TW202343529A - 用於多工作站之電漿處理系統 - Google Patents

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Abstract

根據本揭露的一個實施例，可提供一種用於多工作站之電漿處理系統，所述系統包括：包括至少二或更多個工作站的處理室、為所述工作站中的每一者設置的一個電漿產生器、為所述電漿產生器中的每一者設置的一個反換流器、被配置成量測所述電漿產生器中的每一者的電特性的感測單元、以及被配置成自感測單元獲取感測資料並控制所述反換流器中的每一者的控制器。

Description

用於多工作站之電漿處理系統
本揭露是有關於一種用於多工作站之電漿處理系統，更詳細而言，是有關於一種用於在多個工作站處實行電漿處理的系統。
使用電漿的電漿處理技術被用於各種工業領域中，所述各種工業領域不僅包括半導體領域、顯示器領域及醫療裝備領域，而且還包括環境技術領域（例如，空氣、水及土壤的淨化）以及能源技術領域（例如，太陽能電池及氫能）。在電漿處理技術中，存在各種產生電漿的方法，所述方法包括直流（direct current，DC）放電（例如，電暈放電、輝光放電及電弧放電）、交流（alternating current，AC）放電（例如，電容耦合放電及感應耦合放電）以及使用衝擊波（shock wave）、高能束等的方法，並且在該些方法中，能夠使用較少電力來產生高密度電漿的感應耦合放電正備受關注。
作為使用感應耦合放電的電漿處理技術，存在在處理室中直接產生電漿的方法、以及產生製程所需的處理氣體（例如，自由基）並將所產生的處理氣體供應至室中的遠程電漿方法。
同時，相關技術的遠程電漿方法通常在一個處理室中實行一種電漿處理，因此難以同時實行多個相同的處理或者並行實行不同的處理，且因此存在在提高整個處理效率方面存在限制的問題。
以下將在說明書中闡述使用多工作站來解決此問題的電漿處理系統。
[待解決的問題]
本揭露的目的是提供一種用於多工作站之電漿處理系統。
本揭露的目的是提供一種物理結構，在所述物理結構中，在用於多工作站之電漿處理系統中，電漿產生系統與處理室彼此連接。
本揭露的目的是提供一種用於多工作站之電漿處理系統中的電漿產生系統的控制方法、以及用於所述方法的設備。
本揭露的目的不限於以上所述的目的，且熟習此項技術者自說明書及附圖中將清楚地理解以上未陳述的目的。 [問題的解決方案]
根據本揭露的實施例，可提供一種用於多工作站之電漿處理系統，所述系統包括：處理室，包括第一工作站及第二工作站；第一電漿產生器，流體耦合至第一工作站；第一反換流器（first inverter），被配置成向第一電漿產生器提供交流電力；第一感測單元，被配置成感測與第一電漿產生器相關的電特性；第二電漿產生器，耦合至第二工作站；第二反換流器，被配置成向第二電漿產生器提供交流電力；第二感測單元，被配置成感測第二電漿產生器的電特性；控制器，被配置成控制第一反換流器及第二反換流器，其中第一電漿產生器包括流體耦合至第一工作站的第一放電管以及被放置成圍繞第一放電管的第一天線結構，其中第二電漿產生器包括流體耦合至第二工作站的第二放電管以及被放置成圍繞第二放電管的第二天線結構，其中第一天線結構被配置成自第一反換流器接收交流電力並在第一放電管內誘發電漿，且其中第二天線結構被配置成自第二反換流器接收交流電力並在第二放電管內誘發電漿。
本揭露的目的不限於以上所述的目的，且熟習此項技術者自說明書及附圖中將清楚地理解以上未陳述的目的。 [發明的效果]
根據本揭露的實施例，可提供一種用於多工作站的遠程電漿處理系統。
根據本揭露的實施例，可在電漿處理中使用多工作站並行實行多個處理。
根據本揭露的實施例，可在電漿處理中使用多工作站並行實行不同的處理。
根據本揭露的實施例，可實施具有高處理效率的電漿處理系統。
本揭露的效果不限於以上所述的效果，且熟習此項技術者自說明書及附圖中將清楚地理解以上未陳述的效果。
藉由以下與附圖相關的詳細說明，本揭露的目的、特徵及優點將變得更加清晰。本揭露可以各種方式進行修改，並藉由各種示例性實施例來實施，使得具體的示例性實施例示出於附圖中並將在下文中進行詳細闡述。
在附圖中，為了清楚起見，誇大了各層及區的厚度，並且當一組件或層「位於」另一組件或層「上」時，其包括其中所述組件或層不僅位於另一組件或層上並且在其間設置有另一層或組件的所有情形。在說明書通篇中，相同的參考編號基本上指示相同的組件。在實施例的附圖中，在相同範圍內具有相同功能的組件利用相同的參考編號進行闡述，並且對其不再予以贅述。
在對本揭露的說明中使用的數字（例如，第一、第二等）僅為用於區分各組件的辨識符號。
在以下實施例中針對組件使用的用語「模組」及「單元」僅為便於闡述而使用，而不具有區分含義或功能。
在以下實施例中，除非上下文清楚地另外指明，否則單數形式旨在包括複數形式。
在以下實施例中，例如「包括」或「具有」等用語意指存在在本文中闡述的特徵或組件，而不排除添加一或多個其他特徵或組件的可能性。
為了便於闡述，可誇大或縮小組件的大小。舉例而言，選擇性地提供圖中所示組件的大小及厚度，並且本揭露未必僅限於此。
當實施例可以另一種方式實施時，可以不同於所述說明的次序來實行特定的製程。舉例而言，二個依序闡述的製程可實質上同時實行，或者可以與所述次序相反的次序實行。
在以下實施例中，當膜、區、組件相連接時，其不僅包括其中膜、區及組件直接連接的情形，而且還包括其中膜、區及組件間接連接且在其間存在其他膜、區及組件的情形。
舉例而言，在說明書中，當膜、區及組件電性連接時，其不僅包括其中膜、區及組件直接電性連接的情形，而且還包括其中膜、區及組件間接電性連接且在其間存在另一膜、區及組件的情形。
根據一個實施例，可提供一種用於多工作站之電漿處理系統，所述系統包括：處理室，包括第一工作站及第二工作站；第一電漿產生器，耦合至第一工作站；第一反換流器，被配置成向第一電漿產生器提供交流電力；第一感測單元，被配置成感測與第一電漿產生器相關的電特性；第二電漿產生器，耦合至第二工作站；第二反換流器，被配置成向第二電漿產生器提供交流電力；第二感測單元，被配置成感測與第二電漿產生器相關的電特性；以及控制器，被配置成控制第一反換流器及第二反換流器，其中第一電漿產生器包括流體耦合至第一工作站的第一放電管以及被放置成圍繞第一放電管的第一天線結構，其中第二電漿產生器包括流體耦合至第二工作站的第二放電管以及被放置成圍繞第二放電管的第二天線結構，其中第一天線結構被配置成自第一反換流器接收交流電力，並在第一放電管內誘發電漿，且其中第二天線結構被配置成自第二反換流器接收交流電力，並在第二放電管內誘發電漿。
控制器被配置成：基於自第一感測單元獲得的第一感測資料而向第一反換流器提供對應於第一驅動頻率的第一開關訊號；以及基於自第二感測單元獲得的第二感測資料而向第二反換流器提供對應於第二驅動頻率的第二開關訊號。
控制器被配置成：在接收第一感測資料之後接收第三感測資料，基於第三感測資料來判斷是否改變提供至第一反換流器的第一開關訊號，在接收第二感測資料之後接收第四感測資料，基於第四感測資料來判斷是否改變提供至第二反換流器的第二開關訊號。
控制器被配置成：使用第三感測資料來獲得第一相位差資料及第一電力比較資料，使用第一相位差資料及第一電力比較資料來判斷是否改變提供至第一反換流器的第一開關訊號，其中第一相位差資料對應於施加至第一電漿產生器的電壓與電流之間的相位差，並且其中第一電力比較資料對應於施加至第一反換流器的第一電力與第一目標電力之間的差。
控制器被配置成：當第一相位差資料指示滯後狀態並且第一電力比較資料指示第一電力小於第一目標電力時，向第一反換流器提供與小於第一驅動頻率的第三驅動頻率對應的第三開關訊號。
基於第一目標電力來決定第一驅動頻率與第三驅動頻率之間的差。
控制器被配置成：當第一相位差資料指示滯後狀態並且第一電力比較資料指示第一電力與第一目標電力相同時，維持施加至第一反換流器的第一開關訊號。
控制器被配置成：當第一相位差資料指示滯後狀態並且第一電力比較資料指示第一電力大於第一目標電力時，向第一反換流器提供與大於第一驅動頻率的第三驅動頻率對應的第三開關訊號。
基於第一目標電力來決定定第一驅動頻率與第三驅動頻率之間的差。
控制器被配置成：當第一相位差資料指示超前狀態時，向第一反換流器提供與大於第一驅動頻率的第三驅動頻率對應的第三開關訊號。
第一驅動頻率與第三驅動頻率之間的差是固定值。
第一感測單元被配置成以預定週期獲取第一感測資料，並將第一感測資料提供至控制器，其中第二感測單元被配置成以預定週期獲取第二感測資料，並將第二感測資料提供至控制器，且其中控制器被配置成：基於週期性地獲得的第一感測資料來改變提供至第一反換流器的第一開關訊號，使得提供至第一電漿產生器的交流電力的頻率自第一驅動頻率變為第三驅動頻率；以及基於週期性地獲得的第二感測資料來改變提供至第二反換流器的第二開關訊號，使得提供至第二電漿產生器的交流電力的頻率自第二驅動頻率變為第四驅動頻率。
控制器被配置成：基於第一感測資料及第一開關訊號來獲得表示施加至第一電漿產生器的電壓與電流的相位差的第一相位差資料；當第一相位差資料不滿足第一容許相位差條件時，改變提供至第一反換流器的第一開關訊號；基於第二感測資料及第二開關訊號來獲得表示施加至第二電漿產生器的電壓與電流的相位差的第二相位差資料；以及當第二相位差資料不滿足第二容許相位差條件時，改變提供至第二反換流器的第二開關訊號。
第一感測資料對應於施加至第一電漿產生器的電流的相位，且第一開關訊號對應於施加至第一電漿產生器的電壓的相位，並且其中第二感測資料對應於施加至第二電漿產生器的電流的相位，且第二開關訊號對應於施加至第二電漿產生器的電壓的相位。
所述系統更包括：電力分配器，電性耦合至第一反換流器及第二反換流器；其中電力分配器被配置成向第一反換流器提供第一直流電力，並向第二反換流器提供與第一直流電力具有不同量值的第二直流電力。
第一感測單元可被配置成以預定週期獲取第一感測資料，並將第一感測資料提供至控制器，第二感測單元可被配置成以預定週期獲取第二感測資料，並將第二感測資料提供至控制器，且控制器可被配置成：基於週期性地獲得的第一感測資料來改變提供至第一反換流器的第一開關訊號，使得提供至第一電漿產生器的交流電力的頻率自第一驅動頻率變為第三驅動頻率；以及基於週期性地獲得的第二感測資料來改變提供至第二反換流器的第二開關訊號，使得提供至第二電漿產生器的交流電力的頻率自第二驅動頻率變為第四驅動頻率。
控制器可被配置成：基於第一感測資料及第一開關訊號來獲得表示施加至第一電漿產生器的電壓與電流的相位差的第一相位差資料；當第一相位差資料不滿足第一容許相位差條件時，改變提供至第一反換流器的第一開關訊號；基於第二感測資料及第二開關訊號來獲得表示施加至第二電漿產生器的電壓與電流的相位差的第二相位差資料；以及當第二相位差資料不滿足第二容許相位差條件時，改變提供至第二反換流器的第二開關訊號。
第一感測資料可對應於施加至第一電漿產生器的電流的相位，且第一開關訊號可對應於施加至第一電漿產生器的電壓的相位；並且第二感測資料可對應於施加至第二電漿產生器的電流的相位，且第二開關訊號可對應於施加至第二電漿產生器的電壓的相位。
控制器可被配置成：基於自第一感測單元獲得的第一感測資料來控制第一反換流器，使得第一交流電力被施加至第一電漿產生器；以及基於自第二感測單元獲得的第二感測資料來控制第二反換流器，使得第二交流電力被施加至第二電漿產生器。
控制器可被配置成：藉由利用第一反換流器以第一模式實行第一供電操作（first powering operation）及第一空轉操作（first freewheeling operation）而向第一電漿產生器提供第一交流電力，其中第一供電操作是向第一電漿產生器提供交流電力，而第一空轉操作是不向第一電漿產生器提供交流電力；以及藉由利用第二反換流器以第二模式實行第二供電操作及第二空轉操作而向第二電漿產生器提供第二交流電力，其中第二供電操作是向第二電漿產生器提供交流電力，而第二空轉操作是不向第二電漿產生器提供交流電力。
第一模式中的第一空轉操作對第一供電操作的比率可不同於第二模式中的第二空轉操作對第二供電操作的比率。
第一感測資料可對應於施加至第一反換流器的電力量，且第二感測資料可對應於施加至第二反換流器的電力量。
控制器可被配置成：判斷第一感測資料是否滿足第一容許電力量條件，並且當第一感測資料不滿足第一容許電力量條件時，改變施加至第一電漿產生器的第一交流電力；以及判斷第二感測資料是否滿足第二容許電力量條件，並且當第二感測資料不滿足第二容許電力量條件時，改變施加至第二電漿產生器的第二交流電力，並且其中第一容許電力量條件及第二容許電力量條件可具有不同的範圍。
1. 概述
（ 1 ）術語
本揭露是有關於一種使用多工作站之電漿處理系統，更詳細而言，是有關於一種使用電漿產生系統在多工作站處實行電漿處理的系統。
在說明書中，電漿處理是一種產生電漿並使用所產生的電漿的製程，且被用於半導體製程、顯示製程、奈米製程、環境改善等中。在說明書中，作為電漿處理，將半導體製程（例如，電漿灰化、電漿化學氣相沈積（chemical vapor deposition，CVD）、電漿蝕刻、濺鍍、表面改質等）闡述為主要實施例，但本揭露的技術思想並非僅限於此。
電漿是其中物質已因施加至其的高能量而被分解成具有負電荷的電子及具有正電荷的離子的一個階段，並且可以各種方式進行誘發或產生。作為由供應至線圈或天線的電力在特定空間中形成的感應電場或電容電場而產生的電漿，感應耦合電漿（Inductively Coupled Plasma）通常可由例如射頻（RF）等高頻電力來驅動。同時，為了便於闡述，下文假定由電漿產生系統產生的電漿是感應耦合電漿，但本揭露的技術思想並非僅限於此。
在說明書中，作為用於對對象實行處理的環境，工作站可包括在其中實行處理的空間或區、或者用於實行處理的組件。此外，多工作站意指所述工作站包括多個工作站的情形。
（ 2 ）對電漿處理系統的概述
在下文中，參照圖1來闡述電漿處理系統及其配置。
圖1是示出根據本揭露實施例的電漿處理系統10的圖式。
參照圖1，電漿處理系統10可包括電漿產生系統100及處理室200，且電漿產生系統100可包括RF產生器1000及電漿產生器2000。
RF產生器1000可向電漿產生器2000提供電力。舉例而言，RF產生器1000可向電漿產生器2000施加具有特定驅動頻率的交流電力。RF產生器1000可藉由對電漿產生器2000的阻抗及施加至電漿產生器2000的電力進行監測來改變提供至電漿產生器2000的交流電力的驅動頻率。同時，在說明書中，交流電力可被解釋為意指交流電流或交流電壓。
電漿產生器2000可產生電漿。詳細而言，電漿產生器2000可包括用於產生電漿的設施及在其中形成電漿的空間。舉例而言，電漿產生器2000可包括天線結構來作為用於產生電漿的裝置，並且可包括放電管來作為在其中形成電漿的空間。
電漿產生器2000電性連接至RF產生器1000，並可由RF產生器1000提供電力，且RF產生器1000可自電漿產生器2000獲取關於電流或電壓的資訊。
電漿產生器2000可使用自RF產生器1000獲取的電力來產生電漿。
處理室200可構建在其中實行電漿處理的環境。舉例而言，處理室200可提供用於電漿處理的空間，提供對其實行電漿處理的對象、以及環境變數（例如，內部壓力、溫度等）以適用於電漿處理。
RF產生器1000及電漿產生器2000產生用於電漿處理的電漿，並且處理室200提供在其中實行電漿處理的環境，由此電漿產生系統100可實行電漿處理。
在下文中，更詳細地闡述RF產生器1000、電漿產生器2000及處理室200。
（ 3 ）射頻產生器
圖2是示出根據本揭露實施例的射頻（RF）產生器的圖式。
參照圖2，RF產生器1000可包括交流電源1100、整流器1200、反換流器1300、感測器模組1400及控制器1500。RF產生器1000可將自交流電源1100供應的第一交流電力轉換成第二交流電力，並將第二交流電力供應至負載。舉例而言，RF產生器1000可將在普通家庭或工業中使用的第一交流電力轉換成頻率為數百千赫（kHz）至數十百萬赫（MHz）且量值為幾千瓦（kW）或高於幾千瓦的第二交流電力，並將第二交流電力提供至負載。
負載可包括電漿產生器2000及由電漿產生器2000產生的電漿。負載可具有根據電漿感應（plasma induction）隨時間變化的共振頻率。
整流器1200可將交流電源1100的輸出轉換成直流電流。整流器1200可將自交流電源1100供應的第一交流電力轉換成直流電力，並將直流電力施加至反換流器1300的兩端。同時，在說明書中，直流電力可被解釋為意指直流電流或直流電壓。
反換流器1300可自整流器1200接收直流電力，並向負載供應第二交流電力。舉例而言，反換流器1300可自控制器1500接收開關訊號，並且可使用所接收的開關訊號向負載提供第二交流電力。
反換流器1300可包括由開關訊號控制的至少一個開關元件，並且自反換流器1300供應至負載的第二交流電力可具有基於自控制器1500提供至反換流器1300的開關訊號而設定的驅動頻率。
舉例而言，反換流器1300可以全橋型（full bridge type）實施。詳細而言，反換流器1300可包括第一開關S1、第二開關S2、第三開關S3及第四開關S4。第一開關S1、第二開關S2、第三開關S3及第四開關S4可藉由自控制器1500接收開關訊號而被導通或關斷。當第一開關S1及第三開關S3被導通且第二開關S2及第四開關S4被關斷時，可向負載施加正電壓，而當第一開關S1及第三開關S3被關斷且第二開關S2及第四開關S4被導通時，可向負載施加負電壓。如上所述，反換流器1300向負載交替地施加正電壓與負電壓，藉此能夠施加具有特定頻率的交流電力。
在其他實例中，反換流器1300可以半橋型（half bridge type）實施。詳細而言，反換流器1300可包括第一開關及第二開關。此處，第一開關及第二開關可藉由自控制器1500接收開關訊號而被導通或關斷。當第一開關導通且第二開關關斷時，正電壓被施加至負載，而當第一開關關斷且第二開關導通時，負電壓被施加至負載。
如上所述，反換流器1300向負載交替地施加正電壓與負電壓，藉此能夠施加具有特定頻率的交流電力。
實施反換流器1300的方法並非僅限於以上所述的方法，並且可意指包括實行將直流電力轉換成交流電力的功能的電路結構的配置。
端視頻率控制方法而定，可例如以時間延遲型、脈寬調變（Pulse Width Modulation，PWM）型或其組合而對反換流器1300進行控制。
同時，電容元件可設置於整流器1200與反換流器1300之間。舉例而言，RF產生器1000包括並聯連接至整流器1200及反換流器1300的電容器，且所述電容器可將施加至反換流器1300的電力的交流分量釋放至接地節點GND。
控制器1500可藉由接收由以下將要闡述的感測器模組1400感測到的資料來產生開關訊號。舉例而言，控制器1500可被實施為藉由自感測器模組1400獲取與共振頻率相關的資料（例如，負載的電流及電壓）來產生開關訊號。詳細而言，控制器1500可使用自感測器模組1400獲取的施加至負載的電流的相位資料及施加至負載的電壓的相位資料來獲取相位差資料或延遲時間，並且可基於相位延遲資料或延遲時間來產生開關訊號。
可使用現場可程式化閘陣列（Field Programmable Gate Array，FPGA）技術來實施控制器1500。以下將闡述控制器1500的詳細配置及結構。
感測器模組1400可自控制器1500獲取與負載的共振頻率相關的資料、或者與供應至負載的電力相關的資料。
儘管圖2中未示出，但感測器模組1400可包括變流器（current transformer）、濾波器及比較器。感測器模組1400可接收經由變流器流至負載的電流或電壓訊號，將所述電流或電壓訊號轉換成具有不同量值的電流或電壓訊號，使用濾波器對經轉換的電流或電壓進行濾波，並藉由比較器將相位資料輸出至控制器1500。
變流器可感應耦合至位於反換流器1300與負載之間的電線（wire），並且可對施加至負載的電壓或電流訊號進行轉換並將其提供至濾波器。詳細而言，變流器可將流經連接至負載的導線的電流轉換成電壓訊號。
濾波器可自輸入的電流或電壓訊號移除交流分量，且然後將電流或電壓訊號輸出至比較器。為此，濾波器可實行高帶通濾波或低帶通濾波。
比較器可獲取相位資料。舉例而言，比較器可藉由將自變流器或濾波器獲取的電壓訊號與預設值進行比較來獲取相位資料。相位資料可意指施加至負載的電流的相位資料。
當然，感測器模組1400中所包括的組件中的至少一者可被省略，並且可以另一種方式實施。
同時，儘管在圖2中未示出，但RF產生器1000可包括記憶體。記憶體可儲存各種資料。各種資料可臨時地或半永久地儲存在記憶體中。舉例而言，記憶體可為硬碟驅動器（Hard Disk Drive，HDD）、固態驅動器（Solid State Drive，SSD）、快閃記憶體、唯讀記憶體（Read-Only Memory，ROM）、隨機存取記憶體等。記憶體可以設置於RF產生器1000中或可拆卸地附接至RF產生器1000的類型來實施。
如上所述，RF產生器1000可基於與負載的共振頻率相關的資料來控制提供至負載的第二交流電力的驅動頻率。換言之，RF產生器1000可藉由對負載的隨著電漿產生而改變的共振頻率進行追蹤來輸出第二交流電力的驅動頻率，以與負載的共振頻率對應。因此，可防止不必要的電力消耗並提高電漿系統的耐用性。
可省略上述RF產生器1000的組件中的至少一者。舉例而言，在不包括感測器模組1400的情況下，RF產生器1000可自外部感測器獲取關於負載的電性資料。作為另一實例，在不包括交流電源1100及整流器1200的情況下，可自外部為RF產生器1000提供直流電力或經整流的直流電力。
以上主要闡述了用於單個工作站的RF產生器1000，並且當RF產生器1000被用於多工作站時，可至少部分地對所述配置的功能或結構進行改變。以下將詳細闡述用於多工作站的RF產生器1000。
（ 4 ）電漿產生器
圖3是示出根據本揭露實施例的電漿產生器2000的圖式。
參照圖3，電漿產生器2000可包括天線結構2100及放電管2200。
天線結構2100設置於放電管2200周圍，並且可藉由在放電管2200中形成電磁場來誘發電漿產生。舉例而言，天線結構2100由RF產生器1000供應電力，並在放電管2200中形成電磁場，藉此能夠誘發電漿產生。
天線結構2100可包括至少一個天線單元。舉例而言，天線結構2100可由一個天線單元構成，所述天線單元具有環形形狀並且被設置成圍繞放電管2200。作為另一實例，天線結構2100可包括具有不同曲率半徑的二或更多個天線單元，並且所述天線單元可設置於同一平面中以圍繞放電管2200。作為另一實例，天線結構2100可包括二或更多個天線單元，並且所述二或更多個天線單元可被設置成在不同的平面中圍繞放電管2200。
天線結構2100可電性連接至RF產生器1000。舉例而言，RF產生器1000的第一端電性連接至天線結構2100的第一端，且RF產生器1000的第二端電性連接至天線結構2100的第二端，由此RF產生器1000可向天線結構2100供應電力。作為另一實例，RF產生器1000可藉由特定的電性元件而連接至天線結構2100。詳細而言，天線結構2100的第一端及第二端各自可連接至電容器，並且所述電容器可分別連接至RF產生器1000的第一端及第二端。
放電管2200可提供在其中誘發電漿產生的空間。
放電管2200可流體連接至將在以下進行闡述的處理室200。舉例而言，可在放電管2200與處理室200之間形成流體可移動穿過的流動路徑。更詳細而言，放電管2200與處理室200可藉由導管進行連接。
放電管2200可由各種材料製成。舉例而言，放電管2200可由非導電材料或具有導熱性的材料製成。詳細而言，放電管2200可由氮化鋁（AlN）、氫氧化鋁（Al 2O 3）、氮化矽（SiN）、氮化矽（Si 3N 4）、二氧化矽（SiO 2）、氧化釔（Y 2O 3）或碳化矽（SiC）製成。
此外，放電管2200可由在與流入放電管2200以誘發電漿的氣體（例如，NF 3、Ar、CO 2、CH 4、NF 3、O 2、H 2等）反應時不會生成顆粒的材料製成。
電漿產生器2000可更包括直流電極。直流電極可接收電力並在放電管2200中產生直流放電。
電漿產生器2000可更包括點火線圈。點火線圈可具有與前述天線結構2100類似的形式。點火線圈可接收電力並在放電管2200內形成電磁力。點火線圈可利用直流電極來點燃放電管2200內的電漿。
2. 電漿處理的類型
在下文中，參照圖4及圖5來闡述進行電漿處理的類型。
（ 1 ）單個工作站
圖4是示出根據本揭露的實施例在單個工作站處進行電漿處理的程序的圖式。
可使用電漿產生系統100及提供單個工作站的處理室200來實行電漿處理。參照圖4，處理室200包括頭部220、基板230、基板支架、真空幫浦，並且可包括在其中設置該些組件的內部空間。
頭部220可提供用於將處理所需的流體供應至處理室200中的流動路徑。舉例而言，例如在電漿產生系統100中生成的離子氣體或自由基等處理氣體、自特定氣體供應器提供的氣體等經由處理室200的頭部220流入處理室200，且可藉由流入氣體對基板230實行例如蝕刻、沈積、清洗等處理。
基板230可指對其實行電漿處理的對象。舉例而言，基板230可指在半導體製程中使用的晶圓、在顯示製程中使用的玻璃基板、用於圖案化的遮罩等。
基板支架可在處理室200中支撐基板230。基板支架可包括加熱構件。基板支架電性連接至特定的電力裝置，藉此能夠被供應電力。
真空幫浦可控制處理室200的內部壓力。舉例而言，真空幫浦可控制處理室200的內部壓力以使其與待實行的電漿處理相對應，例如使處理室200的內部處於真空狀態或大氣狀態。
電漿產生系統100可以各種方式流體連接至處理室200。
舉例而言，參照圖4A，電漿產生系統100可流體連接至處理室200的頭部220。在電漿產生系統100中生成的處理氣體可經由處理室200的頭部而流入處理室200。此種結構可用於對基板230實行例如沈積、蝕刻、清洗等處理。
作為另一實例，參照圖4B，電漿產生系統100可不藉由處理室200的頭部220而流體連接至處理室200的內部。在此種情形中，自氣體供應器提供的處理氣體可經由處理室200的頭部220流入內部，並且在電漿產生系統100中生成的處理氣體可經由另一流動路徑而非經由頭部220流入處理室200中。此種結構可用於實行清洗處理室200內部的製程。
同時，電漿產生系統100與處理室200的連接結構或對應於所述連接結構的電漿處理並非僅限於上述內容。
（ 2 ）多工作站
以上闡述了在單個工作站處使用電漿處理系統10時的配置及結構。同時，電漿處理系統10甚至可對多個工作站實行電漿處理，並且在此種情形中，可並行實行多個電漿處理，可並行實行不同的電漿處理，或者可連續實行時序電漿處理（time-series plasma processing），亦即，相較於使用單個工作站的情形，可大大提高處理效率。具體而言，如將在以下進行闡述，當使用多工作站並且提供與所述工作站中的每一者對應的電漿處理系統時，可使處理效率最大化並且可增加處理的可用範圍。
圖5是示出根據本揭露實施例的用於電漿處理的多工作站的圖式。
參照圖5，電漿處理系統10可包括二或更多個電漿產生系統100、包括二或更多個工作站的處理室200、電力分配器300、感測單元400及中央控制器500。
電漿處理系統10可包括多個工作站。舉例而言，電漿處理系統10可包括第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214。下文中，為了便於闡述，闡述了其中電漿處理系統10包括四個工作站的情形，但本揭露的技術思想並非僅限於此，並且必要時，可以各種方式改變電漿處理系統10中所包括的工作站的數目。
電漿處理系統10可包括多個電漿產生系統100。電漿產生系統100可分別對應於電漿處理系統10中所包括的工作站。舉例而言，如圖5所示，電漿處理系統10可包括第一電漿產生系統101、第二電漿產生系統102、第三電漿產生系統103及第四電漿產生系統104，並且第一電漿產生系統101、第二電漿產生系統102、第三電漿產生系統103及第四電漿產生系統104可分別流體連接至第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214。電漿產生系統100可分別向所述工作站提供電漿處理所需的處理氣體。
同時，在用於多工作站之電漿處理系統10中，電漿產生系統100的數目與工作站的數目可能不相同。舉例而言，電漿處理系統10可包括第一電漿產生系統101及第二電漿產生系統102，並且可包括流體連接至第一電漿產生系統101的第一工作站211及第二工作站212以及流體連接至第二電漿產生系統102的第三工作站213及第四工作站214。在下文中，為了便於闡述，闡述了其中電漿處理系統10包括分別對應於第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214的第一電漿產生系統101、第二電漿產生系統102、第三電漿產生系統103及第四電漿產生系統104的情形，但本揭露的技術思想並非僅限於此。
電力分配器300可將電力分配至電漿產生系統100。舉例而言，電力分配器300可監測第一電漿產生系統101、第二電漿產生系統102、第三電漿產生系統103及第四電漿產生系統104的狀況，並且可提供必要的電力。詳細而言，電力分配器300可即時自感測單元400接收第一電漿產生系統101、第二電漿產生系統102、第三電漿產生系統103及第四電漿產生系統104中的每一者的電力感測資料，並且可基於電力感測資料來提供第一電漿產生系統101、第二電漿產生系統102、第三電漿產生系統103及第四電漿產生系統104中的每一者所需的電力。電力分配器300可包括電力供應器，或者可由外部供應電力。施加至電力分配器300的電力可為藉由對交流電力進行整流而獲取的直流電力，此將被理解為與使用參照圖2闡述的交流電源1100及整流器1200來提供直流電力相同。
感測單元400可感測電漿處理系統10中的各組件的電特性。所述電特性可意指關於電流的資料、電流的相位、電壓、電壓的電流、電流與電壓的相位差、電力等。舉例而言，感測單元400可量測流經電漿產生系統100的電漿產生器2000的電流的相位。作為另一實例，感測單元400可量測自電漿產生系統100供應或由電漿產生系統100消耗的電力（量）。作為另一實例，感測單元400可量測自電漿處理系統10供應或由電漿處理系統10消耗的電力。當然，感測單元400可量測任一特定元件或特定位置處的電特性，並且可量測多個特定元件或特定位置處的電特性。當電漿處理系統10運作時，感測單元400可即時量測電特性。如上所述，感測單元400可藉由量測電漿產生系統100中的電特性來獲取感測資料。
感測單元400可將所獲取的感測資料提供至電力分配器300。感測單元400可向中央控制器500提供所獲取的感測資料。
中央控制器500可控制自電漿產生系統100施加至電漿產生器2000的電力的頻率。舉例而言，中央控制器500電性連接至第一電漿產生系統101的第一RF產生器，並且可控制第一RF產生器來改變施加至第一電漿產生系統101的第一電漿產生器的交流電力的驅動頻率。以下詳細闡述中央控制器500控制每一電漿產生系統100中的驅動頻率的過程。
除了上述組件之外，多工作站之電漿處理系統10可更包括如下用於管理電漿處理的組件。
電漿處理系統10可包括被配置成對上述電力分配器300、感測單元400、中央控制器500等進行控制的系統控制器、被配置成對在系統控制器中執行的命令及由感測單元400量測的資料進行儲存的記憶體單元、自外部接收用於對電漿處理進行控制的輸入的輸入單元、輸出關於電漿處理系統10的資訊的輸出單元、以及被配置成與外部通訊的通訊單元等。
電漿處理系統10可包括機械手臂，所述機械手臂被配置成將例如基板230等處理對象移動至每一工作站。機械手臂可由系統控制器控制。舉例而言，系統控制器可獲取與每一工作站處的電漿處理的進行程度相關的進行資料（proceeding data），並且可基於所獲取的進行資料來控制機械手臂。
電漿處理系統10可包括氣體供應器，所述氣體供應器被配置成供應在電漿處理中使用的處理氣體。氣體供應器可包括：第一氣體供應器，流體連接至電漿處理系統10的工作站中的至少一些工作站，以提供處理所需的氣體；及/或第二氣體供應器，流體連接至電漿產生器2000，以提供形成電漿所需的氣體。
第一氣體供應器可向處理室200的工作站中的每一者提供氣體。舉例而言，第一氣體供應器可向第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214提供相同的氣體。作為另一實例，氣體供應器可包括多個氣體儲存器（gas reservoir），並且所述氣體儲存器可分別流體連接至不同的工作站。氣體儲存器可端視在與其流體連接的工作站處進行的電漿處理而提供相同的處理氣體或分別提供不同的處理氣體。
第二氣體供應器可向電漿產生器2000提供氣體。舉例而言，第二氣體供應器可端視正在進行的電漿處理而向第一電漿產生器至第四電漿產生器提供相同的氣體或不同的氣體。
3. 電漿處理系統的各組件之間的連接關係
（ 1 ）第一實施例
在下文中，闡述了用於多工作站之電漿處理系統10的各組件之間的連接關係。
圖6是示出根據本揭露實施例的用於多工作站之電漿處理系統10中的各組件之間的連接關係的圖式。
在下文中，為了便於闡述，闡述了其中電漿處理系統10如以上參照圖5所述包括四個工作站的情形，並且除非進行了具體闡述，否則對一個工作站的說明可被解釋為亦能夠應用於另一工作站。
電漿處理系統10可包括第一電漿產生系統101、第二電漿產生系統102、第三電漿產生系統103及第四電漿產生系統104以及處理室200，且處理室200可包括第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214。所述工作站各自可包括頭部、基板及在上面放置基板的基板支架。舉例而言，第一工作站211可包括第一頭部221及上面放置第一基板231的第一基板支架。
處理室200中的工作站可分別流體連接至對應的電漿產生器2000。舉例而言，第一工作站211的第一頭部221可流體耦合至第一電漿產生器2001，並且可由第一電漿產生器2001提供處理氣體。第一電漿產生器2001可經由特定的流動路徑而非經由第一頭部221連接至第一工作站211的內部空間。
分別流體耦合至工作站的電漿產生器2000可分別電性連接至對應的反換流器1300。舉例而言，流體耦合至第一工作站211的第一電漿產生器2001可電性連接至第一反換流器1301。
反換流器1300可向電漿產生器2000提供交流電力。舉例而言，可自第一反換流器1301為第一電漿產生器2001提供具有第一驅動頻率的第一交流電力，並且第一電漿產生器2001可誘發電漿產生。第一反換流器1301可自中央控制器500接收第一開關訊號，並且可向第一電漿產生器2001提供具有對應於第一開關訊號的第一驅動頻率的第一交流電力。同時，由第一反換流器1301提供的第一交流電力的驅動頻率與由第二反換流器1302提供的第二交流電力的第二驅動頻率可端視所實行的電漿處理而彼此相同或不同。
由反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率可即時改變。舉例而言，中央控制器500可基於自以下將要闡述的第一相位量測單元411獲取的電流及/或電壓相位資料或相位資料來改變提供至第一反換流器1301的第一開關訊號，且因此，可改變自第一反換流器1301施加至第一電漿產生器2001的第一交流電力的第一驅動頻率。
向電漿產生器2000供應電力的反換流器1300可電性連接至電力分配器300。舉例而言，第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304可電性連接至電力分配器300。電力分配器300可向第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304提供直流電力。舉例而言，電力分配器300可向第一反換流器1301施加第一直流電力。
電力分配器300可端視工作站而提供不同的電力。舉例而言，電力分配器300可向第一反換流器1301提供第一直流電力，並且可向第二反換流器1302提供不同於第一直流電力的第二直流電力。在此種情形中，自電力分配器300提供至反換流器1300中的每一者的直流電力可基於在工作站中的每一者處實行的電漿處理及/或在工作站中的每一者處消耗的電力來設定。
自電力分配器300提供至反換流器1300中的每一者的直流電力的量值可即時改變。舉例而言，電力分配器300可根據第一工作站211處的電漿處理自第一局部電力量測單元421獲取與由第一反換流器1301及第一電漿產生器2001消耗的電力相關的資料，並且可基於所獲取的局部電力消耗資料而改變施加至第一反換流器1301的直流電力的量值。
電漿處理系統10可包括感測單元400。感測單元400可包括相位量測單元、局部電力量測單元及整體電力量測單元430。
相位量測單元可量測施加至電漿產生器2000的電流或電壓的相位。舉例而言，第一相位量測單元411可量測第一反換流器1301施加至第一電漿產生器2001的電流或電壓的相位。為此，第一相位量測單元411可電性連接至第一反換流器1301及第一電漿產生器2001。詳細而言，第一相位量測單元411可電性耦合至連接第一反換流器1301與第一電漿產生器2001的導線。
作為另一實施例，相位量測單元可量測施加至電漿產生器2000的電流與電壓的相位差。詳細而言，第一相位量測單元411量測自第一反換流器1301施加至第一電漿產生器2001的電流的相位，並獲取提供至第一反換流器1301的開關訊號，藉此能夠獲取施加至第一電漿產生器2001的電壓的相位，並藉由對電流的相位與電壓的相位進行比較來獲取相位差資料。
相位量測單元可向以下將要闡述的中央控制器500提供量測資料。舉例而言，第一相位量測單元411可將與第一反換流器1301施加至第一電漿產生器2001的電流的相位相關的資料傳送至中央控制器500。作為另一實例，第一相位量測單元411可將與施加至第一電漿產生器2001的電壓與電流的相位差相關的資料傳送至中央控制器500。為此，相位量測單元可與中央控制器500實行有線或無線資料通訊。
同時，必要時，相位量測單元可將上述資料提供至電力分配器300。
局部電力量測單元可量測在工作站處實行電漿處理時由反換流器1300及電漿產生器2000消耗的電力。舉例而言，第一局部電力量測單元421可藉由量測電力分配器300施加至第一反換流器1301的電流及電壓而量測在第一工作站211處實行電漿處理時由第一電漿系統101消耗的電力。為此，第一局部電力量測單元421可電性連接至第一反換流器1301及電力分配器300。詳細而言，第一局部電力量測單元421可電性連接至供電力分配器300向第一反換流器1301傳送電力的電力線路。
同時，局部電力量測單元可被劃分為局部電流量測單元及局部電壓量測單元。局部電流量測單元可量測施加至反換流器1300中的每一者的電流，且局部電壓量測單元可量測施加至反換流器1300中的每一者的電壓。局部電流量測單元需要分別對應於第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304的第一局部電流量測單元至第四局部電流量測單元，但局部電壓量測單元可僅量測第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304中的一者的電壓。局部電力量測單元可基於由局部電流量測單元及局部電壓量測單元量測的電流及電壓資料來計算與工作站中的每一者對應的電力消耗。
局部電力量測單元可向中央控制器500及/或電力分配器300提供所獲取的每一工作站的電力消耗資料。
整體電力量測單元430可量測由在電漿處理系統10中實行的電漿處理所消耗的總電力。換言之，整體電力量測單元430可量測在第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214處實行電漿處理時所消耗的總電力。整體電力量測單元430電性連接至電力分配器300，並且可量測自電力分配器300提供至第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304的電力。整體電力量測單元430可向中央控制器500及/或電力分配器300提供與所獲取的總電力消耗相關的資料。
同時，可省略整體電力量測單元430。舉例而言，中央控制器500可基於自局部電力量測單元獲取的電力資料來計算在處理室200中的所有工作站處實行電漿處理時所消耗的總電力。
儘管圖6中未示出，但電漿處理系統10可更包括系統控制器及氣體供應器。
系統控制器可控制中央控制器500及氣體供應器。舉例而言，系統控制器可控制對中央控制器500進行操作以開始及結束電漿處理的時間點、以及打開氣體供應器的閥的時間點。由於參照圖5闡述了氣體供應器，因此在此不再對其予以贅述。
（ 2 ）第二實施例
圖7是示出根據本揭露另一實施例的用於多工作站之電漿處理系統10中的各組件之間的關係的圖式。在下文中，結合對電漿處理系統10的說明，對以上參照圖6所作說明不再予以贅述。
參照圖7，電漿處理系統10包括多個電漿產生器2000，並且可包括被配置成向電漿產生器2000中的每一者施加具有特定驅動頻率的交流電力的反換流器1300。
反換流器1300可同時向第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004提供交流電力。反換流器1300向第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004提供的交流電力可具有相同的量值及不同的驅動頻率。舉例而言，反換流器1300可向第一電漿產生器2001提供具有第一驅動頻率的第一交流電力，並向第二電漿產生器2002提供具有不同於第一驅動頻率的第二驅動頻率的第二直流電力，其中第一交流電力的量值與第二交流電力的量值可相同。
相較於參照圖6闡述的電漿處理系統10，圖7所示的電漿處理系統10具有簡單的結構，因此可減小電漿處理系統10的物理體積。
（ 3 ）第三實施例
圖8是示出根據本揭露另一實施例的用於多工作站之電漿處理系統10中的各組件之間的關係的圖式。在下文中，結合對電漿處理系統10的說明，對以上參照圖6所作說明不再予以贅述。
參照圖8，電漿處理系統10可包括多個彼此串聯電性連接的電漿產生器2000。舉例而言，電漿處理系統10可包括反換流器1300及電性連接至反換流器1300的第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004，並且第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004可彼此串聯電性連接。詳細而言，反換流器1300可藉由其第一端及第二端來提供電力，第一電漿產生器2001的第一天線結構的第一端可電性連接至反換流器1300的第一端，第一天線結構的第二端可電性連接至第二電漿產生器2002的第二天線結構的第一端，第二天線結構的第二端可電性連接至第三電漿產生器2003的第三天線結構的第一端，第三天線結構的第二端可電性連接至第四電漿產生器2004的第四天線結構的第一端，且第四天線結構的第二端可電性連接至反換流器1300的第二端。
串聯連接的第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004可藉由例如電容器、感應器及/或電阻器等電氣元件進行連接。
電漿處理系統10可包括一個反換流器1300。反換流器1300可向第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004提供相同的電力。舉例而言，由第一反換流器1300提供至第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004的交流電力的量值及相位可分別相同。因此，可使用於在第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004中誘發電漿的感應電動勢（induced electromotive force）的差異最小化。第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004的電力消耗可不同。
電漿處理系統10可包括一個相位量測單元410。相位量測單元410可量測自反換流器1300提供的電壓或電流的相位。相位量測單元410可向電力分配器300或中央控制器500提供關於所量測的相位的資訊。
電力分配器300或中央控制器500可基於自相位量測單元410獲取的相位資訊來控制反換流器1300。舉例而言，電力分配器300或中央控制器500可基於自相位量測單元410獲取的電流的相位資訊及提供至反換流器1300的開關訊號而獲取施加至第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004的電壓與電流的相位差資訊，並且可向反換流器1300提供開關訊號，使得電壓與電流的相位差減小。可分別為電漿產生器2000提供多個而非一個相位量測單元410。
在其中多個電漿產生器2000串聯連接在電漿處理系統10中的配置中，電漿產生器2000中的每一者的天線結構2100可包括多個感應元件及電容元件。
舉例而言，天線結構2100可包括圍繞放電管2200設置並具有第一曲率半徑的第一匝天線（first turn antenna）、圍繞第一匝天線設置並具有大於第一曲率半徑的第二曲率半徑的第二匝天線、以及電性連接第一匝天線與第二匝天線的匝間電容器（inter-turn capacitor）。
在電漿處理系統10中，第一電漿產生器2001的第一匝天線可電性連接至反換流器1300的第一端，第一電漿產生器2001的第二匝天線可電性連接至第二電漿產生器2002的第一匝天線，第二電漿產生器2002的第二匝天線可電性連接至第三電漿產生器2003的第一匝天線，第三電漿產生器2003的第二匝天線可電性連接至第四電漿產生器2004的第一匝天線，且第四電漿產生器2004的第二匝天線可電性連接至反換流器1300的第二端。反換流器1300的第一端與第一電漿產生器2001的第一匝天線可藉由電容元件而電性連接。類似地，第一電漿產生器2001的第二匝天線與第二電漿產生器2002的第一匝天線、第二電漿產生器2002的第二匝天線與第三電漿產生器2003的第一匝天線、第三電漿產生器2003的第二匝天線與第四電漿產生器2004的第一匝天線、以及第四電漿產生器2004的第二匝天線與反換流器1300的第二端可藉由電容元件而電性連接。
作為另一實施例，天線結構2100可包括圍繞放電管2200設置並具有第一曲率半徑的第一層天線、在平行於放電管2200的中心軸的方向上在與第一層天線相距預定距離處圍繞放電管2200設置並具有第一曲率半徑的第二層天線、以及電性連接第一層天線與第二層天線的層間電容器。
在電漿處理系統10中，第一電漿產生器2001的第一層天線可電性連接至反換流器1300的第一端，第一電漿產生器2001的第二層天線可電性連接至第二電漿產生器2002的第一層天線，第二電漿產生器2002的第二層天線可電性連接至第三電漿產生器2003的第一層天線，第三電漿產生器2003的第二層天線可電性連接至第四電漿產生器2004的第一層天線，且第四電漿產生器2004的第二層天線可電性連接至反換流器1300的第二端。反換流器1300的第一端與第一電漿產生器2001的第一層天線可藉由電容元件而電性連接。類似地，第一電漿產生器2001的第二層天線與第二電漿產生器2002的第一層天線、第二電漿產生器2002的第二層天線與第三電漿產生器2003的第一層天線、第三電漿產生器2003的第二層天線與第四電漿產生器2004的第一層天線、以及第四電漿產生器2004的第二層天線與反換流器1300的第二端可藉由電容元件而電性連接。
除了上述實例之外，天線結構2100可包括構成多匝及/或多層的多個天線、以及電性連接所述多個天線的多個電容器。
如上所述，由於天線結構2100包括感應元件與電容元件兩者，因此即使電漿產生器2000串聯連接，亦可防止施加至電漿產生器2000中的每一者中的感應元件的電壓過度增加，藉此可提高在電漿產生器2000中誘發的電漿的穩定性。
（ 4 ）第四實施例
圖9及圖10是示出根據本揭露另一實施例的用於多工作站之電漿處理系統10的圖式。
電漿處理系統10可根據對其實行電漿處理的對象的大小而以其他形狀實施。舉例而言，作為使用電漿的顯示製程，當對大玻璃基板實行沈積、蝕刻或清洗時，慮及大玻璃基板的處理要求範圍，可能需要幾個電漿產生系統100。當然，亦可使一個電漿產生系統100的大小與大玻璃基板的處理要求範圍對應，但使用幾個電漿產生系統100可使製程均勻，並且可降低系統的製造成本。
在下文中，闡述了在顯示製程中對大玻璃基板實行電漿處理的情形，但本揭露的技術思想並非僅限於此。除非存在必須額外闡述的配置，否則對以下說明中與如上所述者重複的配置不再予以贅述。
設置於處理室200中的基板230可被劃分成多個處理區。舉例而言，參照圖9，基板230可被劃分成第一處理區R1、第二處理區R2、第三處理區R3、第四處理區R4、第五處理區R5及第六處理區R6。自由地決定處理區以區分必須對其實行電漿處理的區，並且未在基板230上實體示出並區分所述處理區。基板230的處理區的數目可對應於處理室200中頭部220的數目。
下文中，為了便於闡述，闡述了其中基板230被劃分成六個處理區的情形，但基板230可端視基板230的大小或形狀而被劃分成具有其他形狀的其他數目的處理區。
處理室200可包括分別與基板230的處理區對應的頭部220。舉例而言，處理室200可包括對應於第一處理區R1的第一頭部221。當第一頭部221對應於第一處理區R1時，可藉由流經第一頭部221內部的處理氣體而對第一處理區R1充分地實行處理。
參照圖10，電漿處理系統10可包括：第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303、第四反換流器1304、第五反換流器1305及第六反換流器1306，分別對應於處理室200中的第一頭部221、第二頭部222、第三頭部223、第四頭部224、第五頭部225及第六頭部226；第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003、第四電漿產生器2004、第五電漿產生器2005及第六電漿產生器2006；電力分配器300；以及中央控制器500。參照圖6、圖7或圖8所述者可同樣適用於組件的詳細連接關係。
第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303、第四反換流器1304、第五反換流器1305及第六反換流器1306以及第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003、第四電漿產生器2004、第五電漿產生器2005及第六電漿產生器2006可被分類成不同的組並加以控制。舉例而言，第一反換流器1301、第二反換流器1302及第三反換流器1303以及第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002及第三電漿產生器2003可被分類為第一組，且第四反換流器1304、第五反換流器1305及第六反換流器1306以及第四電漿產生器2004、第五電漿產生器2005及第六電漿產生器2006可被分類為第二組。電力分配器300可包括向第一組提供電力的第一電力分配器及向第二組提供電力的第二電力分配器。中央控制器500可包括向第一組中的反換流器提供開關訊號的第一中央控制器及向第二組中的反換流器提供開關訊號的第二中央控制器。
4. 多工作站的方法
在下文中，參照圖11及圖12闡述了用於多工作站之電漿處理系統10的控制方法。在以下將要闡述的控制方法中，假定用於多工作站之電漿處理系統10在圖6所示的結構中實施，但本揭露的技術思想並非僅限於此，並且即使電漿處理系統10的結構在自圖7、圖8及圖9或圖6至圖9所示的結構略作修改的結構中實施，所述方法亦可以類似方式應用。
（ 1 ）電力控制方法
圖11是示出根據本揭露實施例的用於多工作站之電漿處理系統10中的電力控制方法的圖式。
參照圖11，電力控制方法可包括基板設置步驟S1100、氣體供應步驟S1200、電力分配步驟S1300、交流電力提供步驟S1400、電力量測步驟S1500、電力條件決定步驟S1600、交流電力參數改變步驟S1700及交流電力參數維持步驟S1800。
在下文中，將詳細闡述該些步驟。
在基板設置步驟S1100中，可在工作站中的每一者處設置基板230。舉例而言，系統控制器接收使用者輸入，並基於所接收的使用者輸入來控制機械手臂，藉此能夠將準備好進行處理的基板230放置於所述工作站中的每一者處的基板支架上。系統控制器可將基板230放置於第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214中實行電漿處理的工作站處。
在氣體供應步驟S1200中，可將氣體供應至工作站及/或電漿產生器2000。舉例而言，系統控制器可控制氣體產生器，使得處理所需的氣體被供應至第一工作站211、第二工作站212、第三工作站213及第四工作站214。系統控制器可控制氣體供應器，使得形成電漿所需的氣體及用於處理的氣體被供應至第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004。
在電力分配步驟S1300中，電力分配器300可將電力分配至反換流器1300。舉例而言，電力分配器300可自電漿處理系統10的電力供應器或外部電力供應器被供應電力，並且可將電力分配至第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304。
電力分配器300可分別向反換流器1300提供具有在工作站中的每一者處實行的電漿處理所需量值的電力。舉例而言，電力分配器300向第一反換流器1301提供在第一工作站211處實行的第一電漿處理所需的第一電力，並向第二反換流器1302提供在第二工作站212處實行的第二電漿處理所需的第二電力，其中當第一電漿處理與第二電漿處理不同時，第一電力與第二電力可不同。否則，由電力分配器300提供的電力對於每一反換流器而言可為相同的。
必要時，電力分配器300可選擇性地向反換流器1300提供電力。舉例而言，電力分配器300可僅向與該些工作站中實行電漿處理的工作站對應的反換流器1300提供電力。作為另一實例，電力分配器300可自局部電力量測單元接收與由反換流器1300中的每一者消耗的電力相關的資料，並且可停止向有問題的反換流器1300供應電力。
在交流電力提供步驟S1400中，反換流器1300可向電漿產生器2000提供交流電力。舉例而言，第一反換流器1301可自電力分配器300獲取第一直流電力，並將具有第一驅動頻率的第一交流電力施加至第一電漿產生器2001。
由反換流器1300提供的交流電力可具有不同的驅動頻率。舉例而言，第一反換流器1301可向第一電漿產生器2001施加具有第一驅動頻率的第一交流電力，且第二反換流器1302可向第二電漿產生器2002施加具有第二驅動頻率的第二交流電力。換言之，具有不同驅動頻率的交流電力可分別被施加至電漿產生器2000，且因此，如下文將闡述，可各別地控制各工作站處的頻率。
在電力量測步驟S1500中，局部電力量測單元可量測在工作站中的每一者處實行電漿處理時所消耗的電力。舉例而言，第一局部電力量測單元421可量測在第一工作站211處實行第一電漿處理時所消耗的電力。第一局部電力量測單元421可向電力分配器300及/或中央控制器500提供與量測電力相關的局部電力量測資料。
在電力量測步驟S1500中，整體電力量測單元430可量測在所有工作站處所消耗的電力。舉例而言，整體電力量測單元430可將藉由量測由第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304以及第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004消耗的電力而獲取的總電力資料傳送至電力分配器300及/或中央控制器500。
在電力條件決定步驟S1600中，中央控制器500可判斷量測電力是否在容許電力範圍內。容許電力範圍可意指為工作站設定的參考電力範圍。容許電力範圍可基於電漿產生系統100中的目標電力或電力量來設定。容許電力範圍可針對每一工作站或針對所實行的每一電漿處理而設定為不同。
舉例而言，中央控制器500可將在電力量測步驟S1500中量測的第一反換流器1301及第一電漿產生器2001的第一局部電力消耗資料與第一容許電力範圍進行比較。當第一局部電力資料在第一容許電力範圍內時，中央控制器500可維持交流電力的量值或量，而當第一局部電力資料在第一容許電力範圍之外時，中央控制器500可對第一反換流器1301及/或電力分配器300進行控制，使得施加至第一電漿產生器2001的第一電力的量值或量發生改變。
電力條件決定步驟S1600可在電力分配器300或系統控制器處實行。否則，電力條件決定步驟S1600可由對應於每一工作站的子控制器來實行。
在交流電力參數改變步驟S1700中，中央控制器500可改變施加至電漿產生器2000的交流電力的參數。交流電力參數可指施加至電漿產生器2000的電力、電力量、電壓、電流等。
中央控制器500可改變為電漿產生器2000施加交流電力的模式，以改變施加至電漿產生器2000的交流電力的參數。
舉例而言，中央控制器500可使用供電操作及空轉操作來改變施加至電漿產生器2000的交流電力的參數。供電操作可指在預設時間內向電漿產生器2000施加交流電力的操作，而空轉時段可指在預設時間內不向電漿產生器2000施加交流電力的操作。中央控制器500可藉由以特定模式重複供電操作與空轉操作來控制施加至電漿產生器2000的交流電力的強度或每單位時間的量。詳細而言，為了減少施加至電漿產生器2000的電力量或每單位時間的電力，中央控制器500可連續地實行空轉操作，或者可在預定時段內增加空轉操作的比率使其大於供電操作。中央控制器500可使用提供至反換流器1300的開關訊號來實行供電操作或空轉操作。
同時，交流電力參數改變步驟S1700可由電力分配器300實行。舉例而言，電力分配器300可改變提供至反換流器1300的電力的量值。
交流電力參數改變步驟S1700可由系統控制器實行。舉例而言，上述由中央控制器500控制電力參數的操作可由系統控制器來實行。
在交流電力參數維持步驟S1800中，可維持施加至電漿產生器2000的交流電力的參數。舉例而言，中央控制器500可維持施加至反換流器1300的開關訊號。然而，如以下將進行闡述，當需要改變驅動頻率時，中央控制器500可改變施加至反換流器1300的開關訊號。
在交流電力參數維持步驟S1800中，當滿足特定條件時（例如，當經過了預定時間時），所述方法可進入電力量測步驟S1500，由此可基於由反換流器1300及電漿產生器2000即時或週期性地消耗的電力來控制施加至電漿產生器2000的交流電力。
當使用上述電力控制方法時，可在電漿處理系統10的各工作站處各別地控制電力，並且即使在所述工作站處實行不同的電漿處理，亦可分別對所述工作站實行工作站適用管理（station-fit management）。
（ 2 ）頻率控制方法
圖12是示出根據本揭露實施例的用於多工作站之電漿處理系統10中的頻率控制方法的圖式。
參照圖12，頻率控制方法可包括基板設置步驟S2100、氣體供應步驟S2200、交流電力提供步驟S2300、相位差量測步驟S2400、相位差條件決定步驟S2500、頻率改變步驟S2600及頻率維持步驟S2700。
在下文中，將詳細闡述該些步驟。
以與圖11中相同的方式應用基板設置步驟S2100及氣體供應步驟S2200。
在交流電力提供步驟S2300中，中央控制器500可使用反換流器1300向電漿產生器2000提供具有特定驅動頻率的交流電力。詳細而言，自反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率可對應於自中央控制器500提供至反換流器1300的開關訊號。換言之，反換流器1300提供至電漿產生器2000的交流電力的頻率可根據自中央控制器500提供至反換流器1300的開關訊號來進行控制。
舉例而言，中央控制器500可向第一反換流器1301提供第一開關訊號，並且第一反換流器1301可基於第一開關訊號向第一電漿產生器2001提供具有第一驅動頻率的交流電力。
中央控制器500可基於將在以下闡述的相位差量測步驟S2400中量測的相位差來提高或降低自反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率。
在相位差量測步驟S2400中，中央控制器500可獲取與施加至每一電漿產生器2000的電壓與電流的相位差相關的資料。
舉例而言，中央控制器500可藉由對和施加至第一電漿產生器2001的電流的相位相關的第一電流相位資料與和施加至第一電漿產生器2001的電壓的相位相關的第一電壓相位資料進行比較來獲取第一相位差資料。為此，第一相位量測單元411可量測自第一電漿產生器2001施加的電流的相位，並將第一電流相位資料提供至中央控制器500，並且中央控制器500可基於提供至第一反換流器1301的第一開關訊號來獲取與施加至第一電漿產生器2001的電壓的相位相關的第一電壓相位資料。
在相位差條件決定步驟S2500中，中央控制器500可判斷在相位差量測步驟S2400中獲取的相位差資料是否在容許相位差範圍內。
容許相位差範圍可被理解為用於在電漿產生系統100中維持所誘發的電漿的參考。詳細而言，電漿產生器2000的共振頻率（或阻抗）可因在電漿產生系統100中誘發電漿時所形成的電漿而發生改變，並且電漿產生器2000的共振頻率與自反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率之間的差異愈大，傳送至電漿產生器2000的電力愈低，因此可能無法維持電漿。因此，為了形成並維持電漿，需要連續地監測電漿產生器2000的共振頻率與自反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率之間的差異，並控制反換流器1300的驅動頻率以防止差異增加，並且可在此種條件下設定容許相位差範圍。
容許相位差範圍可針對工作站而設定為不同。舉例而言，當在第一工作站211與第二工作站212處實行的電漿處理不同或者處理環境不同時，第一工作站211處的第一容許相位差範圍可不同於第二工作站212處的第二容許相位差範圍。
中央控制器500可將相位差資料與容許相位差範圍進行比較。舉例而言，中央控制器500可獲取與第一反換流器1301及第一電漿產生器2001相關的第一相位差資料，當第一相位差資料在第一容許相位差範圍內時，中央控制器500可維持施加至第一電漿產生器2001的第一交流電力的第一驅動頻率，而當第一相位差資料在第一容許相位差範圍之外時，中央控制器500可將施加至第一電漿產生器2001的第一交流電力的第一驅動頻率改變為第二驅動頻率。
在頻率改變步驟S2600中，中央控制器500可藉由對反換流器1300進行控制來改變施加至電漿產生器2000的交流電力的驅動頻率。舉例而言，當需要在將對應於第一驅動頻率的第一開關訊號施加至第一反換流器1301的同時改變驅動頻率時，中央控制器500可將與不同於第一驅動頻率的第二驅動頻率對應的第二開關訊號施加至第一反換流器1301。
中央控制器500可基於在上述相位差量測步驟S2400中獲取的相位差資料來提高或降低自反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率。當相位差資料表示施加至電漿產生器2000的電壓的相位早於電流的相位時，中央控制器500可降低自反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率。然而，當相位差資料表示施加至電漿產生器2000的電壓的相位晚於電流的相位時，中央控制器500可提高自反換流器1300提供的交流電力的驅動頻率。
在頻率維持步驟S2700中，可維持施加至電漿產生器2000的交流電力的頻率。舉例而言，中央控制器500可維持而不改變施加至反換流器1300的開關訊號。然而，如上所述，當需要改變交流電力參數時，中央控制器500可改變施加至反換流器1300的開關訊號。
在頻率維持步驟S2700中，當滿足特定條件時（例如，當經過了預定時間時），所述方法可進入相位差量測步驟S2400，且因此，可將即時或週期性地施加至電漿產生器2000的電流與電壓之間的相位差控制在容許範圍內。
當使用上述頻率控制方法時，可各別地控制電漿處理系統10的各工作站處的頻率，且因此，可提高在每一工作站處實行的電漿處理的效率。具體而言，當在幾個電漿產生器2000中誘發電漿時，電漿產生器2000的共振頻率（或阻抗）的變化週期不可避免地不同，因此有必要使用上述頻率控制方法來各別地監測及管理電漿產生器2000。
同時，上述電力控制方法與頻率控制方法可依序或並行實行。舉例而言，在放置基板並且將氣體供應至電漿處理系統10中之後，中央控制器500可依序或並行實行電力控制方法及頻率控制方法。作為另一實例，中央控制器500可首先實行電力控制方法，且然後實行頻率控制方法。作為另一實例，中央控制器500可首先實行頻率控制方法，且然後實行電力控制方法。
5.電漿產生系統的實施
（1）總體電路設計
在下文中，參照圖13及圖14，闡述了根據實施例的電漿產生系統100的實施方法。此處，電漿產生系統100將被闡述為在四個工作站中實行電漿處理，但本揭露的技術思想並非僅限於此。
圖13是示出根據本揭露實施例的電漿產生系統100的方塊圖的圖式。
參照圖13，電漿產生系統可包括交流電源1100、線路濾波器、整流器1200、開關模式電力供應（Switching Mode Power Supply，SMPS）、電力分配器300及中央控制器500。
由於對交流電源1100及整流器1200的說明與上述相同，因此對其不再予以贅述。當電力分配器300與整流器1200電性連接時，電力分配器300可自交流電源1100接收直流電力。
由於線路濾波器電性夾置於交流電源1100與整流器1200之間，因此線路濾波器發揮移除雜訊的作用，並且SMPS可使用由整流器1200整流的電力來發揮為欲進行操作的中央控制器500提供電力的作用。
此外，參照圖13，電漿產生系統100可包括第一局部感測單元401、第二局部感測單元402、第三局部感測單元403及第四局部感測單元404、第一反換流器1301、第二反換流器1302、第三反換流器1303及第四反換流器1304、以及第一電漿產生器2001、第二電漿產生器2002、第三電漿產生器2003及第四電漿產生器2004。每一反換流器可電性連接至相應的電漿產生器，並且局部感測單元中的每一者可量測與每一反換流器相關的電特性。舉例而言，第一反換流器1301向第一電漿產生器2001提供電力，第一局部感測單元401可量測施加至第一反換流器1301的電力、在第一電漿產生器2001中流動的電流的相位。
參照圖13，中央控制器500可包括頻率調節器、相位偵測器、電力計算器、電力比較器及直接數位合成（Direct Digital Synthesis，DDS）。
相位偵測器可獲取相位差資料。相位偵測器可使用自感測單元400獲得的電流訊號及自DDS輸出的電壓訊號來獲取電流與電壓之間的相位差資料。此處，相位差資料可意指與如前所述施加至負載的電壓與電流的相位差對應的資料。
相位偵測器可獲取工作站中的每一者的電漿產生器中的每一者的相位差資料。舉例而言，相位偵測器可獲取第一工作站的第一電漿產生器2001的第一相位差資料。
相位偵測器可將相位差資料提供至頻率調節器。
電力計算器可獲取電力消耗資料。電力消耗資料可意指反換流器1300及電漿產生器2000中消耗的電力的資料。
電力計算器可使用自感測單元400獲得的電壓資料及電流資料來獲取電力消耗資料。
電力計算器可計算在每一工作站中消耗的電力。舉例而言，電力計算器可使用藉由第一感測單元401獲得的施加至第一反換流器1301的第一電流資料及第一電壓資料來計算在第一反換流器1301及/或第一電漿產生器2001中消耗的第一消耗電力。此處，針對每一工作站計算出的電力消耗資料可具有不同的值。
電力計算器可將電力消耗資料提供至電力比較器。
電力比較器可比較電力消耗資料與目標電力資料。電力比較器可藉由比較電力消耗資料與目標電力資料來獲取電力比較資料。
此處，電力消耗資料可表示在反換流器1300及/或電漿產生器中消耗的電力。或者，電力消耗資料可表示施加至反換流器1300及/或電漿產生器的電力。
此處，目標電力資料可表示在反換流器1300及/或電漿產生器中需要消耗的電力。或者，目標電力資料可表示需要施加至反換流器1300及/或電漿產生器的電力。
電力比較器可比較每一工作站的消耗電力與目標電力。舉例而言，電力比較器可藉由將第一工作站的第一電力消耗資料與第一目標電力進行比較來獲取第一電力比較資料。
此處，針對每一工作站計算出的電力比較資料可具有不同的值。
此處，可根據在每一工作站中實行的處理的類型或者在每一工作站中使用的裝備或目標來決定為每一工作站設定的目標電力。為每一工作站設定的目標電力可具有不同的值或相同的值。
電力比較器可將電力比較資料提供至頻率調節器。
頻率調節器可計算驅動頻率。頻率調節器可基於相位差資料及電力比較資料來計算驅動頻率。將在圖16及圖17中詳細闡述頻率調節器如何計算驅動頻率的方法。
頻率調節器可計算每一工作站的驅動頻率。舉例而言，頻率調節器自相位偵測器接收第一相位差資料，自電力比較器接收第一電力比較資料，並使用第一相位差資料及第一電力比較資料來計算第一驅動頻率。此處，針對每一工作站計算出的驅動頻率可具有不同的值。
頻率調節器可將驅動頻率提供至DDS。
DDS可向每一反換流器提供對應於驅動頻率的訊號。舉例而言，DDS可向第一反換流器1301提供對應於第一驅動頻率的第一訊號，並且DDS可向第二反換流器1302提供對應於第二驅動頻率的第二訊號。此處，第一驅動頻率與第二驅動頻率可彼此不同。
DDS可藉由自頻率調節器接收與驅動頻率相關的資料來決定要輸出的訊號。舉例而言，DDS可自頻率調節器獲得驅動頻率，並輸出與所獲得的驅動頻率對應的訊號。
（2）感測電路的設計
圖14是示出根據本揭露的實施例自中央控制器500獲取感測值的過程的圖式。在圖14中，為了便於闡述，僅示出用於獲取一個工作站或一個電漿產生器的感測值的電路。換言之，圖14所示的獲取感測值的過程是獲取第一反換流器1301的感測值及第一電漿產生器2001的感測值的過程，並且可為其他反換流器及電漿產生器配置相同的電路。
參照圖14，第一感測單元401可包括第一局部電流量測單元421a、第一局部電壓量測單元421b及第一相位量測單元411。
第一局部電流量測單元421a可電性夾置於第一反換流器1301與電力計算器之間。第一局部電流量測單元421a可量測施加至第一反換流器1301的電流，並將其提供至電力計算器。類比-數位轉換器（Analog-to Digital Converter，ADC）可設置於第一局部電流量測單元421a與電力計算器之間，以便將在第一局部電流量測單元421a中量測的類比訊號改變為數位訊號。
第一局部電壓量測單元421b可電性夾置於第一反換流器1301與電力計算器之間。第一局部量測單元421b可量測第一反換流器1301兩端之間的電位差，並將其提供至電力計算器。ADC可設置於第一局部電壓量測單元421b與電力計算器之間，以便將在第一局部電壓量測單元421b中量測的類比訊號改變為數位訊號。
第一相位量測單元411可耦合至位於第一反換流器1301與第一電漿產生器2001之間的第一導線。第一相位量測單元411的一端可耦合至第一導線，而第一相位量測單元411的另一端可電性連接至相位偵測器。
同時，相位偵測器可接收自DDS輸出至第一反換流器1301的第一訊號。相位偵測器可使用自DDS輸出至第一反換流器1301的第一訊號來偵測電壓的相位，並且使用自第一相位量測單元411獲得的電流的相位資料來產生相位差資料。
（3）電力控制方法
在下文中，參照圖15至圖17，闡述了根據一個實施例應用於多工作站中的每一工作站的電力控制方法。
圖15是示出根據本揭露實施例的使用電漿產生系統100的電漿處理方法的流程圖。
參照圖15，電漿處理方法可包括放置基板的步驟S3100、供應輔助氣體（sub-gas）的步驟S3200、點燃電漿的步驟S3300、改變輸入氣體的步驟S3400及控制電力的步驟S3500。
以下將闡釋所述步驟中的每一者。電漿處理方法可在多工作站中彼此不同的工作站中獨立實行。此外，可在相同時間或不同時間在不同工作站中實行電漿處理方法。
在放置基板的步驟S3100的情形中，由於其與在圖11中闡述的基板設置步驟S1100相同，因此對其不再予以贅述。
在放置用於進行電漿處理的目標之後，可將輔助氣體供應至電漿產生器2000（S3200）。此處，輔助氣體可被解釋為用於點燃電漿的氣體。舉例而言，輔助氣體可為氬氣。
可由電漿產生器2000點燃電漿（S3300）。為了點燃電漿，電漿產生器2000可更包括上述直流電極及/或點火線圈。
然後，可改變輸入至電漿產生器2000的氣體（S3400）。此處，改變後的氣體可被解釋為用於進行電漿處理的氣體。舉例而言，當電漿處理被用於清潔時，氣體可為NF 3。此外，根據電漿處理的目的，待改變的氣體可為O 2、N 2、NH 3及/或H 2。
改變輸入氣體的時間點可晚於點燃電漿的時間點。或者，改變輸入氣體的時間點可在將電力施加至電漿產生器2000進行電漿點燃之後經過預定時間（例如，3秒至5秒）。或者，當偵測到對電漿的點燃時，可改變輸入氣體，並且可基於電漿產生器2000中消耗的電力來偵測對電漿的點燃。
此時，反換流器1300施加至電漿產生器2000的用於點燃電漿的交流電力的驅動頻率可被維持為恆定值。換言之，在點燃電漿的過程中，可不使用以下闡述的藉由調節頻率而進行的電力控制方法。
當在改變輸入氣體後維持電漿時，可實行電漿處理。
在維持電漿的同時，可控制在電漿產生器2000中消耗的電力（S3500）。當改變施加至電漿產生器2000的交流電力的參數時，中央控制器500可改變電漿產生器2000中消耗的電力。
舉例而言，中央控制器500可使用如上所述的供電操作或空轉操作來控制藉由反換流器1300施加至電漿產生器2000的電力。
一方面，儘管藉由供電操作及空轉操作進行的電力控制具有可達成精確電力控制的優點，但用於實施反換流器1300的電路的複雜性相對增加，並且用於處置控制訊號的中央控制器500的資源亦增加。就系統設計而言，此可能成為一個極大的負擔，乃因當存在多個工作站而非一個工作站時（即，當在多工作站處實行電漿處理時），工作站的數目會增加。
作為補償此缺點的一種方式，中央控制器500可改變施加至每一電漿產生器2000的交流電力的驅動頻率、以及施加至每一電漿產生器2000的交流電力或在每一電漿產生器2000中消耗的電力。
藉由調節頻率進行電力控制的基本演算法如下。
在電漿產生器2000中消耗的電力可根據電漿產生器2000的共振頻率與驅動頻率的差異以及施加至電漿產生器2000的電壓與電流之間的相位差而改變。舉例而言，當施加至電漿產生器2000的電壓的相位與施加至電漿產生器2000的電流的相位變得相同時，在電漿產生器2000中消耗的電力可增加。
此外，當施加至電漿產生器2000的電壓的相位超前於施加至電漿產生器2000的電流的相位時，隨著驅動頻率提高，電漿產生器2000的阻抗的虛部（imaginary part）增大，使得輸出電流減小，且因此由電漿產生器2000消耗的電力減少。相反，當驅動頻率降低時，電漿產生器2000的阻抗的虛部減小，使得輸出電流增加，且因此由電漿產生器2000消耗的電力增加。
在下文中，參照圖16及圖17，闡述了藉由調節頻率來對施加至電漿產生器2000的電力或在電漿產生器2000中消耗的電力進行控制的方法。
圖16是示出根據本揭露實施例的藉由頻率控制進行的電力控制方法的流程圖。
參照圖16，藉由調節頻率進行的電力控制方法可包括獲取相位差資料的步驟S3510、獲取電力比較資料的步驟S3520以及維持或改變頻率的步驟S3530。
中央控制器500可獲取施加至電漿產生器2000的電壓與電流的相位差資料。舉例而言，中央控制器500的相位偵測器可基於自感測單元400獲得的電壓訊號及電流訊號來獲得相位差資料。
中央控制器500可獲得電力比較資料S3520。
首先，中央控制器500的電力計算器可直接地或間接地計算在電漿產生器2000中消耗的電力。舉例而言，電力計算器可獲得施加至電漿產生器2000的電壓及電流的訊號，並且可量測電漿產生器2000中消耗的電力。再舉例而言，電力計算器可獲得施加至反換流器1300的電壓的訊號及在電漿產生器2000中流動的電流的訊號，並且可計算在電漿產生器2000中消耗的電力。為了計算電力，如上所述，電力計算器可自感測單元400接收關於電特性的資料。
中央控制器500的電力比較器可對自電力計算器計算出的量測電力與目標電力進行比較。
上述獲取相位差資料的步驟S3510與獲取電力比較資料的步驟可並行實行。作為另外一種選擇，一個步驟可在另一步驟之前實行。
中央控制器500可維持或改變施加至反換流器1300的交流電力的頻率（S3530）。
中央控制器500可基於特定規則來調節頻率。此處，所述特定規則可基於例如前述相位差資料及電力比較資料。
在下文中，參照圖17，闡述了根據一個實施例的特定規則。
圖17的圖式示出對在根據本揭露實施例藉由頻率控制進行的電力控制方法中使用的規則進行匯總的表。
此處，相位差資料是電壓的相位相對於電流的相位，其可解釋如下：當相位差資料為正（+）時，其為「滯後（lagging）」的情形，此意指電流的相位晚於電壓的相位；當相位差資料為負（-）時，其為「超前（leading）」的情形，此意指電流的相位快於電壓的相位。
另外，電力比較資料是藉由自目標電力減去量測電力而獲得的值，使得當電力比較資料為正（+）時，目標電力大於量測電力，而當電力比較資料為負（-）時，目標電力小於量測電力。
同時，相位差資料及電力比較資料並不限於被解釋為以上所作說明。
參照圖17，中央控制器500可如下決定驅動頻率。
當相位差資料為0並且電力比較資料為正（+）或0時，可維持驅動頻率。
當相位差資料為0並且電力比較資料為負（-）時，可使驅動頻率提高特定值。此處，可基於目標電力及量測電力來決定所述特定值。舉例而言，所述特定值可利用方程式（1）來決定。
方程式（1）
此處，Pset意指目標電力，Pmea意指量測電力，且f0意指參考頻率。參考頻率可在1赫茲（Hz）至1千赫茲（kHz）的範圍內決定。隨著參考頻率的提高，量測電力達到目標電力的時間可縮短。
當相位差資料為正（+）且電力比較資料為正（+）時，可使驅動頻率減小特定值。
當相位差資料為正（+）且電力比較資料為0時，可維持驅動頻率。
當相位差資料為正（+）且電力比較資料為負（-）時，可使驅動頻率提高特定值。
當相位差資料為負（-）時，可使驅動頻率提高固定值，而無論電力比較資料如何。中央控制器500可提高驅動頻率，使得相位差資料變為正（+）而非負（-）。此乃因當相位差資料為負（-）時，在反換流器130中的開關中可能發生硬開關（hard switching），此會導致開關受損。換言之，在電漿處理中，在將相位差資料維持為正（+）時，零電壓開關（Zero Voltage Switching，ZVS）成為可能，使得可防止開關受損。
此處，固定值可相對大於前述特定值，以便快速使相位差資料為正（+）。舉例而言，可在100赫茲與100千赫茲之間決定所述固定值。然而，若所述固定值變得過大，則驅動頻率發生極大變化，並且負載的阻抗的變化程度亦可能變大，此可能導致電漿穩定性受到阻礙。
在上述實施例中闡述的特徵、結構、效果等被包括於本揭露的至少一個實施例中，但未必僅限於一個實施例。此外，在每一實施例中舉例說明的特徵、結構、效果等亦可由熟習所述實施例所屬技術者在其他實施例中進行組合或修改。因此，與所述組合及修改相關的配置應被解釋為包括於本揭露的範圍內。
儘管以上參照實施例闡述了本揭露，但所述實施例僅為實例且並不限制本揭露，並且熟習此項技術者將知曉，在不背離本揭露的範圍的情況下，可以以上未舉例說明的各種方式來對本揭露作出改變及修改。亦即，可對在本發明的實施例中詳細闡述的組件進行修改。此外，與所述變化及修改相關的差異應被解釋為包括於由申請專利範圍決定的本發明的範圍內。
10:電漿處理系統 100:電漿產生系統 101:第一電漿產生系統 102:第二電漿產生系統 103:第三電漿產生系統 104:第四電漿產生系統 200:處理室 211:第一工作站 212:第二工作站 213:第三工作站 214:第四工作站 220:頭部 221:第一頭部 222:第二頭部 223:第三頭部 224:第四頭部 225:第五頭部 226:第六頭部 230:基板 231:第一基板 232:第二基板 233:第三基板 234:第四基板 300:電力分配器 400:感測單元 401:第一局部感測單元 402:第二局部感測單元 403:第三局部感測單元 404:第四局部感測單元 410:相位量測單元 411:第一相位量測單元 412:第二相位量測單元 413:第三相位量測單元 414:第四相位量測單元 421:第一局部電力量測單元 421a:第一局部電流量測單元 421b:第一局部電壓量測單元 422:第二局部電力量測單元 423:第三局部電力量測單元 424:第四局部電力量測單元 430:整體電力量測單元 500:中央控制器 1000:RF產生器 1100:交流電源 1200:整流器 1300:反換流器 1301:第一反換流器 1302:第二反換流器 1303:第三反換流器 1304:第四反換流器 1305:第五反換流器 1306:第六反換流器 1400:感測器模組 1500:控制器 2000:電漿產生器 2001:第一電漿產生器 2002:第二電漿產生器 2003:第三電漿產生器 2004:第四電漿產生器 2005:第五電漿產生器 2006:第六電漿產生器 2100:天線結構 2200:放電管 GND:接地節點 R1:第一處理區 R2:第二處理區 R3:第三處理區 R4:第四處理區 R5:第五處理區 R6:第六處理區 S1:第一開關 S2:第二開關 S3:第三開關 S4:第四開關 S1100:基板設置步驟 S1200:氣體供應步驟 S1300:電力分配步驟 S1400:交流電力提供步驟 S1500:電力量測步驟 S1600:電力條件決定步驟 S1700:交流電力參數改變步驟 S1800:交流電力參數維持步驟 S2100:基板設置步驟 S2200:氣體供應步驟 S2300:交流電力提供步驟 S2400:相位差量測步驟 S2500:相位差條件決定步驟 S2600:頻率改變步驟 S2700:頻率維持步驟 S3100、S3200、S3300、S3400、S3500、S3510、S3520、S3530:步驟 VDC+、VDC-:電流
圖1是示出根據本揭露實施例的電漿處理系統的圖式。 圖2是示出根據本揭露實施例的射頻（radio frequency，RF）產生器的圖式。 圖3是示出根據本揭露實施例的電漿產生器的圖式。 圖4是示出根據本揭露的實施例在單個工作站處進行電漿處理的程序的圖式。 圖5是示出根據本揭露實施例的用於電漿處理的多工作站的圖式。 圖6是示出根據本揭露實施例的用於多工作站之電漿處理系統中的各組件之間的關係的圖式。 圖7是示出根據本揭露另一實施例的用於多工作站之電漿處理系統中的各組件之間的關係的圖式。 圖8是示出根據本揭露另一實施例的用於多工作站之電漿處理系統中的各組件之間的關係的圖式。 圖9及圖10是示出根據本揭露另一實施例的用於多工作站之電漿處理系統的圖式。 圖11是示出根據本揭露實施例的用於多工作站之電漿處理系統中的電力控制方法的圖式。 圖12是示出根據本揭露實施例的用於多工作站之電漿處理系統中的頻率控制方法的圖式。 圖13是示出根據本揭露實施例的電漿產生系統的方塊圖的圖式。 圖14是示出根據本揭露的實施例自中央控制器獲取感測值的過程的圖式。 圖15是示出根據本揭露實施例的使用電漿產生系統的電漿處理方法的流程圖。 圖16是示出根據本揭露實施例的藉由頻率控制進行的電力控制方法的流程圖。 圖17是示出對在根據本揭露實施例藉由頻率控制進行的電力控制方法中使用的規則進行匯總的表的圖式。
10:電漿處理系統
100:電漿產生系統
200:處理室
1000:RF產生器
2000:電漿產生器

Claims (15)

  1. 一種用於多工作站之電漿處理系統，所述系統包括： 處理室，包括第一工作站及第二工作站； 第一電漿產生器，耦合至所述第一工作站； 第一反換流器，被配置成向所述第一電漿產生器提供交流電力； 第一感測單元，被配置成感測與所述第一電漿產生器相關的電特性； 第二電漿產生器，耦合至所述第二工作站； 第二反換流器，被配置成向所述第二電漿產生器提供交流電力； 第二感測單元，被配置成感測與所述第二電漿產生器相關的電特性；以及 控制器，被配置成控制所述第一反換流器及所述第二反換流器， 其中所述第一電漿產生器包括流體耦合至所述第一工作站的第一放電管以及被放置成圍繞所述第一放電管的第一天線結構， 其中所述第二電漿產生器包括流體耦合至所述第二工作站的第二放電管以及被放置成圍繞所述第二放電管的第二天線結構， 其中所述第一天線結構被配置成自所述第一反換流器接收所述交流電力，並在所述第一放電管內誘發電漿，且 其中所述第二天線結構被配置成自所述第二反換流器接收所述交流電力，並在所述第二放電管內誘發電漿。
  2. 如請求項1所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 基於自所述第一感測單元獲得的第一感測資料而向所述第一反換流器提供對應於第一驅動頻率的第一開關訊號，以及 基於自所述第二感測單元獲得的第二感測資料而向所述第二反換流器提供對應於第二驅動頻率的第二開關訊號。
  3. 如請求項2所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 在接收所述第一感測資料之後接收第三感測資料， 基於所述第三感測資料來判斷是否改變提供至所述第一反換流器的所述第一開關訊號， 在接收所述第二感測資料之後接收第四感測資料， 基於所述第四感測資料來判斷是否改變提供至所述第二反換流器的所述第二開關訊號。
  4. 如請求項3所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 使用所述第三感測資料來獲得第一相位差資料及第一電力比較資料， 使用所述第一相位差資料及所述第一電力比較資料來判斷是否改變提供至所述第一反換流器的所述第一開關訊號， 其中所述第一相位差資料對應於施加至所述第一電漿產生器的電壓與電流之間的相位差，並且 其中所述第一電力比較資料對應於施加至所述第一反換流器的第一電力與第一目標電力之間的差。
  5. 如請求項4所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 當所述第一相位差資料指示滯後狀態並且所述第一電力比較資料指示所述第一電力小於所述第一目標電力時，向所述第一反換流器提供與小於所述第一驅動頻率的第三驅動頻率對應的第三開關訊號。
  6. 如請求項5所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中基於所述第一目標電力來決定所述第一驅動頻率與所述第三驅動頻率之間的差。
  7. 如請求項4所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 當所述第一相位差資料指示滯後狀態並且所述第一電力比較資料指示所述第一電力與所述第一目標電力相同時，維持施加至所述第一反換流器的所述第一開關訊號。
  8. 如請求項4所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 當所述第一相位差資料指示滯後狀態並且所述第一電力比較資料指示所述第一電力大於所述第一目標電力時，向所述第一反換流器提供與大於所述第一驅動頻率的第三驅動頻率對應的第三開關訊號。
  9. 如請求項8所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中基於所述第一目標電力來決定所述第一驅動頻率與所述第三驅動頻率之間的差。
  10. 如請求項4所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 當所述第一相位差資料指示超前狀態時，向所述第一反換流器提供與大於所述第一驅動頻率的第三驅動頻率對應的第三開關訊號。
  11. 如請求項10所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述第一驅動頻率與所述第三驅動頻率之間的差是固定值。
  12. 如請求項2所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述第一感測單元被配置成以預定週期獲取所述第一感測資料，並將所述第一感測資料提供至所述控制器， 其中所述第二感測單元被配置成以預定週期獲取所述第二感測資料，並將所述第二感測資料提供至所述控制器，且 其中所述控制器被配置成： 基於週期性地獲得的所述第一感測資料來改變提供至所述第一反換流器的所述第一開關訊號，使得提供至所述第一電漿產生器的所述交流電力的頻率自所述第一驅動頻率變為第三驅動頻率，以及 基於週期性地獲得的所述第二感測資料來改變提供至所述第二反換流器的所述第二開關訊號，使得提供至所述第二電漿產生器的所述交流電力的頻率自所述第二驅動頻率變為第四驅動頻率。
  13. 如請求項12所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述控制器被配置成： 基於所述第一感測資料及所述第一開關訊號來獲得表示施加至所述第一電漿產生器的電壓與電流的相位差的第一相位差資料， 當所述第一相位差資料不滿足第一容許相位差條件時，改變提供至所述第一反換流器的所述第一開關訊號， 基於所述第二感測資料及所述第二開關訊號來獲得表示施加至所述第二電漿產生器的電壓與電流的相位差的第二相位差資料，以及 當所述第二相位差資料不滿足第二容許相位差條件時，改變提供至所述第二反換流器的所述第二開關訊號。
  14. 如請求項13所述的用於多工作站之電漿處理系統， 其中所述第一感測資料對應於施加至所述第一電漿產生器的所述電流的相位，且所述第一開關訊號對應於施加至所述第一電漿產生器的所述電壓的相位，並且 其中所述第二感測資料對應於施加至所述第二電漿產生器的所述電流的相位，且所述第二開關訊號對應於施加至所述第二電漿產生器的所述電壓的相位。
  15. 如請求項1所述的用於多工作站之電漿處理系統，更包括： 電力分配器，電性耦合至所述第一反換流器及所述第二反換流器； 其中所述電力分配器被配置成向所述第一反換流器提供第一直流電力，並向所述第二反換流器提供與所述第一直流電力具有不同量值的第二直流電力。
TW111150646A 2021-12-31 2022-12-29 用於多工作站之電漿處理系統 TWI843371B (zh)

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