[发明专利]用于RF等离子体反应器的等离子体鞘控制

权利要求书

1.一种等离子体鞘控制系统，包括：

RF电源，其产生具有大于20kHz的频率和大于1kV的峰值电压的正弦波形；

等离子体腔室，其与所述RF电源电耦合，所述等离子体腔室具有通过大于大约1kV的能量受加速到部署在所述等离子体腔室内的表面中的多个离子，并且所述等离子体腔室从所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体鞘；

阻流二极管，其电连接在所述RF电源与所述等离子体腔室之间，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流；和

电容放电电路，其与所述RF电源、所述等离子体腔室和所述阻流二极管电耦合；所述电容放电电路通过大于1kV的峰值电压并且通过小于250纳秒的放电时间使所述等离子体腔室内的电容电荷放电。

2.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述电容放电电路包括电阻输出级，其包括按串联布置的电阻器和电感器，所述电阻输出级部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间的所述等离子体鞘控制系统上的点与大地之间。

3.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述电容放电电路包括能量恢复电路，其包括按串联布置的二极管和电感器，所述能量恢复电路部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室和所述RF电源之间。

4.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，还包括偏置电容器，其按串联部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间。

5.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，还包括偏置补偿电路，其包括DC电源、电阻器、二极管和高电压开关，所述偏置补偿电路部署在所述阻流二极管与所述RF电源之间的所述等离子体鞘控制系统上的点之间。

6.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，还包括匹配网络，其与所述等离子体腔室电耦合，所述匹配网络匹配所述等离子体腔室内的等离子体负载的电抗阻抗与所述RF电源的输出阻抗。

7.如权利要求1所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流，创建具有实质上平坦部分的正弦波形达每个周期的至少25％。

8.一种等离子体鞘控制系统，包括：

高电压DC电源，其产生大于200V的DC电压；

谐振电路驱动器，其包括多个高电压开关，所述高电压开关交替地接通和关断，以产生具有大于20kHz的频率和大于1kV的峰值电压的正弦波形；

等离子体腔室，其与所述谐振电路驱动器电耦合，所述等离子体腔室具有通过大于大约1kV的能量受加速到部署在所述等离子体腔室内的表面中的多个离子，并且所述等离子体腔室从所述正弦波形在所述等离子体腔室内产生等离子体鞘；

阻流二极管，其电连接在所述谐振电路驱动器与所述等离子体腔之间，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流。

9.如权利要求8所述的等离子体鞘控制系统，其中，所述阻流二极管对所述正弦波形进行整流，创建实质上平坦部分达每个周期的至少25％。

10.如权利要求8所述的等离子体鞘控制系统，还包括电阻输出级，其包括按串联布置的电阻器和电感器，所述电阻输出级部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室之间的所述等离子体鞘控制系统上的点与大地之间。

11.如权利要求8所述的等离子体鞘控制系统，还包括能量恢复电路，其包括按串联布置的二极管和电感器，所述能量恢复电路部署在所述阻流二极管与所述等离子体腔室和所述DC电源之间。

12.如权利要求8所述的等离子体鞘控制系统，

其中，所述多个开关包括第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

其中，所述第一开关和所述第四开关在第一时间段期间闭合，以允许电流在第一方向上流动；以及

其中，所述第二开关和所述第三开关在第二时间段期间闭合，以允许电流在与所述第一方向相反的第二方向上流动。