CN1884613A - 随机脉冲直流电源供应器 - Google Patents

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CN1884613A CNA2006100956171A CN200610095617A CN1884613A CN 1884613 A CN1884613 A CN 1884613A CN A2006100956171 A CNA2006100956171 A CN A2006100956171A CN 200610095617 A CN200610095617 A CN 200610095617A CN 1884613 A CN1884613 A CN 1884613A
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Abstract

本发明揭示一种电源供应器，其是用于一具有一标的物及一基材支撑件的物理气相沉积室，该电源供应器包含一电源，该电源是配置以用一相对于基材支撑件的溅射电压偏压该标的物，且配置以当在该物理气相沉积室中侦测到一电弧后，以约一秒的期间约10或更多次的反转电压来偏压该标的物。

Description

随机脉冲直流电源供应器
技术领域
本发明的具体实施例一般涉及基材处理***，诸如物理气相沉积***。
现有技术
物理气相沉积***(PVD)是最普遍用于制造电子装置(如平面面板显示器)的制程之一。PVD是在真空室内施行的等离子体制程，其中一负偏压的标的物是曝露至一具有相对较重原子(如氩)的惰性气体，或一包括含此惰性气体的气体混合物的等离子体中。藉由惰性气体离子轰击的标的物导致标的物材料原子的喷出。喷出的原子累积成为一在基材上的沉积膜，其中该基材是置于该室内的标的物下所放置的基材基座上。平面面板溅射与已长期发展的晶圆溅射技术的不同是基材的大尺寸及其矩形的形状。
溅射期间有时会在室内发生发电弧。发电弧可藉由附接至标的物的一或更多粒子或污染物产生。此外，标的物可能含有一些杂质，其可能产生溅出(splash)。即，粒子上的正电荷可被杂质上的负电荷吸引，从而造成粒子熔化进入标的物及造成短路，即溅出。此等发电弧及溅出可能最后造成沉积在基材上的膜的非均匀性。
因此，在此项技术中需求一种用于从标的物移除粒子的方法，从而停止发电弧或防止在该室内发生溅出。
发明内容
本发明的具体实施例是有关一种用于在物理气相沉积室中偏压一标的物的方法。该方法包括用一电压将标的物偏压以在该室内产生一等离子体，且在该物理气相沉积室中侦测到一电弧后，以约一秒的期间反转该电压约10或更多次。
在一具体实施例中，各反转电压维持约1毫秒至约10毫秒。
本发明的具体实施例亦关于一种电源供应器，其是用于一具有一标的物及一基材支撑件的物理气相沉积室，该电源供应器包含一电源，其是配置以用一相对于基材支撑件的溅射电压偏压该标的物，且配置以在该物理气相沉积室中侦测到一电弧后，以约一秒的期间约10或更多次的反转电压来偏压该标的物。
本发明的具体实施例亦关于一种物理气相沉积室，其包括一标的物；一用于保持一基材的基材支撑件；及一电源，其是配置以用一相对于基材支撑件的溅射电压偏压该标的物。该电源是配置以在该物理气相沉积室中侦测到一电弧后，以约一秒的期间约10或更多次的反转电压来偏压该标的物。
附图说明
因此，其中可详细了解本发明的上述引用特征、本发明的更特别说明、以上简要的概述，可藉由参考具体实施例而获得，其一些具体实施例是显示于附图中。然而，应注意的是，附图仅显示本发明的典型具体实施例且因而不应视为其范围的限制，因为本发明可应用于其它等效具体实施例。
图1显示一可用于有关本发明的一或更多具体实施例的制程室。
图2显示依据一用于依据本发明的一或更多具体实施例偏压该标的物的方法的流程图。
图3显示一依据本发明的一或更多具体实施例的电源供应器的电压图。
主要组件符号说明
100制程室        102室本体
104基材支撑件    106盖组件
112基材          152侧壁
154底部          156接取口
159遮蔽框架      160制程容积
162托架          163周边部分
164标的物        165中央部分
166磁控管             182气源
184电源               186伸缩囊
187轴                 188提升机构
190控制器             192存储器
194中央处理单元(CPU)  196支持电路
200流程图             210步骤
220步骤               230溅射电压步骤
240电弧侦测步骤       250步骤
300电压图             310斜率
具体实施方式
图1显示一可用于有关本发明的一或更多具体实施例的制程室100。可调适以受益于本发明具体实施例的制程室100其一实例是一PVD制程室，其可从位于美国加州Santa Clara的AKT公司获得。
制程室100包括一室本体102及一盖组件106，其等界定一可排空的制程容积160。室本体102通常是由从焊接的不锈钢板或单块铝制成。室本体102大体上包括侧壁152及一底部154。侧壁152及/或底部154可包括数个孔径，诸如一接取口156、一挡门盘片口(未显示)、及一排吸口(未显示)。接取口156提供一基材112至及自制程室100的入口及出口。排吸口通常是耦合至一排吸***，其排空及控制制程容积160内的压力。
一基材支撑件104是置于室本体102内，且是配置以在处理期间支撑该基材112于其上。基材支撑件104可由铝、不锈钢、陶瓷或其组合制成。一轴187延伸通过室102的底部154且将基材支撑件104耦合至一提升机构188。提升机构188是配置以在一下方位置及一上方位置间移动基材支撑件104。一伸缩囊186通常是置于提升机构188及室底部154间及在其等间提供弹性密封，从而维持制程容积160的真空完整性。
视需要，可将一托架162及一遮蔽框架158置于室本体102内。托架162可耦合至室本体102的侧壁152。遮蔽框架158大体上是配置以限制基材112通过遮蔽框架158中心露出的一部份的沉积。当将基材支撑件104移动至上方位置用于处理时，一置于基材支撑件104上的基材112的外缘会接合遮蔽框架158且从托架162提升遮蔽框架158。或者是，视需要亦可利用具有其它组态的遮蔽框架。
可将基材支撑件104移入一下方位置，用于从基材支撑件104加载及卸载基材112。在下方位置中，基材支撑件104是位于托架162及接取口156下。基材112可接着通过接取口156从室100移走或置入。提升销(未显示)可选择性地移动通过基材支撑件104以隔开基材112与基材支撑件104，以有助于藉由一置于制程室100外部的晶圆转移机构放置或移走基材112。
盖组件106大体上包括一标的物164，其是配置以提供在PVD制程期间沉积于基材112上的材料。标的物164可包括一周边部分163及一中央部分165。周边部分163通常是置于侧壁152上。标的物164的中央部分165可在朝基材支撑件104的方向中突出或延伸。本发明已涵盖利用其它标的物组态。例如，标的物164可包括一底板，其具有一焊接或附接至其的所需材料的中央部分。该标的物材料也可包括一起形成标的物164的材料的相邻微砖或片段。在一具体实施例中，标的物164可用一诸如铝，钼，钛或铬的金属材料制成。
在此具体实施例中，标的物164操作为一阴极且基材支撑件104操作为一阳极。其它具体实施例涵盖制程室100的其它组件以操作为阴极及阳极。标的物164及基材支撑件104可藉由一诸如直流电源的电源184彼此相对的偏压。然而，其它具体实施例涵盖此项技术人士已知的其它类型电源。电源184可包括一种此项技术人士普遍已知的电弧侦测机构。发电弧可藉由电压中的明显下降或电压的明显增加而侦测到。一般可将此发电弧侦测称作微发电弧侦测。电源184亦可包括或与一开关、振荡器及其它电路连通，用于如此项技术人士普遍已知反转施加于该标的物的电压。
电源184可经配置以藉由在标的物164及基材支撑件104间产生一电位，因此在基材112及标的物164间形成一等离子体，而造成一涂布材料沉积在基材112上。等离子体内的离子被加速朝向标的物164且使材料从标的物164移离。在另一具体实施例中，是在标的物164及托架162间施加一电位，从而在基材112及标的物164间的区域中形成等离子体。在此等组态任一者中，自标的物164移离的原子将沉积在基材112上。盖组件106可更包括一磁控管166，以在沉积期间提升标的物材料的消耗。一诸如氩的气体可从一气源182通过一或更多孔径(未显示)供应至制程容积160，孔径可形成在制程室100的侧壁152中。
制程室100可与一控制器190通信，其通常包括一中央处理单元(CPU)194、支持电路196及存储器192。中央处理单元194可为能用于控制各种室及子处理器的工业设定的计算机处理器的任何形式其一。存储器192是耦合至中央处理单元194。存储器192可为一计算机可读媒体或一或更多易于获得的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘或任何其它形式的数字储存器(本地或远程)。支持电路196是耦合至中央处理单元194，用于依习知方式支持中央处理单元194。此等电路196可包括快取、电源供应器、时脉电路、输入/输出电路、子***及类似者。控制器190可用以控制制程室100的操作，包括任何在其内施行的沉积制程。
图2显示一依据本发明一或多数具体实施例用于偏压标的物164的方法200的流程图。在步骤210，标的物164被偏压至一等离子体点燃电压，例如约-800伏特。此电压最终稳定至一溅射电压，其通常是约-500伏特。虽然本发明的具体实施例是描述为参考约-800伏特的等离子体点燃电压及-500伏特的溅射电压，但其它具体实施例涵盖此项技术人士普遍已知的其它量。例如，在图3中所示的等离子体点燃电压是约-1500伏特且溅射电压是约-400伏特。步骤220是进行一是否已在室100内侦测到一电弧的决定。可藉由此项技术人士普遍已知的电弧侦测方法来侦测该电弧。若未侦测到任何电弧，则持续用该溅射电压偏压标的物164(步骤230)。
若已侦测到一电弧，则偏压标的物164的电压被反转至一与溅射电压相反之极性(如阳极)若干次，例如在侦测到一电弧后约一秒的期间内约10或更多次(步骤240)。其内反转溅射电压的期间可在约0.1秒及约10秒间变化。在一具体实施例中，标的物164可用一具有不与施加至标的物164的溅射电压相反的极性的反转电压来偏压。反转电压大小的范围可自约25伏特至约125伏特。例如，反转电压可具有约100伏特的大小。反转电压的大小可为溅射电压的约5％至约25％。在一具体实施例中，在一秒的期间，电压反转循环的周期可介于约5毫秒及约100毫秒之间。在一方面中，电压反转循环的周期可介于约5毫秒及约10毫秒之间。此具体实施例可在硬发电弧情况期间使用，例如已发生达一段长时间的发电弧。在一具体实施例中，电压反转的周期的长度可为约1毫秒至约60毫秒，且较佳的是长度介于约1毫秒及约10毫秒之间。例如，若电压在一秒的期间反转约10次时，则该反转循环的周期是约100毫秒，且在该反转电压处的电压的时期是约50毫秒(如，50％工作循环)。反转电压的工作循环可在约0.1％及约60％之间变化。如另一实例，若在一秒的期间，该电压被反转约20次，则反转循环的周期的长度是约50毫秒，并且在该反转电压处的电压的时期是约25毫秒(如，50％工作循环)。在又另一具体实施例中，在微发电弧条件情况，各反转可持续从约5微秒至约10微秒。依此方式，在电弧侦测到后约一秒的期间内以一反转电压偏压标的物约10或更多次，是配置以移除造成电弧的粒子且停止发生该电弧。本发明的各种具体实施例也可用以停止在标的物164上发生溅出。
在电弧侦测后用约一秒的期间内约10或更多次的反转电压来偏压标的物，其一优点是确保造成发电弧的粒子已从标的物移走。反之，先前技术提出在一电弧侦测后以一反转电压偏压该标的物一次(其不足以将粒子从标的物移除)，或用一反转电压持续偏压该标的物(其是较过度)。
一旦发电弧已停止，则以溅射电压偏压标的物164(步骤250)。虽然本发明的具体实施例是参考负等离子体点燃电压及负溅射电压描述，但其它具体实施例涵盖正等离子体点燃电压及正溅射电压的使用。
图3显示依据本发明一或多数具体实施例的电源184的电压图300。电压图300具有作为y轴的电压及作为x轴的时间。等离子体是在约-1500伏特的电压处点燃，其最终稳定成一溅射电压，其是-400伏特。发电弧造成电压下降至约-25伏特，在该点电压在电弧侦测后约一秒的期间内反转约10次。反转电压是约100伏特。
在一具体实施例中，电压可反转的次数是由因该电弧造成电压降中的改变率来决定。电压降中的改变率是如图3中的斜率310所示。例如，若由于该电弧造成电压降中的改变率是每微秒约25伏特，则在一所需的时期(如一秒)内的反转电压约10次。若由于该电弧造成电压降中的改变率是每微秒约50伏特，则在一所需时期(如一秒)内的反转电压约20次。若由于该电弧造成电压降中的改变率是每微秒约100伏特，则在一所需时期(如一秒)内的反转电压约40次。依此方式，斜率愈陡，电压反转是愈频繁。
虽然前文是关于本发明的具体实施例，但可在不脱离其基本范畴下设计本发明的其它及进一步具体实施例，并且其范畴是由权利要求的范畴决定。

Claims (25)

1.一种用于在一物理气相沉积室中偏压一标的物的方法，该方法包含：
用一电压将该标的物偏压以在该室内产生一等离子体；及
当在该物理气相沉积室内部侦测到一电弧后，在约一秒的期间反转该电压至少二次。
2.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含反转该电压约10次至约20次。
3.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含约每5毫秒至约每100毫秒反转该电压。
4.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含每一次反转该电压约1毫秒至约50毫秒。
5.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含反转该电压每一次达约5微秒至约10微秒。
6.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含反转该电压约10次，每一次达约10毫秒。
7.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含反转该电压约20次，每一次达约5毫秒。
8.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含若因电弧所致的改变的压降速率是每微秒约25伏特时，则反转该电压约10次。
9.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含若因电弧所致的改变的压降速率是每微秒约50伏特时，则反转该电压约20次。
10.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含若因电弧所致的改变的压降速率是每微秒约100伏特时，则反转该电压约40次。
11.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含依一约100伏特的大小反转该电压。
12.如权利要求1所述的方法，其中反转该电压的步骤包含依约25伏至约125伏特的大小反转该电压。
13.如权利要求1所述的方法，其中该电压被反转以从该标的物上移除一或更多可造成该电弧的粒子。
14.如权利要求1所述的方法，其中该电压被反转以终止该电弧使不会发生。
15.一种用于在一物理气相沉积室中偏压一标的物的方法，该方法包含：
用一溅射电压将该标的物偏压，以在该室内部产生一等离子体；及
当在该物理气相沉积室内部侦测到一电弧后，在约一秒的期间内以反转电压偏压该标的物约二或更多次，其中各反转电压是维持约1毫秒至约50毫秒。
16.如权利要求15所述的方法，其中该反转电压是该溅射电压的约5％至约25％。
17.如权利要求15所述的方法，其中以该反转电压偏压该标的物的步骤包含若由于因电弧所致的改变的压降速率是每微秒约25伏特，则以该反转电压偏压该标的物约10次。
18.如权利要求15所述的方法，其中以该反转电压偏压该标的物的步骤包含若因电弧所致的改变的压降速率是每微秒约50伏特，则以该反转电压偏压该标的物约20次。
19.如权利要求15所述的方法，其中以该反转电压偏压该标的物的步骤包含若由于该电弧所造成的压降改变率是每微秒约100伏特，则以该反转电压偏压该标的物约40次。
20.一种用于一具有一标的物及一基材支撑件的物理气相沉积室的电源供应器，该电源供应器包含一电源，其是配置以用一相对于该基材支撑件的溅射电压偏压该标的物，且配置以当在该物理气相沉积室内部侦测到一电弧后，以一约一秒的期间约10或更多次的反转电压偏压该标的物。
21.如权利要求20所述的电源供应器，其中各反转电压维持约1毫秒至约60毫秒。
22.如权利要求20所述的电源供应器，其中该反转电压是该溅射电压的约5％至约25％。
23.一种物理气相沉积室，其包含：
一标的物；
一基材支撑件，其是用于保持一基材；及
一电源，其是配置以用一相对于该基材支撑件的溅射电压偏压该标的物，其中该电源是配置以当在该物理气相沉积室内部侦测到一电弧后，以一约一秒的期间约二或更多次的反转电压偏压该标的物。
24.如权利要求23所述的物理气相沉积室，其中各反转电压维持约1毫秒至约50毫秒。
25.如权利要求23所述的物理气相沉积室，其中该反转电压是该溅射电压的约5％至约25％。
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