TWI726678B - 電源產生器的點火方法 - Google Patents
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Abstract
一種電源產生器的點火方法，包含步驟：(a)、軟啟動一點火電壓至一第一電壓準位；(b)、持續一第一點火時間後，調整該點火電壓至一第二電壓準位；(c)、持續一第二點火時間後，調整該點火電壓至該第一電壓準位；以及(d)、重覆步驟(b)、(c)，直到點火成功。
Description
本發明係有關一種電源產生器的點火方法，尤指一種可動態調整點火電壓準位的電源產生器的點火方法。
半導體設備電源主要可區分為直流、中頻、射頻以及微波等形態的電源。在電源啟動時，通常都會給一個較大的激勵源，由於腔體製程產生電漿的過程需要藉由足夠能量，將氣體分子或原子的鍵結打斷，因此，此激勵一般可以以是高壓或高頻的電源。
請參見圖1A與圖1B，其中，圖1A係為習知電容性電漿點火方式之示意圖，圖1B係為習知電感性電漿點火方式之示意圖。如圖1A所示，氣體(例如氬氣)在腔體中受到高壓而游離為正離子及電子的電漿。如圖1B所示，氣體(例如氬氣)在腔體中受到高頻而游離為正離子及電子的電漿。
以直流電源(或脈衝電源)為例，配合參見圖2A，其係為習知直流電源點火方式之波形示意圖。雖然直接以較高壓的電壓(例如3000伏特)進行供電較為容易地使氣體產生游離而點火成功，然而在打出電漿之前，由於腔體通常是處於冷卻的狀態，因此不見得所提供的高壓電壓能夠很順利地點火成功。通常，若點火失敗，則會在持續一段時間後先關機。同時，進行腔體內的壓力、氣體濃
度…等的調整，以建立較佳的點火環境。之後以高壓的電壓再進行點火程序。然而，這樣的點火方式會造成點火時間較長，使得點火效率不彰。再者，透過高壓點火，由於離子轟擊(ion bombardment)的作用，因此，容易對腔體產生損壞，使得腔體的壽命下降。
或者，以中頻、射頻電源為例，配合圖2B，其係為習知弦波電源點火方式之波形示意圖。雖然透過高頻的電壓進行供電，但由於此交變的電源的頻率、振幅固定，使得當正半週氣體產生游離，然而卻在負半週發生還原的狀況，使得點火失敗，且不易成功。
為此，如何設計出一種電源產生器的點火方法，特別是一種可動態調整點火電壓準位的電源產生器的點火方法，來解決前述的技術問題，乃為本案發明人所研究的重要課題。
本發明之一目的在於提供一種電源產生器的點火方法，解決現有技術之問題。
為達成前揭目的，本發明所提出的電源產生器的點火方法包含步驟：(a)、軟啟動一點火電壓至一第一電壓準位；(b)、持續一第一點火時間後，調整該點火電壓至一第二電壓準位；(c)、持續一第二點火時間後，調整該點火電壓至該第一電壓準位；以及(d)、重覆步驟(b)、(c)，直到點火成功。
在一實施例中，該第一電壓準位所持續的該第一點火時間與該第二電壓準位所持續的該第二點火時間的比例為可調控的。
在一實施例中，當該點火電壓為直流電壓且為負電壓時，該第一電壓準位係小於該第二電壓準位。
在一實施例中，後面週期的該第一電壓準位大於或等於前面週期的該第一電壓準位，或者後面週期的該第二電壓準位小於或等於前面週期的該第二電壓準位。
在一實施例中，後面週期的該第一電壓準位大於或等於前面週期的該第一電壓準位，並且後面週期的該第二電壓準位小於或等於前面週期的該第二電壓準位。
在一實施例中，當該點火電壓為弦波電壓時，該第一電壓準位的絕對值係大於該第二電壓準位的絕對值。
在一實施例中，後面週期的該第一電壓準位的絕對值小於或等於前面週期的該第一電壓準位的絕對值，或者後面週期的該第二電壓準位的絕對值大於或等於前面週期的該第二電壓準位的絕對值。
在一實施例中，後面週期的該第一電壓準位的絕對值小於或等於前面週期的該第一電壓準位的絕對值，並且後面週期的該第二電壓的絕對值準位大於或等於前面週期的該第二電壓準位的絕對值。
在一實施例中，該第一點火時間持續時電壓的大小與該第二點火時間持續時電壓的大小為可調控的。
藉由所提出的電源產生器的點火方法，透過在不同週期提供隨時間變化的電壓(無論是固定電壓或變動電壓)，有別於現有技術直接以單一高電壓進行點火，將能夠獲得更有效率的點火程序，以及保護腔體免於損壞，而提高腔體的使用壽命。
為了能更進一步瞭解本發明為達成預定目的所採取之技術、手段及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得一深入且具體之瞭解，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
t0,t1,t2,t3,t4:時間點
T1:第一點火時間
T2:第二點火時間
V1,V1',V1":第一電壓準位
V2,V2',V2":第二電壓準位
S11~S14:步驟
圖1A：係為習知電容性電漿點火方式之示意圖。
圖1B：係為習知電感性電漿點火方式之示意圖。
圖2A：係為習知直流電源點火方式之波形示意圖。
圖2B：係為習知弦波電源點火方式之波形示意圖。
圖3A：係為本發明直流電源點火方式第一實施例之波形示意圖。
圖3B：係為本發明直流電源點火方式第二實施例之波形示意圖。
圖3C：係為本發明直流電源點火方式第三實施例之波形示意圖。
圖3D：係為本發明直流電源點火方式第四實施例之波形示意圖。
圖4A：係為本發明弦波電源點火方式第一實施例之波形示意圖。
圖4B：係為本發明弦波電源點火方式第二實施例之波形示意圖。
圖4C：係為本發明弦波電源點火方式第三實施例之波形示意圖。
圖4D：係為本發明弦波電源點火方式第四實施例之波形示意圖。
圖5：係為本發明電源產生器的點火方法的流程圖。
茲有關本發明之技術內容及詳細說明，配合圖式說明如下。
為方便說明本發明的點火方式，因此，先以直流電源為例，並且配合圖3A所示，其係為本發明直流電源點火方式第一實施例之波形示意圖。另請配合參見圖5，其係為本發明電源產生器的點火方法的流程圖。本發明所提供的電源產生器的點火方法，其包含主要步驟如下：首先，軟啟動一點火電壓至一第一電壓準位(S11)。值得一提，直流電源係以負電壓為例說明。步驟(S11)係對應圖3A的關係為：當時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1。舉例來說，該第一電壓準位V1為-1900伏特(或介於-1000伏特至-1900伏特之間的電壓)，然不以此為限制本發明。然後，當該點火電壓到達該第一電壓準位時，持續一第一點火時間後，調整該點火電壓至一第二電壓準位(S12)。其中，該第一點火時間T1可為10毫秒(或介於10毫秒至1000毫秒之間的時間)，然不以此為限制本發明。並且，在時間點t2所到達的該第二電壓準位V2為-500伏特(或介於-500伏特至-1000伏特之間的電壓)，然不以此為限制本發明。在本實施例中，由該第一電壓準位V1增加至該第二電壓準位V2的斜率為(V2-V1)/(t2-t1-T1)。透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，相較於現有技術僅供應單一電壓大小的直流高壓，更容易使點火成功。
然後，持續一第二點火時間後，調整該點火電壓至該第一電壓準位(S13)。其中，該第二點火時間T2可為200毫秒(或介於200毫秒至1000毫秒之間的時間)，然不以此為限制本發明。在本實施例中，該第一電壓準位V1為固定電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1為前述的-1900伏特。並且，在本實施例中，由該第二電壓準位V2減少至該第一電壓準位V1的斜率為(V1-V2)/(t3-t2-T2)。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助
於提高點火成功的機會。其中，該第一電壓準位V1所持續的該第一點火時間T1與該第二電壓準位V2所持續的該第二點火時間T2的比例為可調控的。
然後，判斷是否點火成功(S14)。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖3A所示第二個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
請配合參見圖3B，其係為本發明直流電源點火方式第二實施例之波形示意圖。有別於圖3A所示實施例，該第一電壓準位V1與該第二電壓準位V2為固定的，在圖3B所示實施例，該第一電壓準位V1,V1',V1"為變動(非固定)的，而該第二電壓準位V2為固定的。
如圖3B所示，在時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1(例如-1900伏特)。然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2(例如-500伏特)。在本實施例中，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，使得點火更容易成功。因此，由該第一電壓準位V1增加至該第二電壓準位V2的斜率為(V2-V1)/(t2-t1-T1)。
然後，持續該第二點火時間T2後，調整該點火電壓至該第一電壓準位V1'。在本實施例中，由於第一電壓準位V1為變動電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1'為-1700伏特。因此，由該第二電壓準位V2減少至該第一電壓準位V1'的斜率為(V1'-V2)/(t3-t2-T2)。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，判斷是否點火成功。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖3B所示第二個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
請配合參見圖3C，其係為本發明直流電源點火方式第三實施例之波形示意圖。有別於圖3B所示實施例，該第一電壓準位V1,V1',V1"為變動的與該第二電壓準位V2為固定的，在圖3C所示實施例，該第一電壓準位V1為固定的，而該第二電壓準位V2,V2',V2"為變動(非固定)的。
如圖3C所示，在時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1(例如-1900伏特)。然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2(例如-500伏特)。在本實施例中，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，使得點火更容易成功。因此，由該第一電壓準位V1增加至該第二電壓準位V2的斜率為(V2-V1)/(t2-t1-T1)。
然後，持續該第二點火時間T2後，調整該點火電壓至該第一電壓準位V1。在本實施例中，由於第一電壓準位V1為固定電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1為-1900伏特。因此，由該第二電壓準位V2減少至該第一電壓準位V1的斜率為(V1-V2)/(t3-t2-T2)。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2'。在本實施例中，由於第二電壓準位V2為變動電壓，因此，在時間點t4所到達的該第二電壓準位V2'為-700伏特。由該第一電壓準位V1增加至該第二電壓準位V2'的斜率為(V2'-V1)/(t4-t3-T1)。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，判斷是否點火成功。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖3C所示第三個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
請配合參見圖3D，其係為本發明直流電源點火方式第四實施例之波形示意圖。有別於圖3A所示實施例，該第一電壓準位V1與該第二電壓準位V2為固定的，在圖3D所示實施例，該第一電壓準位V1,V1',V1"為變動(非固定)的，而該第二電壓準位V2,V2',V2"亦為變動(非固定)的。
如圖3D所示，在時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1(例如-1900伏特)。然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2(例如-500伏特)。在本實施例中，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，使得點火更容易成功。因此，由該第一電壓準位V1增加至該第二電壓準位V2的斜率為(V2-V1)/(t2-t1-T1)。
然後，持續該第二點火時間T2後，調整該點火電壓至該第一電壓準位V1'。在本實施例中，由於第一電壓準位V1為變動電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1'為-1700伏特。因此，由該第二電壓準位V2減少至該第一電壓準位V1'的斜率為(V1'-V2)/(t3-t2-T2)。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2'。在本實施例中，由於第二電壓準位V2為變動電壓，因此，在時間點t4所到達的該第二電壓準位V2'為-700伏特。由該第一電壓準位V1'增加至該第二電壓準位V2'的斜率為(V2'-V1')/(t4-t3-T1)。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，判斷是否點火成功。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖3D所示第三個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
綜上，透過在不同週期提供隨時間變化的電壓(無論是固定電壓或變動電壓)，有別於現有技術直接以單一高電壓進行點火，將能夠獲得更有效率的點火程序，以及保護腔體免於損壞，而提高腔體的使用壽命。
進一步地，以弦波電源為例，說明本發明的點火方式，並且配合圖4A所示，其係為本發明弦波電源點火方式第一實施例之波形示意圖。同樣地，另請配合參見圖5。本發明所提供的電源產生器的點火方法，其包含主要步驟如下：首先，軟啟動一點火電壓至一第一電壓準位(S11)。值得一提，弦波電源係以正、負對稱電壓為例說明，因此，在圖式上僅以正電壓表示。步驟(S11)係對應圖4A的關係為：當時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1。舉例來說，該第一電壓準位V1為+1900伏特(或介於+1000伏特至+1900伏特之間的電壓)，然不以此為限制本發明。然後，當該點火電壓到達該第一電壓準位時，持續一第一點火時間後，調整該點火電壓至一第二電壓準位(S12)。其中，該第一點火時間T1可為10毫秒(或介於10毫秒至1000毫秒之間的時間)，然不以此為限制本發明。並且，在時間點t2所到達的該第二電壓準位V2為+500伏特(或介於+500伏特至+1000伏特之間的電壓)，然不以此為限制本發明。透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，相較於現有技術僅供應單一電壓大小的弦波高壓，更容易使點火成功。
然後，持續一第二點火時間後，調整該點火電壓至該第一電壓準位(S13)。其中，該第二點火時間T2可為200毫秒(或介於200毫秒至1000毫秒之間的時間)，然不以此為限制本發明。在本實施例中，該第一電壓準位V1為固定電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1為前述的+1900伏特。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
其中，該第一電壓準位V1所持續的該第一點火時間T1與該第二電壓準位V2所持續的該第二點火時間T2的比例為可調控的。
然後，判斷是否點火成功(S14)。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖4A所示第二個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
請配合參見圖4B，其係為本發明弦波電源點火方式第二實施例之波形示意圖。有別於圖4A所示實施例，該第一電壓準位V1與該第二電壓準位V2為固定的，在圖4B所示實施例，該第一電壓準位V1,V1',V1"為變動(非固定)的，而該第二電壓準位V2為固定的。
如圖4B所示，在時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1(例如+1900伏特)。然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2(例如+500伏特)。在本實施例中，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，使得點火更容易成功。
然後，持續該第二點火時間T2後，調整該點火電壓至該第一電壓準位V1'。在本實施例中，由於第一電壓準位V1為變動電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1'為+1700伏特。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，判斷是否點火成功。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖4B所示第二個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
請配合參見圖4C，其係為本發明弦波電源點火方式第三實施例之波形示意圖。有別於圖4B所示實施例，該第一電壓準位V1,V1',V1"為變動的與該
第二電壓準位V2為固定的，在圖4C所示實施例，該第一電壓準位V1為固定的，而該第二電壓準位V2,V2',V2"為變動(非固定)的。
如圖4C所示，在時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1(例如+1900伏特)。然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2(例如+500伏特)。在本實施例中，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，使得點火更容易成功。
然後，持續該第二點火時間T2後，調整該點火電壓至該第一電壓準位V1。在本實施例中，由於第一電壓準位V1為固定電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1為+1900伏特。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2'。在本實施例中，由於第二電壓準位V2為變動電壓，因此，在時間點t4所到達的該第二電壓準位V2'為+700伏特。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，判斷是否點火成功。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖4C所示第三個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
請配合參見圖4D，其係為本發明弦波電源點火方式第四實施例之波形示意圖。有別於圖4A所示實施例，該第一電壓準位V1與該第二電壓準位V2為固定的，在圖4D所示實施例，該第一電壓準位V1,V1',V1"為變動(非固定)的，而該第二電壓準位V2,V2',V2"亦為變動(非固定)的。
如圖4D所示，在時間點t0時，軟啟動該點火電壓，並且在時間點t1時，該點火電壓到達該第一電壓準位V1(例如+1900伏特)。然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2(例如+500伏特)。在本實施例中，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，使得點火更容易成功。
然後，持續該第二點火時間T2後，調整該點火電壓至該第一電壓準位V1'。在本實施例中，由於第一電壓準位V1為變動電壓，因此，在時間點t3所到達的該第一電壓準位V1'為+1700伏特。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，持續該第一點火時間T1後，調整該點火電壓至該第二電壓準位V2'。在本實施例中，由於第二電壓準位V2為變動電壓，因此，在時間點t4所到達的該第二電壓準位V2'為+700伏特。同樣地，透過電壓隨時間的變化率(即dv/dt)，進行點火程序，有助於提高點火成功的機會。
然後，判斷是否點火成功。若否(點火尚未成功)，則重覆執行步驟(S12)與步驟(S13)，即如圖4D所示第三個週期之後的點火程序。若是(點火成功)，則結束點火程序。
綜上，透過在不同週期提供隨時間變化的電壓(無論是固定電壓或變動電壓)，有別於現有技術直接以單一高電壓進行點火，將能夠獲得更有效率的點火程序，以及保護腔體免於損壞，而提高腔體的使用壽命。
以上所述，僅為本發明較佳具體實施例之詳細說明與圖式，惟本發明之特徵並不侷限於此，並非用以限制本發明，本發明之所有範圍應以下述之申請專利範圍為準，凡合於本發明申請專利範圍之精神與其類似變化之實施例，
皆應包含於本發明之範疇中，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。
S11~S14:步驟
Claims (10)
- 一種電源產生器的點火方法，包含步驟：(a)、軟啟動一點火電壓至一第一電壓準位，其中該點火電壓為直流電壓；(b)、持續一第一點火時間後，調整該點火電壓至一第二電壓準位；(c)、持續一第二點火時間後，調整該點火電壓至該第一電壓準位，其中後面週期的該第一電壓準位相異於前面週期的該第一電壓準位，或者後面週期的該第二電壓準位相異於前面週期的該第二電壓準位；及(d)、重覆步驟(b)、(c)，直到點火成功。
- 如請求項1所述之電源產生器的點火方法，其中，該第一電壓準位所持續的該第一點火時間與該第二電壓準位所持續的該第二點火時間的比例為可調控的。
- 如請求項1所述之電源產生器的點火方法，其中，當該點火電壓為負電壓時，該第一電壓準位係小於該第二電壓準位。
- 如請求項3所述之電源產生器的點火方法，其中，後面週期的該第一電壓準位大於或等於前面週期的該第一電壓準位，或者後面週期的該第二電壓準位小於或等於前面週期的該第二電壓準位。
- 如請求項3所述之電源產生器的點火方法，其中，後面週期的該第一電壓準位大於或等於前面週期的該第一電壓準位，並且後面週期的該第二電壓準位小於或等於前面週期的該第二電壓準位。
- 一種電源產生器的點火方法，包含步驟：(a)、軟啟動一點火電壓至一第一電壓準位，其中該點火電壓為弦波電壓；(b)、持續一第一點火時間後，調整該點火電壓至一第二電壓準位； (c)、持續一第二點火時間後，調整該點火電壓至該第一電壓準位；及(d)、重覆步驟(b)、(c)，直到點火成功。
- 如請求項6所述之電源產生器的點火方法，其中，該第一電壓準位的絕對值係大於該第二電壓準位的絕對值。
- 如請求項7所述之電源產生器的點火方法，其中，後面週期的該第一電壓準位的絕對值小於或等於前面週期的該第一電壓準位的絕對值，或者後面週期的該第二電壓準位的絕對值大於或等於前面週期的該第二電壓準位的絕對值。
- 如請求項7所述之電源產生器的點火方法，其中，後面週期的該第一電壓準位的絕對值小於或等於前面週期的該第一電壓準位的絕對值，並且後面週期的該第二電壓的絕對值準位大於或等於前面週期的該第二電壓準位的絕對值。
- 如請求項7所述之電源產生器的點火方法，其中，該第一點火時間持續時電壓的大小與該第二點火時間持續時電壓的大小為可調控的。
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Citations (6)
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| US7671305B2 (en) * | 2002-03-04 | 2010-03-02 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Systems for regulating voltage to an electrical resistance igniter |
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Patent Citations (7)
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