TW573041B - Method for improving performance of sputtering target - Google Patents

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    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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    • C23C14/35Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
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    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
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    • H01J37/34Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
    • H01J37/3402Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
    • H01J37/3405Magnetron sputtering
    • H01J37/3408Planar magnetron sputtering

Description

573041 五、發明說明(1) 發明領域 本案係為一種改良濺鍍靶(Target)使用效率的方法, 尤指一種適用於一掃描型磁控式濺鍍機(Sputter)上之改 良濺鍍靶使用效率的方法。 發明背景 在半導體製程或是薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD) 之製造過程中,濺鍍(Sputtering)係為經常使用之薄膜沈 積技術,利用電聚的離子轟擊,以動量轉換的原理,在氣 相中製備沈積元素,以便進行薄膜沈積。 現在使用的薄膜電晶體液晶顯示器之濺鍍機大都使用 掃描型磁控式,請參閱第一圖,其係一般常見之掃描型磁 控式濺鍍機之設備示意圖。該掃描型磁控式濺鑛機之磁 10放置於濺鍍靶11後面,並以一步進馬達帶動其運轉,兮 磁鐵10為直立式長方形’掃描方式為左右反覆折返式, 該磁鐵1 0在掃描至左右兩端折返處附近時,因受限^= 制磁鐵掃描之步進馬達的機械效能,不得不減心暫;:控 故左右兩端折返處附近的磁場遠強於中央 ,^ 左右兩端折返處附近的濺鍍靶蝕刻率特別大,成:成該 使用上的最大制約機制’致使昂貴的減鑛把使用以乾 請參閱第二園 八丨小π 筲知技術瀹龢 鎢(Mow)靶後,該鉬化鎢靶之蝕刻展洚曰 又一金 表,其中該鉬化鎢靶20的厚度為16 、I、、、 田乐一圖及表_可
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五、發明說明(2) 知,該磁鐵左端折返處210之範圍21、24、27及該磁鐵右 端折返處211之範圍23、26、29的蝕刻厚度(餘刻遠大 於該磁鐵掃描範圍之中心處22、25、28的蝕刻厚度,也因 此造成該鉬化鎢靶20的使用率僅有34%。 表一 位置 蝕刻厚 度(mm) 位置 蝕刻厚 度(mm ) 位置 蝕刻厚 度(mm) 21 13.34 22 9.00 23 14. 87 24 10.46 25 4.39 26 10.46 27 14. 47 28 8. 64 29 12.99
請參閱第三圖及表二,其係利用習知技術濺鍍一鋁 (A 1)靶後,該鋁靶之剩餘厚度量測圖及其對照表,其中該 链乾30的原厚度為16mm。由第三圖及表二可知,該鋁乾30 經使用後,該磁鐵下端折返處32之範圍308、307、315、 322、329、337 > 338 > 309 '316 ' 323 '330 > 339 及該磁 鐵上端折返處31之範圍302、301、310、317、324、331、 332、303、311、318、325、333的剩餘厚度遠小於非該磁 鐵上下端折返處之其他掃描範圍304 '312、319、326、 334 、 305 ' 313 、 320 、 327 、 335 、 306 、 314 、 321 、 328 、 336的剩餘厚度,也因此造成該鋁靶30的使用率僅有33%。
第5頁 573041 五 、發明說明(3) 表二 位置 30 1 302 303 304 305 306 307 308 度 309 310 311 312 313 314 317 318 319 厚 6 10.9 1 1 . 10. 度 位置 320 321 322 1 · 3. 315 316 6· 32 3 324 6. 11.2 11· 11.2 6 6 . 度 位置 327 328 329 330 331 332
325 326 試驗盥=之故申叫人有鑑於習知技術之缺失,乃經悉心 良機鈹&究,並一本鍥而不捨的精神,終發明出本案「改 錢鍍靶使用效率的方法」。 發明概述 用效率^方^要目的係為提供一種改良濺鍍靶(Target)使 上,診棬 ’適用於一掃描型磁控式濺鍵機(SPutter) 〃婦描型磁控式濟辦 '嫂锻機具有一磁鐵,該磁鐵之掃描方 573041 五、發明說明(4) 右;!式’且該掃描型磁控式減鍍機接收-方、、二1率輸人依該磁鐵之掃描範圍而變更,而該 特於該磁鐵掃描至靠近該磁鐵折返處之-二 個階段降低該功率輸入,•以降低該 掃^ ϋ PI = 1濺鍍機對該濺鍍靶之蝕刻率;以及於該磁鐵 圍時1高並維持該功率輸入,利用該 鍍靶的使用效率。 m功率輸入,藉以提高該錢 根據上述構想 根據上述構想 其中該方法係為變更功率法。 其中該磁鐵之掃描係由一步進馬達控 制。 根據上述構想,其中該功率輸入係由一直流電源供應 器 CDC Power Supply)提供。 =上述構想,其中該功率輸人可藉由更改該直流電 源供應|§之電腦控制程式而變更。 〇 =上述構想’其中該特定範圍的大小係與該磁鐵之 知柄圍的大小成正比。 根據上述構想,其中該濺鍍靶之材質可為合金類,如 鉬化鎢(MoW)、鋁化鈥(AINd)。 根據上述構想,其中該濺鍍靶之材質可為氧化物,如 氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化銦鋅(ΙΖ0)。 根據上述構想’其中該賤鍍把之材質可炎 ^(Cr) ^ ^(Al) 〇 買了為金屬類,如 根據上述構想變更該功率輪入的方式係為階梯 573041 五、發明說明(5) 式。 本案 方法,適 濺鍍機具 式,且該 入依該磁 之另一 用於一 有一磁 掃描型 鐵之掃 義一掃描中心點 質上二分 處掃描時 式賤鍛機 返處向該 該磁鐵之 濺鑛乾的 根據 根據 制。 根據 器提供。 根據 源供應器 根據 掃描範圍 根據 鉬化鎢、 之一處 ,漸進 對該濺 掃描中 掃描範 使用效 上述構 上述構 上述構 上述構 之電腦 上述構 的大小 上述構 紹化鈦 目的係為提供一4¾ 播hi 良減鍵數使用效率的 幹描型磁控式濺鍍機 猶,分2 機上,该掃描型磁控式 :和::鐵之掃描方式係描範圍而變更,而,功率輸入,該功率輪,該掃描中心點IS方法之步驟包含:定 •去 ”位於該磁鐵之掃描範圍實 降田λ #從該掃描中心點向該磁鐵折返 #靶^ 1 Η輸入,藉以降低該掃描型磁控 二點Ρ >刻率;以及當該磁鐵從該磁鐵折 〜黑占輙描時,漸推扭古 III & # ^ / k咼該功率輸入,利用 , 而复更該功率輸入,藉以提高該 罕 〇 想,其中該方法係為變更功率法。 想,其中該磁鐵之掃描係由一步進馬達控 心其中该功率輪入係由一直流電源供應 想丄其中該功率輪入可藉由更改該直流電 控制程式而變更。 想,其中該特定範圍的大小係與該磁鐵之 成正比。 想,其中該濺鍍靶之材質可為合金類,如
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五、發明說明(6) 根據上述構想,其中該濺鍍靶之材質可為氧化物,如 氧化銦錫、氧化銦鋅。 根據上述構想,其中該濺鍍靶之材質可為金屬類,如 鉻、鋁。 根據上述構想,其變更該功率輸入的方式係為漸進 式。 ’、、 簡單圖式說明 本案得藉由下列圖示及說明,俾得一更深入之瞭解: 第一圖··其係一般常見之掃描型磁控式濺鍍機之設備示意 圖0 第二圖··其係利用習知技術濺鍍一鉬化鎢靶後,該鉬化鎢 靶之蝕刻厚度量測圖。 第二圖:其係利用習知技術濺鍍一鋁靶後,該鋁靶之剩餘 厚度量測圖。 ' 第四圖:其係使用於第三圖鋁靶中之掃描型磁控式濺鍍機 之磁鐵掃描速度與掃描範圍關係圖。 圖·其係使用於第二圖鋁靶中之掃描型磁控式濺鍍機 線片電阻平均值與該掃描型磁控式濺鑛機之磁 鐵掃描速度關係圖。 第六圖:其係使用於第三圖鋁靶中 之其^ u ^ 粑中之掃描型磁控式賤鍍機 係圖。 亥機鍵靶之表面量測功率關 第 七圖:其係使用於第三圖銘乾中 之掃描型磁控式濺鍍機
573041 發明說明(7) ^濺鍵W吏用冑乾材剩餘厚度示意圖。 =圖·其係本案一較佳實施例之功率輸入與掃描範圍 係圖。 :2 其係本案另一較佳實施例之功率輸人與掃描範圍 本案圖示中所包含之各元件列示如下·· I 0 :磁鐵 II :濺鍍靶 1 2 :基板 1 3 :基板座 2 0 : 19化鶴無 21〜2 9 :鉬化鎢靶上之量測位置 21 0 ·•磁鐵右端之折返處 211:磁鐵左端之折返處 30 :鋁靶 31:磁鐵上端之折返處 32:磁鐵下端之折返處 3 (Π〜3 39:該鋁靶上之量測位置 7 1:307、315、322、329、337 之平均值 72:306、314、321、328、336 之平均值 73:305、313、320、327、335 之平均值 74··304、312、319、326、334 之平均值 75:303、311、318、325、333 之平均值 573041
五、發明說明(8) 較佳實施例說明 、谷月參閱第四圖’其係使用於第三圖銘乾中之掃描型磁 控式濺鍍機之磁鐵掃描速度與掃描範圍關係圖,其中該磁 鐵掃描範圍為6 70mm。由圖可知,當該磁鐵掃描至左右兩 端折返處附近時,因受限於控制該磁鐵運動的步進馬達之 機械效能’故有減速和暫停的動作,而該圖顯示出磁鐵於 距離兩端折返處15mm處由350 (mm/s)減速至340 (mm/s),再 於距離兩端折返處5mm處由340(mm/s)減速至i6〇(mm/s)。 一請參閲第五圖、第六圖、以及第七圖,其係使用於第 二圖鋁靶中之掃描型磁控式濺鍍機之基板中心線片電阻平 均值與該掃描型磁控式濺鍍機之磁鐵掃描速度關係圖、使 用於第三圖鋁靶中之掃描型磁控式濺鍍機之基板中心線片 電阻平均值與輸入功率關係圖、以及使用於第三圖鋁靶中 ,掃描型磁控式濺鍍機之濺鍍靶使用後剩餘厚度示意圖。 該鋁靶左右兩端的蝕刻率為中央的2· 87倍,其原因如下: 磁鐵之減速效應:如第四圖所示 最邊侧的磁鐵掃描速度為160(_/s),而該磁鐵於中央的 ni度為35°(随/s) ’相較之下,兩端最邊側的磁 =知描速度僅為中央的45.71%。而由第五圖可知,當磁鐵 :tΐ愈慢,其基板中心線片電阻平均值愈低,基板上 旱X也愈厚,亦即靶材侵蝕愈多,剩餘厚度愈薄,幾 2線?係。由第六…,當輸入功率愈高;#該土 各片電阻平均值愈低,同理乾材剩餘厚度也愈薄。 573041 五、發明說明(9) :此::’該磁鐵掃描速度愈慢,其濺鑛乾钱刻率也俞 故濺鑛乾邊緣的蝕刻率應為中央〜 鐵之減速效應)。 T央的2·19倍(僅考慮磁 停時二二^鐵之暫停效應:該磁鐵掃描至兩端折返處之暫 …亦會增加磁場的強度’使濺鍵㈣刻率產生加乘效 η暫停時間之通式為…誌,其中δτα暫停時 為總共沈膜時間,TQ為磁鐵掃描總時間,Ν為掃描次
兔=該磁鐵之減速和暫停效應後’濺鍍靶 率為中央的2. 87倍。 J 為了改善濺鑛把使用效率欠佳的問題,本案採取一種 ,磁鐵之掃描範圍而變更功率輸入的方法來改善,請參閱 係:圖第ίΐί案一Ϊ佳實施例之功率輸入與掃描範圍關 ’、 ’斤不之方法的步驟包含:於該磁鐵掃描至靠 3磁鐵折返處之-特定範圍時,分複數個階段降低該功 率輸入,藉以降低該掃描型磁控式濺鍍機對該濺鍍無之蝕 刻率;以及於該磁鐵掃描離開該特定範圍時,提高並維持 該功率輸入,,用該磁鐵之掃描範圍的改變而變更該功率 輸入,藉以提高該濺鍍靶的使用效率,其係為一階梯式變 更功率法。當該磁鐵掃描至靠近該磁鐵折返處15_處時, 進行第一階段降低該功率輸入至971%,而當該磁鐵掃描 至靠近該磁鐵折返處5mm處時,進行第二階段降低該功率 輸入至45· 7%,其中該功率輸入係由一直流電源供應器(dc Power Supply)提供,且該功率輸入可藉由更改該直流電 第12頁 573041 五、發明說明(10) 源供應器之電腦控制程式而變更。根據第八圖所示之階梯 式變更功率法’預計可提高賤鍍把使用率三成以上。 s月參閱第九圖’其係本案另一較佳實施例之功率輸入 與掃描範圍關係圖。第九圖所示之方法的步驟包含:定義 掃描中心點,該掃描中心點位於該磁鐵之掃描範圍實質 七一分之一處;當該磁鐵從該掃描中心點向該磁鐵折返處 掃描時,漸進降低該功率輸入,藉以降低該掃描型磁控式 ,鍍機對該濺鍍靶之蝕刻率;以及當該磁鐵從該磁鐵折返 处向該掃描中心點掃描時,漸進提高該功率輸入,利用該 =之掃描S圍的改變而變更該功率輸入,藉以提高該濺 鍍靶的1用效率,其係為一漸進式變更功率法。第九圖所 不之該掃描中心點為該磁鐵之掃描範圍實質上二分 士 J處,即35〇mm處,且該功率輸入於此處達到最高,其 提Γ力Π = 一直流電源供應器(DC — SuPply) 可藉由更改該直流電源供應器之電腦 义更。根據第九圖所示之漸進式變更功率法, 預计了提尚濺鍍靶使用率三成以上。 ㈣㈡型磁控式⑽… 二程師更換賤錄乾的頻率本並:減少設備 知技術之缺生3两午及預防保養的成本,有效改善習 目的。、,疋具有產業價值,進而達成發展本案之 然皆士任施匠思而為諸般修飾, ITT〒明辱利範圍所欲保護者。 第13頁 573041 圖式簡單說明 第一圖··其係一般常見之掃描型磁控式濺鍍機之設備示意 圖。 第二圖··其係利用習知技術濺鍍一鉬化鎢靶後,該鉬化鎢 靶之蝕刻厚度量測圖。 第二圖··其係利用習知技術濺鍍一鋁靶後,該鋁靶之剩餘 厚度量測圖。 ' 第四圖··其係使用於第三圖鋁靶中之掃描型磁控式濺鍍機 之磁鐵掃描速度與掃描範圍關係圖。 第五圖:其係使用於第三圖鋁靶中之掃描型磁控式濺鍍機 2板中心線片電阻平均值與該掃描型磁控式濺鍍機之磁 織掃描速度關係圖。 其係:Λ用:第三圖紹把中之掃摇型磁控式賤鑛機 平均值與該濺鍍靶之表面量測功率關 :七圖:其係使用於第三圖鋁靶中之掃描型磁控式濺鍍 之濺鍍靶使用後靶材剩餘厚度示意圖。 又 Γ圖圖:其係本案一較佳實施例之功率輸入與掃描範圍關 其係本案另一較佳實施例之功率輪入與掃描範圍 第14頁

Claims (1)

  1. 573041
    1· 一種改良濺鍍乾(Target)使用效率的方 法,適用於一掃描型磁控式濺鍍機(Sputter)上,該掃描 型磁控式’賤鍍機具有一磁鐵,該磁鐵之掃描方式係為左右 反覆折返式,且該掃描型磁控式濺鍍機接收一功率輸入, 該功率輸入依該磁鐵之掃描範圍而變更,而該方法之 包含: 、於該磁鐵掃描至靠近該磁鐵折返處之一特定範圍時, 分複數個階段降低該功率輸入,藉以降低該掃描型批 濺鍍機對該濺鍍無之敍刻率;以及 二工
    於該磁鐵掃描離開該特定範圍時,提高並維持該 輸入,利用該磁鐵之掃描範圍的改變而變更該功 i J ” 藉以提高該濺鑛無的使用效率。 、珣入 2·如申請專利範圍第丨項所述之方法,其中該方法 更功率法。 你為變 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法 係由一步進馬達控制。 其中 該磁鐵之掃描 4.如申請專利範圍第丨項所述之方法,其中該功率 由一直流電源供應器(DC P〇wer Supply)提供。别入係
    5·如申請專利範酊第4項所述之方法,其中該功率 藉由更改該直流電源供應器之電腦控制程式而變 '入可 6·如申請專利範圍第1項所述之方法,其中該特定 大小係與該磁鐵之掃描範圍的大小成正比。 圍的 了·如申請專利範圍第丨項所述之方法,其中該濺鍍 質可為合金類,如鉬化鎢(Mow)、鋁化鈥(A1Nd)。 材
    第15頁 573041 六、申請專利範圍 8曾ί: ϋ!範圍?1項所述之方法,其中該濺鍍靶之材 負可為乳化物,如氧化銦錫(ΙΤ0)、氧化铜辞(ιζο)。 U:: ϊ 範圍第1項所述之方法,其中該濺鍍靶之材 夤可為金屬類’如鉻(Cr)、銘(μ)。 •其變更該功率輸入 適用於一掃描型磁 幂有一磁鐵,該磁 I 〇·如申請專利範圍第1項所述之方法 的方式係為階梯式。 II · 一種改良錢鑛乾使用效率的方法 控式濺鍍機上,該掃描型磁控式濺鐘 右反覆折返式,且控= 驟::率輸入依該磁鐵之掃描範圍而 ^ίί一掃描中心點’該掃描中心點位於該磁鐵之掃描 範圍實質上二分之一處; 料心评指 推隊ΐ:磁鐵從該掃描中心點向該磁鐵折返處掃描時,漸 该功率輸入,藉以降低該掃描型磁控式濺: 濺鑛把之韻刻率;以及 于η亥 當該磁鐵從該磁鐵折返處向該掃描中心點掃描時 功率輸入,!:!用該磁鐵之掃描範圍的改變而變Ϊ 〜率輸入’藉以提咼該濺鑛無的使用效率。 更 12如申請專利範圍第"項所述之方法, 變更功率法。 苁1糸烏 13.如申請專利範圍第η項所述之方法,其中該磁 榣係由一步進馬達控制。 、和 1 4 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法,其中該功率輪入 第16頁 573041 六、申請專利範圍 係由一直流電源供應器提供。 1 5.如申請專利範圍第1 4項所述之方法,其中該功率輸入 可藉由更改該直流電源供應器之電腦控制程式而變更。 1 6.如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該特定範圍 的大小係與該磁鐵之掃描範圍的大小成正比。 1 7.如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該濺鍍靶之 材質可為合金類,如la化嫣、銘化鈥。 18.如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該濺鍍靶之 材質可為氧化物,如氧化銦錫、氧化銦鋅。
    1 9.如申請專利範圍第11項所述之方法,其中該濺鍍靶之 材質可為金屬類,如鉻、鋁。 2 0.如申請專利範圍第11項所述之方法,其變更該功率輸 入的方式係為漸進式。
    第17頁
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