CN110408905B - 溅射方法 - Google Patents

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Abstract

一种溅射方法。该溅射方法包括进行至少一次溅射工艺，各溅射工艺包括：S1：将基板移入腔室；S2：将挡板设置在靶材和基板之间；S3：利用靶材在挡板上溅射靶材金属的化合物；S4：将挡板从靶材与基板之间移开；以及S5：利用靶材在基板上沉积靶材金属的化合物，在S3之前，还包括预溅射工艺，以调节步骤S5中的溅射电压，预溅射工艺为利用靶材在挡板上预溅射靶材金属。该溅射方法可解决“靶中毒”的问题和工艺组件的阻抗变化的问题，并且还可以调节步骤S5中的溅射电压，保持溅射电压的稳定。

Description

溅射方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种溅射方法。
背景技术
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子沉积到基材表面上的过程。
溅射工艺是物理气相沉积的一种。溅射工艺可被用于制备靶材金属、半导体、绝缘体等多材料；并且，溅射工艺还具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点。溅射工艺是以一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)轰击固体表面，使固体近表面的原子或分子获得足够大的能量而最终逸出固体表面的工艺。
发明内容
本公开实施例提供一种溅射方法。该溅射方法通过利用靶材在挡板上预溅射靶材金属的过程，可解决“靶中毒”问题和工艺组件的阻抗变化问题，并且可以调节利用靶材在基板上沉积靶材金属的化合物的溅射电压，保持溅射电压的稳定，从而可稳定在基板上沉积靶材金属的化合物的薄膜厚度和薄膜质量；另外，该溅射方法还可大幅提高生产效率和产能，并可提高靶材的利用率。
本公开至少一个实施例提供一种溅射方法，其包括：进行至少一次溅射工艺，其中，各所述溅射工艺包括：S1：将基板移入腔室；S2：将挡板设置在靶材和所述基板之间；S3：利用所述靶材在所述挡板上溅射靶材金属的化合物；S4：将所述挡板从所述靶材与所述基板之间移开；以及S5：利用所述靶材在所述基板上沉积所述靶材金属的化合物，在S3之前，还包括预溅射工艺，以调节步骤S5中的溅射电压，所述预溅射工艺为利用所述靶材在所述挡板上预溅射所述靶材金属。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，通过调节所述预溅射工艺的工艺参数，以调节步骤S5中的溅射电压。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，调节所述预溅射工艺的工艺参数包括调节所述预溅射工艺的时间。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述进行至少一次溅射工艺包括进行多次所述溅射工艺，所述溅射方法还包括：检测每次所述溅射工艺的所述溅射电压；比较第N次所述溅射工艺检测所得的所述溅射电压与基准电压的大小；以及若第N次所述溅射工艺检测所得的所述溅射电压大于所述基准电压，增加第N+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间以使第N+1次所述溅射工艺的所述溅射电压趋近所述基准电压，若第N次所述溅射工艺检测所得的所述溅射电压小于所述基准电压，减小第N+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间以使第N+1次所述溅射工艺的所述溅射电压趋近所述基准电压，N为正整数。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述进行至少一次溅射工艺包括进行多次所述溅射工艺，所述溅射方法还包括：检测每次所述溅射工艺的所述溅射电压；记录最近检测到的M次所述溅射工艺的所述溅射电压；比较第M次所述溅射工艺的所述溅射电压与第一设定电压和第二设定电压的大小；以及若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压大于所述第一设定电压，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间增加第一时间，若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压小于所述第二设定电压，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间减小所述第一时间，M为大于等于2的整数，所述第一设定电压大于所述第二设定电压。
例如，本公开一实施例提供的溅射方法还包括：若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压小于所述第一设定电压并大于所述第二设定电压，根据所述最近检测到的M次所述溅射工艺的所述溅射电压判断所述溅射电压的变化情况；以及若所述溅射电压呈增大趋势，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间增加第二时间，若所述溅射电压呈减小趋势，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间减小所述第二时间，所述第二时间短于所述第一时间。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，根据所述最近检测到的M次所述溅射工艺的所述溅射电压判断所述溅射电压的变化情况包括：比较检测的第M次所述溅射工艺的所述溅射电压与第M-1次所述溅射工艺的所述溅射电压的大小；以及若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压大于第M-1次所述溅射工艺的所述溅射电压，所述溅射电压呈增大趋势，若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压小于第M-1次所述溅射工艺的所述溅射电压，所述溅射电压呈减小趋势。
例如，本公开一实施例提供的溅射方法还包括：检测所述利用所述靶材在所述挡板上溅射所述靶材金属的时间；比较检测的所述利用所述靶材在所述挡板上溅射所述靶材金属的时间与第一报警时间和第二报警时间的大小；以及若检测的所述利用所述靶材在所述挡板上溅射所述靶材金属的时间小于所述第一报警时间且大于所述第二报警时间，进行下一次所述溅射工艺，若检测的所述在利用所述靶材在所述挡板上溅射所述靶材金属的时间大于第一报警时间或小于所述第二报警时间，终止当前的所述溅射工艺，所述第一报警时间大于所述第二报警时间。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述靶材金属的化合物包括所述靶材金属的氧化物或所述靶材金属的氮化物。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述靶材金属包括铝、镓、铁、铜、钴以及锌。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述进行至少一次溅射工艺包括进行多次所述溅射工艺，所述溅射方法还包括：检测每次所述溅射工艺的所述溅射电压；比较检测的所述溅射电压与第一报警电压和第二报警电压的大小；以及若所述溅射电压小于所述第一报警电压且大于所述第二报警电压，进行下一次所述溅射工艺，若所述溅射电压大于所述第一报警电压或小于所述第二报警电压，终止当前的所述溅射工艺，所述第一报警电压大于所述第二报警电压。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述利用所述靶材在所述挡板上溅射所述靶材金属包括：在所述腔室通入用于轰击所述靶材的惰性气体。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述利用所述靶材在基板上沉积所述靶材金属的化合物包括：在所述腔室通入用于轰击所述靶材的惰性气体以及用于与所述靶材金属反应形成所述靶材金属的化合物的反应气体。
例如，本公开一实施例提供的溅射方法还包括：加热所述基板。
例如，在本公开一实施例提供的溅射方法中，所述进行至少一次溅射工艺包括连续进行多次溅射工艺。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本公开的一些实施例，而非对本公开的限制。
图1为一种溅射工艺的示意图；
图2为根据本公开一实施例提供的一种溅射方法的流程图；
图3为根据本公开一实施例提供的一种溅射方法和通常的溅射方法的溅射电压的对比图；以及
图4为根据本公开一实施例提供的一种溅射方法的逻辑示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
在使用溅射方法在基板(待沉积的基板)上沉积靶材金属的化合物时，靶材金属的化合物除了会形成在基板上之外，还会形成在靶材和腔室中的工艺组件(例如，压环(cover-ring)、遮蔽件(shield))上。例如，图1示出了一种在基板上沉积氮化铝(AlN)的示意图。如图1所示，提供包括铝的靶材200，并在该靶材200上施加溅射电压；在腔室500中通入氩气(Ar)310和氮气(N2)320；氩气310在电场的作用下被电离成Ar+离子315，Ar+离子315在溅射电压的作用下轰击靶材200，从靶材200上轰击下了铝原子或者铝原子团250。铝原子或者铝原子团250在重力的作用下向下迁移，迁移至基板100上面并在高温的作用下结合形成氮化铝(AlN)410。此时，除了在基板100上成膜，铝原子或者铝原子团250和氮气320也会在靶材200上形成氮化铝(AlN)410。另外，铝原子或者铝原子团250和氮气320也会在腔室500内的工艺组件(例如，压环510和遮蔽件520)上形成氮化铝(AlN)410。
由于氮化铝等靶材金属的化合物通常为绝缘材料，在靶材上形成的靶材金属的化合物会造成“靶中毒”问题，随着溅射过程的持续或者多次进行，靶材上的正电荷累积，从而形成了正电场，阻碍惰性气体继续轰击靶材，进而影响了溅射的持续进行。另外，当腔室内的工艺组件上形成靶材金属的化合物之后，工艺组件的阻抗值也会变大，从而导致溅射过程中的溅射电压持续变大；由于溅射电源的功率一定，从而导致溅射电流会减小，溅射电流减小即代表等离子体浓度减小，也就是说，氮化铝等靶材金属的化合物的成膜速率会减小。由于溅射电压和电流直接决定了成膜速率，它们的不稳定会导致在基板上靶材金属的化合物的薄膜厚度和薄膜质量的不稳定。因此，解决“靶中毒”问题和工艺组件的阻抗变化问题，成为实际生产中非常迫切和重要的问题。
解决“靶中毒”问题和工艺组件的阻抗变化问题可通过每隔一定次数的溅射过程对靶材和腔室进行清除处理和恢复处理，例如，将靶材上形成的靶材金属化合物打掉清除，在腔室中的工艺组件上镀上靶材金属层，以将靶材金属化合物覆盖，从而减小工艺组件的阻抗。通过清除处理和恢复处理可将溅射电压回复到初始较低的水平。例如，经过15次溅射过程后，溅射电压由190V升至280V，经过清除处理和恢复处理后溅射电压可恢复到190V，然后可以再做15次溅射过程，溅射电压再升至280V，周而复始。然而，这种方法的溅射电压波动范围较大(例如，上述的190V到280V)，无法将溅射电压控制在比较稳定的范围，因此会导致在基板上靶材金属的化合物的薄膜厚度和薄膜质量的不稳定；另外，由于每隔一定次数的溅射过程对靶材和腔室进行清除处理和恢复处理，不能进行连续生产，降低了生产效率和产能，并且也会对靶材的利用率产生影响。
本公开实施例提供一种溅射方法。该溅射方法包括：进行至少一次溅射工艺，其中，各溅射工艺包括：S1：将基板移入腔室；S2：将挡板设置在靶材和基板之间；S3：利用靶材在挡板上溅射靶材金属的化合物；S4：将挡板从靶材与基板之间移开；以及S5：利用靶材在基板上沉积靶材金属的化合物。在S3之前，还包括预溅射工艺，以调节步骤S5中的溅射电压，预溅射工艺为利用靶材在挡板上预溅射靶材金属。该溅射方法通过增加利用靶材在挡板上预溅射靶材金属的步骤以调节步骤S5中的溅射电压，可一方面对靶材进行清理，另一方面在腔室内的工艺组件(例如，压环(cover-ring)、遮蔽件(shield))上镀铝，从而避免“靶中毒”问题和工艺组件的阻抗变化问题。并且，该溅射方法可控制溅射电压的大小，保持溅射电压的稳定，从而可稳定在基板上靶材金属的化合物的薄膜厚度和薄膜质量；另外，该溅射方法还可大幅提高生产效率和产能，并可提高靶材的利用率。
下面，结合附图对本公开实施例提供的溅射方法进行说明。
本公开一实施例提供一种溅射方法。图2为根据本公开一实施例提供的一种溅射方法的流程图。如图2所示，该溅射方法包括：进行至少一次溅射工艺，各溅射工艺包括以下步骤S1-S5。
S1：将基板移入腔室。
例如，上述腔室可为真空腔室，上述的基板可为晶片(wafer)。
S2：将挡板设置在靶材和基板之间。
例如，挡板可遮蔽基板。
S3：利用靶材在挡板上溅射靶材金属的化合物。
需要说明的是，在挡板上溅射靶材金属的化合物可将起辉时不稳定的等离子体溅射在挡板上，以避免在基板上沉积不稳定的靶材金属的化合物，从而提高在基板上的靶材金属的化合物的成膜质量。
S4：将挡板从靶材与基板之间移开。
S5：利用靶材在基板上沉积靶材金属的化合物。
在S3之前，各溅射工艺还包括预溅射工艺，以调节步骤S5中的溅射电压，预溅射工艺为利用靶材在挡板上预溅射靶材金属。
例如，提供包含该靶材金属的靶材，使用一定能量的粒子(离子或中性原子、分子)轰击靶材表面，使靶材表面的靶材金属原子获得足够大的能量而最终逸出靶材表面。例如，上述粒子可为氩离子。
在本实施例提供的溅射方法中，在S3之前，各溅射工艺还包括预溅射工艺，以调节步骤S5中的溅射电压。利用靶材在挡板上预溅射靶材金属的过程一方面可通过粒子轰击包含该靶材金属的靶材，从而清理在靶材表面上形成的靶材金属的化合物，另一方面可在挡板上溅射靶材金属的同时在腔室的工艺组件(例如，压环(cover-ring)、遮蔽件(shield))上镀上该靶材金属，从而可减小工艺组件的阻抗。由此，该溅射方法可解决“靶中毒”问题和工艺组件的阻抗变化问题。并且，由于各溅射工艺都包括一次在挡板上溅射靶材金属的过程，也就是说，各溅射工艺包括一次清除“靶中毒”问题和降低工艺组件的阻抗的过程，溅射电压不会产生较大的波动；因而该溅射方法还可控制溅射电压的大小，保持溅射电压的稳定，从而可稳定在基板上靶材金属的化合物的薄膜厚度和薄膜质量；另外，该溅射方法不需要每隔一定次数的溅射过程对靶材和腔室进行清除处理和恢复处理，从而可大幅提高生产效率和产能。另外，由于靶材和腔室进行清除处理和恢复处理会消耗大量的靶材，因此，该溅射方法还可提高靶材的利用率。值得注意的是，上述的溅射电压可为S5步骤中溅射电压的平均值。
例如，在通常的溅射方法中，若每进行15次溅射工艺需要对靶材和腔室进行清除处理和恢复处理，在一个示例中，15次溅射工艺的时长为3小时，一次清除处理和恢复处理的时长为1小时；而在本公开实施例的溅射方法中，每个4小时都可进行正常生产；因此，本公开实施例提供的溅射方法在单位时间进行的溅射工艺时通常的溅射方法的1.33倍，相当于提升了33％的产能。并且，在通常的溅射方法中，清除处理和恢复处理都需要消耗大量的能量(例如电力)和物质(例如靶材)，因此，本公开实施例提供的溅射方法还降低了生产成本。
在一些示例中，可通过调节预溅射工艺的工艺参数，以调节步骤S5中的溅射电压。通过调节预溅射工艺的工艺参数，一方面可调节清理在靶材表面上形成的靶材金属的化合物的程度，另一方面可改变在挡板和工艺组件(例如，压环(cover-ring)、遮蔽件(shield))上形成的靶材金属的多少，从而可调节工艺组件的阻抗。由此，可实现调节步骤S5中的溅射电压的大小。
在一些示例中，调节所述预溅射工艺的工艺参数包括调节所述预溅射工艺的时间。例如，当步骤S5中的溅射电压偏大时，可增加预溅射工艺的时间，从而降低步骤S5中的溅射电压。
在一些示例中，上述靶材金属的化合物包括靶材金属的氧化物或靶材金属的氮化物。
例如，靶材金属可包括铝，此时，靶材金属的化合物可为氮化铝或氧化铝。氮化铝(AlN)薄膜在发光二极管(Light Emitting Diode，LED)、高电子迁移率晶体管(HighElectron Mobility Transistor，HEMT)和微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)等领域具有广泛的应用。通过本公开实施例提供的溅射方法在基板上沉积氮化铝可提高氮化铝的成膜质量、成膜厚度的稳定性等参数，从而可提高应用该氮化铝膜层的电子器件的性能。当然，本公开实施例包括但不限于此，靶材金属还可为其他金属，例如镓、铁、铜、钴、锌等。
在一些示例中，上述的基板包括硅基板、碳化硅基板或蓝宝石基板等。
在一些示例中，利用靶材在挡板上预溅射靶材金属，即预溅射工艺包括：在腔室通入用于溅射包含靶材金属的靶材的惰性气体。惰性气体可在电场的作用下电离并轰击包括靶材金属的靶材；并且由于惰性气体化学性质稳定，不会与靶材金属反应，从而可利用靶材在挡板上预溅射靶材金属。
例如，上述的惰性气体包括氩气。当然，本公开实施例包括但不限于此，还可采用其他惰性气体。
在一些示例中，利用靶材在基板上沉积靶材金属的化合物包括：在腔室通入用于溅射靶材的惰性气体以及用于与靶材金属反应形成靶材金属的化合物的反应气体。惰性气体在电场的作用下电离在溅射电压的作用下轰击靶材，从靶材上轰击下靶材金属原子或靶材金属原子团。靶材金属原子或靶材金属原子团在重力的作用下向下迁移，迁移至基板上面并在高温的作用下与通入的反应气体结合形成靶材金属的化合物。例如，上述的惰性气体包括氩气，与靶材金属反应形成靶材金属的化合物的反应气体包括氮气或氧气，从而形成靶材金属的氮化物或氧化物。
例如，当采用本公开实施例提供的溅射方法在基板上沉积氮化铝时，利用靶材在挡板上预溅射靶材金属的步骤中，可在腔室通入体积流量范围在180到200sccm(每分钟标准毫升，Standard Cubic Centimeter per Minute)的氩气。在挡板上溅射靶材金属的化合物和在基板上沉积靶材金属的化合物时可在腔室内通入体积流量范围在30到60sccm的氩气以及150到200sccm的氮气。
在一些示例中，该溅射方法还包括：加热基板。由此，加热后的基板便于靶材金属的化合物在基板上沉积和结晶。当基板被加热之后，靶材金属的化合物更容易在基板上沉积和结晶，并且还具有较好的质量。
另一方面，在本公开实施例中，加热基板的过程和溅射成膜的过程可在同一个腔室进行，因此无需设置额外的加热腔室，从而可减小设备体积并降低生产成本。另外，由于无需将基板在不同腔室之间转移，因此还可避免基板在转移的过程中产生微粒落在基板上的问题。
在一些示例中，在该溅射方法中，进行至少一次溅射工艺包括进行多次溅射工艺，并且多次溅射工艺连续进行。需要说明的是，本公开实施例包括但不限于此，在该溅射方法中，也可在多次溅射工艺中插入通常的溅射工艺。
在一些示例中，在该溅射方法中，进行至少一次溅射工艺包括进行多次溅射工艺，该溅射方法还包括：检测每次溅射工艺的溅射电压；比较检测的溅射电压与报警电压的大小，根据比较结构继续或停止工艺，从而提高该溅射方法的安全性和稳定性。
例如，报警电压包括第一报警电压和第二报警电压，且第一报警电压大于第二报警电压，溅射方法还包括：检测每次溅射工艺的溅射电压；比较检测的溅射电压与第一报警电压和第二报警电压的大小；以及若溅射电压小于第一报警电压且大于第二报警电压，进行下一次溅射工艺，若溅射电压大于第一报警电压或小于第二报警电压，终止当前的溅射工艺。由此，该溅射方法可通过设置第一报警电压(上限值)和第二报警电压(下限值)来防止该溅射方法中溅射电压超过警戒值，从而提高该溅射方法的安全性和稳定性。需要说明的是，第一报警电压和第二报警电压可根据不同的溅射设备和实际需求进行设置。
例如，终止当前的溅射工艺后，可进行对溅射设备进行检修和维护。
在一些示例中，在该溅射方法中，进行至少一次溅射工艺包括进行多次溅射工艺，该溅射方法还包括：检测每次溅射工艺的溅射电压；比较第N次溅射工艺检测所得的溅射电压与基准电压的大小；以及若第N次溅射工艺检测所得的溅射电压大于基准电压，增加第N+1次溅射工艺的预溅射工艺的时间以使第N+1次溅射工艺的溅射电压趋近基准电压，若第N次溅射工艺检测所得的溅射电压小于基准电压，减小第N+1次溅射工艺的预溅射工艺的时间以使第N+1次溅射工艺的溅射电压趋近基准电压，N为正整数。在本实施例中，若第N次溅射工艺检测所得的溅射电压大于基准电压，增加预溅射工艺的时间可使得靶材表面上形成的靶材金属的化合物被清理的更彻底，并且在腔室的工艺组件上形成的靶材金属也越多，因此起到的效果也较好；当第N次溅射工艺检测所得的溅射电压大于基准电压时，通过增加预溅射工艺的时间可降低下一次溅射工艺的溅射电压。类似地，当若第N次溅射工艺检测所得的溅射电压小于基准电压时，通过减小预溅射工艺的时间可增加下一次溅射工艺的溅射电压。由此，该溅射方法可通过上述方式准确地控制溅射电压的大小，使得溅射电压在基准电压的上下波动，例如，在基准电压的±1V的范围内波动，从而进一步稳定该溅射方法的成膜速率以及提高该溅射方法形成的靶材金属的化合物的薄膜质量。需要说明的是，上述的基准电压可设置为成膜质量最好的溅射电压。
在一些示例中，在该溅射方法中，进行至少一次溅射工艺包括进行多次溅射工艺，该溅射方法还包括：检测每次溅射工艺的溅射电压；记录最近检测到的M次溅射工艺的溅射电压；比较第M次溅射工艺的溅射电压与第一设定电压和第二设定电压的大小；以及若第M次溅射工艺的溅射电压大于第一设定电压，在第M+1次溅射工艺的预溅射工艺的时间增加第一时间，若第M次溅射工艺的溅射电压小于第二设定电压，在第M+1次溅射工艺的预溅射工艺的时间减小第一时间，M为大于等于2的整数，第一设定电压大于第二设定电压。通过记录最近检测到M次溅射工艺的溅射电压，可只在每M次溅射工艺才调整在挡板上溅射靶材金属的步骤的时间长度。另外，通过设置第一设定电压和第二设定电压来控制溅射电压的大小，稳定溅射电压的大小，从而进一步稳定该溅射方法的成膜速率以及提高该溅射方法形成的靶材金属的化合物的薄膜质量。需要说明的是，上述的第一设定电压和第二设定电压可根据成膜质量最好的溅射电压进行设置，例如，当采用该溅射方法的一个溅射设备的成膜质量最好的溅射电压为190V时，可将第一设定电压设置为190V+mV，将第二设定电压设置为190V-mV，m的具体大小可根据实际情况进行设置。
M为大于等于2的正整数。例如，M大于等于5，又例如，M＝10。在上述示例中，每进行M次溅射工艺就根据实际溅射电压调整一次在挡板上溅射靶材金属的步骤的时间长度，从而可以动态调整溅射靶材金属时间，使得溅射电压更接近于理想值。
例如，可采用寄存器来记录最近检测到的M次溅射工艺的溅射电压；当然，本公开实施例包括但不限于此，也可采用其他存储装置来记录最近检测到的M次溅射工艺的溅射电压。
例如，可采用处理器来比较第M次溅射工艺的溅射电压与第一设定电压和第二设定电压的大小；当然，本公开实施例包括但不限于此，也可采用其他计算或比较装置来记录最近检测到的M次溅射工艺的溅射电压。
在一些示例中，若第M次溅射工艺的溅射电压小于第一设定电压并大于第二设定电压，根据最近检测到的M次溅射工艺的溅射电压判断溅射电压的变化情况；以及若溅射电压呈增大趋势，在第M+1次溅射工艺的预溅射工艺的时间增加第二时间，若溅射电压呈减小趋势，在第M+1次溅射工艺的预溅射工艺的时间减小第二时间。由此，在溅射电压在第一设定电压和第二设定电压之间的情况下，还可根据本示例提供的溅射方法进一步对溅射电压进行调整，进一步稳定溅射电压的大小，从而进一步稳定该溅射方法的成膜速率以及提高该溅射方法形成的靶材金属的化合物的薄膜质量。
其中，第二时间小于第一时间。由于增加在挡板上溅射靶材金属的时间可使得靶材表面上形成的靶材金属的化合物被清理的更彻底，并且在腔室的工艺组件上形成的靶材金属也越多；因此，在一定范围内，在挡板上溅射靶材金属的时间越长，则效果就越好；将第二时间设置为小于第一时间，从而可对溅射电压进行更细致的调整，进一步降低溅射电压的波动范围，进而提高该溅射方法的成膜质量。例如，利用靶材在挡板上预溅射靶材金属的初始时间为5秒，第一时间可以为1秒，第二时间可以为0.5秒。
在一些示例中，根据最近检测到的M次溅射工艺的溅射电压判断溅射电压的变化情况包括：比较检测的第M次溅射工艺的溅射电压与第M-1次溅射工艺的溅射电压的大小；以及若第M次溅射工艺的溅射电压大于第M-1次溅射工艺的溅射电压，溅射电压呈增大趋势，利用靶材在挡板上预溅射靶材金属的时间增加第二时间；若第M次溅射工艺的溅射电压小于第M-1次溅射工艺的溅射电压，溅射电压呈减小趋势。利用靶材在挡板上预溅射靶材金属的时间增加第二时间。
在上述的示例中，由于可对在挡板上溅射靶材金属的时间进行调整；因此，还可根据在挡板上溅射靶材金属的时间来判断执行本公开实施例提供的溅射方法的设备是否异常。例如，该溅射方法还可包括：检测利用靶材在挡板上溅射靶材金属的时间；比较检测的利用靶材在挡板上溅射靶材金属的时间与第一报警时间和第二报警时间的大小；以及若检测的利用靶材在挡板上溅射靶材金属的时间小于第一报警时间且大于第二报警时间，进行下一次溅射工艺，若检测的在利用靶材在挡板上溅射靶材金属的时间大于第一报警时间或小于第二报警时间，终止当前的溅射工艺，第一报警时间大于第二报警时间。由此，可进一步保证该溅射方法的安全性和稳定性。
图3为一种根据本公开实施例提供的溅射方法和通常的溅射方法的溅射电压的对比图。如图3所示，通常的溅射方法的溅射电压在190到280V的范围波动，最高的溅射电压和最低的溅射电压的差值高达90V；而本公开实施例提供的溅射方法的溅射电压被控制在190±1V的范围内。此时，通常的溅射方法的成膜速率在0.30到0.19nm/s波动，而本公开实施例提供的溅射方法的成膜速率被控制在0.30nm/s，大大提高了成膜速率的稳定性。
图4为根据本公开一实施例提供的一种溅射方法的逻辑示意图。如图4所示，该溅射方法还可包括判断是否进入控电压模式的步骤，若选择进入控电压模式则记录最近检测到的M次溅射工艺的溅射电压，若选择不进入控电压模式则按非空电压方式进行生产；然后，判断溅射电压是否超出报警范围(包括第一报警电压(上限值)和第二报警电压(下限值))，若溅射电压超出报警范围，则停止当前的溅射工艺，若溅射电压没有超出报警范围，则进行后续步骤，这里的溅射电压可以是每次检测的溅射电压；然后，判断溅射电压是否在控制范围，这里的控制范围可为上述的基准电压，即判断溅射电压与基准电压的大小，也可为上述的第一设定电压和第二设定电压构成的范围，即，判断溅射电压与第一设定电压和第二设定电压的关系，若溅射电压在控制范围，则可减少在挡板上溅射靶材金属的时间，若溅射电压不在控制范围，则可增加在挡板上溅射靶材金属的时间，具体可参见上述示例中的相关描述；最后再判断在挡板上溅射靶材金属的时间是否超出报警时间范围(包括第一报警时间和第二报警时间)，若没有超出则执行工艺；若超出则终止当前的溅射工艺。
例如，当采用本公开实施例提供的溅射方法形成的氮化铝薄膜用于发光二极管(LED)时，该氮化铝薄膜可提高发光二极管的性能。表1为采用通常的溅射方法制备的发光二极管和采用本公开实施例提供的溅射方法制备的发光二极管的性能对比。如表1所示，本公开实施例提供的溅射方法制备的发光二极管的外延亮度、波长标准差波动范围变小，表现更稳定。另外，芯片亮度、抗静电释放能力和反向漏电的稳定性都得到大幅度的提升。可见，通过本公开实施例提供的溅射方法制备的发光二极管的性能得到了较大的提高。需要说明的是，表1中的采用通常的溅射方法制备的发光二极管是指发光二极管中的氮化铝薄膜采用通常的溅射方法制备；表1中的采用本公开实施例提供的溅射方法制备的发光二极管是指发光二极管中的氮化铝薄膜采用本公开实施例提供的溅射方法制备。当然，本公开包括但不限于此，本公开实施例提供的溅射方法还可用于制备发光二极管中的其他膜层。
Figure BDA0001645837430000131
表1采用通常的溅射方法制备的发光二极管和采用本公开实施例提供的溅射方法制备的发光二极管的性能对比
有以下几点需要说明：
(1)本公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计。
(2)在不冲突的情况下，本公开同一实施例及不同实施例中的特征可以相互组合。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (14)

1.一种溅射方法，包括：进行至少一次溅射工艺，其中，各所述溅射工艺包括：
S1：将基板移入腔室；
S2：将挡板设置在靶材和所述基板之间；
S3：利用所述靶材在所述挡板上溅射靶材金属的化合物；
S4：将所述挡板从所述靶材与所述基板之间移开；以及
S5：利用所述靶材在所述基板上沉积所述靶材金属的化合物，
其中，在S3之前，还包括预溅射工艺，以调节步骤S5中的溅射电压，所述预溅射工艺为利用所述靶材在所述挡板上预溅射所述靶材金属,
所述进行至少一次溅射工艺包括进行多次所述溅射工艺，所述溅射方法还包括：通过调节所述预溅射工艺的工艺参数，调节步骤S5中的溅射电压，以稳定所述多次所述溅射工艺的溅射电压。
2.根据权利要求1所述的溅射方法，其中，通过调节所述预溅射工艺的工艺参数，调节步骤S5中的溅射电压，以稳定所述多次所述溅射工艺的溅射电压包括调节所述预溅射工艺的时间。
3.根据权利要求2所述的溅射方法，其中，通过调节所述预溅射工艺的工艺参数，调节步骤S5中的溅射电压，以稳定所述多次所述溅射工艺的溅射电压还包括：
检测每次所述溅射工艺的所述溅射电压；
比较第N次所述溅射工艺检测所得的所述溅射电压与基准电压的大小；以及
若第N次所述溅射工艺检测所得的所述溅射电压大于所述基准电压，增加第N+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间以使第N+1次所述溅射工艺的所述溅射电压趋近所述基准电压，
若第N次所述溅射工艺检测所得的所述溅射电压小于所述基准电压，减小第N+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间以使第N+1次所述溅射工艺的所述溅射电压趋近所述基准电压，
其中，N为正整数。
4.根据权利要求2所述的溅射方法，其中，所述通过调节所述预溅射工艺的工艺参数，调节步骤S5中的溅射电压，以稳定所述多次所述溅射工艺的溅射电压还包括：
检测每次所述溅射工艺的所述溅射电压；
记录最近检测到的M次所述溅射工艺的所述溅射电压；
比较第M次所述溅射工艺的所述溅射电压与第一设定电压和第二设定电压的大小；以及
若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压大于所述第一设定电压，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间增加第一时间，
若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压小于所述第二设定电压，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间减小所述第一时间，
其中，M为大于等于2的整数，所述第一设定电压大于所述第二设定电压。
5.根据权利要求4所述的溅射方法，还包括：
若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压小于所述第一设定电压并大于所述第二设定电压，根据所述最近检测到的M次所述溅射工艺的所述溅射电压判断所述溅射电压的变化情况；以及
若所述溅射电压呈增大趋势，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间增加第二时间，
若所述溅射电压呈减小趋势，在第M+1次所述溅射工艺的所述预溅射工艺的时间减小所述第二时间，
其中，所述第二时间短于所述第一时间。
6.根据权利要求5所述的溅射方法，其中，根据所述最近检测到的M次所述溅射工艺的所述溅射电压判断所述溅射电压的变化情况包括：
比较检测的第M次所述溅射工艺的所述溅射电压与第M-1次所述溅射工艺的所述溅射电压的大小；以及
若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压大于第M-1次所述溅射工艺的所述溅射电压，所述溅射电压呈增大趋势，
若第M次所述溅射工艺的所述溅射电压小于第M-1次所述溅射工艺的所述溅射电压，所述溅射电压呈减小趋势。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的溅射方法，还包括：
检测所述利用所述靶材在所述挡板上预溅射所述靶材金属的时间；
比较检测的所述利用所述靶材在所述挡板上预溅射所述靶材金属的时间与第一报警时间和第二报警时间的大小；以及
若检测的所述利用所述靶材在所述挡板上预溅射所述靶材金属的时间小于所述第一报警时间且大于所述第二报警时间，进行下一次所述溅射工艺，
若检测的所述在利用所述靶材在所述挡板上预溅射所述靶材金属的时间大于第一报警时间或小于所述第二报警时间，终止当前的所述溅射工艺，其中，所述第一报警时间大于所述第二报警时间。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的溅射方法，其中，所述靶材金属的化合物包括所述靶材金属的氧化物或所述靶材金属的氮化物。
9.根据权利要求8所述的溅射方法，其中，所述靶材金属包括铝、镓、铁、铜、钴以及锌中的至少之一。
10.根据权利要求1-6中任一项所述的溅射方法，其中，所述溅射方法还包括：
检测每次所述溅射工艺的所述溅射电压；
比较检测的所述溅射电压与第一报警电压和第二报警电压的大小；以及
若所述溅射电压小于所述第一报警电压且大于所述第二报警电压，进行下一次所述溅射工艺，
若所述溅射电压大于所述第一报警电压或小于所述第二报警电压，终止当前的所述溅射工艺，
其中，所述第一报警电压大于所述第二报警电压。
11.根据权利要求1-6中任一项所述的溅射方法，其中，所述利用所述靶材在所述挡板上预溅射所述靶材金属包括：
在所述腔室通入用于轰击所述靶材的惰性气体。
12.根据权利要求1-6中任一项所述的溅射方法，其中，所述利用所述靶材在所述基板上沉积所述靶材金属的化合物包括：
在所述腔室通入用于轰击所述靶材的惰性气体以及用于与所述靶材金属反应形成所述靶材金属的化合物的反应气体。
13.根据权利要求1-6中任一项所述的溅射方法，还包括：
加热所述基板。
14.根据权利要求1-6中任一项所述的溅射方法，其中，所述进行至少一次溅射工艺包括连续进行多次溅射工艺。
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