CN117769105A - 等离子体发生器的启辉电路及启辉方法 - Google Patents
等离子体发生器的启辉电路及启辉方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117769105A CN117769105A CN202311863272.XA CN202311863272A CN117769105A CN 117769105 A CN117769105 A CN 117769105A CN 202311863272 A CN202311863272 A CN 202311863272A CN 117769105 A CN117769105 A CN 117769105A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- starting
- ignition
- capacitor
- voltage signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 114
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 69
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 68
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 17
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 239000007858 starting material Substances 0.000 claims description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 4
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 65
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 18
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 10
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 10
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 10
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000011086 high cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 1
Abstract
本公开实施例提供一种等离子体发生器的启辉电路及启辉方法,所述启辉电路包括第一变压器、反应腔室,所述反应腔室包括启辉间隙;所述供电电源向启辉电路提供第一电压信号,向所述维持电路供电第二电压信号;所述第一变压器包括第一磁芯和第一次级绕组;所述第一次级绕组向所述反应腔室提供第三电压信号;在所述第三电压信号的作用下,进入到所述启辉间隙的气体被电离;所述维持电路包括第二变压器,所述第二变压器包括第二磁芯;所述第一磁芯与所述第二磁芯为不同的磁芯。上述启辉电路的电压调节更加灵活。可以降低启辉电路成本和提高启辉电路的寿命。
Description
技术领域
本公开实施例涉及半导体技术领域,尤其涉及一种等离子体发生器的启辉电路及启辉方法。
背景技术
在包括半导体材料在内的材料表面处理应用场景中,可以使气态等离子体对材料表面进行物理、化学等处理,例如清除材料表面污物、或者产生刻蚀而粗糙,或形成致密的交联层,或引入含氧极性基团等。通过等离子体处理的材料表面具有高度清洁、激活、刻蚀等各种表面改性。
可以使用远程工艺来生成等离子体。远程等离子体产生工艺是在等离子发生器与材料制程室分离的状态下,间接生成等离子体。
远程等离子源利用电磁振荡输能和高压启辉,在具有特殊结构的腔体内产生并维持特定密度的各种半导体、芯片制造过程中所需的等离子。
发明内容
本公开实施例提供一种等离子体发生器的启辉电路及启辉方法。
第一方面,本公开实施例提供一种等离子发生器的启辉电路,等离子体发生器包括真空腔体、供电电源、维持电路和启辉电路,该启辉电路包括第一变压器、反应腔室,所述反应腔室包括平行放置的正电极板和负电极板以及由所述正电极板和负电极板形成的启辉间隙;所述供电电源向启辉电路提供第一电压信号,向所述维持电路供电第二电压信号;所述第一变压器包括第一磁芯和设置在所述第一磁芯上的第一初级绕组和第一次级绕组;第一初级绕组输入所述第一电压信号,第一磁芯将所述第一电压信号耦合至第一次级绕组;所述第一次级绕组向所述反应腔室的正电极板和负电极板提供第三电压信号;所述维持电路包括第二变压器,所述第二变压器包括第二磁芯、设置在所述第二磁芯上的第二初级绕组和第二初级绕组,所述第二初级绕组输入所述第二电压信号,所述第二磁芯将所述第二电压信号耦合至第二次级绕组,所述第二次级绕组用于向所述真空腔体供电;所述第一磁芯与所述第二磁芯为不同的磁芯。
第二方面,本公开实施例提供一种启辉方法,用于第一方面所述的等离子体发生器的启辉电路,该方法包括:检测为反应腔室的正极板负极板提供的第三电压信号;响应于检测到所述第三电压信号的幅值小于预设电压阈值,检测向所述反应腔室提供的第一电流是否大于预设电流阈值;响应于检测到所述第一电流小于预设电流阈值,调节供电电源输出的第一电压信号的频率和/或相位,以增加所述第三电压信号幅值;响应于检测到所述第三电压信号的幅值小于预设电压阈值,且检测到所述第一电流小于预设电流阈值,启辉成功,停止执行上述启辉方法;否则重复执行以上启辉方法。
本公开提供的等离子体发生器的启辉电路及启辉方法,通过等离子体发生器中启辉电路的变压器与维持电路的变压器使用不同的磁芯,启辉电路在磁路上与维持绕组使用不同的磁芯,使得启辉电路电压调节不受维持电路的影响,使得启辉电路的电压调节更加灵活。此外,启辉电路所需的电子器件无需时刻承受高压的影响,可以降低启辉电路中电子器件的耐压要求,可以降低启辉电路成本和提高启辉电路的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个远程等离子体发生器的结构示意图;
图2为上述图1中的远程等离子体发生器的等效电路;
图3为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图一;
图4为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图二;
图5为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图三;
图6为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图四;
图7为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图五;
图8为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图六;
图9为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图七;
图10为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图八;
图11为本公开提供的启辉方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。
请参考图1,图1为一个远程等离子体发生器的结构示意图。如图1所示,远程等离子发生器包括:进气孔101、真空腔体102、磁芯103、供电电源104和反应腔室105。
反应腔室105设置在腔体102内。用来产生等离子体的工艺气体可以通过进气孔101进入腔体102。进入到腔体102的气体需要一个启辉(点火)过程。气体进入到反应腔室105后,在反应腔室中进行电离形成局部等离子体。进而通过变压器耦合的方式将能量耦合到腔体内,形成整个腔室的电离。启辉通常需要一种高频高压来激发气体的电离,高频高压施加在反应腔室两侧。反应腔室通常是容性反应腔室,形成容性耦合启辉点。
请参考图2,图2为上述图1中的远程等离子体发生器的等效电路。等离子体发生器包括磁芯103、初级绕组106、第一次级绕组107、第二次级绕组108。初级绕组106、磁芯103、第一次级绕组107、第一负载105’与开关和启辉电容109构成启辉电路。初级绕组106、磁芯103、第二次级绕组108、第二负载102’构成维持电路。
其中,第一次级绕组107的第一负载105’为反应腔室105中的气体。第二次级绕组108的第二负载102’为进入真空腔体中的工艺气体(第一气体)。反应腔室中通常包括平行板电容,由正极板和负极板组成。正极板和负极板之间可以具有预设距离,正极板和负极板形成启辉间隙。真空腔体中的气体进入到启辉间隙后,由于正极板和负极板形成启辉间隙很小,在平行板电容正极板和负极板之间产生的电场较高,上述电场使得进入正极板和负极板之间的气体电离,得到局部等离子体。在平行板电容器中的气体被电离后,通过磁芯103的耦和,可以使得真空腔体中的气体逐渐全部电离。
真空腔体102中的第一气体102’的状态由第二次级绕组108提供的电信号维持。
从图2中可以看出启辉电路中的第一次级绕组与维持电路中的第二次级绕组共用耦合磁路(通用磁芯103),这样的结构使得启辉电压调节不灵活,不能支持更多的启辉场景。另外,由第一次级绕组与开关和电容构成的启辉电路需要高耐压开关和高压高频电容,成本较高,使用寿命也较短。由于在维持过程中启辉绕组一直存在高压,安规距离大,因此,启辉电路需要占用较大的空间。
为了解决上述等离子体发生器的启辉电路存在的上述问题,本公开提供的等离子体发生器的启辉电路中启辉电路使用独立的磁芯,启辉电路在磁路上不与维持电路中的次级绕组使用相同的磁芯。一方面启辉电路所需的器件可以放在磁芯的初级绕组的一侧,降低了器件的耐压要求,可以降低启辉电路的成本。另外一方面,启辉电路的电压调节更加灵活,可以适应更多启辉场景。
请参考图3,图3为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图一。如图3所示,等离子体发生器包括真空腔体32、供电电源34、维持电路和启辉电路。启辉电路包括第一变压器30、反应腔室33,反应腔室包括导电的平行放置的正电极板和负电极板以及由正电极板和负电极板形成的启辉间隙。
供电电源34向启辉电路提供第一电压信号(也即向第一初级绕组提供第一电压信号),向维持电路供电第二电压信号(也即向第二初级绕组提供第二电压信号)。
第一变压器30包括第一磁芯301和设置在第一磁芯301上的第一初级绕组302和第一次级绕组303;第一初级绕组302输入第一电压信号,第一磁芯301将第一电压信号耦合至第一次级绕组303;第一次级绕组303向反应腔室33的正电极板和负电极板提供第三电压信号。
维持电路包括第二变压器31,第二变压器31包括第二磁芯311、设置在第二磁芯311上的第二初级绕组312和第二初级绕组313,第二初级绕组312输入第二电压信号,第二磁芯311将第二电压信号耦合至第二次级绕组313,第二次级绕组313产生的电压信号用于向真空腔体33供电。
第一磁芯301与第二磁芯311为不同的磁芯。
第一初级绕组302上输入了第一电压信号,在第一磁芯301的电磁耦合作用下,在第一次级绕组303中产生第三电压信号,第一次级绕组303的绕组匝数可以大于第一初级绕组302的绕组匝数。第一电压信号和第三电压信号分别为交流电压信号。第三电压信号的幅值可以大于第一电压信号的幅值。
反应腔室33被供电后,第三电压信号作用在正极板和负极板上,在间隙中形成的电场。由于间隙较小、第三电压信号较高,上述间隙中形成的电场强度较大。在上述电场的作用下进入到上述启辉间隙的气体被离子化形成等离子体,从而完成局部等离子化。
在上述启辉间隙中的气体被电离后,通过磁芯301的耦合,可以使得真空腔体32中的气体逐渐全部电离。
本实施例中,上述启辉电路和维持电路中的变压器使用不同的磁芯,启辉电路在磁路上与维持电路使用不同的磁芯,使得启辉电路电压调节不受维持电路的影响,使得启辉电路的电压调节更加灵活。此外,启辉电路所需的电子器件无需时刻承受高压的影响,可以降低启辉电路中电子器件的耐压要求,可以降低启辉电路成本和提高启辉电路的寿命。
请参考图4,图4为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图二。等离子体发生器包括真空腔体、供电电源、维持电路和启辉电路。
启辉电路包括与图3所示实施例相同的第一磁芯301、第一初级绕组302、第一次级绕组303和反应腔室33。
与图3所示实施例不同的是,供电电源40为脉宽调制逆变电源。供电电源40包括第一电源信号端和第二电源信号端;等离子体发生器还包括第一电感411、第二电感412;启辉电路还包括启辉电容。
第一电感411的第一端与第一电源信号端连接;
第二电感412的第二端与第二电源信号端连接;
第一电感411的第二端与第一初级绕组302的第一端连接,第二电感412的第二端与第一初级绕组302的第二端电连接;
启辉电容串联于由第一电感411、第二电感412、第一初级绕组302和供电电源40形成的回路中。
脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)逆变电源可以将直流电源调制为交流电。PWM逆变电源的输出例如可以是方波信号。可以通过改变脉冲宽度来控制输出电压,改变脉冲的周期来控制输出频率。从而有利于实现由PWM电源实现不同要求的供电信号。
进一步地,启辉电容包括第一启辉电容421,第一初级绕组302的第一端连接第一启辉电容421的负极,第一启辉电容421的正极与第一电感411的第二端连接。
上述PWM逆变电源40、第一电感411、第一启辉电容421、第一初级绕组和第二电感412构成启辉电路。上述第一电感、第二电感和启辉电容可以对PWM逆变电源输出的电信号进行滤波和产生谐振。
此外,维持电路上也使用了第一电感411和第二电感412。维持电路还包括维持电容422。
与图3所示实施例相比,本实施例中启辉电路使用了PWM逆变电源以及电感和启辉电容,由电感和启辉电容对供电电源提供的电源信号进行滤波,此外电感和电容还可以调节谐振增益,通过调节频率可以调节变压器的输出增益。
请参考图5,图5为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图三。图5中的等离子体发生器包括真空腔体、供电电源、维持电路和启辉电路。其中,供电电源、第一电感、第二电感、启辉电容、维持电路与图4中的供电电源、第一电感、第二电感、启辉电容和维持电容相同。
与图4所示实施例不同的是,启辉电路还包括用于控制启辉电路工作的第一开关51。
第一开关51的第一端与第一启辉电容421的负极连接,第一开关51的第二端与第二电感412的第一端连接。
在启辉阶段,第一开关51打开。供电电源提供的第一电压信号经过第一启辉电容421传递至第一变压器30中的第一初级绕组。经过第一磁芯耦合传递至第一次级绕组,第一次级绕组产生第三电压信号。在第三电压信号的作用下,反应腔室33中的正极板和负极板之间产生电场。第一变压器30为升压变压器,第三电压信号可以为第一变压器对第一电压信号进行升压形成的高压信号,上述第三电压信号在反应腔体33中的启辉间隙内形成较强的电场。在上述电场的作用下,进入到上述启辉间隙内的气体的分子被离子化,形成等离子体。启辉间隙内形成的等离子体将通过耦合的方式逐渐填充至真空腔体内。
在完成启辉后,开关51闭合,第一变压器30的第一初级绕组被短路,维持电容422和启辉电容421并联,作为维持电路的一部分。
与图4所示的用于等离子体发生器的启辉电路相比,启辉电路中设置了第一开关,可以通过对上述第一开关执行打开闭合操作,从而控制启辉电路的工作或停止。
请参考图6,图6为本公开提供的等离子体发生器的启辉电路的结构示意图四。本实施例提供的等离子体发生器包括真空腔体、供电电源、维持电路和启辉电路。其中,供电电源、第一电感、第二电感、第一启辉电容、维持电路与图4中的供电电源、第一电感、第二电感、第一启辉电容和维持电容相同。
与图4所示实施例不同的是,本实施例提供启辉电路还包括第二开关。
第一启辉电容421的正极与第二开关432的信号输出端连接,第二开关61的信号输入端与第一电感411的第二端连接。
在本实施例中,第二开关61与第一启辉电容421串联,再与第一变压器30串联。启辉时,第二开关61闭合,启辉功率经过第一启辉电容421、第一变压器30传递至反应腔室33,进行启辉。启辉完毕后,第二开关61打开,断开串联的第一启辉电容421,此时无功率向反应腔室传递,启辉停止。
与图4所示的用于等离子体发生器的启辉电路相比,启辉电路中设置了第二开关,可以通过对上述第二开关执行打开闭合操作,从而控制启辉电路的工作或停止。
请参考图7,图7为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图五。本实施例提供的等离子体发生器包括真空腔体、供电电源、维持电路和启辉电路。其中,供电电源、第一电感、第二电感、第一启辉电容、维持电路与图4中的供电电源、第一电感、第二电感、启辉电容和维持电容相同。
与图4所示实施例不同的是,启辉电容包括第二启辉电容711和第三启辉电容712,启辉电路还把控第三开关721和第四开关722;
第三开关721的信号输入端与第一电感411的第二端连接,第三开关721的信号输出端与第二启辉电容711的正极连接,第二启辉电容711的负极与第一初级绕组的第一端连接;
第一初级绕组的第二端与第三电容712的正极连接,第三电容712的负极与第四开关722的信号输入端连接,第四开关722的信号输出端与第二电感412的第一输入端连接。
这样一来,启辉电路中包括串联的第二启辉电容和第三启辉电容、第三开关和第四开关。启辉阶段时,第三开关721和第四开关722闭合,启辉功率经过第二启辉电容711、第三启辉电容712、第一变压器30传递至反应腔室33,进行启辉。启辉完毕后,第三开关721、第四开关722打开,断开串联的第二启辉电容711和第三启辉电容712,此时没有启辉功率向反应腔室传递。
与图4所示实施例相比,本实施例中启辉电路中包括串联的第二启辉电容、第四启辉电容、第三开关和第四开关,可以降低对单个开关器件和启辉电容器件耐高压的要求,可以降低启辉电路的成本,此外还可延长启辉电路的寿命。
在一些实施例中,启辉电路包括多个第一次级绕组,多个第一次级绕组分别向对应的反应腔室的正电极板和负电极板提供第三电压信号。
请参考图8,图8为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图六。本实施例中,与图5所示实施例相同,等离子体发生器包括供电电源、维持电路和启辉电路。与图5不同的是,启辉电路包括多个第一次级绕组,多个第一次级绕组共用第一磁芯301和第一初级绕组302。
如图8所示,多个第一次级绕组3031、3032和3033共用第一磁芯301和第一初级绕组。
在供电电源通过第一电感、第二电感、启辉电容向第一初级绕组提供启辉功率时,第一初级绕组上施加第一电压信号,在第一磁芯301的耦合作用下,第一次级绕组3031、3032和3033上将分别产生感应电动势(第三电压信号)。每一个第一次级绕组与一个反应腔室33串联,向反应腔室33提供工作信号,以使反应腔室中的启辉间隙中产生等离子体,实现启辉。
本实施例提供的等离体发生器的启辉电路,通过由初级绕组将供电电源通过电源信号通过第一磁芯耦合到多个第一次级绕组中,每一个第一次级绕组可以为一个设置在真空腔体中的反应腔室供电,实现同时多反应腔室启辉。
请参考图9,图9为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图七。本实施例中,与图5所示实施例相同,等离子体发生器包括供电电源、维持电路和启辉电路。与图5不同的是,启辉电路包括多个第一变压器30,每一个第一变压器30包括一个第一磁芯301、设置在第一磁芯301上的第一初级绕组302和第一次级绕组303。
每一个第一次级绕组303串联一个反应腔室33,为反应腔室33提供第三电压。
在本实施例中,多个启辉电路并联。
每一个第一初级绕组302串联一个启辉电容和一个开关。对于每一个第一次级绕组可以串联一个反应腔室。
PWM逆变电源输出的电信号同过第一电感、启辉电容、开关和第二电感为每一个第一变压器的第一初级绕组提供第一电压信号。
对于一个第一变压器,该第一变压器的第一磁芯将对应的第一初级绕组的第一电压信号在对应的第一次级绕组中产生电磁耦合,由于上述电磁耦合在对应的第一次级绕组中产生第三电压信号,为与该第一次级绕组串联的反应腔室提供工作电压。
在本实施例中,通过由多个第一变压器可以为多个不同的反应腔室提供电信号。由于每一个反应腔室的电信号分别由独立的磁芯耦合产生,从而可以灵活调整每一个反应腔室中的电信号。
请参考图10,图10为本公开提供的用于等离子体发生器的启辉电路的结构示意图八。本实施例中,与图5所示实施例相同,等离子体发生器包括维持电路和多个启辉电路。每一个启辉电路包括开关、电容、第一磁芯和第一初级绕组和第一次级绕组。
与图5不同的是,启辉电路中设置了电流检测电路1001和电压检测电路1002。如图10所示,电压检测电路1002与反应腔室33并联;电流检测电路1001与反应腔室33串联。
此外,还可以为电压检测电路1002设置分压电阻或分压电容。对于电流检测电路1001设置分流电阻。
本实施例中,通过在启辉电路中串联电流检测电路和在反应腔室两侧设置电压检测电路,可以实现实时检测反应腔室的电压和电流。
请参考图11,图11为本公开提供的启辉方法的流程示意图。启辉方法用于图3~图10所示实施例提供的等离子发生器中的启辉电路。该方法的自行主体可以是等离体发生器的启辉电路的控制模块。
如图10所示,等离子体的启辉电路中,可以设置电压检测电路和电流检测电路。上述电压检测电路和电流检测电路可以实时向上述控制模块传输采集到的反应腔室两端的第三电压信号,和流过上述反应腔室的第一电流信号。
上述控制模块还可以与等离子发生器的供电电源连接,向供电电源提供控制信号。上述供电电源可以是PWM逆变电源。该方法包括如下步骤:
S1101:响应于检测到施加在反应腔室的第三电压信号的幅值小于预设电压阈值,且第一电流小于预设电流阈值,生成调节信号调节供电电源输出的第一电压信号的频率和/或相位,以增加第三电压信号幅值。
S1102:响应于检测到第三电压信号的幅值小于预设电压阈值,且检测到第一电流大于预设电流阈值,启辉成功,停止执行上述启辉方法;否则重复执行以上启辉方法。
例如可以使用如图10所示的电压检测电路检测反应腔室的电压信号。
上述预设电压阈值例如可以是启辉电压阈值。上述预设电压阈值可以根据具体的应用场景进行设置,此处不进行限制。
上述预设电流阈值可以是启辉电路启辉时对应的电流。上述预设电流预设可以根据具体的应用场景进行设置,此处不进行限制。
在检测到反应腔室两端的第三电压信号小于预设电压阈值,且流过反应腔室的第一电流小于第一电流,可以判定反应腔室并未启辉。需要增加向反应腔室提供的第三电压信号的幅值。
例如可以调整PWM逆变电源的脉冲信号的频率和相位,来增第三电压信号的幅值。例如可以减小脉冲信号的频率,从而增加第三电压信号的幅值;可以调小上述脉冲信号的相位,来增加第三电压信号的幅值,还可以同时减小脉冲信号的频率和脉冲信号的相位,来增加第三电压信号的幅值。
在逐渐增加施加在反应腔室的电压信号后,达到预设电压阈值使得反应腔室中的气体分子离子化后,反应腔室两端的电压会下降。
在检测到第三电压信号的幅值小于预设电源阈值后,可以检测第一电流信号的大小,若第一电流信号大于预设电流信号阈值,则反应腔室已经发生电离,启辉成功。
在启辉不成功时,继续生成调节信号来调节供电电源输出的第一电压信号的频率和/或相位,以增加第三电压信号幅值,直到启辉成功。
在一些实施例中,上述方法还包括:响应于检测到第三电压信号的幅值大于预设过压保护值,触发过压保护,终止启辉。
上述预设过压保护值可以根据具体的应用场景进行设置,此处不进行限制。
在这些实施例中,当上述第三电压信号的幅值大于预设过压保护值后,停止启辉,也即停止继续调整供电电源向启辉电路供电。可以保证等离子体发生器中的电路不被高压击穿。
在一些实施例中,上述方法还包括:响应于检测到在一次启辉过程中重复生成调节信号的次数大于预设次数阈值,终止启辉。
在这些实施例中,预设次数阈值可以根据历史启辉数据统计得到。
在这些实施例中,当重复生成用于增加第三电压信号的幅值的调节信号的次数大于预设次数阈值时,可以视为启辉电路发生异常,终止启辉,以避免发生由于在启辉电路中施加的高压产生启辉电路中的器件的损毁。
本实施例提供的启辉启辉方法,由控制模块根据检测到的反应腔室两端的第三电压信号和反应腔室的第一电流信号来确定是否启辉成功,若启辉不成功生成调节信号来调节供电电源向第一变压器提供的第一电压信号,以增加反应腔室的第三电压信号,从而实现了反应腔室的自动启辉。
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本公开中所涉及的公开范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖在不脱离上述公开构思的情况下,由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节,但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实施例中。相反地,在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实施例中。
尽管已经采用特定于结构特征和方法逻辑动作的语言描述了本主题,但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反,上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
Claims (14)
1.一种等离子体发生器的启辉电路,等离子体发生器包括真空腔体、供电电源、维持电路和启辉电路,其特征在于,所述启辉电路包括第一变压器、反应腔室,所述反应腔室包括平行放置的正电极板和负电极板以及由所述正电极板和负电极板形成的启辉间隙;
所述供电电源向启辉电路提供第一电压信号,向所述维持电路供电第二电压信号;
所述第一变压器包括第一磁芯和设置在所述第一磁芯上的第一初级绕组和第一次级绕组;第一初级绕组输入所述第一电压信号,第一磁芯将所述第一电压信号耦合至第一次级绕组;所述第一次级绕组向所述反应腔室的正电极板和负电极板提供第三电压信号;在所述第三电压信号的作用下,进入到所述启辉间隙的气体被电离;
所述维持电路包括第二变压器,所述第二变压器包括第二磁芯、设置在所述第二磁芯上的第二初级绕组和第二初级绕组,所述第二初级绕组输入所述第二电压信号,所述第二磁芯将所述第二电压信号耦合至第二次级绕组,所述第二次级绕组用于向所述真空腔体供电;
所述第一磁芯与所述第二磁芯为不同的磁芯。
2.根据权利要求1所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述供电电源为脉宽调制逆变电源;所述供电电源包括第一电源信号端和第二电源信号端;所述等离子体发生器还包括第一电感、第二电感;所述启辉电路还包括启辉电容;
所述第一电感的第一端与所述第一电源信号端连接;
所述第二电感的第二端与所述第二电源信号端连接;
所述第一电感的第二端与所述第一初级绕组的第一端电连接,所述第二电感的第二端与所述第一初级绕组的第二端电连接;
所述启辉电容串联于由所述第一电感、第二电感、第一初级绕组和供电电源形成的回路中。
3.根据权利要求2所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述启辉电容包括第一启辉电容,
所述第一初级绕组的第一端连接所述第一启辉电容的负极,所述第一启辉电容的正极与所述第一电感的第二端连接。
4.根据权利要求3所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述启辉电路还包括第一开关,所述第一开关的第一端与第一启辉电容的负极连接,所述第一开关的第二端与所述第二电感的第一端连接。
5.根据权利要求3所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述启辉电路还包括第二开关;其中,
所述第一启辉电容的正极与第二开关的信号输出端连接,所述第二开关的信号输入端与所述第一电感的第二端连接。
6.根据权利要求2所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述启辉电容包括第二启辉电容和第三启辉电容,所述启辉电路还把控第三开关和第四开关;
所述第三开关的信号输入端与第一电感的第二端连接,所述第三开关的信号输出端与所述第二启辉电容的正极连接,所述第二启辉电容的负极与第一初级绕组的第一端连接;
所述第一初级绕组的第二端与第三电容的正极连接,所述第三电容的负极与第四开关的信号输入端连接,所述第四开关的信号输出端与第二电感的第一输入端连接。
7.根据权利要求1所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,
所述第一电感的第二端与所述维持电容的正极连接,所述第二电感的第一端与所述维持电容的负极连接;所述第二初级绕组的第一端与所述维持电容的正极连接,所述第二初级绕组的第二端与所述维持电容的负极连接。
8.根据权利要求1所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述启辉电路包括多个第一次级绕组,其中,所述多个第一次级绕组分别向对应的所述反应腔室的正电极板和负电极板提供第三电压信号。
9.根据权利要求8所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述多个第一次级绕组共用相同的第一磁芯和第一次级绕组。
10.根据权利要求1所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述启辉电路包括多个第一变压器,每一个第一变压器包括一个第一磁芯、设置在第一磁芯上的第一初级绕组和第一次级绕组;
每一个第一次级绕组串联一个反应腔室,为所述反应腔室提供第三电压。
11.根据权利要求1至9中任意一项所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述启辉电路还包括电压检测路和电流检测电路,
所述电压检测电路与所述反应腔室并联;
所述电流检测电路与所述反应腔室串联。
12.一种启辉方法,用于权利要求1至11中任意一项所述的等离子体发生器的启辉电路,其特征在于,所述方法包括:
响应于检测到施加在反应腔室的第三电压信号的幅值小于预设电压阈值,且所述第一电流小于预设电流阈值,生成调节信号调节供电电源输出的第一电压信号的频率和/或相位,以增加所述第三电压信号幅值;
响应于检测到所述第三电压信号的幅值小于预设电压阈值,且检测到所述第一电流大于预设电流阈值,启辉成功,停止执行上述启辉方法;
否则重复执行以上启辉方法。
13.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
响应于检测到所述第三电压信号的幅值大于预设过压保护值,触发过压保护,终止启辉。
14.根据权利要求12所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
响应于检测到在一次启辉过程中重复生成调节信号的次数大于预设次数阈值,终止启辉。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311863272.XA CN117769105A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 等离子体发生器的启辉电路及启辉方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311863272.XA CN117769105A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 等离子体发生器的启辉电路及启辉方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117769105A true CN117769105A (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=90325767
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311863272.XA Pending CN117769105A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 等离子体发生器的启辉电路及启辉方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117769105A (zh) |
-
2023
- 2023-12-29 CN CN202311863272.XA patent/CN117769105A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7353771B2 (en) | Method and apparatus of providing power to ignite and sustain a plasma in a reactive gas generator | |
CN100588102C (zh) | 用于产生输出dc电压的方法和等离子处理dc电压供电电源 | |
EP2163131B1 (en) | Power supply for radio frequency heating apparatus | |
EP2196069A2 (en) | Thermal foldback for linear fluorescent lamp ballasts | |
JP3232511B2 (ja) | 高周波高圧電源 | |
KR101881535B1 (ko) | 수동소자를 구비한 전력공급장치 및 이를 이용한 플라즈마 점화를 위한 전력제공방법 | |
CN117769105A (zh) | 等离子体发生器的启辉电路及启辉方法 | |
KR100493954B1 (ko) | 원격 플라즈마 발생장치 | |
US7482786B2 (en) | Electric discharger using semiconductor switch | |
KR101706775B1 (ko) | 공진 컨버터를 갖는 플라즈마 발생기용 전원 장치 | |
CN111313738B (zh) | 用于提供高压脉冲的高压发生器和高频发生器 | |
KR100344988B1 (ko) | 고전압 임펄스를 이용한 가스 중 방전형성장치 | |
Facta et al. | Implementation of photovoltaic and simple resonant power converter for high frequency discharge application | |
CN210254656U (zh) | 一种抑制高频干扰和谐波的等离子切割机引弧电路 | |
US11328900B2 (en) | Plasma ignition circuit | |
KR101173298B1 (ko) | 저전류 고전압 플라즈마 전원 공급 장치 | |
CN116979826A (zh) | 一种多通道等离子脉冲放电装置及其放电方法 | |
KR100510178B1 (ko) | 2단의 비선형 캐패시터와 자력압축을 이용하는 나노초펄스전압 발생기 | |
CN117545162A (zh) | 一种远程等离子源的预激发点火装置及其控制方法 | |
JP3621837B2 (ja) | 中性粒子入射装置のイオン源用イオン生成電源 | |
RU2087070C1 (ru) | Переключающее устройство | |
CN113422536A (zh) | 一种负极性电压型脉冲驱动电路拓扑、系统及设备 | |
JP2009183104A (ja) | プラズマ放電装置 | |
JPH04344178A (ja) | スイッチング電源装置およびその絶縁方法 | |
JPS6396978A (ja) | パルスレ−ザ用電源装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |