处理模块子系统的主动反馈控制技术方案

一种用于使在耦合到用于处理衬底的处理模块的子系统之间的控制信号同步的通信系统。耦合到所述子系统的分布式控制器被配置为启动处理步骤，每一个处理步骤具有步骤时段。分布式时钟模块包括主时钟，该主时钟具有包括时钟周期的时钟速度，每个时钟周期具有与反馈循环预相关的持续时间，在该反馈循环中，通过所述分布式时钟模块将同步的控制信号传送到所述子系统以及从所述子系统接收所述同步的控制信号。由所述分布式时钟模块分配预定数量的时钟周期，以执行相应数量的反馈循环，从而在处理步骤之间过渡。所述预定数量的时钟周期被限制为所述步骤时段的片段。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理模块子系统的主动反馈控制
本专利技术实施方案涉及半导体衬底处理方法和设备工具，更具体地，涉及同步等离子体处理模块的子系统(例如，以相同的时间和速率控制和操作子系统)和/或允许子系统的时间延迟或相位控制以在不使用自限反应的情况下执行准原子层沉积(ALD)或准原子层蚀刻(ALE)时实现原子层精度。
技术介绍
在等离子体系统中，实现了不同的工具子系统以在衬底上执行材料的沉积或蚀刻。通过用于将控制信号传送到工具子系统的通信协议来实现对这些工具子系统的控制。不幸的是，工具子系统之间的当前通信协议导致延迟和变化时间。对于在复杂的配方调整算法中使用的较短(例如，不到一秒至五秒)的步骤时间所需的工具子系统的精确相位和同步控制来说，这些延迟和变化时间通常太大(例如，大于配方步骤时间的百分之一)。也就是说，当执行准ALD或准ALE而不使用自限制反应时，当前的通信协议不足以实现原子层精度。这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此
技术介绍
部分以及在提交申请时不能确定为现有技术的描述的各方面中描述的范围内的当前指定的专利技术人的工作既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。就是在该背景下提出了本公开。
技术实现思路
本专利技术实施方案涉及解决相关技术所存在的一或更多问题，尤其涉及通过使用主时钟来执行准ALD或准ALE而不使用自限反应时实现原子层精度，所述主时钟用于使得向等离子处理模块(PM)的工具子系统通信同步，并在主时钟的一个时钟周期内提供对工具子系统的反馈控制。本公开的实施方案包括用于使等离子体处理模块的子系统之间的控制信号同步的通信系统。等离子体处理模块用于(例如在执行ALD或ALE处理时)在位于等离子体处理模块中的衬底上方沉积材料。该系统包括耦合到等离子体处理模块的多个子系统。多个子系统中的每个子系统包括相应的子系统响应时间。该系统包括耦合到多个子系统中的每个子系统的分布式控制器，其中该分布式控制器包括耦合到每个子系统的主时钟和从时钟。分布式控制器被配置为启动多个处理步骤，其中每个处理步骤具有步骤时段。该系统包括分布式时钟模块，该分布式时钟模块包括主时钟，该主时钟具有包括多个时钟周期的时钟速度。时钟周期中的每一个具有与反馈循环预相关的持续时间，在反馈循环中，通过分布式时钟模块将同步的控制信号传送到多个子系统以及从多个子系统接收同步的控制信号。特别地，分布式时钟模块被配置为分配预定数量的时钟周期，以执行相应数量的反馈循环，从而在处理步骤之间过渡。预定数量的时钟周期被限制为步骤时段的片段(fraction)，其中步骤时段包括一百个片段。本公开的实施方案包括用于使等离子体处理模块的子系统之间的控制信号同步的另一通信系统。等离子体处理模块用于(例如在执行ALD或ALE处理时)在位于等离子体处理模块中的衬底上方沉积材料。该系统包括耦合到等离子体处理模块的多个子系统。每个子系统具有相应的子系统响应时间。该系统包括耦合到多个子系统中的每个子系统的分布式控制器，其中该分布式控制器包括耦合到每个子系统的主时钟和从时钟。该分布式控制器被配置为启动多个处理步骤，其中每个处理步骤具有步骤时段。此外，该分布式控制器包括主时钟，该主时钟具有包括多个时钟周期的时钟速度。每一时钟周期具有与反馈循环预相关的持续时间，在反馈循环中，通过分布式控制器将同步的控制信号传送到多个子系统以及从多个子系统接收同步的控制信号。分布式控制器被配置为分配预定数量的时钟周期，以执行相应数量的反馈循环，从而在处理步骤之间过渡。预定数量的时钟周期被限制为步骤时段的片段，并且步骤时段包括一百个片段。在另一个实施方案中，公开了一种用于使等离子体处理模块的子系统之间的控制信号同步的方法。该方法包括由分布式控制器启动多个处理步骤，其中每个处理步骤具有一个步骤时段。处理步骤由耦合到等离子体处理模块的多个子系统执行。子系统由同步控制信号控制，其中多个子系统中的每个子系统具有相应的子系统响应时间。该方法包括配置主时钟，该主时钟具有包括多个时钟周期的时钟速度。每个时钟周期具有与反馈循环预相关的持续时间，在该反馈循环内，分布式控制器将同步的控制信号传送到多个子系统以及从多个子系统接收同步的控制信号。该方法包括分配预定数量的时钟周期，以执行相应数量的反馈循环以在处理步骤之间进行过渡。该方法包括将预定数量的时钟周期限制为步骤时段的片段，其中步骤时段包括一百个片段。本领域技术人员通过阅读整个说明书及权利要求，将可理解这些以及其他优点。附图说明通过参照下文结合附图进行的描述，可最适当地理解实施方案。图1示出了衬底处理系统，其用于处理晶片，例如以在其上形成膜。图2A根据一实施方案示出了一种通信系统，该通信系统被配置为用于使传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接收的控制信号同步，其中，分布式控制器包括用于使控制信号同步的主时钟，该控制信号由分布式控制器生成。图2B根据一实施方案示出了一种通信系统，该通信系统被配置为用于使传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接收的控制信号同步，其中，分布式时钟模块包括用于使控制信号同步的主时钟，该控制信号由分布式控制器生成。图3根据本公开的一个实施方案示出了对通信系统中的子系统响应的反馈控制，该通信系统被配置为使传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接收的控制信号同步。图4A根据本公开的一个实施方案示出了通信系统中的主时钟的一个或多个时钟周期，该通信系统被配置为使传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接收的控制信号同步，其中，在处理步骤之间的过渡期间，在一个时钟周期内执行反馈循环，反馈循环包括通过图4A的通信系统的分布式时钟模块或分布式控制器从多个子系统传送和接收同步的控制信号。图4B根据本公开的一个实施方案示出了与通信系统中的主时钟的时钟周期对准的处理步骤，该通信系统被配置为使传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接收的控制信号同步，其中，在处理步骤之间的过渡期间，在预定数量的时钟周期期间执行相应数量的反馈循环。图5是根据本公开的一个实施方案示出用于使传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接收的控制信号同步的方法的流程图。图6A-6F根据本公开实施方案示出了在通信系统中以高分辨率同步对RF功率和气体传送的控制的能力，该通信系统被配置为同步传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接收的控制信号。图7A示出了两种水平的RF功率和气体传送以低分辨率在通信系统中的应用，该通信系统用于将控制信号传送至等离子体处理模块的子系统。图7B根据本公开的一个实施方案示出了在控制等离子体处理模块的子系统的通信系统中，关于所需气体混合物的等待时间和延迟时段的影响。图7C根据本专利技术的一个实施方案示出了RF功率和气体传送在通信系统中的应用，该通信系统被配置为使传送到等离子体处理模块的子系统和从等离子体处理模块的子系统接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于使在耦合到用于处理衬底的处理模块的多个子系统之间的控制信号同步的通信系统，其包括：/n分布式控制器，其耦合到所述多个子系统中的每个子系统，并且被配置为启动多个处理步骤，所述处理步骤中的每一个具有步骤时段，每个步骤时段具有多个片段；和/n分布式时钟模块，其包括主时钟，该主时钟具有包括多个时钟周期的时钟速度，每个时钟周期具有与反馈循环预相关的持续时间，在该反馈循环中，通过所述分布式时钟模块将同步的控制信号传送到所述多个子系统以及从所述多个子系统接收所述同步的控制信号，其中，所述分布式时钟模块被配置为分配预定数量的时钟周期，以执行相应数量的反馈循环，从而在处理步骤之间过渡，/n其中，所述预定数量的时钟周期被限制为所述步骤时段的片段。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171120 US 15/818,5901.一种用于使在耦合到用于处理衬底的处理模块的多个子系统之间的控制信号同步的通信系统，其包括：
分布式控制器，其耦合到所述多个子系统中的每个子系统，并且被配置为启动多个处理步骤，所述处理步骤中的每一个具有步骤时段，每个步骤时段具有多个片段；和
分布式时钟模块，其包括主时钟，该主时钟具有包括多个时钟周期的时钟速度，每个时钟周期具有与反馈循环预相关的持续时间，在该反馈循环中，通过所述分布式时钟模块将同步的控制信号传送到所述多个子系统以及从所述多个子系统接收所述同步的控制信号，其中，所述分布式时钟模块被配置为分配预定数量的时钟周期，以执行相应数量的反馈循环，从而在处理步骤之间过渡，
其中，所述预定数量的时钟周期被限制为所述步骤时段的片段。


2.根据权利要求1所述的通信系统，其中，要在两个处理步骤之间的过渡期间的所述预定数量的时钟周期内执行的相应数量的反馈循环包括：
设置反馈循环，所述设置反馈循环在所述主时钟的第一时钟周期内执行，所述设置反馈循环被配置为设置所述多个子系统的一个或多个控制参数；和
多个调整反馈循环，每个调整反馈循环在所述主时钟的一个时钟周期内执行，并且在所述设置反馈循环之后执行，每个调整反馈循环被配置用于验证所述一个或多个控制参数的所述设置并用于调整所述一个或多个控制参数的所述设置。


3.根据权利要求2所述的通信系统，其中，所述相应数量的反馈循环还包括：
多个监测反馈循环，其在所述步骤时段内在所述多个调整反馈循环之后执行。


4.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述反馈循环包括：
测量由所述相应的子系统控制的参数的第一步骤；
处理所测得的参数的第二步骤；
基于处理后的所测得的参数确定变化的第三步骤；以及
通过在所述主时钟的时钟速度的一个周期内向所述相应的子系统传送相应的控制信号来施加所述变化的第四步骤。


5.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述反馈循环包括比例-积分-微分(PID)控制循环。


6.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述多个处理步骤以原子层精度进行沉积处理而没有自限反应，所述处理步骤包括：
激活步骤；和
沉积步骤。


7.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述多个处理步骤以原子层精度进行蚀刻处理而没有自限反应，所述处理步骤包括：
激活步骤；和
蚀刻步骤。


8.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述时钟速度基于将在所述步骤时段的所述片段期间执行的所述预定数量的时钟周期。


9.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述时钟速度是通过执行一个反馈循环所需的时间的倒数来计算的。


10.根据权利要求1所述的通信系统，其中，传送到第一子系统的控制信号基于对由第二子系统控制的至少一个参数的测量。


11.根据权利要求10所述的通信系统，其中，所述控制信号是被传送到作为所述第一子系统的至少一个RF发生器的RF功率控制信号，其中，所述控制信号基于对所述处理模块内的第一气体化学物质和第二气体化学物质的测量，所述第一气体化学物质和所述第二气体化学物质在执行所述多个处理步骤时使用，并由作为所述第二子系统的至少一个气体供应歧管控制。


12.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述分布式控制器按照通用模块欧罗巴(VME)标准或其衍生品中的一种进行操作。


13.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述多个子系统包括以下至少两个或更多个：
气体供应歧管；
RF发生器；
间隙控制器；
压力控制器；
传感器系统；
偏置补偿；和
温度控制器。


14.根据权利要求1所述的通信系统，其中，所述步骤时段包括一百个片段。


15.一种用于使在耦合到用于处理衬底的处理模块的多个子系统之间的控制信号同步的通信系统，其包括：
分布式控制器，其耦合到所述多个子系统中的每个子系统，并且被配置为启动多个处理步骤，所述处理步骤中的每一个具有步骤时段，每个步骤时段具有多个片段，所述分布式控制器包括主时钟，该主时钟具有包括多个时钟周期的时钟速度，每个时钟周期具有与反馈循环预相关的持续时间，在该反馈循环中，通过所述分布式控制器将同步的控制信号传送到所述多个子系统以及从所述多个子系统接收所述同步的控制信号，其中，所述分布式控制器被配置为分配预...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯科特·里格斯，赖安·拜斯，约翰·瓦尔考，埃里克·赫德森，拉纳迪普·博米克，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国;US