用于处理腔室中的特征和故障检测的波特指纹法的制作方法

1.本公开内容的实施方式涉及一种用于处理腔室中的特征和故障检测的波特指纹法(bode fingerprinting)。


背景技术：

2.处理腔室部件的改变会影响各种处理参数以及处理腔室是否满足处理变化的严格公差。这是由于半导体处理的部件及集成芯片需要越来越小的尺寸，且因此需要越来越高的精度(例如，在纳米精度内)。因此，即使硬件性能上的很小的改变亦可能在处理腔室内的蚀刻结果的变化中显示出来。处理腔室部件包括结构机械、电气、气流相关及排气净化相关部件。随着这些部件随时间及重复使用而老化，可能会以越来越高的频率检测到或会以越来越高的频率显露出处理中的错误。处理此类错误有时涉及关闭处理系统以执行诊断、零件替换及校准，此涉及停机时间及低效率。大部分的这种停机时间花费在诊断问题上，以确定哪些部件可能为此类错误的根本原因。


技术实现要素：

3.本文描述的一些实施方式涵盖了用于处理腔室的收集将用于波特指纹法的数据的方法。在一个实施方式中，一种方法包括由腔室信号管理器的信号发生器将交流信号波注入至控制器的输出信号上，该控制器控制处理腔室内的设定。所述注入产生被馈送至致动器中的组合信号，所述致动器将调整所述设定。方法可进一步包括由耦接至处理腔室的传感器测量响应于用于所述设定的组合信号的响应值。方法可进一步包括由腔室信号管理器的比较器计算设定点输入与响应值之间的差。方法可进一步包括由控制器基于所述差经由改变输出信号来调整所述设定。方法可进一步包括由腔室信号管理器将组合信号及改变的输出信号发送至诊断服务器，以产生关于处理腔室相关状态的基线波特指纹，所述基线波特指纹将用于执行处理腔室的诊断。
4.在相关实施方式中，本文描述了用于从处理腔室接收诊断数据且产生用于执行处理腔室的诊断的波特指纹的方法或相关软件。在一个实施方式中，一种非暂态计算机可读储存介质储存指令，这些指令在由诊断服务器的处理装置执行时使处理装置执行操作。操作可包括从处理腔室接收(i)组合信号的测量值，所述组合信号基于将交流信号波注入至处理腔室的控制器的第一输出信号上，及(ii)控制器的第二输出信号的测量值，所述第二输出信号结合有来自处理腔室的反馈。操作可进一步包括基于组合信号的测量值及控制器的第二输出信号的测量值，产生关于处理腔室相关状态的基线波特指纹。操作可进一步包括在计算机储存器中储存将用于执行处理腔室的诊断的基线波特指纹。
5.在用于处理腔室的收集将用于波特指纹法的数据的另一实施方式中，一种方法可包括由腔室信号管理器的信号发生器将交流信号波注入至腔室信号管理器的质流控制器(mass flow controller；mfc)中。方法可进一步包括由所述mfc控制耦接至处理腔室的流量比控制器(flow ratio controller；frc)，所述frc经由调整气体喷嘴来控制处理腔室内
的压力动态。方法可进一步包括由耦接至处理腔室的压力计产生处理腔室的压力测量值。方法可进一步包括使用比较器将压力设定点与压力测量值之间的差输入至反馈控制器中。方法可进一步包括响应于所述差，由反馈控制器调整处理腔室内的压力动态。方法可进一步包括由腔室信号管理器将交流信号波、frc的输出及压力测量值发送至诊断服务器，以产生将用于执行处理腔室的诊断的基线波特指纹。
6.在产生用于执行处理腔室的诊断的波特指纹的另一实施方式中，一种方法可包括从处理腔室的腔室信号管理器接收：注入至质流控制器(mfc)中的交流信号波；以及由耦接至处理腔室的压力计检测到的压力测量值。所述方法可进一步包括至少基于交流信号波及压力测量值，由处理器产生第一基线波特指纹；及由处理器在计算机储存器内储存第一基线波特指纹，以供后续在处理腔室诊断中使用。
7.根据本公开内容的这些及其他实施方式，提供了许多其他特征。根据以下详细说明、权利要求书及附图，本公开内容的其他特征及实施方式将变得更加完全显而易见。
附图说明
8.本公开内容在附图的诸图中通过实例而非限制性的方式示出，在附图中，类似的附图标记指示相似的元件。应当注意，在本公开内容中对“一”或“一个”实施方式的不同引用不一定为同一实施方式，且此类引用意味着至少一个。
9.图1为根据各个实施方式，包含诊断服务器及腔室管理系统的示例性客户端-服务器架构的方块图。
10.图2a为根据各个实施方式，使用波特指纹的处理腔室诊断的方法的流程图。
11.图2b为根据各个实施方式，示出来自波特指纹数据的针对三种不同处理腔室部件的示例性开环相位响应的曲线图。
12.图3为根据一实施方式，在图1的腔室管理系统的腔室信号管理器与处理腔室之间的反馈控制的方块图。
13.图4a为根据一实施方式，用于收集与图3的处理腔室相关的数据以用于波特指纹分析的方法的流程图。
14.图4b为根据一实施方式，用于分析所收集的数据以产生基线波特指纹的方法的流程图，所述基线波特指纹将用于执行图3的处理腔室的诊断。
15.图4c为根据各个实施方式，用于在较后时间点分析所收集的数据以产生更新的波特指纹以与基线波特指纹(图4b)进行比较以检测故障及/或警示操作者的方法的流程图。
16.图5为根据一实施方式，涉及图1的腔室管理系统的腔室信号管理器与处理腔室之间的压力动态的反馈控制的方块图。
17.图6a为根据一实施方式，用于收集与图5的处理腔室相关的数据以用于波特指纹分析的方法的流程图。
18.图6b为根据一实施方式，用于分析所收集的数据以产生基线波特指纹的方法的流程图，所述基线波特指纹将用于执行图5的处理腔室的诊断。
19.图6c为根据各个实施方式，用于分析所收集的数据以产生更新的波特指纹以与基线波特指纹(图6b)进行比较的方法的流程图，所述比较将用于检测故障及/或警示操作者。
20.图7为根据一实施方式示出非线性系统的波特图(例如，指纹)的开环增益的曲线
图。
21.图8a为根据一实施方式，用于对非线性腔室管理系统执行波特指纹分析的方法的流程图。
22.图8b为根据实施方式，来自波特指纹数据的针对三种不同处理腔室部件的示例性开环增益响应的曲线图。
23.图8c为根据一实施方式，来自波特指纹的针对三种不同处理腔室部件的示例性闭环灵敏度响应的曲线图。
24.图9a及图9b分别为根据一实施方式，开环响应波特指纹的示例性振幅及相位的曲线图。
25.图9c为根据一实施方式，波特指纹的示例性互补响应的曲线图。
26.图9d为根据一实施方式，波特指纹的示例性闭环灵敏度响应的曲线图。
具体实施方式
27.本文描述的实施方式涉及用于特征化处理腔室及诊断与处理腔室相关的故障或失效的系统及方法。处理腔室包括机电多部件系统，用于处理基板以制造各种半导体产品，包括当今电子产品中使用的集成芯片及其他部件(例如，控制板)。处理腔室包括许多硬件部件、电气部件、机电部件(例如，机器人部件)、参数设定(例如，温度、压力、电流、阻抗等)以及与这些部件及设定相关的校准。通常在真空下且使用涉及腐蚀性气体的沉积及蚀刻来处理基板。随着处理腔室及其支撑子系统随使用而老化，腐蚀性环境混以重复使用处理腔室的部件会导致错误及失效。例如，处理腔室可能会经历性能漂移，如此可能导致制造的零件超出先前讨论的严格公差。
28.在各个实施方式中，揭露了用于特征化处理腔室及其各种部件以及诊断许多部件中的何者可能超出公差规格运作(例如，开始失效)或已经失效的系统及方法。可通过在首次使用处理腔室时测量处理腔室的行为例如以产生基线波特指纹，且在操作期间周期性地再次测量其行为以产生额外波特指纹来执行此特征化。波特指纹可基于以下步骤产生：改变经过处理腔室的反馈控制回路的输入信号的频率，基于在控制回路的两个或更多个点处的输入信号来收集频域响应数据，且随后处理所收集的频域响应数据以产生波特指纹。
29.在相应实施方式中，可将较后产生的波特指纹与基线波特指纹进行比较，以检测较后产生的波特指纹与基线波特指纹之间的变化量。若变化量大于阈值，则执行分析的诊断服务器可警示操作者、启动维护等。诊断服务器亦可分析波特指纹的差别(例如，两条波特图曲线之间的差别)，以便诊断处理腔室的特定装置或部件，此特定装置或部件为变化量的原因，例如，正在失效或已经失效。随后可替换特定部件或例如通过维护及/或重新校准来更新或解决特定装置。在替换或维护部件以恢复适当的处理公差之后，可能会产生新的基线波特指纹。
30.在一些实施方式中，若不可从处理腔室级波特指纹分析中识别出特定部件或子系统，则可从处理腔室的个别部件或子系统的隔离反馈控制中收集额外数据。例如，可例如经由与处理腔室的单个部件或子系统相关的传感器、致动器、压力、流率、温度、射频(radio frequency；rf)传导及类似物来将行为单独分离为特定类型的行为。诊断服务器随后可分析隔离数据，例如，产生可与此单个部件或子系统的基线波特指纹进行比较的更特定波特
指纹，以便逐步试过处理腔室的不同部件及/或子系统，直至检测到有缺陷的部件及/或子系统为止。可根据需要重复此处理，直至检测到可能导致超出预期公差的处理(或其他处理问题)的缺陷或失效。
31.在各个实施方式中，所揭露的系统及方法包含许多优点，包括但不限于能够在部件或子系统的实际失效之前诊断错误、缺陷或腔室漂移。这允许进行主动维护，从而可延长一些部件或子系统的寿命，或至少能够计划为替换失效部件或子系统而可能需要的停机时间。此外，现在可在处理腔室处于真空状态下进行一些维护及甚至部件替换，且因此可避免在大气压下进行替换或修理所涉及的停机时间。如参考本案附图所解释的，附加或不同的优点对于本领域普通技术人员将为显而易见的。
32.图1为根据各个实施方式，包含诊断服务器102及腔室管理系统150的示例性客户端-服务器架构100的方块图。腔室管理系统150可包括但不限于耦接至处理腔室160的腔室信号管理器154。处理腔室160可包括先前提及的部件及子系统，诸如物理腔室、静电吸盘(electrostatic chuck；esc)组件及致动与物理腔室内的处理基板相关的机械(例如，机器人)零件的电气系统。
33.在各个实施方式中，存在可产生波特指纹的两种基本类型的系统，即开环及闭环。这些为频域计算，其旨在测试对具有变化频率的输入的频域响应。开环系统可视为输入x(f)，此输入由在输出y(f)中产生频率响应的系统(例如，设备或g(f))处理。在揭露的实施方式中，设备或g(f)与处理腔室160或其子系统相关。在开环系统中，g(f)可表示为y(f)除以x(f)，或y(f)/x(f)。波特图为g(f)的振幅与频率的关系图，及g(f)的相位与频率的关系图。因为g(f)为复合值，所以g(f)可表示为振幅及相位的实值及虚值。
34.在闭环系统中，输出y(f)可作为控制系统内的反馈被反馈至处理g(f)中。在实施方式中，由反馈控制系统产生的闭环波特数据可使得能够产生灵敏度图，例如，1/(1 g(f))的振幅对频率、闭环增益，例如，y(f)/x(f)的振幅对频率、及控制系统的频宽值、增益裕度(gain margin；gm)以及相位裕度(phase margin；pm)。频宽、gm及pm为控制系统的特征，其可用于表示关于处理腔室160的规格公差及其他需求的稳定性(例如，稳定裕度)、强健性及性能。如本文所引用的，波特数据及根据波特数据产生的波特指纹可为开环及闭环控制响应中的任一者或两者。
35.在各个实施方式中，腔室信号管理器154适于将交流信号波注入至控制处理腔室160内(或与之相关)的设定的控制器的输出信号上。交流信号波(例如，正弦波形)的注入产生被馈送至致动器中的组合信号，所述致动器将调整所述设定。在实施方式中，腔室信号管理器154例如基于用户限定的频率范围使替代信号波连续改变其频率。本文将参考图3、图4a、图5及图6a更详细地讨论涉及测量及调整不同设定的传感器及致动器的类型。
36.在各个实施方式中，诊断服务器102包括但不限于处理器104(例如，处理装置)、存储器130、显示装置132、用户界面136、通信接口140、输入/输出(input/output；i/o)装置144及储存器148(例如计算机储存器或非暂态计算机可读存储器，其中储存了可由处理器104执行的软件指令)。处理器104可进一步包括诊断部件108，此诊断部件适于执行波特指纹频率响应分析(斤equency response analysis；fra)120。存储器130可包括双行存储器模块(dual in-line memory module；dimm)，小型dimm(small outline dimm；so-dimm)及/或非易失性双行存储器模块(non-volatile dual in-line memory module；nvdimm)或其
他易失性存储器。储存器148可为诸如固态驱动机(ssd；solid-state drive)、快闪驱动机、通用串行总线(universal serial bus；usb)快闪驱动机、嵌入式多媒体控制器(embedded multi-media controller；emmc)驱动机、通用快闪储存(universal flash storage；ufs)驱动机、安全数字(secure digital；sd)卡及硬盘驱动机(hard disk drive；hdd)的储存装置。设想了其他计算机储存器及/或储存装置。
37.在揭露的实施方式中，波特指纹fra 120从处理腔室160接收(i)组合信号的测量值，所述组合信号基于将交流信号波注入至处理腔室的控制器的第一输出信号上；及(ii)控制器的第二输出信号的测量值，所述第二输出信号结合有来自处理腔室的反馈。波特指纹fra 120可进一步基于组合信号的测量值及控制器的第二输出信号的测量值来产生关于处理腔室相关状态的基线波特指纹。波特指纹fra 120可进一步在储存器148中储存将用于执行处理腔室160的诊断的基线波特指纹。
38.随后波特指纹fra 120可在较后时间点从处理腔室接收(i)更新的组合信号的测量值，所述更新的组合信号基于将交流信号波注入至控制器的更新的第一输出信号上，及(ii)结合来自处理腔室的反馈的控制器的更新的第二输出信号的测量值。波特指纹fra 120可基于更新的组合信号的测量值及更新的第二输出信号的测量值来产生更新的波特指纹。波特指纹fra 120可检测基线波特指纹与更新的波特指纹之间的变化量，且响应于确定变化量大于阈值而向操作者警示故障或缺陷。例如，变化量可相关于低频增益或共振偏移。
39.在各个实施方式中，基于更新的波特图数据来产生更新的波特指纹。诊断服务器102可进一步使用更新的波特图数据的传导曲线来计算用于产生交流信号波的信号发生器的不同频率下的增益裕度(gm)、相位裕度(pm)及闭环频率响应的频宽(bandwidth；bw)(参见图9b)。诊断服务器102可进一步基于增益裕度、相位裕度或频宽中的至少一者来计算处理腔室的腔室信号管理器的稳定性或强健性测量中的一者。稳定性(或稳定裕度)可有关于例如在闭环灵敏度响应内(参见图9d)闭环控制系统可多快地追踪(或跟随)参考输入。若控制响应中有很多过冲或下冲，则可能缺少稳定裕度。稳定性及强健性测量可进一步指示不同频率下的干扰拒绝能力，例如，控制系统可在频率范围内提供多少衰减。
40.在各个实施方式中，显示装置132为耦接至处理器104且适于显示由处理器104产生的诊断结果的屏幕及相关电路系统。如所讨论的，这些诊断结果可包括波特指纹以及基线波特指纹与较后产生的波特指纹之间的比较结果。i/o装置144可允许设定的输入(例如，经由用户界面136)或在创建波特指纹时将要关注的设定的识别。操作者或用户亦可经由用户界面136输入交流信号波的限定频率范围，以供腔室信号管理器150使用。处理器104可进一步经由显示装置132及/或i/o装置144中的一者例如作为音频警报来警示诊断服务器102的操作者或用户。在一个实施方式中，i/o装置144为在与诊断服务器102通信耦接的移动装置上执行的移动应用。警报可指示检测到缺陷或操作超出了处理腔室160的处理部件或子系统的公差(包括其潜在失效)。
41.在各个实施方式中，通信接口140可促进诊断服务器102与腔室管理系统150传达针对其产生诊断数据的设定。通信接口140可进一步促进从腔室管理系统150接收诊断数据。在一些实施方式中，诊断数据包括组合信号的测量值，所述组合信号是基于将交流信号波注入至处理腔室的控制器的第一输出信号上。诊断数据可进一步包括结合来自处理腔室的反馈的控制器的第二输出信号的测量值。在本公开内容整篇中将讨论可被传达至诊断服
务器102的额外或替代诊断数据。
42.图2a为根据各个实施方式，使用波特指纹的处理腔室诊断方法200的流程图。图2b为根据各个实施方式，示出来自波特指纹数据的针对三种不同处理腔室部件的示例性开环相位响应的曲线图。方法200可由处理逻辑来执行，此处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法200由诊断服务器102(图1)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非每个实施方式中皆需要所有处理。其他处理流程亦是可能的。
43.参照图2a，在操作210处，处理逻辑启动处理腔室160的波特测量，以产生更新的波特响应，诸如更新的波特指纹。处理逻辑可向腔室管理系统150发送信号传递设定、部件或子系统，波特指纹将针对该设定、部件或子系统而产生。在实施方式中，如将更详细解释的，该设定可与特定部件或子系统相关。
44.附加参照图2a，在操作220处，处理逻辑将更新的波特指纹与基线波特指纹进行比较以产生两种指纹之间的差。基线波特指纹已事先在诊断服务器102上使用来自系统的波特数据在系统首次投入操作时产生。在替代实施方式中，在处理腔室160内更换部件及/或在处理腔室160上进行维护及重新校准之后，由诊断服务器102产生基线指纹。
45.在操作230处，处理逻辑确定基线波特指纹与更新的波特指纹之间的差是否大于阈值。阈值可与处理腔室160内的特定设定、部件或子系统的公差水平相联系。若回答为否，则处理逻辑将跳过故障设定及/或警报产生操作。若回答为是，则在操作240处，处理逻辑在处理服务器102中设定故障。或替代地，故障亦可经由i/o装置144(诸如，扬声器)例如在显示装置132上作为警报传达至操作者，或传达至通信耦接的移动装置。
46.在操作250处，处理装置将可包括更新的波特指纹的诊断数据储存在例如储存器148中。在本文中，波特指纹亦可称为或视为波特图。在操作260处，处理逻辑可在显示装置132中显示诊断数据结果，诸如基线的波特图及更新的波特指纹，其实例在图2b中示出。如此，操作者可将警报与波特图数据关联及/或用波特图数据量化警报。
47.在各个实施方式中，波特图(或指纹)的频率响应可反映共振及反共振，从而指示最高及最低振幅出现的频率。波特图可进一步指示例如作为吸收能量的机制的阻尼量。此外，波特图可指示频率响应相对于输入激励的相位滞后。在处理部件(或子系统)的频率响应随时间显著变化时，频率响应可指示潜在失效为零件故障、电气漂移、机械磨损或共振变化。
48.图3为根据一实施方式，在图1的腔室管理系统的腔室信号管理器与处理腔室之间的反馈控制的方块图。在一个实施方式中，腔室管理系统150a包括腔室信号管理器154a及处理腔室160。在此实施方式中，腔室信号管理器154a包括控制器203、信号发生器205、致动器211、传感器213、处理装置215及比较器217。在一个实施方式中，处理装置215为通信装置，诸如基地台、路由器或其他有线或无线接入点，其内置在腔室信号管理器154a中或成为腔室信号管理器154a的部分。在替代实施方式中，处理装置215被组合至控制器203中。
49.在各个实施方式中，信号发生器205经由加法器207将交流信号波(例如，正弦波
形，诸如正弦或余弦波形)注入至控制器203的输出信号(x)上，这产生馈送至致动器211中的组合信号(y)。致动器211继而可基于组合信号y来调整处理腔室内的设定(例如，压力)。在实施方式中，信号发生器205可在用户限定的频率范围(例如，从0.1hz至10hz或其他频率范围)内连续改变交流信号波的频率，以便产生波特数据，诊断服务器102可用这些波特数据产生可用于处理腔室的诊断的波特指纹。此外，信号发生器205可在产生交流信号波时使用二阶数字滤波器。
50.在各个实施方式中，传感器213(例如，压力计)随后通过产生响应值来测量对设定(例如，压力)的调整。虽然引用了一个响应值以简化说明，但应当理解，产生了多个响应值，随着信号发生器205改变交流信号波的频率，每个数据点对应一个响应值。可依次对每个相应响应值执行后续操作，以便产生波特响应数据。在揭露的实施方式中，来自传感器213的响应值经由比较器217反馈至控制器203中。例如，比较器217可将响应值与设定点输入(例如参考值(ref))进行比较，以产生设定点输入与响应值之间的差。设定点输入(或参考值)可例如由诊断服务器102或其他源在处理腔室的外部设定。控制器203随后可基于所述差经由改变输出信号x来调整设定，此输出信号将再次注入来自信号发生器205的交流信号波。在本文中，基于图3的反馈控制回路，输出信号(或x)亦可称为改变的输出信号。
51.腔室信号管理器154a的处理装置215随后可将组合信号(y)及改变的输出信号(x)发送至诊断服务器102，以产生关于处理腔室相关状态的基线波特指纹，此基线波特指纹将用于执行处理腔室160的诊断。在一个实施方式中，波特指纹包括通过将x的离散傅立叶变换dft(x)除以y的dft(例如，dft(y))而计算出的开环幅度及相位。
52.此外，可在较后时间点再次执行注入的步骤、测量的步骤、计算的步骤及调整的步骤，以产生更新的组合信号(y
′
)及更新的输出信号(x
′
)。控制器203可将更新的组合信号及更新的输出信号发送至诊断服务器102，以产生更新的波特指纹以在执行处理腔室160的诊断时与基线波特指纹进行比较。
53.在各个实施方式中，被测试的设定可与特定子系统(例如，处理及/或控制子系统)相关，此特定子系统可在检测到整个处理腔室160的故障，但无法确定故障的确切根本原因的情况下被分离。表1示出与图3所示的系统及相关部件相对应的此类系统及相关部件的列表，这些系统及相关部件可与波特响应数据的产生有关。注意，tcp代表与反应器蚀刻相关的“变压器耦合等离子体”，esc代表“静电吸盘”，且rf代表“射频”。
54.55.表1
56.图4a为根据一实施方式，用于收集与图3的处理腔室160相关的数据以用于波特指纹分析的方法400a的流程图。方法400a可由处理逻辑来执行，该处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法400a由腔室信号管理器154a(图3)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非在每个实施方式中皆需要所有处理。其他处理流程亦是可能的。
57.参照图4a，在操作410处，(例如，腔室信号管理器154a的信号发生器205的)处理逻辑将交流信号波注入至控制处理腔室内的设定的控制器的输出信号上。此注入可产生被馈送至将调整设定的致动器211中的组合信号。操作410可进一步包括由信号发生器205在用户限定的频率范围内连续改变交流信号波的频率。此外，致动器211可为例如对称流量值、加热器、马达驱动电容器或射频(rf)功率中的一者。所述设定可为例如腔室压力动态、esc热动态、腔室阻抗或腔室线圈rf动态中的一者。
58.在操作420处，处理逻辑(例如，耦接至处理腔室160的传感器213)测量响应于用于设定的组合信号的响应值。传感器213可包括例如压力计、esc上的温度传感器、幅度及相位传感器或电流传感器。
59.在操作430处，处理逻辑(例如，比较器217)可计算设定点输入(ref)与响应值之间的差。设定点输入(例如，参考值)可在处理腔室外部得以接收或触发。在各个实施方式中，设定点输入为压力设定点、温度设定点、阻抗设定点或电流设定点中的一者。在操作440处，处理逻辑(例如，控制器203)基于所述差经由改变输出信号(例如，x)来调整设定。这些改变可继续至组合输出信号y中，此组合输出信号y被输入至致动器211中以用于下一数据点。
60.在操作450处，处理逻辑(例如，腔室信号管理器154a的处理装置115)将组合信号及改变的输出信号发送至诊断服务器102，以产生关于处理腔室160相关状态的基线波特指纹。随后可将基线波特指纹用于执行处理腔室160的诊断(图2a)。
61.虽然在图4a中未示出，但方法400a可用以下方式来扩展：处理逻辑在较后时间点再次执行注入的步骤、测量的步骤、计算的步骤及调整的步骤，以从处理腔室160(例如，从腔室信号管理器154a)产生更新的组合信号及更新的输出信号。方法400a可进一步包括处理逻辑将更新的组合信号及更新的输出信号发送至诊断服务器，以产生更新的波特指纹以在执行处理腔室的诊断时与基线波特指纹进行比较(图2a)。
62.图4b为根据一实施方式，用于分析所收集的数据以产生基线波特指纹的方法400b的流程图，此基线波特指纹将用于执行图3的处理腔室的诊断。方法400b可由处理逻辑来执行，此处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法400b由诊断服务器102(图1)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非在每个实施方式中皆需要所有处理。其他处理流程亦是可能的。
63.参照图4b，在操作460处，处理逻辑从处理腔室160(例如，腔室信号管理器154)接收(i)组合信号的测量值，所述组合信号基于将交流信号波注入至处理腔室的控制器的第一输出信号上，及(ii)结合来自处理腔室的反馈的控制器的第二输出信号的测量值。图4a讨论了产生这些测量值的方式(从一次一个测量值的角度来看)。例如，第一输出信号可为输出信号x，且第二输出信号可为组合信号输出y。
64.在操作470处，处理逻辑基于组合信号的测量值及控制器的第二输出信号的测量值，产生关于处理腔室相关状态的基线波特指纹。在操作480处，处理逻辑在计算机储存器中储存将用于执行处理腔室160的诊断的基线波特指纹。
65.图4c为根据实施方式，用于在较后时间点分析所收集的数据以产生更新的波特指纹以与基线波特指纹进行比较以检测故障及/或警示操作者的方法400c的流程图。方法400c可由处理逻辑来执行，此处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法400c由诊断服务器102(图1)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非在每个实施方式中皆需要所有处理。其他处理流程亦是可能的。
66.参照图4c，在操作465处，处理逻辑在较后时间点从处理腔室接收(i)更新的组合信号的测量值，所述更新的组合信号基于将交流信号波注入至控制器的更新的第一输出信号上，及(ii)结合来自处理腔室的反馈的控制器的更新的第二输出信号的测量值。
67.在操作475处，处理逻辑基于更新的组合信号的测量值及更新的第二输出信号的测量值，产生更新的波特指纹。在操作485处，处理逻辑例如经由波特图比较分析检测基线波特指纹(依据图4b产生)与更新的波特指纹之间的变化量。在操作490处，响应于确定变化量大于阈值，处理逻辑向操作者警示缺陷(或故障)。或替代地，操作680亦可包括以使得能够警示操作或用户的方式来在诊断服务器102内设定该故障。
68.在一些实施方式中，向操作者警示错误或缺陷可与整个处理腔室160有关，而不指示哪个部件或子系统为错误或缺陷的根本原因。在这些情况下，操作者(或诊断服务器102)可通过尝试隔离缺陷或错误源来启动一系列新的波特数据收集及分析，以产生更特定设定、部件或子系统的波特指纹。
69.图5为根据一实施方式，涉及图1的腔室管理系统的腔室信号管理器与处理腔室之间的压力动态的反馈控制的方块图。在实施方式中，腔室管理系统150b包括腔室信号管理器154b及处理腔室160。在此实施方式中，腔室信号管理器154b包括反馈控制器503、信号发生器505、对称流量阀(sfv)511、压力计513(例如，压力传感器)、处理装置515、比较器519、质流控制器(mfc)521、流量比控制器(frc)523及气体喷嘴527。在一些实施方式中，气体喷嘴527及sfv 511可视为处理腔室160的部分，然而在此实施方式中示出为腔室信号管理器154b的部分(为简单起见)。在一个实施方式中，处理装置515为通信装置，诸如基地台、路由器或其他有线或无线接入点，其内置在腔室信号管理器154b中或成为腔室信号管理器154b的部分。在替代实施方式中，处理装置515被组合至反馈控制器503中。
70.在各个实施方式中，信号发生器505将交流信号波(例如，正弦波形，诸如正弦或余
弦波形)注入至mfc 521中。在实施方式中，信号发生器505可在用户限定的频率范围(例如，从0.1hz至10hz或其他频率范围)内连续改变交流信号波的频率，以便产生波特数据，诊断服务器102可用这些波特数据产生可用于处理腔室的诊断的波特指纹。此外，信号发生器205可在产生交流信号波时使用二阶数字滤波器。
71.在一些实施方式中，mfc 521控制frc 523，经由调整气体喷嘴527来控制处理腔室160内的压力动态。气体喷嘴527基于mfc 521及frc 523的操作以一定压力及速率运作。通过反馈，压力计513可确定处理腔室160的压力测量值(y)。在各个实施方式中，处理装置515接收交流信号波(x)、frc 523的输出(z)及压力测量值(y)。
72.在揭露的实施方式中，比较器519可确定压力设定点(ref)与压力测量值y之间的差。从比较器519接收的此差(例如，差值)可被输入至反馈控制器503中。反馈控制器503随后可响应于此差来调整处理腔室内的压力动态(例如，压力)。可经由调整处理腔室160的真空泵的sfv 511的传导来执行压力动态的调整。sfv 511可为位于处理腔室160底部的流量阀，用于调整处理腔室160内(例如真空泵)的压力。
73.在各个实施方式中，腔室信号管理器154b的处理装置515将交流信号波(x)、frc的输出(z)及压力测量值(y)发送至诊断服务器102，以产生将用于执行处理腔室的诊断的基线波特指纹。在一些实施方式中，基线波特指纹可由x、y及z的dft组成。例如，基线波特指纹可包括dft(z)/dft(x)及dft(y)/dft(x)的一或两者。
74.此外，可在较后时间点执行所述注入、所述控制、所述接收、所述输入及所述调整，以产生更新的交流信号波(x
′
)、更新的frc的输出(y
′
)及更新的压力测量值(z
′
)。控制器503可将更新的交流信号波、更新的frc的输出及更新的压力测量值发送至诊断服务器，以产生更新的波特指纹以与基线波特指纹进行比较。取决于更新的波特指纹与基线波特指纹的比较情况(例如，在阈值内)，诊断服务器102可检测与处理腔室160相关的故障或其他缺陷。如所解释的，此类故障可包括处理漂移。可能的问题(例如，缺陷或故障)的其他实例可被检测为与mfc 521、frc 523、气体喷嘴527或sfv 511相关。
75.图6a为根据一实施方式，用于收集与图5的处理腔室160相关的数据以用于波特指纹分析的方法600a的流程图。方法600a可由处理逻辑来执行，此处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法600a由腔室信号管理器154b(图5)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非在每个实施方式中皆需要所有处理。其他处理流程亦是可能的。
76.参照图6a，在操作610处，(例如，腔室信号管理器154b的信号发生器505的)处理逻辑将交流信号波注入至腔室信号管理器的质流控制器(mfc)中。在操作615处，处理逻辑(例如，mfc 521)控制耦接至处理腔室169的流量比控制器(frc)。frc 523可用于经由调整气体喷嘴527来控制处理腔室160内的压力动态。
77.在操作620处，处理逻辑(例如，压力计513)可确定处理腔室的压力测量值。在操作625处，(例如，比较器519的)处理逻辑可将压力设定点(ret)与压力测量值之间的差输入至反馈控制器503中。在操作630处，在一个实施方式中，(例如，反馈控制器503的)处理逻辑响
应于此差而例如通过控制sfv 511来调整处理腔室内的压力动态(例如，压力)。在后一实施方式中，可经由调整对称流量阀(sfv)511的传导来执行调整。在操作635处，处理逻辑(例如，腔室信号管理器154b的处理装置515)将交流信号波、frc的输出及压力测量值发送至诊断服务器102，以产生将用于执行处理腔室的诊断的基线波特指纹。
78.虽然在图6a中未示出，但方法600a可用以下来扩展：处理逻辑在较后时间点执行所述注入、所述控制、所述确定、所述输入及所述调整，以产生更新的交流信号波、更新的frc的输出及更新的压力测量值。方法600a可进一步包括处理逻辑将更新的交流信号波、更新的frc的输出及更新的压力测量值发送至诊断服务器，以产生更新的波特指纹以与基线波特指纹进行比较(图2)。
79.图6b为根据一实施方式，用于分析所收集的数据以产生基线波特指纹的方法600b的流程图，此基线波特指纹将用于执行图5的处理腔室的诊断。方法600b可由处理逻辑来执行，此处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法600b由诊断服务器102(图1)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非在每个实施方式中皆需要所有处理。其他处理流程亦是可能的。
80.参照图6b，在操作650处，处理逻辑从处理腔室的腔室信号管理器接收：注入至质流控制器(mfc)中的交流信号波；以及由耦接至处理腔室的压力计检测到的压力测量值。在操作660处，处理逻辑至少基于交流信号波及压力测量值来产生第一基线波特指纹。在操作670处，处理逻辑在计算机储存器内储存第一基线波特指纹，以供后续在处理腔室诊断中使用。
81.虽然未示出，但方法600b可通过使处理逻辑计算处理腔室160的互补响应(参见图9c)来扩展，此互补响应响应于压力设定点与压力测量值(例如，来自压力计513)之间的差。因此，互补响应可控制系统能够遵循使用设定点参考值的程序流程(programmed flow)的良好程度。方法600b可进一步包括处理逻辑计算闭环灵敏度响应(参见图9d)，且将第一波特图数据内的互补响应数据与闭环灵敏度数据组合为第一基线波特指纹的部分。
82.虽然未示出，但方法600b可通过使处理逻辑从腔室信号管理器接收耦接至mfc 521的frc 523的输出来扩展。方法600b随后可包括处理逻辑基于交流信号波及frc 523的输出来产生第二基线波特指纹。方法600b可进一步包括处理逻辑在计算机储存器内储存将用于执行处理腔室的诊断的第二基线波特指纹。
83.图6c为根据各个实施方式，用于分析所收集的数据以产生更新的波特指纹以与基线波特指纹(图6b)进行比较的方法600c的流程图，更新的波特指纹将用于检测故障及/或警示操作者。方法600c可由处理逻辑来执行，此处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法600c由诊断服务器102(图1)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非在每个实施方式中皆需要所有处理。其
他处理流程亦是可能的。
84.参照图6c，在操作655处，处理逻辑在较后时间点从腔室信号管理器154b接收注入至mfc 521中的更新的交流信号波(x
′
)及由压力计513检测到的更新的压力测量值(y
′
)。在操作665处，处理逻辑基于更新的交流信号波及更新的压力测量值产生更新的第一波特指纹。例如，更新的第一波特指纹可为dft(y
′
)/dft(x
′
)。
85.在操作675处，处理逻辑例如经由波特图比较分析来检测第一基线波特指纹与更新的第一波特指纹之间的变化量。在操作680处，响应于确定变化量大于阈值，处理逻辑向操作者警示缺陷或故障。
86.在一些实施方式中，亦可关于注入至mfc 521中的更新的交流信号波(x
′
)及frc 523的更新的输出(z
′
)执行图6c的方法600c的操作。在此实施方式中，由处理逻辑产生的更新的波特指纹可为dft(z
′
)/dft(x
′
)。若更新的波特指纹与基线波特指纹的比较导致检测到超过阈值的差，则方法600c可进一步包括设定故障及/或向操作者警示错误，例如，如参考图2所讨论的。
87.在一些实施方式中，向操作者警示错误或缺陷可与整个处理腔室160有关，而不指示哪个部件或子系统为错误或缺陷的根本原因。在这些情况下，操作者(或诊断服务器102)可通过尝试隔离缺陷或错误源来启动一系列新的波特数据收集及分析，以产生更特定设定、部件或子系统的波特指纹。在一些实施方式中，缺陷或错误源可被确定为mfc 521、frc 523、气体喷嘴527、sfv 511或其组合。
88.在一些实施方式中，第一基线波特指纹基于第一波特图数据，且更新的第一波特指纹基于第二波特图数据。虽然未示出，但方法600c可由以下来扩展：处理逻辑使用第一波特图数据或第二波特图数据中的至少一者的传导曲线(conductance curve)来计算产生更新的交流信号波的信号发生器的不同频率下的增益裕度(gm)、相位裕度(pm)或闭环频率响应的频宽(bw)。方法600c可进一步包括处理逻辑基于增益裕度、相位裕度或频宽中的至少一者来计算包括腔室信号管理器154b和处理腔室160的腔室管理系统的稳定性或强健性测量中的一者。
89.图7为根据一实施方式示出非线性系统的波特图(例如，指纹)的开环增益的曲线图。先前讨论的波特指纹及处理腔室特征化可扩展至非线性特征化，此非线性特征化可在本文讨论的波特图或指纹内示出。可能为非线性的一些部件包括sfv 511、等离子体动态及与处理腔室160关联使用的rf匹配网路。对于非线性或时变系统，在将一个频率的正弦波注入至系统中时，系统输出可含有不同于输入频率的频率，且输出-输入比可能取决于输入幅度。
90.图7中的波特图示出具有滞变摩擦(hysteretic friction)的机械系统(例如，mfc致动器中的非线性)的频率响应。可看出，当摩擦变化时，波特响应会在低频下变化，此可表明由于摩擦或滞变引起的可能的机械故障。为了特征化非线性系统的行为，当捕获将用于产生波特指纹的数据时，交流信号波(例如，正弦波)注入的振幅可变化。为了量化部件的非线性，可计算频率失真分析以测量不同谐波频率下的能量的量。
91.图8a为根据一实施方式，用于对非线性腔室管理系统执行波特指纹分析的方法800的流程图。图8b为根据实施方式，来自波特指纹数据的针对三种不同处理腔室部件的示例性开环增益响应的曲线图。图8c为根据一实施方式，来自波特指纹的针对三种不同处理
腔室部件的示例性闭环灵敏度响应的曲线图。
92.方法800可由处理逻辑来执行，此处理逻辑可包括硬件(例如，处理装置、电路系统、专用逻辑、可编程逻辑、微代码、装置的硬件、集成电路等)、软件(例如，在处理装置上运行或执行的指令)或其组合。在一些实施方式中，方法800由诊断服务器102(图1)执行。尽管以特定顺序或次序示出，但除非另有说明，否则可修改处理的次序。因此，示出的实施方式应当仅理解为实例，且示出的处理可以不同次序执行，且一些处理可并行执行。另外，在各个实施方式中可省略一或多个处理。因此，并非在每个实施方式中皆需要所有处理。其他处理流程亦是可能的。
93.参照图8a，在操作810处，在先前讨论的操作中，处理逻辑使用不同振幅的交流信号波注入来启动波特测量。在操作820处，处理逻辑进行频率失真分析以测量不同谐波频率下的能量。在操作830处，处理逻辑将基线波特指纹与测量不同谐波频率下的能量的更新的波特指纹进行比较，以产生两者的差(例如，差值)。在操作840处，处理逻辑确定此差是否大于阈值。若回答为否，则处理逻辑将跳过设定故障或为操作者产生警报。若回答为是，则在操作850处，处理逻辑可在处理服务器102中设定故障。或替代地，故障亦可经由i/o装置144(诸如，扬声器)例如在显示装置132上作为警报传达至操作者，或传达至通信耦接的移动装置。
94.在操作250处，处理逻辑将诊断数据(例如，波特图数据)及一或多个相关波特指纹储存在计算机储存器中。在操作260处，处理逻辑将诊断数据结果显示为例如比较波特图(comparative bode plot)的波特图。针对三种不同处理腔室部件的开环增益响应的实例在图8b中示出。针对三种不同处理腔室部件的闭环灵敏度响应的实例在图8c中示出。在图8b及图8c的曲线图中，低于1hz的低频可指示由于致动器非线性产生的非线性响应。
95.图9a及图9b分别为根据一实施方式，开环响应波特指纹的示例性振幅及相位的曲线图。参考图9b，频宽(bw)可被确定为0.91hz，增益裕度(gm)或16.4db，且相位裕度(pm)为68度。图9c为根据一实施方式，波特指纹的示例性互补响应的曲线图。图9d为根据一实施方式，波特指纹的示例性闭环灵敏度响应的曲线图。在一些实施方式中，如先前所讨论的，诊断服务器102可将波特图数据内的互补响应数据与闭环灵敏度数据组合为基线波特指纹的部分，且可在较后时间点复制相同的部分，以便产生将与基线波特指纹进行比较的更新的波特指纹。
96.前面的描述阐述了许多特定细节，诸如特定系统、部件、方法等的实例，以便提供对本公开内容的若干实施方式的良好理解。然而，对于本领域技术人员将显而易见的是，可在没有这些特定细节的情况下实践本公开内容的至少一些实施方式。在其他情况下，未详细描述公知的部件或方法，或以简单的方块图格式呈现公知的部件或方法，以避免不必要地混淆公开内容。因此，阐述的特定细节仅是例示性的。特定实施方案可与这些例示性细节不同，且仍可预期处于本公开内容的范围内。
97.在整个说明书中对“一个实施方式”或“一实施方式”的引用意味着结合此实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不一定皆指同一实施方式。另外，术语“或”旨在意指包含性的“或”而非排他性的“或”。当在本文中使用术语“约”或“大约”时，此旨在意指呈现的标称值精确至
±
10％以内。
98.尽管以特定次序示出且描述了本文方法的操作，但可改变每种方法的操作次序，使得可以相反的次序执行某些操作，从而可至少部分地与其他操作同时执行某些操作。在另一实施方式中，不同操作的指令或子操作可以间歇及/或交替的方式进行。
99.应当理解，以上描述旨在为说明性的而非限制性的。在阅读且理解以上描述之后，许多其他实施方式对于本领域技术人员将为显而易见的。因此，本公开内容的范围应参考所附权利要求书以及此权利要求书有权获得的等同物的全部范围来确定。