JP5943999B2 - モデルベースの制御を使用して基板を処理するための方法および装置 - Google Patents
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Description
Claims (19)
- 処理体積を有するプロセスチャンバを制御する方法であって、
プロセスパラメータの関数として、前記処理体積内の圧力と、前記処理体積および排気システムの間に配設された排気弁の弁体の位置との関係を予め決定すること、
前記処理体積内の第1の圧力と、前記プロセスパラメータの第1の値とを有する第1の状態に前記プロセスチャンバを設定することであって、前記排気弁の弁体の位置が、前記第1の値で前記処理体積内の前記第1の圧力を生成するために、前記予め決定された関係に基づいて第1の位置に設定される、設定すること、
前記プロセスチャンバが、前記第1の状態から、第2の圧力と前記プロセスパラメータの第2の値とを有する第2の状態に変化するときに、前記処理体積内の前記圧力を制御するために圧力制御プロファイルを決定することであって、前記圧力制御プロファイルが、前記第1の圧力、前記第2の圧力、前記第1の値、前記第2の値、および前記第1の位置を入力パラメータとして使用するモデルベースの制御アルゴリズムから決定される、決定すること、および、
前記第1の状態から前記第2の状態に前記プロセスチャンバを変える間、前記排気弁の弁体の位置を変えることによって前記処理体積内の圧力を制御するために前記圧力制御プロファイルを適用すること
を含み、
前記圧力制御プロファイルを決定することが、さらに、
前記プロセスチャンバが前記第2の状態に設定されるときに、前記プロセスパラメータの前記第2の値で前記処理体積内の前記第2の圧力を生成する前記予め決定された関係から、前記排気弁の弁体の第2の位置を決定することを含み、
前記圧力制御プロファイルを適用することが、さらに、
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも大きいならば、前記排気弁の弁体を前記第2の位置に移動させる前に前記排気弁の弁体を閉位置に移動させることであって、前記閉位置は、前記排気弁が閉じているときの前記排気弁の弁体の位置である、移動させること、および
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも小さいならば、前記排気弁の弁体を前記第2の位置に移動させる前に前記排気弁の弁体を開位置に移動させることであって、前記開位置は、前記排気弁が全開であるときの前記排気弁の弁体の位置である、移動させることを含む方法。 - 前記圧力制御プロファイルを決定することが、さらに、
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも大きいならば、前記排気弁の弁体を前記閉位置から前記第2の位置に移動させるのにかかる第1の時間を計算し、または、前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも小さいならば、前記排気弁の弁体を前記開位置から前記第2の位置に移動させるのにかかる第2の時間を計算することを含む請求項1に記載の方法。 - 前記圧力制御プロファイルを決定することが、さらに、
トリガ圧力を計算することを含み、当該トリガ圧力は、前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも大きいならば、前記排気弁の弁体が前記第1の時間に前記第2の位置に達するように前記排気弁の弁体が前記閉位置から前記第2の位置に移動し始める圧力であり、または、前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも小さいならば、前記排気弁の弁体が前記第2の時間に前記第2の位置に達するように前記排気弁の弁体が前記開位置から前記第2の位置に移動し始める圧力である請求項2に記載の方法。 - 前記トリガ圧力を超えておらず、且つ、前記圧力制御プロファイルを決定することが、さらに、
前記トリガ圧力での1組の初期条件と、前記第2の圧力での1組の最終的な条件とを使用して、圧力と時間との第2の関係を決定することを含む請求項3に記載の方法。 - 前記第2の関係を決定することが、さらに
前記トリガ圧力での前記1組の初期条件と、前記第2の圧力での前記1組の最終条件とを使用して、時間の関数としての圧力に関する微分方程式を解くことを含む請求項4に記載の方法。 - 前記圧力制御プロファイルを適用することが、さらに、
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも大きく、かつ前記トリガ圧力に達しているならば、前記決定された第2の関係に基づいて、前記第1の時間にわたって前記閉位置から前記第2の位置に前記排気弁の弁体を移動させること、または、前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも小さく、かつ前記トリガ圧力に達しているならば、前記決定された第2の関係に基づいて、前記第2の時間にわたって前記開位置から前記第2の位置に前記排気弁の弁体を移動させることを含む請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。 - 前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも大きく、かつ前記トリガ圧力に達しているならば、前記第1の時間にわたって前記閉位置から前記第2の位置に前記排気弁の弁体を移動させることが、さらに、
前記排気弁の弁体を、前記閉位置と前記第2の位置の間の複数の中間位置を介して前記閉位置から前記第2の位置に移動させることを含み、各中間位置が、対応する中間圧力および対応する中間圧力微分を前記予め決定された関係での入力として使用して、前記予め決定された関係から決定され、前記対応する中間圧力および前記対応する中間圧力微分が、前記圧力が前記トリガ圧力に達している初期時間と前記第1の時間との間の対応する中間時間で、前記第2の関係を使用して決定され、
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも小さく、かつ前記トリガ圧力に達しているならば、第2の時間にわたって前記開位置から前記第2の位置に前記排気弁の弁体を移動させることが、さらに、
前記排気弁の弁体を、前記開位置と前記第2の位置の間の複数の中間位置を介して前記開位置から前記第2の位置に移動させることを含み、各中間位置が、対応する中間圧力および対応する中間圧力微分を前記予め決定された関係での入力として使用して、前記予め決定された関係から決定され、前記対応する中間圧力および前記対応する中間圧力微分が、前記圧力が前記トリガ圧力に達している初期時間と前記第2の時間との間の対応する中間時間で、前記第2の関係を使用して決定される請求項6に記載の方法。 - 前記トリガ圧力を超えており、且つ、前記圧力制御プロファイルを決定することが、さらに、
前記排気弁の弁体を前記第1の位置から前記第2の位置に移動させるのにかかる第3の時間を計算することと、
前記第1の圧力での1組の初期条件と、前記第2の圧力での1組の最終条件とを使用して、圧力と時間との第2の関係を決定することを含む請求項3に記載の方法。 - 前記圧力制御プロファイルを適用することが、さらに、
前記トリガ圧力を超えているときに、前記決定された第2の関係に基づいて、前記排気弁の弁体を前記第3の時間にわたって前記第1の位置から前記第2の位置に移動させることを含む請求項8に記載の方法。 - 前記第3の時間にわたって前記排気弁の弁体を前記第1の位置から前記第2の位置に移動させることが、さらに、
前記排気弁の弁体を、前記第1の位置と第2の位置の間の複数の中間位置を介して前記第1の位置から前記第2の位置に移動させることを含み、各中間位置が、対応する中間圧力および対応する中間圧力微分を前記予め決定された関係での入力として使用して、前記予め決定された関係から決定され、前記対応する中間圧力および前記対応する中間圧力微分が、前記排気弁が前記第1の位置にある初期時間と前記第3の時間との間の対応する中間時間で、前記第2の関係を使用して決定される請求項9に記載の方法。 - 前記第2の圧力が前記第1の圧力に等しく、前記プロセスパラメータの前記第2の値が前記第1の値とは異なり、前記圧力制御プロファイルを適用することが、さらに、
前記第1および第2の圧力に等しい一定の圧力を保ちながら前記排気弁の弁体を前記第1の位置から前記第2の位置に移動させることを含み、前記排気弁の弁体を前記第1の位置から前記第2の位置に移動させることが、さらに、
前記排気弁の弁体を、前記第1の位置と第2の位置の間の複数の中間位置を介して前記第1の位置から前記第2の位置に移動させることを含み、各中間位置が、一定の圧力と、プロセスパラメータの対応する中間値とを前記予め決定された関係での入力として使用して、前記予め決定された関係から決定され、前記プロセスパラメータの前記対応する中間値が、前記プロセスパラメータの前記第1の値と前記第2の値との間にある請求項1に記載の方法。 - 前記処理体積内の圧力と排気弁の弁体の位置との関係を予め決定することが、さらに、
前記予め決定された関係を決定するために、前記プロセスパラメータの関数として、前記排気弁を通るガス流をモデル化することを含む請求項1に記載の方法。 - 前記排気弁を通るガス流をモデル化することが、さらに、
(a)前記排気弁の弁体の位置を開位置に設定すること、
(b)前記プロセスパラメータを第1のテスト値に設定すること、
(c)前記排気弁の弁体を、前記開位置と前記閉位置との間の複数の中間位置を介して前記開位置から閉位置に移動させ、前記プロセスパラメータを前記第1のテスト値に保ちながら、前記複数の中間位置それぞれで、対応する圧力を記録すること、および
(d)前記プロセスパラメータに関する複数のテスト値を使用して、(a)〜(c)を繰り返すことを含む請求項12に記載の方法。 - 処理体積と、前記処理体積を制御するための前記処理体積および排気システムの間に配設された排気弁とを有するプロセスチャンバを制御する方法であって、
前記処理体積内の第1の圧力と、プロセスパラメータの第1の値とを有する第1の状態に前記プロセスチャンバを設定することであって、前記排気弁の弁体の位置が、前記第1の値で前記処理体積内の前記第1の圧力を生成するために、前記プロセスパラメータの関数として前記処理体積内の圧力と前記排気弁の弁体の位置との間で予め決定された関係に基づいて第1の位置に設定される、設定すること、
前記プロセスチャンバを、前記第1の状態から、第2の圧力と前記プロセスパラメータの第2の値とを有する第2の状態に変化させるときに、前記排気弁の弁体の位置を変えることによって前記処理体積内の前記圧力を制御するために圧力制御プロファイルを適用することであって、前記圧力制御プロファイルが、前記第1の圧力、前記第2の圧力、前記第1の値、前記第2の値、および前記第1の位置を入力パラメータとして使用するモデルベースの制御アルゴリズムから決定される、適用すること、
を含み、
前記圧力制御プロファイルを適用することが、さらに、
前記プロセスチャンバが前記第2の状態に設定されるときに、前記プロセスパラメータの前記第2の値で前記処理体積内の前記第2の圧力を生成する前記予め決定された関係から、前記排気弁の弁体の第2の位置を決定すること、
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも大きいならば、前記排気弁の弁体を前記第2の位置に移動させる前に前記排気弁の弁体を閉位置に移動させることであって、前記閉位置は、前記排気弁が閉じているときの前記排気弁の弁体の位置である、移動させること、および
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも小さいならば、前記排気弁の弁体を前記第2の位置に移動させる前に前記排気弁の弁体を開位置に移動させることであって、前記開位置は、前記排気弁が全開であるときの前記排気弁の弁体の位置である、移動させることを含む方法。 - 半導体基板を処理するためのシステムであって、
処理体積を有するプロセスチャンバと、
前記処理体積にプロセスパラメータを提供するための処理源と、
前記処理体積と排気システムの排気体積との間に配設された排気弁と、
前記プロセスチャンバに結合された制御装置と、を備え、前記制御装置が、さらに、命令が記憶されたコンピュータ可読媒体を備え、前記命令が、前記制御装置によって実行されるときに、前記プロセスチャンバを制御するための方法を前記制御装置に実施させるシステムであって、前記方法が、
前記プロセスパラメータの関数として、前記処理体積内の圧力と前記排気弁の弁体の位置との関係を予め決定すること、
前記処理体積内の第1の圧力と、前記プロセスパラメータの第1の値とを有する第1の状態に前記プロセスチャンバを設定することであって、前記排気弁の弁体の位置が、前記第1の値で前記処理体積内の前記第1の圧力を生成するために、前記予め決定された関係に基づいて第1の位置に設定される、設定すること、
前記プロセスチャンバが、前記第1の状態から、第2の圧力と前記プロセスパラメータの第2の値とを有する第2の状態に変化するときに、前記処理体積内の前記圧力を制御するために、圧力制御プロファイルを決定することであって、前記圧力制御プロファイルが、前記第1の圧力、前記第2の圧力、前記第1の値、前記第2の値、および前記第1の位置を入力パラメータとして使用するモデルベースの制御アルゴリズムから決定される、決定すること、および、
前記第1の状態から前記第2の状態に前記プロセスチャンバを変える間、前記排気弁の弁体の位置を変えることによって前記処理体積内の圧力を制御するために前記圧力制御プロファイルを適用すること
を含み、
前記圧力制御プロファイルを決定することが、さらに、
前記プロセスチャンバが前記第2の状態に設定されるときに、前記プロセスパラメータの前記第2の値で前記処理体積内の前記第2の圧力を生成する前記予め決定された関係から、前記排気弁の弁体の第2の位置を決定することを含み、
前記圧力制御プロファイルを適用することが、さらに、
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも大きいならば、前記排気弁の弁体を前記第2の位置に移動させる前に前記排気弁の弁体を閉位置に移動させることであって、前記閉位置は、前記排気弁が閉じているときの前記排気弁の弁体の位置である、移動させること、および
前記第2の圧力が前記第1の圧力よりも小さいならば、前記排気弁の弁体を前記第2の位置に移動させる前に前記排気弁の弁体を開位置に移動させることであって、前記開位置は、前記排気弁が全開であるときの前記排気弁の弁体の位置である、移動させることを含むシステム。 - 前記処理源が質量流量デバイスを備え、前記質量流量デバイスが、さらに、
センサと、
調節可能な弁と、を含み、前記質量流量デバイスの前記センサと前記調節可能な弁とが、前記制御装置に直接結合されている、請求項15に記載のシステム。 - システムがさらに、
前記処理体積内の第1の圧力範囲を測定するための第1の圧力ゲージと、
前記処理体積内の第2の圧力範囲を測定するための第2の圧力ゲージと、を備え、前記第1および第2の圧力ゲージが、前記制御装置に直接結合され、前記制御装置によって制御される請求項15に記載のシステム。 - 前記排気弁の弁体の位置を変更するための電動ドライブをさらに含み、前記電動ドライブが、制御装置に直接結合され、制御装置によって制御される、請求項15に記載のシステム。
- 前記予め決定された関係が前記排気弁に関するモデルであり、前記モデルが、(a)前記モデルへの入力として、チャンバ圧力、チャンバ圧力の微分、チャンバ温度、チャンバ体積、またはプロセスパラメータの1つまたは複数を含み、(b)前記モデルへの出力として、前記排気弁の弁体の位置を含む、請求項1に記載の方法。
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