[发明专利]调整气相沉积靶的方法和系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及通过气相沉积施加薄膜。特别地，本发明涉及但不限 于用于调整(conditioning)气相沉积中所用的靶材的方法和系统。

背景技术

通过气相沉积来施加薄膜，在包括半导体制造、玻璃涂层、压缩光盘 (CD)制造、装饰涂层和平板显示器制造的多种行业中是重要的制造方法。 在化学气相沉积(CVD)中，使基板接触一种或多种化学前体，该化学前体 与基板反应或在基板上分解而形成所要的薄膜。在物理气相沉积(PVD)中， 通过物理而非化学方法将薄膜沉积在基板上。PVD的实例包括蒸发、溅射 和射频(RF)等离子体方法。

在溅射方法中，例如，使用电能在真空镀膜室内电离气体，产生“等 离子体”。等离子体的阳离子轰击称作“靶”的材料，使靶的原子碰撞而成 为游离的。这些原子的大部分是由靶“漂移”到基板的电中性离子，在基 板它们凝聚或与基板反应而在基板上形成薄膜。普通溅射靶包括铝、硼、 铜、铁、镍、银、钛和锌。

在基于等离子体的沉积方法中靶的污染是重要问题。靶可能以多种方 式被污染。例如，将靶放置在室内之前靶的表面可能因接触空气、水蒸气、 或空中的碳氢化合物而被氧化或污染。靶也可能在气相沉积过程中被污染。 某些溅射材料可以再沉积到靶腐蚀区外的表面或“跑道(racetrack)”上。这 种再沉积的材料的结构与靶材不同，并且可以在靶的表面上产生电弧。电 弧可以通过将微粒物质引入到膜中而影响沉积膜的质量。而另一个污染源 是所谓“阴极暗区”中的电弧(在许多应用中的负电位元件—靶和地面间的 物理间隔)。当出现这种电弧时，沉积受到严重影响，并且对靶或基板的损 坏可能导致加剧靶、基板、或两者的污染。

现有多种用于调整靶或从靶移除杂质的方法。例如，可以对靶进行物 理(即，手工的)清洗。另一种方法是用污染的靶进行一段时间的溅射过程， 所述时间足以“烧掉杂质”。在该方法中，镀膜室可以省去基板，或可以使 用“伪(dummy)”基板或仅是丢弃的实际基板。一种不同的方式涉及用具有 特定范围粒径的细分散粉末爆破靶的表面。当完全消除电弧时，可选的方 法涉及使用反偏压脉冲进行靶调整。

用于调整气相沉积靶的常规方法常常需要大量时间(例如，几小时)来完 成真空室的排气(venting)和靶的移除，或两者。因此很明显，在本领域中需 要用于调整气相沉积靶的改进的方法和系统。

发明内容

附图中所示的本发明的示例性实施方案概括如下。这些和其它实施方 案在发明详述部分有更充分地进行描述。然而，应当理解没有将本发明限 制为本发明的发明内容或发明详述中所述形式的含意。本领域技术人员可 以认识到，有很多变化、等同替代和可选构造落入如权利要求书中所述的 本发明的主旨和范围内。

本发明可以提供用于调整气相沉积靶的方法和系统。一个示例性实施 方案是一种方法，其包括运行其中使用气相沉积靶的气相沉积系统，探测 气相沉积系统中发生的电弧，通过调节驱动气相沉积系统的电源的输出电 流并调节将能量输送到各电弧所用的时间，而基本上将相同的能量输送到 各电弧，来调整气相沉积靶。任选地，使输送到各电弧的能量近似等于气 相沉积靶在不被损坏条件下所能承受的最大能量。

另一个示例性实施方案是用于控制气相沉积过程的方法，其包括以用 户指定的输出功率运行气相沉积过程，气相沉积过程由电源驱动；并且当 测定的电弧频率超过预定阈值时，进行下列过程：将气相沉积过程切换成 靶调整模式；探测气相沉积过程中发生的电弧；调节电源的输出电流并调 节将能量输送到各电弧所用的时间，而基本上将相同的能量输送到各电弧； 以及重复探测和调节直到测定的电弧频率降到预定阈值以下。任选地，使 输送到各电弧的能量近似等于气相沉积靶在不被损坏条件下所能承受的最 大能量。

另一个示例性实施方案是用于气相沉积系统的电源，其包含接收输入 功率的输入级(input stage)；给气相沉积过程提供输出功率的输出级(output stage)；将输入功率转换成输出功率的能量转换子系统；和与所述能量转换 子系统相连的控制器，在靶调整模式期间设置该控制器，使其：探测气相 沉积系统中发生的电弧，调节电源的输出电流并调节将能量输送到各电弧 所用的时间，而基本将相同的能量输送到各电弧。任选地，控制器输送到 各电弧的能量设置成近似等于气相沉积靶在不被损坏条件下所能承受的最 大能量。