用于多靶溅射系统的电源装置的制作方法

专利名称：用于多靶溅射系统的电源装置的制作方法
技术领域：
本发明的总体领域涉及溅射技术，并且具体而言，涉及一种用于多磁控管溅射系统的独特电源装置。
背景技术：
溅射技术在本领域中是公知的并且用于薄层的形成。该技术用于例如半导体制造和硬盘制造。Fairbaim等人的美国专利6,919,001中公开了一种利用用于硬盘制造的溅射室的系统的示例。在该系统中，以靶的形式提供待沉积到衬底上的材料，并且使用磁控管来向衬底上溅射靶材。在一些系统中，衬底是移动的，而在其它的系统中衬底是固定的。
图1示出了使用磁控管的常规溅射室。在图1中，真空室100具有支持衬底110的衬底支持架105。在该特定的示例中衬底支持架105是固定的，但是在其它结构中为了扫描在靶组件125前面的衬底110，衬底支持架105可以是移动的。磁控管115包括磁体120，其位于靶125后面。靶125具有面向衬底110的溅射材料130的层。在磁控管115中的磁体120的使用有助于捕获靠近靶的等离子体中的二次电子。电子沿着磁场线135周围的螺旋形路径，因此与靠近靶的等离子物质发生更多的电离碰撞。这增强了靠近靶的等离子体的离子化，导致更高的溅射速度。
靶是由结合至垫板的靶材130构建的。垫板的一个功能是有助于将耙固定到磁控管。
然而，在靶材130具有导磁率时，很难控制磁力线。如在图1中的虚曲线137所示，在磁体120的前面处发出并且结束的磁力线可以沿着在溅射材料130内部的路径。该线对等离子物质的离子化没有贡献，因为这些线不离开靶。另一方面，如实曲线135所示，从其侧面发出的磁力线延伸到靶侧之外。结果，等离子体约束变得困难，特别是在耙很小时。也就是说，很难将等离子体限制在靶前方的小区域里。
随着技术的进步，有时候需要沉积尺寸日益变薄的多个层，特别是在电子技术中，例如半导体器件和磁盘。因此，衬底需要依次暴露至几个不同材料的靶以形成不同材料的层的"堆"。例如，在现代可记录的介质中，例如硬盘，沉积铂和钴的交错的层以形成磁可记录介质。这些层中的每一层可能会日益变薄，例如，在5-20埃的数量级。特别是对于硬盘新发明的垂直磁记录技术的情况下。结果，衬底可能需要重复地循环通过不同的溅射室，以沉积有时由多达50个不同的层构成的材料堆。
因此，需要一种系统，其能对等离子体约束进行更好的控制以增加沉积速度。此外，需要一种能更快地沉积多层以减少衬底在多个溅射室中的循环的系统。另外，在使用多靶时，需要一种系统，其能以低成本高效率并且节省空间的方式来为每一个耙供电。

发明内容
提供本发明以下的发明内容，以给出对本发明的一些方面和特征的基本理解。该发明内容不是本发明的扩展性总览，并且同样不是旨在特别地确定本发明的关键或重要元件，或描述本发明的范围。它唯一的目的是以简化的形式介绍本发明的一些概念，以作为以下将给出的更详细描述的开始。
本发明的实施例提供了一种系统，其增强了对等离子体约束的控制。本发明的实施例还提供了一种系统，其减少衬底在溅射室中的循环。本发明的实施例能以低成本高效率并且节省空间的方式对溅射室中的多个靶供电并且对其进行控制。
在本发明中的一个方面中，提供使用导电屏蔽(conductive shield)来改善等离子体约束。在本发明的另一个方面，通过将磁体并入导电屏蔽中来进一步改善等离子体约束。
在本发明的一个方面中，衬底在溅射室中的循环通过使每一个室中具有多个靶材而减少。在本发明的一个方面中，单个电源被多路转接以对几 个溅射靶同时地供电。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于同时为多个溅射源供电的电
源装置，包括DC电源；电荷累计器(charge accumulator),其耦合到所 述电源；多个功率传输开关，每一个所述功率传输开关耦合在所述电荷累 计器与所述多个溅射源中的相应一个之间；以及控制器，其启动所述功率 传输开关中的每一个以单独地控制从所述电荷累计器传输到所述多个溅射 源中的每一个的功率量。所述电荷累计器可以包括电容。所述电荷累计器 可以包括多个电容，每一个所述电容耦合到所述功率传输开关中的一个。 所述电源装置可以进一步包括多个充电开关，每一个所述充电开关耦合在 所述电源与所述多个电容中的一个之间。所述控制器可以包括多个反馈电 路，每一个所述反馈电路耦合到所述功率传输开关中的一个。所述多个反 馈电路中的每一个还可以包括电弧检测电路。所述电源装置还可以包括多 个放电路径，每一个所述放电路径耦合到所述溅射源中的一个。所述多个 放电路径中的每一个可以包括正电势节点。所述控制器可以包括多个控制 电路，每一个所述控制电路耦合到所述功率传输开关中的一个。
根据本发明的一个方面，提供一种用于同时对多个溅射源供电的电源 装置，包括RF电源；耦合到所述电源的阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路 包括至少一个电感和一个电容；多个可变电容，每一个所述可变电容耦合 在所述阻抗匹配电路与所述多个溅射源中的相应一个之间；以及控制器， 其启动所述可变电容中的每一个以单独控制从所述阻抗匹配电路传输到所 述多个溅射源的功率量。所述可变电容中的每一个包括电动(motorized) 可变真空电容。所述控制器可以包括多个反馈回路，每一个所述反馈回路 耦合到相应的电动可变真空电容。所述电源装置还可以包括第二RF电源， 其以180度的相位提供输出给所述RF电源输出；第二阻抗匹配电路，其耦 合到所述第二RF电源，第二阻抗匹配电路包括至少一个电感和一个电容； 第二组可变电容，其每一个耦合在所述第二阻抗匹配电路与所述多个溅射 源中相应一个没有耦合到所述阻抗匹配电路的溅射源之间；以及第二控制
器，其启动所述第二组可变电容中的每一个以单独控制从所述第二阻抗匹 配电路所传输的功率量。所述多个溅射源以依次的次序来布置并且以交叉的次序来耦合到所述阻抗匹配电路和第二阻抗匹配电路。所述可变电容中 的每一个可以包括电动可变真空电容。所述第二控制器可以包括第二组反 馈回路，每一个所述反馈回路耦合到相应的电动可变真空电容。
根据本发明的一个方面，提供一种用于溅射系统的装置，包括被依 次布置的第一组溅射源；被依次并且与第一组溅射源交叉地进行布置的第 二组溅射源；被以与第一组溅射源成相反的关系进行布置的第三组溅射源; 被依次并且与第三组溅射源交叉地且与第二组成相反的关系进行布置的第 四组溅射源；第一、第二、第三、第四电源，第一和第三电源提供同相位 的输出，而第二和第四电源提供同相位的输出，第二电源提供相对于第一 电源有180度相移的输出；第一、第二、第三、第四匹配电路分别耦合到 第一、第二、第三、第四电源；第一、第二、第三、第四组平衡元件，第 一组平衡元件将第一阻抗匹配电路耦合到第一组溅射源，第二组平衡元件 将第二阻抗匹配电路耦合到第二组溅射源，第三组平衡元件将第三阻抗匹 配电路耦合到第三组溅射源，而第四组平衡元件将第四阻抗匹配电路耦合 到第四组溅射源。所述平衡元件中的每一个可以包括可变电容。每一个可 变电容可以包括电动可变真空电容。所述装置还可以包括多个反馈回路， 每一个所述反馈回路耦合到所述电动可变真空电容中的一个。


被并入到本文并且构成本说明书的一部分的附图例示了本发明的实施 例，并且与以下描述一起用于解释并且说明本发明的原理。所述附图旨在 以图解的方式来说明示范性实施例的主要特征。所述附图既不是旨在描述 实际实施例的每一个特征，也不是旨在描述所描述的元件的相对尺寸，因 此没有按照比例绘制。
图1示出了根据现有技术的溅射室。
图2是示出了根据本发明的实施例具有增强的等离子体约束的磁控管 的概念图。
图3是示出了根据本发明的实施例具有增强的等离子体约束的磁控管 的概念图。
图4是示出了根据本发明的实施例具有增强的等离子体约束的磁控管的概念图。
图5示出了根据本发明的实施例具有增强的等离子体约束的磁控管。 图6示出了在屏蔽645周围或内侧的磁体650的装置。 图7示出了根据本发明的实施例的旁路系统的一部分。 图8示出了室710的横截面。
图9示出了根据本发明的实施例的溅射源的横截面。 图10示出了根据本发明的实施例的多靶溅射源1000的透视图。 图11示出了可以用于图10的实施例的屏蔽。 图12示出了根据本发明的实施例的工艺模块的横截面。 图13示出了根据本发明实施例具有三个源的室，其中每一个源具有三 个磁控管。
图14A-14C示出了根据本发明的实施例的为多个溅射靶供电的装置。
图15示出了根据图14A的实施例的电源的功率调制。
图16示出了根据本发明的另一个实施例用于多个磁控管的电源的装置。
图17示出了根据本发明的实施例的被提供电压的具有多个溅射源的溅 射室的示例。
具体实施例方式
本发明的各种实施例总体上涉及一种用于将不同材料的层溅射到衬底 (例如，磁记录介质)上的系统。系统可以使用几个溅射室，每一个具有 用于几个耙的溅射磁控管装置，或具有几个不同的材料的靶。在靶与衬底 之间提供金属屏蔽。可以将磁体并入到屏蔽中以帮助控制等离子体约束。
图2是示出了根据本发明的实施例的具有增强的等离子体约束的磁控 管的概念图。在图2的实施例中，使用了如图l所示的相同的磁控管215。 然而，在延伸超过靶225的前面的位置增加磁体240。在本结构中，布置磁 体240的磁极以"拉"在靶的外围处的磁力线，以便使得该线呈现为内部 的路径，或靠近靶。与此同时，磁体240推在靶的中央的线，以保持穿过 靶的前方处的空间的所有的线仍然与靶非常近。
在图2中的特定的示例中，布置磁体220使得北极在靶的侧面处，而南极在靶的中央处。在这种结构中，应该放置磁体240以使得它们的南极
靠近靶并且它们的北极点远离耙。通过这种方式，磁体240的南极吸引从 磁体220的北极发出的磁力线，而排斥朝向磁体220的南极(即，朝向耙 225的中央)的磁力线。通过这种方式，等离子体被限制到仅在耙的前方的 区域，而没有延伸到靶的侧面之外，这与图1的装置的情况是一样的。
图3是示出了根据本发明的实施例具有增强的等离子体约束的磁控管 的概念图。在图3的实施例中，使用了如图l所示的相同的磁控管315。然 而，己经在靶325的前溅射面或在其后面增加了磁体340。在本结构中，布 置磁体340的磁极以便"拉"在耙的外围处的磁力线，以便使得这些线呈 现为内部的路径，或靠近靶。通过将磁力线推到靶，靶是饱和的并且磁力 线从靶的端面突出，如在图3中所示。
在图3中的特定的示例中，布置磁体320以使得北极在靶的侧面处， 而南极在耙的中央处。在这种结构中，应该放置磁体340以使得它们的北 极靠近靶而它们的南极点远离靶。通过这种方式，磁体320的北极排斥朝 着靶325的侧面的磁力线。通过这种方式，等离子体被限制到仅在靶的前 方的区域，并且没有延伸到靶的侧面之外，这与图1的装置的情况是一样 的。
图4是示出了根据本发明的实施例具有增强的等离子体约束的磁控管 的概念图。在图4的实施例中，使用了如在图l所示的相同的磁控管415。 然而，等离子体/溅射屏蔽445被放置在靶425的溅射面的前方。在本实施 例中，等离子体/溅射屏蔽由导电材料制成的，然而，也可以使用非导电材 料。此外，在本实施例中，已经在面向靶425的屏蔽445的端面处或在其 后面增加了磁体440。通过将等离子体屏蔽445和磁体440放置在靶的前方， 实现了增强的等离子体约束。此外，实现了对溅射物质的增强的控制，因 为该屏蔽防止所溅射的物质到达靶的侧面之外。
图5示出了根据本发明的实施例具有增强的等离子体约束的磁控管， 该磁控管实现了图4中所示的概念。在图5的实施例中，磁控管515具有 安装在其上的靶525。等离子体/溅射屏蔽545被放置在靶525的前面，其 面向靶525的溅射面530。在本实施例中，磁体540放置在屏蔽545内部， 如虚线所说明。图6示出了在屏蔽645的周围或内部的磁体640的装置。这种装置可以用在图5的实施例。
图7示出了根据本发明的实施例的旁路系统的一部分，其有益于在衬 底上溅射不同材料的连续层。本示例中的系统特别适合于制造记录介质， 例如记录磁盘，其需要在衬底的两侧都溅射不同材料的多个交替层。在这 个特定的示例中，仅示出了 3个室，但是该装置可以被重复以形成任意数
量的室，如以上所引用的'001专利所说明。
在图7的实施例中，可以建造室700、 705和710中的每一个，其总体 上类似于在'001专利中所示的室。也就是说，每一个室具有用于抽空其处 理部件的装置、用于传送衬底运载器720的装置，以及在每一侧上的两个 溅射源。在图7中对于每一个室只有一个溅射源被示出732、 734和736， 由于另一溅射源是在另一面，在这个透视图是不可见的。每一个溅射源具 有给定材料制成的溅射靶，使得通过选择适当的靶并且让衬底运载器依次 地从一个室移动到另一个室，不同材料的层可以溅射在衬底750上。例如 靶732可以具有铂，靶734具有钴，而靶736具有铂，由此在衬底上溅射
铂、钴、铂.......的交替层。
图8示出了沿着室710的线A-A的横截面。如图8中所示，室810 具有两个溅射源836和838。溅射源中的每一个构建成类似于图5中所示的 实施例，所以每一个溅射源具有屏蔽844、 846和位于所述屏蔽中的磁体(未 示出)。衬底沿着箭头所示的路径移动。在衬底位于室内部时，衬底支持架 或者可以停止直到完成溅射，或者也可以继续移动以扫描在溅射源前面的 衬底。衬底放置得非常接近屏蔽，使得仅在屏蔽的窗口内包含溅射物质。
虽然在图7中所描述的实施例在衬底上溅射交替层中是有效的，但是 如上所指出，垂直记录技术比常规的平行记录技术要求更多的层。另一方 面，垂直记录技术的层非常薄，因此要求很短的溅射时间。图9示出了根 据本发明的实施例的溅射源的横截面，其具有用于离散地溅射单独的层的 多个耙。
在图9中，溅射源具有外壳905，两个磁控管910、 915位于所述外壳 内。磁控管910、 915中的每一个分别具有安装在其上的靶920、 925。所述 靶可以是由相同的或不同的溅射材料制成。设置等离子体/溅射屏蔽945， 其具有两个窗912、 914，分别与靶920、 925中的一个对齐。在本实施例中，还可以在屏蔽945处或之内设置磁体940;然而，在其它实施例中可以省略磁体。
图10是根据本发明的实施例的多靶溅射源1000的透视图。除了设置 在单个源1000之内的三个磁控管和三个溅射靶之外，图10中的溅射源有 些类似于图9中所示出的溅射源。如图所示，源的外壳1005容纳三个靶 1022、 1024和1026。驱动这些靶的磁控管在这个透视图中是不可见的。在 靶的溅射面的前面设置屏蔽1045。屏蔽1045具有三个窗口，其每一个与溅 射靶中的一个对齐。
在多靶溅射源(例如源1000)安装在溅射室(例如图7的室700、 705、 710中的任意一个)中时，可以在一次传输中将三层溅射到衬底上。根据溅 射要求，耙可以由相同的或不同的溅射材料制成。例如，在使用具有在溅 射期间是移动的衬底运载器(carrier)的系统时，运载器的速度保持恒定是 有益的。因此，要求在与任意其它的步骤相同的时间量中执行每一个工艺 步骤。因此，工艺时间可以通过确定靶的溅射材料来控制。例如，如果希 望溅射5埃的铂然后溅射IO埃的钴，则可以使用具有铂靶1022和钴靶1024 和1026的源1000。通过这种方式，在运载器以恒定速度移动时，溅射在衬 底上的钴层的厚度可以是铂层厚度的2倍。另一方面，如果期望铂和钴的 交替层具有相同的厚度，则靶1022和1026是铂，而靶1024是钴。
虽然在图10中磁体没有被示出或出现在屏蔽1045里面，但是对于之 前的实施例来说，可以将磁体并入到屏蔽1045里面。图11示出了可以用 于图10的实施例的屏蔽。屏蔽1145具有多个窗口，其每一个都排列在一 个溅射靶的前面，并且将位于每一个窗口周围的磁体并入其中。屏蔽可以 由金属材料构建并且磁体可以被围绕在屏蔽的框里面。屏蔽的窗口使得能 够精确地控制等离子体和所溅射的材料。在衬底经过接下来的屏蔽时，每 一个耙的所溅射的材料限制在窗口的开口里面，使得没有不同材料的交叉 溅射。此外，在磁体放置在屏蔽内时，每一个磁控管的等离子体限制在窗 口里面并且没有发生来自不同磁控管的等离子体串扰。
图12示出了根据本发明的实施例的工艺模块的横截面。除了室1200、 1205和1210使用了图IO的多磁控管溅射源之外，图12的图示类似于沿着 图7的线B-B的横截面。在图12中，使用三个屏蔽1242、 1244和1246，每一个都在相应的多磁控管溅射源的前面。由于溅射源具有利用三个耙的 三个磁控管，每一个屏蔽具有与耙对齐的三个窗。可以理解，根据需要多 个室可以布置在单条或多条线上，正如在'001专利中所示。在溅射期间运 载器1220可以在轨道上以恒定的速度进行传输，使得将多层溅射在衬底上。
另外，每一个室可以具有多于一个的多磁控管溅射源。例如，图13示出了 具有三个源1305、 1310和1315的室1300，其每一个源具有三个磁控管。 设置轨道1370用于运载器传送，使得由所有九个靶扫描过衬底并且被涂敷 相同或不同材料的9层。
现有制造技术预计沉积大约50层在磁盘的每一面上，从而在系统的每 一侧上要求50个溅射源，例如二极管溅射或磁控管。使用传统的技术，其 中每一个溅射源通过专用的电源来单独地供电，对于系统来说这将要求50 个电源。这将显著地增加系统的成本和尺寸。另一方面，将几个溅射源连 接到单个电源是困难的，因为必须精确地控制传输到每一个溅射源的功率。 这就是在本领域中每一个溅射源被独立地连接到单个电源的原因。
本发明的一些方面提供了电源装置，其使得能够使用单个电源以为几 个溅射源提供电压，而且单独地控制传输到每一个溅射源的功率。以下的 是本发明的实施例，其使用单个电源能够为多个二极管或磁控管溅射源供 电。
图14A示出了根据本发明的实施例的多个溅射靶的电源的装置。本实 施例对二极管溅射耙进行了最优化，其中使用DC源来偏置靶。在图14A 中，使用DC电源1410来为在系统一侧上的一组溅射靶提供电压(这里， 组A包括靶M1、 M3、 M5、 M7、 M9、 Mll)，而使用另一个DC电源1420 来为在系统的另一侧上的第二组溅射靶提供电压(这里，组B包括靶M2、 M4、 M6、 M8、 MIO、 M12)。如图所示，将每一个相对的溅射耙组成一对， 使得将材料溅射在衬底的两侧上(例如，Ml与M2组成一对，M3与M5 组成一对等)。衬底在溅射靶的两个组之间移动，如虚线箭头所示出。
提供耦合电路以将每一个溅射靶耦合到电源，并且控制从电源传输到 靶的功率。由于耦合电路对每一个靶来说都是相同的，将参照靶M1来解释 (参见图15)。耙M1的耦合电路包括充电开关Q1、电容C1、功率传输开 关Q7和控制电路X1。充电幵关Q1用来连接到电源的负极端，以便对电容C1充电。这里，
将电源的正极端耦合到地电势。开关Ql可以是MOSFET晶体管，并且控 制其占空比(图15中的波形1520)以便向电容提供适当的充电(图5中 的波形1530)。如图14中所示(波形1520-1525)，在这个特定的示例中， 操作充电开关，使得将在每一个组处的电源在同一时间仅耦合到一个电容。 这不是必须的，因为可以将电源在同一时间耦合到多于一个电容，或在同 一时间甚至耦合到所有的电容。
功率传输开关Q7将电容Cl耦合到靶Ml,从而使得耙Ml呈现负电 势。因此，这里的靶是阴极。功率传输开关Q7也可以是MOSFET晶体管， 并且控制其占空比(图15中的波形1540)以便从电容向靶提供适当的功率 (图15中的波形1550)。反馈和控制电路X1通过控制功率传输开关Q7的 占空比，即脉宽和频率，来控制传输到靶的功率。控制电路X1还可以通过 在检测到电弧时立即截止功率传输开关Q7来实现电弧抑制。
应当理解，耦合到每一个阴极的控制电路来单独控制传输到该阴极的功
率。因此，利用对传输到每一个阴极的功率的精确的控制，单个电源可以 为多个阴极供电。例如，每一个电源可以耦合到5-10个阴极，使得50个溅 射靶的系统可以只需要5-10个而不是50个电源。
在图14A的示例中，也可以将每一个溅射源经由电阻耦合到正电势，这 里是24V。在供电开关例如由于电弧原因而被截止时，该正节点提供放电 的路径。可以将放电路径耦合到地电势，然而，正电势提供改进的结果， 因为它还帮助排斥累积在靶上的任意的正带电离子。
图14B示出了根据本发明的实施例的另一靶供电装置。图14B的实施例 是图14A的实施例的简化的版本。值得注意的是，图14B的实施例中去除 了充电开关，使得电源直接连接到充电电容。通过这种方式，电容总是由 电源来充电，因此没有对充电的占空比进行控制。除此以外，图14B的实 施例类似于图14A的实施例。
应当理解，在图14B的实施例中，并联地连接一组充电电容，使得将它 们的电容相加。在图14C中的实施例说明利用了以下事实通过简单地用 一个大电容替换所有的一组电容。在图14C的示例中，组A具有一个电容 CA，而组B具有一个电容CB。除此以外，图14C的实施例类似于图14B的实施例。
因此，应该理解，图14A-14C的实施例可以通过参照电荷累计器来概况。 在图14A中电荷累计器包括多个电容，每一个都具有开关以控制传输到电 容的电荷量。在图14B中电荷累计器包括直接耦合到电源的多个电容。在 图14C中的电荷累计器是直接耦合到电源的单个电容。当然，可以使用电 荷累计器的任意其它的装置。
图16示出了根据本发明的实施例的多个溅射靶的电源装置。本实施例 对磁控管溅射进行了最优化，其中使用RF源来偏置磁控管。在图16的示 例中，组A是由主RF电源1610和从RF电源1615来供电，而组B是由主 RF电源1620和从RF电源1625来供电。将主RF电源1610和1620同步 至同相位，而从RF电源1615和1625被驱动至相对于主RF电源有180度 的相移。
将电源1610、 1615、 1620、 1625以常规的方式分别耦合到阻抗匹配电 路1612、 1617、 1622、 1627。阻抗匹配电路可以使用任意的常规匹配电路 (例如，在插图编号1630中所示的RLC电路)来实现。电阻R可以简单 地是传输线，其被串联地耦合到电感L，其中分路电容耦合在电源路径之间。 当然，可以使用任意其它的阻抗匹配电路。
将阻抗匹配电路1612和1617以交叉的方式耦合到溅射源T1-T6，而将 阻抗匹配电路1622和1627以交叉的方式耦合到溅射源T7-T12。因此，以 相同的相位来驱动相对的奇数编号的溅射源，例如<丁1，丁7>、 <丁3,丁9>等， 而以交叉的方式通过180度相位来驱动相邻的溅射源，例如<丁1，丁2>、 <T2,T3>、 <T7，T8>、 〈T8,T9〉等。
如发明者所观察，尽管每一个匹配电路将提供适当的匹配，以向几个溅 射源提供功率，但是功率将不会均等地被提供到所跨过的溅射源。因此， 在本示例中，提供进一步的调整以平衡通过通常所连接的溅射靶的功率。 将参照组A来解释负载平衡。
在此示例中，组A包括六个溅射源Tl-T6，其中T1、 T3和T5是由主 RF电源1610来供电，而T2、 T4和T6是由从RF电源1615来供电。将每
一个溅射源经由平衡电路耦合到其相应的匹配电路，这里是可变电容 Cl-C6。在本示例中，使用真空电容，使用电机M1-M6该真空电容是可变的。电动真空电容是可以买到的，并且可以使用具有适当规格的任意的常
规电动电容。反馈电路FB1-FB6用于控制电动电容。通过这种方式，每一 个匹配电路使得由电源传输的功率与其通常所耦合的溅射源相匹配，而平 衡电路，例如可变电容，被用于平衡通过通常所耦合的溅射源所传输的总功率。
图17示出了具有根据本发明的实施例来提供电压的多个溅射源的溅射 室的示例。在图17中，溅射装置1700可以是具有多个溅射源的单个溅射 室，或彼此相临的几个室。装置1700通常将形成具有几个装置1700的溅 射系统的一部分。
装置1700在一侧上具有多个溅射源T1-T6，以及在另一侧上的相应溅射 源(未示出)，其与源T1-T6相对。RF电源1710是主电源并且发送同步信 号1760以便以相对于电源1710具有180度相移来驱动从RF电源1715。 将电源1710耦合到阻抗匹配电路1712，而将电源1715耦合到阻抗匹配电 路1717。将阻抗匹配电路1712经由三个平衡元件Bl、 B3和B5耦合到三 个溅射源T1、 T3和T5，而将阻抗匹配电路1717经由三个平衡元件B2、 B4和B6耦合到三个溅射源T2、 T4和T6。因此，传输到溅射源Tl、 T3 和T5的功率相对于传输到溅射源T2、 T4和T6的功率具有180度相移。
应该理解，在运载器1720以箭头的方向移动时，衬底1750将被顺序地 暴露至溅射源T1-T6下。通过这种方式，衬底1750将被涂敷来自源T1-T6 所溅射的材料，以便在其上形成不同的或相同的层，这取决于源Tl-T6的 靶的材料。
应当理解，在此描述的工艺和技术本身不涉及任意特定的装置并且可以 由部件的任意适合的组合来实现。此外，根据在此描述的教导可以使用各 种类型的通用设备。本发明还证明对于构建专用的装置以执行在此描述的 方法步骤是有利的。本发明已经描述了有关的特定的示例，其旨在用于示 出所有方面而不是进行限定。本领域技术人员将理解硬件、软件和固件的 许多不同组合将适用于实施本发明。例如，所描述的软件可以通过各种编 程或脚本语言来实现，例如汇编语言、C/C++、 perl、 shell、 PHP、 Java、 HFSS、 CST、 EEKO等。
本发明已经描述了有关特定的示例，其旨在用于示出所有方面而不是进行限定。本领域技术人员将理解硬件、软件和固件的许多不同组合将适用于实施本发明。此外，考虑在此公开的本发明的说明书和实施，本发明的其它实现对本领域技术人员来说将是显而易见的。说明书和示例仅仅旨在被认为是示意性的，本发明真正的范围和精神将由所附权利要求来表示。
权利要求
1、一种用于同时为多个溅射源供电的电源装置，包括DC电源；电荷累计器，其耦合到所述电源；多个功率传输开关，每一个所述功率传输开关耦合到所述电荷累计器与所述多个溅射源中的相应一个之间；以及，控制器，启动所述功率传输开关中的每一个以单独控制从所述电荷累计器传输到所述多个溅射源中的每一个的功率量。
2、 根据权利要求1所述的电源装置，其中，所述电荷累计器包括电容。
3、 根据权利要求l所述的电源装置，其中，所述电荷累计器包括多个 电容，每一个所述电容耦合到所述功率传输开关中的一个。
4、 根据权利要求3所述的电源装置，还包括多个充电开关，每一个所 述充电开关耦合在所述电源与所述多个电容中的一个之间。
5、 根据权利要求l所述的电源装置，其中，所述控制器包括多个反馈 电路，每一个所述反馈电路耦合到所述功率传输开关中的一个。
6、 根据权利要求5所述的电源装置， 一个还包括电弧检测电路。
7、 根据权利要求l所述的电源装置， 述放电路径耦合所述溅射源中的一个。
8、 根据权利要求7所述的电源装置， 一个包括正电势节点。其中，所述多个反馈电路中的每 还包括多个放电路径，每一个所 其中，所述多个放电路径中的每
9、 根据权利要求8所述的电源装置，其中，所述控制器包括多个控制电路，每一个所述控制电路耦合到所述功率传输开关中的一个。
10、 一种用于同时为多个溅射源供电的电源装置，包括RF电源；耦合到所述电源的阻抗匹配电路，所述阻抗匹配电路包括至少一个电感和一个电容；多个可变电容，每一个所述可变电容耦合到所述阻抗匹配电路与所述多个溅射源中的相应一个之间；以及，控制器，启动所述可变电容中的每一个以单独控制从所述阻抗匹配电路传输到所述多个溅射源中的每一个的功率量。
11、 根据权利要求10所述的电源装置，其中，所述可变电容中的每一个包括电动可变真空电容。
12、 根据权利要求ll所述的电源装置，其中，所述控制器包括多个反馈回路，每一个所述反馈回路耦合到相应的电动可变真空电容。
13、 根据权利要求10所述的电源装置，还包括第二RP电源，以180度相位提供输出给所述RF电源的输出；耦合到所述第二RF电源的第二阻抗匹配电路，所述第二阻抗匹配电路包括至少一个电感和一个电容；第二组可变电容，其每一个耦合在所述第二阻抗匹配电路与所述多个溅射源中的相应一个没有耦合到所述阻抗匹配电路的溅射源之间；以及，第二控制器，启动所述第二组可变电容中的每一个以单独控制从所述第二阻抗匹配电路所传输的功率量。
14、 根据权利要求13所述的电源装置，其中，所述多个溅射源以依次的次序进行布置，并且以交叉的次序耦合到所述阻抗匹配电路和所述第二阻抗匹配电路。
15、 根据权利要求14所述的电源装置，其中，所述可变电容中的每一个包括电动可变真空电容。
16、 根据权利要求15所述的电源装置，其中，所述第二控制器包括第二组反馈回路，每一个所述反馈回路耦合到相应的电动可变真空电容。
17、 一种用于溅射系统的装置，包括被依次布置的第一组溅射源；被依次并且与所述第一组交叉地进行布置的第二组溅射源；被与所述第一组成相反的关系进行布置的第三组溅射源；被依次并且与所述第三组交叉地且与所述第二组成相反的关系来进行布置的第四组溅射源，；第一、第二、第三和第四电源，所述第一和第三电源提供同相输出，而所述第二和第四电源提供同相输出，所述第二电源提供相对于所述第一电源具有180度相移的输出；第一、第二、第三和第四匹配电路，分别耦合到所述第一、第二、第三、第四电源；以及，第一、第二、第三和第四组平衡元件，所述第一组平衡元件将所述第一阻抗匹配电路耦合到所述第一组溅射源，所述第二组平衡元件将所述第二阻抗匹配电路耦合到所述第二组溅射源，所述第三组平衡元件将所述第三阻抗匹配电路耦合到所述第三组溅射源，而所述第四组平衡元件将所述第四阻抗匹配电路耦合到所述第四组溅射源。
18、 根据权利要求17所述的装置，其中，所述平衡元件中的每一个包括可变电容。
19、 根据权利要求18所述的装置，其中，每一个可变电容包括电动真空可变电容。
20、根据权利要求19所述的装置，还包括多个反馈回路，每一个所述反馈回路耦合到所述电动真空可变电容中的一个。
全文摘要
一种用于同时为多个溅射源供电的装置。电源耦合到电荷累计器。所述电荷累计器经由开关装置耦合到几个溅射源。每一个开关装置的占空比用来单独控制传输到每一个溅射源的功率。在另一个装置中，电源耦合到阻抗匹配电路。所述阻抗匹配电路经由几个平衡元件耦合到几个溅射源。操作每一个平衡元件以单独控制传输到所述溅射源的功率。
文档编号H01J37/34GK101689469SQ200880008645
公开日2010年3月31日 申请日期2008年2月19日 优先权日2007年2月16日
发明者M·巴尔奈斯, P·沃德, T·布鲁克 申请人:因特瓦克公司