專利名稱：沉積層的方法和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜的沉積，特別涉及以參考沉積厚度進(jìn)行的層的濺射沉積。發(fā)明背景
濺射沉積被廣泛用于沉積薄膜和廣范圍的裝置和器件的制造。濺射沉積尤其用于光 學(xué)應(yīng)用的薄膜裝置的制造。這種薄膜裝置可以包括單層或多層，多層的范圍是從兩層到 幾千層。這種薄膜裝置的光譜性能依賴于它們所包括的層的厚度。因此，具有以參考沉 積厚度來(lái)沉積層的能力是非常重要的。
典型的賊射沉積系統(tǒng)包括耙陰極、陽(yáng)極、基底、等離子和電源。靶陰極、陽(yáng)極、和 基底被置于真空室內(nèi)，氣體被導(dǎo)入該真空室內(nèi)。電源位于真空室以外，該電源用于在靶 陰極和陽(yáng)極之間施加電壓，在下文中被稱為陰極電壓。陰極電壓部分電離真空室內(nèi)的氣 體，以產(chǎn)生等離子體。等離子體包括陽(yáng)離子，該陽(yáng)離子被帶負(fù)電荷的靶陰極吸引并向之 加速。當(dāng)離子和靶陰極碰撞時(shí)，靶材料從靶陰極中濺射出來(lái)。被濺射的靶材料作為層沉 積在基底和濺射沉積系統(tǒng)的其它表面上。典型的靶材料包括金屬元素，例如鉭、鈮和 鋁；半導(dǎo)體元素，例如硅和鍺；導(dǎo)電氧化物，例如(In203)i"Sn02》(銦錫氧化物(ITO))、 Ta2O5-x和加2《。
到目前為止已經(jīng)研制出很多不同種的';賤射沉積。在磁控管濺射沉積中，濺射沉積系 統(tǒng)包括磁控管，其在耙陰極的周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁場(chǎng)限制了電子并產(chǎn)生較密集的等離子體 以增加沉積速率。在反應(yīng)濺射沉積中，惰性氣體和反應(yīng)氣體的混合氣體被導(dǎo)入濺射沉積 系統(tǒng)的真空室中，層是由靶材料和反應(yīng)氣體之間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)所形成的。在脈沖直流(DC)賊射沉積中，耙陰極和陽(yáng)極之間的電壓周期性反向?yàn)樾》聪螂妷?，從而將電?積累和放電最小化。在交流(AC)賊射沉積中，在兩個(gè)靶電極之間施加AC電壓，這兩 個(gè)靶電極交替為陰極和陽(yáng)極，從而將放電最小化。在射頻(RF)濺射沉積中，在靶電極 和第二電極之間施加RP電壓，從而將電荷積累最小化，在這種情況下允許濺射絕緣材 料。在高功率脈沖磁控管濺射沉積中，在磁控管濺射沉積系統(tǒng)中的靶陰極上施加高功率 短脈沖，從而產(chǎn)生高密度等離子體，以使大部分濺射的靶材料被電離，以致沉積高密度 附著性良好的層。
在任何賊射沉積技術(shù)中，很多操作參數(shù)影響乾陰極賊射靶材料的速率和與其相關(guān)的在基底上沉積層的速率，這些參數(shù)包括所施加的用以產(chǎn)生和維持等離子體的功率(在下 文中被稱為陰極功率)、靶陰極的電流(在下文中被稱為陰極電流)、靶陰極與陽(yáng)極之間的 等離子阻抗(在下文中被稱為陰極阻抗)和陰極電壓。
當(dāng)已知層沉積的速率，可以確定層達(dá)到參考沉積厚度所需的沉積時(shí)間，層沉積厚度 關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系減7)等于沉積速率關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系K,)隨時(shí)間求積分，其等式 如下典型的，配置濺射沉積系統(tǒng)的電源以提供陰極功率常數(shù)，且沉積速率被假設(shè)為常數(shù)參考 沉積速率6,從而得到下式在一些例子中，等式(2 )可以包括常數(shù)偏移項(xiàng)b,用以糾正沉積速率隨時(shí)間的任何瞬間 變化，所述瞬時(shí)變化產(chǎn)生于開始層沉積或停止層沉積，或產(chǎn)生于計(jì)算機(jī)命令和裝置反應(yīng) 之間的延遲，例如下式所示為了簡(jiǎn)化，下面將不明確考慮這樣的常數(shù)偏移項(xiàng)。
通常，層達(dá)到參考沉積厚度4所需的參考沉積時(shí)間』根據(jù)參考沉積速率rr而確定， 根據(jù)以下公式但是，該方法基于這樣的假設(shè)當(dāng)陰極功率保持為參考值常數(shù)時(shí)，沉積速率是常數(shù)，而 這通常是不正確的。
例如，在陰極功率是常數(shù)的層的沉積過(guò)程中，濺射的靶材料在濺射沉積系統(tǒng)的表面 積累可以導(dǎo)致陰極阻抗的變化。為了保持陰極功率為常數(shù)，電源自動(dòng)調(diào)整陰極電壓和陰 極電流以補(bǔ)償陰極阻抗的變化。陰極電壓和陰極電流隨時(shí)間的變化可以導(dǎo)致沉積速率隨時(shí)間偏離參考沉積速率，因此，導(dǎo)致層的沉積厚度發(fā)生錯(cuò)誤。
為了保持層的沉積速率為參考常數(shù)，可以在層的沉積過(guò)程中調(diào)整一個(gè)或多個(gè)濺射沉 積系統(tǒng)的操作參數(shù)。例如，可以通過(guò)調(diào)整陰極電壓來(lái)調(diào)節(jié)沉積速率，如授權(quán)給Turner 的美國(guó)專利第4,166,783號(hào)、授權(quán)給Hurwitt等的美國(guó)專利第5,174,875號(hào)和授權(quán)給Suzuki 等的美國(guó)專利第5,911,856號(hào)中所描述的；可以通過(guò)在磁控管濺射沉積過(guò)程中調(diào)整磁場(chǎng) 來(lái)調(diào)節(jié)沉積速率，如授權(quán)給Boys等的美國(guó)專利第4,500,408號(hào)中所描述的；可以通過(guò)在 反應(yīng)濺射沉積過(guò)程中調(diào)整反應(yīng)氣體流率來(lái)調(diào)整沉積速率，如授權(quán)給Suzuki等的美國(guó)專利 第5,911,856號(hào)、授權(quán)給Toyama的美國(guó)專利第6,475,354號(hào)和Gibson等的世界專利申請(qǐng) WO 2006/032925中所描述的；或可以通過(guò)調(diào)整等離子體密度來(lái)調(diào)節(jié)沉積速率，如授權(quán) 給Kearney等的美國(guó)專利第6,554,968號(hào)中所描述的。[10]特別是，在授權(quán)給Barber等的美國(guó)專利第6,746,577號(hào)中公開了在反應(yīng)濺射沉積 過(guò)程中通過(guò)調(diào)節(jié)混合氣體的成分來(lái)調(diào)節(jié)層的沉積速率的方法。在層的沉積過(guò)程中，陰極 電流或陰極電壓保持為參考值常數(shù)，調(diào)節(jié)混合氣體成分從而將陰極阻抗保持在參考值。 因此，近似為常數(shù)的參考沉積速率得以保持。為了補(bǔ)償沉積速率隨著時(shí)間的任何瞬間變 化，在層的沉積過(guò)程中，傳給靶陰極的能量(在下文中被稱為陰極能量)隨著時(shí)間被累 加。 一旦達(dá)到參考陰極能量，層的沉積會(huì)自動(dòng)停止。[11]作為保持層的常數(shù)參考沉積速率的方案的延伸，可以在層的沉積過(guò)程中直接監(jiān)視層 的生長(zhǎng)或靶陰極的腐蝕以確定層的沉積速率。如果探測(cè)到沉積速率偏離于參考沉積速 率，可以相應(yīng)地調(diào)整操作參數(shù)，例如授權(quán)給Nulman的美國(guó)專利第5,754,297號(hào)、授權(quán)給 Iturralde的美國(guó)專利第5,955,139號(hào)和授權(quán)給Sonderman等的美國(guó)專利第7,324,865號(hào)中 所描述的。類似的，可以直接監(jiān)視層的生長(zhǎng)或靶陰極的腐蝕以確定層的沉積速率，從而 確定層達(dá)到參考沉積厚度所需的沉積時(shí)間，如Lee等申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)第 2006/0144335號(hào)中所描述的。[12]為了提高在例如階梯晶片(stepped wafer)或透鏡元素的特定基底上層的沉積厚度的 一致性，還研制了這類方案的變異，前者如授權(quán)給Hurwitt等的美國(guó)專利第4,957,605號(hào) 中所公開，后者如授權(quán)給Burton等的美國(guó)專利第6,440,280號(hào)中所公開。發(fā)明內(nèi)容[13]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，而提供一種在具有耙陰極的賊射沉積系統(tǒng)中 沉積層的簡(jiǎn)單方法和控制系統(tǒng)。在層沉積之前，提供所述層的沉積速率關(guān)于一個(gè)操作參數(shù)的第一相關(guān)關(guān)系，所述操作參數(shù)選擇自陰極電壓、陰極電流和陰極功率。在層的沉積 過(guò)程中，允許操作參數(shù)隨時(shí)間漂移，而不需通過(guò)調(diào)節(jié)操作參數(shù)來(lái)穩(wěn)定沉積速率。測(cè)量所 述操作參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系，同時(shí)， 一個(gè)不同的操作參數(shù)(也是選擇自陰極電壓、陰極電流和陰極功率)大致被保持為常數(shù)。根據(jù)第一和第二相關(guān)關(guān)系，在層沉積的 過(guò)程中動(dòng)態(tài)確定層的沉積時(shí)間，而不是直接監(jiān)視層的生長(zhǎng)或靶陰極的腐蝕。 [14]因此，本發(fā)明涉及在具有靶陰極的濺射沉積系統(tǒng)中沉積層的方法，包括下面的步驟 a)從由陰極電壓、陰極電流和陰極功率組成的操作參數(shù)組中選取第一和第二參數(shù)，從 而使所述第一和第二參數(shù)是不同的操作參數(shù)；b)提供所述層的沉積速率關(guān)于所述第一 參數(shù)的第一相關(guān)關(guān)系；c)開始沉積所述層；d)在所述層的沉積過(guò)程中，將所述第二參 數(shù)大致保持為參考值常數(shù)；e )在所述層的沉積過(guò)程中，測(cè)量所述第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的 第二相關(guān)關(guān)系；f)在所述層的沉積過(guò)程中，根據(jù)所述第一和第二相關(guān)關(guān)系，確定所述 層的沉積時(shí)間；g)在所述沉積時(shí)間停止所述層的沉積。[15]本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種在具有靶陰極的濺射沉積系統(tǒng)中沉積層的控制系 統(tǒng)，包括接口和控制器；其中，所述接口用于在由陰極電壓、陰極電流和陰極功率 組成的操作參數(shù)組中選擇第 一和第二參數(shù)，以使所述第 一和第二參數(shù)是不同的操作 參數(shù)，并且所述接口用于提供所述層的沉積速率關(guān)于所述第一參數(shù)的第一相關(guān)關(guān) 系；以及配置所述控制器，用以控制電源開始所述層的沉積，用以在層的沉積過(guò)程 中控制電源從而將所述第二參數(shù)大致保持為參考值常數(shù)，用以在所述層的沉積過(guò)程 中監(jiān)視電源以測(cè)量所述第 一 參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系，用以在所述層的沉積過(guò) 程中根據(jù)所述第一和第二相關(guān)關(guān)系以確定所述層的沉積時(shí)間，并且用以控制所述電 源以在沉積時(shí)間停止所述層的沉積。[16]本發(fā)明的另 一個(gè)方面涉及一種在具有靶陰極的濺射沉積系統(tǒng)中沉積層的控制系 統(tǒng)，其包括a)用于從由陰極電壓、陰極電流和陰極功率組成的操作參數(shù)組中選擇 第一和第二參數(shù)的裝置，使得所述第一和第二參數(shù)是不同的操作參數(shù)；b)用于提 供所述層的沉積速率關(guān)于所述第 一 參數(shù)的第 一 相關(guān)關(guān)系的裝置；c )用于開始所述層 的沉積的裝置；d)在所述層的沉積過(guò)程中，用于將所述第二參數(shù)大致保持為參考值 常數(shù)的裝置；e)在所述層的沉積過(guò)程中，用于測(cè)量所述第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相 關(guān)關(guān)系的裝置；f)在沉積所述層的過(guò)程中，用于根據(jù)所述第一和第二相關(guān)關(guān)系確定 所述層的沉積時(shí)間的裝置；以及g)用于在沉積時(shí)間停止所述層的沉積的裝置。


[17]本發(fā)明將根據(jù)代表優(yōu)選實(shí)施例的附圖作進(jìn)一步的描述，其中 [18]圖1是在具有靶陰極的賊射沉積系統(tǒng)中用于沉積層的控制系統(tǒng)的原理示意圖； [19]圖2是在具有輩巴陰極的賊射沉積系統(tǒng)中用于沉積層的方法的第一實(shí)施例的流程圖； [20]圖3是根據(jù)圖2的第一實(shí)施例， 一個(gè)假設(shè)沉積層的K(《對(duì)時(shí)間的點(diǎn)繪圖；以及 [21]圖4是在具有靶陰極的濺射沉積系統(tǒng)中用于沉積層的方法的第二實(shí)施例的流程圖。
具體實(shí)施方式
[22]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種在具有靶陰極151的濺射沉積系 統(tǒng)150中沉積層的方法和控制系統(tǒng)100。所述控制系統(tǒng)100包括接口 101和控制器102。 所述濺射沉積系統(tǒng)150除了包括所述耙陰極151之外，還包括位于真空室155內(nèi)的陽(yáng)極 152、基底153和等離子區(qū)154，以及位于所述真空室155外的電源156。在其他實(shí)施例 中，所述濺射沉積系統(tǒng)150可以包括所述特定部件的可替換配置或可以包括額外的部件， 這也適用于前述提到的濺射沉積的任何變體。[23]電源156連接至靶陰極151和陽(yáng)極152，并且可以控制電源156,以將一個(gè)操作參 數(shù)大致保持為常數(shù)參考值，所述操作參數(shù)從由陰極功率、陰極電壓以及陰極電流組成的 操作參數(shù)組中選取。優(yōu)選地，通過(guò)控制電源156可以保持所述參數(shù)組中的任一個(gè)操作參 數(shù)基本不變。在一些實(shí)施例中，電源156可以使所述操作參數(shù)斜變(ramp to )至參考值。[24]電源156也被連接至控制系統(tǒng)100的控制器102，所述控制系統(tǒng)100優(yōu)選采用可編 程邏輯控制器(PLC)。所述控制器102被配置以便用于控制和監(jiān)控所述電源156。控制 器102將有待大致保持為常數(shù)的操作參數(shù)的參考值通訊給電源156,并且控制器102控 制電源156的開和關(guān)。優(yōu)選地，控制器102還通訊給電源156:哪個(gè)操作參數(shù)有待大致 保持為常數(shù)，以及任何斜變參數(shù)(rampparameter),此外，控制器102通過(guò)監(jiān)視電源來(lái) 測(cè)量至少一個(gè)其他操作參數(shù)關(guān)于時(shí)間的至少一個(gè)相關(guān)關(guān)系，所述其他操作參數(shù)也從所述 操作參數(shù)組中選取。控制器102也具有用于確定層的沉積時(shí)間的程序。[25]控制器102與接口 101相連，所述接口 101被配置以用于傳送信息至控制器102。 優(yōu)選地，所述接口 101采用人機(jī)接口 (HMI),如個(gè)人電腦，該接口具有程序，用以控 制和監(jiān)視控制器102并因此控制和監(jiān)視電源156。例如，接口01的程序允許用戶通過(guò)選摔操作參數(shù)和提供數(shù)據(jù)來(lái)修改控制器102的程序。接口 101的程序可以根據(jù)輸入數(shù)據(jù) 或經(jīng)控制器102接收自電源156的數(shù)據(jù)，來(lái)執(zhí)行計(jì)算。優(yōu)選地，接口 101的程序也可以 允許用戶通過(guò)指示控制器102開啟或關(guān)閉電源156。[26]在其他實(shí)施例中，所述控制系統(tǒng)IOO可以包括可替換結(jié)構(gòu)。例如，在一些實(shí)施例中， 控制器102可以與接口 101集成，作為控制器程序裝載于個(gè)人電腦。任意數(shù)量的接口 101、 控制器102以及測(cè)量設(shè)備可以被結(jié)合以完成選擇參數(shù)、提供數(shù)據(jù)、控制和監(jiān)控電源156 以及確定層的沉積時(shí)間的功能。[27]如圖2所示，下文將詳細(xì)描述本發(fā)明中在具有靶陰才及151的濺射沉積系統(tǒng)150中沉 積層的方法的第一個(gè)實(shí)施例。盡管所述第一個(gè)實(shí)施例在本發(fā)明中被描述為沉積單層，但 是也可以被應(yīng)用于沉積多層。在第一步201中，第一和第二參數(shù)從由陰極功率、陰極電 壓以及陰極電流組成的一組操作參數(shù)中選取，所述第一和第二參數(shù)為彼此不同的操作參 數(shù)。根據(jù)這種選擇，在層的沉積過(guò)程中允許所述第一參數(shù)隨時(shí)間漂移，而所述第二參數(shù) 保持恒定在參考值。優(yōu)選地，將第一和第二參數(shù)輸入接口 101的程序中或者通過(guò)程序菜 單選擇第一和第二參數(shù)，這樣可以利用接口 101選擇所述第一和第二參數(shù)。[28]在第二步202中，得到層沉積速率關(guān)于第一參數(shù)的第一相關(guān)關(guān)系。例如，當(dāng)陰極電 壓7被選為第一參數(shù)時(shí)，沉積速率關(guān)于陰極電壓的第一相關(guān)關(guān)系KD被表達(dá)為冪函數(shù)， 該冪函數(shù)包括參考常數(shù)A:和非零的相關(guān)指數(shù)x (即x邦)，即<formula>formula see original document page 11</formula>(5)優(yōu)選地，所述相關(guān)指數(shù)x大于或等于-3并且小于或等于3,即-3《x《3。[29]因?yàn)槌练e速率關(guān)于第一參數(shù)的第一相關(guān)關(guān)系依賴于靶材料和層沉積過(guò)程中的操作 條件，所以在類似操作條件下，利用相同靶材料的在先一層或多層的沉積確定了參考常 數(shù)和相關(guān)指數(shù)。在一些實(shí)施例中，所述第一相關(guān)關(guān)系通過(guò)將參考常數(shù)和相關(guān)指數(shù)的預(yù)設(shè) 值輸入接口 101的程序來(lái)獲得。在另一些實(shí)施例中，參考常數(shù)和相關(guān)指數(shù)通過(guò)接口 101 的程序計(jì)算出。[30]優(yōu)選地，第一相關(guān)關(guān)系的參考常數(shù)包括參考沉積速率和相應(yīng)的第一參數(shù)參考值。例 如，當(dāng)?shù)谝粎?shù)為陰極電壓時(shí)，參考常數(shù)k被表達(dá)為<formula>formula see original document page 12</formula> (6)其中rr為參考沉積速率并且Kr為陰極電壓的參考值。通過(guò)將等式(6)代入等式(5),沉積速率關(guān)于陰極電壓的第 一相關(guān)關(guān)系KPO被重新表達(dá)為如果需要，等式(7)可線性變換成為(7)<formula>formula see original document page 12</formula> (8)[31]因此，在一些實(shí)施例中，通過(guò)將參考沉積速率、第一參數(shù)參考值以及相關(guān)指數(shù)的預(yù) 設(shè)值輸入接口 101的程序來(lái)獲得第一相關(guān)關(guān)系。在其他實(shí)施例中，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)或經(jīng)控 制器102接收自電源156的數(shù)據(jù)，接口 101的程序計(jì)算出所述參考沉積速率、第一參數(shù) 參考值以及相關(guān)指數(shù)。[32]優(yōu)選地，由在先一層或多層的沉積來(lái)確定參考沉積速率和第一參數(shù)參考值。例如， 可以進(jìn)行一層或多層材料層的沉積，同時(shí)測(cè)量第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系并同時(shí) 將第二參數(shù)大致保持為常數(shù)參考值。當(dāng)完成一層這樣的層沉積時(shí)，利用重新整理等式(4) 得到的以下公式，由測(cè)量沉積厚度^和測(cè)量沉積時(shí)間"計(jì)算出層的平均沉積速率<formula>formula see original document page 12</formula> (9)該平均沉積速率^被用作參考沉積速率rn其用于以所述第二參數(shù)的該參考值進(jìn)行的該 材料的之后的層沉積中。優(yōu)選地，層的平均沉積速率被用作下一層沉積的參考沉積速率。[33]當(dāng)完成多層這樣的層沉積時(shí)，在類似的操作條件下使用相同的靶材料，沖艮據(jù)等式(9) 計(jì)算出每一層的平均沉積速率。可以計(jì)算出層的平均沉積速率的平均值并且作為參考沉 積速率。在這種計(jì)算中，所述層的沉積速率的平均值可以根據(jù)重要性進(jìn)行加權(quán)運(yùn)算。可以替換地，層的沉積速率的平均值隨時(shí)間的回歸分析(regression analysis)可以用來(lái)確 定下 一層沉積的參考沉積速率。[34]當(dāng)一個(gè)用于光學(xué)應(yīng)用的薄膜設(shè)備中包含一層或多層沉積層時(shí)，測(cè)量所述薄膜設(shè)備的 光譜性能可以得到 一層或多層的測(cè)量沉積厚度。然后將不同沉積厚度計(jì)算出的理論光譜 性能與薄膜設(shè)備測(cè)量的光譜性能匹配。在一些實(shí)施例中，確定多層沉積厚度的測(cè)量可能 受到限制，因而層具有公用的平均沉積速率。[35]同樣地，第一參數(shù)的參考值取決于在先一層或多層的沉積。例如，可以進(jìn)行材料的 一層或多層的沉積，同時(shí)測(cè)量第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系并同時(shí)將第二參數(shù)基本 保持為常數(shù)參考值。當(dāng)完成一層所述沉積時(shí)，所述第一作參數(shù)的平均值被用作所述第一 參數(shù)的參考值。例如，當(dāng)?shù)谝粎?shù)為陰極電壓時(shí)，陰極電壓的平均值K被用作以所述Kr=7a. (10)優(yōu)選地，所述陰極電壓的平均值作為下一層沉積的陰極電壓的參考值。[36]當(dāng)完成多層沉積時(shí)，在相似的操作條件下使用相同的靶材料，測(cè)量每一層沉積的陰 極電壓平均值?？梢杂?jì)算陰極電壓平均值的平均并且作為陰極電壓的參考值。在這種計(jì) 算中，所述陰極電壓的平均值可以根據(jù)其重要性被加權(quán)運(yùn)算?？商鎿Q地，陰極電壓平均 值隨時(shí)間的回歸分析可以用來(lái)確定下一層沉積的陰極電壓參考值。對(duì)于Si02層的反應(yīng) 濺射沉積，陰極電壓、陰極電流和陰極功率的典型參考值分別為450 V 、 11 A和5 kW。[37]優(yōu)選地，相關(guān)指數(shù)同樣由在先一層或多層沉積確定。例如，可以進(jìn)行材料一層或多 層的沉積，同時(shí)測(cè)量第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系并同時(shí)將第二參數(shù)大致保持為常 數(shù)參考值。對(duì)于不同的相關(guān)指數(shù)，將每層的測(cè)量沉積厚度和計(jì)算得出的預(yù)計(jì)沉積厚度相 比較。例如，當(dāng)?shù)谝粎?shù)為陰極電壓時(shí)，對(duì)于不同的相關(guān)指數(shù)x,每層的預(yù)計(jì)沉積厚度 值4可以由陰極電壓平均值PV測(cè)量的沉積時(shí)間"、參考沉積速率^以及陰極電壓參 考值Fr進(jìn)行計(jì)算得出，根據(jù)以下公式選取在預(yù)計(jì)沉積厚度和測(cè)量沉積厚度之間具有最優(yōu)一致性的相關(guān)指數(shù)。對(duì)于Si02層的反應(yīng)濺射沉積，當(dāng)?shù)谝粎?shù)為陰極電壓并且第二參數(shù)為陰極功率時(shí)，相關(guān)指數(shù)實(shí)際上大致等于l,即陰極電壓對(duì)沉積速率的第一相關(guān)關(guān)系是線性的。[38]由前所述，當(dāng)一個(gè)用于光學(xué)應(yīng)用的薄膜設(shè)備中包含一層或多層沉積層時(shí)，可以通過(guò) 測(cè)量所述薄膜設(shè)備的光譜性能以及將理論光譜性能(對(duì)不同沉積厚度而計(jì)算得出)與所 測(cè)量的光譜性能進(jìn)行匹配，得到所測(cè)量的一層或多層的沉積厚度。[39]在一些實(shí)施例中，因?yàn)樵谫\射沉積系統(tǒng)中的操作條件下參數(shù)會(huì)漂移，在一段時(shí)間后 第一和第二參數(shù)的參考值可能需要調(diào)整，以保持層的沉積速率接近參考沉積速率。優(yōu)選 地，根據(jù)參考沉積速率和在先一層或多層的沉積速率之間的差異，更新在先一層或多層 沉積的第 一和第二參數(shù)的參考值。[40]例如，當(dāng)?shù)谝粎?shù)為陰極電壓并且第二參數(shù)為陰極功率時(shí)，層的參考沉積率G和層 的平均沉積率 之間的速率差A(yù)r可以通過(guò)下述公式計(jì)算<formula>formula see original document page 14</formula> (12)[41]為了實(shí)現(xiàn)平均沉速積率等于參考沉積速率，陰極功率的參考值必須通過(guò)功率修正項(xiàng) A尸調(diào)整，所述功率修正項(xiàng)A尸通過(guò)沉積速率差A(yù)r計(jì)算得出，根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 14</formula> (13)其中，/tp為功率參考常數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值。優(yōu)選地，通過(guò)在陰極功率的不同參考值下進(jìn)行多層 沉積并且測(cè)量出平均沉積速率，可以得到功率參考常數(shù)。所述功率參考常數(shù)為這些數(shù)據(jù)的線性斜率。將功率修正項(xiàng)用于陰極功率參考值尸n得出更新的陰極功率參考值&2，根據(jù)以下公式(14)[42]相應(yīng)的電壓修正項(xiàng)AK通過(guò)功率修正項(xiàng)A尸計(jì)算出，根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 14</formula> (15)其中，"為電壓參考常數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值。優(yōu)選地，通過(guò)在陰極電壓的不同參考值下進(jìn)行多層 沉積并測(cè)量陰極電壓的平均值，可以得到電壓參考常數(shù)。所述電壓參考常數(shù)為這些數(shù)據(jù) 的線性斜率。將電壓修正項(xiàng)用于在層沉積過(guò)程中測(cè)量的陰極電壓平均值7a得出更新的 陰極電壓參考值Fr,根據(jù)以下公式^二p;+Ar. (16)[43]優(yōu)選地，根據(jù)輸入數(shù)據(jù)或經(jīng)控制器102接收自電源156的數(shù)據(jù)，接口 101的程序可 以更新參考沉積速率和第一和第二參數(shù)的參考值。優(yōu)選地，參考沉積速率和第一和第二 參數(shù)的參考值被有規(guī)律地更新。如上所述，只要當(dāng)層的平均沉積速率由測(cè)量的層的沉積 厚度和測(cè)量的沉積時(shí)間所確定時(shí)，所述參考沉積速率以及第一和第二參數(shù)的參考值就可 以被更新。更為優(yōu)選地，確定每層的平均沉積速率，并且在完成每一層的沉積后，更新 參考沉積速率以及第 一和第二參數(shù)的參考值。[44] 一旦選擇了第 一和第二參數(shù)并且提供了沉積速率關(guān)于第 一參數(shù)的第 一相關(guān)關(guān)系，所 述接口 101的程序?qū)⒋诵畔魉椭量刂破?02。在第三步203中，開始層的沉積。優(yōu)選 地，用戶通過(guò)接口 101開始層的沉積，所述接口 101將命令送至控制器102。然后，控 制器102控制電壓156以開始層的沉積。電壓可以筒單的在所述第二參數(shù)參考值開啟或 者可以被編程而斜變至所述第二參數(shù)的參考值。在一些實(shí)施例中，電源可以在第二參數(shù) 的參考值開啟，同時(shí)基底被閘(shutter)保護(hù)，然后該閘被打開以開始層的沉積。如上 所述，可以在相關(guān)等式中加入常數(shù)偏移項(xiàng)以考慮達(dá)到第二參數(shù)參考值前的短暫延遲。[45]在層沉積的過(guò)程中，在第四步204中，控制器102控制電壓156以將第二參數(shù)基本 保持在常數(shù)參考值，并且在第五步205中，控制器102監(jiān)控電壓156以測(cè)量第一參數(shù)關(guān) 于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系。在第六步206中，根據(jù)沉積速率關(guān)于時(shí)間的第 一相關(guān)關(guān)系和第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系，由控制器102的程序確定層的沉積時(shí)間。[46]因?yàn)樵试S第 一參數(shù)在層的沉積過(guò)程中隨時(shí)間漂移，所以層的沉積速率也隨時(shí)間漂 移。沉積速率關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系包括第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系。例如，當(dāng)?shù)?一參數(shù)為陰極電壓時(shí)，將陰極電壓關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系K(0代入等式(7)中得到沉積 速率關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系r0)，根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 16</formula> (17)考慮到等式(l),沉積厚度關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系為<formula>formula see original document page 16</formula>(18)為了使沉積層的厚度達(dá)到參考沉積厚度^，層的沉積在沉積時(shí)間？d必須被停止，根據(jù)以 下公式<formula>formula see original document page 16</formula>(19)[47]優(yōu)選地，含有參考沉積時(shí)間"的層停止沉積的條件可以通過(guò)將等式(4)代入等式(19) 得到，重新整理為下式<formula>formula see original document page 16</formula>
在一些實(shí)施例中，參考沉積時(shí)間可以根據(jù)等式(4)由參考沉積速率和參考沉積厚度計(jì)算得 出。在這樣的實(shí)施例中，參考沉積厚度優(yōu)選通過(guò)將預(yù)定值輸入接口 101的程序得到，所 述接口 101程序隨后計(jì)算出參考沉積時(shí)間。在其他實(shí)施例中，優(yōu)選將預(yù)設(shè)值輸入接口 101 的程序得到相應(yīng)于第一參數(shù)參考值的參考沉積時(shí)間。[48]因此，當(dāng)所述第一參數(shù)為陰極電壓時(shí)，在滿足等式(20)的條件下即可以得到層達(dá)到 參考沉積厚度的沉積時(shí)間。所述條件如圖3中所繪制的根據(jù)第一實(shí)施例的一個(gè)假設(shè)層的 沉積F(f關(guān)于時(shí)間的關(guān)系所示。控制器102的程序進(jìn)行相應(yīng)累加求和計(jì)算出等式(20)的 積分，根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 16</formula> (21)
其中，沉積時(shí)間間隔△ t受到控制器102掃描速度的限制，并且所述時(shí)間間隔在10~40 ms 的量級(jí)。如果考慮到這種限制，則停止層沉積的優(yōu)選條件變?yōu)?lt;formula>formula see original document page 17</formula> (22)0[49]當(dāng)控制器102具有慢得多的掃描速度時(shí)，等式(22)可以通過(guò)從參考沉積時(shí)間4中減 去掃描時(shí)間^的一半來(lái)進(jìn)行調(diào)整，以提高統(tǒng)計(jì)性能，根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 17</formula>(23)o V 2乂可替換地，如前面所述，可以在相關(guān)等式中加入常數(shù)偏移項(xiàng)以考慮較慢的掃描速度。[50]如本實(shí)施例所示，通過(guò)計(jì)算第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系對(duì)時(shí)間的積分，可以 確定厚度大于或等于參考沉積厚度的層的沉積時(shí)間。在一些實(shí)施例中，所述沉積時(shí)間可 以通過(guò)計(jì)算第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系對(duì)時(shí)間的累加求和而得到。[51]優(yōu)選地，沉積時(shí)間的確定包括將第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系與第一參數(shù)的 參考值對(duì)比，并且相應(yīng)地，從參考沉積時(shí)間來(lái)調(diào)整沉積時(shí)間。最為優(yōu)選地，通過(guò)以下計(jì) 算可以確定層的沉積時(shí)間計(jì)算以相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的第二相關(guān)關(guān)系的冪對(duì)時(shí)間的積分， 并比較該積分與參考沉積時(shí)間和以相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的第一參數(shù)參考值的冪的乘積。當(dāng) 然，停止層沉積的大量其他相當(dāng)?shù)臈l件可以通過(guò)將前述等式重新整理并且結(jié)合得到。[52]積分的計(jì)算以及積分與乘積的比較優(yōu)選通過(guò)控制器102的程序完成。在第七步207 中，當(dāng)積分值大于或等于乘積時(shí)，控制器102控制電壓156以停止層的沉積。[53]如圖4所示，本發(fā)明提供的在具有靶陰極151的濺射沉積系統(tǒng)150中，用于使沉積 層的厚度達(dá)到參考沉積厚度的方法的第二個(gè)實(shí)施例如下文所述。雖然本發(fā)明中所描述的 第二個(gè)實(shí)施例只完成一層的沉積，但是所述第二個(gè)實(shí)施例也可以被應(yīng)用于多層的沉積。 在第一步401中，第一、第二和第三參數(shù)從由陰極電壓、陰極電流以及陰極功率組成的 一組操作參數(shù)中選出，所述第一、第二和第三參數(shù)為不同的操作參數(shù)。根據(jù)所述操作參 數(shù)的選擇，第一和第三參數(shù)在層的沉積過(guò)程中允許隨時(shí)間漂移，并且所述第二參數(shù)大致 保持為常數(shù)參考值。如上所述，第一、第二和第三參數(shù)的選擇優(yōu)選通過(guò)接口 101來(lái)完成。[54]第二個(gè)實(shí)施例在某些情況下具有優(yōu)勢(shì)，所述某些情況包括控制器102不能理想的控 制電壓156以將所述第二參數(shù)完全保持在常數(shù)參考值，例如，當(dāng)?shù)入x子陰極阻抗快速改變時(shí)，當(dāng)電弧產(chǎn)生時(shí)，或者當(dāng)陰極阻抗不能與電壓156匹配時(shí)。在所述情況中，相比假 設(shè)電源156被理想地控制，優(yōu)選考慮沉積速率關(guān)于第一和第三參數(shù)的第一相關(guān)關(guān)系。[55]在第二步402中，提供層沉積速率關(guān)于第一和第三參數(shù)的第一相關(guān)關(guān)系。例如，當(dāng) 陰極電壓V和陰極電流I分別被選作第一和第三參數(shù)時(shí)，沉積速率關(guān)于陰極電壓和陰極 電流的第一相關(guān)關(guān)系優(yōu)選被表達(dá)為冪函數(shù)，該冪函數(shù)含有參考常量k、第一非零相關(guān)指 數(shù)x(即x -0)以及第二非零相關(guān)指數(shù)y (即y * 0),根據(jù)以下公式r(PV)=『/y. (24)第一和第二相關(guān)指數(shù)每個(gè)都優(yōu)選大于或等于—3并且小于或等于3,即-3《x《3和-3 《_y《3。[56]如上所述，參考常量以及第一和第二相關(guān)指數(shù)優(yōu)選由在先的一層或多層的沉積確 定。在一些實(shí)施例中，第一相關(guān)關(guān)系通過(guò)將參考常量以及第一和第二相關(guān)指數(shù)的預(yù)設(shè)值 輸入到接口 IOI的程序中而得出。在其他實(shí)施例中，參考常量以及第一和第二相關(guān)指數(shù) 通過(guò)接口 101的程序計(jì)算得出。[57]優(yōu)選地，第一相關(guān)關(guān)系中的參考常量包括參考沉積速率以及相應(yīng)的第一和第三參數(shù) 參考值。例如，當(dāng)?shù)谝粎?shù)為陰極電壓并且第三參數(shù)為陰極電流時(shí)，參考常數(shù)A:被表達(dá) 為(25)其中，^為參考沉積速率、Fr為陰極電壓的參考值以及/r為陰極電流的參考值。通過(guò)將 等式(25)代入等式(24)中，沉積速率關(guān)于陰極電壓和陰極電流的第 一相關(guān)關(guān)系K變?yōu)?lt;formula>formula see original document page 18</formula>[58]如上所述，參考沉積速率以及第一和第三參數(shù)參考值優(yōu)選由在先一層或多層的沉積 確定。在一些實(shí)施例中，第一相關(guān)關(guān)系通過(guò)將參考沉積速率、第一和第三參數(shù)的參考值 以及第一和第二相關(guān)指數(shù)的預(yù)設(shè)值輸入接口 IOI的程序得到。在其他實(shí)施例中，參考常量、第一和第三參數(shù)的參考值以及第一和第二相關(guān)指數(shù)通過(guò)接口 101的程序計(jì)算得出。 優(yōu)選地，如上所述，第一、第二和第三參數(shù)的參考值通過(guò)接口 101的程序更新。[59] —旦選定第一、第二和第三參數(shù)并且得出沉積速率對(duì)第一和第三參數(shù)的第一相關(guān)關(guān) 系，接口 101的程序?qū)⑶笆鲂畔鬟f至控制器102。在第三步403中，開始層的沉積。 優(yōu)選地，用戶通過(guò)接口 101開始層的沉積，所述接口 101將操作命令傳入控制器102。 然后，如前所述，控制器102控制電源156以開始層的沉積。[60]在層的沉積過(guò)程中，在第四步404中，控制器102控制電源156以將第二參數(shù)基本 保持為常數(shù)參考值，并且在第五步405中，控制器102監(jiān)控電源156以測(cè)量第一參數(shù)關(guān) 于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系和第三參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系。在第六步406中，根據(jù)沉 積速率關(guān)于第 一和第三參數(shù)的第 一相關(guān)關(guān)系、第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系以及第 三參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系，控制器102的程序確定層的沉積時(shí)間。[61]因?yàn)樵趯拥某练e過(guò)程中，允許第一和第三參數(shù)隨時(shí)間漂移，所以層的沉積速率也隨 時(shí)間漂移。沉積速率關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系包括第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系和第 三參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系。例如，當(dāng)?shù)?一和第三參數(shù)分別為陰極電壓和陰極電流 時(shí)，通過(guò)陰極電壓關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系7(0以及陰極電流關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系 由等式(26)得出沉積速率關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系r0),根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 19</formula>考慮到等式(l),沉積厚度關(guān)于時(shí)間的相關(guān)關(guān)系c/(7)為<formula>formula see original document page 19</formula>為了使層的沉積厚度達(dá)到參考沉積厚度《，層的沉積必須在沉積時(shí)間fd停止，根據(jù)以下 公式<formula>formula see original document page 19</formula>200810084620.2說(shuō)明書第15/16頁(yè)[62]優(yōu)選地，將等式(4)代入等式(29)得到包含參考沉積時(shí)間fr的停止層沉積的條件，并 且重新整理等式后得出<formula>formula see original document page 20</formula> (30)0如上所述，參考沉積厚度可以優(yōu)選通過(guò)接口 101的程序得出，并且參考沉積時(shí)間優(yōu)選由 接口 101的程序根據(jù)等式(4)由參考沉積速率和參考沉積厚度計(jì)算出。作為替換，相應(yīng)于 第一和第三參數(shù)的參考值的參考沉積時(shí)間可以優(yōu)選通過(guò)接口 101的程序得出。[63]因此，當(dāng)?shù)谝粎?shù)為陰極電壓，第三參數(shù)為陰極電流并滿足等式(29)的條件時(shí)，可 以得到具有參考沉積厚度的層的沉積時(shí)間。通過(guò)執(zhí)行相應(yīng)的累加求和，控制器102的程 序計(jì)算等式(29)的積分，根據(jù)以下公式<formula>formula see original document page 20</formula>如上所述，如果考慮對(duì)控制器102掃描速度的限制，則停止層沉積的優(yōu)選條件為<formula>formula see original document page 20</formula> (32)如所述第二實(shí)施例可示，層的沉積厚度大于或等于參考沉積厚度所需的沉積時(shí)間， 通過(guò)計(jì)算第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系以及第三參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系隨 時(shí)間的積分可以確定。在一些實(shí)施例中，通過(guò)計(jì)算第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系以 及第三參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系隨時(shí)間的累加求和以確定沉積時(shí)間。[65]優(yōu)選地，沉積時(shí)間的確定包括將第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系與第一參數(shù)的 參考值相比較，將第三參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系與第三參數(shù)的參考值相比較，并且 相應(yīng)地從所述參考沉積時(shí)間調(diào)整所述沉積時(shí)間。最為優(yōu)選地，通過(guò)計(jì)算以第一相關(guān)指數(shù) 為指數(shù)的第二相關(guān)關(guān)系的冪和以第二相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的第三相關(guān)關(guān)系的冪對(duì)時(shí)間的積 分，并且將所述積分與參考沉積時(shí)間、以第一相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的第一參數(shù)參考值的冪和 以第二相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的第三參數(shù)參考值的的冪的乘積進(jìn)行比較，可以確定層的沉積時(shí)間。當(dāng)然，大量其他相當(dāng)?shù)膶油Ｖ钩练e的條件可以通過(guò)將前述等式重新整理并且將所迷 等式結(jié)合得到。[66]優(yōu)選地，通過(guò)控制器102的程序來(lái)完成積分的計(jì)算和積分與乘積的比較。在第七步 407中，當(dāng)積分值大于或等于乘積時(shí)，控制器102控制電源156停止層的沉積。[67]當(dāng)然在不違背本發(fā)明的精神和范圍的條件下可以設(shè)計(jì)出大量的其他實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種在具有靶陰極的濺射沉積系統(tǒng)中沉積層的方法，包括下面的步驟a)從由陰極電壓、陰極電流和陰極功率組成的操作參數(shù)組中選取第一和第二參數(shù)，從而使所述第一和第二參數(shù)是不同的操作參數(shù)；b)提供所述層的沉積速率關(guān)于所述第一參數(shù)的第一相關(guān)關(guān)系；c)開始沉積所述層；d)在所述層的沉積過(guò)程中，將所述第二參數(shù)大致保持為參考值常數(shù)；e)在所述層的沉積過(guò)程中，測(cè)量所述第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系；f)在所述層的沉積過(guò)程中，根據(jù)所述第一和第二相關(guān)關(guān)系，確定所述層的沉積時(shí)間；g)在所述沉積時(shí)間停止所述層的沉積。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(b)中所提供的所述第一相關(guān)關(guān)系 是包括有參考常數(shù)和非零相關(guān)指數(shù)的冪函數(shù)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括以下步驟在步驟(b)之前，根據(jù)一層 或多層在先的沉積層，確定所述參考常數(shù)和所述相關(guān)指數(shù)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其中，所述參考常數(shù)包括參考沉積速率和相應(yīng) 的所述第一參數(shù)的參考值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括以下步驟在步驟(b)之前，根據(jù)所述 參考沉積速率和在先的一層或多層所述層的沉積速率之間的差別，更新在先的一層 或多層沉積層的所述第 一和第二參數(shù)的參考值，以確定所述第 一和第二參數(shù)的參考 值。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(f)包括計(jì)算所述第二相關(guān)關(guān)系 對(duì)時(shí)間的積分。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(f)包括計(jì)算所述第二相關(guān)關(guān)系 隨時(shí)間的求和。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在步驟(c)之前，提供所 述層的參考沉積厚度，其中，步驟(f)包括確定所述層的沉積厚度大于或等于所 述參考沉積厚度所需的沉積時(shí)間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括以下步驟在步驟(c)之前，提供所 述層的參考沉積厚度，其中，步驟(f)包括根據(jù)所述參考沉積速率和所述沉積厚 度，來(lái)計(jì)算所述層的參考沉積時(shí)間；計(jì)算以所述相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第二相關(guān)關(guān)系的冪對(duì)時(shí)間的積分；比較所述積分和所述參考沉積時(shí)間與以所述相關(guān)指數(shù)為指數(shù) 的所述第 一參數(shù)的冪的乘積，以使在所述沉積時(shí)間所述層的沉積厚度大于或等于所 述參考沉積厚度。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟在步驟(c)之前，提供所 述層的參考沉積時(shí)間和相應(yīng)的所述第一參數(shù)的參考值，其中，步驟(f)包括比較 所述第二相關(guān)關(guān)系和所述第 一參數(shù)的所述參考值，并相應(yīng)地從所述參考沉積時(shí)間調(diào) 整所述沉積時(shí)間。
11、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括以下步驟在步驟(c)之前，提供所 述層的參考沉積時(shí)間和相應(yīng)的所述第一參數(shù)的參考值，其中，步驟(f)包括計(jì)算 以所述相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第二相關(guān)關(guān)系的冪對(duì)時(shí)間的積分，并比較所述積分和 所述參考沉積時(shí)間與以所述相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第 一參數(shù)的冪的乘積。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(a)還包括從所述操作參數(shù)組中 選取第三參數(shù)，以使第一、第二和第三參數(shù)是不同的操作參數(shù)；其中，步驟(b) 提供的所述第一相關(guān)關(guān)系是所述沉積速率關(guān)于所述第 一和第三參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，其 中；步驟(e)還包括，在層的沉積過(guò)程中，測(cè)量所述第三參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第三相關(guān) 關(guān)系；以及其中，步驟(f)包括，根據(jù)所述第一、第二和第三相關(guān)關(guān)系確定所述沉 積時(shí)間。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟(b)中提供的所述第一相關(guān)關(guān) 系是冪函數(shù)，其包括參考常數(shù)、非零的第一和第二相關(guān)指數(shù)。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述參考常數(shù)包括參考沉積速率和 相應(yīng)的所述第一和第三參數(shù)的參考值。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，步驟(f)包括計(jì)算所述第二和第三 相關(guān)關(guān)系對(duì)時(shí)間的積分。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟在步驟(c)之前，提供 所述層的參考沉積厚度，其中，步驟(f)包括根據(jù)所述參考沉積速率和所述參考 沉積厚度計(jì)算參考沉積時(shí)間；計(jì)算以所述第一相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第二相關(guān)關(guān)系 的冪和以所述第二相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第三相關(guān)關(guān)系的冪對(duì)時(shí)間的積分；比較所 述積分和所述參考沉積時(shí)間、以所述第一相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第一參數(shù)的所述參 考值的冪和以所述第二相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第二參數(shù)的所述參考值的冪的乘積， 以使在所述沉積時(shí)間所述層的沉積厚度大于或等于所述參考沉積厚度。
17、 一種在具有耙陰極的賊射沉積系統(tǒng)中沉積層的控制系統(tǒng)，包括接口，其用于在由陰極電壓、陰極電流和陰極功率組成的操作參數(shù)組中選擇第 一和第二參數(shù)，以使所述第一和第二參數(shù)是不同的操作參數(shù)，并且所述接口用于提 供所述層的沉積速率關(guān)于所述第 一參數(shù)的第 一相關(guān)關(guān)系；以及控制器，配置所述控制器，用以控制電源開始所述層的沉積，用以在層的沉積 過(guò)程中控制電源從而將所述第二參數(shù)大致保持為參考值常數(shù)，用以在所述層的沉積 過(guò)程中監(jiān)視電源以測(cè)量所述第 一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系，用以在所述層的沉 積過(guò)程中根據(jù)所述第一和第二相關(guān)關(guān)系以確定所述層的沉積時(shí)間，并且用以控制所 述電源以在沉積時(shí)間停止所述層的沉積。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中，所述第一相關(guān)關(guān)系是包括參考 常數(shù)和非零相關(guān)指數(shù)的冪函數(shù)。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的控制系統(tǒng)，其中，所述參考常數(shù)包括參考沉積速 率和相應(yīng)的所述第一參數(shù)的參考值。
20、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中，配置所述控制器，以通過(guò)計(jì)算 所述第二相關(guān)關(guān)系對(duì)時(shí)間的積分來(lái)確定所述沉積時(shí)間。
21、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中，所述接口還用于提供所述層的 參考沉積厚度；并且其中，配置所述控制器，以確定所述沉積時(shí)間的沉積厚度大于或等于所述參考沉積厚度所需的沉積時(shí)間。
22、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制系統(tǒng)，其中，所述的接口還用于提供所述層 的參考沉積厚度；以及其中，配置所述控制器，以通過(guò)以下步驟確定所述沉積時(shí)間 根據(jù)所述參考沉積速率和所述沉積厚度，計(jì)算所述層的參考沉積時(shí)間；計(jì)算以所述 相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第二相關(guān)關(guān)系的冪對(duì)時(shí)間的積分；比較所述積分和所述參考 沉積時(shí)間與以所述相關(guān)指數(shù)為指數(shù)的所述第一參數(shù)的冪的乘積，以使在所述沉積時(shí) 間的所述層的沉積厚度大于或等于所述參考沉積厚度。
23、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中，所述接口還用于提供所述層的 參考沉積時(shí)間和相應(yīng)的所述第一參數(shù)的參考值；以及其中，配置所述控制器，以通 過(guò)以下步驟確定所述沉積時(shí)間比較所述第二相關(guān)關(guān)系和所述第 一參數(shù)的所述參考 值，并相應(yīng)地從所述參考沉積時(shí)間調(diào)整所述沉積時(shí)間。
24、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制系統(tǒng)，其中，所述的接口還用于從所述操作 參數(shù)組中選擇第三參數(shù)，以使所述第一、第二和第三參數(shù)是不同的操作參數(shù)'其中所述第 一 相關(guān)關(guān)系是所述沉積速率關(guān)于所述第 一 和第三參數(shù)的相關(guān)關(guān)系；以及其 中，配置所述控制器以監(jiān)視所述電源，從而在層的沉積過(guò)程中測(cè)量所述第三參數(shù)關(guān) 于時(shí)間的第三相關(guān)關(guān)系，并根據(jù)所述第 一 、第二和第三相關(guān)關(guān)系確定所述沉積時(shí)間。 25、 一種在具有靶陰極的賊射沉積系統(tǒng)中沉積層的控制系統(tǒng)，其包括 a)用于從由陰極電壓、陰極電流和陰極功率組成的操作參數(shù)組中選擇第一和 第二參數(shù)的裝置，使得所述第 一和第二參數(shù)是不同的操作參數(shù)；b )用于提供所述層的沉積速率關(guān)于所述第 一參數(shù)的第 一相關(guān)關(guān)系的裝置；c) 用于開始所述層的沉積的裝置；d) 在所述層的沉積過(guò)程中，用于將所述第二參數(shù)大致保持為參考值常數(shù)的裝置；e) 在所述層的沉積過(guò)程中，用于測(cè)量所述第一參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系 的裝置；f) 在沉積所述層的過(guò)程中，用于根據(jù)所述第一和第二相關(guān)關(guān)系確定所述層的 沉積時(shí)間的裝置；g )用于在沉積時(shí)間停止所述層的沉積的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供在具有靶陰極的濺射沉積系統(tǒng)中沉積層的方法和控制系統(tǒng)。在沉積層之前提供層的沉積速率關(guān)于操作參數(shù)的相關(guān)關(guān)系，該操作參數(shù)選自陰極電壓、陰極電流和陰極功率。在沉積層的過(guò)程中測(cè)量操作參數(shù)關(guān)于時(shí)間的第二相關(guān)關(guān)系，同時(shí)將另一個(gè)不同的操作參數(shù)保持為大致常數(shù)，該操作參數(shù)也選自陰極電壓、陰極電流和陰極功率。在沉積層的過(guò)程中，根據(jù)第一和第二相關(guān)關(guān)系動(dòng)態(tài)確定層的沉積時(shí)間。
文檔編號(hào)C23C14/54GK101265569SQ200810084620
公開日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月13日
發(fā)明者喬治·J.·歐肯法斯, 馬庫(kù)斯·K.·太爾西 申請(qǐng)人:Jds尤尼弗思公司