CN201352541Y - 等离子体处理系统 - Google Patents

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CN201352541Y CNU2007900000698U CN200790000069U CN201352541Y CN 201352541 Y CN201352541 Y CN 201352541Y CN U2007900000698 U CNU2007900000698 U CN U2007900000698U CN 200790000069 U CN200790000069 U CN 200790000069U CN 201352541 Y CN201352541 Y CN 201352541Y
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Abstract

本实用新型涉及一种等离子体处理系统(1)，它具有一个向一等离子体腔(9)输送HF功率的HF功率发生器(11)，及一个包括一个电极(8)、一个DC电压源(2)及一个设置在电极与DC电压源(2)之间的电连接中的滤波装置(7)的、静电的试样保持装置。其中，所述滤波装置(7)包括至少一个耗散部件(R2)。由此可以减小不希望的振荡对所述DC电压源(2)的影响。

Description

等离子体处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种等离子体处理系统，它具有至少一个向一等离子体腔输送HF功率的HF功率发生器及一个包括一个电极、一个DC电压源及一个设置在电极与DC电压源之间的电连接中的滤波装置的静电的试样保持装置；并涉及一种用于静电的试样保持装置的DC电压源与输送给等离子体腔的HF功率信号去耦合的方法，其中试样保持装置的电极与DC电压源之间的电连接中的AC信号被滤除。
背景技术
已经公开了，静电地固定(定位)一个在等离子体处理系统的等离子体腔的HF等离子体中被处理、例如被涂层或腐蚀的基质。为此，在一电极上施加直流电压，所述基质(试样)位于该电极上或该电极上面。该DC电压为高压并产生静电的吸引力。
为了产生等离子体，向等离子体腔电感地或电容地输送由HF功率发生器产生的HF功率。也可以输送例如具有不同频率的多个HF功率。为了避免对等离子体处理系统产生负面影响，该直流电压不应影响HF功率发生器及HF功率(HF电流和/或HF电压)或者由它激励的振荡，DC电压源。通常排除了DC电压对HF发生器的影响，因为在高频等离子体处理系统中通常在等离子体腔与HF功率发生器之间具有电隔离。
DC电压源通常具有输出滤波器，该输出滤波器大多由纯电抗部件组成。这些电抗部件可构成振荡回路，当它们被激励时，这些电抗部件则可产生振荡。振荡例如通过DC电压源的接通或关断或通过等离子体中的不均匀性和/或通过等离子体电极上电压的变化被激励。
等离子体负荷可感性或容性地作用。这也可激励输出滤波器中的电抗部件形成振荡。该振荡可非常有干扰性并且在所述振荡回路中起振并且具有负面的结果。该不希望的振荡大多处于几个到几百个kHz的范围中。
因此其任务在于，避免DC电压源受HF功率直接或间接的影响。对此在US 6,921,720中示了一种滤波装置，该滤波装置由两个串联的电感及一个接地的电容构成。
发明内容
本实用新型的任务在于，提供一种具有改善的DC电压源去耦合的等离子体处理系统及去耦合的方法。
根据本实用新型，该任务将以出人意料地简单的方式方法通过开始部分所述类型的等离子体处理系统来解决，其中滤波装置具有至少一个耗散部件。通过耗散部件可消耗或耗散能量并且由此可以衰减或抑制不希望的振荡。由此可减小不希望的振荡对DC电压源的影响。与通常实际中几乎无损耗地、即尤其是没有耗散部件地构造的滤波装置相反地，根据本实用新型，在滤波装置中使用耗散部件。优选这样地确定这些耗散部件(优选电阻)的参数，以使其在正常工作中、即当不出现不希望的振荡时仅产生最小的功率损耗，并且最佳地抑制振荡和干扰，而不将该振荡和干扰反射。
在根据本实用新型的滤波装置中允许有耗散部件，因为对于施加静电力除了在施加或关断电压时的充电电流及放电电流外不需要流过电流。因此在试样被静电地保持期间只要不出现不希望的振荡，将没有电流流过这些耗散部件。因此在常规工作中至多引起一可忽略的损耗功率。如果出现了不希望的振荡，则期望电流通过所述耗散部件，以便抑制振荡。
根据本实用新型的滤波装置可对所述至少一个耗散部件附加地还具有一个或多个电抗部件。在此情况下所述耗散部件可与所述电抗部件串联地连接，而不必担心不允许的高功率损耗。
在一个特别简单的实施形式中，所述滤波装置可具有一个与DC电压源串联连接的耗散部件及一个接地的电容器。例如对于直到1000Veff的HF电压可使用这种滤波装置，其中对于电容C的典型值约为10nF及对于电阻R的典型值约为10kΩ-10MΩ。
在一个特别优选的实施形式中可设置为：所述滤波装置具有一个用于所述至少一个耗散部件的保护电路。通过该措施，对于HF电压＞1000Veff，可使用所述滤波装置及因此可使用所述等离子体处理系统。通过该保护电路可保护所述至少一个耗散部件以免过载。
一个特别优选的进一步构型的特征在于：所述保护电路具有一用于滤波AC信号、尤其HF电压的线圈，一用于衰减AC信号(振荡)的电阻以及一个用于所述至少一个耗散部件放电的电容器。在此，该电容器对于HF发生器的基频几乎为短路，以致HF发生器的基频在滤波装置中的不导致大的损耗。
在一个特别优选的实施形式中可设置为：所述滤波装置被设置在一个金属壳体内，该金属壳体与地连接。该壳体优选地被设置在等离子体腔的紧附近。由此使很短的HF连接、很好的接地连接及很小的干扰成为可能。
特别有利的是，所述滤波装置被设置在等离子体腔上。在此情况下所述滤波装置可用一个或多个连接件(例如螺钉或铆钉)直接固定在等离子体腔上，尤其用法兰连接上。通过该措施，所述滤波装置的接地与等离子体腔的接地对于高频电流具有很小的电阻。
如果DC电压源以一个端子接地，可得到另外的优点。优选DC电压源用负端子接地。此外特别有利的是，从DC电压源引到滤波装置上的电导线具有屏蔽。特别优选的是该屏蔽也被接地。
在一个特别有利且优选的实施形式中可设置为：所述滤波装置及所述DC电压源被组合在一个壳体中。由此可得到一个简单且成本低的紧凑结构。此外可避免散射场耦合到DC电压源与滤波装置之间的导线上，该耦合可能会导致对DC电压源的干扰。
此外在本实用新型的范围中还涉及一种用于等离子体腔的静电试样保持装置的DC电压源与AC信号去耦合的方法，其中对该等离子体腔输送至少一个HF功率信号，其中在试样保持装置的电极与DC电压源之间的电连接中的AC信号被滤除，并且在电极与DC电压源之间的能量被消耗和/或被耗散。由此可有效地抑制不希望的振荡。不希望的振荡(AC信号)例如可通过DC电压源的输出滤波器中振荡回路的激励形成。所述振荡回路可间接或直接地通过HF功率信号、等离子体处理中的不均匀性、DC电压源的开/关过程、外部信号源等来激励。
如果能量通过至少一个耗散部件被消耗，则实现对DC电压源特别有效的保护。
为了保证等离子体处理系统对于大的HF电压范围的可应用性，有利的是，所述至少一个耗散部件被保护以免过载。
本实用新型的其它特征及优点可由以下根据给出本实用新型主要细节的附图对本实用新型实施例的说明、及由权利要求书中得到。各个特征可本身单独地或多个以任意组合地在本实用新型的方案中实现。
附图说明
在附图中示意性示出本实用新型的优选实施例并且在下面参照附图对其进行详细的描述。附图示出：
图1：设有滤波装置的第一实施形式的等离子体处理系统的示意图；
图2：滤波装置的第二实施形式。
具体实施方式
图1示出一等离子体处理系统1。该等离子体处理系统1包括一个DC电压源2，该直流电压源包括一电网连接端子3。电网电压通过一个整流器4整流。在整流器4的后面连接着一个输出滤波器5。所述DC电压源的负电极接地6。
所述DC电压源2经一滤波装置7与等离子体腔9的一个电极8连接。通过DC电压源2在电极8上产生一个静电的吸引力，该吸引力使一个试样10保持在电极8上。因此，DC电压源2，滤波装置7及电极8为一个试样保持装置。在电极8上还连接着一个HF功率发生器11，用于向等离子体腔9或在该等离子体腔中进行的等离子体处理中容性地馈入一高频功率。在功率发生器11与电极8之间通常连接着一个阻抗匹配电路。通常HF功率不是直接地连接到电极8上，而是连接到一个分开的、电绝缘的电极或天线装置上。即便如此，HF功率仍被向着DC电压源2的方向耦合并且可有利地使用滤波装置7。也可以在等离子体腔9上连接多个功率发生器11，例如连接产生具有不同频率、例如3.39MHz及13.56MHz的功率信号的功率发生器。
等离子体腔9也接地6。滤波装置7具有一个作为电阻构成的耗散部件R2及一个作为电容构成的电抗部件C1，该电抗部件C1也被接地。AC信号，例如通过输出滤波器5的激励形成的交流信号，通过所述电抗部件C1被滤除。通过所述耗散部件R2衰减或抑制AC信号。尤其是在所述耗散部件R2中能量被转换成热。在此，所述耗散部件R2被这样确定参数，使得AC信号在该耗散部件上不被反射。对于工作在约13MHz的基频上的HF发生器，对于电抗部件C1典型值为10nF，对于耗散部件R2的典型值为100kΩ-10MΩ。所述装置不能满足任意高的HF电压，因为当约1000Veff时在R2中消耗的功率这样高，使得该电路变得不经济。因此，对于更高的HF电压，根据本实用新型提出以下的建议：对于HF功率发生器11(典型为3.39或13.56MHz)的HF电压构造一个第一滤波器，它不吸收或仅吸收很少的功率。同时对于几kHz到100kHz范围中不希望的振荡构造一个第二滤波器，它吸收功率的大部分。针对这两个要求来确定耗散部件及电抗部件的参数。以此方式来保护耗散部件以免过高的HF电压。
图2示出滤波装置7的这样一个实施形式。在该例中滤波装置7被设计用于更高的HF电压。因此所述滤波装置7具有一个用于耗散部件R2的保护电路12。该保护电路12包括一个作为线圈构成的电抗部件L1，它典型地具有50nH的值。在该实施例中电抗部件C1典型地具有20nF的值。部件C1，L1构成用于HF功率发生器11的基频的第一滤波器。部件R1，R2及C1构成第二滤波器。通过作为电阻构成的耗散部件R1进行不希望的振荡的衰减，该耗散部件R1典型值为10Ω。耗散部件R2被典型地确定为100至900Ω并且用于不希望的振荡的衰减及传导直流电流。通过作为电容器构成的并且电容量约为20nF的电抗部件C2实现对HF发生器11的基频的短路并且同时使耗散部件R2放电。

Claims (7)

1、等离子体处理系统(1)，它具有至少一个向一等离子体腔(9)输送HF功率的HF功率发生器(11)，及一个包括一个电极(8)、一个DC电压源(2)及一个设置在电极与DC电压源(2)之间的电连接中的滤波装置(7)的、静电的试样保持装置，其中，所述滤波装置(7)具有至少一个耗散部件(R1，R2)，其特征在于：所述滤波装置(7)被安装在一个金属壳体内，该金属壳体与地连接。
2、根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其特征在于：所述滤波装置(7)具有一个与所述DC电压源(2)串联连接的耗散部件(R2)及一个接地(6)的作为电容构成的电抗部件(C1)。
3、根据权利要求1或2所述的等离子体处理系统，其特征在于：所述滤波装置(7)具有一个用于所述至少一个耗散部件(R2)的保护电路(12)。
4、根据权利要求3所述的等离子体处理系统，其特征在于：所述保护电路(12)具有一个用于滤波AC信号的线圈(L1)，一个用于衰减AC信号的电阻(R1)以及一个用于对所述至少一个耗散部件(R2)放电的电容器(C2)。
5、根据权利要求1或2所述的等离子体处理系统，其特征在于：所述滤波装置(7)被设置在所述等离子体腔(9)上。
6、根据权利要求1或2所述的等离子体处理系统，其特征在于：所述DC电压源(2)以一个端子接地(6)。
7、根据权利要求1或2所述的等离子体处理系统，其特征在于：所述滤波装置(7)和DC电压源(2)被组合在一个壳体中。
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