TWI747149B

TWI747149B - 精密電漿控制系統及其方法

Info

Publication number: TWI747149B
Application number: TW109103102A
Authority: TW
Inventors: 堤摩西奇巴; 肯尼斯Ｅ米勒; 凱文馬格利; 艾瑞克漢生; 詹姆士普拉格
Original assignee: 美商鷹港科技股份有限公司
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2021-11-21
Also published as: TW202041106A

Abstract

一些實施例包含一電漿系統，該電漿系統包含一電漿腔室、一射頻電漿產生器、一偏壓產生器以及一控制器。射頻電漿產生器可以電性耦接該電漿腔室，並可以產生多個射頻突發。每個射頻突發具有一射頻突發開啟時間及一射頻突發關閉時間，並包含射頻波形。偏壓產生器可以電性耦接電漿腔室，並可以產生多個偏壓突發。每個偏壓突發具有一偏壓突發開啟時間及一偏壓突發關閉時間，並包含偏壓脈衝。在一些實施例中，控制器通訊射頻電漿產生器及偏壓產生器，並控制各種突發或波形的時序。

Description

精密電漿控制系統及其方法

本發明係有關一種電漿系統，尤其是有關一種精密電漿控制系統。

射頻(RF，Radio frequency)激勵氣體放電在薄膜製造技術的應用已成為標準。最常用的最簡單的幾何形狀是兩個平面電極，且中間施加一電壓。

電漿容量中產生的正離子被加速以通過電漿鞘，並透過離子能量分布函數(IEDF，Ion Energy Distribution Function)來到達電極或晶圓。離子能量分布函數是由鞘上隨時間變化的電位差的大小和波形、氣壓、反應堆的物理幾何形狀、及/或其他因素來決定。這種離子衝擊能量分布可以決定薄膜蝕刻中的異向性程度、離子撞擊引起的表面損壞程度等等。

一些實施例包含一電漿系統。電漿系統包含一電漿腔室、一射頻電漿產生器電性耦接電漿腔室、一偏壓產生器電性耦接電漿腔室、及/或一控制器電性耦接電漿腔室並通訊射頻電漿產生器及/或偏壓產生器。

一些實施例包含一電漿系統。電漿系統包含一射頻電漿產生器、一偏壓產生器以及一控制器。射頻電漿產生器可以電性耦接電漿腔室，並可以產生多個射頻突發。每個射頻突發包含射頻波形。每個射頻突發具有一射頻突發開啟時間及一射頻突發關閉時間。偏壓產生器可以電性連接電漿腔室，並可以產生多個偏壓突發。每個偏壓突發包含偏壓脈衝。每個偏壓突發具有一偏壓突發開啟時間及一偏壓突發關閉時間。在一些實施例中，控制器通訊射頻電漿產生器及偏壓產生器，並控制各種突發或波形的時序。

在一些實施例中，射頻突發產生及/或驅動電漿腔室中的一電漿。偏壓突發加速電漿中的離子。

在一些實例中，電漿系統包含一電極設置於電漿腔室，並耦接偏壓產生器。在一些實施例中，電漿系統包含一電極設置於電漿腔室，並耦接射頻產生器。在一些實施例中，電漿系統包含一感應天線設置於電漿腔室，並耦接射頻電漿產生器。

在一些實例中，電漿系統包含一晶圓設置於電漿腔室，並耦接偏壓產生器。在一些實施例中，電漿系統包含一晶圓設置於電漿腔室，並耦接射頻產生器。

在一些實施例中，射頻突發開啟時間領先偏壓突發開啟時間小於10毫秒(s)的時序。在一些實施例中，偏壓突發開啟時間領先射頻突發關閉時間10毫秒的時序。在一些實施例中，射頻突發開啟時間與射頻突發關閉時間的差距小於約1毫秒。在一些實例中，偏壓突發開啟時間與偏壓突發關閉時間的差距小於約1毫秒。

在一些實施例中，偏壓脈衝具有一脈衝重複頻率大於1000赫茲(Hz)。在一些實施例中，偏壓脈衝具有一電壓大於1000伏特(V)。在一些實施例中，射頻波形具有一頻率大於10百萬赫茲。

在一些實施例中，其中射頻突發產生及/或驅動電漿腔室中的一電漿，且偏壓突發加速該電漿中的離子。

在一些實施例中，控制器依據電漿腔室的迴授，控制射頻突發開啟時間、射頻突發關閉時間、偏壓突發開啟時間以及偏壓突發關閉時間的時序。

在一些實施例中，偏壓產生器包含一奈秒脈波器。在一些實施例中，偏壓產生器包含一偏壓補償電路。在一些實施例中，偏壓產生器包含一能量恢復電路。在一些實施例中，偏壓產生器包含一射頻產生器。

在一些實施例中，射頻電漿產生器包含一全橋電路及一諧振電路或是包含一半橋電路及一諧振電路。

一些實施例包含一方法。該方法包含驅動一射頻電漿產生器；暫停一第一期間；以一奈秒脈波器進行脈動，且該奈秒脈波器的脈衝具有一第一電壓；暫停一第二期間；停止射頻電漿產生器的驅動；暫停一第三期間；以及停止奈秒脈波器的脈動。

在一些實施例中，所述方法可以更包含暫停一第四期間；停止射頻電漿產生器的驅動；暫停第一期間；以具有一第二電壓的脈衝脈動奈秒脈波器；暫停第二期間；停止射頻電漿產生器的驅動；暫停第三期間；停止奈秒脈波器的脈動。

在一些實施例中，第二電壓大於第一電壓。

在一些實施例中，所述方法包含暫停一第四期間；停止射頻電漿產生器的驅動；暫停一第五期間，該第五期間不同於該第一期間；以具有一第二電壓的脈衝脈動奈秒脈波器；暫停第六期間，該第六期間不同於該第一期間；停止射頻電漿產生器的驅動；暫停第七期間，該第七期間不同於該第一期間；以及關閉奈秒脈波器。

在一些實施例中，第一期間可以小於大約10毫秒；第二期間可以小於大約10毫秒；及/或第三期間可以小於大約10毫秒。在一些實施例中，第一期間小於第二期間。

提及這些說明性實施例不是為了限制或定義本發明所揭露之內容，而是提供示例以幫助理解本發明。在實施方式中將討論其他實施例，並且提供進一步的描述。透過檢閱本說明書或透過實踐本說明書所提出的一或多個實施例，可以進一步的理解每個實施例所提供的一或多個優點。

100:電漿系統

101:奈秒脈衝級

103:引線級

104:直流偏壓電路

105:射頻產生器

106:負載級

110:電漿腔室

111:主動能量恢復電路

114:被動偏壓補償電路

115,600,900,1000,1100,1600,1700,1800,1900,2000,2100,2200,2400,2500:偏壓產生器

120:控制器

121,122,123,124,125:電路點

130,135:二極體

134:主動偏壓補償電路

140:電感

305:射頻波形

310:偏壓突發

400:電漿控制系統

405A:第一高電壓訊號

405B:第二高電壓訊號

410:分壓器

415:濾波器

420:第一類比數位轉換器

430:觸發端

435:輸出端

435A:第一輸出端

435B:第二輸出端

445:第二類比數位轉換器

450A:第一感測器

450B:第二感測器

465:外部控制器

500:流程

505,510,515,520,525,530,535,540,545:步驟

605:射頻驅動器

610:諧振電路

615:半波整流器

620:電阻輸出級

625:偏壓補償電路

630:電漿腔室

905:能量恢復電路

1200,1300:射頻電漿產生器

1205:感應放電電漿

1305:射頻驅動器

1310:諧振電路

1610:能量恢復電路

1615:能量恢復電感

1620:能量恢復二極體

1805:偏壓補償二極體

1810:偏壓補償電容

2205:電容性負載

2300:高電壓開關

2305A~2305D:開關模組

2310A~2310D:開關

2315A~2315D:緩衝二極體

2316A~2316D:緩衝電阻

2320A~2320D:緩衝電容

2325A~2325D:飛輪二極體

2330A~2330D:閘極驅動電路

2340A~2340D:電力供應

2345A~2345D:隔離光纖觸發器

2350:消弧二極體

2355:快速電容

2360:高電壓源

2365:負載

2405:射頻源

2507:電阻輸出級

2600:計算系統

2605:匯流排

2610:處理器

2615:輸入裝置

2620:輸出裝置

2625:儲存裝置

2630:通訊子系統

2635:運作記憶體

2640:作業系統

2645:應用程式

C1,C2,C3,C4,C8,C9:電容

C5:緩衝電容

C6:偏壓電容

C10:諧振電容

C11:雜散電容

C12:阻隔電容

C15:電力供應

D1,D2,D3,D4,D6,D9,D12,D13:二極體

D7,D8,D14:阻斷二極體

D5:緩衝二極體

D11:飛輪二極體

I1,I2:電流源

L1,L2,L3,L4,L7,L10,L11,L12,L13,L15:電感

L5:諧振電感

L8:雜散電感

R1,R2,R3,R4,R6,R7,R13:電阻

R5:諧振電阻

R8:雜散電阻

R9:緩衝電阻

S1,S2,S3,S4,S6,S8:開關

S5:能量恢復開關

Sig1+,Sig1-:開關輸入

Sig2+,Sig2-:開關輸入

Sig3+,Sig3-:開關輸入

Sig4+,Sig4-:開關輸入

Sig5+,Sig5-:開關輸入

Sig6+,Sig6-:開關輸入

Sig8+,Sig8-:開關輸入

T1:變壓器

V1:輸入電壓源

V5:偏壓電壓源

T_on:突發開啟時間

T_off:突發關閉時間

P_width:脈衝寬度

P_period:脈衝週期

t ₁,t ₂,t ₃,t ₄:時間

w ₁,w ₂,w ₃,w ₄:時間週期

[圖1]係為依據一些實施例，電漿系統的方塊示意圖。

[圖2]繪示依據一些實施例，脈衝的兩個突發的示例波形的示意圖。

[圖3]繪示依據一些實施例，示例性的射頻突發和示例性的偏壓突發。

[圖4]係為依據一些實施例，電漿控制系統的方塊示意圖。

[圖5]係為依據一些實施例，控制電漿系統的流程圖。

[圖6]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖。

[圖7]係為依據一些實施例，圖6所示之偏壓產生器的波形示意圖。

[圖8]係為依據一些實施例，圖7所示之波形的放大圖。

[圖9]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖。

[圖10]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖。

[圖11]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖。

[圖12]係為依據一些實施例，射頻電漿產生器的電路示意圖。

[圖13]係為依據一些實施例，射頻電漿產生器的電路示意圖。

[圖14A]係為依據一些實施例，示例性之諧振電路的電路示意圖。

[圖14B]係為依據一些實施例，示例性之諧振電路的電路示意圖。

[圖15A]係為依據一些實施例，示例性之諧振電路的電路示意圖。

[圖15B]係為依據一些實施例，示例性之諧振電路的電路示意圖。

[圖16]係為依據一些實施例，具有能量恢復電路之偏壓產生器的電路示意圖。

[圖17]係為依據一些實施例，具有主動能量恢復電路之偏壓產生器的電路示意圖。

[圖18]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖，偏壓產生器包含一被動偏壓補償電路及一能量恢復電路。

[圖19]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖，偏壓產生器包含主動偏壓補償電路及一能量恢復電路。

[圖20]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖，偏壓產生器包含主動偏壓補償電路及一主動能量恢復電路。

[圖21]係為依據一些實施例，具有能量恢復電路之偏壓產生器的電路示意圖。

[圖22]係為依據一些實施例，具有用於驅動電容性負載的能量恢復電路之偏壓產生器的電路示意圖。

[圖23]係為依據一些實施例，具有隔離電源之高電壓開關的方塊示意圖。

[圖24]係為依據一些實施例，偏壓產生器的電路示意圖，該偏壓產生器包含射頻源、主動偏壓補償電路及能量恢復電路。

[圖25]示出了依據一些實施例，另一示例的偏壓產生器。

[圖26]係為依據一些實施例，計算系統之方塊示意圖。

一些實施例包含一電漿系統。該電漿系統包含一電漿腔室、一射頻電漿產生器、一偏壓產生器以及一控制器。射頻電漿產生器可以電性耦接電漿腔室，並可以產生多個射頻突發。每個射頻突發包含射頻波形。每個射頻突發具有射頻突發開啟時間及射頻突發關閉時間。偏壓產生器可以電性耦接電漿腔室，並可以產生多個偏壓突發。每個偏壓突發包含偏壓脈衝。每個偏壓突發具有偏壓突發開啟時間及偏壓突發關閉時間。在一些實施例中，控制器通訊射頻電漿產生器及偏壓產生器，並控制各種突發或波形的時序。

在本文中，用語「高電壓」、「高壓」可以包含大於500伏特、1000伏特、1萬伏特、2萬伏特、5萬特或10萬伏特等的電壓。用語「高頻率」、「高頻」可以為大於1000赫茲、1萬赫茲、10萬赫茲、20萬赫茲、50萬赫茲或1百萬赫茲等的頻率。用語「快速上升時間」可以包含小於大約1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒或1000奈秒等的上升時間。用語「快速下降時間」可以包含小於大約1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒或1000奈秒等的下降時間。用語「短脈波寬度」、「短脈衝寬度」可以包含小於大約1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒或1000奈秒等的脈波寬度或脈衝寬度。

圖1係為依據一些實施例，電漿系統100的方塊示意圖。在一些實施例中，電漿系統100包含一電漿腔室110、一射頻電漿產生器105、一偏壓產生器115及/或一控制器120。在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以用於產生電漿腔室110中的一電漿。在一些實施例中，偏壓產生器115可以提供脈衝，該脈衝用於加速電漿中的離子，該電漿生成於電漿腔室110中。

在一些實施中，控制器120可以包含任何類型的控制器，例如場域可程式化邏輯閘陣列(FPGA，Field Programmable Gate Array)、微控制器等。在一些實施例中，控制器120可以從電漿腔室110(或其他地方)接收訊號，並改變或調整射頻電漿產生器105和/或偏壓產生器115提供之突發或脈衝的時序、持續時間、頻率、震幅等。

在一些實施例中，控制器120可以包含任何類型的控制器，例如場域可程式化邏輯閘陣列、特殊應用積體電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)、複雜可程式化邏輯裝置(CPLD，Complex Programmable Logic Device)、微控制器、系統單晶片(SOC，System On a Chip)、資料採集與監控系統(SCADA，supervisory control and data acquisition)、可程式化邏輯控制器(PLC，Programmable logic controller)或所述之任何組合。在一些實施例中，控制器120可以包含計算系統2600的任何或所有組件。在一些實施例中，控制器120可以包含一標準微控制器，例如Broadcom Arm Cortex、Intel ARM Cortex、PIC32等。

在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以以微秒時標(例如1微秒至1000微秒)來產生電漿腔室中的電漿。在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以允許以微秒時標驅動電漿維持及/或電漿至直流，並可以微秒增量做調整。在一些實施中，射頻電漿產生器105可以傳遞非常高的峰值功率(例如1千瓦特 (W)至1千萬瓦特)。在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以產生輸送的可變的連續波功率(CW，Continuous Wave)(例如100瓦特至10萬瓦特)。

在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以包含射頻產生器1200或射頻電漿產生器1300。並可以使用任何的射頻電源供應器。

在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以包含在小時標時，在電漿腔室110內形成電漿，其中小時標例如從大約1微秒至大約1000微秒。在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以產生具有任意及/或可控制的脈衝寬度、脈衝重複頻率、脈衝持續時間、最大電壓等的波形。在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以產生具有高峰值功率的波形，該高峰值功率例如從大約1000瓦特至大約1千萬瓦特。在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以產生具有可變和/或連續波功率的波形，該連續波功率例如從大約1000瓦特至大約10萬瓦特。

在一些實施例中，偏壓產生器115可以在小時標時，控制晶圓偏壓，該小時標例如從大約1微秒至大約1000微秒。在一些實施例中，偏壓產生器115可以產生具有任意及/或可控制的脈衝寬度、脈衝重複頻率、脈衝持續時間、最大電壓等的波形。在一些實施例中，偏壓產生器115可以產生具有高峰值功率的波形，該高峰值功率例如從大約1000瓦特至大約1億瓦特。在一些實施例中，偏壓產生器115可以產生具有可變的連續波功率的波形，例如從大約1000瓦特至大約10萬瓦特。

在一些實施例中，偏壓產生器115可以包含偏壓產生器600、偏壓產生器900、偏壓產生器1000、偏壓產生器1100、偏壓產生器1600、偏壓產生器1700、偏壓產生器1800、偏壓產生器1000、偏壓產生器2000、偏壓產生器2100、偏壓產生器2200、偏壓產生器2400及偏壓產生器2500。在一些實施例中，偏壓產生器115可以包含射頻電漿產生器1200或射頻電漿產生器1300。

在一些實施例中，控制器120可以提供射頻電漿產生器105及偏壓產生器115的脈衝之時序控制。射頻波形305係為由射頻電漿產生器105輸出的一示例。偏壓突發310係為由偏壓產生器115輸出的一示例。

在一些實施例中，控制器120的時序可以例如幫助電漿腔室110內的電漿更快的蝕刻、允許更多或更少的各種遮罩的浸蝕、較直的深孔或溝槽及控制特定的電漿特性。控制特定的電漿特性例如當提供蝕刻電壓時的溫度和密度、觸發不同的化學反應、反應速度的變化、控制某些蝕刻參數及/或控制某些電漿的產生。

圖2繪示依據一些實施例，脈衝的兩個突發的示例波形示意圖。單個突發可以包含多個脈衝。突發持續時間是指突發開啟時間T_on及突發關閉時間T_off的期間。脈衝寬度P_width是指脈衝開啟的期間。脈衝週期P_period是指脈衝開啟及關閉的時間週期。工作週期可以由突發開啟時間T_on除以突發持續時間來表示：

。突發重複頻率可以由突發週期的倒數來表示： f _burst=1/(T _on+T _off)。脈衝重複頻率可以由脈衝週期P_period的倒數來表示：f _pulse=1/P _period。

在一些實施例中，突發重複頻率可以在大約10赫茲與大約1000赫茲之間。在一些實施例中，脈衝重複頻率可以大於約1萬赫茲。

圖3繪示依據一些實施例，示例性的射頻突發和示例性的偏壓突發。

時間t ₁代表射頻波形305的開始時間(例如射頻突發開啟時間)。時間t ₃代表射頻波形305的結束時間(例如射頻突發關閉時間)。時間週期w ₁可以代表在射頻波形305驅動電漿時，一部分的射頻波形305的週期。時間t ₂代表偏壓突發310的開始時間(例如偏壓突發開啟時間)。時間t ₄代表偏壓突發310的結束時間(例如偏壓突發關閉時間)。時間週期w ₂可以代表偏壓突發310的週期。

射頻波形305可以產生及驅動電漿腔室110內的電漿。例如時間週期w ₃可以包含具有初始振鈴的一時間期間。時間週期w ₄可以包含電漿形成的時間期間。時間週期w ₁可以是在電漿腔室110內的電漿被射頻訊號驅動的時間。

在一些實施例中，時間t ₃可以在電漿腔室110形成電漿時開始。例如時間t ₃在時間週期w ₃或時間週期w ₄的結束端開始。在一些實施例中，控制器120可以偵測電漿的形成。例如藉由偵測射頻波形305的初始振鈴的震幅、透過設置於電漿腔室110的感測器或藉由偵測射頻波形305的週期數量。控制器120可以例如依據控制器感測到電漿或預期電漿腔室110內的電漿形成時而開始偏壓突發310。

在一些實施例中，時間t ₁可以領先時間t ₂小於約10毫秒的時序。在一些實施例中，時間t ₃可以領先時間t ₄小於約10毫秒的時序。

在一些實施例中，時間t ₂與時間t ₁之間的差距可以在大約10微秒與大約10毫秒之間。在一些實施例中，時間t ₂與時間t ₁之間的差距可以小於約1微秒。在一些實施例中，時間t ₂與時間t ₁之間的差距可以小於約740奈秒。在一些實施例中，時間t ₂與時間t ₁之間的差距可以為大約10個週期、多個週期、大於10個週期、或射頻波形305的多個週期。

在一些實施例中，時間t ₂與時間t ₁可以在實質相同的時間發生。在一些實施例中，時間t ₂可以在控制器120偵測到電漿腔室110生成電漿時觸發。

在一些實施例中，時間t ₄與時間t ₂(或時間週期w ₂)之間的差距可以在大約10微秒與大約10毫秒之間。在一些實施例中，時間週期w ₁可以在大約10微秒與大約10毫秒之間。在一些實施例中，時間週期w ₂可以為連續的。

在一些實施例中，射頻波形305的頻率可以在大約1萬赫茲至大約1千萬赫茲之間。在一些實施例中，射頻波形305可以具有13.56百萬赫茲的頻率或其任何倍數的頻率(例如27.12百萬赫茲、40.68百萬赫茲等)。在一些實施例中，射頻波形305可以具有大於1千萬赫茲的頻率。

在一些實施例中，時間週期w ₁可以為連續的，例如大於10毫秒、1毫秒、1秒、10秒等。在一些實施例中，偏壓突發310內的脈衝的頻率可以在大約10赫茲至大約1萬赫茲之間。在一些實施例中，偏壓突發310內的脈衝的頻率可以大於1000赫茲。在一些實施例中，偏壓突發310內的脈衝的頻率可以大於1萬赫茲。在一些實施例中，偏壓突發310內的脈衝的頻率可以在1萬赫茲至2千萬赫茲之間。在一些實施例中，偏壓突發310內的脈衝的頻率可以大於約40萬赫茲。

在一些實施例中，時間週期w ₃(例如時間t ₃減去時間週期w ₁減去時間t ₁減去時間週期w ₄)可以小於約10毫秒。

在一些實施例中，偏壓突發310的平坦、傾斜、或其他時間段的持續時間可以在10微秒至10毫秒之間。

在一些實施例中，射頻波形305的平坦、傾斜、或其他時間段的持續時間可以在10微秒至10毫秒之間。

在一些實施例中，時間t ₂可以領先時間t ₃小於約10毫秒的時序。

在一些實施例中，時間t ₃可以領先時間t ₂小於約10毫秒的時序。

在一些實施例中，時間t ₂可以在時間週期w ₄期間的任何時間點發生。在一些實施例中，時間t ₂可以在時間週期w ₁開始之前的任何時間點發生。在一些實施例中，時間t ₂可以電漿形成的期間發生。在一些實施例中，時間t ₂可以在射頻波形305的初始振鈴期間或之後發生。

在一些實施例中，時間t ₂可以領先時間t ₄小於約10毫秒的時序。

在一些實施例中，控制器120可以控制射頻電漿產生器105及/或偏壓產生器115產生具有任意或可選擇的脈衝寬度(例如，時間週期w ₁+時間週期w ₃+時間週期w ₄或時間週期w ₂)、工作週期、脈衝重複頻率及/或突發頻率。

在一些實施例中，控制器120可以控制射頻電漿產生器105及/或偏壓產生器115，使射頻電漿產生器105及/或偏壓產生器115也包含慢啟動及/或慢直流停止功能。

在一些實施例中，控制器120可以從外部控制器(例如工業控制器)接收及/或傳送外部指令。這些外部指令可以控制射頻電漿產生器105及/或偏壓產生器115的脈衝寬度、工作週期、脈衝重複頻率及/或突發頻率。

在一些實施例中，控制器120可以自動控制高電壓直流電源供應器，包含打開或關閉高電壓直流電源供應器、改變電壓和額定電流值、及/或在緊急情況下對元件進行保護。

在一些實施例中，控制器120可以具有從射頻電漿產生器105的輸出端所迴授之迴授電路，從而允許控制器120分析進入電漿腔室110的波形。這允許控制器120針對不同的負載和負載條件進行自我調整。

在一些實施例中，控制器120可以依據射頻電漿產生器105的設定，控制偏壓產生器115。

在一些實施例中，控制器120可以控制偏壓產生器115產生具有脈衝寬度為40奈秒至200奈秒的脈衝。

在一些實施例中，控制器120可以產生具有工作週期為1%至100%的突發。

在一些實施例中，控制器120可以控制偏壓產生器115產生具有突發重複頻率為200赫茲至1000赫茲的脈衝。

在一些實施例中，控制器120可以控制偏壓產生器115，以最小脈衝寬度(例如，大約40奈秒)開始產生脈衝，並以4奈秒的增量逐漸增加至更長的脈衝寬度(例如，40奈秒、44奈秒、48奈秒、52奈秒等)。

在一些實施例中，控制器120可以控制偏壓產生器115以在可選步驟中，產生使直流電壓從最大電壓下降到零伏特的脈衝。

在一些實施例中，控制器120可以控制偏壓產生器115產生低時基誤差(例如小於約10奈秒的時基誤差)的任意脈衝。

在一些實施例中，控制器120可以針對負載狀況進行自我校正。

在一些實施例中，電漿腔室110可以包含任何類型的電漿腔室。

在一些實施例中，電漿腔室110可以具有小於20奈法拉的負載電容。在一些實施例中，可以在電漿腔室110中建立電位，以透過偏壓產生器115的運作將離子加速至表面。在一些實施例中，電漿腔室110中的電漿本質上可以是電容性的。在一些實施例中，電漿腔室110中的電漿可以包含一介質阻擋放電。

在一些實施例中，電漿腔室110可以模制為一電容、與電阻串聯的一電容、與電感串聯的一電容、一介質阻擋放電、一電漿負載、一半導體晶圓處理負載以及任意組合的電容、電感、電阻器及/或其他主動及/或被動元件等。在一些實施例中，電漿腔室110中的負載可以包含於施加電壓及傳遞電荷時的任何負載。電壓或電荷的存在時間可能長於期望的時間(例如長於設計或期望的下降時間)。例如，這可能經常在高電壓開關的應用中發生。

在一些實施例中，電漿腔室110可以包含一電容性負載、一或多個電極、一電漿負載、一或多個介質阻障層、半導體製程電漿、半導體負載、柵板、醫療負載等。在一些實施例中，電漿腔室110可以包含一電漿沉積系統、一電漿蝕刻系統或一電漿濺散系統。

在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以包含電路及/或方法，該電路及/或方法用以在沒有匹配的網路下，驅動開關功率到電漿腔室。在一些實施例中，射頻電漿產生器105可以包含一全橋(或半橋)電路拓撲，可用以在諧振電路位於諧振頻率或接近諧振頻率時，驅動諧振電路。由於諧振電路在位於諧振頻率時被驅動，所以諧振電路的輸出電壓可能高於輸入電壓。在一些實施例中，該諧振條件可以允許幾百伏特的驅動電壓產生約4000伏特或更大的電壓。

圖4係為依據一些實施例，具有偏壓產生器及射頻電漿產生器之電漿控制系統400的方塊示意圖。在一些實施例中，電漿控制系統400可以電性耦接偏壓產生器115的一或多個位置及/或電性耦接射頻電漿產生器105的一或多個位置。例如一第一高電壓訊號405A(或一第二高電壓訊號405B)可以包含偏壓產生器115的一電路點上的電壓訊號及一偏壓補償電路。偏壓產生器115位於脈波器與變壓器級之間。舉另一例子來說明，第一高電壓訊號405A(或第二高電壓訊號405B)可以包含位於一負載級與一偏壓補償電路之間的一電路點上的一電壓訊號。舉另一例子來說明，第一高電壓訊號405A(或第二高電壓訊號405B)可以包含一電阻輸出級或一能量恢復電路級之前的一電路點上的一電壓訊號。舉另一例子來說明，第一高電壓訊號405A(或第二高電壓訊號405B)可以包含晶圓、晶圓座或電極上的電壓。雖然示出了兩個訊號，但是任何數量的訊號都可以被接收。舉另一例子來說明，第一高電壓訊號405A(或第二高電壓訊號405B)可以包含電阻輸出級或能量恢復電路中的電阻上的電壓，其可以代表電漿腔室110內的離子電流。舉另一例子來說明，第一高電壓訊號405A(或第二高電壓訊號405B)可以包含能量恢復電路中的電壓，例如一能量恢復電感上的電壓，其可以代表為電漿腔室110中的離子電流。

在一些實施例中，第一高電壓訊號405A及第二高電壓訊號405B可以包含偏壓補償電路的一電容(例如，偏壓補償電路104或偏壓補償電路134的阻隔電容C12)的每一端之電壓訊號或電流訊號。任何數量或類型的其他訊號可以被接收。

在一些實施例中，第一高電壓訊號405A或第二高電壓訊號405B可以包含提供給負載的電壓訊號。在一些實施例中，第一高電壓訊號405A或第二高電壓訊號405B可以包含提供給偏壓補償電路的電壓訊號。在一些實施例中，第一高電壓訊號405A或第二高電壓訊號405B可以包含提供給一脈波器與可被量測的一變壓器級的電壓訊號。在一些實施例中，第一高電壓訊號405A或第二高電壓訊號405B可以包含提供給電阻輸出級或能量恢復電路的電壓訊號。

高電壓輸入訊號可以由第一高電壓訊號405A及第二高電壓訊號405B共同地或單獨地來代表。高電壓輸入訊號(第一高電壓訊號405A及/或第二高電壓訊號405B)可以由偏壓產生器115及/或射頻電漿產生器105提供波形。

在一些實施例中，高電壓輸入訊號(第一高電壓訊號405A及/或第二高電壓訊號405B)可以在分壓器410被分壓。分壓器410例如可以包含高值電阻或低值電容，以將高電壓的高電壓輸入訊號(例如大於1000伏特)分壓為一低電壓訊號(例如小於50伏特)。分壓器410可以例如以500：1的比率、1000：1的比率、10000：1的比率、100000：1的比率等來對電壓進行分壓。分壓器410可以例如將高電壓輸入訊號(第一高電壓訊號405A及/或第二高電壓訊號405B)的電壓從0~1萬伏特分壓為0~20伏特的電壓。分壓器410可以例如以最小的功率損耗對電壓進行分壓，例如小於約5瓦特的功率損耗。

在一些實施例中，分壓器410可以包含一低值電容、一高值電容、一低值電阻以及一高值電阻。低值電容例如可以包含一電容值為約0.1皮法拉(F)、0.5皮法拉、1皮法拉、2.5皮法拉、5皮法拉、10皮法拉、100皮法拉、1奈法拉、10奈法拉等的一電容。高值電容例如可以包含一電容值為約500皮法拉的一電容。在一些實施例中，高值電容的電容值可以為約50皮法拉、100皮法拉、250皮法拉、500皮法拉、1000皮法拉、2500皮法拉、5000皮法拉等，且該高值電容的電容值大於該低值電容的電容值。

低值電阻可以具有約1000歐姆(Ω)、2500歐姆、5000歐姆、1萬歐姆、2萬5千歐姆、5萬歐姆、10萬歐姆等的電阻值。高值電阻可以具有約0.5百萬歐姆、1百萬歐姆、2.5百萬歐姆、5百萬歐姆、10百萬歐姆、25百萬歐姆、50百萬歐姆、100百萬歐姆等的電阻值。在一些實施例中，高值電阻的電阻值可以為約50歐姆、100歐姆、250歐姆、500歐姆、1000歐姆、2500歐姆、5000歐姆等，且該高值電阻的電阻值大於該低值電阻的電阻值。在一些實施例中，低值電容與高值電容的比率可以實質相同於低值電阻與高值電阻的比率。

在一些實施例中，分壓器410可以接收高電壓輸入訊號，並輸出一分壓電壓訊號。分壓電壓訊號可以比高電壓輸入訊號小100、250、500、750、1000等的倍數。

在一些實施例中，濾波器415例如可以包含從分壓電壓訊號中濾除任何雜訊。濾波器例如可以包含任何類型的低通濾波器、帶通濾波器、帶止濾波器、或高通濾波器。

在一些實施例中，分壓電壓訊號可以由第一類比數位轉換器(ADC，Analog-to-Digital Converter)420來數位化。第一類比數位轉換器420可以包含一類比數位轉換器。任何類型的類比數位轉換器可以被使用。第一類比數位轉換器420可以產生一數位波形訊號。在一些實施例中，第一類比數位轉換器420可以以100、250、500、1000、2000、5000的採樣率(MSPS，mega samples per second或millions of samples per second)來捕獲資料。在一些實施例中，數位波形訊號可以以任何類型的通訊協議(例如SPI、UART、RS-232、USB、I2C等)通訊傳輸至控制器120。

在一些實施例中，分壓器410、濾波器415或第一類比數位轉換器420的其中一個可以經由電氣隔離或光纖鏈路以與偏壓產生器115隔離。

在一些實施例中，控制器120可以傳送訊號或資料至射頻電漿產生器105。控制器120可以從射頻電漿產生器105接收訊號或資料。例如，關於突發重複頻率、突發電壓、突發頻率、突發工作週期、突發持續時間等，控制器120可以傳送時序訊號至射頻電漿產生器105，以指示射頻電漿產生器。

在一些實施例中，控制器120可以經由輸出端435傳送訊號或資料至偏壓產生器115。控制器120可以經由輸出端435以從偏壓產生器115接收訊號或資料。例如，關於突發重複頻率、突發電壓、突發頻率、突發工作週期、突發持續時間等，控制器120可以傳送時序訊號至偏壓產生器115，以指示射頻電漿產生器。

在一些實施例中，控制器120可以從觸發端430接收一觸發訊號。在其他實施例中，第一類比數位轉換器420可以從觸發端430接收一觸發訊號。觸發訊號可以於第一類比數位轉換器420提供資料獲取的時序。觸發訊號例如可以為一5伏特的電晶體-電晶體邏輯(TTL，Transistor-Transistor Logic)觸發。觸發訊號例如可以具有一50歐姆的終端。

數位化訊號可以經由一或多個輸出端口，而從控制器120輸出。例如第一輸出端435A或第二輸出端435B(可單獨或共同的代表輸出端435)。這些輸出端可以耦接一或多個奈秒脈波器(例如偏壓產生器115)。輸出端435的其中一個或全部可以包含一電性連接器，例如低電壓差分訊號連接器(LVDS，Low-Voltage Differential Signaling)、電晶體-電晶體邏輯連接器、低電壓電晶體-電晶體邏輯連接器(LVTTL，Low-Voltage Transistor-Transistor Logic)。輸出端435的其中一個或全部可以使用任何類型的通訊協議(例如SPI、UART、RS-232、USB、I2C、乙太網控制自動化技術(EtherCAT)、乙太網路、Profibus、PROFINET)，以將資料提供給奈秒脈衝控制器。

在一些實施例中，電漿控制系統400可以經由在電漿控制系統400上的4毫米(mm)的一多層插座(Multilam receptacles)來耦接偏壓產生器115。

在一些實施例中，電漿控制系統400可以包含一第二類比數位轉換器445可以從一第一感測器450A及一第二感測器450B(可以單獨或共同的代表感測器)(或任何數量的感測器)接收訊號。第二類比數位轉換器445可以包含一類比數位轉換器。在一些實施例中，第二類比數位轉換器445可以數位化感測器(第一感測器450A及/或第二感測器450B)的類比訊號。感測器(第一感測器450A及/或第二感測器450B)例如可以包含一感測器用以偵測入口水溫、介電流體的溫度、介電流體的壓力、底盤空氣(chassis air)的溫度、電壓、流體流量、流體洩漏感測器等。在一些實施例中，第二類比數位轉換器(ADC)445可以包含ARM、PIC32、AVR或PSOC。

在一些實施例中，第二類比數位轉換器445及第一類比數位轉換器420可以包含一單一類比數位轉換器裝置。在一些實施例中，第二類比數位轉換器445及第一類比數位轉換器420的其中一個或全部可以為控制器120的一部份。在一些實施例中，第一類比數位轉換器420可以在比第二類比數位轉換器445更高的獲取速率進行操作。

在一些實施例中，控制系統可以測量偏壓產生器115中的脈衝的半峰全寬(FWHM，Full width at half maximum)、峰值電壓、直流偏壓、上升時間、下降時間等。

在一些實施例中，電漿控制系統400可以監控脈衝的電壓、頻率、脈衝寬度等，並調整電壓、脈衝重複頻率、脈衝寬度、突發重複頻率(其中，一個突發包含多個脈衝)、射頻突發開啟時間、射頻突發關閉時間、偏壓突發開啟時間、偏壓突發關閉時間等以作為響應，且將該些響應提供給偏壓產生器115及/或射頻電漿產生器105的輸入端。例如，第一類比數位轉換器420可以監控一波形的電壓震幅。這個電壓資訊可以提供給控制器120，而控制器120可以與奈秒脈波器或射頻電漿產生器通訊，以調整訊號的震幅或頻率。

在一些實施例中，電漿控制系統400可以將任意的脈衝訊號經由輸出端435輸出至一或多個偏壓產生器115。輸出端435例如可以包含光纖或電連接。在一些實施例中，電漿控制系統400可以包含多個輸出脈衝通道(例如1、2、5、8、20、50、100等)，該些輸出脈衝通道可以為彼此獨立的通道。該些輸出脈衝通道可以例如輸出具有亞奈秒解析度的脈衝。

舉例來說，若脈衝的電壓小於預設電壓，則控制器120可以發送訊號至偏壓產生器115或射頻電漿產生器105，以產生具有較高電壓的脈衝。若脈衝的電壓大於預設電壓，則第一類比數位轉換器420可以發送訊號至偏壓產生器115或射頻電漿產生器105，以產生具有較低電壓的脈衝。在一些實施例中，傳送至奈秒脈波器以增加脈衝電壓的訊號可以包含一低電壓脈衝，該低電壓脈衝具有比先前發送的訊號更長的脈衝寬度；傳送至奈秒脈波器以降低脈衝電壓的訊號可以包含一低電壓脈衝，該低電壓脈衝具有比先前發送的訊號更短的脈衝寬度。

舉另一例來說明，若脈衝重複頻率大於期望的脈衝重複頻率時，則控制器120可以發送訊號至偏壓產生器115或射頻電漿產生器105以產生具有較低頻率的脈衝。若突發重複頻率小於期望的突發重複頻率時，則控制器120可以發送訊號至偏壓產生器115或射頻電漿產生器105以產生具有較高突發重複頻率的突發。若脈衝所測量的半峰全寬不同於期望的突發重複頻率，則控制器120 可以發送訊號至偏壓產生器115或射頻電漿產生器105以產生脈衝，該脈衝為具有調整過的脈衝寬度或脈衝重複頻率。

舉另一例來說明，若波形的脈衝寬度大於期望的脈衝寬度時，則第一類比數位轉換器420可以發送訊號至偏壓產生器115或射頻電漿產生器105以產生具有較短或較長脈衝寬度的波形。若波形的工作週期大於或小於期望的工作週期時，則第一類比數位轉換器420可以發送訊號至偏壓產生器115或射頻電漿產生器105以產生具有適當的工作週期的脈衝。

電漿控制系統400可以監控其他波形特徵及/或調整該些波形特徵。

在一些實施例中，電漿控制系統400可以將任意的脈衝訊號經由輸出端435傳送至一或多個偏壓產生器115或射頻電漿產生器105。例如，控制系統可以包含任意的一射頻電漿產生器。輸出端435例如可以包含光纖或電連接。在一些實施例中，電漿控制系統400可以包含多個輸出脈衝通道(例如1、2、5、8、20、50、100等)，該些輸出脈衝通道可以為彼此獨立的通道。該些輸出脈衝通道可以例如輸出具有亞奈秒解析度的脈衝。在一些實施例中，電漿控制系統400可以輸出解析度小於約0.1奈秒的脈衝。在一些實施例中，電漿控制系統400可以輸出時基誤差小於約100皮秒的脈衝。

在一些實施例中，電漿控制系統400的每個輸出脈衝通道可以輸出脈衝至偏壓產生器115，以觸發偏壓產生器115。電漿控制系統400例如可以實時地或在脈衝之間調整輸出脈衝的參數。這些參數可以包含脈衝寬度、脈衝重複頻率、工作週期、突發重複頻率、電壓、單個突發內的脈衝數、突發數量等。在一些實施例中，一或多個參數可以依據輸入至電漿控制系統400的訊號或依據配方或程式來做調整或改變。

舉例來說，配方可以包含偏壓產生器115的交替的高突發及低突發。高突發例如可以包含多個高電壓脈衝。低突發例如可以包含多個低電壓脈衝。高突發及低突發例如包含在單個突發中，具有相同的脈衝數或不同的脈衝數。低突發例如具有比高突發電壓的電壓低10%、20%、30%、40%、50%等的電壓。

偏壓產生器115的交替的高突發及低突發可以包含低突發到高突發的比率(低-高比率(low-high ratio))，該低突發到高突發的比率可以為5%、20%、50%、100%、125%、150%等。例如，20%的低-高比率可以包含具有10個突發的一序列，其中每個突發包含約500個脈衝(或從1~10000中的任意數量之脈衝)。具有10個突發的序列具有10%的低-高比率，且該序列的其中兩個突發可以為低電壓突發，其他八個突發可以為高電壓突發。

在一些實施例中，控制器120可以將脈衝與較長的低電壓脈衝通訊以產生高突發，將脈衝與較短的低電壓脈衝通訊以產生低突發，並傳送給奈秒脈波器，使其產生交替的高突發及低突發，如標題為「使用奈秒脈波器產生任意波形」的美國專利申請號16/114,195所描述的內容，且該專利申請案之說明書併入本案。

在一些實施例中，感測器(第一感測器450A及/或第二感測器450B)的其中一個可以包含一直流電壓感測器，該直流電壓感測器可以耦接偏壓產生器115中的一直流電源供應器。例如，若偏壓產生器115使用多個直流電源供應器，且在運作時電壓的變化超過一設定的百分比(例如1%、5%、10%、20%等) 或超過一絕對電壓(例如5伏特、10伏特、50伏特、100伏特等)，則控制器120可以關閉偏壓產生器115。舉另一例來說明，若電源供應系統被使用，且在運作時不同的輸出電壓的差值超過一設定電壓(例如1%、5%、10%、20%等)的一百分比或超過一設定電壓(例如5伏特、10伏特、50伏特、100伏特等)的一絕對電壓，則控制器120可以關閉脈動。

在一些實施例中，控制器120可以從外部控制器465接收及/或傳送通訊及/或指令，例如一工業控制器。在一些實施例中，外部控制器465可以經由乙太網控制自動化技術(EtherCAT)模組與控制器120通訊。在一些實施例中，乙太網控制自動化技術模組可以包含任何類型的通訊模組。在一些實施例中，乙太網控制自動化技術可以包含計算系統2600的一或多個元件。

在一些實施例中，控制系統可以控制脈衝系統的運作，例如脈衝寬度、工作週期、高電壓設定點、開/關、回流輸出電壓、高電壓電流設定點、回流輸出電流、致能高輸出電壓、返回高電壓致能級、緊急關閉等。

圖5係為依據一些實施例，控制電漿系統100的流程500的示意圖。在一些實施例中，流程500可以由控制器120來執行。

流程500從步驟505開始。在步驟505中，控制器120可以開始驅動射頻電漿產生器105產生第一射頻突發。第一射頻突發例如可以包含與射頻波形305相似的一波形。第一射頻突發可以包含射頻突發參數，例如一射頻頻率及/或一射頻電壓。射頻電漿產生器105的第一射頻突發可以產生電漿腔室110中的電漿。

在步驟S510中，流程500可以暫停一第一期間。第一期間例如可以在10微秒至10毫秒之間。在一些實施例中，第一期間可以為0秒。第一期間可以是射頻波形305的開始時間(例如t ₁或射頻突發開啟時間)與偏壓突發310的開始時間(例如t ₂或偏壓突發開啟時間)之間的時間。

在步驟515中，控制器120可以脈動偏壓產生器115產生一第一偏壓突發。第一偏壓突發例如可以包含與偏壓突發310相似的一波形。第一偏壓突發可以包含偏壓突發參數，例如一脈衝重複頻率及/或一偏壓電壓。

在步驟520中，流程500可以暫停一第二期間。第二期間例如可以在10微秒至10毫秒之間。第二期間可以是偏壓突發310的開始時間(例如t ₂或偏壓突發開啟時間)與射頻波形305的結束時間(例如t ₃或射頻突發關閉時間)之間的時間。

在步驟525中，射頻電漿產生器可以停止用一射頻波形驅動電漿腔室110。例如，控制器可以發送一訊號至射頻電漿產生器105來結束突發。

在步驟530中，流程500可以暫停一第三期間。第三期間例如可以在10微秒至10毫秒之間。第三期間例如可以為0秒。第三期間可以是射頻波形305的結束時間(例如t ₃或射頻突發關閉時間)與偏壓突發310的結束時間(例如t ₄或偏壓突發關閉時間)之間的時間。在一些實施例中，第一期間、第二期間、或第三期間可以是相同的。在一些實施例中，第一期間、第二期間、或第三期間可以是不同的。

在步驟535中，偏壓產生器115可以停止脈衝。例如，控制器120可以發送一訊號至偏壓產生115以結束突發及中斷脈衝。

在步驟540中，流程500可以暫停一第四期間。第四期間例如可以是偏壓突發310的結束時間(例如t ₄或偏壓突發關閉時間)與下一個射頻突發開始時間或下一個射頻波形305開始時間(例如，下一個射頻波形的t ₁或下一個射頻波形的射頻突發開啟時間)之間的時間。在一些實施例中，第四期間可以大於第一期間、第二期間及/或第三期間。第四期間可以定義射頻波形的工作週期及/或偏壓突發的工作週期。

在步驟545中，可以改變流程的參數。流程的參數可以包含射頻參數、偏壓參數、第一期間、第二期間、第三期間、第四期間等。在一些實施例中，射頻參數及/或偏壓參數可以依據電漿腔室110的迴授而改變，例如射頻電壓、偏壓電壓、射頻頻率、脈衝重複頻率、溫度、壓力等。在一些實施例中，射頻參數及/或偏壓參數可以依據電漿腔室110經由高電壓訊號(第一高電壓訊號405A及/或第二高電壓訊號405B)或感測器(第一感測器450A及/或第二感測器450B)的迴授，而改變參數。

在執行完步驟545之後，可以重複前述流程。

圖6係為依據一些實施例，偏壓產生器600的電路示意圖。

在這一例子中，偏壓產生器600包含一射頻驅動器605。射頻驅動器605例如可以為如圖6所示之一半橋驅動器或一全橋驅動器。射頻驅動器605可以包含一輸入電壓源V1，該輸入電壓源V1可以為一直流電壓源(例如，電容源、交流-直流轉換器等)。在一些實施例中，射頻驅動器605可以包含四個開關S1、S2、S3及S4。在一些實施例中，射頻驅動器605可以包含串聯或並聯的多個開關S1、S2、S3及S4。開關S1例如可以包含任何類型的固態開關，例如絕緣柵雙極電晶體(IGBTs，Insulated Gate Bipolar Transistor)、金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、碳化矽金屬氧化物半導體場效電晶體(SiC MOSFET，Sic-Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)、碳化矽接面型電晶體(SiC junction transistor)、場效電晶體(FETs， Field-Effect Transistor)、碳化矽開關、氮化鎵(GaN)開關、光電導開關等。這些開關S1、S2、S3及S4可以在高頻率實作切換及/或可以產生一高電壓脈衝。在此，高頻率例如可以包含約400千赫茲、0.5百萬赫茲、2百萬赫茲、4百萬赫茲、13.56百萬赫茲、27.12百萬赫茲、40.68百萬赫茲；50百萬赫茲等的頻率。

每個開關S1、S2、S3及S4可以分別並聯耦接對應的二極體D1、D2、D3及D4，並可以包含雜散電感，每個開關S1、S2、S3及S4的雜散電感可以分別由對應的電感L1、L2、L3及L4來代表。在一些實施例中，電感L1、L2、L3及L4的電感值可以為相同的。在一些實施例中，電感L1、L2、L3及L4的電感值可以小於50奈亨利(H)、100奈亨利、150奈亨利、500奈亨利、1000奈亨利等。開關(S1、S2、S3或S4)和對應的二極體(D1、D2、D3或D4)的組合可以串聯耦接對應的電感(L1、L2、L3或L4)。電感L3及電感L4接地。電感L1連接開關S4及諧振電路610。電感L2連接開關S3及諧振電路610的另一側。

在一些實施例中，射頻驅動器605可以耦接諧振電路610。諧振電路610可以包含一諧振電感L5及/或耦接一變壓器T1的一諧振電容C10。諧振電路610可以包含一諧振電阻R5，該諧振電阻R5例如可以包含射頻驅動器605與諧振電路610之間的任何引線的雜散電阻、及/或任何諧振電路610內的組件，例如變壓器T1、諧振電容C10、及/或諧振電感L5。在一些實施例中，諧振電阻R5僅包含導線、線路或電路元件的雜散電阻。雖然其他電路元件的電感及/或電容可能會影響驅動頻率，但可以透過選擇諧振電感L5及/或諧振電容C10以在很大的程度上設置驅動頻率。鑒於雜散電感或雜散電容，可能需要進一步的改善及/或調整以產生適當的驅動頻率。此外，可以藉由改變諧振電感L5及/或諧振電容C10 以調整變壓器T1上的上升時間。條件是：

。在一些實施例中，給諧振電感L5大電感值可能會導致較慢或較短的上升時間。這些值也可能影響突發的包絡線。如圖7所示，每個突發可以包含暫態及穩態脈衝。直到在穩態脈衝期間達到滿電壓為止，每個突發的暫態脈衝可以由諧振電感L5及/或系統的品質因素來設定。

若射頻驅動器605中的開關在諧振頻率做切換時，則變壓器T1的輸出電壓將被放大。在一些實施例中，諧振頻率可以為約400千赫茲、0.5百萬赫茲、2百萬赫茲、4百萬赫茲、13.56百萬赫茲、27.12百萬赫茲、40.68百萬赫茲、50百萬赫茲等。

在一些實施例中，諧振電容C10可以包含變壓器T1的雜散電容及/或實體電容。在一些實施例中，諧振電容C10可以具有大約10微法拉、1微法拉、100奈法拉、10奈法拉等的電容值。在一些實施例中，諧振電感L5可以包含變壓器T1的雜散電感及/或一實體電感。在一些實施例中，諧振電感L5可以具有約50奈亨利、100奈亨利、150奈亨利、500奈亨利、1000奈亨利等的電感值。在一些實施例中，諧振電阻R5可以具有約25歐姆、50歐姆、100歐姆、150歐姆、500歐姆等的電阻值。

在一些實施例中，諧振電阻R5可以代表實體電路中，導線、線路及變壓器繞組的雜散電阻。在一些實施例中，諧振電阻R5可以具有約10歐姆、50歐姆、100歐姆、200歐姆、500歐姆等的電阻值。

在一些實施例中，變壓器T1可以包含一變壓器，該變壓器為如標題為「高電壓變壓器」的美國專利申請號15/365,094所描述的內容，且該專利申請案之說明書併入本案。在一些實施例中，可以藉由改變開關S1、S2、S3及/或S4的工作週期(例如開關「開啟」的時間或開關導通的時間)以改變諧振電路610 的輸出電壓。例如，工作週期越久，則輸出電壓越高；工作週期越短，則輸出電壓越低。在一些實施例中，可以藉由調整射頻驅動器605中的開關的工作週期，來改變或調諧諧振電路610的輸出。

舉例來說，可以藉由改變開關輸入Sig1+及Sig1-的訊號的工作週期來調整開關的工作週期，開關輸入Sig1+及Sig1-的訊號的工作週期為用以打開及關閉開關S1。可以藉由改變開關輸入Sig2+及Sig2-的訊號的工作週期來調整開關的工作週期，開關輸入Sig2+及Sig2-的訊號的工作週期為用以打開及關閉開關S2。可以藉由改變開關輸入Sig3+及Sig3-的訊號的工作週期來調整開關的工作週期，開關輸入Sig3+及Sig3-的訊號的工作週期為用以打開及關閉開關S3。可以藉由改變開關輸入Sig4+及Sig4-的訊號的工作週期來調整開關的工作週期，開關輸入Sig4+及Sig4-的訊號的工作週期為用以打開及關閉開關S4。例如，可以藉由調整開關S1、S2、S3或S4的工作週期以控制諧振電路610的輸出電壓。

在一些實施例中，射頻驅動器605的每個開關S1、S2、S3或S4可以單獨的被切換或與一或多個其他開關連動的切換。例如，開關輸入Sig1+及Sig1-的訊號可以為與開關輸入Sig3+及Sig3-的訊號為相同的訊號。舉另一例子來說明，開關輸入Sig2+及Sig2-的訊號可以為與開關輸入Sig4+及Sig4-的訊號為相同的訊號。舉另一例子來說明，每個訊號可以是獨立的，且可以單獨控制開關S1、S2、S3或S4，或可以分別控制開關S1、S2、S3或S4。

在一些實施例中，諧振電路610可以耦接一半波整流器615，該半波整流器615可以包含一阻斷二極體D7。

在一些實施例中，半波整流器615可以耦接電阻輸出級620。電阻輸出級620可以包含任何本領域已知的電阻輸出級。例如，電阻輸出級620可以包含任何的電阻輸出級，且該電阻輸出級為如標題為「高電壓電阻輸出級電路」的美國專利申請號16/178,538所描述的內容，且該專利申請案之說明書併入本案。

舉例來說，電阻輸出級620可以包含一電感L11、電阻R3、電阻R1以及雜散電容C11。在一些實施例中，電感L11可以包含一電感，該電感的電感值在約5微亨利至25微亨利之間。在一些實施例中，電阻R1可以包含一電阻，該電阻的電阻值在約50歐姆至250歐姆之間。在一些實施例中，電阻R3可以包含電阻輸出級620中的雜散電阻。

在一些實施例中，電阻R1可以包含串聯及/或並聯的多個電阻。雜散電容C11可以代表電阻R1的雜散電容，並包含串聯及/或並聯電阻的電容。雜散電容C11的電容值例如可以小於500皮法拉、250皮法拉、100皮法拉、50皮法拉、10皮法拉、1皮法拉等。雜散電容C11的電容值例如可以小於負載電容，例如小於電容C2、C3及/或C9的電容值。

在一些實施例中，電阻R1可以使負載(例如一電漿鞘電容)放電。在一些實施例中，電阻輸出級620可以配置為在每個脈衝週期中放電超過1千瓦特的平均功率及/或在每個脈衝週期中放電1焦耳(J)或更少的能量。在一些實施例中，電阻輸出級620中的電阻R1的電阻值可以小於200歐姆。在一些實施例中，電阻R1可以包含串聯或並聯的多個電阻，並具有一組合電容，該組合電容(例如雜散電容C11)的電容值小於約200皮法拉。

在一些實施例中，電阻輸出級620可以包含一電路元件的集合，該電路元件的集合用以控制負載上的電壓波形的形狀。在一些實施例中，電阻輸出級620可以僅包含被動元件(例如電阻、電容、電感等)。在一些實施例中，電阻輸出級620可以包含主動式電路元件(例如開關)以及被動電路元件。在一些實施例中，電阻輸出級620例如可以用以控制波形的電壓上升時間及/或電壓下降時間。

在一些實施例中，電阻輸出級620可以使電容性負載(例如晶圓及/或電漿)放電。例如，這些電容性負載可以具有小電容值(例如約10皮法拉、100皮法拉、500皮法拉、1奈法拉、10奈法拉、100奈法拉等)。

在一些實施例中，電阻輸出級可以用於具有高脈衝電壓的脈衝之電路及/或具有高脈衝頻率的脈衝之電路及/或頻率為約400千赫茲、0.5百萬赫茲、2百萬赫茲、4百萬赫茲、13.56百萬赫茲、27.12百萬赫茲、40.68百萬赫茲、50百萬赫茲等的脈衝之電路。高脈衝電壓例如電壓大於1000伏特、10千伏特、20千伏特、50千伏特、100千伏特等。高脈衝頻率例如頻率大於1千赫茲、10千赫茲、100千赫茲、200千赫茲、500千赫茲、1百萬赫茲等。

在一些實施例中，電阻輸出級可以被選擇以處理高平均功率、高峰值功率、快速上升時間及/或快速下降時間。例如，平均功率額定值可以大於約0.5千瓦特、1千瓦特、10千瓦特、25千瓦特等，及/或峰值功率額定值可以大於約1千瓦特、10千瓦特、100千瓦特、1百萬瓦特等。

在一些實施例中，電阻輸出級620可以包含被動元件的一串聯或並聯網路。例如，電阻輸出級620可以包含串連的一電阻、一電容及一電感。舉另一例子來說明，電阻輸出級620可以包含與一電感並聯的一電容，且該電容-電感的組合串聯一電阻。例如，可以選擇足夠大的電感L11，以使當整流器有輸出電壓時，不會有大量的能量注入於電阻輸出級。可以選擇電阻R3及電阻R1的值，以使電感除以電阻(L/R)的時間可以比射頻頻率更快的耗盡負載中適當的電容。

在一些實施例中，電阻輸出級620可以耦接偏壓補償電路625。偏壓補償電路625可以包含本領域已知的任何偏壓電路及/或偏壓補償電路。例如偏壓補償電路625可以包含任何偏壓電路及/或偏壓補償電路，該偏壓電路及/或偏壓補償電路可以為如標題為「奈秒脈波器偏壓補償」的美國專利申請號16/523,840所描述的內容，且該專利申請案之說明書併入本案。

在一些實施例中，偏壓補償電路625可以包含一偏壓電容C6、阻隔電容C12、一阻斷二極體D8、開關S8(例如一高電壓開關)、偏壓電壓源V5、電阻R2、及/或電阻R4。在一些實施例中，開關S8包含一高電壓開關，該高電壓開關可以為如標題為「用於奈秒脈波器的高電壓開關」的美國專利申請號62/717,637所描述的內容，及/或如標題為「用於奈秒脈波器的高電壓開關」的美國專利申請號16/178,565所描述的內容，且該些專利申請案之說明書併入本案。

在一些實施例中，偏壓電壓源V5可以包含一直流電壓源，該直流電壓源可以用於正向或負向的偏移輸出電壓。在一些實施例中，阻隔電容C12可以將偏壓電壓源V5與電阻輸出級620及/或其他電路元件隔離/分離。在一些實施例中，偏壓補償電路625可以允許功率的電位轉移從電路的一部分至電路的另一部分。在一些實施例中，偏壓補償電路625可以用於在腔室中的高電壓脈衝被激活時，將晶圓固定在適當的位置。電阻R2可以保護/隔離直流偏壓源於驅動器。

在一些實施例中，開關S8可以在射頻驅動器605脈動時打開，並且在射頻驅動器605不脈動時關閉。當關閉時，開關S8例如可以短路阻斷二極體 D8上的電流。將電流短路可以允許晶圓與晶圓座之間的偏壓小於2000伏特，該偏壓值為在可接受的容差內。

在一些實施例中，電漿腔室630可以耦接偏壓補償電路625。電漿腔室630例如可以由如圖6所示的各種電路元件來代表。

圖6並未包含一傳統的匹配網路，例如一50歐姆匹配網路或一外部匹配網路或獨立匹配網路。實際上，在本文中所描述的實施例中，並不需要一50歐姆匹配網路來調諧施加至晶圓腔室的開關功率。此外，在本文中所描述的實施例提供了不具有傳統匹配網路的可變輸出阻抗射頻產生器。這可以允許迅速改變電漿腔室所汲取的功率。一般來說，匹配網路的調諧可能需要至少100微秒至200微秒。在一些實施例中，功率的變化可以在一或兩個射頻週期中發生，例如在400千赫茲時為2.5微秒至5微秒。

圖7係為依據一些實施例，在600微秒的時段，變壓器T1(紅色)上、極點(綠色)及晶圓(藍色)的電壓的一波形示意圖。圖8係為10微秒的時段內的波形放大圖。

圖9係為依據一些實施例，偏壓產生器900的電路示意圖。偏壓產生器900例如可以包含射頻驅動器605、諧振電路610、偏壓補償電路625以及電漿腔室630。偏壓產生器900與偏壓產生器600相似，但不同的是偏壓產生器900不具有電阻輸出級620，且包含一能量恢復電路905。

在這一例子中，能量恢復電路905可以位於或電性耦接變壓器T1的次級側。能量恢復電路905例如可以包含一二極體D9(例如消弧二極體)，該二極體D9跨接變壓器T1的次級側。能量恢復電路905例如可以包含一二極體D12及一電感L12(該二極體D12與該電感L12串聯)，並可以允許電流從變壓器T1的次級側流出，以對電力供應C15充電，且允許電流流至電漿腔室630。二極體D12及電感L12可以電性耦接變壓器T1的次級側及耦接電力供應C15。在一些實施例中，能量恢復電路905可以包含二極體D13及/或電感L13電性耦接變壓器T1的次級側。電感L12可以代表雜散電感及/或可以包含變壓器T1的雜散電感。

當奈秒脈波器開啟時，電流可幫電漿腔室630充電(例如幫電容C3、電容C2或電容C9充電)。例如，當變壓器T1的次級側上的電壓升高到超過電力供應C15的電荷電壓時，一些電流可以流過電感L12。當奈秒脈波器關閉時，電流可以從電漿腔室630中的電容流過電感L12，以對電力供應C15充電，直到電感L12上的電壓為零為止。二極體D9可以防止電漿腔室630中的電容與電漿腔室630中或偏壓補償電路625中的電感振鈴。

二極體D12例如可以防止電荷從電力供應C15流至電漿腔室630中的電容。

可以選擇電感L12的值以控制電流下降時間。在一些實施例中，電感L12可以具有在1微亨利至500微亨利之間的電感值。

在一些實施例中，能量恢復電路905可以包含一開關，該開關用以控制流過電感L12的電流。開關例如可以與電感L12串聯。在一些實施例中，在開關S1打開時及/或不再有脈衝時，開關可以關閉以允許電流從電漿腔室630流回電力供應C15。

能量恢復電路905中的一開關例如可以包含一高電壓開關。該高電壓開關例如可以為如2018年11月1日申請之標題為「具有隔離電力的高電壓開關」的美國專利申請號16/178,565所描述的內容，及在2018年8月10日所申請的美國臨時案號62/717,637所描述的內容，該美國臨時案為前述該專利申請案所主張的優先權案，且該些專利申請案之說明書併入本案。在一些實施例中，射頻驅動器605可以包含一高電壓開關來代替或補充射頻驅動器605所示的各種元件。在一些實施例中，使用一高電壓開關可以允許至少移除變壓器T1及開關S1。

圖10係為依據一些實施例，偏壓產生器1000的電路示意圖。偏壓產生器1000可以包含射頻驅動器605、諧振電路610、電阻輸出級620以及電漿腔室630。因此偏壓產生器1000類似於偏壓產生器600，不同的是偏壓產生器1000不具有偏壓補償電路625。

圖11係為依據一些實施例，偏壓產生器1100的電路示意圖。偏壓產生器1100例如可以包含射頻驅動器605、諧振電路610、能量恢復電路905以及電漿腔室630。因此，偏壓產生器1100類似於偏壓產生器900，不同的是偏壓產生器1100不具有偏壓補償電路625。

圖12係為依據一些實施例，射頻電漿產生器1200的電路示意圖。射頻電漿產生器1200例如可以包含射頻驅動器605、諧振電路610以及一感應放電電漿1205。在這一例子中，諧振電感L5包含天線，該天線用以耦接或設置於感應放電電漿1205中。變壓器T1可以代表感應放電電漿1205如何耦接天線，且該天線至少部分的由諧振電感L5來代表。諧振電容C10可以與諧振電感L5諧振以決定諧振頻率。射頻驅動器605可以產生以該諧振頻率驅動的脈衝。

圖13係為依據一些實施例，射頻電漿產生器1300的電路示意圖。射頻電漿產生器1300例如可以包含射頻驅動器1305、諧振電路1310及電漿腔室630，該諧振電路1310可以包含變壓器。電容C1可以代表放電幾何的電容、電路中的任何雜散電容、或電路中的任何電容器的電容。諧振電感L5可以代表電路中的任何雜散電感的電感或電路中的任何電感器的電感。射頻驅動器1305可以以一脈衝頻率驅動諧振電路1310，該脈衝頻率實質地相同於諧振電路的諧振頻率。

在一些實施例中，射頻驅動器1305的每個開關S1、S2、S3或S4可以單獨的被切換，或是與一或多個其他開關連動的切換。例如開關輸入Sig1+及Sig1-的訊號可以是與開關輸入Sig2+及Sig2-的訊號為相同的訊號。舉另一個例子來說明，開關輸入Sig2+及Sig2-的訊號可以是與開關輸入Sig4+及Sig4-的訊號為相同的訊號。舉另一個例子來說明，每個訊號可以為獨立的，且可以單獨的控制每個開關S1、S2、S3或S4，或是分別的控制每個開關S1、S2、S3或S4。

在一些實施例中，變壓器T1可以或可以不包含於射頻電漿產生器1200。

圖14A、圖14B、圖15A及圖15B係為依據一些實施例，示例性之諧振電路的電路示意圖，該諧振電路可以用於代替圖6中的諧振電路610。這些電路可以或可以不包含每個示意圖中所示之變壓器。

圖16係為依據一些實施例，偏壓產生器1600的電路示意圖。該偏壓產生器1600包含具有能量恢復電路1610的一奈秒脈衝級101、一變壓器T1、一引線級103、一直流偏壓電路104以及一負載級106。

在一些實施例中，負載級106可以代表用於半導體處理腔室的一理想或有效電路，例如一電漿沉積系統、半導體製程系統、電漿濺散系統等。電容C2例如可以代表靜電式晶圓座的電容，其中一半導體處理晶圓可以位於靜電式晶圓座上。晶圓座例如可以包含一介電材料(例如氧化鋁或其他陶瓷材料及位於介電材料中的導體)。例如，電容C1可以具有小電容值(例如大約10皮法拉、100皮法拉、500皮法拉、1奈法拉、10奈法拉、100奈法拉等)。

電容C3例如可以代表電漿與晶圓之間的鞘電容。電阻R6例如可以代表電漿與晶圓之間的鞘電阻。電感L7例如可以代表電漿與晶圓之間的鞘電感。電流I2例如可以代表流過鞘的離子電流。例如，電容C1或電容C3可以具有小電容值(例如大約10皮法拉、100皮法拉、500皮法拉、1奈法拉、10奈法拉、100奈法拉等)。

電容C9例如可以代表電漿鞘對於腔室壁的電容。電阻R7例如可以代表電漿與腔室壁之間的電阻。電流源I1例如可以代表電漿中的離子電流。例如，電容C1或電容C9可以具有小電容值(例如大約10皮法拉、100皮法拉、500皮法拉、1奈法拉、10奈法拉、100奈法拉等)。

在一些實施例中，電漿電壓可以為從地到電路點123所測量到的電壓；晶圓電壓為從地到電路點122所測量到的電壓且可以代表晶圓表面的電壓；晶圓座電壓從地到電路點121所測量到的電壓；電極電壓為從地到電路點124(例如電極上)所測量到的電壓；以及輸入電壓為從地到電路點125所測量到的電壓。

在這一例子中，直流偏壓電路104不包含任何偏壓補償。直流偏壓電路104包含一偏壓電壓源V5例如可以正向的或負向的偏移輸出電壓。在一些實施例中，可以調整偏壓電壓源V5，以改變晶圓電壓與晶圓座電壓之間的電位。在一些實施例中，偏壓電壓源V5可以具有約正負(±)5000伏特、正負4000伏特、正負3000伏特、正負2000伏特、正負1000伏特等的電壓。

在一些實施例中，阻隔電容C12可以將直流偏壓電壓與其他電路元件隔離(或分離)。阻隔電容C12例如可以允許電位從電路的一部份轉移到電路的另一部分。在一些實施例中，這個電位轉移可以確保維持晶圓在晶圓座上的靜電力保持在電壓閥值之下。電阻R2可以將直流偏壓電源與奈秒脈衝級101所輸出的高電壓脈衝隔離。

阻隔電容C12例如可以具有小於約100皮法拉、10皮法拉、1皮法拉、100微法拉、10微法拉、1微法拉等的電容值。電阻R2例如可以具有高電阻值，例如具有大於約1000歐姆、10千歐姆、100千歐姆、1百萬歐姆、10百萬歐姆、100百萬歐姆等的電阻值。

電阻R13例如可以代表引線或傳輸線的電阻，該引線或傳輸線用以從高電壓電源系統的輸出端連接至電極(例如負載級106)。電容C1例如可以代表引線或傳輸線的雜散電容。

在一些實施例中，奈秒脈衝級101可以產生脈衝，該脈衝具有高脈衝電壓(例如大於1000伏特、10千伏特、20千伏特、50千伏特、100千伏特等的電壓)、高頻率(例如大於約1000赫茲、10千赫茲、100千赫茲、200千赫茲、500千赫茲、1百萬赫茲等的頻率)、快速上升時間(例如小於約1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒、1000奈秒等的上升時間)、快速下降時間(例如小於約1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒、1000奈秒等的下降時間)及/或短脈衝寬度(例如小於約1000奈秒、500奈秒、250奈秒、100奈秒、20奈秒等的脈衝寬度)。

舉例來說，奈秒脈衝級101可以包含如標題為「高電壓奈秒脈波器」的美國專利申請號14/542,487所描述的全部或任何裝置的任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案；或是如標題為「電器隔離的輸出可變脈衝產生器之揭露」的美國專利申請號14/635,991所描述的全部或任何裝置的任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案；或是如標題為「具有可變脈衝寬度及脈衝重複頻率的高電壓奈秒脈波器」的美國專利申請號14/798,154所描述的全部或任何裝置的任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。

在一些實施例中，奈秒脈衝級101可以包含以任何數量耦接在一起的一或多個奈秒脈波器。

在一些實施例中，奈秒脈衝級101可以包含一直流電源供應器，該直流電源供應器用以提供由開關S6切換的一恆定的直流電壓，並提供切換頻率至變壓器T1。直流電源供應器可以包含一輸入電壓源V1以及電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)。若變壓器T1的匝數比為1：10，則變壓器可以在負載上產生10千伏特。

在一些實施例中，若負載電容(例如電如C3及電容C9)與電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)的電容值相比較小時，變壓器的輸入端可能(或可能不會)發生倍電壓。例如若電力供應C15提供500伏特，則變壓器T1的輸入端可能測量到1000伏特。

開關S6例如可以包含一或多個固態開關，例如絕緣柵雙極電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體、碳化矽金屬氧化物半導體場效電晶體、碳化矽接面型電晶體、場效電晶體、碳化矽開關、氮化鎵開關、光電導開關等。開關S6可以依據開關輸入Sig6+及開關輸入Sig6-從控制器獲得之訊號來做切換。

在一些實施例中，奈秒脈衝級101可以包含緩衝電路，該緩衝電路可以包含任何類型的緩衝電路。在一些實施例中，緩衝電路可以包含一電容。在一些實施例中，緩衝電路可以包含一電容及一電阻。在一些實施例中，緩衝電路可以包含一電容、一電感及一電阻。

在一些實施例中，緩衝電路可以包含緩衝電阻R9及一緩衝電容C5，該緩衝電阻R9與緩衝二極體D5並聯。緩衝電路也可以包含雜散電感。在一些實施例中，緩衝電阻R9及/或緩衝二極體D5可以設置於開關S6的集極與變壓器T1的初級繞組之間。緩衝二極體D5可以用以消除開關切換的任何過電壓。一大及/或快速電容可以耦接開關S6的射極。飛輪二極體D11也可以耦接開關S6的射極。可以包含未圖示的各種其他組件。一或多個開關及/或電路可以並聯或串聯配置。

在一些實施例中，開關S6可以快速切換，以使切換電壓可能永遠不會處於滿電壓(例如電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)及/或輸入電壓源V1的電壓)。在一些實施例中，閘極電阻耦接開關S6，該閘極電阻可以使用短開啟脈衝來做設置。

在一些實施例中，奈秒脈衝級101可以包含一飛輪二極體D11。在一些實施例中，飛輪二極體D11可以與電感性負載組合使用，以確保在開關S6打開後，儲存在電感性負載的能量可以被允許耗散，該能量耗散為在開關S6打開之後，藉由允許電流維持相同的方向流過電感，而能量則經由電路的電阻性元件來耗散。若不包含飛輪二極體D11，則可能導致開關S6上產生大的反向電壓。

在一些實施例中，奈秒脈衝級101可以包含雜散電感L8及/或雜散電阻R8。雜散電感L8例如可以小於約10奈亨利、100奈亨利、1000奈亨利、10000奈亨利等。雜散電阻R8例如可以小於約1歐姆、10毫歐姆、100毫歐姆等。

在一些實施例中，能量恢復電路1610可以電性耦接變壓器的次級側及/或耦接電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)。能量恢復電路1610例如可以包含一二極體130(消弧二極體)，該二極體130跨接變壓器T1的次級側。能量恢復電路1610例如可以包含能量恢復二極體1620及能量恢復電感1615(該能量恢復二極體1620與該能量恢復電感1615串聯)，並可以允許從變壓器T1的次級側流出電流，以對電力供應C15充電。能量恢復二極體1620及能量恢復電感1615可以電性耦接變壓器T1的次級側及電力供應C15。在一些實施例中，能量恢復電路1610可以包含二極體130及/或電感140，該二極體130及/或該電感140電性耦接變壓器T1的次級側。電感140可以代表雜散電感及/或可以包含變壓器T1的雜散電感。

在一些實施例中，能量恢復電感1615可以包含任何類型的電感，例如鐵芯電感或空芯電感。在一些實施例中，能量恢復電感1615可以具有任何類型的幾何形狀例如螺線管線圈、環形線圈等。在一些實施例中，能量恢復電感1615可以具有大於約10微亨利、50微亨利、100微亨利、500微亨利等的電感值。在一些實施例中，能量恢復電感1615可以具有在約1微亨利到100毫亨利之間的電感值。

在一些實施例中，當奈秒脈波器啟動時，電流可以幫負載級106充電(給電容C3充電、給電容C2充電或給電容C9充電)。當變壓器T1的次級側的電壓升高到大於電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)上的電荷電壓時，一些電流例如可以流經能量恢復電感1615。當奈秒脈波器關閉時，電流可以從負載級106中的電容(例如電容C1)流經能量恢復電感1615以對電力供應C15充電，直到能量恢復電感1615上的電壓為零為止。二極體130可以防止負載級106中的電容與負載級106中或直流偏壓電路104中的電感振鈴。

能量恢復二極體1620例如可以防止電荷從電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)流至負載級106中的電容。

可以選擇能量恢復電感1615的值以控制電流下降時間。在一些實施例中，能量恢復電感1615可以具有在1微亨利至600微亨利之間的一電感值。在一些實施例中，能量恢復電感1615可以具有一電感值大於約50微亨利。在一些實施例中，能量恢復電感1615可以具有小於約50微亨利、100微亨利、150微亨利、200微亨利、250微亨利、300微亨利、350微亨利、400微亨利、500微亨利等。

舉例來說，若電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)提供500伏特，則在變壓器T1的輸入端將測量到1000伏特(例如，如前所述之倍壓)。當開關S6打開時，變壓器T1的1000伏特可以分配在能量恢復電路1610的組件之間。若適當的選擇了這些值(例如電感140的電感值小於能量恢復電感1615的電感值)，則能量恢復二極體1620及能量恢復電感1615上的電壓可以大於500伏特。電流可以流過能量恢復二極體1620及/或給電力供應C15充電。電流也可以流過二極體135及電感140。一旦電力供應C15被充電，電流就不再流過能量恢復二極體1620及能量恢復電感1615。

在一些實施例中，能量恢復電路1610例如可以在快時標(例如1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒、1000奈秒等)時，將能量(或電荷)從負載級106轉移。能量恢復電路的雜散電阻可以為小的，以確保負載級106上的脈衝具有快速下降時間。能量恢復電路1610的雜散電阻例如可以具有小於約1歐姆、10毫歐姆、100毫歐姆等的電阻值。在一些實施例中，從負載級106轉移的能量轉移效率可以為高的，例如大於約60%、70%、80%或90%等。

圖16所示之任何數量的組件例如可以或可以不需要二極體135或二極體130或電感140。

在一些實施例中，二極體可以設置於輸入電壓源V1與一電路點之間，該電路點為能量恢復電路1610連接輸入電壓源V1及/或電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)而形成的電路點。在此，二極體例如可以配置為允許電流從輸入電壓源V1流至電力供應C15，但可能不允許電流從能量恢復電路流至電力供應C15。

圖17係為依據一些實施例，偏壓產生器1700的電路示意圖，該偏壓產生器1700包含一奈秒脈衝級101，並具有一主動能量恢復電路111，該主動能量恢復電路111具有能量恢復開關S5。能量恢復開關S5可以依據開關輸入Sig5+及開關輸入Sig5-從控制器獲得的訊號來做切換。

在圖17中，主動能量恢復電路111可以包含一能量恢復開關S5，該能量恢復開關S5用以控制通過能量恢復電感1615的電流。在一些實施例中，能量恢復開關S5可以包含一飛輪二極體跨接於能量恢復開關。能量恢復開關S5例如可以與能量恢復電感1615串聯配置。在一些實施例中，能量恢復開關S5可以依據開關輸入Sig5+及/或開關輸入Sig5-的訊號來打開及關閉。在一些實施例中，當開關S6打開及/或不再脈衝時，開關輸入Sig5+及/或開關輸入Sig5-可以關閉能量恢復開關，以允許電流從負載級106流回至電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)。在一些實施例中，當開關S6為關閉時，來自開關輸入Sig5+及/或開關輸入Sig5-的開關訊號可以打開能量恢復開關，及/或產生脈衝以限制電流流向電力供應C15。

如圖17所示，能量恢復開關S5與能量恢復二極體1620及能量恢復電感1615串聯，且該能量恢復開關S5設置於變壓器T1的次級側與能量恢復二極體1620及能量恢復電感1615的組合之間。在一些實施例中，能量恢復二極體1620 及能量恢復電感1615可以設置於能量恢復開關S5與變壓器T1的次級側之間。在一些實施例中，能量恢復開關S5可以設置於能量恢復二極體1620與能量恢復電感1615之間。能量恢復二極體1620、能量恢復電感1615及能量恢復開關S5可以以任何順序配置。

能量恢復開關S5例如可以包含一高電壓開關，例如高電壓開關2300。

在一些實施例中，當能量恢復開關S5打開時，負載級106可以由奈秒脈衝級101充電。在快時標(例如小於約1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒、1000奈秒等)時，從負載級106移除電荷可以是有益的。為了從負載級106移除電荷，可以關閉能量恢復開關S5。

圖18係為依據一些實施例，偏壓產生器1800的電路示意圖，該偏壓產生器1800包含一被動偏壓補償電路114，並具有一能量恢復電路1610。

在這一例子中，被動偏壓補償電路114為一被動偏壓補償電路，且可包含一偏壓補償二極體1805及一偏壓補償電容1810。偏壓補償二極體1805可以與偏壓電壓源V5串聯。偏壓補償電容1810可以跨接於偏壓電壓源V5或電阻R2，或跨接於偏壓電壓源V5及電阻R2。偏壓補償電容1810的電容值可以小於100奈法拉至100微法拉，例如電容值為約100微法拉、50微法拉、25微法拉、10微法拉、2微法拉、500奈法拉、200奈法拉等。

在一些實施例中，偏壓補償二極體1805可以在介於10赫茲與500千赫茲之間的頻率，傳導介於10安培(A)至1000安培的電流。

在一些實施例中，阻隔電容C12可以允許在奈秒脈衝級101的輸出端(例如電路點125)與電極上(例如電路點124)的電壓之間具有一電壓偏移。在運作時，電極例如在突發(突發可以包含多個脈衝)期間中，可以處於負2千伏特的直流電壓，而奈秒脈衝級101的輸出端在脈衝期間為正6千伏特且脈衝之間為0伏特做交替。

阻隔電容C12例如為100奈法拉、10奈法拉、1奈法拉、100微法拉、10微法拉、1微法拉等。電阻R2例如可以具有高電阻值，例如1000歐姆、10千歐姆、100千歐姆、1百萬歐姆、10百萬歐姆、100百萬歐姆等的電阻值。

在一些實施例中，偏壓補償電容1810及偏壓補償二極體1805可以允許在每個突發開始時，在奈秒脈衝級101的輸出端(例如電路點125)與電極上(例如電路點124)的電壓之間建立電壓偏移，以達到所需的平衡狀態。例如，在每個突發開始時，且在多個脈衝過程中(例如約5至100個脈衝)，電荷從阻隔電容C12轉移至偏壓補償電容1810，以在電路中建立正確的電壓。

在一些實施例中，脈衝重複頻率(例如一突發中的脈衝的頻率)可以在200千赫茲與800百萬赫茲之間，例如2百萬赫茲、13.56百萬赫茲、27百萬赫茲、60百萬赫茲、80百萬赫茲等。在一些實施例中，突發重複頻率(例如突發的頻率)可以為大約10千赫茲、50千赫茲、100千赫茲、400千赫茲、500千赫茲、1百萬赫茲等。

能量恢復電路1610可以或可以不包含如圖17所示之一能量恢復開關。

圖19係為依據一些實施例，偏壓產生器1900的電路示意圖，該偏壓產生器1900包含一主動偏壓補償電路134，並具有能量恢復電路1610。

主動偏壓補償電路134包含本領域已知的任何偏壓及/或偏壓補償電路。例如主動偏壓補償電路134可以包含任何偏壓及/或偏壓補償電路，且該任何偏壓及/或偏壓補償電路為如標題為「奈秒脈衝偏壓補償」的美國專利申請號16/523,840所描述的內容，且該專利申請案之說明書併入本案。

在一些實施例中，如圖19所示之偏壓產生器1900的主動偏壓補償電路134可以包含一偏壓電容C6、阻隔電容C12、一阻斷二極體D8、偏壓補償的S8(例如一高電壓開關)、一偏壓電壓源V5、電阻R2、及/或電阻R4。在一些實施例中，開關S8例如可以包含一高電壓開關，例如如圖23所示之高電壓開關2300。偏壓補償的開關S8可以依據開關輸入Sig8+及開關輸入Sig8-從控制器獲得的訊號來做切換。

在一些實施例中，偏壓電壓源V5可以包含一直流電壓源，該直流電壓源用以正向的或負向的偏移輸出電壓。在一些實施例中，阻隔電容C12可以將偏壓電壓源V5與其他電路元件隔離/分離。在一些實施例中，主動偏壓補償電路134可以允許功率的電位轉移從電路的一部分至電路的另一部分。在一些實施例中，主動偏壓補償電路134可以用於維持一處理晶圓及一靜電式晶圓座之間的一恆定吸附力。電阻R2例如可以將直流偏壓電源與驅動器保護/隔離。舉另一例子來說明，電阻R2可以用於確保偏壓電壓源V5不會進入過電流故障。

在一些實施例中，當奈秒脈衝級101未主動產生大於10千赫茲的脈衝或提供突發的脈衝時，偏壓補償的開關S8可以打開，並在當奈秒脈衝級101未脈動時，關閉偏壓補償的開關S8。當偏壓補償的開關S8關閉時，偏壓補償的開關S8例如可以允許電流流於由阻斷二極體D8所阻止的方向上。將此電流短路可以允許晶圓及晶圓座之間的偏壓小於2000伏特，且該值為在可接受的容差範圍內。

在一些實施例中，負載級106可以耦接主動偏壓補償電路134。在一些實施例中，能量恢復電路1610可以或可以不包含如圖17所示之一能量恢復開關。

圖20係為依據一些實施例，偏壓產生器2000的電路示意圖，該偏壓產生器2000包含一主動偏壓補償電路134，並具有主動能量恢復電路111。

圖21係為依據一些實施例，具有能量恢復電路1610之偏壓產生器2100的電路示意圖。在這一例子中，偏壓產生器2100類似於偏壓產生器1600，不同的是該偏壓產生器2100的奈秒脈衝級101切換電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)的另一極性。當開關S6打開時，電容C1上的電荷流經能量恢復電路1610，並流至高電壓電力供應C15，且可以幫高電壓的電力供應C15充電。當電容C1上的電荷小於高電壓的電力供應C15上的電荷時，電流停止流過能量恢復電路1610。在一些實施例中，直流偏壓電路104可以由被動偏壓補償電路114或主動偏壓補償電路134代替。在一些實施例中，能量恢復電路1610可以由主動能量恢復電路111代替。

在一些實例中，包含一奈秒脈波器(或開關)，用以切換接地端(如圖16所示)或輸入電壓源V1及/或電力供應C15(可以能量儲存電容來實現)的正極端(如圖21或圖22所示)。兩種配置皆可被使用。圖所示的其中一種配置可以由另一種配置替代。

圖22係為依據一些實施例，偏壓產生器2200的電路示意圖，該偏壓產生器2200具有能量恢復電路1610，該能量恢復電路1610驅動一電容性負載2205。在這一例子中，偏壓產生器2200類似於不具有直流偏壓電路104的偏壓產生器1600，並驅動電容性負載2205。電容性負載2205可以包含任何類型的負載，例如一電漿負載、多個柵極、多個電極、實體電容、一光導開關電容等。

圖23係為依據一些實施例，具有隔離電源之高電壓開關2300的方塊示意圖。高電壓開關2300可以包含多個開關模組(可分別由開關模組2305A、2305B、2305C、2305D代表，或由開關模組2305A、2305B、2305C、2305D共同代表)，且該些開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)可以以快速上升時間及/或高頻率及/或可變脈衝寬度來切換高電壓源2360的電壓。每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)可以包含一開關(如圖23所示之開關2310A至2310D)，例如一固態開關。

在一些實施例中，開關(開關2310A至2310D)可以電性耦接一閘極驅動電路(如圖23所示之閘極驅動電路2330A至2330D)，該閘極驅動電路(閘極驅動電路2330A至2330D)可以包含一電力供應(如圖23所示之電力供應2340A至2340D)及/或一隔離光纖觸發器(如圖23所示之隔離光纖觸發器2345A至2345D)(也稱為閘極觸發或開關觸發)。例如，開關(開關2310A至2310D)可以包含一集極、一射極及一基極(或一汲極、一源極及一閘極)，且電力供應(電力供應2340A至2340D)可以經由閘極驅動電路(閘極驅動電路2330A至2330D)驅動開關(開關2310A至2310D)的閘極。閘極驅動電路(閘極驅動電路2330A至2330D)例如可以與高電壓開關2300的其他組件隔離。

在一些實施例中，可以例如使用隔離變壓器來隔離電力供應(電力供應2340A至2340D)。隔離變壓器可以包含一低電容變壓器。隔離變壓器的低電容例如可以允許電力供應(電力供應2340A至2340D)在無需大量電流的情形下，在快時標時充電。隔離變壓器可以具有小於約100皮法拉的電容值。在其他例子中，隔離變壓器可以具有小於約30皮法拉至100皮法拉的電容值。在一些實施例中，隔離變壓器可以提供高達1000伏特、5000伏特、10千伏特、23千伏特、50千伏特等的電壓隔離。

在一些實施例中，隔離變壓器可以具有低雜散電容。例如，隔離變壓器可以具有小於約1000皮法拉、100皮法拉、10皮法拉等的雜散電容。在一些實施例中，低電容值可以最小化與低電壓組件(例如輸入控制電源的電力源)的電性耦接及/或可以減少電磁干擾(EMI，Electromagnetic Interference Electromagnetic Disturbance)的產生(例如電器雜訊的產生)。在一些實施例中，隔離變壓器的變壓器雜散電容可以包含初級繞組與次級繞組之間測量到的電容。

在一些實施例中，隔離變壓器可以為一直流轉直流(DC to DC)的轉換器或一交流轉直流(AC to DC)的變壓器。在一些實施例中，變壓器例如可以包含一110伏特的交流變壓器。無論如何，隔離變壓器可以提供與高電壓開關2300的其他組件隔離的電源。在一些實施例中，隔離可以是電氣隔離，以使隔離變壓器的初級側上沒有導體穿過或接觸隔離變壓器的初級側的任何導體。

在一些實施例中，變壓器可以包含一初級繞組，該初級繞組可以纏繞或緊密的包裹變壓器芯。在一些實施例中，初級繞組可以包含一電導片，該電導片包裹變壓器芯。在一些實施例中，初級繞組可以包含一或多個繞組。

在一些實施例中，次級繞組可以以盡可能地遠離變壓器芯的方式纏繞變壓器芯。例如，繞組束包含次級繞組，該次級繞組可以纏繞變壓器芯的孔洞的中心。在一些實施例中，次級繞組可以包含一或多個繞組。在一些實施例中，導線束包含次級繞組，該次級繞組例如包含圓形的橫截面或方形的橫截面，以減少雜散電容。在一些實施例中，一絕緣體(例如油或空氣)可以設置在初級繞組、次級繞組或變壓器芯之間。

在一些實施例中，使次級繞組遠離變壓器芯可以具有一些益處。例如，可以降低隔離變壓器的初級繞組與次級繞組之間的雜散電容。舉另一例子來說明，可以隔絕隔離變壓器的初級繞組與次級繞組之間的高電壓，以使在運作時不會形成電暈及/或電擊穿。

在一些實施例中，隔離變壓器的初級側(例如初級繞組)與次級側(例如次級繞組)之間的間隔可以為約0.1吋(inch)、0.5吋、1吋、5吋、10吋。在一些實施例中，隔離變壓器的芯與次級側(例如次級繞組)之間的一般間隔可以為約0.1吋、0.5吋、1吋、5吋、10吋。在一些實施例中，繞組之間的間隙可以由可行的最小介電材料來填充，例如真空、空氣、任何絕緣氣體或液體或相對介電系數小於3的固體材料。

在一些實施例中，電力供應(電力供應2340A至2340D)可以包含任何類型的電源，以提供高電壓隔絕(隔離)或具有低電容(例如小於約1000皮法拉、100皮法拉、10皮法拉等)。在一些實施例中，控制電壓電源可以在60赫茲時提供1420伏特的交流電或240伏特的交流電。

在一些實施例中，每個電力供應(電力供應2340A至2340D)可以感應及/或電性耦接一單控制電壓電源。例如電力供應2340A可以經由一第一變壓器電性耦接電源；電力供應2340B可以經由一第二變壓器電性耦接電源；電力供應2340C可以經由一第三變壓器電性耦接電源；電力供應2340D可以經由一第四變壓器電性耦接電源。例如可以使用任何類型的變壓器，以在各種電源之間提供電壓隔離。

在一些實施例中，第一變壓器、第二變壓器、第三變壓器及第四變壓器可以包含在單個變壓器的芯上纏繞不同的次級繞組。例如，第一變壓器可以包含一第一次級繞組，第二變壓器可以包含一第二次級繞組，第三變壓器可以包含一第三次級繞組，第四變壓器可以包含一第四次級繞組。每個次級繞組可以纏繞在單個變壓器的芯上。在一些實施例中，第一次級繞組、第二次級繞組、第三次級繞組、第四次級繞組或初級繞組可以包含一或多個繞組以纏繞於變壓器芯。

在一些實施例中，電力供應2340A、電力供應2340B、電力供應2340C、及/或電力供應2340D可以不共亨返回參考地或局部地。

隔離光纖觸發器(隔離光纖觸發器2345A至2345D)例如也可以與高電壓開關2300的其他組件隔離。隔離光纖觸發器(隔離光纖觸發器2345A至2345D)可以包含一光纖接收器，該光纖接受器允許每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)相對於其他開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)及/或高電壓開關2300的其他組件而浮動，及/或同時允許對每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)的閘極進行主動控制。

在一些實施例中，每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)的返回參考地或局部地或共接地例如可以使用隔離變壓器來隔離彼此。

每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)的電氣絕緣例如可以允許多個開關串聯配置，累積高電壓切換。在一些實施例中，可以允許或設計開關模組時序中的一些滯後。例如，每個開關模組(開關模組 2305A、2305B、2305C及/或2305D)可以配置或額定為切換1000伏特，每個開關模組可以彼此電氣絕緣及/或每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)的關閉時序可以在一段時間內不用完美的一致，該一段時間為由緩衝電容的電容值或開關的額定電壓來定義。

在一些實施例中，電氣隔離可以提供許多優點。例如，一個可能的優點可以包含最小化開關與開關之間的時基誤差及/或允許任意的切換時序。例如每個開關(開關2310A至2310D)可以具有小於約500奈秒、50奈秒、20奈秒、5奈秒等的開關過度時基誤差。

在一些實施例中，兩個組件(電路)之間的電氣隔離可能為兩個組件之間具有高電阻或兩個組件之間具有小電容。

每個開關(開關2310A至2310D)可以包含任何類型的固態開關裝置，例如絕緣柵雙極電晶體、金屬氧化物半導體場效電晶體、碳化矽金屬氧化物半導體場效電晶體、碳化矽接面型電晶體、場效電晶體、碳化矽開關、氮化鎵開關、光電導開關等。開關(開關2310A至2310D)例如可以以在高速度的高頻率來切換高電壓，及/或以快速上升時間切換高電壓，及/或以長脈衝寬度來切換高電壓，高速度例如重複率大於500千赫茲，高頻率例如大於1000赫茲，快速上升時間例如上升時間小於約23奈秒，長脈衝寬度例如大於約10毫秒，高電壓例如大於約1000伏特的電壓。在一些實施例中，每個開關可以分別額定用於切換1200伏特至1700伏特，但組合時可以切換4800伏特至6800伏特(對於四個開關)。可以使用具有各種其他額定電壓的開關。

使用大量的較低電壓開關而不是使用一些較高電壓開關可能具有一些優點。例如，低電壓開關通常具有更優良的性能：低電壓開關可以切換更快速、可以具有快速的過渡時間及/或可以比高電壓開關更有效率的做切換。然而，例如，開關的數量越多則對開關的切換時序的精準度要求越高。

如圖23所示之高電壓開關2300包含四個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)。雖然在圖中繪示四個，但是並不限於此，換言之可以使用任何數量的開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)，例如兩個、八個、12個、16個、20個、24個等。例如，若每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)的開關額定電壓為1200伏特，且使用了16個開關，則高電壓開關可以切換19.2千伏特。舉另一例子來說明，若每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)的開關額定電壓為1700伏特，且使用了16個開關，則高電壓開關可以切換27.2千伏特。

在一些實施例中，高電壓開關2300可以切換大於5000伏特、10千伏特、14千伏特、20千伏特、23千伏特等的電壓。

在一些實施例中，高電壓開關2300可以包含一快速電容2355。快速電容2355例如可以包含串聯配置及/或並聯配置的一或多個電容。這些電容例如可以包含一或多個聚丙烯電容。快速電容2355可以儲存高電壓源2360的能量。

在一些實施例中，快速電容2355可以具有低電容值。在一些實施例中，快速電容2355的電容值可為約1微法拉、5微法拉、在1微法拉至5微法拉之間、在100奈法拉至1000奈法拉之間等。

在一些實施例中，高電壓開關2300可以或可以不包含一消弧二極體2350。消弧二極體2350可以包含串聯或並聯的多個二極體，該些二極體有益於驅動電感性負載。在一些實施例中，消弧二極體2350可以包含一或多個蕭特基二極體，例如一碳化矽蕭特基二極體。消弧二極體2350例如可以偵測高電壓開關的開關的電壓是否高於某個閥值。若高於閥值，則消弧二極體2350可以短路開關模組到地的電力。消弧二極體例如可以在開關切換後，允許交替電流路徑以使儲存於電感性負載的能量耗散。這樣可以例如防止大的感應電壓尖峰。在一些實施例中，消弧二極體2350可以具有低電感，例如1奈亨利、10奈亨利、100奈亨利等。在一些實施例中，消弧二極體2350可以具有低電容，例如100皮法拉、1奈法拉、10奈法拉、100奈法拉等。

在一些實施例中，例如當負載2365主要為電阻性時，可以不使用消弧二極體2350。

在一些實施例中，每個閘極驅動電路(閘極驅動電路2330A至2330D)可以產生小於約1000奈秒、100奈秒、10奈秒、5奈秒、3奈秒、1奈秒等的時基誤差。在一些實施例中，每個開關(開關2310A至2310D)可以具有最小的開關開啟時間(例如小於約10微秒、1微秒、500奈秒、100奈秒、50奈秒、10奈秒、5奈秒等)及最大的開啟時間(例如大於23秒、10秒、5秒、1秒、500毫秒等)。

在一些實施例中，在運作期間，每個高電壓開關可以在彼此的1奈秒之間做開啟及/或關閉的切換。

在一些實施例中，每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)可以具有一樣的雜散電感或實質相同(正負5%)的雜散電感。雜散電感可以包含任何的開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)中的電感，且並未與一電感器有關聯，該雜散電感例如引線、二極體、電阻、開關(開關2310A至2310D)及/或電路板走線等的電感。每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)中的雜散電感可以包含低電感值，例如小於約300奈亨利、100奈亨利、10奈亨利、1奈亨利等的電感值。每個開關模組(開關模組 2305A、2305B、2305C及/或2305D)之間的雜散電感可以包含低電感值，例如小於約300奈亨利、100奈亨利、10奈亨利、1奈亨利等的電感值。

在一些實施例中，每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)可以具有一樣的雜散電容或實質相同(正負5%)的雜散電容。雜散電容可以包含任何的開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)中的電容，且並未與一電容器有關聯，該雜散電容例如引線、二極體、電阻、開關(開關2310A至2310D)及/或電路板走線等的電容。每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)中的雜散電容可以包含低電容值，例如小於約1000皮法拉、100皮法拉、10皮法拉等的電容值。每個開關模組(開關模組2305A、2305B、2305C及/或2305D)之間的雜散電容可以包含低電容值，例如小於約1000皮法拉、100皮法拉、10皮法拉等的電容值。

舉例來說，可以使用一被動緩衝電路來解決電壓分擔的瑕疵，該被動緩衝電路例如緩衝二極體(如圖23所示之緩衝二極體2315A至2315D)、緩衝電容(如圖23所示之緩衝電容2320A至2320D)及/或飛輪二極體(如圖23所示之飛輪二極體2325A至2325D)。例如，每個開關(開關2310A至2310D)開啟或關閉時，時序之間的微小差異，或是電感值或電容值的差異，可能導致電壓尖峰。這些尖峰可以藉由各種緩衝電路(例如緩衝二極體(緩衝二極體2315A至2315D)、緩衝電容(緩衝電容2320A至2320D)及/或飛輪二極體(飛輪二極體2325A至2325D))來減輕。

緩衝電路例如可以包含一緩衝二極體(緩衝二極體2315A至2315D)、一緩衝電容(緩衝電容2320A至2320D)、一緩衝電阻(如圖23所示之緩衝電阻2316A至2316D)及/或一飛輪二極體(飛輪二極體2325A至2325D)。在一些實施例中，緩衝電路可以與開關(開關2310A至2310D)並聯。在一些實施例中，緩衝電容(緩衝電容2320A至2320D)可以具有低電容值，例如電容值小於約100皮法拉。

在一些實施例中，高電壓開關2300可以電性耦接一負載2365或可以包含一負載2365(例如一電阻性或電容性或電感性的負載)。負載2365可以具有50歐姆到500歐姆之間的電容。此外，負載2365可以為電感性負載或電容性負載。

在一些實施例中，能量恢復電路1610或主動能量恢復電路111可以降低高電壓偏壓產生器的能量消耗，及/或降低電壓以驅動負載，使能量輸出性能與不具有能量恢復電路的系統的能量輸出性能相同。例如，為了使能量輸出性能與不具有能量恢復電路的系統的能量輸出性能相同，可以以降低能量消耗10%、15%、20%、23%、30%、40%、45%、50%等或更多來達成。

在一些實施例中，二極體130、二極體135及/或能量恢復二極體1620可以包含一高電壓二極體。

圖24係為依據一些實施例，偏壓產生器2400的電路示意圖，偏壓產生器2400包含一射頻源2405、主動偏壓補償電路134及能量恢復電路1610。在這一例子中，偏壓產生器2400類似於具有射頻驅動器605及將諧振電路610替代為射頻源2405的偏壓產生器900。如圖9所示之射頻驅動器605包含一全波整流器及一諧振電路610，其中該諧振電路610被射頻源2405取代。

在一些實施例中，射頻源2405可以包含多個高頻率固態開關、一射頻產生器、一放大管射頻產生器或一管射頻產生器。

偏壓產生器2400可以或可以不包含一傳統的匹配網路，例如一50歐姆匹配網路或一外部匹配網路或一獨立匹配網路。在一些實施例中，偏壓產生器2400不需要50歐姆匹配網路來優化施加於晶圓腔室的開關功率。不具有傳統匹配網路的射頻產生器可以允許快速改變電漿腔室的吸收功率。一般來說，匹配網路的優化程序可能需要至少100微秒至200微秒的時間。在一些實施例中，在一或兩個射頻週期中可以發生功率改變，例如在400千赫茲時，2.5微秒至5微秒之間。

在一些實施例中，射頻源2405可以在頻率為約400千赫茲、0.5百萬赫茲、2百萬赫茲、4百萬赫茲、13.56百萬赫茲、27.12百萬赫茲、40.68百萬赫茲、50百萬赫茲等來運作。

圖25示出了依據一些實施例，另一示例的偏壓產生器2500。偏壓產生器2500可以被概括為五個階級(這些階級可以被拆分成其他階級或被概括承更少的階級)。偏壓產生器2500包含奈秒脈衝級101、電阻輸出級2507、偏壓補償電路134及一負載級106。

在這一例子中，負載級106可以代表一有效電路，該有效電路為電漿沉積系統、電漿蝕刻系統或電漿濺散系統的有效電路。電容C2可以代表介電材料的電容，其中一晶源位於該介電材料上。電容C3可以代表對於晶圓之電漿的電容鞘。電容C9可以代表腔室壁與晶圓的表面之間的電漿中的電容。電流源I2及電流源I1可以代表通過鞘的離子電流。

在這一例子中，電阻輸出級2507可以包含一或多個電感性元件，該至少一電感性元件由電感L10及/或電感L15來代表。電感L15例如可以代表電阻輸出級2507中的引線的雜散電感。可以設置電感L10以最小化直接從奈秒脈衝級101流到電阻R1的功率。

在一些實施例中，電阻R1可以在快時標時，將負載級106的電荷耗散，快時標例如1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒、100奈秒等的時標。電阻R1的電阻值可以是低的，以確保負載級106的脈衝具有快速下降時間。

在一些實施例中，電阻R1可以包含串聯及/或並聯配置的多個電阻。雜散電容C11可以代表電阻R1的雜散電容，包含串聯及/或並聯的電阻的電容。雜散電容C11的電容值例如可以小於500皮法拉、250皮法拉、100皮法拉、50皮法拉、10皮法拉、1皮法拉等。雜散電容C11的電容值例如可以小於負載電容，例如小於電容C2、電容C3及/或電容C9的電容值。

在一些實施例中，多個奈秒脈衝級101可以並聯連接，並耦接電阻輸出級2507，以跨接電感L10及/或電阻R1。每個脈波器及變壓器級可以包含阻斷二極體D14及/或二極體D6。

在一些實施例中，電容C8可以代表阻斷二極體D14的雜散電容。在一些實施例中，電容C4可以代表二極體D6的雜散電容。

圖26所示之計算系統2600可以用於執行本發明任何的實施例。例如，計算系統2600可以用於執行流程500。舉另一例子來說明，計算系統2600可以用於執行本發明描述的任何運算、識別及/或判斷。計算系統2600包含硬體元件，該硬體元件經由匯流排2605電性耦接(或可以根據需求，使用通訊的方式)。硬體元件包含一或多個處理器2610、一或多個輸入裝置2615及一或多個輸出裝置2620。處理器2610包含例如但不限於一或多個通用處理器及/或一或多個特定用途處理器(例如數位訊號處理晶片、圖像加速晶片等)，輸入裝置2615包含例如但不限於滑鼠、鍵盤等，輸出裝置2620包含例如但不限於顯示裝置、列印裝置等。

計算系統2600可以更包含(及/或通訊)一或多個儲存裝置2625。儲存裝置2625例如但不限於本地及/或網路可訪問的儲存裝置、及/或可以包含例如但不限於磁碟驅動器、驅動陣列、光學儲存裝置、固態儲存裝置等。該固態儲存裝置例如隨機存取記憶體(RAM，Random Access Memory)及/或唯讀記憶體(ROM，Read-Only Memory)，可用以編輯程式、快閃存取等。計算系統2600可能還可以更包含通訊子系統2630。通訊子系統2630可以包含例如但不限於網卡(有線或無線網卡)、紅外線通訊裝置、無線通訊裝置及/或晶片組等(例如藍芽裝置、802.6裝置、無線熱點裝置(Wi-Fi)、WiMax裝置、蜂窩通訊設備等)。通訊子系統2630可以允許資料透過網路做交換(例如，如下所述的網路，在此僅舉一個例子)，及/或允許資料透過任何本文所描述的裝置做交換。在許多實施例中，計算系統2600將進一步包含一運作記憶體2635，運作記憶體2635可以包含隨機存取記憶體或唯讀記憶體(如前所述)。

計算系統2600也可以包含軟體元件，例如運作記憶體2635中的軟體元件。軟體元件包含一作業系統2640、及/或其他程式。其他程式例如一或多個應用程式2645，應用程式2645可以包含本發明的電腦程式及/或可以被設計為用以實現本發明的方法或本發明配置的系統。例如如前所述的對應本發明的方法的一或多個步驟可以由一電腦(及/或電腦中的一處理器)的程式及/或指令來實現。這些指令及/或程式的集合可以儲存於電腦可讀取儲存媒體，例如儲存裝置2625(如前所述)。

在某些情況下，儲存媒體可以併入於計算系統2600或與計算系統2600通訊。在其他實施例中，儲存媒體可以從計算系統2600分離(例如移動式媒體，例如光碟等)及/或以安裝封包的形式提供，例如儲存媒體可以使用儲存的指令/程式以對通用電腦進行編碼。這些指令可能為可執行程式的形式，且可由計算系統2600執行，及/或可以為程式源或可安裝的程式，以透過編譯及/或安裝(例如使用各種通用編譯器、安裝程序、壓縮/解壓縮程序等)而在計算系統2600形成可執行程式。

除非另有說明，否則用語「實質上」係為所提及的值的5%或10%之內，或在製造公差之內。除非另有說明，否則用語「約」、「大約」係為所提及的值的5%或10%之內，或在製造公差之內。

用語「或」係為包含性的。

本文闡述了許多具體細節以提供透徹理解本發明。然而，本領域所屬技術具有通常知識者將可以理解本發明可透過本文未描述的具體實施例來實現。在其他情況下，並未詳述本領域所屬技術具有通常知識者已知的方法、裝置或系統，以避免模糊本發明。

部分的演算法或符號可由資料的運作或儲存於計算系統記憶體的二進位數位訊號來表示，例如，電腦記憶體。這些算法的描述為資料處理領域中的通常知識者的示例，並透過此示例將本發明實質的傳達給本領域的其他通常知識者。演算法為運作程序的自洽序列或相似的處理程序，以獲得所需的結果。在這種情況下，運作程序或處理程序涉及對實體參數做實體操作。通常，雖然並非必要的，但是這些參數可以採取電或磁訊號，使其可被儲存、轉移、組合、比較或其他操作。出於通用原因，將這些訊號稱為位元、資料、值、元件、符號、特徵、字符、數字、數字串等，且這樣的稱法已被證明是較為方便的。然而，可以理解的是，所有這些用語及類似的用語應與適當的實體參數相關聯，且在此的用語僅為做為方便說明而作使用。除非另有特別說明，否則應當理解，在本文中，「處理」、「運算」、「計算」、「判斷」及「識別」或其他類似用語係為運算裝置的動作或處理程序，例如一或多個電腦或相似的電子計算裝置，以操作或轉換資料為記憶體、暫存器或其他訊息儲存裝置、傳輸裝置、或運算平台的顯示裝置之實體電子或電磁參數。

系統或本文所描述的系統並不限於任何的硬體結構配置。計算裝置可以包含任何適合的組件，以提供一或多個輸入端的條件結果。適合的計算裝置包含多用途微處理器的電腦系統，該電腦系統存取儲存的軟體，該軟體用以對計算裝置進行程式編碼或配置，以使計算裝置從一通用型電腦設備轉為實現本發明的一或多個實施例的特定用途電腦設備。任何合適的程式、腳本或其他類型的程式語言或程式語言的組合可以以程式或電腦配置的一軟體來實現本文中所示的內容。

本文所述的方法實施例可以由計算裝置來執行。實施例所示之步驟順序可以做更動，例如步驟可以重新編排順序、組合及/或拆分成子步驟。特定的步驟或流程可以並行執行。

在此，用語「適於」、「適應於」、「適用於」、「配置」係為開放及包容性的用語，其不排除裝置適於或配置為執行附加功能或步驟。此外，用語「依據」、「基於」係為開放及包容性的用語，在流程、步驟、計算或其他操作中，除了「依據」一或多個所述的條件或值外，實際上也可能依據其他條件或超出所述的值。本文包含的標題、列表及編號僅是為了方便說明，並不意味著限制本發明。

儘管已經針對本發明描述了相關的詳細的實施例，但是應當理解的是，所屬領域具有通常知識者在理解前述內容後，可以容易的產生對本發明的替代、變形及等同的態樣。因此，可以理解的是，本文所提供之實施例為本發明之示例，並非限制本發明，且本發明並不排除對所屬領域具有通常知識者顯而易見的修改、變化及/或添加技術特徵等。

500:流程

505,510,515,520,525,530,535,540,545:步驟

Claims

一種電漿系統，包含：一電漿腔室；一射頻電漿產生器，電性耦接該電漿腔室，並產生多個射頻突發，各該射頻突發具有一射頻突發開啟時間及一射頻突發關閉時間，各該射頻突發包含多個射頻波形；一偏壓產生器，電性耦接該電漿腔室，並產生多個偏壓突發，各該偏壓突發具有一偏壓突發開啟時間及一偏壓突發關閉時間，各該偏壓突發包含多個偏壓脈衝；以及一控制器，通訊該射頻電漿產生器及該偏壓產生器，並控制該射頻突發開啟時間、該射頻突發關閉時間、該偏壓突發開啟時間及該偏壓突發關閉時間的時序。
如請求項1所述之電漿系統，其中該些射頻突發產生及/或驅動該電漿腔室中的一電漿，該些偏壓突發加速該電漿中的離子。
如請求項1所述之電漿系統，更包含一電極，設置於該電漿腔室，並耦接該射頻電漿產生器。
如請求項1所述之電漿系統，更包含一感應天線，設置於該電漿腔室，並耦接該射頻電漿產生器。
如請求項1所述之電漿系統，更包含一電極，設置於該電漿腔室，並耦接該偏壓產生器。
如請求項1所述之電漿系統，其中該射頻突發開啟時間領先該偏壓突發時間小於約10毫秒的時序。
如請求項1所述之電漿系統，其中在該射頻突發開啟時間之後，該偏壓突發開啟時間發生在該些射頻波形的大約10個週期處。
如請求項1所述之電漿系統，其中該偏壓突發開啟時間領先該射頻突發關閉時間小於約10毫秒的時序。
如請求項1所述之電漿系統，其中該射頻突發開啟時間與該射頻突發關閉時間之間的差距小於約1毫秒。
如請求項1所述之電漿系統，其中該偏壓突發開啟時間與該偏壓突發關閉時間之間的差距小於約10毫秒。
如請求項1所述之電漿系統，其中該些偏壓脈衝具有一脈衝重複頻率，該脈衝重複頻率大於1000赫茲。
如請求項1所述之電漿系統，其中該些偏壓脈衝具有一電壓，該電壓大於1000伏特。
如請求項1所述之電漿系統，其中該些射頻波形具有一頻率，該頻率在10千赫茲與100百萬赫茲之間。
如請求項1所述之電漿系統，其中該些射頻波形具有一頻率，該頻率為13.56百萬赫茲。
如請求項1所述之電漿系統，其中該控制器依據該電漿腔室的迴授，控制該射頻突發開啟時間、該射頻突發關閉時間、該偏壓突發開啟時間及該偏壓突發關閉時間的時序。
如請求項1所述之電漿系統，其中該偏壓產生器包含一偏壓補償電路。
如請求項1所述之電漿系統，其中該偏壓產生器包含一能量恢復電路。
如請求項1所述之電漿系統，其中該射頻電漿產生器包含一全橋電路或一半橋電路與一諧振電路。
如請求項1所述之電漿系統，其中該偏壓產生器包含一奈秒脈波器。
如請求項1所述之電漿系統，其中該偏壓產生器包含一射頻產生器。
一種電漿控制方法，包含：以一射頻電漿產生器驅動一電漿腔室，該射頻電漿產生器具有一頻率，該頻率大於10百萬赫茲；暫停一第一期間；以一偏壓產生器對該電漿腔室進行脈動，該偏壓產生器的脈衝在脈衝頻率大於1000赫茲時具有一第一電壓；暫停一第二期間；停止該射頻電漿產生器的驅動；暫停一第三期間；以及停止該偏壓產生器的脈動。
如請求項21所述之電漿控制方法，更包含：暫停一第四期間；驅動該射頻電漿產生器；暫停該第一期間；以具有一第二電壓的脈衝脈動該偏壓產生器；暫停該第二期間；停止該射頻電漿產生器的驅動；暫停該第三期間；以及停止該偏壓產生器的脈動。
如請求項22所述之電漿控制方法，其中該第二電壓大於該第一電壓。
如請求項21所述之電漿控制方法，更包含：暫停一第四期間；驅動該射頻電漿產生器；暫停一第五期間，該第五期間不同於該第一期間；以具有一第二電壓的脈衝脈動該偏壓產生器；暫停一第六期間，該第六期間不同於該第一期間；停止該射頻電漿產生器的驅動；暫停一第七期間，該第七期間不同於該第一期間；以及停止該偏壓產生器的脈動。
如請求項21所述之電漿控制方法，其中該第一期間小於約10毫秒；該第二期間小於約10毫秒；以及該第三期間小於約10毫秒。
如請求項21所述之電漿控制方法，其中該第一期間小於該第二期間。