[發明專利]為在活性氣體發生器中點燃和維持等離子體的供電方法和裝置

有效

• 申請號: 200680047252.3
• 申請日: 2006-11-03
• 公開（公告）號: CN101331579A
• 公開（公告）日: 2008-12-24
• 發明（設計）人: A·米爾納;T·亞歷山大;I·貝斯特亞克;K·泰蘭;M·約什
• 申請（專利權）人: MKS儀器股份有限公司
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司
• 代理人: 劉佳

發明領域

本發明總地涉及產生含離子、自由基、原子和分子的活性氣體的領域，以及為在活性氣體發生器中點燃等離子體供電的裝置和方法。

發明背景

等離子體放電可用來激發氣體以產生含離子、自由基、原子和分子的活性氣體。活性氣體用于多種工業和科學場合，包括加工例如半導體晶片的固體材料、粉末和其它氣體。

活性氣體的一個實例是原子氟，它用來清洗將薄膜沉積在襯底表面上的化學氣相沉積(CVD)腔室。CVD腔室需要被例行清洗以去除建立在除襯底表面以外的腔室部分的表面上的沉積物。腔室的濕洗對工作人員而言是高強度并且危險的，而用等離子體源產生的原子氟清洗腔室則允許不向大氣開啟腔室地去除沉積物，提高工具生產力和改善工作條件。原子氟的典型源氣體包括諸如NF₃、CF₄、CHF₃、C₂F₆和C₄F₈全氟化物(PFC)。

活性氣體的另一實例是原子氧，它可用于微電子制造中的光阻材料去除。在布圖形成后，通過將晶片表面暴露在通過等離子體源產生的原子氧而去除光阻材料。原子氧快速并有選擇地與光阻材料反應，從而允許在真空和相對低溫狀態下進行處理。

發明概述

可通過將來自電源的能量電感耦合于能被轉化成等離子體的氣體來產生等離子體。供電以點燃并維持等離子體的已知技術包括防止一旦點燃等離子體后對供電半導體器件造成損壞的電路。然而，這些技術一般是高成本的并且不可靠。

本發明的特征是在活性氣體發生器中點燃和維持等離子體的供電方法和電源。具體實施例的優勢包括以削減的成本和提高的可靠性和性能防止對供電半導體器件的損壞。

根據本發明的第一方面，提供一種供電以在活性氣體發生器中點燃等離子體的電源和方法，包括：(i)將包括諧振電感和諧振電容的串聯諧振電路耦合在開關電源和具有變壓器主動部分(primary)和等離子體繼發部分(secondary)的變壓器之間；(ii)對變壓器主動部分兩端的諧振電容提供基本諧振的AC電壓，由此在變壓器主動部分中感應出基本諧振的電流以產生等離子體繼發部分。以及(iii)一旦產生等離子體繼發部分，諧振電感限制流至開關電源的電流。

具體實施例還包括橫跨串聯的諧振電路從開關電源提供第一AC電壓，第一AC電壓具有串聯諧振電路的基本諧振頻率的頻率；響應第一AC電壓，從橫跨變壓器主動部分的諧振電容提供基本諧振的AC電壓，由此在變壓器主動部分中感應出基本諧振的電流以產生等離子體繼發部分；并將來自開關電源的第一AC電壓的頻率調制到大于串聯諧振電路的基本諧振頻率的一個頻率以進一步限制在產生等離子體繼發部分后流至開關電源的電流。

具體實施例可包括對串聯諧振電路一個或多個與諧振電容串聯的諧振電感，諧振電容并聯于變壓器主動部分；并一旦產生等離子體繼發部分后通過一個或多個電感限制流至開關電源的電流。在這些實施例中，該方法包括橫跨串聯諧振電路從開關電源提供第一AC電壓，第一AC電壓具有串聯諧振電路的基本諧振頻率的一個頻率；響應第一AC電壓，橫跨變壓器主動部分從諧振電容提供基本諧振的AC電壓，由此在變壓器主動部分中感應出基本諧振的電流以產生等離子體繼發部分；并將來自開關電源的第一AC電壓的頻率調制到大于串聯諧振電路的基本諧振頻率的一個頻率以進一步限制在產生等離子體繼發部分后通過一個或多個電感流至開關電源的電流。

具體實施例還包括：提供串聯的諧振電路，該諧振電路進一步包括在一個或多個諧振電感和諧振電容之間或在諧振電容和變壓器之間串聯耦合的第二電容，第二電容作為隔直電容或第二諧振電容。

具體實施例還包括步驟：提供包含等離子體繼發部分的等離子體腔室；將來自變壓器主動部分的磁通通過圍繞一部分等離子體腔室和變壓器主動部分的磁心耦合于等離子體繼發部分；并使進入氣體流過等離子體繼發部分以將進入氣體轉化成活性氣體。