CN117936346A - 一种波形控制器、脉冲电源、控制装置及半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种波形控制器、脉冲电源、离子能量控制装置及半导体工艺设备。波形控制器包括：前向通路和平衡通路；前向通路和平衡通路互相并联连接，以消除所接收到的脉冲信号中的振荡信号。本申请通过波形控制器，可消除脉冲信号上影响离子能量的单峰分布效果的振荡信号，从而提升离子能量的单峰分布效果。

Description

一种波形控制器、脉冲电源、控制装置及半导体工艺设备

技术领域

本申请涉及半导体装备领域，尤其涉及一种波形控制器、脉冲电源、离子能量控制装置及半导体工艺设备。

背景技术

传统的半导体工艺设备的结构如图1所示，该半导体工艺设备包括：上射频电源1、匹配器2、上电极片的线圈3、进气通路4、比例阀5、工艺腔室6、下电极片7、晶圆8、静电吸附电源9、匹配器10、下射频电源11。

在半导体工艺设备中，工艺气体通过进气通路4进入工艺腔室6，在比例阀5的调节下控制工艺腔室6内的气压大小。静电吸附电源9通过向下电极片7施加电压来使吸附电荷快速积累，从而实现晶圆8的可靠吸附。上射频电源1通过匹配器2将射频电流注入到线圈3中，用于控制工艺腔室6内产生感性耦合等离子体。下射频电源11通过匹配器10将射频电压加载至下电极片7上，用于产生偏压进而控制工艺腔室6内等离子体的离子能量。

如图2所示，图2示出了下电极功率(单位：W)与等离子体的离子能量的分布图。从图2可以看出，只有在下电极功率较小(如10W)时，等离子体的离子能量才能保持单峰分布；当下电极功率逐渐增大(如从10W增大到100W)时，等离子体的离子能量逐渐形成双峰分布。而采用如图1所示的半导体工艺设备进行工作时，下电极功率一般都很高，无法使等离子体的离子能量保持单峰分布。但是，相比于双峰分布的离子能量，单峰分布的离子能量的工艺效果更好。

随着半导体工艺发展，发现使用快速脉冲电源作为离子能量的控制源可以实现单峰分布的离子能量，因此，将传统的半导体工艺设备的下射频电源替换为快速脉冲电源，快速脉冲电源输出的脉冲信号加载至下电极片，进而控制工艺腔室内等离子体的离子能量单峰分布。

但是，快速脉冲电源的输出端与下电极片的连接线上存在引线电感，会影响快速脉冲电源输出的脉冲信号的波形，一厘米左右的连接线就会对脉冲信号的产生巨大影响，从而导致离子能量的单峰分布效果变差。

发明内容

本申请的目的是提供一种波形控制器、脉冲电源、离子能量控制装置及半导体工艺设备，可消除脉冲信号上影响离子能量的单峰分布效果的振荡信号，从而提升离子能量的单峰分布效果。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种波形控制器，应用于半导体工艺设备的离子能量控制装置，包括：

前向通路，包括至少一个第一单向导通元件；

平衡通路，包括第一电阻器；其中，

所述前向通路和所述平衡通路互相并联连接，以消除所接收到的脉冲信号中的振荡信号。

可选地，所述波形控制器还包括：

反向通路，包括至少一个第二单向导通元件以及串联连接的第二电阻器，所述反向通路的导通方向与所述前向通路相反；

所述反向通路与所述前向通路和所述平衡通路互相并联连接。

可选地，所述波形控制器还包括：

隔直支路，与并联连接的所述前向通路、所述反向通路和所述平衡通路串联连接，用于隔离输入所述波形控制器的脉冲信号和直流信号。

可选地，所述隔直支路包括至少一个电容器。

可选地，所述波形控制器还包括：

隔离支路，包括串联连接的第三电阻器和电感器，所述隔离支路的一端与所述隔直支路的输出端连接，另一端与静电吸附电源连接。

可选地，所述波形控制器的等效电阻为临界阻尼的0.8-1.2倍，其中，

临界阻尼

其中，L表示寄生电感，其值等于所述波形控制器的输出端与所连接的所述半导体工艺设备的工艺腔室内负载之间的引线电感；C表示寄生电容，其值等于所述半导体工艺腔室内负载与地之间的电容。

可选地，所述波形控制器的等效电阻为所述临界阻尼的0.9-0.95倍。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种脉冲电源，应用于半导体工艺设备的离子能量控制装置，包括：

脉冲生成器，用于接收直流电源输入，并产生生成脉冲信号；

上述波形控制器，用于消除所述脉冲信号中的振荡信号。

可选地，所述脉冲生成器包括：

控制模块，用于产生开关控制信号；

隔离驱动模块，用于将所述开关控制信号传递至开关模块；

开关模块，用于基于所述开关控制信号实现开关变换，输出功率大于预设功率阈值的脉冲信号；

采样模块，用于采样所述开关模块的输出信号，得到采样信号；

所述控制模块还用于根据所述采样信号，对所述开关模块的输出信号进行反馈控制。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种离子能量控制装置，应用于半导体工艺设备，包括：至少一个上述脉冲电源。

可选地，所述半导体工艺设备的工艺腔室包括多个负载，所述脉冲电源为多个，各个所述脉冲电源的输出端分别与各个所述负载相连接，各个所述脉冲电源的输入端分别与所述半导体工艺设备的静电吸附电源相连接。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种半导体工艺设备，包括：

上述离子能量控制装置；

静电吸附电源，与所述离子能量控制装置中的脉冲电源的输入端相连接；

半导体工艺腔室，所述半导体工艺腔室的负载与所述脉冲电源的输出端相连接。

可选地，所述半导体工艺设备为等离子体刻蚀设备。

本申请提供了一种波形控制器。波形控制器包括：前向通路和平衡通路；前向通路和平衡通路互相并联连接，以消除所接收到的脉冲信号中的振荡信号。本申请通过波形控制器，可消除脉冲信号上影响离子能量的单峰分布效果的振荡信号，从而提升离子能量的单峰分布效果。

本申请还提供了一种脉冲电源、离子能量控制装置及半导体工艺设备，与上述波形控制器具有相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种典型的半导体工艺设备的结构示意图；

图2为现有技术中的一种下电极功率与等离子体的离子能量的分布图；

图3为本申请实施例提供的一种波形控制器的电路图；

图4为本申请实施例提供的一种波形控制器的具体电路图；

图5为本申请实施例提供的一种波形控制器在脉冲信号侧的等效电路图；

图6为本申请实施例提供的一种脉冲电源的电路图；

图7为本申请实施例提供的一种脉冲电源的具体电路图；

图8a为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器前的窄脉冲信号图；

图8b为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器后的窄脉冲信号图；

图9a为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器前的宽脉冲信号图；

图9b为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器后的宽脉冲信号图；

图10为本申请实施例提供的一种在脉冲信号馈入工艺腔室后测得的平均离子能量分布图；

图11为本申请实施例提供的一种多个脉冲电源的连接示意图；

图12为本申请实施例提供的一种半导体工艺设备的结构示意图。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种波形控制器、脉冲电源、离子能量控制装置及半导体工艺设备，可消除脉冲信号上影响离子能量的单峰分布效果的振荡信号，从而提升离子能量的单峰分布效果。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

目前，在半导体工艺设备中，使用脉冲电源作为离子能量的控制源可以实现单峰分布的离子能量，但是，脉冲电源输出的脉冲信号的波形会受到引线电感的影响发生振荡，导致离子能量的单峰分布效果变差。针对这一技术问题，本申请提供了一种波形控制器，应用于半导体工艺设备的离子能量控制装置。请参照图3，图3为本申请实施例提供的一种波形控制器的电路图。该波形控制器，包括：

前向通路100，包括至少一个第一单向导通元件D1；

平衡通路101，包括第一电阻器R1；其中，

前向通路100和平衡通路101互相并联连接，以消除所接收到的脉冲信号中的振荡信号。

具体应用中，在脉冲电源作为半导体工艺腔室中的离子能量的控制源时，会存在引线电感影响脉冲电源生成的脉冲信号的波形，从而导致离子能量的单峰分布效果变差。具体地，该引线电感会使得脉冲信号上有正负振铃信号的出现(即脉冲信号上出现向上向下的振荡)，振荡信号会使得用于形成鞘层的电子数量减少，鞘层上的负偏压无法持续拉低，导致电源能量无法馈入工艺腔室，进而工艺腔室内的等离子体无法获得足够的能量，影响等离子体的离子能量的单峰分布效果。

基于此，波形控制器可通过平衡通路101上的第一电阻器R1消除脉冲信号(可以是窄脉冲信号，也可以是宽脉冲信号)中的振荡信号，以避免振荡信号影响等离子体的离子能量的单峰分布效果。需要说明的是，在平衡通路101上的第一电阻器R1主要起到消除脉冲信号中的振荡信号的作用时，第一电阻器R1的阻值需设置较大值，以保证能够消除脉冲信号中的振荡信号。

还需要说明的是，波形控制器之所以设置前向通路100，是因为：如果只设置平衡通路101的话，前向电流和反向电流均通过平衡通路101的第一电阻器R1，导致第一电阻器R1造成的吸收损耗较大；而设置平衡通路101和前向通路100的话，由于前向通路100的第一单向导通元件D1的阻值远小于平衡通路101的第一电阻器R1的阻值，所以前向电流基本只通过前向通路100的第一单向导通元件D1，不再通过平衡通路101的第一电阻器R1，只有反向电流通过平衡通路101的第一电阻器R1，因此前向通路100的设置会使第一电阻器R1造成的吸收损耗降低一半，极大地提升了电源的效率。

更具体地，波形控制器的前向通路100可包括一个第一单向导通元件D1(具体可采用二极管作为第一单向导通元件D1)，也可包括多个第一单向导通元件D1，多个第一单向导通元件D1可互相并联，多个第一单向导通元件D1也可互相串联。

需要说明的是，串联多个第一单向导通元件D1可降低结电容、提高耐压，并联多个第一单向导通元件D1可提升耐流或功率。因此，在离子电流范围大，需要大功率时，波形控制器的前向通路100可并联多个第一单向导通元件D1，一般第一单向导通元件D1的并联数量在1-5个之间；在离子能量需求较大，也就是馈入电压较大时，波形控制器的前向通路100可串联多个第一单向导通元件D1，一般第一单向导通元件D1的串联数量在1-10个之间。

本申请提供的波形控制器，可消除脉冲信号上影响离子能量的单峰分布效果的振荡信号，从而提升离子能量的单峰分布效果。

请参照图4，图4为本申请实施例提供的一种波形控制器的具体电路图。

作为一种可选的实施例，波形控制器还包括：

反向通路102，包括至少一个第二单向导通元件D2以及串联连接的第二电阻器R2，反向通路102的导通方向与前向通路100相反；

反向通路102与前向通路100和平衡通路101互相并联连接。

具体应用中，波形控制器在原有前向通路100和平衡通路101的基础上，加入反向通路102，此结构下，对于窄脉冲信号，主要起到消除脉冲信号中的振荡信号的作用的器件不再是平衡通路101上的第一电阻器R1，而是反向通路102上的第二电阻器R2，此时平衡通路101上的第一电阻器R1的主要作用是：平衡前向通路100和反向通路102的阻尼。对于宽脉冲信号，主要起到消除脉冲信号中的振荡信号的作用的器件仍是平衡通路101上的第一电阻器R1。

需要说明的是，在反向通路102上的第二电阻器R2主要起到消除脉冲信号中的振荡信号的作用时，第二电阻器R2的阻值需设置较大值(一般在10Ω到1K之间)，以保证能够消除脉冲信号中的振荡信号。此外，第二电阻器R2设置在反向通路102中，还有一部分原因是因为：电子质量很低，其在脉冲上升时能够快速的向晶圆表面聚集。离子质量很高，其在脉冲下降时并不能很快的响应。反向通路102即脉冲下降的回路，因此第二电阻器R2在考虑电子离子响应的角度也必须放置在反向通路102中，以在吸收振荡信号的同时尽量降低对等离子体的影响。

还需要说明的是，之所以起到消除脉冲信号中的振荡信号的作用的电阻器(第一电阻器R1或第二电阻器R2)的阻值设置较大值，是因为：

请参照图5，图5为本申请实施例提供的一种波形控制器在脉冲信号侧的等效电路图(图5关注的是波形控制器的脉冲信号侧的电路，所以省略了波形控制器的静电吸附电源的输入侧支路)。如图5所示，前向通路100和平衡通路101(或前向通路100、平衡通路101及反向通路102)构成了二阶零输入电路，其振荡条件依靠电阻阻值的大小进行控制。电路的具体临界阻尼为：

其中，L表示寄生电感，其值等于波形控制器的输出端与所连接的半导体工艺设备的工艺腔室内负载(这里的负载可以是下电极片)之间的引线电感；C表示寄生电容，其值等于半导体工艺腔室内负载与地之间的电容。

波形控制器在脉冲信号上升和下降时的等效电阻值(若波形控制器只包含前向通路100和平衡通路101，在脉冲信号上升时，等效电阻值指的是前向通路100和平衡通路101共同构成的电阻，在脉冲信号下降时，等效电阻值指的是平衡通路101构成的电阻；若波形控制器包含前向通路100、平衡通路101及反向通路102，在脉冲信号上升时，等效电阻值指的是前向通路100和平衡通路101共同构成的电阻，在脉冲信号下降时，等效电阻值指的是平衡通路101和反向通路102共同构成的电阻)均大于临界阻尼R时，则电路为无振荡放电；波形控制器在脉冲信号上升或下降时的等效电阻值小于临界阻尼R时，则电路为振荡放电。

电路为无振荡放电，说明此时电路可完全吸收脉冲信号中的振荡信号，而在实际场景下，电路的临界阻尼值较大，所以波形控制器的等效电阻值也需取较大值，才能保证消除脉冲信号中的振荡信号。也就是说，起到消除脉冲信号中的振荡信号的作用的电阻器需取较大值，以保证能够消除脉冲信号中的振荡信号。

但是，对于窄脉冲信号来说，波形控制器的等效电阻值过大的话，会延长窄脉冲信号的上升沿和下降沿的变化时间，不利于窄脉冲信号对离子能量的控制，因此，经过多次试验发现，波形控制器的等效电阻为临界阻尼的0.8-1.2倍时，窄脉冲信号的上升沿和下降沿的变化时间基本不会被延长。更优选的，波形控制器的等效电阻略小于临界阻尼，如波形控制器的等效电阻为临界阻尼的0.9-0.95倍，此情况下，不仅可基本消除窄脉冲信号中的反向振铃信号，还能保留对窄脉冲信号有益的正向振铃信号，即保留对窄脉冲信号有益的向上振荡，使得窄脉冲信号具有陡峭的上升、下降沿，利于窄脉冲信号对离子能量的控制。

更具体地，波形控制器的反向通路102可包括一个第二单向导通元件D2(具体可采用二极管作为第二单向导通元件D2)，也可包括多个第二单向导通元件D2，多个第二单向导通元件D2可互相并联，多个第二单向导通元件D2也可互相串联。

需要说明的是，串联多个第二单向导通元件D2可降低结电容、提高耐压，并联多个第二单向导通元件D2可提升耐流或功率。因此，在离子电流范围大，需要大功率时，波形控制器的反向通路102可并联多个第二单向导通元件D2，一般第二单向导通元件D2的并联数量在1-5个之间；在离子能量需求较大，也就是馈入电压较大时，波形控制器的反向通路102可串联多个第二单向导通元件D2，一般第二单向导通元件D2的串联数量在1-5个之间。

此外，在本实施例中，波形控制器的平衡通路101可包括一个第一电阻器R1，也可包括多个第一电阻器R1，多个第一电阻器R1可互相并联，多个第一电阻器R1也可互相串联。波形控制器的平衡通路101的总阻值一般在5-1000Ω之间。

需要说明的是，在需要提升平衡通路101的耐压时，平衡通路101采用串联多个第一电阻器R1的方案；在需要提升平衡通路101的耗散功率时，平衡通路101采用并联多个第一电阻器R1的方案。

作为一种可选的实施例，波形控制器还包括：

隔直支路103，与并联连接的前向通路100、反向通路102和平衡通路101串联连接，用于隔离输入波形控制器的脉冲信号和直流信号。

具体应用中，在现有方案中，脉冲电源生成的脉冲信号和静电吸附电源生成的直流信号馈入半导体工艺腔室的位置是一样的，所以波形控制器需设置隔直支路103，用于隔离脉冲电源生成的脉冲信号和静电吸附电源生成的直流信号，以避免静电吸附电源对脉冲信号造成影响。

作为一种可选的实施例，隔直支路103包括至少一个电容器C1。

具体应用中，波形控制器的隔直支路103可包括一个电容器C1，也可包括多个电容器C1，多个电容器C1可互相并联，多个电容器C1也可互相串联，根据实际需求而定。

作为一种可选的实施例，波形控制器还包括：

隔离支路104，包括串联连接的第三电阻器R3和电感器L1，隔离支路104的一端与隔直支路103的输出端连接，另一端与静电吸附电源连接。

具体应用中，考虑到波形控制器的隔直支路103无法完全消除静电吸附电源对脉冲信号的影响，所以波形控制器在隔直支路103的基础上，进一步设置隔离支路104，隔离支路104可通过第三电阻器R3和电感器L1进一步消除静电吸附电源对脉冲信号的影响，提升静电吸附电源和脉冲电源的隔离度。

需要说明的是，第三电阻器R3若想作为隔离电阻，阻值必须足够大，一般在200kΩ以上。电感器L1可按需添加，比如，在需要快速吸附晶圆时，可添加电感器L1；否则，可不添加电感器L1。电感器L1在添加时，要确保其在1M-200MHz频率范围之间呈现感性，且感抗要在1kΩ以上。

请参照图6，图6为本申请实施例提供的一种脉冲电源的电路图。

该脉冲电源应用于半导体工艺设备的离子能量控制装置，包括：

脉冲生成器201，用于接收直流电源输入，并产生脉冲信号；

波形控制器202，用于消除脉冲信号中的振荡信号。

本实施例中，波形控制器202为上述任一种波形控制器，本申请对此不再赘述。

作为一种可选的实施例，如图7所示，脉冲生成器201包括：

控制模块301，用于产生开关控制信号；

隔离驱动模块302，用于将开关控制信号传递至开关模块；

开关模块303，用于基于开关控制信号实现开关变换，输出功率大于预设功率阈值的脉冲信号；

采样模块304，用于采样开关模块的输出信号，得到采样信号；

控制模块301还用于根据采样信号，实现开关模块303输出的反馈控制。

本申请实施例中，开关模块303由多个开关管组成。隔离驱动模块302用于将开关模块303与控制模块301之间进行隔离处理，以保护控制模块301。开关模块303和控制模块301由同一直流电源模块300供电。

具体应用中，在脉冲电源启动后，控制模块301产生开关控制信号，并将开关控制信号输入至隔离驱动模块302。隔离驱动模块302将开关控制信号传递至开关模块303。开关模块303基于隔离驱动模块302传递过来的开关控制信号实现开关变换，输出功率大于预设功率阈值的脉冲信号。与此同时，采样模块304采样开关模块303的输出信号，并将采样得到的输出信号(称为采样信号)传输至控制模块301。控制模块301根据采样信号，通过隔离驱动模块302调整开关模块303内开关管的开合情况，以使开关模块303输出的脉冲信号满足预设脉冲要求。

请参照图8a和图8b，图8a为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器前的窄脉冲信号图；图8b为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器后的窄脉冲信号图。馈入电压为晶圆表面电压，可见，波形控制器可以有效的抑制窄脉冲信号中的反向振铃信号，从而得到较为理想的窄脉冲波形。

请参照图9a和图9b，图9a为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器前的宽脉冲信号图；图9b为本申请实施例提供的一种脉冲电源加入波形控制器后的宽脉冲信号图。图9a和图9b中，横轴T表示时间，纵轴V表示馈入电压幅值，可见，波形控制器可以有效的抑制宽脉冲信号中的振荡信号，从而得到较为理想的宽脉冲波形。

请参照图10，图10为本申请实施例提供的一种在脉冲信号馈入工艺腔室后测得的平均离子能量分布图，横坐标为离子能量(单位：eV)，纵坐标为粒子(离子)密度(单位：A/m2)，其具有很窄的能谱展宽，是较为理想的单峰分布。

本申请实施例还提供了一种离子能量控制装置，应用于半导体工艺设备，包括：至少一个脉冲电源。

本实施例中，脉冲电源为上述任一种脉冲电源，本申请对此不再赘述。

作为一种可选的实施例，半导体工艺设备的工艺腔室包括多个负载，脉冲电源为多个，各个脉冲电源的输出端分别与各个负载相连接，各个脉冲电源的输入端分别与半导体工艺设备的静电吸附电源相连接。

具体应用中，如图11所示，下电极片作为半导体工艺设备的工艺腔室的负载，为了实现更小的寄生参数，实现更好的离子能量单峰分布，半导体工艺腔室包含多个下电极片，且多个下电极片一一采用多个脉冲电源独立控制各自区域的离子能量，即多个脉冲电源分区隔离控制。静电吸附电源同时为多个下电极片提供吸附晶圆所需的直流电。

需要说明的是，在半导体工艺腔室包含多个下电极片的情况下，每个脉冲电源内是需要包含上述实施例中的隔离支路的，这是因为：

如果脉冲电源内不包含上述实施例中的隔离支路的话，静电吸附电源是直接连接下电极片的，在多个脉冲电源与静电吸附电源同时工作时，虽然脉冲电源与下电极片一一独立连接，但是多个下电极片连接到静电吸附电源的同一个输出上，这样会将所有的下电极片都连在一起，导致已经分区的脉冲电源也会再次连在一起，不适用于多个下电极片一一采用多个脉冲电源独立控制各自区域的离子能量的场景。如果脉冲电源内包含上述实施例中的隔离支路的话，隔离支路可将静电吸附电源输出的直流信号进行隔离处理，从而利用隔离操作实现多个下电极片的真正隔离，适用于多个下电极片一一采用多个脉冲电源独立控制各自区域的离子能量的场景。

本申请实施例还提供了一种半导体工艺设备，包括：

离子能量控制装置；

静电吸附电源，与离子能量控制装置中的脉冲电源的输入端相连接；

半导体工艺腔室，半导体工艺腔室的负载与脉冲电源的输出端相连接。

具体地，如图12所示，该半导体工艺设备包括：上射频电源1、匹配器2、上电极片的线圈3、进气通路4、比例阀5、工艺腔室6、下电极片7、晶圆8、静电吸附电源9(ESC(静电吸盘)电源)及离子能量控制装置12；其中，静电吸附电源9与离子能量控制装置12中的脉冲电源的输入端相连接；下电极片7作为半导体工艺腔室的负载与离子能量控制装置12中的脉冲电源的输出端相连接。

本实施例中，离子能量控制装置为上述任一种离子能量控制装置，本申请对此不再赘述。

作为一种可选的实施例，半导体工艺设备为等离子体刻蚀设备。

具体应用中，等离子体刻蚀设备可采用ICP(Inductively Coupled Plasma，电感耦合等离子体)刻蚀设备。

此外，静电吸附电源可以为双极(正+负)输出电源，也可以为单极输出电源。双极输出电源和单极输出电源的吸附力度无较大差异，二者的吸附方式有所不同。双极输出电源的吸附无需关注工艺腔室起不起辉。而单极输出电源需要先让工艺腔室起辉，形成等离子体(即形成充电电流通路)之后再进行吸附，比如，在一个工艺中，晶圆被传入工艺腔室，工艺腔室通入气体，上电极片通入功率实现起辉，起辉时构成了充电电流通路，静电吸附电源开启，单极输出线通过波形控制器的隔离支路给所有下电极片同时提供电压，进而吸附电荷快速积累实现可靠吸附。而后，脉冲电源开启，脉冲波形经过波形控制器处理后馈入工艺腔室，使得工艺腔室内等离子体中的刻蚀离子具有了较为一致的能量，即工艺腔室内等离子体的离子能量实现单峰分布。

本领域普通技术人员可知，随着技术的发展和新场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，这仅仅是描述本申请的实施例中对相同属性的对象在描述时所采用的区分方式。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，以便包含一系列单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它单元。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.一种波形控制器，应用于半导体工艺设备的离子能量控制装置，其特征在于，包括：

前向通路，包括至少一个第一单向导通元件；

平衡通路，包括第一电阻器；其中，

所述前向通路和所述平衡通路互相并联连接，以消除所接收到的脉冲信号中的振荡信号。

2.根据权利要求1所述的波形控制器，其特征在于，还包括：

反向通路，包括至少一个第二单向导通元件以及串联连接的第二电阻器，所述反向通路的导通方向与所述前向通路相反；

所述反向通路与所述前向通路和所述平衡通路互相并联连接。

3.根据权利要求2所述的波形控制器，其特征在于，还包括：

隔直支路，与并联连接的所述前向通路、所述反向通路和所述平衡通路串联连接，用于隔离输入所述波形控制器的脉冲信号和直流信号。

4.根据权利要求3所述的波形控制器，其特征在于，所述隔直支路包括至少一个电容器。

5.根据权利要求3所述的波形控制器，其特征在于，还包括：

隔离支路，包括串联连接的第三电阻器和电感器，所述隔离支路的一端与所述隔直支路的输出端连接，另一端与静电吸附电源连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的波形控制器，其特征在于，所述波形控制器的等效电阻为临界阻尼的0.8-1.2倍，其中，

临界阻尼

其中，L表示寄生电感，其值等于所述波形控制器的输出端与所连接的所述半导体工艺设备的工艺腔室内负载之间的引线电感；C表示寄生电容，其值等于所述工艺腔室内负载与地之间的电容。

7.根据权利要求6所述的波形控制器，其特征在于，所述波形控制器的等效电阻为所述临界阻尼的0.9-0.95倍。

8.一种脉冲电源，应用于半导体工艺设备的离子能量控制装置，其特征在于，包括：

脉冲生成器，用于接收直流电源输入，并产生脉冲信号；

权利要求1-7中任一项所述的波形控制器，用于消除所述脉冲信号中的振荡信号。

9.根据权利要求8所述的脉冲电源，其特征在于，所述脉冲生成器包括：

控制模块，用于产生开关控制信号；

隔离驱动模块，用于将所述开关控制信号传递至开关模块；

开关模块，用于基于所述开关控制信号实现开关变换，输出功率大于预设功率阈值的脉冲信号；

采样模块，用于采样所述开关模块的输出信号，得到采样信号；

所述控制模块还用于根据所述采样信号，对所述开关模块的输出信号进行反馈控制。

10.一种离子能量控制装置，应用于半导体工艺设备，其特征在于，包括：至少一个权利要求8-9中任一项所述的脉冲电源。

11.根据权利要求10所述的离子能量控制装置，其特征在于，所述半导体工艺设备的工艺腔室包括多个负载，所述脉冲电源为多个，各个所述脉冲电源的输出端分别与各个所述负载相连接，各个所述脉冲电源的输入端分别与所述半导体工艺设备的静电吸附电源相连接。

12.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：

权利要求10-11中任一项所述的离子能量控制装置；

静电吸附电源，与所述离子能量控制装置中的脉冲电源的输入端相连接；

半导体工艺腔室，所述半导体工艺腔室的负载与所述脉冲电源的输出端相连接。

13.根据权利要求12所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备为等离子体刻蚀设备。