JP7254257B1 - 処理チャンバ内の特性評価及び故障検出のためのボード指紋法 - Google Patents

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Abstract

非一時的なコンピュータ可読記憶媒体は、指示命令を記憶し、該指示命令は、診断サーバの処理デバイスによって実行されると、該処理デバイスに、特定の動作を実行させる。該動作は、処理チャンバから、（i）処理チャンバのコントローラの第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく結合信号の測定値、及び（ii）処理チャンバからのフィードバックを組み込んだコントローラの第２の出力信号の測定値を受信することを含む。該動作は、結合信号の測定値及びコントローラの第２の出力信号の測定値に基づいて、処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を生成することを更に含む。該動作は、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を、コンピュータストレージ内に記憶することを更に含む。【選択図】図３

Description

[0001] 本開示の実施形態は、処理チャンバ内の特性評価及び故障検出のためのボード指紋法（bode fingerprinting）に関する。
[0002] 処理チャンバの構成要素に対する変化は、様々な処理パラメータ、及び処理チャンバがプロセスの変動における厳密な許容誤差を満たすかどうかに影響を与える。これは、ますます小さくなる寸法、したがって、半導体処理された構成要素及び集積チップにおいて必要とされる高精度（例えば、ナノメートル精度内）に起因する。したがって、ハードウェア性能のわずかな変化であっても、処理チャンバ内のエッチング結果の変動（ばらつき）が現れることがある。処理チャンバの構成要素には、構造機械的、電気的、ガス流関連、及び排気パージ関連の構成要素が含まれる。処理における誤差は、これらの構成要素が経時的に老化するにつれて、及び繰り返しの使用によって、増加した頻度で検出され得るか又は明らかにされ得る。このような誤差に対処するには、しばしば、診断、部品交換、及び較正を実行するために、処理システムをシャットダウンする必要がある。これは、ダウンタイム及び非効率性を伴う。このダウンタイムの多くは、どの構成要素がそのような誤差の根本原因であり得るかを特定するために、問題を診断するのに費やされる。
[0003] 本明細書で説明される実施形態のうちの幾つかは、ボード指紋法において使用されるデータを収集する処理チャンバ用の方法をカバーする。一実施形態では、方法が、チャンバ信号マネージャの信号生成器によって、交流信号波を、処理チャンバ内の設定を制御するコントローラの出力信号に注入することを含む。該注入は、設定を調整するためのアクチュエータに供給される結合信号を生成する。該方法は、処理チャンバに結合されたセンサによって、設定のための結合信号に応じた応答値を測定することを更に含んでよい。該方法は、チャンバ信号マネージャの比較器によって、設定点入力と応答値との間の差を計算することを更に含んでよい。該方法は、コントローラによって、この差に基づいて、出力信号に対する変更を介して設定を調整することを更に含んでよい。該方法は、チャンバ信号マネージャによって、結合信号及び変更された出力信号を診断サーバに送信して、処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋（bode fingerprint）を生成することを更に含んでよい。ベースラインボード指紋は、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用される。
[0004] 関連する実施形態では、処理チャンバから診断データを受信し、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるボード指紋を生成するための方法又は関連するソフトウェアが、本明細書で説明される。一実施形態では、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体が、指示命令を記憶し、該指示命令は、診断サーバの処理デバイスによって実行されると、処理デバイスに動作を実行させる。該動作は、処理チャンバから、（i）処理チャンバのコントローラの第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく結合信号の測定値、及び（ii）処理チャンバからのフィードバックを組み込んだコントローラの第２の出力信号の測定値を、受信することを含んでよい。該動作は、結合信号の測定値及びコントローラの第２の出力信号の測定値に基づいて、処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を生成することを更に含んでよい。該動作は、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を、コンピュータストレージ内に記憶することを更に含んでよい。
[0005] ボード指紋法において使用されるデータを収集する処理チャンバ用の更なる一実施形態では、方法が、チャンバ信号マネージャの信号生成器によって、チャンバ信号マネージャの質量流量コントローラ（MFC）に交流信号波を注入することを含んでよい。該方法は、MFCによって、処理チャンバに結合された流量比コントローラ（FRC）を制御することを更に含んでよい。FRCは、ガスノズルに対する調整を介して処理チャンバ内の圧力動態を制御するためのものである。該方法は、処理チャンバに結合されたマノメータによって、処理チャンバの圧力測定値を生成することを更に含んでよい。該方法は、比較器を使用して、圧力設定点と圧力測定値との間の差をフィードバックコントローラに入力することを更に含んでよい。該方法は、フィードバックコントローラによって、この差に応じて処理チャンバ内の圧力動態を調整することを更に含んでよい。該方法は、チャンバ信号マネージャによって、交流信号波、FRCの出力、及び圧力測定値を、診断サーバに送信して、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成することを更に含んでよい。
[0006] 処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるボード指紋を生成する更なる一実施形態では、方法が、処理チャンバのチャンバ信号マネージャから、質量流量コントローラ（MFC）に注入される交流信号波、及び処理チャンバに結合されたマノメータによって検出される圧力測定値を、受信することを含んでよい。該方法は、プロセッサによって、少なくとも交流信号波及び圧力測定値に基づいて、第１のベースラインボード指紋を生成すること、及び、プロセッサによって、処理チャンバの診断において後に使用される第１のベースラインボード指紋をコンピュータストレージ内に記憶することを更に含んでよい。
[0007] 本開示の上記の実施形態及び他の実施形態により、他の多数の特徴が提供される。本開示の他の特徴及び実施形態は、以下の詳細な説明、特許請求の範囲、及び添付の図面からより完全に明らかになるであろう。
[0008] 本開示は、実施例として示されており、限定するものではなく、添付の図面においては同様の参照番号が類似の要素を示している。本開示における「１つの（an）」又は「１つの（one）」実施形態に対する異なる言及は、必ずしも同じ実施形態に対するものではなく、そのような言及は少なくとも１つを意味することに留意されたい。
[0009] 様々な実施形態による、診断サーバ及びチャンバ管理システムを含む例示的なクライアント／サーバアーキテクチャのブロック図である。 [0010] 様々な実施形態による、ボード指紋を使用する処理チャンバの診断用の方法のフローチャートである。 [0011] 様々な実施形態による、３つの異なる処理チャンバ構成要素についてのボード指紋データからの例示的な開ループ位相応答を示すグラフである。 [0012] 一実施形態による、図１のチャンバ管理システムのチャンバ信号マネージャと処理チャンバとの間のフィードバック制御のブロック図である。 [0013] 一実施形態による、ボード指紋分析で使用される図３の処理チャンバに関連付けられたデータを収集するための方法のフローチャートである。 [0014] 一実施形態による、図３の処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成するために、収集されたデータを分析する方法のフローチャートである。 [0015] 様々な実施形態による、故障を検出し、及び／又はオペレータに警告するために、ベースラインボード指紋（図４Ｂ）と比較するための更新されたボード指紋を生成するために、後の時点で収集されたデータを分析するための方法のフローチャートである。 [0016] 一実施形態による、図１のチャンバ管理システムのチャンバ信号マネージャと処理チャンバとの間の圧力動態を含むフィードバック制御のブロック図である。 [0017] 一実施形態による、ボード指紋分析において使用される図５の処理チャンバに関連付けられたデータを収集するための方法のフローチャートである。 [0018] 一実施形態による、図５の処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成するために、収集されたデータを分析するための方法のフローチャートである。 [0019] 様々な実施形態による、故障を検出し、及び／又はオペレータに警告するために使用される、ベースラインボード指紋（図６Ｂ）と比較するための更新されたボード指紋を生成するために、収集されたデータを分析するための方法のフローチャートである。 [0020] 一実施形態による、非線形システムのボードプロット（例えば、指紋）の開ループ利得を示すグラフである。 [0021] 一実施形態による、非線形チャンバ管理システムについてのボード指紋分析を実行するための方法のフローチャートである。 [0022] 複数の実施形態による、３つの異なる処理チャンバ構成要素についてのボード指紋データからの例示的な開ループ利得応答のグラフである。 [0023] 一実施形態による、３つの異なる処理チャンバ構成要素についてのボード指紋からの例示的な閉ループ感度応答のグラフである。 [0024] 図９Ａと図９Ｂは、それぞれ、一実施形態による、開ループ応答ボード指紋の例示的な振幅及び位相のグラフである。 図９Ａと図９Ｂは、それぞれ、一実施形態による、開ループ応答ボード指紋の例示的な振幅及び位相のグラフである。 [0025] 一実施形態による、ボード指紋の例示的な相補的応答のグラフである。 [0026] 一実施形態による、ボード指紋の例示的な閉ループ感度応答のグラフである。
[0027] 本明細書で説明される実施形態は、処理チャンバを特性評価し、処理チャンバに関連付けられた障害又は故障を診断することにおいて使用されるシステム及び方法に関する。処理チャンバは、今日のエレクトロニクスで使用される集積チップ及び他の構成要素（例えば、制御ボード）を含む、様々な半導体製品を製造するために基板を処理するための電気機械式複数構成要素システムを含む。処理チャンバは、幾つかのハードウェア構成要素、電気構成要素、電気機械構成要素（例えば、ロボット式の）、パラメータ設定（例えば、温度、圧力、電流、インピーダンスなど）、並びにこれらの構成要素及び設定に関連付けられた較正を含む。基板は、通常、減圧下で、腐食性ガスを含む堆積及びエッチングを用いて処理される。処理チャンバの構成要素の繰り返し使用と組み合わされた腐食環境は、処理チャンバ及びそれを支持するサブシステムが、使用と共に老朽化するにつれて、誤差及び故障をもたらす。例えば、処理チャンバは、製造された部品を、前述された厳密な許容誤差の外側に促すことがある性能ドリフトを経る可能性がある。
[0028] 様々な実施形態では、処理チャンバ及びその様々な構成要素を特性評価するためのシステム及び方法が開示される。同様に、そのうちの多くの構成要素が、許容誤差仕様の外で動作する可能性がある（例えば、故障し始めている）か、又は既に故障してしまったかを診断する。特性評価することは、処理チャンバが最初に使用されたときの処理チャンバの挙動を測定し、例えば、ベースラインボード指紋を生成し、動作中に再度周期的にその挙動を測定して、更なるボード指紋を生成することによって実行されてよい。処理チャンバを通るフィードバック制御ループの入力信号の周波数を変化させ、制御ループの２つ以上の点において入力信号に基づく周波数領域応答データを収集し、次いで、ボード指紋を生成するために、収集された周波数領域応答データを処理することに基いて、ボード指紋が生成されてよい。
[0029] 対応する実施形態では、後に生成されたボード指紋をベースラインボード指紋と比較して、後に生成されたボード指紋とベースラインボード指紋との間の変化量を検出してよい。変化量が閾値より大きい場合、分析を実行する診断サーバは、オペレータに警告してよく、保守を開始してよい。などである。診断サーバはまた、変化量の原因である、例えば、故障しているか又は故障した処理チャンバの特定の実施形態又は構成要素を診断するために、（例えば、２つのボードプロット曲線間の）ボード指紋の差を分析してもよい。次いで、特定の構成要素は、例えば、保守及び／又は再較正によって、交換され得るか、又は特定の実施形態が更新若しくは解決されてよい。処理において適切な許容誤差を回復する構成要素の交換又は保守の後で、新しいベースラインボード指紋が生成されてよい。
[0030] 幾つかの実施形態では、特定の構成要素又はサブシステムが、処理チャンバレベルのボード指紋分析から識別可能でない場合、処理チャンバの個々の構成要素又はサブシステム上の分離されたフィードバック制御から更なるデータが収集されてよい。例えば、その挙動は、処理チャンバの個々の構成要素又はサブシステムに関連付けられた、例えば、センサ、アクチュエータ、圧力、流量、温度、高周波（RF）コンダクタンスなどを介して、特定の種類の挙動に個別に分離されてよい。次いで、診断サーバは、分離されたデータを分析し、例えば、欠陥のあるものが検出されるまで、処理チャンバの種々の構成要素及び／又はサブシステムをステップスルーするために、その個々の構成要素又はサブシステムのベースラインボード指紋と比較することができる、より具体的なボード指紋を生成してよい。このプロセスは、意図された許容誤差外の処理（又は他の処理問題）を引き起こす可能性がある欠陥又は故障が検出されるまで、必要に応じて繰り返され得る。
[0031] 様々な実施形態では、開示されるシステム及び方法が、構成要素又はサブシステムの実際の故障の前に、デフォルト、欠陥、又はチャンバドリフトを診断することができることを含むが、これらに限定されない、多くの利点を伴う。これは、幾つかの構成要素又はサブシステムの寿命を延ばしてよく、又は、少なくとも、故障している構成要素又はサブシステムを交換するために必要とされることがあるダウンタイムを計画することができる、事前保守を可能にする。更に、処理チャンバが減圧下にある間に、幾つかの保守や部品交換さえ行われてよく、したがって、交換や修理のために大気圧に晒されるダウンタイムを回避してよい。更なる又は異なる利点が、複数の本図面を参照しながら説明されるように、当業者には明らかであろう。
[0032] 図１は、様々な実施形態による、診断サーバ１０２及びチャンバ管理システム１５０を含む、例示的なクライアントサーバアーキテクチャ１００のブロック図である。チャンバ管理システム１５０は、処理チャンバ１６０に結合されたチャンバ信号マネージャ１５４を含んでよいが、これに限定されない。処理チャンバ１６０は、物理的チャンバ、静電チャック（ESC）アセンブリ、及び物理的チャンバ内の基板を処理することに関連付けられた機械的（例えば、ロボット式）部品を作動させる電気システムなどの、以前に言及された構成要素及びサブシステムを含んでよい。
[0033] 様々な実施形態では、ボード指紋が生成され得る２つの基本的な種類のシステム、すなわち、開ループと閉ループがある。これらは、変化する周波数を有する入力に対する周波数領域応答をテストすることを意図した周波数領域計算である。開ループシステムは、出力Y（f）において周波数応答を生成するシステム（例えば、プラント又はG（f））によって処理される入力X（f）と見なされてよい。開示される実施形態では、プラント又はG（f）が、処理チャンバ１６０又はそのサブシステムに関連付けられる。開ループシステムでは、G（f）は、Y（f）をX（f）で割ったもの、すなわちY（f）／X（f）として表されてよい。ボードチャートは、周波数に対するG（f）の振幅のプロット、及び周波数に対するG（f）の位相のプロットである。G（f）は複素数値であるので、G（f）は振幅及び位相の実数値及び虚数値として表され得る。
[0034] 閉ループシステムでは、出力Y（f）が、制御システム内のフィードバックとしてプロセスG（f）にフィードバックされてよい。実施形態では、フィードバック制御システムによって生成される閉ループボードデータが、感度プロット、例えば、１／（１＋G（f））の振幅対周波数、閉ループ利得、例えば、Y（f）／X（f）の振幅対周波数及び帯域幅値、利得余裕（GM）、並びに制御システムの位相余裕（PM）の生成を可能にしてよい。帯域幅、GM、及びPMは、安定性（例えば、安定性余裕）、堅牢性（robustness）、並びに処理チャンバ１６０の仕様許容誤差及び他の要件に関する性能を表すために使用されてよい制御システムの特性である。本明細書で言及されるように、そのボードデータから生成されるボードデータ及びボード指紋は、開ループ制御応答と閉ループ制御応答のうちの一方又は両方であってよい。
[0035] 様々な実施形態では、チャンバ信号マネージャ１５４が、処理チャンバ１６０内の（又はそれに関連付けられた）設定を制御するコントローラの出力信号に交流信号波を注入するように適合されている。交流信号波（例えば、正弦曲線波形）の注入は、結合信号を生成し、その信号は、設定を調整するためのアクチュエータに供給される。複数の実施形態では、チャンバ信号マネージャ１５４が、代替的な信号波に、例えば、ユーザ規定周波数範囲に基づいて、その周波数を連続的に変化させる。異なる設定の測定及び調整に関与するセンサ及びアクチュエータの種類は、図３、図４Ａ、図５、及び図６Ａを参照しながら、本明細書でより詳細に説明されることになる。
[0036] 様々な実施形態では、診断サーバ１０２が、プロセッサ１０４（例えば、処理デバイス）、メモリ１３０、ディスプレイデバイス１３２、ユーザインターフェース１３６、通信インターフェース１４０、（１以上の）入出力（I／O）デバイス１４４、及びストレージ１４８（例えば、プロセッサ１０４によって実行可能なソフトウェア指示命令が記憶されているコンピュータストレージ又は非一時的なコンピュータ可読メモリ）を含むが、これらに限定されない。プロセッサ１０４は、ボード指紋周波数応答分析（FRA）１２０を実行するように適合された診断構成要素１０８を更に含んでよい。メモリ１３０は、デュアルインラインメモリモジュール（DIMM）、小さなアウトラインDIMM（SO-DIMM）、及び／又は不揮発性デュアルインラインメモリモジュール（NVDIMM）若しくは他の揮発性メモリを含んでよい。ストレージ１４８は、ソリッドステートドライブ（SSD）、フラッシュドライブ、ユニバーサルシリアルバス（USB）フラッシュドライブ、eMMC（embedded Multi-Media Controller）ドライブ、UFS（Universal Flash Storage）ドライブ、SD（Secure Digital）カード、HDD（Hard Disk Drive）などの、ストレージデバイスであってよい。他のコンピュータストレージ及び／又はストレージデバイスが想定される。
[0037] 開示される実施形態では、ボード指紋FRA１２０が、処理チャンバ１６０から、（i）処理チャンバのコントローラの第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく結合信号の測定値、及び（ii）処理チャンバからのフィードバックを組み込んだコントローラの第２の出力信号の測定値を受信する。ボード指紋FRA１２０は、結合信号の測定値及びコントローラの第２の出力信号の測定値に基づいて、処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を更に生成してよい。ボード指紋FRA１２０は、処理チャンバ１６０の診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を、ストレージ１４８内に更に記憶してよい。
[0038] 次いで、ボード指紋FRA１２０は、後の時点において、処理チャンバから、（i）コントローラの更新された第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく更新された結合信号の測定値、及び（ii）処理チャンバからのフィードバックを組み込んだコントローラの更新された第２の出力信号の測定値を受信してよい。ボード指紋FRA１２０は、更新された結合信号の測定値及び更新された第２の出力信号の測定値に基づいて、更新されたボード指紋を生成してよい。ボード指紋FRA１２０は、ベースラインボード指紋と更新されたボード指紋との間の変化量を検出してよく、変化量が閾値よりも大きいと判定したことに応じて、故障又は欠陥をオペレータに警告してよい。変化量は、例えば、低周波数利得又は共振シフト（resonance shift）に関するものであってよい。
[0039] 様々な実施形態では、更新されたボード指紋が、更新されたボードプロットデータに基づいて生成される。診断サーバ１０２は、更新されたボードプロットデータのコンダクタンス曲線を使用して、交流信号波の生成に使用される信号生成器の種々の周波数における閉ループ周波数応答の利得余裕（GM）、位相余裕（PM）、及び帯域幅（BW）更に計算してよい（図９Ｂ参照）。診断サーバ１０２は、利得余裕、位相余裕、又は帯域幅のうちの少なくとも１つに基づいて、処理チャンバのチャンバ信号マネージャの安定性又は堅牢性の測定値のうちの１つを計算してよい。安定性（又は安定性余裕）は、閉ループ制御システムが、例えば、閉ループ感度応答（図９Ｄ参照）内で、基準入力を追跡する（又は追従する）ことができる速さに関してよい。制御応答においてオーバーシュートやアンダーシュートが多い場合、安定性余裕が不足している可能性がある。安定性及び堅牢性の測定値は、例えば、制御システムが周波数の範囲でどの程度の減衰を与えることができるかなど、種々の周波数での外乱排除能力を更に示してよい。
[0040] 様々な実施形態では、ディスプレイデバイス１３２が、プロセッサ１０４に結合され、プロセッサ１０４によって生成された診断結果を表示するように適合されたスクリーン及び関連回路である。これらの診断結果は、ボード指紋、ならびに、説明されるように、ベースラインボード指紋と後に生成されるボード指紋との間の比較の結果を含んでよい。I／Oデバイス１４４は、（例えば、ユーザインターフェース１３６を介して）設定の入力、又はどの設定がボード指紋の生成に焦点を合わせるべきかの識別を可能にしてよい。オペレータ又はユーザは、チャンバ信号マネージャ１５０による使用のために、ユーザインターフェース１３６を介して交流信号波の規定された周波数範囲を入力してもよい。プロセッサ１０４は、ディスプレイデバイス１３２及び／又はI／Oデバイス１４４のうちの１つを介して、例えばオーディオ警告として、診断サーバ１０２のオペレータ又はユーザに更に警告してよい。一実施形態では、I／Oデバイス１４４が、診断サーバ１０２と通信可能に結合された携帯デバイス上で実行されるモバイルアプリケーションである。警告は、欠陥、又は処理チャンバ１６０の処理構成要素又はサブシステムの（潜在的な故障を含む）許容誤差の外側での動作の検出を示してよい。
[0041] 様々な実施形態では、通信インターフェース１４０が、診断サーバ１０２が診断データを生成するための（１以上の）設定をチャンバ管理システム１５０に通信することを容易にしてよい。通信インターフェース１４０は、チャンバ管理システム１５０からの診断データの受信を更に容易にしてよい。幾つかの実施形態では、診断データが、処理チャンバのコントローラの第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく結合信号の測定値を含む。診断データは、処理チャンバからのフィードバックを組み込んだコントローラの第２の出力信号の測定値を更に含んでよい。診断サーバ１０２に通信されてよい、更なる又は代替的な診断データが、本開示全体にわたって説明されることになる。
[0042] 図２Ａは、様々な実施形態による、ボード指紋を使用してチャンバの診断を処理するための方法２００のフローチャートである。図２Ｂは、様々な実施形態による、３つの異なる処理チャンバ構成要素についてのボード指紋データからの例示的な開ループ位相応答を示すグラフである。方法２００は、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行又は実施される指示命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法２００が、診断サーバ１０２（図１）によって実行される。特定のシーケンス又は順序で図示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態では、１以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0043] 図２Ａを参照すると、動作２１０では、処理論理が、処理チャンバ１６０のボード測定を開始して、更新されたボード指紋などの更新されたボード応答を生成する。処理論理は、ボード指紋が生成されるべき設定、構成要素、又はサブシステムを、チャンバ管理システム１５０に信号で合図してよい。複数の実施形態では、設定が、より詳細に説明されることとなるように、特定の構成要素又はサブシステムに関連付けられてよい。
[0044] 図２Ａを更に参照すると、動作２２０では、処理論理が、更新されたボード指紋をベースラインボード指紋と比較して、２つの指紋の間の差を生成する。ベースラインボード指紋は、以前に、システムが最初に動作に投入されたときに、システムからのボードデータを使用して、診断サーバ１０２で生成されたものであろう。代替的な一実施形態では、ベースライン指紋が、処理チャンバ１６０上の保守及び再較正の範囲内及び性能内の構成要素の交換後に、診断サーバ１０２によって生成される。
[0045] 動作２３０では、処理論理が、ベースラインボード指紋と更新されたボード指紋との間の差が閾値よりも大きいかどうかを判定する。閾値は、処理チャンバ１６０内の特定の設定、構成要素、又はサブシステムに対する許容誤差レベルに結び付けられてよい。答えがノーである場合、処理論理は、故障決定及び／又は（１以上の）警告生成動作をスキップする。答えがイエスである場合、動作２４０では、処理論理が、処理サーバ１０２内の故障を設定する。故障はまた、又は代替的に、例えば、ディスプレイデバイス１３２上で、I／Oデバイス１４４（スピーカなど）を介して、又は通信可能に結合された携帯デバイスに、警告としてオペレータに通信されてもよい。
[0046] 動作２５０では、処理デバイスが、（１以上の）更新されたボード指紋を含んでよい診断データを、例えば、ストレージ１４８内に記憶する。本明細書では、ボード指紋がまた、ボードプロットとも呼ばれるか、又はボードプロットとみなされてよい。動作２６０では、処理論理が、ベースラインボード指紋及び更新されたボード指紋のボードプロットなどの診断データ結果を、ディスプレイデバイス１３２内で表示してよく、その一例が図２Ｂで示されている。このやり方で、オペレータは、警告をボードプロットデータと相関させ及び／又は定量化してよい。
[0047] 様々な実施形態では、ボードプロット（又は指紋）の周波数応答が、共振及び反共振を反映してよく、これは、最高及び最低の振幅が生じる周波数を示している。ボードプロットは、例えば、エネルギーを吸収するためのメカニズムとして、減衰の量を更に示してよい。更に、ボードプロットは、入力励起に対する周波数応答の位相遅れを示してよい。処理構成要素（又はサブシステム）の周波数応答が、経時的に大きく変化するときに、周波数応答は、部品故障、電気的ドリフト、機械的摩耗、又は共振変化に対する潜在的障害を示し得る。
[0048] 図３は、一実施形態による、図１のチャンバ管理システムのチャンバ信号マネージャと処理チャンバとの間のフィードバック制御のブロック図である。一実施形態では、チャンバ管理システム１５０Ａが、チャンバ信号マネージャ１５４Ａ及び処理チャンバ１６０を含む。この実施形態では、チャンバ信号マネージャ１５４Ａが、コントローラ２０３、信号生成器２０５、アクチュエータ２１１、センサ２１３、処理デバイス２１５、及び比較器２１７を含む。一実施形態では、処理デバイス２１５が、基地局、ルータ、又は他の有線若しくは無線のアクセスポイントのような、チャンバ信号マネージャ１５４Ａに組み込まれた又はその一部分を作製した通信デバイスである。代替的な一実施形態では、処理デバイス２１５が、コントローラ２０３の中に組み込まれる。
[0049] 様々な実施形態では、信号生成器２０５が、加算器２０７を介して交流信号波（例えば、正弦波又は余弦波などの正弦曲線波形）を、コントローラ２０３の出力信号（x）に注入する。コントローラ２０３は、アクチュエータ２１１に供給される結合信号（y）を生成する。アクチュエータ２１１は、次に、結合信号yに基いて、処理チャンバ内の設定（例えば、圧力）を調整してよい。実施形態では、信号生成器２０５が、ユーザ規定周波数範囲（例えば、０．１Hzから１０Hz又は他の周波数範囲）内で交流信号波の周波数を連続的に変化させてよく、診断サーバ１０２が処理チャンバの診断に使用可能なボード指紋を生成してよい、ボードデータを生成することができる。更に、信号生成器２０５は、交流信号波の生成において、２次デジタルフィルタを使用してよい。
[0050] 様々な実施形態では、センサ２１３（例えば、マノメータ）が、次いで、応答値を生成することによって設定（例えば、圧力）に対する調整を測定する。説明を簡単にするために、１つの応答値が参照されるが、信号生成器２０５が交流信号波の周波数を変化させるにつれて、各データ点に対して１つずつの、複数の応答値が生成されることを理解されたい。次に、後続の動作は、ボード応答データを生成するために、各それぞれの応答値に対して実行され得る。開示される実施形態では、センサ２１３からの応答値が、比較器２１７を介してコントローラ２０３にフィードバックされる。例えば、比較器２１７は、応答値を設定点入力、例えば基準値（ref）と比較してよく、設定点入力と応答値との間の差を生成することができる。設定点入力（又は基準値）は、例えば、診断サーバ１０２又は他のソースによって、処理チャンバの外部で設定されてよい。コントローラ２０３は、次いで、出力信号xに対する変更を介して、この差に基づいて設定を調整してよい。出力信号xは、信号生成器２０５からの交流信号波と共に再び注入される。本明細書では、出力信号（又はx）が、図３のフィードバック制御ループに基づいて、変更された出力信号と呼ばれることもある。
[0051] 次いで、チャンバ信号マネージャ１５４Ａの処理デバイス２１５は、結合信号（y）及び変更された出力信号（x）を、診断サーバ１０２に送信してよく、処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を生成することができる。ベースラインボード指紋は、処理チャンバ１６０の診断を実行することにおいて使用される。一実施形態では、ボード指紋が、x、DFT（x）の離散フーリエ変換を、yのDFT、例えばDFT（y）で割ることによって計算される、開ループの大きさ及び位相を含む。
[0052] 更に、注入、測定、計算、及び調整は、更新された結合信号（y'）及び更新された出力信号（x'）を生成するために、後の時点で再び実行されてもよい。コントローラ２０３は、更新された結合信号及び更新された出力信号を診断サーバ１０２に送信してよく、処理チャンバ１６０の診断を実行することにおいてベースラインボード指紋と比較される更新されたボード指紋を生成することができる。
[0053] 様々な実施形態では、テストされる設定が、特定のサブシステム（例えば、プロセス及び／又は制御サブシステム）に関連付けられてよい。特定のサブシステムは、処理チャンバ１６０の全体について故障が検出されるが、故障の正確な根本原因が特定され得ない場合に、分離されてよい。表１は、ボード応答データの生成に関与してよい、図３で示されているものに対応する、そのようなシステム及び関連付けられた構成要素のリストを示している。なお、TCPとは、リアクタのエッチングに関連付けられた「変圧器結合プラズマ」の略であり、ESCとは、「静電チャック」の略であり、RFとは「高周波」の略である。
Figure 0007254257000002
[0054] 図４Ａは、一実施形態による、ボード指紋分析において使用される図３の処理チャンバ１６０に関連付けられたデータを収集するための方法４００Ａのフローチャートである。方法４００Ａは、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行又は実施される指示命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法４００Ａが、チャンバ信号マネージャ１５４Ａ（図３）によって実行される。特定のシーケンス又は順序で図示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態では、１以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0055] 図４Ａを参照すると、動作４１０では、処理論理（例えば、チャンバ信号マネージャ１５４Ａの信号生成器２０５の）は、交流信号波を処理チャンバ内の設定を制御するコントローラの出力信号に注入する。この注入は、設定を調整するためのアクチュエータ２１１に供給される結合信号を生成してよい。動作４１０は、信号生成器２０５によって、ユーザ規定周波数範囲内の交流信号波の周波数を連続的に変化させることを更に含んでよい。更に、アクチュエータ２１１は、例えば、対称流量値、ヒータ、モータ駆動キャパシタ、又は高周波電力のうちの１つであってよい。設定は、例えば、チャンバ圧力動態、ESC熱動態、チャンバインピーダンス、又はチャンバコイルRF動態のうちの１つであってよい。
[0056] 動作４２０では、処理論理（例えば、処理チャンバ１６０に結合されたセンサ２１３）は、設定のための結合信号に応じた応答値を測定する。センサ２１３は、例えば、マノメータ、ESC上の温度センサ、大きさ及び位相センサ、又は電流センサを含んでよい。
[0057] 動作４３０では、処理論理（例えば、比較器２１７）が、設定点入力（ref）と応答値との間の差を計算してよい。設定点入力（例えば、基準値）は、処理チャンバの外部で受信され又はトリガされてよい。様々な実施形態では、設定点入力が、圧力設定点、温度設定点、インピーダンス設定点、又は電流設定点のうちの１つである。動作４４０では、処理論理（例えば、コントローラ２０３）が、この差に基づいて、出力信号、例えばxに対する変更を介して設定を調整する。これらの変更は、次のデータ点のためにアクチュエータ２１１に入力される、結合出力信号yに継続してよい。
[0058] 動作４５０では、処理論理（例えば、チャンバ信号マネージャ１５４Ａの処理デバイス１１５）が、結合信号及び変更された出力信号を診断サーバ１０２に送信して、処理チャンバ１６０に関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を生成する。次いで、ベースラインボード指紋は、処理チャンバ１６０の診断を実行することにおいて使用されてよい（図２Ａ）。
[0059] 図４Ａでは示されていないが、方法４００Ａは、処理論理が、処理チャンバ１６０から、例えばチャンバ信号マネージャ１５４Ａから、更新された結合信号及び更新された出力信号を生成するために、後の時点で再度の注入、測定、計算、及び調整を実行することによって拡張されてよい。方法４００Ａは、更新された結合信号及び更新された出力信号を診断サーバに送信する処理論理を更に含んでよく、処理チャンバの診断を実行することにおいてベースラインボード指紋と比較される更新されたボード指紋を生成することができる（図２Ａ）。
[0060] 図４Ｂは、一実施形態による、図３の処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成するために、収集されたデータを分析するための方法４００Ｂのフローチャートである。方法４００Ｂは、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行若しくは実施される指示命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法４００Ｂが、診断サーバ１０２（図１）によって実行される。特定のシーケンス又は順序で図示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態において、１以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0061] 図４Ｂを参照すると、動作４６０では、処理論理が、処理チャンバ１６０（例えば、チャンバ信号マネージャ１５４）から、（i）処理チャンバのコントローラの第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく結合信号の測定値、及び（ii）処理チャンバからのフィードバックを組み込んだコントローラの第２の出力信号の測定値を受信する。図４Ｂは、（一度に１つの測定値の観点から）これらの測定値が生成されることを説明する。例えば、第１の出力信号は出力信号xであってよく、第２の出力信号は結合信号出力yであってよい。
[0062] 動作４７０では、処理論理が、結合信号の測定値及びコントローラの第２の出力信号の測定値に基いて、処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を生成する。動作４８０では、処理論理が、処理チャンバ１６０の診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を、コンピュータストレージ内に記憶する。
[0063] 図４Ｃは、複数の実施形態による、故障を検出し、及び／又はオペレータに警告するために、ベースラインボード指紋と比較するための更新されたボード指紋を生成するために、後の時点で収集されたデータを分析するための方法４００Ｃのフローチャートである。方法４００Ｃは、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行若しくは実施される指示命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法４００Ｃが、診断サーバ１０２（図１）によって実行される。特定のシーケンス又は順序で図示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態において、１つ以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0064] 図４Ｃを参照すると、動作４６５では、処理論理が、後の時点において、処理チャンバから、（i）コントローラの更新された第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく更新された結合信号の測定値、及び（ii）処理チャンバからのフィードバックを組み込んだコントローラの更新された第２の出力信号の測定値を受信する。
[0065] 動作４７５では、処理論理が、更新された結合信号の測定値及び更新された第２の出力信号の測定値に基づいて、更新されたボード指紋を生成する。動作４８５では、処理論理が、例えば、ボードプロット比較分析を介して、ベースラインボード指紋（図４Ｂのように生成された）と更新されたボード指紋との間の変化量を検出する。動作４９０では、処理論理が、変化量が閾値よりも大きいと判定したことに応じて、欠陥（又は故障）をオペレータに警告する。動作６８０はまた、又は代替的に、オペレータ又はユーザへの警告を可能にするやり方で、診断サーバ１０２内の故障を設定することを含んでもよい。
[0066] 幾つかの実施形態では、デフォルト又は欠陥のオペレータへの警告は、どの構成要素又はサブシステムがデフォルト又は欠陥の根本原因であるかを示すことなく、全体として処理チャンバ１６０に関連してよい。これらの場合、オペレータ（又は診断サーバ１０２）は、欠陥又はデフォルトのソースを分離しようとする試みによって、より具体的な設定、構成要素、又はサブシステムのボード指紋を生成するために、新たな一連のボードデータ収集及び分析を開始してよい。
[0067] 図５は、一実施形態による、図１のチャンバ管理システムのチャンバ信号マネージャと処理チャンバとの間の圧力動態を含むフィードバック制御のブロック図である。実施形態では、チャンバ管理システム１５０Ｂが、チャンバ信号マネージャ１５４Ｂ及び処理チャンバ１６０を含む。この実施形態では、チャンバ信号マネージャ１５４Ｂが、フィードバックコントローラ５０３、信号生成器５０５、対称流量弁（SFV）５１１、マノメータ５１３（例えば、圧力センサ）、処理デバイス５１５、比較器５１９、質量流量コントローラ（MFC）５２１、流量比コントローラ（FRC）５２３、及びガスノズル５２７を含む。幾つかの実施形態では、ガスノズル５２７及びSFV５１１が、処理チャンバ１６０の一部分とみなされてよいが、この実施形態では（簡略化のために）チャンバ信号マネージャ１５４Ｂの部分として図示されている。一実施形態では、処理デバイス５１５が、基地局、ルータ、又は他の有線若しくは無線のアクセスポイントのような、チャンバ信号マネージャ１５４Ｂに組み込まれた又はその一部分を作製した通信デバイスである。代替的な一実施形態では、処理デバイス５１５が、フィードバックコントローラ５０３に組み合わされる。
[0068] 様々な実施形態では、信号生成器５０５が、交流信号波（例えば、正弦波又は余弦波などの正弦曲線波形）をMFC５２１に注入する。複数の実施形態では、信号生成器５０５が、ユーザ規定周波数範囲（例えば、０．１Hzから１０Hz又は他の周波数範囲）内で交流信号波の周波数を連続的に変化させてよく、診断サーバ１０２が処理チャンバの診断に使用可能なボード指紋を生成してよい、ボードデータを生成することができる。更に、信号生成器２０５は、交流信号波の生成において、２次デジタルフィルタを使用してもよい。
[0069] 幾つかの実施形態では、MFC５２１が、FRC５２３を制御して、ガスノズル５２７に対する調整を介して、処理チャンバ１６０内の圧力動態を制御する。ガスノズル５２７は、MFC５２１及びFRC５２３の動作に基づいて、特定の圧力及び速度で動作する。フィードバックによって、マノメータ５１３は、処理チャンバ１６０の圧力測定値（y）を特定することができる。様々な実施形態では、処理デバイス５１５が、交流信号波（x）、FRC５２３の出力（z）、及び圧力測定値（y）を受信する。
[0070] 開示される実施形態では、比較器５１９が、圧力設定点（ref）と圧力測定値yとの間の差を特定してよい。この差（例えば、差分値）は、比較器５１９から受信され、フィードバックコントローラ５０３に入力されてよい。次いで、フィードバックコントローラ５０３は、この差に応じて、処理チャンバ内の圧力動態（例えば、圧力）を調整してよい。圧力動態の調整は、処理チャンバ１６０の減圧ポンプのSFV５１１のコンダクタンスを調整することを介して、実行されてよい。SFV５１１は、例えば真空ポンプの処理チャンバ１６０内の圧力を調整するために使用される、処理チャンバ１６０の底部に位置付けられた流量弁であってよい。
[0071] 様々な実施形態では、チャンバ信号マネージャ１５４Ｂの処理デバイス５１５は、交流信号波（x）、FRCの出力（z）、及び圧力測定値（y）を、診断サーバ１０２に送信して、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成する。幾つかの実施形態では、ベースラインボード指紋が、x、y、及びzのDFTで構成されてよい。例えば、ベースラインボード指紋は、DFT（z）／DFT（x）とDFT（y）／DFT（x）とのうちの一方又は両方を含んでよい。
[0072] 更に、注入、制御、受信、入力、及び調整は、更新された交流信号波（x'）、FRCの更新された出力（y'）、及び更新された圧力測定値（z'）を生成するために、後の時点で実行されてよい。コントローラ５０３は、更新された交流信号波、FRCの更新された出力、更新された圧力測定値を、診断サーバに送信してよく、ベースラインボード指紋と比較される更新されたボード指紋を生成することができる。更新されたボード指紋をベースラインボード指紋と比較する方法（例えば、閾値内）に応じて、診断サーバ１０２は、処理チャンバ１６０に関連付けられた故障又は他の欠陥を検出してよい。そのような故障は、説明されたようなプロセスドリフトを含んでよい。可能性のある問題（例えば、欠陥又は故障）の更なる例は、MFC５２１、FRC５２３、ガスノズル５２７、又はSFV５１１に関連付けられるように検出されてよい。
[0073] 図６Ａは、一実施形態による、ボード指紋分析において使用される、図５の処理チャンバ１６０に関連付けられたデータを収集するための方法６００Ａのフローチャートである。方法６００Ａは、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行若しくは実施される指示命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法６００Ａが、チェンバ信号マネージャ１５４ＢAによって実行される（図５）。特定のシーケンス又は順序で図示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態において、１以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0074] 図６Ａを参照すると、動作６１０では、処理論理（例えば、チャンバ信号マネージャ１５４Ｂの信号生成器５０５の）は、交流信号波をチャンバ信号マネージャの質量流量コントローラ（MFC）に注入する。動作６１５では、処理論理（例えば、MFC５２１）が、処理チャンバ１６９に結合された流量比コントローラ（FRC）を制御する。FRC５２３は、ガスノズル５２７に対する調整を介して、処理チャンバ１６０内の圧力動態を制御するように機能してよい。
[0075] 動作６２０では、処理論理（例えば、マノメータ５１３）が、処理チャンバの圧力測定値を特定してよい。動作６２５では、処理論理（例えば、比較器５１９の）が、圧力設定点（ref）と圧力測定値との間の差をフィードバックコントローラ５０３に入力してよい。動作６３０では、処理論理（例えば、フィードバックコントローラ５０３の）が、この差に応じて、例えば、一実施形態ではSFV５１１を制御することによって、処理チャンバ内の圧力動態（例えば、圧力）を調整する。後者の一実施形態では、調整が、対称流量弁（SFV）５１１のコンダクタンスを調整することを介して、行われてよい。動作６３５では、処理論路（例えば、チャンバ信号マネージャ１５４Ｂの処理デバイス５１５）が、交流信号波、FRCの出力、及び圧力測定値を、診断サーバ１０２に送信して、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成する。
[0076] 図６Ａでは示されていないが、方法６００Ａは、処理論理が、更新された交流信号波、FRCの更新された出力、及び更新された圧力測定値を生成するために、後の時点で注入、制御、決定、入力、及び調整を実行することによって拡張されてよい。この方法６００Ａは、更新された交流信号波、FRCの更新された出力、及び更新された圧力計測値を診断サーバに送信する、処理論理を更に含んでよく、ベースラインボード指紋と比較されるべき更新されたボード指紋を生成することができる（図２）。
[0077] 図６Ｂは、一実施形態による、図５の処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成するために、収集されたデータを分析する方法６００Ｂのフローチャートである。方法６００Ｂは、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行若しくは実施される指示命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法６００Ｂが、診断サーバ１０２（図１）によって実行される。特定のシーケンス又は順序で図示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態において、１以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0078] 図６Ｂを参照すると、動作６５０では、処理論理が、処理チャンバのチャンバ信号マネージャから、質量流量コントローラ（MFC）に注入される交流信号波、及び処理チャンバに結合されたマノメータによって検出される圧力測定値を受信する。動作６６０では、処理論理が、少なくとも交流信号波及び圧力測定値に基づいて、第１のベースラインボード指紋を生成する。動作６７０では、処理論理が、処理チャンバの診断において後に使用される第１のベースラインボード指紋を、コンピュータストレージ内に記憶する。
[0079] 図示されていないが、方法６００Ｂは、処理論理が、圧力設定点と圧力測定値（例えば、マノメータ５１３からの）との間の差に応じる、処理チャンバ１６０（図９Ｃ参照）の相補的応答を計算することによって拡張されてよい。したがって、相補的応答は、制御システムが、設定点基準を使用してプログラムされた流れにどれだけ良好に従うことができるかを示してよい。方法６００Ｂは、処理論理が、閉ループ感度応答を計算すること（図９Ｄ参照）、及び、第１のベースラインボード指紋の部分として、第１のボードプロットデータ内の相補応答データと閉ループ感度データとを組み合わせることを更に含んでよい。
[0080] 図示されていないが、方法６００Ｂは、処理論理が、チャンバ信号マネージャから、MFC５２１に結合されたFRC５２３の出力を受信することによって拡張されてよい。方法６００Ｂは、次いで、処理論理が、交流信号波及びFRC５２３の出力に基づいて、第２のベースラインボード指紋を生成することを含んでよい。方法６００Ｂは、処理論理が、処理チャンバの診断を実行することにおいて使用される第２のベースラインボード指紋を、コンピュータストレージ内に記憶することを更に含んでよい。
[0081] 図６Ｃは、様々な実施形態による、故障を検出し、及び／又はオペレータに計億するために使用される、ベースラインボード指紋（図６Ｂ）と比較される更新されたボード指紋を生成するために、収集されたデータを分析するための方法６００Ｃのフローチャートである。方法６００Ｃは、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブルロジック、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイスで実行若しくは実施される指示命令）、又はその組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法６００Ｃが、診断サーバ１０２（図１）によって実行される。特定のシーケンス又は順序で示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態において、１以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0082] 図６Ｃを参照すると、動作６５５では、処理論理が、MFC５２１に注入された更新された交流信号波（x'）、及び圧力計５１３によって検出された更新された圧力測定値（y'）を、後の時点においてチャンバ信号マネージャ１５４Ｂから受信する。動作６６５では、処理論理が、更新された交流信号波及び更新された圧力測定値に基づいて、更新された第１のボード指紋を生成する。例えば、更新された第１のボード指紋は、DFT（y'）／DFT（x'）であってよい。
[0083] 動作６７５では、処理論理が、例えば、ボードプロット比較分析を介して、第１のベースラインボード指紋と更新されたボード指紋との間の変化量を検出する。動作６８０では、処理論理が、変化量が閾値よりも大きいと判定したことに応じて、欠陥又は故障をオペレータに警告する。
[0084] 幾つかの実施形態では、図６Ｃの方法６００Ｃの動作が、MFC５２１に注入される更新された交流信号波（x'）及びFRC５２３の更新された出力（z'）に関連して実行されてよい。この実施形態では、処理論理によって生成される更新されたボード指紋は、DFT（z'）／DFT（x'）であってよい。更新されたボード指紋とベースラインボード指紋との比較が、閾値を超えた差の検出をもたらした場合、方法６００Ｃは、例えば図２を参照しながら説明されたように、故障を設定すること及び／又はオペレータにデフォルトを警告することを更に含んでよい。
[0085] 幾つかの実施形態では、オペレータへのデフォルト又は欠陥の警告は、どの構成要素又はサブシステムがデフォルト又は欠陥の根本原因であるかを示すことなく、全体として処理チャンバ１６０に関連してよい。これらの場合、オペレータ（又は診断サーバ１０２）は、欠陥又はデフォルトのソースを分離しようとする試みによって、より具体的な設定、構成要素、又はサブシステムのボード指紋を生成するために、新たな一連のボードデータ収集及び分析を開始してよい。幾つかの実施形態では、欠陥又はデフォルトのソースが、MFC５２１、FRC５２３、ガスノズル５２７、SFV５１１、又はそれらの組み合わせであると特定されてよい。
[0086] 幾つかの実施形態では、第１のベースラインボード指紋が、第１のボードプロットデータに基づき、更新された第１のボード指紋が、第２のボードプロットデータに基づく。図示されていないが、方法６００Ｃは、処理論理が、第１若しくは第２ボードプロットデータのうちの少なくとも１つのコンダクタンス曲線を用いて、更新された交流信号波を生成する信号生成器の種々の周波数における閉ループ周波数応答の利得余裕（GM）、位相余裕（PM）、又は帯域幅（BW）を計算することによって拡張されてよい。方法６００Ｃは、処理論理が、利得余裕、位相余裕、又は帯域幅のうちの少なくとも１つに基づいて、チャンバ信号マネージャ１５４Ｂ及び処理チャンバ１６０を含むチャンバ管理システムの安定性又は堅牢性の測定値のうちの１つを計算することを更に含んでよい。
[0087] 図７は、一実施形態による非線形システムのボードプロット（例えば、指紋）の開ループ利得を示しているグラフである。前述されたボード指紋法及び処理チャンバの特性評価は、非線形特性評価に拡張されてよい。それは、本明細書で説明されるボードプロット又は指紋の範囲内で示されてよい。非線形であってよい構成要素の幾つかは、処理チャンバ１６０に関連して使用される、SFV５１１、プラズマ動態、及びRF整合ネットワークを含む。非線形又は時間変化システムでは、１つの周波数正弦曲線波をシステムに注入するときに、システム出力は、入力周波数以外の周波数を含んでよく、出力‐入力比は、入力の大きさに依存してよい。
[0088] 図７のボードプロットは、ヒステリシス摩擦、例えば、MFCアクチュエータにおける非線形性を有する、機械的システムの周波数応答を示している。図から分かるように、摩擦が変化すると、ボード応答は低周波数で変化し、それは、摩擦やヒステリシスによる機械的な故障の可能性を示してよい。非線形システムの挙動を特性評価するために、ボード指紋を生成することにおいて使用されるデータを捕捉するときに、交流信号波（例えば、正弦曲線波）の注入を振幅で変化させてよい。構成要素の非線形性を定量化するために、周波数歪み解析が、種々の高調波周波数におけるエネルギー量を測定するために計算されてよい。
[0089] 図８Ａは、一実施形態による、非線形チャンバ管理システム用のボード指紋分析を実行するための方法のフローチャート８００である。図８Ｂは、複数の実施形態による、３つの異なる処理チャンバ構成要素についてのボード指紋データからの例示的な開ループ利得応答のグラフである。図８Ｃは、一実施形態による、３つの異なる処理チャンバ構成要素についてのボード指紋からの例示的な閉ループ感度応答のグラフである。
[0090] 方法８００は、ハードウェア（例えば、処理デバイス、回路、専用論理、プログラマブル論理、マイクロコード、デバイスのハードウェア、集積回路など）、ソフトウェア（例えば、処理デバイス上で実行若しくは実施される指示命令）、又はそれらの組み合わせを含み得る、処理論理によって実行され得る。幾つかの実施形態では、方法８００は、診断サーバ１０２（図１）によって実行される。特定のシーケンス又は順序で図示されているが、別段の指定がない限り、プロセスの順序を変更することができる。したがって、図示された実施形態は、実施例としてのみ理解されるべきであり、図示されたプロセスは、異なる順序で実行することができ、幾つかのプロセスは、並行して実行することができる。加えて、様々な実施形態において、１以上のプロセスを省略することができる。したがって、全ての実施形態において、全てのプロセスが必要とされるわけではない。他のプロセスフローも可能である。
[0091] 図８Ａを参照すると、動作８１０では、処理論理が、前述された動作における交流信号波注入の種々の振幅を使用して、ボード測定を開始する。動作８２０では、処理論理が、種々の高調波周波数におけるエネルギーを測定するために、周波数歪み解析を行う。動作８３０では、処理論理が、ベースラインボード指紋を、種々の高調波周波数におけるエネルギーを測定する更新されたボード指紋と比較して、２つの差（例えば、差分値）を生成する。動作８４０では、処理論理が、この差が閾値よりも大きいかどうかを判定する。答えがノーの場合、処理論理は、故障を設定すること又はオペレータ向けの警告を生成することをスキップする。答えがイエスの場合、動作８５０では、処理論理が、処理サーバ１０２内で故障を設定してよい。故障はまた、又は代替的に、警告としてオペレータに、例えば、ディスプレイデバイス１３２上で、I／Oデバイス１４４（スピーカなど）を介して、又は通信可能に結合された携帯デバイスに通信されてよい。
[0092] 動作２５０では、処理論理が、診断データ（例えば、ボードプロットデータ）及び（１以上の）関連付けられたボード指紋をコンピュータストレージ内に記憶する。動作２６０では、処理論理が、診断データ結果を、例えば、比較ボードプロットのボードプロットとして表示する。３つの異なる処理チャンバ構成要素についての開ループ利得応答の一実施例が図８Ｂで示されている。３つの異なる処理チャンバ構成要素についての閉ループ感度応答の一実施例が図８Ｃで示されている。図８Ｂ及び図８Ｃのグラフにおいて、１Hz未満の低周波数は、アクチュエータの非線形性による非線形応答を示してよい。
[0093] 図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、一実施形態による、開ループ応答ボード指紋の例示的な振幅及び位相のグラフである。図９Ｂを参照すると、帯域幅（BW）は、利得余裕（GM）が１６．４dB、及び位相余裕（PM）が６８度で、０．９１Hzとして特定されてよい。図９Ｃは、一実施形態による、ボード指紋の例示的な相補的応答のグラフである。図９Ｄは、一実施形態による、ボード指紋の例示的な閉ループ感度応答のグラフである。幾つかの実施形態では、前述されたように、診断サーバ１０２が、ベースラインボード指紋の部分として、ボードプロットデータ内の相補的応答データと閉ループ感度データとを組み合わせてよく、ベースラインボード指紋と比較される更新されたボード指紋を生成するために、後の時点でそれが複製されてよい。
[0094] 前述の説明は、本開示の幾つかの実施形態の良好な理解を提供するために、特定のシステム、構成要素、方法などの実施例などのような多数の特定の詳細を記載する。しかし、本開示の少なくとも幾つかの実施形態は、これらの特定の詳細なしに実施され得ることが、当業者には明らかであろう。他の例では、本開示を不必要に曖昧にすることを回避するために、周知の構成要素又は方法は、詳細に説明されないか、又は単純なブロック図形式で提示される。したがって、記載された特定の詳細は、単に例示的なものである。特定の実施態様は、これらの例示的な詳細とは異なり、なおも本開示の範囲内にあると考えられうる。
[0095] 本明細書全体を通して、「１つの実施形態」又は「一実施形態」の参照は、実施形態に関連して説明された特定の特徴、構造、又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体の様々な場所における「１つの実施形態では」又は「実施形態では」という語句が現れても、必ずしも全てが同じ実施形態を参照しているわけではない。加えて、「又は」という用語は、排他的な「又は」ではなく、包括的な「又は」を意味することを意図している。「約」又は「およそ」という用語が本明細書で使用される場合、これは、提示される公称値が±１０％以内で正確であることを意味することが意図される。
[0096] 本明細書の方法の工程は、特定の順序で図示され説明されるが、特定の工程が逆の順序で実行され、特定の工程が他の工程と同時に少なくとも部分的に実行されるように、各方法の工程の順序が変更されてもよい。別の実施形態では、別個の工程の命令又はサブ工程は、断続的及び/又は交互であり得る。
[0097] 上記の説明は、例示を意図したものであり、限定を意図したものではないと理解すべきである。上記の説明を読み理解すれば、多くの他の実施形態が当業者に明らかになるだろう。したがって、開示の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照し、そのような特許請求の範囲が権利を有する均等物の全範囲と共に決定されるべきである。

Claims (21)

  1. チャンバ信号マネージャの信号生成器によって、処理チャンバ内の設定を制御するコントローラの出力信号に交流信号波を注入することであって、前記設定を調整するアクチュエータに供給される結合信号を生成する、交流信号波を注入すること、
    前記処理チャンバに結合されたセンサによって、前記設定のための前記結合信号に応じた応答値を測定すること、
    前記チャンバ信号マネージャの比較器によって、設定点入力と前記応答値との間の差を計算すること、
    前記コントローラによって、前記差に基づいて、前記出力信号に対する変更を介して前記設定を調整すること、並びに
    前記処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を生成するために、前記チャンバ信号マネージャによって、前記結合信号及び変更された前記出力信号を診断サーバに送信することを含み、前記ベースラインボード指紋は、前記処理チャンバの診断を実行することにおいて使用される、方法。
  2. 前記信号生成器によって、ユーザ規定周波数範囲内の前記交流信号波の周波数を連続的に変化させることを更に含む、請求項１に記載の方法。
  3. 更新された結合信号及び更新された出力信号を生成するために、前記注入すること、前記測定すること、前記計算すること、及び前記調整することを、後の時点で再度実行すること、並びに
    前記処理チャンバの前記診断を実行することにおいて前記ベースラインボード指紋と比較される更新されたボード指紋を生成するために、前記更新された結合信号及び前記更新された出力信号を前記診断サーバに送信することを更に含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記センサは、マノメータ、静電チャック（ESC）上の温度センサ、大きさ及び位相センサ、又は電流センサのうちの１つであり、
    前記アクチュエータは、対称流量値、ヒータ、モータ駆動キャパシタ、又は高周波（RF）電力のうちの１つであり、
    前記設定は、チャンバ圧力動態、ESC熱動態、チャンバインピーダンス、又はチャンバコイルRF動態のうちの１つであり、
    前記設定点入力は、圧力設定点、温度設定点、インピーダンス設定点、又は電流設定点のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
  5. 指示命令を記憶した非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記指示命令は、診断サーバの処理デバイスによって実行されると、前記処理デバイスに、複数の動作を実行させ、前記複数の動作は、
    処理チャンバから、（i）前記処理チャンバのコントローラの第１の出力信号への交流信号波の注入に基づく結合信号の測定値、及び（ii）前記処理チャンバからのフィードバックを組み込んだ前記コントローラの第２の出力信号の測定値を受信すること、
    前記結合信号の前記測定値及び前記コントローラの前記第２の出力信号の前記測定値に基づいて、前記処理チャンバに関連付けられた状態に関するベースラインボード指紋を生成すること、並びに
    前記処理チャンバの診断を実行することにおいて使用される前記ベースラインボード指紋を、コンピュータストレージ内に記憶することを含む、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
  6. 前記複数の動作は、
    後の時点で、前記処理チャンバから、（i）前記コントローラの更新された第１の出力信号への前記交流信号波の注入に基づく、更新された結合信号の測定値、及び（ii）前記処理チャンバからのフィードバックを組み込んだ前記コントローラの更新された第２の出力信号の測定値を受信すること、
    前記更新された結合信号の前記測定値及び前記更新された第２の出力信号の前記測定値に基づいて、更新されたボード指紋を生成すること、
    前記ベースラインボード指紋と前記更新されたボード指紋との間の変化量を検出すること、並びに
    前記変化量が閾値よりも大きいと判定したことに応じて、欠陥をオペレータに警告することを更に含む、請求項５に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
  7. 前記更新されたボード指紋は、更新されたボードプロットデータに基づいて生成され、前記複数の動作は、
    前記更新されたボードプロットデータのコンダクタンス曲線を使用して、前記交流信号波を生成するために使用される信号生成器の種々の周波数における閉ループ周波数応答の利得余裕、位相余裕、及び帯域幅を計算すること、並びに
    前記利得余裕、前記位相余裕、又は前記帯域幅のうちの少なくとも１つに基づいて、前記処理チャンバのチャンバ信号マネージャの安定性又は堅牢性の測定値のうちの１つを計算することを更に含む、請求項６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
  8. 前記変化量は、低周波数利得に関する、請求項６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
  9. 前記変化量は、共振シフトに関する、請求項６に記載の非一時的なコンピュータ可読記憶媒体。
  10. チャンバ信号マネージャの信号生成器によって、前記チャンバ信号マネージャの質量流量コントローラ（MFC）に交流信号波を注入すること、
    前記MFCによって、処理チャンバに結合された流量比コントローラ（FRC）を制御することであって、前記FRCは、ガスノズルに対する調整を介して前記処理チャンバ内の圧力動態を制御するためのものである、FRCを制御すること、
    前記処理チャンバに結合されたマノメータによって、前記処理チャンバの圧力測定値を特定すること、
    圧力設定点と前記圧力測定値との間の差を、比較器を使用してフィードバックコントローラに入力すること、
    前記フィードバックコントローラによって、前記差に応じて前記処理チャンバ内の前記圧力動態を調整すること、及び
    前記処理チャンバの診断を実行することにおいて使用されるベースラインボード指紋を生成するために、前記チャンバ信号マネージャによって、前記交流信号波、前記FRCの出力、及び前記圧力測定値を、診断サーバに送信することを含む、方法。
  11. 前記調整することは、前記処理チャンバの減圧ポンプの対称流量弁のコンダクタンスを調整することを含む、請求項１０に記載の方法。
  12. ２次デジタルフィルタを採用する前記信号生成器によって、前記交流信号波を正弦曲線波形として生成することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
  13. 前記信号生成器によって、ユーザ規定周波数範囲内の前記交流信号波の周波数を連続的に変化させることを更に含む、請求項１０に記載の方法。
  14. 更新された交流信号波、前記FRCの更新された出力、及び更新された圧力測定値を生成するために、前記注入すること、前記制御すること、前記特定すること、前記入力すること、及び前記調整することを、後の時点で実行すること、並びに
    前記ベースラインボード指紋と比較される更新されたボード指紋を生成するために、前記更新された交流信号波、前記FRCの前記更新された出力、及び前記更新された圧力測定値を、前記診断サーバに送信することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
  15. 処理チャンバのチャンバ信号マネージャから、
    質量流量コントローラ（MFC）に注入された交流信号波、及び
    前記処理チャンバに結合されたマノメータによって検出された圧力測定値を受信すること、
    プロセッサによって、少なくとも前記交流信号波及び前記圧力測定値に基づいて、第１のベースラインボード指紋を生成すること、並びに
    前記プロセッサによって、処理チャンバの診断において後で使用される前記第１のベースラインボード指紋を、コンピュータストレージ内に記憶することを含む、方法。
  16. 圧力設定点と前記圧力測定値との間の差に応じる前記処理チャンバの相補的応答を計算すること、
    閉ループ感度応答を計算すること、及び
    前記第１のベースラインボード指紋の部分として、第１のボードプロットデータ内の相補的応答データと閉ループ感度データとを組み合わせることを更に含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記チャンバ信号マネージャから、前記MFCに結合された流量比コントローラ（FRC）の出力を受信すること、
    前記プロセッサによって、前記交流信号波及び前記FRCの出力に基づいて、第２のベースラインボード指紋を生成すること、並びに
    前記処理チャンバの診断を実行することにおいて使用される前記第２のベースラインボード指紋を、前記コンピュータストレージ内に記憶することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
  18. 前記チャンバ信号マネージャから、後の時点で、
    前記MFCに注入された更新された交流信号波、及び
    前記マノメータによって検出された更新された圧力測定値を受信すること、
    前記プロセッサによって、前記更新された交流信号波及び前記更新された圧力測定値に基づいて、更新された第１のボード指紋を生成すること、
    前記第１のベースラインボード指紋と前記更新された第１のボード指紋との間の変化量を検出すること、並びに
    前記プロセッサによって、前記変化量が閾値よりも大きいと判定したことに応じて、故障を設定することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
  19. 前記第１のベースラインボード指紋は、第１のボードプロットデータに基づき、前記更新された第１のボード指紋は、第２のボードプロットデータに基づき、前記方法は、
    前記第１のボードプロットデータ又は前記第２のボードプロットデータのうちの少なくとも１つのコンダクタンス曲線を使用して、前記更新された交流信号波を生成する信号生成器の種々の周波数における閉ループ周波数応答の利得余裕、位相余裕、又は帯域幅を計算すること、及び
    前記利得余裕、前記位相余裕、又は前記帯域幅のうちの少なくとも１つに基づいて、前記チャンバ信号マネージャ及び前記処理チャンバを含むチャンバ管理システムの安定性又は堅牢性の測定値のうちの１つを計算することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記チャンバ信号マネージャは、前記MFCに結合された流量比コントローラ（FRC）を更に備え、前記方法は、前記更新された第１のボード指紋から、前記故障が前記MFC又は前記FRCのうちの１つの問題であると判定することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
  21. 前記チャンバ信号マネージャは、前記処理チャンバ内の圧力を調整するための対称流量弁を更に含み、前記方法は、前記更新された第１のボード指紋から、前記故障が前記対称流量弁の問題であると判定することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
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