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JP7454509B2 - 基板処理システムのモデルベースの制御 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年６月２１日出願の米国特許出願第１６／０１４，６０６号に対する優先権を主張する。上記で参照した出願の全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、一般に、静電気誘引を使用する保持デバイスに関し、より詳細には、基板処理システムのモデルベースの制御に関する。
本明細書で提供する背景技術の説明は、本開示の背景を全般に提示する目的である。この背景技術の節において説明する範囲についての、本明細書で名前を挙げた発明者等の研究、及び他の場合には出願当時に従来技術とみなされない可能性がある説明の態様は、本開示に対する従来技術として明示的にも又は暗示的にも認めるものではない。
処理室内の基板（例えば、半導体ウエハ）の温度は、多くの方法で制御することができる。例えば、１つ又は複数の加熱器を基板支持組立体内に配置し、加熱器に供給される電力を制御して基板の温度を制御することができる。別の例として、１つ又は複数の流体を、基板支持組立体内に配置した１つ又は複数の流路を通じて弁を使用して循環させ、流体の温度を使用して基板の温度を制御することができる。
基板処理室に関連付けた設備のパラメータを制御するシステムは、測定モジュールと、モデル生成モジュールと、予測モジュールとを備える。測定モジュールは、設備のパラメータを変更する際、基板処理室に関連付けた設備の応答を測定するように構成される。モデル生成モジュールは、応答に基づき、設備の遅延及び利得を決定するように構成される。遅延は、設備がパラメータを変更する命令を受信した後にパラメータを変更するのに要する時間を示す。利得は、命令と、命令によって生じたパラメータの変化量との間の関係を示す。モデル生成モジュールは、遅延、利得、及び設備の時定数に基づき、設備のモデルを生成するように構成される。予測モジュールは、パラメータに関する設定点及びパラメータの測定値を受信するように構成される。予測モジュールは、モデルを使用して、パラメータに関する設定点及びパラメータの測定値に基づきパラメータの無遅延値の予測を生成するように構成される。予測モジュールは、予測を設定点と比較し、制御信号を生成し、制御信号に基づき設備のパラメータを制御するように構成される。
他の特徴では、予測により、設定点の変更に応答してパラメータのオーバーシュート及び立ち上がり時間のうち少なくとも１つを低減させる。
他の特徴では、基板処理室は、基板を支持する基板支持組立体を含む。設備は、基板の温度の制御を含め、基板支持組立体の動作を制御する。
他の特徴では、設備は、異なる温度で流体を供給する第１の供給源と第２の供給源とを備える。設備は、第１の三方比例弁と、第２の三方比例弁とを備え、第１の供給源及び第２の供給源から流体を受け入れ、受け入れた流体の部分を混合し、第１の温度及び第１の流量で流体を基板支持組立体に供給する。設備は、第３の三方比例弁を備え、第２の温度及び第２の流量で基板支持組立体から流体を受け入れ、基板支持組立体から受け入れた流体を第１の供給源及び第２の供給源に戻す。予測モジュールは、制御信号に従って第１の三方比例弁、第２の三方比例弁及び第３の三方比例弁を制御する。
他の特徴では、パラメータは、基板支持組立体に供給される流体の第１の温度、基板支持組立体から戻される流体の第２の温度、基板支持組立体に供給される流体の第１の流量、及び基板支持組立体から戻される流体の第２の流量のうち少なくとも１つを含む。
他の特徴では、予測モジュールは、制御信号に従って、基板支持組立体に供給される流体に基づき基板の温度を制御する。
他の特徴では、測定モジュールは、第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁から基板支持組立体に流体を供給する供給管に関連付けた温度センサを備える。測定モジュールは、供給管に関連付けた流量計測器を備える。モデル生成モジュールは、温度センサ及び流量計測器から受信したデータに基づき、設備のモデルを生成する。
他の特徴では、測定モジュールは、基板支持組立体から第３の三方比例弁に流体を戻す戻り管に関連付けた温度センサを備える。測定モジュールは、戻り管に関連付けた流量計測器を備える。モデル生成モジュールは、温度センサ及び流量計測器から受信したデータに基づき、設備のモデルを生成する。
他の特徴では、第１の供給源及び第２の供給源は、第１の供給源及び第２の供給源の流体レベルを検知するレベル・センサを含む。予測モジュールは、流体レベルに基づき、第３の三方比例弁を制御する。
他の特徴では、第３の三方比例弁は、第１の供給源及び第２の供給源の流体レベルを第１の閾値と第２の閾値との間で維持するため、基板支持組立体からの流体を第１の供給源及び第２の供給源との間で分割する。
また他の特徴では、基板処理室に関連付けた設備のパラメータを制御する方法は、設備のパラメータを変更する際、基板処理室に関連付けた設備の応答を測定することを含む。方法は、応答に基づき、設備の遅延及び利得を決定することを更に含む。遅延は、設備がパラメータを変更する命令を受信した後にパラメータを変更するのに要する時間を示す。利得は、命令と、命令によって生じたパラメータの変化量との間の関係を示す。方法は、遅延、利得、及び設備の時定数に基づき、設備のモデルを生成することを更に含む。方法は、パラメータに関する設定点及びパラメータの測定値を受信することを更に含む。方法は、モデルを使用して、パラメータに関する設定点及びパラメータの測定値に基づきパラメータの無遅延値の予測を生成することを更に含む。方法は、制御信号を生成するため、予測を設定点と比較することを更に含む。方法は、制御信号に基づき、設備のパラメータを制御することを更に含む。
他の特徴では、予測により、設定点の変更に応答してパラメータのオーバーシュート及び立ち上がり時間のうち少なくとも１つを低減させる。
他の特徴では、基板処理室は、基板を支持する基板支持組立体を含む。方法は、基板の温度の制御を含め、基板支持組立体の動作を制御することを更に含む。
他の特徴では、方法は、第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁で、第１の供給源及び第２の供給源からの流体を受け入れることを更に含む。方法は、第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁を使用して、第１の供給源及び第２の供給源から受け入れた流体の部分を混合することを更に含む。方法は、第１の温度を有する流体の混合部分を第１の流量で基板支持組立体に供給することを更に含む。方法は、第３の三方比例弁で、基板支持組立体から第２の温度を有する流体を第２の流量で受け入れることを更に含む。方法は、第３の三方比例弁を使用して、基板支持組立体から受け入れた流体を第１の供給源及び第２の供給源に戻すことを更に含む。方法は、制御信号に従って第１の三方比例弁、第２の三方比例弁及び第３の三方比例弁を制御することを更に含む。
他の特徴では、パラメータは、基板支持組立体に供給される流体の第１の温度、基板支持組立体から戻される流体の第２の温度、基板支持組立体に供給される流体の第１の流量、及び基板支持組立体から戻される流体の第２の流量のうち少なくとも１つを含む。
他の特徴では、方法は、制御信号に従って、基板支持組立体に供給される流体に基づき基板の温度を制御することを更に含む。
他の特徴では、方法は、温度センサを使用して、第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁から基板支持組立体に供給される流体の混合部分の温度を検知することを更に含む。方法は、流量計測器を使用して、基板支持組立体に流れる流体の混合部分の流量を測定することを更に含む。方法は、検知された温度及び測定された流量に基づき、設備のモデルを生成することを更に含む。
他の特徴では、方法は、温度センサを使用して、基板支持組立体から第３の三方比例弁に戻される流体の温度を検知することを更に含む。方法は、流量計測器を使用して、基板支持組立体から第３の三方比例弁に戻される流体の流量を測定することを更に含む。方法は、検知された温度及び測定された流量に基づき、設備のモデルを生成することを更に含む。
他の特徴では、方法は、レベル・センサを使用して、第１の供給源及び第２の供給源の流体レベルを検知することを更に含む。方法は、流体レベルに基づき、第３の三方比例弁を制御することを更に含む。
他の特徴では、方法は、第１の供給源及び第２の供給源の流体レベルを第１の閾値と第２の閾値との間で維持するため、基板支持組立体からの流体を第１の供給源及び第２の供給源との間で分割することを更に含む。
本開示の適用範囲の更なる領域は、詳細な説明、特許請求の範囲及び図面から明らかになるであろう。詳細な説明及び特定の例は、ただ例示することを意図し、本開示の範囲を制限することを意図しない。
本開示は、詳細な説明及び添付の図面からより完全に理解されるであろう。
図１は、処理室内の基板温度を制御するように、３つの三方比例弁と、２つの温度制御ユニット（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ、ＴＣＵ）とを備えるシステムの概略図である。
図２は、図１の３つの三方比例弁及び２つのＴＣＵを使用して、処理室内の基板の温度を制御する方法のフローチャートである。
図３Ａは、図１のシステムの設備モデルを生成する制御器のブロック図である。
図３Ｂは、図１のシステムの設備モデルを生成するために図３Ａの制御器によって実施される方法のフローチャートである。
図４Ａは、図１のシステムの設備を制御するために設備モデル及びスミス予測器を使用する制御器の一例である。
図４Ｂは、システムを設備モデル及びスミス予測器を用いて制御する場合、並びにシステムを設備モデル及びスミス予測器を用いずに制御する場合の、図１のシステムの設備パラメータの応答のグラフである。
図５は、設備モデル及びスミス予測器を使用して図１のシステムの設備を制御する方法のフローチャートである。
図６は、基板処理システムの一例の機能ブロック図であり、基板処理システムは、制御器を使用して基板処理システムの処理パラメータを制御することができる。
図７は、基板処理システムの別の例の機能ブロック図であり、基板処理システムは、制御器を使用して基板処理システムの処理パラメータを制御することができる。
図面において、参照番号は、同様及び／又は同一の要素を識別するために再使用することがある。
冷却剤等の流体は、処理室内で基板支持組立体（例えば静電チャック、即ちＥＳＣ）上に配置した基板の温度を調整するために使用することができる。そのようなシステムにおいて、基板をエッチングする質は、冷却剤の温度及び流量の制御に左右される。様々な要因が、冷却剤の温度及び流量を制御する工程に影響を与える可能性がある。こうした要因には、システムの作動器、センサ等に関連する時間遅延、温度制御ユニット（ＴＣＵ）によって供給される冷却剤の温度及び流量の変動から生じる外乱を含め、システムに関連する外乱、並びにプラズマ加熱による外乱等を含む。こうした要因のために、設定点範囲内に基板温度を維持することが問題となることがある。わずかな外乱又は設定点の変更が、冷却剤供給温度及び／又は冷却剤流量に多大なオーバーシュート又は変動をもたらすことがあり、このことにより、基板のエッチング均一性に影響を及ぼすおそれがある。いくつかのシステムにおいて、従来の比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器を使用して冷却剤供給温度に対する立ち上がり時間要件を満たすことは、困難であることがある。更に、プラズマ・エッチング・システムにおいて温度制御に広範に使用される標準的なＰＩＤ制御器は、外乱拒絶を制限するものである。したがって、標準的なＰＩＤ制御器は、設備遅延が長時間であると、外乱の対処、並びに基板温度及び基板処理に関連する他の設備パラメータの制御が困難である。
本開示は、設備に関連する１つ又は複数のパラメータ（例えば、冷却剤供給温度、冷却剤流量等）を制御するため、設備モデル及びスミス予測器の使用を提案するものであり、スミス予測器は、多大な時間遅延を伴うシステムのための予測制御器の一種である。設備モデルは、設備パラメータ（例えば、冷却剤供給温度）を制御するために使用する制御システムに基づき推定することができる。設備モデルに基づき、スミス予測器を使用し、設備パラメータを制御することができる。本開示のシステム及び方法は、システムを制御するためにフィードバックを待機するのではなく、設備モデル及びスミス予測器に基づき生成される予測制御信号を使用してシステムを制御する（例えば、基板温度を制御する）。提案するモデルベースのスミス予測器による制御は、システムの応答を向上させる。具体的には、制御パラメータの立ち上がり時間は減少し、外乱は補償され、制御パラメータのオーバーシュートを最小化する。本開示のシステム及び方法は、高度に正確な設備モデルを推定することができ、これにより、スミス予測器の効力を増大させる。
本開示全体を通し、冷却剤供給温度を制御するシステム及び方法は、ほんの例として説明する。システム及び方法は、あらゆる設備パラメータ（例えば、冷却剤の流量、基板支持組立体から戻る冷却剤の温度（冷却剤戻り温度）等）を制御するために使用することができる。更に、基板支持組立体と、２つのＴＣＵと、３つの弁とを含む設備の一例を本明細書で図示し、説明するが、本開示の教示は、長時間の遅延を伴う基板処理システムに関連するあらゆる設備に適用することができる。
本開示は、以下のように構成される。最初に、設備の一例を図１及び図２を参照しながら説明する。設備モデルを生成する制御器は、図３Ａ及び図３Ｂを参照しながら説明する。設備モデル及びスミス予測器を使用して設備を制御する制御システムは、図４Ａ、図４Ｂ及び図５を参照しながら説明する。処理パラメータを制御するために本開示の制御システムを利用し得る基板処理システムの例は、図６及び図７を参照しながら説明する。
図１は、処理室（例は図６及び図７に示す）において、基板支持組立体１１０上に配置された基板１１１の温度を制御する設備又はシステム１００の一例を示す。システム１００を詳細に説明する前に、システム１００の短い概要を提示する。システム１００は、２つのＴＣＵからの熱い冷却剤と冷たい冷却剤との制御混合を可能にする２つの三方比例弁を使用する。混合された冷却剤は、所望の温度及び所望の流量で基板支持組立体１１０に供給され、所望の設定点範囲内で基板１１１の温度を制御する。システム１００は、基板支持組立体１１０から各ＴＣＵに戻される冷却剤の流れを分割する第３の三方比例弁を使用し、過少充填状態及び過剰充填状態がＴＣＵ内に発生しないようにする。
温度センサ（例えば、熱電対（ＴＣ））は、混合冷却剤を基板支持組立体１１０に供給する供給管に関連付けられる（例えば、結合される）。温度センサは、基板支持組立体１１０に供給される冷却剤の温度を検知する。供給管に関連付けた（例えば、結合した）流量計測器は、基板支持組立体１１０に供給される冷却剤の流量を測定する。２つの混合弁は、熱電対及び流量計測器及びＰＩＤ制御を利用し、混合弁の位置を調整する一方で、第３の弁は、ＴＣＵ内のレベル・センサ及びＰＩＤ制御からのフィードバックを使用し、第３の弁の位置を調整する。
図１に示すように、システム１００は、第１の三方比例弁（以下、第１の弁）１０４と、第２の三方比例弁（以下、第２の弁）１０６と、第３の三方比例弁（以下、第３の弁）１０８と、基板支持組立体１１０と、制御器１１２と、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８（冷却剤供給源）とを備える。第１のＴＣＵ１１６は、冷却剤を第１の温度で供給する。第２のＴＣＵ１１８は、冷却剤を第２の温度で供給する。
いくつかの実装形態では、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれの流量は、固定され、同じであってよい。いくつかの実装形態では、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８の流量は、流量を固定し得るが、異なってよい。例えば、第１のＴＣＵ１１６は、第１の固定流量を有し、第２のＴＣＵ１１８は、第２の固定流量を有してよい。これらの実装形態のいずれかにおいて、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８の固定流量又は流量は、動作中、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれが供給する冷却剤の量を調節するために変更させる必要がない。システム１００は、基板１１１の温度を以下のように制御する。
第１の弁１０４は、入力ポート１２０と、第１の出力ポート１２２と、第２の出力ポート（又はバイパス）１２４とを有する。第２の弁１０６は、入力ポート１２６と、第１の出力ポート１２８と、第２の出力ポート（又はバイパス）１３０とを有する。第３の弁１０８は、入力ポート１３２と、第１の出力ポート１３４と、第２の出力ポート１３６とを有する。
第１の弁１０４の入力ポート１２０は、第１の流体管１３８を介して、第１のＴＣＵ１１６から冷却剤を固定流量で、第１の温度で受け入れる。第２の弁１０６の入力ポート１２６は、第２の流体管１４０を介して、第２のＴＣＵ１１８から冷却剤を固定流量で、第２の温度で受け入れる。
第１の弁１０４の第１の出力ポート１２２は、第１のＴＣＵ１１６から受け入れた冷却剤の第１の部分を供給管１４２に出力する。第２の弁１０６の第１の出力ポート１２８は、第２のＴＣＵ１１８から受け入れた冷却剤の第１の部分を供給管１４２に出力する。第１の弁１０４及び第２の弁１０６のそれぞれの第１の出力ポート１２２、１２８から出力された冷却剤の第１の部分は、供給管１４２内で混合される。
供給管１４２内で混合された冷却剤は、基板支持組立体１１０に供給される。混合冷却剤は、基板支持組立体１１０上に配置した基板１１１の温度を制御するように、基板支持組立体１１０内に配置した１つ又は複数の流路（図示せず）に供給してよい。
制御器１１２は、第１の弁１０４及び第２の弁１０６を制御し、第１の弁１０４及び第２の弁１０６のそれぞれの第１の出力ポート１２２、１２８から出力された冷却剤の第１の部分の量を決定する。制御器１１２は、第１の弁１０４及び第２の弁１０６を制御し、基板温度を制御するために冷却剤を供給管１４２を介して基板支持組立体１１０に供給すべき所望の温度（例えば、所定の温度又は設定点）に基づき量を決定する。第１の弁１０４及び第２の弁１０６のそれぞれの第１の出力ポート１２２、１２８から出力された冷却剤の第１の部分は、供給管１４２内で混合され、得られた、所望の温度を有する混合冷却剤は、所望の流量（例えば、所定の流量）で供給管１４２を介して基板支持組立体１１０に供給される。
第１のＴＣＵ１１６から第１の弁１０４が受け入れた冷却剤の第２の部分は、所望の温度及び所望の流量で冷却剤を基板支持組立体１１０に供給するために第２のＴＣＵ１１８から第２の弁１０６が受け入れた冷却剤の第１の部分と混合しなくてよい。第１の弁１０４の第１の出力ポート１２２から供給管１４２に出力されずに、第１の弁１０４によって第１のＴＣＵ１１６から受け入れた冷却剤の第２の部分は、第１の弁１０４の第２の出力ポート（又はバイパス）１２４及び流体管１４４を介して第１のＴＣＵ１１６に戻される。
第２のＴＣＵ１１８から第２の弁１０６が受け入れた冷却剤の第２の部分は、所望の温度及び所望の流量で冷却剤を基板支持組立体１１０に供給するために第１のＴＣＵ１１６から第１の弁１０４が受け入れた冷却剤の第１の部分と混合しなくてよい。第２の弁１０６の第１の出力ポート１２８から供給管１４２に出力されずに、第２の弁１０６によって第２のＴＣＵ１１８から受け入れた冷却剤の第２の部分は、第２の弁１０６の第２の出力ポート（又はバイパス）１３０及び流体管１４６を介して第２のＴＣＵ１１８に戻される。
第１の弁１０４及び第２の弁１０６が受け入れた冷却剤の未使用部分（即ち第２の部分）は、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８に戻されるため、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８は、冷却剤を第１の弁１０４及び第２の弁１０６に固定流量で供給することができる。このことにより、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８の設計を簡略化する。例えば、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８から第１の弁１０４及び第２の弁１０６に冷却剤を汲み上げるのに使用されるポンプ（図示せず）は、単一速度で動作させることができる。更に、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８内の冷却剤の第１の温度及び第２の温度は、容易に維持することができる。
基板支持組立体１１０から戻された冷却剤は、戻り管１４８を介して第３の弁１０８によって受け入れられる。第３の弁１０８の入力ポート１３２は、戻り管１４８を介して基板支持組立体１１０から冷却剤を受け入れる。第３の弁１０８は、戻された冷却剤を第１のＴＣＵ１１６と第２のＴＣＵ１１８との間で分割する。第３の弁１０８によって基板支持組立体１１０から受け入れた冷却剤の第１の部分は、第３の弁１０８の第１の出力ポート１３４を介して流体管１５０及び流体管１４４を通じて第１のＴＣＵ１１６に戻される。第３の弁１０８によって基板支持組立体１１０から受け入れた冷却剤の第２の部分は、第３の弁１０８の第２の出力ポート１３６を介して流体管１５２及び流体管１４６を通じて第２のＴＣＵ１１８に戻される。
制御器１１２は、第３の弁１０８を制御し、第３の弁１０８の第１の出力ポート１３４及び第２の出力ポート１３６から第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれに出力される冷却剤の第１の部分及び第２の部分の適切な又は所望の量を決定する。例えば、制御器１１２は、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８内のレベル・センサ１１７、１１９から受信したデータに基づき、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８内の冷却剤のレベルを監視する。したがって、制御器１１２は、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれの中の冷却剤のレベルを決定し、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８に戻す冷却剤の第１の部分及び第２の部分の量を決定する。
十分な冷却剤が、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれの中にあることが望ましい。例えば、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれの中の冷却剤の量が、第１の閾値以下で、第２の閾値以上ではないことが望ましい場合がある。第１の閾値は、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれにおいて過少充填状態を防止する冷却剤の許容最低レベルとし得る。第２の閾値は、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれにおいて過剰充填状態を防止する冷却剤の許容最高レベルとし得る。
したがって、制御器１１２は、第３の弁１０８の第１の出力ポート１３４及び第２の出力ポート１３６を制御し、第１の出力ポート１３４及び第２の出力ポート１３６から第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８に出力される冷却剤の第１の部分及び第２の部分を、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれにおいて第１の閾値と第２の閾値との間の冷却剤レベルで維持するようにする。例えば、制御器１１２は、第３の弁１０８の第１の出力ポート１３４及び第２の出力ポート１３６を制御し、冷却剤の第１の部分及び第２の部分を決定し、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれにおける冷却剤レベルに関するレベル・センサ１１７、１１９からのフィードバックに基づき、第１の出力ポート１３４及び第２の出力ポート１３６から第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８に出力し、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれにおける冷却剤レベルを第１の閾値と第２の閾値との間で維持するようにする。したがって、制御器１１２は、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８内のレベル・センサ１１７、１１９から受信したデータに基づき、第３の弁１０８を制御し（即ち、第３の弁１０８の位置を調整し）、第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８のそれぞれにおいて過小充填状態及び過剰充填状態が発生しないようにする。
システム１００は、温度センサ（例えば、熱電対）１５４と、流量計測器１５６とを更に備え、温度センサ１５４及び流量計測器１５６は、供給管１４２と関連付けられる（例えば結合される）。温度センサ１５４は、供給管１４２を通じて基板支持組立体１１０に供給される冷却剤の温度を検知する。流量計測器１５６は、供給管１４２を通じて基板支持組立体１１０に供給される冷却剤の流量を測定する。図示しないが、同様のセンサ及び計測器を戻り管１４８に結合し、基板支持組立体１１０から戻り管１４８を通じて戻る冷却剤の温度及び流量を測定することができる。
制御器１１２は、比例・積分・微分（ＰＩＤ）制御器を備える。制御器１１２は、冷却剤を基板支持組立体１１０に供給すべき所望の温度、及び温度センサ１５４が検知した冷却剤の温度に基づき、第１の弁１０４及び第２の弁１０６によって供給された冷却剤の量を制御する。これに応じて、制御器１１２は、冷却剤を基板支持組立体１１０に供給すべき所望の温度、及び温度センサ１５４が検知した冷却剤の温度に基づき、第１の弁１０４及び第２の弁１０６のそれぞれの第１の出力ポート１２２、１２８を制御する。
更に、制御器１１２は、冷却剤を基板支持組立体１１０に供給すべき所望の流量、及び流量計測器１５６が検知した冷却剤の流量に基づき、第１の弁１０４及び第２の弁１０６によって供給された冷却剤の量を制御する。これに応じて、制御器１１２は、冷却剤を基板支持組立体１１０に供給すべき所望の流量、及び流量計測器１５６が測定した冷却剤の流量に基づき、第１の弁１０４及び第２の弁１０６のそれぞれの第１の出力ポート１２２、１２８を制御する。したがって、制御器１１２は、温度センサ１５４及び流量計測器１５６から受信したデータに基づき、第１の弁１０４及び第２の弁１０６を制御する（即ち第１の弁１０４及び第２の弁１０６の位置を調整する）。
図２は、基板支持組立体（例えば、図１に示す基板支持組立体１１０）上に配置した基板（例えば、図１に示す基板１１１）の温度を制御する方法２００を示す。例えば、方法２００は、図１に示す制御器１１２によって実施される。２０２において、流体（例えば、冷却剤）は、第１の流体供給源及び第２の流体供給源（例えば、図１に示す第１のＴＣＵ１１６及び第２のＴＣＵ１１８）から固定流量で、第１の温度及び第２の温度でそれぞれ供給される。２０４において、第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵによって第１の温度及び第２の温度で供給される流体は、第１の弁及び第２の弁（例えば、図１に示す第１の弁１０４及び第２の弁１０６）でそれぞれ受け入れられる。
２０６において、受け入れた流体の部分を第１の弁及び第２の弁を使用して混合する。２０８において、第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵから受け入れ、混合した流体の量を、流体を基板支持組立体に供給すべき所望の温度及び流量に基づき第１の弁及び第２の弁の制御によって決定し、基板の温度を制御する。
２１０において、所望の温度で混合した流体を所望の流量で基板支持組立体に供給し、基板の温度を制御する。２１２において、第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵから受け入れた流体の未使用部分を、第１の弁及び第２の弁を使用して第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵにそれぞれ戻す。
２１４において、基板支持組立体から戻された流体を第３の弁（例えば、図１に示す第３の弁１０８）で受け入れる。２１４において、基板支持組立から受け入れた流体は、第１のＴＣＵと第２のＴＣＵとの間で分割される。２１６において、基板支持組立体から受け入れ、第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵに戻された流体の量を、第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵの中に存在する流体レベルに関するレベル・センサからのフィードバックに基づき、第３の弁の制御によってそれぞれ決定する。基板支持組立体から受け入れた量の流体を分割し、第３の弁の制御によって第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵに戻し、第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵのそれぞれにおける流体レベルが低レベル閾値と高レベル閾値との間で維持されるようにする。このことにより、第１のＴＣＵ及び第２のＴＣＵのそれぞれにおいて過小充填状態及び過剰充填状態が発生しないようにする。
基板温度に関する設定点が変更されると、制御器１１２は、１つ若しくは複数の命令又は制御信号を発行し、システム１００の１つ又は複数の要素を制御し、変更をもたらす。例えば、制御器１１２は、第１の弁１０４及び第２の弁１０６に、異なる量の冷却剤を混合して基板温度を変更するという制御信号を送信する。更に、制御器１１２は、流量計測器１５６及びセンサ１５４、１１７、１１９からの信号又はデータを受信し、この信号又はデータに基づき、制御器１１２は弁１０４、１０６、１０８を制御し、基板温度を設定点範囲内に維持する。
制御器１１２によって制御され、総称して設備と呼ぶ弁、計測器、センサ等に関連して様々な遅延がある。制御理論では、設備は、処理と作動器との組合せであり、システムの物理的特性によって一般に決定されるフィードバックを伴わずに、システムの入力信号と出力信号との間の関係を示す伝達関数と共に言及されることが多い。例えば、遅延は、制御器１１２が弁の位置を変更する命令又は制御信号を発行する時間と、弁が実際に位置を変更するのに要する時間との間とすることができる。更に、変更がパラメータ（例えば、冷却剤の温度、冷却剤の流量等）に生じる時間と、センサ又は計測器がその変更を検知又は測定するのに要する時間と、制御器１１２がセンサ又は計測器からデータを受信して変更に応答する命令を生成する時間との間に遅延がある。
様々な他の遅延があり得る。例えば、冷却剤の圧力安定性に関連する遅延、混合冷却剤の温度が定常状態に到達するのに要する時間等があり得る。こうした遅延により、制御器１１２が過剰補償する可能性があり、これにより、オーバーシュート及び他の望ましくない影響がもたらされることがあり、基板のエッチング均一性に悪影響を与えるおそれがある。図３Ａ～図５が示すように、制御器１１２は、システム１００のモデルを生成し、このモデルは、スミス予測器等の予測器と共に使用し、基板温度を制御し、以下で説明するオーバーシュート及び立ち上がり時間を低減することができる。
スミス予測器は、モデルベースの予測制御器であり、長時間の不感時間又は時間遅延を伴う処理に効果的な制御を与える。スミス予測器は、主制御器による内側ループを含み、長時間の不感時間を伴わずに設計することができる。負荷による外乱及び設備モデリング誤差の影響は、外側ループを通じて修正される。スミス予測器は、著しい非最小位相動力を伴う処理、及び見せかけの不感時間を呈するより高次のシステムで使用することもできる。
工程制御において、不感時間、搬送の遅れ又は時間遅延の発生は、一般的である。最も単純な制御ループの場合、不感時間の量は、通常、設備の時定数と比較して重要ではない。しかし、品質制御の制御ループ等、より複雑な制御ループの場合、不感時間は、重要となることがあり、システム時定数よりも一層長くなることがある。この理由は、サンプリング点の分析及び下流位置に関連する遅延を含み得る。別のクラスの例は、多数のわずかな遅れにより、いわゆる見せかけの不感時間を生じさせることを特徴とする。大部分のＰＩＤ制御器は、工程不感時間が著しくなると効力がなくなる。したがって、品質制御のための制御ループ等、多くの制御ループは、調整が不十分であるか、人の手による介入を必要とし、設備オペレータの頻繁で細心の注意を要する。
工程への主要な外乱を測定することができる場合、フィードフォワード制御は、長時間の不感時間に関する問題に対処するのに効果的な方法であり得る。外乱を正確に測定せず、フィードフォワード制御内で使用することができない場合、密な制御が望ましければ不感時間の補償を導入する必要がある。安定で、十分に制動される工程のための最も単純な不感時間の補償方法は、スミス予測器である。
図３Ａ及び図３Ｂに示すように、制御器１１２は、次のようにシステム１００の設備モデルを生成する。制御器１１２は、モデル生成モジュール３００と、測定モジュール３０２と、予測モジュール３０４とを備える。制御器１１２は、方法３１０に従って設備モデルを生成し、設備モデル及び予測モジュール３０４（例えばスミス予測器）を使用して設備１００を制御する。設備モデルは、３つのパラメータ、即ち、設備の時間遅延、時定数、及び利得又は感度（入力（命令）と出力（システム応答）との間の関係）を有する。制御器１１２は、方法３１０の実行によって次のように設備モデルを生成する。
３１０において、モデル生成モジュール３００は、設備の１つ又は複数の構成要素（例えば、１つ又は複数の弁１０４、１０６、１０８）に命令を送信し、設備パラメータ（例えば、冷却剤の供給温度、冷却剤の流量等）を制御する。３１２において、測定モジュール３０２は、システム１００の１つ又は複数のセンサ及び計測器（例えば、基板支持組立体１１０内の要素１５４、１５６、１１７、１１９、温度センサ等）からデータを受信する。データは、命令へのシステム１００の応答を表す。
３１４において、モデル生成モジュール３００は、応答に基づき、設備の遅延及び利得を決定する。遅延は、設備がパラメータを変更する命令を受信した後にパラメータを変更するのに要する時間を示す。利得は、命令（例えば、命令の値、振幅又は大きさ）と、パラメータの変更量との間の関係を示す。３１６において、モデル生成モジュール３００は、設備の遅延、利得及び時定数に基づき、設備のモデルを生成する。モデル生成モジュール３００は、ＴＣＵが供給する冷却剤の温度変動及び流量から生じる外乱、プラズマ加熱等による外乱を含め、設備に関連する外乱を考慮し、高度に正確なモデルを生成する。
図４Ａは、システム１００の設備を制御するために設備モデル及びスミス予測器を使用する制御器１１２の一例を示す。例えば、ｒ（ｔ）は、設備パラメータ（例えば、冷却剤の供給温度）の参照又は設定点であり、Ｇc（ｓ）は、ＰＩＤ制御器（即ち、スミス予測器を有する制御器１１２）であり、ｃ（ｔ）は、設備パラメータ（例えば、冷却剤の供給温度）の測定値である。スミス予測器は、Ｇm（ｓ）及びｅ-θmsモデルを使用し、工程の無遅延応答ｃ（ｔ）を予測する。制御器１１２は、この予測と、所望の設定点ｒ（ｔ）とを比較し、必要とし得る調節があれば決定する。
Ｇ（ｓ）及びｅ-θsは、以下の式：
Figure 0007454509000001
 によって示される冷却剤供給温度の設備を構成し、式中、ｋは設備の利得であり、θは、時間遅延であり、Ｔは、時定数である。
Ｇm（ｓ）及びｅ-θmsは、以下の式：
Figure 0007454509000002
 によって示される冷却剤供給温度の設備推定モデルを構成し、式中、ｋmはモデルの利得であり、θmは、時間遅延であり、Ｔmは、時定数である。
内側ループ４１０は、遅延を伴わない工程モデルを使用し、制御器１１２にフィードバックされる出力４１２を予測し、制御信号４１４を生成し、工程出力が設定点ｒ（ｔ）を追跡するようにする。内側ループ４１０は、遅延を含まないため、制御器の利得は、迅速で十分に制動される設定点応答を達成するのに高いように選択することができる。あらゆる測定不可能な外乱及びわずかなモデリング誤差による影響は、外側ループ４１８を通じて予測器の誤差４１６をフィードバックすることによって修正される。
上記のように制御器１１２が生成する高度に正確な設備モデルは、スミス予測器の効力を増大させることに留意されたい。更に、設備モデルの正確さは、式（１）の次数とは無関係（即ち、別個）である。言い換えれば、設備モデルの正確さは、式（１）の次数に関係しない（即ち、比例しない）。したがって、本開示の重点は、設備を制御するために、本開示による高度に正確な設備モデルを生成すること、及び次に、設備モデルと共にスミス予測器を使用することに置かれる。
図４Ｂは、システム１００の設備パラメータ（例えば、冷却剤供給温度）のステップ応答４００を参照として示す。図４Ｂは、モデルベースのスミス予測器の制御を使用すると、設備パラメータ応答（例えば、冷却剤供給温度応答）を著しく改善することを示す。特に、設備パラメータに関するオーバーシュート及び立ち上がり時間の少なくとも１つは、４０４で示すモデルベースのスミス予測器制御を使用しないオーバーシュート及び立ち上がり時間と比較すると、４０２で示すモデルベースのスミス予測器制御を使用した際に低減される。
図５は、図４Ａに示す制御器１１２によって実行される方法５００を示す。５０２において、制御器１１２は、設備パラメータ（例えば、冷却剤供給温度）に関する設定点を受信する。５０４において、制御器１１２は、設備パラメータ（例えば、温度センサ１５４からの冷却剤供給温度）に関する測定値を受信する。５０６において、設備パラメータに関する設備モデルを使用すると、制御器１１２によって使用されるスミス予測器は、設備パラメータに関する無遅延応答値を予測する。５０８において、制御器１１２は、予測と設定点とを比較し、設備パラメータに対し、設備パラメータのオーバーシュート及び立ち上がり時間のうち少なくとも１つを低減するのに必要な調節を決定する一方で、設定点に従って設備パラメータに変更をもたらす。５１０において、制御器１１２は、予測に基づく設備パラメータの調節によって設備１００を制御する。
制御器１１２内でモデルベースのスミス予測器制御を使用すると、基板温度を変更し、設定点範囲内で維持することができ、様々な設備要素（例えば、弁、センサ、計測器等）に関連する遅延によるオーバーシュート及び立ち上がり時間の増大を生じさせない。
同様の手順は、あらゆる他の設備パラメータを制御するために使用することができる。他のパラメータ例には、限定はしないが、基板支持組立体から戻される冷却剤の温度、基板支持組立体に供給される冷却剤の流量、及び基板支持組立体から戻される冷却剤の流量を含む。更に、上記の方法は、長時間の遅延を有する他の設備に拡張することができる。更に、本開示の教示は、上記式１及び２で示すモデルよりも高次のモデルに拡張することができる。
概して、本開示の教示は、長時間の時間遅延を伴う基板処理室に関連するあらゆる工程のあらゆるパラメータを制御するために使用することができる。例えば、基板処理システムは、半導体ウエハ等の基板の堆積、エッチング及び／又は他の処理を実施する１つ又は複数の処理室（処理モジュールとも呼ぶ）を含んでよい。処理中、基板は、基板処理システムの処理室内で基板支持体上に配置される。堆積中、１つ又は複数の前駆体を含むガス混合物を処理室に導入し、プラズマを衝突させて化学反応を活性化させてよい。エッチング中、エッチング・ガスを含むガス混合物を導入し、プラズマを衝突させて化学反応を活性化させてよい。コンピュータ制御されたロボットは、典型的には、１つの処理室から別の処理室に、半導体基板を処理すべき順序で半導体基板を搬送する。多くの工程は、処理室における基板の堆積、エッチング及び他の処理中、制御された様式で実施される（例えば、図６及び図７を参照しながら以下で説明する例を参照）。本開示の教示は、少なくとも１つの処理室を含む基板処理におけるこれらの工程に関するあらゆるパラメータを制御するために使用することができる。
図６及び図７は、基板処理システムの２つの例を示し、基板処理システムは、基板処理室と、加熱・冷却システムと、ガス送出システムと、シャワーヘッド・システムと、プラズマ生成システムと、パージ・システムと、等を備える。これらのシステムは、それぞれの工程を実施し、工程は、これらの工程に関連する１つ又は複数のパラメータの制御によって制御される。これらのパラメータのいくつかの制御は、基板処理システムに固有の長時間の時間遅延及び外乱によって影響を受けることがある。本開示の教示は、これらの工程のこうしたパラメータを制御するために使用することができる。
図６は、基板処理システム６００の一例を示す。本例は、プラズマ化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）の背景において説明するが、本開示の教示は、原子層堆積（ＡＬＤ）、ＰＥＡＬＤ、ＣＶＤ又は他の方法等の他の基板処理システムに適用してよい。システム６００は、処理室６２２を含み、処理室６２２は、システム６００の他の構成要素を取り囲み、ＲＦプラズマ（使用する場合）を収容する。システム６００は、上側電極６２４と、静電気チャック（ＥＳＣ）６２６又は他の基板支持体とを含む。動作中、基板６２８は、ＥＳＣ６２６上に配置される。
例えば、上側電極６２４は、処理ガスを導入、分配するシャワーヘッド等のガス分配デバイス６２９を含んでよい。ガス分配デバイス６２９は、処理室の上表面に接続される一端を含む幹部分を含んでよい。基礎部分は、全体に円筒形であり、処理室の上表面から離間する位置で幹部分の反対端部から径方向外側に延在する。シャワーヘッドの基礎部分の基板の方を向く表面又は面板は、複数の穴を含み、複数の穴を通じて、気化前駆体、処理ガス又はパージ・ガスが流れる。代替的に、上側電極６２４は、導電性板を含んでよく、処理ガスは、別の様式で導入してよい。
ＥＳＣ６２６は、下側電極として働く基礎板６３０を含む。基礎板６３０は、セラミック多重区域加熱板に対応し得る加熱板６３２を支持する。熱抵抗層６３４は、加熱板６３２と基礎板６３０との間に配置してよい。基礎板６３０は、冷却剤が基礎板６３０を通じて流れる１つ又は複数の通路６３６を含んでよい。
プラズマを使用する場合、ＲＦ生成システム６４０は、ＲＦ電圧を生成し、上側電極６２４及び下側電極（例えば、ＥＳＣ６２６の基礎板６３０）の一方に出力する。上側電極６２４及び基礎板６３０のもう一方は、ＤＣ接地、ＡＣ接地又は浮動としてよい。ほんの例として、ＲＦ生成システム６４０は、ＲＦ電力を生成するＲＦ生成器６４２を含んでよく、ＲＦ電力は、整合・分配網６４４によって上側電極６２４又は基礎板６３０に供給される。他の例では、プラズマは、誘導的に又は遠隔で生成してよい。
ガス送出システム６５０は、１つ又は複数のガス供給源６５２－１、６５２－２、・・・、及び６５２－Ｎ（集合的にガス供給源６５２）を含み、Ｎは１以上の整数である。ガス供給源６５２は、弁６５４－１、６５４－２、・・・、及び６５４－Ｎ（集合的に弁６５４）、並びに質量流量制御器６５６－１、６５６－２、・・・、及び６５６－Ｎ（集合的に質量流量制御器６５６）によって多岐管６６０に接続される。蒸気送出システム６６１は、処理室６２２に接続される多岐管６６０又は別の多岐管（図示せず）に気化前駆体を供給する。多岐管６６０の出力は、処理室６２２に供給される。
温度制御器６６３は、加熱板６３２内に配置した複数の熱制御要素（ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｌｅｍｅｎｔ、ＴＣＥ）６６４に接続してよい。温度制御器６６３は、複数のＴＣＥ６６４を制御し、ＥＳＣ６２６及び基板６２８の温度を制御するために使用してよい。温度制御器６６３は、冷却剤組立体６６６と通信し、通路６３６を通る冷却剤の流量を制御してよい。例えば、冷却剤組立体６６６は、冷却剤ポンプ、槽及び１つ又は複数の温度センサを含んでよい。温度制御器６６３は、冷却剤組立体６６６を動作させ、通路６３６を通じて冷却剤を選択的に流し、ＥＳＣ６２６を冷却する。例えば、冷却剤組立体は、図１に示すシステム１００と同様のものであってよい。
弁６７０及びポンプ６７２は、パージ・システムを形成し、処理室６２２から反応物を除去するために使用してよい。システム制御器６８０は、システム６００の構成要素を制御するために使用してよい。例えば、システム制御器６８０は、制御器１１２と同様のものとすることができ、システム６００の構成要素（例えば、処理室、加熱・冷却システム、ガス送出システム、シャワーヘッド・システム、プラズマ生成システム、パージ・システム等）が実施する工程を制御するために使用することができる。システム制御器６８０は、制御器１１２を参照して、上記したこれらの工程に関連する１つ又は複数のパラメータを制御することによってこれらのシステムが実施する工程を制御する。これらのパラメータのいくつかの制御は、システム６００に固有の長時間の時間遅延及び外乱によって影響を受けることがある。本開示（例えば、制御器１１２を参照する、上記で説明したもの）の教示は、これらの工程のこれらのパラメータを制御するために使用することができる。
図７は、基板の層をエッチングする処理室を備える基板処理システム７００の別の例を示す。特定の処理室を図示し、説明するが、本開示の教示は、他の基板処理装置に適用してよい。
システム７００の基板処理室は、下側室領域７０２と上側室領域７０４とを含む。下側室領域７０２は、室の側壁面７０８、室の底面７１０及びガス分配デバイス７１４の下側面によって画定される。
上側室領域７０４は、ガス分配デバイス７１４の上側面及びドーム７１８の内側面によって画定される。いくつかの例では、ドーム７１８は、第１の環状支持体７２１上に載置される。いくつかの例では、第１の環状支持体７２１は、上側室領域７０４に処理ガスを送出する１つ又は複数の離間穴７２３を含む。いくつかの例では、処理ガスは、１つ又は複数の離間穴７２３によって、ガス分配デバイス７１４を含む平面に対して鋭角で上方向に送出されるが、他の角度／方向を使用してよい。いくつかの例では、第１の環状支持体７２１内のガス流路７３４は、ガスを１つ又は複数の離間穴７２３に供給する。
第１の環状支持体７２１は、第２の環状支持体７２５上に載置してよく、第２の環状支持体７２５は、ガス流路７２９から下側室領域７０２に処理ガスを送出する１つ又は複数の離間穴７２７を画定する。いくつかの例では、ガス分配デバイス７１４内の穴７３１は、穴７２７と位置合わせされる。他の例では、ガス分配デバイス７１４は、より小さい直径を有し、穴７３１は不要である。いくつかの例では、処理ガスは、１つ又は複数の離間穴７２７によって、ガス分配デバイス７１４を含む平面に対して鋭角で、基板７２６に向けて下方向に送出されるが、他の角度／方向を使用してよい。
他の例では、上側室領域７０４は、平坦な上面を有する円筒形であり、１つ又は複数の平坦な誘導コイルを使用してよい。また他の例では、隔子がシャワーヘッドと基板支持体との間に位置する単一の室を使用してよい。
基板支持体７２２は、下側室領域７０４内に配置される。いくつかの例では、基板支持体７２２は、静電気チャック（ＥＳＣ）を含むが、他の種類の基板支持体を使用することができる。基板７２６は、エッチング中、基板支持体７２２の上側面上に配置される。いくつかの例では、基板７２６の温度は、加熱器の板７３０、流路を有する任意の冷却板、及び１つ又は複数のセンサ（図示せず）によって制御してよいが、あらゆる他の適切な基板支持体温度制御システムを使用してよい。例えば、流路を有する任意の冷却板を使用する場合、冷却板は、図１に示すシステム１００と同様の冷却システムに更に結合してよい。
いくつかの例では、ガス分配デバイス７１４は、シャワーヘッド（例えば、複数の離間穴７３１を有する板７２８）を含む。複数の離間穴７３１は、板７２８の上側面から板７２８の下側面まで延在する。いくつかの例では、離間穴７３１は、１．０１６ｃｍから１．９０５ｃｍの範囲の直径を有し、シャワーヘッドは、アルミニウム等の導電性材料、又は導電性材料から作製した電極を埋め込んだ、セラミック等の非導電性材料から作製される。
１つ又は複数の誘導コイル７４０は、ドーム７１８の外側部分の周囲に配置される。１つ又は複数の誘導コイル７４０は、通電すると、ドーム７１８の内側に電磁界を生成する。いくつかの例では、上側コイル及び下側コイルを使用する。ガス噴射器７４２は、ガス送出システム７５０－１から１つ又は複数のガス混合物を噴射する。
いくつかの例では、ガス送出システム７５０－１は、１つ又は複数のガス供給源７５２と、１つ又は複数の弁７５４と、１つ又は複数の質量流量制御器（ｍａｓｓ ｆｌｏｗ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、ＭＦＣ）７５６と、混合多岐管７５８とを含むが、他の種類のガス送出システムを使用してよい。ガス分岐器（図示せず）は、ガス混合物の流量を変更するために使用してよい。別のガス送出システム７５０－２は、（ガス噴射器７４２のエッチング・ガスに加えて又はその代わりに）エッチング・ガス又はエッチング・ガス混合物をガス流路７２９及び／又は７３４に供給するために使用してよい。
いくつかの例では、ガス噴射器７４２は、ガスを下方向に誘導する中心噴射位置と、下方向に対してある角度でガスを噴射する１つ又は複数の側方噴射位置とを含む。いくつかの例では、ガス送出システム７５０－１は、第１の流量でガス噴射器７４２の中心噴射位置にガス混合物の第１の部分を送出し、第２の流量でガス噴射器７４２の側方噴射位置（複数可）にガス混合物の第２の部分を送出する。他の例では、ガス噴射器７４２によって異なるガス混合物を送出する。いくつかの例では、ガス送出システム７５０－１は、ガス流路７２９及び７３４並びに／又は以下で説明する処理室内の他の位置に同調ガスを送出する。
プラズマ生成器７７０は、ＲＦ電力を生成するために使用してよく、ＲＦ電力は、１つ又は複数の誘導コイル７４０に出力される。プラズマ７９０は、上側室領域７０４内で生成される。いくつかの例では、プラズマ生成器７７０は、ＲＦ生成器７７２と整合網７７４とを含む。整合網７７４は、ＲＦ生成器７７２のインピーダンスを１つ又は複数の誘導コイル７４０のインピーダンスと整合させる。いくつかの例では、ガス分配デバイス７１４は、接地等の参照電位に接続される。弁７７８及びポンプ７８０は、パージ・システムを形成し、パージ・システムは、下側室領域７０２及び上側室領域７０４内側の圧力を制御し、反応物を除去するために使用してよい。
制御器７７６は、ガス送出システム７５０－１及び７５０－２、弁７７８、ポンプ７８０及びプラズマ生成器７７０と通信し、処理ガス、パージ・ガス、ＲＦプラズマ及び室圧力の流量を制御する。いくつかの例では、プラズマは、１つ又は複数の誘導コイル７４０によってドーム７１８内側で維持される。１つ又は複数のガス混合物は、ガス噴射器７４２（及び／又は穴７２３）を使用して室の上部分から導入され、プラズマは、ガス分配デバイス７１４を使用してドーム７１８内に閉じ込められる。
ドーム７１８内にプラズマを閉じ込めることにより、プラズマ種の体積再結合及びガス分配デバイス７１４を通じた所望のエッチング剤種の放出を可能にする。いくつかの例では、ＲＦバイアスは基板７２６に印加されない。したがって、基板７２６上に活性シースがなく、イオンは、有限エネルギーで基板に衝突しない。多少の量のイオンは、ガス分配デバイス７１４を通じてプラズマ領域から外に拡散する。しかし、拡散する量のプラズマは、ドーム７１８内側に位置するプラズマよりも１桁小さい。プラズマ中のイオンの多くは、高圧での体積再結合によって失われる。ガス分配デバイス７１４の上側面で表面再結合が失われることにより、ガス分配デバイス７１４の下方のイオン密度も低下する。
他の例では、ＲＦバイアス生成器７８４が設けられ、ＲＦバイアス生成器７８４は、ＲＦ生成器７８６と整合網７８８とを含む。ＲＦバイアスは、ガス分配デバイス７１４と基板支持体との間にプラズマを生成する、又は基板７２６上に自己バイアスを生成し、イオンを引きつけるために使用することができる。制御器７７６は、ＲＦバイアスを制御するために使用してよい。
概して、制御器７７６は、制御器１１２と同様のものであり、システム７００の構成要素の全てを制御するために使用することができる。例えば、制御器７７６は、システム７００の構成要素（例えば、処理室、加熱・冷却システム、ガス送出システム、シャワーヘッド・システム、プラズマ生成システム、パージ・システム等）が実施する工程を制御するために使用することができる。制御器７７６は、制御器１１２を参照して、上記したこれらの工程に関連する１つ又は複数のパラメータを制御することによってこれらのシステムが実施する工程を制御する。これらのパラメータの一部の制御は、システム７００に固有の長時間の時間遅延及び外乱によって影響を受けることがある。本開示（例えば、制御器１１２を参照する、上記で説明したもの）の教示は、これらの工程のこれらのパラメータを制御するために使用することができる。
上記の説明は、実際は単なる例示にすぎず、本開示、本開示の用途又は使用法を決して限定する意図ではない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施してよい。したがって、本開示は特定の例を含むが、本開示の真の範囲をそのように限定すべきではない。というのは、他の修正形態は、図面、明細書及び以下の特許請求の範囲を検討すれば明らかになるためである。方法内の１つ又は複数のステップは、本開示の原理を変更せずに、異なる順序で（又は同時に）実行してよいことを理解されたい。更に、実施形態のそれぞれは、特定の特徴を有するものとして上記で説明されるが、本開示の任意の実施形態に対して説明したこれらの特徴のいずれか１つ又は複数は、他の実施形態内で実施してよい、及び／又はそのような組合せが明示的に説明されていない場合でさえ、他の実施形態のいずれかの特徴と組み合わせてよい。言い換えれば、説明する実施形態は、相互に排他的ではなく、１つ又は複数の実施形態の互いに対する置換は、依然として本開示の範囲内である。
要素間（例えば、モジュール、回路要素、半導体層等の間）の空間的及び機能的な関係は、「接続」、「係合」、「結合」、「隣接」、「～の次」、「～の上部」、「～の上」、「～の下」及び「配設」を含め、様々な用語を使用して説明される。第１の要素と第２の要素との間の関係を上記の開示で説明する際に「直接的」なものとして明示的に説明しない限り、その関係は、他の介在要素が第１の要素と第２の要素との間に存在しない直接的な関係とすることができるが、１つ又は複数の介在要素が第１の要素と第２の要素との間に（空間的若しくは機能的に）存在する間接的な関係とすることもできる。本明細書で使用する、Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つという句は、非排他的論理ＯＲを使用する論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）であることを意味すると解釈すべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、及びＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈すべきではない。
いくつかの実装形態では、制御器はシステムの一部であり、システムは上述の例の一部であってよい。そのようなシステムは、半導体処理機器を備えることができ、半導体処理機器は、１つ又は複数の処理器具、１つ又は複数の室、処理及び／又は特定の処理構成要素（ウエハ台、ガス流システム等）のための１つ又は複数のプラットフォームを含む。これらのシステムは、半導体ウエハ又は基板の処理前、その間及びその後にシステムの動作を制御する電子機器と共に一体化してもよい。これらの電子機器は、「制御器」と呼ぶことがあり、１つ若しくは複数のシステムの様々な構成要素又は下位部品を制御してもよい。制御器は、処理要件及び／又はシステムの種類に応じて、本明細書で開示する工程のいずれかを制御するようにプログラムしてもよく、これらの工程には、処理ガスの送出、温度設定（例えば、加熱及び／又は冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、高周波（ＲＦ）発生器設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体送出設定、位置及び動作設定、器具への及び器具からのウエハの運搬、並びに特定のシステムに接続若しくはインターフェースで接続される他の運搬器具及び／又はロード・ロックを含む。
大まかに言うと、制御器は、様々な集積回路、論理、メモリ、及び／又はソフトウェアを有する電子機器として定義してよく、命令を受信し、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、終了点測定を可能にする、等のものである。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェアの形態のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ及び／又はプログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ又は複数のマイクロプロセッサ又はマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個々の設定（又はプログラム・ファイル）の形態で、制御器に伝達される命令であってもよく、これらの命令は、半導体ウエハ上で若しくは半導体ウエハのため、又はシステムに対して特定の工程を実行する動作パラメータを定義する。動作パラメータは、いくつかの実施形態では、１つ又は複数の層、材料、金属、酸化物、シリコン、シリコン二酸化物、表面、回路及び／又はウエハのダイを作製する間、１つ又は複数の処理ステップを達成する工程技師によって定義される方策の一部であってよい。
制御器は、いくつかの実装形態では、コンピュータの一部であるか、又はコンピュータに結合してよく、コンピュータは、システムと一体化されるか、システムに結合するか、他の方法でシステムにネットワーク化されるか、又はそれらの組合せである。例えば、制御器は、「クラウド」内にあるか又は製造ホスト・コンピュータ・システムの全て若しくは一部であってよく、これにより、ウエハ処理に対する遠隔アクセスを可能にすることができる。コンピュータは、システムへの遠隔アクセスを可能にし、製造動作に関する現在の経過を監視し、過去の製造動作の履歴を調査し、複数の製造動作から傾向若しくは性能メトリックを調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に追従する処理ステップを設定する、又は新たな工程を開始してよい。いくつかの例では、遠隔コンピュータ（例えば、サーバ）は、ネットワーク上で工程レシピをシステムに提供することができ、ネットワークには、ローカル・ネットワーク又はインターネットを含んでよい。遠隔コンピュータは、ユーザ・インターフェースを含んでよく、ユーザ・インターフェースは、パラメータ及び／又は設定の入力又はプログラム化を可能にし、これらのパラメータ及び／又は設定は、次に、遠隔コンピュータからシステムに伝達される。いくつかの例では、制御器は、１つ又は複数の動作の間に実施すべき処理ステップのそれぞれに関するパラメータを指定する、データの形態の命令を受信する。パラメータは、実施すべき処理の種類、及び制御器をインターフェースで接続するか又は制御するように構成した器具の種類に固有であってよいことを理解されたい。したがって、上記のように、制御器は、１つ又は複数の離散制御器を備える等によって、分散してよく、１つ又は複数の離散制御器は、一緒にネットワーク化され、本明細書で説明する工程及び制御等の共通の目的に向かって働く。そのような目的で分散させた制御器の一例は、ある室での１つ又は複数の集積回路であり、１つ又は複数の集積回路は、（プラットフォームのレベルで、若しくは遠隔コンピュータの一部として）遠隔に位置する１つ又は複数の集積回路と通信し、遠隔に位置する１つ又は複数の集積回路は、室での工程を制御するように組み合わせられる。
限定はしないが、例示的システムは、プラズマ・エッチング室若しくはモジュール、堆積室若しくはモジュール、スピンリンス室若しくはモジュール、金属めっき室若しくはモジュール、クリーン室若しくはモジュール、斜縁エッチング室若しくはモジュール、物理蒸着（ＰＶＤ）室若しくはモジュール、化学蒸着（ＣＶＤ）室若しくはモジュール、原子層堆積法（ＡＬＤ）室若しくはモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）室若しくはモジュール、イオン注入室若しくはモジュール、組み立てライン室若しくはモジュール、並びに半導体ウエハの作製及び／若しくは製造に関連付けるか若しくは使用してよいあらゆる他の半導体処理システムを含んでよい。
上記のように、工程ステップ又は器具によって実施するステップに応じて、制御器は、他の器具回路若しくはモジュール、他の器具構成要素、クラスタ器具、他の器具インターフェース、隣接器具、近隣器具、工場全体に置かれた器具、主コンピュータ、別の制御器、又は半導体製造工場内の器具の場所の間及び／又は積み下ろしポート間でウエハの容器を運搬する材料搬送で使用される器具のうち１つ又は複数と通信してよい。
本出願では、以下の定義を含め、用語「モジュール」又は用語「制御器」は、用語「回路」と取り替えてよい。用語「モジュール」は、システムオンチップ内等の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル、アナログ、又はアナログ／デジタル混合離散回路、デジタル、アナログ、又はアナログ／デジタル混合集積回路、組合せ論理回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行する（共有、専用若しくはグループの）プロセッサ回路、プロセッサ回路が実行するコードを記憶する（共有、専用若しくはグループの）メモリ回路、記載した機能を提供する他の適切なハードウェア構成要素、又は上記の一部若しくは全ての組合せを指す、これらの一部である、又はこれらを含んでよい。
モジュールは、１つ又は複数のインターフェース回路を含んでよい。いくつかの例では、インターフェース回路は、有線インターフェース又はワイヤレス・インターフェースを含んでよく、これらは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、ワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）又はそれらの組合せに接続される。本開示のあらゆる所与のモジュールの機能は、インターフェース回路を介して接続した多数のモジュールの中で分散させてよい。例えば、多数のモジュールは、負荷平衡化を可能にしてよい。更なる例では、サーバ（リモート又はクラウドとしても公知）モジュールは、クライアント・モジュールに代わっていくつかの機能を達成してよい。
上記で使用したコードという用語は、ソフトウェア、ファームウェア及び／又はマイクロコードを含んでよく、プログラム、ルーチン、機能、クラス、データ構造及び／又はオブジェクトを指してよい。共有プロセッサ回路という用語は、多数のモジュールからのいくつか又は全てのコードを実行する単一プロセッサ回路を包含する。グループ・プロセッサ回路という用語は、更なるプロセッサ回路と組み合わせて、１つ又は複数のモジュールからのいくつか又は全てのコードを実行するプロセッサ回路を包含する。多数のプロセッサ回路に対する言及は、個別のダイ上の多数のプロセッサ回路、単一ダイ上の多数のプロセッサ回路、単一プロセッサ回路の多数のコア、単一プロセッサ回路の多数のスレッド、又は上記の組合せを包含する。共有メモリ回路という用語は、多数のモジュールからのいくつか又は全てのコードを記憶する単一メモリ回路を包含する。グループ・メモリ回路という用語は、更なるメモリと組み合わせて、１つ又は複数のモジュールからのいくつか又は全てのコードを記憶するメモリ回路を包含する。
メモリ回路という用語は、コンピュータ可読媒体という用語のサブセットである。本明細書で使用するコンピュータ可読媒体という用語は、媒体（搬送波等）を通じて伝播する一時的電気又は電磁信号を包含せず、したがって、コンピュータ可読媒体という用語は、有形非一時的コンピュータ可読媒体とみなしてよい。非一時的有形コンピュータ可読媒体の非限定的な例は、不揮発性メモリ回路（フラッシュ・メモリ回路、消去可能プログラマブル読取り専用メモリ回路、又はマスク読取り専用メモリ回路等）、揮発性メモリ回路（スタティック・ランダム・アクセス・メモリ回路若しくはダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ回路等）、磁気記憶媒体（アナログ若しくはデジタル磁気テープ又はハード・ディスク・ドライブ等）、及び光記憶媒体（ＣＤ、ＤＶＤ又はブルーレイ・ディスク等）である。
本出願において、特定の属性を有するか又は特定の動作を実施するものとして記載した装置要素は、こうした特定の属性を有し、こうした特定の動作を実施するように特別に構成される。特に、行為を実施する要素に関する説明は、要素がこの行為を実施するように構成されることを意味する。要素の構成は、要素に関連付けた非一時的有形コンピュータ可読媒体に対する符号化命令等による、要素のプログラミングを含んでよい。
本出願で説明する装置及び方法は、汎用コンピュータを構成することによって作成した専用コンピュータによって部分的又は完全に実施し、コンピュータ・プログラム内で具現化される１つ又は複数の特定の機能を実行してよい。機能ブロック、フローチャート構成要素、及び上記で説明した他の要素は、ソフトウェア仕様書として働き、熟練技術者又はプログラマのルーチン作業によってコンピュータ・プログラムに変換することができる。
コンピュータ・プログラムは、少なくとも１つの非一時的有形コンピュータ可読媒体上に記憶したプロセッサ実行可能命令を含む。コンピュータ・プログラムは、記憶データを含む又はこれらに依拠することもできる。コンピュータ・プログラムは、専用コンピュータのハードウェアと相互作用する基本的な入出力システム（ＢＩＯＳ）、専用コンピュータの特定のデバイスと相互作用するデバイス・ドライバ、１つ又は複数の動作システム、ユーザ・アプリケーション、バックグラウンド・サービス、バックグラウンド・アプリケーション等を包含してよい。
コンピュータ・プログラムは、（ｉ）ＨＴＭＬ（ハイパーテキスト・マークアップ言語）、ＸＭＬ（拡張可能マークアップ言語）又はＪＳＯＮ（ジャバスクリプト・オブジェクト表記法）等の構文解析される記述テキスト、（ｉｉ）アセンブリ・コード、（ｉｉｉ）コンパイラによってソース・コードから生成したオブジェクト・コード、（ｉｖ）インタープリタが実行するためのソース・コード、（ｖ）実行時コンパイラがコンパイルし、実行するためのソース・コード等を含んでよい。ほんの例として、ソース・コードは、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ－Ｃ、Ｓｗｉｆｔ、Ｈａｓｋｅｌｌ、Ｇｏ、ＳＱＬ、Ｒ、Ｌｉｓｐ、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｆｏｒｔｒａｎ、Ｐｅｒｌ、Ｐａｓｃａｌ、Ｃｕｒｌ、ＯＣａｍｌ、ジャバスクリプト（登録商標）、ＨＴＭＬ５（ハイパーテキスト・マークアップ言語改訂第５版）、Ａｄａ、ＡＳＰ（アクティブ・サーバ・ページ）、ＰＨＰ（ＰＨＰ：Ｈｙｐｅｒｔｅｘｔ Ｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、Ｓｃａｌａ、Ｅｉｆｆｅｌ、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｅｒｌａｎｇ、Ｒｕｂｙ、Ｆｌａｓｈ（登録商標）、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ（登録商標）、Ｌｕａ、ＭＡＴＬＡＢ（登録商標）、ＳＩＭＵＬＩＮＫ（登録商標）、及びＰｙｔｈｏｎ（登録商標）を含む言語からの構文を使用して書いてよい。また、本開示は以下の形態として実現してもよい。
［形態１］
基板処理室に関連付けた設備のパラメータを制御するシステムであって、前記システムは、
前記設備のパラメータを変更する際、前記基板処理室に関連付けた前記設備の応答を測定する測定モジュールと、
前記応答に基づき、前記設備の遅延及び利得を決定し、
前記遅延、前記利得及び前記設備の時定数に基づき、前記設備のモデルを生成する
モデル生成モジュールであって、前記遅延は、前記設備が、前記パラメータを変更する命令を受信した後に前記パラメータを変更するのに要する時間を示し、前記利得は、前記命令と前記命令により生じる前記パラメータの変更量との間の関係を示す、モデル生成モジュールと、
前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値を受信し、
前記モデルを使用して、前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値に基づき、前記パラメータの無遅延値の予測を生成し、
制御信号を生成するため、前記予測を前記設定点と比較し、
前記制御信号に基づき、前記設備の前記パラメータを制御する
予測モジュールと
を備える、システム。
［形態２］
形態１に記載のシステムであって、前記予測は、前記設定点の変更に応答して、前記パラメータのオーバーシュート及び立ち上がり時間のうち少なくとも１つを低減させる、システム。
［形態３］
形態１に記載のシステムであって、前記基板処理室は、基板を支持する基板支持組立体を含み、前記設備は、前記基板の温度制御を含め、前記基板支持組立体の動作を制御する、システム。
［形態４］
形態３に記載のシステムであって、前記設備は、
異なる温度で流体を供給する第１の供給源及び第２の供給源と、
前記第１の供給源及び前記第２の供給源から流体を受け入れ、受け入れた流体の部分を混合し、第１の温度及び第１の流量で流体を前記基板支持組立体に供給する第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁と、
第２の温度及び第２の流量で前記基板支持組立体から流体を受け入れ、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源に戻す第３の三方比例弁と
を備え、前記予測モジュールは、前記制御信号に従って前記第１の三方比例弁、前記第２の三方比例弁及び前記第３の三方比例弁を制御する、システム。
［形態５］
形態４に記載のシステムであって、前記パラメータは、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の温度、前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の温度、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の流量、及び前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の流量のうち少なくとも１つを含む、システム。
［形態６］
形態４に記載のシステムであって、前記予測モジュールは、前記制御信号に従って、前記基板支持組立体に供給される流体に基づき前記基板の温度を制御する、システム。
［形態７］
形態４に記載のシステムであって、前記測定モジュールは、
前記第１の三方比例弁及び前記第２の三方比例弁から前記基板支持組立体に流体を供給する供給管に関連付けた温度センサと、
前記供給管に関連付けた流量計測器と
を備え、前記モデル生成モジュールは、前記温度センサ及び前記流量計測器から受信したデータに基づき、前記設備のモデルを生成する、システム。
［形態８］
形態４に記載のシステムであって、前記測定モジュールは、
前記基板支持組立体から前記第３の三方比例弁に流体を戻す戻り管に関連付けた温度センサと、
前記戻り管に関連付けた流量計測器と
を備え、前記モデル生成モジュールは、前記温度センサ及び前記流量計測器から受信したデータに基づき、前記設備のモデルを生成する、システム。
［形態９］
形態４に記載のシステムであって、
前記第１の供給源及び前記第２の供給源は、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを検知するレベル・センサを含み、
前記予測モジュールは、前記流体レベルに基づき、前記第３の三方比例弁を制御する、システム。
［形態１０］
形態４に記載のシステムであって、前記第３の三方比例弁は、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを第１の閾値と第２の閾値との間で維持するため、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源との間で分割する、システム。
［形態１１］
基板処理室に関連付けた設備のパラメータを制御する方法であって、前記方法は、
前記設備のパラメータを変更する際、前記基板処理室に関連付けた前記設備の応答を測定することと、
前記応答に基づき、前記設備の遅延及び利得を決定することであって、前記遅延は、前記設備が、前記パラメータを変更する命令を受信した後に前記パラメータを変更するのに要する時間を示し、前記利得は、前記命令と前記命令により生じる前記パラメータの変更量との間の関係を示す、決定することと、
前記遅延、前記利得及び前記設備の時定数に基づき、前記設備のモデルを生成することと、
前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値を受信することと、
前記モデルを使用して、前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値に基づき、前記パラメータの無遅延値の予測を生成することと、
制御信号を生成するため、前記予測を前記設定点と比較することと、
前記制御信号に基づき、前記設備のパラメータを制御することと
を含む、方法。
［形態１２］
形態１１に記載の方法であって、前記予測は、前記設定点の変更に応答して、前記パラメータのオーバーシュート及び立ち上がり時間のうち少なくとも１つを低減させる、方法。
［形態１３］
形態１１に記載の方法であって、前記基板処理室は、基板を支持する基板支持組立体を含み、前記方法は、前記基板の温度制御を含め、前記基板支持組立体の動作を制御することを更に含む、方法。
［形態１４］
形態１３に記載の方法であって、前記方法は、
第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁で、第１の供給源及び第２の供給源からの流体を受け入れることと、
前記第１の三方比例弁及び前記第２の三方比例弁を使用して、前記第１の供給源及び前記第２の供給源から受け入れた流体の部分を混合することと、
第１の温度を有する流体の混合部分を第１の流量で前記基板支持組立体に供給することと、
第３の三方比例弁で、前記基板支持組立体から第２の温度を有する流体を第２の流量で受け入れることと、
前記第３の三方比例弁を使用して、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源に戻すことと、
前記制御信号に従って前記第１の三方比例弁、前記第２の三方比例弁及び前記第３の三方比例弁を制御する、方法。
［形態１５］
形態１４に記載の方法であって、前記パラメータは、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の温度、前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の温度、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の流量、及び前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の流量のうち少なくとも１つを含む、方法。
［形態１６］
形態１４に記載の方法であって、前記方法は、前記制御信号に従って、前記基板支持組立体に供給される流体に基づき前記基板の温度を制御することを更に含む、方法。
［形態１７］
形態１４に記載の方法であって、前記方法は、
温度センサを使用して、前記第１の三方比例弁及び前記第２の三方比例弁から前記基板支持組立体に供給される流体の前記混合部分の温度を検知することと、
流量計測器を使用して、前記基板支持組立体に流れる流体の前記混合部分の流量を測定することと、
検知された温度及び測定された流量に基づき、前記設備のモデルを生成することと
を更に含む、方法。
［形態１８］
形態１４に記載の方法であって、前記方法は、
温度センサを使用して、前記基板支持組立体から前記第３の三方比例弁に戻される流体の温度を検知することと、
流量計測器を使用して、前記基板支持組立体から前記第３の三方比例弁に戻される流体の流量を測定することと、
検知された温度及び測定された流量に基づき、前記設備のモデルを生成することと
を更に含む、方法。
［形態１９］
形態１４に記載の方法であって、前記方法は、
レベル・センサを使用して、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを検知することと、
前記流体レベルに基づき、前記第３の三方比例弁を制御することと
を更に含む、方法。
［形態２０］
形態１４に記載の方法であって、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを第１の閾値と第２の閾値との間で維持するため、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源との間で分割することを更に含む、方法。

Claims (23)

  1. 基板処理室に関連付けた設備のパラメータを制御するシステムであって、前記システムは、
    前記設備のパラメータを変更する際、前記設備に送信された命令に対する前記設備の応答であって前記基板処理室に関連付けた前記設備の応答を測定する測定モジュールと、
    前記応答に基づき、前記設備の遅延及び利得を決定し、
    前記遅延、前記利得及び前記設備の時定数に基づき、前記設備のモデルを生成する
    モデル生成モジュールであって、前記遅延は、前記設備が、前記パラメータを変更する命令を受信した後に前記パラメータを変更するのに要する時間を示し、前記利得は、前記命令と前記命令により生じる前記パラメータの変更量との間の関係を示す、モデル生成モジュールと、
    前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値を受信し、
    前記モデルを使用して、前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値に基づき、前記パラメータの無遅延値の予測を生成し、
    制御信号を生成するため、前記予測を前記設定点と比較し、
    前記制御信号に基づき、前記設備の前記パラメータを制御する
    予測モジュールと
    を備える、システム。
  2. 請求項１に記載のシステムであって、前記予測は、前記設定点の変更に応答して、前記パラメータのオーバーシュート及び立ち上がり時間のうち少なくとも１つを前記予測を生成しない場合に比べて低減させる、システム。
  3. 請求項１に記載のシステムであって、前記基板処理室は、基板を支持する基板支持組立体を含み、前記設備は、前記基板の温度制御を含め、前記基板支持組立体の動作を制御する、システム。
  4. 請求項３に記載のシステムであって、前記設備は、
    異なる温度で流体を供給する第１の供給源及び第２の供給源と、
    前記第１の供給源及び前記第２の供給源から流体を受け入れ、受け入れた流体の部分を混合し、第１の温度及び第１の流量で流体を前記基板支持組立体に供給する第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁と、
    第２の温度及び第２の流量で前記基板支持組立体から流体を受け入れ、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源に戻す第３の三方比例弁と
    を備え、前記予測モジュールは、前記制御信号に従って前記第１の三方比例弁、前記第２の三方比例弁及び前記第３の三方比例弁を制御する、システム。
  5. 請求項４に記載のシステムであって、前記パラメータは、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の温度、前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の温度、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の流量、及び前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の流量のうち少なくとも１つを含む、システム。
  6. 請求項４に記載のシステムであって、前記予測モジュールは、前記制御信号に従って、前記基板支持組立体に供給される流体に基づき前記基板の温度を制御する、システム。
  7. 請求項４に記載のシステムであって、前記測定モジュールは、
    前記第１の三方比例弁及び前記第２の三方比例弁から前記基板支持組立体に流体を供給する供給管に関連付けた温度センサと、
    前記供給管に関連付けた流量計測器と
    を備え、前記モデル生成モジュールは、前記温度センサ及び前記流量計測器から受信したデータに基づき、前記設備のモデルを生成する、システム。
  8. 請求項４に記載のシステムであって、前記測定モジュールは、
    前記基板支持組立体から前記第３の三方比例弁に流体を戻す戻り管に関連付けた温度センサと、
    前記戻り管に関連付けた流量計測器と
    を備え、前記モデル生成モジュールは、前記温度センサ及び前記流量計測器から受信したデータに基づき、前記設備のモデルを生成する、システム。
  9. 請求項４に記載のシステムであって、
    前記第１の供給源及び前記第２の供給源は、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを検知するレベル・センサを含み、
    前記予測モジュールは、前記流体レベルに基づき、前記第３の三方比例弁を制御する、システム。
  10. 請求項４に記載のシステムであって、前記第３の三方比例弁は、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを第１の閾値と第２の閾値との間で維持するため、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源との間で分割する、システム。
  11. 基板処理室に関連付けた設備のパラメータを制御する方法であって、前記方法は、
    前記設備のパラメータを変更する際、前記設備に送信された命令に対する前記設備の応答であって前記基板処理室に関連付けた前記設備の応答を測定することと、
    前記応答に基づき、前記設備の遅延及び利得を決定することであって、前記遅延は、前記設備が、前記パラメータを変更する命令を受信した後に前記パラメータを変更するのに要する時間を示し、前記利得は、前記命令と前記命令により生じる前記パラメータの変更量との間の関係を示す、決定することと、
    前記遅延、前記利得及び前記設備の時定数に基づき、前記設備のモデルを生成することと、
    前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値を受信することと、
    前記モデルを使用して、前記パラメータに関する設定点及び前記パラメータの測定値に基づき、前記パラメータの無遅延値の予測を生成することと、
    制御信号を生成するため、前記予測を前記設定点と比較することと、
    前記制御信号に基づき、前記設備のパラメータを制御することと
    を含む、方法。
  12. 請求項１１に記載の方法であって、前記予測は、前記設定点の変更に応答して、前記パラメータのオーバーシュート及び立ち上がり時間のうち少なくとも１つを前記予測を生成しない場合に比べて低減させる、方法。
  13. 請求項１１に記載の方法であって、前記基板処理室は、基板を支持する基板支持組立体を含み、前記方法は、前記基板の温度制御を含め、前記基板支持組立体の動作を制御することを更に含む、方法。
  14. 請求項１３に記載の方法であって、前記方法は、
    第１の三方比例弁及び第２の三方比例弁で、第１の供給源及び第２の供給源からの流体を受け入れることと、
    前記第１の三方比例弁及び前記第２の三方比例弁を使用して、前記第１の供給源及び前記第２の供給源から受け入れた流体の部分を混合することと、
    第１の温度を有する流体の混合部分を第１の流量で前記基板支持組立体に供給することと、
    第３の三方比例弁で、前記基板支持組立体から第２の温度を有する流体を第２の流量で受け入れることと、
    前記第３の三方比例弁を使用して、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源に戻すことと、
    前記制御信号に従って前記第１の三方比例弁、前記第２の三方比例弁及び前記第３の三方比例弁を制御する、方法。
  15. 請求項１４に記載の方法であって、前記パラメータは、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の温度、前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の温度、前記基板支持組立体に供給される流体の前記第１の流量、及び前記基板支持組立体から戻される流体の前記第２の流量のうち少なくとも１つを含む、方法。
  16. 請求項１４に記載の方法であって、前記方法は、前記制御信号に従って、前記基板支持組立体に供給される流体に基づき前記基板の温度を制御することを更に含む、方法。
  17. 請求項１４に記載の方法であって、前記方法は、
    温度センサを使用して、前記第１の三方比例弁及び前記第２の三方比例弁から前記基板支持組立体に供給される流体の前記混合部分の温度を検知することと、
    流量計測器を使用して、前記基板支持組立体に流れる流体の前記混合部分の流量を測定することと、
    検知された温度及び測定された流量に基づき、前記設備のモデルを生成することと
    を更に含む、方法。
  18. 請求項１４に記載の方法であって、前記方法は、
    温度センサを使用して、前記基板支持組立体から前記第３の三方比例弁に戻される流体の温度を検知することと、
    流量計測器を使用して、前記基板支持組立体から前記第３の三方比例弁に戻される流体の流量を測定することと、
    検知された温度及び測定された流量に基づき、前記設備のモデルを生成することと
    を更に含む、方法。
  19. 請求項１４に記載の方法であって、前記方法は、
    レベル・センサを使用して、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを検知することと、
    前記流体レベルに基づき、前記第３の三方比例弁を制御することと
    を更に含む、方法。
  20. 請求項１４に記載の方法であって、前記第１の供給源及び前記第２の供給源の流体レベルを第１の閾値と第２の閾値との間で維持するため、前記基板支持組立体から受け入れた流体を前記第１の供給源及び前記第２の供給源との間で分割することを更に含む、方法。
  21. システムであって、
    パラメータの設定点に基づいて基板処理システムの前記パラメータを制御する設備と、
    前記パラメータの前記設定点の変更に応答して、前記パラメータの値を変更する命令を前記設備に出力する制御器と、
    前記設備のモデルであって、
    前記設備に出力された前記命令に対する前記設備の応答に基づいて決定された前記設備の利得および前記設備の遅延に基づいて、前記パラメータの第１の値を出力し、
    前記設備の前記利得に基づいて、前記設備の前記遅延に基づかずに、前記パラメータの第２の値を出力し、
    前記遅延は、前記設備が前記パラメータを変更する前記命令を受信した後に前記パラメータを変更するのに要する時間を示し、
    前記利得は、前記命令と前記命令により生じる前記パラメータの変更量との間の関係を示す、前記設備のモデルと、
    前記設備の出力と、前記モデルによって出力された前記パラメータの前記第１の値とを組合せ、第１の組合せ出力を生成する第１のコンバイナと、
    前記第１の組合せ出力と前記設定点とを組合せ、第２の組合せ出力を生成する第２のコンバイナと、
    前記第２の組合せ出力と、前記モデルによって出力された前記パラメータの前記第２の値とを組合せ、第３の組合せ出力を生成する第３のコンバイナと、を備え、
    前記制御器は、前記第３の組合せ出力に基づいて前記命令を出力する、システム。
  22. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記予測モジュールは、さらに、
    前記設備の出力と、前記モデルによって出力された前記遅延を含む前記パラメータの第１の値とを組み合わせて第１の組み合わせ出力を生成し、前記第１の組み合わせ出力と前記設定点とを組み合わせて第２の組み合わせ出力を生成し、
    前記制御信号を生成するため、前記予測を前記第２の組み合わせ出力と比較する、システム。
  23. 請求項１１に記載の方法であって、さらに、
    前記設備の出力と、前記モデルによって出力された前記遅延を含む前記パラメータの第１の値とを組み合わせて第１の組み合わせ出力を生成し、前記第１の組み合わせ出力と前記設定点とを組み合わせて第２の組み合わせ出力を生成することと、
    前記制御信号を生成するため、前記予測を前記第２の組み合わせ出力と比較すること、を含む、方法。
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