DC等離子體系統技術方案

本實用新型專利技術公開一種DC等離子體系統(1)，包括連接到等離子體腔室(5)的陰極(K)和陽極(A)的DC電源(2)，其中所述等離子體腔室(5)的所述陽極(A)在等離子體處理期間電浮置，提供連接在陽極電勢與等離子體腔室電勢之間的開關(S)，其通常連接到保護地(PE)。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及包括連接到等離子體腔室的陰極和陽極的DC電源的DC等離子體系統，其中所述等離子體腔室的陽極在等離子體處理期間電浮置。而且，本技術涉及點燃(ignite)DC等離子體系統的等離子體腔室的等離子體的方法，所述DC等離子體系統具有在所述等離子體腔室中存在等離子體時電浮置的陽極。
技術介紹
在US 2007/0181063A1中描述了這樣的系統和方法。在該文獻中指出，在半導體制造處理中，向處理腔室引入正離子、負離子和中性粒子的等離子體以輔助半導體器件形成。在處理期間，隨著新的襯底被引入到腔室內進行處理，等離子體被重復熄滅和重新點燃。對于一些處理，可在單個腔室內對襯底執行的多步驟處理的步驟之間熄滅和重新點燃等離子體。此外，如果處理條件不穩定，在處理步驟的中間等離子體會意外地自己熄滅或者滅失。在陽極被電隔離并且用于點燃和維持等離子體的電壓連接到陰極和等離子腔室電勢的腔室設計中，能夠朝向陰極電勢浮置陽極。隨著陽極朝向陰極電勢浮置，陰極和陽極之間的電勢差降低。該電勢差的降低會足以防止等離子體點燃。而且，在沒有等離子體點燃的情況下陰極電壓保持完全點燃越長，浮置的陽極電勢將越接近陰極電勢，從而進一步阻止等離子體點燃。US 2007/0181063A1建議的用于點燃等離子體的方法包括步驟如果等離子體未在向處理腔室的陰極施加等離子體點燃電壓時點燃，則降低施加到陰極的電壓的幅度。而且，其包括向陰極重新施加具有降低幅度的等離子體點燃電壓，并且監視該處理腔室以確定是否已點燃等離子體。可以重復降低陰極電壓幅度和重新施加等離子體點燃電壓的步驟，直到等離子體點燃。這是漫長且無法很好控制的處理。在陽極被電隔離并且用于點燃和維持等離子體的電壓連接到陰極和陽極的腔室設計中，還常常存在等離子體在陰極和陽極之間正確點燃的問題。特別是，如果陽極和腔室壁之間的電容相對于陰極和腔室壁之間的電容較小，則陽極遠離等離子體腔室電勢浮置，并且陰極電勢會朝向等離子體腔室浮置。如果發生這一情況，則陰極電勢和等離子體腔室電勢之間的差值常常太小而無法導致點燃。通常是，無法正確點燃，而僅點燃陰極或者僅點燃陽極，進入穩定但不正確的狀態。這意味著，存在不正確的磁電管(magnetron)放電。
技術實現思路
本技術要解決的問題在于找到一種能夠確保和良好控制等離子體的正確點燃的方法和DC等離子體供應。通過一種DC等離子體系統解決該問題，所述DC等離子體系統包括連接到等離子體腔室的陰極和陽極的DC電源，其中所述等離子體腔室的陽極在等離子體處理期間電浮置，其中提供連接在陽極電勢和等離子體腔室電勢之間的開關，其通常連接到保護地。通常，在陰極和陽極之間施加例如800V的電壓時，陽極電勢改變大約400V，這意味著大約400V存在于陰極和等離子體腔室電勢之間并且大約400V存在于陽極和等離子體腔室電勢之間。這樣的電壓不足以點燃等離子體。然而，如果對于點燃，將陽極電勢連接到等離子體腔室電勢，則總的施加電壓保持在陰極和等離子體腔室電勢之間，該等離子體腔室電勢現在是陽極電勢。因而，等離子體腔室中存在用于點燃等離子體的足夠電壓。在點燃等離子體之后，開關能夠再次打開并且陽極能夠在等離子體處理期間再次處于浮置電勢。通常，也將浮置的陽極描述為電隔離。對于本技術，應將浮置的陽極認為是陽極，其不具有到等離子體腔室或者保護地的直接(結構)電連接。可以通過在DC電源的正輸出端或者陽極與等離子體腔室電勢連接，特別是連接到保護地的等離子體腔室的殼體，之間連接開關來實現陽極電勢與等離子體腔室電勢之間的連接。DC電源的正輸出端連接到陽極。這意味著，將開關連接到DC電源的正輸出端是足夠的。不必將開關直接與陽極連接。另一方面，所述開關能夠連接到所述等離子體腔室的殼體，該等 離子體腔室的殼體連接到保護地以實現所述陽極電勢和所述等離子體腔室電勢之間的連接。而且，可以提供連接在陽極電勢和等離子體腔室電勢之間的第一電容器。該電容器有助于降低在開關的切換期間的振蕩。從而確保了開關的更加穩定的操作。可以提供用于控制所述開關的控制元件，其中基于所述DC等離子體系統的第一和第二監視參數，特別是基于DC電源的輸出電壓和輸出電流，生成控制信號。如果所測量的輸出電流低于第一設定點并且所測量的輸出電壓高于第二設定點，貝1J只要輸出電流低于第三設定點，開關就能夠接通。因而，能夠確保等離子體的點燃。另一方面，可以通過不閉合開關一長于給定的時間段，例如不長于2ms來保護DC等離子體系統。所述控制元件可以包括數字信號處理器。這確保了能夠非常快速地執行信號處理。而且，可以與所述開關并聯地提供保護電路配置。因而，能夠保護開關免受高電壓尖峰。具體地說，通過使用保護電路配置，能夠防止開關的輸出端的高電壓尖峰影響開關的控制輸入而導致開關的不穩定和不期望的操作。所述電路配置可以包括串聯到第二電容器的電阻器。因而能夠阻尼振蕩，使所述開關更加穩定的操作。而且，所述電路配置可以包括與所述電阻器并聯設置的二極管。這改善了開關的保護。可以提供用于監視第一參數的第一監視設備以及定時器，所述第一監視設備和所述定時器均連接到所述開關的所述控制元件，并且所述開關保持閉合直到所監視的第一參數通過第三設定點或者在閉合所述開關之后經過預定時間。這確保了所述開關不保持閉合太長，因此在點燃等離子體之后立即開始等離子體處理。另一方面，所述開關可以保持閉合一給定的最小時間。這確保了所述開關保持閉合長到足以確保等離子體的點燃。本技術還涉及一種點燃DC等離子體系統的等離子體腔室中的等離子體的方法，在所述等離子體腔室中存在等離子體時所述DC等離子體系統具有電浮置的陽極，其中，所述陽極電勢暫時與等離子體腔室電勢電連接，用于點燃所述等離子體腔室內部的等離子體。因而，能夠確保在具有電浮置的陽極的DC等離子體系統中等離子體的點燃。可以通過閉合連接在陽極電勢和等離子體腔室之間的開關，使所述陽極電勢暫時與等離子體腔室電勢電連接。因而，能夠以非常簡單的方式，實現通常浮置的陽極和等離子體腔室電勢之間的電連接。根據一種方法變型，監視所述DC等離子體供應系統的第一參數并且將該第一參數與第一設定點進行比較以獲得第一比較結果，監視所述等離子體系統的第二參數并且將該第二參數與第二設定點進行比較以獲得第二比較結果，并且如果所述第一比較結果滿足第一給定條件并且所述第二比較結果滿足第二給定條件，則閉合所述開關(S)。因而，如果輸出電流低于第一設定點并且DC等離子體供應的輸出電壓高于第二設定點，貝1J可以閉合所述開關。因而，能夠識別·一種情況在所述等離子體腔室中不存在等離子體時，但是必須執行等離子體的點燃。可以通過比較器執行所述比較，并且可以將一個或者幾個比較器的輸出端連接到一個或者多個邏輯門，該一個或者多個邏輯門可以提供在比較器的下游并且在控制所述開關的控制元件之前。可以監視所述第一參數并且所述開關保持閉合直到所監視的第一參數通過第三設定點或者在閉合所述開關之后經過預定時間。這確保了就在等離子體點燃之后打開所述開關。另一方面，如果由于某些原因等離子體沒有點燃，則開關再次打開以防止對等離子體腔室的損害。所述開關保持閉合一給定的最小時間。這確保了所述開關閉合長到足以確保所述等離子體的點燃。附本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種DC等離子體系統(1)，包括連接到等離子體腔室(5)的陰極(K)和陽極(A)的DC電源(2)，其中所述等離子體腔室(5)的所述陽極(A)在等離子體處理期間電浮置，其特征在于，還包括連接在陽極電勢與等離子體腔室電勢之間的開關(S)。

【技術特征摘要】
2010.07.29 DE 102010038603.01.一種DC等離子體系統(I)，包括連接到等離子體腔室(5)的陰極(K)和陽極(A)的DC電源(2)，其中所述等離子體腔室(5)的所述陽極(A)在等離子體處理期間電浮置，其特征在于，還包括連接在陽極電勢與等離子體腔室電勢之間的開關(S)。2.根據權利要求1所述的DC等離子體系統，其特征在于，所述開關(S)連接在所述DC電源(2)的正輸出端(4)或者所述陽極(A)與等離子體腔室電勢連接端之間。3.根據權利要求2所述的DC等離子體系統，其特征在于，所述開關(S)連接在所述DC電源(2)的正輸出端(4)或者所述陽極(A)與連接到保護地(PE)的所述等離子體腔室(5)的殼體之間。4.根據權利要求1至3中任一項所述的DC等離子體系統，其特征在于，第一電容器(C1)連接在陽極電勢與等離子體腔室電勢之間。5.根據權利要求1至3中任一項所述的DC等離子體系統，其特征在于，還包括用于控制所述開關(S)的控制元件(DSP)，所述控制元件(DSP)基于所述DC等離子體系統(I)的第一和第...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·戈蘭，P·瓦赫，M·澤萊喬斯基，
申請(專利權)人：許廷格電子有限公司，
類型：實用新型
國別省市：