脉冲直流电源供应器制造技术

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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脉冲直流电源供应器
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)。
技术介绍
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。
技术实现思路
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。根据另一实施方式，提供了一种脉冲直流电源。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，所述脉冲单元被配置为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，并且被配置为在脉冲直流电源供应器的单极脉冲周期的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测量单元，所述测量单元被配置为测量脉冲直流电源供应器的至少一个电量。脉冲直流电源供应器包括评估单元，所述评估单元被配置为根据测量的至少一个电量的测量值的评估来确定预定条件的存在。脉冲单元被配置为在确定存在预定条件时设定标称开启周期直流电压。此外，提供了一种溅射沉积系统。溅射沉积系统包括根据本文所述实施方式的溅射靶材和脉冲直流电源供应器。脉冲直流电源供应器连接到溅射靶材。根据另一实施方式，提供了一种脉冲直流电源供应器的操作方法。脉冲直流电源供应器可以是根据本文所述实施方式的一些或所有特征。脉冲直流电源供应器提供单极脉冲直流电源。所述方法包括为脉冲直流电源供应器的第一脉冲周期设定标称开启周期直流电压，并通过脉冲直流电源供应器输出开启周期直流电压和开启周期直流电流。所述方法包括设定标称关闭周期直流电压以触发第一脉冲周期的关闭周期，以及通过脉冲直流电源供应器测量第一脉冲周期的关闭周期的关闭周期电流。所述方法包括根据关闭周期电流的测量来确定关闭周期电流的零线条件的存在。所述方法包括当确定存在第一脉冲周期的关闭周期电流的零线条件时，为第二脉冲周期设定标称开启周期直流电压。本公开内容还涉及用于执行所披露的方法的设备，包括用于执行所述方法的每个所述特征的设备部件。这些方法特征可以通过硬件部件，由适当软件所编程的计算机、通过两者的任何组合或以任何其他方式来执行。另外的方面还涉及方法，根据所述方法操作或制造或使用所描述的脉冲直流电源供应器或溅射沉积系统。所述方法可包括用于执行脉冲直流电源供应器或溅射沉积系统的每个功能的方法部件。附图说明因此，可以详细地理解上述特征的方式，可以通过参考实施方式来获得更具体的描述。附图涉及各个实施方式，并描述如下：图1图解了单极脉冲直流电压的特性；图2至图3图解了根据本文所述实施方式的脉冲直流电源供应器的操作方法；图4示出了根据本文所述实施方式的脉冲直流电源供应器；图5示出了根据本文所述实施方式的溅射沉积系统；图6示出了根据本文所述实施方式的脉冲直流电源供应器的操作方法。具体实施方式现在将对于各种示例性实施方式进行详细说明，实施方式的一个或多个例子绘示于各图中。提供各个例子只是用以解释本专利技术，而非意在限制本专利技术。例如，作为一个实施方式的一部分而被绘示或描述的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以产生又一实施方式。本公开内容意在包含这样的修改和变化。在下列附图的描述中，相同的参考标记表示相同或类似的部件。一般而言，仅描述关于个别实施方式的差异。附图中所示的结构不需以实际的尺寸或角度所绘示，且可能夸大特征以较佳地理解对应的实施方式。图1示出了可在溅射沉积工艺中通过脉冲直流电源供应器施加至溅射靶材的单极脉冲直流电压的特性。时间t显示于横坐标上，电压U显示于纵座标上，使用任意单位(Arbitraryunit)。在图1中，电压在开启周期(工作周期)期间为负常数值，开启周期(on-cycle)的开启时期(on-period)(即开启周期持续的时间长度)被标示为Ton。在图1中，电压在关闭周期(逆向脉冲)期间为小的正常数值，关闭周期的关闭时期(即关闭周期持续的时间长度)被标示为Toff。一个脉冲是由一个开启周期和一个关闭周期所组成的，或者换言之是由一个开启脉冲和一个逆向脉冲所组成的。由于脉冲的重复图案，本文中的脉冲亦称作脉冲周期。脉冲时期或脉冲长度(即脉冲持续的时间长度)被标示为Tpulse，且为Ton与Toff的总和。操作频率或脉冲频率标示为Fpulse，是脉冲时期的倒数。脉冲频率、开启周期的长度(工作周期的时期)及关闭周期的长度(逆向脉冲的时期)可通过操作者基于操作者的经验进行设定。例如，操作者可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提供单极脉冲直流电源的脉冲直流电源供应器(100)，包括：脉冲单元(110)，所述脉冲单元用于交替地于所述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和在关闭周期期间设定标称关闭周期电压；电流测量单元(120)，所述电流测量单元配置用于在关闭周期期间测量关闭周期电流；和零线确定单元(130)，所述零线确定单元配置用以确定所测量的关闭周期电流的零线条件的存在；其中所述脉冲单元被配置用于在确定存在所述所测量的关闭周期电流的所述零线条件时，设定所述标称开启周期直流电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于提供单极脉冲直流电源的脉冲直流电源供应器(100)，包括：脉冲单元(110)，所述脉冲单元用于交替地于所述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和在关闭周期期间设定标称关闭周期电压；电流测量单元(120)，所述电流测量单元配置用于在关闭周期期间测量关闭周期电流；和零线确定单元(130)，所述零线确定单元配置用以确定所测量的关闭周期电流的零线条件的存在；其中所述脉冲单元被配置用于在确定存在所述所测量的关闭周期电流的所述零线条件时，设定所述标称开启周期直流电压。2.根据权利要求1所述的脉冲直流电源供应器，其中所述脉冲直流电源供应器被配置为根据设定所述关闭周期的所述标称关闭周期电压与确定存在所述零线条件之间的时间差，确定所述关闭周期的关闭周期时期，且所述脉冲直流电源供应器被配置为根据标称脉冲时期与所确定的所述关闭周期时期之间的时间差，确定开启周期的开启周期时期，所述标称脉冲时期为所述脉冲直流电源供应器的标称脉冲频率的倒数；并且其中所述脉冲单元被配置为在所确定的所述开启周期时期期间维持所述标称开启周期直流电压。3.根据权利要求1所述的脉冲直流电源供应器，其中所述脉冲直流电源供应器被配置为根据设定用于第一脉冲周期的标称开启周期直流电压与在确定存在所述零线条件时设定后续第二脉冲周期的标称开启周期直流电压之间的时间差，确定所述第一脉冲周期的实际脉冲时期，以及其中所述脉冲直流电源供应器被配置为设定所述脉冲直流电源供应器的标称操作频率，以对应于所述第一脉冲周期的所确定的所述实际脉冲时期的倒数。4.根据权利要求1所述的脉冲直流电源供应器，其中所述脉冲单元被配置为根据设定所述关闭周期的所述标称关闭周期电压和确定存在所述零线条件之间的时间差来确定所述关闭周期的关闭周期时期；并且如果不存在取决于所确定的关闭周期时期的操作参数不匹配条件，则从标称脉冲时期和所述关闭周期时期之间的时间差确定开启周期的开启周期时期，所述标称脉冲时期是所述脉冲直流电源供应器的标称操作频率的倒数，并且在所确定的所述开启周期时期期间保持所述标称开启周期直流电压；和如果存在所述操作参数不匹配条件，则改变所述标称操作频率。5.根据权利要求1至4中任一项所述的脉冲直流电源供应器，其中所述电流测量单元包括下列中的至少一个：用于测量所述关闭周期电流并输出表示所述关闭周期电流的相应测量值的电流探针，以及用于将表示所述关闭周期电流的测量值转换为数字值的模拟数字转换器。6.根据权利要求1至5中任一项所述的脉冲直流电源供应器，其中当表示所测量的关闭周期电流的测量值为零或在预定范围内时，通过所述零线确定单元确定所述零线条件的存在。7.一种用于提供单极脉冲直流电源的脉冲直流电源供应器，包括：脉冲单元，所述脉冲单元被配置为在所述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，并且被配置为在所述脉冲直流电源供应器的单极脉冲周期的关闭周期期间设定标称关闭周期电压；测量单元，所述测量单元被配置为测量所述脉冲直流电源供应器的至少一个电量；和评估单元，所述评估单元被配置为根据所测量的所述至少一个电量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤韦·赫尔曼斯，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US