电源产生器的点火方法与流程

1.本发明是有关一种电源产生器的点火方法，特别涉及一种可动态调整点火电压电平的电源产生器的点火方法。


背景技术：

2.半导体设备电源主要可区分为直流、中频、射频以及微波等形态的电源。在电源启动时，通常都会给一个较大的激励源，由于腔体工艺产生等离子体的过程需要通过足够能量，将气体分子或原子的键结打断，因此，此激励一般可以以是高压或高频的电源。
3.请参见图1a与图1b，其中，图1a为现有电容性等离子体点火方式的示意图，图1b为现有电感性等离子体点火方式的示意图。如图1a所示，气体(例如氩气)在腔体中受到高压而游离为正离子及电子的等离子体。如图1b所示，气体(例如氩气)在腔体中受到高频而游离为正离子及电子的等离子体。
4.以直流电源(或脉冲电源)为例，配合参见图2a，其为现有直流电源点火方式的波形示意图。虽然直接以较高压的电压(例如3000伏特)进行供电较为容易地使气体产生游离而点火成功，然而在打出等离子体之前，由于腔体通常是处于冷却的状态，因此不见得所提供的高压电压能够很顺利地点火成功。通常，若点火失败，则会在持续一段时间后先关机。同时，进行腔体内的压力、气体浓度
…
等的调整，以建立优选的点火环境。之后以高压的电压再进行点火程序。然而，这样的点火方式会造成点火时间较长，使得点火效率不彰。再者，通过高压点火，由于离子轰击(ion bombardment)的作用，因此，容易对腔体产生损坏，使得腔体的寿命下降。
5.或者，以中频、射频电源为例，配合图2b，其为现有弦波电源点火方式的波形示意图。虽然通过高频的电压进行供电，但由于此交变的电源的频率、振幅固定，使得当正半周气体产生游离，然而却在负半周发生还原的状况，使得点火失败，且不易成功。
6.为此，如何设计出一种电源产生器的点火方法，特别是一种可动态调整点火电压电平的电源产生器的点火方法，来解决前述的技术问题，乃为本公开发明人所研究的重要课题。


技术实现要素：

7.本发明的一目的在于提供一种电源产生器的点火方法，解决现有技术的问题。
8.为实现前揭目的，本发明所提出的电源产生器的点火方法包含步骤：(a)、软启动一点火电压至一第一电压电平；(b)、持续一第一点火时间后，调整该点火电压至一第二电压电平；(c)、持续一第二点火时间后，调整该点火电压至该第一电压电平；以及(d)、重复步骤(b)、(c)，直到点火成功。
9.在一实施例中，该第一电压电平所持续的该第一点火时间与该第二电压电平所持续的该第二点火时间的比例为可调控的。
10.在一实施例中，当该点火电压为直流电压且为负电压时，该第一电压电平小于该
第二电压电平。
11.在一实施例中，后面周期的该第一电压电平大于或等于前面周期的该第一电压电平，或者后面周期的该第二电压电平小于或等于前面周期的该第二电压电平。
12.在一实施例中，后面周期的该第一电压电平大于或等于前面周期的该第一电压电平，并且后面周期的该第二电压电平小于或等于前面周期的该第二电压电平。
13.在一实施例中，当该点火电压为弦波电压时，该第一电压电平的绝对值大于该第二电压电平的绝对值。
14.在一实施例中，后面周期的该第一电压电平的绝对值小于或等于前面周期的该第一电压电平的绝对值，或者后面周期的该第二电压电平的绝对值大于或等于前面周期的该第二电压电平的绝对值。
15.在一实施例中，后面周期的该第一电压电平的绝对值小于或等于前面周期的该第一电压电平的绝对值，并且后面周期的该第二电压的绝对值电平大于或等于前面周期的该第二电压电平的绝对值。
16.在一实施例中，该第一点火时间持续时电压的大小与该第二点火时间持续时电压的大小为可调控的。
17.通过所提出的电源产生器的点火方法，通过在不同周期提供随时间变化的电压(无论是固定电压或变动电压)，有别于现有技术直接以单一高电压进行点火，将能够获得更有效率的点火程序，以及保护腔体免于损坏，而提高腔体的使用寿命。
18.为了能更进一步了解本发明为实现预定目的所采取的技术、手段及技术效果，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
19.图1a：为现有电容性等离子体点火方式的示意图。
20.图1b：为现有电感性等离子体点火方式的示意图。
21.图2a：为现有直流电源点火方式的波形示意图。
22.图2b：为现有弦波电源点火方式的波形示意图。
23.图3a：为本发明直流电源点火方式第一实施例的波形示意图。
24.图3b：为本发明直流电源点火方式第二实施例的波形示意图。
25.图3c：为本发明直流电源点火方式第三实施例的波形示意图。
26.图3d：为本发明直流电源点火方式第四实施例的波形示意图。
27.图4a：为本发明弦波电源点火方式第一实施例的波形示意图。
28.图4b：为本发明弦波电源点火方式第二实施例的波形示意图。
29.图4c：为本发明弦波电源点火方式第三实施例的波形示意图。
30.图4d：为本发明弦波电源点火方式第四实施例的波形示意图。
31.图5：为本发明电源产生器的点火方法的流程图。
32.附图标记说明：
33.t0,t1,t2,t3,t4：时间点
34.t1：第一点火时间
35.t2：第二点火时间
36.v1,v1',v1”：第一电压电平
37.v2,v2',v2”：第二电压电平
38.s11～s14：步骤
具体实施方式
39.兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下。
40.为方便说明本发明的点火方式，因此，先以直流电源为例，并且配合图3a所示，其为本发明直流电源点火方式第一实施例的波形示意图。另请配合参见图5，其为本发明电源产生器的点火方法的流程图。本发明所提供的电源产生器的点火方法，其包含主要步骤如下：首先，软启动一点火电压至一第一电压电平(s11)。值得一提，直流电源是以负电压为例说明。步骤(s11)对应图3a的关系为：当时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1。举例来说，该第一电压电平v1为-1900伏特(或介于-1000伏特至-1900伏特之间的电压)，然不以此为限制本发明。然后，当该点火电压到达该第一电压电平时，持续一第一点火时间后，调整该点火电压至一第二电压电平(s12)。其中，该第一点火时间t1可为10毫秒(或介于10毫秒至1000毫秒之间的时间)，然不以此为限制本发明。并且，在时间点t2所到达的该第二电压电平v2为-500伏特(或介于-500伏特至-1000伏特之间的电压)，然不以此为限制本发明。在本实施例中，由该第一电压电平v1增加至该第二电压电平v2的斜率为(v2-v1)/(t2-t1-t1)。通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，相较于现有技术仅供应单一电压大小的直流高压，更容易使点火成功。
41.然后，持续一第二点火时间后，调整该点火电压至该第一电压电平(s13)。其中，该第二点火时间t2可为200毫秒(或介于200毫秒至1000毫秒之间的时间)，然不以此为限制本发明。在本实施例中，该第一电压电平v1为固定电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1为前述的-1900伏特。并且，在本实施例中，由该第二电压电平v2减少至该第一电压电平v1的斜率为(v1-v2)/(t3-t2-t2)。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。其中，该第一电压电平v1所持续的该第一点火时间t1与该第二电压电平v2所持续的该第二点火时间t2的比例为可调控的。
42.然后，判断是否点火成功(s14)。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图3a所示第两个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
43.请配合参见图3b，其为本发明直流电源点火方式第二实施例的波形示意图。有别于图3a所示实施例，该第一电压电平v1与该第二电压电平v2为固定的，在图3b所示实施例，该第一电压电平v1,v1',v1”为变动(非固定)的，而该第二电压电平v2为固定的。
44.如图3b所示，在时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1(例如-1900伏特)。然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2(例如-500伏特)。在本实施例中，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，使得点火更容易成功。因此，由该第一电压电平v1增加至该第二电压电平v2的斜率为(v2-v1)/(t2-t1-t1)。
45.然后，持续该第二点火时间t2后，调整该点火电压至该第一电压电平v1'。在本实施例中，由于第一电压电平v1为变动电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1'
为-1700伏特。因此，由该第二电压电平v2减少至该第一电压电平v1'的斜率为(v1'-v2)/(t3-t2-t2)。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
46.然后，判断是否点火成功。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图3b所示第两个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
47.请配合参见图3c，其为本发明直流电源点火方式第三实施例的波形示意图。有别于图3b所示实施例，该第一电压电平v1,v1',v1”为变动的与该第二电压电平v2为固定的，在图3c所示实施例，该第一电压电平v1为固定的，而该第二电压电平v2,v2',v2”为变动(非固定)的。
48.如图3c所示，在时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1(例如-1900伏特)。然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2(例如-500伏特)。在本实施例中，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，使得点火更容易成功。因此，由该第一电压电平v1增加至该第二电压电平v2的斜率为(v2-v1)/(t2-t1-t1)。
49.然后，持续该第二点火时间t2后，调整该点火电压至该第一电压电平v1。在本实施例中，由于第一电压电平v1为固定电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1为-1900伏特。因此，由该第二电压电平v2减少至该第一电压电平v1的斜率为(v1-v2)/(t3-t2-t2)。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
50.然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2'。在本实施例中，由于第二电压电平v2为变动电压，因此，在时间点t4所到达的该第二电压电平v2'为-700伏特。由该第一电压电平v1增加至该第二电压电平v2'的斜率为(v2'-v1)/(t4-t3-t1)。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
51.然后，判断是否点火成功。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图3c所示第三个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
52.请配合参见图3d，其为本发明直流电源点火方式第四实施例的波形示意图。有别于图3a所示实施例，该第一电压电平v1与该第二电压电平v2为固定的，在图3d所示实施例，该第一电压电平v1,v1',v1”为变动(非固定)的，而该第二电压电平v2,v2',v2”亦为变动(非固定)的。
53.如图3d所示，在时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1(例如-1900伏特)。然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2(例如-500伏特)。在本实施例中，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，使得点火更容易成功。因此，由该第一电压电平v1增加至该第二电压电平v2的斜率为(v2-v1)/(t2-t1-t1)。
54.然后，持续该第二点火时间t2后，调整该点火电压至该第一电压电平v1'。在本实施例中，由于第一电压电平v1为变动电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1'为-1700伏特。因此，由该第二电压电平v2减少至该第一电压电平v1'的斜率为(v1'-v2)/(t3-t2-t2)。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火
成功的机会。
55.然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2'。在本实施例中，由于第二电压电平v2为变动电压，因此，在时间点t4所到达的该第二电压电平v2'为-700伏特。由该第一电压电平v1'增加至该第二电压电平v2'的斜率为(v2'-v1')/(t4-t3-t1)。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
56.然后，判断是否点火成功。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图3d所示第三个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
57.综上，通过在不同周期提供随时间变化的电压(无论是固定电压或变动电压)，有别于现有技术直接以单一高电压进行点火，将能够获得更有效率的点火程序，以及保护腔体免于损坏，而提高腔体的使用寿命。
58.进一步地，以弦波电源为例，说明本发明的点火方式，并且配合图4a所示，其为本发明弦波电源点火方式第一实施例的波形示意图。同样地，另请配合参见图5。本发明所提供的电源产生器的点火方法，其包含主要步骤如下：首先，软启动一点火电压至一第一电压电平(s11)。值得一提，弦波电源是以正、负对称电压为例说明，因此，在附图上仅以正电压表示。步骤(s11)对应图4a的关系为：当时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1。举例来说，该第一电压电平v1为 1900伏特(或介于 1000伏特至 1900伏特之间的电压)，然不以此为限制本发明。然后，当该点火电压到达该第一电压电平时，持续一第一点火时间后，调整该点火电压至一第二电压电平(s12)。其中，该第一点火时间t1可为10毫秒(或介于10毫秒至1000毫秒之间的时间)，然不以此为限制本发明。并且，在时间点t2所到达的该第二电压电平v2为 500伏特(或介于 500伏特至 1000伏特之间的电压)，然不以此为限制本发明。通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，相较于现有技术仅供应单一电压大小的弦波高压，更容易使点火成功。
59.然后，持续一第二点火时间后，调整该点火电压至该第一电压电平(s13)。其中，该第二点火时间t2可为200毫秒(或介于200毫秒至1000毫秒之间的时间)，然不以此为限制本发明。在本实施例中，该第一电压电平v1为固定电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1为前述的 1900伏特。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。其中，该第一电压电平v1所持续的该第一点火时间t1与该第二电压电平v2所持续的该第二点火时间t2的比例为可调控的。
60.然后，判断是否点火成功(s14)。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图4a所示第两个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
61.请配合参见图4b，其为本发明弦波电源点火方式第二实施例的波形示意图。有别于图4a所示实施例，该第一电压电平v1与该第二电压电平v2为固定的，在图4b所示实施例，该第一电压电平v1,v1',v1”为变动(非固定)的，而该第二电压电平v2为固定的。
62.如图4b所示，在时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1(例如 1900伏特)。然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2(例如 500伏特)。在本实施例中，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，使得点火更容易成功。
63.然后，持续该第二点火时间t2后，调整该点火电压至该第一电压电平v1'。在本实
施例中，由于第一电压电平v1为变动电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1'为 1700伏特。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
64.然后，判断是否点火成功。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图4b所示第两个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
65.请配合参见图4c，其为本发明弦波电源点火方式第三实施例的波形示意图。有别于图4b所示实施例，该第一电压电平v1,v1',v1”为变动的与该第二电压电平v2为固定的，在图4c所示实施例，该第一电压电平v1为固定的，而该第二电压电平v2,v2',v2”为变动(非固定)的。
66.如图4c所示，在时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1(例如 1900伏特)。然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2(例如 500伏特)。在本实施例中，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，使得点火更容易成功。
67.然后，持续该第二点火时间t2后，调整该点火电压至该第一电压电平v1。在本实施例中，由于第一电压电平v1为固定电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1为 1900伏特。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
68.然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2'。在本实施例中，由于第二电压电平v2为变动电压，因此，在时间点t4所到达的该第二电压电平v2'为 700伏特。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
69.然后，判断是否点火成功。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图4c所示第三个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
70.请配合参见图4d，其为本发明弦波电源点火方式第四实施例的波形示意图。有别于图4a所示实施例，该第一电压电平v1与该第二电压电平v2为固定的，在图4d所示实施例，该第一电压电平v1,v1',v1”为变动(非固定)的，而该第二电压电平v2,v2',v2”亦为变动(非固定)的。
71.如图4d所示，在时间点t0时，软启动该点火电压，并且在时间点t1时，该点火电压到达该第一电压电平v1(例如 1900伏特)。然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2(例如 500伏特)。在本实施例中，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，使得点火更容易成功。
72.然后，持续该第二点火时间t2后，调整该点火电压至该第一电压电平v1'。在本实施例中，由于第一电压电平v1为变动电压，因此，在时间点t3所到达的该第一电压电平v1'为 1700伏特。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
73.然后，持续该第一点火时间t1后，调整该点火电压至该第二电压电平v2'。在本实施例中，由于第二电压电平v2为变动电压，因此，在时间点t4所到达的该第二电压电平v2'为 700伏特。同样地，通过电压随时间的变化率(即dv/dt)，进行点火程序，有助于提高点火成功的机会。
74.然后，判断是否点火成功。若否(点火尚未成功)，则重复执行步骤(s12)与步骤(s13)，即如图4d所示第三个周期之后的点火程序。若是(点火成功)，则结束点火程序。
75.综上，通过在不同周期提供随时间变化的电压(无论是固定电压或变动电压)，有别于现有技术直接以单一高电压进行点火，将能够获得更有效率的点火程序，以及保护腔体免于损坏，而提高腔体的使用寿命。
76.以上所述，仅为本发明优选具体实施例的详细说明与附图，而本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的权利要求为准，凡合于本发明权利要求的构思与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范围中，任何本领域技术人员在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本公开的权利要求。