TW202333186A - 用於直接驅動式射頻電源的接合系統 - Google Patents

Abstract

一種用於直接驅動式射頻電源的接合系統包含一第一端子，該第一端子係連接至一射頻信號供應接腳，該射頻信號供應接腳係連接至一直接驅動式射頻信號產生器的一輸出端。該接合系統亦包含一第二端子，該第二端子係連接至一電漿處理腔室的一線圈。該接合系統包含連接在該第一端子與該第二端子之間的一有抗電路。該有抗電路設置成在從該第一端子到該第二端子的路程中使一成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。該有抗電路包含一可變電容器，該可變電容器具有一電容設定以使高峰量之射頻功率從該直接驅動式射頻信號產生器透過該有抗電路而傳輸至該線圈。

Description

用於直接驅動式射頻電源的接合系統

本揭露內容係關於半導體晶圓製造。

電漿處理系統用以在半導體晶圓上製造半導體裝置，例如晶片/晶粒。在電漿處理系統中，半導體晶圓被曝露至各種類型的電漿，以例如透過材料沉積及/或材料移除及/或材料植入及/或材料改質等等，引起半導體晶圓之條件的規定變化。按照慣例，電漿處理系統包含射頻(RF，radiofrequency)源、RF傳輸纜線、RF阻抗匹配網路、電極、以及電漿產生腔室。RF源係透過RF傳輸纜線而連接至RF阻抗匹配網路。RF阻抗匹配網路係透過電導體而連接至電極。由RF源所產生的RF功率係透過RF傳輸纜線並且透過RF阻抗匹配網路而傳輸至電極。從電極所傳輸的RF功率在電漿產生腔室內使處理氣體轉變成電漿。在本揭露內容中所述之實施例正係在此種背景之下產生。

在一示範實施例中，一種接合系統被揭露用於一RF功率傳輸系統，該RF功率傳輸系統係用於一電漿處理腔室。該接合系統包含設置成連接至一RF信號供應接腳(pin)的一第一端子，該RF信號供應接腳係連接至一直接驅動式RF信號產生器的一輸出端。該接合系統包含設置成連接至一線圈的一第二端子。該接合系統包含連接在該第一端子與該第二端子之間的一有抗電路。該有抗電路設置成在從該第一端子到該第二端子的路程中使一成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。

在一示範實施例中，揭露一種用於電漿處理腔室的RF功率傳輸系統。該RF功率傳輸系統包含一直接驅動式RF信號產生器、一線圈、以及一有抗電路。該有抗電路係連接在該直接驅動式RF信號產生器的一輸出端與該線圈之間。該有抗電路經連接以接收來自該直接驅動式RF信號產生器之該輸出端的一成型放大方形波形信號。該有抗電路設置成在從該直接驅動式RF信號產生器到該線圈的路程中使該成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。

在一示範實施例中，一種方法被揭露用於將RF功率從一直接驅動式RF電源輸送到一電漿處理腔室。該方法包含將一成型放大方形波形信號從一直接驅動式RF信號產生器的一輸出端傳輸至一有抗電路。該有抗電路進行操作以使該成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。該方法亦包含將該成型正弦信號從該有抗電路的一輸出端傳輸至該電漿處理腔室的一線圈。該成型正弦信號將RF功率傳送到該線圈。該方法亦包含調整該有抗電路內的一電容設定，以使高峰量之RF功率從該直接驅動式RF信號產生器透過該有抗電路而傳輸至該線圈。

該等實施例的其他實施態樣與優點將從下列詳細說明內容與隨附圖式而變得更為明顯。

在以下說明內容中，為了提供本揭露內容的透徹理解，提出許多具體細節。然而，吾人將明白，對熟習本項技術者而言，本揭露內容之實施例可在不具有某些或全部這些具體細節的情況下被加以實施。在其他情況下，為了不對本揭露內容造成非必要性的混淆，已不詳細說明為人所熟知的製程操作。

依照某些實施例，圖1A顯示包含直接驅動式射頻(RF，radiofrequency)電源101之電漿處理系統100的等角視圖。依照某些實施例，圖1B顯示電漿處理系統100的前視圖。依照某些實施例，圖1C顯示電漿處理系統100的後視圖。依照某些實施例，圖1D顯示電漿處理系統100的左側視圖。依照某些實施例，圖1E顯示電漿處理系統100的右側視圖。

直接驅動式RF電源101設置成產生RF功率並且將該RF功率輸送至電漿處理腔室111，而不需在路程中透過RF傳輸線與阻抗匹配網路來將RF信號傳輸至電漿處理腔室111。直接驅動式RF電源101亦被稱為無匹配電漿源(MPS，matchless plasma source)。在圖1A-1E的示範實施例中，直接驅動式RF電源101經連接以將RF功率輸送至配置在電漿處理腔室111之窗113上方的線圈組件109。在各種實施例中，窗113係由例如石英的介電材料所形成，此允許RF功率從線圈組件109被傳輸而通過窗113並且進入到電漿處理腔室111中。當RF功率被傳輸到電漿處理腔室111中並且通過該電漿處理腔室時，RF功率在電漿處理腔室111內使處理氣體轉變成電漿，以對支撐在電漿處理腔室111內之半導體晶圓進行曝露。在各種實施例中，電漿用以例如透過材料沉積及/或材料移除及/或材料植入及/或材料改質等等來提供半導體晶圓之條件的受控修改。同樣地，在某些實施例中，於電漿處理腔室111中產生電漿，以提供電漿處理腔室111的清理。以下就圖15至20D來詳細說明直接驅動式RF電源101。針對本論述內容，應理解，直接驅動式RF電源101係設置成產生具有隨時間變化之規定波形的RF信號，並且將所產生之RF信號輸送至線圈組件109。

依照某些實施例，圖2A顯示線圈組件109的俯視圖。在某些實施例中，線圈組件109包含外線圈109O，其包含第一外線圈繞組(winding)109A以及第二外線圈繞組109B。在某些實施例中，第一外線圈繞組109A與第二外線圈繞組109B彼此交錯，以便相對於從線圈組件109之中心水平向外延伸的徑向，以交替順序加以安置。第一外線圈繞組109A的第一端經連接以透過連接器202A1接收來自直接驅動式RF電源101的RF功率。第一外線圈繞組109A的第二端係透過連接器202A2而連接至參考接地電位。第二外線圈繞組109B的第一端經連接以透過連接器202B1接收來自直接驅動式RF電源101的RF功率。第二外線圈繞組109B的第二端係透過連接器202B2而連接至參考接地電位。在某些實施例中，線圈組件109包含內線圈109I，其包含第一內線圈繞組109C以及第二內線圈繞組109D。在某些實施例中，第一內線圈繞組109C與第二內線圈繞組109D彼此交錯，以便相對於從線圈組件109之中心水平向外延伸的徑向，以交替順序加以安置。第一內線圈繞組109C的第一端經連接以透過連接器202C1接收來自直接驅動式RF電源101的RF功率。第一內線圈繞組109C的第二端係透過連接器202C2而連接至參考接地電位。第二內線圈繞組109D的第一端經連接以透過連接器202D1接收來自直接驅動式RF電源101的RF功率。第二內線圈繞組109D的第二端係透過連接器202D2而連接至參考接地電位。應理解，線圈組件109係被顯示作為範例。在各種實施例中，線圈組件109可包含單一線圈繞組或多個線圈繞組。同樣地，在各種實施例中，線圈組件109的多個繞組可排列成多個(例如2、3、4個等等)線圈區域，例如，如圖2A所示的內線圈109I之區域以及外線圈109O之區域。在某些實施例中，無論線圈組件109之配置，線圈組件109中的每一線圈繞組經連接以接收來自直接驅動式RF電源101的RF功率。

在某些實施例中，直接驅動式RF電源101包含複數直接驅動式RF信號產生器，其獨立地產生RF信號並且將該等RF信號供應至線圈組件109的不同部分。例如，在某些實施例中，如圖1A-1E所示，直接驅動式RF電源101包含第一直接驅動式RF信號產生器101A以及第二直接驅動式RF信號產生器101B。第一直接驅動式RF信號產生器101A經連接以產生RF信號並且將該等RF信號供應至線圈組件109的第一外線圈繞組109A與第二外線圈繞組109B。第二直接驅動式RF信號產生器101B經連接以產生RF信號並且將該等RF信號供應至線圈組件109的第一內線圈繞組109C與第二內線圈繞組109D。應理解，在各種實施例中，直接驅動式RF電源101包含多於二個的直接驅動式RF信號產生器，其用於產生RF信號並且將該等RF信號分別供應至在線圈組件109內之多於二個的線圈，其中，線圈組件109中的每一線圈包含一或更多線圈繞組。同樣地，在某些實施例中，直接驅動式RF電源101包含單一直接驅動式RF信號產生器，其用於產生RF信號並且將該等RF信號供應至在線圈組件109內的單一線圈，其中，單一線圈包含一或更多線圈繞組。

在某些實施例中，如圖1A-1E所示，直接驅動式RF電源101係配置在電漿處理腔室111的上方，且直接驅動式RF電源101係藉由度量階層103、RF功率接合階層105、以及線圈組件階層107而與電漿處理腔室111隔開。在某些實施例中，度量階層103垂直地設置在直接驅動式RF電源101與RF功率接合階層105之間，且線圈組件階層107係設置在RF功率接合階層105的下方。度量階層103包含度量殼體115。在某些實施例中，當從度量殼體115的上方觀看時，度量殼體115具有T型內部容積。在各種實施例中，度量設備，例如光學度量設備、熱度量設備、電度量設備等等，係配置在度量殼體115的內部容積內。應理解，此提供將度量設備安置緊鄰於電漿處理腔室111與線圈組件109，以提供了度量設備部署與連接的簡化。在某些實施例中，平台114係配置在度量殼體115之上。平台114提供了用以支撐直接驅動式RF電源101的基底結構。

在某些實施例中，度量階層103亦包含第一RF連接殼體117A以及第二RF連接殼體117B。第一RF連接殼體117A被形成以提供一受保護區域，在該受保護區域內並且透過該受保護區域，配置RF連接結構以提供從第一直接驅動式RF信號產生器101A到線圈組件109之外線圈109O的RF功率傳輸。可移除式門119A經設置以覆蓋進入在第一RF連接殼體117A內之區域中的出入開口502A(參見圖5)。第二RF連接殼體117B被形成以提供一受保護區域，在該受保護區域內並且透過該受保護區域，配置RF連接結構以提供從第二直接驅動式RF信號產生器101B到線圈組件109之內線圈109I的RF功率傳輸。可移除式門119B經設置以覆蓋進入在第二RF連接殼體117B內之區域中的出入開口502B(參見圖5)。

RF功率接合階層105包含第一接合殼體121A、第二接合殼體121B、以及線圈連接殼體125。在某些實施例中，線圈連接殼體125實質上以電漿處理腔室111為中心，並且對應地實質上以配置在電漿處理腔室111之窗113上方的線圈組件109為中心。第一接合殼體121A包含內部區域，於該內部區域中配置第一有抗電路901(參見圖9)，且第一有抗電路901係連接在第一直接驅動式RF信號產生器101A與線圈組件109的外線圈109O之間。第一接合殼體121A與第一有抗電路901為第一RF接合系統的部分。

第二接合殼體121B包含內部區域，於該內部區域中配置第二有抗電路1001(參見圖10)，且第二有抗電路1001係連接在第二直接驅動式RF信號產生器101B與線圈組件109的內線圈109I之間。第二接合殼體121B與第二有抗電路1001為第二RF接合系統的部分。線圈連接殼體125包含內部區域，於該內部區域中配置第一導電結構1101(參見圖11)，以將第一有抗電路901電連接至線圈組件109的外線圈109O，並且在該內部區域中配置第二導電結構1107(參見圖11)，以將第二有抗電路1001電連接至線圈組件109的內線圈109I。線圈連接殼體125亦容納第三導電結構1103(參見圖11)以及第四導電結構1105(參見圖11)，以提供線圈組件109之外線圈109O對參考接地電位(例如，對存在於線圈連接殼體125之壁上的參考接地電位)的電連接。線圈連接殼體125亦容納第五導電結構1109(參見圖11)，以提供從線圈組件109之內線圈109I到第二有抗電路1001的接地回路(ground return)電連接。

在某些實施例中，第一接合殼體121A裝設有風扇123A，以使空氣循環通過第一接合殼體121A的內部區域而維持第一有抗電路901內之構件的冷卻。同樣地，在某些實施例中，第二接合殼體121B裝設有風扇123B，以使空氣循環通過第二接合殼體121B的內部區域而維持第二有抗電路1001內之構件的冷卻。又，在某些實施例中，第一接合殼體121A包含出入口707A，透過該出入口，可配置一裝置或工具，以提供第一有抗電路901內之其中一或更多構件的調整，例如提供第一有抗電路901內之可變電容器之設定的調整。同樣地，在某些實施例中，第二接合殼體121B包含出入口707B，透過該出入口，可配置一裝置或工具，以提供第二有抗電路1001內之其中一或更多構件的調整，例如提供第二有抗電路1001內之可變電容器之設定的調整。

依照某些實施例，圖2B顯示透過電漿處理腔室111所取得之垂直截面的圖。圖2B的垂直截面圖係對應於如圖2A中所指出之視圖A-A。應理解，圖2B的垂直截面圖係描繪電漿處理腔室111的簡化表徵。在各種實施例中，電漿處理腔室111包含其他構件與特徵，為了避免對電漿處理腔室111之相關說明內容造成非必要性的混淆而不在圖2B中顯示該等其他構件與特徵。又，在各種實施例中，圖2B中所描繪的構件可在不背離如此處所論述之其預期目的之情況下，以不同於在圖2B中之其特定表徵的方式加以成型、安置、以及定向。電漿處理腔室111包含基板支架201(例如，靜電夾頭)，在基板203的電漿處理期間，基板203(例如，半導體晶圓)係支撐在該基板支架上。在電漿處理腔室111的操作期間，如箭頭205所指示，使處理氣體流入電漿處理腔室111內的處理區域209中。又，在電漿處理腔室111的操作期間，將RF功率從第一直接驅動式RF信號產生器101A供應至外線圈109O及/或從第二直接驅動式RF信號產生器101B供應至內線圈109I。RF功率係從內線圈109I及/或外線圈109O傳輸通過窗113並且通過電漿處理腔室111內的處理區域209。

在處理區域209內，RF功率使處理氣體轉變成電漿211，以對支撐在基板支架201上之基板203進行曝露。又，在電漿處理腔室111的操作期間，如箭頭207所指示，將出自基板203之處理的排放氣體與副產品材料從電漿處理腔室111加以排放。應理解，在各種實施例中，電漿處理腔室111的操作可包括許多其他額外操作，在其他額外操作之中，例如產生在基板203位準的偏壓電壓以使電漿211的帶電成分吸引朝向基板203或排斥遠離該基板、及/或控制基板203的溫度、及/或將額外之RF功率施加至配置在基板支架201內的一或更多電極以產生額外之電漿211。又，在各種實施例中，電漿處理腔室111係依照一規定配方進行操作，除了與基板203之電漿處理相關的實質上任何其他處理參數以外，該規定配方指定用以控制下列其中一或更多者的時間排程：對處理區域209的處理氣體供應、處理區域209內的壓力與溫度、對內線圈109I及/或外線圈109O的RF功率供應、在基板203位準的偏壓電壓供應、對基板支架201內之電極的RF功率供應。

依照某些實施例，圖3顯示電漿處理系統100的等角視圖，其中，直接驅動式RF電源101被移除以顯露出平台114。第一上RF連接結構301A係從第一RF連接殼體117A內的區域延伸穿過平台114而與第一直接驅動式RF信號產生器101A的RF供應輸出端連接。第一上RF連接結構301A係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，RF絕緣體結構303A係配置在第一上RF連接結構301A與平台114之間，以防止RF功率耦合至平台114。在某些實施例中，替代RF絕緣體結構303A，在第一上RF連接結構301A與平台114之間維持一開放空間，以防止RF功率耦合至平台114。在某些實施例中，在第一上RF連接結構301A與平台114之間提供開放空間與RF絕緣體結構303A之變體的組合，以防止RF功率耦合至平台114。第二上RF連接結構301B係從第二RF連接殼體117B內的區域延伸穿過平台114而與第二直接驅動式RF信號產生器101B的RF供應輸出端連接。第二上RF連接結構301B係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，RF絕緣體結構303B係配置在第二上RF連接結構301B與平台114之間，以防止RF功率耦合至平台114。在某些實施例中，替代RF絕緣體結構303B，在第二上RF連接結構301B與平台114之間維持一開放空間，以防止RF功率耦合至平台114。在某些實施例中，在第二上RF連接結構301B與平台114之間提供開放空間與RF絕緣體結構303B之變體的組合，以防止RF功率耦合至平台114。

依照某些實施例，圖4A顯示電漿處理系統100的等角視圖，其中，平台114被移除以顯露出第一RF連接殼體117A內之區域302A、第二RF連接殼體117B內之區域302B、以及度量殼體115之T型內部區域401。如先前所述，在各種實施例中，度量設備，除了其他類型的度量設備以外，例如光學度量設備、及/或熱度量設備、及/或電度量設備，係配置在度量殼體115的T型內部區域401內。依照某些實施例，圖4B顯示電漿處理系統100的俯視圖，其中，平台114被移除。在某些實施例中，觀察孔403係形成穿過度量殼體115的底部，以提供通過窗113進入到電漿處理腔室111內之處理區域209中的清晰視線。在某些實施例中，觀察孔403係被配置在度量殼體115之內部區域401內的光學度量裝置所使用，以獲得在電漿處理腔室111內之處理區域209中所產生之電漿211的直接視線。

依照某些實施例，圖5顯示朝向電漿處理系統100的前面觀看之電漿處理系統100的立體圖，其中，可移除式門119A與119B以及平台114被移除。具體而言，可移除式門119A被移除以顯露出進入在第一RF連接殼體117A內之區域302A中的出入開口502A。同樣地，可移除式門119B被移除以顯露出進入在第二RF連接殼體117B內之區域302B中的出入開口502B。在某些實施例中，第一上RF連接結構301A係向下延伸而與第一上耦合結構503A連接。第一上耦合結構503A係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。第一下耦合結構505A係安置在第一RF連接殼體117A之內部區域302A內之第一上耦合結構503A的下方並且與其隔開。第一下耦合結構505A係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A之每一者被形成而具有如實質上環狀之圓柱形形狀，以及對應之圓柱軸係定位在指向第一RF連接殼體117A之出入開口502A的實質水平方位。

第一RF跨接結構501A設置成插入第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A兩者，以在第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A之間建立電連接。第一RF跨接結構501A係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，當第一RF跨接結構501A插入第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A兩者的開口時，第一RF跨接結構501A係設置成實體接觸第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A兩者。以此種方式，利用同時插入第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A兩者之開口的第一RF跨接結構501A，從第一直接驅動式RF信號產生器101A供應至第一上RF連接結構301A的RF功率係透過第一上耦合結構503A傳輸至第一RF跨接結構501A，並且透過第一RF跨接結構501A傳輸至第一下耦合結構505A。

第二RF跨接結構501B設置成插入第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B兩者，以在第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B之間建立電連接。第二RF跨接結構501B係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，當第二RF跨接結構501B插入第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B兩者的開口時，第二RF跨接結構501B係設置成實體接觸第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B兩者。以此種方式，利用同時插入第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B兩者之開口的第二RF跨接結構501B，從第二直接驅動式RF信號產生器101B供應至第二上RF連接結構301B的RF功率係透過第二上耦合結構503B傳輸至第二RF跨接結構501B，並且透過第二RF跨接結構501B傳輸至第二下耦合結構505B。

依照某些實施例，圖6顯示圖5之電漿處理系統100的立體圖，其中，第一RF跨接結構501A係從第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A兩者加以移除，且其中，第二RF跨接結構501B係從第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B兩者加以移除。在某些實施例中，第一RF跨接結構501A可透過第一RF連接殼體117A的開口502A加以觸及，以從第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A兩者加以滑動移除以及插入該兩者。同樣地，在某些實施例中，第二RF跨接結構501B可透過第二RF連接殼體117B的開口502B加以觸及，以從第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B兩者加以滑動移除以及插入該兩者。如箭頭601A所指示，第一RF跨接結構501A的移除係用以將第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A分離，以使RF功率不從第一上耦合結構503A傳輸至第一下耦合結構505A。同樣地，如箭頭601B所指示，第二RF跨接結構501B的移除係用以將第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B分離，以使RF功率不從第二上耦合結構503B傳輸至第二下耦合結構505B。

依照某些實施例，圖7A顯示圖5之電漿處理系統100的等角視圖，其中，移除第一RF連接殼體117A、第二RF連接殼體117B、度量殼體115、平台114、以及直接驅動式RF電源101。依照某些實施例，圖7B顯示圖7A之電漿處理系統100的前視圖。依照某些實施例，圖7C顯示圖7A之電漿處理系統100的左側立體圖。圖7A-7C顯示插入第一上耦合結構503A與第一下耦合結構505A兩者的第一RF跨接結構501A。圖7A-7C亦顯示插入第二上耦合結構503B與第二下耦合結構505B兩者的第二RF跨接結構501B。圖7A與7C亦顯示位於線圈連接殼體125內部的開放區域701。第一下耦合結構505A係連接至第一下RF連接結構705A，該第一下RF連接結構係從位於第一RF連接殼體117A內部的區域302A延伸到位於第一接合殼體121A內部的區域703A。第一下RF連接結構705A係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，第一下RF連接結構705A係延伸穿過位於第一接合殼體121A之頂部的開口，該開口的尺寸係足夠大以確保RF功率不從第一下RF連接結構705A耦合至第一接合殼體121A的壁。第二下耦合結構505B係連接至第二下RF連接結構705B，該第二下RF連接結構係從位於第二RF連接殼體117B內部的區域302B延伸到位於第二接合殼體121B內部的區域703B。第二下RF連接結構705B係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，第二下RF連接結構705B係延伸穿過位於第二接合殼體121B之頂部的開口，該開口的尺寸係足夠大以確保RF功率不從第二下RF連接結構705B耦合至第二接合殼體121B的壁。

依照某些實施例，圖8顯示電漿處理系統100的仰視圖，其中，第一接合殼體121A與第二接合殼體121B的底蓋被移除以顯示第一有抗電路901與第二有抗電路1001的構件。第一接合殼體121A包含第一有抗電路901，此在下文中就圖9A-9C進行說明。第一有抗電路901包含第一電容器801以及第二電容器803。在某些實施例中，第一電容器801為一可變電容器，而第二電容器803為一固定電容器。在某些實施例中，第一電容器801為包含電容設定控制件801A的一可變電容器，該電容設定控制件可透過在第一接合殼體121A之前壁上的出入口707A加以實體觸及。在某些實施例中，電容設定控制件801A可藉由使用插入穿過第一接合殼體121A之前壁上之出入口707A的一工具(例如，螺絲起子)加以調整。在某些實施例中，電容設定控制件801A包含經連接以控制第一電容器801之電容設定的步進馬達，其中，該步進馬達係受到以電方式或無線方式傳送到該步進馬達的信號所控制，從而進行電容設定控制件801A的自動及/或遠端調整。

第一電容器801的輸入端子係透過連接結構805而電連接至第一下RF連接結構705A。第二電容器803的輸入端子亦係透過連接結構805而電連接至第一下RF連接結構705A。連接結構805係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，連接結構805係形成為導電鉸接帶(articulated strap)結構。第一電容器801的輸出端子係透過連接結構807而電連接至連接器809，該連接器係從位於第一接合殼體121A內部的區域703A延伸穿過開口907(參見圖9B)而到達位於線圈連接殼體125內部的區域701。連接器809係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。第二電容器803的輸出端子亦係透過連接結構807而電連接至連接器809。連接結構807係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，連接結構807係形成為導電鉸接帶結構。連接器809係電連接至配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第一導電結構1101(參見圖11)，以使第一有抗電路901透過連接器809及第一導電結構1101而電連接至線圈組件109的外線圈109O。以此種方式，RF功率係經由連接結構807、連接器809、以及第一導電結構1101而從第一有抗電路901傳輸至外線圈109O。

第二接合殼體121B包含第二有抗電路1001，此在下文中就圖10A-10C進行說明。第二有抗電路1001包含第一電容器811以及第二電容器813。在某些實施例中，第一電容器811為一可變電容器，而第二電容器813為一固定電容器。在某些實施例中，第一電容器811為一可變電容器，且第二電容器813亦為一可變電容器。在某些實施例中，第一電容器811為包含電容設定控制件811A的一可變電容器，該電容設定控制件可透過在第二接合殼體121B之前壁上的出入口707B加以實體觸及。在某些實施例中，電容設定控制件811A可藉由使用插入穿過第二接合殼體121B之前壁上之出入口707B的一工具(例如，螺絲起子)加以調整。在某些實施例中，電容設定控制件811A包含經連接以控制第一電容器811之電容設定的步進馬達，其中，該步進馬達係受到以電方式或無線方式傳送到該步進馬達的信號所控制，從而進行電容設定控制件811A的自動及/或遠端調整。在某些實施例中，第二電容器813為包含電容設定控制件813A的一可變電容器，該電容設定控制件可透過在第二接合殼體121B之前壁上的出入口707B加以實體觸及。在某些實施例中，電容設定控制件813A可藉由使用插入穿過第二接合殼體121B之前壁上之出入口707B或穿過另一出入口(其係形成穿過第二接合殼體121B之某個壁)的一工具(例如，螺絲起子)加以調整。在某些實施例中，電容設定控制件813A包含經連接以控制第二電容器813之電容設定的步進馬達，其中，該步進馬達係受到以電方式或無線方式傳送到該步進馬達的信號所控制，從而進行電容設定控制件813A的自動及/或遠端調整。

第一電容器811的輸入端子係透過連接結構817而電連接至第二下RF連接結構705B(參見圖9B)。連接結構817係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，連接結構817係形成為導電鉸接帶結構。第一電容器811的輸出端子係透過連接結構818而電連接至連接器821(參見圖9B)，該連接器係從位於第二接合殼體121B內部的區域703B延伸穿過開口909(參見圖9B)而到達位於線圈連接殼體125內部的區域701。連接器821係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。連接器821係電連接至配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第二導電結構1107(參見圖11)，以使第二有抗電路1001透過連接器821及第二導電結構1107而電連接至線圈組件109的內線圈109I。以此種方式，RF功率係經由連接結構817、連接器821、以及第二導電結構1107而從第二有抗電路1001傳輸至內線圈109I。

第二電容器813的輸入端子係電連接至連接結構815。連接結構815係電連接至連接器819。連接器819係從位於第二接合殼體121B內部的區域703B延伸穿過開口911而到達位於線圈連接殼體125內部的區域701。連接器819係電連接至配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第五導電結構1109(參見圖11)，以使接地回路電連接係從線圈組件109的內線圈109I延伸穿過第二有抗電路1001。連接結構815與連接器819之每一者係由導電材料所形成，RF功率易於透過其加以傳輸。在某些實施例中，連接結構815係形成為導電鉸接帶結構。第二電容器813的輸出端子亦電連接至參考接地電位903。在某些實施例中，第二電容器813的輸出端子係電連接至第二接合殼體121B的壁，其中，第二接合殼體121B的壁係電連接至參考接地電位903。在某些實施例中，第二電容器813的輸出端子係實體附接至第二接合殼體121B的壁。

依照某些實施例，圖9A顯示電路示意圖，其描繪RF功率從第一直接驅動式RF信號產生器101A透過第一有抗電路901而傳輸至線圈組件109的外線圈109O。圖9A的電路示意圖顯示第一電容器801與第二電容器803的輸入端子係透過第一上RF連接結構301A、第一上耦合結構503A、第一RF跨接結構501A、第一下耦合結構505A、第一下RF連接結構705A、以及連接結構805的組合而電連接至第一直接驅動式RF信號產生器101A的輸出端。圖9A的電路示意圖亦顯示第一電容器801與第二電容器803的輸出端子係透過連接結構807、連接器809、第一導電結構1101、以及連接器202A1與202B1的組合而電連接至外線圈109O的RF供應端。圖9A的電路示意圖亦顯示外線圈109O的接地回路端係透過連接器202A2、第三導電結構1103(參見圖11)、連接器202B2、以及第四導電結構1105(參見圖11)的組合而電連接至參考接地電位903。圖9A的電路示意圖亦顯示第一接合殼體121A的壁係透過電連接905而電連接至參考接地電位903。第一電容器801與第二電容器803的組合有效地抵消外線圈109O的串聯電感而提供串聯共振，以使由第一直接驅動式RF信號產生器101A所見的負載成真。

依照某些實施例，圖9B顯示如圖7A所示之電漿處理系統100(從前左上視角觀看)的等角視圖，其中，第一接合殼體121A的壁被移除以顯露出第一有抗電路901的構件，且其中，第二接合殼體121B的壁被移除以顯露出第二有抗電路1001的構件。依照某些實施例，圖9C顯示如圖9B所示之電漿處理系統100(從後左上視角觀看)的等角視圖。

依照某些實施例，圖10A顯示電路示意圖，其描繪RF功率從第二直接驅動式RF信號產生器101B透過第二有抗電路1001而傳輸至線圈組件109的內線圈109I。圖10A的電路示意圖顯示第一電容器811的輸入端子係透過第二上RF連接結構301B、第二上耦合結構503B、第二RF跨接結構501B、第二下耦合結構505B、第二下RF連接結構705B、以及連接結構817的組合而電連接至第二直接驅動式RF信號產生器101B的輸出端。圖10A的電路示意圖亦顯示第一電容器811的輸出端子係透過連接結構818、連接器821、第二導電結構1107、以及連接器202C1與202D1的組合而電連接至內線圈109I的RF供應端。圖10A的電路示意圖亦顯示內線圈109I的接地回路端係透過連接器202C2與202D2、第五導電結構1109(參見圖11)、連接器819、以及連接結構815的組合而電連接至第二電容器813的輸入端子。圖10A的電路示意圖亦顯示第二電容器813的輸出端子係透過電連接1003而電連接至參考接地電位903。圖10A的電路示意圖亦顯示第二接合殼體121B的壁係透過電連接1004而電連接至參考接地電位903。

電容器811有效地抵消內線圈109I的串聯電感而提供串聯共振，以使由第二直接驅動式RF信號產生器101B所見的負載成真。又，電容器813提供內線圈109I的平衡，使得在第一內線圈繞組109C之兩端處的電壓相對於參考接地電位903而為反相(out of phase)(意指這些端電壓大約為該參考接地電位之電壓的二分之一)，並且使得在第二內線圈繞組109D之兩端處的電壓亦相對於參考接地電位903而為反相(意指這些端電壓大約為該參考接地電位之電壓的二分之一)。因為內線圈109I的端子與電漿211之間的電壓差被降低，所以藉由電容器813的內線圈109I的此種平衡係有助於防止由電漿211之濺射所引起之對窗113的損壞。

依照某些實施例，圖10B顯示如圖7A所示之電漿處理系統100(從前右上視角觀看)的等角視圖，其中，第一接合殼體121A的壁被移除以顯露出第一有抗電路901的構件，且其中，第二接合殼體121B的壁被移除以顯露出第二有抗電路1001的構件。依照某些實施例，圖10C顯示如圖10B所示之電漿處理系統100(從後右下視角觀看)的等角視圖。

依照某些實施例，圖11顯示如圖7A所示之電漿處理系統100的俯視圖，其中，第一接合殼體121A的壁被移除以顯露出第一有抗電路901的構件，且其中，第二接合殼體121B的壁被移除以顯露出第二有抗電路1001的構件。配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第一導電結構1101係設置成將連接器809電連接至連接器202A1與202B1之每一者。以此種方式，RF功率係透過第一導電結構1101而從第一有抗電路901供應至外線圈109O之第一外線圈繞組109A與第二外線圈繞組109B的RF供應端。配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第二導電結構1107係設置成將連接器821電連接至連接器202C1與202D1之每一者。以此種方式，RF功率係透過第二導電結構1107而從第二有抗電路1001供應至內線圈109I之第一內線圈繞組109C與第二內線圈繞組109D的RF供應端。配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第三導電結構1103係設置成經由線圈連接殼體125而將第一外線圈繞組109A的接地回路端電連接至參考接地電位903。同樣地，配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第四導電結構1105係設置成經由線圈連接殼體125而將第二外線圈繞組109B的接地回路端電連接至參考接地電位903。配置在位於線圈連接殼體125內部之區域701內的第五導電結構1109係設置成將連接器819電連接至連接器202C2與202D2之每一者。以此種方式，RF接地回路路徑係經設置以從第一內線圈繞組109C與第二內線圈繞組109D的接地回路端通過第五導電結構1109而到達在第二有抗電路1001內之第二電容器813的輸入端子。

圖11亦顯示形成在線圈連接殼體125之底部中的開口851，連接器202A2與202B1延伸穿過該開口而與外線圈109O連接。開口853亦形成在線圈連接殼體125之底部中，連接器202C2與202D1延伸穿過該開口而與內線圈109I連接。開口855亦形成在線圈連接殼體125之底部中，連接器202C1與202D2延伸穿過該開口而與內線圈109I連接。開口857亦形成在線圈連接殼體125之底部中，連接器202A1與202B2延伸穿過該開口而與外線圈109O連接。

依照某些實施例，圖12顯示第一有抗電路901與外線圈109O之間的連接、以及第二有抗電路1001與內線圈109I之間的連接的立體圖(從前左上視角觀看)。圖12中所示之各種構件係與先前就圖1A至11所述者相同。依照某些實施例，圖13顯示第一有抗電路901的特寫立體圖(從前右上視角觀看)。圖13中所示之各種構件係與先前就圖1A至11所述者相同。依照某些實施例，圖14顯示第二有抗電路1001的特寫立體圖(從前左上視角觀看)。圖14中所示之各種構件係與先前就圖1A至11所述者相同。

依照某些實施例，圖15顯示第一直接驅動式RF信號產生器101A與第二直接驅動式RF信號產生器101B之每一者如何透過對應之第一有抗電路901或第二有抗電路1001連接至線圈組件109的示意圖。第一直接驅動式RF信號產生器101A與第二直接驅動式RF信號產生器101B之每一者包含輸入部1502以及輸出部1504。如箭頭1511所指示，輸入部1502係電連接至輸出部1504。對於第一直接驅動式RF信號產生器101A，如箭頭1513所指示，輸出部1504係電連接至第一有抗電路901。對於第一直接驅動式RF信號產生器101A，箭頭1513表示第一上RF連接結構301A、第一上耦合結構503A、第一RF跨接結構501A、第一下耦合結構505A、以及第一下RF連接結構705A的組合。對於第二直接驅動式RF信號產生器101B，如箭頭1513所指示，輸出部1504係電連接至第二有抗電路1001。對於第二直接驅動式RF信號產生器101B，箭頭1513表示第二上RF連接結構301B、第二上耦合結構503B、第二RF跨接結構501B、第二下耦合結構505B、以及第二下RF連接結構705B的組合。如箭頭1515所指示，第一有抗電路901係電連接至外線圈109O。對於第一有抗電路901，箭頭1515表示連接器809、第一導電結構1101、以及連接器202A1與202B1的組合。如箭頭1515所指示，第二有抗電路1001係電連接至內線圈109I。對於第二有抗電路1001，箭頭1515表示連接器821、第二導電結構1107、以及連接器202C1與202D1的組合。

輸入部1502包含電信號產生器以及閘極驅動器的一部分。輸出部1504包含閘極驅動器的剩餘部分以及半橋電晶體電路。在某些實施例中，輸入部1502包含控制器板，在該控制器板上實施電信號產生器以及整個閘極驅動器，以及輸出部1504包含半橋電晶體電路。輸入部1502產生多個方形波信號並且將該等方形波信號提供至輸出部1504。輸出部1504從接收自輸入部1502的該多個方形波信號產生一放大方形波形。輸出部1504亦使該放大方形波形的包絡線(envelope)(例如峰到峰強度(peak-to-peak magnitude))成型。例如，成型控制信號1503係從輸入部1502供應至輸出部1504，以產生該包絡線。成型控制信號1503具有用於使該放大方形波形成型以產生一成型放大方形波形的多個電壓值。對於第一直接驅動式RF信號產生器101A，該成型放大方形波形係從輸出部1504傳輸至第一有抗電路901。對於第二直接驅動式RF信號產生器101B，該成型放大方形波形係從輸出部1504傳輸至第二有抗電路1001。

第一有抗電路901與第二有抗電路1001之每一者移除(例如，濾除)該成型放大方形波形的較高階諧波，以產生具有一基本頻率(fundamental frequency)的一成型正弦波形。在某些實施例中，第一有抗電路901及/或第二有抗電路1001提供了在從約-2500歐姆延伸到約-10歐姆之範圍內的電抗。該成型正弦波形具有與該成型放大方形波形相同的包絡線。對於第一直接驅動式RF信號產生器101A，RF功率係以具有該基本頻率之該成型正弦波形的形式，從第一有抗電路901傳輸至外線圈109O。對於第二直接驅動式RF信號產生器101B，RF功率係以具有該基本頻率之該成型正弦波形的形式，從第二有抗電路1001傳輸至內線圈109I。如先前就圖2B所論述，傳輸至內線圈109I及/或外線圈109O的RF功率係傳輸到電漿腔室111中，以使處理腔室111內的一或更多處理氣體轉變成用於基板203之處理的電漿211。

在某些實施例中，對於第一直接驅動式RF信號產生器101A，藉由將品質因子控制信號1507從輸入部1502傳輸至第一有抗電路901，以修改第一有抗電路901的電抗，其中，品質因子控制信號1507操縱第一有抗電路901之電抗之特定變化的實施(例如，藉由操縱可變電容器801之電容設定之變化的實施)。在某些實施例中，對於第二直接驅動式RF信號產生器101B，藉由將品質因子控制信號1507從輸入部1502傳輸至第二有抗電路1001，以修改第二有抗電路1001的電抗，其中，品質因子控制信號1507操縱第二有抗電路1001之電抗之特定變化的實施(例如，藉由操縱可變電容器811之電容設定之變化的實施)。

在某些實施例中，反饋信號1505係從輸出部1504的輸出端O1發送至輸入部1502。在某些實施例中，從輸出部1504所輸出之該成型放大方形波形的時變電壓(time-varying voltage)與時變電流(time-varying current)之間的相位差係從反饋信號1505加以判定，以進行輸出部1504的控制，從而降低或消除該相位差。在某些實施例中，對於第一直接驅動式RF信號產生器101A，除了反饋信號1505以外或者替代該反饋信號，可選的反饋信號1509係從第一有抗電路901的輸出端傳輸至輸入部1502。在某些實施例中，從第一有抗電路901所輸出之該成型正弦波形的時變電壓與時變電流之間的相位差係從反饋信號1509加以判定，以進行輸出部1504及/或第一有抗電路901的控制，從而降低或消除該相位差。在某些實施例中，對於第二直接驅動式RF信號產生器101B，除了反饋信號1505以外或者替代該反饋信號，可選的反饋信號1509係從第二有抗電路1001的輸出端傳輸至輸入部1502。在某些實施例中，從第二有抗電路1001所輸出之該成型正弦波形的時變電壓與時變電流之間的相位差係從反饋信號1509加以判定，以進行輸出部1504及/或第二有抗電路1001的控制，從而降低或消除該相位差。

依照某些實施例，圖16顯示用以將RF功率從直接驅動式RF電源101輸送至電漿處理腔室111之方法的流程圖。該方法包含用以將一成型放大方形波形信號從第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B之輸出端傳輸至有抗電路901/1001的操作1601，其中，有抗電路901/1001進行操作以使該成型放大方形波形信號轉變成該成型正弦信號。在某些實施例中，直接驅動式RF信號產生器101A/101B具有非50歐姆(non-50 ohm)輸出阻抗。該方法亦包含用以將該成型正弦信號從有抗電路901/1001之輸出端傳輸至電漿處理腔室111之線圈109O/109I的操作1603。該成型正弦信號將RF功率傳送到線圈109O/109I。該方法亦包含用以調整有抗電路901/1001內之電容設定以使高峰量(peak amount)之RF功率從直接驅動式射頻信號產生器101A/101B透過有抗電路901/1001而傳輸至線圈109O/109I的操作1605。

在某些實施例中，在操作1605中調整電容設定係實質上抵消經由線圈109O/109I而與直接驅動式RF信號產生器101A/101B所連接之一負載的一電感性部分，以使得該負載主要為一電阻性負載。在某些實施例中，在操作1605中調整電容設定係去除從直接驅動式RF信號產生器101A/101B之輸出端傳輸至有抗電路901/1001之該成型放大方形波形信號的非基本諧波分量(non-fundamental harmonic components)。在某些實施例中，由第一直接驅動式RF信號產生器101A所輸出的該成型放大方形波形信號具有約2百萬赫(MHz)的頻率，以及在操作1605中，將第一有抗電路901中之可變電容器801的電容設定調整在從約2500微微法拉(pF)延伸到約4500 pF的範圍內。在某些實施例中，由第一直接驅動式RF信號產生器101A所輸出的該成型放大方形波形信號具有約2 MHz的頻率，以及第一有抗電路901提供在從約-32歐姆延伸到約-17歐姆之範圍內的電抗。在某些實施例中，由第二直接驅動式RF信號產生器101B所輸出的該成型放大方形波形信號具有約13.56百萬赫(MHz)的頻率，以及在操作1605中，將第二有抗電路1001中之可變電容器811的電容設定調整在從約5 pF延伸到約1000 pF的範圍內。在某些實施例中，由第二直接驅動式RF信號產生器101B所輸出的該成型放大方形波形信號具有約13.56 MHz的頻率，以及第二有抗電路1001提供在從約-2410歐姆延伸到約-35歐姆之範圍內的電抗。

依照某些實施例，圖17顯示第一與第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B之每一者的示意圖。輸入部1502包含控制器板1702以及閘極驅動器1711的一部分。閘極驅動器1711係耦合至控制器板1702。輸出部1504包含閘極驅動器1711的剩餘部分以及半橋場效電晶體(FET，field effect transistor)電路1718。下述的半橋FET電路1718或樹(tree)在此有時被稱為放大電路，並且耦合至閘極驅動器1711。

控制器板1702包含控制器1704、信號產生器1706、以及頻率輸入1708。在某些實施例中，控制器1704包含處理器以及記憶體裝置。在某些實施例中，控制器1704包含下列其中一或更多者：微處理器、特定應用積體電路(ASIC，application specific integrated circuit)、中央處理單元、處理器、可程式化邏輯裝置(PLD，programmable logic device)、以及場可程式化閘極陣列(FPGA，Field Programmable Gate Array)。信號產生器1706為一方形波振盪器，其產生方形波信號，例如數位波形或脈衝列。該方形波在第一邏輯位準(例如高(或一))與第二邏輯位準(例如低(或零))之間進行脈動。信號產生器1706以一規定操作頻率來產生該方形波信號，除了其他操作頻率以外，例如400千赫(kHz)、或2 MHz、或13.56 MHz、或27 MHz、或60 MHz。

閘極驅動器1711包含第一部分，其具有閘極驅動器子部分1710、電容器1712、電阻1714、以及變壓器1716的主要繞組1716A。閘極驅動器1711亦包含第二部分(剩餘部分)，其包含變壓器1716的次要繞組1716B與1716C。閘極驅動器子部分1710包含多個閘極驅動器1710A與1710B。閘極驅動器1710A與1710B之每一者在一端係耦合至一正電壓源，並且在其相對端係耦合至一負電壓源。半橋FET電路1718包含FET 1718A以及FET 1718B，該等FET係以推挽(push-pull)配置彼此耦合。在某些實施例中，例如圖17所顯示者，FET 1718A與1718B為n型FET，其係當至少一閾值電壓施加至其閘極導體時開啟。然而，在其他實施例中，FET 1718A與1718B為p型FET，其係當至少一閾值電壓施加至其閘極導體時關閉。在某些實施例中，FET 1718A與FET 1718B之每一者係實施成金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET，metal oxide semiconductor field effect transistor)。在某些實施例中，使用另一類型的電晶體，除了其他以外，例如絕緣閘極雙極性電晶體(IGBT，insulated gate bipolar transistor)、或金屬半導體場效電晶體(MESFET，metal semiconductor field effect transistor)、或接面場效電晶體(JFET，junction field effect transistor)，以代替FET 1718A與1718B。在某些實施例中，FET 1718A與FET 1718B之每一者係由碳化矽、或矽、或氮化鎵所製成。FET 1718A與FET 1718B之每一者具有在一預定範圍內(例如，在從約0.01歐姆延伸到約10歐姆之範圍內)的輸出阻抗。在某些實施例中，半橋FET電路1718包含直流(DC，direct current)軌道1713(例示在點線區域內)，其包含透過導體1719而電連接至FET 1718A之第一端子的電壓源Vdc。FET 1718A的第二端子係電連接至FET 1718B的第一端子。FET 1718B的第二端子係電連接至參考接地電位。

在某些實施例中，電壓與電流(VI)探測器1750係耦合至半橋FET電路1718的輸出端O1。VI探測器1750為一感測器，其測量在輸出端O1處的複合電流(complex current)、在輸出端O1處的複合電壓(complex voltage)、以及該複合電壓與該複合電流之間的相位差。該複合電流具有一強度以及一相位。同樣地，該複合電壓具有一強度以及一相位。輸出端O1係位在FET 1718A的源極端子與FET 1718B的汲極端子之間。VI探測器1750係耦合至控制器1704，以傳輸反饋信號1509。在某些實施例中，使用電壓(V)探測器1750以代替VI探測器1750。在這些實施例中，電流(I)探測器1752係耦合至第一/第二有抗電路901/1001的輸出端。V探測器1750為一感測器，其測量在輸出端O1處的時變複合電壓強度與相位。I探測器1752為一感測器，其測量在第一/第二有抗電路901/1001之輸出端處的時變複合電流強度與相位。

控制器1704係耦合至信號產生器1706，以將頻率輸入1708(例如，操作頻率)提供至信號產生器1706。控制器1704進一步透過一導體而耦合至DC軌道1713的電壓源Vdc。信號產生器1706亦在其輸出端處耦合至閘極驅動器1710A與1710B。閘極驅動器1710A的輸出端係耦合至電容器1712。閘極驅動器1710B的輸出端係耦合至電阻1714。電容器1712與電阻1714係耦合至變壓器1716之主要繞組1716A的兩端。電容器1712用以抵消或消除主要繞組1716A的電感。主要繞組1716A之電感的抵消或消除係促進由閘極驅動器1710A與1710B所輸出之閘極驅動信號之方形形狀的產生。又，電阻1714降低由信號產生器1706所產生之方形波信號的振盪。

變壓器1716之次要繞組1716B的第一端係電連接至FET 1718A的閘極端子。次要繞組1716B的第二端係電連接至FET 1718A的第二端子與FET 1718B的第一端子兩者，該第一端子與該第二端子皆電連接至半橋FET電路1718的輸出端O1。

變壓器1716之次要繞組1716C的第一端係電連接至FET 1718B的閘極端子。次要繞組1716C的第二端係電連接至參考接地電位。半橋FET電路1718的輸出端O1係電連接至第一/第二有抗電路901/1001的輸入端。半橋FET電路1718的輸出端O1會看到電阻1720。電阻1720表示在與第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B連接之線圈組件109之部分中之電阻、由當存在於電漿處理腔室111內時之電漿211所呈現之電阻、以及從輸出端O1到線圈組件109之RF功率傳輸路徑之電阻的組合。

控制器1704產生一設定，例如頻率輸入1708，並且將頻率輸入1708提供至信號產生器1706。頻率輸入1708為目標操作頻率的數值，例如2 MHz或13.56 MHz。在接收來自控制器1704的設定時，信號產生器1706產生具有目標操作頻率的輸入RF信號。該輸入RF信號為方形波信號。閘極驅動器1710A與1710B將該輸入RF信號放大以產生一放大RF信號，並且將該放大RF信號提供至變壓器1716的主要繞組1716A。

基於在一給定時間的該放大RF信號之電流流動的方向性，次要繞組1716B或次要繞組1716C產生在該給定時間具有閾值電壓的閘極驅動信號。例如，當該放大RF信號的電流從主要繞組1716A的帶正電端子(藉由點所表示)流動到主要繞組1716A的帶負電端子(藉由沒有點所表示)時，次要繞組1716B產生至少具有閾值電壓的閘極驅動信號以開啟FET 1718A，且次要繞組1716C不產生閾值電壓以使FET 1718B為關閉。相反地，當該放大RF信號的電流從主要繞組1716A的帶負電端子(藉由沒有點所表示)流動到主要繞組1716A的帶正電端子(藉由點所表示)時，次要繞組1716C產生至少具有閾值電壓的閘極驅動信號以開啟FET 1718B，且次要繞組1716B不產生閾值電壓以使FET 1718A為關閉。

傳輸至FET 1718A之閘極以及FET 1718B之閘極的每一閘極驅動信號為具有目標操作頻率的方形波信號(例如，數位信號或脈衝信號)。舉例而言，傳輸至FET 1718A之閘極以及FET 1718B之閘極的每一閘極驅動信號係在低位準與高位準之間變動。傳輸至FET 1718A之閘極以及FET 1718B之閘極的閘極驅動信號具有目標操作頻率，並且相對於彼此而反向同步。更具體而言，在傳輸至FET 1718A之閘極的閘極驅動信號從低位準變動至高位準之時段或時間的期間，傳輸至FET 1718B之閘極的閘極驅動信號係同時從高位準變動至低位準。同樣地，在傳輸至FET 1718A之閘極的閘極驅動信號從高位準變動至低位準之時段或時間的期間，傳輸至FET 1718B之閘極的閘極驅動信號係同時從低位準變動至高位準。閘極驅動信號的此反向同步允許FET 1718A與1718B依照時變方形波信號的目標操作頻率以重複的方式被連續地開啟以及被連續地關閉。FET 1718A與1718B係連續地進行操作。例如，當FET 1718A被開啟時，FET 1718B被關閉。且，當FET 1718B被開啟時，FET 1718A被關閉。FET 1718A與1718B並非係在同時或在相同時間週期之期間開啟。在目標操作頻率以外的頻率下，第一/第二有抗電路901/1001用以引起高負載，以使第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B在其他非目標頻率下將產生不多的電流。

當FET 1718A為開啟且FET 1718B為關閉時，電流係在電壓源Vdc與輸出端O1之間流動，以在輸出端O1處產生一電壓。在輸出端O1處的該電壓係依照接收自控制器1704或任意波形產生器1705的電壓值所產生，此進一步在下文中說明。當FET 1718B為關閉時，不存在從輸出端O1流動到與FET 1718B耦合之接地電位的電流。當FET 1718A為開啟時，電流係從電壓源Vdc透過輸出端O1而流動到第一/第二有抗電路901/1001的輸入端。又，當FET 1718B為開啟且FET 1718A為關閉時，電流係從輸出端O1流動到與FET 1718B耦合的參考接地電位。當FET 1718A為關閉時，不存在從電壓源Vdc流動到輸出端O1的電流。

在某些實施例中，控制器1704操縱任意波形產生器1705，以產生表示電壓值的成型控制信號1703。成型控制信號1703係透過電導體而傳輸至電壓源Vdc。因為存在藉由控制器1704(且，可選地，藉由任意波形產生器1705)的電壓源Vdc之快速控制，所以DC軌道1713係敏捷的。控制器1704與電壓源Vdc皆為電子電路，此允許控制器1704實質上立即控制電壓源Vdc。例如，在控制器1704將成型控制信號1703中的電壓值(直接或經由任意波形產生器1705)發送至電壓源Vdc時，電壓源Vdc實質上立即相應地改變其輸出電壓位準。在某些實施例中，由成型控制信號1703所表示的電壓值係在從約零伏特延伸到約80伏特的範圍內，以使DC軌道1713在此電壓範圍內進行操作。由成型控制信號1703所表示的電壓值係由電壓源Vdc所產生之電壓信號的強度，以定義在輸出部1504之輸出端O1處之成型放大方形波形的成型包絡線。例如，當第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B經操作以產生一連續波形時，由成型控制信號1703所表示的電壓值控制在輸出部1504之輸出端O1處所產生之該連續波形之一參數的隨時間變化之峰到峰強度，其中，該參數例如為功率、電壓、以及電流之其中一或更多者。該連續波形的峰到峰強度定義隨時間變化之該連續波形的成型包絡線。

在另一範例中，當第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B經操作以在輸出端O1處產生具有為脈衝形狀之成型包絡線的成型放大方形波形時，在一給定時間或在一給定預定時間週期之期間實質上立即(以類似階梯函數的方式)改變由成型控制信號1703所表示的電壓值，以使成型放大方形波形的峰到峰強度從第一參數位準(例如，高位準)改變至第二參數位準(例如，低位準)或者從第二參數位準改變至第一參數位準，其中，該參數例如為功率、電壓、以及電流之其中一或更多者。在另一範例中，當第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B經操作以在輸出端O1處產生具有任意形狀之成型包絡線的成型放大方形波形時，以如藉由控制器1704透過任意波形產生器1705所操縱之規定並且受控的任意方式改變由成型控制信號1703所表示的電壓值，而使成型放大方形波形的峰到峰強度係以該規定並且受控的任意方式被改變。在另一範例中，當第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B經操作以在輸出端O1處產生具有多狀態脈衝形狀的成型放大方形波形時，在一給定時間或在一給定預定時間週期之期間實質上立即(以類似階梯函數的方式)改變由成型控制信號1703所表示的電壓值，以使成型放大方形波形的峰到峰強度在不同狀態之間改變，其中，該等不同狀態之每一者具有特定參數位準(除了其他以外，例如功率位準、電壓位準、及/或電流位準)的不同峰到峰強度。在各種實施例中，不同狀態的數量為二或更多個，如控制器1704所指定。

在輸出部1504之輸出端O1處所產生的成型放大方形波形係基於依照如藉由閘極驅動器1710A與1710B所輸出之閘極驅動信號的FET 1718A與1718B的操作(隨時間變化)、以及依照成型控制信號1703之藉由電壓源Vdc的電壓的供應(隨時間變化)。成型放大方形波形的放大量係基於半橋FET電路1718之FET 1718A與1718B的輸出阻抗、藉由控制器1704(且，可選地，藉由任意波形產生器1705)供應至電壓源Vdc的電壓值、以及電壓源Vdc的最大可達電壓值。第一/第二有抗電路901/1001接收成型放大方形波形，並且用以降低或消除成型放大方形波形的較高階諧波，以產生具有一基本頻率的成型正弦波形。應理解，由第一/第二有抗電路901/1001所輸出的成型正弦波形具有與輸入至第一/第二有抗電路901/1001之成型放大方形波形相同的成型包絡線。將由第一/第二有抗電路901/1001所輸出的成型正弦波形提供至線圈組件109，以作為用於在電漿處理腔室111內產生電漿211的RF信號。

VI探測器1750測量在輸出端O1處之成型放大方形波形的複合電壓與複合電流，並且將反饋信號1505提供至控制器1704，其中，反饋信號1505係表示複合電壓與複合電流。控制器1704從反饋信號1505來識別成型放大方形波形的複合電壓與成型放大方形波形的複合電流之間的相位差，並且判定該相位差是否在一預定可接受範圍內。例如，控制器1704判定該相位差是否為零或在遠離零的一預定可接受範圍(百分比)內。在判定該相位差未於該預定可接受範圍內時，控制器1704改變操作頻率的頻率值，以改變頻率輸入1708。將經改變的頻率值從頻率輸入1708提供至信號產生器1706，以改變信號產生器1706的操作頻率。在某些實施例中，操作頻率係在小於或等於約10微秒內被改變。信號產生器1706的操作頻率被改變，直到控制器1704判定藉由VI探測器1750所測量的複合電壓與複合電流之間的相位差係在該預定可接受範圍內為止。在判定複合電壓與複合電流之間的相位差係在該預定可接受範圍內時，控制器1704不進一步改變頻率輸入1708。當該相位差係在該預定可接受範圍內時，透過第一/第二有抗電路901/1001將一預定量的功率從第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B的輸出端O1提供至線圈組件109。

在某些實施例中，為了改變由電壓源Vdc所產生的電壓信號，除了改變頻率輸入1708以外或者替代改變該頻率輸入，控制器1704改變供應至電壓源Vdc之成型控制信號1703中的電壓值。電壓源Vdc依照成型控制信號1703中所表示的電壓值來改變其電壓位準。控制器1704持續改變成型控制信號1703中的電壓值，直到成型放大方形波形達到一預定功率設定點為止。在某些實施例中，該預定功率設定點係儲存在控制器1704的記憶體裝置中。在各種實施例中，替代改變在輸出端O1處之成型放大方形波形的電壓，改變該成型放大方形波形的電流。例如，藉由操縱成型控制信號1703中之電壓值的改變，控制器1704改變在輸出端O1處之成型放大方形波形的電流，直到成型放大方形波形達到一預定電流設定點為止。在某些實施例中，該預定電流設定點係儲存在控制器1704的記憶體裝置中。在某些實施例中，替代改變在輸出端O1處之成型放大方形波形的電壓或電流，改變該成型放大方形波形的功率。例如，藉由操縱成型控制信號1703中之電壓值的改變，控制器1704改變在輸出端O1處之成型放大方形波形的功率，直到成型放大方形波形達到一預定功率設定點為止。在某些實施例中，該預定功率設定點係儲存在控制器1704的記憶體裝置中。應注意到，在輸出端O1處所產生之成型放大方形波形之電壓、電流、或功率的任何改變會分別引起由第一/第二有抗電路901/1001所輸出之成型正弦波形之電壓、電流、或功率的相同改變。

在某些實施例中，控制器1704係透過馬達驅動器以及馬達(例如步進馬達)而耦合至第一/第二有抗電路901/1001。在某些實施例中，該馬達驅動器係實施成包含一或更多電晶體的積體電路裝置。控制器1704發送一信號(例如，品質因子控制信號1507)至該馬達驅動器，以產生從該馬達驅動器傳輸至該馬達的電信號。該馬達係依照接收自該馬達驅動器的電信號進行操作，以改變第一/第二有抗電路901/1001的電抗。例如，在某些實施例中，該馬達進行操作以改變電容器801/811內之導電板之間的區域(或空間)，以改變第一/第二有抗電路901/1001的電抗。在某些實施例中，改變第一/第二有抗電路901/1001的電抗，以維持第一/第二有抗電路901/1001的一規定品質因子。

與外/內線圈109O/109I之電感相結合的第一/第二有抗電路901/1001具有高品質因子(Q)。例如，相較於從第一/第二有抗電路901/1001之輸出端傳輸至外/內線圈109O/109I之成型正弦波形的功率量，在輸出端O1處產生而在第一/第二有抗電路901/1001中所損失之成型放大方形波形的功率量係低的。第一/第二有抗電路901/1001的高品質因子促進電漿處理腔室111內之電漿211的快速點火。又，第一/第二有抗電路901/1001係設置並且設定成引起外/內線圈109O/109I及電漿211之電感電抗(inductive reactance)的共振，以使第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B的輸出端O1看到電阻1720，但實質上不會看到任何電抗。舉例而言，第一有抗電路901經控制以具有一電抗，該電抗使外線圈109O、電漿211、以及第一有抗電路901與外線圈109O之間的RF功率傳輸連接之其中一或更多者的電抗降低，例如使其無效或將其抵消。在某些實施例中，藉由控制可變電容器801的電容設定，以控制第一有抗電路901的電抗。同樣地，第二有抗電路1001經控制以具有一電抗，該電抗使內線圈109I、電漿211、以及第二有抗電路1001與內線圈109I之間的RF功率傳輸連接之其中一或更多者的電抗降低，例如使其無效或將其抵消。在某些實施例中，藉由控制可變電容器811的電容設定，以控制第二有抗電路1001的電抗。

在某些實施例中，FET 1718A與1718B係由碳化矽所製造，以具有低內部電阻以及快速切換時間，並且促進FET 1718A與1718B的冷卻。FET 1718A與1718B的低內部電阻提供較高的效率，此能夠使FET 1718A與1718B幾乎立即開啟以及快速關閉，例如在小於10微秒內。在某些實施例中，FET 1718A與1718B之每一者係設置成在小於一預定時間週期(例如小於10微秒)內開啟以及關閉。在某些實施例中，FET 1718A與1718B之每一者係設置成在從約0.5微秒延伸到約10微秒的時間週期內開啟以及關閉。在某些實施例中，FET 1718A與1718B之每一者係設置成在從約1微秒延伸到約5微秒的時間週期內開啟以及關閉。在某些實施例中，FET 1718A與1718B之每一者係設置成在從約3微秒延伸到約7微秒的時間週期內開啟以及關閉。應理解，對於FET 1718A與1718B之每一者，在開啟狀態與關閉狀態之間的變動方面實質上不存在延遲。以此種方式，當FET 1718A開啟時，FET 1718B係實質上同時關閉。且，當FET 1718A關閉時，FET 1718B係實質上同時開啟。為了避免電流直接從電壓源Vdc透過FET 1718A與1718B而流動到參考接地電位，FET 1718A與1718B係設置成足夠快地開啟與關閉，以確保FET 1718A與1718B將不同時開啟。

碳化矽FET 1718A與1718B的低內部電阻降低了由碳化矽FET 1718A與1718B所產生的熱量，此使得更易於使用冷卻板或散熱器來冷卻碳化矽FET 1718A與1718B。

應理解，第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B的構件(例如電晶體)係電子的。且，應理解，在從第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B到線圈組件109的RF功率傳輸路徑中不存在RF阻抗匹配網路以及RF傳輸線。第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B內的電子構件，與在從第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B到線圈組件109的RF功率傳輸路徑中不存在RF阻抗匹配網路以及RF傳輸線的情況相結合，係提供了關於快速電漿211點火和跨不同電漿處理腔室111之電漿211可持續性的可重複性與一致性。

依照某些實施例，圖18顯示實現橫越FET 1718A與1718B之電壓限制器之半橋FET電路1718的電路示意圖。二極體D1係連接在FET 1718A的汲極端子(D)與源極端子(S)之間，以限制橫越FET 1718A的電壓。當FET 1718A開啟且FET 1718B關閉時，橫越FET 1718A的電壓會增加，直到該電壓受到二極體D1限制為止。二極體D1用以防止電流不利地透過FET 1718A而直接從電壓源Vdc射到參考接地電位。同樣地，二極體D2係連接在FET 1718B的汲極端子(D)與源極端子(S)之間，以限制橫越FET 1718B的電壓。當FET 1718B開啟且FET 1718A關閉時，橫越FET 1718B的電壓會增加，直到該電壓受到二極體D2限制為止。二極體D2用以防止電流不利地透過FET 1718B而直接從電壓源Vdc射到參考接地電位。電容器1772係連接在FET 1718A的汲極端子(D)與FET 1718B的源極端子(S)之間。在FET 1718A及/或1718B延遲關閉與開啟的情況下，電流將會從電壓源Vdc透過電容器1772而流動到參考接地電位，以降低具有透過第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B之輸出端O1流動到線圈組件109之不利且潛在造成損壞之電流量的可能性。

依照某些實施例，圖19A顯示隨時間變化之在第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B之輸出端O1處所產生之示範成型放大方形波形1906之參數的繪圖。成型放大方形波形1906的參數為功率、電壓、或電流。成型放大方形波形1906具有成型包絡線1907，該成型包絡線係依照由如透過控制器1704及/或任意波形產生器1705操縱之成型控制信號1703所表示的電壓值加以產生。控制成型包絡線1907，以使成型放大方形波形1906之參數的絕對強度(absolute magnitude)在第一位準L1(較低位準)與第二位準L2(較高位準)之間變動。相較於在第二位準L2，該參數在第一位準L1具有較低的峰到峰強度。應理解，根據由成型控制信號1703所表示的電壓值，成型包絡線1907可具有與圖19A所顯示者不同的形狀。例如，可產生成型控制信號1703來操縱成型包絡線1907以具有連續波形狀、三角形狀、多位準脈衝形狀、或實質上任何其他規定之受控任意形狀。

依照某些實施例，圖19B顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路901/1001之輸出端處所產生之示範成型正弦波形1908之參數的繪圖。成型正弦波形1908的參數為功率、電壓、或電流。成型正弦波形1908係基於隨時間變化輸入至第一/第二有抗電路901/1001的成型放大方形波形1906。成型放大方形波形1906係基本頻率正弦波形1908A以及多個較高階諧波頻率正弦波形1908B、1908C等等的組合。舉例而言，正弦波形1908B表示基本頻率正弦波形1908A的第二階諧波頻率。且，正弦波形1908C表示基本頻率正弦波形1908A的第三階諧波頻率。第一/第二有抗電路901/1001用以將較高階諧波頻率正弦波形1908B、1908C從成型放大方形波形1906加以去除，使得在第一/第二有抗電路901/1001之輸出端處隨時間變化僅提供基本頻率正弦波形1908A。第一/第二有抗電路901/1001的高品質因子促進從由第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B所輸出的成型放大方形波形1906去除較高階諧波頻率正弦波形1908B、1908C等等。基本頻率正弦波形1908A作為成型正弦波形1908而被傳輸至線圈組件109，從而將RF功率傳輸至線圈組件109。

依照某些實施例，圖20A顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路901/1001之輸出端處所產生之示範成型正弦波形2004之參數的繪圖。成型正弦波形2004的參數為功率、電壓、或電流。成型正弦波形2004具有成型包絡線2006，該成型包絡線係依照由如透過控制器1704及/或任意波形產生器1705操縱之成型控制信號1703所表示的電壓值加以產生。成型包絡線2006定義隨時間變化之成型正弦波形2004之參數的峰到峰變化。示範成型包絡線2006表示方形包絡線，例如脈衝形包絡線。

依照某些實施例，圖20B顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路901/1001之輸出端處所產生之示範成型正弦波形2010之參數的繪圖。成型正弦波形2010的參數為功率、電壓、或電流。成型正弦波形2010具有成型包絡線2012，該成型包絡線係依照由如透過控制器1704及/或任意波形產生器1705操縱之成型控制信號1703所表示的電壓值加以產生。成型包絡線2012定義隨時間變化之成型正弦波形2010之參數的峰到峰變化。示範成型包絡線2012表示三角形包絡線。

依照某些實施例，圖20C顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路901/1001之輸出端處所產生之示範成型正弦波形2016之參數的繪圖。成型正弦波形2016的參數為功率、電壓、或電流。成型正弦波形2016具有成型包絡線2018，該成型包絡線係依照由如透過控制器1704及/或任意波形產生器1705操縱之成型控制信號1703所表示的電壓值加以產生。成型包絡線2018定義隨時間變化之成型正弦波形2016之參數的峰到峰變化。示範成型包絡線2018表示多狀態(multi-state)成型包絡線，其包含三個不同狀態S1、S2、以及S3。定義成型包絡線2018，以使在第一狀態S1期間之成型正弦波形2016之參數的峰到峰變化大於在第二狀態S2期間之成型正弦波形2016之參數的峰到峰變化。亦定義成型包絡線2018，以使在第二狀態S2期間之成型正弦波形2016之參數的峰到峰變化大於在第三狀態S3期間之成型正弦波形2016之參數的峰到峰變化。成型包絡線2018在第三狀態S3之後回復到第一狀態S1。狀態S1、S2、以及S3係以比由第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B所輸出之成型放大方形波形之頻率更小的頻率重複。因此，狀態S1、S2、以及S3係以比成型正弦波形2016之頻率更小的頻率重複。在各種實施例中，該多狀態成型包絡線包含三個以上的不同狀態，且各不同狀態係對應於隨時間變化之成型正弦波形2016之參數的不同峰到峰變化。又，在各種實施例中，可控制該多狀態成型包絡線，以使該成型包絡線的三或更多個不同狀態之任一者相對於該成型包絡線之下一個狀態而具有成型正弦波形2016之參數的較低或較高峰到峰強度。

依照某些實施例，圖20D顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路901/1001之輸出端處所產生之示範成型正弦波形2020之參數的繪圖。成型正弦波形2020的參數為功率、電壓、或電流。成型正弦波形2020具有成型包絡線2022，該成型包絡線係依照由如透過控制器1704及/或任意波形產生器1705操縱之成型控制信號1703所表示的電壓值加以產生。成型包絡線2022定義隨時間變化之成型正弦波形2020之參數的峰到峰變化。示範成型包絡線2022係平坦的，以使成型正弦波形2020表示一連續波信號。

在此處所揭露的各種實施例中，RF接合系統被提供用於將RF功率傳輸至電漿處理腔室111。RF接合系統包含第一端子(例如連接結構805/817)，第一端子設置成連接至RF供應信號接腳(例如第一/第二下RF連接結構705A/705B)，其中，RF供應信號接腳係電連接至第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B的輸出端。RF接合系統亦包含第二端子(例如連接結構807/818)，第二端子設置成連接至外/內線圈109O/109I。在某些實施例中，第二端子係連接至外/內線圈109O/109I的多個獨立繞組。RF接合系統亦包含連接在第一端子與第二端子之間的第一/第二有抗電路901/1001。第一/第二有抗電路901/1001設置成在從第一端子到第二端子的路程中使一成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。

在某些實施例中，第一直接驅動式RF信號產生器101A設置成供應具有約2 MHz之頻率的成型放大方形波形信號。在若干這些實施例中，第一有抗電路901設置成在第一端子與第二端子之間提供在從約2500 pF延伸到約4500 pF之範圍內的電容。在某些實施例中，第一有抗電路901包含相互並聯連接的可變電容器801與固定電容器803。在某些實施例中，可變電容器801的電容設定可在從約100 pF延伸到約2000 pF的範圍內進行調整，以及固定電容器803的電容係在從約2000 pF延伸到約3500 pF的範圍內。

在某些實施例中，第二直接驅動式RF信號產生器101B設置成供應具有約13.56 MHz之頻率的成型放大方形波形信號。在若干這些實施例中，第二有抗電路1001包含可變電容器811，以在第一端子與第二端子之間提供在從約5 pF延伸到約1000 pF之範圍內的電容。又，在若干這些實施例中，第二接合盒體121B包含電容器813，其連接內線圈109I之接地回路端以及參考接地電位903。在若干這些實施例中，電容器813具有在從約200 pF延伸到約500 pF之範圍內的電容。

在此處所揭露的各種實施例中，RF功率傳輸系統被提供用於電漿處理腔室111。RF功率傳輸系統包含第一/第二直接驅動式射頻信號產生器101A/101B、外/內線圈109O/109I、以及第一/第二有抗電路901/1001。第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B具有非50歐姆輸出阻抗。第一/第二有抗電路901/1001係連接在第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B的輸出端O1與外/內線圈109O/109I之間。第一/第二有抗電路901/1001經連接以接收來自第一/第二直接驅動式射頻信號產生器101A/101B之輸出端O1的成型放大方形波形信號。第一/第二有抗電路901/1001設置成在從第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B到外/內線圈109O/109I的路程中使成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。

第一有抗電路901包含可變電容器801，其具有一電容設定以使高峰量之RF功率從第一直接驅動式RF信號產生器101A透過有抗電路901而傳輸至外線圈109O。第一有抗電路901設置成實質上抵消經由外線圈109O而與第一直接驅動式RF信號產生器101A所連接之一負載的一電感性部分，以使得該負載主要為一電阻性負載。第一有抗電路901設置成去除接收自第一直接驅動式RF信號產生器101A之成型放大方形波形信號的非基本諧波分量。在某些實施例中，由第一直接驅動式RF信號產生器101A所輸出的成型放大方形波形信號具有約2 MHz的頻率，且第一有抗電路901係在第一直接驅動式RF信號產生器101A的輸出端O1與外線圈109O之間提供在從約2500 pF延伸到約4500 pF之範圍內的電容。

第二有抗電路1001包含可變電容器811，其具有一電容設定以使高峰量之RF功率從第二直接驅動式RF信號產生器101B透過有抗電路1001而傳輸至內線圈109I。第二有抗電路1001設置成實質上抵消經由內線圈109I而與第二直接驅動式RF信號產生器101B所連接之一負載的一電感性部分，以使得該負載主要為一電阻性負載。第二有抗電路1001設置成去除接收自第二直接驅動式RF信號產生器101B之成型放大方形波形信號的非基本諧波分量。在某些實施例中，由第二直接驅動式RF信號產生器101B所輸出的成型放大方形波形信號具有約13.56 MHz的頻率，且第二有抗電路1001包含可變電容器811，該可變電容器經設定以在第二直接驅動式RF信號產生器101B的輸出端O1與內線圈109I之間提供在從約5 pF延伸到約1000 pF之範圍內的電容。

在此所述之各種實施例可結合各種電腦系統配置加以實施，其包括手持式硬體單元、微處理器系統、基於微處理器或可程式化之消費性電子產品、小型電腦、主機電腦等等。在此所述之各種實施例亦可結合分散式計算環境(distributed computing environments)加以實施，其中，工作係藉由遠端處理硬體單元所執行，該遠端處理硬體單元係透過電腦網路加以連接。

在某些實施例中，控制系統，例如主電腦系統，被提供用於控制電漿處理系統100。在各種實施例中，除了其他構件以外，電漿處理系統100包含半導體處理設備(例如用於進行處理的處理工具、腔室、平台)、及/或特定處理構件(例如晶圓基座、氣體流動系統)。在各種實施例中，電漿處理系統100係與用以在處理半導體晶圓或基板之前、期間、以及之後控制其操作的電子元件整合在一起，其中，該電子元件係在控制器內實施，該控制器經設置並且經連接以控制電漿處理系統100的各種構件及/或子部件。根據基板/晶圓處理需求及/或電漿處理系統100的特定配置，控制器經程式化以控制此處所揭露之任何製程及/或構件，包括處理氣體的輸送、溫度設定(例如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、第一/第二直接驅動式RF信號產生器101A/101B設定、第一/第二有抗電路901/1001設定、電信號頻率設定、氣體流率設定、流體輸送設定、位置與操作設定、進入及離開電漿產生腔室111及/或進入及離開與電漿處理系統100連接或介接之負載室的基板/晶圓搬運。

大體而言，在種種實施例中，經連接以控制電漿處理系統100之操作的控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子元件，其操縱並且控制各種工作/操作，除了其他工作/操作以外，例如接收指令、發出指令、控制裝置操作、進行清理操作、進行終點測量、進行度量測量(光學、熱、電等等)。在某些實施例中，除了其他計算裝置以外，控制器內的積體電路包含下列其中一或更多者：儲存有程式指令的韌體、數位信號處理器(DSP，digital signal processor)、特定應用積體電路(ASIC)晶片、可程式化邏輯裝置(PLD)、一或更多微處理器、及/或執行程式指令(例如軟體)的一或更多微控制器。在某些實施例中，程式指令可以各種獨立設定值(或程式檔案)形式傳送至控制器，以定義用以在電漿處理系統100內之基板/晶圓上實現一製程的操作參數。在某些實施例中，操作參數被包含在由製程工程師所定義的配方中，以在基板/晶圓上之一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶粒的製造期間實現一或更多處理步驟。

在某些實施例中，控制器係電腦的一部分，或連接至該電腦，該電腦係與電漿處理系統100整合在一起、或連接至該電漿處理系統、或以其他方式網路連接至電漿處理系統100、或其組合。例如，在某些實施例中，控制器可在『雲端(cloud)』或晶圓廠主電腦系統的全部或一部分中加以實施，此允許對藉由電漿處理系統100之基板/晶圓處理的控制進行遠端存取。控制器能夠對電漿處理系統100進行遠端存取，以提供用於監視製造操作的當前進度、提供用於檢查過去製造操作的歷史、提供用於從複數製造操作來檢查趨勢或性能指標、提供用於改變處理參數、提供用於設定後續處理步驟、及/或提供用於開始新的基板/晶圓製造程序。

在某些實施例中，遠端電腦(例如伺服器電腦系統)可透過電腦網路將製程配方提供給電漿處理系統100的控制器，該電腦網路包含區域網路及/或網際網路。遠端電腦包含使用者介面，其可進行參數及/或設定值的輸入或程式化，該等參數及/或設定值之後從遠端電腦傳送至電漿處理系統100的控制器。在某些範例中，控制器接收具有設定值形式而用於處理電漿處理系統100內之基板/晶圓的指令。應理解，該等設定值係特定於待於基板/晶圓上執行之製程的類型以及控制器所介接或控制之工具/裝置/構件的類型。在某些實施例中，以下列方式來分配控制器：例如藉由包含以網路連接在一起並且為一共同目的(例如操作電漿處理系統100以在基板/晶圓上執行一規定製程)而同步運作的一或更多分離控制器。為此種目的而分配的控制器之一範例包含在腔室上之一或更多積體電路，該積體電路係與遠端設置(例如平台等級或作為遠端電腦之部分)的一或更多積體電路進行通信，以聯合控制腔室中的製程。根據待由電漿處理系統100所執行的製程操作，控制器係與下列其中一或更多者進行通信：其他工具電路或模組、其他工具構件、群集(cluster)工具、其他工具介面、相鄰工具、鄰近工具、設置遍佈於工廠的工具、主電腦、另一控制器、或用於原料運送而將基板/晶圓容器運至與運離半導體製造廠中之工具位置及/或裝載口的工具。

應理解，在某些實施例中，電漿處理系統100的操作包括需要儲存在電腦系統中之資料的各種電腦實施操作的執行。這些電腦實施操作乃為操控物理量的操作。在各種實施例中，電腦實施操作係由通用電腦或專用電腦所執行。在某些實施例中，電腦實施操作係由經選擇啟動之電腦所執行，及/或由儲存在電腦記憶體中或者透過電腦網路獲得的一或更多電腦程式所操縱。當透過電腦網路獲得電腦程式及/或數位資料時，數位資料可藉由電腦網路上的其他電腦(例如計算資源雲)加以處理。電腦程式與數位資料被儲存成非暫態電腦可讀取媒體上的電腦可讀取碼。非暫態電腦可讀取媒體為任何資料儲存硬體單元，例如記憶體裝置等等，其儲存之後可被電腦系統所讀取的資料。非暫態電腦可讀取媒體的範例包括硬碟、網路附接儲存器(NAS，network attached storage)、ROM、RAM、光碟-ROM(CD-ROM，compact disc-ROM)、可錄式CD(CD-R，CD-recordable)、可複寫CD(CD-RW，CD-rewritable)、數位影音/多功能光碟(DVD，digital video/versatile disc)、磁帶、以及其他光學和非光學資料儲存硬體單元。在某些實施例中，電腦程式及/或數位資料係分散在位於耦合電腦系統之網路內之不同電腦系統中的多個電腦可讀取媒體之中，使得電腦程式及/或數位資料被以分散方式所執行及/或儲存。

雖然上述揭露內容為了清楚理解之目的而包含某些細節，但吾人將明白，在隨附請求項之範圍內可實施某些變化與修改。例如，應理解，出自此處所揭露之任何實施例的一或更多特徵可與此處所揭露之任何其他實施例的一或更多特徵相結合。因此，本案實施例係被視為例示性而非限制性，且所請內容並不受限於此處所給出的細節，而係可在所述實施例的範圍與等效設計內加以修改。

100:電漿處理系統 101:直接驅動式射頻(RF)電源 101A:第一直接驅動式RF信號產生器 101B:第二直接驅動式RF信號產生器 103:度量階層 105:RF功率接合階層 107:線圈組件階層 109:線圈組件 109A:第一外線圈繞組 109B:第二外線圈繞組 109C:第一內線圈繞組 109D:第二內線圈繞組 109I:內線圈 109O:外線圈 111:電漿處理腔室 113:窗 114:平台 115:度量殼體 117A:第一RF連接殼體 117B:第二RF連接殼體 119A:可移除式門 119B:可移除式門 121A:第一接合殼體 121B:第二接合殼體 123A:風扇 123B:風扇 125:線圈連接殼體 201:基板支架 202A1:連接器 202A2:連接器 202B1:連接器 202B2:連接器 202C1:連接器 202C2:連接器 202D1:連接器 202D2:連接器 203:基板 205:箭頭 207:箭頭 209:處理區域 211:電漿 301A:第一上RF連接結構 301B:第二上RF連接結構 302A:區域 302B:區域 303A:RF絕緣體結構 303B:RF絕緣體結構 401:T型內部區域 403:觀察孔 501A:第一RF跨接結構 501B:第二RF跨接結構 502A:出入開口 502B:出入開口 503A:第一上耦合結構 503B:第二上耦合結構 505A:第一下耦合結構 505B:第二下耦合結構 601A:箭頭 601B:箭頭 701:開放區域 703A:區域 703B:區域 705A:第一下RF連接結構 705B:第二下RF連接結構 707A:出入口 707B:出入口 801:第一電容器 801A:電容設定控制件 803:第二電容器 805:連接結構 807:連接結構 809:連接器 811:第一電容器 811A:電容設定控制件 813:第二電容器 813A:電容設定控制件 815:連接結構 817:連接結構 818:連接結構 819:連接器 821:連接器 851:開口 853:開口 855:開口 857:開口 901:第一有抗電路 903:參考接地電位 905:電連接 907:開口 909:開口 911:開口 1001:第二有抗電路 1003:電連接 1004:電連接 1101:第一導電結構 1103:第三導電結構 1105:第四導電結構 1107:第二導電結構 1109:第五導電結構 1502:輸入部 1503:成型控制信號 1504:輸出部 1505:反饋信號 1507:品質因子控制信號 1509:反饋信號 1511:箭頭 1513:箭頭 1515:箭頭 1601:操作 1603:操作 1605:操作 1702:控制器板 1703:成型控制信號 1704:控制器 1705:任意波形產生器 1706:信號產生器 1708:頻率輸入 1710:閘極驅動器子部分 1710A:閘極驅動器 1710B:閘極驅動器 1711:閘極驅動器 1712:電容器 1713:直流(DC)軌道 1714:電阻 1716:變壓器 1716A:主要繞組 1716B:次要繞組 1716C:次要繞組 1718:半橋場效電晶體(FET)電路 1718A:FET 1718B:FET 1719:導體 1720:電阻 1750:電壓與電流(VI)探測器 1752:電流(I)探測器 1772:電容器 1906:成型放大方形波形 1907:成型包絡線 1908:成型正弦波形 1908A:基本頻率正弦波形 1908B:較高階諧波頻率正弦波形 1908C:較高階諧波頻率正弦波形 2004:成型正弦波形 2006:成型包絡線 2010:成型正弦波形 2012:成型包絡線 2016:成型正弦波形 2018:成型包絡線 2020:成型正弦波形 2022:成型包絡線

依照某些實施例，圖1A顯示包含直接驅動式RF電源之電漿處理系統的等角視圖。

依照某些實施例，圖1B顯示圖1A之電漿處理系統的前視圖。

依照某些實施例，圖1C顯示圖1A之電漿處理系統的後視圖。

依照某些實施例，圖1D顯示圖1A之電漿處理系統的左側視圖。

依照某些實施例，圖1E顯示圖1A之電漿處理系統的右側視圖。

依照某些實施例，圖2A顯示線圈組件的俯視圖。

依照某些實施例，圖2B顯示透過電漿處理腔室所取得之垂直截面的圖。

依照某些實施例，圖3顯示電漿處理系統的等角視圖，其中，直接驅動式RF電源被移除以顯露出平台。

依照某些實施例，圖4A顯示電漿處理系統的等角視圖，其中，平台被移除以顯露出第一RF連接殼體內之區域、第二RF連接殼體內之區域、以及度量殼體之T型內部區域。

依照某些實施例，圖4B顯示電漿處理系統的俯視圖，其中，平台被移除。

依照某些實施例，圖5顯示朝向電漿處理系統的前面觀看之電漿處理系統的立體圖，其中，可移除式門以及平台被移除。

依照某些實施例，圖6顯示圖5之電漿處理系統的立體圖，其中，第一RF跨接結構係從第一上耦合結構與第一下耦合結構兩者加以移除，且其中，第二RF跨接結構係從第二上耦合結構與第二下耦合結構兩者加以移除。

依照某些實施例，圖7A顯示圖5之電漿處理系統的等角視圖，其中，移除第一RF連接殼體、第二RF連接殼體、度量殼體、平台、以及直接驅動式RF電源。

依照某些實施例，圖7B顯示圖7A之電漿處理系統的前視圖。

依照某些實施例，圖7C顯示圖7A之電漿處理系統的左側立體圖。

依照某些實施例，圖8顯示電漿處理系統的仰視圖，其中，第一接合殼體與第二接合殼體的底蓋被移除以顯示第一有抗(reactive)電路與第二有抗電路的構件。

依照某些實施例，圖9A顯示電路示意圖，其描繪RF功率從第一直接驅動式RF信號產生器透過第一有抗電路而傳輸至線圈組件的外線圈。

依照某些實施例，圖9B顯示如圖7A所示之電漿處理系統(從前左上視角觀看)的等角視圖，其中，第一接合殼體的壁被移除以顯露出第一有抗電路的構件，且其中，第二接合殼體的壁被移除以顯露出第二有抗電路的構件。

依照某些實施例，圖9C顯示如圖9B所示之電漿處理系統(從後左上視角觀看)的等角視圖。

依照某些實施例，圖10A顯示電路示意圖，其描繪RF功率從第二直接驅動式RF信號產生器透過第二有抗電路而傳輸至線圈組件的內線圈。

依照某些實施例，圖10B顯示如圖7A所示之電漿處理系統(從前右上視角觀看)的等角視圖，其中，第一接合殼體的壁被移除以顯露出第一有抗電路的構件，且其中，第二接合殼體的壁被移除以顯露出第二有抗電路的構件。

依照某些實施例，圖10C顯示如圖10B所示之電漿處理系統(從後右下視角觀看)的等角視圖。

依照某些實施例，圖11顯示如圖7A所示之電漿處理系統的俯視圖，其中，第一接合殼體的壁被移除以顯露出第一有抗電路的構件，且其中，第二接合殼體的壁被移除以顯露出第二有抗電路的構件。

依照某些實施例，圖12顯示第一有抗電路與外線圈之間的連接、以及第二有抗電路與內線圈之間的連接的立體圖(從前左上視角觀看)。

依照某些實施例，圖13顯示第一有抗電路的特寫立體圖(從前右上視角觀看)。

依照某些實施例，圖14顯示第二有抗電路的特寫立體圖(從前左上視角觀看)。

依照某些實施例，圖15顯示第一直接驅動式RF信號產生器與第二直接驅動式RF信號產生器之每一者如何透過對應之第一有抗電路或第二有抗電路連接至線圈組件的示意圖。

依照某些實施例，圖16顯示用以將RF功率從直接驅動式RF電源輸送至電漿處理腔室之方法的流程圖。

依照某些實施例，圖17顯示第一與第二直接驅動式RF信號產生器之每一者的示意圖。

依照某些實施例，圖18顯示實現橫越FET之電壓限制器之半橋FET電路的電路示意圖。

依照某些實施例，圖19A顯示隨時間變化之在第一/第二直接驅動式RF信號產生器之輸出端處所產生之示範成型放大方形波形(shaped-amplified square waveform)之參數的繪圖。

依照某些實施例，圖19B顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路之輸出端處所產生之示範成型正弦波形(shaped-sinusoidal waveform)之參數的繪圖。

依照某些實施例，圖20A顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路之輸出端處所產生之示範成型正弦波形之參數的繪圖。

依照某些實施例，圖20B顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路之輸出端處所產生之示範成型正弦波形之參數的繪圖。

依照某些實施例，圖20C顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路之輸出端處所產生之示範成型正弦波形之參數的繪圖。

依照某些實施例，圖20D顯示隨時間變化之在第一/第二有抗電路之輸出端處所產生之示範成型正弦波形之參數的繪圖。

100:電漿處理系統

101:直接驅動式射頻(RF)電源

101A:第一直接驅動式RF信號產生器

101B:第二直接驅動式RF信號產生器

103:度量階層

105:RF功率接合階層

107:線圈組件階層

109:線圈組件

111:電漿處理腔室

113:窗

114:平台

115:度量殼體

117A:第一RF連接殼體

119A:可移除式門

121A:第一接合殼體

121B:第二接合殼體

123A:風扇

125:線圈連接殼體

202A2:連接器

707A:出入口

Claims (26)

1. 一種用於射頻功率傳輸系統的接合系統，該射頻功率傳輸系統係用於一電漿處理腔室，該接合系統包含： 一第一端子，設置成連接至一射頻信號供應接腳，該射頻信號供應接腳係連接至一直接驅動式射頻信號產生器的一輸出端； 一第二端子，設置成連接至一線圈；以及 一有抗電路，連接在該第一端子與該第二端子之間，該有抗電路設置成在從該第一端子到該第二端子的路程中使一成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。
2. 如請求項1所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該有抗電路提供在從約-2500歐姆延伸到約-10歐姆之範圍內的電抗。
3. 如請求項1所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該有抗電路係在該第一端子與該第二端子之間提供在從約2500微微法拉延伸到約4500微微法拉之範圍內的電容。
4. 如請求項3所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該直接驅動式射頻信號產生器設置成供應具有約2百萬赫之頻率的該成型放大方形波形信號。
5. 如請求項1所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該有抗電路包含相互並聯連接的一可變電容器與一固定電容器。
6. 如請求項5所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該可變電容器的電容設定可在從約100微微法拉延伸到約2000微微法拉的範圍內進行調整。
7. 如請求項5所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該固定電容器的電容係在從約2000微微法拉延伸到約3500微微法拉的範圍內。
8. 如請求項1所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該有抗電路係在該第一端子與該第二端子之間提供在從約5微微法拉延伸到約1000微微法拉之範圍內的電容。
9. 如請求項8所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該直接驅動式射頻信號產生器設置成供應具有約13.56百萬赫之頻率的該成型放大方形波形信號。
10. 如請求項8所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，更包含： 一電容器，連接在該線圈的一接地回路端與一參考接地電位之間。
11. 如請求項10所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該電容器具有在從約200微微法拉延伸到約500微微法拉之範圍內的電容。
12. 如請求項1所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該第二端子係連接至該線圈的多個獨立繞組。
13. 如請求項1所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該有抗電路包含一可變電容器，且其中該接合系統包含連接至該可變電容器的一電容設定控制件，該電容設定控制件能夠進行該可變電容器之一電容設定的調整。
14. 如請求項13所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，其中該電容設定控制件包含一步進馬達，透過對該步進馬達之電控制信號的傳輸，該步進馬達能夠進行該可變電容器之該電容設定的調整。
15. 如請求項1所述之用於射頻功率傳輸系統的接合系統，更包含： 一接合殼體，於其中配置該有抗電路；以及 一冷卻風扇，設置成使空氣循環通過該接合殼體。
16. 一種用於電漿處理腔室的射頻功率傳輸系統，包含： 一直接驅動式射頻信號產生器； 一線圈；以及 一有抗電路，連接在該直接驅動式射頻信號產生器的一輸出端與該線圈之間，該有抗電路經連接以接收來自該直接驅動式射頻信號產生器之該輸出端的一成型放大方形波形信號，該有抗電路設置成在從該直接驅動式射頻信號產生器到該線圈的路程中使該成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號。
17. 如請求項16所述之用於電漿處理腔室的射頻功率傳輸系統，其中該有抗電路包含一可變電容器，該可變電容器具有一電容設定以使高峰量之射頻功率從該直接驅動式射頻信號產生器透過該有抗電路而傳輸至該線圈。
18. 如請求項16所述之用於電漿處理腔室的射頻功率傳輸系統，其中該有抗電路設置成實質上抵消經由該線圈而與該直接驅動式射頻信號產生器所連接之一負載的一電感性部分，以使得該負載主要為一電阻性負載。
19. 如請求項16所述之用於電漿處理腔室的射頻功率傳輸系統，其中該直接驅動式射頻信號產生器具有非50歐姆輸出阻抗。
20. 如請求項16所述之用於電漿處理腔室的射頻功率傳輸系統，其中該有抗電路設置成去除該成型放大方形波形信號的非基本諧波分量。
21. 如請求項16所述之用於電漿處理腔室的射頻功率傳輸系統，其中該成型放大方形波形信號具有約2百萬赫的頻率，且該有抗電路係在該直接驅動式射頻信號產生器的該輸出端與該線圈之間提供在從約2500微微法拉延伸到約4500微微法拉之範圍內的電容，或 其中該成型放大方形波形信號具有約13.56百萬赫的頻率，且該有抗電路係在該直接驅動式射頻信號產生器的該輸出端與該線圈之間提供在從約5微微法拉延伸到約1000微微法拉之範圍內的電容。
22. 一種將射頻功率從直接驅動式射頻電源輸送到電漿處理腔室的方法，包含下列步驟： 將一成型放大方形波形信號從一直接驅動式射頻信號產生器的一輸出端傳輸至一有抗電路，該有抗電路進行操作以使該成型放大方形波形信號轉變成一成型正弦信號； 將該成型正弦信號從該有抗電路的一輸出端傳輸至該電漿處理腔室的一線圈，該成型正弦信號將射頻功率傳送到該線圈；以及 調整該有抗電路內的一電容設定，以使高峰量之射頻功率從該直接驅動式射頻信號產生器透過該有抗電路而傳輸至該線圈。
23. 如請求項22所述之將射頻功率從直接驅動式射頻電源輸送到電漿處理腔室的方法，其中該直接驅動式射頻信號產生器具有非50歐姆輸出阻抗。
24. 如請求項22所述之將射頻功率從直接驅動式射頻電源輸送到電漿處理腔室的方法，其中該電容設定的調整實質上抵消經由該線圈而與該直接驅動式射頻信號產生器所連接之一負載的一電感性部分，以使得該負載主要為一電阻性負載。
25. 如請求項22所述之將射頻功率從直接驅動式射頻電源輸送到電漿處理腔室的方法，其中調整該電容設定之步驟去除該成型放大方形波形信號的非基本諧波分量。
26. 如請求項22所述之將射頻功率從直接驅動式射頻電源輸送到電漿處理腔室的方法，其中該成型放大方形波形信號具有約2 MHz的頻率，且該電容設定係在從約2500 pF延伸到約4500 pF的範圍內加以調整，或 其中該成型放大方形波形信號具有約13.56 MHz的頻率，且該電容設定係在從約5 pF延伸到約1000 pF的範圍內加以調整。

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