CN104011257A - 可旋转的溅射靶材 - Google Patents
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Abstract
一种用以提供待沉积的材料于基板上的靶材配置。靶材配置包括由待沉积的材料所制成的靶材部分(210)。靶材部分可以实质上具有中空圆柱的形状，中空圆柱具有内部(260)及外部(250)直径，其中中空圆柱包括一圆柱面(211)及两个端面(212)。靶材配置可以更包括连接配置，连接配置包括凹处(230)，凹处(230)位于靶材部分的至少一端面。再者，一种包括靶材配置的沉积设备及一种用以安装靶材配置于沉积腔室的方法也被描述。
Description
技术领域
本发明的实施例关于一种用于沉积设备的靶材配置(target arrangement)，及一种安装(mount)靶材配置的方法。本发明的实施例特别是关于一种用于溅射沉积设备的靶材配置及一种安装靶材配置于溅射沉积设备内的方法。
背景技术
涂布材料(coated material)可使用于数种应用及数种技术领域中。举例来说，显示器的基板通常通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)工艺来涂布。
数种方法已知用于涂布基板。举例来说，基板可以通过PVD工艺、化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)工艺或等离子体增强化学气相沉积(PlasmaEnhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)工艺等来涂布。一般而言，工艺进行于设置待涂布的基板的处理设备或处理腔室中。沉积材料提供于设备内。于使用PVD工艺的情况下，沉积材料以固态存在于靶材中。通过以高能粒子撞击靶材，靶材材料的原子(也就是待沉积的材料)自靶材中射出。靶材材料的原子沉积于待涂布的基板上。
于PVD工艺中，溅射材料(也就是待沉积于基板上的材料)可以用不同方式来设置。举例来说，靶材可以由待沉积的材料制成，或可以具有支撑元件(backingelement)而待沉积的材料固定于支撑元件上。包括待沉积的材料的靶材被支撑或固定于沉积腔室中的预定位置。于使用可旋转靶材的情况下，靶材连接至旋转轴，或连接至连接轴(shaft)和靶材的连接元件。
然而，使用用于靶材的支撑元件增加了制造及回收靶材的成本。使用待沉积的材料制成的靶材而不使用支撑元件允许降低制造及回收成本，但面临因待沉积的材料的特性而导致的于腔室中固定靶材或连接靶材至旋转轴的问题。举例来说，待沉积的材料可能太过柔性或太多孔(porous)，而无法在不具额外的元件的情况下可靠地固定靶材。
有鉴于如上所述的内容，本发明的目的为提供至少克服现有技术中的一些问题的一种靶材配置及一种安装靶材配置的方法。
发明内容
有鉴于以上所述，提供根据独立权利要求1的一种靶材配置的阴极组件、根据权利要求10的一种溅射沉积设备及根据独立权利要求11的一种用以安装靶材配置于沉积设备中的方法。本发明的其他方面、优点及特征从从属权利要求、说明书及附图更为明显。
根据本发明的第一实施例，描述一种用以提供待沉积的材料于基板上的靶材配置。靶材配置可以包括由待沉积的材料所制成的靶材部分，其中靶材部分具有实质上为中空圆柱的形状，中空圆柱具有内部直径及外部直径。再者，靶材部分的中空圆柱可以包括一圆柱面(cylindrical surface)及两个端面(face surface)。靶材配置也可以包括连接配置(connection arrangement)，连接配置包括在靶材部分的至少一端面内的凹处。
根据本发明的第二实施例，描述一种用以提供待沉积的材料于基板上的靶材配置。靶材配置可以包括由待沉积的材料所制成的靶材部分，其中靶材部分可以具有管子(tube)的形状，管子具有内部直径及外部直径。再者，靶材部分的中空圆柱可以包括一圆柱面及两个端面。靶材配置也可以包括连接配置，连接配置包括在靶材部分的至少一端面内的凹处。
根据本发明的再一实施例，描述一种包括用以提供待沉积的材料于基板上的靶材配置的溅射沉积设备。靶材配置可以包括由待沉积的材料所制成的靶材部分，其中靶材部分具有实质上为中空圆柱或管子的形状，中空圆柱或管子具有内部直径及外部直径。再者，靶材部分的中空圆柱可以包括一圆柱面及两个端面。靶材配置也可以包括连接配置，连接配置包括在靶材部分的至少一端面内的凹处。
根据本发明的再一实施例，描述一种安装靶材配置于沉积设备中的方法。此方法可以包括***固定件于提供在待沉积的靶材材料的凹处中，凹处特别是孔洞(bore)。
实施例也关于用以实行所揭露方法的设备，并包括用以进行所述各方法步骤的设备部分。这些方法步骤可以通过硬件组件、以合适软件编程的电脑、通过二者或任何其他方法的任何组合来进行。再者，根据本发明的实施例也关于所述设备藉以运作的方法。这包括用以实行设备的每一个功能的方法步骤。
附图说明
为了详细了解对本发明的上述特征，可以参照实施例对以上简要概括的本发明作更具体的描述。附图关于本发明的实施例并且描述如下：
图1绘示根据此处所述的实施例的适用于沉积工艺的沉积设备的示意图。
图2绘示根据此处所述的实施例的靶材配置的剖面示意图。
图3绘示根据此处所述的实施例的安装靶材配置于沉积设备中的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施例，附图中说明各实施例中的一个或多个示例。在以下对于附图的描述中，相同的元件符号指示相同的元件。通常来说，只针对各个实施例间的差异进行描述。所提供的各个例子只是用以解释本发明，而非限定本发明。此外，作为一个实施例的一部分所描述的特征，也能够用于其他实施例或与其他实施例相结合，以产生更进一步的实施例。本说明书包括这类的调整及变化。
图1绘示根据此处所述的实施例的适用于溅射沉积工艺的沉积设备。一般来说，腔室100包括基板支撑座(substrate support)105，基板支撑座用以承载基板110。再者，腔室100包括连接装置140，用以容纳(receiving)及夹持(holding)靶材配置130。靶材配置提供待沉积于基板110上的材料。根据一些实施例，靶材配置130及用以容纳及夹持的连接装置140用以旋转靶材配置130。一般来说，连接装置140可能可以连接靶材配置130至旋转轴。
此处所使用的“靶材配置”一词应理解为被采用且适用于在沉积工艺(例如溅射沉积工艺)中提供沉积材料的组件。靶材配置可以具有实质上圆柱形的形状，实质上圆柱形的形状具有一圆柱面及两个端面(face surfaces)。
上下文中的“实质上”一词意味着与以“实质上”形容的特征之间具有一些偏差。举例来说，“实质上圆柱形”一词是指一种形状，此形状与真正的圆柱形之间具有一些偏差，例如是于一方向上的一般延伸的约1至10％的偏差。再者，“实质上圆柱形”一词可以代表类似于管子的形状。根据一些实施例，“实质上圆柱形”包括该元件的至少80％或90％具有圆柱形形状。
当靶材包括软(mild)的沉积材料，例如高纯度的铝或铜(举例来说，铝或铜具有约99.99％或99.999％的纯度)时，已知会于靶材末端焊接(weld)由较硬的材料所制成的组件，以允许靶材的正确连接，例如至阴极驱动(cathode drive)的连接。可理解的是，材料铝和铜仅是因其材料特性而具有不允许以传统方法直接连接沉积腔室的旋转轴的靶材的硬度的范例。举例来说，对于具有在约40HB到约150HB的范围的硬度的材料而言，通过不同于靶材材料的额外的一块材料来支撑靶材至旋转轴的连接是已知的。这些额外部分及焊接的额外工艺步骤增加了各个靶材的成本。
一般来说，根据此处所述的实施例的靶材配置可用以安装于沉积腔室中，且可以包括各自的连接配置。根据一些实施例，靶材配置包括由沉积材料制成的靶材部分，靶材部分包括靶材配置的连接配置。举例来说，连接配置可以被形成为在圆柱形形状靶材部分的端面的凹处。一般来说，位于由待沉积的材料所制成的靶材部分内的连接配置可以用于将靶材配置连接至靶材配置应使用于其中的沉积设备。根据进一步的实施例，位于由待沉积的材料所制成的靶材部分内的连接配置可以用于将靶材配置连接至旋转轴，以沿着靶材配置的纵轴旋转靶材配置。
图2绘示了于图1中以虚线圆圈显示的区域A。根据一些实施例，靶材配置200包括由待沉积的材料所制成的靶材部分210。一般来说，靶材部分210具有实质上为中空圆柱的形状，中空圆柱形状具有内部直径260及外部直径250。再者，靶材部分210提供一圆柱面211及两个端面，于图2中仅绘示出两个端面的其中的一个端面212。
根据一些实施例，靶材部分可以是由待沉积的材料所制成的一件式(one-piece)的靶材部分，而没有任何例如是支撑管或其类似物的支撑元件。举例来说，在待沉积的材料为铝或铜的情况下，靶材部分可以由铝或铜所制成。一般来说，靶材部分的材料可以具有落在从约2.5至约3.5的范围内的莫氏硬度(Mohs hardness)。根据一些实施例，外部直径250与内部直径260之差为约15毫米或更大，例如是30毫米、40毫米或60毫米。内部直径260的范围可以是从约100毫米至约135毫米，靶材部分210的外部直径250的范围可以是从约140毫米至约175毫米。
当使用较大外部直径的靶材，使得被形成为圆柱形的靶材部分的壁厚够高(例如是高到足够容纳用以连接靶材配置的凹处)时，可以免于对于较硬材料的额外焊接。因此，根据此处所述的实施例的靶材配置允许直接地连接靶材配置，而可以达到减少制造及回收靶材配置的成本的结果。
靶材部分210包括作为连接配置的凹处230。根据一些实施例，凹处230形成于待沉积的材料中。凹处230可以被形成为孔洞，且可包括用以将配对物锁紧于凹处230内的螺纹或类似物。举例来说，连接元件240可用以将靶材配置连接至沉积设备，或靶材组件将用于其中的沉积设备的旋转轴220。一般来说，连接元件240可以具有配合于靶材配置的凹处的突出物。于图2绘示的范例中，通过螺丝提供连接元件240的突出物。
根据一些实施例，靶材配置的凹处可具有***物，以确保连接装置及靶材配置的正确连接。举例来说，***物可由具有比待沉积的材料更高的硬度的材料制成。一般来说，***物可以提供螺纹。根据一些实施例，凹处形成于其中的靶材部分的材料可典型地具有介于约40HB至约200HB间的硬度，较典型的是介于约70HB与170HB之间，更典型的是介于约100HB与约150HB之间。而且，可以使用其他材料，例如是铝的烧结合金。
根据一些实施例，此处所述的靶材配置可于静态沉积中作为可旋转靶材配置。这意味着于沉积工艺中，基板可以保持于固定位置，而靶材配置可以绕着其纵轴旋转。一般而言，此处所示的靶材配置可用于涂布大面积基板。根据另外的实施例，可旋转靶材可使用于非静态沉积，其中基板在沉积过程中被运送通过一或多个靶材。
根据一些实施例，大面积基板可具有至少0.174平方米的尺寸。通常，此尺寸可以是约1.4平方米到约8平方米，更通常是约2平方米到约9平方米，或甚至大到12平方米。一般而言，提供根据此处所述的实施例的结构、设备(例如阴极组件)及方法所欲应用的基板为如此处所述的大面积基板。举例来说，大面积基板可以是第5代、第7.5代、第8.5代或甚至是第10代，第5代对应至约1.4平方米的基板(1.1米×1.3米)，第7.5代对应至约4.29平方米的基板(1.95米×2.2米)，第8.5代对应至约5.7平方米的基板(2.2米×2.5米)，第10代对应至约8.7平方米的基板(2.85米×3.05米)。甚至更高的世代，如第11代及第12代，及其所对应的基板面积，皆可类似地被实施。
一般来说，如此处所指的基板可以由任何适用于材料沉积的材料所制成。举例来说，基板可以由选自由玻璃(例如是钠钙玻璃、硼硅玻璃等)、金属、聚合物、陶瓷、化合物材料、碳纤维材料或可通过沉积工艺被涂布的任何其他材料或材料的组合所组成的群组的材料制成。
根据一些实施例，沉积材料可以根据沉积工艺及被涂布基板的后续的应用来做选择。举例来说，靶材的沉积材料可以是选自由金属(例如是铝、钼、钛、铜或其他类似物)、硅、氧化铟锡和其他透明氧化物组成的群组的材料。一般来说，靶材材料可以为氧化物陶瓷(oxide ceramic)，更典型的是，此材料可以是选自由含铟的陶瓷、含锡的陶瓷、含锌的陶瓷及其组合组成的群组的陶瓷。举例来说，沉积材料可以为氧化铟镓锌(IGZO)。
根据一些实施例，提供一种安装靶材配置于沉积设备的方法。图3绘示根据此处所述的实施例的方法的流程图。一般来说，安装靶材配置的方法300包括方块310所示的***固定件(fixation means)于凹处中。根据一些实施例，凹处可以是指如上配合图2所述的凹处。特别的是，凹处可以是由虚线方块315所指的孔洞。再者，根据此处所述的实施例的安装靶材配置的方法包括方块320所示的固定件被***于待沉积的靶材材料中。举例来说，由待沉积的材料所制成的靶材部分可被提供予用以容纳固定件的凹处。一般来说，固定件可以是连接装置、螺栓、螺丝或类似物，如示意性配合图2所述。
根据一些实施例，***固定件包括旋转螺丝于提供在靶材配置的凹处的螺纹中，凹处例如是孔洞。根据一些实施例，***固定件包括旋转螺丝于提供在***物的螺纹中，***物提供于凹洞中。
综上所述，虽然本发明已以各种实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
Claims (12)
1.一种用于提供待沉积的材料于基板上的靶材配置(130；200)，所述靶材配置包括：
靶材部分(210)，由所述待沉积的材料所制成，具有实质上为中空圆柱的形状，所述中空圆柱具有内部直径(260)及外部直径(250)，其中所述中空圆柱包括一圆柱面(211)及两个端面(212)；以及
连接配置(230)，包括凹处，所述凹处位于所述靶材部分的至少一端面。
2.根据权利要求1所述的靶材配置，其特征在于，所述凹处为孔洞。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的靶材配置，其特征在于，所述靶材部分(210)为一件式的靶材部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的靶材配置，其特征在于，所述靶材配置(130；200)为可旋转的。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的靶材配置，其特征在于，所述待沉积的材料为铝或铜。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的靶材配置，其特征在于，所述内部直径(260)与所述外部直径(250)的于径向的差距为约30毫米或更大。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的靶材配置，其特征在于，所述靶材部分(210)的材料提供在从约2.5至约3.5的范围内的莫氏硬度。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的靶材配置，其特征在于，所述连接配置(230)还包括***物，所述***物提供于所述凹处。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的靶材配置，其特征在于，所述孔洞或所述***物包括螺纹，所述螺纹用以连接所述靶材配置(130；200)与螺丝(240)。
10.一种溅射沉积设备(100)，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的靶材配置(130；210)。
11.一种安装靶材配置(130；200)于沉积设备(100)的方法，包括：
***固定件(240)于凹处(230)中，所述凹处特别为孔洞，所述凹处(230)提供于待沉积的靶材材料(210)。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述***的步骤包括旋转螺丝于螺纹，所述螺纹提供于所述孔洞或提供于提供在所述孔洞的所述***物。
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