KR102160623B1 - 스퍼터 공급원들을 위한 펄스 형상 제어기 - Google Patents

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Abstract

본원에 제시된 실시예들은 기판 처리 시스템을 위한 펄스 제어 시스템에 관한 것이다. 펄스 제어 시스템은 전원, 시스템 제어기, 및 펄스 형상 제어기를 포함한다. 펄스 형상 제어기는 전원에 결합되고 시스템 제어기와 통신한다. 펄스 형상 제어기는 제1 스위치 조립체 및 제2 스위치 조립체를 포함한다. 제1 스위치 조립체는, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 스위치를 포함한다. 제1 스위치는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 구성가능하다. 제2 스위치 조립체는, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제2 스위치를 포함한다. 제1 스위치는 폐쇄 상태에 있고 제2 스위치는 개방 상태에 있다. 폐쇄 상태의 제1 스위치는, 전원에 의해 공급되는 펄스가 펄스 형상 제어기를 통해 전달되는 것을 허용하도록 구성된다.

Description

스퍼터 공급원들을 위한 펄스 형상 제어기
본원에 설명된 실시예들은 일반적으로, 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 더 구체적으로, 처리 챔버에서 사용하기 위한 펄스 형상 시스템에 관한 것이다.
반도체 산업이 더 높은 성능 및 더 큰 기능성을 갖는 집적 회로들(IC들)의 새로운 세대들을 도입함에 따라, 그러한 IC들을 형성하는 요소들의 밀도는 증가되는 반면, 개별 구성요소들 또는 요소들 사이의 치수들, 크기 및 간격은 감소된다. 과거에는 그러한 감소들이, 포토리소그래피를 사용하여 구조들을 한정하는 능력에 의해서만 제한되었지만, 마이크로미터 또는 나노미터로 측정된 치수들을 갖는 디바이스 기하구조들은 새로운 제한 인자들, 예컨대, 3D NAND 또는 DRAM 형성 프로세스들에서, 전도성 인터커넥트들의 전도율, 인터커넥트들 사이에 사용되는 절연 물질(들)의 유전 상수, 작은 구조들을 식각하는 것 또는 다른 난제들을 생성했다. 이러한 제한들은 더 높은 내구성, 더 높은 열 전도율 및 더 높은 경도의 하드마스크들에 의해 이익을 얻을 수 있다.
고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(HiPIMS) 증착 동안, -2 kV까지의 25 ㎲ 펄스들이 2 내지 8 kHz의 주파수로 타겟에 인가될 수 있다. 탄소 타겟의 경우, 기판 프로세스 챔버에서의 전류들은 150A 피크까지 급증할 수 있다. 금속 타겟의 경우, 프로세스 챔버에서의 전류들은 400A 피크까지 급증할 수 있다. 펄스가 전원에 의해 턴오프되는 경우, 타겟에 인가된 전압이 방전될 때까지는 스퍼터 및 증착을 계속하기에 충분한 에너지가 시스템에 남아 있다. 이는 전형적으로, 추가적인 25 ㎲ 동안 지속될 수 있다. 이러한 방전 동안, 전압 강하는 이온 에너지의 강하를 초래한다. 따라서, 저에너지 이온 증착은 기판 상에 형성된 저밀도 막들을 초래한다. 종래의 프로세스는, 타겟 표면 상의 마이크로 아킹에 의해 그리고 하드 아크들에 의해 야기되는 입자들로 어려움을 겪는다. 재증착 또는 불순물들로부터 소결절들이 타겟의 표면 상에 형성되는데, 이러한 소결절들은 전하를 쌓고, 입자들을 초래하는 마이크로 방전들을 야기한다.
그러므로, 개선된 기판 처리 시스템이 필요하다.
본원에 제시된 실시예들은 일반적으로, 기판 처리 시스템을 위한 펄스 제어 시스템에 관한 것이다. 펄스 제어 시스템은 전원, 시스템 제어기, 및 펄스 형상 제어기를 포함한다. 펄스 형상 제어기는 전원에 결합되고 시스템 제어기와 통신한다. 펄스 형상 제어기는 제1 스위치 조립체 및 제2 스위치 조립체를 포함한다. 제1 스위치 조립체는, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 스위치를 포함한다. 제1 스위치는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 구성가능하다. 제2 스위치 조립체는, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제2 스위치를 포함한다. 제2 스위치는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 구성가능하다. 제1 스위치는 폐쇄 상태에 있고 제2 스위치는 개방 상태에 있다. 폐쇄 상태의 제1 스위치는, 전원에 의해 공급되는 펄스가 펄스 형상 제어기를 통해 전달되는 것을 허용하도록 구성된다. 제어기는, 제1 스위치를 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 변경시키고 제2 스위치를 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 변경시키도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 기판 처리 시스템이 본원에 개시된다. 기판 처리 시스템은 기판 처리 챔버, 및 기판 처리 챔버에 결합된 펄스 제어 시스템을 포함한다. 기판 처리 챔버는 챔버 몸체, 덮개 조립체, 및 기판 지지 조립체를 포함한다. 챔버 몸체는 측벽들 및 바닥을 갖는다. 덮개 조립체는 내부 체적을 형성하는 측벽들 상에 위치된다. 덮개 조립체는, 스퍼터링되고 기판의 표면 상에 증착될 수 있는 물질 공급원을 제공하도록 구성된 타겟을 갖는다. 기판 지지 조립체는 덮개 조립체 아래의 내부 체적에 배치된다. 기판 지지 조립체는 처리 동안 기판을 지지하도록 구성된다. 펄스 제어 시스템은 전원, 제어기, 및 펄스 형상 제어기를 포함한다. 펄스 형상 제어기는 전원 및 기판 처리 챔버에 결합된다. 펄스 형상 제어기는 제어기와 통신한다. 펄스 형상 제어기는 제1 스위치 조립체 및 제2 스위치 조립체를 포함한다. 제1 스위치 조립체는, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제1 스위치를 갖는다. 제1 단부는 전원에 결합되고 제2 단부는 타겟에 결합된다. 제1 스위치는 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 구성가능하다. 제2 스위치 조립체는, 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 제2 스위치를 갖는다. 제2 스위치의 제1 단부는 그라운드에 결합된다. 제2 스위치의 제2 단부는 타겟에 결합된다. 제1 스위치는 폐쇄 상태에 있다. 제2 스위치는 개방 상태에 있다. 폐쇄 상태의 제1 스위치는, 전원에 의해 공급되는 펄스가 펄스 형상 제어기를 통해 타겟에 전달되는 것을 허용하도록 구성된다. 제어기는, 타겟에 공급되는 펄스의 펄스 피크를 검출한 것에 응답하여, 제1 스위치를 폐쇄 상태와 개방 상태 사이에서 변경시키고 제2 스위치를 개방 상태와 폐쇄 상태 사이에서 변경시키도록 구성된다.
또 다른 실시예에서, 고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링 동안 펄스를 형성하는 방법이 본원에 개시된다. 제어기는, 제1 스위치가 폐쇄 상태에 있고 제2 스위치가 개방 상태에 있도록, 제1 스위치 및 제2 스위치를 갖는 펄스 형상 제어기를 초기화한다. 제어기는, 펄스 형상 제어기를 통해 기판 처리 챔버의 타겟에 제공된 펄스에 응답하여 펄스 피크가 발생했는지 여부를 결정한다. 펄스 피크가 발생한 것으로 결정한 것에 응답하여, 제어기는 제1 스위치를 폐쇄 상태로부터 개방 상태로 절환시키고 제2 스위치를 개방 상태로부터 폐쇄 상태로 절환시킴으로써 타겟을 방전시킨다.
본 개시내용의 위에서 언급된 특징들이 상세히 이해될 수 있도록, 위에 간략히 요약된 본 개시내용의 더 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이들 중 일부는 첨부 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 본 개시내용은 동등한 효과의 다른 실시예들을 허용할 수 있으므로, 첨부 도면들은 본 개시내용의 전형적인 실시예들만을 예시하며, 그러므로 그의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 주목해야 한다.
도 1은, 일 실시예에 따른, 고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(HiPIMS) 프로세스를 사용하여 물질들을 스퍼터 증착시키기에 적합한 물리 기상 증착(PVD) 프로세스 챔버를 예시한다.
도 2는, 일 실시예에 따른, 펄스 형상 제어기 시스템을 예시한다.
도 3은, 일 실시예에 따른, HiPIMS 증착에서 펄스를 형성하는 조립 방법을 예시한다.
명확성을 위해, 적용가능한 경우에, 도면들 간에 공통된 동일한 요소들을 지시하는 데에 동일한 참조 번호들이 사용되었다. 추가적으로, 일 실시예의 요소들은 본원에 설명된 다른 실시예들에서의 활용을 위해 유리하게 적응될 수 있다.
도 1은, 고전력 임펄스 마그네트론 스퍼터링(HiPIMS) 프로세스를 사용하여 물질들을 스퍼터 증착시키기에 적합한 물리 기상 증착(PVD) 프로세스 챔버(100)(예를 들어, 스퍼터 프로세스 챔버)를 예시한다. 프로세스 챔버(100)는, 처리 체적(104)을 한정하는 챔버 몸체(102)를 포함한다. 챔버 몸체(102)는 측벽들(106) 및 바닥(108)을 포함한다. 챔버 덮개 조립체(110)는 챔버 몸체(102)의 최상부에 장착된다. 챔버 몸체(102)는 알루미늄 또는 다른 적합한 물질들로 제조될 수 있다. 기판 액세스 포트(112)가 챔버 몸체(102)의 측벽(106)을 통해 형성되어, 프로세스 챔버(100) 안으로 그리고 밖으로의 기판(101)의 이송을 용이하게 한다. 액세스 포트(112)는 기판 처리 시스템의 이송 챔버 및/또는 다른 챔버들과 연통할 수 있다.
챔버 덮개 조립체(110)는 일반적으로, 타겟(120) 및 그에 결합된 그라운드 실드 조립체(122)를 포함한다. 타겟(120)은 PVD 프로세스 동안 스퍼터링되고 기판(101)의 표면 상에 증착될 수 있는 물질 공급원을 제공한다. 타겟(120)은 DC 스퍼터링 동안 플라즈마 회로의 캐소드로서 역할한다. 타겟(120)은 증착 층에 활용되는 물질, 또는 챔버에서 형성될 증착 층의 원소들로 제조될 수 있다. 타겟(120)으로부터 물질들을 스퍼터링하는 것을 용이하게 하기 위해, 고전압 전력 공급부, 예컨대, 전원(124)(도 2에서 더 상세히 논의됨)이 타겟(120)에 연결된다. 일 실시예에서, 타겟(120)은 탄소 함유 물질, 예컨대, 흑연, 비정질 탄소, 이들의 조합들 등으로 제조될 수 있다.
타겟(120)은 일반적으로, 주변 부분(126) 및 중앙 부분(128)을 포함한다. 주변 부분(126)은 챔버(100)의 측벽들(106) 위에 배치된다. 타겟(120)의 중앙 부분(128)은, 기판 지지부(130) 상에 배치된 기판(101)의 표면을 향해 약간 연장되는 곡률 표면을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 타겟(120)과 기판 지지부(130) 사이의 간격은 약 50 mm 내지 약 250 mm로 유지된다.
챔버 덮개 조립체(110)는 마그네트론 캐소드(132)를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 처리 동안 타겟(120)으로부터의 물질들의 효율적인 스퍼터링을 증진시키는 마그네트론 캐소드(132)가 타겟(120) 위에 장착된다. 마그네트론 캐소드(132)는, 기판(101)에 걸쳐 일관된 타겟 부식 및 균일한 증착을 보장하면서, 효율적인 프로세스 제어 및 맞춤형 막 특성들을 허용한다.
덮개 조립체(110)의 그라운드 실드 조립체(122)는 그라운드 프레임(134) 및 그라운드 실드(136)를 포함한다. 그라운드 실드(136)는 처리 체적(104)의 타겟(120)의 중앙 부분(128) 아래에 상부 처리 영역(138)을 한정하는 그라운드 프레임(134)에 의해 주변 부분(126)에 결합된다. 그라운드 프레임(134)은 그라운드 실드(136)를 타겟(120)으로부터 전기적으로 절연시키면서, 측벽들(106)을 통해 프로세스 챔버(100)의 챔버 몸체(102)에 그라운드 경로를 제공하도록 구성된다. 그라운드 실드(136)는 상부 처리 영역(138) 내에서의 처리 동안 발생되는 플라즈마를 제약하도록 구성되고, 타겟 공급원 물질을 타겟(120)의 한정된 중앙 부분(128)으로부터 축출하며, 이로써, 축출된 타겟 공급원 물질이 챔버 측벽들(106)보다는 기판 표면 상에 주로 증착되는 것을 허용한다.
프로세스 챔버(100)는 챔버 내에 배치된 기판 지지 조립체(140)를 더 포함한다. 기판 지지 조립체(140)는 샤프트(142), 및 샤프트(142)에 결합된 기판 지지부(144)를 포함한다. 기판 지지부(144)는, 처리 동안 기판(101)을 지지하도록 구성된 기판 수용 표면(146)을 포함한다. 샤프트(142)는 챔버 몸체(102)의 바닥(108)을 통해 연장되고, 리프트 메커니즘(156)에 결합된다. 리프트 메커니즘(156)은 기판 지지부(144)를 하부 이송 위치와 상부 처리 위치 사이에서 이동시키도록 구성된다. 벨로우즈(148)는 샤프트(142)를 둘러싸고, 챔버 몸체(102)와 샤프트(142) 사이에 가요성 밀봉부를 제공하도록 구성된다.
기판 지지부(144)는 정전 척일 수 있고 전극(170)을 가질 수 있다. 기판 지지부(144)는, 정전 척(ESC) 실시예를 사용하는 경우, 절연 및 전도성 유형 기판들(101) 양쪽 모두를 유지하기 위해 반대 전하들의 인력을 사용하고, DC 전력 공급부(172)에 의해 전력 공급된다. 기판 지지부(144)는 유전체 몸체 내에 매립된 전극을 포함할 수 있다. DC 전력 공급부(172)는 약 200 내지 약 2000 볼트의 DC 척킹 전압을 전극에 제공할 수 있다. DC 전력 공급부(172)는 또한, 기판(101)을 척킹하고 척킹해제하기 위해 전극에 DC 전류를 보냄으로써 전극(170)의 작동을 제어하기 위한 시스템 제어기를 포함할 수 있다. 추가적으로, 바이어스가 공급원(178)으로부터 기판 지지부(144)의 바이어스 전극(176)에 제공될 수 있고, 이로써, 기판(101)은 증착 프로세스의 하나 이상의 단계 동안 플라즈마에 형성된 이온들에 의해 충격을 받을 수 있다.
프로세스 챔버(100)는 섀도우 프레임(150) 및 챔버 실드(152)를 더 포함할 수 있다. 섀도우 프레임은 기판 지지 조립체(140)의 주연부 상에 배치된다. 섀도우 프레임(150)은 타겟(120)으로부터 기판 표면의 원하는 부분으로 스퍼터링되는 공급원 물질의 증착을 한정하도록 구성된다. 챔버 실드(152)는 챔버 몸체(102)의 내측 벽 상에 배치될 수 있다. 챔버 실드(152)는 처리 체적(104) 쪽으로 내측으로 연장되는 립(154)을 포함한다. 립(154)은 기판 지지 조립체(140) 주위에 배치된 섀도우 프레임(150)을 지지하도록 구성된다. 기판 지지부(144)가 처리를 위해 상부 위치로 상승됨에 따라, 기판 수용 표면(146) 상에 배치된 기판(101)의 외측 에지는 섀도우 프레임(150)에 의해 맞물려지고, 섀도우 프레임(150)은 들어 올려져서 챔버 실드(152)로부터 이격된다. 기판 지지부(144)가, 액세스 포트(112)에 인접한 이송 위치로 하강될 때, 섀도우 프레임(150)은 챔버 실드(152) 상으로 되돌아간다. 이송 메커니즘에 의한 기판(101)에 대한 액세스를 용이하게 하기 위해, 기판 지지부(144) 위로 기판(101)을 들어 올리기 위해 리프트 핀들(도시되지 않음)이 기판 지지부(144)를 통해 선택적으로 이동된다.
프로세스 가스들을 처리 체적(104) 내에 공급하기 위해, 가스 공급원(114)이 챔버 몸체(102)에 결합된다. 일 실시예에서, 프로세스 가스들은, 필요하다면, 불활성 가스들, 비반응성 가스들, 및 반응성 가스들을 포함할 수 있다. 가스 공급원(114)에 의해 제공될 수 있는 프로세스 가스들의 예들은, 아르곤 가스(Ar), 헬륨(He), 네온 가스(Ne), 크립톤(Kr) 등을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
프로세스 챔버(100)는 펌핑 포트(116) 및 펌핑 디바이스(118)를 더 포함한다. 펌핑 포트(116)는 챔버 몸체(102)의 바닥(108)을 통해 형성될 수 있다. 펌핑 디바이스(118)는 처리 체적(104)에 결합되어 처리 체적 내부의 압력을 배기 및 제어한다. 일 예에서, 펌핑 디바이스(118)는 프로세스 챔버(100)를 약 1 mTorr 내지 약 500 mTorr의 압력으로 유지하도록 구성될 수 있다.
시스템 제어기(190)는 프로세스 챔버(100)에 결합된다. 시스템 제어기(190)는 중앙 처리 유닛(CPU)(192), 메모리(194), 및 지원 회로들(196)을 포함한다. 시스템 제어기(190)는 프로세스 순서를 제어하고, 가스 공급원(114)으로부터의 가스 유동들을 조절하고, 타겟(120)의 이온 충격을 제어하도록 구성된다. CPU(192)는 산업 현장에서 사용될 수 있는 임의의 형태의 범용 컴퓨터 프로세서일 수 있다. 소프트웨어 루틴들은 메모리(194), 예컨대, 랜덤 액세스 메모리(RAM), 판독 전용 메모리(ROM), 플로피 또는 하드 디스크 드라이브, 또는 다른 형태의 디지털 저장소에 저장될 수 있다. 지원 회로들(196)은 통상적으로 CPU(192)에 결합된다. 소프트웨어 루틴들은, CPU(192)에 의해 실행될 때, 프로세스들이 본 개시내용에 따라 수행되도록, CPU를 프로세스 챔버(100)를 제어하는 특정 목적 컴퓨터(시스템 제어기(190))로 변환한다. 소프트웨어 루틴들은 또한, 프로세스 챔버(100)로부터 원격에 위치되는 제2 제어기(도시되지 않음)에 의해 저장 및/또는 실행될 수 있다. 처리 동안, 물질은 타겟(120)으로부터 스퍼터링되고 기판(101)의 표면 상에 증착된다. 일부 구성들에서, 타겟(120)은, 가스 공급원(114)에 의해 공급되는 프로세스 가스들로부터 형성되는 플라즈마를 발생시키고 유지하기 위해, 전원(124)에 의해, 그라운드 또는 기판 지지부(144)에 대해 바이어스된다. 플라즈마에서 발생되는 이온들은 타겟(120)을 향해 가속되어 타겟(120)을 타격하여, 타겟 물질이 타겟(120)으로부터 축출되게 한다. 축출된 타겟 물질은 원하는 결정 구조 및/또는 조성으로 기판(101) 상에 층을 형성한다. RF, DC, 또는 빠른 스위칭 펄스식 DC 전력 공급부들, 또는 이들의 조합들은, 나노결정질 다이아몬드 물질에 대한 스퍼터링 조성 및 증착 속도들의 정밀한 제어를 위한 조정가능한 타겟 바이어스를 제공한다.
프로세스 챔버(100)는 펄스 형상 제어기(180)를 더 포함한다. 펄스 형상 제어기(180)는 전원(132)과 타겟(120) 사이에 위치된다. 펄스 형상 제어기(180)는 시스템 제어기(190)와 통신한다. HiPIMS 증착 동안, -2 kV까지의 25 ㎲ 펄스들이 200 Hz 내지 40 kHz의 주파수로 타겟에 인가될 수 있다. 탄소 타겟의 경우, 프로세스 챔버(100)에서의 전류들은 150A 피크까지 급증할 수 있다. 금속 타겟의 경우, 프로세스 챔버(100)에서의 전류들은 400A 피크까지 급증할 수 있다. 펄스가 전원(132)에 의해 턴오프되는 경우, 타겟(120)에 인가된 전압이 방전될 때까지는 스퍼터 및 증착을 계속하기에 충분한 에너지가 시스템에 남아 있다. 이는 전형적으로, 추가적인 25 ㎲ 동안 지속될 수 있다. 이러한 방전 동안, 전압 강하는 이온 에너지의 강하를 초래한다. 따라서, 저에너지 이온 증착은 기판(101) 상에 형성된 저밀도 막들을 초래한다. 종래의 프로세스는, 타겟 표면 상의 마이크로 아킹에 의해 그리고 하드 아크들에 의해 야기되는 입자들로 어려움을 겪는다. 재증착 또는 불순물들로부터 소결절들이 타겟의 표면 상에 형성되는데, 이러한 소결절들은 전하를 쌓고, 입자들을 초래하는 마이크로 방전들을 야기한다. 펄스 형상 제어기(180)는, 펄스들 사이의 에너지를 방전시킴으로써 HiPIMS 펄스들 사이의 원치 않는 증착을 제거하고, 펄스들의 끝에서 시스템을 접지시킴으로써 HiPIMS 펄스들의 끝에서 발생하는 하드 아크들을 제거하고, 매 펄스 사이마다 타겟을 방전시킴으로써 타겟(120)의 마이크로 아킹을 완화시키도록 구성되고, 따라서, 기판 상에 형성된 막의 품질을 증가시킨다.
도 2는, 일 실시예에 따른, 펄스 형상 제어기 시스템(200)을 예시한다. 펄스 형상 제어기 시스템(200)은 펄스 형상 제어기(180), 전원(124), 및 시스템 제어기(190)를 포함한다. 이 실시예에서, 펄스 형상 제어기(180)는 시스템 제어기(190)와 별개로 도시되어 있다. 일부 실시예들에서, 펄스 형상 제어기(180)는 시스템 제어기(190)와 통합될 수 있다.
펄스 형상 제어기(180)는, HiPIMS 펄스가 발생한 후에 프로세스 챔버(100)에서 발생된 플라즈마를 방전시키도록 구성된다. 펄스 형상 제어기(180)는 전원(124)과 타겟(120) 사이에 위치된다. 펄스 형상 제어기(180)는 적어도 제1 스위치 조립체(202), 제2 스위치 조립체(204) 및 냉각 시스템(210)을 포함한다. 제1 스위치 조립체(202)는 제1 스위치(206) 및 제1 다이오드(208)를 포함한다. 제1 스위치(206)는 제1(예를 들어, 음의) 단부(212) 및 제2(예를 들어, 양의) 단부(214)를 갖는다. 스위치(206)의 제1 단부(212)는 전원(132)에 결합된다. 일 예에서, 전원(132)은 음의 고전압 펄스식 DC 전력 공급부일 수 있다. 스위치의 제2 단부(214)는 제2 스위치 조립체(204)와 전기적으로 연통한다. 제1 다이오드(208)는 제1 스위치(206) 주위에 배치된다. 제1 다이오드(208)는 애노드(216)(양) 및 캐소드(218)(음)를 포함한다. 제1 다이오드(208)의 애노드(216)는 노드(A)에서 제1 스위치(206)에 결합된다. 제1 다이오드(208)의 캐소드(218)는 노드(B)에서 제1 스위치(206)에 결합된다. 일 실시예에서, 제1 스위치(206)는 50 kHz의 주파수를 견디도록 구성된다. 제1 다이오드(208)는 제1 스위치(206) 회로를 보호하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 다이오드(208)를 제1 스위치와 병렬로 배치함으로써, 제1 다이오드(208)는 스위치(206)가 결코 역방향으로 바이어스되지 않음을, 즉, 스위치(206)의 제2 단부(즉, 양의 단자)(214)에서의 전압은 스위치(206)의 제1 단부(즉, 음의 단자)(212)보다 결코 더 낮지 않음을 보장한다.
제2 스위치 조립체(204)는 제2 스위치(220) 및 제2 다이오드(222)를 포함한다. 제2 스위치(220)는 제1(예를 들어, 음의) 단부(224) 및 제2(예를 들어, 양의) 단부(226)를 갖는다. 스위치(220)의 제1 단부(224)는 타겟(120)에 결합된다. 스위치의 제2 단부(226)는 제3 다이오드(290)를 통해 그라운드(201)에 결합된다. 제2 다이오드(222)는 제2 스위치(220) 주위에 배치된다. 제2 다이오드(222)는 애노드(음)(225) 및 캐소드(양)(228)를 포함한다. 제2 다이오드(222)의 애노드(225)는 노드(D)에서 제2 스위치(220)에 결합된다. 제2 다이오드(222)의 캐소드(228)는 노드(E)에서 제2 스위치(220)에 결합된다. 일 실시예에서, 제2 스위치(220)는 50 kHz의 주파수를 견디도록 구성된다. 제2 다이오드(222)는 제2 스위치(220) 회로를 보호하도록 구성된다. 예를 들어, 제2 다이오드(222)를 제2 스위치(220)와 병렬로 배치함으로써, 제2 다이오드(222)는 스위치(220)가 결코 역방향으로 바이어스되지 않음을, 즉, 스위치(220)의 제2 단부(즉, 양의 단자)(226)에서의 전압은 스위치(220)의 제1 단부(즉, 음의 단자)(224)보다 결코 더 낮지 않음을 보장한다.
펄스 형상 제어기(180)는 노드(C)에서 타겟(120)에 결합된다. 작동 시에, 펄스 형상 제어기(180)는 처음에 제1 상태(즉, 전력 전달 상태)에 있다. 전력 전달 상태에서, 제1 스위치(206)는 폐쇄 위치에 있고 제2 스위치(220)는 개방 위치에 있다. 전력 전달 상태는, 전원(124)에 의해 발생된 DC 펄스(예를 들어, 음의 DC 펄스)가 펄스 형상 제어기(180)를 통해 타겟(120)으로 이동하는 것을 허용한다. 펄스 형상 제어기(180)는, 타겟에 제공되는 펄스의 끝이 결정될 때 전력 전달 상태로부터 제2 상태(즉, 시스템 방전 상태)로 변경될 수 있다. 시스템 방전 상태는, 타겟(120)이 더 신속하게 방전될 수 있도록 타겟(120)이 접지되는 것을 허용하고, 따라서, 방전 시간 동안 전형적으로 발생하는 임의의 원하지 않는 증착을 감소시킨다. 시스템 방전 상태에서, 제1 스위치(206)는 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 변경되고, 제2 스위치(220)는 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 절환된다. 그렇게 함에 있어서, 제1 스위치(206)의 개방은 타겟(120)에 인가되는 임의의 전압을 차단하고, 또한, 타겟(120)을 펄스 형상 제어기(180)의 그라운드(201)와 전기적으로 연통하게 한다.
일 실시예에서, 펄스 형상 제어기(180)는 냉각 시스템(210)을 더 포함할 수 있다. 냉각 시스템(210)은 각각의 스위치(206, 220)를 통해 냉각 유체를 유동시킴으로써 스위치들(206, 220)이 과열되는 것을 보호하도록 구성된다. 냉각 시스템(210)은 제1 스위치(206) 주위에 배치된 제1 하우징(227) 및 제2 스위치(220) 주위에 배치된 제2 하우징(229)을 포함한다. 제1 하우징(227)은 유입구(231) 및 유출구(233)를 포함한다. 제2 하우징(229)은 유입구(235) 및 유출구(237)를 포함한다. 냉각 시스템(210)은 하나 이상의 유체 도관(230), 펌프(232), 및 열 교환기(234)를 포함한다. 하나 이상의 유체 도관(230)으로부터의 제1 유체 도관(236)은 제1 하우징(227)과 펌프(232) 사이에 연장될 수 있다. 예를 들어, 제1 유체 도관(236)은 펌프로부터 제1 하우징(227)의 유입구(231)까지 연장된다. 제2 유체 도관(238)은 펌프(232)로부터 열 교환기(234)까지 연장된다. 일 실시예에서, 열 교환기는 펌프(232)와 유출구(237) 사이에 위치될 수 있다. 제3 유체 도관(240)은 제1 하우징(227)과 제2 하우징(229) 사이에 연장될 수 있다. 제3 유체 도관(240)은 제1 하우징(227)의 유출구(233)를 제2 하우징(229)의 유입구(235)에 결합한다. 구성된 바와 같이, 냉각 유체는 처리 동안 원하는 온도를 유지하기 위해 제1 및 제2 스위치들(206, 220) 주위에 유동할 수 있다.
언급된 바와 같이, 펄스 형상 제어기는 타겟(120)에 전송될 펄스를 발생시키는 전원(124)에 연결된다. 전원(124)은 DC 전력 공급부(250) 및 스위치(252)를 포함한다. DC 전력 공급부(250)는 제1(예를 들어, 양의) 단부(254) 및 제2(예를 들어, 음의) 단부(256)를 포함한다. 제1 단부(254)는 그라운드(251)에 결합된다. 제2 단부(256)는 노드(F)에서 스위치(252)의 제1 단부(258)에 결합된다. 스위치(252)의 제2 단부(259)는 펄스 형상 제어기(180)와 연통한다. 또 다른 실시예에서, 전원(124)은 다이오드(260)를 더 포함한다. 다이오드(260)는, 노드(G)에서 스위치와 연통하는 애노드(262)와 그라운드(251) 및 그라운드(253)와 연통하는 캐소드(264)를 포함한다. 다이오드(260)는 음의 단자(G)가 전원(132)의 그라운드 단자보다 결코 더 높지 않도록 역방향 바이어스로부터 전력 공급부를 보호하도록 구성된다.
도 3은, 일 실시예에 따른, HiPIMS 증착에서 펄스를 형성하는 방법(300)을 예시한다. 블록(302)에서, 시스템 제어기(190)는 펄스 형상 제어기(180)를 초기 위치로 초기화한다. 초기 위치에서, 제1 스위치(206)는 폐쇄 위치에 있고 제2 스위치(220)는 개방 위치에 있다. 따라서, 시스템 제어기(190)는, 전원에 의해 발생되는 펄스가 펄스 형상 제어기(180)를 통해 그리고 타겟(120)으로 이동하는 것을 허용하기 위해 펄스 형상 제어기(180)를 초기화한다.
블록(304)에서, 시스템 제어기(190)는 펄스 피크가 발생했는지 여부를 결정한다. 예를 들어, 시스템 제어기(190)는 타겟(120)에 인가된 전압을 모니터링하고, 펄스 피크가 발생한 때를 결정할 것이다. 시스템 제어기(190)가 펄스 피크가 발생하지 않았다고 결정하면, 시스템 제어기(190)는 펄스 형상 제어기의 위치를 변경시키지 않는데, 즉, 시스템 제어기(190)는 전압이 타겟(120)에 인가되는 것을 허용하기 위해 펄스 형상 제어기(180)를 초기 위치에 유지한다(블록(306)). 시스템 제어기(190)가 펄스 피크가 발생했다고 결정하면, 제어기는 펄스 형상 제어기의 위치를 변경시키는데, 즉, 제어기는 펄스 형상 제어기(180)를 초기 위치로부터 2차 위치로 변경시킨다(블록(308)). 2차 위치에서, 제1 스위치(206)는 폐쇄 위치로부터 개방 위치로 절환되고, 제2 스위치(220)는 개방 위치로부터 폐쇄 위치로 절환된다. 2차 위치에서, 제1 스위치(206)가 개방 위치에 있기 때문에 전원(132)은 타겟(120)으로부터 연결해제된다. 대신에, 타겟(120)은, 제2 스위치(220)가 폐쇄 위치에 있을 때 타겟(120)을 그라운드에 전기적으로 결합함으로써 접지된다. 타겟(120)을 접지시킴으로써, 타겟(120)은 더 신속하게 방전된다. 이는, 펄스들 사이에 원치 않는 증착이 더 이상 없기 때문에 증착 속도의 감소를 초래한다. 추가적으로, 펄스들 사이에 저에너지 증착이 더 이상 존재하지 않기 때문에 막의 밀도는 증가된다. 게다가, 일부 경우들에서, 제2 스위치는, 물질 밀도를 개선하기 위해 양이온들을 기판 내에 반발시키는 것 뿐만 아니라, 타겟의 방전을 더 돕기 위해, 그라운드 대신에 약 0 내지 200 V의 양전압 DC 전력 공급부에 연결될 수 있다.
전술한 내용은 특정 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들이 그의 기본 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 그의 범위는 후속하는 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (18)

  1. 펄스 제어 시스템으로서,
    음의 전압을 타겟에 공급하도록 구성된 펄스식 DC 전원;
    제1 상태 및 제2 상태를 갖도록 구성된 펄스 형상 제어기; 및
    시스템 제어기
    를 포함하고,
    상기 펄스 형상 제어기는:
    제1 스위치 및 상기 제1 스위치와 병렬인 제1 다이오드를 갖는 제1 스위치 조립체 - 상기 제1 스위치는 상기 펄스식 DC 전원과 결합된 제1 단부 및 상기 타겟과 직접 결합된 노드에 결합된 제2 단부를 가짐 -; 및
    제2 스위치 및 상기 제2 스위치와 병렬인 제2 다이오드를 갖는 제2 스위치 조립체 - 상기 제2 스위치는 상기 노드에 결합된 제1 단부 및 그라운드에 결합된 제2 단부를 가짐 -
    를 포함하며, 상기 펄스 형상 제어기가 상기 제1 상태에 있는 경우, 상기 제1 스위치는 폐쇄 위치에 있고 상기 제2 스위치는 개방 위치에 있으며, 상기 펄스 형상 제어기가 제2 상태에 있는 경우, 상기 제1 스위치는 개방 위치에 있고 상기 제2 스위치는 폐쇄 위치에 있으며,
    상기 시스템 제어기는,
    상기 펄스식 DC 전원에 의해 발생되는 펄스가 상기 펄스 형상 제어기를 통해 그리고 타겟으로 이동하는 것을 허용하기 위해, 상기 제1 상태에서 상기 펄스 형상 제어기를 초기화하고,
    상기 타겟에 공급된 상기 음의 전압을 모니터링함으로써 펄스의 끝이 발생했는지 여부를 결정하고,
    상기 시스템 제어기가 상기 펄스의 끝이 발생했다고 결정하면, 상기 타겟을 방전하기 위해 상기 펄스 형상 제어기를 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변경시키도록 구성되는, 펄스 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스 형상 제어기는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸는 냉각 시스템을 더 포함하는, 펄스 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은,
    상기 제1 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 위치된, 제1 유입구 및 제1 유출구를 갖는 제1 하우징;
    상기 제2 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 제2 유입구 및 제2 유출구를 갖는 제2 하우징;
    펌프;
    상기 제1 하우징과 상기 펌프 사이에 연장되는 제1 도관;
    상기 펌프와 상기 제2 하우징 사이에 연장되는 제2 도관; 및
    상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 사이에 연장되는 제3 도관을 더 포함하는, 펄스 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은, 상기 펌프와 상기 제2 하우징 사이에 위치된 열 교환기를 더 포함하는, 펄스 제어 시스템.
  5. 펄스 제어 시스템으로서,
    음의 전압을 타겟에 공급하도록 구성된 펄스식 DC 전원;
    제1 상태 및 제2 상태를 갖도록 구성된 펄스 형상 제어기; 및
    시스템 제어기
    를 포함하고,
    상기 펄스 형상 제어기는:
    제1 스위치 및 상기 제1 스위치와 병렬인 제1 다이오드를 갖는 제1 스위치 조립체 - 상기 제1 스위치는 상기 펄스식 DC 전원과 결합된 제1 단부 및 상기 타겟과 직접 결합된 노드에 결합된 제2 단부를 가짐 -; 및
    제2 스위치 및 상기 제2 스위치와 병렬인 제2 다이오드를 갖는 제2 스위치 조립체 - 상기 제2 스위치는 상기 노드에 결합된 제1 단부 및 그라운드에 결합된 제2 단부를 가짐 -
    를 포함하며, 상기 펄스 형상 제어기가 상기 제1 상태에 있는 경우, 상기 제1 스위치는 폐쇄 위치에 있고 상기 제2 스위치는 개방 위치에 있으며, 상기 펄스 형상 제어기가 제2 상태에 있는 경우, 상기 제1 스위치는 개방 위치에 있고 상기 제2 스위치는 폐쇄 위치에 있으며,
    상기 시스템 제어기는,
    상기 제1 상태에서 상기 펄스 형상 제어기를 초기화하고,
    상기 타겟에 공급된 상기 음의 전압을 모니터링함으로써 펄스 피크가 발생했는지 여부를 결정하고,
    상기 시스템 제어기가 상기 펄스 피크가 발생했다고 결정하면, 상기 타겟을 방전하기 위해, 상기 타겟을 그라운드에 전기적으로 결합하도록 상기 펄스 형상 제어기를 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변경시키도록 구성되는, 펄스 제어 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 다이오드는, 상기 제1 스위치의 상기 제2 단부에서의 전압이 상기 제1 스위치의 상기 제1 단부에서의 전압보다 낮지 않도록 하는, 펄스 제어 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제2 다이오드는, 상기 제2 스위치의 상기 제2 단부에서의 전압이 상기 제2 스위치의 상기 제1 단부에서의 전압보다 낮지 않도록 하는, 펄스 제어 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    전력 전달 상태에 대해, 상기 제1 스위치는 상기 폐쇄 위치에 있고 상기 제2 스위치는 상기 개방 위치에 있는, 펄스 제어 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    시스템 방전 상태에 대해, 상기 제1 스위치는 상기 개방 위치에 있고 상기 제2 스위치는 상기 폐쇄 위치에 있는, 펄스 제어 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 펄스 형상 제어기는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸는 냉각 시스템을 더 포함하는, 펄스 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은,
    상기 제1 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 위치된, 제1 유입구 및 제1 유출구를 갖는 제1 하우징;
    상기 제2 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 제2 유입구 및 제2 유출구를 갖는 제2 하우징;
    펌프;
    상기 제1 하우징과 상기 펌프 사이에 연장되는 제1 도관;
    상기 펌프와 상기 제2 하우징 사이에 연장되는 제2 도관; 및
    상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 사이에 연장되는 제3 도관을 더 포함하는, 펄스 제어 시스템.
  12. 펄스 제어 시스템으로서,
    음의 전압을 타겟에 공급하도록 구성된 펄스식 DC 전원;
    제1 상태 및 제2 상태를 갖도록 구성된 펄스 형상 제어기; 및
    시스템 제어기
    를 포함하고,
    상기 펄스 형상 제어기는:
    제1 스위치 및 상기 제1 스위치와 병렬인 제1 다이오드를 갖는 제1 스위치 조립체 - 상기 제1 스위치는 상기 펄스식 DC 전원과 결합된 제1 단부 및 상기 타겟과 직접 결합된 노드에 결합된 제2 단부를 가짐 -; 및
    제2 스위치 및 상기 제2 스위치와 병렬인 제2 다이오드를 갖는 제2 스위치 조립체 - 상기 제2 스위치는 상기 노드에 결합된 제1 단부 및 그라운드에 결합된 제2 단부를 가짐 -
    를 포함하며, 상기 펄스 형상 제어기가 상기 제1 상태에 있는 경우, 상기 제1 스위치는 폐쇄 위치에 있고 상기 제2 스위치는 개방 위치에 있으며, 상기 펄스 형상 제어기가 제2 상태에 있는 경우, 상기 제1 스위치는 개방 위치에 있고 상기 제2 스위치는 폐쇄 위치에 있으며,
    상기 시스템 제어기는,
    상기 펄스식 DC 전원에 의해 발생되는 펄스가 상기 펄스 형상 제어기를 통해 그리고 타겟으로 이동하는 것을 허용하기 위해, 상기 제1 상태에서 상기 펄스 형상 제어기를 초기화하고,
    상기 타겟에 공급된 상기 음의 전압을 모니터링함으로써 펄스의 끝 또는 펄스 피크가 발생했는지 여부를 결정하고,
    상기 시스템 제어기가 상기 펄스의 끝 또는 상기 펄스 피크가 발생했다고 결정하면, 상기 펄스 형상 제어기를 상기 제1 상태로부터 상기 제2 상태로 변경시키도록 구성되는, 펄스 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 50 kHz의 주파수를 견디도록 구성되는, 펄스 제어 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 다이오드는, 상기 제1 스위치의 상기 제2 단부에서의 전압이 상기 제1 스위치의 상기 제1 단부에서의 전압보다 낮지 않도록 하는, 펄스 제어 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 다이오드는, 상기 제2 스위치의 상기 제2 단부에서의 전압이 상기 제2 스위치의 상기 제1 단부에서의 전압보다 낮지 않도록 하는, 펄스 제어 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 펄스 형상 제어기는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸는 냉각 시스템을 더 포함하는, 펄스 제어 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 냉각 시스템은,
    상기 제1 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸도록 위치된, 제1 유입구 및 제1 유출구를 갖는 제1 하우징;
    상기 제2 스위치를 적어도 부분적으로 둘러싸는, 제2 유입구 및 제2 유출구를 갖는 제2 하우징;
    펌프;
    상기 제1 하우징과 상기 펌프 사이에 연장되는 제1 도관;
    상기 펌프와 상기 제2 하우징 사이에 연장되는 제2 도관; 및
    상기 제1 하우징과 상기 제2 하우징 사이에 연장되는 제3 도관을 더 포함하는, 펄스 제어 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 다이오드는, 상기 제1 스위치의 상기 제2 단부에서의 전압이 상기 제1 스위치의 상기 제1 단부에서의 전압보다 낮지 않도록 하고,
    상기 제2 다이오드는, 상기 제2 스위치의 상기 제2 단부에서의 전압이 상기 제2 스위치의 상기 제1 단부에서의 전압보다 낮지 않도록 하는, 펄스 제어 시스템.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10892140B2 (en) * 2018-07-27 2021-01-12 Eagle Harbor Technologies, Inc. Nanosecond pulser bias compensation
JP6960421B2 (ja) * 2019-01-23 2021-11-05 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3516305B2 (ja) * 1992-10-07 2004-04-05 ユナクシス・ドイチュラント・ホ−ルディング・ゲーエムベーハー 真空スパッタリング装置用ア−ク防止装置
WO2015124511A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Schalteinrichtung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5990668A (en) * 1997-11-07 1999-11-23 Sierra Applied Sciences, Inc. A.C. power supply having combined regulator and pulsing circuits
DE10015244C2 (de) * 2000-03-28 2002-09-19 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren und Schaltungsanordnung zur pulsförmigen Energieeinspeisung in Magnetronentladungen
JP2004064817A (ja) * 2002-07-25 2004-02-26 Shibaura Mechatronics Corp 電源、スパッタ用電源及びスパッタ装置
SE0302045D0 (sv) 2003-07-10 2003-07-10 Chemfilt R & D Ab Work piece processing by pulsed electric discharges in solid-gas plasmas
US6967305B2 (en) * 2003-08-18 2005-11-22 Mks Instruments, Inc. Control of plasma transitions in sputter processing systems
US9123508B2 (en) 2004-02-22 2015-09-01 Zond, Llc Apparatus and method for sputtering hard coatings
US8470141B1 (en) 2005-04-29 2013-06-25 Angstrom Sciences, Inc. High power cathode
DE102006058078A1 (de) 2006-12-07 2008-06-19 Systec System- Und Anlagentechnik Gmbh & Co. Kg Vakuumbeschichtungsanlage zur homogenen PVD-Beschichtung
CN101589451B (zh) 2006-12-12 2012-03-07 Oc欧瑞康巴尔斯公司 针对高功率脉冲磁控溅射（hipims）的rf衬底偏压
CN102254778A (zh) * 2010-02-09 2011-11-23 大连理工大学 一种实现高脉冲功率磁控放电方法
US9695503B2 (en) * 2014-08-22 2017-07-04 Applied Materials, Inc. High power impulse magnetron sputtering process to achieve a high density high SP3 containing layer
CN105154838B (zh) * 2015-09-22 2018-06-22 华南理工大学 一种高离化率高功率脉冲磁控溅射沉积薄膜的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3516305B2 (ja) * 1992-10-07 2004-04-05 ユナクシス・ドイチュラント・ホ−ルディング・ゲーエムベーハー 真空スパッタリング装置用ア−ク防止装置
WO2015124511A1 (de) * 2014-02-21 2015-08-27 Maschinenfabrik Reinhausen Gmbh Schalteinrichtung

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