电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法技术

一种电力转换单元(1，1’)，其中，所述电力转换单元(1，1’)能够将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到至少两个独立的等离子体处理室(9a、9b、…9n)，所述单元(1，1’)包括：一个电力输入端口(2)，其用于连接到电力输送网(7)，至少两个、优选是多于两个的电力输出端口(3a、3b、…3n)，每个电力输出端口(3a、3b、…3n)用于连接到等离子体处理室(9a、9b、…9n)之一，控制装置(4)，其被配置为能够以如下方式控制所述单元(1，1’)将双极性的输出电力输送到电力输出端口(3a、3b、…3n)：使用控制参数，通过获得针对输出端口(3a、3b、…3n)的参数的期望值的全集，计算电力转换单元(1，1’)是否能够将每个期望的参数输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个，如果是，则计算输送到输出端口(3a、3b、…3n)的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力，其中，控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率或用于保护装置的阈值。

Power conversion unit, plasma processing equipment and methods of controlling multiple plasma processing

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法
本专利技术涉及一种电力转换单元、等离子体处理设备和控制多个等离子体处理的方法。
技术介绍
许多等离子体处理设备采用多个独立的等离子体处理室，在所述多个独立的等离子体处理室处并行执行等离子体处理。从US2014/0357064A1、US2006/0156979A1、US2005/0034667A1、US7,396,759B1、US2012/0101642Al、US6,756,318B2、US6,495,392B2、US6,271,053B1已知这样的等离子体处理设备。为此目的，这些设备采用连接到单独的室的多个独立的电源。在许多情况下，输送到所有室的功率常常小于通过所有独立的电源而安装到机器上的额定功率之和。此安装的功率上的超过产生了高的安装成本。
技术实现思路
本专利技术的目的为降低所述超过的成本。所述目的通过根据权利要求1的电力转换单元和根据权利要求6的等离子体处理设备以及根据权利要求8的方法来实现。通过从属权利要求和说明来涵盖本专利技术的另外的单独或优选方面。电力转换单元能够将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到至少两个独立的等离子体处理室，所述单元包括：-一个电力输入端口，其用于连接到电力输送网，-至少两个、优选是多于两个的电力输出端口，每个电力输出端口用于连接到等离子体处理室之一，-控制装置，其被配置为能够使用控制参数，通过获得针对输出端口的参数的期望值的全集，来控制所述单元将双极性的输出电力输送到电力输出端口，其中，所述控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率和用于保护装置的阈值，-控制装置还被配置为能够计算电力转换单元是否能够将每个期望的参数输送到输出端口中的每个，如果是，则计算输送到输出端口的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力。在另一方面，控制装置可被配置能够控制所述单元使得在第一电力输出端口处的控制参数中的至少一个与在不同的电力输出端口处的对应的控制参数不同。以这种方式，具有给定最大功率容量的单个电力转换单元可用于替代多个电力转换单元。在本公开中的双极性的输出电力指输出电力具有交流电流，其中，电流以可激励等离子体处理的频率(激励频率)改变其方向。控制参数可以是上述参数的测量值或设置值。测量值和设置值可以是绝对值、实际值、有效值，例如，均方根(rms)或极值、例如最大值或最小值。输入电力可以是从AC电网输送的电力。其还可以是DC电源线。控制装置可包括具有软件程序的微控制器，其中，在电源单元处于使用状态时软件程序在微控制器上运行。控制装置可具有多个接口，例如，能够以有线或无线方式连接到外部构件、监测器、键盘的数据连接结构。控制装置可具有计算部件和存储部件。存储部件可针对多种目的被划分，例如，监测器存储器、随机存取存储器、数据存储器、程序存储器。阈值可以是用于检测等离子体的燃烧或击穿的值。可针对每个输出端口而不同地并随时间改变地指定阈值。双极性的输出电力可具有大于1kW、优选是大于10kW的功率值。双极性的输出电力可具有大于1kHz、优选是大于10kHz、优选是大于50kHz的频率。在另一方面，电力转换单元可包括：第一电力转换级，其被配置为能够将输入电力转换为中间电力、优选是DC母线电力。在另一方面，电力转换单元可包括：至少一个另外的电力转换级，其被配置为能够将来自第一电力转换级的中间电力转换为双极性的输出电力。在另一方面，电力转换单元可包括：至少两个另外的电力转换级，其被配置为能够将来自第一电力转换级的中间电力转换为多个双极性的输出电力信号，并将这些电力引导到电力输出端口。在另一方面，控制装置可被配置为能够控制电力转换级，使得在使用状态下，所述单元在第一时间在第一时间帧期间在第一电力输出端口处输送第一输出电力信号，在第二时间在第二时间帧期间在第二电力输出端口处输送第二电力信号，其中，第一时间与第二时间不同和/或第一时间帧与第二时间帧不同。在另一方面，电力转换单元可包括：开关装置，其位于电力转换级与输出端口之间。在另一方面，开关装置由控制装置控制。在US6,620,299Bl中描述了仅在一个等离子体室中用于在电极之间进行切换的开关装置。在另一方面，开关装置被配置为能够沿两个相反的方向引导电流。在另一方面，控制装置可被配置为能够仅当通过开关的电流的绝对值低于一安培、优选是零时将开关装置从闭合状态激活到断开状态。在另一方面，控制装置可被配置为能够仅当沿断开的开关的电压的绝对值低于20伏特、优选是零时将开关装置从断开状态激活到闭合状态。在另一方面，电力转换级中的至少一个包括桥式电路、优选是全桥电路。一个桥式电路可以是能够对AC电力进行整流的整流桥式电路。一个桥式电路可以是双极性电力产生的开关桥式电路。在另一方面，电力转换单元可包括：柜子，其包围所述单元的所有其他部件。在另一方面，输入端口可直接连接到柜子。在另一方面，输出端口可直接连接到柜子。在另一方面，一种等离子体处理设备可包括：-两个、优选是多于两个的等离子体处理室，-如上所述的一个电力转换单元。每个等离子体处理室可连接到电力转换单元的电力输出端口之一。在另一方面，等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等离子体气相沉积(PVD)处理。等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等离子体增强化学气相沉积(PECVD)处理。等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等原子层沉积(ALD)处理。等离子体处理室中的至少一个、优选是所有等离子体处理室可被配置为能够在使用状态下处理等原子体蚀刻处理。所述目的还通过一种利用控制装置通过将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到多个等离子体处理室来控制所述多个等离子体处理室中的多个等离子体处理的方法来实现，其中，控制装置以如下方式控制电力转换单元将双极性的输出电力输送到电力输出端口：使用控制参数，通过获得针对输出端口的参数的期望值的全集，计算电力转换单元是否能够将每个期望值输送到输出端口中的每个，如果是，则计算输送到输出端口的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力，其中，控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率或用于保护装置的阈值。在所述方法的另一方面，可经由接口连接结构、优选是从电力转换单元外部的控制器获得期望值的全集，其中，此外部的控制器还控制等离子体室中的等离子体处理。在所述方法的另一方面，计算的步骤可包括：实时计算最大期望功率并与电力转换单元的最大额定功率进行比较。在所述方法的另一方面，在计算的结果为无法将期望值输送到输出端口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力转换单元(1，1’)，其中，所述电力转换单元(1，1’)能够将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到至少两个独立的等离子体处理室(9a、9b、…9n)，所述单元(1，1’)包括：/n-一个电力输入端口(2)，其用于连接到电力输送网(7)，/n-至少两个、优选是多于两个的电力输出端口(3a、3b、…3n)，每个电力输出端口(3a、3b、…3n)用于连接到等离子体处理室(9a、9b、…9n)之一，/n-控制装置(4)，其被配置为能够使用控制参数，通过获得针对输出端口(3a、3b、…3n)的参数的期望值的全集，来控制所述单元(1，1’)将双极性的输出功率输送到功率输出端口(3a、3b、…3n)，其中，所述控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率和用于保护装置的阈值，/n-控制装置(4)还被配置为能够计算电力转换单元(1，1’)是否能够将每个期望的参数输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个，如果是，则计算输送到输出端口(3a、3b、…3n)的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170427 EP 17168576.11.一种电力转换单元(1，1’)，其中，所述电力转换单元(1，1’)能够将输入电力转换为双极性的输出电力并将此输出电力输送到至少两个独立的等离子体处理室(9a、9b、…9n)，所述单元(1，1’)包括：
-一个电力输入端口(2)，其用于连接到电力输送网(7)，
-至少两个、优选是多于两个的电力输出端口(3a、3b、…3n)，每个电力输出端口(3a、3b、…3n)用于连接到等离子体处理室(9a、9b、…9n)之一，
-控制装置(4)，其被配置为能够使用控制参数，通过获得针对输出端口(3a、3b、…3n)的参数的期望值的全集，来控制所述单元(1，1’)将双极性的输出功率输送到功率输出端口(3a、3b、…3n)，其中，所述控制参数为以下项中的至少一个的控制参数：功率、电压、电流、激励频率和用于保护装置的阈值，
-控制装置(4)还被配置为能够计算电力转换单元(1，1’)是否能够将每个期望的参数输送到输出端口(3a、3b、…3n)中的每个，如果是，则计算输送到输出端口(3a、3b、…3n)的电力的脉冲的序列，以为等离子体处理提供电力。


2.根据权利要求1所述的单元(1，1’)，其中，所述单元(1，1’)包括：第一电力转换级(5)，其被配置为能够将输入电力转换为中间电力、优选是DC母线电力，优选地，所述单元(1，1’)包括：至少一个另外的电力转换级(6、6a、6b、…6n)，其被配置为能够将来自第一电力转换级(5)的中间电力转换为双极性的输出电力。


3.根据前述权利要求中的任意一项所述的单元(1，1’)，其中，所述单元(1，1’)包括：开关装置(8a、8b、…8n)，其位于电力转换级(5、6、6a、6b、…6n)与输出端口(3a、3b、…3n)之间，优选地，开关装置(8a、8b、…8n)由控制装置(4)控制。


4.根据前述权利要求中的任意一项所述的单元(1，1’)，其中，控制装置(4)被配置为能够控制电力转换级(5、6、6a、6b、…6n)和/或开关装置(8a、8b、…8n)，使得在使用状态下，所述单元(1，1’)在第一时间(T31)在第一时间帧(T31-T32)期间在第一电力输出端口(3a)处输送第一输出电力信号，在第二时间(T41)在第二时间帧(T41-T42)期间在第二电力输出端口(3b、…3n)处输送第二电力信号，其中，第一时间(T31)与第二时间(T41)不同和/或第一时间帧(T31-T32)与第二时间帧(T41-T42)不同。


5.根据前述权利要求中的任意一项所述的单元(1，1’)，其中，所述单元(1，1’)包括：柜子(10)，其包围所述单元(1，1’)的所有其他部件，其中，优选是输入端口(2)直接连接到柜子(10)，其中，更优选是输出端口(3a、3b、…3n)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·P·恩格尔施泰特，M·海因策，J·斯维亚特尼基，
申请(专利权)人：通快许廷格有限公司，
类型：发明
国别省市：波兰;PL