TWI795654B - 奈秒脈衝射頻隔離 - Google Patents

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尼可拉斯Ａ 楊
肯尼斯 米勒
伊莉亞 斯洛柏朵夫
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Abstract

一些實施例包含一電漿系統。電漿系統包含一電漿腔室、一射頻驅動器、一奈秒脈衝器、一第一濾波器及一第二濾波器。射頻驅動器以大於2百萬赫茲的一射頻頻率來驅動射頻突發至電漿腔室。奈秒脈衝器以一脈衝重複頻率及一峰值電壓來驅動脈衝至電漿腔室。脈衝重複頻率小於射頻頻率，峰值電壓大於2千伏特。第一濾波器配置在射頻驅動器及電漿腔室之間。第二濾波器配置在奈秒脈衝器及電漿腔室之間。

Description

奈秒脈衝射頻隔離
本發明係有關一種電漿系統，尤其是有關一種奈秒脈衝射頻隔離的電漿系統。
半導體裝置的製程在不同的階段使用電漿製程來製造半導體裝置，其中半導體裝置可以包含微處理器、記憶體晶片及其他種類型的集成電路與裝置。電漿製程涉及透過向氣體混合物中引入射頻(Radio Frequency，RF)能量，而向氣體分子傳遞能量，以激勵氣體混合物。氣體混合物通常被容置在真空腔室(即電漿腔室)中，射頻能量通常透過電極而引入至電漿腔室中。
在普遍的電漿製程中，射頻產生器以一無線電頻率來產生功率，且該功率透過射頻電纜及網路而傳輸至電漿腔室。於此，無線頻率被廣義的理解為在3千赫茲至3千億赫茲的區間中。為了提供從射頻產生器到電漿腔室的有效傳輸的功率，而使用一中繼電路並以電漿腔室的可變阻抗來匹配射頻產生器的固定阻抗。該中繼電路通常被稱為射頻阻抗匹配網路，或是更簡單地稱為射頻匹配網路。
本發明的實施例包含一電漿系統。電漿系統包含一電漿腔室；一射頻驅動器以一射頻頻率來驅動多個射頻突發至電漿腔室；一奈秒脈衝器以一脈 衝重複頻率來驅動多個脈衝至該電漿腔室，脈衝重複頻率小於該射頻頻率；一高通濾波器配置在射頻驅動器及電漿腔室之間；以及一低通濾波器配置在奈秒脈衝器及電漿腔室之間。
在一些實施例中，射頻驅動器可以包含一可變阻抗射頻驅動器。在一些實施例中，射頻驅動器可以包含一全橋式(或半橋式)切換電路、一諧振電路及/或一變壓器。
在一些實施例中，射頻驅動器及/或奈秒脈衝器中之其中之一或二者可以包含一電阻輸出級及/或一能量恢復電路。
在一些實施例中，高通濾波器可以包含一電容。在一些實施例中，低通濾波器可以包含一電感。在一些實施例中，射頻驅動器可以包含一奈秒脈衝器。
一些實施例包含一電漿系統。電漿系統包含一電漿腔室；一射頻驅動器以大於2百萬赫茲的一射頻頻率來驅動射頻突發至電漿腔室；一奈秒脈衝器以一脈衝重複頻率及一峰值電壓來驅動多個脈衝至電漿腔室，脈衝重複頻率小於射頻頻率，峰值電壓大於2千伏特；一第一濾波器配置在射頻驅動器及電漿腔室之間；以及一第二濾波器配置在奈秒脈衝器及電漿腔室之間。在一些實施例中，脈衝重複頻率大於1萬赫茲。
在一些實施例中，第一濾波器包含一高通濾波器。在一些實施例中，第一濾波器包含一電容，電容與射頻驅動器及電漿腔室串聯，電容包含小於約500皮亨利的一電容值。在一些實施例中，第一濾波器包含一電感，該電感耦接射頻驅動器的一輸出端及一接地端。
在一些實施例中，第二濾波器包含一低通濾波器。在一些實施例中，第二濾波器包含一電感，電感串聯奈秒脈衝器及電漿腔室，電感具有小於約50微亨利的一電感值。在一些實施例中，第二濾波器包含一電容，該電容耦接奈秒脈衝器的一輸出端及一接地端。
在一些實施例中，電漿腔室包含一天線，天線電性耦接射頻驅動器。在一些實施例中，電漿腔室包含一陰極，陰極電性耦接射頻驅動器。在一些實施例中，電漿腔室包含一陰極，陰極電性耦接奈秒脈衝器。
一些實施例包含一電漿系統。電漿系統包含一電漿腔室，電漿腔室具有一天線及一陰極；一射頻驅動器電性耦接天線，射頻驅動器以大於約2百萬赫茲的一射頻頻率，而在電漿腔室中產生多個射頻突發；一奈秒脈衝器電性耦接陰極，奈秒脈衝器以一脈衝重複頻率及一電壓來產生多個脈衝至電漿腔室，脈衝重複頻率小於射頻頻率，電壓大於2千伏特；一電容配置在射頻驅動器及天線之間；以及一電感配置在奈秒脈衝器及陰極之間。
在一些實施例中，電容具有小於約100皮法拉的一電容值。在一些實施例中，電感具有小於約10奈亨利的一電感值。在一些實施例中，脈衝重複頻率大於1萬赫茲。
一些實施例包含一電漿系統。電漿系統包含一電漿腔室、一射頻驅動器、一奈秒脈衝器、一電容及一電感。電漿腔室包含一陰極。射頻驅動器電性耦接陰極。射頻驅動器以大於約2百萬赫茲的一射頻頻率，而在電漿腔室中產生多個射頻突發。奈秒脈衝器電性耦接陰極。奈秒脈衝器以一脈衝重複頻率及一電壓來產生多個脈衝至電漿腔室，其中脈衝重複頻率小於射頻頻率，電壓大於2千伏特。電容配置在射頻驅動器及陰極之間。電感配置在奈秒脈衝器及陰極之間。
在一些實施例中，電容具有小於約100皮法拉的一電容值。在一些實施例中，電感具有小於約10奈亨利的一電感值。在一些實施例中，脈衝重複頻率大於1萬赫茲。
於此提供的這些實施例不是為了限制或定義本發明，而是提供示範例以幫助理解本發明。在實施方式中討論了其他實施例，並在其提供進一步的描述。透過檢閱本發明之說明書或實施一或多個本說明書提供的實施例，可以進一步理解由本說明書一或多個實施例所提供的優點。
300:電漿系統
400:電漿系統
500:電漿系統
600:電漿系統
700:電漿系統
105:射頻驅動器
110:電漿腔室
115:奈秒脈衝偏壓產生器
120:陰極
130:電容
135:電感
140:濾波器
705:高通電容
710:高通電感
145:濾波器
715:低通電感
720:低通電容
150:電容
155:電感
160:濾波器
165:濾波器
180:天線
730:負載
TEE:電路點
800:射頻驅動器與腔室電路
900:射頻驅動器與腔室電路
805:射頻驅動器
V1:輸入電壓源
C1:電源供應
S1~S4:開關
D1~D4:二極體
L1~L4:電感
Sig1+、Sig1-~Sig4+、Sig4-:開關輸入
810:諧振電路
L5:諧振電感
C5:諧振電容
R5:諧振電阻
T1:變壓器
815:半波整流器
D7:阻斷二極體
820:電阻輸出級
L11:電感
R3:電阻
R1:電阻
C11:電容
825:偏壓補償電路
C12:阻隔電容
D8:阻斷二極體
S5:開關
Sig5+、Sig5-:開關輸入
R4:電阻
R2:電阻
V2:偏移電壓源
830:電漿腔室
C7~C9:電容
905:能量恢復電路
L12~L13:電感
D12~D13:二極體
D9:二極體
t pw :脈衝寬度
T pulse :脈衝週期
T RF :射頻週期
T BRF :射頻突發週期
當以參考附圖方式來閱讀以下實施方式時，可以更好地理解於此提供及其他關於本發明的特徵、面向及優點。
[圖1A]繪示來自奈秒脈衝器的脈衝。
[圖1B]繪示來自奈秒脈衝器的脈衝之突發。
[圖2A]繪示來自射頻驅動器的射頻突發。
[圖2B]繪示來自射頻驅動器的多個射頻突發。
[圖3]繪示根據一些實施例，具有一濾波可變阻抗射頻驅動器及一濾波奈秒脈衝偏壓產生器的一電漿系統之示意圖。
[圖4]繪示根據一些實施例，具有一濾波可變阻抗射頻驅動器及一濾波奈秒脈衝偏壓產生器的一電漿系統之示意圖。
[圖5]繪示根據一些實施例，具有一濾波可變阻抗射頻驅動器及一濾波奈秒脈衝偏壓產生器的一電漿系統之示意圖。
[圖6]繪示根據一些實施例，具有一濾波可變阻抗射頻驅動器及一濾波奈秒脈衝偏壓產生器的一電漿系統之示意圖。
[圖7]繪示根據一些實施例之一電漿系統的一電路圖。
[圖8]繪示根據一些實施例之一射頻驅動器的一電路圖。
[圖9]繪示根據一些實施例之一射頻驅動器的一電路圖。
[圖10]繪示根據一些實施例之透過電漿系統產生的一波形。
[圖11]繪示根據一些實施例之透過電漿系統產生的一波形。
[圖12]繪示根據一些實施例之透過電漿系統產生的一波形。
[圖13]繪示根據一些實施例之透過電漿系統產生的一波形。
於此提供一電漿系統。電漿系統包含一電漿腔室及一奈秒脈衝器。電漿腔室具有一射頻驅動器，其中射頻驅動器驅動多個射頻突發至電漿腔室。奈秒脈衝器驅動多個脈衝至電漿腔室。脈衝的脈衝重複頻率可以小於射頻突發的射頻頻率。電漿系統還可以包含一高通濾波器及一低通濾波器。高通濾波器配置在射頻驅動器及電漿腔室之間。低通濾波器配置在奈秒脈衝器及電漿腔室之間。
圖1A繪示來自奈秒脈衝器的脈衝之示範例。圖1B繪示來自奈秒脈衝器的脈衝之突發。脈衝突發可以包含在一短時間框架(Time frame)中的多個脈衝。一脈衝突發中的脈衝可以具有一脈衝重複頻率，其中該脈衝重複頻率為約1萬赫茲、5萬赫茲、10萬赫茲、50萬赫茲、1百萬赫茲等。每個脈衝可以具有一脈衝寬度t pw 。脈衝重複頻率可以為一脈衝至另一脈衝的週期(脈衝週期T pulse )的倒數。
在一些實施例中，脈衝可以具有一高峰值電壓(例如大於1千伏特、1萬伏特、2萬伏特、5萬伏特、10萬伏特等的電壓)、一高脈衝重複頻率(例如大於1千赫茲、1萬赫茲、10萬赫茲、20萬赫茲、50萬赫茲、1百萬赫茲等的頻率)、一快速上升時間(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)、一快速下降時間(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)。
圖2A繪示來自射頻驅動器的射頻突發之一示範例。射頻突發可以具有一頻率，該頻率為射頻週期T RF 的倒數。
圖2B繪示來自射頻驅動器的多個射頻突發之一示範例。每個射頻突發可以包含一正弦射頻突發，該正弦射頻突發具有20萬赫茲及8億赫茲的射頻頻率。例如，該正弦射頻突發的射頻頻率為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。射頻突發重頻率可以為一突發至另一突發的週期(射頻突發週期T BRF )的倒數。在一些實施例中，射頻突發重複頻率(例如射頻突發的頻率)可以為約1萬赫茲、50赫茲、10萬赫茲、50萬赫茲、1百萬赫茲等。例如，射頻突發重複頻率為40萬赫茲。在一些實施例中，射頻驅動器可以提供一連續正弦波形。
圖3繪示根據一些實施例之一電漿系統300的示例圖。在一些實施例中，電漿系統300可以包含一電漿腔室110及一奈秒脈衝偏壓產生器115，其中電漿腔室110具有一射頻驅動器105。射頻驅動器105可以耦接電漿腔室110中的陰極120。在一些實施例中，陰極120可以部份的或耦接靜電式晶圓座。
在一些實施例中，電漿腔室110可以包含一真空幫浦，以維持電漿腔室110中的真空條件。真空幫浦可以例如以特定的軟管或不鏽鋼管來連接電漿腔室110。真空幫浦可以透過機器上的繼電器或直通插頭(Pass-through plug)來被手動地或自動地控制。
在一些實施例中，電漿腔室110可以包含一輸入氣體源，在射頻電源供應之前、之後或當下，該輸入氣體源可以將氣體(或輸入氣體的混合物)引入至腔室中。氣體中的離子產生電漿且氣體通過真空幫浦而排出。
在一些實施例中，電漿系統可以包含一電漿沉積系統、電漿蝕刻系統或電漿濺鍍系統。在一些實施例中，晶圓座及晶圓之間的電容可以具有小於約1000奈法拉、500奈法拉、200奈法拉、100奈法拉、50奈法拉、10奈法拉、5000皮法拉、1000皮法拉、100皮法拉等的電容值。
射頻驅動器105可以包含用於產生應用於陰極120的射頻電源的任何類型之裝置。射頻驅動器105可以例如包含一奈秒脈衝器、一諧振系統、射頻放大器、一非線性傳輸線、一射頻電漿產生器、一可變阻抗射頻驅動器等，其中諧振系統為被一半橋電路或一全橋電路驅動。在一些實施例中，射頻驅動器105可以包含一匹配網路。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以包含圖8所示之射頻驅動器與腔室電路800之任何或全部的部分及/或圖9所示之射頻驅動器與腔室電路900之任何或全部的部分。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以包含一或多個射頻驅動器，該一或多個射頻驅動器可以產生具有多個不同的射頻頻率之一射頻電源訊號，該些不同的射頻頻率例如為2百萬赫茲、13.56百萬赫茲、27百萬赫茲、60百萬赫茲 及80百萬赫茲。一般來說，射頻頻率可以例如包含20萬赫茲至8億赫茲之間的頻率。在一些實施例中，射頻驅動器105可以在電漿腔室110中產生及維持一電漿。例如，射頻驅動器105提供一射頻訊號至陰極120(及/或於後所示之天線180)，來激發腔室中的各種氣體及/或離子，以產生電漿。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以耦接或可以包含一阻抗匹配電路，阻抗匹配電路可以將射頻驅動器105的非標準輸出阻抗匹配至50歐姆的同軸纜線的工業標準特徵阻抗或任何纜線之工業標準特徵阻抗。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以包含標題為「可變輸出阻抗射頻產生器」的美國專利申請號16/697,173中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
奈秒脈衝偏壓產生器115(或數位脈衝器)可以包含一或多個奈秒脈衝器。在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含標題為「高電壓奈秒脈衝器」的美國專利申請號14/542,487中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含標題為「電氣隔離之輸出可變脈衝產生器」的美國專利申請號14/635,991中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含標題為「具有可變脈衝寬度及脈衝重複頻率之高電壓奈秒脈衝器」的美國專利申請號14/798,154中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含標題為「高電壓電阻輸出級電路」的美國專利申請號15/941,731中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含標題為「使用奈秒脈衝器之任意波形產生器」的美國專利申請號16/114,195中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含標題為「偏壓補償之奈秒脈衝器」的美國專利申請號16/523,840中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含標題為「奈秒脈衝電路中的有效能量回收」的美國專利申請號16/737,615中所描述的任何裝置之全部或任何部分，且該專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以產生多個脈衝，該些脈衝之電壓振幅大於約1千伏特、5千伏特、1萬伏特、2萬伏特、3萬伏特、4萬伏特等。在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以以高達約2百萬赫茲的一脈衝重複頻率來做切換。在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以以40萬赫茲的脈衝重複頻率來做切換。在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以提供多個單脈衝，該些單脈衝的脈寬在約2000奈秒至約1奈秒之間變化。在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以以大於約1萬赫茲的脈衝重複頻率來做切換。在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以以小於約20奈秒的上升時間來運作。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以以大於2千伏特的電壓、小於約80奈秒的上升時間及大於約1萬赫茲的脈衝重複頻率來從電源供應器產生脈衝。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含一或多個固態開關、一或多個緩衝電阻、一或多個緩衝二極體、一或多個緩衝電容及/或一或多個飛輪二極體。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。該一或多個開關及/或電路可以被串聯配置或被並聯配置。在一些實施例中，一或多個奈秒脈衝器可以被串聯地或並聯地配置在一起，以形成奈秒脈衝偏壓產生器115。在一些實施例中，多個高電壓開關可以被串聯地或並聯地配置在一起，以形成奈秒脈衝偏壓產生器115。
在一些實施例中，奈秒脈衝偏壓產生器115可以包含電路，該電路用於在快時標(Fast time scales)時，從電容性負載上移除電荷。該電路例如為一電阻輸出級、一通道或一能量恢復電路。在一些實施例中，電荷移除電路可以將負載的電荷耗散。例如在一快時標時，電荷移除電路將負載的電荷耗散。快時標例如1奈秒、10奈秒、50奈秒、100奈秒、250奈秒、500奈秒、1000奈秒等的時標。
在一些實施例中，還可以包含一直流偏壓電源供應級，以將輸出電壓正向偏壓或負向偏壓至陰極120。在一些實施例中，一電容可以被用於將直 流偏壓電壓與電荷移除電路或其他電路元件隔離/分離。該電容還可以讓電位從電路的一部份轉移至電路的另一部分。在一些應用中，電位轉移可以用於將晶圓固定在適當的位置。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以以一射頻頻率來產生多個射頻突發，該射頻頻率大於奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的多個脈衝的脈衝重複頻率。
在一些實施例中，電容130可以被配置(被串聯地配置)在射頻驅動器105及陰極120之間。電容130可以例如用於自奈秒脈衝偏壓產生器115濾掉低頻率訊號。此低頻率訊號可以例如為具有約10萬赫茲及1千萬赫茲的頻率，例如低頻率訊號具有約1千萬赫茲的頻率。電容130可以例如具有約1皮法拉至1奈法拉之間的電容值，例如電容130具有小於約100皮法拉的電容值。
在一些實施例中，一電感135可以被配置(被串聯地配置)在奈秒脈衝偏壓產生器115及陰極120之間。電感135可以例如用於自射頻驅動器105濾掉高頻率訊號。此高頻率訊號可以例如為具有約1百萬赫茲至2億赫茲之間的頻率，例如高頻率訊號為大於約1百萬赫茲或1千萬赫茲的頻率。電感135可以例如具有約10奈亨利至10微亨利之間的電感值，例如電感135為大於約1微亨利之電感值。在一些實施例中，電感135可以具有跨越其的低耦合電容。在一些實施例中，耦合電容可以有小於1奈法拉的電容值。
在一些實施例中，電容130及電感135中的其中之一或兩者可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。例如，電容130可以將奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝與射頻驅動器105 所產生的射頻突發隔離。電感135可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。
圖4繪示根據一些實施例的一電漿系統之示例圖。依據一些實施例，電漿系統400包含電漿腔室110及一奈秒脈衝偏壓產生器115，該電漿腔室110具有一濾波的射頻驅動器105。電漿系統400可以相似於圖3所示之電漿系統300。在本實施例中，濾波器140可以取代電容130及/或濾波器145可以取代電感135。濾波器交替地保護可變阻抗射頻驅動器不受奈秒脈衝偏壓產生器所產生的脈衝之影響、及保護奈秒脈衝偏壓產生器免受可變阻抗射頻驅動器所產生的射頻突發之影響，並可由採用多種不同的濾波器來實現。在一些實施例中，濾波器可以讓少於30%的衰減訊號通過，從而進入至被保護的產生器。例如，保護奈秒脈衝偏壓產生器的濾波器被設計成讓少於30%之可變阻抗射頻驅動器所產生的訊號(以功率量測的訊號)通過，從而進入至奈秒脈衝偏壓產生器。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以以射頻頻率f p 產生射頻突發，該射頻頻率大於奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的每個射頻突發中的脈衝重複頻率。
在一些實施例中，濾波器140可以被配置(被串聯地配置)在射頻驅動器105及陰極120之間。濾波器140可以為一高通濾波器，高通濾波器讓高頻率射頻突發通過，高頻率射頻突發的頻率為約1百萬赫茲至2億赫茲之間，例如高頻率射頻突發的頻率為約1百萬赫茲或10百萬赫茲。濾波器140可以例如包含可以通過此些高頻率訊號的任何類型之濾波器。
在一些實施例中，濾波器145可以被配置(被串聯地配置)在奈秒脈衝偏壓產生器115及陰極120之間。濾波器145可以為一低通濾波器，低通濾波 器讓低頻率脈衝通過，低頻率脈衝的頻率為小於約10萬赫茲及10百萬赫茲，例如低頻率脈衝的頻率為約10百萬赫茲。濾波器145可以例如包含可以通過此些低頻率訊號的任何類型之濾波器。
在一些實施例中，濾波器140及濾波器145中的其中之一者或兩者可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。例如，濾波器140可以將奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝與射頻驅動器105所產生的射頻突發隔離。濾波器145可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。
在一些實施例中，濾波器140可以包含一高通濾波器，例如串聯射頻濾波器105的一高通電容及/或連接接地端的一高通電感。高通電感可以例如包含一電感，該電感的電感值為在約20奈亨利至約50微亨利之間。在另一示範例中，高通電感可以包含具有電感值在約200奈亨利至約5微亨利之間的高通電感。在另一示範例中，高通電感可以包含具有電感值在約500奈亨利至約1微亨利之間的電感。在另一示範例中，高通電感可以包含具有電感值為約800奈亨利的電感。
高通電容可以例如包含一電容，該電容之電容值在約10皮法拉至約10奈法拉之間。在另一示範例中，高通電容可以包含具有電容值在約50皮法拉至約1奈法拉之間的高通電容。在另一示範例中，高通電容可以包含具有電容值在約100皮法拉至約500皮法拉之間的電容。在另一示範例中，高通電容可以包含具有電容值為約320皮法拉的電容。
在一些實施例中，濾波器145可以包含一低通濾波器，例如串聯奈秒脈衝偏壓產生器115的一低通電感及/或連接接地端的一低通電容。低通電感可以例如包含一電感，該電感的電感值為在約0.5微亨利至約500微亨利之間。在另 一示範例中，低通電感可以包含具有電感值在約1微亨利至約100微亨利之間的低通電感。在另一示範例中，低通電感可以包含具有電感值在約2微亨利至約10微亨利之間的電感。在另一示範例中，低通電感可以包含具有電感值為約2.5奈亨利的電感。
低通電容可以例如包含一電容，該電容之電容值在約10皮法拉至約10奈法拉之間。在另一示範例中，低通電容可以包含具有電容值在約50皮法拉至約1奈法拉之間的低通電容。在另一示範例中，低通電容可以包含具有電容值在約100皮法拉至約500皮法拉之間的電容。在另一示範例中，低通電容可以包含具有電容值為約250皮法拉的電容。
圖5繪示電漿系統500之示意圖。依據一些實施例，電漿系統500可以包含一電漿腔室110及一濾波的奈秒脈衝偏壓產生器115，該電漿腔室110具有一濾波的射頻驅動器105。
射頻驅動器105可以包含用於產生應用於天線180的射頻電源的任何類型之裝置。在一些實施例中，射頻驅動器105可以包含一或多個射頻驅動器，該一或多個射頻驅動器可以產生具有多個不同射頻頻率的射頻電源訊號，該些不同射頻頻率例如為2百萬赫茲、13.56赫茲、27百萬赫茲及60百萬赫茲。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以耦接或可以包含一阻抗匹配電路，阻抗匹配電路可以將射頻驅動器105的非標準輸出阻抗匹配至50歐姆的同軸纜線之工業標準特徵阻抗或任何纜線的工業標準特徵阻抗。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以包含一或多個奈秒脈衝器。
在一些實施例中，以結合圖3的方式對奈秒脈衝偏壓產生器115進行說明。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以以射頻頻率產生多個脈衝，射頻頻率大於奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝之脈衝重複頻率。
在一些實施例中，電容150可以被配置(被串聯地配置)在射頻驅動器105及天線180之間。電容150可以例如用於自奈秒脈衝偏壓產生器115濾掉低頻率訊號。此些低頻率訊號可以例如具有小於約10萬赫茲及10百萬赫茲之頻率，例如低頻率訊號的頻率為10百萬赫茲。電容150可以例如具有在1皮法拉至1奈法拉之間的電容值，例如電容150小於約100皮法拉。
在一些實施例中，電感155可以被配置(被串聯地配置)在奈秒脈衝偏壓產生器115及陰極120之間。電感135可以例如用於從射頻驅動器105濾掉高頻率訊號。此些高頻率訊號例如可以具有大於約1百萬赫茲至2億赫茲的頻率，例如高頻率訊號具有大於約1百萬赫茲或10百萬赫茲的頻率。電感155可以例如具有小於約10奈亨利至10微亨利之電感值，例如電感155具有小於約1微亨利之電感值。在一些實施例中，電感155可以具有跨越其的一低耦合電容。
在一些實施例中，電容150及電感155中的其中之一者或兩者可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。例如，電容150可以將奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝與射頻驅動器105所產生的射頻突發隔離。電感155可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。
圖6繪示根據一些實施例之電漿系統600之示意圖。電漿系統600具有一電漿腔室110及一濾波的奈秒脈衝偏壓產生器115，電漿腔室具有一濾波的射頻驅動器105。電漿系統600可以相似於圖5所示之電漿系統500。在本實施例中，濾波器160可以取代電容150及/或濾波器165可以取代電感135。
在一些實施例中，射頻驅動器105可以以射頻頻率產生射頻突發，射頻頻率大於奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝之脈衝重複頻率。
在一些實施例中，濾波器160可以被配置(被串聯地配置)在射頻驅動器105及陰極120之間。濾波器160可以為一高通濾波器，高通濾波器讓高頻率射頻突發通過，高頻率射頻突發具有大於約1百萬赫茲至2億赫茲之頻率，例如高頻率射頻突發具有大於約1百萬赫茲或10百萬赫茲之頻率。濾波器160可以例如包含可以通過此些高頻率訊號的任何類型之濾波器。
在一些實施例中，濾波器165可以被配置(被串聯地配置)在奈秒脈衝偏壓產生器115及陰極120之間。濾波器165可以為一低通濾波器，低通濾波器讓低頻率脈衝通過，低頻率脈衝具有小於約10萬赫茲至10百萬赫茲之頻率，例如約10百萬赫茲。濾波器165可以例如包含可以通過此些低頻率訊號的任何類型之濾波器。
在一些實施例中，濾波器160及濾波器165中的其中之一者或兩者可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。例如，濾波器160可以將奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝與射頻驅動器105所產生的射頻突發隔離。濾波器165可以將射頻驅動器105所產生的射頻突發與奈秒脈衝偏壓產生器115所產生的脈衝隔離。
圖7繪示根據一些實施例之一電漿系統700的一電路圖。電漿系統700包含一射頻驅動器105及一奈秒脈衝偏壓產生器115。射頻驅動器105及奈秒脈衝偏壓產生器115在電路的一電路點Tee處耦接一負載730。
負載730可以包含任何類型的負載。例如，負載730可以為一低電容性負載，低電容性負載例如具有小於約1奈法拉至約10奈法拉、100皮法拉至100 奈法拉或10皮法拉至1000奈法拉的電容值。在另一示範例中，負載730可以包含電漿腔室110。在另一示範例中，負載730可以包含電漿腔室830。在另一示範例中，負載730可以包含介電質負載，介電質負載的電容值在1皮法拉、10皮法拉、100皮法拉、1奈法拉、10奈法拉、100奈法拉等之間。
射頻驅動器105耦接一濾波器140。在本示範例中，濾波器140包含一高通濾波器。高通濾波器可以包含一高通電容705及一高通電感710。高通電容705可以串聯耦接射頻驅動器105，高通電感710可以耦接射頻驅動器105及接地端。
奈秒脈衝偏壓產生器115耦接一濾波器145。於本示範例中，濾波器145包含一低通濾波器。低通濾波器可以包含一低通電容720及一低通電感715。低通電感715可以串聯耦接奈秒脈衝偏壓產生器115，低通電容720可以耦接奈秒脈衝偏壓產生器115及接地端。
在一些實施例中，濾波器140可以包含一高通濾波器，高通濾波器例如與射頻驅動器105串聯的一高通電容705及/或連接接地端的一高通電感710。高通電感710可以例如包含一電感，該電感具有在約20奈亨利至約50微亨利之間的電感值。在另一示範例中，高通電感710可以包含具有電感值在約200奈亨利至約5微亨利之間的一高通電感。在另一示範例中，高通電感710可以包含具有電感值在約500奈亨利至約1微亨利之間的一電感。在另一示範例中，高通電感710可以包含具有電感值為約800奈亨利的一電感。
高通電容705可以例如包含一電容，該電容具有在約10皮法拉至約10奈法拉之間的電容值。在另一示範例中，高通電容705可以包含具有電容值在約50皮法拉至約1奈法拉之間的一高通電容。在另一示範例中，高通電容705可以 包含具有電容值在約100皮法拉至約500皮法拉之間的一電容。在另一示範例中，高通電容705可以包含具有電容值為約320皮法拉的一電容。
在一些實施例中，濾波器145可以包含一低通濾波器，低通濾波器例如與奈秒脈衝偏壓產生器115串聯的一低通電感715及/或連接接地端的一低通電容720。低通電感715可以例如包含一電感，該電感具有在約800奈亨利至約500微亨利之間的電感值。在另一示範例中，低通電感715可以包含具有電感值在約1微亨利至約100微亨利之間的一低通電感715。在另一示範例中，低通電感715可以包含具有電感值在約1微亨利至約10微亨利之間的一電感。在另一示範例中，低通電感715可以包含具有電感值為約2.5微亨利的一電感。
低通電容720可以例如包含一電容，該電容具有在約10皮法拉至約10奈法拉之間的電容值。在另一示範例中，低通電容720可以包含具有電容值在約50皮法拉至約1奈法拉之間的一低通電容720。在另一示範例中，低通電容720可以包含具有電容值在約100皮法拉至約500皮法拉之間的一電容。在另一示範例中，低通電容720可以包含具有電容值為約250皮法拉的一電容。
在一些實施例中，低通電感715及/或高通電感710中的其中一者或兩者可以具有一雜散電容，該雜散電容的電容值為小於約250皮法拉。射頻驅動器105及濾波器145之間的連接可以具有一雜散電感，該雜散電感的電感值小於約2.5微亨利。
在一些實施例中，電漿系統700所示之示範例可以具有一50歐姆的特徵阻抗。在一些實施例中，電漿系統700所示之示範例可以運作在頻率為約5百萬赫茲的情形下。在一些實施例中，電漿系統700所示之示範例可以以大於約100奈秒的脈衝寬度來產生脈衝。
圖8繪示根據一些實施例之一射頻驅動器與腔室電路800的一電路圖。
於本示範例中，射頻驅動器與腔室電路800可以包含一射頻驅動器805。射頻驅動器805可以例如為圖8所示之一半橋驅動器或一全橋驅動器。射頻驅動器805可以包含一輸入電壓源V1，輸入電壓源V1可以為一直流電壓源(例如電容性源、交流-直流轉換器等)。在一些實施例中，射頻驅動器805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805可以包含串聯或並聯的多個開關S1至S4。該些開關S1至S4可以例如包含任何類型的固態開關，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。該些開關S1至S4可以在高頻率做切換及/或可以產生一高電壓脈衝。該頻率可以例如包含約40萬赫茲、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至S4可以並聯耦接對應的一二極體D1、D2、D3及D4，且每個開關S1至S4可以包含雜散電感，雜散電感由電感L1、L2、L3及L4表示。在一些實施例中，電感L1至L4的電感值可以相同。在一些實施例中，電感L1至L4的電感值可以小於約50奈亨利、100奈亨利、150奈亨利、500奈亨利、1000奈亨利等。開關S1至S4及對應的二極體D1至D4之組合可以串聯耦接對應的一電感L1至L4。電感L3及電感L4連接接地端。電感L1連接開關S4及諧振電路810的一端。電感L2連接開關S3及諧振電路810的另一端。
在一些實施例中，射頻驅動器805可以耦接一諧振電路810。諧振電路810可以包含一諧振電感L5及/或一諧振電容C5，諧振電容C5耦接一變壓器 T1。諧振電路810可以包含一諧振電阻R5。諧振電阻R5可以包含射頻驅動器805與諧振電路810之間的任何導線(wire)的雜散電阻及或諧振電路810中的任何元件(例如變壓器T1、諧振電容C5及/或諧振電感L5)的雜散電阻。在一些實施例中，諧振電阻R5只包含導線、引線(trace)或電路元件的雜散電阻。雖然其他電路元件的電阻及/或電感可能會影響驅動頻率，但驅動頻率主要可透過選擇諧振電感L5及/或諧振電容C5來設定，且可能需要根據雜散電感及雜散電容來進一步的完善及/或調整至適當的驅動頻率。此外，可以透過改變諧振電感L5及/或諧振電容C5以調整變壓器T1上的上升時間，於此提供諧振電感L5、諧振電容C5及變壓器T1上的上升時間之間的對應關係，如式1所示。
Figure 109122475-A0305-02-0022-1
 在一些實施例中，諧振電感L5的大電感值可能會造成較慢或較短的上升時間。此些值還可能影響突發封包。如圖17所示，每個突發可以包含暫態脈衝及穩態脈衝。每個突發中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，直至在穩態脈衝期間內達到滿電壓。若射頻驅動器805中的開關在諧振頻率f resonant 被切換時，變壓器T1的輸出電壓將會被放大。在一些實施例中，諧振頻率可以為約40萬赫茲、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C5可以包含變壓器T1的雜散電容及/或一實體電容的雜散電容。在一些實施例中，諧振電容C5可以具有約為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/或一實體電感的雜散電感。在一些實施例中，諧振電感L5可以具有約為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可以具有約為10歐姆、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可以為導線的雜散電阻、引線的雜散電阻及/或實體電路的變壓器繞組的雜散電阻。在一些實施例中，諧振電阻R5可以具有約為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所描述的變壓器，且該專利申請案之說明書併入本案。在一些實施例中，可以透過改變開關S1至S4的工作週期來改變諧振電路810的輸出電壓。例如，若工作週期越長，則輸出電壓越大；若工作週期越短，則輸出電壓越小。在一些實施例中，可以透過調整射頻驅動器805中的開關的工作週期來改變或調諧諧振電路810的輸出電壓。
舉例來說，可以透過改變訊號Sig1的工作週期來調整開關的工作週期，該訊號Sig1為用以打開及關閉開關S1。可以透過改變訊號Sig2的工作週期來調整開關的工作週期，該訊號Sig2為用以打開及關閉開關S2。可以透過改變訊號Sig3的工作週期來調整開關的工作週期，該訊號Sig3為用以打開及關閉開關S3。可以透過改變訊號Sig4的工作週期來調整開關的工作週期，該訊號Sig4為用以打開及關閉開關S4。例如，透過調整開關S1至S4的工作週期，諧振電路810的輸出電壓可以被控制。
在一些實施例中，射頻驅動器805中的每個開關S1至S4可以個別做切換或是共同地與一或多個其他開關來做切換。例如，訊號Sig1可以與訊號Sig3相同。在另一示範例中，訊號Sig2可以與訊號Sig4相同。在另一示範例中，每個訊號可以為獨立的且可以獨自的或分別地控制每個開關S1至S4。
在一些實施例中，諧振電路810可以耦接一半波整流器815，半波整流器815可以包含一阻斷二極體D7。
在一些實施例中，半波整流器815可以耦接電阻輸出級820。電阻輸出級820可以包含本領域所知的任何電阻輸出級。例如，電阻輸出級820可以包含標題為「高電壓電阻輸出級電路」的美國專利申請號16/178,538所描述的任何電阻輸出級，且該專利申請案之說明書併入本案。
舉例來說，電阻輸出級820可以包含一電感L11、電阻R3、電阻R1及電容C11。在一些實施例中，電感L11可以包含電感值為約5微亨利至約25微亨利的電感。在一些實施例中，電阻R1可以包含電阻值為約50歐姆至約250歐姆的電阻。在一些實施例中，電阻R3可以包含電阻輸出級820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。電容C11可以為電阻R1的雜散電容，包含配置為串聯及/或並聯之電阻的電容。雜散電容C11的電容值可以例如為小於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的電容值可以例如為小於負載電容，負載電容例如電容C7、C8及/或C9。
在一些實施例中，電阻R1可以對負載進行放電，負載例如為電漿鞘電容。在一些實施例中，電阻輸出級820可以被配置為在每個脈衝週期中，放電超過約1千瓦特的平均功率及/或在每個脈衝週期中，放電超過約一焦耳或更少的能量。在一些實施例中，電阻輸出級820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，且該些電阻具有一組合電容，該組合電容例如電容C11，該組合電容的電容值小於約200皮法拉。
在一些實施例中，電阻輸出級820可以包含一電路元件之集合，該電路元件集合用於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820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820可以包含主動元件(例如，開關)及被動元件。在一些實施例中，電阻輸出級820可以例如用於控制波形的一電壓上升時間及/或波形的一電壓下降時間。
在一些實施例中，電阻輸出級820可以將電容性負載進行放電。電容性負載例如一晶圓及/或一電漿。例如該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820可以被用於電路，該電路具有脈衝，脈衝具有高脈衝電壓、及/或高頻率、及/或約為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。高脈衝電壓例如大於1千伏特、10千伏特、20千伏特、50千伏特、100千伏特等。高頻率例如為1千赫茲、10千赫茲、100千赫茲、200千赫茲、500千赫茲、1百萬赫茲等的頻率。
在一些實施例中，電阻輸出級820可以被選用，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，平均額定功率可以大於約0.5千瓦特、1千瓦特、1萬瓦特、25千瓦特等、及/或峰值額定功率可以大於約1千瓦特、1萬瓦特、10萬瓦特、1百萬瓦特等。
在一些實施例中，電阻輸出級820可以包含一串聯網路組件或一並聯網路組件。例如，電阻輸出級820可以包含串聯的一電阻、一電容及一電感。在另一示範例中，電阻輸出級820可以包含並聯一電感的一電容、及一電阻，該 電阻串聯電容與電感之組合。例如，電感L11可以選得足夠大，致使當整流器輸出一電壓時，不會有大量的能量注入至電阻輸出級820。電阻R3及電阻R1的值可被選擇，以使時間常數(L/R)的時間可以較射頻頻率更快的耗盡負載中的相應之電容。
在一些實施例中，電阻輸出級820可以耦接偏壓補償電路825。偏壓補償電路825可以包含本領域所知之任何偏壓及/或偏壓補償電路。例如，偏壓補償電路825可以包含標題為「偏壓補償之奈秒脈衝器」的美國專利申請號16/523,840中所描述的任何偏壓及/或偏壓補償電路，且該專利申請案之說明書併入本案。在一些實施例中，電阻輸出級820及/或偏壓補償電路825可以為選用地。
在一些實施例中，奈秒脈衝器可以包含相似於電輸出級820之一電阻輸出級。
在一些實施例中，偏壓補償電路825可以包含一偏壓電容C11、阻隔電容C12、阻斷二極體D8、開關S5(例如高電壓開關)、偏移電壓源V2、電阻R2及/或電阻R4。在一些實施例中，開關S5包含一高電壓開關，該高電壓開關為標題為「用於奈秒脈衝之高電壓開關」的美國專利申請號82/717,637中所描述的高電壓開關及/或標題為「用於奈秒脈衝之高電壓開關」的美國專利申請號16/178,565中所描述的高電壓開關，且該些專利申請案之說明書併入本案。
在一些實施例中，偏移電壓源V5可以包含一直流電壓源，以將輸出電壓正向偏移或負向偏移。在一些實施例中，阻隔電容C12可以將電阻輸出級820及/或其他電路元件與偏移電壓源V2隔離/分離。在一些實施例中，偏壓補償電路825可以讓功率的電位從電路的一部份轉移至電路的另一部分。在一些實施例中，偏壓補償電路825可以用於在高電壓脈衝於腔室啟動時，維持晶圓在適當 的位置。電阻R2可以保護直流偏壓源免受驅動器的影響或是電阻R2可以將直流偏壓源與驅動器隔離。
在一些實施例中，當射頻驅動器805在脈衝時，開關S5可以被開啟；當射頻驅動器805未脈衝時，開關S5可以被關閉。當開關S5被關閉時，開關S5可以例如短路跨越阻斷二極體D8的電流。短路此電流可以讓晶圓及晶圓座之間的偏壓小於2千伏特，且此偏壓可為在允許的容差內。
在一些實施例中，電漿腔室830可以耦接偏壓補償電路825。電漿腔室830可以例如由圖8所示之各種電路元件來表示。
圖9繪示根據一些實施例之一射頻驅動器與腔室電路900的一電路圖。射頻驅動器與腔室電路900可以例如包含射頻驅動器805、諧振電路810、偏壓補償電路825及電漿腔室830。射頻驅動器與腔室電路900相似於沒有電阻輸出級820但包含能量恢復電路905之射頻驅動器與腔室電路800。在一些實施例中，能量恢復電路905及/或偏壓補償電路825可以為選用地。
在本示範例中，能量恢復電路905可以設置在或電性耦接變壓器T1之次級側。能量恢復電路905可以例如包含跨越變壓器T1的次級側之一二極體D9(例如消弧二極體)。能量恢復電路905可以例如包含二極體D10及電感L12(二極體D10串聯電感L12)，能量恢復電路905可以讓電流從變壓器T1的次級側流出以對電源供應C1充電，並且電流流至電漿腔室830。二極體D12及電感L12可以電性連接變壓器T1的次級側及耦接電源供應C1。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可以為變壓器T1的雜散電感及/或可以包含變壓器T1的雜散電感。
當奈秒脈衝器開啟時，電流對電漿腔室830充電(例如，對電容C7、電容C8或電容C9充電)。例如，一些電流可以在變壓器T1的次級側之電壓上升至高於電源供應C1的充電電壓時，流過電感L12。當奈秒脈衝器關閉時，電流可以從電漿腔室830中的電容流出，並流經電感L12以對電源供應C1充電，直至電感L12上的電壓為零。二極體D9可以避免電漿腔室830中的電容與電漿腔室830中的電感或偏壓補償電路825中的電感振鈴。
二極體D12可以例如避免電荷從電源供應C1流至電漿腔室830中的電容。
電感L12的值可以被選擇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微亨利之間的一電感值。
在一些實施例中，能量恢復電路905可以包含一開關，該開關用於控制電流流經電感L12。開關可以例如與電感L12串聯。在一些實施例中，當開關S1開啟及/或開關S1不再脈衝以讓電流從電漿腔室830流回至電源供應C1時，開關可以關閉。
能量恢復電路905中的開關可以例如包含一高電壓開關，高電壓開關例如於2018年11月1日申請之標題為「具有隔離電源之高電壓開關」的美國專利申請號16/178,565中所描述的高電壓開關，其中該專利申請案主張於2018年8月10日所申請之美國專利臨時案之案號62/717,637的優先權，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805可以包含一高電壓開關，以代替或加入圖8所示之射頻驅動器805的各式組件。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。
在一些實施例中，奈秒脈衝器可以包含一能量恢復電路，該能量恢復電路相似於能量恢復電路905。
射頻驅動器與腔室電路800及射頻驅動器與腔室電路900不包含一傳統的匹配網路，傳統的匹配網路例如一50歐姆之匹配網路或一外部匹配網路或獨立匹配網路。事實上，本說明書所描述的實施例不需要50歐姆之匹配網路來調諧施加於晶圓腔室之切換功率。此外，本說明書所描述之實施例提供不需要傳統匹配網路之一可變輸出阻抗射頻驅動器，並可以允許快速改變電漿腔室所汲取之功率。一般來說，匹配網路之調諧可能會至少占用100微秒至200微秒之間的時間。在一些實施例中，功率改變可以發生在一或兩個射頻週期中，例如在頻率為400千赫茲時的2.5微秒至5微秒之間。
圖10繪示透過電漿系統產生的一波形。電漿系統例如為電漿系統300、400、500、600或700。波形示出腔室之前的電壓。在本示範例中，波形為在射頻驅動器105關閉時產生。在本示範例中，多個脈衝被產生。
圖11繪示透過電漿系統產生的一波形。電漿系統例如為電漿系統300、400、500、600或700。波形示出腔室之前的電壓。在本示範例中，射頻驅動器105及奈秒脈衝偏壓產生器115為開啟。在本示範例中，多個脈衝及一射頻訊號被產生。
圖12繪示透過電漿系統產生的一波形。電漿系統例如為電漿系統300、400、500、600或700。波形示出腔室內的波形，例如在晶圓處的波形。在本示範例中，波形為在射頻驅動器105關閉時產生。在本示範例中，多個脈衝被產生。
圖13繪示透過電漿系統產生的一波形。電漿系統例如為電漿系統300、400、500、600或700。波形示出腔室內的波形，例如在晶圓處的波形。在本示範例中，波形為在射頻驅動器105關閉時產生。在本示範例中，多個脈衝被產生。
用語「或」為包含性之用語。
除非另有規範，用語「實質上」為指在所述值的5%或10%內或是在製造容差內。除非另有規範，用語「約」為指在所述值的5%或10%內或是在製造容差內。
有些部分是以對儲存在運算系統記憶體(如電腦記憶體)中的資料位元或二進位數位訊號進行運作之演算法或符號表示來呈現。這些演算法描述或表示為資料處理技術領域的普通技術人員用於傳達其工作實質之技術的示範例。演算法是自我一致的操作或類似的處理序列以致使達到所需的結果。在這種情況下，操作或處理涉及物理量的物理操作。一般來說，儘管不一定需要，這種物理量可以採取電訊號或磁訊號的形式，電訊號或磁訊號能夠被儲存、轉移、組合或其他方式之操作。事實證明，主要是出於通用的原因，有時將這些訊號稱為位元、資料、值、元素、符號、特徵、用語、數字、數值等是方便的。然而，應當理解的是，所有這些及類似的用語都有與適當的物理量關聯，且此種用法僅為方便標籤之用途。除非另有特別說明，否則應當理解，在整個說明書的討論中，所使用之諸如「處理」、「運算」、「計算」、「判斷」、「識別」等用語為指運算裝置之動作或處理，以操作或轉換資料為物理電子量或物理磁量，物理電子量或物理磁量為在記憶體、暫存器、或其他資訊儲存裝置或運算平台的顯示裝置中。運算裝置例如一或多個電腦或類似的一或多個電子運算裝置。
本說明書所討論的系統不限於任何特定的硬體架構或特定的硬體配置。運算裝置可以包含任何合適的組件配置，該組件提供根據一或多個輸入而得的一條件結果。合適的運算裝置包含多用途之基於微處理器之運算系統，以存取儲存的軟體，該軟體用以編程或配置該運算系統，以自一通用運算裝置轉為特定運算裝置以實現本發明標的之一或多個實施例。任何適合的程式、腳本或其他任何種程式語言或程式語言之組合可以被用以在軟體中實現本說明書之教導，其中該軟體為用於編程或配置一運算裝置。
本說明書所述之實施例可以在這些運算裝置的操作中執行。在上述例子中所呈現之區塊的順序可以被變化，例如區塊可以被重新排序、組合及/或分解成子區塊。一些區塊或程序可以並行地執行。
用語「適於」、「適用於」或「配置為」是作為開放式及包含性用語，並不排除裝置適於或配置為執行額外的任務或步驟。此外，用語「基於」是作為開放式及包含性的用語，一程序、步驟、運算或其他動作基於一或多個記載的條件或值是可以在實際中被基於額外的條件或值，額外的條件或值為所記載的條件或值之外的條件或值。標題、表單及編號僅為為了方便說明，而不是為了限制本發明。
雖然已就具體之實施例詳述了本發明標的，但應當理解的是，本領域的技術人員在理解上述內容後，可以很容易地產生對這些實施例的修改、變化、及等效實施。因此，應當理解的是，本說明書之目的是為了說明本發明而並非限制本發明，並且不排除對本領域普通技術人員而言顯而易見的對本發明標的的修改、變化及/或補充。
300:電漿系統
105:射頻驅動器
110:電漿腔室
115:奈秒脈衝偏壓產生器
120:陰極
130:電容
135:電感

Claims (14)

  1. 一種電漿系統，包含：一電漿腔室；一晶圓座，位於該電漿腔室中；一射頻驅動器，耦接該晶圓座，該射頻驅動器以大於2百萬赫茲的一射頻頻率來驅動多個正弦射頻突發至該電漿腔室；一奈秒脈衝器，耦接該晶圓座，該奈秒脈衝器以一脈衝重複頻率及一峰值電壓來驅動多個非正弦脈衝至該電漿腔室，該脈衝重複頻率小於該射頻頻率，該峰值電壓大於2千伏特；一第一濾波器，配置在該射頻驅動器及該電漿腔室之間；以及一第二濾波器，配置在該奈秒脈衝器及該電漿腔室之間；其中該射頻驅動器不包含一匹配網路。
  2. 如請求項1所述之電漿系統，其中該脈衝重複頻率大於1萬赫茲。
  3. 如請求項1所述之電漿系統，其中該第一濾波器包含：一電容，與該射頻驅動器及該電漿腔室串聯，該電容包含小於約500皮亨利的一電容值。
  4. 如請求項1所述之電漿系統，其中該第一濾波器包含：一電感，耦接該射頻驅動器的一輸出端及一接地端。
  5. 如請求項1所述之電漿系統，其中該第二濾波器包含：一電感，與該奈秒脈衝器及該電漿腔室串聯，該電感具有小於約50微亨利的一電感值。
  6. 如請求項1所述之電漿系統，其中該第二濾波器包含： 一電容，耦接該奈秒脈衝器的一輸出端及一接地端。
  7. 如請求項1所述之電漿系統，其中該第一濾波器包含一高通濾波器。
  8. 如請求項1所述之電漿系統，其中該第二濾波器包含一低通濾波器。
  9. 如請求項1所述之電漿系統，其中該電漿腔室包含：一陰極，電性耦接該射頻驅動器。
  10. 如請求項1所述之電漿系統，其中該電漿腔室包含：一陰極，電性耦接該奈秒脈衝器。
  11. 一種電漿系統，包含：一電漿腔室，包含一陰極；一射頻驅動器，電性耦接該陰極，以大於約2百萬赫茲的一射頻頻率，而在該電漿腔室中產生多個正弦射頻突發；一奈秒脈衝器，電性耦接該陰極，以一脈衝重複頻率及一電壓來產生多個非正弦脈衝至該電漿腔室，該脈衝重複頻率小於該射頻頻率，該電壓大於2千伏特；一電容，配置在該射頻驅動器及該陰極之間；以及一電感，配置在該奈秒脈衝器及該陰極之間；其中該射頻驅動器不包含一匹配網路。
  12. 如請求項11所述之電漿系統，其中該電容具有小於約100皮法拉的一電容值。
  13. 如請求項11所述之電漿系統，其中該電感具有小於約10奈亨利的一電感值。
  14. 如請求項11所述之電漿系統，其中該脈衝重複頻率大於1萬赫茲。
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