CN109216146A - 基板处理装置、存储介质和基板处理方法 - Google Patents
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Abstract
基板处理装置的例子,基板处理装置包括:信号发射器,其输出命令信号;RF发生器,其接收命令信号,在命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率,测量延迟时间,该延迟时间是在命令信号的第一转变之后直到在行波功率的接收侧实现预定功率施加状态的时间段,以及在命令信号的第二转变之后经过了延迟时间时停止输出行波功率。
Description
技术领域
所描述的示例涉及一种基板处理装置、存储介质和基板处理方法。
背景技术
美国专利第8790743号公开了一种通过脉冲RF功率处理反应器中的基板的方法。该方法包括:在反应器中以脉冲方式施加RF功率以处理基板;监测来自反应器的指示RF功率的异常脉冲的数据,该数据包括来自装备在反应器中的光电传感器的数据;计数RF功率的异常脉冲在监视的数据中的数量,确定RF功率的异常脉冲的数量是否可接受;以及如果RF功率的异常脉冲的数量被确定为不可接受,则启动预先指定的序列。
发明内容
这里描述的一些示例能够解决上述问题。这里描述的一些示例能够提供能够在由命令信号指定的时间段内向负载精确提供电能的基板处理装置、存储介质和基板处理方法。
在一些示例中,基板处理装置包括:信号发射器,其输出命令信号;以及RF发生器,其接收命令信号,在命令信号上升的同时开始输出行波功率,测量延迟时间,延迟时间是在命令信号上升之后直到在所述行波功率的接收侧实现预定功率施加状态的时间段;以及在命令信号下降之后经过了延迟时间时停止输出行波功率。
在一些示例中,提供了一种编码程序的计算机可读存储介质,该程序使得计算机执行接收命令信号并且在命令信号上升的同时开始输出行波功率,测量延迟时间,延迟时间是在命令信号上升之后直到在所述行波功率的接收侧实现预定功率施加状态的时间段,并且在命令信号下降之后经过了延迟时间时停止输出行波功率。
在一些示例中,基板处理方法包括:接收命令信号,该命令信号是矩形波并且在命令信号上升的同时开始输出行波功率;测量延迟时间,延迟时间是在命令信号上升之后直到在所述行波功率的接收侧实现预定功率施加状态的时间段;并且当在命令信号下降之后经过了延迟时间时停止输出行波功率。
附图说明
图1是根据本文描述的一些示例的基板处理装置的框图;
图2是示出高频功率的波形等的波形图。
图3是示出基板处理的流程的流程图。
图4示出了RF发生器的示例配置;
图5示出了RF发生器的另一示例配置;
图6是示出根据第二实施例的基板处理装置的操作的波形图;
图7是示出根据本文描述的一些示例的基板处理装置的配置的框图;
图8是示出根据本文描述的一些示例的基板处理装置的操作的波形图;以及
图9示出了根据本文描述的一些示例测量延迟时间的方法。
具体实施方式
RF发生器接收来自信号发射器的命令信号,输出高频功率并使用高频功率处理基板。这种RF发生器输出高频功率的时间段是由规程所设置和管理的命令信号指定的时间段来确定。RF发生器优选地输出与从信号发射器输出的命令信号完全同步的高频功率。换句话说,预定电能优选地在由命令信号指定的时间段内精确地给予到负载。然而,在RF发生器接收到命令信号之后,直到预定的电能被给予到负载之后才会产生延迟时间。这样的延迟时间会导致在命令信号所指定的时间段内不能将电能精确地向负载供给的问题。
将参照附图描述根据本发明的实施例的基板处理装置、存储介质和基板处理方法。相同或相应的部件将被分配相同的附图标记,并且能够省略重复的描述。
图1是基板处理装置10的框图。基板处理装置10设置有输出命令信号的信号发射器12。命令信号是指例如基于规程等指示向负载供给电能的期间的信号。命令信号能够是矩形波。
基板处理装置10具有与信号发射器12通信的RF发生器14。RF发生器14接收从信号发射器12输出的命令信号,并且输出与命令信号同步的行波功率。经由数字输入/输出或模拟输入/输出,信号在信号发射器12和RF发生器14之间交换。
匹配电路16连接到RF发生器14。反应器20的上电极20a连接到匹配电路16。反应器20设计为向上电极20a提供高频功率,在上电极20a和下电极20b之间供应气体,产生等离子体以在下电极20b上处理基板。在一些示例中,高频功率是具有最小频率为360kHz至最大频率为60MHz的频率的电能。具有360-500kHz频率的高频功率和具有12.06-60MHz频率的高频功率可同时施加到上电极20a。基板上的处理的例子包括膜形成、蚀刻、膜重整。
图2是示出高频功率的波形等的波形图。来自系统12的RF-on是从信号发射器12发送到RF发生器14的命令信号。Fwd功率是从RF发生器14输出的行波功率。Ref功率是返回到RF发生器14的反射波的功率。RF-on实际是由RF发生器14输出高频功率期间的矩形波表示的时间段。
在时间t1,从信号发射器12向RF发生器14输出命令信号,这使得来自系统12的RF-on的波形开始第一转变以从第一状态改变为第二状态(例如,上升)。虽然此第一转变被描述为上升,但是在其他示例中,转变能够是从第一状态到第二状态(例如,从第一逻辑状态到第二逻辑状态)的下降。RF发生器14在命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率。因此,当在时间t1输出命令信号时,RF发生器14输出高频功率,产生行波功率。但是,由于初始行波功率较小,因此在达到预定功率水平之前需要一些时间。也就是说,在行波功率稳定之前需要一段时间。
在时间t2行波功率稳定。在从时间t1到时间t2的期间,行波功率继续变化(例如上升),然后稳定为恒定值。在产生行波功率之后直到其稳定之间的延迟为主要延迟。在图2中,行波功率变得稳定所需的时间用△t1表示。△t1是从命令信号的第一转变到行波功率达到预定基准值的时间段。△t1称为“延迟时间”。
RF发生器14测量该延迟时间△t1。即,RF发生器14测量在时间t1之后截止时间t2的时间段,在时间t1检测到命令信号的第一转变,在时间t2行波功率达到预定基准值。例如,RF发生器14能够设置有功率传感器,RF发生器14能够使用功率传感器来测量行波功率,从而识别时间t2。
由于在从时间t1到时间t2的时间段没有实现电路匹配,因此产生了较大的反射波功率。时间t2到时间t3是到达基准值的行波功率稳定地供给到匹配电路16的时间段。在该时间段几乎不产生反射波功率,对上电极20a给予预定电能。因此,在上电极20a和下电极20b之间形成足够的等离子体,并且执行在基板上的处理。从时间t2到时间t3的时间段例如是650毫秒。
当达到时间t3时,发生命令信号从第二状态到第一状态的第二转变(例如,下降)。尽管第二转变被描述为下降,但是在其他示例中,第二转变能够是从第二状态到第一状态(例如,从一个逻辑状态到另一个逻辑状态)的上升。由于从时间t1到时间t3的时间段例如是700毫秒,因此命令信号旨在在700毫秒的时间段内向负载提供电能。但是,由于在延迟时间△t1期间行波功率没有达到基准值,因此直到时间t3,即向负载提供足够的电能的时间段为止,该时间段为650毫秒。这样的时间段可能不足以实现规程中定义的处理。
因此,在一些示例中,RF发生器14在命令信号的第二转变之后不立即停止输出行波功率,而是仅在命令信号的第二转变之后经过了迟时间△t1时才停止输出行波功率。即,RF发生器14延长命令信号达计算出的延迟时间△t1并且输出行波功率。从时间t3到t4的时间段是虽然发生命令信号的第二转变,但是RF发生器14继续输出行波功率的时间段。从时间t3到t4的时间段等于延迟时间△t1。通过这样做,能够在700毫秒内向负载提供足够的电能,从而满足命令信号的要求。
因此,通过测量延迟时间Δt1,该延迟时间Δt1是在命令信号的第一转变之后不能给出足够电能并且在命令信号的第二转变之后延长行波功率的输出达延迟时间△t1的期间,能够在命令信号所指定的时间段内精确地向负载提供电能。
当一个命令信号被发送到RF发生器14时,如上所述行波功率的输出时间段被延长,并且当下一个命令信号被发送到RF发生器14时,执行类似的处理。由于延迟时间取决于RF发生器14的操作情况而波动,因此优选每次向RF发生器14发送命令信号时测量延迟时间并使用最近的延迟时间。然而,当能够确定延迟时间通常在一段时间内保持固定时,测量的延迟时间也能够用于下一个命令信号。
当命令信号被假定为矩形波时,图2所示的命令信号以恒定周期重复提供。当延迟时间Δt1增加时,RF发生器14会在对应于第一命令信号的行波功率的输出结束之前接收第二命令信号。为了避免这种情况,在一些示例中,能够设置延迟时间Δt1的上限。
将参考图3的流程图描述使用上限的行波功率的输出。首先,在步骤S1中,RF发生器14接收命令信号并且在命令信号的第一转变(例如,上升)的同时开始输出行波功率。这一步骤被称为“输出开始步骤”。
接着,处理进行到步骤S2。在步骤S2中,测量延迟时间。如上所述,延迟时间△t1是在命令信号的第一转变之后直到行波功率达到预定基准值的时间段。测量延迟时间△t1的步骤被称为“测量步骤”。
接着,处理进行到步骤S3。在步骤S3中确定在RF发生器14中测量的延迟时间△t1是否大于上限。在一些示例中,能够预先将上限的数据存储在RF发生器14的存储器中。上限是比从特定命令信号的第二转变到下一个命令信号的第一转变的时间段更短的时间段。将延迟时间△t1与预定上限进行比较的步骤被称为“比较步骤”。
当延迟时间△t1大于上限时,处理进行到步骤S4。当在比较步骤中确定延迟时间△t1大于上限时,当在命令信号的第二转变之后经过上限时,RF发生器14停止输出行波功率。停止输出行波功率的步骤被称为“停止步骤”。通过使用上限,能够在下一个命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率。
另一方面,当在比较步骤中确定延迟时间△t1小于上限时,处理进行到步骤S5。在步骤S5中,当在命令信号的第二转变之后经过延迟时间△t1时,RF发生器14停止输出行波功率。这能够在命令信号所指定的时间内准确地提供电能。注意,例如当不需要上限时,能够省略步骤S4和S5。
这里,将描述用于实现RF发生器14的功能的配置。RF发生器14通过接收器接收命令信号。行波功率由发射器输出。延迟时间的测量和使用通过处理电路来实现。即RF发生器14设置有处理电路,以用于接收命令信号,在命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率,测量延迟时间,将延迟时间与预定上限进行比较,以及当在命令信号的第二转变之后经过了延迟时间或上限时停止输出行波功率。处理电路能够是执行存储在存储器中的程序的专用硬件或CPU(也称为“中央处理单元”、“处理装置”、“计算装置”、“微处理器”、“微型计算机”、“处理器”或“DSP”。
图4是当处理电路14b是专用硬件时的RF发生器14的框图。RF发生器14设置有接收器14a、处理电路14b和发射器14c。处理电路14b对应于单个电路、复合电路、编程处理器、并行编程处理器、ASIC、FPGA或这些单元的组合。RF发生器14的每个功能能够由每个处理电路14b实现,或者各个功能能够由处理电路14b共同实现。
图5是当处理电路是CPU时RF发生器14的框图。在这种情况下,上述一系列处理由程序控制。即,图3中的流程被自动执行。当处理器14d是如图5所示的CPU时,RF发生器14的各个功能由软件、固件或软件和固件的组合来实现。软件或固件被写为程序并且存储在计算机可读存储器14e中。简而言之,该程序使计算机执行在命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率,测量延迟时间,该延迟时间是命令信号的第一转变之后直到行波功率达到预定基准值的时间段,并且当在所述命令信号的第二转变之后经过了延迟时间时停止输出所述行波功率。
存储器14e能够对应于非易失性或易失性半导体存储器,例如RAM、ROM、闪存、EPROM、EEPROM或磁盘、软盘、光盘、压缩磁盘、迷你盘、DVD等。处理器14d通过读取并执行存储在存储器14e中的程序来实现上述各个功能。存储器14e能够存储测量的延迟时间。作为CPU的处理器14d读取存储在存储器14e中的延迟时间,并且将行波功率的输出周期延长与延迟时间相对应的量。存储在存储器中的延迟时间能够用于多个命令信号,或者能够在每次接收到命令信号时计算延迟时间。
自然地,RF发生器14的一部分能够由专用硬件来实现,而另一部分能够由软件或固件来实现。
根据第一实施例的基板处理装置、存储介质和基板处理方法能够在一定范围内进行修改而不会损失其特征。例如,延迟时间Δt1不是必须通过上述计算方法来计算。在第一实施例中,延迟时间Δt1的结束时间假定为行波功率达到预定基准值的时间点。然而,延迟时间能够假定为“在命令信号的第一转变之后直到在行波功率接收侧实现预定功率施加状态的时间段”。也就是说,延迟时间是从命令信号的第一转变开始的时间段,在该时间段期间应当将预定的电能给予到负载但实际上没有给予到。因此,延迟时间△t1的结束时间不限于行波功率达到预定的基准值的时间点,而是能够定义为在行波功率接收侧实现预定功率施加状态的时间点。将在这里进一步描述其他延迟时间设置方法。
本文描述的技术能够针对提高命令信号与实际控制之间的一致性水平所需的各种基板处理装置来开发。参照图1至图5描述的技术和部件可适用于根据本文所述的其它实施例的基板处理装置、存储介质和基板处理方法。要注意的是,由于根据其它实施例的基板处理装置、存储介质和基板处理方法能够包括与参考图1至图5描述的实施例共同的许多要点,因此将集中于与已经描述的内容的不同点进行描述。
图6是示出根据一些示例的基板处理装置的操作的波形图。在图6的例子中,假设命令信号的第一转变之后直到RF发生器14的反射波功率下降到预定基准值以下的时间段为延迟时间。即,假定图6中从时间t1到t3的时间段是延迟时间△t2。时间t3是反射波功率下降到预定基准值以下的时间。
当阻抗匹配完成时,反射波功率理论上变为0。然而,即使完全实现阻抗匹配,也能够检测到几瓦的反射波功率。因此,代替0W,优选将例如2W大小的足够低值设置为基准值。能够使用设置在RF发生器14中的功率传感器来监测反射波功率,命令信号的第一转变之后直到反射波功率降至2W以下的时间段作为延迟时间。当在命令信号的第二转变之后经过了延迟时间△t2时,RF发生器14停止输出行波功率。
通过这种方式,能够在命令信号指定的时间段内精确地向负载提供电能,并且提高规程中描述的过程与实际控制之间的一致性水平。
图7是示出根据一些示例的基板处理装置的配置的框图。该基板处理装置设置有反应器20,反应器20经由匹配电路16接收行波功率并且生成等离子体。反应器20设置有观察口20c以允许观察其内部。传感器30设置在反应器20的外部。传感器30经由观察口20c接收由反应器中的等离子体产生的等离子体光。传感器30将接收到的光转换为模拟电压。因此,传感器30能够将反应器20中的等离子体光转换为电信号。该电信号被提供给RF发生器14。
图8是示出根据一些示例的基板处理装置的操作的波形图。底部的波形代表等离子体发射强度。在时间t3,反射波功率基本上降低到0,向反应炉20的上电极20a供给充足的电能。在时间t3,等离子体发光强度超过预定的光输出水平。因此,从传感器30向RF发生器14提供超过预定水平的电信号。RF发生器14测量命令信号的第一转变之后直到该电信号的大小达到预定基准值的时间段作为延迟时间。图5示出了延迟时间Δt3。
通过测量当等离子体的发射强度超过预定光输出水平作为延迟时间的结束时间时的时间点,能够使由命令信号指定的时间段与实际电能供应时间段一致。在确定延迟时间时反射等离子体状态是有利的。等离子体发光强度已被用作等离子体状态的例子,但是例如等离子体放电能够被反射在延迟时间的结束时间的确定中。
根据附加示例的基板处理装置、存储介质和基板处理方法能够提供测量延迟时间的提高的准确度。图9是反射波功率波形的局部放大图。当基于反射波功率确定延迟时间的结束时间时,如参考图6所述,需要检测到RF发生器14的反射波功率下降到预定基准值以下的定时。该定时变成延迟时间的结束时间。但是,在反射波功率变动的情况下,反射波功率低于基准值的检测定时的精度恶化。
因此,一些示例使用在预定时段期间定义基准值的上限和下限的窗口。在图9中,窗口40、41和42用虚线表示。窗口40旨在确定在从时间t1到ta的时间段内反射波功率是否保持在P1和P2之间。P1和P2例如是-2W和2W。窗口41旨在确定在从时间tb到tc的时间段内反射波功率是否保持在P1和P2之间。窗口42旨在确定在从时间td到te的时间段内反射波功率是否保持在P1和P2之间。与窗口40相同的窗口在窗口40和41之间没有间隙地并排布置,与窗口40相同的窗口也在窗口41和42之间没有间隙地排布置。图9仅示出了代表这些窗口的三个窗口40、41和42。例如,一个窗口具有几毫秒的时间宽度。
通过窗口40检测延迟时间的结束时间在时间t1开始,该时间t1是命令信号的第一转变发生的时间。由于反射波功率的波形存在于窗口40的外部,因此确定从时间t1到ta的时段不对应于延迟时间的结束时间。在包括窗口41的后续窗口上也将依次进行确定。
在关于窗口42做出的确定中,反射波功率的波形在从时间td到te的时段内保持在P1和P2之间。当时间达到时间te时,RF发生器14确定出反射波功率低于基准值达预定时间段,并且指定时间td作为延迟时间的结束时间,时间td是预定时间段的开始时间。在该例子中,从命令信号的第一转变发生的时间t1到时间td的时间段被测量为延迟时间。
因此,在一些示例中,在将窗口的起点指定为延迟时间的结束时间之前,在与窗口的宽度相对应的时间段内,反射波功率稳定地降低到基准值以下,因此能够准确地测量延迟时间。这使得在一些示例中能够避免错误检测反射波功率的瞬态行为。要注意的是,这种处理能够由RF发生器14执行。
这种使用窗口来检测延迟时间的结束时间的方法也能够用于测量这里描述的其他示例的延迟时间。在参考图1至图5描述的示例中,当行波功率超过基准值达预定时间段时,RF发生器14能够指定预定时段的开始时间作为延迟时间的结束时间。在参考图6描述的示例中,当电信号的大小超过基准值达预定时间段时,RF发生器14能够将预定时间段的开始时间指定为延迟时间的结束时间。也能够组合使用本文所述的各个实施例的基板处理装置的技术特征、存储介质和基板处理方法。
根据这里描述的示例,测量延迟时间,该延迟时间是在其期间不能对负载提供足够电能的时段,并且行波的功率的输出被延长了与命令信号的第二转变之后的延迟时间相对应的量。这能够使得在一些示例中能够在命令信号所指定的时间段内精确地向负载提供电能。
鉴于上述教导,许多修改和变化是可能的。因此应该理解,在所附权利要求的范围内,能够以与具体描述不同的方式来实施变型。
Claims (16)
1.一种基板处理装置,包括:
信号发射器,所述信号发射器被配置为输出命令信号;以及
RF发生器,所述RF发生器被配置为接收所述命令信号,以在所述命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率以及测量延迟时间,所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到在所述行波功率的接收侧实现预定功率施加状态的时间段,并且进一步配置为在所述命令信号的第二转变之后经过了所述延迟时间时,停止输出所述行波功率。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置,其中,所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到所述行波功率达到预定基准值为止的时间段。
3.根据权利要求2所述的基板处理装置,其中,当所述行波功率超过所述基准值达预定时间段时,所述RF发生器被配置为指定所述预定时间段的开始时间作为所述延迟时间的结束时间。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置,其中,所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到所述RF发生器的反射波功率下降到预定基准值以下的时间段。
5.根据权利要求4所述的基板处理装置,其中,当所述反射波功率下降到所述基准值以下达预定时间段时,所述RF发生器被配置为指定所述预定时间段的开始时间作为所述延迟时间的结束时间。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置,进一步包括:
反应器,所述反应器被配置为经由匹配电路接收所述行波功率并且产生等离子体;以及
传感器,所述传感器被配置成将所述等离子体的光转换为电信号,
其中,所述延迟时间是所述命令信号的第一转变之后直到所述电信号的大小达到预定基准值的时间段。
7.根据权利要求6所述的基板处理装置,其中,当所述电信号的大小超过所述基准值达预定时间段时,所述RF发生器被配置为指定所述预定时间段的开始时间作为所述延迟时间的结束时间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的基板处理装置,
其中,所述命令信号是矩形波,
所述RF发生器被配置为当所测量的延迟时间短于上限以及在所述命令信号的第二转变之后经过了所述延迟时间时,停止输出所述行波功率,以及
所述RF发生器还被配置为当所测量的延迟时间超过所述上限以及在所述命令信号的第二转变之后经过了所述上限时,停止输出所述行波功率。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的基板处理装置,其中,所述RF发生器包括配置为存储所述延迟时间的存储介质和配置为读取存储在所述存储介质中的所述延迟时间的CPU。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置,其中,所述RF发生器被配置为将存储在所述存储介质中的所述延迟时间用于多个所述命令信号。
11.根据权利要求2至7中任一项所述的基板处理装置,其中,所述RF发生器被配置为每当接收到所述命令信号时计算所述延迟时间。
12.一种记录程序的计算机可读存储介质,所述程序当执行时被配置为使计算机:
接收命令信号并在所述命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率;
测量延迟时间,所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到在所述行波功率的接收侧实现预定功率施加状态的时间段;以及
在所述命令信号的第二转变之后经过了所述延迟时间时,停止输出所述行波功率。
13.根据权利要求12所述的存储介质,其中,所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到所述行波功率达到预定基准值为止的时间段。
14.根据权利要求12所述的存储介质,其中所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到反射波功率下降到预定基准值以下的时间段。
15.根据权利要求12所述的存储介质,其中,所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到通过转换由接收所述行波功率的反应器生成的等离子体光所获得的电信号的大小达到预定基准值的时间段。
16.一种基板处理方法,包括:
接收命令信号,所述命令信号是矩形波并且在所述命令信号的第一转变的同时开始输出行波功率;
测量延迟时间,所述延迟时间是在所述命令信号的第一转变之后直到在所述行波功率的接收侧实现预定功率施加状态的时间段;以及
在所述命令信号的第二转变之后经过了所述延迟时间时,停止输出所述行波功率。
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