实时监测和控制溅射靶的腐蚀的制作方法

专利名称：：实时监测和控制溅射靶的腐蚀的制作方法
技术领域：
：本发明涉及应用于物理气相沉积工艺的一种方法和设备，用来实时监测和控制溅射靶组件表面区域的腐蚀。特别是，本发明涉及一种准确地监测和测量賊射耙的表面上的厚度变化的方法，其目的在于控制物理气相沉积过程。
背景技术：
：在制备集成电路、平板显示器、喷墨打印头和数据储存装置时，采用贼射耙作为用物理气相沉积(PVD)工艺的材料源。溅射靶一般都用高纯度材料(例如，Ta、Ti、Cu、Al、Au等)经高技术加工而成。由于最终应用目的不同，这些溅射耙的制备经过了各种不同的能量密集工艺。在PVD工艺过程中，用这种溅射靶将薄的金属薄膜沉积到特定的基底上。因此在典型的PVD工艺中，采用辉光放电等离子体产生的离子来轰击溅射靶，被溅射出来的粒子凝集到基底上形成薄膜。,兹控管系统以高沉积速率并均匀地沉积薄膜。材料从靶上溅射移出后沉积到基底上，由于轰击靶的等离子体的不均匀分布，在靶上形成各种腐蚀图形。这些图形是不均匀的，会引起形成的薄膜不合要求，非但达不到对靶的优化使用，而且会使得靶最终灾难性地失效，就是本领域所谓靶的"击穿"。如图l(a)和l(b)所示，一个典型的200mm賊射耙在接近其寿命的终了阶段可以看到不均匀的腐蚀图形。在过去已经提出了多种方法来监测靶的腐蚀并控制PVD过程。其中一种办法是打开真空室直接检查靶的状态。显然，这种手动检查办法不能在沉积过程中采用，因为它使得能量损失较大，并且设备长时间无法工作。近来开发出几种原位(in-situ)监测系统。Mohnke等人(德意志民主共和国专利文件No.216258Al)披露的系统采用靶上传播的表面声学波SAW来测量控制阴极溅射过程。特别是，用安装在阴极溅射靼表面的两个换能器来传递和接收表面声学波SAW。这个系统的一个缺点是，换能器都装在靶的表面，尽管在腐蚀区之外，该处部分靶材料仍然未能用到。它还有个缺点，延迟线的共振频率是随温度变化的。结果，靶的表面温度敏感地受到腐蚀的影响，后者又依赖于大的温度系数和共振频率。这些相关的技术斌统还有一个缺点是，所用的波的振幅有较大衰减，导致它们测量腐蚀的困难。此外，靶表面的温度和压力场对表面声学波的速度有不利的影响，这又降低了预测传播距离和腐蚀状态的准确度。Hori(日本专利文件No.63[1998]-290270A)4皮露了测量溅射系统中的靶厚的一种方法，其将一个超声振荡器贴在溅射系统的靶的背面，该振荡器辐射的超声波进入靶内，从而探测出靶的共振。在另一个溅射系统中，Kishimoto等人(日本专利文件No.6[1994-41744])披露了一种超声发射器和接收器，以及一种对接收器的输出作算术处理的控制器。所作的一个设置是测量在靶上被腐蚀的和未被腐蚀的区域，超声波来回经过的传播时间，通过采用控制器^^佥测最小和最大传播时间之比可以测量靶上发生腐蚀的程度。然而，在后两个系统中，超声发射器在靶的厚度方向传播波。于是，必须用多个发射器来测量革巴上分立的点。另一个缺点在于操作人员必须通过反复试验来预先确定腐蚀区域和未腐蚀区域的位置。为了满足对PVD耙原位监测的需求，本发明的一个目的在于提供一种新的方法和设备来实时监测靶的表面。本发明的另一个目的在于提供一种嵌入式声学装置，用于在薄膜沉积的整个过程中监测靶的腐蚀。本发明也有另一个目的是利用一种超声装置，该装置在整个靶上并通过靶传播声波。本发明的进一步目的是提供两种或吏多种声学装置，这些装置以非侵入方式在溅射靶组件中产生超声信号并进行探测。本领域的技术人员在阅读了本说明书、附图和后面的权利要求书后将会明了本发明的别的目的和优点。
发明内容本发明的方法和设备实现了上述各目的。按照本发明的一个方面，提供了一种实时监测溅射靶表面区域的腐蚀并控制物理气相沉积过程的方法。该方法包括提供一个包含支撑板和溅射靶的溅射靶组件，该溅射靶有一个被溅射而沉积薄膜到基底上的表面区域；发射和传播多才莫超声波到该溅射靶的几乎整个表面；接收超声波并实时处理所接收到的信号来监测和确定溅射靶上不同位置处的腐蚀深度；以及当賊射耙达到预定的腐蚀量时替换'戚射耙以控制物理气相沉积过程。按照本发明的另一方面，提供了一种实时监测用于物理气相沉积过程的溅射靶表面区域的腐蚀的设备。该设备包括包含支撑板和溅射耙的賊射耙组件，该賊射靶有一个被溅射而沉积薄膜到一个基底上的表面区域；设置在支撑板背部的至少一个换能器，用来在所述溅射耙的几乎整个表面上发射、传播和接收超声波；脉沖发生器/接收器，用来提供和接收来自该至少一个换能器的电压；振荡器或数字电路/装置，用来记录发射和接收到的超声波信号；以及程序逻辑装置，用来在物理气相沉积过程中实时监测和确定溅射靶表面上不同位置处的腐蚀的深度。通过后面结合附图对各较佳实施方案的详细描述就会明了本发明的各个目的和优点，以下各图中相同的标号表示相同的特征或部件图l(a)显示一个经PVD过程(即，已接近其寿命末期)的200mm常规溅射靼，在其表面已可见腐蚀图形；图l(b)是图l(a)所示靶的图像显示；图2为一个原位监测系统的剖面示意图；图3为支撑板内插入换能器的溅射靶组件的示意图；图4示出了实时监测系统，包含脉沖发生器/接收器、示波器(或数字电路/装置)和控制器；图5示出了溅射耙组件，其具有以5°-45°的角度(相对于靶板平面的垂直线而言)插入支撑板的声学装置；图6显示溅射靶的腐蚀剖面；图7表示接收到的信号波形(a)为仅有支撑板时，(b)为未经腐蚀时的新鲜革巴板，(c)为轻度腐蚀的靶板(标称寿命的33.33%时)，(d)为深度腐蚀的靶板(标称寿命的130.48%时)；图8示出了所述波形的重指定谱图(a)为仅有支撑板时，(b)为新鲜靶板未经腐蚀时的，(c)为轻度腐蚀的靶板(标称寿命的33.33%时)，(d)为深度腐蚀的靶板(标称寿命的130.48%时)，其中已经迭加了各自相应的解析曲线；"图9为归一化的互关联值与整个PVD过程消^J:的关系的曲线图；以及图IO示出了所接收到的波形的交叉谱密度估计。具体实施方式本发明部分基于对PVD过程所用的溅射靶的表面腐蚀的实时监观'J。本领域的技术人员都认识到这里所用的"实时"指的是在该特定过程实施时对于表面腐蚀进行的主动或同时的监测。一种实时方法和设备的建立要在溅射装置正常运行的时候原位获取数据，而且它不得干扰该装置的正常运行。如图2所示，提供了溅射靶组件20。该组件包含一个支撑板22和一个溅射耙24，该賊射扭有一个表面，它被賊射而沉积一层薄膜到一个基底上。如图示，在PVD过程中产生的等离子体作用于溅射靶24的表面，在上面产生腐蚀图形。为了监测溅射靶24的腐蚀，将一个声学装置26嵌入到支撑板22的背部。该声学装置被用来在不干扰PVD过程的前提下，通过该溅射耙传播超声波并加以接收以便监测溅射耙24的腐蚀状态。这是一种"脉沖-回声"装置，由声学装置26发出超声波，由另一个类似装置在另一点(未图示)加以接收。这装置接着电学连接到一个脉冲发生器-接收器、一个示波器(或者一个数字电路)和诸如可编程逻辑控制器之类的计算机(未显示)，该计算机分析和解释收到的数据，并确定在溅射靶24表面各处腐蚀的深度。于是，操作人员就能够监测溅射靶26剩余的寿命。按照图3所示本发明的另一个实施方案，将两个声学装置32被嵌入溅射靶组件30的支撑斧反34的背部。可用诸如KBAerotech制造的2.25MHz换能器这类压电元件来作此声学装置。换能器按照"发射-接收，，方式设置在'减射靶的外围，由二换能器之一产生超声波，而由另一个来接收。较好的是将二换能器以0」180。的角度安装在支撑板34的周边上，较好的是相互呈约67.5°角。如图4所示，用脉沖发生器/接收器40对声学装置/换能器32施加瞬时电压。该脉沖发生器/接收器可用Panametrics提供的5077PR仪器，，它能产生并施加至少100伏的电压。一个应力场通过溅射靶组件30传播，并且所传播的波被声学装置32之一接收到后就转换成一个瞬时电压波形。该电压波形被送到脉沖发生器/接收器40,后者又把该电压送到示波器(或数字电路)42以将电信号的波形显示出来。该示波器(或数字电路)可用Tektronix生产的TDS3052500kMHz仪錄。声波自然频率分布被送到程序逻辑装置或计算机，用来实时地确定靶上不同部位腐蚀的深度。在图5所示的另一个实施方案中，沿着相对于靶板平面的垂线呈5-45的角度在支撑板34上钻孔。将声学装置放入多个位置中。由于跟传播声波相关的噪声水平被减弱了约3-50%,因此信号传输得到了加强。自然，在工艺过程中可采用多个声学装置32。这种声学监测技术跟信号处理技术的结合可用在PVD过程中的溅射靶的非均匀形状的腐蚀图形的监测。因此，可以不受千扰的方式，对溅射靶的寿命预期值作出预测。实施本方法来获取被嵌装的压电传感器所激发的溅射靶的瞬态响应。各种信号处理技术被用于波形以确定特定靶的腐蚀状态。在此分析中采用的信号处理方法学包括(i)基于多模导波的色散曲线演化的时间-频率分析(也称为重指定谱图方法)；(ii)基于指数抽取的互关联法(也称为时域分析法)；以及(iii)交叉谱密度估计法(也称为频域信号处理法)。将这种声学监测系统结合到PVD工艺过程中，可以在不干扰PVD过程的前提下，实时地监测贼射靶组件寿命的终结。i脉沖发生器/接收器40产生并探测粘接的溅射靶中的导板波。获取其波形并处理以识别腐蚀水平。采用时间-频率分析来建立支撑板和賊射靶组件的色散曲线。对于粘接的溅射靶在不同腐蚀水平的色散曲线作了比较，采用了时域的互关联技术来识别腐蚀图形的严重程度。还计算了互关联的谱密度估计。.后面将要参照一些例子来进一步详细描述用于实时监测溅射靶和和控制PVD过程的声学监测和信号处理技术，然而，不应该把本发明解释为局限于这些例子。例子仪器的设置如图4所示。脉沖发生器/接收器34产生并发送100伏方波到声波发射装置32,其中心频率在500kHz,并且提供同步脉沖去触发数字示波器42。声波发射装置32激发的传播声场跟粘接的的溅射靶传播的导波被声波接收i置32'获取。示波器将所获取的信号存为数字波形，并且传送到计算机44作信号处理。参照图2，粘接的賊射靶组件包括用铜材料制备的支撑板22、用鵠/钬制造的溅射靶24和它们之间的薄的粘接层(例如焊料)。支撑板厚6.80mm,賊射耙板厚6.60mm，它们之间的焊接层厚0.51mm。在沉积过程中，由于施加在支撑板下方的磁场的作用，賊射靶在等离子体与靶相互作用的区域内腐蚀最快，从而在溅射靶表面上形成槽沟。这些槽沟;f皮区分三类不同的腐蚀槽沟，即，中心的、内圈的和外圈的腐蚀区域。图6示出了腐蚀的剖面图。内腐蚀圈和外腐蚀圈到賊射靶的中心的距离分别为63.50mm和114.30mm。在整个溅射过程中，与内圈腐蚀区和外圈腐蚀区相比，中'二、腐蚀区是腐蚀最浅的区域。由于磁控管效应最强，溅射靶的外圈腐蚀区腐蚀得最快。当外圈腐蚀区的腐蚀深度接近溅射靶的厚度时，为安全起见得留有一定余量，就须替换到一块新鲜的溅射靶。所以，外圈腐蚀区槽沟深度的增量，对于预测溅射靶寿命的终结是很重要的。由制造所定义的溅射靶的标称寿命并非靶的实际寿命而仅仅是可靠'减射下的常规经验值。可靠溅射下检验过的钨/钬靶的标称寿命为214kW-hrs。在声学监测原位观察下这种靶的实际寿命为277kW-hrs。因此乾的实际寿命比标称寿命值要长63kW-hrs,就是说，靶材料还有33%的额外厚度可被利用。在实时监测期间，随着溅射过程的进行，声学发射装置发出的在粘接的溅射靶中的声学导波被声学接收裴置获取。三个腐蚀沟槽在不同腐蚀程度下的临界厚度变化被记录下来。通过原位检测获取了对应于不同腐蚀程度下溅射靶的总计29组波形。下表列出三种典型情况下粘结的'减射把的波形未经腐蚀时的新鲜耙板，经轻度腐蚀的靶板(标称寿命的33.33%时)和经深度腐蚀的靶板(标称寿命的130.48%时)。<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在图7中示出了传播距离相同时(d=109mm)，4种情况下获取的瞬态波形(a)为仅有支撑板时，(b)为新鲜靶板未经腐蚀时的，(c)为轻度腐蚀的靶板(标称寿命的33.33%时)，和(d)为深度腐蚀的靶板(标称寿命的130.48%时)。这些波形在250MHz处采样并经512次平均，以得到高的信噪比(SNR)。根据观察，4种瞬态波形到达的时间相似，从发射端口到接收端口约为24微秒。然而，在相同的波形部分，仅有支撑板的情况的幅值比起新鲜的和腐蚀后的粘接的溅射靶的情况要高得多。虽然不想归因于任何特定的理论，但是通过与仅有支撑板时的传播情况对比后相信，该现象系应变能量泄漏到溅射靶组件的粘接层内所致。还需要做进一步的信号处理以从瞬态波形中抽取能够识别不同腐蚀程度的状态的特征。三种信号处理方法包括前述的(i)基于多模导波的色散曲线演化的时间-频率分析；(ii)基于指数抽取的互关联法；以及(iii)交叉谱密度估计法。方法1时间-频率分析在一个波导中有多种it式的弹性波传播，而每一种波;溪式有唯一的速度-频率关系，常称为色散关系。一个波导的弹性才莫量、材料密度和几何尺寸决定了其中导波的色散关系。-'由板状波导构成的多层系统也具有色散特征，其相应的色散曲线依赖于材料特性和各层厚度。当波导结构的表面或内部表现出存在缺陷时(例如，腐蚀或裂紋)，它的色散曲线显示出相应的变化，其形式可为模的移位或转变。采用了各种信号处理方法来确定一个结构的色散关系(例如，时间-频率分析法等)。超声波是非稳态的频率信号，其幅度随时间而变化。这些信号可用时间-频率域中的作为时间和频率的函数的能量分布的三维曲面来表示。该曲面在时间-频率咸的投影称为该信号的时间-频率表象(TFRs)。一组特定的TFR,即重指定谱图，被用于所获得的波形。基于修正的移动窗口法(MMWM)的这种重指定谱图技术可以看成是短时j專立叶变4灸(STFT)的改进，其定义为W,/)二(1)其中h(t)为一个窗口函数。STFT谱图(即，信号的能量分布)为加上窗口的傅立叶变换的模量的平方，并且在时间-频率域内作图。然而，STFT并不能将信号的能量分布很精确地定域在时间-频率域上。采用了重指定技术将关于时间的和频率的两种分辨率之间的折衷的关系式作了改进。依照重指定理论，将谱图或能量分布从它原来的坐标(t,f)改换到新的坐标下的重新指定的位.置，此处能量分散大为减小。这提供了尖锐的时间和谱的分辨率，结果得到对波形数据观测的改进。谱图的重指定的新坐标^和？的定义为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula><formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中&0^'/)为采用窗口函数h(t)时信号x的STFT的定义；而&(x'/'/)和&0，z'/)则是分别采用/'和i作为它们的窗口函数时的STFTs。在商业软件MATLAB上实施了这一重指定谱图。对于支撑板和粘接的溅射靶在各种腐蚀程度下获得的瞬态波形采用了重指定谱图技术来确定它们相应^l色散关系。图8(a)显示的是在支撑板的重指定谱图上迭加了6.80mm厚的铜板的解析色散曲线。这些解析色散曲线用实线(对称模式)和虚线(反对称模式)来表示。采用了AGU-VallenDispersionCurves软件包来计算6.80mm厚的铜板的解析色散曲线。已经观察到对于支撑板在一定区域内，重指定谱图提供了一致的结果，并且使得在其解析的和实验的色散曲线之间的模式插值易于观察。在40ps之前，如图示，在1MHz-1.4MHz的高频区的对称才莫式S3和S4，以及0.4MHz-0.8MHz的中频区的对称才莫式SI和S2,对于它们的首先到达段(25ns-40ps时间区间)实验步骤给出了满意的匹配。在同一时间范围，相比别的对称才莫式，在OMHz-0.2MHz的低频区的对称模式SO，其曲线匹配却不满意，因为这一模式的低的能量密度。超过45ns就难于识别各单独的模式，因为对称模式和反对称才莫式靠得很紧乃至重迭。此外，从支撑板边界的反射开始跟无反射的波前相互作用并且混杂。图8(b)示出了当新鲜靶板跟6.80mm厚的铜板的解析色散曲线迭加情况下的重指定谱图。因为边界条件和波导材料改变了，当前的色散曲线跟解析演化了的铜板的色散曲线只有略微相似。在40ps之前，首先到达的波包跟解析色散曲线的弯曲部分不再匹配。例如，在1.6MHz-1.8MHz的高频区和在0.2MHz-0.4MHz的低频区都有模式丟失。此外，在0.6MHz处和0.8MHz-1.2MHz频率区的模式被向前推移。据认为，在鴒/钬中的传输速度比在铜中要快得多，这些冲莫式由于对在导波传播中的材料特性的变化更敏感，相比在铜层中，它们就会更加倾向于在钨/钬层中传播。于是，这些敏感的^^式在特定的频段会推前或者到达得早。图8(C)显示消耗了33%标称寿命的轻度腐蚀的靶板的重指定谱图。跟那些未经腐蚀的耙板比较，可见这些敏感模式的前沿后移了。例如，在40jis之前，在0.8MHz-1.4MHz频率区的前向模式被向后推移了几个微秒。当腐蚀加深到130%标称寿命时，大多数前向模式都消失了，如图8(d)所示，因为这些敏感模式在钨/钛层中较佳的传播途径变得更薄更窄了，而且消耗了更多^钨/钬材料。结果，随着腐蚀扩散得宽而深，色散曲线中的一些敏感模式连续地移后直至消失。通过这一系列显示(见图8(b)-(d)),可得到依照重指定谱图说明的在时间-频率域上模式移动的一致的变化趋势，从而，可以有效地监测腐蚀水平状态和賊射扭的实际寿命。方法2基于互关联的指数抽取法在賊射耙上的腐蚀图形的进展不断地影响导波的色散特性，于是后者引起波形的变化。随着更多钨/钛材料被消耗，波形变化程度加大。所获得的波形的相似性可以用作一个指标来识别腐蚀水平。互关联技术被选来完成对于腐蚀水平的状态识别的相似性特征抽取工作，因为这一技术可用作两个关联信号之间的相似性的测度。用作实验波形的互关联技术的定义式为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>(4)其中x(n)表示对新鲜靶板获得的瞬态波形(即参考波形)，而y(n)表示对具有各种腐蚀水平的粘接的溅射靶所得到的瞬态波形。&(w)为，当x(n)固定而y(n)向左移m步时，即m时刻的x(n)跟y(n)之间的互关联序列。在第0次时间移动的^^—)的归一化数值指示x(n)跟y(n)之间的相似程度。预期随着腐蚀深度接近溅射靶的厚度，可以看到相似程度减小。换句话说，深度腐蚀条件下的波形不如轻度腐蚀条件下的波形那么相似于参考波形。将获得的总共29组波形按照实际寿命增大的顺序分为5类来做互关联分析。用这种方法对5类波形分析的结果总结在图9。没有腐蚀，0次时移的归一化的互关联就是参考波形本身自关联的结果。腐蚀图形出现之后，0次时移的互关联的归一化值，随着腐蚀的进一步进行，就减小。已经确定，相比深度腐蚀类，轻度腐蚀类具有较高的归一化的互关联值。第2类(具有30%-45%标称寿命的轻度腐蚀)的归一化的互关联值平均约为无腐蚀情形的75%;然而，在第5类(具有120%-130%标称寿命的深度腐蚀)的归一化的互关联值平均约降至无腐蚀情形的7%。当賊射靶寿命消耗得越多，0次时移的互关联的平均的归一化值呈现清楚的单调下降趋势。于是，通过对实验波形的互关联技术的分析就得到一个定量的指数来识别溅射靶的腐蚀水平和实际寿命。注意到在各个类里(见图9的第1类和第3类)归一化的互关联值有可能不按照递降趋势，但是在溅射工艺过程中，它们的变化确实遵照大体的单调趋势。方法3交叉谱密度估计法谱密度估计法通常用于计算信号的功率谱密度。釆用MATLAB程序软件来实施的交叉谱密度(CSD)估计法的基本算法包括第1步，对各个相继的非趋势数据段x和y，施加一个由窗口矢量规定的窗口函数；第2步，以n点的数目在各个数据段作FFT变换；第3步，通过对变换的y段跟取共轭的变换的x段的乘积作标定，来构成各段的周期图；第4步，对相继重迭的各l殳的周期图取平均以构成Pxy，即x和y段的交叉谱密度。互关联技术提供了对溅射靶的腐蚀水平和实际寿命作监测的在时间域上的定量识别的好方法；因此在频率域的互关联的对应的谱密度估计也^f皮期待当腐蚀水平增大时显示类似的下降顺序。类似于互关联，x段代表对新鲜靶板获得的瞬态波形(参考波形)；而y段代表对经受了各种腐蚀水平的粘接的溅射靶获得的瞬态波形。对于上述5类获得的波形进行了交叉谱密度(CSD)估计。所得CSD结果示于图10。其中A、B和C三个矩形区域对应于换能器在粘接的溅射靶上所激发的频带。在A区(0.4MHz-0.6MHz),对5类波形的CSD估计结果观察不到任何明显的顺序；在B区(0.8MHz-0.9MHz),CSD估计显示了好的顺序，除了在第2类跟第3类之间发生小的混杂；在C区(1.2MHz-1.4MHz)，随着更多的靶材泮牛消耗于沉积过程，期待的下降顺序就显现出来。注意，CSD估计是在高频区展示出对应于腐蚀水平的清楚的顺序，而不是在低频区；换句话说，高频区(lMHz-1.4MHz)对于賊射靶的厚度变化更敏感。对于这个现象的一个可能的解释是，浅的腐蚀槽沟，很可能是轻微的凹部或刻痕，倾向于跟相对较短的波长相互作用，i^t应于高频凌式。进一步，当腐蚀增加，相对较长的波长或者说低频模式就跟较深的腐蚀产生主要的相互作用。结果在金属溅射过程中，高频模式就不再起支配作用，并且记录下来完整的腐蚀过程。结果表明可以采用声学监测技术结合信号处理方法来监测PVD工艺过程中的溅射靶的非均匀形状的腐蚀图形。因此，跟传统的手动监测办法相比，可以用没有外来干扰的方式对溅射靶的寿命预期值作出自动化的预告，这就让停工时间和能量浪费都得到尽量减少。采用了三种信号处理方法来处理获得的波形，以抽取能鉴别溅射耙的腐蚀水平状态和实际寿命的特征。重指定谱图的时间-频率分析(方法1)解释了支撑板内的紧密排布的多模导波，说明了粘接的溅射耙在各种腐蚀水平的色散关系的确定。当腐蚀图形加深时，说明了时间_频率分析可以有效地用来可观察地定域某个区域内不同的敏感模式的变化。这些敏感模式的首先到达的波形部分所牵涉到的这些变化，显示出在腐蚀水平的增大顺序上具有一致的趋势。互关联技术(方法2)通过抽取新鲜的和经受腐蚀的溅射耙之间的0次时移的归一化的互关联值，来提供一个探测腐蚀进展演化的定量指数。另外，交叉谱密度估计(方法3)的显示表明在1MHz-1.4MHz频率区随着腐蚀图形的扩大交叉谱密度的降低的清楚的顺序。时间-频率分析和CSD估计的这些结果都表明在1MHz-1.4MHz频率范围溅射靶的腐蚀图形的演化和实际寿命的清楚的趋势，这一频率范围高于嵌置的换能器的激发频率(500kHz);所以，采用一对中'心频率位于1MHz-1.4MHz频率范围之内的宽带换能器就可能检测粘接的溅射靶以便得到清楚的趋势的结果。虽然参照这些特定的实施方案对本发明作了详细说明，本领域的技术人员会明了可以作出的各种变化和修改，以及可用的等价的方案，都不会脱离后面的权利要求书的范围。权利要求1.一种实时监测溅射靶表面区域的腐蚀并控制物理气相沉积过程的方法，包括提供包含支撑板和溅射靶的溅射靶组件，该溅射靶有一个被溅射而沉积薄膜到基底上的表面区域；发射和传播多模超声波到所述溅射靶的几乎整个表面；接收所述超声波并实时处理所接收到的信号以监测和确定所述溅射靶上不同位置处的腐蚀深度；以及当所述溅射靶达到预定的腐蚀量时就替换该溅射靶以控制物理气相沉积过程。2.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于采用信号处理方法学来确定所述溅射靶的腐蚀深度，该信号处理方法学选自由时域分析、频域分析和时间-频率信号处理组成的一组技术。3.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于控制器确定腐蚀深度，并且当操作期间达到了预定腐蚀量时发出警报声。4.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于采用了脉冲发生器/接收器来产生和接收超声波。5.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于采用双模式下的单个换能器来发射和接收信号。6.如权利要求5所述的监测方法，其特征在于所述换能器为压电元件。7.如权利要求1所述的监测方法，其特征在于采用至少两个换能器，其中一个换能器发射和传播超声波，另一个换能器接收该超声波。8.如权利要求7所述的监测方法，其特征在于所述换能器为压电元件。9.一种用于实时监测物理气相沉积过程中的溅射靶表面区域的腐蚀的设备，包括包含支撑板和溅射靶的溅射靶组件，该溅射耙有一个^^溅射而沉积薄膜到一个基底上的表面区域；设置在支撑板背部的至少一个换能器，用来发射、传播和接收所述賊射靶的几乎整个表面上的超声波；，脉冲发生器/接收器，用来提供和接收来自该至少一个换能器的电压；振荡器，用来记录所发射和所接收到的超声波信号；以及程序逻辑装置，用来在物理气相沉积过程中实时监测和确定賊射靶表面上不同位置处的腐蚀深度。10.如权利要求9所述的监测设备，其特征在于所述至少一个换能器为双模式压电元件。11.如权利要求9所述的监测i殳备，还包括设置在支撑板外围的不同位置处的两个换能器，其中第一个换能器发射一个超声波信号而第二个换能器接收该信号。12.如权利要求11所述的监测设备，其特征在于所述压电元件设置在支撑板外围相互分开约67.5°。13.如权利要求9所述的监测设备，其特征在于采用信号处理方法学来确定所述溅射靶的腐蚀深度，该信号处理方法学选自由时域分析、频域分析和时间频率信号处理组成的一组技术。14.如权利要求11所述的监测设备，其特征在于所述两个换能器的每一个以一定的角度设置在所述支撑板内以促进信号发射并且降低噪声水平。15.如权利要求14所述的监测设备，其特征在于所述噪声水平降低到大约信号强度的3%到50%。16.如权利要求9所述的监测设备，其特征在于所述程序逻辑装置确定腐蚀深度，并且当操作中达到了预定的腐蚀量时发出警报声。全文摘要在物理气相沉积过程中实时监控溅射靶(24)表面区域的腐蚀的方法和设备，包括包含支撑板(34)和溅射靶(24)的溅射靶组件(30)，溅射靶有一个被溅射而沉积薄膜到一个基底上的表面区域；设置在支撑板背部的至少一个换能器(32)，用来发射、传播和接收所述溅射靶的整个表面的多模超声波；脉冲发生器/接收器(40)，用来提供和接收来自该至少一个换能器的电压；示波器(42)，用来记录超声波信号；以及程序逻辑装置(44)，用来确定靶上不同位置处的腐蚀的深度，并且当达到预定的腐蚀量时替换溅射靶。文档编号G01N29/04GK101268332SQ200680034761公开日2008年9月17日申请日期2006年7月19日优先权日2005年7月22日发明者B·皮古尔,C·切廷卡亚,R·马修申请人:普莱克斯技术有限公司