9圖範例性繪示位於陰極組件之間的陽極棒之示意圖，陽極棒可使用於此處所述之一些實施例中。
根據數個實施例，用以下述至少一者之函數可針對所有可旋轉靶為相同的：提供至此三或多個可旋轉靶之功率的變化、磁鐵組件之停留時間的變化、及磁鐵組件之角速度的持續變化。或者，不同函數可針對不同之可旋轉靶使用。
舉例來說，相對於其他之可旋轉靶20，不同函數可使用於外部或最外部之可旋轉靶20。由於最外部之可旋轉靶20經常濺射材料於基板100之一面積上，且此面積中已沈積之層相較於基板100之一內部面積係來自較少之可旋轉靶20之材料的疊加，因此非對稱函數可使用於外部或最外部之可旋轉靶20，以補償在非對稱沈積中之偏差。因此，針對一面積中已沈積層相較 於基板100之內部面積係來自較少之可旋轉靶20之材料的疊加，函數可具有較高的數值之功率、較高的數值之停留時間及/或較低的數值之角速度。
在本申請之內容中，「外部」之可旋轉靶可理解為配置而接近基板之邊緣的可旋轉靶，而「內部」之可旋轉靶可理解為配置而接近基板之內部面積的可旋轉靶。特別是，當意指「外部」之可旋轉靶及「內部」之可旋轉靶時，「外部」之可旋轉靶可比「內部」之可旋轉靶較接近基板之邊緣。再者，「最外部」之可旋轉靶可理解為比相鄰之可旋轉靶更接近基板之邊緣的可旋轉靶。
第10a及10b圖繪示藉由傳統製程及此處所述製程沈積之薄膜之厚度的比較圖。沈積係使用配置於實線之位置的可旋轉靶進行，可旋轉靶與基板分隔。
第10a圖繪示以傳統製程及以此處所述製程沈積之後進行測量的兩個薄膜的輪廓之示意圖。y軸表示用於薄膜之厚度的公制單位，而x軸表示用於基板之長度的公制單位。如從第10a圖可見，相較於傳統製程的情況，由此處所述製程沈積在此些可旋轉靶20之間的一面積中的薄膜之厚度係比直接在可旋轉靶材之下方的一面積中的厚度有較少偏差。
第10b圖繪示以傳統製程及以此處所述製程沈積之薄膜的厚度之偏差的統計分析圖。如從第10b圖可見，相較於繪示在右側之此處所述製程而言，繪示在左側之傳統製程之厚度的 偏差係較高。當實行數個實施例時，層厚度之均勻性可增加。
第11a及11b圖繪示藉由傳統製程及使用此處所述製程沈積之薄膜的電性質之比較圖。沈積係使用配置於實線之位置的可旋轉靶進行，可旋轉靶與基板分隔。
第11a圖繪示以兩個不同之傳統製程及以此處所述製程沈積之後進行測量的三個薄膜的輪廓之示意圖。y軸表示用於薄膜之電性質的公制單位，而x軸表示用於基板之長度的公制單位。如從第11a圖可見，相較於傳統製程的情況，由此處所述製程沈積之薄膜的電性質係更為固定，特別是整體而言更為固定。
第11b圖繪示以兩個傳統製程及以此處所述製程沈積之薄膜的電性質之偏差的統計分析圖。如從第11b圖可見，相較於繪示在右側之此處所述製程，繪示在左及中側之傳統製程之電性質的偏差係較高。當實行數個實施例時，已沈積層之電性質的均勻性可增加。
在下文中，產生特別高均勻性之實施例係進行說明。
根據一方面，一種用以利用至少一陰極組件塗佈一基板之方法係提供，此至少一陰極組件具有三或多個可旋轉靶，此三或多個可旋轉靶各包括一磁鐵組件位於其中。此方法包括：旋轉磁鐵組件至相對於一平面之數個不同的角位置，此平面自基板垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個自一者之軸；以及根據 儲存於一資料庫或一記憶體之一函數改變下述之至少一者：提供至此三或多個可旋轉靶之一功率、磁鐵組件之一停留時間、以磁鐵組件之一角速度，角速度係持續地改變。
根據數個實施例，一種用以利用至少一陰極組件塗佈一基板之方法係提供，此至少一陰極組件具有三或多個可旋轉靶，此三或多個可旋轉靶各包括一磁鐵組件位於其中。此方法包括：旋轉磁鐵組件至數個不同之角位置，磁鐵組件在此些不同之角位置係相對於一平面具有一角度，此平面自基板垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個自一者之軸；以及從一記憶體讀取用於下述之至少一者的一函數：提供至此三或多個可旋轉靶之一功率之一變化、磁鐵組件之一停留時間之一變化、及磁鐵組件之一角速度之一持續變化；以及根據函數改變下述之至少一者：提供至此三或多個可旋轉靶之功率、磁鐵組件之停留時間、以磁鐵組件之角速度，角速度係持續地改變。
根據數個實施例，一種用以利用至少一陰極組件塗佈一基板之方法係提供，此至少一陰極組件具有三或多個可旋轉靶，此三或多個可旋轉靶各包括一磁鐵組件位於其中。此方法包括：旋轉磁鐵組件至多於四個不同之角位置，磁鐵組件於此多於四個不同之角位置係相對於一平面具有一角度，此平面自基板垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個自一者之軸；讀取用於此多於四個不同角位置之磁鐵組件之一停留時間之一變化的一函數；以及根據函數改變此多於四個不同角位置之磁鐵組件之停留時 間。
根據數個實施例，一種用以利用至少一陰極組件塗佈一基板之方法係提供，此至少一陰極組件具有三或多個可旋轉靶，此三或多個可旋轉靶各包括一磁鐵組件位於其中。此方法包括：旋轉磁鐵組件至相對於一平面之多於四個不同之角位置，此平面自基板垂直地延伸至此三或多個可旋轉靶之個自一者之軸；以及根據儲存於一資料庫之一函數改變用於此多於四個不同之角位置之一停留時間。
一般來說，停留時間針對各不同之角位置係為不同的。
根據數個實施例，一種用以執行此處所述之方法的塗佈機係提供。此塗佈機可包括一記憶體，函數可從此記憶體讀取。特別是，記憶體可包括一查找表(look-up table)，函數係儲存於查找表中。
如此處所揭露之方法及塗佈機可使用於沈積材料於基板上。更特別是，此方法和塗佈機提供已沈積層之高均勻性，且可因此使用於顯示器之製造，例如是平板顯示器，舉例為薄膜電晶體。有鑑於改善之均勻性作為其之進一步效應，整體材料損耗可減少，此特別是在使用昂貴材料時有所需求。舉例來說，所提之方法及塗佈機可在平板顯示器之製造中使用以沈積氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)層。
根據特定之實施例，導電層製程及/或系統係提供， 製程及/或系統可用於製造電極或匯流排(特別是在薄膜電晶體中)，製程及/或系統分別包括根據此處所述實施例之塗佈基板之方法及/或系統。舉例來說但不以此為限，此種導電層可為金屬層或透明導電層，例如是氧化銦錫層，但不以此為限。舉例來說，此處所述之方法可使用以於薄膜電晶體中形成主動層，例如是以銦鎵鋅氧化物(indium gallium zinc oxide，IGZO)製成或包括銦鎵鋅氧化物之主動層。
舉例來說，本揭露之至少一些實施例可在形成於玻璃基板上之鋁層或IGZO層之電阻率取得高一致性。舉例來說，在406mm x 355mm之基板面積之上方，可達成0%及2%之間或甚至是0.5%及1.5%之間的厚度的偏差。再者，在406mm x 355mm之基板面積之上方，可達成2%及8%之間或甚至是5%及7%之間的電性質的偏差。
在本揭露中，至少一些圖式係繪示塗佈系統及基板之剖面圖。至少一些繪示之靶係為圓柱形。在此些圖式中，應注意的是，當注視圖式時，靶延伸至紙張中且延伸至紙張外。此同樣適用於磁鐵組件，磁鐵組件亦僅繪示成剖面元件。磁鐵組件可沿著由由圓柱靶所定義之圓柱之整個長度延伸。基於技術理由，磁鐵組件代表性延伸至少100%之圓柱長度，更代表性延伸至少105%之圓柱長度。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，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。

Claims (16)

  1. 一種用以利用至少一陰極組件(10)塗佈一基板(100)之方法，該至少一陰極組件(10)具有三或多個可旋轉靶(20)，該三或多個可旋轉靶各包括一磁鐵組件(25)位於其中，該方法包括：旋轉該些磁鐵組件(25)至相對於一平面(22)之複數個不同的角位置，該平面(22)自該基板(100)垂直地延伸至該三或多個可旋轉靶(20)之個自一者之一軸(21)；以及根據儲存於一資料庫或一記憶體之一函數改變下述之至少一者：提供至該三或多個可旋轉靶(20)之一功率、該些磁鐵組件(25)之一停留時間、以及該些磁鐵組件(25)之一角速度，該角速度係持續地改變，該提供至該三或多個可旋轉靶之該功率越高，該角位置之角度α越高，且該停留時間在較小絕對值之該角度α係低於在較大絕對值之該角度α。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供至該三或多個可旋轉靶(20)之該功率與下述之一者係根據該函數改變：該些磁鐵組件(25)之該停留時間及該些磁鐵組件(25)之該角速度，該角速度係持續地改變。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括：從該資料庫或該記憶體讀取用於下述之至少一者之該函數：提供於該三或多個可旋轉靶(20)之該功率之變化、該些磁鐵組件 (25)之該停留時間之變化、以及該些磁鐵組件(25)之該角速度之持續變化。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數包括一多項式函數及一三角函數之至少一者。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數包括一對稱函數。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數包括一非對稱函數。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數決定在該些不同之角位置濺射於該基板(100)上之一材料總量。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數係用以濺射一均勻層於該基板(100)上。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該記憶體包括一查找表(look-up table)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數係為決定於該些不同之角位置之函數。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數係為決定於該三或多個可旋轉靶(20)之一個別之可旋轉靶(20)的函數。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該磁鐵組件(25)係以具有大於零之該角速度旋轉至該些不同之角位置。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該函數包括一離散函數，用以改變該停留時間。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該三或多個可旋轉靶(20)係根據該離散函數以一逐步(stepwise)方式旋轉至該些不同之角位置。
  15. 一種用以利用至少一陰極組件(10)塗佈一基板(100)之方法，該至少一陰極組件(10)具有三或多個可旋轉靶(20)，該三或多個可旋轉靶各包括一磁鐵組件(25)位於其中，該方法包括：旋轉該些磁鐵組件(25)至相對於一平面(22)之多於四個不同的角位置，該平面(22)自該基板(100)垂直地延伸至該三或多個可旋轉靶(20)之個自一者之一軸(21)；以及根據儲存於一資料庫或一記憶體之一函數改變該多於四個不同之角位置之該些磁鐵組件(25)之一停留時間，該停留時間在較小絕對值之該角位置的角度α係低於在較大絕對值之該角度α。
  16. 一種用於使用如申請專利範圍第1至15項之任一項所述之方法塗佈一基板之塗佈機。
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