AE 的2007年第四季度平板显示器新闻指出了制程挑战和有关制程主要部分的解决方案：靶材。以下部分叙述了有关靶材的专门制程战略及其对薄膜质量、生产量和盈利能力等重大目标的影响。

显著降低制造过程成本，并提高制程生产量的方法之一就是更有效地利用靶材。提高靶材使用寿命和利用率可以降低必须购买的靶材量，并能够在停止制程清洁或置换靶材期间延长有效生产时间。

一套完善的靶材使用寿命延长战略涉及两个主要部分：第一，尽可能保持良好的靶材质量；第二，一旦靶材质量退化，尽可能防止会对薄膜质量造成的不利影响。

保持靶材质量

在使用平面靶材的典型磁控溅射工艺中，溅射集中在“跑道”(racetrack)，即切线磁场最强的靶材表面区域。（图1和图2）

图1 显示跑道侵蚀模式的平面靶材

图2 平面靶材跑道侵蚀模式的截面展示

跑道外面的溅射速率要低得多，并且可能会形成氧化物（图3）。在 ITO 等陶瓷靶材的溅射过程中，因为靶材材料中含氧，并且通常会被引入腔体，所以氧化物可以轻易形成。在金属溅射中，氧的存在可归因于腔体泄露或由于基板以及载体的除气作用引起的水汽。形成氧化物的区域通常被称为“结瘤”。这些氧化物区域是绝缘的，并且允许电荷积累。由于薄膜非常薄，即使在低压状况下，电场也特别强。一旦电场足够强，靶材表面就会出现击穿（电弧）。这些电弧产生的粒子会损害基板。在严重的情况下，当电弧没有被消除，或因为没有电源灭弧或电源灭弧不足导致电弧持续燃烧时，也会损害靶材材料。

图3 在使用平面靶材的典型磁控工艺中，靶材表面低溅射速率区域的小爆炸会释放出粒子，使您不得不在靶材被全面被利用之前就需要替换靶材。

直流电 (DC) 脉冲降低了结瘤形成的可能性，有助于在长时间内保持靶材质量，从而使您可以更好地利用靶材。这种制程电源方法通过定期反转极性使靶材表面放电，来减少电解质的形成和电弧放电。随着频率增加，电解质表面放电的频率也有所增加，从而降低了结瘤形成的可能性。这不仅能够延长靶材使用寿命，还能够降低对基板的损害。

因此，如果您在使用直接直流电，你可以考虑增加一个直流电脉冲产品，如 AE 的 Pulsar^® 配件。如果您在建立一个新制程，您可以考虑一个脉冲直流电电源，如 AE 的 Pinnacle^® Plus+ 产品。欲知脉冲直流电的优点详情，请参见我们2007年第二季度平板显示器重点新闻《我怎样判断脉冲直流电是否适合我的 FPD 制程？》。

减少质量下降的靶材带来的不利影响

在靶材使用寿命结束前减少恶劣的靶材环境带来的不利影响是延长靶材使用寿命的另一个主要因素。具有低储能和高效电弧管理特点的优质电源让您能够运行即使含有结瘤的陈旧靶材，而不会受到图3所列现象的不利影响。

当限制输送至电弧的电源引起结瘤爆炸时，高效的电弧管理和低储能可以降低损害。这些特点让您可以运行一个可能含有结瘤的陈旧靶材，同时将电弧能量降至可以保持薄膜质量的水平。如果没有这些特点，当结瘤形成增加时，您必须停止制程，丢弃和置换靶材，即使靶材可能仅被利用了一部分。这使您必须使用全新的靶材，从而增加了成本，即使旧靶材可能仅被利用了一部分。它还会因为要求系统全面停工而降低生产量。（请参见下列 Arc Synch^TM ，有关电弧管理技术的详情）

使用可旋转靶材

如果靶材利用率对您制程成本尤为重要，并且您想要避免图3所列的现象，您可以通过使用可旋转靶材获益。尽管它们的成本比平面靶材高，但是可旋转靶材的利用率通常为85%，而平面靶材仅为35%到50%。这些数据与您正在采用的制程电源方法或靶材材料无关。

请注意，可旋转靶材的应用范围有限。它们不能容易地与 RF 电源. 兼容。通常而言，它们在交流电 (AC)、直流电或脉冲直流电电源制程中使用效果最佳。此外，由于受到制造条件限制，并不是所有的靶材材料都可以利用。

除了可以提高利用率，使用可旋转靶材的另一个重大好处就是它们不受图3列出的结瘤爆炸问题的影响。与以跑道模式侵蚀的平面靶材不同，可旋转靶材的整个表面侵蚀很均匀。因此，侵蚀模式不会出现“边缘”，除非在靶材的极端部位，而这通常分布于基板终端以外，因此不会影响薄膜质量。对于平面靶材而言，这些边缘容易造成促进氧化物形成的环境，从而导致结瘤、电弧放电和基板损害等问题。

在考虑靶材问题时，利用率并不是唯一存在的问题。靶材串扰是一种潜在的变弱现象，它会导致基板电弧放电、基板和靶材损坏、以及可能出现的最终电源损坏。串扰还可能使您无法获得所期望的功率值，从而降低产量。

什么是靶材串扰？较大的基板，例如在 FPD 制造中经常使用到的那些，每个腔室可能需要1打或更多的靶材。为了与一个单室相吻合，必须缩小靶材之间的空隙。当空隙狭小的靶材处于不同的电位时，它们会互相干扰，从而导致上述严重问题的出现。

CEX 或相位同步

CEX 是多数 AE 电源的功能之一，它可减轻串扰，并消除与之相关的问题。CEX 通常又叫相位同步，指的是普通励磁机。该功能可与您系统上的所有电源相匹配，与其波形相吻合，从而使所有的阴极始终处于相同相位。图4显示了在没有使用 CEX 时会出现的阴极之间的较高电位差。

图4 显示阴极之间较差的同步和高电位差的范围追踪

CEX 的优势明显。首先，它可以保护您的设备投资。还可以通过降低电源、基板和靶材损坏带来的风险帮助保持薄膜质量以及缩短可能出现的制程停工期。此外，它还可以提高制程稳定性，并可以实现较大基板所需的高功率。AE 的众多产品都提供 CEX 及其相关优势。

Arc Synch^TM 技术

Arc Synch 技术借助 CEX 得到了良好的应用，制定全面的战略控制因靶材串扰以及其它情形造成的电弧放电。就像 CEX 一样，电弧同步可与一个系统中的所有电源相匹配，从而使得所有部件对电弧作出反应，即使只有一个部件感测到了电弧。如果没有电弧同步，那么只有那个感测到电弧的部件可对此作出反应，而其它所有电源则继续照常运行。这会导致这些阴极相互干扰，从而导致基板电弧放电、基板和靶材损坏、以及可能出现的最终电源损坏。有了电弧同步，当感测到电弧时，所有系统电源的同时响应可以消灭该电弧，从而防止阴极再燃烧和消弧导致阴极的相互干扰。

欲了解 Arc Synch 及电弧控制详情，请参见 AE 的《Arc Reduction in Magnetron Sputtering of Metallic Materials》白皮书。如果您想讨论有关电弧控制、CEX、Arc Synch 以及其它电源管理技术是如何改善制程的，请电邮 FPDapplications@aei.com 联系我们。

您正力图从 FPD 制程中获取更多好处吗？

AE 的 FPD 战略营销专家 Bruce Fries 和 AE 的 FPD 战略营销工程师 Ken Nauman 将为您的一些疑难问题提供解答。 提交您的问题或评论至 FPDapplications@aei.com。若要直接联系 Ken Nauman，请致电+1.970.214.6280，或电邮：Ken.Nauman@aei.com 。

1. 脉冲直流电的优势听起来不错，但我担心我的溅射速率。脉冲直流电可以在反向脉冲过程中清除溅射能量吗？
2. 我使用了 AE 的 VFP（虚拟前面板，Virtual Front Panel）来控制和监控我的电源，但 VFP 有助于制程的改良吗？
3. 凭您的经验，您是否遇到过简单、低成本而又能显著改进制程的方法？
4. 我力求尽可能在 PVD 制程方面实现并维持最高生产效率。我在哪儿可以获得帮助?
5. 对于为了增加 FPD 生产利润而需要行业改变的推动因素您有何见地？

1. 脉冲直流电的优势听起来不错，但我担心我的溅射速率。脉冲直流电可以在反向脉冲过程中清除溅射能量吗？
   答： 这取决于您的电源质量。质量差的电源的确会降低溅射速率，因为它们会在反向脉冲时消耗溅射能量。而 AE 电源则可在反向脉冲期间储存能量。这些能量可在随后的脉冲期间得到利用，从而保持您的溅射速率和产量。
   
   
2. 我使用了 AE 的 VFP（虚拟前面板，Virtual Front Panel）来控制和监控我的电源，但 VFP 有助于制程的改良吗？
   答： 是的。VFP能够通过您的个人电脑操作您的制程并观察结果。事实上，在测试新方法时，您甚至不需要靠近生产工具。您可以通过以太网在网络上进行远程控制或监控。在系统启动或研发模式下，您可以一边写新方法，一边在一个具体的工具上模拟具体的制程环境。这非常方便而且通用，并可以减少昂贵的工具耗费。很多 AE 电源都提供 VFP。欲了解详情，请与我们联系。
   
   
3. 凭您的经验，您是否遇到过简单、低成本而又能显著改进制程的方法？
   答： 我想到了一些，但让我们的重点集中在一种常用的方法：电缆长度和质量。减少电弧放电和电弧损伤的一种方法是检查您的电源和阴极之间的电缆。能量被感应贮存在电缆线路中，而每米电缆都具有一定的感应系数。缩短电缆长度和使用低感应的电缆能够减少供电电缆-阴极系统中贮存的能量。这能够降低电弧放电时可能传递给电弧的电量。因此，尽量在电源和阴极之间使用最短、感应系数最低的电缆。
   
   
4. 我力求尽可能在 PVD 制程方面实现并维持最高生产效率。我在哪儿可以获得帮助？
   答： 如今的 FPD 行业非常注重生产量和成品率，最大限度地提高 PVD 制程的效率至关重要。随着应用与制程的发展，AE 能够与原始设备制造商 (OEM) 合作，共同优化您的先进技术。选择能够提供全面且响应迅速的支持服务的设备供应商使您的系统能够随着新技术的推出而不断改进。
   
   您的设备供应商的支持服务应涵盖以下几点：
   
   • 应用支持^[1]—E 拥有一批我们所涉足行业的专家，能够帮助您寻找与制程有关的机遇。AE 的设计团队运用不断积累的经验进一步开发产品，无论当下还是未来，客户都会从中受益。
   • 制程改进产品^[1]—您的制程是否都实现了最大的生产量、成品率和成本效益？通过全面利用 AE 的多元化产品组合能够助您找到量身定制的优化方案。这有助于确保您的制程能够产出理想的产品。
   • 产品维护服务^[1]—AE 在全球所有主要生产地区均设有便利的全方位服务中心。我们经验丰富的员工保证为您提供快捷、专业的服务体验。
   • 产品升级服务^[1]—产品的不断改进是 AE 以及我们客户成功的关键所在。我们为您提供此类升级服务，从而延长您产品的使用寿命，提高产品性能。
   
   [1] 请联系您的设备供应商，了解适合您的 AE 支持服务选择。
   
   
5. 对于为了增加 FPD 生产利润而需要行业改变的推动因素您有何见地？
   答： 市场现状的确让人沮丧。在消费者开始购买更多 FPD 或生产成本大幅降低之前，利润不尽如人意，您或许觉得您正处于徘徊彷徨之中。但我们仍有充分的理由保持乐观。首先，消费者对 FPD 技术仍然有着浓厚的兴趣，因此这一市场有着巨大的发展潜力。而只需一些变化就能够将这种潜力转化为实际利润。
   
   半导体行业的开端与如今的 FPD 市场十分相似。消费者兴趣十足，但销量却滞后。半导体行业是如何克服这一困境，迎接销量增长并最终实现可持续的利润率的呢？其中有诸多因素，包括生产效率的提高和适中的原料价格——这使得终端产品成本下降，从而扩大了市场渗透率，促进了消费需求的增长。
   
   已经有迹象表明 FPD 行业正循着半导体行业的发展轨迹前行。娱乐“迷”持续购买 FPD 产品以取代现在已经无法满足其需求的 CRT 技术。所有大型电脑制造商都不再认为 FPD 是一种奢侈品，其中大多数厂商将 FPD 作为新系统的标准配置。而通过行业联盟使得成本进一步降低正在不断改善应用和分销渠道。环境正在不断改善，而这一有利的变化仍将继续。