用於饋給高頻功率的裝置及具有所述裝置的襯底處理設備的製作方法
2023-06-15 04:39:57 2
本發明涉及一種用於饋給高頻功率的裝置以及一種具有所述裝置的襯底處理設備，且更具體地說，涉及一種其中匹配器與功率分配器整合的用於饋給高頻功率的裝置以及一種具有所述裝置的襯底處理設備。
背景技術：
例如等離子體增強式化學氣相沉積(PECVD)裝置和乾式蝕刻機等設備使用射頻(RF)發生器作為用於產生等離子體的電源裝置。此處，為了將全部功率從RF發生器傳輸到等離子體發生源，使用匹配器以及RF發生器。也就是說，針對一個等離子體發生器使用RF發生器和匹配器的一個組合。如果針對處理使用多個等離子體發生器，那麼必須使用多個RF發生器和匹配器。因此，裝置的配置可能是複雜的，並且用於製造處理設備的成本可能增加。
為了解決上述局限性問題，已經提出其中使用功率分配器以減少RF發生器和匹配器的數目的方法。然而，使用功率分配器的典型方法可能是其中在RF發生器和匹配器的組合中額外使用功率分配器的方法。由於額定功率分配器並不具有自動匹配功能，因此需要很長的時間來固定匹配值。另一方面，由於自動功率分配器具有自動匹配功能，因此所述功率分配器是昂貴的。也就是說，由於額定功率分配器中的電容器的容量不能調整並且因此必須更換電容器以調整處理參數，因此需要很長的時間來固定匹配值。由於自動功率分配器使用多個可變電容器，因此所述功率分配器是昂貴的。
[現有技術文檔]
[專利文獻]
韓國專利公開案第10-2013-0047532 A號
技術實現要素：
本發明提供一種其中省略匹配器和功率分配器的重複元件以整合匹配器與功率分配器的用於饋給高頻功率的裝置，以及一種襯底處理設備。
根據示例性實施例，一種用於饋給高頻功率的裝置包含：輸入單元，高頻功率從高頻電源輸入到所述輸入單元中；多個輸出單元，輸入到輸入單元中的高頻功率在所述多個輸出單元中被分配並輸出；多個可變電容器，其分別連接在分配高頻功率的分配點與多個輸出單元之間；以及第二可變電容器，其連接在輸入單元與分配點之間。
多個第一可變電容器可以分別串聯連接到多個輸出單元，並且第二可變電容器可以經安置以在輸入單元與分配點之間的電路處分流。
用於饋給高頻功率的裝置可以進一步包含控制單元，所述控制單元經配置以控制多個第一可變電容器或第二可變電容器，使得至高頻電源的反射功率具有預設功率值。
控制單元可以包含：功率值設定部分，其經配置以將流動到高頻電源的反射功率設定為所要值；多個第一控制部分，其經配置以控制多個第一可變電容器；以及第二控制部分，其經配置以控制第二可變電容器。
控制單元可以進一步包含輸出值設定部分，所述輸出值設定部分經配置以將輸出電壓值或輸出電流值設定為所要值。
控制單元可以通過多個第一控制部分中的每一個來控制多個第一可變電容器中的每一個，使得輸出單元的輸出電壓或輸出電流具有先前設定到輸出值設定部分的電壓值或電流值。
控制單元可以進一步包含偏移設定部分，所述偏移設定部分經配置以設定剩餘的第一可變電容器相對於所述多個第一可變電容器中的至少一個第一可變電容器的電容的偏移值。
控制單元可以通過測量輸入單元的電壓和電流的相位來控制多個第一可變電容器或第二可變電容器。
用於饋給高頻功率的裝置可以進一步包含第一傳感器，所述第一傳感器電連接到輸入單元以測量以下中的至少一個：電壓、電流、電壓和電流的相位、以及至高頻電源的反射功率。
用於饋給高頻功率的裝置可以進一步包含多個第二傳感器，所述多個第二傳感器分別電連接到多個輸出單元以測量所述多個輸出單元中的每一個的輸出電壓或輸出電流。
用於饋給高頻功率的裝置可以進一步包含連接在輸入單元與分配點之間的第一電感器或第一電容器。
用於饋給高頻功率的裝置可以進一步包含連接在多個輸出單元中的每一個與分配點之間的第二電感器或第二電容器。
用於饋給高頻功率的裝置可以進一步包含連接到第二可變電容器的第三電感器或第三電容器。
根據另一示例性實施例，一種襯底處理設備包含：根據示例性實施例所述的用於饋給高頻功率的裝置；高頻電源，其連接到用於饋給高頻功率的裝置的輸入單元以將高頻功率輸入到輸入單元中；以及多個電極，其連接到用於饋給高頻功率的裝置的多個輸出單元，以通過使用從輸出單元輸出的高頻功率產生等離子體。
襯底處理設備可以進一步包含多個沉積源，多個電極分別被提供到所述多個沉積源，所述多個沉積源經配置以通過使用由多個電極產生的等離子體將等離子體源供給到襯底上。
用於饋給高頻功率的裝置可以向多個電極中的每一個饋給獨立的輸出電壓或輸出電流。
根據又一示例性實施例，一種襯底處理設備包含：高頻電源，其經配置以供給高頻功率；用於饋給高頻功率的裝置，其連接到高頻電源以獲得高頻功率，並且包含彼此並聯連接以分配從高頻電源輸入的高頻功率的多個第一可變電容器以及連接到分配高頻功率的分配點的前端的第二可變電容器；多個電極，其連接到用於饋給高頻功率的裝置的多個輸出單元，且經配置以通過使用從輸出單元輸出的高頻功率產生等離子體；以及多個線性沉積源，其在第一方向上彼此並聯安置，並且通過使用由多個電極產生的等離子體將等離子體源供給到襯底上，分別將所述多個電極提供到所述多個線性沉積源，其中用於饋給高頻功率的裝置進一步包括控制單元，所述控制單元經配置以通過測量高頻功率被輸入到其中的輸入單元中的電壓、電流、以及電壓和電流的相位來測量至高頻電源的反射功率，且經配置以通過控制多個第一可變電容器使至高頻電源的反射功率減到最小。
襯底處理設備可以進一步包含：襯底支撐單元，襯底通過所述襯底支撐單元支撐；以及驅動單元，其經配置以使襯底支撐單元在與第一方向交叉的第二方向上移動。
附圖說明
通過結合附圖進行的以下描述可更詳細地理解示例性實施例，其中：
圖1是根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置的電路圖。
圖2是說明根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置的第一經修改實例的電路圖。
圖3是用於根據示例性實施例解釋可變阻抗匹配的史密斯圓圖。
圖4A和圖4B是說明根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置的第二經修改實例的電路圖。
圖5是解釋根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置中匹配區域依據匹配系統而變化的概念圖。以及
圖6是根據另一示例性實施例的襯底處理設備的示意圖。
附圖標記說明：
10：襯底
21：分配點
31：分流點
32：分流點
100、100a、100b、100c：用於饋給高頻功率的裝置
110：輸入單元
120、121、122、123、124：輸出單元
130、131、132、133、134：第一可變電容器
140：第二可變電容器
150：第一傳感器
160、161、162、163、164：第二傳感器
171：第一電感器
172：第三電感器
173、173a、173b、173c、173d、174、174a、174b、174c、174d：第二電感器
200、200a、200b、200c：高頻電源
300、310、320、311、312、313、314、321、322、323：沉積源
具體實施方式
下文中將參考附圖詳細描述具體實施例。然而，本發明可以用不同形式實施並且不應被解釋為限於本文中所闡述的實施例。實際上，提供這些實施例是為了使得本發明將是透徹並且完整的，並且這些實施例將把本發明的範圍完整地傳達給所屬領域的技術人員。在描述中，相同元件用相同附圖標記指示。在圖中，出於說明清楚起見而誇大了層和區的尺寸。類似附圖標記通篇指代類似元件。
圖1是根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置的電路圖。
參考圖1，根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置100可以包含：輸入單元110，高頻功率被輸入到所述輸入單元中；多個輸出單元120，輸入的高頻功率通過所述多個輸出單元被分配並輸出；多個第一可變電容器130，其連接在分配高頻功率的分配點21與多個輸出單元120中的每一個輸出單元之間；以及第二可變電容器140，其連接在輸入單元110與分配點21之間。
輸入單元110可以連接到高頻電源，並且高頻功率可以輸入到輸入單元110中。此處，高頻功率可以是射頻(radio frequency，RF)發生器。
輸入到輸入單元110中的高頻功率可以在輸出單元120中進行匹配並輸出。輸出單元120可以連接到等離子體發生器的產生等離子體的電極(未顯示)。此處，可以根據等離子體發生器的數目提供多個輸出單元。輸入到輸入單元110中的高頻功率可以通過輸出單元120中的每一個被分配及傳輸到等離子體發生器中的每一個。
第一可變電容器130可以連接在輸入單元110與輸出單元120之間。此處，第一可變電容器130可以串聯連接到電路或在所述電路處分流且接著連接。第一可變電容器130可以串聯或並聯連接到輸出單元120。此處，分流的電路可以接地。可以提供多個第一可變電容器130。第一可變電容器130可以分別經安置以對應於多個輸出單元120。多個第一可變電容器130可以連接在分配高頻功率的分配點21與多個輸出單元120中的每一個輸出單元之間。另外，多個第一可變電容器130可以調整輸出到分別電連接到其上的輸出單元121和122的輸出電壓或輸出電流。
第二可變電容器140可以連接在輸入單元110與分配點21之間。此處，第二可變電容器140可以串聯連接在輸入單元110與分配點21之間，或並聯連接且經安置以在輸入單元110與分配點21之間的電路處分流。當控制第二可變電容器140時，可以調整從輸入單元110到高頻電源的反射功率。
另外，多個第一可變電容器130可以分別串聯連接到多個輸出單元120，並且第二可變電容器140可以經安置以在輸入單元110與分配點21之間的電路處分流。在這種情況下，多個第一可變電容器130可以具有一種電壓，並且第二可變電容器140可以具有一種電壓。因此，相對於分配點21或第二可變電容器140的分流點31可以施加相同的電壓到多個第一可變電容器130和第二可變電容器140。也就是說，多個第一可變電容器130的平均電壓與第二可變電容器140的電壓可以相同。因此可以容易地預測在輸入單元110的電壓相位上的變化。為了使至高頻電源的反射功率減到最小，可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140以在考慮僅輸入單元110的電流(或電流相位上的變化)的情況下容易地執行阻抗匹配。
用於饋給高頻功率的裝置100可以進一步包含控制單元(未顯示)，所述控制單元用於控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，使得至高頻電源的反射功率具有預設功率值。
控制單元(未顯示)可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，以執行分別連接到輸出單元120的等離子體發生器的阻抗匹配。此處，控制單元可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，使得至高頻電源的反射功率具有預設功率值。
控制單元(未顯示)可以包含：功率值設定部分(未顯示)，其用於將流動到高頻電源的反射功率設定為所要值；多個第一控制部分(未顯示)，其用於控制多個第一可變電容器130；以及第二控制部分(未顯示)，其用於控制第二可變電容器140。
功率值設定部分(未顯示)可以預先設定所要功率值(或反射功率值)，使得從輸入單元110到高頻電源的反射功率具有所要值。當在功率值設定部分中設定了功率值時，多個第一控制部分(未顯示)和第二控制部分(未顯示)可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，使得從輸入單元110到高頻電源的反射功率的值具有預設功率值。此處，多個第一控制部分(未顯示)可以控制多個第一可變電容器130，並且第二控制部分(未顯示)可以控制第二可變電容器140。
功率值可以在功率值設定部分中設定為『0』。當從輸入單元110到高頻電源的反射功率具有值『0』時，來自高頻電源的所有功率可以被傳輸到等離子體發生器。在這種情況下，可以有效地使用高頻電源。如果希望從輸入單元110到高頻電源的反射功率具有值『0』，那麼輸入單元110中的阻抗必須具有值50+0iΩ。另外，由於在功率值設定部分中預先設定的功率值是可根據場合需要而改變的，並且難以使反射功率準確地匹配值『0』，因此功率值可以接近『0』，並且從輸入單元110到高頻電源的反射功率可以減到最小。
如上所述，控制單元可以設定至功率值設定部分的功率值以調整(或控制)多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，由此允許從輸入單元110到高頻電源的反射功率具有設定的功率值並且執行與等離子體發生器的自動匹配。
另外，控制單元可以進一步包含輸出值設定部分(未顯示)，用於設定輸出單元120中的每一個的輸出電壓值或輸出電流值。
輸出值設定部分(未顯示)可以預先設定所要輸出值，使得輸出單元120的輸出電壓或輸出電流具有所要值。當在輸出值設定部分中預先設定了所要輸出值時，控制單元可以通過多個第一控制部分控制多個第一可變電容器130中的每一個，使得輸出單元120的輸出電壓或輸出電流匹配在輸出值設定部分中預先設定的電壓值或電流值。高頻功率通過輸出單元120輸出且接著被傳輸到等離子體發生器的產生等離子體的電極。此處，可以施加電壓到電極以產生等離子體。等離子體的強度與電壓的強度成正比。如果輸出單元120的輸出電壓為高，那麼等離子體的強度可增加。另外，由於電壓與電流成正比，因此輸出單元120的輸出電流增加地越多，輸出單元120的輸出電壓就可以增加得越多。
因此，可以在輸出值設定部分中設定電壓值或電流值，使得輸出電壓或輸出電流最大化。控制單元可以通過多個第一控制部分控制多個第一可變電容器130中的每一個，使得輸出單元120中的每一個的輸出電壓或輸出電流最大化。然而，示例性實施例不限於在輸出值設定部分中設定的電壓值或電流值。例如，可以根據場合需要而改變電壓值或電流值。另外，控制單元可以通過多個第一控制部分來控制多個第一可變電容器130中的每一個，使得輸出單元120中的每一個的輸出電壓或輸出電流具有在輸出值設定部分中設定的電壓值或電流值。此處，可以控制多個第一可變電容器130，使得多個第一可變電容器130具有相同值。作為實例參考圖1，當控制分別連接到多個輸出單元121和122的多個第一可變電容器131和132使得多個第一可變電容器131和132具有相同值時，可以使從輸入單元110到高頻電源的反射功率減到最小。
另外，控制單元可以進一步包含偏移設定部分(未顯示)，用於設定剩餘的第一可變電容器132或131相對於多個第一可變電容器130中的至少一個第一可變電容器131或132的電容的偏移值。
如果輸出單元120的輸出電壓和輸出電流彼此不同，那麼可以根據場合需要將輸出單元120的輸出電壓和輸出電流調整為相同值或彼此不同的值。此處，偏移設定部分(未顯示)可以設定相對於多個第一可變電容器130的至少一個第一可變電容器131或132的偏移值，以調整剩餘的第一可變電容器132或131的電容。因此，輸出單元120中的每一個的輸出電壓和輸出電流可以是可調整的。此處，可以輸入偏移值為電容值的比率(±x％)例如，當提供兩個輸出單元120時，第一可變電容器130連接到輸出單元120中的每一個，並且偏移值輸入為值+5％，那麼第一可變電容器131可以是500pF可變電容器。另外，當電容有時變為150pF(30％)時，另一個第一可變電容器132可以具有175pF(35％)的電容。如上所述，可以通過偏移設定部分調整相對於一個第一可變電容器131或132的剩餘的第一可變電容器132或131的電容，以簡單地調整輸出單元120中的每一個的輸出電壓和輸出電流。
另外，當執行匹配時，可以設定多個第一可變電容器130之間的偏移值，以在其中維持多個第一可變電容器130之間的預定比率的狀態下調整多個第一可變電容器130。因此，即使當根據場合需要輸出單元120中的每一個的輸出電壓和輸出電流不同時，也可以容易地快速執行匹配，類似於其中輸出單元120的輸出電壓和輸出電流相同的情況。
因此，輸出單元120中的每一個的輸出電壓和輸出電流可以根據場合需要而不同，使得在等離子體發生器中的每一個中產生的等離子體的強度不同。在這種情況下，可以容易地快速執行匹配。
另外，控制單元可以通過測量輸入單元110的電壓和電流的相位來控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140。可以通過輸入單元110的電壓與電流之間的相位差來確認從輸入單元110到高頻電源的反射功率的強度。例如，如果輸入單元110的電壓與電流之間的相位差為『0』，那麼從輸入單元110到高頻電源的反射功率變為『0』。因此，可以測量輸入單元110的電壓和電流的相位以確認輸入單元110的電壓與電流之間的相位差並且控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，由此使從輸入單元110到高頻電源的反射功率減到最小。
當調整從輸入單元110到高頻電源的反射功率以使其減到最小時，可以同時控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140。此處，可以控制多個第一可變電容器130以使其具有相同值。另外，可以實時測量輸入單元110中的電壓、電流和相位以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140。此處，可以比較輸入單元110中的電壓、電流和相位以控制多個第一可變電容器130和/或第二可變電容器140，使得多個第一可變電容器130和/或第二可變電容器140根據測得的電壓值、電流值和相位值具有固定值。此處，所述固定值可以是通過實驗而預先存儲的值(例如，查詢表)。
另外，當在將至高頻電源的反射功率調整為減到最小之後使輸出單元120的電壓值和/或電流值彼此不同時，可以控制分別連接到多個輸出單元120的多個第一可變電容器130使得輸出單元120的所有電壓值和電流值相同。另外，將輸出單元120中的每一個的電壓值或電流值調整為具有所要比率以調整輸出單元120的電壓值或電流值，使得輸出單元120的電壓值或電流值彼此不同。如上所述，由於多個第一可變電容器130中的每一個與一個輸出單元120有關，因此可以簡單地調整輸出單元120中的每一個的電壓值或電流值。根據場合需要，可以控制輸出單元120以調整輸出單元120的電壓值和/或電流值。
用於饋給高頻功率的裝置100可以進一步包含第一傳感器150，所述第一傳感器電連接到輸入單元110以測量以下中的至少一個：電壓、電流、電壓和電流的相位、以及至高頻電源的反射功率。
第一傳感器150可以電連接到輸入單元110。當第二可變電容器140串聯連接時，第一傳感器150可以安置在輸入單元110與第二可變電容器140之間。當第二可變電容器140被分流且並聯連接時，第一傳感器150可以安置在第二可變電容器140被分流處的分流點31與輸入單元110之間。
另外，第一傳感器150可以在其固定位置處測量以下中的至少一個：電壓、電流、電壓和電流的相位、以及至高頻電源的反射功率。替代地，第一傳感器150可以安置在輸入單元110上以測量以下中的至少一個：輸入電壓、輸入電流、輸入電壓和輸入電流的相位、以及至輸入單元110的高頻電源的反射功率。可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，使得從輸入單元110到高頻電源的反射功率減到最小同時確認從輸入單元110到高頻電源的反射功率，所述反射功率是通過第一傳感器150測得的。此處，通過使用第一傳感器150測量並計算第一傳感器150的位置處的電壓、電流和相位(即，輸入單元中的電壓、電流、電壓和電流的相位)，可以測量從輸入單元110到高頻電源的反射功率。當電壓與電流之間的相位差為『0』時，可以確定並不存在反射功率。另外，通過使用高頻電源的功率值與輸入單元110的輸入功率之間的差，第一傳感器150可以測量從輸入單元110到高頻電源的反射功率。
因此，可以測量從輸入單元110到高頻電源的反射功率以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，使得從輸入單元110到高頻電源的反射功率減到最小。因此，可以執行連接到輸出單元120中的每一個的等離子體發生器的阻抗匹配。此處，可以手動地控制或通過使用控制單元(未顯示)自動地控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140以執行連接到輸出單元120中的每一個的等離子體發生器的阻抗匹配。
用於饋給高頻功率的裝置100可以進一步包含多個第二傳感器160，所述多個第二傳感器電連接到多個輸出單元120中的每一個以測量所述多個輸出單元120中的每一個的輸出電壓或輸出電流。
多個第二傳感器160可以分別電連接到輸出單元120。另外，多個第二傳感器160可以分別安置在多個第一可變電容器130與多個輸出單元120之間。另外，多個第二傳感器160可以比較輸出單元120的電特性差。也就是說，多個第二傳感器160可以測量多個輸出單元120中的每一個的輸出電壓和輸出電流。在等離子體發生器中，可以施加電壓到用於產生等離子體的電極以產生等離子體。此處，由於等離子體的強度與電壓的強度成正比，因此至高頻電源的反射功率被設定為值『0』以使輸出單元120的輸出電壓增到最大，使得輸出單元120的輸出電壓增加從而提高等離子體的強度。此處，由於電壓與電流成正比，因此當至高頻電源的反射功率變為『0』時，可以使輸出單元120的輸出電流最大化。因此，可以控制多個第一可變電容器130中的每一個，使得輸出單元120中的每一個的輸出電壓和/或輸出電流最大化。結果，至高頻電源的反射功率可以變為『0』。此處，可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140同時通過多個第二傳感器160確認輸出單元120中的每一個的輸出電壓或輸出電流。此處，可以控制多個第一可變電容器130以使其維持為預定比率(例如，1∶1的比率或反映偏移的比率)。另外，當通過第二傳感器160測得的值彼此不同時，可以應用偏移使得輸出單元120的所有輸出電壓值或輸出電流值相同。此處，可以手動地控制或通過使用控制單元(未顯示)自動地控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140。
如上所述，可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，使得從輸入單元110到高頻電源的反射功率減到最小同時確認從輸入單元110到高頻電源的反射功率，所述反射功率是通過第一傳感器150測得的。另外，可以控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140同時通過多個第二傳感器160確認輸出單元120中的每一個的輸出電壓或輸出電流，使得輸出單元120中的每一個的輸出電壓或輸出電流最大化從而使至高頻電源的反射功率具有值『0』。因此，可以執行連接到輸出單元120中的每一個的等離子體發生器的阻抗匹配。
當執行阻抗匹配時，至高頻電源的反射功率可以變為『0』以使輸出單元120的電壓增到最大。在此狀態中，除非輸入功率增加，否則即使控制多個第一可變電容器130，整體輸出電壓也不可能增加。例如，當控制多個第一可變電容器130時，僅可以調整輸出單元120的輸出率。例如，在提供兩個輸出單元120的情況下，當輸入100W的功率時，如果在至高頻電源的反射功率匹配『0』時多個第一可變電容器130具有相同值，那麼可以從輸出單元120中的每一個輸出50w的功率。此處，當控制一個第一可變電容器132以改變兩個輸出值時，匹配可中斷以使多個第一可變電容器130的所有電壓下降。這樣做是因為阻抗匹配與所有多個第一可變電容器130和第二可變電容器140有關。因此，可以針對匹配控制多個第一可變電容器130或第二可變電容器140，使得第一傳感器150中的電壓與電流之間的相位差變為『0』。結果，所有多個第一可變電容器130可以被同等地控制為具有相同值。因此，為了在執行匹配之後將輸出率調整為所要值，可使第一可變電容器130中的每一個的值偏移以移動。此處，偏移值可以是多個第一可變電容器130的偏移值，並且可變電容器的值可以表達為總電容的％值。匹配器和/或功率分配器中的電容一般來說可以表達為％值。例如，如果500pF的可變電容器是30％，那麼本發明的電容可以是150pF。為了將輸出率調整為所要值，多個第一可變電容器130或第二可變電容器140必須連續移動，使得維持第一可變電容器130中的每一個的偏移值，並且在匹配期間至高頻電源的反射功率變為0。
圖2是說明根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置的第一經修改實例的電路圖。
參考圖2，用於饋給高頻功率的裝置100可以進一步包含連接在輸入單元110與分配點21之間的第一電感器171或第一電容器。第一電感器171或第一電容器可以連接在輸入單元110與分配點21之間。例如，當第二可變電容器140串聯連接時，第一電感器171或第一電容器可以連接在第二可變電容器140與分配點21之間。當第二可變電容器140在電路處分流並連接時，第一電感器171或第一電容器可以連接在第二可變電容器140被分流處的分流點31與分配點21之間。此處，第一電感器171或第一電容器可以串聯連接到電路或在電路處分流並連接。另外，根據場合需要，第一電感器171或第一電容器可以恰當地連接到第二可變電容器140，或連接到第二可變電容器140被分流處的分流點31的前端和後端之一。在這種情況下，匹配範圍可以移動(或被改變)。如上所述，匹配範圍可以經改變以約束匹配移動，匹配範圍可以在較小範圍內針對匹配移動到阻抗為50+0jΩ的點而不移動到針對匹配的較寬範圍。
另外，可以提供多個第一電感器171或第一電容器。替代地，可以一起使用第一電感器171和第一電容器。此處，第一電感器171或第一電容器可以相同方式彼此串聯或並聯連接。替代地，第一電感器171或第一電容器可以不同方式彼此串聯或並聯連接。此處，可以根據場合需要確定電感器或電容器(種類)、串聯或並聯(連接方式)以及單個或多個(數目)。
第一電感器171可以是固定電感器或可變電感器。另外，第一電容器可以是固定電容器或可變電容器。如圖2中所示，當第一電感器171串聯連接在第二可變電容器140所並聯連接到的分流點31與分配點21之間時，匹配系統的類型可以變為L-匹配類型以使得匹配範圍移動。另外，當多個第一可變電容器130分別串聯連接到多個輸出單元120，並且第二可變電容器140經安置以在輸入單元110與分配點21之間的電路處分流時，可以通過其中固定電感器(即，第一電感器)另外串聯連接在分流點31與分配點21之間的簡單結構使匹配系統的類型變為L-匹配類型。
圖3是用於根據示例性實施例解釋可變阻抗匹配的史密斯圓圖。也就是說，圖3示出當從第一傳感器150朝向輸出單元120觀看時的阻抗匹配概念。
參考圖3，確認通過控制多個第一可變電容器131和132以及第二可變電容器140執行阻抗匹配。在圖3的史密斯圓圖中，中心點可以是從輸入單元110到高頻電源的反射功率為『0』並且輸入單元110中的高頻功率相位為『0』處的點。因此，可以控制多個第一可變電容器131和132或第二可變電容器140以使阻抗移動到點(或中心點)。串聯連接在第二可變電容器140所並聯連接到的分流點31與分配點21之間的第一電感器171可以使阻抗在與多個可變電容器131和132的方向相反的方向上移動。
圖4A和圖4B是說明根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置的第二經修改實例的電路圖。圖4A是說明其中在基本結構中輸出單元的數目增加的狀態的視圖，並且圖4B是說明其中在結構中提供四個輸出單元的狀態的視圖，其中電感器串聯且並聯連接。
參考圖4A和圖4B，在用於饋給高頻功率的裝置100中，可以自由地將輸出單元120的數目調整為至少兩個或更多個。可以通過其中添加並聯布置的第一可變電容器133和134的結構來調整輸出單元120的數目。如果添加了並聯布置的第一可變電容器133和134，那麼由於能夠添加輸出單元123和124，並且能夠執行自動匹配功能，因此可以自由地調整輸出單元120的數目。
用於饋給高頻功率的裝置100可以進一步包含連接在多個輸出單元120與分配點21之間的第二電感器173或174或第二電容器。第二電感器173或174或第二電容器可以連接在多個輸出單元120與分配點21之間。例如，當第一可變電容器130串聯連接時，第二電感器173或174或第二電容器可以連接在第一可變電容器130中的每一個與輸出單元120之間。當多個第一可變電容器130在電路處分流並連接時，第二電感器173或174或第二電容器可以連接在第一可變電容器130被分流處的多個分流點(未顯示)與輸出單元120之間或連接在分配點21與多個分配之間。此處，第二電感器173或174或第二電容器可以串聯連接到電路或在電路處分流並連接。另外，根據場合需要，第二電感器173或174或第二電容器可以恰當地連接到多個第一可變電容器130，或連接到第一可變電容器130中的每一個被分流處的分流點31的前端和後端之一。因此，可以改變匹配的類型。
另外，可以提供多個第二電感器173或174或第二電容器。替代地，可以一起使用第二電感器173或174和第二電容器。此處，第二電感器173或174或第二電容器可以相同方式串聯或並聯連接。替代地，第二電感器173或174或第二電容器可以不同方式串聯或並聯連接。此處，可以根據場合需要確定電感器或電容器(種類)、串聯或並聯(連接方式)以及單個或多個(數目)。
例如，如圖4B中所示，一個第二電感器173可以串聯連接在第一可變電容器130與輸出單元120之間，而另一個第二電感器174可以被分流且並聯連接在第二電感器173與輸出單元120之間。在這種情況下，第二電感器173或174可以串聯或並聯連接到多個第一可變電容器。如上所述，第二電感器173或174或第二電容器可以另外串聯或並聯連接到第一可變電容器130。此處，第二電感器173或174或第二電容器可以串聯和並聯方式連接。替代地，第二電感器173或174、第二電容器可以串聯或並聯方式中的一種方式連接。因此，可以通過上述結構改變匹配範圍。當電感器或電容器串聯或並聯添加(連接)到第一可變電容器130中的每一個時，圖3的131和132(第一可變電容器)的移動方向可受影響，並且因此，可以根據每個特性限制匹配範圍。
第二電感器173或174可以是固定電感器或可變電感器。另外，第二電容器可以是固定電容器或可變電容器。另外，電感器或電容器可以串聯或並聯添加到所有第一可變電容器130。替代地，電感器或電容器可以串聯或並聯添加到多個第一可變電容器130的僅一部分。根據場合需要，可以調整待添加的電感器或電容器的數目。
用於饋給高頻功率的裝置100可以進一步包含連接到第二可變電容器140的第三電感器172或第三電容器。第三電感器172或第三電容器可以串聯或並聯連接到第二可變電容器140。此處，當第二可變電容器140串聯連接時，第三電感器172或第三電容器可以僅在輸入單元110與第二可變電容器140之間並聯連接到第二可變電容器140。當第二可變電容器140在電路處分流並連接時，第三電感器172或第三電容器可以僅在第二可變電容器140被分流處的分流點31與第二可變電容器140之間並聯連接。另外，根據場合需要，第三電感器172或第三電容器可以恰當地串聯連接到第二可變電容器140，或連接到分流點31的前端和後端之一。
電感器或電容器可以串聯或並聯添加到第二可變電容器140，並且因此可以改變匹配範圍。當電感器或電容器串聯或並聯添加(連接)到第二可變電容器140時，圖3的第二可變電容器140的移動方向可受影響，並且因此，可以根據每個特性限制匹配範圍。因此，可以與其中電感器或電容器連接到第一可變電容器130中的每一個的方式不同的方式將電感器或電容器串聯或並聯添加到第二可變電容器140以改變匹配範圍。
第三電感器172可以是固定電感器或可變電感器。另外，第三電容器可以是固定電容器或可變電容器。
圖5是解釋根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置中匹配區域依據匹配系統而變化的概念圖。
基本匹配系統的類型可以分類為如圖5中所示的四種類型，例如L-匹配類型、T-匹配類型、π-匹配類型以及N-匹配類型。圖2說明L-匹配類型的修改後的結構，並且迄今為止已經描述了L-匹配類型。
參考圖5，匹配系統的類型可以變為各種類型，例如除了通過其中電感器或電容器串聯或並聯添加到多個第一可變電容器130的結構或其中電感器或電容器串聯或並聯添加到第二可變電容器140的結構的L-匹配類型以外，還有T-匹配類型、π-匹配類型和N-匹配類型。由於匹配範圍根據場合需要經改變以約束匹配移動，因此匹配範圍可以在較小範圍內針對匹配而移動而不移動到針對匹配的較寬範圍。因此，可以構造適用於等離子體發生器的匹配系統。
當虛線部分經安置以彼此平行重疊時，即使匹配系統的類型發生改變，也可以自由地調整輸出單元120的數目。
通過使用根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置100進行連接到輸出單元120的等離子體發生器的阻抗匹配方法可以描述如下。
首先，可以控制多個第一可變電容器131和132以及第二可變電容器140，同時確認輸入單元110中的輸入電壓、輸入電流和相位，使得從輸入單元110到高頻電源的反射功率減到最小。此處，多個第一可變電容器131和132可以被同等地控制為具有相同值。
此處，如果輸出單元120的輸出電壓和輸出電流彼此不同，那麼可以通過控制連接到相應輸出單元122的第一可變電容器132改變相對於至少一個輸出單元121的剩餘輸出單元122的輸出電壓和輸出電流，使得所有輸出單元120的輸出電壓和輸出電流具有相同值。當使用控制單元(未顯示)時，偏移值可以輸入為值±x％以相對於連接到至少一個輸出單元121的第一可變電容器131控制連接到剩餘的輸出單元122的第一可變電容器132。例如，即便當偏移值輸入為+5％時，如果連接到至少一個輸出單元121的第一可變電容器131是33％，那麼連接到剩餘的輸出單元122的第一可變電容器132為38％。另外，可變電容器的值確定為％的最大值。例如，當最大值為500pF時，30％對應於150pF。
另外，如果輸出單元120的輸出電壓和輸出電流被調整為彼此不同的值，那麼可以輸入剩餘輸出單元122的偏移值以調整相對於至少一個輸出單元121的剩餘輸出單元122的輸出電壓和輸出電流，使得輸出電壓和輸出電流具有分別所要的比率。
可以通過使用僅第二可變電容器140使從輸入單元110到高頻電源的反射功率減到最小。在這種情況下，由於第二可變電容器140以及多個第一可變電容器131和132中的每一個取決於一個變量，因此可以實現高速匹配。此處，第二可變電容器140可以取決於從輸入單元110到高頻電源的反射功率，並且多個第一可變電容器131和132可以分別取決於分別連接到多個第一可變電容器131和132的輸出單元121和122的輸出電壓值或輸出電流值。
圖6是根據另一示例性實施例的襯底處理設備的示意圖。
將參考圖6描述根據另一示例性實施例的襯底處理設備。在描述根據另一示例性實施例的襯底處理設備時，將省略關於前述用於饋給高頻功率的裝置的重複描述。
根據另一示例性實施例的襯底處理設備可以包含：根據示例性實施例所述的用於饋給高頻功率的裝置100(100包含100a、100b和100c)；高頻電源200(200包含200a、200b和200c)，其連接到用於饋給高頻功率的裝置100的輸入單元以將高頻功率輸入到輸入單元中；以及多個電極(未顯示)，其連接到用於饋給高頻功率的裝置100的多個輸出單元，以通過使用從輸出單元輸出的高頻功率產生等離子體。
用於饋給高頻功率的裝置100可以是根據示例性實施例所述的用於饋給高頻功率的裝置100，如用於在其中省略匹配器和功率分配器的重複元件的結構中自動地執行等離子體源中的每一個的匹配的功率分配器。
高頻電源200可以連接到用於饋給高頻功率的裝置100的輸入單元，並且高頻功率可以輸入到輸入單元中。通過輸入單元供應到用於饋給高頻功率的裝置100中的高頻功率可以在用於饋給高頻功率的裝置100中進行匹配和分配。
多個電極(未顯示)可以連接到用於饋給高頻功率的裝置100的輸出單元以通過使用從輸出單元輸出的高頻功率產生等離子體。此處，可以根據電極中的每一個的阻抗在用於饋給高頻功率的裝置100中匹配和分配高頻功率，並且可以不同方式分配電極中的每一個的輸出電壓和輸出電流。
襯底處理設備可以進一步包含多個沉積源300，所述多個沉積源用於通過使用由電極產生的等離子體將等離子體源供給到襯底10上。此處，可以分別將多個電極提供到多個沉積源300。
一般來說，為了在多個沉積源上產生等離子體，必需多個高頻電源200和多個匹配器。另外，當使用功率分配器以減少高頻電源200和匹配器的數目時，匹配可能是困難的，或用於執行自動匹配的功率分配器的製造成本可能增加。因此，為了根據相關技術在多個沉積源上產生等離子體，可能使用多個高頻電源200和多個匹配器，或可能使用具有高製造價格的功率分配器。結果，襯底處理設備的製造成本可能增加。
然而，在示例性實施例中，可以省略匹配器和功率分配器的重複元件，並且可以使用其中自動地執行等離子體源中的每一個的匹配的用於饋給高頻功率的裝置100來恰當地匹配沉積源310(310包含311、312、313和314)或320(320包含321、322和323)中的每一個並通過使用較小數目的(例如，一個)高頻電源200分配高頻功率。因此，可以顯著減少根據相關技術在多個沉積源上產生等離子體所需的高頻電源200和匹配器的數目。另外，用於饋給高頻功率的裝置100可以是其中省略匹配器和功率分配器的重複元件並且自動地執行等離子體源中的每一個的匹配的功率分配器。因此，所述功率分配器可以比根據相關技術的與匹配器一起使用的自動功率分配器更便宜，從而減少襯底處理設備的製造成本。
在用於饋給等離子體源的方法中多個沉積源300可以是彼此不同的多個沉積源310和320。在這種情況下(例如，在其中形成包封層的情況下)，由於根據用於饋給等離子體源的方法(例如，PEALD、PECVD等)存在阻抗差，因此在用於饋給等離子體源的方法中可以在具有彼此類似的阻抗並且彼此類似的沉積源中使用相同的用於饋給高頻功率的裝置100。例如，在用於饋給兩種具有較大阻抗差的等離子體源的方法的情況下，可以使用兩個用於饋給高頻功率的裝置100。然而，示例性實施例不限於此。一個用於饋給高頻功率的裝置100可以用於每個群組，其中連續執行用於饋給具有彼此類似的阻抗的等離子體源的方法。
用於饋給高頻功率的裝置100可以向多個電極中的每一個饋給獨立的輸出電壓或輸出電流。由於所要輸出電壓或輸出電流被供應到電極中的每一個，因此可以根據沉積源300的種類或位置恰當地產生等離子體。另外，當在襯底10上執行薄膜沉積處理時，可以根據待沉積的薄膜的形成條件恰當地產生等離子體。
另外，用於饋給高頻功率的裝置100的控制單元可以測量和計算高頻電源200的輸出單元或用於饋給高頻功率的裝置的輸入單元110中的電壓、電流、以及電壓和電流的相位以測量至高頻電源的反射功率。為了通過用於饋給高頻功率的裝置100實現多個沉積源300的匹配，必須確認至高頻電源的反射功率。此處，可以測量並計算用於饋給高頻功率的裝置100的輸入單元110中的電壓、電流、以及電壓和電流的相位以測量至高頻電源的反射功率。可以通過上述方法測量至高頻電源的反射功率以通過用於饋給高頻功率的裝置100簡單地執行多個沉積源300的匹配。因此，雖然使用多個等離子體源，但是可以分配功率以根據等離子體源中的每一個匹配多個等離子體沉積源300中的每一個，由此根據處理條件有效地執行襯底處理過程。
將高頻電源200的功率值和用於饋給高頻功率的裝置100的輸入單元的輸入功率值彼此相比較，以通過使用高頻電源200的功率值與用於饋給高頻功率的裝置100的輸入單元的輸入功率值之間的差來測量至高頻電源的反射功率。
將更詳細地描述根據又另一個示例性實施例的襯底處理設備。在描述根據又另一個示例性實施例的襯底處理設備時，將省略關於前述用於饋給高頻功率的裝置和前述襯底處理設備的重複描述。
根據又另一個示例性實施例的襯底處理設備可以包含：供給高頻功率的高頻電源；用於饋給高頻功率的裝置，其連接到高頻電源以獲得高頻功率，並且包含彼此並聯連接以分配從高頻電源輸入的高頻功率的多個第一可變電容器以及連接到分配高頻功率的分配點的前端的第二可變電容器；多個電極，其連接到用於饋給高頻功率的裝置的多個輸出單元，以通過使用從輸出單元輸出的高頻功率產生等離子體；以及多個線性沉積源，其在第一方向上彼此並聯安置以通過使用由多個電極產生的等離子體將等離子體源供給到襯底上，分別將所述多個電極提供到所述多個線性沉積源，其中用於饋給高頻功率的裝置通過測量高頻功率被輸入到其中的輸入單元中的電壓、電流、以及電壓和電流的相位來測量至高頻電源的反射功率，並且通過控制多個第一可變電容器或第二可變電容器使至高頻電源的反射功率減到最小。
可以省略示例性實施例中匹配器和功率分配器的重複元件以使用僅多個可變電容器和第二可變電容器。另外，可以使用用於饋給高頻功率的裝置，其能夠通過控制單元自動地執行等離子體源中的每一個的匹配。因此，由於通過使用較小數目的(例如，一個)高頻電源匹配線性沉積源中的每一個來分配高頻功率，因此可以顯著減少根據相關技術在多個線性沉積源上產生等離子體所需的高頻電源和匹配器的數目。
襯底處理設備可以進一步包含襯底支撐單元，襯底被支撐在所述襯底支撐單元上；以及驅動單元，其經配置以使襯底支撐單元在與第一方向交叉的第二方向上移動。
可以通過驅動單元使支撐襯底的襯底支撐單元在與第一方向交叉的第二方向上移動，以使襯底移動為面對多個線性沉積源。因此，薄膜可以均勻地沉積在整個襯底區域上。
如上所述，由於省略了根據相關技術的匹配器和功率分配器的重複元件以整合匹配器與功率分配器，可以通過使用一個裝置自動地執行等離子體發生器中的每一個的匹配和功率分配。因此，在與根據相關技術的高頻發生器和匹配器的數目相比時可以顯著減少高頻發生器和匹配器的數目，並且可以省略匹配器和功率分配器的重疊裝置以減少處理設備的製造成本。此外，由於功率經分配以匹配等離子體發生器中的每一個，因此可以確保處理穩定性。另外，可以通過其中並聯地添加第一可變電容器的簡單結構自由地調整輸出單元的數目，並且可以通過連接到輸出單元中的每一個的第一可變電容器自由地調整輸出單元中的每一個的輸出電壓或輸出電流。在根據另一示例性實施例的襯底處理設備中，雖然使用多個等離子體源，但是可以根據等離子體源中的每一個來分配功率以匹配等離子體發生器中的每一個，由此根據處理條件有效地執行襯底處理過程。
在根據示例性實施例的用於饋給高頻功率的裝置中，可以省略根據相關技術的匹配器和功率分配器的重複元件，以整合匹配器與功率分配器，由此通過使用一個裝置自動地執行等離子體發生器中的每一個的匹配和功率分配。
因此，在與根據相關技術的RF發生器和匹配器的數目相比時可以顯著減少RF發生器和匹配器的數目，並且可以省略匹配器和功率分配器的重複元件以減少處理設備的製造成本。此外，由於功率經分配以匹配等離子體發生器中的每一個，因此可以確保處理穩定性。
另外，可以通過其中並聯地添加第一可變電容器的簡單結構自由地調整輸出單元的數目，並且可以通過連接到輸出單元中的每一個的第一可變電容器自由地調整輸出單元中的每一個的輸出電壓或輸出電流。
在根據另一示例性實施例的襯底處理設備中，雖然使用多個等離子體源，但是可以根據等離子體源中的每一個來分配功率以匹配等離子體發生器中的每一個，由此根據處理條件有效地執行襯底處理過程。
雖然實施例已經參考其許多示意性實施例來描述，但應理解，可由所屬領域的技術人員設計將屬於本發明的原理的精神和範圍的許多其它修改和實施例。更確切地說，可能存在屬於本發明、附圖和所附權利要求書的範圍內的主題組合配置的組成部分和/或布置的各種變化和修改。除組成部分和/或布置的變化和修改之外，對於所屬領域的技術人員而言替代性使用也將是顯而易見的。因此，本發明的實際保護範圍將通過所附權利要求書的技術範圍確定。