TWI868119B

TWI868119B - 基板處理系統及基板支座溫度控制方法

Info

Publication number: TWI868119B
Application number: TW109110794A
Authority: TW
Inventors: 安東尼約翰瑞奇; 凱伊斯高夫
Original assignee: 美商蘭姆研究公司
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2025-01-01
Also published as: TW202136729A

Abstract

一種基板處理系統包含：一基板支座，在一處理腔室之內，用以垂直地支撐一基板；一溫度探針，包括：一第一溫度感測器，用以量測該基板支座的第一溫度；一第二溫度感測器，用以量測該基板支座的第二溫度；一第三溫度感測器，用以量測該基板支座的第三溫度；及一第四溫度感測器，用以量測該基板支座的第四溫度；一溫度模組，用以：在一第一狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度而確定該基板支座的一基板支座溫度；在一第二狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度僅其中三者而確定該基板支座溫度；及一溫度控制模組，建構以基於該基板支座溫度而控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者。

Description

基板處理系統及基板支座溫度控制方法

本揭露內容係關於基板處理系統的基板支座的底板的溫度探針，且更特別是關於對溫度探針的溫度感測器的測量的偵錯與利用。

此處提供之背景說明係以一般性呈現本揭露內容之背景為目的。目前列名發明人之作品，在此先前技術章節中所述之範圍，以及可能未在申請時以其他方式適格作為先前技術之說明的實施態樣，係未明示或暗示承認為對於本揭露內容之先前技術。

基板處理系統可用以處理基板，例如半導體晶圓。可在基板上執行的例示製程，包含但不限於化學氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、導體蝕刻，及/或其他蝕刻、沉積、或清潔製程。在基板處理系統的一處理腔室中，一基板可配置在一基板支座上，例如台座、靜電卡盤(ESC)等等。在蝕刻期間，氣體混合物可導入處理腔室，且電漿可用以啟動化學反應。

在一特徵中，一種基板處理系統包含：一基板支座，在一處理腔室之內，用以垂直地支撐一基板；一溫度探針，包括：一第一溫度感測器，用以量測該基板支座的第一溫度；一第二溫度感測器，用以量測該基板支座的第二溫度；一第三溫度感測器，用以量測該基板支座的第三溫度；及一第四溫度感測器，用以量測該基板支座的第四溫度；一溫度模組，用以：在一第一狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度的全部而確定該基板支座的一基板支座溫度；在一第二狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度僅其中三者而確定該基板支座的該基板支座溫度；及一溫度控制模組，建構以基於該基板支座溫度而控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者。

在進一步的特徵中，該溫度模組係基於該第一、第二、第三、及第四溫度的至少三者的平均值，設定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；該第一溫度感測器係用以量測該底板的該第一溫度；該第二溫度感測器係用以量測該基板支座的該第二溫度；該第三溫度感測器係用以量測該基板支座的該第三溫度；且該第四溫度感測器係用以量測該基板支座的該第四溫度。

在進一步的特徵中，該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；該第一溫度感測器係用以量測該上部的該第一溫度；該第二溫度感測器係用以量測該上部的該第二溫度；該第三溫度感測器係用以量測該上部的該第三溫度；且該第四溫度感測器係用以量測該上部的該第四溫度。

在進一步的特徵中，該溫度模組係用以基於以下其中至少三者來確定該基板支座溫度：X個該第一溫度的第一平均值，其中X係大於一的整數；X個該第二溫度的第二平均值；X個該第三溫度的第三平均值；及X個該第四溫度的第四平均值。

在進一步的特徵中，該溫度模組係用以基於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中至少三者的一平均值，確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，當介於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中最大值者與該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中最小值者之間的第一差值係小於一溫度之時，該溫度模組係基於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值的全部，確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，當該第一差值大於該基板支座溫度時，該溫度模組係基於該第一、第二、第三、及第四平均值其中三者而選擇性地確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，當介於該第一平均值、該第二平均值、及該第三平均值其中一第二最大值者與該第一平均值、該第二平均值、及該第三平均值其中一第二最小值者之間的第二差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第一、第二、及第三平均值且不基於該第四平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，當介於該第一平均值、該第二平均值、及該第四平均值其中一第三最大值者與該第一平均值、該第二平均值、及該第四平均值其中一第三最小值者之間的第三差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第一、第二、及第四平均值且不基於該第三平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，當介於該第一平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第四最大值者與該第一平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第四最小值者之間的第四差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第一、第三、及第四平均值且不基於該第二平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，當介於該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第五最大值者與該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第五最小值者之間的第五差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第二、第三、及第四平均值且不基於該第一平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，當該第一、第二、第三、第四、及第五差值大於該基板支座溫度之時，一偵錯模組指出一故障係存在於該溫度探針中。

在進一步的特徵中，當該故障存在於該溫度探針中之時，該偵錯模組在一顯示器上顯示一警報。

在進一步的特徵中，該第一、第二、第三、及第四溫度感測器係固態溫度感測器。

在進一步的特徵中，一導熱材料係加以夾設在該基板支座與該第一、第二、第三、及第四溫度感測器之間。

在進一步的特徵中，一統計模組係用以：確定該第一溫度的多個數值的一第一平均值；確定該第一平均值的多個數值的一第二平均值；確定該第一平均值的該多個數值的一第一標準差；確定與該第一平均值的該多個數值相關聯的多個時間戳記的一第二標準差；基於該多個時間戳記及該第一平均值的該多個數值，確定一相關係數；基於該相關係數、該第一標準差、及該第二標準差，確定一斜率；且一偵錯模組係用以診斷該斜率是否在一斜率範圍之內。

在進一步的特徵中，該統計模組係基於(a)該第一平均值的該多個數值與該多個時間戳記的一共變異數、(b)該第一標準差、及(c)該第二標準差而確定該相關係數。

在進一步的特徵中，該統計模組係基於該相關係數乘以該第一標準差除以該第二標準差而設定該斜率。

在進一步的特徵中，該溫度控制模組係用以進行以下至少一者：基於該基板支座溫度而選擇性施加電力至一熱控制元件(TCE)；及基於該基板支座溫度而選擇性調整通過該基板支座中的冷卻劑渠道的冷卻劑流量。

在一特徵中，一種基板處理系統包含：一基板支座，在一處理腔室之內，用以垂直地支撐一基板；一溫度探針，包括：N個溫度感測器，用以量測該基板支座的N個溫度，其中，N係大於3的整數；一溫度模組，用以：在一第一狀態，基於該N個溫度的全部而確定該基板支座的一基板支座溫度；在一第二狀態，基於該N個溫度的一子集合而確定該基板支座的該基板支座溫度；及一溫度控制模組，基於該基板支座溫度而控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者。在各種實施方式中，該子集合係僅該N個溫度的其中N-1個。

在一特徵中，一種方法包含：藉由一溫度探針的一第一溫度感測器，量測在基板處理期間垂直地支撐一基板的一基板支座的一第一溫度；藉由該溫度探針的一第二溫度感測器，量測該基板支座的一第二溫度；藉由該溫度探針的一第三溫度感測器，量測該基板支座的一第三溫度；藉由該溫度探針的一第四溫度感測器，量測該基板支座的一第四溫度；在一第一狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度的全部而確定該基板支座的一基板支座溫度；在一第二狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度僅其中三者而確定該基板支座的該基板支座溫度；及基於該基板支座溫度而控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：基於該第一、第二、第三、及第四溫度的至少三者的平均值，設定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；量測該第一溫度的該步驟包括量測該底板的該第一溫度；量測該第二溫度的該步驟包括量測該基板支座的該第二溫度；量測該第三溫度的該步驟包括量測該基板支座的該第三溫度；且量測該第四溫度的該步驟包括量測該基板支座的該第四溫度。

在進一步的特徵中，該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；量測該第一溫度的該步驟包括量測該上部的該第一溫度；量測該第二溫度的該步驟包括量測該上部的該第二溫度；量測該第三溫度的該步驟包括量測該上部的該第三溫度；且量測該第四溫度的該步驟包括量測該上部的該第四溫度。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含基於以下其中至少三者來確定該基板支座溫度：X個該第一溫度的第一平均值，其中X係大於一的整數；X個該第二溫度的第二平均值；X個該第三溫度的第三平均值；及X個該第四溫度的第四平均值。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：基於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中至少三者的一平均值，確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第二、第三、及第四平均值其中最大值者與該第一、第二、第三、及第四平均值其中最小值者之間的第一差值係小於一溫度之時，基於該第一、第二、第三、及第四平均值的全部，確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：當該第一差值大於該基板支座溫度時，基於該第一、第二、第三、及第四平均值其中三者而確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第二、及第三平均值其中一第二最大值者與該第一、第二、及第三平均值其中一第二最小值者之間的第二差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第一、第二、及第三平均值且不基於該第四平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第二、及第四平均值其中一第三最大值者與該第一、第二、及第四平均值其中一第三最小值者之間的第三差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第一、第二、及第四平均值且不基於該第三平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第三、及第四平均值其中一第四最大值者與該第一、第三、及第四平均值其中一第四最小值者之間的第四差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第一、第三、及第四平均值且不基於該第二平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第二、第三、及第四平均值其中一第五最大值者與該第二、第三、及第四平均值其中一第五最小值者之間的第五差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第二、第三、及第四平均值且不基於該第一平均值來確定該基板支座溫度。

在進一步的特徵中，該方法更包含：當該第一、第二、第三、第四、及第五差值大於該基板支座溫度之時，指出一故障係存在於該溫度探針中。

在進一步的特徵中，該方法更包含：當該故障存在於該溫度探針中之時，在一顯示器上顯示一警報。

在進一步的特徵中，該方法更包含：確定該第一溫度的多個數值的一第一平均值；確定該第一平均值的多個數值的一第二平均值；確定該第一平均值的該多個數值的一第一標準差；確定與該第一平均值的該多個數值相關聯的多個時間戳記的一第二標準差；基於該多個時間戳記及該第一平均值的該多個數值，確定一相關係數；基於該相關係數、該第一標準差、及該第二標準差，確定一斜率；及診斷該斜率是否在一斜率範圍之內。

在進一步的特徵中，確定該相關係數的步驟包含：基於(a)該第一平均值的該多個數值與該多個時間戳記的一共變異數、(b)該第一標準差、及(c)該第二標準差而確定該相關係數。

在進一步的特徵中，確定該斜率的步驟包含：基於該相關係數乘以該第一標準差除以該第二標準差而設定該斜率。

在進一步的特徵中，控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者的步驟包含以下至少一者：基於該基板支座溫度而選擇性施加電力至一熱控制元件(TCE)；及基於該基板支座溫度而選擇性調整通過該基板支座中的冷卻劑渠道的冷卻劑流量。

根據實施方式章節、申請專利範圍、及圖式，本揭露內容的其他應用領域將變得顯而易見。實施方式章節和特定示例僅旨在用於說明的目的，並不旨在限制本揭露內容的範圍。

100:基板處理系統

102:處理腔室

104:上電極

106:基板支座

108:基板

109:噴淋頭

110:底板

112:陶瓷層

114:層

116:冷卻劑渠道

120:RF產生系統

122:RF電壓產生器

124:匹配和分配網絡

130:氣體輸送系統

132-1,132-2，132-N:氣體源

134-1,134-2，134-N:閥

136-1,136-2，136-N:質量流量控制器

140:歧管

142:溫度控制模組

144:熱控制元件(TCE)

146:冷卻劑總成

150:閥

152:泵

160:系統控制模組

170:機器人

172:負載鎖室

176:密封件

180:邊緣環

184:使用者介面裝置

204:溫度感測器(溫度探針)

208:電路板

212:凹槽

216:溫度探針

304:熱導體

306:底表面

308:溫度感測器

404:近視圖

406:電路板

408:緊固件

412:導體

504:時脈

508:緩衝模組

512:底板溫度模組

516:基板溫度模組

524:統計模組

526:顯示器

528:偵錯模組

從實施方式章節及隨附圖式，本揭露內容將可更完全地理解。

圖1係示例性基板處理腔室的功能框圖。

圖2係示例基板支座的一部分的橫剖面圖。

圖3係包括基板支座的一部分、溫度探針、及熱導體的剖面圖。

圖4包含電路板與溫度探針的示例實施方式的透視圖、以及該電路板的一部分與該溫度探針的近視圖。

圖5是示例偵錯和控制系統的功能框圖。

圖6-9包括流程圖，該流程圖描述一示例性方法，其確定底板溫度並管理來自溫度探針的溫度感測器的第一、第二、第三、及第四溫度的使用。

在圖式中，參考符號可以被重複使用以標識相似和/或相同的元件。

一個基板支座，例如靜電卡盤，在一基板處理腔室之中支撐一基板。在處理期間一基板係配置在基板支座的一陶瓷部分之上。多個熱控制元件可嵌入於基板支座之中。此等熱控制元件可加以控制以進行基板支座的加熱與冷卻其中至少一者。此基板支座包含一底板。該底板可用作針對熱控制元件的散熱件。冷卻劑可加以泵送通過在底板之中的冷卻劑渠道以冷卻基板支座。

單一溫度感測器可量測基板支座的溫度，例如底板的溫度。然而，若那個單一溫度感測器失效，基板處理可能中斷，同時該單一溫度感測器(可能以及與該單一溫度感測器整合的一或多個其他組件)係受到替換或者該故障係以其他方式加以補救。

本申請案涉及一溫度探針，其包含N個不同的溫度感測器用以量測在基板支座的一位置處的N個溫度。N係大於3的整數。N個溫度感測器的使用提供冗餘度，並使基板處理在該N個溫度感測器其中一者例如失效或失聯的事件中能夠持續。

當N個溫度係彼此的第一範圍內，該N個溫度可用以決定基板支座的溫度。此N個溫度感測器可能在安裝之後未受校準。溫度感測器的測量精度可藉由在彼此的第一範圍內的N個溫度加以確認。

當N個溫度中的至少一個在第一範圍之外時，在彼此之間的該範圍內的該等溫度其中N-1個用於決定基板支座的溫度。那些溫度感測器的測量精度可以藉由在彼此的該範圍內的該N-1個溫度來確認。

如果沒有N-1個溫度的組合在彼此的範圍內，則在溫度探針中偵錯出一故障。當基板支座的溫度變化小於最大變化時，可以執行從使用N個溫度到使用N-1個溫度的轉變。由於此等溫度是用來控制基板支座的溫度，因此上述操作防止基板支座的溫度變化超過允許量。

現在參考圖1，示例性基板處理系統100係加以顯示。僅作為示例，基板處理系統100可以用於使用射頻(RF)電漿執行蝕刻。

基板處理系統100包括處理腔室102，處理腔室102封圍基板處理系統100的其他組件並且容納RF電漿。處理腔室102包括一上電極104和一基板支座106，例如靜電卡盤(ESC)。

在操作期間，基板108係佈置在基板支座106上。基板處理系統100和處理腔室102的示例係加以顯示。然而，本申請案亦適用於其他類型的基板處理系統和處理腔室，例如原位產生電漿的基板處理系統、實現遠程電漿產生與輸送(例如，使用電漿管、微波管)的基板處理系統等等。

上電極104可以包括氣體分配裝置，例如噴淋頭109，其在處理腔室102之內引入和分配製程氣體。噴淋頭109可以包括一桿部，其包含一端連接到處理腔室102的頂表面。噴淋頭109的基部大致是圓柱形的，並且在與處理腔室102的頂表面間隔開的一位置處從該桿部的一相反端而徑向向外延伸。噴淋頭109的基部的一個面向基板的表面(或面板)包括多個孔，製程氣體或驅淨氣體通過該多個孔流動。替代地，上電極104可以包括一導板且製程氣體可以以另一種方式引入。

基板支座106包括用作下電極的導電底板110。底板110支撐一陶瓷層112。一個或多個其他層114可以在陶瓷層112與底板110之間佈置。

底板110可以包括一個或多個冷卻劑渠道116，用於使冷卻劑流過底板110。在一些示例中，一保護性密封件176可加以設置。

一RF產生系統120產生RF電壓並將RF電壓輸出到上電極104和下電極(例如，基板支座106的底板110)其中一者，以在處理腔室102內點燃並維持電漿。上電極104和底板110的另一者可以是直流(DC)接地、交流(AC)接地、或浮接的。僅作為示例，RF產生系統120可以包括一RF電壓產生器122，其產生由匹配和分配網絡124饋送到上電極104或底板110的RF電壓。

一氣體輸送系統130包括一個或多個氣體源132-1、132-2、...及132-N(統稱為氣體源132)，其中N是大於零的整數。氣體源132供應一種或多種蝕刻氣體、載氣、惰性氣體、前驅物氣體、及其混合物。氣體源132還可以供應驅淨氣體和其他類型的氣體。

氣體源132係藉由閥134-1、134-2、...及134-N(統稱為閥134)和質量流量控制器136-1、136-2，...和136-N(統稱為質量流量控制器)連接至一歧管140。歧管140的輸出係加以饋送至至處理腔室102。僅作為示例，歧管140的輸出係饋送至噴淋頭109，並且自噴淋頭109輸出至處理腔室102。

溫度控制模組142係連接到基板支座106內的加熱元件陣列，例如佈置在陶瓷層112中的熱控制元件(TCE)144。例如，TCE 144可以包括但不限於：對應於一個多區域加熱板之中的各個區域的巨觀加熱元件、及/或橫跨一個多區域加熱板的多個區域而設置的微觀加熱元件的陣列。TCE 144可以是例如電阻加熱器，其在分別向加熱器施加電力時產生熱量，或者可以是另一合適類型的加熱元件。

溫度控制模組142控制對TCE 144的供電，以控制基板支座106和基板108上各種不同位置的溫度。舉例來說，溫度控制模組142可以控制相應的開關以將TCE 144與電力連接和斷開。

溫度控制模組142可與冷卻劑總成146連通，以控制通過在底板110中的冷卻劑渠道116的冷卻劑流動。例如，冷卻劑總成146可包括冷卻劑泵、貯槽、及一個或多個熱交換器。溫度控制模組142操作冷卻劑總成146(例如，冷卻劑泵)以使冷卻劑選擇性地流過冷卻劑渠道116以冷卻基板支座106。溫度控制模組142還可以控制冷卻劑泵的速率以控制通過冷卻劑渠道116的冷卻劑的流率。溫度控制模組142可以與冷卻劑總成146一起控制TCE 144，舉例來說，用以實現一個或多個目標溫度。

閥150和泵152可以用於從處理腔室102排出反應物。系統控制模組160可以控制基板處理系統100的組件。儘管顯示為獨立的控制器，但是溫度控制模組142可以在系統控制模組160內實現。

機器人170可以將基板傳送到基板支座106上，以及從基板支座106上移除基板。舉例來說，機器人170可以在基板支座106與負載鎖室172之間傳送基板。

在一些示例中，基板支座106包括一邊緣環180。邊緣環180可以相對於基板108而為可移動(例如，在垂直方向上為向上和向下可移動的)。舉例來說，邊緣環180的移動可藉由響應於來自系統控制模組160的輸入的一個或多個致動器加以控制。在一些示例中，一使用者可以經由一個或多個使用者介面裝置184將控制參數輸入至系統控制模組160，使用者介面裝置184可以包括一個或多個輸入及/或輸出裝置(例如鍵盤，滑鼠，觸控螢幕)、顯示器等等。

圖2包括基板支座106的示例實施方式的一部分的橫剖面圖。TCE 144可以被嵌入在陶瓷層112中。多個溫度感測器(或溫度探針)204也可以被嵌入在陶瓷層112中。此等溫度感測器204可與此等溫度感測器204各個其他者間隔開，或者可加以群組為鄰近溫度感測器204的一個或多個其他者。在各種實施方式中，陶瓷層112可以包括每個TCE的一或多個溫度感測器。溫度感測器204可以分別定位於TCE 144的附近(例如，在其預定距離內)。舉例來說，溫度感測器204可以分別定位於各TCE 144與底板110之間。溫度感測器204量測它們各自位置處的溫度。

TCE 144藉由溫度控制模組142控制。溫度控制模組142可以個別地控制對TCE 144的電力施加。舉例來說，開關可以分別與TCE 144串聯連接，並且溫度控制模組142可以控制開關以分別控制向TCE 144的供電。在各種實施方式中，溫度控制模組142可以控制將電力施加到TCE 144其中二者或更多者的群組。舉例來說，開關可以與TCE 144其中二者或更多者的群組串聯連接，並且溫度控制模組142可以控制開關以分別控制向該等群組的供電。底板110可以是單塊零件或包括多個零件。

溫度控制模組142可以被實現在電路板208上，該電路板208被固定在底板110的下表面中的凹槽212內。一溫度探針216也可以被實現在電路板406上，例如圖4所示。溫度探針216包括分別量測底板110的溫度的溫度感測器。

溫度控制模組142接收由溫度感測器204量測的溫度和由溫度探針216量測的溫度。溫度控制模組142基於(i)由溫度感測器204測得的溫度及(ii)溫度探針216測得的溫度的其中至少一個來控制冷卻劑總成146和TCE 144其中至少一個。舉例來說，溫度控制模組142可以控制TCE 144的一或多個而將由與對應的TCE 144相關聯的溫度感測器204其中一者所測得的溫度朝向目標溫度加以調整。作為另一示例，溫度控制模組142可以基於由溫度探針216測得的一個或多個溫度來控制冷卻劑總成146以控制通過冷卻劑渠道116的冷卻劑的流率。

圖3是包括基板支座106的一部分(例如，底板110)、溫度探針216、及熱導體304的剖面圖。熱導體304可以由導熱材料(例如，一漿料)製成，且可以夾設在溫度探針216與底板110的底表面306之間。溫度探針216的示例溫度感測器308係加以繪示。溫度探針216的溫度感測器308可以接觸熱導體304。熱導體304可以配置為均等地傳遞熱量，使得每個溫度感測器308應當測得在預定公差內之相同的溫度。溫度感測器308可以是例如固態溫度感測器。溫度感測器308的準度可以是例如攝氏+/- 0.5度或更小。在各種實施方式中，熱導體304可以省略，並且溫度感測器308可以直接接觸底板110的底表面306。

圖4是從電路板406的面對底板110的底表面306的一側截取的電路板406和溫度探針216的示例實施方式的透視圖。圖4還包括電路板406的一部分和溫度探針216的近視圖404。

在各種實施方式中，溫度感測器308可以佈置成兩行兩列，其中每個溫度感測器308位於一行和一列中。然而，溫度感測器308可以不同地定位和佈置。如圖所示，溫度探針216可以包括四個溫度感測器308。更一般性地，溫度探針216包括N個溫度感測器，其中N是大於三的整數。

溫度探針216可以固定到電路板208，例如使用一個或多個緊固件408或以另一種合適的方式。溫度探針216包括分別電連接到溫度感測器308的導體412。電導體(例如，跡線和/或引線)將導體412與溫度控制模組142電連接，以將由溫度感測器308測得的溫度傳送至溫度控制模組142。

圖5是示例偵錯和控制系統的功能框圖。時脈504在基板處理期間選擇性地產生時間戳記。時脈504可以以諸如20赫茲或另一合適的頻率的時脈頻率生成時間戳記。這樣，時脈504在每個週期產生一時間戳記，該週期等於1除以時脈頻率。

一緩衝模組508電連接到溫度探針216的每個溫度感測器308。緩衝模組508接收由溫度感測器308中的第一者測得的第一溫度(TA)、由溫度感測器308的第二者測得的第二溫度(TB)、由溫度感測器308的第三者測得的第三溫度(TC)、及由溫度感測器308的第四者測得的第四溫度(TD)。緩衝模組508在每次時間戳記生成時，儲存第一、第二、第三、及第四溫度。緩衝模組508也儲存時間戳記。

緩衝模組508儲存至少一數量(X)組的溫度和時間戳記。數量(X)可以被校準並且可以設定為例如20或另一個合適的整數。所儲存的數值用於生成統計數值，如下文進一步討論。對於溫度感測器308之中失聯或被確定為提供無效溫度的那些，緩衝模組508可以儲存零(0)凱氏溫度的溫度值。雖然提供以凱氏溫度計量的溫度示例，但可以使用其他合適的溫度單位。

在基板處理期間，底板溫度模組512基於第一、第二、第三、及第四溫度中的三個或更多個來確定底板110的溫度。底板110的溫度將稱為底板溫度。例如，底板溫度模組512可以基於或等於三個或更多個溫度的平均值來設定底板溫度。底板溫度模組512可以確定哪三或更多個溫度用於確定底板溫度，如下面進一步討論的。

在基板處理期間，基板溫度模組516基於底板溫度來確定基板支座106上的基板108的溫度。基板溫度模組516可以進一步基於一個或多個其他操作參數，例如由一個或多個溫度感測器204測量的一個或多個溫度，來確定基板108的溫度。基板溫度模組516可以確定基板108的溫度，例如，使用將底板溫度和其他操作參數與基板溫度相關聯的一個或多個方程式和/或查找表。

在基板處理期間，溫度控制模組142基於基板溫度來控制基板支座106的加熱和冷卻其中至少一者。舉例來說，溫度控制模組142可以基於基板溫度來經由冷卻劑總成146調節通過冷卻劑渠道116的冷卻劑的流率。溫度控制模組142可以調節流率，例如將基板溫度調節朝向或至目標溫度。另外地或替代地，溫度控制模組142可以基於基板溫度來控制TCE 144其中一或多者。舉例來說，溫度控制模組142可以控制TCE 144中的一個或多個以將基板溫度調節朝向或至目標溫度。

統計模組524基於溫度和由緩衝模組508儲存的其他參數來確定基板處理期間的各種統計數值，如下文進一步討論的。如下面進一步討論的那樣，偵錯模組528基於一個或多個統計數值來診斷溫度探針216中是否存在故障。

當溫度探針216中存在故障時，偵錯模組528可以採取一個或多個動作。舉例來說，偵錯模組528可以在顯示器526上顯示與在溫度探針216中的故障相關聯的預定訊息。此外或替代地，當溫度探針216中出現故障時，偵錯模組528可以促使系統控制模組160停止基板處理。舉例來說，偵錯模組528可以促使系統控制模組160致動氣體輸送系統130(例如，關閉閥134)並停止一種或多種氣體向處理腔室102的流動。另外或替代地，偵錯模組528可以促使系統控制模組160調整RF產生系統120以停止向處理腔室102之內的一個、超過一個、或所有的組件施加電力。響應接收到收悉故障存在以及清除故障之使用者輸入，偵錯模組528可以清除故障並允許進行基板處理。

偵錯模組528還在基板處理期間基於統計數值而設定第一信號和第二信號。第一信號可以是例如第一旗標(例如，旗標A)或另一種合適類型的信號。第二信號可以是例如第二旗標(例如，旗標B)或另一種合適類型的信號。第一信號的狀態指示使用多少個溫度感測器308來確定底板溫度。第二信號的狀態向底板溫度模組512指示使用儲存的溫度來確定底板溫度係來自溫度感測器308中的哪些。下面進一步討論第一和第二信號的狀態的設定。

一般而言，當所有四個溫度感測器308都在第一溫度範圍內時，底板溫度模組512基於所儲存的第一、第二、第三、及第四溫度來確定底板溫度。第一溫度範圍可以加以校準並且可以是例如大約攝氏1度或另一合適的範圍。當並非所有四個溫度感測器308係在第一溫度範圍內時，偵錯模組528確定四個溫度感測器308中的哪三個處於該溫度範圍內。如果四個溫度感測器308中的三個在該溫度範圍內，則偵錯模組528確定四個溫度感測器308中的這三個是否在先前(例如，最後)底板溫度的第二溫度之內。底板溫度模組512基於四個溫度感測器308中的那三個來確定底板溫度。當切換為使用四個溫度感測器308中的三個不會導致超過第二溫度的底板溫度測量的變化且四個溫度感測器308中的該三個係在第一溫度範圍內之時，這允許利用四個溫度感測器308中的三個來確定底板溫度。這可以達到所需的精度。第二溫度可以加以校準或輸入到一定標，並且可以例如是大約攝氏0.5度、攝氏0.25度、或另一合適的溫度。

當沒有四個溫度感測器308中的三個的組合係在先前底板溫度的第二溫度之內時，偵錯模組528禁用底板溫度模組512，診斷溫度探針216中的故障，並且可以採取一個或多個動作。禁用底板溫度模組512之操作對基板溫度的確定加以禁用。當溫度探針216中的故障被清除時，偵錯模組528重新啟用底板溫度模組512。

圖6-9包括流程圖，該流程圖描述一示例性方法，其確定底板溫度並管理來自溫度感測器308的第一、第二、第三、及第四溫度的使用。當時脈504產生時間戳記時，控制始於604。緩衝模組508在604儲存時間戳記。在608，緩衝模組508儲存第一溫度(TA)的樣本，並且統計模組524確定第一溫度(TA)的該數量(例如20)的最近儲存數值的第一平均值。統計模組524可以基於或等於該數量(例如20)之第一溫度的最近儲存數值的總和除以該數量(例如20)而設定第一平均值。緩衝模組508儲存第一平均值。

在612，緩衝模組508儲存第二溫度(TB)的樣本，並且統計模組524確定該數量(例如20)之第二溫度(TB)的最新儲存數值的第二平均值。統計模組524可基於或等於該數量(例如20)之第二溫度的最近儲存數值的總和除以數量(例如20)來設定第二平均值。緩衝模組508儲存第二平均值。

在616，緩衝模組508儲存第三溫度(TC)的樣本，並且統計模組524確定該數量(例如20)之第三溫度(TC)的最新儲存數值的第三平均值。統計模組524可基於或等於該數量(例如20)之第三溫度的最近儲存數值的總和除以數量(例如20)來設定第三平均值。緩衝模組508儲存第三平均值。

在620，緩衝模組508儲存第四溫度(TD)的樣本，並且統計模組524確定該數量(例如20)之第四溫度(TD)的最新儲存數值的第四平均值。統計模組524可基於或等於該數量(例如20)之第四溫度的最近儲存數值的總和除以該數量(例如20)來設定第四平均值。緩衝模組508儲存第四平均值。

在624處，統計模組524基於該數量(例如20)之最近儲存的時間戳記和該數量(例如20)之第一平均值的最近儲存數值來確定第一相關係數(CorrA)。第一相關係數可以是例如皮爾森(Pearson)相關係數。統計模組524可以使用以下等式確定第一相關係數：

其中CorrA是第一相關係數，Cov(x,y)是第一平均值(y)的最近儲存數值與最近儲存的時間戳記(x)的共變異數，σ_y是第一平均值(y)的最近儲存數值的標準差，而σ_x是最近儲存的時間戳記(x)的標準差。

在628處，統計模組524確定第一平均值(y)的該數量之最新儲存數值的標準差σ_y。在632處，統計模組524確定時間戳記(x)的該數量之最近儲存數值的標準差σ_x。

在636，統計模組524基於第一相關係數、最新儲存的時間戳記(x)的標準偏差σ_x、及第一平均值(y)的最新儲存數值的標準偏差σ_y來確定第一斜率。舉例來說，統計模組524可以使用以下等式來設定第一斜率：SlopeA=CorrA＊σ _y/σ _x其中SlopeA是第一斜率，CorrA是第一相關係數，σ_x是最近儲存的時間戳(x)的標準差，而σ_y是第一平均值(y)的最近儲存數值的標準差。

在640，偵錯模組528確定第一斜率是否在一斜率範圍之外。此斜率範圍可以加以校準並且可以是例如大約-1.0至大約+1.0或另一合適的範圍。如果640為真，則控制以700繼續，這將在下面進一步討論。如果640為否，則控制轉移到644。

在644，統計模組524基於該數量(例如20)的最近儲存的時間戳記和該數目(例如20)的第二平均值的最近儲存的數值來確定第二相關係數(CorrB)。第二相關係數可以是例如皮爾森相關係數。統計模組524可以使用等式確定第二相關係數：

其中CorrB是第二相關係數，Cov(x,y)是最近儲存的時間戳記(x)和第二平均值(y)的最近儲存數值的共變異數，σ_x是最近儲存的時間戳記(x)的標準差，而σ_y是第二平均值(y)的最新儲存數值的標準差。

在648處，統計模組524確定該數量的第二平均值(y)的最新儲存數值的標準差σ_y。在652處，統計模組524確定該數量的最近儲存的時間戳記(x)的標準偏差σ_x。

在656處，統計模組524基於第二相關係數、最近儲存的時間戳記(x)的標準差σ_x、及第二平均值(y)的最新儲存數值的標準差σ_y確定第二斜率。舉例來說，統計模組524可以使用等式來設定第二斜率：SlopeB=CorrB＊σ _y/σ _x其中SlopeB是第二斜率，CorrB是第二相關係數，σ_x是最近儲存的時間戳記(x)的標準差，而σ_y是第二平均值(y)的最新儲存數值的標準差。

在660，偵錯模組528確定第二斜率是否在斜率範圍之外(例如，大約-1.0至大約+1.0)。如果660為真，則控制以700繼續，這將在下面進一步討論。如果660為否，則控制轉移到664。

在664，統計模組524基於該數量(例如20)之最近儲存的時間戳記和該數量(例如20)之第三平均值的最新儲存的數值來確定第三相關係數(CorrC)。第三相關係數可以是例如皮爾森相關係數。統計模組524可以使用等式確定第三相關係數：

其中CorrC是第三相關係數，Cov(x,y)是最近儲存的時間戳記(x)與第三平均值(y)的最近儲存數值的共變異數，σ_x是最近儲存的時間戳記(x)的標準差，而σ_y是第三平均值(y)的最新儲存值的標準差。

在668處，統計模組524確定該數量之第三平均值(y)的最新儲存值的標準差σ_y。在672，統計模組524確定該數量之最近儲存的時間戳記(x)的標準差σ_x。

在676，統計模組524基於第三相關係數、最近儲存的時間戳記(x)的標準差σ_x、及第三平均值(y)的最近儲存數值的標準差σ_y，確定第三斜率。舉例來說，統計模組524可以使用等式來設定第三斜率： SlopeC=CorrC＊σ _y/σ _x其中SlopeC是第三斜率，CorrC是第三相關係數，σ_x是最近儲存的時間戳記(x)的標準差，而σ_y是第三平均值(y)的最近儲存數值的標準差。

在680，偵錯模組528確定第三斜率是否在斜率範圍之外(例如，大約-1.0至大約+1.0)。如果680為真，則控制以700繼續，這將在下面進一步討論。如果680為假，則控制轉移到684。

在684，統計模組524基於該數量(例如20)之最近儲存的時間戳記和該數量(例如20)的第四平均值的最新儲存數值來確定第四相關係數(CorrD)。第四相關係數可以是例如皮爾森相關係數。統計模組524可以使用等式確定第四相關係數：

其中CorrD是第四相關係數，Cov(x,y)是最近儲存的時間戳記(x)與第四平均值(y)的最近儲存數值的共變異數，σ_x是最近儲存的時間戳記(x)的標準差，而σ_y是第四平均值(y)的最新儲存數值的標準差。

在688，統計模組524確定該數量的第四平均值(y)的最新儲存數值的標準偏差σ_y。在692，統計模組524確定該數量的最近儲存的時間戳記(x)的標準偏差σ_x。

在694，統計模組524基於第四相關係數、該數量的最近儲存的時間戳記(x)的標準偏差σ_x、及該數量的第四平均值(y)的最近儲存數值的標準偏差σ_y，確定第四斜率。舉例來說，統計模組524可以使用以下等式來設定第四斜率：SlopeD=CorrD＊σ _y/σ _x 其中SlopeD是第四斜率，CorrD是第四相關係數，σ_x是該數量之最近儲存的時間戳記(x)的標準差，而σ_y是該數量之第四平均值(y)的最新儲存數值的標準差。

在696，偵錯模組528確定第四斜率是否在斜率範圍之外(例如，大約-1.0至大約+1.0)。如果696為是，則控制繼續至700。如果696為否，則底板的溫度不會快速改變，並且控制繼續至圖7的740(通過P)。

在700處，底板溫度模組512確定第二信號(旗標B)是否被設定為第一狀態，例如數碼0。設定為第一狀態的第二信號指示底板溫度模組512基於來自所有四個溫度感測器308的測量而確定底板溫度。。如果700為否，則控制轉到708。如果700為真，則在704底板溫度模組512根據第一、第二、第三、及第四平均值確定底板溫度。這可以繞過溫度感測器308的精度的驗證，並且可以避免當底板溫度快速變化時一錯誤之可能的誤識別。底板溫度模組512可以例如基於或等於第一、第二、第三、及第四平均值(在608-620確定)的平均值來設定底板溫度。舉例來說，底板溫度模組512在736處輸出底板溫度，以用於確定基板溫度。

在708，底板溫度模組512確定第二信號(旗標B)是否被設定為第二狀態，例如數碼1。被設置為第二狀態的第二信號指示底板溫度模組512基於來自溫度感測器308的第一、第二、及第三者的測量來確定底板溫度。如果708為否，則控制轉移至716。如果708為真，則底板溫度模組512在712處基於第一、第二、及第三平均值來確定底板溫度。舉例來說，底板溫度模組512可以基於或等於第一、第二、及第三平均值(在608-616確定)的平均值來設定底板溫度。控制繼續到736。

在716，底板溫度模組512確定第二信號(旗標B)是否被設定為第三狀態，例如數碼2。被設置為第三狀態的第二信號指示底板溫度模組512基於來自第一、第二、及第四溫度感測器308的測量確定底板溫度。如果716為否，則控制轉移至724。如果716為真，則底板溫度模組512在720基於第一、第二、及第四平均值確定底板溫度。舉例來說，底板溫度模組512可以基於或等於第一、第二、及第四平均值(在608、612和620處確定)的平均值來設定底板溫度。控制繼續到736。

在724，底板溫度模組512確定第二信號(旗標B)是否被設定為第四狀態，例如數碼3。被設置為第四狀態的第二信號指示底板溫度模組512基於來自第一、第三、及第四溫度感測器308的測量來確定底板溫度。如果724為真，則底板溫度模組512在728處基於第一、第三、及第四平均值確定底板溫度。舉例來說，底板溫度模組512可以基於或等於第一、第三、及第四平均值(於608、616和620確定)的平均值來設定底板溫度。控制繼續到736。如果724為否，則底板溫度模組512在732處基於第二、第三、及第四平均值來確定底板溫度。舉例來說，底板溫度模組512可以基於或等於第二、第三、及第四平均值(於612-620確定)的平均值而設定底板溫度。控制繼續到736。

現在參考圖7，在740，統計模組524確定第一、第二、第三、及第四平均值的第一範圍。統計模組524確定第一、第二、第三、及第四平均值中的最小值(最小)者，以及第一、第二、第三、及第四平均值中的最大值(最大)者。統計模組524將第一範圍設定為第一、第二、第三、及第四平均值的最小值者和最大值者之間的差。

在744，偵錯模組528確定第一範圍是否小於第一溫度範圍(例如，大約攝氏1度)。如果744為否，則控制以748繼續。如果744為真，則控制以756繼續，這將在下面進一步討論。在748，偵錯模組528確定第一信號(旗標A)是否被設置為第一狀態，例如數碼0。被設置為第一狀態的第一信號可以指示來自所有四個溫度感測器308的測量係用於確定底板溫度。如果748為否，則控制轉移到784，這將在下面進一步討論。如果748為真，則偵錯模組528將第一信號(旗標A)設置為第二狀態，例如在752處的數碼1，並且控制繼續至784。設定為第二狀態的第一信號可以指示底板溫度的確定係從使用全部四個溫度感測器308轉變到使用少於全部四個溫度感測器308。

在756(當744為真時)，底板溫度模組512基於第一、第二、第三、及第四平均值確定平均溫度。舉例來說，底板溫度模組512可以基於或等於第一、第二、第三、及第四平均值(在608-620處確定)的平均值來設定平均溫度。

在760，偵錯模組528確定第一信號(旗標A)是否被設置為第三狀態，例如數碼2。如果760為真，則在764處偵錯模組528確定在756確定的平均溫度是否在所儲存溫度的第二溫度內(例如大約攝氏0.5度或攝氏0.25度)。儲存的溫度是由底板溫度模組512輸出的底板溫度的最後一個值。如果764為否，則控制轉移到784，即在下面進一步討論。如果764為真，則在768，底板溫度模組512將儲存的溫度設定為在756處確定的平均溫度。底板溫度模組512輸出在756處確定的平均溫度作為在772處的底板溫度。764確保在輸出的底板溫度上的變化係受限制為低於第二溫度。這可以確保溫度探針的測量不會取決於所確定的底板溫度而引起數值變化。

在776，偵錯模組528將第一信號(旗標A)設定為第一狀態，例如數碼0。在780，偵錯模組528將第二信號(旗標B)設定為第一狀態，例如數碼0。控制接著通過U返回到針對下一個時間戳記的604。

在784，統計模組524確定第一、第二、及第三平均值的第二範圍。統計模組524確定第一、第二、及第三平均值中的最小值(最小)者，以及第一、第二、及第三平均值中的最大值(最大)者。統計模組524將第二範圍設定為第一平均值、第二平均值、及第三平均值中的最小值與最大值之間的差。

在788，偵錯模組528確定第二範圍是否小於第一溫度範圍(例如，大約攝氏1度)。如果788為否，則控制繼續於圖8的820(通過R)，這將在下面進一步討論。如果788為真，則控制以792繼續。

在792，底板溫度模組512基於第一、第二、及第三平均值確定平均溫度。舉例來說，底板溫度模組512可以基於或等於第一、第二、及第三平均值(在608-616確定)的平均值來設定平均溫度。

在796，偵錯模組528確定第一信號(旗標A)是否被設定為第二狀態，例如數碼1。如果796為否，則控制繼續到804。如果796為真，則在800，偵錯模組528確定在792確定的平均溫度是否在所儲存溫度的第二溫度(例如，大約攝氏0.5度或攝氏0.25度)之內。如果800為否，則控制轉移到820，這將在下面進一步討論。如果800為真，則控制繼續到804。在804，底板溫度模組512將儲存的溫度設定為在792確定的平均溫度。在808，底板溫度模組512輸出在792確定的平均溫度作為底板溫度。800確保所輸出底板溫度的變化係受限制為小於第二溫度。

在812，偵錯模組528將第一信號(旗標A)設定為第三狀態，例如數碼2。在816，偵錯模組528將第二信號(旗標B)設定為第二狀態，例如數碼1。控制接著通過U返回到針對下一個時間戳記的604。

參照圖8的820，統計模組524確定第一、第二、及第四平均值的第三範圍。統計模組524確定第一、第二、及第四平均值中的最小值(最小)者，以及第一、第二、及第四平均值中的最大值(最大)者。統計模組524將第三範圍設定為第一平均值、第二平均值、及第四平均值中的最小值與最大值之間的差。

在824，偵錯模組528確定第三範圍是否小於第一溫度範圍(例如，大約攝氏1度)。如果824為否，則控制以852繼續，這將在下面進一步討論。如果824為是，則控制以828繼續。

在828，底板溫度模組512基於第一、第二、及第四平均值確定平均溫度。底板溫度模組512可以例如基於或等於第一、第二、及第四平均值(於608、612及620確定)的平均值來設定平均溫度。

在832，偵錯模組528確定第一信號(旗標A)是否被設定為第二狀態，例如數碼1。如果832為否，則控制繼續到836。如果832為真，則在834，偵錯模組528確定在828處確定的平均溫度是否在所儲存溫度的第二溫度內(例如，大約攝氏0.5度或攝氏0.25度)。如果834為否，則控制轉移到852，這將在下面進一步討論。如果834為真，則控制繼續到836。在836，底板溫度模組512將儲存的溫度設定為在828確定的平均溫度。在840，底板溫度模組512輸出在828確定的平均溫度作為底板溫度。834確保所輸出底板溫度的變化係限制為小於第二溫度。

在844，偵錯模組528將第一信號(旗標A)設定為第三狀態，例如數碼2。在848，偵錯模組528將第二信號(旗標B)設定為第三狀態，例如數碼2。控制接著通過U返回到下一個時間戳記的604。

在852，統計模組524確定第一、第三、及第四平均值的第四範圍。統計模組524確定第一、第三、及第四平均值中的最小值(最小)者，以及第一、第三、及第四平均值中的最大值(最大)者。統計模組524將第四範圍設定為第一平均值、第三平均值、及第四平均值中的最小值與最大值之間的差。

在856，偵錯模組528確定第四範圍是否小於第一溫度範圍(例如，大約攝氏1度)。如果856為否，則控制繼續圖9的888(通過Q)，將在下面進一步討論。如果856為真，則控制繼續至860。

在860，底板溫度模組512基於第一、第三、及第四平均值確定平均溫度。底板溫度模組512可以例如基於或等於第一、第三、及第四平均值(於608、616及620確定)的平均值來設定平均溫度。

在864，偵錯模組528確定第一信號(旗標A)是否被設置為第二狀態，例如數碼1。如果864為否，則控制繼續至872。如果864為真，則在868，偵錯模組528確定在860處所確定的平均溫度是否在所儲存溫度的第二溫度(例如，大約攝氏0.5度或攝氏0.25度)內。如果868為否，則控制轉移到圖9的888，其將在下面進一步討論。如果868為是，則控制繼續到872。在872，底板溫度模組512將儲存的溫度設定為在860所確定的平均溫度。在876，底板溫度模組512輸出在860所確定的平均溫度作為底板溫度。868確保所輸出底板溫度的變化係限制為小於第二溫度。

在880，偵錯模組528將第一信號(旗標A)設定為第三狀態，例如數碼2。在884，偵錯模組528將第二信號(旗標B)設定為第四狀態，例如數碼3。控制接著通過U返回到下一個時間戳記的604。

現在參考圖9的888，統計模組524確定第二、第三、及第四平均值的第五範圍。統計模組524確定第二、第三、及第四平均值中的最小值(最小)者，以及第二、第三、及第四平均值中的最大值(最大)者。統計模組524將第五範圍設定為第二、第三、及第四平均值中的最小值與最大值之間的差。

在892，偵錯模組528確定第五範圍是否小於第一溫度範圍(例如，大約攝氏1度)。如果892為否，則溫度感測器308其中三個的任何組合都不在第一溫度範圍內，並且控制繼續進行924，這將在下面進一步討論。如果892為是，則控制繼續進行896。

在896，底板溫度模組512基於第二、第三、及第四平均值確定平均溫度。底板溫度模組512可以例如基於或等於第二、第三、及第四平均值(在612-620確定)的平均值來設定平均溫度。

在900，偵錯模組528確定第一信號(旗標A)是否被設定為第二狀態，例如數碼1。如果900為否，則控制繼續到908。如果900為真，則在904，偵錯模組528確定在896處確定的平均溫度是否在所儲存溫度的第二溫度(例如，大約攝氏0.5度或攝氏0.25度)之內。如果904為否，則控制轉移到924，這將在下面進一步討論。如果904為真，則控制以908繼續。

在908，底板溫度模組512將儲存的溫度設定為在896所確定的平均溫度。在912，底板溫度模組512輸出在896確定的平均溫度作為底板溫度。904確保所輸出底板溫度的變化係限制為小於第二溫度。

在916，偵錯模組528將第一信號(旗標A)設定為第三狀態，例如數碼2。在920，偵錯模組528將第二信號(旗標B)設定為第五狀態，例如數碼4。控制接著通過T和U返回到下一個時間戳記的604。

在924，偵錯模組528診斷溫度探針216中的故障。偵錯模組528還可採取一個或多個其他動作。舉例來說，偵錯模組528可以在顯示器526上顯示與溫度探針216中的故障相關的預定訊息。另外地或可替代地，偵錯模組528可以促使系統控制模組160停止基板處理。舉例來說，偵錯模組528可以促使系統控制模組160致動氣體輸送系統130並停止一種或多種氣體向處理腔室102的流動。另外或替代地，偵錯模組528可以促使系統控制模組160調整RF產生系統120以停止向處理腔室102內的一個、超過一個、或全部組件供電。偵錯模組528可在928禁用底板溫度模組512。控制可通過T和U返回604，或者可等待直到故障被清除或修復。

雖然提供了與底板110相關聯的溫度探針216的示例，但是上述偵錯和管理也適用於作為溫度探針的溫度感測器204。另外，雖然提供了具有四個溫度感測器的溫度探針216的示例，但是溫度探針216可以包括多於四個的溫度感測器。

前述描述本質上僅是說明性的，且絕不旨在限制本揭露內容、其應用或用途。本揭露內容的廣泛教示可以以多種形式實現。因此，儘管本揭露內容包括特定示例，但是本揭露內容的真實範疇不應受到如此限制，這是因為在研究圖式、說明書、及以下申請專利範圍之後，其他修改將變得顯而易見。應當理解，在不改變本揭露內容的原理的情況下，可以以不同的順序(或同時)執行方法內的一個或多個步驟。此外，儘管以上將實施例中的每一個描述為具有某些特徵，但是相對於本揭露內容的任何實施例描述的那些特徵中的任何一個或多個都可以在任何其他實施例的特徵中實現和/或與之組合，即使該組合沒有明確描述。換句話說，所描述的實施例不是互相排斥的，並且一個或多個實施例彼此的置換仍在本揭露內容的範圍內。

使用各種術語來描述元件之間(例如，模組、電路元件、半導體層等之間)的空間和功能關係，包括「連接」、「接合」、「耦接」、「相鄰」、「旁邊」、「頂部上」、「上方」、「下方」、及「佈置」。除非明確地描述為「直接」，否則在以上揭露內容中描述了第一元件與第二元件之間的關係時，該關係可以是在第一元件與第二元件之間不存在其他中間元件的直接關係，但是也可以是在第一與第二元素之間存在(在空間上或功能上)一個或多個中間元素的間接關係。如本文中所使用，用語A、B、及C中的至少一者應使用非排他性邏輯OR解釋為表示邏輯(A OR B OR C)，並且不應解釋為表示「至少一個A、至少一個B、及至少一個C」。

在一些實施方式中，控制器是系統的一部分，其可以是上述示例的一部分。這樣的系統可以包括半導體處理設備，包括一個或多個處理機台、一個或多個腔室、一個或多個用於處理的平台、及/或特定的處理組件(晶圓台座、氣流系統等)。這些系統可以與電子器件整合在一起，以在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、及之後控制它們的操作。電子器件可以被稱為「控制器」，其可以控制一個或多個系統的各個組件或子部件。取決於處理要求和/或系統的類型，控制器可以被編程為控制此處所揭露的任何製程，包括處理氣體的輸送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、位置和操作設定、進出機台和其他傳送機台和/或與特定系統連接或介接之負載鎖室的晶片傳送。

廣義地講，控制器可以被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子器件，其接收指令，發布指令，控制操作，啟用清潔操作，啟用端點測量等等。積體電路可包括儲存程序指令的韌體形式的晶片、數位信號處理器(DSP)、定義為特定應用積體電路(ASIC)的晶片、及/或一個或多個微處理器、或執行程序指令的微控制器(例如，軟體)。程序指令可以是指令，以各種個別設定(或程式檔案)的形式傳送給控制器，定義用於在半導體晶圓或系統上或針對半導體晶片或系統執行特定處理的操作參數。在一些實施例中，操作參數可以是由製程工程師定義的配方的一部分，以在一層或多層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或晶圓的晶粒的製造期間完成一個或多個處理步驟。

在一些實施方式中，控制器可以是一電腦的部分或耦接至該電腦，該電腦係與該系統整合、耦合到該系統、以其他方式網路連接到該系統、或以上組合。例如，控制器可以在「雲端」中或在晶圓廠主機電腦系統的全部或一部分中，這可以允許晶圓處理的遠程存取。該電腦可以允許對系統的遠程存取以監測製造操作的當前進度，檢查過去的製造操作的歷史，檢查來自多個製造操作的趨勢或性能指標，以改變當前處理的參數，以設定目前處理之後的處理步驟，或開始新的製程。在一些示例中，遠程電腦(例如，伺服器)可以通過網路向系統提供製程配方，該網路可以包括區域網路或網際網路。遠程電腦可以包括使用者介面，該使用者介面允許參數和/或設定的輸入或編程，然後將參數和/或設定從遠程電腦傳送至系統。在一些示例中，控制器接收資料形式的指令，其為在一個或多個操作期間要執行的每個處理步驟指定參數。應當理解，參數可以特定於要執行的製程的類型以及控制器被配置為與之介接或控制的機台的類型。因此，如上所述，控制器可為分散式的，例如藉由包括網路連接在一起並朝著共同目的而工作(例如，本文中所描述的過程和控制)的一個或多個離散控制器。用於此目的的分散式控制器的示例將是腔室中的一個或多個積體電路，其與遠程配置的一個或多個積體電路(例如，在平台級別或作為遠程電腦的一部分)進行通信，這些積體電路相結合以控制腔室上的製程。

非限制性地，示例性系統可以包括電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉沖洗腔室或模組、金屬鍍覆腔室或模組、清潔腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積(PVD)腔室或模組、化學氣相沉積(CVD)腔室或模組、原子層沉積(ALD)腔室或模組、原子層蝕刻(ALE)腔室或模組、離子植佈腔室或模組、軌道腔室或模組、以及在半導體晶圓的製造和/或生產中可以關聯或使用的任何其他半導體處理系統。

如上所述，根據機台要執行的一個或多個製程步驟，控制器可以與其他機台電路或模組、其他機台組件、群集機台、其他機台介面、相鄰機台、附近機台、遍布工廠的機台、主電腦、另一控制器、或用於物料運輸的機台(這些機台可將晶圓容器運入和運出半導體製造工廠的機台位置和/或裝載埠)。

110:底板

216:溫度探針

304:熱導體

306:底表面

308:溫度感測器

Claims

一種基板處理系統，包含：一基板支座，在一處理腔室之內，用以垂直地支撐一基板；一溫度探針，包括：一第一溫度感測器，用以量測該基板支座的第一溫度；一第二溫度感測器，用以量測該基板支座的第二溫度；一第三溫度感測器，用以量測該基板支座的第三溫度；及一第四溫度感測器，用以量測該基板支座的第四溫度；一溫度模組，用以：在一第一狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度的全部而確定該基板支座的一基板支座溫度；在一第二狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度僅其中三者而確定該基板支座的該基板支座溫度；一溫度控制模組，建構以基於該基板支座溫度而控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者；一統計模組，用以基於該第一溫度的多個數值而確定一線的一斜率；及一偵錯模組，用以診斷該斜率是否在一斜率範圍之內。
如請求項1之基板處理系統，其中該溫度模組係基於該第一、第二、第三、及第四溫度的至少三者的平均值，設定該基板支座溫度。
如請求項1之基板處理系統，其中：該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；該第一溫度感測器係用以量測該底板的該第一溫度；該第二溫度感測器係用以量測該底板的該第二溫度；該第三溫度感測器係用以量測該底板的該第三溫度；且該第四溫度感測器係用以量測該底板的該第四溫度。
如請求項1之基板處理系統，其中：該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；該第一溫度感測器係用以量測該上部的該第一溫度；該第二溫度感測器係用以量測該上部的該第二溫度；該第三溫度感測器係用以量測該上部的該第三溫度；且該第四溫度感測器係用以量測該上部的該第四溫度。
如請求項1之基板處理系統，其中該溫度模組係用以基於以下其中至少三者來確定該基板支座溫度：X個該第一溫度的第一平均值，其中X係大於一的整數；X個該第二溫度的第二平均值；X個該第三溫度的第三平均值；及X個該第四溫度的第四平均值。
如請求項5之基板處理系統，其中該溫度模組係用以基於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中至少三者的一平均值，確定該基板支座溫度。
如請求項5之基板處理系統，其中當介於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中最大值者與該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中最小值者之間的第一差值係小於一溫度之時，該溫度模組係基於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值的全部，確定該基板支座溫度。
如請求項7之基板處理系統，其中當該第一差值大於該基板支座溫度時，該溫度模組係基於該第一、第二、第三、及第四平均值其中三者而選擇性地確定該基板支座溫度。
如請求項8之基板處理系統，其中當介於該第一平均值、該第二平均值、及該第三平均值其中一第二最大值者與該第一平均值、該第二平均值、及該第三平均值其中一第二最小值者之間的第二差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第一、第二、及第三平均值且不基於該第四平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項9之基板處理系統，其中當介於該第一平均值、該第二平均值、及該第四平均值其中一第三最大值者與該第一平均值、該第二平均值、及該第四平均值其中一第三最小值者之間的第三差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第一、第二、及第四平均值且不基於該第三平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項10之基板處理系統，其中當介於該第一平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第四最大值者與該第一平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第四最小值者之間的第四差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第一、第三、及第四平均值且不基於該第二平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項11之基板處理系統，其中當介於該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第五最大值者與該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中一第五最小值者之間的第五差值係小於該基板支座溫度之時，該溫度模組係基於該第二、第三、及第四平均值且不基於該第一平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項12之基板處理系統，其中當該第一、第二、第三、第四、及第五差值大於該基板支座溫度之時，該偵錯模組指出一故障係存在於該溫度探針中。
如請求項13之基板處理系統，其中當該故障存在於該溫度探針中之時，該偵錯模組在一顯示器上顯示一警報。
如請求項1之基板處理系統，其中該第一、第二、第三、及第四溫度感測器係固態溫度感測器。
如請求項1之基板處理系統，更包含一導熱材料，夾設在該基板支座與該第一、第二、第三、及第四溫度感測器之間。
如請求項1之基板處理系統，其中該統計模組用以：確定該第一溫度的多個數值的一第一平均值；確定該第一平均值的多個數值的一第二平均值；確定該第一平均值的該多個數值的一第一標準差；確定與該第一平均值的該多個數值相關聯的多個時間戳記的一第二標準差；基於該多個時間戳記及該第一平均值的該多個數值，確定一相關係數；基於該相關係數、該第一標準差、及該第二標準差，確定該線的該斜率。
如請求項17之基板處理系統，其中該統計模組係基於(a)該第一平均值的該多個數值與該多個時間戳記的一共變異數、(b)該第一標準差、及(c)該第二標準差而確定該相關係數。
如請求項17之基板處理系統，其中該統計模組係基於該相關係數乘以該第一標準差除以該第二標準差而設定該斜率。
如請求項1之基板處理系統，其中該溫度控制模組係用以進行以下至少一者：基於該基板支座溫度而選擇性施加電力至一熱控制元件(TCE)；及基於該基板支座溫度而選擇性調整通過該基板支座中的冷卻劑渠道的冷卻劑流量。
一種基板處理系統，包含：一基板支座，在一處理腔室之內，用以垂直地支撐一基板；一溫度探針，包括：N個溫度感測器，用以分別量測該基板支座的N個溫度，其中，N係大於3的整數；一溫度模組，用以：在一第一狀態，基於該N個溫度的全部而確定該基板支座的一基板支座溫度；在一第二狀態，基於該N個溫度的一子集合而確定該基板支座的該基板支座溫度；一溫度控制模組，基於該基板支座溫度而控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者；一統計模組，用以基於該N個溫度其中一者的多個數值而確定一線的一斜率；及一偵錯模組，用以診斷該斜率是否在一斜率範圍之內。
一種控制基板支座之溫度的方法，該方法包含：藉由一溫度探針的一第一溫度感測器，量測在基板處理期間垂直地支撐一基板的該基板支座的一第一溫度；藉由該溫度探針的一第二溫度感測器，量測該基板支座的一第二溫度；藉由該溫度探針的一第三溫度感測器，量測該基板支座的一第三溫度；藉由該溫度探針的一第四溫度感測器，量測該基板支座的一第四溫度；在一第一狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度的全部而確定該基板支座的一基板支座溫度；在一第二狀態，基於該第一、第二、第三、及第四溫度僅其中三者而確定該基板支座的該基板支座溫度；基於該基板支座溫度而控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者；基於該第一溫度的多個數值而確定一線的一斜率；及診斷該斜率是否在一斜率範圍之內。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：基於該第一、第二、第三、及第四溫度的至少三者的平均值，設定該基板支座溫度。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，其中：該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；量測該第一溫度的該步驟包括量測該底板的該第一溫度；量測該第二溫度的該步驟包括量測該底板的該第二溫度；量測該第三溫度的該步驟包括量測該底板的該第三溫度；且量測該第四溫度的該步驟包括量測該底板的該第四溫度。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，其中：該基板支座包括：一上部，用以垂直地支撐該基板；及一底板，用以垂直地支撐該上部；量測該第一溫度的該步驟包括量測該上部的該第一溫度；量測該第二溫度的該步驟包括量測該上部的該第二溫度；量測該第三溫度的該步驟包括量測該上部的該第三溫度；且量測該第四溫度的該步驟包括量測該上部的該第四溫度。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含基於以下其中至少三者來確定該基板支座溫度：X個該第一溫度的第一平均值，其中X係大於一的整數；X個該第二溫度的第二平均值；X個該第三溫度的第三平均值；及X個該第四溫度的第四平均值。
如請求項26之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：基於該第一平均值、該第二平均值、該第三平均值、及該第四平均值其中至少三者的一平均值，確定該基板支座溫度。
如請求項26之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第二、第三、及第四平均值其中最大值者與該第一、第二、第三、及第四平均值其中最小值者之間的第一差值係小於一溫度之時，基於該第一、第二、第三、及第四平均值的全部，確定該基板支座溫度。
如請求項28之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：當該第一差值大於該基板支座溫度時，基於該第一、第二、第三、及第四平均值其中三者而確定該基板支座溫度。
如請求項29之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第二、及第三平均值其中一第二最大值者與該第一、第二、及第三平均值其中一第二最小值者之間的第二差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第一、第二、及第三平均值且不基於該第四平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項30之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第二、及第四平均值其中一第三最大值者與該第一、第二、及第四平均值其中一第三最小值者之間的第三差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第一、第二、及第四平均值且不基於該第三平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項31之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第一、第三、及第四平均值其中一第四最大值者與該第一、第三、及第四平均值其中一第四最小值者之間的第四差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第一、第三、及第四平均值且不基於該第二平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項32之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該基板支座溫度的步驟包含：當介於該第二、第三、及第四平均值其中一第五最大值者與該第二、第三、及第四平均值其中一第五最小值者之間的第五差值係小於該基板支座溫度之時，基於該第二、第三、及第四平均值且不基於該第一平均值來確定該基板支座溫度。
如請求項33之控制基板支座之溫度的方法，更包含：當該第一、第二、第三、第四、及第五差值大於該基板支座溫度之時，指出一故障係存在於該溫度探針中。
如請求項34之控制基板支座之溫度的方法，更包含：當該故障存在於該溫度探針中之時，在一顯示器上顯示一警報。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，其中該第一、第二、第三、及第四溫度感測器係固態溫度感測器。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，其中一導熱材料係加以夾設在該基板支座與該第一、第二、第三、及第四溫度感測器之間。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，更包含：確定該第一溫度的多個數值的一第一平均值；確定該第一平均值的多個數值的一第二平均值；確定該第一平均值的該多個數值的一第一標準差；確定與該第一平均值的該多個數值相關聯的多個時間戳記的一第二標準差；基於該多個時間戳記及該第一平均值的該多個數值，確定一相關係數；基於該相關係數、該第一標準差、及該第二標準差，確定該線的該斜率。
如請求項38之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該相關係數的步驟包含：基於(a)該第一平均值的該多個數值與該多個時間戳記的一共變異數、(b)該第一標準差、及(c)該第二標準差而確定該相關係數。
如請求項38之控制基板支座之溫度的方法，其中確定該斜率的步驟包含：基於該相關係數乘以該第一標準差除以該第二標準差而設定該斜率。
如請求項22之控制基板支座之溫度的方法，其中控制該基板支座的加熱及冷卻其中至少一者的步驟包含以下至少一者：基於該基板支座溫度而選擇性施加電力至一熱控制元件(TCE)；及基於該基板支座溫度而選擇性調整通過該基板支座中的冷卻劑渠道的冷卻劑流量。