TWI643975B - 用於控制一氣體供應之方法及控制器與應用其之設備 - Google Patents

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Abstract

一種用於控制一氣體供應至一處理腔體(301)之方法(200)係提供。此方法(200)包括：藉由提供於處理腔體(301)中之二或多個感測器(35、36、313、314)之各者量測(210)一氣體參數；從量測之氣體參數決定(220)一結合氣體參數；以及基於決定之結合氣體參數控制(230)氣體供應至處理腔體(301)。

Description

用於控制一氣體供應之方法及控制器與應用其之設備
本發明之實施例是有關於一種用於控制一氣體供應至一處理腔體之方法，一種用於控制一氣體供應至一處理腔體之控制器，以及一種使用其之設備。本發明之實施例特別是有關於一種用於控制一氣體供應至用於一反應製程的一處理腔體之方法。
數種用於沉積材料於基板上之方法係已知。舉例來說，基板可藉由蒸鍍、濺鍍及化學氣相沉積(chemical vapor deposition)來進行塗佈。一般來說，製程係在製程設備或處理腔體中執行，將進行塗佈之基板係位在製程設備或處理腔體中。沉積材料係提供至設備中。數種材料及其氧化物、氮化物或碳化物可用於沉積於基板上。再者，其他像是蝕刻、成型(structuring)、退火、或類似步驟之製程步驟可在處理腔體中處理。
塗佈材料可於數種應用中及數種技術領域中使用。舉例來說，在微電子領域中的一種應用，例如是製造半導體裝 置。再者，用於顯示器之基板時常係藉由物理氣相沉積(PVD)製程塗佈。其他的應用包括可撓式基板之塗佈。
做為一例子來說，濺鍍係為用於沉積數種材料的薄 膜於基板之表面上的真空塗佈製程。舉例而言，濺鍍可使用於沉積介電絕緣體，例如是SiO2。在濺鍍製程期間，藉由以透過高壓進行加速之惰性氣體的離子轟擊靶材之表面，塗佈材料係從靶材傳輸到將塗佈之基板。當氣體離子撞擊靶材之外表面時，氣體離子的動量係傳送到材料的原子，使得部分之原子可取得足夠的能量來克服原子的束縛能，以自靶材表面脫離且沉積於基板上。材料之原子形成所需材料之膜於基板上。沉積膜的厚度尤其決定於基板暴露在濺鍍製程所持續的期間。
在反應濺鍍中，除了惰性氣體以外，一或多個反應 氣體可提供，反應氣體例如是氧及氮。此些氣體係與塗佈材料反應，以形成反應產物，反應產物係沉積於基板上。反應濺鍍係特別用於形成氧化物(例如是SiO2、Al2O3、ZnO)、氮化物(例如是Si3N4、TiN)及氮氧化物(例如是SiOxNy)。塗佈層之特性及品質特別是決定於提供至處理腔體之反應氣體的流速及總量。因此，精確控制反應氣體至處理腔體中的流速及總量係相當重要。
然而，提供於處理腔體中而用以量測氣體參數(例如是反應氣體之分壓)且用以控制流速的感測器可能遭受汙染且飄移(drift)。因此，感測器讀取值的準確性係特別隨著時間而惡化。結果，氣體流動再也不可能準確控制。在此一情況中，感測器需 進行清潔或甚至替換。
有鑑於上述，提供一種用於控制一氣體供應之方法 係為一目的，特別是一種用於在真空層沉積期間控制一氣體供應至一處理腔體之方法，其克服此領域中之至少一些問題。
有鑑於上述，根據獨立申請專利範圍第1項之一種 用於控制一氣體供應至一處理腔體之方法，根據獨立申請專利範圍第17項之一種用於控制一氣體供應至一處理腔體之控制器，以及根據獨立申請專利範圍第19項之一種設備係提供。本發明之其他方面、優點、及特性係透過附屬申請專利範圍、說明、以及所附圖式更為清楚。
根據一實施例，一種用於控制一氣體供應至一處理腔體之方法係提供。此方法包括藉由提供於處理腔體中之二或多個感測器之各者量測一氣體參數；從量測之氣體參數決定一結合氣體參數；以及基於決定之結合氣體參數控制氣體供應至處理腔體。
根據另一實施例，一種用以控制一氣體供應至一處理腔體之控制器係提供。二或多個感測器係各配置以量測一氣體參數，此二或多個感測器係提供於處理腔體中。此控制器係配置以決定此些氣體參數之一結合氣體參數，此些氣體參數係由此二或多個感測器量測，以及基於決定之結合氣體參數控制氣體供應至處理腔體。
根據再另一實施例，一種設備係提供。此設備包括一處理腔體，具有至少一氣體入口；二或多個感測器，各配置以量測在處理腔體中之一氣體參數；以及一控制器，配置以控制一氣體流動通過此至少一氣體入口以控制氣體供應，其中此控制器係配置以決定由此二或多個感測器量測之此些氣體參數之一結合氣體參數，且基於決定之結合氣體參數控制氣體流動。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10、100‧‧‧處理系統
20、302‧‧‧靶材
21、303‧‧‧電源
31、32、51、308、309、310‧‧‧氣體入口
33、34‧‧‧質流控制器
35、36、313、314‧‧‧感測器
40‧‧‧控制器
52‧‧‧主質流控制器
61、62、63、64‧‧‧量測訊號
66‧‧‧時間軸
200‧‧‧方法
210、220、230‧‧‧方塊
300‧‧‧沉積設備
301‧‧‧濺鍍腔體
304‧‧‧饋入裝置
305‧‧‧第一氣體源
306‧‧‧第二氣體源
307‧‧‧第三氣體源
308‧‧‧第一氣體入口
309‧‧‧第二氣體入口
310‧‧‧第三氣體入口
311‧‧‧基板支撐件
312‧‧‧基板
I、II、III‧‧‧時間區域
為了可詳細地了解本發明上述之特點，簡要摘錄於上之本發明更特有的說明可參照實施例。所附之圖式係有關於本發明的實施例且係說明如下：第1圖繪示根據此處所述實施例之處理系統的示意圖；第2圖繪示根據此處所述實施例之用於控制氣體供應至處理腔體之方法的流程圖；第3圖繪示根據此處所述實施例之氣體供應至處理腔體之控制的示意圖；第4圖繪示根據此處所述實施例之另一處理系統的示意圖；以及第5圖繪示根據此處所述實施例之具有處理系統之沉積設備的示意圖。
詳細的參照將以本發明之數種實施例來達成，實施 例的一或多個例子係繪示在圖式中。在圖式之下述說明中，相同之參考編號係意指相同之元件。一般來說，僅有有關於各別實施例之不同之處係進行說明。各例子係藉由說明本發明的方式提供且不意味為本發明之一限制。再者，所說明或敘述而做為一實施例之部分之特性可用於其他實施例或與其他實施例結合，以取得再其他實施例。此意指本說明包括此些調整及變化。
雖然下述說明係有關於濺鍍製程及系統，且特別是有關於反應濺鍍製程及系統，可理解的是，本實施例並不以此為限。取而代之的是，本實施例可提供至任何需要進行氣體供應之控制，且特別是精確控制的情況中。做為一例子來說，此可包括濺鍍以外之沉積技術。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，一種用於控制氣體供應至處理腔體之方法係提供。此方法包括藉由提供於處理腔體中之二或多個感測器之各者量測氣體參數；從量測之氣體參數決定結合氣體參數；以及基於決定之結合氣體參數控制氣體供應至處理腔體。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，結合氣體參數係為平均氣體參數。雖然下述之說明係有關於平均氣體參數，本揭露係不以此為限。特別是，氣體參數可以任何適合的方式結合，例如是藉由加、減、乘、除及類似之方式計算。
如上所述，準確控制氣體至處理腔體中之流速及總量係有需要的。然而，提供於處理腔體中之用於量測氣體參數的 感測器可能遭受汙染和飄移。因此，感測器讀取值的準確性係特別隨著時間而惡化。結果，氣體流動再也不可能準確控制。在此一情況中，感測器需進行清潔或甚至替換。
藉由基於此二或多個感測器之結合(平均)氣體參數控制氣體供應，本實施例係克服此問題。也就是說，氣體流動係基於相對值控制，相對值也就是由此二或多個感測器量測之氣體參數以及決定之平均氣體參數的差異。根據一些實施例，平均氣體參數可用以做為設定點(setpoint)，其中氣體供應至處理腔體係控制，使得量測之氣體參數的至少一者係大略地達到或等同於平均氣體參數。根據一些實施例，設定點可提供成可變動的或固定的。再者，在典型實施例中，既然控制係基於平均值執行，供應至處理腔體之氣體的總量可保持固定，特別是當稍後說明的基於區域之控制(zone-based control)係應用時。有鑑於上述，消除感測器之汙染效應及飄移係有可能的，且氣體供應之精確控制係因而可行，甚至當感測器係受到例如是碳氫化合物汙染時。
第1圖繪示根據此處所述實施例之處理系統10之示意圖。根據典型實施例，處理系統10係設置以執行上述以及亦於後述參照第2圖說明之方法。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，處理系統10可包括二或多個感測器35及36以及控制器40，二或多個感測器35及36各配置以量測處理腔體中之氣體參數，控制器40係配置以控制氣體供應至處理腔體。根據一些實施例， 氣體供應至處理腔體係通過一或多個氣體入口，例如是繪示於第1圖中之氣體入口31及32。根據一些實施例，控制器40係配置以決定由二或多個感測器35及36量測之氣體參數的平均氣體參數，以及基於決定之平均氣體參數控制氣體供應至處理腔體。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，靶材20係提供，靶材20連接於電源21。電源21可提供於處理腔體外，且可經由例如是提供在處理腔體之一牆中之饋入裝置(feed through)來連接於靶材20。根據一些實施例，電源21以可控制的方式提供。舉例來說，由電源21提供且供應至靶材20之電壓及/或電流係可控制的。藉此，例如是製程電力(例如是濺鍍電力)可控制或調整。根據一些實施例，供應至靶材20之電力(例如是電壓及/或電流)係控制以調整沉積層之性質。
在典型實施例中，電源21係以電壓控制模式(voltage controlled mode)驅動。做為一例子來說，由電源21所提供的電壓可在100至5000V之範圍中，特別是在100至1000V之範圍中，且特別是大約400V。根據一些實施例，提供至靶材20之電力係在1至50kW之範圍中，特別是在5至20kW之範圍中，且特別是大約10kW。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，靶材20可包括鋁、矽、鈦、及鋅之至少一者。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，供應至處理腔體之氣體可包括氬(例如是使用來做為在濺鍍製程中之惰性氣體)、氧、氮、水蒸 氣、氨、硫化氫、甲烷及四氟甲烷(tetrafluoromethane)之至少一者。做為一例子來說，在反應濺鍍製程中，當靶材包括矽且供應至處理腔體之(反應)氣體係為氧(且亦供應例如是氬之惰性氣體)時，SiO2層可沉積於基板上。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，處理系統10包括提供於處理腔體中之二或多個感測器35及36。 根據一些實施例，感測器35及36係配置以量測至少一個氣體參數。在典型實施例中，氣體參數可為氣體濃度、質量(例如是氣體之原子、分子或莫耳質量)或壓力。壓力可為氣體之絕對壓力或分壓。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，此二或多個感測器35及36之至少一者係選自包括氧氣感測器(lambda sensor)、壓力計(pressure gauge)、質譜儀(mass spectrometer)及殘餘氣體分析儀(residual gas analyzer)之群組。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，處理系統10包括至少一氣體入口，配置以提供氣體進入處理腔體中。在第1圖中之例子中，兩個氣體入口31及32係提供。然而，本實施例係不以此為限，且可提供任何適合數量之氣體入口。提供二或多個氣體入口係讓區域(區段)控制氣體供應可行。 舉例來說，此二或多個氣體入口31、32可提供於處理腔體中之不同位置，藉此能讓氣體供應係基於區域來施行。此可提供有益之效應，在處理腔體中之氣體分佈可控制成例如是均勻的。
根據一些實施例，各感測器35、36係與氣體入口31、32之至少一者相關聯(associated)，且較佳地係僅與氣體入口31、32之一者相關聯。於此例子中，「相關聯(associated)」可意指一配置，於此配置中，處理腔體係區分成二或多個區段或區域，且各自之感測器及其相關聯之氣體入口係提供於相同之區段或區域中。根據此處所述實施例，通過各個氣體入口之氣體供應的控制可接著基於氣體參數與平均氣體參數之間的差異來執行，氣體參數係由相關聯之感測器量測。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，在處理腔體中之感測器的數量可等同於氣體入口之數量。藉此，氣體供應之區域(區段)控制係可行的。 此可提供有益之效應，在處理腔體中之氣體分佈可控制成例如是均勻的。根據一些實施例，供應至處理腔體之氣體的總量，也就是供應至所有區域或區段之氣體的總和係為固定的。
根據一些實施例，處理腔體可區分成三個區段，例如是上、中及下區段。在各區段中，可提供至少一個氣體入口及至少一個感測器。根據一些實施例，至少一其他氣體入口係提供橫越二或多個區段。做為一例子來說，此至少一其他氣體入口可配置成氣體入口51，氣體入口51繪示於第4圖中且於後續中說明。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，氣體入口可配置成噴頭(shower head)。在此例子中，名稱「噴頭(shower head)」可意指氣體分佈裝置，氣體分佈裝置具有氣體分 佈板，氣體分佈板具有數個貫孔，用以傳送氣體至處理腔體中。 在繪示第1圖中之例子中，配置成噴頭的兩個氣體入口31及32係繪示。
根據一些實施例，貫孔或噴頭之出口可根據數個應用提供，貫孔及噴頭之出口可獨立於彼此提供或在不互斥的情況下甚至部分結合。氣體可從噴頭引導通過一或多個噴嘴(nozzle)。 根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，噴頭可為線性分佈噴頭，具有數個噴嘴。藉由提供線性分佈噴頭，氣體分佈之均勻性可增加。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，氣體入口可連接於質流控制器(mass flow controller)。在第1圖之例子中，氣體入口31及32係分別連接於質流控制器33及34。 根據典型實施例，質流控制器(MFC)係用以量測及控制氣體供應(氣體流動)至處理腔體的裝置。MFC可基於從例如是其整個流速之0至100%的特定之設定點操作。根據一些實施例，設定點可由控制器40提供或從控制器40接收的資訊取得，控制器40將於後續中說明。MFC可接著控制氣體供應或流速至特定之設定點。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，MFC可具有氣體入口埠、氣體出口埠、質流感測器(mass flow sensor)及控制閥。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，處理系統10包括上述之控制器40。根據此處所述實施例，控制 器40可配置，用以控制氣體供應至處理腔體。根據一些實施例，控制器40可配置以決定氣體參數之平均氣體參數，且基於決定之平均氣體參數控制氣體供應至處理腔體，氣體參數由此二或多個感測器量測。根據一些實施例，透過提供上述之設定點而用於各別質流至所述之MFCs 33及34來控制MFCs 33及34，控制器40係配置以控制氣體供應。
根據一些實施例，質流控制器33及34及控制器40係提供成一單一實體。根據一些其他實施例，MFCs 33及34執行控制器40之功能，也就是控制器40之功能可整合於MFCs 33及34之至少一者中。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，控制器40係配置以執行至少部分之方法，用以控制氣體供應至處理腔體之此方法係參照第2圖說明於下述中。
第2圖繪示根據此處所述實施例之用以控制氣體供應至處理腔體之方法200的流程圖。上述有關於處理系統的說明亦應用於此方法及所述之對應之元件及裝置(例如是有關於系統元件，例如是電源、靶材、感測器、控制器及氣體入口)。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，用以控制氣體供應至處理腔體之方法200包括藉由提供於處理腔體中之二或多個感測器之各者量測氣體參數(方塊210)，從量測之氣體參數決定平均氣體參數(方塊220)，以及基於決定之平均氣體參數控制氣體供應至處理腔體(方塊230)。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，基於決定之平均氣體參數控制氣體供應至處理腔體可包括基於各別氣體參數(感測器讀取值)與決定之平均氣體參數之間的差異控制氣體供應，氣體參數係由此二或多個感測器量測。
根據一些實施例，平均氣體參數可使用來做為設定點，其中氣體供應至處理腔體係控制，使得量測之氣體參數之至少一者係大約地達到或等同於平均氣體參數。做為一例子來說，設定點可為變動的或固定的。量測之氣體參數可表示氣體參數之絕對值或可表示氣體參數之相對值。再者，在典型實施例中，既然控制係基於平均值來執行，氣體供應至處理腔體之總量可保持固定，特別是當上述之基於區域之控制係應用時。有鑑於上述，消除感測器之汙染效應及飄移係有可能的，且氣體供應之精確控制係因而可行，甚至當感測器係受到例如是碳氫化合物汙染時。
根據可與此處所述其他實施例結合之典型實施例，在方塊210中，氣體參數可為氣體濃度、質量(例如是氣體之原子、分子或莫耳質量)或壓力。壓力可為氣體之絕對壓力或分壓。
根據可與此處所述其他實施例結合之典型實施例，在方塊210中，量測氣體參數包括藉由各感測器在時間區段中量測二或多個氣體參數值。舉例來說，此二或多個氣體參數值可以平均或不平均分佈在整個時間區段的方式來量測。藉此，例如是在感測器讀取值的波動可消除。根據典型實施例，時間區段可在0.01至1s之範圍中或在0.1至0.5s之範圍中，且可特別是大約 為0.1s。
根據可與此處所述其他實施例結合之典型實施例，在方塊220中，平均氣體參數係從在時間區段中量測之氣體參數值決定。做為一例子來說，至少部分之感測器之量測的數值係相加，且接著除以含括之氣體參數值的數量，以藉此取得平均氣體參數。根據一些實施例，權重因子(weighting factor)可提供至一或多個量測之氣體參數值。
根據可與此處所述其他實施例結合之其他典型實施例，方塊220包括從氣體參數值決定用於各感測器之一感測器結合值，氣體參數值係在此時間區段中由各別之感測器量測
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，感測器結合值係為感測器平均值。雖然下述之說明係以有關於感測器平均值的方式提供，本揭露並不以此為限。特別是，此些數值可以任何合適的方式結合，例如是藉由加、減、乘、除及類似之方式計算。
根據一些實施例，平均氣體參數係接著基於感測器平均值決定。做為一例子來說，對各感測器來說，感測器平均值係決定，且接著此感測器平均值係相加且除以含括之感測器平均值的數量，以藉此取得平均氣體參數。根據一些實施例，權重因子可提供至一或多個感測器平均值。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，在方塊230中控制氣體供應係包括調整氣體供應，使得由此二或 多個感測器之至少一者所量測的氣體參數對應於平均氣體參數。因此，氣體流動係基於相對值控制，也就是由此二或多個感測器所量測之各別的氣體參數與決定之平均氣體參數的差異。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，用於控制氣體供應至處理腔體的平均氣體參數係連續地更新或在預設之時間區段中更新。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，用於控制氣體供應至處理腔體的平均氣體參數係一次決定。舉例來說，平均氣體參數係一次決定且接著使用於特定時間或製程使間，特別時間例如是預設之時間區段。做為一例子來說，平均氣體參數可在製程(例如是濺鍍製程)開始前一次決定，且在製程期間使用，或者可更新至少一次，或甚至可在製程期間連續更新。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，氣體供應係使用控制迴路回饋方法(control loop feedback method)。做為一例子來說，控制迴路回饋包含P(比例(proportional))控制、PI(比例、積分(integral))控制、或PID(比例、積分、微分(differential))控制。根據一些實施例，平均氣體參數係使用做為用於控制迴路回饋方法之設定點，例如是用於P、PI或PID控制。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，調整P、I或D參數可根據雅格-尼可士(Ziegler-Nichols)方法人為完成或藉由使用軟體完成。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，控制氣體供應包括控制氣體流動通過一或多個氣體入口。做為一例子來說，此可為上述有關第1圖之氣體入口。根據一些實施例，控制氣體流動通過此一或多個氣體入口係藉由上述之P(比例)控制、PI(比例、積分)控制、或PID(比例、積分、微分)控制執行。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，氣體供應係更基於製程電力控制。做為一例子來說，氣體供應可控制以調整製程電力。請參照第1圖，氣體供應可控制以調整由電源21所提供之濺鍍電力。舉例來說，由電源21所提供之電力可例如是使用供應至靶材20之電壓及/或電流決定或量測，且氣體供應可控制以達到設定電力。做為一例子來說，設定電力可大約為10kW，其中氣體供應可接著調整，使得電力大約對應於設定電力。根據一些實施例，控制可利用P(比例)控制、PI(比例、積分)控制、或PID(比例、積分、微分)控制。
根據一些實施例，基於製程電力控制氣體供應可包括控制氣體流動通過此一或多個氣體入口，控制氣體流動通過此一或多個氣體入口亦係基於平均氣體參數控制。做為一例子來說，飄移可加入平均氣體參數或從平均氣體參數減去，其中飄移係基於目前所量測之製程電力及設定電力決定。根據一些其他實施例，基於製程電力控制氣體供應可包括控制氣體流動通過一或多個氣體入口，此一或多個氣體入口係分離且獨立於基於平均氣體參數控制的此一或數個氣體入口(例如是在第4圖中之氣體入 口51，其分離且獨立於基於平均氣體參數控制之氣體入口31及32)。然而，兩個實施例亦可結合。舉例來說，可提供例如是第4之氣體入口51之分離的氣體入口，且也是基於平均氣體參數控制之氣體流動通過此一或多個氣體入口係可基於製程電力執行。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，此方法係在反應製程期間執行，較佳地在反應濺鍍製程期間執行。
第3圖繪示根據此處所述實施例之氣體供應至處理腔體之控制的示意圖。在第3圖中，參考編號66係表示時間軸。
在時間區域(I)中，三個感測器係提供氣體參數之三個量測訊號61、62及63。在時間區域(I)中的此三個量測訊號61、62及63係不同。然而，本實施例係不限於提供三個感測器，且可提供任何數目之感測器(例如是如第1、4及5圖中之兩個感測器，或者四個及更多的感測器)。根據一些實施例，在時間區域(I)中，沒有執行基於決定之平均氣體參數來控制氣體供應至處理腔體。
在時間區域(II)中，基於決定之平均氣體參數來控制氣體供應至處理腔體係執行。由於氣體供應之控制係基於平均氣體參數，參考編號64表示目前係大約地對應於平均氣體參數之此三個量測訊號。因此，氣體流動係基於相對值控制，也就是由此二或多個感測器所量測之各別氣體參數或感測器讀取值以及決定之平均氣體參數的差異。
在時間區域(III)中，基於決定之平均氣體參數控制氣體供應至處理腔體係依舊執行，其中例如是濺鍍製程之製程係正在進行。
第4圖繪示根據此處所述實施例之另一處理系統100之示意圖，其類似於有關上述第1圖之處理系統10。因此，上述提供的相同或類似元件之說明可亦用於第4圖中之處理系統100。
第1圖之處理系統和第4圖之處理系統100之差異在於處理系統100更包括主要的氣體入口51及主質流控制器main mass flow controller，main MFC)52。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，藉由控制氣體供應通過所述之主要的氣體入口51，主要的氣體入口51及主MFC 52係提供以調整製程電力。氣體供應可控制以調整第1圖中繪示且如上所述之電源21提供的濺鍍電力。舉例來說，藉由電源供應之電力可例如是使用供應至靶材之電壓及/或電流決定或量測，且氣體供應通過主要的氣體入口51可控制，使得量測之電力係大約地對應於設定電力。做為一例子來說，設定電力可大約為10kW，其中氣體供應可接著調整，使得電力大約對應於設定電力。根據一些實施例，控制可利用P(比例)控制、PI(比例、積分)控制、或PID(比例、積分、微分)控制。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，氣體入口51可配置成噴頭，類似於上述有關於第1圖之說明。 在此例子中，名稱「噴頭(shower head)」可意指氣體分佈裝置，氣體分佈裝置具有氣體分佈板，氣體分佈板具有數個貫孔，用以傳送氣體至處理腔體中。在繪示第4圖中之例子中，氣體入口31、32及51係配置成噴頭。
根據一些實施例，基於製程電力控制氣體供應可更包括控制氣體流動通過此一或多個氣體入口，控制氣體流動通過此一或多個氣體入口亦基於平均氣體參數控制。做為一例子來說，飄移可加入平均氣體參數或從平均氣體參數減去，其中飄移係基於目前所量測之製程電力及設定電力決定。
第5圖繪示根據此處所述實施例之具有處理系統之沉積設備300之配置的示意圖，沉積設備300例如是濺鍍設備。 包括於第5圖之設備中的處理系統的配置可相同或類似於上述有關於第1及4圖之處理系統10、100。
第5圖繪示具有濺鍍腔體301之濺鍍設備300之剖面圖。濺鍍腔體301係由數個濺鍍腔體牆所侷限。在典型實施例中，濺鍍設備300包括靶材302，靶材302可包括一或多個轉動圓柱靶材組件。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，靶材302可包括鋁、矽、鈦、鈮、鋅及像是氧化銦鎵鋅(indium gallium zinc oxide，IGZO)之合金之至少一者。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，靶材302係連接於電源303。電源303可提供於濺鍍腔體301外，且可經由例如是提供在濺鍍腔體之一牆中之饋入裝置(feed through)304來連接於靶材302。根據一些實施例，電力可為可控制的，以調整例如是濺鍍電力。做為一例子來說，電源303可提供電壓，且較佳地為固定電壓。於典型實施例中，電壓係可控制的，以調整例如是濺鍍電力。根據一些實施例，供應至靶材302之電力或電壓可為可控制的，以調整沉積層之性質。做為一例子來說，濺鍍電力係在1至50kW之範圍中，特別是在5至20kW之範圍中，且特別是大約為10kW。在典型實施例中，電源303係以電壓控制模式驅動。做為一例子來說，藉由電源303所提供之電壓可在100至5000V之範圍中，特別是在100至1000V之範圍中，且特別是大約為400V。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，設備300可包括二或多個感測器313及314與控制器(未繪示)，二或多個感測器313及314係各配置以量測濺鍍腔體301中之氣體參數，控制器係適用於控制氣體流動通過後述中之氣體入口309及310。根據一些實施例，控制器係配置以決定由感測器313及314量測之氣體參數之平均氣體參數，且基於上述有關第1至4圖之決定之平均氣體參數來控制氣體通過氣體入口309及310供應至濺鍍腔體301中。
再者，在濺鍍腔體301中，基板312係設置於靶材302之下方。於可與此處所述其他實施例結合之典型實施例中，基板312可配置於基板支撐件311上。於可與此處所述其他實施例結合之典型實施例中，用於將塗佈之基板的基板支撐裝置係設 置於濺鍍腔體301中。舉例來說，基板支撐裝置可包括傳送滾輪、磁鐵導引系統及其他特性。
在其他實施例中，濺鍍腔體301可包括基板驅動系統，用以驅動將塗佈之基板312進入濺鍍腔體301中或離開濺鍍腔體301。基於此理由，濺鍍腔體301可包括真空鎖固腔體(vacuum lock chamber)，設置於濺鍍腔體301之一牆。
在操作中，藉由激發(exciting)濺鍍氣體，也就是例如為通過氣體入口308提供之惰性氣體，電漿係形成於濺鍍腔體301中之靶材302及陽極之間。在典型實施例中，陽極係設置於將塗佈之基板312之下方。在典型實施例中，濺鍍氣體包括氬。其他惰性氣體亦可使用在用於濺鍍之一些實施例中。
根據一些實施例，例如是濺鍍製程之製程可包括直流(DC)製程、中頻(middle frequency，MF)製程、以及高頻(high frequncy，HF)製程。在MF製程中，可提供二或多個靶材，其中此二或多個靶材之一狀態係改變。做為一例子來說，一靶材可為陰極且例如是相鄰的另一者可為陽極，反之亦然。
在典型實施例中，基板312可以任何適合用於材料沉積之材料製成。舉例來說，基板可由選自群組之一材料製成，此群組係由玻璃(例如是鈉鈣玻璃(soda-lime glass)、硼矽玻璃(borosilicate glass)等)、金屬、聚合物、陶瓷、複合材料、碳纖維材料或任何其他材料或可藉由沉積製程塗佈之材料之組合所組成。
根據一些實施例，大面積基板可具有至少0.174m2之尺寸。一般來說，此尺寸可為約1.4m2至約8m2，更特別是約2m2至約9m2或甚至高達12m2。舉例來說，大面積基板可為第5代、第7.5代、第8.5代、或甚至第10代，第5代對應於約1.4m2之基板(1.1m x 1.3m)，第7.5代對應於約4.39m2之基板(1.95m x 2.25m)，第8.5代對應於約5.5m2之基板(2.2m x 2.5m)，第10代對應於約8.7m2之基板(2.85m×3.05m)。甚至是更高代可以類似之方式應用，例如是第11代第12代以及對應之基板面積。
濺鍍腔體301更包括第一氣體入口308，連接於第一氣體源305。在典型實施例中，第一氣體源305可做為例如是氬之惰性氣體的源。再者，閥或幫浦(未繪示)可設置於第一氣體源305及濺鍍腔體301間的流體或氣體連接件中，用以控制提供至濺鍍腔體301之惰性氣體的流速及/或品質。
濺鍍腔體301更包括第二氣體入口309及第三氣體入口310，第二氣體入口309連接於第二氣體源306，第三氣體入口310連接於第三氣體源307。在典型實施例中，第二氣體源306及第三氣體源307可包括氮、水蒸氣、氨、硫化氫、甲烷及四氟甲烷。做為一例子來說，在反應濺鍍製程中，當靶材包括矽且供應至處理腔體中之(反應)氣體係為氧(且亦供應例如是氬之惰性氣體)時，SiO2層可沉積於基板上。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，氣體供應通過第二及第三氣體入口309和310之至少一者係基於 如上所述之平均氣體參數來控制。
根據此處所述實施例，本實施例基於此二或多個感測器之平均氣體參數控制氣體供應。也就是說，氣體流動係基於相對值控制，也就是由此二或多個感測器量測之氣體參數與決定之平均氣體參數之間的差異。根據一些實施例，平均氣體參數可使用做為設定點，其中氣體供應至處理腔體係控制，使得量測之氣體參數的至少一者係大約地達到或等同於平均氣體參數。再者，在典型實施例中，既然控制係基於平均值來執行，氣體供應至處理腔體之總量可保持固定，特別是當如上述之基於區域之控制係應用時。有鑑於上述，消除感測器之汙染效應及飄移係有可能的，且氣體供應之精確控制係因而可行，甚至當感測器係受到例如是碳氫化合物汙染時。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (20)

  1. 一種用於控制一氣體供應至一處理腔體(301)之方法(200)，該方法包括：藉由提供於該處理腔體(301)中之二或多個感測器(35、36、313、314)之各者量測(210)一氣體參數；從量測之該些氣體參數決定(220)一結合氣體參數；以及基於決定之該結合氣體參數控制(230)該氣體供應至該處理腔體(301)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法(200)，其中量測該氣體參數包括藉由該二或多個感測器(35、36、313、314)之各者在一時間區段中量測二或多個氣體參數值。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法(200)，其中該結合氣體參數係從該二或多個氣體參數值決定。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之方法(200)，更包括：從該二或多個氣體參數值決定用於該二或多個感測器之各者之一感測器結合值，該二或多個氣體參數值係在該時間區段中由各自的感測器量測。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法(200)，其中該結合氣體參數係基於該些感測器結合值決定。
  6. 如申請專利範圍第1至5項之其中一項所述之方法(200)，其中控制該氣體供應包括調整該氣體供應，使得由該二或多個感測器(35、36、313、314)之至少一者量測的該氣體參數係對應於該結合氣體參數。
  7. 如申請專利範圍第1至5項之其中一項所述之方法(200)，其中該結合氣體參數係為一平均氣體參數。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之方法(200)，其中該結合氣體參數係為一平均氣體參數。
  9. 如申請專利範圍第1至5項之其中一項所述之方法(200)，其中該氣體參數係為一氣體濃度、一質量及/或一壓力。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之方法(200)，其中該氣體參數係為一氣體濃度、一質量及/或一壓力。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之方法(200)，其中該氣體參數係為一氣體濃度、一質量及/或一壓力。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之方法(200)，其中該氣體參數係為一氣體濃度、一質量及/或一壓力。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法(200)，其中該氣體供應係更基於一製程電力控制。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法(200)，其中控制該氣體供應係利用比例(P)、比例積分(PI)或比例積分微分(PID)控制。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法(200)，其中控制該氣體供應包括控制一氣體流動通過一或多個氣體入口(31、32、51、309、310)。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法(200)，其中該方法係在一反應製程期間執行。
  17. 一種控制器(40)，用以控制一氣體供應至一處理腔體(301)，其中二或多個感測器(35、36、313、314)係各配置以量測一氣體參數，該二或多個感測器(35、36、313、314)係提供於該處理腔體(301)中，該控制器(40)係配置以：決定該些氣體參數之一結合氣體參數，該些氣體參數係由該二或多個感測器(35、36、313、314)量測；以及基於決定之該結合氣體參數控制該氣體供應至該處理腔體(301)。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之控制器(40)，其中該控制器(40)係配置以控制該氣體供應，使得由該二或多個感測器(35、36、313、314)之至少一者量測的該氣體參數係對應於該結合氣體參數。
  19. 一種設備(300)，包括：一處理腔體(301)，具有至少一氣體入口(308、309、310)；二或多個感測器(313、314)，各配置以量測在該處理腔體(301)中之一氣體參數；以及根據申請專利範圍第18項所述之一控制器(40)。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之設備(300)，其中該二或多個感測器(313、314)之至少一者係選自包括一氧氣感測器(lambda sensor)、一壓力計(pressure gauge)、一質譜儀(mass spectrometer)及一殘餘氣體分析儀(residual gas analyzer)之群組。
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