[0086] 另外，此实施例中的控制器212被配置为：响应于由电弧检测部件222检测的等离 子室204内的电弧来执行电弧管理功能。在一些实施例中，当检测到电弧时，控制器212改 变驱动控制信号232'、232"，W使得施加在开关模式电源206的输出端236的波形焰灭等离 子体214中的电弧。在其它实施例中，控制器212通过简单中断驱动控制信号232'、232" 的施加来焰灭电弧，W使得开关模式偏置电源206的输出端236的能量的施加被中断。
[0087] 接下来参考图3,其是可W用于实现参考图2描述的开关模式偏置电源206的部件 的原理图表示。如所示出的，此实施例中的开关部件T1和T2W半桥（也被称为图腾柱） 型拓扑来设置。共同地，R2、R3、C1和C2均表示等离子体负载，CIO是有效电容（在本文也 被称为串联电容或卡盘电容），W及C3是可选物理电容器，W防止来自衬底表面上感应出 的电压或者来自静电卡盘（未示出）的电压的DC电流流过电路。CIO被称为有效电容，因 为其包括衬底支撑部和静电卡盘（或e-卡盘）的串联电容（或者也被称为卡盘电容）W 及偏置的施加所固有的其它电容，诸如绝缘和衬底。如所示出的，L1是杂散电感（例如，向 负载馈送电能的导体的固有电感）。并且在此实施例中，存在S个输入；Vbus、V2和V4。 [008引V2和V4表示驱动信号（例如，参考图2描述的由驱动部件228'、228"输出的驱动 信号230'、230")，并且在此实施例中，可W为V2和V4定时（脉冲长度和/或相互延迟）， 使得可W调制T1和T2的关闭W控制被施加到衬底支承部的电压输出Vout的波形。在许 多实施方式中，用于实现开关部件T1和T2的晶体管都不是理想开关，因此为了达到期望的 波形，考虑晶体管特定特征。在许多操作模式下，简单地改变V2和V4的定时可W实现将要 在Vout施加的期望的波形。
[0089]例如，可W操作开关T1、T2W使得在衬底11〇、210表面的电压通常为负且周期电 压脉冲接近和/或略微超过正电压参考。衬底110、210表面处的电压值是定义离子能量的 值，其特征可W在离子能量分布函数（I邸巧方面。为了在衬底11〇、210表面处实现期望的 电压，在Vout的脉冲通常为矩形的且具有宽度长到足W在衬底11〇、210表面感应出短暂的 正电压，W便将充足的电子吸引到衬底11〇、210表面，从而实现期望的电压和对应的离子 能量。
[0090]接近和/或稍微超过正电压参考的周期电压脉冲可具有由开关T1，T2的开关能力 限制的最小时间。所述电压的大致负部分可延伸，只要所述电压并不构建到损坏开关的电 平。同时，电压的负部分的长度应超过离子渡越时间。
[0091]此实施例中的Vbus定义了在Vout测量的脉冲幅度，其定义了衬底表面的电压W及离子能量。再次简要地参考图2，Vbus可W禪合到离子能量控制部，所述离子能量控制部 可W由用于向Vbus施加DC信号或时变波形的DC电源来实现。
[0092] 可W调制脉宽、脉冲形状和/或两个信号V2、V4的相互延迟W达到在Vout的期望 波形（在本文也被称为修改的周期电压函数），并且施加到Vbus的电压可W影响脉冲的特 性。换句话说，电压Vbus可W影响脉宽、脉冲形状和/或信号V2、V4的相对相位。例如， 简要参考图4,示出了示出可W施加到T1和T2的两个驱动信号波形（作为V2和V4)定时 图，W便在Vout产生如图4所示出的周期电压函数。为了调制在Vout的脉冲形状（例如， 为了实现Vout的脉冲的最小时间，还达到脉冲的峰值），可W控制两个栅极驱动信号V2、V4 的定时。
[0093]例如，可W将两个栅极驱动信号V2、V4施加到开关部件T1、T2,因而与脉冲之间的 时间T相比，在Vout施加的每个脉冲的时间可W较短，但是长到足W在衬底11〇、210表面 感应出正电压，W便将电子吸引到衬底11〇、210表面。此外，已经发现通过改变脉冲之间的 栅极电压电平，可W控制在脉冲之间施加到Vout的电压的斜率（例如，为了实现在脉冲之 间衬底表面的基本恒定的电压）。在一些操作模式中，栅极脉冲的重复率大约为400曲Z，但 该重复率会根据应用的不同而必然变化。
[0094]尽管没有要求，但是在实际中，根据基于实际实施方式的建模和细化，可W定义可 用于产生期望的（定义的）离子能量分布的波形，并且可W存储所述波形（例如，在参考图 1描述的波形存储部中，作为电压电平的序列）。另外，在许多实施方式中，可w直接产生波 形（例如，不需要来自Vout的反馈）；因此，避免了反馈控制系统的不期望的方面（例如， 设定时间）。
[0095] 再次参考图3,可m周制VbusW控制离子能量，并且所存储的波形可W用于控制 栅极驱动信号V2、V4,W实现Vout处的期望脉冲幅度，同时使脉宽最小化。再一次地，该可 W根据可W建模或实施及经验地建立的晶体管的特定特征来完成。例如，参考图5,示出了 Vbus随时间变化、衬底110、210表面的电压随时间变化W及对应的离子能量分布的不图。
[0096] 图5中的示图示出了操作开关模式偏置电源106、206的单模式，其实现了在特定 离子能集中的离子能量分布。如所示出的，为了在此示例中实现单个离子能量的集中，保持 施加到Vbus的电压不变，同时控制施加到V2和V4的电压（例如，利用图3所示的驱动信 号），W便在开关模式偏置电源1〇6、206的输出端产生脉冲，其实现了图5中所示的对应的 离子能量分布。
[0097] 如图5所示出的，衬底110、210表面的电势通常为负，W吸引轰击并且蚀刻衬底 110、210的离子。（通过对Vout施加脉冲）施加到衬底110、210的周期短脉冲具有由施加 到Vbus的电势来定义的大小，并且该些脉冲导致了衬底110、210的电势的微小变化（例 如，接近于正或略微正的电势），该将电子吸引到衬底表面，W便实现沿衬底11〇、210表面 的大体上的负电势。如图5所示出的，施加到Vbus的恒定电压实现了在特定离子能量的单 个离子通量的集中；因此，可W通过简单地将Vbus设定为特定电势来选择特定离子轰击能 量。在其它操作模式下，可W创建两个或更多个分离的离子能量的集中（例如，参见图49)。 [009引本领域技术人员将认识到，无需将电源限制为开关模式电源，并且如此，还可控制 电源的输出W便影响一定离子能量。如此，当在不与离子电流补偿或离子电流组合的情况 下考虑时，电源（无论是开关模式电源或其它电源）的输出也可被称为电源电压Vps。
[0099] 参考图6,例如，示出了在离子能量分布中产生有两个分离峰的双模态操作模式的 示图。如所示出的，在此操作模式下，衬底经受两个明显的电压和周期脉冲的电平，并且因 此创建了两个分离的离子能量的集中。如所示出的，为了实现两个明显的离子能量集中，在 Vbus施加的电压在两个电平之间交变，并且每个电平限定了两个离子能量集中的能量电 平。
[0100] 尽管图6示出了在每一脉冲之后交变的衬底110、210的两个电压（例如，图48)， 但该必然不是所要求的。例如，在其它操作模式下，相对于施加到Vout的电压，对施加到V2 和V4的电压进行切换（例如，使用图3中所示出的驱动信号），W使得在衬底表面的感应电 压在两个或者更多脉冲之后从第一电压到第二电压（反之亦然）交变（例如，图49)。
[0101] 在现有技术中，已经尝试将（由波形发生器产生的）两个波形的组合施加到线性 放大器并将放大后的两个波形的组合施加到衬底W便实现多个离子能量。然而，此方法比 参考图6描述的方法复杂得多，并需要昂贵的线性放大器和波形产生器。
[010引接下来参考图7A和7B，分别示出了与施加到Vbus的DC电压的单能和双电平调制 对应的在等离子体中进行的实际直接离子能量测量的示图。如图7A所示出的，响应于施加 到Vbus的不变电压（例如，如图5所示出的），离子能量分布集中在80eV附近。并且在图 7B中，响应于Vbus的双电平调节（例如，如图6所示出的），两个分离的离子能量集中存在 于85eV和115eV附近。
[0103] 接下来参考图8,示出了本发明的示出另一实施例的框图。如所示出的，开关模式 电源806经由电弧检测部件822禪合到控制器812、离子能量控制部件820W及衬底支承 部808。控制器812,开关模式电源806和离子能量控制部件820共同地工作来对衬底支承 部808施加能量，W在时间平均的基础上在衬底810的表面实现期望的（定义的）离子能 量分布。
[0104] 简短地参考图9A，例如示出了周期约为400曲Z的周期电压函数，其在所述周期电 压函数的多个周期期间由约5kHz的正弦调制函数进行调制。图9B是图9A中循环的周期 电压函数的部分的分解图，W及图9C示出了由周期电压函数的正弦调制得到的、在时间平 均的基础上的、所得到的离子能量的分布。W及图9D示出了当周期电压函数由正弦调制函 数进行调制时所得到的、时间平均的IEDF的等离子体中进行的实际直接的离子能量测量。 如本文进一步讨论的，在时间平均的基础上实现期望的（定义的）离子能量分布可W通过 简单地改变施加到周期电压的调制函数来实现。
[010引参考作为另一示例的图10A和10B，通过大约5曲Z的银齿调制函数来调制400曲Z的周期电压函数，W在时间平均的基础上达到图10C中所示出的离子能量分布。如所示出 的，除了图10中的周期电压函数是由银齿函数而非正弦函数调制W外，结合图10使用的周 期电压函数与图9相同。
[0106] 应当认识到，图9C和图10C所示出的离子能量分布函数不表示衬底810表面的瞬 时离子能量分布，而是相反表示时间平均的离子能