專利名稱：用于多靶濺射系統(tǒng)的電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的總體領(lǐng)域涉及濺射技術(shù)，并且具體而言，涉及一種用于多磁控管濺射系統(tǒng)的獨(dú)特電源裝置。
背景技術(shù)：
濺射技術(shù)在本領(lǐng)域中是公知的并且用于薄層的形成。該技術(shù)用于例如半導(dǎo)體制造和硬盤制造。Fairbairn等人的美國專利6，919，001中公開了一種利用用于硬盤制造的濺射室的系統(tǒng)的示例。在該系統(tǒng)中，以靶的形式提供待沉積到襯底上的材料，并且使用磁控管來向襯底上濺射靶材。在一些系統(tǒng)中，襯底是移動的，而在其它的系統(tǒng)中襯底是固定的。圖1示出了使用磁控管的常規(guī)濺射室。在圖1中，真空室100具有支持襯底110的襯底支持架105。在該特定的示例中襯底支持架105是固定的，但是在其它結(jié)構(gòu)中為了掃描在靶組件125前面的襯底110，襯底支持架105可以是移動的。磁控管115包括磁體120， 其位于靶125后面。靶125具有面向襯底110的濺射材料130的層。在磁控管115中的磁體120的使用有助于捕獲靠近靶的等離子體中的二次電子。電子沿著磁場線135周圍的螺旋形路徑，因此與靠近靶的等離子物質(zhì)發(fā)生更多的電離碰撞。這增強(qiáng)了靠近靶的等離子體的離子化，導(dǎo)致更高的濺射速度。靶是由結(jié)合至墊板的靶材130構(gòu)建的。墊板的一個(gè)功能是有助于將靶固定到磁控管。然而，在靶材130具有導(dǎo)磁率時(shí)，很難控制磁力線。如在圖1中的虛曲線137所示， 在磁體120的前面處發(fā)出并且結(jié)束的磁力線可以沿著在濺射材料130內(nèi)部的路徑。該線對等離子物質(zhì)的離子化沒有貢獻(xiàn)，因?yàn)檫@些線不離開靶。另一方面，如實(shí)曲線135所示，從其側(cè)面發(fā)出的磁力線延伸到靶側(cè)之外。結(jié)果，等離子體約束變得困難，特別是在靶很小時(shí)。也就是說，很難將等離子體限制在靶前方的小區(qū)域里。隨著技術(shù)的進(jìn)步，有時(shí)候需要沉積尺寸日益變薄的多個(gè)層，特別是在電子技術(shù)中， 例如半導(dǎo)體器件和磁盤。因此，襯底需要依次暴露至幾個(gè)不同材料的靶以形成不同材料的層的“堆”。例如，在現(xiàn)代可記錄的介質(zhì)中，例如硬盤，沉積鉬和鈷的交錯(cuò)的層以形成磁可記錄介質(zhì)。這些層中的每一層可能會日益變薄，例如，在5-20埃的數(shù)量級。特別是對于硬盤新發(fā)明的垂直磁記錄技術(shù)的情況下。結(jié)果，襯底可能需要重復(fù)地循環(huán)通過不同的濺射室，以沉積有時(shí)由多達(dá)50個(gè)不同的層構(gòu)成的材料堆。
因此，需要一種系統(tǒng)，其能對等離子體約束進(jìn)行更好的控制以增加沉積速度。此外，需要一種能更快地沉積多層以減少襯底在多個(gè)濺射室中的循環(huán)的系統(tǒng)。另外，在使用多靶時(shí)，需要一種系統(tǒng)，其能以低成本高效率并且節(jié)省空間的方式來為每一個(gè)靶供電。

發(fā)明內(nèi)容
提供本發(fā)明以下的發(fā)明內(nèi)容，以給出對本發(fā)明的一些方面和特征的基本理解。該發(fā)明內(nèi)容不是本發(fā)明的擴(kuò)展性總覽，并且同樣不是旨在特別地確定本發(fā)明的關(guān)鍵或重要元件，或描述本發(fā)明的范圍。它唯一的目的是以簡化的形式介紹本發(fā)明的一些概念，以作為以下將給出的更詳細(xì)描述的開始。本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種系統(tǒng)，其增強(qiáng)了對等離子體約束的控制。本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種系統(tǒng)，其減少襯底在濺射室中的循環(huán)。本發(fā)明的實(shí)施例能以低成本高效率并且節(jié)省空間的方式對濺射室中的多個(gè)靶供電并且對其進(jìn)行控制。在本發(fā)明中的一個(gè)方面中，提供使用導(dǎo)電屏蔽(conductive shield)來改善等離子體約束。在本發(fā)明的另一個(gè)方面，通過將磁體并入導(dǎo)電屏蔽中來進(jìn)一步改善等離子體約束ο在本發(fā)明的一個(gè)方面中，襯底在濺射室中的循環(huán)通過使每一個(gè)室中具有多個(gè)靶材而減少。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，單個(gè)電源被多路轉(zhuǎn)接以對幾個(gè)濺射靶同時(shí)地供電。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于同時(shí)為多個(gè)濺射源供電的電源裝置，包括DC電源；電荷累計(jì)器(charge accumulator)，其耦合到所述電源；多個(gè)功率傳輸開關(guān)， 每一個(gè)所述功率傳輸開關(guān)耦合在所述電荷累計(jì)器與所述多個(gè)濺射源中的相應(yīng)一個(gè)之間；以及控制器，其啟動所述功率傳輸開關(guān)中的每一個(gè)以單獨(dú)地控制從所述電荷累計(jì)器傳輸?shù)剿龆鄠€(gè)濺射源中的每一個(gè)的功率量。所述電荷累計(jì)器可以包括電容。所述電荷累計(jì)器可以包括多個(gè)電容，每一個(gè)所述電容耦合到所述功率傳輸開關(guān)中的一個(gè)。所述電源裝置可以進(jìn)一步包括多個(gè)充電開關(guān)，每一個(gè)所述充電開關(guān)耦合在所述電源與所述多個(gè)電容中的一個(gè)之間。所述控制器可以包括多個(gè)反饋電路，每一個(gè)所述反饋電路耦合到所述功率傳輸開關(guān)中的一個(gè)。所述多個(gè)反饋電路中的每一個(gè)還可以包括電弧檢測電路。所述電源裝置還可以包括多個(gè)放電路徑，每一個(gè)所述放電路徑耦合到所述濺射源中的一個(gè)。所述多個(gè)放電路徑中的每一個(gè)可以包括正電勢節(jié)點(diǎn)。所述控制器可以包括多個(gè)控制電路，每一個(gè)所述控制電路耦合到所述功率傳輸開關(guān)中的一個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于同時(shí)對多個(gè)濺射源供電的電源裝置，包括 RF電源；耦合到所述電源的阻抗匹配電路，所述阻抗匹配電路包括至少一個(gè)電感和一個(gè)電容；多個(gè)可變電容，每一個(gè)所述可變電容耦合在所述阻抗匹配電路與所述多個(gè)濺射源中的相應(yīng)一個(gè)之間；以及控制器，其啟動所述可變電容中的每一個(gè)以單獨(dú)控制從所述阻抗匹配電路傳輸?shù)剿龆鄠€(gè)濺射源的功率量。所述可變電容中的每一個(gè)包括電動(motorized)可變真空電容。所述控制器可以包括多個(gè)反饋回路，每一個(gè)所述反饋回路耦合到相應(yīng)的電動可變真空電容。所述電源裝置還可以包括第二 RF電源，其以180度的相位提供輸出給所述 RF電源輸出；第二阻抗匹配電路，其耦合到所述第二 RF電源，第二阻抗匹配電路包括至少一個(gè)電感和一個(gè)電容；第二組可變電容，其每一個(gè)耦合在所述第二阻抗匹配電路與所述多個(gè)濺射源中相應(yīng)一個(gè)沒有耦合到所述阻抗匹配電路的濺射源之間；以及第二控制器，其啟動所述第二組可變電容中的每一個(gè)以單獨(dú)控制從所述第二阻抗匹配電路所傳輸?shù)墓β柿俊?所述多個(gè)濺射源以依次的次序來布置并且以交叉的次序來耦合到所述阻抗匹配電路和第二阻抗匹配電路。所述可變電容中的每一個(gè)可以包括電動可變真空電容。所述第二控制器可以包括第二組反饋回路，每一個(gè)所述反饋回路耦合到相應(yīng)的電動可變真空電容。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于濺射系統(tǒng)的裝置，包括被依次布置的第一組濺射源；被依次并且與第一組濺射源交叉地進(jìn)行布置的第二組濺射源；被以與第一組濺射源成相反的關(guān)系進(jìn)行布置的第三組濺射源；被依次并且與第三組濺射源交叉地且與第二組成相反的關(guān)系進(jìn)行布置的第四組濺射源；第一、第二、第三、第四電源，第一和第三電源提供同相位的輸出，而第二和第四電源提供同相位的輸出，第二電源提供相對于第一電源有180度相移的輸出；第一、第二、第三、第四匹配電路分別稱合到第一、第二、第三、第四電源；第一、第二、第三、第四組平衡元件，第一組平衡元件將第一阻抗匹配電路耦合到第一組濺射源，第二組平衡元件將第二阻抗匹配電路耦合到第二組濺射源，第三組平衡元件將第三阻抗匹配電路耦合到第三組濺射源，而第四組平衡元件將第四阻抗匹配電路耦合到第四組濺射源。所述平衡元件中的每一個(gè)可以包括可變電容。每一個(gè)可變電容可以包括電動可變真空電容。所述裝置還可以包括多個(gè)反饋回路，每一個(gè)所述反饋回路耦合到所述電動可變真空電容中的一個(gè)。


被并入到本文并且構(gòu)成本說明書的一部分的附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施例，并且與以下描述一起用于解釋并且說明本發(fā)明的原理。所述附圖旨在以圖解的方式來說明示范性實(shí)施例的主要特征。所述附圖既不是旨在描述實(shí)際實(shí)施例的每一個(gè)特征，也不是旨在描述所描述的元件的相對尺寸，因此沒有按照比例繪制。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的濺射室。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管的概念圖。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管的概念圖。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管的概念圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管。圖6示出了在屏蔽645周圍或內(nèi)側(cè)的磁體650的裝置。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的旁路系統(tǒng)的一部分。圖8示出了室710的橫截面。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的濺射源的橫截面。圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多靶濺射源1000的透視圖。圖11示出了可以用于圖10的實(shí)施例的屏蔽。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工藝模塊的橫截面。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例具有三個(gè)源的室，其中每一個(gè)源具有三個(gè)磁控管。圖14A-14C示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的為多個(gè)濺射靶供電的裝置。圖15示出了根據(jù)圖14A的實(shí)施例的電源的功率調(diào)制。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例用于多個(gè)磁控管的電源的裝置。圖17示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的被提供電壓的具有多個(gè)濺射源的濺射室的示例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各種實(shí)施例總體上涉及一種用于將不同材料的層濺射到襯底(例如，磁記錄介質(zhì))上的系統(tǒng)。系統(tǒng)可以使用幾個(gè)濺射室，每一個(gè)具有用于幾個(gè)靶的濺射磁控管裝置，或具有幾個(gè)不同的材料的靶。在靶與襯底之間提供金屬屏蔽。可以將磁體并入到屏蔽中以幫助控制等離子體約束。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管的概念圖。在圖2的實(shí)施例中，使用了如圖1所示的相同的磁控管215。然而，在延伸超過靶225 的前面的位置增加磁體對0。在本結(jié)構(gòu)中，布置磁體240的磁極以“拉”在靶的外圍處的磁力線，以便使得該線呈現(xiàn)為內(nèi)部的路徑，或靠近靶。與此同時(shí)，磁體240推在靶的中央的線， 以保持穿過靶的前方處的空間的所有的線仍然與靶非常近。在圖2中的特定的示例中，布置磁體220使得北極在靶的側(cè)面處，而南極在靶的中央處。在這種結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該放置磁體MO以使得它們的南極靠近靶并且它們的北極點(diǎn)遠(yuǎn)離靶。通過這種方式，磁體240的南極吸引從磁體220的北極發(fā)出的磁力線，而排斥朝向磁體 220的南極(即，朝向靶225的中央)的磁力線。通過這種方式，等離子體被限制到僅在靶的前方的區(qū)域，而沒有延伸到靶的側(cè)面之外，這與圖1的裝置的情況是一樣的。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管的概念圖。 在圖3的實(shí)施例中，使用了如圖1所示的相同的磁控管315。然而，已經(jīng)在靶325的前濺射面或在其后面增加了磁體；340。在本結(jié)構(gòu)中，布置磁體340的磁極以便“拉”在靶的外圍處的磁力線，以便使得這些線呈現(xiàn)為內(nèi)部的路徑，或靠近靶。通過將磁力線推到靶，靶是飽和的并且磁力線從靶的端面突出，如在圖3中所示。在圖3中的特定的示例中，布置磁體320以使得北極在靶的側(cè)面處，而南極在靶的中央處。在這種結(jié)構(gòu)中，應(yīng)該放置磁體340以使得它們的北極靠近靶而它們的南極點(diǎn)遠(yuǎn)離靶。通過這種方式，磁體320的北極排斥朝著靶325的側(cè)面的磁力線。通過這種方式，等離子體被限制到僅在靶的前方的區(qū)域，并且沒有延伸到靶的側(cè)面之外，這與圖1的裝置的情況是一樣的。圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管的概念圖。 在圖4的實(shí)施例中，使用了如在圖1所示的相同的磁控管415。然而，等離子體/濺射屏蔽 445被放置在靶425的濺射面的前方。在本實(shí)施例中，等離子體/濺射屏蔽由導(dǎo)電材料制成的，然而，也可以使用非導(dǎo)電材料。此外，在本實(shí)施例中，已經(jīng)在面向靶425的屏蔽445的端面處或在其后面增加了磁體440。通過將等離子體屏蔽445和磁體440放置在靶的前方，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)的等離子體約束。此外，實(shí)現(xiàn)了對濺射物質(zhì)的增強(qiáng)的控制，因?yàn)樵撈帘畏乐顾鶠R射的物質(zhì)到達(dá)靶的側(cè)面之外。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有增強(qiáng)的等離子體約束的磁控管，該磁控管實(shí)現(xiàn)了圖4中所示的概念。在圖5的實(shí)施例中，磁控管515具有安裝在其上的靶525。等離子體/濺射屏蔽545被放置在靶525的前面，其面向靶525的濺射面530。在本實(shí)施例中，磁體540放置在屏蔽M5內(nèi)部，如虛線所說明。圖6示出了在屏蔽645的周圍或內(nèi)部的磁體 640的裝置。這種裝置可以用在圖5的實(shí)施例。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的旁路系統(tǒng)的一部分，其有益于在襯底上濺射不同材料的連續(xù)層。本示例中的系統(tǒng)特別適合于制造記錄介質(zhì)，例如記錄磁盤，其需要在襯底的兩側(cè)都濺射不同材料的多個(gè)交替層。在這個(gè)特定的示例中，僅示出了 3個(gè)室，但是該裝置可以被重復(fù)以形成任意數(shù)量的室，如以上所引用的‘001專利所說明。在圖7的實(shí)施例中，可以建造室700、705和710中的每一個(gè)，其總體上類似于在 ‘001專利中所示的室。也就是說，每一個(gè)室具有用于抽空其處理部件的裝置、用于傳送襯底運(yùn)載器720的裝置，以及在每一側(cè)上的兩個(gè)濺射源。在圖7中對于每一個(gè)室只有一個(gè)濺射源被示出732、734和736，由于另一濺射源是在另一面，在這個(gè)透視圖是不可見的。每一個(gè)濺射源具有給定材料制成的濺射靶，使得通過選擇適當(dāng)?shù)陌胁⑶易屢r底運(yùn)載器依次地從一個(gè)室移動到另一個(gè)室，不同材料的層可以濺射在襯底750上。例如靶732可以具有鉬，靶 734具有鈷，而靶736具有鉬，由此在襯底上濺射鉬、鈷、鉬、……的交替層。圖8示出了沿著室710的線A-A的橫截面。如圖8中所示，室810具有兩個(gè)濺射源836和838。濺射源中的每一個(gè)構(gòu)建成類似于圖5中所示的實(shí)施例，所以每一個(gè)濺射源具有屏蔽844、846和位于所述屏蔽中的磁體(未示出)。襯底沿著箭頭所示的路徑移動。在襯底位于室內(nèi)部時(shí)，襯底支持架或者可以停止直到完成濺射，或者也可以繼續(xù)移動以掃描在濺射源前面的襯底。襯底放置得非常接近屏蔽，使得僅在屏蔽的窗口內(nèi)包含濺射物質(zhì)。雖然在圖7中所描述的實(shí)施例在襯底上濺射交替層中是有效的，但是如上所指出，垂直記錄技術(shù)比常規(guī)的平行記錄技術(shù)要求更多的層。另一方面，垂直記錄技術(shù)的層非常薄，因此要求很短的濺射時(shí)間。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的濺射源的橫截面，其具有用于離散地濺射單獨(dú)的層的多個(gè)靶。在圖9中，濺射源具有外殼905，兩個(gè)磁控管910、915位于所述外殼內(nèi)。磁控管 910,915中的每一個(gè)分別具有安裝在其上的靶920、925。所述靶可以是由相同的或不同的濺射材料制成。設(shè)置等離子體/濺射屏蔽945，其具有兩個(gè)窗912、914，分別與靶920、擬5 中的一個(gè)對齊。在本實(shí)施例中，還可以在屏蔽945處或之內(nèi)設(shè)置磁體940 ；然而，在其它實(shí)施例中可以省略磁體。圖10是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多靶濺射源1000的透視圖。除了設(shè)置在單個(gè)源 1000之內(nèi)的三個(gè)磁控管和三個(gè)濺射靶之外，圖10中的濺射源有些類似于圖9中所示出的濺射源。如圖所示，源的外殼1005容納三個(gè)靶1022、10M和1(^6。驅(qū)動這些靶的磁控管在這個(gè)透視圖中是不可見的。在靶的濺射面的前面設(shè)置屏蔽1045。屏蔽1045具有三個(gè)窗口，其每一個(gè)與濺射靶中的一個(gè)對齊。在多靶濺射源(例如源1000)安裝在濺射室(例如圖7的室700、705、710中的任意一個(gè))中時(shí)，可以在一次傳輸中將三層濺射到襯底上。根據(jù)濺射要求，靶可以由相同的或不同的濺射材料制成。例如，在使用具有在濺射期間是移動的襯底運(yùn)載器(carrier)的系統(tǒng)時(shí)，運(yùn)載器的速度保持恒定是有益的。因此，要求在與任意其它的步驟相同的時(shí)間量中執(zhí)行每一個(gè)工藝步驟。因此，工藝時(shí)間可以通過確定靶的濺射材料來控制。例如，如果希望濺射5埃的鉬然后濺射10埃的鈷，則可以使用具有鉬靶1022和鈷靶IOM和10 的源1000。 通過這種方式，在運(yùn)載器以恒定速度移動時(shí)，濺射在襯底上的鈷層的厚度可以是鉬層厚度的2倍。另一方面，如果期望鉬和鈷的交替層具有相同的厚度，則靶1022和10 是鉬，而靶1024是鈷。
雖然在圖10中磁體沒有被示出或出現(xiàn)在屏蔽1045里面，但是對于之前的實(shí)施例來說，可以將磁體并入到屏蔽1045里面。圖11示出了可以用于圖10的實(shí)施例的屏蔽。屏蔽1145具有多個(gè)窗口，其每一個(gè)都排列在一個(gè)濺射靶的前面，并且將位于每一個(gè)窗口周圍的磁體并入其中。屏蔽可以由金屬材料構(gòu)建并且磁體可以被圍繞在屏蔽的框里面。屏蔽的窗口使得能夠精確地控制等離子體和所濺射的材料。在襯底經(jīng)過接下來的屏蔽時(shí)，每一個(gè)靶的所濺射的材料限制在窗口的開口里面，使得沒有不同材料的交叉濺射。此外，在磁體放置在屏蔽內(nèi)時(shí)，每一個(gè)磁控管的等離子體限制在窗口里面并且沒有發(fā)生來自不同磁控管的等離子體串?dāng)_。圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的工藝模塊的橫截面。除了室1200、1205和1210 使用了圖10的多磁控管濺射源之外，圖12的圖示類似于沿著圖7的線B-B的橫截面。在圖12中，使用三個(gè)屏蔽1M2U244和1M6，每一個(gè)都在相應(yīng)的多磁控管濺射源的前面。由于濺射源具有利用三個(gè)靶的三個(gè)磁控管，每一個(gè)屏蔽具有與靶對齊的三個(gè)窗。可以理解，根據(jù)需要多個(gè)室可以布置在單條或多條線上，正如在‘001專利中所示。在濺射期間運(yùn)載器 1220可以在軌道上以恒定的速度進(jìn)行傳輸，使得將多層濺射在襯底上。另外，每一個(gè)室可以具有多于一個(gè)的多磁控管濺射源。例如，圖13示出了具有三個(gè)源1305、1310和1315的室 1300，其每一個(gè)源具有三個(gè)磁控管。設(shè)置軌道1370用于運(yùn)載器傳送，使得由所有九個(gè)靶掃描過襯底并且被涂敷相同或不同材料的9層?，F(xiàn)有制造技術(shù)預(yù)計(jì)沉積大約50層在磁盤的每一面上，從而在系統(tǒng)的每一側(cè)上要求50個(gè)濺射源，例如二極管濺射或磁控管。使用傳統(tǒng)的技術(shù)，其中每一個(gè)濺射源通過專用的電源來單獨(dú)地供電，對于系統(tǒng)來說這將要求50個(gè)電源。這將顯著地增加系統(tǒng)的成本和尺寸。另一方面，將幾個(gè)濺射源連接到單個(gè)電源是困難的，因?yàn)楸仨毦_地控制傳輸?shù)矫恳粋€(gè)濺射源的功率。這就是在本領(lǐng)域中每一個(gè)濺射源被獨(dú)立地連接到單個(gè)電源的原因。本發(fā)明的一些方面提供了電源裝置，其使得能夠使用單個(gè)電源以為幾個(gè)濺射源提供電壓，而且單獨(dú)地控制傳輸?shù)矫恳粋€(gè)濺射源的功率。以下的是本發(fā)明的實(shí)施例，其使用單個(gè)電源能夠?yàn)槎鄠€(gè)二極管或磁控管濺射源供電。圖14A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)濺射靶的電源的裝置。本實(shí)施例對二極管濺射靶進(jìn)行了最優(yōu)化，其中使用DC源來偏置靶。在圖14A中，使用DC電源1410來為在系統(tǒng)一側(cè)上的一組濺射靶提供電壓(這里，組A包括靶Ml、M3、M5、M7、M9、Mil)，而使用另一個(gè)DC電源1420來為在系統(tǒng)的另一側(cè)上的第二組濺射靶提供電壓(這里，組B包括靶M2、 M4、M6、M8、M10、M12)。如圖所示，將每一個(gè)相對的濺射靶組成一對，使得將材料濺射在襯底的兩側(cè)上(例如，Ml與M2組成一對，M3與M5組成一對等)。襯底在濺射靶的兩個(gè)組之間移動，如虛線箭頭所示出。提供耦合電路以將每一個(gè)濺射靶耦合到電源，并且控制從電源傳輸?shù)桨械墓β省?由于耦合電路對每一個(gè)靶來說都是相同的，將參照靶Ml來解釋(參見圖15)。靶Ml的耦合電路包括充電開關(guān)Q1、電容Cl、功率傳輸開關(guān)Q7和控制電路XI。充電開關(guān)Ql用來連接到電源的負(fù)極端，以便對電容Cl充電。這里，將電源的正極端耦合到地電勢。開關(guān)Ql可以是MOSFET晶體管，并且控制其占空比(圖15中的波形1520) 以便向電容提供適當(dāng)?shù)某潆?圖15中的波形1530)。如圖14中所示(波形1520-1525)， 在這個(gè)特定的示例中，操作充電開關(guān)，使得將在每一個(gè)組處的電源在同一時(shí)間僅耦合到一個(gè)電容。這不是必須的，因?yàn)榭梢詫㈦娫丛谕粫r(shí)間耦合到多于一個(gè)電容，或在同一時(shí)間甚至耦合到所有的電容。功率傳輸開關(guān)Q7將電容Cl耦合到靶Ml，從而使得靶Ml呈現(xiàn)負(fù)電勢。因此，這里的靶是陰極。功率傳輸開關(guān)Q7也可以是MOSFET晶體管，并且控制其占空比(圖15中的波形1540)以便從電容向靶提供適當(dāng)?shù)墓β?圖15中的波形1550)。反饋和控制電路Xl通過控制功率傳輸開關(guān)Q7的占空比，即脈寬和頻率，來控制傳輸?shù)桨械墓β省？刂齐娐稾l還可以通過在檢測到電弧時(shí)立即截止功率傳輸開關(guān)Q7來實(shí)現(xiàn)電弧抑制。應(yīng)當(dāng)理解，耦合到每一個(gè)陰極的控制電路來單獨(dú)控制傳輸?shù)皆撽帢O的功率。因此， 利用對傳輸?shù)矫恳粋€(gè)陰極的功率的精確的控制，單個(gè)電源可以為多個(gè)陰極供電。例如，每一個(gè)電源可以耦合到5-10個(gè)陰極，使得50個(gè)濺射靶的系統(tǒng)可以只需要5-10個(gè)而不是50個(gè)電源。在圖14A的示例中，也可以將每一個(gè)濺射源經(jīng)由電阻耦合到正電勢，這里是MV。 在供電開關(guān)例如由于電弧原因而被截止時(shí)，該正節(jié)點(diǎn)提供放電的路徑。可以將放電路徑耦合到地電勢，然而，正電勢提供改進(jìn)的結(jié)果，因?yàn)樗€幫助排斥累積在靶上的任意的正帶電
1 子。圖14B示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一靶供電裝置。圖14B的實(shí)施例是圖14A 的實(shí)施例的簡化的版本。值得注意的是，圖14B的實(shí)施例中去除了充電開關(guān)，使得電源直接連接到充電電容。通過這種方式，電容總是由電源來充電，因此沒有對充電的占空比進(jìn)行控制。除此以外，圖14B的實(shí)施例類似于圖14A的實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，在圖14B的實(shí)施例中，并聯(lián)地連接一組充電電容，使得將它們的電容相加。在圖14C中的實(shí)施例說明利用了以下事實(shí)通過簡單地用一個(gè)大電容替換所有的一組電容。在圖14C的示例中，組A具有一個(gè)電容Ca，而組B具有一個(gè)電容CB。除此以外，圖14C 的實(shí)施例類似于圖14B的實(shí)施例。因此，應(yīng)該理解，圖14A-14C的實(shí)施例可以通過參照電荷累計(jì)器來概況。在圖14A 中電荷累計(jì)器包括多個(gè)電容，每一個(gè)都具有開關(guān)以控制傳輸?shù)诫娙莸碾姾闪?。在圖14B中電荷累計(jì)器包括直接耦合到電源的多個(gè)電容。在圖14C中的電荷累計(jì)器是直接耦合到電源的單個(gè)電容。當(dāng)然，可以使用電荷累計(jì)器的任意其它的裝置。圖16示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的多個(gè)濺射靶的電源裝置。本實(shí)施例對磁控管濺射進(jìn)行了最優(yōu)化，其中使用RF源來偏置磁控管。在圖16的示例中，組A是由主RF電源 1610和從RF電源1615來供電，而組B是由主RF電源1620和從RF電源1625來供電。將主RF電源1610和1620同步至同相位，而從RF電源1615和1625被驅(qū)動至相對于主RF電源有180度的相移。將電源1610、1615、1620、1625以常規(guī)的方式分別耦合到阻抗匹配電路1612、 1617、1622、1627。阻抗匹配電路可以使用任意的常規(guī)匹配電路(例如，在插圖編號1630中所示的RLC電路)來實(shí)現(xiàn)。電阻R可以簡單地是傳輸線，其被串聯(lián)地耦合到電感L，其中分路電容耦合在電源路徑之間。當(dāng)然，可以使用任意其它的阻抗匹配電路。將阻抗匹配電路1612和1617以交叉的方式耦合到濺射源T1-T6，而將阻抗匹配電路1622和1627以交叉的方式耦合到濺射源T7-T12。因此，以相同的相位來驅(qū)動相對的奇數(shù)編號的濺射源，例如〈Tl，T7>、<Τ3，Τ9>等，而以交叉的方式通過180度相位來驅(qū)動相鄰的濺射源，例如〈Tl，T2>、<T2，Τ3>、<Τ7，Τ8>、<Τ8，Τ9> 等。如發(fā)明者所觀察，盡管每一個(gè)匹配電路將提供適當(dāng)?shù)钠ヅ?，以向幾個(gè)濺射源提供功率，但是功率將不會均等地被提供到所跨過的濺射源。因此，在本示例中，提供進(jìn)一步的調(diào)整以平衡通過通常所連接的濺射靶的功率。將參照組A來解釋負(fù)載平衡。在此示例中，組A包括六個(gè)濺射源Τ1-Τ6，其中Τ1、Τ3和Τ5是由主RF電源1610來供電，而Τ2、Τ4和Τ6是由從RF電源1615來供電。將每一個(gè)濺射源經(jīng)由平衡電路耦合到其相應(yīng)的匹配電路，這里是可變電容C1-C6。在本示例中，使用真空電容，使用電機(jī)Μ1-Μ6該真空電容是可變的。電動真空電容是可以買到的，并且可以使用具有適當(dāng)規(guī)格的任意的常規(guī)電動電容。反饋電路FB1-FB6用于控制電動電容。通過這種方式，每一個(gè)匹配電路使得由電源傳輸?shù)墓β逝c其通常所耦合的濺射源相匹配，而平衡電路，例如可變電容，被用于平衡通過通常所耦合的濺射源所傳輸?shù)目偣β?。圖17示出了具有根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來提供電壓的多個(gè)濺射源的濺射室的示例。在圖17中，濺射裝置1700可以是具有多個(gè)濺射源的單個(gè)濺射室，或彼此相臨的幾個(gè)室。 裝置1700通常將形成具有幾個(gè)裝置1700的濺射系統(tǒng)的一部分。裝置1700在一側(cè)上具有多個(gè)濺射源Τ1-Τ6，以及在另一側(cè)上的相應(yīng)濺射源(未示出)，其與源Τ1-Τ6相對。RF電源1710是主電源并且發(fā)送同步信號1760以便以相對于電源1710具有180度相移來驅(qū)動從RF電源1715。將電源1710耦合到阻抗匹配電路1712， 而將電源1715耦合到阻抗匹配電路1717。將阻抗匹配電路1712經(jīng)由三個(gè)平衡元件Β1、Β3 和Β5耦合到三個(gè)濺射源Τ1、Τ3和Τ5，而將阻抗匹配電路1717經(jīng)由三個(gè)平衡元件Β2、Β4和 Β6耦合到三個(gè)濺射源Τ2、Τ4和Τ6。因此，傳輸?shù)綖R射源Tl、Τ3和Τ5的功率相對于傳輸?shù)綖R射源Τ2、Τ4和Τ6的功率具有180度相移。應(yīng)該理解，在運(yùn)載器1720以箭頭的方向移動時(shí)，襯底1750將被順序地暴露至濺射源Τ1-Τ6下。通過這種方式，襯底1750將被涂敷來自源Τ1-Τ6所濺射的材料，以便在其上形成不同的或相同的層，這取決于源Τ1-Τ6的靶的材料。應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的工藝和技術(shù)本身不涉及任意特定的裝置并且可以由部件的任意適合的組合來實(shí)現(xiàn)。此外，根據(jù)在此描述的教導(dǎo)可以使用各種類型的通用設(shè)備。本發(fā)明還證明對于構(gòu)建專用的裝置以執(zhí)行在此描述的方法步驟是有利的。本發(fā)明已經(jīng)描述了有關(guān)的特定的示例，其旨在用于示出所有方面而不是進(jìn)行限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解硬件、 軟件和固件的許多不同組合將適用于實(shí)施本發(fā)明。例如，所描述的軟件可以通過各種編程或腳本語言來實(shí)現(xiàn)，例如匯編語言、C/C++、perl、shell、PHP、Java、HFSS, CST, EEKO等。本發(fā)明已經(jīng)描述了有關(guān)特定的示例，其旨在用于示出所有方面而不是進(jìn)行限定。 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解硬件、軟件和固件的許多不同組合將適用于實(shí)施本發(fā)明。此外，考慮在此公開的本發(fā)明的說明書和實(shí)施，本發(fā)明的其它實(shí)現(xiàn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。說明書和示例僅僅旨在被認(rèn)為是示意性的，本發(fā)明真正的范圍和精神將由所附權(quán)利要求來表示。
權(quán)利要求
1.一種用于濺射系統(tǒng)的裝置，包括被依次布置的第一組濺射源；被依次并且與所述第一組交叉地進(jìn)行布置的第二組濺射源；被與所述第一組成相反的關(guān)系進(jìn)行布置的第三組濺射源；被依次并且與所述第三組交叉地且與所述第二組成相反的關(guān)系來進(jìn)行布置的第四組濺射源；第一、第二、第三和第四電源，所述第一和第三電源提供同相輸出，而所述第二和第四電源提供同相輸出，所述第二電源提供相對于所述第一電源具有180度相移的輸出；第一、第二、第三和第四匹配電路，分別耦合到所述第一、第二、第三、第四電源；以及，第一、第二、第三和第四組平衡元件，所述第一組平衡元件將所述第一阻抗匹配電路耦合到所述第一組濺射源，所述第二組平衡元件將所述第二阻抗匹配電路耦合到所述第二組濺射源，所述第三組平衡元件將所述第三阻抗匹配電路耦合到所述第三組濺射源，而所述第四組平衡元件將所述第四阻抗匹配電路耦合到所述第四組濺射源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述平衡元件中的每一個(gè)包括為電動真空可變電容的可變電容。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，還包括多個(gè)反饋回路，每一個(gè)所述反饋回路耦合到所述電動真空可變電容中的一個(gè)。
全文摘要
一種用于同時(shí)為多個(gè)濺射源供電的裝置。電源耦合到電荷累計(jì)器。所述電荷累計(jì)器經(jīng)由開關(guān)裝置耦合到幾個(gè)濺射源。每一個(gè)開關(guān)裝置的占空比用來單獨(dú)控制傳輸?shù)矫恳粋€(gè)濺射源的功率。在另一個(gè)裝置中，電源耦合到阻抗匹配電路。所述阻抗匹配電路經(jīng)由幾個(gè)平衡元件耦合到幾個(gè)濺射源。操作每一個(gè)平衡元件以單獨(dú)控制傳輸?shù)剿鰹R射源的功率。
文檔編號H01J37/34GK102243979SQ201110132979
公開日2011年11月16日 申請日期2008年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月16日
發(fā)明者M·巴爾奈斯, P·沃德, T·布魯克 申請人:因特瓦克公司