KR20180135853A - 펄스형 dc 전력 공급부 - Google Patents

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KR20180135853A
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우베 헤르만스
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어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
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Abstract

펄스형 DC 전력 공급부가 제공된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하도록 구성된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클들의 온-사이클들 동안 공칭 온-사이클 DC 전압을 그리고 오프-사이클들 동안 공칭 오프-사이클 전압을 교호적으로 셋팅하기 위한 펄싱 유닛을 포함한다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 오프-사이클 동안 오프-사이클 전류를 측정하도록 구성되는 전류 측정 유닛, 및 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 결정하도록 구성되는 제로-라인 결정 유닛을 포함한다. 펄싱 유닛은, 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재의 결정 시에 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성된다.

Description

펄스형 DC 전력 공급부
[0001] 실시예들은, 단극성 펄스형 DC 전력(unipolar pulsed DC power)을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부, 및 그러한 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법에 관한 것이다. 추가적인 실시예들은, 증착 시스템, 예컨대, 그러한 펄스형 DC 전력 공급부를 포함하는 스퍼터(sputter) 증착 시스템에 관한 것이다.
[0002] 펄스형 DC 스퍼터링은, 예컨대, 반도체 및 코팅 산업들에서의 애플리케이션들을 갖는 물리 기상 증착 프로세스(PVD 프로세스)이다. "DC"라는 약어는 교류와 대조적인 직류를 나타낸다. 펄스형 DC 스퍼터링은 금속들 및 유전체 코팅들의 스퍼터링에 특히 효과적이며, 종종, 실리콘 산화물들과 같은 증착 분자들을 형성하기 위해 산소와 같은 이온화된 가스들과 기화된 타겟(target) 재료 간에 플라즈마에서 화학 반응이 발생하는 반응성 스퍼터링에 대해 사용된다. 종래의 DC 스퍼터링(예컨대, 알루미늄, 티타늄, 또는 실리콘의 반응성 스퍼터링)에서, 타겟들이 차징(charge)될 수 있고 그리고 증착되는 막 또는 층의 품질을 크게 열화시키는 아크(arc)들이 형성될 수 있다.
[0003] 타겟들에 인가되는 DC 전압을 펄싱(pulsing)하는 것은 아킹(arcing)을 감소시킨다. 아킹은, 증착 프로세스의 과정에서 형성되는 유전체 층들 상에 축적되는 차지(charge)로부터 초래될 수 있다. 따라서, 아킹은, 증착 프로세스의 초기에는 크게 문제가 되지 않을 수 있지만 나중에는 급격하게 증가할 수 있으며, 이는, 코팅 애플리케이션의 프로세스 실패로 이어진다. 아크들은, 증착되는 층 또는 막의 품질이 악화되는 것을 유발할 수 있고 그리고 스퍼터 타겟들에 대한 전력 인가를 불안정하게 할 수 있다.
[0004] 단극성 펄스형 DC 스퍼터링에서, 스퍼터링은, 온-사이클(on-cycle)(듀티 사이클(duty cycle)) 동안에 펄스형 DC 전압이 온(on)인 동안, 즉, 펄스형 DC 전압이 통상적으로 수백 볼트의 네거티브(negative) 값을 나타내는 동안 발생한다. 펄스형 DC 전압의 후속하는 오프-사이클(off-cycle) 동안, 타겟들이, 그리고 가능하게는 프로세스에 의존하여 기판이 또한, 디스차징(discharge)된다. 오프 사이클 동안, 전압 값은, 0 또는 수십 볼트의 포지티브(positive) 값일 수 있으며, 종종 역펄스(reverse pulse)로 호칭된다. 프로세스 조건들은, 예컨대 차지가 타겟들 상에 축적되는 식으로, 프로세스 시간이 경과함에 따라 변할 수 있으며, DC 전압을 펄싱하는 것은 통상적으로 아킹을 완전히 방지하기에 충분하지 않다. 따라서, 펄스형 DC 전압 공급부들은, 타겟 전압의 변화들을 통해 아크의 형성을 검출하고 그리고 그 아크를 퀀칭(quench)하기 위해 하나 이상의 특별한(extraordinary) 오프-기간(off-period)들(통상적으로는, 하나 이상의 역펄스들)을 즉시 개시하는 아크 억제 회로를 포함할 수 있다. 일단 아크가 퀀칭되면 정상적인 펄스형 DC 사이클들이 재개된다.
[0005] 펄스 주파수, 및 온-사이클 및 오프-사이클의 길이들은 오퍼레이터(operator)에 의해 펄스형 DC 전압 공급부들에 셋팅된다. 이러한 프로세스 파라미터들의 셋팅은 오퍼레이터 경험에 기반한다. 오퍼레이터 경험이 이들 프로세스 파라미터들을 적절하게 셋팅하기에 불충분하거나, 스퍼터 프로세스가 예상치 못한 방식으로 거동(behave)하거나 또는 단순하게는 시간의 경과에 따라 변하는 경우, 아크 억제 회로에 의해 억제될 필요가 있는 많은 아크 형성들이 존재할 수 있거나, 온 시간(온 시간 동안 스퍼터링이 발생함)이 너무 짧을 수 있고 그리고 스퍼터 증착 프로세스의 증착 레이트가 악영향을 받을 것이다.
[0006] 따라서, 개선된 펄스형 DC 전압 공급부들, 이를 동작시키는 방법, 및 그러한 펄스형 DC 전압 공급부들을 이용하는 증착 시스템들에 대한 필요성이 존재한다.
[0007] 위의 관점에서, 독립항들에 따른 디바이스 및 방법이 제공된다. 종속항들, 설명, 및 도면들에서 추가적인 세부사항들이 발견될 수 있다.
[0008] 일 실시예에 따르면, 펄스형 DC 전력 공급부가 제공된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클들의 온-사이클들 동안 공칭(nominal) 온-사이클 DC 전압을 그리고 오프-사이클들 동안 공칭 오프-사이클 전압을 교호적으로(alternatingly) 셋팅하기 위한 펄싱 유닛을 포함한다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 오프-사이클 동안 오프-사이클 전류를 측정하도록 구성되는 전류 측정 유닛, 및 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인(zero-line) 조건의 존재를 결정하도록 구성되는 제로-라인 결정 유닛을 포함한다. 펄싱 유닛은, 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재의 결정 시에 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성된다.
[0009] 다른 실시예에 따르면, 펄스형 DC 전력이 제공된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클의 온-사이클 동안 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성되고 그리고 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클의 오프-사이클 동안 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하도록 구성되는 펄싱 유닛을 포함한다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 적어도 하나의 전기량(electrical quantity)을 측정하도록 구성되는 측정 유닛을 포함한다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 측정된 적어도 하나의 전기량의 측정 값들의 평가로부터, 미리결정된 조건의 존재를 결정하도록 구성되는 평가 유닛을 포함한다. 펄싱 유닛은, 미리결정된 조건의 존재의 결정 시에 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성된다.
[0010] 추가로, 스퍼터 증착 시스템이 제공된다. 스퍼터 증착 시스템은 본원에 설명된 실시예들에 따라, 스퍼터 타겟 및 펄스형 DC 전력 공급부를 포함한다. 펄스형 DC 전력 공급부는 스퍼터 타겟에 연결된다.
[0011] 다른 실시예에 따르면, 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법이 제공된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 본원에 설명된 실시예들에 따른 특징들 일부 또는 전부로 이루어질 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공한다. 방법은, 펄스형 DC 전력 공급부의 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계, 및 펄스형 DC 전력 공급부에 의해, 온-사이클 DC 전압 및 온-사이클 DC 전류를 출력하는 단계를 포함한다. 방법은, 제1 펄스 사이클의 오프-사이클을 트리거링(trigger)하기 위해 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계, 및 펄스형 DC 전력 공급부에 의해, 제1 펄스 사이클의 오프-사이클의 오프-사이클 전류를 측정하는 단계를 포함한다. 방법은, 오프-사이클 전류의 측정으로부터 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은, 제1 펄스 사이클의 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건이 존재하는 것으로 결정될 때, 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계를 포함한다.
[0012] 본 개시내용은 또한, 방법들의 설명된 특징들 각각을 수행하기 위한 장치 부분들을 포함하는, 개시된 방법들을 수행하기 위한 장치들에 관한 것이다. 이러한 방법 특징들은, 하드웨어 컴포넌트들에 의해, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이들 둘의 임의의 결합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 수행될 수 있다. 추가적인 양상들은 또한, 설명된 펄스형 DC 전력 공급부들 또는 스퍼터 증착 시스템이 동작하거나 제조되거나 또는 사용되는 데에 따른 방법들에 관한 것이다. 방법들은, 펄스형 DC 전력 공급부들 또는 스퍼터 증착 시스템들의 모든 각각의 기능을 수행하기 위한 방법 부분들을 포함할 수 있다.
[0013] 상기 열거된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있다. 첨부된 도면들은 실시예들에 관한 것이고, 하기에서 설명된다.
도 1은 단극성 펄스형 DC 전압의 특성들을 예시한다.
도 2 내지 도 3은 본원에 설명된 실시예들에 따른, 펄스형 DC 전력 공급부를 동작시키는 방법들을 예시한다.
도 4는 본원에 설명된 실시예들에 따른 펄스형 DC 전력 공급부를 도시한다.
도 5는 본원에 설명된 실시예들에 따른 스퍼터 증착 시스템을 도시한다.
도 6은 본원에 설명된 실시예들에 따른, 펄스형 DC 전력 공급부를 동작시키는 방법을 도시한다.
[0014] 이제, 다양한 예시적인 실시예들이 상세히 참조될 것이며, 다양한 실시예들의 하나 또는 그 초과의 예들이 각각의 도면에 예시된다. 각각의 예는 설명으로 제공되고, 제한으로서 의도되지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 또는 설명되는 특징들은, 또 다른 추가적인 실시예들을 산출하기 위해, 다른 실시예들에 대해 또는 다른 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 본 개시내용은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.
[0015] 도면들의 다음의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 개별적인 실시예들에 관한 차이들만이 설명된다. 도면들에 도시된 구조들은 반드시 실척대로 또는 실제 각도대로 도시되진 않으며, 대응하는 실시예들을 더 잘 이해하기 위해 특징들이 과장될 수 있다.
[0016] 도 1은, 스퍼터 증착 프로세스에서 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 스퍼터 타겟에 인가될 수 있는 단극성 펄스형 DC 전압의 특성들을 도시한다. 가로좌표(abscissa) 상에 시간(t)이 도시되고 세로좌표(ordinate) 상에 전압(U)이 도시된다. 임의의 단위들이 사용된다. 전압은 도 1에서 온-사이클들(듀티 사이클들) 동안 일정한 네거티브 값을 취한다. 온-사이클의 온-기간(on-period), 즉, 온-사이클이 지속되는 시간 길이는 Ton으로 지정된다. 전압은 도 1에서 오프-사이클들(역펄스들) 동안 일정한 작은 포지티브 값을 취한다. 오프-사이클의 오프-기간, 즉, 오프-사이클이 지속되는 시간 길이는 Toff로 지정된다. 하나의 펄스는, 온-사이클 및 오프-사이클 또는 다시 말해서 온 펄스 및 역펄스로 이루어진다. 펄스는 또한, 펄스들의 반복되는 패턴으로 인해 본원에서 펄스 사이클로 호칭된다. 펄스 주기(pulse period) 또는 펄스 길이, 즉, 펄스가 지속되는 시간 길이는 Tpulse로 지정되고 그리고 Ton과 Toff의 합이다. Fpulse로 지정되는 동작 주파수 또는 펄스 주파수는 펄스 주기의 역이다.
[0017] 펄스 주파수, 온-사이클의 길이(듀티 사이클 기간), 및 오프-사이클의 길이(역펄스 기간)는, 오퍼레이터 경험에 기반하여 오퍼레이터에 의해 셋팅될 수 있다. 예를 들면, 오퍼레이터는 공칭 펄스 주파수를 셋팅할 수 있고 그리고 온-사이클의 길이 또는 온-사이클과 오프-사이클의 길이들 간의 비를 셋팅할 수 있으며, Tpulse, Ton 및 Toff는 위에 설명된 수학적 관계들을 따른다. 그러한 단극성 펄스형 DC 전압이 펄스형 DC 전압 공급부로부터 출력되어 스퍼터 타겟에 인가되면, 온-사이클 동안 스퍼터링이 발생할 수 있는 한편, 역펄스는 스퍼터 타겟을 디스차징하는 것에 기인하여 아킹을 감소시킨다. 그러나, 펄스 주파수 및 역펄스 기간과 같은 펄스형 DC 전압 공급부의 동작 파라미터들이 적절하게 셋팅되지 않았거나, 스퍼터 프로세스 조건들이 시간이 경과함에 따라 변하거나 예상치 못하게 거동하는 경우, 아크 형성이 여전히 빈번해질 수 있다. 빈번한 아크 형성은, 특수한 아크 억제 회로에 의한 아크 억제와 같은 특별한 조치들의 빈번한 사용을 필요하게 할 수 있어서, 스퍼터 증착 프로세스의 효율성 및 어쩌면 품질을 저하시킨다.
[0018] 본원에 설명된 실시예들에서, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부는, 현재 펄스 사이클 동안, 특히, 현재 펄스 사이클의 오프-사이클 동안 하나 이상의 전기량들을 측정하는 것에 기반하여, 다음 펄스 사이클의 온-사이클을 시작할 조건을 결정한다. 펄스형 DC 전력 공급부가 스퍼터 증착 프로세스를 위해 단극성 펄스형 DC 전력을 제공할 때, 다음 펄스 사이클의 온-사이클을 시작할 조건은, 차지 제거 조건, 즉, 스퍼터 타겟 상에 또는 스퍼터 타겟들 상에 축적되었던 차지가 오프-사이클의 오프-사이클 전압(역펄스 전압)에 의해 제거되었음을 표시하는 조건일 수 있다. 그런 다음, 다음 펄스 사이클은, 차지 제거 조건이 충족된 후에만 온-사이클로 시작된다. 도 1에 도시된 상황과는 대조적으로, 오프-사이클의 길이, 즉 오프 사이클 기간은, 실제 전류 및/또는 실제 전압과 같은 실제 전기량들의 측정들에 의존하여 변할 수 있다. 도 1에서, 오프-사이클의 길이는, 오퍼레이터가 공칭 동작 파라미터들, 예컨대, 공칭 동작 주파수(및 그에 따른 공칭 펄스 길이), 또는 오프-사이클 또는 온-사이클 중 어느 하나의 공칭 길이를 상이하게 셋팅한 경우에만 변할 수 있다.
[0019] 따라서, 본원에 설명된 실시예들에 따른 펄스형 DC 전력 공급부는, 오퍼레이터에 의해 셋팅된 동작 파라미터들에 의해 미리결정된 시간들에 단순히 공칭 온-사이클 전압 및 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하는 것이 아니라, 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 감지(perceive)되는 실제로 발생하는 프로세스 상황들에 지능적으로 반응할 수 있다. 실제 전기량들의 특정 조건이 충족될 때까지, 특히, 차지 제거 조건이 스퍼터 타겟(들)으로부터의 차지의 제거를 표시할 때까지, 현재 펄스 사이클의 오프-사이클이 유지되기 때문에, 펄스형 DC 전력 공급부는, 스퍼터 증착 프로세스의 프로세스 조건들이 변경된 경우라 하더라도 아킹을 감소시키거나 심지어 방지하기 위한 완전한 차지 제거 또는 적어도 그렇게 하기에 충분한 차지 제거를 항상 보증할 수 있다.
[0020] 차지 제거 조건은, 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 측정되는 바와 같은, 실제 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건일 수 있다. 이것이 의미하는 바는, 측정된 오프-사이클 전류가 0이거나 충분히 0에 가깝다고 펄스형 DC 전력 공급부가 일단 결정하면, 다음 펄스 사이클의 온-사이클을 시작하도록 온-사이클 DC 전압이 다시 셋팅된다는 것이다. 임의의 특정 이론에 얽매이도록 바라지 않으면서, 실제 오프-사이클 전류의 그러한 제로-라인 조건의 존재, 즉 충족은, 스퍼터 타겟(들)으로부터의 충분한 차지 제거를 표시하는 것으로 여겨진다.
[0021] 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 측정되는 실제 전기량들에 의존하는 것에 기인하여 오프-사이클 기간이 펄스 사이클별로 가변적이기 때문에, 공칭 온-사이클 기간(Ton) 및 가변 오프-사이클 기간(Toff)의 합이 반드시 공칭 펄스 주기(Tpulse)(공칭 펄스 주파수(Fpulse)의 역임)가 될 필요는 없다. 일부 실시예들에 따르면, 온-사이클 기간은 적응된다(제1 메커니즘). 온-사이클 기간은, 온-사이클 기간들 및 오프-사이클 기간들의 합들이 공칭 펄스 주기에 수렴하도록 또는 적어도 평균적으로 공칭 펄스 주기와 동일하거나 그에 근접하도록 적응될 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 펄스 주파수 및 그에 따라 펄스 주기가 그 대신 적응된다(제2 메커니즘). 두 메커니즘들 모두는 또한, 제1 메커니즘을 적용할 특정 조건 및 제2 메커니즘을 적용할 특정 조건에 의해 조정되어, 공동으로(jointly) 구현될 수 있다. 제1 메커니즘(온-사이클 기간 적응)은, 디폴트(default) 메커니즘일 수 있고 그리고 펄스형 DC 전력 공급부의 출력을 정밀-튜닝(fine-tuning)하는 데 사용될 수 있다. 제2 메커니즘들(펄스 주파수 적응)은, 예컨대, 일부 품질 조건들이 제1 메커니즘에 의한 정밀 조정들에 의해 충족될 수 없는 경우, 더 개략적인(coarser) 조정들을 위해 더 드물게(sparsely) 사용될 수 있다.
[0022] 도 2는, 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법을 예시한다. 시간(t)은 가로좌표 상에 도시되고, 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 셋팅되는 공칭 전압(Unominal) 및 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 측정되는 실제 전류(Iactual)는 세로좌표 상에 임의의 단위들로 개략적으로 도시된다. 5개의 펄스 사이클들이 도 2에 예시적으로 도시되어 있다. 펄스 사이클들의 온-사이클들 동안, 공칭 전압은, 그 값이 네거티브인, 예컨대 수백 볼트의 일정한 온-사이클 전압으로 셋팅된다. 펄스 사이클들의 오프-사이클들(역펄스들) 동안, 공칭 전압은, 그 값이 포지티브이고 온-사이클 전압보다 적어도 한 자릿수가 더 작은, 예컨대 수십 볼트의 일정한 오프-사이클 전압으로 셋팅된다. 펄스형 DC 전력 공급부는 적어도 각각의 오프-사이클 동안 실제 전류(Iactual)를 측정하고, 측정된 실제 전류(Iactual)로부터, 실제 전류(Iactual)의 제로-라인 조건이 존재한다고 펄스형 DC 전력 공급부가 일단 결정한 때에만, 온-사이클로 시작되는 다음 펄스 사이클을 트리거링한다. 이러한 거동은 도 2에서 도시된 5개의 펄스 사이클들 동안 볼 수 있는데, 여기서, 실제 전류(Iactual)가 0 또는 실질적으로 0이라는 것이 측정 결과들로부터 일단 결정되면, 공칭 전압(Unominal)이 네거티브 온-사이클 전압으로 셋팅된다.
[0023] 예컨대, 도 2에 도시된 제2 펄스 사이클로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 1의 경우와 같이 공칭 펄스 주기가 끝나자마자 공칭 전압이 반드시 온-사이클 전압으로 셋팅되는 것은 아니다. 공칭 펄스 주기는 제2 펄스 사이클에 대해서는 파선으로 표현된 화살표로 도시되어 있는데, 그 이유는, 실제 펄스 주기가 이러한 제2 펄스 사이클에 대해 더 길기 때문이다. 그 이유는, 공칭 펄스 주기가 만료된 후에만 실제 전류(Iactual)가 제로-라인 조건을 충족시키기 때문이다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 공칭 펄스 주기와 관계 없이 제로-라인 조건이 실제로 존재하는 것으로 결정될 때까지, 다음 제3 펄스 사이클의 온-사이클을 트리거링하는 것을 대기한다.
[0024] 도 2에 도시된 실시예에서, 펄스형 DC 전력 공급부는, 제2 펄스 사이클의 오프-사이클의 길이, 즉, 제2 펄스 사이클의 오프-사이클 기간을 결정한다. 제3 펄스 사이클의 경우, 펄스형 DC 전력 공급부는, 예컨대, 온-사이클 기간(Ton)을 공칭 펄스 주기와 제2 펄스 사이클의 결정된 오프-사이클 기간 간의 차이로 셋팅함으로써, 온-사이클 기간을 더 짧게 되게 한다. 역으로, 도 2에 도시된 제4 및 제5 펄스 사이클에 의해 예시된 바와 같이, 펄스형 DC 전력 공급부는 온-사이클 기간을 더 길게 되게 할 수 있다. 제4 펄스 사이클에서, 실제 전류(Iactual)의 제로-라인 조건은 공칭 펄스 주기(또한 파선들로 된 화살표로 도시됨)가 만료되기 전에 도달된다. 온-사이클 기간(Ton)을 공칭 펄스 주기와 제4 펄스 사이클의 결정된 오프-사이클 기간 간의 차이로 셋팅함으로써, 온 사이클 기간(Ton)은 제5 펄스 사이클 동안 더 길게 된다. 공칭 펄스 주기(Tpulse) 및 그에 따른 공칭 펄스 주파수(Fpulse=1/Tpulse)는 도 2에 도시된 펄스 사이클들 동안 변경되지 않는다. 온-사이클 기간만이 가변 오프-사이클 기간에 적응된다(제1 메커니즘).
[0025] 스퍼터 증착 프로세스에 대한 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위해 펄스형 DC 전력 공급부가 사용될 때, 스퍼터링은 온-사이클(듀티 사이클) 동안에만 발생한다. 따라서, 도 2에 도시된 바와 같은 단극성 펄스형 DC 전력을 출력하는 펄스형 DC 전력 공급부는, 제로-라인 조건 형태의 차지 제거 조건이 충족됨을 보장하는 것에 기인하여 아킹을 감소시킬 수 있고, 주어진 공칭 펄스 주기의 제약 하에서 온-사이클 기간을 최대화하는 것에 기인하여 스퍼터 증착 프로세스의 효율성을 향상시킬 수 있다. 오퍼레이터 개입에 대한 필요 없이 듀티 팩터(duty factor)가 최대화된다. 듀티 팩터는, 온-사이클 기간과 공칭 펄스 주기 간의 비로서 이해될 것이다.
[0026] 도 3은, 펄스형 DC 전력 공급부의 추가적인 동작 방법을 예시한다. 3개의 펄스 사이클들이 도시되며, 이들 중 처음 2개의 펄스 사이클들은 도 2에 도시된 것과 동일하다. 이들의 추가적인 설명은 생략된다. 도 2에서와 같이, 펄스형 DC 전력 공급부는, 제2 펄스 사이클의 오프-사이클의 길이, 즉, 제2 펄스 사이클의 오프-사이클 기간을 결정한다. 도 2에 예시된 동작 방법과 대조적으로, 공칭 펄스 주파수가 감소되며, 그에 따라, 공칭 펄스 주기는, 공칭 펄스 주파수가 이러한 제2 메커니즘에 따라 다시 변경될 때까지 제3 펄스 사이클 및 후속하는 펄스 사이클들에 대해 더 길도록 셋팅된다. 구체적으로, 공칭 펄스 주기는, 도 3에 도시된 바와 같이, 제2 펄스의 온-사이클 기간과 결정된 오프-사이클 기간의 합으로서 셋팅될 수 있다. 공칭 펄스 주파수 또는 공칭 펄스 주기를 새로운 값으로 셋팅하는 것은, 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 자동적으로 또는 예컨대 디스플레이를 통해 통지받을 수 있는 오퍼레이터에 의한 확인 후에 이루어질 수 있다.
[0027] 도 3에서, 공칭 펄스 주파수가 감소되며, 그에 따라, 공칭 펄스 주기(Tpulse)가 증가된다. 공칭 동작 주파수가 또한 증가될 수 있고, 공칭 펄스 주기가 더 짧아질 수 있다. 예시를 위해, 도 2의 제4 펄스 이후를 상상하면, 제5 펄스에 대한 공칭 펄스 주기는, 도 2에 도시된 바와 같이 온-사이클 기간을 적응시키는 대신, 제4 펄스의 온-사이클 기간과 오프-사이클 기간의 합으로서 공칭 펄스 주기를 셋팅함으로써 더 짧아지게 될 것이다. 하지만, 공칭 펄스 주파수를 감소시키는 것은, 공칭 펄스 주파수를 증가시키는 것보다 스퍼터 증착 프로세스의 프로세스 안정성에 대해 덜 위험한 것으로 여겨진다. 그러나, 예를 들면, 특정 스퍼터 증착 프로세스가 특정 범위의 허용가능 공칭 펄스 주파수들 내에서 안정되게 작동할 수 있는 것으로 알려져 있다면, 공칭 펄스 주파수는 그 허용가능 공칭 펄스 주파수들의 범위 내에 유지되는 한 증가 또는 감소될 수 있다.
[0028] 도 3에 대해 설명된 바와 같은 제2 메커니즘은, 차지 제거 조건 형태로서 제로-라인 조건을 결정함으로써 스퍼터 타겟들이 충분히 디스차징됨을 보장하고, 실제 전류가 오프-사이클 동안 제로-라인 조건의 충족에 도달하기 위한 충분한 시간을 제공한다.
[0029] 도 2에 예시된 제1 메커니즘 및 도 3에 예시된 제2 메커니즘은 또한 펄스형 DC 전력 공급부에서 공동으로 사용될 수 있다. 제1 메커니즘은 디폴트 메커니즘으로서 사용될 수 있고, 제2 메커니즘은, 특정 동작 파라미터 미스매치(mismatch) 조건들이 충족되는 경우 사용된다. 예컨대, 제1 메커니즘을 사용하는 것이, 온-사이클이 수용가능하지 않게 짧게 되는 상황 또는 다시 말해서 듀티 팩터 및 그에 따라 스퍼터 증착 프로세스의 효율성이 수용가능하지 않게 낮아지게 되는 상황으로 이어지는 경우, 이는, 공칭 펄스 주파수가 너무 높게 셋팅되었다는 표시일 수 있다. 그러므로, 펄스형 DC 전력 공급부는, 제1 메커니즘을 디폴트 메커니즘으로서 다시 사용하도록 폴 백(fall back)되기 전에, 자동적으로 또는 오퍼레이터에 의한 확인으로 반-자동적으로 제2 메커니즘을 사용하도록 스위칭할 수 있다.
[0030] 펄스형 DC 전력 공급부는, 전류 측정들 및 측정 결과들이 특정된 조건들을 충족시키는지의 평가에 기반하여, 자동적으로 또는 반-자동적으로, 스퍼터 타겟(들)으로부터의 충분한 차지 제거를 보장하고, 온-사이클의 길이를 최적화하고(즉, 듀티 팩터를 최적화함), 그리고 적절한 공칭 펄스 주파수를 셋팅할 수 있다. 그에 따라, 스퍼터 증착 프로세스의 효율성 및 안정성이 증가될 수 있고 그리고 아킹이 상당히 감소될 수 있다. 물론, 펄스형 DC 전력 공급부는 여전히 전용 아크 억제 회로를 부가적으로 포함할 수 있어서, 일단 전용 아크 억제 회로에 의해 아크 형성이 검출되면 아크 형성에 대응(counteract)한다. 그러므로, 검출된 아크를 퀀칭하기 위한 전용 아크 억제 회로에 의한 하나 이상의 역펄스들의 트리거링이, 본원에 설명된 정규의(regular) 단극성 펄스 생성에 우선할 수 있다.
[0031] 본원에 설명된 실시예들에 따르면, 펄스형 DC 전력 공급부가 제공된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하도록 구성된다. 단극성 펄스형 DC 전력의 프로비전(provision)은 펄스형 DC 전력 공급부의 일 동작 모드일 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는 부가적으로, 다른 동작 모드들, 예컨대 양극성(bipolar) 펄스형 DC 전력 모드가 가능할 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 전압-제어(voltage-controlled) 펄스형 DC 전력 공급부일 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 스퍼터 증착 프로세스를 구동하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 스퍼터 증착 시스템, 구체적으로는 하나 이상의 스퍼터 타겟들에 연결가능할 수 있다.
[0032] 펄스형 DC 전력 공급부는 펄싱 유닛을 포함한다. 펄스형 DC 전력 공급부는, DC 전압 소스를 별개의 컴포넌트로서 포함할 수 있다. 대안적으로, 펄싱 유닛이 DC 전압 소스를 포함할 수 있다. 펄싱 유닛 및 DC 전압 소스는 서로 통합될 수 있다. 펄싱 유닛은, 단극성 펄스형 DC 전압을 형성하기 위해, DC 전압 소스에 의한 DC 전압 출력을 쉐이핑(shape)하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부의 출력에서의 실제의 단극성 펄스형 DC 전압은, 펄스형 DC 전력 공급부가 연결되는 시스템의 전기적 특성들에 의존할 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부의 경우, 펄스형 DC 전력 공급부가 연결된 시스템은 시간 종속적 복소 값 임피던스로서 나타날 수 있다. 그러한 시스템은 스퍼터 증착 시스템일 수 있지만, 증착 시스템의 특성들을 모방한 테스트 디바이스일 수 있다.
[0033] 펄싱 유닛은, 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하고 그리고 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성된다. 공칭 양들은, 펄스형 DC 전력 공급부 스스로 또는 오퍼레이터에 의해 펄스형 DC 전력 공급부에 대해 셋팅된 동작 파라미터들이다. 펄싱 유닛은, 공칭 온-사이클 전압 및 공칭 오프-사이클 전압을 교호적으로 셋팅할 수 있다. 공칭 온-사이클 DC 전압은 온-사이클들 동안 셋팅된다. 온-사이클은, 공칭 온-사이클 DC 전압이 셋팅되는 순간부터 후속하는 공칭 오프-사이클 DC 전압이 셋팅되는 순간까지 지속된다. 온-사이클의 시간 길이는 온-사이클 기간으로 호칭된다. 공칭 오프-사이클 DC 전압은 오프-사이클들 동안 셋팅된다. 오프-사이클은, 공칭 오프-사이클 DC 전압이 셋팅되는 순간부터 후속하는 공칭 온-사이클 DC 전압이 셋팅되는 순간까지 지속된다. 오프-사이클의 시간 길이는 오프-사이클 기간으로 호칭된다. 오프-사이클은 또한 역펄스로 호칭될 수 있고, 오프-사이클 기간은 또한 역펄스 길이 또는 오프 시간으로 호칭될 수 있다. 따라서, 공칭 단극성 펄스형 DC 전압은 구형파 패턴을 갖지만, 실제의 단극성 펄스형 DC 전압은, 펄스형 DC 전력 공급부가 커플링되는 시스템의 반작용(back-action)에 의해 교란(disturbe)될 수 있다.
[0034] 하나의 온-사이클 및 그 직후의 하나의 오프-사이클은, 간단히 펄스 사이클로 또한 호칭되는 단극성 펄스 사이클을 형성한다. 펄스 사이클의 시간 길이는 펄스 주기로 호칭된다. 펄스 주기의 역은 펄스 주파수로 호칭된다. 공칭 펄스 주파수는 또한, 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 주파수로 호칭된다. 펄싱 유닛은, 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클들의 온-사이클들 동안 공칭 온-사이클 DC 전압을 그리고 오프-사이클들 동안 공칭 오프-사이클 전압을 교호적으로 셋팅하도록 구성될 수 있다.
[0035] 공칭 온-사이클 DC 전압은, -100 V 내지 -1000 V, 이를테면 - 100 V 내지 - 200 V의 범위 내의 값으로 셋팅될 수 있다. 공칭 오프-사이클 DC 전압은, 0 볼트 내지 최대로는 역 부호(inverse sign)를 갖는 공칭 온-사이클 DC 전압, 예컨대 최대로는 100 V 내지 1000 V의 포지티브 전압의 범위 내의 값으로 셋팅될 수 있다. 공칭 오프-사이클 DC 전압은, 0 V 내지 100 V, 이를테면 0 V 내지 20 V 또는 5 V 내지 20 V의 범위 내에 있을 수 있다. 공칭 오프-사이클 DC 전압의 절대 값은, 공칭 온-사이클 DC 전압의 절대 값보다 적어도 5배 더 작을 수 있거나, 심지어 적어도 10배 더 작거나 또는 심지어 적어도 20배 더 작을 수 있다. 공칭 펄스 주파수(동작 주파수)는, 100 Hz 내지 200 kHz의 범위, 구체적으로는 100 Hz 내지 100 kHz, 이를테면 1 kHz 내지 100 kHz의 범위 내의 값을 가질 수 있다. 따라서, 공칭 펄스 주파수의 역인 공칭 펄스 주기는, 10000 ㎲ 내지 5 ㎲의 범위, 더 구체적으로는 10000 ㎲ 내지 10 ㎲, 이를테면 1000 ㎲ 내지 10 ㎲의 범위 내의 값을 가질 수 있다.
[0036] 펄스형 DC 전력 공급부는 전류 측정 유닛을 포함한다. 전류 측정 유닛은, 적어도 오프-사이클들 동안, 그리고 가능하게는 또한 부가적으로 온-사이클들 동안, 실제 전류를 측정하도록 구성될 수 있다. 오프-사이클 동안의 실제 전류는 오프-사이클 전류로 호칭된다. 전류 측정 유닛은, 오프-사이클 동안 오프-사이클 전류를 측정하도록 구성된다. 전류 측정 유닛은, 아날로그 출력을 갖는 아날로그 디바이스일 수 있다. 대안적으로, 전류 측정 유닛은, 아날로그 측정 값들을 대응하는 디지털 값들로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기를 포함할 수 있다. 그러므로, 전류 측정 유닛은, 디지털 값들을 출력하는 것에 기인하여 디지털 디바이스로서 간주된다.
[0037] 전류 측정 유닛은, 전류 프로브(probe), 구체적으로는 DC 전류 프로브일 수 있거나, 그러한 전류 프로브를 포함할 수 있다. 전류 프로브는 하나 이상의 홀 센서(Hall sensor)들을 포함할 수 있다. 전류 프로브는 아날로그 측정 값들을 생성할 수 있다. 전류 프로브는, 측정된 전류, 구체적으로는 측정된 오프-사이클 전류에 비례하는 프로브 전압을 생성할 수 있다. 전류 측정 유닛은, 프로브 전압 또는 오프-사이클 전류를 표현하는 다른 아날로그 측정 값들을 샘플링 및 디지털화하도록 구성되는 아날로그 디지털 변환기를 포함할 수 있다.
[0038] 펄스형 DC 전력 공급부는 제로-라인 결정 유닛을 포함한다. 전류 측정 유닛은, 측정 값들, 이를테면 아날로그 또는 디지털 값들을 제로-라인 결정 유닛에 전달하도록 구성될 수 있다. 아날로그 값들이 제로-라인 결정 유닛에 전달되는 경우, 즉, 전류 측정 유닛이 아날로그 디바이스인 경우, 제로-라인 결정 유닛은, 수신된 아날로그 측정 값들을 대응하는 디지털 값들로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기를 포함할 수 있다. 제로-라인 결정 유닛은, 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 결정하도록 구성된다. 제로-라인 조건은, 오프-사이클 전류가 0이거나 적어도 실질적으로 0인 경우 또는 미리결정된 범위 내에 있는 경우 존재한다. 미리결정된 범위는 0의 전류 값을 포함할 수 있지만, 대안적으로, 예컨대 약간의 바이어스가 인가되는 경우에는 0이 배제될 수 있다.
[0039] 오프-사이클 전류는, 전류 값이 제로-라인 조건 범위 내에 있는 경우, 이를테면 - 0.1 A 내지 0.1 A인 경우, 실질적으로 0이라고 할 수 있다. 오프-사이클 전류가 전류 프로브의 프로브 전압(프로브 전압은 측정된 오프-사이클 전류에 비례함)과 같은 측정 값들에 의해 표현될 수 있으므로, 제로-라인 조건은, 이러한 값들이 0 또는 실질적으로 0인 경우 존재하는 것으로 결정될 수 있다. 이러한 맥락에서, 실질적으로 0이라는 것은, 측정 값들이 표현하는 오프-사이클 전류 값들이 제로-라인 조건 범위 내에 있도록, 오프-사이클 전류 값들을 표현하는 측정 값들이 특정 범위 내에 있다는 것을 의미한다. 예를 들면, 전류 프로브의 프로브 전압이 측정된 오프-사이클 전류의 k배(k는 비례 상수임)인 경우, 제로-라인 조건은, 프로브 전압이 -k*0.1 V 내지 k*0.1 V의 범위 내에 있는 경우 존재하는 것으로 결정된다.
[0040] 제로-라인 결정 유닛은, 측정된 오프-사이클 전류의 측정 값들, 예컨대 전류 프로브의 샘플링되고 디지털화된 측정 값들을 분석하도록 구성될 수 있다. 제로-라인 결정 유닛은, 전류 프로브로부터의 프로브 전압이 0이거나 적어도 실질적으로 0인 때를 결정하도록 구성될 수 있다. 프로브 전압 또는 오프-사이클 전류를 표현하는 다른 측정 값들이 0이거나 적어도 실질적으로 0인 것으로 판명되는 경우, 제로-라인 결정 유닛은, 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건이 존재한다고 결정한다. 제로-라인 결정 유닛은 제로-라인 조건의 존재를 표시하는 신호(예컨대, 디지털 신호)를 생성할 수 있으며, 이러한 신호는 1 비트(예컨대, 로직 1)만큼 작을 수 있다. 그 신호는 펄싱 유닛에 제공될 수 있다.
[0041] 펄싱 유닛은, 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재의 결정 시에 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성된다. 이것이 의미하는 바는, 온-사이클로 시작하는 다음 펄스 사이클이 제로-라인 조건의 존재의 검출 시에 트리거링될 수 있다는 것이다. 펄싱 유닛은, 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 표시하는 신호를 제로-라인 결정 유닛으로부터 수신할 때, 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅할 수 있다. 제로-라인 결정 유닛은, 펄싱 유닛의 서브-컴포넌트 또는 별개의 컴포넌트일 수 있다.
[0042] 도 4는 본원에 설명된 실시예들을 예시하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부(100)를 도시한다. 펄스형 DC 전력 공급부(100)는, 예컨대 스퍼터 증착 프로세스를 위한, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하도록 구성된다. 펄스형 DC 전력 공급부(100)는, 펄싱 유닛(110), 전류 측정 유닛(120), 및 제로-라인 결정 유닛(130)을 포함한다. 개개의 기능들의 예시를 위해, 펄싱 유닛(110)은 공칭 펄스형 DC 전압의 개략적인 그래프로 도시되고, 전류 측정 유닛(120)은 실제 전류의 개략적인 그래프로 도시되고, 그리고 제로-라인 결정 유닛(130)은 실제 전류의 제로-라인 조건의 존재를 표시하는 트리거 포인트들의 개략적인 그래프로 도시된다. 펄스형 DC 전력 공급부(100), 펄싱 유닛(110), 전류 측정 유닛(120), 및 제로-라인 결정 유닛(130)은 본원에 설명된 실시예들에서와 같이 구성될 수 있다.
[0043] 펄스형 DC 전력 공급부는, 오프-사이클의 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하는 것과 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 것 간의 시간 차이로부터 오프-사이클의 오프-사이클 기간을 결정하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 공칭 펄스 주기와 결정된 오프-사이클 기간 간의 시간 차이로서 또는 그로부터 온-사이클의 온-사이클 기간을 결정하도록 구성될 수 있다. 공칭 펄스 주기는, 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 펄스 주파수의 역이다. 결정들은 펄싱 유닛에 의해 이루어질 수 있다. 펄싱 유닛은, 결정된 온-사이클 기간 동안(적어도, 그 온-사이클 기간의 결정이 이루어지는 데 기반이 된 펄스 사이클 다음에 오는 후속 펄스 사이클 동안) 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지하도록 구성될 수 있다. 도 2에 대해 설명된 제1 메커니즘은, 펄스 사이클별로 온-사이클 기간의 결정 및 적응이 이루어질 수 있는 방식의 예이다.
[0044] 펄스형 DC 전력 공급부는, 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것과 제로-라인 조건의 존재의 결정 시에 후속 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것 간의 시간 차이로부터 제1 펄스 사이클의 실제 펄스 주기를 결정하도록 구성될 수 있다. 결정은 펄싱 유닛에 의해 이루어질 수 있다. 펄싱 유닛은, 제1 펄스 사이클의 결정된 실제 펄스 주기의 역에 대응하도록 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 동작 주파수를 셋팅하도록 구성될 수 있다.
[0045] 펄싱 유닛은, 제1 펄스의 결정된 실제 펄스 주기의 역이 허용가능 공칭 동작 주파수들의 범위 내에 있는 경우 이러한 방식으로 공칭 동작 주파수를 셋팅하도록 구성될 수 있다. 허용가능 공칭 동작 주파수들의 범위는, 펄스형 DC 전력 공급부가 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 특정 스퍼터 증착 프로세스에 의존할 수 있다. 허용가능 공칭 동작 주파수들의 범위는, 예컨대, 오퍼레이터에 의해 선택 및 셋팅된 초기 공칭 동작 주파수의 ±20 kHz 또는 ±10 kHz 내의 주파수들로 이루어질 수 있다. 동작 주파수를 낮추는 것은 동작 주파수를 증가시키는 것보다 스퍼터 증착 프로세스의 안정성에 대해 더 안전한 것으로 여겨지므로, 허용가능 공칭 동작 주파수들의 범위는 오퍼레이터에 의해 선택 및 셋팅된 초기 공칭 동작 주파수를 중심으로 비대칭적으로 선택될 수 있다. 예를 들면, 허용가능 공칭 동작 주파수들의 범위는 F0-20 kHz 내지 F0+5 kHz일 수 있으며, 여기서 F0은 초기 공칭 동작 주파수이다.
[0046] 대안적으로, 펄싱 유닛은, 제1 펄스의 결정된 실제 펄스 주기의 역이 현재 공칭 동작 주파수보다 낮은 경우에만 공칭 동작 주파수를 제1 펄스의 결정된 실제 펄스 주기의 역으로 셋팅하도록 구성될 수 있다. 이것이 의미하는 바는, 펄싱 유닛은 공칭 동작 주파수를 자동적으로 낮출 수만 있다는 것이다. 동작 주파수를 증가시키기 위해서는, 오퍼레이터의 확인이 필요할 것이다. 도 3에 대해 설명된 제2 메커니즘은, 공칭 동작 주파수(공칭 펄스 주파수)가 상이한 값으로 셋팅될 수 있는 방식의 예이다.
[0047] 펄스형 DC 전력 공급부는, 선행 펄스 사이클의 오프-사이클의 길이에 기반하여 펄스 사이클의 온-사이클 기간을 적응시키거나 공칭 펄스 주파수(공칭 동작 주파수)를 조정하도록 구성될 수 있으며, 여기서, 온-사이클 기간이 적응되어야 하는지의 결정 또는 공칭 펄스 주파수인지의 결정은, 본원에서 동작 파라미터 미스매치 조건들로 호칭되는 하나 이상의 특정 조건들에 의존한다.
[0048] 펄스형 DC 전력 공급부는, 오프-사이클의 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하는 것과 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 것 간의 시간 차이로부터 오프-사이클의 오프-사이클 기간을 결정하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 다음의 평가들 및 대응하는 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다. 결정된 오프-사이클 기간에 의존하는 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재하지 않는다면, 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스 주기와 오프-사이클 기간 간의 차이로부터 온-사이클의 온-사이클 기간을 결정한다. 펄스 주기는, 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 동작 주파수의 역이다. 그런 다음, 펄스형 DC 전력 공급부의 펄싱 유닛은, 결정된 온-사이클 기간의 지속기간 동안 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지한다. 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재한다면, 펄스형 DC 전력 공급부는, 공칭 동작 주파수를 자동적으로 변경하거나 공칭 동작 주파수의 변경을 확인 또는 거절할 수 있는 오퍼레이터에게 통지한다. 공칭 동작 주파수는 본원에 설명된 방식들로 변경될 수 있다.
[0049] 온-사이클 기간의 조정은 디폴트 동작일 수 있고, 공칭 동작 주파수의 조정은 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재하는 경우(즉, 충족된 경우)에만 이루어질 수 있다. 하나의 동작 파라미터 미스매치 조건은, 듀티 팩터를 임계 듀티 팩터 아래로 떨어뜨리는 것일 수 있다. 임계 듀티 팩터는 0.8 내지 0.95의 범위(이를테면 0.8 또는 0.85)로부터 선택될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 후속 펄스 사이클에 대한 온-사이클 기간의 조정이 임계 듀티 팩터 아래의 듀티 팩터로 이어질 것인지를 평가할 수 있다. 이러한 경우이면, 즉, 동작 파라미터 미스매치 조건이 결정된다면, 공칭 펄스 주파수가 변경되고, 그렇지 않으면 온-사이클 기간이 조정된다. 대안적으로 또는 그에 부가하여, 온-사이클 기간의 조정을 사용할 때 및 공칭 동작 주파수의 조정을 사용할 때를 조정하기 위해 다른 동작 파라미터 미스매치 조건이 특정될 수 있다.
[0050] 펄스형 DC 전력 공급부는 오퍼레이터 인터페이스를 포함할 수 있다. 오퍼레이터 인터페이스는, 적어도 하나의 입력 디바이스(예컨대, 키보드, 마우스, 터치 스크린 등) 및 적어도 하나의 출력 디바이스(예컨대, 디스플레이 또는 터치 스크린)를 포함할 수 있다. 출력 디바이스는, 가능하게는 입력 디바이스를 통한 오퍼레이터 입력을 요청하는 통지들 또는 경고들을 오퍼레이터에게 출력하도록 구성될 수 있다. 출력 디바이스는, 예컨대, 공칭 동작 주파수, 공칭 온-사이클 전압, 공칭 오프-사이클 전압 등과 같은 현재 셋팅된 공칭 동작 파라미터들을 포함하고 그리고 가능하게는 오프-사이클 기간 또는 온-사이클 기간 등과 같은 변수들의 순간적(momentary) 또는 시간-평균 값들을 포함하는, 펄스형 DC 전력 공급부의 상태를 출력하도록 구성될 수 있다. 시간-평균화는 유익할 수 있는데, 그 이유는, 변수들의 순간적 변화들은 너무 빨라서 오퍼레이터가 알 수 없기 때문이다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 예컨대, 현재 셋팅된 공칭 동작 파라미터들 및 적용될 조건들, 이를테면 동작 미스매치 조건들, 차지-제거 조건들 등을 저장하기 위한 메모리를 포함할 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 오퍼레이터가, 예컨대 입력 디바이스를 통해, 이러한 조건들을 변경할 수 있고 그리고/또는 공칭 동작 파라미터들을 변경할 수 있도록 구성될 수 있다. 메모리는 또한, 모니터링된 스퍼터 증착 프로세스의 로그 파일들을, 예컨대 분석 목적들을 위해 저장할 수 있다.
[0051] 추가적인 실시예들에 따르면, 스퍼터 증착 시스템이 제공된다. 스퍼터 증착 시스템은 본원에 설명된 실시예들에 따라, 스퍼터 타겟 및 펄스형 DC 전력 공급부를 포함한다. 펄스형 DC 전력 공급부는 스퍼터 타겟에 연결되어 단극성 펄스형 DC 전력을 스퍼터 타겟에 제공한다.
[0052] 도 5는 예시를 위한 스퍼터 증착 시스템(500)을 도시한다. 스퍼터 증착 시스템(500)은, 펄스형 DC 전력 공급부(210)에 연결되는 스퍼터 타겟(510), 및 펄스형 DC 전력 공급부(220)에 연결되는 스퍼터 타겟(520)을 포함한다. 스퍼터 타겟들(510, 520)은, 스퍼터 타겟(510)에 도시된 축(A) 및 화살표로 표시된 바와 같이, 회전식(rotatable) 스퍼터 타겟들일 수 있다. 스퍼터 타겟(510) 및 스퍼터 타겟(520)으로부터의 스퍼터 재료는 기판(10) 상에 증착될 수 있다.
[0053] 스퍼터 증착 시스템은 N개의 스퍼터 타겟들 및 N개의 대응하는 펄스형 DC 전력 공급부들을 포함할 수 있으며, 여기서 N은 1 내지 30의 범위, 이를테면 1 내지 24 또는 2 내지 24의 범위 내에 있을 수 있다. N개의 펄스형 DC 전력 공급부들은, N개의 스퍼터 타겟들 전부를 서빙(serve)하는 하나의 펄스형 DC 전력 시스템으로 통합될 수 있다. 스퍼터 타겟(들)은, 스퍼터 증착 프로세스 동안 캐소드(cathode)(들)로서 동작할 수 있다. 스퍼터 증착 시스템은, 스퍼터 타겟들 사이에 배열될 수 있는 하나 이상의 애노드(anode)들, 예컨대 애노드 바(bar)들을 포함할 수 있다. 대안적으로, 스퍼터 챔버가 애노드, 예컨대 전기적으로 접지된 스퍼터 챔버를 형성할 수 있다. 각각의 펄스형 DC 전력 공급부는 스퍼터 타겟에 그리고 전기 회로를 폐쇄하기 위해 애노드에 연결될 수 있다.
[0054] 추가적인 실시예들에 따르면, 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법이 제공된다. 방법 특징들은 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 자동적으로 실행될 수 있고, 구체적으로는, 본원에 설명된 유닛들, 이를테면, 전류 프로브들과 같은 측정 유닛들, 제로-라인 조건 결정 유닛과 같은 평가 유닛들, 및 펄싱 유닛들에 의해 실행될 수 있다. 일부 방법 특징들은 오퍼레이터로부터의 입력 후에 반-자동적으로 실행될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 적어도 일 동작 모드 내에서, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공한다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 스퍼터 증착 시스템의 스퍼터 타겟에 연결될 수 있다.
[0055] 도 6은, 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법(600)을 예시한다. 방법은, 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계(참조 부호(610)에 도시됨)를 포함한다. 방법은, 펄스형 DC 전력 공급부에 의해, 실제 온-사이클 DC 전압 및 실제 온-사이클 DC 전류를 출력하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 제1 펄스 사이클의 오프-사이클을 트리거링하기 위해 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계(참조 부호(620)에 도시됨), 및 오프-사이클 전류를 측정하는 단계(참조 부호(630)에 도시됨)를 포함한다. 오프-사이클 전류는, 제1 펄스 사이클의 오프-사이클의 실제 오프-사이클 전류이다. 방법은, 측정, 즉, 오프-사이클 전류의 측정으로부터 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 단계(참조 부호(640)에 도시됨)를 포함한다. 방법은, 제로-라인 조건이 존재하는 것으로 결정될 때, 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계(참조 부호(650)에 도시됨)를 포함한다.
[0056] 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것은, 펄스형 DC 전력 공급부의 펄싱 유닛에 의해 이루어질 수 있다. 온-사이클 DC 전압 및 온-사이클 DC 전류를 출력하는 것은, 펄싱 유닛이 내부 DC 전압 소스를 포함하지 않는 경우 가능하게는 외부 DC 전압 소스로부터의 출력과 관련되어, 펄싱 유닛에 의해 달성될 수 있다. 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것은 펄싱 유닛에 의해 이루어질 수 있다. 제1 펄스 사이클의 오프-사이클의 오프-사이클 전류를 측정하는 것은 측정 유닛에 의해 이루어질 수 있다. 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 것은 제로-라인 결정 유닛에 의해 이루어질 수 있다. 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것은 펄싱 유닛에 의해 이루어질 수 있다.
[0057] 방법은, 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것과 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 순간 간의 시간 차이로부터 오프-사이클 기간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 공칭 펄스 주기와 결정된 오프-사이클 기간 간의 차이로부터 온-사이클 기간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 공칭 펄스 주기는, 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 동작 주파수의 역이다. 결정들은, 제로-라인 결정 유닛에 의해 또는 펄싱 유닛에 의해 이루어질 수 있다. 방법은, 결정된 온-사이클 기간의 지속기간 동안 제2 펄스 사이클의 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 결정된 온-사이클 기간의 만료 시에 제2 펄스 사이클의 오프-사이클을 트리거링하도록 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계를 포함할 수 있다.
[0058] 방법은, 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것과 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것 간의 시간 차이로부터 제1 펄스 사이클의 실제 펄스 주기를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 제1 펄스 사이클의 결정된 실제 펄스 주기의 역에 대응하도록 공칭 동작 주파수를 셋팅하는 단계를 포함할 수 있다.
[0059] 방법은, 오프-사이클의 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것과 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 것 간의 시간 차이로부터 오프-사이클 기간을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은, 다음의 단계들: 결정된 오프-사이클 기간에 의존하는 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재하지 않는다면, 공칭 펄스 주기와 결정된 오프-사이클 기간 간의 차이로부터 온-사이클 기간을 결정하는 단계, 및 결정된 온-사이클 기간의 지속기간 동안 제2 펄스 사이클의 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지하는 단계, 및 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재하다면 공칭 동작 주파수를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0060] 잠정적(tentative) 듀티 팩터가 임계 듀티 팩터보다 크거나 그와 동일한 경우, 동작 파라미터 미스매치 조건은 존재하지 않을 수 있다(즉, 부재이거나 충족되지 않을 수 있음). 잠정적 듀티 팩터는, 공칭 펄스 주기와 결정된 오프-사이클 기간 간의 차이를 공칭 펄스 주기로 나눈 것이다. 잠정적 듀티 팩터가 임계 듀티 팩터보다 작은 경우, 동작 파라미터 미스매치 조건은 존재한다. 공칭 동작 주파수가 변경되면, 공칭 동작 주파수가 다시 변경될 때까지 후속 펄스 사이클들에 대해 공칭 동작 주파수가 유지될 수 있다.
[0061] 방법은, 특징들: 제로-라인 조건의 존재의 결정 시 현재 펄스 사이클의 온-사이클에 대한 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것, 현재 펄스 사이클에 대한 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것, 현재 펄스 사이클의 오프-사이클의 오프-사이클 전류를 측정하는 것, 및 현재 펄스 사이클의 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 일단 제로-라인 조건의 존재가 결정되면, 다음 펄스 사이클은 현재 펄스 사이클이 되고, 이 특징들이 반복될 수 있다.
[0062] 추가적인 예로서, 펄스형 DC 전력 공급부가 제공된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 전력을 출력하도록 구성된다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 적어도 하나의 전기량의 측정들에 기반하여 펄스 사이클의 오프-사이클을 중단하도록 구성된다. 중단하는 것은, 후속 펄스 사이클의 온-사이클 기간을 시작하는 것을 포함할 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 적어도 하나의 전기량의 측정들에 기반하여 펄스 사이클의 오프-사이클 기간을 튜닝하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 모든 각각의 펄스 사이클의 오프-사이클 기간을 튜닝하도록 구성될 수 있다. 오프-사이클 기간은 펄스 사이클별로 조정될 수 있다. 오프-사이클의 길이는, 적어도 하나의 전기량의 측정들에 의존하여 가변적일 수 있다.
[0063] 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스형 DC 전력 공급부의 적어도 하나의 전기량을 측정하기 위한 측정 유닛을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 전기량은, 펄스형 DC 전력 공급부의 출력에서 측정될 수 있다. 적어도 하나의 전기량은, 전압, 전류, 및 이들의 시간 도함수(derivative)들로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나의 전기량일 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 측정 유닛의 측정 값들을 평가하고 그리고 차지 제거 조건의 존재를 결정하도록 구성되는 평가 유닛을 포함할 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스 사이클의 온-사이클 동안 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하고 그리고 펄스 사이클의 오프-사이클 동안 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하기 위한 펄싱 유닛을 포함할 수 있다. 펄싱 유닛은, 차지-제거 조건의 존재의 결정 시에 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성될 수 있다.
[0064] 적어도 하나의 전기량은, 전류, 특히 적어도 오프-사이클 전류일 수 있다. 측정 유닛은, 본원에 설명된 바와 같이, 적어도 오프-사이클 동안 전류를 측정하기 위한 전류 프로브를 포함할 수 있다. 차지-제거 조건은 본원에 설명된 제로-라인 조건일 수 있다.
[0065] 대안적으로, 차지-제거 조건은 제로-라인 조건과 상이할 수 있다. 예를 들면, 차지-제거 조건은 역펄스의 제로 에너지(zero-energy) 조건일 수 있다. 이것이 의미하는 바는, 펄스형 DC 전력 공급부가 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 시스템에 제로 에너지 또는 실질적으로 제로 에너지가 남아있는 때를 결정하도록 펄스형 DC 전력 공급부가 구성될 수 있다는 것이다. 역펄스의 제로 에너지 조건은, 전압 및 전류의 곱을 시간에 걸쳐 적분함으로써 결정될 수 있다. 제로 에너지 조건은, 이러한 적분이 0 또는 실질적으로 0일 때, 존재하는 것으로 결정될 수 있다. 측정 유닛은, 전압 측정 디바이스 및 전류 측정 디바이스를 포함할 수 있다. 평가 유닛은, 전압 측정 디바이스로부터의 전압 측정 값들 및 전류 측정 디바이스로부터의 전류 측정 값들을 평가하고 그리고 제로 에너지 조건의 존재를 결정하도록 구성될 수 있다.
[0066] 펄스형 DC 전력 공급부는 추가로, 선행 펄스 사이클의 오프-사이클 기간에 기반하여 펄스 사이클의 온-사이클 기간을 조정하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 펄스 사이클의 오프-사이클 기간에 기반하여 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 펄스 주파수를 조정하도록 구성될 수 있다. 펄스형 DC 전력 공급부는, 본원에 설명된 바와 같은 특정 조건들에 기반하여 온-사이클 기간들, 공칭 펄스 주파수, 또는 온-사이클 기간들 및 공칭 펄스 주파수 둘 모두를 조정하기 위한 메커니즘들을 포함하는, 실시예들과 관련하여 본원에 설명된 모든 다른 특징들을 포함하거나 나타낼 수 있다.
[0067] 추가적인 예에 따르면, 그러한 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법이 제공된다. 방법은, 펄스형 DC 전력 공급부의 적어도 하나의 전기량의 측정들에 기반하여 단극성 펄스 사이클의 오프-사이클을 중단하는 단계를 포함한다. 오프-사이클을 중단하는 것은, 차지-제거 조건이 충족된다고 결정할 시 오프-사이클을 중단하는 것을 포함할 수 있다. 차지-제거 조건의 충족은 적어도 하나의 전기량의 측정들에 의존한다. 차지-제거 조건은 위에 설명된 바와 같을 수 있다.
[0068] 방법은, 본원에 설명된 바와 같은 펄스형 DC 전력 공급부의 일부 기능들 또는 모든 기능들의 실행을 포함할 수 있다. 추가로, 스퍼터 증착 시스템의 동작 방법이 제공되며, 그 방법은, 본원에 설명된 스퍼터 증착 시스템의 일부 기능들 또는 모든 기능들의 실행을 포함할 수 있다. 추가적인 양상은, 펄스형 DC 전력 공급부를 사용하여, 이를테면 본원에 설명된 바와 같은 스퍼터 증착 시스템의 스퍼터 타겟에 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 것에 관한 것이다. 그러한 사용은, 위에 설명된 바와 같이, 공칭 전압의 단극성 펄스 사이클들의 오프-사이클들의 길이(즉, 오프-사이클 기간들)의 자동적인 결정을 포함할 수 있다. 추가적인 양상은, 본원에 설명된 바와 같은 스퍼터 증착 시스템을 사용하여 기판을 스퍼터링하는 방법에 관한 것이다.
[0069] 본원에 이용된 용어들 및 표현들은 제한이 아닌 설명의 용어들로서 사용되며, 그러한 용어들 및 표현들의 사용에서, 도시되고 설명된 특징들 또는 그 부분들의 임의의 등가물들을 배제하는 어떠한 의도도 존재하지 않는다. 전술한 내용들이 실시예들에 관한 것이지만, 다른 그리고 추가적인 실시예들이 그 범위로부터 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 그 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (15)

  1. 단극성 펄스형 DC 전력(unipolar pulsed DC power)을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부(100)로서,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클들의 온-사이클(on-cycle)들 동안 공칭(nominal) 온-사이클 DC 전압을 그리고 오프-사이클(off-cycle)들 동안 공칭 오프-사이클 전압을 교호적으로(alternatingly) 셋팅하기 위한 펄싱 유닛(110);
    오프-사이클 동안 오프-사이클 전류를 측정하도록 구성되는 전류 측정 유닛(120); 및
    측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건(zero-line condition)의 존재를 결정하도록 구성되는 제로-라인 결정 유닛(130)을 포함하며,
    상기 펄싱 유닛은, 상기 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재의 결정 시에 상기 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성되는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부는, 상기 오프-사이클의 상기 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하는 것과 상기 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 것 간의 시간 차이로부터 상기 오프-사이클의 오프-사이클 기간을 결정하도록 구성되고,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부는, 공칭 펄스 주기와 결정된 오프-사이클 기간 간의 시간 차이로부터 온-사이클의 온-사이클 기간을 결정하도록 구성되고,
    상기 공칭 펄스 주기는 상기 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 펄스 주파수의 역이고, 그리고
    상기 펄싱 유닛은, 결정된 온-사이클 기간 동안 상기 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지하도록 구성되는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부는, 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것과 상기 제로-라인 조건의 존재의 결정 시에 후속 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 것 간의 시간 차이로부터 상기 제1 펄스 사이클의 실제 펄스 주기를 결정하도록 구성되고,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부는, 상기 제1 펄스 사이클의 결정된 실제 펄스 주기의 역에 대응하도록 상기 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 동작 주파수를 셋팅하도록 구성되는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 펄싱 유닛은,
    상기 오프-사이클의 상기 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하는 것과 상기 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 것 간의 시간 차이로부터 상기 오프-사이클의 오프-사이클 기간을 결정하고,
    결정된 오프-사이클 기간에 의존하는 동작 파라미터 미스매치(mismatch) 조건이 존재하지 않는 경우, 공칭 펄스 주기와 상기 오프-사이클 기간 간의 시간 차이로부터 온-사이클의 온-사이클 기간을 결정하고 ― 상기 공칭 펄스 주기는 상기 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 동작 주파수의 역임 ―,
    결정된 온-사이클 기간 동안 상기 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지하고, 그리고
    상기 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재하는 경우 상기 공칭 동작 주파수를 변경
    하도록 구성되는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전류 측정 유닛은, 상기 오프-사이클 전류를 측정하고 그리고 상기 오프-사이클 전류를 표현하는 대응하는 측정 값들을 출력하기 위한 전류 프로브(current probe), 및 상기 오프-사이클 전류를 표현하는 측정 값들을 디지털 값들로 변환하기 위한 아날로그 디지털 변환기 중 적어도 하나를 포함하는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제로-라인 조건은, 상기 제로-라인 결정 유닛에 의해, 측정된 오프-사이클 전류를 표현하는 측정 값들이 0이거나 미리결정된 범위 내에 있을 때 존재하는 것으로 결정되는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  7. 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부로서,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클의 온-사이클 동안 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성되고 그리고 상기 펄스형 DC 전력 공급부의 단극성 펄스 사이클의 오프-사이클 동안 공칭 오프-사이클 전압을 셋팅하도록 구성되는 펄싱 유닛;
    상기 펄스형 DC 전력 공급부의 적어도 하나의 전기량(electrical quantity)을 측정하도록 구성되는 측정 유닛; 및
    측정된 적어도 하나의 전기량의 측정 값들의 평가로부터, 미리결정된 조건의 존재를 결정하도록 구성되는 평가 유닛을 포함하며,
    상기 펄싱 유닛은, 상기 미리결정된 조건의 존재의 결정 시에 상기 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하도록 구성되는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  8. 제7항에 있어서,
    (a) 측정되는 상기 적어도 하나의 전기량은 전압 및 전류를 포함하고 그리고 상기 미리결정된 조건은 제로-에너지(zero-energy) 조건이거나, 또는
    (b) 측정되는 상기 적어도 하나의 전기량은 오프-사이클 전류를 포함하고 그리고 상기 미리결정된 조건은 측정된 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건인, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하기 위한 펄스형 DC 전력 공급부.
  9. 스퍼터(sputter) 증착 시스템(500)으로서,
    스퍼터 타겟(target)(510, 520); 및
    제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 펄스형 DC 전력 공급부(100, 210, 220)를 포함하며,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부는, 단극성 펄스형 DC 전력을 상기 스퍼터 타겟에 제공하기 위해 상기 스퍼터 타겟에 연결되는, 스퍼터 증착 시스템.
  10. 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법(600)으로서,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부의 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하고(610), 상기 펄스형 DC 전력 공급부에 의해, 온-사이클 DC 전압 및 온-사이클 DC 전류를 출력하는 단계;
    상기 제1 펄스 사이클의 오프-사이클을 트리거링(trigger)하기 위해 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계(620);
    상기 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 오프-사이클 전류를 측정하는 단계(630);
    상기 측정으로부터 상기 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 단계(640); 및
    상기 제로-라인 조건이 존재하는 것으로 결정될 때, 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계(650)를 포함하는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계와 상기 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 단계 간의 시간 차이로부터 오프-사이클 기간을 결정하는 단계;
    공칭 펄스 주기와 상기 오프-사이클 기간 간의 차이로부터 온-사이클 기간을 결정하는 단계 ― 상기 공칭 펄스 주기는 상기 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 동작 주파수의 역임 ―; 및
    결정된 온-사이클 기간 동안 상기 제2 펄스 사이클의 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지하는 단계를 포함하는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계와 상기 제2 펄스 사이클에 대한 공칭 온-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계 간의 시간 차이로부터 상기 제1 펄스 사이클의 실제 펄스 주기를 결정하는 단계; 및
    결정된 실제 펄스 주기의 역에 대응하도록 공칭 동작 주파수를 셋팅하는 단계를 포함하는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 오프-사이클의 상기 공칭 오프-사이클 DC 전압을 셋팅하는 단계와 상기 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 단계 간의 시간 차이로부터 오프-사이클 기간을 결정하는 단계;
    결정된 오프-사이클 기간에 의존하는 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재하지 않는 경우, 공칭 펄스 주기와 상기 결정된 오프-사이클 기간 간의 차이로부터 온-사이클 기간을 결정하는 단계 ― 상기 공칭 펄스 주기는 상기 펄스형 DC 전력 공급부의 공칭 동작 주파수의 역임 ―;
    결정된 온-사이클 기간에 대응하는 시간 길이 동안 상기 제2 펄스 사이클의 공칭 온-사이클 DC 전압을 유지하는 단계; 및
    상기 동작 파라미터 미스매치 조건이 존재하는 경우 상기 공칭 동작 주파수를 변경하는 단계를 포함하는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 동작 파라미터 미스매치 조건은, 잠정적 듀티 팩터(tentative duty factor)가 임계 듀티 팩터보다 크거나 동일한 경우 존재하지 않고,
    상기 잠정적 듀티 팩터는, 상기 공칭 펄스 주기와 상기 결정된 오프-사이클 기간 간의 시간 차이를 상기 공칭 펄스 주기로 나눈 것이고,
    상기 동작 파라미터 미스매치 조건은, 상기 잠정적 듀티 팩터가 상기 임계 듀티 팩터보다 작은 경우 존재하는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펄스형 DC 전력 공급부에 의해 오프-사이클 전류를 측정하는 단계는, 상기 오프-사이클 전류를 표현하는 측정 값들을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 오프-사이클 전류의 제로-라인 조건의 존재를 결정하는 단계는, 상기 측정 값들이 0인지 또는 미리결정된 범위 내에 있는지를 평가하는 단계를 포함하는, 단극성 펄스형 DC 전력을 제공하는 펄스형 DC 전력 공급부의 동작 방법.
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