TWI528869B - 電漿處理系統中之電流控制 - Google Patents

電漿處理系統中之電流控制 Download PDF

Info

Publication number
TWI528869B
TWI528869B TW099135763A TW99135763A TWI528869B TW I528869 B TWI528869 B TW I528869B TW 099135763 A TW099135763 A TW 099135763A TW 99135763 A TW99135763 A TW 99135763A TW I528869 B TWI528869 B TW I528869B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
current
intensity
coil
plasma processing
processing system
Prior art date
Application number
TW099135763A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201138561A (en
Inventor
龍茂林
德瑞尼 沙伊德 賈法 傑法瑞恩
亞瑟 沙圖
尼爾 馬汀 保羅 班傑明
諾曼 威廉斯
Original Assignee
蘭姆研究公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 蘭姆研究公司 filed Critical 蘭姆研究公司
Publication of TW201138561A publication Critical patent/TW201138561A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI528869B publication Critical patent/TWI528869B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32357—Generation remote from the workpiece, e.g. down-stream
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

電漿處理系統中之電流控制
本案係主張美國臨時專利申請案第61/253,404號之優先權，其名稱為「Current Control in Plasma Processing Systems」，申請日為2009年10月20日，其全文係以參考文獻之方式合併於此。
本發明係關於電漿處理系統。特別是，本發明係關於具有用以控制電漿特性(例如電漿密度、電漿均勻度等等之一個以上的特性)之電流控制能力的電漿處理系統。
電漿處理系統，例如感應耦合式電漿(ICP)系統和變壓耦合式電漿(TCP)系統，被使用在多種工業中以製造晶圓上之裝置。例如，此等工業可包含半導體、磁性讀取/寫入和儲存、光學系統、和微機電系統(MEMS)工業。電漿處理系統可在電漿處理室中產生和維持電漿，以在晶圓上執行蝕刻和/或沉積處理，使得裝置特徵部可被形成在晶圓上。在製造裝置的過程中，為了滿足特定產率要求和/或特定特徵部規格，控制被指定於特殊配方中之電漿特性可能是重要的。
通常情況下，電漿控制可涉及控制由電漿處理系統之發電器(例如射頻發電器或RF產生器)所輸送之功率。一般來說，可有兩種典型之功率控制模式：正向功率模式(forward power mode)和輸出功率模式(delivered power mode)。
在正向功率模式中，例如，RF產生器可在電漿處理系統之匹配網路輸入端假定50歐姆負載。當匹配網路被調整到50歐姆時，輸送到匹配網路輸入端之功率可與正向功率相同。然而，若匹配網路未被調整到50歐姆，可能會有反射功率，因此輸送到匹配網路輸入端之功率與正向功率可能不同。
在輸出功率模式中，RF產生器可輸送所需之功率到匹配網路輸入端，不論在匹配網路輸入端的阻抗為何。在輸出功率模式中，如果在匹配網路輸入端的阻抗未被調整到預定值(例如50歐姆)，則可能有反射功率。如果在匹配網路輸入端的阻抗被調整到50歐姆(即在匹配條件和穩定狀態下)，則正向功率模式與輸出功率模式之間可能沒有差異。
在典型功率控制模式中(例如正向功率模式或輸出功率模式)，電漿處理系統之RF系統可利用預定功率輸入而在開迴路中操作，而不回應重要參數中之改變。例如，在匹配網路輸出端的阻抗可改變。例如，此改變可由於在電漿處理室中的材料沉積、組件形變、電漿處理期間的溫度變化等等而造成。此改變亦可由從一電漿處理室到另一電漿處理室之硬體佈局變化而造成。因此，即便令人滿意地維持了RF產生器功率之準確度以及匹配網路反射功率之準確度，在匹配網路輸出端之阻抗改變可造成電源線圈中之RF電流的實質差異，且可因此造成電漿特性的重大差異，因而造成在晶圓上之製程結果的差異。
為達成和維持所需之電漿特性，即便使用相同之配方，仍需要在處理不同晶圓批次的製程批次之間做重新校準，且當在電漿處理系統中替換組件或當利用不同的電漿處理系統時需要做製程重新驗證。重新校準和製程重新驗證兩者會顯著降低生產率並且顯著增加製造裝置之成本。
為提供反饋以執行閉迴路功率控制，可試圖量測傳送到匹配網路輸出端之功率。一般來說，量測功率需要量測關於此功率之電壓、電流、和此電壓與電流之間的相位角。在量測相位角中之相對很小的誤差可能會造成在功率量測中之非常大的誤差。為執行閉迴路功率控制，需要具有高精確度等級之精密的感應器或量測機構。因此，可能會產生龐大的成本。
本發明之一實施例係關於一種電漿處理系統，用以產生電漿以處理至少一晶圓。電漿處理系統可包含第一線圈，用以傳導第一電流以維持電漿之至少第一部份。電漿處理系統亦可包含第一電流強度感應器，與第一線圈相連接，用以量測供應電流強度以提供第一強度量測值，而不量測供應電流之任何相位角。供應電流可為第一電流或用以提供複數個電流之總電流。若供應電流為總電流，則此複數個電流可包含第一電流。電漿處理系統亦可包含第一控制器，與第一電流強度感應器相連接，利用第一強度量測值與使用第一強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，而不利用關於任何相位角量測之資料，來產生第一指令，並且提供第一指令以控制供應電流強度與總電流強度的至少其中一者。
以上摘要僅關於本案所揭露之本發明之眾多實施例的其中一種，其並非用以限定本發明之範疇，本發明之範疇當由本案之申請專利範圍所界定。以下將更加詳細描述本發明之此等及其它特徵於本發明之詳細敘述中，並連同其隨附之圖式。
本發明將參照如隨附圖式所說明之一些較佳實施例來詳加描述。在以下敘述中，提出許多特定細節以提供對本發明之完整了解。然而，熟悉本技藝者應當了解，本發明可在沒有部份或全部之此等特定細節下加以實施。在其它例子中，習知處理步驟和/或結構未被詳加敘述，以免不必要地混淆本發明。
本發明之一個以上實施例係關於電漿處理系統，用以產生電漿以處理至少一基板(或晶圓)。電漿處理系統可包含用以傳導供應電流(例如RF電流)之線圈，以維持電漿之至少一部份。電漿處理系統亦可包含與線圈連接之電流強度感應器。電流強度感應器可量測供應電流強度，以提供強度量測值而不量測供應電流之任何相位角。電漿處理系統亦可包含與電流強度感應器連接之控制器。控制器可利用強度量測值和/或利用以第一強度量測值衍生之資料來產生指令，而不利用關於任何相位角量測之資料。控制器可提供指令給電漿處理系統之發電器(例如RF發電器)以控制供應電流強度。
電漿處理系統利用電流強度感應器以提供反饋資料，因此能夠達到供應電流之閉迴路(closed-loop)控制。有利的是，可適當地控制電漿特性以滿足產率要求和/或特徵部規格。
利用閉迴路電流控制，本發明之實施例可提供批次間(run-to-run)製程重複性和處理室間(chamber-to-chamber)重複性，以免除習知電漿處理系統所需之重新校準(re-calibration)和重新驗證(re-qualification)的需要。有利的是，本發明實施例能夠實質改善生產率和實質節省製造裝置之成本。
在執行閉迴路控制中，本發明實施例可利用低成本之電流強度感應器，以免除對用以量測相位角之昂貴、高精確度之量測機構的需要。有利的是，本發明之實施例可使關於執行閉迴路電漿特性控制之成本降至最低。
本發明之一個以上實施例係關於一種電漿處理系統，其除了閉迴路電流控制機構以外，包含用以在控制電漿特性方面提供更多可控制性和/或顆粒度之分離器(splitter)。分離器可將供應電流(或總電流)分離成個別電流，且可提供個別電流給複數個線圈以維持電漿的不同部份來處理晶圓的不同部份。電漿處理系統亦可包含電流強度感應器。每一個電流強度感應器可與線圈之其中一者相連接。電流強度感應器可量測個別電流的強度，而能夠達成對一個以上之個別電流強度和/或一個以上個別電流之間比例的閉迴路控制。有利的是，可個別調整在晶圓不同部份的電漿特性以滿足精細的製程要求。
在一個以上的實施例中，為控制發電器輸出，電漿處理系統可包含專用電流強度感應器，用以在由分離器將總電流分離成個別電流之前來量測總電流(或供應電流)強度。可利用總電流強度量測值來控制發電器之輸出。專用電流強度感應器可與用以控制個別電流和/或控制個別電流之間比例的電流強度感應器不同。因此，可分開執行發電器控制(或總電流控制)和電流比例控制(或個別電流控制)，並且可有利地簡化電漿處理系統的設計和實施。
在一個以上之實施例中，可利用至少一個個別電流的強度量測值來控制發電器之輸出。有利的是，可免除對用以量測總電流強度之專用電流強度感應器的需求，且可節省相關成本。在一個以上之實施例中，亦可利用一個以上其它個別電流的至少一個額外強度量測值，來提供用以控制發電器輸出之多餘的反饋資料。有利的是，可免除執行控制之錯誤。
本發明之一個以上實施例係關於一種電流控制機構，其用於電漿處理系統，具有上述之一個以上的特徵和一個以上之優點。
本發明之特徵和優點可參照以下圖式及說明而更加明白。
圖1展示依據本發明之一個以上實施例，含有電流控制機構100之電漿處理系統190的橫剖面示意圖。電漿處理系統190可包含電漿處理室，其可包含結構性組件(例如腔室壁132、塔狀部122、介電窗118等等)以容納電漿，如電漿180所示。在電漿處理室內部，電漿處理系統190可包含夾盤124(例如靜電夾盤)，用以在電漿處理期間支托晶圓，如晶圓126所示。
電漿處理系統190亦可包含發電器102，例如射頻發電器、或RF發電器。電漿處理系統190亦可包含配置於介電窗118上並且位於線圈圍牆120內之線圈112，其中線圈圍牆120可與腔室壁132相連接。線圈112可與發電器102電性連接，且發電器102可驅動由線圈112所傳導之電流168(例如RF電流)以產生和/或維持電漿180之至少一部份。發電器102亦可驅動由一個以上額外之線圈所傳導之一個以上的電流，來產生和/或維持電漿180的不同部份。
電流控制機構100可包含至少一電流強度感應器106(例如RF電流強度感應器)以及控制器116。電流控制機構100可控制至少一電流168(由線圈112所傳導)之強度，以控制電漿180之特性。
電流強度感應器106可與用以將線圈112和匹配網路104連接之饋入線114(例如RF饋入線)相連接，其中匹配網路104連接於發電器102和線圈112之間以提供電流168給線圈112。電流強度感應器106可量測供應至線圈112之電流168的強度而不量測供應電流168之任何相位角。如本案之先前技術中所述，量測相位角一般可能需要高精確度、高成本之量測機構和/或可能造成重大的控制錯誤。藉由免除對量測相位角之需求，本發明之實施例可有利地使錯誤和成本減至最低。此外，由於可在(例如)控制器116或比較器108程式化校準，只要電流強度感應器106的錯誤是一致的，對電流強度感應器106的精確度要求則可能不需要很高。有利的是，可將關於電流強度感應器106之成本降到最低。
由電流強度感應器106提供之電流強度量測值178可被饋入與電流強度感應器106連接之比較器108。比較器108可將電流強度量測值178與設定點110(例如RF電流強度設定點)相比較，以產生錯誤訊號176。連接於比較器108和發電器102之間的控制器116可利用錯誤訊號176(和/或電流強度量測值178)來產生控制指令174(例如功率控制指令)。可提供控制指令174給發電器102以控制供應到線圈112之電流168的強度。在一個以上之實施例中，可用相同的方式來控制由一個以上其它線圈所傳導之一個以上其它電流。
與習知開迴路(open-loop)系統相比，本發明之實施例可提供閉迴路控制以控制由線圈112所傳導之電流168(以及由一個以上其它線圈所傳導之一個以上其它電流)而不執行任何相位角量測。有利的是，本發明之實施例可適當地控制電漿特性以滿足最低成本下的產率要求和/或特徵部規格。
圖2展示依據本發明之一個以上實施例，具有電流控制機構200之電漿處理系統之功率系統280之一電路模型的示意圖。電漿處理系統可包含一個以上的結構性組件(例如電漿處理室、夾盤、和/或線圈圍牆)，其可相似或相異於圖1之例子所述之電漿處理系統190的一個以上之組件。
功率系統280可包含經由傳輸線204和匹配網路206(其可接收在電壓VIN之輸入功率，並可包含可變電容CTUNE、接地可變電容CLOAD、與接地分流指示器(Shunt inductor)LSHUNT)而與分離器288(例如功率分離器)連接之發電器202(例如在電壓VG產生功率P之RF發電器)。分離器288可將供應電流268(或總電流268)分離成個別電流，且可提供個別電流給複數個線圈(其與分離器288相連接)以維持電漿的不同部份，藉此進一步增強在控制電漿特性方面的可控制性和/或顆粒度。例如，線圈可包含線圈274和線圈254。線圈274可傳導電流272以維持電漿之第一部份(例如中心部份)。線圈254可傳導電流252以維持電漿之第二部份(例如環繞中心部份之邊緣部份)。每一個電流272和電流252可代表供應電流268之一部份。在一個以上之實施例中，功率系統280可包含一個以上之其它線圈，其用以傳導供應電流268之一個以上其它部份以維持電漿之一個以上其它部份，以在處理晶圓期間在控制電漿特性方面提供更精細的顆粒度。電漿之不同部份可處理晶圓之不同部份。
電流控制機構200可包含電流強度感應器282(例如RF電流強度感應器)，以及控制器240，用以控制供應電流268(或總電流268)之強度。可將電流強度感應器282連接至發電器202和分離器288之間的連接線(或饋入線)，用以量測供應電流268強度以提供電流強度量測值278。電流控制機構200亦可包含比較器222，用以利用電流強度量測值278和設定點224來產生錯誤訊號226。可基於供應電流268之強度規格來確定設定點224。比較器222可提供錯誤訊號226給控制器240。控制器240可利用錯誤訊號226(和/或強度量測值278)來產生指令242(例如功率指令)。控制器240可提供指令242給發電器202，例如經由信號線244，用以控制發電器202來控制供應電流268之強度。
電流強度感應器282和控制器240之特徵和優點可相似於圖1之例子所述之電流強度感應器106和控制器116之一個以上的特徵和一個以上的優點。例如，電流強度感應器282可僅量測電流強度而不量測任何相位角。有利的是，可降低關於電流強度感應器282之成本，且可避免關於相位角量測之可能錯誤。
電流控制機構200亦可包含與線圈連接之複數個額外的電流強度感應器，以及與額外的電流強度感應器連接之額外的控制器290(或調節器290)。此額外的電流強度感應器和控制器290可與分離器288合作，用以執行具有增強顆粒度之電漿控制。
每一個額外的電流強度感應器可與線圈之其中一者相連接，用以量測每一個個別線圈所傳導之個別電流。例如，可將電流強度感應器270與線圈274連接以量測由線圈274所傳導之電流272的強度；可將電流強度感應器250與線圈254連接以量測由線圈254所傳導之電流252的強度。在一個以上之實施例中，可將一個以上其它電流強度感應器與一個以上其它線圈相連接，用以量測一個以上其它個別電流強度。電流強度感應器可不量測任何相位角，因此，可將關於額外電流強度感應器之成本降至最低。
控制器290可利用由一個以上額外的電流強度感應器所提供之一個以上的電流強度量測值、使用一個以上電流強度量測值衍生之資料、和/或電流比例設定點284，來產生控制指令292。可將控制指令292提供給分離器288，用以控制一個以上個別電流之一個以上強度，和/或控制一個以上個別電流之間的比例。有利的是，可個別和/或相對地調整在晶圓不同部份之電漿特性以滿足精細的製程需求。
在功率系統280中，可利用電流強度感應器282和控制器240來執行發電器控制(或總電流控制)；可利用額外的電流強度感應器(例如電流強度感應器270和電流強度感應器250)、控制器290、和分離器288，來執行分離器控制(或個別電流控制)。因此，可分開地實施和分開地執行發電器控制(或總電流控制)以及電流比例控制(或個別電流控制)，用以控制具有增強顆粒度之電漿特性。有利的是，可簡化功率系統280之設計、實施、操作、和維修。
圖3展示依據本發明之一個以上實施例，具有電流控制機構300之電漿處理系統之功率系統380之一電路模型的示意圖。電漿處理系統可包含一個以上的結構性組件(例如電漿處理室、夾盤、和/或線圈圍牆)，其可相似或相異於圖1之例子所述之電漿處理系統190的一個以上之組件。
功率系統380可包含經由傳輸線304和匹配網路306(其可接收在電壓VIN之輸入功率，並可包含可變電容CTUNE、接地可變電容CLOAD、與接地分流指示器(shunt inductor)LSHUNT)而與分離器388(例如功率分離器)連接之發電器302(例如在電壓VG產生功率P之RF發電器)。分離器388可將供應電流368(或總電流368)分離成個別電流，且可提供個別電流給複數個線圈(其與分離器388相連接)以維持電漿的不同部份，藉此進一步增強在控制電漿特性方面之可控制性和/或顆粒度。例如，線圈可包含線圈374和線圈354。線圈374可傳導電流372以維持電漿之第一部份(例如中心部份)。線圈354可傳導電流352以維持電漿之第二部份(例如環繞中心部份之邊緣部份)。在一個以上之實施例中，功率系統380可包含一個以上其它線圈，用以維持電漿之一個以上其它部份，以在處理晶圓期間在控制電漿特性方面提供更精細的顆粒度。電漿之不同部份可處理晶圓之不同部份。
電流控制機構300亦可包含與線圈連接之複數個電流強度感應器(例如RF電流強度感應器)、與至少一電流強度感應器連接之控制器340、以及與電流強度感應器連接之控制器390(或調節器390)。控制器340和至少一電流強度感應器可與發電器302合作以控制供應電流368之強度，因此通常在電漿處理室中控制了電漿特性。控制器390和電流強度感應器可與分離器388合作以控制個別電流之強度，因此控制了在晶圓不同部份之具有增強顆粒度之電漿特性。
為控制供應電流強度，控制器340可與發電器302以及電流強度感應器370(例如RF電流強度感應器)相連接。將電流強度感應器370與線圈374相連接，用以量測電流372強度以提供電流強度量測值376。電流控制機構300可包含比較器322，用以利用電流強度量測值376和設定點324來產生錯誤訊號326。可基於電流372強度規格、供應電流368強度規格、和/或電流372與供應電流368之間的特定關係來確定設定點324。比較器322可提供錯誤訊號326給控制器340。控制器340可利用錯誤訊號326(和/或強度量測值376)來產生指令342(例如功率指令)。控制器340可提供指令342給發電器302，例如經由信號線344，用以控制發電器302以控制供應電流368之強度。
電流強度感應器370和控制器340之特徵和優點可相似於圖1之例子所述之電流強度感應器106和控制器116之一個以上的特徵和一個以上的優點。例如，電流強度感應器370可僅量測電流強度而不量測任何相位角。有利的是，可使關於電流強度感應器370之成本降至最低，且可避免關於相位角量測之可能錯誤。
在一個以上之實施例中，可將控制器340和/或比較器322連接至與一個以上其它線圈聯結之一個以上額外的電流強度感應器，且亦可使用一個以上其它個別電流之一個以上額外的強度量測值來控制發電器302之輸出和/或總電流368之強度。藉由多餘之反饋資料，可使校準錯誤和/或量測錯誤降至最低。
為控制個別電流強度，控制器390可與分離器388以及電流強度感應器相連接，且每一個電流強度感應器可與至少部份線圈之其中一者相連接。每一個電流強度感應器可量測由一線圈所傳導之個別電流的強度。例如以上所述，電流強度感應器370可與線圈374連接，用以量測由線圈374所傳導之電流372的強度，以提供電流強度量測值376。如另一例子，電流強度感應器350可與線圈354連接，用以量測由線圈354所傳導之電流352的強度，以提供電流強度量測值356。在一個以上之實施例中，一個以上其它電流強度感應器可與一個以上其它線圈相連接，用以量測一個以上其它個別電流強度。電流強度感應器可不量測任何相位角，因此，可將關於電流強度感應器之成本降至最低，且可防止關於相位角量測之可能錯誤。在一個以上之實施例中，僅有選定之線圈可與電流強度感應器連接。例如，如果不需要電流強度量測值356，則在一個以上之實施例中可不含有電流強度感應器350。
控制器390可利用一個以上的電流強度量測值(例如電流強度量測值376和/或電流強度量測值356)、使用一個以上電流強度量測值所衍生之資料、和/或電流比例設定點384，來產生控制指令392。可將控制指令392提供給分離器388，用以控制一個以上個別電流之一個以上強度，和/或控制一個以上個別電流之間的比例。有利的是，可個別和/或相對地調整在晶圓不同部份之電漿特性以滿足精細的製程需求。
在功率系統380中，可將電流強度感應器370(和/或電流強度量測值376)應用於發電器控制(或總電流控制)和分離器控制(或個別電流控制)兩者。相較於圖2之例子所示之功率系統280，功率系統380可免除在執行發電器控制中對專用電流強度感應器的需求。有利的是，可使關於執行先進電漿控制之成本降至最低。
由上述可知，本發明之實施例可在電漿處理系統中使用一個以上的電流強度感應器，以提供反饋資料，因此能夠達成為維持電漿而供應之電流的閉迴路控制。有利的是，可適當地控制電漿特性以滿足產率需求和/或特徵部規格。
藉由閉迴路電流控制，本發明之實施例可提供批次間製程重複性和處理室間重複性，以免除對於習知電漿處理系統所需之重新校準和重新驗證的需要。有利的是，本發明之實施例能夠實質改善生產率和實質節省製造裝置之成本。
在執行閉迴路控制的過程中，本發明之實施例可利用低成本之電流強度感應器，以免除對用以量測相位角之昂貴、高精確度之量測機構的需要。有利的是，本發明之實施例可使關於執行閉迴路電漿特性控制之成本降至最低，且可防止關於相位角量測之可能錯誤。
本發明之實施例可包含分離器和控制機構，用以控制為維持電漿不同部份而供應之個別電流。有利的是，可單獨調整在待處理晶圓之不同部份的電漿特性，以滿足精細的製程需求。
本發明之實施例可在電漿處理系統中分開發電器控制(總電流控制)和電流比例控制(或個別電流控制)。有利的是，可簡化電漿處理系統之設計和實施。
本發明之實施例可在電漿處理系統中利用電流強度感應器之相同量測值來執行發電器控制和電流比例控制兩者。有利的是，可使電漿處理系統所需之電流強度感應器的數目降至最低，且可節省相關成本。
儘管本發明已經依數個實施例而加以描述，其可有屬於本發明之範疇的變化、置換、以及均等物。吾人亦應了解，有許多替代之方法來實施本發明之方法與裝置。再者，本發明之實施例可在其它應用中找到實用性。本案就方便性且由於字數限制而提供摘要部份，此摘要部份係就閱讀方便性而撰寫，且不應用以限制本案申請專利範圍之範疇。因此，以下隨附之申請專利範圍應解釋為包含屬於本發明之真實精神與範疇的所有此等變化、置換、以及均等物。
100．．．電流控制機構
102．．．發電器
104．．．匹配網路
106．．．電流強度感應器
108．．．比較器
110．．．電流設定點
112．．．線圈
114．．．饋入線
116．．．控制器
118．．．介電窗
120．．．圍牆
122．．．塔狀部
124．．．靜電夾盤
126．．．晶圓
132．．．腔室壁
168．．．電流
174．．．控制指令
176．．．錯誤訊號
178．．．電流強度量測值
180．．．電漿
190．．．電漿處理系統
200．．．電流控制機構
202．．．發電器
204．．．傳輸線
206．．．匹配網路
222．．．比較器
224．．．RF電流設定點
226．．．錯誤訊號
240．．．控制器
242．．．功率指令
244．．．信號線
250．．．電流強度感應器
252．．．電流
254．．．線圈
268．．．供應電流
270．．．電流強度感應器
272．．．電流
274．．．線圈
278．．．電流強度量測值
280．．．功率系統
282．．．電流強度感應器
284‧‧‧RF電流比例設定點
288‧‧‧功率分離器
290‧‧‧控制器/調節器
292‧‧‧控制指令
300‧‧‧電流控制機構
302‧‧‧發電器
304‧‧‧傳輸線
306‧‧‧匹配網路
322‧‧‧比較器
324‧‧‧RF電流設定點
326‧‧‧錯誤訊號
340‧‧‧控制器
342‧‧‧功率指令
344‧‧‧信號線
350‧‧‧電流強度感應器
352‧‧‧電流
354‧‧‧線圈
356‧‧‧電流強度量測值
368‧‧‧供應電流
370‧‧‧電流強度感應器
376‧‧‧電流強度量測值
372‧‧‧電流
374‧‧‧線圈
380‧‧‧功率系統
384‧‧‧RF電流比例設定點
388‧‧‧功率分離器
390‧‧‧控制器/調節器
392‧‧‧控制指令
本發明係依例示方式而非限定方式而於隨附之圖式中加以說明，其中相同元件符號表示相同之元件，且其中：
圖1展示依據本發明之一個以上實施例，含有電流控制機構之電漿處理系統的橫剖面示意圖。
圖2展示依據本發明之一個以上實施例，具有電流控制機構之電漿處理系統之功率系統之一電路模型的示意圖。
圖3展示依據本發明之一個以上實施例，具有電流控制機構之電漿處理系統之功率系統之一電路模型的示意圖。
100．．．電流控制機構
102．．．發電器
104．．．匹配網路
106．．．電流強度感應器
108．．．比較器
110．．．設定點
112．．．線圈
114．．．饋入線
116．．．控制器
118．．．介電窗
120．．．線圈圍牆
122．．．塔狀部
124．．．夾盤
126．．．晶圓
132．．．腔室壁
168．．．電流
174．．．控制指令
176．．．錯誤訊號
178．．．電流強度量測值
180．．．電漿
190．．．電漿處理系統

Claims (20)

  1. 一種電漿處理系統，用以產生電漿以處理至少一晶圓，該電漿處理系統包含：一第一線圈，用以傳導一第一電流以維持該電漿之至少一第一部份；一第一電流強度感應器，與該第一線圈相連接，用以量測一供應電流之強度以提供一第一強度量測值，而不量測該供應電流之任何相位角，該供應電流係該第一電流或用以提供複數個電流之一總電流，當該供應電流為該總電流則該複數個電流係包含該第一電流；以及一第一控制器，與該第一電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值與使用該第一強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，而不利用關於任何相位角量測之資料，來產生一第一指令，並且提供該第一指令以控制該供應電流之強度與該總電流之強度的至少其中一者。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，其中該供應電流係該第一電流。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，更包含：一分離器，用以分離該供應電流，該第一線圈係經由該分離器而與該第一電流強度感應器相連接；以及一第二線圈，用以傳導一第二電流以維持該電漿之至少一第二部份，該第二線圈係經由該分離器而與該第一電流強度感應器相連接，該第二電流係在該複數個電流之中，該供應電流係該總電流。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電漿處理系統，更包含：一第二電流強度感應器，用以量測該第一電流之強度以提供一第二強度量測值，該第一線圈係與該第二電流強度感應器 相連接；一第三電流強度感應器，用以量測該第二電流之強度以提供一第三強度量測值，該第二線圈係與該第三電流強度感應器相連接；以及一第二控制器，與該第二電流強度感應器以及該第三電流強度感應器相連接，利用該第二強度量測值、該第三強度量測值、使用該第二強度量測值而衍生之資料、和使用該第三強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該第二電流之強度的至少其中一者。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電漿處理系統，其中該第二控制器未利用任何相位角量測值來產生該第二指令。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，更包含：一分離器，用以分離該供應電流，該第一線圈係經由該分離器而與該第一電流強度感應器相連接；以及一組線圈，用以傳導一組電流以維持除了該電漿之該第一部份以外之該電漿之至少一組的部份，該組線圈係經由該分離器而與該第一電流強度感應器相連接，該組電流係在該複數個電流之中，該供應電流係該總電流，該組線圈係包含至少兩個線圈。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電漿處理系統，更包含：一第二電流強度感應器，用以量測該第一電流之強度以提供一第二強度量測值，該第一線圈係經由該第二電流強度感應器而與該分離器相連接；一組電流強度感應器，該組電流強度感應器係用以量測該組電流之強度以提供一組強度量測值，該組強度量測值中之每 一者係與該組電流中之一者相關聯，該組線圈中之每一者係與該組電流強度感應器中之一者相連接，以及一第二控制器，與該第二電流強度感應器以及該組電流強度感應器相連接，利用該第二強度量測值、該組強度量測值的至少其中一者、使用該第二強度量測值而衍生之資料、和使用該組強度量測值的至少其中一者而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該組電流之一個以上之強度的至少其中一者。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，更包含：一分離器，用以分離該供應電流，該第一線圈係與該分離器相連接，該供應電流係該第一電流；以及一第二線圈，用以傳導一第二電流以維持該電漿之至少一第二部份，該第二線圈係與該分離器相連接，該第二電流係在該複數個電流之中。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電漿處理系統，更包含一第二控制器，與該第一電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值與使用該第一強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該第二電流之強度的至少其中一者。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之電漿處理系統，更包含：一第二電流強度感應器，用以量測該第二電流之強度以提供一第二強度量測值，該第二線圈係與該第二電流強度感應器相連接；以及一第二控制器，與該第一電流強度感應器以及該第二電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值、該第二強度量測 值、使用該第一強度量測值而衍生之資料、和使用該第二強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係進一步與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該第二電流之強度的至少其中一者。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之電漿處理系統，其中該第二控制器未利用任何相位角量測值來產生該第二指令。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之電漿處理系統，更包含：一分離器，用以分離該總電流，該第一線圈係與該分離器相連接，該供應電流係該第一電流；以及一組線圈，用以傳導一組電流以維持除了該電漿之該第一部份以外之該電漿之至少一組的部份，該組線圈係與該分離器相連接，該組電流係在該複數個電流之中，該組線圈係包含至少兩個線圈。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之電漿處理系統，更包含一第二控制器，與該第一電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值與使用該第一強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該組電流之一個以上之強度的至少其中一者。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之電漿處理系統，更包含：一組電流強度感應器，用以量測該組電流之強度以提供一組強度量測值，該組線圈中之每一者係與該組電流強度感應器中之一者相連接；以及一第二控制器，與該第一電流強度感應器以及該組電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值、該組強度量測值的 至少其中一者、使用該第一強度量測值而衍生之資料、和使用該組強度量測值的至少其中一者而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該組電流之一個以上之強度的至少其中一者。
  15. 一種在電漿處理系統中執行電流控制之機構，該電漿處理系統包含至少一第一線圈，用以傳導一第一電流以維持電漿之至少一第一部份，該機構包含：一第一電流強度感應器，與該第一線圈相連接，用以量測一供應電流之強度以提供一第一強度量測值，而不量測該供應電流之任何相位角，該供應電流係該第一電流或用以提供複數個電流之一總電流，當該供應電流為該總電流則該複數個電流係包含該第一電流；以及一第一控制器，與該第一電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值與使用該第一強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，而不利用關於任何相位角量測之資料，來產生一第一指令，並且提供該第一指令以控制該供應電流之強度與該總電流之強度的至少其中一者。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之在電漿處理系統中執行電流控制之機構，其中該供應電流係該第一電流。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之在電漿處理系統中執行電流控制之機構，其中該電漿處理系統更包含至少一第二線圈，用以傳導一第二電流以維持該電漿之至少一第二部份，該機構更包含：一分離器，用以分離該供應電流，該第一線圈係經由該分離器而與該第一電流強度感應器相連接，該第二線圈係經由該分離器而與該第一電流強度感應器相連接，該第二電流係在該 複數個電流之中，該供應電流係該總電流；一第二電流強度感應器，用以量測該第一電流之強度以提供一第二強度量測值，該第一線圈係與該第二電流強度感應器相連接；一第三電流強度感應器，用以量測該第二電流之強度以提供一第三強度量測值，該第二線圈係與該第三電流強度感應器相連接；以及一第二控制器，與該第二電流強度感應器以及該第三電流強度感應器相連接，利用該第二強度量測值、該第三強度量測值、使用該第二強度量測值而衍生之資料、和使用該第三強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該第二電流之強度的至少其中一者。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之在電漿處理系統中執行電流控制之機構，其中該第二控制器未利用任何相位角量測值來產生該第二指令。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之在電漿處理系統中執行電流控制之機構，其中該電漿處理系統更包含至少一第二線圈，用以傳導一第二電流以維持該電漿之至少一第二部份，該機構更包含：一分離器，用以分離該供應電流，該第一線圈係與該分離器相連接，該供應電流係該第一電流，該第二線圈係與該分離器相連接，該第二電流係在該複數個電流之中；以及一第二控制器，與該第一電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值與使用該第一強度量測值而衍生之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之 強度與該第二電流之強度的至少其中一者。
  20. 如申請專利範圍第15項所述之在電漿處理系統中執行電流控制之機構，其中該電漿處理系統更包含至少一第二線圈，用以傳導一第二電流以維持該電漿之至少一第二部份，該機構更包含：一分離器，用以分離該供應電流，該第一線圈係與該分離器相連接，該供應電流係該第一電流，該第二線圈係與該分離器相連接，該第二電流係在該複數個電流之中；一第二電流強度感應器，用以量測該第二電流之強度以提供一第二強度量測值，該第二線圈係與該分離器相連接；以及一第二控制器，與該第一電流強度感應器以及該第二電流強度感應器相連接，利用該第一強度量測值、該第二強度量測值、有關該第一強度量測值之資料、與有關該第二強度量測值之資料的至少其中一者，來產生一第二指令；該第二控制器係進一步與該分離器相連接，用以提供該第二指令給該分離器，以控制該第一電流之強度與該第二電流之強度的至少其中一者。
TW099135763A 2009-10-20 2010-10-20 電漿處理系統中之電流控制 TWI528869B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25340409P 2009-10-20 2009-10-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201138561A TW201138561A (en) 2011-11-01
TWI528869B true TWI528869B (zh) 2016-04-01

Family

ID=43900920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099135763A TWI528869B (zh) 2009-10-20 2010-10-20 電漿處理系統中之電流控制

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8736175B2 (zh)
JP (1) JP5872474B2 (zh)
KR (1) KR101767697B1 (zh)
CN (1) CN102577631B (zh)
TW (1) TWI528869B (zh)
WO (1) WO2011049994A2 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140122548A (ko) * 2013-04-10 2014-10-20 피에스케이 주식회사 전력 공급 장치, 전력 공급 방법, 그리고 그를 이용한 기판 처리 장치
KR102222902B1 (ko) 2014-05-12 2021-03-05 삼성전자주식회사 플라즈마 장비 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법
KR101500278B1 (ko) * 2014-08-28 2015-03-06 주식회사 에프티랩 플라즈마 전원장치
CN107615890A (zh) 2015-05-11 2018-01-19 株式会社荏原制作所 电磁铁装置、电磁铁控制装置、电磁铁控制方法及电磁铁系统
US9839109B1 (en) * 2016-05-30 2017-12-05 Applied Materials, Inc. Dynamic control band for RF plasma current ratio control
US10672590B2 (en) 2018-03-14 2020-06-02 Lam Research Corporation Frequency tuning for a matchless plasma source
JP6964039B2 (ja) 2018-04-20 2021-11-10 株式会社荏原製作所 電磁石制御装置および電磁石システム
US11114279B2 (en) 2019-06-28 2021-09-07 COMET Technologies USA, Inc. Arc suppression device for plasma processing equipment
JP7222848B2 (ja) 2019-08-26 2023-02-15 株式会社荏原製作所 電磁石制御装置および電磁石システム
CN110958754A (zh) * 2019-11-12 2020-04-03 上海工程技术大学 一种强度自适应的等离子体射流装置和方法
TW202215481A (zh) * 2020-03-19 2022-04-16 美商蘭姆研究公司 供給電力以在基板處理系統中產生電漿之直接驅動系統用的射頻基準量測電路
KR20220000274A (ko) * 2020-06-25 2022-01-03 삼성전자주식회사 전압 파형 생성기, 웨이퍼 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치
US11373844B2 (en) * 2020-09-28 2022-06-28 COMET Technologies USA, Inc. Systems and methods for repetitive tuning of matching networks

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2217937A (en) * 1988-04-29 1989-11-01 Philips Electronic Associated Current divider circuit
US6308654B1 (en) * 1996-10-18 2001-10-30 Applied Materials, Inc. Inductively coupled parallel-plate plasma reactor with a conical dome
US6042687A (en) * 1997-06-30 2000-03-28 Lam Research Corporation Method and apparatus for improving etch and deposition uniformity in plasma semiconductor processing
US5971591A (en) * 1997-10-20 1999-10-26 Eni Technologies, Inc. Process detection system for plasma process
JPH11307514A (ja) * 1998-04-22 1999-11-05 Hitachi Ltd プラズマ処理装置及び方法
US6507155B1 (en) * 2000-04-06 2003-01-14 Applied Materials Inc. Inductively coupled plasma source with controllable power deposition
US7037813B2 (en) * 2000-08-11 2006-05-02 Applied Materials, Inc. Plasma immersion ion implantation process using a capacitively coupled plasma source having low dissociation and low minimum plasma voltage
EP1377999A1 (en) * 2001-04-13 2004-01-07 Applied Materials, Inc. Inductively coupled plasma source with controllable power distribution
JP3923323B2 (ja) * 2002-01-30 2007-05-30 アルプス電気株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4554380B2 (ja) * 2005-01-21 2010-09-29 三井造船株式会社 プラズマ生成装置及びプラズマ生成方法
US7359177B2 (en) * 2005-05-10 2008-04-15 Applied Materials, Inc. Dual bias frequency plasma reactor with feedback control of E.S.C. voltage using wafer voltage measurement at the bias supply output
US7459899B2 (en) * 2005-11-21 2008-12-02 Thermo Fisher Scientific Inc. Inductively-coupled RF power source
CN100530529C (zh) * 2006-07-17 2009-08-19 应用材料公司 具有静电卡盘电压反馈控制的双偏置频率等离子体反应器
KR20090037343A (ko) * 2007-10-11 2009-04-15 재단법인서울대학교산학협력재단 자화된 유도결합형 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 발생방법
CN101393421A (zh) * 2008-10-22 2009-03-25 郑立君 简单实用同步控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011049994A2 (en) 2011-04-28
US8736175B2 (en) 2014-05-27
WO2011049994A3 (en) 2011-09-29
KR20120086701A (ko) 2012-08-03
CN102577631B (zh) 2015-08-12
TW201138561A (en) 2011-11-01
JP2013508920A (ja) 2013-03-07
KR101767697B1 (ko) 2017-08-11
JP5872474B2 (ja) 2016-03-01
CN102577631A (zh) 2012-07-11
US20110115379A1 (en) 2011-05-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI528869B (zh) 電漿處理系統中之電流控制
KR101711667B1 (ko) 자동 정합 장치 및 플라즈마 처리 장치
US7967944B2 (en) Method of plasma load impedance tuning by modulation of an unmatched low power RF generator
EP1166321B1 (en) Plasma processor with coil having variable rf coupling
KR101290676B1 (ko) 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법
CN104472020B (zh) 微波导入组件中的s参数取得方法和异常检测方法
US10109460B2 (en) Universal non-invasive chamber impedance measurement system and associated methods
US20140320017A1 (en) Plasma generating device, method of controlling the same, and substrate processing device including the plasma generating device
TW201127222A (en) Plasma processing apparatus
US9812293B2 (en) Dielectric window, plasma processing system including the window, and method of fabricating semiconductor device using the system
US10283329B2 (en) ICP source for M and W-shape discharge profile control
US20180277402A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US20160091534A1 (en) Current sensor
US9412670B2 (en) System, method and apparatus for RF power compensation in plasma etch chamber
US7655110B2 (en) Plasma processing apparatus
JP2016170940A (ja) マイクロ波自動整合器及びプラズマ処理装置
US20090294275A1 (en) Method of plasma load impedance tuning by modulation of a source power or bias power rf generator
US20230411120A1 (en) Semiconductor process apparatus and plasma ignition method
CN115885371A (zh) 用于对基板的温度控制的方法和系统
KR102650773B1 (ko) 기판 처리 방법
US20230031768A1 (en) Systems and methods for variable gain tuning of matching networks
JPH10144771A (ja) 半導体製造装置
JP7318114B2 (ja) プラズマ安定性を改善するための同調方法
WO2020253514A1 (zh) 下电极装置及等离子体系统
KR20140122548A (ko) 전력 공급 장치, 전력 공급 방법, 그리고 그를 이용한 기판 처리 장치