CN107134402A - 直流脉冲等离子体系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直流脉冲等离子体系统。提供了一种等离子体处理系统，其包括具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极的室。等离子体处理系统具有限定在上电极和下电极之间的等离子体处理体积。提供了直流(DC)到直流(DC)转换器以在输入处接收DC电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的DC电压信号。DC电压输入遵循数字可编程的脉冲模式。直流到直流转换器的输出连接到室的下电极。控制器与直流到直流转换器连接以设置脉冲模式。在一个示例中，直流到直流转换器使用双极或非双极DC电压源中的一个，并且RF发生器由DC电压源驱动。RF发生器被配置为产生限定RF分量的频率纹波。

Description

直流脉冲等离子体系统
优先权要求
本申请要求于2016年2月29日提交的题为“Direct Current Pulsing PlasmaSystems”的美国临时专利申请No.62/301,591的优先权，其通过引用并入本文。
技术领域
本发明的实施方式涉及等离子体处理系统，并且更具体而言，涉及利用直流(DC)脉冲作为功率源的等离子体处理系统。
背景技术
等离子体长期以来被用于处理衬底(例如，半导体晶片、平板等)以形成电子产品(例如，集成电路、平板显示器等)。半导体晶片通常放置在具有光致抗蚀剂掩模层的蚀刻室中以选择性地蚀刻下面的材料。蚀刻工艺去除未覆盖光致抗蚀剂的下面的材料(金属和/或电介质)。对于每个半导体晶片，蚀刻工艺连同其它工艺操作一起重复许多次，直到形成最终产品电路或器件。
通常，使用等离子体蚀刻工具来执行蚀刻工艺。等离子体蚀刻工具由室限定，该室包括衬底支撑件和在衬底支撑件上的等离子体容积。射频(RF)功率通常提供给室的一个或多个电极。取决于蚀刻工艺，电极配置可以采取各种形式。通常，用于蚀刻电介质材料的等离子体蚀刻工具被称为电容耦合等离子体(CCP)工具，并且用于蚀刻导电材料的等离子体蚀刻工具被称为电感耦合等离子体(ICP)工具。无论工具类型如何，CCP工具和ICP工具都需要至少一个RF电源。RF电源通常被配置为产生RF信号，所述RF信号通过匹配电路和传输线传播到等离子体蚀刻工具的电极。
随着对更高深宽比蚀刻和更小尺寸的需求持续增加，工艺工程师已经发现了将供应到等离子体蚀刻工具的电极的RF功率脉冲化的某些益处。虽然脉冲化RF电源已经在所得到的工艺中显示出改进，但是脉冲化RF电源确实增加了复杂性和成本。作为示例，脉冲化RF功率需要对脉冲序列、定时、电压电平、反射等的精确控制，并且这种控制需要被连续监控。另外，经由匹配电路和传输线提供RF功率需要实现显著硬件，例如大的分立电容器和电感器以及包括RF返回路径的精密传输线。
在此背景下提出本发明的实施方式。
发明内容
呈现用于向等离子体处理系统供应功率的方法、装置、系统和计算机程序，其中可在电压幅度、极性、上升和下降、宽度和延迟等方面独立地控制正脉冲和负脉冲。在一个实施方案中，脉冲直流功率系统实现功率转换系统，其获取直流电压，将其转换为射频并且经由谐振电路将其放大到高电压，然后通过二极管网络，并且将其整流回到直流。该系统可以是快速脉冲的，并且不具有目前用于加速离子的传统射频发生器的阻抗复杂化。应当理解，本发明的实施方式可以以多种方式实现，诸如方法、装置、系统、设备或计算机可读介质上的计算机程序。下面描述几个实施方式。
在一个实施方式中，提供了一种等离子体处理系统，其包括具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极的室。等离子体处理系统具有限定在上电极和下电极之间的等离子体处理体积。提供了直流(DC)到直流(DC)转换器以在输入处接收直流电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的直流电压信号。直流电压输入遵循数字可编程的脉冲模式。直流到直流转换器的输出连接到室的下电极。控制器与直流到直流转换器连接以设置脉冲模式。
在一些实施方式中，直流到直流转换器包括直流电压源和由直流电压源驱动的RF发生器。RF发生器产生RF分量的频率。
在一些实施方式中，直流到直流转换器包括：被配置为使直流输入电压倍增的谐振电路；以及接收倍增的直流输入电压和RF分量以产生放大的直流电压信号的整流器电路，该放大的直流电压信号包括RF分量。
在一些实施方式中，纹波控制装置与控制器连接。纹波控制装置被配置为动态地调整整流器电路以修改频率分量的幅度。
在一些实施方式中，整流器电路的动态调整使得能够在脉冲模式的每个有源脉冲期间设置更高或更低的幅度。
在一些实施方式中，有源脉冲是放大的直流电压信号的正脉冲或放大的直流电压信号的负脉冲中的一个。
在一些实施方式中，RF分量被提供给放大的直流电压信号的正脉冲或放大的直流电压信号的负脉冲，并且其中在放大的直流电压信号的关断脉冲期间不提供RF分量。
在一些实施方式中，控制器耦合到提供脉冲模式的功率控制装置，其中脉冲模式是数字可编程的，以设置所述直流电压输入的电压幅度、直流电压输入的极性、直流电压输入的上升和下降时间、直流电压输入的宽度和延迟，或其中两个或更多个的组合中的一个或更多个。
在一些实施方式中，工艺配方被配置为设置用于脉冲模式的编程，并且编程由控制器通过数字编程施加到直流到直流转换器。
在一些实施方式中，电压源和RF发生器包括由栅极驱动器和提供的直流电压输入驱动的场效应晶体管(FET)。
在一些实施方式中，谐振电路由限定品质因数Q的电阻值、电感值和电容值限定，品质因数Q为放大的直流电压信号提供放大(amplification)。
在另一实施方式中，公开了一种使用由直流到直流转换器驱动的电容耦合等离子体(CCP)室处理衬底的方法。该方法包括提供具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极的室。等离子体处理容积限定在所述上电极和所述下电极之间。该方法还包括基于脉冲模式提供直流(DC)电压输入，其中脉冲模式由数字程序定义。然后，使用直流输入电压生成射频(RF)分量并放大包括RF分量的直流输入电压。然后，该方法对RF分量进行整流，以产生包括RF分量的放大的直流电压信号。包括RF分量的放大的直流电压信号被提供给室的下电极。由数字程序设置的脉冲模式定义放大的直流电压信号的频率和RF分量的频率。放大的直流电压的频率定义正或负脉冲，以及正或负脉冲的脉冲宽度和幅度。
在一些实施方式中，直流电压输入的频率为400KHz或更小，并且RF分量的频率选自RF分量的频率选自2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz或80MHz和更高频率中的一个。当衬底被设置在室的衬底支撑件上时，电容耦合等离子体室用于从衬底蚀刻材料。
在一些实施方式中，该方法还包括提供纹波控制，以在脉冲模式的正脉冲期间动态地调整RF分量的幅度。
在一些实施方式中，幅度的动态调整发生在脉冲模式的正脉冲的一个或多个阶段期间。
在一些实施方式中，定义所述脉冲模式的数字程序设置所述直流电压输入的电压幅度、所述直流电压输入的极性、所述直流电压输入的上升和下降时间、所述直流电压输入的宽度和延迟、或它们中的两个或更多个的组合中的一个或者多个。
结合附图根据以下详细描述，其它方面将变得显而易见。
本发明的一些方面可以具体描述如下：
1.一种等离子体处理系统，其包括：
室，其具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极，等离子体处理容积限定在所述上电极和所述下电极之间；
直流(DC)到直流(DC)转换器，其被配置为在输入处接收直流电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的直流电压信号，所述直流电压输入遵循为数字可编程的脉冲模式，所述直流到直流转换器的输出连接到所述室的所述下电极；和
控制器，其与所述直流到直流转换器连接以设置所述脉冲模式。
2.根据条款1所述的等离子体处理系统，其中所述直流到直流转换器包括：
直流电压源；和
RF发生器，其由双极直流电压源驱动，所述RF发生器产生所述RF分量的频率。
3.根据条款2所述的等离子体处理系统，其中所述直流到直流转换器包括：
谐振电路，其被配置为使所述直流输入电压倍增；和
整流器电路，其接收倍增的所述直流输入电压和所述RF分量，以产生包括所述RF分量的所述放大的直流电压信号。
4.根据条款3所述的等离子体处理系统，还包括：
与所述控制器连接的纹波控制装置，所述纹波控制装置被配置为动态地调整所述整流器电路以修改所述频率分量的幅度。
5.根据条款4所述的等离子体处理系统，其中，所述整流器电路的动态调整使得能够在所述脉冲模式的每个有源脉冲期间设置更高或更低的幅度。
6.根据条款5所述的等离子体处理系统，其中所述有源脉冲是所述放大的直流电压信号的正脉冲或所述放大的直流电压信号的负脉冲中的一个。
7.根据条款1所述的等离子体处理系统，其中所述RF分量被提供给所述放大的直流电压信号的正脉冲或所述放大的直流电压信号的负脉冲，并且其中在所述放大的直流电压信号的关断脉冲期间不提供RF分量。
8.根据条款1所述的等离子体处理系统，其中所述控制器耦合到提供所述脉冲模式的功率控制装置，其中所述脉冲模式是数字可编程的，以设置所述直流电压输入的电压幅度、所述直流电压输入的极性、所述直流电压输入的上升和下降时间、所述直流电压输入的宽度和延迟，或其中两个或更多个的组合中的一个或更多个。
9.根据条款1所述的等离子体处理系统，其中，工艺配方被配置为设置用于所述脉冲模式的编程，所述编程由所述控制器通过数字编程施加到所述直流到直流转换器。
10.根据条款2所述的等离子体处理系统，其中所述电压源和RF发生器包括由栅极驱动器和提供的所述直流电压输入驱动的场效应晶体管(FET)。
11.根据条款3所述的等离子体处理系统，其中所述谐振电路由限定品质因数Q的电阻值、电感值和电容值限定，所述品质因数Q为所述放大的直流电压信号提供放大。
12.根据条款3所述的等离子体处理系统，其中所述整流器电路限定二极管电桥的至少一部分。
13.根据条款12所述的等离子体处理系统，其中所述二极管电桥的电路响应于纹波控制信号是能调节的，所述纹波控制信号用于在所述脉冲模式的正脉冲期间调节所述频率分量的幅度。
14.根据条款9所述的等离子体处理系统，其中对所述脉冲模式的编程定义所述直流电压输入的频率和所述RF分量的频率。
15.根据条款14所述的等离子体处理系统，其中所述直流电压输入的频率小于约1MHz，并且所述RF分量的频率选自2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz或80MHz中的一个。
16.根据条款14所述的等离子体处理系统，其中所述直流电压输入的频率为400KHz或更小，并且所述RF分量的频率选自2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz或80MHz中的一个，其中所述室被配置用于在所述下电极与所述上电极之间产生电容耦合等离子体(CCP)源，所述电容耦合等离子体源用于在衬底被设置于所述室的所述衬底支撑件上时从所述衬底蚀刻材料。
17.根据条款16所述的等离子体处理系统，其中所述直流到直流转换器是连接到所述下电极的多个直流到直流转换器中的一个，其中所述多个直流到直流转换器中的每一个被配置成产生一定量的功率并且所述多个直流到直流转换器被组合以产生来自所述多个直流到直流转换器的功率量的总和。
18.根据条款16所述的等离子体处理系统，其中所述脉冲模式选自以下的其中之一：(i)交替的正脉冲和负脉冲；(ii)正脉冲、关断时间段和负脉冲；(iii)正脉冲、关断时间段和负脉冲，其中所述正脉冲和所述负脉冲的幅度改变；(iv)正脉冲、关断时间段和正脉冲；(v)正脉冲、能调节的关断时间段和另一正脉冲，然后重复；(vi)重复的变化宽度的正脉冲或负脉冲；(vii)具有预定脉冲幅度的预定正脉冲宽度，随后是关断时间段，然后是重复的具有所述预定脉冲幅度的所述预定正脉冲宽度；(viii)具有预定脉冲幅度的预定负脉冲宽度，随后是关断时间段，然后是重复的具有所述预定脉冲幅度的所述预定负脉冲宽度；或(ix)具有预定幅度和宽度的正脉冲，随后是具有预定幅度和宽度的关断时间段或负脉冲，或(x)以上的两个或更多个的组合。
19.一种等离子体处理系统，其包括：
室，其具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极，等离子体处理容积限定在所述上电极和所述下电极之间；
第一直流(DC)到直流(DC)转换器，其被配置为在输入处接收正DC电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的正直流电压信号，所述正直流电压输入遵循数字可编程的脉冲模式，所述直流到直流转换器的所述输出连接到所述室的所述下电极；
第二直流(DC)到直流(DC)转换器，其被配置为在输入处接收负直流电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的负直流电压信号，所述负直流电压输入遵循数字可编程的脉冲模式，所述直流到直流转换器的所述输出连接到所述室的所述下电极；
控制器，其与所述第一直流到直流转换器和第二直流到直流转换器连接以设置所述脉冲模式，其中所述脉冲模式的正脉冲由所述第一直流到直流转换器提供，并且所述脉冲模式的负脉冲由所述第二直流到直流转换器提供。
20.根据条款19所述的等离子体处理系统，其中所述第一直流到直流转换器和所述第二直流到直流转换器中的每一个包括：
直流电压源；和
RF发生器，其由所述直流电压源驱动，所述RF发生器产生所述RF分量的频率；
谐振电路，其被配置为使所述正直流输入电压或所述负直流输入电压倍增；和
整流器电路，其接收所述放大的正直流输入电压或负直流输入电压和所述RF分量，以产生包括所述RF分量的所述放大的正直流电压信号或负直流电压信号。
21.根据条款20所述的等离子体处理系统，还包括：
与所述控制器连接的纹波控制装置，所述纹波控制装置被配置为动态地调整所述第一直流到直流转换器的整流器电路以修改所述频率分量的幅度。
22.根据条款21所述的等离子体处理系统，其中所述整流器电路的动态调整使得能够在所述脉冲模式的每个有源脉冲期间设置更高或更低的幅度。
23.根据条款19所述的等离子体处理系统，其中所述正直流电压输入和所述负直流电压输入的频率为400KHz或更小，并且所述RF分量的频率选自2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz或80MHz中的一个，其中所述室被配置用于在所述下电极和所述上电极之间产生电容耦合等离子体(CCP)源，所述电容耦合等离子体源用于在衬底被设置于所述室的所述衬底支撑件上时从所述衬底蚀刻材料。
24.根据条款19所述的等离子体处理系统，其中所述脉冲模式选自以下的其中之一：(i)交替的正脉冲和负脉冲；(ii)正脉冲、关断时间段和负脉冲；(iii)正脉冲、关断时间段和负脉冲，其中所述正脉冲和所述负脉冲的幅度改变；(iv)正脉冲、关断时间段和正脉冲；(v)正脉冲、能调节的关断时间段和另一正脉冲，然后重复；(vi)重复的变化宽度的正脉冲或负脉冲；(vii)具有预定脉冲幅度的预定正脉冲宽度，随后是关断时间段，然后是重复的具有所述预定脉冲幅度的所述预定正脉冲宽度；(viii)具有预定脉冲幅度的预定负脉冲宽度，随后是关断时间段，然后是重复的具有所述预定脉冲幅度的所述预定负脉冲宽度；或(ix)具有预定幅度和宽度的正脉冲，随后是具有预定幅度和宽度的关断时间段或负脉冲，或(x)以上的两个或更多个的组合。
25.一种使用由直流到直流转换器驱动的电容耦合等离子体(CCP)室处理衬底的方法，其包括：
提供具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极的所述室，等离子体处理容积限定在所述上电极和所述下电极之间；
基于脉冲模式提供直流(DC)电压输入，所述脉冲模式由数字程序定义；
使用所述直流输入电压产生射频(RF)分量；
放大包括所述RF分量的所述直流输入电压；和
整流所述RF分量以产生包括所述RF分量的放大的直流电压信号，所述放大的直流电压信号包括提供给所述室的所述下电极的所述RF分量；
其中由所述数字程序定义的所述脉冲模式定义所述放大的直流电压信号的频率和所述RF分量的频率，所述放大的直流电压的所述频率定义正脉冲或负脉冲、以及所述正脉冲或负脉冲的脉冲宽度和幅度。
26.根据条款25所述的方法，其中所述直流电压输入的所述频率为400KHz或更小，并且所述RF分量的所述频率选自2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz或80MHz中的一个，所述电容耦合等离子体室用于当衬底被设置在所述室的所述衬底支撑件上时从所述衬底蚀刻材料。
27.根据条款25所述的方法，还包括：
提供纹波控制以在所述脉冲模式的正脉冲期间动态地调整所述RF分量的幅度。
28.根据条款27所述的方法，其中，所述幅度的动态调整发生在所述脉冲模式的所述正脉冲的一个或多个阶段期间。
29.根据条款25所述的方法，其中定义所述脉冲模式的数字程序设置所述直流电压输入的电压幅度、所述直流电压输入的极性、所述直流电压输入的上升和下降时间、所述直流电压输入的宽度和延迟、或它们中的两个或更多个的组合中的一个或者多个。
30.根据条款29所述的方法，其中所述脉冲模式选自以下的其中之一：(i)交替的正脉冲和负脉冲；(ii)正脉冲、关断时间段和负脉冲；(iii)正脉冲、关断时间段和负脉冲，其中所述正脉冲和所述负脉冲的幅度改变；(iv)正脉冲、关断时间段和正脉冲；(v)正脉冲、能调节的关断时间段和另一正脉冲，然后重复；(vi)重复的变化宽度的正脉冲或负脉冲；(vii)具有预定脉冲幅度的预定正脉冲宽度，随后是关断时间段，然后是重复的具有所述预定脉冲幅度的所述预定正脉冲宽度；(viii)具有预定脉冲幅度的预定负脉冲宽度，随后是关断时间段，然后是具有所述预定脉冲幅度的所述预定负脉冲宽度的重复；或(ix)具有预定幅度和宽度的正脉冲，随后是具有预定幅度和宽度的关断时间段或负脉冲，或(x)以上的两个或更多个的组合。
附图说明
通过结合附图参考以下描述，可以最佳地理解实施方式。
图1A示出了根据一个实施方式的用于向等离子体室提供脉冲式RF功率的直流到直流转换器的示例。
图1B示出了根据一个实施方式的由双极的直流到直流转换器执行的功能操作的示例。
图1C示出根据一个实施方式的可以用于为诸如等离子体室之类的负载供电的直流到直流转换器的一个配置示例。
图2示出了根据一个实施方式的提供给控制器以产生脉冲模式的工艺配方的示例。
图3示出了根据一个实施方式的其中将工艺配方传送到控制器并且使用单独的直流到直流转换器来独立地供应正负脉冲的示例。
图4A-4G示出了根据若干实施方式的几个示例性脉冲模式(但不限于此)，示出了使用直流到直流转换器数字地提供脉冲的灵活性。
图5A-5D示出了根据工艺配方向由直流到直流转换器产生的脉冲提供纹波控制以在特定时间向等离子体提供额外电离的示例。
图6A-6B示出了根据若干实施方式在向等离子体处理系统传送功率时使用多个直流到直流转换器(例如转换器阵列)来提供额外的或增加的功率的示例。
图7示出了另一个实施方式，其中可以经由开关将脉冲功率提供给处理室以到达下电极或上电极或两者。
具体实施方式
以下实施方式描述了用于向等离子体处理系统的电极提供脉冲功率的DC/DC功率转换器的方法、装置、系统和计算机程序。
在一个实施方式中，公开了一种方法，其中将来自直流电源的高电压以在电压幅度、极性、上升和下降时间、宽度和延迟方面独立控制的正脉冲和负脉冲方式施加到等离子体处理系统。如下所述，提供带有RF分量纹波的直流脉冲。
在处理等离子体中，有用的是在包含被蚀刻的特征的衬底上进行受控的离子轰击以最终限定正在处理的微电子电路。这涉及通常用于溅射蚀刻非常小的孔和使生长的膜致密化的正离子以及与可能进入正被蚀刻的孔并且中和正电荷累积的负离子两者。由于等离子体本身和其中包含的正离子和负离子具有不同的时间尺度(timescale)，因此对于工艺持续时间和工艺自身内，控制用于加速离子的电压的幅度是有用的。此外，取决于工艺，独立控制电压作为脉冲施加的时间和直到下一脉冲的时间延迟是有用的。由于正离子和负离子的作用不同，因此在所公开的实施方式中具有能独立地控制正脉冲和负脉冲的幅度、脉冲宽度和延迟的巨大优点。
代替使用通常表示为射频(RF)发生器的重复形式的发生器，使用直流到直流(DC到DC)转换器来实现亚微秒范围内的上升(和下降)时间的脉冲控制。在一个实施方式中，脉冲直流到直流转换器包括功率转换系统，其获取DC电压，将其转换为射频(RF)并且经由谐振电路将其放大为高电压。然后，通过二极管网络将其整流回到直流(DC)。该系统可以是快速脉冲的，并且不具有当前用于加速离子的传统RF发生器的阻抗难题(例如，其需要复杂匹配网络)。
在一个实施方式中，由于直流电压的上升时间和与二极管网络相关联的纹波相关，因此附加地提供纹波控制功能。纹波控制功能可以由等离子体处理系统的控制器调节，以在直流脉冲的上变化期间(即，正导通周期)增大或减小RF纹波的幅度。在一个实施方式中，RF纹波可以由直流到直流转换器的RF发生器设置，其设置RF分量的频率。该频率可以是例如2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz、80MHz或更高，或一些其它有用的频率。在一个实施方式中，直流脉冲频率被设置为小于约1MHz，并且在特定实施方式中，被设置为约400KHz。直流脉冲的较低频率提供将离子朝向待蚀刻材料定向引出所需的电压，而RF频率分量的高频率用于在蚀刻室的处理容积中离子化等离子体(例如，产生等离子体)。
如上所述，由于可以通过调整直流到直流转换器的整流器电路的设置来控制RF分量的RF纹波的幅度，因此可以向等离子体增加额外的电离，从而减少匹配网络的问题。如下所述，纹波控制对在每个或选择正脉冲期间控制RF频率分量提供了显著的改进。举例来说，纹波控制可以用于在正脉冲开始时放大纹波的幅度，以增加等离子体的电离。在一些实施方式中，纹波可以成形为在正脉冲的不同相位处限定不同的幅度，其可以基于期望的工艺配方来控制和设置。
显而易见，可以在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实施本实施方式。在其他情况下，没有详细描述公知的处理操作，以免不必要地模糊本实施方式。
图1A示出了根据一个实施方式的用于向等离子体室120提供脉冲RF功率的直流到直流转换器100的示例。如上所述，直流到直流转换器100由控制器110数字地控制，这使得系统能够实现在亚微秒范围内的脉冲上升和下降时间。另外，根据工艺，直流到直流转换器100能够独立地控制当电压作为脉冲被施加时的时间，以及直到下一个脉冲的延迟时间。因此，产生的脉冲模式可以被精确地定制设计，并且能够快速施加和输送到等离子体室120的电极。
如本文所述，脉冲模式可以以多种形式、形状和/或格式编制。举例来说，脉冲模式可以由之后是负脉冲的正脉冲限定，然后重复，直到功率输送完成。在该示例中，脉冲模式可以具有50％的占空比。然而，因为脉冲模式可以以数字形式快速控制，因此脉冲模式可以具有无需彼此跟随的正脉冲和负脉冲的任何配置。如下所述，可以呈现一些实施方式，其中脉冲模式被数字编程为仅产生正脉冲，在连续的正脉冲之间具有关断时间段。
在其他实施方式中，正脉冲可以被独立于负脉冲地控制。作为示例，编程可以定义脉冲模式，其具有正脉冲，随后是关断时间段，然后是负脉冲，之后是关断时间段，然后重复。如可以理解的，脉冲模式可以基于工艺配方被动态控制，并且不像传统的RF发生器中的情况那样锁定于(fixedto)RF信号的振荡。另外，脉冲模式可以被编程以产生具有特定电压幅度、极性、上升和下降时间、宽度和延迟等的脉冲。
回到图1A，示出了直流到直流转换器100耦合到为功率控制装置112和纹波控制装置114提供数字编程的控制器110。在一个实施方式中，功率控制装置112被配置为设置电压源102和直流到直流转换器100的其它电路的编程。例如，编程可以控制整流器电路108以使能RF部件的正整流和负整流。电压源102被配置为提供供应给驱动RF发生器104的电压。在一个实施方式中，DC电压源102被配置为产生DC电压分量的脉冲模式。
如上所述，该DC电压分量定义了由控制器110定义并由工艺配方116设置的期望脉冲模式。在一种配置中，由电压源102产生的脉冲模式被配置为小于1MHz。在其他具体实施方式中，由电压源102产生的脉冲模式被配置为小于400kHz。在一个实施方式中，RF发生器104产生由控制器110预定义的频率。频率设置可以是例如2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz或80MHz或更高。
由电阻元件、电感元件和电容元件限定的谐振电路106可以被调谐以产生期望的品质因数(Q)，该品质因数用于使由电压源102产生的电压信号倍增。如图所示，整流器电路108还被提供为直流到直流转换器100的一部分。整流器电路108由多个二极管(例如，二极管电桥和相关联的布线)构成，其被配置为对由RF发生器104产生的RF信号进行整流。由整流器电路108输出的结果是包括射频(RF)分量的放大的DC电压信号。在一些实施方式中，电压源102可以是双极电压源。
射频分量是RF纹波，其是由直流到直流转换器100的RF发生器104提供的RF频率的整流后的版本。该信号经由导电传输线128耦合到等离子体室120的下电极122。如图所示，等离子体室120包括接地的上电极126。该配置是电容耦合等离子体(CCP)室的简化图示，其通常用于蚀刻工艺。在最佳配置中，脉冲DC电源的电流和电压将与等离子体的阻抗匹配，以允许最佳功率传输。相同的过程将应用于DC脉冲上的RF纹波的最佳传输。在一个实施方式中，CCP室可以用于蚀刻衬底124和衬底124的材料或层。作为示例，可以在CCP室中蚀刻的材料可以包括介电材料。
如上所述，通过对CCP室供电产生的处理等离子体对于控制离子轰击到正在处理的包含微电子电路的衬底上是有用的。这对于用于溅射蚀刻非常小的孔和致密化生长的膜的正离子和可能进入被蚀刻的孔并且中和正电荷累积的负离子都是相关的。等离子体本身和其中包含的正离子和负离子具有不同的时间尺度，因此对于工艺持续时间和在工艺本身内，控制用于加速离子的电压(即，放大的DC电压信号)的幅度是都有用的。
可编程性进一步提供了对施加作为脉冲的电压的时间和直到下一脉冲(无论是正还是负)的时间延迟的独立控制。此外，由于正离子和负离子的作用不同，因此在能够独立地控制正脉冲和负脉冲的幅度、脉冲宽度和延迟方面具有很大的优点。
图1B示出了根据一个实施方式的由双极直流到直流转换器100'执行的功能操作的示例。在另一实施方式中，非双极性直流到直流转换器100也可以用于执行功能。如图所示，由功率控制装置112提供电压输入180，其由控制器110数字控制。如上所述，用于在CCP等离子体室120中执行特定蚀刻工艺的设置、编程、脉冲模式和相关参数可以由工艺配方116限定。电压输入180是与上述脉冲DC电压相关联的电压。作为示例，如果工艺配方116确定电压输入180应该是20V，则除了脉冲模式和与脉冲模式的各个脉冲相关联的特性之外，20V也可以由功率控制装置112设置。
电压输入180被提供给RF发生器182，以驱动产生用于特定工艺配方116的RF频率的RF发生器104。如上所述，可以基于工艺配方来定义RF频率。举例来说，RF频率可以是2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz，80MHz或更高。在一些实施方式中，RF频率可以是在2MHz和80MHz之间的特定频率，并且不需要与通常使用的特定数字兆赫频率相关。在一些实施方式中，RF频率可以与常用频率稍微不同，例如以提供调谐。
RF发生器182然后将RF信号提供给电压倍增器184，电压倍增器184被配置为将电压输入180的幅度乘以品质因数Q。在一个实施方式中，并且作为示例，如果品质因数Q设置为100，则将输入电压乘以100。再次，该乘积值仅是一个示例，并且将取决于工艺配方116和被调谐以提供电压倍增的电路。二极管电桥186用于对由RF发生器182中的RF发生器104产生的RF分量进行整流。二极管电桥可以由互连以为RF信号提供整流的多个二极管限定。
如已知的，二极管电桥的具体配置可以被定制为提供不同水平的整流和控制。因此，输出188是包括RF分量的放大的DC电压信号，RF分量限定了以由倍增的电压输入和根据脉冲模式限定的电压幅度呈现的RF纹波。为了说明的目的，图1B示出了可数字编程的脉冲模式，以限定DC电压信号的形状、脉冲、脉冲宽度、幅度、上升时间和全时控制、开通和关断时间等。放大的DC电压信号因此具有由功率控制装置112限定并由工艺配方116设置的特定脉冲模式。限定RF纹波的RF分量在由放大的DC电压信号限定的电压电平下提供。
连接到等离子体室120的下电极的直流到直流转换器的输出因此接收由双极直流到直流转换器100'或由非双极直流到直流转换器100产生的脉冲功率。如上所述，直流到直流转换器的数字控制使得能够精确控制要传送到等离子体室120的特定脉冲模式。在一个实施方式中，等离子体室是CCP室，其被配置为蚀刻材料，例如半导体晶片124的电介质材料。如图所示，半导体晶片124可放置在耦合到下电极122的衬底支撑件上。
图1C示出了直流到直流转换器100的一个示例配置，其可以用于为诸如等离子体室120之类的负载供电。本文提供的电路仅仅是示例性的，并且应当理解，不同的电路组件可以用于定义直流到直流转换器100的组件。考虑到上述内容，电压源102和RF发生器104可以包括场效应晶体管(FET)202和204。这些FET可以通过栅极驱动器212和电压源210驱动。如图所示，功率控制装置112可以用于控制电压源210和栅极驱动器212。因此，RF发生器的电压源的输出经由RF连接器214连接到谐振电路206。
谐振电路206由多个电路组件(例如电感器L1、L2和L3)和电容器(例如C1、C2和C3)限定。虽然未示出，但谐振电路206还可以包括电阻元件，其可以与电感器和电容器一起调节以限定期望的品质因数“Q”设置。在一个实施方式中，电感器L2和L3可以由感应线圈限定。例如，谐振电路的左侧和谐振电路的右侧之间的RF功率可以耦合在感应线圈L2和L3之间。在其他实施方式中，不使用感应线圈，并且谐振电路简单地使用RLC组件，以限定将DC电压输入倍增以产生放大的DC电压信号的期望的Q设置。谐振电路206被示为通过RF连接器216耦合到整流器电路208。在一个实施方式中，功率控制装置112还被配置为控制整流器电路208的操作参数，例如以定义RF分量的正或负向整流。整流器电路包括多个二极管和电容器C5。整流器电路208的此说明仅为通常用作二极管电桥的许多类型的整流布置的一个实例。整流器电路和二极管电桥是公知的，因此整流器电路208仅作为示例示出。
在一个实施方式中，功率控制装置112包括脉冲模式设置控制230。脉冲模式设置230被配置为定义数字传送到直流到直流转换器100(例如，特别是传送到电源102和整流器208)的脉冲模式。各种控制参数220可以被编程用于脉冲模式，并且可以经由控制器110数字地设置。作为示例，这些控制可以包括电压幅度222、极性控制224、上升和下降时间226、宽度和延迟128，以及其他参数。这些参数使得能够精确地控制传送到直流到直流转换器100的所得到的脉冲模式。如上所述，工艺配方116用于传送用于对直流到直流转换器100进行数字编程的期望的脉冲模式，以最佳地进行处理室120中的蚀刻工艺。
如上所述，Q设置240还可以由系统控制器110设置，并且用于调整谐振电路206的RLC分量，以实现期望的品质因数Q。如上所述，品质因数Q可以是100，或者是对由电压源102提供的电压输入进行倍增所需的任何其他值。纹波控制装置114还可以由系统控制器110控制，以便设置纹波图案设置242。纹波图案设置242被传送到整流器电路208，以使得能够调整由到处理室120的脉冲DC电压提供的RF分量纹波。
如下面将更详细地定义的，纹波模式设置242提供用于在放大的DC电压信号的正脉冲期间调整用于纹波的RF的幅度的附加控制。例如，可期望在正脉冲的初始部分期间增加RF分量中的RF纹波的幅度，以便在正脉冲期间增加等离子体的电离。例如，如果在脉冲模式的正DC脉冲的开始处提供较高幅度的纹波，则认为可以提供附加的等离子体离子化以改善用于溅射蚀刻非常小的孔和特征和使生长的膜致密的正离子的生成。在负脉冲期间，可以提供负离子，该负离子可以进入孔或特征以便中和任何正电荷累积。下面将更详细地描述纹波模式设置242的附加示例。
尽管提供了关于直流到直流转换器的数字控制的具体描述，但控制器110还可以提供对用于运行等离子体室120的其他设施、系统等的控制。作为示例，控制器110可以提供指令和控制以实现系统控制244、工艺气体控制246、设置控制248和其他功能或设置。
图2示出了根据一个实施方式的提供给控制器110以产生脉冲模式的工艺配方116的示例。在该示例中，控制器110数字地编程双极直流到直流转换器100'，以便产生具有50％占空比的脉冲模式。作为示例，脉冲模式130包括正脉冲132和负脉冲134。脉冲模式遵循由工艺配方116限定的DC电压脉冲模式，并且由控制器110执行以数字编程双极直流到直流转换器100'。如图所示，正脉冲132和负脉冲134包括RF纹波，该RF纹波是与放大的DC电压一起提供的RF分量。然后通过导电通信线路128将脉冲模式130提供给等离子体室130的下电极。如上所述，在最佳配置中，脉冲DC电源的电流和电压将与等离子体的阻抗匹配以允许最佳功率传输。相同的过程将应用于DC脉冲上的RF纹波的最佳传输。
图3示出根据一个实施方式的其中将工艺配方116传送到控制器并且使用单独的直流到直流转换器来独立地供应正和负脉冲的示例。如图所示，正脉冲直流到直流转换器100A用于产生正脉冲132并产生脉冲模式140。如图所示，这提供了在每个单独的正脉冲132之间的关断时间段。同时，负脉冲直流到直流转换器100B用于在正脉冲132的关断时间段驻留的间隔提供负脉冲134。以这种方式，可以发生如由控制器110控制的同步，以便同步地提供脉冲模式140和脉冲模式142，由此使用两个单独的直流到直流转换器来产生脉冲模式，该脉冲模式可以使用双极的直流到直流转换器100'或非双极的直流到直流转换器100产生。
在一些实施方式中，将正脉冲产生和负脉冲产生分开可以简化直流到直流转换器的操作，并且控制器110可以被配置成控制何时由正或负直流到直流转换器110A和100B产生脉冲。结果是脉冲DC电源由导电通信线路128提供到等离子体室120的下电极。
图4A示出了根据一个实施方式的大致配置为提供50％占空比的脉冲模式400的示例。在该示例中，在正脉冲期间提供连续纹波402，并且在负脉冲期间提供连续纹波404。如上所述，脉冲宽度、脉冲幅度、上升时间、下降时间和脉冲模式的其它参数可以根据工艺配方116由控制器110控制，并且是数字形式。
图4B示出了根据一个实施方式的脉冲模式405的示例，其中正脉冲406和负脉冲408可以被编程为在不同时间发生。如图所示，正脉冲和负脉冲可以在时间周期t1期间发生，并且关断时间段可以在时间周期t2期间发生，其将正脉冲406和负脉冲408分开。同样，为RF分量的连续的RF纹波在正脉冲406和负脉冲408期间提供，如由工艺配方116所定义的。
图4C示出根据一个实施方式的随着正脉冲和负脉冲变化的脉冲模式410。如图所示，正脉冲412将在时间段t3期间发生，而负脉冲414将在时间段t4期间发生。在该示例中，时间t3小于时间t4，其提供比正脉冲持续时间更长的负脉冲持续时间。此外，由工艺配方116定义的编程可以定义正脉冲和负脉冲的持续时间。因此，可以基于处理需要，使时间t3长于时间t4。
图4D示出根据一个实施方式的脉冲模式420的另一示例。在该示例中，示出了正脉冲422a-422d随时间提供有逐步增加的幅度。负脉冲424a-424c随着时间提供有对应的逐步增加的幅度。可能的是，幅度可随时间升高，然后随时间降低，以便限定循环升级或增加或减少的脉冲梯度。例如，可能需要在特定配方步骤或阶段期间增加正脉冲的幅度，然后减小其它特定步骤或阶段的幅度。再者，由直流到直流转换器提供的控制是对所提供的电压脉冲以及RF分量纹波的精确和快速的数字控制。这提供了标准振荡RF发生器在物理上不可能的灵活性，其不能提供正脉冲和负脉冲之间的快速切换，也不能响应于由控制器110提供的数字编程输入提供准确的幅度缩放。
图4E示出了根据一个实施方式的脉冲模式430的另一示例。在该图示中，示出了直流到直流转换器可以被编程为简单地以特定间隔提供正脉冲432。作为示例，每个正脉冲由关断时间段分开，关断时间段可以是可编程的。正脉冲432的脉冲宽度也可以被编程为更大或更小。图4F示出了提供脉冲模式440的示例，其使得能够定制设置正脉冲442之间的关断时间段(例如，延迟)。
图4G示出了脉冲模式450的示例，其中可以在特定时间提供正脉冲452a-452c，并且与一个或多个负脉冲454协调。提供该示例以说明系统可以数字地编程负脉冲或正脉冲出现，而不管在正脉冲和负脉冲之间是否需要连续交替。已经提供这些示例脉冲模式以说明直流到直流转换器的灵活性，以及用于将功率传送到处理室120的程序脉冲的快速应用。
图5A示出根据一个实施方式的已经基于纹波控制装置114调整的脉冲模式500的示例。在该图示中，正脉冲502被示为在脉冲的开始处包括较高幅度波动，其可以随着脉冲继续有效而减小。类似的控制可以提供给负脉冲504。在一些实施方式中，只有正脉冲502由纹波控制装置114控制，因为正脉冲用于提供溅射蚀刻非常小的孔或特征和/或致密化生长的膜所需的正离子。在图5B中示出了正脉冲502的放大部分506。例如，纹波控制装置114可以在正脉冲502的开始相附近精确地提供放大纹波508。在该示例中，正脉冲502的大约前25％包括RF分量的放大纹波。可能的是，在正脉冲期间可以提供更长时间段的附加放大，并且其还可以被放大高达正脉冲502的100％，如工艺配方116所期望的。如上所述，在正脉冲部分中提供增大的幅度纹波可以用于增加等离子体中的电离。认为增加正脉冲中的纹波的幅度将增加等离子体容积中(可能在上电极附近)的电离。在其他配置中，在负脉冲期间在纹波中提供增大的幅度可以用于增加更接近下电极(例如更接近于衬底的表面)的电离。选择在何处修改纹波提供了另一控制旋钮，其可以由工艺工程师用于定义精确控制的工艺配方。
图5C示出了其中纹波控制装置114可以被编程为提供正常纹波522之后是放大纹波524并且然后返回到正常纹波526的示例。在该图示中，示出了纹波控制装置114可以允许在正脉冲中的哪里可以提供纹波的可编程性。图5D示出了其中在脉冲的开始处提供正常纹波532并且朝向脉冲的结束提供到不同电平的放大纹波534和536的示例。再次，工艺配方116可以定义何时和何处纹波控制可以提供增加等离子体的离子化的益处。
图6A示出了根据一个实施方式的其中多个双极直流到直流转换器100'可用于向等离子体室120提供额外的功率的系统600。举例来说，根据电路的效率和场效应晶体管(FET)的功率能力，可以制造双极型和非双极型直流到直流转换器以提供不同水平的功率。在一些实施方式中，FET可以是高频硅氮化镓(eGaN)。在一些实施方式中，这些类型的FET能够高速切换。在一个实施方式中，该切换可以达到10MHz或更高。如上所述，脉冲上升(和下降)时间可以在微秒和亚微秒范围内控制。关于eGaN FET的其它信息，可以参考应用，Efficient Power Conversion Corporation的由Michael de Rooij博士、Johan Strydom博士于2014年发表的题为“Introducing a Family of eGaN FETs for Multi-MegahertzHard Switching Applications,”(AN015，第1-7页)，其通过引用并入本文以用于所有目的。这些FET仅仅是示例，并且可以使用来自其他制造商、经销商或供应商的不同强度、结构和/或设计的其他设备。
在本文所述的一些实施方式中，切换速度优选设置为1MHz或更低，更优选设置为400KHz或更低。目前，这些类型的设备能够产生约2千瓦(KW)左右的功率，例如2KV和1Amp。在一些实施方案中，供应CCP室(例如处理室120)所需的功率量可在8KW到约10KW左右。在一些实施方式中，直流到直流转换器可以被设计为产生高得多的功率，例如高达50KW和更高。还可以根据目标处理室的设计和配方要求来设计具有更高功率产生能力的直流到直流转换器。例如，可以从组合装置的阵列定义直流到直流转换器，以便产生更高的总功率输出。这些实施方式可以例如使得能够实现多个直流到直流转换器的组合，每个能提供将经由组合器电路602提供的2KW、4KW、10KW等等。然后可以将功率输出经由导体128提供给下电极或者提供给下电极和上电极两者，如下面参考图7所描述的。组合器电路602可以被配置为使由直流到直流转换器中的每一个提供的频率同步，直流到直流转换器也耦合到控制器110。
在一些实施方式中，组合器电路602可以用于调整双极直流到直流转换器100的输出之间的相位，以便提供具有放大的功率输出的同步脉冲模式。在该示例性实施方式中，通过组合四个2KW的双极直流到直流转换器100来产生8KW的功率，以便向等离子体室120提供功率，以对形成在衬底上的材料执行CCP蚀刻操作。在一些实施方式中，随着功率生成的增多并且在双极直流到直流转换器100的电路中的能力改进，可以使用更少的双极直流到直流转换器100。非限制性地，因为双极直流到直流转换器100是数字可编程和控制的数字组件，所以单独的双极直流到直流转换器100可以设置在印刷电路板(PCB)上，其尺寸范围可以为大约3英寸乘6英寸(例如，一张或多张卡)。
PCB的尺寸可以根据设计的形状因数(form factor)和电路的致密化而变化。例如，PCB的尺寸可以小于或大于上述示例尺寸。给定小的形状因数，组合多个双极直流到直流转换器100'的多个PCB卡仍然提供比通常占据更大容积的传统RF发生器明显更小的尺寸。作为另一个优点，与双极直流到直流转换器100相关联的电路比传统RF发生器明显更有效。例如，与典型的RF发生器相比，直流到直流转换器产生的热量更少，这减少了对复杂的冷却基础设施、更大的占地面积等的需要。直流到直流转换器的可编程特性还提供了显著的简化和灵活性来定义期望的脉冲配置，这在使用传统的RF发生器时是不可能的。
图6B示出了系统620的另一示例，其中直流到直流转换器100A用于提供正脉冲，并且直流到直流转换器100B用于提供负脉冲。该示例示出了针对正脉冲和负脉冲中的每一个的多个直流到直流转换器的组合，以便增加供应正脉冲和负脉冲所需的产生功率。组合器电路622和624类似地用作组合器电路602。在一些实施方式中，可以向正脉冲提供额外的功率，例如，提供数量比用于负脉冲的直流到直流转换器卡的数量更多的直流到直流转换器卡。反之也可。同样，系统的配置将取决于工艺配方116，该工艺配方116控制控制器110如何与直流到直流转换器通信。如上所述，控制器与限定脉冲模式的功率控制装置112、以及纹波控制装置114，纹波控制装置114可以被提供为在特定脉冲期间调整纹波的幅度，如上所述。
图7示出了另一个实施方式，其中可以向处理室120提供脉冲功率到下电极或者上电极或两者。在一些配置中，可以经由开关740向下电极提供所有脉冲功率，并且上电极类似地经由开关740连接到地。控制器110被配置为对开关740进行编程，以便控制哪个电极(即，上电极和/或下电极)接收功率。在一些配置中，脉冲模式710的正脉冲732可以经由传输线128提供给下电极，如开关740和控制器110所设置的，而上电极接地。在负脉冲734期间，脉冲功率可以经由传输线728传输到上电极，而下电极接地。在其它实施方式中，开关740可能从每个脉冲(正和负)向上电极和下电极提供一定量的功率。因此，根据需要，通过动态控制传递到上电极和下电极中的任一个的功率的比例，以提高工艺效率。
开关740因此是可编程开关，其可经由传输线128和728向上电极和/或下电极输出功率。在一个实施方式中，开关740可包括电子部件和/或机械部件。在一些器件中，开关740可以具有接地的内部连接，以实现上电极或下电极与地的连接。因此，开关740可以根据脉冲(正或负)、周期或工艺步骤和/或监控的蚀刻条件而使上电极或下电极接地。
广义地说，脉冲DC产生包括功率转换系统，其获取DC电压，将其转换为射频，并且经由谐振电路将其放大到高电压，然后经由二极管网络将其整流回到DC。该系统可以是快速脉冲的，并且不具有目前用于加速离子的传统射频发生器的阻抗复杂性。
关于利用具有变化的电压范围的变换器的实现的信息，可以参考由Jingying Hu等人于2012年1月在IEEE Transactions On Power Electronics(Vol.27,No.1,pp.189-200)出版的题为“High-Frequency Resonant SEPIC Converter With A Wide Input AndOutput Voltage Ranges”的论文，其通过引用并入本文以用于所有目的。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(晶片基座、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器110”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，包括工艺气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压强设置、真空设置、功率设置、射频(RF)发生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、进出工具和其他输送工具和/或连接到特定系统或与特定系统接口的装载锁的晶片输送。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用终点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式输送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方式中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在晶片的一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或在晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分中，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、从多个制造操作研究趋势或性能度量，以改变当前处理的参数、设置要跟随当前处理的处理步骤、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机输送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个离散控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例会是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)定位的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。
考虑到上述实施方式，应当理解，实施方式可以采用涉及存储在计算机系统中的数据的各种计算机实现的操作。这些操作是需要物理量的物理操纵的操作。本文描述的构成实施方式的一部分的任何操作是有用的机器操作。实施方式还涉及用于执行这些操作的设备或装置。该装置可以是为了所需目的而专门构造的，例如专用计算机。当被定义为专用计算机时，计算机还可以执行其它处理、程序执行或例程，这些处理、程序执行或例程不是专用目的的一部分，而仍然能够为专用目的操作。或者，操作可由通过存储在计算机存储器、高速缓存中或通过网络获得的一个或多个计算机程序选择性地激活或配置的通用计算机来处理。当通过网络获得数据时，数据可以由网络(例如计算资源的云)上的其他计算机处理。
一个或多个实施方式还可以被制造为计算机可读介质上的计算机可读代码。计算机可读介质是可以存储数据的任何数据存储设备，其随后可以由计算机系统读取。计算机可读介质的示例包括硬盘驱动器、网络附加存储器(NAS)、只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁带和其他光学和非光学数据存储设备。计算机可读介质可以包括分布在网络耦合的计算机系统上的计算机可读有形介质，使得计算机可读代码以分布式方式存储和执行。
虽然以特定顺序描述了方法操作，但应当理解，可以在操作之间执行其他内务操作，或者可以调整操作使得它们在稍微不同的时间发生，或者可以分布在允许以与处理相关联的各种间隔发生处理操作的系统中，只要是以期望的方式执行覆盖操作的处理。
虽然为了清楚理解的目的已经相当详细地描述了前述实施方式，但是显而易见的是，可以在所附权利要求的范围内实施某些改变和修改。因此，本实施方式被认为是说明性的而不是限制性的，并且实施方式不限于本文给出的细节，而是可以在其权利要求的范围和等同方案内进行修改。

Claims (10)

1.一种等离子体处理系统，其包括：
室，其具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极，等离子体处理容积限定在所述上电极和所述下电极之间；
直流(DC)到直流(DC)转换器，其被配置为在输入处接收直流电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的直流电压信号，所述直流电压输入遵循为数字可编程的脉冲模式，所述直流到直流转换器的输出连接到所述室的所述下电极；和
控制器，其与所述直流到直流转换器连接以设置所述脉冲模式。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理系统，其中所述直流到直流转换器包括：
直流电压源；和
RF发生器，其由双极直流电压源驱动，所述RF发生器产生所述RF分量的频率。
3.根据权利要求2所述的等离子体处理系统，其中所述直流到直流转换器包括：
谐振电路，其被配置为使所述直流输入电压倍增；和
整流器电路，其接收倍增的所述直流输入电压和所述RF分量，以产生包括所述RF分量的所述放大的直流电压信号。
4.根据权利要求3所述的等离子体处理系统，还包括：
与所述控制器连接的纹波控制装置，所述纹波控制装置被配置为动态地调整所述整流器电路以修改所述频率分量的幅度。
5.一种等离子体处理系统，其包括：
室，其具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极，等离子体处理容积限定在所述上电极和所述下电极之间；
第一直流(DC)到直流(DC)转换器，其被配置为在输入处接收正DC电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的正直流电压信号，所述正直流电压输入遵循数字可编程的脉冲模式，所述直流到直流转换器的所述输出连接到所述室的所述下电极；
第二直流(DC)到直流(DC)转换器，其被配置为在输入处接收负直流电压输入并且在输出处提供包括射频(RF)分量的放大的负直流电压信号，所述负直流电压输入遵循数字可编程的脉冲模式，所述直流到直流转换器的所述输出连接到所述室的所述下电极；
控制器，其与所述第一直流到直流转换器和第二直流到直流转换器连接以设置所述脉冲模式，其中所述脉冲模式的正脉冲由所述第一直流到直流转换器提供，并且所述脉冲模式的负脉冲由所述第二直流到直流转换器提供。
6.根据权利要求5所述的等离子体处理系统，其中所述第一直流到直流转换器和所述第二直流到直流转换器中的每一个包括：
直流电压源；和
RF发生器，其由所述直流电压源驱动，所述RF发生器产生所述RF分量的频率；
谐振电路，其被配置为使所述正直流输入电压或所述负直流输入电压倍增；和
整流器电路，其接收所述放大的正直流输入电压或负直流输入电压和所述RF分量，以产生包括所述RF分量的所述放大的正直流电压信号或负直流电压信号。
7.根据权利要求6所述的等离子体处理系统，还包括：
与所述控制器连接的纹波控制装置，所述纹波控制装置被配置为动态地调整所述第一直流到直流转换器的整流器电路以修改所述频率分量的幅度。
8.一种使用由直流到直流转换器驱动的电容耦合等离子体(CCP)室处理衬底的方法，其包括：
提供具有耦合到衬底支撑件的下电极和耦合到地的上电极的所述室，等离子体处理容积限定在所述上电极和所述下电极之间；
基于脉冲模式提供直流(DC)电压输入，所述脉冲模式由数字程序定义；
使用所述直流输入电压产生射频(RF)分量；
放大包括所述RF分量的所述直流输入电压；和
整流所述RF分量以产生包括所述RF分量的放大的直流电压信号，所述放大的直流电压信号包括提供给所述室的所述下电极的所述RF分量；
其中由所述数字程序定义的所述脉冲模式定义所述放大的直流电压信号的频率和所述RF分量的频率，所述放大的直流电压的所述频率定义正脉冲或负脉冲、以及所述正脉冲或负脉冲的脉冲宽度和幅度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述直流电压输入的所述频率为400KHz或更小，并且所述RF分量的所述频率选自2MHz、13.56MHz、27MHz、60MHz或80MHz中的一个，所述电容耦合等离子体室用于当衬底被设置在所述室的所述衬底支撑件上时从所述衬底蚀刻材料。
10.根据权利要求8所述的方法，还包括：
提供纹波控制以在所述脉冲模式的正脉冲期间动态地调整所述RF分量的幅度。
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