CN110073480A - 用于计算衬底支撑件的温度的系统和方法 - Google Patents

用于计算衬底支撑件的温度的系统和方法 Download PDF

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Abstract

一种用于衬底处理系统中的衬底支撑件的温度控制器包括：功率参数模块，其被配置为计算表示被提供给所述衬底支撑件的功率的功率参数。冷却剂温度参数模块被配置为计算表示供应到所述衬底支撑件的冷却剂的温度的冷却剂温度参数。传热气体参数模块被配置为计算表示供应到所述衬底支撑件的传热气体的流速的传热气体参数。温度计算模块被配置为使用所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数来计算衬底支撑件的温度。

Description

用于计算衬底支撑件的温度的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年11月28日提交的美国专利申请No.15/824,447的优先权，并且还要求2016年12月15日提交的美国临时申请No.62/434,665的权益。上述申请的全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及估计衬底处理系统中的衬底支撑件的温度。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的发明人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可用于处理诸如半导体晶片之类的衬底。可以在衬底上执行的示例性处理包括但不限于化学气相沉积(CVD)、原子层沉积(ALD)、导体蚀刻、电介质蚀刻和/或其他蚀刻、沉积或清洁工艺。衬底可以布置在衬底处理系统的处理室中的衬底支撑件上，衬底支撑件例如基座、静电卡盘(ESC)等。在蚀刻期间，可以将包括一种或多种气体的气体混合物引入处理室，并且可以使用等离子体来引发化学反应。
衬底支撑件可包括布置成支撑衬底的陶瓷层。例如，可以在处理期间将衬底夹持到陶瓷层。衬底支撑件可包括多个通道，以将传热气体(例如，氦)提供到布置在陶瓷层上的衬底的背面。传热气体有助于冷却衬底和/或陶瓷层。
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包括：功率参数模块，其被配置为计算表示被提供给所述衬底支撑件的功率的功率参数。冷却剂温度参数模块被配置为计算表示供应到所述衬底支撑件的冷却剂的温度的冷却剂温度参数。传热气体参数模块被配置为计算表示供应到所述衬底支撑件的传热气体的流速的传热气体参数。温度计算模块被配置为使用所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数来计算衬底支撑件的温度。
在其他特征中，所述功率参数对应于由多个功率源提供给所述衬底支撑件的平均功率。所述功率参数模块被配置为基于由第一功率源供应的第一功率、由第二功率源供应的第二功率和占空比来计算所述功率参数。所述冷却剂温度参数对应于供应到所述衬底支撑件的所述冷却剂的第一温度与从所述衬底支撑件返回的所述冷却剂的第二温度之间的差。所述传热气体参数对应于供应到所述衬底支撑件的第一区的所述传热气体的第一流速与供应到所述衬底支撑件的第二区的所述传热气体的第二流速之间的差。所述温度计算模块被配置为进一步基于施加到所述衬底支撑件的夹持电压来计算所述衬底支撑件的所述温度。
在其他特征中，所述温度计算模块被配置为根据第一修正系数与所述功率参数的第一乘积，第二修正系数和所述冷却剂温度参数的第二乘积，以及第三修正系数和所述传热气体参数的第三乘积的总和来计算所述衬底支撑件的温度。存储器存储表示所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数，和所述衬底支撑件的所述温度之间的关系的数据。
在其他特征中，所述温度计算模块被配置为从所述存储器检索所述数据并且使用所检索到的所述数据、所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数来计算所述衬底支撑件的所述温度。所述衬底支撑件的所计算出的温度对应于陶瓷层的温度。所述温度控制器被配置为基于所述衬底支撑件的所计算出的温度来控制所述冷却剂的流量和所述传热气体的流速中的至少一者。
一种控制衬底处理系统中的衬底支撑件的温度的方法包括：计算表示提供给所述衬底支撑件的功率的功率参数；计算冷却剂温度参数，该参数表示供应到所述衬底支撑件的冷却剂的温度；计算表示供应到所述衬底支撑件的传热气体的流速的传热气体参数；使用所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数计算所述衬底支撑件的所述温度；以及基于所计算出的温度，控制所述冷却剂的流量和所述传热气体的流速中的至少一者。
在其他特征中，所述功率参数对应于由多个功率源提供给所述衬底支撑件的平均功率。计算所述功率参数包括基于由第一功率源供应的第一功率、由第二功率源供应的第二功率和占空比来计算所述功率参数。所述冷却剂温度参数对应于供应到所述衬底支撑件的所述冷却剂的第一温度与从所述衬底支撑件返回的所述冷却剂的第二温度之间的差。所述传热气体参数对应于供应到所述衬底支撑件的第一区的所述传热气体的第一流速与供应给所述衬底支撑件的第二区的所述传热气体的第二流速之间的差。计算所述衬底支撑件的所述温度包括进一步基于施加到所述衬底支撑件的夹持电压来计算所述衬底支撑件的所述温度。
在其他特征中，计算所述衬底支撑件的所述温度包括根据第一修正系数与所述功率参数的第一乘积，第二修正系数和所述冷却剂温度参数的第二乘积，以及第三修正系数和所述传热气体参数的第三乘积的总和来计算所述衬底支撑件的温度。所述方法还包括：表示所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数，和所述衬底支撑件的所述温度之间的关系的数据存储在存储器中。所述方法还包括：从所述存储器检索所述数据并且使用所检索到的所述数据、所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数来计算所述衬底支撑件的所述温度。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的适用性的进一步范围将变得显而易见。详细描述和具体实施例仅用于说明的目的，并非意在限制本公开的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本公开，其中：
图1是根据本公开的示例性衬底处理系统。
图2是根据本公开的示例性衬底支撑件；
图3是根据本公开的示例性温度控制器；
图4是根据本公开的用于计算衬底支撑件的温度的示例性方法；
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
在一些配置中，衬底处理系统中的衬底支撑件可能不适合于实现温度控制(例如，陶瓷层的温度控制)和/或温度传感器。例如，衬底支撑件可以包括耦合到用于在处理室内产生等离子体的射频(RF)电压的下电极。衬底支撑件还可以对应于耦合到用于将衬底夹持到陶瓷层的电压(即，夹持电压)的静电卡盘(ESC)。因此，与一些衬底支撑构造相关联的相对高功率(例如，大于或等于18kW)可能干扰与衬底支撑件的温度控制相关联的电子部件(例如加热元件、温度传感器等)的操作。相反，加热元件和温度传感器可能会干扰等离子体的产生。例如，布置在高功率衬底支撑构造中的衬底支撑件中的加热元件和温度传感器会增加等离子体电弧放电或等离子体产生失败的可能性。
根据本公开的原理的温度计算系统和方法实现虚拟温度感测，以计算衬底支撑件和/或布置在衬底支撑件上的衬底的温度，而无需集成的温度传感器。例如，温度计算系统根据与衬底支撑件的操作相关的各种参数计算衬底支撑件温度，包括但不限于：供应到衬底支撑件的冷却剂的温度；从衬底支撑件返回(即流出)的冷却剂的温度；提供给衬底支撑件的RF功率；和/或提供给衬底支撑件的传热气体(例如，氦气)的流量。
现在参考图1，示出了示例性衬底处理系统100。仅举例而言，衬底处理系统100可用于执行使用RF等离子体的蚀刻和/或其他合适的衬底处理。衬底处理系统100包括包围衬底处理系统100的其他部件并且包含RF等离子体的处理室102。衬底处理室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被布置在衬底支撑件106上。尽管示出了特定的衬底处理系统100和室102作为示例，但是本公开的原理可以应用于其他类型的衬底处理系统和室，例如原位产生等离子体的衬底处理系统，其实现远程等离子体产生和输送(例如，使用等离子体管、微波管)等。
仅举例而言，上电极104可以包括引入和分配处理气体的诸如喷头109之类的气体分配装置。喷头109可包括杆部分，该杆部分包括连接到处理室的顶表面的一端。基部通常为圆柱形并且在与处理室的顶表面间隔开的位置处从杆部分的相对端径向向外延伸。喷头的基部的面向衬底的表面或面板包括多个孔，处理气体或吹扫气体通过所述多个孔流动。替代地，上电极104可以包括导电板，并且处理气体可以以另一种方式引入。
衬底支撑件106包括充当下电极的导电基板110。基板110支撑陶瓷层112。接合层114(例如接合层)可以布置在陶瓷层112和基板110之间。基板110可以包括用于使冷却剂流过基板110的一个或多个冷却剂通道116。衬底支撑件106可包括边缘环118，边缘环118布置成围绕衬底108的外周边。
RF产生系统120产生RF电压并将其提供给上电极104和下电极(例如，衬底支撑件106的基板110)中的一个。上电极104和基板110中的另一个可以是DC接地的、AC接地的或浮动的。在本示例中，将RF电压提供给下电极。仅举例而言，RF产生系统120可以包括RF电压产生器122，所述RF电压产生器122产生由匹配和分配网络124馈送到上电极104或基板110的RF电压。在其他示例中，可以感应地或远程地产生等离子体。尽管如为了示例目的所示的，RF产生系统120对应于电容耦合等离子体(CCP)系统，但是本公开的原理也可以在其他合适的系统中实现，诸如，仅举例而言，在变压器耦合等离子体(TCP)系统、CCP阴极系统、远程微波等离子体产生和输送系统、等等。
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。气体源供应一种或多种蚀刻气体及其混合物。气体源还可以供应载气和/或吹扫气体。气体源132通过阀134-1、134-2、...和134-N(统称为阀134)以及质量流量控制器136-1、136-2、...和136-N(统称为质量流量控制器136)连接到歧管140。歧管140的输出被馈送到处理室102。仅举例而言，歧管140的输出被馈送到喷头109。
温度控制器142可与冷却剂组件146连通以控制流过通道116的冷却剂流。例如，冷却剂组件146可包括冷却剂泵和储存器。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。
阀150和泵152可以用来将反应物从处理室102排出。系统控制器160可以用于控制衬底处理系统100的部件。机械手170可以用于将衬底输送到衬底支撑件106上以及从衬底支撑件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。虽然示出为单独的控制器，但温度控制器142可以在系统控制器160内实现。在一些示例中，可以在陶瓷层112和基板110之间的结合层114的周边周围提供保护性密封件176。
衬底支撑件106包括多个通道180，其布置成将来自传热气体源182的传热气体(例如氦)提供到衬底108的背面。传热气体有助于冷却衬底108和/或陶瓷层112的背面。尽管分开示出，但是传热气体源182可以在气体输送系统130内实现。
根据本公开的原理的温度控制器142(和/或系统控制器160)实现如下更详细描述的温度计算系统和方法。例如，温度控制器142被配置为基于从冷却剂组件146供应到衬底支撑件106的冷却剂的温度，从衬底支撑件106返回(即，流出)回到冷却剂组件146的冷却剂的温度，提供给衬底支撑件106的RF功率，从传热气体源182提供给衬底支撑件106的传热气体的流量和/或提供给衬底支撑件106的夹持电压来计算衬底支撑件106(例如，陶瓷层112)的温度。
现在参考图2，示出了配置为支撑衬底204的示例衬底支撑件200。衬底支撑件200包括导电基板208、陶瓷层212以及在一些示例中布置在陶瓷层212和基板208之间的接合层216。基板208可包括用于使冷却剂流动通过基板208的一个或多个冷却剂通道220。衬底支撑件200可以包括边缘环224，边缘环224布置成围绕衬底204的外周边。衬底支撑件200包括多个通道228，通道228布置成从热传递气体源232向衬底204的背面(即，下侧)提供诸如氦之类的传热气体。传热气体有助于冷却衬底204和/或陶瓷层212。
温度控制器236与冷却剂组件240连通以控制流过通道220的冷却剂流。温度控制器240操作冷却剂组件240以选择性地使冷却剂流过通道220以冷却衬底支撑件200。温度控制器236还可以与传热气体源232连通以(例如，通过气体输送系统的阀，例如上面在图1中描述的气体输送系统130的阀)控制传热气体的流动。温度控制器236可以是单独的控制器，可以在系统控制器244内实现，等等。
温度控制器236被配置为基于多个参数中的一个或多个来计算衬底支撑件200的温度，如下面更详细地描述的。例如，温度控制器236被配置为基于从冷却剂组件240供应到衬底支撑件200(例如，陶瓷层204)的冷却剂的温度，从衬底支撑件200返回(即，流出)回到冷却剂组件240的冷却剂的温度，提供给衬底支撑件200的RF功率，从传热气体源232提供到衬底支撑件200的传热气体的流量来计算衬底支撑件的温度。在一些示例中，温度控制器236被配置为进一步基于提供给衬底支撑件200的夹持电压来计算衬底支撑件的温度。
在一示例中，温度控制器236从各个传感器(例如，示为传感器输入246)接收参数。例如，温度控制器236从布置流动路径252中在冷却剂组件240的出口256与衬底支撑件200的入口260之间(例如，布置在入口260附近)的传感器248接收供应到衬底支撑件200的冷却剂的温度。温度控制器236从布置在流动路径268中在衬底支撑件200的出口272和冷却剂组件240的入口276之间(例如布置在出口272附近)的传感器264接收从衬底支撑件200返回的冷却剂的温度。温度控制器236从系统控制器244接收提供给衬底支撑件200的RF功率，基于从一个或多个传感器280接收的值计算RF功率，等等。例如，传感器280可以提供表示用于计算RF功率的电压、电流或其他值的值。温度控制器236还可以从传感器280、系统控制器244等接收夹持电压。
温度控制器236从布置在传热气体源232和衬底支撑件200之间的一个或多个传感器(例如，氦传感器)284接收传热气体的流量，根据从系统控制器244接收的流量控制值确定流量。例如，传感器284可以对应于测量流到衬底支撑件200的不同区域(例如，区)的传热气体流量的传感器。在一些示例中，衬底支撑件200可以包括多个环形同心区，例如内(中心)区286、中内区288、中外区290和外区292。
现在参照图3，示出了示例性温度控制器300。温度控制器300包括温度计算模块304，其被配置为基于各种温度计算参数308计算衬底支撑件200的温度(例如，陶瓷层212的温度)。例如，可以配置温度计算模块304执行模型、等式等来计算温度。温度计算模块304可以生成表示计算出的温度的输出信号312。在一些示例中，温度计算模块304还可以被配置为基于计算出的衬底支撑件200的温度来计算布置在衬底支撑件200上的衬底204的温度。
温度控制器300可以包括存储器316，存储器316被配置为存储一个或多个模型、等式等(为简单起见，本文称为“等式”)。例如，等式基于温度计算参数308中的各个参数和衬底支撑件200的温度之间的相应相关性。等式可以基于处理室、正在执行的工艺等而变化。温度计算模块304检索来自存储器316的等式以使用相应的参数308计算温度。
温度控制器300包括被配置为生成参数308的各种参数计算模块。例如，功率参数模块320被配置为基于表示被提供给衬底支撑件200的RF功率的一个或多个接收的值324来计算和输出RF功率参数。例如，接收的值324可以包括期望的RF功率(例如，如系统控制器244所命令的)、测得的RF功率、计算出的RF功率和/或模块320使用的用于计算RF功率的值(例如，占空比和传感器值，例如电压、电流等)。
冷却剂温度参数模块328被配置为基于表示冷却剂供应温度的一个或多个接收的值332来计算和输出冷却剂供应温度参数。例如，接收的值332可包括对应于从传感器248和264接收的信号的冷却剂供应温度和冷却剂返回温度。
传热气体参数模块336被配置为基于表示传热气体流速的一个或多个接收的值340来计算和输出传热气体参数。例如，接收的值340可包括供应到衬底支撑件200的不同区域的传热气体的相应流速。
虽然未示出，但是在其他示例中，温度控制器300可以包括被配置为提供温度计算参数308的附加模块。例如，温度计算参数中的其他模块可以包括但不限于夹持电压。在一些示例中，可以将其他值(例如，测得的值、计算出的值、感测到的值等)直接提供给温度计算模块304。
在一个示例中，温度计算模块304被配置为根据下式计算陶瓷层212的温度：
Tsupport＝A*(P*DC)+B*(dESC)+C*(dHe) (等式1)
在等式1中，Tsupport是计算出的温度，P对应于供应的功率，DC对应于RF功率源的占空比，dESC对应于冷却剂供应温度和冷却剂返回温度之间的差，dHe对应于流到衬底支撑件200的两个不同区域(例如，内区286和外区292)的传热气体的流量之间的差，并且A、B和C是常数。
常数A、B和C对应于修改等式1的相应项的修改系数。可以基于传感器测量值与衬底支撑件200的温度的实际测量值(例如，在制造、校准、维修例如温度感测测试晶片等过程中使用温度传感器)之间的相关性来确定修改系数。因此，修改系数可以针对每个衬底支撑件、处理室、衬底处理工具、正在执行的工艺、使用的工艺气体等而变化。在一示例中，根据将测得的温度与各种温度计算参数相关联的模型(例如，线性回归模型)确定修改系数。换句话说，可以在衬底支撑件200的操作之前确定修改系数并将其存储(例如，在存储器316中)以供温度计算模块304使用。在一些示例中，存储器316可以存储多个每种修改系数(例如，相应工艺或配方的修改系数的不同集合)。
术语P*DC可以对应于提供给衬底支撑件的平均功率。在一些示例中，RF生成系统120可以对应于两个RF功率源(例如，400MHz功率源和60MHz功率源)，每个RF功率源被配置为以占空比提供功率脉冲。因此，平均功率可以对应于根据下式计算的组合平均功率：
在等式2中，是由第一功率源(例如，400MHz功率源)提供的第一功率脉冲电平(例如，ON、高、等)，是由第二功率源(例如，60MHz电源)提供的第一功率脉冲电平，是由第一功率源提供的第二功率脉冲电平(例如，OFF、低、等)，并且是由第二电源提供的第二功率脉冲电平。
在其他示例中，可以修改等式1。例如，在一示例中，温度计算模块304被配置为根据下式计算温度：
Tsupport＝A*(P*DC)+B*(dESC)+C*(dHe)-D*(ESCclamp)+(Tsupply-E) (等式3)
在等式3中，ESCclamp对应于施加到衬底支撑件200的夹持电压，Tsupply对应于冷却剂供应温度，并且D和E是对应于修改系数的常数(例如，类似于A、B和C)。换句话说，在该示例中，温度计算模块304进一步基于夹持电压和冷却剂供应温度来计算温度。
现在参考图4，根据本公开的用于计算衬底支撑件的温度(例如，衬底支撑件200的陶瓷层212的温度)的示例性方法400开始于404。在408处，方法400确定并存储表示一个或多个温度计算参数与衬底支撑件的温度之间的相关性的数据。例如，方法400可以确定提供给衬底支撑件的RF功率、供应到衬底支撑件的冷却剂和从衬底支撑件返回的冷却剂的相应温度、供应到衬底支撑件的不同区的传热气体的流速、以及测得的衬底支撑件的温度(例如，使用温度传感测试晶片和线性回归模型)之间的相关性。方法400将表示相关性的数据(例如，一个或多个等式、模型、修改系数等)存储在存储器中。
在412处，方法400执行布置在衬底支撑件上的衬底的处理。在416处，方法400(例如，温度控制器300)接收表示衬底支撑温度的多个值。例如，值可以包括感测值、测得的值和/或计算出的值，例如传递到衬底支撑件的功率、冷却剂供应和返回温度、传热气体流速、夹持电压等。在420处，方法400(例如，温度控制器300)使用接收的值计算温度计算参数。在424处，方法400(例如，温度控制器300)使用温度计算参数和表示温度计算参数与温度之间的相关性的存储数据来计算衬底支撑件的温度。计算出的温度可以存储(例如，存储在存储器316中)和/或用于调整与控制衬底处理(例如，控制传热气体流量、冷却剂流量、提供的RF功率、工艺气体流量等)相关联的一个或多个参数。
在428处，方法400确定衬底的处理是否完成。如果是，则方法400在432处结束。如果否，则方法400继续到416。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并且决不意图限制本公开、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，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当如此限制，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，但是关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他实施方式中实现和/或与任何其他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。
使用包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“邻近”、“在...之上”、“在...上方”、“在…下方”和“设置”的各种术语来描述元件之间(例如，在模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系。除非明确地描述为“直接的”，否则当在上述公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是其中在第一和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但是也可以是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的间接关系。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，所述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，所述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(晶片基座、气流系统等)。这些系统可以与用于在半导体晶片或衬底的处理之前、期间和之后控制其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处理，包括处理气体的输送、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)产生器设置、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、进出工具以及其他输送工具和/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。
广义地说，控制器可以定义为具有接收指令、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/或软件的电子设备。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)、限定为专用集成电路(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个的设置(或程序文件)的形式传送到控制器的指令，所述单个的设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片上或为半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。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，以在晶片的一个或多个层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或管芯的制备过程中完成一个或多个处理步骤。
在一些实现方式中，控制器可以是计算机的一部分或耦合到计算机，所述计算机与系统集成、耦合到系统、以其他方式联网到系统或这些的组合。例如，该控制器可以在“云”中，或在晶片厂(fab)主机计算机系统的全部或部分中，其使得能够对晶片处理进行远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监控制备操作的目前进展，研究过去的制备操作的历史，从多个制备操作来研究趋势或性能指标，改变当前处理的参数，设置当前处理之后的处理步骤，或开始新的处理。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/或设置的用户接口，然后将所述参数和/或设置从远程计算机传送到系统。在一些示例中，控制器以数据的形式接收指令，所述指令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，对于要执行的处理的类型和与控制器接口或由控制器控制的工具的类型，参数可以是特定的。因此，如上所述，控制器可以是分布式的，例如通过包括一个或多个联网在一起并朝着共同目的(例如，本文所述的处理和控制)而工作的离散控制器。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，它们结合以控制在室上的处理。
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备和/或制造相关联或在半导体晶片的制备和/或制造中使用的任何其他半导体处理系统。
如上所述，根据由工具要执行的一个或多个工艺步骤，控制器可以与一个或多个其它工具电路或模块、其他工具部件、群集工具、其它工具接口、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、或在半导体制造工厂中将晶片容器往返工具位置和/或装载端口输送的材料运输中使用的工具通信。

Claims (20)

1.一种用于衬底处理系统中的衬底支撑件的温度控制器，该温度控制器包括：
功率参数模块，其被配置为计算表示被提供给所述衬底支撑件的功率的功率参数；
冷却剂温度参数模块，其被配置为计算表示供应到所述衬底支撑件的冷却剂的温度的冷却剂温度参数；
传热气体参数模块，其被配置为计算表示供应到所述衬底支撑件的传热气体的流速的传热气体参数；和
温度计算模块，其被配置为使用所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数来计算衬底支撑件的温度。
2.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述功率参数对应于由多个功率源提供给所述衬底支撑件的平均功率。
3.根据权利要求2所述的温度控制器，其中，所述功率参数模块被配置为基于由第一功率源供应的第一功率、由第二功率源供应的第二功率和占空比来计算所述功率参数。
4.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述冷却剂温度参数对应于供应到所述衬底支撑件的所述冷却剂的第一温度与从所述衬底支撑件返回的所述冷却剂的第二温度之间的差。
5.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述传热气体参数对应于供应到所述衬底支撑件的第一区的所述传热气体的第一流速与供应到所述衬底支撑件的第二区的所述传热气体的第二流速之间的差。
6.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述温度计算模块被配置为进一步基于施加到所述衬底支撑件的夹持电压来计算所述衬底支撑件的所述温度。
7.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述温度计算模块被配置为根据(i)第一修正系数与所述功率参数的第一乘积，(ii)第二修正系数和所述冷却剂温度参数的第二乘积，以及(iii)第三修正系数和所述传热气体参数的第三乘积的总和来计算所述衬底支撑件的温度。
8.根据权利要求1所述的温度控制器，其还包括：存储器，其存储表示(i)所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数，和(ii)所述衬底支撑件的所述温度之间的关系的数据。
9.根据权利要求8所述的温度控制器，其中所述温度计算模块被配置为从所述存储器检索所述数据并且使用所检索到的所述数据、所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数来计算所述衬底支撑件的所述温度。
10.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述衬底支撑件的所计算出的温度对应于陶瓷层的温度。
11.根据权利要求1所述的温度控制器，其中所述温度控制器被配置为基于所述衬底支撑件的所计算出的温度来控制所述冷却剂的流量和所述传热气体的流速中的至少一者。
12.一种控制衬底处理系统中的衬底支撑件的温度的方法，该方法包括：
计算表示提供给所述衬底支撑件的功率的功率参数；
计算冷却剂温度参数，该参数表示供应到所述衬底支撑件的冷却剂的温度；
计算表示供应到所述衬底支撑件的传热气体的流速的传热气体参数；
使用所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数计算所述衬底支撑件的所述温度；以及
基于所计算出的所述衬底支撑件的温度，控制所述冷却剂的流量和所述传热气体的流速中的至少一者。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述功率参数对应于由多个功率源提供给所述衬底支撑件的平均功率。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，计算所述功率参数包括基于由第一功率源供应的第一功率、由第二功率源供应的第二功率和占空比来计算所述功率参数。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述冷却剂温度参数对应于供应到所述衬底支撑件的所述冷却剂的第一温度与从所述衬底支撑件返回的所述冷却剂的第二温度之间的差。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述传热气体参数对应于供应到所述衬底支撑件的第一区的所述传热气体的第一流速与供应给所述衬底支撑件的第二区的所述传热气体的第二流速之间的差。
17.根据权利要求12所述的方法，其中计算所述衬底支撑件的所述温度包括进一步基于施加到所述衬底支撑件的夹持电压来计算所述衬底支撑件的所述温度。
18.根据权利要求12所述的方法，其中计算所述衬底支撑件的所述温度包括根据(i)第一修正系数与所述功率参数的第一乘积，(ii)第二修正系数和所述冷却剂温度参数的第二乘积，以及(iii)第三修正系数和所述传热气体参数的第三乘积的总和来计算所述衬底支撑件的温度。
19.根据权利要求12所述的方法，其还包括：表示(i)所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数，和(ii)所述衬底支撑件的所述温度之间的关系的数据存储在存储器中。
20.根据权利要求19所述的方法，其还包括从所述存储器检索所述数据并且使用所检索到的所述数据、所述功率参数、所述冷却剂温度参数和所述传热气体参数来计算所述衬底支撑件的所述温度。
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