[发明专利]能够控制输出电流的供电装置及利用其的供电方法

说明书

本发明涉及能够控制输出电流的供电装置及利用其的供电方法。本发明的能够控制输出电流供电装置用于向等离子体发生器内维持等离子体，能够控制输出电流供电装置包括：开关电源，包括整流器、逆变器及移相器；等离子体源，与所述开关电源相连接，用于在所述等离子体发生器内部生成等离子体；共振网络，连接在所述开关电源与所述等离子体源之间，包括共振电感器及共振电容器，所述共振电感器与初级绕组串联，所述共振电容器与所述等离子体源并联并与所述共振电感器串联；以及控制部，为了对向所述共振网络提供的电压电流进行相移而对所述开关电源进行控制。

技术领域

本发明涉及能够控制输出电流的供电装置及利用其的供电方法，更详细地，涉及在生成包含离子、自由基、原子及分子的反应气体的领域中，以维持等离子体发生器内的等离子体的方式提供电力的能够控制输出电流的供电装置及利用其的供电方法。

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。

在工序腔内或在工序腔的外部产生等离子体，其中，在工序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。高频放电从电源向等离子体内通过静电或感应结合方式传送能量来实现。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。通过环形等离子体供给源(ICP，inductively coupled plasma)方式生成等离子体。环形等离子体发生器为了半导体晶体、平板显示器及多种物质的处理而生成包含氧、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。

为了维持以此形成的等离子体状态而需要规定以上的能量。在利用IPC方式的环形等离子体供给源的情况下，为了向气体供给能量而使用磁场，为了发生所述磁场而向等离子体发生器供给高频率的电流。在这种电流的大小减少的情况下，很难维持气体的等离子体状态，无法维持等离子体状态的气体无法起到负荷的作用，而是呈现出如大气的开放形态的电阻。由此，将无法向气体供给规定以上的能量而无法维持等离子体的现象称为脱离(drop-out)现象。在等离子体点火之后，电阻值与向等离子体发生器施加的电流成反比。这种特性在等离子体负荷使用共振型供电装置的情况下引起脱离(drop-out)现象。

在发生脱离(drop-out)现象的情况下，在半导体制造工序中，蚀刻、洗涤等的工序发生问题，并需要再次启动等离子体发生装置的时间损失。

图1为示出当等离子体被点火后等离子体通过供电装置的负荷动作时的特性的图。图2为示出以往的共振网络及等离子体发生器的共振网络的电路图。