專利名稱：基板處理設(shè)備以及阻抗匹配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文中公開的本發(fā)明涉及基板處理設(shè)備以及阻抗匹配方法，并且更特別地，涉及用于在等離子體處理期間進(jìn)行阻抗匹配的基板處理設(shè)備以及阻抗匹配方法。
背景技術(shù)：
由于在等離子體處理期間使用高頻功率來使用等離子體處理基板，所以阻抗匹配是至關(guān)重要的。阻抗匹配是:等同地控制在功率的發(fā)送終端和接收終端處的阻抗，以便有效地傳送功率。等離子體處理需要在提供高頻功率的功率源與接收高頻功率的室之間的阻抗匹配，以產(chǎn)生和保持等離子體。由于等離子體的阻抗基于不同變量(例如源氣體的類型、溫度和壓力)而確定，所以在處理期間室的阻抗持續(xù)變化。因此，在等離子體處理期間阻抗匹配通過具有電容器和電感器的匹配電路而對(duì)室的變化阻抗進(jìn)行補(bǔ)償。然而，由于當(dāng)通過對(duì)電容量或電感量進(jìn)行調(diào)整而補(bǔ)償阻抗時(shí)存在響應(yīng)速度的限制，所以在阻抗匹配期間發(fā)生了時(shí)間延遲。特別地，當(dāng)在初始處理期間產(chǎn)生等離子體而使室的阻抗劇烈變化時(shí)，由于對(duì)室阻抗的非足夠快響應(yīng)產(chǎn)生了反射波，因而出現(xiàn)了室中的等離子體的密度偏離和電弧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種執(zhí)行快速阻抗匹配的基板處理設(shè)備以及基板處理方法。本發(fā)明還提供一種在寬頻帶中的高頻功率上執(zhí)行阻抗匹配的基板處理設(shè)備以及基板處理方法。本發(fā)明實(shí)施例提供了基板處理設(shè)備，包括:高頻功率源，其用于產(chǎn)生高頻功率；處理室，其通過使用高頻功率來執(zhí)行等離子體處理；匹配電路，其用于對(duì)處理室的變化阻抗進(jìn)行補(bǔ)償；以及變壓器，其被設(shè)置在處理室和匹配電路之間，以減少處理室的阻抗。在一些實(shí)施例中，變壓器可以是Ruthroff變壓器。在其它實(shí)施例中，Ruthroff變壓器可以是1: 4不平衡-不平衡(unbalanced-to-unbalanced)變壓器。在仍其它實(shí)施例中，該設(shè)備還可以包括:阻抗測(cè)量單元，其用于測(cè)量處理室的阻抗；反射功率測(cè)量單元，其用于測(cè)量反射功率；以及控制器，其基于阻抗測(cè)量單元和反射功率測(cè)量單元的測(cè)量值來控制匹配電路。在甚至其它實(shí)施例中，匹配電路可以包括彼此平行設(shè)置的多個(gè)電容器和分別連接到該多個(gè)電容器的多個(gè)開關(guān)；并且控制器基于測(cè)量值來產(chǎn)生控制信號(hào)；并且匹配電路響應(yīng)于該控制信號(hào)來斷開/閉合多個(gè)開關(guān)。在另外其它實(shí)施例中，匹配電路可以是倒L型電路。在另外實(shí)施例中，處理室可以包括:殼體，其提供執(zhí)行等離子體處理的空間；以及等離子體生成器，其通過使用高頻功率而向殼體提供等離子體。
在仍另外實(shí)施例中，等離子體生成器可以是電容耦合等離子體(CCP)生成器，其包括在殼體中彼此間隔開的多個(gè)電極。在甚至另外實(shí)施例中，高頻功率、匹配電路、和變壓器可以是多個(gè)；高頻功率源可以產(chǎn)生不同頻率的高頻功率；可以將該不同頻率施加到該多個(gè)電極；并且匹配電路和變壓器可以與高頻功率所施加到的每個(gè)電極相連。在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，在通過使用高頻功率來執(zhí)行等離子體處理的基板處理設(shè)備中的阻抗匹配方法可以包括:在等離子體處理期間通過變壓器來減小處理室的變化阻抗，其中變壓器被設(shè)置在匹配電路和處理室之間；并且通過匹配電路來對(duì)減小的阻抗進(jìn)行補(bǔ)償，以執(zhí)行阻抗匹配。在一些實(shí)施例中，變壓器可以是1: 4變壓器；并且匹配電路可以對(duì)變?yōu)?/4的處理室阻抗進(jìn)行補(bǔ)償，以執(zhí)行阻抗匹配。


結(jié)合附圖來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖被納入本說明書中并構(gòu)成其一部分。附圖示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，并連同說明書一起用以解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:圖1是基板處理設(shè)備的視圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的基板處理設(shè)備的圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖2的匹配電路的電路圖；圖4是示出根據(jù)另一實(shí)施例的圖2的匹配電路的電路圖；圖5是示出根據(jù)又一實(shí)施例的圖2的匹配電路的電路圖；圖6是示出根據(jù)實(shí)施例的圖2的變壓器的電路圖；圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的圖6的變壓器的俯視圖；圖8是當(dāng)連接多個(gè)圖6的變壓器時(shí)的視圖；圖9是示出通過圖6的變壓器的電流變化的圖示；圖10是示出通過圖6的變壓器的電壓變化的圖示；圖11是示出通過圖6的變壓器的阻抗變化的圖示；圖12至圖14是示出圖1的基板處理設(shè)備的變型的圖；并且圖15是示出圖14的基板處理設(shè)備中的阻抗匹配的圖示。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖來更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)被解釋為受限于本文所闡述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以使得本公開是徹底和完整的，并且將本發(fā)明的范圍充分傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明的基板處理設(shè)備100?；逄幚碓O(shè)備100執(zhí)行處理。等離子體處理可以包括等離子體沉積處理、等離子體蝕刻處理、等離子灰化處理、以及等離子體清潔處理。在例如等離子體處理期間，高頻功率被施加到源氣體以產(chǎn)生等離子體。當(dāng)然，除了上面示例之外，基板處理設(shè)備100還可以執(zhí)行各種等離子體處理。
此外，本文中的基板包括平板顯示器(FPD)和還用于制造在薄膜上具有電路圖案的產(chǎn)品的所有基板。圖1是基板處理設(shè)備100的視圖。參照?qǐng)D1，基板處理設(shè)備100包括:處理室1000、高頻功率源2000、阻抗匹配裝置3000、以及傳輸線110。處理室1000通過使用高頻功率來執(zhí)行等離子體處理。高頻功率源2000產(chǎn)生高頻功率并且傳輸線110將高頻功率源2000與處理室1000相連，并將高頻功率發(fā)送到處理室1000。阻抗匹配裝置3000與在高頻功率源2000和處理室1000之間的阻抗匹配。在下文中，將描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基板處理設(shè)備100。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的圖1的基板處理設(shè)備100的圖。處理室1000包括殼體1100和等離子體生成器1200。殼體1100提供了執(zhí)行等離子體處理的空間。等離子體生成器1200向殼體1100提供等離子體。等離子體生成器1200將高頻功率施加到源氣體以產(chǎn)生等離子體。電容耦合等離子體生成器(CCPG) 1200a可以用作等離子體生成器1200。CCPG 1200a可以包括在殼體1100中的多個(gè)電極。例如，CCPG 1200a可以包括:第一電極1210和第二電極1220。第一電極1210被設(shè)置在殼體1100頂部?jī)?nèi)側(cè)，而第二電極1220被設(shè)置在殼體1100底部?jī)?nèi)側(cè)。第一電極1210和第二電極1220在豎直方向彼此平行地設(shè)置。高頻功率通過傳輸線110而被施加到第一電極1210和第二電極1220中的一個(gè)，并且另一個(gè)接地。一旦施加了高頻功率，就在第一電極1210和第二電極1220之間形成電容性電場(chǎng)。在第一電極1210和第二電極1220之間的源氣體通過從該電容性電場(chǎng)接收電能而被電離，并成為等離子體狀態(tài)。此外，這樣的源氣體可以從外部的氣體供給源(未示出)流至殼體1100。高頻功率源2000產(chǎn)生高頻功率。此處，高頻功率源2000可以以脈沖模式產(chǎn)生高頻功率。高頻功率源2000可以產(chǎn)生特定頻率的高頻功率。例如，高頻功率源2000可以產(chǎn)生2Mhz、13.56Mhz、或IOOMhz頻率的功率。當(dāng)然，除了上述頻率之外，高頻功率源2000也可以產(chǎn)生另外頻率的高頻功率。傳輸線110將高頻功率從高頻功率源2000發(fā)送到處理室1000。當(dāng)高頻功率以這種方式通過傳輸線110發(fā)送時(shí)，如果在其功率的發(fā)送終端和接收終端處的阻抗失配，則出現(xiàn)反射波，從而造成反射功率。在高頻功率的情況中，在傳輸處理期間延遲功率出現(xiàn)在非消耗性的電路(例如電容或電容器或電感器)中，使得反射波由于相位差而出現(xiàn)。一旦這樣的反射波出現(xiàn)，就會(huì)使功率傳輸效率下降。此外，從高頻功率源2000到處理室1000的功率變得不規(guī)則，使其變得難于產(chǎn)生等離子體或保持均勻的密度。此夕卜，當(dāng)反射波在處理室1000中積累時(shí)，發(fā)生電弧放電，這可能直接損壞基板S。阻抗匹配裝置300可以執(zhí)行阻抗匹配。一旦匹配了阻抗，就不會(huì)出現(xiàn)反射波，并且功率被高效地發(fā)送。阻抗匹配裝置3000可以包括匹配電路3100、變壓器3200、控制器3300、阻抗測(cè)量單元3400、以及反射功率測(cè)量單元3500。匹配電路3100將處理室1000處的阻抗與高頻功率源2000處的阻抗進(jìn)行匹配。匹配電路3100包括電路器件例如電容器或電感器。匹配電路3100的電路器件中的全部或一些可以是可變電路器件。圖3是示出圖2的匹配電路3100的電路圖。根據(jù)實(shí)施例，匹配電路3100可以包括可變電容器3110和電感器3120。參照?qǐng)D3，在傳輸線路110上，電感器3120可以串聯(lián)連接，并且可變電容器3110可以并聯(lián)連接。匹配電路3100調(diào)整可變電容器3110的電容，以用于阻抗匹配?？勺冸娙萜?110可以包括多個(gè)電容器3111和多個(gè)開關(guān)3112。該多個(gè)電容器3111可以彼此并聯(lián)連接。該多個(gè)開關(guān)3112分別連接到該多個(gè)電容器3111，并且可以響應(yīng)于控制器3300(將在后面描述)的控制而閉合或斷開。開關(guān)3112可以響應(yīng)于來自控制器3300的控制信號(hào)而調(diào)整電容器的短路和高頻傳輸線110。多個(gè)電容器連接到調(diào)整其短路的開關(guān)3112。例如，控制器3300發(fā)送對(duì)開關(guān)3112的短路進(jìn)行控制的控制信號(hào)，并且開關(guān)3112根據(jù)該控制信號(hào)而調(diào)整每個(gè)電容器的短路。可以將數(shù)字開關(guān)用作開關(guān)3112。例如，開關(guān)3112可以包括RF繼電器、PIN 二極管、以及金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)。這種數(shù)字開關(guān)響應(yīng)于0N/0FF信號(hào)而斷開/閉合相應(yīng)的電容器3110，以使其可以以比機(jī)械驅(qū)動(dòng)的開關(guān)更快的響應(yīng)速度來補(bǔ)償阻抗。因此，改善了阻抗匹配的響應(yīng)速度，減小了延遲時(shí)間，并且去除了反射波。這種可變電容器3110的電容可以根據(jù)開關(guān)3112的狀態(tài)組合而被確定。即，在并聯(lián)連接的電容器3111當(dāng)中，可以根據(jù)其開關(guān)3112閉合的電容器3111的電容總和來確定可變電容器3110的電容。此處，多個(gè)電容器3111可以具有相同的電容。此外，該多個(gè)電容器3111可以以其電容比為1: 2: 3...: η來設(shè)置。此外，該多個(gè)電容器3111可以以其電容比為1: 21: 22...: 2η 來設(shè)置。由于可變電容器3110的總電容是所連接的電容器3111的總和，所以當(dāng)電容器3111具有根據(jù)上述值的電容時(shí)，容易控制可變電容器3110的電容，并適用于寬范圍。然而，盡管上面描述了包括一個(gè)可變電容器3110和電感器3120的匹配電路3100，但是構(gòu)成匹配電路3100的電路器件的類型、數(shù)量以及連接關(guān)系可以與上述不同。圖4是示出根據(jù)另一實(shí)施例的圖2的匹配電路3100的電路圖。圖5是示出根據(jù)又一實(shí)施例的圖2的匹配電路3100的電路圖。參照?qǐng)D4，匹配電路3100可以以L型電路實(shí)現(xiàn)，該L型電路包括:并聯(lián)連接到傳輸線Iio的可變電容器3110a ;以及串聯(lián)連接到傳輸線110的電容器3110b和電感器3120。此外，參照?qǐng)D5，匹配電路3100可以實(shí)現(xiàn)為Π型，其包括:串聯(lián)連接到傳輸線110的電感器3120 ;以及并聯(lián)連接到傳輸線110的可變電容器3110a和電容器3110b。當(dāng)然，如果必要的話，匹配電路3100可以實(shí)現(xiàn)為倒L型電路、不同種類的典型電路、以及適當(dāng)修改的電路。在傳輸線110上安裝變壓器3200，以便在輸入側(cè)和輸出側(cè)處變換阻抗。圖6是示出根據(jù)實(shí)施例的圖2的變壓器3200的電路圖。圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的圖6的變壓器3200的俯視圖。參照?qǐng)D6，Ruthroff變壓器可以被用作變壓器3200。Ruthroff變壓器針對(duì)寬帶寬而執(zhí)行阻抗變換，并且具有優(yōu)異的傳輸效率。圖6和圖7示出1: 4不平衡-不平衡Ruthroff變壓器。如圖7所示,可以通bootstrap原理將絞合線纏繞在環(huán)形磁心上來制造I: 4的Ruthroff變壓器。此時(shí)，如果第一線圈LI和第二線圈L2具有相同的值，則在輸出側(cè)處的阻抗與在輸入側(cè)處的阻抗的變換比變?yōu)?:4。如果在這樣的Ruthroff變壓器中纏繞在磁心上的絞合線的數(shù)量增加，則阻抗的變換比改變。在三條絞合線的情況中，I: 2.25不平衡-不平衡變壓器工作。在四條絞合線的情況中，提供了 1: 1.78的變換比。此外，當(dāng)RuthiOff變壓器串聯(lián)連接時(shí)，可以提供更大的變換比。圖8是當(dāng)多個(gè)圖6的變壓器3200連接時(shí)的視圖。參照?qǐng)D8，當(dāng)兩個(gè)1: 4不平衡-不平衡變壓器串聯(lián)連接時(shí)，初級(jí)輸出側(cè)相對(duì)于輸入側(cè)具有1: 4的變換比，并且最終輸出側(cè)與初級(jí)輸出側(cè)的變換比又為1: 4。因此，最終輸出側(cè)與輸入側(cè)的阻抗變換比變?yōu)?: 16。在基板處理設(shè)備100中，傳輸線110從高頻功率源2000連接到處理室1000，并且在其之間可以連接匹配電路3100和變壓器2300。也就是說，傳輸線110可以依次連接高頻功率源2000、匹配電路3100、變壓器3200、和處理室1000。因此，基于變壓器3200，高頻功率源2000和匹配電路3100被設(shè)置在變壓器3200的輸入側(cè)，而處理室1000被設(shè)置在輸出側(cè)。因此，變壓器3200可以減少處理室1000處的阻抗。大體上，高頻功率源2000具有固定阻抗(例如約50歐姆)，但是在等離子體處理期間處理室1000具有至少幾歐姆至至多300歐姆的阻抗。當(dāng)處理室1000的阻抗通過變壓器3200被傳遞到輸入側(cè)時(shí)，在1: 4不平衡-不平衡變壓器的情況中減小了約70歐姆。因此，即使當(dāng)處理室1000的阻抗在與輸入側(cè)相連的匹配電路3100中顯著改變了幾百歐姆時(shí)，也可以通過依據(jù)變換比與其被減小的一樣多的調(diào)整阻抗來匹配處理室1000與高頻功率源2000之間的阻抗。特別地，當(dāng)功率以脈沖模式被供應(yīng)至處理室1000、并且在等離子體處理的開始處由高速脈沖產(chǎn)生等離子體時(shí)，阻抗劇烈變化。此時(shí)，匹配電路3100對(duì)由變壓器3200減小的變化阻抗進(jìn)行補(bǔ)償以匹配阻抗。因此，可以改善阻抗匹配的速度。圖9是示出通過圖6的變壓器3200的電流變化的圖示。圖10是示出通過圖6的變壓器3200的電壓變化的圖示。圖11是示出通過圖6的變壓器3200的阻抗變化的圖示。參照?qǐng)D9和圖10，在1: 4不平衡-不平衡Ruthroff變壓器和2Mhz頻率的高頻功率的情況中，相比于處理室1000側(cè)，在高頻功率源2000側(cè)處的電流和電壓的值增加了 2倍，并且阻抗減小至1/4。然而，變壓器3200不限于上面示例，并且Ruthrof變壓器可以使用執(zhí)行其相同或相似功能的變壓器來替換?？刂破?300基于阻抗測(cè)量單元3400和反射功率測(cè)量單元3500的測(cè)量值來產(chǎn)生用于阻抗補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)，并且將該控制信號(hào)發(fā)送到匹配電路3100以對(duì)其進(jìn)行控制。此處，阻抗測(cè)量單元3400對(duì)處理室1000的阻抗進(jìn)行測(cè)量，并且將測(cè)量值發(fā)送到控制器3300。此外，反射功率測(cè)量單元3500測(cè)量由于反射波而造成的反射功率，并且將該測(cè)量值發(fā)送到控制器3300。例如，控制信號(hào)用來接通/斷開匹配電路3100中的多個(gè)開關(guān)3120。當(dāng)在匹配電路3100中響應(yīng)于控制信號(hào)而使開關(guān)3120閉合或斷開時(shí)，其電容可以被調(diào)整。
這樣的控制器3300可以通過使用硬件、軟件或其結(jié)合來實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)或與其類似的裝置。在硬件方面，控制器3300可以實(shí)現(xiàn)為專用集成電路(ASIC)、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、數(shù)字信號(hào)處理設(shè)備(DSro)、可編程邏輯器件(PLD)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、處理器、微控制器、微處理器、或執(zhí)行與上述類似的控制功能的電子設(shè)備。另外，在軟件方面，控制器3300可以實(shí)現(xiàn)為以至少一種程序語(yǔ)言編寫的軟件應(yīng)用或軟件代碼。此外，軟件以從外部設(shè)備(例如軟件服務(wù)器)發(fā)送到上述硬件構(gòu)造中來安裝?；诎?單一頻率的高頻功率施加到的)CCPG 1200a的處理室1000而描述了基板處理設(shè)備100，但是基板處理設(shè)備100可以與上述不同。圖12至圖14是示出圖1的基板處理設(shè)備100的變型的圖。參照?qǐng)D12，作為CCPG 1200a的替代，可以在基板處理設(shè)備100中的處理室1000中使用電感耦合等離子體生成器(ICPG) 1200b。ICPG 1200b被安裝在源氣體流入處理室1000的部位周圍以形成感應(yīng)電場(chǎng)。因此，流入的處理室1000中的源氣體由感應(yīng)電場(chǎng)電離并成為等離子體狀態(tài)。另外，在基板處理設(shè)備100中的處理室1000可以通過同時(shí)使用不同頻率的高頻功率來執(zhí)行等離子體處理。在等離子體蝕刻處理的情況中，當(dāng)使用多個(gè)不同高頻功率來執(zhí)行等離子體處理時(shí)，與使用單一頻率的高頻功率的情況相比較，可以獲得更優(yōu)異的效果。參照?qǐng)D13，基板處理設(shè)備100中的CCPG 1200a的兩個(gè)電極1210a和1210b可以分別連接到產(chǎn)生不同頻率的高頻功率的兩個(gè)高頻功率源2000a和2000b。因此，不同的高頻功率被施加到第一電極1210a和第二電極1210b，以使得通過同時(shí)使用兩個(gè)不同頻率的高頻功率來執(zhí)行等離子體處理。參照?qǐng)D14，可以在基板處理設(shè)備100中使用三個(gè)不同頻率。例如，第一電極1210a被設(shè)置在殼體1100的頂部，而第二電極1210b和第三電極1210c被設(shè)置在下面并與第一電極1210a間隔開。此時(shí)，用于產(chǎn)生不同的第一高頻功率、第二高頻功率、和第三高頻功率的高頻功率源2000a、2000b、和2000c分別連接到電極1210a、1210b和1210c。因此，通過同時(shí)使用三個(gè)高頻功率來在處理室1000中執(zhí)行等離子體處理。例如，第一高頻功率、第二高頻功率、和第三高頻功率可以分別是2Mhz、13.6Mhz和lOOMhz。此外，在某些情況中，第二電極1210b和第三電極1210c可以一體設(shè)置。當(dāng)像上面那樣同時(shí)使用寬帶寬的頻率時(shí)，由于不同的帶寬而難于預(yù)測(cè)阻抗的變化并難于匹配阻抗。然而，RuthiOfT變壓器針對(duì)寬帶寬而變換阻抗，并因而被有效地使用。圖15是示出圖14的基板處理設(shè)備100的阻抗匹配的圖示。參照?qǐng)D15，當(dāng)使用1: 4不平衡-不平衡Ruthroff變壓器時(shí)，針對(duì)三個(gè)帶寬2Mhz、
13.6Mhz、和lOOMhz，在高頻功率源2000側(cè)處將阻抗匹配為50歐姆的固定阻抗。在下文中將描述使用根據(jù)本發(fā)明的基板處理設(shè)備100的阻抗匹配方法。然而，可以通過使用與上述基板處理設(shè)備100等同或類似的其它設(shè)備來執(zhí)行阻抗匹配方法。此外，這樣的阻抗匹配方法可以通過用于執(zhí)行該方法的代碼或程序的形式來存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀的記錄介質(zhì)中。關(guān)于阻抗匹配方法，首先源氣體從氣體供給源(未示出)流到處理室1000中。一旦源氣體流動(dòng)，高頻功率源2000就產(chǎn)生高頻功率，并將所生成的高頻功率通過傳輸線110發(fā)送到等離子體生成器1200。等離子體生成器1200通過使用高頻功率來電離源氣體而生成等離子體。一旦產(chǎn)生了等離子體，處理室1000就通過使用等離子體來處理基板。因此，當(dāng)產(chǎn)生等離子體并且處理基板時(shí)，各種處理?xiàng)l件(例如來自基板的異物、等離子體的密度、源氣體的類型、以及處理室1000的內(nèi)部溫度和內(nèi)部壓力)改變等離子體阻抗或處理室1000的阻抗。特別地，阻抗可能在以脈沖模式提供高頻功率的等離子體處理的開始處劇烈變化。阻抗測(cè)量單元3400測(cè)量處理室1000的阻抗并且將測(cè)量值施加到控制器3300。此夕卜，當(dāng)阻抗變化時(shí)可能打破阻抗匹配，并且，由于這一點(diǎn)，可能發(fā)生反射波。此時(shí)，反射功率測(cè)量單元3500測(cè)量高頻功率源2000側(cè)處的反射功率，并將測(cè)量值施加到控制器3300?？刂破?300從阻抗測(cè)量單元3400和反射功率測(cè)量單元3500獲得測(cè)量值，以產(chǎn)生控制信號(hào)，并將所生成的控制信號(hào)發(fā)送到匹配電路3100。在匹配電路3100中，響應(yīng)于控制信號(hào)而斷開或閉合多個(gè)開關(guān)3112。將可變電容器3110的電容調(diào)整到與在多個(gè)開關(guān)3112中的被閉合的開關(guān)3112相連的電容器3111的電容的總和。結(jié)果，在高頻功率源2000和處理室1000處完成阻抗匹配。然而，匹配電路3100的電路構(gòu)造不限于可變電容器3110。即使在一些不同的構(gòu)造中，也可以以類似的方式響應(yīng)于控制信號(hào)而補(bǔ)償阻抗。在這樣的阻抗匹配期間控制器3300發(fā)送數(shù)字信號(hào)，以二極管或晶體管實(shí)現(xiàn)的數(shù)字開關(guān)3112響應(yīng)于控制信號(hào)而被接通/斷開，以使得它相比于機(jī)械開關(guān)而更快的補(bǔ)償阻抗。此處，通過變壓器3200對(duì)減小的變化進(jìn)行補(bǔ)償，匹配電路3100可以在處理室1000中對(duì)實(shí)際變化的阻抗執(zhí)行阻抗匹配。變壓器3200被設(shè)置在匹配電路3100和處理室1000之間，以使其可以在匹配電路3100處減少處理室1000的阻抗。當(dāng)使用1: 4不平衡-不平衡Ruthroff變壓器時(shí)，處理室1000的阻抗降低到1/4。因此，匹配電路3100對(duì)處理室1000中的具有1/4阻抗變化大小的阻抗進(jìn)行補(bǔ)償，以執(zhí)行阻抗匹配。特別地，由于在等離子體處理的初始脈沖模式中供應(yīng)功率時(shí)處理室1000的阻抗劇烈變化，所以匹配電路3100使用數(shù)字開關(guān)，而可以出現(xiàn)最小延遲時(shí)間。然而，由于降低了其阻抗變化并且改善了匹配電路3200的響應(yīng)速度，所以可以使反射波最小化。根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)處理室的阻抗劇烈變化時(shí)，匹配電路也能通過變壓器對(duì)減小的阻抗變化進(jìn)行補(bǔ)償。因此，可以進(jìn)行快速匹配。根據(jù)本發(fā)明，由于阻抗匹配是快速的，所以減小了延遲時(shí)間并且去除了反射波以在處理室期間防止電弧放電。因此，增加了處理效率。根據(jù)本發(fā)明，由于使用了 RuthiOff變壓器，因此在具有寬帶寬的不同頻率的高頻功率上完成了阻抗匹配。以上公開的主題內(nèi)容應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的，并且所附權(quán)利要求意在覆蓋落入本發(fā)明真正精神和范圍的所有變型、改進(jìn)和其它實(shí)施例。因此，在法律所允許的最大限度下，本發(fā)明的范圍將由所附權(quán)利要求及其等同體的廣義可允許的解釋來確定，并且不應(yīng)受限于或局限于受前述細(xì)節(jié)描述。
權(quán)利要求
1.一種基板處理設(shè)備，包括: 高頻功率源，其用于產(chǎn)生高頻功率； 處理室，其用于通過使用所述高頻功率來執(zhí)行等離子體處理； 匹配電路，其用于對(duì)所述處理室的變化阻抗進(jìn)行補(bǔ)償；以及 變壓器，其被設(shè)置在所述處理室和所述匹配電路之間，以便減少所述處理室的阻抗。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述變壓器是RuthiOfT變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述RuthiOfT變壓器是1: 4不平衡-不平衡變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括: 阻抗測(cè)量單元，其用于測(cè)量所述處理室的阻抗； 反射功率測(cè)量單元，其用于測(cè)量反射功率；以及 控制器，其用于基于所述阻抗測(cè)量單元和所述反射功率測(cè)量單元的測(cè)量值來控制所述匹配電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中， 所述匹配電路包括彼此平行設(shè)置的多個(gè)電容器和分別連接到所述多個(gè)電容器的多個(gè)開關(guān); 所述控制器基于所述測(cè)量值來產(chǎn)生控制信號(hào)；并且 所述匹配電路響應(yīng)于所述控制信號(hào)來斷開/閉合所述多個(gè)開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述匹配電路是倒L型電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述處理室包括:殼體，其提供執(zhí)行所述等離子體處理的空間；以及等離子體生成器，其通過使用所述高頻功率而向所述殼體提供等離子體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述等離子體生成器是電容耦合等離子體(CCP)生成器，其包括在所述殼體中彼此間隔開的多個(gè)電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中， 所述高頻功率、所述匹配電路和所述變壓器是多個(gè)； 所述高頻功率源產(chǎn)生不同頻率的高頻功率； 所述不同頻率被施加到所述多個(gè)電極；并且 所述匹配電路和所述變壓器與所述高頻功率所施加到的每個(gè)電極相連。
10.一種在通過使用高頻功率來執(zhí)行等離子體處理的基板處理設(shè)備中的阻抗匹配方法，所述方法包括: 在所述等離子體處理期間通過變壓器來減小處理室的變化阻抗，所述變壓器被設(shè)置在匹配電路和處理室之間；并且 通過所述匹配電路來對(duì)所述減小的阻抗進(jìn)行補(bǔ)償，以執(zhí)行阻抗匹配。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中， 所述變壓器是1: 4變壓器；并且 所述匹配電路對(duì)變?yōu)?/4的所述處理室的阻抗進(jìn)行補(bǔ)償，以執(zhí)行阻抗匹配。
全文摘要
提供一種基板處理設(shè)備和阻抗匹配方法。該基板處理設(shè)備包括高頻功率源，其用于產(chǎn)生高頻功率；處理室，其用于通過使用高頻功率來執(zhí)行等離子體處理；匹配電路，其用于對(duì)處理室的變化阻抗進(jìn)行補(bǔ)償；以及變壓器，其被設(shè)置在處理室和匹配電路之間，以減少處理室的阻抗。
文檔編號(hào)H05H1/46GK103094042SQ20121042579
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者哈魯秋恩·梅利基揚(yáng), 孫德鉉, 樸源澤, 成曉星 申請(qǐng)人:細(xì)美事有限公司