本實施方式涉及半導(dǎo)體襯底處理方法和設(shè)備工具，更具體地，涉及利用多個加熱器和公共端子以減少到加熱器組件的布線的加熱器組件設(shè)計。

背景技術(shù)：

具有有多個加熱器的基座的反應(yīng)器通常用于在反應(yīng)器中處理襯底期間精確控制基座的表面。基座中的兩個區(qū)域加熱器通常每個加熱器具有兩個電端子，或總共四個端子。這些端子中的每一個需要通過基座的底部連線并且連線到集成到基座中的電阻元件的連接中?；械膬蓚€區(qū)域加熱器提供調(diào)整徑向溫度分布以及補償可變環(huán)境熱損失條件(例如，工藝套件發(fā)射率變化)(基于晶片計數(shù))或補償在不同工藝步驟之間不同的熱傳遞條件(基于狀態(tài))的能力。

隨著基座和相關(guān)聯(lián)的反應(yīng)器的設(shè)計繼續(xù)改進，通過電路、布線和其它接口部件提供更多的控制。不幸的是，布線的這種增加可能對基座的互連導(dǎo)致不期望的復(fù)雜性。因此，需要簡化穿過基座的底部和到基座中的布線要求，以降低成本、復(fù)雜性和設(shè)計，并減少額外的故障點。

正是在這種背景下出現(xiàn)了公開內(nèi)容。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的實施方式包括使用具有多個加熱器并使用公共端子的反應(yīng)器基座以減少將基座中的多個加熱器互連到相應(yīng)電源所需的電線的數(shù)量。本文所述的各種實施方式，反應(yīng)器的基座僅是可以實現(xiàn)加熱器的一個示例。這樣，本文所述的互連形貌(topography)和邏輯適用于任何類型的加熱器組件。這種加熱器組件可以限定在反應(yīng)器的基座中，并且通常還限定在反應(yīng)器的噴頭中，以便控制噴頭溫度。應(yīng)當(dāng)理解，加熱器組件可以集成到室、處理模塊、反應(yīng)器、接口室(interfacingchamber)的不同部件中或其它部件中。

在一個實施方式中，公開了一種用于處理襯底的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括反應(yīng)器，所述反應(yīng)器包括用于支撐襯底的加熱器組件。兩個或兩個以上加熱器集成到所述加熱器組件中，并且所述兩個或兩個以上加熱器包括第一加熱器和第二加熱器。公共端子加熱器模塊被配置為接收靠近所述加熱器組件的所述第一加熱器的測量溫度。所述公共端子加熱器模塊被配置為接收期望溫度設(shè)置，并且處理伺服控制規(guī)則以識別所述第一加熱器的第一電壓的直接控制設(shè)置，并且所述第二加熱器的第二電壓的開環(huán)控制設(shè)置被導(dǎo)出為第一電壓的比率。

在一個實施方式中，提供了一種使用具有雙加熱區(qū)的反應(yīng)器來處理襯底的系統(tǒng)。所述加熱區(qū)的控制使用在兩個電源之間共享的公共端子。所述反應(yīng)器包括用于支撐所述襯底的基座和用于將工藝氣體供應(yīng)到所述反應(yīng)器中的噴頭。內(nèi)加熱器和外加熱器集成在所述基座中。內(nèi)電源具有連接到所述內(nèi)加熱器的第一端的正極端子，以及連接到所述內(nèi)加熱器的耦合到公共端子的第二端的負(fù)極端子。外電源具有連接到所述外加熱器的第一端的正極端子和連接到所述外加熱器的耦合到所述公共端子的第二端的負(fù)極端子。公共端子加熱器模塊被配置為接收靠近所述內(nèi)加熱器的測量溫度。接收期望溫度設(shè)置，并且處理伺服控制規(guī)則以識別所述內(nèi)電源的內(nèi)電壓的直接控制設(shè)置以及所述外電源的外電壓的開環(huán)控制設(shè)置。所述外電壓被定義為所述內(nèi)電壓的比率。

在一些實施方式中，伺服控制規(guī)則處理所述期望溫度和來自所述內(nèi)加熱器的所述測量溫度之間的差的閉環(huán)分析。

在一些實施方式中，所述閉環(huán)分析被配置為迭代直到所述測量溫度等于所述期望溫度，所述閉環(huán)分析被配置為識別所述內(nèi)電源的所述內(nèi)電壓，所述內(nèi)電壓被用作所述直接控制設(shè)置。

在一些實施方式中，選擇所述比率以使得所述外加熱器近似達到所述期望溫度設(shè)置，使得提供跨越所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器的溫度的近似均勻性，以當(dāng)所述襯底設(shè)置在所述反應(yīng)器的所述基座上時用于處理所述襯底。

在一些實施方式中，所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器中的每一個由電阻元件限定，并且每個電阻元件的電阻值作為溫度的函數(shù)而變化。

在一些實施方式中，所述內(nèi)電源的所述負(fù)極端子、所述外電源的所述負(fù)極端子、所述內(nèi)加熱器的所述第二端和所述外加熱器的所述第二端中的每一個連接到所述公共端子的連接節(jié)點。

在一些實施方式中，所述公共端子將從所述內(nèi)電源和所述外電源兩者到所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器的連接減少到三個線連接。

在一些實施方式中，所述內(nèi)加熱器的所述第二端和所述外加熱器的所述第二端在所述公共端子的所述連接節(jié)點處電連接。

在一些實施方式中，設(shè)置在所述基座中靠近所述內(nèi)加熱器的溫度傳感器用于獲得所述基座在所述內(nèi)加熱器附近的所述測量溫度。所述基座由陶瓷材料限定，并且所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器由電阻元件限定。所述電阻元件被配置為改變作為溫度的函數(shù)的其電阻值。在一個實施方式中，測得的所述電阻用于指示該區(qū)域的溫度。

在一些實施方式中，所述公共端子被限定在所述基座的外部，使得通過對所述內(nèi)電源和所述外電源作出的三個連接來控制所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器。

在一些實施方式中，所述比率被成比例以補償在所述外加熱器的電阻元件的長度和所述內(nèi)加熱器的電阻元件的長度方面的差異。

在一些實施方式中，所述比率的所述比例進一步補償在所述基座的包括所述外加熱器的所述電阻元件的面積與所述基座的包括所述內(nèi)加熱器的所述電阻元件的面積方面的差異。

在一些實施方式中，預(yù)定義所述比率以實現(xiàn)跨越所述基座的表面的基本上均勻的熱分布。使用布置在所述基座中的靠近所述內(nèi)加熱器以識別所述測量溫度的溫度傳感器來識別所述內(nèi)電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置，并且不使用溫度傳感器來測量靠近所述外加熱器的溫度。

在一些實施方式中，所述比率可通過所述反應(yīng)器的控制器設(shè)定。所述比率的具體設(shè)置實現(xiàn)所述基座的由所述外加熱器產(chǎn)生的熱分布與由所述內(nèi)加熱器產(chǎn)生的熱分布的差異，其中所述內(nèi)電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置使用布置在所述基座中靠近所述內(nèi)加熱器以識別所述測量溫度的溫度傳感器來識別，并且沒有溫度傳感器用于測量靠近所述外加熱器的溫度。

在一個實施方式中，公開了一種用于控制在用于處理襯底的反應(yīng)器中使用的基座的加熱器區(qū)域的方法。所述方法包括將第一電源的第一端子連接到所述基座的內(nèi)加熱器的第一端，將第二電源的第一端子連接到所述基座的外加熱器的第一端，將所述內(nèi)加熱器的第二端和所述外加熱器的第二端連接到公共端子。所述方法還包括將所述第一電源的第二端子和所述第二電源的第二端子連接到所述公共端子。所述基座的所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器利用所述第一電源的所述第一端子、所述第二電源的所述第一端子和所述公共端子來控制。所述方法被配置為獲得所述基座的靠近所述內(nèi)加熱器的測量溫度。所述方法使用伺服控制規(guī)則來識別所述第一電源的內(nèi)電壓的直接控制設(shè)置，使得期望溫度與所述測量溫度匹配。然后，針對所述第二電源的外電壓識別開環(huán)控制設(shè)置。所述外電壓是所述內(nèi)電壓的倍數(shù)，使得所述倍數(shù)由比率定義。

在一些實施方式中，到所述基座的用于所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器的連接被限制到所述第一電源的所述第一端子、所述第二電源的所述第一端子和所述公共端子。所述公共端子由所述第一電源和所述第二電源共享。

在一些實施方式中，處理所述伺服控制規(guī)則包括執(zhí)行所述期望溫度和來自所述內(nèi)加熱器的所述測量溫度之間的差的閉環(huán)分析。

在一些實施方式中，所述閉環(huán)分析被配置為迭代直到所述測量溫度等于所述期望溫度，所述閉環(huán)分析被配置為識別所述第一電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置。

在一些實施方式中，選擇所述比率以使得所述外加熱器近似達到所述期望溫度設(shè)置，使得提供跨越所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器的溫度的近似均勻性，以用于當(dāng)所述襯底設(shè)置在所述反應(yīng)器的所述基座上時處理所述襯底。

在一些實施方式中，所述比率可通過所述反應(yīng)器的控制器設(shè)定。所述比率的具體設(shè)置實現(xiàn)所述基座的由所述外加熱器產(chǎn)生的熱分布與由所述內(nèi)加熱器產(chǎn)生的熱分布的差異。使用布置在所述基座中的靠近所述內(nèi)加熱器以識別所述測量溫度的溫度傳感器來識別所述內(nèi)電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置，并且不使用溫度傳感器來測量靠近所述外加熱器的溫度。

具體而言，本發(fā)明的一些方面可以闡述如下：

1.一種用于處理襯底的系統(tǒng)，其包括：

反應(yīng)器，其包括用于支撐所述襯底的加熱器組件，所述反應(yīng)器被配置為接收工藝氣體；

集成在所述加熱器組件中的內(nèi)加熱器；

集成在所述加熱器組件中的外加熱器，所述外加熱器布置成圍繞所述內(nèi)加熱器；

內(nèi)電源，其具有連接到所述內(nèi)加熱器的第一端的正極端子和連接到所述內(nèi)加熱器的耦合到公共端子的第二端的負(fù)極端子；

外電源，其具有連接到所述外加熱器的第一端的正極端子和連接到所述外加熱器的耦合到所述公共端子的第二端的負(fù)極端子；和

公共端子加熱器模塊，其被配置為接收接近所述內(nèi)加熱器的測量溫度，所述公共端子加熱器模塊被配置為接收期望溫度設(shè)置，并且處理伺服控制規(guī)則以識別所述內(nèi)電源的內(nèi)電壓的直接控制設(shè)置和所述外電源的外電壓的開環(huán)控制設(shè)置，其中所述外電壓被定義為所述內(nèi)電壓的比率。

2.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中所述伺服控制規(guī)則處理所述期望溫度和來自所述內(nèi)加熱器的所述測量溫度之間的差的閉環(huán)分析。

3.根據(jù)條款2所述的系統(tǒng)，其中所述閉環(huán)分析被配置為迭代，直到所述測量溫度等于所述期望溫度；所述閉環(huán)分析被配置為識別所述內(nèi)電源的用作所述直接控制設(shè)置的所述內(nèi)電壓。

4.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中所述比率被選擇為使得所述外加熱器近似達到所述期望溫度設(shè)置，使得提供跨越所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器的溫度的近似均勻性，以用于當(dāng)所述襯底設(shè)置在所述反應(yīng)器的所述加熱器組件上時處理所述襯底。

5.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器中的每一個由電阻元件限定，并且每個電阻元件的電阻值作為溫度的函數(shù)而變化。

6.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中，

所述內(nèi)電源的所述負(fù)極端子，

所述外電源的所述負(fù)極端子，

所述內(nèi)加熱器的所述第二端；以及

所述外加熱器的所述第二端，

其中的每一個連接到所述公共端子的連接節(jié)點。

7.根據(jù)條款6所述的系統(tǒng)，其中所述公共端子減少來自所述內(nèi)電源和所述外電源的連接，使得所述內(nèi)加熱器是第一加熱器區(qū)域并且所述外加熱器是第二加熱器區(qū)域，其中所述公共端子將來自n個加熱器區(qū)域的連接減少到n+1個連接。

8.根據(jù)條款6所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)加熱器的所述第二端和所述外加熱器的所述第二端在所述公共端子的所述連接節(jié)點處電連接。

9.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其還包括，

設(shè)置在所述加熱器組件中靠近所述內(nèi)加熱器的溫度傳感器，其用于獲得所述加熱器組件在內(nèi)加熱器附近的所述測量溫度，所述加熱器組件由陶瓷材料限定，并且所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器由電阻元件限定，所述電阻元件被配置為改變作為溫度的函數(shù)的其電阻值。

10.根據(jù)條款9所述的系統(tǒng)，其中所述公共端子被限定在所述加熱器組件的外部，使得由對所述內(nèi)電源和所述外電源作出的三個連接來控制所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器。

11.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中所述比率被成比例以補償在所述外加熱器的電阻元件的長度和所述內(nèi)加熱器的電阻元件的長度方面的差。

12.根據(jù)條款11所述的系統(tǒng)，其中，所述比率的所述比例還補償在所述加熱器組件的包括所述外加熱器的所述電阻元件的面積與所述加熱器組件的包括所述內(nèi)加熱器的所述電阻元件的面積方面的差。

13.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中所述比率被預(yù)定義以實現(xiàn)跨越所述加熱器組件的表面的基本均勻的熱分布，其中，使用設(shè)置在所述加熱器組件內(nèi)靠近所述內(nèi)加熱器以識別所述測量溫度的溫度傳感器來識別所述內(nèi)電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置，并且沒有溫度傳感器用于測量靠近所述外加熱器的溫度。

14.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中所述比率能由所述反應(yīng)器的控制器設(shè)置，其中所述比率的具體設(shè)置實現(xiàn)所述加熱器組件的由所述外加熱器產(chǎn)生的熱分布與由所述內(nèi)加熱器產(chǎn)生的熱分布的差異，其中，使用設(shè)置在所述加熱器組件內(nèi)靠近所述內(nèi)加熱器以識別所述測量溫度的溫度傳感器來識別所述內(nèi)電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置，并且沒有溫度傳感器用于測量靠近所述外加熱器的溫度。

15.根據(jù)條款1所述的系統(tǒng)，其中所述加熱器組件是所述反應(yīng)器的基座或噴頭中的一個。

16.一種用于控制在用于處理襯底的反應(yīng)器中使用的加熱器組件的加熱器區(qū)域的方法，其包括：

將第一電源的第一端子連接到所述加熱器組件的內(nèi)加熱器的第一端；

將第二電源的第一端子連接到所述加熱器組件的外加熱器的第一端；

將所述內(nèi)加熱器的第二端和所述外加熱器的第二端連接到公共端子；

將所述第一電源的第二端子和所述第二電源的第二端子連接到所述公共端子，其中，利用所述第一電源的所述第一端子、所述第二電源的所述第一端子以及所述公共端子來控制所述加熱器組件的所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器；

獲得所述加熱器組件的鄰近所述內(nèi)加熱器的測量溫度；

處理伺服控制規(guī)則以識別所述第一電源的內(nèi)電壓的直接控制設(shè)置，使得期望溫度與所述測量溫度匹配；以及

識別所述第二電源的外電壓的開環(huán)控制設(shè)置，所述外電壓是所述內(nèi)電壓的倍數(shù)，所述倍數(shù)由比率定義。

17.根據(jù)條款16所述的方法，其中，到所述加熱器組件的用于所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器的連接被限制到：

所述第一電源的所述第一端子，

所述第二電源的所述第一端子，以及

所述公共端子，其中所述公共端子由所述第一電源和所述第二電源共享。

18.根據(jù)條款16所述的方法，其中，處理所述伺服控制規(guī)則包括執(zhí)行所述期望溫度和來自所述內(nèi)加熱器的所述測量溫度之間的差的閉環(huán)分析。

19.根據(jù)條款18所述的方法，其中所述閉環(huán)分析被配置為迭代，直到所述測量溫度等于所述期望溫度，所述閉環(huán)分析被配置為識別所述第一電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置。

20.根據(jù)條款16所述的方法，其中所述比率被選擇為使所述外加熱器近似達到所述期望溫度設(shè)置，使得提供跨越所述內(nèi)加熱器和所述外加熱器的溫度的近似均勻性，以用于當(dāng)所述襯底設(shè)置在所述反應(yīng)器的所述加熱器組件上時處理所述襯底。

21.根據(jù)條款16所述的方法，其中所述比率能由所述反應(yīng)器的控制器設(shè)置，其中所述比率的具體設(shè)置實現(xiàn)所述加熱器組件的由所述外加熱器產(chǎn)生的熱分布與由所述內(nèi)加熱器產(chǎn)生的熱分布的差異，其中，使用設(shè)置在所述加熱器組件內(nèi)靠近所述內(nèi)加熱器以識別所述測量溫度的溫度傳感器來識別所述內(nèi)電源的所述內(nèi)電壓的所述直接控制設(shè)置，并且沒有溫度傳感器用于測量靠近所述外加熱器的溫度。

22.一種用于處理襯底的系統(tǒng)，其包括：

反應(yīng)器，其包括用于支撐所述襯底的加熱器組件；

兩個或兩個以上加熱器，其集成到所述加熱器組件中，所述兩個或兩個以上加熱器包括第一加熱器和第二加熱器；以及

公共端子加熱器模塊，其被配置為接收靠近所述加熱器組件的所述第一加熱器的測量溫度，所述公共端子加熱器模塊被配置為接收期望溫度設(shè)置，并且處理伺服控制規(guī)則以識別所述第一加熱器的第一電壓的直接控制設(shè)置，并且所述第二加熱器的第二電壓的開環(huán)控制設(shè)置被導(dǎo)出為所述第一電壓的比率。

23.根據(jù)條款22所述的系統(tǒng)，其中所述兩個或兩個以上加熱器中的每一個由電阻元件限定，并且每個電阻元件的電阻值作為溫度的函數(shù)而變化。

24.根據(jù)條款23所述的系統(tǒng)，其中所述電阻值的測量值指示與相應(yīng)的所述電阻元件相關(guān)聯(lián)的區(qū)域的溫度。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀整個說明書和權(quán)利要求書時將理解這些和其它優(yōu)點。

附圖說明

圖1a示出了襯底處理系統(tǒng)，其用于處理襯底，例如以在其上形成膜。

圖1b示出了用于處理半導(dǎo)體襯底的反應(yīng)器的系統(tǒng)圖。

圖2示出了當(dāng)電源分別連接到內(nèi)加熱器和外加熱器時電源的單獨性質(zhì)的示例。

圖3a示出了系統(tǒng)的示例，該系統(tǒng)包括與電源連接的反應(yīng)器，該電源用于向設(shè)置在反應(yīng)器的基座中的內(nèi)加熱器和外加熱器輸送功率。

圖3b示出了根據(jù)一個實施方式的處理伺服控制規(guī)則的控制流程的示例。

圖3c和3d示出了根據(jù)一個實施方式的差分方程的示例。

圖4示出了根據(jù)一個實施方式的到內(nèi)加熱器和外加熱器的布線連接的示意圖。

圖5示出了根據(jù)一個實施方式的內(nèi)加熱器的電阻元件ri的布局和外加熱器的電阻元件ro的布局的一個示例配置。

圖6a示出了根據(jù)一個實施方式的另一種配置系統(tǒng)，其中公共端子c可以在三個單獨的加熱器(例如內(nèi)部區(qū)域、中間區(qū)域、外部區(qū)域)之間共享。

圖6b示出根據(jù)一個實施方式的用于提供公共端子c的另一互連。

圖7示出了用于控制上述系統(tǒng)的控制模塊。

具體實施方式

本公開的實施方式提供了利用多個加熱器來控制在處理襯底期間使用的基座的溫度的反應(yīng)器系統(tǒng)的示例。提供了用于使得能夠使用公共端子以減少將基座中的多個加熱器互連到相應(yīng)電源所需的導(dǎo)線的數(shù)量的系統(tǒng)和方法的示例實施方式。本文所述的公共端子實施方式使得能夠減少需要布線到反應(yīng)器的基座中的布線。減少導(dǎo)線和到基座中的連接的數(shù)量減少了基座設(shè)計的復(fù)雜性，減少了連接點的數(shù)量，并且可以增加反應(yīng)器的可靠性。此外，本文所述的實施方式利用了利用單個溫度傳感器來測量與基座中的加熱器區(qū)域之一相關(guān)聯(lián)的溫度的方法。然后將單次測量用作伺服控制規(guī)則的輸入，以識別實現(xiàn)該測量的加熱器的期望溫度所需的電壓設(shè)置。

限定集成在基座(例如，陶瓷基座)中的加熱器的電阻元件已知基于溫度改變電阻。為此，可以利用伺服控制規(guī)則來識別將感測區(qū)域的溫度置于適當(dāng)溫度的電壓。一旦為正被測量的加熱器區(qū)域識別了電壓設(shè)置，利用比率值來導(dǎo)出應(yīng)該為一個或多個其他加熱器設(shè)置的電壓，以實現(xiàn)跨越基座的加熱的均勻性。在一些實施方式中，可以調(diào)節(jié)該比率，使得可以在加熱器之間實現(xiàn)溫度的定制差異，例如，為不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)不同的溫度。

在一些實施方式中，被描述為集成到基座中的加熱器也可以集成到反應(yīng)器的其他部件中。例如，加熱器可以集成到反應(yīng)器的噴頭中，以便限定加熱的噴頭。概括地說，這里提供的關(guān)于基座和集成在基座中的加熱器的描述也可應(yīng)用于其它類型的加熱組件。如所指出的，這種加熱組件可以包括噴頭、靜電卡盤、支撐卡盤、基座、室部件或可以在用于處理襯底的反應(yīng)器和處理模塊中實現(xiàn)的其他結(jié)構(gòu)(例如，半導(dǎo)體襯底和其他器件)。

圖1a示出反應(yīng)器系統(tǒng)100，其可以用于在襯底上沉積膜，例如在原子層沉積(ald)工藝中形成的那些。這些反應(yīng)器可以使用兩個或兩個以上加熱器，并且公共端子配置可以在該示例性反應(yīng)器中使用以控制溫度以實現(xiàn)均勻性或定制設(shè)置。

考慮到這一點，圖1a的系統(tǒng)包括具有下室部分102b和上室部分102a的室102。中心柱被配置為支撐基座140，在一個實施方式中基座140是供電電極。基座140經(jīng)由匹配網(wǎng)絡(luò)106電耦合到電源104(例如，rf電源)。電源104可以由具有兩個或兩個以上可選且相互排斥的振蕩器的單個發(fā)生器限定。電源104由控制模塊110(例如，控制器)控制?？刂颇K110被配置為通過執(zhí)行工藝輸入和控制108來操作襯底處理系統(tǒng)100。工藝輸入和控制108可以包括例如用于在襯底101上的ald膜沉積的工藝配方，例如，功率電平、定時參數(shù)、穿梭(shuttle)速度、rf功率電平、地設(shè)置、工藝氣體、流速、襯底101的機械移動等。

中心柱或桿還示出為包括由升降銷控制件122控制的升降銷120。升降銷120用于從基座140提升襯底101以允許末端執(zhí)行器拾取襯底，并且在襯底被末端執(zhí)行器放置之后降低襯底101。襯底處理系統(tǒng)100還包括連接到工藝氣體114(例如來自設(shè)施的氣體化學(xué)物質(zhì)供應(yīng))的氣體供應(yīng)歧管112。根據(jù)正在執(zhí)行的處理，控制模塊110控制工藝氣體114經(jīng)由氣體供應(yīng)歧管112的輸送。所選擇的氣體然后流入噴頭150中，并且分布在限定在面向襯底101的噴頭150面和擱置在基座140上的襯底101之間的空間體積中。在ald工藝中，可以選擇氣體用于吸收反應(yīng)物或與吸收的反應(yīng)物反應(yīng)。

此外，氣體可以是預(yù)混合的或不是預(yù)混合的?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)拈y和質(zhì)量流量控制機構(gòu)以確保在工藝的沉積和等離子體處理階段期間輸送正確的氣體。工藝氣體經(jīng)由出口離開室。真空泵(例如，一級或兩級機械干式泵和/或渦輪分子泵)通過閉環(huán)控制的流量限制裝置(例如節(jié)流閥或擺閥)將工藝氣體排出以及在反應(yīng)器內(nèi)保持適當(dāng)?shù)牡蛪骸?/p>

還示出了圍繞基座140的外部區(qū)域的承載環(huán)153。承載環(huán)153被配置為位于承載環(huán)支撐區(qū)域上方，承載環(huán)支撐區(qū)域是從基座140的中心處的襯底支撐區(qū)域向下一個臺階。承載環(huán)包括其盤結(jié)構(gòu)的外邊緣側(cè)(例如外半徑)以及其盤結(jié)構(gòu)的最接近襯底101所處位置的襯底邊緣側(cè)(例如內(nèi)半徑)。承載環(huán)的襯底邊緣側(cè)包括多個接觸支撐結(jié)構(gòu)，該多個接觸支撐結(jié)構(gòu)被配置為當(dāng)承載環(huán)153被叉180提升時提升襯底101。因此，承載環(huán)153與襯底101一起被提升并且例如在多站系統(tǒng)中可以旋轉(zhuǎn)到另一個站。在其他實施方式中，室是單站室。

圖1b示出了用于處理半導(dǎo)體襯底101的反應(yīng)器102的系統(tǒng)圖。半導(dǎo)體襯底101被示為設(shè)置在反應(yīng)器102中的基座140上方。噴頭150用于供應(yīng)工藝氣體，工藝氣體用于在反應(yīng)器102中創(chuàng)建或產(chǎn)生等離子體。氣體供應(yīng)源114根據(jù)工藝配方向噴頭150供應(yīng)一種或多種氣體。控制器110用于向反應(yīng)器102的各種部件提供指令，包括諸如氣體供應(yīng)源114的設(shè)施、壓力控制、溫度控制和其它處理參數(shù)。在該示例中，控制器110耦合到電源162和電源164。電源162被配置為向布置在基座140中的內(nèi)加熱器供電。電源164被配置為向布置在基座140中的外加熱器供電。

布線連接160提供在電源162和電源164之間到基座140的加熱器的連接接口?；?40中的加熱器由電阻元件示出，其分別被標(biāo)識為用于外加熱器的電阻元件ro和用于內(nèi)加熱器的電阻元件的ri。一般來說，電源162能夠控制內(nèi)加熱器的電壓vi以影響在靠近內(nèi)部電阻元件ri的放置的區(qū)域中的基座140的溫度的變化。電源164能夠控制外加熱器的電壓vo以影響靠近外部電阻元件ro的放置的區(qū)域中的基座140的溫度的變化。

圖2示出了當(dāng)電源162和164分別連接到內(nèi)加熱器182和外加熱器184時電源162和164的單獨性質(zhì)的示例。在該配置中，可以分別更精確地控制內(nèi)加熱器182和外加熱器184，因為單獨的端子連接被獨立地提供給電源162和164中的每一個。該配置要求內(nèi)加熱器182的正連接a⁺和負(fù)連接a^-被引導(dǎo)到基座144，以用于連接到電阻元件ri。類似地，外加熱器184的正連接b⁺和負(fù)連接b^-被引導(dǎo)到基座140，以用于連接到電阻元件ro。

盡管該配置允許分別控制內(nèi)加熱器和外加熱器，但是必須布線到基座140并且互連到電阻元件ri和ro的布線連接160需要在基座140內(nèi)的附加布線，并且還需要到基座140的電阻元件的互連，這使得布線連接160的布線和布線設(shè)計的復(fù)雜性變得復(fù)雜。

可以理解，添加到基座的附加布線可以增加復(fù)雜性和成本。減少到基座140的連接的數(shù)量因此將簡化基座140的設(shè)計。以下實例將說明使用公共端子來將基座的內(nèi)加熱器和外加熱器連接到單獨的電源，同時減少對基座進行并集成到設(shè)置在基座中的電阻元件的布線連接的數(shù)量。現(xiàn)在將參考圖3a-7描述這些示例。

圖3a示出了系統(tǒng)300的示例，其包括與電源224和226連接的反應(yīng)器202，電源224和226用于將功率輸送到設(shè)置在反應(yīng)器202的基座240中的內(nèi)加熱器和外加熱器。在該示例中，公共端子c用于將電源224和電源226之間的連接互連到限定基座240的加熱器的電阻元件。如圖所示，基座240包括電阻元件ro和ri，分別參考外加熱器的電阻元件ro和內(nèi)加熱器的電阻元件ri。通過互連到內(nèi)加熱器的第一端的正極端子a，從電源224電連接到內(nèi)加熱器。

電源224的負(fù)極端子連接到公共端子c。通過互連到外加熱器的第一端的正極端子b，從電源226到外加熱器進行電連接。電源226的負(fù)極端子連接到公共端子c。以這種方式，在第一電源224和第二電源226之間只有三個布線連接從連接260向上進入基座240，并且耦合到相應(yīng)加熱器的電阻元件ro和ri。

第一電源224連接到具有電阻元件ri的內(nèi)加熱器，并且第一電源224具有作為電源224的設(shè)置的內(nèi)電壓(vi)。第二電源226連接到具有電阻元件ro的外加熱器，第二電源226具有作為電源226的設(shè)置的外電壓(vo)。

當(dāng)對節(jié)點a、c和b進行公共端子連接時，提供公共端子加熱器模塊270用于設(shè)置內(nèi)電壓vi和外電壓vo。還示出了溫度傳感器220，其被布線進入基座240以能夠直接測量靠近由內(nèi)部電阻元件ri限定的內(nèi)加熱器的區(qū)域中的溫度(tj)。在一個實施方式中，熱電偶可以布置在基座240中靠近內(nèi)加熱器的位置，使得可以測量基座的鄰近內(nèi)加熱器的位置處的溫度，限定基座240的測量溫度。在一個實施方式中，包括電阻元件的基座由陶瓷材料制成。

因此，由電阻元件產(chǎn)生的熱量被傳遞到基座240的陶瓷材料。在一個實施方式中，基座240由布置電阻元件的區(qū)域中的陶瓷材料限定，并且陶瓷材料限定當(dāng)襯底存在于反應(yīng)器202中時襯底將設(shè)置在其上的表面。在一些配置中，基座240可以具有其他部件，例如可以不由陶瓷限定的桿?；?40的桿可以由金屬(諸如鋁、不銹鋼)或其它材料限定。桿將優(yōu)選地在其中設(shè)置有通道，該通道用于將線引入到基座240中并且連接到基座240中的連接節(jié)點以連接到電阻元件。

在一個實施方式中，電阻元件在陶瓷材料的內(nèi)部制造和形成。在一些實施方式中，基座240由一層以上的陶瓷材料粉末限定，該陶瓷材料粉末然后被夾心在一起(sandwichtogether)以包圍電阻元件和到電阻元件的連接。在其他實施方式中，可以形成基座的陶瓷材料，使得電阻元件設(shè)置在陶瓷材料的內(nèi)部。通常，陶瓷材料能夠?qū)崃繌募訜崞鱾鬟f到陶瓷材料的主體，從而將熱量水平傳遞并產(chǎn)生到基座240的表面，然后在處理期間將基座240放置在襯底附近。通常，電阻元件被配置為作為溫度的函數(shù)r(t)來改變電阻。因此，當(dāng)向電阻元件提供功率時，電阻將根據(jù)由電阻元件產(chǎn)生的溫度變化和由電源提供的電壓而變化。在一個實施方式中，測得的電阻用于指示該區(qū)域的溫度。

在一個實施方式中，公共端子加熱器模塊270包括用于接收作為溫度設(shè)置272tid的期望溫度的邏輯。然后將內(nèi)加熱器的測量溫度tj以及溫度設(shè)置tid傳送到伺服控制規(guī)則274。伺服控制規(guī)則274被配置為執(zhí)行連續(xù)改變內(nèi)電壓vi的迭代過程，直到測量溫度tj和溫度設(shè)置tid之間的差值基本上達到零。因此，伺服控制規(guī)則274逐漸改變內(nèi)電壓vi，直到測量溫度tj等于內(nèi)加熱器的期望溫度tid。

作為示例，伺服控制規(guī)則274假設(shè)對內(nèi)部區(qū)域的溫度的直接測量。外部區(qū)域控制信號(電壓)通過比率k耦合到內(nèi)部區(qū)域。因此，內(nèi)部區(qū)域由伺服控制規(guī)則控制，外部區(qū)域是受控開環(huán)(根據(jù)溫度(ontemperature))。在另一個實施方式中，如果對外部區(qū)域進行直接溫度測量，則內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域都可以由伺服控制器控制，但是最佳控制方式將是通過內(nèi)部區(qū)域保持溫度(其可以是內(nèi)部區(qū)域溫度或平均溫度)的伺服控制，而外部區(qū)域?qū)⒖刂茰囟炔痪鶆蛐?例如，外部區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域之間的差，to-tj)。在一個實施方式中，平均溫度在數(shù)學(xué)上是溫度的縮放和：0.5(to+tj)。

根據(jù)一個實施方式，兩個區(qū)域(例如，內(nèi)加熱器和外加熱器)的控制可以被近似化。內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域熱功率的總和必須等于將施加到加熱器的總功率。驅(qū)動內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域之間的功率差以支持期望的溫度均勻性。這些可以在數(shù)學(xué)上表示如下：

這兩個功率區(qū)域可以由伺服控制器系統(tǒng)管理。在一個實施方式中，伺服控制系統(tǒng)可以是多輸入多輸出伺服控制器。熱功率和電流之間的關(guān)系由焦耳加熱的關(guān)系相關(guān)，其中已知加熱器區(qū)域的電阻是溫度的函數(shù)：

例如，如圖2所示的單獨的加熱器連接提供了設(shè)計的機械獨立性，但是功能要求僅是電獨立性。圖3a-7的設(shè)計保持電獨立性，同時使得設(shè)計是機械相關(guān)的。雖然這增加了用于公共端子的電纜的安培數(shù)要求，但這是這種方法的小成本與經(jīng)濟效益和簡化的權(quán)衡。此外，該概念可擴展到兩個以上加熱器區(qū)域，如圖6所示。

再次參考圖3a，找到內(nèi)電壓設(shè)置276，然后將內(nèi)電壓vi作為直接控制設(shè)置傳送到電源224。內(nèi)電壓設(shè)置276然后被傳送到比率計算器278。比率計算器278被配置為由所確定的內(nèi)電壓vi識別外電壓vo，使得外電壓vo是內(nèi)電壓vo的比率(k)。電源226接收設(shè)置外電壓vo的開環(huán)控制設(shè)置，將電源限定到基座240的外加熱器。

在一個實施方式中，設(shè)置比率k，使得基座240的靠近內(nèi)加熱器的溫度與基座240的靠近外加熱器的溫度大致相同。在一個實施方式中，該比率被設(shè)計成考慮在其上設(shè)置內(nèi)加熱器的面積與在其上設(shè)置外加熱器的面積。另外，該比率將考慮電阻元件ro的長度與電阻元件ri的長度。例如，如果其中布置內(nèi)加熱器的內(nèi)部區(qū)域大于其中布置外加熱器的外部區(qū)域，則需要考慮電阻元件的長度差以及基座240的需要加熱的區(qū)域。

例如，可能的情況是外部區(qū)域具有比內(nèi)部區(qū)域大1.2倍的面積，并且在定義k值時該比率將考慮面積差。類似地，內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域中的電阻元件的長度差也將影響每個區(qū)域中所需的功率量，使得每個區(qū)域中所得到的溫度大致相同，從而保持整個基座的表面上的均勻性。

在替代實施方式中，可以動態(tài)地設(shè)置比率k，使得基座240的內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域中的溫度將不同。例如，通過改變比率k，可以向電源226施加更多的功率或更少的功率。例如，如果用于在襯底上沉積材料的工藝配方將受益于溫度在襯底的周邊中的輕微增加，則可能期望調(diào)整k值，使得外周邊區(qū)域提供比基座240的內(nèi)部區(qū)域更多的額外熱量。在一些實施方式中，可以基于正在執(zhí)行的輸入或工藝參數(shù)由控制器310實時地執(zhí)行比率k的動態(tài)設(shè)置。在一些實施方式中，可以為不同的處理階段預(yù)設(shè)比率值。在其他實施方式中，可以針對沉積工藝(例如原子層沉積步驟)的不同階段動態(tài)地設(shè)置處理值。

在另一實施方式中，代替使用兩個電源224和226，可以將單個電源多路復(fù)用到n個加熱器。因此，由于每個加熱器區(qū)域的熱質(zhì)量，單個電源配置可以簡化整個系統(tǒng)。

圖3b示出了根據(jù)一個實施方式的處理伺服控制規(guī)則272的控制流程350的示例。在該示例中，控制流350從溫度傳感器220接收作為輸入的測量溫度tj。在控制流350中，“tj”的“j”是j＝{1,2，...n}的枚舉(enumeration)。由控制流350接收的另一輸入是期望溫度tid272。伺服控制規(guī)則272執(zhí)行差分算子以執(zhí)行差分方程360。差分方程360產(chǎn)生內(nèi)電壓vi作為輸出，因為測量溫度tj僅為內(nèi)加熱器的測量溫度。差分方程被配置為以迭代方式執(zhí)行，直到tid-tj之間的差為零，其中tj是內(nèi)加熱器的測量溫度。在該點，內(nèi)電壓vi將被置于確保期望溫度與測量溫度相同的設(shè)置。在一些實施方式中，存在對控制流350的變量閉環(huán)的某種類型的功率或電壓或電流控制器。然而，所提供的示例指示關(guān)于溫度的實際控制規(guī)則。此外，還可以對兩個區(qū)域進行閉環(huán)控制?？梢允褂枚噍斎攵噍敵?mimo)控制器，其中兩個區(qū)域的設(shè)定點包括伺服平均溫度以及目標(biāo)非均勻性。

如圖所示，內(nèi)電壓vi的輸出被提供給基座240，使得基座240的靠近內(nèi)加熱器的區(qū)域中的溫度改變。因此，由內(nèi)電源提供的內(nèi)電壓vi將繼續(xù)改變，直到測量溫度和期望溫度近似相等。在這一點上，提供的內(nèi)電壓vi設(shè)置276是用于內(nèi)加熱器的電源224的直接控制設(shè)置，其確定在基座240的內(nèi)加熱器附近現(xiàn)在存在期望設(shè)置。公共端子加熱器模塊270還將提供開環(huán)控制設(shè)置以將外電壓vo傳送到電源226，電源226被布線到基座240的外加熱器。

圖3c示出了差分方程360的示例，其中第一項將常數(shù)kp乘以差tid-tj，第二項將常數(shù)ko乘以差tid-tj的導(dǎo)數(shù)，第三項將常數(shù)ki乘以差tid-tj的積分。如上所述，該處理被配置為迭代，直到內(nèi)電壓vi產(chǎn)生內(nèi)加熱器的被感測為大約為內(nèi)加熱器的期望溫度的溫度。然后使用比率k乘以內(nèi)電壓vi以得到外電壓vo，例如vo＝kvi。如上所述，可以預(yù)定比率k的值，使得內(nèi)加熱器和外加熱器提供在整個基座240的表面上大致均勻的溫度。在一些實施方式中，可以調(diào)節(jié)k值，使得外加熱器提供比內(nèi)加熱器更高的溫度。在一些實施方式中，可以調(diào)節(jié)k值，使得外加熱器提供比內(nèi)加熱器低的溫度。k值的控制可以是動態(tài)的，或者可以是為特定配方預(yù)定義的。

圖3d示出了差分方程360的另一示例，其旨在將過程概括為任何數(shù)量的加熱器，并且不限于內(nèi)加熱器和外加熱器。因此，第一電壓v1表示提供給第一加熱器的電壓，第二電壓v2表示提供給第二加熱器的電壓。應(yīng)當(dāng)理解，任何數(shù)量的加熱器是可能的，因此加熱器數(shù)量可以是2至n的任何數(shù)量。由于歐姆定律，v_i＝r_ii_i，因此控制系統(tǒng)可以伺服電壓或電流。

圖4示出了到內(nèi)加熱器和外加熱器的布線連接的示意圖。如圖所示，熱電偶402連接或放置在內(nèi)加熱器附近，使得溫度傳感器220可監(jiān)測基座的靠近內(nèi)加熱器的溫度。電源224被示為通過端子a提供內(nèi)電壓vi到由電阻元件ri限定的加熱器ri(t)。電源226被示為通過端子b將外電壓vo提供給由電阻元件ro限定的加熱器ro(t)。電源226和電源224的負(fù)極端子分別耦合到公共端子c。

如圖所示，公共端子c設(shè)置在基座240中，并且用于端子a、端子b和公共端子c的布線連接是必須布線到基座中以用于從電源226224傳輸功率的唯一布線連接。連接節(jié)點設(shè)置在基座240中的電連接404中。因此，伺服控制規(guī)則274被示為從溫度傳感器220接收測量溫度以及從溫度設(shè)置272接收期望溫度。如上所述，伺服控制規(guī)則274因此被配置為生成設(shè)置電源224的內(nèi)電壓vi的直接控制設(shè)置276。然后將比率k應(yīng)用到輸入vi以產(chǎn)生設(shè)置電源226的外電壓vo的開環(huán)控制設(shè)置。

圖5示出了根據(jù)一個實施方式的內(nèi)加熱器的電阻元件ri的布局和外加熱器的電阻元件ro的布局的一個示例配置。應(yīng)當(dāng)理解，所示的具體布局僅是一個示例，并且可以提供不同的布局配置。一些布局配置可以簡單地為內(nèi)部區(qū)域提供連續(xù)的電阻元件圓環(huán)，然后為外部區(qū)域提供連續(xù)的電阻元件圓環(huán)。在其他實施方式中，可以提供多個加熱器區(qū)域，例如內(nèi)加熱器、中間加熱器和外加熱器。在其它實施方式中，加熱器區(qū)域可以被取向為餅形、圓形取向加熱圓，單獨電阻元件、z字形電阻元件或一個單個電阻元件的網(wǎng)格。

在該特定示例中，內(nèi)加熱器由設(shè)置在直徑520中的電阻元件ri限定，并且外加熱器由圍繞直徑530中的內(nèi)加熱器的電阻元件ro限定。內(nèi)加熱器具有電阻元件ri，該電阻元件ri在連接到端子a的第一端處開始。外加熱器具有電阻元件ro，該電阻元件ro在通過非電阻線504連接到端子b的第一端處開始，延伸以將ri的第一端連接到端子a。內(nèi)加熱器的第二端具有連接到公共端子c的電阻元件ri。具有電阻元件ro的外加熱器的第二端也經(jīng)由非電阻線502連接到公共端子c。

提供非電阻線502和504以簡單地防止電阻元件的不均勻濃度，以實現(xiàn)內(nèi)加熱器電阻元件ri的第二端和外加熱器電阻元件ro的第二端之間的連接。因此，與設(shè)置在基座240的表面上的內(nèi)加熱器和外加熱器的唯一連接是端子a、b和c，而兩個單獨的電源224和226共享這三個端子。如上所述，提供電阻元件的取向的這種描述作為示例，并且電阻元件優(yōu)選地集成到限定基座240的陶瓷中，該基座240然后接收用于在其上處理的襯底。

在一個實施方式中，由陶瓷材料限定的基座可以在高達400℃和高于400℃的溫度下操作，并且可以與侵蝕性化學(xué)物質(zhì)一起使用。

圖6a示出了根據(jù)一個實施方式的另一種配置系統(tǒng)600，其中公共端子c可以在三個單獨的加熱器(例如內(nèi)部區(qū)域、中間區(qū)域、外部區(qū)域)之間共享。示出了三個電源224、226和602。在該示例中，每個加熱器的負(fù)極端子將返回到公共端子c。電源224的正極端子連接到端子a。電源226的正極端子連接到端子b。電源602的正極端子連接到端子d。在該示例中，溫度傳感器220被配置為使用熱電偶402來感測內(nèi)加熱器的溫度。因此，溫度傳感器220產(chǎn)生被饋送到伺服控制規(guī)則604的測量溫度。期望溫度設(shè)置由溫度設(shè)置272提供，溫度設(shè)置272也被提供給伺服控制規(guī)則604。因此，伺服控制規(guī)則604將產(chǎn)生確定內(nèi)電壓vi的直接控制設(shè)置。然后使用開環(huán)控制設(shè)置將比率606應(yīng)用于中間區(qū)域和外部區(qū)域中的每一個的內(nèi)電壓vi。

例如，比率km用于導(dǎo)出提供給中間區(qū)域的電源的中間電壓vm。比率ko用于導(dǎo)出提供給外部區(qū)域的電源的外電壓vo。提供該示例以說明在基座中可以使用兩個以上加熱器，并且通過利用在基座中被供電的多個加熱器之間共享的公共端子c，可以顯著減少到基座的布線。在該示例中，使用三個加熱器，并且如果所有線被單獨地提供到基座，則將需要六根線來控制施加到相應(yīng)加熱器的電壓。通過在本例中使用公共端子c，控制施加到各個加熱器的電壓僅需要四根線。

圖6b示出了互連加熱器(例如，三個加熱器h1、h2和h3)并使用公共參考電位的另一個實施方式。在該示例中，示出了具有n+1個端子的n個加熱器。在該配置中，n個加熱器中沒有一個在兩個端子上具有浮動電位，如圖6a中的情況。在該配置中，三個加熱器h1-h3仍將連接數(shù)目從六個減少到四個，因為每個加熱器不需要布線到加熱器本身的兩個端子連接。在該配置中，溫度傳感器也將用于測量加熱器中的一個的溫度，如圖6a所示。此外，伺服控制規(guī)則604可以操作以接收正在測量的加熱器區(qū)域的測量溫度和期望溫度。然后可以使用單獨的比率k1和k2來設(shè)置電壓v2和v3。因此，簡單地提供圖6a的圖示以示出將電壓源和加熱器的節(jié)點之間的互連布線到作為公共端子c操作的公共參考電位的另一種方式。

圖7示出了用于控制上述系統(tǒng)的控制模塊700。在一個實施方式中，圖1a的控制模塊110可以包括控制器310的示例組件中的一些。例如，控制模塊700可以包括處理器、存儲器和一個或多個接口。控制模塊700可以用于部分地基于感測的值來控制系統(tǒng)中的設(shè)備。僅作為示例，控制模塊700可以基于感測的值和其他控制參數(shù)來控制閥702、濾波器加熱器704、泵706和其它裝置708中的一個或多個。僅作為示例，控制模塊700從壓力計710、流量計712、溫度傳感器714和/或其他傳感器716接收感測值。控制模塊700還可以用于在前體輸送和膜沉積期間控制工藝條件。控制模塊700通常將包括一個或多個存儲器設(shè)備和一個或多個處理器。

控制模塊700可以控制前體輸送系統(tǒng)和沉積設(shè)備的活動?？刂颇K700執(zhí)行計算機程序，包括用于控制工藝時序、輸送系統(tǒng)溫度和跨越濾波器的壓力差、閥位置、氣體混合物、室壓力、室溫度、襯底溫度、rf功率電平、襯底卡盤或基座位置和特定工藝的其他參數(shù)?？刂颇K700還可以監(jiān)測壓力差并且自動地將蒸汽前體輸送從一個或多個路徑切換到一個或多個其它路徑。在一些實施方式中可以采用存儲在與控制模塊700相關(guān)聯(lián)的存儲器設(shè)備上的其他計算機程序。

通常，將存在與控制模塊700相關(guān)聯(lián)的用戶界面。用戶界面可以包括顯示器718(例如，顯示屏和/或設(shè)備的圖形軟件顯示和/或工藝條件)、以及用戶輸入設(shè)備720(例如，定點設(shè)備、鍵盤、觸摸屏、麥克風(fēng)等)。

用于控制前體的輸送、沉積和處理序列中的其他過程的計算機程序可以以任何常規(guī)的計算機可讀編程語言(例如，匯編語言、c、c++、pascal、fortran或其他)編寫。編譯的目標(biāo)代碼或腳本由處理器執(zhí)行以執(zhí)行程序中標(biāo)識的任務(wù)。

控制模塊參數(shù)涉及工藝條件，例如，諸如濾波器壓力差、工藝氣體組成和流速、溫度、壓力、等離子體條件(例如，rf功率電平和低頻rf頻率)、冷卻氣體壓力、和室壁溫度。

系統(tǒng)軟件可以以許多不同的方式來設(shè)計或配置。例如，可以寫入各種室部件子程序或控制對象以控制執(zhí)行本發(fā)明沉積工藝所需的室部件的操作。用于該目的的程序或程序段的示例包括襯底定位代碼、工藝氣體控制代碼、壓力控制代碼、加熱器控制代碼和等離子體控制代碼。

襯底定位程序可以包括用于控制室部件的程序代碼，所述室部件用于將襯底裝載到基座或卡盤上，并控制襯底和室的其它部件(例如，氣體入口和/或目標(biāo))之間的間隔。工藝氣體控制程序可以包括用于控制氣體組成和流速并且任選地在沉積之前使氣體流入室以便穩(wěn)定室中的壓力的代碼。濾波器監(jiān)視程序包括將測量的差分與預(yù)定值進行比較的代碼和/或用于切換路徑的代碼。壓力控制程序可以包括用于通過調(diào)節(jié)例如室的排氣系統(tǒng)中的節(jié)流閥來控制室中的壓力的代碼。加熱器控制程序可以包括用于控制到加熱單元的用于加熱前體輸送系統(tǒng)中的部件、襯底和/或系統(tǒng)的其他部分的電流的代碼。或者，加熱器控制程序可以控制傳熱氣體(諸如氦)到襯底卡盤的傳送。

可以在沉積期間監(jiān)測的傳感器的示例包括但不限于質(zhì)量流量控制模塊、壓力傳感器(例如壓力計710)和位于輸送系統(tǒng)中的熱電偶，基座或卡盤(例如溫度傳感器714/220)。適當(dāng)編程的反饋和控制算法可以與來自這些傳感器的數(shù)據(jù)一起使用以維持期望的工藝條件。前述描述了本發(fā)明的實施方式在單室或多室半導(dǎo)體處理工具中的實施。

在一些實現(xiàn)方式中，控制器是系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)可以是上述示例的一部分。這樣的系統(tǒng)可以包括半導(dǎo)體處理設(shè)備，半導(dǎo)體處理設(shè)備包括一個或多個處理工具、一個或多個室、用于處理的一個或多個平臺、和/或特定處理部件(晶片基座、氣體流系統(tǒng)等)。這些系統(tǒng)可以與用于在半導(dǎo)體晶片或襯底的處理之前、期間和之后控制它們的操作的電子器件集成。電子器件可以被稱為“控制器”，其可以控制一個或多個系統(tǒng)的各種部件或子部件。根據(jù)處理要求和/或系統(tǒng)類型，控制器可以被編程以控制本文公開的任何工藝，包括工藝氣體的輸送、溫度設(shè)置(例如加熱和/或冷卻)、壓力設(shè)置、真空設(shè)置、功率設(shè)置、射頻(rf)發(fā)生器設(shè)置、rf匹配電路設(shè)置、頻率設(shè)置、流率設(shè)置、流體輸送設(shè)置、位置和操作設(shè)置、進出工具和其他輸送工具和/或連接到特定系統(tǒng)或與特定系統(tǒng)接口的裝載鎖的晶片輸送。

概括地說，控制器可以定義為電子器件，電子器件具有接收指令、發(fā)出指令、控制操作、啟用清潔操作、啟用終點測量等的各種集成電路、邏輯、存儲器和/或軟件。集成電路可以包括存儲程序指令的固件形式的芯片、數(shù)字信號處理器(dsp)、定義為專用集成電路(asic)的芯片、和/或一個或多個微處理器、或執(zhí)行程序指令(例如，軟件)的微控制器。程序指令可以是以各種單獨設(shè)置(或程序文件)的形式輸送到控制器的指令，單獨設(shè)置(或程序文件)定義用于在半導(dǎo)體晶片上或針對半導(dǎo)體晶片或系統(tǒng)執(zhí)行特定工藝的操作參數(shù)。在一些實施方式中，操作參數(shù)可以是由工藝工程師定義的配方的一部分，以在一或多個(種)層、材料、金屬、氧化物、硅、二氧化硅、表面、電路和/或晶片的管芯的制造期間完成一個或多個處理步驟。

在一些實現(xiàn)方式中，控制器可以是與系統(tǒng)集成、耦合到系統(tǒng)、以其它方式聯(lián)網(wǎng)到系統(tǒng)或其組合的計算機的一部分或耦合到該計算機。例如，控制器可以在“云”中或在晶片廠(fab)主機系統(tǒng)的全部或一部分中，其可以允許對晶片處理的遠(yuǎn)程訪問。計算機可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問以監(jiān)視制造操作的當(dāng)前進展、檢查過去制造操作的歷史、從多個制造操作研究趨勢或性能度量，以改變當(dāng)前處理的參數(shù)、設(shè)置要跟隨當(dāng)前處理的處理步驟、或者開始新的處理。在一些示例中，遠(yuǎn)程計算機(例如服務(wù)器)可以通過網(wǎng)絡(luò)(其可以包括本地網(wǎng)絡(luò)或因特網(wǎng))向系統(tǒng)提供工藝配方。

遠(yuǎn)程計算機可以包括使得能夠輸入或編程參數(shù)和/或設(shè)置的用戶界面，然后將該參數(shù)和/或設(shè)置從遠(yuǎn)程計算機輸送到系統(tǒng)。在一些示例中，控制器接收數(shù)據(jù)形式的指令，其指定在一個或多個操作期間要執(zhí)行的每個處理步驟的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)理解，參數(shù)可以特定于要執(zhí)行的工藝的類型和工具的類型，控制器被配置為與該工具接口或控制該工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通過包括聯(lián)網(wǎng)在一起并朝著共同目的(例如本文所述的工藝和控制)工作的一個或多個離散控制器而呈分布式。用于這種目的的分布式控制器的示例是在與遠(yuǎn)程(例如在平臺級或作為遠(yuǎn)程計算機的一部分)定位的一個或多個集成電路通信的室上的一個或多個集成電路，其組合以控制在室上的工藝。

示例系統(tǒng)可以包括但不限于等離子體蝕刻室或模塊、沉積室或模塊、旋轉(zhuǎn)漂洗室或模塊、金屬電鍍室或模塊、清潔室或模塊、倒角邊緣蝕刻室或模塊、物理氣相沉積(pvd)室或模塊、化學(xué)氣相沉積(cvd)室或模塊、原子層沉積(ald)室或模塊、原子層蝕刻(ale)室或模塊、離子注入室或模塊、軌道室或模塊、以及可以與半導(dǎo)體晶片的制造和/或制備相關(guān)聯(lián)或用于半導(dǎo)體晶片的制造和/或制備的任何其它半導(dǎo)體處理系統(tǒng)。

如上所述，根據(jù)將由工具執(zhí)行的一個或多個處理步驟，控制器可以與一個或多個其他工具電路或模塊、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相鄰工具、鄰近工具、位于整個工廠中的工具、主計算機、另一控制器、或在將晶片容器往返半導(dǎo)體制造工廠中的工具位置和/或裝載口運輸?shù)牟牧线\輸中使用的工具通信。

出于說明和描述的目的提供了實施方式的前述描述。這并不旨在窮舉或限制本公開。特定實施方式的單個元件或特征通常不限于該特定實施方式，而是在可應(yīng)用的情況下是可互換的并且可以用在所選實施方式中，即使沒有具體示出或描述。同樣也可以以許多方式變化。這樣的變化不被認(rèn)為是偏離本公開，并且所有這樣的修改旨在被包括在本公開的范圍內(nèi)。

雖然為了清楚理解的目的已經(jīng)相當(dāng)詳細(xì)地描述了前述實施方式，但是顯而易見的是，可以在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)實施某些改變和修改。因此，本實施方式被認(rèn)為是說明性的而不是限制性的，并且實施方式不限于本文給出的細(xì)節(jié)，而是可以在其權(quán)利要求的范圍和等同方案內(nèi)進行修改。