等离子体产生器、等离子体处理设备及电力脉冲供应方法技术

本发明专利技术涉及用于向至少两个制程室脉冲供应具有至少40KHz频率的电力的等离子体产生器以及方法。等离子体产生器包括：控制单元，配置为获得及评估有关至少两个制程室中的制程的制程数据；具有输出的可控制的供电单元，配置为在其输出上以响应控制单元的控制信号的方式输出具有预定的电压和/或强度的直流电；以及切换单元，具有与供电单元的输出连接的第一输入及用于各自与至少两个制程室中的一个连接的至少两个切换单元输出。切换单元配置为自输入上的直流电形成具有预定的至少40KHz的频率的交流电作为输出信号的交流电，且以响应控制单元的控制信号的方式，将输出信号作为脉冲选择性地在预定的脉冲持续时间输出至切换单元输出中。控制单元配置为协调至少两个制程室的功率需求且驱动供电单元及切换单元，使得在各与制程室连接的切换单元输出上皆实质上将与功率需求对应的功率在一时间段作为脉冲提供，其中各制程室的脉冲在时间上相互错开，使得这些制程室能够同步工作。

Plasma generator, plasma processing equipment and power pulse supply method

The invention relates to a plasma generator and a method for supplying power with a frequency of at least 40 kHz to at least two process chamber pulses. The plasma generator includes: a control unit configured to obtain and evaluate process data related to processes in at least two process chambers; a controllable power supply unit with output configured to output DC with predetermined voltage and / or intensity on its output in response to the control signal of the control unit; and a switching unit with output connection with the power supply unit First input of and at least two switching unit outputs for each connection with one of at least two process chambers. The switching unit is configured to form an alternating current with a predetermined frequency of at least 40 kHz as an output signal from the direct current on the input, and selectively outputs the output signal as a pulse to the switching unit output at a predetermined pulse duration in response to the control signal of the control unit. The control unit is configured to coordinate the power demand of at least two process chambers and drive the power supply unit and the switching unit, so that the power corresponding to the power demand is substantially provided as a pulse for a period of time on the output of each switching unit connected with the process chamber, wherein the pulses of each process chamber are staggered with each other in time, so that these process chambers can work synchronously.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体产生器、等离子体处理设备及电力脉冲供应方法本专利技术涉及一种用于脉冲供应具有至少40KHz频率的电力的等离子体产生器，以及一种等离子体处理设备，以及一种脉冲供应具有至少40KHz频率的电力的方法。在现有技术中已知各种应用领域，其中供应具有至少40KHz频率的电力，用以自气体激励激发等离子体，并为特定制程维持等离子体。示例为半导体技术或光伏打工业领域中的等离子体辅助气相沉积。在此例如将晶圆载入所谓的“晶圆舟”，此晶圆舟部分由导电的板件构成，并被送入对应的制程室。在此情形下，将具有至少40KHz频率的电力施加至晶圆舟，用以在板件之间以及在容置于板件上的晶圆之间自一适当的气体产生等离子体。在本案申请人的DE102015004419A1中揭示过此种等离子体处理设备。此类等离子体处理设备皆通常皆由单独一个制程室构成，此制程室对应单独一个等离子体产生器。在采用数个制程室的相邻配置的情况下，尽管部分实现气体柜以及其他外围设备的共同使用，但至目前为止，每个制程室具有单独一个等离子体产生器。此种等离子体产生器通常具有包含输出的可控制的供电单元，这个供电单元配置为在其输出上输出具有预定的电压和/或强度的直流电，并且具有转换器，其配置为自输入上的直流电形成具有预定的至少40KH的频率的交流电作为输出信号，并将此输出信号施加至连接的制程室。在此情形下，通常通过控制器对此供电单元以及此转换器进行控制，这个控制器测定制程室所需的功率并产生对应的控制信号。通常亦设有电弧抑制单元，其以适当的方式获得有关制程室的制程的当前制程数据以及供电单元和/或开关的当前数据并进行实时评估，用以检测电弧或即将发生的电弧，其中，这个电弧抑制单元与供电单元和/或开关连接，并且以视情况而定对电弧或即将发生的电弧的检测作出响应的方式控制此等元件，从而避免或迅速抑制制程室中的电弧。在制程期间，通常通过相应的等离子体产生器将电力周期性地作为脉冲提供，其中在此通常以在较长时间段内设置小于0.1的占空比(脉冲持续时间与周期持续时间的商)。在制程室中如此脉冲操作等离子体被证实为特别有利。因此，在制程的宽广的区间范围内，等离子体产生器的可用持续功率的90％未被使用。亦存在具有大幅减小的占空比的制程，以及具有更高占空比的制程或制程段。因此，本专利技术的目的在于更加高效地提供电力。本专利技术用以达成上述目的的解决方案为一种根据权利要求1所述的等离子体产生器，一种根据权利要求14所述的等离子体处理设备，以及一种根据权利要求17所述的方法。本专利技术的其他技术方案主要参阅从属权利要求。特别是提出一种用于向至少两个制程室脉冲供应具有至少40KHz频率的电力的等离子体产生器，其中所述等离子体产生器具有以下组件：控制单元，其配置为获得及评估有关所述至少两个制程室中的制程的制程数据；具有输出的可控制的供电单元，其配置为在其输出上以响应所述控制单元的控制信号的方式输出具有预定的电压和/或强度的直流电；以及切换单元，其具有第一输入，所述第一输入与所述供电单元的输出连接，并且具有至少两个切换单元输出，用于各自与所述至少两个制程室中的一个连接；其中所述切换单元配置为自所述输入上的直流电形成具有预定的至少40KHz的频率的交流电作为输出信号，并且以响应所述控制单元的控制信号的方式，将所述输出信号作为脉冲选择性地在预定的脉冲持续时间内输出至所述切换单元输出中的一个；其中所述控制单元配置为协调至少两个制程室的功率需求，并且驱动供电单元以及切换单元，使得在各个与制程室连接的切换单元输出上，将与所述功率需求对应的功率在一时间段内作为脉冲提供，其中所述脉冲在时间上相互错开，使得制程室能够同步工作。这种等离子体产生器实现对数个制程室的经协调的脉冲电力供应，总而提高等离子体产生器的效率。能够大幅降低多腔室等离子体处理单元的购置成本，因为将所述等离子体产生器的数目减半，或进一步减少。就实施相似制程的制程室而言，特别是能够高效地对制程室进行协调。在一实施方式中，所述控制单元具有数个与待连接至切换单元的制程单元的数目对应的控制器，其中每个控制器配置为获得有关对应的制程室中的制程的制程数据，其中每个控制器与供电单元和/或开关连接，从而以响应接收的制程数据的方式控制这些元件。如此便能实现对各制程的良好且可靠的调节。所述等离子体产生器较佳还具有至少一电弧抑制单元，其配置为获得并实时评估有关所述至少两个制程室中的制程的当前制程数据以及供电单元和/或开关的当前数据，用以检测电弧或即将发生的电弧，其中所述电弧抑制单元与供电单元和/或开关连接，用以以视情况而定响应电弧或即将发生的电弧的检测的方式控制这些元件。所述电弧抑制单元可构成所述控制单元的一部分。所述控制器和/或所述至少一电弧抑制单元可建构为独立的软件模块，这些软件模块可在所述等离子体产生器的同一处理器上或分隔的处理器上执行。在一实施方式中，所述切换单元具有至少一第三切换单元输出，其配置为与至少另一制程室或吸收器连接，且其中所述切换单元配置为以响应所述控制单元的输入的控制信号的方式将输出信号作为脉冲选择性地在预定的脉冲持续时间内施加至所述切换单元输出中的一个，用以实现等离子体产生器的更加高效的利用。所述切换单元可具有至少一切换单元输出，其配置为与吸收器连接，其中所述切换单元配置为以响应输入的控制信号的方式将输出信号作为脉冲选择性地在预定的脉冲持续时间内施加至针对吸收器的切换单元输出，用以避免或防止制程室中的过载或电弧。为了实现简单的协调，所述控制单元可配置成使得其在各切换单元输出上对脉冲持续时间与对应的脉冲间隔的总和进行协调，使得所述总和皆相同，或使得一切换单元输出的总和为另一切换单元输出的总和的数倍。优选的，所述控制单元可配置为使得在功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，将脉冲在时间上相对于功率需求偏移，其中对应的时间偏移经选择以使得通过各输出进行的能量输出在所述时间范围内实质上对应于功率需求。作为替代或附加方案，所述控制单元可配置为使得在功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，将各脉冲相对功率需求划分成两个分隔的脉冲并在时间上进行偏移，其中对应的划分及时间偏移经选择以使得通过各输出进行的能量输出在所述时间范围内实质上对应于功率需求。作为附加或替代方案，所述控制单元亦可经设计以使得在功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，将各脉冲在时间上相对于功率需求偏移，其中对应的时间偏移经选择以使得通过各输出进行的能量输出在所述时间范围内实质上对应于功率需求。根据一较佳实施方式，所述控制单元经设计以使得在具体功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，能够改变脉冲的下列参数中的至少一个：脉冲在脉冲序列中的位置、脉冲划分成子脉冲、脉冲持续时间以及脉冲的振幅。根据另一实施方式，所述等离子体产生器配置为向至少三个制程室脉冲供应频率至少为40KHz的电力，并且还具有以下组件：控制单元，其配置为获得及评估有关所述至少三个制程室中的制程的制程数据；另一具有输出的可控制的供电单元，所述供电单元配置为在其输出上以相应控制单元的控制信号的方式输出具有预定的电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体产生器，用于向至少两个制程室脉冲供应具有至少40KHz频率的电力，所述等离子体产生器包括：/n控制单元，其配置为获得及评估有关所述至少两个制程室中的制程的制程数据；/n具有输出的可控制的供电，所述可控制的供电配置为在其输出上以响应自所述控制单元的控制信号的方式输出具有预定的电压和/或强度的直流电；以及/n切换单元，其具有第一输入，所述第一输入与所述供电的所述输出连接，并且具有至少两个切换单元输出，用于各自与所述至少两个制程室中的一个连接；/n其中所述切换单元配置为自所述输入上的直流电形成具有预定的至少40KHz的频率的交流电作为输出信号，并且以响应所述控制单元的控制信号的方式，将所述输出信号作为脉冲选择性地在预定的脉冲持续时间内输出至所述切换单元输出中的一个；/n其中所述控制单元配置为协调所述至少两个制程室的功率需求，并且驱动所述供电以及所述切换单元以使得在各与所述制程室连接的所述切换单元输出上皆实质上将与所述功率需求对应的功率在一时间段内作为脉冲提供，其中各所述制程室的脉冲在时间上如此相互错开，使得所述制程室能够同步工作。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170331 DE 102017205582.0;20180326 DE 102018204581.一种等离子体产生器，用于向至少两个制程室脉冲供应具有至少40KHz频率的电力，所述等离子体产生器包括：
控制单元，其配置为获得及评估有关所述至少两个制程室中的制程的制程数据；
具有输出的可控制的供电，所述可控制的供电配置为在其输出上以响应自所述控制单元的控制信号的方式输出具有预定的电压和/或强度的直流电；以及
切换单元，其具有第一输入，所述第一输入与所述供电的所述输出连接，并且具有至少两个切换单元输出，用于各自与所述至少两个制程室中的一个连接；
其中所述切换单元配置为自所述输入上的直流电形成具有预定的至少40KHz的频率的交流电作为输出信号，并且以响应所述控制单元的控制信号的方式，将所述输出信号作为脉冲选择性地在预定的脉冲持续时间内输出至所述切换单元输出中的一个；
其中所述控制单元配置为协调所述至少两个制程室的功率需求，并且驱动所述供电以及所述切换单元以使得在各与所述制程室连接的所述切换单元输出上皆实质上将与所述功率需求对应的功率在一时间段内作为脉冲提供，其中各所述制程室的脉冲在时间上如此相互错开，使得所述制程室能够同步工作。


2.根据权利要求1所述的等离子体产生器，其中所述控制单元具有数个与待连接至所述切换单元的制程单元的数目对应的控制器，其中每个所述控制器配置为获得有关所述制程室中的一个中的制程的制程数据，其中每个所述控制器与所述供电和/或所述开关连接，从而以响应接收的制程数据的方式控制这些元件。


3.根据权利要求1或2所述的等离子体产生器，其还具有至少一电弧抑制单元，所述电弧抑制单元配置为获得并实时评估有关所述至少两个制程室中的制程的当前制程数据以及所述供电和/或所述开关的当前数据，用以检测电弧或即将发生的电弧，其中所述电弧抑制单元与所述供电和/或所述开关连接，用以响应检测的电弧或即将发生的电弧以控制这些元件。


4.根据权利要求3所述的等离子体产生器，其中所述电弧抑制单元构成所述控制单元的一部分。


5.如前权利要求中任一项所述的等离子体产生器，其中所述控制器和/或所述至少一电弧抑制单元建构为独立的软件模块，所述软件模块可在所述等离子体产生器的同一处理器上或不同的处理器上执行。


6.如前述权利要求中任一项所述的等离子体产生器，其中所述切换单元具有至少一第三切换单元输出，其配置为与至少另一制程室或吸收器连接，且其中所述切换单元配置为以响应所述控制单元的输入的控制信号的方式将输出信号作为脉冲选择性地在预定的脉冲持续时间内施加至所述切换单元输出中的一个。


7.如前述权利要求中任一项所述的等离子体产生器，其中所述切换单元具有至少一切换单元输出，其被配置为用于连接至吸收器，且所述切换单元被配置为以响应输入的控制信号的方式，择性地在预定的脉冲持续时间将输出信号作为脉冲施加至用于所述吸收器的所述切换单元输出。


8.如前述权利要求中任一项所述的等离子体产生器，其中所述控制单元被配置为协调各切换单元输出上对由脉冲持续时间与对应的脉冲间隔的总和，使得所述总和皆相同，或使得所述切换单元输出中的一个上的所述总和为另一切换单元输出上的所述总和的数倍。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的等离子体产生器，其中所述控制单元被配置为在所述功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，将所述脉冲在时间上相对于所述功率需求偏移，其中对应的时间偏移经选择以使得通过各输出进行的能量输出在所述时间范围内实质上对应于所述功率需求。


10.根据权利要求1至8中任一项所述的等离子体产生器，其中所述控制单元被配置为使得在所述功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，将单一个所述脉冲相对所述功率需求划分成两个分隔的脉冲并在时间上进行偏移，其中对应的划分及时间偏移经选择以使得通过各输出进行的能量输出在所述时间范围内实质上对应于所述功率需求。


11.如前述权利要求中任一项所述的等离子体产生器，其中所述控制单元被配置为使得在所述功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，将单一个所述脉冲在时间上相对于所述功率需求偏移，其中对应的时间偏移经选择以使得通过各输出进行的能量输出在所述时间范围内对应于所述功率需求。


12.如前述权利要求中任一项所述的等离子体产生器，其中所述控制单元被配置为使得在具体功率需求会导致不同输出上的脉冲重叠的情况下，能够改变所述脉冲的下列参数中的至少一个：脉冲在脉冲序列中的位置、脉冲划分成子脉冲、脉冲持续时间以及脉冲的振幅。


13.如前述权利要求中任一项所述的用于向至少三个制程室脉冲供应具有至少40KHz频率的电力的等离子体产生器，其中所述等离子体产生器还具有以下组件：
控制单元，其配置为获得及评估有关所述至少三个制程室中的制程的制程数据；
另一具有输出的可控制的供电，其配置为在其输出上以响应所述控制单元的控制信号的方式输出具有预定的电压和/或强度的直流电；以及
另一切换单元，其具有功率输入，所述功率输入与所述供电的输出连接，并且具有至少三个切换单元输出，用于各自与所述至少三个制程室中的一个连接；
其中所述切换单元配置为自所述输入上的直流电形成具有预定的至少40KHz的频率的交流电作为输出信号，并且以响应所述控制单元的控制信号的方式，将...

【专利技术属性】
技术研发人员：夕巴斯汀·哈柏特斯·舒兹，汤玛斯·沛尔瑙，弗洛里安·那把尔，菲力克斯·华克，
申请(专利权)人：商先创国际股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE