專利名稱：隨機脈沖直流電源供應器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的具體實施例一般涉及基材處理系統(tǒng)，諸如物理氣相沉積系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)物理氣相沉積系統(tǒng)(PVD)是最普遍用于制造電子裝置(如平面面板顯示器)的制程之一。PVD是在真空室內(nèi)施行的等離子體制程，其中一負偏壓的標的物是曝露至一具有相對較重原子(如氬)的惰性氣體，或一包括含此惰性氣體的氣體混合物的等離子體中。藉由惰性氣體離子轟擊的標的物導致標的物材料原子的噴出。噴出的原子累積成為一在基材上的沉積膜，其中該基材是置于該室內(nèi)的標的物下所放置的基材基座上。平面面板濺射與已長期發(fā)展的晶圓濺射技術(shù)的不同是基材的大尺寸及其矩形的形狀。
濺射期間有時會在室內(nèi)發(fā)生發(fā)電弧。發(fā)電弧可藉由附接至標的物的一或更多粒子或污染物產(chǎn)生。此外，標的物可能含有一些雜質(zhì)，其可能產(chǎn)生濺出(splash)。即，粒子上的正電荷可被雜質(zhì)上的負電荷吸引，從而造成粒子熔化進入標的物及造成短路，即濺出。此等發(fā)電弧及濺出可能最后造成沉積在基材上的膜的非均勻性。
因此，在此項技術(shù)中需求一種用于從標的物移除粒子的方法，從而停止發(fā)電弧或防止在該室內(nèi)發(fā)生濺出。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的具體實施例是有關(guān)一種用于在物理氣相沉積室中偏壓一標的物的方法。該方法包括用一電壓將標的物偏壓以在該室內(nèi)產(chǎn)生一等離子體，且在該物理氣相沉積室中偵測到一電弧后，以約一秒的期間反轉(zhuǎn)該電壓約10或更多次。
在一具體實施例中，各反轉(zhuǎn)電壓維持約1毫秒至約10毫秒。
本發(fā)明的具體實施例亦關(guān)于一種電源供應器，其是用于一具有一標的物及一基材支撐件的物理氣相沉積室，該電源供應器包含一電源，其是配置以用一相對于基材支撐件的濺射電壓偏壓該標的物，且配置以在該物理氣相沉積室中偵測到一電弧后，以約一秒的期間約10或更多次的反轉(zhuǎn)電壓來偏壓該標的物。
本發(fā)明的具體實施例亦關(guān)于一種物理氣相沉積室，其包括一標的物；一用于保持一基材的基材支撐件；及一電源，其是配置以用一相對于基材支撐件的濺射電壓偏壓該標的物。該電源是配置以在該物理氣相沉積室中偵測到一電弧后，以約一秒的期間約10或更多次的反轉(zhuǎn)電壓來偏壓該標的物。


因此，其中可詳細了解本發(fā)明的上述引用特征、本發(fā)明的更特別說明、以上簡要的概述，可藉由參考具體實施例而獲得，其一些具體實施例是顯示于附圖中。然而，應注意的是，附圖僅顯示本發(fā)明的典型具體實施例且因而不應視為其范圍的限制，因為本發(fā)明可應用于其它等效具體實施例。
圖1顯示一可用于有關(guān)本發(fā)明的一或更多具體實施例的制程室。
圖2顯示依據(jù)一用于依據(jù)本發(fā)明的一或更多具體實施例偏壓該標的物的方法的流程圖。
圖3顯示一依據(jù)本發(fā)明的一或更多具體實施例的電源供應器的電壓圖。
主要組件符號說明100制程室102室本體104基材支撐件106蓋組件112基材 152側(cè)壁154底部 156接取口159遮蔽框架 160制程容積162托架 163周邊部分164標的物165中央部分
166磁控管 182氣源184電源 186伸縮囊187軸 188提升機構(gòu)190控制器 192存儲器194中央處理單元(CPU) 196支持電路200流程圖 210步驟220步驟 230濺射電壓步驟240電弧偵測步驟 250步驟300電壓圖 310斜率具體實施方式
圖1顯示一可用于有關(guān)本發(fā)明的一或更多具體實施例的制程室100?？烧{(diào)適以受益于本發(fā)明具體實施例的制程室100其一實例是一PVD制程室，其可從位于美國加州Santa Clara的AKT公司獲得。
制程室100包括一室本體102及一蓋組件106，其等界定一可排空的制程容積160。室本體102通常是由從焊接的不銹鋼板或單塊鋁制成。室本體102大體上包括側(cè)壁152及一底部154。側(cè)壁152及/或底部154可包括數(shù)個孔徑，諸如一接取口156、一擋門盤片口(未顯示)、及一排吸口(未顯示)。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系統(tǒng)，其排空及控制制程容積160內(nèi)的壓力。
一基材支撐件104是置于室本體102內(nèi)，且是配置以在處理期間支撐該基材112于其上?；闹渭?04可由鋁、不銹鋼、陶瓷或其組合制成。一軸187延伸通過室102的底部154且將基材支撐件104耦合至一提升機構(gòu)188。提升機構(gòu)188是配置以在一下方位置及一上方位置間移動基材支撐件104。一伸縮囊186通常是置于提升機構(gòu)188及室底部154間及在其等間提供彈性密封，從而維持制程容積160的真空完整性。
視需要，可將一托架162及一遮蔽框架158置于室本體102內(nèi)。托架162可耦合至室本體102的側(cè)壁152。遮蔽框架158大體上是配置以限制基材112通過遮蔽框架158中心露出的一部份的沉積。當將基材支撐件104移動至上方位置用于處理時，一置于基材支撐件104上的基材112的外緣會接合遮蔽框架158且從托架162提升遮蔽框架158?；蛘呤?，視需要亦可利用具有其它組態(tài)的遮蔽框架。
可將基材支撐件104移入一下方位置，用于從基材支撐件104加載及卸載基材112。在下方位置中，基材支撐件104是位于托架162及接取口156下。基材112可接著通過接取口156從室100移走或置入。提升銷(未顯示)可選擇性地移動通過基材支撐件104以隔開基材112與基材支撐件104，以有助于藉由一置于制程室100外部的晶圓轉(zhuǎn)移機構(gòu)放置或移走基材112。
蓋組件106大體上包括一標的物164，其是配置以提供在PVD制程期間沉積于基材112上的材料。標的物164可包括一周邊部分163及一中央部分165。周邊部分163通常是置于側(cè)壁152上。標的物164的中央部分165可在朝基材支撐件104的方向中突出或延伸。本發(fā)明已涵蓋利用其它標的物組態(tài)。例如，標的物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。該標的物材料也可包括一起形成標的物164的材料的相鄰微磚或片段。在一具體實施例中，標的物164可用一諸如鋁，鉬，鈦或鉻的金屬材料制成。
在此具體實施例中，標的物164操作為一陰極且基材支撐件104操作為一陽極。其它具體實施例涵蓋制程室100的其它組件以操作為陰極及陽極。標的物164及基材支撐件104可藉由一諸如直流電源的電源184彼此相對的偏壓。然而，其它具體實施例涵蓋此項技術(shù)人士已知的其它類型電源。電源184可包括一種此項技術(shù)人士普遍已知的電弧偵測機構(gòu)。發(fā)電弧可藉由電壓中的明顯下降或電壓的明顯增加而偵測到。一般可將此發(fā)電弧偵測稱作微發(fā)電弧偵測。電源184亦可包括或與一開關(guān)、振蕩器及其它電路連通，用于如此項技術(shù)人士普遍已知反轉(zhuǎn)施加于該標的物的電壓。
電源184可經(jīng)配置以藉由在標的物164及基材支撐件104間產(chǎn)生一電位，因此在基材112及標的物164間形成一等離子體，而造成一涂布材料沉積在基材112上。等離子體內(nèi)的離子被加速朝向標的物164且使材料從標的物164移離。在另一具體實施例中，是在標的物164及托架162間施加一電位，從而在基材112及標的物164間的區(qū)域中形成等離子體。在此等組態(tài)任一者中，自標的物164移離的原子將沉積在基材112上。蓋組件106可更包括一磁控管166，以在沉積期間提升標的物材料的消耗。一諸如氬的氣體可從一氣源182通過一或更多孔徑(未顯示)供應至制程容積160，孔徑可形成在制程室100的側(cè)壁152中。
制程室100可與一控制器190通信，其通常包括一中央處理單元(CPU)194、支持電路196及存儲器192。中央處理單元194可為能用于控制各種室及子處理器的工業(yè)設定的計算機處理器的任何形式其一。存儲器192是耦合至中央處理單元194。存儲器192可為一計算機可讀媒體或一或更多易于獲得的存儲器，諸如隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其它形式的數(shù)字儲存器(本地或遠程)。支持電路196是耦合至中央處理單元194，用于依習知方式支持中央處理單元194。此等電路196可包括快取、電源供應器、時脈電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)及類似者?？刂破?90可用以控制制程室100的操作，包括任何在其內(nèi)施行的沉積制程。
圖2顯示一依據(jù)本發(fā)明一或多數(shù)具體實施例用于偏壓標的物164的方法200的流程圖。在步驟210，標的物164被偏壓至一等離子體點燃電壓，例如約-800伏特。此電壓最終穩(wěn)定至一濺射電壓，其通常是約-500伏特。雖然本發(fā)明的具體實施例是描述為參考約-800伏特的等離子體點燃電壓及-500伏特的濺射電壓，但其它具體實施例涵蓋此項技術(shù)人士普遍已知的其它量。例如，在圖3中所示的等離子體點燃電壓是約-1500伏特且濺射電壓是約-400伏特。步驟220是進行一是否已在室100內(nèi)偵測到一電弧的決定?？山逵纱隧椉夹g(shù)人士普遍已知的電弧偵測方法來偵測該電弧。若未偵測到任何電弧，則持續(xù)用該濺射電壓偏壓標的物164(步驟230)。
若已偵測到一電弧，則偏壓標的物164的電壓被反轉(zhuǎn)至一與濺射電壓相反之極性(如陽極)若干次，例如在偵測到一電弧后約一秒的期間內(nèi)約10或更多次(步驟240)。其內(nèi)反轉(zhuǎn)濺射電壓的期間可在約0.1秒及約10秒間變化。在一具體實施例中，標的物164可用一具有不與施加至標的物164的濺射電壓相反的極性的反轉(zhuǎn)電壓來偏壓。反轉(zhuǎn)電壓大小的范圍可自約25伏特至約125伏特。例如，反轉(zhuǎn)電壓可具有約100伏特的大小。反轉(zhuǎn)電壓的大小可為濺射電壓的約5％至約25％。在一具體實施例中，在一秒的期間，電壓反轉(zhuǎn)循環(huán)的周期可介于約5毫秒及約100毫秒之間。在一方面中，電壓反轉(zhuǎn)循環(huán)的周期可介于約5毫秒及約10毫秒之間。此具體實施例可在硬發(fā)電弧情況期間使用，例如已發(fā)生達一段長時間的發(fā)電弧。在一具體實施例中，電壓反轉(zhuǎn)的周期的長度可為約1毫秒至約60毫秒，且較佳的是長度介于約1毫秒及約10毫秒之間。例如，若電壓在一秒的期間反轉(zhuǎn)約10次時，則該反轉(zhuǎn)循環(huán)的周期是約100毫秒，且在該反轉(zhuǎn)電壓處的電壓的時期是約50毫秒(如，50％工作循環(huán))。反轉(zhuǎn)電壓的工作循環(huán)可在約0.1％及約60％之間變化。如另一實例，若在一秒的期間，該電壓被反轉(zhuǎn)約20次，則反轉(zhuǎn)循環(huán)的周期的長度是約50毫秒，并且在該反轉(zhuǎn)電壓處的電壓的時期是約25毫秒(如，50％工作循環(huán))。在又另一具體實施例中，在微發(fā)電弧條件情況，各反轉(zhuǎn)可持續(xù)從約5微秒至約10微秒。依此方式，在電弧偵測到后約一秒的期間內(nèi)以一反轉(zhuǎn)電壓偏壓標的物約10或更多次，是配置以移除造成電弧的粒子且停止發(fā)生該電弧。本發(fā)明的各種具體實施例也可用以停止在標的物164上發(fā)生濺出。
在電弧偵測后用約一秒的期間內(nèi)約10或更多次的反轉(zhuǎn)電壓來偏壓標的物，其一優(yōu)點是確保造成發(fā)電弧的粒子已從標的物移走。反之，先前技術(shù)提出在一電弧偵測后以一反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物一次(其不足以將粒子從標的物移除)，或用一反轉(zhuǎn)電壓持續(xù)偏壓該標的物(其是較過度)。
一旦發(fā)電弧已停止，則以濺射電壓偏壓標的物164(步驟250)。雖然本發(fā)明的具體實施例是參考負等離子體點燃電壓及負濺射電壓描述，但其它具體實施例涵蓋正等離子體點燃電壓及正濺射電壓的使用。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明一或多數(shù)具體實施例的電源184的電壓圖300。電壓圖300具有作為y軸的電壓及作為x軸的時間。等離子體是在約-1500伏特的電壓處點燃，其最終穩(wěn)定成一濺射電壓，其是-400伏特。發(fā)電弧造成電壓下降至約-25伏特，在該點電壓在電弧偵測后約一秒的期間內(nèi)反轉(zhuǎn)約10次。反轉(zhuǎn)電壓是約100伏特。
在一具體實施例中，電壓可反轉(zhuǎn)的次數(shù)是由因該電弧造成電壓降中的改變率來決定。電壓降中的改變率是如圖3中的斜率310所示。例如，若由于該電弧造成電壓降中的改變率是每微秒約25伏特，則在一所需的時期(如一秒)內(nèi)的反轉(zhuǎn)電壓約10次。若由于該電弧造成電壓降中的改變率是每微秒約50伏特，則在一所需時期(如一秒)內(nèi)的反轉(zhuǎn)電壓約20次。若由于該電弧造成電壓降中的改變率是每微秒約100伏特，則在一所需時期(如一秒)內(nèi)的反轉(zhuǎn)電壓約40次。依此方式，斜率愈陡，電壓反轉(zhuǎn)是愈頻繁。
雖然前文是關(guān)于本發(fā)明的具體實施例，但可在不脫離其基本范疇下設計本發(fā)明的其它及進一步具體實施例，并且其范疇是由權(quán)利要求的范疇決定。
權(quán)利要求
1.一種用于在一物理氣相沉積室中偏壓一標的物的方法，該方法包含用一電壓將該標的物偏壓以在該室內(nèi)產(chǎn)生一等離子體；及當在該物理氣相沉積室內(nèi)部偵測到一電弧后，在約一秒的期間反轉(zhuǎn)該電壓至少二次。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含反轉(zhuǎn)該電壓約10次至約20次。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含約每5毫秒至約每100毫秒反轉(zhuǎn)該電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含每一次反轉(zhuǎn)該電壓約1毫秒至約50毫秒。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含反轉(zhuǎn)該電壓每一次達約5微秒至約10微秒。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含反轉(zhuǎn)該電壓約10次，每一次達約10毫秒。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含反轉(zhuǎn)該電壓約20次，每一次達約5毫秒。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含若因電弧所致的改變的壓降速率是每微秒約25伏特時，則反轉(zhuǎn)該電壓約10次。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含若因電弧所致的改變的壓降速率是每微秒約50伏特時，則反轉(zhuǎn)該電壓約20次。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含若因電弧所致的改變的壓降速率是每微秒約100伏特時，則反轉(zhuǎn)該電壓約40次。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含依一約100伏特的大小反轉(zhuǎn)該電壓。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中反轉(zhuǎn)該電壓的步驟包含依約25伏至約125伏特的大小反轉(zhuǎn)該電壓。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該電壓被反轉(zhuǎn)以從該標的物上移除一或更多可造成該電弧的粒子。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該電壓被反轉(zhuǎn)以終止該電弧使不會發(fā)生。
15.一種用于在一物理氣相沉積室中偏壓一標的物的方法，該方法包含用一濺射電壓將該標的物偏壓，以在該室內(nèi)部產(chǎn)生一等離子體；及當在該物理氣相沉積室內(nèi)部偵測到一電弧后，在約一秒的期間內(nèi)以反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物約二或更多次，其中各反轉(zhuǎn)電壓是維持約1毫秒至約50毫秒。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中該反轉(zhuǎn)電壓是該濺射電壓的約5％至約25％。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中以該反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物的步驟包含若由于因電弧所致的改變的壓降速率是每微秒約25伏特，則以該反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物約10次。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，其中以該反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物的步驟包含若因電弧所致的改變的壓降速率是每微秒約50伏特，則以該反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物約20次。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中以該反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物的步驟包含若由于該電弧所造成的壓降改變率是每微秒約100伏特，則以該反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物約40次。
20.一種用于一具有一標的物及一基材支撐件的物理氣相沉積室的電源供應器，該電源供應器包含一電源，其是配置以用一相對于該基材支撐件的濺射電壓偏壓該標的物，且配置以當在該物理氣相沉積室內(nèi)部偵測到一電弧后，以一約一秒的期間約10或更多次的反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物。
21.如權(quán)利要求20所述的電源供應器，其中各反轉(zhuǎn)電壓維持約1毫秒至約60毫秒。
22.如權(quán)利要求20所述的電源供應器，其中該反轉(zhuǎn)電壓是該濺射電壓的約5％至約25％。
23.一種物理氣相沉積室，其包含一標的物；一基材支撐件，其是用于保持一基材；及一電源，其是配置以用一相對于該基材支撐件的濺射電壓偏壓該標的物，其中該電源是配置以當在該物理氣相沉積室內(nèi)部偵測到一電弧后，以一約一秒的期間約二或更多次的反轉(zhuǎn)電壓偏壓該標的物。
24.如權(quán)利要求23所述的物理氣相沉積室，其中各反轉(zhuǎn)電壓維持約1毫秒至約50毫秒。
25.如權(quán)利要求23所述的物理氣相沉積室，其中該反轉(zhuǎn)電壓是該濺射電壓的約5％至約25％。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種電源供應器，其是用于一具有一標的物及一基材支撐件的物理氣相沉積室，該電源供應器包含一電源，該電源是配置以用一相對于基材支撐件的濺射電壓偏壓該標的物，且配置以當在該物理氣相沉積室中偵測到一電弧后，以約一秒的期間約10或更多次的反轉(zhuǎn)電壓來偏壓該標的物。
文檔編號C23C14/34GK1884613SQ20061009561
公開日2006年12月27日 申請日期2006年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月21日
發(fā)明者細川昭弘 申請人:應用材料股份有限公司