CN107564789A - 用于基于rf功率的衬底支撑件前馈温度控制的系统与方法 - Google Patents

用于基于rf功率的衬底支撑件前馈温度控制的系统与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107564789A
CN107564789A CN201710521370.3A CN201710521370A CN107564789A CN 107564789 A CN107564789 A CN 107564789A CN 201710521370 A CN201710521370 A CN 201710521370A CN 107564789 A CN107564789 A CN 107564789A
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
plasma
controller
signal
substrate support
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710521370.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107564789B (zh
Inventor
张涛
田思源
埃里克·A·佩普
乔治·约瑟·扎尼诺维赫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lam Research Corp
Original Assignee
Lam Research Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lam Research Corp filed Critical Lam Research Corp
Publication of CN107564789A publication Critical patent/CN107564789A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107564789B publication Critical patent/CN107564789B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/6735—Closed carriers
    • H01L21/67389—Closed carriers characterised by atmosphere control
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • C23C16/507—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges using external electrodes, e.g. in tunnel type reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32926—Software, data control or modelling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/32935—Monitoring and controlling tubes by information coming from the object and/or discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32917—Plasma diagnostics
    • H01J37/3299—Feedback systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/6735—Closed carriers
    • H01L21/67383—Closed carriers characterised by substrate supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/334—Etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本发明涉及用于基于RF功率的衬底支撑件前馈温度控制的系统与方法。提供了温度控制器，其包括接口、补偿控制器、加法器和第二控制器。接口接收偏置功率信号和等离子体信号。偏置功率信号指示RF发生器的偏置RF功率电平。等离子体信号指示另一RF发生器的等离子体RF功率电平。另一个接口接收指示衬底支撑件的温度的温度信号。补偿控制器基于偏置前馈传递函数和偏置RF功率电平产生补偿值，并且基于等离子体前馈传递函数和等离子体RF功率电平产生另一补偿值。加法器根据设定点和温度产生误差信号。第二控制器基于误差信号产生控制信号。另一个加法器根据补偿值和控制信号来控制致动器以调节温度。

Description

用于基于RF功率的衬底支撑件前馈温度控制的系统与方法
技术领域
本公开涉及衬底处理系统，更具体地涉及用于控制衬底处理系统中的静电卡盘的温度的系统和方法。
背景技术
这里提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的背景的目的。在该背景技术部分以及在提交时不会以其他方式认为是现有技术的描述的方面中描述的程度上，目前署名的发明人的工作既不明确地也不隐含地被承认为针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可用于对诸如半导体晶片之类的衬底进行蚀刻、沉积和/或其他处理。可以在衬底上执行的示例性工艺包括但不限于：等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺、化学增强等离子体气相沉积(CEPVD)工艺、离子注入工艺和/或其它蚀刻、沉积和清洁工艺。衬底可以布置在衬底处理系统的处理室中的诸如基座、静电卡盘(ESC)之类的衬底支撑件上。例如，在PECVD工艺中的蚀刻期间，将包含一种或多种前体的气体混合物引入处理室中，并且等离子体被激励以蚀刻该衬底。
在衬底的处理期间，衬底和衬底处理系统的部件的温度可能变化。这些温度变化对得到的衬底可能具有不期望的影响(例如，非均匀关键尺寸)。因此，衬底处理系统可以实现用于控制衬底和衬底处理系统的部件的温度的系统和方法。
发明内容
一种用于衬底处理系统中的衬底支撑件的温度控制器。所述温度控制器包括第一接口、第二接口、补偿控制器、第一加法器、第二控制器和第二加法器。所述第一接口被配置为接收偏置功率信号和等离子体信号。所述偏置功率信号指示用于所述衬底支撑件的第一RF发生器的偏置射频(RF)功率电平。所述等离子体信号指示第二RF发生器的等离子体RF功率电平。所述第二接口被配置为接收温度信号。所述温度信号指示所述衬底支撑件的温度。所述补偿控制器被配置为：(i)基于偏置前馈传递函数和所述偏置RF功率电平产生第一补偿值，以及(ii)基于等离子体前馈传递函数和所述等离子体RF功率电平产生第二补偿值。所述第一加法器被配置为基于设定点温度和所述衬底支撑件的所述温度产生误差信号。所述第二控制器被配置为基于所述误差信号产生控制信号。所述第二加法器被配置为基于所述第一补偿值、所述第二补偿值和所述控制信号来控制致动器以调整所述衬底支撑件的所述温度。
在其它特征中，提供了一种操作用于衬底处理系统中的衬底支撑件的温度控制器的方法。所述方法包括：在所述温度控制器的第一接口处接收偏置功率信号和等离子体信号，其中所述偏置功率信号指示用于所述衬底支撑件的第一RF发生器的偏置射频(RF)功率电平，并且其中所述等离子体信号指示第二RF发生器的等离子体RF功率电平；以及在所述温度控制器的第二接口处接收温度信号，其中所述温度信号指示所述衬底支撑件的温度。所述方法还包括：(i)基于偏置前馈传递函数和所述偏置RF功率电平产生第一补偿值，以及(ii)基于等离子体前馈传递函数和所述等离子体RF功率电平产生第二补偿值；基于设定点温度和所述衬底支撑件的所述温度产生误差信号；基于所述误差信号产生控制信号；以及基于所述第一补偿值、所述第二补偿值和所述控制信号来控制致动器以调节所述衬底支撑件的所述温度。
具体而言，本发明的一些方面可以阐述如下：
1.一种用于衬底处理系统中的衬底支撑件的温度控制器，所述温度控制器包括：
第一接口，其被配置为接收偏置功率信号和等离子体信号，其中所述偏置功率信号指示用于所述衬底支撑件的第一RF发生器的偏置射频(RF)功率电平，并且其中所述等离子体信号指示第二RF发生器的等离子体RF功率电平；
第二接口，其被配置为接收温度信号，其中所述温度信号指示所述衬底支撑件的温度；
补偿控制器，其被配置为：(i)基于偏置前馈传递函数和所述偏置RF功率电平产生第一补偿值，以及(ii)基于等离子体前馈传递函数和所述等离子体RF功率电平产生第二补偿值；
第一加法器，其被配置为基于设定点温度和所述衬底支撑件的所述温度产生误差信号；
第二控制器，其被配置为基于所述误差信号产生控制信号；以及
第二加法器，其被配置为基于所述第一补偿值、所述第二补偿值和所述控制信号来控制致动器以调节所述衬底支撑件的所述温度。
2.根据条款1所述的温度控制器，其中所述补偿控制器包括：
偏置控制器，其被配置为将所述偏置RF功率电平乘以所述偏置前馈传递函数以提供所述第一补偿值；以及
等离子体控制器，其被配置为将所述等离子体RF功率电平乘以所述等离子体前馈传递函数以提供所述第二补偿值。
3.根据条款1所述的温度控制器，其中：
所述补偿控制器被配置为基于参数前馈传递函数和参数产生第三补偿信号；并且
所述第二加法器被配置为基于所述第三补偿信号来控制所述致动器以调节所述衬底支撑件的所述温度。
4.根据条款3所述的温度控制器，其中，所述参数是供应到处理室的气体的压力、供应到所述处理室的气体的流速、流过所述衬底支撑件的冷却剂的压力、或流过所述衬底支撑件的冷却剂的流速。
5.根据条款1所述的温度控制器，其中所述第一接口或所述第二接口中的至少一个是以太网控制自动化技术(EtherCAT)接口。
6.根据条款1所述的温度控制器，其中所述第一接口是模拟接口。
7.根据条款1所述的温度控制器，其中所述补偿控制器被配置为基于(i)所述致动器的传递函数、(ii)偏置RF干扰传递函数以及(iii)等离子体RF干扰传递函数来估计所述衬底支撑件的所述温度。
8.根据条款7所述的温度控制器，其还包括第三加法器，所述第三加法器被配置为基于(i)所述第二加法器的输出和所述致动器的所述传递函数的乘积、(ii)所述偏置RF功率电平和所述偏置RF干扰传递函数的乘积以及(iii)所述等离子体RF功率电平和所述等离子体RF干扰传递函数的乘积来输出所述衬底支撑件的所述温度。
9.根据条款1所述的温度控制器，其中所述补偿控制器被配置为：(i)针对等离子体处理的步骤的多个子步骤中的每一个标定偏置增益和等离子体增益、(ii)基于所述偏置增益生成所述第一补偿值、以及(iii)基于所述等离子体增益生成所述第二补偿值。
10.根据条款9所述的温度控制器，其中所述步骤是蚀刻步骤、钝化步骤、沉积步骤或灰化步骤。
11.一种系统，其包括：
根据条款1所述的温度控制器；和
系统控制器，其被配置为(i)经由第三接口从RF发生系统接收偏置RF功率信号和所述等离子体RF功率信号，以及(ii)经由第四接口将所述偏置RF功率信号和所述等离子体RF功率信号发送到所述温度控制器。
12.根据条款11所述的系统，其中所述第一接口、所述第三接口和所述第四接口是以太网控制自动化技术(EtherCAT)接口。
13.一种电感耦合等离子体系统，其包括：
根据条款1所述的温度控制器；
所述第一射频发生器；
所述第二射频发生器；
所述衬底支撑件，其被配置为基于所述第一RF发生器的输出以所述偏置RF功率电平接收RF功率；以及
电感耦合结构，其被配置为基于所述第二RF发生器的输出以所述等离子体RF功率电平接收RF功率。
14.一种电容耦合等离子体系统，其包括：
根据条款1所述的温度控制器；
所述第一射频发生器；
所述第二射频发生器；
所述衬底支撑件，其被配置为基于所述第一RF发生器的输出以所述偏置RF功率电平接收RF功率；和
电极，其被配置为基于所述第二RF发生器的输出以所述等离子体RF功率电平接收RF功率，其中所述电极包括喷头。
15.一种操作用于衬底处理系统中的衬底支撑件的温度控制器的方法，所述方法包括：
在所述温度控制器的第一接口处接收偏置功率信号和等离子体信号，其中所述偏置功率信号指示用于所述衬底支撑件的第一RF发生器的偏置射频(RF)功率电平，并且其中所述等离子体信号指示第二RF发生器的等离子体RF功率电平；
在所述温度控制器的第二接口处接收温度信号，其中所述温度信号指示所述衬底支撑件的温度；
(i)基于偏置前馈传递函数和所述偏置RF功率电平产生第一补偿值，以及(ii)基于等离子体前馈传递函数和所述等离子体RF功率电平产生第二补偿值；
基于设定点温度和所述衬底支撑件的所述温度产生误差信号；
基于所述误差信号产生控制信号；以及
基于所述第一补偿值、所述第二补偿值和所述控制信号来控制致动器以调节所述衬底支撑件的所述温度。
16.根据条款15所述的方法，其还包括：
将所述偏置RF功率电平乘以所述偏置前馈传递函数以提供所述第一补偿值；和
将所述等离子体RF功率电平乘以所述等离子体前馈传递函数以提供所述第二补偿值。
17.根据条款15所述的方法，其还包括：
基于参数前馈传递函数和参数产生第三补偿信号；以及
基于所述第三补偿信号，控制所述致动器以调节所述衬底支撑件的所述温度。
18.根据条款15所述的方法，其中所述第一接口或所述第二接口中的至少一个是以太网控制自动化技术(EtherCAT)接口。
19.根据条款15所述的方法，其中所述第一接口是模拟接口。
20.根据条款15所述的方法，其还包括基于以下各项来估计所述衬底支撑件的所述温度：
(i)所述致动器的传递函数和(ii)从所述控制信号中减去所述第一补偿值和所述第二补偿值的结果的乘积；
所述偏置RF功率电平和偏置RF干扰传递函数的乘积；以及
所述等离子体RF功率电平和等离子体RF干扰传递函数的乘积。
21.根据条款15所述的方法，其还包括：
针对等离子体工艺的步骤的多个子步骤中的每一个标定偏置增益和等离子体增益；
基于所述偏置增益产生所述第一补偿值；以及
基于所述等离子体增益产生所述第二补偿值。
22.根据条款15所述的方法，其还包括：
在系统控制器处经由第三接口从RF发生系统接收所述偏置RF功率信号和所述等离子体RF功率信号；以及
经由第四接口将所述偏置RF功率信号和所述等离子体RF功率信号从系统控制器发送到所述温度控制器，
其中所述第一接口、所述第三接口和所述第四接口是以太网控制自动化技术(EtherCAT)接口。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开的其他适用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅意图用于说明的目的，并且不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图将更全面地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的实施方式的包含温度控制器的衬底处理系统的示例的功能框图；
图2是根据本公开的实施方式的包含温度控制器的另一衬底处理系统的示例的功能框图；
图3是根据本公开的实施方式的温度控制系统的示例的功能框图；
图4是根据本公开的实施方式的前馈系统和包括基于RF前馈功率的温度控制的温度控制模型的示例的功能框图。
图5是根据本公开的实施方式的前馈系统和包括RF前馈功率和其他基于参数的温度控制的温度控制模型的示例的功能框图。
图6示出了根据本公开的实施方式的控制ESC的温度的示例性方法。
图7是温度与时间关系的曲线图，示出了图3的温度控制系统的温度范围变化的减小。
图8示出了根据本公开的实施方式的示例性标定(calibration)方法。
图9是基于传统标定技术的RF占空比和ESC温度的曲线图。
图10是根据本公开的实施方式公开的基于标定的RF占空比和ESC温度的示例曲线图。
在附图中，附图标记可以重复使用以标识类似和/或相同的元件。
具体实施方式
随着晶片的特征尺寸不断减小，蚀刻性能对衬底温度变化变得越来越敏感。为了提高蚀刻性能，期望运行对运行(R2R)和室对室(C2C)的一致的晶片温度。然而，在等离子体蚀刻系统中存在可能会影响衬底支撑件和衬底的温度的许多干扰。可能导致衬底支撑件温度波动的一些扰动包括以下参数的变化：RF功率、气体压力、工艺气体混合物、工艺气体流速、冷却剂流速等。
RF功率变化可能导致在整个衬底支撑件上的温差，衬底支撑件可以具有一个或多个温度受控区域。温度控制器确定前馈补偿值以控制衬底支撑件的温度并补偿RF功率干扰。基于先前处理步骤中的RF功率的占空比和其他反馈参数来生成当前处理步骤的前馈补偿值。在处理步骤中前馈补偿值是恒定的。
当执行包括不同RF频率之间的切换的混合模式脉冲时，由于前馈补偿值对于大部分配方步骤是不准确的，所以衬底支撑件和衬底的温度不能达到稳定状态。结果，可能会发生衬底和衬底支撑件的大约几摄氏度的温度波动。
此外，在RF电压控制模式期间，并且在执行前馈控制期间，RF正向功率(RFforward power)可以在单个配方步骤期间变化。在确定前馈补偿值中，不考虑单配方步骤期间RF电压的变化，这导致衬底和衬底支撑件的温度波动。传统前馈控制的另一个问题是在确定前馈补偿值时不考虑RF功率在不同RF功率电平之间转换的时间延迟。因为由于RF功率电平之间的转换的延迟而导致的当前RF功率电平的前馈补偿值可能不准确，所以可能发生大约1摄氏度的额外的不期望的温度波动。
下面描述的系统和方法提供动态前馈控制，以补偿由于RF功率、气体压力、气体流速、室压力、冷却剂压力、冷却剂流速和/或冷却液温度的变化而导致的衬底支撑件的温度的变化。传感器检测对应于影响衬底支撑件的温度的干扰的参数。前馈补偿值是根据参数生成的。
基于检测到的参数的前馈控制算法调节流向衬底支撑件的加热元件的电流，并且还可以调节流到衬底支撑件的冷却剂的温度、压力和/或流速。快速响应时间使得能够在处理步骤和子步骤期间进行温度控制补偿和更新，以使得衬底支撑区域能够达到稳态温度，从而提高R2R和C2C温度一致性。
本文公开的实例可以应用于变压器耦合等离子体(TCP)系统、电容耦合等离子体(CCP)系统、电子回旋共振(ECR)等离子体系统、电感耦合等离子体(ICP)系统和/或其他系统和等离子体源。图1-2分别示出了TCP系统和CCP系统的示例。
现在参考图1，示出了衬底处理系统10的示例。虽然前述描述涉及电感耦合等离子体(ICP)系统，但是也可以使用其它类型的ICP系统或其他等离子体处理系统。衬底处理系统10包括RF发生系统11a、11b。在一些示例中，RF发生系统11a包括连接到变压器耦合的电容调谐(TCCT)电路13的RF源12(例如，变压器耦合等离子体RF发生器)，电路13将电流输出到感应线圈结构16。
TCCT电路13通常包括匹配网络14和功率分配器15。匹配网络14可以通过传输线连接到RF源12。匹配网络14将RF源12的阻抗与电路的包括功率分配器15和感应线圈结构16的其余部分的阻抗匹配。在Long等人的共同转让的美国公开No.2013/0135058中示出并描述了TCCT电路13的一个例子，其通过引用并入本文全部。在一些示例中，感应线圈结构16可以包括单个感应线圈、成对的感应线圈、或内部感应线圈对和外部感应线圈对。功率分配器15可以用于控制提供给感应线圈结构16的线圈的感应电流的相对量。虽然示出了扁平线圈，但也可以使用其它类型的线圈。
充气室(gas plenum)20可以设置在感应线圈结构16和介电窗24之间。介电窗24沿着处理室28的一侧布置。处理室28还包括支撑衬底34的衬底支撑件32。衬底支撑件32可以包括静电卡盘、机械卡盘或其它类型的卡盘。等离子体40在处理室28的内部产生。等离子体40可用于沉积膜或蚀刻衬底34。
RF发生系统11b可以包括一个或多个偏置RF源50、51和偏置匹配电路52。RF源50提供偏置RF电压以在操作期间对衬底支撑件32施加偏置。偏置匹配电路52将RF源50、51的阻抗与电极组件76的阻抗相匹配。RF发生系统11a、11b可统称为RF发生系统11，并由系统控制器54控制。
气体输送系统56可以用于将气体混合物供应到邻近介电窗24的处理室28。气体输送系统56可以包括工艺气体源57、计量系统58(例如阀和质量流量控制器)和混合工艺气体的歧管59。
气体输送系统60可以用于经由阀61将气体62输送到充气室20。气体可以包括用于冷却感应线圈结构16和介电窗24的冷却气体。加热器64可以用于将衬底支撑件32加热到预定温度。排放系统65包括阀66和泵67，以通过吹扫或抽排来从处理室28除去反应物。
系统控制器54可用于控制蚀刻工艺。控制器54监测诸如温度、压力等等之类的工艺参数，并且控制：输送气体混合物、激励离子体、维持离子体以及熄灭等离子体、去除反应物、提供冷却气体等。温度控制器55控制衬底支撑件32的温度。
系统控制器54可以从传感器74接收输入信号，并且基于该输入信号控制RF发生器12、50、51的操作、偏置匹配电路52的操作、和加热器/冷却器64的操作、和/或等离子体处理系统10的部件的操作。传感器74可以位于RF发生系统11a、11b中、位于室28中、位于衬底支撑件32中、或位于等离子体处理系统10中的其它地方。传感器检测例如提供的RF电压、温度、气体和/或冷却剂流速、以及气体和/或冷却剂压力。
选择模块97可以连接到温度控制器55并且包括一个或多个多范围电压传感器74和多路复用器(MUX)板98。选择模块可以包括在处理室28中，或者可以在处理室28的外部，如图所示。多路复用器板98选择从一个或多个电压传感器接收的一个或多个信号以发送到温度控制器55。温度控制器55基于从多路复用器板98接收的电压信号来控制衬底支撑构件32的温度。温度控制器55可以从系统控制器54和/或直接从RF发生系统11a、11b(如虚线信号线99所示)接收指示由RF发生系统11a、11b产生的RF电压的RF电压信号。
以太网控制自动化技术(EtherCAT)介质(或电缆)95可以存在于RF发生系统11a、11b、系统控制器54、温度控制器55和选择模块97的EtherCAT接口之间。模拟介质(或电缆)，例如信号线99，可以存在于RF发生系统11a、11b和温度控制器55之间。经由EtherCAT接口和/或模拟接口的快速参数传输被提供以用于快速/实时响应(例如，1毫秒(ms)响应时间或更短)。EtherCAT接口可以各自具有1千赫兹(kHz)的数据传输速率。
现在参考图2，示出了用于使用RF等离子体进行蚀刻的示例性衬底处理系统100。衬底处理系统100包括处理室102。处理室102包围处理室102的其它部件并且包含RF等离子体。处理室102包括上电极104和衬底支撑件106(例如，ESC)。在操作期间，衬底108布置在衬底支撑件106上。
例如，上电极104可以包括引入和分配气体的喷头109。喷头109可以包括杆部分111，杆部分111包括连接到处理室102的顶表面的一端。喷头109大致为圆柱形并且从杆部111的相对端径向向外延伸，该相对端在与处理室102的顶表面间隔开的位置处。面向衬底的表面或喷头109包括工艺气体或吹扫气体通过的孔。或者，上电极104可以包括导电板，并且可以以另一种方式引入气体。
衬底支撑件106包括用作下电极的导电基板110。基板110支撑可以至少部分地由陶瓷材料形成的加热板112。热阻层114可以布置在加热板112和基板110之间。基板110可以包括一个或多个用于使冷却剂流过基板110的冷却剂通道116。
RF发生系统120产生RF电压，并将RF电压输出到上电极104和下电极(例如，衬底支撑件106的基板110)之一。上电极104和基板110中的另一个可以是DC接地，AC接地或处于浮动电位。仅作为示例，RF发生系统120可以包括产生RF电压的一个或多个RF发生器122(例如，电容耦合等离子体RF功率发生器、偏置RF功率发生器和/或其它RF功率发生器)，该RF电压通过一个或多个匹配和分配网络124被馈送到上电极104和/或基板110。例如，示出了等离子体RF发生器123、偏置RF发生器125、等离子体RF匹配网络127和偏置RF匹配网络129。
气体输送系统130包括一个或多个气体源132-1、132-2、...和132-N(统称为气体源132)，其中N是大于零的整数。气体源132提供一种或多种前体及其混合物。气体源132还可以供应吹扫气体。也可以使用汽化的前体。气体源132由阀134-1、134-2、...和134-N(统称为阀134)和质量流量控制器136-1、136-2、...和136-N(统称为质量流量控制器)连接到歧管140。歧管140的输出被输送到处理室102。仅作为示例，歧管140的输出被馈送到喷头109。
温度控制器142可以连接到布置在加热板112中的TCE 144(有时称为致动器)。尽管与系统控制器160分开示出，但温度控制器142可以被实现为系统控制器160的一部分。例如，TCE 144可以包括但不限于：对应于加热板112的每个宏区域的相应的宏TCE(或TCE的第一阵列)和/或对应于加热板112的每个微区域的微TCE(或TCE的第二TCE阵列)。宏TCE可以用于粗调加热板112的宏区域的温度和/或其他方面(field)。微TCE可用于微调加热板的微区域的温度和/或其他方面。宏区域可以包括微区域。一个或多个微区域可以与宏区域中的两个或两个以上重叠。宏区域和微区域可以具有预定的、匹配的、不同的或任何任意的形状。
加热板112包括多个温度控制区域(例如，4个区域，其中每个区域包括4个温度传感器)。每个温度控制区具有相应的宏TCE和/或微TCE。控制宏TCE以在各个温度控制区域中大致实现选定的温度。可以单独地控制微TCE以精细地调节相应的温度控制区域内的温度和/或补偿每个温度控制区域中的温度不均匀性。例如，对于宏TCE的每个设定点温度，可以知道并映射(即存储在存储器中)加热板112的整个顶表面上的温度分布响应。类似地，可以知道并映射加热板112的整个表面上的每个微TCE的温度分布响应。虽然本文公开的系统和方法关于多区加热板和/或ESC进行了描述，但是本公开的原理可以应用于衬底处理系统的其他温度控制部件。
温度控制器142可以控制TCE 144的操作并因此控制TCE 144的温度，以控制衬底支撑件106和衬底支撑件106上的衬底(例如衬底108)的温度。温度控制器142可与冷却剂组件146连通以控制通过通道116的冷却剂流(压力和流速)。例如，冷却剂组件146可包括冷却剂泵和贮存器。温度控制器142操作冷却剂组件146以选择性地使冷却剂流过通道116以冷却衬底支撑件106和加热板112。温度控制器142可以控制冷却剂流动的速率和冷却剂的温度。
温度控制器142基于检测到的参数控制提供给TCE 144的电流以及供应到通道116的冷却剂的压力和流速，如下文进一步描述的。选择模块148可以将电流传递到TCE 144和/或从衬底支撑件106中的温度传感器和/或检测通过通道116的冷却剂的压力和流速的传感器接收信号。选择模块148可位于处理室102内或者可以在处理室102的外部。EtherCAT介质(或电缆)150、151、152可以存在于RF发生系统120、温度控制器142、系统控制器160和选择模块的EtherCAT接口之间。模拟介质(或电缆)154可以存在于RF发生系统120和温度控制器142之间。
阀156和泵158可以用于从处理室102排出反应物。系统控制器160可以控制衬底处理系统100的部件，包括控制提供的RF功率电平、供应气体的压力和流速、RF匹配等。系统控制器160控制阀156和泵158的状态。机械手170可用于将衬底输送到衬底支撑件106上并从衬底支撑件106移除衬底。例如，机械手170可以在衬底支撑件106和装载锁172之间输送衬底。机械手170可由系统控制器160控制。系统控制器160可以控制装载锁172的操作。
现在参考图1-2和图3，其示出了温度控制系统200，温度控制系统200包括：可以经由介质209(例如，介质95、99、150、151、152和154)连接的RF发生系统201(例如，RF发生系统11、120中的一个)、温度控制器203(例如，温度控制器55、142中的一个)、选择模块205(选择模块97、148中的一个)、以及系统控制器207(系统控制器54、160中的一个)。RF发生系统201包括系统控制器(SC)接口202、温度控制器(TC)接口204和RF传感器和/或电路206。接口202、204将基于来自例如RF传感器和/或电路206的信号而检测到的和/或生成的检测到的RF功率电平经由介质150、154提供给温度控制器203和系统控制器207。接口202可以是EtherCAT接口。接口204可以是模拟接口。RF传感器和/或电路206可以包括RF传感器、RF发生器、RF匹配电路等。
温度控制器203包括SC接口210、RF接口212、ESC接口214和补偿控制器216。SC接口210可以是EtherCAT接口。RF接口212可以是模拟接口。ESC接口214可以是EtherCAT接口。补偿控制器216产生补偿值以调节图1-2的衬底支撑件32、106的温度控制。基于经由接口210、212、214接收的参数来生成补偿值。
选择模块205包括TC接口220和多路复用器(MUX)板222。多路复用器板222从温度传感器224与压力和流速传感器226接收传感器信号。温度传感器224可以位于图1-2的衬底支撑件32、106内和/或位于处理室48、102之一内。压力和流速传感器226可以检测通过图1-2的衬底支撑件32、106的通道116的冷却剂的压力和/或流速、处理室102内的室压力和/或其他压力和/或流速。多路复用器板222可以从处理室102内的其他传感器接收信号。多路复用器板222处理传感器信号和经由接口214、220选择性地将该信号提供给温度控制器203。信号处理可以包括用于放大、滤波和模数转换传感器信号的放大器、滤波器和模数转换器。多路复用器板222可以包括一个或多个多路复用器，以用于选择一个或多个传感器信号以提供给TC接口220。
系统控制器207包括RF接口230和TC接口232。RF接口230连接到SC接口202。TC接口232连接到SC接口210。系统控制器207可以经由接口230、232将从SC接口202接收到的信号传送到补偿控制器216。系统控制器207可从其它传感器240接收信号。其它传感器240可以包括图1-2的处理系统10、100的各种传感器，例如用于检测供应到处理室102的气体的压力和流速的压力和/或流速传感器。
EtherCAT接口202、210、214、220、230、232可以将接收到的传感器信号和/或经处理的信号在通过介质209传输之前转换成以太网数据包(Ethernet packet)。EtherCAT接口202、210、214、220、230 232和模拟接口204、212向温度控制器203和补偿控制器216提供数据的快速传送。模拟接口204、212在(i)RF发生系统120和(ii)温度控制器203以及补偿控制器216之间传送模拟信号。
图4示出了用于TCP系统(例如图1的等离子体处理系统)的前馈系统250和包括基于RF前馈功率的温度控制的温度控制模型252。前馈系统250可以是修改为用于图2的基于CCP系统和/或其他等离子体处理系统。前馈系统250包括补偿控制器216、偏置RF发生器253、TCP RF发生器254和致动器(例如，具有多个TCE的加热器)256。虽然示出了前馈系统250用于控制流到具有多个TCE的加热器的电流，但是前馈系统250可以被实现为用于：一个或多个TCE；图1-2的冷却组件64、146的阀和/或泵；和/或其它致动器。可以改变前馈系统250的值以调节阀位置、流体压力和/或流速、泵速度等。
补偿控制器216包括第一加法器260，比例积分微分(PID)控制器262、TCP前馈(FF)控制器264、偏置FF控制器266和第二加法器268。TCP FF控制器264实现用于前馈补偿的TCPFF传递函数。偏置FF控制器266实现用于前馈补偿的偏置FF传递函数。在一个实施方式中，不包括控制器264、266，并且补偿控制器216实现TCP FF传递函数和偏置FF传递函数。
温度控制模型252包括偏置RF发生器干扰模型270(或传递函数)、TCP RF发生器干扰模型272(或传递函数)和第三加法器274。偏置RF发生器干扰模型270表示对与由偏置RF发生器产生的RF功率相关的ESC温度的干扰。TCP RF发生器干扰模型272表示对与由TCP发生器产生的RF功率相关的ESC温度的干扰。如果将前馈系统250应用于CCP系统，则可以用CCP FF控制器替换TCP FF控制器264。类似地，TCP RF发生器干扰模型272可以用CCP RF发生器干扰模型代替。
下面参照图6的方法进一步描述图4的前馈系统250的操作。
图5示出了前馈系统300和包括基于RF前馈功率的温度控制和其他基于参数的温度控制的温度控制模型302。虽然前馈系统300被示出为可用于图1的等离子体处理系统的TCP类型系统，但是前馈系统300可以被修改成用于图2的基于CCP的系统和/或用于其他等离子体处理系统。由于考虑了影响图1-2的衬底支撑件32或106的温度的附加参数，所以前馈系统300是比图4的前馈系统250更高阶、更复杂的系统。前馈系统300包括补偿控制器304、偏置RF发生器253、TCP RF发生器254、一个或多个传感器306和致动器256。尽管前馈系统300被示出为用于控制流向具有多个TCE的加热器的电流，但是前馈系统300可以被实现为用于：一个或多个TCE；图1-2的冷却组件64、146的阀和/或泵；和/或其它致动器。可以修改前馈系统300的值以控制阀位置、流体压力和/或流速、泵速等。
补偿控制器304包括第一加法器260、PID控制器262、TCP前馈(FF)控制器264、偏置FF控制器266、一个或多个参数FF控制器1-N310和第二加法器312。TCP FF控制器264实现用于前馈补偿的TCP FF传递函数。偏置FF控制器266实现用于前馈补偿的偏置FF传递函数。一个或多个参数FF控制器1-N 310针对相应的一个或多个参数实现用于前馈补偿的相应FF传递函数。一个或多个参数可以包括例如气体压力、气体流速、冷却剂压力、冷却剂流速、冷却剂温度和/或影响衬底支撑件的温度的其它参数。在一个实施方式中，不包括控制器264、266、310，并且补偿控制器216实现TCP FF传递函数、偏置FF传递函数和一个或多个参数FF传递函数。
温度控制模型302包括偏置RF发生器干扰模型270、TCP RF发生器干扰模型272、一个或多个参数干扰模型1-N 320(或传递函数)和第三加法器322。一个或多个参数干扰模型表示对与相应的一个或多个参数相关的衬底支撑温度的相应干扰。
下面参照图6的方法进一步描述图5的前馈系统300的操作。
对于图1-5的控制器进一步定义的结构，参见下面提供的图6和8的方法以及下文提供的术语“控制器”的定义。本文公开的系统可以使用许多方法来操作。示例性方法在图6中示出。在图6中，示出了控制衬底支撑件的温度的方法。尽管主要关于图1-5的实现方式来描述以下任务，但是可以容易地修改任务以应用于本公开的其他实现方式。而且，尽管针对单个设定点温度描述以下任务，但是可以针对多个设定点温度执行这些任务，其中每个设定点温度与衬底支撑件的面积和/或区域相关联。另外，尽管主要针对基于偏置和TCP RF功率电平检测、传送、接收和执行任务来描述这些任务，但是可以修改这些任务以检测、传送和接收其他对应的RF发生器的其它RF功率电平。可以迭代地执行这些任务。
该方法可以从400开始。在402，温度控制器203和/或系统控制器207确定衬底支撑件(例如，衬底支撑件32、106中的一个)的区域的设定点温度。
在404，第一加法器260将设定点温度与实际温度y进行比较。实际温度y可以先前检测和/或估计，并从设定点温度中减去。如下所述，在420可以检测和/或估计实际温度y。设定点温度和实际温度y之间的差异提供了误差，其表示为误差信号。在406，PID控制器262基于误差信号产生控制信号。
在408，温度控制器经由EtherCAT接口202、210、230、232和/或模拟接口204、212从系统控制器和/或RF发生系统(RF发生系统11、120之一)接收RF功率电平。将RF功率电平提供给控制器264、266。
在410处，控制器264、266针对偏置RF功率和TCP RF功率应用前馈传递函数来产生相应的第一补偿值。这可以包括例如(i)将等式1的传递函数与偏置RF功率电平相乘以提供第一补偿值，以及(ii)将等式2的传递函数与TCP RF功率电平相乘以提供第二补偿值，其中FFbias(s)和FFtcp(s)是拉普拉斯变换域中的前馈函数，kkbias和kktcp是偏置RF功率和TCP RF功率的增益，并且可以由表达式3-4表示，T是时间常数，LLbias、Lbias、LLtcp、和Ltcp是偏置和TCP时间延迟，kbias和ktcp是偏置RF功率干扰传递函数和TCP RF功率干扰传递函数的增益，k是致动器256的量化增益(plant gain)，并且L是致动器的时间延迟常数。变量s可以由等式5表示，其中σ和ω是实数，并且j是-1的平方根。偏置和TCP时间延迟LLbias、LLtcp可以由表达式3-4定义。时间延迟Lbias、Ltcp是从发生RF功率的变化到发生衬底支撑件的温度的RF功率干扰(即温度变化)的时间延迟。
LLbias＝Lbias-L (3)
LLtcp＝Ltcp-L (4)
s＝σ+jω (5)
在一个实施方式中，对等离子体处理的处理步骤的每个子步骤确定增益kkbias和kktcp。例如，可以对每个子步骤(例如，等离子体关闭子步骤(或不产生等离子体)、TCP RF功率开启子步骤以及TCP RF功率和偏置RF功率开启子步骤)确定增益kkbias和kktcp。在一个实施方式中，增益kkbias和kktcp针对每个子步骤进行标定(calibrate)，如下面参考图8所述。图8的方法可以在任务410之前和/或期间执行。
在412，温度控制器203经由MUX板222和EtherCAT接口214、220从传感器(例如，传感器224、226、240或其他传感器)、系统控制器207和/或选择模块205接收传感器信号。传感器信号被提供给控制器310。
在414，控制器310针对与传感器信号相关联的参数应用前馈传递函数以产生相应的第二补偿值。这可以包括针对与传感器信号相关联的每个参数将等式6的传递函数的每个版本(version)与检测值相乘，以提供第二补偿值中的相应一个，其中FFpar(s)是拉普拉斯变换域中的相应参数的前馈函数，kkpar是对应参数的增益，由表达式7表示，T是时间常数，LLpar和Lpar是相应参数的参数延迟，并且kpar是相应参数的参数干扰传递函数的增益。每个参数时间延迟Lpar是指从调节参数到衬底支撑件的温度由于该调节而改变的时间延迟。LLpar可以用表达式7来定义。
LLpar＝Lpar-L (7)
在一个实施方式中，针对每个子步骤标定增益kkpar，如以下关于图8所述。图8的方法可以在任务414之前和/或期间执行。
在416处，第二加法器268从由PID控制器262产生的控制信号中减去在410和/或414产生的补偿值。相减后的结果提供可以被提供给致动器256和/或用于控制致动器256的修正的控制信号。在418，基于该修正的控制信号来控制和/或操作致动器256。例如，如果致动器256是具有一个或多个TCE的加热器，则可以修改提供给一个或多个TCE的电流。作为另一示例，如果致动器256是用于控制流向衬底支撑件的一个或多个通道的冷却剂的压力和/或流速的阀或泵，则阀的位置和/或泵的速度可以被调节。
在420，可以检测和/或估计衬底支撑件的实际温度。可以基于从衬底支撑件中的一个或多个温度传感器(例如，温度传感器224)接收的信号来检测衬底支撑件的实际温度。可以经由EtherCAT接口214、220将温度信号提供给补偿控制器216或304。如果估计实际温度，则与模型270、272和/或320相关联的传递函数可以分别乘以偏置RF功率、TCP RF功率和/或传感器306的输出，并被提供给第三加法器(加法器274和322中的一个)。用于模型270的传递函数的示例由等式8提供。用于模型272的传递函数的示例由等式9提供。模型320的每个传递函数的示例由等式10提供。离开第二加法器(加法器268或加法器312)的修正的控制信号乘以致动器256的传递函数。致动器256的传递函数的示例由等式11提供。等式11的传递函数是多区温度模型，其中k是量化增益，L是时间延迟，T是时间常数。这种乘法的结果也被提供给第三加法器。第三加法器将接收到的信号相加以提供估计的温度。
任务402可以在任务420之后执行。
通过使用EtherCAT接口和/或模拟接口，与上述传递函数相关联的时间延迟之间的差异最小化。例如，与偏置前馈传递函数相关联的时间延迟匹配和/或类似于与模型270相关联的时间延迟。作为另一示例，与TCP前馈传递函数相关联的时间延迟匹配和/或者类似于与模型272相关联的时间延迟。作为又一个示例，与参数前馈传递函数中的一个相关联的时间延迟匹配和/或者类似于与模型320中相应的一个相关联的时间延迟。时间延迟的最小差异使前馈输入中的抖动最小化并防止衬底支撑件的温度波动。这样可以最大限度地降低噪音并提高调节致动器256的控制信号的时序精度。
上述任务意在是说明性的示例；任务可以根据应用按序列地、同步地、同时地、连续地、在重叠时间段期间或以不同的顺序执行。此外，取决于事件的实现和/或顺序，任何任务可能不被执行或跳过。
图7示出了温度与时间关系的曲线图，示出了图3的温度控制系统的减小的温度范围变化。图7示出了基线曲线450和前馈补偿曲线452。基线曲线示出了在没有本文公开的前馈补偿的情况下的温度变化。曲线452示出了由于本文公开的前馈补偿而导致的减小的温度变化。在所示示例中，温度变化从2.5℃降低到1.3℃，运行到运行的重复性从0.6℃降低到0.3℃。
与传统方法相比，上面公开的方法使用检测的RF发生器信号来提高补偿精度。RF发生器信号指示RF功率电平，并通过EtherCAT和/或模拟信号被提供，以便在温度控制中快速响应RF功率电平的变化。所公开的方法补偿具有不同的气体、压力和温度设定点的不同操作条件下的各种干扰。干扰包括RF功率电平、气体流速(例如，氦气的流速)、气体压力、室压力、晶片压力设定点、基板温度等的变化。模型精度通过配方和/或增益标定和学习(learn)来提供，如下面关于图8-10进一步描述的。
图8示出了标定方法。可以对每个处理运行执行标定方法，或者可以在每个处理运行之前执行标定方法，并且可以在随后的处理运行期间使用确定的增益值。如果在处理运行之前执行标定，则可以处理虚设(dummy)晶片和/或可以使用用于虚设晶片的配方。或者，增益值可以在先前运行的子步骤期间确定，并且用于后续运行的子步骤。尽管主要关于图1-5的实现方式来描述以下任务，但是可以容易地修改这些任务以应用于本公开的其他实现方式。可以迭代地执行这些任务。尽管主要针对TCP系统描述了以下任务，但是这些任务可以应用于CCP系统和/或其他等离子体处理系统。
该方法可以在500开始。在502，偏置和TCP增益值kkbias和kktcp可以被重置为0。如果其他参数的增益值(例如kkpar)也被学习/计算，则也可以将这些增益值设置为0。
在504，补偿控制器216或304、温度控制器203和/或系统控制器207将配方步骤扩展(或分割)成多个子步骤。这可以包括延迟在第一子步骤之后执行的一个或多个子步骤。例如，蚀刻步骤可以包括3个子步骤，第一子步骤是无等离子体步骤，第二子步骤是TCP RF功率开启步骤，第三子步骤是TCP和偏置功率开启步骤。在第二和第三子步骤期间存在等离子体。可以延迟第二和第三子步骤以学习增益值。
在506，针对子步骤执行标定。在506A，通过PID 262获得稳定的温度。
如上所述，在506B，测量温度和RF功率电平并将其提供给补偿控制器216或304。这可以包括针对给定的RF功率条件学习稳定的多区占空比值。RF功率电平和/或多区占空比值可以在最后的(last)预定时间段(例如，5秒)内被平均。平均值可能会保存在存储器中。这可以进一步包括针对给定RF功率条件学习稳定的(或稳态)温度。温度可以在最后的预定时间段(例如，5秒)内被平均。一个或多个平均温度保存在存储器中。
例如，对于第一子步骤，可以在等离子体关闭和TCP和偏置RF功率关闭以及在温度设定点下稳定的多区温度读数的情况下，学习稳态多区占空比。平均多区占空比值被保存在子步骤1的存储器中。对于第二子步骤，可以在等离子体开启、TCP RF功率开启、偏置RF功率关闭以及在温度设定点下稳定的多区温度读数的情况下，学习稳态多区占空比。平均多区占空比值被保存在子步骤2的存储器中。对于第三子步骤，可以在等离子体开启、TCP RF功率开启、偏置RF功率开启以及在温度设定点下稳定的多区温度读数的情况下，学习稳态多区占空比。平均多区占空比值保存在子步骤3的存储器中。
在506C，补偿控制器216或304计算在RF发生器的接通或断开和/或一个或多个RF功率电平设定点的变化之前和之后的RF功率电平(或在506B确定的平均RF功率电平)的差异。
在506D，补偿控制器216或304计算在RF发生器的接通或断开和/或一个或多个RF功率电平设定点的变化之前和之后的温度(或在506B确定的平均温度)的差异。
任务506C和506D也可以在其它参数设定点发生变化时进行。例如当气体或冷却剂流速和/或压力的变化改变时，如上所述。
在506E，补偿控制器216或304计算增益(例如，kkbias和kktcp，并且可以计算一个或多个参数增益，例如kkpar)。增益kkbias和kktcp可以使用例如等式12-13而不是等式3-4来计算。对于等式12，u0是在TCP和偏置RF功率关闭的子步骤1中的占空比(在最后的预定周期期间平均)，utcp是在TCP RF功率开启和偏置RF功率关闭的子步骤2中的占空比(在最后的预定周期内平均)，RFGtcp1是TCP RF功率状态1的正向功率(在最后的预定周期内平均)，DCpulse1是在脉冲模式下工作时TCP RF脉冲的状态1占空比，RFGtcp2是TCP RF功率状态2的正向功率(在最后的预定周期内平均)，DCpulse2是在脉冲模式下工作时的TCP RF脉冲的状态2占空比，并且fG,1是前馈TCP增益比例因子。
对于等式13，utcp是在TCP RF功率开启和偏置RF功率关闭的子步骤2中的占空比(在最后的预定周期期间平均)，ubias是在TCP RF功率和偏置RF功率开启的子步骤3中的占空比(在最后的预定周期内平均)，RFGbias1是偏置RF功率状态1的正向功率(在最后的预定周期内平均)，DCpulse1是在脉冲模式下工作时TCP RF脉冲的状态1占空比，RFGbias2是偏置RF功率状态2的正向功率(在最后的预定周期内平均)，DCpulse2是在脉冲模式下工作时的TCP RF脉冲的状态2占空比，并且fG,2是前馈偏置增益比例因子。
在508处，如果正在执行另一个子步骤和/或如果要对同一子步骤执行另一个标定迭代，则补偿控制器216或304执行506的另一次迭代。如果没有执行另一个子步骤和/或如果不要执行任务506的另一次迭代，则该方法可以在510结束。
补偿控制器216或304可以对执行的处理的每个子步骤(例如，对稳定化步骤、蚀刻步骤、钝化步骤、沉积步骤、灰化步骤、和/或其他处理步骤的每个子步骤)执行任务506。任务506可以针对不同类型的子步骤和/或子步骤的部分(例如在定时子步骤期间、在子步骤起点、在子步骤终点等)执行。
如果子步骤没有TCP和偏置RF功率设定点(即不运行等离子体)，则可以执行上述子步骤1，而不执行子步骤2-3。如果子步骤没有偏置RF功率设定点(即具有TCP RF功率而不具有偏置RF功率的等离子体运行)，则可以执行上述子步骤1和子步骤2，而不执行子步骤3。
图9示出了基于传统标定技术的RF占空比和衬底支撑温度的关系的曲线图。RF占空比是多个衬底支撑件或ESC区域的占空比。如图所示，在蚀刻步骤期间使用单个占空比。图10是基于本文公开的标定的RF占空比和衬底支撑温度的关系的曲线图。参见例如图8的方法。RF占空比是多个衬底支撑件或ESC区的占空比。对于蚀刻步骤示出了多个占空比，其中每个占空比用于蚀刻步骤(在本例中为3个前馈子步骤)中的相应一个。例如，每个子步骤的长度可以长于20秒。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教导可以以各种形式实现。因此，虽然本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和所附权利要求时，其他修改将变得显而易见。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，虽然每个实施方式在上面被描述为具有某些特征，但是相对于本公开的任何实施方式描述的那些特征中的任何一个或多个可以在任何其它实施方式中实现和/或与任何其它实施方式的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方式不是相互排斥的，并且一个或多个实施方式彼此的置换保持在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块之间、电路元件之间、半导体层之间等)的空间和功能关系，各种术语包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“紧挨”、“在...顶部”、“在...上面”、“在...下面”和“设置”。除非将第一和第二元件之间的关系明确地描述为“直接”，否则在上述公开中描述这种关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)，并且不应被解释为表示“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在一些实现方式中，控制器是系统的一部分，该系统可以是上述示例的一部分。这样的系统可以包括半导体处理设备，半导体处理设备包括一个或多个处理工具、一个或多个室、用于处理的一个或多个平台、和/或特定处理部件(衬底支撑件、气体流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制它们的操作的电子器件集成。电子器件可以被称为“控制器”，其可以控制一个或多个系统的各种部件或子部件。根据处理要求和/或系统类型，控制器可以被编程以控制本文公开的任何工艺，任何工艺包括工艺气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)发生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流速设置、流体输送设置、位置和操作设置、进出工具和其他输送工具和/或连接到特定系统或与特定系统接口的装载锁的晶片输送。
概括地说，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用终点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或一个或多个微处理器、或执行程序指令(例如，软件)的微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式输送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片上或针对半导体晶片或系统执行特定工艺的操作参数。在一些实施方式中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶片的管芯的制造期间完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或在晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分中，其可以允许对晶片处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监测制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、从多个制造操作研究趋势或性能度量，以改变当前处理的参数、设置要跟随当前处理的处理步骤、或者开始新的处理。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机输送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个离散控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)定位的一个或多个集成电路通信的室上的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。
示例系统可以包括但不限于等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶片的制造和/或制备相关联或用于半导体晶片的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。
如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶片容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

Claims (10)

1.一种用于衬底处理系统中的衬底支撑件的温度控制器，所述温度控制器包括：
第一接口，其被配置为接收偏置功率信号和等离子体信号，其中所述偏置功率信号指示用于所述衬底支撑件的第一RF发生器的偏置射频(RF)功率电平，并且其中所述等离子体信号指示第二RF发生器的等离子体RF功率电平；
第二接口，其被配置为接收温度信号，其中所述温度信号指示所述衬底支撑件的温度；
补偿控制器，其被配置为：(i)基于偏置前馈传递函数和所述偏置RF功率电平产生第一补偿值，以及(ii)基于等离子体前馈传递函数和所述等离子体RF功率电平产生第二补偿值；
第一加法器，其被配置为基于设定点温度和所述衬底支撑件的所述温度产生误差信号；
第二控制器，其被配置为基于所述误差信号产生控制信号；以及
第二加法器，其被配置为基于所述第一补偿值、所述第二补偿值和所述控制信号来控制致动器以调节所述衬底支撑件的所述温度。
2.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述补偿控制器包括：
偏置控制器，其被配置为将所述偏置RF功率电平乘以所述偏置前馈传递函数以提供所述第一补偿值；以及
等离子体控制器，其被配置为将所述等离子体RF功率电平乘以所述等离子体前馈传递函数以提供所述第二补偿值。
3.根据权利要求1所述的温度控制器，其中：
所述补偿控制器被配置为基于参数前馈传递函数和参数产生第三补偿信号；并且
所述第二加法器被配置为基于所述第三补偿信号来控制所述致动器以调节所述衬底支撑件的所述温度。
4.根据权利要求3所述的温度控制器，其中，所述参数是供应到处理室的气体的压力、供应到所述处理室的气体的流速、流过所述衬底支撑件的冷却剂的压力、或流过所述衬底支撑件的冷却剂的流速。
5.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述第一接口或所述第二接口中的至少一个是以太网控制自动化技术(EtherCAT)接口。
6.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述第一接口是模拟接口。
7.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述补偿控制器被配置为基于(i)所述致动器的传递函数、(ii)偏置RF干扰传递函数以及(iii)等离子体RF干扰传递函数来估计所述衬底支撑件的所述温度。
8.根据权利要求7所述的温度控制器，其还包括第三加法器，所述第三加法器被配置为基于(i)所述第二加法器的输出和所述致动器的所述传递函数的乘积、(ii)所述偏置RF功率电平和所述偏置RF干扰传递函数的乘积以及(iii)所述等离子体RF功率电平和所述等离子体RF干扰传递函数的乘积来输出所述衬底支撑件的所述温度。
9.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述补偿控制器被配置为：(i)针对等离子体处理的步骤的多个子步骤中的每一个标定偏置增益和等离子体增益、(ii)基于所述偏置增益生成所述第一补偿值、以及(iii)基于所述等离子体增益生成所述第二补偿值。
10.根据权利要求9所述的温度控制器，其中所述步骤是蚀刻步骤、钝化步骤、沉积步骤或灰化步骤。
CN201710521370.3A 2016-07-01 2017-06-30 用于基于rf功率的衬底支撑件前馈温度控制的系统与方法 Active CN107564789B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/200,405 2016-07-01
US15/200,405 US10522377B2 (en) 2016-07-01 2016-07-01 System and method for substrate support feed-forward temperature control based on RF power

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107564789A true CN107564789A (zh) 2018-01-09
CN107564789B CN107564789B (zh) 2021-08-20

Family

ID=60807788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710521370.3A Active CN107564789B (zh) 2016-07-01 2017-06-30 用于基于rf功率的衬底支撑件前馈温度控制的系统与方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10522377B2 (zh)
KR (1) KR102382697B1 (zh)
CN (1) CN107564789B (zh)
TW (1) TWI744344B (zh)

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9132436B2 (en) 2012-09-21 2015-09-15 Applied Materials, Inc. Chemical control features in wafer process equipment
US10256079B2 (en) 2013-02-08 2019-04-09 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing systems having multiple plasma configurations
US11637002B2 (en) 2014-11-26 2023-04-25 Applied Materials, Inc. Methods and systems to enhance process uniformity
US20160225652A1 (en) 2015-02-03 2016-08-04 Applied Materials, Inc. Low temperature chuck for plasma processing systems
KR101681190B1 (ko) * 2015-05-15 2016-12-02 세메스 주식회사 기판 건조 장치 및 방법
US9741593B2 (en) 2015-08-06 2017-08-22 Applied Materials, Inc. Thermal management systems and methods for wafer processing systems
US10504700B2 (en) 2015-08-27 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Plasma etching systems and methods with secondary plasma injection
US10504754B2 (en) 2016-05-19 2019-12-10 Applied Materials, Inc. Systems and methods for improved semiconductor etching and component protection
US10546729B2 (en) 2016-10-04 2020-01-28 Applied Materials, Inc. Dual-channel showerhead with improved profile
US10431429B2 (en) 2017-02-03 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Systems and methods for radial and azimuthal control of plasma uniformity
US10943834B2 (en) 2017-03-13 2021-03-09 Applied Materials, Inc. Replacement contact process
US11276590B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Multi-zone semiconductor substrate supports
US11276559B2 (en) 2017-05-17 2022-03-15 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber for multiple precursor flow
US10297458B2 (en) 2017-08-07 2019-05-21 Applied Materials, Inc. Process window widening using coated parts in plasma etch processes
US10903054B2 (en) 2017-12-19 2021-01-26 Applied Materials, Inc. Multi-zone gas distribution systems and methods
US11328909B2 (en) 2017-12-22 2022-05-10 Applied Materials, Inc. Chamber conditioning and removal processes
US10964512B2 (en) 2018-02-15 2021-03-30 Applied Materials, Inc. Semiconductor processing chamber multistage mixing apparatus and methods
US10319600B1 (en) 2018-03-12 2019-06-11 Applied Materials, Inc. Thermal silicon etch
US10741429B2 (en) * 2018-06-21 2020-08-11 Lam Research Corporation Model-based control of substrate processing systems
WO2020004091A1 (ja) * 2018-06-29 2020-01-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ状態検出方法およびプラズマ状態検出プログラム
US11049755B2 (en) * 2018-09-14 2021-06-29 Applied Materials, Inc. Semiconductor substrate supports with embedded RF shield
US11062887B2 (en) 2018-09-17 2021-07-13 Applied Materials, Inc. High temperature RF heater pedestals
US11417534B2 (en) 2018-09-21 2022-08-16 Applied Materials, Inc. Selective material removal
US11682560B2 (en) 2018-10-11 2023-06-20 Applied Materials, Inc. Systems and methods for hafnium-containing film removal
US11121002B2 (en) 2018-10-24 2021-09-14 Applied Materials, Inc. Systems and methods for etching metals and metal derivatives
US11437242B2 (en) 2018-11-27 2022-09-06 Applied Materials, Inc. Selective removal of silicon-containing materials
US10920319B2 (en) 2019-01-11 2021-02-16 Applied Materials, Inc. Ceramic showerheads with conductive electrodes
WO2020223129A1 (en) * 2019-04-29 2020-11-05 Lam Research Corporation Systems and methods for multi-level pulsing in rf plasma tools
KR20200126177A (ko) * 2019-04-29 2020-11-06 삼성전자주식회사 Rf 파워 모니터링 장치, 및 그 장치를 포함하는 pe 시스템
US11140633B2 (en) 2020-02-10 2021-10-05 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for loopback gain step calibration on RF chain with phase shifter
US11551951B2 (en) 2020-05-05 2023-01-10 Applied Materials, Inc. Methods and systems for temperature control for a substrate
US20220319896A1 (en) * 2021-04-02 2022-10-06 Applied Materials, Inc. Rotating biasable pedestal and electrostatic chuck in semiconductor process chamber
DE102022108634A1 (de) * 2022-04-08 2023-10-12 TRUMPF Hüttinger GmbH + Co. KG Plasmasystem und Verfahren zum Betrieb eines Plasmasystems

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060042757A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Seiichiro Kanno Wafer processing apparatus capable of controlling wafer temperature
CN1777974A (zh) * 2003-02-27 2006-05-24 Lam研究有限公司 通过局部晶片温度控制对晶片上的临界尺寸变化的补偿
CN102742365A (zh) * 2010-01-29 2012-10-17 应用材料公司 用于等离子体处理设备的前馈温度控制
WO2013162937A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Applied Materials, Inc. Esc with cooling base
CN104681380A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中微半导体设备(上海)有限公司 一种静电卡盘及其等离子体处理室
CN105006419A (zh) * 2014-04-21 2015-10-28 朗姆研究公司 使用模型确定等离子体系统的rf传输系统中故障的位置
US20160131587A1 (en) * 2014-10-07 2016-05-12 Verity Instruments, Inc. Method and Apparatus for Monitoring Pulsed Plasma Processes

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8916793B2 (en) * 2010-06-08 2014-12-23 Applied Materials, Inc. Temperature control in plasma processing apparatus using pulsed heat transfer fluid flow
US9059678B2 (en) 2011-04-28 2015-06-16 Lam Research Corporation TCCT match circuit for plasma etch chambers

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1777974A (zh) * 2003-02-27 2006-05-24 Lam研究有限公司 通过局部晶片温度控制对晶片上的临界尺寸变化的补偿
US20060042757A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Seiichiro Kanno Wafer processing apparatus capable of controlling wafer temperature
CN102742365A (zh) * 2010-01-29 2012-10-17 应用材料公司 用于等离子体处理设备的前馈温度控制
WO2013162937A1 (en) * 2012-04-23 2013-10-31 Applied Materials, Inc. Esc with cooling base
CN104681380A (zh) * 2013-11-29 2015-06-03 中微半导体设备(上海)有限公司 一种静电卡盘及其等离子体处理室
CN105006419A (zh) * 2014-04-21 2015-10-28 朗姆研究公司 使用模型确定等离子体系统的rf传输系统中故障的位置
US20160131587A1 (en) * 2014-10-07 2016-05-12 Verity Instruments, Inc. Method and Apparatus for Monitoring Pulsed Plasma Processes

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180003984A (ko) 2018-01-10
TW201812958A (zh) 2018-04-01
US20180005857A1 (en) 2018-01-04
KR102382697B1 (ko) 2022-04-04
TWI744344B (zh) 2021-11-01
US10522377B2 (en) 2019-12-31
CN107564789B (zh) 2021-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107564789A (zh) 用于基于rf功率的衬底支撑件前馈温度控制的系统与方法
KR102506820B1 (ko) 주파수 튜닝 보조된 듀얼-레벨 펄싱 (dual-level pulsing) 을 위한 RF 매칭 네트워크의 보조 회로
CN107768275A (zh) 利用可移动边缘环和气体注入调整控制晶片上cd均匀性
US9951423B2 (en) Systems and methods for measuring entrained vapor
US11028482B2 (en) Use of voltage and current measurements to control dual zone ceramic pedestals
KR102533847B1 (ko) TCE들 (thermal control elements) 을 사용한 ESC 온도 추정을 위한 가상 계측 방법
US10607819B2 (en) Cleaning method and processing apparatus
US11728137B2 (en) Direct frequency tuning for matchless plasma source in substrate processing systems
CN112534561A (zh) 补偿室和工艺效应以改善修整工艺的关键尺寸变化
US10347464B2 (en) Cycle-averaged frequency tuning for low power voltage mode operation
US20220190854A1 (en) Closed-loop multiple-output radio frequency (rf) matching
CN111630469A (zh) 处理模块子系统的主动反馈控制
CN110073480A (zh) 用于计算衬底支撑件的温度的系统和方法
CN114514594A (zh) 包含预热喷头的低温等离子体增强化学气相沉积处理
TWI840327B (zh) 射頻匹配電路控制系統及阻抗匹配的方法
US20230002901A1 (en) Pressure batch compensation to stabilize cd variation for trim and deposition processes
WO2022232014A1 (en) Use of signal filtering schemes in high tcr based control
CN117716066A (zh) Pecvd沉积系统中对厚度趋势的基于喷头温度的沉积时间补偿

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant