[發明專利]能夠控制輸出電流的供電裝置及利用其的供電方法

有效

• 申請號: 201710638057.8
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN108511311B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 成原鏞;丘根完;李秉國;柳承喜;林昌燮;文洪權
• 申請（專利權）人: 株式會社新動力等離子體;成均館大學校產學協力團
• 主分類號: H01J37/32
• 分類號: H01J37/32
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張晶;王朋飛

本發明涉及能夠控制輸出電流的供電裝置及利用其的供電方法。本發明的能夠控制輸出電流供電裝置用于向等離子體發生器內維持等離子體，能夠控制輸出電流供電裝置包括：開關電源，包括整流器、逆變器及移相器；等離子體源，與所述開關電源相連接，用于在所述等離子體發生器內部生成等離子體；共振網絡，連接在所述開關電源與所述等離子體源之間，包括共振電感器及共振電容器，所述共振電感器與初級繞組串聯，所述共振電容器與所述等離子體源并聯并與所述共振電感器串聯；以及控制部，為了對向所述共振網絡提供的電壓電流進行相移而對所述開關電源進行控制。

技術領域

本發明涉及能夠控制輸出電流的供電裝置及利用其的供電方法，更詳細地，涉及在生成包含離子、自由基、原子及分子的反應氣體的領域中，以維持等離子體發生器內的等離子體的方式提供電力的能夠控制輸出電流的供電裝置及利用其的供電方法。

背景技術

等離子體放電可通過激發氣體來生成包含離子、自由基、原子及分子的反應氣體。反應氣體用于包括如半導體晶體的處理固體物質、粉末及其他氣體的眾多及科學領域。等離子體狀態為當對氣體基于高能量時，氣體被離子化的狀態，這種等離子體發生裝置用于當代半導體制造工序中的蝕刻、洗滌等，隨著半導體市場的擴大，其重要性逐漸增加。

通常，在半導體工序中，會經過用于形成半導體的多種工序，在半導體工序中生成的副產物會通過真空泵和凈氣器(Scruber)排出。此時，有效去除當利用等離子體來進行半導體工序時所發生的微細污染物或氧化物等。

在工序腔內或在工序腔的外部產生等離子體，其中，在工序腔的外部產生等離子體的方法利用遠程等離子體發生器。遠程等離子體發生器(Remoteplasma generator)向中性氣體施加高電場來將中性氣體的一部分分為質子和電子，通過電場的能量產生中性氣體和電子及質子混合的等離子體的裝置。

對于遠程等離子體發生器的等離子體供給源可通過包括DC放電、高頻(RF)放電、及微波放電的多種方式生成等離子體。DC放電為通過向氣體內的兩個電極之間施加電位來實現。高頻放電從電源向等離子體內通過靜電或感應結合方式傳送能量來實現。感應線圈通常用于將電流感應在等離子體內。微波放電通過在收容氣體的放電腔室內直接將結合微波能量來實現。微波放電用于支援包括放電被離子化的電子ECR等離子體的廣范圍的放電條件。

比較微波或其他類型的高頻等離子體供給源，環形(toroidal)形狀的等離子體供給源在低電場、低等離子體腔體腐蝕、小型化及費用效果方面存在優點。通過環形等離子體供給源(ICP，inductively coupled plasma)方式生成等離子體。環形等離子體發生器為了半導體晶體、平板顯示器及多種物質的處理而生成包含氧、氫、氮等的化學活性氣體。

通過環形等離子體供給源的氣體入口供給的氣體沿著腔室內部的環形等離子體通道移動并與等離子體反應，由此生成活性化的氣體。在等離子體腔體內中的氣體的流動起到阻抗的作用。

為了維持以此形成的等離子體狀態而需要規定以上的能量。在利用IPC方式的環形等離子體供給源的情況下，為了向氣體供給能量而使用磁場，為了發生所述磁場而向等離子體發生器供給高頻率的電流。在這種電流的大小減少的情況下，很難維持氣體的等離子體狀態，無法維持等離子體狀態的氣體無法起到負荷的作用，而是呈現出如大氣的開放形態的電阻。由此，將無法向氣體供給規定以上的能量而無法維持等離子體的現象稱為脫離(drop-out)現象。在等離子體點火之后，電阻值與向等離子體發生器施加的電流成反比。這種特性在等離子體負荷使用共振型供電裝置的情況下引起脫離(drop-out)現象。

在發生脫離(drop-out)現象的情況下，在半導體制造工序中，蝕刻、洗滌等的工序發生問題，并需要再次啟動等離子體發生裝置的時間損失。

圖1為示出當等離子體被點火后等離子體通過供電裝置的負荷動作時的特性的圖。圖2為示出以往的共振網絡及等離子體發生器的共振網絡的電路圖。