公开了用于将脉冲式DC功率施加给等离子体处理室的方法和装置。在一些实施方式中，改变所施加功率的频率，用以实现诸如沉积速率、电弧率和膜特性之类的期望处理效果。此外，公开了一种方法和装置，该方法和装置在特定周期的反向电势部分期间利用相对较高的电势，用以减少靶材上可能的结节。该周期中反向电势部分、溅射部分和恢复部分的相对持续时间是可调整的，用以实现期望的处理效果。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于等离子体的溅射沉积。特别是，但非通过限制的方式，本专利技术涉及用于使用直流电源来进行基于等离子体的处理的方法和装置。
技术介绍
等离子体处理技术已被广泛使用在诸如等离子体气相沉积、溅射等用于工业处理的工业生产中。这些处理在薄膜应用中特别有用。为了产生等离子体，电源在位于等离子体室内的阴极与一个或多个阳极之间产生电势，该等离子体室含有形成等离子体的工艺气体。当使用这些处理进行沉积时，等离子体作用在位于等离子体室内的靶材(也称作溅射源)的物质上，该等离子体室通常包含阴极表面。等离子体离子被朝着靶材加速，并在撞击时使靶材物质被从阴极表面驱逐出去。然后，被驱逐的靶材物质沉积在基底上以形成膜(例如，薄膜)。如上面已公开的那样，该膜可以构成由等离子体从靶材表面溅射的物质，或者该膜可以是靶材物质与包括在等离子体或工艺气体中的另一些元素之间反应的结果。高频电压源(例如，交流(AC)功率源)已被用来产生在等离子体室内制造等离子体的高电势。这些高频电压源构造和维护起来价格昂贵，并且操作复杂。此外，如果通过与等离子体或工艺气体中的元素进行反应来形成沉积物质，并沉积物质进一步进行电绝缘，则室内的阳极可以被涂覆有绝缘体；因而这一沉积可能阻碍阳极在沉积过程期间执行其收集来自等离子体的电子的功能。为了克服与高频电压源有关的缺点，交变脉冲的直流功率源已被使用在例如美国专利No. 5917286中公开的无阳极双磁控管型系统中，将该美国专利的全部内容以引用的方式并入到本文中。反转极性处理允许电极交替作为阳极和阴极，在阴极阶段期间发生的溅射处理清除掉任何沉积的绝缘物质，而在阳极阶段期间允许电极作为阳极进行非禁止的操作。此外，反转极性处理允许两个电极交替作为阴极，使得两个电极表面都能够提供靶材物质。尽管现有的脉冲直流电源是可使用的，但它们并不足够准确，或是在薄膜处理应用中为了例如实现均匀性和/或粒子产生阈值方面，不是足够令人满意。用标准技术也不能实现任意化学计量的共溅射。因此，需要方法和装置来解决现有技术中的不足并且提供其他新的和创造性的特征。
技术实现思路
下面概述附图中所示的本专利技术的示例性实施例。在“具体实施方式”部分更充分地描述了这些和其他实施例。但是，应理解的是，并非旨在将本专利技术限制在该“
技术实现思路
”或“具体实施方式”中所描述的形式。本领域的技术人员能够认识到，存在落入如权利要求所表达的本专利技术的精神和范围中的多种修改、等同形式和替代构造。本专利技术的一些实施例的特征在于一种用于将脉冲式DC电力施加到等离子体处理室的方法，以及用于执行该方法的装置。在这些实施例中，该方法包括在脉冲式DC电力的特定周期中的溅射部分期间，在第一持续时间内持续将负电势施加给阴极；在该特定周期中的反转电势部分期间，将正电势施加给阴极，其中正电势的幅值至少为负电势幅值的20% ；以及，在该特定周期中的恢复部分期间，在第三持续时间内持续施加恢复电势，恢复电势的幅值小于负电势和正电势的幅值。本专利技术的其他实施例的特征在于一种电源，该电源包括直流功率源，其被配置为将功率输送到等离子体溅射室；功率控制部件，其与直流功率源通信并且被配置为根据处理器可读指令将该功率引导到具有交变极性的至少一个电极；以及非暂时、有形的计算机可读存储介质，其被编码有用于处理器可读指令，用以执行用于施加功率的方法，该方法包括将期望功率水平下的DC功率脉冲施加给等离子体处理室的电极，用以维持在基底上沉积膜的等离子体处理；监测等离子体的阻抗，该阻抗提供了对至少一种处理效果的状态的指示；和响应于所监测的阻抗，调整DC功率脉冲的频率，以改变处理效果的状态。附图说明通过参考结合附图做出的以下具体实施方式及所附权利要求，本专利技术的各个目的和优点以及对本专利技术的更全面理解是清楚的并且更容易理解，在附图中图I是根据本专利技术实施例的直流(DC)功率源、功率控制部件和等离子体溅射室的示意图；图2是说明了根据本专利技术的实施例的被配置为产生用于等离子体溅射室的超低频DC功率脉冲的DC功率源和功率控制部件的示意图；图3是说明了根据本专利技术的实施例的分隔开一体积的一组同心电极的示意图；图4是说明了根据本专利技术的实施例的由DC电源为等离子体溅射室的电极产生的DC功率脉冲的示例的曲线图；图5是说明了根据本专利技术的实施例的包括大于零的转变时间段的占空比的曲线图；图6是说明了根据本专利技术的实施例的脉冲参数和脉冲参数值的示例的表格；图7是说明了根据本专利技术的实施例的耦合到DC电源的等离子体溅射室的示意图；图8A是说明了根据本专利技术的实施例的被输送到图7所示的电极的DC功率脉冲的曲线图；图SB是说明了根据本专利技术的实施例的被输送到图7所示的电极的DC功率脉冲的曲线图；图9是是说明了根据本专利技术的实施例的被配置为接收由DC电源输送的DC功率脉冲的等离子体溅射室的方框图；图10是说明了根据本专利技术的实施例的由来自一个或多个传感器的一个或多个反馈信号触发的DC功率脉冲的变化的曲线图的示意图；以及图11是说明了根据本专利技术的实施例的用于响应于与沉积层相关联的属性来调节DC功率脉冲的方法的流程图；图12是描绘了电源的示例性实施例的方框图；图13是图12中所描绘的等离子体电流注入器的示例性实施例；图14是描绘了在不具有图12和图13中的等离子体电流注入器的情况下的电流波形特性的曲线图；图15是描绘了在具有图12和图13中的等离子体电流注入器的情况下的电流波形特性的曲线图；图功率控制器图。图图图图图图图图图16是描绘了电源的另一个实施例的方框图，该电源包括耦合到DC源的示例性 17是描绘了电源的又一个实施例的18是图17中描绘的缓冲网络(snubber network)的示例性实施例；19是描绘了用于控制处理效果的示例性方法的流程20是被布置和配置为实行单极操作模式的等离子室的表征；21是描绘了可以与图20的等离子室结合执行的示例性开关序列的22是与双极操作模式相关联的示例性切换序列；23是用于具有电压反转的单极操作模式的切换序列；24是描绘了用于施加具有相对较高的电压反转的功率的方法的流程图；以及25是描绘了与具有部分电压反转的双极脉冲包操作模式相关联的切换序列的具体实施例方式现在参考附图，其中在多个图中利用相同的附图标记来标注相同或类似的元件，特别参考图1，其是描绘了根据本专利技术实施例的直流(DC)功率源100、功率控制部件110和等离子体处理室130的方框图。图I的示例性实施例中的等离子体处理室130包括两个或更多个电极140，电极140每个都被配置成作为阳极和作为阴极(阴极可被称作溅射靶材)。DC功率源100和功率控制部件110可以统称为DC电源170。但是应该认识到，图I的方框图仅仅是逻辑上的，而在一些实施例中，功率源100和功率控制部件110被实现为分离的部件。例如在一个实施例中，功率控制部件Iio被实施为用于现有DC功率源的附加部件。还应该认识到，在本文中进一步讨论的替代操作模式中，室130内可以只有单个电极140并且室本身可以用作电极。此外，尽管许多实施例被描述成是在溅射型处理的背景下操作，但应该认识到，功率控制部件110也可以与PECVD处理(例如，用于气体电离)、基底偏置(例如，沉积和蚀刻应用)和离子源(例如，作为用于离子源的功率输送)联合使用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：K·E·瑙曼，K·芬利，S·B·拉森，D·派莱利芒特，
申请(专利权)人：先进能源工业公司，
类型：
国别省市：
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