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TWI455172B - 基板處理設備、電漿阻抗匹配裝置及可變電容器 - Google Patents

基板處理設備、電漿阻抗匹配裝置及可變電容器 Download PDF

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TWI455172B
TWI455172B TW100148578A TW100148578A TWI455172B TW I455172 B TWI455172 B TW I455172B TW 100148578 A TW100148578 A TW 100148578A TW 100148578 A TW100148578 A TW 100148578A TW I455172 B TWI455172 B TW I455172B
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variable capacitor
capacitors
capacitance
capacitor
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TW100148578A
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Inventor
Dukhyun Son
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Semes Co Ltd
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Priority claimed from KR1020110042697A external-priority patent/KR101570174B1/ko
Application filed by Semes Co Ltd filed Critical Semes Co Ltd
Publication of TW201234410A publication Critical patent/TW201234410A/zh
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Description

基板處理設備、電漿阻抗匹配裝置及可變電容器
本申請案根據35 U.S.C § 119請求在2010年12月30日所提出的韓國專利申請案第10-2010-0139483號、及在2011年5月4日所提出的第10-2011-0042697號之優先權益，其全部在此併入作為參考。
在此所述的發明概念係關於可變電容器、電漿阻抗匹配裝置、電漿阻抗匹配方法、及基板處理設備，且更具體而言，係關於可調整電容之可變電容器、在半導體製造設施之使用電漿的加工設備中匹配電漿阻抗之電漿阻抗匹配裝置、電漿阻抗匹配方法、及基板處理設備。
電漿阻抗匹配裝置係使用無線電頻率(RF)電力，且為將最大RF電力轉移至電漿加工室之阻抗匹配裝置。因此電漿阻抗匹配裝置可為產生及維持電漿之主要裝置。
在將由RF電源所產生的電力供應至加工室而產生電漿時，必須將電源阻抗及電漿阻抗匹配以轉移最大電力而無反射波。此操作通常稱為阻抗匹配。
電漿阻抗的電氣特徵係依照如壓力、RF電力、來源氣體等條件而改變。在電漿阻抗與RF電源阻抗不匹配之情形，則難以穩定地供應電力。其造成加工時電漿密度變動。因而加工結果之差異變大。因此可將阻抗匹配視為將RF電力持續地轉移至加工室。故將阻抗匹配裝置配置於RF電源與加工室內電漿產生裝置之間。
習知阻抗匹配裝置係由可變電容器與電感器組成。RF電源阻抗係藉由調整可變電容器之電容而與加工室阻抗匹 配。
習知阻抗匹配裝置內之可變電容器的電容因使用由步進馬達及齒輪台所組成的驅動元件調整電容器間隔而改變。RF電源阻抗係藉由調整可變電容器之電容而改變。
在以機械式驅動元件調整電容器之電容的情形，時間延遲因機械式驅動元件之操作時間而變長，且難以精密地控制電容。具體而言，在RF電源係以脈衝模式供應電力的情況，電漿狀態以高速脈衝快速地變動。因此難以快速地實行阻抗匹配。此外，在RF電源電壓係依照時間而定期地開關時，RF電力會以脈衝模式供應。在此情形，雖然脈衝模式為關閉狀態，但仍將可變電容器所剩餘的電力供應至加工室。
本發明概念之具體實施例提供一種基板處理設備，其係包含加工室；配置成從供應至該加工室中的氣體產生電漿之電極；配置成輸出RF電力之RF電源；配置成將RF電力從該RF電源傳輸至該電極之傳輸線；連接該傳輸線且配置成匹配電漿阻抗之阻抗匹配單元；及配置成將控制信號輸出至該阻抗匹配單元之控制器，其中該阻抗匹配單元係包含具有複數電容器、及對應該複數電容器的複數開關之可變電容器，該複數開關係依照控制信號切換開/關，因而調整該可變電容器之電容。
在具體實施例中，該複數電容器係分成N組(N為大於1之整數)，且各組所調整的電容範圍不同。
在具體實施例中，各組係包括複數電容器。
在具體實施例中，該組係並聯。
在具體實施例中，各組中之複數電容器係並聯。
在具體實施例中，同組中之電容器係具有相同的電容。
在具體實施例中，各組係包括9個電容器。
在具體實施例中，N組之電容比例為100 ：101 ：102 ：103 ...：10n-1 。
在具體實施例中，該RF電源係以脈衝模式供應RF電力。
在具體實施例中，該傳輸線係包含連接該可變電容器與該加工室之第一傳輸線；及從第一傳輸線分出至接地線之第二傳輸線；其中該基板處理設備進一步包含提供於第一傳輸線之第一傳輸開關；及提供於第二傳輸線之第二傳輸開關；及其中該控制器係依照該RF電源之脈衝模式，將開/關信號輸出至第一傳輸開關與第二傳輸開關。
在具體實施例中，第一傳輸開關係位於第一傳輸線與第二傳輸線之間的連接點之後。
本發明概念之具體實施例亦提供一種電漿阻抗匹配裝置，其係包含：連接RF電力傳輸線且配置成匹配電漿阻抗之阻抗匹配單元；及配置成將控制信號發送至該阻抗匹配單元之控制器，其中該阻抗匹配單元係包含具有複數電容器、及對應該複數電容器的複數開關之可變電容器，該複數開關係依照控制信號切換開/關，因而調整該可變電容器之電容。
在具體實施例中，該複數電容器係分成N組(N為大於1之整數)，且各組所調整的電容範圍不同。
在具體實施例中，各組係包括複數電容器。
在具體實施例中，該組係並聯。
在具體實施例中，各組中之複數電容器係並聯。
在具體實施例中，同組中之電容器係具有相同的電容。
在具體實施例中，各組係包括9個電容器。
在具體實施例中，該開關係由PIN二極體形成。
在具體實施例中，該複數電容器係並聯。
在具體實施例中，該可變電容器進一步包含：配置成接收該控制器的控制信號以藉機械式驅動元件調整電容之機械式可變電容器。
本發明概念之具體實施例亦提供一種可變電容器，其係包含：分成N組(N為大於1之整數)之複數電容器；及各連接該複數電容器且依照控制信號而控制之複數開關，其中各組所調整的電容範圍不同。
在具體實施例中，各組係包括複數電容器。
在具體實施例中，該組係並聯。
在具體實施例中，各組中之複數電容器係並聯。
在具體實施例中，同組中之電容器係具有相同的電容。
在具體實施例中，不同組中之電容器係具有不同的電容。
在具體實施例中，各組係包括9個電容器。
在具體實施例中，N組之電容比例為100 ：101 ：102 ：103 ...：10n-1 。
在具體實施例中，該開關係由PIN二極體形成。
本發明概念在以下參考附圖而更完整地說明，其中係顯示本發明概念之具體實施例。然而本發明概念可以許多不同形式具體化，且不應視為限於在此所述的具體實施 例。而是提供這些具體實施例以使本揭示徹底而完全，及對熟悉此技藝者完整地傳達本發明概念之範圍。在圖式中，層及區域之大小及相對大小可能為了清楚起見而誇大。其中類似之號碼係指類似之元件。
應了解，雖然在此可使用名詞第一、第二、第三等說明各種元件、組件、區域、層及/或段，但這些元件、組件、區域、層及/或段不應受這些名詞限制。這些名詞僅用於將元件、組件、區域、層、或段彼此區別。因此以下所討論的第一元件、組件、區域、層、或段可稱為第二元件、組件、區域、層、或段而不背離本發明之教示。
為了敘述中之方便以說明圖中所描述的一個元件或特點對其他元件或特點之關係，在此可使用空間相關名詞，如「下方」、「之下」、「下」、「在下方」、「之上」、「上」等。應了解，除了圖中所述的定向，空間相關名詞係意圖包含裝置在使用或操作時之不同定向。例如如果將圖中之裝置反轉，則敘述為在其他元件或特點之「之下」或「下方」或「在下方」的元件之定向會在其他元件或特點「之上」。因此例示名詞「之下」及「在下方」可包含上下之定向。該裝置可另行定向(轉動90度或其他定向)，如此解讀在此所使用的空間相對敘述詞。另外亦應了解，在將層稱為在兩層「之間」時，其在兩層之間可僅有一層，或者亦可存在一層或以上之中介層。
在此所使用的術語僅為了說明特定具體實施例之目的，且不意圖限制本發明之概念。在此所使用的單數形式「一(“a”、“an”及“the”)」係意圖亦包括複數形式，除非內文另行明確地指示。應進一步了解，名詞「包含(“comprises” 及/或“comprising”)」在用於本說明書時係指示所述特點、個體、步驟、操作、元件、及/或組件之存在，但不排除一者或以上之其他特點、個體、步驟、操作、元件、及/或組件之存在或添加。在此所使用的名詞「及/或」係包括一者或以上之附述項目的任何及全部組合。
應了解，在將元件或層稱為「在」、「連接」、「偶合」、或「鄰接」另一元件或層時，其可直接在、連接、偶合、或鄰接其他元件或層，或者可存在中介元件或層。相反地，在將元件稱為「直接在」、「直接連接」、「直接偶合」、或「緊鄰」另一元件或層時，則不存在中介元件或層。
除非另行定義，否則所有在此所使用的名詞(包括技術及科學名詞)係具有熟悉此技藝者一般了解之意義。應進一步了解，如常用字典中所定義之名詞應解讀成具有與其在相關技藝及/或說明書的內容中之意義一致的意義，且不應過度正式地解讀，除非在此如此明確地定義。
以下參考附圖而說明依照本發明概念之一個具體實施例的基板處理設備1000。
圖1為依照本發明概念之一個具體實施例的基板處理設備之方塊圖。
參考圖1，基板處理設備1000係包括加工室1100、RF電源1200、傳輸線1210、及電漿阻抗匹配裝置1300。
基板處理設備1000係配置成使用加工室1100內氣體產生電漿，及使用該電漿處理基板。
加工室1100係用於使用電漿實行基板處理程序。加工室1100係包括電極1110。
電極1110係供應電能量而將輸入加工室中之氣體游離 變成電漿狀態。
電極1110可為電容耦合電漿(以下稱為CCP)來源，其係由加工室1100內兩個平行配置的電極板組成。CCP來源係使用電容電場將電能量供應至輸入加工室1100內之氣體的電子。
如圖1所描述，CCP來源可具有將兩個電極板之一連接RF電源1200的形式。電極1110及連接RF電源1200之形式不限於此揭示。
圖2及3為依照本發明概念之其他具體實施例的基板處理設備之方塊圖。
參考圖2，CCP來源係配置成將RF電源1200連接兩個電極板。RF電源1200在此可配置成供應頻率不同的RF電力。
電極1110可為感應耦合電漿(以下稱為ICP)來源，其係由加工室1100外部所提供的感應線圈組成。參考圖3，ICP來源係使用感應電場將電能量供應至輸入加工室1100內之氣體的電子。ICP來源係以分別地連接加工室1100上側之電漿產生裝置將輸入氣體變成電漿狀態，及對下游加工室1100提供該電漿。
RF電源1200係經由傳輸線1210將RF電力供應至加工室1100內之電極1110，而將供應至加工室1100之氣體的電子轉化成電漿狀態。RF電源1200可以脈衝模式供應電力。例如RF電源1200可以脈衝模式供應電力，其中RF電源電壓係依照時間而定期地開關。然而RF電源1200不受其限至。例如RF電源1200可配置成以連續頻率供應電力。
傳輸線1210係將由RF電源1200所產生的電力經由電漿阻抗匹配裝置1300而傳輸至加工室1100。
電漿阻抗匹配裝置1300係將RF電源側之阻抗與加工室側之阻抗匹配。
以下，參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置。
電漿阻抗匹配裝置1300係配置於RF電源1200與加工室1100之間。電漿阻抗匹配裝置1300係包括阻抗匹配單元1310、控制器1320、阻抗測量單元1330、反射電力測量單元1340、及電感器1350。
阻抗匹配單元1310係使用可變電容器1400完成RF電源1200與加工室1100之間的阻抗匹配。
圖4為依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
阻抗匹配單元1310係連接傳輸線1210，且電容係依照來自控制器1320之控制信號而改變。阻抗匹配單元1310係包括可變電容器1400。
參考圖4，可變電容器1400係包括電容器電路1401及開關電路1402。
可變電容器1400係連接傳輸線1210。電容器電路1401係連接開關電路1402而從傳輸線1210供應RF電力。電容器電路1401係由複數電容器組成，及開關電路1402係由各對應該複數電容器之複數開關組成。各電容器係連接對應之開關。可變電容器1400之電容係藉由選擇性地關閉開關電路1402之各連接電容器電路1401中複數電容器的開關而調整。
電容器電路1401中之電容器係經由開關電路1402而連接傳輸線1210。例如電容器電路1401中之電容器係經由開關電路1402之開啟開關而選擇性地連接傳輸線1210。即可變電容器1400之電容係依照連接開啟開關之電容器的電容而決定。電容器電路1401中之電容器係並聯。在此情形，可變電容器1400之電容係相當於電容器電路1401之複數電容器中連接開啟開關之電容器的電容和。計算可變電容器1400之電容為容易的。然而可變電容器1400不限於此揭示。例如可變電容器1400可配置成包括串聯之複數電容器。
電容器電路1401中之電容器可具有相同的電容。或者電容器電路1401中之一些或全部電容器可具有不同的電容。又或者電容器電路1401中之電容器可設定成依照排列順序而循序地增加。例如電容器電路1401中之電容器可循序地增加2倍。
可變電容器1400之電容值係藉由組合電容器電路1401中電容器之電容而精密地控制。假設電容器電路1401係由8個電容器組成，且電容器之電容比例為1：2：4：8：16：32：64：128。據此假設，組合電容器電路1401中之電容器則可設定256個電容值。
開關電路1402中之開關係依照控制信號而電關閉或開啟。如果將開關開啟，則將電力從傳輸線1210供應至對應電容器。該開關可多樣地設計而電操作。
圖5為依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
參考圖5，其係使用PIN二極體作為電操作之開關電路 1402的開關。
控制器1320係接收表示在加工室1100內所測量的阻抗之值、或表示對傳輸線1210所測量的來自RF電源1200的反射電力之值，及對阻抗匹配單元1310提供阻抗匹配用電容調整值。
控制器1320係對應電容調整值而將開/關控制信號發送至可變電容器1400之開關電路1402。具體而言，控制器1320係依照電容調整值發送控制信號，而從電容器電路1401中之電容器選擇欲連接傳輸線1210之電容器。即將控制信號發送至開關電路1402，而從電容器電路1401中之電容器選擇欲連接傳輸線1210之電容器，及對應所選擇的電容器而開啟開關電路1402之開關。
控制器1320係將表示對傳輸線1210所測量的電氣特徵之值的類比信號轉換成數位信號，而將其發送至可變電容器1400之開關電路1402。開關電路1402係回應該數位信號而操作，以將電容器電路1401連接傳輸線1210。然而控制器1320不限於此揭示。控制器1320可配置成將類比信號發送至開關電路1402。
控制器1320係回應由阻抗測量單元1330與反射電力測量單元1340至少之一所提供的測量值，而決定RF電源1200與加工室1100之間的阻抗匹配用電容調整值。
阻抗測量單元1330係測量加工室1100內之電漿阻抗而發送至控制器1320。
反射電力測量單元1340係測量傳輸線1210之RF電力的電氣特徵而對控制器1320提供。在此對傳輸線所測量的RF電力之電氣特徵可為電流、電壓、其相差。反射電力測 量單元1340係基於該電氣特徵而測量來自RF電源1200之反射電力輸出。
電感器1350係排除來自可變電容器1400之RF電力輸出的DC分量。電感器1350可由阻抗匹配用可變電感器組成。
以下，參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之操作。
圖6為說明圖4中電漿阻抗匹配裝置之操作的流程圖。
參考圖6，RF電源1200係將RF電力經由傳輸線1210供應至電極1110。此時藉電能量將輸入加工室1100中之氣體轉化成電漿狀態。加工室1100係使用該電漿實行基板處理程序。在操作S110中，阻抗測量單元1330係測量加工室1100內之電漿阻抗而對控制器1320提供。在操作S120中，控制器1320係依照所輸入的電漿阻抗測量值而決定電容調整值。此時反射電力測量單元1340測量傳輸線1210之電氣特徵而對控制器1320提供。控制器1320可依照RF電力之電氣特徵，例如電流、電壓、相差等，而進一步決定電容調整值。
在操作S130中，控制器1320係決定是否依照電容調整值而調整阻抗匹配單元1310內可變電容器1400之電容。在不需要調整可變電容器1400之電容的情形，該方法結束。在需要調整可變電容器1400之電容的情形，在操作S140中，其選擇欲連接傳輸線1210之電容器而對應電容調整值調整電容。在操作S150中，控制器1320係將數位控制信號發送至開關電路1402而將所選擇的電容器連接傳輸線1210。在操作S160中，連接開啟開關之所選擇的電容器 係依照電容組合而滿足電漿阻抗匹配所需的電容調整值。
在加工室1100內之電漿阻抗與RF電源1200之阻抗不匹配的情形，電漿阻抗係使用電漿阻抗匹配裝置1300之可變電容器1400而匹配。
以下，參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置。該依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置可類似依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置，且可專注在差異上。
圖7為略示地描述依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置1300係包括可變電容器1400，其係由並聯之N組可變電容器組1400-1至1400-n組成。
此外，電漿阻抗匹配裝置1300可包含配置成與圖7所描述的1400相同之其他可變電容器。
可變電容器組1400-1至1400-n之可變電容範圍可彼此不同。
在電漿阻抗匹配裝置1300可調整之電容為對應10n-1 數值的電容時，對應電容調整值之1數值的電容係由第一可變電容器組1400-1調整，對應電容調整值之10數值的電容係由第二可變電容器組1400-2調整，對應電容調整值之102 數值的電容係由第三可變電容器組1400-3調整，及對應電容調整值之10n-1 數值的電容係由第n可變電容器組1400-n調整。即設定電容器組1400-1至1400-n之電容範圍。例如在電容調整值為123之情形，第一可變電容器組 1400-1係使用電容器調整成3之值，第二可變電容器組1400-2係使用電容器調整成20之值，及第三可變電容器組1400-3係使用電容器調整成1之值。
各可變電容器組1400-1至1400-n可由電容器電路1401及開關電路1402組成。
圖8為略示地描述依照本發明概念之一個具體實施例的圖7中可變電容器之電路圖。
參考圖8，可變電容器組1400-1係配置成將電容器電路1401-1連接開關電路1402-1而將RF電力供應至傳輸線1210。電容器電路1401-1係由各對應開關電路1402-1之複數開關的複數電容器組成。其餘之可變電容器組1400-2至1400-n係配置成與可變電容器組1400-1相同。各可變電容器組1400-1至1400-n之電容係藉由選擇性地將連接對應電容器電路之電容器的對應開關電路之開關關閉而調整。
各可變電容器組1400-1至1400-n內之電容器係彼此並聯。在此情形，可變電容器組1400-1至1400-n之電容係將連接開啟開關之電容器的電容加總而得。
同組內電容器可具有相同的電容。可變電容器組1400-1至1400-n係包括電容器電路1401-1至1401-n，其各由9個電容器組成。
第一可變電容器組1400-1係包括9個電容各為1之電容器C11 至C19 。第二可變電容器組1400-2係包括9個電容各為10之電容器C21 至C29 。第三可變電容器組1400-3係包括9個電容各為100之電容器C31 至C39 。第n可變電容器組1400-n係包括9個電容各為10n-1 之電容器C[n]1 至C[n]9 。
第一可變電容器組1400-1之電容係藉電容各為1之電 容器C11 至C19 中連接開啟開關的電容器之組合而調整成1至9。第二可變電容器組1400-2之電容係藉電容各為10之電容器C21 至C29 中連接開啟開關的電容器之組合而調整成10至90。第三可變電容器組1400-3之電容係藉電容各為102 之電容器C31 至C39 中連接開啟開關的電容器之組合而調整成102 至9x102 。第n可變電容器組1400-n之電容係藉電容各為10n-1 之電容器C[n]1 至C[n]9 中連接開啟開關的電容器之組合而調整成10n-1 至9x10n-1 。例如在電容調整值為123之情形，第一可變電容器組1400-1之電容係將3個各連接電容為1的電容器之開關開啟而調整成3之值，第二可變電容器組1400-2之電容係將2個各連接電容為10的電容器之開關開啟而調整成20之值，及第三可變電容器組1400-3係將1個連接電容為100的電容器之開關開啟而調整成100之值。
可變電容器1400之電容值的精密控制係藉由組合可變電容器組1400-1至1400-n之電容器電路1401-1至1401-n的電容而完成。
在具體實施例中，控制器1320輸出從可變電容器1400之電容器電路1401的電容器中選擇電容器之控制信號。具體而言，其係將控制信號發送至開關電路1401，而從電容器電路1401之電容器中選擇欲連接傳輸線1210之電容器，及將各對應所選擇的電容器之開關電路1402的開關開啟。
開關電路1402之開關在此可如上所述由電開關組成。
圖9為略示地描述依照本發明概念之另一個具體實施例的圖7中可變電容器之電路圖。
參考圖9，開關電路1402之開關係由PIN二極體組成。
圖10為略示地描述依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
參考圖10，電漿阻抗匹配裝置係包括2個可變電容器1400a及1400b。可變電容器1400a係包括N組可變電容器組1400a-1至1400a-n，且可變電容器1400b係包括M組可變電容器組1400b-1至1400b-m。M在此係與N相同或不同。可變電容器1400a及1400b係對傳輸線1210並聯。
以下，參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置。該依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置可類似依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置，且可專注在差異上。
在執行上述操作S110至S130後決定可變電容器1400之操作的情形，可變電容器組1400-1至1400-n內之電容器中欲連接傳輸線1210的電容器係依照電容調整值而選擇。控制器1320係將數位控制信號發送至對應所選擇的電容器之開關而開啟。連接該開啟開關之電容器可依照電容組合而滿足電漿匹配用電容調整值。
具體而言，在選擇可變電容器組1400-1至1400-n內之電容器時，在電容調整值為10n-1 數值之電容的情形，可變電容器組1400-1至1400-n之操作係設定成對應電容調整值之1數值的電容係由第一可變電容器組1400-1調整，對應電容調整值之10數值的電容係由第二可變電容器組1400-2調整，對應電容調整值之102 數值的電容係由第三可變電容器組1400-3調整，及對應電容調整值之10n-1 數值的電容係 由第n可變電容器組1400-n調整。
如上所述，在加工室1100之電漿阻抗與RF電源1200之阻抗不匹配的情形，電漿阻抗係使用電漿阻抗匹配裝置1300之可變電容器1400而匹配。
以下參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置。該依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置可類似依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置，且可專注在差異上。
圖11為略示地描述依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
參考圖11，依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置1300進一步包括機械式可變電容器1450。
機械式可變電容器1450及可變電容器1400係並聯。機械式可變電容器1450及可變電容器1400係對將RF電力傳輸至加工室之傳輸線1210並聯。然而機械式可變電容器1450及可變電容器1400亦可串聯。
機械式可變電容器1450係包括電容器1451與機械式驅動元件1452。
電容器1451之電容係藉機械式驅動元件1452調整。機械式驅動元件1452可由具有步進馬達及齒輪台之機械式驅動元件組成。馬達係依照所輸入的控制信號而驅動轉動，被馬達轉動之齒輪台則調整電容器1451的間隔。
機械式可變電容器1450及可變電容器1400可以主從方式操作。可變電容器1400係依附機械式可變電容器1450而操作。機械式可變電容器1450係依照調整RF電源1200 之阻抗所需的電容調整值，經由機械式驅動元件自動地調整電容，然後藉可變電容器1450精密地控制剩餘之電容。未以機械式可變電容器1450經由機械式驅動元件1452控制而精密地調整之電容，可藉由組合連接依照電信號所開啟的開關之電容器之電容而精密地調整。
此外，在RF電源1200之電力在大範圍內變動時係使用機械式可變電容器1450，及在RF電源1200之電力在小範圍內變動時係使用可變電容器1400。例如在加工氣體狀態大幅變動之起初程序係使用機械式可變電容器1450，然後以可變電容器1400進行精密調整。
在具體實施例中，控制器1320係依照電容調整值而發送機械式可變電容器1450之機械式驅動元件1452的驅動控制信號，及輸出可變電容器1400之開關電路1402的開/關控制信號。
以下參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置。該依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置可類似依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置，且可專注在差異上。
圖12至14為說明圖11中電漿阻抗匹配裝置之操作的流程圖。
參考圖12，操作S2100及S2200可類似圖6所述的操作S110及S120而進行。如果依照以上操作S2100及S2200而決定電容調整值，則在操作S2300中，控制器1320決定機械式可變電容器1450及可變電容器1400之操作。如果需要操作機械式可變電容器1450，則該方法進行操作 S2310，其中控制器1320係依照電容調整值而將操作控制信號發送至機械式驅動元件1452。如果需要操作可變電容器1400，則該方法進行操作S2320，其中控制器1320係依照電容調整值而將操作控制信號發送至開關電路1402之開關。
在此，在不需要操作機械式可變電容器1450及可變電容器1400之情形，則可省略上述操作。
參考圖13，在可變電容器1400係由複數電容器所組成的情形，則決定操作可變電容器1400，且該方法進行操作S2330，其中係從電容器電路1401之電容器中選擇欲連接傳輸線的電容器。在操作S2340中，控制器1320係將操作控制信號輸出至對應所選擇的電容器之開關。因而可變電容器1400係經由連接開啟開關之所選擇的電容器之電容組合而滿足電容調整值。
如上所述，機械式可變電容器1450及可變電容器1400可以主從方式控制。
參考圖14，在操作S2400中，控制器1320決定是否操作機械式可變電容器1450。如果需要操作機械式可變電容器1450，則該方法進行操作S2500，其中係藉機械式可變電容器1450調整電容。然後該方法進行操作S2600。如果不需要操作機械式可變電容器1450，則該方法進行操作S2600。在操作S2600中，控制器1320係依照由機械式可變電容器1450所調整的電容而決定是否操作可變電容器1400。如果需要操作可變電容器1400，則該方法進行操作S2700，其中係以可變電容器1400依照電容調整值而精密地調整藉機械式可變電容器1450大略地調整之電容。如此 滿足阻抗匹配所需的電容調整值。
如上所述，如果加工室1100之電漿阻抗與RF電源1200之阻抗不匹配，則電漿阻抗係使用電漿阻抗匹配裝置1300之機械式可變電容器1450及可變電容器1400而匹配。
以下參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之另一個具體實施例的基板處理設備。該依照本發明概念之另一個具體實施例的基板處理設備可類似依照本發明概念之一個具體實施例的基板處理設備，且可專注在差異上。
圖15為略示地描述依照本發明概念之另一個具體實施例的基板處理設備之方塊圖。
參考圖15，依照本發明概念之另一個具體實施例，基板處理設備1000之RF傳輸線1210係包括第一傳輸線1220及第二傳輸線1230。基板處理設備1000進一步包括提供於第一傳輸線1220之第一傳輸開關1225、及提供於第二傳輸線1230之第二傳輸開關1235。
第一傳輸線1220係連接可變電容器1400及加工室1100。第一傳輸開關1225係提供於第一傳輸線1220。第一傳輸開關1225係選擇性地將RF電力經由開關操作而供應至加工室1100。第一傳輸開關1225可由PIN二極體組成。
第二傳輸線1230係從第一傳輸線1220分出且連接第一傳輸線1220與接地線之間。第二傳輸開關1235係提供於第二傳輸線1230。第二傳輸開關1235係將電力經由開關操作而排放至接地線。第二傳輸開關1235可由PIN二極體組成。
第二傳輸線1230可在將電力轉移至第一傳輸開關1225之前從第一傳輸線1220分出。即第一傳輸開關1225係位 於第一傳輸線1220與第二傳輸線1230之間的連接點(分出點)之後。
控制器1320係依照RF電源1200之脈衝模式而將開/關信號輸出至第一及第二傳輸開關1225及1235。
在RF電源1200之脈衝模式為開啟狀態的情形，控制器1320係將開啟信號輸出至第一傳輸開關1225，且將關閉信號輸出至第二傳輸開關1235。在RF電源1200之脈衝模式為關閉狀態的情形，控制器1320係將關閉信號輸出至第一傳輸開關1225，且將開啟信號輸出至第二傳輸開關1235。
以下參考附圖而更完整地說明依照本發明概念之另一個具體實施例的基板處理設備之操作。該依照本發明概念之另一個具體實施例的基板處理設備之操作可類似依照本發明概念之具體實施例的基板處理設備之操作，且可專注在差異上。
RF電源1200係將RF電力以脈衝模式供應至傳輸線1210。控制器1320係依照RF電源1200之脈衝模式而控制第一及第二傳輸開關1225及1235。第一及第二傳輸開關1225及1235之開關控制信號可為互補。
在RF電源1200之脈衝模式為開啟狀態的情形，控制器1320係將開啟信號輸出至第一傳輸開關1225，且將關閉信號輸出至第二傳輸開關1235。因此將來自RF電源1200之RF電力經由可變電容器1400及第一傳輸線1220而供應至加工室1100之電極1110。此時藉電能量將輸入加工室1100中之氣體轉化成電漿狀態。加工室1100係使用該電漿實行基板處理程序。
在脈衝模式為開啟狀態的情形，阻抗匹配係藉電漿阻 抗匹配裝置1300完成。其可類似依照本發明概念之其他具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之操作而實行。
圖16為描述以脈衝模式供應RF電力的電漿狀態變動之圖。
參考圖16，在從RF電源1200以脈衝模式供應RF電力時，電漿阻抗匹配裝置1300係依照所供應的RF電力脈衝調整阻抗，而將電漿阻抗最適化。
在RF電源1200之脈衝模式為開啟狀態的情形，控制器1320係將開啟信號輸出至第一傳輸開關1225，且將關閉信號輸出至第二傳輸開關1235。因此將在可變電容器1400所剩餘的電力(未從RF電源1200供應RF電力)經由第二傳輸線1230而排放至接地線。因此雖然未從RF電源1200供應RF電力，但可防止由於在可變電容器1400所剩餘的電力而將電力供應至加工室1100之電極1110。
本發明概念之具體實施例可更快速地及正確地調整電容。此外，其可因有效地實行電漿阻抗匹配而將反射電力最小化。又將RF電力有效地供應至加工室之電極。亦可依照RF電源之脈衝模式而有效地控制供應至加工室之RF電力。其因將反射電力最小化而將基板處理程序所造成的失敗最小化。
以上所揭示的標的係視為例證性而非限制性，且所附申請專利範圍係意圖涵蓋所有此種修改、強化、及其他具體實施例，其均在真正精神及範圍內。因此在法律所許可的最大程度內，該範圍係由以下申請專利範圍及其等致物之最廣義可行解讀所決定，且不應受以上詳細說明所約束及限制。
1000‧‧‧基板處理設備
1100‧‧‧加工室
1110‧‧‧電極
1200‧‧‧RF電源
1210‧‧‧傳輸線
1220‧‧‧第一傳輸線
1225‧‧‧第一傳輸開關
1230‧‧‧第二傳輸線
1235‧‧‧第二傳輸開關
1300‧‧‧電漿阻抗匹配裝置
1310‧‧‧阻抗匹配單元
1320‧‧‧控制器
1330‧‧‧阻抗測量單元
1340‧‧‧反射電力測量單元
1350‧‧‧電感器
1400‧‧‧可變電容器
1400a‧‧‧可變電容器
1400b‧‧‧可變電容器
1401‧‧‧電容器電路
1402‧‧‧開關電路
1450‧‧‧機械式可變電容器
1451‧‧‧電容器
1452‧‧‧機械式驅動元件
以上及其他之目的及特點由以上說明參考附圖而顯而易知，其中在各圖中類似之參考號碼係指類似之部分，除非另行指示，及其中圖1為依照本發明概念之一個具體實施例的基板處理設備之方塊圖。
圖2及3為依照本發明概念之其他具體實施例的基板處理設備之方塊圖。
圖4為依照本發明概念之一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
圖5為依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
圖6為說明圖4中電漿阻抗匹配裝置之操作的流程圖。
圖7為略示地描述依照本發明概念之另一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
圖8為略示地描述依照本發明概念之一個具體實施例的圖7中可變電容器之電路圖。
圖9為略示地描述依照本發明概念之另一個具體實施例的圖7中可變電容器之電路圖。
圖10為略示地描述依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
圖11為略示地描述依照本發明概念之又一個具體實施例的電漿阻抗匹配裝置之方塊圖。
圖12至14為說明圖11中電漿阻抗匹配裝置之操作的流程圖。
圖15為略示地描述依照本發明概念之另一個具體實施 例的基板處理設備之方塊圖。
圖16為描述以脈衝模式供應RF電力的電漿狀態變動之圖。
1000‧‧‧基板處理設備
1100‧‧‧加工室
1110‧‧‧電極
1200‧‧‧RF電源
1210‧‧‧傳輸線
1300‧‧‧電漿阻抗匹配裝置
1310‧‧‧阻抗匹配單元
1320‧‧‧控制器
1330‧‧‧阻抗測量單元
1340‧‧‧反射電力測量單元
1350‧‧‧電感器

Claims (9)

  1. 一種基板處理設備，其係包含加工室；配置成從供應至該加工室中的氣體產生電漿之電極；配置成輸出RF電力之RF電源；配置成將RF電力從該RF電源傳輸至該電極之傳輸線；連接該傳輸線且配置成匹配電漿阻抗之阻抗匹配單元；及配置成將控制信號輸出至該阻抗匹配單元之控制器，其中該阻抗匹配單元係包含具有複數電容器、及對應該複數電容器的複數開關之可變電容器，該複數開關係依照控制信號而切換開/關，因而調整該可變電容器之電容；其中該RF電源係以脈衝模式供應電力；其中該傳輸線係包含連接該可變電容器與該加工室之第一傳輸線；及從第一傳輸線分出至接地線之第二傳輸線；其中該基板處理設備進一步包含提供於第一傳輸線之第一傳輸開關；及提供於第二傳輸線之第二傳輸開關；其中該控制器係依照該RF電源之脈衝模式而將開/關信號輸出至第一傳輸開關與第二傳輸開關；及其中第一傳輸開關位於第一傳輸線與第二傳輸線之間的連接點之後。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中該複數電容器係分成N組(N為大於1之整數)，且各組所調整的電容範圍不同。
  3. 如申請專利範圍第2項之基板處理設備，其中各組係包括複數電容器。
  4. 如申請專利範圍第3項之基板處理設備，其中該組係並聯。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板處理設備，其中各組中之複數電容器係並聯。
  6. 如申請專利範圍第5項之基板處理設備，其中同組中之電容器係具有相同的電容。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理設備，其中各組係包括9個電容器。
  8. 如申請專利範圍第7項之基板處理設備，其中N組之電容比例為100 ：101 ：102 ：103 ...：10n-1 。
  9. 如申請專利範圍第1項之基板處理設備，其中該RF電源係以脈衝模式供應RF電力。
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