TW202310237A - 在基於高tcr控制中的信號濾波方案之使用 - Google Patents

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Abstract

用以控制基板處理系統中的第一基板支撐件之溫度的控制器包含：電阻計算模組，用以計算第一基板支撐件的複數個加熱器元件中之第一加熱器元件的第一電阻；溫度計算模組，用以基於計算出之第一電阻計算第一加熱器元件的第一溫度；及濾波器模組，用以對與計算出之第一電阻對應的第一信號進行濾波。溫度計算模組響應於判定關聯於基板處理系統之操作的至少一條件是否滿足，而選擇性地使濾波器模組對第一信號進行濾波。

Description

在基於高TCR控制中的信號濾波方案之使用
本揭示內容有關於基板處理期間的溫度控制。 [相關申請案的交互參照]
本申請案主張2021年4月28日提出申請之美國臨時申請案第63/180,883號的權利。以上引用之申請案的全部揭示內容係藉由參照而併入本文。
本文提供的先前技術說明係針對概括呈現本揭示內容之脈絡的目的。在此先前技術章節中所述的目前列名發明人之成果、以及申請時可能未以其他方式適格作為先前技術的描述態樣均不明示性或暗示性認定為相對本揭示內容的先前技術。
基板處理系統可用以處理例如半導體晶圓的基板。基板處理的實例包含蝕刻、沉積、光阻移除等。在處理期間，基板被設置在例如靜電卡盤的基板支撐件上。可將一或更多製程氣體引入處理腔室中。一或更多製程氣體可藉由氣體輸送系統輸送至處理腔室。在一些系統中，氣體輸送系統包括藉由一或更多導管連接至位於處理腔室中之噴淋頭的歧管。
用以控制基板處理系統中的第一基板支撐件之溫度的控制器包含：電阻計算模組，用以計算第一基板支撐件的複數個加熱器元件中之第一加熱器元件的第一電阻；溫度計算模組，用以基於計算出之第一電阻計算第一加熱器元件的第一溫度；及濾波器模組，用以對與計算出之第一電阻對應的第一信號進行濾波。溫度計算模組響應於判定關聯於基板處理系統之操作的至少一條件是否滿足，而選擇性地使濾波器模組對第一信號進行濾波。
在其他特徵中，至少一條件對應於與第一加熱器元件中之溫度變化相關聯的基板處理系統之操作。溫度計算模組基於計算出之第一電阻判定第一加熱器元件中之溫度變化是否為預期的，並響應於判定溫度變化並非預期的，而選擇性地使濾波器模組對第一信號進行濾波。溫度計算模組基於計算出之第一電阻判定第一加熱器元件中之溫度變化率是否超過閾值，並響應於判定溫度變化率超過閾值而選擇性地使濾波器模組對第一信號進行濾波。
在其他特徵中，溫度計算模組將第一加熱器元件中之第一溫度變化與第二加熱器元件中之第二溫度變化進行比較，並基於該比較選擇性地使濾波器模組對第一信號進行濾波。第二加熱器元件係位於第二基板支撐件中。濾波器模組響應於判定關聯於基板處理系統之操作的至少一條件是否滿足，而施加電阻偏移至第一信號。控制器更包含溫度控制模組，其係配置成基於第一信號控制提供至第一加熱器元件的功率。
在其他特徵中，電阻計算模組接收對應於第一加熱器元件的第一電流、接收對應於第一加熱器元件的第一電壓、並基於第一電壓及第一電流計算第一電阻。溫度計算模組基於計算出之第一電阻及第一加熱器元件的電阻溫度係數計算第一溫度。
系統包含：電阻計算模組，用以接收對應於基板支撐件中之加熱器元件的電流、接收對應於加熱器元件的電壓、並基於電壓及電流計算加熱器元件的電阻；溫度計算模組，基於計算出之電阻計算加熱器元件的溫度；及濾波器模組，用以對與計算出之電阻對應的信號進行濾波。溫度計算模組響應於判定關聯於加熱器元件之溫度變化的至少一條件是否滿足，而選擇性地使濾波器模組對信號進行濾波。系統更包含溫度控制模組，其係配置成基於由濾波器模組濾波的信號來控制提供至加熱器元件的功率。
在其他特徵中，溫度計算模組基於計算出之第一電阻判定下列至少一者：加熱器元件的溫度上之變化是否為預期的、及加熱器元件的溫度上之變化率是否超過閾值。溫度計算模組響應於下列者的判定而選擇性地使該濾波器模組對該信號進行濾波：加熱器元件的溫度上之變化並非預期的、加熱器元件的溫度上之變化率超過閾值、及加熱器元件的溫度上之變化不在另一加熱器元件的溫度上之變化範圍內。
控制基板處理系統中之第一基板支撐件的溫度之方法包含：計算第一基板支撐件的複數個加熱器元件中之第一加熱器元件的第一電阻；基於計算出之第一電阻計算第一加熱器元件的第一溫度；及響應於判定關聯於基板處理系統之操作的至少一條件是否滿足而選擇性地對與計算出之第一電阻相對應的第一信號進行濾波。
在其他特徵中，至少一條件對應於與第一加熱器元件中之溫度變化相關聯的基板處理系統之操作。該方法更包含基於計算出之第一電阻判定第一加熱器元件中的溫度變化是否為預期的，並響應於判定溫度變化並非預期的，而選擇性地對第一信號進行濾波。該方法更包含基於計算出之第一電阻判定第一加熱器元件中的溫度變化率是否超過閾值，並響應於判定溫度變化率超過閾值而選擇性地對第一信號進行濾波。
在其他特徵中，該方法更包含將第一加熱器元件中的第一溫度變化與第二加熱器元件中的第二溫度變化進行比較，並基於該比較選擇性地對第一信號進行濾波。第二加熱器元件係位於第二基板支撐件中。該方法更包含基於第一信號控制提供至第一加熱器元件的功率。
揭示內容的進一步應用領域將從實施方式、申請專利範圍及圖式中變得顯而易見。詳細說明及具體實例僅欲用於說明之目的，且不欲限制本揭示內容的範圍。
膜沉積及蝕刻製程可在空間(亦即水平平面的x-y坐標)分佈上變化。舉例而言，在沉積製程中，所沉積膜的性質在空間分佈的範圍內變化。反之，在蝕刻製程中，蝕刻量可能在空間分佈的範圍內變化。
所蝕刻及沉積的膜(例如所沉積之原子層沉積(ALD)膜、電漿增強化學氣相沉積(PECVD)膜等)的性質可能在沉積期間受到基板之溫度影響。因此，基板支撐件(例如包含配置成支撐基板之平坦上表面的台座)可實施溫度控制系統。舉例而言，在ALD製程(例如氧化物膜的沉積)期間，將基板設置在台座上。通常，ALD台座包含單一溫度受控區域。在一些實例中，ALD台座可包含多個溫度受控區域(例如中心、內區域及外部區域)。加熱器層可嵌入ALD台座的上層內。加熱器層可配置成接收電壓/電流以作用為電阻加熱器，來加熱台座及設置於其上的基板。加熱器層可配置成加熱單一區域或個別加熱台座的多個區域，例如內區域及外區域。
通常，由於製造及架構限制，包含單一區域或多個區域的台座可能僅包含設置在台座之中心區域中的單一溫度感測器。在其他實例中，台座可能不包含任何溫度感測器。因此，台座溫度的精確控制可能受到限制。
在一些實例中，溫度控制系統可配置成基於各加熱器元件的電阻溫度係數(TCR)、電壓、及電流來計算加熱器元件及台座之相應區域的溫度。舉例而言，台座可包含加熱器層，該加熱器層包含具有高TCR(例如大於或等於1.0%)的加熱器元件。舉例而言，加熱器元件可包含但不限於鉬及鎳加熱器元件。TCR可為正的或負的。正TCR與隨著溫度升高而增加的電阻相關聯。反之，負TCR與隨著溫度升高而降低的電阻相關聯。
因此，加熱器層(亦即對應加熱器層之一或更多加熱器元件)的整體電阻指示加熱器層的溫度。可測量提供至加熱層的電流及橫跨加熱層的電壓，以計算加熱層的電阻。外區域及內區域的對應溫度可基於加熱器層之電阻上的變化來計算。以此方式，基板支撐件之不同區域(及因此不同區域中的基板區域)的溫度可彼此獨立且獨立於熱負載及其他系統瞬變加以控制。
指示電流及電壓的測量信號用以計算電阻。系統雜訊及電阻的假性變化可能導致不準確的電阻及溫度計算以及有缺陷的溫度控制。舉例而言，與溫度變化無關的系統變異(例如部件磨損或其他結構變異)可能導致電阻上的永久性或間歇性變化。因此，非由實際溫度變化引起的任何電阻變化皆可能導致不準確的溫度控制。
溫度控制系統可包含一或更多濾波器(例如一階線性濾波器)。舉例而言，濾波器可配置成從測量信號濾除雜訊。然而，濾波器並未濾除可能由例如氧化、部件磨損、配件、連接件及接頭的鬆動等之變化引起的電阻變化。
根據本揭示內容的溫度控制系統及方法實施濾波器系統，該濾波器系統配置成區分由結構變異引起的雜訊與電阻變化。舉例而言，濾波器系統實施線性及非線性濾波器兩者。濾波器系統選擇性地對測量信號進行濾波，以去除無關於溫度變化的系統變異引起之雜訊及電阻變化，而保留與實際溫度變化相關的信號特性。
現在參考圖1，顯示根據本揭示內容的包含基板支撐件(例如台座，如ALD或PECVD台座)104的基板處理系統100之實例。基板支撐件104係設置在處理腔室108內。基板112在處理期間係設置在基板支撐件104上。
氣體輸送系統120包含連接至閥124-1、124-2、…及124-N(統稱為閥124)及質流控制器126-1、126-2、…及126-N(統稱為MFC 126)的氣體源122-1、122-2、…及122-N(統稱為氣體源122)。MFC 126控制從氣體源122至氣體混合的歧管128之氣體流動。歧管128的輸出經由選用性的壓力調節器132供應至歧管136。歧管136的輸出被輸入至多注射器噴淋頭140。雖然顯示歧管128及136，但可使用單一歧管。
基板支撐件104包含複數個區域。如圖所示，基板支撐件104包含內(中央)區域144及外區域148。基板支撐件104的溫度可藉由使用設置在基板支撐件104中之一或更多加熱器元件(例如電阻加熱器)160加以控制，如下更詳細地描述。在其他實例中，基板支撐件104可包含更多(例如三或更多)區域或僅一個區域。
在一些實例中，基板支撐件104可包含冷卻劑通道164。冷卻流體從流體儲存器168及泵170供應至冷卻劑通道164。壓力感測器172、174可分別設置在歧管128或歧管136中以測量壓力。閥178及泵180可用以從處理腔室108排出反應物及/或控制處理腔室108內的壓力。
控制器182可包含控制由多注射器噴淋頭140提供之施劑的劑量控制器184。控制器182亦控制來自氣體輸送系統120的氣體輸送。控制器182利用閥178及泵180控制處理腔室中的壓力及/或反應物的排出。控制器182基於溫度反饋(例如來自基板支撐件中之感測器(未顯示)及/或測量冷卻劑溫度之感測器(未顯示))控制基板支撐件104及基板112的溫度。
被提供往來基板支撐件104(例如基板支撐件104與控制器182之間)的一或更多信號被導引通過濾波器盒188。舉例而言，測量信號192可指示加熱器元件160的相應電壓及電流。控制器182係配置成部分基於測量信號192，而基於加熱器元件160之各者的TCR、電壓、及電流來計算加熱器元件160及基板支撐件104之相應區域的溫度。根據本揭示內容的控制器182更配置成選擇性地對使用測量信號192計算之電阻值進行濾波，如以下更詳細描述。
現在參考圖2A及2B，分別示意性地及在平面圖中顯示根據本揭示內容的簡化例示基板支撐件200。基板支撐件200包含導電基底板204及加熱器層208。舉例而言，加熱器層208可形成在基底板204的上表面212上。基底板204係設置在上板(例如鋁擴散器板)216內。因此，加熱器層208嵌入基板支撐件200內。基板220可設置在基板支撐件200上以供處理(例如用於ALD或PECVD處理)。
如圖所示，基板支撐件200(及相應的加熱器層208)包含兩個區域：內(中心)區域224-1及外區域224-2，其統稱為區域224。內區域224-1及外區域224-2包含相應的電阻加熱器元件228-1及228-2，其統稱為加熱器元件228。僅舉例而言，加熱器元件228由具有大於1.0%之正或負TCR的材料構成，例如鉬、鎳、鎢等。加熱器元件228-1及228-2可為可個別控制的。舉例而言，加熱器元件228可回應來自控制器232的命令而接收功率(例如電流)，控制器232可對應於圖1的控制器182。在其他實例中，基板支撐件200可僅對應於單一可控制區域及加熱器元件。在一些實例中，基板支撐件200可包含位於中心(亦即內區域224-1中)的溫度感測器236。控制器232係配置成基於所測量的關聯於加熱器元件228-1及228-2之電流及電壓計算加熱器元件228-1及228-2的電阻、及基於計算出的電阻計算並控制區域224-1及224-2中的相應溫度，如以下更詳細描述。
指示加熱器元件228之電流及電壓的測量信號240係提供至控制器232。舉例而言，測量信號240可包含原始電壓及電流測量值。控制器232使用電壓及電流測量值計算加熱器元件228的電阻(亦即電阻值)。濾波器盒244可從測量信號240中濾除雜訊。舉例而言，濾波器盒244可實施配置成從測量信號240濾除系統雜訊(例如週期性或高頻雜訊)的線性濾波器。根據本揭示內容的控制器232包含配置成選擇性地對計算出之電阻值進行濾波的濾波器模組。
現在參考圖3，顯示配置成計算並控制區域224-1及224-2中之溫度的例示控制器300。控制器300接收信號，包含但不限於統稱為信號304的電壓信號304-1及電流信號304-2。電壓信號304-1可包含指示區域224的加熱器元件228之相應電壓的信號。電流信號304-2可包含指示通過加熱器元件228的相應電流的信號。舉例而言，電壓信號304-1及電流信號304-2可對應於經由濾波器盒244(圖3中未顯示)從個別感測器308提供的類比測量信號。
類比至數位(A/D)轉換器312將電壓信號304-1及電流信號304-2轉換成數位信號316。雖然顯示為單一A/D轉換器312，但控制器300可實施用於信號304之各者的不同A/D轉換器。電阻計算模組320係配置成基於數位信號316計算加熱器元件228之各者的電阻值。舉例而言，電阻計算模組320可基於所指示的電壓及電流依據歐姆定律計算電阻，並輸出指示計算出之電阻的信號324。在一些實例中，電阻計算模組320可在計算電阻之前針對增益進行校正及/或對數位信號316施加偏移。在一些實例中，電阻計算模組320可基於所指示的電壓及電流計算加熱器元件228之各者的功率輸出(例如藉由將加熱器元件228之各者的電壓及電流相乘)，並輸出指示計算出之功率值的信號328。
根據本揭示內容的溫度計算模組332接收加熱器元件228之各者的計算出之電阻，並基於計算出之電阻計算相應區域224-1及224-2中的溫度。舉例而言，如上所述，加熱器元件228的材料具有已知的TCR，其表示響應於溫度變化的電阻變化。因此，對於給定的加熱器元件228及材料而言，溫度計算模組332係配置成基於電阻上的變化來計算相應區域224之溫度上的變化。
舉例而言，區域224的溫度可根據由T = TCR * R - T C(方程式1)定義之曲線/斜率而與加熱器元件228的電阻相關，其中T為區域224的溫度，R為加熱器元件228的計算出之電阻，TCR為TCR修正因子(例如°C/歐姆)，且T C為溫度常數偏移(例如230°C)。舉例而言，針對鉬，加熱器元件的溫度可根據T = (46°C/歐姆) * R – 230°C來計算。溫度計算模組332儲存指示區域224之溫度與加熱器元件228之電阻之間的相關性的資料。在一實例中，溫度計算模組232儲存電阻對溫度(R/T)轉換表，其根據方程式1所定義的曲線，將加熱器元件228的可能經測量電阻範圍索引至區域224的相應溫度(例如以1°C間隔)。在其他實例中，溫度計算模組332可儲存並執行模型、方程式等來基於計算出之電阻計算區域224之溫度。溫度計算模組332基於計算出之電阻及R/T轉換表輸出區域224-1及224-2的相應溫度。
溫度計算模組332可在初始校準期間(例如處理腔室108的製造、組裝、維護等期間、基板支撐件200的安裝及/或維護期間等)產生R/T轉換表。舉例而言，在校準期間，可在利用一或更多暫時性溫度感測器(例如設置在基板支撐件200上的溫度感測測試基板之感測器)測量區域224中之溫度時，計算加熱器元件228的電阻。
根據本揭示內容的溫度計算模組332包含配置成選擇性地對計算出之電阻值及/或計算出之溫度進行濾波的濾波器模組334。換言之，如以下所述的濾波器模組334可在將計算出之電阻值被轉換成計算出之溫度前選擇性地對計算出之電阻值進行濾波、或可在計算出之溫度從計算出之電阻值轉換之後對計算出之溫度進行濾波。出於例示之目的，濾波器模組334將描述為在計算出之電阻值被轉換為計算出之溫度前根據計算出之電阻值而操作。
溫度計算模組332係配置成因應滿足一或更多條件而選擇性地將濾波器模組334應用於計算出之電阻值(亦即信號324)。換言之，若未滿足該一或更多條件，則溫度計算模組332如以上所述將由信號324指示的計算出之電阻值轉換成溫度。反之，若滿足該一或更多條件，則濾波器模組334在信號轉換成計算出之溫度前對信號進行濾波。
舉例而言，溫度計算模組332可接收指示可能影響電阻及溫度測量之基板處理系統100中個別條件的一或更多信號340。舉例而言，信號340可指示基板處理系統100的諸多操作參數，例如基板是否存在於基板支撐件200上、何者製程步驟正在執行、製程參數(例如製程或吹掃氣體流、壓力變化、電漿活化、RF功率上之變化等)、基板支撐件200之部件的移動等的指示。溫度計算模組332可將由信號340指示之資訊與所儲存的資料(例如規則集)加以比較，以判定是否滿足一或更多條件。
濾波器模組334可實施線性及/或非線性濾波，且配置成選擇性地將偏移(亦即電阻值偏移)施加至信號324、中值濾波、卡爾曼濾波(Kalman filtering)等。更具體而言，濾波器模組334係配置成基於信號324所指示之電阻值上的變化是否滿足一或更多條件的判定，而選擇性地對信號324進行濾波。
如上所述，電阻值上的變化通常表示溫度上的相應變化。然而，無關於溫度變化的系統變異亦可能導致計算出之電阻值上的變化，例如由部件磨損、氧化、配件、連接部、配線及接頭鬆動等引起的變化。在基板支撐件200的壽命期間，這些系統變異可能出現並且在幅度上增加。因此，溫度計算模組332係配置成判定電阻變化是否由溫度上的實際變化或由永久性或間歇性的系統變異所引起。僅舉例而言，溫度計算模組332基於預期的溫度上之變化、預期的溫度上之變化率、及與其他區域及/或處理站中之溫度上變化的比較，來判定給定區域中電阻上之變化是否為預期的。濾波器模組334基於由溫度計算模組332做成之判定而對計算出之電阻值施加濾波，如以下在圖4中更詳加描述。
溫度控制模組344接收指示計算出之溫度的信號346並據此控制加熱器元件228。換言之，信號346對應至(i)使用未經濾波的信號324計算的溫度、及(ii)使用如述由濾波器模組334濾波的信號324計算的溫度其中一者。溫度控制模組344係配置成輸出功率控制信號348，以基於計算出之溫度調整提供至加熱器元件228的功率(例如，電流)。以此方式，將控制器300配置成實施區域224之溫度的閉迴路控制。
溫度控制模組344可進一步配置成接收指示計算出之功率值的輸出信號328，並將計算出之功率值與功率控制信號348所指示的命令功率進行比較。在一些實例中，命令功率與計算出之功率之間的差異可指示一或更多故障，包含但不限於配線故障(例如斷開或反向配線、配線短路等)。控制器300可配置成向使用者指出故障(例如經由控制器300的使用者介面/顯示器352)。
類似地，溫度計算模組332可配置成判定及/或指示與下列者相關聯的故障：計算出之溫度與感測溫度(例如來自溫度感測器340)之間的差異、區域224的相應計算出之溫度之間的差異(例如大於閾值的差異)、計算出之溫度與期望溫度(例如經由信號348控制)之間的差異等。舉例而言，這些差異可進一步指示配線或其他故障，例如基板支撐件200的損壞部件。
現在參考圖4，顯示根據本揭示內容的用於選擇性地對相應於基板支撐件中計算出之電阻的信號進行濾波的例示方法400。舉例而言，方法400至少部分地由溫度計算模組332實施。在404，方法400產生並儲存定義針對使用濾波器模組對信號324進行濾波之一或更多條件的資料(例如在控制器300的記憶體中)。舉例而言，該資料可包含識別用於對信號324進行濾波之一或更多條件的真值表。在一實例中，該等條件對應於下列者的判定：電阻上的變化是否因溫度上之預期變化而為預期的、溫度上的變化率是否為預期的(亦即在經定義範圍內)、及其他區域及/或處理站是否正在經歷類似的溫度上之變化。溫度計算模組332根據真值表判定是否對信號324進行濾波。
在408，方法400接收指示給定取樣週期中的加熱器元件的計算出之電阻的一或更多信號。雖然溫度計算模組332在每個採樣週期接收對應於多個加熱器元件的信號，但將針對單一加熱器元件來描述方法400。在412，方法400(例如溫度計算模組332)判定計算出之電阻是否指示溫度上的變化。舉例而言，溫度計算模組332將計算出之電阻與先前計算出之電阻(例如在先前取樣週期中所計算者)進行比較。若為是，方法400繼續至416。若為否，方法400繼續至408。
在416，方法400(例如溫度計算模組332)判定對應之加熱器元件的溫度變化是否為預期的。舉例而言，在與基板處理相關的包含但不限於下列者之諸多操作期間，可預期溫度變化：基板往來基板支撐件200的轉移、諸多製程步驟的開始或中斷(例如製程或吹掃氣體流、壓力變化、電漿活化、RF功率上之變化等)、基板支撐件200之組件的移動等。方法400部分地基於指示上述基板處理系統100之諸多操作參數的信號340來判定溫度變化是否為預期的。若為是，方法400繼續至420。若為否，方法400繼續至424。
在420，方法400(例如溫度計算模組332)處理信號324而無來自濾波器模組334的額外濾波。舉例而言，方法400計算加熱器元件的溫度、將信號346提供至溫度控制模組344、並相應地控制加熱器元件的溫度。用於控制溫度的例示方法係於2020年4月28日公告的美國專利第10/633,742號中更詳細地描述，其整體內容藉由引用併入本文。
在424，方法400(例如溫度計算模組332)判定由計算出之電阻指示的溫度之變化率是否為預期的。舉例而言，溫度計算模組332將溫度變化率與一或更多閾值(例如定義於被儲存之資料中的閾值)相比較。閾值可對應於與相應應用或處理步驟相關聯的溫度變化率極限。可根據處理步驟執行期間所預期的最大變化率，來選擇溫度變化率極限。若為是，方法400繼續至420。若為否，方法400繼續至428。
在428，方法400(例如溫度計算模組332)判定由計算出之電阻指示的溫度變化(例如大小上的變化及/或變化率)是否近似於針對其他加熱器元件及/或處理站所計算之溫度變化。如上所述，溫度計算模組332接收對應於相同基板支撐件200的不同區域之複數個加熱器元件的信號324，且亦可接收對應於不同處理腔室或站中的額外基板支撐件之加熱器元件的信號324。因此，方法400判定其他加熱器元件或基板支撐件是否正經歷與對應於計算出之電阻的溫度變化類似的變化(例如，大小上的變化或變化率在例如10%的範圍內)。若為是，方法400繼續至420。若為否，方法400繼續至432。
在432，方法400(例如溫度計算模組332)對信號324施加額外的濾波。舉例而言，溫度計算模組332使用濾波器模組334對信號324進行濾波。換言之，若溫度變化並非預期的、溫度變化率超過關聯於執行中之製程步驟的極限、且其他區域及/或基板支撐件中的加熱器元件未經歷類似的溫度變化，則溫度計算模組332可判定計算出之電阻上的變化並非由實際溫度變化引起。反而是，計算出之電阻上的變化可能已由系統變異引起，例如上述的氧化、部件磨損、配件、連接部及接頭的鬆動等。因此，濾波器模組334對信號324進行濾波以補償系統變異(例如藉由施加偏移)，且方法400繼續至436。
在436，方法400(例如溫度計算模組332)在由濾波器模組334施加之額外濾波後處理信號324。舉例而言，方法400使用濾波後的信號324計算加熱器元件的溫度、將信號346提供至溫度控制模組344、並相應地控制加熱器元件的溫度。
前述說明在本質上僅為說明性，且絕非意圖限制本揭示內容、其應用、或用途。本揭示內容的廣泛教示可以多種形式實施。因此，雖然本揭示內容包含特定實例，但本揭示內容的真實範圍不應如此受限，因為在研讀圖式、說明書、及後附申請專利範圍時，其他修飾將變得顯而易見。應理解，方法內的一或更多步驟可以不同順序(或同時)執行而不改變本揭示內容的原理。進一步而言，儘管實施例之各者於上文描述為具有某些特徵，但相關於本揭示內容之任何實施例而描述的該等特徵中任何一或更多者可在其他實施例之任何者的特徵中實施、及/或與其他實施例之任何者的特徵組合，即使該組合並未明確描述亦然。換言之，所述實施例並非相互排斥，且一或更多實施例與彼此的置換仍在本揭示內容的範圍內。
元件之間(例如模組、電路元件、半導體層等之間)的空間性及功能性關係使用諸多術語來描述，包含「連接」、「接合」、「耦合」、「相鄰」、「旁邊」、「之上」、「上方」、「下方」、及「設置」。當在以上揭示內容中描述第一與第二元件之間的關係時，除非明確描述為「直接」，否則該關係可為其中第一與第二元件之間不存在其他中間元件的直接關係，但亦可為第一與第二元件之間存在(空間上或功能上)一或更多中間元件的間接關係。如本文所使用，詞語A、B、及C其中至少一者應解讀為意指使用非排他性邏輯OR的邏輯(A OR B OR C)，且不應解讀為意指「A之至少一者、B之至少一者、及C之至少一者」。
在一些實施例中，控制器為系統的一部分，該系統可為上述實例的一部分。如此系統可包含半導體處理設備，包含一或更多處理工具、一或更多腔室、一或更多處理用平台、及/或特定處理部件(晶圓台座、氣體流系統等)。這些系統可與電子元件整合，以用於在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、及之後控制其操作。該等電子元件可稱為「控制器」，其可控制一或更多系統的主多部件或子部件。取決於處理要求及/或系統的類型，可將控制器程式化以控制本文揭示的製程之任何者，包含處理氣體的輸送、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、流率設定、流體輸送設定、位置及操作設定、晶圓傳送進出工具及其他傳送工具及/或連接至特定系統或與特定系統介接的裝載鎖。
廣泛而言，可將控制器定義為具有諸多積體電路、邏輯、記憶體及/或軟體的電子元件，其接收指令、發出指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用終點測量等。積體電路可包含儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位信號處理器(DSP)、定義為專用積體電路(ASIC)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如軟體)的微控制器。程式指令可為以諸多個別設定(或程式檔案)之形式通訊至控制器的指令，其定義用於在半導體晶圓上或針對半導體晶圓或對系統執行特定製程的操作參數。在一些實施例中，操作參數可為由製程工程師所定義之配方的一部分，以在一或更多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓之晶粒的製造期間完成一或更多處理步驟。
在一些實施例中，控制器可為電腦的一部分或耦合至電腦，該電腦係與系統整合、耦合至系統、以其他方式網路連結至系統、或其組合。舉例而言，控制器可在「雲端」中或晶圓廠主機系統的全部或一部分中，其可允許遠端存取晶圓處理。電腦可實現對系統的遠端存取，以監測製造操作的當前進度、檢驗過去製造操作的歷史、檢驗來自複數個製造操作的趨勢或效能度量、改變當前處理的參數、將處理步驟設定為依循當前處理、或開始新製程。在一些實例中，遠端電腦(例如伺服器)可經由網路向系統提供製程配方，該網路可包含區域網絡或網際網路。遠端電腦可包含實現參數及/或設定之輸入或程式化的使用者介面，該等參數及/或設定然後從遠端電腦被通訊至系統。在一些實例中，控制器接收資料形式的指令，其指明將在一或更多操作期間執行之處理步驟之各者的參數。應理解，參數可專用於待執行的製程之類型及控制器配置成與之介接或控制的工具之類型。因此如上所述，控制器可為分散式，例如藉由包含以網路連結在一起且朝共同目的(例如本文所述製程及控制)運作的一或更多分立的控制器。針對如此目的的分散式控制器之實例將為腔室上的一或更多積體電路，其與位於遠端(例如在平台層級或作為遠端電腦的一部分)的一或更多積體電路通信，這些積體電路結合而控制腔室上的製程。
在無限制的情況下，例示系統可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、清潔腔室或模組、斜角蝕刻腔室或模組、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、軌道腔室或模組、及可關聯於或用於半導體晶圓之製造及/或製作中的任何其他半導體處理系統。
如上所述，取決於待由工具執行的一或更多製程步驟，控制器可與下列其中一或更多者通訊：其他工具電路或模組、其他工具部件、叢集工具、其他工具介面、鄰近工具、相鄰工具、位於工廠各處的工具、主電腦、另一控制器、或用於材料運輸並將晶圓容器運送往來半導體製造工廠中之工具位置及/或裝載埠的工具。
100:基板處理系統 104:基板支撐件 108:處理腔室 112:基板 120:氣體輸送系統 122:氣體源 122-1~122-N:氣體源 124:閥 124-1~124-N:閥 126:質流控制器、MFC 126-1~126-N:質流控制器、MFC 128:歧管 132:壓力調節器 136:歧管 140:多注射器噴淋頭 144:內區域 148:外區域 160:加熱器元件 164:冷卻劑通道 168:流體儲存器 170:泵 172:壓力感測器 174:壓力感測器 178:閥 180:泵 182:控制器 184:劑量控制器 188:濾波器盒 192:測量信號 200:基板支撐件 204:基底板 208:加熱器層 212:上表面 216:上板 220:基板 224:區域 224-1:內區域 224-2:外區域 228:加熱器元件 228-1:加熱器元件 228-2:加熱器元件 232:控制器 236:溫度感測器 240:測量信號 244:濾波器盒 300:控制器 304:信號 304-1:電壓信號 304-2:電流信號 308:感測器 312:類比至數位轉換器、A/D轉換器 316:數位信號 320:電阻計算模組 324:信號 328:信號 332:溫度計算模組 334:濾波器模組 340:信號 344:溫度控制模組 346:信號 348:功率控制信號 352:使用者介面/顯示器 400:方法
從詳細說明及隨附圖式，本揭示內容將變得更受到完整理解，其中：
圖1為根據本揭示內容的例示基板處理系統之功能方塊圖；
圖2A為根據本揭示內容的例示基板支撐件；
圖2B為根據本揭示內容的例示基板支撐件之平面圖；
圖3為根據本揭示內容的例示控制器之功能方塊圖；且
圖4顯示根據本揭示內容的用於選擇性濾波對應至基板支撐件中經計算電阻之信號的例示方法之步驟。
在圖式中，可重複使用參考編號來指示相似及/或相同的元件。
400:方法

Claims (20)

  1. 一種控制器，其用以控制一基板處理系統中的一第一基板支撐件之溫度，該控制器包含： 一電阻計算模組，用以計算該第一基板支撐件的複數個加熱器元件中之一第一加熱器元件的一第一電阻； 一溫度計算模組，用以基於計算出的該第一電阻，計算該第一加熱器元件的一第一溫度；及 一濾波器模組，用以對相應於計算出之該第一電阻的一第一信號進行濾波， 其中該溫度計算模組響應是否滿足與該基板處理系統之操作相關聯的至少一條件之判定，而選擇性地使該濾波器模組對該第一信號進行濾波。
  2. 如請求項1之控制器，其中該至少一條件對應於與該第一加熱器元件中之一溫度變化相關聯的該基板處理系統之一操作。
  3. 如請求項1之控制器，其中該溫度計算模組基於計算出之該第一電阻判定該第一加熱器元件中的一溫度變化是否為預期的，並響應於判定該溫度變化並非預期的，而選擇性地使該濾波器模組對該第一信號進行濾波。
  4. 如請求項1之控制器，其中該溫度計算模組基於計算出之該第一電阻判定該第一加熱器元件中的一溫度變化率是否超過一閾值，並響應於判定該溫度變化率超過該閾值，而選擇性地使該濾波器模組對該第一信號進行濾波。
  5. 如請求項1之控制器，其中該溫度計算模組將該第一加熱器元件中之一第一溫度變化與一第二加熱器元件中之一第二溫度變化進行比較，並基於該比較選擇性地使該濾波器模組對該第一信號進行濾波。
  6. 如請求項5之控制器，其中該第二加熱器元件係位於一第二基板支撐件中。
  7. 如請求項1之控制器，其中該濾波器模組響應於判定關聯於該基板處理系統之操作的至少一條件是否滿足，而對該第一信號施加一電阻偏移。
  8. 如請求項1之控制器，更包含一溫度控制模組，其係配置成基於該第一信號控制提供至該第一加熱器元件的功率。
  9. 如請求項1之控制器，其中該電阻計算模組接收對應於該第一加熱器元件的一第一電流、接收對應於該第一加熱器元件的一第一電壓、並基於該第一電壓及該第一電流計算該第一電阻。
  10. 如請求項9之控制器，其中該溫度計算模組基於計算出之該第一電阻及該第一加熱器元件的一電阻溫度係數來計算該第一溫度。
  11. 一種系統，包含： 一電阻計算模組，用以接收對應於一基板支撐件中之一加熱器元件的一電流、接收對應於該加熱器元件的一電壓、並基於該電壓及該電流計算該加熱器元件的一電阻； 一溫度計算模組，用以基於計算出之該電阻計算該加熱器元件的一溫度； 一濾波器模組，用以對與計算出之該電阻相對應的一信號進行濾波， 其中該溫度計算模組響應於判定關聯於該加熱器元件之該溫度上之一變化的至少一條件是否滿足，而選擇性地使該濾波器模組對該信號進行濾波；及 一溫度控制模組，其係配置成基於由該濾波器模組濾波的該信號來控制提供至該加熱器元件的功率。
  12. 如請求項11之系統，其中該溫度計算模組基於計算出之電阻來判定以下至少一者：(i)該加熱器元件的該溫度上之該變化是否為預期的、及(ii)該加熱器元件之該溫度上的變化率是否超過閾值。
  13. 如請求項11之系統，其中該溫度計算模組響應於下列者的判定而選擇性地使該濾波器模組對該信號進行濾波：該加熱器元件的該溫度上之該變化並非預期的、該加熱器元件的該溫度上之該變化率超過一閾值、及該加熱器元件的該溫度上之該變化不在另一加熱器元件的溫度上之變化範圍內。
  14. 一種溫度控制之方法，用以控制一基板處理系統中之一第一基板支撐件的溫度，該方法包含： 計算該第一基板支撐件的複數個加熱器元件中之一第一加熱器元件的一第一電阻； 基於計算出之該第一電阻計算該第一加熱器元件的一第一溫度；及 響應於判定關聯於該基板處理系統之操作的至少一條件是否滿足，而選擇性地對與計算出之該第一電阻對應的一第一信號進行濾波。
  15. 如請求項14之方法，其中該至少一條件對應於與該第一加熱器元件中之一溫度變化相關聯的該基板處理系統之一操作。
  16. 如請求項14之方法，更包含基於計算出之該第一電阻，判定該第一加熱器元件中之一溫度變化是否為預期的，並響應於判定該溫度變化並非預期的而選擇性地對該第一信號進行濾波。
  17. 如請求項14之方法，更包含基於計算出之該第一電阻判定該第一加熱器元件中的一溫度變化率是否超過一閾值，並響應於判定該溫度變化率超過該閾值而選擇性地對該第一信號進行濾波。
  18. 如請求項14之方法，更包含將該第一加熱器元件中的一第一溫度變化與一第二加熱器元件中的一第二溫度變化進行比較，並基於該比較選擇性地對該第一信號進行濾波。
  19. 如請求項18之方法，其中該第二加熱器元件係位於一第二基板支撐件中。
  20. 如請求項14之方法，更包含基於該第一信號控制提供至該第一加熱器元件的功率。
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