TW202332323A - 偏壓供應器控制和資料處理 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示偏壓供應器及電漿處理系統。一個偏壓供應器包含一輸出節點、一返回節點以及耦接至該輸出節點及該返回節點之一開關網路及至少一個電力供應器。該開關網路及該至少一個電力供應器經組合地建構以施加一非對稱週期性電壓波形並在該輸出節點處相對於該返回節點提供一對應電流波形。一度量衡組件經建構以接收並取樣指示該週期性電壓波形及該對應電流波形之一完整循環的電壓及電流信號，以提供該非對稱週期性電壓波形之一完整循環及該對應電流波形之一完整循環的數位表示。

Description

偏壓供應器控制和資料處理
本發明大體而言係關於電力供應器，且更特定言之，係關於用於施加電壓以用於電漿處理之電力供應器。
許多類型之半導體裝置係使用基於電漿之蝕刻技術進行製造。若其為經蝕刻之導體，則可將相對於接地之負電壓施加至導電基板以便跨越基板導體之表面上產生實質上均勻的負電壓，此將帶正電之離子吸引至導體，且因此，撞擊導體之正離子具有實質上相同的能量。
然而，若基板為介電質，則不變的電壓對於跨越基板之表面施加電壓係無效的。但可將交流（AC）電壓（例如，高頻AC或射頻（RF））施加至導電板（或夾盤），使得AC場在基板之表面上誘發電壓。在所施加波形之負部分期間，基板之表面將帶負電，此使得在AC循環之負部分期間離子被吸引至帶負電表面。且當離子撞擊基板之表面時，該撞擊自基板之表面移走材料，從而實現蝕刻。
在許多情況下，需要具有窄（或特別可裁剪的）離子能量分佈，但將正弦波形施加至基板會誘發離子能量之廣泛分佈，此限制了電漿製程進行所要蝕刻輪廓的能力。達成窄（或特別可裁剪的）離子能量分佈之已知技術係昂貴的、低效的、難以控制的，及/或可不利地影響電漿密度。因此，商業上尚未採用許多此等已知技術。因此，需要解決當前技術之不足並提供其他新的且創新的特徵之系統及方法。
一態樣可經特性化為一種用於施加一週期性電壓之偏壓供應器。該偏壓供應器包含一開關網路及至少一個電力供應器，該開關網路及該至少一個電力供應器經組合地建構以施加一非對稱週期性電壓波形並提供一對應電流波形。一度量衡組件經建構以接收並取樣指示該週期性電壓波形及該對應電流波形之一完整循環的電壓及電流信號，以提供該非對稱週期性電壓波形之一完整循環及該對應電流波形之一完整循環的數位表示。一資料處理模組經建構以接收該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示，以產生指示離子能量之一第一讀回值及指示一離子能量分佈之一第二讀回值。
另一態樣可經特性化為一種用於施加一週期性電壓之方法，該方法包含施加一非對稱週期性電壓波形並提供一對應電流波形。該方法亦包含接收並取樣指示該週期性電壓波形及該對應電流波形之一完整循環的電壓及電流信號，以提供該非對稱週期性電壓波形之一完整循環及該對應電流波形之一完整循環的數位表示。該方法亦包含處理該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示，以產生指示離子能量之一第一讀回值及指示一離子能量分佈之一第二讀回值。
本文中所揭示之另一態樣可經特性化為一種用以施加一週期性電壓之偏壓供應器。該偏壓供應器包含用於施加一非對稱週期性電壓波形並提供一對應電流波形之構件。一度量衡組件經建構以接收並取樣指示該週期性電壓波形及該對應電流波形之一完整循環的電壓及電流信號，以提供該非對稱週期性電壓波形之一完整循環及該對應電流波形之一完整循環的數位表示。該偏壓供應器亦包含一處理器及非揮發性記憶體，該非揮發性記憶體包含用以進行以下操作之非暫時性處理器可執行指令：接收該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示，且產生指示離子能量之一第一讀回值及指示一離子能量分佈之一第二讀回值。
詞語｢例示性｣在本文中用以意謂｢充當一實例、例項或說明｣。本文中被描述為「例示性」之任何具體實例未必被認作比其他具體實例較佳或有利。
初步請注意：以下圖中之流程圖及方塊圖繪示根據各種具體實例的系統、方法及電腦程式產品之可能實施的架構、功能性及操作。就此而言，此等流程圖或方塊圖中之一些區塊可表示包含用於實施指定邏輯功能之一或多個可執行指令之程式碼的模組、區段或部分。亦應注意，在一些替代實施中，區塊中所提及之功能可按不同於圖中所提及之次序出現。舉例而言，取決於所涉及之功能性，連續展示的兩個區塊事實上可實質上同時地執行，或該等區域塊有時可以反向次序執行。亦應注意，方塊圖及/或流程圖繪示之各區塊及方塊圖及/或流程圖繪示中之區塊之組合，可藉由執行指定功能或動作或特殊用途硬體及電腦指令之組合的基於特殊用途硬體之系統來實施。
出於本揭示內容之目的，源產生器為其能量主要用於產生且維持電漿之源產生器，而「偏壓供應器」為其能量主要用於產生用於自電漿吸引離子及電子之表面電位的偏壓供應器。
本文中描述可用於將週期性電壓函數施加至電漿處理腔室中之基板支撐件的偏壓供應器之控制態樣。首先參看圖1，展示其中可利用偏壓供應器之例示性電漿處理環境（例如，沈積或蝕刻系統）。該電漿處理環境可包括直接及間接耦接至電漿處理腔室101之設備之許多片件，在該電漿處理腔室內容納有容納電漿102及工件103（例如，晶圓）以及電極104（其可嵌入於基板支撐件中）的體積。該設備可包括真空處置及氣體遞送設備（圖中未示）、一或多個偏壓供應器108、一或多個源產生器112，及一或多個源匹配網路113。在許多應用中，來自單一源產生器112之電力連接至一或多個源電極105。源產生器112可為較高頻率RF產生器（例如，13.56 MHz至120 MHz）。電極105一般表示可藉由以下各者實施之電極：感應耦合電漿（inductively coupled plasma；ICP）源；雙電容耦合電漿源（capacitively-coupled plasma；CCP），其具有以另一RF頻率偏壓之次級頂部電極；螺旋波電漿源；微波電漿源；磁控管；或某一其他獨立操作之電漿能量源。
在圖1中所描繪之系統的變化中，源產生器112及源匹配網路113可由遠端電漿源替換，或用遠端電漿源擴增。且該系統之其他變化可僅包括單一偏壓供應器108。應認識到，可利用圖1中所描繪之電漿處理環境的許多其他變化。作為非限制性實例，2020年7月7日發佈之美國專利第10,707,055號及2020年10月20日發佈之美國專利第10,811,227號揭示各種類型之系統設計，該兩個專利之全文係以引用方式併入。
亦應認識到，雖然以下揭示內容大體上係指基於電漿之晶圓處理，但實施方案可包括電漿腔室內之任何基板處理。在一些情況下，除基板之外的物件可使用本文中所揭示之系統、方法及設備來處理。換言之，本揭示內容適用於次大氣壓電漿處理腔室內之任何物件之電漿處理，以藉由物理或化學手段影響表面改變、表面下改變、沈積或移除。
參看圖2，展示例示性偏壓供應器208，其可用於實施參考圖1所描述之偏壓供應器108。偏壓供應器208通常表示為了施加週期性電壓函數而在本文中進一步描述之偏壓供應器的許多變化。因此，對偏壓供應器208之參考通常係指本文中進一步描述之偏壓供應器中的任一者。如所展示，偏壓供應器208包括輸出端210（亦被稱作輸出節點210）、返回節點212、開關網路220以及耦接於輸出節點210與返回節點212之間的電感214及第一電力供應器216（在本文中亦被稱作Vsupply）之串聯組合。亦展示選用第二電力供應器218（在本文中亦被稱作Vrail）。一般而言，偏壓供應器208用於在輸出節點210與返回節點212之間施加非對稱週期性電壓函數。經由輸出節點210遞送至負載之電流經由可與負載共用之返回節點212返回至偏壓供應器208。
儘管出於清楚及簡單起見在圖2中未描繪，但偏壓供應器208可耦接至控制器及/或包括耦接至開關網路220之控制器。本文中進一步揭示開關網路220之變化（及具有及不具有第二電力供應器218之變化），但首先，理解電漿負載之態樣係有幫助的。
簡要參考圖3，展示以電氣方式描繪電漿處理腔室101內之例示性電漿負載之態樣的示意圖。如所展示，電漿處理腔室101可由夾盤電容C ch（其包括夾盤及工件103之電容）表示，該夾盤電容定位於至電漿處理腔室101之輸入端310（亦被稱作輸入節點310）與表示工件103（亦被稱作晶圓基板103）之表面處之s護皮電壓Vs的節點之間。因此，對護皮電壓Vs之參考在本文中亦被稱作晶圓或基板之表面處之電壓。另外，描繪返回節點312（其可為至接地之連接）。處理腔室中之電漿102係由護皮電容C S、二極體及電流源之並聯組合表示。二極體表示電漿護皮之非線性、類二極體之性質，其引起經施加AC場之整流，使得直流（DC）電壓降出現在工件103與電漿102之間。
接下來參看圖4及圖5，分別展示與具有兩個開關及一個開關之偏壓供應器208之實施相關聯的時序圖。在圖4及圖5中之各者中，展示非對稱週期性電壓波形並提供對應電流波形。如所描繪，本文中所揭示之偏壓供應器208操作以在輸出節點210與返回節點212之間施加非對稱週期性電壓波形Vo（自時間t0至t4）。如所展示，非對稱週期性電壓波形Vo包含第一部分（自時間t0至t2），該第一部分開始於第一負電壓且在第一部分期間改變至正峰值電壓（在時間t1），非對稱週期性電壓亦在第二部分（自時間t2至t3）期間自第一部分改變至第三電壓位準（在時間t3），且非對稱週期性電壓波形包含第三部分（自時間t3至t4），該第三部分包括第三電壓位準與第四負電壓位準（在時間t4）之間的電壓斜坡。
如圖4及圖5中所示，非對稱週期性電壓波形包含在時間t2與t3之間的電壓階躍Vstep，且Vstep對應於在t3時產生處於任何能量位準-Eion之離子的護皮電壓。且在非對稱週期性電壓波形之第三部分期間，護皮電壓之負值可變得更小，使得在t4處，產生處於Eion+ΔEion之能量位準的離子。圖4及圖5中亦展示時間treset（在時間t0與t3之間）及tramp（在時間t3與t4之間）。如所展示，treset涵蓋包括非對稱週期性電壓波形之第一部分及第二部分兩者的時間，且tramp包括第三部分。圖4及圖5中亦展示圖2中所提及之補償電流之實例。在非對稱週期性電壓函數之整個施加中可提供補償電流Icomp，且Iout在非對稱週期性電壓波形之第三部分期間（在tramp期間）可能或可能不等於Icomp。
如本文中進一步論述，非對稱週期性電壓波形之基本週期（自t0至t4）可經調整以調整離子能量之散佈。如圖4及圖5中所展示，在非對稱週期性電壓波形之第一部分及第二部分期間在時間t0與t3之間發生完整電流循環。且完整電流循環之間的時間係t3與t4之間的時間tramp。本揭示內容之態樣解決如何調整電流Iout以補償離子電流Iion的問題。本揭示內容之另一態樣解決如何調整離子能量之位準及離子能量在電漿腔室中之分佈的問題。
如圖4中所展示，在包含兩個開關之偏壓供應器208的變化中，非對稱週期性電壓波形之第一部分可轉變（在時間t1至t2之間的時間期間）至非對稱週期性電壓波形之第二部分。且如圖5中所展示，在包含一個開關之偏壓供應器208的變化中，t1可等於t2且非對稱週期性電壓波形之第一部分可在正峰值電壓位準下結束（且第二部分可開始）。
單開關偏壓供應器及雙開關偏壓供應器兩者之另外細節在本文中予以進一步揭示，但圖4及圖5提供對本文中進一步揭示之變化控制方法及各種結構變化的參考。
圖4中展示：第一開關S1及第二開關S2之開關次序；偏壓供應器208之輸出節點210處所提供之電流I out；偏壓供應器208之輸出節點210處之電壓Vout；及護皮電壓Vs（亦在圖3中展示）；以及描繪為離子通量對離子能量的對應離子能量分佈函數（IEDF）。
如圖4中所展示，第一開關S1及第二開關S2可經控制，使得輸出電流I out在時間t 0與t 3之間完成完整的電流循環。在t 0時之電流循環開始期間，輸出電流I out自位準-I o經控制以達到正峰值電流值，且接著該電流在t 1時經控制回落至-I o。接著，在t 2時，輸出電流I out自-I o經控制以增大至在相對方向上的峰值（與正峰值電流值相反），之後在t 3處減小回至-I o。更特定言之，在電流循環之正部分期間（當第一開關S1閉合且第二開關S2斷開時），電流增大至峰值正值，接著減小至-I o。在完整電流循環之負部分（自時間t 2至t 3）期間，電流增大至負值峰值，接著減小至-I o。
如所展示，在圖4中，第一開關S1及第二開關S2可藉由可調整停滯時間來控制，該可調整停滯時間為自t 1至t 2之時間（在開關S1自閉合位置斷開之後且在S2閉合之前）。
如圖4中所描繪，控制停滯時間實現對t reset之控制，且調整t reset對t ramp之比率會調整平均電力。且對t reset之控制使得能夠控制基本切換頻率（例如，保持低於影響電漿處理腔室101中之電漿密度的位準）。
可藉由本文中所揭示之偏壓供應器208達成之控制之另一態樣係離子電流補償。更特定言之，停滯時間之長度、t ramp之長度及/或週期性電壓函數之週期（在t 0與t 4之間）可經控制以控制離子電流補償之位準。在圖4中，t ramp、停滯時間及/或位準I o可經控制（視需要）使得離子電流經補償至其中I o= I ion-(Cch+Cstr1)*斜率且I comp= I ion- (Cch+Cstr0+Cstr1)*斜率的點，其中斜率為輸出電壓Vout自t3至t4的斜率。
如圖4中所展示，當對離子電流過度補償時，護皮電壓Vs（及工件103之表面處之電壓）之負值在時間t3與t4之間（在 tramp時間範圍期間）變得愈來愈小。且歸因於在t3與t4之間護皮電壓之範圍，存在離子能量之分佈。然而，應認識到，可對離子電流補償不足，使得護皮電壓Vs（及工件103之表面處之電壓）的負值在時間t3與t4之間（在t ramp時間範圍期間）變得愈來愈大。
亦有可能調整t3與t4之間的偏壓輸出電壓Vout之斜率，使得護皮電壓Vs在t3與t4之間實質上恆定，此導致離子能量之極窄分佈。
藉由調整停滯時間及t ramp兩者，週期性電壓波形之頻率可視需要而固定，但亦有可能使停滯時間t ramp及週期性電壓波形之頻率變化。亦預期，可縮短停滯時間，同時縮短或延長t ramp。
參看圖5，展示描繪當藉由單一開關實施開關網路220時的偏壓供應器208及電漿處理腔室101之電態樣的波形，如圖5中所展示，開關網路可經控制使得輸出電流I out完成自-I o至峰值、返回至-I o，至在相反方向上之峰值且返回至-I o的完整循環。應認識到，電流循環之第一半中之電流之峰值可不同於電流循環之第二半中之電流之峰值。
接下來參看圖6，展示描繪度量衡、讀回及控制之一般態樣的方塊圖。展示偏壓供應器208、度量衡組件620及數位控制區段622。一般而言，度量衡組件620接收並取樣指示電力相關參數值之信號，並將電力相關參數值之數位表示提供至數位控制區段622。舉例而言，電力相關參數可為提供至輸出節點210之電流及輸出節點210與返回節點212之間的電壓Vout。儘管不需要，但返回節點可為接地連接。
度量衡組件620可自一或多個偏壓供應器信號線624接收信號並對該等信號進行取樣。偏壓供應器信號線624可輸送指示諸如Icomp、溫度之偏壓供應器參數及偏壓供應器208內之其他參數的信號。電流信號線626可提供來自電流轉換器之類比信號，該等類比信號指示提供至輸出節點210之輸出電流I o，且電壓線628可提供類比信號，該等類比信號指示在偏壓供應器之輸出端處之電壓Vout。回應於接收到電力相關信號（指示Io及Vout），度量衡組件620取樣並數位化該等電力相關信號。舉例而言，度量衡組件620可提供非對稱週期性電壓波形Vout；輸出電流i out及/或i comp之完整數位表示。
度量衡組件620之許多變化之態樣為：捕捉完整電壓及電流波形，此提供偏壓供應器之輸出之增強的可見性，且亦實現本文中進一步所揭示之改良之控制態樣。
儘管不需要，但度量衡組件620可部分由場可程式化閘陣列實現，且數位控制區段可由執行儲存於非暫時性媒體中（以實現數位控制區段622之功能）之程式碼的一或多個處理器實現。但硬體、軟體及韌體之其他組合可用以實現度量衡組件620及數位控制區段622。
如所展示，可將非對稱週期性電壓波形Vout；輸出電流i out及/或i comp之數位表示提供至資料報告組件631，該資料報告組件可為使用者介面（例如，觸控螢幕顯示器）。另外，將非對稱週期性電壓波形Vout；輸出電流i out及/或i comp之數位表示提供至資料處理模組，該資料處理模組可進一步處理非對稱週期性電壓波形Vout；輸出電流i out及/或i comp之數位表示以提供護皮電壓Vs及一或多個其他參數值中的一或多者之讀回，該一或多個其他參數值諸如Eion、Vstep、∆Eion、輸出電壓斜率（例如，非對稱週期性電壓波形之第三部分之斜率）及/或斜率偏差因數Ks。
可將斜率偏差因數Ks計算為： 其中slope w為晶圓/護皮電壓自t3至t4之斜率。
或在替代方案中，可計算斜率偏差因數以滿足以下方程式：
斜率偏差因數Ks提供補償電流I comp相對於離子電流I ion之位準之適宜表示。舉例而言，當Ks等於零時，補償電流提供完整補償；當Ks ＞ 0時，I comp對離子電流過度補償，且當Ks ＜ 0時，補償電流I comp對離子電流I comp補償不足。
如所展示，讀回值（例如描繪為readback1及readback2）亦可用作回饋控制之部分。如所展示，第一比較器638可計算第一設定點setpoint1與第一讀回值readback1之間的差，以產生第一誤差信號error1。且第二比較器640可計算第二設定點setpoint2與第二讀回值readback2之間的差，以產生第二誤差信號：error2。如所展示，誤差信號（error1及error2）經饋送至一或多個補償器632，且該一或多個補償器632可將控制信號（Ctrl_knob1及Ctrl_knob2）提供至偏壓供應器208，如本文中進一步描述。
時序參數估計器634亦展示於數位控制區段622內，該時序參數估計器可接收輸出波形Vout及輸出電流I out之數位表示且產生脈寬控制信號。根據一態樣，時序參數估計器634偵測何時存在通過偏壓供應器之開關的零電流，以減少切換相關之損耗。時序參數估計器634亦可判定t reset（圖4及圖5中所展示），t reset之值可經由資料報告組件631而報告且t reset之值可經提供至資料處理模組630。
數位控制區段622亦包含閘極驅動信號產生器636，該閘極驅動信號產生器經建構以回應於來自時序參數估計器634之脈寬控制信號637及/或回應於由一或多個補償器632輸出之控制信號639而將閘極驅動信號提供至偏壓供應器208之開關（S1、S2）。儘管許多類型之開關藉由電閘極驅動信號控制，但亦預期可使用光學控制信號。舉例而言，閘極驅動信號產生器636可提供光信號。
資料處理模組630之能力的另一態樣為補償偏壓供應器208之輸出端210與至電漿腔室之輸入端310之間的電感的能力。參看圖7，展示集總元件電感740（亦被稱作雜散電感740），其表示偏壓供應器208之輸出端210與至電漿腔室之輸入端310之間的電感元件。在許多實施中，可例如藉由資料處理模組630調整（由度量衡組件620輸出之）非對稱週期性電壓波形之數位表示（以獲得非對稱週期性電壓波形之經調整數位表示）以補償雜散電感740。藉由補償電感740，可計算至電漿腔室之輸入端310處之Vstep；可計算晶圓電壓值；且可計算離子能量值Eion。
如圖8A中所展示，歸因於電感740，實際上施加於至電漿處理腔室101之輸入端310處之電壓vout1不同於施加於偏壓供應器208之輸出節點210處之電壓Vout。因此，資料處理模組630可經建構以估計實際上施加至電漿處理腔室101之電壓vout1： 其中Lstray為電感740。應注意，在存在雜訊及寄生振鈴的情況下，可在執行所有計算之前在度量衡組件620中對vout及iout信號進行濾波及/或在資料處理模組630中對vout及iout信號進行數位濾波。
如圖8B中所展示，所估計電壓vout1緊密地匹配腔室輸入端310處之實際電壓。
另外，可藉由考慮電感更準確地計算Eion：
亦可藉由補償電感740而更準確地重建構晶圓電壓。參看圖9A及圖9B，展示與偏壓供應器208之操作相關聯的輸出電壓及輸出電流之實例。且圖9C展示與使用來自圖9A及圖9B之資料而重建構之經重建構晶圓電壓相比，對實際晶圓電壓之量測。
舉例而言，可將經重構晶圓電壓Vw判定為： 其中C stray1為表示自偏壓供應器208之輸出端至腔室101之輸入端310之電容的集總元件電容（包括連接器之電容及濾波器電容。
且圖9C展示經重建構晶圓電壓如何接近於實際量測之晶圓電壓。應注意，在一些實施中，憑藉捕捉整個電流及電壓波形（如參看圖6所描述），可獲得晶圓波形之完整重建構。
接下來參看圖10及圖11，分別展示偏壓供應器208（包含兩個電力供應器）及對應控制系統之實例。更特定言之，圖10為偏壓供應器208之一實例，其包含第一電力供應器（Vsupply）216及第二電力供應器（Vrail供應器）218使得圖10中之偏壓供應器為雙供應器建構，且圖11為描繪可結合諸如圖10中所描繪之雙供應器建構的雙供應器建構而利用的控制態樣之實例的方塊圖。開關網路220可包含多種不同拓樸，包括一或兩個開關，且如所展示，開關網路220在節點1050（其耦接至第二電力供應器218之正輸出端）處；在節點212（其耦接至第二電力供應器218之負輸出端）處；及在輸出節點210處耦接至偏壓供應器208。
如圖11中所展示，控制系統可包含兩個控制「旋鈕」以控制Vsupply及Vrail之DC電壓。此方法與控制補償電流i comp（以控制離子能量之分佈之寬度）及控制Vrail以達成合乎需要的離子能量值eV之先前方法形成對比。在圖11中所描繪之方法中，第一電力供應器216之電壓（Vsupply）及第二電力供應器之電壓（Vrail）可基於大體關係來控制： 其中 ，其中Vramp = vout(t3) - vout(t4)； ，其中Cstr=Cstr0+Cstr1； ；且 ，其中Tsw為切換週期（自t4至t0）。
在此控制方法中，第一設定點可為離子能量設定點Eion_set，且第二設定點可用於離子能量之散佈（亦被稱作分佈）ΔEion_set（Eion_set及ΔEion_set兩者皆展示於圖4中），且資料處理模組630可基於自度量衡組件620接收之i out及Vout的數位表示計算Eion及ΔEion。如所展示，第一比較器638可基於第一設定點Eion_set與Eion之計算值之間的差而產生第一誤差信號error1，且第二比較器640可基於第二設定點ΔEion_set與ΔEion之計算值之間的差而產生第二誤差信號error2。
替代地，第一設定點（用以設定離子能量值）可為Vstep設定點且第二設定點（用以設定離子能量之散佈）可為斜率設定點（用以設定非對稱週期性電壓波形之第四部分（在時間t3與t4之間）的斜率），或第二設定點可為斜率偏差因數設定點（用以設定斜率偏差因數Ks）。資料處理模組630可基於自度量衡組件620接收之i out及V out的數位表示計算Vstep及斜率或斜率偏差因數Ks。在此替代例中，第一比較器638可基於第一設定點（例如，Vstep設定點）與Vstep之計算值之間的差產生第一誤差信號error1，且第二比較器640可基於第二設定點（斜率設定點或斜率偏差因數設定點）與斜率之計算值或斜率偏差因數Ks之計算值之間的差產生第二誤差信號error2。
如所展示，控制系統可包含兩個補償器：與兩個控制迴路相關聯的第一補償器1132A及第二補償器1132B。且第一補償器1132A可接收第一誤差信號error1，且產生信號Vsupply_set以控制第一電力供應器216。第二補償器1132B可接收第二誤差信號error2，且產生信號Vrail_set以控制第二電力供應器218。在一些變化中，閘極驅動信號產生器636可經設定使得偏壓供應器208之第一開關（及雙開關偏壓供應器中之第二開關）具有固定切換時間。在其他變化中，時序參數估計器634可提供脈寬信號，使得閘極驅動信號產生器636可閉合偏壓供應器208之開關以提供零電流切換。補償器1132A、1132B中之各者可藉由比例-積分-微分（PID）控制器來實現，且在一些變化中，第一補償器1132A之頻寬經設定為不同於第二補償器1132B之頻寬，此使得能夠使與補償器1132A、1132B中之各者相關聯的兩個控制迴路解耦。舉例而言，各控制迴路之取樣率可設定成不同速率以產生不同頻寬。另一選項，如圖6中一般化，與MIMO補償器632相關聯之單一控制迴路可與多個輸入（通常展示為圖6中之error1及error2）及多個輸出一起使用，其中圖6中之 Ctrl _ knob1及 Ctrl _ knob2可分別為Vsupply_set及Vrail_set。
參看圖12及圖13，展示可如何控制第一電力供應器216及第二電力供應器218之實例。更特定言之，在圖12中所展示之曲線圖中，第二電力供應器218之電壓（Vrail）固定處於-2000V，且描繪在第一電力供應器216設定為4500V、5000V及5500V時的非對稱週期性電壓波形之三個實例。亦展示對應於三個非對稱週期性電壓波形之三個晶圓電壓V(w)波形。
在圖13中，展示三個實例之曲線圖，其中第一電力供應器216之電壓設定為5500V且第二電力供應器218之電壓設定為300V、-200V及-700V。亦展示對應於三個非對稱週期性電壓波形之三個晶圓電壓V(w)波形。圖12及圖13僅作為使用第一電力供應器216及第二電力供應器218實現所要離子能量值及離子能量分佈的能力之實例提供，但應認識到，在許多變化中，第一電力供應器216及第二電力供應器218兩者為可變電力供應器，其可使用圖11中所描繪之控制系統來調整及控制。
接下來參看圖14A及圖14B，展示可結合圖10之雙供應器建構使用的開關網路之實例。首先參看圖14A，開關網路1420A為在節點1050、返回節點212及輸出節點210處耦接至偏壓供應器208的雙開關網路。亦在開關網路中展示節點1460以供參考。如所描繪，開關網路1420A包含與節點1050與節點1460之間的第一二極體D1串聯配置的第一開關S1。二極體D1之陰極耦接至節點1460且二極體D1之陽極耦接至開關S1。開關網路1420A亦包含返回節點212與節點1460之間的第二開關S2（與第二二極體D2串聯地配置）。二極體D2之陽極耦接至節點1460，且二極體D2之陰極耦接至開關S2。另外，電感器L1定位於節點1460與輸出節點210之間。
在操作中，如參考圖4所描述，操作開關（S1及S2），以產生圖4中所描繪之非對稱週期性波形Vout及輸出電流i out。應認識到，（因為開關S1與二極體D1串聯地配置），所以可調換開關S1及二極體D1之次序。類似地，因為開關S2與二極體D2串聯地配置，所以可調換開關S2與二極體D2之次序。
在許多實施中，本文中所揭示之開關藉由諸如金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）之場效開關實現，且在一些實施中，開關藉由碳化矽金屬氧化物半導體場效電晶體（SiC MOSFET）或氮化鎵金屬氧化物半導體場效電晶體（GaN MOSFET）實現。作為另一實例，開關可藉由絕緣閘極雙極電晶體（IGBT）實現。在此等實施中，閘極驅動信號產生器636可包含所屬技術領域中已知的經建構以回應於來自時序參數估計器634及/或一或多個補償器632之信號而將電驅動信號施加至開關的電驅動器。亦預期，驅動信號可經由光學線發送以輸送光切換信號。並且該等開關可回應於轉換成電驅動信號之該光信號及/或該等光信號而進行切換。
應認識到，本文中所描繪之開關中之各者通常表示能夠閉合及斷開以分別連接及斷接電流路徑的一或多個開關。舉例而言，開關中之各者可藉由串聯配置之複數個開關實現（用於增強電壓能力），可藉由並聯配置之複數個開關實現（用於增強電流能力），或開關中之各者可包含按串聯-並聯組合配置之複數個開關（用於增強電壓及或電流能力）。在此等變化中，所屬技術領域中具有通常知識者將認識到，各開關可藉由對應驅動信號同步地驅動。
亦應認識到，本文中所描繪之二極體中之任一者可藉由複數個二極體實現。舉例而言，任何二極體皆可藉由複數個串聯連接之二極體實現（用於增強電壓能力），可藉由並聯配置之複數個二極體實現（用於增強電流能力），或可包含按串聯-並聯組合配置之複數個二極體（用於增強電壓及或電流能力）。
接下來參看圖14B，展示圖2及圖10中所描繪之開關網路220的另一實例。如所展示，開關網路14B包含節點1050與輸出節點210之間的第一電流路徑（針對電流iS1）。第一電流路徑包含開關S1、二極體D1及電感器L1之串聯組合。另外，開關網路1420B包含第二電流路徑（針對電流iD2）、（在輸出節點210與返回節點212之間），其包含第二二極體D2及電感元件L2。
在操作中，開關網路1420B中之開關S1可如圖5中所展示而操作以產生圖5中所描繪的非對稱週期性波形Vout及輸出電流i out。應認識到，（因為開關S1、二極體D1及電感器L1串聯地配置），可調換其中開關S1、二極體D1及電感器L1（在節點1050與輸出節點210之間）定位之次序。
接下來參看圖15及圖16，展示分別描繪用於偏壓供應器208之控制系統的示意圖（將具有第一電力供應器216之偏壓供應器208描繪為單一電力供應器）及方塊圖。如所展示，用於單供應器建構之控制系統類似於用於雙供應器建構（參考圖11所描述）之控制系統，惟第二補償器1132B提供頻率設定點信號F sw _ set以控制偏壓供應器208之切換頻率除外。如圖17中所展示，與由第一電力供應器216施加之電壓相關之切換頻率可用於實現所要離子能量值Eion，及所要離子能量分佈ΔEion。
接下來參看圖18A，展示描繪作為開關網路220之實例的開關網路1820A之示意圖，該開關網路包含兩個開關：第一開關S1及第二開關S2。在圖18A中所描繪之變化中，第一開關S1與第一二極體D1之串聯組合配置於偏壓供應器208之返回節點212與節點1862之間。另外，第二開關S2與第二二極體D2之串聯組合配置於節點1862與偏壓供應器208之返回節點212之間。如圖18A中所展示，第一二極體D1配置於第一開關S1與節點1862之間，其中其陽極耦接至第一開關S1且其陰極耦接至節點1862。第二二極體D2配置於第二開關S2與節點1862之間，其中其陰極耦接至第二開關S2且其陽極耦接至節點1862。在此配置中，第一二極體D1之陰極在節點1862處耦接至第二二極體D2之陽極。
在操作中，當第一開關S1閉合時，第一二極體D1導通，且當第二開關D2閉合時，第二二極體D2導通。且第一開關S1及第二開關S2受控制，如圖4中所描繪，以產生非對稱週期性電壓波形Vout及輸出電流i out（圖4中所展示）。儘管未描繪，但應認識到，第一開關S1之位置與第一二極體D1之位置可調換。類似地，第二開關S2之位置與第二二極體D2之位置可調換。
參看圖18B，展示描繪作為開關網路220之另一實例之開關網路1820B的示意圖，該開關網路包含單一開關：S1。如所展示，第一電感器L1耦接於節點1870與輸出節點210之間。且開關S1耦接於節點1870與返回節點212之間。二極體D1與節點1870與返回節點212之間的開關S1並聯地耦接。在操作中，斷開及閉合開關S1，如圖5中所展示，以產生圖5中所展示之非對稱週期性電壓函數Vout及輸出電流i out。舉例而言，藉由閉合開關S1以使得輸出電流i out自-I o改變至峰值且返回至-I o來實現在輸出節點210與返回節點212之間非對稱週期性電壓波形的施加。在斷開開關S1之後，電流在相反方向上增大至峰值且返回至-I o。為了減少損耗，時序參數估計器634可視情況偵測輸出電流i out何時達到I o且向閘極驅動信號產生器636提供信號以使得開關S1在輸出電流i out處於I o時斷開。
參看圖18C，展示描繪作為開關網路220之另一實例之開關網路1820C的示意圖，該開關網路包含單一開關：S1。如所展示，開關網路1820C包含返回節點212與節點1872之間的第一電流路徑（針對電流iS1）。第一電流路徑包含開關S1、二極體D1及電感器L1之串聯組合。另外，開關網路1820C包含第二電流路徑（針對電流iD2）、（在節點1872與返回節點212之間），其包含第二二極體D2及電感元件L2。如所展示，二極體D2之陰極耦接至返回節點212，且第三電感器L3定位於節點1872與輸出節點210之間。
在操作中，可操作開關網路1820C中之開關S1，如圖19中所展示，以自時間t0至時間t4在輸出節點210與返回節點212之間產生非對稱週期性電壓波形Vout之完整循環。圖19中亦描繪對應於非對稱週期性電壓之護皮電壓Vs。如所展示，非對稱週期性電壓波形Vout達成護皮電壓Vs，其通常為負以吸引離子而撞擊工件之表面以使得能夠蝕刻工件103。
當開關S1在時間t0閉合時，電流路徑（包含開關S1、二極體D1及電感器L1）將返回節點212連接至節點1872，且單向電流iS1在時間t0開始自零電流增大，且施加於輸出節點210處之非對稱週期性電壓Vout（相對於返回節點212）開始自第一負電壓1952移動（遍及週期性電壓波形之第一部分1951）至正峰值電壓1956。如所展示，當斷開開關S1時，電流iS1增大至峰值且接著在時間t1減小至零。如所展示，iD2在開關S1閉合時以斜坡狀方式增大，使得當開關S1在時間t1斷開時，電流iD2為非零。
如所描繪，當通過第一電流路徑之電流iS1降至零且斷開開關S1時，非對稱週期性電壓自正峰值電壓1956下降。且在斷開開關S1之後（在非對稱波形之第二部分1953期間），單向電流iD2經由第二電流路徑（經由第二二極體D2）增大，達到峰值，且接著自時間t1至時間t3下降至零電流。如所展示，當非對稱週期性電壓自正峰值電壓1956改變（在第二部分1953期間）至第三負電壓位準1958時，單向電流iD2之增大及下降發生。如所描繪，在自t0至t3之時間期間，非對稱週期性電壓之第一部分1951使得護皮電壓Vs接近正電壓以排斥正電荷（其在工件之表面保持處於負電壓時累積於工件之表面上），且非對稱週期性電壓之第二部分1953使得護皮電壓Vs變成所要負電壓（或電壓範圍）以達成達成所要離子能量值1960的離子通量。
如所描繪，在單向電流iD2上升且下降回至零電流位準之後，在第四部分1961期間非對稱週期性電壓Vout的負值變得更小（作為負電壓斜坡），直至開關S1在時間t4再次閉合為止。如所描繪，可在非對稱週期性電壓之循環期間提供補償電流icomp以補償電漿腔室101中之離子電流。舉例而言，在無補償電流icomp之情況下，護皮電壓Vs可逐漸改變以在非對稱週期性電壓之第四部分期間變得正值更大，此產生更寬的離子能量分佈，此可為不合需要的。但在一些變化中，補償電流icomp可有意地經設定為對電漿腔室101中之離子電流過度補償或補償不足，從而產生更寬的離子能量分佈。在圖19中所描繪之操作模式中，補償電流icomp提供在非對稱週期性電壓Vo之第四部分661期間實質上恆定的護皮電壓Vs。
應認識到，（因為開關S1、二極體D1及電感器L1串聯地配置），可改變其中開關S1、二極體D1及電感器L1（在返回節點212與節點1872之間）定位之次序。另外，可調換配置L2及D2的次序。
為了維持窄離子能量分佈（IED）寬度，切換頻率在較高離子電流及較低離子能量下增大。應注意，改變切換頻率亦影響離子能量（eV）位準且需要調整第一電力供應器216以保持恆定離子能量。圖6中所展示之多輸入多輸出（MIMO）控制系統仍可針對此系統建構予以實施，其中控制變數係 或 且兩個控制旋鈕係 。替代地，如圖16中所展示，兩個單獨的單輸入單輸出（SISO）控制迴路係可實行的，其中fsw僅控制ΔEion且第一電力供應器控制Eion。可藉由具有不同頻寬解耦該兩個控制迴路。此可藉由適當地調諧PID補償器係數或以不同方式設定兩個控制迴路之取樣率來實現。後一選項減少數位控制系統中之計算工作量。
返回參看圖6、圖11及圖16，展示描繪用於偏壓供應器208之取樣、讀回及控制方法之態樣的方塊圖。此等方法之態樣包含施加非對稱週期性電壓波形V out（在相對於返回節點212之輸出節點210處）並提供對應輸出電流波形I out。（例如，藉由度量衡組件620）接收並取樣指示週期性電壓波形及對應電流波形之電壓及電流信號，以提供非對稱週期性電壓波形及對應電流波形的數位表示。（例如，藉由資料處理模組630）處理非對稱週期性電壓波形及對應電流波形的數位表示以產生指示離子能量之第一讀回值及指示離子能量分佈之第二讀回值。取決於實施，如上文所描述，資料處理模組630可提供用於一或多個控制迴路中以控制例如（但不限於）非對稱週期性電壓波形、輸出電流、離子能量及離子能量分佈之所要屬性的參數值。
本文中所描述之此方法及此方法之其他變化可直接以硬體、以編碼於非暫時性有形處理器可讀儲存媒體中之處理器可執行碼體現，或以該兩者之組合體現。舉例而言，參考圖20，展示描繪可用以實現本文中所揭示之控制態樣之實體組件的方塊圖。如所展示，在此具體實例中，顯示器1312及非揮發性記憶體1320耦接至匯流排1322，該匯流排亦耦接至隨機存取記憶體（「RAM」）1324、處理部分（其包括N個處理組件）1326、場可程式化閘陣列（FPGA）1327及包括N個收發器之收發器組件1328。儘管圖20中所描繪之組件表示實體組件，但圖20並不意欲為詳細硬體圖；因此，圖20中所描繪之許多組件可藉由常見構築體實現或分佈於額外實體組件當中。此外，預期其他現有及尚待開發之實體組件及架構可用以實施參考圖20所描述之功能組件。
此顯示器1312通常操作以向使用者提供使用者介面，且在若干實施中，該顯示器藉由觸控螢幕顯示器來實現。一般而言，非揮發性記憶體1320為用以儲存（例如持久儲存）資料及處理器可執行碼（包括與實現本文所描述之方法相關聯的可執行碼）之非暫時性記憶體。在一些具體實例中，舉例而言，非揮發性記憶體1320包括開機載入程式碼、作業系統碼、檔案系統碼及非暫時性處理器可執行碼，以促進執行藉由偏壓供應器208使基板偏壓之方法。
在許多實施中，非揮發性記憶體1320係藉由快閃記憶體（例如，NAND或ONENAND記憶體）實現，但預期亦可利用其他記憶體類型。儘管有可能執行來自非揮發性記憶體1320之程式碼，但典型地將非揮發性記憶體中之可執行碼載入至RAM 1324中且藉由處理部分1326中之N個處理組件中之一或多者執行。
結合RAM 1324之N個處理組件通常操作以執行儲存於非揮發性記憶體1320中之指令，以使能夠執行本文中所揭示之演算法及功能。應認識到，本文中揭示了若干演算法，但此等演算法中之一些並未在流程圖中表示。用以實現本文中所描述之方法之處理器可執行碼可持久地儲存於非揮發性記憶體1320中，且藉由結合RAM 1324之N個處理組件執行。如所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，處理部分1326可包括視訊處理器、數位信號處理器（DSP）、微控制器、圖形處理單元（GPU），或其他硬體處理組件或硬體及軟體處理組件之組合（例如FPGA或包括數位邏輯處理部分之FPGA）。
另外或在替代方案中，非暫時性FPGA建構指令可持久地儲存於非揮發性記憶體1320中且經存取（例如，在啟動期間）以建構場可程式化閘陣列（FPGA）以實施本文所揭示之演算法。
輸入組件1330可接收在所揭示偏壓供應器208之輸出節點210及/或返回節點212處獲得（例如，藉由電流轉換器、VI感測器、電流轉換器及/或電壓感測器）的電力相關信號（例如，指示輸出電流Iout及電壓Vout之信號）。儘管並不需要，但在一些實施中，FPGA 1327可對電力相關信號進行取樣並提供輸出電流Iout及輸出電壓Vout之數位表示。在一些具體實例中，處理組件1326（結合儲存於非揮發性記憶體1320中之處理器可執行指令）用以實現本文中所揭示之資料處理模組、比較器及補償器。另外，輸入組件1330可接收相位資訊及/或偏壓供應器108與源產生器112之間的同步信號，其指示電漿處理腔室101內之環境之一或多個態樣及/或源產生器與單一開關偏壓供應器之間的同步控制。在輸入組件處所接收之信號可包括例如至各個產生器及電力供應器單元的同步信號、功率控制信號，或來自使用者介面之控制信號。所屬技術領域中具有通常知識者將易於瞭解，多種類型之感測器中之任一者，諸如但不限於定向耦合器及電壓-電流（VI）感測器，可用於對諸如電壓及電流之電力參數進行取樣，且指示電力參數之信號可在類比域中產生且轉換成數位域。
輸出組件通常操作以提供一或多個類比或數位信號，以實現用於開關之斷開及閉合的閘極驅動信號。輸出組件亦可控制本文中所描述之電力供應器。
所描繪之收發器組件1328包括N個收發器鏈，其可用於經由無線或有線網路與外部裝置通信。N個收發器鏈中之各者可表示與特定通信方案（例如WiFi、乙太網路、Profibus等）相關聯的收發器。
如所屬技術領域中具有知識者應瞭解，本揭示內容之態樣可體現為系統、方法或電腦程式產品。因此，本揭示內容之態樣可採取完全硬體具體實例、完全軟體具體實例（包括韌體、常駐軟體、微碼等）或組合軟體與硬體態樣之具體實例的形式，其在本文中一般皆可被稱作「電路」、「模組」或「系統」。此外，本揭示內容之態樣可採取體現於一或多個電腦可讀媒體中的電腦程式產品之形式，該一或多個電腦可讀媒體具有體現於其上之電腦可讀程式碼。
如本文中所使用，「A、B及C中之至少一者」或「A、B或C中之至少一者」之敍述意欲意謂「A、B、C或A、B及C之任何組合」。提供所揭示具體實例之先前描述以使任何所屬技術領域中具有通常知識者能夠製作或使用本揭示內容。對此等具體實例之各種修改對於所屬技術領域中具有知識者將易於顯而易見的，且在不背離本揭示內容之精神或範圍的情況下可將本文中定義之一般原理應用於其他具體實例。因此，本揭示內容並不意欲限於本文中所展示之具體實例，而應符合與本文中所揭示原理及新穎特徵一致的最廣泛範圍。
101:電漿處理腔室 102:電漿 103:工件 104:電極 105:源電極 108:偏壓供應器 112:源產生器 113:源匹配網路 208:偏壓供應器 210:輸出端/輸出節點 212:返回節點 214:電感 216:第一電力供應器 218:第二電力供應器 220:開關網路 310:輸入端/輸入節點 312:返回節點 620:度量衡組件 622:數位控制區段 624:偏壓供應器信號線 626:電流信號線 628:電壓線 630:資料處理模組 631:資料報告組件 632:補償器 634:時序參數估計器 636:閘極驅動信號產生器 637:脈寬控制信號 638:第一比較器 639:控制信號 640:第二比較器 740:集總元件電感/雜散電感 1050:節點 1132A:第一補償器 1132B:第二補償器 1312:顯示器 1320:非揮發性記憶體 1322:匯流排 1324:隨機存取記憶體（RAM） 1326:處理部分/處理組件 1327:場可程式化閘陣列（FPGA） 1328:收發器組件 1330:輸入組件 1420A:開關網路 1420B:開關網路 1460:節點 1820A:開關網路 1820B:開關網路 1820C:開關網路 1862:節點 1870:節點 1951:週期性電壓波形之第一部分 1952:第一負電壓 1953:非對稱波形之第二部分 1956:正峰值電壓 1958:第三負電壓位準 1960:離子能量值 1961:非對稱週期性電壓Vo之第四部分 C ch:夾盤電容 C s:護皮電容 C stray1:集總元件電容 Ctrl_knob1:控制信號 Ctrl_knob2:控制信號 D1:第一二極體 D2:第二二極體 Eion:所要離子能量值 error1:第一誤差信號 error2:第二誤差信號 Eion_set:離子能量設定點/第一設定點 i comp:補償電流 i out:輸出電流 ID2:電流 IS1:電流 -I o:電流 I ion:離子電流 L1:第一電感器 L2:電感元件 L3:第三電感器 readback1:第一讀回值 readback2:第二讀回值 S1:第一開關 S2:第二開關 setpoint1:第一設定點 setpoint2:第二設定點 t0:時間 t1:時間 t2:時間 t3:時間 t4:時間 t ramp:時間 t reset:時間 V out:電壓/非對稱週期性電壓波形/輸出波形 Vrail:電壓 Vrail_set:信號 V s:護皮電壓 V step:電壓階躍 Vsupply_set:信號 V(w):晶圓電壓 -Eion:能量位準 Eion+ΔEion:能量位準 ΔEion:所要離子能量分佈 ΔEion_set:離子能量之散佈/第二設定點
[圖1]為描繪其中可利用本文中所揭示之偏壓供應器之例示性電漿處理環境的方塊圖；
[圖2]為描繪例示性偏壓供應器之示意圖；
[圖3]為以電氣方式表示電漿處理腔室之態樣之示意圖；
[圖4]描繪曲線圖及時序圖，其描繪包含兩個開關之偏壓供應器之態樣；
[圖5]描繪描繪包含單一開關之偏壓供應器之態樣的曲線圖及時序圖；
[圖6]為描繪偏壓供應器之取樣、讀回及控制之態樣的方塊圖；
[圖7]為描繪影響相對於偏壓供應器施加至電漿腔室之電壓的電感的示意圖；
[圖8A]為描繪圖7中所描繪之電感之效應的曲線圖；
[圖8B]為描繪用以補償圖7中所描繪之電感以減輕圖7中所描繪之效應之方法的結果的曲線圖；
[圖9A]描繪非對稱週期性電壓波形之實例；
[圖9B]描繪與圖9B中所描繪之非對稱週期性電壓波形相關聯的輸出電流之實例；
[圖9C]描繪根據本文中所揭示之方法自圖9A之電壓波形及圖9B之電流波形重建構的晶圓電壓；
[圖10]為描繪具有兩個電力供應器之偏壓供應器之實例的示意圖；
[圖11]為描繪用於具有兩個電力供應器之偏壓供應器之控制系統的方塊圖，該偏壓供應器諸如圖10中所描繪之偏壓供應器；
[圖12]包括描繪使用圖11之控制系統與圖10之偏壓供應器之操作模式一致的非對稱週期性電壓波形以及對應護皮及晶圓電壓的實例的曲線圖；
[圖13]包括描繪使用圖11之控制系統與圖10之偏壓供應器之另一操作模式一致的非對稱週期性電壓波形以及對應護皮及晶圓電壓的實例的曲線圖；
[圖14A]為描繪圖10中所描繪之開關網路之實例的示意圖，該開關網路包含兩個主動開關；
[圖14B]為描繪圖10中所描繪之開關網路之另一實例的示意圖，該開關網路包含一個主動開關；
[圖15]為描繪具有單一電力供應器之偏壓供應器之又一實例的示意圖；
[圖16]為描繪用於具有單一電力供應器之偏壓供應器之控制系統的方塊圖，該偏壓供應器諸如圖15中所描繪之偏壓供應器；
[圖17]包括描繪當受圖16之控制系統控制時圖15中所描繪之偏壓供應器之操作性態樣的實例的曲線圖；
[圖18A]為描繪圖15中所描繪之開關網路之實例的示意圖，該開關網路包含單一主動開關；
[圖18B]為描繪圖15中所描繪之開關網路之另一實例的示意圖，該開關網路包含單一主動開關；
[圖18C]為描繪圖15中所描繪之開關網路之又一實例的示意圖，該開關網路包含單一主動開關；
[圖19]描繪曲線圖及時序圖，其描繪包含圖18C中所描繪之開關網路之偏壓供應器的態樣；及
[圖20]為描繪可用於實施本文中所揭示之控制態樣之組件的方塊圖。
208:偏壓供應器
210:輸出端/輸出節點
212:返回節點
620:度量衡組件
622:數位控制區段
624:偏壓供應器信號線
626:電流信號線
628:電壓線
630:資料處理模組
631:資料報告組件
632:補償器
634:時序參數估計器
636:閘極驅動信號產生器
637:脈寬控制信號
638:第一比較器
639:控制信號
640:第二比較器
Ctrl_knob1:控制信號
Ctrl_knob2:控制信號
error1:第一誤差信號
error2:第二誤差信號
iout:輸出電流
readback1:第一讀回值
readback2:第二讀回值
setpoint1:第一設定點
setpoint2:第二設定點
treset:時間
Vout:電壓/非對稱週期性電壓波形/輸出波形
Vs:護皮電壓

Claims (39)

  1. 一種用以施加週期性電壓之偏壓供應器，其包含： 一輸出節點； 一返回節點； 耦接至該輸出節點及該返回節點之一開關網路及至少一個電力供應器，該開關網路及該至少一個電力供應器經組合地建構以施加一非對稱週期性電壓波形並在該輸出節點處相對於該返回節點提供一對應電流波形，其中該非對稱週期性電壓波形之各循環包括一第一部分，該第一部分開始於一第一負電壓且在該第一部分期間改變至一正峰值電壓，該非對稱週期性電壓亦在一第二部分期間自該第一部分改變至一第三電壓位準，且該非對稱週期性電壓波形包含一第三部分，該第三部分包括來自該第三電壓位準與一第四電壓位準之間的一電壓斜坡； 一度量衡組件，其經建構以接收並取樣指示該週期性電壓波形及該對應電流波形之一完整循環的電壓及電流信號，以提供該非對稱週期性電壓波形之一完整循環及該對應電流波形之一完整循環的數位表示；及 一資料處理模組，其經建構以接收該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示，以產生指示離子能量之一第一讀回值及指示一離子能量分佈之一第二讀回值。
  2. 如請求項1之偏壓供應器，其中該第一部分轉變至該第二部分或該第一部分以該正峰值電壓結束且該第二部分以該正峰值電壓開始。
  3. 如請求項1之偏壓供應器，其中該第一讀回值包含離子能量或介於該正峰值電壓位準與該第三電壓位準之間的一電壓階躍Vstep中之一者。
  4. 如請求項1之偏壓供應器，其中該第二讀回值包含指示一離子能量分佈之一偏差因數或該電壓斜坡之一斜率中的一者。
  5. 如請求項1之偏壓供應器，其中該資料處理模組經建構以使用該非對稱週期性電壓波形之一經調整數位表示來獲得一離子能量值，該非對稱週期性電壓波形經調整以補償該輸出節點與耦接至該輸出節點之一夾盤之間的電感。
  6. 如請求項1之偏壓供應器，其中該資料處理模組經建構以獲得藉由補償該輸出節點與耦接至該輸出節點之一夾盤之間的電感而在一腔室輸入端處進行的Vstep之一計算。
  7. 如請求項1之偏壓供應器，其中該資料處理模組經建構以使用經調整以補償電感的該非對稱週期性電壓波形之一經調整數位表示來獲得一晶圓電壓值。
  8. 如請求項1之偏壓供應器，其包含： 兩個電力供應器；及 兩個控制迴路，該兩個控制迴路中之一第一者藉由該第一讀回值控制該兩個電力供應器中之一第一者，且該兩個控制迴路中之第二者藉由該第二讀回值控制該兩個電力供應器中之一第二者。
  9. 如請求項8之偏壓供應器，其中該兩個控制迴路係藉由該等控制迴路中之各者之頻寬之一差予以解耦。
  10. 如請求項1之偏壓供應器，其包含： 兩個電力供應器；及 一單一控制迴路，其具有包含第一讀回值及該第二讀回值之兩個輸入。
  11. 如請求項1之偏壓供應器，其包含： 一單一電力供應器；及 兩個控制迴路，該兩個控制迴路中之一第一者控制該單一電力供應器之一電壓，且該兩個控制迴路中之一第二者控制該電壓斜坡之一時間。
  12. 如請求項11之偏壓供應器，其中該兩個控制迴路係藉由該等控制迴路中之各者之頻寬之一差予以解耦。
  13. 如請求項1之偏壓供應器，其包含： 一單一電力供應器；及 一單一控制迴路，其控制該單一電力供應器之一電壓及該電壓斜坡之一時間。
  14. 一種用於施加週期性電壓之方法，其包含： 施加一非對稱週期性電壓波形並相對於一返回節點在一輸出節點處提供一對應電流波形，其中該非對稱週期性電壓波形之各循環包括一第一部分，該第一部分開始於一第一負電壓且在該第一部分期間改變至一正峰值電壓，該非對稱週期性電壓亦在一第二部分期間自該正峰值電壓改變至一第三電壓位準，且該非對稱週期性電壓波形包含一第三部分，該第三部分包括來自該第三電壓位準與一第四電壓位準之間的一電壓斜坡； 接收並取樣指示該週期性電壓波形及該對應電流波形之一完整循環的電壓及電流信號，以提供該非對稱週期性電壓波形之一完整循環及該對應電流波形之一完整循環的數位表示；及 處理該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示，以產生指示離子能量之一第一讀回值及指示一離子能量分佈之一第二讀回值。
  15. 如請求項14之方法，其中該第一部分轉變至該第二部分或該第一部分以該正峰值電壓結束且該第二部分以該正峰值電壓開始。
  16. 如請求項14之方法，其中處理該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示包含處理以產生該第一讀回值，該第一讀回值包含離子能量或介於該正峰值電壓位準與該第三電壓位準之間的一電壓階躍Vstep中之一者。
  17. 如請求項14之方法，其中該其中該處理該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示包含處理以產生該第二讀回值，該第二讀回值包含指示一離子能量分佈之一偏差因數或該電壓斜坡之一斜率中的一者。
  18. 如請求項14之方法，其包含使用該非對稱週期性電壓波形之一經調整數位表示來獲得一離子能量值，該非對稱週期性電壓波形經調整以補償該輸出節點與耦接至該輸出節點之一夾盤之間的電感。
  19. 如請求項14之方法，其包含藉由補償該輸出節點與耦接至該輸出節點之一夾盤之間的電感來計算在一腔室輸入端處之Vstep。
  20. 如請求項14之方法，其包含：使用經調整以補償雜散電感的該非對稱週期性電壓波形之一經調整數位表示來獲得一晶圓電壓值。
  21. 如請求項14之方法，其包含： 操作兩個控制迴路，該兩個控制迴路中之一第一者藉由該第一讀回值控制該兩個電力供應器中之一第一者，且該兩個控制迴路中之第二者藉由該第二讀回值控制該兩個電力供應器中之一第二者。
  22. 如請求項21之方法，其中該兩個控制迴路係藉由該等控制迴路中之各者之頻寬之一差予以解耦。
  23. 如請求項14之方法，其包含： 操作一單一控制迴路，其具有包含第一讀回值及該第二讀回值之兩個輸入。
  24. 如請求項14之方法，其包含： 操作兩個控制迴路，該兩個控制迴路中之一第一者控制一單一電力供應器之一電壓，且該兩個控制迴路中之一第二者控制該電壓斜坡之一時間。
  25. 如請求項24之方法，其包含藉由在不同頻寬下操作該兩個控制迴路而解耦該兩個控制迴路。
  26. 如請求項14之方法，其包含： 操作一單一控制迴路，其控制一單一電力供應器之一電壓及該電壓斜坡之一時間。
  27. 一種用以施加週期性電壓之偏壓供應器，其包含：  一輸出節點； 一返回節點； 用於相對於該返回節點施加一非對稱週期性電壓波形並在該輸出節點處提供一對應電流波形的構件，其中該非對稱週期性電壓波形之各循環包括一第一部分，該第一部分開始於一第一負電壓且在該第一部分期間改變至一正峰值電壓，該非對稱週期性電壓亦在一第二部分期間自該正峰值電壓改變至一第三電壓位準，且該非對稱週期性電壓波形包含一第三部分，該第三部分包括來自該第三電壓位準與一第四電壓位準之間的一電壓斜坡； 一度量衡組件，其經建構以接收並取樣指示該週期性電壓波形及該對應電流波形之一完整循環的電壓及電流信號，以提供該非對稱週期性電壓波形之一完整循環及該對應電流波形之一完整循環的數位表示；及 一處理器及非揮發性記憶體，該非揮發性記憶體包含非暫時性處理器可執行指令，該等指令包含用以進行以下操作之指令： 接收該非對稱週期性電壓波形之該完整循環及該對應電流波形之該完整循環的該等數位表示；及 產生指示離子能量之一第一讀回值及指示一離子能量分佈之一第二讀回值。
  28. 如請求項27之偏壓供應器，其中該第一部分轉變至該第二部分或該第一部分以該正峰值電壓結束且該第二部分以該正峰值電壓開始。
  29. 如請求項27之偏壓供應器，其中該第一讀回值包含離子能量或介於該正峰值電壓位準與該第三電壓位準之間的一電壓階躍Vstep中之一者。
  30. 如請求項27之偏壓供應器，其中該第二讀回值包含指示一離子能量分佈之一偏差因數或該電壓斜坡之一斜率中的一者。
  31. 如請求項27之偏壓供應器，其中該等指令包含用以使用該非對稱週期性電壓波形之一經調整數位表示來獲得一離子能量值的指令，該非對稱週期性電壓波形經調整以補償該輸出節點與耦接至該輸出節點之一夾盤之間的電感。
  32. 如請求項27之偏壓供應器，其中該等指令包含用以獲得藉由補償該輸出節點與耦接至該輸出節點之一夾盤之間的電感而在一腔室輸入處進行的Vstep之一計算的指令。
  33. 如請求項27之偏壓供應器，其中該等指令包含用以使用經調整以補償雜散電感的該非對稱週期性電壓波形之一經調整數位表示來獲得一晶圓電壓值的指令。
  34. 如請求項27之偏壓供應器，其中該用於施加之構件包含兩個電力供應器；且 該等指令包含用以產生兩個控制迴路之指令，該兩個控制迴路中之一第一者藉由該第一讀回值控制該兩個電力供應器中之一第一者，且該兩個控制迴路中之第二者藉由該第二讀回值控制該兩個電力供應器中之一第二者。
  35. 如請求項34之偏壓供應器，其包含用以藉由該等控制迴路中之各者之頻寬之一差來解耦該等控制迴路的指令。
  36. 如請求項27之偏壓供應器，其中該用於施加之構件包含兩個電力供應器；且 該等指令包含用以產生一單一控制迴路之指令，該單一控制迴路具有包含第一讀回值及該第二讀回值之兩個輸入。
  37. 如請求項27之偏壓供應器，其中該用於施加之構件包含一單一電力供應器；且 該等指令包含用以產生兩個控制迴路之指令，該兩個控制迴路中之一第一者控制該單一電力供應器之一電壓且該兩個控制迴路中之一第二者控制該電壓斜坡之一時間。
  38. 如請求項37之偏壓供應器，其中該等指令包含用以藉由該等控制迴路中之各者之頻寬之一差來解耦該等控制迴路的指令。
  39. 如請求項27之偏壓供應器，其包含： 一單一電力供應器；及 一單一控制迴路，其控制該單一電力供應器之一電壓及該電壓斜坡之一時間。
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