速率增强的脉冲DC溅射系统的制作方法

本发明总体上涉及一种溅射系统，更具体而言，涉及脉冲DC溅射。
背景技术：
：溅射过去包括在真空腔室中产生磁场并且引起该腔室中的等离子体束撞击牺牲靶，从而有时在与工艺气体反应之后引起该靶溅射(喷射)材料，该材料然后被沉积为基板上的薄膜层。溅射源可以采用磁控管，该磁控管利用强电场和磁场来将带电的等离子体粒子局限在靶的表面附近。通常提供阳极以便在离子离开而碰撞靶时从等离子体收集电子以保持等离子体中性。多年来，本行业已进行过各种尝试以使得溅射效率最大化、减少功率消耗需求、使得系统的热负荷最小化、使得电弧最小化和/或增加系统中可以使用的基板的类型。此外，在聚乙烯基板上溅射薄膜(例如，二氧化钛(TiO2)薄膜或者二氧化硅(SiO2)薄膜)在工业上存在独特的挑战，因为聚乙烯是具有低熔点或者低耐热性的塑料。当前可用的溅射系统，无论是DC还是AC类型的系统，都要求高热负荷以实现TiO2或者SiO2的溅射和/或沉积，然而由高电流密度导致的这种高热负荷有效地排除了聚乙烯作为用于许多预期高功率应用的适当基板。使问题复杂的是，如果例如通过降低所施加的功率而使得当前可用的溅射系统中的热负荷下降到不熔化聚乙烯或者以其它方式使得聚乙烯不适当的水平，那么沉积速率下降到导致低质量的沉积层的点和/或使溅射所需要的时间增加至从商业角度来看使得聚乙烯用作为基板是不可行的点。因此，仍然存在对于一种在较低热负荷下提供提高的溅射沉积速率的设备的需求。技术实现要素：本文所公开的实施例通过提供一种系统、方法或具有用于脉冲直流溅射的指令的非瞬时性存储器来解决上述需求。在一些方面中，提供一种脉冲直流溅射系统。该系统可以具有等离子体腔室，该等离子体腔室包围耦合到第一靶的第一磁控管、耦合到第二靶的第二磁控管以及阳极。第一电源可以耦合到第一磁控管和阳极，并且被配置为在每个周期期间在阳极与第一磁控管之间提供具有正电势和负电势的周期性的第一电源电压。第二电源可以耦合到第二磁控管和阳极，并且被配置为在每个周期期间在阳极与第二磁控管之间提供具有正电势和负电势的周期性的第二电源电压。控制器可以对第一电源电压和第二电源电压的负载周期进行相位同步和控制，以向阳极施加双极阳极电压，该双极阳极电压是周期性的第一电源电压和周期性的第二电源电压的组合。控制器可以使第一磁控管电压与第二磁控管电压相位同步。被施加到阳极的组合阳极电压的幅值可以是第一磁控管电压和第二磁控管电压的总和的幅值的至少80％。在一些方面中，提供一种非瞬时性存储器，其包括非瞬时性指令。非瞬时性指令是以下指令至少其中之一：能够由处理器执行以便执行方法的指令，以及能够由现场可编程门阵列访问以便将现场可编程门阵列配置为执行该方法的指令。该方法可以包括：在第一时间段使得第一电源向等离子体腔室中的第一磁控管施加具有第一电压和第一电流的第一溅射功率，并且在第一时间段使得第二电源向等离子体腔室中的第二磁控管施加具有第二电压和第二电流的第二溅射功率，其中，第一电压和第二电压提供总和溅射电压。该方法还可以包括：在第一时间段之后的第二时间段使得第一电源向等离子体腔室中的阳极施加第一阳极功率，以及在第二时间段使得第二电源向阳极施加第二阳极功率，其中，第一阳极功率和第二阳极功率提供具有组合电压和组合电流的组合阳极功率。该组合电压的幅值可以是总和溅射电压的幅值的至少80％。第一时间段可以是由第一时间段和第二时间段构成的溅射周期的至少70％。在一些方面中，提供一种脉冲直流溅射的方法。该方法可以包括提供等离子体腔室，该等离子体腔室包围耦合到第一靶的第一磁控管、耦合到第二靶的第二磁控管、以及阳极；第一电源，该第一电源耦合到第一磁控管和阳极；第二电源，该第二电源耦合到第二磁控管和阳极；以及控制器，该控制器被配置为控制第一电源和第二电源来执行方法。该方法可以包括：在第一时间段使得第一电源向第一磁控管施加具有第一电压和第一电流的第一溅射功率，以及在第一时间段使得第二电源向第二磁控管施加具有第二电压和第二电流的第二溅射功率，该第一电压和第二电压提供总和溅射电压。该方法还可以包括：在第一时间段之后的第二时间段使得第一电源向阳极施加第一阳极功率，并且在第二时间段使得第二电源向阳极施加第二阳极功率，该第一阳极功率和第二阳极功率提供具有组合电压和组合电流的组合阳极功率。该组合电压的幅值可以是总和溅射电压的幅值的至少80％。第一时间段可以是由第一时间段和第二时间段构成的溅射周期的至少70％。附图说明图1是示出了溅射系统的一些方面的框图；图2是溅射系统中的功率施加的一些方面的图；图3是示出了可以在图1中所示的系统中实施的一些硬件部件的方面的框图；图4是本文中所公开的方法的流程图；图5是对示例性系统所供给的功率的图形描绘；图6是本文中描述的示例性系统的热负荷测试结果与传统AC系统相比较的图形描绘；图7是使用本文中所描述的系统在4kW下产生的热负荷与传统AC系统在4kW下相比较的图形描述；图8是使用本文中所描述的系统在4kW下产生的热负荷与传统AC系统在8kW下相比较的图形描述；以及图9是使用本文中公开的不同设置的示例性系统所达到的膜厚度或沉积速率与不同的传统AC系统相比较的图形描述。具体实施方式本文中使用的词语“示例性”的意思是“充当示例、实例或者例示”。不必认为本文中被描述为“示例性”的任何实施例较其它实施例是优选的或者有利的。例如，当功率被施加到第一磁控管104、第二磁控管106时，电源140、142将产生具有第一极性的电流和电压，并且当功率被施加到阳极108时，电源140、142将产生具有与第一极性相反的第二极性的电流和电压。“功率周期”旨在指代时间段，该时间段包括具有第一极性的电压的功率的时间接着具有第二极性的电压的功率的时间。此外，出于本公开内容的目的，所有的术语，具体而言诸如“同时地”和“等于”之类的术语，意指“在工艺或制造控制的容限范围内”。例如，将理解的是，诸如单元120之类的同步单元可能未在电源140、142之间实现完美同步，因此术语“同时(同时地)”应当被理解为“基本上同时(同时地)”。现在转到图1，现在详细描述示例性脉冲直流溅射系统100。概括而言，与在先的AC双磁控管溅射方案和脉冲DC单磁控管溅射方案相比较，系统100通过在特定电流下输送较高功率，而为用户提供实现较高沉积速率的能力。更具体而言，在特定的功率水平下，与在先的AC溅射系统相比较，本文中公开的系统100的一些实施例可以将端部模块(endblock)或者磁控管中的RMS电流削减约一半。因此，在端部模块额定电流受限的情况下，如所公开的系统100可以实现接近两倍的功率的输送，而同时保持在端部模块额定电流极限内。在更加具体的示例中，网式涂布机(webcoater)可以使用系统100，该涂布机过去致力于在运行超过7天的生产期间将溅射工艺维持在可管理的温度下，以提高沉积速率和质量。在当前可用的系统中，网式涂布机将通风设备应用于等离子体腔室101以减少热，这与没有通风设备的系统相比较使生产率提高了35％。相反地，当前公开的系统100甚至在应用冷却之前提供了加倍的生产率。亦即，本文中公开的系统100和/或方法400甚至在施加相同功率之下也可以降低基板经受的热负荷或热，并且可以被实践以便同当前可用的系统中所实现的这些相比较，在缩短的时间段内将高质量的材料层(例如，二氧化硅(SiO2)或二氧化钛(TiO2))施加到聚乙烯基板上，而不破坏聚乙烯基板。SiO2或TiO2层可以厚于当前可用的设计中可以实现的厚度。系统100可以提供的沉积速率约为DC单磁控管溅射或脉冲DC单磁控管溅射的沉积速率的1.5倍，并且约为AC双磁控管溅射或双极型脉冲DC溅射的沉积速率的2倍，其中所经受的热负荷是当前可用的溅射系统中所经受的热负荷的一半。系统100可以包括等离子体腔室101，其包围与第一靶103接合的第一磁控管102，与第二靶105接合的第二磁控管104，以及阳极108。系统100可以包括基板122，系统100在溅射工艺中在基板122之上沉积薄膜材料。可以提供第一双极型可控脉冲DC供电装置112(或第一双极型DC供电装置112)和第二双极型可控脉冲DC供电装置114(或第二双极型DC供电装置114)。第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114可以分别从第一直流(DC)供电装置116和第二DC供电装置118接收直流功率。第一双极型DC供电装置112可以经由一个或多个电源引线124耦合到第一磁控管102，并且被配置为将溅射功率施加到第一靶103。类似地，第二双极型DC供电装置114可以耦合到第二磁控管104，并且被配置为将溅射功率施加到第二靶105。第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114可以经由一个或多个引线128耦合到阳极108，更具体地，电接头129可以将起始于第一双极型DC供电装置112的第一阳极引线113耦合到起始于第二双极型DC供电装置114的第二阳极引线115。亦即，第一电源140可以通过引线124、113和128经由第一磁控管102可操作地耦合到第一靶103和阳极108，而第二电源142可以通过引线126、115和128经由第二磁控管104可操作地耦合到第二靶105和阳极108。在一些实施例中，阳极可以是等离子体腔室101的壁；然而，在其它实施例中并且如所示的，阳极108可以是浮置阳极108，并且还可以具有气体入口107和多个气体出口109，使得空心阴极效应能够有助于保持出口洁净从而操作更加稳定。本领域技术人员会理解，由于阳极108是电源输送电路的一部分，在入口107处进入的气体打破其键的可能性增大。例如，在氧气离开多个出口109时，氧气O2较为可能分成两个氧原子，而在氮气离开多个出口109时，氮气N2较为可能分成两个氮原子，导致在基板122上的膜比在未使用提供空心阴极效应的阳极108的情况下所预期的质量高。一些实施例提供系统100，该系统100维持阳极不会如本行业所公知的而“消失”，并且，在本文中所公开的系统中，可以通过在多个出口109中的空心阴极放电和/或通过在施加阳极功率期间直接进行溅射，来在较高温度下通过操作来清洁阳极108或者使其保持清洁。在一些实施例中，系统100将阳极108(其可以是浮动气体阳极)维持在适于维持清洁阳极的相对高的温度下，同时不会引起腔室101内的热负荷和/或基板122经受的热负荷变得太高以致损坏基板122，例如其中的聚乙烯基板，其中，阳极108可以是浮动气体阳极。在一些实施例中，系统100可以将阳极108维持在100摄氏度或者更高。在一些实施例中，系统100可以将阳极108维持在约150摄氏度的温度。在一些实施例中，例如当网式涂布机将二氧化钛(TiO2)或者二氧化硅(SiO2)沉积至聚乙烯基板上而使得阳极108处于使用中时，系统100可以将阳极108维持在150摄氏度或者更低。在一些实施例中，例如当处于被玻璃涂布机使用中时，系统100可以将阳极108维持在200摄氏度或者更高。继续图1，包括同步单元120的控制器144可以通过将在本文的后续部分中被描述的方式来对来自第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114的功率信号进行同步。在一些实施例中，第一电源140可以包括第一双极型可控脉冲DC供电装置112和第一DC供电装置116。类似地，第二电源可以包括第二双极型可控脉冲DC供电装置114和第二DC供电装置118。值得注意的是，第一供电装置140和第二供电装置142中的每一个都可以被布置和配置为知晓第一供电装置140和第二供电装置142中的另一个，而不试图控制第一供电装置140和第二供电装置142中的另一个的操作。申请人已经通过以下方式实现这种“知晓而不进行控制”：首先配置第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114中的每一个的负载周期(例如，40kHz)，并且随后耦合同步单元120，并且配置第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114中的一个以被视为出于频率同步目的的发射器，并且配置第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114中的另一个以被视为出于频率同步目的的接收器。相反，第一DC供电装置116和第二DC供电装置118中的每一个是独立的，并不依赖于对第一DC供电装置116和第二DC供电装置118中的另一个的知晓而正常地运行。尽管未要求，但是在一个实施方式中，第一DC供电装置116和第二DC供电装置118均可以由美国科罗拉多州柯林斯堡的先进能源工业公司所出售的一个或多个ASCENT直流供电装置来实现。并且第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114均可以由ASCENTDMS双磁控管溅射附件来实现，该ASCENTDMS双磁控管溅射附件同样由美国科罗拉多州柯林斯堡的先进能源工业公司所出售。在此实施方式中，第一电源140和第二电源142均被实现为AMS/DMS堆栈，其中，ASCENT直流供电装置可以提供连续DC功率并执行电弧管理功能，并且DMS双磁控管溅射附件由该连续DC功率产生脉冲DC波形。有益地，DMS双磁控管溅射附件可以位于紧邻腔室101的位置，并且ASCENT直流供电装置可以位于远离腔室101的位置(例如，在远的架中)。在此实施方式中120同步单元可以通过DMS附件的共激机(CEX)功能来实现。在另一实施例中，第一电源140和第二电源142中的每一个都可以由集成脉冲DC供电装置来实现。现在转向图2，在一些实施例中，控制器144和/或同步单元120可以被配置为使得第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114或者第一电源140和第二电源142同时分别向第一磁控管104和第二磁控管106施加溅射功率，之后同时对阳极108施加阳极功率。在一些实施例中，可以向磁控管102、104和阳极108施加一个周期的功率。如图2中所示的，同步单元120可以被配置为在第一时间段t1使第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114向磁控管104、106施加功率，随后在第二时间段t2向阳极108施加功率，其中，第一时间段t1是包括第一时间段t1和第二时间段t2的溅射周期的80％。第二时间段t2可以是周期的约20％。在一些实施例中，第一时间段t1可以是周期的至少70％，或者，在一些实施例中，在周期的70％与90％之间。第二时间段t2可以小于周期的30％，或者在周期的30％与10％之间。在一些实施例中，第一时间段t1可以在周期的80％与90％之间，并且第二时间段t2可以在周期的20％与10％之间。在一些实施例中，第一时间段t1可以在周期的85％与90％之间，并且第二时间段t2可以在周期的15％与10％之间。如本文中进一步所论述的，控制器144可以被配置为控制第一电源140和第二电源142，并且可以具有非瞬时性存储器，其包括用于实现本文中所描述的方法的非瞬时性指令。例如，非瞬时性指令可以是现场可编程门阵列可访问的，以配置现场可编程门阵列来执行一种或多种方法。在一些实施例中，非瞬时性指令是处理器可执行的和/或现场可编程门阵列可访问的，以配置现场可编程门阵列来执行一种或多种方法。在其它实施例中，控制器144的一个或多个方面可以由硬件(例如，专用集成电路)来实现，该硬件持续地被配置为控制第一电源140和第二电源142，以实现本文中所描述的一种或多种方法。现在转向图2，详细地描述了可以由系统100执行的溅射过程的某些新颖性和创新性方面。如图2中所示的，系统100可以被配置为在第一时间段t1向第一磁控管102施加具有第一电压V1的第一功率。同时，或者在第一时间段t1，系统100可以向第二磁控管104施加具有第二电压V2的第二功率。在一些实施例中，第一电压V1的幅值可以与第二电压V2的幅值基本上相同，尽管应当理解，该数值是高度理想化的，并且在实践中可能不会完美地匹配。在第一时间段t1内溅射功率的施加中，同时施加的第一功率和第二功率可以产生任意总和电压V总和。即，术语“总和电压V总和”并非旨在意指该系统作为一个整体经受总和电压，而是，第一磁控管102可以经受一个电压并且第二磁控管104可以经受一个电压，其中出于分析的目的对该电压进行求和。继续图2，第二时间段t2可以在第一时间段t1之后。在第二时间段t2期间，系统100可以被配置为使得第一电源140向阳极108施加具有第三电压V3的阳极功率，并且基本上同时使得第二电源142向阳极108施加具有第四电压V4的阳极功率。即，因为第三阳极电压V3和第四阳极电压V4一起被施加在阳极108处，所以第三电压V3和第四电压V4可以被组合以便在第二时间段t2向阳极108施加具有组合电压V组合的组合功率。值得注意的是，当两个电源140、142向阳极108同时施加功率时，阳极电流是可加的；然而，产生的组合电压V组合可以不必是第三电压V3和第四电压V4的总和，并且，并且通常不是其总和。本领域技术人员将理解的是，V1，V2和V组合都受腔室中的阻抗的影响。虽然图2中的图形描绘是非常理想化的，但可以提供对功率和电压的近似。在一些实施例中，第一电压V1可以在约300伏特与约800伏特之间。在一些实施例中，第一电压V1可以是至少400伏特。第二电压V2的幅值可以与第一电压V1的幅值基本相等。可以采用均方根或者RMS来对电压进行求值。还应当注意的是，可以相对于阳极108来分别对V1和V2进行测量，而可以相对于地来对V组合进行测量。例如简要地参考图5，所示出的是例示了顶部迹线的示波器，该顶部迹线例示了相对于地的阳极电压或V组合，而底部迹线例示了被施加到第一磁控管102的相对于阳极108的电压。在一些实施例中，V组合是V总和的至少70％。在一些实施例中，V组合是V总和的至少80％。结合本文中所公开的实施例描述的方法可以直接在以下中被实现：硬件、被编码在非瞬时性处理器可读介质中的处理器可执行指令、或两者的组合。参考图3，例如，示出了描绘物理部件的框图，可利用该物理部件来实现根据示例性实施例的控制器144。如所示出的，在此实施例中，显示器部312和非易失性存储器320耦合到总线322，该总线也耦合到随机存取存储器(“RAM”)324、处理部(其包括N个处理部件)326、现场可编程门阵列(FPGA)327以及包括N个收发器的收发器部件328。尽管图3中描绘的部件表示物理部件，但是图3并非旨在为详尽的硬件图；因而，在图3中描绘的许多部件可以通过常见构造来实现或者分布在附加物理部件之中。而且，可设想，可以利用其它现有和尚待开发的物理部件和架构来实施参考图3描述的功能部件。此显示器部312通常操作用于为用户提供用户界面，并且在若干实施例中，该显示器通过触摸屏显示器来实现。通常，非易失性存储器320是非瞬时性存储器，其用于存储(例如，持续地存储)数据和处理器可执行代码(包括与实现本文中所描述的方法相关联的可执行代码)。在一些实施例中，例如，非易失性存储器320包括引导加载程序代码、系统操作代码、文件系统代码和非瞬时性处理器可执行代码，其用于便于执行参考图4所描述的方法。在许多实施方式中，非易失性存储器320通过闪存(例如，NAND或ONENAND存储器)来实现，但是可预期的是，也可以利用其它存储器类型。尽管可以执行来自非易失性存储器320的代码，但是非易失性存储器中的可执行代码典型地被加载至RAM324中，并且由处理部326中的N个处理部件中一个或多个来执行。与RAM324相连接的N个处理部件通常操作用于执行被存储在非易失性存储器320中的指令，以使得电源140、142能够实现一个或多个目的。例如，用于实现参考图4所描述的方法的非瞬时性处理器可执行指令可以被持续地存储在非易失性存储器320中，并且由与RAM324连接的N个处理部件来执行。如本领域技术人员将意识到的，处理部326可以包括视频处理器、数字信号处理器(DSP)、图形处理单元(GPU)以及其它处理部件。另外地或者可替代地，FPGA327可以被配置为实现本文中所描述的方法(例如，参考图4所描述的方法)的一个或多个方面。例如，非瞬时性FPGA配置指令可以被持续地存储在非易失性存储器320中，并且由FPGA327访问(例如，在引导期间)以配置FPGA327从而实现控制器144的功能。输入部件操作用于接收指示被施加到第一磁控管102和/或第二磁控管104的功率的一个或多个方面的信号。在输入部件处接收的信号例如包括电压、电流和/或功率。输出部件通常操作用于提供一个或多个模拟信号或数字信号，以实现第一电源140和/或第二电源142的操作方面。例如，输出部分可以是信号，该信号使得第一电源112和/或第二电源114实现参考图4所描述的一些方法。在一些实施例中，输出部件操作用于调整第一电源140和/或第二电源142的频率和负载周期。所描绘的收发器部件328包括N个收发器链，其可以用于经由无线网络或有线网络与外部设备进行通信。N个收发器链中的每一个都可以表示与特定通信方案(例如，WiFi、以太网、Profibus等等)相关联的收发器。现在转向图4，现在更详细地描述在一些实施例中可以由系统100来执行的溅射方法400。方法400可以包括提供等离子体腔室、第一电源、第二电源和其它溅射部件402。提供402可以通过提供系统(例如，参考图1-3描述的系统100)来实现。方法400可以包括使得第一电源在第一时间段向第一磁控管施加第一溅射功率404。方法400还可以包括使得第二电源在第一时间段向第二磁控管施加第二溅射功率406，该第一溅射功率和该第二溅射功率提供总和溅射电压。在一些实施例中，方法400可以包括计算被施加到第一磁控管和第二磁控管的总和溅射功率、总和溅射电压和总和溅射电流中的一个或多个414。方法400还可以包括使得第一电源在第一时间段之后的第二时间段向阳极施加第一阳极功率408。方法400还可以包括使得第二电源在第二时间段向阳极施加第二阳极功率410，该第一阳极功率和第二阳极功率提供组合阳极功率。方法400可以包括将到阳极的阳极功率组合412，以使得具有电流和电压的组合阳极功率具有一电压，该电压的幅值为总合溅射电压的幅值的至少80％。在方法400中，第一时间段可以是溅射周期的至少80％，该溅射周期由第一时间段和第二时间段构成。在一些实施例中，第一时间段是溅射周期的至少70％。在一些实施例中，组合阳极电压具有至少800伏特的幅值。在一些实施例中，第一时间段t1可以在周期的70％与90％之间，并且第二时间段t2可以在周期的30％与10％之间。在一些实施例中，第一时间段t1可以在周期的80％与90％之间，并且第二时间段t2可以在周期的20％与10％之间。在一些实施例中，第一时间段t1可以在周期的85％与90％之间，并且第二时间段t2可以在周期的15％与10％之间。在一些实施例中，第一溅射功率具有的电压的幅值是至少300伏特，并且第二溅射功率具有的电压的幅值是至少300伏特。在一些实施例中，组合阳极功率具有电流和电压，该电压的幅值是至少1000伏特。在一些实施例中，阳极是浮置阳极，其包括气杆，该气杆具有气体入口和多个气体出口，其被成形以提供空心阴极效应。在一些实施例中，方法400包括使同步器使得第一电源和第二电源在第一时间段同时向第一磁控管和第二磁控管施加功率，并且使得第一电源和第二电源在第二时间段同时向阳极施加功率。为确定基本功能，使用TiOx作为靶材料、使用126SCCM氩气和100SCCM氧作为反应气体的6.4毫托、每个磁控管(其中，浮置阳极位于其之间)被施加的4kW的功率以及每分钟10英寸的线速度，来对前文所描述的系统100和方法400进行测试。表1示出了功能测试的结果，确立系统100将进行操作。表1：在第一等离子体下的功能测试观察项目电压电流V1(第一磁控管102到阳极108的V)-535V7.2AV2(第二磁控管104到阳极108的V)-565V7.1A阳极108到地的电压850VNA阳极-680V组合2.2A第一磁控管102到地的电压-720VNA以上功能测试证明系统100基本上如所设想一样是可运行的，并且试图将全部的功率输送到阳极108。值得注意的是，功能测试的未预见的结果揭示阳极功率呈现仅2.2安培的电流，或者是预期的电流的大约一半。由于在阳极108上不存在磁性增强，申请人已经确定进行加热阳极108以外的任何更多工作会花费非常高的电压，这也被发现是理想的响应。即，在功能测试中，V组合足够高而导致阳极108处非常低的电流。而且，因为电流是可加的，阳极108处仅2.2安培的电流指示第一磁控管102和第二磁控管104中的每一个处经受接近0的电流-另一理想结果，以在阳极功率脉冲期间防止不期望的第一磁控管102和第二磁控管104的涂布。除了功能测试之外，以下在运行1、2和3下描述的三种其它设置下对系统进行测试。还使用如下所述的传统AC溅射系统来执行基准运行4和5。通过以相同的给定线速度来测量膜沉积厚度，可以计算沉积速率。如磁控管102、104和阳极108处的电压和电流，还测量了基板122的热负荷或温度。值得注意的是，在具有相对小的磁控管的向下溅射的机器上运行该设置，因此进程功率受限。现在转向图6，例示了对热负荷响应的总结，在不同频率下执行一系列测试，显著地运行1在20kHz下，运行2在30kHz下，并且运行3在40kHz下，其中A侧ON时间尽可能多，即，尽可能多的向磁控管施加功率的时间。为了比较沉积速率和热负荷，将系统100与当前可用的先进能源PEIIAC供电装置进行比较，示于基准测试运行4和5处。关于每次运行，使用表面光度仪来进行膜厚度测量，该表面光度仪在原始玻璃上具有标记。在Sharpie标记之上擦拭经涂布的玻璃来去除涂布层，从而可以获得良好的厚度阶梯。同样关于每次运行，通过SuperMole来测量基板上的热负荷，SuperMole是被许多热屏蔽件包围的电路板，该热屏蔽件具有被超强胶合到玻璃基板的很多K型热电偶。SuperMole通过等离子体进行实时温度测量，并且然后下载和存储结果。现在同时参考图6-9，在维持如上所述的所有机器设置的情况下，完成了5次运行。下面对这5次运行的结果进行描述。表2：运行1，系统100@4kW，20kHz。表3：运行2，系统100@4KW，30KHz。表4：运行3，系统100@4kW，40kHz。表5：运行4，传统AC系统@4kW。PEII设置功率电压电流PEIIAC功率设置4kW570V7.6A表6：运行5，传统的AC系统@8kW。PEII设置功率电压电流PEIIAC功率设置8kW630V14A图7示出了与AC系统在4kW下相比，系统100在40kHz和4kW下运行的热负荷结果。图8示出了与AC系统在8kW下相比，系统100在40kHz和4kW下运行的热负荷结果。图9示出了对于5次运行(运行1-3是测试运行，运行4-5是AC系统的基准测试)中的每一次所得到的膜厚度。现在参考图7和图9，图7表明系统100产生较少的热(在300摄氏度以下与超过300摄氏度相比)。而且，参考表3和表5，系统100在4kW的功率下提供4.4安培的组合电流I组合，而AC系统在4kW下提供7.6安培的电流。即，在相同的功率瓦特数设置下，系统100使得阳极108经受明显较小的电流(4.4安培与7.6安培相比)，导致相对热的阳极，提高了阳极的清洁特性，并且也使基板保持相对冷。根据图9，在传统AC系统的相同功率设置下的系统100导致沉积速率的很大提高(超过350埃与大约225埃相比)，意味着处理设施可以在不损害诸如聚乙烯之类的敏感基板的情况下实现显著产量。现在参考图8和图9，示出了每一侧具有在40kHz下操作的第一双极型DC供电装置112和第二双极型DC供电装置114以及在4kW下操作的第一DC供电装置116和第二DC供电装置的系统100，与在8kW下运行的传统PEIIAC系统相比，值得注意的是，尽管传统系统产生较厚的膜，但是系统100产生了低得多的热负荷。即，尽管对于传统系统而言沉积速率只是略高，但是在如本文中所述的系统100上热负荷为一半。尽管这很有趣，但这并非是当达到AC功率或电流极限且需要较高沉积速率时，普通工艺工程师将置身的情况。例如，如果溅射区域在90kW下运行且达到300安培的AC电流极限，则传统系统、本文中所描述的系统100可以被替代地使用。替代120kWAC输送系统而放置两个120kW的供电装置140、142会导致图7和图9中所示的显著差异。借助于如本文中所描述的系统100，可以将较多的功率推进功率输送系统，而不会突破感应热电流极限。系统100可以提高生产速度，增加沉积速率而不增加阴极盖，最大限度地使用现有阴极，并且使得基板保持较冷。参考表3和表6，可以看出系统100在4kW的功率下提供4.4安培的组合电流I组合，而AC系统在8kW下提供14安培的电流。根据图9，可以看出系统100在4kW和40kHz下导致沉积速率接近传统AC系统在两倍功率下的沉积速率，但是导致显著较小的电流(4.4安培与14安培相比)以及低得多的热负荷(约300摄氏度与超过500摄氏度相比)。图9的细致分析揭示了，在相同功率下使用如本文中前面所述的第一供电装置140和第二供电装置142，与传统AC型溅射系统相比较，增加了沉积速率。例如，在每侧4kW和20kHz下运行的系统100产生470埃的膜厚度，而传统PEIIAC系统在4kW下产生仅230埃的膜厚度。为了达到系统100的沉积速率，传统AC系统不得不施加大于8kW的功率。简言之，申请人提供了一种系统、方法、和装置，其用于提高沉积速率，同时在与传统AC系统相同或较低的功率下显著地降低基板122所经受的热负荷，并且显著地降低阳极108和磁控管102、104所经受的电流，这一点如前文所描述的是意料之外的结果。现在回到图6，可以推断出系统100可以在包括20kHz、30kHz、和40kHz或者其它频率的任何频率数下运行，并且提供持续地比传统AC功率输送好得多的埃/基板温度曲线。提供了对公开实施例的先前描述以使得本领域技术人员能够做出或者使用本发明。对这些实施例的各种修改对本领域技术人员而言是显而易见的，并且可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下将本文中所阐述的一般原理应用于其它实施例。因此，本发明并非旨在限于本文中所示出的实施例，而应符合与本文中所公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。当前第1页1 2 3