本發(fā)明涉及一種高功率(hp)發(fā)生器，其配置成能夠向容性負(fù)載，特別是向等離子體過(guò)程提供具有高電壓值和/或高電流的高功率脈沖。本發(fā)明還涉及一種為等離子體過(guò)程提供高功率脈沖的方法。

背景技術(shù)：

1、容性負(fù)載是指具有容性部分的負(fù)載，這意味著該負(fù)載上的電壓上升意味著高電流能力。在這些情況下，電容部分可以至少為100pf，優(yōu)選為200pf或更高，例如在500pf左右。這可能是等離子體處理過(guò)程中的負(fù)載，例如，等離子體處理應(yīng)用。

2、一些等離子體處理應(yīng)用，如蝕刻或?qū)映练e，需要高電壓(hv)、高頻(hf)、矩形、不對(duì)稱(chēng)的脈沖電壓供應(yīng)。通常，電壓值大大超過(guò)單個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的電壓處理能力，尤其是在需要高頻操作時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提出一種高功率發(fā)生器和一種向等離子體提供高功率脈沖的方法，該方法允許以快速變化的功率(脈沖)供應(yīng)等離子體過(guò)程。

2、根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及一種高功率(hp)發(fā)生器，該發(fā)生器配置為以高電壓值和/或高電流值向負(fù)載提供高功率，特別是等離子體過(guò)程，包括：

3、若干低功率(lp)發(fā)生器，

4、o每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器包括儲(chǔ)能組件，其中，在使用中，儲(chǔ)能組件被充電到與儲(chǔ)能組件相關(guān)的預(yù)定義值，

5、o每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器在其輸出端提供低功率耦合值，該值對(duì)應(yīng)于相應(yīng)低功率(lp)發(fā)生器中包含的儲(chǔ)能組件的值，

6、耦合器，其與低功率(lp)發(fā)生器電氣連接，使得可以獲得耦合器輸出端的耦合值，該耦合值對(duì)應(yīng)于高功率(hp)發(fā)生器的輸出值，在使用中，至少在高功率(hp)發(fā)生器的某些狀態(tài)下高于其中一個(gè)低功率(lp)發(fā)生器輸出端的低功率耦合值，

7、控制單元，用于在hp發(fā)生器供電期間選擇低功率(lp)發(fā)生器對(duì)高功率(hp)發(fā)生器的輸出值的做出貢獻(xiàn)，以便在耦合器的輸出端產(chǎn)生脈沖的上升和/或衰減。

8、在一個(gè)方面，至少一個(gè)，優(yōu)選若干，最優(yōu)選的所有低功率發(fā)生器包括低功率發(fā)生器限值電路，例如限壓電路或限流電路。該低功率發(fā)生器限值電路可能包括一個(gè)帶有附加電阻器的附加開(kāi)關(guān)元件或一個(gè)帶有功率耗散部件的可變電控阻抗。有了這樣的電路，高功率發(fā)生器可以變得更加可靠。

9、該低功率生成器值限制電路可能特別包括以下至少一個(gè)：

10、o二極管和電容器的串聯(lián)電路，配置為將兩端存在的過(guò)電壓箝位為電容器充電的電壓和放電電路，以對(duì)電容器放電，

11、o電阻器和開(kāi)關(guān)元件，例如晶體管，或

12、o具有功率耗散部分的可變電可控阻抗。

13、根據(jù)一個(gè)方面，在使用中，耦合器和/或高功率(hp)發(fā)生器的輸出是階躍函數(shù)，特別是沒(méi)有連續(xù)斜率的真實(shí)階躍函數(shù)。

14、根據(jù)一個(gè)方面，低功率(lp)發(fā)生器在一個(gè)脈沖期間順序激活。這意味著并非所有低功率(lp)發(fā)生器在脈沖開(kāi)始時(shí)立即激活。因此，例如，如果脈沖的長(zhǎng)度為0.5μs至2μs，則在脈沖開(kāi)始時(shí)激活第一個(gè)低功率(lp)發(fā)生器或一些低功率(lp)發(fā)生器的堆棧。大約10ns或100ns后，一個(gè)或一些額外的低功率(lp)發(fā)生器被激活，因此高功率(hp)發(fā)生器輸出端的脈沖上升。然后，再過(guò)10ns或100ns，下一個(gè)低功率(lp)發(fā)生器或低功率(lp)發(fā)生器堆棧被額外激活，從而使脈沖進(jìn)一步上升。對(duì)于脈沖的衰減，可以以相同的方式逐步停用一個(gè)或若干低功率(lp)發(fā)生器?！凹せ钜慌_(tái)或多臺(tái)低功率(lp)發(fā)生器”是指控制單元選擇這些低壓發(fā)生器，以在高功率(hp)發(fā)生器供電期間為高功率(hp)發(fā)生器的輸出值做出貢獻(xiàn)。換言之，控制單元可以被配置為在高功率(hp)發(fā)生器的輸出端產(chǎn)生脈沖期間，多次選擇每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器對(duì)高功率(hp)發(fā)生器輸出值的貢獻(xiàn)。

15、根據(jù)一個(gè)方面，耦合器包括四個(gè)以上的電氣連接的低功率(lp)發(fā)生器，特別是6個(gè)或更多的低功率(lp)發(fā)生器，優(yōu)選10個(gè)或更多，最優(yōu)選15個(gè)或更多的低功率(lp)發(fā)生器。使用如此大量的低功率(lp)發(fā)生器，可以生成沒(méi)有連續(xù)斜率的真實(shí)階躍函數(shù)。

16、在一個(gè)方面，控制單元配置為以至少一個(gè)幅度階躍低于500v和/或不需要具有連續(xù)斜率輸出的發(fā)生器的方式選擇低功率(lp)發(fā)生器的貢獻(xiàn)。

17、有了這樣的解決方案，就不需要連續(xù)的斜坡發(fā)生器，這使得高功率(hp)發(fā)生器的效率更高。

18、在一個(gè)方面，耦合器和控制單元配置為僅通過(guò)開(kāi)關(guān)連接低功率(lp)發(fā)生器。

19、在一個(gè)方面，控制單元可以配置為選擇低功率(lp)發(fā)生器對(duì)高功率(hp)發(fā)生器輸出值的貢獻(xiàn)，以在脈沖的上升沿和/或下降沿形成階躍線(xiàn)脈沖形狀。

20、在一個(gè)方面，低功率(lp)發(fā)生器的數(shù)量足夠高以在耦合脈沖的輸出端形成電壓上升和/或下降，其值等于或大于低功率(lp)發(fā)生器的若干值之和，以及階躍線(xiàn)脈沖形狀，其中階躍的值對(duì)應(yīng)于等于或高于一個(gè)或多個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的值。

21、根據(jù)一個(gè)方面，低功率(lp)發(fā)生器的充電能量通過(guò)變壓器提供，每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器都有一個(gè)初級(jí)繞組和一個(gè)次級(jí)繞組，次級(jí)繞組連接到整流器，每個(gè)整流器連接到相應(yīng)的低功率(lp)發(fā)生器的儲(chǔ)能組件。整流器可以包含至少一個(gè)半導(dǎo)體元件，例如二極管。整流器可以包括四個(gè)以橋式整流器方式連接的二極管。整流器和/或變壓器可能是電源的一部分。

22、若干，特別是每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器可能有其相應(yīng)的變壓器。

23、若干，特別是對(duì)應(yīng)于低功率(lp)發(fā)生器的每個(gè)變壓器，可能都有自己的磁芯。

24、若干，特別是每個(gè)對(duì)應(yīng)于低功率(lp)發(fā)生器的變壓器，可以包括一個(gè)平衡繞組，優(yōu)選兩個(gè)平衡繞組。

25、這允許交流電源電流沿著變壓器自由流動(dòng)，向負(fù)載級(jí)發(fā)生器(即連接到負(fù)載的低功率(lp)發(fā)生器)提供電荷，并防止空載級(jí)發(fā)生器(即未連接到負(fù)載的低功率(lp)發(fā)生器，因此不會(huì)對(duì)高功率(hp)發(fā)生器輸出做出貢獻(xiàn))過(guò)度充電。同樣的概念也可用于為驅(qū)動(dòng)電路供電。

26、一個(gè)變壓器的一個(gè)平衡繞組可以連接到另一個(gè)變壓器的平衡繞組。

27、因此，若干變壓器，特別是對(duì)應(yīng)于低功率(lp)發(fā)生器的每個(gè)變壓器，可以以開(kāi)鏈配置連接。

28、若干的初級(jí)繞組，特別是對(duì)應(yīng)于低功率(lp)發(fā)生器的變壓器的每個(gè)初級(jí)繞組，可以串聯(lián)連接。這可能意味著一根電線(xiàn)串聯(lián)穿過(guò)所有變壓器，配置為由交流電源供電。

29、如果每個(gè)變壓器都有自己的磁芯，并且唯一的公共元件是初級(jí)繞組，則可以以高效和有效的方式分離高電壓和電流，初級(jí)繞組可以由一根公共導(dǎo)線(xiàn)組成。

30、若干，特別是對(duì)應(yīng)于低功率(lp)發(fā)生器的每個(gè)變壓器，也稱(chēng)為“級(jí)”，可以體現(xiàn)為環(huán)形鐵芯變壓器。

31、在一個(gè)方面，平衡電路包括一個(gè)僅允許電流沿一個(gè)方向流動(dòng)的組件，特別是一個(gè)二極管或像二極管一樣工作的組件，連接在兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器之間。例如，若干的負(fù)輸出，特別是每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的儲(chǔ)能組件，特別是作為電容器，與具有這種平衡電路的前一個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的相同電位相連。當(dāng)與負(fù)載并聯(lián)的開(kāi)關(guān)被激活時(shí)，如果較低的低功率(lp)發(fā)生器儲(chǔ)能組件值超過(guò)較高低功率(lp)發(fā)生器的儲(chǔ)能組件值，這可以使來(lái)自較低低功率(lp)發(fā)生器儲(chǔ)能組件的電荷能夠轉(zhuǎn)移到較高低功率(lp)發(fā)生器上的儲(chǔ)能組件?！耙鸭せ睢笔侵福骸扒袚Q到開(kāi)啟狀態(tài)”，或“在其輸出端切換到低阻抗”?！芭c負(fù)載并聯(lián)的開(kāi)關(guān)”是指開(kāi)關(guān)元件，當(dāng)激活時(shí)，它負(fù)責(zé)斷開(kāi)相應(yīng)的低功率(lp)發(fā)生器與附近連接的低功率(lp)發(fā)生器的連接。在圖2a、2b、4、5中，這些是開(kāi)關(guān)元件s1。在圖3中，這些是開(kāi)關(guān)元件s2。連接開(kāi)關(guān)是指開(kāi)關(guān)元件，該開(kāi)關(guān)元件負(fù)責(zé)在激活時(shí)連接相應(yīng)的低功率(lp)發(fā)生器。在圖2a、2b、4、5中，這些是開(kāi)關(guān)元件s2。在圖3中，這些是開(kāi)關(guān)元件s1。最高低功率(lp)發(fā)生器的儲(chǔ)能組件將積累來(lái)自整個(gè)堆棧的多余電荷。因此，這些最高的低功率(lp)發(fā)生器可以以一種有利的方式進(jìn)行控制，以便為負(fù)載提供比其他低功率發(fā)生器更多的功率，以消除過(guò)多的電荷。

32、在一個(gè)方面，阻尼電路可以放置在若干、特別是開(kāi)鏈配置中的所有低功率(lp)發(fā)生器之間。開(kāi)鏈配置意味著這種阻尼電路位于每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器及其下一個(gè)更高的低功率(lp)發(fā)生器之間，而不是位于最高和最低之間。如果儲(chǔ)能元件是電容器，則阻尼電路可以包括電阻器和/或電感器。如果儲(chǔ)能元件是電感器，則阻尼電路可以包括電阻器和/或電容器。低功率(lp)發(fā)生器之間的阻尼電路可以最好地與平衡電路串聯(lián)放置。阻尼電路可用于消除電荷處理路徑的寄生分量上的振蕩。

33、整個(gè)高功率(hp)發(fā)生器可以直接采用液冷。這可以通過(guò)浸入式介電冷卻液來(lái)完成，特別是低功率(lp)發(fā)生器由介電冷卻液浸泡。高功率(hp)發(fā)生器的所有組件，包括變壓器，都可以是浸入式介電冷卻液，這減少了間隙和爬電距離要求，同時(shí)提供高冷卻能力。這樣可以提高所有組件的安全操作區(qū)域的使用率，并進(jìn)一步減小尺寸并減少寄生電感和電容。這導(dǎo)致整個(gè)高功率(hp)發(fā)生器的尺寸較小，效率更高。

34、若干，特別是所有，低功率(lp)發(fā)生器和控制單元至少部分地，至少與開(kāi)關(guān)單元可以位于一個(gè)殼體中。耦合器可以位于同一殼體中。變壓器和整流器可以位于殼體中。殼體可能是防液的。介電冷卻液可能會(huì)流過(guò)殼體。通過(guò)這種方式，可以增強(qiáng)冷卻和隔離效果。電子元件距離可以縮短。這允許使用更短的導(dǎo)線(xiàn)長(zhǎng)度，從而減少固有電感，從而使開(kāi)關(guān)能力更快。通過(guò)這種直接液體冷卻，可以減少不同開(kāi)關(guān)和低功率(lp)發(fā)生器和/或耦合器的其他組件之間的溫差。因此，高級(jí)平衡是可能的。

35、在一個(gè)方面，控制單元可以配置為通過(guò)低功率(lp)發(fā)生器以有序的方式選擇低功率(lp)發(fā)生器的貢獻(xiàn)。具體而言，每個(gè)脈沖序列都可以從不同的低功率(lp)發(fā)生器開(kāi)始，因此所有n個(gè)低功率(lp)發(fā)生器在n個(gè)脈沖之后都相等地加載。這樣可以增強(qiáng)低功率(lp)發(fā)生器組之間的負(fù)載分配，從而在開(kāi)關(guān)元件之間實(shí)現(xiàn)更好的功率損耗平衡。

36、在一個(gè)方面，控制單元可以包括開(kāi)關(guān)單元，具有至少10a/μs的電流抬升能力。憑借如此高的電流抬升能力，可以足夠快地對(duì)容性負(fù)載進(jìn)行充電。

37、在一個(gè)方面，控制單元可以包括開(kāi)關(guān)單元，具有承受約0.5kv或更高電壓的能力，電壓上升和下降速率為15kv/μs或更高。這樣，可以實(shí)現(xiàn)具有極其尖銳電壓轉(zhuǎn)換的極端脈沖。對(duì)于等離子體工藝等許多應(yīng)用來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常需要的功能，尤其是在半導(dǎo)體等離子體工藝中。

38、在一個(gè)方面，控制單元可以配置為選擇低功率(lp)發(fā)生器14、16、18的貢獻(xiàn)，以減少高功率(hp)發(fā)生器輸出端和/或負(fù)載上的專(zhuān)用位置的電壓過(guò)沖，特別是在等離子體過(guò)程的基板上。這可以通過(guò)高壓發(fā)生器輸出端的第一步來(lái)完成，該步驟只是第二步值的一部分，特別是第二步值的一半，第二步可能是全部量。

39、在一個(gè)方面，控制單元配置為以電氣隔離的方式選擇低功率(lp)發(fā)生器的貢獻(xiàn)，特別是通過(guò)光纖連接或磁耦合。所述低功率(lp)發(fā)生器中的一些或優(yōu)選，可由控制單元通過(guò)控制開(kāi)關(guān)單元來(lái)選擇。數(shù)據(jù)處理器的輸出和開(kāi)關(guān)單元之間的連接可以通過(guò)光纖或磁耦合來(lái)實(shí)現(xiàn)。這可以幫助有效、快速且無(wú)時(shí)間延遲地切換所有低功率(lp)發(fā)生器，以形成電壓具有尖銳邊緣的脈沖，例如一個(gè)開(kāi)關(guān)單元的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件可以通過(guò)一個(gè)電氣隔離連接。若干帶有相應(yīng)開(kāi)關(guān)單元的低功率(lp)發(fā)生器可以合并為一個(gè)組，該組可以配置為該組只能一起激活或停用。然后，對(duì)于這樣的組，可以只使用一個(gè)電氣隔離連接。減少電氣隔離連接的數(shù)量可以節(jié)省成本，并使高壓發(fā)生器更加可靠，因?yàn)榫哂泄收巷L(fēng)險(xiǎn)的部件更少。有利的是，每個(gè)開(kāi)關(guān)都有自己的電氣隔離連接。但是，如果合并，多個(gè)變送器可以由一個(gè)控制信號(hào)控制。這樣可以減少所需的i/o端口數(shù)量。

40、在一個(gè)方面，盡管負(fù)載不平衡，但所有低功率(lp)發(fā)生器(也稱(chēng)為“級(jí)”)上的電壓都是相等的。此外，通過(guò)將初級(jí)路徑放置在環(huán)形鐵芯變壓器的中間附近，同時(shí)保持次級(jí)繞組靠近鐵芯并遠(yuǎn)離初級(jí)繞組，可以很容易地實(shí)現(xiàn)初級(jí)到次級(jí)繞組隔離(接地到高壓)。平衡繞組可以放置在靠近次級(jí)繞組的位置，因?yàn)檫@里只應(yīng)提供平臺(tái)間電壓絕緣。

41、“控制單元配置為選擇低功率(lp)發(fā)生器對(duì)高功率(hp)發(fā)生器輸出值的貢獻(xiàn)”的含義應(yīng)理解為高壓發(fā)生器電路的能力和配置與控制單元的程序相結(jié)合，使高功率(hp)發(fā)生器能夠選擇具有各自低功率(lp)發(fā)生器值的低功率(lp)發(fā)生器的選擇，以提供對(duì)高功率(hp)發(fā)生器輸出值的貢獻(xiàn)。

42、該控制單元可以包括數(shù)據(jù)處理器，其具體體現(xiàn)為例如具有程序存儲(chǔ)器的嵌入式微控制器，其具體體現(xiàn)為非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以及體現(xiàn)為易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，例如，此類(lèi)控制單元通常包括用于輸入數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口，例如測(cè)量數(shù)據(jù)、控制輸入數(shù)據(jù)等。以及傳出的數(shù)據(jù)，如控制信號(hào)、信息信號(hào)、警報(bào)信號(hào)等。這種控制單元通常包括數(shù)據(jù)計(jì)算部分、數(shù)據(jù)比較可能性和類(lèi)似的電路，使其能夠從傳入的數(shù)據(jù)中計(jì)算出新數(shù)據(jù)，找到與傳入和/或計(jì)算數(shù)據(jù)相關(guān)的決策，并輸出相關(guān)數(shù)據(jù)信號(hào)以控制高功率(hp)發(fā)生器的其他電路，例如：

43、耦合器的輸出可以是高功率(hp)發(fā)生器的輸出。但是，在耦合器的輸出和高功率(hp)發(fā)生器的輸出之間也可能連接一些微小的附加電壓或電流整形組件。這種微小的附加電壓或電流整形元件可以是濾波器或小電壓、電流或電源，其數(shù)值量比耦合的輸出值小得多。

44、“高功率(hp)發(fā)生器的狀態(tài)”是指高功率(hp)發(fā)生器在使用時(shí)可能處于的不同狀態(tài)，具體取決于不同的低功率(lp)發(fā)生器和/或開(kāi)關(guān)單元和/或高功率(hp)發(fā)生器中的開(kāi)關(guān)元件的激活。

45、高功率(hp)意味著在脈沖期間為10kw或更高。高電壓值(hv)意味著4kv或更高。高電流意味著10a或更高。高功率(hp)發(fā)生器可以配置為影響等離子體中和/或等離子體電位與基底之間的電壓和/或電荷載流子的運(yùn)動(dòng)。儲(chǔ)能元件可以是電容器或電感器和/或其他儲(chǔ)能元件。應(yīng)該理解為被配置成存儲(chǔ)一定量的能量存儲(chǔ)組件，其能量可以是高功率(hp)發(fā)生器的一個(gè)脈沖輸出能量的合理部分，這意味著至少1/200，優(yōu)選至少1/100，甚至更優(yōu)選至少1/50的高功率(hp)發(fā)生器的一個(gè)脈沖的能量。對(duì)儲(chǔ)能組件進(jìn)行連續(xù)充電包括充電到電容器的預(yù)定義電壓值或電感器的預(yù)定義電流值。耦合器中低功率(lp)發(fā)生器的電氣連接可以是串聯(lián)、并聯(lián)或兩者的組合。耦合值可以是電壓、電流或功率。控制單元可以確定哪個(gè)低功率(lp)發(fā)生器對(duì)hp發(fā)生器的輸出功率做出貢獻(xiàn)。控制單元可以配置為控制低功率(lp)發(fā)生器，使得至少兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器為高功率(hp)發(fā)生器的輸出做出貢獻(xiàn)，即將至少兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的輸出值相加以形成hp輸出值。

46、主要優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)能組件的充電與控制單元的狀態(tài)無(wú)關(guān)。這意味著生成的輸出值的占空比沒(méi)有限制，特別是輸出脈沖、它們的寬度以及平均輸出功率。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器都有自己的儲(chǔ)能組件，可以分別保護(hù)控制單元中的開(kāi)關(guān)免受過(guò)壓或過(guò)流的影響。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于組件功率低，所有組件都相對(duì)便宜。

47、控制單元可以包括開(kāi)關(guān)單元，其中一個(gè)開(kāi)關(guān)單元與每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器相關(guān)聯(lián)。每個(gè)開(kāi)關(guān)單元可以包含一個(gè)或兩個(gè)晶體管，特別是mosfet。mosfet具有高開(kāi)關(guān)能力，可用于50a或更高的電流，并允許切換500v或更高的電壓。如果使用mosfet，可以為每個(gè)mosfet提供一個(gè)反并聯(lián)二極管，特別是與每個(gè)mosfet并聯(lián)。mosfet可以是基于碳化硅(sic)或基于氮化鎵(gan)的mosfet，適用于500v或更高的快速開(kāi)關(guān)電壓，電壓上升和下降時(shí)間長(zhǎng)(15kv/μs或更高)，以及高電流(50a或更高)，電流上升和下降時(shí)間長(zhǎng)(10a/μs或更高)。

48、每個(gè)開(kāi)關(guān)單元可以包括一個(gè)半橋電路，該電路由兩個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān)元件組成。當(dāng)以這樣的方式閉合時(shí)，可以配置一個(gè)晶體管來(lái)連接兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器，即兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的兩個(gè)值都會(huì)影響耦合輸出端的值。特別是，可以將兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的輸出值相加。另一個(gè)晶體管可以配置為在激活時(shí)使負(fù)載短路，即當(dāng)晶體管閉合或處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)。

49、每個(gè)半橋電路都可以由其存儲(chǔ)組件(例如電容器)箝位。這意味著存儲(chǔ)組件直接并聯(lián)到其半橋。這種配置可保護(hù)兩個(gè)開(kāi)關(guān)免受過(guò)壓直至電容器電壓的影響。存儲(chǔ)元件也可以是電感器。這種配置可保護(hù)兩個(gè)開(kāi)關(guān)免受過(guò)電流直至電感器中的電流的影響。在所有低功率(lp)發(fā)生器上保持單獨(dú)的安全電壓/電流就足夠了，以分別防止過(guò)電壓或過(guò)電流相關(guān)的故障。因此，每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器都將其運(yùn)行水平保持在自己的范圍內(nèi)。這導(dǎo)致了自我維持的安全條件。

50、該控制單元可以包括驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器可以配置為驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)單元，特別是晶體管，特別是mosfet?？刂茊卧?，特別是開(kāi)關(guān)單元，可以是相應(yīng)的低功率(lp)發(fā)生器的一部分。

51、至少6個(gè)，優(yōu)選10個(gè)或更多，優(yōu)選15個(gè)或更多的低功率(lp)發(fā)生器可以耦合在一個(gè)耦合器中。至少兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器可以提供相等的低功率(lp)發(fā)生器值。優(yōu)選大多數(shù)低功率(lp)發(fā)生器，甚至所有低功率(lp)發(fā)生器提供相等的值。也有可能至少有兩個(gè)低功率(lp)發(fā)生器提供不同的低功率(lp)發(fā)生器值，特別是，所有低功率(lp)發(fā)生器可能提供不同的值。一個(gè)低功率(lp)發(fā)生器可以提供低功率(lp)發(fā)生器值，該值是另一個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的低功率(lp)發(fā)生器值的一半。

52、電容器可以作為并聯(lián)到開(kāi)關(guān)單元的能量存儲(chǔ)組件，特別是半橋。這樣可以穩(wěn)定耦合器的輸出值。每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器都可以將自己的電容器充電到適當(dāng)?shù)碾妷核?。激活關(guān)聯(lián)開(kāi)關(guān)單元的一個(gè)開(kāi)關(guān)，將負(fù)載(例如等離子過(guò)程)連接到電容器。激活開(kāi)關(guān)單元的另一個(gè)開(kāi)關(guān)可縮短負(fù)載。整個(gè)高壓發(fā)生器的輸出可以在每個(gè)脈沖期間提供真正的動(dòng)態(tài)電壓源，從而實(shí)現(xiàn)巨大的輸出電流和所需的快速電壓轉(zhuǎn)換。

53、包括全橋電路和優(yōu)選的降壓轉(zhuǎn)換器的逆變器可以連接到初級(jí)繞組。這樣就可以有效地向低低功率(lp)發(fā)生器輸送電力。

54、在另外一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種向等離子體過(guò)程提供由高功率(hp)發(fā)生器提供的具有變化幅度的高功率脈沖的方法，包括以下步驟

55、a.將多個(gè)低功率(lp)發(fā)生器的儲(chǔ)能組件分別連續(xù)充電到預(yù)定值，

56、b.通過(guò)控制低功率(lp)發(fā)生器對(duì)高功率(hp)發(fā)生器輸出的貢獻(xiàn)，選擇性地耦合至少一些低功率(lp)發(fā)生器的輸出值，以獲得對(duì)應(yīng)于具有所需幅度的脈沖的高功率(hp)發(fā)生器的所需輸出值。

57、通過(guò)使用許多低功率(lp)發(fā)生器，每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器都包含一個(gè)儲(chǔ)能組件，以及一個(gè)耦合器，可以選擇有多少低功率(lp)發(fā)生器來(lái)產(chǎn)生輸出脈沖。這種解決方案相對(duì)安全、通用且便宜。它是安全的，因?yàn)槊總€(gè)低功率(lp)發(fā)生器都可以配置為保護(hù)其自己的相關(guān)開(kāi)關(guān)免受高于其儲(chǔ)能組件功率值的功率的影響。該解決方案是通用的，因?yàn)榭梢钥焖俑淖冚敵雒}沖幅度，分辨率等于低功率發(fā)生器的數(shù)量。它很便宜，因?yàn)榭梢允褂迷S多低功率發(fā)生器和低壓開(kāi)關(guān)，這通常比單個(gè)高壓發(fā)生器和大功率脈沖裝置便宜。

58、在一個(gè)方面，低功率(lp)發(fā)生器，也稱(chēng)為”級(jí)”，可以單獨(dú)或成組控制?？刂菩盘?hào)可以饋送到開(kāi)關(guān)單元的驅(qū)動(dòng)器，最好通過(guò)光纖，但也可以使用其他方式。開(kāi)關(guān)單元的所有開(kāi)關(guān)都可以從一個(gè)主控制板獨(dú)立控制，也可以一個(gè)信號(hào)控制整個(gè)平臺(tái)(例如，開(kāi)關(guān)單元的連接開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)可能來(lái)自主控制板；開(kāi)關(guān)單元的并聯(lián)負(fù)載開(kāi)關(guān)的信號(hào)可能來(lái)自連接開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)板)，一個(gè)信號(hào)可以控制多個(gè)開(kāi)關(guān)/平臺(tái)，進(jìn)行分組控制等。總輸出值是僅激活/選定的低功率(lp)發(fā)生器的輸出值之和。通過(guò)為每個(gè)脈沖激活或選擇不同數(shù)量的低功率(lp)發(fā)生器，可以將總輸出值從一個(gè)脈沖更改為另一個(gè)脈沖。

59、在一個(gè)方面，低功率(lp)發(fā)生器的輸出值，即低功率(lp)發(fā)生器的值，可以動(dòng)態(tài)穩(wěn)定。每個(gè)低功率(lp)發(fā)生器都可以將自己的電容器充電到適當(dāng)?shù)碾妷核?。激活一個(gè)開(kāi)關(guān)，將負(fù)載連接到該電容器。激活另一個(gè)開(kāi)關(guān)可縮短負(fù)載。整個(gè)高壓發(fā)生器的輸出在每個(gè)脈沖期間都提供真正的動(dòng)態(tài)電源，從而實(shí)現(xiàn)巨大的輸出電流和所需的快速電壓轉(zhuǎn)換。

60、可以實(shí)現(xiàn)雙步轉(zhuǎn)換而不是單步輸出值轉(zhuǎn)換。通過(guò)任何連接器電感將低阻抗電壓源與容性負(fù)載連接都不可避免地會(huì)導(dǎo)致電流和電壓振蕩。負(fù)載峰值電壓達(dá)到所施加電壓水平的兩倍。電阻阻尼電路會(huì)消耗大量的功率。通過(guò)應(yīng)用雙步轉(zhuǎn)換，可以顯著降低功率損耗。這在所呈現(xiàn)的拓?fù)渲惺强赡艿摹Ｍㄟ^(guò)兩步轉(zhuǎn)換，可以獲得接近矩形的電壓波形形狀、更低的過(guò)沖和顯著降低的功率損耗。

61、在持久的輸出脈沖期間，可以按順序激活若干級(jí)的發(fā)生器，均為“低功率(lp)發(fā)生器”。激活低功率(lp)發(fā)生器意味著激活相應(yīng)的連接開(kāi)關(guān)元件。為了補(bǔ)償衰減的晶圓電壓，可以分若干步驟增加輸出電壓。每一步都將其電壓添加到總輸出電壓值中。如果所有平臺(tái)上的電壓相等，則每一步的分辨率是全堆棧低功率(lp)發(fā)生器電壓的1/n倍。可以構(gòu)建一個(gè)單獨(dú)的堆棧來(lái)處理補(bǔ)償功能。這可以單獨(dú)控制，并可能導(dǎo)致更精細(xì)的階躍分辨率，從而產(chǎn)生更穩(wěn)定的晶圓電壓和更好的離子能量分布。

62、本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)點(diǎn)源于以下基于附圖的本發(fā)明實(shí)施例的詳細(xì)描述，該附圖顯示了對(duì)本發(fā)明至關(guān)重要的細(xì)節(jié)，以及來(lái)自權(quán)利要求書(shū)。那里顯示的特征不一定被理解為是按比例縮放的，并且以這樣一種方式顯示，即根據(jù)本發(fā)明的特殊特征可以清楚地可見(jiàn)。各種功能可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)，也可以在本發(fā)明的變體中以任何組合方式實(shí)現(xiàn)。