TW202233026A - 電漿處理環境的空間控制 - Google Patents

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丹尼爾 卡特
凱文 菲貝爾
丹尼 蕭
維克托 布魯克
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Abstract

本發明揭示用於電漿處理之系統及方法。一例示性系統可包括一電漿處理腔室，該電漿處理腔室包含：一源，其用以在該處理腔室中產生一電漿；及至少兩個偏壓電極，其配置於該電漿處理腔室內以控制接近於該等偏壓電極之電漿鞘。一卡盤經安置成支撐一基板，且一源產生器耦合至電漿電極。至少一個偏壓供應器耦合至該至少兩個偏壓電極，且一控制器經包括以控制該至少一個偏壓供應器，從而控制接近於該等偏壓電極之該等電漿鞘。

Description

電漿處理環境的空間控制
本發明大體上係關於電漿處理。詳言之但並不作為限制，本發明係關於用於運用電源供應器修改電漿處理環境之系統、方法及設備。
本專利申請案為2020年6月9日申請之題為「SPATIAL MONITORING AND CONTROL OF PLASMA PROCESSING ENVIRONMENTS」之美國專利申請案第16/896,709號的部分接續，其為2020年11月16日申請且作為美國專利第10,707,055號於2020年7月7日發佈之題為「SPATIAL AND TEMPORAL CONTROL OF ION BIAS VOLTAGE FOR PLASMA PROCESSING」之專利申請案第16/194,104號的接續，其主張2017年11月17日申請之題為「SPATIAL AND TEMPORAL CONTROL OF ION BIAS VOLTAGE FOR PLASMA PROCESSING」之臨時申請案第62/588,224號的優先權，所有此等申請案讓與給本受讓人且特此以引用之方式明確地併入本文中。
電漿處理腔室之挑戰為控制基板上方，特別是基板邊緣周圍之電漿鞘均勻性。由基板邊緣、埋入式電平面之邊緣、隔離環及其他腔室相關假影造成的不連續性可能會影響鞘均勻性，此會改變離子相對於基板之軌跡，且因此，基板之處理可能會受到不利影響。
先前嘗試已使用基板固持器、腔室形狀及其他實體幾何形狀之實體改變來嘗試減輕此等挑戰。但此等途徑係靜態的、不靈活的，且在其他方面存在缺陷。
一態樣可表徵為一種用於電漿處理之方法，其包含藉由將初級電感器電感耦合至 n個次級電感器以使得穿過 n個次級電感器中之每一者的電流由經由電漿處理腔室中之電漿與初級電感器之互感產生來維持該電漿。該方法亦包括運用偏壓供應器將不對稱週期性電壓波形施加至電漿處理腔室，及調整穿過 n個次級電感器中之一或多者之電流，或不對稱週期性電壓波形之一或多個特性中的至少一者以更改電漿之空間分佈。
另一態樣可表徵為一種非暫時性電腦可讀取媒體，其包含儲存於其上之指令，該等指令用於以下操作中之至少一者：供處理器執行或用於組態場可程式化閘陣列，以執行電漿處理，該等指令包含藉由控制 n個次級電感器中之電流來維持電漿處理腔室中之電漿的指令，其中 n大於或等於一，且 n個次級電感器中之電流由經由電漿與初級電感器之互感產生。該等指令亦包括以下操作之指令：運用偏壓供應器將不對稱週期性電壓波形施加至電漿處理腔室，及調整以下中之至少一者：穿過 n個次級電感器中之一或多者之電流，或不對稱週期性電壓波形之一或多個特性以更改電漿之空間分佈。
又一態樣可表徵為一種用於控制處理腔室中之電漿的系統，其包含：源產生器；初級電感器，其耦合至源產生器以在源產生器將功率主動地施加至初級電感器時激發電漿；及 n個次級電感器，其相對於初級電感器定位以使得穿過 n個次級電感器之電流由經由電漿與初級電感器之互感產生，其中 n大於或等於一。該系統亦包含端接元件，其耦合至 n個次級電感器中之每一者以形成 n個端接元件，其中端接元件影響穿過對應次級電感器之電流以影響電漿之空間分佈。該系統亦包含：至少一個電平面，其配置於電漿處理腔室內以控制接近於至少一個電平面之電漿鞘；及至少一個偏壓供應器，其耦合至至少一個電平面。至少一個控制器耦合至至少一個偏壓供應器以將不對稱週期性電壓波形施加至至少一個電平面，從而控制接近於電平面之電漿鞘。
本發明大體上描述用以在空間上及在時間上控制電容（或電感）耦合電漿之均勻性及強度的系統、方法及設備。
本文中使用詞語「例示性」以意謂「充當實例、例子或說明」。本文中描述為「例示性」之任何具體實例不必理解為比其他具體實例更佳或更有利。且本說明書中對任何先前公開案（或來源於其之資訊）或對已知之任何事項的任何參考並不認可或承認或以任何形式表明先前公開案（或來源於其之資訊）或已知事項係習知的、常規的或形成本說明書相關研究領域中之公共常識之部分。
作為初步說明，以下諸圖中之流程圖及方塊圖說明根據本發明之各種具體實例的系統、方法及電腦程式產品之可能實施的架構、功能性及操作。就此而言，此等流程圖或方塊圖中之一些方塊可表示模組、區段或程式碼之部分，其包含用於實施指定邏輯功能之一或多個可執行指令。亦應注意，在一些替代實施中，方塊中所提及之功能可不按諸圖中所提及之次序出現。舉例而言，取決於所涉及之功能性，連續展示之兩個方塊實際上可實質上並行地執行，或該等方塊有時可以反向次序執行。亦將注意，方塊圖及/或流程圖說明中之每一方塊以及方塊圖及/或流程圖說明中之方塊之組合可由執行指定功能或動作的基於專用硬體之系統或專用硬體與電腦指令之組合來實施。
雖然以下揭示內容中之使用案例包括晶圓電漿處理，但實施可包括電漿腔室內之任何基板處理。在一些情況下，可使用本文中所揭示之系統、方法及設備來處理除基板之外的物件。換言之，本發明適用於次大氣壓電漿處理腔室內之任何物件之電漿處理，以藉由物理或化學手段實現表面改變、表面下改變、沈積或移除。
本發明可但無需利用如US9287092、US9287086、US9435029、US9309594、US9767988、US9362089、US9105447、US9685297、US9210790中所揭示之電漿處理及基板偏壓技術。此等專利之全部內容係以引用之方式併入本文中。
出於本發明之目的，「激發源」、「源產生器」、「RF源」或「RF電源供應器」為能量主要用於產生及維持電漿的部件，而「偏壓供應器」為能量主要用於產生表面電位以吸引來自電漿之離子及電子的部件。儘管源產生器及偏壓供應器之頻率取決於多個因素（例如特殊應用因素）而變化，但在多個具體實例中，源產生器在13.56 MHz及更大的頻率下操作，且偏壓供應器在小於2 MHz（例如但不限於在2 MHz與400 kHz之間）之頻率下操作。在其他具體實例中，源供應器之頻率小於13.56 MHz，且考慮偏壓供應器可在超過2 MHz之頻率下操作。在許多應用中，源供應器之頻率大於偏壓供應器之頻率。
圖1至圖4中之每一者描繪例示性電漿處理系統，其包括通用圓柱形對稱電漿處理腔室100，該電漿處理腔室具有具相似面積的頂部電極285（例如，陰極）及下部（基板）電極275（例如，陽極）。電漿處理腔室100之幾何形狀之此簡化易於解釋，但不應限制本發明之各種實施。舉例而言，電漿處理腔室100可具有除圓柱形形狀之外的形狀（例如，處理腔室100可具有矩形形狀）且可能不對稱。在其他具體實例中，頂部電極285及下部電極275可能不具有相同形狀及/或大小。
圖1至圖4亦將電極275、285展示為內部埋入有電平面245、249、255之絕緣體。然而，在其他具體實例中，電極275、285可包含具有絕緣塗層之導電材料或金屬。更大體而言，電極275、285可經實施為能夠將能量電容耦合至電漿中之任何結構（頂部電極285）或在基板200表面上電容性地產生偏壓電壓之任何結構（下部電極275）。儘管圖1至圖4描繪電容耦合至電漿腔室100內之電漿的來自源產生器之RF功率，但應認識到，RF能量亦可（或替代地）自源產生器300電感耦合至電漿處理腔室100。因此，能量耦合組件可為電感元件（例如，線圈）而非電平面255。在一些具體實例中，代替利用源產生器（例如源產生器），或除了使用源產生器以外，亦藉由遠端電漿源將電漿提供至電漿腔室。
基板200可為任何物件或物品，且在一些情況下，為由電漿處理以藉由物理或化學手段實現表面改變、表面下改變、沈積或移除的表面。
圖1說明電漿處理腔室100，其具有由源產生器300（亦被稱作「RF源」）供電之頂部電極285，該頂部電極由電纜475或其他導體經由匹配件350連接至能量耦合組件（例如，埋入式電平面255）。頂部電極285藉由隔離環105與電漿處理腔室100之本體隔離。在此實例中，真空壁之內壁藉由隔離圓柱107與電漿電位隔離。來自頂部電極285之RF激發用以產生及維持電漿且控制電漿密度。基板200展示為處於下部電極275上。此電極275藉由隔離環110與電漿腔室隔離。本發明具體實例包括兩個偏壓供應器402，其可各自包括DC電力供應單元（power supply unit；PSU）450及eV開關400。
電漿處理腔室之挑戰為控制基板200上方，特別是基板邊緣周圍之電漿鞘均勻性。由基板邊緣、埋入式電平面之邊緣、隔離環110及其他腔室相關假影造成的不連續性可能會影響鞘均勻性，且因此可能會影響基板之處理均勻性。先前嘗試已使用基板固持器、腔室形狀及其他實體幾何形狀之實體改變來嘗試減輕此等挑戰。另外，許多先前途徑運用對稱（例如，正弦）輸出進行操作（例如，其中波形之前半循環在波形之後半循環中具有對應的對稱分量）。但將正弦波形施加至基板會誘發離子能量之廣泛分佈，此會限制電漿製程進行所要蝕刻輪廓之能力。本發明運用更動態且靈活的途徑來解決此等不均勻性及缺陷。
一般而言，圖1描繪多個偏壓供應器402，且每一偏壓供應器402耦合至對應電平面以在電漿處理腔室100內形成多個區（在本文中亦被稱作偏壓區）。儘管圖1描繪兩個區，但應認識到，具體實例可包括多於兩個區。如圖1中所展示，偏壓供應器402中之一者耦合至中心電平面249，且另一偏壓供應器402連接至外部埋入式電平面245。偏壓供應器402中之每一者可獨立於另一偏壓供應器而受到控制。使用兩個埋入式平面245、249及兩個偏壓供應器402允許電極275上之不均勻偏壓。舉例而言，可將比施加至中心埋入式平面249之偏壓更高的偏壓施加至外部埋入式平面245，或反過來。替代地，可將不同脈動方案應用於每一埋入式平面245、249。雖然可施加不均勻偏壓，但結果可為基板200上之均勻表面電位。換言之，此多埋入式平面法可用以減輕電漿、基板等之不均勻性，且從而達成基板上方之均勻電漿鞘。
亦可改變兩個偏壓供應器之工作循環（同時在相同電壓下運行偏壓供應器402）以補償歸因於電漿系統中之不均勻性效應而產生的處理速率之不同速率。或者可在不同電壓下或（偏壓供應器之間的）不同工作循環及不同電壓兩者之組合下運行偏壓供應器402，以實現所要處理均勻性。亦可利用埋入式電平面及對應偏壓供應器之額外細分（例如，可實施兩個或更多個埋入式平面及對應偏壓供應器402）。雖然展示個別偏壓供應器402，但實務上，此等偏壓供應器可整合成具有共同DC電壓源但具有不同輸出之一個單元（例如，為兩個或更多個eV開關饋電之單一DC電力供應單元）。此外，eV源之輸出可運用不同埋入式電平面之間的分位器進行分割。
圖2說明圖1中所展示之具體實例的另一變體。在此情況下，外部埋入式電極245至少部分地配置於隔離器環110之下，而非配置於基板200之外部邊緣下方。此使得能夠控制隔離器環110上方之偏壓及電漿鞘均勻性。在一些狀況下，可控制偏壓供應器402強加之偏壓以消除隔離器環110上方之RF電漿誘發之偏壓且避免將隔離器環110處理為製程之消耗品，或相反地，增強隔離器環110之電漿處理。
圖3說明圖2中所展示之具體實例的又一變體。在此情況下，外部埋入式電極245在隔離器環110內部，以控制隔離器環110上方之偏壓及鞘均勻性。在一些狀況下，可控制偏壓供應器強加之偏壓以消除RF電漿誘發之偏壓且避免將隔離器環110處理為製程之消耗品，或相反地，增強隔離器環110之電漿處理。
圖4說明一或多個偏壓供應器402耦合至一或多個頂部電極且一或多個RF源連同另一或多個偏壓供應器402（經由匹配網路350）耦合至底部電極的具體實例。將偏壓供應器402與源產生器300隔離可能需要之濾波器未示出，但可由所屬技術領域中具有知識者來實施。藉由改變eV源之工作循環及/或電壓位準，電漿均勻性可經更改且影響基板之處理均勻性。頂部電極285之材料可用於基板之處理，因此藉由在振幅、時間、均勻性或此等各者之組合方面控制偏壓供應器402之偏壓位準，可控制基板200處理之均勻性及速率。可能需要抑制頂部電極285之表面上方的RF誘發之離子偏壓電壓，在此狀況下，耦合至頂部電極285中之電平面257、259的偏壓供應器402可用以消除此偏壓電壓。若RF誘發之電壓為不均勻的，則可使用多個偏壓供應器402（例如，兩個或更多個偏壓供應器402）來抵消此等不均勻性。
在另一具體實例中，偏壓供應器402中之一或多者可與源產生器300之脈動及/或電壓變化同步地脈動及/或調變其電壓。舉例而言，在偏壓供應器402中之一或多者將偏壓電壓自第一偏壓電壓降低至第二偏壓電壓之時段期間，源產生器300可使其輸出脈動、降低其電壓，或既使其電壓輸出脈動又降低其電壓輸出。
此等概念不應限於所說明數目個偏壓供應器402及源產生器300。實情為，例如可使用許多源（例如，許多偏壓供應器402及許多源產生器300），其中需要對電漿密度進行複雜的區域特定控制（例如，以達成電漿密度均勻性）。亦應理解，源之數目無需與電極之數目匹配。舉例而言，四個源產生器300可驅動三個電極，或兩個源產生器可驅動五個電極，以給出兩個非限制性實例。此外，每一源可具有對應匹配網路，或單一匹配網路可耦合至兩個或更多個源且與該兩個或更多個源阻抗匹配。在兩個或更多個電極耦合至一或多個偏壓供應器402之情況下，此等電極可為對稱的（例如同心環）或不對稱的（例如，以考量基板及/或腔室中之不對稱性）。
此外，在實施兩個或更多個偏壓402供應器之情況下，每一偏壓供應器可用以判定局部離子電流（及因此離子能量及離子密度）及局部鞘電容。
離子電流I 1可給定為：
Figure 02_image001
（方程式1） 其中C1表示與腔室相關聯之組件的固有電容，該等組件可包括絕緣件、基板、基板支撐件及靜電卡盤（echuck）。
鞘電容C sheath可給定為：
Figure 02_image003
（方程式2）
多個偏壓供應器402及其量測腔室內之不同位置處之離子電流及因此量測離子密度的對應能力可用作對偏壓供應器402及/或源產生器300之回饋。且可計算鞘電容且將其用作參數值以控制鞘電容且影響電漿鞘。替代地或另外，此回饋可用以控制處理腔室100或源300、402之任何電及/或機械特徵。替代地或另外，此回饋可用以控制以下各者中之任何一或多者：電漿處理腔室100之磁體（例如，用以限制或塑形電漿之磁體，或用以引導經由微波電漿源所產生之離子之磁體）；壓力控制（例如，壓力閥）；質量流量控制；氣體流量控制；氣體化學控制；及腔室或其中之組件之實體幾何形狀（例如，接地矽罩或蓋之垂直移動）。應進一步瞭解，在各種已知RF源（例如，電容、電感、微波等）之深度描述在此處並不適當，此係因為此等RF源在所屬技術領域中係熟知的。然而，本文中所描述之回饋及同步適用於任何已知RF源。
接下來參考圖5，其展示描繪可結合本文中所揭示之若干具體實例詳細研究的方法之流程圖。該方法包括提供具有複數個區之電漿處理腔室（區塊500）。如參考圖1至圖4所描述，該等區中之每一者可結合對應電平面來實現。舉例而言，電平面245、249、250、257、259中之每一者可建立對應區（當被賦予來自偏壓供應器402之週期性電壓波形時）以影響建立於電漿處理腔室100中之電漿之鞘的一部分。另外，將基板200置放於電漿處理腔室100中（區塊502），且在電漿處理腔室100中運用源產生器產生電漿（區塊504）。如所展示，將偏壓波形（例如，不對稱週期性電壓波形）施加至複數個區中之每一者（區塊506），且監測電漿處理腔室100之環境之一或多個特性（區塊508）。一或多個特性之監測可由電漿處理腔室內之感測器或探針實施，及/或藉由（在電漿處理腔室外部）監測由偏壓供應器402或源產生器300施加之功率之一或多個態樣來實施。回應於監測（區塊508），調整由複數個區中之一或多者施加之偏壓波形（例如，不對稱週期性電壓波形）（區塊510）。
參考圖6，其展示可結合本文中之具體實例使用的例示性控制系統之態樣。亦展示鞘電容（Csheath）及電容C1之表示，其表示與電漿處理腔室100相關聯的組件之固有電容，該等組件可包括絕緣件、基板、基板支撐件及靜電卡盤。
如所展示，可由控制器660量測電流及/或電壓以間接監測電漿處理腔室100之環境之一或多個特性（區塊508）。電漿處理腔室100之環境之例示性特性可為鞘電容（Csheath），其可運用方程式2使用經量測輸出電壓Vout加以計算。
可在處理基板之前執行監測（區塊508）以獲得所儲存之資料（例如，關於電漿處理腔室之環境之鞘電容及/或其他特性），且接著利用該資料以（例如，以前饋方式）調整偏壓波形（區塊510）。亦可在電漿處理期間執行區塊508處之監測，且可使用例如圖6中所展示之電壓及/或電流量測使用即時回饋來進行區塊510處之調整（例如，藉由調整偏壓供應器602之電壓及/或工作循環）。
接下來參考圖7，其展示可用以實現偏壓供應器402、602之例示性偏壓供應器702的一般表示。如所展示，偏壓供應器702利用三個電壓V1、V2及V3。因為輸出Vout係經由Cchuck進行電容耦合，所以通常不必控制Vout之DC位準，且可藉由選擇V1、V2或V3中之一者接地（0 V）而將三個電壓減少至兩個。可使用個別夾持供應器，因此不必控制Vout之DC位準。若不使用個別夾持供應器，則可控制所有三個電壓以控制Vout之DC位準。儘管為清楚起見而未展示，但可經由電連接或光學連接由開關控制器控制兩個開關S1及S2，以使開關控制器能夠斷開及閉合開關S1、S2，如下文所揭示。所描繪之開關S1、S2可由單極單投開關實現，且作為非限制性實例，開關S1、S2可由碳化矽金屬氧化物半導體場效電晶體（silicon carbide metal-oxide semiconductor field-effect transistor；SiC MOSFET）實現。
在此實施中，電壓V1、V2及V3可為DC源電壓。如所展示，第一開關S1經安置成經由電感元件將第一電壓V1可切換地連接至輸出Vout，且第二開關S2經安置成經由電感元件將第二電壓V2可切換地耦合至輸出Vout。在此實施中，兩個開關連接至共同節點670，且共同電感元件L1安置於該共同節點與輸出節點Vout之間。電感元件之其他配置係可能的。舉例而言，可存在兩個個別電感元件，其中一個電感元件將S1連接至Vout，且另一電感元件將S2連接至Vout。在另一實例中，一個電感元件可將S1連接至S2，且另一電感元件可將S1或S2連接至Vout。
在參考圖7的同時參考圖8，其描繪：1）偏壓供應器702在Vout處輸出的不對稱週期性電壓波形之循環；2）對應鞘電壓；及3）開關S1及S2之對應開關位置。如所展示，由偏壓供應器702輸出之週期性電壓波形係不對稱的，使得電壓波形之前半循環在電壓波形之後半循環期間不具有對應的對稱分量。在操作中，使第一開關S1瞬時閉合以沿著電壓波形之第一部分860（電壓V0與Va之間）將輸出節點Vout處之電壓位準增大至第一電壓位準Va。沿著波形之第二部分862維持位準Va。接著使第二開關S2瞬時閉合以沿著波形之第三部分864使輸出節點Vout處之電壓波形之位準減小至第二電壓位準Vb。應注意，S1及S2除了短時間段之外都是斷開的。如所展示，沿著第三部分864之負電壓擺動影響鞘電壓（Vsheath）；因此，可控制Va-Vb之量值以影響鞘電壓。
在此具體實例中，在第一開關S1及第二開關S2斷開時，經由第二電感元件L2將第三電壓V3施加至輸出節點Vout，以沿著電壓波形之第四部分866使輸出節點處之電壓位準進一步減小。如圖8中所展示，可建立沿著第四部分866之負電壓斜坡以藉由補償影響基板之離子來維持鞘電壓。
因此，S1經由第一電感元件L1將第一電壓V1瞬時連接至輸出Vout且接著斷開連接，且在一段時間之後，S2經由第一電感元件L1將第二電壓（例如，接地）連接至輸出Vout且接著斷開連接。第三電壓V3經由第二電感元件L2耦合至輸出Vout。在此實施中，第一電壓V1可高於第三電壓V3，且第一電壓V1至輸出Vout之瞬時連接及斷開連接使得輸出Vout之電壓沿著電壓波形之第一部分860增大至第一電壓位準Va，且沿著波形之第二部分862維持第一電壓位準Va。第一電壓位準Va可高於第一電壓V1，且第二電壓V2（例如，接地）可小於第一電壓位準Va。第二電壓V2之瞬時連接及接著斷開連接使得輸出之電壓在第三部分864處減小至低於第二電壓V2（例如，接地）之第二電壓位準Vb。
作為一實例，如圖9中所展示，V1可為-2000 VDC；V2可為接地；V3可為-5000 VDC；V0可為-7000 VDC；Vb可為-3000 VDC；且Va可為3000 VDC。但此等電壓僅為例示性的以提供參考圖7及圖8所描述之電壓之相對量值及極性的內容背景。
接下來參考圖10A至圖10C，其展示兩個DC電壓源之可能配置以提供圖7及圖9中所描繪之電壓V1、V2及V3。在圖10A中，V2接地且形成兩個DC電壓源之間的共同節點。在圖10B中，V1接地且V2形成DC電壓源之間的共同節點。且在圖10C中，V1接地且形成兩個DC電壓源中之每一者之間的共同節點。
在一些具體實例中，如圖11A、圖11B及圖11C所展示，三個DC電壓源可用以施加三個電壓V1、V2及V3。如圖11A中所展示，三個DC電壓源中之每一者可耦合至接地，且三個DC電壓源中之每一者提供V1、V2、V3中之對應一者。在圖11B中，DC電壓源中之一者接地且三個DC電壓源串聯地配置。在圖11C中，DC電壓源中之一者安置於接地與V2之間，且DC電壓源中之每一者耦合至V2。
接下來參考圖12，其展示可用以實現偏壓供應器402、602之例示性偏壓供應器1202。如所展示，偏壓供應器1202包括開關控制器1204及用以提供第一電壓V1、第二電壓V2及第三電壓V3之兩個電壓源。儘管為清楚起見而未展示，但兩個開關S1及S2（例如，經由電連接或光學連接）耦合至開關控制器1204，以使開關控制器1204能夠斷開及閉合開關S1、S2，如下文所揭示。所描繪之開關S1、S2可由可受電信號或光學信號控制之單極單投常開開關實現。作為非限制性實例，開關S1、S2、開關S1、S2可由碳化矽金屬氧化物半導體場效電晶體（silicon carbide metal-oxide semiconductor field-effect transistor；SiC MOSFET）實現。
亦展示例示性控制器1260，其可在每一偏壓供應器之外殼內實現或可實現為集中式工具控制器之一部分。如所展示，控制器1260經耦合以接收指示由偏壓供應器1202在偏壓供應器之輸出Vout處施加的功率之資訊（例如，電壓及/或電流資訊）。如所展示，控制器1260亦耦合至開關控制器1204及兩個DC電壓源以使控制器1260能夠控制偏壓供應器1202（例如，控制接近於偏壓電極之電漿鞘）。
另外，控制器1260包括：監測電路1270，其用以量測由偏壓供應器1202施加之功率之至少一個特性；及腔室分析組件1272，其經組態以基於自監測電路1270獲得之功率之經量測特性計算電漿處理腔室100內之環境的特性。控制器1260中亦展示控制電路1274，該控制電路用以調整由偏壓供應器1202施加之功率以控制接近於偏壓電極之電漿鞘。在圖12中，控制器1260及開關控制器1204被描繪為個別構造，但應認識到，控制器1260及開關控制器1204可經整合及/或共用共同的基礎組件。舉例而言，控制器1260及開關控制器1204可並置於同一印刷電路板上。作為另一實例，控制器1260及開關控制器可由包括與圖13中所描繪之計算裝置相似或相同之架構的系統實現。
監測電路1270可包括一或多個感測器，諸如定向耦合器、V-I感測器、相位及增益感測器、電壓感測器及電流感測器。如所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，功率之經量測特性可包括電壓、電流、相位及功率。另外，監測電路1270可包括類比數位轉換組件，該等類比數位轉換組件用以將來自感測器之類比信號轉換成功率之經量測特性之數位表示。在其他實施中，感測器與控制器1260分離，且監測電路1270包括類比數位轉換組件，該等類比數位轉換組件用以將來自感測器之類比信號轉換成功率之經量測特性之數位表示。在又其他實施中，感測器包括感測元件及類比數位轉換組件，且監測電路1270可接收功率之特性之數位表示。電漿處理腔室之環境之一或多個特性的監測可包括（運用監測電路1270）量測由至少一個偏壓供應器施加之功率的至少一個特性。
腔室分析組件1272通常經組態以基於自監測電路1270獲得之功率之經量測特性判定電漿處理腔室內之環境的特性。儘管可（藉由監測電路1270）量測電漿處理腔室100外部之位置處之功率，但經量測功率特性可用以計算電漿處理腔室100內之環境之特性。舉例而言，使用方程式1，可使用Vout處之電壓之量測結合C1來計算接近於偏壓區之區域中的離子電流。作為另一實例，使用方程式2，可計算接近於偏壓區之區域中之鞘電容。
控制電路1274通常用以調整由偏壓供應器施加之功率，從而調整電漿處理腔室100內之環境之態樣。舉例而言，可調整接近於（由偏壓供應器1202建立之）區之電漿鞘，及/或亦可調整離子電流。如所展示，控制器1260可耦合至DC電壓源及開關控制器1204；因此，參考圖8，控制器1260可用以調整電壓Va、電壓Vb、t1、T及第四部分866之斜率。如參考圖8所論述，可調整接近於與偏壓供應器1202相關聯之偏壓區之電漿鞘的電壓。
再次參考圖12，在此實施中（其併有圖10A中所描繪之具體實例），將第二電壓V2提供於耦合至兩個DC電壓源且耦合至接地之節點處，但在其他實施中（例如上文參考圖10B及圖10C所描述），第二電壓V2無需接地。如所展示，第一開關S1經安置成將第一電壓V1可切換地連接至共同節點770（其對S1及S2係共同的），且第二開關S2經安置成將第二電壓V2可切換地耦合至共同節點770。另外，第一電感元件L1安置於共同節點與輸出節點Vout之間。
在操作中，開關控制器1204經組態以閉合第一開關S1，以沿著電壓波形之第一部分860（電壓V 0與Va之間）將輸出節點Vout處之電壓位準增大至沿著波形之第二部分862維持之第一電壓位準Va，且接著斷開第一開關S1。開關控制器1204接著閉合第二開關S2，以沿著波形之第三部分864將輸出節點Vout處之電壓波形之位準減小至第二電壓位準Vb，且接著開關控制器704斷開第二開關S2，使得S1及S2斷開。如所展示，沿著第三部分864之負電壓擺動影響鞘電壓（Vsheath）；因此，可控制Vb之量值以影響緊密接近於耦合至Vout之電極平面的鞘電壓。所屬技術領域中具有知識者應瞭解，在此實施中，可藉由控制V1來控制Vb，但由於電感器L1之效應，Vb不等於V1。
在此具體實例中，第二電壓源充當離子補償組件，以至少在第一開關S1及第二開關S2斷開時經由第二電感元件L2將第三電壓V3施加至輸出節點Vout，從而沿著週期性不對稱電壓波形之第四部分866進一步減小輸出節點處之電壓波形之位準。如圖8中所展示，可建立沿著第四部分866之負電壓斜坡以藉由補償影響基板之離子來維持鞘電壓。
因此，S1經由第一電感元件L1將第一電壓V1瞬時連接至輸出Vout且接著斷開連接，且在一段時間之後，S2經由第一電感元件L1將第二電壓（例如，接地）連接至輸出Vout且接著斷開連接。第三電壓V3經由第二電感元件L2耦合至輸出Vout。在此實施中，第一電壓V1可高於第三電壓V3，且第一電壓V1至輸出Vout之瞬時連接及斷開連接使得輸出Vout之電壓沿著電壓波形之第一部分860增大至第一電壓位準Va，且沿著波形之第二部分862維持第一電壓位準Va。第一電壓位準Va可高於第一電壓V1，且第二電壓V2（例如，接地）可小於第一電壓位準Va。第二電壓V2之瞬時連接及接著斷開連接使得輸出之電壓在第三部分864處減小至低於第二電壓V2（例如，接地）之第二電壓位準Vb。
在一具體實例中，可使用一或多個偏壓供應器以在腔室中具有參考基板或不具有基板之情況下量測離子密度、鞘電容或其他腔室參數。可進行一或多個處理回合，且接著可重複量測。以此方式，可監測腔室之變化。
若使用矽頂蓋，則一或多個偏壓供應器402、602、702、1202可用以監測區域離子密度及/或其他腔室參數。矽頂蓋（亦被稱作矽真空密封件）典型地為消耗品，但可能不以均勻方式被消耗。使用多個偏壓供應器402、602、702、1202來量測區域電漿特性可提供用以推斷矽真空密封件中之不均勻改變的手段。隨著時間推移之此回饋可用以調整RF源300及/或偏壓供應器402、602、702、1202，從而考量矽真空密封件中之時變不均勻性。另外，此回饋可用以判定矽真空密封件何時應更換。在另一具體實例中，一或多個偏壓供應器402、602、702、1202可耦合至鄰近於此矽真空密封件（例如，在腔室之頂部處）之電極。由於偏壓供應器402、702、1202可用以修改或甚至消除電漿鞘，故此安裝於頂部之偏壓供應器402、602、702、1202可用以最小化或甚至消除矽真空密封件與電漿之間的電漿鞘。以此方式，相較於當前製程，可減少矽真空密封件之侵蝕或消耗。
沿著此等線，每一偏壓供應器402、602、702、1202及對應電極可配置於處理腔室之各個位置處，以便局部控制電漿鞘且從而減少或消除針對腔室之某些區域或組件之離子轟擊。離子密度及鞘電容以及其局部變化可用以監測腔室清潔度。舉例而言，局部離子密度隨著時間推移之變化可指示局部腔室表面已累積一或多個膜。在另一具體實例中，分佈於空間中之多個靜電卡盤電壓可用以影響區域離子密度。
接下來參考圖13，展示包含初級線圈1302之電感耦合電漿處理系統，該初級線圈由源產生器1300（經由匹配件1350）主動地驅動以點燃及維持電漿處理腔室1300中之電漿1308。如所描繪，例示性系統包含電感耦合至電漿1308之 n個次級線圈L 1至L n（其中 n等於或大於一），且電漿1308電感耦合至初級線圈1302。因此，次級線圈L 1至L n經由電漿1308電感耦合至初級線圈1302，使得藉由電漿1308將功率施加至次級線圈L 1至L n。
如所描繪， n個端接元件1312 1至1312 n中之對應一者耦合至 n個次級線圈L 1至L n中之每一者，該等端接元件被動地端接 n個次級線圈L 1至L n中之每一者。此架構與依賴於主動地驅動每一線圈L 1至L n之已知技術（諸如上文所描述之技術）非常不同。有利地，因為次級電感器並非主動地驅動的，所以可更容易地將次級線圈置放於腔室1300周圍，且更方便地達成空間電漿控制，此係因為次級電感器L 1至L n係藉由經由電漿1308至初級線圈1302之相互耦合來驅動的。因此，不需要向次級電感器L 1至L n進行直接功率饋送。歸因於額外供電饋送之固有複雜性及成本，多個次級線圈可以超出實際用於添加多個直接供電次級線圈之方式添加。因此，可以更具成本效益的方式操控電漿密度。
在操作中，經由匹配件1350將功率施加至初級線圈1302，該初級線圈有效地將功率施加至腔室1300，且一旦點火，電漿1308便有效地用作次級變壓器，且在電漿1308中誘發之電流誘發次級線圈L 1至L n中之電流。繼而，在次級線圈L 1至L n中誘發之電流誘發電漿1308中之電流且影響接近於次級線圈L 1至L n中之每一者之區域中的電漿1308之密度。
n個端接元件1312 1至1312 n可為被動及固定阻抗元件，或可為被動阻抗可調整端接元件，且經考慮， n個端接元件中之一些可為可調整的，且端接元件中之一些可為固定的。阻抗可調整端接元件1312可為可變電抗元件，其可實現為可變電容器（如圖13中所描繪），或可實現為與電容器串聯之可變電感器。大體而言，端接元件使得能夠調節穿過 n個次級線圈L 1至L n中之每一者的電流；因此，使得能夠調節初級線圈1302與 n個次級線圈L 1至L n之間的電流之比率。因此，可調節接近於初級線圈1302及次級線圈L 1至L n中之每一者之區域中的電漿密度。
源產生器1300可為13.56 MHz產生器，但此肯定並非必需的且肯定考慮其他頻率。且匹配件1350可由多種匹配網路架構實現。如所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，匹配件1350用以將電漿1308之負載與源產生器1300匹配。藉由匹配網路1350之正確設計（在源產生器1300之外殼內部或外部，如圖13中所展示），有可能將負載之阻抗變換成接近源產生器1300之所要負載阻抗的值。
圖13中亦展示一或多個偏壓供應器1302，其可由本文中先前所描述之偏壓供應器402、602、702、1202實現，且以與該等偏壓供應器相同的方式操作。如所展示，每一偏壓供應器1302耦合至對應電平面1345、1349以在電漿處理腔室1300內形成多個偏壓區。儘管圖13描繪兩個偏壓區，但應認識到，具體實例可包括單一偏壓區或多於兩個偏壓區。在一些實施中，偏壓區之數目等於被動端接元件1312之數目，且在其他實施中，相比於被動端接元件1312，可存在比被動端接元件1312多的偏壓區或比被動端接元件1312少的偏壓區。
偏壓供應器1302中之每一者可獨立於其他偏壓供應器而受到控制。使用電平面1345、1349及對應偏壓供應器1302允許基板200上之不均勻偏壓。舉例而言，可將比施加至電平面1349之偏壓更高的偏壓施加至電平面1345，或反過來。替代地，可將不同脈衝方案應用於每一電平面1345、1349。雖然可施加不均勻偏壓，但結果可為基板200上之均勻表面電位。換言之，運用多個埋入式電平面之實施可用以減輕電漿、基板等之不均勻性，且從而達成基板上方之均勻電漿鞘。
如上文所論述，多個偏壓供應器1302及其量測腔室內之不同位置處之離子電流及因此量測離子密度的對應能力可用作對偏壓供應器1302及/或源產生器1300之回饋。且可計算鞘電容且將其用作參數值以控制鞘電容且影響電漿鞘。其中需要對電漿密度進行複雜的區域特定控制（例如，以達成電漿密度均勻性）。
來自一或多個偏壓供應器1302之回饋可用以控制被動端接元件1312 1至1312 n中之一或多者，以便控制穿過一或多個對應次級線圈L 1至L n之電流。舉例而言，將電壓波形（例如，參考圖8及圖9所描述之週期性電壓波形）施加至電平面1345之偏壓供應器1302可用於獲得關於離子電流、離子密度及電漿密度之回饋，該回饋可用以控制端接元件1312 1之阻抗及因此穿過L 1之控制電流，其影響接近於電平面1345之電漿密度。
如所展示，控制器1360可耦合至源產生器1300及偏壓供應器1302，且控制器1360可接收多個輸入。舉例而言，輸入可包括但不限於來自電流感測器、電壓感測器、光學感測器、另一控制器及/或人機介面之一或多個數位輸入及/或類比輸入。作為一個實例，一或多個電流及/或電壓感測器可耦合至次級電感器L 1至L n以感測穿過次級電感器L 1至L n之電流及/或次級電感器L 1至L n處之電壓，且此等感測器之輸出可耦合至控制器1360。
應注意，控制器1360可由分散式控制組件實現，或控制器可並置於單一外殼中。將控制器1360描述為單一區塊之描繪為便於描述之功能性描述。作為額外實例，圖13中所描繪之系統的控制邏輯可分佈於偏壓供應器1302（或偏壓供應器1302，若存在多於一個偏壓供應器的話）、源產生器1300、匹配件1350及/或個別控制器1360當中。
接下來參考圖14，展示端接元件（例如，可變電容器）及匹配網路1450均定位於相同外殼1420內之例示性具體實例。如所展示，耦合至第一輸出導體1422之初級端子1421在外殼1420處或附近，該第一輸出導體將源產生器1300（經由匹配件1406及初級端子1421）耦合至初級線圈1402。且定位於外殼1420處或附近之次級端子1423耦合至第二輸出導體1424，該第二輸出導體將端接元件1412及次級端子1423耦合至次級線圈1413。另外，控制部分1460（在本文中亦被稱作控制器1460）經安置以分別自第一感測器1432及第二感測器1434（例如，電流換能器）接收指示第一輸出導體1422及第二輸出導體1424中之電流位準的輸入信號1428、1430（其指示接近於線圈1402、1413之區域中之電漿1308的密度）。且控制部分1460亦經配置以控制被動端接元件1412（例如，可變電容器）之值（例如，電容）。
在圖14中所描繪之具體實例的變體中，替代電流感測器1432、1434（或除電流感測器1432、1434之外），其他感測組件（在外殼1420內或外部）可用以提供緊密接近於線圈1413之電漿密度的指示。舉例而言，光學感測器可用以感測電漿性質（例如，電漿密度）。亦考慮偏壓供應器1302可藉由向控制器1460提供關於其輸出電壓之資訊及/或電漿1308中之離子電流之指示而向控制器1460提供電漿密度之指示。繼而，控制器1460可基於自偏壓供應器1302接收到之資訊而控制端接元件1413。儘管圖中未示，但控制部分1460可包括人機介面（例如，顯示器及輸入控制件）以使得使用者能夠接收回饋且促進對電漿1308之控制。
應認識到，圖14中所描繪之組件為邏輯的且並不意欲為硬體圖。舉例而言，控制部分1460及感測器1432、1434可各自藉由分散式組件實現，且可藉由硬體、韌體、軟體或其組合實施。在圖14中所描繪之具體實例的許多變體中，將所感測電流位準轉換成數位表示，且控制器1460使用電流信號1428、1430之數位表示來產生控制信號1435以驅動端接元件1412。另外，匹配件1450可由控制部分1460控制或可分開地控制。
亦應認識到，為了簡單起見，僅描繪一個次級線圈1413及一個被動端接元件1412，但當然經考慮，可結合兩個或更多個被動端接元件1412（例如，與匹配件容納在一起之兩個或更多個被動端接元件）來實施兩個或更多個次級線圈1413。
如所展示，偏壓供應器1302耦合至電平面1445以形成緊密接近於基板200之偏壓區。單一偏壓供應器1302及電平面1445展示為實例，但在許多實施中，利用多個偏壓供應器1302及電平面以形成圖14中所描繪之組態的多個偏壓區。儘管不需要，偏壓供應器1302及/或源產生器1300可以通信方式耦合至控制器1460以使得控制器1460能夠自源產生器1300及/或偏壓供應器1302接收操作資訊。控制器1460可以與控制器1360相同之方式操作以藉由調整端接元件1412及/或調整偏壓供應器1302而在空間上控制電漿密度。
在操作中，源產生器1300經由匹配件1450將功率施加至初級線圈1402，且初級線圈1402中之電流（其由第一感測器1432感測）誘發電漿1308中的電流，此又誘發次級線圈1413中之電流。且第二感測器1434感測穿過次級線圈1413且因此穿過第二輸出導體1424及次級端子1423之電流。如參考圖13所論述，不同於先前技術實施，由次級線圈1413施加至電漿1308之功率係衍生自穿過初級線圈1402之電流。更特定言之，次級線圈1412經由電漿1308自初級線圈1402獲得功率。
控制部分1460、感測器1432、1434、端接元件1412（及在一些實施中，偏壓供應器1302）共同形成控制系統以控制電漿之態樣（例如，電漿之空間分佈）。回應於初級線圈1402及次級線圈1413中之相對電流位準，此具體實例中之控制部分1460經組態以更改被動端接元件1412（例如，可變電容器）之值（例如，電容），使得初級線圈1402與次級線圈1413之間的電流之比率處於對應於腔室1410內之所要電漿密度輪廓的值。
接下來參考圖15，展示被動端接元件1512實施於與腔室緊密接近之個別外殼1570（與匹配件1350及控制器1560分離）中之另一具體實例。在本具體實例中之組件以實質上與圖14中所描繪之組件類似的方式操作，但被動元件1512可實施為個別器具或可與腔室1510整合。
接下來參考圖16，其為描繪可結合本文中所揭示之具體實例詳細研究的用於控制處理腔室中之電漿之空間分佈的步驟之流程圖。如所描繪，當將功率施加（例如，由源產生器300、1300經由匹配件直接施加）至初級電感器（例如，初級線圈1302、1402）時，激發且維持腔室中之電漿（區塊1602）。另外，經由電漿將初級電感器電感耦合至 n（其中 n等於或大於一）個次級導體（例如，次級線圈L 1至L n）中之每一者（區塊1604），且端接 n個次級電感器中之每一者以使得穿過n個次級電感器中之每一者的電流（例如，實質上所有電流）由經由電漿與初級電感器之互感產生（區塊1606）。另外，運用偏壓供應器（例如，偏壓供應器402、602、702、1202、1302）將不對稱週期性電壓波形施加至電漿處理腔室（區塊1608）。如先前所論述，穿過 n個次級電感器中之每一者之電流影響電漿之空間分佈。儘管不需要，但在一些變體中，調節穿過 n個次級電感器之電流以便調節電漿之空間分佈（區塊1610）。
結合本文中揭示之具體實例所描述的方法可直接以硬體、以編碼於非暫時性有形處理器可讀取儲存媒體中之處理器可執行碼體現，或以該兩者之組合體現。參考圖17，舉例而言，展示描繪根據例示性具體實例之可用以實現源產生器300、1300；偏壓供應器402、602、702、1202、1302；及端接元件1312、1412、1512之控制態樣的實體組件之方塊圖。如所展示，在此具體實例中，顯示器部分1712及非揮發性記憶體1720耦合至匯流排1722，該匯流排亦耦合至隨機存取記憶體（「RAM」）1724、處理部分（其包括 N個處理組件）1726、場可程式化閘陣列（field programmable gate array；FPGA）1727及包括 N個收發器之收發器組件1728。儘管圖17中所描繪之組件表示實體組件，但圖17並不意欲為詳細硬體圖；因此，圖17中所描繪之許多組件可藉由常見構造實現或分佈於額外實體組件當中。此外，經考慮，其他現有及尚待開發之實體組件及架構可用於實施參考圖17所描述之功能組件。
此顯示器部分1712通常用以向使用者提供使用者介面，且在若干實施中，顯示器係由觸控式螢幕顯示器實現。一般而言，非揮發性記憶體1720為用以儲存（例如，持久儲存）資料及處理器可執行碼（包含與實行本文中所描述之方法相關聯的可執行碼）之非暫時性記憶體。舉例而言，在一些具體實例中，非揮發性記憶體1720包括開機載入程式碼、作業系統碼、檔案系統碼及非暫時性處理器可執行碼，以促進執行使如關於圖1至圖16所描述的基板或電漿處理腔室之不同局部區域偏壓的方法。監測電路系統1270、腔室分析組件1272、控制電路系統1272及控制器660、1360、1460、1560中之一或多者可至少部分地由非暫時性處理器可執行碼實現。
在許多實施中，非揮發性記憶體1720係由快閃記憶體（例如，NAND或ONENAND記憶體）實現，但經考慮，亦可利用其他記憶體類型。儘管有可能執行來自非揮發性記憶體1720之碼，但典型地將非揮發性記憶體中之可執行碼載入至RAM 1724中且由處理部分1726中之N個處理組件中之一或多者執行。
結合RAM 1724之 N個處理組件通常用以執行儲存於非揮發性記憶體1720中之指令，以使得能夠執行本文中所揭示之演算法及功能。應認識到，本文中揭示了若干演算法，但此等演算法中之一些並未在流程圖中表示。用以實行使如圖1至圖16中所展示及關於圖1至圖16所描述的基板或腔室之不同局部區域偏壓之方法的處理器可執行碼可持久地儲存於非揮發性記憶體1720中，且藉由結合RAM 1724之 N個處理組件來執行。如所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，處理部分1726可包括視訊處理器、數位信號處理器（digital signal processor；DSP）、微控制器、圖形處理單元（graphics processing unit；GPU），或其他硬體處理組件，或硬體與軟體處理組件（例如，FPGA或包含數位邏輯處理部分之FPGA）之組合。
另外或在替代方案中，非暫時性FPGA組態指令可持久地儲存於非揮發性記憶體1720中且經存取（例如在啟動期間）以組態場可程式化閘陣列（field programmable gate array；FPGA）來實施本文中所揭示之演算法，且實行控制器1260、1360、1460、1560之功能或源產生器300、1300及偏壓供應器402、602、702、1202、1302之其他態樣中的一或多者。
輸入組件1730可用以接收指示電漿處理腔室100、1300內之環境之一或多個態樣及/或源產生器300與偏壓供應器402、602、702、1202、1302之間的經同步控制的信號（例如，電流、電壓及相位資訊及/或偏壓供應器與源產生器之間的同步信號）。在輸入組件處接收之信號可包括例如來自耦合至端接元件1312、1412、1512之感測器的同步化信號、電流及/或電壓信號、至各種產生器及電力供應單元之電力控制信號，或來自使用者介面之控制信號。輸出組件通常用以提供一或多個類比或數位信號以實行控制偏壓供應器（例如，電漿處理腔室100、1300內之基板及/或其他組件之局部偏壓）及/或如本文所揭示之端接元件1312、1412、1512及/或信號之操作態樣，以實現源產生器300、1300與偏壓供應器402、602、702、1202、1302之間的同步。舉例而言，輸出部分1732可提供偏壓供應器402、602、702、1202、1302與源產生器300、1300之間的同步信號。輸出部分1732亦可將控制信號發送至端接元件1312、1412、1512。
所描繪之收發器組件1728包括 N個收發器鏈，其可用於經由無線或有線網路與外部裝置通信。 N個收發器鏈中之每一者可表示與特定通信方案（例如WiFi、乙太網路、Profibus等）相關聯的收發器。
如所屬技術領域中具有知識者應瞭解，本發明之態樣可體現為系統、方法或電腦程式產品。因此，本發明之態樣可呈完全硬體具體實例、完全軟體具體實例（包含韌體、常駐軟體、微碼等）或組合軟體與硬體態樣之具體實例的形式，該等具體實例在本文中一般皆可被稱作「電路」、「模組」或「系統」。此外，本發明之態樣可呈體現於一或多個電腦可讀取媒體中之電腦程式產品的形式，該一或多個電腦可讀取媒體具有體現於其上的電腦可讀取程式碼。
如本文中所使用，「A、B或C中之至少一者」之敍述意欲意謂「A、B、C或A、B及C之任何組合」。提供所揭示具體實例的先前描述以使得任何所屬技術領域中具有知識者能夠製作或使用本發明。對此等具體實例之各種修改將對所屬技術領域中具有知識者顯而易見，且可在不脫離本發明之精神或範圍的情況下將本文中所定義之一般原理應用於其他具體實例。因此，本發明並不意欲限於本文中所展示之具體實例，而應符合與本文中所揭示原理及新穎特性相一致的最廣範圍。
100:電漿處理腔室 105:隔離環 107:隔離圓柱 110:隔離環 200:基板 245:電平面 249:電平面 250:電平面 255:電平面 257:電平面 259:電平面 275:下部電極 285:頂部電極 300:源產生器 350:匹配網路 400:eV開關 402:偏壓供應器 450:DC電力供應單元 475:電纜 500:區塊 502:區塊 504:區塊 506:區塊 508:區塊 510:區塊 602:偏壓供應器 660:控制器 702:偏壓供應器 770:共同節點 860:電壓波形之第一部分 862:電壓波形之第二部分 864:電壓波形之第三部分 866:電壓波形之第四部分 1202:偏壓供應器 1204:開關控制器 1260:控制器 1270:監測電路 1274:控制電路 1300:電漿處理腔室 1302:初級線圈 1308:電漿 1312 1:端接元件 1312n:端接元件 1345:電平面 1349:電平面 1350:匹配件 1360:控制器 1402:初級線圈 1412:端接元件 1413:次級線圈 1420:外殼 1421:初級端子 1422:第一輸出導體 1423:次級端子 1424:第二輸出導體 1428:輸入信號/當前信號 1430:輸入信號/當前信號 1432:第一感測器 1434:第二感測器 1435:控制信號 1445:電平面 1450:匹配件 1460:控制部分/控制器 1512:端接元件 1560:控制器 1570:外殼 1602:區塊 1604:區塊 1606:區塊 1608:區塊 1610:區塊 1712:顯示部分 1720:非揮發性記憶體 1722:匯流排 1724:隨機存取記憶體 1726:處理部分 1727:場可程式化閘陣列 1728:收發器組件 1730:輸入組件 1732:輸出部分 C1:電容 Csheath:鞘電容 L1:第一電感元件 L2:第二電感元件 L 1:次級線圈/次級電感器 L n:次級線圈/次級電感器 S1:第一開關 S2:第二開關 V0:電壓 V1:第一電壓 V2:第二電壓 V3:第三電壓 Va:第一電壓位準 Vb:第二電壓位準 Vout:輸出節點 Vsheath:鞘電壓
[圖1]為描繪具有複數個偏壓區之電漿處理系統的圖；
[圖2]描繪具有複數個偏壓區之另一電漿處理系統；
[圖3]描繪具有複數個偏壓區之又一電漿處理系統；
[圖4]描繪具有複數個偏壓區之另一電漿處理系統；
[圖5]為描繪可結合本文中所揭示之具體實例詳細研究的方法之流程圖；
[圖6]為描繪例示性控制系統之態樣的圖；
[圖7]為描繪例示性偏壓供應器之態樣的圖；
[圖8]包括自偏壓供應器輸出之電壓波形的曲線圖；對應鞘電壓之曲線圖；及對應的開關時序圖；
[圖9]為描繪例示性偏壓供應器波形及例示性電壓值之曲線圖；且
[圖10A]描繪使用兩個電壓源以將電壓提供至圖7中所描繪之偏壓供應器的實施；
[圖10B]描繪使用兩個電壓源以將電壓提供至圖7中所描繪之偏壓供應器的另一實施；
[圖10C]描繪使用兩個電壓源以將電壓提供至圖7中所描繪之偏壓供應器的又一實施；
[圖11A]描繪使用三個電壓源以將電壓提供至圖7中所描繪之偏壓供應器的實施；
[圖11B]描繪使用三個電壓源以將電壓提供至圖7中所描繪之偏壓供應器的另一實施；
[圖11C]描繪使用三個電壓源以將電壓提供至圖7中所描繪之偏壓供應器的又一實施；
[圖12]為描繪與控制系統結合之例示性偏壓供應器之態樣的圖；
[圖13]為描繪具有複數個偏壓區之電感耦合電漿處理系統的圖；
[圖14]為描繪具有偏壓區之另一電感耦合電漿處理系統的圖；
[圖15]為描繪具有偏壓區之又一電感耦合電漿處理系統的圖；
[圖16]為描繪可結合本文中所揭示之具體實例詳細研究的方法之流程圖；且
[圖17]為描繪例示性計算裝置之方塊圖。
200:基板
1300:電漿處理腔室
1302:初級線圈
1308:電漿
13121:端接元件
1312n:端接元件
1345:電平面
1349:電平面
1350:匹配件
1360:控制器
L1:次級線圈
Ln:次級線圈

Claims (20)

  1. 一種用於電漿處理之方法，該方法包含：  藉由將一初級電感器電感耦合至 n個次級電感器以使得穿過該 n個次級電感器中之每一者的電流由經由一電漿處理腔室中之一電漿與該初級電感器之互感產生來維持該電漿； 運用一偏壓供應器將一不對稱週期性電壓波形施加至該電漿處理腔室；及 調整穿過該n個次級電感器中之一或多者之電流或該等不對稱週期性電壓波形之一或多個特性中的至少一者以更改該電漿之一空間分佈。
  2. 如請求項1之方法，其包含： 運用複數個對應偏壓供應器將該不對稱週期性電壓波形施加至複數個區中之每一者。
  3. 如請求項2之方法，其包含： 監測由該等對應偏壓供應器中之每一者施加之功率之至少一個特性，且其中該調整係基於該監測。
  4. 如請求項1之方法，其包含： 基於由該偏壓供應器施加之功率之至少一個特性而計算該電漿處理腔室之一區中的離子電流； 其中該調整係基於該區中之經計算離子電流。
  5. 如請求項1之方法，其包含： 運用一對應偏壓供應器將一不對稱週期性電壓波形施加至該電漿處理腔室中之複數個區中之每一者；及 基於由複數個偏壓供應器中之每一者施加之功率的至少一個特性而計算該電漿處理腔室中之該複數個區中之每一者中的離子電流。
  6. 如請求項5之方法，其中該調整包含藉由基於由該複數個偏壓供應器中之每一者施加之該功率的至少一個特性調整穿過該 n個次級電感器中之一或多者之電流而調整接近於該複數個區中之每一者的該電漿之密度。
  7. 如請求項5之方法，其中該調整包含藉由調整該等不對稱週期性電壓波形之一或多個特性而調整接近於該複數個區中之每一者的該電漿之密度。
  8. 一種非暫時性電腦可讀取媒體，其包含儲存於其上之指令，該等指令用於以下操作中之至少一者：供一處理器執行或用於組態一場可程式化閘陣列，以執行電漿處理，該等指令包含用以進行以下操作之指令：  藉由控制 n個次級電感器中之電流來維持一電漿處理腔室中之一電漿，其中 n大於或等於一，且該 n個次級電感器中之該電流由經由該電漿與該初級電感器之互感產生； 運用一偏壓供應器將一不對稱週期性電壓波形施加至該電漿處理腔室；及 調整以下各者中之至少一者： 穿過該 n個次級電感器中之一或多者之電流；或 該不對稱週期性電壓波形之一或多個特性以更改該電漿之一空間分佈。
  9. 如請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其包含用以進行以下操作之指令： 監測由對應偏壓供應器中之每一者施加之功率之至少一個特性，且其中該調整係基於該監測。
  10. 如請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其包含用以進行以下操作之指令： 基於由該偏壓供應器施加之功率之至少一個特性而計算該電漿處理腔室之一區中的離子電流；且 其中用以調整之該等指令包括用以基於該區中之經計算離子電流而調整之指令。
  11. 如請求項8之非暫時性電腦可讀取媒體，其包含用以進行以下操作之指令： 運用一對應偏壓供應器將一不對稱週期性電壓波形施加至該電漿處理腔室中之複數個區中之每一者；及 基於由複數個偏壓供應器中之每一者施加之功率的至少一個特性而計算該電漿處理腔室中之複數個區中之每一者中的離子電流。
  12. 如請求項11之非暫時性電腦可讀取媒體，其中用以調整之該等指令包含用以藉由基於該複數個區中之一或多者中之經計算離子電流調整穿過該 n個次級電感器中之一或多者之電流而調整接近於該複數個區中之每一者的該電漿之一密度的指令。
  13. 如請求項11之非暫時性電腦可讀取媒體，其中用以調整之該等指令包含用以藉由基於該複數個區中之一或多者中之經計算離子電流調整該等不對稱週期性電壓波形之一或多個特性而調整接近於該複數個區中之每一者的該電漿之一密度的指令。
  14. 一種用於控制一處理腔室中之一電漿的系統，該系統包含：  一源產生器； 一初級電感器，其耦合至該源產生器以在該源產生器將功率主動地施加至該初級電感器時激發該電漿； n個次級電感器，其相對於該初級電感器定位以使得穿過該 n個次級電感器之電流由經由該電漿與該初級電感器之互感產生，其中 n大於或等於一； 一端接元件，其耦合至該 n個次級電感器中之每一者以形成 n個端接元件，該端接元件影響穿過一對應次級電感器之該電流以影響該電漿之空間分佈； 至少一個電平面，其配置於電漿處理腔室內以控制接近於該至少一個電平面之一電漿鞘； 至少一個偏壓供應器，其耦合至該至少一個電平面；及 至少一個控制器，其耦合至該至少一個偏壓供應器以將一不對稱週期性電壓波形施加至該至少一個電平面，從而控制接近於該電平面之該電漿鞘。
  15. 如請求項14之系統，其中該端接元件為一阻抗可調整端接元件以使得能夠控制穿過該至少一個次級電感器之電流。
  16. 如請求項15之系統，其中該端接元件經組態以可由該至少一個控制器調整。
  17. 如請求項16之系統，其中該至少一個控制器經組態以基於接近於該至少一個電平面之該電漿中之一離子電流位準的一指示而控制該端接元件。
  18. 如請求項17之系統，其中該離子電流位準之該指示係自由該至少一個偏壓供應器施加至該至少一個電平面之功率的至少一個特性獲得。
  19. 如請求項17之系統，其包含耦合至該 n個端接元件中之至少一者的至少一個感測器，其中該控制器經調適以回應於來自該至少一個感測器之一信號而調節穿過該 n個端接元件中之至少一者的該電流以調節電漿密度。
  20. 如請求項19之系統，其中該至少一個感測器包括一電流感測器，且其中該等阻抗可調整端接元件包括一可變電容器。
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