TW202412138A - 用於偏壓供應器之主動切換通路時間控制 - Google Patents

用於偏壓供應器之主動切換通路時間控制 Download PDF

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Abstract

本發明揭示偏壓供應器及電漿處理系統。一種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相對於該返回節點在該輸出節點處提供一對應電流波形。一時序參數估計器接收該電壓波形及該電流波形之一完整循環的一數位表示，且基於該電流波形在自一正峰值電流值下降之後超越一臨限電流值的一超越時間產生一脈寬控制信號以控制該開關網路。

Description

用於偏壓供應器之主動切換通路時間控制
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。該偏壓供應器包含耦接至一輸出節點及一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相對於該返回節點在該輸出節點處施加一非對稱週期性電壓波形及一對應電流波形。一時序參數估計器經建構以接收該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之一完整循環的一數位表示，且基於該電流波形在自一正峰值電流值下降之後超越一臨限電流值的一第一超越時間產生一脈寬控制信號。一閘極驅動信號產生器經建構以回應於自該時序參數估計器接收到之該脈寬控制信號而將一閘極驅動信號提供至該開關網路的至少一個開關，以控制相對於該返回節點至該輸出節點的該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之施加。
又一態樣可經特性化為一種用於施加一週期性電壓之方法。該方法包含相對於一偏壓供應器之一返回節點在一輸出節點處施加一非對稱週期性電壓波形並提供一對應電流波形。接收該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之數位表示，且基於該電流波形在自一正峰值電流值下降之後超越一臨限電流值的一第一超越時間產生一脈寬控制信號。回應於該脈寬控制信號而將一閘極驅動信號提供至該開關網路之至少一個開關，以控制該非對稱週期性電壓波形之施加。
本文所揭示之另一態樣為一種施加一週期性電壓之偏壓供應器，其包含一輸出節點、一返回節點及用於相對於該返回節點在該輸出節點處施加一非對稱週期性電壓波形及一對應電流波形之構件。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及該電流波形之一完整循環的一數位表示，且基於該電流波形在自一正峰值電流值下降之後超越一臨限電流值的一第一超越時間來產生一脈寬控制信號。另外，該偏壓供應器包含一閘極驅動信號產生器，該閘極驅動信號產生器經建構以回應於自該時序參數估計器接收到之該脈寬控制信號而將一閘極驅動信號提供至該開關網路的至少一個開關，以控制相對於該返回節點至該輸出節點的該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之施加。
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。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V supply）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V rail）。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V out。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）之表面處之護皮電壓V s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，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、度量衡區段620及數位控制區段622。一般而言，度量衡區段620接收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之輸出電流i out及輸出節點210與返回節點212之間的電壓V out。儘管不需要，但返回節點可為接地連接。
度量衡區段620可自一或多個偏壓供應器信號線624接收信號。偏壓供應器信號線624可輸送指示諸如補償電流I comp、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之電流，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V out。回應於接收到電力相關信號，度量衡區段620取樣並數位化電力相關信號。舉例而言，度量衡區段620可提供非對稱週期性電壓波形V out、輸出電流波形i out及/或補償電流i comp之完整數位表示。
度量衡區段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，但度量衡區段620可部分由場可程式化閘陣列實現，且數位控制區段622可由執行儲存於非暫時性媒體中（以實行數位控制區段622之功能）之程式碼的一或多個處理器實現。硬體、軟體及韌體之其他組合可用以實現度量衡區段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V out、輸出電流波形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V out、輸出電流i out及/或補償電流i comp之數位表示提供至資料處理模組630，該資料處理模組可進一步處理非對稱週期性電壓波形V out、輸出電流波形i out及/或補償電流i comp之數位表示以提供護皮電壓V s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E ion、V step、∆E ion、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 ion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。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。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。誤差信號（error1及error2）可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電壓波形V out及輸出電流波形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且設定脈寬以使開關在彼時間或之後斷開（關斷），以便減少切換相關之損耗；因此，開關之通路時間亦受到控制。時序參數估計器634亦可判定t reset（圖4及圖5中所展示），且t reset之值可經由資料報告組件631而報告且經提供至資料處理模組630。時序參數估計器634可藉由執行儲存於非暫時性媒體中之程式碼之一或多個處理器及/或硬體、軟體及韌體之其他組合來實現。
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及S2（以控制開關S1及S2接通及關斷之時間）（在單供應器建構中）。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可提供光學信號。
接下來參看圖5，展示描繪用於圖2之偏壓供應器208之控制系統的方塊圖，其中該偏壓供應器208包括呈雙供應器建構之第一電力供應器（V supply）216及第二電力供應器（V rail供應器）218。開關網路220可包含包括一或兩個開關之多種不同拓樸，如下文將描述。
如圖4及圖5中所展示，控制系統可包含用以控制V supply及V rail之DC電壓之兩個控制「旋鈕」。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V rail以達成合乎需要的離子能量eV之先前方法形成對比。在圖5中所描繪之方法中，第一電力供應器216（V supply）之電壓及第二電力供應器（V rail）之電壓可基於以下一般關係來控制： 其中： ，其中Vramp = vout(t3) - vout(t4)； ，其中Cstr=Cstr0+Cstr1； ；且 ，其中Tsw為切換週期（自t 4至t 0）。
在此控制方法中，第一設定點可為離子能量設定點E ion _ set，且第二設定點可用於離子能量之散佈（亦被稱作分佈）Δ Eion _ set（E ion _ set及Δ Eion _ set兩者皆展示於圖5中）。資料處理模組630可基於自度量衡區段620接收之輸出電流波形i out及電壓波形V out的數位表示來計算E ion及Δ Eion。如所展示，第一比較器638可基於第一設定點E ion _ set與E ion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Δ Eion _ set與Δ Eion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）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可基於自度量衡區段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。
控制系統可包含兩個補償器：第一補償器1132A及第二補償器1132B。第一補償器1132A可接收第一誤差信號error1，且產生信號V supply _ 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V rail _ 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可斷開（關斷）偏壓供應器208之開關（因此，控制偏壓供應器208之開關的通路時間）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。
接下來參看圖6，展示描繪用於圖2之偏壓供應器208之控制系統的方塊圖，其中偏壓供應器208僅包括呈單供應器建構之第一電力供應器216（V supply）。開關網路220可包含包括一或兩個開關之多種不同拓樸，如下文將描述。針對單供應器建構之圖6之控制系統與針對雙供應器建構之圖5之控制系統幾乎相同，其例外之處在於：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（而非提供信號Vrail_set以控制第二電力供應器218（如在圖5中），此係由於圖6之控制系統係單供應器建構）。另一選項，如圖6中一般化，一個MIMO補償器632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。
接下來參看圖7A、圖7B及圖8，展示具有可實施於偏壓供應器208（圖2）之開關網路220中之單開關建構的開關網路之實例。圖7A及圖7B描繪可以單供應器建構實施之單開關建構，亦即，其中偏壓供應器208僅包括第一電力供應器216且由關聯之單供應器控制系統（諸如圖6之單供應器控制系統）控制。圖8描繪可以雙供應器建構實施的單開關建構，亦即，其中偏壓供應器208包括第一電力供應器216及第二電力供應器218且由關聯之雙供應器控制系統（諸如圖5之雙供應器控制系統）控制。
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學切換信號。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）。
現在參看圖7A，展示描繪開關網路1820B之示意圖，該開關網路為具有單一開關S1之切換區段220之實例且可結合單供應器建構而部署，在該單供應器建構中，偏壓供應器208僅包括第一電力供應器216且由關聯之單供應器控制系統（諸如圖6之單供應器控制系統）控制。如圖7A中所展示，第一電感器L1耦接於節點1870與輸出節點210之間。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。
現在參看圖7B，展示描繪開關網路1820C之示意圖，該開關網路為具有單一開關S1之切換區段220之另一實例且可結合單供應器建構而部署，在該單供應器建構中，偏壓供應器208僅包括第一電力供應器216且由關聯之單供應器控制系統（諸如圖6之單供應器控制系統）控制。如圖7B中所展示，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。
現在參看圖8，展示描繪開關網路1420B之示意圖，該開關網路為具有單一開關S1之切換區段220之實例且可結合雙供應器建構而部署，在該雙供應器建構中，偏壓供應器208包括第一電力供應器216及第二電力供應器218且由關聯之雙供應器控制系統（諸如圖5之雙供應器控制系統）控制。如圖8中所展示，開關網路1420B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。開關網路1420B亦包含輸出節點210與返回節點212之間的第二電流路徑（針對電流iD2），其包含第二二極體D2及電感器L2。
亦應認識到，因為開關S1、二極體D1及電感器L1串聯地配置，所以可改變其中開關S1、二極體D1及電感器L1定位之次序。另外，在圖7B及圖8中，可調換配置L2及D2的次序。
現在參看圖9，展示示出偏壓供應器之態樣的曲線圖及時序圖，該等偏壓供應器包含具有單一開關之開關網路，諸如圖7A、圖7B及圖8之開關網路。如圖9中所展示，開關S1閉合（接通）且接著斷開（關斷）歷時閘極驅動脈寬信號之持續時間，以便產生輸出電流波形i out、非對稱週期性輸出電壓波形V out及護皮電壓波形V s。
圖9之非對稱週期性電流及電壓波形之完整循環自時間t 0至t 4延伸。當開關S1閉合（接通）時，非對稱週期性輸出電壓波形V out之第一部分在時間t 0自第一負電壓上升至時間t 1（t 1=t 2）時之正峰值電壓位準。輸出電壓波形V out之第二部分自正峰值電壓位準下降一定量Vstep至時間t 3時之第三（負）電壓位準。如將在下文中解釋，開關S1在時間t 3時或之前斷開（關斷）。在時間t 3至t 4期間，非對稱週期性電壓V out之第三（負斜變）部分穩定且負地斜坡下降，直至開關S1在時間t 4再次閉合（接通）為止。
當開關S1閉合（接通）時，輸出電流波形i out之第一部分在時間t 0自臨限值流值上升至正峰值電流值。輸出電流波形i out之第二部分自正峰值電流值下降，在時間t 1（t 1=t 2）第一次超越臨限電流值，且在相反方向上達到負峰值電流值。應認識到，正峰值電流值與負峰值電流值之絕對值可不同。如下文將解釋，開關S1在臨限電流值之第一次超越時間時或之後斷開（關斷）。輸出電流波形i out之第三部分接著自負峰值電流值上升以再次在時間t 3達到臨限電流值。自時間t 3至t 4，輸出電流波形i out之第四部分變平且最終達到-I o。
電壓波形V out產生護皮電壓波形V s，其通常為負以便吸引離子而撞擊工件之表面以使得能夠蝕刻工件103。在時間t 0至t 1（t 1=t 2）期間，非對稱週期性電壓波形V out之第一部分使得護皮電壓V s接近正電壓以排斥正電荷，正電荷在工件之表面保持處於負電壓時累積於工件之表面上。在時間t 2至t3期間，非對稱週期性電壓波形V out之第二部分下降一定量V step且使得護皮電壓V s變成所要負電壓（或電壓範圍）以達成達成所要離子能量的離子通量。V step對應於在t 3時產生處於任何能量位準-E ion之離子的護皮電壓。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時，產生處於-(E ion+Δ Eion)之能量位準的離子。
圖9中亦展示時間t reset（在時間t 0與t 3之間）及t ramp（在時間t 3與t 4之間）。如所展示，t reset涵蓋包括非對稱週期性電壓波形V out之第一部分及第二部分兩者的時間，且t ramp包括電壓波形V out之第三斜變部分。
圖9中亦展示圖2中所提及之補償電流I comp之實例。在非對稱週期性電壓函數V out之整個施加中可提供補償電流I comp，且I out在非對稱週期性電壓波形之第三部分期間（在t ramp期間）可能或可能不等於I comp。補償電流I comp可補償電漿腔室101中之離子電流。在無補償電流i comp之情況下，護皮電壓V s可逐漸改變以在非對稱週期性電壓之第三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。然而，在一些變化中，補償電流i comp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9中所描繪之操作模式中，補償電流I comp提供與電壓波形V out之第三（負斜變）部分對應地負斜變之護皮電壓V s。
可調整非對稱週期性電壓波形V out之基本週期（自t 0至t 4）以調整離子能量之散佈。如圖9中所展示，在非對稱週期性電壓波形V out之第一部分及第二部分期間在時間t 0與t 3之間發生完整電流循環。且完整電流循環之間的時間係t 3與t 4之間的時間t ramp。本揭示內容之態樣解決如何調整輸出電流I out以補償離子電流I ion的問題。本揭示內容之另一態樣解決如何調整電漿腔室中之離子能量位準及離子能量分佈的問題。
為了控制具有單開關網路之偏壓供應器，時序參數估計器634可偵測輸出電流i out何時反轉（超越臨限電流值），且可產生脈寬信號至閘極驅動信號產生器636以使得開關S1在時間t 0閉合（接通）且接著在電流超越臨限電流值之時間時或之後斷開（關斷）。特定言之，開關S1保持閉合（接通）歷時閘極驅動脈寬之持續時間，且在脈寬信號結束時斷開（關斷）。一旦電流翻轉方向，電流就不再流經開關S1，且此後開關S1可斷開（關斷）以減少損耗。雖然開關S1無需在超越臨限值後立即斷開（關斷），但其必須在重設時間t reset之前斷開（關斷）使得電壓輸出波形V out在時間t ramp期間呈現向下斜坡輪廓。因此，在最小脈寬與最大脈寬之間存在一範圍，脈寬可落在該範圍內。下文所描述之圖10至圖16解決了計算閘極脈寬及重設時間t reset。
現在參看圖10，展示描繪與具有一個開關之偏壓供應器208之實施相關聯的非對稱週期性輸出電壓V out及輸出電流波形i out之一個循環的完整數位表示。圖10繪示由時序參數估計器634使用以計算提供至閘極驅動信號產生器636之閘極驅動脈寬，且計算提供至資料處理模組630之重設時間t reset的各種時序參數。在圖10之描述中，時間t 0至t 4對應於圖9之時序圖的時間t 0至t 4。
時序參數估計器634自度量衡區段620接收非對稱週期性電壓波形V out、輸出電流波形i out及/或補償電流i comp之完整數位表示。自此等波形，時序參數估計器634可準確地計算提供至閘極驅動信號產生器636之閘極驅動脈寬，使得開關S1在適當時間以最小損耗斷開（關斷）。時序參數估計器634亦計算經提供至資料處理模組630之重設時間t reset。重設時間t reset用於發現電壓波形V out之斜坡（第三）部分的起點，且為開關S1必須斷開（關斷）之時間。
如圖10中所展示，當開關S1閉合（接通）時，輸出電壓波形V out在第一部分期間自時間t 0時的開始負電壓上升至時間t 1時的正峰值電壓值，接著在第二部分期間下降至時間t 3時的中間（第三）負電壓，且接著在第三部分期間穩定地且逐漸地下降至時間t 4時的結束負電壓。由於時間t 4為循環之結束及新循環之開始，因此結束負電壓應大致等於開始負電壓。當在時間t 1與t 2之間下降時，電壓在電壓臨限超越時間t v - cross時超越臨限電壓值V threshold。臨限電壓值V threshold典型地處於零伏特或接近零伏特。
當開關S1閉合（接通）時，輸出電流波形i out在第一部分期間在時間t 0時自臨限電流值i threshold開始上升至正峰值電流值。輸出電流波形之第二部分自正峰值電流值下降至負峰值電流值。在第二部分期間，輸出電流波形i out在第一臨限電流超越時間t i - cross1在第一時間內超越臨限電流值i threshold。此時，斷開（關斷）開關S1的窗口開始。輸出電流波形i out之第三部分自負峰值電流值上升以在第二臨限電流超越時間t i - cross2在第二時間內超越臨限電流值I threshold。此時，斷開（關斷）開關S1的窗口結束。輸出電流波形i out之第四部分接著逐漸變平至稍微負補償電流值-I comp。
現在參看圖11，展示描繪方法1100之流程圖，該方法藉由與具有一個開關之偏壓供應器208之實施相關聯的時序參數估計器634執行以用於設定閘極驅動脈寬及重設時間t reset。方法1100可結合圖7B之單開關、單供應器建構抑或圖8之單開關、雙供應器建構來執行。圖11之方法1100使用輸出電流波形i out設定最大閘極驅動脈寬。使用電壓波形V out設定最大閘極驅動脈寬的替代方法1200參考圖12加以論述。
在步驟1102中，時序參數估計器634載入預設臨限電流值I threshold、預設閘極驅動脈寬及預設重設時間t reset。在步驟1104中，時序參數估計器634捕捉一個基本循環之輸出電流波形i out。在一個實例中，舉例而言，估計器634捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之完整數位表示之一個循環，如圖10中所描繪。在步驟1106中，時序參數估計器634在輸出電流波形i out中搜尋第一臨限電流超越時間t i - cross1及第二臨限電流超越時間t i - cross2。
在步驟1108中，若在步驟1106中未發現臨限電流超越時間t i - cross1及t i - cross2，則方法繼續進行至步驟1110以將閘極驅動脈寬設定為預設脈寬值或先前計算之脈寬，且將重設時間t reset設定為預設重設時間或先前計算之重設時間。在步驟1112中，計算臨限電流值I threshold，如參考圖14所描述，且在步驟1114中運用此計算值來更新臨限電流值I threshold。方法1100接著循環回至步驟1104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟1108中，若在步驟1106中發現臨限電流超越時間t i - cross1及t i - cross2，則方法繼續進行至步驟1116。在步驟1116中，將重設時間設定為第二臨限電流超越時間（t reset=t i - cross2）。換言之，將重設時間t reset設定為輸出電流波形i out上升至其正峰值電流值、降至其負峰值電流值（在第一時間內超越臨限電流值I threshold）且接著再次上升以在第二時間內達到臨限電流值I threshold所花費的總時間。
如上文所提及，可將脈寬設定在最大脈寬與最小脈寬之間的範圍內。亦在步驟1116中，將最小脈寬設定為第一臨限電流超越時間（t pulse _ min=t i - cross1）。換言之，將最小脈寬t pulse _ min設定為自時間t 0起輸出電流波形i out上升至其正峰值電流值且接著下降至在第一時間內達到臨限電流值I threshold所花費的總時間。在步驟1118中，將最大脈寬t pulse _ max設定為輸出電流波形i out超越臨限電流值i threshold的第一時間與輸出電流波形i out超越臨限電流值I threshold的第二時間之間的中間位置，亦即，t pulse _ max=0.5(t i - cross1+t i - cross2)。
步驟1120判定當前脈寬是否在預定義裕度內介於最小脈寬t pulse - min與最大脈寬t pulse _ max之間的範圍內，該預定義裕度為設計選擇值。若當前脈寬在此範圍內，則將當前脈寬保持為脈寬（步驟1122），且方法1100接著循環回至步驟1104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟1120中，若當前脈寬在預定義裕度下不在最小脈寬t pulse - min與最大脈寬t pulse _ max之間的範圍內，則在步驟1124中重新計算脈寬。將脈寬設定為最小脈寬t pulse _ min與最大脈寬t pulse _ max之間的某處。在一個實例中，將脈寬計算為pulse_width = t pulse_min+w 0(t pulse_max-t pulse_min)，其中w 0為介於0與1之間的設計選擇值。在步驟1124中重新計算脈寬之後，方法1100循環回至步驟1104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
現在參看圖12，展示描繪替代方法1200之流程圖，該方法可藉由與具有一個開關之偏壓供應器208之實施相關聯的時序參數估計器634執行以用於設定閘極驅動脈寬及重設時間t reset。與使用輸出電流波形i out以設定最大閘極驅動脈寬之圖11之方法1100形成對比，方法1200使用電壓波形V out以設定最大閘極驅動脈寬。類似於方法1100，方法1200可結合圖7B之單開關、單供應器建構抑或圖8之單開關、雙供應器建構來執行。
現在參看圖12，在步驟1202中，時序參數估計器634載入預設閘極驅動脈寬及預設重設時間t reset。在步驟1204中，時序參數估計器634捕捉一個基本循環之輸出電流波形i out及電壓波形V out。在一個實例中，舉例而言，估計器634捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out及非對稱週期性電壓波形V out之完整數位表示的一個循環，如圖10中所描繪。在步驟1206中，時序參數估計器634在輸出電流波形i out中搜尋第一臨限電流超越時間t i - cross1及第二臨限電流超越時間t i - cross2。
在步驟1208中，若在步驟1206中未發現臨限電流超越時間t i - cross1及t i - cross2，則方法繼續進行至步驟1210以將閘極驅動脈寬設定為預設脈寬或先前計算之脈寬，且將重設時間t reset設定為預設重設時間或先前計算之重設時間。在步驟1212中，計算臨限電流值I threshold，如參考圖14所描述，且在步驟1214中運用此計算值來更新臨限電流值I threshold。方法1200接著循環回至步驟1204以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out及電壓波形V out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟1208中，若在步驟1206中發現臨限電流超越時間t i - cross1及t i - cross2，則方法繼續進行至步驟1216。在步驟1216中，將重設時間設定為第二臨限電流超越時間（t reset=t i - cross2）。換言之，將重設時間t reset設定為輸出電流波形i out上升至其正峰值電流值、降至其負峰值電流值（在第一時間內超越臨限電流I threshold）且接著再次上升以在第二時間內達到臨限電流值I threshold所花費的總時間。亦在步驟1216中，將最小脈寬設定為第一臨限電流超越時間（t pulse _ min=t i - cross1）。換言之，將最小脈寬t pulse _ min設定為輸出電流波形i out上升至其正峰值電流值且接著下降至在第一時間內達到臨限電流值I threshold所花費的總時間。
在步驟1218中，計算臨限電壓值V threshold（參見圖10）。當使用圖7B之單開關、單供應器建構時，計算臨限電壓值V threshold，如圖15中所展示。當使用圖8之單開關、雙供應器建構時，計算臨限電壓值V threshold，如圖16中所展示。
在步驟1220中，在計算臨限電壓值V threshold之後，時序參數估計器634在電壓波形V out中搜尋電壓臨限超越時間t v - cross，且在步驟1222中，將最大脈寬設定為電壓臨限超越時間t v - cross（t pulse _ max=t v - cross）。換言之，將最大脈寬設定為電壓波形V out上升至其正峰值電壓值且接著降至達到臨限電壓值V threshold所花費的總時間。
步驟1224判定當前脈寬是否在預定義裕度下在最小脈寬t pulse - min與最大脈寬t pulse _ max之間的範圍內，該預定義裕度為設計選擇值。若當前脈寬在此範圍內，則將當前脈寬保持為脈寬（步驟1226），且方法1200接著循環回至步驟1204以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out及電壓波形V out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟1224中，若當前脈寬在預定義裕度下不在最小脈寬t pulse - min與最大脈寬t pulse _ max之間的範圍內，則在步驟1228中重新計算脈寬。將脈寬設定為最小脈寬t pulse _ min與最大脈寬t pulse _ max之間的某處。在一個實例中，將脈寬計算為pulse_width=t pulse _ min+w 0(t pulse _ max-t pulse _ min)，其中w 0為介於0與1之間的設計選擇值。在步驟1228中重新計算脈寬之後，方法1200循環回至步驟1204以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out及電壓波形V out之下一循環，且方法自彼處重複。
圖13為描繪方法1300之流程圖，該方法藉由與具有一個開關及一個供應器之偏壓供應器208之實施相關聯的時序參數估計器634執行以用於設定閘極驅動脈寬及重設時間t reset。方法1300可例如結合圖7A之單開關、單供應器建構來執行。
現在參看圖13，在步驟1302中，時序參數估計器634載入預設臨限電流值I threshold、預設閘極驅動脈寬及預設重設時間t reset。在步驟1304中，時序參數估計器634捕捉一個基本循環之輸出電流波形i out。在一個實例中，舉例而言，估計器634捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之完整數位表示之一個循環，如圖10中所描繪。在步驟1306中，時序參數估計器634在輸出電流波形i out中搜尋第一臨限電流超越時間t i - cross1及第二臨限電流超越時間t i - cross2。
在步驟1308中，若在步驟1306中未發現臨限電流超越時間t i - cross1及t i - cross2，則方法繼續進行至步驟1310以將閘極驅動脈寬設定為預設脈寬或先前計算之脈寬，且將重設時間t reset設定為預設重設時間或先前計算之重設時間。接著，在步驟1312中，計算臨限電流值I threshold，如參考圖14所描述，且在步驟1314中運用此計算來更新臨限電流I threshold。方法1300接著循環回至步驟1304以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟1308中，若在步驟1306中發現臨限電流超越時間t i - cross1及t i - cross2，則方法繼續進行至步驟1316。在步驟1316中，將重設時間設定為第二臨限電流超越時間（t reset=t i - cross2）。換言之，將重設時間t reset設定為輸出電流波形i out上升至其正峰值電流值、降至其負峰值電流值（在第一時間內超越臨限電流I threshold）且接著再次上升以在第二時間內達到臨限電流I threshold所花費的總時間。
亦在步驟1316中，將最小脈寬設定為第一臨限電流超越時間（t pulse _ min=t i - cross1）。換言之，將最小脈寬t pulse _ min設定為輸出電流波形i out上升至其正峰值電流值且接著下降至在第一時間內達到臨限電流值I threshold所花費的總時間。在步驟1318中，將最大脈寬設定為第二臨限電流超越時間（t pulse _ max=t i - cross2）。換言之，將最大脈寬t pulse _ max設定為與重設時間t reset相同。
步驟1320判定當前脈寬是否在預定義裕度下在最小脈寬t pulse - min與最大脈寬t pulse _ max之間的範圍內。若當前脈寬在此範圍內，則將當前脈寬保持為脈寬（步驟1322），且方法1300接著循環回至步驟1304以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟1320中，若當前脈寬在預定義裕度（其為設計選擇值）下不在最小脈寬t pulse - min與最大脈寬t pulse _ max之間的範圍內，則在步驟1324中重新計算脈寬。將該脈寬設定在最小脈寬與最大脈寬之間的某處。在一個實例中，將脈寬計算為pulse_width=t pulse _ min+w 0(t pulse _ max-t pulse _ min)，其中w 0為介於0與1之間的設計選擇值。在步驟1324中重新計算脈寬之後，方法1300循環回至步驟1304以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
總之，圖11至圖13描繪用於計算在單開關建構中的閘極驅動脈寬及重設時間t reset的三種不同方法，且此等方法主要在如何計算最大閘極驅動脈寬方面不同。當使用圖7B之單開關、單供應器建構或圖8之單開關、雙供應器建構時，可藉由使用輸出電流波形i out來計算最大閘極驅動脈寬，其中t pulse _ max=0.5(t i - cross1+t i - cross2)；或藉由使用輸出電壓波形V out來計算最大閘極驅動脈寬，其中t pulse _ max=t v - cross。當使用圖7A之單開關、單供應器建構時，藉由使用輸出電流波形i out來計算最大閘極驅動脈寬，其中t pulse _ max=t i - cross2=t reset。
現在參看圖14，展示描繪用於在圖11之步驟1112、圖12之步驟1212及圖13之步驟1312中計算臨限電流值I threshold之方法1400的流程圖。因此，圖14用以在結合圖7A、圖7B及圖8之單開關建構使用之方法中之任一者中計算臨限電流I threshold值。
方法1400之步驟1402判定補償電流值I comp是否可直接獲得。補償電流I comp為流經偏壓供應器208（圖2）之電感器214及電力供應器216的電流，且可例如在存在經建構以量測補償電流值之感測器的情況下可直接獲得。若補償電流值I comp可直接獲得，則在步驟1406中將臨限電流值I threshold設定為處於0與補償電流I comp之負值之間的某處。換言之，I threshold=w 1*I comp，其中w 1為介於0與-1之間的設計者選擇值。
若補償電流值I comp不可直接獲得，則在步驟1404中將其計算為處於0與輸出電流波形i out自重設時間t reset（t reset=t i - cross2）至週期（t 4）之結束之負平均值之間的某處。換言之，I comp=-k*（自t reset至週期結束之平均值），其中k為介於0與1之間的設計者選擇值。在步驟1404中計算補償電流值I comp之後，如上文所描述將其用於步驟1406中以計算臨限電流值I threshold。
現在參看圖15，展示描繪用於當使用具有單開關、單供應器建構之偏壓供應器（諸如圖7A及圖7B中所描繪之偏壓供應器）時在圖12之步驟1218中計算臨限電壓值V threshold之方法1500的流程圖。步驟1502判定輸出電壓波形V out資料是經DC耦合抑或AC耦合。若輸出電壓波形V out資料經AC耦合，則在步驟1504中將臨限電壓值V threshold設定為等於V supply（第一電力供應器電壓216）。若輸出電壓波形V out資料經DC耦合，則在步驟1506中將臨限電壓值V threshold設定為零。
現在參看圖16，展示描繪用於當使用具有單開關、雙供應器建構之偏壓供應器（諸如圖8之偏壓供應器）時在圖12之步驟1218中計算臨限電壓值V threshold之方法1600的流程圖。步驟1602判定輸出電壓波形V out資料是經DC耦合抑或AC耦合。若輸出電壓波形V out資料經AC耦合，則在步驟1604中將臨限電壓值V threshold設定為等於V supply（第一電力供應器電壓216）與Vrail（第二電力供應器電壓218）之和。若輸出電壓波形V out資料經DC耦合，則在步驟1606中將臨限電壓值V threshold設定為等於Vrail（第二電力供應器電壓218）。
接下來參看圖17及圖18，展示可實施於偏壓供應器208（圖2）之開關網路220中的具有雙開關建構之開關網路之實例。圖17描繪可以單供應器建構實施的雙開關建構，亦即，其中偏壓供應器208僅包括第一電力供應器216且由關聯之單供應器控制系統（諸如圖6之單供應器控制系統）控制。圖18描繪可以雙供應器建構實施的雙開關建構，亦即，其中偏壓供應器208包括第一電力供應器216及第二電力供應器218且由關聯之雙供應器控制系統（諸如圖5之雙供應器控制系統）控制。
現在參看圖17，展示描繪開關網路1820A之示意圖，該開關網路為具有兩個開關S1及S2且可結合單供應器建構部署的開關網路220之實例，在該單供應器建構中，偏壓供應器208僅包括第一電力供應器216且由關聯之單供應器控制系統（諸如圖6之單供應器控制系統）控制。在圖17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17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。
現在參看圖18，展示描繪開關網路1420A之示意圖，該開關網路為具有兩個開關S1及S2且可結合雙供應器建構部署的開關網路220之實例，在該雙供應器建構中，偏壓供應器208包括第一電力供應器216及第二電力供應器218且由關聯之雙供應器控制系統（諸如圖5之雙供應器控制系統）控制。開關網路1420A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。亦在開關網路1420A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亦包含在返回節點212與節點1460之間與第二二極體D2串聯配置的第二開關S2。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。
在圖17及圖18中，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。
現在參看圖19，展示示出偏壓供應器之態樣的曲線圖及時序圖，該等偏壓供應器包含具有兩個開關S1及S2之開關網路，諸如17及圖18之開關網路。開關S1及S2經操作以產生圖19中所描繪之非對稱週期性電壓波形V out及電流波形i out。在操作中，當第一開關S1閉合（接通）時，第一二極體D1導通，且當第二開關D2閉合（接通）時，第二二極體D2導通。
參看圖19，輸出電流波形i out在時間t 0（當開關S1閉合時）自第一臨限電流值（其可或可不等於I o）上升至正峰值電流值。輸出電流波形i out接著自正峰值電流值下降至達到第一臨限電流位準且變平。在斷開（關斷）開關S1之後的時間t 2時，閉合（接通）開關S2，且輸出電流波形i out下降至負峰值電流值。輸出電流波形i out接著自負峰值電流值上升至達到第二臨限電流值（其可或可不等於I o）。輸出電流波形i out接著逐漸變平至稍微負補償電流-I o直至在時間t 4時，此時循環結束且S1再次閉合（接通）。
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之間自時間t 0至t 4施加非對稱週期性電壓波形V out。如所展示，非對稱週期性電壓波形V out包括自時間t 0至t 1之第一部分，該第一部分在時間t 0以第一負電壓值開始且在時間t 1上升至正峰值電壓值。在自t 1至t 3之第二部分期間，電壓波形V out在自t 1至t 2之停滯時間期間具有轉變斜坡部分，且接著在時間t 2時，下降一定量V step至時間t 3時之第三（負）電壓值。電壓波形V out之第三部分（自時間t 3至t 4）包括第三電壓位準與第四負電壓位準（在時間t 4）之間的電壓斜坡。
如圖19中所展示，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V step，且V step對應於在t 3時產生處於任何能量位準-E ion之離子的護皮電壓。在非對稱週期性電壓波形之第三部分期間，護皮電壓可變得負值更小，使得在時間t 4，產生處於能量位準-(E ion+ΔEion)的離子。
圖19中亦展示時間t reset（時間t 0至t 3）及t ramp（時間t 3及t 4）。如所展示，t reset涵蓋包括非對稱週期性電壓波形V out之第一部分及第二部分兩者的時間，且t ramp包括V out波形之第三部分。圖19中亦展示圖2中所提及之補償電流I comp。在非對稱週期性電壓函數之整個施加中可提供補償電流I comp，且I out在非對稱週期性電壓波形之第三部分期間（在t ramp期間）可能或可能不等於I comp。
可調整非對稱週期性電壓波形之基本週期（自t 0至t 4）以調整離子能量之散佈。如圖19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t 0與t 3之間發生完整電流循環。完整電流循環之間的時間係t 3與t 4之間的時間t ramp。
如圖19中所展示，開關S1及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）。電壓波形V out之第一部分可以斜坡輪廓轉變（在時間t 1至t 2之間的停滯時間期間）至非對稱週期性電壓波形之第二部分。
對停滯時間之控制實現對重設時間t reset之控制，且調整重設時間t reset與斜坡時間t ramp之比率會調整平均電力。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19中，t ramp、停滯時間及/或I o之位準可經控制（視需要）使得離子電流I ion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19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t 3與t 4之間（在 tramp時間範圍期間）變得愈來愈小。歸因於在t 3與t 4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V s（及工件103之表面處之電壓）的負值在時間t 3與t 4之間（在t ramp時間範圍期間）變得較小。亦有可能調整t 3與t 4之間的偏壓輸出電壓Vout之斜率，使得護皮電壓V s在t 3與t 4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。
為了控制具有雙開關網路之偏壓供應器，需要兩個閘極驅動脈寬信號：閉合（接通）及斷開（關斷）第一開關S1之第一脈寬信號，以及斷開（接通）及閉合（關斷）第二開關S2之第二脈寬信號。時序參數估計器634可偵測輸出電流i out在第一時間及第二時間內何時反轉（超越臨限電流值），且可產生各別脈寬信號至閘極驅動信號產生器636以使得開關S1及S2在此等時間時或之後斷開（關斷）。一旦電流反轉方向，電流不再流經主動開關，且其便可安全地斷開（關斷）。第二開關S2必須在重設時間t reset之前斷開（關斷），使得電壓輸出波形V out在時間t ramp期間呈現向下斜坡輪廓。因此，如在單開關建構中，存在脈寬可屬於之脈寬範圍。另外，在雙開關建構中，必須計算閉合（接通）第二開關S2的時間t 2。無需計算第一開關S1何時閉合（接通），此係由於其在時間t 0自動閉合（接通）（如在單開關建構中）。下文所描述之圖20至圖22解決計算針對第一開關及第二開關、重設時間t reset以及第二開關的閉合（接通）時間之閘極脈寬。
圖20為與具有兩個開關之偏壓供應器208之實施相關聯，且繪示在閘極驅動脈寬t pulse1及t pulse2、接通第二開關之時間t2以及重設時間t reset之計算中由時序參數估計器634使用之各種時序參數的時序圖。圖20描繪非對稱週期性輸出電壓波形V out之完整數位表示的一個循環，及非對稱週期性電流波形i out之完整數位表示的一個循環。時序參數估計器634可例如自度量衡區段620接收電壓及電流波形之此等表示。在圖20之以下描述中，時間t 0至t 4如圖19之時序圖中所指示。
參看圖20，輸出電流波形i out在時間t 0（當開關S1閉合時）自第一臨限電流值I threshold1上升至正峰值電流值。輸出電流波形接著自正峰值電流值下降至在第一臨限電流超越時間t i - cross1超越第一臨限電流I threshold1。在斷開（關斷）開關S1之後的時間t 2時，閉合（接通）開關S2，且輸出電流波形i out下降至負峰值電流值。輸出電流波形接著自負峰值電流值上升至在第二臨限電流超越時間t i - cross2超越第二臨限電流I threshold2。輸出電流波形i out接著逐漸變平至稍微負補償電流-I comp。
圖20之非對稱週期性電壓波形V out包括自時間t 0至t 1之第一部分，該第一部分在時間t 0以第一負電壓值開始且在時間t 1上升至正峰值電壓值。在自t 2至t 3之第二部分期間，電壓波形V out在自t 1至t 2之停滯時間期間具有轉變斜坡部分，且接著在時間t 2時，下降一定量V step至時間t 3時之第三（負）電壓值。電壓波形V out之第三部分（自時間t 3至t 4）在第三電壓位準與第四負電壓位準（在時間t 4）之間穩定地且負地斜變。
圖21為描繪藉由時序參數估計器634結合具有兩個開關之偏壓供應器208之實施執行，以用於計算閘極驅動脈寬t pulse1及t pulse2、閉合（接通） 第二開關S2之時間t 2以及重設時間t reset的方法2100的流程圖。方法2100可結合雙開關單供應器建構（諸如，圖17之建構），或結合雙開關雙供應器建構（諸如圖18中所展示之建構）來執行。
現參看圖21，在步驟2102中，時序參數估計器634載入預設第一臨限電流值I threshold1及第二臨限值電流值I threshold2、預設閘極驅動脈寬t pulse1及t pulse2，以及預設重設時間t reset。在步驟2104中，時序參數估計器634捕捉一個基本循環之輸出電流波形i out。在一個實例中，舉例而言，估計器634捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之完整數位表示之一個循環，如圖20中所描繪。在步驟2106中，計算臨限電流值I threshold1及第二臨限值電流值I threshold2，如圖22中所展示。
在步驟2106中計算臨限電流值之後，方法2100繼續進行步驟2108至2126以計算第一脈寬t pulse1及開始第二閘極驅動脈衝之時間t 2，且繼續進行步驟2128至2140以計算第二脈寬t pulse2。首先描述用於計算第一脈寬及接通第二開關S2之時間的步驟2108至2126。
在步驟2108中，時序參數估計器634在自時間t 0至時間t 2之輸出電流i out波形中搜尋輸出電流i out波形超越第一臨限電流值I threshold1的時間t i - cross1。在步驟2110中，若未發現第一臨限電流超越時間t i - cross1，則方法繼續進行至步驟2112以將第一閘極驅動脈寬t pulse1設定為預設脈寬或先前計算之脈寬，且將開始第二脈衝（閉合開關2）的時間t 2設定為預設或先前計算之時間t 2。方法2100接著循環回至步驟2104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟2110中，若發現第一臨限電流超越時間t i - cross1，則方法繼續進行至步驟2114。在步驟2114中，將最小第一脈寬設定為等於第一臨限電流超越時間（t pulse1 _ min=t i - cross1）。換言之，將第一脈衝之最小寬度（在此期間S1閉合或接通之時間）設定為自t 0起輸出電流波形i out上升至其正峰值電流且接著降至其在第一時間內超越第一臨限電流值I threshold之點的總時間。
在步驟2116中，若當前第一脈寬t pulse1大於最小第一脈寬t pulse1 _ min加裕度（設計選擇值），則在步驟2118中，將第一脈寬t pulse1及時間t 2保持處於其當前值。方法2100接著循環回至步驟2104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。在步驟2116中，若當前第一脈寬 tpulse1不大於具有裕度之最小脈寬t pulse1 _ min，則在步驟2120中將第一脈寬t pulse1設定成最小第一脈寬t pulse1 _ min加裕度（t pulse1=t pulse1 _ min+裕度）。
在步驟2122中，若時間t 2（開始第二脈衝以閉合（接通） S2之時間）大於第一脈寬t pulse1加裕度，則在步驟2124中將t 2保持不變。方法2100接著循環回至步驟2104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟2126中，若時間t 2不大於具有裕度之第一脈寬t pulse1，則將時間t 2設定為等於第一脈寬加停滯時間（自t 1至t 2之時間），亦即，t 2=t pulse1+停滯時間。方法2100接著循環回至步驟2104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
現在描述用於計算第二脈寬t pulse2之步驟2128至2140。在步驟2128中，在步驟2106中計算第一臨限電流值I threshold1及第二臨限電流值I threshold2之後，時序參數估計器634自時間t 2開始在輸出電流i out波形中搜尋輸出電流i out波形超越第二臨限電流值I threshold2的時間t i - cross2。在步驟2130中，若未發現第二臨限電流超越時間t i - cross2，則方法繼續進行至步驟2132以將第二閘極驅動脈寬t pulse2設定為預設第二脈寬或先前計算之第二脈寬，且將重設時間t reset設定為預設重設時間或先前計算之重設時間。方法2100接著循環回至步驟2104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟2130中，若發現第二臨限電流超越時間t i - cross2，則方法繼續進行至步驟2134。在步驟2134中，將最小第二脈寬設定為等於第二臨限電流超越時間減去時間t 2（t pulse2 _ min=t i - cross2-t 2）。換言之，將第二脈衝之最小寬度（在此期間S2閉合或接通之時間）設定為自t 2起輸出電流波形i out降至其負峰值電流值且接著上升至其超越第二臨限電流值I threshold2之點的總時間。另外，將重設時間設定為等於第二臨限電流超越時間（t reset=t i - cross2）。
在步驟2136中，若當前第二脈寬t pulse2大於具有裕度之最小第二脈寬t pulse2 _ min，則在步驟2138中將第二脈寬t pulse2保持處於其當前值。方法2100接著循環回至步驟2104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
在步驟2136中，若當前第二脈寬 tpulse2不大於具有裕度之最小第二脈寬t pulse2 _ min，則在步驟2140中將第二脈寬設定成最小第二脈寬t pulse2 _ min加裕度（t pulse2=t pulse2 _ min+裕度）。方法2100接著循環回至步驟2104以捕捉由度量衡區段620提供的非對稱週期性電流波形i out之下一循環，且方法自彼處重複。
圖22為描繪用於在圖21之步驟2106中計算第一臨限電流值I threshold1及第二臨限電流值I threshold2，亦即，用於結合圖17及圖18之雙開關建構計算第一臨限電流值及第二臨限電流值的方法2200的流程圖。
步驟2202判定補償電流I comp是否可直接獲得，諸如藉由直接感測到。補償電流I comp為流經偏壓供應器208（圖2）之電感器214及電力供應器216的電流。若補償電流I comp可直接獲得，則在步驟2206中將第一臨限電流值I threshold1設定為處於0與補償電流I comp之負值之間的某處。換言之，I threshold1=w 1*I comp，其中w 1為介於0與-1之間的設計選擇值。同樣地，將第二臨限電流I threshold2設定為處於0與補償電流I comp之負值之間的某處。換言之，I threshold2=w 2*I comp，其中w 2為介於0與-1之間的設計選擇值。
若補償電流值I comp不可直接獲得，則在步驟2204中將其計算為處於0與輸出電流波形i out自重設時間t reset（t reset=t i - cross2）至週期（t 4）之結束之負平均值之間的某處。換言之，I comp=-k*（自t reset至週期結束之平均值），其中k為介於0與1之間的設計選擇值。在步驟2204中計算補償電流I comp之後，如上文所描述將其用於步驟2206中以計算臨限電流值I threshold。
結合本文中所揭示之具體實例所描述的方法可直接以硬體、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，參看圖23，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，顯示器2312及非揮發性記憶體2320耦接至匯流排2322，該匯流排亦耦接至隨機存取記憶體（「RAM」）2324、處理部分（其包括N個處理組件）2326、場可程式化閘陣列（FPGA）2327及包括N個收發器之收發器組件2328。儘管圖23中所描繪之組件表示實體組件，但圖23並不意欲為詳細硬體圖；因此，圖23中所描繪之許多組件可藉由共同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看圖23所描述之功能組件。
此顯示器2312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2320為用以儲存（例如持久儲存）資料及處理器可執行碼（包括與實行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2320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，以促進執行控制偏壓供應器之開關網路之方法。在一些實施中，時序參數估計器634可（至少部分地）藉由執行指令之處理器實現，該等指令可儲存為非揮發性記憶體2330中之處理器可執行程式碼。
在許多實施中，非揮發性記憶體2320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2320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 2324中且藉由處理部分2326中之N個處理組件中之一或多者執行。
結合RAM 2324之N個處理組件通常操作以執行儲存於非揮發性記憶體2320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。用以實行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2320中，且藉由結合RAM 2324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2326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2320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2330可接收信號（例如，指示在所揭示偏壓供應器之輸出端處獲得之電流及電壓之信號）。另外，輸入組件2330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/或源產生器與單個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、電力控制信號，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。
如所屬技術領域中具有通常知識者將瞭解，在本揭示內容之視圖中，輸出組件可操作以提供一或多個類比或數位信號以（至少部分地）實行開關S1及S2之斷開及閉合。輸出組件亦可控制本文中所描述之電壓源。
所描繪之收發器組件2328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或C中之至少一者」或「A、B及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/第一電力供應器電壓 218:第二電力供應器/第二電力供應器電壓 220:開關網路 310:輸入端/輸入節點 312:返回節點 620:度量衡區段 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 1050:節點 1100:方法 1102:步驟 1104:步驟 1106:步驟 1108:步驟 1110:步驟 1112:步驟 1114:步驟 1116:步驟 1118:步驟 1120:步驟 1122:步驟 1124:步驟 1132A:第一補償器 1132B:第二補償器 1200:方法 1202:步驟 1204:步驟 1206:步驟 1208:步驟 1210:步驟 1212:步驟 1214:步驟 1216:步驟 1218:步驟 1220:步驟 1222:步驟 1224:步驟 1226:步驟 1228:步驟 1300:方法 1302:步驟 1304:步驟 1306:步驟 1308:步驟 1310:步驟 1312:步驟 1314:步驟 1316:步驟 1318:步驟 1320:步驟 1322:步驟 1324:步驟 1400:方法 1402:步驟 1404:步驟 1406:步驟 1420A:開關網路 1500:方法 1502:步驟 1504:步驟 1506:步驟 1600:方法 1602:步驟 1604:步驟 1606:步驟 1820A:開關網路 1862:節點 2100:方法 2102:步驟 2104:步驟 2106:步驟 2108:步驟 2110:步驟 2112:步驟 2114:步驟 2116:步驟 2118:步驟 2120:步驟 2122:步驟 2124:步驟 2126:步驟 2128:步驟 2130:步驟 2132:步驟 2134:步驟 2136:步驟 2138:步驟 2140:步驟 2200:方法 2202:步驟 2204:步驟 2206:步驟 2312:顯示器 2320:非揮發性記憶體 2322:匯流排 2324:隨機存取記憶體（RAM） 2326:處理部分 2327:場可程式化閘陣列（FPGA） 2328:收發器組件 2330:非揮發性記憶體 C ch:夾盤電容 C s:護皮電容 Ctrl_knob1:控制信號 Ctrl_knob2:控制信號 D1:第一二極體 D2:第二二極體 E ion:所要離子能量值 error1:第一誤差信號 error2:第二誤差信號 E ion_set:離子能量設定點/第一設定點 f sw_set:頻率設定點信號 i comp:補償電流 i out:輸出電流 ID2:電流 IS1:電流 I threshold:臨限電流值 -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 t 0:時間 t 1:時間 t 2:時間 t 3:時間 t 4:時間 t ramp:時間 t reset:重設時間 t i-cross1:第一臨限電流超越時間 t i-cross2:第二臨限電流超越時間 t pulse-min:最小脈寬 t v-cross:電壓臨限超越時間 V threshold:臨限電壓值 V out:電壓/非對稱週期性電壓波形/輸出波形 Vrail:電壓 V rail_set:信號 V s:護皮電壓 V step:電壓階躍 V supply_set:信號 -E ion:能量位準 -(E ion+Δ Eion):能量位準 ΔE ion:所要離子能量分佈 ΔE ion_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]為描繪偏壓供應器之取樣、讀回及控制之態樣的方塊圖；
[圖5]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；
[圖6]為描繪用於具有一個電力供應器之偏壓供應器之控制系統的方塊圖；
[圖7A]為描繪可實施於具有一個電力供應器建構之偏壓供應器中的單開關網路之實例的示意圖；
[圖7B]為描繪可實施於具有一個電力供應器建構之偏壓供應器中的單開關網路之另一實例的示意圖；
[圖8]為描繪可實施於具有雙電力供應器建構之偏壓供應器中的單開關網路之實例的示意圖；
[圖9]描繪示出包含單一開關之偏壓供應器之態樣的曲線圖及時序圖；
[圖10]描繪與具有一個開關之偏壓供應器之實施相關聯的非對稱週期性輸出電壓及電流波形之一個循環之完整數位表示；
[圖11]為描繪用於設定閘極驅動脈寬及重設時間之方法的流程圖，該方法可結合具有單開關網路及一或兩個電力供應器之偏壓供應器來執行；
[圖12]為描繪用於設定閘極驅動脈寬及重設時間之另一方法的流程圖，該方法可結合具有單開關網路及一或兩個電力供應器之偏壓供應器來執行；
[圖13]為描繪用於設定閘極驅動脈寬及重設時間之方法的流程圖，該方法可結合具有單開關網路及一個電力供應器之偏壓供應器來執行；
[圖14]為描繪用於結合具有單開關網路之偏壓供應器計算臨限電流值之方法的流程圖；
[圖15]為描繪用於結合具有一個開關、一個電力供應器建構之偏壓供應器計算臨限電壓值之方法的流程圖；
[圖16]為描繪用於結合具有一個開關、兩個電力供應器建構之偏壓供應器計算臨限電壓值之方法的流程圖；
[圖17]為描繪可實施於具有一個電力供應器建構之偏壓供應器中的雙開關網路之實例的示意圖；
[圖18]為描繪可實施於具有兩個電力供應器建構之偏壓供應器中的雙開關網路之實例的示意圖；
[圖19]描繪示出包含兩個開關之偏壓供應器之態樣的曲線圖及時序圖；
[圖20]描繪與具有兩個開關之偏壓供應器之實施相關聯的非對稱週期性輸出電壓及電流波形之一個循環之完整數位表示；
[圖21]為描繪用於設定閘極驅動脈寬及重設時間之方法的流程圖，該方法可結合具有雙開關網路之偏壓供應器來執行；
[圖22]為描繪用於結合具有雙開關網路之偏壓供應器計算臨限電流值之方法的流程圖；
[圖23]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
620:度量衡區段
630:資料處理模組
634:時序參數估計器
636:閘極驅動信號產生器
638:第一比較器
640:第二比較器
1132A:第一補償器
1132B:第二補償器

Claims (32)

  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相對於該返回節點在該輸出節點處施加一非對稱週期性電壓波形及一對應電流波形； 一時序參數估計器，其經建構以接收該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之一完整循環的一數位表示，且基於該電流波形在自一正峰值電流值下降之後超越一臨限電流值的一第一超越時間產生一脈寬控制信號；及 一閘極驅動信號產生器，其經建構以回應於自該時序參數估計器接收到之該脈寬控制信號而將一閘極驅動信號提供至該開關網路的至少一個開關，以控制相對於該返回節點至該輸出節點的該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之施加。
  2. 如請求項1之偏壓供應器，其中該開關網路包含一單一開關。
  3. 如請求項2之偏壓供應器，其中該時序參數估計器：將一最小脈寬判定為該電流波形超越該臨限電流值的該第一超越時間。
  4. 如請求項3之偏壓供應器，其中該時序參數估計器： 判定該電流波形在自一負峰值電流值上升之後超越一臨限值的一第二超越時間； 將一最大脈寬判定為該第一超越時間與該第二超越時間之間的中間位置；且 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  5. 如請求項4之偏壓供應器，其中該偏壓供應器具有一個電力供應器抑或兩個電力供應器。
  6. 如請求項4之偏壓供應器，其進一步包含該至少一個電力供應器內串聯的一電感器，使得一補償電流流經該電感器，其中該臨限電流值係自該補償電流予以判定。
  7. 如請求項6之偏壓供應器，其中該時序參數估計器： 在該補償電流可直接獲得的情況下，將該臨限電流值判定為該補償電流之一負百分比；且 在該補償電流不可直接獲得的情況下，將該補償電流判定為自該第二超越時間直至該循環結束之該電流波形的負平均值，且將該臨限電流值判定為該經判定補償電流之一負百分比。
  8. 如請求項3之偏壓供應器，其中該時序參數估計器經建構以： 將一最大脈寬判定為該電壓波形在自一正峰值電壓值下降之後超越一臨限電壓值的一電壓臨限超越時間；且 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  9. 如請求項8之偏壓供應器，其中： 該偏壓供應器包含具有一電壓V supply之一單一電源； 該時序參數估計器在該非對稱週期性電壓波形經AC耦合的情況下將該臨限電壓值判定為V supply；且 該時序參數估計器在該非對稱週期性電壓波形經DC耦合的情況下將該臨限電壓值判定為零。
  10. 如請求項8之偏壓供應器，其中： 該偏壓供應器包含具有一電壓V supply之一第一電源及具有一電壓V rail之一第二電源； 該時序參數估計器經建構以在該非對稱週期性電壓波形經AC耦合的情況下將該臨限電壓值判定為V supply及V rail之一和；且 該時序參數估計器經建構以在該非對稱週期性電壓波形經DC耦合的情況下將該臨限電壓值判定為V rail。
  11. 如請求項3之偏壓供應器，其中該時序參數估計器經建構以： 判定該電流波形在自一負峰值電流值上升之後超越一臨限值的一第二超越時間； 將一最大脈寬判定為該第二超越時間；且 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  12. 如請求項11之偏壓供應器，其中該偏壓供應器具有一單一電源。
  13. 如請求項1之偏壓供應器，其中該開關網路包含兩個開關。
  14. 如請求項13之偏壓供應器，其中： 該電流波形在時間t 0上升至一正峰值電流值；自該正峰值電流值下降至在一第一臨限電流超越時間超越一第一臨限電流值；在自該第一臨限電流超越時間與一時間t 2之一停滯時間期間具有一相對較平坦輪廓；在時間t 2開始下降至一負峰值電流值；且自該負峰值電流值上升以在一第二臨限電流超越時間超越一第二臨限電流值；且 該時序參數估計器經建構以將用於控制該開關網路之一第一開關的一最小第一脈寬判定為該第一臨限電流超越時間，且將用於控制該第一開關之一第一脈寬控制信號控制為至少該最小第一脈寬加一預定裕度。
  15. 如請求項14之偏壓供應器，其中該時序參數估計器將該時間t 2控制為該第一脈寬加該停滯時間。
  16. 如請求項15之偏壓供應器，其中該時序參數估計器經建構以： 將用於控制該開關網路之一第二開關的一最小脈寬判定為該第二臨限電流超越時間減去該時間t2；且 將用於控制該第二開關之一第二脈寬控制信號控制為該最小脈寬加該預定裕度。
  17. 如請求項16之偏壓供應器，其中該時序參數估計器經建構以： 在該補償電流可直接獲得的情況下，將該第一臨限電流值判定為該補償電流之一第一負百分比且將該第二臨限電流值判定為該補償電流之一第二負百分比；且 在該補償電流不可直接獲得的情況下，該補償電流判定為自該第二超越時間直至該循環結束之該電流波形的負平均值，且將該第一臨限電流值判定為該經判定補償電流之一第一負百分比且將該第二臨限電流值判定為該經判定補償電流之一第二負百分比。
  18. 如請求項17之偏壓供應器，其中該偏壓供應器具有一個電力供應器抑或兩個電力供應器。
  19. 一種用於施加週期性電壓之方法，其包含：  相對於一偏壓供應器之一返回節點在一輸出節點處施加一非對稱週期性電壓波形並提供一對應電流波形； 接收該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之一完整循環的一數位表示，且基於該電流波形在自一正峰值電流值下降之後超越一臨限電流值的一第一超越時間產生一脈寬控制信號；及 回應於該脈寬控制信號，將一閘極驅動信號提供至一開關網路之至少一個開關以控制相對於該偏壓供應器至該輸出節點的該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之施加。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包含將一最小脈寬判定為該電流波形超越該臨限電流值的該第一超越時間。
  21. 如請求項20之方法，其進一步包含： 判定該電流波形在自一負峰值電流值上升之後超越一臨限值的一第二超越時間； 將一最大脈寬判定為該第一超越時間與該第二超越時間之間的中間位置；及 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  22. 如請求項20之方法，其進一步包含： 將一最大脈寬判定為該電壓波形在自一正峰值電壓值下降之後超越一臨限電壓值的一電壓臨限超越時間；及 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  23. 如請求項20之方法，其進一步包含： 判定該電流波形在自一負峰值電流值上升之後超越一臨限值的一第二超越時間； 將一最大脈寬判定為該第二超越時間；及 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  24. 如請求項20之方法，其中該電流波形在時間t 0上升至一正峰值電流值；自該正峰值電流值下降至在一第一臨限電流超越時間超越一第一臨限電流值；在自該第一臨限電流超越時間與一時間t 2之一停滯時間期間具有一相對較平坦輪廓；在時間t 2開始下降至一負峰值電流值；且自該負峰值電流值上升以在一第二臨限電流超越時間超越一第二臨限電流值；且該方法進一步包含： 將用於控制該開關網路之一第一開關的一最小第一脈寬判定為該第一臨限電流超越時間，且將用於控制該第一開關之一第一脈寬控制信號控制為至少該最小第一脈寬加一預定裕度。
  25. 如請求項24之方法，其進一步包含： 將用於控制該開關網路之一第二開關的一最小脈寬判定為該第二臨限電流超越時間減去該時間t2；及 將用於控制該第二開關之一第二脈寬控制為該最小脈寬加該預定裕度。
  26. 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相對於該返回節點在該輸出節點處施加一非對稱週期性電壓波形及一對應電流波形； 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及該電流波形之一完整循環的一數位表示；及 基於該電流波形在自一正峰值電流值下降之後超越一臨限電流值的一第一超越時間來產生一脈寬控制信號；以及 一閘極驅動信號產生器，其經建構以回應於該脈寬控制信號而將一閘極驅動信號提供至該開關網路之至少一個開關，以控制相對於該返回節點至該輸出節點的該非對稱週期性電壓波形及該電流波形之施加。
  27. 如請求項26之偏壓供應器，其中該等指令包含用於將一最小脈寬判定為該電流波形超越該臨限電流值的該第一超越時間的指令。
  28. 如請求項27之偏壓供應器，其中該等指令包含用於進行以下操作之指令： 判定該電流波形在自一負峰值電流值上升之後超越一臨限值的一第二超越時間； 將一最大脈寬判定為該第一超越時間與該第二超越時間之間的中間位置；及 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  29. 如請求項27之偏壓供應器，其中該等指令包含用於進行以下操作之指令： 將一最大脈寬判定為該電壓波形在自一正峰值電壓值下降之後超越一臨限電壓值的一電壓臨限超越時間；及 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  30. 如請求項27之偏壓供應器，其中該等指令包含用於進行以下操作之指令： 判定該電流波形在自一負峰值電流值上升之後超越一臨限值的一第二超越時間； 將一最大脈寬判定為該第二超越時間；及 將該脈寬控制信號控制在該最小脈寬與該最大脈寬之間。
  31. 如請求項27之偏壓供應器，其中該電流波形在時間t 0上升至一正峰值電流值；自該正峰值電流值下降至在一第一臨限電流超越時間超越一第一臨限電流值；在自該第一臨限電流超越時間與一時間t 2之一停滯時間期間具有一相對較平坦輪廓；在時間t2開始下降至一負峰值電流值；且自該負峰值電流值上升以在一第二臨限電流超越時間超越一第二臨限電流值；且其中該等指令包含用於進行以下操作之指令： 將用於控制該開關網路之一第一開關的一最小第一脈寬判定為該第一臨限電流超越時間，且將用於控制該第一開關之一第一脈寬控制信號控制為至少該最小第一脈寬加一預定裕度。
  32. 如請求項31之偏壓供應器，其中該等指令包含用於進行以下操作之指令： 將用於控制該開關網路之一第二開關的一最小脈寬判定為該第二臨限電流超越時間減去該時間t2；及 將用於控制該第二開關之一第二脈寬控制為該最小脈寬加該預定裕度。
TW111149958A 2022-01-26 2022-12-26 用於偏壓供應器之主動切換通路時間控制 TW202412138A (zh)

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