等离子体系统的回馈控制方法及其系统的制作方法
【专利摘要】一种等离子体系统的回馈控制方法及其系统，该等离子体系统包含一个等离子体产生腔室、一个光传感器、一个操作模块，及一个控制模块，且该控制模块具有一个包括有多种对应不同等离子体制程条件的等离子体标准光谱的标准光谱数据库。借由该光传感器对该等离子体产生腔室中气体电离产生等离子体时所发出的光进行检测，并将其转换得到一个放光光谱，再将该放光光谱与该标准光谱数据库中相对应等离子体制程条件的等离子体标准光谱进行比对，经由比对的结果以实时调整与控制该等离子体系统的制程条件与参数。
【专利说明】等离子体系统的回馈控制方法及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种制程的回馈控制方法及其系统，特别是涉及一种等离子体系统的回馈控制方法及其系统。
【背景技术】
[0002]化学气相沉积法(Chemical vapor deposition, CVD)为半导体与液晶显示器等光电领域中最常见也最广为使用的镀膜技术，乃是将基材曝露于一种或多种不同的前驱物下，在基材的表面发生化学反应或化学分解来产生欲沉积的薄膜。而等离子体增强化学气相沉积(Plasma enhanced chemical vapor deposition, PECVD)为利用等离子体增加前驱物的反应速率，使其得以在低温的环境下进行镀膜，为半导体与液晶显示器等领域中最广泛使用的主要原因。[0003]然而，在现今光电产业的镀膜技术中，无论是黄光制程、沉积制程或是等离子体制程等，都无法实时监控制程条件以随时进行制程参数的修正，而是必须在基板上已完成部分的镀膜制程后，利用相关量测仪器测量在基板上所形成的镀膜结果，再进行制程参数的修正，需经过反复的测试与调整，直到产生符合需求的结果，而这些反复的制程修正及调整的过程，不仅耗费生产成本也让整体的制程时间增加。此外，即使经调整后已得到适当的制程参数，但是在实际制造时仍可能会因为机台的漂移现象，使得最后产品仍有不符合需求的情况发生。
[0004]上述制程所发生的问题，不但会造成生产成本与制程时间的浪费，对于产品良率的提升也会产生很大的影响。因此，提供一种能实时控制制程条件以精确掌握制程结果的方法，为本发明研究探讨的重要方向。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能实时监控制程条件以精确掌握制程结果的等离子体系统的回馈控制方法。
[0006]本发明等离子体系统的回馈控制方法，包含以下步骤:
[0007](A)建立一个等离子体系统，用以在一个基板的表面进行预定的等离子体制程，该等离子体系统具有一个进行等离子体制程的等离子体产生腔室、一个光传感器，用以感测自该等离子体产生腔室发出的光，并将其转换成一个放光光谱、一个用以控制该等离子体系统的制程参数的操作模块，及一个电连接于该光传感器与该操作模块的控制模块，且该控制模块具有一个标准光谱数据库，包括多种对应不同等离子体制程条件的等离子体标准光谱。
[0008](B)利用该光传感器检测该等离子体产生腔室中气体电离产生等离子体时所发出的光，并将其转换得到一个放光光谱。
[0009](C)将该光传感器测得的放光光谱传送至该控制模块，并将该放光光谱与该标准光谱数据库中相对应等离子体制程条件的等离子体标准光谱进行比对，再依该比对结果自该控制模块对该操作模块输出一个控制信号。
[0010]较佳地，本发明所述的等离子体系统的回馈控制方法，在该步骤(C)中是将该放光光谱与该相对应的等离子体标准光谱的波长、特征波峰积分面积，及能量强度的至少一项进行比对。
[0011]较佳地，本发明所述的等离子体系统的回馈控制方法，在该步骤(C)中该放光光谱与该等离子体标准光谱的比对结果不同时，该控制模块对该操作模块输出一个调变制程参数的控制信号；而该放光光谱与该等离子体标准光谱的比对结果相同时，该控制模块对该操作模块输出一个制程参数不变的控制信号。
[0012]较佳地，本发明所述的等离子体系统的回馈控制方法，该等离子体系统的操作模块具有一个射频信号产生器、一个用以控制进入该等离子体产生腔室的气体流量的质流控制器，及一个用以控制该等离子体产生腔室中该基板的温度的热控制器，而该步骤(C)的控制模块对该操作模块输出该调变制程参数的控制信号时，则对应调整该射频信号产生器的功率、该质流控制器的气体流量，及该热控制器的加热温度的至少一项。
[0013]较佳地，本发明所述的等离子体系统的回馈控制方法，在该步骤(B)中该光传感器间隔地检测该等离子体产生腔室中气体电离产生等离子体时所发出的光，该间隔时间为I至30秒。
[0014]此外，本发明的另一目的在于提供一种能有效地节省制程时间及制作成本的等离子体系统。
[0015]本发明等离子体系统用以在一个基板的表面进行预定的等离子体制程，包含一个等离子体产生腔室、一个 操作模块、一个光传感器，及一个控制模块。
[0016]该等离子体产生腔室用以将输入的气体进行电离产生等离子体。
[0017]该操作模块与该等离子体产生腔室电连接，而用以控制该等离子体制程的制程参数，该操作模块包括一个用以控制该气体的电离程度的射频信号产生器、一个用以控制气体输入该等离子体产生腔室的质流控制器，及一个用以控制该等离子体产生腔室中该基板的温度的热控制器。
[0018]该光传感器用以感测该等离子体产生腔室中气体电离产生等离子体时所发出的光，并将其转换为一个放光光谱。
[0019]该控制模块具有一个标准光谱数据库，包括多种等离子体标准光谱，该控制模块分别电连接于该操作模块与该光传感器，用以接收该光传感器所测得的放光光谱并与该等离子体标准光谱比对，以对应输出一个控制信号至该操作模块。
[0020]较佳地，本发明所述的等离子体系统，该光传感器所测得的放光光谱具有波长、特征波峰积分面积，及能量强度的分析数据。
[0021]较佳地，本发明所述的等离子体系统，该等离子体产生腔室包括一个界定出一个反应空间的反应腔体、一个设置于该反应腔体内的等离子体电极、分别与该等离子体电极连接的一个电极馈入单元、一个等离子体气体输入单元，及一个设置于该反应腔体内的加热单元，该电极馈入单元与该射频信号产生器电连接，用以接收一个射频信号，该等离子体气体输入单元与该质流控制器电连接，用以调整该气体通入该反应腔体的流量，而令该等离子体电极产生一个使气体电离的电场，该加热单元与该热控制器电连接而用以调整该基板的温度。[0022]本发明的有益效果在于:利用将该光传感器所测得的放光光谱与该等离子体标准光谱进行比对，再利用该比对的结果自该控制模块对该操作模块输出一个控制信号，以实时监测并对制程条件及参数进行控制而精确地掌握制程的结果。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是一个示意图，说明本发明等离子体系统的较佳实施例；
[0024]图2是一个流程图，说明本发明等离子体系统的回馈控制方法的较佳实施例。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
[0026]参阅图1，本发明等离子体系统的较佳实施例包含一个等离子体产生腔室1、一个操作模块2、一个光传感器3，及一个控制模块4，用以在一个位于该等离子体产生腔室I中的基板11的表面进行一个预定的等离子体制程。
[0027]该等离子体产生腔室I包括一个界定出一个反应空间的反应腔体12、一个设置于该反应腔体12内的等离子体电极13、分别与该等离子体电极13连接的一个电极馈入单元
14、一个等离子体气体输入单元15，及一个设置于该反应腔体12内的加热单元16。经由该等离子体气体输入单元15将一种气体通入并借由该电极馈入单元14接收一个射频信号，令该等离子体电极13产生一个使该气体电离的电场，而该加热单元16则用以调整与控制该基板11的温度。
[0028]该操作模块2与该等离子体产生腔室I电连接而控制该等离子体产生腔室I中预定进行的等离子体制程的制程参数，该操作模块2包括一个射频信号产生器21、一个质流控制器22，及一个热控制器23。该射频信号产生器21与该电极馈入单元14电连接且用以调整电场强度以控制该气体的电离程度，该质流控制器22是与该等离子体气体输入单元15电连接，用以控制输入至该反应腔体12中的气体流量，而该热控制器23则与该加热单元16电连接并用以控制该基板11的温度。
[0029]该光传感器3与该等离子体产生腔室I相连接且能感测气体电离产生等离子体时所发出的光，并将其转换为一个放光光谱。等离子体放光的成因是气体原子或分子因电子的撞击而提升至激发态，因处于激发态的系统是不稳定的，只能在能量被提升的瞬间存在，因此会随即返回具有较低能量的稳定状态，在所述被激发的气体原子或分子由激发态回到基态的过程中，会以发射一个具有特定能量的光子形式回到能量较低的激发态或是基态，处于不同激发态的原子所发射的光子具有不同的电磁波谱，而显示出各自独特的谱线。该光传感器3即为侦测该等离子体所产生的光子并将其转换成为一个放光光谱，于本较佳实施例中，该光传感器3所测得的放光光谱具有波长、特征波峰积分面积，及能量强度的分析数据。
[0030]该控制模块4分别电连接于该操作模块2与该光传感器3，而用以接收该光传感器3所测得的放光光谱，并输出一个控制信号至该操作模块2。
[0031]此外，本发明该 等离子体系统能实时监控制程条件而进行等离子体制程参数的回馈控制，兹将该等离子体系统的回馈控制方法说明如下。
[0032]配合参阅图2，具体的说，利用本发明该等离子体系统的较佳实施例进行的等离子体制程参数的回馈控制方法，是于实际进行等离子体制程步骤时，利用该光传感器3实时检测于该等离子体产生腔室I中气体电离产生等离子体时所发出的光，将其转换得到一个放光光谱，再将该放光光谱传送至该控制模块4，该控制模块4具有一个包括多种对应不同等离子体制程条件的等离子体标准光谱的标准光谱数据库，将该放光光谱与该标准光谱数据库中相对应等离子体制程条件的等离子体标准光谱进行波长、特征波峰积分面积，及能量强度的比对。
[0033]比对结果相符合时，该控制模块4会对该操作模块2输出一个制程参数不变的控制信号，且该光传感器3每间隔一段时间会进行一次等离子体放光光谱的检测，让该控制模块4进行比对并对应输出控制信号，间隔时间为I至30秒；若该放光光谱与该等离子体标准光谱的比对结果不同时，该控制模块4对该操作模块2输出一个调变制程参数的控制信号，该控制信号会对应调整该射频信号产生器21的功率、该质流控制器22的气体流量，及该热控制器23的加热温度的至少其中一项，直到该放光光谱与该等离子体标准光谱的比对结果相符合。
[0034]本发明等离子体系统的回馈控制方法借由该光传感器3收集多个制程数据，所述制程数据是该等离子体系统于不同的制程参数条件下所感测得到的光谱数据，于本较佳实施例中，该光谱数据为波长、特征波峰积分面积，及能量强度的比对数据，而建立出一个多种对应不同的等离子体制程条件的等离子体标准光谱的标准光谱数据库，收集完成后汇入至该控制模块4，并由该控制模块4执行一个回馈控制的动作，借以控制该操作模块2的作动，而使得等离子体制程的结果符合目标值，不但能实时取得制程的数据并采取相对应的操作步骤，使制程中所出现的异常或缺失得以随时进行修正，让制程结果能精确地符合所设定的目标值，更能通过所述制程数据实时察觉该等离子体系统或机台的异常，而防止产品或机台的损害。
[0035]再者，本发明除了能应用于薄膜太阳能电池镀膜制程以外，也能应用于具有庞大商业市场的液晶显示器的低温多晶硅镀膜制程，且等离子体技术也是半导体制程中重要的关键技术，举凡各种和等离子体技术相关的领域，皆能利用本发明所揭露的技术方法来达到优化制程控制的目的。
[0036]综上所述，本发明等离子体系统的回馈控制方法借由诊断放光光谱所提供的讯息以了解制程过程的反应，并实时进行监控以采取相对应的操作步骤，得以精确掌握制程结果而符合目标值，以避免造成生产成本与制程时间的浪费，所以确实能达成本发明的目的。
【权利要求】
1.一种等离子体系统的回馈控制方法，其特征在于包含以下步骤: 建立一个等离子体系统，用以在一个基板的表面进行预定的等离子体制程，该等离子体系统具有一个进行等离子体制程的等离子体产生腔室、一个光传感器，用以感测自该等离子体产生腔室发出的光、一个用以控制该等离子体系统的制程参数的操作模块，及一个电连接于该光传感器与该操作模块的控制模块，该控制模块具有一个标准光谱数据库，包括多种对应不同等离子体制程条件的等离子体标准光谱； 该光传感器检测该等离子体产生腔室中气体电离产生等离子体时所发出的光，并将其转换得到一个放光光谱； 将该光传感器测得的放光光谱传送至该控制模块，该控制模块将该放光光谱与该标准光谱数据库中相对应等离子体制程条件的等离子体标准光谱进行比对，再依该比对结果自该控制模块对该操作模块输出一个控制信号。
2.如权利要求1所述的等离子体系统的回馈控制方法，其特征在于:该放光光谱与该相对应的等离子体标准光谱进行比对的项目为波长、特征波峰积分面积，及能量强度中的至少一项。
3.如权利要求2所述的等离子体系统的回馈控制方法，其特征在于:该放光光谱与该等离子体标准光谱的比对结果不同时，该控制模块会对该操作模块输出的控制信号为一个调变制程参数的控制信号；而该放光光谱与该等离子体标准光谱的比对结果相同时，该控制模块对该操作模块输出的控制信号为一个制程参数不变的控制信号。
4.如权利要求3所述的等离子体系统的回馈控制方法，其特征在于:该等离子体系统的操作模块具有一个射频信号产生器、一个用以控制进入该等离子体产生腔室的气体流量的质流控制器，及一个用以控制该等离子体产生腔室中该基板温度的热控制器，而该控制模块对该操作模块输出该调变制程参数的控制信号时，则对应调整该射频信号产生器的功率、该质流控制器的气体流量，及该热控制器的加热温度的至少一项。
5.如权利要求4所述的等离子体系统的回馈控制方法，其特征在于:该光传感器间隔地检测该等离子体产生腔室中气体电离产生等离子体时所发出的光，该间隔时间为I至30秒。
6.一种等离子体系统，用以在一个基板的表面进行预定的等离子体制程，该等离子体系统的特征在于包含: 一个等离子体产生腔室，用以将输入气体进行电离产生等离子体； 一个操作模块，与该等离子体产生腔室电连接，而用以控制该等离子体制程的制程参数，该操作模块包括一个用以控制该气体的电离程度的射频信号产生器、一个用以控制气体输入该等离子体产生腔室的质流控制器，及一个用以控制该等离子体产生腔室中该基板的温度的热控制器； 一个光传感器，用以感测该等离子体产生腔室中气体电离产生等离子体时所发出的光，并将其转换为一个放光光谱；以及 一个分别电连接于该操作模块与该光传感器的控制模块，该控制模块具有一个标准光谱数据库，包括多种对应不同等离子体制程条件的等离子体标准光谱，该控制模块接收该光传感器所测得的放光光谱并与等离子体标准光谱比对后，再对应输出一个控制信号至该操作模块。
7.如权利要求6所述的等离子体系统，其特征在于:该光传感器所测得的放光光谱具有波长、特征波峰积分面积，及能量强度的分析数据。
8.如权利要求7所述的等离子体系统，其特征在于:该等离子体产生腔室包括一个界定出一个反应空间的反应腔体、一个设置于该反应腔体内的等离子体电极、分别与该等离子体电极连接的一个电极馈入单元、一个等离子体气体输入单元，及一个设置于该反应腔体内的加热单元，该电极馈入单元与该射频信号产生器电连接，用以接收一个射频信号，该等离子体气体输入单元与该质流控制器电连接，用以调整该气体通入该反应腔体的流量，而令该等离子体电极产生一个使气体电离的电场，该加热单元与该热控制器电连接而用以调整该基板 的温度。
【文档编号】H01J37/24GK103903951SQ201210585488
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年12月28日 优先权日:2012年12月28日
【发明者】洪政源, 陈威宇, 吴奕达, 杨思华, 孙嘉鸿, 翁敏航, 吴以德 申请人:财团法人金属工业研究发展中心