JP2009535506A - 蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法およびシステム - Google Patents

Abstract

蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法およびシステムが記載される。例示的な一実施形態では、蒸着システムが稼動され、稼動においては、蒸着ターゲットが使用され、蒸着システムにおける電気アークの発生が検出され、実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、蒸着システムに給電する電源の出力電流を調整することによって、およびエネルギが各アークに供給される間隔を調整することによって、蒸着ターゲットがコンディショニングされる。一部の実施形態では、各アークに供給されるエネルギは、蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しい。記載された方法およびシステムは、ターゲットから不純物を除去するために必要な時間を大幅に短縮し、真空チャンバの換気、またはターゲットのチャンバからの取り外しを必要としない。

Description

本発明は、概して、蒸着による薄膜の施工に関する。より具体的には、これに限定されないが、本発明は、蒸着に使用されるターゲット材料をコンディショニングするための方法およびシステムに関する。

蒸着による薄膜の施工は、半導体製造、ガラスコーティング、コンパクトディスク（ＣＤ）の製造、装飾用のコーティング、およびフラットパネルディスプレイの製造を含む、多種多様な業界における重要な製造プロセスである。化学蒸着（ＣＶＤ）では、基板が１つ以上の化学物質前駆体に露出されて、その前駆体が基板と反応するか、または基板上で分解して、所望の膜を形成する。物理蒸着（ＰＶＤ）では、化学的な手段ではなく物理的な手段を通じて、薄膜が基板上に堆積される。ＰＶＤの例は、蒸着、スパッタリング、および高周波（ＲＦ）プラズマプロセスを含む。

スパッタリングプロセスでは、例えば、電気エネルギが、真空コーティングチャンバ内でガスをイオン化して「プラズマ」を発生するために使用される。プラズマの正電荷イオンが、「ターゲット」と呼ばれる材料に衝突して、ターゲットの原子を叩き出して遊離させる。これらの原子の大部分は、電気的に中性のイオンであり、それは、ターゲットから基板へと「ドリフト」し、基板上で凝縮するか、または基板と反応して基板上に薄膜を形成する。一般的なスパッタリングターゲットは、アルミニウム、ホウ素、銅、鉄、ニッケル、銀、チタン、および亜鉛を含む。

ターゲットの汚染は、プラズマベースの堆積プロセスにおける重大な問題である。ターゲットは、さまざまな形態で汚染され得る。例えば、ターゲットの表面は、チャンバ内に配置される前に空気、水蒸気、または大気中の炭化水素への露出によって酸化されるか、または汚染され得る。ターゲットはまた、蒸着プロセス中にも汚染され得る。スパッタリングされた材料の一部は、ターゲット侵食領域、すなわち「レーストラック」の外側の表面上に再堆積し得る。この再堆積材料は、ターゲット材料とは異なる構造を有し、ターゲットの表面上に電気アークを発生させる可能性がある。アーク放電は、粒子状物質を膜に導入することによって、堆積された膜の品質に影響を及ぼす可能性がある。さらに別の汚染源は、いわゆる「陰極暗部」（ターゲット−多数のアプリケーションにおける負電位要素−と、接地との間の物理的空間）におけるアークである。このようなアークが発生するときには、堆積は大きな影響を受け、ターゲットまたは基板の損傷がさらに、ターゲット、基板、またはその両方の汚染をもたらし得る。

コンディショニング、すなわちターゲットから不純物を除去するための種々の方法が存在する。例えば、ターゲットは、物理的に（すなわち、手動で）洗浄され得る。別の手法は、汚染されたターゲットに十分な時間スパッタリングプロセスを行って、不純物を「焼き去る」ものである。この手法では、基板をチャンバから取り除くか、または「ダミー」の基板、あるいは簡単に廃棄される実際の基板が使用され得る。異なる手法は、特定の範囲の粒径を有する微粉化した粉末を、ターゲットの表面に吹き付けるステップを含む。代替的な方法は、逆バイアスパルスを使用してターゲットのコンディショニングを行うステップを含み、アーク放電を完全に排除する。

蒸着ターゲットをコンディショニングするための従来の方法は、真空チャンバの換気、ターゲットの取り外し、またはその両方を完了するのに、しばしば長い時間（例えば、数時間）を必要とする。したがって、この技術分野において、蒸着ターゲットをコンディショニングするための改善された方法およびシステムが必要なことは明らかである。

図面に示された本発明の例示的な実施形態が、以下に要約される。これらの、および他の実施形態が、発明を実施するための最良の形態の項で詳述される。しかしながら、本発明を、課題を解決するための手段の項、または発明を実施するための最良の形態の項、に記載された形態に、限定する意図は無いことが理解されるべきである。当業者は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神と範囲に含まれる、多数の改良、均等物、および代替的な構成が存在することを、認識し得る。

本発明は、蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法およびシステムを提供し得る。例示的な一実施形態は、蒸着ターゲットが使用される蒸着システムを稼動するステップと、蒸着システムにおける電気アークの発生を検出するステップと、各アークに実質的に同じエネルギを供給するように、蒸着システムに給電する電源の出力電流を調整することによって、および、各アークに供給される間隔を調整することによって、蒸着ターゲットをコンディショニングするステップと、を含む方法である。任意ではあるが、各アークに供給されるエネルギは、蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しくされる。

別の例示的な実施形態は、蒸着プロセスを制御する方法であって、該方法は、蒸着プロセスをユーザ指定の出力電力で稼動するステップであって、蒸着プロセスは電源によって給電されるステップ、および、測定されたアーク周波数が所定の閾値を超えたときには、蒸着プロセスをターゲットコンディショニングモードに切り替えるステップと、蒸着プロセスにおける電気アークの発生を検出するステップと、実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、電源の出力電流を調整し、エネルギが各アークに供給される間隔を調整するステップと、測定されたアーク周波数が所定の閾値を下回るまで、検出および調整を繰り返すステップとを行う、ステップを含む。任意ではあるが、各アークに供給されるエネルギは、蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しくされる。

別の例示的な実施形態は、蒸着システムのための電源であって、該電源は、入力電力を受け入れる入力段と、蒸着プロセスに出力電力を供給する出力段と、入力電力を出力電力に変換する電力変換サブシステムと、電力変換サブシステムと接続されたコントローラとを備え、該コントローラは、ターゲットコンディショニングモード中に、蒸着システムにおける電気アークの発生を検出し、実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、電源の出力電流を調整し、エネルギが各アークに供給される間隔を調整するように構成される。任意ではあるが、コントローラが各アークに供給するように構成されるエネルギは、蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しくされる。

さらに別の例示的な実施形態は、陽極および陰極を有するコーティングチャンバと、コーティングチャンバ内に配置されたターゲットであって、陽極および陰極のうちの１つとして機能するターゲットと、陽極および陰極と接続された電源であって、ターゲットコンディショニングモード中に、蒸着プロセスにおける電気アークの発生を検出し、実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、電源の出力電流およびエネルギが各アークに供給される間隔を調整するように構成される、電源とを備える、蒸着システムである。任意ではあるが、電源が各アークに供給するように構成されるエネルギは、蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しくされる。これらの、および他の実施形態が、本明細書においてより詳細に記載される。

本発明の種々の目的および利点ならびに完全な理解は、添付図面を参照しながら、発明を実施するための最良の形態の項、および添付の特許請求の範囲を参照することによって明らかとなり、より容易に理解される。

例示的な一実施形態では、蒸着ターゲットは、蒸着ターゲットが使用される蒸着システムを稼動し、蒸着システム内に発生するおける電気アークを検出し、実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、蒸着システムに給電する電源の出力電流を調整し、かつエネルギが各アークに供給される間隔を調整することによって、コンディショニングされる。このようにして、実質的に一定のアークエネルギがアークからアークへ供給される。

さらに、蒸着ターゲットは、任意ではあるが、各アークに供給されるエネルギを、蒸着プロセスにおいて使用される蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しくすることによって、より迅速かつ効率的にコンディショニングされる。この最大エネルギ（Ｅ_ｍａｘ）は、一般的に「融解エネルギ」または「融解熱」と呼ばれ、ターゲット材料およびターゲットのサイズに基づいて事前に決定される。蒸着プロセスは、次いで、汚染されたターゲットに関して「ターゲットコンディショニングモード」で稼動される。

ターゲットのコンディショニング中に、アーク放電が検出される。アークに供給されるエネルギは、Ｅ_ｄｅｌ＝Ｖ_ｏｕｔ・Ｉ_ｏｕｔ・Δｔで計算され、ここで、Δｔはエネルギがアークに供給される間隔であり、Ｅ_ｄｅｌはアークに供給されるエネルギであり、Ｖ_ｏｕｔはΔｔの間の出力（アーク）電圧であり、Ｉ_ｏｕｔはΔｔの間の出力（アーク）電流である。間隔Δｔは、例えば「アーク遅延時間」として実行され、アークが検出されるとその間は通常のアーク処理プロシージャが無効化される。通常のアーク処理は、例えば、アークが消滅するまでの所定の期間、電源を遮断するステップを含み得る。Ｖ_ｏｕｔおよびＩ_ｏｕｔは測定され得るので、Δｔは、Ｅ_ｄｅｌが所望の所定のレベルのエネルギに等しくなるように計算される。一部の実施形態では、Ｖ_ｏｕｔは、アーク遅延時間Δｔの間、所定の定数（例えば、３０〜５０Ｖ）で近似されるので、出力電流のみを測定すればよい。制御ループは、Ｉ_ｏｕｔおよびΔｔを調整して、検出されたアークのそれぞれに実質的に同じエネルギを供給するように構成される。任意ではあるが、各アークに供給される同じエネルギ（Ｅ_ｄｅｌ）は、Ｅ_ｍａｘにほぼ等しくされる。一部の実施形態では、ターゲットコンディショニングモードまたはサイクルは、測定されたアーク放電の周波数が所定の閾値を下回るまで継続され、そのときに通常の蒸着を開始または再開する。

アーク放電イベント中にＥ_ｄｅｌがＥ_ｍａｘに等しくなった場合には、電源は、アークが消滅するまでの所定の期間、遮断される。Ｅ_ｄｅｌがＥ_ｍａｘに達する前にアークが消滅した場合には、電源は、アークの消滅が検出された後も通常の稼動を継続する。

アークに供給される電流を制御するために、電源は、アークが検出されたときには、定電流モードで稼動される。アーク放電の周波数が高い（例えば、所定の閾値を上回る）ときには、電源は、アークの周波数に反比例する出力電流を生成するように構成される。例示的な一実施形態では、電源は、電流調節モードで稼動され、該モードでは、出力電流は、アークの有無に関わらず所定のレベルで一定に保持される。

上述のターゲットコンディショニングに対する手法は、従来の手法よりも大幅な速度的利点を提供する。ターゲットコンディショニングサイクルの大部分の間、電源を通常電力で稼動すること、および、アーク遅延時間Δｔの間、最大量のエネルギをターゲットに供給することは、コンディショニング時間を４〜５時間から、わずか１時間に短縮し得る。

ＤＣスパッタリングプロセスおよび該プロセスにおけるアーク放電の制御に関するさらなる情報は、共有に係わりかつ同一人に譲渡された、米国特許第５，７１８，８１３号、「Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＤＣ Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」に見ることができる。ターゲットコンディショニングに関するさらなる情報は、共有に係わりかつ同一人に譲渡された、米国特許第６，３６８，４７７号、「Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｐｌａｓｍａ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ」、および第６，４５１，３８９号、「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｉａｍｏｎｄ ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ」に見ることができる。

図面を参照すると、複数の図面を通じて類似した要素には同じ参照番号が付されており、図１は、本発明の例示的な実施形態に従った、蒸着システム１００の機能ブロック図である。この特定の例示的な実施形態では、蒸着システム１００は、直流（ＤＣ）スパッタリングシステムである。しかしながら、本発明の原理は、制限なしに、蒸着およびスパッタリングのような物理蒸着（ＰＶＤ）プロセスを含む、アーク放電に関係する任意の蒸着プロセスに適合する。本発明の原理は、制限なしに、ＤＣ、交流（ＡＣ）、パルス出力、およびＲＦ出力プロセスに適用され得る。

図１において、蒸着システム１００は、陽極１１０と、ターゲット１２０が電気的に接続された陰極１１５とを有する、コーティングチャンバ１０５を含む。この例示的な実施形態では、ターゲット１２０自身が陰極１１５として機能する。他の実施形態では、ターゲット１２０は、陽極１１０として機能するか、または陽極１１０と電気的に接続される。図１に示された例示的な実施形態では、陽極１１０は、コーティングチャンバ１０５の壁と一致し得る。一部の実施形態では、陽極１１０は接地電位であり、ターゲット（陰極）は負電位である。ターゲット１２０および基板（または被加工物）１２５は、コーティングチャンバ１０５内に配置される。蒸着プロセス中、コーティングチャンバ１０５は内部の気体が排除され、アルゴンのような不活性ガス（図１には示さず）がコーティングチャンバ１０５内に導入される。ガスは、電気エネルギによって「点火」されると、プラズマになり、その正イオンがターゲット１２０に衝突して、ターゲット材料の原子を叩き出して遊離（スパッタリング）させ、基板１２５上に膜として堆積させる。

蒸着システム１００はまた、電源１３０を含む。簡略化のために、電源１３０内の関連する機能ブロックのみが、図１に含まれている。電源１３０は、ＡＣライン１３５からＡＣ入力電力を受け入れる入力段（図１には示さず）を含む。電源１３０の出力段（図１には示さず）の出力１４０において、電源１３０は、ＤＣ出力電力（Ｐ_ｏｕｔ）を生成する。出力１４０は、コーティングチャンバ１０５の陽極１１０および陰極１１５に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ１４５が、ＡＣライン１３５からのＡＣ入力電力を、プラズマを励起するためのＤＣ電力に変換する。

コントローラ１５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４５の動作を制御する。例示的な一実施形態では、コントローラ１５０は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）と内蔵プログラム命令を含むメモリとを含む、内蔵型コンピューティングデバイスである。一般に、コントローラ１５０の機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはいくつかのそれらの組み合わせにおいて実装される。コントローラ１５０は、入力として、出力電流センスライン１５５と、出力電圧センスライン１６０と、ユーザ指定の電力設定値１６５とを受け入れる。制御ライン１７０によって、コントローラ１５０はＡＣ／ＤＣコンバータ１４５を制御することができる。例えば、コントローラ１５０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１４５の負荷サイクル比またはスイッチング周波数を変更し得る。電源１３０のような電源は、しばしば「スイッチモード電源」と称される。電源は、コントローラ１５０の制御により、オン／オフが迅速に切り替えられて、コーティングチャンバ１０５内のアーク放電を制御する。

例示的な実施形態では、コントローラ１５０は、電気アークを検出し、出力電流（Ｉ_ｏｕｔ）およびΔｔを調整して、実質的に同じエネルギを、検出されたアークのそれぞれに供給するように構成される。任意ではあるが、Ｅ_ｄｅｌは、特定のターゲット１２０の所定のＥ_ｍａｘにほぼ等しくなるように設定される。一実施形態では、コントローラ１５０は、測定されたアーク周波数が所定の閾値を下回るまでターゲットコンディショニングモードを保持し、その後、通常の蒸着プロセスを再開するように構成される。当業者が承知のとおり、コントローラ１５０は、例えば電圧センスライン１６０、電流センスライン１５５、またはその両方を監視することによって、アークを検出し得る。

一実施形態では、コントローラ１５０は、アークが検出されたときに、電源１３０を定電流モードに切り替えるように構成される。これは、アーク遅延時間Δｔの間にアークに供給される電流量を制御する。測定されたアーク周波数が所定の閾値を上回った場合には、本実施形態では、コントローラ１５０は、出力電流（Ｉ_ｏｕｔ）をアーク周波数に反比例させるようにさらに構成される。上述のように、コントローラ１５０は、Ｉ_ｏｕｔおよびＶ_ｏｕｔの両方を測定することによって、所望のＥ_ｄｅｌ、Ｉ_ｏｕｔ、および出力電圧（Ｖ_ｏｕｔ）に基づいて、Δｔを計算するように構成される。異なる例示的な実施形態では、コントローラ１５０は、Ｖ_ｏｕｔを定数で近似するように構成され、この場合には、Ｉ_ｏｕｔのみを測定すればよい。

図２は、本発明の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲット１２０をコンディショニングするための方法の流れ図である。ステップ２０５で、蒸着システム１００は、ターゲット１２０を使用して稼動される。ステップ２１０で、コントローラ１５０は、蒸着プロセス中に発生する電気アークを検出する。ステップ２１５で、コントローラ１５０は、Ｉ_ｏｕｔおよびΔｔを調整して、ほぼ同じエネルギＥ_ｄｅｌを、ステップ２１０で検出された各アークに供給する。一部の実施形態では、Ｅ_ｄｅｌは、Ｅ_ｍａｘにほぼ等しい。Ｅ_ｍａｘは、ターゲット１２０を構成する材料およびターゲット１２０のサイズに依存し、ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ，ＬＬＣによって出版された「Ｔｈｅ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ」のような、手軽に利用できる参考文献を参照することによって決定され得る。ターゲット１２０がコンディショニングされると、ステップ２２０でプロセスは終了する。

図３は、本発明の例示的な実施形態に従った、蒸着プロセスを制御するための方法の流れ図である。最初に、ステップ３０５において、蒸着システム１００は、ユーザ指定の出力電力（設定値１６５）で稼動される。ステップ３１０で蒸着プロセスが完了した場合には、プロセスはステップ３１５で終了する。そうでない場合には、プロセスはステップ３２０へ進む。ステップ３２０で、コントローラ１５０が、所定の閾値Ｔを超えるアーク周波数を（例えば、アーク／秒の単位で）測定した場合には、ステップ３３０で、蒸着システム１００はターゲットコンディショニングモードに切り替わることができ、該モードでは、アーク周波数がＴ以下（厳密には、特定の実施形態に応じて、Ｔ未満）になるまで、図２のステップ２０５、２１０、および２１５が実行される。アーク周波数が特定の基準を満たしたら、プロセスが完了するまで、またはアーク周波数が再びＴを超えるまで、プロセスはステップ３０５〜３２５に戻ることができる。ステップ３２５で、蒸着システム１００がターゲットコンディショニングモードではなく通常の蒸着モードで稼動している間、蒸着システム１００は、アークを消滅するために所定の期間電源１３０を遮断する、通常のアーク処理を用いることができる。図３に示された例示的な実施形態は、物理的な清浄のために、コーティングチャンバ１０５の換気またはコーティングチャンバ１０５からのターゲット１２０の取り外しを必要とせずに、ターゲット１２０をコンディショニングできるという利点を有する。

図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲット１２０をコンディショニングするための方法の流れ図である。図４Ａおよび図４Ｂに示されたステップは、所定の間隔で定期的に実施される。示された特定の例示的な実施形態では、この間隔は、１００ｍｓである（ブロック４０５）。ステップ４１０で、コントローラ１５０は、以前の１００ｍｓにわたって平均アーク密度（ＡＤＡＶＧ）を計算する。コントローラ１５０は、制御ループが止まるまで、より長い期間（例えば、４〜５秒）にわたって１００ｍｓごとにサンプリングしたアークの発生を平均し得る。ステップ４１５で、コントローラ４１５は、示されるように、電源１３０に対する電流限度（ＩＬＩＭ）を計算する。ＡＤＴＨＲＥＳＨは、所定のアーク周波数閾値（例えば、５〜１０アーク／秒）であり、蒸着システム１００がターゲットモードで稼動するのか、または通常の処理モードで稼動するのかを制御するために使用される。ＩＬＩＭＭＩＮおよびＩＬＩＭＭＡＸは、それぞれユーザ提供の最小および最大出力電流値である。ＡＤＡＶＧがＡＤＭＡＸを超える場合には、ＩＬＩＭはＩＬＩＭＭＩＮに設定される。例示的な一実施形態では、ＡＤＭＡＸは２５０アーク／秒である。

ステップ４１５で計算されたＩＬＩＭが、ステップ４２０でＩＬＩＭＭＡＸを超えた場合には、ステップ４２５で、ＩＬＩＭはＩＬＩＭＭＡＸに制限される。一方、ＩＬＩＭが、ステップ４３０でＩＬＩＭＭＩＮ未満であった場合には、ステップ４３５で、ＩＬＩＭはＩＬＩＭＭＩＮに設定される。ステップ４４０で、コントローラ１５０は、ＩＬＩＭを制御ループに適用し、プロセスは図４Ｂのステップ４４５へと進む。

ステップ４１０で決定されたＡＤＡＶＧが、ステップ４４５でＡＤＴＨＲＥＳＨ以下であった場合には、ステップ４５０で、アーク遅延時間Δｔ（図４Ｂの「ＴＤ」）はゼロに設定されるが、これは、ターゲットコンディショニングが完了し、蒸着システム１００が通常の処理を再開できることを意味する。ステップ４４５でＡＤＡＶＧがＡＤＴＨＲＥＳＨを超えた場合には、プロセスは４５５へと進む。ステップ４５５で、コントローラ１５０は、示されるように、アーク遅延時間ＴＤを計算する。図４Ｂの「ＥＡＲＣ」は、各アークに供給される所定の一定エネルギである。すなわち、ＥＡＲＣは、検出されたアークのそれぞれに対してＥ_ｄｅｌが設定される一定値である。一部の実施形態では、ＥＡＲＣはＥ_ｍａｘにほぼ等しい。図４Ｂの「ＶＡＲＣ」は、アーク遅延時間ＴＤの間の電源１３０の出力電圧である。一部の実施形態では、ＶＡＲＣが測定される。他の実施形態では、ＶＡＲＣは所定の定数で近似される。ステップ４６０で、コントローラ１５０は、計算されたアーク遅延時間ＴＤを制御ループに適用する。

図５Ａおよび図５Ｂは、本発明のさらに別の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲット１２０をコンディショニングするための方法の流れ図である。電源１３０の出力電流は、アーク出現の前後で変わらないことが理想的である。実際には、出力電流は、アーク遅延時間ＴＤが終了するまで大幅に上昇し得、出力１４０は、アークが消滅するまでの所定の期間遮断される。この非理想的挙動を補償するために、図５Ａおよび図５Ｂに示された例示的な実施形態は、電源１３０の出力１４０が、各アークに実質的に同じエネルギを供給するという目的を満たすように、電流限度（ＩＬＩＭ）およびアーク遅延時間（ＴＤ）を調整する。任意ではあるが、この一定のアークエネルギは、Ｅ_ｍａｘにほぼ等しくされる。図５Ａおよび図５Ｂに示された例示的な実施形態は、電源１３０の出力電圧（Ｖ_ｏｕｔ）を定数（例えば、３０〜５０Ｖ）として扱う。出力電流とアーク遅延時間との積（Ｉ_ｏｕｔ・Δｔ）は、既知の定出力電圧Ｖ_ｏｕｔに対する所定のＥ_ｄｅｌの比率にほぼ等しくなるように制御される。したがって、この特定の例示的な実施形態は、Ｉ_ｏｕｔ・Δｔに基づいて稼動する。

図４Ａおよび図４Ｂに示された実施形態と、図５Ａおよび図５Ｂに示された実施形態との間の主な差異は、図５Ｂのステップ５０５で生じる。この実施形態では、ＴＤは、ブロック５０５に示されるように計算される。ＤＥＬＡＹＭＩＮおよびＤＥＬＡＹＭＡＸは、それぞれ所定の最小および最大の許容可能なアーク遅延時間である。例示的な一実施形態では、ＤＥＬＡＹＭＩＮは３３μｓであり、ＤＥＬＡＹＭＡＸは２５０μｓである。

結論として、本発明は、とりわけ、蒸着ターゲットをコンディショニングするため方法およびシステムを提供する。当業者は、多数の変形および置換を、本発明、その使用、およびその構成に行って、本明細書に記載された実施形態によって達成される結果と実質的に同じ結果を達成し得ることを、容易に理解し得る。したがって、本発明を、開示された例示的な形態に限定することは、意図されていない。多数の変形、改良、および代替的な構成が、特許請求の範囲に記載されている開示された発明の範囲および趣旨に含まれる。

図１は、本発明の例示的な実施形態に従った、蒸着システムの機能ブロック図である。 図２は、本発明の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法の流れ図である。 図３は、本発明の例示的な実施形態に従った、蒸着プロセスを制御するための方法の流れ図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法の流れ図である。 図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の別の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法の流れ図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、本発明のさらに別の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法の流れ図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、本発明のさらに別の例示的な実施形態に従った、蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法の流れ図である。

Claims (26)

1. 蒸着ターゲットが使用される蒸着システムを稼動するステップと、
   該蒸着システムにおける電気アークの発生を検出するステップと、
   実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、該蒸着システムに給電する電源の出力電流を調整するステップおよびエネルギが各アークに供給される間隔を調整するステップによって、蒸着ターゲットをコンディショニングするステップと、
   を包含する、蒸着ターゲットをコンディショニングするための方法。
2. 各アークに供給される前記エネルギは、前記蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しい、請求項１に記載の方法。
3. 前記稼動するステップ、検出するステップ、およびコンディショニングするステップは、測定されたアーク周波数が所定の閾値を下回るまで行われる、請求項１に記載の方法。
4. 前記電源は、アークが検出されたときに、定電流モードに切り替えられる、請求項１に記載の方法。
5. 前記出力電流は、測定されたアーク周波数が所定の閾値を超えたときに、該測定されたアーク周波数に反比例するように調整される、請求項１に記載の方法。
6. エネルギが各アークに供給される前記間隔を調整するステップは、
   アークの遅延時間中に、前記電源の前記出力電流および出力電圧を測定するステップと、
   各アークに供給される前記実質的に同じエネルギ、該測定された出力電流、および該測定された出力電圧に基づいて、エネルギが各アークに供給される間隔を計算するステップと、
   を含む、請求項１に記載の方法。
7. 前記アークの遅延時間中に、前記出力電圧は、測定されたものではなく所定の定数で近似され、エネルギが各アークに供給される前記間隔は、各アークに供給される前記実質的に同じエネルギ、前記測定された出力電流、および該近似出力電圧に基づいて計算される、請求項６に記載の方法。
8. 蒸着プロセスをユーザ指定の出力電力で稼動するステップであって、該蒸着プロセスは電源によって給電される、ステップと、
   測定されたアーク周波数が所定の閾値を超えたときに、
   該蒸着プロセスをターゲットコンディショニングモードに切り替えるステップと、
   該蒸着プロセスにおける電気アークの発生を検出するステップと、
   実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、該電源の出力電流を調整し、エネルギが各アークに供給される間隔を調整するステップと、
   測定されたアーク周波数が所定の閾値を下回るまで、該検出するステップおよび該調整するステップを繰り返すステップと、
   を行うステップと、
   を包含する、蒸着プロセスを制御するための方法。
9. 各アークに供給される前記エネルギは、前記蒸着プロセスにおいて使用される蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しい、請求項８に記載の方法。
10. 前記測定されたアーク周波数が前記所定の閾値を下回った後に、前記ユーザ指定の出力電力で、前記蒸着プロセスの稼動を再開するステップ、
    をさらに包含する、請求項８に記載の方法。
11. 前記ターゲットコンディショニングモード中に、前記電源は、電流調整モードに切り替えられ、そこで、該電源の前記出力電流がアークの存在とは無関係に所定のレベルで実質的に一定に保持される、請求項８に記載の方法。
12. 入力電力を受け入れる入力段と、
    蒸着プロセスに出力電力を供給する出力段と、
    該入力電力を該出力電力に変換する電力変換サブシステムと、
    該電力変換サブシステムと接続されたコントローラであって、ターゲットコンディショニングモード中に、
    該蒸着システムにおける電気アークの発生を検出し、
    実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、電源の出力電流を調整し、エネルギが各アークに供給される間隔を調整するように、
    構成される、コントローラと、
    を備える、蒸着システムのための電源。
13. 前記コントローラが各アークに供給するように構成されるエネルギは、前記蒸着プロセスにおいて使用される蒸着ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しい、請求項１２に記載の電源。
14. 前記電力変換サブシステムは、交流を直流に変換する、請求項１２に記載の電源。
15. 前記コントローラは、測定されたアーク周波数が所定の閾値を下回るまで、前記ターゲットコンディショニングモードを保持する、請求項１２に記載の電源。
16. 前記コントローラは、アークが検出されたときに、前記電源を定電流モードに切り替えるように構成される、請求項１２に記載の電源。
17. 前記コントローラは、前記出力電流を、測定されたアーク周波数が所定の閾値を超えたときに、該測定されたアーク周波数に反比例するように調整するように構成される、請求項１２に記載の電源。
18. 前記コントローラは、
    アークの遅延時間中に、前記電源の前記出力電流および出力電圧を測定し、
    各アークに供給される実質的に同じエネルギ、該測定された出力電流、および該測定された出力電圧に基づいて、エネルギが各アークに供給される前記間隔を計算するように、構成される、
    請求項１２に記載の電源。
19. 前記コントローラは、
    前記アークの遅延時間中に、前記出力電圧を所定の定数で近似し、
    各アークに供給される前記実質的に同じエネルギ、前記測定された出力電流、および該近似出力電圧に基づいて、エネルギが各アークに供給される前記間隔を計算するように、構成される、
    請求項１８に記載の電源。
20. 陽極および陰極を有するコーティングチャンバと、
    該コーティングチャンバ内に配置されたターゲットであって、該陽極および該陰極のうちの１つとして機能する、ターゲットと、
    該陽極および該陰極と接続される電源であって、ターゲットコンディショニングモード中に、
    蒸着システムにおける電気アークの発生を検出し、
    実質的に同じエネルギを各アークに供給するように、該電源の出力電流およびエネルギが各アークに供給される間隔を調整するように、
    構成される、電源と、
    を備える、蒸着システム。
21. 前記電源が各アークに供給するように構成される前記エネルギは、前記ターゲットが損傷を受けずに耐え得る最大エネルギにほぼ等しい、請求項２０に記載の蒸着システム。
22. 前記電源は、測定されたアーク周波数が所定の閾値を下回るまで、前記ターゲットコンディショニングモードを保持する、請求項２０に記載の蒸着システム。
23. 前記電源は、アークが検出されたときに、該電源を定電流モードに切り替えるように構成される、請求項２０に記載の蒸着システム。
24. 前記電源は、前記出力電流を、測定されたアーク周波数が所定の閾値を超えたときに、該測定されたアーク周波数に反比例するように調整するように構成される、請求項２０に記載の蒸着システム。
25. 前記電源は、
    アークの遅延時間中に、該電源の前記出力電流および出力電圧を測定し、
    各アークに供給される前記実質的に同じエネルギ、該測定された出力電流、および該測定された出力電圧に基づいて、エネルギが各アークに供給される前記間隔を計算するように、構成される、
    請求項２０に記載の蒸着システム。
26. 前記電源は、
    前記アークの遅延時間中に、前記出力電圧を所定の定数で近似し、
    各アークに供給される前記実質的に同じエネルギ、前記測定された出力電流、および該近似出力電圧に基づいて、エネルギが各アークに供給される前記間隔を計算するように、構成される、
    請求項２５に記載の蒸着システム。

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