CN113394067A - 基板处理设备 - Google Patents

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全尚珍
金头汉
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Abstract

一种能够消除反应器之间的信号干扰的基板处理设备包括：第一反应器；与第一反应器相邻的第二反应器；以及功率产生器，其配置成向第一反应器供应第一功率并且向第二反应器供应第二功率。功率产生器还配置为使第一功率和第二功率的相位同步。

Description

基板处理设备
相关申请的交叉引用
本申请基于并且在35U.S.C.§119下要求于2020年3月13日向美国专利商标局提交的美国专利申请号62/989515的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
技术领域
一个或多个实施例涉及一种基板处理设备，更具体地，涉及一种能够消除反应器之间的信号干扰的基板处理设备。
背景技术
在一个室中包括多个反应器的基板处理设备具有改善对单个基板的精确控制和每小时生产率的优点。这种基板处理设备包括用于向每个反应器供应反应气体的气体供应装置和用于向每个反应器供应RF功率以进行等离子体处理的RF电源装置。RF电源包括RF功率产生器和连接到每个反应器的匹配网络。
例如，包括四个反应器的基板处理设备可以包括分别连接到反应器的四个RF功率产生器和四个匹配网络。由RF功率产生器在基板处理期间产生的RF功率通过匹配网络和RF棒被供应到每个反应器的反应空间。供应到反应空间中的RF功率使反应空间中的气体活化，并且通过将活化气体供应至基板来处理基板。然而，某些RF功率可能未被供应到反应空间中，但可能通过反应器的另一部分泄漏，从而导致RF干扰影响其他相邻的反应器。换句话说，在供应的RF功率的峰间电压(Vpp)中产生干扰噪声。结果，在每个反应器的反应空间中产生的等离子体的均匀性和处理的均匀性变差。在韩国专利公开号10-2009-0086790中也提到了该问题。
发明内容
一个或多个实施例包括一种基板处理设备，其能够防止在装备有多个反应器的室中的反应期间由于RF频率干扰而引起的不稳定失配。
一个或多个实施例包括一种基板处理设备，其能够稳定地保持功率的峰间电压(Vpp)而不会受到来自相邻反应器的频率干扰。
一个或多个实施例包括一种基板处理设备，其能够通过阻止供应至反应器的功率(特别是RF功率)的频率干扰来实现稳定的等离子体处理。
另外的方面将在下面的描述中部分地阐述，并且部分地从描述中将是显而易见的，或者可以通过实践本公开的所呈现的实施例而获知。
根据一个或多个实施例，一种基板处理设备包括：第一反应器；与第一反应器相邻的第二反应器；以及功率产生器，其配置为向第一反应器供应第一功率并且向第二反应器供应第二功率，其中，所述功率产生器可以进一步配置为使所述第一功率和第二功率的相位同步。
根据基板处理设备的示例，功率产生器可包括：信号产生器，其配置为产生相位同步的第一信号和第二信号；第一功率产生部，其配置为基于第一信号产生第一功率；以及第二功率产生部，其配置为基于第二信号产生第二功率。
根据基板处理设备的另一示例，第一功率产生部和第二功率产生部可以相对于信号产生器对称地布置。
根据基板处理设备的另一示例，基板处理设备可以进一步包括：第一功率传输线，其将信号产生器连接到第一功率产生部；以及第二功率传输线，其将信号产生器连接到第二功率产生部，其中，第一功率传输线的长度和第二功率传输线的长度相同。
根据基板处理设备的另一示例，信号产生器可以包括分离器，其配置为从单个RF信号产生第一RF信号和第二RF信号，其中，通过调节第一RF信号和第二RF信号中的至少一个的相位来产生相位同步的第一信号和第二信号。
根据基板处理设备的另一示例，基板处理设备可以进一步包括比较器，其配置为将第一RF信号的第一相位与第二RF信号的第二相位进行比较，并且分离器还配置为基于比较器的比较结果来调节第一RF信号和第二RF信号中的至少一个的相位。
根据基板处理设备的另一示例，第一功率产生部和第二功率产生部中的至少一个可以包括至少一个放大器，其配置为放大从信号产生器输出的信号并输出放大信号。
根据基板处理设备的另一示例，可以将从信号产生器输出的信号的相位与放大信号的相位进行比较，并且可以根据比较结果来调节放大信号的相位。
根据基板处理设备的另一示例，第一功率产生部和第二功率产生部中的至少一个可以包括：第一放大器，其配置为放大从信号产生器输出的信号并输出第一放大信号；第二放大器，其配置为放大从信号产生器输出的信号并输出第二放大信号；以及组合器，其配置为组合第一放大信号和第二放大信号以产生输出信号。
根据基板处理设备的另一示例，基板处理设备可以进一步包括控制器，其配置为将从信号产生器输出的信号的相位与由放大器放大的输出信号的相位进行比较，并将比较结果传输至组合器。
根据基板处理设备的另一示例，组合器可以配置为从控制器接收比较结果，以改变第一放大信号和第二放大信号中的至少一个的相位。
根据基板处理设备的另一示例，组合器可以配置为从控制器接收比较结果以改变输出信号的相位。
根据基板处理设备的另一示例，基板处理设备还可以包括控制器，其配置为将输出信号与目标功率值进行比较，并将比较结果传输至第一放大器和第二放大器中的至少一个。
根据基板处理设备的另一示例，第一放大器和第二放大器中的至少一个可以进一步配置为从控制器接收比较结果并调节增益。
根据基板处理设备的另一示例，基板处理设备还可包括：第一匹配网络，其连接在功率产生器和第一反应器之间；以及第二匹配网络，其连接在功率产生器和第二反应器之间，其中，第一匹配网络和第二匹配网络可以相对于功率产生器对称地布置。
根据基板处理设备的另一示例，基板处理设备还可以包括：第一电源线，其将功率产生器连接至第一匹配网络；以及第二电源线，其将功率产生器连接至第二匹配网络，其中，第一电源线的长度和第二电源线的长度相同。
根据基板处理设备的另一示例，第一反应器可以包括第一处理单元和第一基板支撑单元，第二反应器可以包括第二处理单元和第二基板支撑单元，并且基板处理设备还可以包括支撑部，其配置为支撑第一反应器的至少一部分和第二反应器的至少一部分。支撑部可以与第一处理单元和第一基板支撑单元中的至少一个电容耦合，并且还可以与第二处理单元和第二基板支撑单元中的至少一个电容耦合。
根据基板处理设备的另一示例，第一基板支撑单元和第二基板支撑单元中的每个可以包括陶瓷加热块。
根据一个或多个实施例，基板处理设备包括功率产生器；多个匹配网络，其相对于功率产生器对称地布置；多个反应器，其连接到多个匹配网络；以及多个电源线，其将多个匹配网络连接到功率产生器并具有彼此相同的长度，其中，功率产生器配置为向多个匹配网络输出多个相位同步功率，并且多个相位同步功率可以通过多个电源线和多个匹配网络以相位同步的方式传输到多个反应器。
根据一个或多个实施例，一种基板处理设备包括：单个信号产生器，其配置为输出单个信号；分离器，其配置为从单个信号生成第一信号和第二信号；比较器，其配置为将第一信号的第一相位与第二信号的第二相位进行比较；第一放大器，其配置为放大第一信号并输出第一放大信号；第二放大器，其配置为放大第一信号并输出第二放大信号；第一组合器，其配置为组合第一放大信号和第二放大信号以产生第一输出信号；第三放大器，其配置为放大第二信号并输出第三放大信号；第四放大器，其配置为放大第二信号并输出第四放大信号；第二组合器，其配置为组合第三放大信号和第四放大信号以产生第二输出信号；第一匹配网络，其配置为接收第一输出信号；以及第二匹配网络，其配置为接收第二输出信号。
附图说明
通过以下结合附图的描述，本公开的某些实施例的上述和其他方面、特征和优点将更加明显，其中：
图1和2是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图；
图3至5是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图；
图6是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图；
图7是根据图6的实施例的基板处理设备的功率产生器的信号产生器的详细视图；
图8是根据图6的实施例的基板处理设备的功率产生器的功率产生部的详细视图；
图9和10是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图；
图11是用于从为每个反应器安装的单独功率产生器供应单独功率的基板处理设备的视图，并且示出了向四个反应器中的一个供应RF功率的情况(图11A)和向四个反应器中的三个供应RF功率的情况(图11B)；
图12是示出在开放式反应器中发生的功率泄漏的视图；
图13是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图，图14是图13的示意图；
图15是示出当通过使用现有的RF电源装置或通过使用根据本发明构思的实施例的RF电源装置将RF功率传输到每个反应器时是否发生干扰噪声(Vpp噪声)的视图；
图16是图14的RF电源装置的示意性结构的视图；
图17是示出在包括多个反应器的基板处理设备中布置有根据本发明构思的实施例的RF电源装置的状态的视图；以及
图18是比较RF正向功率、RF反射功率以及在使用常规RF电源装置和根据本发明构思的实施例的RF电源装置的等离子体处理期间产生的相应干扰噪声(Vpp噪声)的图。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的附图标记始终表示相同的元件。就这一点而言，本实施例可以具有不同的形式，并且不应该被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施例以解释本说明书的各方面。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。当诸如“至少一个”之类的表达在元素列表之前时，修饰整个元素列表而非修饰列表的单独元素。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。
就这一点而言，本实施例可以具有不同的形式，并且不应该被解释为限于这里阐述的描述。相反，提供这些实施例使得本公开将是透彻和完整的，并将本公开的范围充分传达给本领域的普通技术人员。
本文所用的术语是出于描述特定实施例的目的，并且无意于限制本公开。如本文所用，单数形式的“一”、“一个”和“该”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，本文所用的术语“包括”、“包含”及其变体指定存在所述特征、整数、步骤、过程、构件、部件和/或其组，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、过程、构件、部件和/或其组。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。
将理解的是，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种构件、部件、区域、层和/或部分，但这些构件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。这些术语不表示任何顺序、数量或重要性，而仅用于区分各部件、区域、层和/或部分。因此，在不脱离实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、部件、区域、层和/或部分可被称为第二构件、部件、区域、层和/或部分。
在下文中，将参照附图描述本公开的实施例，在附图中示意性地示出了本公开的实施例。在附图中，由于例如制造技术和/或公差，可以预期与所示形状的变化。因此，本公开的实施例不应被解释为限于在此示出的区域的特定形状，而是可以包括例如由制造过程导致的形状偏差。
图1和2是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图。图1示出了基板处理设备和该基板处理设备的一部分(未形成排气单元120的开口的部分的截面)。图2示出了基板处理设备和基板处理设备的另一部分(形成排气单元120的开口OP的部分的截面)。开口OP可以是排气端口。
参照图1和2，基板处理设备可以包括多个反应器。每个反应器可包括分隔件100、基板支撑单元150、处理单元110和排气单元120。每个反应器可包括反应空间51和连接至反应空间51的排气空间55。
分隔件100是用于容纳基板支撑单元150的室，其也可以称为室主体。在一实施例中，包括反应空间51的反应器被称为内室，包围多个反应器(例如四个反应器，见图9)的基板处理设备的整个结构可以被称为外室。排气管线18可以设置在分隔件100中。在一些实施例中，排气管线18可以形成为沿着分隔件100的侧壁的内部延伸。在一实施例中，基板处理设备包括第一表面和与第一表面相邻的第二表面，并且排气管线18可沿着第一表面与第二表面之间的边缘延伸。在另外的实施例中，排气管线18可以形成为沿着分隔件100的下壁的内部延伸。
处理单元110可以位于配置为支撑基板的基板支撑单元150上方。反应空间51可被限定在基板支撑单元150和处理单元110之间。处理单元110可以用作限定反应空间51的上表面的第一盖。换句话说，基板支撑单元上方的第一盖可以包括至少一个处理单元110。
处理单元110可以包括根据基板处理设备的功能执行适当功能的构件。例如，当基板处理设备执行沉积功能时，处理单元110可以包括反应物供应器(例如喷淋头组件)。在另一实施例中，当反应器执行抛光功能时，处理单元110可以包括抛光垫。
处理单元110可以是导体，并且可以用作用于产生等离子体的电极。即，处理单元110可以用作用于产生等离子体的电极。下文将以这种方式(将处理单元110用作电极的方式)的处理单元110称为气体供应电极。
基板支撑单元150可以配置为提供诸如半导体或显示基板的待处理的物体(未示出)所安置在的区域。基板支撑单元150可以由能够上下和旋转运动的支撑件(未示出)支撑。此外，基板支撑单元150可以是导体，并且可以用作用于产生等离子体的电极(即气体供应电极的相对电极)。
排气单元120可以位于处理单元110和支撑部TLD之间。排气单元120可以延伸以围绕反应空间51。反应空间51中的气体可以通过排气单元120排放到排气端口13。
在一实施例中，排气单元120可以用作限定反应空间51的侧表面的第二盖。包括排气单元120的第二盖可以包括连接至反应空间51的排气空间55。因此，排气单元120可以提供排气空间55。此外，排气单元120可以提供容纳处理单元110的空间。当处理单元110容纳在该空间中时，处理单元110可以与排气单元120接触。
排气单元120可以包括在反应空间51和排气空间55之间的分隔壁W。分隔壁W的第一表面(例如外表面)可以限定反应空间51，分隔壁W的第二表面(即作为面对第一表面的表面的内表面)可以限定排气空间55。例如，反应空间51可以由分隔壁W的第一表面、基板支撑单元150的上表面和作为第一盖的处理单元110的下表面限定。换句话说，反应空间51的一侧可以由排气单元120的分隔壁W限定。
排气单元120可提供用于待处理物体的空间的一部分。例如，当基板处理设备执行沉积功能时，用于沉积的反应空间51可以由排气单元120限定。此外，排气空间55可以限定在排气单元120内部。反应空间51可以通过排气单元120的排气空间55连接到排气端口13。更详细地，反应空间51中的气体可以通过间隙E、排气空间55和开口OP排放到排气端口13。
在一示例中，排气单元120可以包括连接壁C和从分隔壁W延伸的外壁O。排气单元120的外壁O与分隔壁W平行地设置并且可以接触支撑部TLD。开口OP可以形成在外壁O中，并且排气单元120和排气端口13可以通过开口OP彼此连接。排气单元120的连接壁C可以延伸以将分隔壁W连接到外壁O。连接壁C可以提供与处理单元110的接触表面。作为第一盖的处理单元110和作为第二盖的排气单元120可以通过接触表面彼此接触。
支撑部TLD可以接触排气单元120以支撑处理单元110和排气单元120。支撑部TLD可以由分隔件100支撑。如上所述，支撑部TLD可以用作顶盖，其可以由分隔件100支撑以覆盖外室，同时支撑作为第一盖的处理单元110和作为第二盖的排气单元120。
支撑部TLD可以位于分隔件100和排气端口13之间。支撑部TLD可以包括将排气端口13连接到分隔件100的排气管线18的路径P。在一实施例中，路径P的横截面积和排气管线18的横截面面积可以基本相同。例如，当路径P和排气管线18形成为圆形时，路径P的直径可以与排气管线18的直径相同。在另外的实施例中，密封构件(未示出)可以设置在支撑部TLD和分隔件之间。密封构件可以沿着路径P或排气管线18的圆周延伸，从而防止从路径P排出的气体泄漏到排气管线18。
支撑部TLD可以位于分隔件100和盖(例如包括排气单元120的第二盖)之间。气流控制环FCR可以在支撑部TLD上。此外，气流控制环FCR可以位于支撑部TLD与基板支撑单元150之间。气流控制环FCR可以在支撑部TLD上滑动。气流控制环FCR可以与基板支撑单元150分开以形成间隙G，并且可以通过调节间隙G来控制反应空间51与外室的内部空间之间的压力平衡。
分隔壁W可以提供将反应空间51连接至排气空间55的间隙E。例如，间隙E可形成在排气单元120与气流控制环FCR之间。间隙E可以是反应空间51和排气空间55之间的通道。因此，反应空间51和排气空间55可以通过该通道彼此连通。
排气端口13可包括在朝向排气单元120的第一方向和不同于第一方向的第二方向上延伸的通道。在示例性实施例中，排气端口13可具有在其中形成的L形或L状通道，从而排气空间55中的气体可横向地朝向排气端口13流动并且可向下排出。在另一示例中，排气空间55中的气体可以横向流动并且可以向上排出。通过排气端口13排出的气体可以通过排气管线18传输到排气泵(未示出)，并且该气体可以通过排气泵(未示出)被排放到外部。
图3至5是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图。更详细地，图3示出除了盖(即处理单元和排气单元)和排气端口之外的基板处理设备的一部分(例如排气管线18和28、连接端口CP、连接到外部泵的外部路径EC等)。图4是从第一方向观察的图3的视图，图5是从第二方向观察的图3的视图。根据实施例的基板处理设备可以是根据上述实施例的基板处理设备的变形。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。
参照图3至5，在分隔件100中形成有排气管线18和28。排气管线18和28通过连接端口CP连接到外部路径EC，外部路径EC连接到主排气路径211。因此，反应空间中的气体经由排气端口13和23、排气管线18和28、外部路径EC和主排气路径211被排放到排气泵EP。尽管图中未示出，但每个排气端口13和23设置有根据本发明构思的实施例的流量控制器。
如图4所示，在第一方向上的两个反应器R1a和R1b使用内部排气管线18a和18b，而在与第一方向相反的方向上的其余两个反应器使用其他内部排气管线28a和28b。两条内部排气管线18和28分别通过连接端口CP和CP'连接到外部路径EC和EC'。外部路径EC和EC'可以以一种配置或以多种配置来实现。
结果，可以看出，四个反应器使用外部路径EC和EC'、主排气路径211和排气泵EP中的至少一个。隔离阀210可被添加到主排气路径211。因此，在维护期间，隔离阀210可以保护排气泵EP免受外部大气的影响。此外，压力控制阀(例如节流阀)可被添加到主排气路径211。外部路径EC可被固定为不移动成与外室的分隔件100的下表面紧密接触。在替代实施例中，两条内部排气管线18和28可以在外室的分隔件100的底壁内彼此连接，并且直接连接至主排气路径211，而没有外部路径EC。
再次参考图3，连接到第一连接端口CP的第一外部路径EC可以在分隔件100下方朝向外室的第一角部C1延伸。另外，连接到第二连接端口CP'(未示出)的第二外部路径EC'可以在分隔件100下方朝向外室的第二角部C2延伸。排气泵EP可以布置在基板处理设备的一个表面上，例如对应于第一角部C1和第二角部C2之间的中心。第一外部路径EC可以从延伸到第一角部C1的部分延伸到排气泵EP。另外，第二外部路径EC'可以从延伸到第二角部C2的部分延伸到排气泵EP。
图6是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图。根据实施例的基板处理设备可以是根据上述实施例的基板处理设备的变形。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。
基板处理设备是多反应器室，并且可以包括功率产生器、相对于功率产生器对称布置的多个匹配网络以及连接到多个匹配网络的多个反应器。尽管在图6中仅示出了两个反应器，但这仅是示例，并且基板处理设备可以包括三个或更多个反应器。在下文中，将参照图6描述基板处理设备，前提是该基板处理设备包括两个反应器(即第一反应器R1a和第二反应器R1b)。
参照图6，基板处理设备可以包括第一反应器R1a、第二反应器R1b和功率产生器PG。另外，基板处理设备还可包括第一匹配网络M1和第二匹配网络M2。
第一反应器R1a和第二反应器R1b可以彼此相邻布置。如上所述，每个反应器可以包括基板支撑单元130、处理单元110和排气单元120。每个反应器可以包括反应空间51和与反应空间51连接的排气空间(未示出)，并且支撑部TLD可以支撑第一反应器R1a的至少一部分和第二反应器R1b的至少一部分。另外，基板支撑单元130可以与支撑部TLD分开。在下文中，在此将不给出反应器的重复描述。
第一反应器R1a和第二反应器R1b可以是开放式反应器。当在处理单元110和基板支撑单元130之间形成反应空间时，这种开放式反应器使反应空间保持打开而不是封闭。也就是说，开放式反应器与封闭式反应器相反，在后者中，基板支撑单元和分隔壁接触以形成封闭的反应空间。如下文将在后面描述，在开放式反应器的情况下，由于支撑部(或分隔件)和基板支撑单元彼此分开，因此在高频等离子体处理期间，可能会发生反应器之间的电容耦合问题以及由此产生的信号干扰问题。
功率产生器PG可以配置成向第一反应器R1a和第二反应器R1b供电。功率产生器PG可以配置为输出多个相位同步的功率。例如，功率产生器PG可以配置成向第一反应器R1a供应第一功率并且向第二反应器R1b供应第二功率。功率产生器PG可以进一步配置为使第一功率和第二功率的相位同步。因此，可以以相位同步的方式将由功率产生器PG产生的功率传输到多个反应器。
功率产生器PG可以包括信号产生器SG、用于相位同步的功率传输的第一功率产生部PC1和第二功率产生部PC2。信号产生器SG可以配置为通过接收外部电源来产生相位同步信号。相位同步信号可以包括例如第一信号和第二信号。信号产生器SG可以连接到第一功率产生部PC1和第二功率产生部PC2。信号产生器SG还可以包括配置为从单个信号生成多个RF信号的分离器和配置为比较多个RF信号的相位的比较器。稍后将参考图7描述分离器和比较器的更详细描述。
由信号产生器SG输出的相位同步信号可被传输到第一功率产生部PC1和第二功率产生部PC2。第一功率产生部PC1可以配置为基于相位同步的第一信号来产生第一功率。第二功率产生部PC2可以配置为基于相位同步的第二信号来产生第二功率。如上所述，由于第一信号和第二信号具有相同的相位，因此由第一功率产生部PC1和第二功率产生部PC2产生的第一功率和第二功率也可以具有相同的相位。
第一功率产生部PC1和第二功率产生部PC2可以相对于信号产生器SG对称地布置，使得可以供应相同相位的第一功率和第二功率。此外，将信号产生器SG连接至第一功率产生部PC1的第一功率传输线TL1和将信号产生器SG连接至第二功率产生部PC2的第二功率传输线TL2可以形成为具有彼此相同的长度(和相同的阻抗)。因此，从信号产生器SG输出的相位同步信号(即第一信号和第二信号)可以分别通过第一功率传输线TL1和第二功率传输线TL2被传输到第一功率产生部PC1和第二功率产生部PC2，同时保持彼此相同的相位而没有相移。
第一功率产生部PC1可以包括至少一个放大器，其配置为放大从信号产生器SG输出的第一信号以输出放大信号。由第一功率产生部PC1的放大器放大的放大信号可以具有第一功率值。由上述第一功率产生部PC1产生的第一功率可以对应于具有第一功率值的放大信号。
类似地，第二功率产生部PC2可以包括至少一个放大器，其配置为放大从信号产生器SG输出的第二信号以输出放大信号。由第二功率产生部PC2的放大器放大的放大信号可以具有第二功率值。由上述第二功率产生部PC2产生的第二功率可以对应于具有第二功率值的放大信号。
可以将从至少一个放大器(即第一功率产生部PC1的放大器和/或第二功率产生部PC2的放大器)输出的放大信号的相位与从信号产生器SG输出的信号的相位进行比较。可以基于该比较操作来调节放大信号的相位。例如，当放大信号的相位慢于从信号产生器SG输出的信号的相位时，可以将放大信号的相位调节为更快。相反，当放大信号的相位比从信号产生器SG输出的信号的相位快时，可以将放大信号的相位调节为慢。
在替代实施例中，第一功率产生部PC1或第二功率产生部PC2(或两者)可以包括多个放大器。例如，多个放大器可以配置为放大不同频带的信号。作为特定示例，第一功率产生部PC1和/或第二功率产生部PC2可以包括：第一放大器，其配置为放大从信号产生器SG输出的信号并输出第一放大信号；以及第二放大器，其配置为放大从信号产生器SG输出的信号并输出第二放大信号。另外，第一功率产生部PC1和/或第二功率产生部PC2可以进一步包括组合器，其配置为组合第一放大信号和第二放大信号以生成输出信号。输出信号可以对应于前述的第一功率和/或第二功率。稍后将参考图8详细描述与第一放大器、第二放大器和组合器有关的特定配置。
第一匹配网络M1可以配置为使功率产生器PG的功率阻抗与第一反应器R1a的等离子体阻抗匹配，以进行功率传输优化。例如，第一匹配网络M1可以包括至少一个第一可变电容器，用于匹配第一反应器R1a的功率阻抗和等离子体阻抗的实部和虚部。从第一功率产生部PC1输出的输出信号(即第一功率)可以通过第一电源线SL1传输到第一匹配网络M1。传输到第一匹配网络M1的第一功率可以传输到第一反应器R1a的第一RF棒RR1。
第二匹配网络M2可以配置为使功率产生器PG的功率阻抗与第二反应器R2a的等离子体阻抗匹配，以进行功率传输优化。例如，第二匹配网络M2可以包括至少一个第二可变电容器，用于匹配第二反应器R1b的功率阻抗和等离子体阻抗的实部和虚部。从第二功率产生部PC2输出的输出信号(即第二功率)可以通过第二电源线SL2传输到第二匹配网络M2。传输到第二匹配网络M2的第二功率可以传输到第二反应器R1b的第二RF棒RR2。
第一匹配网络M1和第二匹配网络M2可以相对于功率产生器PG对称地布置，使得可以供应相同相位的第一功率和第二功率。此外，连接功率产生器PG和第一匹配网络M1的第一电源线SL1和连接功率产生器PG和第二匹配网络M2的第二电源线SL2可以形成为具有彼此相同的长度(和相同的阻抗)。因此，从功率产生器PG输出的相位同步的第一功率和第二功率可以分别通过第一电源线SL1和第二电源线SL2传输到第一匹配网络M1和第二匹配网络M2，同时保持彼此相同的相位而没有相移。
如上所述，根据本发明构思的实施例，由于供应到多个反应器的功率是相位同步的，所以可以防止可能在反应器之间发生的频率干扰，从而防止匹配误差。因此，可以实现稳定的等离子体处理。
开放式反应器需要稳定的等离子体处理。在多个反应器共享一个支撑部TLD的开放式反应器中，支撑部TLD可以与第一处理单元110a和第一基板支撑单元130a中的至少一个电容耦合。例如，可以将作为绝缘体的第一排气单元120a设置在第一处理单元110a与支撑部TLD之间，从而可以将传输至第一处理单元110a的高频等离子体信号通过排气单元120a传输至支撑部TLD。另外，第一基板支撑单元130a和支撑部TLD可以彼此分开，或者第一流动控制环(未示出)可以在它们之间，因此，从第一处理单元110a传输到第一基板支撑单元130a的高频等离子体信号可以通过空间和/或第一流动控制环传输到支撑部TLD。传输到支撑部TLD的高频等离子体信号传输到第二反应器R1b，并可能引起RF干扰。
类似地，支撑部TLD可以与第二处理单元110b和第二基板支撑单元130b中的至少一个电容耦合。例如，作为绝缘体的第二排气单元120b可以在第二处理单元110b和支撑部TLD之间，从而可以将传输到第二处理单元110b的高频等离子体信号通过第二排气单元120b传输到支撑部TLD。另外，第二基板支撑单元130b和支撑部TLD可以彼此分开，或者第二流动控制环(未示出)可以在它们之间，因此从第二处理单元110b传输到第二基板支撑单元130b的高频等离子体信号可以通过空间和/或第二流动控制环传输到支撑部TLD。传输到支撑部TLD的高频等离子体信号传输到第一反应器R1a，并可能引起RF干扰。
在使用300摄氏度以上的高温的高温处理中，由于因基板支撑单元的温度变化引起的应力显著增加，因此基板支撑单元需要包括陶瓷加热器，其表面材料是绝缘体。另一方面，由于基板支撑单元的体积在高温处理期间改变，因此有必要引入开放式反应器，其中基板支撑单元和支撑部(或分隔件)彼此间隔开。
当在这种高温处理中使用60MHz以上的高频等离子体处理时，由基板处理设备的部件之间的电容耦合引起信号干扰问题。即，在高温处理中，引入开放式反应器，因此支撑部与处理单元和/或基板支撑单元间隔开。一般的电信号不通过这样的空间传输，但在高频电信号的情况下，在该空间中可能形成电容耦合，从而可能发生信号传输。
根据本发明构思的实施例，在上述高温处理、高频等离子体处理、引入开放式反应器的处理和/或采用陶瓷加热块的处理中的至少一种下，可能发生在反应器之间的信号干扰(例如RF干扰)可被消除。
图7是根据图6的实施例的基板处理设备的功率产生器PG的信号产生器SG的详细视图。在下文中，将不在这里给出实施例的重复描述。
参照图7，信号产生器SG可以包括单个信号产生器SC、分离器SP、第一传感器SE1、第二传感器SE2和比较器CP。
单个信号产生器SC可以配置为基于从外部施加的电源来产生单个信号。例如，单个信号可以是具有60MHz以上的频率的高频信号(例如RF信号)。
分离器SP可以配置为将单个信号划分为多个信号。例如，分离器SP可以配置为从单个RF信号生成第一RF信号RF1和第二RF信号RF2。在另一实施例中，分离器SP可以配置为调节第一RF信号RF1和第二RF信号RF2的相位。例如，分离器SP可以从比较器CP接收比较信号，并且基于比较信号来调节第一RF信号RF1和/或第二RF信号RF2的相位。
比较器CP可以配置为将第一RF信号RF1的相位与第二RF信号RF2的相位进行比较。例如，第一传感器SE1和第二传感器SE2可以连接到分离器SP的输出端子。第一RF信号RF1的相位和第二RF信号RF2的相位可以由第一传感器SE1和第二传感器SE2检测。比较器CP可以接收并比较由此检测到的第一RF信号RF1和第二RF信号RF2的相位，并且将指示比较结果的比较信号输出到分离器SP。
尽管分离器SP、比较器CP、第一传感器SE1和第二传感器SE2在图7中被示为单独部件，但它们可被实现为集成部件。例如，可以在分离器SP中实现比较器CP的比较功能。在这种情况下，分离器SP可基于由第一传感器SE1和第二传感器SE2检测到的相位信息来执行比较功能，并且可基于该比较结果来调节第一RF信号RF1和第二RF信号RF2中的至少一个的相位。在另一示例中，第一传感器SE1和第二传感器SE2可以集成在比较器CP中。
图8是图6的基板处理设备的功率产生器的功率产生部PC1或PC2的详细视图。在下文中，将不在这里给出实施例的重复描述。
参照图8，连接到信号产生器SG的第一功率产生部PC1(或第二功率产生部PC2，以下将描述第一功率产生部PC1。)可以包括第一放大器AMP1、第二放大器AMP2、组合器CB和控制器CON。
第一放大器AMP1可以配置为放大从信号产生器SG输出的信号(即第一RF信号RF1)并输出第一放大信号A1。第二放大器AMP2可以配置为放大从信号产生器SG输出的信号(即第一RF信号RF1)并输出第二放大信号A2。在一些实施例中，第一放大器AMP1和第二放大器AMP2可以配置为放大第一RF信号RF1的不同频带。
组合器CB可以配置为组合第一放大信号A1和第二放大信号A2以产生输出信号OP。在一示例中，组合器CB可以配置为改变第一放大信号A1、第二放大信号A2和输出信号OP中的至少一个的相位。可以基于从控制器CON接收的比较结果来执行组合器CB的相位调节功能。
更详细地，在一示例中，控制器CON可以将来自信号产生器SG的第一RF信号RF1的相位与来自组合器CB的输出信号OP的相位进行比较。尽管在图8中未示出，但传感器可以连接到信号产生器SG的输出端子，用于检测第一RF信号RF1的相位。另外，传感器可以连接到组合器CB的输出端子以检测输出信号OP的相位。传感器的输出端子可以连接到控制器CON。这样的传感器的功能可以在控制器CON中实现，并且图8示出了在控制器CON中实现传感器的状态。
组合器CB可以配置为从控制器CON接收比较结果，并且改变第一放大信号A1和第二放大信号A2中的至少一个的相位。在替代实施例中，组合器CB可以配置为从控制器CON接收比较结果并改变输出信号OP的相位。例如，控制器CON可以输出相位调节信号PM作为比较结果，并且组合器CB可以响应于相位调节信号PM而执行相位调节功能。
在一些实施例中，可以调节第一放大器AMP1和第二放大器AMP2的增益。更详细地，控制器CON可以配置为将输出信号OP与目标功率值进行比较，并且将增益比较结果GC传输至第一放大器AMP1和第二放大器AMP2。第一放大器AMP1和第二放大器AMP2可以从控制器CON接收增益比较结果GC，并调节增益以分别输出第一放大信号A1和第二放大信号A2。
虽然已经基于第一功率产生部PC1描述了图8，但第二功率产生部PC2也可以包括图8所示的配置。例如，第二功率产生部PC2可以包括：第三放大器AMP3，其配置为放大来自信号产生器SG的第二信号(例如第二RF信号RF2)并输出第三放大信号A3；第四放大器AMP4，其配置为放大第二信号并输出第四放大信号A4；以及第二组合器CB2，其配置为组合第三放大信号A3和第四放大信号A4以产生第二输出信号OP2。
图9和10是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图。根据实施例的基板处理设备可以是根据上述实施例的基板处理设备的变形。在下文中，这里将不给出实施例的重复描述。
参照图9，示出了多反应器室的上表面。在室中布置有多个反应器R，并且每个反应器R的一侧连接至排气端口13。由图10可知，每个反应器R连接至每个排气端口13。
图10是沿着图9的线X-X′截取的多反应器室的剖视图。反应器R的反应空间可被定义为由用作盖并具有排气管道的排气单元120、位于其下方的支撑部TLD、在支撑部TLD上的气流控制环FCR、位于由排气单元120包围的内部空间上的处理单元110以及布置成面对处理单元110的基板支撑单元130围绕的空间。基板支撑单元130可以包括加热装置(例如绝缘加热块，比如陶瓷加热块)。
基板支撑单元130和支撑部TLD可以彼此分开以形成间隙。气流控制环FCR可以设置在基板支撑单元130和支撑部TLD之间。另外，排气单元120可以设置在处理单元110和支撑部TLD之间。气流控制环FCR和排气单元120可以包括绝缘材料。因此，可以在基板支撑单元130与支撑部TLD之间以及在处理单元110与支撑部TLD之间形成电容耦合。
在高温处理中以及在60MHz以上的高频等离子体处理中，这种电容耦合可能会引起信号干扰问题。然而，根据本发明构思的实施例的基板处理设备允许以相位同步的方式将功率供应到多个反应器，而不是为每个反应器安装单独的功率产生器以供应单独的功率。例如，通过在一个集成式功率产生器中产生多个相位同步的功率并且将它们配置为以相位同步的方式供应给多个反应器中的每个，可以避免上述信号干扰问题。
图11A示出了仅向基板处理设备中的四个反应器中的一个供应RF功率的情况，其中为每个反应器安装了单独的功率产生器以供应单独的功率。如图11A所示，基板处理设备呈现出平坦状态，其中在等离子体处理期间在峰间电压(Vpp)中不存在干扰噪声。
图11B示出了向基板处理设备中的四个反应器中的三个供应RF功率的情况，其中为每个反应器安装了单独的功率产生器以供应单独的功率。如图11B所示，可以看出，Vpp不稳定并且在处理期间由于RF干扰而产生干扰噪声。也就是说，一个反应器中的RF正向功率被错误地测量为另一相邻反应器的匹配网络中的相应反应器的RF反射功率，从而导致Vpp噪声同时相应地尝试匹配。
如上所述，由于当向多个反应器中的每个供应RF功率时产生的RF干扰，所以降低了反应器之间的等离子体处理的再现性。这种现象尤其发生在没有反应器壁的开放式反应器中，并且RF功率难以从电极(例如喷淋头)顺序流向基板支撑部(例如加热器)，再流向接地电极。
图12是示出在这种开放式反应器中发生的功率泄漏的视图。参考图12，气体控制环6和加热块4彼此分开。因此，通过上电极3施加的一些RF功率可能通过排气管道5或支撑喷淋头3的顶盖8泄漏到相邻的反应器中，而不是通过下电极4到达接地电极(参见箭头)。特别地，当施加高压RF功率时，由于作为绝缘体的排气管道5可能发生RF功率泄漏。这也会影响相邻反应器的匹配网络，从而降低Vpp的稳定性和等离子体处理可再现性。
图13是根据本发明构思的实施例的基板处理设备的视图，该基板处理设备包括一个RF功率产生器、多个反应器以及与之相对应的匹配网络。例如，如图13所示，当在基板处理设备中实现四个反应器时，基板处理设备可以包括与四个反应器相对应的四个匹配网络以及连接到四个匹配网络的一个RF功率产生器。即，同时从一个RF功率产生器向每个反应器供应RF功率。应当注意，该配置不同于向每个反应器独立且单独地供应RF功率的RF功率产生器或与每个反应器连接的RF功率产生器。
图14示意性地示出了图13。参照图13和14，RF功率产生器包括使RF频率相位同步的功能。相位同步用于均衡从RF功率产生器传输到每个反应器的RF功率频率的相位，以消除相位差并消除由RF功率频率的相位差引起的干扰噪声。
图15是示出当通过使用现有的RF电源装置或通过使用根据本发明构思的实施例的RF电源装置将RF功率传输到每个反应器时是否发生干扰噪声(Vpp噪声)的视图。
图15A示出了应用现有的RF电源装置并且将RF功率独立地供应到每个反应器的情况。如图15A所示，每个RF功率产生器供应的RF频率的相位不匹配，并且发生反应器间RF干扰噪声(Vpp噪声)。因此，供应给一个反应器的RF功率影响另一相邻反应器的匹配网络的匹配，从而损害反应器中的处理稳定性和再现性。
图15B示出了应用根据实施例的RF功率产生器的情况(参见图14)。在该实施例中，RF功率产生器实现RF频率相位同步并且从一个共享的RF功率产生器向每个反应器供应RF功率。从以上实施例可以看出，在处理过程中没有RF干扰发生，并且RF干扰噪声消失了。
图16是图14的RF电源装置的示意性结构的视图。参照图16，RF功率产生器包括RF信号产生器和功率放大器。RF信号产生器接收外部电源以产生RF信号，并使产生的RF信号的频率相位同步。功率放大器将从RF信号产生器接收到的RF信号转换为RF功率。具有相同相位的RF功率通过每个匹配网络传输到每个反应器。为了消除Vpp噪声，在同步本发明中引入的RF信号频率功能的同时，连接RF信号产生器、功率放大器和匹配网络的RF功率传输电缆的长度需相同。
为此，如图16所示，连接RF信号产生器和每个功率放大器的RF功率传输电缆的长度配置为相同(a＝b＝c＝d)。此外，连接每个功率放大器和每个匹配网络的RF电缆的长度也配置为相同(a'＝b'＝c'＝d')。为此，RF功率产生器内的功率放大器可以围绕RF信号产生器对称地布置。另外，布置在其中的每个反应器和匹配网络可以围绕RF功率产生器对称地布置。
图17是示出在包括多个反应器的基板处理设备中布置有根据本发明构思的实施例的RF电源装置的状态的视图。
在图17中，布置在各个反应器中的匹配网络相对于RF功率产生器RFG对称地布置，并且连接RF功率产生器和匹配网络的RF功率传输电缆的长度都相同(a'＝b'＝c'＝d')。这与RF功率产生器的RF频率相位同步一起有助于消除RF干扰噪声(Vpp噪声)。图17示出了四个反应器，但本公开不限于此。例如，当RF电源装置包括多个反应器(例如三个、五个或六个)、与每个反应器相对应的匹配网络以及RF功率产生器时，匹配网络和反应器可以相对于RF功率产生器对称地等距放置，以消除反应器之间的RF干扰。
图18是比较RF正向功率、RF反射功率以及在使用常规RF电源装置和根据本发明构思的实施例的RF电源装置的等离子体处理期间产生的相应干扰噪声(Vpp噪声)的图。
图18A示出了根据常规RF电源装置向每个反应器供应RF功率时的RF正向功率、RF反射功率和RF干扰噪声(Vpp噪声)。图18A示出了代表四个反应器的一个反应器的评估图。参考图18A，由于施加到其他相邻反应器的RF功率频率影响要评估的匹配网络，因此可以看出，匹配不稳定，产生了RF反射功率，并且发生了导致Vpp噪声的RF干扰噪声。
图18B示出了根据根据本发明构思的实施例的电源装置向每个反应器供应RF功率时的RF正向功率、RF反射功率和RF干扰噪声(Vpp噪声)。图18B示出了代表四个反应器的一个反应器的评估图。参考图18B，由于施加到其他相邻反应器的RF功率频率不影响要评估的匹配网络，因此可以看出，图的波形稳定了，而没有产生RF反射功率并且没有在Vpp中产生噪声。
应当理解，附图的每个部分的形状是说明性的，以清楚地理解本公开。应当注意的是，除了所示的形状之外，这些部分可以修改为各种形状。
应当理解，本文描述的实施例应仅在描述性意义上考虑，而不是出于限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其他实施例中的其他类似特征或方面。尽管已经参考附图描述了一个或多个实施例，但本领域普通技术人员将理解，可以在不脱离由以下权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下对形式和细节进行各种改变。

Claims (20)

1.一种基板处理设备，包括：
第一反应器；
与第一反应器相邻的第二反应器；以及
功率产生器，其配置为向第一反应器供应第一功率并且向第二反应器供应第二功率，
其中，所述功率产生器进一步配置为使所述第一功率和第二功率的相位同步。
2.根据权利要求1所述的基板处理设备，
其中，所述功率产生器包括：
信号产生器，其配置为产生相位同步的第一信号和第二信号；
第一功率产生部，其配置为基于第一信号产生所述第一功率；以及
第二功率产生部，其配置为基于第二信号产生所述第二功率。
3.根据权利要求2所述的基板处理设备，
其中，所述第一功率产生部和第二功率产生部相对于所述信号产生器对称地布置。
4.根据权利要求2所述的基板处理设备，还包括：
第一功率传输线，其将所述信号产生器连接到所述第一功率产生部；以及
第二功率传输线，其将所述信号产生器连接到所述第二功率产生部，
其中，所述第一功率传输线的长度和所述第二功率传输线的长度相同。
5.根据权利要求2所述的基板处理设备，
其中，所述信号产生器包括分离器，其配置为从单个RF信号产生第一RF信号和第二RF信号，并且
通过调节所述第一RF信号和第二RF信号中的至少一个的相位来产生相位同步的所述第一信号和第二信号。
6.根据权利要求5所述的基板处理设备，还包括：比较器，其配置为将所述第一RF信号的第一相位与所述第二RF信号的第二相位进行比较，并且
所述分离器还配置为基于所述比较器的比较结果来调节所述第一RF信号和第二RF信号中的至少一个的相位。
7.根据权利要求2所述的基板处理设备，
其中，所述第一功率产生部和第二功率产生部中的至少一个包括：
至少一个放大器，其配置为放大从所述信号产生器输出的信号并输出放大信号。
8.根据权利要求7所述的基板处理设备，
其中，将从所述信号产生器输出的信号的相位与所述放大信号的相位进行比较，并根据比较结果来调节所述放大信号的相位。
9.根据权利要求2所述的基板处理设备，
其中，所述第一功率产生部和第二功率产生部中的至少一个包括：
第一放大器，其配置为放大从所述信号产生器输出的信号并输出第一放大信号；
第二放大器，其配置为放大从所述信号产生器输出的信号并输出第二放大信号；以及
组合器，其配置为组合所述第一放大信号和第二放大信号以产生输出信号。
10.根据权利要求9所述的基板处理设备，还包括：
控制器，其配置为将从所述信号产生器输出的信号的相位与所述输出信号的相位进行比较，并将比较结果传输至所述组合器。
11.根据权利要求10所述的基板处理设备，
其中，所述组合器配置为从所述控制器接收所述比较结果，以改变所述第一放大信号和第二放大信号中的至少一个的相位。
12.根据权利要求10所述的基板处理设备，
其中，所述组合器配置为从控制器接收比较结果以改变输出信号的相位。
13.根据权利要求9所述的基板处理设备，
还包括：控制器，其配置为将输出信号与目标功率值进行比较，并将比较结果传输至所述第一放大器和第二放大器中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的基板处理设备，
其中，所述第一放大器和第二放大器中的至少一个进一步配置为从控制器接收比较结果并调节增益。
15.根据权利要求1所述的基板处理设备，还包括：
第一匹配网络，其连接在所述功率产生器和第一反应器之间；以及
第二匹配网络，其连接在所述功率产生器和第二反应器之间，
其中，所述第一匹配网络和第二匹配网络相对于功率产生器对称地布置。
16.根据权利要求15所述的基板处理设备，还包括：
第一电源线，其将所述功率产生器连接至所述第一匹配网络；以及
第二电源线，其将所述功率产生器连接至所述第二匹配网络，
其中，所述第一电源线的长度和所述第二电源线的长度相同。
17.根据权利要求1所述的基板处理设备，
其中，所述第一反应器包括第一处理单元和第一基板支撑单元，
所述第二反应器包括第二处理单元和第二基板支撑单元，并且
所述基板处理设备还包括支撑部，其配置为支撑所述第一反应器的至少一部分和所述第二反应器的至少一部分，
其中，所述支撑部与所述第一处理单元和第一基板支撑单元中的至少一个电容耦合，并且
与所述第二处理单元和第二基板支撑单元中的至少一个电容耦合。
18.根据权利要求17所述的基板处理设备，
其中，所述第一基板支撑单元和第二基板支撑单元中的每个包括绝缘加热块。
19.一种基板处理设备，包括：
功率产生器；
多个匹配网络，其相对于功率产生器对称地布置；
多个反应器，其连接到多个匹配网络；以及
多个电源线，其将多个匹配网络连接到功率产生器并具有彼此相同的长度，
其中，所述功率产生器配置为向所述多个匹配网络输出多个相位同步功率，并且
所述多个相位同步功率通过所述多个电源线和多个匹配网络以相位同步的方式传输到所述多个反应器。
20.一种基板处理设备，包括：
单个信号产生器，其配置为输出单个信号；
分离器，其配置为从单个信号生成第一信号和第二信号；
比较器，其配置为将第一信号的第一相位与第二信号的第二相位进行比较；
第一放大器，其配置为放大第一信号并输出第一放大信号；
第二放大器，其配置为放大第一信号并输出第二放大信号；
第一组合器，其配置为组合第一放大信号和第二放大信号以产生第一输出信号；
第三放大器，其配置为放大第二信号并输出第三放大信号；
第四放大器，其配置为放大第二信号并输出第四放大信号；
第二组合器，其配置为组合第三放大信号和第四放大信号以产生第二输出信号；
第一匹配网络，其配置为接收第一输出信号；以及
第二匹配网络，其配置为接收第二输出信号。
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