TW202314425A - 利用群集工具中的連續流量調制的能量效率改善 - Google Patents

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Abstract

提供了一種包括多站處理腔室的基板處理系統，該多站處理腔室包括複數個處理站。每個處理站具有藉由冷卻系統冷卻的一或多個處理部件。在一個實施例中，冷卻系統包括閉環監控系統，該閉環監控系統包含流體耦接到冷卻劑供應管線的流量控制閥、用於連續監控閥的位置的閥位置量測系統、及用於調節閥的位置的閥位置控制器。

Description

利用群集工具中的連續流量調制的能量效率改善
本文描述的實施例大體係關於電子元件製造，並且更特定地係關於在半導體元件製造製程中相繼形成多層層壓的膜堆疊的層的多站處理腔室及方法。
薄膜沉積的習知方法包括經由濺射製程（亦稱為物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)）直接在基板上沉積薄金屬及介電膜。在典型物理氣相沉積製程中，目標及其上具有基板的基板支撐件設置在真空腔室中。目標係帶負電荷的，並且暴露於惰性氣體電漿。電漿形成的氣體離子轟擊目標並且由此濺射材料，使得彼材料的至少一部分在基板上沉積。
經常，多腔室處理系統用於增加處理能力。典型多腔室處理系統包括傳遞腔室及在其周圍設置的複數個處理腔室。在PVD製程中維持均勻處理溫度對於製程需求、安全性及部件壽命係關鍵的。在典型PVD製程中，大量熱量在處理期間產生。緊靠腔室的處理區域放置的部件可受到在處理期間產生的熱量的影響，若不適當控制，則會產生極端溫度。不受控制的高溫可以在延長的時間段內劣化部件。
通常，在多腔室處理系統中，冷卻溫度在腔室之間變化。冷卻多腔室處理系統的當前方法未能主動監控及連續調節冷卻溫度。在多腔室處理系統中的當前冷卻方法簡單地使冷卻流體穿過互連的流體管線從第一腔室流動到最後腔室，而不更改冷卻流體。因為，由於使用冷卻流體使用並且在腔室之間向下傳遞，冷卻流體溫度增加。冷卻流體中的此腔室之間變化導致每個腔室中的處理溫度不同。處理溫度的腔室之間變化繼而影響最終處理結果。
由此，需要能夠解決上文揭示的問題的冷卻系統。
本文描述的實施例大體係關於電子元件製造，並且更特定地關於在半導體元件製造製程中相繼形成多層層壓的膜堆疊的層的多站處理腔室及方法。
在一個實施例中，一種基板處理系統包含多站處理腔室，該多站處理腔室包含複數個處理站。每個處理站具有藉由冷卻系統冷卻的一或多個處理部件，包含閉環監控系統。閉環監控系統包含：可調節流量控制閥，流體耦接到冷卻劑供應管線；閥位置量測系統，經配置為連續監控可調節流量控制閥的位置；以及閥位置控制器，通訊地耦接到閥位置量測系統及可調節流量控制閥。閥位置控制器經配置為至少部分基於來自閥位置量測系統的資訊來調節可調節流量控制閥的位置。
在另一實施例中，一種基板處理系統包含多站處理腔室，該多站處理腔室包含複數個處理站。每個處理站具有藉由冷卻系統冷卻的一或多個處理部件。冷卻系統包含閉環監控系統。閉環監控系統包含：比例流量控制閥，流體耦接到冷卻劑供應管線；閥位置控制器，通訊地耦接到比例流量控制閥並且經配置為調節比例流量控制閥。
在又一實施例中，一種基板處理系統包含多站處理腔室，該多站處理腔室包含複數個處理站。每個處理站具有藉由冷卻系統冷卻的複數個處理部件。冷卻系統包含閉環監控系統。閉環監控系統包含：可調節流量控制閥，流體耦接到冷卻劑供應管線；流量計，流體耦接到冷卻劑供應管線，用於量測穿過冷卻劑供應管線的冷卻劑的流量；以及閥位置控制器，通訊地耦接到流量計及可調節流量控制閥並且經配置為至少部分基於來自流量計的量測來調節可調節流量控制閥。
本文提供的揭示內容的態樣大體提供包括至少一個傳遞腔室的基板處理系統，該傳遞腔室包括與其耦接的複數個處理站及在傳遞腔室的傳遞區域內設置的基板傳遞裝置，用於將複數個基板傳遞到複數個處理站中的兩個或多個。
在本文描述的實施例中，基板處理系統包括用於冷卻處理系統的各個處理部件的冷卻系統。冷卻系統包括閉環監控系統，該閉環監控系統包含流體耦接到冷卻劑供應管線的可調節流量控制閥、及閥位置監控器，該閥位置監控器通訊地耦接到閥位置量測系統及可調節流量控制閥，並且經配置為至少部分基於來自閥位置量測系統的資訊來調節可調節流量控制閥的位置。
在本文提供的揭示內容的一個實施例中，如第1圖所示的基板處理系統100包括大氣或環境壓力基板輸入及輸出搬運站（亦稱為前端120）、其上定位有多個處理站160A-160F的處理模組150、及至少一個中間區段102。儘管本文提供的揭示內容大體示出了包括六個處理站160A-160F的處理模組150，此配置不意欲限制為本文提供的發明內容的範疇，因為處理模組150可能替代地包括：兩個或多個處理站160；四個或多個處理站160；八個或多個處理站160；十個或多個處理站160；或甚至12個或多個處理站160。將基板從前端120或從處理模組150傳遞到中間區段102中，或從中間區段102傳遞到前端120或傳遞到處理模組150。
裝載到處理模組150中的基板不需要相繼在處理站160A-160F的每一者中處理。例如，處理站160A-160F的每一者可係物理氣相沉積(PVD)站，該PVD站可以採用相同的濺射目標材料，使得多個基板可以在處理站160A-160F的每一者中同時處理，用於沉積相同材料層。或者，不同製程可在處理站160A-160F的每個相鄰處理站中執行。在一個實例中，用於沉積第一類型的膜層的第一沉積製程在處理站160A、160C及160E中執行，並且用於沉積第二類型的膜層的第二沉積製程在處理站160A、160C及160E中執行。在又一替代實例中，將基板暴露於處理站160A-160F的僅兩個。在此實例中，將第一基板暴露於僅處理站160C及160D，並且將第三基板暴露於僅處理站160E及160F。因此，可以在所有處理站160A-160F中處理每個基板，並且在處理站160A-160F的每一者處執行的製程可以與一個或所有剩餘處理站160A-160F相同或不同。
再次參見第1圖，處理系統100大體包括處理模組150、在處理模組150與前端120之間耦接的中間區段102、及系統控制器199。如第1圖所示，中間區段102包括一對裝載閘腔室130A、130B及一對中間機器人腔室180A、180B。相應地，每個獨立裝載閘腔室分別在其一側處穿過相應的第一閥125A、125B連接到前端120，並且穿過相應的第二閥135A、135B連接到中間機器人腔室180A、180B中的一者。在操作期間，前端120中的前端機器人（未圖示）將基板從其移動到裝載閘腔室130A或130B中，或從裝載閘腔室130A、130B移除基板。隨後，在連接到裝載閘腔室130A、130B中的相關聯一者的相關聯的中間機器人腔室180A、180B的一者中的中間機器人185A、185B將基板從裝載閘腔室130A或裝載閘腔室130B移動到對應的中間機器人腔室180A、180B中。在一個實施例中，中間區段102亦包括連接到中間機器人腔室180的預清潔/除氣腔室192。例如，預清潔/除氣腔室192A可連接到中間機器人腔室180A並且預清潔/除氣腔室192B可連接到中間機器人腔室180B。
從前端120裝載到裝載閘腔室130A、130B中的一者中的基板藉由相關聯的中間機器人185A或185B從裝載閘腔室130A或130B移動到預清潔/除氣腔室192A或192B中。在預清潔/除氣腔室192A、192B中，加熱基板以由其揮發任何吸附的濕氣或其他可揮發的材料，並且基板經歷電漿蝕刻製程，藉此移除其上的殘留污染物材料。其後，基板藉由適當的相關聯中間機器人185A或185B移動回到對應的中間機器人腔室180A或180B中，並且因此移動到處理模組150中的處理站160（此處為處理站160A或160F）處的基板支撐件上。在一些實施例中，一旦將基板(S)放置在基板支撐件上，該基板在其上保留直到完成處理模組150中的其所有處理。
此處，每個裝載閘腔室130A、130B連接到真空泵（未圖示），例如低真空泵，該真空泵的輸出連接到排氣管道（未圖示），用於將裝載閘腔室130A、130B內的壓力減小到在約10 -3托的數量級上的次大氣壓。每個裝載閘腔室130A或130B可連接到專屬於其的真空泵、或與處理系統100內的一或多個部件共享的真空泵、或除了真空泵之外的殼體排放裝置，用於減小其中的壓力。在每種情況下，當第一閥125A或125B分別打開並且裝載閘腔室130A、130B的內部體積暴露於大氣或周圍壓力條件時，閥（未圖示）可以在每個裝載閘腔室130A、130B的排放裝置上提供到泵或殼體排放裝置以隔離、或實質上隔離連接到真空泵或殼體排放裝置的每個裝載閘腔室130A、130B的泵送出口與每個裝載閘腔室130A、130B的內部體積。
在已經處理基板之後，例如，在預清潔/除氣腔室192B中，中間機器人185B從預清潔/除氣腔室192B移除基板。打開在中間機器人腔室180B與處理模組150之間設置的處理腔室閥144B以暴露在處理模組150的壁中形成的開口，並且中間機器人185B將基板穿過開口移動到處理模組150的處理站160F，此處接收該基板用於在處理模組150的一或多個處理站160A-160F內處理。以相同方式，基板可以從前端120穿過裝載閘腔室130A移動到預清潔/除氣腔室192A，並且隨後穿過處理腔室閥144A及處理模組150中的開口移動到處理模組150以在處理站160A處接收該基板。或者，可去除處理腔室閥144A、144B，並且中間機器人腔室180A、180B與處理模組150的內部體積直接不間斷地流體連通。
裝載閘腔室130A、130B及中間機器人腔室180A、180B中的每一者經配置為將基板從前端120傳遞到處理模組150中，以及從處理模組150傳遞到前端120中。因此，相對於第一中間機器人腔室180A，為了移除在處理模組150的處理站160A處定位的基板，打開處理腔室閥144A，並且中間機器人185A從處理站160A移除基板並且穿過在中間機器人腔室180A與裝載閘腔室130A之間連接的打開的第二閥135A移動基板以將基板放置在裝載閘腔室130A中。其上移動基板的中間機器人185A的端效器從裝載閘腔室130A縮回，其第二閥135A關閉，並且裝載閘腔室130A的內部體積視情況和與其連接的真空泵隔離。隨後，打開連接到裝載閘腔室130A的第一閥125A，並且前端120的機器人拾取裝載閘腔室130A中的基板且將基板移動到位於前端120內或連接到前端220的側壁的儲存位置，諸如盒或FOUP 110。以類似方式，在使用中間機器人腔室180B、中間機器人185B、裝載閘腔室130B及其相關聯的閥135B及125B的情況下，基板可以從處理站160F的位置移動到前端120。在將基板從處理模組150移動到前端120期間，不同基板可位於連接到中間機器人腔室180A、180B的每個預清潔/除氣腔室192A、192B內，穿過該中間機器人腔室傳遞移動到前端120的基板。因為每個預清潔/除氣腔室192A、192B與藉由閥附接的中間機器人腔室180A、180B隔離，可以進行將不同基板從處理模組150傳遞到前端120，而不干擾在每個相應預清潔/除氣腔室192A、192B中處理基板。
系統控制器199控制在處理系統100中發現的自動化部件的活動及操作參數。大體上，藉由使用系統控制器199所發送的命令，使用本文揭示的各種自動化裝置執行基板穿過處理系統的大部分移動。系統控制器199係用於控制在處理系統100中發現的一或多個部件的通用電腦。系統控制器199大體經設計為促進對本文揭示的一或多個處理序列的控制及自動化並且通常包括中央處理單元(central processing unit; CPU)（未圖示）、記憶體（未圖示）、及支援電路（或I/O）（未圖示）。軟體指令及資料可以在記憶體（例如，非暫時性電腦可讀取媒體）內編碼及儲存用於指示CPU。可由系統控制器內的處理單元讀取的程式（或電腦指令）決定可在處理系統中執行哪些任務。例如，非暫時性電腦可讀取媒體包括程式，當藉由處理單元執行時該程式經配置為執行本文描述的一或多種方法。較佳地，程式包括代碼，用於執行關於監控、執行及控制基板的移動、支撐、及/或定位的任務連同所執行的各種製程配方任務。
處理系統100進一步包括冷卻系統200。冷卻系統用於冷卻各個處理腔室部件。藉由減少恢復基板處理系統的操作所需的時間，維持腔室部件的均勻溫度對於滿足處理需求係關鍵的。冷卻系統200包括熱電偶（未圖示）及可變流量控制閥（未圖示）。熱電偶係在歧管175與處理站160A-160F的每一者之間安置在冷卻劑供應管線212中的安裝件。
第2圖係冷卻系統200的流體流量示意圖。如在第2圖中看到，冷卻系統200包括複數個冷卻劑管線211、212、213、214，第一流體F1，第二流體F2，複數個閉環監控系統230，複數個處理站160（其可係第1圖中的處理模組150的處理站160A-160F），第一熱交換器250，第二熱交換器255，第一溫度感測器T 1，第二溫度感測器T 2及壓力感測器P。
每個冷卻劑管線211A-211F、212A-212F、213A-213F與相應處理站160A-160F相關聯並且耦接到每個處理站160A-160F內的各個處理部件。處理部件的實例包括：處理配接器、處理源（亦即，目標）及基座。冷卻劑供應管線211及212（亦即，冷卻劑供應管線）將冷卻流體從第一熱交換器250供應到處理站160A-160F的各個處理部件。冷卻劑返回管線213將冷卻流體從處理站的處理部件返回到第一熱交換器250。將冷卻流體F1供應到第一熱交換器250，此處將其冷卻然後進入冷卻劑供應管線211。第一熱交換器250包括用於穿過冷卻系統200循環冷卻流體F1的冷卻泵（未圖示）。將冷卻流體F1穿過冷卻劑供應管線211從第一熱交換器250泵送到複數個閉環監控系統230。閉環監控系統230有助於減少在整個處理系統中的熱梯度。減少熱梯度節省能量並且減少在處理循環之間的平均時間。如在第3圖至第5圖中進一步看到，每個閉環監控系統230在可變流量控制閥與熱電偶之間定位。如在第2圖中看到，冷卻流體F1穿過閉環監控系統230流動並且沿著箭頭方向穿過冷卻劑供應管線212A-212F流動到每個處理站160A-160F中。
在穿過處理系統100的處理站160A-160F流動之後，冷卻流體F1穿過冷卻劑返回管線213返回到第一熱交換器250，此處再次冷卻該冷卻流體，然後返回到冷卻劑供應管線211。
如先前提及，冷卻系統包括複數個溫度感測器、及壓力感測器。第一溫度感測器T 1耦接到冷卻劑供應管線211。第一溫度感測器T 1在複數個處理站160A-160F之前、在第一熱交換器250與複數個閉環監控系統230之間定位。第一溫度感測器T 1用於在冷卻劑F1進入閉環監控系統230A-230F及處理站160A-160F之前監控冷卻劑F1（亦即，冷卻流體）的溫度。將藉由第一溫度感測器T 1收集的資料中繼到系統控制器199。此資料用於在冷卻處理站160A-160F的各個處理部件之前決定冷卻劑的第一溫度。第二溫度感測器T 2耦接到冷卻劑返回管線213。第二溫度感測器T 2在複數個處理站160A-160F之後、在複數個處理站160A-160F與第一熱交換器250之間定位。第二溫度感測器T 2用於在冷卻劑F1穿過處理站160A-160F的各個處理部件流動並且冷卻該等處理部件之後監控冷卻劑F1的溫度。將藉由第二溫度感測器T 2收集的資料中繼到系統控制器199。此資料用於在冷卻處理站160A-160F的各個處理部件之後決定冷卻劑的第二溫度。系統控制器199使用來自第一溫度感測器T 1及第二溫度感測器T 2的輸入來基於量測溫度的上升調節穿過每個處理站160A-160F 的流動速率。
除了第一及第二溫度感測器T 1、T 2之外，冷卻系統200包括耦接到冷卻劑供應管線211的壓力感測器P。壓力感測器P在複數個處理站160A-160F之前在第一熱交換器250與複數個閉環監控系統230之間定位。壓力感測器P用於在冷卻劑F1進入閉環監控系統230A-230F及處理站160A-160F之前監測冷卻劑F1的壓力。將藉由壓力感測器收集的資料中繼到系統控制器199。
冷卻系統200進一步包括第二熱交換器255。在一種配置中，第二熱交換器255係蒸發冷凝器（例如，沼澤冷卻器）。第二熱交換器255穿過在第一熱交換器250上、內或周圍定位的複數個線圈循環冷卻流體F2以有助於冷卻穿過第一熱交換器250傳遞的冷卻流體。第二熱交換器255使用藉由冷卻劑供應管線211提供的冷卻流體。如在第2圖中看到，冷卻流體F2由第二熱交換器255冷卻，然後穿過第一熱交換器250流動，並且隨後返回到第二熱交換器以再次冷卻。
第3圖描繪了根據一個實施例的冷卻系統200的閉環監控系統230的示意圖。閉環監控系統230包括閥位置量測系統320、流量控制閥325及閥位置控制器315。除了閉環監控系統230之外，第3圖圖示了冷卻劑供應管線211、冷卻劑供應管線212、電氣耦接件310（例如，乙太網路電纜(ECAT)）、系統控制器199（其可包括在系統控制器199中）、處理站160A-160F之一、安全裝置330（亦即，流量開關）、及冷卻劑返回管線213。
冷卻流體F1的流動速率藉由系統控制器199調節。此處，系統控制器199包括可程式設計中央處理單元(CPU) 361，該CPU可與記憶體362（例如，非揮發性記憶體）及支援電路363一起操作。支援電路363習知地耦接到CPU 161並且包含耦接到閉環監控系統230的各個部件的快取記憶體、時鐘電路、輸入/輸出子系統、電源供應器、及類似者以促進對其進行控制。CPU 361係在工業設置中使用的任何形式的通用電腦處理器中的一者，諸如可程式設計邏輯控制器(programmable logic controller; PLC)，用於控制處理系統的各個部件及子處理器。耦接到CPU 161的記憶體162係非暫時性的並且通常係容易獲得的記憶體中的一或多個，諸如隨機存取記憶體(random access memory; RAM)、唯讀記憶體(read only memory; ROM)、軟碟驅動器、硬碟、或任何其他形式的數位儲存器（本端或遠端）。
通常，記憶體162呈含有指令的非暫時性電腦可讀取儲存媒體的形式（例如，非揮發性記憶體），當藉由CPU 161執行時，該等指令促進閉環監控系統230。指令可以符合數種不同程式設計語言中的任一者，只要其等實現本文揭示的實施例及方法的功能。例如，本揭示可實施為在電腦可讀取儲存媒體上（以任何語言）儲存的用於處理如本文揭示的基板的程式。
說明性非暫時性電腦可讀取儲存媒體包括但不限於：(i)不可寫儲存媒體（例如，電腦內的唯讀記憶體裝置，諸如可由CS-ROM驅動器讀取的CD-ROM碟、快閃記憶體、ROM晶片、或任何類型的固態非揮發性半導體記憶體裝置，例如，其上可永久儲存資訊的固態驅動器(solid state drive; SSD)）；以及(ii)其上儲存可變資訊的可寫儲存媒體（例如，在磁碟驅動器或硬碟驅動器內的軟碟或任何類型的固態隨機存取半導體記憶體）。當攜帶導引本文描述的方法的功能的電腦可讀取指令時，此種電腦可讀取儲存媒體係本揭示的實施例。在一些實施例中，本文闡述的方法、或其部分藉由一或多個特殊應用積體電路(application specific integrated circuit; ASIC)、現場可程式設計閘陣列(field-programmable gate array; FPGA)、或其他類型的硬體實施方式來執行。在一些其他實施例中，本文闡述的基板處理及/或搬運方法藉由軟體常式、ASIC、FPGA、及、或其他類型的硬體實施方式的組合來執行。
在一些配置中，系統控制器199係比例積分導數(proportional integral derivative; PID)控制器。PID控制器使用控制迴路反饋機制來控制製程變數，諸如溫度、流量、壓力等。此處，系統控制器199使用來自溫度感測器T 1及溫度感測器T 2的溫度輸入來基於在耦接到冷卻劑返回管線213的溫度感測器T 2處的量測溫度調節穿過冷卻劑供應管線211到每個處理站160A-160F的冷卻劑的流動速率。
如在第3圖中看到，系統控制器199經由電氣耦接件310電氣耦接到閉環監控系統230，但可以替代的習知方式連接。在一些配置中，系統控制器199電氣耦接到閥位置控制器315。閥位置控制器315與閥位置量測系統320、及流量控制閥325兩者通訊。流量控制閥325耦接到冷卻劑供應管線211，並且在進入處理站160A-160F之前更改穿過冷卻劑供應管線211並且到冷卻劑供應管線212中的冷卻劑的流量。在一個實施例中，流量控制閥325係用於連續流量控制的馬達驅動的雙向雙路閥。
流量控制閥325可以在三種不同模式下操作：包括四個步驟的步進流量控制模式、緩慢開/關模式、及連續流量控制模式。在打開位置中，流量控制閥325允許冷卻劑穿過冷卻劑供應管線211自由流動。在關閉位置中，流量控制閥325防止冷卻劑穿過冷卻劑供應管線211流動。然而，流量控制閥325不限於完全打開或完全關閉。通常，基於閥位置量測系統320，流量控制閥325將取決於藉由閥位置控制器315的通訊部分打開或部分關閉。部分打開或部分關閉的閥遞增地調節穿過冷卻劑供應管線211流動的冷卻劑的流動速率。通常，閥操作預期在30%與55%之間。於30%，冷卻劑的流動速率係約0.5 GPM。於45%，冷卻劑的流動速率係約1 GPM並且於55%，冷卻劑的流動速率係約1.2 GPM。
閉環監控系統230監控流量控制閥325的位置。基於溫度感測器T 1或溫度感測器T 2或兩者中的量測，系統控制器199與閥位置控制器315通訊以調節流量控制閥325的位置。在系統控制器350、閥位置量測系統320、及閥位置控制器315之間的通訊形成閉環。閉環允許閥位置量測系統320及閥位置控制器315連續通訊以主動調節流量控制閥325的位置。
第3圖中的安全裝置330包括電開關，該電開關取決於穿過冷卻劑返回管線213的冷卻劑的流動而打開或關閉。若穿過冷卻劑返回管線213的冷卻劑的流量不足，則冷卻劑將不能充分冷卻源，或在一些情況下沸騰。電開關耦接到各個處理部件155。若不存在穿過冷卻劑返回管線213的冷卻劑流量，則電開關將打開，並且若穿過冷卻劑返回管線213的冷卻劑流量充足，則電開關將關閉。在正常操作期間，將存在充足的冷卻劑流量，並且開關將處於關閉位置。若電開關處於打開位置，則處理系統將停止以防止損壞各個處理系統部件。
第4圖描繪了根據一個實施例的冷卻系統200的閉環監控系統230的替代配置的示意圖。此處，閉環監控系統230包括比例流量控制閥425、閥位置控制器315、電氣耦接件310、及系統控制器199。處理閉環監控系統230之外，第4圖包括冷卻劑供應管線211及212、處理站160A-160F之一、安全裝置330、及冷卻劑返回管線213。
此處，比例流量控制閥425係雙向直接作用的螺線管比例控制閥。比例流量控制閥425係用於經由限流器藉由變化流動通道的大小來控制流體流動速率的閥。通常，限流器閥藉由來自控制器的信號導引。比例流量控制閥425使用螺線管作為用於在封閉控制迴路中定位的可變閥的致動器。如本文使用的直接操作的雙向標準比例螺線管閥與直接操作的螺線管閥非常類似地操作，除了直接操作的雙向標準比例螺線管閥經由閥定位的範圍操作，而直接操作的螺線管閥僅提供兩個切換狀態（打開/關閉）。
此處，閥位置控制器315經由電氣耦接件310通訊地耦接到比例流量控制閥425及系統控制器199。系統控制器199使用來自溫度感測器T 1及溫度感測器T 2的溫度資料來調節冷卻劑到各個處理部件155的流動速率。藉由將指令中繼到閥位置控制器315，系統控制器199能夠調節比例流量控制閥425並且更改穿過冷卻劑供應管線211到各個處理部件155中的冷卻劑的流動速率。
第5圖描繪了根據一個實施例的冷卻系統200的閉環監控系統230的替代配置的示意圖。此處，閉環監控系統230包括流量計530、流量控制閥325、閥位置控制器315、類比傳輸線510、及系統控制器199。除了閉環監控系統230之外，第5圖包括冷卻劑供應管線211及212、處理站160A-160F之一、及冷卻劑返回管線213。
流量計530耦接到冷卻劑供應管線211，並且在流量控制閥325與處理站160A-160F之間定位。流量計530量測穿過冷卻劑供應管線211及212到處理站160A-160F中的冷卻劑的線性體積流動速率。在此配置中，流量計530經由類比傳輸線510與系統控制器199及閥位置控制器315兩者通訊。流量計530亦可以獨立地與系統控制器199或閥位置控制器315通訊。在其中流量計530不與系統控制器199直接通訊的配置中，將關於冷卻劑的線性體積流動速率的資訊經由閥位置控制器315中繼到系統控制器199。在任一配置中，系統控制器199使用藉由流量計530收集的資訊以藉由使用閥位置控制器315調節流量控制閥325的位置來調節穿過冷卻劑供應管線212到處理站160A-160F中的冷卻劑的流量。
第6圖係根據一個實施例示出使用閉環監控系統230的方法的圖。方法包括量測在冷卻劑返回管線213中的冷卻劑的溫度，將冷卻劑的溫度與預定的上限及下限閾值進行比較，及若溫度高於或低於上限或下限閾值，則調節流量控制閥325的位置。在開始時，假設冷卻流體F1以全流量穿過冷卻系統流動，而出口流體的溫度藉由溫度感測器T 2量測。
於活動601，方法600包括量測冷卻劑返回管線213中的冷卻劑的溫度。冷卻劑返回管線213中的冷卻劑的溫度藉由耦接到冷卻劑返回管線213的溫度感測器T 2量測。將溫度量測中繼到系統控制器199作為溫度資料。此溫度資料在系統控制器199處儲存。
於活動602，方法600包括將冷卻劑返回管線213中的冷卻劑的量測溫度資料與在系統控制器199中儲存的預定上限及下限溫度閾值進行比較。此處，系統控制器將冷卻劑返回管線213中的冷卻劑的溫度與在系統控制器199上儲存的預定上限及下限閾值進行比較。系統控制器199隨後決定是否必須調節冷卻劑的流動速率，使得冷卻劑的溫度係在閾值內。
於活動603，方法600包括若冷卻劑返回管線213中的冷卻劑的溫度量測高於上限閾值或低於下限閾值，則調節流量控制閥325的位置。控制器使用來自溫度感測器T 2的輸入來基於量測溫度調節穿過每個處理站160A-160F的流動速率。若溫度高於閾值，則冷卻劑的流量增加。若溫度低於閾值，則冷卻劑的流量減小。如先前提及，冷卻劑流量藉由使用閥位置控制器315來連續調節以更改流量控制閥325及比例流量控制閥425兩者的位置。
於活動604，方法600包括在處理系統100中的整個處理活動中重複活動601-603。
第7圖係根據一個實施例示出使用閉環監控系統230的方法的圖。方法包括視情況決定流量控制閥325的位置，量測冷卻劑的第一入口溫度及第二入口溫度，決定在第一入口溫度與第一出口溫度之間的差異，及基於在第一入口溫度與第一出口溫度之間決定的差異及流量控制閥325的決定位置來調節流量控制閥325的位置。
於活動701，方法700包括視情況決定流量控制閥的位置。在一些配置中，流量控制閥325的位置藉由位置量測系統320決定，並且經由閥位置控制器315通訊到系統控制器199。藉由維持與閥位置控制器315的恆定通訊，系統控制器199能夠基於藉由位置量測系統320決定的位置來調節流量控制閥325的位置。
於活動702，方法700包括量測冷卻劑的第一入口溫度及第一出口溫度，其中入口溫度係冷卻劑供應管線211中的冷卻劑的溫度，並且出口溫度係冷卻劑返回管線213中的冷卻劑的溫度。入口冷卻劑的溫度藉由溫度感測器T 1量測並且出口冷卻劑的溫度藉由溫度感測器T 2量測。將溫度量測中繼到系統控制器199作為溫度資料。溫度資料在系統控制器199處儲存。
於活動703，方法700包括決定在第一入口溫度與第一出口溫度之間的差異。在第一入口溫度與第一出口溫度之間的溫度提升藉由系統控制器199決定。
於活動704，方法700包括基於在第一入口溫度與第一出口溫度之間決定的差異、及（若適當）流量控制閥的決定位置來調節流量控制閥325的位置。溫度提升與系統控制器199處的設定點值進行比較。若冷卻劑的溫度提升高於設定點值，則冷卻劑的流量增加。若冷卻劑的溫度提升低於設定點值，則冷卻劑的流量減少。如先前提及，冷卻劑流量藉由使用閥位置控制器315來連續調節以更改流量控制閥325及比例流量控制閥425兩者的位置。
於活動705，方法700包括在處理系統100中的整個處理活動中重複活動701-704。
因此，閉環監控系統230藉由減少能量需求及處理循環之間的平均時間來改進處理系統的效率。在一個實施例中，閉環監控系統230包括通訊地耦接到系統控制器199的可調節流量控制閥325、閥位置控制器315及閥位置量測系統320。在替代實施例中，閉環監控系統230包括流體耦接到冷卻劑供應管線211的比例流量控制閥425、及閥位置控制器315，該閥位置控制器通訊地耦接到比例流量控制閥425並且經配置為調節比例流量控制閥425。在又一實施例中，閉環監控系統230包括流體耦接到冷卻劑供應管線211的可調節流量控制閥325、流體耦接到冷卻劑供應管線211用於量測穿過冷卻劑供應管線211的冷卻劑的流量的流量計530、及閥位置控制器315，該閥位置控制器通訊地耦接到流量計530及可調節流量控制閥325並且經配置為至少部分基於來自流量計530的量測來調節可調節流量控制閥。
儘管上述內容涉及本揭示的實施例，本揭示的其他及進一步實施例可在不脫離其基本範疇的情況下設計，並且其範疇由以下申請專利範圍決定。
100:基板處理系統 102:中間區段 110:FOUP 120:前端 125A:第一閥 125B:第一閥 130A:裝載閘腔室 130B:裝載閘腔室 135A:第二閥 135B:第二閥 144A:處理腔室閥 144B:處理腔室閥 150:處理模組 155:處理部件 160A:處理站 160B:處理站 160C:處理站 160D:處理站 160E:處理站 160F:處理站 180A:中間機器人腔室 180B:中間機器人腔室 185A:中間機器人 185B:中間機器人 192A:預清潔/除氣腔室 192B:預清潔/除氣腔室 199:系統控制器 200:冷卻系統 211:冷卻劑管線 211A:冷卻劑管線 211B:冷卻劑管線 211C:冷卻劑管線 211D:冷卻劑管線 211E:冷卻劑管線 211F:冷卻劑管線 212:冷卻劑管線 212A:冷卻劑管線 212B:冷卻劑管線 212C:冷卻劑管線 212D:冷卻劑管線 212E:冷卻劑管線 212F:冷卻劑管線 213:冷卻劑管線 213A:冷卻劑管線 213B:冷卻劑管線 213C:冷卻劑管線 213D:冷卻劑管線 213E:冷卻劑管線 213F:冷卻劑管線 214:冷卻劑管線 230:閉環監控系統 230A:閉環監控系統 230B:閉環監控系統 230C:閉環監控系統 230D:閉環監控系統 230E:閉環監控系統 230F:閉環監控系統 250:第一熱交換器 255:第二熱交換器 310:電氣耦接件 315:閥位置控制器 320:閥位置量測系統 325:流量控制閥 330:安全裝置 361:中央處理單元(CPU) 362:記憶體 363:支援電路 425:比例流量控制閥 510:類比傳輸線 530:流量計 600:方法 601:活動 602:活動 603:活動 604:活動 700:方法 701:活動 702:活動 703:活動 704:活動 705:活動 F1:第一流體 F2:第二流體 P:壓力感測器 S:基板 T 1:第一溫度感測器 T 2:第二溫度感測器
為了能夠詳細理解本揭示的上述特徵所用方式，可參考實施例進行對上文簡要概述的本揭示的更特定描述，一些實施例在附圖中示出。然而，將注意，附圖僅示出示例性實施例，並且由此不被認為限制本揭示的範疇，由於本揭示可允許其他等同有效的實施例。
第1圖係根據一或多個實施例的包括具有間歇計量站的多站處理腔室的處理系統的示意性平面圖。
第2圖係根據一或多個實施例的冷卻系統的流體流量示意圖。
第3圖係根據一個實施例的用於第2圖的冷卻系統的閉環監控系統的示意圖。
第4圖係根據一個實施例的用於第2圖的冷卻系統的閉環監控系統的示意圖。
第5圖係根據一個實施例的用於第2圖的冷卻系統的閉環監控系統的示意圖。
第6圖係根據一個實施例示出使用第2圖的閉環監控系統的方法的圖。
第7圖係根據一個實施例示出使用第2圖的閉環監控系統的方法的圖。
為了便於理解，相同元件符號在可能的情況下已經用於標識圖中共有的相同元件。可以預期，一個實施例的元件及特徵可有利地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
155:處理部件
160A:處理站
160B:處理站
160C:處理站
160D:處理站
160E:處理站
160F:處理站
199:系統控制器
211:冷卻劑管線
212:冷卻劑管線
213:冷卻劑管線
230:閉環監控系統
310:電氣耦接件
315:閥位置控制器
320:閥位置量測系統
325:流量控制閥
330:安全裝置
361:中央處理單元(CPU)
362:記憶體
363:支援電路

Claims (21)

  1. 一種基板處理系統，包含： 一多站處理腔室，包含複數個處理站，每個處理站具有藉由一冷卻系統冷卻的一或多個處理部件，該冷卻系統包含： 一閉環監控系統，包含： 一可調節流量控制閥，流體耦接到一冷卻劑供應管線； 一閥位置量測系統，經配置為連續監控該可調節流量控制閥的位置；以及 一閥位置控制器，通訊地耦接到該閥位置量測系統及該可調節流量控制閥，並且經配置為至少部分基於來自該閥位置量測系統的資訊來調節該可調節流量控制閥的該位置。
  2. 如請求項1所述的系統，進一步包括流體耦接到一冷卻劑返回管線的一流量開關，該冷卻劑返回管線流體耦接到該一或多個處理部件。
  3. 如請求項2所述的系統，進一步包括耦接到該冷卻劑供應管線的一第一溫度感測器。
  4. 如請求項3所述的系統，進一步包括耦接到該冷卻劑返回管線的一第二溫度感測器。
  5. 如請求項4所述的系統，進一步包括耦接到該冷卻劑供應管線的一壓力感測器。
  6. 如請求項5所述的系統，進一步包括流體耦接到該冷卻劑供應管線及該冷卻劑返回管線的一第一熱交換器。
  7. 如請求項1所述的系統，進一步包含通訊地耦接到該閥位置控制器的一系統控制器。
  8. 如請求項7所述的系統，其中該系統控制器包括指令，當執行時，該等指令導致執行複數個操作，該複數個操作包含： 決定該流量控制閥的該位置； 量測該冷卻劑供應管線中的冷卻劑的一第一入口溫度； 量測流體耦接到該一或多個處理部件的一冷卻劑返回管線中的冷卻劑的一第一出口溫度； 決定在該第一入口溫度與該第一出口溫度之間的一差異；以及 基於在該第一入口溫度與該第一出口溫度之間決定的該差異、及該流量控制閥的該決定位置來調節該流量控制閥的該位置。
  9. 如請求項8所述的系統，其中該複數個操作進一步包含： 量測該冷卻劑供應管線中的冷卻劑的一第二入口溫度； 量測該冷卻劑返回管線中的冷卻劑的一第二出口溫度； 決定在該第二入口溫度與該第二出口溫度之間的該差異；以及 基於在該第二入口溫度與該第二出口溫度之間決定的該差異、及該流量控制閥的該決定位置來調節該流量控制閥的該位置。
  10. 一種基板處理系統，包含： 一多站處理腔室，包含複數個處理站，每個處理站具有藉由一冷卻系統冷卻的一或多個處理部件，該冷卻系統包含： 一閉環監控系統，包含： 一比例流量控制閥，流體耦接到一冷卻劑供應管線；以及 一閥位置控制器，通訊地耦接到該比例流量控制閥並且經配置為調節該比例流量控制閥。
  11. 如請求項10所述的系統，其中該比例流量控制閥係一雙向直接作用的螺線管比例控制閥。
  12. 如請求項10所述的系統，進一步包括耦接到該冷卻劑供應管線的一第一溫度感測器、及耦接到該冷卻劑供應管線的一壓力感測器。
  13. 如請求項12所述的系統，進一步包括耦接到一冷卻劑返回管線的一第二溫度感測器，該冷卻劑返回管線流體耦接到該一或多個處理部件。
  14. 如請求項13所述的系統，進一步包括流體耦接到該冷卻劑供應管線及該冷卻劑返回管線的一第一熱交換器。
  15. 如請求項10所述的系統，進一步包含一系統控制器，包括指令，當執行時，該等指令導致執行複數個操作，該複數個操作包括： 量測該冷卻劑供應管線中的冷卻劑的一第一入口溫度； 量測耦接到該一或多個處理部件的一冷卻劑返回管線中的冷卻劑的一第一出口溫度； 決定在該第一入口溫度與該第一出口溫度之間的一差異；以及 基於在該第一入口溫度與該第一出口溫度之間決定的該差異來調節該流量控制閥的該位置。
  16. 如請求項15所述的系統，其中該複數個操作進一步包含： 量測該冷卻劑供應管線中的冷卻劑的一第二入口溫度； 量測該冷卻劑返回管線中的冷卻劑的一第二出口溫度； 決定在該第二入口溫度與該第二出口溫度之間的該差異；以及 基於在該第二入口溫度與該第二出口溫度之間決定的該差異來調節該流量控制閥的該位置。
  17. 一種基板處理系統，包含： 一多站處理腔室，包含複數個處理站，每個處理站具有藉由一冷卻系統冷卻的複數個處理部件，該冷卻系統包含： 一閉環監控系統，包含： 一可調節流量控制閥，流體耦接到一冷卻劑供應管線； 一流量計，流體耦接到該冷卻劑供應管線，用於量測冷卻劑穿過該冷卻劑供應管線的一流量；以及 一閥位置控制器，通訊地耦接到該流量計及該可調節流量控制閥並且經配置為至少部分基於來自該流量計的量測來調節該可調節流量控制閥。
  18. 如請求項17所述的系統，進一步包含通訊地耦接到該流量計的一系統控制器。
  19. 如請求項17所述的系統，其中該流量控制閥係具有一PID控制器的一步進器馬達。
  20. 如請求項17所述的系統，進一步包含一系統控制器，包括指令，當執行時，該等指令導致執行複數個操作，該複數個操作包括： 量測該冷卻劑供應管線中的冷卻劑的一第一入口溫度； 量測耦接到該一或多個處理部件的一冷卻劑返回管線中的冷卻劑的一第一出口溫度； 決定在該第一入口溫度與該第一出口溫度之間的一差異；以及 基於在該第一入口溫度與該第一出口溫度之間決定的該差異及來自該流量計的量測來調節該流量控制閥的該位置。
  21. 如請求項20所述的系統，其中該複數個操作進一步包含： 量測該冷卻劑供應管線中的冷卻劑的一第二入口溫度； 量測該冷卻劑返回管線中的冷卻劑的一第二出口溫度； 決定在該第二入口溫度與該第二出口溫度之間的該差異；以及 基於在該第二入口溫度與該第二出口溫度之間決定的該差異及來自該流量計的量測來調節該流量控制閥的該位置。
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