JP7320608B2 - ナノ秒パルサー回路での効率的なエネルギー回収 - Google Patents

Description

本発明は、ナノ秒パルサー回路での効率的なエネルギー回収に関する。

高電圧パルスを高速立上り時間及び／又は高速立下り時間で生成することは困難である。例えば、高電圧パルス（例えば、約５ｋＶを超える）の高速立上り時間及び／又は高速立下り時間（例えば、約５０ｎｓ未満）を達成する為には、パルスの立上り及び／又は立下りの傾斜が非常に急峻でなければならない（例えば、１０^－１１Ｖ／ｓを超える）。このような急峻な立上り時間及び／又は立下り時間は、特に容量性負荷を駆動する回路では作り出すことが非常に困難である。このようなパルスは、標準的な電気部品を使ってコンパクトに生成すること、及び／又は、可変のパルス幅、電圧、繰り返し率を持つパルスで生成すること、及び／又は、例えばプラズマのような容量性負荷を有するアプリケーション内で生成することが、特に困難な場合がある。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するためになされたものである。

幾つかの実施形態はナノ秒パルサー回路を含む。幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサー回路は、高電圧電源と、高電圧電源と電気的に結合され、高電圧電源からの電圧を高周波で切り替えるナノ秒パルサーと、一次側と二次側を有するトランスであって、ナノ秒パルサーがトランスの一次側と電気的に結合されているトランスと、トランスの二次側と電気的に結合されているエネルギー回収回路とを含み得る。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、高電圧電源と電気的に結合されたインダクタと、トランスの二次側と並列に配置されたクローバーダイオードと、インダクタと直列に配置され、負荷から高電圧電源に電流を伝導するように配置された第２のダイオードとを備える。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタは約５０μＨを超えるインダクタンスを有している。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーは、約１００ｋＨｚを超える周波数で高電圧電源からの電圧を切り替える。幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーは、約０ｋＨｚ～約５００ｋＨｚの周波数で高電圧電源からの電圧を切り替える。幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサー回路は、約５ｋＶを超える電圧を負荷に供給する。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路はスイッチを備えている。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、第２のダイオード及びインダクタと直列の高電圧スイッチを更に備える。幾つかの実施形態では、高電圧スイッチは、約５ｋＶを超える電圧を切り替える。

幾つかの実施形態では、負荷は容量性負荷を含む。幾つかの実施形態では、負荷はプラズマ成膜チャンバを含む。

幾つかの実施形態では、高電圧電源は、５００Ｖ、７５０Ｖ、１ｋＶ、１．５ｋＶ等を超える電圧の直流電力を供給する。

幾つかの実施形態は回路を含み、回路は、ストレージコンデンサと、ストレージコンデンサに結合され、約１ｋＶを超える電圧及び約１ｋＨｚを超える周波数を有する波形を出力するスイッチング回路と、一次側及び二次側を有するトランスであって、トランスの一次側にスイッチング回路が電気的に結合され得る、トランスと、トランスの二次側（例えば、エネルギー回収ダイオードを介して）及びストレージコンデンサと電気的に結合されたエネルギー回収回路とを備えている。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、高電圧電源と電気的に結合されたインダクタと、インダクタと直列に配置され、負荷から高電圧電源に電流を伝導するように配置された第２のダイオードとを備えている。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、二次トランスと並列に配置されたクローバーダイオードを備えている。

幾つかの実施形態では、インダクタは約５０μＨを超えるインダクタンスを含む。

幾つかの実施形態では、スイッチング回路はナノ秒パルサーを含む。幾つかの実施形態では、スイッチング回路はＲＦドライバを備える。幾つかの実施形態では、ＲＦドライバは、ハーフブリッジドライバ、フルブリッジドライバ、高周波ソリッドステートスイッチ（複数可）、ＲＦジェネレータ、増幅管ベースのＲＦジェネレータ、又は管ベースのＲＦジェネレータの何れかを含む。

幾つかの実施形態では、回路は更に、バイアス補償スイッチと並列に配置されたバイアス補償ダイオードと、バイアス補償ダイオード及びバイアス補償スイッチと直列に配置された直流電源とを含むバイアス補償回路を備える。

幾つかの実施形態は、高電圧パルス発生方法を含む。この方法は、パルサースイッチを閉じた状態でバイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを開き、バイアス補償回路をトランスの２次側に結合するステップと、ナノ秒パルサーのパルサースイッチを閉じてパルスを発生し、ナノ秒パルサーをトランスの１次側と直流電源に結合するステップであって、パルスはトランスの２次側で１ｋＶを超える電圧を有するステップと、パルサースイッチを閉じた状態でエネルギー回収回路内のエネルギー回収スイッチを開き、エネルギー回収回路はトランスの２次側と直流電源に結合されるステップと、約１００ナノ秒未満の期間休止するステップと、ナノ秒パルサーのパルサースイッチを閉じるステップと、パルサースイッチを閉じた状態でエネルギー回収回路内のエネルギー回収スイッチを開くステップとを含む。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、エネルギー回収スイッチと直列に接続されたインダクタとダイオードを含む。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収スイッチは、直列に配置された複数のスイッチを含み、スイッチは複数の電圧分担抵抗器を有し、その複数の電圧分担抵抗器の各電圧分担抵抗器が複数のスイッチの対応するスイッチを挟んで配置される。

幾つかの実施形態では、バイアス補償回路は、バイアス補償スイッチと並列に配置されたバイアス補償ダイオードと、バイアス補償ダイオード及びバイアス補償スイッチと直列に配置された直流電源とを備えている。

幾つかの実施形態は、高電圧パルス発生方法を含む。この方法は、パルスのバーストの前に、トランスを介してナノ秒パルサーに結合されたバイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを開き、バイアス補償回路はトランスの二次側に結合されるステップと、パルスのバースト中に、ナノ秒パルサーのパルサースイッチの開閉を繰り返して、パルスのバースト内に複数のパルスを生成し、ナノ秒パルサーはトランスの一次側と直流電源に結合され、パルサースイッチの開閉は約１ｋＨｚを超えるパルス繰り返し周波数で発生し、パルサースイッチの閉鎖はトランスの二次側に１ｋＶを超える電圧でパルスを生成するステップと、パルスのバースト中に、エネルギー回収回路内のエネルギー回収スイッチの開閉を繰り返し、パルサースイッチが開いているときにはエネルギー回収スイッチが閉じ、パルサースイッチが閉じているときにはエネルギー回収スイッチが開くようにし、エネルギー回収回路をトランスの２次側と直流電源に結合するステップと、パルスのバースト後に、バイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを閉じるステップとを含む。

幾つかの実施形態では、方法は更に、約１００マイクロ秒未満の期間、休止するステップと、第２のパルスのバーストの前にバイアス補償スイッチを開くステップと、第２のパルスのバースト中にパルサースイッチを開閉するステップと、第２のパルスのバースト中にエネルギー回収スイッチを開閉するステップと、第２のバーストの後にバイアス補償スイッチを閉じるステップを含んでもよい。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、エネルギー回収スイッチと直列に接続されたインダクタとダイオードを含む。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収スイッチは、直列に配置された複数のスイッチを含み、複数のスイッチは複数の電圧分担抵抗器を有しており、複数の電圧分担抵抗器の各電圧分担抵抗器が複数のスイッチの対応するスイッチを挟んで配置される。

幾つかの実施形態では、バイアス補償回路は、バイアス補償スイッチと並列に配置されたバイアス補償ダイオードと、バイアス補償ダイオード及びバイアス補償スイッチと直列に配置された直流電源とを備える。

幾つかの実施形態は、高電圧電源と、高電圧電源と電気的に結合され、高電圧電源からの電圧を高周波で切り替えるように構成されたナノ秒パルサーと、一次側と二次側を有するトランスと、トランスの一次側と並列に配置されたエネルギー回収回路とを備えるナノ秒パルサー回路を含む。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、スイッチと、インダクタと、スイッチとインダクタに直列に配置され、スイッチが閉じたときにスイッチからインダクタに電流を伝導するように配置された第１のダイオードと、スイッチが閉じたときにスイッチと第１のダイオードとの間のナノ秒パルサー回路内のポイントから、高電圧電源とナノ秒パルサーとの間のナノ秒パルサー回路内のポイントに電流を伝導するように配置された第２のダイオードとを備える。

幾つかの実施形態は、高電圧電源と、高電圧電源と電気的に結合され、高電圧電源からの電圧を高周波で切り替えるように構成されたナノ秒パルサーと、一次側と二次側を有するトランスであって、トランスの一次側にナノ秒パルサーが電気的に結合されている、トランスと、トランスの一次側と並列にトランスの二次側と電気的に結合されているエネルギー回収回路とを備えたナノ秒パルサー回路を含む。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、高電圧電源と電気的に結合されたインダクタと、トランスの２次側と並列に配置されたクローバーダイオードと、インダクタと直列に配置され、負荷から高電圧電源に電流を伝導するように配置された第２のダイオードとを備える。

幾つかの実施形態では、インダクタは約１０００ｎＨ未満のインダクタンスを含む。幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーは、約１００ｋＨｚを超える周波数で高電圧電源からの電圧を切り替える。幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーは、約０ｋＨｚ～約５００ｋＨｚの周波数で高電圧電源からの電圧を切り替える。幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサー回路は、約５ｋＶを超える電圧を負荷に供給する。幾つかの実施形態では、トランスの二次側は容量性負荷と結合される。幾つかの実施形態では、トランスの二次側は、プラズマを生成又は操作する１つ以上の電極と結合される。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路はスイッチを備える。

これらの例示的な実施形態は、本開示を制限又は定義する為ではなく、本開示の理解を助ける為の例を提供する為に言及されている。追加の実施形態は、「発明を実施するための形態」で述べられており、更なる説明はそこで行われる。様々な実施形態のうち１つ以上によって提供される利点は、本明細書を検討することによって、又は提示された１つ以上の実施形態を実践することによって、更に理解され得る。

幾つかの実施形態は高電圧・高周波スイッチング回路を含む。幾つかの実施形態では、高電圧・高周波スイッチング回路は、１ｋＶを超える電圧を有し、１０ｋＨｚを超える周波数（又は任意の周波数）のパルスを生成する高電圧スイッチング電源と、一次側及び二次側を有するトランスと、トランスの二次側と電気的に結合された出力と、トランスの一次側と電気的に結合され、高電圧スイッチング電源と並列に接続された一次シンクとを含み、一次シンクは、出力と結合された負荷を放電する少なくとも１つの抵抗器を含む。

幾つかの場合、一次シンクの抵抗は約４００オーム未満の値を有する。

幾つかの実施形態では、高電圧高周波スイッチング電源は、ピーク電力がより大きな実施形態を提供し、一次シンクは、約１キロワットを超える平均電力を散逸するように構成されている。幾つかの実施形態では、一次シンクは、３０Ｗ～３０ｋＷの平均電力を散逸するように構成されている。

幾つかの実施形態では、一次シンクは、少なくとも１つの抵抗器と直列に接続された少なくとも１つのインダクタを備える。

幾つかの実施形態では、一次シンクは、少なくとも１つの抵抗器と直列に接続されたスイッチを含む。

幾つかの実施形態では、出力は、概ね容量性であるプラズマ負荷と結合される。

幾つかの実施形態では、出力は、誘電体バリア放電を含むプラズマ負荷と結合される。

幾つかの実施形態では、抵抗は１００ｋＷを超える。

幾つかの実施形態では、一次シンク内の抵抗器は抵抗Ｒを含み、出力は、

となるような容量Ｃを有する負荷と結合され、式中ｔｆはパルス立下り時間であり、

である。

幾つかの実施形態では、負荷は５０ｎＦ未満の容量を有する容量性であり、負荷の容量は、１μｓを超える時間は電荷を保持しない。

幾つかの実施形態では、負荷は本質的に容量性であり、高電圧・高周波スイッチング回路は、負荷容量を急速に充電し、負荷容量を放電する。

幾つかの実施形態では、出力は、高電圧スイッチング電源が高電圧パルスを提供していないときに、－２ｋＶよりも大きいプラズマ及びグランドに対する負のバイアス電圧を電極、基板、又はウェハ上に生成する。幾つかの実施形態では、バイアス電圧は正であってもよい。

幾つかの実施形態では、出力は、約４００ｎｓ、４０ｎｓ、４ｎｓ等よりも短いパルス立下り時間で、１ｋＶよりも大きい電圧を有し、１０ｋＨｚよりも大きい周波数を有する高電圧パルスを生成することができる。

幾つかの実施形態は高電圧・高周波スイッチング回路を含む。幾つかの実施形態では、高電圧・高周波スイッチング回路は、１ｋＶを超える電圧と１０ｋＨｚを超える周波数を有するパルスを生成する高電圧スイッチング電源と、一次側と二次側を有するトランスと、トランスの二次側と電気的に結合された出力と、１ｋＶを超える電圧と１０ｋＨｚを超える周波数を有するパルスを生成する高電圧スイッチング電源と、トランスの一次側と電気的に結合され、高電圧スイッチング電源の出力と並列に配置された一次シンクとを備え、一次シンクは、トランスの二次側と結合された出力と結合された負荷を放電する少なくとも１つの抵抗器と、少なくとも１つの抵抗器と直列に配置された少なくとも１つのインダクタとを含む。

幾つかの実施形態では、一次シンクは、少なくとも１つの抵抗器及び／又は少なくとも１つのインダクタと直列に接続されたスイッチを含む。

幾つかの実施形態では、出力は、１ｋＶを超える電圧を有し、１０ｋＨｚを超える周波数を有し、約４００ｎｓ未満のパルス立下り時間を有する高電圧パルスを生成することができる。

幾つかの実施形態では、一次シンクは、約１キロワットを超える電力を散逸するように構成されている。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチング電源は、電源と、少なくとも１つのスイッチと、昇圧トランスとを備える。

幾つかの実施形態では、一次シンクは、１０ｋＷを超えるピーク電力を処理する。

幾つかの実施形態では、一次シンク内の抵抗器の抵抗値は約４００オーム未満である。

幾つかの実施形態では、一次シンクはインダクタと抵抗器を含み、インダクタのインダクタンスＬと抵抗器の抵抗値Ｒは、Ｌ／Ｒ≒ｔｐを満たすように設定されており、ｔｐはパルスのパルス幅である。

幾つかの実施形態では、一次シンクの抵抗器は抵抗Ｒを含み、出力は、

となるように、容量Ｃを有する負荷と結合され、式中ｔ_ｆはパルスの立下り時間であり、

である。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチング電源は、イオンを表面に加速する為に使用されるプラズマ内の電位を確立する。

幾つかの実施形態では、出力は、高電圧スイッチング電源が高電圧パルスを提供していないときに、グランドに対する電極又は基板（又はウェハ及びプラズマ）からの、－２ｋＶよりも大きい負の電位差を生成する。

幾つかの実施形態は、高電圧・高周波スイッチング回路を含む。幾つかの実施形態では、高電圧・高周波スイッチング回路は、１ｋＶよりも大きい電圧を有し、１０ｋＨｚよりも大きい周波数を有するパルスを生成する高電圧スイッチング電源と、一次側と二次側を有するトランスと、トランスの二次側と電気的に結合された出力と、トランスの一次側と電気的に結合され、高電圧スイッチング電源の出力と並列に配置された一次シンクとを含み、一次シンクは、直列に配置された少なくとも１つの抵抗器、少なくとも１つのインダクタ、及びスイッチを含む。幾つかの実施形態では、出力は、１０ｋＨｚを超える周波数で１ｋＶを超える電圧を有し、約４００ｎｓ未満のパルス立下り時間を有する高電圧パルスを生成することができ、出力は、プラズマ型負荷に電気的に結合される。

幾つかの実施形態では、プラズマ型負荷は、２０ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｐＦ、１０ｐＦ、１ｐＦ、０．５ｐＦ等未満の容量性要素を有するものとしてモデル化され得る。

幾つかの実施形態では、プラズマ型負荷は、イオンを表面に加速するように設計されている。

幾つかの実施形態では、高電圧高周波スイッチング電源の作用により、イオンを表面に加速する為の電位が確立される。

幾つかの実施形態では、プラズマ型は、概ね本質的に容量性である。

幾つかの実施形態では、プラズマ型負荷は誘電体バリア放電を含む。

幾つかの実施形態では、高電圧高周波スイッチング電源は、１００ｋＷを超えるピーク電力を供給する。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチング電源は、電源と、少なくとも１つのスイッチと、昇圧トランスとを備える。

これらの例示的な実施形態は、本開示を限定又は定義する為ではなく、本開示の理解を助ける為の例を提供する為に言及されている。追加の実施形態は「発明を実施するための形態」で述べられており、更なる説明がそこに記載されている。様々な実施形態のうち１つ以上によって提供される利点は、本明細書を検討することによって、又は提示された１つ以上の実施形態を実践することによって、更に理解され得る。

本開示のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、添付の図面を参照して以下の「発明を実施するための形態」を読むことで、より良く理解される。
幾つかの実施形態による、容量性負荷を駆動するエネルギー回収回路を備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 図１に示す回路図内の電圧及び電流の波形を示す図である。 幾つかの実施形態による、エネルギー回収スイッチを有するエネルギー回収回路を備えたナノ秒パルサーを含むナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、エネルギー回収回路を備えた受動バイアス補償回路を含むナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態によるエネルギー回収回路を備えた能動バイアス補償回路を含むナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、エネルギー回収回路を備えた能動バイアス補償回路を含むナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、ＲＦドライバ、能動バイアス補償回路、及びエネルギー回収回路を含むＲＦドライバシステムの回路図である。 ナノ秒パルサーシステム内の電圧及び電流の波形の図である。 幾つかの実施形態による、空間的可変ウェハバイアスシステムの模式図である。 幾つかの実施形態によるエネルギー回収回路を備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 ナノ秒パルサーシステム内の電圧及び電流の波形を示す図である。 幾つかの実施形態による、容量性負荷を駆動するエネルギー回収回路を備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 ナノ秒パルサーシステム内の電圧及び電流の波形を示す図である。 幾つかの実施形態による、絶縁された電力を有する高電圧スイッチのブロック図である。 幾つかの実施形態による、能動エネルギー回収回路及び能動バイアス補償回路を備えたナノ秒パルサーシステムを動作させるプロセスのブロック図である。 本明細書に記載された実施形態の実施を容易にする為の機能を実行する為の例示的な計算システムの図である。 幾つかの実施形態による、空間的可変ウェハバイアスシステムの模式図である。 幾つかの実施形態による、ＲＦドライバ、能動バイアス補償回路、及びエネルギー回収回路を含むＲＦドライバシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、一次シンクを備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、一次シンクを備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、一次シンクを備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、一次シンクを備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 ナノ秒パルサーシステムによって生成される波形の図である。 幾つかの実施形態による、一次シンク、バイアス補償回路、及びプラズマ負荷を備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、一次シンク、バイアス補償回路、及びプラズマ負荷を備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、一次シンク、バイアス補償回路、及びプラズマ負荷を備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 幾つかの実施形態による、一次シンク、バイアス補償回路、及びプラズマ負荷を備えたナノ秒パルサーシステムの回路図である。 ナノ秒パルサーシステムによって生成される波形の図である。

幾つかの実施形態は、エネルギー回収回路を用いて負荷（例えば、容量性負荷）からのエネルギー回収を行うナノ秒パルサーシステムを含む。幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーシステムは、高電圧・高周波数ナノ秒パルサーを含んでもよく、このナノ秒パルサーは、例えば、プラズマ成膜システム、プラズマエッチングシステム、プラズマスパッタリングシステム、電子ビームシステム、イオンビームシステム等（負荷）を駆動してもよい。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路は、負荷から電荷を回収してエネルギーストレージコンデンサを充電してもよい。例えば、エネルギー回収回路は、コンデンサやインダクタを含む様々な回路素子に蓄えられたエネルギーや、保持された電荷を回収してもよい。これらの素子には、例えば、通常は散逸又は浪費される可能性のある浮遊容量や寄生容量、インダクタンス等が含まれている場合がある。エネルギー回収回路は、例えば、エネルギーストレージコンデンサ及び／又はインダクタを再充電するように働くことで、エネルギーを回収することができる。このエネルギーは、回路によって利用可能及び／又は再利用されてもよい。

図１は、エネルギー回収回路１１０、トランスＴ１、リードステージ１０３、直流バイアス回路１０４、及び負荷ステージ１０６を備えたナノ秒パルサーステージ１０１を含むナノ秒パルサーシステム１００の回路図である。

幾つかの実施形態では、負荷ステージ１０６は、例えば、プラズマ成膜装置、半導体製造装置、プラズマスパッタリング装置等の半導体処理チャンバの理想化された回路又は有効な回路を表し得る。容量Ｃ２は、例えば、半導体プロセスウェハが載る静電チャックの容量を表し得る。チャックは、例えば、誘電体材料（例えば、酸化アルミニウム、又は他のセラミック材料、及び誘電体材料内に収容された導体）を含み得る。例えば、コンデンサＣ１は、小さい容量（例えば、約１０ｐＦ、１００ｐＦ、５００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等）を有していてもよい。

コンデンサＣ３は、例えば、プラズマとウェハとの間のシース容量を表し得る。抵抗器Ｒ６は、例えば、プラズマとウェハとの間のシース抵抗を表し得る。インダクタＬ２は、例えば、プラズマとウェハとの間のシースインダクタンスを表し得る。電流源Ｉ２は、例えば、シースを流れるイオン電流を表し得る。例えば、コンデンサＣ１又はコンデンサＣ３は、小さい容量（例えば、約１０ｐＦ、１００ｐＦ、５００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等）を有していてもよい。

コンデンサＣ９は、例えば、チャンバの壁とウェハの上面との間のプラズマ内の容量を表し得る。抵抗器Ｒ７は、例えば、チャンバの壁とウェハの上面との間のプラズマ内の抵抗を表し得る。また、電流源Ｉ１は、例えば、プラズマ内のイオン電流を表し得る。例えば、コンデンサＣ１又はコンデンサＣ９は、小さい容量（例えば、約１０ｐＦ、１００ｐＦ、５００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等）を有していてもよい。

幾つかの実施形態では、プラズマ電圧は、グランドから回路点１２３まで測定された電圧であってもよく、ウェハ電圧は、グランドから回路点１２２まで測定された電圧であり、ウェハの表面における電圧を表していてもよく、チャッキング電圧は、グランドから回路点１２１まで測定された電圧であり、電極電圧は、グランドから、１２４と表示される回路点（例えば、電極上）まで測定された電圧であり、入力電圧は、グランドから回路点１２５まで測定された電圧である。

この例では、直流バイアス回路１０４はバイアス補償を含まない。直流バイアス回路１０４は、例えば、出力電圧を正又は負の何れかにバイアスすることができるオフセット供給電圧Ｖ５を含む。幾つかの実施形態では、オフセット供給電圧Ｖ５は、ウェハ電圧とチャック電圧との間の電位を変更するように調整され得る。幾つかの実施形態では、オフセット供給電圧Ｖ５は、約±５ｋＶ、±４ｋＶ、±３ｋＶ、±２ｋＶ、±１ｋＶ等のｋＶの電圧を有し得る。

幾つかの実施形態では、バイアスコンデンサＣ１２は、ＤＣバイアス電圧を他の回路要素から絶縁（又は分離）することができる。バイアスコンデンサＣ１２は、例えば、回路のある部分から別の部分への電位シフトを可能にすることができる。幾つかの実施形態では、この電位シフトにより、チャック上の所定の位置にウェハを保持する静電力が電圧閾値未満に保たれるようにしてもよい。抵抗器Ｒ２は、ナノ秒パルサーステージ１０１からの高電圧パルス出力からＤＣバイアス供給を分離してもよい。

バイアスコンデンサＣ１２は、例えば、約１００ｐＦ、１０ｐＦ、１ｐＦ、１００μＦ、１０μＦ、１μＦ等未満の容量を有していてもよい。抵抗器Ｒ２は、例えば、約１ｋオーム、１０ｋオーム、１００ｋオーム、１Ｍオーム、１０Ｍオーム、１００Ｍオーム等の高抵抗を有していてもよい。

抵抗器Ｒ１３は、例えば、高圧電源システムの出力から電極（例えば、負荷ステージ１０６）に接続するリード線や伝送路の抵抗を表していてもよい。例えば、コンデンサＣ１は、リード線又は伝送路の浮遊容量を表していてもよい。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーステージ１０１は、高いパルス電圧（例えば、１ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ等を超える電圧）、高い周波数（例えば、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１ＭＨｚ等を超える周波数）、高速立上り時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ未満等の立上り時間）、高速立下り時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ未満等の立下り時間）及び／又は短いパルス幅（例えば、約１０００ｎｓ、５００ｎｓ、２５０ｎｓ、１００ｎｓ、２０ｎｓ未満等のパルス幅のパルスを生成してもよい）。

例えば、ナノ秒パルサーステージ１０１は、あらゆる目的の為に本開示に組み込まれる「高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ）」というタイトルの米国特許出願第１４／５４２，４８７号に記載された任意のデバイスの全て又は任意の部分、又は、あらゆる目的の為に本開示に組み込まれる「ガルバニック絶縁された出力可変パルス発生器開示（Ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ Ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）」というタイトルの米国特許出願第１４／６３５，９９１号に記載された任意のデバイスの全て又は任意の部分を含んでもよく、又は、あらゆる目的の為に本開示に組み込まれる「可変パルス幅及びパルス繰り返し周波数の高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ Ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）」というタイトルの米国特許出願第１４／７９８，１５４号に記載されているデバイスの全て又は任意の部分を含み得る。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーステージ１０１は、任意の数の方法で結合された１つ以上のナノ秒パルサーを含んでもよい。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーステージ１０１は、スイッチＳ６によって切り替えられ、切り替えられた電力をトランスＴ１に供給する一貫した直流電圧を提供する直流電源を含んでもよい。直流電源は、電圧源Ｖ５及びエネルギーストレージコンデンサＣ７を含んでもよい。トランスＴ１が１：１０の巻数比を有する場合、トランスは、負荷Ｃ１に１０ｋＶを発生させてもよい。

幾つかの実施形態では、負荷の容量（例えば、容量Ｃ３及び容量Ｃ９）がエネルギーストレージコンデンサＣ７の容量と比較して小さい場合、トランスの入力で電圧の倍増が発生する可能性がある。例えば、エネルギーストレージコンデンサＣ７が５００Ｖを供給する場合、トランスＴ１の入力で１ｋＶが測定されることがある。

スイッチＳ６は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ接合トランジスタ、ＦＥＴ、ＳｉＣスイッチ、ＧａＮスイッチ、光導電スイッチ等の１つ以上のソリッドステートスイッチを含んでもよい。スイッチＳ６は、Ｓｉｇ６＋及びＳｉｇ６－と表示されたコントローラからの信号に基づいて切り替えられてもよい。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーステージ１０１は、スナバダイオードＤ４と並列に配置されたスナバ抵抗Ｒ３と、スナバコンデンサＣ５とを含み得るスナバ回路を含んでもよい。また、スナバ回路は、浮遊インダクタンスを含んでもよい。幾つかの実施形態では、スナバ抵抗Ｒ３及び／又はスナバダイオードＤ４は、スイッチＳ６のコレクタとトランスＴ１の一次巻線との間に配置されてもよい。スナバダイオードＤ４は、スイッチングの際の過電圧をスナブする為に使用されてもよい。スイッチＳ６のエミッタ側に大容量及び／又は高速のコンデンサＣ５を結合してもよい。スイッチＳ１のエミッタ側にはフリーホイールダイオードＤ２も結合され得る。図示されていない様々な他のコンポーネントが含まれていてもよい。１つ以上のスイッチ及び又は回路は、並列又は直列に配置され得る。

幾つかの実施形態では、スイッチＳ６は、切り替えられた電圧が完全電圧（例えば、エネルギーストレージコンデンサＣ７及び／又は電圧源Ｖ５の電圧）になることがないように、非常に高速に切り替えてもよい。幾つかの実施形態では、スイッチＳ６に結合されたゲート抵抗器は、短いターンオンパルスで設定されてもよい。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーステージ１０１は、フリーホイーリングダイオードＤ２を含んでもよい。幾つかの実施形態では、フリーホイーリングダイオードＤ２は誘導負荷と組み合わせて使用されてもよく、誘導負荷に蓄積されたエネルギーが、スイッチＳ６が開かれた後に、電流がインダクタを通って同じ方向に流れ続けるようにして、エネルギーが回路の抵抗素子に散逸されるようにすることができる。フリーホイーリングダイオードＤ２が含まれていない場合、これは例えば、スイッチＳ６に大きな逆電圧をもたらす可能性がある。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーステージ１０１は、浮遊インダクタンスＬ１及び／又は浮遊抵抗Ｒ１を含んでいてもよい。浮遊インダクタンスＬ１は、例えば、約１０ｎＨ、１００ｎＨ、１０００ｎＨ、１００００ｎＨ等未満であってもよい。浮遊抵抗Ｒ１は、例えば、約１オーム、１００ｍオーム、１０ｍオーム等未満であってもよい。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０は、トランスの二次側及び／又はエネルギーストレージコンデンサＣ７と電気的に結合されてもよい。エネルギー回収回路１１０は、例えば、トランスＴ１の二次側を横切るダイオード１３０（例えば、クローバーダイオード）を含んでいてもよい。エネルギー回収回路１１０は、例えば、エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５（直列に配置）を含んでもよく、これにより、トランスＴ１の二次側から電流を流してエネルギーストレージコンデンサＣ７を充電することができる。エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５は、トランスＴ１の二次側及びエネルギーストレージコンデンサＣ７と電気的に接続されてもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０は、トランスＴ１の二次側と電気的に結合されたダイオード１３０及び／又はインダクタ１４０を含んでもよい。インダクタ１４０は、浮遊インダクタンスを表していてもよく、及び／又は、トランスＴ１の浮遊インダクタンスを含んでいてもよい。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタ１１５は、例えば、フェライトインダクタや空芯インダクタ等の任意のタイプのインダクタを含んでもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタ１１５は、約１０μＨ、５０μＨ、１００μＨ、５００μＨ等を超えるインダクタンスを有してもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタ１１５は、約１μＨ～約１００ｍＨのインダクタンスを有していてもよい。

ナノ秒パルサーがオンになると、電流が負荷ステージ１０６を充電し得る（例えば、コンデンサＣ３、コンデンサＣ２、又はコンデンサＣ９を充電する）。一部の電流は、例えば、トランスＴ１の二次側の電圧がエネルギーストレージコンデンサＣ７の充電電圧よりも上昇したときに、エネルギー回収インダクタ１１５を流れる可能性がある。ナノ秒パルサーがオフになると、エネルギー回収インダクタ１１５に亘る電圧がゼロになるまで、負荷ステージ１０６内のコンデンサ（例えば、コンデンサＣ１）からエネルギー回収インダクタ１１５を介して電流が流れることができ、それによってエネルギーストレージコンデンサＣ７を充電する。ダイオード１３０は、負荷ステージ１０６内のコンデンサが、負荷ステージ１０６又は直流バイアス回路１０４内のインダクタンスでリンギングすることを防止してもよい。

また、エネルギー回収ダイオード１２０は、例えば、エネルギーストレージコンデンサＣ７から負荷ステージ１０６内のコンデンサに電荷が流れることを防止してもよい。

エネルギー回収インダクタ１１５の値は、電流立下り時間を制御する為に選択され得る。幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタ１１５は、１μＨ～６００μＨのインダクタンス値を有し得る。幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタ１１５は、５０μＨよりも大きいインダクタンス値を有し得る。幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタ１１５は、約５０μＨ、１００μＨ、１５０μＨ、２００μＨ、２５０μＨ、３００μＨ、３５０μＨ、４００μＨ、５００μＨ等未満のインダクタンスを有し得る。

例えば、エネルギーストレージコンデンサＣ７が５００Ｖを供給する場合、トランスＴ１の入力で１ｋＶが測定される（例えば、上述のように、電圧の倍化により）。トランスＴ１での１ｋＶは、スイッチＳ６が開いているときに、エネルギー回収回路１１０の構成要素の間で分割されてもよい。値が適切に選択された場合（例えば、インダクタＬ３は、エネルギー回収インダクタ１１５のインダクタンスよりも小さいインダクタンスを有する）、エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５に亘る電圧は５００Ｖよりも大きくてもよい。その後、電流がエネルギー回収ダイオード１２０を流れ、及び／又はエネルギーストレージコンデンサＣ７を充電してもよい。また、ダイオードＤ３及びインダクタＬ６にも電流が流れてもよい。エネルギーストレージコンデンサＣ７が充電されると、電流は最早ダイオードＤ３及びエネルギー回収インダクタ１１５を流れない場合がある。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０は、例えば、高速時間スケール（例えば、１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ等の時間スケール）で、負荷ステージ１０６からエネルギーを転送（又は電荷を転送）してもよい。エネルギー回収回路の浮遊抵抗は、負荷ステージ１０６を横切るパルスが高速立下り時間ｔ_ｆを有することを確実にする為に、低くてもよい。エネルギー回収回路１１０の浮遊抵抗は、例えば、約１オーム、１００ｍオーム、１０ｍオーム等よりも小さい抵抗を有してもよい。幾つかの実施形態では、負荷ステージ１０６からのエネルギーの抵抗性散逸は、例えば、約６０％、７０％、８０％、又は９０％未満等のように低くてもよい。

図１に示された任意の数の構成要素は、例えば、ダイオード１３５又はダイオード１３０又はインダクタ１４０等、必要であってもよいし、必要でなくてもよい。

幾つかの実施形態では、電圧源Ｖ１と、エネルギー回収回路１１０が電圧源Ｖ１及び／又はエネルギーストレージコンデンサＣ７と接続する箇所との間に、ダイオードを配置してもよい。このダイオードは、例えば、電圧源Ｖ１からエネルギーストレージコンデンサＣ７への電流の流れを許容するが、エネルギー回収回路からエネルギーストレージコンデンサＣ７への電流の流れを許容しないように配置されてもよい。

図２は、図１に示すナノ秒パルサーシステム１００内の電圧及び電流の波形を示す。波形２０５は、ナノ秒パルサーシステム１００内の１２４と表示される点（例えば、電極上）で測定された負荷ステージ１０６への電圧を表している。波形２２０は、１２２と表示される点（例えば、ウェハ上）における電圧を表している。波形２１５は、エネルギー回収インダクタ１１５を通る電流を表している。波形２１５は、ナノ秒パルサーステージ１０１がオンになったときのエネルギー回収インダクタ１１５を通る電流を示している（例えば、水色の波形の立上りで示すように）。ナノ秒パルサーステージ１０１がオフになると、エネルギー回収インダクタ１１５を通る電流は、下降する前に最大まで上昇し続ける。エネルギー回収インダクタ１１５に亘る電圧がゼロになると、エネルギー回収インダクタ１１５を流れる電流は停止するはずであるが、この例では、エネルギー回収インダクタ１１５に亘る電圧がゼロになる前に、ナノ秒パルサーステージ１０１が再びオンになる。

幾つかの実施形態では、図１の１２１と表示される点での電位は負として示されているが、チャッキング電位は正でもあり得る。

図３は、幾つかの実施形態によるエネルギー回収スイッチＳ５を有する能動エネルギー回収回路１１１を備えたナノ秒パルサーステージ１０１を含むナノ秒パルサーシステム３００の回路図である。エネルギー回収スイッチＳ５は、Ｓｉｇ５＋及びＳｉｇ５－と表示されたコントローラからの信号に基づいて切り替えられてもよい。

図３において、能動エネルギー回収回路１１１は、エネルギー回収インダクタ１１５を通る電流の流れを制御する為に使用され得るエネルギー回収スイッチＳ５を含んでもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収スイッチＳ５は、エネルギー回収スイッチを挟んで配置されたフリーホイーリングダイオードを含んでもよい。エネルギー回収スイッチＳ５は、例えば、エネルギー回収インダクタ１１５と直列に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収スイッチＳ５は、スイッチング入力Ｖ５からの信号に基づいて開閉されてもよい。幾つかの実施形態では、スイッチング入力Ｖ５は、スイッチＳ１が開いているとき、及び／又は、最早パルシングしていないときにエネルギー回収スイッチを閉じて、負荷ステージ１０６から高電圧負荷Ｃ７に電流が還流することを可能にしてもよい。幾つかの実施形態では、スイッチング入力Ｖ５は、スイッチＳ１が閉じているとき及び／又はパルシングしているときにエネルギー回収スイッチを開いて、高電圧負荷Ｃ７に電流が流れることを抑止してもよい。

図３のエネルギー回収スイッチＳ５は、エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５と直列に示されており、トランスＴ１の二次側と、エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５の両方との間に配置されている。幾つかの実施形態では、エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５の両方が、エネルギー回収スイッチＳ５とトランスＴ１の二次側との間に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収スイッチＳ５は、エネルギー回収ダイオード１２０とエネルギー回収インダクタ１１５の間に配置されてもよい。エネルギー回収ダイオード１２０、エネルギー回収インダクタ１１５、及びエネルギー回収スイッチＳ５は、任意の順序で配置されてもよい。

エネルギー回収スイッチＳ５は、例えば、高電圧スイッチ１４００のような高電圧スイッチを含んでいてもよい。

幾つかの実施形態では、負荷ステージ１０６は、エネルギー回収スイッチＳ５が開いている間にナノ秒パルサーステージ１０１によって充電されてもよい。例えば、高速の時間スケール（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ未満等）等で、負荷ステージ１０６から電荷を除去することが有益であり得る。負荷ステージ１０６から電荷を除去する為に、エネルギー回収スイッチＳ５を閉じてもよい。

図４は、幾つかの実施形態による、エネルギー回収回路１１０と共に受動バイアス補償回路１１４を含むナノ秒パルサーシステム４００の回路図である。

この例では、受動バイアス補償回路１１４は受動バイアス補償回路であり、バイアス補償ダイオード４０５及びバイアス補償コンデンサ４１０を含み得る。バイアス補償ダイオード４０５はオフセット供給電圧Ｖ５と直列に配置され得る。バイアス補償コンデンサ４１０はオフセット電源電圧Ｖ５と抵抗器Ｒ２の何れか一方又は両方に渡って配置され得る。バイアス補償コンデンサ４１０は、例えば、約１００μＦ、５０μＦ、２５μＦ、１０μＦ、２μＦ、５００ｎＦ、２００ｎＦ等、１００ｎＦ～１００μＦ未満の容量を有し得る。

幾つかの実施形態では、バイアス補償ダイオード４０５は、１０Ｈｚ～５００ｋＨｚの周波数で、１０Ａ～１ｋＡの間の電流を流すことができる。

幾つかの実施形態では、バイアスコンデンサＣ１２は、ナノ秒パルサーステージ１０１の出力（例えば、１２５と表示される位置）と、電極上の電圧（例えば、１２４と表示の位置）との間の電圧オフセットを可能にすることができる。動作時、電極は、例えば、バースト時には－２ｋＶの直流電圧であってもよく（１つのバーストは複数のパルスを含んでもよい）、一方、ナノ秒パルサーの出力は、パルス時には＋６ｋＶ、パルス間には０ｋＶと交互に変化する。

バイアスコンデンサＣ１２は、例えば、１００ｎＦ、１０ｎＦ、１ｎＦ、１００μＦ、１０μＦ、１μＦ等である。抵抗器Ｒ２は、例えば、約１ｋオーム、１０ｋオーム、１００ｋオーム、１Ｍオーム、１０Ｍオーム、１００Ｍオーム程度の抵抗値等、高抵抗を有し得る。

幾つかの実施形態では、バイアス補償コンデンサ４１０及びバイアス補償ダイオード４０５は、ナノ秒パルサーステージ１０１の出力（例えば、１２５と表示の位置）と、電極上の電圧（例えば、１２４と表示の位置）との間の電圧オフセットが、各バーストの開始時に確立され、必要な平衡状態に達することを可能にすることができる。例えば、電荷は、各バーストの初めに、複数のパルス（例えば、約５～１００パルス程度）の間に、コンデンサＣ１２からバイアス補償コンデンサ４１０に転送され、回路内に正しい電圧を確立する。

幾つかの実施形態では、パルス繰り返し周波数（例えば、１つのバースト内のパルスの周波数）は、例えば、２ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７ＭＨｚ、６０ＭＨｚ、及び８０ＭＨｚ等の、２００ｋＨｚ～８００ＭＨｚであってもよい。幾つかの実施形態では、バーストの繰り返し周波数（例えば、バーストの周波数）は、約１０ｋＨｚ、５０Ｈｚ、１００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１ＭＨｚ等、例えば４００ｋＨｚ等であってもよい。

エネルギー回収回路１１０は、図３に示すように、エネルギー回収スイッチを含んでいても含んでいなくてもよい。

図５は、幾つかの実施形態による、エネルギー回収回路１１０と共に能動バイアス補償回路１３４を含むナノ秒パルサーシステム５００の回路図である。

能動バイアス補償回路１３４は、当技術分野で知られている任意のバイアス及び／又はバイアス補償回路を含んでもよい。例えば、能動バイアス補償回路１３４は、「ナノ秒パルサーバイアス補償（ＮＡＮＯＳＥＣＯＮＤ ＰＵＬＳＥＲ ＢＩＡＳ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ）」というタイトルの米国特許出願第１６／５２３，８４０号に記載されている任意のバイアス及び／又はバイアス補償回路を含んでもよく、この特許出願は、あらゆる目的の為にその全体が本開示に組み込まれる。

幾つかの実施形態では、図５に示すナノ秒パルサーシステム５００の能動バイアス補償回路１３４は、バイアスコンデンサＣ７、ブロッキングコンデンサＣ１２、ブロッキングダイオードＤ８、バイアス補償バイアス補償スイッチＳ８（例えば、高電圧スイッチ）、オフセット供給電圧Ｖ５、抵抗Ｒ２、及び／又は抵抗Ｒ４を含んでもよい。幾つかの実施形態では、スイッチＳ８は、例えば、図１４に示す高電圧スイッチ１４００のような高電圧スイッチを含んでもよい。バイアス補償スイッチＳ８は、Ｓｉｇ８＋及びＳｉｇ８－と表示されたコントローラからの信号に基づいて切り替えられてもよい。

幾つかの実施形態では、オフセット供給電圧Ｖ５は、出力電圧を正又は負の何れかにバイアスすることができる直流電圧源を含んでもよい。幾つかの実施形態では、コンデンサＣ１２は、オフセット供給電圧Ｖ５を他の回路要素から絶縁／分離してもよい。幾つかの実施形態では、能動バイアス補償回路１３４は、回路の一部分から別の部分への電力の潜在的なシフトを可能にしてもよい。幾つかの実施形態では、能動バイアス補償回路１３４は、プロセスウェハと静電チャックとの間の一定のチャッキング力を維持する為に使用されてもよい。抵抗器Ｒ２は、例えば、ＤＣバイアス供給をドライバから保護／絶縁してもよい。別の例として、抵抗器Ｒ２は、直流電源Ｖ５が過電流障害に陥らないようにする為に使用されてもよい。

幾つかの実施形態では、バイアス補償スイッチＳ８は、ナノ秒パルサーステージ１０１が１０ｋＨｚ以上のパルスを活発に生成していないか、パルスのバーストを提供していない間は開き、ナノ秒パルサーステージ１０１がパルスを出していないときは閉じていてもよい。閉じている間、バイアス補償スイッチＳ８は、例えば、ブロッキングダイオードＤ８によって阻止される方向の電流を許容してもよい。この電流を短絡させることで、ウェハとチャックの間のバイアスを２ｋＶ未満にすることができ、それは許容範囲内であり得る。

幾つかの実施形態では、負荷ステージ１０６は、能動バイアス補償回路１３４と結合してもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０は、図３に示すように、エネルギー回収スイッチを含んでもよいし、含まなくてもよい。

図６は、幾つかの実施形態による、能動エネルギー回収回路１１１を備えた能動バイアス補償回路１３４を含むナノ秒パルサーシステム６００の回路図である。

図７は、幾つかの実施形態による、ＲＦドライバ７０５、能動バイアス補償回路１３４、及びエネルギー回収回路１１０を含むマッチレスドライバシステム７００の回路図である。

この例では、マッチレスドライバシステム７００は、ナノ秒パルサーステージ１０１ではなく、ＲＦドライバ７０５を含んでいてもよい。ＲＦドライバ７０５は、例えば、ハーフブリッジドライバ又はフルブリッジドライバであってもよい。ＲＦドライバ７０５は、直流電圧源（例えば、容量性源、交流／直流コンバータ等）であり得る電圧源Ｖ１を含んでもよい。幾つかの実施形態では、ＲＦドライバ７０５は、４つのスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４を含んでもよい。幾つかの実施形態では、ＲＦドライバ７０５は、直列又は並列に配置された複数のスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４を含んでもよい。これらのスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ接合トランジスタ、ＦＥＴ、ＳｉＣスイッチ、ＧａＮスイッチ、光導電スイッチ等の任意の種類のソリッドステートスイッチを含んでもよい。これらのスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、高い周波数でスイッチングされても、及び／又は、高い電圧パルスを発生させてもよい。これらの周波数は、例えば、約４００ｋＨｚ、０．５ＭＨｚ、２．０ＭＨｚ、４．０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、５０ＭＨｚ等の周波数を含んでいてもよい。

スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４の各スイッチは、夫々のダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４と並列に結合されてもよく、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４で表される浮遊インダクタンスを含んでもよい。幾つかの実施形態では、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４のインダクタンスは等しくてもよい。幾つかの実施形態では、インダクタＬ１、Ｌ２、Ｌ３、及びＬ４のインダクタンスは、約５０ｎＨ、１００ｎＨ、１５０ｎＨ、５００ｎＨ、１０００ｎＨ等より小さくてもよい。スイッチ（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、又はＳ４）と夫々のダイオード（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、又はＤ４）の組み合わせは、夫々のインダクタ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、又はＬ４）と直列に結合されてもよい。インダクタＬ３及びＬ４は、グランドと接続されている。インダクタＬ１は、スイッチＳ４及び共振回路７１０と接続されている。そして、インダクタＬ２は、スイッチＳ３と、共振回路７１０の反対側とに接続されている。

スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、例えば、図１４に示す高電圧スイッチ１４００のような高電圧スイッチを含んでいてもよい。

幾つかの実施形態では、ＲＦドライバ７０５は、共振回路７１０と結合されてもよい。共振回路７１０は、トランスＴ１と結合された共振インダクタＬ５及び／又は共振コンデンサＣ２を含んでもよい。共振回路７１０は、例えば、ＲＦドライバ７０５と共振回路７１０との間の任意のリード線の浮遊抵抗、及び／又は、例えば、トランスＴ１、コンデンサＣ２、及び／又はインダクタＬ５等の共振回路７１０内の任意の構成要素を含み得る共振抵抗Ｒ５を含んでもよい。幾つかの実施形態では、共振抵抗Ｒ５は、ワイヤ、トレース、又は回路要素の浮遊抵抗のみを含む。他の回路要素のインダクタンスや容量が駆動周波数に影響を与える可能性があるが、駆動周波数は、概ね共振インダクタＬ５及び／又は共振コンデンサＣ２の選択によって設定することができる。浮遊インダクタンスや浮遊容量を考慮して適切な駆動周波数にする為には，更なる改良及び／又は調整が必要になることがある。更に、Ｌ５及び／又はＣ２を変更することで、トランスＴ１の立上り時間を調整することができるが、以下の条件を満たす必要がある。

幾つかの実施形態では、Ｌ５のインダクタンス値が大きいと、立上り時間が遅くなったり短くなったりすることがある。これらの値は、バーストエンベロープにも影響を与える可能性がある。図１７に示すように、各バーストは、過渡的パルス及び定常的パルスを含み得る。各バースト内の過渡パルスは、定常パルスの間に完全な電圧に達するまで、Ｌ５及び／又はシステムのＱによって設定され得る。

ＲＦドライバ７０５のスイッチが共振周波数、ｆ_{ｒｅｓｏｎａｎｔ}で切り替えられる場合、トランスＴ１での出力電圧は増幅される。幾つかの実施形態では、共振周波数は、約４００ｋＨｚ、０．５ＭＨｚ、２．０ＭＨｚ、４．０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、５０ＭＨｚ等であってもよい。

幾つかの実施形態では、共振コンデンサＣ２は、トランスＴ１の浮遊容量及び／又は物理的なコンデンサを含んでもよい。幾つかの実施形態では、共振コンデンサＣ２は、約１０μＦ、１μＦ、１００ｎＦ、１０ｎＦ等の容量を有していてもよい。幾つかの実施形態では、共振インダクタＬ５は、トランスＴ１の浮遊インダクタンス及び／又は物理的なインダクタを含んでもよい。幾つかの実施形態では、共振インダクタＬ５は、約５０ｎＨ、１００ｎＨ、１５０ｎＨ、５００ｎＨ、１０００ｎＨ等のインダクタンスを有していてもよい。幾つかの実施形態では、共振抵抗器Ｒ５は、約１０オーム、２５オーム、５０オーム、１００オーム、１５０オーム、５００オーム等の抵抗を有していてもよい。

幾つかの実施形態では、共振抵抗器Ｒ５は、物理的回路内のワイヤ、トレース、及び／又はトランス巻線の浮遊抵抗を表していてもよい。幾つかの実施形態では、共振抵抗器Ｒ５は、約１０ｍオーム、５０ｍオーム、１００ｍオーム、２００ｍオーム、５００ｍオーム等の抵抗を有していてもよい。

幾つかの実施形態では、トランスＴ１は、あらゆる目的の為に本書に組み込まれている「高電圧トランス（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）」というタイトルの米国特許出願第１５／３６５０９４号に開示されているようなトランスを備えていてもよい。幾つかの実施形態では、共振回路７１０の出力電圧は、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及び／又はＳ４のデューティサイクル（例えば、スイッチの「オン」時間又はスイッチが導通している時間）を変更することによって変更され得る。例えば、デューティサイクルが長いほど出力電圧は高くなり、デューティサイクルが短いほど出力電圧は低くなる。幾つかの実施形態では、ＲＦドライバ７０５内のスイッチングのデューティサイクルを調整することにより、共振回路７１０の出力電圧を変更又は調整することができる。

例えば、スイッチＳ１を開閉する信号Ｓｉｇ１のデューティサイクルを変更し、スイッチＳ６を開閉する信号Ｓｉｇ２のデューティサイクルを変更し、スイッチＳ３を開閉する信号Ｓｉｇ３のデューティサイクルを変更し、スイッチＳ４を開閉する信号Ｓｉｇ４のデューティサイクルを変更することで、スイッチのデューティサイクルを調整することができる。スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、又はＳ４のデューティサイクルを調整することで、例えば、共振回路７１０の出力電圧を制御することができる。

幾つかの実施形態では、共振回路７１０の各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、又はＳ４は、独立して、又は１つ以上の他のスイッチと連動して切り替えられ得る。例えば、信号Ｓｉｇ１は信号Ｓｉｇ３と同じ信号であってもよい。別の例として、信号Ｓｉｇ２は信号Ｓｉｇ４と同じ信号であってもよい。別の例として、各信号は独立していてもよく、各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、又はＳ４を独立又は別個に制御してもよい。

幾つかの実施形態では、共振回路７１０は、ブロッキングダイオードＤ７を含み得る半波整流器７１５と結合してもよい。

能動バイアス補償回路１３４は、図５と併せて説明した能動バイアス補償回路を含んでもよい。

マッチレスドライバシステム７００は、例えば、５０オームマッチングネットワークや、外部マッチングネットワークや、スタンドアロンマッチングネットワーク等の従来のマッチングネットワークを含まない。幾つかの実施形態では、マッチレスドライバシステム７００は、ウェハチャンバに印加されるスイッチング電力を調整する為に５０オームのマッチングネットワークを必要としない。幾つかの実施形態では、マッチレスドライバシステム７００は、従来のマッチングネットワークの無い可変出力インピーダンスＲＦジェネレータを含み得る。これにより、プラズマチャンバによって引き出される電力を迅速に変化させることができる。典型的には、マッチングネットワークのこの調整には少なくとも１００μｓ～２００μｓかかる。幾つかの実施形態では、電力の変化は１又は２ＲＦサイクル内で起こり得るものであり、例えば、４００ｋＨｚで２．５μｓ～５．０μｓである。

この例では、エネルギー回収回路１１０は、トランスＴ１の二次側に配置されるか、又はそれと電気的に結合されてもよい。エネルギー回収回路１１０は、例えば、トランスＴ１の二次側に渡ってダイオード１３０（例えば、クローバーダイオード）を含んでいてもよい。エネルギー回収回路１１０は、例えば、エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５（直列に配置）を含んでもよく、これにより、トランスＴ１の二次側から電流を流してエネルギーストレージコンデンサＣ７を充電し、負荷ステージ１０６に電流を流すことができる。エネルギー回収ダイオード１２０及びエネルギー回収インダクタ１１５は、トランスＴ１の二次側と電気的に接続され、エネルギーストレージコンデンサＣ７と結合されてもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０は、トランスＴ１の二次側と電気的に結合されたダイオード１３０及び／又はインダクタ１４０を含んでもよい。エネルギー回収インダクタ１１５は、浮遊インダクタンスを表してもよく、及び／又は、トランスＴ１の浮遊インダクタンスを含んでもよい。

ナノ秒パルサーがオンになると、電流が負荷ステージ１０６のコンデンサを充電し得る（例えば、コンデンサＣ３、コンデンサＣ２、又はコンデンサＣ９を充電）。一部の電流は、例えば、トランスＴ１の二次側の電圧がエネルギーストレージコンデンサＣ７の充電電圧よりも上昇したときに、エネルギー回収インダクタ１１５を流れる可能性がある。ナノ秒パルサーがオフになると、エネルギー回収インダクタ１１５に亘る電圧がゼロになるまで、負荷ステージ１０６内のコンデンサ（例えば、コンデンサＣ１）からエネルギー回収インダクタ１１５を介して電流が流れ、エネルギーストレージコンデンサＣ７を充電してもよい。ダイオード１３０は、負荷ステージ１０６内のコンデンサが、負荷ステージ１０６内のインダクタンス又は能動バイアス補償回路１３４でリンギングすることを防止してもよい。

エネルギー回収ダイオード１２０は、例えば、エネルギーストレージコンデンサＣ７から負荷ステージ１０６内のコンデンサに電荷が流れることを防止してもよい。

エネルギー回収インダクタ１１５の値は、電流立下り時間を制御する為に選択され得る。幾つかの実施形態では、エネルギー回収インダクタ１１５は、１μＨ～５００μＨのインダクタンス値を有していてもよい。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０は、エネルギー回収インダクタ１１５を通る電流の流れを制御する為に使用され得るスイッチを含んでもよい。スイッチは、例えば、エネルギー回収インダクタ１１５と直列に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、スイッチＳ１が開いているとき、及び／又は、最早パルシングしていないときにスイッチを閉じて、電流が負荷ステージ１０６からエネルギーストレージコンデンサＣ７に還流するようにしてもよい。

エネルギー回収回路１１０のスイッチは、例えば、図１４に示す高電圧スイッチ１４００のような高電圧スイッチを含んでもよい。

図８は、マッチレスドライバシステム７００内の電圧及び電流の波形である。波形８０５は、１２４と表示の位置（例えば、電極上）で測定されたウェハ上の電圧を表している。波形８１０は、１２２と表示の位置（例えば、ウェハ上）で測定された負荷ステージ１０６への電圧を表す。波形８１５は、エネルギー回収ダイオード１２０を通る電流を表している。

図９は、幾つかの実施形態による空間的可変ウェハバイアスシステム９００の模式図である。空間的可変ウェハバイアスシステム９００は、第１のエネルギー回収回路９２６と結合した第１の高電圧パルサー９２５と、プラズマチャンバ９３５と結合した第２のエネルギー回収回路と結合した第２の高電圧パルサー９３０とを含んでもよい。第１のエネルギー回収回路９２６及び第２のエネルギー回収回路９３１の何れか又は両方は、エネルギー回収回路１１０又は能動エネルギー回収回路１１１の構成要素の全て又は一部を含んでもよい。

この例では、第１の高電圧パルサー９２５は、第１のエネルギー回収回路９２６及び第１のバイアスコンデンサ９１５と結合される、及び／又は、第２の高電圧パルサー９３０は、第２のエネルギー回収回路９３１及び第２のバイアスコンデンサ９２１と結合される。

プラズマチャンバ９３５内には、第１の電極９５０及び第２の電極９５５が配置されてもよい。この例では、第１の電極９５０は円盤状であり、第２の電極９５５の中央開口部内に配置されている。第１の高電圧パルサー９２５は、第１電極９５０と電気的に結合され、第２の高電圧パルサー９３０は、第２電極９５５と電気的に結合される。幾つかの実施形態では、第１の高電圧パルサー９２５と第２の高電圧パルサー９３０との間に、浮遊結合容量９６５が存在し得る。浮遊結合容量９６５は、例えば、約１００ｐＦ、約１ｎＦ、約１０ｎＦ未満等であってもよい。

幾つかの実施形態では、第１の高電圧パルサー９２５及び第２の高電圧パルサー９３０の何れか又は両方は、例えば、直流バイアス回路１０４、受動バイアス補償回路１１４、又は能動バイアス補償回路１３４等のバイアス回路と結合してもよい。

幾つかの実施形態では、第１のナノ秒パルサー９２５のエネルギーストレージコンデンサＣ７は、第１の直流電源と結合され、第２のナノ秒パルサー９３０のエネルギーストレージコンデンサＣ７は、第２の直流電源と結合されてもよい。

幾つかの実施形態では、第１のナノ秒パルサー９２５のエネルギーストレージコンデンサＣ７と、第２のナノ秒パルサー９３０のエネルギーストレージコンデンサＣ７とは、単一の直流電源と結合されてもよい。

幾つかの実施形態では、第１のナノ秒パルサー９２５と第２のナノ秒パルサー９３０の両方が、同じエネルギーストレージコンデンサと結合されてもよく、このエネルギーストレージコンデンサは直流電源と結合されてもよい。

幾つかの実施形態では、スイッチＳ６は、スイッチＳ７とは異なる期間オンにされてもよい。スイッチが閉じる時間量は、夫々の電極に印加される電圧に対応していてもよい。異なる電極に異なる電圧を提供する為に、各スイッチを異なる期間オンにしてもよい。

第１のナノ秒パルサー９２５及び第２のナノ秒パルサー９３０の何れか又は両方は、受動バイアス補償回路１１４、能動バイアス補償回路１３４、又は直流バイアス回路１０４を含んでもよい。

図１０は、幾つかの実施形態によるエネルギー回収回路１１０を備えたナノ秒パルサーシステム１０００の回路図である。この例では、ナノ秒パルサーシステム１００５は、ナノ秒パルサーステージ１０１がエネルギーストレージコンデンサＣ７の他方の極性を切り替えることで、ナノ秒パルサーシステム１００と同様になっている。スイッチＳ６が開いているとき、コンデンサＣ１の電荷は、エネルギー回収回路１１０を通って高電圧エネルギーストレージコンデンサＣ７に流れ、高電圧エネルギーストレージコンデンサＣ７を充電することができる。コンデンサＣ１の電荷が高電圧エネルギーストレージコンデンサＣ７の電荷よりも小さくなると、エネルギー回収回路１１０に電流が流れなくなる。幾つかの実施形態では、直流バイアス回路１０４は、受動バイアス補償回路１１４又は能動バイアス補償回路１３４に置き換えられてもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０は、能動エネルギー回収回路１１１と置き換えられてもよい。

幾つかの実施形態では、電源Ｖ１及び／又はＣ７のグランド側（例えば、図１参照）又は正側を切り替えるナノ秒パルサー（又はスイッチ）が含まれる（例えば、図１０参照）。何れの配置が使用されてもよい。一方の配置を示す図を、他方の配置に置き換えてもよい。

図１１は、図１０に示すナノ秒パルサーシステム１０００内の電圧と電流の波形を示す図である。波形１１０５は、エネルギー回収インダクタ１１５を通る電流を表している。波形１１１０は、位置ラベル１２４（例えば、電極上）で測定された負荷ステージ１０６への電圧を表している。波形１１１５は、１２２と表示の位置（例えば、ウェハ上）で測定されたウェハ電圧を表している。図示のように、パルスがオフになると、エネルギー回収インダクタ１１５に電流が流れ、それで高電圧エネルギーストレージコンデンサＣ７が充電される。この１つの具体例では、容量性負荷は５００ｐＦであり、エネルギー回収インダクタ１１５は１０μＨである。

図１２は、幾つかの実施形態による、エネルギー回収回路１１０が容量性負荷１２０５を駆動するナノ秒パルサーシステム１２００の回路図である。この例では、ナノ秒パルサーシステム１２００は、直流バイアス回路１０４のないナノ秒パルサーシステム１００と同様であり、容量性負荷１２０５を駆動している。容量性負荷１２０５は、例えば、プラズマ負荷、複数のグリッド、複数の電極等の任意のタイプの負荷を含んでもよい。

図１３は、図１２に示したナノ秒パルサーシステム１２００内の電圧及び電流の波形を示す。波形１３０５は、容量性負荷１２０５における電圧を表し、波形１３１０は、エネルギー回収インダクタ１１５を通る電流を表している。図示されているように、パルスがオフにされると、電流がエネルギー回収インダクタ１１５を通って流れ、高電圧エネルギーストレージコンデンサＣ７を充電する。この１つの具体例では、負荷Ｃ１は５００ｐＦであり、エネルギー回収インダクタ１１５は１０μＨである。

図１４は、幾つかの実施形態による、絶縁された電力を有する高電圧スイッチ１４００のブロック図である。高電圧スイッチ１４００は、高電圧源１４６０からの電圧を高速立上り時間及び／又は高周波数及び／又は可変パルス幅で切り替えることができる複数のスイッチモジュール１４０５（集合的又は個別に１４０５、及び個別に１４０５Ａ、１４０５Ｂ、１４０５Ｃ、及び１４０５Ｄ）を含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５は、例えば、ソリッドステートスイッチのようなスイッチ１４１０を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、スイッチ１４１０は、電源１４４０及び／又は絶縁ファイバトリガ１４４５（ゲートトリガ又はスイッチトリガとも呼ばれる）を含み得るゲートドライバ回路１４３０と電気的に結合されてもよい。例えば、スイッチ１４１０は、コレクタ、エミッタ、及びゲート（又は、ドレイン、ソース、及びゲート）を含んでもよく、電源１４４０は、ゲートドライバ回路１４３０を介してスイッチ１４１０のゲートを駆動してもよい。ゲートドライバ回路１４３０は、例えば、高電圧スイッチ１４００の他の構成要素から分離されていてもよい。

幾つかの実施形態では、電源１４４０は例えば、絶縁トランスを用いて絶縁されてもよい。絶縁トランスは、低容量トランスを含んでもよい。絶縁トランスの低容量によって、例えば、電源１４４０が大きな電流を必要とせずに高速時間スケールで充電することが可能になり得る。絶縁トランスは、例えば、約１００ｐＦ未満の容量を有してもよい。別の例として、絶縁トランスは、約３０～１００ｐＦ未満の容量を有してもよい。幾つかの実施形態では、絶縁トランスは、１ｋＶ、５ｋＶ、１０ｋＶ、２５ｋＶ、５０ｋＶ等までの電圧絶縁を提供してもよい。

幾つかの実施形態では、絶縁トランスは、低い浮遊容量を有していてもよい。例えば、絶縁トランスは、約１０００ｐＦ、１００ｐＦ、１０ｐＦ等未満の浮遊容量を有していてもよい。幾つかの実施形態では、低容量は、低電圧コンポーネント（例えば、入力制御電力の源）への電気的結合を最小化する可能性がある、及び／又はＥＭＩの発生（例えば、電気ノイズの発生）を低減する可能性がある。幾つかの実施形態では、絶縁トランスのトランス浮遊容量は、一次巻線と二次巻線の間で測定された容量を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、絶縁トランスは、直流／直流コンバータ又は交流／直流トランスであってもよい。幾つかの実施形態では、トランスは、例えば、１１０ＶのＡＣトランスを含んでもよい。何れにせよ、絶縁トランスは、高電圧スイッチ１４００内の他のコンポーネントから絶縁された電力を提供することができる。幾つかの実施形態では、絶縁は、絶縁トランスの一次側の導体が、絶縁トランスの二次側の任意の導体を通過したり接触したりしないように、ガルバニックであってもよい。

幾つかの実施形態では、トランスは、トランスコアの周りに確りと巻かれた、又は巻き付けられた一次巻線を含んでもよい。幾つかの実施形態では、一次巻線は、トランスコアの周りに巻き付けられた導電性シートを含んでもよい。幾つかの実施形態では、一次巻線は、１つ以上の巻線を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、二次巻線は、コアからできるだけ離れたところでコアに巻かれてもよい。例えば、二次巻線を構成する巻線の束は、トランスコアの開口部の中心を通って巻かれてもよい。幾つかの実施形態では、二次巻線は、１つ以上の巻線を含んでもよい。幾つかの実施形態では、二次巻線を構成する巻線の束は、浮遊容量を最小化する為に、例えば、円形又は正方形である断面を含んでもよい。幾つかの実施形態では、一次巻線、二次巻線、又はトランスコアの間に絶縁体（例えば、油又は空気）が配置されてもよい。

幾つかの実施形態では、二次巻線をトランスコアから離しておくことに幾つかの利点があり得る。例えば、絶縁トランスの一次側と絶縁トランスの二次側との間の浮遊容量を低減することができる。別の例として、動作中にコロナ及び／又は絶縁破壊が形成されないように、絶縁トランスの一次側と絶縁トランスの二次側との間の高電圧スタンドオフを見込んでもよい。

幾つかの実施形態では、絶縁トランスの一次側（例えば、一次巻線）と絶縁トランスの二次側（例えば、二次巻線）との間のスペーシングは、約０．１インチ、０．５インチ、１インチ、５インチ、又は１０インチであり得る。幾つかの実施形態では、絶縁トランスのコアと絶縁トランスの二次側（例えば、二次巻線）との間の典型的な間隔は、約０．１インチ、０．５インチ、１インチ、５インチ、又は１０インチであり得る。幾つかの実施形態では、巻線間のギャップは、例えば、真空、空気、任意の絶縁性ガス又は液体、又は３未満の比誘電率を有する固体材料等、可能な限り低い誘電体材料で満たされてもよい。

幾つかの実施形態では、電源１４４０は、高電圧スタンドオフ（絶縁）を提供することができる、又は低容量（例えば、約１０００ｐＦ、１００ｐＦ、１０ｐＦ等未満）を有する任意のタイプの電源を含んでもよい。幾つかの実施形態では、制御電圧電源は、６０Ｈｚで交流１４２０Ｖ又は交流２４０Ｖを供給してもよい。

幾つかの実施形態では、各電源１４４０は、単一の制御電圧電源と誘導的に電気的に結合されてもよい。例えば、電源１４４０Ａは、第１のトランスを介して電源と電気的に結合されてもよく、電源１４４０Ｂは、第２のトランスを介して電源と電気的に結合されてもよく、電源１４４０Ｃは、第３のトランスを介して電源と電気的に結合されてもよく、電源１４４０Ｄは、第４のトランスを介して電源と電気的に結合されてもよい。様々な電源間の電圧絶縁を提供することができる、例えば任意のタイプのトランスが使用され得る。

幾つかの実施形態では、第１のトランス、第２のトランス、第３のトランス、及び第４のトランスは、単一のトランスのコアの周りに異なる二次巻線を含んでもよい。例えば、第１のトランスが第１の二次巻線を含み、第２のトランスが第２の二次巻線を含み、第３のトランスが第３の二次巻線を含み、第４のトランスが第４の二次巻線を含んでもよい。これらの二次巻線の各々は、単一のトランスのコアに巻かれていてもよい。幾つかの実施形態では、第１の二次巻線、第２の二次巻線、第３の二次巻線、第４の二次巻線、又は一次巻線は、単一の巻線又はトランスのコアの周りに巻かれた複数の巻線を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、電源１４４０Ａ、電源１４４０Ｂ、電源１４４０Ｃ、及び／又は電源１４４０Ｄは、リターン基準グランド又はローカルグランドを共有しなくてもよい。

例えば、絶縁ファイバトリガ１４４５は、高電圧スイッチ１４００の他の構成要素から絶縁されていてもよい。絶縁ファイバトリガ１４４５は、各スイッチモジュール１４０５が、他のスイッチモジュール１４０５及び／又は高電圧スイッチ１４００の他の構成要素に対して、及び／又は、例えば、各スイッチモジュール１４０５のゲートの能動的な制御を可能にしながら、相対的に浮くことを可能にする光ファイバ受信機を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、例えば、各スイッチモジュール１４０５のリターン基準グランド又はローカルグランド又は共通グランドは、例えば、絶縁トランスを使用して互いに絶縁されてもよい。

各スイッチモジュール１４０５を共通グランドから電気的に絶縁することで、例えば、複数のスイッチを累積的な高電圧スイッチングの為に直列構成で配置することができる。幾つかの実施形態では、スイッチモジュールのタイミングの多少の遅れを許容又は設計することができる。例えば、各スイッチモジュール１４０５は、１ｋＶを切り替えるような構成又は定格であってもよく、各スイッチモジュールは互いに電気的に絶縁されていてもよく、及び／又は、各スイッチモジュール１４０５を閉じるタイミングは、スナバコンデンサの容量及び／又はスイッチの電圧定格によって定義される期間、完全に一致している必要はない。

幾つかの実施形態では、電気的絶縁は多くの利点を提供することができる。例えば、１つの可能な利点は、スイッチ間のジッタを最小化すること、及び／又は、任意のスイッチタイミングを可能にすることを含み得る。例えば、各スイッチ１４１０は、約５００ｎｓ、５０ｎｓ、２０ｎｓ、５ｎｓ未満等のスイッチ遷移ジッタを有してもよい。

幾つかの実施形態では、２つのコンポーネント（又は回路）間の電気的絶縁は、２つのコンポーネント間の極めて高い抵抗を意味し得るものである、及び／又は、２つのコンポーネント間の小さい容量を意味し得る。

各スイッチ１４１０は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ接合トランジスタ、ＦＥＴ、ＳｉＣスイッチ、ＧａＮスイッチ、光導電スイッチ等の任意のタイプのソリッドステートスイッチデバイスを含んでもよい。スイッチ１４１０は、例えば、高電圧（例えば、約１ｋＶを超える電圧）を、高周波で（例えば、１ｋＨｚ以上）、高速で（例えば、約５００ｋＨｚを超える繰り返し率）、及び／又は高速の立上り時間で（例えば、約２５ｎｓ未満の立上り時間）、及び／又は長いパルス長で（例えば、約１０ｍｓを超える）切り替えることができてもよい。幾つかの実施形態では、各スイッチは、個別に１，２００Ｖ～１，７００Ｖを切り替えができるように設計されているが、組み合わせることで４，８００Ｖ～６，８００Ｖ（４スイッチの場合）超を切り替えることができる。他にも様々な電圧定格のスイッチが使用され得る。

少数の高電圧スイッチではなく、多数の低電圧スイッチを使用することには幾つかの利点がある。例えば、低電圧スイッチは一般的に性能が高く、低電圧スイッチは高電圧スイッチよりも高速に切り替わる、遷移時間が早い、スイッチング効率が高い可能性がある。しかし、例えばスイッチの数が多くなると、スイッチのタイミング精度の必要性が高くなる。

図１４に示す高電圧スイッチ１４００は、４つのスイッチモジュール１４０５を含む。本図では４つを示しているが、例えば、２、８、１２、１６、２０、２４等、任意の数のスイッチモジュール１４０５が使用され得る。例えば、各スイッチモジュール１４０５の各スイッチの定格が１２００Ｖであり、１６個のスイッチを使用する場合、高電圧スイッチは１９．２ｋＶまで切り替えることが可能である。別の例として、各スイッチモジュール１４０５内の各スイッチの定格が１７００Ｖであり、１６個のスイッチが使用される場合、高電圧スイッチは最大２７．２ｋＶまで切り替えることができる。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチ１４００は、５ｋＶ、１０ｋＶ、１４ｋＶ、２０ｋＶ、２５ｋＶ等よりも大きい電圧を切り替えてもよい。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチ１４００は高速コンデンサ１４５５を含んでもよい。高速コンデンサ１４５５は、例えば、直列及び／又は並列に配置された１つ以上のコンデンサを含んでもよい。これらのコンデンサは、例えば、１つ以上のポリプロピレンコンデンサを含んでもよい。高速コンデンサ１４５５は、高電圧源１４６０からのエネルギーを蓄積してもよい。

幾つかの実施形態では、高速コンデンサ１４５５は低容量を有してもよい。幾つかの実施形態では、高速コンデンサ１４５５は、約１μＦ、約５μＦ、約１μＦ～約５μＦ、約１００ｎＦ～約１０００ｎＦ等の容量値を有してもよい。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチ１４００は、クローバーダイオード１４５０を含んでもよいし、含まなくてもよい。クローバーダイオード１４５０は、例えば誘導性負荷の駆動に有益な直列又は並列に配置された複数のダイオードを含んでもよい。幾つかの実施形態では、クローバーダイオード１４５０は、例えば、炭化ケイ素ショットキーダイオード等の１つ以上のショットキーダイオードを含んでもよい。クローバーダイオード１４５０は、例えば、高電圧スイッチのスイッチからの電圧が或る閾値を超えているかどうかを感知してもよい。閾値を超えていた場合、クローバーダイオード１４５０は、スイッチモジュールからの電力をグランドに短絡させてもよい。クローバーダイオードは、例えば、スイッチング後に誘導性負荷に蓄積されたエネルギーを散逸させる交流経路を可能にしてもよい。これは、例えば、大きな誘導電圧スパイクを防止することができる。幾つかの実施形態では、クローバーダイオード１４５０は、例えば、１ｎＨ、１０ｎＨ、１００ｎＨ等の低インダクタンスを有してもよい。幾つかの実施形態では、クローバーダイオード１４５０は、例えば、１００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等の低容量を有してもよい。

幾つかの実施形態では、例えば、負荷１４６５が主に抵抗性である場合等、クローバーダイオード１４５０を使用しなくてもよい。

幾つかの実施形態では、各ゲートドライバ回路１４３０は、約１０００ｎｓ、１００ｎｓ、１０．０ｎｓ、５．０ｎｓ、３．０ｎｓ、１．０ｎｓ未満等のジッタを生成してもよい。幾つかの実施形態では、各スイッチ１４１０は、最小スイッチオン時間（例えば、約１０μｓ、１μｓ、５００ｎｓ、１００ｎｓ、５０ｎｓ、１０．５ｎｓ未満等）及び最大スイッチオン時間（例えば、２５ｓ、１０ｓ、５ｓ、１ｓ、５００ｍｓ等を超える）を有してもよい。

幾つかの実施形態では、動作中、各高電圧スイッチは、互いに１ｎｓ以内でスイッチオン及び／又はオフされてもよい。

幾つかの実施形態では、各スイッチモジュール１４０５は、同じ又は実質的に同じ（±５％）の浮遊インダクタンスを有してもよい。浮遊インダクタンスは、例えば、リード線、ダイオード、抵抗、スイッチ１４１０、及び／又は回路基板トレース等のインダクタに関連していないスイッチモジュール１４０５内の任意のインダクタンスを含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５内の浮遊インダクタンスは、例えば、約３００ｎＨ、１００ｎＨ、１０ｎＨ、１ｎＨ等よりも小さいインダクタンス等の低インダクタンスを含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５間の浮遊インダクタンスは、例えば、約３００ｎＨ、１００ｎＨ、１０ｎＨ、１ｎＨ未満等のインダクタンス等の低インダクタンスを含んでもよい。

幾つかの実施形態では、各スイッチモジュール１４０５は、同じ又は実質的に同じ（±５％）の浮遊容量を有してもよい。浮遊容量は、例えば、リード線、ダイオード、抵抗、スイッチ１４１０及び／又は回路基板のトレースにおける容量等、コンデンサに関連しないスイッチモジュール１４０５内に任意の容量を含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５内の浮遊容量は、例えば、約１０００ｐＦ、１００ｐＦ、１０ｐＦ未満等の低容量を含んでもよい。各スイッチモジュール１４０５間の浮遊容量は、例えば、約１０００ｐＦ、１００ｐＦ、１０ｐＦ未満等の低容量を含んでもよい。

電圧分担の不完全さは、例えば、受動スナバ回路（例えば、スナバダイオード１４１５、スナバコンデンサ１４２０、及び／又は、フリーホイールダイオード１４２５）で対処され得る。例えば、各スイッチ１４１０がオン又はオフになるタイミングの僅かな違いや、インダクタンスや容量の違いにより、電圧スパイクが発生することがある。これらのスパイクは、様々なスナバ回路（例えば、スナバダイオード１４１５、スナバコンデンサ１４２０、及び／又は、フリーホイールダイオード１４２５）によって緩和され得る。

スナバ回路は、例えば、スナバダイオード１４１５、スナバコンデンサ１４２０、スナバ抵抗器１４１６、及び／又は、フリーホイールダイオード１４２５を含んでもよい。幾つかの実施形態では、スナバ回路は、スイッチ１４１０と並列に一緒に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、スナバコンデンサ１４２０は、例えば、約１００ｐＦ未満の容量等、低い容量を有してもよい。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチ１４００は、負荷１４６５（例えば、抵抗性又は容量性又は誘導性の負荷）と電気的に結合されるか、又はそれを含んでもよい。負荷１４６５は、例えば、５０オームから５００オームの抵抗を有してもよい。代替的又は付加的に、負荷１４６５は、誘導性負荷又は容量性負荷であってもよい。

幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１１０又は能動エネルギー回収回路１１１は、高電圧ナノ秒パルサーシステムのエネルギー消費量、及び／又は、エネルギー回収回路のないシステムと同じエネルギー出力性能で所定の負荷を駆動する為に必要な電圧を減少させることができる。例えば、エネルギー回収回路のないシステムと同じエネルギー出力性能の場合、エネルギー消費量は、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％等、又はそれ以上に低減され得る。

幾つかの実施形態では、ダイオード１３０、ダイオード１３５、及び／又はエネルギー回収ダイオード１２０は、高電圧ダイオードで構成されていてもよい。

図１５は、幾つかの実施形態による、能動エネルギー回収回路及び能動バイアス補償回路を備えたナノ秒パルサーシステムを動作させる為のプロセス１５００のブロック図である。プロセス１５００は追加のブロックを含んでもよい。プロセス１５００に示されたブロックは、削除されても、置き換えられても、スキップされても、又は任意の順序で実行されてもよい。

プロセス１５００は、例えば、能動エネルギー回収回路１１１及び能動バイアス補償回路１３４又は同様の回路を有するナノ秒パルサーシステム６００を用いて実行されてもよい。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサーを使用して複数のバーストを生成してもよく、各バーストは複数のパルスを含む。パルスは、ナノ秒パルサーのスイッチをオン／オフすることによって生成され得る。各パルスのパルス幅は、例えば、１０秒から１０ｎｓの範囲で変化し得る。パルスの周波数は、例えば、１０ｋＨｚ～１ＭＨｚ、例えば、４００ｋＨｚのように変化してもよい。各バーストは、設定された数のパルスを含んでいてもよい。各バーストは、複数のパルスを完了する時間を定義するバースト幅を有してもよい。

プロセス１５００は、カウンタｎを１に初期化して設定するブロック１５０５で開始してもよい。カウンタｎは、所定のバースト内のパルス数をカウントする。

ブロック１５１０で、バイアス補償スイッチ（例えばスイッチＳ８）を開いてもよい。

ブロック１５１５で、ナノ秒パルサースイッチ（例えばスイッチＳ６）を閉じてもよい。

ブロック１５２０で、エネルギー回収スイッチ（例えばスイッチＳ５）を開いてもよい。

幾つかの実施形態では、ブロック１５１０、１５１５、及び１５２０は、実質的に同時に、又は１０ｎｓ若しくは１００ｎｓ等の範囲内で発生してもよい。幾つかの実施形態では、ブロック１５１５及び１５２０は実質的に同時に発生してもよい。

ブロック１５２５で、プロセス１５００は、各パルスのパルス幅を定義する時間の間、休止（例えば、パルス）してもよい。幾つかの実施形態において、パルスのパルス幅は、負荷が特定の電圧に充電される時間量を定義することによって、例えば容量性負荷等の負荷におけるパルスの電圧を定義してもよい。パルスによって生成される容量性負荷での出力電圧は、例えば、ナノ秒パルサースイッチが閉じられている時間量に依存する可能性があり、従って、パルスが容量性負荷を充電している時間量に依存する可能性がある。従って、パルスの負荷における出力電圧は、ナノ秒パルサーの最大出力電圧までの電圧休止時間、又は、何らかの電圧リングを生成するインダクタ及び／又はコンデンサにパルスを印加している場合は、ナノ秒パルサーの最大出力電圧の幾つかの倍数によって定義されてもよい。電圧休止は、例えば、約１０ｎｓ～約５００ｎｓ、又は約５０ｎｓ～約２００ｎｓ、又は５００ｎｓ、７３．７５ｎｓ、２７ｎｓ、１６ｎｓ、又は１２．５ｎｓであってもよい。

ブロック１５３０で、ナノ秒パルサースイッチ（例えばスイッチＳ６）を開いてもよい。

ブロック１５３５で、エネルギー回収スイッチ（例えばスイッチＳ５）を閉じてもよい。

幾つかの実施形態では、ブロック１５３０とブロック１５３５は実質的に同時に発生してもよい。

ブロック１５４０で、カウンタｎが所望のパルス数Ｎに等しいかどうかが判断され得る。バースト内のパルス数に制限はないが、所望のパルス数Ｎは、例えば、５～１０００であってもよい。幾つかの実施形態では、パルスは連続的に実行されてもよい。その為、Ｎはほぼ無限であり得る。カウンタｎが所望のパルス数Ｎに等しくない（すなわち、所望の数よりも少ないパルスがバーストで発生した）場合、プロセス１５００はブロック１５４５に進む。

ブロック１５４５で、プロセス１５００は、部分的にパルス周波数を定義することができる期間、休止してもよい（例えば、パルス休止）。例えば、パルス休止の期間は、５００ｎｓ、２５０ｎｓ、１００ｎｓ、５０ｎｓ、１０ｎｓ、５ｎｓ等未満であってもよい。パルス休止期間は、例えば、任意の期間を含んでもよい。

ブロック１５５０で、カウンタｎがインクリメントされ、プロセス１５００の一部は、ブロック１５１５に進むことによって繰り返して、追加のパルスを作成してもよい。ブロック１５４０で、カウンタｎが所望のパルス数Ｎに等しい場合（すなわち、所望のパルス数が作成された場合）、プロセス１５００はブロック１５５５に進む。ブロック１５５５で、バイアス補償スイッチ（例えば、スイッチＳ８）を閉じてもよい。

ブロック１５６０で、プロセス１５００は、バースト間の時間量を定義する期間、休止する（例えば、バースト休止）。バースト休止の期間は、例えば、１ｍｓと小さくてもよいし、２０秒と長くてもよい。例えば、パルス休止は２．５マイクロ秒（パルス周波数２００Ｈｚ）から１００ｍｓの間の時間を含んでいてもよい。別の例として、パルス休止は１０ｍｓから数時間までであってもよい。他の任意の期間を使用してもよい。その期間が経過した後、プロセス１５００はブロック１５０５に戻ってもよく、そこでカウンタｎが初期化され、プロセス１５００を反復して、追加のパルスを有する追加のバーストを生じさせてもよい。

ナノ秒パルサースイッチが閉じ、エネルギー回収スイッチが開き、バイアス補償スイッチが開いている場合、高電圧パルス（例えば、１ｋＶを超える）が回路位置１２４で生成されてもよい。

幾つかの実施形態では、パルス休止期間はバースト休止期間よりも短くてもよい。

幾つかの実施形態では、ブロック１５２０及びブロック１５３５はプロセス１５００から排除されてもよい。そのような実施形態では、エネルギー回収スイッチが使用されず、ナノ秒パルサースイッチが閉じ、バイアス補償スイッチが開いているとき、高電圧パルス（例えば、１ｋＶを超える）が回路位置１２４で生成されてもよい。

幾つかの実施形態では、プロセス１５００のブロックは、例えば、図１６に示される計算システム１６００のようなコントローラ（又はプロセッサ）を用いて実行されてもよい。コントローラは、例えば、Ｓｉｇ６＋及びＳｉｇ６－を介してスイッチＳ６と、Ｓｉｇ８＋及びＳｉｇ８－を介してバイアス補償スイッチＳ８と、及び／又はＳｉｇ５＋及びＳｉｇ５－を介してエネルギー回収スイッチＳ５と通信してもよい。コントローラは、ナノ秒パルサースイッチ、エネルギー回収スイッチ、及び／又はバイアス補償スイッチを開閉する信号を提供してもよい。

図１６に示す計算システム１６００は、本発明の実施形態の何れかを実行する為に使用され得る。例えば、計算システム１６００は、プロセス１５００を実行する為に使用され得る。別の例として、計算システム１６００は、ここで説明した任意の計算、識別及び／又は決定を実行する為に使用され得る。計算システム１６００は、バス１６０５を介して電気的に結合され得る（又は、適宜、他の方法で通信してもよい）ハードウェア要素を含む。ハードウェア要素は、１つ以上の汎用プロセッサ及び／又は１つ以上の特殊目的プロセッサ（デジタル信号処理チップ、グラフィックスアクセラレーションチップ、及び／又は同様のもの等）を制限なく含む、１つ以上のプロセッサ１６１０と、マウス、キーボード及び／又は同様のものを制限なく含み得る、１つ以上の入力デバイス１６１５と、ディスプレイデバイス、プリンタ及び／又は同様のものを制限なく含み得る、１つ以上の出力デバイス１６２０とを含み得る。

計算システム１６００は、１つ以上のストレージデバイス１６２５を更に含む（及び／又はそれと通信する）場合があり、これは、限定されるものではないが、ローカル及び／又はネットワークアクセス可能なストレージを含むことができ、及び／又は、限定されるものではないが、ディスクドライブ、ドライブアレイ、光学記憶デバイス、ランダムアクセスメモリ（「ＲＡＭ」）及び／又はリードオンリーメモリ（「ＲＯＭ」）等のソリッドステート記憶デバイスを含むことができ、これらは、プログラム可能、フラッシュアップデート可能、及び／又は同様のものであり得る。計算システム１６００は、通信サブシステム１６３０を含む可能性があり、この通信サブシステム１６３０は、モデム、ネットワークカード（無線又は有線）、赤外線通信装置、無線通信装置及び／又はチップセット（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ装置、８０２．６装置、Ｗｉ－Ｆｉ装置、ＷｉＭａｘ装置、セルラー通信設備等）、及び／又は同様のものを制限なく含み得る。通信サブシステム１６３０は、ネットワーク（一例を挙げると、以下に説明するネットワーク等）、及び／又は本明細書に記載されている任意の他のデバイスとデータを交換することを可能にしてもよい。多くの実施形態では、計算システム１６００は、上述したように、ＲＡＭ又はＲＯＭデバイスを含み得るワーキングメモリ１６３５を更に含むことになる。

計算システム１６００は、オペレーティングシステム１６４０及び／又は１つ以上のアプリケーションプログラム１６４５等の他のコードを含む、ワーキングメモリ１６３５内に現在位置するものとして示されるソフトウェア要素も含むことができ、これらのコードは、本発明のコンピュータプログラムを含み得るものであり、及び／又は本明細書に記載のように、本発明の方法を実施し、及び／又は本発明のシステムを構成するように設計され得る。例えば、上述した方法に関して記載された１つ以上の手順は、コンピュータ（及び／又はコンピュータ内のプロセッサ）によって実行可能なコード及び／又は命令として実装されてもよい。これらの命令及び／又はコードのセットは、上述のストレージデバイス（複数可）１６２５等のコンピュータ可読記憶媒体に格納されることもある。

幾つかの事例では、記憶媒体は、計算システム１６００内に組み込まれているか、又は計算システム１６００と通信状態であり得る。他の実施形態では、記憶媒体は、記憶媒体がその上に記憶された命令／コードを用いて汎用コンピュータをプログラムする為に使用され得るように、計算システム１６００とは別個に（例えば、コンパクトディスク等のリムーバブル媒体）、及び／又はインストールパッケージで提供されることもある。これらの命令は、計算システム１６００によって実行可能な実行可能コードの形態をとる可能性があり、及び／又は、ソース及び／又はインストール可能コードの形態をとる可能性があり、このコードは、計算システム１６００上でコンパイル及び／又はインストールされると（例えば、一般に利用可能な様々なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮／解凍ユーティリティ等の何れかを使用して）、次に実行可能コードの形態をとる。

図１７は、幾つかの実施形態による空間的可変ウェハバイアスシステム１７００の模式図である。空間的可変ウェハバイアスシステム１７００は、第１の高電圧パルサー１７２５、第２の高電圧パルサー１７３０、第１のエネルギー回収回路１７２６及び第２のエネルギー回収回路１７３１を含んでもよい。第１のエネルギー回収回路１７２６及び第２のエネルギー回収回路１７３１の両方は、単一のエネルギーストレージコンデンサＣ７と結合される。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１７２６又はエネルギー回収回路１７３１の夫々は、各トランスの二次側に結合された１つ以上のダイオード及び／又はインダクタを含んでもよい。幾つかの実施形態では、エネルギー回収回路１７２６又はエネルギー回収回路１７３１は、各パルスの後にエネルギー回収回路に電流が流れるようにする為のスイッチ（例えば、上述のような）を含んでもよい。

図１８は、幾つかの実施形態による、ＲＦドライバ１８０５、能動バイアス補償回路１３４、及びエネルギー回収回路１１０を含むＲＦドライバシステム１８００の回路図である。この例では、ＲＦドライバシステム１８００は、ＲＦドライバ７０５及び共振回路７１０をＲＦドライバ１８０５で置き換えたマッチレスＲＦシステム７００と同様である。図７に示すＲＦドライバ７０５は、全波整流器と、ＲＦドライバ１８０５に置き換わった共振回路７１０を備えている。

幾つかの実施形態では、ＲＦドライバ１８０５は、複数の高周波ソリッドステートスイッチ（複数可）、ＲＦ発生器、増幅管ベースのＲＦ発生器、又は管ベースのＲＦ発生器を含んでもよい。

ＲＦドライバシステム１８００は、例えば、５０オームのマッチングネットワークや、外部マッチングネットワーク又はスタンドアロンマッチングネットワーク等の従来のマッチングネットワークを含まなくてもよい。幾つかの実施形態では、ＲＦドライバシステム１８００は、ウェハチャンバに印加されるスイッチング電力を調整する為に５０オームマッチングネットワークを必要としない。従来のマッチングネットワークのないＲＦ発生器は、プラズマチャンバによって引き出される電力を迅速に変化させることができる。典型的には、マッチングネットワークのこの調整は、少なくとも１００μｓ～２００μｓかかる。幾つかの実施形態では、電力の変化は１つ又は２つのＲＦサイクル内で起こり得るものであり、それは例えば、４００ｋＨｚで２．５μｓ～５．０μｓ（４００ｋＨｚの場合）等である。

幾つかの実施形態では、ＲＦドライバ１８０５は、約４００ｋＨｚ、０．５ＭＨｚ、２．０ＭＨｚ、４．０ＭＨｚ、１３．５６ＭＨｚ、２７．１２ＭＨｚ、４０．６８ＭＨｚ、５０ＭＨｚ等の周波数で動作してもよい。

第１ナノ秒パルサー１７２５及び第２ナノ秒パルサー１７３０の何れか又は両方は、受動バイアス補償回路１１４、能動バイアス補償回路１３４、又は直流バイアス回路１０４を含んでもよい。

図１９は、幾つかの実施形態によるナノ秒パルサーシステム１９００の回路図である。ナノ秒パルサーシステム１９００は、ナノ秒パルサー１０５、一次シンク１９０６、トランスＴ１、及び負荷ステージ１９１５を含む。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサー１０５は、高いパルス電圧（例えば、１ｋＶ、１０ｋＶ、２０ｋＶ、５０ｋＶ、１００ｋＶ等より大きい電圧）、高周波数（例えば、１ｋＨｚ、１０ｋＨｚ、１００ｋＨｚ、２００ｋＨｚ、５００ｋＨｚ、１ＭＨｚ等より大きい周波数）、高速立上り時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ未満等の立上り時間）、高速立下り時間（例えば、約１ｎｓ、１０ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２５０ｎｓ、５００ｎｓ、１０００ｎｓ未満等の立下り時間）及び／又は短いパルス幅（例えば、約１０００ｎｓ、５００ｎｓ、２５０ｎｓ、１００ｎｓ、２０ｎｓ未満等のパルス幅）のパルスを生成してもよい。

例えば、ナノ秒パルサー１０５は、あらゆる目的の為に本開示に組み込まれる「高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ）」というタイトルの米国特許出願第１４／５４２，４８７号に記載されている任意のデバイスの全て又は任意の部分、又は、あらゆる目的の為に本開示に組み込まれる「ガルバニック絶縁された出力可変パルス発生器開示（Ｇａｌｖａｎｉｃａｌｌｙ Ｉｓｏｌａｔｅｄ Ｏｕｔｐｕｔ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ Ｄｉｓｃｌｏｓｕｒｅ）」というタイトルの米国特許出願第１４／６３５，９９１号に記載されているデバイスの全て又は任意の部分、又は全ての目的で本開示に組み込まれている「可変パルス幅及びパルス繰り返し周波数を伴う高電圧ナノ秒パルサー（Ｈｉｇｈ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｎａｎｏｓｅｃｏｎｄ Ｐｕｌｓｅｒ Ｗｉｔｈ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ ａｎｄ Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ」というタイトルの米国特許出願第１４／７９８，１５４号に記載されているデバイスの全て又は任意の部分を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサー１０５は、スイッチＳ１によって切り替えられ、切り替えられた電力をトランスＴ１に提供する一貫した直流電圧を提供し得る電源Ｃ７（例えば、電源と結合されてもよいエネルギーストレージコンデンサ）と結合されたスイッチＳ１を含む。スイッチＳ１は、例えば、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣ接合トランジスタ、ＦＥＴ、ＳｉＣスイッチ、ＧａＮスイッチ、光導電スイッチ等の１つ以上のソリッドステートスイッチを含んでもよい。幾つかの実施形態では、スイッチＳ１に結合されたゲート抵抗は短いターンオンパルスで設定されてもよい。

幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ８及び／又は抵抗器Ｒ５は、ナノ秒パルサー１０５内の浮遊抵抗を表してもよい。幾つかの実施形態では、インダクタＬ３及び／又はインダクタＬ１は、ナノ秒パルサー１０５内の浮遊インダクタンスを表してもよい。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサー１０５は、スナバダイオードＤ２と並列に配置され得るスナバ抵抗器Ｒ１及びスナバインダクタＬ３を両方含むスナバ回路を含んでいてもよい。スナバ回路は、スナバコンデンサＣ５も含み得る。幾つかの実施形態では、スナバ抵抗器Ｒ１とスナバインダクタＬ３及び／又はスナバダイオードＤ２は、スイッチＳ１のコレクタとトランスＴ１の一次巻線の間に配置されてもよい。スナバダイオードＤ２は、スイッチング時の過電圧をスナブアウトする為に使用されてもよい。スイッチＳ１のエミッタ側には、大容量且つ高速のコンデンサＣ５が結合されていてもよい。また、フリーホイールダイオードＤ１は、スイッチＳ１のエミッタ側に結合されてもよい。図示されていない様々な他のコンポーネントが含まれてもよい。

幾つかの実施形態では、フリーホイーリングダイオードＤ１は、誘導負荷と組み合わせて使用されてもよく、インダクタを介して同じ方向に電流が流れ続けるようにすることで、スイッチＳ１が開かれた後にインダクタに蓄えられているエネルギーが散逸されるようにし、エネルギーが回路の抵抗素子に散逸されるようにする。それらが使用されない場合、これは、例えば、スイッチＳ１に大きな逆電圧をもたらし得る。

幾つかの実施形態では、一次シンク１９０６は、スイッチＳ１（及びスナバ回路）と並列に配置されてもよい。一次シンク１９０６は、例えば、直列に配置されたシンクダイオードＤ６、抵抗器Ｒ２、及びシンクインダクタＬ６を含んでもよい。幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ２は、約１００オームの抵抗値を有する１つ以上の抵抗器を含んでもよい。幾つかの実施形態では、シンクインダクタＬ６は、約１００μＨのインダクタンスを有する１つ以上のインダクタを含んでもよい。幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ２は、並列及び／又は直列に配置された複数の抵抗器を含んでもよい。幾つかの実施形態では、シンクインダクタＬ６は、並列及び／又は直列に配置された複数のインダクタを備えてもよい。

幾つかの実施形態では、シンクダイオードＤ６は、トランスＴ１からグランドに電流が流れるように配置されてもよい。

幾つかの実施形態では、シンクダイオードＤ６、抵抗器Ｒ２及びシンクインダクタＬ６はトランスＴ１と並列に配置されている。

幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ２及びシンクインダクタＬ６はトランスＴ１の一次側に配置されている。

高速立上り／立下り時間、及び／又は短いパルス幅を有する高周波数の高電圧パルスを実現する為に一次シンクを使用すると、抵抗出力ステージの回路素子（例えば、Ｒ２及びＬ６）の選択が制約される場合がある。一次シンクは、高い平均電力、高いピーク電力、高速立上り時間及び／又は高速立下り時間に対応するように選択される場合がある。例えば、平均電力定格は、約１０Ｗ、５０Ｗ、１００Ｗ、０．５ｋＷ、１．０ｋＷ、１０ｋＷ、２５ｋＷ等よりも大きく、ピーク電力定格は、約１ｋＷ、１０ｋＷ、１００ｋＷ、１ＭＷ等よりも大きく、及び／又は、立上り時間及び立下り時間は、１０００ｎｓ、１００ｎｓ、１０ｎｓ、又は１ｎｓよりも小さい場合がある。

高い平均電力及び／又はピーク電力の要件は、負荷ステージ１９１５に蓄積されたエネルギーを迅速に散逸させる必要性、及び／又は、高周波数で散逸させる必要性の両方から生じる可能性がある。例えば、負荷ステージ１９１５が本質的に容量性であり（図１に示すように、容量Ｃ１２を有する）、２０ｎｓでの放電を必要とする１ｎＦの容量を有し、一次シンクが純粋な抵抗性（例えば、Ｌ６の最小値）であり得る場合、一次シンクは約１２．５ｍオームの抵抗値を有していてもよい。負荷に印加される高電圧パルスが２０ｋＶで１００ｎｓの長さである場合、各パルスは、１００ｎｓのパルス幅の間に約２Ｊを散逸させて（例えば、Ｅ＝ｔ_ｐＶ_ｐ ^２／Ｒ）、追加の０．２Ｊを散逸させ１ｎＦ容量性負荷から蓄積エネルギーを排出し（例えば、Ｅ＝^１／_２ｔ_ｐＣＶ_ｓ ^２）、式中、ｔ_ｐはパルス幅、Ｖはパルス電圧、Ｒ２は一次シンクの抵抗、Ｃは負荷の容量、Ｖ_ｐはトランスの一次側の電圧、Ｖ_Ｓはトランスの二次側の電圧、Ｅはエネルギーである。１０ｋＨｚで動作させた場合、１パルスあたりのエネルギー散逸の合計は２．２Ｊとなり、一次側シンクへの平均電力散逸は２２ｋＷとなり得る。パルス中の一次側シンクのピーク電力損失は約２０ｍＷとなり得、Ｐｏｗｅｒ＝Ｖ２／Ｒから計算され得る。

高周波・高電圧動作と、例えば一次側シンク内の抵抗値を小さくする必要性が相まって、一次側シンク内のピーク電力と平均電力の何れか、又は両方が大きい例をもたらす。ＴＴＬタイプの電気回路やデータ収集タイプの回路で使用される標準的なプルダウン抵抗（例えば、約５ボルト）は、通常、平均電力とピーク電力散逸の両方で１Ｗを遙かに下回って動作する。

幾つかの実施形態では、負荷ステージ１９１５が散逸する総電力と比較して、一次シンク１９０６が散逸する電力の比率は、例えば、１０％、２０％、３０％又はそれ以上であってもよい。標準的な低電圧の電子回路では、プルダウン抵抗は、消費する電力の１％未満、典型的にはそれより遙かに少ない電力を散逸する。

高速立上り時間と高速立下り時間の要件は、一次シンク内の浮遊インダクタンスと浮遊容量の両方に制約を与える可能性がある。上記の例では、１ｎＦの容量性負荷を約２０ｎｓで放電する為には、一次シンク内の直列浮遊インダクタンスは、約１０００ｎＨ、５００ｎＨ、３００ｎＨ、１００ｎＨ、３０ｎＨ未満等の範囲内である必要がある。幾つかの実施形態では、Ｌ６／Ｒ２＜ｔｆである。幾つかの実施形態では、Ｌ／Ｒの時間は、一次シンクがその浮遊容量に起因する有意な追加エネルギーを浪費しない為に、例えば、負荷容量に蓄積された容量エネルギーの１０％未満である場合、一次シンクの浮遊容量は１００ｐＦ未満であってもよい。一次シンクは、高い放熱性が要求される為、物理的に大きくなる傾向があり、この低い浮遊インダクタンスと浮遊容量の両方を実現することは困難である。一般的に、この設計では、多数の離散的なコンポーネント（抵抗器等）を使用してかなりの並列及び直列動作を行う必要があり、コンポーネントは緊密にグループ化され、グランド面から離れていて浮遊容量を大幅に増加させる可能性がある。

幾つかの実施形態では、負荷ステージ１９１５は、誘電体バリア放電デバイスを含んでもよい。誘電体バリア放電における負荷ステージ１９１５は、容量性が支配的であり得る。幾つかの実施形態では、負荷は、例えば、誘電体バリア放電のように、純粋に容量性負荷ＣＬとしてモデル化されてもよい。例えば、電源Ｐがオンにされると容量性負荷ＣＬは充電され、電源Ｐがオンにされないと容量性負荷ＣＬの充電は抵抗器Ｒを通ってドレインされ得る。更に、高電圧及び／又は高周波数及び／又は高速立下り時間の要件の為に、一次シンクは、容量性負荷ＣＬからかなりの量の電荷を迅速に放電する必要がある場合があり、これは低電圧アプリケーション（例えば、標準的な５Ｖロジックレベル及び又は低電圧データパルサー）の場合とは異なる場合がある。

例えば、典型的な誘電体バリア放電デバイスは、約１０ｐＦの容量を有する可能性がある、及び／又は、約２０ｎｓの立上り時間及び／又は約２０ｎｓの立下り時間で約２０ｋＶまで駆動される可能性がある。幾つかの実施形態では、所望のパルス幅は８０ｎｓの長さである。立下り時間を立上り時間と一致させる為に、抵抗器Ｒ２は約１２．５オームを使用して所望の立下り時間をもたらすことができる。回路素子の抵抗器Ｒ２の様々な他の値は、負荷及び／又は他の回路素子及び／又は要求の立上り時間、立下り時間、及び／又はパルス幅等に応じて使用され得る。

幾つかの実施形態では、容量性負荷、又は実効容量Ｃ（例えば、容量Ｃ１２）を有する負荷の場合、特徴的なパルスの立下り時間はｔｆと指定され得、パルスの立上り時間はｔｒと指定され得る。幾つかの実施形態では、立上り時間ｔｒは駆動電源の仕様によって設定され得る。幾つかの実施形態では、パルス立下り時間ｔｆは、抵抗器Ｒ２を選択することによって、パルス立上り時間ｔｒにほぼ一致させることができ、

である。幾つかの実施形態では、Ｒ２は、パルス立上り時間ｔｒとパルス立下り時間ｔｆとの間の特定の関係を提供する為に特に選択され得る。これは、プルダウン抵抗の概念とは異なり得るものであり、一般的に、プルダウン抵抗は、より長い時間スケールで、より低い電力レベルで電圧／電荷を伝達／散逸するように選択される。抵抗器Ｒ２は、パルス立上り時間ｔｒとパルス立下り時間ｔｆの間に特定の関係を確立する為に、プルダウンスイッチの代わりとして特に使用され得る。

幾つかの実施形態では、パルス幅ｔｐと駆動電圧Ｖを有するパルス中に抵抗器Ｒ２に散逸する電力は、Ｐ＝Ｖ２／Ｒから求まる。立下り時間ｔｆは抵抗Ｒ（例えば、

）に正比例するので、立下り時間ｔｆに対する要求が減少すると、抵抗Ｒに対する要求も減少し、抵抗器Ｒ２に散逸する電力Ｐは、Ｐ＝Ｖ２Ｃ／ｔｆに従って増加する。従って、抵抗器Ｒ２は、適切な立下り時間ｔ_ｆを確保しつつ、例えば、約１．０ｋＷや１００ｋＷを超えるような高電力を処理できるように設計されてもよい。幾つかの実施形態では、抵抗器は、ピーク電力要件だけでなく、平均電力要件も処理できる。低い抵抗値の結果として生じる高速立下り時間ｔｆの必要性と、その結果として生じる高い電力散逸は、容量性負荷Ｃ２から電荷を迅速に除去する方法として一次シンクを望ましくないものにする可能性がある課題である。幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒは、低抵抗でありながら、高い平均電力定格及びピーク電力定格を有する抵抗器を含み得る。

幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ２は、必要な抵抗値と電力定格を有する抵抗器の直列及び／又は並列スタックを含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ２は、約２，０００オーム、５００オーム、２５０オーム、１００オーム、５０オーム、２５オーム、１０オーム、１オーム、０．５オーム、０．２５オーム等よりも小さい抵抗値を有し、約０．５ｋＷ、１．０ｋＷ、１０ｋＷ、２５ｋＷ等よりも大きい平均電力定格を有し、約１ｋＷ、１０ｋＷ、１００ｋＷ、１ＭＷ等よりも大きいピーク電力定格を有する抵抗器を含んでもよい。

上記の例を用いると、ｔｐ＝８０ｎｓ、Ｖ＝５００ｋＶ、抵抗器Ｒ２が１２．５ｋオームの場合、負荷に印加される各パルスは、負荷内の容量が完全に充電されると、１６ｍＪを散逸する可能性がある。パルスがオフになると、負荷からの電荷は抵抗器Ｒ２で散逸する。１００ｋＨｚで動作させた場合、抵抗器Ｒ２は１．６ｋＷを散逸する。抵抗器Ｒ２が１０ｎｓのｔｆを生じさせるように選択されていた場合、抵抗器Ｒ２で散逸する電力は３．２ｋＷとなる。幾つかの実施形態では、高電圧パルス幅は５００ｎｓまで延びることがある。５００ｎｓでｔｆ＝２０ｎｓの場合、抵抗器Ｒ２は１０ｋＷを散逸することになる。

幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ２に散逸する電力は、負荷ステージ１９１５で消費される電力の１０％又は２０％を超える場合、大きいと考えることができる。

高速立下り時間ｔｆが必要な場合、電力散逸は、例えば、消費された総電力の約３分の１のように大きくすることができる。例えば抵抗器Ｒ２が、シンクインダクタＬ６と直列に接続された抵抗器Ｒ２を含む場合、シンクインダクタＬ６は、例えば、電圧Ｖが存在する間に抵抗器Ｒに流入する電力を減少させ、及び／又は、ＲＣ減衰によって設定された時間を超えて、立下り時間を早めることができる。

例えば、時定数Ｌ６／Ｒ２は、パルス幅ｔｐとほぼ同じに設定することができ、例えば、Ｌ６／Ｒ２≒ｔｐである。これは、例えば、エネルギー散逸を低減し、及び／又は、立下り時間ｔｆを短縮する（例えば、ｔｆを減少させる）ことができる。幾つかの実施形態では、ｔｆをｔｒに一致させたいとの仮定で、Ｒ２≒Ｃ／ｔｆ≒Ｃ／ｔｒである。本願、本開示、及び／又は特許請求の範囲において、記号「≒」は、１０倍以内を意味する。

幾つかの実施形態では、トランスＴ１はナノ秒パルサー１０５の一部であってもよい。

図２０は、幾つかの実施形態によるナノ秒パルサーシステム２０００の回路図である。ナノ秒パルサーシステム２０００は、ナノ秒パルサー１０５、一次シンク２００６、トランスＴ１、及び負荷ステージ１９１５を含む。

幾つかの実施形態では、一次シンク２００６は、シンクダイオードＤ６の代わりに、又はそれに加えて、シンクスイッチＳ２を含んでもよい。幾つかの実施形態では、シンクスイッチＳ２は、シンクインダクタＬ６及び／又はシンク抵抗器Ｒ２と直列に配置されてもよい。

幾つかの実施形態では、シンクスイッチＳ２は、例えば、負荷容量Ｃ２がシンク抵抗器Ｒ２及び／又はシンクインダクタＬ６を介してダンピングされる場合に閉じられ得る。例えば、シンクスイッチＳ２は、各パルスの後に、負荷容量Ｃ２から電荷を捨てる為に、オン及び／又はオフを切り替えることができる。各パルスの間、例えば、シンクスイッチＳ２は開いていてもよい。各パルスの終了時にシンクスイッチＳ２を閉じて、負荷容量を抵抗器Ｒ２に捨てるようにしてもよい。例えば、スイッチＳ１が開いているときにシンクスイッチＳ２が閉じていてもよく、及び／又は、スイッチＳ１が閉じているときにシンクスイッチＳ２が開いていてもよい。

幾つかの実施形態では、シンクスイッチＳ２は、図１４で説明した高電圧スイッチ１４００を含んでいてもよい。

図２１は、幾つかの実施形態による、ナノ秒パルサーシステム２１００の回路図である。ナノ秒パルサーシステム２１００は、ナノ秒パルサー２１０５、一次シンク２１０６、トランスＴ１、及び負荷ステージ１９１５を含む。

幾つかの実施形態では、ナノ秒パルサー２１０５は、シンクスイッチＳ２と一次シンク２１０６の間に配置されたダイオードＤ９を含んでもよい。ダイオードＤ９は、スイッチＳ１を通ってトランスＴ１に向かって電流が流れるのを許容し、トランスＴ１からスイッチＳ１に向かって電流が流れるのを制限するように配置されてもよい。

一次シンク２１０６は、シンクダイオードＤ６を除く一次シンク１９０６の構成要素を含んでいてもよい。幾つかの実施形態では、一次シンク２１０６はシンクダイオードＤ６及び／又はシンクスイッチＳ２を含んでもよい。

図２２は、幾つかの実施形態によるナノ秒パルサーシステム２２００の回路図である。ナノ秒パルサーシステム２２００は、ナノ秒パルサー１０５、一次シンク２２０６、トランスＴ１、及び負荷ステージ１９１５を含む。

幾つかの実施形態では、一次シンク２２０６はシンクスイッチＳ２及びシンクダイオードＤ６を含んでもよい。幾つかの実施形態では、シンクスイッチＳ２は、シンクインダクタＬ６及び／又はシンク抵抗器Ｒ２と直列に配置されてもよい。幾つかの実施形態では、クローバーダイオードＤ８がシンクスイッチＳ２を挟んで含まれていてもよい。

幾つかの実施形態では、シンクスイッチＳ２は、例えば、負荷容量Ｃ２がシンク抵抗器Ｒ２及び／又はシンクインダクタＬ６を介してダンピングされる場合に閉じられ得る。例えば、シンクスイッチＳ２は、各パルスの後に、負荷容量Ｃ２から電荷を捨てる為に、オン及び／又はオフを切り替えることができる。各パルスの間、例えば、シンクスイッチＳ２は開いていてもよい。また、各パルスの終了時にシンクスイッチＳ２を閉じて、負荷容量を抵抗器Ｒ２に捨てるようにしてもよい。例えば、スイッチＳ１が開いているときにシンクスイッチＳ２が閉じていてもよく、及び／又は、スイッチＳ１が閉じているときにシンクスイッチＳ２が開いていてもよい。

図２３は、図２１に示したナノ秒パルサーシステム２１００を用いた場合のトランスＴ１への入力時の電圧を示す波形２３０５と、負荷ステージ１９１５の電圧を示す波形２３１０を示す図である。

図２４は、幾つかの実施形態によるナノ秒パルサーシステム２４００を示す。ナノ秒パルサーシステム２４００は、ナノ秒パルサー１０５と、一次シンク１９０６と、トランスＴ１と、バイアス補償回路２４１０と、負荷ステージ２４１５とを含む。

幾つかの実施形態では、バイアス補償回路２４１０は、バイアス補償ダイオードＤ８を挟んで結合され、オフセット電源Ｖ１及びバイアス補償抵抗器Ｒ９と直列に配置された高電圧スイッチＳ３を含んでもよい。幾つかの実施形態では、高電圧スイッチＳ３は、高電圧をまとめて開閉する為に直列に配置された複数のスイッチを含んでもよい。例えば、高電圧スイッチＳ３は、図１４で説明した高電圧スイッチ１４００を含んでもよい。幾つかの実施形態では、高電圧スイッチＳ３は、信号Ｓｉｇ３＋及びＳｉｇ３－に基づいて開閉されてもよい。

高電圧スイッチＳ３は、インダクタＬ９及び抵抗器Ｒ１１の何れか又は両方と直列に結合されてもよい。インダクタＬ９は、高電圧スイッチＳ３を通るピーク電流を制限してもよい。インダクタＬ９は、例えば、約２５０μＨ、１００μＨ、５０μＨ、２５μＨ、１０μＨ、５μＨ、１μＨ等、約１００μＨ未満のインダクタンスを有していてもよい。抵抗器Ｒ１１は、例えば、電力損失を一次シンクにシフトさせることができる。抵抗器Ｒ１１の抵抗値は、例えば、約１０００オーム、５００オーム、２５０オーム、１００オーム、５０オーム、１０オーム等未満の抵抗値を有していてもよい。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチＳ３はスナバ回路を含んでいてもよい。スナバ回路は、抵抗器Ｒ９、スナバダイオードＤ８、スナバコンデンサＣ１５、及びスナバ抵抗器Ｒ１０を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、抵抗器Ｒ８はオフセット電源電圧Ｖ１の浮遊抵抗を表し得る。抵抗器Ｒ８は、例えば、約１０ｋオーム、１００ｋオーム、１Ｍオーム、１０Ｍオーム、１００Ｍオーム、１Ｇオーム等の高抵抗値を有してもよい。

幾つかの実施形態では、バイアス補償コンデンサＣ８は、例えば、約１００μＦ、５０μＦ、２５μＦ、１０μＦ、２μＦ、５００ｎＦ、２００ｎＦ等、１００ｎＦ～１００μＦ未満の容量を有していてもよい。

幾つかの実施形態では、バイアス補償コンデンサＣ８及びバイアス補償ダイオードＤ８は、ナノ秒パルサー１０５の出力（例えば、１２５と表示の位置）と電極上の電圧（例えば、１２４と表示の位置）との間の電圧オフセットが、各バーストの開始時に確立され、必要な平衡状態に到達することを可能にし得る。例えば、電荷は、各バーストの開始時に、複数のパルス（例えば、約５～１００程度）の間に、コンデンサＣ１２からコンデンサＣ８に転送され、回路内に正しい電圧を確立する。

幾つかの実施形態では、バイアスコンデンサＣ１２は、ナノ秒パルサー１０５の出力（例えば、１２５と表示の位置）と、電極上の電圧（例えば、１２４と表示の位置）との間の電圧オフセットを許容してもよい。動作時、電極は、例えば、バースト時には－２ｋＶの直流電圧であり、一方、ナノ秒パルサーの出力は、パルス時の＋６ｋＶと、パルス間の０ｋＶとで交番する。

バイアスコンデンサＣ１２は、例えば、約１００ｎＦ、１０ｎＦ、１ｎＦ、１００μＦ、１０μＦ、１μＦ程度の容量を有していてもよい。抵抗器Ｒ９は、例えば、約１ｋオーム、１０ｋオーム、１００ｋオーム、１Ｍオーム、１０Ｍオーム、１００Ｍオーム程度の抵抗値等、高い抵抗値を有していてもよい。

バイアス補償回路２４１０は、任意の数の他の要素を含んでも、又は任意の数の方法で配置されてもよい。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチＳ３は、ナノ秒パルサー１０５がパルシングしている間は開いていて、ナノ秒パルサー１０５がパルシングしていないときは閉じていてもよい。高電圧スイッチＳ３が閉じているときには、例えば、電流がバイアス補償ダイオードＤ８を短絡することができる。この電流を短絡させることで、ウェハとチャックの間のバイアスを２ｋＶ（又は別の電圧値）未満にすることができ、これは許容範囲内であり得る。幾つかの実施形態では、バイアス補償ダイオードＤ８は、１０Ｈｚから１０ｋＨｚの間の周波数で、１０Ａから１ｋＡの間の電流を伝導してもよい。

幾つかの実施形態では、高電圧スイッチＳ３は、図１４で説明した高電圧スイッチ１４００を含んでもよい。

幾つかの実施形態では、負荷ステージ２４１５は、例えば、プラズマ成膜装置、半導体製造装置、プラズマスパッタリング装置等の半導体処理室の理想化された回路又は有効な回路を表し得る。容量Ｃ２は、例えば、ウェハが載っているチャックの容量を表し得る。チャックは、例えば、誘電体材料を含んでもよい。例えば、コンデンサＣ１は、小さい容量（例えば、約１０ｐＦ、１００ｐＦ、５００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等）を有していてもよい。

コンデンサＣ３は、例えば、プラズマとウェハの間のシース容量を表し得る。抵抗器Ｒ６は、例えば、プラズマとウェハとの間のシース抵抗を表し得る。インダクタＬ２は、例えば、プラズマとウェハとの間のシースインダクタンスを表し得る。電流源Ｉ２は、例えば、シースを流れるイオン電流を表し得る。例えば、コンデンサＣ１又はコンデンサＣ３は、小さい容量（例えば、約１０ｐＦ、１００ｐＦ、５００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等）を有していてもよい。

コンデンサＣ９は、例えば、チャンバの壁とウェハの上面との間のプラズマ内の容量を表していてもよい。抵抗器Ｒ７は、例えば、チャンバの壁とウェハの上面との間のプラズマ内の抵抗を表してもよい。電流源Ｉ１は、例えば、プラズマ内のイオン電流を表し得る。例えば、コンデンサＣ１又はコンデンサＣ９は、小さい容量（例えば、約１０ｐＦ、１００ｐＦ、５００ｐＦ、１ｎＦ、１０ｎＦ、１００ｎＦ等）を有していてもよい。

本明細書で使用する場合、プラズマ電圧は、グランドから回路点１２３まで測定された電圧であり、ウェハ電圧は、グランドから回路点１２２まで測定された電圧であり、ウェハの表面での電圧を表してもよく、チャッキング電圧は、グランドから回路点１２１まで測定された電圧であり、電極電圧は、グランドから回路点１２４まで測定された電圧であり、入力電圧は、グランドから回路点１２５まで測定された電圧である。

図２５は、幾つかの実施形態によるナノ秒パルサーシステム２５００を示す。ナノ秒パルサーシステム２５００は、ナノ秒パルサー１０５と、一次シンク２００６と、トランスＴ１と、バイアス補償回路２４１０と、負荷ステージ２４１５とを含む。

図２６は、幾つかの実施形態によるナノ秒パルサーシステム２６００を示す。ナノ秒パルサーシステム２６００は、ナノ秒パルサー２１０５、一次シンク１９０６、トランスＴ１、バイアス補償回路２４１０、及び負荷ステージ２４１５を含む。

図２７は、幾つかの実施形態によるナノ秒パルサーシステム２７００を示す。ナノ秒パルサーシステム２７００は、ナノ秒パルサー１０５、一次シンク２２０６、トランスＴ１、バイアス補償回路２４１０、及び負荷ステージ２４１５を含む。

図２８は、ナノ秒パルサーシステム２７００を使用した場合の、トランスＴ１への入力における電圧の波形２８０５、チャック（１２１と表示される点）における電圧の波形２８１０、及びウェハ（１２２と表示される点）における電圧の波形２８１５を示している。

幾つかの実施形態では、チャッキング電位は負として示されているが、チャッキング電位は正でもよい。

幾つかの実施形態では、一次シンク１９０６、一次シンク２００６、又は一次シンク２２０６は、高電圧ナノ秒パルサーシステムのエネルギー消費及び／又は所定の負荷を駆動する為に必要な電圧を減少させることができる。例えば、エネルギー消費量は、１０％、１５％、２０％、２５％、３０％、４０％、４５％、５０％等、又はそれ以上に減少させることができる。

幾つかの実施形態では、ダイオードＤ９及び／又はダイオードＤ６は高電圧ダイオードを備えていてもよい。

別段の定めがない限り、「実質的に」という用語は、言及された値の５％又は１０％以内、或いは製造上の許容範囲内を意味する。別段の定めがない限り、「約」という用語は、言及された値の５％又は１０％以内、或いは製造公差内にあることを意味する。

「又は」という用語は包括的である。

請求項に記載の主題の完全な理解を提供する為に、多数の具体的な詳細が本明細書に記載されている。しかし、当業者であれば、これらの具体的な詳細がなくても、請求項に記載の主題を実施することができることを理解するであろう。他の例では、当業者が知り得る方法、装置、又はシステムは、請求項に記載の主題を不明瞭にしないように、詳細には記載されていない。

本明細書に開示されている方法の実施形態は、そのような計算装置の動作において実行され得る。上記の例で提示されたブロックの順序は変えてもよく、例えば、ブロックを再順序付け、組み合わせ、及び／又はサブブロックに分割してもよい。特定のブロックやプロセスを並行して実行してもよい。

本明細書での、「適合される（ａｄａｐｔｅｄ ｔｏ」又は「構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ ｔｏ」の使用は、追加のタスクやステップを実行するように適合又は構成されたデバイスを排除しない、オープンで包括的な言葉として意図されている。

更に、「基づく（ｂａｓｅｄ ｏｎ」の使用は、１つ以上の記載された条件又は値に「基づく」プロセス、ステップ、計算、又はその他のアクションが、実際には記載された条件又は値以外の追加の条件又は値に基づいている可能性があるという意味で、オープンで包括的であることを意味する。本明細書に記載の見出し、リスト、及び番号は、説明を容易にする為のものであり、限定することを意図していない。

本発明の主題を、その特定の実施形態に関して詳細に説明してきたが、当業者ならば、前述の理解を得た上で、そのような実施形態に対する変更、変形、及び同等物を容易に創製できることが理解されるであろう。従って、本開示は、限定ではなく例示を目的として提示されており、当業者に容易に明らかになるような変更、変形、及び／又は追加を本主題に含めることを排除するものではないことを理解すべきである。
〔付記１〕
ナノ秒パルサー回路であって、
高電圧電源と、
前記高電圧電源と電気的に結合され、前記高電圧電源からの電圧を高周波数で切り替えるナノ秒パルサーと、
一次側と二次側を有するトランスであって、前記トランスの一次側に前記ナノ秒パルサーが電気的に結合されている、トランスと、
前記トランスの二次側と電気的に結合されたエネルギー回収回路とを備え、前記エネルギー回収回路が、
高電圧電源と電気的に結合されたエネルギー回収インダクタと、
前記トランスの２次側と並列に配置されたクローバーダイオードと、
前記エネルギー回収インダクタと直列に配置され、負荷から前記エネルギー回収インダクタを介して前記高電圧電源に電流を流すように配置された第２のダイオードとを備えている、ナノ秒パルサー回路。
〔付記２〕
前記エネルギー回収インダクタは約５０μＨを超えるインダクタンスを有している、付記１に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記３〕
前記ナノ秒パルサーは、前記高電圧電源からの電圧を約４００ｋＨｚの周波数で切り替える、付記１に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記４〕
前記ナノ秒パルサー回路は、５ｋＶを超える電圧を負荷に供給する、付記１に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記５〕
前記負荷が容量性負荷を含む、付記１に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記６〕
前記負荷がプラズマ成膜室を含む、付記１に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記７〕
前記エネルギー回収回路は、前記第２のダイオード及び前記エネルギー回収インダクタと直列に接続された高電圧スイッチを更に備えている、付記１に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記８〕
前記高電圧スイッチは５ｋＶを超える電圧を切り替える、付記７に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記９〕
前記高電圧電源は１ｋＶを超える電圧の直流電力を供給する、付記１に記載のナノ秒パルサー回路。
〔付記１０〕
回路であって、
ストレージコンデンサと、
前記ストレージコンデンサに接続されたスイッチング回路であって、１ｋＶを超える電圧と１ｋＨｚを超える周波数の波形を出力するスイッチング回路と、
一次側と二次側を有するトランスであって、前記トランスの一次側に前記スイッチング回路が電気的に結合されている、トランスと、
前記トランスの２次側及び前記ストレージコンデンサと電気的に結合されたエネルギー回収回路とを備え、前記エネルギー回収回路が、
高電圧電源と電気的に結合されたエネルギー回収インダクタと、
前記エネルギー回収インダクタと直列に配置され、負荷から前記エネルギー回収インダクタを経由して前記高圧電源に電流を流すように配置された第２のダイオードとを備えている回路。
〔付記１１〕
前記エネルギー回収回路は、前記トランスの二次側と並列に配置されたクローバーダイオードを備えている、付記１０に記載の回路。
〔付記１２〕
前記スイッチング回路はナノ秒パルサーを備えている、付記１０に記載の回路。
〔付記１３〕
前記スイッチング回路は、約４００ｋＨｚを超える周波数で動作するＲＦドライバを備えている、付記１０に記載の回路。
〔付記１４〕
前記ＲＦドライバは、ハーフブリッジドライバ又はフルブリッジドライバの何れかを含む付記１３に記載の回路。
〔付記１５〕
バイアス補償回路を更に備え、前記バイアス補償回路は、前記バイアス補償スイッチと並列に配置されたバイアス補償ダイオードと、前記バイアス補償ダイオード及び前記バイアス補償スイッチと直列に配置された直流電源と含む、付記１０に記載の回路。
〔付記１６〕
前記エネルギー回収インダクタは５０μＨを超えるインダクタンスを含む、付記１０に記載の回路。
〔付記１７〕
高電圧パルス発生方法であって、
パルサースイッチを閉じた状態でバイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを開き、前記バイアス補償回路をトランスの二次側に結合するステップと、
ナノ秒パルサーのパルサースイッチを閉じた状態でパルスを発生するステップであって、前記ナノ秒パルサーはトランスの一次側と直流電源に結合され、パルスは前記トランスの二次側で１ｋＶを超える電圧を有する、ステップと、
前記パルサースイッチを閉じた状態でエネルギー回収回路内のエネルギー回収スイッチを開くステップであって、前記エネルギー回収回路は前記トランスの２次側と前記直流電源に結合されているステップと、
約１００ナノ秒未満の期間で休止するステップと、
前記ナノ秒パルサーのパルサースイッチを閉じるステップと、
前記パルサースイッチを閉じた状態で前記エネルギー回収回路内の前記エネルギー回収スイッチを開くステップと、を含む方法。
〔付記１８〕
前記エネルギー回収回路は、前記エネルギー回収スイッチと直列に接続されたインダクタとダイオードを含む、付記１７に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記１９〕
前記エネルギー回収スイッチは、直列に配置された複数の電圧分担抵抗器を有する複数のスイッチを含み、前記複数の電圧分担抵抗器の各電圧分担抵抗器が前記複数のスイッチの対応するスイッチを挟んで配置されるようになっている、付記１７に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記２０〕
前記バイアス補償回路は、前記バイアス補償スイッチと並列に配置されたバイアス補償ダイオードと、前記バイアス補償ダイオードと前記バイアス補償スイッチとに直列に配置された直流電源とを備えている付記１７に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記２１〕
高電圧パルス発生方法であって、
パルスのバーストの前に、トランスを介してナノ秒パルサーに結合されたバイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを開き、前記バイアス補償回路は前記トランスの二次側に結合されるステップと、
前記パルスのバースト中に、ナノ秒パルサーのパルサースイッチの開閉を繰り返して、パルスのバースト内に複数のパルスを生成し、前記ナノ秒パルサーは、前記トランスの一次側と直流電源に結合され、前記パルサースイッチの開閉は、約１ｋＨｚを超えるパルス繰り返し周波数で発生し、前記パルサースイッチの閉鎖は、前記トランスの二次側に１ｋＶを超える電圧のパルスを生成するステップと、
前記パルスのバースト中に、エネルギー回収回路内のエネルギー回収スイッチの開閉を繰り返し、前記パルサースイッチが開いているときには前記エネルギー回収スイッチを閉じ、前記パルサースイッチが閉じているときには前記エネルギー回収スイッチを開くようにし、前記エネルギー回収回路を前記トランスの２次側と前記直流電源に結合するステップと、
前記パルスのバーストの後で、前記バイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを閉じるステップと、を含む方法。
〔付記２２〕
約１００マイクロ秒未満の期間休止するステップと、
第２のパルスのバーストの前に前記バイアス補正スイッチを開くステップと、
前記第２のパルスのバースト中に前記パルサースイッチを開閉するステップと、
前記第２のバースト時に前記エネルギー回収スイッチを開閉するステップと、
前記第２のバーストの後で前記バイアス補正スイッチを閉じるステップと、を更に含む付記２１に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記２３〕
前記エネルギー回収回路は、前記エネルギー回収スイッチと直列に接続されたインダクタとダイオードを含む、付記２１に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記２４〕
前記エネルギー回収スイッチは、直列に配置され複数の電圧分担抵抗器を有している複数のスイッチを含み、前記複数の電圧分担抵抗器の各電圧分担抵抗器が、前記複数のスイッチの対応するスイッチを挟んで配置されるようになっている、付記２１に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記２５〕
前記バイアス補償回路は、前記バイアス補償スイッチと並列に配置されたバイアス補償ダイオードと、前記バイアス補償ダイオード及び前記バイアス補償スイッチと直列に配置された直流電源とを含む、付記２１に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記２６〕
高電圧パルス発生方法であって、
第１のパルスのバースト前に、トランスを介してナノ秒パルサーに接続されたバイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを開き、前記バイアス補償回路は前記トランスの２次側に接続されるステップと、
前記第１のパルスのバースト中に、ナノ秒パルサーのパルサースイッチの開閉を繰り返して、前記パルスのバースト内に複数のパルスを生成し、前記ナノ秒パルサーは前記トランスの一次側と直流電源に結合され、前記パルサースイッチの開閉は約１ｋＨｚを超えるパルス繰り返し周波数で発生し、前記パルサースイッチの閉鎖は前記トランスの二次側に１ｋＶを超える電圧のパルスを生じさせるステップと、
前記パルスのバースト後に、前記バイアス補償回路内のバイアス補償スイッチを閉じるステップと、
約１００マイクロ秒未満の期間休止するステップと、
第２のパルスのバーストの前に、前記バイアス補償スイッチを開くステップと、
前記第２のパルスのバースト中に前記パルサースイッチを開閉するステップと、
前記第２のバーストの後で、前記バイアス補正スイッチを閉じるステップと、を含む方法。
〔付記２７〕
前記パルサースイッチが開いているときにエネルギー回収スイッチが閉じ、前記パルサースイッチが閉じているときにエネルギー回収スイッチが開くように、前記第１のパルスのバースト中に、前記エネルギー回収回路内のエネルギー回収スイッチを繰り返し開閉するステップを更に含み、前記エネルギー回収回路が前記トランスの２次側と前記直流電源に結合されている、付記２６に記載の高電圧パルス発生方法
〔付記２８〕
前記第２のパルスのバースト中に前記エネルギー回収スイッチを開閉する、付記２７に記載の高電圧パルス発生方法。
〔付記２９〕
高電圧・高周波スイッチング回路であって、
１ｋＶを超える電圧と１０ｋＨｚを超える周波数を有するパルスを生成する高電圧スイッチング電源と、
一次側と二次側を有するトランスと、
前記トランスの２次側と電気的に結合された出力と、
前記トランスの一次側と電気的に結合され、前記高電圧スイッチング電源と並列に接続された一次シンクであって、前記出力と結合された負荷を放電する少なくとも１つの抵抗器を含む、一次シンクと、を備えた高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３０〕
前記一次シンクは、約１キロワットを超える平均電力を散逸するように構成されている、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３１〕
前記一次シンクは、前記少なくとも１つの抵抗器と直列に接続された少なくとも１つのインダクタを備えている、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３２〕
前記一次シンクは、前記少なくとも１つの抵抗器と直列に接続されたスイッチを含む、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３３〕
前記出力は、概ね容量性であるプラズマ負荷と結合される、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３４〕
前記出力は、誘電体バリア放電を含むプラズマ負荷と結合される、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３５〕
前記一次シンク内の抵抗器の抵抗値は約４００オーム未満の値を有する、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３６〕
前記高電圧・高周波スイッチング電源は、１００ｋＷを超えるピーク電力を供給する、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３７〕
前記一次シンク内の抵抗は抵抗Ｒを含み、出力は、

となるような容量Ｃを有する負荷と結合され、式中ｔ _ｆ はパルス立下り時間である、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３８〕
前記負荷は５０ｎＦ未満の容量を有する容量性であり、前記負荷の容量は１０μｓを超える時間は電荷を保持しない、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記３９〕
前記負荷は本質的に容量性であり、前記高電圧・高周波スイッチング回路は前記負荷容量を急速に充放電する、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４０〕
前記高電圧スイッチング電源が高電圧パルスを供給していないとき、前記出力は、プラズマ内で－２ｋＶを超える負のバイアス電圧を生成する、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４１〕
前記出力は、１ｋＶを超える電圧と１０ｋＨｚを超える周波数を有する高電圧パルスを、約４００ｎｓ未満のパルス立下り時間で生成することができる、付記２９に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４２〕
高電圧・高周波スイッチング回路であって、
１ｋＶを超える電圧と１０ｋＨｚを超える周波数を有するパルスを生成する高電圧スイッチング電源と、
一次側と二次側を有するトランスと、
前記トランスの２次側と電気的に結合された出力と、
前記トランスの一次側に電気的に結合され、前記高電圧スイッチング電源の出力と並列に配置された一次シンクであって、前記出力に結合された負荷を放電する少なくとも１つの抵抗器と、前記少なくとも１つの抵抗器と直列に配置された少なくとも１つのインダクタとを備える、一次シンクと、を備えた高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４３〕
前記一次シンクは、前記少なくとも１つの抵抗器及び／又は前記少なくとも１つのインダクタと直列に接続されたスイッチを含む、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４４〕
前記出力は、１ｋＶを超える電圧を有し、１０ｋＨｚを超える周波数を有し、約４００ｎｓ未満のパルス立下り時間を有する高電圧パルスを生成することができる、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４５〕
前記一次シンクは、約１キロワットを超える電力を散逸するように構成されている、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４６〕
前記高電圧スイッチング電源は、電源、少なくとも１つのスイッチ、及び昇圧トランスを備えている、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４７〕
前記一次シンクは１０ｋＷより大きいピーク電力を処理する、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４８〕
前記一次シンク内の抵抗器の抵抗値が約４００オーム未満である付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記４９〕
前記一次シンクはインダクタと抵抗器を含み、前記インダクタのインダクタンスＬと前記抵抗器の抵抗値Ｒは、Ｌ／Ｒ≒ｔｐを満たすように設定されており、式中ｔｐはパルスのパルス幅である、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５０〕
前記一次シンクの抵抗器は抵抗Ｒを含み、前記出力は、

となるような容量Ｃを有する負荷と結合され、式中ｔ _ｆ はパルス立下り時間である、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５１〕
前記出力は、イオンを表面に加速する為に使用される負のバイアス電圧をプラズマ内に生成する、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５２〕
前記出力は、前記高電圧スイッチング電源が高電圧パルスを供給していないときに、前記電極又は前記基板（又はウェハ及びプラズマ）からグランドに対して－２ｋＶよりも大きい負の電位差を生成する、付記１２に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５３〕
高電圧・高周波スイッチング回路であって、
１ｋＶを超える電圧と１０ｋＨｚを超える周波数のパルスを生成する高電圧スイッチング電源と、
一次側と二次側を有するトランスと、
前記トランスの２次側と電気的に結合された出力と、
前記トランスの一次側と電気的に結合され、前記高電圧スイッチング電源の出力と並列に配置された一次シンクであって、前記一次シンクは、直列に配置された少なくとも１つの抵抗器、少なくとも１つのインダクタ、及びスイッチを含む、一次シンクと、を備え、
前記出力は、１ｋＶを超える電圧、１０ｋＨｚを超える周波数、約４００ｎｓ未満のパルス立下り時間を有する高電圧パルスを生成することができ、前記出力は、プラズマ型負荷に電気的に接続されている、高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５４〕
前記プラズマ型負荷は、大きさが２０ｎＦ未満の容量性素子を有するものとしてモデル化され得る、付記５３に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５５〕
前記プラズマ型負荷は、イオンを表面に加速するように設計されている、付記５３に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５６〕
高電圧高周波スイッチング電源の作用により、イオンを表面に加速する為の電位が確立される、付記５３に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５７〕
前記プラズマ型は概ね本質的に容量性である、付記５３に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５８〕
前記プラズマ型負荷は誘電体バリア放電を含む、付記５３に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記５９〕
前記高電圧高周波スイッチング電源は１００ｋＷを超えるピーク電力を供給する、付記５３に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。
〔付記６０〕
前記高電圧スイッチング電源は、電源と、少なくとも１つのスイッチと、昇圧トランスとを備えている、付記５３に記載の高電圧・高周波スイッチング回路。

１００、６００、１０００、１２００、２０００、２１００、２２００、２４００、２５００、２６００、２７００ ナノ秒パルサーシステム
１０１ ナノ秒パルサーステージ
１０３ リードステージ
１０４ 直流バイアス回路
１０６ 負荷ステージ
１１０ エネルギー回収回路
１１１ 能動エネルギー回収回路
１１４ 受動バイアス補償回路
１１５ エネルギー回収インダクタ
１２０ エネルギー回収ダイオード
１３０、１３５ ダイオード
１３４ 能動バイアス補償回路
４０５ バイアス補償ダイオード
４１０ バイアス補償コンデンサ
７００ マッチレスドライバシステム
７０５ ＲＦドライバ
７１０ 共振回路
９００ ウェハバイアスシステム
９２１ 第２のバイアスコンデンサ
９２５ 高電圧パルサー
９２６ 第１のエネルギー回収回路
９３０ 第２の高電圧パルサー
９３１ 第２のエネルギー回収回路
９３５ プラズマチャンバ
９５０ 第１の電極
９５５ 第２の電極
１２０５ 容量性負荷
１４００ 高電圧スイッチ
１４０５ スイッチモジュール
１４１０ スイッチ
１４１５ スナバダイオード
１４２０ スナバコンデンサ
１４２５ フリーホイールダイオード
１４４０ 電源
１４４５ 絶縁ファイバトリガ
１４５０ クローバーダイオード
１６００ 計算システム
１６２５ ストレージデバイス
１６３０ 通信サブシステム
１６３５ ワーキングメモリ
１６４０ オペレーティングシステム
１６４５ アプリケーションプログラム
１７００ 空間的可変ウェハバイアスシステム
１７２５ 第１の高電圧パルサー
１７２６ 第１のエネルギー回収回路
１７３０ 第２の高電圧パルサー
１７３１ 第２のエネルギー回収回路
１８００ ＲＦドライバシステム
１８０５ ＲＦドライバ
１９０６、２００６、２１０６、２２０６ 一次シンク
１９１５、２４１５ 負荷ステージ
２１０５ ナノ秒パルサー
２４１０ バイアス補償回路
Ｃ５ スナバコンデンサ
Ｃ７ エネルギーストレージコンデンサ
Ｃ１２ バイアスコンデンサ
Ｄ２ フリーホイールダイオード
Ｄ４ スナバダイオード
Ｄ７ ブロッキングダイオード
Ｌ１ 浮遊インダクタンス
Ｒ１ 浮遊抵抗
Ｒ３ スナバ抵抗
Ｒ５ 共振抵抗
Ｓ１、Ｓ６ スイッチ
Ｓ５ エネルギー回収スイッチ
Ｔ１ トランス

Claims (16)

1. ナノ秒パルサー回路であって、
   高電圧電源と、
   前記高電圧電源と電気的に結合され、前記高電圧電源からの電圧を高周波数で切り替えるナノ秒パルサーと、
   一次側と二次側を有するトランスであって、前記トランスの一次側に前記ナノ秒パルサーが電気的に結合されている、トランスと、
   前記トランスの二次側と電気的に結合されたエネルギー回収回路とを備え、前記エネルギー回収回路が、
   高電圧電源と電気的に結合されたエネルギー回収インダクタと、
   前記トランスの２次側と並列に配置されたクローバーダイオードと、
   前記エネルギー回収インダクタと直列に配置され、負荷から前記エネルギー回収インダクタを介して前記高電圧電源に電流を流すように配置された第２のダイオードとを備えている、ナノ秒パルサー回路。
2. 前記エネルギー回収インダクタは５０μＨを超えるインダクタンスを有している、請求項１に記載のナノ秒パルサー回路。
3. 前記ナノ秒パルサーは、前記高電圧電源からの電圧を４００ｋＨｚの周波数で切り替える、請求項１に記載のナノ秒パルサー回路。
4. 前記ナノ秒パルサー回路は、５ｋＶを超える電圧を負荷に供給する、請求項１に記載のナノ秒パルサー回路。
5. 前記負荷が容量性負荷を含む、請求項１に記載のナノ秒パルサー回路。
6. 前記負荷がプラズマ成膜室を含む、請求項１に記載のナノ秒パルサー回路。
7. 前記エネルギー回収回路は、前記第２のダイオード及び前記エネルギー回収インダクタと直列に接続された高電圧スイッチを更に備えている、請求項１に記載のナノ秒パルサー回路。
8. 前記高電圧スイッチは５ｋＶを超える電圧を切り替える、請求項７に記載のナノ秒パルサー回路。
9. 前記高電圧電源は１ｋＶを超える電圧の直流電力を供給する、請求項１に記載のナノ秒パルサー回路。
10. 回路であって、
    ストレージコンデンサと、
    前記ストレージコンデンサに接続されたスイッチング回路であって、１ｋＶを超える電圧と１ｋＨｚを超える周波数の波形を出力するスイッチング回路と、
    一次側と二次側を有するトランスであって、前記トランスの一次側に前記スイッチング回路が電気的に結合されている、トランスと、
    前記トランスの２次側及び前記ストレージコンデンサと電気的に結合されたエネルギー回収回路とを備え、前記エネルギー回収回路が、
    高電圧電源と電気的に結合されたエネルギー回収インダクタと、
    前記エネルギー回収インダクタと直列に配置され、負荷から前記エネルギー回収インダクタを経由して前記高電圧電源に電流を流すように配置された第２のダイオードとを備えている回路。
11. 前記エネルギー回収回路は、前記トランスの二次側と並列に配置されたクローバーダイオードを備えている、請求項１０に記載の回路。
12. 前記スイッチング回路はナノ秒パルサーを備えている、請求項１０に記載の回路。
13. 前記スイッチング回路は、４００ｋＨｚを超える周波数で動作するＲＦドライバを備えている、請求項１０に記載の回路。
14. 前記ＲＦドライバは、ハーフブリッジドライバ又はフルブリッジドライバの何れかを含む請求項１３に記載の回路。
15. バイアス補償回路を更に備え、前記バイアス補償回路は、バイアス補償スイッチと並列に配置されたバイアス補償ダイオードと、前記バイアス補償ダイオード及び前記バイアス補償スイッチと直列に配置された直流電源と含む、請求項１０に記載の回路。
16. 前記エネルギー回収インダクタは５０μＨを超えるインダクタンスを含む、請求項１０に記載の回路。

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