等离子体处理系统中的调制电源的改进应用的制作方法

依据35u.s.c.§119要求优先权

本专利申请要求于2017年11月17日提交的，名称为“improvedapplicationofanevsourceinplasmaprocessingequipment”并且转让给其受让人的临时申请no.62/588,255的优先权，并且据此通过引用将其明确并入本文。

本公开总体上涉及等离子体处理。具体而言，但并非作为限制地，本公开涉及耦合到等离子体处理系统的设备的互操作。

背景技术：

用于蚀刻和沉积的等离子体处理系统已经被利用了数十年，但处理技术和设备技术的进步不断创建了越来越复杂的系统。同时，用工件创建的结构的不断减小的尺寸需要对等离子体处理设备的越来越精确的控制和互操作。当前的控制方法和相关联的系统不能解决与当今和将来的复杂系统相关联的几个问题；因此，需要对不相干然而彼此相关的等离子体处理设备的新的、改进的控制。

技术实现要素：

根据一个方面，一种等离子体处理系统包括调制等离子体性质的至少一个调制电源，其中，等离子体性质的调制具有重复周期t。该等离子体处理系统包括同步模块，该同步模块被配置为向连接到等离子体处理系统的至少一件设备发送具有t的整数倍的同步信号重复周期的同步信号。该等离子体处理系统还包括波形通信模块，该波形通信模块被配置为向连接到等离子体系统的至少一件设备传送具有重复周期t的表征波形的特性，以能够使连接到等离子体处理系统的多件设备同步，其中，具有重复周期t的表征波形包含关于等离子体的调制的信息或关于连接到等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个。

另一个方面可以被表征为一种用于等离子体处理系统的控制方法。该方法包括用调制电源调制等离子体性质，其中，等离子体性质的调制具有重复周期t。该方法还包括将波形表征为具有重复周期t、包含关于等离子体的调制的信息或关于连接到等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个，以产生波形数据集。向连接到等离子体系统的至少一件设备发送波形数据集，并且将具有t的整数倍的同步信号重复周期的同步信号发送到连接到等离子体系统的至少一件设备。

又一个方面可以被表征为一种等离子体处理控制系统，其包括波形表征模块，该波形表征模块被配置为针对连接到等离子体系统的一件设备的输出波形生成波形数据集。包括波形重复模块以确定用于连接到等离子体系统的一件设备的重复周期t，并且波形通信模块被配置为向连接到等离子体系统的该件设备或另一件设备中的至少一个传送波形数据集。该等离子体处理系统还包括波形通信模块和同步模块。波形通信模块被配置为向连接到等离子体系统的该件设备或另一件设备中的至少一个传送波形数据集，并且该同步模块被配置为向连接到等离子体系统的一件设备发送具有t的整数倍的同步脉冲重复周期的同步脉冲。

附图说明

图1描绘了被设计为实现对等离子体性质的控制的等离子体处理系统的实施例。

图2描绘了被设计为使用远程等离子体源而不是一个或多个源发生器实现对等离子体性质的控制的等离子体处理系统的另一个实施例。

图3描绘了被设计为使用远程等离子体源和集成偏置电源功率递送系统实现对等离子体性质的控制的等离子体处理系统的又一个实施例。

图4描绘了包括偏置电源的等离子体处理系统。

图5描绘了结合了多个偏置电源的等离子体处理系统的另一个实施方式。

图6是描绘示例性偏置电源的各方面的示意图。

图7包括从偏置电源输出的电压波形的曲线图；对应的鞘层电压的曲线图；以及对应的开关时序图。

图8a描绘了使用两个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的实施方式。

图8b描绘了使用两个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的另一个实施方式。

图8c描绘了使用两个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的又一个实施方式。

图9a描绘了使用三个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的实施方式。

图9b描绘了使用三个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的另一个实施方式。

图9c描绘了使用三个电压源向图11中描绘的偏置电源提供电压的又一个实施方式。

图10是描绘同步控制部件的框图。

图11是可以使用同步控制部件履行的方法。

图12描绘了用连接到等离子体处理系统的其他设备同步调制电源的各方面。

图13是描绘可以从主装置执行的示例性方法的流程图。

图14是描绘可以由从装置执行的示例性方法的流程图。

图15是描绘可以用于实施本文所公开的控制方面的部件的框图。

具体实施方式

“示例性”一词在本文中被用于意指“用作示例、实例或者说明”。本文描述为“示例性”的任何实施例未必被解释为相比其它实施例优选的或有利的。

预先标注：在以下附图中的流程图和框图示出了根据本发明各实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能和操作。就此而言，这些流程图或框图中的一些框可以表示代码的模块、片段或部分，其包括用于实施(一个或多个)指定的逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当指出，在一些替代实施方式中，框中所示的功能可以不按照图中所示的顺序发生。例如，根据所涉及的功能，相继示出的两个框实际上可以基本同时被执行，或者可以按照相反次序执行框。还要指出的是，框图和/或流程图图示的每个框、以及框图和/或流程图中的框的组合，可以由执行指定的功能或动作的基于专用硬件的系统或专用硬件和计算机指令的组合来实施。

尽管以下公开内容总体上涉及晶圆等离子体处理，但实施方式可以包括等离子体室内的任何衬底处理。在一些实例中，可以使用本文公开的系统、方法和设备来处理衬底之外的对象。换言之，本公开适用于亚大气压等离子体处理室内的任何对象的等离子体处理，以通过物理或化学手段实现表面改变、表面下改变、沉积或移除。

本公开可以利用如us9287092、us9287086、us9435029、us9309594、us9767988、us9362089、us9105447、us9685297、us9210790中公开的等离子体处理和衬底偏置技术。这些申请整体以引用方式被并入本文。但应当认识到，本说明书中对任何现有出版物(或从其导出的信息)、或对已知的任何事实的参考并非确认或承认或任何形式的暗示，即现有出版物(或从其导出的信息)或已知的事实是常规例程，或形成本说明书所涉及的所致力于的领域中的公共一般知识的一部分。

出于本公开的目的，源发生器是其能量主要涉及生成和维持等离子体的发生器，而“偏置电源”是其能量主要涉及生成表面电势以从等离子体吸引离子和电子的电源。

图1示出了具有直接和间接耦合到包含等离子体102的等离子体室101的很多件设备的等离子体处理系统的实施例。该设备包括真空处理和气体递送设备106、偏置发生器108、偏置匹配网络110、偏置测量和诊断111、源发生器112、源匹配网络113、源测量和诊断114、测量和诊断115、以及系统控制器116。图1中的实施例和本文描述的其他实施例是等离子体处理系统的复杂性的示例，并且本文对等离子体系统的描述有助于传达耦合到等离子体室101的设备的相互关系。

等离子体处理设备的相互关系的示例是调制电源(例如，源发生器112、偏置发生器108和本文进一步论述的其他调制电源)对等离子体性质造成的影响(以及对其的控制)。更具体而言，调制电源可能引起等离子体性质的强调制，例如等离子体102给等离子体处理系统100的设备带来的阻抗。等离子体调制也可能导致等离子体性质的测量的混叠。本文还论述了关于等离子体性质的调制的效果的附加细节。

图1中所示的是等离子体处理系统100(例如，沉积或蚀刻系统)，等离子体处理系统100包含等离子体室101，等离子体室101内包含工件(例如，晶圆)103。若干偏置电极104通过偏置测量和诊断系统111连接到偏置匹配网络110，若干偏置发生器108连接到偏置匹配网络110。偏置电极104可以被构建到静电卡盘中，以将工件103保持就位。这可能涉及将高压dc电源107集成到系统中。在很多应用中，使用单个偏置电极104，但利用很多偏置电极104可以用于实现期望的空间控制。

图1中描绘的偏置发生器108可以是施加正弦波形的较低频(例如，400khz到13.56mhz)rf发生器。还示出了通过源测量和诊断系统114和源匹配网络113连接到若干源发生器112的一组源电极105。在很多应用中，来自单个源发生器112的功率被连接到一个或多个源电极105。源发生器112可以是较高频rf发生器(例如13.56mhz到120mhz)。可以实施真空维持、气体递送和晶圆处理设备106以完成系统，并且可以呈现任选额外的测量和诊断设备115(例如，光学光谱设备)。

图1的实施例中的系统控制器116通过系统控制总线117控制整个系统。系统控制总线117还可以用于从等离子体处理系统的设备采集信息。除了系统控制总线117之外，还可以有专用系统间通信118，专用系统间通信118可以用于例如从源发生器112控制源匹配网络113，或者在子系统之间交换信息而不涉及系统控制总线117。在子系统之间还可以有近实时的通信链路119。这可以采取参考振荡器的形式，以对系统上的不同发生器进行相位锁定，从而提供波形同步信号、电弧检测信号等。虽然单个源发生器112是常见的，具有多个源发生器112和多个偏置发生器108也是常见的，以便实现期望的等离子体密度和期望的对离子能量分布的控制。源发生器112和/或偏置发生器108中的一个或多个可以调制等离子体性质并且被视为调制电源。

图2示出了等离子体处理系统200的实施例，其中源发生器112由远程等离子体源205代替。本领域的普通技术人员将认识到，远程等离子体源205可以包括激励源(例如，rf发生器)以及被配置和设置为产生要提供给等离子体室101的等离子体的等离子体生成室。虽然远程等离子体源205在等离子体室101外部，但是远程等离子体源205可以耦合到等离子体室101以与等离子体室101形成连续的体积。虽然在很多实施例中不太可能，但是在一些实施例中，远程等离子体源205可以调制等离子体室101中的等离子体102的等离子体性质。并且如果远程等离子体源205确实调制了等离子体102的等离子体性质，那么远程等离子体源205和/或偏置发生器108中的一个或多个可以被视为调制电源。

图3示出了等离子体处理系统的另一个实施例，其中多个偏置发生器由集成偏置电源功率递送系统308代替。这样的集成可以例如通过针对rf发生器、公共控制器、辅助电源、测量系统等使用公共dc电源来降低系统复杂性，并降低重复，但到等离子体室101的输出仍然是单个或多个rf频率和/或dc信号的组合。存在很多其他变化，例如，使用源发生器和集成偏置功率递送系统或使用集成源和偏置功率递送系统等。

接下来参见图4，示出了利用偏置电源408(而不是偏置发生器108)对离子能量分布进行更严格的控制的等离子体处理系统的又一个实施例。如图所示，偏置电源408可以向几个不同的电极104施加周期性波形，替代性地，单独的偏置电源408可以耦合到每个电极104(图4中未示出)。如图5所示，设想可以结合多个发生器109利用多个偏置电源508。应当认识到，参考图1-图5描述的实施例不是互相排斥的，并且可以采用所描绘的设备的各种组合。

接下来参考图6，示出的是可以用于实现偏置电源408、508的示例性偏置电源608的一般表示。如图所示，偏置电源608利用三个电压v1、v2和v3。因为输出vout通过c卡盘电容性耦合，一般不必控制vout的dc电平，并且可以通过选择v1、v2或v3之一为地(0v)来将三种电压减少为两种。可以使用单独的卡盘电源107，因此不必控制vout的dc电平。如果不使用单独的卡盘电源，可以控制所有三个电压以控制vout的dc电平。虽然为了清楚起见未示出，但是两个开关s1和s2可以经由电或光学连接由开关控制器进行控制，从而使开关控制器能够使开关s1、s2断开和闭合，如下文所公开的。所描绘的开关s1、s2可以由单极开关、单掷开关实现，并且作为非限制性示例，开关s1、s2可以由碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(sicmosfet)实现。

在该实施方式中，电压v1、v2和v3可以是dc源电压。如图所示，第一开关s1被设置为将第一电压v1通过电感元件可开关地连接到输出vout，并且第二开关s2被设置为将第二电压v2通过电感元件可开关地耦合到输出vout。在这个实施方式中，两个开关连接到公共节点670，并且公共电感元件l1被设置在公共节点和输出节点vout之间。电感元件的其他布置方式也是可能的。例如，可以有两个单独的电感元件，其中一个电感元件将s1连接到vout，并且另一个电感元件将s2连接到vout。在另一个示例中，一个电感元件可以将s1连接到s2，并且另一个电感元件可以将s1或s2连接到vout。

在参考图6的同时，也参考图7，图7描绘了：1)在vout处输出的偏置电源608的电压波形；2)对应的鞘层电压；以及3)开关s1和s2的对应的开关位置。在操作中，使第一开关s1暂时地闭合，从而使输出节点vout处的电压电平沿电压波形的第一部分760(电压v0和va之间)升高到第一电压电平va。沿波形的第二部分762维持电平va。然后，使第二开关s2暂时地闭合，从而使输出节点vout处的电压波形的电平沿波形的第三部分764降低到第二电压电平vb。注意，s1和s2除了短时间段之外，都是断开的。如图所示，沿第三部分764的负电压摆动影响鞘层电压(v鞘层)；因而，可以控制va-vb的大小以影响鞘层电压。

在该实施例中，将第三电压v3通过第二电感元件l2施加到输出节点vout，从而使输出节点处的电压电平沿电压波形的第四部分766进一步降低。如图7所示，可以建立沿第四部分766的负电压斜变，从而通过补偿撞击衬底的离子来维持鞘层电压。

因而，s1通过第一电感元件l1将第一电压v1暂时地连接到输出vout并且然后断开，并且在一段时间之后，s2通过第一电感元件l1将第二电压(例如，地)连接到输出vout并且然后断开。第三电压v3通过第二电感元件l2耦合到输出vout。在这个实施方式中，第一电压v1可以高于第三电压v3，并且第一电压v1与输出vout的暂时的连接和断开使得输出vout的电压沿电压波形的第一部分760升高到第一电压电平va，并且沿波形的第二部分762维持第一电压电平va。第一电压电平va可以高于第一电压v1，并且第二电压v2(例如，地)可以低于第一电压电平va。第二电压v2的暂时的连接并且然后断开使得输出vout的电压在第三部分764处降低到第二电压电平vb，第二电压电平vb低于第二电压v2(例如，地)。

例如，v1可以是-2000vdc；v2可以是地；v3可以是-5000vdc；v0可以是-7000vdc；vb可以是-3000vdc；并且va可以是3000vdc。但是这些电压仅仅是示例性的，以为参考图6和图7描述的电压的相关幅值和极性提供语境。

接下来参考图8a-图8c，示出了用于提供图6中示出的电压v1、v2和v3的两个dc电压源的可能的布置方式。在图8a中，v2被接地并且形成两个dc电压源之间的公共节点。在图8b中，v1被接地，并且v2形成dc电压源之间的公共节点。并且在图8c中，v1被接地，并且形成两个dc电压源中的每个之间的公共节点。

在一些实施例中，如图9a、图9b和图9c所示，可以利用三个dc电压源以施加三种电压v1、v2和v3。如图9a所示，三个dc电压源中的每个可以耦合到地，并且三个dc电压源中的每个提供v1、v2、v3中的对应的一个。在图9b中，dc电压源之一被接地，并且三个dc电压源被串联布置。在图9c中，dc电压源之一被设置在地和v2之间，并且dc电压源中的每个被耦合到v2。

图6中所示的偏置电源608仅仅是可以在vout处产生如图7所示的输出的偏置电源608的示例。在本文较早提到的引用结合的专利中示出和描述了其他变化。引用结合的专利中还公开了不同的调制方案，可以将其应用于(vout处的)基本源波形以实现期望的离子能量分布，并控制偏置电源施加到等离子体室的平均功率。

一种调制方案包括调制电压波形的第三部分764，以实现撞击到等离子体室101中的工件103上的离子的期望的离子能量。例如，偏置电源408、508、608可以使电压波形的第三部分764的幅值在两个或更多电平之间交替，以实现等离子体中工件103的在两个或更多不同电平之间交替的表面电势。作为另一个示例，可以调节电压波形的第四部分766的斜率以改变提供给电极104的电流电平(以补偿撞击到工件103上的离子电流)，从而实现期望的离子能量的散布(例如，在中心离子能量周围)。在很多等离子体处理系统中成功地将偏置电源408、508、608用作偏置发生器要求仔细的系统设计。

系统同步和通信

调制电源(例如源发生器112、偏置发生器108、远程等离子体源205和偏置电源408、508、608)可能引起等离子体性质的强调制。不做限制，等离子体性质的示例包括由等离子体呈现的阻抗、等离子体密度、鞘层电容和等离子体102中的工件103的表面电势。如上所述，由偏置电源408、508、608施加的电压和/或电流的调制是调制等离子体性质的一种可能原因。

源发生器112还可以通过调制影响等离子体102的电磁场来调制等离子体性质。具体而言，源发生器可以使由源发生器112施加的功率(例如，rf功率)脉冲化。此外，可以改变由源发生器112施加的功率的电压的幅值。添加一个或多个额外的源发生器112会增加额外的复杂度。而且还设想，在源发生器112正在施加脉冲功率的同时，一个或多个偏置电源408、508、608可以调制电压(图6中所示的vout)，并且因此，调制鞘层电压。因而，对等离子体性质(例如，等离子体密度和离子能量)的控制是有挑战性的，并且对等离子体性质的空间控制尤其有挑战性。

如上所述，远程等离子体源205可以代替或增强源发生器112。但是远程等离子体源205也可以是被配置为通过调制等离子体室101中的气体的性质来调制等离子体性质的调制电源。

除了控制挑战之外，一个调制电源可以影响(例如，以不利的方式)另一个调制电源的操作。作为特定、非限制性示例，偏置电源408、508、608可以赋予处于引起等离子体调制的电平的功率，等离子体调制继而使得呈现给源发生器112的负载阻抗发生不期望的变化。此外，强等离子体调制也可能导致等离子体性质的测量的混叠。混叠可能阻碍前向和反射功率的精确测量；从而阻碍操作员检测到损坏性的功率电平和/或阻碍对源匹配网络113或偏置匹配网络110中的至少一个的适当控制。

连接到等离子体系统的设备的同步可以减轻等离子体调制的不利影响(例如，破坏性功率和混叠)，并且结果，高度期望进行同步。但是等离子体调制的复杂性、时变方面(例如，源自潜在的很多的调制电源)可能使同步是困难的。

参考图10，示出了被配置为使等离子体处理系统的构成设备同步的同步控制器1016，该等离子体处理系统可以包括调制电源和不调制等离子体102的其他设备。如图所示，同步控制器1016包括用户接口1050、波形表征模块1052、波形重复模块1054、波形通信模块1056以及同步模块1058。

可以由硬件、固件、软件和硬件或其组合来实现所描绘的同步控制器1016的部件。同步控制器1016的功能部件可以分布于等离子体处理系统周围并在连接到等离子体处理系统的设备中复制。并且如本文进一步论述的，同步控制器1016可以被实施为主装置或从装置。

用户接口1050使得操作者能够与等离子体处理系统进行交互，使得操作者可以控制同步的各方面并且操作者可以接收关于设备和等离子体室101的状况的信息。例如，可以由触摸屏、指向设备(例如，鼠标)、显示器以及键盘中的一个或多个来实现用户接口1050。

波形表征模块1052一般被配置为生成表征等离子体处理系统的波形(例如，等离子体的调制的波形或由设备输出(或期望输出)的波形)的波形数据集。波形重复模块1054被配置为针对连接到等离子体系统的一件设备确定重复周期t，并且波形通信模块1056被配置为向连接到等离子体处理系统的该件设备或另一件设备中的至少一个传送波形数据集。同步模块1058被配置为向连接到等离子体系统的一件或多件设备发送具有同步脉冲重复周期(其是t的整数倍)的同步脉冲。

在参考图10的同时参考图11，图11是示出可以结合等离子体处理系统和同步控制器1016履行的方法的流程图。如图所示，用调制电源调制等离子体性质，其中调制具有重复周期t(框1100)。应当认识到，在很多实施例中，t是等离子体调制的重复周期——不是调制电源的循环周期。作为结果，调制电源可以具有重复周期不同于等离子体性质调制的重复周期的输出。例如，调制电源可以具有200微秒的重复周期，并且另一个调制电源可以具有500微秒的重复周期，使得等离子体102以1毫秒的重复周期t被调制。在一些实施例中，t是调制等离子体处理系统的等离子体性质的所有各件设备的波形以周期t呈周期性的最短时间长度。

如图11所示，波形表征模块1052可以将波形表征为具有重复周期t、包含关于等离子体调制或连接到等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个，以产生波形数据集(框1102)。

简单地参考图12，示出了：偏置电源408、508、608的示例性输出波形1201；对应于工件103表面处的计算的有效电压的波形1203；对应的同步信号1204；以及波形数据集1205的形式的关于波形的信息。在图12中，输出波形1201是偏置电源408、508、608(vout处)具有基本周期t1202的实际输出。波形1203是工件103的表面处的计算的有效电压(例如，鞘层电压，其为工件103相对于等离子体102的电压)。还示出了具有t的整数倍的同步信号重复周期的同步脉冲1204(也称为同步信号1204)。并且，波形数据集1205包括关于波形1203的信息；因而，表征波形(图12中所示)为波形1203。应当认识到，波形1203表示工件的在两个或更多不同电平(例如，-500v和-1000v)之间交替的表面电势，但这仅仅是示例而不是必需的。替代性地，表征波形可以是由调制电源生成的输出波形，其在图12中是偏置电源408、508、608的输出波形1201。在又一个实施方式中，具有重复周期t的波形的特性包括等离子体性质的特性，例如等离子体密度、鞘层电容、鞘层电势等。

再次参考图11，通过波形通信模块1056向连接到等离子体系统的至少一件设备发送波形数据集1205(框1104)，并且同步模块1058向连接到等离子体系统的至少一件设备发送具有t的整数倍的同步信号重复周期的同步信号1204(框1106)。这种方法使得能够使连接到等离子体处理系统的多件设备同步，其中表征波形包含关于等离子体调制的信息或关于连接到等离子体处理系统的一件设备的期望的波形的信息中的至少一个。应当认识到，可以向接收设备件传送波形数据集，以控制接收设备件(例如，通过检测接收设备件以提供期望的波形)。或者波形数据集可以含有信息(例如，以提供关于等离子体调制的信息或以提供关于调制电源的输出的信息)。

虽然图12描绘了施加具有波形的功率的调制电源的特定示例，该波形能够在接近电极104的区域中对离子能量进行控制，但是该波形表征(框1106)一般性地适用于可以表示等离子体相关的调制(例如，等离子体密度、等离子体阻抗、离子通量等)或其他设备施加的功率的各方面的其他波形。例如，耦合到等离子体处理系统的设备可以包括rf和dc发生器，并且在一些实施方式中，(一个或多个)发生器能够吸收来自等离子体处理系统的功率。还设想在一些实施例中，一个或多个发生器为仅能够吸收来自等离子体处理系统的功率的负载。能够吸收功率的发生器对于例如通过避免室中的驻波而控制等离子体室中的电磁场的空间性质是有用的。

源发生器112中的一个或多个可以使(一个或多个)源发生器112的输出的性质与表征波形(其具有重复周期t)同步。(一个或多个)源发生器112的输出的性质可以是电压、电流、功率、频率或发生器源阻抗中的至少一个。并且，例如，(一个或多个)源发生器112的输出可以包括(在一个重复周期内)脉冲功率，后面是连续波功率。并且，波形数据集可以包括指示功率的一个或多个方面(例如，电压、电流、相位等)的值在重复周期内的时间序列。源发生器112可以使脉冲化与偏置电源408、508、608施加的特定波形同步，该波形例如以不同方式调制负电压摆动(第三部分764)的幅值，同时与源发生器112在连续波操作模式下操作时相比，源发生器112是脉冲化的。这种使用情况仅仅为示例，并且各种其他类型的处理步骤可以促使在各件等离子体处理设备之间的同步。

另外，源发生器112可以相对于具有重复周期t的表征波形中的改变，使源发生器112的输出的性质的改变提前或推迟。如上所述，一些实施方式中的表征波形可以表征等离子体性质的调制。表征波形还可以表征源发生器112或另一个调制电源的波形(根据源发生器112被配置为如何操作)。

耦合到等离子体处理系统(并且如本文公开那样同步)的设备当然不限于调制电源。例如，数据集被发送到的至少一件设备(框1104)可以包括被配置为测量等离子体处理系统的性质的设备。例如，测量可以包括等离子体性质、被递送到等离子体系统的功率的性质、或被递送到等离子体系统的气体的性质的测量中的至少一个。作为另一个示例，被配置为测量性质的设备可以包括源测量和诊断系统114以及偏置测量和诊断系统111中的一个或多个。本领域的普通技术人员认识到，源测量和诊断系统114以及偏置测量和诊断系统111可以包括与硬件结合的一个或多个传感器(例如，定向耦合器和/或vi传感器)，以对向等离子体系统递送的功率的性质进行采样和分析(其可以用于测量等离子体阻抗作为等离子体性质)。在利用远程等离子体源205的等离子体处理系统的语境中，可以测量(例如，利用光学或其他测量技术)被递送到等离子体处理系统的气体的性质。如本文所述，等离子体调制可以导致等离子体性质的测量结果的混叠，因此使测量同步到时间窗口内以避免误导的瞬态值(或在调制为局部极小值的时间窗口期间)是有利的。

可以被同步的其他设备包括匹配网络。例如，阻抗匹配网络可以将指示阻抗的测量结果与表征波形同步。通过使测量与时间窗口同步，其中测量不是误导的(例如，在施加到等离子体的功率水平没有大变化时)，可以改善匹配。阻抗匹配网络的示例包括源匹配网络113和偏置匹配网络110。

可以经由数字通信链路向耦合到等离子体处理系统的一件或多件设备发送波形数据集1205(框1104)。通信链路可以包括系统控制总线117，系统控制总线117可以通过已知的数字链路(例如，但不限于以太网)来实现。在很多实施方式中，可以将波形数据集1205传送一次，并且然后同步脉冲以重复的方式促使每件设备响应于波形数据集而操作。

可以经由近实时通信链路119向耦合到等离子体处理系统的设备发送同步信号(框1106)。例如，近实时链路可以是模拟通信链路，以提供具有可识别基本脉冲(也称为“滴答”)的单个模拟输出，并且如果需要，在基本脉冲之间发送更新脉冲(也称为“更新滴答”)。另外，同步信号可以包括同步信号重复周期的开始的指示以及自从同步信号重复周期开始已经过去一段时间的至少一个指示。

同步信号重复周期的开始可以由第一持续时间的脉冲指示，并且自从同步信号重复周期开始后已经过去一段时间的指示可以由不同于第一持续时间的第二持续时间的脉冲指示。例如，第一持续时间可以比第二持续时间更长，或反之亦然。

在一些实施方式中，同步信号包括同步信号重复周期的开始的指示，其中同步信号重复周期的开始进一步被修改至少一次，以指示一天中的时间或指示新波形正在生效。

参考图13和图14，示出了分别描述在主设备件处执行的活动和在从设备件处执行的活动的流程图。如图13所示，在主设备件处，获取关于连接到等离子体处理设备的设备的期望的波形的信息(框1300)，并确定基本重复周期(框1302)。还确定任何中间同步脉冲是否是维持精确度所必要的(框1304)。生成波形数据集(框1306)，并且然后向连接到等离子体处理系统的设备传送波形数据集(框1308)。另外，向连接到等离子体处理系统的设备提供同步脉冲(框1310)。如图所示，如果必要，向设备提供中间同步脉冲(框1312)。还获取关于是否应当改变序列的信息(框1314)，并且如果应当改变序列(框1316)，则再次执行上文参考框1300到1314所论述的活动。

如图14所示，在从设备件处，接收波形数据集(框1400)，并且在将时间设置为零之前(框1404)，从设备件然后等待要接收的序列开始脉冲(框1402)。从设备件然后等待要接收的脉冲(框1406)，并确定该脉冲是否为序列开始脉冲(框1408)，并且如果是，则将时间设置为零(框1410)。如果所接收的脉冲不是序列开始脉冲(框1408)，则将时间同步到所接收的脉冲的定时(框1412)。如图所示，如果接收到新的波形数据集(框1414)，则设置新波形数据集已接收标志(框1416)。如果设置了新波形数据集已接收标志(框1418)，并且所接收的脉冲被修改以指示对新数据集的改变(框1420)，那么然后清空新波形数据集已接收标志，并利用新的波形数据集(框1422)。

通过利用精度振荡器，可以以良好的精度维持同步。例如，在所有设备中使用50ppm的振荡器，可以针对低至10khz的基本脉冲重复率以优于50ns的精度预测波形的改变。对于更长的脉冲重复周期，可以每100μs增加额外的同步脉冲，以使同步保持在50ns精度之内。

源发生器112和偏置电源408、508、608之间的同步可能需要在给定的偏置电源脉冲的末尾处降低电压或切断电压。例如，可能期望避免在偏置电源脉冲中间结束rf脉冲。替代性地，电压的脉冲化或周期性减小可以开始并结束于偏置电源脉冲中的相同的点/相位，但针对不同的脉冲。换言之，可能期望在等于整数个偏置电源脉冲的长度上设置脉冲，无论包络脉冲与个体偏置电源脉冲的开始或结束是否同相。

先前所论述的实施例提供了新颖且非显而易见的系统和方法以创建层压膜以及其他使用情况。诸如类金刚石碳的示例在用等离子体处理沉积时具有非常高的应力，这可能导致膜的剥离，现在可以处理它们以结合低应力石墨或非晶碳层，使得总体膜仍然呈现出类金刚石碳性质，但具有更低的应力。在一些膜中，可能期望在一个周期中沉积膜，在之后的周期中通过脉冲化控制来修改等离子体化学性质并施加高偏置以使膜致密。本文描述的各方面使得能够生产由具有不同光学性质的交替层构成的纳米级“布拉格”结构，交替的层是通过如前所示在每个相应周期中组合脉冲化和偏置电压控制而产生的。换句话讲，可以在第一时间段内实现第一化学性质以沉积第一层，然后可以在第二时间段内实现第二化学性质以沉积第二层。可以将这一操作重复很多次以实现“布拉格”结构。可以由以下一个或多个的变化来实现不同的化学性质：偏置电压；两个或更多偏置电压的占空比；偏置电压定时的交替；源脉冲化；源脉冲化的占空比；源电压；以及组合的源电压和脉冲化。

结合本文公开的实施例描述的方法可以直接被体现为硬件、被编码在非暂态有形处理器可读存储介质中的处理器可执行代码、或两者的组合。参考图15，例如，示出了框图，该框图描绘了可以用于实现同步逻辑的物理部件，所述物理部件可以被实施在耦合到本文所公开的等离子体处理系统的设备中。如图所示，在本实施例中，显示器部分1512和非易失性存储器1520被耦合到总线1522，总线1522还被耦合到随机存取存储器(“ram”)1524、处理部分(其包括n个处理部件)1526、任选的现场可编程门阵列(fpga)1527和包括n个收发器的收发器部件1528。虽然图15中示出的部件表示物理部件，但图15并非旨在是详细的硬件图；因而，图15中示出的很多部件可以由通用构造来实现或分布于附加物理部件之间。此外，设想可以利用其他现有和尚未开发的物理部件和架构来实施参考图15所论述的功能部件。

这个显示器部分1512一般地操作用于为用户提供用户接口，并且在几种实施方式中，所述显示器是通过触摸屏显示器实现的。通常，非易失性存储器720是用于存储(例如，持久性存储)数据和可执行代码(包括与实施本文所述的方法相关联的可执行代码)的非暂态存储器。在一些实施例中，例如，非易失性存储器1520包括引导加载程序代码、操作系统代码、文件系统代码和非暂态处理器可执行代码，以促进执行本文描述的方法(例如，参考图11、图13和图14论述的方法)。

在很多实施方式中，非易失性存储器1520通过闪存存储器(例如，nand或onenand存储器)实现，但设想到也可以利用其他存储器类型。虽然可以执行来自非易失性存储器1520的代码，但非易失性存储器中的可执行代码通常被加载到ram1524中并由处理部分1526中的n个处理部件中的一个或多个来执行。

与ram1524连接的n个处理部件一般地操作用于执行非易失性存储器1520中存储的指令，以使得能够在耦合到等离子体处理系统的设备之间实现同步。例如，用于实现对源发生器和偏置电源的电压进行同步脉冲操作和改变的方法的非暂态处理器可执行代码可以持久存储在非易失性存储器1520中，并由n个处理部件结合ram1524执行。本领域的普通技术人员将认识到，处理部分726可以包括视频处理器、数字信号处理器(dsp)、微控制器、图形处理单元(gpu)或其他硬件处理部件或硬件和软件处理部件的组合(例如，fpga或包括数字逻辑处理部分的fpga)。

另外，或替代性地，处理部分1526可以被配置为实现本文描述的方法的一个或多个方面(例如，同步操作等离子体处理设备的设备的方法)。例如，非暂态处理器可读指令可以存储在非易失性存储器1520或ram1524中，并且在由处理部分1526执行时，使得处理部分1526执行同步操作调制电源和其他设备的方法。替代性地，非暂态fpga配置指令可以被持久性存储在非易失性存储器1520中并由处理部分1526(例如，在启动期间)访问，以配置处理部分1526的硬件可配置部分，以实现本文所公开的功能(包括同步控制器1016的功能)。

输入部件1530操作用于接收信号(例如，同步信号或具有波形表征数据的数据集)，该信号指示等离子体处理系统的设备之间的同步控制的一个或多个方面。在输入部件处接收的信号可以包括，例如，功率控制和数据信号、或来自用户接口的控制信号。输出部件一般地操作用于提供一个或多个模拟或数字信号，以执行设备之间的同步的操作性方面。例如，输出部分1532可以输出同步信号和/或波形数据集。

所描绘的收发器部件1528包括n个收发器链，其可以用于经由无线或有线网络与外部设备通信。n个收发器链中的每个可以表示与特定通信方案(例如，wifi、以太网、profibus等)相关联的收发器。

如本领域的技术人员所理解的，本发明的各方面可以被体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的各方面可以采取完全硬件实施例、完全软件实施例(包括估计、驻留软件、微代码等)或组合软件和硬件方面的实施例的形式，在本文中可以将它们全部称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的各方面可以采取体现在一种或多种计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质具有体现于其上的计算机可读程序代码。

如本文所使用的，“a、b或c的至少其中之一”的叙述旨在表示“要么为a、b、c，要么为a、b和c的任何组合”。提供前文对所公开的实施例的描述是为了使任何本领域技术人员能够做出或者使用本公开。对这些实施例的各种修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，并且本文中所限定的一般性原则可以适用于其他实施例，而不脱离本公开的精神或范围。因此，本公开并非旨在局限于文中所示出的实施例，而是将被赋予与文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。