[发明专利]脉冲直流电源供应器

说明书

提供一种脉冲直流电源供应器。脉冲直流电源供应器被配置为提供单极脉冲直流电源。脉冲直流电源供应器包括脉冲单元，脉冲单元用于交替地在脉冲直流电源供应器的单极脉冲周期的开启周期期间设定标称开启周期直流电压以及在关闭周期期间设定标称关闭周期电压。脉冲直流电源供应器包括电流测量单元和零线确定单元。电流测量单元被配置为在关闭周期期间测量关闭周期电流。零线确定单元被配置为确定所测量的关闭周期电流的零线条件的存在。脉冲单元被配置为在确定存在所测量的关闭周期电流的零线条件时，设定标称开启周期直流电压。

技术领域

实施方式涉及一种用于提供单极脉冲直流电源的脉冲直流电源供应器和此类脉冲直流电源供应器的操作方法。其他实施方式涉及一种包括此类脉冲直流电源供应器的沉积系统(例如溅射沉积系统)。

背景技术

脉冲直流(DC)溅射为应用于(例如是)半导体和涂布工业中的物理气相沉积工艺(PVD工艺)。与交流电流相反，“DC”的缩写表示直流电流。脉冲直流溅射对于金属和电介质涂布的溅射特别有效，且通常与反应溅射一起使用(其中在蒸发的靶材材料与离子化气体(例如是氧气)之间于等离子体之中发生化学反应以形成沉积分子(诸如硅氧化物))。在传统的直流溅射(例如是在铝、钛或硅的反应溅射)中，靶材可变为带电，且可形成电弧，使得所沉积的膜或层的品质大幅降低。

将施加至靶材的直流电压脉冲减少了电弧。电弧可由于在沉积工艺过程中电荷累积于介电层上所造成。在沉积工艺刚开始的时候，电弧可能不会有很大的问题，但后续却可能会急剧增加，导致涂布应用的工艺失效。电弧可使得所沉积的膜或层的品质劣化，且可能让施加至溅射靶材的功率不稳定。

在单极脉冲直流溅射中，脉冲直流电压是在开启周期(on-cycle)(工作周期(dutycycle))期间开启时发生溅射，即是假定为典型地几百伏的负值。根据工艺(亦可能还根据基板)，在随后的脉冲直流电压的关闭周期(off-cycle)期间，靶材放电。在关闭周期期间，电压值可以为零或几十伏的正值，通常称为逆向脉冲。工艺条件可随着工艺时间改变(例如电荷累积于靶材上的方式)，且脉冲直流电压通常不足以完全防止电弧。因此，脉冲直流电压供应可包括电弧抑制电路，通过靶材电压的改变检测电弧的形成，且立即启动一个或多个额外的(extraordinary)关闭时期(off-period)，通常为一个或多个逆向脉冲，以熄灭(quench)电弧。一旦电弧被熄灭，正常的脉冲直流周期便重新开始。

脉冲频率以及开启周期和关闭周期的长度是通过操作者在脉冲直流电压供应器中设定的。这些工艺参数的设定是基于操作者的经验。如果操作者的经验不足以适当地设定这些工艺参数，或如果溅射工艺以预期之外的方式表现，或随着时间简单改变，将可能形成多次电弧，而需要通过电弧抑制电路来抑制电弧的形成，或在溅射发生期间接通时间(on-time)过短，溅射沉积工艺的沉积速率将受到负面的影响。

因此，需要改善的脉冲直流电压供应，其操作方法及采用此类脉冲直流电压供应的沉积系统。

发明内容

鉴于上述，提供了根据独立权利要求的装置和方法。进一步的细节可以在从属权利要求、说明书和附图中找到。

根据一个实施方式，提供了一种脉冲直流电源供应器。脉冲直流电源供应器可以配置用于提供单极脉冲直流电源。脉冲直流电源供应器包括脉冲单元，用于在脉冲直流电源供应器的单极脉冲周期交替地在开启周期期间设定标称开启周期直流电压，以及在关闭周期期间设定标称关闭周期电压。脉冲直流电源供应器包括：电流测量单元，被配置为在关闭周期期间测量关闭周期电流；以及零线确定单元，被配置为确定所测量的关闭周期电流的零线条件的存在。脉冲单元被配置为在确定存在测量的关闭周期电流的零线条件时设定标称开启周期直流电压。