对于使用加热器元件阵列的基板载具的温度测量的制作方法
本申请要求2016年8月9日提交的题为“对于使用加热器元件阵列的基板载具的温度测量”的美国临时申请序列号15/241,379的优先权，其优先权在此声明。
本发明涉及半导体领域以及使用在腔室内的基板载具的微机械基板处理，且具体地涉及使用加热元件阵列测量基板载具的温度。
背景技术：
半导体与微机械系统形成在基板(诸如硅晶片)上。对基板施加涉及沉积(depositing)、蚀刻(etching)、塑形(shaping)、图案化(patterning)以及冲洗(washing)的复杂操作序列以在基板上形成微结构，这些微结构形成半导体与微机械部件。为了减少成本，将这些结构被制造地更小且更接近彼此。较小的结构需要的材料更少，操作所需的电力更少，且占用的空间更少。较小的结构也通常比较大的结构还要快速，并可具有许多优点。
为了制成较小的结构，制造工艺必须更精确。工艺的每一方面随着时间被改良，以实现较小的结构。许多制造工艺(诸如电子束沉积(electronbeamdeposition)、等离子体沉积(plasmadeposition)、等离子体增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemicalvapordeposition(pecvd))、光阻剥离(resiststripping)、以及等离子体蚀刻(plasmaetching)等等)受到硅晶片温度的影响。如果晶片在一个位置处的温度与在另一位置处的温度不同，则在不同位置处的工艺结果将不同。此外，如果温度与工艺被设计的温度不同，则工艺结果将不会是所设计的结果。因此，制造期间内的温度变化，可导致一些结构工作不佳，或甚至无法操作。
可使用红外摄像机或热传感器在基板上测量处理腔室中的基板的温度。在一些情况中，在测试工艺期间内，使用具有一个或更多个热传感器的特别的晶片，这些热传感器将温度存储在存储器中。由此特别的晶片在腔室中执行工艺，且随后基于所测得的温度来调整工艺。
技术实现要素：
描述了使用加热器元件阵列对基板载具进行温度测量。在一个示例中，一种方法包含：测量静电吸盘中的多个加热元件中的每一个的第一结合电流负载；改变多个加热元件中的第一加热元件的电力状态；在改变第一加热元件的电力状态之后，测量多个加热元件中的每一个的第二结合电流负载；确定第一结合电流负载与第二结合电流负载之间的差值；使用此差值确定第一加热元件的温度；以及将第一加热元件的电力状态恢复至改变之前的电力状态，并对多个加热元件中的其他加热元件的每一个重复改变电力、测量电流负载、确定差值、以及确定温度，以确定多个加热元件中的每一个的温度。
附图说明
在附图中作为示例而非限制地图示说明本发明的实施例，在附图中：
图1是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的减法方法的处理流程图。
图2是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的加法方法的处理流程图。
图3是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的加法和减法方法的处理流程图。
图4是根据一个实施例的用于确定附接至基板载具的基板的温度轮廓的被动载具方法的处理流程图。
图5是根据一个实施例的热装置与加热元件的电响应特性的电阻对温度的图表。
图6是根据一个实施例的来自载具电源供应器的电力的电流对时间的图表。
图7是根据一个实施例的耦接至受热基板载具的控制盒的图。
图8是根据本发明的一个实施例的静电吸盘的等距视图。
图9是根据本发明的一个实施例的包含吸盘组件的等离子体蚀刻系统的示意图。
具体实施方式
如本文所说明的，在于处理腔室中承载基板的支撑件、载具、底座、或吸盘中，可使用加热元件阵列以测量基板支撑件的温度。加热元件的电阻与温度相关，使得可测量加热元件的电阻以作为对于支撑件温度的指示。这提供了对于支撑件正上方的基板的温度的指示。加热器元件阵列在支撑件上的不同位置处提供独立的温度测量。不同的测量，允许测量跨基板整体上的温度变异。这允许了操作加热器以使温度相等，或修改支撑件以校正不均匀的温度。
在一些情况下，静电吸盘(esc)装配了加热器元件阵列，以允许在esc表面上的不同位置处不同地调整esc的温度。尽管本说明书以esc的背景内容来呈现，但结构与技术也可应用于其他类型的基板载具。加热器元件阵列也可用作温度传感器或热传感器。这允许了确定基板的温度。随后可启动或停用对应的加热器元件，以配合所测得的温度。
加热器元件经配线以接收电流，且加热元件本质上通常具有对温度呈线性关系的电阻。esc中时常使用的加热器元件，具有由钨和氧化铝制成的金属化材料。这种金属化材料与许多其他的金属化材料相似地以线性关系响应于温度，这种线性关系可用于测量与控制。
通过使用加热器元件，避免了外部温度传感器，而简化了esc与处理腔室。通过在许多紧密阵列排列的点处测量温度，也可获得更精确的基板上温度变异的信息。
来自加热器元件的热传感器数据，可用于输入开环模型或基于时间的闭环控制比例积分微分(proportional-integral-derivative，pid)方案。测量可在射频(rf)热环境内或外进行，并可以许多不同的方式在等离子体蚀刻和其他的工艺中实施。热传感器可用于esc与基板温度的开环验证、esc与基板温度的闭环控制、以及受损加热阵列或冷却通道元件的诊断。
对于所描述的方法的替代方案，是在每个加热器元件附近放置热传感器。在这种情况下，每个加热器元件需要一对线，以控制加热器元件对esc的热施加率。每个热传感器也需要一对线以传送温度读数。此系统需要较大的占用面积，以容纳配线、开关、电力分配、以及热探针或电阻温度检测器(resistancetemperaturedetector，rtd)的控制电路系统。
较大的占用面积，可占用原本用于esc中的开关元件或其他逻辑设备的面积。控制盒中也将要有空间以接收所有的额外线与轨，并维持所有的温度测量。除了所需的空间以外，也需要对于外部处理装置的复杂输入输出(i/o)与机械接口。此额外的成本与复杂度，可导致为了减少成本而受限于较少的、较不精确的测量的设计。
所描述的技术可应用于晶片、底座、载具、以及具有多个加热器区的静电吸盘。这些也可包含块加热区。在一些实施例中，在rf热环境中使用了高于150个的迷你电阻式加热器，但也可使用300个或更多个。这些加热器可全部容纳于300mm硅晶片载具。如下文所描述的，可缩放控制架构以支持数百个加热区。此架构提供了对于rf热环境内部和外部的装置的实时控制，但不需要额外的温度测量硬件。
为了测量温度，断开特定加热器元件的加热电流。随后，将测量电流驱动通过加热器元件。可使用传感器硬件以测量通过加热器元件的完整电流或部分电流。在一些实施例中，可使用脉冲宽度调制(pulsewidthmodulation，pwm)频率。
可以几种不同的方式，来精确地测量所测得的电流与esc的温度之间的关系。一种方式是通过对启动的阵列元件定时，并测量元件所使用的电流与电压。可通过装置(诸如，内置并联电阻、电流钳(currentclamp)、霍尔效应(halleffect)传感器和分压器)测量电流或电压或电流与电压两者。可由数字模拟转换器将信号数字化，以用于稍后的处理。
图1是用于确定附接至具有本文所述的加热器的静电吸盘或任何其他基板载具的基板的温度轮廓的减法方法的处理流程图。在2，测量第一结合电流负载。此电流负载是载具或全由单一电流供应器供电的加热元件群组的所有加热元件所消耗的电流。在这个处理中，单一加热元件或加热元件小组可被单独地开启或关闭。
在4，断接载具的加热元件中的一个的电力。在这个示例中，加热元件具有共同的电源供应器，但可被单独地控制或分组控制。每个加热元件或加热元件群组可被断开开关、断电、或以一些其他的方式断接，使得所选加热元件不再消耗电力，且不再加热载具或所承载的基板。这个加热元件称为元件i，其中i是将在测量待测量的所有加热元件的过程中递增的变量。
在所选加热元件断接之后，在6再次测量电流负载。这提供了在断接第一所选加热元件的电力之后，所有加热元件的第二结合电流负载。在8，确定第一与第二结合电流负载之间的差值。这提供了所选加热元件或元件i所消耗的电流。在10，确定所选加热元件的温度。
加热元件的温度直接相关于加热元件的电阻。可使用电流和已知的电压来确定电阻。如果电压是未知，则可与电流负载同时测量电压。电阻具有对于加热元件温度的线性关系，这个温度与加热元件的区域中的载具的温度相同。随后，可使用基于经验测量的结果的模型或查找表，来使加热元件温度与所承载的基板相关。在确定了加热元件的温度之后，在12，系统然后可以移至重新连接对所选加热元件的电力。
在14，选择另一加热元件。如果第一元件被指定为元件1，其中i＝1，则将i递增，而下一元件为元件2，其中i＝2。在将i递增之后或在简单地选择下一加热元件之后，处理返回2，且对其他加热元件中的每一个重复进行断接、测量电流负载、确定差值以及温度并重新连接加热器元件的操作，以确定载具的每一加热元件的温度。
在对所有加热元件进行测量之后，处理结束。在这个处理中，对于加热元件的选择，可由偏离(offset)或间隔(spacing)来排序。由于加热元件被暂时断开以进行温度测量，在此加热元件的区域中载具将稍微冷一些。待测量的下一个加热元件可与前一加热元件间隔一段距离，使得局部的冷却不会影响下一次的测量。在测量相同区域中的另一加热元件之前，载具将有时间以恢复。
如前述，在测量每一加热元件的温度过程中，可将加热元件分组。在此情况下，将对加热元件群组取平均。作为示例，可在所测量的加热元件子集中，相除或分配所确定的电流、电压或电阻。这可由简单地地除以加热元件数量或由另一方式来完成。随后可使用经相除的电阻来确定温度。
图2是用于确定附接至具有加热器的静电吸盘或其他基板载具的基板的温度轮廓的加法方法的处理流程图。在22，将加热元件中的第一加热元件断开开关、断电、或以一些方式断接而不再使用电力。在24，测量第一结合电流负载。此电流负载是除了要测量温度的加热元件之外的载具或全由单一电流供应器供电的加热元件群组的所有加热元件所消耗的电流。在此处理中，单一加热元件或加热元件小组被断开。电力被供应至其他加热元件，这是所测得的。在26，恢复对所选加热元件i的电力，且在28再次测量电流。如图1中的示例，取决于特定的电源供应器实施例，也可随电流测量电压，或者可将电压维持为定值。
在30，确定两个测量结果之间的差值。这隔离了所选加热元件i所消耗的电力。在32，使用此差值来确定加热元件的温度。温度与电阻直接相关，可使用电流与电压差值来确定电阻。随后可将此温度确定与测量时间存储在记录中，以用于修改处理、检测生产变化、提高得率以及其他用途。
在34，如果所有加热元件都已被测量则处理结束，否则处理返回开头以进行至下一加热元件。这可通过将i递增以呈现下一加热元件，且随后对其他加热元件中的每一个重复断接电力、测量电流、连接电力、再次测量电流、确定差值、以及确定温度的操作来执行。
图3是用于确定附接至具有本文所述的加热器的静电吸盘或任何其他基板载具的基板的温度轮廓的替代性加法及减法方法的处理流程图。如前述，此处理特别适合在等离子体工艺期间内使用，但也可以在其他环境中使用。在40，测量供应至所有电阻式加热元件的电压。可在一起对所有电阻式加热元件供电的中央电源供应器处进行测量。如果以较小的群组对加热元件供电(例如使用四个单独的电源供应器，各自对加热元件的分开的四分之一元件供电)，则可对每一群组分开应用此处理。此操作也可应用于上文所说明的前两个处理。
在42，测量第一结合电流负载。此电流负载是载具的或全由单一电流供应器供电的加热元件群组的所有加热元件所消耗的电流。在此处理中，单一加热元件或加热元件小组可被单独开启或关闭。在加热元件位于正常操作中时执行此处理。因此，多数的加热元件将位于中间电力状态中，不完全开启也不完全关闭。换言之，电流占空比将位于一些中间值。
对于下一操作，选择加热元件中的特定单个加热元件以开始处理。此元件被指定为例如元件1或元件0和变量i＝0，以追踪对每一元件循序进行的处理。在44，提升第一加热元件i＝0的电力。在一些实施例中，加热元件变为完全开启或100％占空比。此开启状态仅需持续一段足以测量电流的时间。在46，在提升电力之后，再次测量所有加热元件的电流负载。接着在48，将此单个加热元件的电力切换为关闭。载具的其他加热元件不受影响。
在48将所选加热元件断接之后，在50再次测量电流负载。这提供了在断接第一所选加热元件的电力之后，所有加热元件的第三结合电流负载。随后在52，载具可返回至正常操作，且载具温度可稳定。
在56，确定第一、第二与第三结合电流负载之间的差值。这提供了所选加热元件或元件i所消耗的电流。在56，使用这些差值确定所选加热元件的温度。
在58，选择另一加热元件。如果第一元件被指定为元件1，其中i＝1，，则将i递增，而下一元件为元件2，其中i＝2。在将i递增之后或在简单地选择下一加热元件之后，处理返回40，或如果电压是固定的则返回42，且对载具的每一加热元件重复进行操作。在对所有加热元件进行测量之后，处理结束。
图4是用于确定附接至具有本文所述的加热器的被动式静电吸盘或任何其他基板载具的基板的温度轮廓的替代性方法的处理流程图。此处理特别适合在等离子体工艺期间内作为测试晶片使用，但也可在其他环境中使用。对于在特定腔室中的仪器工艺，通常使用测试晶片。测试晶片的顶表面具有耦接至存储单元的一百个或更多的热传感器。在工艺执行的同时将测试晶片附接至载具，且测试晶片在工艺期间内记录每个热传感器处的温度。在工艺之后，移除测试晶片并读取温度记录。随后可基于温度数据调整工艺。
图4的处理使用顶端上具有被动式晶片的受热载具来收集类似的数据。使用加热器来收集温度数据，而无须使用测试晶片。可基于载具正下方的载具温度来估计晶片的温度。对于这种测试，加热元件不用于加热，而是仅用于测量温度。与测试晶片相比，图4的处理允许实时或在工艺期间收集温度数据，而不是等到工艺结束。这允许在测试期间内修改测试工艺，以更快速地获取所需的结果。
在60，测量供应至所有电阻式加热元件的电压。一般而言，这是供应至所有电阻式加热元件的主电源供应器电压。在62，电流将为零或为可忽略的，因为载具当下并未用于加入热至测试工艺。在64，选择加热元件中的特定单个加热元件i以开始工艺，并施加电力。这将是选择为提供最佳温度测量的已知电力。如下文所解释的，较高的电流通常将提供较高的对温度的响应。在66，使用所供电的一个加热元件，测量电流负载。此电流几乎全由所选加热元件造成。所选加热元件随后可被返回至关闭，为对于此周期的正常状态。
在68，确定第一与第二结合电流负载之间的差值。这减去了使关闭状态电流移离零的噪声、漏电流以及其他因素。在70，使用这些差值确定所选加热元件的温度。
在72，选择另一加热元件，并重复处理，直到测量到所有加热元件为止。这是此测量周期的结束。如同图1至图3，可在任何所需的时间内对所有加热元件完成处理。这提供了持续的温度对时间的映射。
图5是典型的商用电阻式热装置与典型的商用加热元件的电响应特性的图表，以供比较。垂直尺度图示部件的电阻，且水平尺度图示部件的温度。上侧线对应于特别设计以通过改变电阻来测量温度的电阻式热装置。如图所示，在约20℃的室温下，电阻为约108ω。在100℃下电阻提升至约140ω。如图所示，在所图示的温度范围内，热装置的响应大约为线性的。这允许简单地并快速地基于所测量的电阻来确定温度。
下侧线图示加热元件的响应。这条线也大约为线性的，但具有较低的斜率。因此，温度测量较不精确。这是由于热装置是特定设计为响应于温度展示较大的改变。加热元件被设计以有效地将电流转换成热。通过修改，可改良加热元件的响应。在此示例中，在室温下，加热元件具有约70ω的电阻。在100℃下，电阻提升至约90ω。尽管热装置在两温度之间示出约30ω的改变，但加热元件在相同温度下仅示出约20ω的改变。
图6是在加热元件开启与关闭时，来自基板载具电源供应器的电流对时间的图表。这示出了了上文所说明的加法与减法技术可以被如何使用。图表示出了当各种加热元件的状态改变时，来自共同主电源供应器的不同电流等级。第一状态230对应于多数加热元件被供电时的平均电流或电力。在232，一个或更多个加热元件被从开启切换至关闭。这减少了总和电流。在234，低电流阶段结束，且在236，加热元件返回开启状态。在234与236中的电流的差值，可用于确定从开启切换至关闭的加热元件所消耗的电流。随后，这可用于确定这些加热元件附近的温度。
以类似的方式，在238的电流反映平均或正常电力，且在240，一个或更多个加热元件中的第二组加热元件被从关闭状态切换至开启状态。这提升了总和电流。在242，开启周期结束，且在244，加热元件返回至关闭状态。在242与244的电流之间的差值，可用于确定汲取电流，且由此可确定第二组加热元件附近的温度。将曲线形状图示为矩形以简化附图。在真实系统中，在每次改变之后，随着加热元件与电源供应器调整至状态改变，将存在安定时间。加热元件与电源供应器的响应，将不像如图所示那样立即且直接。
图7是适于与前述方法一起使用的基板载具与温度控制系统的框图。系统具有控制盒502，控制盒502耦接至终端504。终端的形式可以是传统的计算机，计算机运行具有用户接口的工艺控制或温度控制软件，以允许操作者控制机器工艺。终端可具有耦接至大容量存储介质的处理器、用户接口以及对控制盒的接口。终端可具有其他部件，诸如高速存储器、无线或有线通信接口、额外处理器等等。大容量存储器可以是机器可读取介质的形式，机器可读取介质具有在固态、光学、或磁性存储器中的指令、参数、与各种记录。控制盒响应于来自终端的指令或命令，而控制基板载具506的操作。控制箱可以能够根据终端的一般命令自主操作。控制盒可控制载具的其他功能，诸如夹持电极、冷却剂、气体注入、以及其他在此未示出(以避免遮蔽在此所示的温度量测特征)的功能。
控制盒包含加热元件电力控制器510以及电源供应器512。电源供应器向基板载具506内的扇出分配器518提供在单一线的单一电力馈送516。扇出分配器将来自电源供应器512的电力，供应至载具506的所有加热元件530。取决于实施例，此电力可以是大量的。在所图示说明的具体实施例中，存在150个加热元件，每个加热元件能够汲取10瓦，因此电源供应器提供1500瓦至载具。控制盒中的电源供应器512测量并控制电压、电流与其他参数。
控制盒的电源供应器通过数据接口514向载具506的载具控制器522传送控制信号。控制信号可用于调整供应至加热元件530的每一个的电力、从开启状态改变至关闭状态、以及用于调整载具的其他参数。在此示例中，基于来自终端或在控制盒电力控制器内产生的信息，数据信号设定加热器的每一个的操作参数。控制信号514可以是分组序列，其中每个分组设定对于加热元件中的不同加热元件的参数。分组头部或标识字段可被用于识别加热元件中的特定加热元件，使得特定加热元件的状态可由任何分组改变且在加热元件可在排序封包序列中转变之前。
在此示例中，载具控制器接收对于每个加热元件的状态更新分组，并对每个加热元件产生不同的脉冲宽度调制(pwm)模拟信号。为了将特定加热器设为关闭状态，pwm信号为零占空比信号或低态信号。为了设定不同的加热量，控制器调整对于每个加热元件的分别的pwm信号的占空比。这允许使用对于每个加热元件的独特信号，来独立控制每个加热元件。在此示例中，存在150个独特的单独的pwm连接，其中每一个用于每一加热元件。由载具控制器产生pwm信号，且在每一加热元件的电力接口处接收pwm信号。来自载具控制器的独特信号可以是非常简单的，使得他们仅为指示pwm脉冲占空比的光学信号的开启/关闭周期。这些信号可被直接转换为放大器至各个加热元件的门驱动器。
在各个加热元件530的每一个处，存在电力接口528与真正的电阻式加热元件530。电力接口在隔离器532(诸如光隔离器)处接收pwm信号，并向放大器施加pwm信号。放大器接收来自扇出分配器的电力520，并基于pwm信号调制所接收的电力。经调制的电力被施加至电阻式加热器530，以加热载具并从而加热基板。在载具内使用光学信号，以屏蔽敏感信号使其不受载具内的噪声影响。等离子体、偏压电力、活跃离子以及等离子体腔室的其他方面，可干扰电信号(特别是模拟电性信号)。
使用此系统，可使用终端504以起始温度测量周期。或者，控制盒510可操作温度测量周期。控制盒将向载具控制器522传送控制信号514，以由图1至图4所述的特定次序与特定时序，将加热元件中的特定加热元件的占空比设为零并随后返回正常。随着每个加热器在载具内开启与关闭，电源供应器将监测加热器的汲取电流的改变。此温度信息可用于提升或降低施加至每个加热器的占空比，或用于对特定工艺提供指标。每个加热元件可在数微秒内从开启或关闭切换，并且加热的改变需要数秒以在载具处建立新的稳定温度。对于进行数分钟的工艺而言，可在工艺期间内多次测量温度。
使用150个加热器，提供非常明确的关于载具小区域的信息。取决于所需的精确度，可使用较多或较少的加热器。此外，因为每个加热元件单独地受控制，控制器可仅在一些加热器处测试温度。作为150个不同的温度位置的替代方案，控制器可仅使用50个不同的位置，通过仅在可用加热器中的50个加热器处测量温度。尽管建议150个加热元件，取决于所需的精确度，可存在更多或更少的加热元件。也可存在其他加热器，诸如一些较大的高电力加热器，以粗略的控制等级提供更多热。随后，可使用许多较小的加热器，来调整粗略控制等级。尽管在这个示例中每个加热器被单独地控制，若干个加热器可被连接至单一pwm输入与放大器528，使得一组加热器被作为群组来控制。
图8是经组装的静电吸盘的等距视图。支撑轴212通过隔离器216支撑基底板210。由基底板承载中央隔离器板208和上侧冷却板206。上冷却板206在加热器板的顶表面上承载介电圆盘205。圆盘具有上侧圆形平台以支撑工件204，并具有下侧同心圆基底207以附接至加热器板。上侧平台具有内部电极，以静电性地附接工件。或者，工件可被夹持、真空吸附、或以其他方式附接。
圆盘215与上冷却板206之间存在黏着接合218，以使上板的陶瓷固持至冷却板的金属。加热器可被形成于上板中或中央加热板中。在这种实施例中，中央板执行其他功能，但不再在加热器的位置。载具控制器可被附接至冷却板或附接至任何其他位置。电阻式加热元件和相关联的电力接口可被嵌入圆盘的陶瓷。这将加热器尽可能地放置接近上板上的基板，以取得最佳的效果。
如上所述，esc能够使用圆盘中的电阻式加热器控制工件的温度。此外，可在冷却板中使用冷却剂流体。通过支撑轴212将电力、控制信号、冷却剂、气体等等供应至冷却板206与圆盘205。也可使用支撑轴操纵并固持esc。
图9是根据本文所述的实施例的具有底座128的等离子体系统100的部分截面图。底座128具有主动冷却系统，主动冷却系统允许主动控制放置在底座上的基板的温度在宽的温度范围，同时基板经受数种工艺以及腔室条件。等离子体系统100包含处理腔室主体102，处理腔室主体102具有限定处理区域120的侧壁112与底壁116。
底座、载具、吸盘或esc128，通过通道122被设置在处理区域120中，通道122形成于系统100中的底壁116中。底座128经调适以在底座128的上表面上支撑基板(未示出)。基板可以是用于由各种不同材料中的任一种所制成的腔室100所施加的处理的各种不同工件的任一种。底座128可以可选地包含加热元件(未示出)(例如电阻式元件)，以加热并控制基板温度在所需的工艺温度。或者，可由远程加热元件(诸如灯具组件)加热底座128。
底座128通过轴126耦接至电力插座或电力盒103，电力盒103可包含驱动系统，驱动系统控制底座128在处理区域120的升降与动作。轴126也包含电力接口，以提供电力至底座128。电力盒103也包含用于电力与温度指示器的接口，诸如热耦(thermocouple)接口。轴126也包含基底组件129，基底组件129经调适为可拆卸地耦接至电力盒103。圆周环135被示出在电力盒103上方。在一个实施例中，圆周环135是经调适以作为机械止动部或地带的肩部，被配置以提供基底组件129与电力盒103上表面之间的机械接口。
杆130被设置为穿过形成在底壁116中的通道124，并用于致动设置为穿过底座128的基板升举销161。基板升举销161将工件升举离底座顶表面，以允许工件被移除并放入和拿出腔室，这通常使用通过基板传输通口160的机器人(未示出)。
腔室盖104被耦接至腔室主体102的顶部部分。盖104容纳耦接至盖104的一个或更多个气体分配系统108。气体分配系统108包含气体入口通道140，气体入口通道140通过喷淋头组件142传输反应剂与清洗气体进入处理区域120b。喷淋头组件142包含环形基底板148，环形基底板148具有设置为位于面板146中间的阻隔板144。
射频(rf)源165耦接至喷淋头组件142。rf源165对喷淋头组件142供电，以促进在喷流头组件142的面板146与经加热的底座128之间产生等离子体。在一个实施例中，rf源165可以是高频射频(hfrf)电源，诸如13.56mhzrf产生器。在另一实施例中，rf源165可包含hfrf电源与低频射频(lfrf)电源，诸如300khzrf产生器。或者，rf源可耦接至处理腔室主体102的其他部分(诸如底座128)，以促进等离子体产生。介电性隔离器158被设置在盖104与喷淋头组件142之间，以防止rf电力传导至盖104。阴影环106可被设置在底座128周围，并在所需的底座128高度下接合基板。
可选地，在气体分配系统108的环形基底板148中形成冷却通道147，以在操作期间内冷却环形基底板148。传热流体，诸如水、乙二醇、气体等等，可被循环通过冷却通道147，使得基底板148被维持在预定的温度。
腔室衬垫组件127被设置在处理区域120内，且非常靠近腔室主体102的侧壁101、112，以防止侧壁101、112暴露至处理区域120内的处理环境。衬垫组件127包含耦接至泵系统164的圆周泵空腔125，泵系统164被配置以将气体与副产物排出处理区域120，并控制处理区域120内的压力。可在腔室衬垫组件127上形成多个排气口131。排气口131被配置以允许气体以增进系统100内的处理的方式，从处理区域120流到圆周泵空腔125。
系统控制器170耦接至各种不同的系统，以控制腔室中的制造工艺。控制器170可包含温度控制器175以执行温度控制算法(例如温度反馈控制)，并可以是软件或硬件或软件及硬件两者的结合。系统控制器170也包含中央处理单元172、存储器173以及输入/输出接口174。温度控制器接收来自底座上的传感器(未示出)的温度读数143。温度传感器可接近冷却剂通道、接近晶片、或放置在底座的介电材料中。温度控制器175使用感测到的一个或多个温度输出控制信号，以影响底座组件142以及等离子体腔室105外部的热源及/或散热器(诸如热交换器177)之间的热传输率。
系统也可包含受控热传输流体回路141，其流量基于温度反馈回路被控制。在示例实施例中，温度控制器175耦接至热交换器(htx)/冷却器177。热传输流体以一速率流过阀(未示出)，该速率由通过热传输流体回路141的阀控制。阀可并入热交换器或并入热交换器内部或外部的泵，以控制热流体的流动速率。热传输流体流过底座组件142中的导管，且随后返回htx177。htx增加或降低热传输流体的温度，且随后，流体通过回路返回至底座组件。
htx包含加热器186，以加热热传输流体，且从而加热基板。加热器可使用围绕热交换器内的管道的电阻线圈或者热交换器形成，其中被加热的流体将热通过交换器传导到包含热流体的导管。htx也包含冷却器188，冷却器188从热流体汲取热。这可使用散热器来将热放入环境空气或冷却剂流体中，或以各种其他方式中的任一种来完成。加热器和冷却器可被组合，使得温度受控的流体首先被加热或冷却，随后将控制流体的热与热传输流体回路中的热流体的热进行交换。
可由温度控制器175控制htx177与底座组件142中的流体导管之间的阀(或其他流动控制装置)，以控制热传输流体流动到流体回路的流速。温度控制器175、温度传感器、以及阀可被结合，以简化建造与操作。在实施例中，热交换器在热传输流体从流体导管返回之后感测热传输流体的温度，并基于流体温度与腔室102操作状态所需的温度，将热传输流体加热或冷却。
在esc中使用电加热器(未示出)，以施加热至工件组件。电阻性元件形式的电加热器被耦接至电源供应器179，电源供应器179由温度控制系统175控制，以充能加热器元件而获得所需的温度。
热传输流体可以是液体，诸如但不限于去离子水/乙二醇、氟化冷却剂(诸如来自3m的
背侧气体源178(诸如加压气体供应源或泵和气体存储器)通过质量流量计185或其他类型的阀耦接到吸盘组件142。背侧气体可以是氦气、氩气、或在晶片和圆盘之间提供热对流而不影响腔室的工艺的任何气体。在系统连接的系统控制器170的控制下，气体源将气体通过下面更详细描述的底座组件的气体出口泵送到晶片的背侧。
处理系统100也可包含在图4中未具体示出的系统，诸如等离子体源、真空泵系统、存取门、微加工、激光系统、和自动处理系统等等。所示出的腔室被提供作为示例，并且取决于工件的性质与所需的工艺，各种其他腔室中的任一种可与本发明一起使用。所描述的底座与热流体控制系统可经调适，以用于不同的实体腔室与工艺。
如本发明的说明书与所附权利要求中所使用的，单数形式“一(a)”、“一(an)”与“该(the)”旨在包含复数形式，除非背景内容清楚指示并非如此。也将理解，本文所使用的术语“和/或)”，代表并涵盖相关联的所列出的对象中的一个或更多个的任何及所有可能的结合。
术语“耦接”与“连接”，以及他们的延伸用语，可在本文中使用以说明部件之间的功能性或结构性关系。应理解，这些术语并非旨在是对于彼此的同义词。相反的，在特定的实施例中，“连接(connected)”可用于指示两个或更多个元件与彼此直接直接地、光学地、或电接触。“耦接(coupled)”可用于指示两个或更多个元件与彼此直接或间接地(其间具有其他介于其间的元件)直接地、光学地、或电接触，和/或两个或更多个元件彼此协作或互动(例如在因果关系中)。
本文所使用的术语“在…之上”、“在…之下”、“在…之间”、与“在…上”，代表当这种直接关系值得提及时一个部件或材料层相对于其他部件或层的相对位置。例如在材料层的背景内容下，设置在另一层之上或之下的一个层，可与此另一层直接接触或可具有一个或更多个介于其间的层。此外，设置在两层之间的层，可与这两个层直接接触，或可具有一个或更多个介于其间的层。相对的，在第二层“上”的第一层与此第二层直接接触。应在部件元件的背景内容下进行类似的区分。
应理解，前述说明是旨在是说明性的而并非限制性的。例如，尽管附图中的流程图示出了由本发明的某些实施例执行的操作的特定顺序，但是应当理解，这种顺序并非是必须的(例如，替代性的实施例可以不同的顺序执行操作、组合某些操作、重叠某些操作等等来执行操作)。此外，，在阅读与理解前述说明之后，许多其他实施例对于本发明技术领域技术人员将是显而易见的。尽管已参照了具体的示例性实施例来说明本发明，但应理解到本发明并不限于所说明的实施例，而是可在所附权利要求的精神与范围内进行修改与替换来实行。因此，应参照所附权利要求以及这些权利要求的等效物的完整范围来确定发明范围。
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