AE 的2007年第四季平板顯示器新聞指出了製程挑戰和有關製程主要部分的解決方案-靶材。以下敘述了有關靶材專門製程策略及其對薄膜品質、產量和盈利能力等重大目標影響。

顯著降低製造過程成本，並提高製程產量的方法之一就是更有效地利用靶材。提高靶材使用壽命和利用率可以降低靶材購買費用，並能夠在製程清潔或置換靶材期間延長有效生產時間。

一套完善的靶材使用壽命延長策略包括兩個主要部分：第一，盡可能保持良好的靶材品質；第二，一旦靶材品質退化，盡可能防止會對薄膜品質造成的不利影響。

保持靶材品質

在使用平面靶材的典型磁控濺射製程中，濺射集中在“跑道”(racetrack)，即切線磁場最強的靶材表面區域。（圖1和圖2）

圖1 顯示跑道侵蝕模式的平面靶材

圖2 平面靶材跑道侵蝕模式的截面展示

在跑道外側的濺射速率是比較低的，並且可能會形成氧化物（圖3）。在 ITO 等陶瓷靶材的濺射過程中，因為靶材材料中含氧，並且通常會被引入腔體，所以氧化物可以輕易形成。在金屬濺射中，氧的存在可歸因於腔體洩露或由於基板以及載體的除氣作用引起的水汽。形成氧化物的區域通常被稱為“結瘤”。這些氧化物區域是絕緣的，並且允許電荷積累。由於薄膜非常薄，即使在低壓狀況下，電場也特別強。一旦電場足夠強，靶材表面就會出現擊穿（電弧）。這些電弧產生的粒子會損害基板。若狀況嚴重，電弧沒有被消除，或因為沒有電源滅弧或電源滅弧不足導致電弧持續燃燒時，也會損害靶材材料。

圖3 在使用平面靶材的典型磁控製程中，靶材表面低濺射速率區域的小爆炸會釋放出粒子，使您不得不在靶材被全面被利用之前就需要替換靶材。

直流電 (DC) 脈衝降低了結瘤形成的可能性，有助於在長時間內保持靶材品質，進而使您可以更好地利用靶材。這種製程電源方法通過定期反轉極性使靶材表面放電，來減少電解質的形成和電弧放電。隨著頻率增加，電解質表面放電的頻率也有所增加，因此降低了結瘤形成的可能性。這不僅能夠延長靶材使用壽命，還能夠降低對基板的損害。

因此，如果您在使用直流電，你可以考慮增加一個直流電脈衝產品，如 AE 的 Pulsar^® 配件。如果您在建立一個新製程，您可以考慮一個脈衝直流電電源，如 AE 的 Pinnacle^® Plus+ 產品。欲知脈衝直流電的優點詳情，請參見我們2007年第二季平板顯示器重點新聞 《我怎樣判斷脈衝直流電是否適合我的 FPD 製程？》。

減少品質下降的靶材帶來的不利影響

在靶材使用壽命結束前減少惡劣的靶材環境帶來的不利影響是延長靶材使用壽命的另一個主要因素。具有低儲能和高效電弧管理特點的優質電源讓您能夠運行即使含有結瘤的陳舊靶材，而不會受到圖3所列現象的不利影響。

當限制輸送至電弧的電源引起結瘤爆炸時，高效的電弧管理和低儲能可以降低損害。這些特點讓您可以運行一個可能含有結瘤的陳舊靶材，同時將電弧能量降至可以保持薄膜品質的水準。如果沒有這些特點，當結瘤形成增加時，您必須停止製程，丟棄和置換靶材，即使靶材可能僅被利用了一部分。這使您必須使用全新的靶材，從而增加了成本，即使舊靶材可能僅被利用了一部分。它還會因為要求系統全面停工而降低生產量。（請參見下列 Arc Synch^TM ，有關電弧管理技術的詳情）

使用可旋轉靶材

如果靶材利用率對您製程成本尤為重要，並且您想要避免圖3所列的現象，您可以通過使用可旋轉靶材獲益。儘管它們的成本比平面靶材高，但是可旋轉靶材的利用率通常為85%，而平面靶材僅為35%到50%。這些資料與您正在採用的製程電源方法或靶材材料無關。

請注意，可旋轉靶材的應用範圍有限。它們不能容易地與 RF 電源相容。通常而言，它們在交流電 (AC)、直流電或脈衝直流電電源製程中使用效果最佳。此外，由於受到製造條件限制，並不是所有的靶材材料都可以利用。

除了可以提高利用率，使用可旋轉靶材的另一個重大好處就是它們不受圖3列出的結瘤爆炸問題的影響。與以跑道模式侵蝕的平面靶材不同，可旋轉靶材的整個表面侵蝕很均勻。因此，侵蝕模式不會出現“邊緣”，除非在靶材的極端部位，而這通常分佈於基板終端以外，因此不會影響薄膜品質。對於平面靶材而言，這些邊緣容易造成促進氧化物形成的環境，從而導致結瘤、電弧放電和基板損害等問題。

在考慮靶材問題時，利用率並不是唯一存在的問題。靶材串擾是一種潛在的衰弱現象，它會導致基板電弧放電、基板和靶材損壞、以及可能出現的最終電源損壞。串擾還可能使您無法獲得所期望的功率值，而降低產量。

什麼是靶材串擾？較大的基板，例如在 FPD 製造中經常使用到的那些，每個腔室可能需要1打或更多的靶材。為了與一個單室相吻合，必須縮小靶材之間的空隙。當空隙狹小的靶材處於不同的電位時，它們會互相干擾，從而導致上述嚴重問題的出現。

CEX 或相位同步

CEX 是多數 AE 電源,的功能之一，它可減輕串擾，並消除相關的問題。CEX 通常又叫相位同步，指的是普通共激(磁)機。該功能可與您系統上的所有電源相匹配，與其波形相吻合，從而使所有的陰極始終處於相同相位。圖4顯示了在沒有使用 CEX 時會出現的陰極之間的較高電位差。

圖4 顯示陰極之間較差的同步和高電位差的範圍追蹤

CEX 的優點顯著。首先，它可以保護您的設備投資。還可以通過降低電源、基板和靶材損壞的風險來幫助保持薄膜品質以及縮短可能出現的製程停工期。此外，它還可以提高製程穩定性，並可以實現較大基板所需的高功率。AE 的眾多產品都提供 CEX 及其相關優點。

Arc Synch™ 技術

Arc Synch 技術借助 CEX 得到了良好的應用，制定全面的策略控制因靶材串擾以及其它情形造成的電弧放電。就像 CEX 一樣，電弧同步可與一個系統中的所有電源相匹配，從而使得所有部件對電弧作出反應，即使只有一個部件感測到了電弧。如果沒有電弧同步，那麼只有那個感測到電弧的部件可對此作出反應，而其它所有電源則繼續照常運行。這會導致這些陰極相互干擾，從而導致基板電弧放電、基板和靶材損壞、以及可能出現的最終電源損壞。有了電弧同步，當感測到電弧時，所有系統電源的同時回應可以消滅該電弧，從而防止陰極再燃燒和消弧導致陰極的相互干擾。

欲知 Arc Synch 及電弧控制詳情，請參見 AE 的 《Arc Reduction in Magnetron Sputtering of Metallic Materials 》白皮書。如果您想討論有關電弧控制、CEX、Arc Synch 以及其它電源管理技術是如何改善製程的， 請寄電子郵件至 FPDapplications@aei.com 聯絡我們。

您正力圖從 FPD 製程中獲取更多好處嗎？

AE 的 FPD 戰略行銷專家 Bruce Fries, 和 AE 的 FPD 戰略行銷工程師 Ken Nauman 將為您的一些疑難問題提供解答。  提交您的問題或評論至 FPDapplications@aei.com。若要直接聯絡 Ken Nauman，請電+1.970.214.6280，或寄電子郵件至：Ken.Nauman@aei.com.

1. 脈衝直流電的優勢聽起來不錯，但我擔心我的濺射速率。脈衝直流電可以在反向脈衝過程中清除濺射能量嗎？
2. 我使用了 AE 的 VFP（虛擬前面板，Virtual Front Panel）來控制和監控我的電源，但 VFP 有助於製程的改良嗎？
3. 憑您的經驗，您是否遇到過簡單、低成本而又能顯著改進製程的方法？
4. 我力求盡可能在 PVD 製程方面實現並維持最高生產效率。我在哪兒可以獲得幫助？
5. 對於為了增加 FPD 生產利潤而需要行業改變的推動因素您有何見地？

1. 脈衝直流電的優勢聽起來不錯，但我擔心我的濺射速率。脈衝直流電可以在反向脈衝過程中清除濺射能量嗎？
   答： 這取決於您的電源品質。品質差的電源的確會降低濺射速率，因為它們會在反向脈衝時消耗濺射能量。而 AE 電源則可在反向脈衝期間儲存能量。這些能量可在隨後的脈衝期間得到利用，從而保持您的濺射速率和產量。
   
   
2. 我使用了 AE 的 VFP（虛擬前面板，Virtual Front Panel）來控制和監控我的電源，但 VFP 有助於製程的改良嗎？
   答： 是的。VFP能夠通過您的個人電腦操作您的製程並觀察結果。事實上，在測試新方法時，您甚至不需要靠近生產工具。您可以通過乙太網在網路上進行遠端控制或監控。在系統啟動或研發模式下，您可以一邊寫新方法，一邊在一個具體的工具上模擬具體的製程環境。這非常方便而且通用，並可以減少昂貴的工具耗費。很多 AE 電源都提供 VFP。欲知道詳情，請與我們聯絡。
   
   
3. 憑您的經驗，您是否遇到過簡單、低成本而又能顯著改進製程的方法？
   答： 我想到了一些，但讓我們的重點集中在一種常用的方法：電纜長度和品質。減少電弧放電和電弧損傷的一種方法是檢查您的電源和陰極之間的電纜。能量被感應貯存在電纜線路中，而每米電纜都具有一定的感應係數。縮短電纜長度和使用低感應的電纜能夠減少供電電纜-陰極系統中貯存的能量。這能夠降低電弧放電時可能傳遞給電弧的電量。因此，儘量在電源和陰極之間使用最短、感應係數最低的電纜。
   
   
4. 我力求盡可能在 PVD 製程方面實現並維持最高生產效率。我在哪兒可以獲得幫助？
   答： 如今的 FPD 行業非常注重生產量和成品率，最大限度地提高 PVD 製程的效率至關重要。隨著應用與製程的發展，AE 能夠與原始設備製造商 (OEM) 合作，共同最佳化您的先進技術。選擇能夠提供全面且回應迅速的支援服務的設備供應商使您的系統能夠隨著新技術的推出而不斷改進。
   
   您的設備供應商的支援服務應涵蓋以下幾點：
   
   • 應用支援^[1]—AE 擁有一批我們所涉足行業的專家，能夠幫助您尋找與製程有關的機遇。AE 的設計團隊運用不斷積累的經驗進一步開發產品，無論當下還是未來，客戶都會從中受益。
   • 製程改進產品^[1]—您的製程是否都實現了最大的生產量、成品率和成本效益？通過全面利用 AE 的多元化產品組合能夠助您找到量身定制的最佳化方案。這有助於確保您的製程能夠產出理想的產品。
   • 產品維護服務^[1]—AE 在全球所有主要生產地區均設有便利的全方位服務中心。我們經驗豐富的員工保證為您提供快捷、專業的服務體驗。
   • 產品升級服務^[1]—產品的不斷改進是 AE 以及我們客戶成功的關鍵所在。我們為您提供此類升級服務，從而延長您產品的使用壽命，提高產品性能。
   
   [1] 請聯絡您的設備供應商，了解適合您的 AE 支援服務選擇。
   
   
5. 對於為了增加 FPD 生產利潤而需要行業改變的推動因素您有何見地？
   答： 市場現狀的確讓人沮喪。在消費者開始購買更多 FPD 或生產成本大幅降低之前，利潤不盡如人意，您或許覺得您正處於徘徊彷徨之中。但我們仍有充分的理由保持樂觀。首先，消費者對 FPD 技術仍然有著濃厚的興趣，因此這一市場有著巨大的發展潛力。而只需一些變化就能夠將這種潛力轉化為實際利潤。
   
   半導體行業的開端與如今的 FPD 市場十分相似。消費者興趣很濃，但銷售量卻滯後。半導體行業是如何克服這一困境，迎接銷量成長並最終實現可持續的利潤率的呢？其中有諸多因素，包括生產效率的提高和適中的原料價格——這使得終端產品成本下降，從而擴大了市場占有率，促進了消費需求的成長。
   
   已經有跡象表明 FPD 行業正循著半導體行業的發展軌跡前行。娛樂“迷”持續購買 FPD 產品以取代現在已經無法滿足其需求的 CRT 技術。所有大型電腦製造商都不再認為 FPD 是一種奢侈品，其中大多數廠商將 FPD 作為新系統的標準配置。而通過行業聯盟使得成本進一步降低正在不斷改善應用和分銷管道。環境正在不斷改善，而這一有利的變化仍將持續。