[发明专利]用于溅射源的脉冲形状控制器

说明书

此处所呈现的实施方式涉及用于基板处理系统的脉冲控制系统。脉冲控制系统包括功率源、系统控制器和脉冲形状控制器。脉冲形状控制器耦接至功率源且与系统控制器连通。脉冲形状控制器包括第一切换组件和第二切换组件。第一切换组件包括具有第一端和第二端的第一切换器。第一切换器可配置于断开状态与导通状态之间。第二切换组件包括具有第一端和第二端的第二切换器。第一切换器在导通状态中且第二切换器在断开状态中。在导通状态中的第一切换器配置成允许将由功率源所供应的脉冲传送通过脉冲形状控制器。

技术领域

此处所述的实施方式一般涉及基板处理系统，且更具体而言，涉及在处理腔室中使用的脉冲形状系统。

背景技术

随着半导体产业引入具有更高效能及更强功能的新一代的集成电路(IC)，形成这些IC的元件的密度增加，同时介于个别部件或元件之间的维度、尺寸及间距减少。以往这些减少仅由使用光刻界定的结构的能力而受限，但具有以微米或纳米测量的维度的装置几何已造成新的限制因子，例如导电互连点的导电性、在导电互连点之间所使用的绝缘材料的介电常数、对小结构的蚀刻或在3DNAND或DRAM形成处理中的其他挑战。这些限制可受益于更耐久、更高热导性和更硬的硬掩模。

在高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)沉积期间，可以介于2-8kHz的频率将高达-2kV的25μs脉冲施加至靶材。对于碳靶材，在基板处理腔室中的电流可飙升至150A峰值。对于金属靶材，在处理腔室中的电流可飙升至400A峰值。当脉冲由功率源关闭时，在系统中维持足够的能量以持续溅射和沉积，直到施加至靶材的电压被放电。此举通常可延续额外的25μs。在此放电期间，电压的下降导致离子能量的下降。因此，低能量离子沉积导致在基板上形成低密度薄膜。传统处理遭受由硬电弧和靶材表面上的微电弧所造成的颗粒。来自重新沉积的结块(nodules)或杂质形成于靶材的表面上，而累积电荷且造成导致颗粒的微放电。

因此，需要改良的基板处理系统。

发明内容

此处所呈现的实施方式一般涉及用于基板处理系统的脉冲控制系统。脉冲控制系统包括功率源、系统控制器和脉冲形状控制器。脉冲形状控制器耦接至功率源且与系统控制器连通。脉冲形状控制器包括第一切换组件和第二切换组件。第一切换组件包括具有第一端和第二端的第一切换器。第一切换器可配置于断开状态与导通状态之间。第二切换组件包括具有第一端和第二端的第二切换器。第二切换器可配置于断开状态与导通状态之间。第一切换器在导通状态中且第二切换器在断开状态中。在导通状态中的第一切换器配置成允许将由功率源所供应的脉冲传送通过脉冲形状控制器。控制器配置成在导通状态与断开状态之间改变第一切换器，且在断开状态与导通状态之间改变第二切换器。

在另一实施方式中，此处公开一种基板处理系统。基板处理系统包括基板处理腔室和耦接至基板处理腔室的脉冲控制系统。基板处理腔室包括腔室主体、盖组件和基板支撑组件。腔室主体具有侧壁和底部。盖组件定位于侧壁上而形成内部空间。盖组件具有靶材，靶材配置成提供可溅射和沉积于基板的表面上的材料源。基板支撑组件设置于内部空间中在盖组件下方。基板支撑组件配置成在处理期间支撑基板。脉冲控制系统包括功率源、控制器和脉冲形状控制器。脉冲形状控制器耦接至功率源和基板处理腔室。脉冲形状控制器与控制器连通。脉冲形状控制器包括第一切换组件和第二切换组件。第一切换组件包括具有第一端和第二端的第一切换器。第一端耦接至功率源且第二端耦接至靶材。第一切换器可配置于断开状态与导通状态之间。第二切换组件包括具有第一端和第二端的第二切换器。第二切换器的第一端耦接至接地。第二切换器的第二端耦接至靶材。第一切换器在导通状态中。第二切换器在断开状态中。在导通状态中的第一切换器配置成允许将由功率源所供应的脉冲传送通过脉冲形状控制器至靶材。控制器配置成响应于检测到供应至靶材的脉冲的脉冲峰值，而在导通状态与断开状态之间改变第一切换器，且在断开状态与导通状态之间改变第二切换器。