专利名称：等离子功率供给装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有多个功率供给单元的等离子功率供给装置以及一种用于运行具有多个功率供给单元的等离子功率供给装置的方法。
背景技术：
在平板显示器(FPD)制造工艺中，在多个步骤中对衬底——例如玻璃板的较大表面均勻地进行镀膜。由建筑玻璃镀膜已知的是，在等离子工艺中借助于溅射/阴极溅射对较大的玻璃表面进行镀膜，更确切地说，既反应地又常规地进行镀膜。为此，借助电流源或者电压源产生等离子体，所述等离子体从目标材料中脱离，所述目标材料沉积在衬底—— 例如玻璃板上。在沉积之前，原子还可以根据所期望的镀膜在反应过程中与气体原子或分
丁纟口口。在建筑玻璃镀膜中，使玻璃板在等离子室(镀膜室)中连续地从溅射源旁边通过， 并且因此镀膜被均勻地镀敷。为此，等离子分布必然在仅仅一个轴线上(即一维地，也就是说与衬底的运动方向垂直地)是均勻的。在建筑玻璃镀膜中，既使用DC溅射工艺也使用中频(MF)溅射工艺。后者以(MF) 功率供给单元运行。在此，由单相电压或多相电压产生经调节的或未经调节的中间电路电压。借助逆变器电路(例如，桥式电路)将中间电路电压转换成中频(MF)交变电压 (10-500kHz)。将MF输出功率信号连接到振荡回路上，所述振荡回落被激励以产生振荡。所述振荡回路可以是串联振荡回路或者是并联振荡回路。借助具有电压源特性的输出功率信号激励串联振荡回路，而借助具有电流源特性的输出功率信号激励并联回路。通常，将MF功率——也就是说由功率供给单元生成的具有10_500kHz范围内的频率的交变信号耦合输出给振荡回路的线圈以及连接到镀膜设备的镀膜室中的两个电极上， 从而在镀膜室中可以产生等离子体。所述电极在MF激励系统中交替地作为阳极和阴极工作。在FPD制造工艺中，由于其尺寸，在不移动衬底的情况下对衬底进行平面地镀膜。因为从几平方米至几十平方米的相对较大的衬底在整个表面上被同时镀膜并且故障率必须非常小——因为FDP不可以由多个部分组装而成，所以对设备、等离子室、电极、目标以及最后对等离子功率供给装置提出新的要求。为了在一个工作步骤中对整个表面进行镀膜，每工作步骤需要比在建筑玻璃镀膜的情况下高得多的功率。为了产生等离子体，FPD制造工艺需要具有50至200kW以及更高功率的功率供给单元。在此，功率供给单元应当可在不造成高耗费的情况下在各个功率等级之间重新配置，即例如从50kW重新配置为100kW。等离子室中的多个目标往往由多个功率供给单元供电。在此，具有挑战的是，在各个功率供给单元的短时间中断或功率波动的情况下也将功率均勻地输送到整个表面上。在等离子镀膜时可能出现电弧，在出现电弧的情况下电流在等离子中寻找导电通道。其原因是除了衬底本身以外等离子室的部件、诸如其内壁也以导电性特别差的材料涂覆，所述材料随后充电到击穿电压。必须避免这样的电弧或者在其出现时尽可能快地熄灭这样的电弧。因此，已知的是，设置电弧识别装置。如果现在对于与磁控管连接的功率供给单元确定已经出现电弧或者有出现电弧的危险，则必须采取相应的应对措施，例如中断功率输送。但是如果在大的等离子室中使用多个磁控管，则此外还须注意，尽可能均勻地进行衬底的镀膜。因此，由各个功率供给单元馈给的等离子工艺应尽可能均勻地进行。
发明内容
本发明的任务是，提供一种等离子功率供给装置，借助所述等离子功率供给装置能够实现较大衬底的尽可能均勻的镀膜。所述任务通过一种具有多个功率供给单元的等离子功率供给装置解决，这些功率供给单元分别包括a)交变信号产生器；b)调制器，所述调制器以至少一个调制信号调制由所述交变信号产生器产生的交变信号；c)调制信号输入端，所述调制信号输入端与所述调制器连接；d)调制信号输出端，所述调制信号输出端与另一个功率供给单元的至少一个调制输入端连接。通过所述措施，能够以同一调制信号调制所有在每个功率供给单元中生成的交变信号。通过合适的调制信号，一方面可以调节或者控制功率供给单元的输出功率，另一方面可以产生功率供给单元的输出信号，所述输出信号重复和/或在一确定的时间段内不向所对应的等离子工艺提供功率或者仅仅向所对应的等离子工艺提供小的功率。因此，例如可以减少或者完全避免等离子室中电弧的产生。每个功率供给单元可以具有各自的调制信号产生器，所述调制信号产生器与调制信号输出端和/或调制器连接。此外，通过功率供给单元彼此连接的方式，可以使由不同的功率供给单元生成的调制信号彼此叠加，并且因此以多个调制信号调制在一个功率供给单元中生成的交变信号。如果在一个功率供给单元中输出功率波动(这可能具有不同原因)，则功率供给单元的调制信号产生器可以使其他功率供给单元与所述功率波动同步。可以设置外部的调制信号生成器，其与至少一个功率供给单元的调制信号输入端连接。通过预先给定外部的调制信号，可以控制功率供给单元中的至少一个的输出功率、优选控制所有功率供给单元的输出功率。功率供给单元的调制信号输出端和调制信号输入端可以实现在一个共同的接口中。由此可以特别简单地构造和实现调制信号输入端和调制信号输出端。所述交变信号产生器可以被构造为自由振荡器(Freisctwinger)。这意味着，交变信号的频率不是外部预先给定的，而是自动地基于振荡回路的组件的大小产生。这还意味着，各个功率供给单元的交变信号不是彼此同步的。通过使用输送给所有功率供给单元的调制信号可以进行同步。尤其是可以实现功率供给单元的输出信号的经同步的起振和衰减，这导致均勻的镀膜。功率供给单元可以通过调制信号输入端和调制信号输出端串行地彼此连接。这意味着功率供给单元的简单布线。可以对等离子工艺中的变化快速地进行反应。功率供给单元可以具有直流电压产生器，用于生成中间电路电压，交变信号产生器连接到所述中间电路电压上。每个功率供给单元都可以连接到双阴极单元上。双阴极单元特别适于对较大的衬底表面进行镀膜。此外，至少一个调制信号产生器还可以包括电弧识别装置或者与电弧识别装置连接。由此可以根据识别到的电弧或者即将产生的电弧产生调制信号并且将所述调制信号传递给至少一个另外的功率供给单 元，从而可以相应地调制所述功率供给单元或两个功率供给单元的交变信号。此外，一种用于运行具有多个功率供给单元的等离子功率供给装置的方法也在本发明的范围内，其中，在每个功率供给单元中，a)产生交变信号；b)以至少一个调制信号调制所产生的交变信号；c)其中，作为调制信号使用在相应的功率供给单元中产生的调制信号和/或外部产生的调制信号。功率供给单元可以被如此连接在一起，使得一个功率供给单元可以将其调制信号强制地施加给另一个功率供给单元，并且可以附加地从外部叠加一个调制信号。因此，同步地并且以相同的调制信号调制功率供给单元的全部交变信号。在此，可以将在一个功率供给单元中产生的调制信号输送给至少一个另外的功率供给单元。因此，能够以同一调制信号调制产生调制信号的功率供给单元的交变信号以及另一个功率供给单元的交变信号，其中所述调制信号被输送给所述另一个功率供给单元。 这导致均勻的等离子镀膜工艺。此外可以规定将在一个功率供给单元中产生的调制信号输送给所有其他的功率供给单元，从而以同一调制信号调制所有功率供给单元。此外可以规定每个功率供给单元产生一个调制信号，所述调制信号被分别输送给所有其他的功率供给单元。因此，每个功率供给单元都可以对识别到的电弧做出反应，并且迫使其他的功率供给单元以相同的程度进行反应，以便使较大面积的衬底的镀膜保持统
ο在此可以规定在至少一个功率供给单元中产生经调制的输出信号，其方式是，以一个内部生成调制信号和一个外部生成的调制信号调制交变信号。在每个功率供给单元中可以产生直流电压，并且随后从所述直流电压出发产生交变信号。优选地借助所谓的自由振荡器产生交变信号。对于大面积的等离子镀膜工艺，有利的是，由每个功率供给单元产生具有IOkHz 至500kHz范围内的频率和> 50kW的功率的交变信号。在每个功率供给单元中可以产生具有另一频率的交变信号。这尤其是可以通过在功率供给单元中使用自由振荡器来实现。在至少一个功率供给单元中可以实施电弧识别，从而可以保护衬底免受电弧损害。如已经提到的那样，可以在功率供给单元以外产生调制信号，并且将所述调制信号输送给至少一个功率供给单元。优选地，将所述调制信号串行地输送给所有功率供给单元，从而以同一调制信号调制所有交变信号并且由此进行同步。特别地，由此可以进行功率调节。本发明的其他特征和优点由以下根据示出本发明重要细节的附图对本发明的实施例进行的描述以及由权利要求书得出。各个特征可以单独地或者以任意组合的形式在本发明的变型方案中实现。
在附图中示意性地示出本发明的优选实施例并且以下参考附图对其进行阐述。附图示出图1 等离子功率供给装置的示意图；图2 两个功率供给单元，它们的调制输入端以及调制输出端彼此连接；图3a 第一功率供给单元的具有第一频率的交变信号；图北第二功率供给单元的具有第二频率的交变信号；图如一个调制信号；图4b 已经以图如的调制信号进行调制的图3a的交变信号；图如已经以图如的调制信号进行调制的图北的交变信号；图fe —个替代的调制信号；图恥已经以图fe的调制信号进行调制的图3a的交变信号；图5c 已经以图fe的调制信号进行调制的图北的交变信号；图6a —个替代的调制信号；图6b 已经以图6a的调制信号进行调制的图3a的交变信号；图6c 已经以图6a的调制信号进行调制的图北的交变信号；图7a —个替代的调制信号；图7b 已经以图7a的调制信号进行调制的图3a的交变信号；图7c 已经以图7a的调制信号进行调制的图北的交变信号；图通过图如和图fe的调制信号的叠加组成的调制信号；图8b :以图8a的调制信号进行调制的图3a的交变信号；图8c 以图8a的调制信号进行调制的图北的交变信号；图9a 通过图如和图6a的调制信号的叠加组成的调制信号；图9b 以图9a的调制信号进行调制的图3a的交变信号；图9c 以图9a的调制信号进行调制的图北的交变信号；图IOa 通过图如和图7a的调制信号的叠加组成的调制信号；图IOb 以图IOa的调制信号进行调制的图3a的交变信号；图IOc 以图IOa的调制信号进行调制的图北的交变信号；图Ila:第一调制信号；图lib 第二调制信号；图lie 通过图Ila和图lib的调制信号的叠加产生的调制信号；图Ild 以图Ilc的调制信号进行调制的图3a的交变信号；
图lie 以图lie的调制信号进行调制的图3b的交变信号。
具体实施例方式
图1以示意图示出等离子供电装置10。在等离子室11中设置有衬底12，所述衬底12由多个磁控管13、14、15镀膜。磁控管可以由具有磁体的双阴极装置构成。衬底12的镀膜由此尽可能均勻地进行。基本上，通过每个磁控管13、14、15实施各自的等离子工艺。 磁控管13、14、15分别由功率供给单元16、17、18供给功率。功率供给单元16、17、18是所谓的MF供电装置。这意味着，它们产生交变信号，所述交变信号产生10至500kHz范围内的频率。如果交变信号没有通过调制信号进行调制，则在输出端上提供所述交变信号并且由此控制磁控管13、14、15。在各个功率供给单元16-18中生成的交变信号可以具有不同的频率。但是这些交变信号可以通过一个或多个调制信号进行调制，使得在功率供给单元 16、17、18的输出端上施加经调制的交变信号。通过调制信号，可以使施加在功率供给单元
16、17、18的输出端上的经调制的交变信号同步。功率供给单元16、17、18分别具有调制信号接口 19、20、21。通过调制信号接口 19、 20、21，功率供给单元16、17、18彼此连接，使得在功率供给单元16、17、18中生成的调制信号也可以被传输给其它的功率供给单元16、17、18。此外，可选地设置有外部的调制信号生成器22，其可以产生调制信号并且可以将所述调制信号输送给至少一个功率供给单元16、
17、18。由于功率供给单元16、17、18通过调制接口19、20、21的串联，在调制信号产生器22 中产生的调制信号也可被提供给所有的功率供给单元16、17、18。图2以详细示图示例性地示出功率供给单元16、17。每个功率供给单元16、17包括一个交变信号产生器30、31，所述交变信号产生器30、31分别连接到直流供电装置32、33 上并且具有逆变器34、35以及用于产生交变信号的振荡回路36、37。此外，每个功率供给单元16、17具有调制信号产生器38、39，所述调制信号产生器38、39可以包括电弧识别装置。 交变信号以及调制信号被提供给调制器40、41，在所述调制器40、41中产生输出信号，尤其是经调制的交变信号。此外，调制信号产生器38、39分别与调制信号输出端42、43连接，其中，调制信号输出端42、43分别与另一个功率供给单元16、17的至少一个调制信号输入端 44,45连接。调制信号输入端44、45又与调制器40、41连接，从而能够以两个调制信号产生器38、39的调制信号调制通过交变信号产生器30、31生成的交变信号。调制信号输入端44 和调制信号输出端42形成接口 19并且调制信号输入端45和调制信号输出端43形成接口 20。在图3a中示出了交变信号50，所述交变信号50例如由交变信号产生器30产生并且具有第一频率。在图3b中示出了第二频率的交变信号51，所述交变信号51例如由交变信号生成器31产生。如果不存在调制信号，则信号50、51作为输出信号提供给磁控管13、14。在图4a中示出了调制信号，所述调制信号例如由外部的调制信号生成器22产生。 在此情况中，调制信号52是脉冲信号。通过以信号52调制信号50产生在图4b中示出的信号53。通过以调制信号52调制交变信号51产生在图4c中示出的信号54。可以看出， 在位置55、56处在短时间间隔内没有向磁控管13、14提供功率。这同时进行，因为通过调制信号52实现同步。
在图fe中示出了替代的、正弦形的调制信号57。所述信号例如也可以是外部预先给定的。以调制信号57调制信号50产生图恥的经调制的交变信号58。相应地以调制信号57调制交变信号51产生图5c的信号59。在此也可以看出，通过调制信号57使具有不同的频率的交变信号50、51同步。因此，同步地以类似方式给向磁控管13、14输送功率。图6a示出另一调制信号60。通过以调制信号60调制交变信号50产生图6b的信号61。通过以调制信号60调制交变信号51产生图6c的信号62。在图7a中示出了调制信号63的另一示例。如果以调制信号63调制交变信号50，则产生在图7b中示出的信号 64。通过以调制信号63调制交变信号51产生图7c的信号65。如从图2的描述中可以得出的，也可以向调制器40、41输送多个调制信号。通过调制信号52、57的叠加产生在图8a中示出的调制信号66。通过以调制信号66调制交变信号50产生在图8b中示出的信号67。相应地通过以调制信号66调制交变信号51产生图8c的信号68。调制信号52和60的叠加产生图9a的调制信号69。以所述信号调制交变信号50产生图9b的信号70，并且以信号61调制交变信号51产生图9c的信号71。图IOa绘出通过调制信号52和63的叠加而产生的调制信号72。以所述信号调制交变信号50产生图IOb的信号73，并且以信号72调制信号51产生图IOc的信号74。图Ila示出例如由调制信号生成器38产生的并且用附图标记75表示的调制信号。图lib示出例如由调制信号生成器39产生的调制信号。所述信号用附图标记76 表示。信号75、76既输送给调制器40也输送给调制器41，从而产生最终得到的调制信号 77。以调制信号77调制交变信号50产生信号78，并且以信号77调制交变信号51产生信号79。在此也可看出，信号78、79是彼此同步的。此外，图Ila至lie示出功率供给单元 16,17可以将其调制信号强制地施加给其它的功率供给单元16、17。
权利要求
1.等离子功率供给装置(10)，具有多个功率供给单元(16-18)，这些功率供给单元分别包括a)交变信号产生器(30，31)；b)调制器(40，41)，所述调制器以至少一个调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76) 调制由所述交变信号产生器(30，31)产生的交变信号(50，51)；c)调制信号输入端G4，45)，所述调制信号输入端与所述调制器(40，41)连接；d)调制信号输出端G2，43)，所述调制信号输出端与另一个功率供给单元的至少一个调制输入端(44，4 连接。
2.根据权利要求1所述的等离子功率供给装置，其特征在于，设有外部的调制信号生成器(22)，所述外部的调制信号生成器与至少一个功率供给单元的调制信号输入端04， 45)连接。
3.根据以上权利要求中任一项所述的等离子功率供给装置，其特征在于，在每个功率供给单元(16-18)中设有调制信号产生器(38，39，22)，所述调制信号产生器与所述调制器 (40，41)和/或所述调制输出端(40，41)连接。
4.根据以上权利要求中任一项所述的等离子功率供给装置，其特征在于，一个功率供给单元(16-18)的所述调制信号输出端(42，4 和所述调制信号输入端(44,4 是实现在一个接口(19-21)中的。
5.根据以上权利要求中任一项所述的等离子功率供给装置，其特征在于，所述交变信号产生器(30，31)被构造为自由振荡器。
6.根据以上权利要求中任一项所述的等离子功率供给装置，其特征在于，所述功率供给单元(16-18)通过所述调制信号输入端和调制信号输出端02-45)串行地彼此连接。
7.根据以上权利要求中任一项所述的等离子功率供给装置，其特征在于，所述功率供给单元(16-18)具有用于产生中间电路电压的直流电压产生器(32，33)，所述交变信号产生器(30，31)连接到所述中间电路电压上。
8.根据以上权利要求中任一项所述的等离子功率供给装置，其特征在于，每个功率供给单元(16-18)都连接到双阴极单元(13-15)上。
9.根据以上权利要求中任一项所述的等离子功率供给装置，其特征在于，至少一个调制信号产生(38，39)包括电弧识别装置或者与电弧识别装置连接。
10.用于运行具有多个功率供给单元(16-18)的等离子功率供给装置(10)的方法，其中，在每个功率供给单元(16-18)中，a)产生交变信号(50，51)；b)以至少一个调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)调制所产生的交变信号(50，51)；c)其中，作为调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)使用在相应的功率供给单元中产生的调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)和/或外部产生的调制信号(52，57， 60,63,66,69,72,75,76)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，将在一个功率供给单元(16-18)中产生的调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)输送给至少一个另外的功率供给单元 (16-18)。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其特征在于，将在一个功率供给单元(16-18) 中产生的调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)输送给所有其他的功率供给单元 (16-18)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，每个功率供给单元(16-18)产生一个调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)，所述调制信号被分别输送给所有其他的功率供给单元(16-18)。
14.根据以上权利要求10至13中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个功率供给单元(16-18)中产生经调制的输出信号，其方式是，以内部生成的调制信号和外部生成的调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)调制所述交变信号(50，51)。
15.根据以上权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，在每个功率供给单元(16-18)中产生直流电压。
16.根据以上权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，由每个功率供给单元(16-18)产生具有IOkHz至500kHz范围内的频率和>50kW的功率的交变信号(50，51)。
17.根据以上权利要求10至16中任一项所述的方法，其特征在于，在每个功率供给单元(16-18)中产生具有另一频率的交变信号(50，51)。
18.根据以上权利要求10至17中任一项所述的方法，其特征在于，在至少一个功率供给单元(16-18)中实施电弧识别。
19.根据以上权利要求10至18中任一项所述的方法，其特征在于，在所述功率供给单元(16-18)以外产生调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)，并且将所述调制信号输送给至少一个功率供给单元(16-18)。
全文摘要
本发明涉及一种具有多个功率供给单元(16-18)的等离子功率供给装置(10)，这些功率供给单元(16-18)分别包括a)交变信号产生器(30，31)；b)调制器(40，41)，所述调制器以至少一个调制信号(52，57，60，63，66，69，72，75，76)调制由所述交变信号产生器(30，31)产生的交变信号(50，51)；c)调制信号输入端(44，45)，所述调制信号输入端与所述调制器(40，41)连接；d)调制信号输出端(42，43)，所述调制信号输出端与另一个功率供给单元的至少一个调制输入端(44，45)连接。
文档编号H01J37/32GK102160140SQ200880131189
公开日2011年8月17日 申请日期2008年9月20日 优先权日2008年9月20日
发明者P·维德穆特 申请人:许廷格电子两合公司