PL217715B1 - Sposób i układ z dwiema anodami do nadmiarowego napylania anodowego - Google Patents
Sposób i układ z dwiema anodami do nadmiarowego napylania anodowegoInfo
- Publication number
- PL217715B1 PL217715B1 PL391856A PL39185608A PL217715B1 PL 217715 B1 PL217715 B1 PL 217715B1 PL 391856 A PL391856 A PL 391856A PL 39185608 A PL39185608 A PL 39185608A PL 217715 B1 PL217715 B1 PL 217715B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- anode
- anodes
- power supply
- bridge
- cathode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 title claims description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 29
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 17
- 239000003086 colorant Substances 0.000 claims description 4
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 2
- 210000001562 sternum Anatomy 0.000 claims 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000001010 compromised effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3438—Electrodes other than cathode
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3411—Constructional aspects of the reactor
- H01J37/3444—Associated circuits
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób, w którym dwie przeciwległe do siebie anody są eksploatowane przemiennie jako anoda do wyładowania plazmy i jako katoda samooczyszczająca się i katoda do wyładowania plazmy jest powrotnie krótkotrwale przebiegunowywana, oraz układ zawierający katodę (3) oraz pierwszą i drugą anodę (12), które są zasilane napięciem za pomocą układu mostkowego typu H. Zasilanie prądem stałym jest zaprojektowane jako zasilanie prądem pulsacyjnym; przebiegunowanie napięcia katodowego spowodowane jest przez zasilanie prądem pulsacyjnym. W każdej chwili co najmniej jedna anoda ma potencjał dodatni, a tymczasowo podczas czasu trawienia druga anoda ma potencjał ujemny, a układ mostkowy typu H (V1 ... V4)jest tak połączony funkcjonalnie z zasilaniem prądem pulsacyjnym, że w każdej chwili co najmniej jedna anoda ma potencjał dodatni.
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób nadmiarowego napylania anodowego z układem dwuanodowym, według którego dwie przeciwległe anody działają naprzemienne jako anoda wyładowania plazmowego i jako katoda dla samooczyszczania podczas wytrawiania oraz katoda wyładowania plazmowego jest powrotnie przebiegunowywana na krótki czas celem zredukowania naładowania statycznego.
Przedmiotem wynalazku jest też układ z dwiema anodami do nadmiarowego napylania anodowego, mający komorę próżniową ze ścianką i umieszczoną w niej katodą oraz pierwszą i drugą anodą, które są sterowane za pomocą mostka typu H mającego pierwszą gałąź mostka i drugą gałąź mostka, przy czym obie gałęzie mostka tworzą razem na jednej stronie przyłącze plusowe i obie gałęzie mostka tworzą razem na drugiej stronie przyłącze minusowe.
W urządzeniu napylającym przy ciśnieniu kilku mikrobarów [ąbar] jest inicjowane wyładowanie w gazie między katodą i anodą. Materiał tarczowy, który stanowi wystawiona na wyładowanie gazowe powierzchnia katody, zużywa się w wyniku intensywnego bombardowania jonami. W procesie napylania katodowego powstaje chmura oparów materiału, która osadza się na wszystkich częściach komory próżniowej. W konstrukcji urządzeń napylających dąży się do tego, aby jak najwięcej tego odpylanego materiału było przejmowane przez podłoże i jak najmniej osiadało na anodach. Ponieważ często podczas wydzielania pyłu tworzą się zamierzenie lub niezamierzenie materiały słabo przewodzące bądź izolujące, to z czasem jest znacznie utrudniony przepływ prądu przez powlekaną powierzchnię anody, tak że jest zagrożona stabilność wyładowania w gazie, aż do całkowitego zaniku.
Stabilne długookresowo procesy, w których z ceramicznego materiału tarczowego są wydzielane z dużą prędkością rozpylania tlenki lub azotki, są wyzwaniem przy budowie urządzenia napylającego.
Z patentu US 6,183,605 znane jest wykorzystanie dwóch anod, które działają naprzemiennie jako anoda i jako katoda do samooczyszczania. Układ ten realizuje nadmiarowe napylanie anodowe, to jest napylanie katodowe z dodatkową anodą. Wadą tego rozwiązania jest brak sterowania wytrawianiem przy połączonej katodowo anodzie.
W zgłoszeniu PCT WO 2007/051461 opisano układ sterowania wytrawianiem. Przedstawiono tam dwie odmiany wykonania, z generatorem średniej częstotliwości lub z zasilaczem DC (zasilaczem prądu stałego), który rozdziela impulsowo moc na katodę i obie anody. Jedno z rozwiązań z zasilaczem prądu stałego przewiduje klasyczny mostek typu H z czterech przełączników, w szczególności z tranzystorów bipolarnych z izolowaną bramką (IGBT), które powodują po pierwsze zmianę biegunowości anod (elektrod) a po drugie krótkotrwałe przebiegunowanie katody celem odessania elektronów z resztkowej plazmy i celem rozładowania. Rozwiązanie to i jego przebiegi napięciowe przedstawiono na fig. 1 i fig. 2.
Przy tym dostępne w handlu zasilacze prądu stałego mogą być wykorzystane do pracy na zasadzie nadmiarowego napylania anodowego z dwiema anodami (układ dwuanodowy). Jednak potrzebne jest do tego użycie przełączników, które powodują sterowane przełączanie prądów na anodach, ale są chronione przed obciążeniem ze strony zasilaczy prądu stałego.
Z US 5,427,669 znany jest impulsowy zasilacz prądu stałego (zasilacz prądu impulsowego), który na krótki czas zmienia biegunowość katody tak, że powodowane jest rozładowanie ewentualnie naładowanej katody. Takie krótkotrwałe przebiegunowanie katody uzyskane w układzie wskutek wysokich wartości du/dt (gradient napięcia) powoduje niebezpieczne obciążenie stosowanych zwykle w mostkach przyłączeniowych przełączników półprzewodnikowych. Określenie krótkotrwałe oznacza w tym przypadku, że czas trwania impulsu przełączeniowego jest krótszy niż czas do następnego impulsu przełączeniowego, a więc czas występowania ujemnego napięcia katodowego.
Poza tym układ ten jest przewidziany wprawdzie do nadmiarowego napylania anodowego, ale nie jest stosowany przy układzie dwuanodowym.
Następne zagrożenie zasadniczo dla elementów półprzewodnikowych jako przełączników stanowi nagłe wygaszenie plazmy, na przykład z powodu zbyt niskiego ciśnienia. Taka sytuacja określana jako zanik mocy wywołuje ekstremalne przepięcia powodujące zniszczenie elementów półprzewodnikowych, gdy nie daje się ograniczyć napięć.
Tak więc zadaniem wynalazku jest poprawienie działania nadmiarowego napylania anodowego z dwiema anodami oraz zwiększenie zabezpieczenia elementów konstrukcyjnych.
Rozwiązanie tego zadania od strony sposobu przewiduje, że katoda i anody są zasilane z impulsowego zasilacza, zmianę biegunowości napięcia katodowego powoduje impulsowy zasilacz, w każdym momencie czasowym co najmniej jedna anoda ma dodatni potencjał i tymczasowo podczas
PL 217 715 B1 wytrawiania druga anoda ma ujemny potencjał. Tak więc w przeciwieństwie do stanu techniki jest możliwe wyładowanie katody przez zasilanie napięciem a także napylanie anodowe przy dwóch anodach.
W odmianie realizacji sposobu przewidziano, że napięcie na katodzie jest przebiegunowywane impulsem napięciowym z zasilacza impulsowego, przy czym czas trwania tego impulsu jest mniejszy niż połowa czasu do następnego impulsu, korzystnie jest mniejszy o rząd wielkości.
Napięcie katodowe może być wytwarzane asynchronicznie do wytwarzania napięć anodowych. Dzięki temu nie ma potrzeby dopasowania do siebie obu przebiegów czasowych, co pozwala zmniejszyć nakłady.
Ponieważ anody nie mogą znajdować się w tym samym miejscu w plazmie, to różni się tempo ich powlekania.
Dlatego anody wymagają zróżnicowanych szybkości wytrawiania. W odmianie wykonania sposobu jest taka możliwość, że mostek typu H jest sterowany tak, że czasy wytrawiania obu anod mają różne długości.
W przypadku materiałów z resztkową przewodnością unika się całkowitego wytrawiania na błyszcząco, ponieważ wiąże się z tym niebezpieczeństwo zużycia materiału anody. Czas wytrawiania jest nastawiany tak, że powstaje nieznaczna powłoka. Przy tym kryterium dla niezbędnego czasu wytrawiania jest powłoka anod, która jest widoczna na elektrodach poprzez barwy interferencyjne, tak że w odmianie realizacji wynalazku następuje zatrzymanie wytrawiania anod, gdy na anodach pojawiają się barwy interferencyjne.
W następnej odmianie sposobu według wynalazku przewidziano, że częstotliwość zmian między czasem wytrawiania i przykładaniem napięcia anodowego do anod mieści się w zakresie od 1 kHz do 10 kHz. Częstotliwość zmian między wytrawianiem a działaniem anodowym jest wyznaczana przez właściwości powłoki powstającej na anodzie. W przypadku gdy chodzi o słabo przewodzące warstewki, na przykład ZnO, to wystarczy częstotliwość zmian odpowiadająca kilku Hz. Gdy chodzi o warstewki o wysokich właściwościach izolujących, to potrzebna jest wówczas częstotliwość zmian rzędu kilkudziesięciu kHz. Częstotliwość musi być na tyle wysoka, żeby powstająca na anodzie warstwa nie doprowadzała jeszcze do całkowitej izolacji i nie uniemożliwiała wytrawiania. Z drugiej strony, w miarę wzrostu częstotliwości zmian, powstają niepotrzebne straty przełączeniowe w mostku typu H. Częstotliwość 40 kHz dla SiO2 jest dobrym kompromisem.
Rozwiązanie postawionego zadania od strony układu przewiduje, że zasilacz prądu stałego jest zaprojektowany jako zasilacz impulsowy i mostek typu H jest połączony z generatorem synchronizującym i jest połączony czynnie z zasilaczem impulsowym tak, że w każdym momencie czasowym co najmniej jedna anoda ma dodatni potencjał.
W odmianie ukształtowania układu według wynalazku przewidziano, że środkowy punkt pierwszej gałęzi mostka jest połączony z pierwszą anodą a środkowy punkt drugiej gałęzi mostka jest połączony z drugą anodą tak, że plusowe przyłącze mostka typu H jest połączone z plusowym wyjściem zasilacza impulsowego a minusowe przyłącze mostka typu H jest połączone z minusowym wyjściem zasilacza impulsowego dając napięcie powodujące oczyszczanie anod podczas wytrawiania.
Następne ukształtowanie przewiduje, że środkowy punkt pierwszej gałęzi mostka jest połączony poprzez pierwszą cewkę z pierwszą anodą a środkowy punkt drugiej gałęzi mostka jest połączony poprzez drugą cewkę z drugą anodą. Obie cewki służą do tłumienia ewentualnych oddziaływań wstecznych z plazmy anodowej na przełączniki.
Układ według wynalazku może być też ukształtowany tak, że między pierwszą anodę i ściankę komory jest włączony pierwszy układ szeregowy złożony z diody (Vhzh1) i rezystora (Rzh1) a między drugą anodę i ściankę komory jest włączony drugi układ szeregowy złożony z diody (Vhzh2) i rezystora (Rzh2). Te połączone układy dioda-rezystor Vzh1-Rzh1bądź Vzh2-Rzh2 służą po pierwsze jako pomoc przy wzbudzeniu, gdyż jest utrudnione wzbudzenie wyładowania w gazie w układzie z anodami nie widocznymi z katody, i po drugie razem z cewkami L2 i L3 tłumią dodatnie zasilanie drugostronne z plazmy.
W następnym ukształtowaniu wynalazku przewidziano, że plusowe wyjście zasilacza impulsowego jest połączone pojemnościowo przez kondensator z komorą próżniową, w szczególności ze ścianką komory. Dzięki temu zapobiega się występowaniu szkodliwych stanów nieustalonych (szczytów napięciowych) w gałęzi plusowej.
Inna odmiana ukształtowania przewiduje, że między plusowe przyłącze i minusowe przyłącze jest włączony kondensator, przy czym minusowe przyłącze jest połączone poprzez łańcuch prostowników i cewkę z minusowym wyjściem zasilacza impulsowego i między łańcuch prostowników oraz plusowe przyłącze jest włączony układ szeregowy złożony z kondensatora i rezystora, przy czym
PL 217 715 B1 przez cewkę, kondensator (C2) i rezystor jest utworzone połączenie tłumiące bardzo szybkie zmiany napięciowe.
Ponieważ praca ma odbywać się bez synchronizacji między układem wysterowania mostka H i zasilaczem impulsowym, to kondensator służy do naładowania poprzez łańcuch prostowników V11...V1n do napięcia szczytowego występującego na wyjściach zasilacza impulsowego. Połączenie L1 - R2 - C2 służy do tłumienia bardzo szybkich zmian napięciowych tak, że łańcuch prostowników V11...V1n jest chroniony przed bardzo szybkimi zmianami napięciowymi.
Wynalazek jest objaśniany poniżej na przykładzie realizacji przedstawionym na przynależnych rysunkach, na których:
fig. 1 przedstawia schematycznie strukturę porównywalnego układu według stanu techniki, fig. 2 - przebieg napięcia w czasie dla układu według fig. 1, fig. 3 - schemat układu według wynalazku i fig. 4 - przebieg w czasie potencjału anodowego i katodowego.
Do przełączania anod 1; 2 wykorzystuje się mostek typu H (V1...V4) z przełącznikami półprzewodnikowymi, jakie są stosowane obecnie w wielu prostownikach i zasilaczach prądowych.
Punkt środkowy każdej gałęzi mostka, na fig. 3 oznaczony przez A1 bądź A2, jest połączony poprzez cewki L2 lub L3 z pierwszą anodą 1 bądź drugą anodą 2. Obie cewki L2 i L3 służą do tłumienia ewentualnego wstecznego oddziaływania plazmy anodowej na przełączniki (V1...V4).
Połączenia dioda-rezystor Vzh1-Rzh1 bądź Vzh2-Rzh2 służą po pierwsze jako pomoc przy zapłonie, gdyż jest utrudnione wzbudzenie wyładowania w gazie w układzie z anodami 1; 2 nie widocznymi z katody 3, i po drugie razem z cewkami L2 i L3 tłumią dodatnie zasilanie drugostronne z plazmy.
Plusowe przyłącze 4 mostka typu H (V1...V4) jest połączone bezpośrednio z plusowym wyjściem 5 zasilacza impulsowego 6. Aby nie doszło do pojawienia się szkodliwych stanów nieustalonych (szczytów napięciowych) w gałęzi plusowej, połączono tą gałąź pojemnościowo poprzez blok kondensatorów C1 z komorą próżniową 7, a dokładniej ze ścianką 8. Kondensatory C1 muszą mieć dostatecznie małą indukcyjność własną, żeby nawet przy szybkich zmianach napięcia wyjściowego zasilacza impulsowego 6 występowały tylko niegroźne zmiany napięcia w gałęzi plusowej.
Minusowe przyłącze 9 mostka typu H (V1...V4) musi być zasilane napięciem, które powoduje oczyszczanie anod 1; 2 podczas wytrawiania.
Praca ma odbywać się bez synchronizacji między układem wysterowania mostka typu H (V1...V4) i zasilaczem impulsowym 6, wobec czego wprowadzono kondensator akumulacyjny C3, który został połączony z plusowym przyłączem 4 i minusowym przyłączem 9 mostka typu H (V1...V4). Ten kondensator C3 jest ładowany poprzez łańcuch prostowników V11...V1n do napięcia szczytowego, które występuje na wyjściowych zaciskach zasilacza impulsowego. Połączenie L1 - R2 - C2 służy do tłumienia bardzo szybkich zmian napięcia, tak że łańcuch prostowników V11...V1n jest zabezpieczony przed bardzo szybkimi zmianami napięcia.
W przypadku przepięcia na wyjściu zasilacza impulsowego 6 między plusowym wyjściem 5 i minusowym wyjściem 10 tego zasilacza impulsowego 6 nastąpiło by niedopuszczalnie wysokie naładowanie kondensatora C3. Z tego powodu równolegle do kondensatora C3 jest umieszczona ochrona przepięciowa 11, która wywołuje zapłon tyrystora 12, gdy napięcie na kondensatorze C3 przekracza nastawioną wartość progową. Tym samym następuje zwarcie zasilacza impulsowego 6 przez prostowniki V11...V1n i cewkę L1. To zwarcie wykrywa zasilacz impulsowy 6 i wyłącza prąd.
Układ wysterowania 13 mostka typu H (V1...V4) ma pewną cechę szczególną. Jak pokazuje wykres czasowy na fig. 4, musi być zawsze zapewnione połączenie co najmniej jednej anody 1; 2 z plusowym wyjściem 5 zasilacza impulsowego 6. Na wykresie tym widać, że bezpośrednio przed momentem czasowym 1 przez drugą anodę 2 płynie główny prąd wyładowania, podczas gdy pierwsza anoda 1 ma ujemny potencjał i tym samym jest oczyszczana. Do momentu czasowego 1 przełączniki V2 i V3 są przewodzące a V1 i V4 są zablokowane. W momencie czasowym 1 następuje zablokowanie przełącznika V2, tak że zmniejsza się ujemny potencjał na pierwszej anodzie 1 i z powodu braku połączenia elektrycznego przez krótki czas pierwsza anoda 1 przyjmuje potencjał, który jest zbliżony do potencjału plazmy. Po niepokazanym na rysunku opóźnieniu przełączenia, które wprowadzono celem uniknięcia problemów z przebiegiem procesów w mostku typu H wynikających z tolerancji elementów konstrukcyjnych, zaczyna przewodzić przełącznik V1. Teraz przewodzące są zarówno przełącznik V1 jak i przełącznik V3, tak że obie anody 1; 2 przewodzą prąd wyładowania. Można to zauważyć na podstawie spadku napięcia anodowego.
PL 217 715 B1
W momencie czasowym 2 zamyka się przełącznik V3 i zaczyna ponownie wzrastać napięcie anodowe, a po opóźnieniu przełączenia przewodzi V4, tak że zaczyna się proces wytrawiania na drugiej anodzie 2. W momencie czasowym 3 ponownie kończy się wytrawianie drugiej anody 2, przy czym następuje zamknięcie przełącznika V4 i po opóźnieniu przełączenia przewodzi V3, tak że znów przez obie anody 1; 2 płynie prąd wyładowania.
W momencie czasowym 4 do pierwszej anody 1 jest ponownie przyłożony ujemny potencjał, tak że jest ona wytrawiana do momentu czasowego 5.
Przebieg w momencie czasowym 5 odpowiada przebiegowi w momencie czasowym 1.
Ponieważ anody 1; 2 nie mogą znajdować się w tym samym miejscu w plazmie, to różnią się one tempem powlekania.
Tak więc anody 1; 2 wymagają zróżnicowanego tempa wytrawiania. Układ wysterowania 13 mostka typu H działa tak, że są nastawiane różne czasy wytrawiania w momentach czasowych 2-3 bądź momentach czasowych 4-5. Ze względu na przebiegi przełączania maksymalny czas wytrawiania jest nieco mniejszy niż maksymalny czas anodowy. Gdy skraca się czas wytrawiania, wydłuża się czas, w którym obie anody połączone równolegle działają jako anoda wyładowania.
Kryterium niezbędnego czasu wytrawiania jest powłoka anod 1; 2, która jest widoczna poprzez barwy interferencyjne na anodach 1; 2.
W przypadku materiałów z resztkową przewodnością unika się całkowitego wytrawiania na błyszcząco, ponieważ wiąże się z tym niebezpieczeństwo ubytku materiału anody. Czas wytrawiania jest nastawiany tak, aby powstawała nieznaczna powłoka, która pozwala na stabilną eksploatację między dwoma cyklami konserwacji.
Częstotliwość zmian między wytrawianiem i działaniem anodowym jest wyznaczana przez właściwości powłoki powstającej na anodzie 1; 2. Gdy chodzi o słabo przewodzące warstewki, na przykład ZnO, wtedy wystarcza częstotliwość zmian rzędu kilku Hz. Gdy warstewki mają wysokie właściwości izolujące, wówczas konieczna jest praca z częstotliwością zmian w zakresie kilkudziesięciu kHz. Częstotliwość ta musi być na tyle wysoka, żeby warstewka powstająca na anodzie 1; 2 nie prowadziła jeszcze do całkowitej izolacji i tym samym nie utrudniała wytrawiania. Z drugiej strony w miarę wzrostu częstotliwości zmian powstają niepotrzebne straty przełączeniowe w mostku typu H. Częstotliwość 40 kHz jest dobrym kompromisem dla SiO2.
W komorze próżniowej 7 została wytworzona próżnia za pomocą pompy próżniowej 14. Komora ta może zostać ponownie napowietrzona poprzez wlot gazu 15. Naprzeciw katody 3 jest umieszczone w komorze próżniowej 7 powlekane podłoże 16.
Wykaz odnośników
| 1 | pierwsza anoda |
| 2 | druga anoda |
| 3 | katoda |
| 4 | plusowe przyłącze |
| 5 | plusowe wyjście |
| 6 | zasilacz impulsowy |
| 7 | komora próżniowa |
| 8 | ścianka komory |
| 9 | minusowe przyłącze |
| 10 | minusowe wyjście |
| 11 | ochrona przepięciowa |
| 12 | tyrystor |
| 13 | układ wysterowania, generator synchronizujący |
| 14 | pompa próżniowa |
| 15 | wlot gazu |
| 16 | podłoże |
| V1...V4 | przełączniki mostka typu H |
| A1, A2 | środkowe przyłącza mostka |
| L1...L3 | cewki |
| C1...C3 | pojemności, kondensatory |
| V1i--V1n | diody |
| Vzh1, Vzh2 | diody |
R2, Rzh1, Rzh2 rezystory
PL 217 715 B1
Claims (12)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób nadmiarowego napylania anodowego z układem dwuanodowym, w którym dwie przeciwległe do siebie anody działają naprzemiennie jako anoda wyładowania plazmowego i jako katoda dla samooczyszczania podczas wytrawiania i katoda wyładowania plazmowego jest powrotnie przebiegunowywana na krótki czas celem zredukowania naładowania statycznego, znamienny tym, że katoda (3) i anody (1; 2) są zasilane z impulsowego zasilacza (6), zmianę biegunowości napięcia katodowego powoduje impulsowy zasilacz (6), a w każdym momencie czasowym co najmniej jedna anoda (1; 2) ma dodatni potencjał i chwilowo podczas wytrawiania druga anoda (1; 2) ma ujemny potencjał.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że napięcie na katodzie (3) jest przebiegunowywane impulsem napięciowym z zasilacza impulsowego (6), przy czym czas trwania tego impulsu jest mniejszy niż połowa czasu do następnego impulsu, korzystnie jest mniejszy o rząd wielkości.
- 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że napięcie katodowe jest wytwarzane asynchronicznie do wytwarzania napięć anodowych.
- 4. Sposób według jednego z zastrzeżeń 1 do 3, znamienny tym, że czasy wytrawiania obu anod (1; 2) mają różną długość.
- 5. Sposób według jednego z zastrz. 1 do 4, znamienny tym, że wytrawianie anod (1; 2) jest zatrzymywane, gdy na anodach (1; 2) pojawiają się barwy interferencyjne.
- 6. Sposób według jednego z zastrz. 1 do 5, znamienny tym, że częstotliwość zmian między czasem wytrawiania i przyłożeniem napięcia anodowego do anod (1; 2) mieści się w zakresie od 1 Hz do 10 kHz.
- 7. Układ do nadmiarowego napylania anodowego z dwiema anodami, mający komorę próżniową ze ścianką i umieszczoną w niej katodą oraz pierwszą i drugą anodą, które są sterowane za pomocą mostka typu H mającego pierwszą gałąź i drugą gałąź, przy czym obie gałęzie mostka tworzą razem na jednej stronie przyłącze plusowe i obie gałęzie mostka tworzą razem na drugiej stronie przyłącze minusowe, znamienny tym, że zasilacz prądu stałego stanowi zasilacz impulsowy (6) i mostek typu H (V1. . .V4) jest połączony z generatorem synchronizującym (13) i jest połączony czynnie z zasilaczem impulsowym (6) tak, że w każdym momencie czasowym co najmniej jedna anoda (1; 2) ma dodatni potencjał.
- 8. Układ według zastrz. 7, znamienny tym, że środkowy punkt (A1) pierwszej gałęzi mostka jest połączony z pierwszą anodą (1) a środkowy punkt (A2) drugiej gałęzi mostka jest połączony z drugą anodą (2), tak że plusowe przyłącze (4) mostka typu H jest połączone z plusowym wyjściem (5) zasilacza impulsowego (6) a minusowe przyłącze (9) mostka typu H jest połączone z minusowym wyjściem (10) zasilacza impulsowego dając napięcie powodujące oczyszczanie anod (1; 2) podczas wytrawiania.
- 9. Układ według zastrz. 7 albo 8, znamienny tym, że środkowy punkt (A1) pierwszej gałęzi mostka jest połączony poprzez pierwszą cewkę (L2) z pierwszą anodą (1) a środkowy punkt (A2) drugiej gałęzi mostka jest połączony poprzez drugą cewkę (L3) z drugą anodą (2).
- 10. Układ według jednego z zastrz. 7 do 9, znamienny tym, że między pierwszą anodę (1) i ściankę (8) komory jest włączony pierwszy układ szeregowy złożony z diody (Vhzh1) i rezystora (Rzh1), a między drugą anodę (2) i ściankę (8) komory jest włączony drugi układ szeregowy złożony z diody (Vhzh2) i rezystora (Rzh2).
- 11. Układ według jednego z zastrzeżeń 7 do 10, znamienny tym, że plusowe wyjście (5) jest połączone pojemnościowo przez kondensator (C1) z komorą próżniową (7), w szczególności ze ścianką (8) komory.
- 12. Układ według jednego z zastrz. 7 do 11, znamienny tym, że między plusowe przyłącze (4) i minusowe przyłącze (9) jest włączony kondensator (C3), przy czym minusowe przyłącze (9) jest połączone poprzez łańcuch prostowników (V1y · V1n) i cewkę (L1) z minusowym wyjściem (10) zasilacza impulsowego (6) i między łańcuch prostowników (Vb. . .V1n) oraz plusowe przyłącze (4) jest włączony układ szeregowy złożony z kondensatora (C2) i rezystora (R2), przy czym przez cewkę (L1), kondensator (C2) i rezystor (R2) jest utworzone połączenie L1-C2-R2 tłumiące bardzo szybkie zmiany napięciowe.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102007045863 | 2007-09-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL391856A1 PL391856A1 (pl) | 2011-02-28 |
| PL217715B1 true PL217715B1 (pl) | 2014-08-29 |
Family
ID=40260843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL391856A PL217715B1 (pl) | 2007-09-25 | 2008-09-25 | Sposób i układ z dwiema anodami do nadmiarowego napylania anodowego |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8980072B2 (pl) |
| CH (1) | CH700002B1 (pl) |
| DE (1) | DE112008002242B4 (pl) |
| PL (1) | PL217715B1 (pl) |
| WO (1) | WO2009040406A2 (pl) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010047963A1 (de) | 2010-10-08 | 2012-04-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Magnetron-Vorrichtung und Verfahren zum gepulsten Betreiben einer Magnetron-Vorrichtung |
| US9595424B2 (en) * | 2015-03-02 | 2017-03-14 | Lam Research Corporation | Impedance matching circuit for operation with a kilohertz RF generator and a megahertz RF generator to control plasma processes |
| US11049702B2 (en) | 2015-04-27 | 2021-06-29 | Advanced Energy Industries, Inc. | Rate enhanced pulsed DC sputtering system |
| US9812305B2 (en) | 2015-04-27 | 2017-11-07 | Advanced Energy Industries, Inc. | Rate enhanced pulsed DC sputtering system |
| US10373811B2 (en) | 2015-07-24 | 2019-08-06 | Aes Global Holdings, Pte. Ltd | Systems and methods for single magnetron sputtering |
| DE102016116762B4 (de) | 2016-09-07 | 2021-11-11 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Abscheiden einer Schicht mittels einer Magnetronsputtereinrichtung |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4042289A1 (de) * | 1990-12-31 | 1992-07-02 | Leybold Ag | Verfahren und vorrichtung zum reaktiven beschichten eines substrats |
| DE4233720C2 (de) | 1992-10-07 | 2001-05-17 | Leybold Ag | Einrichtung für die Verhinderung von Überschlägen in Vakuum-Zerstäubungsanlagen |
| US5427669A (en) * | 1992-12-30 | 1995-06-27 | Advanced Energy Industries, Inc. | Thin film DC plasma processing system |
| DE4438463C1 (de) | 1994-10-27 | 1996-02-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Schaltung zur bipolaren pulsförmigen Energieeinspeisung in Niederdruckplasmen |
| US5917286A (en) | 1996-05-08 | 1999-06-29 | Advanced Energy Industries, Inc. | Pulsed direct current power supply configurations for generating plasmas |
| DE19702187C2 (de) | 1997-01-23 | 2002-06-27 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren und Einrichtung zum Betreiben von Magnetronentladungen |
| SE9704607D0 (sv) * | 1997-12-09 | 1997-12-09 | Chemfilt R & D Ab | A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering |
| US5897753A (en) * | 1997-05-28 | 1999-04-27 | Advanced Energy Industries, Inc. | Continuous deposition of insulating material using multiple anodes alternated between positive and negative voltages |
| DE19949394A1 (de) * | 1999-10-13 | 2001-04-19 | Balzers Process Systems Gmbh | Elektrische Versorgungseinheit und Verfahren zur Reduktion der Funkenbildung beim Sputtern |
| JP3635538B2 (ja) * | 2002-07-05 | 2005-04-06 | 株式会社京三製作所 | プラズマ発生用直流電源装置 |
| EP2355126B1 (de) | 2005-03-24 | 2015-12-02 | Oerlikon Surface Solutions AG, Trübbach | Hartstoffschicht |
| DE112006003188B4 (de) * | 2005-11-04 | 2013-12-24 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Verfahren und Anordnung zum Redundanten Anoden-Sputtern |
| US7517437B2 (en) * | 2006-03-29 | 2009-04-14 | Applied Materials, Inc. | RF powered target for increasing deposition uniformity in sputtering systems |
-
2008
- 2008-09-25 PL PL391856A patent/PL217715B1/pl unknown
- 2008-09-25 US US12/679,736 patent/US8980072B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2008-09-25 WO PCT/EP2008/062881 patent/WO2009040406A2/de not_active Ceased
- 2008-09-25 DE DE112008002242.9T patent/DE112008002242B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2008-09-25 CH CH00424/10A patent/CH700002B1/de not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL391856A1 (pl) | 2011-02-28 |
| CH700002B1 (de) | 2013-03-15 |
| US8980072B2 (en) | 2015-03-17 |
| WO2009040406A2 (de) | 2009-04-02 |
| DE112008002242A5 (de) | 2010-08-26 |
| WO2009040406A3 (de) | 2009-06-04 |
| US20100230275A1 (en) | 2010-09-16 |
| DE112008002242B4 (de) | 2016-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7289015B2 (ja) | 補正によるナノ秒パルサバイアス補償 | |
| JP7377264B2 (ja) | パルスdcバイアスを使用した場合の自動esc静電気バイアス補償 | |
| PL217715B1 (pl) | Sposób i układ z dwiema anodami do nadmiarowego napylania anodowego | |
| KR101324955B1 (ko) | 스퍼터링 장치용의 교류 전원 | |
| US8467211B2 (en) | Bipolar pulsed power supply and power supply apparatus having plurality of bipolar pulsed power supplies | |
| US5917286A (en) | Pulsed direct current power supply configurations for generating plasmas | |
| TW202324490A (zh) | 用於電漿點燃的系統和方法 | |
| US7929261B2 (en) | Suppressing arc discharges | |
| CN103069928B (zh) | 直流电源装置 | |
| US10692707B2 (en) | RF substrate bias with high power impulse magnetron sputtering (HIPIMS) | |
| KR100314883B1 (ko) | 스퍼터링 장치용 전원 장치 | |
| CN110771022A (zh) | 具有用于磁控溅射的脉冲和离子流量控制的脉冲功率模块 | |
| WO2009096026A1 (ja) | 放電加工装置 | |
| WO2009145092A1 (ja) | バイポーラパルス電源及びこのバイポーラパルス電源を複数台並列接続してなる電源装置 | |
| JP4763236B2 (ja) | プラズマを用いてエッチングボディにパターンをエッチングする方法 | |
| JP5363177B2 (ja) | 真空負荷用電源 | |
| JP4218864B2 (ja) | 放電用電源、スパッタリング用電源及びスパッタリング装置 | |
| JP2023518170A (ja) | 特にマグネトロン・スパッタリングのための高性能パルス放電プラズマ発生器の接続物 | |
| CN115912980A (zh) | 一种双极脉冲电源、单极脉冲电源和限流灭弧方法 | |
| EP4689219A1 (en) | Method of operating a plasma process system and a plasma process system | |
| JPH0953176A (ja) | 直流反応スパツタ装置 | |
| SK289134B6 (sk) | Zapojenie stabilizácie vysokovýkonného impulzného výboja pulzného plazmového generátora na magnetrónové naprašovanie | |
| Ozimek et al. | HIPIMS Power Supply Requirements: Parameters and Breakthrough Arc Management Solution |