JP7382507B2 - 制御回路、パルス電源システム及び半導体処理装置 - Google Patents

制御回路、パルス電源システム及び半導体処理装置 Download PDF

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Description

[0001]本開示は、半導体製造テクノロジーの技術分野に関し、特に、制御回路、パルス電力システム、半導体処理装置に関する。
[0002]電子テクノロジーの急速な発展に伴い、ユーザは、集積回路のますます高い集積密度を要求し、これは、半導体ウェハの処理精度の絶え間ない改善を必要とする。プラズマデバイスは、集積回路又は微小電気機械システム（MEMS）デバイスを製造するプロセスにおいて広く使用されている。このように、エッチング、堆積又はイオン注入のようなプロセスのためのプラズマ発生装置の研究開発は、半導体製造プロセス及び設備の改善のために非常に重要である。
[0003]現在、プラズマエネルギー及び密度を制御することは、半導体プロセスにとって重要である。プラズマエネルギー及び密度を制御する既存の方法は、負荷に印加される電圧を制御することを通してプラズマエネルギー及び密度を制御する。しかしながら、集積回路にはインダクタが含まれることが多い。インダクタは、負荷電圧がオフにされた後も負荷回路に残留エネルギーを放出し続け、それによって振動を引き起こす。振動は、プラズマエネルギー及び密度を正確に制御することを困難にする。
[0004]本開示は、既存のテクノロジーにおける技術的問題のうちの少なくとも1つを解決することを目的とし、制御回路、パルス電源システム、及び半導体処理機器を提供し、これは、残留電気エネルギーをスイッチ回路に蓄積し、それによって、各パルスの終わりにおける電圧の振動を低減し、半導体プロセスにおいて使用されるプラズマエネルギー及び密度を制御する精度を改善する。
[0005]上記の目的を達成するために、本開示の一態様は、パルス信号の形態で直流（DC）信号を出力するための制御回路を提供する。制御回路は、第1の端子、第2の端子、第3の端子、第4の端子、第1の制御端子、及び第2の制御端子を有するスイッチ回路であって、第1の端子及び第2の端子はDC信号の入力端子であり、第3の端子及び第4の端子はパルス信号の出力端子であり、第1の制御端子及び第2の制御端子は、パルス信号の出力を制御するように第1の信号又は第2の信号を受信し、第1の制御端子及び第2の制御端子が第1の信号を受信することに応答して、第3の端子及び第4の端子はパルス信号を出力し、第1の制御端子及び第2の制御端子が第2の信号を受信することに応答して、第3の端子及び第4の端子はパルス信号の出力を停止する、スイッチ回路と、スイッチ回路がパルス信号を出力しないときに、スイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積するように、スイッチ回路の第1の端子及び第2の端子に接続された2つの端子を有するエネルギー蓄積回路とを備える。
[0006]いくつかの実施形態では、スイッチ回路は、第1のスイッチコンポーネント及び第2のスイッチコンポーネントを含む。第1のスイッチコンポーネントの第1の端子及び第2の端子、ならびに第2のスイッチコンポーネントの第1の端子及び第2の端子は、DC信号の入力端子として使用される。第1のスイッチコンポーネントの第1の端子は、エネルギー蓄積回路の第1の端子及び第2のスイッチコンポーネントの第1の端子にそれぞれ接続される。第1のスイッチコンポーネントの第2の端子は、エネルギー蓄積回路の第2の端子及び第2のスイッチコンポーネントの第2の端子にそれぞれ接続される。第1のスイッチコンポーネントの制御端子及び第2のスイッチコンポーネントの制御端子は、第1の信号又は第2の信号を受信するように構成される。第1のスイッチコンポーネントの第3の端子及び第2のスイッチコンポーネントの第3の端子は、パルス信号を出力するために使用される。第1のスイッチコンポーネントの制御端子が第1の信号を受信することに応答して、第1のスイッチコンポーネントは、第1のスイッチコンポーネントの第1の端子と第1のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオンにし、エネルギー蓄積回路の第2の端子と第1のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオフにするように構成される。第1のスイッチコンポーネントの制御端子が第2の信号を受信することに応答して、第1のスイッチコンポーネントは、第1のスイッチコンポーネントの第1の端子と第1のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオフにし、エネルギー蓄積回路の第2の端子と第1のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオンにするように構成される。第2のスイッチコンポーネントの制御端子が第1の信号を受信することに応答して、第2のスイッチコンポーネントは、第2のスイッチコンポーネントの第2の端子と第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオンにし、エネルギー蓄積回路の第1の端子と第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオフにするように構成される。第2のスイッチコンポーネントの制御端子が第2の信号を受信することに応答して、第2のスイッチコンポーネントは、第2のスイッチコンポーネントの第2の端子と第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオフにし、エネルギー蓄積回路の第1の端子と第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオンにするように構成される。
[0007]いくつかの実施形態では、第1のスイッチコンポーネントは、第1のスイッチトランジスタ及び第1のカットオフダイオードを含む。第1のスイッチトランジスタの入力端子及び第1のカットオフダイオードの入力端子は、DC信号の入力端子として使用される。第1のスイッチトランジスタの入力端子は、エネルギー蓄積回路の第1の端子に接続される。第1のカットオフダイオードの入力端子は、エネルギー蓄積回路の第2の端子に接続される。第1のスイッチトランジスタの出力端子は、パルス信号を出力するために第1のカットオフダイオードの出力端子に接続される。第1のスイッチトランジスタの制御端子は、第1の信号又は第2の信号を受信するように構成される。第1のスイッチトランジスタの制御端子が第1の信号を受信することに応答して、第1のスイッチトランジスタは、第1のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように構成され、第1のカットオフダイオードは、エネルギー蓄積回路の第2の端子と第1のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオフにするように構成される。第1のスイッチトランジスタの制御端子が第2の信号を受信することに応答して、第1のスイッチトランジスタは、第1のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、第1のカットオフダイオードは、エネルギー蓄積回路の第2の端子と第1のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオンにするように構成される。
[0008]いくつかの実施形態では、第1のスイッチトランジスタに使用される材料は、Si、SiC、GaN、及びAlGaNのうちのいずれか1つを含む。
[0009]いくつかの実施形態では、第2のスイッチコンポーネントは、第2のスイッチトランジスタ及び第2のカットオフダイオードを含む。第2のスイッチトランジスタの入力端子は、パルス信号を出力するために第1のカットオフダイオードの入力端子に接続される。第2のスイッチトランジスタの出力端子及び第2のカットオフダイオードの出力端子は、DC信号の入力端子として使用される。第2のスイッチトランジスタの出力端子は、エネルギー蓄積回路の第2の端子に接続される。第2のカットオフダイオードの出力端子は、エネルギー蓄積回路の第1の端子に接続される。第2のスイッチトランジスタの制御端子は、第1の信号又は第2の信号を受信するように構成される。第2のスイッチトランジスタの制御端子が第1の信号を受信することに応答して、第2のスイッチトランジスタは、第2のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように構成され、第2のカットオフダイオードは、エネルギー蓄積回路の第1の端子と第2のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオフにするように構成される。第2のスイッチトランジスタの制御端子が第2の信号を受信することに応答して、第2のスイッチトランジスタは、第2のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、第2のカットオフダイオードは、エネルギー蓄積回路の第1の端子と第2のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオンにするように構成される。
[0010]いくつかの実施形態では、第2のスイッチトランジスタに使用される材料は、Si、SiC、GaN、及びAlGaNのうちのいずれか1つを含む。
[0011]いくつかの実施形態では、エネルギー蓄積回路は、少なくとも1つのキャパシタ及び／又は少なくとも1つのインダクタを含む。少なくとも1つのキャパシタ及び／又は少なくとも1つのインダクタの一方の端子は、スイッチ回路の第1の端子に接続するためにエネルギー蓄積回路の第1の端子として使用される。少なくとも1つのキャパシタ及び／又は少なくとも1つのインダクタの別の端子は、スイッチ回路の第2の端子に接続するためにエネルギー蓄積回路の第2の端子として使用される。
[0012]いくつかの実施形態において、制御回路は、一次インダクタ及び二次インダクタを含む変圧器をさらに含み、一次インダクタの2つの端子は、それぞれ、スイッチ回路の第3の端子及び第4の端子に接続され、二次インダクタの2つの端子は、パルス信号を出力するように構成される。
[0013]いくつかの実施形態では、制御回路は、第1の信号又は第2の信号をスイッチ回路の第1の制御端子及び第2の制御端子に送るように構成された制御コンポーネントをさらに含む。
[0014]本開示の別の態様は、パルス電源システムを提供する。パルス電源システムは、DC回路と、開示された制御回路とを含む。DC回路は、DC信号をスイッチ回路の第1の端子及び第2の端子に供給するように構成されている。
[0015]いくつかの実施形態では、DC回路はDC電源を含む。
[0016]本開示の別の態様は、半導体処理機器を提供する。半導体処理装置は、上部電極アセンブリと、下部電極アセンブリと、パルス信号を上部電極アセンブリ又は下部電極アセンブリのうちの少なくとも1つに供給するように構成された少なくとも1つの開示されたパルス電源システムとを含む。
[0017]いくつかの実施形態では、半導体処理装置は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、又はプラズマエッチング装置を含む。
[0018]本開示の実施形態は、以下の有益な効果を提供する。
[0019]本開示の実施形態によって提供される制御回路において、スイッチ回路は、第1の制御端子及び第2の制御端子が第1の信号を受信することに応答してパルス信号を出力し、第1の制御端子及び第2の制御端子が第2の信号を受信することに応答してパルス信号の出力を停止する。同時に、エネルギー蓄積回路は、スイッチ回路がパルス信号を出力しないときに、スイッチ回路内の残留電気エネルギーを蓄積し、それによって、残留電気エネルギーがスイッチ回路内を循環し続ける時間期間を短縮し、各パルスの終了時に発生する振動の電圧を低減し、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度の制御の精度を改善する。
[0020]本開示によって提供されるパルス電源システムは、パルス信号を出力し、制御回路を通してスイッチ回路に残留電気エネルギーを蓄積し、それによって、各パルスの終了時の電圧の振動を低減し、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度を制御する精度を改善する。
[0021]本開示によって提供される半導体処理装置は、パルス信号を上部電極アセンブリ又は下部電極アセンブリのうちの少なくとも1つに供給し、パルス電源システムを通して残留電気エネルギーをスイッチ回路に蓄積し、それによって、各パルスの終了時の電圧の振動を低減し、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度を制御する精度を向上させる。
[0022]図１は、既存の制御回路から得られる概略的なパルス波形図である。 [0023]図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、制御回路の概略ブロックダイヤグラムである。 [0024]図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、制御回路から取得された概略パルス波形ダイヤグラムである。 [0025]図２Ｃは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、制御回路の別の概略ブロックダイヤグラムである。 [0026]図３Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、制御回路の概略回路ダイヤグラムである。 [0027]図３Ｂは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、制御回路の別の概略回路ダイヤグラムである。 [0028]図４は、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、図３Ｂの制御回路と比較した制御回路の概略回路ダイヤグラムである。 [0029]図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の制御回路の概略ブロックダイヤグラムである。 [0030]図５Ｂは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の制御回路の別の概略ブロックダイヤグラムである。 [0031]図６Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の制御回路の概略回路ダイヤグラムである。 [0032]図６Ｂは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の制御回路の別の概略回路ダイヤグラムである。 [0033]図７は、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、パルスがオンにされたときの制御回路の状態ダイヤグラムである。 [0034]図８は、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、パルスがオフにされときの制御回路の状態ダイヤグラムである。 [0035]図９は、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、パルス電力システムの概略ブロックダイヤグラムである。 [0036]図１０Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、半導体処理装置の概略ブロックダイヤグラムである。 [0037]図１０Ｂは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の半導体処理装置の概略ブロックダイヤグラムである。 [0038]図１０Ｃは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の半導体処理装置の概略ブロックダイヤグラムである。
[0039]以下の特定の実施形態は、本開示の様々な特徴を例示するために使用される。テクノロジーを熟知している者であれば、本明細書に開示された内容から本発明の他の利点及び効果を容易に理解することができる。本明細書で説明される実施形態は、本開示のいくつかの実施形態であり、すべての実施形態ではない。本発明の実施形態に基づいて、創造的取り組みをせずに当業者によって取得される他の実施形態は、本発明の保護範囲に入るべきである。
[0040]本開示の一態様は、制御回路を提供する。制御回路は、パルス信号の形態の直流（DC）信号を出力する。本開示と一致する制御回路の3つの実施形態が、以下で詳細に説明される。
[0041]第1の実施形態
[0042]制御回路は、パルス信号の形態でDC信号を出力する。DC信号は、電圧信号又は電流信号であってもよい。例えば、DC信号は、DC電源によってパルス信号の形態で出力され、負荷回路に印加されることができる。しかしながら、制御回路内にインダクタ、例えば導線が存在するため、各パルスの終わりに残留エネルギーが発生するかもしれない。残留エネルギーは制御回路内を循環し続け、それによって各パルスの終わりに電圧振動を引き起こす。図１は、既存の制御回路から得られる概略パルス波形ダイヤグラムである。図１に示すように、Tpは、パルス電圧信号が通常電圧Vnomに到達する時間期間である。Tfは、パルス電圧信号が正常値から0に低下する時間期間、すなわちパルス波形の立ち下がりエッジ時間期間である。Tinvは、パルスの終わりに発生した電圧振動の時間期間である。Vmax,invは、電圧振動のTinvの間の最大電圧である。電圧振動のTinvの存在のために、プラズマエネルギー及び密度を正確に制御することは困難である。
[0043]図２Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう制御回路の概略ブロックダイヤグラムである。振動問題を解決するために、本開示は、図2Aに示すように、パルス信号の形態でDC信号を出力するように構成された制御回路1012を提供する。DC信号は、電圧信号又は電流信号であることがある。いくつかの実施形態では、制御回路1012は、スイッチ回路3とエネルギー蓄積回路4とを含む。スイッチ回路3は、第1の端子31と、第2の端子32と、第3の端子33と、第4の端子34と、第1の制御端子35と、第2の制御端子36とを含む。第1の端子31及び第2の端子32は、DC信号の入力端子である。例えば、DC電源等のDC信号出力デバイスは、第1の端子31及び第2の端子32にDC信号を印加することができる。第3の端子33及び第4の端子34は、パルス信号の出力端子となるように構成される。第1の制御端子35及び第2の制御端子36は、第1の信号又は第2の信号を受信してパルス信号の出力を制御するように構成される。第1の制御端子35及び第2の制御端子36が第1の信号を受信すると、第3の端子33及び第4の端子34は、パルス信号を出力する。第1の制御端子35及び第2の制御端子36が第2の信号を受信すると、第3の端子33及び第4の端子34は、パルス信号の出力を停止する。
[0044]エネルギー蓄積回路4の2つの端子は、スイッチ回路3の第1の端子31及び第2の端子32に接続される。スイッチ回路3がパルス信号を出力していないときに、エネルギー蓄積回路4は、スイッチ回路3の残留電気エネルギーを蓄積する。残留電力エネルギーは、スイッチ回路3内の導線等のインダクタ成分によって発生する電気エネルギーであるが、これに限定されない。エネルギー蓄積回路4は、スイッチ回路3がパルス信号を出力していないときにスイッチ回路4内の残留電気エネルギーを蓄積することにより、残留電気エネルギーがスイッチ回路3内を循環し続ける時間期間を短縮する。したがって、各パルスの終わりに発生する振動の電圧が低減され、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度を正確に制御することができる。
[0045]図２Ｂは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、制御回路から取得された概略パルス波形ダイヤグラムである。図１の既存の制御回路から得られるパルス波形と比較して、本開示の実施形態から得られるパルス波形の立ち下がりエッジ時間期間Tfは短縮され、パルスの終わりにおける電圧振動時間期間Tinvは実質的に短縮され、電圧振動時間期間中の最大電圧Vmax,invも効果的に低減される。実験室試験を通して、本開示に係る制御回路1012から得られたパルス波形において、最大電圧Vmax,invはパルス波形の通常電圧の10%より小さく、電圧振動の時間期間は1μ秒より短く、立ち下がりエッジ時間期間Tfは1μ秒より短い。したがって、制御回路1012のパルス波形は、より望ましく、それによって、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度の制御精度を改善する。
[0046]いくつかの実施形態では、図２Ｃに示すように、制御回路1012は、制御コンポーネント6をさらに含む。制御コンポーネント6の2つの端子は、スイッチ回路3の第1の制御端子35及び第2の制御端子36に接続される。制御コンポーネント6は、第1信号又は第2の信号をスイッチ回路3の第1制御端子35及び第2制御端子36に送り、パルス信号の出力を制御するように構成される。
[0047]いくつかの実施形態では、図３Ａに示すように、スイッチ回路3は、第1のスイッチコンポーネント3a及び第2のスイッチコンポーネント3bを含む。第1のスイッチコンポーネント3aの第1端子311及び第2端子312と、第2のスイッチコンポーネント3bの第1端子321及び第2端子322とは、DC信号の入力端子である。例えば、図３Ａには、2つの入力端子11及び12が示されている。第1のスイッチコンポーネント3aの第1端子311及び第2のスイッチコンポーネント3bの第1端子321は、入力端子11に接続されている。第1のスイッチコンポーネント3aの第2端子312及び第2のスイッチコンポーネント3bの第2端子322は、入力端子12に接続されている。2つの入力端子11及び12を通して、DC信号は、第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311及び第2の端子312、ならびに第2のスイッチコンポーネント3bの第1の端子321及び第2の端子322に印加される。
[0048]第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411及び第2のスイッチコンポーネント3bの第1の端子321にそれぞれ接続される。第1のスイッチコンポーネント3aの第2の端子312は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412及び第2のスイッチコンポーネント3bの第2の端子322に接続されている。第1のスイッチコンポーネント3aの制御端子315及び第2のスイッチコンポーネント3bの制御端子316は、第1の信号又は第2の信号を受信するように構成される。第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313及び第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314は、パルス信号を出力するように構成される。
[0049]第1のスイッチコンポーネント3aの制御端子315が第1の信号を受信するとき、第1のスイッチコンポーネント3aは、第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間の回路をオンにし、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間の回路をオフにするように構成される。第2のスイッチコンポーネント3bの制御端子316が第1の信号を受信するとき、第2のスイッチコンポーネント3bは、第2のスイッチコンポーネント3bの第2の端子322と第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314との間の回路をオンにし、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411と第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314との間の回路をオフにするように構成される。このとき、入力端子11、12を通して、DC信号は、第1スイッチコンポーネント3aの第1端子311及び第2のスイッチコンポーネント3bの第1端子321にそれぞれ印加され、第1のスイッチコンポーネント3aの第3端子313及び第2のスイッチコンポーネント3bの第3端子314を通して出力される。
[0050]第1のスイッチコンポーネント3aの制御端子315が第2の信号を受信するとき、第1のスイッチコンポーネント3aはさらに、第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間の回路をオフにし、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間の回路をオンにするように構成される。第2のスイッチコンポーネント3bの制御端子316が第2の信号を受信するとき、第2のスイッチコンポーネント3bはさらに、第2のスイッチコンポーネント3bの第2の端子322と第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314との間の回路をオフにし、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411と第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314との間の回路をオンにするように構成される。このとき、入力端子11、12を介して、DC信号は、第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311及び第2のスイッチコンポーネント3bの第1の端子321にそれぞれ印加されるが、第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313及び第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314を通して出力されない。これにより、スイッチ回路3は、パルス信号の出力を停止する。
[0051]第1のスイッチコンポーネント3aは、様々な構造を有してもよい。いくつかの実施形態では、図3Bを参照すると、第1のスイッチコンポーネント3aは、第1のスイッチトランジスタ351及び第1のカットオフダイオード352を含む。第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311としての第1のスイッチトランジスタ351の入力端子と、第1のスイッチコンポーネント3aの第2の端子312としての第1のカットオフダイオード352の入力端子とは、DC信号を受信するための入力端子となるように構成されている。また、第1のスイッチトランジスタ351の入力端子は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411に接続されている。第1のカットオフダイオード352の入力端子は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412に接続されている。第1のスイッチトランジスタ351の出力端子は、第1のカットオフダイオード352の出力端子に接続されており、両出力端子は、例えば図３Ｂに示すように、接続点313aで接続されている。接続点313aから引かれた出力端子は、パルス信号を出力するための第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313として使用される。第1のスイッチトランジスタ351の制御端子は、第1の信号又は第2の信号を受信するための第1のスイッチコンポーネント3aの制御端子315として使用される。
[0052]制御端子315が第1の信号を受信した後、第1のスイッチトランジスタ351は、第1のスイッチトランジスタ351の入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように、すなわち、第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311と第3の端子313との間の回路をオンにするように構成される。第1のカットオフダイオード352は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412と第1のカットオフダイオード352の出力端子との間の回路をオフにするように、すなわち、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間の回路をオフにするように構成される。反対に、制御端子315が第2の信号を受信した後、第1のスイッチトランジスタ351は、第1のスイッチトランジスタ351の入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、すなわち、第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311と第3の端子313との間の回路をオフにするように構成される。第1のカットオフダイオード352は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412と第1のカットオフダイオード352の出力端子との間の回路をオンにするように構成され、すなわち、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間の回路をオンにするように構成される。
[0053]いくつかの実施形態では、第1のスイッチトランジスタ351に使用される材料は、Si、SiC、GaN、及びAlGaNうちのいずれか1つを含む。
[0054]第2のスイッチコンポーネント3bは、様々な構造を有することができる。いくつかの実施形態では、図３Ｂを参照すると、第2のスイッチコンポーネント3bは、第2のスイッチトランジスタ361及び第2のカットオフダイオード362を含む。第2のスイッチトランジスタ361の入力端子は、第2のカットオフダイオード362の入力端子に接続されており、両入力端子は、例えば、図３Ｂに示すように、接続点314aで接続されている。接続点314aから引き出された出力端子は、パルス信号を出力するための第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314として使用される。
[0055]第2のスイッチトランジスタ361の出力端子は、第2のスイッチコンポーネント3bの第2の端子322として使用され、第2のカットオフダイオード362の出力は、第2のスイッチコンポーネント3bの第1の端子321として使用され、両方の出力端子は、DC信号の入力端子として使用される。第2のスイッチトランジスタ361の出力端子は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412に接続される。第2のカットオフダイオード363の出力端子は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411に接続される。第2のスイッチトランジスタ361の制御端子は、第1の信号又は第2の信号を受信するための第2のスイッチコンポーネント3bの制御端子316として使用される。
[0056]制御端子316が第1の信号を受信した後、第2のスイッチトランジスタ361は、第2のスイッチトランジスタ361の入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように、すなわち、第2のスイッチコンポーネント3bの第2の端子322と第3の端子314との間の回路をオンにするように構成される。第2のカットオフダイオード362は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411と第2のカットオフダイオード362の出力端子との間の回路をオフにするように構成され、すなわち、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411と第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314との間の回路をオフにするように構成される。反対に、制御端子316が第2の信号を受信した後、第2のスイッチトランジスタ361は、第2のスイッチトランジスタ361の入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、すなわち、第2のスイッチコンポーネント3bの第2の端子322と第3の端子314との間の回路をオフにするように構成される。第2のカットオフダイオード362は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411と第2のカットオフダイオード362の出力端子との間の回路をオンにするように、すなわち、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411と第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314との間の回路をオンにするように構成される。
[0057]いくつかの実施形態では、第2のスイッチトランジスタ361に使用される材料は、Si、SiC、GaN、及びAlGaNのうちのいずれか1つを含む。
[0058]いくつかの実施形態では、第1のスイッチトランジスタ351及び第2のスイッチトランジスタ361は両方とも、三極管などのスイッチコンポーネントである。
[0059]図４は、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、図３Ｂの制御回路と比較した制御回路の概略回路ダイヤグラムである。図4に示すように、制御回路は、パルス信号（例えば、パルスDC電圧Vdc）を出力し、パルス信号を変圧器を通して負荷（RL）に印加するように構成される。いくつかの実施形態では、制御回路は、2対のスイッチトランジスタ、すなわち、第1の対のスイッチトランジスタ（SM1、SM4）及び第2の対のスイッチトランジスタ（SM2、SM3）を含むフルブリッジ回路である。理論的には、パルス直流電圧Vdcが負荷RLに印加されるとき、電流は、第1の対のスイッチトランジスタ（SM1、SM4）及び第2の対のスイッチトランジスタ（SM2、SM3）がそれぞれ位置する2つの分岐を通過し、それによってパルス信号を負荷RLに印加する。
[0060]本開示は、別の制御回路1012を提供する。制御回路1012は、対応する回路のオン又はオフを制御するための第1のスイッチトランジスタ351、第1のカットオフダイオード352、第2のスイッチトランジスタ361、及び第2のカットオフダイオード362を含む。図4に示される制御回路と比較すると、制御回路1012はフルブリッジ回路ではなく、負荷に電圧を印加するためにスイッチトランジスタに応答しない。第1のスイッチトランジスタ351及び第2のスイッチトランジスタ361はいずれも、実質的に高い応答速度を有するトライオードなどのスイッチコンポーネントであるため、制御回路1012は、応答速度の要件を満たすことに加えて、回路過電流及び他の症状の発生をさらに回避する。これにより、信頼性が向上する。
[0061]いくつかの実施形態では、エネルギー蓄積回路4はキャパシタ41を含む。キャパシタ41の2つの端子は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411及び第2の端子412である。キャパシタ41は、スイッチ回路3からの残留電気エネルギーを蓄えることができる。
[0062]いくつかの実施形態では、エネルギー蓄積回路4は1つのキャパシタ41を含む。しかしながら、本開示は、それらに限定されるものではない。実際の応用では、エネルギー蓄積回路4は、残留電気エネルギーを蓄積することができる限り、複数のキャパシタを含んでもよく、少なくとも1つのインダクタをさらに含んでもよく、又は少なくとも1つのキャパシタ及び少なくとも1つのインダクタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、キャパシタ及び／又はインダクタの一端は、第1の端子411として使用され、スイッチ回路3の第1の端子31に接続され、他端は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412として使用され、スイッチ回路3の第2の端子32に接続される。
[0063]本開示の実施形態に一致する制御回路1012において、スイッチ回路3は、第1の制御端子35及び第2の制御端子36における第1の信号の受信に応答してパルス信号を出力し、第1の制御端子35及び第2の制御端子36における第2の信号の受信に応答してパルス信号の出力を停止し、それによってパルス信号の形態のDC信号の出力を達成する。同時に、エネルギー蓄積回路4は、スイッチ回路3がパルス信号を出力していないときにスイッチ回路3に残存する電気エネルギーを蓄積する。したがって、残留電気エネルギーがスイッチ回路3を循環し続ける時間期間が短縮され、各パルスの終端における電圧の振動が低減され、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度を正確に制御することができる。
[0064]第2の実施形態
[0065]第2の実施形態によって提供される制御回路1012は、第1の実施形態に基づく。図５Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の制御回路の概略ブロックダイヤグラムである。いくつかの実施形態において、制御回路1012は、図5（a）に示すように、DC回路1011から出力されるDC信号をパルス信号に変換して負荷5に印加する。負荷5は、半導体処理装置、特にプラズマ半導体処理装置内で基板を搬送するためのベースであってもよい。いくつかの実施形態では、実際の応用において、負荷5は、他の半導体処理装置におけるパルス形態のDC信号を必要とするデバイス、例えば、物理蒸着装置におけるターゲット材料及びベースであってもよい。いくつかの実施形態では、実際の応用において、DC信号を出力することができるデバイスは、DC電源に限定されず、DC信号を出力することができる任意の他のデバイスであっることがある。
[0066]いくつかの実施形態では、図5Aに示されるように、スイッチ回路3の第1の端子31及び第2の端子32は、DC回路1011の2つの端子にそれぞれ接続され、DC回路1011から出力されるDC信号を印加するように構成される。DC回路3は、DC電源である。スイッチ回路3の第3端子33及び第4端子34は、負荷5の2つの端子にそれぞれ接続され、パルス信号を出力して負荷5の2つの端子に印加するように構成されている。スイッチ回路3の第1制御端子35及び第2制御端子36は、第1信号又は第2の信号を受信するように構成される。エネルギー蓄積回路4の2つの端子は、スイッチ回路3の第1の端子31及び第2の端子32に接続される。
[0067]第1の制御端子35及び第2の制御端子36が第1の信号を受信した後、スイッチ回路3の第3の端子33及び第4の端子34はパルス信号を出力し、パルス信号を負荷5に印加する。第1の制御端子35及び第2の制御端子36が第2の信号を受信した後、スイッチ回路3の第3の端子33及び第4端子34は、パルス信号の出力を停止する。このとき、DC回路1011から出力されたDC信号は負荷5に印加されることができず、同時に、エネルギー貯蔵回路4は、スイッチ回路3における残留電気エネルギーを貯蔵することができる。残留電気エネルギーは、スイッチ回路3内のインダクタ成分から発生する電気エネルギーを含むが、これに限られない。スイッチ回路3の残留電気エネルギーをエネルギー蓄積回路4に蓄積することによって、残留電気エネルギーがスイッチ回路3を循環し続ける時間期間が短縮され、各パルスの終端における電圧の振動が低減され、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度を正確に制御することができる。
[0068]いくつかの実施形態では、図5Bを参照すると、制御回路1012は、図5Aに示される実施形態に加えて変圧器2を含む。変圧器2は、一次インダクタと二次インダクタとを含む。一次インダクタの2つの端子は、スイッチ回路3の第3の端子33及び第4の端子34にそれぞれ接続され、二次インダクタの2つの端子は、パルス信号を出力するために負荷5の2つの端子に接続される。変圧器2は、スイッチ回路3の第の端子33及び第4の端子34から出力されたパルス信号を増幅して、パルス信号を負荷5に印加する。本開示によって提供される制御回路1012はエネルギー蓄積回路4を含むので、スイッチ回路3がパルス信号を出力しないとき、エネルギー蓄積回路4は、スイッチ回路3内の変圧器2の一次及び二次インダクタから生成された残留電気エネルギーを蓄積する。
[0069]加えて、いくつかの実施形態では、第1の信号を受信するときに変圧器2の磁気コアにおいて生じる磁気飽和及びカットオフの問題を解決するために、磁気コアを磁気的にリセットするために、第2の信号を受信するときに変圧器2の磁気コアに逆DC信号（例えば、逆DC電圧又は逆DC電流）が印加され、それによって、変圧器2の磁気コアが各パルスの開始時に正常に動作することを確実にする。逆方向DC信号の大きさは、パルスオフ時間の長さに応じて設定することができる。一般に、パルスオフ時間が短いとき、逆方向DC信号は小さい。実際の応用において、変圧器2は、逆方向DC信号を供給することができる外部DC電源に電気的に接続される。
[0070]例示の目的で、変圧器2は昇圧器である。実際の応用において、変圧器のタイプは、実際のニーズに従って決定されることができる。
[0071]第3の実施形態
[0072]第3の実施形態によって提供される制御回路1012は、第2の実施形態に基づく。図６Ａは、本開示のいくつかの実施形態にしたがう、別の制御回路の概略回路ダイヤグラムである。いくつかの実施形態では、図６Ａに示すように、スイッチ回路3は、第1のスイッチコンポーネント3a及び第2のスイッチコンポーネント3bを含む。第1のスイッチコンポーネント3aの第1端子311及び第2端子312と、第2のスイッチコンポーネント3bの第1端子321及び第2端子322とは、DC信号の入力端子として使用される。例えば、図６Ａに示すように、2つの入力端子11、12がある。第1のスイッチコンポーネント3aの第1端子311及び第2のスイッチコンポーネント3bの第1端子321は、入力端子11に接続されている。第1のスイッチコンポーネント3aの第2端子312と第2のスイッチコンポーネント3bの第2端子322とは、入力端子12に接続されている。DC回路1011の2つの端子は、入力端子11及び12にそれぞれ接続され、第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311及び第2の端子312と、第2のスイッチコンポーネント3bの第1の端子321及び第2の端子322とにDC信号を印加する。
[0073]第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313及び第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314は、パルス信号の出力端子として使用される。いくつかの実施形態では、第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313は、変圧器2の一次インダクタ21の第2の端子に接続され、第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314は、変圧器2の一次インダクタ21の第1の端子に接続される。変圧器2の2次インダクタ22の2つの端子は、負荷5の2つの端子にそれぞれ接続されている。変圧器2は、第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313及び第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314から出力されるパルス信号を負荷5に印加するように構成されている。
[0074]図６Ｂに示すように、第1のスイッチコンポーネント3aは、第1のスイッチトランジスタ351及び第1のカットオフダイオード352を含む。第1のスイッチトランジスタ351の入力端子は第1のスイッチコンポーネント3aの第1の端子311として使用され、第1のカットオフダイオード352の入力端子は第1のスイッチコンポーネント3aの第2の端子312として使用され、両方の入力端子はDC信号に対する入力端子として使用される。また、第1のスイッチトランジスタ351の入力端子は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411に接続されている。第1のカットオフダイオード352の入力端子は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412に接続されている。第1のスイッチトランジスタ351の出力端子は第1のカットオフダイオード352の出力端子に接続されており、両出力端子は例えば図６Ｂに示す接続点313aに接続されている。接続点313aから引き出された出力端子は、パルス信号を出力する第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313として使用される。第1のスイッチトランジスタ351の制御端子は、第1の信号又は第2の信号を受信するための第1のスイッチコンポーネント3aの制御端子315として使用される。
[0075]図６Ｂに示すように、第2のスイッチコンポーネント3bは、第2のスイッチトランジスタ361及び第2のカットオフダイオード362を含む。第2のスイッチトランジスタ361の入力端子は第2のカットオフダイオード362の入力端子に接続されており、両入力端子は例えば図６Ｂに示す接続点314aに接続されている。接続点314aから引き出された出力端子は、パルス信号を出力するための第2のスイッチコンポーネント3bの第3の端子314として使用される。
[0076]第2のスイッチトランジスタ361の出力端子は、第2のスイッチコンポーネント3bの第2の端子322として使用され、第2のカットオフダイオード362の出力端子は、第2のスイッチコンポーネント3bの第1の端子321として使用され、両出力端子は、DC信号のための入力端子として使用される。第2のスイッチトランジスタ361の出力端子は、エネルギー蓄積回路4の第2の端子に接続され、第2のカットオフダイオード362の出力端子は、エネルギー蓄積回路4の第1の端子411に接続される。第2のスイッチトランジスタ361の制御端子は、第1の信号又は第2の信号を受信するための第2のスイッチコンポーネント3bの制御端子316として使用される。
[0077]図7に示されるように、第1のスイッチトランジスタ351の制御端子及び第2のスイッチトランジスタ361の制御端子が第1の信号を受信するとき、スイッチ回路3における電流フロー方向は、図7に示される矢印線Aによって示される。電流が示された方向に流れるとき、電流は、第1のカットオフダイオード352又は第2のカットオフダイオード362を通過することができない。すなわち、第1のカットオフダイオード352及び第2のカットオフダイオード362は、エネルギー貯蔵回路4の第2の端子412と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間の回路を切断するように構成される。電流は、第1のスイッチトランジスタ351の入力端子と出力端子との間の回路、及び第2のスイッチトランジスタ361の出力端子と入力端子との間の回路を通過することができる。この時点で、エネルギー蓄積回路4の第2の端子412と変圧器2の一次インダクタ21の第2の端子との間の回路は切断される。DC回路1011から出力されたDC信号は、変圧器2を通って負荷5に印加される。
[0078]図8に示されるように、第1のスイッチトランジスタ351の制御端子及び第2のスイッチトランジスタ361の制御端子が第2の信号を受信するとき、スイッチ回路3における電流フロー方向は、図8に示される矢印線Bによって示される。電流が示された方向に流れるとき、電流は、第1のカットオフダイオード352及び第2のカットオフダイオード362を通過することができる。すなわち、第1のカットオフダイオード352及び第2のカットオフダイオード362は、エネルギー貯蔵回路4の第2の端子412と第1のスイッチコンポーネント3aの第3の端子313との間に回路を接続するように構成される。電流は、第1のスイッチトランジスタ351の入力端子と出力端子との間の回路、又は第2のスイッチトランジスタ361の出力端子と入力端子との間の回路を通過することができない。このとき、DC回路1011から出力されたDC信号は、変圧器2を通過して負荷5に印加することができない。同時に、エネルギー蓄積回路4は、スイッチ回路3の残留電気エネルギーを蓄積する。
[0079]制御回路1012の他の部分は、第1の実施形態と同様である。その他の部分については、第1実施形態で詳細に説明したので、ここでは説明を省略する。
[0080]スイッチ回路3は、本開示の様々な実施形態における構造に限定されないことに留意されたい。実際の応用において、スイッチ回路3は、DC信号をパルス信号の形態で出力することができる限り、他の適切な構造を採用してもよい。
[0081]本開示の実施形態によって提供される制御回路は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、プラズマエッチング装置、及びこれらに類するものに適用することができる。例えば、14 nm又は10 nm以下の技術構造で極浅接合製造を行うためにプラズマ浸漬注入装置を使用されるとき、低エネルギー及び高用量を有するイオン注入が必要であり、イオン注入の正確な制御が必要である。各パルスの終わりにおける電圧の振動が低減されるので、本開示によって提供される制御回路は、所望のパルス波形を容易にする。これにより、低エネルギー及び高用量を有するイオン注入の要求を満たすことができるだけでなく、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度を正確に制御することができる。
[0082]本開示の実施形態では、制御回路内のスイッチ回路は、第1の制御端子及び第2の制御端子が第1の信号を受信することに応答してパルス信号を出力し、第1の制御端子及び第2の制御端子が第2の信号を受信することに応答してパルス信号の出力を停止し、それによって、パルス信号の形態でDC信号を出力することを達成する。同時に、スイッチ回路がパルス信号を出力しないときに、エネルギー蓄積回路は、スイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積する。したがって、残留電気エネルギーがスイッチ回路を循環し続ける時間期間が短縮され、各パルスの終了時の電圧の振動が低減され、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度を正確に制御することができる。
[0083]本開示の別の態様は、図9に示されるようなパルス電源システム101を提供する。パルス電源システム101は、DC回路1011及び開示された制御回路1012を含む。DC回路1011は、スイッチ回路の第1の端子31及び第2の端子32にDC信号を印加するように構成されている。制御回路1012は、前述した実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
[0084]いくつかの実施形態において、DC回路1011は、DC信号、例えば、DC電圧信号又はDC電流信号を出力するように構成されたDC電源を含む。
[0085]本開示によって提供されるパルス電源システムは、制御回路を通してスイッチ回路に残留電気エネルギーを蓄積し、それによって、各パルスの終了時の電圧の振動を低減し、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度の制御精度を改善する。
[0086]本開示の別の態様は、半導体処理装置を開示する。半導体装置は、上部電極アセンブリと、下部電極アセンブリと、パルス信号を上部電極アセンブリ又は下部電極アセンブリの少なくとも1つに供給するように構成された少なくとも1つの開示されたパルス電源システムとを含む。上部電極アセンブリは、上部電極プレート、シャワープレート、及びインダクタコイルなどを含むが、これらに限定されない。下部電極アセンブリは、静電チャックなどを含むが、これに限定されない。
[0087]開示されたパルス電源システムを通して、本開示によって提供される半導体処理装置は、パルス信号の形態でDC信号を出力し、スイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積し、それによって、各パルスの終わりにおける電圧の振動を低減し、半導体プロセスにおいて使用されるプラズマエネルギー及び密度の制御精度を改善する。
[0088]実際の応用では、半導体処理装置は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、プラズマエッチング装置、及びこれらに類するものを含むことができる。
[0089]本開示と一致する半導体処理装置の3つの実施形態が以下に詳細に説明される。
[0090]第1の実施形態
[0091]図１０Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、半導体処理装置の概略ブロックダイヤグラムである。図１０Ａに示すように、半導体処理装置は、反応チャンバ100と、上部電極アセンブリ102と、下部電極アセンブリ103と、パルス信号を上部電極アセンブリ102に供給するために上部電極アセンブリ102に接続されたパルス電源システム101とを含む。パルス電源システム101は、本開示によって提供される。
[0092]パルス電源システム101を通じて、本開示によって提供される半導体処理装置は、パルス信号の形態のDC信号を上部電極アセンブリ102に出力し、上部電極アセンブリ102内のスイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積し、それによって、各パルスの終了時に上部電極アセンブリ102に印加される電圧の振動を低減し、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度の制御精度を改善する。
[0093]実際の応用では、半導体処理装置は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、プラズマエッチング装置、及びこれらに類するものを含むことができる。
[0094]第2の実施形態
[0095]図１０Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、別の半導体処理装置の概略ブロックダイヤグラムである。図１０Ｂに示すように、半導体処理装置は、反応チャンバ100と、上部電極アセンブリ102と、下部電極アセンブリ103と、パルス信号を下部電極アセンブリ103に供給するために下部電極アセンブリ103に接続されたパルス電源システム101とを含む。パルス電源システム101は、本開示によって提供される。
[0096]パルス電源システム101を通じて、本開示によって提供される半導体処理装置は、パルス信号の形態のDC信号を下部電極アセンブリ103に出力し、下部電極アセンブリ103内のスイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積し、それによって、各パルスの終了時に下部電極アセンブリ103に印加される電圧の振動を低減し、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度の制御精度を改善する。
[0097]実際の応用では、半導体処理装置は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、プラズマエッチング装置、及びこれらに類するものを含むことができる。
[0098]第3の実施形態
[0099]図１０Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による、別の半導体処理装置の概略ブロックダイヤグラムである。図１０Ｃに示すように、半導体処理装置は、反応チャンバ100と、上部電極アセンブリ102と、下部電極アセンブリ103と、上部電極アセンブリ102及び下部電極アセンブリ103にそれぞれ接続され、上部電極アセンブリ102及び下部電極アセンブリ103にそれぞれパルス信号を供給する2つのパルス電源システム101とを含む。2つのパルス電源システム101は、本開示によって提供される。
[00100]2パルス電源システム101を通して、本開示によって提供される半導体処理装置は、パルス信号の形態のDC信号を上部電極アセンブリ102及び下部電極アセンブリ103にそれぞれ出力し、上部電極アセンブリ102及び下部電極アセンブリ103内のスイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積し、それによって、各パルスの終了時に上部電極アセンブリ102及び下部電極アセンブリ103に印加される電圧の振動を低減し、半導体プロセスで使用されるプラズマエネルギー及び密度の制御精度を向上させる。
[00101]実際の応用では、半導体処理装置は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、プラズマエッチング装置、及びこれらに類するものを含むことができる。
[00102]本開示は、一般的な説明及び特定の実施形態を用いて上記で詳細に説明されているが、本開示に基づいていくつかの修正又は改善を行うことができ、これは当業者には明らかであろう。したがって、本開示の趣旨から逸脱することなく行われるこれらの修正又は改善は、本開示の請求項に記載される保護の範囲内に入る。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載の事項を、そのまま、付記しておく。
［Ｃ１］
パルス信号の形態の直流（DC）信号を出力するための制御回路であって、
第1の端子、第2の端子、第3の端子、第4の端子、第1の制御端子、及び第2の制御端子を有するスイッチ回路であって、前記第1の端子及び前記第2の端子は前記DC信号の入力端子であり、前記第3の端子及び前記第4の端子は前記パルス信号の出力端子であり、前記第1の制御端子及び前記第2の制御端子は、前記パルス信号の出力を制御するように第1の信号又は第2の信号を受信し、前記第1の制御端子及び前記第2の制御端子が前記第1の信号を受信したことに応じて、前記第3の端子及び前記第4の端子は前記パルス信号を出力し、前記第1の制御端子及び前記第2の制御端子が前記第2の信号を受信したことに応じて、前記第3の端子及び前記第4の端子は前記パルス信号の出力を停止する、スイッチ回路と、
前記スイッチ回路が前記パルス信号を出力しないときに、前記スイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積するように、前記スイッチ回路の第1の端子及び第2の端子に接続された2つの端子を有するエネルギー蓄積回路とを備える、制御回路。
［Ｃ２］
前記スイッチ回路は、第1のスイッチコンポーネントと第2のスイッチコンポーネントとを含み、
前記第1のスイッチコンポーネントの第1端子及び第2端子と、前記第2のスイッチコンポーネントの第1端子及び第2端子とは、前記DC信号の入力端子として使用され、
前記第1のスイッチコンポーネントの第1の端子は、前記エネルギー蓄積回路の第1の端子及び前記第2のスイッチコンポーネントの第1の端子にそれぞれ接続され、
前記第1のスイッチコンポーネントの第2の端子は、前記エネルギー蓄積回路の第2の端子及び前記第2のスイッチコンポーネントの第2の端子にそれぞれ接続され、
前記第1のスイッチコンポーネントの制御端子及び前記第2のスイッチコンポーネントの制御端子は、前記第1の信号又は前記第2の信号を受信するように構成され、
前記第1のスイッチコンポーネントの第3の端子及び前記第2のスイッチコンポーネントの第3の端子は、前記パルス信号を出力するために使用され、
前記第1のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第1の信号を受信することに応答して、前記第1のスイッチコンポーネントは、前記第1のスイッチコンポーネントの第1の端子と前記第1のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオンにし、前記エネルギー蓄積回路の第2の端子と前記第1のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオフにするように構成され、
前記第1のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第2の信号を受信することに応答して、前記第1のスイッチコンポーネントは、前記第1のスイッチコンポーネントの第1端子と前記第1のスイッチコンポーネントの第3端子との間の回路をオフにし、前記エネルギー蓄積回路の第2端子と前記第1のスイッチコンポーネントの第3端子との間の回路をオンにするように構成され、
前記第2のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第1の信号を受信することに応答して、前記第2のスイッチコンポーネントは、前記第2のスイッチコンポーネントの第2の端子と前記第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオンにし、前記エネルギー蓄積回路の第1の端子と前記第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオフにするように構成され、
前記第2のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第2の信号を受信することに応答して、前記第2のスイッチコンポーネントは、前記第2のスイッチコンポーネントの第2の端子と前記第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の回路をオフにし、前記エネルギー蓄積回路の第1の端子と前記第2のスイッチコンポーネントの第3の端子との間の前記回路をオンにするように構成される、Ｃ1に記載の制御回路。
［Ｃ３］
前記第1のスイッチコンポーネントは、第1のスイッチトランジスタ及び第1のカットオフダイオードを含み、
前記第1のスイッチトランジスタの入力端子及び前記第1のカットオフダイオードの入力端子は、前記DC信号の入力端子として使用され、
前記第1のスイッチトランジスタの入力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第1の端子に接続され、
前記第1のカットオフダイオードの入力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第2の端子に接続され、
前記第1のスイッチトランジスタの出力端子は、前記パルス信号を出力するために前記第1のカットオフダイオードの出力端子に接続され、
前記第1のスイッチトランジスタの制御端子は、前記第1の信号又は前記第2の信号を受信するように構成され、
前記第1のスイッチトランジスタの制御端子が前記第1の信号を受信することに応答して、前記第1のスイッチトランジスタは、前記第1のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように構成され、前記第1のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第2の端子と前記第1のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオフにするように構成され、
前記第1のスイッチトランジスタの制御端子が前記第2の信号を受信することに応答して、前記第1のスイッチトランジスタは、前記第1のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、前記第1のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第2の端子と前記第1のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオンにするように構成される、Ｃ２に記載の制御回路。
［Ｃ４］
前記第1のスイッチトランジスタに使用される材料は、Si、SiC、GaN、及びAlGaNのうちのいずれか1つを含む、Ｃ３に記載の制御回路。
［Ｃ５］
前記第2のスイッチコンポーネントは、第2のスイッチトランジスタ及び第2カットオフダイオードを含み、
前記第2のスイッチトランジスタの入力端子は、前記パルス信号を出力するために第1のカットオフダイオードの入力端子に接続され、
前記第2のスイッチトランジスタの出力端子及び第2のカットオフダイオードの出力端子は、前記DC信号の入力端子として使用され、
前記第2のスイッチトランジスタの出力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第2の端子に接続され、
前記第2のカットオフダイオードの出力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第1の端子に接続され、
前記第2のスイッチトランジスタの制御端子は、前記第1の信号又は前記第2の信号を受信するように構成され、
前記第2のスイッチトランジスタの制御端子が前記第1の信号を受信することに応答して、前記第2のスイッチトランジスタは、前記第2のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように構成され、前記第2のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第1の端子と前記第2のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオフにするように構成され、
前記第2のスイッチトランジスタの制御端子が前記第2の信号を受信することに応答して、前記第2のスイッチトランジスタは、前記第2のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、前記第2のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第1の端子と前記第2のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオンにするように構成される、Ｃ２に記載の制御回路。
［Ｃ６］
前記第2のスイッチトランジスタに使用される材料は、Si、SiC、GaN、及びAlGaNのうちのいずれか1つを含む、Ｃ5の制御回路。
［Ｃ７］
前記エネルギー蓄積回路は、少なくとも1つのキャパシタ及び／又は少なくとも1つのインダクタを含み、
前記少なくとも1つのキャパシタ及び／又は前記少なくとも1つのインダクタの一方の端子は、前記スイッチ回路の第1の端子に接続するために前記エネルギー蓄積回路の第1の端子として使用され、
前記少なくとも1つのキャパシタ及び／又は前記少なくとも1つのインダクタの別の端子は、前記スイッチ回路の第2の端子に接続するために前記エネルギー蓄積回路の第2の端子として使用される、Ｃ１に記載の制御回路。
［Ｃ８］
一次インダクタ及び二次インダクタを含む変圧器であって、前記一次インダクタの2つの端子は、前記スイッチ回路の第3の端子及び第4の端子にそれぞれ接続され、前記二次インダクタの2つの端子は、前記パルス信号を出力するように構成される、変圧器をさらに備える、Ｃ１に記載の制御回路。
［Ｃ９］
前記第1の信号又は前記第2の信号を前記スイッチ回路の第1の制御端子及び第2の制御端子に送るように構成された制御コンポーネントをさらに備える、Ｃ１に記載の制御回路。
［Ｃ１０］
DC回路と、Ｃ1から9のいずれか一項に記載の制御回路と、を備え、前記DC回路は、前記DC信号を前記スイッチ回路の第1の端子及び第2の端子に供給するように構成される、パルス電源システム。
［Ｃ１１］
前記DC回路は、DC電源を含む、Ｃ１０に記載のパルス電源システム。
［Ｃ１２］
半導体処理装置であって、
上部電極アセンブリと、
下部電極アセンブリと、
前記パルス信号を前記上部電極アセンブリ又は前記下部電極アセンブリのうちの少なくとも1つに供給するように構成された、Ｃ10又は11に記載の少なくとも1つのパルス電源システムとを備える、半導体処理装置。
［Ｃ１３］
前記半導体処理装置は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、又はプラズマエッチング装置を含む、Ｃ１２に記載の半導体処理装置。

Claims (12)

  1. パルス信号の形態の直流（ＤＣ）信号を出力するための制御回路であって、前記制御回路は、エネルギー蓄積回路及びスイッチ回路を備え、
    前記スイッチ回路は、第１の端子、第２の端子、第３の端子、第４の端子、第１の制御端子、及び第２の制御端子を有し、前記第１の端子及び前記第２の端子は前記ＤＣ信号の入力端子であり、前記第３の端子及び前記第４の端子は前記パルス信号の出力端子であり、前記第１の制御端子及び前記第２の制御端子は、前記パルス信号の出力を制御するように第１の信号又は第２の信号を受信するように構成され、前記第１の制御端子及び前記第２の制御端子が前記第１の信号を受信したことに応じて、前記第３の端子及び前記第４の端子は前記パルス信号を出力し、前記第１の制御端子及び前記第２の制御端子が前記第２の信号を受信したことに応じて、前記第３の端子及び前記第４の端子は前記パルス信号の出力を停止し、
    前記エネルギー蓄積回路は、前記スイッチ回路の第１の端子及び第２の端子にそれぞれ接続された２つの端子を有し、前記スイッチ回路が前記パルス信号を出力しないときに、前記スイッチ回路の残留電気エネルギーを蓄積するように構成され、
    前記制御回路は、一次インダクタ及び二次インダクタを含む変圧器をさらに備え、前記一次インダクタの２つの端子は、前記スイッチ回路の第３の端子及び第４の端子にそれぞれ接続され、前記二次インダクタの２つの端子は、前記パルス信号を出力するために負荷の２つの端子に接続されるように構成され、前記変圧器は、昇圧器であり、前記変圧器は、逆方向ＤＣ信号を供給することができる外部ＤＣ電源に電気的に接続され、それにより、前記第２の信号を受信するときに前記変圧器の磁気コアに前記逆方向ＤＣ信号が印加されることを特徴とする、制御回路。
  2. 前記スイッチ回路は、第１のスイッチコンポーネントと第２のスイッチコンポーネントとを含み、
    前記第１のスイッチコンポーネントの第１端子及び第２端子と、前記第２のスイッチコンポーネントの第１端子及び第２端子とは、前記ＤＣ信号の入力端子として使用され、
    前記第１のスイッチコンポーネントの第１の端子は、前記エネルギー蓄積回路の第１の端子及び前記第２のスイッチコンポーネントの第１の端子にそれぞれ接続され、
    前記第１のスイッチコンポーネントの第２の端子は、前記エネルギー蓄積回路の第２の端子及び前記第２のスイッチコンポーネントの第２の端子にそれぞれ接続され、
    前記第１のスイッチコンポーネントの制御端子及び前記第２のスイッチコンポーネントの制御端子は、前記第１の信号又は前記第２の信号を受信するように構成され、
    前記第１のスイッチコンポーネントの第３の端子及び前記第２のスイッチコンポーネントの第３の端子は、前記パルス信号を出力するために使用され、
    前記第１のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第１の信号を受信することに応答して、前記第１のスイッチコンポーネントは、前記第１のスイッチコンポーネントの第１の端子と前記第１のスイッチコンポーネントの第３の端子との間の回路をオンにし、前記エネルギー蓄積回路の第２の端子と前記第１のスイッチコンポーネントの第３の端子との間の回路をオフにするように構成され、
    前記第１のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第２の信号を受信することに応答して、前記第１のスイッチコンポーネントは、前記第１のスイッチコンポーネントの第１端子と前記第１のスイッチコンポーネントの第３端子との間の回路をオフにし、前記エネルギー蓄積回路の第２端子と前記第１のスイッチコンポーネントの第３端子との間の回路をオンにするように構成され、
    前記第２のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第１の信号を受信することに応答して、前記第２のスイッチコンポーネントは、前記第２のスイッチコンポーネントの第２の端子と前記第２のスイッチコンポーネントの第３の端子との間の回路をオンにし、前記エネルギー蓄積回路の第１の端子と前記第２のスイッチコンポーネントの第３の端子との間の回路をオフにするように構成され、
    前記第２のスイッチコンポーネントの制御端子が前記第２の信号を受信することに応答して、前記第２のスイッチコンポーネントは、前記第２のスイッチコンポーネントの第２の端子と前記第２のスイッチコンポーネントの第３の端子との間の回路をオフにし、前記エネルギー蓄積回路の第１の端子と前記第２のスイッチコンポーネントの第３の端子との間の前記回路をオンにするように構成されることを特徴とする、請求項１に記載の制御回路。
  3. 前記第１のスイッチコンポーネントは、第１のスイッチトランジスタ及び第１のカットオフダイオードを含み、
    前記第１のスイッチトランジスタの入力端子及び前記第１のカットオフダイオードの入力端子は、前記ＤＣ信号の入力端子として使用され、
    前記第１のスイッチトランジスタの入力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第１の端子に接続され、
    前記第１のカットオフダイオードの入力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第２の端子に接続され、
    前記第１のスイッチトランジスタの出力端子は、前記パルス信号を出力するために前記第１のカットオフダイオードの出力端子に接続され、
    前記第１のスイッチトランジスタの制御端子は、前記第１の信号又は前記第２の信号を受信するように構成され、
    前記第１のスイッチトランジスタの制御端子が前記第１の信号を受信することに応答して、前記第１のスイッチトランジスタは、前記第１のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように構成され、前記第１のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第２の端子と前記第１のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオフにするように構成され、
    前記第１のスイッチトランジスタの制御端子が前記第２の信号を受信することに応答して、前記第１のスイッチトランジスタは、前記第１のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、前記第１のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第２の端子と前記第１のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオンにするように構成されることを特徴とする、請求項２に記載の制御回路。
  4. 前記第１のスイッチトランジスタに使用される材料は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ、及びＡｌＧａＮのうちのいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項３に記載の制御回路。
  5. 前記第２のスイッチコンポーネントは、第２のスイッチトランジスタ及び第２カットオフダイオードを含み、
    前記第２のスイッチトランジスタの入力端子は、前記パルス信号を出力するために第２のカットオフダイオードの入力端子に接続され、
    前記第２のスイッチトランジスタの出力端子及び第２のカットオフダイオードの出力端子は、前記ＤＣ信号の入力端子として使用され、
    前記第２のスイッチトランジスタの出力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第２の端子に接続され、
    前記第２のカットオフダイオードの出力端子は、前記エネルギー蓄積回路の第１の端子に接続され、
    前記第２のスイッチトランジスタの制御端子は、前記第１の信号又は前記第２の信号を受信するように構成され、
    前記第２のスイッチトランジスタの制御端子が前記第１の信号を受信することに応答して、前記第２のスイッチトランジスタは、前記第２のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオンにするように構成され、前記第２のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第１の端子と前記第２のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオフにするように構成され、
    前記第２のスイッチトランジスタの制御端子が前記第２の信号を受信することに応答して、前記第２のスイッチトランジスタは、前記第２のスイッチトランジスタの入力端子と出力端子との間の回路をオフにするように構成され、前記第２のカットオフダイオードは、前記エネルギー蓄積回路の第１の端子と前記第２のカットオフダイオードの出力端子との間の回路をオンにするように構成されることを特徴とする、請求項２に記載の制御回路。
  6. 前記第２のスイッチトランジスタに使用される材料は、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＧａＮ、及びＡｌＧａＮのうちのいずれか１つを含むことを特徴とする、請求項５の制御回路。
  7. 前記エネルギー蓄積回路は、少なくとも１つのキャパシタ及び／又は少なくとも１つのインダクタを含み、
    前記少なくとも１つのキャパシタ及び／又は前記少なくとも１つのインダクタの一方の端子は、前記スイッチ回路の第１の端子に接続するために前記エネルギー蓄積回路の第１の端子として使用され、
    前記少なくとも１つのキャパシタ及び／又は前記少なくとも１つのインダクタの別の端子は、前記スイッチ回路の第２の端子に接続するために前記エネルギー蓄積回路の第２の端子として使用されることを特徴とする、請求項１に記載の制御回路。
  8. 前記制御回路は、前記第１の信号又は前記第２の信号を前記スイッチ回路の第１の制御端子及び第２の制御端子に送るように構成された制御コンポーネントをさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の制御回路。
  9. パルス電源システムであって、前記パルス電源システムは、ＤＣ回路と、請求項１から８のいずれか一項に記載の制御回路と、を備え、前記ＤＣ回路は、前記ＤＣ信号を前記スイッチ回路の第１の端子及び第２の端子に供給するように構成されることを特徴とする、パルス電源システム。
  10. 前記ＤＣ回路は、ＤＣ電源を含むことを特徴とする、請求項９に記載のパルス電源システム。
  11. 上部電極アセンブリと、下部電極アセンブリとを備える半導体処理装置であって、前記半導体処理装置は、請求項９又は１０に記載の少なくとも１つのパルス電源システムをさらに備え、前記少なくとも１つのパルス電源システムは、前記パルス信号を前記上部電極アセンブリ又は前記下部電極アセンブリのうちの少なくとも１つに供給するように構成されることを特徴とする、半導体処理装置。
  12. 前記半導体処理装置は、プラズマ浸漬注入装置、物理蒸着装置、又はプラズマエッチング装置を含むことを特徴とする、請求項１１に記載の半導体処理装置。
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