[发明专利]具有无源器件的供电装置及利用其的用于等离子体点火供电方法

说明书

本发明涉及具有无源器件的供电装置及利用其的用于等离子体点火供电方法。本发明一实施例的具有无源器件的供电装置用于在等离子体发生器内对等离子体进行点火，所述具有无源器件的供电装置包括：开关电源，具有整流器和逆变器；变压器，具有初级绕组及卷绕所述初级绕组的铁氧体磁芯；以及共振网络，连接在所述开关电源与所述初级绕组之间，包括共振电感器及共振电容器，所述共振电感器与所述初级绕组串联，所述共振电容器与所述初级绕组并联并与所述共振电感器串联并所述共振网路包括一端与所述共振电容器串联且另一端接地连接的无源器件，通过所述无源器件调节所述逆变器的电压、电流的大小。

技术领域

本发明涉及具有无源器件的供电装置及利用其的用于等离子体点火供电方法，更详细地，涉及用于点火及维持等离子体发生器内的等离子体的具有无源器件的供电装置及利用其的用于等离子体点火供电方法。

背景技术

等离子体放电可通过激发气体来生成包含离子、自由基、原子及分子的反应气体。反应气体用于包括如半导体晶体的处理固体物质、粉末及其他气体的众多及科学领域。等离子体状态为当对气体基于高能量时，气体被离子化的状态，这种等离子体发生装置用于当代半导体制造工序中的蚀刻、洗涤等，随着半导体市场的扩大，其重要性逐渐增加。

通常，在半导体工序中，会经过用于形成半导体的多种工序，在半导体工序中生成的副产物会通过真空泵和净气器(Scruber)排出。此时，有效去除当利用等离子体来进行半导体工序时所发生的微细污染物或氧化物等。

在工艺腔内或在工艺腔的外部产生等离子体，其中，在工艺腔的外部产生等离子体的方法利用远程等离子体发生器。远程等离子体发生器(Remoteplasma generator)向中性气体施加高电场来将中性气体的一部分分为质子和电子，通过电场的能量产生中性气体和电子及质子混合的等离子体的装置。

对于远程等离子体发生器的等离子体供给源可通过包括DC放电、高频(RF)放电、及微波放电的多种方式生成等离子体。DC放电为通过向气体内的两个电极之间施加电位来实现。高频放电从电源在等离子体内通过静电或感应结合能量来实现。感应线圈通常用于将电流感应在等离子体内。微波放电通过在收容气体的放电腔室内直接将结合微波能量来实现。微波放电用于支援包括放电被离子化的电子ECR等离子体的广范围的放电条件。

比较微波或其他类型的高频等离子体供给源，环形(toroidal)形状的等离子体供给源在低电场、低等离子体腔体腐蚀、小型化及费用效果方面存在优点。环形等离子体供给源以低的电场工作,内在性地去除电流-结束电极及相关阴极电位下降。低的等离子体墙体腐蚀使环形等离子体供给源与其他方式的等离子体供给源相比在高的电力密度下工作。并且，使用铁氧体磁芯来将电磁能有效结合于等离子体，环形等离子体供给源使其在相对低的射频频率下工作，从而降低电力供给费用。环形等离子体墙体为了半导体晶片、平板显示器及多种物质的处理而生成包含氟、氧、氢、氮等的化学活性气体。

通过环形等离子体供给源的气体入口供给的气体沿着腔室内部的环形等离子体通道移动并与等离子体反应，由此生成活性化的气体。在等离子体腔体内中的气体的流动起到阻抗的作用。

产生等离子体的一般方法如下，施加Medium Frequency频带(300kHz～3MHz)的高频电源来产生磁场，通过变换的磁场生成等离子体。需要用于进一步粉碎这种环形等离子体供给源的驱动和氧化物的高电压、高频逆变器的使用。

图1为示出在以往的供电装置中以等离子体负荷动作时的特性的图表。

图1示出等离子体作为以往的供电装置的负荷动作时的特性。等离子体点火之前，大气中的阻抗与大气中的空气阻抗类似无限值。但是，在等离子体点火之后，随着急剧的阻抗值减少，等离子体起到负荷作用。等离子体发生器的动作过程中，阻抗变化会变小。