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TWI783068B - 將ｒｆ功率從ｒｆ供應產生器傳送至至少一個真空電漿處理模組的方法、ｒｆ真空電漿處理模組、電漿處理設備及製造基板之方法 - Google Patents

將ｒｆ功率從ｒｆ供應產生器傳送至至少一個真空電漿處理模組的方法、ｒｆ真空電漿處理模組、電漿處理設備及製造基板之方法 Download PDF

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TWI783068B
TWI783068B TW107138031A TW107138031A TWI783068B TW I783068 B TWI783068 B TW I783068B TW 107138031 A TW107138031 A TW 107138031A TW 107138031 A TW107138031 A TW 107138031A TW I783068 B TWI783068 B TW I783068B
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史帝芬 瑞納
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瑞士商艾維太克股份有限公司
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Abstract

Rf功率被供應給一真空處理模組(1o)，其中在該電漿處理模組(1o)中，藉由該電漿處理模組(1o)中的一阻抗轉換網路(1T)執行一時間不變阻抗轉換，以及藉由連接至該阻抗轉換網路(1T)的一匹配盒執行一時間可變匹配。該阻抗轉換網路(1T)包含一中空導體的一電感元件(L)。一冷卻介質(Fl)流過該阻抗轉換網路的中空導體以及流過該電漿處理模組(1o)之待被冷卻的一部分，而該電漿處理模組(1o)之待被冷卻的該部分不是該阻抗轉換網路(1T)在該電漿處理模組(1o)的一部分。

Description

將RF功率從RF供應產生器傳送至至少一個真空電漿處理模組的方法、RF真空電漿處理模組、電漿處理設備及製造基板之方法
本發明係關於一種將RF功率從一RF供應產生器傳送至至少一個真空電漿處理模組的方法、一種RF真空電漿處理模組、一種電漿處理設備以及一種製造藉由一RF供應的真空電漿處理來處理的一基板之方法。
Rf(射頻)功率通常被供應給真空電漿處理模組，作為用於供應電漿放電之功率及/或用於偏置與放電電極分開的電極之功率，例如工件載體電極，其中提供匹配盒，該匹配盒係匹配RF功率供應產生器的輸出阻抗與真空處理模組的輸入阻抗。此種真空電漿處理模組例如是濺鍍模組、蝕刻模組、電子束沉積模組、PECVD模組(電漿增強化學沉積)、或甚至陰極電弧蒸鍍模組。如上所述，可以供應Rf功率用於供應電漿放電，或者更一般地，僅用於偏置參與處理的電極，例如，基板載體電極。在電漿阻抗隨時間變化時，該匹配盒對真空電漿處理模組之暫時存在的輸入阻抗具有快速及自動適應匹配的能力。
再者，真空電漿處理模組的輸入阻抗是不同 的，且即使考量的此種模組是相同類型的，例如濺鍍模組，但不同地操作，例如，利用不同的材料靶材、在不同的氣體環境等，也表現不同。
在整個本說明書中，如果真空電漿處理模組的輸入阻抗不同及/或隨時間表現不同，我們稱為真空電漿處理模組是不同的。
再者，如果頻率至少為1MHz，我們將頻率稱為射頻(RF)。
指派給各自真空電漿處理模組的匹配盒通常直接地安裝到已供應的真空電漿處理模組，係處理待供應給各自的真空電漿處理模組的高RF電流，且執行快速的自動阻抗匹配。經由各自數量的專門為各自的真空電漿處理模組定制的此種匹配盒，操作不同的真空電漿處理模組。
此慣用技術將稍後於文中用第1圖例示及敘述。
本發明之目的之一在於提供一種替代性的Rf功率傳送方法。
此藉由一種將RF功率從一RF供應產生器傳送至至少一個真空電漿處理模組的方法來實現，該方法包含藉由下述將該RF供應產生器的輸出阻抗與該真空電漿處理模組的輸入阻抗作時變匹配：a)在該真空電漿處理模組中提供一阻抗轉換網路，且藉由該阻抗轉換網路執行該真空電漿處理模組 的該輸入阻抗到該阻抗轉換網路的一輸入阻抗的一時間不變阻抗轉換；b)藉由可操作地連接至該阻抗轉換網路的一匹配盒，執行該RF供應產生器的該輸出阻抗與該阻抗轉換網路的該輸入阻抗之時間可變匹配。
藉由分割整體匹配，一方面在該真空電漿處理模組的一時間不變部分，且另一方面在由上述的匹配盒實現的一時間可變部分，提供遠離該真空電漿處理模組的匹配盒變為可行的，且提供更簡單、更便宜的匹配盒變為可行的。
根據本發明之方法的一個變型例包含藉由該阻抗轉換網路執行一電流補償，以便傳送一電流給該真空電漿處理模組中執行的一真空電漿處理，該電流大於從該RF供應產生器供應給該阻抗轉換網路的該輸入之一供應電流。
此允許提供遠離該真空電漿處理模組的該匹配盒，且藉此在該RF功率供應產生器的輸出及該真空電漿處理模組之間定制包括該匹配盒的一互連，以承受比在該真空電漿處理模組中執行該真空電漿處理所需的更低的RF電流。
根據本發明之方法的一個變型例包含將該RF供應產生器的輸出與該阻抗轉換網路互連，包含藉由一傳輸線互連，且在另一實施例中，該互連包含藉由一同軸纜線互連。
在根據本發明之方法的一個變型例中，構造 該阻抗轉換網路係包含提供全部為離散及被動元件的電感元件及電容元件。
在根據本發明之方法的一個變型例中，該阻抗轉換網路的至少一些部分被冷卻。
根據本發明之方法的一個變型例包含藉由一中空導體提供該阻抗轉換網路的至少一個電感元件的至少一部分，以及使一冷卻介質流過該中空導體。
在根據本發明之方法的剛提及之變型例的一個變型例中，該冷卻介質附加地流過該真空電漿處理模組的一部分的一冷卻裝置，而該真空電漿處理模組的該部分不是該阻抗轉換網路的一部分。
根據本發明之方法的一個變型例包含經由單一中央匹配盒將RF功率從該RF供應產生器傳送至該等真空電漿處理模組中的至少兩者。
根據本發明之方法的一個變型例包含藉由單一中央匹配盒將RF功率從該RF供應產生器連續地傳送至該一個真空電漿處理模組及也包含該阻抗轉換網路的一另外真空電漿處理模組，以及至少執行該RF供應產生器的該輸出阻抗與該至少兩個真空電漿處理模組的至少兩個阻抗轉換網路之各自輸入阻抗的時間可變匹配。
藉此，僅提供一個匹配盒，該匹配盒自動地執行對該至少兩個阻抗轉換網路的輸入阻抗的各自時變部分的快速匹配適應，如在該至少兩個真空電漿處理模組中所提供。
根據本發明之方法的剛提及之變型例的一個 變型例包含藉由該至少兩個阻抗轉換網路中的至少一者執行一電流補償，以便將一電流傳送到該各自的真空電漿處理模組中執行的一真空電漿處理，該電流大於從該RF功率供應產生器供應給該至少一個各自阻抗轉換網路的一供應電流。
藉此，根據本發明之方法的一個變型例包含在該至少兩個阻抗轉換網路中的兩者執行該電流補償中的各自一個。
在根據本發明之方法的一個變型例中，將該RF供應產生器的輸出與該至少兩個阻抗轉換網路中的至少一者互連係包含藉由一傳輸線互連，藉此且在另一變型例中，藉由該傳輸線的該互連係包含藉由一同軸纜線互連。
在根據本發明之方法的一個變型例中，將該RF供應產生器的輸出與該至少兩個阻抗轉換網路中的每一者互連係包含藉由各自的傳輸線互連，藉此該等傳輸線中的每一者可以包含一同軸纜線。
在根據本發明之方法的一個變型例中，構造該至少兩個阻抗轉換網路係包含提供全部為離散及被動元件的電感元件及電容元件。
根據本發明之方法的一個變型例包含藉由該各自的至少兩個阻抗轉換網路中的每一者執行該各自的真空電漿處理模組的各自輸入阻抗到該各自的阻抗轉換網路的一各自所欲輸入阻抗的一各自時間不變阻抗轉換，該等所欲輸入阻抗的絕對值的時間不變分量係在一 所欲範圍內或者可忽略地不同或相等。
在根據本發明之方法的一個變型例中，包含該至少兩個真空電漿處理模組在我們如上所定義的意義上是不同的。
根據本發明之方法的一個變型例包含藉由該至少一個真空電漿處理模組的該阻抗轉換網路RF供應一電漿放電電流給該至少一個真空電漿處理模組及提供RF偏置或RF工件偏置到該至少一個真空電漿處理模組中的至少一者。
在根據本發明之方法的一個變型例中，該至少一個真空電漿處理模組係為一濺鍍模組、一蝕刻模組、一PECVD層沉積模組、一陰極電弧蒸鍍模組、一電漿蒸鍍模組、一電子束蒸鍍模組中的一者。
根據本發明之方法的一個變型例包含借助於一並聯阻抗藉由該阻抗轉換網路來執行電流補償。
根據本發明之方法的一個變型例包含將用於電漿處理的一電極連接至該阻抗轉換網路的超過一個的輸出。
藉此且在一個變型例中，選擇或可選擇在該超過一個的輸出的RF電流的分佈。
在製造真空電漿處理工件的方法之態樣下，也可以考量根據本發明之方法。
根據本發明之方法可以藉由如以下所述的裝置或設備來實現。
除非矛盾，否則可以組合根據本發明之方法 的兩個以上之變型例。
如上所述之目的也藉由一種RF真空電漿處理模組來實現，該RF真空電漿處理模組包含：一時間不變阻抗轉換網路，該轉換網路係在一RF供應輸入與用於該真空電漿處理的一電漿放電電極及一RF偏置電極中的至少一者之間。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該時間不變阻抗轉換網路包含全部為離散及被動元件的電感元件及電容元件。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該時間不變阻抗轉換網路係構造成將一RF電流供應至該電極，該RF電流大於輸入到該時間不變阻抗轉換網路的一RF供應電流。因此，該時間不變阻抗轉換網路執行電流補償。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該時間不變阻抗轉換網路包含一冷卻裝置。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該時間不變阻抗轉換網路包含至少一個電感元件，該電感元件的至少一部分係實現為中空導體。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該中空導體可流動連接或被流動連接至一流動源及用於一冷卻流體的一流動排放管中的至少一者。我們將其中流動起源之裝置理解為流動源，且將其中流動前往之裝置理解為流動排放管。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一 個實施例中，在該時間不變阻抗轉換網路的該冷卻裝置係包含一中空體，例如實現為一中空導體的一電感元件的至少一部分，該中空體係流動連接至用於一冷卻流體的一源及/或一排放管，該中空體係與該真空電漿處理模組的一部分作冷卻流體流動連通，而該真空電漿處理模組的該部分不是該時間不變阻抗轉換網路的一部分。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該時間不變阻抗轉換網路係可手動調諧的。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該時間不變阻抗轉換網路具有超過一個的RF電流輸出。
在根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例中，該超過一個的RF電流輸出係連接至該電極，亦即連接至相同電極。
根據本發明之RF真空電漿處理模組的一個實施例係為一濺鍍模組、一蝕刻模組、一PECVD模組、一陰極電弧蒸鍍模組、一電漿蒸鍍模組、一電子束蒸鍍模組中的一者。
如果不矛盾的話，可以組合根據本發明之RF真空電漿處理模組的兩個以上之實施例。
如上所述之目的係藉由一種電漿處理設備進一步解決，該電漿處理設備包含至少兩個根據本發明之RF真空電漿處理模組或根據其一個以上的實施例；及至少一個RF供應產生器，可操作地連接至一匹配盒，該匹配盒的RF輸出可操作地連接至該至少兩個真空電漿處 理模組的兩個時間不變阻抗轉換網路的RF輸入。
在根據本發明之電漿處理設備的一個實施例中，該匹配盒係構造成對該等時間不變阻抗轉換網路中之兩者的輸入阻抗執行自動的時變匹配。
根據本發明之電漿處理設備的一個實施例包含一開關單元及可操作地連接至該開關單元的一控制輸入的一時序控制單元，該開關單元係構造成將RF功率供應連續地切換到該至少兩個時間不變阻抗轉換網路。
在根據本發明之電漿處理設備的一個實施例中，該至少兩個真空電漿處理模組係為不同的模組，不同模組係如上述所定義。
在根據本發明之電漿處理設備的一個實施例中，從該RF功率產生器到該至少兩個時間不變阻抗轉換網路的該RF功率供應連接係包含至少一個傳輸線。藉此，在另一實施例中，上述的傳輸線包含至少一個同軸纜線。
在根據本發明之電漿處理設備的一個實施例中，該至少兩個真空電漿處理模組的該等時間不變阻抗轉換網路中之每一者係構造成提供其輸入阻抗，以包含一時間不變阻抗部分，該至少兩個時間不變阻抗網路之時間不變阻抗部分的絕對值係在一所欲範圍內或者僅可忽略地不同或相等。
在根據本發明之電漿處理設備的一個實施例中，該匹配盒係遠離該至少兩個真空電漿處理模組。
除非相互矛盾，否則可以組合根據本發明之 電漿處理設備的兩個以上之實施例。
本發明更有關一種製造藉由一RF供應的真空電漿處理來處理的一基板之方法，該基板係藉由根據本發明之方法或根據其一個以上變型例及/或藉由根據本發明之模組或其一個以上實施例及/或根據本發明之設備或其一個以上實施例來處理。
1‧‧‧真空電漿處理模組
1o‧‧‧真空電漿處理模組
1T‧‧‧時間不變阻抗轉換網路
2‧‧‧真空電漿處理模組
2o‧‧‧真空電漿處理模組
2T‧‧‧時間不變阻抗轉換網路
31‧‧‧電極
32‧‧‧電極
3x‧‧‧電極
51‧‧‧匹配盒
52‧‧‧匹配盒
5x‧‧‧匹配盒
7‧‧‧Rf供應功率產生器
9‧‧‧開關
10‧‧‧定時單元
11‧‧‧中央匹配盒
13a‧‧‧RF功率連接線
13b‧‧‧RF功率連接線
13c‧‧‧RF功率連接線
20‧‧‧靶材
C‧‧‧電容器
C1‧‧‧電容元件
C1T‧‧‧電容元件
C2‧‧‧電容元件
C2T‧‧‧電容元件
C3‧‧‧電容元件
C4‧‧‧電容元件
Cc1‧‧‧串聯電容器
Cc2‧‧‧並聯電容器
D‧‧‧排放管
Fl‧‧‧冷卻流體
L‧‧‧電感元件
L1T‧‧‧電感元件
L2T‧‧‧電感元件
Lca‧‧‧同軸纜線
Lcc‧‧‧電感器
Lse‧‧‧電感管
LSH‧‧‧電感管
PL1‧‧‧電漿放電電極
PL2‧‧‧電漿放電電極
RFin‧‧‧RF輸入
S‧‧‧源
Xo‧‧‧真空電漿處理模組
XT‧‧‧時間不變阻抗轉換網路
藉由例子且借助於附圖進一步敘述本發明。該等附圖顯示：第1圖：藉由簡化的訊號流/功能方塊圖顯示先前技術的匹配結構；第2圖：以與第1圖類似之示意圖顯示根據本發明之匹配結構；第3圖：簡化地顯示根據本發明之實施例及變型例中所利用的電流補償及阻抗轉換網路；第4圖：顯示本發明之實施例或變型例的電流補償及時間不變阻抗轉換網路的更詳細例子；第5圖：顯示由根據第4圖之網路實現的阻抗轉換的史密斯圖示意圖；第6圖：以簡化的透視圖之方式顯示根據本發明之真空電漿處理模組上的時間不變阻抗轉換網路的實施例；第7圖：顯示第6圖的模組及根據本發明之實施例或變型例的電流補償及時間不變阻抗轉換網路；第8圖：以史密斯圖示意圖之方式顯示不同靶材濺 鍍的不同濺鍍模組之初始輸入阻抗；第9圖：以史密斯圖示意圖之方式顯示根據本發明之實施例或變型例藉由根據第7圖之網路作為第8圖中的阻抗的一般轉換；第10圖：顯示根據第6或7圖的網路之輸入阻抗，該等阻抗係從藉由在不同濺鍍模組的這些網路之阻抗轉換所產生；第11圖：以簡化的透視圖之方式顯示根據本發明之真空電漿處理模組的時間不變阻抗轉換網路的實施例；第12圖：顯示作為第11圖之模組且根據本發明之實施例或變型例的電流補償及時間不變阻抗轉換網路；第13圖：顯示藉由修改第11圖之模組且根據本發明之實施例或變型例而實現電流補償及時間不變阻抗轉換網路的另一種可能性。
在以下敘述中，我們使用以下縮寫：a)具有非索引參考數字的VPPM：真空電漿處理模組，例如，濺鍍模組；b)具有o索引參考數字的VPPM：根據本發明之真空電漿處理模組且包含根據a)的模組；c)TITN：時間不變阻抗轉換網路；d)CTITN：具有附加電流補償能力的時間不變阻抗轉換網路。
第1圖藉由簡化的訊號流/功能方塊圖顯示先前技術將RF功率傳送到RF操作之真空電漿處理模組 1、2、...，稱為VPPM。VPPM 1,2,...係為例如濺鍍模組、蝕刻模組、PECVD模組、陰極電弧蒸鍍模組、電漿蒸鍍模組、電子束蒸鍍模組，VPPM一般來說，其中電漿放電PL電極係為RF供應的及/或例如工件載體電極的另一電極係為RF偏置的。此種電極在第1圖中係由31,2,...表示，其中Rf功率施加至其上。
VPPM或處理模組1、2、...的至少一部分的不同之處在於，在操作時，它們呈現為在Rf功率輸入處不同或隨時間表現不同的複數輸入阻抗ZP1、ZP2...。
作為本發明之基礎，認知到VPPMx的輸入阻抗ZPx(x代表1,2,....)可以寫為：ZPx(t)=ZPxo+ΔZPx(t)
藉此，時間不變阻抗部分ZPxo可以自由地選擇，例如，作為在啟動各自的真空電漿處理時暫時存在的阻抗值，或者例如，作為在處理時間跨度內隨時間變化的ZPx(t)的平均阻抗值。
時間不變部分ZPxo可以被視為阻抗工作點，且時變部分ΔZPx(t)可以被視為關於阻抗工作點的ZPx(t)的瞬時偏差。(請注意，阻抗Z是複數實體)。
一個專用的匹配盒51,2,係嚴密地耦接至每個VPPM1,2...。每個匹配盒51,2,將輸入阻抗ZLx中的各自輸入阻抗ZPx(t)轉換到匹配盒5x，其中，從RF供應產生器7看到的阻抗係相依的。通常，ZLx阻抗儘可能地製造為相等，且可以由ZL表示。此需要每個匹配盒5x係構造成執行自動的快速阻抗轉換。反向制定地，匹配盒5x將 預定阻抗ZL與各自的阻抗ZPx(t)匹配。開關9將來自Rf供應產生器7的Rf功率連續地分配給各自的匹配盒51,2...，亦即5x。
因此，根據第1圖的習知匹配技術，專用匹配盒5x係連接至每個VPPMx，將例如50Ω的RF功率產生器的輸出阻抗與VPPMx的各自輸入阻抗作匹配。匹配盒全部都包括快速自動匹配能力，以便考量各自阻抗ZPx(t)的時間變化。
根據本發明且根據第2圖的示意圖，藉由在各自的VPPM 1,2...X中包括時間不變阻抗轉換網路1T、2T、...XT來執行時間不變匹配的至少一部分。其結果是VPPM 1o,2o....Xo。
時間不變阻抗轉換網路，稱為TITN，係由被動及離散電感元件L1T,2T,...XT及被動、離散的電容元件C1T,2T,...XT所組成，且具有寄生或離散電阻元件R(在第2圖中未顯示)。
藉由各自的TITN 1T,2T,...XT，各自的輸入阻抗ZPx(t)=ZPxo+ΔZPx(t)被轉換為VPPM 1o,2o...Xo的輸入阻抗Z1T,2T...(t)=ZTo+ΔZ1T,2T....(t)。
TITN1T,2T,....係構造成使得所有VPPM 1o,2o...的時間不變部分ZTo(複數實體)的絕對值處於預定阻抗範圍內或者僅可忽略地不同或甚至相等。
從RF功率供應產生器7到VPPM1o,2o....的連續RF功率分配係經由單一中央匹配盒11及開關9來實 現。該開關可以併入在匹配盒11中且由定時單元10來控制。
匹配盒11執行產生器輸出阻抗與輸入阻抗Z1T,2T....XT的匹配，且因此執行所有快速的自動時間可變匹配。如果需要的話，匹配盒11附加地執行其餘的時間不變匹配，如果VPPM 1o,2o...的ZTo仍然不可容許不同及/或ZTo不符合Rf功率供應產生器7的輸出阻抗。
結果是，僅提供用於時變匹配的一個昂貴的匹配盒11，且附加地，根據先前技藝之技術，此單一匹配盒11通常可以比一個處理模組專用匹配盒51,2...更簡單地實現且更便宜。
從根據本發明之概念產生模組1o,2o....，其在各自的RF輸入及VPPM 1o,2o...的各自處理電極31,32...之間包含電感離散元件及電容離散元件的被動TITN。
根據本發明之概念可以被認為在RF功率供應產生器及多個不同的VPPM之間的分割整體匹配，一方面，在非中心化、模組專用的時間不變阻抗轉換中，且另一方面，在中心匹配中，至少執行時變、模組特定匹配、可能附加一些時間不變匹配。
其餘的中央匹配盒11可以設置為遠離VPPM1o,2o....，與先前技術的匹配盒51,2...相反，它們將直接地安裝到各自的VPPM 1,2....。
待供應給VPPM 1,2,...的Rf電流可能非常大，達至100Arms甚至更高。當提供遠離模組VPPM 1o,2o,..之配置的中央匹配盒11時，沿著RF功率到VPPM 1o,2o,... 的供電連接係考量此種高電流。
在本發明之一個實施例中，藉由通過TITN 1T,2T....實現的所謂的電流補償技術將其考量在內。藉由此種技術，只有在VPPM 1,2,...處供應給真空電漿處理的Rf電流的減少部分流過中央匹配盒11且連接至VPPM 1o,2o,....。待被供應的其餘電流，例如用於電漿放電，在各自的TITN 1T,2T,...處添加。因此，在此實施例中，各自的TITN 1T,2T,...附加地作為電流補償網路且由CTITN 1T,2T...表示。
第3圖一般性地顯示可以在CTITN 1T,2T,...XT的一個實施例中使用的電流補償網路。第4圖係顯示實現此種電流補償及阻抗轉換網路的例子，如上所述現在稱為CTITN 1T,2T,...。第5圖係顯示各自的史密斯圖示意圖。
根據第3圖，在CTITN 1T及/或2T及/或3T....處一般性地提供電流補償阻抗Zcc，其經由阻抗Zca將Rf輸入分流，以供供應電流ica。補償電流icc被添加到電流ica以產生電流iPL。由於阻抗Zca及Zcc都是複數，因此適當地定制CTITN中的補償阻抗Zcc會導致iPL的實部變得比ica的實部大之事實。藉由在各自的VPPM 1o,2o,...處適當地設計轉換網路CTITN的Zcc，時間不變阻抗轉換網路在需要時執行阻抗轉換以及電流補償。
因此，CTITN 1T,2T,...的離散電感元件及離散電容元件可以被設定尺寸為耐受高電流，高於來自RF功率供應產生器的電流ica，且中央匹配盒11的元件以 及從Rf產生器7到匹配盒11的連接線，及經由開關9到CTITN 1T及/或2T及/或....的連接線可以針對耐受較低電流作定制。
因此，從RF功率產生器7到至少一個或全部的CTITN 1T,2T,...或者這些RF功率連接線13a、13b、13c(見第2圖)中的至少一部分可以藉由包括同軸纜線的傳輸線來實現。
尤其是如果CTITN 1T,2T,...的離散元件係針對高電流而定制的，則在一方面可能出現冷卻此種網路的需要。在另一方面，VPPN 1,2....經常需要自身的冷卻能力，例如用於濺鍍靶材，亦即，藉由冷卻流體的冷卻能力。因此，在本發明之一些變型例或實施例中，提供用於冷卻各自VPPN的冷卻流體也流過TITN或CTITN的部件以冷卻此種部件。可能在中央匹配盒11處不需要附加的冷卻能力。
TITN或CTITN或其部件的電感器可以藉由中空管導體實現，且因此非常適合於使氣態或液態冷卻介質流過該中空管導體，尤其也流過VPPM 1,2,...的部件的介質。
經由開關9從遠端中央匹配盒11到遠端VPPM 1o,2o,...的最彈性互連，係藉由例如50Ω纜線作為傳輸線的同軸纜線來執行。對於與其中的各自真空電漿處理供應VPPM 1,2的RF電流一樣高的電流，可能不會想到這些纜線或類似的傳輸線。
藉由附加地實現各自的TITN 1T,2T作為電流 補償網路CTITN 1T,2T,....，可以解決此問題。
在例如1o的VPPM處實現此種轉換及電流補償網路CTITN，將以一個例子來顯示：在第4及5圖的例子中，下述是成立的：來自產生器的Rf功率：5000W；從產生器到各自的CTITN網路的連接，例如第2圖中的1o：50Ω同軸纜線。
代表同軸纜線的Lca：1200nH
CTITN中的電感器Lcc：300nH
CTITN中的串聯電容器Cc1：300pF
CTITN中的並聯電容器Cc2：200pF
針對經過同軸纜線最大電流作尺寸設定，且因此經過15Arms的Lca。
最大電漿放電電流iPL：30Arms
由於同軸纜線不耐受超過15Arms，且在操作各自的處理模組時要充分地利用此值，該處理模組例如第2圖中的1o，也稱為電抗器，纜線應該至少加載25Ω。因此，阻抗ZP1(參見第2圖)、電抗器負載或輸入阻抗，係藉由上述的時間不變阻抗轉換網路CTITN 1T轉換為2：1 VSWR圓(電壓駐波比)。從第5圖的史密斯圖示意圖可以看出，纜線變為加載小於25Ω的負實阻抗。因此，經過VPPM 1o的電流補償及轉換網路CTITN 1T的電流將增加至經過纜線的電流，產生朝處理模組VPPN 1中的處理的電流，例如30Arms。如第4圖所示，沿著電感Lcc將並聯電容器Cc2分流可以在CTITN中手動地移位，以 便執行微調。
第6圖係顯示VPPM 1o的CTITN 1T，亦即方形濺鍍模組的CTITN 1T。電感L係實現為使液體冷卻流體Fl流動的管道，液體冷卻流體Fl也被供給到VPPM 1o的靶材支架，以對其作冷卻。從源S到排放管D的冷卻流體Fl的流動路徑在第6圖中以虛線示意性地顯示。CTITN 1T的電性網路在第7圖中表示。轉換調諧可以例如藉由簡單地交換用於L的電感管來實現。
第8圖係顯示根據第6圖用於Al2O3、ITO及Al靶材的濺鍍模組1、2、3的阻抗ZPxo。第9圖係顯示原則上由第7圖的LC轉換網路1T執行的轉換，且第10圖係顯示所產生的幾乎相同的ZTo。
第11圖係以類似於第6圖之示意圖的方式顯示在圓形濺鍍模組VPPM 1o處的CTITN 1T的實現例子。第12圖係顯示在第11圖的VPPM 1o處實現的CTITN 1T的電性網路。從電感管LSE輸出的流體Fl藉由電隔離管連接至輸入到電感管LSH的流體，該電隔離管在IT處用虛線示意性地顯示。冷卻流體Fl的路徑再次以虛線顯示。從第12圖中可以明顯看出，靶材20可以是在超過一個軌跡處供應的Rf，且可以藉由分別選擇LSe及LSH的值來調整到這些軌跡的Rf電流分佈。
藉由將電感管LSe的Fl-out端與電感管LSH的Fl-in端電性地連接，可以實現在靶材20處的供電軌跡之相等的Rf電流，如第13圖所示。
本發明之不同態樣係總結如下述：
態樣：
1)一種將RF功率從一RF供應產生器傳送至至少一個真空電漿處理模組的方法，包含藉由下述將該RF供應產生器的輸出阻抗與該真空電漿處理模組的輸入阻抗作時變匹配：a)在該真空電漿處理模組中提供一阻抗轉換網路，且藉由該阻抗轉換網路執行該真空電漿處理模組的該輸入阻抗到該阻抗轉換網路的一輸入阻抗的一時間不變阻抗轉換；b)藉由可操作地連接至該阻抗轉換網路的一匹配盒，執行該RF供應產生器的該輸出阻抗與該阻抗轉換網路的該輸入阻抗之時間可變匹配。
2)如態樣1之方法，更包含：藉由該阻抗轉換網路執行一電流補償，以便傳送一電流給該真空電漿處理模組中執行的一真空電漿處理，該電流大於從該RF供應產生器供應給該阻抗轉換網路的一供應電流。
3)如態樣1或2中至少一者之方法，包含將該RF供應產生器的輸出與該阻抗轉換網路互連，包含藉由一傳輸線互連。
4)如態樣3之方法，包含藉由該傳輸線互連的該互連係包含藉由一同軸纜線互連。
5)如態樣1至3中至少一者之方法，構造該阻抗轉換網路係包含：提供全部為離散及被動元件的電感元件及電容元件。
6)如態樣1至5中至少一者之方法，包含冷卻該阻 抗轉換網路的至少一些部分。
7)如態樣1至6中至少一者之方法，包含藉由一中空導體提供該阻抗轉換網路的至少一個電感元件的至少一部分，且使一冷卻介質流過該中空導體。
8)如態樣7之方法，包含使該冷卻介質流過該真空電漿處理模組的一部分的一冷卻裝置，而該真空電漿處理模組的該部分不是該阻抗轉換網路的一部分。
9)如態樣1至8中至少一者之方法，包含經由單一中央匹配盒將RF功率從該RF供應產生器傳送至該等真空電漿處理模組中的至少兩者。
10)如態樣1至9中至少一者之方法，包含藉由單一中央匹配盒將RF功率從該RF供應產生器連續地傳送至該一個真空電漿處理模組及也包含該阻抗轉換網路的一另外真空電漿處理模組，以及至少執行該RF供應產生器的該輸出阻抗與該至少兩個真空電漿處理模組的至少兩個阻抗轉換網路之各自輸入阻抗的時間可變匹配。
11)如態樣9或10中至少一者之方法，包含藉由該至少兩個阻抗轉換網路中的至少一者執行一電流補償，以便傳送一電流給該各自的真空電漿處理模組中執行的一真空電漿處理，該電流大於從該RF供應產生器供應給該至少一個阻抗轉換網路的一供應電流。
12)如態樣11之方法，包含在該至少兩個阻抗轉換網路中的兩者執行該電流補償中的各自一個。
13)如態樣9至12中至少一者之方法，包含將該RF供應產生器的輸出與該至少兩個阻抗轉換網路中的 至少一者互連，包含藉由一傳輸線互連。
14)如態樣13之方法，藉由一傳輸線的該互連係包含藉由一同軸纜線互連。
15)如態樣13或14中至少一者之方法，包含將該RF供應產生器的輸出與該至少兩個阻抗轉換網路中的每一者互連，包含藉由各自的傳輸線互連。
16)如態樣9至15中至少一者之方法，構成該至少兩個阻抗轉換網路係包含提供全部為離散及被動元件的電感元件及電容元件。
17)如態樣6至16中至少一者之方法，包含藉由該各自的至少兩個阻抗轉換網路中的每一者執行該各自的真空電漿處理模組的各自輸入阻抗到該各自的阻抗轉換網路的一各自所欲輸入阻抗的一各自時間不變阻抗轉換，該等所欲輸入阻抗的絕對值的時間不變分量係在一所欲範圍內或者可忽略地不同或相等。
18)如態樣9至17中至少一者之方法，其中該至少兩個真空電漿處理模組是不同的。
19)如態樣1至18中至少一者之方法，包含藉由該至少一個真空電漿處理模組的該阻抗轉換網路RF供應一電漿放電電流給該至少一個真空電漿處理模組及提供RF偏置或RF工件偏置到該至少一個真空電漿處理模組中的至少一者。
20)如態樣1至19中至少一者之方法，該至少一個真空電漿處理模組係為一濺鍍模組、一蝕刻模組、一PECVD層沉積模組、一陰極電弧蒸鍍模組、一電漿蒸鍍 模組、一電子束蒸鍍模組中的一者。
21)如態樣1至20中至少一者之方法，包含借助於一並聯阻抗藉由該阻抗轉換網路執行一電流補償。
22)如態樣1至21中至少一者之方法，包含將用於電漿處理的一電極連接至該阻抗轉換網路的超過一個的輸出。
23)如態樣22之方法，在該超過一個的輸出選擇RF電流的分佈。
24)如態樣1至23中至少一者之方法，用於製造一真空電漿處理工件。
25)如態樣1至24中至少一者之方法，係藉由如下列態樣中的至少一者之裝置或設備來執行。
26)一種RF真空電漿處理模組，包含一時間不變阻抗轉換網路，該轉換網路係在一RF供應輸入與用於該真空電漿處理的一電漿放電電極及一RF偏置電極中的至少一者之間。
27)如態樣26之RF真空電漿處理模組，其中該時間不變阻抗轉換網路包含全部為離散元件的電感元件及電容元件。
28)如態樣26或27中至少一者之RF真空電漿處理模組，其中該時間不變阻抗轉換網路係構造成將一RF電流供應至該電極，該RF電流大於輸入到該時間不變阻抗轉換網路的一RF供應電流。
29)如態樣26或28中至少一者之RF真空電漿處理模組，該時間不變阻抗轉換網路包含一冷卻裝置。
30)如態樣26至29中至少一者之RF真空電漿處理模組，該時間不變阻抗轉換網路包含至少一個電感元件，該電感元件的至少一部分係實現為一中空導體。
31)如態樣30之RF真空電漿處理模組，該中空導體可流動連接或被流動連接至用於一冷卻流體的一流動源及一流動排放管中的至少一者。
32)如態樣29至31中至少一者之RF真空電漿處理模組，該冷卻裝置包含一中空體，該中空體流動連接至用於一冷卻流體的一源及/或一排放管，該中空體係與該真空電漿處理模組的一部分作冷卻流體連通，而該真空電漿處理模組的該部分不是該時間不變阻抗轉換網路的一部分。
33)如態樣26至32中至少一者之RF真空電漿處理模組，該時間不變阻抗轉換網路係可手動調諧的。
34)如態樣26至33中至少一者之RF真空電漿處理模組，該時間不變阻抗轉換網路具有超過一個的RF電流輸出。
35)如態樣34之RF真空電漿處理模組，該超過一個的RF電流輸出係連接至該電極。
36)如態樣26至35中至少一者之RF真空電漿處理模組，其係為一濺鍍模組、一蝕刻模組、一PECVD模組、一陰極電弧蒸鍍模組、一電漿蒸鍍模組、一電子束蒸鍍模組中的一者。
37)一種電漿處理設備，包含至少兩個RF真空電漿處理模組，至少一個如態樣26至36中的至少一者， 另一個包含該時間不變阻抗轉換網路；至少一個RF供應產生器，可操作地連接至一匹配盒，該匹配盒的RF輸出可操作地連接至該至少兩個真空電漿處理模組的兩個時間不變阻抗轉換網路的RF輸入。
38)如態樣37之電漿處理設備，該匹配盒係構造成對該等時間不變阻抗轉換網路中之兩者的輸入阻抗執行自動的時變匹配。
39)如態樣37或38中至少一者之電漿處理設備，更包含一開關單元及可操作地連接至該開關單元的一控制輸入的一時序控制單元，該開關單元係構造成將RF功率供應連續地切換到該至少兩個時間不變阻抗轉換網路。
40)如態樣37至39中至少一者之電漿處理設備，該至少兩個真空電漿處理模組係為不同的模組。
41)如態樣37至40中至少一者之電漿處理設備，從該RF功率產生器到該至少兩個時間不變阻抗轉換網路的該RF功率供應連接係包含至少一個傳輸線。
42)如態樣41之電漿處理設備，該傳輸線包含至少一個同軸纜線。
43)如態樣37至42中至少一者之電漿處理設備，其中該至少兩個真空電漿處理模組的該等時間不變阻抗轉換網路中之每一者係構造成提供其輸入阻抗，以包含一時間不變阻抗部分，該至少兩個時間不變阻抗網路之時間不變阻抗部分的絕對值係在一所欲範圍內或者僅可忽略地不同或相等。
44)如態樣37至43中至少一個之電漿處理設備，該匹配盒係遠離該至少兩個真空電漿處理模組。
45)一種製造藉由一RF供應的真空電漿處理來處理的一基板之方法，該基板係藉由如態樣1至25中至少一者之方法及/或如態樣26至36中至少一者的模組及/或如態樣37至44中至少一者的設備來處理。
1‧‧‧真空電漿處理模組
1o‧‧‧真空電漿處理模組
IT‧‧‧時間不變阻抗轉換網路
C1‧‧‧電容元件
C2‧‧‧電容元件
C3‧‧‧電容元件
C4‧‧‧電容元件
D‧‧‧排放管
Fl‧‧‧冷卻流體
L‧‧‧電感元件
S‧‧‧源

Claims (24)

  1. 一種將RF功率從一RF供應產生器傳送至至少一個真空電漿處理模組的方法，包含藉由下述將該RF供應產生器的輸出阻抗與該真空電漿處理模組的輸入阻抗作時變匹配：a)在該真空電漿處理模組中提供一阻抗轉換網路，且藉由該阻抗轉換網路執行該真空電漿處理模組的該輸入阻抗到該阻抗轉換網路的一輸入阻抗的一時間不變阻抗轉換；b)藉由可操作地連接至該阻抗轉換網路的一匹配盒，執行該RF供應產生器的該輸出阻抗與該阻抗轉換網路的該輸入阻抗之時間可變匹配；c)藉由一中空導體提供該阻抗轉換網路的至少一個電感元件的至少一部分，以及使一冷卻介質流過該中空導體且流過該真空電漿處理模組的一部分的一冷卻裝置，而該真空電漿處理模組的該部分不是該阻抗轉換網路的一部分。
  2. 如請求項1之方法，更包含：藉由該阻抗轉換網路執行一電流補償，以便傳送一電流給該真空電漿處理模組中執行的一真空電漿處理，該電流大於從該RF供應產生器供應給該阻抗轉換網路的一供應電流。
  3. 如請求項1或2之方法，構造該阻抗轉換網路係包含：提供全部為離散及被動元件的電感元件及電容元件。
  4. 如請求項1或2之方法，包含經由一共同中央匹配盒將RF功率從該RF供應產生器傳送至也具有該阻抗轉 換網路的至少一個另外真空電漿處理模組。
  5. 如請求項1或2之方法，包含藉由單一中央匹配盒將RF功率從該RF供應產生器連續地傳送至該一個真空電漿處理模組及也包含該阻抗轉換網路的一另外真空電漿處理模組，以及至少執行該RF供應產生器的該輸出阻抗與該至少兩個真空電漿處理模組的至少兩個阻抗轉換網路之各自輸入阻抗的時間可變匹配。
  6. 如請求項4之方法，包含藉由該各自的至少兩個阻抗轉換網路中的每一者執行該各自的真空電漿處理模組的各自輸入阻抗到該各自的阻抗轉換網路的一各自所欲輸入阻抗的一各自時間不變阻抗轉換，該等所欲輸入阻抗的絕對值的時間不變分量係在一所欲範圍內或者可忽略地不同或相等。
  7. 如請求項4之方法，其中該至少兩個真空電漿處理模組是不同的。
  8. 如請求項1或2之方法，該至少一個真空電漿處理模組係為一濺鍍模組、一蝕刻模組、一PECVD層沉積模組、一陰極電弧蒸鍍模組、一電漿蒸鍍模組、一電子束蒸鍍模組中的一者。
  9. 如請求項1或2之方法，包含將用於電漿處理的一電極連接至該阻抗轉換網路的超過一個的輸出。
  10. 如請求項9之方法，包含在該超過一個的輸出選擇RF電流的分佈。
  11. 如請求項1或2之方法，用於製造一真空電漿處理工件。
  12. 一種RF真空電漿處理模組，包含一時間不變阻抗轉換網路，該轉換網路係在一RF供應輸入與用於該真空電漿處理的一電漿放電電極及一RF偏置電極中的至少一者之間，該時間不變阻抗轉換網路包含至少一個電感元件，該電感元件的至少一部分係實現為一中空導體，該中空導體可流動連接或被流動連接至用於一冷卻流體的一流動源及一流動排放管中的至少一者，該中空導體係與用於該真空電漿處理模組的一部分的一冷卻裝置作冷卻流體流動連通，而該真空電漿處理模組的該部分不是該時間不變阻抗轉換網路的一部分。
  13. 如請求項12之RF真空電漿處理模組，其中該時間不變阻抗轉換網路係構造成將一RF電流供應至該電極，該RF電流大於輸入到該時間不變阻抗轉換網路的一RF供應電流。
  14. 如請求項12或13之RF真空電漿處理模組，該時間不變阻抗轉換網路係可手動調諧的。
  15. 如請求項12或13之RF真空電漿處理模組，該時間不變阻抗轉換網路具有超過一個的RF電流輸出。
  16. 如請求項15之RF真空電漿處理模組，該超過一個的RF電流輸出係連接至該電極。
  17. 如請求項12或13之RF真空電漿處理模組，其係為一濺鍍模組、一蝕刻模組、一PECVD模組、一陰極電弧蒸鍍模組、一電漿蒸鍍模組、一電子束蒸鍍模組中的一者。
  18. 一種電漿處理設備，包含至少兩個RF真空電漿處理 模組，至少一個如請求項12至17中的至少一者，另一個包含該時間不變阻抗轉換網路；至少一個RF供應產生器，可操作地連接至一匹配盒，該匹配盒的RF輸出可操作地連接至該至少兩個真空電漿處理模組的兩個時間不變阻抗轉換網路的RF輸入。
  19. 如請求項18之電漿處理設備，該匹配盒係構造成對該等時間不變阻抗轉換網路中之兩者的輸入阻抗執行自動的時變匹配。
  20. 如請求項18或19之電漿處理設備，更包含一開關單元及可操作地連接至該開關單元的一控制輸入的一時序控制單元，該開關單元係構造成將RF功率供應連續地切換到該至少兩個時間不變阻抗轉換網路。
  21. 如請求項18或19之電漿處理設備，該至少兩個真空電漿處理模組係為不同的模組。
  22. 如請求項18或19之電漿處理設備，其中該至少兩個真空電漿處理模組的該等時間不變阻抗轉換網路中之每一者係構造成提供其輸入阻抗，以包含一時間不變阻抗部分，該至少兩個時間不變阻抗網路之時間不變阻抗部分的絕對值係在一所欲範圍內或者僅可忽略地不同或相等。
  23. 如請求項18或19之電漿處理設備，該匹配盒係遠離該至少兩個真空電漿處理模組。
  24. 一種製造藉由一RF供應的真空電漿處理來處理的一基板之方法，該基板係藉由如請求項1至11中至少一項之方法及/或如請求項12至17中至少一項之RF真 空電漿處理模組及/或如請求項18至23中至少一項之電漿處理設備來處理。
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