溅射设备及其操作方法与流程

本申请要求于2017年11月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2017-0153413的优先权，该申请的公开以引用方式全文并入本文中。

本发明构思的示例性实施例涉及一种溅射设备，并且更具体地说，涉及其操作方法。

背景技术：

半导体装置的常规制造方法可包括沉积处理和图案化处理的多次重复，因此图案质量很大程度上受层质量的影响。因此，沉积设备的操作技术对沉积处理的图案质量以及处理条件可具有相对大的影响。

根据薄层的组成和功能使用不同的层形成处理。例如，可使用化学气相沉积(cvd)处理、原子层沉积(ald)处理和溅射处理来形成薄层。例如，由于溅射处理可具有薄层的沉积质量相对高和热阻相对高的特性，所以可以使用溅射处理来形成合格的薄层。在常规溅射处理中，气体等离子体可由诸如氩(ar)气之类的溅射气体作为溅射等离子体产生，然后溅射等离子体的离子可被加速并碰撞到靶板上。用于沉积的源材料可被腐蚀并以中性粒子(诸如单个原子和分子)的形式从靶中射出，这些中性粒子可称为沉积粒子。沉积粒子可直线行进并且可与放置在粒子路径中的衬底接触，从而在衬底上形成薄层。

在溅射室中，从靶板射出的沉积粒子可以从靶板溢出性地向下流，因此沉积粒子也可与溅射室的内侧壁以及靶板下面的衬底接触。沉积在内侧壁上的沉积粒子可在溅射室的侧壁上形成不期望的沉积层。溅射室中的沉积层可在层形成处理中产生污染物。因此，内挡板可以沿着室的内侧壁以可拆卸方式安装，以覆盖内侧壁的表面。从靶板产生的沉积粒子可以沉积到挡板上而不是内侧壁上，从而防止溅射室的侧壁沉积并在挡板上形成沉积层。然后，当在维护溅射设备中更换靶板时，可将被沉积层覆盖的挡板换成新的挡板。

随着溅射处理的重复，沉积层可在挡板上逐渐生长，直到挡板更换为止。当沉积层在挡板上生长到超过临界点的厚度时，该沉积层往往从挡板翘起，并作为沉积颗粒与挡板分离。在随后的溅射处理中，沉积颗粒可起到污染物的作用。

因此，可以通过粘合处理在沉积层上周期性地形成覆盖层，使得沉积层粘合到挡板上，并且防止其从挡板上翘起。在靶板的使用寿命中，可在预定粘合时间重复多个粘合处理。

无论溅射处理的重复次数或累积溅射量如何，粘合时间可为不变的，因此沉积颗粒会随着溅射处理的重复而逐渐增加。例如，覆盖层可能最初减少或防止沉积颗粒的翘起或分离，并且污染物的量可能随时间逐渐增加。

技术实现要素：

本发明构思的示例性实施例提供了一种溅射设备，其中覆盖层的厚度与累积溅射量成比例，因此防止了沉积颗粒的积聚。

本发明构思的示例性实施例提供了一种操作溅射设备的方法。

根据本发明构思的示例性实施例，一种溅射设备包括溅射室，其具有设置在其内表面上的挡板。处理控制器控制在溅射室中执行的溅射处理，使得沉积模式和在沉积层上形成覆盖层的粘合模式彼此交替地执行，并且粘合模式的粘合时间与累积溅射量成比例地增加。

根据本发明构思的示例性实施例，一种溅射设备包括：溅射室，其包括壳体以及设置在壳体的内表面上的挡板。所述溅射室包括可固定有衬底的衬底保持器和可产生沉积材料的靶板。电源将电力施加至靶板。气体供应器具有将溅射气体供应至溅射室中的第一供应器和选择性地将反应气体供应至溅射室中的第二供应器。处理控制器控制在溅射室中执行的溅射处理，使得沉积模式和用于在沉积层上形成覆盖层的粘合模式彼此交替地执行，并且粘合模式的粘合时间与累积溅射量成比例地增加。

根据本发明构思的示例性实施例，一种操作溅射设备的方法包括以下步骤：在溅射室中针对衬底执行溅射处理的沉积模式。挡板设置在溅射室的内表面上。执行溅射处理，以在衬底上形成薄层并且在挡板上形成沉积层。检测其上形成有薄层的沉积衬底的累积数。根据完成针对衬底的沉积模式时产生的沉积终止信号检测施加至靶板的总电力和靶板的剩余寿命。当沉积衬底的累积数与可作为用于溅射处理的衬底的处理单元的衬底束的衬底数一致时，在与施加至靶板的总电力成比例的粘合时间内执行溅射处理的粘合模式。在沉积层上形成覆盖层。

根据本发明构思的示例性实施例，可在可形成在设置在溅射室的内表面上的挡板上的沉积层上以及薄层上形成覆盖层，其方式是，覆盖层的厚度可与累积溅射量成比例地增大。例如，用于形成覆盖层的粘合模式的粘合时间可变长，而用于形成薄层和沉积层的沉积模式的操作时间可不变，以增大覆盖层的厚度。

因此，在溅射室中可基本防止由于沉积层导致的污染物的出现，并且在溅射处理中可减少或消除处理缺陷的发生。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的以上和其它特征将变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明构思的示例性实施例的溅射设备的结构图；

图2是图1的溅射设备中的沉积模式和粘合模式的时序图；

图3是图1的溅射设备的部分a上的层结构的剖视图；以及

图4是根据本发明构思的示例性实施例的操作图1的溅射设备的方法的流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明构思的示例性实施例。这样，示例性实施例可具有不同形式，并且不应理解为限于本文所述的本发明构思的示例性实施例。

在说明书和附图中，相同的附图标记可始终指代相同元件。

图1是根据本发明构思的示例性实施例的溅射设备的结构图。图2是图1的溅射设备中的沉积模式和粘合模式的时序图。图3是图1的溅射设备的部分a上的层结构的剖视图

参照图1，根据本发明构思的示例性实施例的溅射设备1000可包括具有挡板112的溅射室100。可将挡板112设置在溅射室100的内表面上。挡板112可覆盖溅射室100的内表面的至少一部分。在溅射室100中，可通过沉积模式dm执行溅射处理，从而与在挡板112上形成沉积层sl一起，在衬底w上形成薄层。处理控制器500可按照沉积模式dm和用于在沉积层sl上形成覆盖层cl的粘合模式pm可彼此交替地执行的方式控制溅射处理，并且粘合模式的粘合时间可与累积溅射量成比例地增加。

作为示例，溅射室100可包括壳体110，其内空间与溅射室100的外部分离。溅射室100的壳体110可具有足够大的刚度和强度，从而(例如，在溅射处理期间)在溅射室100中可维持真空压强。在溅射处理中，壳体110的内空间可处于真空压强下。因此，溅射室100可为具有与周围隔离并维持在真空压强下的沉积空间的真空室。

可将挡板112设置在壳体110的内表面上，因此，可防止可通过溅射等离子体从靶板(例如，下面更详细地描述靶板124)射出的沉积材料在壳体110的内表面上沉积。

沉积材料可从壳体110的上部落下并且可从衬底w上方的靶板向下辐射。因此，沉积材料可沉积至衬底w的各个表面上。例如，沉积材料可沉积至衬底w的侧表面以及上表面上。

沉积在除衬底w之外的任何其它表面(例如，挡板112的表面)上的沉积材料可形成沉积层sl。沉积层sl的厚度可随着溅射处理的继续进行而增大。相对厚的沉积层往往会剥落或翘起，成为沉积颗粒，并且沉积颗粒可成为溅射处理中的污染物。

衬底w周围的壳体110的内表面可包括设置于其上的挡板112。因此，沉积材料可沉积至挡板112的表面上而不是壳体110的内表面上。例如，挡板112可以可拆卸地固定于壳体110，因此可将积累了沉积层sl的挡板112更换为新挡板112，如下面更详细的描述。例如，当沉积层sl到达预定厚度时可更换挡板112。

当沉积材料在挡板112上过度沉积并且沉积层sl的厚度到达或超过临界点时，溅射设备1000可停止，并且可将具有相对厚的沉积层sl的挡板112更换为没有沉积层的新挡板。因此，可从溅射室100中去除在溅射处理中成为污染源的沉积层sl。因此，通过去除污染源，可基本防止在溅射室100中由沉积层sl导致的污染物的存在，并且在溅射处理中可减少或消除处理缺陷的发生。

由于沉积材料可从壳体110的上部落下并且可从衬底w上方的靶板124向下辐射，因此多数沉积层sl可形成在溅射室100的内表面的下部上。因此，可将挡板112布置在壳体110的底部和下部内表面上。

靶保持器120可布置在壳体110的顶面，并且靶板124可固定至靶保持器120。因此，靶保持器120可位于溅射室100相对于衬底w的相对侧。衬底保持器130可布置在壳体110的底部，并且衬底w可固定至衬底保持器130。衬底保持器130可为台板(例如，下面更详细地描述的台板132)。例如，台板可包括金属或塑料材料。台板可耦接至下面更详细地描述的支承柱134。作为示例，衬底w可通过一个或多个螺钉或螺栓固定至衬底保持器130。

靶保持器120可包括可连接至电源200的基板122，并且靶板124可固定至基板122。作为示例，电源200可为电池。包括在电源中的电池的示例可包括锂离子电池。可将阴极与靶板124连接，并且可通过阴极将电力从电源200施加至靶板124。靶板124可包括块状体，其包括溅射处理的源材料。当诸如氩(ar)气等离子体的溅射等离子体的离子加速并且与靶板124碰撞时，用于溅射处理的源材料可按照原子或分子粒子的形式从靶板124射出，作为沉积材料。

根据衬底w上的薄层可允许使用各种靶板124。在本发明构思的示例性实施例中，靶板124可包括金属板，其包括诸如钛(ti)、钽(ta)或钨(w)的相对低电阻的金属。

衬底保持器130可包括其上可放置(例如，耦接)衬底w的台板132和支承台板132的支承柱134。支承柱134可相对于其中心轴旋转，并且可直线地向上和向下移动(例如，见下面更详细地描述的驱动器400的气缸)。因此，台板132可旋转和/或可在向上和向下的方向(例如，沿着与驱动器400的上表面正交的方向)上移动。可通过支承柱134的升降确定台板132的竖直位置，并且可通过支承柱134的旋转确定台板132的水平位置。

靶保持器120可以这样的构造连接至电源200，该构造为靶板124可电连接至电源200并且可在溅射室100中用作阴极。例如，电源200可包括用于将dc功率施加至靶板124的直流(dc)功率线圈和用于将射频(rf)功率施加至靶板124的rf功率线圈。溅射室100中的溅射气体可通过dc功率或rf功率转变为溅射等离子体。

气体供应器300可布置在壳体110的一侧，并且溅射气体和反应气体可通过气体供应器300被供应至溅射室100中。溅射气体可形成为用于从靶板124产生沉积材料的溅射等离子体，并且反应气体可与衬底w的表面上的沉积材料反应，以在衬底w上形成薄层。例如，气体供应器300可包括用于供应溅射气体的第一供应器310和用于选择性地供应反应气体的第二供应器320。第一供应器310和第二供应器320可位于壳体110的不同侧。气体供应器300可包括第一气泵，其被构造为通过第一调节阀314使溅射气体从溅射气体贮器312选择性地通过，并且进入溅射室100。气体供应器300可包括第二气泵，其被构造为通过第二调节阀324使反应气体从反应气体贮器322选择性地通过，并且进入溅射室100。

第一供应器310可包括用于储存溅射气体的溅射气体贮器312和用于控制溅射气体的量的第一调节阀314。第二供应器320可包括用于储存反应气体的反应气体贮器322和用于控制反应气体的量的第二调节阀324。

在本发明构思的示例性实施例中，溅射气体可包括诸如氩(ar)的惰性气体，并且反应气体可根据衬底w上的薄层变化。例如，反应气体可包括氮(n)，并且可在衬底w上形成金属氮化物层，作为薄层。

可通过处理控制器500控制第一调节阀314和第二调节阀324，以改变溅射处理的处理条件和操作模式。下面更详细地描述处理控制器500。

衬底保持器130可连接至驱动器400。驱动器400可驱动衬底保持器130，以将衬底w装载至溅射室100中、从溅射室100中卸下衬底w或者调整溅射室100中的衬底w的位置。作为示例，驱动器400可包括气缸，其被构造为使支承柱134移动，因此移动耦接至支承柱134的台板132。气缸可使用压缩的气体的力量来对支承柱134施加力。因此，台板132上的衬底w可通过驱动器400移动。例如，台板132可在向上和向下的方向(例如，沿着与驱动器400的上表面正交的方向)上移动。

处理控制器500可控制电源200和气体供应器300，并且可控制溅射处理，其控制方式是，可使得用于在衬底w上形成薄层的沉积模式dm和用于在挡板112上形成覆盖层cl的粘合模式pm根据溅射室100中的处理条件彼此交替地执行。例如，处理控制器500可控制溅射处理，其控制方式是，粘合模式pm的操作时间(例如，粘合时间)可与可被溅射至在同一靶板124下方的衬底w上的整体沉积材料(可被称作累积溅射量)成比例地逐渐增加。因此，可减少或消除沉积颗粒(例如，污染物)在溅射处理中从挡板112上的沉积层sl的去除(例如，翘起或剥落)。因此，通过去除污染源，在溅射室100中可基本防止由于沉积层sl导致的污染物的存在，并且可减少或消除在溅射处理中处理缺陷的发生。

当通过处理控制器500启动溅射处理的沉积模式dm时，可通过第一供应器310将诸如氩(ar)气的溅射气体供应至溅射室100中，并可通过第二供应器320将诸如氮(n2)气的反应气体供应至溅射室100中。当完成溅射气体和反应气体的供应时，溅射气体可通过溅射室100中的电力(例如，电源200提供的电力)形成为溅射等离子体。溅射等离子体的离子可与靶板124碰撞，并且沉积材料可按照原子或分子粒子的形式从靶板124射出。沉积材料可朝着衬底w流下，并且可通过与反应气体的化学反应沉积在衬底w上，因此在衬底w上形成薄层。作为示例，处理控制器500可电连接至第一供应器310、第二供应器320和电源200。处理控制器500可包括具有存储器和处理器的通用计算机。存储器可存储可通过处理器执行以执行本文所述的溅射处理(例如，沉积模式dm和粘合模式pm)的程序指令，因此将通用计算机转变为被构造为执行本文所述的溅射处理的专用计算机。

下面更详细地参照图4描述可通过处理器执行的示例性算法，其中在溅射室100中执行溅射处理，使得沉积模式(例如，dm)和在沉积层sl上形成覆盖层cl的粘合模式(例如，pm)彼此交替，并且其中粘合模式的粘合时间与累积溅射量成比例地增加。

可通过处理器执行以在溅射室100中执行溅射处理，使得沉积模式(例如，dm)和在沉积层sl上形成覆盖层cl的粘合模式(例如，pm)彼此交替，并且粘合模式的粘合时间与累积溅射量成比例地增加的另一示例性算法包括以下步骤。所述算法包括：在挡板112设置在溅射室100的内表面上的溅射室100中对衬底w执行溅射处理的沉积模式(例如，dm)，使得与在挡板112上形成沉积层(例如，sl)一起，在衬底w上形成薄层。所述算法包括：根据对衬底w的沉积模式(例如，dm)完成时产生的沉积终止信号检测其上形成有薄层的沉积衬底的累积数、施加至靶板124的总电力和靶板124的剩余寿命。所述算法包括：当沉积衬底的累积数与衬底束(用于溅射处理的衬底w的处理单元)的衬底数一致时，在与施加至靶板124的总电力成比例的粘合时间内执行溅射处理的粘合模式(例如，pm)。因此，覆盖层cl形成在沉积层sl上。相对于衬底束中的每个衬底重复沉积模式，根据该示例性实施例，当沉积衬底的累积数与衬底束的衬底数一致时重复粘合模式，直至靶板124更换为新靶板为止。沉积模式和粘合模式中的每一个的持续时间可随着沉积模式和粘合模式的每次连续迭代而增加(例如，见图3)。因此，粘合模式的粘合时间可与累积溅射量成比例地增加。

像沉积在衬底w上那样，沉积材料也可沉积在挡板112上，从而沉积层sl可形成在挡板112上。当沉积层sl的层特征(例如，厚度)达到或超过预定参考点或者预定允许范围时，处理控制器500可暂时停止沉积模式，并且可按照可在沉积层sl上形成覆盖层cl的方式启动粘合模式pm。

例如，处理控制器500可包括：粘合单元510，其用于产生用于执行粘合模式pm的粘合信号(例如，处理控制器500发送的电信号)和设置粘合模式pm的操作特征；参数存储单元520(例如，包括存储器)，其用于存储溅射处理的操作参数；靶更换器530，其用于检测靶板124的剩余寿命，并且根据检测到的剩余寿命与挡板112一起更换靶板124；以及中央控制单元540，其用于控制溅射室100、电源200和气体供应器300，使得沉积模式dm和粘合模式pm可彼此交替地执行。

粘合单元510可包括：信号产生器512，其用于根据其上形成有薄层的衬底的累积数(例如，所述累积数的衬底的每个衬底可被称作沉积衬底)产生粘合信号(例如，通过处理控制器500发送的电信号)；溅射量检测器514，其用于检测直至当前沉积模式dm的整体沉积材料，作为累积溅射量；以及粘合计时器516(例如，诸如数字时钟的时钟)，其用于根据检测到的累积溅射量确定粘合模式pm的粘合时间。

例如，信号产生器512可包括：积累器512a，其用于每当衬底w的沉积模式dm完成时，响应于来自中央控制单元540的沉积终止信号增加沉积衬底的数量；比较器512b，其用于将沉积衬底的累积数与衬底束的衬底数进行比较；以及脉冲产生器512c，当沉积衬底的累积数与衬底束的衬底数一致时，脉冲产生器512c产生粘合信号(例如，处理控制器500发送的电信号)，作为数字脉冲。

当针对溅射室100中的单个衬底完成沉积模式pm时，室控制台可检测溅射室100的处理条件，并且可产生沉积终止信号。沉积终止信号可为处理控制器500发送的电信号。沉积终止信号可从室控制台被传递至中央控制单元540。

中央控制单元540可将沉积终止信号传递至信号产生器512，并且信号产生器512可确定在溅射室100中沉积模式dm是否可改变为粘合模式pm。

当针对每个衬底完成溅射处理时，可通过每个衬底w产生沉积终止信号。因此，单个沉积终止信号表示相对于单个衬底可完成单个沉积模式dm，并且单个衬底可形成为单个沉积衬底。因此，每当信号产生器512接收沉积终止信号时，在积累器512a中，沉积衬底的数量可加一。在本发明构思的示例性实施例中，当针对一组衬底同时执行溅射处理时，单个沉积终止信号表示相对于该组衬底可完成单个沉积模式dm。因此，当信号产生器512接收沉积终止信号时，在积累器512a中，沉积衬底的数量可增加所述该组衬底的衬底数。

可将积累器512a中的沉积衬底的数量与作为用于沉积模式dm的衬底的处理单元的衬底束的衬底数进行比较。可在操作溅射设备1000之前设置衬底束的衬底数作为溅射处理的处理参数。因此，当针对衬底束的所有衬底完成沉积模式dm时，在启动针对另一衬底束的另一沉积模式dm之前，可在溅射设备1000的溅射室中执行粘合模式pm。

例如，在沉积模式dm下，可将衬底束的衬底数确定为沉积衬底的累积数，在此累计数处，从沉积层sl产生的污染物的量或密度可达到最大允许点。例如，衬底束的衬底数可表示在从沉积层sl产生的污染物可小于防止溅射处理的处理缺陷的允许点的条件下的衬底的最大数量。作为示例，沉积层sl的大小的上限(在执行粘合处理之前)可基于形成在挡板112上的沉积层sl的厚度。

作为示例，当在不需要更换靶板124的前提下在溅射处理中可执行多个沉积模式dm时，同一靶板124下方的衬底束的衬底数可设为恒定，从而各个沉积层sl可具有基本相同的厚度。

因此，从各个沉积层sl产生的污染物可由于具有基本相同的厚度而基本均匀(例如，可相对低或降至预定水平)。另外，可在每个沉积模式dm下精确地分析和控制同一靶板124下方的污染物。在本发明构思的示例性实施例中，衬底束的衬底数可在约200至约300的范围内。因此，每当针对约200至300个衬底可完成沉积模式dm时，可执行粘合模式pm。例如，每当形成阈值数量为200个的衬底薄膜时，可执行粘合模式pm，并且可产生覆盖层cl。根据本发明的示例性实施例，在最终更换挡板112之前，多个沉积层sl和多个覆盖层cl可交替地和重复地形成在挡板112上。

衬底束的衬底数可根据溅射室100的构造、薄层的特征和溅射处理的处理条件而变化。衬底束的衬底数可存储在处理控制器500的参数存储单元520(例如，可包括存储器)中，作为溅射处理的操作参数。

当沉积衬底的累积数在积累器512a中改变或增加时，比较器512b可从参数存储单元520中自动检索衬底束的衬底数以及从积累器512a中自动检索沉积衬底的改变后的累积数，然后可将沉积衬底的增加的累积数与衬底束的衬底数进行比较。

当沉积衬底的累积数小于衬底束的衬底数时，由于沉积层sl导致的污染物密度或量很可能低于允许点，因此不需要在溅射室100中引入粘合模式pm，因此可通过预定的参数执行溅射处理。因此，中央控制单元540可以以溅射室100中的处理模式仍可维持为沉积模式dm的方式来控制溅射设备1000。因此，可将另一衬底束装载至溅射设备1000中，以备下一溅射处理。

然而，当沉积衬底的累积数达到或超过衬底束的衬底数时，沉积层sl导致的污染物密度或量很可能超过允许点，并且如果继续进行溅射处理往往发生处理缺陷。在这种情况下，信号产生器512可产生用于启动粘合模式pm的粘合信号。响应于粘合信号，沉积模式dm可停止，并且粘合模式pm可在溅射室100中开始，以在沉积层sl上形成覆盖层cl。因此，来自沉积层sl的污染物可通过覆盖层cl最小化。例如，信号产生器512可包括用于产生脉冲信号作为粘合信号的数字电路装置。然而，信号产生器512可包括用于产生模拟信号作为粘合信号的模拟电路装置。

在本发明构思的示例性实施例中，当产生沉积终止信号时，溅射量检测器514可检测至当前沉积模式dm为止的整体沉积材料，作为累积溅射量。

当完成沉积模式dm时，在可将衬底束的衬底w从溅射室100卸下的同时，可将同一挡板112留在溅射室100中，而不更换。例如，可在需要更换靶板124之前将同一挡板112留在溅射室100中，并且挡板112和靶板124可(例如，在单个连续的更换处理中)基本同时更换。因此，每当执行沉积模式dm时，沉积材料(例如，沉积层sl)可与覆盖层cl交替地被积累在挡板112上(例如，见图3)。因此，可将污染物与在挡板112上与覆盖层cl交替地形成的沉积层sl隔离，从而污染物不会从沉积层sl翘起、剥落或以其它方式脱落。因此，通过去除污染源，可在溅射室100中基本防止由沉积层sl导致的污染物的存在，并且在溅射处理中，可减少或消除处理缺陷的发生。

在常规溅射设备中，粘合模式的粘合时间设为常量，而不管沉积模式的重复次数或者累积溅射量，从而当在溅射室中重复粘合模式时各个覆盖层具有基本相同的厚度。因此，虽然各个沉积层可由对应的覆盖层覆盖。

然而，根据本发明构思的示例性实施例，溅射量检测器514可响应于沉积终止信号检测直至当前沉积模式dm为止的累积溅射量。可通过各种方法检测累积溅射量。

例如，可通过在溅射设备1000中消耗的总电力确定累积溅射量。由于在沉积模式dm下，溅射量通常可与施加至电源200的电力成比例，因此累积溅射量可与从初始沉积模式开始至当前沉积模式为止施加至电源200的总电力成比例。

例如，溅射量检测器514可检测从当靶板124位于溅射室100中的初始时间至当产生用于当前沉积模式dm的沉积终止信号时的当前时间从电源200施加或施加至电源200的总电力。因此，可选择检测到的总电力作为累积溅射量。

粘合计时器516可根据累积溅射量确定粘合模式pm的粘合时间。

在本发明构思的示例性实施例中，在粘合计时器516中，可通过以下方程(1)确定粘合模式pm的粘合时间。

tp＝tr(1+apa)----(1)

在方程(1)中，tp表示粘合模式的粘合时间，tr表示粘合模式的参考时间，小写字母‘a’表示比例常数，并且pa表示累积溅射量。

如以上方程(1)所示，粘合模式pm的粘合时间可与可从累积电力中检测到的累积溅射量成线性比例。因此，粘合模式pm的粘合时间可随着沉积模式dm重复而增加，结果，覆盖层cl的厚度可随着粘合模式pm重复而增加。作为示例，各个连续的覆盖层cl可沿着远离挡板112移动的方向变得更厚(例如，见图3)。

参照图2和图3，在具有第一沉积模式dm1至第四沉积模式dm4以及第一粘合模式pm1至第四粘合模式pm4的溅射处理中，沉积模式dm的操作时间可基本不变，并且粘合模式pm的粘合时间可增加。第一沉积层sl1至第四沉积层sl4可在对应的沉积模式dm中独立地形成，第一覆盖层cl1至第四覆盖层cl4可在对应的粘合模式pm中形成。例如，第一沉积模式dm1至第四沉积模式dm4的每个操作时间可基本不变，因此第一沉积层sl1至第四沉积层sl4可具有彼此基本相同的厚度。第一粘合模式pm1至第四粘合模式pm4的每个粘合时间可线性地增加，其方式是，第一粘合模式pm1的粘合时间可为最短，并且第四粘合模式pm4的粘合时间可为最长，从而覆盖层cl的厚度可从第一覆盖层cl1至第四覆盖层cl4增大。因此，各个连续的覆盖层cl可沿着远离挡板112移动的方向变得更厚(例如，见图3)。

因此，虽然沉积层sl的厚度在溅射室100中可基本不变，但是覆盖层cl的厚度可随着在溅射室100中沉积模式dm的重复而增大。在本发明构思的示例性实施例中，第四覆盖层cl4可具有最大厚度，第一覆盖层cl1可具有最小厚度。

作为示例，沉积至挡板112的沉积材料越多，覆盖层cl的厚度越大。因此，可最小化溅射室100中的污染物，并且可基本防止溅射室100中的由沉积层sl导致的污染物的存在，并且在溅射处理中可减少或消除处理缺陷的发生。

作为示例，比例常数‘a’可包括在特定溅射室中可通过实验确定的室相关常数。可针对溅射室100执行重复实验，并且可将比例常数‘a’确定为在允许点下可污染物密度可维持的合适值。可将比例常数‘a’存储在参数存储单元520(例如，可包括存储器)中，并且可通过溅射设备1000的用户界面(例如，键盘或触摸板)输入。

在本发明构思的示例性实施例中，粘合计时器516可从参数存储单元520中调出比例常数‘a’，并且当产生粘合信号时可通过方程(1)确定粘合时间。

例如，比例常数‘a’可在从约0.001至约0.005的范围内，并且粘合模式pm的参考时间可设在从约25秒至约30秒的范围内。另外，总电力可在从约1,500kwh至约1,800kwh的范围内。

粘合计时器516可将粘合模式pm的粘合时间传递至中央控制单元540，然后中央控制单元540可将溅射处理的操作模式从沉积模式dm改变为粘合模式pm。

在本发明构思的示例性实施例中，中央控制单元540可在沉积模式dm下激活第一供应器310和第二供应器320二者，并且可在粘合模式pm下仅激活第一供应器310。

例如，当通过溅射处理形成用于栅电极的势垒金属层时，可为溅射室100设置包括钛(ti)的块状板作为靶板124，并且可通过气体供应器300分别将氩(ar)气和氮(n)气供应至溅射室100中作为溅射气体和反应气体。

因此，在溅射处理的沉积模式dm下，可在衬底w上形成氮化钛(tin)层作为势垒金属层，并且在挡板112上形成tin层作为沉积层sl。

然后，可将粘合信号与粘合模式pm的粘合时间一起传递至中央控制单元540，中央控制单元540可根据第一调节阀314可打开并且第二调节阀324可关闭的设置来控制溅射设备1000。

由于第一调节阀314和第二调节阀324的阀状态改变，代替氮化钛(tin)的钛(ti)材料可沉积在溅射室100中的挡板112上。当沉积模式dm完成时，可将衬底w从溅射室100卸下，并且在粘合模式pm下台板132可由遮板覆盖。因此，钛(ti)不需要沉积至衬底w或台板132上，而是可仅沉积至包括氮化钛(tin)的沉积层sl上，作为用于覆盖沉积层sl的覆盖层cl。

因此，沉积层sl可为氮化钛(tin)层，并且覆盖沉积层sl的覆盖层cl可为钛(ti)层。

在粘合时间的持续时间内，可执行粘合模式pm。当粘合模式pm完成时，靶更换器530可检测靶板124的剩余寿命，并且可将检测到的剩余寿命与靶板124的允许寿命进行比较。

例如，每当完成沉积模式dm时可检测靶板124的物理和化学特性，并且可根据检测到的物理和化学特性确定靶板124的剩余寿命。每当完成粘合模式pm时，可将剩余寿命传递至靶更换器530。

可通过溅射设备1000的用户界面(例如，键盘或触摸板)设置靶板124的允许剩余寿命作为溅射处理的参数，诸如衬底束的衬底数。

当靶板124的检测到的剩余寿命小于靶板124的允许寿命时，可通过靶更换器530产生靶更换信号和将其传递至中央控制单元540。当接收靶更换信号时，中央控制单元540可使电源200、气体供应器300和驱动器400停止。然后，用户可打开溅射室100。

然后，可将剩余寿命小于允许寿命的靶板124更换为新的靶板124。此外，也可将沉积层sl和覆盖层cl在其上交替排列的挡板112更换为新的挡板112。因此，靶板124和挡板112彼此可基本相同时间更换(例如，在单个连续处理中)。

当完成靶板124和挡板112的更换时，积累器512a中的沉积衬底的累积数和溅射量检测器514中的累积溅射量可通过靶更换器530复位为‘0’。例如，每当更换靶板124时，沉积衬底的累积数和施加至靶板124的总电力可复位。

下面参照图4更详细地描述根据本发明构思的示例性实施例的操作溅射设备1000的方法。

图4是根据本发明构思的示例性实施例的操作图1的溅射设备的方法的流程图。

参照图1和图4，可将衬底w装载至挡板112设置在内表面上的溅射室100中，并且可针对溅射室100中的衬底w执行溅射处理的沉积模式dm(步骤s100)。因此，可在衬底w上形成薄层，并且可在挡板112上形成沉积层sl。

可将衬底w装载至溅射室100中，并且可将其固定至衬底保持器130上，然后可通过气体供应器300将溅射气体和反应气体供应至溅射室100中。可通过电源200将电力施加至靶保持器120，然后可按照分别在衬底w和挡板112上基本同时形成薄层和沉积层sl的方式在溅射室100中执行溅射处理的沉积模式dm。

当将沉积终止信号施加至中央控制单元540时，可(例如，响应于沉积终止信号)检测沉积衬底的累积数、施加至靶保持器120的累积(例如，总)电力和靶板124的剩余寿命(步骤s200)。

当沉积材料充分沉积至衬底w上，并且在衬底w上形成薄层时，可从溅射室100卸下沉积衬底。然后，在将另一衬底装载至溅射室100中之前，溅射室100可处于待机状态。

然后，中央控制单元540可根据粘合条件确定在溅射室100中沉积模式dm是否改变为粘合模式pm。可确定是否满足粘合条件(步骤s300)。

在粘合信号产生器512中，可将通过积累器512a计数的沉积衬底的累积数与可存储在参数存储单元520中的衬底束的衬底数进行比较。

当沉积衬底的累积数小于衬底束的衬底数时，可将另一衬底(例如，衬底w)装载至溅射室100中，然后可针对溅射室100中的衬底执行另一沉积模式dm。然而，当沉积衬底的累积数达到或超过衬底束的衬底数时，粘合信号产生器512可产生粘合信号，并且溅射处理的操作模式可从沉积模式dm改变为粘合模式pm。

例如，每当沉积衬底的累积数达到或超过衬底束的衬底数时，可执行粘合模式pm。

当通过粘合信号产生器512产生粘合信号时，可基于可根据总电力检测到的累积溅射量在粘合计时器516中通过以上方程(1)确定粘合时间(步骤s400)。

例如，粘合模式pm的粘合时间可与累积溅射量成线性比例，从而覆盖层cl的厚度可随着粘合模式pm的重复而增大。因此，随着沉积模式dm的重复次数增加，覆盖层cl的厚度可如方程(1)所示地增加，因此减少或防止从沉积层sl去除污染物。因此，通过去除污染源，在溅射室100中可基本防止沉积层sl导致的污染物的存在，并且可在溅射处理中减少或消除处理缺陷的发生。

然后，可从中卸下沉积衬底的台板132可由遮板覆盖(步骤s500)，以在粘合模式pm保护台板132。因此，在粘合模式pm，覆盖层cl不会形成在台板132上。

可在粘合时间执行粘合模式pm，以在沉积层sl上形成覆盖层cl(步骤s600)。如上所述，覆盖层cl的厚度可随着粘合模式pm的重复而增大(例如，见图3)。

当完成粘合模式pm时，可将靶板124的剩余寿命与靶板124的允许寿命进行比较(步骤s700)。因此，可确定是否可更换靶板124和挡板112。

当靶板124的检测到的剩余寿命小于允许寿命时，电源200和气体供应器300可停止，并且溅射室100可(例如，通过用户)打开。然后，可基本同时更换靶板124和挡板112(步骤s800)。

然而，当靶板124的检测到的剩余寿命大于允许寿命时，可将另一衬底束传递至溅射设备1000，并且可相对于另一衬底束执行溅射处理，而不用更换靶板124。

根据本发明构思的示例性实施例，可在形成在挡板112上的沉积层sl上形成覆盖层cl，以覆盖溅射室100的内表面以及薄层，其方式是，覆盖层cl的厚度与累积溅射量成比例地增加。例如，用于形成覆盖层cl的粘合模式pm的粘合时间可变长，而用于形成薄层和沉积层sl的沉积模式dm的操作时间可基本不变。

因此，在溅射室100中可减少或防止沉积层sl导致的污染物，并且在溅射处理中可减少或消除处理缺陷。

虽然已经参照本发明构思的示例性实施例示出和描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离本发明构思的精神和范围的情况下，可对其作出各种形式和细节上的改变。