等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法及其系統(tǒng)，該等離子體系統(tǒng)包含一個等離子體產(chǎn)生腔室、一個光傳感器、一個操作模塊，及一個控制模塊，且該控制模塊具有一個包括有多種對應(yīng)不同等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫。借由該光傳感器對該等離子體產(chǎn)生腔室中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光進(jìn)行檢測，并將其轉(zhuǎn)換得到一個放光光譜，再將該放光光譜與該標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行比對，經(jīng)由比對的結(jié)果以實時調(diào)整與控制該等離子體系統(tǒng)的制程條件與參數(shù)。
【專利說明】等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法及其系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制程的回饋控制方法及其系統(tǒng)，特別是涉及一種等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法及其系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)氣相沉積法(Chemical vapor deposition, CVD)為半導(dǎo)體與液晶顯示器等光電領(lǐng)域中最常見也最廣為使用的鍍膜技術(shù)，乃是將基材曝露于一種或多種不同的前驅(qū)物下，在基材的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)分解來產(chǎn)生欲沉積的薄膜。而等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)為利用等離子體增加前驅(qū)物的反應(yīng)速率，使其得以在低溫的環(huán)境下進(jìn)行鍍膜，為半導(dǎo)體與液晶顯示器等領(lǐng)域中最廣泛使用的主要原因。[0003]然而，在現(xiàn)今光電產(chǎn)業(yè)的鍍膜技術(shù)中，無論是黃光制程、沉積制程或是等離子體制程等，都無法實時監(jiān)控制程條件以隨時進(jìn)行制程參數(shù)的修正，而是必須在基板上已完成部分的鍍膜制程后，利用相關(guān)量測儀器測量在基板上所形成的鍍膜結(jié)果，再進(jìn)行制程參數(shù)的修正，需經(jīng)過反復(fù)的測試與調(diào)整，直到產(chǎn)生符合需求的結(jié)果，而這些反復(fù)的制程修正及調(diào)整的過程，不僅耗費(fèi)生產(chǎn)成本也讓整體的制程時間增加。此外，即使經(jīng)調(diào)整后已得到適當(dāng)?shù)闹瞥虆?shù)，但是在實際制造時仍可能會因為機(jī)臺的漂移現(xiàn)象，使得最后產(chǎn)品仍有不符合需求的情況發(fā)生。
[0004]上述制程所發(fā)生的問題，不但會造成生產(chǎn)成本與制程時間的浪費(fèi)，對于產(chǎn)品良率的提升也會產(chǎn)生很大的影響。因此，提供一種能實時控制制程條件以精確掌握制程結(jié)果的方法，為本發(fā)明研究探討的重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能實時監(jiān)控制程條件以精確掌握制程結(jié)果的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法。
[0006]本發(fā)明等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，包含以下步驟:
[0007](A)建立一個等離子體系統(tǒng)，用以在一個基板的表面進(jìn)行預(yù)定的等離子體制程，該等離子體系統(tǒng)具有一個進(jìn)行等離子體制程的等離子體產(chǎn)生腔室、一個光傳感器，用以感測自該等離子體產(chǎn)生腔室發(fā)出的光，并將其轉(zhuǎn)換成一個放光光譜、一個用以控制該等離子體系統(tǒng)的制程參數(shù)的操作模塊，及一個電連接于該光傳感器與該操作模塊的控制模塊，且該控制模塊具有一個標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫，包括多種對應(yīng)不同等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜。
[0008](B)利用該光傳感器檢測該等離子體產(chǎn)生腔室中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，并將其轉(zhuǎn)換得到一個放光光譜。
[0009](C)將該光傳感器測得的放光光譜傳送至該控制模塊，并將該放光光譜與該標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行比對，再依該比對結(jié)果自該控制模塊對該操作模塊輸出一個控制信號。
[0010]較佳地，本發(fā)明所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，在該步驟(C)中是將該放光光譜與該相對應(yīng)的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的波長、特征波峰積分面積，及能量強(qiáng)度的至少一項進(jìn)行比對。
[0011]較佳地，本發(fā)明所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，在該步驟(C)中該放光光譜與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的比對結(jié)果不同時，該控制模塊對該操作模塊輸出一個調(diào)變制程參數(shù)的控制信號；而該放光光譜與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的比對結(jié)果相同時，該控制模塊對該操作模塊輸出一個制程參數(shù)不變的控制信號。
[0012]較佳地，本發(fā)明所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，該等離子體系統(tǒng)的操作模塊具有一個射頻信號產(chǎn)生器、一個用以控制進(jìn)入該等離子體產(chǎn)生腔室的氣體流量的質(zhì)流控制器，及一個用以控制該等離子體產(chǎn)生腔室中該基板的溫度的熱控制器，而該步驟(C)的控制模塊對該操作模塊輸出該調(diào)變制程參數(shù)的控制信號時，則對應(yīng)調(diào)整該射頻信號產(chǎn)生器的功率、該質(zhì)流控制器的氣體流量，及該熱控制器的加熱溫度的至少一項。
[0013]較佳地，本發(fā)明所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，在該步驟(B)中該光傳感器間隔地檢測該等離子體產(chǎn)生腔室中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，該間隔時間為I至30秒。
[0014]此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種能有效地節(jié)省制程時間及制作成本的等離子體系統(tǒng)。
[0015]本發(fā)明等離子體系統(tǒng)用以在一個基板的表面進(jìn)行預(yù)定的等離子體制程，包含一個等離子體產(chǎn)生腔室、一個 操作模塊、一個光傳感器，及一個控制模塊。
[0016]該等離子體產(chǎn)生腔室用以將輸入的氣體進(jìn)行電離產(chǎn)生等離子體。
[0017]該操作模塊與該等離子體產(chǎn)生腔室電連接，而用以控制該等離子體制程的制程參數(shù)，該操作模塊包括一個用以控制該氣體的電離程度的射頻信號產(chǎn)生器、一個用以控制氣體輸入該等離子體產(chǎn)生腔室的質(zhì)流控制器，及一個用以控制該等離子體產(chǎn)生腔室中該基板的溫度的熱控制器。
[0018]該光傳感器用以感測該等離子體產(chǎn)生腔室中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，并將其轉(zhuǎn)換為一個放光光譜。
[0019]該控制模塊具有一個標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫，包括多種等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜，該控制模塊分別電連接于該操作模塊與該光傳感器，用以接收該光傳感器所測得的放光光譜并與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜比對，以對應(yīng)輸出一個控制信號至該操作模塊。
[0020]較佳地，本發(fā)明所述的等離子體系統(tǒng)，該光傳感器所測得的放光光譜具有波長、特征波峰積分面積，及能量強(qiáng)度的分析數(shù)據(jù)。
[0021]較佳地，本發(fā)明所述的等離子體系統(tǒng)，該等離子體產(chǎn)生腔室包括一個界定出一個反應(yīng)空間的反應(yīng)腔體、一個設(shè)置于該反應(yīng)腔體內(nèi)的等離子體電極、分別與該等離子體電極連接的一個電極饋入單元、一個等離子體氣體輸入單元，及一個設(shè)置于該反應(yīng)腔體內(nèi)的加熱單元，該電極饋入單元與該射頻信號產(chǎn)生器電連接，用以接收一個射頻信號，該等離子體氣體輸入單元與該質(zhì)流控制器電連接，用以調(diào)整該氣體通入該反應(yīng)腔體的流量，而令該等離子體電極產(chǎn)生一個使氣體電離的電場，該加熱單元與該熱控制器電連接而用以調(diào)整該基板的溫度。[0022]本發(fā)明的有益效果在于:利用將該光傳感器所測得的放光光譜與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行比對，再利用該比對的結(jié)果自該控制模塊對該操作模塊輸出一個控制信號，以實時監(jiān)測并對制程條件及參數(shù)進(jìn)行控制而精確地掌握制程的結(jié)果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是一個示意圖，說明本發(fā)明等離子體系統(tǒng)的較佳實施例；
[0024]圖2是一個流程圖，說明本發(fā)明等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法的較佳實施例。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0026]參閱圖1，本發(fā)明等離子體系統(tǒng)的較佳實施例包含一個等離子體產(chǎn)生腔室1、一個操作模塊2、一個光傳感器3，及一個控制模塊4，用以在一個位于該等離子體產(chǎn)生腔室I中的基板11的表面進(jìn)行一個預(yù)定的等離子體制程。
[0027]該等離子體產(chǎn)生腔室I包括一個界定出一個反應(yīng)空間的反應(yīng)腔體12、一個設(shè)置于該反應(yīng)腔體12內(nèi)的等離子體電極13、分別與該等離子體電極13連接的一個電極饋入單元
14、一個等離子體氣體輸入單元15，及一個設(shè)置于該反應(yīng)腔體12內(nèi)的加熱單元16。經(jīng)由該等離子體氣體輸入單元15將一種氣體通入并借由該電極饋入單元14接收一個射頻信號，令該等離子體電極13產(chǎn)生一個使該氣體電離的電場，而該加熱單元16則用以調(diào)整與控制該基板11的溫度。
[0028]該操作模塊2與該等離子體產(chǎn)生腔室I電連接而控制該等離子體產(chǎn)生腔室I中預(yù)定進(jìn)行的等離子體制程的制程參數(shù)，該操作模塊2包括一個射頻信號產(chǎn)生器21、一個質(zhì)流控制器22，及一個熱控制器23。該射頻信號產(chǎn)生器21與該電極饋入單元14電連接且用以調(diào)整電場強(qiáng)度以控制該氣體的電離程度，該質(zhì)流控制器22是與該等離子體氣體輸入單元15電連接，用以控制輸入至該反應(yīng)腔體12中的氣體流量，而該熱控制器23則與該加熱單元16電連接并用以控制該基板11的溫度。
[0029]該光傳感器3與該等離子體產(chǎn)生腔室I相連接且能感測氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，并將其轉(zhuǎn)換為一個放光光譜。等離子體放光的成因是氣體原子或分子因電子的撞擊而提升至激發(fā)態(tài)，因處于激發(fā)態(tài)的系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，只能在能量被提升的瞬間存在，因此會隨即返回具有較低能量的穩(wěn)定狀態(tài)，在所述被激發(fā)的氣體原子或分子由激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的過程中，會以發(fā)射一個具有特定能量的光子形式回到能量較低的激發(fā)態(tài)或是基態(tài)，處于不同激發(fā)態(tài)的原子所發(fā)射的光子具有不同的電磁波譜，而顯示出各自獨(dú)特的譜線。該光傳感器3即為偵測該等離子體所產(chǎn)生的光子并將其轉(zhuǎn)換成為一個放光光譜，于本較佳實施例中，該光傳感器3所測得的放光光譜具有波長、特征波峰積分面積，及能量強(qiáng)度的分析數(shù)據(jù)。
[0030]該控制模塊4分別電連接于該操作模塊2與該光傳感器3，而用以接收該光傳感器3所測得的放光光譜，并輸出一個控制信號至該操作模塊2。
[0031]此外，本發(fā)明該 等離子體系統(tǒng)能實時監(jiān)控制程條件而進(jìn)行等離子體制程參數(shù)的回饋控制，茲將該等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法說明如下。
[0032]配合參閱圖2，具體的說，利用本發(fā)明該等離子體系統(tǒng)的較佳實施例進(jìn)行的等離子體制程參數(shù)的回饋控制方法，是于實際進(jìn)行等離子體制程步驟時，利用該光傳感器3實時檢測于該等離子體產(chǎn)生腔室I中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，將其轉(zhuǎn)換得到一個放光光譜，再將該放光光譜傳送至該控制模塊4，該控制模塊4具有一個包括多種對應(yīng)不同等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫，將該放光光譜與該標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行波長、特征波峰積分面積，及能量強(qiáng)度的比對。
[0033]比對結(jié)果相符合時，該控制模塊4會對該操作模塊2輸出一個制程參數(shù)不變的控制信號，且該光傳感器3每間隔一段時間會進(jìn)行一次等離子體放光光譜的檢測，讓該控制模塊4進(jìn)行比對并對應(yīng)輸出控制信號，間隔時間為I至30秒；若該放光光譜與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的比對結(jié)果不同時，該控制模塊4對該操作模塊2輸出一個調(diào)變制程參數(shù)的控制信號，該控制信號會對應(yīng)調(diào)整該射頻信號產(chǎn)生器21的功率、該質(zhì)流控制器22的氣體流量，及該熱控制器23的加熱溫度的至少其中一項，直到該放光光譜與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的比對結(jié)果相符合。
[0034]本發(fā)明等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法借由該光傳感器3收集多個制程數(shù)據(jù)，所述制程數(shù)據(jù)是該等離子體系統(tǒng)于不同的制程參數(shù)條件下所感測得到的光譜數(shù)據(jù)，于本較佳實施例中，該光譜數(shù)據(jù)為波長、特征波峰積分面積，及能量強(qiáng)度的比對數(shù)據(jù)，而建立出一個多種對應(yīng)不同的等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫，收集完成后匯入至該控制模塊4，并由該控制模塊4執(zhí)行一個回饋控制的動作，借以控制該操作模塊2的作動，而使得等離子體制程的結(jié)果符合目標(biāo)值，不但能實時取得制程的數(shù)據(jù)并采取相對應(yīng)的操作步驟，使制程中所出現(xiàn)的異常或缺失得以隨時進(jìn)行修正，讓制程結(jié)果能精確地符合所設(shè)定的目標(biāo)值，更能通過所述制程數(shù)據(jù)實時察覺該等離子體系統(tǒng)或機(jī)臺的異常，而防止產(chǎn)品或機(jī)臺的損害。
[0035]再者，本發(fā)明除了能應(yīng)用于薄膜太陽能電池鍍膜制程以外，也能應(yīng)用于具有龐大商業(yè)市場的液晶顯示器的低溫多晶硅鍍膜制程，且等離子體技術(shù)也是半導(dǎo)體制程中重要的關(guān)鍵技術(shù)，舉凡各種和等離子體技術(shù)相關(guān)的領(lǐng)域，皆能利用本發(fā)明所揭露的技術(shù)方法來達(dá)到優(yōu)化制程控制的目的。
[0036]綜上所述，本發(fā)明等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法借由診斷放光光譜所提供的訊息以了解制程過程的反應(yīng)，并實時進(jìn)行監(jiān)控以采取相對應(yīng)的操作步驟，得以精確掌握制程結(jié)果而符合目標(biāo)值，以避免造成生產(chǎn)成本與制程時間的浪費(fèi)，所以確實能達(dá)成本發(fā)明的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，其特征在于包含以下步驟: 建立一個等離子體系統(tǒng)，用以在一個基板的表面進(jìn)行預(yù)定的等離子體制程，該等離子體系統(tǒng)具有一個進(jìn)行等離子體制程的等離子體產(chǎn)生腔室、一個光傳感器，用以感測自該等離子體產(chǎn)生腔室發(fā)出的光、一個用以控制該等離子體系統(tǒng)的制程參數(shù)的操作模塊，及一個電連接于該光傳感器與該操作模塊的控制模塊，該控制模塊具有一個標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫，包括多種對應(yīng)不同等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜； 該光傳感器檢測該等離子體產(chǎn)生腔室中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，并將其轉(zhuǎn)換得到一個放光光譜； 將該光傳感器測得的放光光譜傳送至該控制模塊，該控制模塊將該放光光譜與該標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫中相對應(yīng)等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行比對，再依該比對結(jié)果自該控制模塊對該操作模塊輸出一個控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，其特征在于:該放光光譜與該相對應(yīng)的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行比對的項目為波長、特征波峰積分面積，及能量強(qiáng)度中的至少一項。
3.如權(quán)利要求2所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，其特征在于:該放光光譜與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的比對結(jié)果不同時，該控制模塊會對該操作模塊輸出的控制信號為一個調(diào)變制程參數(shù)的控制信號；而該放光光譜與該等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜的比對結(jié)果相同時，該控制模塊對該操作模塊輸出的控制信號為一個制程參數(shù)不變的控制信號。
4.如權(quán)利要求3所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，其特征在于:該等離子體系統(tǒng)的操作模塊具有一個射頻信號產(chǎn)生器、一個用以控制進(jìn)入該等離子體產(chǎn)生腔室的氣體流量的質(zhì)流控制器，及一個用以控制該等離子體產(chǎn)生腔室中該基板溫度的熱控制器，而該控制模塊對該操作模塊輸出該調(diào)變制程參數(shù)的控制信號時，則對應(yīng)調(diào)整該射頻信號產(chǎn)生器的功率、該質(zhì)流控制器的氣體流量，及該熱控制器的加熱溫度的至少一項。
5.如權(quán)利要求4所述的等離子體系統(tǒng)的回饋控制方法，其特征在于:該光傳感器間隔地檢測該等離子體產(chǎn)生腔室中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，該間隔時間為I至30秒。
6.一種等離子體系統(tǒng)，用以在一個基板的表面進(jìn)行預(yù)定的等離子體制程，該等離子體系統(tǒng)的特征在于包含: 一個等離子體產(chǎn)生腔室，用以將輸入氣體進(jìn)行電離產(chǎn)生等離子體； 一個操作模塊，與該等離子體產(chǎn)生腔室電連接，而用以控制該等離子體制程的制程參數(shù)，該操作模塊包括一個用以控制該氣體的電離程度的射頻信號產(chǎn)生器、一個用以控制氣體輸入該等離子體產(chǎn)生腔室的質(zhì)流控制器，及一個用以控制該等離子體產(chǎn)生腔室中該基板的溫度的熱控制器； 一個光傳感器，用以感測該等離子體產(chǎn)生腔室中氣體電離產(chǎn)生等離子體時所發(fā)出的光，并將其轉(zhuǎn)換為一個放光光譜；以及 一個分別電連接于該操作模塊與該光傳感器的控制模塊，該控制模塊具有一個標(biāo)準(zhǔn)光譜數(shù)據(jù)庫，包括多種對應(yīng)不同等離子體制程條件的等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜，該控制模塊接收該光傳感器所測得的放光光譜并與等離子體標(biāo)準(zhǔn)光譜比對后，再對應(yīng)輸出一個控制信號至該操作模塊。
7.如權(quán)利要求6所述的等離子體系統(tǒng)，其特征在于:該光傳感器所測得的放光光譜具有波長、特征波峰積分面積，及能量強(qiáng)度的分析數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的等離子體系統(tǒng)，其特征在于:該等離子體產(chǎn)生腔室包括一個界定出一個反應(yīng)空間的反應(yīng)腔體、一個設(shè)置于該反應(yīng)腔體內(nèi)的等離子體電極、分別與該等離子體電極連接的一個電極饋入單元、一個等離子體氣體輸入單元，及一個設(shè)置于該反應(yīng)腔體內(nèi)的加熱單元，該電極饋入單元與該射頻信號產(chǎn)生器電連接，用以接收一個射頻信號，該等離子體氣體輸入單元與該質(zhì)流控制器電連接，用以調(diào)整該氣體通入該反應(yīng)腔體的流量，而令該等離子體電極產(chǎn)生一個使氣體電離的電場，該加熱單元與該熱控制器電連接而用以調(diào)整該基板 的溫度。
【文檔編號】H01J37/24GK103903951SQ201210585488
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】洪政源, 陳威宇, 吳奕達(dá), 楊思華, 孫嘉鴻, 翁敏航, 吳以德 申請人:財團(tuán)法人金屬工業(yè)研究發(fā)展中心