CN117242561A - 在基于高tcr控制中的信号滤波方案的使用 - Google Patents

在基于高tcr控制中的信号滤波方案的使用 Download PDF

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拉梅什·钱德拉塞卡拉
莫汉·蒂拉加拉杰
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Abstract

一种用于控制衬底处理系统中的第一衬底支撑件的温度的控制器包括：电阻计算模块，其用于计算第一衬底支撑件的多个加热器元件中的第一加热器元件的第一电阻；温度计算模块，其用于基于计算出的第一电阻计算第一加热器元件的第一温度；以及滤波器模块，其用于对与计算出的第一电阻对应的第一信号进行滤波。温度计算模块响应于确定与衬底处理系统的操作相关联的至少一个条件是否满足，而选择性地使滤波器模块对第一信号进行滤波。

Description

在基于高TCR控制中的信号滤波方案的使用
相关申请的交叉引用
本申请主张2021年4月28日提出申请的美国临时申请No.63/180,883的权益。所述申请的完整公开内容通过引用合并于此。
技术领域
本公开内容涉及衬底处理期间的温度控制。
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。当前指定的发明人的工作在其在此背景技术部分以和在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面中描述的范围内既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。
衬底处理系统可用以处理例如半导体晶片的衬底。衬底处理的示例包括蚀刻、沉积、光致抗蚀剂移除等。在处理期间，衬底被设置在例如静电卡盘的衬底支撑件上。可将一种或更多种处理气体引入处理室中。一种或更多种处理气体可通过气体输送系统输送至处理室。在一些系统中，气体输送系统包括通过一个或更多个导管连接至位于处理室中的喷头的歧管。
发明内容
一种用于控制衬底处理系统中的第一衬底支撑件的温度的控制器包括：电阻计算模块，其用于计算所述第一衬底支撑件的多个加热器元件中的第一加热器元件的第一电阻；温度计算模块，其用于基于计算出的所述第一电阻来计算所述第一加热器元件的第一温度；和滤波器模块，其用于对与计算出的所述第一电阻相对应的第一信号进行滤波。所述温度计算模块响应于是否满足与所述衬底处理系统的操作相关联的至少一个条件的确定，选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。
在其他特征中，所述至少一个条件对应于与所述第一加热器元件中的温度变化相关联的所述衬底处理系统的操作。所述温度计算模块基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化是否为预期的，并响应于确定所述温度变化并非预期的而选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。所述温度计算模块基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化率是否超过阈值并响应于确定所述温度变化率超过所述阈值，选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。
在其他特征中，所述温度计算模块将所述第一加热器元件中的第一温度变化与第二加热器元件中的第二温度变化进行比较，并基于所述比较选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。所述第二加热器元件是位于第二衬底支撑件中。所述滤波器模块响应于确定关联于所述衬底处理系统的操作的至少一个条件是否满足，对所述第一信号施加电阻偏移。所述控制器还包括温度控制模块，其被配置成基于所述第一信号控制提供给所述第一加热器元件的功率。
在其他特征中，所述电阻计算模块接收与所述第一加热器元件相对应的第一电流、接收与所述第一加热器元件相对应的第一电压、并基于所述第一电压和所述第一电流计算所述第一电阻。所述温度计算模块基于计算出的所述第一电阻和第一加热器元件的电阻温度系数来计算所述第一温度。
一种系统包括：电阻计算模块，其用于接收对应于衬底支撑件中的加热器元件的电流，接收对应于所述加热器元件的电压，并基于所述电压和所述电流计算所述加热器元件的电阻；温度计算模块，其用于基于计算出的所述电阻计算所述加热器元件的温度；以及滤波器模块，其用于对与计算出的所述电阻相对应的信号进行滤波。所述温度计算模块响应于确定关联于所述加热器元件的所述温度的变化的至少一个条件是否满足，选择性地使所述滤波器模块对所述信号进行滤波。所述系统还包括：温度控制模块，其被配置成基于由所述滤波器模块滤波的所述信号来控制提供给所述加热器元件的功率。
在其他特征中，所述温度计算模块基于计算出的第一电阻来确定以下至少一者：所述加热器元件的所述温度的所述变化是否为预期的和所述加热器元件的所述温度的变化率是否超过阈值。所述温度计算模块响应于下列项的确定而选择性地使所述滤波器模块对所述信号进行滤波：所述加热器元件的所述温度的所述变化并非预期的、所述加热器元件的所述温度的所述变化率超过阈值、和所述加热器元件的所述温度的所述变化不在另一加热器元件的温度的变化范围内。
一种控制衬底处理系统中的第一衬底支撑件的温度的方法包括：计算所述第一衬底支撑件的多个加热器元件中的第一加热器元件的第一电阻；基于计算出的所述第一电阻计算所述第一加热器元件的第一温度；以及响应于确定与所述衬底处理系统的操作相关联的至少一个条件是否满足，而选择性地对与计算出的所述第一电阻对应的第一信号进行滤波。
在其他特征中，所述至少一个条件对应于与所述第一加热器元件中的温度变化相关联的所述衬底处理系统的操作。所述方法还包括基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化是否为预期的，并响应于确定所述温度变化并非预期的而选择性地对所述第一信号进行滤波。所述方法还包括基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化率是否超过阈值，并响应于确定所述温度变化率超过所述阈值而选择性地对所述第一信号进行滤波。
在其他特征中，所述方法还包括将所述第一加热器元件中的第一温度变化与第二加热器元件中的第二温度变化进行比较，并基于所述比较选择性地对所述第一信号进行滤波。所述第二加热器元件位于第二衬底支撑件中。所述方法还包括基于所述第一信号控制提供给所述第一加热器元件的功率。
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的范围将变得显而易见。详细描述和具体示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为根据本公开内容的示例性衬底处理系统的功能框图；
图2A为根据本公开内容的示例性衬底支撑件；
图2B为根据本公开内容的示例性衬底支撑件的平面图；
图3为根据本公开内容的示例性控制器的功能框图；且
图4显示根据本公开内容的用于选择性滤波对应至衬底支撑件中经计算电阻的信号的示例性方法的步骤。
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
膜沉积和蚀刻处理可在空间(也即水平平面的x-y坐标)分布上变化。例如，在沉积处理中，所沉积膜的性质在空间分布的范围内变化。反之，在蚀刻处理中，蚀刻量可能在空间分布的范围内变化。
所蚀刻和沉积的膜(例如所沉积的原子层沉积(ALD)膜、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)膜等)的性质可能在沉积期间受到衬底的温度影响。因此，衬底支撑件(例如包括被配置成支撑衬底的平坦上表面的基座)可实现温度控制系统。例如，在ALD处理(例如氧化物膜的沉积)期间，将衬底设置在基座上。通常，ALD基座包括单一温度受控区域。在一些示例中，ALD基座可包括多个温度受控区域(例如中心、内部区域和外部区域)。加热器层可嵌入ALD基座的上层内。加热器层可被配置成接收电压/电流以用作电阻加热器，来加热基座和被设置于其上的衬底。加热器层可被配置成加热单一区域或单独加热基座的多个区域，例如内部区域和外部区域。
通常，由于制造和架构限制，包括单一区域或多个区域的基座可能仅包括被设置在基座的中心区域中的单一温度传感器。在其他示例中，基座可能不包括任何温度传感器。因此，基座温度的精确控制可能受到限制。
在一些示例中，温度控制系统可被配置成基于各加热器元件的电阻温度系数(TCR)、电压、和电流来计算加热器元件和基座的相应区域的温度。例如，基座可包括加热器层，所述加热器层包括具有高TCR(例如大于或等于1.0％)的加热器元件。例如，加热器元件可包括但不限于钼和镍加热器元件。TCR可为正的或负的。正TCR与随着温度升高而增加的电阻相关联。反之，负TCR与随着温度升高而降低的电阻相关联。
因此，加热器层(也即对应加热器层的一个或更多个加热器元件)的总电阻指示加热器层的温度。可测量提供给加热层的电流和加热层两端的电压，以计算加热层的电阻。外部区域和内部区域的对应温度可基于加热器层的电阻上的变化来计算。以此方式，衬底支撑件的不同区域(以及因此不同区域中的衬底区域)的温度可彼此独立且独立于热负载和及其他系统瞬变加以控制。
指示电流和电压的测量信号用以计算电阻。系统噪声和电阻的虚假变化(spurious changes)可能导致不准确的电阻和温度计算以及有缺陷的温度控制。例如，与温度变化无关的系统变异(例如部件磨损或其他结构变异)可能导致电阻上的永久性或间歇性变化。因此，任何不是由实际温度变化引起的电阻变化都可能导致不准确的温度控制。
温度控制系统可包括一个或更多个滤波器(例如一阶线性滤波器)。例如，滤波器可被配置成从测量信号滤除噪声。然而，滤波器并未滤除可能由例如氧化、部件磨损、配件、连接件及接头的松动等的变化引起的电阻变化。
根据本公开内容的温度控制系统和方法实现滤波器系统，所述滤波器系统被配置成区分由结构变异引起的噪声与电阻变化。例如，滤波器系统实现线性和非线性滤波器两者。滤波器系统选择性地对测量信号进行滤波，以去除与温度变化无关的系统变化引起的噪声和电阻变化，而保留与实际温度变化相关的信号特性。
现在参考图1，显示根据本公开内容的包括衬底支撑件(例如基座，如ALD或PECVD基座)104的衬底处理系统100的示例。衬底支撑件104被设置在处理室108内。衬底112在处理期间被设置在衬底支撑件104上。
气体输送系统120包括连接至阀124-1、124-2、…和124-N(统称为阀124)和质流控制器126-1、126-2、…和126-N(统称为MFC126)的气体源122-1、122-2、…和122-N(统称为气体源122)。MFC126控制从气体源122至气体混合的歧管128的气体流动。歧管128的输出经由可选用的压力调节器132供应至歧管136。歧管136的输出被输入至多注射器喷头140。虽然示出了歧管128和136，但可使用单一歧管。
衬底支撑件104包括多个区域。如图所示，衬底支撑件104包括内部(中心)区域144和外部区域148。衬底支撑件104的温度可通过使用被设置在衬底支撑件104中的一个或更多个加热器元件(例如电阻加热器)160加以控制，如下更详细地描述的。在其他示例中，衬底支撑件104可包括更多(例如三个或更多)区域或仅一个区域。
在一些示例中，衬底支撑件104可包括冷却剂通道164。冷却流体从流体贮存器168和泵170供应至冷却剂通道164。压力传感器172、174可分别被设置在歧管128或歧管136中以测量压力。阀178和泵180可用于从处理室108排出反应物和/或控制处理室108内的压力。
控制器182可包括控制由多注射器喷头140提供的剂量的剂量控制器184。控制器182也可以控制来自气体输送系统120的气体输送。控制器182利用阀178和泵180控制处理室中的压力和/或反应物的排出。控制器182基于温度反馈(例如来自衬底支撑件中的传感器(未显示)和/或测量冷却剂温度的传感器(未显示))控制衬底支撑件104和衬底112的温度。
被提供的往来于衬底支撑件104(例如在衬底支撑件104与控制器182之间)的一个或更多个信号被引导通过滤波器盒188。例如，测量信号192可指示加热器元件160的相应电压和电流。控制器182被配置成部分基于测量信号192，而基于加热器元件160中的每一个的TCR、电压、和电流来计算加热器元件160和衬底支撑件104的相应区域的温度。根据本公开内容的控制器182还被配置成选择性地对使用测量信号192计算的电阻值进行滤波，如以下更详细描述。
现在参考图2A和2B，分别示意性地和在平面图中显示根据本公开内容的简化示例性衬底支撑件200。衬底支撑件200包括导电基板204和加热器层208。例如，加热器层208可形成在基板204的上表面212上。基板204被设置在上板(例如铝扩散器板)216内。因此，加热器层208嵌入衬底支撑件200内。衬底220可被设置在衬底支撑件200上用于处理(例如用于ALD或PECVD处理)。
如图所示，衬底支撑件200(和相应的加热器层208)包括两个区域：内部(中心)区域224-1和外部区域224-2，其统称为区域224。内部区域224-1和外部区域224-2包括相应的电阻加热器元件228-1和228-2，其统称为加热器元件228。仅作为示例，加热器元件228由具有大于1.0％的正或负TCR的材料构成，例如钼、镍、钨等。加热器元件228-1和228-2可以是可单独控制的。例如，加热器元件228可响应于来自控制器232的命令而接收功率(例如电流)，控制器232可对应于图1的控制器182。在其他示例中，衬底支撑件200可仅对应于单个可控制区域和加热器元件。在一些示例中，衬底支撑件200可包括位于中心(即内部区域224-1中)的温度传感器236。控制器232被配置成基于所测量的关联于加热器元件228-1和228-2的电流和电压来计算加热器元件228-1和228-2的电阻、以及基于计算出的电阻来计算并控制区域224-1和224-2中的相应温度，如以下更详细描述。
指示加热器元件228的电流和电压的测量信号240被提供至控制器232。例如，测量信号240可包括原始电压和电流测量值。控制器232使用电压和电流测量值计算加热器元件228的电阻(即电阻值)。滤波器盒244可从测量信号240中滤除噪声。例如，滤波器盒244可实现被配置成从测量信号240滤除系统噪声(例如周期性或高频噪声)的线性滤波器。根据本公开内容的控制器232包括被配置成选择性地对计算出的电阻值进行滤波的滤波器模块。
现在参考图3，显示被配置成计算并控制区域224-1和224-2中的温度的示例性控制器300。控制器300接收信号，包括但不限于统称为信号304的电压信号304-1和电流信号304-2。电压信号304-1可包括指示区域224的加热器元件228的相应电压的信号。电流信号304-2可包括指示通过加热器元件228的相应电流的信号。例如，电压信号304-1和电流信号304-2可对应于经由滤波器盒244(图3中未显示)从单独传感器308提供的模拟测量信号。
模数(A/D)转换器312将电压信号304-1和电流信号304-2转换成数字信号316。虽然显示为单一A/D转换器312，但控制器300可实现用于信号304中的每一个的不同A/D转换器。电阻计算模块320被配置成基于数字信号316计算加热器元件228中的每一个的电阻值。例如，电阻计算模块320可基于所指示的电压和电流依据欧姆定律计算电阻，并输出指示计算出的电阻的信号324。在一些示例中，电阻计算模块320可在计算电阻之前针对增益进行校正和/或对数字信号316施加偏移。在一些示例中，电阻计算模块320可基于所指示的电压和电流计算加热器元件228中的每一个的功率输出(例如通过将加热器元件228中的每一个的电压和电流相乘)，并输出指示计算出的功率值的信号328。
根据本公开内容的温度计算模块332接收加热器元件228中的每一个的计算出的电阻，并基于计算出的电阻计算相应区域224-1和224-2中的温度。例如，如上所述，加热器元件228的材料具有已知的TCR，其表示响应于温度变化的电阻变化。因此，对于给定的加热器元件228和材料而言，温度计算模块332被配置成基于电阻上的变化来计算相应区域224的温度上的变化。
例如，区域224的温度可根据由T＝TCR*R-TC(方程式1)定义的曲线/斜率而与加热器元件228的电阻相关，其中T为区域224的温度，R为加热器元件228的计算出的电阻，TCR为TCR修正因子(例如，℃/欧姆)，且TC为温度常数偏移(例如230℃)。例如，针对钼，加热器元件的温度可根据T＝(46℃/欧姆)*R–230℃来计算。温度计算模块332储存指示区域224的温度与加热器元件228的电阻之间的相关性的数据。在一个示例中，温度计算模块232储存电阻对温度(R/T)转换表，其根据方程式1所定义的曲线，将加热器元件228的可能经测量电阻范围索引至区域224的相应温度(例如以1℃间隔)。在其他示例中，温度计算模块332可储存并执行模型、方程式等来基于计算出的电阻计算区域224的温度。温度计算模块332基于计算出的电阻和R/T转换表输出区域224-1和224-2的相应温度。
温度计算模块332可在初始校准期间(例如处理室108的制造、组装、维护等期间、衬底支撑件200的安装和/或维护期间等)产生R/T转换表。例如，在校准期间，可在利用一个或更多个暂时性温度传感器(例如被设置在衬底支撑件200上的温度感测测试衬底的传感器)测量区域224中的温度时，计算加热器元件228的电阻。
根据本公开内容的温度计算模块332包括被配置成选择性地对计算出的电阻值和/或计算出的温度进行滤波的滤波器模块334。换言之，如下所述的滤波器模块334可在将计算出的电阻值被转换成计算出的温度前选择性地对计算出的电阻值进行滤波、或者可在计算出的温度从计算出的电阻值转换之后对计算出的温度进行滤波。出于示例性的目的，滤波器模块334将描述为在计算出的电阻值被转换为计算出的温度前根据计算出的电阻值而操作。
温度计算模块332被配置成响应于满足一个或更多个条件而选择性地将滤波器模块334应用于计算出的电阻值(即信号324)。换言之，如果不满足所述一个或更多个条件，则温度计算模块332如上所述将由信号324指示的计算出的电阻值转换成温度。相反的，若满足所述一个或更多个条件，则滤波器模块334在信号转换成计算出的温度前对信号进行滤波。
例如，温度计算模块332可接收指示可能影响电阻和温度测量的衬底处理系统100中单独条件的一个或更多个信号340。例如，信号340可指示衬底处理系统100的各种操作参数，例如衬底是否存在于衬底支撑件200上、哪些处理步骤正在执行、处理参数(例如处理或清扫气体流、压力变化、等离子体活化、RF功率上的变化等)、衬底支撑件200的部件的移动等的指示。温度计算模块332可将由信号340指示的信息与所储存的数据(例如规则集)加以比较，以确定是否满足一个或更多个条件。
滤波器模块334可实现线性和/或非线性滤波，并且被配置成选择性地将偏移(也即电阻值偏移)应用到信号324、中值滤波、卡尔曼滤波(Kalman filtering)等。更具体地，滤波器模块334被配置成基于信号324所指示的电阻值上的变化是否满足一个或更多个条件的确定，而选择性地对信号324进行滤波。
如上所述，电阻值的变化通常指示温度的相应变化。然而，与温度变化无关的系统变化也可能导致计算出的电阻值发生变化，例如由部件磨损、氧化、配件、连接部、接线和接头松动等引起的变化。在衬底支撑件200的寿命期间，这些系统变化可能出现并且在幅度上增加。因此，温度计算模块332被配置成确定电阻变化是由实际温度变化引起还是由永久或间歇性系统变化所引起。仅举例来说，温度计算模块332基于预期的温度上的变化、预期的温度上的变化率、以及与其他区域和/或处理站中的温度上变化的比较来确定给定区域中电阻上的变化是否为预期的。滤波器模块334基于由温度计算模块332做成的确定而对计算出的电阻值施加滤波，如下在图4中更详加描述。
温度控制模块344接收指示计算出的温度的信号346并据此控制加热器元件228。换言之，信号346对应至(i)使用未经滤波的信号324计算的温度、和(ii)使用如上所述由滤波器模块334滤波的信号324计算的温度中的一者。温度控制模块344被配置成输出功率控制信号348，以基于计算出的温度调节提供给加热器元件228的功率(例如，电流)。以这种方式，将控制器300被配置成实现区域224的温度的闭环控制。
温度控制模块344可进一步被配置成接收指示计算出的功率值的输出信号328，并将计算出的功率值与功率控制信号348所指示的指令功率(commanded power)进行比较。在一些示例中，指令功率与计算出的功率之间的差异可指示一种或更多种故障，包括但不限于接线故障(例如断开或反向接线、接线短路等)。控制器300可被配置成向用户指示故障(例如经由控制器300的用户接口/显示器352)。
类似地，温度计算模块332可被配置成确定和/或指示与下列项相关联的故障：计算出的温度与感测温度(例如来自温度传感器340)之间的差值、区域224的相应计算出的温度之间的差值(例如大于阈值的差值)、计算出的温度与期望温度(例如经由信号348控制)之间的差值等。例如，这些差异可进一步指示接线或其他故障，例如衬底支撑件200的损坏的部件。
现在参考图4，显示根据本公开内容的用于选择性地对相应于衬底支撑件中计算出的电阻的信号进行滤波的示例性方法400。例如，方法400至少部分地由温度计算模块332实现。在404处，方法400产生并储存数据(例如在控制器300的内存中)，所述数据定义用于使用滤波器模块对信号324进行滤波的一个或更多个条件。例如，所述数据可包括识别用于对信号324进行滤波的一个或更多个条件的真值表。在一个示例中，所述条件对应于下列项的确定：电阻上的变化是否因为温度上的预期变化而为预期的、温度上的变化率是否为预期的(即在被定义的范围内)、以及其他区域和/或处理站是否正在经历类似的温度的变化。温度计算模块332根据真值表确定是否对信号324进行滤波。
在408处，方法400(例如，温度计算模块332)接收指示在给定取样周期中的加热器元件的计算出的电阻的一个或更多个信号(例如，信号324)。虽然温度计算模块332在每个采样周期接收与多个加热器元件相对应的信号，但是将针对单个加热器元件来描述方法400。在412，方法400(例如温度计算模块332)确定计算出的电阻是否指示温度上的变化。例如，温度计算模块332将计算出的电阻与先前计算出的电阻(例如在先前取样周期中所计算的)进行比较。如果为真，方法400继续至416。如果为假，方法400继续至408。
在416处，方法400(例如温度计算模块332)确定对应的加热器元件的温度变化是否为预期的。例如，在与衬底处理相关的包括但不限于下列项的各种操作期间，可预期温度变化：衬底往来于衬底支撑件200传送、各种处理步骤的开始或中断(例如处理或清扫气体流、压力变化、等离子体活化、RF功率上的变化等)、衬底支撑件200的部件的移动等。方法400部分地基于指示上述衬底处理系统100的各种操作参数的信号340来确定温度变化是否为预期的。如果为真，方法400继续至420。如果为假，方法400继续至424。
在420处，方法400(例如温度计算模块332)处理信号324而无来自滤波器模块334的额外滤波。例如，方法400计算加热器元件的温度、将信号346提供至温度控制模块344、并相应地控制加热器元件的温度。用于控制温度的示例性方法在2020年4月28日公告的美国专利No.10/633,742中更详细地描述，其整体内容通过引用并入本文。
在424处，方法400(例如温度计算模块332)确定由计算出的电阻指示的温度的变化率是否为预期的。例如，温度计算模块332将温度变化率与一个或更多个阈值(例如在储存的数据中定义的阈值)相比较。阈值可对应于与相应应用或处理步骤相关联的温度变化率极限。可以根据处理步骤执行期间所预期的最大变化率，来选择温度变化率极限。如果为真，方法400继续至420。如果为假，方法400继续至428。
在428处，方法400(例如温度计算模块332)确定由计算出的电阻指示的温度变化(例如大小上的变化和/或变化率)是否近似于针对其他加热器元件和/或处理站所计算的温度变化。如上所述，温度计算模块332接收对应于相同衬底支撑件200的不同区域的多个加热器元件的信号324，且也可接收对应于不同处理室或站中的额外衬底支撑件的加热器元件的信号324。因此，方法400确定其他加热器元件或衬底支撑件是否正经历与对应于计算出的电阻的温度变化类似的变化(例如，大小上的变化或变化率在例如10％的范围内)。若为真，方法400继续至420。若为假，方法400继续至432。
在432处，方法400(例如温度计算模块332)对信号324施加额外的滤波。例如，温度计算模块332使用滤波器模块334对信号324进行滤波。换言之，如果温度变化并非预期的、温度变化率超过关联于执行中的处理步骤的极限、且其他区域和/或衬底支撑件中的加热器元件未经历类似的温度变化，则温度计算模块332可确定计算出的电阻的变化并非由实际温度变化引起。相反，计算出的电阻的变化可能是由系统变化引起，例如上述的氧化、部件磨损、配件、连接部和接头的松动等。因此，滤波器模块334对信号324进行滤波以补偿系统变化(例如通过施加偏移)，且方法400继续至436。
在436处，方法400(例如温度计算模块332)在由滤波器模块334施加的额外滤波后处理信号324。例如，方法400使用滤波后的信号324来计算加热器元件的温度、将信号346提供至温度控制模块344、并相应地控制加热器元件的温度。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，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，其他修改方案将变得显而易见。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，虽然每个实施方案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案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案的特征中实现和/或与任何其它实施方案的特征组合，即使该组合没有明确描述。换句话说，所描述的实施方案不是相互排斥的，并且一个或多个实施方案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”。
在一些实现方案中，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(晶片基座、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、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶片转移进出与具体系统连接或通过接口连接的工具和其他转移工具和/或装载锁。
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、启用端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/或执行程序指令(例如，软件)的一个或多个微处理器或微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶片或系统上或针对半导体晶片或系统执行特定处理的操作参数。在一些实施方案中，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。
在一些实现方案中，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”中或是晶片厂(fab)主机系统的全部或一部分，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视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，以改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、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)向系统提供处理配方。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发送到系统。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处理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(例如本文所述的处理和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。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)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处理。
示例性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 (20)

1.一种控制器，其用于控制衬底处理系统中的第一衬底支撑件的温度，所述控制器包括：
电阻计算模块，其用于计算所述第一衬底支撑件的多个加热器元件中的第一加热器元件的第一电阻；
温度计算模块，其用于基于计算出的所述第一电阻来计算所述第一加热器元件的第一温度；和
滤波器模块，其用于对与计算出的所述第一电阻相对应的第一信号进行滤波，其中所述温度计算模块响应于是否满足与所述衬底处理系统的操作相关联的至少一个条件的确定，选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中所述至少一个条件对应于与所述第一加热器元件中的温度变化相关联的所述衬底处理系统的操作。
3.根据权利要求1所述的控制器，其中所述温度计算模块基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化是否为预期的，并响应于确定所述温度变化并非预期的而选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。
4.根据权利要求1所述的控制器，其中所述温度计算模块基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化率是否超过阈值，并响应于确定所述温度变化率超过所述阈值，选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中所述温度计算模块将所述第一加热器元件中的第一温度变化与第二加热器元件中的第二温度变化进行比较，并基于所述比较选择性地使所述滤波器模块对所述第一信号进行滤波。
6.根据权利要求5所述的控制器，其中所述第二加热器元件是位于第二衬底支撑件中。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中所述滤波器模块响应于确定关联于所述衬底处理系统的操作的至少一个条件是否满足，对所述第一信号施加电阻偏移。
8.根据权利要求1所述的控制器，还包括温度控制模块，其被配置成基于所述第一信号控制提供给所述第一加热器元件的功率。
9.根据权利要求1所述的控制器，其中所述电阻计算模块接收与所述第一加热器元件相对应的第一电流、接收与所述第一加热器元件相对应的第一电压、并基于所述第一电压和所述第一电流计算所述第一电阻。
10.根据权利要求9所述的控制器，其中所述温度计算模块基于计算出的所述第一电阻和所述第一加热器元件的电阻温度系数来计算所述第一温度。
11.一种系统，其包括：
电阻计算模块，其用于接收对应于衬底支撑件中的加热器元件的电流，接收对应于所述加热器元件的电压，并基于所述电压和所述电流计算所述加热器元件的电阻；
温度计算模块，其用于基于计算出的所述电阻计算所述加热器元件的温度；
滤波器模块，其用于对与计算出的所述电阻相对应的信号进行滤波，
其中所述温度计算模块响应于确定关联于所述加热器元件的所述温度的变化的至少一个条件是否满足，选择性地使所述滤波器模块对所述信号进行滤波；和
温度控制模块，其被配置成基于由所述滤波器模块滤波的所述信号来控制提供给所述加热器元件的功率。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述温度计算模块基于计算出的第一电阻来确定以下至少一者：(i)所述加热器元件的所述温度的所述变化是否为预期的和(ii)所述加热器元件的所述温度的变化率是否超过阈值。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述温度计算模块响应于下列项的确定而选择性地使所述滤波器模块对所述信号进行滤波：所述加热器元件的所述温度的所述变化并非预期的、所述加热器元件的所述温度的所述变化率超过阈值、和所述加热器元件的所述温度的所述变化不在另一加热器元件的温度的变化范围内。
14.一种控制衬底处理系统中的第一衬底支撑件的温度的方法，所述方法包括：
计算所述第一衬底支撑件的多个加热器元件中的第一加热器元件的第一电阻；
基于计算出的所述第一电阻计算所述第一加热器元件的第一温度；以及
响应于确定与所述衬底处理系统的操作相关联的至少一个条件是否满足，而选择性地对与计算出的所述第一电阻对应的第一信号进行滤波。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一个条件对应于与所述第一加热器元件中的温度变化相关联的所述衬底处理系统的操作。
16.根据权利要求14所述的方法，其还包括基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化是否为预期的，并响应于确定所述温度变化并非预期的而选择性地对所述第一信号进行滤波。
17.根据权利要求14所述的方法，其还包括基于计算出的所述第一电阻来确定所述第一加热器元件中的温度变化率是否超过阈值，并响应于确定所述温度变化率超过所述阈值而选择性地对所述第一信号进行滤波。
18.根据权利要求14所述的方法，其还包括将所述第一加热器元件中的第一温度变化与第二加热器元件中的第二温度变化进行比较，并基于所述比较选择性地对所述第一信号进行滤波。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第二加热器元件位于第二衬底支撑件中。
20.根据权利要求14所述的方法，其还包括基于所述第一信号控制提供给所述第一加热器元件的功率。
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