JP2019528369A - Pulsed DC power supply - Google Patents

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Abstract

パルスDC電源が提供される。パルスDC電源は、単極パルスDC電力を供給するように構成されている。パルスDC電源は、パルスDC電源の単極パルスサイクルのオンサイクルの間の、公称オンサイクルDC電圧とオフサイクルの間の公称オフサイクル電圧とを交互に設定するためのパルス化ユニットを含む。パルスDC電源は、オフサイクルの間にオフサイクル電流を測定するように構成された電流測定ユニット、及び測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定するように構成されたゼロライン判定ユニットを含む。パルス化ユニットは、測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在が判定されたら、公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成されている。【選択図】図2A pulsed DC power supply is provided. The pulsed DC power supply is configured to supply unipolar pulsed DC power. The pulsed DC power supply includes a pulsing unit for alternately setting the nominal on-cycle DC voltage and the nominal off-cycle voltage during the off-cycle during the on-cycle of the unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply. A pulsed DC power source is configured to measure an off-cycle current during an off-cycle, and a zero-line determination unit configured to determine the presence of a zero-line condition of the measured off-cycle current including. The pulsing unit is configured to set a nominal on-cycle DC voltage upon determining the presence of a zero-line condition of the measured off-cycle current. [Selection] Figure 2

Description

実施形態は、単極パルスDC電力(unipolar pulsed DC power)を供給するためのパルスDC電源、及びこのようなパルスDC電源の操作の方法に関連する。さらなる実施形態は、このようなパルスDC電源を含む、堆積システム、例えば、スパッタ堆積システムに関する。   Embodiments relate to a pulsed DC power source for supplying unipolar pulsed DC power and a method of operation of such a pulsed DC power source. Further embodiments relate to deposition systems, such as sputter deposition systems, that include such pulsed DC power supplies.

パルスDCスパッタリングは、例えば、半導体及びコーティング産業において用途のある物理的気相堆積プロセス(PVDプロセス)である。略語「DC」は、交流に対する直流のことを指す。パルスDCスパッタリングは、金属のスパッタリング及び誘電体コーティングにおいて特に効果的であり、反応性スパッタリングでよく使用される。反応性スパッタリングでは、気化したターゲット材料と酸素のようなイオン化ガスとの間のプラズマ内で化学反応が生じ、酸化ケイ素のような堆積分子が形成される。従来のDCスパッタリング(例えば、アルミニウム、チタン、又はケイ素の反応性スパッタリング)では、ターゲットが帯電する場合があり、堆積された膜又は層の品質を相当劣化させるアークが生じる場合がある。   Pulsed DC sputtering is a physical vapor deposition process (PVD process) that has applications in the semiconductor and coating industries, for example. The abbreviation “DC” refers to direct current relative to alternating current. Pulsed DC sputtering is particularly effective in metal sputtering and dielectric coating and is often used in reactive sputtering. In reactive sputtering, a chemical reaction occurs in the plasma between the vaporized target material and an ionized gas such as oxygen, forming deposited molecules such as silicon oxide. In conventional DC sputtering (eg, reactive sputtering of aluminum, titanium, or silicon), the target may be charged and an arc may occur that significantly degrades the quality of the deposited film or layer.

ターゲットに印加される直流電圧をパルス化すると、アーク発生が低減する。アーク発生は、堆積処理の過程で形成された誘電体層に蓄積された電荷により生じる場合がある。したがって、アーク発生は、堆積処理の初期段階ではさほど問題ではないかもしれないが、後になって劇的に増加する場合があり、コーティング塗布の工程不良に至ることがある。アークは、堆積された層又は膜の品質を劣化させる場合があり、スパッタターゲットへの電力印加を不安定にさせることがある。   Arcing is reduced when the DC voltage applied to the target is pulsed. Arcing may be caused by charges accumulated in a dielectric layer formed during the deposition process. Thus, arcing may not be a problem at an early stage of the deposition process, but it may increase dramatically later and lead to poor coating application processes. The arc may degrade the quality of the deposited layer or film and may destabilize the application of power to the sputter target.

単極パルスDCスパッタリング(unipolar pulsed DC sputtering)においては、オンサイクル(デューティサイクル)の間にパルスDC電圧がオンであるとき、すなわち、数百ボルトの典型的な負の値となるときに、スパッタリングが行われる。パルスDC電圧の後続のオフサイクルの間、ターゲットが放電し、処理に応じて場合によっては、基板も放電する。オフサイクルの間、電圧値は、ゼロであるか、又は数十ボルトの正値であり得、これは逆パルスと呼ばれることが多い。処理時間の経過につれて、例えば、ターゲットに電荷が蓄積する態様などの処理条件が変化する場合があり、通常、DC電圧のパルス化だけでは、アーク発生を防止するのに十分ではない。したがって、パルスDC電圧源は、アーク抑圧回路を含んでもよい。アーク抑圧回路は、ターゲット電圧における変化を通してアークの形成を検出し、直ぐに1つ又は複数の特別なオフ期間、典型的には、1つ又は複数の逆パルスを開始してアークを抑える。一旦アークが抑えられると、正常なパルスDCサイクルが再開する。   In unipolar pulsed DC sputtering, sputtering occurs when the pulsed DC voltage is on during the on-cycle (duty cycle), i.e., a typical negative value of several hundred volts. Is done. During the subsequent off-cycle of the pulsed DC voltage, the target is discharged and, depending on the process, the substrate is also discharged. During the off-cycle, the voltage value can be zero or a positive value of tens of volts, often referred to as a reverse pulse. As the processing time elapses, for example, processing conditions such as the manner in which charge accumulates on the target may change, and pulsing of the DC voltage is usually not sufficient to prevent arcing. Thus, the pulsed DC voltage source may include an arc suppression circuit. The arc suppression circuit detects arc formation through changes in the target voltage and immediately initiates one or more special off periods, typically one or more reverse pulses, to suppress the arc. Once the arc is suppressed, normal pulse DC cycles resume.

オンサイクル及びオフサイクルのパルス周波数と長さは、オペレータがパルスDC電圧源において設定する。これらの処理パラメータの設定は、オペレータの経験に基づく。これらの処理パラメータを適切に設定するオペレータの経験が不十分であったり、スパッタ処理が、予想外の動作を示したり、又は、時間の経過と共に単純に変化する場合、アーク抑圧回路によって抑圧すべきアーク形成が数多く生じている場合があり、スパッタリングが起きるオンタイムが短すぎて、スパッタ堆積処理の堆積速度が悪影響を受ける。   The on-cycle and off-cycle pulse frequencies and lengths are set by the operator at the pulsed DC voltage source. The setting of these processing parameters is based on the operator's experience. If the operator's experience in setting these process parameters properly is insufficient, or if the sputter process exhibits unexpected behavior or simply changes over time, it should be suppressed by an arc suppression circuit. There may be many arc formations, the on time at which sputtering occurs is too short, and the deposition rate of the sputter deposition process is adversely affected.

したがって、改善されたDC電圧源、DC電圧源を操作する方法、及びこのようなパルスDC電圧源を利用する堆積システムの必要がある。   Accordingly, there is a need for an improved DC voltage source, a method of operating a DC voltage source, and a deposition system that utilizes such a pulsed DC voltage source.

上記に照らして、独立請求項に係る、デバイス及び方法が提供される。さらなる詳細は、従属請求項、明細書の記載、及び図面に見出すことができる。   In light of the above, devices and methods according to the independent claims are provided. Further details can be found in the dependent claims, the description and the drawings.

一実施形態によれば、パルスDC電源が提供される。パルスDC電源は、単極パルスDC電力を供給するように構成され得る。パルスDC電源は、パルスDC電源の単極パルスサイクルのオンサイクルの間の、公称オンサイクルDC電圧とオフサイクルの間の公称オフサイクル電圧とを交互に設定するためのパルス化ユニットを含む。パルスDC電源は、オフサイクルの間にオフサイクル電流を測定するように構成された電流測定ユニット、及び測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定するように構成されたゼロライン判定ユニットを含む。パルス化ユニットは、測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在が判定されたら、公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成されている。   According to one embodiment, a pulsed DC power supply is provided. The pulsed DC power supply may be configured to supply monopolar pulsed DC power. The pulsed DC power supply includes a pulsing unit for alternately setting the nominal on-cycle DC voltage and the nominal off-cycle voltage during the off-cycle during the on-cycle of the unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply. A pulsed DC power source is configured to measure an off-cycle current during an off-cycle, and a zero-line determination unit configured to determine the presence of a zero-line condition of the measured off-cycle current including. The pulsing unit is configured to set a nominal on-cycle DC voltage if it is determined that a zero-line condition of the measured off-cycle current is present.

別の実施形態によれば、パルスDC電源が提供される。パルスDC電源は、単極パルスDC電力を供給するように構成され得る。パルスDC電源は、パルスDC電源の単極パルスサイクルのオンサイクルの間に公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成され、パルスDC電源の単極パルスサイクルのオフサイクルの間に公称オフサイクル電圧を設定するように構成されたパルス化ユニットを含む。パルスDC電源は、パルスDC電源の少なくとも1つの電気量を測定するように構成された測定ユニットを含む。パルスDC電源は、測定された少なくとも1つの電気量の測定値の評価から所定の条件の存在を判定するように構成された評価ユニットを含む。パルス化ユニットは、所定の条件の存在が判定されたら、公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成されている。   According to another embodiment, a pulsed DC power supply is provided. The pulsed DC power supply may be configured to supply monopolar pulsed DC power. The pulsed DC power supply is configured to set a nominal on-cycle DC voltage during the on-cycle of the unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply, and a nominal off-cycle voltage during the off-cycle of the unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply. Including a pulsing unit configured to set. The pulsed DC power source includes a measurement unit configured to measure at least one electrical quantity of the pulsed DC power source. The pulsed DC power source includes an evaluation unit configured to determine the presence of a predetermined condition from an evaluation of the measured value of at least one measured electrical quantity. The pulsing unit is configured to set a nominal on-cycle DC voltage once the presence of the predetermined condition is determined.

さらに、スパッタ堆積システムが提供される。スパッタ堆積システムは、本明細書に記載された実施形態に係る、スパッタターゲット及びパルスDC電源を含む。パルスDC電源は、スパッタターゲットに接続される。   In addition, a sputter deposition system is provided. The sputter deposition system includes a sputter target and a pulsed DC power source, according to embodiments described herein. A pulsed DC power source is connected to the sputter target.

別の実施形態によれば、パルスDC電源を操作する方法が提供される。パルスDC電源は、本明細書に記載された実施形態に係る特徴を幾つか又は全て有し得る。パルスDC電源は、単極パルスDC電力を供給する。この方法は、パルスDC電源の第1のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧を設定することと、パルスDC電源によって、オンサイクルDC電圧及びオンサイクルDC電流を出力することとを含む。この方法は、第1のパルスサイクルのオフサイクルをトリガーするために、公称オフサイクルDC電圧を設定することと、パルスDC電源によって、第1のパルスサイクルのオフサイクルのオフサイクル電流を測定することとを含む。この方法は、オフサイクル電流の測定から、オフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定することを含む。この方法は、第1のパルスサイクルのオフサイクル電流のゼロライン条件が存在すると判定されたときに、第2のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧を設定することを含む。   According to another embodiment, a method for operating a pulsed DC power supply is provided. A pulsed DC power supply may have some or all of the features according to the embodiments described herein. The pulsed DC power supply supplies monopolar pulsed DC power. The method includes setting a nominal on-cycle DC voltage for the first pulse cycle of the pulsed DC power source and outputting an on-cycle DC voltage and an on-cycle DC current with the pulsed DC power source. The method sets a nominal off-cycle DC voltage to trigger the off-cycle of the first pulse cycle and measures the off-cycle current of the off-cycle of the first pulse cycle with a pulsed DC power supply. Including. The method includes determining from the measurement of the off-cycle current that an off-cycle current zero line condition exists. The method includes setting a nominal on-cycle DC voltage for the second pulse cycle when it is determined that a zero-line condition for the off-cycle current of the first pulse cycle exists.

本開示は、開示された方法を実行する装置をさらに対象としており、それには、記載された方法の各特徴を実施するための装置の部分が含まれる。これらの方法の特徴は、ハードウェア構成要素を用いて、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータを用いて、この2つの任意の組合せによって、又は、それ以外の任意の態様で実施され得る。さらなる態様は、記載されたパルスDC電源又はスパッタ堆積システムが操作、製造、又は使用される方法を対象としている。この方法は、パルスDC電源又はスパッタ堆積システムのあらゆる機能を実行するための方法の部分を含み得る。   The present disclosure is further directed to an apparatus for performing the disclosed method, which includes a portion of the apparatus for implementing each feature of the described method. These method features may be implemented using any combination of the two, using hardware components, using a computer programmed with appropriate software, or in any other manner. A further aspect is directed to a method in which the described pulsed DC power supply or sputter deposition system is operated, manufactured, or used. The method may include a portion of the method for performing any function of a pulsed DC power supply or sputter deposition system.

上記の特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、より具体的な説明を得ることができる。添付の図面は、実施形態に関連し、以下において説明される。
単極パルスDC電圧の特徴を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、パルスDC電源を操作する方法を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、パルスDC電源を操作する方法を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、パルスDC電源を示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、スパッタ堆積システムを示す。 本明細書に記載された実施形態に係る、パルスDC電源を操作する方法を示す。
A more specific description can be obtained by referring to the embodiments so that the above features can be understood in detail. The accompanying drawings relate to embodiments and are described below.
The characteristics of a unipolar pulse DC voltage are shown. 2 illustrates a method of operating a pulsed DC power supply, according to embodiments described herein. 2 illustrates a method of operating a pulsed DC power supply, according to embodiments described herein. FIG. 3 illustrates a pulsed DC power source according to embodiments described herein. FIG. 1 illustrates a sputter deposition system in accordance with embodiments described herein. 2 illustrates a method of operating a pulsed DC power supply, according to embodiments described herein.

これより、各図に1つ又は複数の実施例が示されている様々な例示的な実施形態を詳細に参照する。各実施例は、単に説明のために提示されており、限定を意味するものではない。例えば、ある実施形態の一部として例示且つ記載されている特徴は、他の実施形態において用いてもよく、又は他の実施形態と併用してもよく、それにより、さらなる実施形態がもたらされる。本開示は、このような修正例及び変形例を含むことが意図されている。   Reference will now be made in detail to various exemplary embodiments, one or more examples of which are illustrated in each figure. Each example is provided by way of illustration only and is not meant as a limitation. For example, features illustrated and described as part of one embodiment may be used in other embodiments or used in conjunction with other embodiments, thereby providing further embodiments. The present disclosure is intended to include such modifications and variations.

図面についての以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ又は類似の構成要素を指す。概して、個々の実施形態に関しての相違点のみが説明される。図示の構造は必ずしも縮尺通り又は角度通り描かれておらず、対応する実施形態をより良く理解できるように、特徴が強調されている場合がある。   Within the following description of the drawings, the same reference numbers refer to the same or similar components. Generally, only the differences with respect to the individual embodiments are described. The illustrated structures are not necessarily drawn to scale or angles, and features may be emphasized so that the corresponding embodiments can be better understood.

図1は、パルスDC電源によって、スパッタ堆積処理におけるスパッタターゲットに印加され得る単極パルスDC電圧の特徴を示す。時間tが横座標で示され、電圧Uが縦座標で示されている。任意単位が用いられる。電圧は、図1のオンサイクル(デューティサイクル)の間、負の一定値を示す。オンサイクルのオン期間、すなわち、オンサイクルが持続する時間の長さは、Tonとして表される。電圧は、図1のオフサイクル(逆パルス)の間、小さな正の一定値を示す。オフサイクルのオフ期間、すなわち、オフサイクルが持続する時間の長さは、Toffとして表される。1つのパルスは、オンサイクル及びオフサイクル、言い換えると、オンパルス及び逆パルスからなる。パルスは、その反復パターンの故に、本明細書でパルスサイクルとも呼ばれる。パルス期間又はパルス長、すなわち、パルスが持続する長さは、Tpulseとして表され、TonとToffとの合計である。Fpulseとして表される動作周波数又はパルス周波数は、パルス周期の逆数である。 FIG. 1 illustrates the characteristics of a unipolar pulsed DC voltage that can be applied to a sputter target in a sputter deposition process by a pulsed DC power supply. Time t is shown on the abscissa and voltage U is shown on the ordinate. Arbitrary units are used. The voltage exhibits a negative constant value during the on cycle (duty cycle) of FIG. ON period of the on cycle, i.e., the length of time that the on-cycle duration is expressed as T on. The voltage exhibits a small positive constant value during the off cycle (reverse pulse) of FIG. Off period of off cycle, i.e., the length of time the off cycle persists, represented as T off. One pulse consists of an on-cycle and an off-cycle, in other words, an on-pulse and a reverse pulse. A pulse is also referred to herein as a pulse cycle because of its repeating pattern. Pulse duration or pulse length, i.e., length of pulse duration is represented as T pulse, the sum of the T on and T off. The operating frequency or pulse frequency represented as F pulse is the reciprocal of the pulse period.

パルス周波数、オンサイクルの長さ(デューティサイクル期間)、及びオフサイクルの長さ(逆パルス期間)は、オペレータの経験に基づいて、オペレータが設定することができる。例えば、オペレータは、公称パルス周波数を設定することができ、オンサイクルの長さ、又は、オンサイクルの長さとオフサイクルの長さとの間の比率を設定することができ、Tpulse、Ton、及びToffは、上述の数学的関係に従う。このような単極パルスDC電圧が、パルスDC電圧源から出力されてスパッタターゲットに印加される場合、スパッタリングはオンサイクルの間に行われ得るが、逆パルスは、スパッタターゲットの放電によりアーク発生を減らす。しかし、パルス周波数及び逆パルス期間などのパルスDC電圧供給源の動作パラメータが適切に設定されないと、或いは、スパッタ処理条件が、時間が経つと変化したり、予想外の挙動を見せたりすると、依然としてアーク形成が頻繁に起こり得る。アーク形成が頻繁に起きると、特別なアーク抑圧回路によってアークを抑圧するなどの特別な手段を頻繁に使用することが必要となり、効率が低下し、場合によってはスパッタ堆積処理の品質も低下する。 The pulse frequency, on-cycle length (duty cycle period), and off-cycle length (reverse pulse period) can be set by the operator based on the operator's experience. For example, the operator can set the nominal pulse frequency, can set the on-cycle length, or the ratio between the on-cycle length and the off-cycle length, T pulse , T on , And T off follow the mathematical relationship described above. When such a unipolar pulsed DC voltage is output from a pulsed DC voltage source and applied to the sputter target, sputtering can occur during the on-cycle, but the reverse pulse causes arcing due to discharge of the sputter target. cut back. However, if the operating parameters of the pulsed DC voltage source such as the pulse frequency and the reverse pulse period are not properly set, or if the sputtering process conditions change over time or show unexpected behavior, Arc formation can occur frequently. If arc formation occurs frequently, it is necessary to frequently use special means such as arc suppression by a special arc suppression circuit, which reduces efficiency and, in some cases, sputter deposition processing quality.

本明細書に記載された実施形態では、単極パルスDC電力を供給するためのパルスDC電源は、現在のパルスサイクルの間の、特に、現在のパルスサイクルのオフサイクルの間の1つ又は複数の電気量の測定に基づいて、次のパルスサイクルのオンサイクルをいつ開始するかについての条件を決定する。パルスDC電源がスパッタ堆積処理のための単極パルスDC電力を供給する場合、次のパルスサイクルのオンサイクルをいつ開始するかについての条件は、電荷除去条件、すなわち、1つ又は複数のスパッタターゲット上に蓄積された電荷が、オフサイクルのオフサイクル電圧(逆パルス電圧)によって除去されたことを示す条件であってもよい。電荷除去条件が満たされた後、次のパルスサイクルは、オンサイクルでのみ開始する。図1に示す状況とは異なり、オフサイクルの長さ、すなわち、オフサイクル期間は、実電流及び/又は実電圧などの実際の電気量の測定に応じて変動し得る。図1では、オフサイクルの長さは、オペレータが、公称動作パラメータ、例えば、公称動作周波数(ひいては公称パルス長)或いはオフサイクル又はオンサイクルの公称長さを異なるように設定した場合にのみ変動し得る。   In the embodiments described herein, the pulsed DC power source for supplying unipolar pulsed DC power is one or more during the current pulse cycle, in particular during the off cycle of the current pulse cycle. Based on the measurement of the amount of electricity, the condition for when to start the on-cycle of the next pulse cycle is determined. If the pulsed DC power supply supplies monopolar pulsed DC power for the sputter deposition process, the condition for when to start the on-cycle of the next pulse cycle is the charge removal condition, i.e. one or more sputter targets. The condition may indicate that the electric charge accumulated above is removed by the off-cycle voltage (reverse pulse voltage) of the off-cycle. After the charge removal condition is met, the next pulse cycle starts only with the on cycle. Unlike the situation shown in FIG. 1, the length of the off cycle, i.e., the off cycle period, may vary depending on the measurement of actual electrical quantities such as actual current and / or actual voltage. In FIG. 1, the length of the off-cycle varies only if the operator sets the nominal operating parameters, eg, the nominal operating frequency (and thus the nominal pulse length) or the off-cycle or on-cycle nominal length to be different. obtain.

したがって、本明細書に記載された実施形態に係るパルスDC電源は、公称オンサイクル電圧及び公称オフサイクル電圧を、単にオペレータが設定した動作パラメータによって予め決められた時間に設定せず、パルスDC電源が認知する実際に起きている処理状況に対して知能的に反応することができる。現在のパルスサイクルのオフサイクルは、実際の電気量の特定の条件、特に、1つ又は複数のスパッタターゲットから電荷が除去されたことを示す電荷除去条件が満たされるまで維持されるので、パルスDC電源は、スパッタ堆積処理の処理条件が変化しても、電荷を全て又は少なくとも十分に除去して、アーク発生を減少又はさらに防止することを常に保証することができる。   Thus, the pulsed DC power supply according to the embodiments described herein does not set the nominal on-cycle voltage and the nominal off-cycle voltage simply at a time predetermined by the operating parameters set by the operator, Can intelligently react to the actual processing situation that is perceived. Since the off-cycle of the current pulse cycle is maintained until a specific condition of the actual electrical quantity is met, particularly a charge removal condition indicating that charge has been removed from one or more sputter targets, the pulse DC The power supply can always ensure that all or at least sufficient charge is removed to reduce or even prevent arcing as the processing conditions of the sputter deposition process change.

電荷除去条件は、パルスDC電源によって測定された実際のオフサイクル電流のゼロライン条件であり得る。これは、パルスDC電源が、測定されたオフサイクル電流がゼロであるか、又は実質的にゼロに近いと一旦判断すると、次のパルスサイクルのオンサイクルを開始するためにオンサイクルDC電圧が再度設定されることを意味する。任意の特定の理論に縛られることなく、このような実際のオフサイクル電流のゼロライン条件の存在(すなわち、履行)は、スパッタターゲットから十分に電荷除去が行われていることを示すと考えられている。   The charge removal condition can be the actual off-cycle current zero line condition measured by a pulsed DC power supply. This is because once the pulsed DC power supply has determined that the measured off-cycle current is zero or substantially close to zero, the on-cycle DC voltage is again turned on to initiate the on-cycle of the next pulse cycle. Means set. Without being bound by any particular theory, the existence (ie, implementation) of such an actual off-cycle current zero-line condition is believed to indicate that sufficient charge removal is taking place from the sputter target. ing.

オフサイクル期間は、パルスDC電源によって測定される実際の電気量に応じてパルスサイクルからパルスサイクルにかけて変動するので、公称オンサイクル期間Tonと可変オフサイクル期間Toffとの合計は、公称パルス周波数Fpulseの逆数である公称パルス周期Tpulseと等しくなる必要はない。幾つかの実施形態によると、オンサイクル期間が適合される(第1のメカニズム)。オンサイクル期間とオフサイクル期間との合計が、公称パルス周期へと収束するか、或いは、少なくとも平均的に公称パルス周期に等しくなるか又はそれに近くなるように、オンサイクル期間は適合され得る。他の実施形態によると、パルス周波数、ひいてはパルス周期が、代わりに適合される(第2のメカニズム)。第1のメカニズムをいつ適用し、第2のメカニズムをいつ適用するかについての特定の条件によって調整されて、両方のメカニズムを共に実施することもできる。第1のメカニズム(オンサイクル期間の適用)は、デフォルトのメカニズムであってもよく、パルスDC電源の出力の微調整に使用されてもよい。第2のメカニズム(パルス周波数の適用)は、例えば、第1のメカニズムを用いた微調整によって一部の品質条件を満たすことができない場合、さほど頻繁に使用せずに粗い調整を行うことができる。 Since the off cycle period varies from pulse cycle to pulse cycle depending on the actual amount of electricity measured by the pulsed DC power source, the sum of the nominal on cycle period Ton and the variable off cycle period T off is the nominal pulse frequency. It need not be equal to the nominal pulse period T pulse , which is the reciprocal of F pulse . According to some embodiments, the on-cycle period is adapted (first mechanism). The on-cycle period can be adapted such that the sum of the on-cycle period and the off-cycle period converges to a nominal pulse period, or at least on average equals or approaches the nominal pulse period. According to another embodiment, the pulse frequency and thus the pulse period is adapted instead (second mechanism). Both mechanisms can also be implemented together, tailored by specific conditions on when to apply the first mechanism and when to apply the second mechanism. The first mechanism (application of the on-cycle period) may be a default mechanism and may be used to fine tune the output of the pulsed DC power supply. In the second mechanism (application of the pulse frequency), for example, when some quality conditions cannot be satisfied by fine adjustment using the first mechanism, coarse adjustment can be performed without using it frequently. .

図2は、パルスDC電源の操作の方法を示す。横座標において時間tが示され、パルスDC電源によって設定された公称電圧Unominal、及びパルスDC電源によって測定された実電流Iactualが、縦座標において任意単位で概略的に示されている。図2では、5つのパルスサイクルが例示されている。パルスサイクルのオンサイクルの間、公称電圧は、定常オンサイクル電圧(constant on−cycle voltage)に設定され、その値は負(例えば、数百ボルト)である。パルスサイクルのオフサイクル(逆パルス)の間、公称電圧は、定常オフサイクル電圧(constant off−cycle voltage)に設定され、その値は、正であり、オンサイクル電圧より少なくとも一桁少ない(例えば、数十ボルトである)。パルスDC電源は、少なくとも各オフサイクルの間に実電流Iactualを測定し、パルスDC電源が、測定された実電流Iactualから、実電流Iactualのゼロライン条件が存在していると判定したときのみ、オンサイクルから始めて次のパルスサイクルを引き起す。この挙動は、図示の5つのパルスサイクルについて、図2において認めることができる。ここでは、測定結果から、実電流Iactualがゼロであるか又は実質的にゼロであると判定されると、公称電圧Unominalは、負のオンサイクル電圧に設定される。 FIG. 2 shows the method of operation of the pulsed DC power supply. The time t is shown on the abscissa, and the nominal voltage U nominal set by the pulsed DC power supply and the actual current I actual measured by the pulsed DC power supply are shown schematically in arbitrary units on the ordinate. In FIG. 2, five pulse cycles are illustrated. During the on cycle of the pulse cycle, the nominal voltage is set to a constant on-cycle voltage, which is negative (eg, several hundred volts). During the off cycle of the pulse cycle (reverse pulse), the nominal voltage is set to a constant off-cycle voltage, which is positive and at least an order of magnitude less than the on cycle voltage (e.g., Tens of volts). Pulsed DC power supply, measuring the actual current I actual are during at least each off cycle, pulsed DC power from the measured actual current I actual are been determines that the zero line condition of the actual current I actual are exist Only when it starts with an on cycle will it cause the next pulse cycle. This behavior can be seen in FIG. 2 for the five pulse cycles shown. Here, when it is determined from the measurement result that the actual current I actual is zero or substantially zero, the nominal voltage U nominal is set to a negative on-cycle voltage.

例えば、図2に示す第2のパルスサイクルで見ることができるように、公称電圧は、図1の場合のように、公称パルス周期が終了しても必ずしもオンサイクル電圧に設定されない。第2のパルスサイクルについては、公称パルス周期は破線の矢印で示される。なぜなら、この第2のパルスサイクルについては、実際のパルス期間がより長いからである。その理由としては、実電流Iactualが、公称パルス周期が終了した後にのみゼロライン条件を満たすことが挙げられる。パルスDC電源は、公称パルス周期に関わりなく、ゼロライン条件が実際に存在していると判定されるまで、次の第3のパルスサイクルのオンサイクルを引き起すことを待つ。 For example, as can be seen in the second pulse cycle shown in FIG. 2, the nominal voltage is not necessarily set to the on-cycle voltage at the end of the nominal pulse period, as in FIG. For the second pulse cycle, the nominal pulse period is indicated by a dashed arrow. This is because the actual pulse duration is longer for this second pulse cycle. The reason is that the actual current I actual satisfies the zero line condition only after the nominal pulse period has ended. The pulsed DC power supply waits to cause an on cycle of the next third pulse cycle until it is determined that a zero line condition actually exists, regardless of the nominal pulse period.

図2に示す実施形態では、パルスDC電源は、第2のパルスサイクルのオフサイクルの長さ、すなわち、第2のパルスサイクルのオフサイクル期間を決定する。第3のパルスサイクルについては、パルスDC電源は、例えば、オンサイクル期間Tonを公称パルス周期と第2のパルスサイクルの決定されたオフサイクル期間との間の差に設定することにより、オンサイクル期間をより短くする。逆に、図2の第4及び第5のパルスサイクルで示されているように、パルスDC電源は、オンサイクル期間をより長くする場合がある。第4のパルスサイクルでは、公称パルス周期(破線矢印で再び示す)が終了する前に、実電流Iactualのゼロライン条件に達する。オンサイクル期間Tonを公称パルス周期と第4のパルスサイクルの決定されたオフサイクル期間との間の差に設定することにより、オンサイクル期間Tonは、第5のパルスサイクルの間により長くなる。公称パルス周期Tpulse、並びに公称パルス周波数Fpulse=1/Tpulseは、図2に示すパルスサイクルの間、変化しない。オンサイクル期間のみが可変オフサイクル期間(第1のメカニズム)に適合される。 In the embodiment shown in FIG. 2, the pulsed DC power supply determines the length of the off cycle of the second pulse cycle, ie, the off cycle period of the second pulse cycle. For the third pulse cycle, the pulsed DC power source may, for example, set the on-cycle period Ton to the difference between the nominal pulse period and the determined off-cycle period of the second pulse cycle. To be shorter. Conversely, as shown in the fourth and fifth pulse cycles of FIG. 2, the pulsed DC power supply may have a longer on-cycle period. In the fourth pulse cycle, the zero line condition of the actual current I actual is reached before the end of the nominal pulse period (shown again with a dashed arrow). By setting the on-cycle duration T on the difference between the nominal pulse period and determined off-cycle period of the fourth pulse cycle, the on cycle period T on is longer by between the fifth pulse cycle . The nominal pulse period T pulse as well as the nominal pulse frequency F pulse = 1 / T pulse does not change during the pulse cycle shown in FIG. Only the on-cycle period is adapted to the variable off-cycle period (first mechanism).

パルスDC電源が、スパッタ堆積処理のための単極パルスDC電力を供給するために使用される場合、スパッタリングは、オンサイクル(デューティサイクル)の間にのみに行なわれる。したがって、図2に示す単極パルスDC電力を出力するパルスDC電源は、ゼロライン条件という形態で電荷除去条件が確実に満たされるので、アーク発生を低減させることができ、所与の公称パルス周期の拘束下でオンサイクル期間を最大化するので、スパッタ堆積処理の効率を高めることができる。オペレータが介入する必要なく、デューティファクタが最大化される。デューティファクタは、オンサイクル期間と公称パルス周期との間の割合であると理解するべきである。   When a pulsed DC power supply is used to provide monopolar pulsed DC power for a sputter deposition process, sputtering occurs only during the on cycle (duty cycle). Therefore, the pulse DC power source that outputs the unipolar pulsed DC power shown in FIG. 2 can reduce the arc generation because the charge removal condition is reliably satisfied in the form of the zero line condition, and the given nominal pulse period can be reduced. Since the on-cycle period is maximized under the constraint of the above, the efficiency of the sputter deposition process can be increased. The duty factor is maximized without the need for operator intervention. It should be understood that the duty factor is a ratio between the on-cycle period and the nominal pulse period.

図3は、パルスDC電源の操作のさらなる方法を示す。3つのパルスサイクルが示されており、最初の2つのパルスサイクルは、図2と同じである。これらのさらなる詳細は省かれている。図2に示すように、パルスDC電源は、第2のパルスサイクルのオフサイクルの長さ、すなわち、第2のパルスサイクルのオフサイクル期間を決定する。図2に示す操作の方法とは対照的に、公称パルス周波数は減少し、公称パルス周波数が第2のメカニズムに従って再度変更されるまで、公称パルス周期は、第3のパルスサイクル及び後続のパルスサイクルにおいてより長く設定される。特に、公称パルス周期は、図3で示すように、オンサイクル期間と決定されたオフサイクル期間との合計として設定され得る。公称パルス周波数又は公称パルス周期の新規の設定は、パルスDC電源によって自動的に行われるか、或いは、例えばディスプレイを通して通知を受けるオペレータが承認した後に行なわれ得る。   FIG. 3 shows a further method of operation of the pulsed DC power supply. Three pulse cycles are shown, the first two pulse cycles being the same as in FIG. These further details are omitted. As shown in FIG. 2, the pulsed DC power supply determines the length of the off cycle of the second pulse cycle, that is, the off cycle period of the second pulse cycle. In contrast to the method of operation shown in FIG. 2, the nominal pulse frequency is decreased and the nominal pulse period is the third and subsequent pulse cycles until the nominal pulse frequency is changed again according to the second mechanism. Is set longer. In particular, the nominal pulse period may be set as the sum of the on-cycle period and the determined off-cycle period, as shown in FIG. The new setting of the nominal pulse frequency or nominal pulse period can be done automatically by the pulsed DC power supply, or it can be done after the operator receiving notification, for example through the display, approves.

図3では、公称パルス周波数が減少し、そして公称パルス周期Tpulseが増加する。公称動作周波数がさらに増加して、公称パルス周期がより短くなってもよい。例示すると、図2に示すオンサイクル期間を適用する代わりに、公称パルス周期を図2の第4のパルスのオンサイクル期間とオフサイクル期間との合計として設定することにより、第4のパルスの後、第5のパルスの公称パルス周期がより短くなることを想像されたい。しかしながら、公称パルス周波数を減少させることは、公称パルス周波数を増加させることよりも、スパッタ堆積処理の処理安定性に関するリスクが低いと考えられている。ただし、例えば、特定のスパッタ堆積処理が、許容公称パルス周波数の特定の範囲内で安定的に動作すると知られている場合、許容公称パルス周波数の範囲内にある限り、公称パルス周波数を増加又は減少させてもよい。 In FIG. 3, the nominal pulse frequency decreases and the nominal pulse period T pulse increases. The nominal operating frequency may be further increased and the nominal pulse period may be shorter. Illustratively, instead of applying the on-cycle period shown in FIG. 2, the nominal pulse period is set as the sum of the on-cycle period and off-cycle period of the fourth pulse in FIG. Imagine that the nominal pulse period of the fifth pulse is shorter. However, reducing the nominal pulse frequency is believed to be less risky about process stability of the sputter deposition process than increasing the nominal pulse frequency. However, for example, if a particular sputter deposition process is known to operate stably within a specific range of allowable nominal pulse frequencies, the nominal pulse frequency may be increased or decreased as long as it is within the allowable nominal pulse frequency range. You may let them.

図3に関連して説明される第2のメカニズムは、電荷除去条件の形態としてゼロライン条件を決定することにより、スパッタターゲットの十分な放電を確実なものとし、実電流がオフサイクルの間にゼロライン条件を満たすように十分な時間を与える。   The second mechanism described in connection with FIG. 3 ensures a sufficient discharge of the sputter target by determining the zero line condition as a form of charge removal condition, so that the actual current is off during the off cycle. Allow enough time to meet the zero line condition.

図2に示す第1のメカニズム及び図3に示す第2のメカニズムは、さらにパルスDC電源において共に使用され得る。第1のメカニズムは、デフォルトのメカニズムとして使用されてもよく、第2のメカニズムは、特定の操作パラメータの不一致条件が満たされる場合に使用される。例えば、第1のメカニズムの使用により、オンサイクルが許容できない程に短くなるという状況に至るのであれば、又は、言い換えると、デューティファクタ、ひいてはスパッタ堆積処理の効率性が、許容できないほどに低くなるのであれば、これは、公称パルス周波数があまりにも高く設定されたことを示している可能性がある。その場合、パルスDC電源は、デフォルトのメカニズムとして第1のメカニズムを使用することに戻る前に、自動的に又はオペレータの承認が伴って半自動的に、第2のメカニズムの使用に切り替える場合がある。   The first mechanism shown in FIG. 2 and the second mechanism shown in FIG. 3 can also be used together in a pulsed DC power supply. The first mechanism may be used as a default mechanism, and the second mechanism is used when certain operating parameter mismatch conditions are met. For example, if the use of the first mechanism leads to a situation where the on-cycle is unacceptably short, or in other words, the duty factor and thus the efficiency of the sputter deposition process is unacceptably low. If this is the case, this may indicate that the nominal pulse frequency was set too high. In that case, the pulsed DC power supply may switch to using the second mechanism automatically or semi-automatically with operator approval before returning to using the first mechanism as the default mechanism. .

パルスDC電源は、測定結果が特定の条件を満たす場合、電流測定及び評価に基づいて、自動的又は半自動的に、スパッタターゲットから確実に電荷除去を十分に行い、オンサイクルの長さ(すなわち、デューティファクタ)を最適化し、且つ適切な公称パルス周波数を設定する。したがって、スパッタ堆積処理の効率性及び安定性を増大させることができ、アーク発生を著しく減少させることができる。当然ながら、パルスDC電源は、アークの形成を検知してアークの形成を弱める専用アーク抑圧回路をさらに含み得る。検出されたアークを抑制するために専用アーク抑圧回路によって1つ又は複数の逆パルスをトリガーすることは、本明細書に記載された通常の単極パルス発生に先立ち得る。   The pulsed DC power supply ensures sufficient charge removal from the sputter target automatically or semi-automatically based on the current measurement and evaluation if the measurement results meet certain conditions, and the on-cycle length (ie, Duty factor) is optimized and an appropriate nominal pulse frequency is set. Thus, the efficiency and stability of the sputter deposition process can be increased and arcing can be significantly reduced. Of course, the pulsed DC power supply may further include a dedicated arc suppression circuit that detects arc formation and weakens arc formation. Triggering one or more reverse pulses with a dedicated arc suppression circuit to suppress the detected arc may precede the normal unipolar pulse generation described herein.

本明細書に記載された実施形態によれば、パルスDC電源が提供される。パルスDC電源は、単極パルスDC電力を供給するように構成される。単極パルスDC電力の供給は、パルスDC電源の操作モードの1つであり得る。パルスDC電源は、さらに他の操作モード、例えば、双極パルスDC電力モードが可能であり得る。パルスDC電源は、電圧制御パルスDC電源であり得る。パルスDC電源は、単極パルスDCスパッタ堆積プロセスを推進するように構成され得る。パルスDC電源は、スパッタ堆積システム、特に1つ又は複数のスパッタターゲットに接続可能であり得る。   In accordance with the embodiments described herein, a pulsed DC power supply is provided. The pulsed DC power supply is configured to supply unipolar pulsed DC power. The supply of monopolar pulsed DC power can be one of the operating modes of the pulsed DC power supply. The pulsed DC power supply may be capable of still other modes of operation, such as a bipolar pulsed DC power mode. The pulsed DC power supply can be a voltage controlled pulsed DC power supply. The pulsed DC power supply can be configured to drive a unipolar pulsed DC sputter deposition process. The pulsed DC power source may be connectable to a sputter deposition system, particularly one or more sputter targets.

パルスDC電源は、パルス化ユニットを含む。パルスDC電源は、別の構成要素としてDC電圧源を含み得る。代替的に、パルス化ユニットは、DC電圧源を含み得る。パルス化ユニット及びDC電圧源は、互いに一体であり得る。パルス化ユニットは、単極パルスDC電圧を形成するように、DC電圧源によってDC電圧出力を形成するように構成され得る。パルスDC電源の出力における実際の単極パルスDC電圧は、パルスDC電源が接続されているシステムの電気特性に依存し得る。パルスDC電源については、パルスDC電源が接続されているシステムは、時間依存的複素値インピーダンスのように見受けられる。このようなシステムは、スパッタ堆積システムであり得るが、堆積システムの特性を真似するテストデバイスであり得る。   The pulsed DC power source includes a pulsing unit. The pulsed DC power supply may include a DC voltage source as a separate component. Alternatively, the pulsing unit may include a DC voltage source. The pulsing unit and the DC voltage source may be integral with each other. The pulsing unit may be configured to form a DC voltage output with a DC voltage source so as to form a monopolar pulsed DC voltage. The actual unipolar pulsed DC voltage at the output of the pulsed DC power supply may depend on the electrical characteristics of the system to which the pulsed DC power supply is connected. For pulsed DC power supplies, the system to which the pulsed DC power supply is connected appears to be a time-dependent complex impedance. Such a system may be a sputter deposition system, but may be a test device that mimics the characteristics of the deposition system.

パルス化ユニットは、公称オンサイクルDC電圧を設定し、公称オフサイクルDC電圧を設定するように構成されている。公称量は、パルスDC電源又はオペレータによって、パルスDC電源について設定される動作パラメータである。パルス化ユニットは、公称オンサイクル電圧及び公称オフサイクル電圧を交互に設定することができる。公称オンサイクルDC電圧は、オンサイクルの間に設定される。オンサイクルは、後続の公称オフサイクルDC電圧が設定された瞬間に公称オンサイクルDC電圧が設定された瞬間から継続する。オンサイクルの時間の長さは、オンサイクル期間と呼ばれる。公称オフサイクルDC電圧は、オフサイクルの間に設定される。オフサイクルは、後続の公称オンサイクルDC電圧が設定された瞬間に公称オフサイクルDC電圧が設定された瞬間から継続する。オフサイクルの時間の長さは、オフサイクル期間と呼ばれる。オフサイクルは、逆パルスと呼ばれてもよく、オフサイクル期間は、逆パルス長さ又はオフタイムと呼ばれてもよい。したがって、公称の単極パルスDC電圧は、方形波パターンを有するが、実際の単極パルスDC電圧は、パルスDC電源が連結されているシステムのバック動作(back−action)によって攪乱され得る。   The pulsing unit is configured to set a nominal on-cycle DC voltage and to set a nominal off-cycle DC voltage. The nominal amount is an operating parameter set for the pulsed DC power supply by the pulsed DC power supply or the operator. The pulsing unit can alternately set the nominal on-cycle voltage and the nominal off-cycle voltage. A nominal on-cycle DC voltage is set during the on-cycle. The on-cycle continues from the moment the nominal on-cycle DC voltage is set at the moment the subsequent nominal off-cycle DC voltage is set. The length of the on-cycle time is called the on-cycle period. A nominal off-cycle DC voltage is set during the off-cycle. The off-cycle continues from the moment the nominal off-cycle DC voltage is set at the moment when the subsequent nominal on-cycle DC voltage is set. The length of time of the off cycle is called the off cycle period. The off cycle may be referred to as a reverse pulse, and the off cycle period may be referred to as a reverse pulse length or off time. Thus, the nominal unipolar pulsed DC voltage has a square wave pattern, but the actual unipolar pulsed DC voltage can be disturbed by the back-action of the system to which the pulsed DC power supply is coupled.

1つのオンサイクル及びその直後の1つのオフサイクルは、単極パルスサイクルを形成する。これは、単純にパルスサイクルとも呼ばれる。パルスサイクルの時間の長さは、パルス周期と呼ばれる。パルス周期の逆数は、パルス周波数と呼ばれる。公称パルス周波数は、パルスDC電源の動作周波数とも呼ばれる。パルス化ユニットは、パルスDC電源の単極パルスサイクルのオンサイクルの間の、公称オンサイクルDC電圧とオフサイクルの間の公称オフサイクル電圧とを交互に設定するように構成され得る。   One on cycle and one off cycle immediately following it form a monopolar pulse cycle. This is simply called a pulse cycle. The length of time of the pulse cycle is called the pulse period. The reciprocal of the pulse period is called the pulse frequency. The nominal pulse frequency is also called the operating frequency of the pulsed DC power supply. The pulsing unit may be configured to alternately set the nominal on-cycle DC voltage and the nominal off-cycle voltage during the off-cycle during the on-cycle of the unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply.

公称オンサイクルDC電圧は、−100Vから−1000V、例えば、−100Vから−200Vの範囲内の値に設定されてもよい。公称オフサイクルDC電圧は、符号反転させてゼロボルトから公称オンサイクルDC電圧まで、例えば、100Vから1000Vまでの正電圧の範囲内の値に設定されてもよい。公称オフサイクルDC電圧は、0Vから100V、例えば、0から20V又は5から20Vの範囲内であってもよい。公称オフサイクルDC電圧の絶対値は、公称オンサイクルDC電圧の絶対値よりも少なくとも5倍、少なくとも10倍、又は少なくとも20倍少ない場合がある。公称パルス周波数(動作周波数)は、100Hzから200KHzの範囲、特に、100kHzから100KHz、例えば、1kHzから100kHzの範囲内の値を有してもよい。したがって、その逆数である公称パルス周期は、10000μsから5μs、より具体的には、10000μsから10μs、例えば、1000μsから10μsの範囲内の値を有してもよい。   The nominal on-cycle DC voltage may be set to a value in the range of −100V to −1000V, eg, −100V to −200V. The nominal off-cycle DC voltage may be set to a value in the range of a positive voltage from zero volts to the nominal on-cycle DC voltage, eg, 100V to 1000V, with sign inversion. The nominal off-cycle DC voltage may be in the range of 0V to 100V, such as 0 to 20V or 5 to 20V. The absolute value of the nominal off-cycle DC voltage may be at least 5 times, at least 10 times, or at least 20 times less than the absolute value of the nominal on-cycle DC voltage. The nominal pulse frequency (operating frequency) may have a value in the range of 100 Hz to 200 KHz, in particular in the range of 100 kHz to 100 KHz, for example 1 kHz to 100 kHz. Accordingly, the nominal pulse period, which is the reciprocal thereof, may have a value in the range of 10,000 μs to 5 μs, more specifically, 10,000 μs to 10 μs, for example, 1000 μs to 10 μs.

パルスDC電源は、電流測定ユニットを含む。電流測定ユニットは、少なくともオフサイクルの間に、場合によっては、さらにオンサイクルの間に実電流を測定するように構成され得る。オフサイクルの間の実電流は、オフサイクル電流と呼ばれる。電流測定ユニットは、オフサイクルの間にオフサイクル電流を測定されるように構成されている。電流測定ユニットは、アナログ出力を有するアナログデバイスであり得る。代替的に、電流測定ユニットは、アナログ測定値を対応するデジタル値に変換するアナログデジタル変換器を含み得る。したがって、電流測定ユニットは、デジタル値を出力するので、デジタルデバイスであるとみなされる。   The pulsed DC power source includes a current measurement unit. The current measurement unit may be configured to measure the actual current at least during the off cycle, and possibly further during the on cycle. The actual current during the off cycle is called the off cycle current. The current measurement unit is configured to measure off-cycle current during the off-cycle. The current measurement unit can be an analog device having an analog output. Alternatively, the current measurement unit may include an analog to digital converter that converts the analog measurement value to a corresponding digital value. Thus, the current measurement unit outputs a digital value and is therefore considered a digital device.

電流測定ユニットは、電流プローブ、特にDC電流プローブであってもよく、又は、このような電流プローブを含んでもよい。電流プローブは、1つ又は複数のホールセンサを含み得る。電流プローブは、アナログ測定値を生成し得る。電流プローブは、測定された電流、特に、測定されたオフサイクル電流に比例するプローブ電圧を生成し得る。電流測定ユニットは、プローブ電圧又はオフサイクル電流を表すアナログ測定値をサンプル化且つデジタル化するように構成されたアナログデジタル変換器を含み得る。   The current measuring unit may be a current probe, in particular a DC current probe, or may include such a current probe. The current probe may include one or more hall sensors. The current probe can generate an analog measurement. The current probe may generate a probe voltage that is proportional to the measured current, in particular the measured off-cycle current. The current measurement unit may include an analog to digital converter configured to sample and digitize analog measurements that represent probe voltage or off-cycle current.

パルスDC電源は、ゼロライン判定ユニットを含む。電流測定ユニットは、アナログ値又はデジタル値などの測定値をゼロライン判定ユニットに渡すように構成され得る。アナログ値がゼロライン判定ユニットに渡される場合、すなわち、電流測定ユニットがアナログデバイスである場合、ゼロライン判定ユニットは、受信したアナログ測定値を対応するデジタル値に変換するアナログデジタル変換器を含み得る。ゼロライン判定ユニットは、測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定するように構成されている。オフサイクル電流がゼロであるか、又は少なくとも実質的にゼロである場合、或いは、所定範囲内にある場合、ゼロライン条件が存在する。所定範囲は、電流値ゼロを含み得るが、代替的に、例えば、幾らかのバイアスが印加される場合、ゼロを除外してもよい。   The pulsed DC power supply includes a zero line determination unit. The current measurement unit may be configured to pass a measurement value, such as an analog value or a digital value, to the zero line determination unit. If the analog value is passed to the zero line determination unit, i.e., if the current measurement unit is an analog device, the zero line determination unit may include an analog-to-digital converter that converts the received analog measurement value to a corresponding digital value. . The zero line determination unit is configured to determine the presence of a zero line condition of the measured off cycle current. A zero line condition exists if the off-cycle current is zero, or at least substantially zero, or within a predetermined range. The predetermined range may include a current value of zero, but alternatively may be excluded if, for example, some bias is applied.

電流値がゼロライン条件範囲内(例えば、−0.1Aと0.1Aとの間)にある場合、オフサイクル電流は、実質的にゼロであると言える。オフサイクル電流は、電流プローブのプローブ電圧などの測定値で表すことができ、プローブ電圧は測定されたオフサイクル電流に比例するので、これらの値がゼロであるか、又は実質的にゼロである場合、ゼロライン条件が存在していると判断することができる。この文脈では、実質的にゼロとは、オフサイクル電流値を表す測定値が特定の範囲内にあり、測定値が表すオフサイクル電流値がゼロライン条件範囲内にあることを意味する。例えば、電流プローブのプローブ電圧が測定されたオフサイクル電流のk倍であり、kが比例定数である場合、プローブ電圧が−k*0.1Vからk*0.1Vの範囲内にあるとき、ゼロライン条件が存在していると判定される。   If the current value is within the zero line condition range (eg, between -0.1A and 0.1A), the off-cycle current can be said to be substantially zero. The off-cycle current can be represented by a measured value such as the probe voltage of the current probe, and since the probe voltage is proportional to the measured off-cycle current, these values are zero or substantially zero In this case, it can be determined that the zero line condition exists. In this context, substantially zero means that the measured value representing the off-cycle current value is within a certain range and the off-cycle current value represented by the measured value is within the zero line condition range. For example, if the probe voltage of the current probe is k times the measured off-cycle current and k is a proportionality constant, when the probe voltage is in the range of −k * 0.1V to k * 0.1V, It is determined that a zero line condition exists.

ゼロライン判定ユニットは、測定されたオフサイクル電流の測定値、例えば、電流プローブのサンプル化且つデジタル化された測定値を分析するように構成され得る。ゼロライン判定ユニットは、電流プローブからのプローブ電圧がいつゼロとなるか、又は少なくとも実質的にゼロとなるかを判定するように構成され得る。プローブ電圧又はオフサイクル電流を表す他の測定値が、ゼロ又は少なくとも実質的にゼロであると判明した場合、ゼロライン判定ユニットは、測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件が存在していると判定する。ゼロライン判定ユニットは、ゼロライン条件の存在を示す信号、例えば、デジタル信号を生成することができる。このデジタル信号は、1ビット(例えば、論理1)と小さくてもよい。信号は、パルス化ユニットに供給され得る。   The zero line determination unit may be configured to analyze measured off-cycle current measurements, eg, sampled and digitized measurements of current probes. The zero line determination unit may be configured to determine when the probe voltage from the current probe is zero, or at least substantially zero. If the other measurement value representing the probe voltage or off-cycle current is found to be zero or at least substantially zero, the zero line determination unit determines that a zero line condition for the measured off-cycle current exists. judge. The zero line determination unit can generate a signal, eg, a digital signal, indicating the presence of a zero line condition. This digital signal may be as small as 1 bit (eg, logic 1). The signal can be supplied to a pulsing unit.

パルス化ユニットは、測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在が判定されたら、公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成されている。これは、オンサイクルで開始する次のパルスサイクルは、ゼロライン条件の存在が検出されるとトリガーされ得ることを意味する。パルス化ユニットは、ゼロライン判定ユニットから、測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在を示す信号を受信するときに公称オンサイクルDC電圧を設定し得る。ゼロライン判定ユニットは、パルス化ユニットのサブ構成要素又は別の構成要素であり得る。   The pulsing unit is configured to set a nominal on-cycle DC voltage if it is determined that a zero-line condition of the measured off-cycle current is present. This means that the next pulse cycle starting with an on cycle can be triggered when the presence of a zero line condition is detected. The pulsing unit may set a nominal on-cycle DC voltage when receiving a signal from the zero-line determination unit indicating the presence of a measured off-cycle current zero-line condition. The zero line determination unit may be a sub-component of the pulsing unit or another component.

図4は、本明細書に記載された実施形態を例示するために、パルスDC電源100を示す。パルスDC電源100は、例えば、スパッタ堆積処理のために、単極パルスDC電力を供給するように構成されている。パルスDC電源100は、パルス化ユニット110、電流測定ユニット120、及びゼロライン判定ユニット130を含む。それぞれの機能を例示するため、パルス化ユニット110は、公称パルスDC電圧の概略グラフと共に示され、電流測定ユニット120は、実電流の概略グラフと共に示され、ゼロライン判定ユニット130は、実電流のゼロライン条件の存在を示すトリガー点の概略グラフと共に示されている。パルスDC電源100、並びにパルス化ユニット110、電流測定ユニット120、及びゼロライン判定ユニット130は、本明細書に記載された実施形態のように構成され得る。   FIG. 4 shows a pulsed DC power supply 100 to illustrate the embodiments described herein. The pulsed DC power supply 100 is configured to supply unipolar pulsed DC power, for example, for sputter deposition processing. The pulsed DC power source 100 includes a pulse unit 110, a current measurement unit 120, and a zero line determination unit 130. To illustrate the respective functions, the pulsing unit 110 is shown with a schematic graph of nominal pulse DC voltage, the current measurement unit 120 is shown with a schematic graph of actual current, and the zero line determination unit 130 is It is shown with a schematic graph of trigger points indicating the presence of a zero line condition. The pulsed DC power source 100, as well as the pulsing unit 110, the current measurement unit 120, and the zero line determination unit 130 may be configured as in the embodiments described herein.

パルスDC電源は、オフサイクルの公称オフサイクル電圧の設定と、ゼロライン条件の存在の判定との間の時間差から、オフサイクルのオフサイクル期間を決定するように構成され得る。パルスDC電源は、公称パルス周期と決定されたオフサイクル期間との間の時間差から、又は、その時間差として、オンサイクルのオンサイクル期間を決定するように構成され得る。公称パルス周期は、パルスDC電源の公称パルス周波数の逆数である。判定は、パルス化ユニットによってなされ得る。パルス化ユニットは、決定されたオンサイクル期間の間、少なくともオンサイクル期間の判定が行われたパルスサイクルの後続のパルスサイクルの間、公称オンサイクルDC電圧を維持するように構成され得る。図2に関連して説明された第1のメカニズムは、オンサイクル期間の決定及び適合がどのようにパルスサイクルからパルスサイクルへと行われ得るかを例示している。   The pulsed DC power supply may be configured to determine the off-cycle off-cycle period from the time difference between setting the off-cycle nominal off-cycle voltage and determining the presence of a zero line condition. The pulsed DC power supply may be configured to determine the on-cycle period of the on-cycle from or as the time difference between the nominal pulse period and the determined off-cycle period. The nominal pulse period is the reciprocal of the nominal pulse frequency of the pulsed DC power source. The determination can be made by a pulsing unit. The pulsing unit may be configured to maintain a nominal on-cycle DC voltage for a determined on-cycle period, at least for a pulse cycle subsequent to the pulse cycle for which the determination of the on-cycle period was made. The first mechanism described in connection with FIG. 2 illustrates how on-cycle period determination and adaptation can be made from pulse cycle to pulse cycle.

パルスDC電源は、ゼロライン条件の存在が判定されたら、第1のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧の設定と、後続の第2のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧の設定との間の時間差から、第1のパルスサイクルの実際のパルス期間を決定するように構成され得る。判定は、パルス化ユニットによってなされ得る。パルス化ユニットは、第1のパルスサイクルの決定された実際のパルス期間の逆数に対応するようパルスDC電源の公称動作周波数を設定するように構成され得る。   The pulsed DC power supply determines the time difference between the setting of the nominal on-cycle DC voltage for the first pulse cycle and the setting of the nominal on-cycle DC voltage for the subsequent second pulse cycle once the presence of the zero line condition is determined. From which the actual pulse duration of the first pulse cycle can be determined. The determination can be made by a pulsing unit. The pulsing unit may be configured to set the nominal operating frequency of the pulsed DC power supply to correspond to the determined actual pulse duration inverse of the first pulse cycle.

パルス化ユニットは、第1のパルスの決定された実際のパルス期間の逆数が、許容公称動作周波数の範囲内にあるときに、このように公称動作周波数を設定するように構成され得る。許容公称動作周波数の範囲は、パルスDC電源が単極パルスDC電力を供給する特定のスパッタ堆積処理に依存し得る。許容公称動作周波数の範囲は、例えば、オペレータによって選択且つ設定された初期公称動作周波数の±20kHz又は±10kHz内の周波数から構成され得る。動作周波数を増加させることよりも、動作周波数を低下させることがスパッタ堆積処理の安定性に関してより安全であると考えられるので、許容公称動作周波数の範囲は、オペレータによって選択且つ設定された初期公称動作周波数の周囲で非対称に選択され得る。例えば、許容公称動作周波数の範囲は、F−20kHzからF+5kHzであり得、Fは、初期公称動作周波数である。 The pulsing unit may be configured to set the nominal operating frequency in this way when the inverse of the determined actual pulse duration of the first pulse is within the allowable nominal operating frequency. The range of allowable nominal operating frequencies may depend on the particular sputter deposition process in which the pulsed DC power supply supplies monopolar pulsed DC power. The range of allowable nominal operating frequencies may comprise, for example, frequencies within ± 20 kHz or ± 10 kHz of the initial nominal operating frequency selected and set by the operator. Since lowering the operating frequency is considered safer with respect to the stability of the sputter deposition process than increasing the operating frequency, the allowable nominal operating frequency range is the initial nominal operation selected and set by the operator. It can be selected asymmetrically around the frequency. For example, the range of permissible nominal operating frequency, resulting there from F 0 -20kHz at F 0 + 5kHz, F 0 is the initial nominal operating frequency.

代替的に、パルス化ユニットは、第1のパルスの決定された実際のパルス期間の逆数が電流公称動作周波数より低い場合においてのみ、公称動作周波数を第1のパルスの決定された実際のパルス期間の逆数に設定するように構成され得る。つまり、パルス化ユニットは、公称動作周波数を自動的に低下させることしかできない。動作周波数を増加させるには、オペレータの承認が必要になる。図3に関連して説明される第2のメカニズムは、公称動作周波数(公称パルス周波数)をどのように異なる値に設定し得るかについての例である。   Alternatively, the pulsing unit sets the nominal operating frequency to the determined actual pulse period of the first pulse only if the inverse of the determined actual pulse period of the first pulse is lower than the current nominal operating frequency. May be configured to set the reciprocal of. That is, the pulsing unit can only automatically reduce the nominal operating frequency. Increasing the operating frequency requires operator approval. The second mechanism described in connection with FIG. 3 is an example of how the nominal operating frequency (nominal pulse frequency) can be set to different values.

パルスDC電源は、先行するパルスサイクルのオフサイクルの長さに基づいて、パルスサイクルのオンサイクル期間を適合させるか、又は、公称パルス周波数(公称動作周波数)を調節するように構成され得、オンサイクル期間を適用するか又は公称パルス周波数を調節するかという決定は、ここで動作パラメータ不一致条件と呼ばれる1つ又は複数の特定の条件に依存する。   The pulsed DC power supply can be configured to adapt the on-cycle duration of the pulse cycle or adjust the nominal pulse frequency (nominal operating frequency) based on the length of the off-cycle of the preceding pulse cycle, The decision to apply the cycle period or adjust the nominal pulse frequency depends on one or more specific conditions, referred to herein as operating parameter mismatch conditions.

パルスDC電源は、オフサイクルの公称オフサイクル電圧の設定と、ゼロライン条件の存在の判定との間の時間差から、オフサイクルのオフサイクル期間を決定するように構成され得る。パルスDC電源は、以下の評価及び対応する動作を実行するように構成されている。決定されたオフサイクル期間に依存する動作パラメータ不一致条件が存在しない場合、パルスDC電源は、パルス期間とオフサイクル期間との間の差からオンサイクルのオンサイクル期間を決定する。パルス周期は、パルスDC電源の公称パルス周波数の逆数である。パルスDC電源のパルス化ユニットは、次いで、決定されたオンサイクル期間の間に対して、公称オンサイクルDC電圧を維持する。動作パラメータ不一致条件が存在する場合、パルスDC電源は、公称動作周波数を自動的に変更するか、或いは、公称動作周波数の変更を承認又は拒否し得るオペレータに通知を行う。公称動作周波数は、本明細書に記載された方法で変更することができる。   The pulsed DC power supply may be configured to determine the off-cycle off-cycle period from the time difference between setting the off-cycle nominal off-cycle voltage and determining the presence of a zero line condition. The pulsed DC power supply is configured to perform the following evaluation and corresponding operations. If there is no operating parameter mismatch condition that depends on the determined off cycle period, the pulsed DC power supply determines the on cycle period of the on cycle from the difference between the pulse period and the off cycle period. The pulse period is the inverse of the nominal pulse frequency of the pulsed DC power source. The pulsed unit of the pulsed DC power supply then maintains a nominal on-cycle DC voltage for the determined on-cycle period. If an operating parameter mismatch condition exists, the pulsed DC power supply automatically changes the nominal operating frequency or notifies an operator who may approve or reject the change in the nominal operating frequency. The nominal operating frequency can be varied in the manner described herein.

オンサイクル期間の調節は、デフォルトの動作であってもよく、公称動作周波数の調節は、動作パラメータ不一致条件が存在する(すなわち、満たされた)場合にのみ行われ得る。ある操作パラメータ不一致条件は、デューティファクタを閾値デューティファクタ未満に落とすことであり得る。閾値デューティファクタは、0.8から0.95、例えば、0.8又は0.85から選択され得る。後続のパルスサイクルに対するオンサイクル期間の調節が、閾値デューティファクタ未満のデューティファクタをもたらすようになる場合、パルスDC電源は、評価を行う場合がある。この場合、すなわち、動作パラメータ不一致条件が決定された場合、公称パルス周波数が変更され、さもなければオンサイクル期間が調節される。オンサイクル期間の調節をいつ用いて、公称動作周波数の調節をいつ用いるかを調整するため、他の動作パラメータ不一致条件が代替的に又は追加的に特定され得る。   The adjustment of the on-cycle period may be a default operation, and the adjustment of the nominal operating frequency can only be made if an operating parameter mismatch condition exists (ie, is met). One operating parameter mismatch condition may be to drop the duty factor below a threshold duty factor. The threshold duty factor may be selected from 0.8 to 0.95, such as 0.8 or 0.85. If adjustment of the on-cycle period for subsequent pulse cycles results in a duty factor that is less than the threshold duty factor, the pulsed DC power supply may perform an evaluation. In this case, i.e. when the operating parameter mismatch condition is determined, the nominal pulse frequency is changed, otherwise the on-cycle period is adjusted. Other operating parameter mismatch conditions may alternatively or additionally be specified to adjust when the on-cycle period adjustment is used and when the nominal operating frequency adjustment is used.

パルスDC電源は、オペレータインタフェースを含み得る。オペレータインタフェースは、少なくとも1つの入力デバイス(例えば、キーボード、マウス、タッチスクリーン等)、及び少なくとも1つの出力デバイス(例えば、ディスプレイ又はタッチスクリーン)を含み得る。出力デバイスは、オペレータに通知又は警告を出力し、場合によっては、入力デバイスを介してオペレータ入力を要求するように構成され得る。出力デバイスは、パルスDC電源のステータスを出力するように構成され得る。パルスDC電源のステータスは、例えば、公称動作周波数、公称オンサイクル電圧、公称オフサイクル電圧等のような現在設定されている公称動作パラメータを含み、場合によっては、オフサイクル期間、オンサイクル期間等の変数の瞬時値又は時間平均化値を含む。変数の瞬間的変化は、オペレータが確認するにはあまりにも速い場合があるので、時間の平均化は有益であり得る。パルスDC電源は、例えば、現在設定された公称動作パラメータ、及び動作不一致条件、電荷除去条件等の適用条件のためのメモリを含み得る。パルスDC電源は、例えば、入力デバイスを介して、オペレータがこれらの条件を変更することができるよう、且つ/又は、公称動作パラメータを変更することができるよう構成され得る。メモリは、例えば、分析のために、モニターされたスパッタ堆積処理のログファイルも記憶することができる。   The pulsed DC power supply may include an operator interface. The operator interface may include at least one input device (eg, keyboard, mouse, touch screen, etc.) and at least one output device (eg, display or touch screen). The output device outputs a notification or warning to the operator and may be configured to request operator input via the input device in some cases. The output device may be configured to output the status of the pulsed DC power source. The status of the pulsed DC power supply includes currently set nominal operating parameters such as nominal operating frequency, nominal on-cycle voltage, nominal off-cycle voltage, etc., and in some cases, such as off-cycle period, on-cycle period, etc. Contains instantaneous or time averaged values of variables. Time averaging can be beneficial because instantaneous changes in variables can be too fast for the operator to confirm. The pulsed DC power supply may include, for example, memory for currently set nominal operating parameters and application conditions such as operation mismatch conditions, charge removal conditions, and the like. The pulsed DC power supply may be configured to allow an operator to change these conditions and / or change nominal operating parameters, for example via an input device. The memory can also store a log file of the monitored sputter deposition process, for example, for analysis.

さらなる実施形態によれば、スパッタ堆積システムが提供される。スパッタ堆積システムは、本明細書に記載された実施形態に係る、スパッタターゲット及びパルスDC電源を含む。単極パルスDC電力をスパッタターゲットに供給するために、パルスDC電源はスパッタターゲットに接続される。   According to a further embodiment, a sputter deposition system is provided. The sputter deposition system includes a sputter target and a pulsed DC power source, according to embodiments described herein. A pulsed DC power source is connected to the sputter target to supply monopolar pulsed DC power to the sputter target.

図5は、例示のためにスパッタ堆積システム500を示す。スパッタ堆積システム500は、パルスDC電源210に接続されたスパッタターゲット510、及びパルスDC電源220に接続されたスパッタターゲット520を含む。スパッタターゲット510、520は、軸A及びスパッタターゲット510内で描かれた矢印によって示されているように、回転スパッタターゲットであってもよい。スパッタターゲット510及びスパッタターゲット520からのスパッタ材料は、基板10に堆積され得る。   FIG. 5 shows a sputter deposition system 500 for purposes of illustration. Sputter deposition system 500 includes a sputter target 510 connected to a pulsed DC power supply 210 and a sputter target 520 connected to a pulsed DC power supply 220. Sputter targets 510, 520 may be rotating sputter targets, as indicated by axis A and the arrows drawn in sputter target 510. Sputtered material from sputter target 510 and sputter target 520 can be deposited on substrate 10.

スパッタ堆積システムは、N個のスパッタターゲット及びN個の対応するパルスDC電源を含み得、Nは、1から30、例えば、1から24又は2から24の範囲内であり得る。N個のパルスDC電源は、N個のスパッタターゲットすべてに供給を行う1つのパルスDC電力システムに統合されてもよい。スパッタターゲットは、スパッタ堆積処理の間、カソードとして作動し得る。スパッタ堆積システムは、スパッタターゲット間に配置され得る1つ又は複数のアノード、例えば、アノードバーを含み得る。代替的に、スパッタチャンバは、アノード、例えば、電気的に接地されたスパッタチャンバを形成し得る。各パルスDC電源は、スパッタターゲット及び電気回路を閉じるアノードに接続され得る。   The sputter deposition system may include N sputter targets and N corresponding pulsed DC power supplies, where N may be in the range of 1 to 30, for example 1 to 24 or 2 to 24. The N pulse DC power sources may be integrated into a single pulse DC power system that supplies all N sputter targets. The sputter target can act as a cathode during the sputter deposition process. The sputter deposition system can include one or more anodes, eg, anode bars, that can be disposed between the sputter targets. Alternatively, the sputter chamber may form an anode, eg, an electrically grounded sputter chamber. Each pulsed DC power source can be connected to a sputter target and an anode that closes the electrical circuit.

さらなる実施形態によれば、パルスDC電源を操作する方法が提供される。方法の特徴は、パルスDC電源によって自動的に実行されてもよく、特に、電流プローブのような測定ユニット、ゼロライン条件判定ユニットのような評価ユニット、及びパルス化ユニットなど、本明細書に記載されたユニットによって実行されてもよい。幾つかの方法の特徴は、オペレータが入力した後、半自動的に実行され得る。パルスDC電源は、少なくともパルスDC電源の操作モードのうちの1つおいて単極パルスDC電力を供給する。パルスDC電源は、スパッタ堆積システムのスパッタターゲットに接続され得る。   According to a further embodiment, a method for operating a pulsed DC power supply is provided. The features of the method may be performed automatically by a pulsed DC power supply and are described herein, in particular, a measurement unit such as a current probe, an evaluation unit such as a zero line condition determination unit, and a pulsed unit. May be executed by a unit that has been Some method features may be performed semi-automatically after input by the operator. The pulsed DC power supply supplies monopolar pulsed DC power in at least one of the operating modes of the pulsed DC power supply. A pulsed DC power source may be connected to the sputter target of the sputter deposition system.

図6は、パルスDC電源の操作の方法600を示す。この方法は、参照記号610で示す、第1のパルスサイクルに対して公称オンサイクルDC電圧を設定することを含む。この方法は、パルスDC電源によって、実際のオンサイクルDC電圧及び実際のオンサイクルDC電流を出力することを含み得る。この方法は、参照記号620で示す、第1のパルスサイクルのオフサイクルをトリガーするために公称オフサイクルDC電圧を設定することと、参照記号630で示す、オフサイクル電流を測定することとを含む。オフサイクル電流は、第1のパルスサイクルのオフサイクルの実際のオフサイクル電流である。この方法は、参照記号640で示すように、測定から、すなわち、オフサイクル電流の測定から、オフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定することを含む。この方法は、参照記号650で示すように、ゼロライン条件が存在していると判定されたときに第2のパルスサイクルに対して公称オンサイクルDC電圧を設定することを含む。   FIG. 6 shows a method 600 of operating a pulsed DC power source. The method includes setting a nominal on-cycle DC voltage for the first pulse cycle, indicated by reference symbol 610. The method may include outputting an actual on-cycle DC voltage and an actual on-cycle DC current with a pulsed DC power supply. The method includes setting a nominal off-cycle DC voltage to trigger the off-cycle of the first pulse cycle, indicated by reference symbol 620, and measuring the off-cycle current, indicated by reference symbol 630. . The off cycle current is the actual off cycle current of the off cycle of the first pulse cycle. The method includes determining the presence of a zero line condition of off-cycle current from measurement, ie, from measurement of off-cycle current, as indicated by reference symbol 640. The method includes setting a nominal on-cycle DC voltage for the second pulse cycle when it is determined that a zero line condition exists, as indicated by reference numeral 650.

第1のパルスサイクルに対して公称オンサイクルDC電圧を設定することは、パルスDC電源のパルス化ユニットによって行われ得る。パルス化ユニットが内部DC電圧源を含まない場合、オンサイクルDC電圧及びオンサイクルDC電流の出力は、場合により外部DC電圧源からの出力に関連させてパルス化ユニットが行うことができる。公称オフサイクルDC電圧の設定は、パルス化ユニットによって行うことができる。第1のパルスサイクルのオフサイクルのオフサイクル電流の測定は、測定ユニットによって行うことができる。ゼロライン条件の存在の判定は、ゼロライン判定ユニットによって行うことができる。 第2のパルスサイクルに対して公称オンサイクルDC電圧を設定することは、パルス化ユニットによって行われ得る。   Setting the nominal on-cycle DC voltage for the first pulse cycle may be performed by a pulsed unit of the pulsed DC power source. If the pulsing unit does not include an internal DC voltage source, the output of the on-cycle DC voltage and the on-cycle DC current can be performed by the pulsing unit, optionally in conjunction with the output from the external DC voltage source. The setting of the nominal off-cycle DC voltage can be done by a pulsing unit. The measurement of the off-cycle current of the off-cycle of the first pulse cycle can be performed by a measuring unit. The determination of the presence of the zero line condition can be made by a zero line determination unit. Setting the nominal on-cycle DC voltage for the second pulse cycle may be performed by the pulsing unit.

この方法は、公称オフサイクルDC電圧の設定と、ゼロライン条件の存在の判定の瞬間との間の時間差から、オフサイクル期間を決定することを含み得る。この方法は、公称パルス周期と決定されたオフサイクル期間との間の差から、オンサイクル期間を決定することを含み得る。公称パルス周期は、パルスDC電源の公称動作周波数の逆数である。これらの判定は、ゼロライン判定ユニット又はパルス化ユニットによって行われ得る。この方法は、決定されたオンサイクル期間の間、第2のパルスサイクルの公称オンサイクルDC電圧を維持することを含み得る。この方法は、決定されたオンサイクル期間が終了したら、第2のパルスサイクルのオフサイクルをトリガーするために公称オフサイクルDC電圧を設定することを含み得る。   The method may include determining an off cycle period from the time difference between setting the nominal off cycle DC voltage and the moment of determination of the presence of a zero line condition. The method may include determining an on cycle period from a difference between the nominal pulse period and the determined off cycle period. The nominal pulse period is the reciprocal of the nominal operating frequency of the pulsed DC power supply. These determinations can be made by a zero line determination unit or a pulsing unit. The method can include maintaining a nominal on-cycle DC voltage of the second pulse cycle for a determined on-cycle period. The method may include setting a nominal off-cycle DC voltage to trigger the off-cycle of the second pulse cycle when the determined on-cycle period ends.

この方法は、第1のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧の設定と、第2のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧の設定との間の時間差から、第1のパルスサイクルの実際のパルス期間を決定することを含み得る。この方法は、公称動作周波数を、第1のパルスサイクルの決定された実際のパルス期間の逆数に対応するように設定することを含み得る。   This method calculates the actual pulse duration of the first pulse cycle from the time difference between setting the nominal on-cycle DC voltage for the first pulse cycle and setting the nominal on-cycle DC voltage for the second pulse cycle. Determining. The method may include setting the nominal operating frequency to correspond to the reciprocal of the determined actual pulse duration of the first pulse cycle.

この方法は、公称オフサイクルDC電圧の設定と、ゼロライン条件の存在の判定との間の時間差から、オフサイクル期間を決定することを含み得る。この方法は、決定されたオフサイクル期間に依存する動作パラメータ不一致条件が存在しない場合、公称パルス周期と決定されたオフサイクル期間との間の差から、オンサイクル期間を決定し、決定されたオンサイクル期間の間、第2のパルスサイクルの公称オンサイクルDC電圧を維持することと、動作パラメータ不一致条件が存在する場合、公称動作周波数を変更することとをさらに含む。   The method may include determining an off cycle period from a time difference between setting a nominal off cycle DC voltage and determining the presence of a zero line condition. This method determines the on-cycle period from the difference between the nominal pulse period and the determined off-cycle period, in the absence of operating parameter mismatch conditions that depend on the determined off-cycle period. Maintaining the nominal on-cycle DC voltage of the second pulse cycle during the cycle period and further changing the nominal operating frequency if an operating parameter mismatch condition exists.

仮のデューティファクタが閾値デューティファクタ以上である場合、動作パラメータ不一致条件は、存在しない、すなわち、不在であるか又は満たされない場合がある。仮のデューティファクタは、公称パルス周期によって割った、公称パルス周期と決定されたオフサイクル期間との間の差である。仮のデューティファクタが閾値デューティファクタ未満である場合、動作パラメータ不一致条件が存在する。公称動作周波数が変更されると、公称動作周波数は、再度変更されるまで、後続のパルスサイクルについて維持され得る。   If the provisional duty factor is greater than or equal to the threshold duty factor, the operating parameter mismatch condition may not exist, i.e., may be absent or not met. The provisional duty factor is the difference between the nominal pulse period and the determined off-cycle period divided by the nominal pulse period. If the provisional duty factor is less than the threshold duty factor, an operating parameter mismatch condition exists. If the nominal operating frequency is changed, the nominal operating frequency can be maintained for subsequent pulse cycles until changed again.

この方法は、ゼロライン条件の存在が判定されたら、現在のパルスサイクルのオンサイクルに対してオンサイクルDC電圧を設定することと、現在のパルスサイクルに対してオフサイクルDC電圧を設定することと、現在のパルスサイクルのオフサイクルのオフサイクル電流を測定することと、現在のパルスサイクルのオフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定することと、といった特徴を含み得る。ゼロライン条件の存在が判定されると、次のパルスサイクルが現在のパルスサイクルとなり、特徴が反復され得る。   The method includes setting an on-cycle DC voltage for the on-cycle of the current pulse cycle and setting an off-cycle DC voltage for the current pulse cycle if the presence of a zero line condition is determined. Measuring the off-cycle current of the off-cycle current of the current pulse cycle and determining the presence of a zero-line condition of the off-cycle current of the current pulse cycle. If the presence of the zero line condition is determined, the next pulse cycle becomes the current pulse cycle and the feature can be repeated.

さらなる実施例として、パルスDC電源が提供される。パルスDC電源は、単極パルスDC電力を出力するように構成されている。パルスDC電源は、パルスDC電源の少なくとも1つの電気量の測定に基づいて、パルスサイクルのオフサイクルを停止するように構成されている。停止は、後続のパルスサイクルのオンサイクル期間を開始することを含み得る。パルスDC電源は、パルスDC電源の少なくとも1つの電気量の測定に基づいて、パルスサイクルのオフサイクル期間を調整するように構成され得る。パルスDC電源は、あらゆるパルスサイクルのオフサイクル期間を調整するように構成され得る。パルスサイクルからパルスサイクルへとオフサイクル期間を調節することができる。オフサイクルの長さは、少なくとも1つの電気量の測定に基づいて、変動し得る。   As a further example, a pulsed DC power supply is provided. The pulsed DC power supply is configured to output unipolar pulsed DC power. The pulsed DC power supply is configured to stop the off cycle of the pulse cycle based on the measurement of at least one electrical quantity of the pulsed DC power supply. Stopping can include starting an on-cycle period of a subsequent pulse cycle. The pulsed DC power supply may be configured to adjust the off cycle period of the pulse cycle based on the measurement of at least one electrical quantity of the pulsed DC power supply. The pulsed DC power supply can be configured to adjust the off cycle period of every pulse cycle. The off-cycle period can be adjusted from pulse cycle to pulse cycle. The length of the off cycle can vary based on the measurement of at least one electrical quantity.

パルスDC電源は、パルスDC電源の少なくとも1つの電気量を測定する測定ユニットを含み得る。少なくとも1つの電気量は、パルスDC電源の出力で測定され得る。少なくとも1つの電気量は、電圧、電流、及びそれらの時間微分からなる群から選択された少なくとも1つの量であり得る。パルスDC電源は、測定ユニットの測定値を評価し、電荷除去条件の存在を判定するように構成された評価ユニットを含み得る。パルスDC電源は、パルスサイクルのオンサイクルの間に公称オンサイクルDC電圧を設定し、且つパルスサイクルのオフサイクルの間に公称オフサイクル電圧を設定するためのパルス化ユニットを含み得る。パルス化ユニットは、電荷除去条件の存在が判定されたら、公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成され得る。   The pulsed DC power supply may include a measurement unit that measures at least one electrical quantity of the pulsed DC power supply. At least one electrical quantity can be measured at the output of the pulsed DC power source. The at least one electrical quantity can be at least one quantity selected from the group consisting of voltage, current, and their time derivatives. The pulsed DC power supply may include an evaluation unit configured to evaluate the measurement value of the measurement unit and determine the presence of a charge removal condition. The pulsed DC power supply may include a pulsing unit for setting a nominal on-cycle DC voltage during the on-cycle of the pulse cycle and for setting a nominal off-cycle voltage during the off-cycle of the pulse cycle. The pulsing unit may be configured to set a nominal on-cycle DC voltage once it is determined that a charge removal condition exists.

少なくとも1つの電気量は、電流、特に少なくともオフサイクル電流であってもよい。測定ユニットは、本明細書に記載されているように、少なくともオフサイクルの間、電流を測定する電流プローブを含み得る。電荷除去条件は、本明細書に記載されたゼロライン条件であり得る。   The at least one electrical quantity may be a current, in particular at least an off-cycle current. The measurement unit may include a current probe that measures current at least during an off-cycle as described herein. The charge removal condition can be the zero line condition described herein.

電荷除去条件は、代替的に、ゼロライン条件とは異なる場合がある。例えば、電荷除去条件は、逆パルスのゼロエネルギー条件であり得る。これは、パルスDC電源は、パルスDC電源が単極パルスDC電力を供給するシステム内に残されているエネルギーがゼロ又は実質的にゼロであるかを判定するように構成され得ることを意味する。逆パルスのゼロエネルギー条件は、経時的に電圧及び電流の積を積分することによって決定され得る。この積分がセロ又は実質的にゼロである場合に、ゼロエネルギー条件が存在していると判定され得る。測定ユニットは、電圧測定デバイス及び電流測定デバイスを含み得る。評価ユニットは、電圧測定デバイスから電圧測定値を評価し、電流測定デバイスから電流測定値を評価し、且つゼロエネルギー条件の存在を判定するように構成され得る。   The charge removal condition may alternatively be different from the zero line condition. For example, the charge removal condition may be a reverse pulse zero energy condition. This means that the pulsed DC power supply can be configured to determine if the energy left in the system that supplies the unipolar pulsed DC power is zero or substantially zero. . The reverse pulse zero energy condition can be determined by integrating the product of voltage and current over time. If this integral is zero or substantially zero, it can be determined that a zero energy condition exists. The measurement unit may include a voltage measurement device and a current measurement device. The evaluation unit may be configured to evaluate the voltage measurement from the voltage measurement device, evaluate the current measurement from the current measurement device, and determine the presence of a zero energy condition.

パルスDC電源は、先行するパルスサイクルのオフサイクル期間に基づいて、パルスサイクルのオンサイクル期間を調節するようにさらに構成され得る。パルスDC電源は、パルスサイクルのオフサイクル期間に基づいて、パルスDC電源の公称パルス周波数を調節するように構成され得る。パルスDC電源は、本明細書に記載された特定の条件に基づいて、オンサイクル期間、公称パルス周波数、又はオンサイクル期間と公称パルス周波数との両方を調節するメカニズムを含む、実施形態に関連して本明細書に記載されたすべての他の特徴を含むか、又は示すことができる。   The pulsed DC power supply may be further configured to adjust the on-cycle period of the pulse cycle based on the off-cycle period of the preceding pulse cycle. The pulsed DC power supply may be configured to adjust the nominal pulse frequency of the pulsed DC power supply based on the off cycle period of the pulse cycle. A pulsed DC power supply relates to an embodiment that includes an on-cycle period, a nominal pulse frequency, or a mechanism that adjusts both the on-cycle period and the nominal pulse frequency based on the specific conditions described herein. All other features described herein may be included or indicated.

さらなる実施例によれば、このようなパルスDC電源を操作する方法が提供される。この方法は、パルスDC電源の少なくとも1つの電気量の測定に基づいて、単極パルスサイクルのオフサイクルを停止することを含む。オフサイクルを停止することは、電荷除去条件が満たされたと判定したらオフサイクルを停止することを含み得る。電荷除去条件の達成は、少なくとも1つの電気量の測定に依存する。電荷除去条件は上述のようであり得る。   According to a further embodiment, a method for operating such a pulsed DC power supply is provided. The method includes stopping the off cycle of the unipolar pulse cycle based on the measurement of at least one electrical quantity of the pulsed DC power source. Stopping the off cycle may include stopping the off cycle when it is determined that the charge removal condition is satisfied. Achieving charge removal conditions depends on the measurement of at least one electrical quantity. The charge removal conditions can be as described above.

この方法は、本明細書に記載されたパルスDC電源の機能の一部又は全ての実行を含み得る。さらに、スパッタ堆積システムを操作する方法が提供され、これには、本明細書に記載されたスパッタ堆積システムの機能の一部又は全ての実行が含まれ得る。さらなる態様は、本明細書に記載されたスパッタ堆積システムのスパッタターゲットなどに単極パルスDC電力を供給するためにパルスDC電源を使用することを対象としている。この使用は、上述のように、公称電圧の単極パルスサイクルのオフサイクル(すなわち、オフサイクル期間)の長さの自動判定を含み得る。
さらなる態様は、本明細書に記載されたスパッタ堆積システムを使用して、基板をスパッタリングする方法を対象としている。
This method may include performing some or all of the functions of the pulsed DC power source described herein. Further, a method of operating a sputter deposition system is provided, which may include performing some or all of the functions of the sputter deposition system described herein. A further aspect is directed to using a pulsed DC power source to provide monopolar pulsed DC power, such as to a sputter target of the sputter deposition system described herein. This use may include automatic determination of the length of the off-cycle (ie, off-cycle period) of the unipolar pulse cycle of the nominal voltage, as described above.
A further aspect is directed to a method of sputtering a substrate using the sputter deposition system described herein.

本明細書で用いられた用語及び表現は、説明の用語として使用され、限定する用語ではなく、そのような用語及び表現の使用において、示され且つ説明される特徴の任意の均等物又はそれらの一部を排除する意図はない。以上の説明は、実施形態を対象としているが、範囲を逸脱することなく、その他の実施形態及びさらなる実施形態を考案することができ、当該範囲は添付の特許請求の範囲によって定められる。   The terms and expressions used herein are used as descriptive terms, and are not limiting terms, and any equivalents of the features shown and described in the use of such terms and expressions or their equivalents are used. There is no intention to exclude some. While the above description is directed to embodiments, other and further embodiments can be devised without departing from the scope, which is defined by the appended claims.

Claims (15)

単極パルスDC電力を供給するためのパルスDC電源(100)であって、
前記パルスDC電源の単極パルスサイクルの、オンサイクルの間の公称オンサイクルDC電圧とオフサイクルの間の公称オフサイクル電圧とを交互に設定するためのパルス化ユニット(110)、
オフサイクルの間にオフサイクル電流を測定するように構成された電流測定ユニット(120)、及び
前記測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定するように構成されたゼロライン判定ユニット(130)
を備え、前記測定されたオフサイクル電流の前記ゼロライン条件の存在が判定されたら、前記パルス化ユニットが、前記公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成されている、パルスDC電源。
A pulsed DC power supply (100) for supplying monopolar pulsed DC power comprising:
A pulsing unit (110) for alternately setting a nominal on-cycle DC voltage during an on-cycle and a nominal off-cycle voltage during an off-cycle of a unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply;
A current measurement unit (120) configured to measure off-cycle current during the off-cycle, and a zero-line determination unit (200) configured to determine the presence of a zero-line condition of the measured off-cycle current 130)
A pulsed DC power supply, wherein the pulsed unit is configured to set the nominal on-cycle DC voltage when the presence of the zero-line condition of the measured off-cycle current is determined.
前記パルスDC電源が、前記オフサイクルの前記公称オフサイクル電圧の設定と、前記ゼロライン条件の存在の判定との間の時間差から、前記オフサイクルのオフサイクル期間を決定するように構成され、前記パルスDC電源が、公称パルス周期と前記決定されたオフサイクル期間との間の時間差から、オンサイクルのオンサイクル期間を決定するように構成され、前記公称パルス周期が、前記パルスDC電源の公称パルス周波数の逆数であり、且つ
前記パルス化ユニットが、前記決定されたオンサイクル期間の間、前記公称オンサイクルDC電圧を維持するように構成されている、請求項1に記載のパルスDC電源。
The pulsed DC power supply is configured to determine an off cycle period of the off cycle from a time difference between setting the nominal off cycle voltage of the off cycle and determining the presence of the zero line condition; A pulsed DC power supply is configured to determine an on-cycle period of an on-cycle from a time difference between a nominal pulse period and the determined off-cycle period, wherein the nominal pulse period is a nominal pulse of the pulsed DC power supply The pulsed DC power supply of claim 1, wherein the pulsed DC power source is a reciprocal of frequency and the pulsed unit is configured to maintain the nominal on-cycle DC voltage during the determined on-cycle period.
前記パルスDC電源が、前記ゼロライン条件の存在が判定されたら、第1のパルスサイクルに対する前記公称オンサイクルDC電圧の設定と、後続の第2のパルスサイクルに対する前記公称オンサイクルDC電圧の設定との間の時間差から、前記第1のパルスサイクルの実際のパルス期間を決定するように構成され、且つ
前記パルスDC電源が、前記第1のパルスサイクルの前記決定された実際のパルス期間の逆数に対応するよう前記パルスDC電源の公称動作周波数を設定するように構成されている、請求項1に記載のパルスDC電源。
If the pulsed DC power source is determined to have the zero line condition, setting the nominal on-cycle DC voltage for a first pulse cycle and setting the nominal on-cycle DC voltage for a subsequent second pulse cycle; Is configured to determine an actual pulse duration of the first pulse cycle, and the pulsed DC power source is a reciprocal of the determined actual pulse duration of the first pulse cycle. The pulsed DC power supply of claim 1, configured to set a nominal operating frequency of the pulsed DC power supply to accommodate.
前記パルス化ユニットが、前記オフサイクルの前記公称オフサイクル電圧の設定と前記ゼロライン条件の存在の判定との間の時間差から、前記オフサイクルのオフサイクル期間を決定し、
前記決定されたオフサイクル期間に依存する動作パラメータ不一致条件が存在しない場合、前記パルスDC電源の公称動作周波数の逆数である公称パルス周期と前記オフサイクル期間との間の時間差から、オンサイクルのオンサイクル期間を決定し、前記決定されたオンサイクル期間の間、前記公称オンサイクルDC電圧を維持し、且つ
前記動作パラメータ不一致条件が存在する場合、前記公称動作周波数を変更するように構成されている、請求項1に記載のパルスDC電源。
The pulsing unit determines an off cycle period of the off cycle from a time difference between setting the nominal off cycle voltage of the off cycle and determining the presence of the zero line condition;
In the absence of an operating parameter mismatch condition that depends on the determined off-cycle period, an on-cycle on-state is determined from the time difference between the nominal pulse period, which is the inverse of the nominal operating frequency of the pulsed DC power supply, and the off-cycle period. Configured to determine a cycle period, to maintain the nominal on-cycle DC voltage during the determined on-cycle period, and to change the nominal operating frequency if the operating parameter mismatch condition exists. The pulse DC power supply according to claim 1.
前記電流測定ユニットが、前記オフサイクル電流を測定して、前記オフサイクル電流を表す対応測定値を出力する電流プローブと、前記オフサイクル電流を表す測定値をデジタル値に変換するアナログデジタル変換器とのうちの少なくとも1つを含む、請求項1から4のいずれか一項に記載のパルスDC電源。   A current probe for measuring the off-cycle current and outputting a corresponding measurement value representing the off-cycle current; an analog-to-digital converter for converting the measurement value representing the off-cycle current into a digital value; 5. The pulsed DC power source according to claim 1, comprising at least one of the following: 前記測定されたオフサイクル電流を表す測定値がゼロであるか、又は所定範囲内にあるとき、前記ゼロライン判定ユニットによって、前記ゼロライン条件が存在していると判定される、請求項1から5のいずれか一項に記載のパルスDC電源。   The zero line condition is determined to be present by the zero line determination unit when the measured value representing the measured off-cycle current is zero or within a predetermined range. The pulse DC power source according to any one of 5. 単極パルスDC電力を供給するためのパルスDC電源であって、
前記パルスDC電源の単極パルスサイクルのオンサイクルの間に公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成され、前記パルスDC電源の単極パルスサイクルのオフサイクルの間に公称オフサイクル電圧を設定するように構成されたパルス化ユニット、
前記パルスDC電源の少なくとも1つの電気量を測定するように構成された測定ユニット、及び
前記測定された少なくとも1つの電気量の測定値の評価から所定の条件の存在を判定するように構成された評価ユニット
を備え、前記所定の条件の存在が判定されたら、前記パルス化ユニットが、前記公称オンサイクルDC電圧を設定するように構成されている、パルスDC電源。
A pulsed DC power supply for supplying monopolar pulsed DC power,
It is configured to set a nominal on-cycle DC voltage during the on-cycle of the unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply, and sets a nominal off-cycle voltage during the off-cycle of the unipolar pulse cycle of the pulsed DC power supply. Pulsed unit, configured as
A measurement unit configured to measure at least one electrical quantity of the pulsed DC power source, and configured to determine the presence of a predetermined condition from an evaluation of the measured value of the measured at least one electrical quantity A pulsed DC power supply comprising an evaluation unit, wherein the pulsed unit is configured to set the nominal on-cycle DC voltage when the presence of the predetermined condition is determined.
(a)測定された前記少なくとも1つの電気量が、電圧及び電流を含み、前記所定の条件が、ゼロエネルギー条件であり、又は
(b)測定された前記少なくとも1つの電気量が、オフサイクル電流を含み、前記所定の条件が、前記測定されたオフサイクル電流のゼロライン条件である、
請求項7に記載のパルスDC電源。
(A) the measured at least one electrical quantity includes a voltage and a current, and the predetermined condition is a zero energy condition, or (b) the measured at least one electrical quantity is an off-cycle current The predetermined condition is a zero line condition of the measured off-cycle current,
The pulse DC power supply according to claim 7.
スパッタ堆積システム(500)であって、
スパッタターゲット(510、520)、及び
請求項1から8のいずれか一項に記載のパルスDC電源(100、210、220)
を備え、前記パルスDC電源が、単極パルスDC電力を前記スパッタターゲットに供給するために前記スパッタターゲットに接続されている、スパッタ堆積システム。
A sputter deposition system (500) comprising:
A sputter target (510, 520), and a pulsed DC power source (100, 210, 220) according to any one of claims 1 to 8.
A sputter deposition system, wherein the pulsed DC power source is connected to the sputter target for supplying monopolar pulsed DC power to the sputter target.
単極パルスDC電力を供給するパルスDC電源の操作の方法(600)であって、
前記パルスDC電源の第1のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧を設定(610)し、前記パルスDC電源によって、オンサイクルDC電圧及びオンサイクルDC電流を出力することと、
前記第1のパルスサイクルのオフサイクルをトリガーするために、公称オフサイクルDC電圧を設定(620)することと、
前記パルスDC電源によって、オフサイクル電流を測定(630)することと、
前記測定から、前記オフサイクル電流のゼロライン条件の存在を判定(640)することと、
前記ゼロライン条件が存在すると判定されたときに、第2のパルスサイクルに対する公称オンサイクルDC電圧を設定(650)することと
を含む方法。
A method (600) of operating a pulsed DC power supply for supplying monopolar pulsed DC power comprising:
Setting 610 a nominal on-cycle DC voltage for a first pulse cycle of the pulsed DC power supply, and outputting an on-cycle DC voltage and an on-cycle DC current by the pulsed DC power supply;
Setting (620) a nominal off-cycle DC voltage to trigger an off-cycle of the first pulse cycle;
Measuring (630) off-cycle current with the pulsed DC power source;
Determining (640) the presence of a zero line condition of the off-cycle current from the measurement;
Setting (650) a nominal on-cycle DC voltage for a second pulse cycle when it is determined that the zero line condition exists.
前記公称オフサイクルDC電圧の設定と前記ゼロライン条件の存在の判定との間の時間差から、オフサイクル期間を決定することと、
公称パルス周期と前記オフサイクル期間との間の差からオンサイクル期間を決定することであって、前記公称パルス周期が、前記パルスDC電源の公称動作周波数の逆数である、オンサイクル期間を決定することと、
前記決定されたオンサイクル期間の間、前記第2のパルスサイクルの前記公称オンサイクルDC電圧を維持することと
を含む、請求項10に記載の方法。
Determining an off-cycle period from the time difference between setting the nominal off-cycle DC voltage and determining the presence of the zero line condition;
Determining an on-cycle period from the difference between a nominal pulse period and the off-cycle period, wherein the nominal pulse period is the inverse of the nominal operating frequency of the pulsed DC power supply. And
11. The method of claim 10, comprising maintaining the nominal on-cycle DC voltage of the second pulse cycle during the determined on-cycle period.
前記第1のパルスサイクルに対する前記公称オンサイクルDC電圧の設定と、前記第2のパルスサイクルに対する前記公称オンサイクルDC電圧の設定との間の時間差から、前記第1のパルスサイクルの実際のパルス期間を決定することと、
前記決定された実際のパルス期間の逆数に対応するように公称動作周波数を設定することと
を含む、請求項10に記載の方法。
From the time difference between setting the nominal on-cycle DC voltage for the first pulse cycle and setting the nominal on-cycle DC voltage for the second pulse cycle, the actual pulse duration of the first pulse cycle And determining
11. A method according to claim 10, comprising setting a nominal operating frequency to correspond to the reciprocal of the determined actual pulse duration.
前記オフサイクルの前記公称オフサイクルDC電圧の設定と前記ゼロライン条件の存在の判定との間の時間差から、オフサイクル期間を決定することと、
前記決定されたオフサイクル期間に依存する動作パラメータ不一致条件が存在しない場合、前記パルスDC電源の公称動作周波数の逆数である公称パルス周期と前記決定されたオフサイクル期間との間の差から、オンサイクル期間を決定し、前記決定されたオンサイクル期間に対応する時間の間、前記第2のパルスサイクルの前記公称オンサイクルDC電圧を維持することと、
前記動作パラメータ不一致条件が存在する場合、前記公称動作周波数を変更することと
を含む、請求項10に記載の方法。
Determining an off cycle period from the time difference between setting the nominal off cycle DC voltage of the off cycle and determining the presence of the zero line condition;
If there is no operating parameter mismatch condition that depends on the determined off-cycle period, the difference between the nominal pulse period, which is the reciprocal of the nominal operating frequency of the pulsed DC power supply, and the determined off-cycle period is Determining a cycle period and maintaining the nominal on-cycle DC voltage of the second pulse cycle for a time corresponding to the determined on-cycle period;
11. The method of claim 10, comprising changing the nominal operating frequency if the operating parameter mismatch condition exists.
仮のデューティファクタが閾値デューティファクタ以上である場合、前記動作パラメータ不一致条件が存在せず、前記仮のデューティファクタは、前記公称パルス周期によって割った、前記公称パルス周期と前記決定されたオフサイクル期間との間の時間差であり、前記仮のデューティファクタが前記閾値デューティファクタ未満である場合、前記動作パラメータ不一致条件が存在する、請求項13に記載の方法。   If the provisional duty factor is greater than or equal to a threshold duty factor, the operating parameter mismatch condition does not exist and the provisional duty factor is divided by the nominal pulse period and the determined off-cycle period The method of claim 13, wherein the operating parameter mismatch condition exists if the temporary duty factor is less than the threshold duty factor. 前記パルスDC電源によって前記オフサイクル電流を測定することが、前記オフサイクル電流を表す測定値を生成することを含み、前記オフサイクル電流の前記ゼロライン条件の存在を判定することが、前記測定値がゼロであるか又は所定範囲内にあるかを評価することを含む、請求項10から14のいずれか一項に記載の方法。   Measuring the off-cycle current with the pulsed DC power source includes generating a measurement value representative of the off-cycle current, and determining the presence of the zero-line condition of the off-cycle current. 15. The method according to any one of claims 10 to 14, comprising evaluating whether is zero or within a predetermined range.
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