TW202350019A - 具有獨立式閘極驅動電力供應之可變電抗裝置 - Google Patents

Abstract

本揭示內容係關於一種用於一可變電抗匹配網路之開關電路系統，其可由利用電漿進行半導體處理之電漿產生系統使用。該開關電路系統可用於具有一第一級切換式匹配網路及一第二級機械調諧式匹配網路之一混合匹配網路內。該開關電路系統亦可用於電信應用、電漿雷射切割應用及/或RADAR/LIDAR實施中之可變電抗匹配。該開關電路系統包括自一主電力供應饋入之個別獨立式電力供應。該些個別獨立式電力供應自由該主電力供應供電之一主電力供應迴路接收電感性電力。電感耦接提供獨立式電力供應迴路以驅動用於一單個開關之電路系統。獨立式開關電路系統之多個個例用以自一連接控制器接收一數位信號。

Description

具有獨立式閘極驅動電力供應之可變電抗裝置

本申請案係關於一種具有獨立式閘極驅動電力供應之可變電抗裝置。

在半導體製造中，電漿處理腔室利用射頻（「RF」）電力來產生電漿。電漿典型地藉由電流以RF頻率交流產生並維持，其激發電漿腔室中所使用之源氣體並使其電離。電漿處理腔室可用於工業製程，諸如但不限於在半導體製程期間之材料表面處理或電漿蝕刻。為達成RF產生器與電漿負載之間的高效電力傳遞，阻抗匹配網路通常用於使負載阻抗與源阻抗（ 例如，50歐姆）匹配。

電漿腔室呈現可極大且快速地變化之電阻抗。RF電力產生器之輸出阻抗應緊密匹配於電漿腔室的快速變化之負載阻抗，以避免可在阻抗不匹配時出現的、電力返回至RF電力產生器之輸出電路系統中的損害反射。阻抗匹配裝置（ 例如，匹配網路）用以使電漿處理腔室之負載阻抗與RF電力產生器之輸出阻抗匹配。對於快速變化之負載阻抗，匹配網路必須因此動態地匹配阻抗。

在電漿腔室之一些實施方案中，低頻固態電容器使用連接至邏輯控制器之對稱碳化矽金屬氧化物半導體場效電晶體（MOSFET）開關以提供匹配。除MOSFET外或替代MOSFET，亦可使用其他電晶體類型。開關充當用以將例如電容器之電抗組件引入及引出電路的元件。此等開關及電抗元件可經配置為二元並聯配置，並且某一數目個此等裝置之致動引起裝置的調諧。所揭示之獨立式閘極驅動電力供應的配置提供對此類型開關之先前已知實施方案的改良。

應理解，提供背景以幫助理解本揭示內容，並且背景部分中無一者應解釋為承認關於本文中所描述之具體實例的先前技術。

在一具體實例中，提供一種開關電路系統，其包括用於電路內之各開關的獨立式電力供應。對各自使用來自主電力供應之磁性電感饋入的獨立式電力供應之使用，會在用於匹配網路中時（諸如用於可變電抗匹配網路中的獨立式電力供應）實現開關之改良功能。

下文參考隨附圖式更詳細地描述本揭示內容之此等及其他態樣。

將參考隨附圖式來描述本揭示內容之各種具體實例及態樣。以下描述及圖式說明本揭示內容且不應解釋為限制本揭示內容。描述大量特定細節以提供對本揭示內容之各種具體實例的透徹理解。然而，在某些情況下，並不描述熟知或習知細節以便提供對本揭示內容之具體實例的簡潔論述。如提供圖式之實踐中的標準，圖式未必按比例繪製，並且相同元件在不同視圖中具有相同參考編號。

揭示一種可變電抗裝置，其具有呈獨立式電感電力迴路形式之獨立式閘極驅動電力供應。部分地提供電力供應之隔離，此係因為開關直接與電抗元件串聯。在構造期間亦提供隔離作為對稱開關。在所揭示之設計中，用於各位元的閘極驅動器將彼此完全隔離且與主電力供應完全隔離。各場效電晶體（「FET」）之閘極及源極連接將以高度電流及電磁隔離致動，以防止一個開關的狀態影響其他附近開關中之任一者（ 例如，經由電干擾）。

在一些習知解決方案中，藉由使用變壓器或某一其他方法，將閘極驅動電路系統與開關隔離、以及將閘極驅動能量耦接至MOSFET或FET來達成隔離。相比之下，所揭示之隔離技術允許各開關具有獨立式電力供應，以向可變電抗裝置本端之閘極驅動電路系統提供電力。

出於高電力阻抗匹配之目的，所揭示之開關電路系統提供可變電抗裝置。開關電路系統係由可經切換以進出電路之並聯的若干固定電抗元件構成，此隨裝置之總電抗而變。在所揭示之具體實例中，此等獨立式電路中之各者由電抗元件及開關構成。電抗元件典型地為固定電容器，但亦可為電感器或電阻器。

開關電路系統之實施方案可使用對稱碳化矽MOSFET電路來構造，但可以類似隔離配置由其他類型之電晶體構造。在電漿產生系統（下文更詳細地論述）中，開關電路與電抗元件串聯，基本上浮動於傳入RF信號上，各開關之閘極驅動器將以電流方式且以電磁方式隔離，以防止任何開關或開關集合之致動影響其餘開關的狀態。

為輔助在如所揭示之總體開關電路系統的個別開關部分之間提供隔離，提供獨立式電力供應集合，以使得各開關之閘極驅動器被獨立地供電及致動。為了實現所揭示之隔離，恆定電流源經由單個主電力供應迴路泵送交流（「AC」）電流。此主電力供應迴路又經由至獨立式開關電力迴路之電感耦接而以磁性方式耦接至各閘極驅動電路系統集合。此形成變壓器，其中單個迴路係變壓器之初級線圈，並且存在與開關一樣多的次級（ 亦即，次級線圈）。各次級線圈提供經整流且經濾波以形成正（+）電壓軌及負（-）電壓軌，以用於閘極驅動之電力。在一些具體實例中，組態可經設定以提供正軌及接地（「GND」），或正軌及負軌。此等電力軌應用於閘極驅動電路系統，該閘極驅動電路系統包含隔離器及緩衝放大器，以提供高電流從而快速地將電荷掃出閘極，並且提供低輸出阻抗以減輕來自裝置中之米勒電容之回饋的影響。

所揭示之實施方案提供對個別獨立式電力供應的使用，該些電力供應允許閘極驅動電路系統（在所揭示之個別開關內部）儘可能簡單且穩固。典型地，隔離要求將指導閘極驅動變壓器之設計，該閘極驅動變壓器具有用以驅動變壓器之初級的額外電路系統，以及用以在自初級耦接之傳入AC信號中之次級處產生所要矩形脈衝的電路系統。

在高開關速度下之緊湊型變壓器及額外必需電路系統的設計，由於大部分設計之尺寸約束以及此類電路的寄生效應而具有挑戰性。使此問題更加複雜的係所討論之開關可浮動於數百或數千伏特之高頻RF上。因此，可能存在經由必須由閘極驅動電路系統處置之米勒電容的大量回饋。藉由如在所揭示之具體實例中進行而使整個閘極驅動電路浮動，不需要任何種類之變壓器或複雜電路系統。在一些實施方案中，可根據獨立式電力供應之軌道操作簡單隔離器及緩衝放大器，該隔離器獲取輸入信號且將其耦接至閘極，該緩衝放大器放大施加至閘極之電流。

本揭示內容論述在電漿處理系統之上下文中具有獨立式閘極驅動電力供應之可變閘極電抗裝置的實施方案。鑒於本揭示內容，其他用途亦為可能的且對於所屬技術領域中具有通常知識者應為顯而易見的。具體言之，使用用於可變電抗網路之電路的任何行業或應用可受益於所揭示之技術。舉例而言，電信應用、雷射切割應用及RADAR/LIDAR實施僅為可受益之若干可能行業。

在電漿處理期間，射頻（「RF」）產生器經由RF傳輸線及網路將RF交流電（「AC」）波傳輸至電漿處理腔室。為提供自RF產生器至電漿處理腔室之有效電力傳遞，匹配網路用以將由電漿腔室呈現之時變阻抗變換為RF產生器的最佳負載阻抗。

許多RF匹配網路具有可變電容器以及帶有控制可變電容器之電容值之微處理器的控制電路。可存在RF匹配網路之各種組態。在本文中，真空可變電容器可經界定為具有兩個同心金屬環之機電裝置，該些同心金屬環相對於彼此移動以改變電容。RF匹配網路內之可變電容器的值及尺寸可由電漿處理腔室之電力處置能力、操作頻率及阻抗範圍判定。

脈衝頻率調變（「Pulse-Frequency Modulation；PFM」）係用以在電漿處理系統中遞送電力之常用技術。在本文中，脈衝頻率調變係調變方法，其中載波波形之振幅在具有某一工作週期之某一頻率下在至少兩個離散電力位準之間變化。因而，以脈衝波形遞送之電力可影響電漿特性，該些電漿特性因此可使電漿腔室之電阻抗隨各脈衝波形變化。在各脈衝開始時，反射電力可產生峰值。

許多RF電漿產生系統採用多級脈衝以用於各種不同電力狀態。各電力狀態可與唯一阻抗相關聯，此係因為電漿之特性可基於遞送至電漿腔室之電力而改變。在電漿處理期間，電漿變化發生得極快（ 例如，以至多成千上萬赫茲之速率）。許多匹配網路，諸如具有真空可變電容器之網路，通常以約數百或數千毫秒作出反應。

因此，此等匹配網路中之許多者限於理解多級電力狀態（ 例如，高或低振幅）中之一者。舉例而言，對於雙級脈衝，匹配網路可鎖存高振幅或較低振幅狀態，且在另一狀態之持續時間內維持位置。此意謂系統將在一個狀態期間最佳地表現，且對於任何其他狀態次最佳地表現。

圖1係根據本揭示內容之系統及方法的混合匹配網路100之方塊圖。有利地，本文中所揭示之混合匹配網路100採用二級可調諧匹配網路。如所展示，混合匹配網路100在全部耦接至一或多個傳輸線105至108之RF輸入109、第一級匹配網路101（ 例如，開關網路）、第二級匹配網路103（ 例如，機械調諧式匹配網路）、感測器元件102及電漿腔室（ 例如，繪示為負載104）處自RF產生器（圖中未示）接收其RF輸入。在本文中，混合匹配網路100可經界定為多級匹配網路，其可同時或依序操作以將負載阻抗調諧為目標（ 例如，源）阻抗。

第一級匹配網路101可負責在RF波形之不同級期間與高速阻抗變化匹配，且可利用具有獨立式閘極驅動電力供應之所揭示可變電抗裝置。第二級匹配網路103可負責高Q阻抗變換。因此，在本揭示內容之若干實施方案中，大部分阻抗調諧係藉由第二級匹配網路103針對高Q變換執行，並且第一級匹配網路101可用以針對由脈衝波形、腔室條件變化或其他因素引起之低Q變換調諧系統阻抗。在本文中，高速變化經定義為超出與第二級匹配網路相關聯之控制迴路頻寬的阻抗變化。

第一級匹配網路可包括固定電容器及PIN二極體、碳化矽場效電晶體（「SiCFET」）、金屬氧化物場效電晶體（「MOSFET」）、絕緣閘雙極電晶體（「IGBT」）或雙極接面電晶體（「BJT」）電子開關，並且第二級匹配網路可包括真空可變電容器或空氣可變電容器，以及步進馬達、電刷直流電（「DC」）馬達、無電刷DC馬達，或AC馬達。

有利地，如本文中所揭示之混合匹配系統可減小高速、次級匹配網路（ 例如，第一級匹配網路103）上之壓力，且可輔助撥入匹配網路以將電漿系統調諧至目標阻抗。

在本文中，高Q或低Q係指高品質或低品質因數。Q因數經定義為儲存於系統中之能量與系統中所耗散之能量的量之比率。Q因數係無尺寸單位，且對於單個元件，表示為元件之電抗與其電阻之間的比率。在匹配網路中，最小Q因數係儲存最小量之能量以實現變換的組態。

在一些實施方案中，高Q阻抗變換係具有大於二之Q因數的阻抗變換，而低Q阻抗變換係具有小於二之Q因數的阻抗變換。

圖2A係可受益於所揭示之可變電抗裝置的混合匹配網路200拓樸之圖示。混合匹配網路200拓樸繪示第一級匹配網路201、第二級匹配網路202及耦接至其之感測器元件203。在一些實施方案中，大部分調諧係藉由第二級匹配網路202執行，而第一級匹配網路201可用以實施用於低等級及快速阻抗變化之「粗調諧」。圖2A中所繪示之混合匹配網路200拓樸未展示如將參考下文圖2B至圖2C更詳細地論述的用於開關端子210之獨立式電力供應。然而，圖2A之電路與圖2B至圖2C之電路的對比，應向所屬技術領域中具有通常知識者提供對所揭示之開關電路系統的完全理解，其中所繪示之其他元件相對於匹配網路總體維持其功能。

在第一級匹配網路201之輸出（ 例如，節點209/215）處感測到的電壓及電流，可用以在兩個級獨立地作用時同時引導該兩個級。RF電力係藉由RF產生器遞送至系統輸入節點208，該RF電力藉助於混合匹配網路200遞送至電漿腔室（圖中未示）。

在所展示之實施方案中，第一級匹配網路201包括阻抗變壓器217，其中在阻抗變壓器217之兩側上具有開關端子210（ 例如，連接至電容器作為電抗元件之開關）的組205、206。總體而言，阻抗變壓器217及開關端子210（ 例如，切換式電容器）之組205、206，向第一級匹配網路201提供匹配指定範圍內之阻抗的靈活性。阻抗變壓器217可包括集總元件pi網路或分散式網路（諸如傳輸線），以達成所要阻抗變換。舉例而言，阻抗變壓器217可包括pi網路區段以執行步升及步降阻抗變換兩者，以調諧至目標阻抗。

第一級之指定範圍係可基於應用程式及裝置在給定頻率及電力位準下之可用性而進行的設計選擇。選擇窄範圍可針對給定頻率及電力位準限制對第一級之壓力，並且亦限制其可使用之應用。選擇大範圍具有相反結果。在任一情況下，系統可類似地起作用。

因此，阻抗變壓器217可結合開關端子210（ 例如，切換式電容器）之組205、206使用以調諧阻抗。阻抗變壓器217可藉由插入具有適當電長度及特性阻抗之傳輸線之區段來實現。舉例而言，四分之一波長阻抗變壓器可用以匹配實阻抗。然而，複雜負載阻抗亦可藉由添加串聯或分流電抗組件而變換為實阻抗。值得注意地，視變換及應用之品質因數Q而定，四分之一波長變壓器可提供特定操作頻率下之匹配以及跨越一個倍頻程或更少之頻寬的可接受匹配。

在圖2A中所展示之實施方案中，阻抗變壓器217包括集總元件pi網路。阻抗變壓器217執行與傳輸線或波導相同之阻抗變換，且可在較低頻率下變得更加緊湊但提供更有限頻寬。在一個實施方案中，集總元件之阻抗變壓器217由除了串聯分支中之電感器216以外的分流網路分支中之電容器213、214組成。

開關212之組205、206各自包括個別（ 例如，RF）開關端子210（在開關212之各個各別組205、206中），該開關端子210包括開關212及電抗調諧元件221，其允許第一級匹配多種負載阻抗。在一些實施方案中，可參考儲存於混合匹配網路200之記憶體元件（圖中未示）中的查找表以判定開關212之狀態，以將第一級的輸出阻抗共同地調諧至第二級匹配網路之經計算輸入阻抗的複共軛。在圖2A中所展示之實施方案中，組205、206各自包括開關212之四個開關端子210，及因此八個開關端子210以實現阻抗調諧。如將關於圖2B及圖2C更詳細地描述，用於開關端子210之電路系統可經變更以具有用於開關212之各個例的獨立式電力供應。

另外，開關致動器204針對開關端子210之各組205、206而耦接至各開關端子210。在本文中，開關致動器經定義為負責藉由接合（ 例如，閉合）或釋放（ 例如，斷開）該開關端子210中之開關212、來將開關端子210引入及引出電路的系統之部分。開關致動器204可藉由電、磁性、光學或機械構件耦接至開關端子210之組205、206。在所展示之實施方案中，開關致動器204耦接至開關端子210之組205、206中的八個開關212。另外，開關致動器204耦接至感測器元件203。感測器元件203可操作開關致動器204以接合第一級匹配網路201。

開關端子210之組205、206的開關212之狀態可以二進位格式表示。舉例而言，在組205之開關212全部閉合且組206之開關212斷開的情況下，第一級匹配網路201可表示為[1111 0000]。同樣地，在組205、206之開關212的第一半斷開且組205、206之開關212之第二半閉合的情況下，第一級匹配網路201可表示為[0011 0011]。在一個實施方案中，查找表可用於使開關端子210之恰當組態狀態與來自感測器元件203之讀數相關。在此情況下，在已接收並處理感測器資料之後，開關端子210可經致動至將第一級之輸入節點208處之反射係數（ 例如，γ）最小化的狀態集合。

如所展示，感測器元件203耦接至第二級匹配網路202之輸入215。感測器元件203可偵測電壓及電流，或前向及反射之耦接波。感測器元件203可為電壓及電流感測器，或偵測電壓、電流、前向或反射波形之雙向耦接器。特別地，此具體實例中之感測器元件203量測電壓及電流，且計算在相位及量值兩者上所量測電壓與電流之間的關係。此外，感測器元件203可偵測電漿腔室阻抗之高速變化，且可使用由高速變化引起之阻抗變化來接合第一級匹配網路201。

受益於本揭示內容，所屬技術領域中具有通常知識者應理解，匹配網路中之特定節點處的電壓及電流波形之量值比及相位關係，可用以導引自動匹配網路中之可調諧元件。在此情況下，顯著態樣為感測器之位置，及其搜集之資訊的類型。感測器元件203在系統中所存在於之節點處的此等數量之量值比及相位關係，允許吾等驅動第二級匹配網路匹配網路、以及同時致動第一級匹配網路中之開關端子210。

在此實施方案中，量值及相位用以驅動第二級匹配網路匹配網路中之可調諧元件，並且彼等相同值用以計算第二級匹配網路之輸入阻抗，該輸入阻抗係第一級匹配網路的負載阻抗。當計算出此阻抗時，開關端子210經致動以使得第一級之輸出阻抗係所計算負載阻抗之複共軛。此等操作同時且獨立地發生。

當第二級匹配網路202自行調整其可調諧元件，以實現查看其輸入215之γ的最小化時，其不斷地在第一級之輸入處呈現某一負載。因此，在其中查看節點215之阻抗大致為開關端子210的可用組態中之一者之複共軛的任何情況下，第一級可將查看輸入節點208之γ最小化，該輸入節點係混合匹配系統之輸入。當第二級匹配網路在節點215處朝向最小γ連續驅動時，第一級可繼續致動開關端子210以維持輸入節點208處之最佳阻抗匹配。

圖2A亦展示第二級匹配網路202之圖示。在一些實施方案中，第二級匹配網路202可類似於習知匹配網路而經組態。舉例而言，第二級匹配網路202可包括一或多個可變電容器218、219及電感器220。可變電容器218、219可例如藉由機械構件（ 例如，使用馬達211）中之導螺桿（圖中未示）來調整以變換由電漿腔室（圖中未示）呈現的阻抗，從而匹配目標阻抗（ 例如，源阻抗，典型地為50歐姆）。

現參考圖2B至圖2C，圖2B繪示對可用於第一級（開關）匹配網路中之一些開關電路系統的變化。圖2C繪示來自圖2B中所展示之視圖的單個開關之放大視圖。如上文所提及，可藉由針對可變電抗裝置內之不同開關提供電力隔離來實現益處，如圖2B中所繪示，其中各電力迴路262A至262D彼此隔離。

圖2B之開關電路系統250經由資料匯流排252連接至控制器251。控制器251可為處理器、數位信號處理器（「DSP」）、微處理器或某一其他類型之電腦處理器。如上文所提及，開關電路系統250與控制器251之間的資料信號（經由資料匯流排252）可為形成可變電抗裝置內之閘極的開關狀態之指示的二進位位元。該資料信號可由控制器251經由資料匯流排252以電信號或光信號形式提供。若資料匯流排252以光學方式實施，則可沿著資料信號路徑在某處提供用以將信號自電轉換成光學之光學斷點（例如，用以提供光學隔離之裝置）。在一些情況下，至光學信號之轉換可減輕對資料信號（若資料信號為電的）造成的或由該資料信號引起的進一步干擾。圖2B之控制器251提供與來自圖2A的開關致動器204及感測器元件203之組合類似的功能性。實情為，進入開關致動器204之個別引線207的集合係諸如資料匯流排252等資料匯流排之另一表示。

在圖2B中，開關電路系統250亦連接至獨立式閘極驅動電力供應單元（「PSU」）260。如所繪示，電感性電路電力迴路261自PSU 260輸出，且提供如同平行線263所指示之電感性電力以指示電力迴路之間的磁耦接。如所繪示，平行線263鄰近於一系列電感拾取器，該一系列電感拾取器表示如同在獨立式電力迴路262C中之線圈264所指示的變壓器之第二線圈。重要地，應注意，電力迴路262A、262B、262C及262D中之各者由於實體分離而彼此隔離，且經由電感耦接與主電力供應隔離。因此，各電力迴路262A至262D向來自針對開關電路系統250繪示之複數個開關（ 亦即，開關(0)、開關(1)……開關(N-1)及開關(N)）的各別一個（且僅一個）開關255提供電力。

與各開關255相關聯的為接地256、電抗元件254之信號、至資料匯流排252之連接、以及至相關聯獨立式電力迴路262A至262D的連接。在此實例中，電抗元件254繪示為電容器。然而，在其他實施方案中，電抗元件可為電感器、電阻器或某一其他類型之電路系統。各電抗元件254亦連接至節點253，該節點在所有本文之電抗元件（254）上共用。

在使用中，PSU 260產生穿過迴路（ 例如，電力迴路261）之恆定AC電流，該迴路磁耦接至用於一系列個別開關255中之各者的個別電力迴路（ 例如，電力迴路262A至262D中之各別一者）。此等開關255將接通或斷開（ 例如，基於經由資料匯流排252自控制器251接收1或0之信號）。已判定為有益的係，針對在個別開關255可上下浮動於高電壓或該開關可拉至接地的情況而跨越電力供應迴路具有獨立性。此外，跨越不同開關可存在高差分電壓。具體言之，來自與開關(0)相關聯之點265A的差分電壓相對於與開關(1)相關聯之點265B可為較高的。

圖2C繪示（在較大比例下）視圖275，其為可能自圖2B中所展示之開關電路系統250提取的個別開關。在開關255內部存在構成前述閘極驅動電路系統之不同元件，以執行整流器濾波、放大 等。在此實例中，此電路系統驅動對稱場效變壓器（FET）開關之閘極。然而，開關255之內部零件可基於實施方案而變化且將不進一步論述。值得注意的係，無論開關255之內部零件可為何物，該些內部零件皆被提供來自個別及獨立式電力迴路262的電力，該電力迴路自線圈264及其與平行線263之關聯接收電力。開關255之各個例可經設定為由來自控制器251之控制信號指示。

轉向圖3，展示了射頻電漿處理裝置300（其可使用根據本揭示內容之具體實例的開關電路系統及匹配網路來實施）之示意性表示。在此具體實例中，射頻電漿處理裝置300包括射頻產生器305。射頻產生器305經組態以將電力提供至反應腔室310。射頻產生器305可以約400 KHz與約150 MHz之間的射頻提供電力。在某些具體實例中，第二射頻產生器（圖中未示）亦可存在於射頻電漿處理裝置300內，且可以與射頻產生器305相同、比其低或比其高之射頻提供電力。

反應腔室310可包括允許處理製造操作之各種組件，諸如與半導體行業相關聯之彼等組件。反應腔室310可包括用於量測發生在反應腔室310內之某些性質的一或多個感測器（圖中未示）。反應腔室310亦可包括底座（圖中亦未示），待製造之基板可在操作期間置放於該底座上。反應腔室310亦可包括或以其他方式連接至線圈（未個別地展示），諸如以上所論述之彼等線圈，以及蓮蓬頭 等。

射頻電漿處理裝置300亦可包括匹配網路315（匹配網路200之實例在上文繪示及論述）。匹配網路315可位於射頻產生器305與反應腔室310之間。匹配網路315可包括可變電容器（圖中未示）以及其他組件，用以平衡射頻產生器305與反應腔室310之間的阻抗，如上文更詳細地論述。在操作期間，可 例如藉由調整電容器位置而調諧匹配網路，以便提供匹配阻抗。

在操作期間，當電力自射頻產生器305供應至反應腔室310內之電漿（圖中未示）時，可能發生諸如電力可自反應腔室310反射的狀況。此反射電力可引發非所要狀況，其引發低效處理、損壞基板、損壞射頻電漿處理裝置300之組件及其類似者。為了解析該狀況且改良射頻處理裝置300之可操作性，調諧模組337包括可程式化邏輯控制器（「PLC」）335，該可程式化邏輯控制器335可將命令提供至匹配網路315以調整電容器位置，從而提供匹配阻抗以最小化反射電力。可程式化邏輯控制器335可連接至儲存裝置340，以儲存在操作期間獲得之此等命令或資料。

在操作期間，可程式化邏輯控制器335可識別匹配網路315內之電容器。識別可自動地發生或由操作者控制。連同識別電容器，可量測整個匹配網路之阻抗。量測整個匹配網路315之阻抗（ 例如，藉由使用貫穿匹配網路分佈之感測器中之一或多者）可包括量測匹配網路315內之一或多個電容器及/或其他組件的複數個阻抗值。電容器可接著自表示在其可用範圍內之最小電容之點的零階值驅動至較高階值以增加其電容，且從而調諧網路（ 例如，減少電力反射）。

儘管本揭示內容可能已參考其各種具體實例進行展示及描述，但所屬技術領域中具有通常知識者將理解，可在不脫離由隨附申請專利範圍及其等效物所界定之本揭示內容的精神及範圍下，在其中進行形式及細節上之各種改變。換言之，本說明書及圖式中所揭示之各種例示性具體實例僅為用以便於理解本揭示內容之各種態樣的特定具體實例，且不意欲限制本揭示內容之範圍。舉例而言，可在不脫離本揭示內容之範圍及精神的情況下修改或改變步驟之特定排序。因此，本揭示內容之範圍不由本揭示內容之實施方式界定而由所附申請專利範圍界定，且範圍內的所有差異應解釋為包括於本揭示內容中。

100:混合匹配網路 101:第一級匹配網路 102:感測器元件 103:第二級匹配網路 104:負載 105:傳輸線 106:傳輸線 107:傳輸線 108:傳輸線 109:RF輸入 200:混合匹配網路 201:第一級匹配網路 202:第二級匹配網路 203:感測器元件 204:開關致動器 205:組 206:組 207:引線 208:輸入節點 209:節點 210:開關端子 211:馬達 212:開關 213:電容器 214:電容器 215:節點/輸入 216:電感器 217:阻抗變壓器 218:可變電容器 219:可變電容器 220:電感器 221:電抗調諧元件 250:開關電路系統 251:控制器 252:資料匯流排 253:節點 254:電抗元件 255:開關 256:接地 260:獨立式閘極驅動電力供應單元/PSU 261:電力迴路 262:電力迴路 262A:電力迴路 262B:電力迴路 262C:電力迴路 262D:電力迴路 263:平行線 264:線圈 265A:點 265B:點 275:視圖 300:射頻電漿處理裝置 305:射頻產生器 310:反應腔室 315:匹配網路 335:可程式化邏輯控制器 337:調諧模組 340:儲存裝置

[圖1]係根據本揭示內容之混合匹配網路的方塊圖。

[圖2A]係根據本揭示內容之混合匹配網路拓樸的圖示。

[圖2B]係根據本揭示內容之包括具有獨立式閘極驅動電力供應之可變電抗裝置的混合匹配網路拓樸之第一級的一部分之圖示。

[圖2C]係圖2B之可變電抗裝置之單個開關部分的放大。

[圖3]係根據本揭示內容之具體實例的電漿處理裝置之示意性表示。

100:混合匹配網路

101:第一級匹配網路

102:感測器元件

103:第二級匹配網路

104:負載

105:傳輸線

106:傳輸線

107:傳輸線

108:傳輸線

109:RF輸入

Claims (20)

1. 一種開關電路，其包含： 複數個開關元件，其用以各自自一控制器接收一輸出信號； 複數個電抗元件，各電抗元件連接至該複數個開關元件中之一各別者；以及 一主電力供應，其電感耦接至複數個個別獨立式電力供應迴路，該些個別獨立式電力供應迴路中之各者連接至該複數個開關元件中之該各別者。
2. 如請求項1之開關電路，其中經由一資料匯流排自該控制器提供該輸出信號。
3. 如請求項2之開關電路，其中該資料匯流排係一光學資料匯流排。
4. 如請求項3之開關電路，其進一步包含： 一光學隔離之連接，其定位於該複數個開關元件中之各者與該資料匯流排之間，該資料匯流排將該複數個開關元件連接至該控制器。
5. 如請求項2之開關電路，其中該複數個開關元件經由該資料匯流排共同地接收一二進位信號。
6. 如請求項1之開關電路，其中： 該複數個開關元件中之各者包括驅動電路系統，該驅動電路系統包含： 一整流器， 一或多個濾波器；以及 一放大器。
7. 如請求項1之開關電路，其中該複數個電抗元件包括複數個電容器。
8. 如請求項1之開關電路，其中該複數個電抗元件包括複數個電感器、電阻器，或其一組合。
9. 如請求項1之開關電路，其進一步包含： 一主電力迴路，其包括藉由一電力供應單元供電之一初級線圈，該初級線圈電感耦接至各自包括於該些個別獨立式電力供應迴路中之一者中的複數個次級線圈。
10. 一種混合匹配網路，其包含： 一多級可調諧匹配網路，其包括一第一級切換式匹配網路及一第二級機械調諧式匹配網路； 一感測器，其電連接於該第一級切換式網路與該第二級機械調諧式網路之間，該感測器用以判定一電信號之相位及量值；以及 一負載，其電連接至該第二級機械調諧式匹配網路， 其中該第一級切換式匹配網路包括一開關電路，該開關電路包含： 複數個開關元件，其用以各自自一控制器接收一輸出信號； 複數個電抗元件，其各自連接至該複數個開關元件中之一各別者；以及 一主電力供應，其電感耦接至複數個個別獨立式電力供應迴路，該些個別獨立式電力供應迴路中之各者連接至該複數個開關元件中之該各別者。
11. 如請求項10之混合匹配網路，其中經由一資料匯流排自該控制器提供該輸出信號。
12. 如請求項11之混合匹配網路，其中該複數個開關元件經由該資料匯流排共同地接收二進位信號之一集合。
13. 如請求項10之混合匹配網路，其中： 該複數個開關元件中之各者包括驅動電路系統，該驅動電路系統包含： 一整流器， 一或多個濾波器；以及 一放大器。
14. 如請求項10之混合匹配網路，其中該複數個電抗元件包括複數個電容器。
15. 如請求項10之混合匹配網路，其中該複數個電抗元件包括複數個電感器、電阻器，或其一組合。
16. 如請求項10之混合匹配網路，其進一步包含： 一主電力迴路，其包括藉由一電力供應單元供電之一初級線圈，該初級線圈電感耦接至各自包括於該些個別獨立式電力供應迴路中之一者中的複數個次級線圈。
17. 一種射頻電漿處理裝置，其包含： 一反應腔室； 一射頻產生器，其用以將射頻電力供應至該反應腔室中之一電漿； 一多級可調諧匹配網路，其包括一第一級切換式匹配網路及一第二級機械調諧式匹配網路； 一感測器，其電連接於該第一級切換式網路與該第二級機械調諧式網路之間，該感測器用以判定一電信號之相位及量值；以及 來自該反應腔室之一負載，其電連接至該第二級機械調諧式匹配網路， 該第一級切換式匹配網路包括一開關電路，該開關電路包含： 複數個開關元件，其用以各自自一控制器接收一輸出信號； 複數個電抗元件，各電抗元件連接至該複數個開關元件中之一各別者；以及 一主電力供應，其電感耦接至複數個個別獨立式電力供應迴路，該些個別獨立式電力供應迴路中之各者連接至該複數個開關元件中之該各別者。
18. 如請求項17之射頻電漿處理裝置，其中經由一資料匯流排自該控制器提供該輸出信號。
19. 如請求項17之射頻電漿處理裝置，其中： 該複數個開關元件中之各者包括驅動電路系統，該驅動電路系統包含： 一整流器， 一或多個濾波器；以及 一放大器。
20. 如請求項17之射頻電漿處理裝置，其中該開關電路進一步包含： 一主電力迴路，其包括藉由一電力供應單元供電之一初級線圈，該初級線圈電感耦接至各自包括於該些個別獨立式電力供應迴路中之一者中的複數個次級線圈。