TW202030363A - 自動校準程序獨立前饋控制 - Google Patents

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TW202030363A TW108132734A TW108132734A TW202030363A TW 202030363 A TW202030363 A TW 202030363A TW 108132734 A TW108132734 A TW 108132734A TW 108132734 A TW108132734 A TW 108132734A TW 202030363 A TW202030363 A TW 202030363A
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捨羅 安東尼 保羅 凡
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

一種用以處理基板之基板處理系統，其包含感測器，以生成該基板處理系統之參數的感測值。致動器調整該基板處理系統之該參數。控制器與該感測器以及該致動器通訊，且係設置以在一製程期間，在不具前饋控制的情況下，使用該等感測值以調整用於控制該致動器的控制值而處理一第一基板。該等感測值係延遲的且造成該參數的不穩定性。該控制器更設置以基於該等感測值及該等控制值自動地校準用於處理一第二基板的前饋值，以及在使用該等前饋值控制該致動器的同時，處理該第二基板。

Description

自動校準程序獨立前饋控制
本揭露相關於基板處理系統，且更特別是關於用於基板處理系統之自動校準前饋控制系統。
此處所提供之先前技術章節係為了一般性呈現揭露內容的目的。本案列名發明人的工作成果，在此先前技術段落中所述範圍、以及不適格為申請時先前技術之實施態樣的描述，不明示或暗示承認為對抗本揭露內容的先前技術。
基板處理系統可用以執行蝕刻、沉積、清潔、及／或諸如半導體晶圓的基板的其他處理。在處理過程中，基板係設置於基板處理系統之處理腔室中的諸如底座、靜電夾頭（ESC）等等的基板支撐件上。將製程氣體混合物引入處理腔室中以處理基板。在某些範例中，可將電漿點燃以增強處理腔室內的化學反應。可將RF偏壓供應至基板支撐件以控制離子能量。
用以進行製程的控制器可從一或更多感測器接收相關於腔室參數的回饋值。舉例而言，控制器可從一或更多溫度或壓力感測器接收回饋值。控制器基於配方對製程做出調整，並基於來自感測器的回饋值來控制致動器。致動器的範例包含：加熱器、閥、RF產生器、泵等等。在某些範例中，由感測器所提供之回饋值可能延遲。因此，控制器無法即時調節致動器以避免偏離期望的操作狀態。
儘管可使用前饋控制，但其難以實行。前饋值係針對各製程步驟及各製程加以手動確定並測試。舉例而言，針對每個新配方或調整之配方的前饋值可能花費一天等級的工作來確定。
替代地，可使用更高成本的感測器以即時感測腔室參數。舉例而言，可使用光學感測器以在沒有延遲的情況下量測底座溫度。然而，光學感測器及其支援電子設備係昂貴的。再者，若使用光學感測器，為了冗餘度通常仍亦需要溫度感測器。
一種用以處理基板之基板處理系統，其包含感測器，以生成該基板處理系統之參數的感測值。致動器調整該基板處理系統之該參數。控制器與該感測器以及該致動器通訊，且係設置以在一製程期間，在不具前饋控制的情況下，使用該等感測值以調整用於控制該致動器的控制值而處理一第一基板。該等感測值係延遲的且造成該參數的不穩定性。該控制器更設置以基於該等感測值及該等控制值自動地校準用於處理一第二基板的前饋值；以及在使用該等前饋值控制該致動器的同時，處理該第二基板。
在其他特徵中，為了自動地校準該等前饋值，該控制器更設置以：將該等感測值時間遷移一延遲時段，以生成時間遷移之感測值；在該製程之複數步驟期間，確定在該等時間遷移之感測值上的改變；確定該製程之該複數步驟的持續時間；基於用於該致動器之該等控制值、在該複數步驟中的對應一者的期間的該等感測值的改變、以及該製程之該複數步驟的該對應一者的該持續時間，來確定用於該製程之該複數步驟的該等前饋值；以及基於該等前饋值來處理該第二基板。
在其他特徵中，該延遲時段比5秒更長。該控制器更設置以對來自該感測器的該等感測值進行資料平滑化。該控制器更設置以進行內插法以匹配用於該等感測值及該等控制值的時間戳記。該控制器更設置以確定在該製程之該複數步驟期間該等控制值的平均值。該控制器更設置以基於該等平均值、在該製程之該複數步驟期間之該等感測值的改變、以及在該製程之該複數步驟的該持續時間來確定該製程之該複數步驟的該等前饋值。
在其他特徵中，該第二基板的該等前饋值係基於DCavg – FF_Constant*(ΔT/ΔS)加以計算，其中，DCavg 對應於該等平均值、ΔT對應於在該製程之該複數步驟期間該等感測值的改變、ΔS對應於該製程之該複數步驟的該持續時間、以及FF_Constant對應於一縮放因數。用於一第三基板之該等前饋值係基於DCavg – FF_Constant/K*(ΔT/ΔS)加以計算，其中，DCavg 對應於該等平均值、ΔT對應於在該製程之該複數步驟期間該等感測值的改變、ΔS對應於該製程之該複數步驟的該持續時間、FF_Constant對應於一縮放因素、以及K係一校準縮減因數。
在其他特徵中，該感測器包含一溫度感測器。該致動器包含用於該基板處理系統之一基板支撐件的一加熱器。該等控制值包含工作週期值。該基板處理系統執行沉積及蝕刻的至少其中一者。
一種用於在基板處理系統中處理基板的方法包含：生成該基板處理系統之一參數的感測值；調整該基板處理系統之該參數；在一製程期間，在不具前饋控制的情況下，使用該等感測值以調整用於控制一致動器的控制值而處理一第一基板。該等感測值係延遲的且造成該參數的不穩定性。該方法更包含：基於該等感測值及該等控制值自動地校準用於處理一第二基板的前饋值；以及在使用該等前饋值控制該致動器的同時，處理該第二基板。
在其他特徵中，自動地校準該等前饋值之步驟包含：將該等感測值時間遷移一延遲時段，以生成時間遷移之感測值；在該製程之複數步驟期間，確定在該等時間遷移之感測值的改變；確定該製程之該複數步驟的持續時間；基於用於該致動器之該等控制值、在該複數步驟中的一對應一者的期間的該等感測值的改變、以及該製程之該複數步驟的該對應一者的該持續時間，來確定用於該製程之該複數步驟的該等前饋值；以及基於該等前饋值來處理該第二基板。
在其他特徵中，該方法包含對來自該感測器的該等感測值進行資料平滑化。該方法包含進行內插法以匹配用於該等感測值及該等控制值的時間戳記。該方法包含確定在該製程之該複數步驟期間該等控制值的平均值。
在其他特徵中，該方法包含基於該等平均值、在該製程之該複數步驟期間之該等感測值的改變、以及在該製程之該複數步驟的該持續時間來確定該製程之該複數步驟的該等前饋值。該方法包含基於DCavg – FF_Constant*(ΔT/ΔS)計算該第二基板的該等前饋值，其中，DCavg 對應於該等平均值、ΔT對應於在該製程之該複數步驟期間該等感測值的改變、ΔS對應於該製程之該複數步驟的該持續時間、以及FF_Constant對應於一縮放因數。
在其他特徵中，該等控制值包含工作週期值。該方法包含使用該基板處理系統執行蝕刻及沉積的至少其中一者。
本揭露的更進一步應用領域從細節描述、所請專利範圍以及圖式將變得顯而易見。細節描述與特定示例僅意欲說明性之目的，並不意圖限制本揭露之範疇。
基板處理系統使用感測器以量測諸如溫度、壓力、流量、或其他數值的腔室參數。在某些情況下，由感測器所生成之感測值可能相對於即時而言顯著地延遲。取決於干擾量以及延遲長度，可能發生不穩定性。
舉例而言，用於斜角蝕刻器之溫度感測器可能有造成熱不穩定性的長熱延遲。舉例而言，當延遲大於5、10、15、或20秒時，在某些系統中可能發生不穩定性。舉例而言，諸如此處所述之斜角蝕刻器的某些系統具有大約50-55秒的熱延遲。
前饋控制技術可用於具有長回饋延遲的系統。舉例而言，可將前饋控制用以將熱能輸入到系統中以當冷卻干擾發生時以及在可量測到此冷卻以前將冷卻干擾抵銷。然而，由於需要具有所有干擾的模型，前饋控制的實施可以非常複雜。這進而需要進行測試以確定用於配方之各步驟的前饋值。對配方的改變需要重新測試。因此，前饋控制一般無法順利為客戶所接受。
在某些製程中，在配方的一或更多步驟的過程中壓力可能上升。壓力的上升使底座及基板冷卻。由於熱延遲，溫度感測器無法夠快地感測該冷卻以藉由將基板支撐件加熱進行補償，且溫度不穩定發生。根據本揭露之系統及方法將確定針對基板處理系統中之致動器的前饋值的程序自動化。因此，在維持閉路比例積分微分（PID）控制的同時，致動器的控制可以實驗確定的量加以調整。當變化由溫度感測器所偵測時，由於已在干擾發生時進行補償，對腔室參數的干擾非常小。
根據本揭露之系統及方法，在無需建模或測試的情況下，在製程的一個迭代之後自動選擇用於製程之各步驟的前饋值。系統及方法繼續改善前饋值，直到達到期望之控制位準。
儘管前述敘述提供相關於斜角蝕刻器之基板支撐件中的加熱器的溫度控制的特定細節，此處所述之原理亦可用來以前饋的方式控制其他類型之致動器。此外，此處所述之原理可用於進行化學氣相沉積（CVD）、原子層沉積（ALD）或其他類型之基板處理的其他類型之基板處理系統。
現在參考圖1，顯示用於清潔基板118的斜邊及／或在基板118的斜邊上沉積薄膜的基板處理系統100。基板處理系統100包含腔壁102，腔壁102具有閘142，基板118通過閘142加以裝載／卸載。上電極組件104係連結至支撐件108。基板處理系統100包含下電極組件106。驅動系統（未顯示）係附接至支撐件108，用以將上電極組件104（在雙箭頭的方向上）上下移動以調節上電極組件104及基板118之間的間隙。
金屬波紋管148在允許支撐件108相對於腔壁102垂直移動的同時，在腔壁102及支撐件108之間形成真空密封。支撐件108具有中央氣體饋送部（通道）112以及邊緣氣體饋送部（通道）120。氣體饋送部112、120的其中一者或兩者可輸送電漿氣體混合物以清潔斜邊及／或在斜邊上沉積薄膜。
在運作的過程中，電漿係環繞基板118的斜邊加以形成且該電漿一般而言是環狀的。為了防止電漿到達基板118的中央部分，上電極組件104上之介電板116與基板118之間的空間是小的，且製程氣體係饋送自中央饋送部。接著，氣體以基板之徑向方向通過在上電極組件104及基板118之間的間隙。
在某些例子中，吹掃氣體係通過中央氣體饋送部112加以注入，而製程氣體則係通過邊緣氣體饋送部120加以注入。將電漿／製程氣體從腔室空間151經由複數孔口（出口）141抽至底部空間140。在某些範例中，在清潔操作過程中可使用真空泵143以將底部空間140抽空。
上電極組件104包含上介電板116及上金屬元件110，其藉由合適的緊固機制固定於支撐件108且經由支撐件108接地。上金屬元件110具有一或更多邊緣氣體通路或通孔122a、122b及邊緣氣體充氣部124a。邊緣氣體通路或通孔122a、122b係耦合至邊緣氣體饋送部120用以在運作過程中以流體聯通。上介電板116係附接至上金屬元件110。
下電極組件106包含供電的電極126，其具有上部部分126a及下部部分126b。銷操作單元132及升降銷130將基板118上下移動。底部介電環138包含上部部分138a及下部部分138b。在某些例子中，夾頭包含靜電夾頭或真空夾頭。此後，用語供電的電極表示上部及下部部分126a、126b的其中一者或兩者。同樣地，用語底部介電環138表示上部及下部部分138a、138b的其中一者或兩者。供電的電極126係耦合於一個射頻（RF）功率源170以在運作過程中承受RF功率。
升降銷130在圓柱狀空孔或路徑131內垂直移動且藉由位在供電的電極126中之銷操作單元132而在上部及下部部分之間移動。銷操作單元132包含圍繞各升降銷以維持圍繞銷之真空密封環境的殼架。銷操作單元132包含任何合適的升降銷機構，諸如機器人133（例如具有延伸進入各殼架並附接於各銷之節段的水平手臂）以及手臂致動裝置（未顯示）且伴隨有銷導組件133a。
將基板118安置在下電極或下部可配置電漿排除區域（PEZ）環160。用語PEZ表示從基板中央到欲排除用於清潔斜邊的電漿之區域的外部邊緣的徑向距離。在一實施例中，供電的電極126的頂部表面、基板118的底部表面、以及下部可配置PEZ環160的內部周緣可形成封閉的真空區域凹陷部（真空區域）119，真空區域凹陷部（真空區域）119與諸如真空泵136的真空源呈流體聯通。用於升降銷130的圓柱狀空口孔或路徑亦作為氣體通路而共享，在運作過程中真空泵136通過該等氣體通路將真空區域119排空。供電的電極126包含充氣部134以降低在真空區域119中的時間壓力波動。在使用多升降銷的情況下，充氣部134對圓柱狀空孔提供均勻吸引率。
在運作過程中，基板曲折可藉由使用在基板118頂部及底部表面之間的壓力差來降低。在運作過程中真空區域119中的壓力係由耦合至充氣部134的真空泵136來維持在真空之下。藉由調節上介電板116及基板118之頂部表面之間的間隙，可在不改變製程氣體的整體流量的情況下，將間隙中的氣壓變動。因此，藉由控制間隙中的氣壓，可將在基板118之頂部及底部表面之間的壓力差變動，從而可控制施加在基板118上的彎力。
在某些範例中，底部介電環的下部部分138b具有形成在其上表面之內部周緣上的步階152以配合在供電的電極126之下部邊緣上的凹陷部。在某些範例中，下部部分138b具有形成在其外部周緣上的步階150以配合在底部介電環（稱為聚焦環）之上部部分138a上的步階表面。步階150、152將底部介電環138與供電的電極126對準。步階150亦沿其表面形成曲折的間隙以消除供電的電極126及腔壁102之間的直接視線，從而降低在供電的電極126及腔壁102之間二次電漿點燃的可能性。
控制器190控制基板處理系統100的運作。控制器操作氣體輸送系統192以在製程過程中在恰當的時間將氣體輸送至基板處理系統100。控制器190可經由感測器196監控RF電壓或RF電壓及電流、以及控制由RF功率源170所供應之功率。控制器190控制真空泵136及143以控制在基板處理系統中的壓力。
諸如一或更多個電阻加熱器的一或更多加熱器194可用以在一或更多區控制基板支撐件及／或基板的溫度。一或更多溫度感測器196可用以在一或更多區中量測溫度。控制器190基於在一或更多區中由一或更多溫度感測器196所感測之一或更多溫度值以及基於一或更多組前饋值來將功率輸出至一或更多加熱器194。
現在參考圖2及3，顯示了前饋控制系統之範例。在圖2中，前饋控制系統200包含控制器210、一或更多回饋感測器214以及一或更多致動器218。控制器210包含前饋模組230、配方234、以及一或更多驅動器242，其用於生成對致動器218的控制訊號。在某些範例中，當啟用自動校準前饋時，控制器210生成第一基板將用以校準前饋值的警報。控制器210使用預設前饋值運行多步驟配方。
量測之參數（諸如溫度、壓力等等）在處理過程中係儲存為時間函數。在執行製程配方之後，基於量測之參數在多步驟配方之各步驟過程中調整前饋值以產生一或更多前饋值。在後續之基板的處理過程中，使用新的前饋值以控制該一或更多致動器218。如同將在下方更進一步說明的，前饋值的額外改善可在後續之基板的處理過程中執行。
在圖3中，前饋控制系統300包含控制器310、一或更多溫度感測器314以及一或更多加熱器318。控制器310包含前饋模組330、配方334、以及一或更多加熱器驅動器342，其用於生成加熱器控制信號。
現在參考圖4，顯示用於提供前饋控制之方法。在410，該方法確定是否要進行新的多步驟配方。當410為真，該方法將自動校準前饋在414設為失效。在418，將前饋值設定為預定值，例如零。
在422，該方法確定使用者是否啟用自動校準前饋。當422為真，在428該方法選用性地生成第一基板將用以校準前饋值的警報。在430，當基板位於處理腔室中時，進行多步驟配方。加熱器的工作週期在預定的時間間隔受儲存。
在434，在處理過程中將諸如溫度或另一類型之參數的參數作為時間函數加以量測。在438，前饋值係基於在步驟過程中以及步驟持續時間所量測之參數上的改變而在多步驟配方的步驟過程中加以設定。在某些範例中，量測之參數係相對於工作週期值而言是時間遷移的，且係與用於製程步驟之期望參數相比較的，且對應前饋值係基於此而調整的。在某些例子中，參數係以系統或設備之延遲而為時間遷移的。
在442，該方法確定是否進行另一基板。若442為真，該方法在基板位於處理腔室中時使用自動校準之前饋值進行多步驟配方。在450，在處理過程中將該參數作為時間函數加以量測。
在460，該方法將參數及預定值之間的差異與一預定閾值加以比較。若此差異如在460所確定係大於該預定閾值（或是使用者未停止校準），該方法在462以該延遲將該參數時間遷移。在464，前饋參數係基於在步驟過程中以及步驟持續時間之參數上的改變而加以調整。
現在參考圖5，根據本揭露在沒有前饋的情況下針對一基板處理系統將溫度及工作週期顯示為時間函數。如上方所述，溫度感測器有非常長的熱延遲（例如50-55秒）。舉例而言，在製程步驟510過程中，壓力上升且基板遭受冷卻。溫度感測器在長延遲之後偵測到溫度的降低。因此，控制器太晚將加熱器的工作週期增加，基板遭遇顯著的溫度變化。基板在後續步驟中遭受額外的冷卻（連同感測延遲），且在製程過程中加熱器無法以穩定的方式控制基板的溫度。
現在參考圖6，根據本揭露在有前饋控制的情況下針對基板處理系統將工作週期及溫度顯示為時間函數。控制器基於在第一基板處理過程中所進行之量測（以及此後的額外調整）來調整前饋值。因此，使用前饋控制來控制加熱器，且基板溫度係以穩定的方式維持。
現在參考圖7，顯示用於確定前饋值之方法700。在710，在基板處理過程中記錄第一基板的工作週期。在714，可使用線性內插法或其他方法以匹配工作週期及量測之溫度值的時間戳記。在718， 可使用資料平滑或其他技術以清理溫度資料。在722，提取感測器的量測延遲。在某些例子中，量測延遲係由使用者所輸入。在730，溫度資料係以製程步驟之每一者的延遲而加以時間遷移。在734，溫度的改變ΔT係在處理步驟過程中基於製程步驟過程中之初始及最終溫度值而加以確定。時間的改變ΔS亦係針對製程步驟藉由將製程步驟開始時的初始時間減去製程步驟結束時的最終時間而加以確定。在738，（在沒有時間遷移的情況下）確定在步驟過程中傳遞之平均工作週期DCavg 。
若是受處理之基板為在742所決定之第一基板，在744的步驟將前饋指令設為相等於SetFFcommand = DCavg – FF_Constant*(ΔT/ΔS)。否則在750的製程步驟將前饋指令設為相等於SetFFcommand = DCavg – (FF_Constant/F)*(ΔT/ΔS)，其中F係常數，該常數在針對第一基板計算初始前饋值之後，將前饋值的校準變慢。在某些例子中， F係在從1到10的範圍中，但可使用其他數值。在某些例子中，將F設為1以對第一及後續的迭代提供相等權重。FF_Constant係決定以允許對不同底座縮放前饋值的一值。不同底座可具有不同功率輸出位準。因此，工作週期值將因此而變化。可調整或縮放FF_Constant以順應這些差異。
現在參考圖8，顯示用於調整前饋操作的方法800。在820，該方法確定是否啟用前饋學習。若820為真，該方法將量測之基板溫度與期望之基板溫度相比較。在828，該方法確定基板溫度是否偏離多於 +/- Z℃。在某些範例中， Z等於10℃，但可使用其他溫度值。若828為真，該方法在830將前饋值重設並傳送警報訊息。
若828為偽，該方法在840確定基板溫度是否偏離多於+/- X ℃。在某些範例中， X等於2℃，但可以使用其他溫度值。若840為偽，在844將FF值鎖定。若840為真，該方法在850繼續並確定FF值是否在先前被鎖定。若850為偽，該方法回到820。若850為真，該方法在852繼續。在852，該方法確定基板溫度是否偏離多於+/- Y ℃。在某些範例中，Y等於5℃，但可以使用其他溫度值。若852為偽，該方法在820繼續。若852為真，該方法在854繼續，發布警報並傳送訊息以啟動重新學習。
前述本質僅是用以說明性描述，而非意欲限制本揭露、其應用或用途。此揭露之廣泛教示可以多種形式實行。因此，儘管此揭露包含特定例子，然而由於經由研讀附圖、說明書以及以下專利申請範圍，其他調整將變得顯而易見，因此本揭露之真實範疇不應僅限於此。應知悉在不改變本揭露的原理之下，一個方法中的一或更多步驟可以不同順序（或同時）執行。再者，儘管每個實施例在上方所描述為具有特定特徵，然而相關於任何本揭露之實施例所描述的這些特徵中的任何一或多者可在任何其他實施例的特徵中實施及／或與其結合實施，就算該結合沒有明確描述。換句話說，所述之實施例並非互斥的，且一或更多實施例與另一者置換仍在此揭露的範疇內。
使用各種用語描述之部件之間（例如，在模組、電路元件、半導體層等等之間）的空間及功能關係，包含「連接」、「契合」、「耦合」、「毗連」、「相鄰」、「在頂部」、「上方」、「下方」、以及「設置」。除非明確的描述為「直接」，當在上述揭露中描述第一與第二部件之間的關係時，該關係可以是在該第一與第二部件之間沒有其他中介部件存在的直接關係，也可以是在該第一與第二部件之間（空間上或功能上）存在一或更多中介部件的間接關係。如此處所使用，用語至少為A、B及C其中之一應被解釋為使用非排他性的「或者」表示邏輯（A或B或C），並且不應解釋為表示「至少A其中之一、至少B其中之一以及至少C其中之一」。
在某些實例中，控制器是系統的一部分，其可能是上述例子中的一的部分。該系統可包括半導體處理設備，包含處理工具、腔室、平台及／或特定處理元件（晶圓底座、氣流系統等等）。這些系統可能整合電子產品以控制他們在半導體晶圓或基板之處理前、中、及後的作業。該電子產品可稱為「控制器」，可控制各種系統的元件或子部件。該控制器可能被設計用以控制任何此處所揭露的製程，包含製程氣體輸送、溫度設定（例如加熱及／或冷卻）、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻（RF）產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流量設定、流體輸送設定、位置與操作設定、晶圓輸送進出工具與其他輸送工具及／或連接到特定系統或與之介面的負載鎖，端看處理需求及／或系統類型。
廣泛地說，控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體及／或軟體，可接受指令、發送指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用端點測量等等的電子產品。該積體電路可能包含韌體形式儲存程式指令的晶片、數位信號處理器（DSPs）、定義為特殊用途積體電路（ASICs）的晶片、及／或執行程式指令（例如軟體）的一或更多微處理器或微控制器。程式指令可能係以各種單獨設定（或程式文件）的形式傳達至控制器的指令，定義在半導體晶圓或系統上執行的特定製程之操作參數。在一些實施例中，該操作參數可能是在由製程工程師定義於製造晶圓的一或多層、材料層、金屬層、氧化層、矽晶層、二氧化矽層、表面、電路及／或晶粒的過程中，用以完成一或更多製程步驟的配方的一部分。
在某些實施方式中，該控制器可能為一與系統整合、與系統耦合要不然就是與系統聯網或者結合以上方式的電腦的一部分或是與之耦合。舉例而言，該控制器可能在「雲端」或是工廠主機電腦系統的一部分或全部，可允許遠端存取晶圓製程。該電腦可能可以遠端連接至系統以監控現行製造作業進程、查看過去製造作業之歷史紀錄、查看多個製造作業的趨勢或性能矩陣、修改現行製程參數、設定製程步驟以接續現行製程，或是開始新製程。在某些例子中，遠端電腦（例如伺服器）可透過可包含區域網路或網際網路的聯網提供製程配方至系統。該遠端電腦可能包含可以進入或設計參數及／或設定的使用者介面，這些設定會接著從遠端電腦連接至系統。在某些例子中，控制器收到資料形式的指令，該資料指定在一或更多操作過程中待執行之每個製程步驟的參數。應知悉，參數可以特定針對待執行製程的類型以及控制器設置以與之介面或將其控制的工具類型。因此如上所述，控制器可能是分散的，一如經由組合一或更多個別控制器透過聯網合作並朝一個共同目的工作，正如此處描述的製程與控制。一個用於此目的的分散式控制器例子可以是在一個腔室上一或更多積體電路連接一或更多位於遠端的積體電路（例如在平台水平或是遠端電腦的一部分）兩者結合以控制該腔室的製程。
不受限地，範例系統可能包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積（PVD）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD）腔室或模組、原子層沉積（ALD）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE）腔室或模組、離子佈植腔室或模組、徑跡腔室或模組，以及任何其他可能相關聯或用於生產及／或製造半導體晶圓的半導體製程系統。
如上所述，控制器會聯絡一或更多其他工具電路或模組、其他工具部件、群組工具、其他工具介面、毗連工具、相鄰工具、遍布工廠的工具、主電腦、另一控制器，或將晶圓容器傳送出或傳送至半導體製造工廠中工具位置及／或裝載端口的材料輸送工具，視工具執行的製程步驟而定。
100:基板處理系統 102:腔壁 104:上電極組件 106:下電極組件 108:支撐件 110:上金屬元件 112:中央氣體饋送部 116:介電板 118:基板 119:真空區域 120:邊緣氣體饋送部 122a:邊緣氣體通路或通孔 122b:邊緣氣體通路或通孔 124a:邊緣氣體充氣部 126:供電的電極 126a:上部部分 126b:下部部分 130:升降銷 131:圓柱狀空孔或路徑 132:銷操作單元 133:機器人 133a:銷導組件 134:充氣部 136:真空泵 138:底部介電環 138a:上部部分 138b:下部部分 140:底部空間 141:孔口 142:閘 143:真空泵 148:金屬波紋管 150:步階 151:腔室空間 152:步階 160:下部可配置PEZ環 170:RF功率源 190:控制器 192:氣體輸送系統 194:加熱器 196:感測器 200:前饋控制系統 210:控制器 214:回饋感測器 218:致動器 230:前饋模組 234:配方 242:驅動器 300:前饋控制系統 310:控制器 314:溫度感測器 318:加熱器 330:前饋模組 334:配方 342:加熱器驅動器
從詳細描述與隨附圖示將變得更全面地理解本揭露，其中：
圖1為根據本揭露之基板處理系統的一部分的剖面圖；
圖2為根據本揭露之用於感測器及致動器之前饋控制統之範例的功能性框圖；
圖3為根據本揭露之用於溫度感測器及加熱器之前饋控制系統之範例的功能性框圖；
圖4為根據本揭露之用於提供前饋控制的方法之範例的流程圖；
圖5為根據先前技術將用於基板支撐件之溫度及工作週期之範例描繪為時間函數的圖；
圖6為根據本揭露將用於基板支撐件之溫度及工作週期之範例描繪為時間函數的圖；
圖7為根據本揭露之用於確定前饋值之方法的範例的流程圖；以及
圖8為根據本揭露之用於鎖定前饋值之方法的範例的流程圖。
在圖示中，可重複使用索引號碼以識別相似及／或相同的部件。

Claims (22)

  1. 一種基板處理系統，其用以處理基板，該基板處理系統包含： 一感測器，用以生成該基板處理系統之一參數的感測值； 一致動器，用以調整該基板處理系統之該參數；以及 一控制器，與該感測器以及該致動器通訊，且係設置以： 在一製程期間，在不具前饋控制的情況下，使用該等感測值以調整用於控制該致動器的控制值而處理一第一基板，其中該等感測值係延遲的且造成該參數的不穩定性； 基於該等感測值及該等控制值自動地校準用於處理一第二基板的前饋值；以及 在使用該等前饋值控制該致動器的同時，處理該第二基板。
  2. 如請求項1之基板處理系統，其中為了自動地校準該等前饋值，該控制器更設置以： 將該等感測值時間遷移一延遲時段，以生成時間遷移之感測值； 在該製程之複數步驟期間，確定在該等時間遷移之感測值上的改變； 確定該製程之該複數步驟的持續時間； 基於用於該致動器之該等控制值、在該複數步驟中的對應一者的期間的該等感測值的改變、以及該製程之該複數步驟的該對應一者的該持續時間，來確定用於該製程之該複數步驟的該等前饋值；以及 基於該等前饋值來處理該第二基板。
  3. 如請求項2之基板處理系統，其中該延遲時段比5秒更長。
  4. 如請求項2之基板處理系統，其中該控制器更設置以對來自該感測器的該等感測值進行資料平滑化。
  5. 如請求項2之基板處理系統，其中該控制器更設置以進行內插法以匹配用於該等感測值及該等控制值的時間戳記。
  6. 如請求項2之基板處理系統，其中該控制器更設置以確定在該製程之該複數步驟期間該等控制值的平均值。
  7. 如請求項6之基板處理系統，其中該控制器更設置以基於該等平均值、在該製程之該複數步驟期間之該等感測值的改變、以及在該製程之該複數步驟的該持續時間來確定該製程之該複數步驟的該等前饋值。
  8. 如請求項7之基板處理系統，其中該第二基板的該等前饋值係基於DCavg – FF_Constant*(ΔT/ΔS)加以計算，其中，DCavg 對應於該等平均值、ΔT對應於在該製程之該複數步驟期間該等感測值的改變、ΔS對應於該製程之該複數步驟的該持續時間、以及FF_Constant對應於一縮放因數。
  9. 如請求項7之基板處理系統，其中用於一第三基板之該等前饋值係基於DCavg – FF_Constant/K*(ΔT/ΔS)加以計算，其中，DCavg 對應於該等平均值、ΔT對應於在該製程之該複數步驟期間該等感測值的改變、ΔS對應於該製程之該複數步驟的該持續時間、FF_Constant對應於一縮放因素、以及K係一校準縮減因數。
  10. 如請求項1之基板處理系統，其中該感測器包含一溫度感測器。
  11. 如請求項10之基板處理系統，其中該致動器包含用於該基板處理系統之一基板支撐件的一加熱器。
  12. 如請求項11之基板處理系統，其中該等控制值包含工作週期值。
  13. 如請求項1之基板處理系統，其中該基板處理系統執行沉積及蝕刻的至少其中一者。
  14. 一種用於在基板處理系統中處理基板的方法，該方法包含： 生成該基板處理系統之一參數的感測值； 調整該基板處理系統之該參數； 在一製程期間，在不具前饋控制的情況下，使用該等感測值以調整用於控制一致動器的控制值而處理一第一基板，其中該等感測值係延遲的且造成該參數的不穩定性； 基於該等感測值及該等控制值自動地校準用於處理一第二基板的前饋值；以及 在使用該等前饋值控制該致動器的同時，處理該第二基板。
  15. 如請求項14之在基板處理系統中處理基板的方法，其中自動地校準該等前饋值之步驟包含： 將該等感測值時間遷移一延遲時段，以生成時間遷移之感測值； 在該製程之複數步驟期間，確定在該等時間遷移之感測值的改變； 確定該製程之該複數步驟的持續時間； 基於用於該致動器之該等控制值、在該複數步驟中的一對應一者的期間的該等感測值的改變、以及該製程之該複數步驟的該對應一者的該持續時間，來確定用於該製程之該複數步驟的該等前饋值；以及 基於該等前饋值來處理該第二基板。
  16. 如請求項15之在基板處理系統中處理基板的方法，更包括對來自該感測器的該等感測值進行資料平滑化。
  17. 如請求項16之在基板處理系統中處理基板的方法，更包括進行內插法以匹配用於該等感測值及該等控制值的時間戳記。
  18. 如請求項14之在基板處理系統中處理基板的方法，更包括確定在該製程之該複數步驟期間該等控制值的平均值。
  19. 如請求項18之在基板處理系統中處理基板的方法，更包括基於該等平均值、在該製程之該複數步驟期間之該等感測值的改變、以及在該製程之該複數步驟的該持續時間來確定該製程之該複數步驟的該等前饋值。
  20. 如請求項19之在基板處理系統中處理基板的方法，更包括基於DCavg – FF_Constant*(ΔT/ΔS)計算該第二基板的該等前饋值，其中，DCavg 對應於該等平均值、ΔT對應於在該製程之該複數步驟期間該等感測值的改變、ΔS對應於該製程之該複數步驟的該持續時間、以及FF_Constant對應於一縮放因數。
  21. 如請求項14之在基板處理系統中處理基板的方法，其中該等控制值包含工作週期值。
  22. 如請求項14之在基板處理系統中處理基板的方法，更包括使用該基板處理系統執行蝕刻及沉積的至少其中一者。
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