CN114144860A - 精密等离子体控制系统 - Google Patents

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CN114144860A CN202080023885.0A CN202080023885A CN114144860A CN 114144860 A CN114144860 A CN 114144860A CN 202080023885 A CN202080023885 A CN 202080023885A CN 114144860 A CN114144860 A CN 114144860A
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Abstract

一些实施例包括一种等离子体系统，其包括：等离子体室、RF等离子体发生器、偏置发生器和控制器。所述RF等离子体发生器可以与所述等离子体室电耦合，并且可以产生多个RF突发，所述多个RF突发中的每一个包括RF波形，所述多个RF突发中的每一个具有RF突发开启时间和RF突发关闭时间。所述偏置发生器可以与所述等离子体室电耦合，并且可以产生多个偏置突发，所述多个偏置突发中的每一个包括偏置脉冲，所述多个偏置突发中的每一个具有偏置突发开启时间和偏置突发关闭时间。在一些实施例中，所述控制器与所述RF等离子体发生器和所述偏置发生器进行通信，所述控制器控制各种突发或波形的定时。

Description

精密等离子体控制系统
背景技术
RF激励气体放电在薄膜制造技术中的应用已经变为标准。最常使用的最简单几何形状是两个平面电极的几何形状并且两个平面电极之间施加电压。
等离子体体积中产生的正离子受加速跨越等离子体鞘并以由跨越鞘的依赖于时间的电势差的幅度和波形、气体压力、反应器的实体几何形状和/或其他因素确定的离子能量分布函数(IEDF)到达电极或晶圆。这种离子轰击能量分布可以确定薄膜蚀刻的各向异性的程度、离子撞击引起的对表面的损伤的量等。
发明内容
一些实施例包括一种等离子体系统，包括：等离子体室；RF等离子体发生器，其与所述等离子体室电耦合；偏置发生器，其与所述等离子体室电耦合；和/或控制器，其与所述等离子体室电耦合，并且与所述RF等离子体发生器和/或所述偏置发生器进行通信。
一些实施例包括一种等离子体系统，其包括：等离子体室、RF等离子体发生器、偏置发生器和控制器。所述RF等离子体发生器可以与所述等离子体室电耦合，并且可以产生多个RF突发，所述多个RF突发中的每一个包括RF波形，所述多个RF突发中的每一个具有RF突发开启时间和RF突发关闭时间。所述偏置发生器可以与所述等离子体室电耦合，并且可以产生多个偏置突发，所述多个偏置突发中的每一个包括偏置脉冲，所述多个偏置突发中的每一个具有偏置突发开启时间和偏置突发关闭时间。在一些实施例中，所述控制器与所述RF等离子体发生器和所述偏置发生器进行通信，所述控制器控制各种突发或波形的定时。
在一些实施例中，所述多个RF突发在所述等离子体室内产生和/或驱动等离子体，并且所述多个偏置突发加速所述等离子体内的离子。
在一些实施例中，所述等离子体系统包括电极，其部署在所述等离子体室内，所述电极与所述偏置发生器耦合。在一些实施例中，所述等离子体系统包括电极，其部署在所述等离子体室内，所述电极与所述RF发生器耦合。在一些实施例中，所述等离子体系统包括电感性天线，其部署在所述等离子体室内，所述天线与所述RF等离子体发生器耦合。
在一些实施例中，所述等离子体系统包括晶圆，其部署在所述等离子体室内，所述晶圆与所述偏置发生器耦合。在一些实施例中，所述等离子体系统包括晶圆，其部署在所述等离子体室内，所述晶圆与所述偏置发生器耦合。
在一些实施例中，所述RF突发开启时间超前于所述偏置突发开启时间达少于10ms。在一些实施例中，所述偏置突发开启时间超前于所述RF突发关闭时间达少于10ms。在一些实施例中，所述RF突发开启时间与所述RF突发关闭时间之间的差小于大约1ms。在一些实施例中，所述偏置突发开启时间与所述偏置突发关闭时间之间的差小于大约1ms。
在一些实施例中，所述偏置脉冲具有大于1kHz的脉冲重复频率。在一些实施例中，所述偏置脉冲具有大于1千伏的电压。在一些实施例中，所述RF波形具有大于10MHz的频率。
如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述多个RF突发在所述等离子体室内产生和/或驱动等离子体，并且所述多个偏置突发加速所述等离子体内的离子。
在一些实施例中，所述控制器基于来自所述等离子体室的反馈控制所述RF突发开启时间、所述RF突发关闭时间、所述偏置开启时间和所述偏置关闭时间的定时。
在一些实施例中，所述偏置发生器包括纳秒脉冲发生器。在一些实施例中，所述偏置发生器包括偏置补偿电路。在一些实施例中，所述偏置发生器包括能量恢复电路。在一些实施例中，所述偏置发生器包括RF发生器。
在一些实施例中，所述RF等离子体发生器包括全桥电路或半桥电路和谐振电路。
一些实施例包括一种方法，其包括：驱动RF等离子体发生器；暂停达第一时间段；用具有第一电压的脉冲的纳秒脉冲发生器发生脉冲；暂停达第二时间段；停止驱动所述RF等离子体发生器；暂停达第三时间段；以及停止使所述纳秒脉冲发生器发生脉冲。
在一些实施例中，所述方法可以还包括：暂停达第四时间段；停止驱动所述RF等离子体发生器；暂停达所述第一时间段；用具有第二电压的脉冲使所述纳秒脉冲发生器发生脉冲；暂停达所述第二时间段；停止驱动所述RF等离子体发生器；暂停达所述第三时间段；以及停止使所述纳秒脉冲发生器发生脉冲。
在一些实施例中，所述第二电压大于所述第一电压。
在一些实施例中，所述方法可以还包括：暂停达第四时间段；停止驱动所述RF等离子体发生器；暂停达与所述第一时间段不同的第五时间段；用具有第二电压的脉冲使所述纳秒脉冲发生器发生脉冲；暂停达与所述第一时间段不同的第六时间段；停止驱动所述RF等离子体发生器；暂停达与所述第一时间段不同的第七时间段；以及关闭所述纳秒脉冲发生器。
在一些实施例中，所述第一时间段可以小于大约10ms；所述第二时间段可以小于大约10ms；和/或所述第三时间段可以小于大约10ms。在一些实施例中，所述第一时间段小于所述第二时间段。在一些实施例中，所述第一时间段小于所述第二时间段。
提及这些说明性实施例并非限制或限定本公开，而是提供示例以协助理解它。在具体实施方式中讨论附加实施例，并且在此提供进一步的描述。通过检查本说明书或通过实践所提出的一个或多个实施例，可以进一步理解由各个实施例中的一个或多个提供的优点。
附图说明
图1是根据一些实施例的等离子体系统的框图。
图2是根据一些实施例的示出两个脉冲突发的示例波形的说明。
图3是根据一些实施例的示例RF突发和示例偏置突发的说明。
图4是根据一些实施例的等离子体控制系统的框图。
图5是根据一些实施例的用于控制等离子体系统的过程。
图6是根据一些实施例的偏置发生器的电路图。
图7是来自图6所示偏置发生器的波形。
图8是图7所示波形的放大视图。
图9是根据一些实施例的偏置发生器的电路图。
图10是根据一些实施例的偏置发生器的电路图。
图11是根据一些实施例的偏置发生器的电路图。
图12是根据一些实施例的RF等离子体发生器的电路图。
图13是根据一些实施例的RF等离子体发生器的电路图。
图14A、图14B、图15A和图15B是示例谐振电路的电路图。
图16是根据一些实施例的具有能量恢复电路的偏置发生器的电路图。
图17是根据一些实施例的具有有源能量恢复电路的偏置发生器的电路图。
图18是根据一些实施例的包括无源偏置补偿电路和能量恢复电路的偏置发生器的电路图。
图19是根据一些实施例的包括具有能量恢复电路的有源偏置补偿电路的偏置发生器的电路图。
图20是根据一些实施例的包括具有有源能量恢复电路的有源偏置补偿电路的偏置发生器的电路图。
图21是根据一些实施例的具有能量恢复电路的偏置发生器的电路图。
图22是根据一些实施例的具有驱动电容性负载的能量恢复电路的偏置发生器的电路图。
图23是根据一些实施例的具有隔离的功率的高电压开关的框图。
图24是根据一些实施例的包括RF源、有源偏置补偿电路和能量恢复电路的偏置发生器的电路图。
图25示出根据一些实施例的另一示例偏置发生器。
图26是根据一些实施例的计算系统的框图。
具体实施方式
一些实施例包括一种等离子体系统，其包括等离子体室、RF等离子体发生器、偏置发生器和控制器。所述RF等离子体发生器可以与所述等离子体室电耦合，并且可以产生多个RF突发，所述多个RF突发中的每一个包括RF波形，所述多个RF突发中的每一个具有RF突发开启时间和RF突发关闭时间。所述偏置发生器可以与所述等离子体室电耦合，并且可以产生多个偏置突发，所述多个偏置突发中的每一个包括偏置脉冲，所述多个偏置突发中的每一个具有偏置突发开启时间和偏置突发关闭时间。在一些实施例中，所述控制器与所述RF等离子体发生器和所述偏置发生器进行通信，所述控制器控制各种突发或波形的定时。
如本公开通篇所用，术语“高电压”可以包括大于500V、1kV、10kV、20kV、50kV、100kV等的电压；术语“高频率”可以是大于1kHz、10kHz、100kHz、200kHz、500kHz、1MHz等的频率，术语“快速上升时间”可以包括小于大约1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns、1,000ns等的上升时间；术语“快速下降时间”可以包括小于大约1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns、1,000ns等的下降时间；并且术语短脉冲宽度可以包括小于大约1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns、1,000ns等的脉冲宽度。
图1是根据一些实施例的等离子体系统100的框图。在一些实施例中，等离子体系统100包括等离子体室110、RF等离子体发生器105、偏置发生器115和/或控制器120。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以用以在等离子体室内创建等离子体。在一些实施例中，偏置发生器115可提供可以用以加速等离子体室110内创建的等离子体内的离子的脉冲。
在一些实施例中，控制器120可以包括任何类型的控制器(例如，比如FPGA、微控制器等)。在一些实施例中，控制器120可以从等离子体室110(或其他地方)接收信号，并且改变或适配由RF等离子体发生器105和/或偏置发生器115提供突发或脉冲的定时、持续时间、频率、幅度等。
在一些实施例中，控制器120可以包括任何类型的控制器(例如，比如FPGA、ASIC、复杂可编程逻辑器件、微控制器、片上系统(SoC)、监督控制、数据采集(SCADA)和可编程逻辑控制器(PLC)或其任何组合)。在一些实施例中，控制器120可以包括计算系统2600的任何或所有组件。
在一些实施例中，控制器120可以包括标准微控制器(例如，比如Broadcom ArmCortex、Intel ARM Cortex、PIC32等)。
在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以在微秒时间尺度(例如，1至1000微秒)上在等离子体室内产生等离子体。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以允许以微秒增量可调整的在对DC的微秒时间尺度上的等离子体维持和/或等离子体驱动。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以输送非常高的峰值功率(例如，1至10000kW)。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以产生所输送的可变CW功率(例如，0.1至100kW)。
在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以包括RF等离子体发生器1200或RF等离子体发生器1300。可以使用任何RF电源。
在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以在小的时间尺度上(例如，比如在从大约1μs到大约1,000μs的时间尺度上)在等离子体室110中诱导等离子体形成。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以产生具有任意和/或可控脉冲宽度、脉冲重复频率、脉冲持续时间、最大电压等的波形。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以产生具有高峰值功率(例如，比如从大约1kW到大约10,000kW)的波形。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以产生具有可变和/或连续波(CW)功率(例如，比如从大约1kW到大约100kW)的波形。
在一些实施例中，偏置发生器115可以在小的时间尺度(例如，比如从大约1μs到大约1,000μs)上控制晶圆偏置电压。在一些实施例中，偏置发生器115可以产生具有任意和/或可控脉冲宽度、脉冲重复频率、脉冲持续时间、最大电压等的波形。在一些实施例中，偏置发生器115可以产生具有高峰值功率(例如，比如从大约1kW到大约100,000kW)的波形。在一些实施例中，偏置发生器115可以产生具有可变连续功率(例如，比如从大约1kW到大约100kW)的波形。
在一些实施例中，偏置发生器115可以包括偏置发生器600、偏置发生器900、偏置发生器1000、偏置发生器1100、偏置发生器1600、偏置发生器1700、偏置发生器1800、偏置发生器1900、偏置发生器2000、偏置发生器2100、偏置发生器2200、偏置发生器2400和偏置发生器2500。在一些实施例中，偏置发生器115可以包括RF等离子体发生器1200或RF等离子体发生器1300。
在一些实施例中，控制器120可以提供来自RF等离子体发生器105和偏置发生器115二者的脉冲的定时控制。RF波形305是来自RF等离子体发生器105的示例输出，并且偏置突发310是来自偏置发生器115的示例输出。
在一些实施例中，例如，来自控制器120的定时可以贡献于等离子体室110内的更快等离子体蚀刻，允许各种掩模的更少/更多腐蚀；更直更深的孔洞/沟槽，在存在蚀刻电压的同时控制特定等离子体性质(例如，温度和密度)，驱动不同化学/反应，改变反应速度，控制一些蚀刻参数，和/或控制某种等离子体生成。
图2是根据一些实施例的示出两个脉冲突发的示例波形的说明。单个突发可以包括多个脉冲。突发持续时间是突发处于开启Ton和突发处于关闭Toff的时间段。脉冲宽度Pwidth是脉冲处于开启的时间段。脉冲时段Pperiod是脉冲处于开启和关闭的时间段。占空比可以由开启时间Ton除以突发持续时间表示：
Figure BDA0003276494890000081
突发重复频率可以由突发时段的倒数表示：fburst＝1/(Ton+Toff)。脉冲重复频率可以由脉冲时段的倒数表示：fpulse＝1/Pperiod。
在一些实施例中，突发重复频率可以处于大约10Hz至大约1,000Hz之间。在一些实施例中，脉冲重复频率可大于大约10kHz。
图3是根据一些实施例的示例RF突发和示例偏置突发的说明。
时间t1表示RF波形305的开始(例如，RF突发开启时间)。时间t3表示RF波形305的结束(例如，RF突发关闭时间)。时间段w1可以表示RF波形正驱动等离子体的RF波形305的部分的时段。时间t2表示偏置突发310的开始(例如，偏置突发开启时间)。时间t4表示偏置突发310的结束(例如，偏置突发关闭时间)。时间段w2可以表示偏置突发310的时段。
RF波形305可以在等离子体室110内创建并且驱动等离子体。例如，时间段w3可以包括具有初始振铃(ring up)的时间段。时间段w4可以是等离子体形成的时间段。时间段w1可以是等离子体在室内由RF信号驱动的时间。
在一些实施例中，t3可以当等离子体已经形成在室110中时(例如，比如在w3或w4之一或二者的结束时)开始。在一些实施例中，控制器120可以例如比如通过感测RF波形305中的初始振铃的幅度或经由部署在室110内的传感器或通过感测RF波形305的周期的数量感测等离子体的形成。例如，控制器120可以基于控制器感测等离子体的形成或预期室110内的等离子体的形成而开始突发310。
在一些实施例中，t1可以超前于t2达小于大约10ms。在一些实施例中，t3可以超前于t4达小于大约10ms。
在一些实施例中，t2与t1之间的差可以处于大约10μs至大约10ms之间。在一些实施例中，t2与t1之间的差可以小于大约1μs。在一些实施例中，t2与t1之间的差可以小于大约740ns。在一些实施例中，t2与t1之间的差可以是RF波形305的大约10个周期或时段或大于大约10个周期或时段。
在一些实施例中，t2和t1可以实质上同时发生。在一些实施例中，t2可以基于控制器120何时检测到等离子体形成已经发生在等离子体室110内而触发。
在一些实施例中，t4与t2之间的差(或w2)可以处于大约10μs至大约10ms之间。在一些实施例中，w1可以处于大约10μs至大约10ms之间。在一些实施例中，w2可以是连续的。
在一些实施例中，RF波形305的频率可以具有大约10kHz至大约10MHz之间的频率。在一些实施例中，RF波形305可以具有13.56MHz或其任何倍数(例如，27.12MHz、40.68MHz等)的频率。在一些实施例中，RF波形305的频率可以具有大于10MHz的频率。
在一些实施例中，w1可以是连续的(例如，比如大于10毫秒、1毫秒、1秒、10秒等)。在一些实施例中，偏置突发310中的脉冲的频率可以处于大约10Hz至大约10kHz之间。在一些实施例中，偏置突发310中的脉冲的频率可以大于1kHz。在一些实施例中，偏置突发310中的脉冲的频率可以大于10kHz。在一些实施例中，偏置突发310中的脉冲的频率可以处于10kHz至20MHz之间。在一些实施例中，偏置突发310中的脉冲的频率可大于大约400kHz。
在一些实施例中，w3(例如，t3-w1-t1-w4)可以小于大约10ms。
在一些实施例中，偏置突发310的平坦或倾斜或其他分段可以在持续时间方面处于10μs至10ms之间。
在一些实施例中，偏置突发310的平坦或倾斜或其他分段可以在持续时间方面处于10μs至10ms之间。
在一些实施例中，t2可以超前于t3达少于大约10ms。
在一些实施例中，t3可以超前于t2达少于大约10ms。
在一些实施例中，t2可以发生在w4期间的任何时间。在一些实施例中，t2可以发生在w1的开始之前的任何时间。在一些实施例中，t2可以发生在等离子体形成期间。在一些实施例中，t2可以发生在RF波形305的初始振铃期间或之后或期间。
在一些实施例中，t2可以超前于t4达少于大约10ms。
在一些实施例中，控制器120可以控制RF等离子体发生器105和/或偏置发生器115，以产生具有任意的或可选择的脉冲宽度(例如，w1+w3+w4或w2)、占空比、脉冲重复频率和/或突发频率的的多个脉冲突发。
在一些实施例中，控制器120可以同样控制RF等离子体发生器105和/或偏置发生器115，以包括缓慢开始和/或缓慢DC停止能力。
在一些实施例中，控制器120可以发送和/或接收来自外部控制器(例如，工业控制器)的外部命令。这些外部命令可以控制RF等离子体发生器105和/或偏置发生器115之一或二者的脉冲宽度、占空比、脉冲重复频率和/或突发频率。
在一些实施例中，控制器120可以使包括以下操作的高电压DC电源的控制自动化：开启/关闭它们，改变电压和安培数设置，和/或在紧急的情况下使单元安全。
在一些实施例中，控制器120可以具有来自RF等离子体发生器105的输出的反馈电路，因此允许其分析进入等离子体室中的波形。这允许控制器120对于不同负载和负载条件进行自调整。
在一些实施例中，控制器120可以基于进入RF等离子体发生器105的设置控制偏置发生器115。
在一些实施例中，控制器120可以控制偏置发生器115，以产生具有40ns-200ns的脉冲宽度的脉冲。
在一些实施例中，控制器120可以产生具有1％-100％的占空比的突发。
在一些实施例中，控制器120可以控制偏置发生器115，以产生具有200-1000Hz的突发重复频率的脉冲。
在一些实施例中，控制器120可以控制偏置发生器115，以开始以最小脉冲宽度(例如，～40ns)产生脉冲并且以4ns增量倾斜上至更长的脉冲宽度(例如，40ns、44ns、48ns、52ns等)。
在一些实施例中，控制器120可以控制偏置发生器115，以产生以可选择的步长使DC电压从最大电压倾斜下至0V的脉冲。
在一些实施例中，控制器120可以控制偏置发生器115，以按低抖动(例如，比如小于大约10纳秒的抖动)产生任意脉冲。
在一些实施例中，控制器120可以对于负载状况进行自校正。
在一些实施例中，等离子体室110可以包括任何类型的等离子体室。
在一些实施例中，等离子体室110可以具有小于20nF的负载电容。在一些实施例中，可以在等离子体室110中建立电势，以通过偏置发生器115的作用将离子加速到表面中。在一些实施例中，等离子体室110中的等离子体在本质上可以很大程度上是电容性的。在一些实施例中，等离子体室110中的等离子体可以包括介质阻挡放电。
在一些实施例中，等离子体室110可以建模为电容器、与电阻器串联的电容器、与电感器串联的电容器、介质阻挡放电、等离子体负载、半导体晶圆处理负载和电容器、电感器、电阻器和/或其他有源和/或无源组件等的任何任意布置。在一些实施例中，室内的负载可以包括这样的任何负载：当施加电压并且输送电荷时，电荷/电压可以保持存在达比所期望的更长(例如，比所设计或所期望的下降时间更长)。例如，这可能一般发生在高电压开关应用中。
在一些实施例中，等离子体室110可以包括电容性负载、一个或多个电极、等离子体负载、一个或多个介质阻挡、半导体制造等离子体、半导体负载、栅格、医疗负载等。在一些实施例中，等离子体室110可以包括等离子体沉积系统、等离子体蚀刻系统或等离子体溅射系统。
在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以包括用于在没有匹配网络的情况下将开关功率驱动到等离子体室的电路和/或工艺。在一些实施例中，RF等离子体发生器105可以包括全(或半)桥电路拓扑，其可以用以在谐振电路的谐振频率处或附近驱动谐振电路。因为谐振电路正以其谐振频率受驱动，所以谐振电路的输出电压可以高于输入电压。在一些实施例中，这种谐振条件可以允许几百伏的驱动电压生成大约4kV或更高。
图4是根据一些实施例的具有偏置发生器和RF等离子体发生器的等离子体控制系统400的框图。在一些实施例中，等离子体控制系统400可以在一个或多个位置处与偏置发生器115和/或在一个或多个位置处与RF等离子体发生器105电耦合。例如，第一HV信号405A(或第二HV信号405B)可以包括脉冲发生器和变压器级与偏置补偿电路之间的偏置发生器115的点处的电压信号。作为另一示例，第一HV信号405A(或第二HV信号405B)可以包括负载级与偏置补偿电路之间的点处的电压信号。作为另一示例，第一HV信号405A(或第二HV信号405B)可以包括电阻性输出级或能量恢复状态之前的点处的电压。作为另一示例，第一HV信号405A(或第二HV信号405B)可以包括晶圆、卡夹或电极上的电压。虽然示出两个信号，但可以接收任何数量的信号。作为另一示例，第一HV信号405A(或第二HV信号405B)可以包括跨越电阻性输出级或能量恢复电路中的电阻器的电压，其可表示室中的离子电流。作为另一示例，第一HV信号405A(或第二HV信号405B)可以包括能量恢复电路中的电压(例如，比如跨越能量恢复电感器的电压)，其可以表示室中的离子电流。
在一些实施例中，第一HV信号405A和第二HV信号405B可以包括偏置补偿电路的电容器(例如，(例如，偏置补偿电路104或偏置补偿电路134的电容器C12)的每一侧的电压或电流信号。可以接收任何数量或类型的其他信号。
在一些实施例中，第一HV信号405A或第二HV信号405B可以包括提供给负载的电压信号。在一些实施例中，第一HV信号405A或第二HV信号405B可以包括提供给偏置补偿电路的电压信号。在一些实施例中，第一HV信号405A或第二HV信号405B可以包括提供给脉冲发生器并且变压器级可以受测量的电压信号。在一些实施例中，第一HV信号405A或第二HV信号405B可以包括提供给电阻性输出级或能量恢复电路的电压信号。
第一HV信号405A和第二HV信号405B可以共同地或单独地称为HV输入信号405。HV信号405可以提供来自偏置发生器115和/或RF等离子体发生器105的波形。
在一些实施例中，HV输入信号405可以在分压器410处得以分压。例如，分压器410可以包括高值电阻器或低值电容器，以将(例如，大于1KV的)高电压HV输入信号分压为(例如，小于50V的)低电压信号。例如，分压器410可以用500:1比率、1,000:1比率、10,000:1比率、100,000:1比率等对电压进行分压。例如，分压器410可以将0-10kV的HV输入信号405电压分压为0-20V的电压。例如，分压器410可以用最小功率损耗(例如，比如小于大约5W的功率损耗)对电压进行分压。
在一些实施例中，分压器410可以包括低值电容器、大值电容器、低值电阻器和大值电阻器。例如，低值电容器可以包括具有大约0.1pF、0.5pF、1.0pF、2.5pF、5.0pF、10.0pF、100pF、1nF、10nF等的电容值的电容器。例如，值电容器可以包括具有大约500pF的电容值的电容器。在一些实施例中，大值电容器可以具有大约50、100、250、500、1,000、2,500、5,000pF等的大于低值电容器的电容值的电容值。
低值电阻器可以具有大约1.0kΩ、2.5kΩ、5.0kΩ、10kΩ、25kΩ、50kΩ、100kΩ等的电阻值。大值电阻器可以具有大约0.5MΩ、1.0MΩ、2.5MΩ、5.0MΩ、10MΩ、25MΩ、50MΩ、100MΩ等的电阻值。在一些实施例中，大值电阻器可以具有大约50Ω、100Ω、250Ω、500Ω、1,000Ω、2,500Ω、5,000Ω等的大于低值电阻器的电阻值的电阻值。在一些实施例中，低值电容器与大值电容器的比率可以与低值电阻器与大值电阻器的比率实质上相同。
在一些实施例中，分压器410可以接收HV输入信号并且输出分压信号。例如，分压信号可以比HV输入信号更小100、250、500、750、1,000等倍。
在一些实施例中，可以包括滤波器415，例如，比如，以从分压信号滤除任何噪声。例如，滤波器可以包括任何类型的低通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器或高通滤波器。
在一些实施例中，分压信号可以由第一ADC 420数字化。第一ADC 420可以包括模数转换器。可以使用任何类型的模数转换器。第一ADC 420可以产生数字化波形信号。在一些实施例中，第一ADC 420可以按100、250、500、1,000、2,000、5,000MSPS(兆样本每秒或百万样本每秒)捕获数据。在一些实施例中，数字化波形信号可以使用任何类型的通信协议(例如，比如SPI、UART、RS-232、USB、I2C等)传递到控制器120。
在一些实施例中，分压器410、滤波器415或第一ADC 420中的任一个可以经由流电(galvanic)隔离或经由光纤链路与偏置发生器115隔离。
在一些实施例中，控制器120可以向RF等离子体发生器105发送和/或从RF等离子体发生器105接收信号或数据。例如，控制器120可以向RF等离子体发生器105发送定时信号，其关于突发重复频率、突发电压、突发频率、突发占空比、突发持续时间等指令RF等离子体发生器。
在一些实施例中，控制器120可以经由输出435向偏置发生器115发送和/或从偏置发生器115接收信号或数据。例如，控制器120可以向偏置发生器115发送定时信号，其关于突发重复频率、突发电压、突发频率、突发占空比、突发持续时间等指令偏置发生器。
在一些实施例中，控制器120可以从触发器430接收触发信号。在其他实施例中，第一ADC 420可以从触发器430接收触发信号。触发信号可以在第一ADC 420处提供数据采集的时序。例如，触发信号可以是5V TTL触发。例如，触发信号可以具有50欧姆端接。
数字化信号可以然后经由一个或多个输出端口(例如，比如第一输出435A或第二输出435B(单独地或共同地，输出435))从控制器120得以输出。这些输出可以与一个或多个纳秒脉冲发生器(例如，偏置发生器115)耦合。输出435之一或二者可以包括电连接器(例如，比如LVDS、TTL、LVTTL连接器)。输出435之一或二者可以使用任何类型的通信协议(例如，比如SPI、UART、RS-232、USB、I2C、EtherCat、以太网、Profibus、PROFINET)向纳秒脉冲发生器控制器提供数据。
在一些实施例中，等离子体控制系统400可以经由等离子体控制系统400上的4mm多层(Multilam)容器与偏置发生器115耦合。
在一些实施例中，等离子体控制系统400可以包括第二ADC 445，其可从第一传感器450A和第二传感器450B(单独地或共同地，传感器450)(或任何数量的传感器)接收输入。第二ADC 445可以包括模数转换器。在一些实施例中，第二ADC 445可以将来自传感器450的模拟信号数字化。例如，传感器450可以包括感测入口水温、介电流体温度、介电流体压力、底盘空气温度、电压、流体流量、流量泄漏传感器等的传感器。在一些实施例中，第二ADC445可以包括ARM、PIC32、AVR、PSOC或PIC32。
在一些实施例中，第二ADC 445和第一ADC 420可以包括单个ADC设备。在一些实施例中，第二ADC 445或第一ADC 420之一或二者可以是控制器120的部分。在一些实施例中，第一ADC 420可以按比第二ADC更高的采集速率进行操作。
在一些实施例中，控制系统可以测量偏置发生器115中的脉冲的半峰全宽、峰值电压、DC偏置、上升时间、下降时间等。
在一些实施例中，等离子体控制系统400可以监控脉冲的电压、频率、脉冲宽度等，并且响应于此，可以调整提供给偏置发生器115和/或RF等离子体发生器105的输入的电压、脉冲重复频率、脉冲宽度、突发重复频率(其中，突发包括多个脉冲)、RF突发开启时间、RF突发关闭时间、偏置突发开启时间、偏置突发关闭时间等。例如，第一ADC 420可以监控波形的电压幅度。该电压数据可以提供给控制器120，控制器120可以与纳秒脉冲发生器或RF等离子体发生器进行通信，以调整信号的幅度或频率。
在一些实施例中，等离子体控制系统400可以经由输出435向一个或多个偏置发生器115输出任意脉冲信号。例如，输出435可以包括光纤或电连接。在一些实施例中，等离子体控制系统400可以包括例如可以独立于彼此的多个输出脉冲信道(例如，1、2、5、8、20、50、100等)。例如，多个输出脉冲信道可以输出具有亚纳秒分辨率的脉冲。
例如，如果脉冲电压小于预定电压，则控制器120可以向偏置发生器115或RF等离子体发生器105发送信号，以产生具有更高电压的脉冲。如果脉冲电压大于预定电压，则第一ADC 420可以向偏置发生器115或RF等离子体发生器105发送信号，以产生具有更低电压的脉冲。在一些实施例中，去往纳秒脉冲器以增加脉冲电压的信号可以包括具有比先前发送的信号更长的脉冲宽度的低电压脉冲，并且去往纳秒脉冲器以降低脉冲电压的信号可以包括具有比先前发送的信号更短的脉冲宽度的低电压脉冲。
作为另一示例，如果脉冲重复频率大于期望的脉冲重复频率，则控制器120可以向偏置发生器115或RF等离子体发生器105发送信号，以产生具有更低频率的脉冲。如果突发重复频率小于期望的突发重复频率，则控制器120可以向偏置发生器115或RF等离子体发生器105发送信号，以产生具有更高突发重复频率的突发。如果测量的脉冲的半峰全宽不同于期望的突发重复频率，则控制器120可以向偏置发生器115或RF等离子体发生器105发送信号，以产生具有调整的脉冲宽度或脉冲重复频率的脉冲。
作为另一示例，如果波形脉冲宽度长于期望的脉冲宽度，则第一ADC 420可以向偏置发生器115或RF等离子体发生器105发送信号，以产生具有更短或更长脉冲宽度的波形。如果波形占空比短于或长于期望的占空比，则第一ADC 420可以向偏置发生器115或RF等离子体发生器105发送信号，以产生具有适当占空比的脉冲。
等离子体控制系统400可以监控其他波形特性和/或调整这些其他特性。
在一些实施例中，等离子体控制系统400可以经由输出435向一个或多个偏置发生器115或RF等离子体发生器105输出任意脉冲信号。例如，控制系统可以包括任意RF等离子体发生器。例如，输出435可以包括光纤或电连接。在一些实施例中，等离子体控制系统400可以包括例如可以独立于彼此的多个输出脉冲信道(例如，1、2、5、8、20、50、100等)。例如，多个输出脉冲信道可以输出具有亚纳秒分辨率的脉冲。在一些实施例中，等离子体控制系统400可以输出具有小于大约0.1ns的分辨率的脉冲。在一些实施例中，等离子体控制系统400可以输出具有小于大约100ps的抖动的脉冲。
在一些实施例中，等离子体控制系统400的每个输出脉冲信道可以向偏置发生器115输出触发偏置发生器115的脉冲。例如，等离子体控制系统400可以实时或在脉冲之间调整输出脉冲的参数。这些参数可以包括脉冲宽度、脉冲重复频率、占空比、突发重复频率、电压、突发中的脉冲的数量、突发的数量等。在一些实施例中，可以基于对等离子体控制系统400的输入或基于配方或程序调整或改变一个或多个参数。
例如，配方可以包括来自偏置发生器115的交变高突发和低突发。例如，高突发可以包括多个高电压脉冲。例如，低突发可以包括多个较低电压脉冲。例如，高突发和低突发可以在每个突发内包括相同数量的脉冲或不同数量的脉冲。例如，低突发可以具有比高突发电压的电压更低10％、20％、30％、40％、50％等的电压。
来自偏置发生器115的交变高突发和低突发可以包括5％、20％、50％、100％、125％、150％等的低突发与高突发的比率(低-高比率)。例如，20％低-高比率可以包括10个突发的序列，其中，每个突发包括大约500个脉冲(或从1到10,000个脉冲的任何数量的脉冲)。在具有10％低-高比率的的10个突发的序列中，2个突发可以是低电压突发，并且8个突发可以是高电压突发。
在一些实施例中，控制器120可以向纳秒脉冲发生器传递具有较长低电压脉冲的脉冲以产生高突发，并且传递具有较短低电压脉冲的脉冲以产生低突发，从而产生交变高突发和低突发，如题为“ARBITRARY WAVEFORM GENERATION USING NANOSECOND PULSES”的美国专利申请No.16/114,195中所描述的那样，其出于所有目的并入本文。
在一些实施例中，传感器450之一可以包括DC电压传感器，其可以与偏置发生器115中的DC电源耦合。例如，如果在偏置发生器115中使用多个DC电源系统，并且在操作期间，电压变化达多于设定百分比(例如，1％、5％、10％、20％等)或多于绝对电压(例如，5V、10V、50V、100V等)，则控制器120可以关闭偏置发生器115。作为另一示例，如果使用电源系统，并且在操作期间，电压输出与设定电压差异达多于某百分比(例如，1％、5％、10％、20％等)或与设定电压差异达多于绝对电压(例如，5V、10V、50V、100V等)，则控制器120可以关闭脉冲。
在一些实施例中，控制器120可以发送和/或接收来自外部控制器465(例如，工业控制器)的通信和/或命令。在一些实施例中，外部控制器465可以经由EtherCat模块与控制器120进行通信。在一些实施例中，EtherCat模块可以包括任何类型的通信模块。在一些实施例中，EtherCat可以包括计算系统2600的一个或多个组件。
在一些实施例中，控制系统可以控制脉冲发生系统的操作(例如，比如脉冲宽度、占空比、高电压设定点、开/关、返回电流输出电压、高电压电流设定点、返回电流输出电流，赋能高电压输出，返回高电压赋能状态，紧急关断等)。
图5是根据一些实施例的用于控制等离子体系统100的过程500。在一些实施例中，过程500可以由控制器120执行。
过程500开始于块505。在块505，控制器120可以开始驱动RF等离子体发生器105，以创建第一RF突发。例如，第一RF突发可以包括与RF波形305相似的波形。第一RF突发可以包括RF突发参数(例如，比如RF频率和/或RF电压)。来自RF等离子体发生器105的第一突发可以在室110内创建等离子体。
在块510，过程500可以暂停达第一时间段。例如，第一时间段可以处于大约10μs至大约10ms之间。在一些实施例中，第一时间段可以是0秒。第一时间段可以是RF波形305的开始(例如，t1或RF突发开启时间)与偏置突发310的开始(例如，t2或偏置突发开启时间)之间的时间。
在块515，控制器120可以使偏置发生器115发生脉冲，以创建第一偏置突发。例如，第一偏置突发可以包括与偏置突发310相似的波形。第一偏置突发可以包括偏置突发参数(例如，比如脉冲重复频率和/或偏置电压)。
在块520，过程500可以暂停达第二时间段。例如，第二时间段可以处于大约10μs至大约10ms之间。第二时间段可以是偏置突发310的开始(例如，t2或偏置突发开启时间)与RF波形305的结束(例如，t3或RF突发关闭时间)之间的时间。
在块525，RF等离子体发生器可以停止用RF波形驱动室。例如，控制器可以向RF等离子体发生器105发送信号，以结束突发。
在块530，过程500可以暂停达第三时间段。例如，第三时间段可以处于大约10μs至大约10ms之间。例如，第三时间段可以是零秒。第三时间段可以是RF波形305的结束(例如，t3或RF突发关闭时间)与偏置突发310的结束(例如，t4或偏置突发关闭时间)之间的时间。在一些实施例中，第一时间段、第二时间段或第三时间段可以是相同的。在一些实施例中，第一时间段、第二时间段或第三时间段可以是不同的。
在块535，偏置发生器115可以停止发生脉冲。例如，控制器可以向偏置发生器115发送信号，以结束突发并且中断发生脉冲。
在块540，过程500可以暂停达第四时间段。例如，第四时间段可以是偏置突发310的结束(例如，t4或偏置突发关闭时间)与下一RF突发的开头或下一RF波形305的开始(例如，关于下一RF波形的t1或关于下一RF波形的RF突发开启时间)之间的时间。在一些实施例中，第四时间段可以大于第一时间段、第二时间段和/或第四时间段。第四时间段可以定义RF波形的占空比和/或偏置突发的占空比。
在块545，可以改变过程参数。过程参数可以包括RF参数、偏置参数、第一时间段、第二时间段、第三时间段、第四时间段等。在一些实施例中，可以基于来自室的反馈改变RF参数和/或偏置参数(例如，比如RF电压、偏置电压、RF频率、脉冲重复频率、温度、压力等)。在一些实施例中，可以基于经由HV信号405或传感器450来自室的反馈改变RF参数和/或偏置参数。
在块545之后，过程可以重复。
图6是根据一些实施例的偏置发生器600的电路图。
在该示例中，偏置发生器600可以包括RF驱动器605。例如，RF驱动器605可以是半桥驱动器或全桥驱动器，如图6所示。RF驱动器605可以包括输入电压源V1，其可以是DC电压源(例如，电容性源、AC-DC转换器等)。在一些实施例中，RF驱动器605可以包括四个开关S1、S2、S3和S4。在一些实施例中，RF驱动器605可以包括串联或并联的多个开关S1、S2、S3和S4。例如，这些开关S1、S2、S3和S4可以包括任何类型的固态开关(例如，比如IGBT、MOSFET、SiCMOSFET、SiC结晶体管、FET、SiC开关、GaN开关、光导开关等)。这些开关S1、S2、S3和S4可以按高频进行开关，和/或可以产生高电压脉冲。例如，这些频率可以包括大约400kHz、0.5MHz、2.0MHz、4.0MHz、13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz、50MHz等的频率。
开关S1、S2、S3和S4中的每个开关可以与相应二极管D1、D2、D3和D4并联耦合，并且可以包括由电感器L1、L2、L3和L4表示的杂散电感。在一些实施例中，电感器L1、L2、L3和L4的电感可以是相等的。在一些实施例中，电感器L1、L2、L3和L4的电感可以小于大约50nH、100nH、150nH、500nH、1,000nH等。开关(S1、S2、S3、或S4)和相应二极管(D1、D2、D3或D4)的组合可以与相应电感器(L1、L2、L3或L4)串联耦合。电感器L3和L4与地连接。电感器L1与开关S4和谐振电路610连接。电感器L2与开关S3和谐振电路610的相对侧连接。
在一些实施例中，RF驱动器605可以与谐振电路610耦合。谐振电路610可以包括与变压器T1耦合的谐振电感器L5和/或谐振电容器C2。谐振电路610可以包括谐振电阻R5，例如，其可以包括RF驱动器605与谐振电路610和/或谐振电路610内的任何组件(例如，比如变压器T1、电容器C2和/或电感器L5)之间的任何引线的杂散电阻。在一些实施例中，谐振电阻R5仅包括导线、迹线或电路元件的杂散电阻。虽然其他电路元件的电感和/或电容可以影响驱动频率，但可以很大程度上通过选取谐振电感器L5和/或谐振电容器C2设置驱动频率。鉴于杂散电感或杂散电容，可能需要进一步精细化和/或调谐，以创建正确的驱动频率。此外，可以通过改变L5和/或C2调整跨越变压器T1的上升时间，前提是：
Figure BDA0003276494890000221
在一些实施例中，用于L5的大电感值可能导致更慢或更短的上升时间。这些值也可能影响突发包络。如图7所示，每个突发可以包括瞬时和稳定状态脉冲。每个突发内的瞬时脉冲可以由系统的L5和/或Q设置，直到在稳定状态脉冲期间达到全电压。
如果RF驱动器605中的开关以谐振频率fresonant进行开关，则变压器T1处的输出电压将受放大。在一些实施例中，谐振频率可以是大约400kHz、0.5MHz、2.0MHz、4.0MHz、13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz、50MHz等。
在一些实施例中，谐振电容器C2可以包括变压器T1和/或实体电容器的杂散电容。在一些实施例中，谐振电容器C2可以具有大约10μF、1μF、100nF、10nF等的电容。在一些实施例中，谐振电感器L5可以包括变压器T1和/或实体电感器的杂散电感。在一些实施例中，谐振电感器L5可以具有大约50nH、100nH、150nH、500nH、1,000nH等的电感。在一些实施例中，谐振电阻器R5可以具有大约10欧姆、25欧姆、50欧姆、100欧、150欧姆、500欧姆等的电阻。
在一些实施例中，谐振电阻器R5可以表示实体电路内的导线、迹线和/或变压器绕组的杂散电阻。在一些实施例中，谐振电阻器R5可以具有大约10m欧姆、50m欧姆、100m欧姆、200m欧姆、500m欧姆等的电阻。
在一些实施例中，变压器T1可以包括如题为“High Voltage Transformer”的美国专利申请No.15/365,094中公开的变压器，其出于所有目的并入本文件中。在一些实施例中，可以通过改变开关S1、S2、S3和/或S4的占空比(例如，开关“接通”时间或开关正导通的时间)改变谐振电路610的输出电压。例如，占空比越长，输出电压就越高；而占空比越短，输出电压就越低。在一些实施例中，可以通过调整RF驱动器605中进行开关的占空比改变或调谐谐振电路610的输出电压。
例如，可以通过以下操作调整开关的占空比：改变打开并且闭合开关S1的信号Sig1的占空比；改变打开并且闭合开关S2的信号Sig2的占空比；改变打开并且闭合开关S3的信号Sig3的占空比；以及改变打开并且闭合开关S4的信号Sig4的占空比。例如，通过调整开关S1、S2、S3或S4的占空比，可以控制谐振电路610的输出电压。
在一些实施例中，RF驱动器605中的每个开关S1、S2、S3或S4可以独立地或结合其他开关中的一个或多个进行开关。例如，信号Sig1可以是与信号Sig3相同的信号。作为另一示例，信号Sig2可以是与信号Sig4相同的信号。作为另一示例，每个信号可以是独立的，并且可以独立地或分离地控制每个开关S1、S2、S3或S4。
在一些实施例中，谐振电路610可以与可以包括阻流二极管D7的半波整流器615耦合。
在一些实施例中，半波整流器615可以与电阻性输出级620耦合。电阻性输出级620可以包括本领域中已知的任何电阻性输出级。例如，电阻性输出级620可以包括题为“HIGHVOLTAGE RES1STIVE OUTPUT STAGE CIRCUIT”的美国专利申请No.16/178,538中描述的任何电阻性输出级，其出于所有目的整体并入本公开中。
例如，电阻性输出级620可以包括电感器L11、电阻器R3、电阻器R1和电容器C11。在一些实施例中，电感器L11可以包括大约5μH至大约25μH的电感。在一些实施例中，电阻器R1可以包括大约50欧姆至大约250欧姆的电阻。在一些实施例中，电阻器R3可以包括电阻性输出级620中的杂散电阻。
在一些实施例中，电阻器R1可以包括布置为串联和/或并联的多个电阻器。电容器C11可以表示电阻器R1的杂散电容，其包括串联和/或并联电阻器的布置的电容。例如，杂散电容C11的电容可以小于500pF、250pF、100pF、50pF、10pF、1pF等。例如，杂散电容C11的电容可以小于负载电容(例如，比如小于C2、C3和/或C9的电容)。
在一些实施例中，电阻器R1可以对负载(例如，等离子体鞘电容)进行放电。在一些实施例中，电阻输出级620可以配置为进行放电在每个脉冲周期期间超过大约1千瓦的平均功率和/或在每个脉冲周期中一焦耳或更少的能量。在一些实施例中，电阻性输出级中的电阻器R1的电阻可以小于200欧姆。在一些实施例中，电阻器R1可以包括布置为串联或并联的具有小于大约200pF的组合电容(例如，C11)的多个电阻器。
在一些实施例中，电阻性输出级620可以包括可以用以控制负载上的电压波形的形状的电路元件的集合。在一些实施例中，电阻性输出级620可以仅包括无源元件(例如，电阻器、电容器、电感器等)。在一些实施例中，电阻性输出级620可以包括有源电路元件(例如，开关)以及无源电路元件。在一些实施例中，例如，电阻性输出级620可以用以控制波形的电压上升时间和/或波形的电压下降时间。
在一些实施例中，电阻性输出级620可以对电容性负载(例如，晶圆和/或等离子体)进行放电。例如，这些电容性负载可以具有小电容(例如，大约10pF、100pF、500pF、1nF、10nF、100nF等)。
在一些实施例中，电阻性输出级可以用在具有带有高脉冲电压(例如，大于1kV、10kV、20kV、50kV、100kV等的电压)和/或高频率(例如，大于1kHz、10kHz、100kHz、200kHz、500kHz、1MHz等的频率)和/或大约400kHz、0.5MHz、2.0MHz、4.0MHz、13.56MHz、27.12MHz40.68MHz、50MHz等的频率的脉冲的电路中。
在一些实施例中，可以选择电阻性输出级以处理高平均功率、高峰值功率、快速上升时间和/或快速下降时间。例如，平均额定功率可以大于大约0.5kW、1.0kW、10kW、25kW等，和/或峰值额定功率可以大于大约1kW、10kW、100kW、1MW等。
在一些实施例中，电阻性输出级620可以包括无源元件的串联或并联网络。例如，电阻性输出级620可以包括电阻器、电容器和电感器的串联。作为另一示例，电阻性输出级620可以包括与电感器并联的电容器和与电阻器串联的电容器-电感器组合。例如，可以选取足够大的L11，以使得当存在离开整流器的电压时不存在注入电阻性输出级中的显著能量。可以选取R3和R1的值，以使得L/R时间可以比RF频率更快地耗尽负载中的适当电容器。
在一些实施例中，电阻性输出级620可以与偏置补偿电路625耦合。偏置补偿电路625可以包括本领域中已知的任何偏置和/或偏置补偿电路。例如，偏置补偿电路625可以包括题为“NANOSECOND PULSER BIAS COMPENSATION”的美国专利申请No.16/523,840中描述的任何偏置和/或偏置补偿电路，其出于所有目的完整并入本公开。
在一些实施例中，偏置补偿电路625可以包括偏置电容器C7、阻流电容器C12、阻流二极管D8、开关S8(例如，高电压开关)、偏置供电电压V1、电阻R2和/或电阻R4。在一些实施例中，开关S8包括题为“HIGH VOLTAGE SWITCH FOR NANOSECOND PULSING”的美国专利申请No.62/717,637中和/或题为“HIGH VOLTAGE SWITCH FOR NANOSECOND PULSING”的美国专利申请No.16/178,565中描述的高电压开关，其出于所有目的整体并入本公开中。
在一些实施例中，偏移供应电压V5可以包括DC电压源，其可以使输出电压要么正向偏置要么负向偏置。在一些实施例中，电容器C12可以隔离/分离偏移供电电压V5与电阻性输出级620和/或其他电路元件。在一些实施例中，偏置补偿电路625可以允许功率从电路的一个部分到另一部分的电势转移。在一些实施例中，当高电压脉冲在室内是有效的时，偏置补偿电路625可以用以将晶圆保持到位。电阻R2可以保护/隔离DC偏置供电与驱动器。
在一些实施例中，开关S8可以在RF驱动器605发生脉冲的同时打开，而当RF驱动器605并非正发生脉冲时闭合。在闭合的同时，例如，开关S8可以使跨越阻流二极管D8的电流短路。使该电流短路可以允许晶圆与卡夹之间的偏置小于2kV，其可以处于可接受的公差内。
在一些实施例中，等离子体和室630可以与偏置补偿电路625耦合。例如，等离子体和室630可以由图6所示的各种电路元件表示。
图6不包括传统匹配网络(例如，比如50欧姆匹配网络或外部匹配网络或独立匹配网络)。实际上，该文件内描述的实施例不需要50欧姆匹配网络以调谐施加到晶圆室的开关功率。此外，本文件内描述的实施例提供没有传统匹配网络的可变输出阻抗RF发生器。这样可以允许由等离子体室抽取的功率的快速改变。典型地，匹配网络的这种调谐可能至少花费100μs-200μs。在一些实施例中，功率改变可以产生在一个或两个RF周期(例如，在400kHz时2.5μs-5.0μs)内。
图7是达600μs的时间帧的跨越变压器T1(红色)、柱杆处(绿色)和晶圆处(蓝色)的电压的波形。图8是遍及10μs的时间帧的波形的放大视图。
图9是根据一些实施例的偏置发生器900的电路图。例如，偏置发生器900可以包括RF驱动器605、谐振电路610、偏置补偿电路625以及等离子体和室630。偏置发生器900与偏置发生器600相似，但没有电阻性输出级620并且包括能量恢复电路905。
在该示例中，能量恢复电路905可以位于变压器T1的次级侧或与其电耦合。例如，能量恢复电路905可以包括跨越变压器T1的次级侧的二极管D9(例如，消弧(crowbar)二极管)。例如，能量恢复电路905可以包括(布置为串联的)二极管D10和电感器L12，其可以允许电流从变压器T1的次级侧流动以对电源C15进行充电，并且允许电流流动到等离子体和室630。二极管D12和电感器L12可以与变压器T1的次级侧电连接并且与电源C15耦合。在一些实施例中，能量恢复电路905可以包括与变压器T1的次级电耦合的二极管D13和/或电感器L13。电感器L12可以表示变压器T1的杂散电感和/或可以包括杂散电感。
当纳秒脉冲发生器开启时，电流可以对等离子体和室630进行充电(例如，对电容器C3、电容器C2或电容器C9进行充电)。例如，当变压器T1的次级侧的电压上升到电源C15上的充电电压以上时，一些电流可以流动通过电感器L12。当纳秒脉冲发生器关闭时，电流可以从等离子体和室630内的电感器流动通过电感器L12，以对电源C15进行充电，直到跨越电感器L12的电压为零。二极管D9可以防止等离子体和室630内的电容器随等离子体和室630或偏置补偿电路625中的电感而振铃。
例如，二极管D12可以防止电荷从电源C15流动到等离子体和室630内的电容器。
可以选择电感器L12的值，以控制电流下降时间。在一些实施例中，电感器L12可以具有1μH-500μH之间的电感值。
在一些实施例中，能量恢复电路905可以包括可以用以控制通过电感器L12的电流的流动的开关。例如，开关可以放置得与电感器L12串联。在一些实施例中，当开关S1打开和/或不再发生脉冲时，开关可以闭合，以允许电流从等离子体和室630流动回到电源C15。
例如，能量恢复电路905中的开关可以包括高电压开关，例如，比如题为“HIGHVOLTAGE SWITCH WITH ISOLATED POWER”的2018年11月1日提交的美国专利申请No.16/178,565中公开的高电压开关，其要求2018年8月10日提交的美国临时专利申请No.62/717,637的优先权，二者通过引用整体并入。在一些实施例中，RF驱动器605可以还包括高电压开关，其代替或补充RF驱动器605中示出的各种组件。在一些实施例中，使用高电压开关可以允许至少移除变压器T1和开关S1。
图10是根据一些实施例的偏置发生器1000的电路图。例如，偏置发生器1000可以包括RF驱动器605、谐振电路610、电阻性输出级620以及等离子体和室630。因此，偏置发生器1000与没有偏置补偿电路625的偏置发生器600相似。
图11是根据一些实施例的偏置发生器1000的电路图。例如，偏置发生器1100可以包括RF驱动器605、谐振电路610、能量恢复电路905以及等离子体和室630。因此，偏置发生器1100与没有偏置补偿电路625的偏置发生器900相似。
图12是根据一些实施例的RF等离子体发生器1200的电路图。例如，RF等离子体发生器1200可以包括RF驱动器605、谐振电路610和电感式放电等离子体1205。在该示例中，电感器L5可以包括与电感式放电等离子体1205耦合或部署在其内的天线。变压器T1可以表示电感式放电等离子体1205如何与至少部分地由电感器L5表示的天线耦合。电容器C2可以与电感器L5谐振，以确定谐振频率。RF驱动器605可以产生受该谐振频率驱动的脉冲。
图13是根据一些实施例的RF等离子体发生器1200的电路图。例如，RF等离子体发生器1200可以包括RF驱动器1305、谐振电路1310(其可以包括变压器)和室630。电容器C1可以表示放电几何结构的电容、电路中的任何杂散电容或电路中的任何电容器的电容。L5可以表示电路中的任何杂散电感的电感或电路中的任何电感的电感。RF驱动器1305可以用实质上等于谐振电路的谐振频率的脉冲频率驱动谐振电路1310。
在一些实施例中，RF驱动器1305中的每个开关S1、S2、S3或S4可以独立地或结合其他开关中的一个或多个进行开关。例如，信号Sig1可以是与信号Sig3相同的信号。作为另一示例，信号Sig2可以是与信号Sig4相同的信号。作为另一示例，每个信号可以是独立的，并且可以独立地或分离地控制每个开关S1、S2、S3或S4。
在一些实施例中，变压器T1可以包括于或可以不包括于RF等离子体发生器1200中。
图14A、图14B、图15A和图15B是可以代替图6中的谐振电路610使用的示例谐振电路的电路图。这些电路可以包括或可以不包括每个图中所示的变压器。
图16是偏置发生器1600的电路图，其包括具有能量恢复电路1610的纳秒脉冲发生器级101、变压器T1、引线级103、DC偏置电路104和负载级106。
在一些实施例中，负载级106可以表示用于半导体处理室(例如，比如等离子体沉积系统、半导体制造系统、等离子体溅射系统等)的理想化或有效电路。例如，电容C2可以表示半导体工艺晶圆可以坐落的静电卡夹的电容。例如，卡夹可以包括介电材料(例如，氧化铝或其他陶瓷材料和容纳于介电材料内的导体)。例如，电容器C1可以具有小电容(例如，大约10pF、100pF、500pF、1nF、10nF、100nF等)。
例如，电容器C3可以表示等离子体与晶圆之间的鞘电容。例如，电阻器R6可以表示等离子体与晶圆之间的鞘电阻。例如，电感器L2可以表示等离子体与晶圆之间的鞘电感。例如，电流源I2可以表示通过鞘的离子电流。例如，电容器C1或电容器C3可以具有小电容(例如，大约10pF、100pF、500pF、1nF、10nF、100nF等)。
例如，电容器C9可以表示对室的壁的等离子体鞘电容。例如，电阻器R7可以表示等离子体与室壁之间的电阻。例如，电流源I1可以表示等离子体中的离子电流。例如，电容器C1或电容器C9可以具有小电容(例如，大约10pF、100pF、500pF、1nF、10nF、100nF等)。
在一些实施例中，等离子体电压可以是从地到电路点123测量的电压；晶圆电压是从地到电路点122测量的电压，并且可以表示晶圆的表面处的电压；卡夹电压是从地到电路点121测量的电压；电极电压是(例如，电极上的)从地到标记为124的电路点测量的电压；并且输入电压是从地到电路点125测量的电压。
在该示例中，DC偏置电路104不包括任何偏置补偿。DC偏置电路104包括偏移供电电压V5，其可以例如正向地或负向地使输出电压偏置。在一些实施例中，可以调整偏移供电电压V5以改变晶圆电压与卡夹电压之间的电势。在一些实施例中，偏移供电电压V5可以具有大约±5kV、±4kV、±3kV、±2、kV、±1kV等kV的电压。
在一些实施例中，偏置电容器C12可以隔离(或分离)DC偏置电压与其他电路元件。例如，偏置电容器C12可以允许从电路的一个部分到另一部分的电势转移。在一些实施例中，这种电势转移可以确保将晶圆在卡夹上保持到位的静电力停留在电压阈值以下。电阻器R2可以隔离DC偏置电源与来自脉冲发生器级101高电压脉冲化输出。
例如，偏置电容器C12可以具有小于大约100pF、10pF、1pF、100μF、10μF、1μF等的电容。例如，电阻器R2可以具有高电阻(例如，比如大约1k欧姆、10k欧姆、100k欧姆、1M欧姆、10M欧姆、100M欧姆等的电阻)。
例如，电阻器R13可以表示从高电压功率系统的输出连接到电极(例如，负载级106)的引线或传输线的电阻。例如，电容器C1可以表示引线或传输线中的杂散电容。
在一些实施例中，纳秒脉冲发生器级101可以产生具有高脉冲电压(例如，大于1kV、10kV、20kV、50kV、100kV等的电压)、高频率(例如，大于1kHz、10kHz、100kHz、200kHz、500kHz、1MHz等的频率)、快速上升时间(例如，小于大约1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns，1,000ns等的上升时间)、快速下降时间(例如，小于大约1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns、1,000ns等的下降时间)和/或短脉冲宽度(例如，小于大约1,000ns、500ns、250ns、100ns、20ns等的脉冲宽度)的脉冲。
例如，纳秒脉冲发生器级101可以包括：题为“High Voltage Nanosecond Pulser”的美国专利申请序列号14/542,487中描述的任何设备的全部或任何部分，其出于所有目的并入本公开中；或题为“Galvanically Isolated Output Variable Pulse GeneratorDisclosure”的美国专利申请序列号14/635,991中描述的任何设备的全部或任何部分的部分，其出于所有目的并入本公开中；或题为“High Voltage Nanosecond Pulser WithVariable Pulse Width and Pulse Repetition Frequency”的美国专利申请序列号14/798,154中描述的任何设备的全部或任何部分，其出于所有目的并入本公开中。
在一些实施例中，纳秒脉冲发生器级101可以包括以多种方式耦合在一起的一个或多个纳秒脉冲发生器。
在一些实施例中，纳秒脉冲发生器级101可以包括提供一致DC电压的DC电源，其由开关S6进行开关并且将所开关的功率提供给变压器T1。DC电源可以包括电压源V5和能量存储电容器C7。如果变压器T1具有1:10匝数比，则变压器可以在负载C1上产生10kV。
在一些实施例中，如果负载电容(例如，电容C3和电容C9)与能量存储电容器C7的电容相比较小，则电压加倍可以(或可以不)发生在变压器输入处。例如，如果能量存储电容器C7提供500V，则在变压器T1的输入处可以测量到1kV。
例如，开关S1可以包括一个或多个固态开关(例如，比如IGBT、MOSFET、SiCMOSFET、SiC结晶体管、FET、SiC开关、GaN开关、光导开关等)。开关S6可以基于标记为Sig6+和Sig6-的来自控制器的信号进行开关。
在一些实施例中，纳秒脉冲器级101可以包括缓冲电路，该缓冲电路可以包括任何类型的缓冲电路。在一些实施例中，缓冲电路可以包括电容器。在一些实施例中，缓冲电路可以包括电容器和电阻器。在一些实施例中，缓冲电路可以包括电容器、电感器和电阻器。
在一些实施例中，缓冲电路可以包括与缓冲二极管D4并联的缓冲电阻器R3和缓冲电容器C5。缓冲电路可以还包括杂散电感。在一些实施例中，缓冲电阻器R3和/或缓冲二极管D4可以放置在开关S6的集电极与变压器T1的初级绕组之间。缓冲二极管D4可以用以缓冲掉开关动作中的任何过压。大的和/或快速的电容器C5可以耦合在开关S6的发射极侧。续流二极管D2也可以与开关S1的发射极侧耦合。可以包括图中未示出的各种其他组件。可以按并联或串联布置一个或多个开关和/或电路。
在一些实施例中，开关S6可以很快地进行开关，以使得所开关的电压可以从不处于全电压(例如，能量存储电容器C7和/或电压源V5的电压)。在一些实施例中，与开关S6耦合的栅极电阻器可以设置有短开启脉冲。
在一些实施例中，纳秒脉冲发生器级101可以包括续流二极管D2。在一些实施例中，续流二极管D2可以与电感性负载组合使用，以确保通过允许电流保持在相同方向上流动通过电感器可以允许电感性负载中存储的能量在开关S6打开之后耗散，并且能量在电路的电阻性元件中得以耗散。如果不包括续流二极管D2，则这例如可能导致开关S6上的大反向电压。
在一些实施例中，纳秒脉冲发生器级101可以包括杂散电感L1和/或杂散电阻R1。例如，杂散电感L1可以小于大约10nH、100nH、1,000nH、10,000nH等。例如，杂散电阻R1可以小于大约1欧姆、100m欧姆、10m欧姆等.
在一些实施例中，能量恢复电路1610可以与变压器的次级侧和/或与能量存储电容器C7电耦合。例如，能量恢复电路1610可以包括跨越变压器T1的次级侧的二极管130(例如，消弧二极管)。例如，能量恢复电路1610可以包括(布置为串联的)能量恢复二极管1620和能量恢复电感器1615，其可以允许电流从变压器T1的次级侧流动以对能量存储电容器C7进行充电。能量恢复二极管1620和能量恢复电感器1615可以与变压器T1的次级侧和能量存储电容器C7电连接。在一些实施例中，能量恢复电路1610可以包括与变压器T1的次级电耦合的二极管130和/或电感器140。电感器140可以表示变压器T1的杂散电感，和/或可以包括杂散电感。
在一些实施例中，能量恢复电感器1615可以包括任何类型的电感器(例如，比如铁氧体芯电感器或空气芯电感器)。在一些实施例中，能量恢复电感器1615可以具有任何类型的几何形状(例如，比如螺线管绕组、环形绕组等)。在一些实施例中，能量恢复电感器1615可以具有大于大约10μH、50μH、100μH、500μH等的电感。在一些实施例中，能量恢复电感器1615可以具有大约1μH至约100mH的电感。
在一些实施例中，当纳秒脉冲发生器开启时，电流可以对负载级106进行充电(例如，对电容器C3、电容器C2或电容器C9进行充电)。例如，当变压器T1的次级侧的电压上升到能量存储电容器C7上的充电电压以上时，一些电流可以流动通过能量恢复电感器1615。当纳秒脉冲发生器关闭时，电流可以从负载级106内的电容器(例如，电容器C1)流动通过能量恢复电感器1615，以对能量存储电容器C7进行充电，直到跨越能量恢复电感器1615的电压为零。二极管130可以防止负载级106内的电容器随负载级106或DC偏置电路104中的电感振铃。
例如，能量恢复二极管1620可以防止电荷从能量存储电容器C7流动到负载级106内的电容器。
可以选择能量恢复电感器1615的值，以控制电流下降时间。在一些实施例中，能量恢复电感器1615可以具有1μH-600μH之间的电感值。在一些实施例中，能量恢复电感器1615可以具有大于50μH的电感值。在一些实施例中，能量恢复电感器1615可以具有小于大约50μH、100μH、150μH、200μH、250μH、300μH、350μH、350μH、400μH、400μH、500μH等的电感.
例如，如果能量存储电容器C7提供500V，则(例如，如上所述，归因于电压加倍)在变压器T1的输入处将测量到1kV。当开关S6打开时，变压器T1处的1kV可以在能量恢复电路1610的组件之间分派。如果适当地选取值(例如，电感器L3具有小于能量恢复电感器1615的电感的电感)，则跨越能量恢复二极管1620和能量恢复电感器1615的电压可以大于500V。电流可以然后流动通过能量恢复二极管1620和/或对能量存储电容器C7进行充电。电流也可以流动通过二极管D3和电感器L6。一旦能量存储电容器C7受充电，电流就可以不再流动通过二极管D3和能量恢复电感器1615。
在一些实施例中，能量恢复电路1610可以(例如，以快速时间尺度(例如，1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns、1,000ns等时间尺度))从负载级106转移能量(或转移电荷)。能量恢复电路的杂散电阻可以是低的，以确保跨越负载级106的脉冲具有快速下降时间tf。例如，能量恢复电路1610的杂散电阻可以具有小于大约1欧姆、100m欧姆、10m欧姆等的电阻。在一些实施例中，来自负载级106能量转移效率可以是高的(例如，比如大于大约60％、70％、80％或90％等)。
可以需要或可以不需要图16所示的任何数量的组件(例如，二极管135或二极管130或电感器140)。
在一些实施例中，二极管可以放置在电压源V1与能量恢复电路1610连接于电压源V1和/或能量存储电容器C7的点之间。例如，这种二极管可以布置为允许电流从电压源V1流动到能量存储电容器C7，但可以不允许电流从能量恢复电路流动到能量存储电容器C7。
1700是根据一些实施例的具有带有能量恢复开关S5的有源能量恢复电路111的包括纳秒脉冲发生器级101的偏置发生器1700的电路图。开关S6可以基于标记为Sig5+和Sig5-的来自控制器的信号进行开关。
在图17中，有源能量恢复电路111可以包括能量恢复开关S5，其可以用以控制通过能量恢复电感器1615的电流的流动。在一些实施例中，能量恢复开关S5可以包括布置为跨越能量恢复开关的续流二极管。例如，能量恢复开关S5可以放置得与能量恢复电感器1615串联。在一些实施例中，能量恢复开关S5可以基于来自Sig5+和/或Sig5-的信号打开并且闭合。在一些实施例中，当开关S1打开和/或不再发生脉冲时，开关输入V5可以闭合能量恢复开关，以允许电流从负载级106流动回到高电压负载C7。在一些实施例中，当开关S1闭合和/或发生脉冲时，来自Sig5+和/或Sig5-的开关信号可以打开能量恢复开关，以限制电流流动到高电压负载C7。
图17中的能量恢复开关S5示出为与能量恢复二极管1620和能量恢复电感器1615串联并且放置在变压器T1的次级侧与能量恢复二极管1620和能量恢复电感器1615二者之间。在一些实施例中，能量恢复二极管1620和能量恢复电感器1615二者可以放置在能量恢复开关S5与变压器T1的次级侧之间。在一些实施例中，能量恢复开关S5可以放置在能量恢复二极管1620与能量恢复电感器1615之间。可以按任何顺序布置能量恢复二极管1620、能量恢复电感器1615和能量恢复开关S5。
例如，能量恢复开关S5可以包括高电压开关(例如，比如高电压开关2300)。
在一些实施例中，当能量恢复开关S5打开时，负载级106可以由纳秒脉冲发生器级101充电。(例如，比如以(例如，小于大约1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns、1,000ns等的)快速时间尺度)从负载级106移除电荷可能是有益的。为了从负载级106移除电荷，可以闭合能量恢复开关S5。
图18是根据一些实施例的包括具有能量恢复电路1610的无源偏置补偿电路114的偏置发生器1800的电路图。
在该示例中，无源偏置补偿电路114是无源偏置补偿电路，并且可以包括偏置补偿二极管1805和偏置补偿电容器1810。偏置补偿二极管1805可以布置为与偏移供电电压V5串联。偏置补偿电容器1810可以布置为跨越偏移供电电压V5和电阻器R2之一或二者。偏置补偿电容器1810可以具有小于100nF至100μF(例如，比如大约100μF、50μF、25μF、10μF、2μF、500nF、200nF等)的电容。
在一些实施例中，偏置补偿二极管1805可以按10Hz至500kHz之间的频率传导10A至1kA之间的电流。
在一些实施例中，偏置电容器C12可以允许(例如，标记为125的位置处的)纳秒脉冲发生器级101的输出与(例如，标记为124的位置处的)电极上的电压之间的电压偏移。在操作中，例如，电极可以在突发期间处于-2kV的DC电压(突发可以包括多个脉冲)，而纳秒脉冲发生器的输出在脉冲期间的+6kV与脉冲之间的0kV之间交变。
例如，偏置电容器C12是100nF、10nF、1nF、100μF、10μF、1μF等。例如，电阻器R2可以具有高电阻(例如，比如大约1k欧姆、10k欧姆、100k欧姆、1M欧姆、10M欧姆、100M欧姆等的电阻)。
在一些实施例中，偏置补偿电容器1810和偏置补偿二极管1805可以允许在每个突发的开始建立(例如，标记为125的位置处的)纳秒脉冲发生器级101的输出与(例如，标记为124的位置处的)电极上的电压之间的电压偏移，达到所需的平衡状态。例如，电荷经过多个脉冲(例如，可以是大约5-100个脉冲)的过程在每个突发的开始从电容器C12转移到偏置补偿电容器1810中，在电路中建立正确的电压。
在一些实施例中，脉冲重复频率(例如，突发内的脉冲频率)可以处于200kHz至800MHz之间(例如，比如2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz和80MHz等)。在一些实施例中，突发重复频率(例如，突发的频率)可以是大约10kHz、50Hz、100kHz、500kHz、1MHz等(例如，比如400kHz)。
能量恢复电路1610可以包括或可以不包括如图17所示的能量恢复开关。
图19是根据一些实施例的包括具有能量恢复电路1610的有源偏置补偿电路134的偏置发生器1900的电路图。
有源偏置补偿电路134可以包括本领域已知的任何偏置和/或偏置补偿电路。例如，有源偏置补偿电路134可以包括题为“NANOSECOND PULSER BIAS COMPENSATION”的美国专利申请No.16/523,840中描述的任何偏置和/或偏置补偿电路，其出于所有目的完整并入本公开。
在一些实施例中，图19所示的偏置发生器1900的有源偏置补偿电路134可以包括偏置电容器C6、阻流电容器C12、阻流二极管D8、偏置补偿偏置补偿开关S8(例如，高电压开关)、偏移供电电压V5、电阻R2和/或电阻R4。在一些实施例中，例如，开关S8可以包括高电压开关(例如，比如图25所示的高电压开关2300)。偏置补偿开关S8可以基于标记为Sig8+和Sig8-的来自控制器的信号进行开关。
在一些实施例中，偏移供应电压V5可以包括DC电压源，其可以使输出电压要么正向偏置要么负向偏置。在一些实施例中，电容器C12可以隔离/分离偏移供电电压V5与其他电路元件。在一些实施例中，有源偏置补偿电路134可以允许功率从电路的一个部分到另一部分的电势转移。在一些实施例中，可以使用有源偏置补偿电路134，维持工艺晶圆与静电卡夹之间的恒定卡夹力。例如，电阻R2可以保护/隔离DC偏置供电与驱动器。作为另一示例，电阻R2可以用以确保DC供电V5不进入过流故障。
在一些实施例中，偏置补偿开关S8可以在纳秒脉冲发生器级101并未正以大于10kHz主动地产生脉冲或正提供脉冲突发的同时打开，而当纳秒脉冲发生器级101并未正发生脉冲时闭合。在闭合的同时，例如，偏置补偿开关S8可以允许由阻流二极管D8阻止的方向上的电流。使该电流短路可以允许晶圆与卡夹之间的偏置小于2kV，其可以处于可接受的公差内。
在一些实施例中，负载级106可以与有源偏置补偿电路134耦合。在一些实施例中，能量恢复电路1610可以包括或可以不包括如图17所示的能量恢复开关。
图20是根据一些实施例的具有有源能量恢复电路111的包括有源偏置补偿电路134的偏置发生器2000的电路图。
图21是根据一些实施例的具有能量恢复电路1610的偏置发生器2100的电路图。在该示例中，偏置发生器2100与偏置发生器1600相似，其中，纳秒脉冲发生器级101对能量存储电容器C7的另一极性进行开关。当开关S6打开时，电容器C1上的电荷通过能量恢复电路1610流动到高电压能量存储电容器C7，并且可以对高电压能量存储电容器C7进行充电。当电容器C1上的电荷小于高电压能量存储电容器C7上的电荷时，电流停止流动通过能量恢复电路1610。在一些实施例中，可以用无源偏置补偿电路114或有源偏置补偿电路134代替DC偏置电路104。在一些实施例中，可以用有源能量恢复电路111代替能量恢复电路1610。
在一些实施例中，包括对接地侧(参见例如图16)或电源V1和/或C7的正侧(参见例如图21或图22)进行开关的纳秒脉冲发生器(或开关)。可以使用任一布置。可以用一种布置代替示出另一种布置的图。
图22是根据一些实施例的具有驱动电容性负载2205的能量恢复电路1610的偏置发生器2200的电路图。在该示例中，偏置发生器2200与偏置发生器1600相似，而没有DC偏置电路104，并且正驱动电容性负载。电容性负载2205可以包括任何类型的负载(例如，比如等离子体负载、多个网格、多个电极、实体电容器、光导开关电容等)。
图23是根据一些实施例的具有隔离的功率的高电压开关2300的框图。高电压开关2300可以包括多个开关模块2305(共同或单独地2305，以及单独地2305A、2305B、2305C和2305D)，其可以用快速上升时间和/或高频率和/或用可变脉冲宽度对来自高电压源2360的电压进行开关。每个开关模块2305可以包括开关2310(例如，比如固态开关)。
在一些实施例中，开关2310可与栅极驱动器电路2330电耦合，栅极驱动器电路2330可以包括电源2340和/或隔离光纤触发器2345(也称为栅极触发器或开关触发器)。例如，开关2310可以包括集电极、发射极和栅极(或漏极、源极和栅极)，并且电源2340可以经由栅极驱动器电路2330驱动开关2310的栅极。例如，栅极驱动器电路2330可以与高电压开关2300的其他组件隔离。
在一些实施例中，例如，可以使用隔离变压器对电源2340进行隔离。隔离变压器可以包括低电容变压器。例如，隔离变压器的低电容可以允许电源2340以快速时间尺度进行充电，而无需显著电流。例如，隔离变压器可以具有小于大约100pF的电容。作为另一示例，隔离变压器可以具有小于大约30-100pF的电容。在一些实施例中，隔离变压器可以提供上至1kV、5kV、10kV、23kV、50kV等的电压隔离。
在一些实施例中，隔离变压器可以具有低杂散电容。例如，隔离变压器可以具有小于大约1,000pF、100pF、10pF等的杂散电容。在一些实施例中，低电容可以使对低电压组件(例如，输入控制功率的源)的电耦合最小化，和/或可以减少EMI生成(例如，电噪声生成)。在一些实施例中，隔离变压器的变压器杂散电容可以包括初级绕组与次级绕组之间测量的电容。
在一些实施例中，隔离变压器可以是DC到DC转换器或AC到DC变压器。在一些实施例中，例如，变压器可以包括110V AC变压器。无论如何，隔离变压器可以提供与高电压开关2300中的其他组件隔离的功率。在一些实施例中，隔离可以是流电的，以使得隔离变压器的初级侧的导体不穿过隔离变压器的次级侧或与之进行接触。
在一些实施例中，变压器可以包括可以紧密地缠绕或缠卷在变压器芯周围的初级绕组。在一些实施例中，初级绕组可以包括缠卷在变压器芯周围的导电片。在一些实施例中，初级绕组可以包括一个或多个绕组。
在一些实施例中，次级绕组可以尽可能地距芯远离地缠绕在芯周围。例如，包括次级绕组的绕组束可以缠绕通过变压器芯中的孔径的中心。在一些实施例中，次级绕组可以包括一个或多个绕组。在一些实施例中，包括次级绕组的导线束可以包括圆形或正方形的横截面，例如，以使杂散电容最小化。在一些实施例中，绝缘体(例如，油或空气)可以部署在初级绕组、次级绕组或变压器芯之间。
在一些实施例中，保持次级绕组距变压器芯远离可以具有一些益处。例如，其可以减少隔离变压器的初级侧与隔离变压器的次级侧之间的杂散电容。作为另一示例，其可以允许隔离变压器的初级侧与隔离变压器的次级侧之间的高电压孤立，以使得在操作期间不形成电晕和/或击穿。
在一些实施例中，隔离变压器的初级侧(例如，初级绕组)与隔离变压器的次级侧(例如，次级绕组)之间的间隔可以是大约0.1英寸、0.5英寸、1英寸、5英寸或10英寸。在一些实施例中，隔离变压器的芯与隔离变压器的次级侧(例如，次级绕组)之间的典型间隔可以是大约0.1英寸、0.5英寸、1英寸、5英寸或10英寸。在一些实施例中，绕组之间的间隙可以填充有可能的最低介电材料(例如，比如真空、空气、任何绝缘气体或液体、或具有小于3的相对介电常数的固体材料)。
在一些实施例中，电源2340可以包括可以提供高电压孤立(隔离)或具有低电容(例如，小于大约1,000pF、100pF、10pF等)的任何类型的电源。在一些实施例中，控制电压电源可以按60Hz提供1420V AC或240V AC。
在一些实施例中，每个电源2340可以与单个控制电压功率源以电感方式电耦合。例如，电源2340A可以经由第一变压器与功率源电耦合；电源2340B可以经由第二变压器与功率源电耦合；电源2340C可以经由第三变压器与功率源电耦合；并且电源2340D可以经由第四变压器与功率源电耦合。例如，可以使用可以在各种电源之间提供电压隔离的任何类型的变压器。
在一些实施例中，第一变压器、第二变压器、第三变压器和第四变压器可以包括单个变压器的芯周围的不同次级绕组。例如，第一变压器可以包括第一次级绕组，第二变压器可以包括第二次级绕组，第三变压器可以包括第三次级绕组，并且第四变压器可以包括第四次级绕组。这些次级绕组中的每一个可以缠绕在单个变压器的芯周围。在一些实施例中，第一次级绕组、第二次级绕组、第三次级绕组、第四次级绕组或初级绕组可以包括缠绕在变压器芯周围的单个绕组或多个绕组。
在一些实施例中，电源2340A、电源2340B、电源2340C和/或电源2340D可以不共享返回参考地或局部地。
例如，隔离光纤触发器2345也可以与高电压开关2300的其他组件隔离。隔离光纤触发器2345可以包括光纤接收机，其允许每个开关模块2305相对于高电压开关2300的其他开关模块2305和/或其他组件浮置，和/或，例如，同时允许每个开关模块2305的栅极的有源控制。
在一些实施例中，例如，可以例如使用隔离变压器将用于每个开关模块2305的返回参考地或局部地或公共地彼此隔离。
例如，每个开关模块2305与公共地的电隔离可以允许多个开关以串联配置布置以用于累积高电压开关。在一些实施例中，可以允许或设计开关模块定时中的某种滞后。例如，每个开关模块2305可以配置或额定为对1kV进行开关，每个开关模块可以与彼此电隔离，和/或闭合个开关模块2305的定时可以无需完全对齐达由缓冲电容器的电容和/或开关的额定电压定义的时间段。
在一些实施例中，电隔离可以提供许多优点。例如，一个可能的优点可以包括：使开关到开关抖动最小化，和/或允许任意开关定时。例如，每个开关2310可以具有小于大约500ns、50ns、20ns、5ns等的开关过渡抖动。
在一些实施例中，两个组件(或电路)之间的电隔离可以暗指两个组件之间的极度高电阻，和/或可以暗指两个组件之间的小电容。
每个开关2310可以包括任何类型的固态开关设备(例如，IGBT、MOSFET、SiCMOSFET、SiC结晶体管、FET、SiC开关、GaN开关、光导开关等)。例如，开关2310可以能够以(例如，大于1kHz的)高频率、以(例如，大于大约500kHz的重复率的)高速度和/或以(例如，小于大约23ns的上升时间的)快速上升时间和/或以(例如，大于大约10ms的)长脉冲长度对高电压(例如，大于大约1kV的电压)进行开关。在一些实施例中，每个开关可以单独地受额定以用于对1,200V-1,700V进行开关，而以组合方式可以对大于4,800V-6,800V进行开关(对于四个开关)。可以使用具有各种其他额定电压的开关。
使用大数量的较低电压开关而不是少数较高电压开关可以存在一些优点。例如，低电压开关典型地具有更好的性能：比之高电压开关，低电压开关可以更快地进行开关，可以具有更快的过渡时间和/或可以更高效地进行开关。然而，例如，开关的数量越多，对于开关定时精度的需求就越大。
图23所示的高电压开关2300包括四个开关模块2305。虽然在该图中示出四个，但可以使用任何数量的开关模块2305(例如，比如两个、八个、十二个、十六个、二十个、二十四个等)。例如，如果每个开关模块2305中的每个开关受额定在1200V，并且使用十六个开关，则高电压开关可以进行开关高达19.2kV。作为另一示例，如果每个开关模块2305中的每个开关受额定在1700V，并且使用十六个开关，则高电压开关可以进行开关高达27.2kV。
在一些实施例中，高电压开关可以对大于5kV、10kV、14kV、20kV、23kV等的电压进行开关。
在一些实施例中，高压开关2300可以包括快速电容器2355。例如，快速电容器2355可以包括布置为串联和/或并联的一个或多个电容器。例如，这些电容器可以包括一个或多个聚丙烯电容器。快速电容器2355可以存储来自高电压源2360的能量。
在一些实施例中，快速电容器2355可以具有低电容。在一些实施例中，快速电容器2355可以具有大约1μF、大约5μF、大约1μF至大约5μF之间、大约100nF至大约1,000nF之间等的电容值。
在一些实施例中，高电压开关2300可以包括或可以不包括消弧二极管2350。消弧二极管2350可以包括布置为串联或并联的多个二极管，其例如对于驱动电感性负载可以是有益的。在一些实施例中，消弧二极管2350可以包括一个或多个肖特基二极管(例如，比如碳化硅肖特基二极管)。例如，消弧二极管2350可以感测来自高电压开关中的开关的电压是否高于特定阈值。如果是，则消弧二极管2350可以将来自开关模块的功率短接到地。例如，消弧二极管可以允许交变电流路径在进行开关之后耗散电感性负载中存储的能量。例如，这样可以防止大电感性电压尖峰。在一些实施例中，消弧二极管2350可以具有低电感(例如，比如1nH、10nH、100nH等)。在一些实施例中，消弧二极管2350可以具有低电容(例如，比如100pF、1nF、10nF、100nF等)。
在一些实施例中，例如，比如，当负载2365主要是电阻性的时，可以不使用消弧二极管2350。
在一些实施例中，每个栅极驱动电路2330可以产生小于大约1000ns、100ns、10.0ns、5.0ns、3.0ns、1.0ns等的抖动。在一些实施例中，每个开关2310可以具有(例如，小于大约10μs、1μs、500ns、100ns、50ns、10、5ns等的)最小接通时间和(例如，大于23秒、10秒、5秒、1秒、500毫秒等的)最大接通时间。
在一些实施例中，在操作期间，高电压开关中的每一个可以在彼此的1ns内接通和/或断开。
在一些实施例中，每个开关模块2305可以具有相同或实质上相同(±5％)的杂散电感。杂散电感可以包括与电感器无关联的开关模块2305内的任何电感(例如，比如引线、二极管、电阻器、开关2310和/或电路板迹线等中的电感)。每个开关模块2305内的杂散电感可以包括低电感(例如，比如小于大约300nH、100nH、10nH、1nH等的电感)。每个开关模块2305之间的杂散电感可以包括低电感(例如，比如小于大约300nH、100nH、10nH、1nH等的电感)。
在一些实施例中，每个开关模块2305可以具有相同或实质上相同(±5％)的杂散电容。杂散电容可以包括与电容器无关联的开关模块2305内的任何电容(例如，比如引线、二极管、电阻器、开关2310和/或电路板迹线等中的电容)。每个开关模块2305内的杂散电容可以包括(例如，比如小于大约1,000pF、100pF、10pF等的)低电容。每个开关模块2305之间的杂散电容可以包括(例如，比如小于大约1,000pF、100pF、10pF等的)低电容。
例如，可以用无源缓冲电路(例如，缓冲二极管2315、缓冲电容器2320和/或续流二极管2325)解决电压分配方面的缺陷。例如，开关2310中的每一个开启或关闭之间的定时的小差异或电感或电容的差异可能导致电压尖峰。可以通过各种缓冲电路(例如，缓冲二极管2315、缓冲电容器2320和/或续流二极管2325)减轻这些尖峰。
例如，缓冲电路可以包括缓冲二极管2315、缓冲电容器2320、缓冲电阻器2316和/或续流二极管2325。在一些实施例中，缓冲电路可以与开关2310并联布置在一起。在一些实施例中，缓冲电容器2320可以具有低电容(例如，比如小于大约100pF的电容)。
在一些实施例中，高电压开关2300可以与负载2365(例如，电阻性或电容性或电感性负载)电耦合或包括负载2365。例如，负载2365可以具有从50欧姆到500欧姆的电阻。替代地或附加地，负载2365可以是电感性负载或电容性负载。
在一些实施例中，能量恢复电路1610或有源能量恢复电路111可以通过与没有能量恢复电路的系统相同的能量输出性能降低高电压偏置发生器的能量消耗和/或驱动给定负载所需的电压。例如，对于与没有能量恢复电路的系统相同的能量输出性能，能量消耗可以减少多达10％、15％、20％、23％、30％、40％、45％、50％等或更多。
在一些实施例中，二极管130、二极管135和/或能量恢复二极管1620可以包括高电压二极管。
图24是根据一些实施例的包括RF源2405、有源偏置补偿电路134和能量恢复电路1610的偏置发生器2400的电路图。在该示例中，偏置发生器2400与偏置发生器900相似，其中，RF驱动器605和谐振电路610由RF源2405代替。图9所示的RF驱动器605包括全波整流器和谐振电路610，谐振电路610用RF源2405代替。
在一些实施例中，RF源2405可以包括多个高频率固态开关、RF发生器、基于放大器管的RF发生器或基于管的RF发生器。
偏置发生器2400可以不包括传统匹配网络(例如，比如50欧姆匹配网络或外部匹配网络或独立匹配网络)。在一些实施例中，偏置发生器2400不需要50欧姆匹配网络以优化施加到晶圆室的开关功率。没有传统匹配网络的RF发生器可以允许由等离子体室抽取的功率的快速改变。典型地，匹配网络的这种优化可能至少花费100μs-200μs。在一些实施例中，功率改变可以发生在一个或两个RF周期(例如，在400kHz时，2.5μs-5.0μs)内。
在一些实施例中，RF源2405可以按大约400kHz、0.5MHz、2.0MHz、4.0MHz、13.56MHz、27.12MHz、40.68MHz、50MHz等的频率进行操作。
图25示出根据一些实施例的另一示例偏置发生器2500。偏置发生器2500可以概括为五个级(这些级可以分解为其他级或概括为更少的级)。偏置发生器2500包括纳秒脉冲发生器级101、电阻性输出级2507、偏置补偿电路134和负载级106。
在该示例中，负载级106可以表示用于等离子体沉积系统、等离子体蚀刻系统或等离子体溅射系统的有效电路。电容C2可以表示晶圆可以坐落的介电材料的电容。电容器C3可以表示等离子体对晶圆的鞘电容。电容器C9可以表示室壁与晶圆的顶表面之间的等离子体内的电容。电流源I2和电流源I1可以表示通过鞘的离子电流。
在该示例中，电阻性输出级2507可以包括由电感器L1和/或电感器L5表示的一个或多个电感性元件。例如，电感器L5可以表示电阻性输出级2507中的引线的杂散电感。电感器L1可以设置为使直接从纳秒脉冲发生器级101流动到电阻器R1中的功率最小化。
在一些实施例中，电阻器R1可以例如以快速时间尺度(例如，1ns、10ns、50ns、100ns、250ns、500ns、100ns等时间尺度)耗散来自负载级2515的电荷。电阻器R1的电阻可以是低的，以确保跨越负载级2515的脉冲具有快速下降时间tf。
在一些实施例中，电阻器R1可以包括布置为串联和/或并联的多个电阻器。电容器C11可以表示电阻器R1的杂散电容，其包括串联和/或并联电阻器的布置的电容。例如，杂散电容C11的电容可以小于500pF、250pF、100pF、50pF、10pF、1pF等。例如，杂散电容C11的电容可以小于负载电容(例如，比如小于C2、C3和/或C9的电容)。
在一些实施例中，多个纳秒脉冲发生器级2506可以并联集结并且跨越电感器L1和/或电阻器R1耦合与电阻性输出级2507。多个脉冲发生器和变压器级906中的每一个均可以还包括二极管D1和/或二极管D6。
在一些实施例中，电容器C8可以表示阻流二极管D1的杂散电容。在一些实施例中，电容器C4可以表示二极管D6的杂散电容。
图26所示的计算系统2600可以用以执行本发明的任何实施例。例如，计算系统2600可以用以执行过程500。作为另一示例，计算系统2600可以用以执行这里描述的任何计算、识别和/或确定。计算系统2600包括可以经由总线2605电耦合(或者在适当的情况下，可以通过其他方式进行通信)的硬件元件。硬件元件可以包括：一个或多个处理器2610，其包括但不限于一个或多个通用处理器和/或一个或多个专用处理器(例如，数字信号处理芯片、图形加速芯片等)；一个或多个输入设备2615，其可以包括但不限于鼠标、键盘等；和一个或多个输出设备2620，其可以包括但不限于显示设备、打印机等。
计算系统2600可以还包括一个或多个存储设备2625(和/或与之进行通信)，存储设备2625可以包括但不限于本地和/或网络可存取存储，和/或可以包括但不限于盘驱动器、驱动器阵列、光学存储设备、固态存储设备(例如，随机存取存储器(“RAM”)和/或只读存储器(“ROM”))，它们可以是可编程的、可闪速更新的等。计算系统2600可以还包括通信子系统2630，其可以包括但不限于调制解调器、网卡(无线或有线)、红外通信设备、无线通信设备和/或芯片集(例如，蓝牙设备、802.6设备、Wi-Fi设备、WiMax设备、蜂窝通信设施等)等。通信子系统2630可以允许与网络(例如，以下描述的网络，仅举一个示例)和/或本文献中描述的任何其他设备交换数据。在许多实施例中，计算系统2600将还包括工作存储器2635，其可以包括如上所述的RAM或ROM设备。
计算系统2600可以还包括示出为当前位于工作存储器2635内的软件元件，包括操作系统2640和/或其他代码(例如，一个或多个应用程序2645，其可以包括本发明的计算机程序，和/或可以设计为实现本发明的方法和/或配置本发明的系统)，如本文所描述的那样。例如，关于以上讨论的方法描述的一个或多个过程可以实现为可由计算机(和/或计算机内的处理器)执行的代码和/或指令。这些指令和/或代码的集合可以存储在计算机可读存储介质(例如，上述存储设备2625)上。
在一些情况下，存储介质可以合并于计算系统2600内或与计算系统2600进行通信。在其他实施例中，存储介质可以与计算系统2600分离(例如，可拆卸介质(例如，致密盘等))，和/或提供于安装包中，以使得存储介质可以用以对具有其上存储的指令/代码的通用计算机进行编程。这些指令可以采取可由计算系统2600执行的可执行代码的形式，和/或可以采取在(例如，使用各种通常可用的编译器、安装程序，压缩/解压缩实用程序等中的任何一种)在计算系统2600上的编译和/或安装时于是采取可执行代码的形式的源代码和/或可安装代码的形式。
除非另外指定，否则术语“实质上”表示所指代的值的5％或10％内或制造公差内。除非另外指定，否则术语“大约”表示所指代的值的5％或10％内或制造公差内。
术语“或”是包括式的。
本文阐述大量具体细节以提供所要求保护的主题的透彻理解。然而，本领域技术人员应理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践所要求保护的主题。在其他实例中，尚未详细描述本领域普通技术人员公知的方法、装置或系统，以使得不模糊所要求保护的主题。
鉴于存储在计算系统存储器(例如，计算机存储器)内的数据位或二进制数字信号的运算的算法或符号表示呈现一些部分。这些算法描述或表示是数据处理领域的普通技术人员用以将其工作的实质传达给本领域其他技术人员的技术的示例。算法是导致所需结果自洽运算序列或相似处理。在此情况下，运算或处理涉及物理量的物理操控。典型地，但并非必须地，这些量可以采取能够被存储、传送、组合、比较或以其他方式操控的电或磁信号的形式。主要出于通用的原因，有时已经证明方便的是，将这些信号称为位、数据、值、元素、符号、字符、项、数字、数值等。然而，应理解，所有这些和相似术语待与适当的物理量关联，并且仅是方便的标签。除非另有特别声明，否则应理解，贯穿本说明书讨论，利用例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”和“标识”等之类的术语指代操控或转译表示为计算平台的存储器、寄存器或其他信息存储设备、传输设备或显示设备内的物理电子或磁量的数据的计算设备(例如，一台或多台计算机或一个或多个相似电子计算设备)的动作或过程。
本文讨论的一个或多个系统不限于任何特定硬件架构或配置。计算设备可以包括提供以一个或多个输入为条件的结果的组件的任何合适的布置。合适的计算设备包括基于多用微处理器的计算机系统，其存取将计算系统从通用计算装置编程或配置为实现本主题的一个或多个实施例的专用计算装置的所存储的软件。任何合适的编程、脚本或其他类型的语言或语言的组合可以用以在待用在编程或配置计算设备的软件中实现本文所包含的教导。
可以在这些计算设备的操作中执行本文公开的方法的实施例。以上示例中呈现的块的顺序可以改变，例如，块可以重新排序、组合和/或分解为子块。可以并行执行特定块或过程。
本文中“适用于”或“配置为”的使用表示不排除适用于或配置为执行附加任务或步骤的设备的开放式和包括式语言。此外，“基于”的使用表示是开放式和包括式的，在于：“基于”一个或多个所陈述的条件或值的过程、步骤、计算或其他动作实际上可以基于超出所陈述的条件或值的附加条件或值。本文包括的标题、列表和编号仅是为了易于解释，而非表示限制。
虽然已经关于本主题的特定实施例详细描述本主题，但应理解，本领域技术人员在实现前述内容的理解时可以容易地产生对这些实施例的更改、变型和等同。相应地，应理解，本公开已经出于示例而非限制的目的得以提出，并且不排除包括对本主题这些修改、变型和/或添加，如对于本领域普通技术人员将容易地显而易见那样。

Claims (26)

1.一种等离子体系统，包括：
等离子体室；
RF等离子体发生器，其与所述等离子体室电耦合，所述RF等离子体发生器产生多个RF突发，所述多个RF突发中的每一个包括RF波形，所述多个RF突发中的每一个具有RF突发开启时间和RF突发关闭时间；
偏置发生器，其与所述等离子体室电耦合，所述偏置发生器产生多个偏置突发，所述多个偏置突发中的每一个包括偏置脉冲，所述多个偏置突发中的每一个具有偏置突发开启时间和偏置突发关闭时间；和
控制器，其与所述RF等离子体发生器和所述偏置发生器进行通信，所述控制器控制所述RF突发开启时间、所述RF突发关闭时间、所述偏置开启时间和所述偏置关闭时间的定时。
2.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述多个RF突发在所述等离子体室内产生和/或驱动等离子体，并且所述多个偏置突发加速所述等离子体内的离子。
3.如权利要求1所述的等离子体系统，还包括电极，其部署在所述等离子体室内，所述电极与所述RF等离子体发生器耦合。
4.如权利要求1所述的等离子体系统，还包括电感性天线，其部署在所述等离子体室内，所述天线与所述RF等离子体发生器耦合。
5.如权利要求1所述的等离子体系统，还包括电极，其部署在所述等离子体室内，所述电极与所述偏置发生器耦合。
6.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述RF突发开启时间超前于所述偏置突发开启时间达少于大约10ms。
7.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置突发开启时间发生在所述RF突发开启时间之后的大约所述RF波形的10个周期。
8.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置突发开启时间超前于所述RF突发关闭时间达少于大约10ms。
9.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述RF突发开启时间与所述RF突发关闭时间之间的差小于大约1ms。
10.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置突发开启时间与所述偏置突发关闭时间之间的差小于大约10ms。
11.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置脉冲具有大于1kHz的脉冲重复频率。
12.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置脉冲具有大于1千伏的电压。
13.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述RF波形具有10kHz至100MHz之间的频率。
14.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述RF波形具有13.56MHz的频率。
15.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述控制器基于来自所述等离子体室的反馈控制所述RF突发开启时间、所述RF突发关闭时间、所述偏置开启时间和所述偏置关闭时间的定时。
16.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置发生器包括偏置补偿电路。
17.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏压发生器包括能量恢复电路。
18.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述RF等离子体发生器包括全桥电路或半桥电路和谐振电路。
19.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置发生器包括纳秒脉冲发生器。
20.如权利要求1所述的等离子体系统，其中，所述偏置发生器包括RF发生器。
21.一种方法，包括：
用具有大于10MHz的频率的RF等离子体发生器驱动等离子体室；
暂停达第一时间段；
以大于1kHz的脉冲频率用具有第一电压的脉冲通过偏置发生器使所述等离子体室发生脉冲；
暂停达第二时间段；
停止驱动所述RF等离子体发生器；
暂停达第三时间段；以及
停止所述偏置发生器发生脉冲。
22.如权利要求21所述的方法，还包括：暂停达第四时间段；
驱动所述RF等离子体发生器；
暂停达所述第一时间段；
用具有第二电压的脉冲使所述偏置发生器发生脉冲；
暂停达所述第二时间段；
停止驱动所述RF等离子体发生器；
暂停达所述第三时间段；以及
停止所述偏置发生器发生脉冲。
23.如权利要求22的方法，其中，所述第二电压大于所述第一电压。
24.如权利要求21所述的方法，还包括：
暂停达第四时间段；
驱动所述RF等离子体发生器；
暂停达与所述第一时间段不同的第五时间段；
用具有第二电压的脉冲使所述偏置发生器发生脉冲；
暂停达与所述第一时间段不同的第六时间段；
停止驱动所述RF等离子体发生器；
暂停达与所述第一时间段不同的第七时间段；以及
停止所述偏置发生器发生脉冲。
25.如权利要求21的方法，其中：
所述第一时间段小于大约10ms；
所述第二时间段小于大约10ms；以及
所述第三时间段小于大约10ms。
26.如权利要求21的方法，其中，所述第一时间段小于所述第二时间段。
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