TWI293768B - Plasma excitation system - Google Patents

Description

電漿程序之電襞 其可連接至一主 其用於在其輪出 端可連接至一塗 其連接至至少— 之輸出值，且亦

1293768 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於將功率供應至— 激勵系統，其包含：至少一直流電流源， 電源；至少一連接至此之中頻（MF)單元， 端中產生交流電壓，其中該MF單元之輪出 佈腔室之電極；及一調節及/或控制構件， 直流電流源以調節及/或控制該直流電流源 連接至至少一 MF單元以調節及/或控制控制該mf單元之輪 出值。 ^ 【先前技術】 在平板顯示器（FPD)製造過程中，於若干步驟中均一地塗 佈基板（例如玻璃面板）之大表面。自架構玻璃塗佈而已知在 電漿程序中以反應性且亦習知之方式經由濺鍍/陰極濺鍍 對大玻璃表面之塗佈。為此，電流或電壓源產生電漿，該 電漿自一沉積於基板（例如玻璃面板）上之目標移除材料。在 >儿積之前，視所要塗佈而定，原子可於反應性過程中結合 至氣體原子或分子。 在架構玻璃塗佈中，連續地導引玻璃面板使其經過電漿 腔室（塗佈腔室）中之濺鍍源，藉此均一地施加塗佈。電漿必 須藉此均吳地分佈在僅一軸中，意即以一維分佈，意即垂 直於基板之運動方向。 架構玻璃塗佈利用直流且亦為中頻（MF)濺鍍過程。後者 係以中頻電流源而運作，其中自單相或多相電壓而產生一 107119.doc 1293768 叉控或非受控中間電路電壓。該中間電路電壓係藉由反相 為電路（例如橋式電路）而轉換為中頻（MF)交流電壓。輸 出功率訊號切換至一經激勵以振盪之振盪電路。該振盪電 路可為串聯振盪電路或並聯振盪電路。串聯振盪電路係藉 由一具有電壓源特徵之輪出功率訊號來激勵，而並聯電路 係藉由一具有電流源特徵之輸出功率訊號來激勵。 通常於振盪電路之線圈處對MF#率進行去耦且將其連 接至塗佈系統之塗佈腔室中的兩個電極，以使得能夠在該 塗佈腔室中產生電漿。MF激勵系統中之該等電極作為陽極 及陰極交替地運作。 FPD製造過程包含基板之平面塗佈，而無需由於其尺寸 而將其移動。因為立刻對若干平方米高達數十平方米之尺 寸的相對較大基板之總表面進行塗佈且失敗率必須極低， 因：不能自若干部件裝配FPD，故系統、電漿腔室、電極、 目標，及最終該電流源亦必須滿足新的需要。 • FPD裝造中，至目前為止僅直流電流源已用於激勵電 衆。此係歸因於若干原因：基板由於其尺寸而難以操縱， 且因此可在塗佈期間不移動基板。電毁因此必須以高度均 質之方式分佈於兩維中，意即在基板之整個表面上，其至 今僅可以直流電壓源來實現。 、在工作步驟中塗佈總表面需要更大功率。在FPD製造 ^程中f生電裝需要在50與_請之間及更大之功率的電 ::、猎此應可能更容易地在個別功率類別之間重新組態 電流源’意即自50請至1〇〇請。此可使用比使㈣電流 107119.doc 1293768 源更簡單之直流電流源的方式而實現。在直流電漿程序 中以並聯方式習知地連接若干直流激勵系統，且提供一 共同規則，其確保所有電漿系統供應相同功率。 電流源以有限之效率進行運作，且因此產生相當數量之 耗政熱5亥等熱必須被排放。一般藉由冷卻劑來冷卻電流 源。在用於FPD製造之塗佈腔室附近通常僅存在有限數量 之冷卻刎。空氧冷卻之直流電流源係熟知的。歸因於單 凡中之較大損失，當前仍以冷卻劑來冷aMF電流源。 為了最j化運作所需之空間，在相同塗佈腔室中進行所 需要及連續執行之所有不同塗佈過程。為此，自不同目標 移除材料。以有利之方式，電流源可自一目標切換至另一 目標以使得一單一電流源可用於不同塗佈過程。此可簡單 地藉由直流電流源來實現，但對KMF電流源而言需要極大 努力，其係針對用於塗佈大基板之MF電流源之使用的額外 爭論。 直流電流源之另一優點在於’通常僅少許空間提供用於 塗佈系統。電流源因此通常位於遠端位置處，例如，位於 地下室中，且電流係經由相對較長電纜而供應。因為直流 電纜便宜且為可撓的，故此解決方案對於直流電流源而言 尤其容易。 然而，直流電流源具有之缺點在於，其傾向於產生電弧， 砰吕之，在反應性過程中，因為並不均一地移除目標且絕 緣層形成於該等目標上。 【發明内容】 107119.doc 1293768 ^此’本發明之潛在目的在於提供—用於塗佈大表面基 扳之經改良電漿激勵系統。 此目的係根據本發明以上述類型之電漿激勵系統而達 、、中調節及/或控制構件包含至少一輸入介面及至少一 ^制輸出介面。該至少—輸人介面供應—描述該至少一⑽ 二之輪^值的值°該至少—控制輸出介面用於連接該至 ^ I疋之控制輪入端。MF單元之輸出值可直接供應至 ^即=/或控制構件n該輸出值的值藉此為該輸出值自 藉由s測構件來偵測該輸出值亦為可行的，其中咳 量測，件將該輪出值或—描述其之值傳送至使用輸Γ介= 之調郎及/或控制構件。可在調節及/或控制構件處提供若干 輸入及控制輸入介面，其可連接至若干mf單元。 對MF輸出訊號之電流、電壓及/或功率進行量測及控制， 從而容許調節及/或控制構件存取赃單元。藉由提供至少一 輸二介面及至少-控制輸出介面’直流電流源可同時連接 ^若干MF單元。視調節/控制而定’功率僅供應至個別 單兀’詳言之’僅供應至所要娜單元。直流功率切換因此 不需要關單-單元或不啟動（仏⑽叫―單—單元。 因為MF單元通常含有切換橋，故其足以控制含有切換橋之 MF單元或反相器，該控制方式使所有切換皆為開放的。在 此狀況下’反相器不傳送功率，從而容許不同過程之運作， 詳言之，允許在-共同直流電流源之情況下I有不同目標 的過程之運作。然而’每一電極對具有其自身之mf單元， 該MF單元必須匹配每一電極對。 107119.doc 1293768 有利地，藉由提供上 1八上文所棱及之界面，直流及MF單元可 谷納於不同外般中。此消除了干擾。

在車乂佳實施例中，調節及/或控制構件包含至少-進一 步輸入"面及至少一進一步控制輪出介面。該至少一進一 /輸”面用於供應一輸出值或一描述至少一直流電流源 之輸出值的值。至少一控制輸出介面用於連接至少一直流 電流源之控制輸人端。電漿激勵系統因此由至少_直流電 a源及MF單το組成，其中於該直流電流源之（功率）輸出 端處產生一中間電路電壓，其係供應至該MF單元。該調節 及产或&制構件可經由相應量測構件直接或間接地量測及 凋即直流電流源之輸出端處的電流、電壓及/或功率。為此 原因’並非（僅）MF單元之輸出值用於電録佈過程之調節 及控制，而是已使用直流電流源之輸出值。 可藉由提供所述介面以簡單之方式將若干直流電流源連 接至調節及/或控制構件。有利地，可視情況在⑽單元之輸 出端處調節電流、電壓及功率。此容許對於個別電漿程序 而最佳地調整激勵系統。 、進步有利之方式’調節及/或控制構件包含用於連接 貝料及/或訊號線之介面，該等資料及/或訊號線連接至至少 一直流電流源及/或至少_MF單元。因此可將訊號（例如電 弧偵測構件之訊號）以快速及簡單之方式傳輸至調節及/或 拴制構件’其接著可於此進行反應。該等資料線用於MF單 兀與调節及/或控制構件或主直流電流源之間的資料及訊 號乂換。可類似地執行資料傳輸以用於量測及調節訊號， 107119.doc 1293768 該等訊號必須以極高之速度傳輸，該資料如功率量測資 料。較佳經由電流介面代替電壓介面對資料進行交換，藉 此改良對干擾之敏感性。可以數位方式對必須以相對高速 度及高資料安全進行傳輪m収調節訊號（例如描 述電弧偵測、錯誤狀態等之訊號)進行傳輸。可經由用於訊 號之串列通信匯流排（例如，CAN)來執行數位資料傳輸，該 $訊號需要極高之資料可靠性但隨時間較不關鍵，例如： • 度監控訊號。 籲在本發明之一實施例中，至少-直流電流源位於距至少 一^單元之遠端處（詳言之，位於1至5〇m之距離處），且極 由直流電纜及量測及控制線而與連接至該至少一河？單 元。直流電流源並非必須直接鄰近電聚系統或塗佈腔室。 因此電流源在製造廳（m咖facturing ωι)中不佔才康空間。單 獨之MF單元輕於電流源及娜單元之總單元，且因此可設置 於-具有下層地下室之大廳中。在此狀況下，電流源可有 • 利地女置於細單元下方。可於較長距離上將直流電纜以及 衩制及里測電繞導引至MF單元，該等⑽單元係安置於直接 鄰近塗佈腔室且經由相應介面而連接。此之有利之處在 於可省略叩貴之_電纜’該等電纜具有有限長度且較 直流電纜而言具較少可撓性。 ，本發明之-較佳實施例中，對至少—直流電流源進行 工氣^卩#著可藉由冷卻劑或空氣來冷卻至少一⑽單 兀广右僅，亥MF早兀藉由冷卻劑來冷卻，則較少熱耗散至該 冷心(I冷部劑更可能提供於直接鄰近接近⑽單元附近之 I071l9.doc 1293768 ㈣腔室’而非位於一遠端位置處，例如位於地下室中。 知因於空氣冷卻，直流電流源並不取決於至冷卻劑之連接 而疋，且因此可位於幾乎任何位置處。 在本發明之一較佳實施例中’至少一赃單元包含用於饋 入：輸出振盈電路之至少-第-反相器。該輸出振盈電路 可經設計為串聯或並聯振盪電路。為了獲得電流源特徵， 可將扼流圈（ch〇ke)提供於該反相器之輸入端處。反相器藉 • &自一中間電路電壓產生交流電壓。反相器較佳設計為： =，詳言之，設計為具有受控IGBT之全橋eMF單元亦可包 含一用於-或多個反相器之控制構件。輸出振盈電路之線 圈可表示輸出變壓器之初級側（pri脑y他)上的雜散電感 (_y inductance)。輸出變壓器可設計為電流地分離輸出振 盡：路及位於電衆腔室中之電極。在此狀況下，既非直流 電μ源亦非反相器需要具有電流分離。輸出變壓器可設計 為空氣線圈以防止飽和。輸出變相器之輸出端可具有對於 ❿ 個別電極組態而調整電壓及電流之若干脈衝線(t a ρ )。 在本發明之一有利實施例中，並聯連接且可連接至主電 源之若干直流電流源係提供以產生第一中間電路電壓，且 連接至MF單元之第―反相器。可藉由連接或斷開個別電流 源而使用若干並聯直流電流源來設定不同功率類別。敬 、、/、有利之方式，將一用於量測個別直流電流源之輸 出:處之電流、電麼及/或功率的量測構件分配至每—直流 電流源，其中該量測構件係連接至調節及/或控制構件。每 一電流源藉此可具有其自身之量測構件。量測構件亦可安 107119.doc -12- 1293768 置於調節及/或控制構件上， 組件形式之发猸六 ^之整合於其中。以獨立 入 U立配置亦為可行的。每-直流電流源可整 二二T於輸入電㈣接、輸出連接，以及量測、控 制及调卽連接之插塞接觸（介面）的獨立外 容 組態。調節及/或控制構件可容的於每“雪:斗块速 母丁 J合、乃π母一直流電流源之外殼 中且接替辅助控制之作 作因此’可快速地組態及交換調 即及/或控制構件。 在-較佳實施例中’至少一MF單元包含連接至至少一直 流電流源之至少一第-苻如哭 ^ ^ ^ ^第一反相為，其中第一及第二反相器之 輸出端互連。第一及筮-gh U , ^ 及第一反相益較佳相互接近且具有對稱 之叹计。其僅於其輸出端處以低電感而連接，且較佳藉由 相同控制訊號而控制。以此方式’可安全地防止干擾:相 移。可使用相同構造之反相器，其減少了生產成本。可使 用低功率組件，其減少了組件成本。因為若無直流電流源 連接至第二反相器則可簡單地使該第二反相器停止運作， 故保持簡單之可組態性。 在一實施例中，並聯連接且可連接至主電源之若干直流 電流源可提供用於產生第二中間電路電壓，且連接至MF= π之第二反相器。提供並聯連接之若干群之若干電流源亦 為可打的’其中每-群係連接至_反相器，該等反相器互 連一輸出振盪電路之上流。歸因於藉由該等不同群產生之 中間電路電壓保持獨立之事實，可調節直流電流源，該調 節方式使得反相器之橋對稱地負載。此將不可能經由中間 電路電壓之初始連接及至兩個橋之隨後的重新分配而達 107119.doc -13- 1293768 成。 每一直流電流源較佳包含一用於調節及/或控制構件之 容器。容器或狹槽可（例如）提供於外殼上。因此，藉由向每 -電流源提供調節及/或控制構件’可將每一電流源設計為 藉此包含一用於所有電流源之辅助控制及提供可靠運作之 主電流源。在單-調節及/或控制構件用於所有直流電流源 之情況下’可確保所有直流電流源傳遞近似相同之功率， 其額外地確保反相器之均一負載。 有利地提供一電弧偵測構件。可結合電弧抑制及/或消除 構件而决速消除與直流錢鍍期間相比於⑽減錢期間較不 頻繁產生之電弧，且因此該等電弧引起僅較少損害。詳言 之，可確保小剩餘電弧能量（<2〇mJ/kw)。此外，較佳提供 7定時元件（計日夺器），其保持在存在電弧之情況下將直流電 流源關閉某—時間間隔。此間隔可在_ μδ與1 GG ms之範圍 内：仃凋整。藉此可安全地消除電弧且可為不同過程調整 “原此外，電弧消除構件可提供以設定一時間延遲。 =偵測電弧時，於此時間延遲之後關閉電流。藉此以已界 疋之方式燒毀即使在再次關閉及開啟之後仍反覆出現的 弧。 本發明亦包括大表面電浆塗佈系統，詳言之用於塗佈/生 =平，顯示器’該大表面電衆塗佈系統包含電篥激勵系 ”有連接至该電漿激勵系統之至少兩個淹 腔室，复忐— J ^ 八嘀/、中母一電極係連接至至少一目標且該塗佈腔室包 3、於支標具有^平方米表面之基板的-或多個基板固持 107119.doc -14- 1293768 器或容器，其中可在該電漿激勵系統之輸出連接處產生一 具有20與500 kHz之間，詳言之20與1〇〇 kHz之間的範圍内 之頻率的輸出訊號（電壓、電流或功率），且可在塗佈腔室中 產生大體均質之二維電漿。亦可以簡單及便宜之切換技術 而產生用於尚功率（50至200 kW)的在2〇與5〇〇 kHz之間，詳 言之在20與100 kHz之間的頻率範圍。其超出了可聽之範 圍。因此防止了雜訊振盪。亦證實此頻率範圍對於均質電 漿分佈尤其有利。 令人驚言牙地，此程序極大地改良及促進了使用娜電流源 產生均質電衆，意即與直流電流源相比，包含娜單元之電 聚產生系統。更均-地移除連接至電極之目標，以使得均 質電漿分佈且因此確保了即使在較長運作時間中仍具有均 質塗佈。 產生電弧在MF過程中比在直流過程中較不頻繁 -步最小化包括非頻繁產生電弧之塗佈問題，可谓測電弧 且在偵測到電弧時主動地熄滅其或至少關閉電流源/多個 電流源或中斷自電流源至塗佈腔室之能量源以藉此熄滅電 弧。在媳滅動作之後，可再次點燃電漿，或可在預定時間 之後再次啟動提供入塗佈腔室中之電流源。 【貫施方式】 ’ 附圖示意性地展示了本發明之較佳實施例，其中在下文 中參看該等附圖之圖對該等較佳實施例進行了詳細闊述。 圖！展示電聚激勵系統1，其為大表面電聚塗佈系統之部 勿。直流電流源2安置於該電漿激勵系統1中，該直流電流 107119.doc -15- 1293768 源連接至主電源3。帛一MF單元4連接至直流電流源2。安 置於塗佈腔室7中之電極5、6連接至MF單元心每一電極5、 6可連接至-或多個目#。第二娜單元8係平行於mf單元* 而提供，其亦連接至直流電流源2。該MF單元8亦與安置於 塗佈腔室7中之電極9、10相_聯。歸因於複數個電極5、6、 9、10,可在塗佈腔室7中塗佈大表面工件。 電極5、6上之目標及電極9、1〇上之目標可具有不同材 料。為了獲得整個表面上之均一塗佈，該等電極必須均一 地分佈。 電漿激勵系統1亦包含調節及/或控制構件u。調節及/或 控制構件11之輸入值為直流電流源2之輸出值。直流電流源 2係基於此輸出值而調節或控制。量測線12、13係供應至調 節及/或控制構件11，經由該等量測線而偵測MF單元4、8 之輸出值且將該等輸出值供應至調節及/或控制構件〗丨。調 節及/或控制構件11亦控制MF單元4、8，其係藉由控制線 14、15加以指示。量測線12、13及控制線14、^亦可稱作 資料線。介面11 a至11 f係提供於調節及/或控制構件11上以 連接直流電流源及MF單元4、8或用於連接之線12至15。 圖2展示電漿激勵系統〗之一實施例。其提供了兩個直流 電流源2、2'。該等直流電流源2、2,產生一中間電路電壓， 其係經由扼流圈20、21而供應至MF單元4之第一反相器 22。直流電流源2為主直流電流源且包含調節及/或控制構 件11。該調節及/或控制構件1丨係經由量測、資料、訊號及 控制線26而連接至MF單元4及直流電流源2，。反相器22饋入 107119.doc

1293768 振盪電路23，其係設計為並聯振盪電路。該並聯振盪電路 23之線圈24表示輸出變壓器乃之初級電感（primary inductance)。於輸出變壓器25之輸出端處施加一 Μρ電壓。 圖3展示電漿激勵系統丨之替代實施例。兩個直流電流源 2、2’及2”、2’"各自產生一中間電路電壓，其係施加至反相 抑22 3G中之每-者。直流電流源2再次為主直流電流源， 其包含調節及/或控制構件u。該調節及/或控制構件u調節 及/或控制直流電流源2、2,、2"、2，，，及MF單元4。反相器22、 3〇之輸出端係以低電感而連接。其饋入輸出振盪電路u。 直流電流源2、2’、2”、2’’，經調節以提供近似相同之功率， 其確保反相器22及30之對稱負載。在MF單元中，不需對此 進行監控。 & 【圖式簡單說明】 圖1展示大表面電漿塗佈系統之示意圖； 圖2展示電漿激勵系統之第一實施例； 圖3展示電漿激勵系統之第二實施例； 【主要元件符號說明】 1 電漿激勵系統 2 2 直流電流源 3 主電源 4 第一 MF單元 8 第二MF單元 5 ' 6 ' 9、1 〇 電極 7 , 塗佈腔室 107119.doc 1293768 11 調節及/或控制構件 11a、lib、11c、 lid 、 lie 、 Ilf 介面 12、13 量測線 14、15 控制線 20、21 扼流圈 22、30 反相器 23 振盪電路 24 線圈 25 輸出變壓器 26 量測、資料、訊號及控制線 107119.doc -18-

Claims (1)

1. 、申請專利範圍： 1. :種用於將功率供應至一電聚程序之電裝激勵系統⑴， ”包含·至少-直流電流源（2、2，、2"、2,，,），其可連接 至一主電源（3);連接至該直流電流源、m"’)之 至少一中頻⑽）單元（4、8)，其用於在其輸出端處產生— 父流電麼，其中該卿單元（4、8)之該輸出端可連接至_ 2佈腔室⑺之電極（5、6、9、10);及—調節及/或控制構 ^⑴），其連接至該至少一直流電流源（2、2,、2，，、2, 以調節及/或控制該直流電流源（2、2,、2”、2"]之一輸出 值，且亦連接至該至少-MF單元（4、8)以調節及/或控制 該娜單元（4、8)之一輪出值，其中該調節及/或控制構件 (11)包含用於供應-描述該至少一MF單元（4、8)之—輸出 ^之值的至少―輸人介面⑴、Ud)，及用於連接該至少 一MF單元（4、8)之一控制輸入端的至少一控制輸出介面 (lle、、Uf)’且其中並聯連接且可連接至一主電源（3)之若 干直流電流源（2、2，)被提供以產生一第一中間電路電壓。 •如請求項1之電漿激勵系統，其特徵在於：該至少一 單元（4、8)包含用於饋入—輸出振盪電路（23)之至少一第 Y反相器（22)’其中該等直流電流源（2、2，）連接至該⑽ 單元（4)之該第一反相器（22)。 ί· 如請求項1或2之電漿激勵系統，其特徵在於：一用於量 測該個別直流電流源（2、2，、2”、2，"）之輸出端處之電流、 電壓及/或功率的量測構件係分配至每一直流電流源（2、 2’、2”、2"’），其中該量測構件連接至該調節及/或控制構 107119-960821.doc 1293768 件（11)’坪言之，連接至該調節及/或控制構件⑴）之相庳 輸入介面。 ^ 4. t請求項1之電漿激勵系統，其特徵在於：該至少-MF 早兀（4、8)包含至少—第二反相器⑽，其連接至至少一 直流電流源（2”、2,")，其中該第一及該第二反相器⑺、 30)之該等輸出端互連。 5.如請求項4之電毁激勵系統，其特徵在於：並聯連接且可 連接至—主電源（3)之若干直流電流源（2”、2,，，)係提供以 產生-第二中間電路電壓，且連接至該Μρ單元⑷之該第 二反相器（3 0)。 ^ 6·如請求項丨之電漿激勵系統，其特徵在於：每一直流電流 、(2 2 2 )包含一用於該調節及/或控制構件（1 j ) 之容器。 7. _種用於塗佈平板顯示器之大表面電漿塗佈系統，盆包 含··如請求項丨至6中任一項之一電漿激勵系統（1);；；塗 佈腔室⑺，其具有連接至該電漿激勵系統（1)之至少兩雷 極（5、6、9、，其中每-電極（5、6、9、1())料= 少一目標，其特徵在於：該塗佈腔室（7)包含適於支撐具 3平方米之一表面之基板的一或多個基板固持器或容 器，其中可在該電漿激勵系統（1)之輸出連接/多個輸出連 接處產生一具有一在2〇與5〇〇 kHz之間，詳言之在汕與1卯 kHz之間的範圍内之頻率的交流電壓，且可在該塗佈腔室 (7)中產生一大體均質之二維電漿。 107119-960821.doc