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    本發明揭露一種用於從沉積源沉積沉積材料至沉積靶的濺鍍裝置，其中在沉積源與沉積靶之間之濺鍍壓力係約6.70x10-2帕至約1.34x10-1帕。
    公开号:TW201313935A
    申请号:TW101128434
    申请日:2012-08-07
    公开日:2013-04-01
    发明作者:Myung-Soo Huh
    申请人:Samsung Display Co Ltd；
    IPC主号:C23C14-00
    专利说明:
    濺鍍裝置
    所描述的技術是有關於一種濺鍍裝置。
    一種濺鍍裝置係為用於形成沉積層在沉積靶之裝置。
    當濺鍍金屬氧化層作為沉積層時，傳統濺鍍裝置使用反應性濺鍍方法形成金屬氧化層在沉積靶。當該金屬氧化層因使用反應性濺鍍方法而沉積到沉積靶時，在沉積源與沉積靶之間之濺鍍壓力設定約6.7 x 10-1帕(Pa)。在這種情況下，在沉積源與沉積靶之間且從沉積源所釋放之粒子之平均自由徑約5公分(cm)，以便多數粒子在到達沉積靶之前相互碰撞，而使得動能降低。因此，在沉積靶所形成沉積層之密度可能會退化或減少。
    特別的是，當沉積靶係包含有機材料的基板時，基板不能被加熱到一個熱脆性的高溫。由此，當濺鍍壓力設定約6.7 x 10-1帕時，形成在包含有機材料的基板上的沉積層的密度可能降低或退化。
    上述於此先前技術章節揭露之資訊，只為加強所述發明所屬之技術領域之理解，因此其可能包含未形成於已為本國所屬領域具有通常知識者所熟知之先前技術的資訊。
    本發明之實施例係提供能改善形成於沉積靶之沉積層的密度的濺鍍裝置。
    本發明之實施例之態樣提供一種用於從沉積源沉積沉積材料至沉積靶的濺鍍裝置，其中在沉積源與沉積靶之間之濺鍍壓力係約從6.70 x 10-2帕至1.34 x 10-1帕。
    濺鍍裝置可包含接觸沉積源之底板，及接觸底板之磁性物質，且底板可介在沉積源與磁性物質之間。
    在沉積源之表面且對應磁性物質之磁通密度可約從1.17 x 103高斯(Gauss)至約1.70 x 103高斯。
    磁性物質可包含複數個磁性物質，濺鍍裝置可更包含用於冷卻水之冷卻通道，且冷卻通道可位於複數個磁性物質鄰近其中複數個磁性物質之間。
    沉積材料可包含金屬氧化物。
    金屬氧化物可包含選自氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnOx)及氧化鋅(ZnO)所組成的群組之至少其一。
    沉積源及沉積靶可相隔約10公分(cm)。
    濺鍍裝置可配置成在沉積源與沉積靶之間產生約6.70 x 10-2帕(Pa)的濺鍍壓力。
    濺鍍裝置可配置為以低於約150°C之溫度沉積沉積材料到沉積靶。
    根據本發明之例示性實施例，提供一種濺鍍裝置，其可改善形成在沉積靶之沉積層的密度。
    本發明之實施例將參考以下顯示本發明之實施例之所附之圖式而更完整地說明。所屬技術領域具有通常知識者將理解，所描述之實施例可在不脫離本發明之精神與範疇下以各種形式修改。
    為了釐清本發明之實施例，和本說明書無關之部分將省略。且全文中相同元件係以相同參考符號所表示。
    此外，為達理解之目的及描述上之方便，圖式中係概略地展示每個元件之大小及厚度，但不應其理解作為本發明之限制。
    更進一步，除非另行解釋為不同意函，將了解的是「包含(comprise)」或其變化「包含(comprises)」或「包含(comprising)」係意指包含所述元件但不排除任何其他元件。可以理解的是在說明書中當元件被稱為「在」另一元件上，它可以是直接在另一元件上，或者也可以出現是一或多個介於中間之元件。
    以下，根據本發明之實施例之一種濺鍍裝置及參照第1圖至第3圖而描述。
    第1圖係表示根據本發明之實施例之一種濺鍍裝置。
    如第1圖所示，根據此例示性實施例之濺鍍裝置於沉積靶10上形成沉積層，且包含腔室100、氣體供應單元200、排氣泵300、沉積源400、底板500、磁性物質600、冷卻通道700、電極800及座體900。
    腔室100係用於在濺鍍製程期間產生真空。
    氣體供應單元200可提供惰性氣體，例如氬(Ar)及/或氧(O2)進入腔室100。
    排氣泵300降低腔室100的內部壓力。
    沉積源400包含構成待包含於形成在沉積靶10上的沉積層中的沉積材料之金屬。沉積源400與沉積靶10之間的距離L可為例如約10公分。
    底板500位於沉積源400與磁性物質600之間，且接觸沉積源400。
    磁性物質600設置於沉積源400的對面，且底板500介於之間，並接觸底板500。磁性物質600係相鄰於沉積源400並接觸底板500以使生成於沉積源400之表面的磁場的強度增加。因此，在沉積源400與沉積靶10之間的濺鍍空間SG的濺鍍壓力減少。提供複數個磁性物質600，且複數個磁性物質600與底板500接觸。
    冷卻通道700係位於複數個磁性物質600中相鄰的磁性物質之間，並形成用於冷卻水的通道。當執行濺鍍時，流經冷卻通道700之冷卻水防止沉積源400的溫度遠超過一溫度（如預設溫度）。
    電極800位於底板500的對面，至於磁性物質600與冷卻通道700係插入於兩者間。
    沉積靶10係由座體900所支撐。
    下文中，將描述此例示性實施例之濺鍍裝置之作動。
    沉積靶10係由座體900所支撐，及惰性氣體，例如氬(Ar)供應到真空狀態下的腔室100，於其中伴隨座體900與底板500之間之高電壓。氬(Ar)可例如在電漿態，亦即，氬(Ar)可形成氬離子(Ar+)在沉積源400與沉積靶10之間之濺鍍空間SG，以及氬離子(Ar+)能與沉積源400碰撞，因此，金屬材料是由沉積源400釋出進入到濺鍍空間SG。釋入濺鍍空間SG的金屬材料朝腔室100移動且與供應到腔室100的氧氣(O2)發生反應，以使包含金屬氧化物的沉積材料沉積到沉積靶10，由此，沉積層形成於沉積靶10上。
    在這種情況下，在沉積源400之表面且由鄰近沉積源400的磁性物質600所造成的磁通密度，例如約1.17 x 103高斯(Gauss)到約1.70 x 103高斯，由此，在沉積源400與沉積靶10之間的濺鍍空間SG的濺鍍壓力是設定為約6.70 x 10-2帕至約1.34 x 10-1帕。由於濺鍍空間SG的濺鍍壓力是設定為約6.70 x 10-2帕至約1.34 x 10-1帕，改進了從沉積源400釋出的複數個金屬材料的平均自由徑，以增加沉積在沉積靶10上的沉積層的密度。
    下文中，濺鍍空間SG的濺鍍壓力為何是設置為約6.70 x 10-2帕至約1.34 x 10-1帕的原因將更詳細描述。
    下述方程式1為表示根據本發明的實施例之濺鍍壓力與濺射粒子（如金屬材料）的動能之間的公式關係。
    方程式1
    EF=（E0- KBTG）exp﹝N ln（Ef/Ei）﹞+ KBTG
    在此，EF表示為到達基板的濺鍍粒子的能量，基板為沉積靶（如沉積靶10），E0表示為從沉積源之表面（如沉積源400之表面）所釋放的粒子的能量，TG表示為濺鍍氣體(如氬氣)的溫度，Ef/Ei表示為在濺鍍空間（如濺鍍空間SG）的複數個粒子之間的碰撞前後的能量比值，N表示為在注入該腔室（如腔室100）的氣體的碰撞次數，以及kB表示為波耳茲曼常數。
    此外，方程式1的N與Ef/Ei能夠分別以如下所示之方程式2與方程式3表示。
    方程式2
    N = (dPwσ) / (kBTG)
    這裡，d表示該粒子的移動距離，Pw表示濺鍍壓力，及σ表示該粒子的碰撞截面。
    方程式3
    Ef/Ei= 1 - 2η / (1+η)2
    這裡，η表示碰撞粒子的原子量比。
    從而，如透過使用方程式1、2及3的計算所示，於氬氣粒子，即濺鍍氣體，到達基板時的動能效率於濺鍍壓力為6.7 x 10-2帕時可較當濺鍍壓力為6.7 x 10-1帕時的動能效率高約65%，由此，如果濺鍍壓力降低為十分之ㄧ，利用濺鍍粒子的動能使沉積到沉積靶（如沉積靶10）之沉積層的密度能夠增加。
    第2圖與第3圖為用於說明根據本例示性實施例之對應濺鍍裝置的實驗的圖表。
    由此，已繪示隨濺鍍壓力而變化之沉積到沉積靶（如沉積靶10）之沉積層的密度。在此，沉積層包含氧化銦錫（ITO）、二氧化錫(SnOx)及氧化鋅(ZnO)之至少其一，以及如第2圖的圖表所示，當濺鍍壓力為約6.7 x 10-2帕至約1.34 x 10-1帕，沉積到沉積靶的沉積層的密度明顯地增加。也就是說，當濺鍍壓力設定在受侷限的範圍內，即約6.7 x 10-2帕至約1.34 x 10-1帕，沉積層的密度便明顯地增加，由此可知，本實施例的濺鍍裝置具有濺鍍空間SG設定為約6.7 x 10-2帕至約1.34 x 10-1帕之濺鍍壓力。
    進一步地，傳統的濺鍍裝置使用之濺鍍方法可能不容易設定濺鍍壓力約6.7 x 10-2帕到約1.34 x 10-1帕，所以，發明了用於使在沉積源的表面（如沉積源400的表面）的磁通密度增加至少二分之ㄧ的方法。由此，介於沉積至沉積靶（如沉積靶10）之沉積層的密度與沉積源表面（如沉積源400的表面）的磁通密度，即在沉積源的表面的磁場之間的關係的實驗，於第3圖所示，表示當在沉積源400的表面的磁通密度為約1.17 x 103高斯至1.70 x 103高斯，沉積到沉積靶（如沉積靶10）的沉積層的密度明顯增加。也就是說，當沉積源400的表面的磁通密度具有限制範圍約1.17 x 103高斯至1.70 x 103高斯時，沉積層的密度明顯增加，因此，本例示性實施例之濺鍍裝置具有是設定為約1.17 x 103高斯至1.70 x 103高斯之沉積源400的表面的磁通密度。
    如上所述，根據本發明之實施例的濺鍍裝置藉由控制濺鍍空間SG的濺鍍壓力而增加沉積到沉積靶10的沉積層的密度。
    尤其是，根據本發明之實施例的濺鍍裝置增加形成於沉積靶10之沉積層的密度，即使當在成形沉積層的沉積材料於以150°C以下的溫度沉積於沉積靶10，因為沉積靶10包含有機材料，及因為沉積層的密度是與在濺鍍空間SG的濺鍍壓力相依。
    以下，對應至本實施例之第一實驗例將參照第4圖而描述。
    第4圖的照片說明用於解釋本發明的第一實驗例。第4(a)圖為表示通過第一比較例而形成之沉積層的照片是，及第4(b)圖是表示透過第一實驗例而形成之沉積層。
    如第4(a)圖所示，由氧化銦（In2O3）(99.99%)與二氧化錫（SnO2）(99.9%)的9：1的比例燒結而成的氧化銦錫（ITO）沉積源係用來作為在第一比較例(CSP)中的沉積源，且基板與沉積源是以彼此相距10公分（cm）的距離而分離。只有氬(Ar)作為濺鍍氣體且藉由控制氬(Ar)的流量將濺鍍壓力固定在6.7 x 10-1帕，然後便觀察到形成於基板上的氧化銦錫（ITO）薄膜的橫截面。如第4(a)圖所示，觀察到形成於藉由第一比較例形成之氧化銦錫（ITO）薄膜之粗糙的柱狀結構。
    如第4(b)圖所示，在第一實驗例(ULPS)中，使用由氧化銦（In2O3）(99.99%)與二氧化錫（SnO2）(99.9%)以9：1的比例燒結而成的氧化銦錫（ITO）沉積源且基板（如沉積靶10）與沉積源（如沉積源400）是以彼此相距10公分的距離而分離。只有氬(Ar)作為濺鍍氣體，且藉由控制氬(Ar)的流量將濺鍍壓力固定在6.7 x 10-2帕，然後便觀察到成於基板上之氧化銦錫（ITO）薄膜的橫截面。
    如第4(b)圖所示，透過第一實驗例而形成之氧化銦錫薄膜具有精緻與緻密組織。
    第二實驗例將參照第5圖而描述。
    第5圖為用於解釋本實施例的第二實驗例的照片。第5(a)圖為是透過第二比較例而形成之沉積層的照片，且第5(b)圖表示透過第二實驗例而形成之沉積層。
    如第5(a)圖所示，氧化鋅（ZnO）(99.99%)沉積源作為在第二比較例(CS-ZnO)中的沉積源且基板與沉積源是彼此相距10公分的距離而分離。只有氬(Ar)作為濺鍍氣體且藉由控制氬(Ar)的流量將濺鍍壓力被固定在6.7 x    10-1帕，然後便觀察到形成於基板上的氧化鋅ZnO薄膜的橫截面。如第5(a)圖所示，觀察藉由第二比較例形成之氧化鋅ZnO薄膜之粗糙的柱狀結構。
    如第5(b)圖所示，在第二實驗例(ULPS-ZnO)中，由氧化鋅沉積源（ZnO）(99.99%)作為沉積源（如沉積源400），且基板（如沉積靶10）與沉積源（如沉積源400）以彼此相距10公分（cm）的距離（如L）而分離。只有氬(Ar)作為濺鍍氣體，且藉由控制氬(Ar)的流量將濺鍍壓力固定在6.7 x 10-2帕，然後便觀察到形成於基板上的氧化鋅（ZnO）薄膜的橫截面。
    如第5（b）圖所示，是說明透過第二實驗例形成之氧化鋅薄膜具有精緻與緻密的組織。
    雖然此揭露已連結目前所考量具有可行性之例示性實施例而說明，其應了解本發明並未設限於所揭露之實施例，且相反地，係旨在涵蓋包含於申請專利範圍及其等效物中各種不同的修改及等效配置。
    10．．．沉積靶
    100．．．腔室
    200．．．氣體供應單元
    300．．．排氣泵
    400．．．沉積源
    500．．．底板
    600．．．磁性物質
    700．．．冷卻通道
    800．．．電極
    900．．．座體
    SG．．．濺鍍空間
    第1圖 係為本發明之濺鍍裝置之例示性實施例之示意圖。第2圖及第3圖 係包含根據第1圖所示之例示性實施例之濺鍍裝置之實驗之曲線圖。第4(a)圖及第4(b)圖 係為表示在第1圖之例示性實施例之第一實驗例之照片。第5(a)圖及第5(b)圖 係為表示在第1圖之例示性實施例之第二實驗例之照片。
    10．．．沉積靶
    100．．．腔室
    200．．．氣體供應單元
    300．．．排氣泵
    400．．．沉積源
    500．．．底板
    600．．．磁性物質
    700．．．冷卻通道
    800．．．電極
    900．．．座體
    SG．．．濺鍍空間
    权利要求:
    Claims (16)
    [1] 一種濺鍍裝置，用於將來自一沉積源的一沉積材料沉積至一沉積靶；其中在該沉積源與該沉積靶之間之一濺鍍壓力係約6.70 x 10-2帕至約1.34 x 10-1帕。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積靶。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍裝置，其包含：一底板，係接觸該沉積源；以及一磁性物質，係接觸該底板；其中，該底板在該沉積源與該磁性物質之間。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積靶。
    [5] 如申請專利範圍第3項所述之濺鍍裝置，其中在該沉積源之一表面且對應至該磁性物質之一磁通密度係約1.17 x 103高斯至約1.70 x 103高斯。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積靶。
    [7] 如申請專利範圍第3項所述之濺鍍裝置，其中該磁性物質包含複數個磁性物質，以及其中該濺鍍裝置更包含用於一冷卻水之一冷卻路徑，該冷卻路徑係位於該複數個磁性物質中相鄰的磁性物質之間。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍裝置，其中該沉積材料係包含一金屬氧化物。
    [10] 如申請專利範圍第9項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積靶。
    [11] 如申請專利範圍第9項所述之濺鍍裝置，其中該金屬氧化物包含選自於由氧化銦錫(ITO)、氧化錫(SnOx)及氧化鋅(ZnO)所組成的群組中的至少之一。
    [12] 如申請專利範圍第11項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積靶。
    [13] 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍裝置，其中該沉積源與該沉積靶相隔約10公分。
    [14] 如申請專利範圍第13項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積靶。
    [15] 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在該沉積源與該沉積靶之間產生約6.70 x 10-2帕的該濺鍍壓力。
    [16] 如申請專利範圍第1項所述之濺鍍裝置，其中該濺鍍裝置係配置以在低於約150°C之溫度沉積該沉積材料至該沉積靶。
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