TWI659280B - 基板支持組件之熱安定性的決定方法、非暫態電腦可讀媒體、及控制系統 - Google Patents

基板支持組件之熱安定性的決定方法、非暫態電腦可讀媒體、及控制系統 Download PDF

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Abstract

一種熱安定性決定方法，決定在電漿處理裝置中基板支持組件上表面的熱安定性，其中該基板支持組件包含一熱控制元件陣列，其中該熱控制元件陣列的一個以上熱控制元件形成該基板支持組件的獨立可控制加熱器區域，且其中該熱控制元件陣列係可操作用以控制該基板支持組件上表面的空間及時間溫度，該方法包含：在執行電漿處理製程之前，記錄該基板支持組件的時間解析製程前溫度資料，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成該基板支持組件上表面的一所欲空間及時間溫度。在該電漿處理裝置中處理一基板或一批基板，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成該基板支持組件上表面的一所欲空間及時間溫度；且在處理該基板或該批基板之後，記錄該基板支持組件的時間解析製程後溫度資料，其中該製程後溫度資料係加以記錄，且同時對該熱控制元件陣列供電以達成該基板支持組件上表面的所欲空間及時間溫度。該製程後溫度資料係與該製程前溫度資料比較，且決定該製程後溫度資料是否在該製程前溫度資料的一所欲容限範圍之內。

Description

基板支持組件之熱安定性的決定方法、非暫態電腦可讀 媒體、及控制系統
本發明係關於電漿處理裝置，且更特別關於電漿處理裝置的統計製程控制。
積體電路係形成自一基板或半導體基板，其上形成圖案化的微電子層。在基板處理中，電漿係經常用以沉積膜於該基板上或用以蝕刻所欲之膜的部分。在次世代微電子層中縮減特徵部尺寸及實現新材料，係在電漿處理設備上提出新的需求。在電漿處理期間，可能處理數以百計的基板。然而，並非所有經處理的基板具有可接受的品質標準。較小的特徵部、較大的基板尺寸、及新的處理技術，需要在電漿處理裝置上的改善，以控制電漿處理的條件，且除了其他需求外，這需要具有改善的均勻性、一致性、及自我診斷功能的電漿處理裝置。因此，為了辨識可能不具有可接受品質標準的基板，故障偵測可加以實施。當於此處探討時，故障偵測意指辨識潛在有問題基板的過程。
此處揭露一種熱安定性決定方法，決定在電漿處理裝置中基板支持組件上表面的熱安定性，其中該基板支持組件包含一熱控制元件陣列，其中該熱控制元件陣列的一個以上熱控制元件形成該基板支持組件的獨立可控制加熱器區域，且其中該熱控制元件陣列係可操作用以控制該基板支持組件上表面的空間及時間溫度，該方法包含：在執行電漿處理製程之前，記錄該基板支持組件的時間解析製程前溫度資料，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成該基板支持組件上表面的一所欲空間及時間溫度。在該電漿處理裝置中處理一基板或一批基板，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成該基板支持組件上表面的一所欲空間及時間溫度；且在處理該基板或該批基板之後，記錄該基板支持組件的時間解析製程後溫度資料，其中該製程後溫度資料係加以記錄，且同時對該熱控制元件陣列供電以達成該基板支持組件上表面的所欲空間及時間溫度。該製程後溫度資料係與該製程前溫度資料比較，且決定該製程後溫度資料是否在該製程前溫度資料的一所欲容限範圍之內。
在以下說明中，描述許多特定細節，以提供此處所述實施例的完整理解。然而，對熟習此技藝者明顯的是，所述實施例可在沒有若干這些特定細節的情況下加以實施。另一方面，實施細節及製程操作，若已係眾所周知的話，不再詳細描述。此外，當使用於此處，術語「約」，在參照數值使用時，意指±10%。
此處所述各種實施例，包含方法和技術，以及製造物，例如包含一電腦可讀媒體以及控制系統者，在該電腦可讀媒體上儲存電腦可讀指令，例如軟體演算法，用於執行此處所述實施例，而控制系統係用於控制所述實施例。此電腦可讀媒體可包含例如半導體、磁性、光磁性、光學、或其他型式電腦可讀媒體，用於儲存電腦可讀碼。此外，此處所述實施例可包含裝置，例如電路(專用及/或可編程)，用以執行與此處所述方法相關的工作。此裝置的例子，包含在適當編程時的通用型電腦及/或專用計算裝置，且可包含電腦/計算裝置及專用/可編程電路的組合，其適用於與此處所述實施例相關的各種工作。
一基板支持組件可建構成在半導體電漿處理期間用於各種功能，例如：支持一半導體基板；調整基板溫度，其中可使用一熱控制元件陣列以調整基板支持組件上表面的溫度；及供應射頻功率。基板支持組件及用於基板支持組件的加熱裝置的例示實施例，可參見共同授讓的美國專利第8,461,674號、共同授讓的美國公開申請案2011/0092072、2013/0072035、2013/0068750、2012/0115254、2013/0220989、及2011/0143462、以及共同授讓的美國專利申請案第13/908,676號，其每一者於此藉由參照全部納入本案揭露內容。用於基板支持組件的電源供應器及電源開關系統(該基板支持組件包含一熱控制元件陣列，其電連接至該電源供應器及電源開關系統)的例示實施例，可參見共同授讓的美國專利申請案第13/690,745號，其在此藉由參照全部納入本案揭露內容。
基板支持組件可包含一靜電夾頭(ESC)，用於在處理期間將基板靜電夾持至基板支持組件的上表面上。基板支持組件可包含一陶瓷基板固持器、一流體冷卻散熱器(即一冷卻板)、一加熱板、及複數獨立可控制加熱器區域，用以實現基板支持組件的逐步及徑向溫度控制、方位角溫度控制、及/或 逐晶粒溫度控制。舉例來說，在一實施例中，流體冷卻散熱器可維持在約-20℃與80℃之間，其中一熱控制元件(加熱器)陣列可維持該基板支持組件的上表面的溫度(且藉此，在該上表面上所支持的一基板的溫度)高於流體冷卻散熱器溫度約0℃至90℃。藉由控制供給至該熱控制元件陣列的各熱控制元件的加熱器功率，而使該基板支持組件上表面的溫度分布(且從而使在該基板支持組件上表面上所支持之基板的溫度分布)能夠在空間及/或時間上加以控制，而可形成獨立可控制加熱器區域。
然而，由於一些原因，控制溫度並非簡單工作。第一，許多因素可影響熱傳輸，例如熱源及散熱器的位置、RF分布、以及介質的運動、材料、和形狀。第二，熱傳輸是一動態過程。除非所涉及的系統係在熱平衡狀態，熱傳輸將發生，且溫度分布及熱傳輸將隨時間變化。第三，例如在電漿處理期間所產生電漿的不平衡現象，使理論預測任何實際電漿處理裝置的熱傳輸行為非常困難，即使並非不可能。第四，基板支持組件上表面上在形成獨立可控制加熱器區域的二個以上熱控制元件之間的位置處的溫度，可能大於各別熱控制元件的已知溫度，因此增加監測該基板支持組件上表面溫度分布的困難，且因此增加監測該基板支持組件上表面所支持之基板的溫度分布的困難。
縱使具有在由該熱控制元件陣列及下方散熱器所形成的基板支持組件之中的多個獨立可控制加熱器區域，在處理多片基板或多批基板時，由基板支持組件所控制的處理條件可能隨時間變化。此外，當在電漿處理裝置之中處理基板時，改變處理條件可造成監測溫度資料的感測器收集到雜訊。因此，較佳是將雜訊自所監測的處理溫度資料加以濾除。因此，吾人希望監測在基板支持組件之中多個獨立可控制加熱器區域的熱安定性，以使此裝置能夠主動地 建立和維持該基板支持組件的上表面的所欲空間及時間溫度分布。因此，利用統計製程控制，且較佳是雜訊濾除技術，基板支持組件的上表面溫度可就基板支持組件上表面的空間及時間溫度分布(即溫度輸出)加以決定、監測、及/或穩定化。以此方式，可降低與處理半導體基板相關聯的生產成本及製程誤差，例如待處理之整個基板或整批基板的處理蝕刻或沉積速率之非均勻性。
當使用於此處，術語統計分析或統計製程控制(SPC)意指分析溫度資料的一個/群測得參數或導出參數的統計行為，並將此行為與歷史(基線)統計限制比較。此統計分析或SPC可產生關於以下的資訊：所測得參數是否在可接受範圍內，例如硬性或柔性容限；或電漿處理裝置的特定子系統或系統是否呈現行為或趨勢，指示失效、故障、或其他問題的特定製程狀態。SPC可用以決定基板支持組件的上表面溫度的熱安定性，用以監測控制基板支持組件熱輸出的參數及導出參數，以及用以控制基板支持組件的溫度輸出(即基板支座上表面的溫度)。
為了決定在電漿處理裝置之中基板支持組件上表面的熱安定性，於電漿處理裝置之中在執行電漿處理製程之前，可記錄基板支持組件的時間解析製程前溫度資料(處理前溫度資料)，其中該熱控制元件陣列係加以供電，以達成基板支持組件上表面所欲的空間及時間溫度。在記錄基板支持組件的處理前溫度資料之後，一基板或一批基板可在電漿處理裝置中加以處理，且同時對該熱控制元件陣列供電以達成基板支持組件上表面所欲的處理空間及時間溫度。在處理該基板、該批基板、或在一替代實施例中的多批基板之後，將基板支持組件的時間解析製程後溫度資料(製程後溫度資料)加以記錄，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成基板支持組件上表面所欲的空間及時間溫 度。較佳是，將製程前溫度資料和製程後溫度資料在相同條件下加以記錄，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成基板支持組件上表面的相同所欲空間及時間溫度。製程後溫度資料係與製程前溫度資料比較，其中決定製程後溫度資料是否在製程前溫度的所欲容限範圍之內。藉由判定製程後溫度資料是否在製程前溫度資料的所欲容限範圍之內，基板支持組件的變化特性可加以監測，其中該基板支持組件的此等特性係隨使用而受改變。因而，可監控、偵測、及/或穩定基板支持組件的熱效能，該熱效能可能隨使用變化，且因此造成基板溫度的對應變化。
在一較佳實施例中，該方法較佳包含在處理該基板或該批基板且同時對該熱控制元件陣列供電以達成基板支持組件上表面的所欲處理空間及時間溫度之時，記錄時間解析製程溫度資料(製程溫度資料)。該時間解析製程溫度資料可用以建立基線溫度資料，其中較佳將雜訊及離群溫度資料自製程溫度資料濾除，或者該製程溫度資料可與已知的基線溫度資料比較，其中可判定該製程溫度資料是否在基線溫度資料的所欲容限範圍之內，如此允許在處理該基板或該批基板時改變受監測之基板支持組件的處理條件。該基線溫度資料可為已知溫度資料，其基於：數值或分析建模，個別熱控制元件的假設空間分布，其中，舉例來說，使用高斯分布計算該假設的空間分布；或如由例如測試晶圓(dummy wafer)或IR溫度計之獨立裝置所測得之基板支座的實際空間特性。製程前溫度資料亦可用以形成一初始基線，用以決定基板支持組件的溫度輸出與熱控制元件的功率輸入之間的關係，其可與之後收集的後續製程前溫度資料比較。此外，製程溫度資料可用以調整基線溫度資料，以考量到基板支持組件的 變化條件。決定及調整基線溫度資料的例示方法，可參見共同授讓的美國專利第7,899,627號，其於此處藉由參照全部納入作為本案揭示內容的一部分。
在一個實施例中，該方法更包含輸出、顯示、及/或儲存製程前溫度資料、製程後溫度資料、製程前溫度資料與製程後溫度資料之間的比較、及/或製程後資料是否在製程前溫度資料的所欲容限範圍之內的決定。在一較佳實施例中，該方法更包含輸出、顯示、及/或儲存製程溫度資料、製程溫度資料與基線溫度資料之間的比較、及/或製程溫度資料室是否在基線溫度資料的所欲容限範圍之內的決定。
若製程後溫度資料係在製程前溫度資料的所欲容限範圍之外，或者是製程溫度資料係在基線溫度資料的所欲容限範圍之外，使用者較佳是受到警示。在一實施例中，所欲容限範圍包含一柔性容限範圍，其中若製程後溫度資料係在製程前溫度資料的柔性容限範圍之外，或者是製程溫度資料係在基線溫度資料的柔性容限範圍之外，則使用者受到警告。所欲容限位準亦較佳是包含一硬性容限範圍，其中若製程後溫度資料係在製程前溫度資料的硬性容限範圍之外，或者是製程溫度資料係在基線溫度資料的硬性容限範圍之外，則使用者受到警告或後續電漿製程係加以停止。柔性及硬性容限範圍可加以建立，以判定何時基板支持組件的熱安定性正在劣化或基板支持組件的熱安定性被視為不可接受。柔性容限範圍及硬性容限範圍意指在製程前溫度資料或基線溫度資料以上及/或以下的取決於製程的一百分比差額或一數額。硬性容限範圍涵蓋柔性容限範圍。基板支持組件的熱安定性可通常視為可接受的，只要製程後溫度資料落於製程前溫度資料的硬性容限範圍之內，或製程溫度資料落在基線溫度資料的硬性容限範圍之內。
取決於使用者的需求，可能需要注意製程後溫度資料落於製程前溫度資料的柔性容限範圍之外或製程溫度資料落於基線溫度資料的柔性容限之外的基板支持組件，並且可發出一警報。在製程後溫度資料落於製程前溫度資料的硬性容限範圍之外或製程溫度資料落於基線溫度資料的硬性容限之外的事件中，一製程或一後續製程可加以停止。因此，若在記錄製程後溫度資料時，或甚至在記錄製程溫度資料時，以溫度資料參數偵測到一個問題，例如製程後溫度資料落於製程前溫度資料的硬性容限位準之外或製程溫度資料落於基線溫度資料的硬性容限位準之外，一使用者可快速地查明關聯的特定參數、與此參數相關聯的電漿處理裝置的特定元件、及特定步驟或甚至特定製程步驟的子步驟，其中參數值開始偏離預期範圍。這個資訊可用以決定一製程調整或修復過程，以能夠將電漿處理裝置快速地回復生產。
在一較佳實施例中，製程溫度資料係加以過濾，以降低在記錄製程溫度資料時所收集的雜訊。製程溫度資料，可藉由平均一段時間的製程溫度資料、發現製程溫度資料的平均值、最大值、或最小值，而加以過濾。製程前溫度資料及/或製程後溫度資料，較佳是在基板支持組件係受到供電而達到基板支持組件上表面的所欲空間及時間溫度的穩定狀態時加以收集。在一實施例中，檢測製程前及製程後溫度資料的平均值以進行其間的比較。
在一較佳實施例中，其中製程溫度資料係用以建立或更新基線溫度資料，所記錄的離群溫度資料係自製程溫度資料加以移除。離群溫度資料較佳是使用一統計方法加以判定，其中離群溫度資料係加以移除，以澄清可能影響自製程溫度資料判定基線之整體結果的任何潛在問題。較佳是，離群溫度資料係藉由使用Dixon Q測試加以移除，以自製程溫度資料移除疑似的離群溫度資 料。該Dixon Q測試較佳是建構成，藉由以90%的信心水準，且更佳是以95%或99%的信心水準，分析所記錄的製程溫度資料，移除離群製程溫度資料。
在一較佳實施例中，製程前溫度資料、製程後溫度資料、及/或製程溫度資料較佳係加以分析，使得基板支持組件上表面的空間及時間溫度可加以決定，且更佳是，基板支持組件的獨立可控制加熱器區域每一者的溫度輸出可加以決定。在一較佳實施例中，基板支持組件的各獨立可控制加熱器區域係加以形成，以對應在電漿處理裝置中待處理基板的各個元件晶粒位置。較佳是，製程前溫度資料、製程後溫度資料、及/或製程溫度資料係藉由數值分析及/或分析建模而加以分析。以此方式，對應基板各別元件晶粒位置的各個獨立可控制加熱器區域的熱安定性可加以決定。因此，可決定基板支持組件的熱安定性，且更佳是，可決定對應在電漿處理裝置中待處理基板的各個元件晶粒位置的各個獨立可控制加熱器區域的熱安定性。因此，若製程後溫度資料不在製程前溫度資料的所欲容限之內，或者是製程溫度資料不在基線溫度資料的所欲容限範圍之內，電漿處理裝置的一元件、或在電漿處理裝置中所執行的一製程，可辨識為需要檢測、維修、修復、及/或更新輸入參數。
在一較佳實施例中，基板支持組件上表面的空間及時間溫度，係於一空間頻率加以映射，該空間頻率係獨立於包含在基板支持組件之中的熱控制元件陣列的熱控制元件的空間頻率，且更佳是，在基板支持組件上表面上所支持基板上表面的空間及時間溫度，係於一空間頻率加以映射，該空間頻率係獨立於包含在基板支持組件之中的熱控制元件陣列的熱控制元件的空間頻率。以此方式，基板支持組件上表面及/或基板支持組件上表面所支持基板上表面的 空間及時間溫度，可在低於在基板支持組件中所包含的單一獨立熱控制元件的長度的尺寸處加以監測及控制。
在一較佳實施例中，該熱控制元件陣列係藉由一電源供應器透過其獨立可控制加熱器區域的可擴充性多工布局方案加以供給功率。藉由調整形成獨立可控制加熱器區域的熱控制元件的功率，其中各獨立可控制加熱器區域係由熱控制元件陣列的一個以上熱控制元件形成，基板支持組件上表面的溫度分布可於處理期間在時間上加以控制，以及徑向地及方位角地、以及逐晶粒地或就座標配置地加以成形。
電連接至該熱控制元件陣列的電源供應器可加以控制，以在一充足的範圍及足以在基板下方各獨立可控制加熱器區域中達到所欲溫度的一段時間供給電流，其中該基板支持組件較佳是包含對應其上表面上所支持的基板的各晶粒位置的獨立可控制加熱器區域。在一較佳實施例中，橫跨熱控制元件陣列的各熱控制元件或各群熱控制元件的電壓係保持恆定。舉例來說，電源供應器可供應電流，該電流相對於形成基板下方一獨立可控制加熱器區域的熱控制元件每一者具有相同數值。或者是，供應至形成一獨立可控制加熱器區域的熱控制元件每一者的電流可具有不同數值，其中供應至各熱控制元件的電流係加以選擇，以達到該獨立可控制加熱器區域的所欲溫度。此外，電流可供應至形成一獨立可控制加熱器區域的熱控制元件，以容許該獨立控制加熱器區域的動態溫度控制。此動態溫度控制可抵消由於半導體處理在基板表面不同區域溫度的差異(例如電漿均勻性及RF均勻性)，使得整個基板表面的所欲溫度分布可在處理期間加以維持。
藉由分析所記錄的時間解析製程前溫度資料、時間解析製程溫度資料、及/或時間解析製程後溫度資料的至少二個參數，可決定基板支持組件上表面的空間及時間溫度輸出，或由一個以上熱控制元件所形成的基板支持組件的一個以上獨立可控制加熱器區域的空間及時間溫度輸出。該等參數可包含測得的參數及導出的參數，例如供應至形成各獨立可控制加熱器區域的基板支持組件之中的一個以上熱控制元件的功率位準(當使用於此處的功率)，橫跨形成各獨立可控制加熱器區域的基板支持組件之中的一個以上熱控制元件的電壓(當使用於此處的電壓)，供應至形成各獨立可控制加熱器區域的基板支持組件之中的一個以上熱控制元件的電流(當使用於此處的電流)，形成各獨立可控制加熱器區域的一個以上熱控制元件的電阻(當使用於此處的電阻)，基板支持組件上表面的溫度輸出，及/或基板支持組件的一個以上獨立可控制加熱器區域的溫度輸出。供應至形成一獨立可控制加熱器區域的一個以上熱控制元件的功率與該獨立可控制加熱器區域的溫度輸出之間的一已知關係，可用以決定基板支持組件上表面的溫度輸出、及/或基板支持組件的一個以上獨立可控制加熱器區域的溫度輸出。此外，所決定之基板支持組件上表面的空間及時間溫度自所欲基板支持組件上表面的空間及時間溫度之最大偏離量較佳是加以決定。
在一實施例中，電流及/或電壓資料係記錄為時間的函數。較佳是，電流和電壓資料，以及被記錄(測得或導出)的任何其他溫度資料參數，較佳是以高重複率加以記錄，且較不佳是以低重複率記錄。舉例來說，較佳是電流和電壓資料係以低於約5Hz的速率記錄，且更佳是以約0.1至2Hz的速率記錄，例如約1Hz的速率。電流和電壓，以及其他溫度資料參數，例如形成一獨立可控制加熱器區域的熱控制元件每一者、或形成各獨立可控制加熱器區域的熱 控制元件的電阻和功率，在製程前、製程、及/或製程後期間必須同時地或以非常短的延遲時間連續地加以記錄，以排除任何時間相依效應。在一較佳實施例中，熱控制元件陣列的熱控制元件，例如形成一獨立可控制加熱器區域的熱控制元件，或形成各獨立可控制加熱器區域的熱控制元件，係建構成使得它們各自的電阻係與其溫度相依。在一實施例中，供應至該熱控制元件陣列之至少一個熱控制元件的電流，例如供應至形成一獨立可控制加熱器區域的熱控制元件、或形成基板支持組件的各獨立可控制加熱器區域的熱控制元件，係以霍爾感測器、DC變流器、或電阻分流器加以量測。
在一實施例中，供應至形成一獨立可控制加熱器區域的熱控制元件或形成各獨立可控制加熱器區域的熱控制元件的功率、與基板支持組件的溫度輸出或基板支持組件的一個以上獨立可控制加熱器區域的溫度輸出之間的關係，係一已知關係。為形成該關係，基板支持組件上表面的溫度輸出、或對應一個以上獨立可控制加熱器區域的基板支持組件上表面一部分的溫度輸出係加以監測，且同時將製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料係加以記錄。如此，溫度資料參數，例如熱控制元件陣列的電流、電壓、功率、及/或電阻可加以記錄，且前述參數與基板支持組件上表面所監測溫度輸出之間的關係可對於製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料加以建立，使得所記錄的溫度資料可用以決定在製程前、製程、或製程後期間基板支持組件的溫度輸出。
在另一實施例中，基板支持組件上表面的空間和時間溫度輸出，或者是由一個以上熱控制元件所形成之基板支持組件的一個以上獨立可控制加熱器區域的空間和時間溫度輸出，可藉由將一個以上熱控制元件以及在基板支 持組件中所包含的其他溫度控制元件(例如流體冷卻散熱器及/或加熱板，其中流體控制散熱器及/或加熱板的參數係測得的或已知的)之記錄的時間解析製程前溫度資料、時間解析製程溫度資料、及/或時間解析製程後溫度資料其中至少二個參數加以分析而決定。
一熱量測元件可用以監測基板支持組件上表面的溫度輸出，其中該熱量測元件較佳是監測基板支持組件的整個上表面，或者是基板支持組件上表面的一部分。在一實施例中，熱量測元件可為一測試基板，其包含熱電偶元件、IR相機、掃描式IR溫度計、或掃描式熱電偶探針。在一替代實施例中，一掃描式探針可用以量測基板支持組件上表面的特定區域。該熱量測元件可用以建立基板支持組件上表面溫度輸出與製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料之間的關係。在已建立製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料與基板支持組件上表面的溫度輸出之間的關係之後，該關係可用以決定基板支持組件上表面的熱安定性。
在一實施例中，使用者可對於例如電流及/或電壓及/或任何測得或導出的參數(舉例來說，基板支持組件上表面的導出表面溫度、功率輸入、或橫跨一熱控制元件或一群熱控制元件的電阻)，設定製程溫度資料及/或製程後溫度資料的SPC限制。此外，所記錄的在一段時間收集之製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料可對使用者呈現，以顯示在一製程或多個製程期間的數值及其趨勢，以及其間關係。所記錄的製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料，可用作回饋方法，且呈現給使用者或饋入一演算法，以判定該製程是否在設定的控制界限之內。所記錄的製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料，亦可用於一前饋方法，其中下一製程的輸 入參數係自動改變或由使用者改變以補償任何製程變化。使用者輸入可基於所記錄參數的建議、一常數、或由使用者自由輸入。
此外，基於所決定的基板支持組件熱安定性，在次片基板或次批基板處理之前，輸入參數可加以校正。可藉由自動補償或藉由通知使用者而讓使用者校正輸入參數數值，將輸入參數校正。對於校正方法後者，裝置可提供建議，或讓使用者決定改變參數何者及改變多少數量。以此即時診斷及分析的方式，在各製程或製程步驟之後，輸入參數可加以調整，藉此將損傷一基板或在多片基板中降低晶片良率的風險最小化。舉例來說，若製程溫度資料係在基線溫度資料的所欲容限範圍之外，且/或製程後溫度資料係在製程前溫度資料的所欲容限範圍之外，輸入參數係針對後續電漿製程加以改變。如此，輸入參數可加以校正，使得在後續電漿製程其間所收集的後續溫度資料係在製程前溫度資料的所欲容限範圍之內。
測得或導出參數每一者的製程前溫度資料、製程溫度資料、及/或製程後溫度資料可加以儲存，用於基板支持組件的熱安定性的長期趨勢。趨勢可藉由具有基板支持組件熱安定性的定義SPC限制的自動演算法加以監測，或者加以呈現給使用者，較佳以圖形化方式，或是以表格型式。
雖然此處所揭露方法的實施例已參照特定實施例加以詳細描述，熟習此技藝者明白，在不偏離隨附申請專利範圍的範疇的情況下，可進行各種變化和修飾，以及使用各種均等方法。

Claims (21)

  1. 一種熱安定性決定方法，決定在一電漿處理裝置之中的一基板支持組件的上表面的熱安定性，其中該基板支持組件包含形成該基板支持組件之獨立可控制加熱器區域的一電加熱器陣列，且其中該電加熱器陣列係可操作用以控制該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度，該方法包含：在執行一電漿處理製程之前，記錄該基板支持組件的時間解析製程前溫度資料，且同時對該電加熱器陣列供電，以達成該基板支持組件的上表面的一所欲空間及時間溫度，其中當被供電時該等電加熱器產生熱；在該電漿處理裝置中處理一基板或一批基板，且同時對該電加熱器陣列供電，以達成該基板支持組件的上表面的一所欲的處理空間及時間溫度；在處理該基板或該批基板之後，記錄該基板支持組件的時間解析製程後溫度資料，且同時對該電加熱器陣列供電，以達成該基板支持組件的上表面的所欲空間及時間溫度；比較該製程後溫度資料與該製程前溫度資料；及決定該製程後溫度資料是否在該製程前溫度資料的一所欲容限範圍之內。
  2. 如申請專利範圍第1項的熱安定性決定方法，更包含：(a)輸出、顯示、及/或儲存該製程前溫度資料、該製程後溫度資料、該製程前溫度資料與該製程後溫度資料之間的比較、及/或該製程後溫度資料是否在該製程前溫度資料的所欲容限範圍之內的決定；(b)若該製程後溫度資料係在該製程前溫度資料的所欲容限範圍之外，則警示使用者，其中該所欲容限範圍包含一柔性容限範圍及一硬性容限範圍，且若該製程後溫度資料係在該製程前溫度資料的該柔性容限範圍之外，則警告使用者，且/或若該製程後溫度資料係在該製程前溫度資料的該硬性容限範圍之外，則警告使用者或停止一後續電漿製程；(c)分析該等電加熱器每一者的該製程前溫度資料及/或該製程後溫度資料，以經由數值分析或分析建模決定該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度、及/或所決定之該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度自該基板支持組件的上表面的所欲空間及時間溫度的最大偏離量；(d)分析該等電加熱器每一者的該製程前溫度資料及/或該製程後溫度資料，以及在該等電加熱器下方的一流體冷卻散熱器及/或加熱板的已知或測得溫度資料，以決定該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度；及/或(e)發現該製程前及/或製程後溫度資料的平均或穩定狀態，且同時對該電加熱器陣列供電，以達成該基板支持組件的上表面的所欲空間及時間溫度。
  3. 如申請專利範圍第1項的熱安定性決定方法，更包含：(a)記錄時間解析製程溫度資料，該製程溫度資料係在處理該基板或該批基板之時加以記錄，並且從該時間解析製程溫度資料決定或更新基線溫度資料；或(b)記錄時間解析製程溫度資料，該製程溫度資料係在處理該基板或該批基板之時加以記錄，比較該製程溫度資料與基線溫度資料，且決定該製程溫度資料是否在該基線溫度資料的一所欲容限範圍之內。
  4. 如申請專利範圍第3項的熱安定性決定方法，更包含：(a)輸出、顯示、及/或儲存該製程溫度資料、該製程溫度資料與該基線溫度資料之間的比較、及/或該製程溫度資料是否在該基線溫度資料的所欲容限範圍之內的決定；(b)若該製程溫度資料係在該基線溫度資料的所欲容限範圍之外，則警示使用者，其中該所欲容限範圍包含一柔性容限範圍及一硬性容限範圍，並且若該製程溫度資料係在該基線溫度資料的柔性容限範圍之外，則警告使用者，且/或若該製程溫度資料係在該基線溫度資料的硬性容限範圍之外，則警告使用者或停止電漿製程；(c)過濾該時間解析製程溫度資料，其中該製程溫度資料係藉由以下方式過濾：藉由平均一段時間的製程溫度資料；藉由發現該製程溫度資料的平均、最大值、或最小值；或藉由一最小平方線性擬合技術；(d)分析該等電加熱器每一者的製程溫度資料，以藉由數值分析或分析建模決定該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度、及/或所決定之該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度自該基板支持組件的上表面的所欲空間及時間溫度的最大偏離量；(e)分析該等電加熱器每一者的製程溫度資料，以及在該等電加熱器下方的一流體冷卻散熱器及/或一加熱板的已知或測得溫度資料，以決定該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度；及/或(f)在決定或更新該基線溫度資料之前，使用一Dixon Q測試從製程溫度資料移除疑似的離群溫度資料。
  5. 如申請專利範圍第1項的熱安定性決定方法，其中該時間解析製程前溫度資料及/或該時間解析製程後溫度資料包含多個參數，該等參數包含以下至少二者：供應至形成各獨立可控制加熱器區域的該基板支持組件之中的該等電加熱器其中一者以上的功率位準；橫跨形成各獨立可控制加熱器區域的該基板支持組件之中的該等電加熱器其中一者以上的電壓；供應至形成各獨立可控制加熱器區域的該基板支持組件之中的該等電加熱器其中一者以上的電流；形成各獨立可控制加熱器區域的該等電加熱器其中一者以上的電阻；該基板支持組件的上表面的溫度輸出；及/或該基板支持組件的一個以上獨立可控制加熱器區域的溫度輸出。
  6. 如申請專利範圍第5項的熱安定性決定方法，其中該製程前溫度資料及/或該製程後溫度資料的該等參數係於相同時間加以量測；或該製程前溫度資料及/或該製程後溫度資料的該等參數係連續地加以量測。
  7. 如申請專利範圍第5項的熱安定性決定方法，更包含以霍爾感測器、DC變流器、或電阻分流器，量測供應至該電加熱器陣列的至少一電加熱器的電流。
  8. 如申請專利範圍第5項的熱安定性決定方法，其中各溫度資料的參數係以約0.1至5Hz加以量測，或該製程前溫度資料及/或該製程後溫度資料的各參數係以約0.1至2Hz的速率加以量測。
  9. 如申請專利範圍第3項的熱安定性決定方法，其中該時間解析製程溫度資料包含多個參數，該等參數包含以下至少二者：供應至形成各獨立可控制加熱器區域的該基板支持組件之中的該等電加熱器其中一者以上的功率位準；橫跨形成各獨立可控制加熱器區域的該基板支持組件之中的該等電加熱器其中一者以上的電壓；供應至形成各獨立可控制加熱器區域的該基板支持組件之中的該等電加熱器其中一者以上的電流；形成各獨立可控制加熱器區域的該等電加熱器其中一者以上的電阻；該基板支持組件的上表面的溫度輸出；及/或該基板支持組件的一個以上獨立可控制加熱器區域的溫度輸出。
  10. 如申請專利範圍第9項的熱安定性決定方法，其中該製程溫度資料的該等參數係於相同時間加以量測；或該製程溫度資料的該等參數係連續地加以量測。
  11. 如申請專利範圍第9項的熱安定性決定方法，更包含以霍爾感測器、DC變流器、或電阻分流器，量測供應至該電加熱器陣列的至少一電加熱器的電流。
  12. 如申請專利範圍第9項的熱安定性決定方法，其中該製程溫度資料的各參數係以約0.1至5Hz加以量測，或該製程溫度資料的各參數係以約0.1至2Hz的速率加以量測。
  13. 如申請專利範圍第1項的熱安定性決定方法，其中該方法係藉由一軟體演算法加以執行。
  14. 如申請專利範圍第1項的熱安定性決定方法，其中該電漿處理製程係一電漿蝕刻製程或一電漿沉積製程。
  15. 如申請專利範圍第1項的熱安定性決定方法，其中該基板支持組件的各獨立可控制加熱器區域係建構成對應在該電漿處理裝置之中待處理基板的一各別的元件晶粒位置。
  16. 如申請專利範圍第1項的熱安定性決定方法，更包含：(a)以一熱量測元件監測該基板支持組件的上表面的溫度輸出，且決定該基板支持組件的上表面的溫度與該製程前溫度資料及/或該製程後溫度資料之間的關係；及/或(b)若該製程後溫度資料不在該製程前溫度資料的所欲容限範圍之內，辨識需要檢測、維修、及/或修復的該電漿處理裝置的一系統或一子系統。
  17. 如申請專利範圍第4項的熱安定性決定方法，其中該Dixon Q測試係在以下條件加以執行：(a)90%的信心水準、(b)95%的信心水準、或(c)99%的信心水準。
  18. 如申請專利範圍第3項的熱安定性決定方法，更包含：若該製程溫度資料係在該基線溫度資料的所欲容限範圍之外，則改變一後續電漿製程的輸入參數，使得在後續電漿製程期間所收集的後續溫度資料係在該基線溫度資料的所欲容限範圍之內。
  19. 一種非暫態電腦可讀媒體，包含用於執行申請專利範圍第1項所載熱安定性決定方法的程式指令。
  20. 一種控制系統，用以控制一電漿處理裝置所執行的製程，包含申請專利範圍第19項的非暫態電腦可讀媒體。
  21. 一種熱安定性決定方法，決定在一電漿處理裝置之中的一基板支持組件的上表面的熱安定性，其中該基板支持組件包含一熱控制元件陣列，其中該熱控制元件陣列的一個以上熱控制元件形成該基板支持組件的獨立可控制加熱器區域，且其中該熱控制元件陣列係可操作用以控制該基板支持組件的上表面的空間及時間溫度，該方法包含：在執行一電漿處理製程之前，記錄該基板支持組件的時間解析製程前溫度資料，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成該基板支持組件的上表面的一所欲空間及時間溫度；在該電漿處理裝置中處理一基板或一批基板，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成該基板支持組件的上表面的一所欲的處理空間及時間溫度；在處理該基板或該批基板之後，記錄該基板支持組件的時間解析製程後溫度資料，且同時對該熱控制元件陣列供電，以達成該基板支持組件的上表面的所欲空間及時間溫度；比較該製程後溫度資料與該製程前溫度資料；決定該製程後溫度資料是否在該製程前溫度資料的一所欲容限範圍之內；記錄時間解析製程溫度資料，該製程溫度資料係在處理該基板或該批基板之時加以記錄，並且從該時間解析製程溫度資料決定或更新基線溫度資料；及在決定或更新該基線溫度資料之前，使用一Dixon Q測試從製程溫度資料移除疑似的離群溫度資料，其中該Dixon Q測試係在以下條件加以執行：(a)90%的信心水準、(b)95%的信心水準、或(c)99%的信心水準。
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