专利名称：用于点燃馈送有交流电的等离子体的点燃电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种点燃电路，用于在气体放电室中点燃馈送有交流电的等离子体。本发明还涉及ー种方法，用于在气体放电室中点燃馈送有交流电的等离子体。
背景技术：
在一些半导体生产エ艺或玻璃涂层エ艺中，在气体放电室中生成正离子和负离子等离子体，例如，用于涂层或蚀刻。在产生エ艺期间，等离子体反复熄灭井随后重新点燃，尤其是在将新衬底引入到等离子体室吋。在一些エ艺中，尤其是在衬底上执行几个エ艺步骤的那些，等离子体反复熄灭井随后重新点燃。另外，可以是等离子体由自身熄灭，尤其是在不稳定的エ艺条件下。这也使得等离子体的重新点燃是必要的。这里的问题在于等离子体通常具有比点燃电压更低的工作电压。为了点燃等离子体，因此必须在开始时超过阈值。例如这可以通过使用更大功率的等离子体发生器(电源)来完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于点燃等离子体的方法和点燃电路，利用它可以在不使用另外的更大功率的等离子体发生器的情况下产生等离子体。由用于在气体放电室中点燃馈送有交流电的等离子体的点燃电路来达到该目的，其具有两条线路段，用于连接到交流电源，以及至少一条线路段，用于连接到气体放电室的外壳地，其中，非线性元件与能量存储器的至少ー个串联连接被连接在用于连接到交流电源的所述线路段之间，并且其中，用于连接到气体放电室的外壳地的所述线路段连接到在能量存储器与非线性元件之间的连接节点。借助该措施，可以将连接到交流电源的气体放电室的至少ー个电极的电势移向地，结果是在等离子体室中施加了比交流电源的峰值电压更高的电压。点燃电压相应地施加在气体放电室的电极与气体放电室的外壳或地电势之间。有可能提供非线性元件与能量存储器的多个串联连接。连接到外壳地的连接节点不必是连接到用于连接到交流电源的线路段的串联连接的连接节点。优选地，最接近于气体放电室的并且最远离用于连接到交流电源的线路段的该/那些串联连接的连接节点连接到用于连接到气体放电室的外壳地的线路段。借助每ー个増加的串联连接，可以进ー步增大在能量存储器与非线性元件之间的连接节点的电压。优选地，具有最高电压的该/那些串联连接的连接节点连接到用于连接到气体放电室的外壳地的线路段。点燃电路可以是交流电源的部件部分。可替换地，点燃电路可以是分离的装置，由两条线路段连接到交流电源的输出，并由一条线路段连接到气体放电室，其连接到外壳地，或者连接到气体放电室连接到的地电势点。具体地，点燃电路无需具有连接到气体放电室的电极的线路段。在此情况下，可以将点燃电路布置在交流电源ー侧上或者在气体放电室ー侧上。如果能量存储器是电容器的形式，就获得了能量存储器的尤其简单的ー个结构。非线性元件可以是无源部件或自控部件。使用无源部件的优点是无需驱动电路用于非线性元件。借助非线性元件可以防止能量存储器自动放电。开始被考虑的自控部件例如是晶体管，其输出反馈回其控制输入。同样在此情况下分离的驱动电路不是必需的。开始被考虑的无源非线性元件的ー个尤其简单的结构是ニ极管。在此情况下，具体而言，ニ极管的阴极可以连接到能量存储器。从而可以避免存储在电容器中的电荷以及因此其能量的回流。用于连接到气体放电室的外壳地的线路段可以经由至少ー个非线性部件连接到连接节点，特别是ニ极管。优选地，将ニ极管的阴极布置在气体放电室ー侧上。可替换地或另外地，用于连接到气体放电室的外壳地的线路段可以经由至少ー个电阻器连接到连接节点。如果提供了多个串联连接，每ー个串联链接都包括至少ー个非线性元件和至少ー个能量存储器，就可以获得甚至更高的点燃电压。通过这种方式，可以确保等离子体的可靠点燃。如果点燃电路具有电压倍増器，就可以提供甚至更高的点燃电压，所述电压倍増器生成的输出电压施加在至少ー个电极与外壳地之间以点燃等离子体。所述电压倍增器优选地具有多个级联串联连接，每ー个串联连接都具有至少ー个非线性元件和能量存储器。如果在连接节点与用于连接到气体放电室的外壳地的线路段之间的连接中提供开关，就获得特别的优点。当等离子体必须点燃吋，开关闭合。当等离子体已经点燃时，开关可以断开，从而将点燃电路与气体放电室的外壳隔离，从而停用它。本发明的范围还包括一种等离子体系统，具有交流电源，根据本发明的点燃电路连接到它，并具有气体放电室，其包括至少ー个电极，并且点燃电路连接到它。这种等离子体系统可以使用交流电源，其能够提供比迄今所用的交流电源更低的输出功率，因为根据本发明的点燃电路能够提供较高的点燃电压，到目前为止，其仅借助使用更大功率的交流电源才能提供。本发明的范围进ー步包括ー种方法，用于在具有至少两个电极的气体放电室中点燃馈送有交流电的等离子体，其中，借助连接到交流电源和气体放电室的点燃电路，在气体放电室的至少ー个电极与外壳地之间产生了大于连接到气体放电室的电极的交流电源的峰值电压的点燃电压。在此表达式“大于”或“高干”意思是“就绝对值而言更大”或“就绝对值而言更高”，即对符号调整的值。因此，借助根据本发明的方法，从由交流电源提供的并足以维持等离子体的输出电压开始，可以提供高于输出电压的峰值电压的电压，特别是至少两倍的峰值电压，以至于还可以获得足够的点燃电压。可以使用至少ー个自控或无源非线性部件，特别是ニ极管，来产生点燃电压。从而可以用很少的便宜的部件来产生点燃电压。特别地，当使用无源部件时，可以省去驱动电路。可以通过经由自控或无源非线性部件对能量存储器进行充电，并以导电方式将在该部件与能量存储器之间的连接节点连接到外壳地来产生点燃电压。此外，可以借助另外的自控或无源部件，特别是ニ极管，将在部件与能量存储器之间的连接节点连接到外壳地。当进行点燃时，在连接节点与外壳地之间的导电连接空可以被断开，从而停用点燃电路。该方法的特征可以在于在气体放电室的至少ー个电极与外壳地之间产生点燃电压的事实。通过这种方式，在不必改变电极之间的电压的情况下确保了点燃。
该方法的特征可以在于在气体放电室的至少ー个电极与外壳地之间的点燃电压随交流电的每个半波上升，直至等离子体点燃。借助从半波到半波的缓慢上升，在无危险的过压的情况下可以确保安全点燃。
參考示出了对本发明是必要的细节的附图中的图，并依据以下本发明的说明性实施例的说明书和权利要求书，本发明更进ー步的特征和优点是显而易见的。可以单独实现各个特征，或者可以在本发明的变化中以任何预期组合来实现多个特征。在附图中示意性地示出了本发明的优选说明性实施例，并在下文中參考附图中的图来进行说明，其中图1a是传统交流电等离子体系统的示意性图示；图1b示出了在交流电等离子体系统的电极的典型电压曲线；图2a是具有用于产生大于交流电源的输出电压的电压的电路的交流电等离子体系统的示意性图示；图2b示出了在图2a的交流电系统的不同点处的电压曲线；图3a是具有点燃电路的交流电等离子体系统的示意性图示；图3b示出了在图3a的交流电系统的不同点处的电压曲线；图4示出了具有点燃电路的交流电等离子体系统的第二实施例；
图5示出了具有点燃电路的交流电等离子体系统的第三实施例。
具体实施例方式图1a是交流电等离子体系统1，特别是中频等离子体系统的简化图示。系统I包括中频(MF)发电机形式的交流电源2，它借助其输出端子3、4连接到气体放电室7的相应电极5、6。气体放电室7连接到地连接8。通过这种方式，具体地，气体放电室7的外壳连接到地8。在气体放电室7的电极5、6与外壳之间存在寄生电容器CpC215在图1b中将电极5、6的相对于地的电压曲线示出为Uc1、Uc2。因此，Umf=Uc1-Uc2，其中，Umf是交流电源2的输出电压。图1b中给出了在C1与C2大小相同时的U。、Ue2的电压曲线，如同对称布局中通常的情况一祥。电压Uc1、Uc2不足以点燃气体放电室7中的等离子体。在图2a所示的图示中，交流电源2的输出3、4经由电容器形式的能量存储器11与ニ极管形式的非线性元件12的串联连接10相连接。串联连接10因此也与气体放电室7中的等离子体负载并联布置。在非线性元件12与能量存储器11之间的连接节点13的电压曲线在图2b中显示为电压Uv。利用电压Uap=Ua-Ue2的每ー个负电压峰值，电容器11经由ニ极管12从Umf充电到峰值电压合，。电容器可以不再放电，并保持恒压Ue= {1-。于是给出电压Uv
权利要求
1.一种点燃电路(20)，用于在气体放电室(7)中点燃馈送有交流电的等离子体，所述点燃电路具有用于连接到交流电源(2)的两条线路段(21、22)，以及用于连接到所述气体放电室(7)的外壳地的至少一条线路段(23)，其中，非线性元件(12、12. 1,12. 2,12. 3、52. 1,52. 2,52. 3,52. 4)与能量存储器(11、11. 1,11. 2,11. 3,51. 1,51. 2,51. 3,51. 4)的至少一个串联连接(10、10.1、10. 2,10.3)被连接在用于连接到交流电源(2)的所述线路段(21、22)之间，并且其中，用于连接到所述气体放电室(7)的所述外壳地的所述线路段(23)连接到在能量存储器(11、11. 1、11. 2,11. 3,51. 1,51. 2,51. 3,51. 4)与非线性元件(12、12.1、12. 2,12. 3,52. 1,52. 2,52. 3,52. 4)之间的至少一个连接节点(13、13. 1,13. 3,13. 4)。
2.根据权利要求1所述的点燃电路，其特征在于，所述能量存储器(11、11.1、11.2、11.3,51. 1,51. 2,51. 3,51. 4)是电容器形式的。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路，其特征在于，所述非线性元件(12、12.1,12. 2,12. 3,52. 1,52. 2,52. 3,52. 4)是无源或自控部件。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路，其特征在于，所述非线性元件(12、12.1,12. 2,12. 3,52. 1,52. 2,52. 3,52. 4)是二极管。
5.根据权利要求4所述的点燃电路，其特征在于，用于连接到外壳地的所述线路段(23)连接到所述二极管的阴极。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路，其特征在于，用于连接到所述气体 放电室(7)的所述外壳地的所述线路段(23)经由至少一个非线性元件(15)，尤其是二极管，而连接到所述连接节点(13)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路，其特征在于，用于连接到所述气体放电室(7)的所述外壳地的所述线路段(23)经由至少一个电阻器(16)连接到所述连接节点(13)。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路，其特征在于，设置多个串联连接(10,10. 1,10. 2,10. 3)，每一个所述串联连接包括至少一个非线性元件(12. 1,12. 2,12. 3、52. 1,52. 2,52. 3,52. 4)和至少一个能量存储器(11. 1,11. 2,11. 3,51. 1,51. 2,51. 3,51. 4)。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路，其特征在于，所述点燃电路(20)具有电压倍增器。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路，其特征在于，在连接节点(13、13.1、13. 3、13. 4)与用于连接到所述气体放电室(7)的所述外壳地的线路段(23)之间的连接中设置开关(17)。
11.一种等离子体系统，其具有交流电源(2)，根据前述权利要求中的任一项所述的点燃电路(20)连接到所述交流电源(2)，所述等离子体系统具有气体放电室(7)，所述点燃电路(20 )连接到所述气体放电室(7 )，所述气体放电室(7 )包括至少一个电极(5、6 )。
12.一种用于在具有至少两个电极(5、6)的气体放电室(7)中点燃馈送有交流电的等离子体的方法，其中，通过连接到交流电源(2)和所述气体放电室(7)的点燃电路(20)，在所述气体放电室(7)的至少一个电极(5、6)与外壳地(8)之间生成大于连接到所述气体放电室(7)的所述电极(5、6)的交流电源(2)的峰值电压({],)的点燃电压。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，使用至少一个自控或无源非线性部件(12,12. 1,12. 2,12. 3,52. 1,52. 2,52. 3,52. 4)，尤其是二极管，来生成所述点燃电压。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，通过经由自控或无源非线性部件(12、12. 1,12. 2,12. 3,52. 1,52. 2,52. 3,52. 4)对能量存储器(11、11.1、11. 2、11. 3,51.1、51.2,51. 3,51. 4)进行充电，并且以导电方式将在部件(12、12. 1,12. 2,12. 3,52. 1,52. 2、52.3,52. 4)与所述能量存储器(11、11. 1,11. 2,11. 3,51. 1,51. 2,51. 3,51. 4)之间的所述连接节点(13)连接到所述外壳地(8)来生成所述点燃电压。
15.根据权利要求12到14中的任一项所述的方法，其特征在于，通过借助于其它自控或无源非线性部件(15)，尤其是二极管，将在所述部件(12、12. 1,12. 2,12. 3,52. 1,52. 2、52. 3,52. 4)与所述能量存储器(11、11. 1,11. 2,11. 3,51. 1,51. 2,51. 3,51. 4)之间的所述连接节点(13)连接到所述外壳地(8)来生成所述点燃电压。
16.根据权利要求12到15中的任一项所述的方法，其特征在于，当发生点燃时导电连接断开。
17.根据权利要求12到16中的任一项所述的方法,其特征在于,在所述气体放电室(7)的至少一个电极(5、6)与所述外壳地(8)之间生成所述点燃电压。
18.根据权利要求12到17中的任一项所述的方法，其特征在于，所述气体放电室(7)的至少一个电极(5、6)与所述外壳地(8)之间的所述点燃电压随所述交流电的每一半波上升，直至点燃所述等离子体。
全文摘要
在用于气体放电室(7)中点燃馈送有交流电的等离子体的点燃电路(20)中具有两条线路段(21、22)，用于连接到交流电源(2)；以及至少一条线路段(23)，用于连接到气体放电室(7)的外壳地，非线性元件(12)与能量存储器(11)的至少一个串联连接(10)连接在用于连接到交流电源(2)的所述线路段(21、22)之间，并且用于连接到气体放电室(7)的外壳地的所述线路段(23)连接到在能量存储器(11)与非线性元件(12)之间的连接节点(13)。
文档编号H02M7/06GK103038994SQ201180037299
公开日2013年4月10日 申请日期2011年7月19日 优先权日2010年7月29日
发明者U·里希特, G·策林格, P·维德穆特 申请人:许廷格电子两合公司