CN106504968A - 用于馈给高频功率的装置及具有所述装置的衬底处理设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于馈给高频功率的装置及具有所述装置的衬底处理设备，且更具体地说，涉及一种其中匹配器与功率分配器整合的用于馈给高频功率的装置以及一种具有所述装置的衬底处理设备。用于馈给高频功率的装置包含：输入单元，高频功率从高频电源输入到输入单元中；多个输出单元，输入到输入单元中的高频功率在多个输出单元中被分配并输出；多个可变电容器，其分别连接在分配高频功率的分配点与多个输出单元之间；以及第二可变电容器，其连接在输入单元与分配点之间。本发明可以省略匹配器和功率分配器的重复元件以减少制造成本。

Description

用于馈给高频功率的装置及具有所述装置的衬底处理设备

技术领域

本发明涉及一种用于馈给高频功率的装置以及一种具有所述装置的衬底处理设备，且更具体地说，涉及一种其中匹配器与功率分配器整合的用于馈给高频功率的装置以及一种具有所述装置的衬底处理设备。

背景技术

例如等离子体增强式化学气相沉积(PECVD)装置和干式蚀刻机等设备使用射频(RF)发生器作为用于产生等离子体的电源装置。此处，为了将全部功率从RF发生器传输到等离子体发生源，使用匹配器以及RF发生器。也就是说，针对一个等离子体发生器使用RF发生器和匹配器的一个组合。如果针对处理使用多个等离子体发生器，那么必须使用多个RF发生器和匹配器。因此，装置的配置可能是复杂的，并且用于制造处理设备的成本可能增加。

为了解决上述局限性问题，已经提出其中使用功率分配器以减少RF发生器和匹配器的数目的方法。然而，使用功率分配器的典型方法可能是其中在RF发生器和匹配器的组合中额外使用功率分配器的方法。由于额定功率分配器并不具有自动匹配功能，因此需要很长的时间来固定匹配值。另一方面，由于自动功率分配器具有自动匹配功能，因此所述功率分配器是昂贵的。也就是说，由于额定功率分配器中的电容器的容量不能调整并且因此必须更换电容器以调整处理参数，因此需要很长的时间来固定匹配值。由于自动功率分配器使用多个可变电容器，因此所述功率分配器是昂贵的。

[现有技术文档]

[专利文献]

韩国专利公开案第10-2013-0047532 A号

发明内容

本发明提供一种其中省略匹配器和功率分配器的重复元件以整合匹配器与功率分配器的用于馈给高频功率的装置，以及一种衬底处理设备。

根据示例性实施例，一种用于馈给高频功率的装置包含：输入单元，高频功率从高频电源输入到所述输入单元中；多个输出单元，输入到输入单元中的高频功率在所述多个输出单元中被分配并输出；多个可变电容器，其分别连接在分配高频功率的分配点与多个输出单元之间；以及第二可变电容器，其连接在输入单元与分配点之间。

多个第一可变电容器可以分别串联连接到多个输出单元，并且第二可变电容器可以经安置以在输入单元与分配点之间的电路处分流。

用于馈给高频功率的装置可以进一步包含控制单元，所述控制单元经配置以控制多个第一可变电容器或第二可变电容器，使得至高频电源的反射功率具有预设功率值。

控制单元可以包含：功率值设定部分，其经配置以将流动到高频电源的反射功率设定为所要值；多个第一控制部分，其经配置以控制多个第一可变电容器；以及第二控制部分，其经配置以控制第二可变电容器。

控制单元可以进一步包含输出值设定部分，所述输出值设定部分经配置以将输出电压值或输出电流值设定为所要值。

控制单元可以通过多个第一控制部分中的每一个来控制多个第一可变电容器中的每一个，使得输出单元的输出电压或输出电流具有先前设定到输出值设定部分的电压值或电流值。

控制单元可以进一步包含偏移设定部分，所述偏移设定部分经配置以设定剩余的第一可变电容器相对于所述多个第一可变电容器中的至少一个第一可变电容器的电容的偏移值。

控制单元可以通过测量输入单元的电压和电流的相位来控制多个第一可变电容器或第二可变电容器。

用于馈给高频功率的装置可以进一步包含第一传感器，所述第一传感器电连接到输入单元以测量以下中的至少一个：电压、电流、电压和电流的相位、以及至高频电源的反射功率。

用于馈给高频功率的装置可以进一步包含多个第二传感器，所述多个第二传感器分别电连接到多个输出单元以测量所述多个输出单元中的每一个的输出电压或输出电流。

用于馈给高频功率的装置可以进一步包含连接在输入单元与分配点之间的第一电感器或第一电容器。

用于馈给高频功率的装置可以进一步包含连接在多个输出单元中的每一个与分配点之间的第二电感器或第二电容器。

用于馈给高频功率的装置可以进一步包含连接到第二可变电容器的第三电感器或第三电容器。

根据另一示例性实施例，一种衬底处理设备包含：根据示例性实施例所述的用于馈给高频功率的装置；高频电源，其连接到用于馈给高频功率的装置的输入单元以将高频功率输入到输入单元中；以及多个电极，其连接到用于馈给高频功率的装置的多个输出单元，以通过使用从输出单元输出的高频功率产生等离子体。

衬底处理设备可以进一步包含多个沉积源，多个电极分别被提供到所述多个沉积源，所述多个沉积源经配置以通过使用由多个电极产生的等离子体将等离子体源供给到衬底上。

用于馈给高频功率的装置可以向多个电极中的每一个馈给独立的输出电压或输出电流。

根据又一示例性实施例，一种衬底处理设备包含：高频电源，其经配置以供给高频功率；用于馈给高频功率的装置，其连接到高频电源以获得高频功率，并且包含彼此并联连接以分配从高频电源输入的高频功率的多个第一可变电容器以及连接到分配高频功率的分配点的前端的第二可变电容器；多个电极，其连接到用于馈给高频功率的装置的多个输出单元，且经配置以通过使用从输出单元输出的高频功率产生等离子体；以及多个线性沉积源，其在第一方向上彼此并联安置，并且通过使用由多个电极产生的等离子体将等离子体源供给到衬底上，分别将所述多个电极提供到所述多个线性沉积源，其中用于馈给高频功率的装置进一步包括控制单元，所述控制单元经配置以通过测量高频功率被输入到其中的输入单元中的电压、电流、以及电压和电流的相位来测量至高频电源的反射功率，且经配置以通过控制多个第一可变电容器使至高频电源的反射功率减到最小。

衬底处理设备可以进一步包含：衬底支撑单元，衬底通过所述衬底支撑单元支撑；以及驱动单元，其经配置以使衬底支撑单元在与第一方向交叉的第二方向上移动。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述可更详细地理解示例性实施例，其中：

图1是根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置的电路图。

图2是说明根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置的第一经修改实例的电路图。

图3是用于根据示例性实施例解释可变阻抗匹配的史密斯圆图。

图4A和图4B是说明根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置的第二经修改实例的电路图。

图5是解释根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置中匹配区域依据匹配系统而变化的概念图。以及

图6是根据另一示例性实施例的衬底处理设备的示意图。

附图标记说明：

10：衬底

21：分配点

31：分流点

32：分流点

100、100a、100b、100c：用于馈给高频功率的装置

110：输入单元

120、121、122、123、124：输出单元

130、131、132、133、134：第一可变电容器

140：第二可变电容器

150：第一传感器

160、161、162、163、164：第二传感器

171：第一电感器

172：第三电感器

173、173a、173b、173c、173d、174、174a、174b、174c、174d：第二电感器

200、200a、200b、200c：高频电源

300、310、320、311、312、313、314、321、322、323：沉积源

具体实施方式

下文中将参考附图详细描述具体实施例。然而，本发明可以用不同形式实施并且不应被解释为限于本文中所阐述的实施例。实际上，提供这些实施例是为了使得本发明将是透彻并且完整的，并且这些实施例将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在描述中，相同元件用相同附图标记指示。在图中，出于说明清楚起见而夸大了层和区的尺寸。类似附图标记通篇指代类似元件。

图1是根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置的电路图。

参考图1，根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置100可以包含：输入单元110，高频功率被输入到所述输入单元中；多个输出单元120，输入的高频功率通过所述多个输出单元被分配并输出；多个第一可变电容器130，其连接在分配高频功率的分配点21与多个输出单元120中的每一个输出单元之间；以及第二可变电容器140，其连接在输入单元110与分配点21之间。

输入单元110可以连接到高频电源，并且高频功率可以输入到输入单元110中。此处，高频功率可以是射频(radio frequency，RF)发生器。

输入到输入单元110中的高频功率可以在输出单元120中进行匹配并输出。输出单元120可以连接到等离子体发生器的产生等离子体的电极(未显示)。此处，可以根据等离子体发生器的数目提供多个输出单元。输入到输入单元110中的高频功率可以通过输出单元120中的每一个被分配及传输到等离子体发生器中的每一个。

第一可变电容器130可以连接在输入单元110与输出单元120之间。此处，第一可变电容器130可以串联连接到电路或在所述电路处分流且接着连接。第一可变电容器130可以串联或并联连接到输出单元120。此处，分流的电路可以接地。可以提供多个第一可变电容器130。第一可变电容器130可以分别经安置以对应于多个输出单元120。多个第一可变电容器130可以连接在分配高频功率的分配点21与多个输出单元120中的每一个输出单元之间。另外，多个第一可变电容器130可以调整输出到分别电连接到其上的输出单元121和122的输出电压或输出电流。

第二可变电容器140可以连接在输入单元110与分配点21之间。此处，第二可变电容器140可以串联连接在输入单元110与分配点21之间，或并联连接且经安置以在输入单元110与分配点21之间的电路处分流。当控制第二可变电容器140时，可以调整从输入单元110到高频电源的反射功率。

另外，多个第一可变电容器130可以分别串联连接到多个输出单元120，并且第二可变电容器140可以经安置以在输入单元110与分配点21之间的电路处分流。在这种情况下，多个第一可变电容器130可以具有一种电压，并且第二可变电容器140可以具有一种电压。因此，相对于分配点21或第二可变电容器140的分流点31可以施加相同的电压到多个第一可变电容器130和第二可变电容器140。也就是说，多个第一可变电容器130的平均电压与第二可变电容器140的电压可以相同。因此可以容易地预测在输入单元110的电压相位上的变化。为了使至高频电源的反射功率减到最小，可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140以在考虑仅输入单元110的电流(或电流相位上的变化)的情况下容易地执行阻抗匹配。

用于馈给高频功率的装置100可以进一步包含控制单元(未显示)，所述控制单元用于控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，使得至高频电源的反射功率具有预设功率值。

控制单元(未显示)可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，以执行分别连接到输出单元120的等离子体发生器的阻抗匹配。此处，控制单元可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，使得至高频电源的反射功率具有预设功率值。

控制单元(未显示)可以包含：功率值设定部分(未显示)，其用于将流动到高频电源的反射功率设定为所要值；多个第一控制部分(未显示)，其用于控制多个第一可变电容器130；以及第二控制部分(未显示)，其用于控制第二可变电容器140。

功率值设定部分(未显示)可以预先设定所要功率值(或反射功率值)，使得从输入单元110到高频电源的反射功率具有所要值。当在功率值设定部分中设定了功率值时，多个第一控制部分(未显示)和第二控制部分(未显示)可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，使得从输入单元110到高频电源的反射功率的值具有预设功率值。此处，多个第一控制部分(未显示)可以控制多个第一可变电容器130，并且第二控制部分(未显示)可以控制第二可变电容器140。

功率值可以在功率值设定部分中设定为‘0’。当从输入单元110到高频电源的反射功率具有值‘0’时，来自高频电源的所有功率可以被传输到等离子体发生器。在这种情况下，可以有效地使用高频电源。如果希望从输入单元110到高频电源的反射功率具有值‘0’，那么输入单元110中的阻抗必须具有值50+0iΩ。另外，由于在功率值设定部分中预先设定的功率值是可根据场合需要而改变的，并且难以使反射功率准确地匹配值‘0’，因此功率值可以接近‘0’，并且从输入单元110到高频电源的反射功率可以减到最小。

如上所述，控制单元可以设定至功率值设定部分的功率值以调整(或控制)多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，由此允许从输入单元110到高频电源的反射功率具有设定的功率值并且执行与等离子体发生器的自动匹配。

另外，控制单元可以进一步包含输出值设定部分(未显示)，用于设定输出单元120中的每一个的输出电压值或输出电流值。

输出值设定部分(未显示)可以预先设定所要输出值，使得输出单元120的输出电压或输出电流具有所要值。当在输出值设定部分中预先设定了所要输出值时，控制单元可以通过多个第一控制部分控制多个第一可变电容器130中的每一个，使得输出单元120的输出电压或输出电流匹配在输出值设定部分中预先设定的电压值或电流值。高频功率通过输出单元120输出且接着被传输到等离子体发生器的产生等离子体的电极。此处，可以施加电压到电极以产生等离子体。等离子体的强度与电压的强度成正比。如果输出单元120的输出电压为高，那么等离子体的强度可增加。另外，由于电压与电流成正比，因此输出单元120的输出电流增加地越多，输出单元120的输出电压就可以增加得越多。

因此，可以在输出值设定部分中设定电压值或电流值，使得输出电压或输出电流最大化。控制单元可以通过多个第一控制部分控制多个第一可变电容器130中的每一个，使得输出单元120中的每一个的输出电压或输出电流最大化。然而，示例性实施例不限于在输出值设定部分中设定的电压值或电流值。例如，可以根据场合需要而改变电压值或电流值。另外，控制单元可以通过多个第一控制部分来控制多个第一可变电容器130中的每一个，使得输出单元120中的每一个的输出电压或输出电流具有在输出值设定部分中设定的电压值或电流值。此处，可以控制多个第一可变电容器130，使得多个第一可变电容器130具有相同值。作为实例参考图1，当控制分别连接到多个输出单元121和122的多个第一可变电容器131和132使得多个第一可变电容器131和132具有相同值时，可以使从输入单元110到高频电源的反射功率减到最小。

另外，控制单元可以进一步包含偏移设定部分(未显示)，用于设定剩余的第一可变电容器132或131相对于多个第一可变电容器130中的至少一个第一可变电容器131或132的电容的偏移值。

如果输出单元120的输出电压和输出电流彼此不同，那么可以根据场合需要将输出单元120的输出电压和输出电流调整为相同值或彼此不同的值。此处，偏移设定部分(未显示)可以设定相对于多个第一可变电容器130的至少一个第一可变电容器131或132的偏移值，以调整剩余的第一可变电容器132或131的电容。因此，输出单元120中的每一个的输出电压和输出电流可以是可调整的。此处，可以输入偏移值为电容值的比率(±x％)例如，当提供两个输出单元120时，第一可变电容器130连接到输出单元120中的每一个，并且偏移值输入为值+5％，那么第一可变电容器131可以是500pF可变电容器。另外，当电容有时变为150pF(30％)时，另一个第一可变电容器132可以具有175pF(35％)的电容。如上所述，可以通过偏移设定部分调整相对于一个第一可变电容器131或132的剩余的第一可变电容器132或131的电容，以简单地调整输出单元120中的每一个的输出电压和输出电流。

另外，当执行匹配时，可以设定多个第一可变电容器130之间的偏移值，以在其中维持多个第一可变电容器130之间的预定比率的状态下调整多个第一可变电容器130。因此，即使当根据场合需要输出单元120中的每一个的输出电压和输出电流不同时，也可以容易地快速执行匹配，类似于其中输出单元120的输出电压和输出电流相同的情况。

因此，输出单元120中的每一个的输出电压和输出电流可以根据场合需要而不同，使得在等离子体发生器中的每一个中产生的等离子体的强度不同。在这种情况下，可以容易地快速执行匹配。

另外，控制单元可以通过测量输入单元110的电压和电流的相位来控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140。可以通过输入单元110的电压与电流之间的相位差来确认从输入单元110到高频电源的反射功率的强度。例如，如果输入单元110的电压与电流之间的相位差为‘0’，那么从输入单元110到高频电源的反射功率变为‘0’。因此，可以测量输入单元110的电压和电流的相位以确认输入单元110的电压与电流之间的相位差并且控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，由此使从输入单元110到高频电源的反射功率减到最小。

当调整从输入单元110到高频电源的反射功率以使其减到最小时，可以同时控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140。此处，可以控制多个第一可变电容器130以使其具有相同值。另外，可以实时测量输入单元110中的电压、电流和相位以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140。此处，可以比较输入单元110中的电压、电流和相位以控制多个第一可变电容器130和/或第二可变电容器140，使得多个第一可变电容器130和/或第二可变电容器140根据测得的电压值、电流值和相位值具有固定值。此处，所述固定值可以是通过实验而预先存储的值(例如，查询表)。

另外，当在将至高频电源的反射功率调整为减到最小之后使输出单元120的电压值和/或电流值彼此不同时，可以控制分别连接到多个输出单元120的多个第一可变电容器130使得输出单元120的所有电压值和电流值相同。另外，将输出单元120中的每一个的电压值或电流值调整为具有所要比率以调整输出单元120的电压值或电流值，使得输出单元120的电压值或电流值彼此不同。如上所述，由于多个第一可变电容器130中的每一个与一个输出单元120有关，因此可以简单地调整输出单元120中的每一个的电压值或电流值。根据场合需要，可以控制输出单元120以调整输出单元120的电压值和/或电流值。

用于馈给高频功率的装置100可以进一步包含第一传感器150，所述第一传感器电连接到输入单元110以测量以下中的至少一个：电压、电流、电压和电流的相位、以及至高频电源的反射功率。

第一传感器150可以电连接到输入单元110。当第二可变电容器140串联连接时，第一传感器150可以安置在输入单元110与第二可变电容器140之间。当第二可变电容器140被分流且并联连接时，第一传感器150可以安置在第二可变电容器140被分流处的分流点31与输入单元110之间。

另外，第一传感器150可以在其固定位置处测量以下中的至少一个：电压、电流、电压和电流的相位、以及至高频电源的反射功率。替代地，第一传感器150可以安置在输入单元110上以测量以下中的至少一个：输入电压、输入电流、输入电压和输入电流的相位、以及至输入单元110的高频电源的反射功率。可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，使得从输入单元110到高频电源的反射功率减到最小同时确认从输入单元110到高频电源的反射功率，所述反射功率是通过第一传感器150测得的。此处，通过使用第一传感器150测量并计算第一传感器150的位置处的电压、电流和相位(即，输入单元中的电压、电流、电压和电流的相位)，可以测量从输入单元110到高频电源的反射功率。当电压与电流之间的相位差为‘0’时，可以确定并不存在反射功率。另外，通过使用高频电源的功率值与输入单元110的输入功率之间的差，第一传感器150可以测量从输入单元110到高频电源的反射功率。

因此，可以测量从输入单元110到高频电源的反射功率以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，使得从输入单元110到高频电源的反射功率减到最小。因此，可以执行连接到输出单元120中的每一个的等离子体发生器的阻抗匹配。此处，可以手动地控制或通过使用控制单元(未显示)自动地控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140以执行连接到输出单元120中的每一个的等离子体发生器的阻抗匹配。

用于馈给高频功率的装置100可以进一步包含多个第二传感器160，所述多个第二传感器电连接到多个输出单元120中的每一个以测量所述多个输出单元120中的每一个的输出电压或输出电流。

多个第二传感器160可以分别电连接到输出单元120。另外，多个第二传感器160可以分别安置在多个第一可变电容器130与多个输出单元120之间。另外，多个第二传感器160可以比较输出单元120的电特性差。也就是说，多个第二传感器160可以测量多个输出单元120中的每一个的输出电压和输出电流。在等离子体发生器中，可以施加电压到用于产生等离子体的电极以产生等离子体。此处，由于等离子体的强度与电压的强度成正比，因此至高频电源的反射功率被设定为值‘0’以使输出单元120的输出电压增到最大，使得输出单元120的输出电压增加从而提高等离子体的强度。此处，由于电压与电流成正比，因此当至高频电源的反射功率变为‘0’时，可以使输出单元120的输出电流最大化。因此，可以控制多个第一可变电容器130中的每一个，使得输出单元120中的每一个的输出电压和/或输出电流最大化。结果，至高频电源的反射功率可以变为‘0’。此处，可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140同时通过多个第二传感器160确认输出单元120中的每一个的输出电压或输出电流。此处，可以控制多个第一可变电容器130以使其维持为预定比率(例如，1∶1的比率或反映偏移的比率)。另外，当通过第二传感器160测得的值彼此不同时，可以应用偏移使得输出单元120的所有输出电压值或输出电流值相同。此处，可以手动地控制或通过使用控制单元(未显示)自动地控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140。

如上所述，可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，使得从输入单元110到高频电源的反射功率减到最小同时确认从输入单元110到高频电源的反射功率，所述反射功率是通过第一传感器150测得的。另外，可以控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140同时通过多个第二传感器160确认输出单元120中的每一个的输出电压或输出电流，使得输出单元120中的每一个的输出电压或输出电流最大化从而使至高频电源的反射功率具有值‘0’。因此，可以执行连接到输出单元120中的每一个的等离子体发生器的阻抗匹配。

当执行阻抗匹配时，至高频电源的反射功率可以变为‘0’以使输出单元120的电压增到最大。在此状态中，除非输入功率增加，否则即使控制多个第一可变电容器130，整体输出电压也不可能增加。例如，当控制多个第一可变电容器130时，仅可以调整输出单元120的输出率。例如，在提供两个输出单元120的情况下，当输入100W的功率时，如果在至高频电源的反射功率匹配‘0’时多个第一可变电容器130具有相同值，那么可以从输出单元120中的每一个输出50w的功率。此处，当控制一个第一可变电容器132以改变两个输出值时，匹配可中断以使多个第一可变电容器130的所有电压下降。这样做是因为阻抗匹配与所有多个第一可变电容器130和第二可变电容器140有关。因此，可以针对匹配控制多个第一可变电容器130或第二可变电容器140，使得第一传感器150中的电压与电流之间的相位差变为‘0’。结果，所有多个第一可变电容器130可以被同等地控制为具有相同值。因此，为了在执行匹配之后将输出率调整为所要值，可使第一可变电容器130中的每一个的值偏移以移动。此处，偏移值可以是多个第一可变电容器130的偏移值，并且可变电容器的值可以表达为总电容的％值。匹配器和/或功率分配器中的电容一般来说可以表达为％值。例如，如果500pF的可变电容器是30％，那么本发明的电容可以是150pF。为了将输出率调整为所要值，多个第一可变电容器130或第二可变电容器140必须连续移动，使得维持第一可变电容器130中的每一个的偏移值，并且在匹配期间至高频电源的反射功率变为0。

图2是说明根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置的第一经修改实例的电路图。

参考图2，用于馈给高频功率的装置100可以进一步包含连接在输入单元110与分配点21之间的第一电感器171或第一电容器。第一电感器171或第一电容器可以连接在输入单元110与分配点21之间。例如，当第二可变电容器140串联连接时，第一电感器171或第一电容器可以连接在第二可变电容器140与分配点21之间。当第二可变电容器140在电路处分流并连接时，第一电感器171或第一电容器可以连接在第二可变电容器140被分流处的分流点31与分配点21之间。此处，第一电感器171或第一电容器可以串联连接到电路或在电路处分流并连接。另外，根据场合需要，第一电感器171或第一电容器可以恰当地连接到第二可变电容器140，或连接到第二可变电容器140被分流处的分流点31的前端和后端之一。在这种情况下，匹配范围可以移动(或被改变)。如上所述，匹配范围可以经改变以约束匹配移动，匹配范围可以在较小范围内针对匹配移动到阻抗为50+0jΩ的点而不移动到针对匹配的较宽范围。

另外，可以提供多个第一电感器171或第一电容器。替代地，可以一起使用第一电感器171和第一电容器。此处，第一电感器171或第一电容器可以相同方式彼此串联或并联连接。替代地，第一电感器171或第一电容器可以不同方式彼此串联或并联连接。此处，可以根据场合需要确定电感器或电容器(种类)、串联或并联(连接方式)以及单个或多个(数目)。

第一电感器171可以是固定电感器或可变电感器。另外，第一电容器可以是固定电容器或可变电容器。如图2中所示，当第一电感器171串联连接在第二可变电容器140所并联连接到的分流点31与分配点21之间时，匹配系统的类型可以变为L-匹配类型以使得匹配范围移动。另外，当多个第一可变电容器130分别串联连接到多个输出单元120，并且第二可变电容器140经安置以在输入单元110与分配点21之间的电路处分流时，可以通过其中固定电感器(即，第一电感器)另外串联连接在分流点31与分配点21之间的简单结构使匹配系统的类型变为L-匹配类型。

图3是用于根据示例性实施例解释可变阻抗匹配的史密斯圆图。也就是说，图3示出当从第一传感器150朝向输出单元120观看时的阻抗匹配概念。

参考图3，确认通过控制多个第一可变电容器131和132以及第二可变电容器140执行阻抗匹配。在图3的史密斯圆图中，中心点可以是从输入单元110到高频电源的反射功率为‘0’并且输入单元110中的高频功率相位为‘0’处的点。因此，可以控制多个第一可变电容器131和132或第二可变电容器140以使阻抗移动到点(或中心点)。串联连接在第二可变电容器140所并联连接到的分流点31与分配点21之间的第一电感器171可以使阻抗在与多个可变电容器131和132的方向相反的方向上移动。

图4A和图4B是说明根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置的第二经修改实例的电路图。图4A是说明其中在基本结构中输出单元的数目增加的状态的视图，并且图4B是说明其中在结构中提供四个输出单元的状态的视图，其中电感器串联且并联连接。

参考图4A和图4B，在用于馈给高频功率的装置100中，可以自由地将输出单元120的数目调整为至少两个或更多个。可以通过其中添加并联布置的第一可变电容器133和134的结构来调整输出单元120的数目。如果添加了并联布置的第一可变电容器133和134，那么由于能够添加输出单元123和124，并且能够执行自动匹配功能，因此可以自由地调整输出单元120的数目。

用于馈给高频功率的装置100可以进一步包含连接在多个输出单元120与分配点21之间的第二电感器173或174或第二电容器。第二电感器173或174或第二电容器可以连接在多个输出单元120与分配点21之间。例如，当第一可变电容器130串联连接时，第二电感器173或174或第二电容器可以连接在第一可变电容器130中的每一个与输出单元120之间。当多个第一可变电容器130在电路处分流并连接时，第二电感器173或174或第二电容器可以连接在第一可变电容器130被分流处的多个分流点(未显示)与输出单元120之间或连接在分配点21与多个分配之间。此处，第二电感器173或174或第二电容器可以串联连接到电路或在电路处分流并连接。另外，根据场合需要，第二电感器173或174或第二电容器可以恰当地连接到多个第一可变电容器130，或连接到第一可变电容器130中的每一个被分流处的分流点31的前端和后端之一。因此，可以改变匹配的类型。

另外，可以提供多个第二电感器173或174或第二电容器。替代地，可以一起使用第二电感器173或174和第二电容器。此处，第二电感器173或174或第二电容器可以相同方式串联或并联连接。替代地，第二电感器173或174或第二电容器可以不同方式串联或并联连接。此处，可以根据场合需要确定电感器或电容器(种类)、串联或并联(连接方式)以及单个或多个(数目)。

例如，如图4B中所示，一个第二电感器173可以串联连接在第一可变电容器130与输出单元120之间，而另一个第二电感器174可以被分流且并联连接在第二电感器173与输出单元120之间。在这种情况下，第二电感器173或174可以串联或并联连接到多个第一可变电容器。如上所述，第二电感器173或174或第二电容器可以另外串联或并联连接到第一可变电容器130。此处，第二电感器173或174或第二电容器可以串联和并联方式连接。替代地，第二电感器173或174、第二电容器可以串联或并联方式中的一种方式连接。因此，可以通过上述结构改变匹配范围。当电感器或电容器串联或并联添加(连接)到第一可变电容器130中的每一个时，图3的131和132(第一可变电容器)的移动方向可受影响，并且因此，可以根据每个特性限制匹配范围。

第二电感器173或174可以是固定电感器或可变电感器。另外，第二电容器可以是固定电容器或可变电容器。另外，电感器或电容器可以串联或并联添加到所有第一可变电容器130。替代地，电感器或电容器可以串联或并联添加到多个第一可变电容器130的仅一部分。根据场合需要，可以调整待添加的电感器或电容器的数目。

用于馈给高频功率的装置100可以进一步包含连接到第二可变电容器140的第三电感器172或第三电容器。第三电感器172或第三电容器可以串联或并联连接到第二可变电容器140。此处，当第二可变电容器140串联连接时，第三电感器172或第三电容器可以仅在输入单元110与第二可变电容器140之间并联连接到第二可变电容器140。当第二可变电容器140在电路处分流并连接时，第三电感器172或第三电容器可以仅在第二可变电容器140被分流处的分流点31与第二可变电容器140之间并联连接。另外，根据场合需要，第三电感器172或第三电容器可以恰当地串联连接到第二可变电容器140，或连接到分流点31的前端和后端之一。

电感器或电容器可以串联或并联添加到第二可变电容器140，并且因此可以改变匹配范围。当电感器或电容器串联或并联添加(连接)到第二可变电容器140时，图3的第二可变电容器140的移动方向可受影响，并且因此，可以根据每个特性限制匹配范围。因此，可以与其中电感器或电容器连接到第一可变电容器130中的每一个的方式不同的方式将电感器或电容器串联或并联添加到第二可变电容器140以改变匹配范围。

第三电感器172可以是固定电感器或可变电感器。另外，第三电容器可以是固定电容器或可变电容器。

图5是解释根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置中匹配区域依据匹配系统而变化的概念图。

基本匹配系统的类型可以分类为如图5中所示的四种类型，例如L-匹配类型、T-匹配类型、π-匹配类型以及N-匹配类型。图2说明L-匹配类型的修改后的结构，并且迄今为止已经描述了L-匹配类型。

参考图5，匹配系统的类型可以变为各种类型，例如除了通过其中电感器或电容器串联或并联添加到多个第一可变电容器130的结构或其中电感器或电容器串联或并联添加到第二可变电容器140的结构的L-匹配类型以外，还有T-匹配类型、π-匹配类型和N-匹配类型。由于匹配范围根据场合需要经改变以约束匹配移动，因此匹配范围可以在较小范围内针对匹配而移动而不移动到针对匹配的较宽范围。因此，可以构造适用于等离子体发生器的匹配系统。

当虚线部分经安置以彼此平行重叠时，即使匹配系统的类型发生改变，也可以自由地调整输出单元120的数目。

通过使用根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置100进行连接到输出单元120的等离子体发生器的阻抗匹配方法可以描述如下。

首先，可以控制多个第一可变电容器131和132以及第二可变电容器140，同时确认输入单元110中的输入电压、输入电流和相位，使得从输入单元110到高频电源的反射功率减到最小。此处，多个第一可变电容器131和132可以被同等地控制为具有相同值。

此处，如果输出单元120的输出电压和输出电流彼此不同，那么可以通过控制连接到相应输出单元122的第一可变电容器132改变相对于至少一个输出单元121的剩余输出单元122的输出电压和输出电流，使得所有输出单元120的输出电压和输出电流具有相同值。当使用控制单元(未显示)时，偏移值可以输入为值±x％以相对于连接到至少一个输出单元121的第一可变电容器131控制连接到剩余的输出单元122的第一可变电容器132。例如，即便当偏移值输入为+5％时，如果连接到至少一个输出单元121的第一可变电容器131是33％，那么连接到剩余的输出单元122的第一可变电容器132为38％。另外，可变电容器的值确定为％的最大值。例如，当最大值为500pF时，30％对应于150pF。

另外，如果输出单元120的输出电压和输出电流被调整为彼此不同的值，那么可以输入剩余输出单元122的偏移值以调整相对于至少一个输出单元121的剩余输出单元122的输出电压和输出电流，使得输出电压和输出电流具有分别所要的比率。

可以通过使用仅第二可变电容器140使从输入单元110到高频电源的反射功率减到最小。在这种情况下，由于第二可变电容器140以及多个第一可变电容器131和132中的每一个取决于一个变量，因此可以实现高速匹配。此处，第二可变电容器140可以取决于从输入单元110到高频电源的反射功率，并且多个第一可变电容器131和132可以分别取决于分别连接到多个第一可变电容器131和132的输出单元121和122的输出电压值或输出电流值。

图6是根据另一示例性实施例的衬底处理设备的示意图。

将参考图6描述根据另一示例性实施例的衬底处理设备。在描述根据另一示例性实施例的衬底处理设备时，将省略关于前述用于馈给高频功率的装置的重复描述。

根据另一示例性实施例的衬底处理设备可以包含：根据示例性实施例所述的用于馈给高频功率的装置100(100包含100a、100b和100c)；高频电源200(200包含200a、200b和200c)，其连接到用于馈给高频功率的装置100的输入单元以将高频功率输入到输入单元中；以及多个电极(未显示)，其连接到用于馈给高频功率的装置100的多个输出单元，以通过使用从输出单元输出的高频功率产生等离子体。

用于馈给高频功率的装置100可以是根据示例性实施例所述的用于馈给高频功率的装置100，如用于在其中省略匹配器和功率分配器的重复元件的结构中自动地执行等离子体源中的每一个的匹配的功率分配器。

高频电源200可以连接到用于馈给高频功率的装置100的输入单元，并且高频功率可以输入到输入单元中。通过输入单元供应到用于馈给高频功率的装置100中的高频功率可以在用于馈给高频功率的装置100中进行匹配和分配。

多个电极(未显示)可以连接到用于馈给高频功率的装置100的输出单元以通过使用从输出单元输出的高频功率产生等离子体。此处，可以根据电极中的每一个的阻抗在用于馈给高频功率的装置100中匹配和分配高频功率，并且可以不同方式分配电极中的每一个的输出电压和输出电流。

衬底处理设备可以进一步包含多个沉积源300，所述多个沉积源用于通过使用由电极产生的等离子体将等离子体源供给到衬底10上。此处，可以分别将多个电极提供到多个沉积源300。

一般来说，为了在多个沉积源上产生等离子体，必需多个高频电源200和多个匹配器。另外，当使用功率分配器以减少高频电源200和匹配器的数目时，匹配可能是困难的，或用于执行自动匹配的功率分配器的制造成本可能增加。因此，为了根据相关技术在多个沉积源上产生等离子体，可能使用多个高频电源200和多个匹配器，或可能使用具有高制造价格的功率分配器。结果，衬底处理设备的制造成本可能增加。

然而，在示例性实施例中，可以省略匹配器和功率分配器的重复元件，并且可以使用其中自动地执行等离子体源中的每一个的匹配的用于馈给高频功率的装置100来恰当地匹配沉积源310(310包含311、312、313和314)或320(320包含321、322和323)中的每一个并通过使用较小数目的(例如，一个)高频电源200分配高频功率。因此，可以显著减少根据相关技术在多个沉积源上产生等离子体所需的高频电源200和匹配器的数目。另外，用于馈给高频功率的装置100可以是其中省略匹配器和功率分配器的重复元件并且自动地执行等离子体源中的每一个的匹配的功率分配器。因此，所述功率分配器可以比根据相关技术的与匹配器一起使用的自动功率分配器更便宜，从而减少衬底处理设备的制造成本。

在用于馈给等离子体源的方法中多个沉积源300可以是彼此不同的多个沉积源310和320。在这种情况下(例如，在其中形成包封层的情况下)，由于根据用于馈给等离子体源的方法(例如，PEALD、PECVD等)存在阻抗差，因此在用于馈给等离子体源的方法中可以在具有彼此类似的阻抗并且彼此类似的沉积源中使用相同的用于馈给高频功率的装置100。例如，在用于馈给两种具有较大阻抗差的等离子体源的方法的情况下，可以使用两个用于馈给高频功率的装置100。然而，示例性实施例不限于此。一个用于馈给高频功率的装置100可以用于每个群组，其中连续执行用于馈给具有彼此类似的阻抗的等离子体源的方法。

用于馈给高频功率的装置100可以向多个电极中的每一个馈给独立的输出电压或输出电流。由于所要输出电压或输出电流被供应到电极中的每一个，因此可以根据沉积源300的种类或位置恰当地产生等离子体。另外，当在衬底10上执行薄膜沉积处理时，可以根据待沉积的薄膜的形成条件恰当地产生等离子体。

另外，用于馈给高频功率的装置100的控制单元可以测量和计算高频电源200的输出单元或用于馈给高频功率的装置的输入单元110中的电压、电流、以及电压和电流的相位以测量至高频电源的反射功率。为了通过用于馈给高频功率的装置100实现多个沉积源300的匹配，必须确认至高频电源的反射功率。此处，可以测量并计算用于馈给高频功率的装置100的输入单元110中的电压、电流、以及电压和电流的相位以测量至高频电源的反射功率。可以通过上述方法测量至高频电源的反射功率以通过用于馈给高频功率的装置100简单地执行多个沉积源300的匹配。因此，虽然使用多个等离子体源，但是可以分配功率以根据等离子体源中的每一个匹配多个等离子体沉积源300中的每一个，由此根据处理条件有效地执行衬底处理过程。

将高频电源200的功率值和用于馈给高频功率的装置100的输入单元的输入功率值彼此相比较，以通过使用高频电源200的功率值与用于馈给高频功率的装置100的输入单元的输入功率值之间的差来测量至高频电源的反射功率。

将更详细地描述根据又另一个示例性实施例的衬底处理设备。在描述根据又另一个示例性实施例的衬底处理设备时，将省略关于前述用于馈给高频功率的装置和前述衬底处理设备的重复描述。

根据又另一个示例性实施例的衬底处理设备可以包含：供给高频功率的高频电源；用于馈给高频功率的装置，其连接到高频电源以获得高频功率，并且包含彼此并联连接以分配从高频电源输入的高频功率的多个第一可变电容器以及连接到分配高频功率的分配点的前端的第二可变电容器；多个电极，其连接到用于馈给高频功率的装置的多个输出单元，以通过使用从输出单元输出的高频功率产生等离子体；以及多个线性沉积源，其在第一方向上彼此并联安置以通过使用由多个电极产生的等离子体将等离子体源供给到衬底上，分别将所述多个电极提供到所述多个线性沉积源，其中用于馈给高频功率的装置通过测量高频功率被输入到其中的输入单元中的电压、电流、以及电压和电流的相位来测量至高频电源的反射功率，并且通过控制多个第一可变电容器或第二可变电容器使至高频电源的反射功率减到最小。

可以省略示例性实施例中匹配器和功率分配器的重复元件以使用仅多个可变电容器和第二可变电容器。另外，可以使用用于馈给高频功率的装置，其能够通过控制单元自动地执行等离子体源中的每一个的匹配。因此，由于通过使用较小数目的(例如，一个)高频电源匹配线性沉积源中的每一个来分配高频功率，因此可以显著减少根据相关技术在多个线性沉积源上产生等离子体所需的高频电源和匹配器的数目。

衬底处理设备可以进一步包含衬底支撑单元，衬底被支撑在所述衬底支撑单元上；以及驱动单元，其经配置以使衬底支撑单元在与第一方向交叉的第二方向上移动。

可以通过驱动单元使支撑衬底的衬底支撑单元在与第一方向交叉的第二方向上移动，以使衬底移动为面对多个线性沉积源。因此，薄膜可以均匀地沉积在整个衬底区域上。

如上所述，由于省略了根据相关技术的匹配器和功率分配器的重复元件以整合匹配器与功率分配器，可以通过使用一个装置自动地执行等离子体发生器中的每一个的匹配和功率分配。因此，在与根据相关技术的高频发生器和匹配器的数目相比时可以显著减少高频发生器和匹配器的数目，并且可以省略匹配器和功率分配器的重叠装置以减少处理设备的制造成本。此外，由于功率经分配以匹配等离子体发生器中的每一个，因此可以确保处理稳定性。另外，可以通过其中并联地添加第一可变电容器的简单结构自由地调整输出单元的数目，并且可以通过连接到输出单元中的每一个的第一可变电容器自由地调整输出单元中的每一个的输出电压或输出电流。在根据另一示例性实施例的衬底处理设备中，虽然使用多个等离子体源，但是可以根据等离子体源中的每一个来分配功率以匹配等离子体发生器中的每一个，由此根据处理条件有效地执行衬底处理过程。

在根据示例性实施例的用于馈给高频功率的装置中，可以省略根据相关技术的匹配器和功率分配器的重复元件，以整合匹配器与功率分配器，由此通过使用一个装置自动地执行等离子体发生器中的每一个的匹配和功率分配。

因此，在与根据相关技术的RF发生器和匹配器的数目相比时可以显著减少RF发生器和匹配器的数目，并且可以省略匹配器和功率分配器的重复元件以减少处理设备的制造成本。此外，由于功率经分配以匹配等离子体发生器中的每一个，因此可以确保处理稳定性。

另外，可以通过其中并联地添加第一可变电容器的简单结构自由地调整输出单元的数目，并且可以通过连接到输出单元中的每一个的第一可变电容器自由地调整输出单元中的每一个的输出电压或输出电流。

在根据另一示例性实施例的衬底处理设备中，虽然使用多个等离子体源，但是可以根据等离子体源中的每一个来分配功率以匹配等离子体发生器中的每一个，由此根据处理条件有效地执行衬底处理过程。

虽然实施例已经参考其许多示意性实施例来描述，但应理解，可由所属领域的技术人员设计将属于本发明的原理的精神和范围的许多其它修改和实施例。更确切地说，可能存在属于本发明、附图和所附权利要求书的范围内的主题组合配置的组成部分和/或布置的各种变化和修改。除组成部分和/或布置的变化和修改之外，对于所属领域的技术人员而言替代性使用也将是显而易见的。因此，本发明的实际保护范围将通过所附权利要求书的技术范围确定。

Claims (18)

1.一种用于馈给高频功率的装置，其包括：

输入单元，高频功率从高频电源输入到所述输入单元中；

多个输出单元，输入到所述输入单元中的所述高频功率在所述多个输出单元中被分配并输出；

多个可变电容器，其分别连接在分配所述高频功率的分配点与所述多个输出单元之间；以及

第二可变电容器，其连接在所述输入单元与所述分配点之间。

2.根据权利要求1所述的用于馈给高频功率的装置，其中所述多个第一可变电容器分别串联连接到所述多个输出单元，并且

所述第二可变电容器经安置以在所述输入单元与所述分配点之间的电路处分流。

3.根据权利要求1所述的用于馈给高频功率的装置，其进一步包括控制单元，所述控制单元经配置以控制所述多个第一可变电容器或所述第二可变电容器，使得至所述高频电源的反射功率具有预设功率值。

4.根据权利要求3所述的用于馈给高频功率的装置，其中所述控制单元包括：

功率值设定部分，其经配置以将流动到所述高频电源的所述反射功率设定为所要值；

多个第一控制部分，其经配置以控制所述多个第一可变电容器；以及

第二控制部分，其经配置以控制所述第二可变电容器。

5.根据权利要求4所述的用于馈给高频功率的装置，其中所述控制单元进一步包括输出值设定部分，所述输出值设定部分经配置以将输出电压值或输出电流值设定为所要值。

6.根据权利要求5所述的用于馈给高频功率的装置，其中所述控制单元通过所述多个第一控制部分中的每一个来控制所述多个第一可变电容器中的每一个，使得所述输出单元的所述输出电压或所述输出电流具有先前设定到所述输出值设定部分的电压值或电流值。

7.根据权利要求4所述的用于馈给高频功率的装置，其中所述控制单元进一步包括偏移设定部分，所述偏移设定部分经配置以设定剩余的第一可变电容器相对于所述多个第一可变电容器中的至少一个第一可变电容器的电容的偏移值。

8.根据权利要求3所述的用于馈给高频功率的装置，其中所述控制单元通过测量所述输入单元的电压以及电流的相位来控制所述多个第一可变电容器或所述第二可变电容器。

9.根据权利要求1所述的用于馈给高频功率的装置，其进一步包括第一传感器，所述第一传感器电连接到所述输入单元以测量以下中的至少一个：电压、电流、所述电压以及所述电流的相位、以及至所述高频电源的反射功率。

10.根据权利要求1所述的用于馈给高频功率的装置，其进一步包括多个第二传感器，所述多个第二传感器分别电连接到所述多个输出单元以测量所述多个输出单元中的每一个的输出电压或输出电流。

11.根据权利要求1所述的用于馈给高频功率的装置，其进一步包括连接在所述输入单元与所述分配点之间的第一电感器或第一电容器。

12.根据权利要求1所述的用于馈给高频功率的装置，其进一步包括连接在所述多个输出单元中的每一个与所述分配点之间的第二电感器或第二电容器。

13.根据权利要求1所述的用于馈给高频功率的装置，其进一步包括连接到所述第二可变电容器的第三电感器或第三电容器。

14.一种衬底处理设备，其包括：

根据权利要求1至权利要求13中任一所述的用于馈给高频功率的装置；

高频电源，其连接到所述用于馈给所述高频功率的装置的输入单元以将高频功率输入到所述输入单元中；以及

多个电极，其连接到所述用于馈给所述高频功率的装置的多个输出单元，以通过使用从所述输出单元输出的所述高频功率产生等离子体。

15.根据权利要求14所述的衬底处理设备，其进一步包括多个沉积源，所述多个电极分别被提供到所述多个沉积源，所述多个沉积源经配置以通过使用由所述多个电极产生的所述等离子体将等离子体源供给到衬底上。

16.根据权利要求14所述的衬底处理设备，其中所述用于馈给所述高频功率的装置向所述多个电极中的每一个馈给独立的输出电压或输出电流。

17.一种衬底处理设备，其包括：

高频电源，其经配置以供给高频功率；

用于馈给高频功率的装置，其连接到所述高频电源以获得所述高频功率，并且包括彼此并联连接以分配从所述高频电源输入的所述高频功率的多个第一可变电容器以及连接到分配所述高频功率的分配点的前端的第二可变电容器；

多个电极，其连接到所述用于馈给所述高频功率的装置的多个输出单元，且经配置以通过使用从所述输出单元输出的所述高频功率产生等离子体；以及

多个线性沉积源，其在第一方向上彼此并联安置，并且通过使用由所述多个电极产生的所述等离子体将等离子体源供给到衬底上，分别将所述多个电极提供到所述多个线性沉积源，

其中所述用于馈给所述高频功率的装置进一步包括控制单元，所述控制单元经配置以通过测量所述高频功率被输入到其中的输入单元中的电压、电流、以及所述电压以及所述电流的相位来测量至所述高频电源的反射功率，且经配置以通过控制所述多个第一可变电容器或所述第二可变电容器使至所述高频电源的所述反射功率减到最小。

18.根据权利要求17所述的衬底处理设备，其进一步包括：

衬底支撑单元，所述衬底通过所述衬底支撑单元支撑；以及

驱动单元，其经配置以使所述衬底支撑单元在与所述第一方向交叉的第二方向上移动。