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CN101842877A - 使用气体压强控制液体冷却剂和元件本体间的热传导的热控制板 - Google Patents

使用气体压强控制液体冷却剂和元件本体间的热传导的热控制板 Download PDF

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CN101842877A CN200880114684A CN200880114684A CN101842877A CN 101842877 A CN101842877 A CN 101842877A CN 200880114684 A CN200880114684 A CN 200880114684A CN 200880114684 A CN200880114684 A CN 200880114684A CN 101842877 A CN101842877 A CN 101842877A
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Abstract

一种用于半导体处理室的温度控制模块包含导热元件本体、该元件本体中的一个或多个沟道以及与其同心的一个或多个管，从而充满空隙的气体围绕该管。通过使热传递液体在该管中流动并调整该空隙中的气体压强，该元件本体的局部温度可以被精确控制。一个或多个加热元件可以被排列在每个区域中而热传递液体可以被传过该管以通过激活该加热元件和/或改变该空隙中的该气体的压强而影响每个区域的加热或冷却。

Description

使用气体压强控制液体冷却剂和元件本体间的热传导的热控制板
背景技术
等离子体处理装置被用于使用包括蚀刻、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、离子注入和光阻去除等技术处理衬底。用于等离子体处理的一种类型的等离子体处理装置包括包含上下电极的反应室。在该电极之间建立电场以将处理气体激励到等离子态以在该反应室中处理衬底。由于更小的特征尺寸和新材料的应用，需要对等离子体处理装置进行改进以控制等离子体处理的条件。
发明内容
一种用于半导体处理室的温度控制模块包含导热元件本体、该元件本体中的一个或多个沟道以及一个或多个管，其中每个管与各自的沟道同心。在该管的外表面和该沟道的内表面之间的空隙适于容纳一定量的加压气体。液体源连接于该管并可操作以使液体流过该管。气体源和真空泵连接于该空隙。该气体源可操作以响应控制器增加每个空隙中的静态气体压强，而该真空泵可操作以响应该控制器排空每个空隙。温度传感器适于测量与该导热元件本体热连通的等离子体处理元件的温度并向该控制器提供信息。
附图说明
图1是等离子体处理装置的示例性实施方式的横截面视图。
图2A-2F描绘了热控制模块的多个实施方式。
图3A-3B描绘了连接于等离子体处理元件的热控制模块的一个实施方式。
图4是包括该热控制模块的等离子体处理装置的一个示例性实施方式的横截面视图。
图5A和5B是该热控制模块的试验性的加热和冷却速度的图表。
具体实施方式
在处理半导体衬底时，期望对等离子体参数(比如等离子体化学物质、离子能量、密度和分布、电子温度等等)的控制以改变等离子体处理结果。除了这些等离子体参数的控制之外，约束该等离子体的等离子体室中的各表面的温度也可用于控制等离子体化学物质并因此控制半导体衬底(比如晶片)的处理结果。
图1描绘了等离子体处理装置的喷淋头电极总成10的示例性实施方式，半导体衬底(例如，硅晶片)在该等离子体处理装置中被处理。喷淋头电极总成10包括喷淋头电极，该喷淋头电极包括上电极12、固定于上电极12的支撑构件14和热控制板16。
热控制板16可通过孔22用合适的紧固件20(例如，螺栓、螺杆等等)固定于顶板18，孔22延伸贯穿顶板18并进入热控制板16。优选地，热控制板16是由金属材料(比如铝、铝合金等)制成的。热控制板16可以包含径向延伸的气体分配沟道24和轴向延伸的通道26以将处理气体分布到支撑构件14和热控制板16之间的增压室(plenum)28。
包括下电极和可选的静电夹持电极的衬底支座30位于该等离子体处理装置的真空处理室中的上电极12下方。经受等离子体处理的衬底32被以机械或静电方式夹持到衬底支座30的上支撑表面34上。对喷淋头电极12和衬底支座30的温度的控制可通过在其中包含温度控制模块来进行。
等离子体蚀刻处理中使用的喷淋头电极总成10的温度从等离子体处理开始到结束有非常宽的变化，从约50℃到约400℃。当在单一晶片等离子体蚀刻室中蚀刻一连串的晶片时，观察到加射频(RF)电力的喷淋头电极的各部分的温度随着时间变化而该喷淋头电极的中心部分由于该加射频电力的喷淋头电极产生的热而变得比边缘部分更热。例如，该喷淋头电极的中心和边缘之间的温度差可以到约100℃。当该电极在更高功率级(例如，3000到6000瓦)上运转时，这种温度差异更加显著并可能导致等离子体蚀刻中的不均匀性。因此，该加射频电力的喷淋头电极的更少的温度差异可以在生产过程中提供对晶片的更均匀的等离子体蚀刻。
同样地，在衬底32的蚀刻过程中，等离子体气体的活性离子与该半导体晶片的正面上的部分材料发生化学反应，使得该衬底的中心和边缘之间的温度差达到50℃。该晶片上每个点处的局部晶片温度和化学反应速率互相关联从而如果在该晶片整个正面上该晶片的温度差别太大的话，可能带来该晶片的正面上的材料的非均匀蚀刻。因此，需要具有保持均匀的衬底温度的能力的衬底支座30。
考虑到跨越各等离子体处理元件(例如喷淋头电极总成10或衬底支座30)的温度差异(这可能是由使用过程中产生的热导致的)，本文所述的温度控制模块通过使该元件的中心和边缘部分保持在要求的温度范围内而提供更好的处理结果。优选地，该元件从中心到边缘的温度差异小于100℃(例如，＜75℃，＜50℃，＜25℃，＜100℃或＜5℃)。该温度控制模块优选地包括可独立控制的加热/冷却区以最小化跨越该喷淋头电极总成10或衬底支座30的温度差异。
图2A-2B描绘了具有加热/冷却区102A、102B、102C的温度控制模块100，该加热/冷却区102A、102B、102C被加热或冷却以提供暴露于等离子体的元件(比如晶片支座30或喷淋头电极总成10)的均匀温度。图2A描绘了温度控制模块100的三维透视局部视图。图2B描绘了温度控制模块100的横截面视图。图2C描绘了温度控制模块100的俯视图。图2D-2F描绘了温度控制模块100的附加实施方式的横截面视图。
如图2A-2B所示，温度控制模块100包括多个沟道104A、104B、104C，每个具有位于或嵌入导热元件108中的环形内表面106A、106B、106C(图2B中所示)。在一个实施方式中，导热元件108是由铝或铝合金组成的圆板。管110A、110B、110C(具有环形外表面112A、112B、112C)位于沟道104A、104B、104C中每一个的内部。环形空隙114A、114B、114C(如图2B中所示)位于沟道104A、104B、104C的内表面106A、106B、106C和管110A、110B、110C的外表面112A、112B、112C之间。这种结构提供了同心管状布置，其中管110A、110B、110C适于在沟道104A、104B、104C内流动热传递液体。围绕管110A、110B、110C的是环形空隙114A、114B、114C，其适于包含热传递气体，该热传递气体可以被加压以增加导热元件108和热传递液体之间的导热性。
沟道104A、104B、104C可以相对于导热元件108的中心同心排列以提供同心加热/冷却区102A、102B、102C。为进行冷却，热传递液体可以在管110A、110B、110C内流动。在一个实施方式中，沟道104A、104B、104C可以是三个独立的同心沟道。如图2C中所示，热传递液体分别经由独立的进口116A、116B、116C进入管110A、110B、110C并在导热元件108内以期望的图案(pattern)流动。对于这种实施方式，传递到在管110A、110B、110C中的热传递液体的热的量可以经由控制该液体的温度和/或流速的控制器分别控制。
该热传递液体可以是具有适合用于管110A、110B、110C中的热传递特性的任何液体。例如，该热传递液体可以是水(例如，去离子水)、乙二醇、硅油、水/乙二醇混合物等。该热传递液体的冷却性能可以通过使用不同的液体和/或不同液体的混合物、改变该液体流速、和/或改变该液体的初始温度来控制。为进行加热，该热传递液体可以被加热。然而，对于更快的加热和冷却响应时间，冷冻的热传递液体可以在管110A、110B和110C中循环而加热元件120A、120B、120C可以用于增加每个加热/冷却区102A、102B、102C的温度。
如图2A-2B所示，环形空隙114A、114B、114C在沟道104A、104B、104C的内表面106A、106B、106C和管110A、110B、110C的外表面112A、112B、112C之间形成。环形空隙114A、114B、114C可以容纳加压热传递气体，例如，氦、氖、氩或氮。在一个实施方式中，环形空隙114A、114B、114C的宽度(即，径向尺寸)在约5密耳到约100密耳(约0.005到约0.10英寸)之间，优选为约50密耳(约0.05英寸)。
支撑结构122可以被放置在管110A、110B、110C的外表面112A、112B、112C和每个沟道104A、104B、104C的内表面106A、106B、106C之间(如图2B的放大区域C所示)。支撑结构122可以包含突出部或具有突起的环。例如，支撑结构122可以是一体成型于管110A、110B、110C的外表面112A、112B、112C的突出部，或者与沟道104A、104B、104C的内表面106A、106B、106C成整体的突出部。支撑结构122防止管110A、110B、110C接触沟道104A、104B、104C的内表面106A、106B、106C。优选地，支撑结构122在管110A、110B、110C的外表面112A、112B、112C和沟道104A、104B、104C的内表面106A、106B、106C之间保持基本上均匀的空隙114A、114B、114C。为了最小化导热元件108和热传递液体之间的热传导，支撑结构122和内表面106A、106B、106C之间的表面接触被最小化。支撑结构122还可以由热绝缘材料(比如氮化硅或氧化铝)构成。
温度控制模块100优选地包括与导热元件108热接触的独立控制的加热元件120A、120B、120C。加热元件120A、120B、120C可以与外表面接触或嵌入导热元件108中，其中至少一个加热元件120A、120B、120C位于各自的加热/冷却区中。在一个实施方式中，加热元件120A、120B、120C是电阻加热元件。如果期望进行加热，管110A、110B、110C被空隙114A、114B、114C中的减小的气体压强在热学上隔离。各加热元件允许通过激活加热元件120A、120B、120C中的一个或多个而进行精确的温度控制。
在一个替代实施方式中，沟道104A、104B、104C可以是单一连续沟道和管110A、110B、110C的部分，且是连续的单一管的部分。该流动通道可以有螺旋、Z形(zig-zag)或具有一个或多个进口和一个或多个出口的其它图案。对于这个实施方式，加热元件120A、120B、120C控制每个加热/冷却区102A、120B、120C的温度。
在等离子体处理过程中，包含温度控制模块100的元件的外表面温度在该表面的不同区域中可能增加不同的量。由在管110A、110B、110C中流动的热传递液体在每个区域中除去的热量可以通过分别调整空隙114A、114B、114C的热传递气体的静态(static)气体压强控制。通过改变空隙114A、114B、114C内的静态气体压强，热传导率可以在从约60W/m2-K到约600W/m2-K的很宽的范围内变化。例如，如果空隙114A、114B、114C的径向尺寸是约10密耳(约0.010英寸)，压强为1托(Torr)的氦气的热传导率是约60W/m2-K。然而，通过将氦气的压强增加到约100托，热传导率增加到约600W/m2-K。因此，在沟道104A、104B、104C中流动的热传递液体从导热元件108除去热量的能力可以快速实现而通过快速并选择性地减少空隙114A、114B、114C的压强(需要时进行选择性加热)可以保持期望的局部温度。
如图2B所示，控制器130可操作以通过选择性地改变来自气体源140的环形空隙114A、114B、114C中的热传递气体的静态压强选择性地控制加热/冷却区102A、102B、102C的冷却或使用真空泵150选择性地排空环形空隙114A、114B、114C到真空压强以将热传递液体与每个加热/冷却区102A、102B、102C在热学上隔离。同样，控制器130可操作以通过改变从电力供应160到加热元件120A、120B、120C的电力而控制每个加热/冷却区102A、102B、102C中的加热。例如，电力供应160可以是交流(AC)或直流(DC)电力供应。因此，通过将热传递液体(例如，冷冻去离子水)从液体源170供应到管110A、110B、110C，控制空隙114A、114B、114C中的气体压强，以及在必要时调整加热，每个加热/冷却区102A、102B、102C中的局部温度可以被精确调节。
在一个实施方式中，温度控制模块100的导热元件108可以通过在浇铸中排列管110A、110B、110C和加热元件120A、120B、120C由浇铸的铝或铝合金形成的。替代地，铝板可以被机加工为浇铸半件(halves)从而沟道104A、104B、104C可以延伸到每个板的一半中。管110A、110B、110C可以位于其中一个板中而另一个板可以被粘结(bonded)或用合适的密封装置机械固定于该板以形成温度控制模块100。该底板可以被机加工为包括用于在沟道104A、104B、104C下接收加热元件120A、120B、120C的缺口。在另一个实施方式中，导热元件108可以是由陶瓷，比如烧结氮化铝(AIN)、碳化硅(SiC)，或其它导热材料制成的。
在一个替代实施方式中，如图2D中所示，温度控制模块100包括安装到导热元件108表面的独立控制的加热元件124A、124B、124C。例如，加热元件124A、124B、124C可以通过焊接或粘合安装。如上所述，适应热应力并传递热量的合成橡胶粘合材料可用于将加热元件124A、124B、124C安装到导热元件108。表面安装的加热元件124A、124B、124C提供将导热元件108浇铸为更薄的元件，从而减少其整体热量的能力。
图2E-2F描绘了温度控制模块100的更多实施方式，其中导热元件108可以隔断(partitioned)为至少一个加热/冷却区，该加热/冷却区包含超过一个沟道104和/或超过一个加热元件120或表面安装的加热元件124。在图2E的实施方式中，每个加热/冷却区102A、102B包含多个加热元件120和多个沟道104，其具有由环形空隙114围绕的同心管110。在图2F的实施方式中，每个加热/冷却区102A、102B包含多个具有由环形空隙114和安装到导热元件108的表面的表面安装加热元件124围绕的同心管110。
如图3A-3B所示，导热元件208被隔断为多个加热/冷却区202A、202B、202C，每个区域包含各自的沟道204A、204B、204C和加热元件220A、220B、220C。在替代实施方式(图3中未示)中，导热元件208可以被隔断为超过三个同心区域，每个区域包含超过一个沟道204和/或超过一个加热元件220。
图3A描绘了固定于等离子体处理室元件280的温度控制模块200的三维投影图。图3B描绘了固定于等离子体处理元件280的温度控制模块200的横截面断面图。例如，等离子体处理元件280可以是热控制板16或衬底支座30，在等离子体处理过程中晶片32支撑在该衬底支座30上。
跨越等离子体处理元件280的温度控制区域可以被限定为同心区域282A、282B、282C。在等离子体处理过程中，区域282A、282B、282C中的每一个可以经受不同的温度，对等离子体蚀刻的均匀性有负面影响。如图3A和3B所示，温度控制模块200的每个加热/冷却区202A、202B、202C与各自的区域282A、282B、282C热接触。这种结构提供了独立控制区域282A、282B、282C的温度的能力。
在没有任何机构来调节温度的情况下，在等离子体处理过程中，等离子体处理元件280的区域282C(靠近中心)和区域282A(靠近边缘)之间的温度差可以达到100℃。为了监控温度，温度传感器284A、284B、284C可位于区域202A、202B、202C(图3B)中。例如，嵌入在元件280中的温度传感器284A、284B、284C可以是热电偶、光纤温度传感器，等等。为了实现跨越等离子体处理元件280的更均匀的温度曲线，区域282C可以被加热/冷却区202C选择性地冷却和/或区域282A可以被加热/冷却区202A选择性地加热，如下所述。
开始时，热传递液体(例如，冷冻去离子水)流过管210A、210B、210C。例如，热传递液体(比如在约20℃或更低温度的冷冻去离子水)可以以在约1加仑每分钟到约3加仑每分钟的流速流过管210A、210B、210C。为了进行独立控制，沟道204A、204B、204C可以是三个独立的同心沟道。该热传递液体可以经由独立的进口进入管210A、210B、210C中以期望的图案流动并经由独立的出口流出，如图2C的实施方式所示。该热传递液体的冷却性能可以通过使用不同的液体和/或不同液体的混合物，改变液体流速，和/或改变被引入管210A、210B、210C的液体的温度来控制。
为了在热学上隔离管210A、210B、210C，空隙214A、214B、214C中的热传递气体的压强被保持在真空压强(例如，小于50毫托)下从而跨越空隙214A、214B、214C的热传导率小于约50W/m2-K。例如，空隙214A、214B、214C可以通过真空泵250保持在真空压强下。
控制器230接收来自温度传感器284A、284B、284C的输入信号。如果区域282A、282B、282C的任一个的温度高于目标温度，控制器230可操作以激活气体源240以选择性地增加相应的空隙214A、214B、214C中的热传递气体的静态压强。静态压强的增加还会增加在管210A、210B、210C中流动的热传递液体的热传导。当区域282A、282B、282C的温度降低到低于目标温度时，控制器230使得真空泵250选择性地将相应的空隙214A、214B、214C排空到真空压强(例如，小于50毫托)以限制到在沟道204A、204B、204C内流动的冷却液体的热传导。
例如，如果温度传感器284A检测到等离子体处理元件280的区域282A在大于目标温度的温度，那么温度控制器230激活加热/冷却区202A的冷却机构。温度控制器230使得气体源240将相应的空隙214A的气体压强从真空压强(例如，＜50毫托)增加到更大的压强(例如，约100托到约200托)。在一个实施方式中，空隙214A中的气体压强是由压强传感器(例如，通用压强控制器)测量的。优选地，更大的气体压强增加将跨越相应的空隙214A的热传导率增加到约500W/m2-K到约600W/m2-K之间。例如，该热传递气体可以是在具有约10密耳(约0.010英寸)的径向尺寸的空隙中在100托的压强下的氦气。通过增加跨越空隙214A的热传导率，流过管210A的热传递液体将热从区域282A传走，由此降低该温度。当区域282A的温度降低到目标温度以下时，控制器230使得真空泵250将空隙214A排空到真空压强(例如，小于50毫托)而加热器220A被激活以向区域282A提供热量。因此，可以实现迅速而精密的温度控制。
如果区域282A、282B、282C中任何一个的温度降到目标温度以下，控制器230可操作以激活电力供应260以选择性地为一个或多个加热元件220A、220B、220C加电。在加热过程中，控制器230使得真空泵250将相应空隙214A、214B、214C选择性地排空到真空压强(例如，小于50毫托)以限制到沟道204A、204B、204C中流动的热传递液体的热传导。
例如，如果温度传感器284A检测到等离子体处理元件280的区域282A下降到目标温度以下，控制器230激活加热/冷却区202A的加热机构。控制器230使得电力供应260向加热元件220A供应电力，其加热区域202A。为了最小化由加热元件220A产生的热量传递到流过管210A而不是加热区域202A的热传递液体，控制器230还使得真空泵250在约60秒或更短时间内将空隙214A排空到真空压强(例如，小于50毫托)。一旦区域202A的温度被加热到目标温度，控制器230终止到加热元件220A的电力。
图4描绘了喷淋头电极总成410和包括一体的上述温度控制模块的衬底支座430的横截面视图。喷淋头电极总成410包括上电极412，固定于上电极412的支撑构件414和热控制板416。热控制板416包含多个加热元件320和具有同心管310的沟道304，该同心管310用于冷冻热传递液体的流动。空隙314围绕管310并适用于包含热传递气体，其可被加压以增加热控制板416和流过各管的液体之间的导热性。热控制板416包含独立的加热/冷却区302A、302B、302C。
还是如图4所示，衬底支座430包含加热元件320和沟道304，其具有用于冷冻热传递液体的流动的同心管310和适用于包含加压热传递气体的空隙314。衬底支座430还包含独立的加热/冷却区302D、302E、302F。
实施例
执行测试以确定热控制板416(包括加热元件320和具有同心管310的沟道304)的加热速率和冷却速率，作为空隙314中的静态气体压强的函数。热控制板416是通过在该浇铸中排列不锈钢管310和电阻加热元件320由浇铸的铝合金形成的。不锈钢管310是具有在该浇铸内排列的螺旋结构的单一连续管。管310具有单一热传递液体入口和单一出口。管310具有约0.38英寸的外径。通道304的直径是约0.5英寸而空隙314的径向尺寸是约0.06英寸。
热控制板416被安装在
Figure GPA00001127659500121
FLEXTM介电等离子体蚀刻系统(由位于加利福尼亚弗雷蒙的Lam Research Corporation制造)中。在测试过程中，使用水作为热传递液体。初始温度在约15℃到约20℃之间的冷却水以约1到约2加仑每分钟的体积流速流入管310。为了确定加热速率，通过向加热元件320施加约6900瓦的功率，热控制板416被从约40℃加热到约200℃，同时静态氦压强从约50毫托到约200托之间变化。加热测试的结果大体如图5所示。为了确定冷却速率，热控制板416在开始时被加热到160℃并被冷却到60℃，而静态氦压强从约50毫托到约200托之间改变，而管310内的循环水在15℃到20℃。加热测试的结果大体如图5B所示。
图5A描绘了约50毫托的静态氦压强，热控制板416可以在不到8分钟内从40℃加热到约200℃(即，加热速率为约20℃每分钟)。当氦的静态压强被增加到超过50托时，加热到170℃还需要10分钟，由于由加热元件320产生的热通过空隙314中的氦气的传导。图5B描绘了在静态氦压强是约100托到200托的情况下，热控制板416可以在约11分钟内被从约160℃冷却到约50℃(即，约10℃每分钟)。
尽管参考其具体实施方式详细描述了本发明，然而对本领域的技术人员来说，显然，可以进行各种变化和修改，并利用等同，而不背离所附权利要求的范围。

Claims (20)

1.一种用于半导体处理室的温度控制模块，包含：
导热元件本体；
在该元件本体中的沟道，该沟道具有内表面；
在该沟道中的管，该管具有外表面；
在该管的该外表面和该沟道的该内表面之间的空隙，该空隙适于容纳一定量的加压热传递气体；
连接于该管并可操作以使热传递液体流过该管的液体源；
控制器；以及
连接于该空隙的气体源和真空泵，该气体源可操作以响应该控制器增加该空隙中的静态气体压强而该真空泵可操作以响应该控制器排空该空隙。
2.根据权利要求1所述的温度控制模块，进一步包含：
连接于该温度控制模块的等离子体处理元件和适于测量该等离子体处理元件的温度并向该控制器提供输入信号的温度传感器。
3.根据权利要求1所述的温度控制模块，其具有多个加热/冷却区，包含：
在该元件本体中的多个沟道；
同心地位于每个沟道中的管；
与该元件本体热接触的多个加热元件，其中每个加热/冷却区包含一个或多个沟道和一个或多个加热元件；以及适于响应该控制器选择性地向该加热元件供应电力的电力供应。
4.根据权利要求3所述的温度控制模块，其中该多个加热元件容纳在该导热元件本体内。
5.根据权利要求3所述的温度控制模块，其中该多个加热元件被粘着或焊接于该导热元件本体的表面。
6.根据权利要求3所述的温度控制模块，其中该导热元件本体是由铝、铝合金、氮化铝或碳化硅组成的圆板。
7.根据权利要求6所述的温度控制模块，其中该沟道和加热元件相对于该圆板的中心在不同的径向距离上。
8.根据权利要求3所述的温度控制模块，进一步包含在该沟道的该内表面和该管的该外表面之间的支撑结构，该支撑结构适于在该管的该外表面和该沟道的相对内表面之间保持基本上均匀尺寸的环形空隙。
9.根据权利要求8所述的温度控制模块，其中该支撑结构包含在该管或内表面上的突出部或具有突起的环。
10.根据权利要求6所述的温度控制模块，其中该加热区相对于该圆板的中心同心排列。
11.根据权利要求3所述的温度控制模块，其中该空隙具有在约5密耳到约100密耳之间的径向尺寸。
12.根据权利要求3所述的温度控制模块，其中该导热元件本体固定于喷淋头电极并包含用于处理气体到该半导体处理室的流动的一个或多个气体通道。
13.根据权利要求3所述的温度控制模块，其中该导热元件本体固定于衬底支座。
14.一种控制具有多个区域的等离子体处理元件的温度的方法，包含：
在包含权利要求3的温度控制模块的等离子体处理室中支撑半导体衬底，其中该等离子体处理元件的该多个区域与该温度控制模块的该加热/冷却区热接触；
使液体流过该温度控制模块的该管；
测量该等离子体处理元件的该多个区域的一个或多个的温度；
当该一个或多个区域的温度高于目标温度时，在该空隙的至少一个中将热传递气体的压强增加到较大的压强，并且当该一个或多个区域的温度低于目标温度时，减少该热传递气体的压强；以及
当该一个或多个区域的温度低于目标温度时，在该空隙的一个或多个中保持该热传递气体的压强或将该热传递气体的压强减小到较小的压强并向该加热元件的一个或多个施加电力，并且当该一个或多个区域的温度升高到目标温度以上时，终止向该一个或多个加热元件施加电力；
其中跨越该多个区域的温度差小于50℃。
15.根据权利要求14所述的方法，其中增加该热传递气体的压强导致跨越该空隙的热传导率在约500W/m2K到约600W/m2K之间；减少该热传递气体的压强导致跨越该柱形空隙的热传导率小于约60W/m2K；以及该热传递气体是氦、氖、氩或氮。
16.根据权利要求14所述的方法，其中该热传递气体是氦，减小后的压强是约1托或更小而增加后的压强在约100托到200托之间。
17.根据权利要求14所述的方法，其中该温度差小于25℃或小于10℃。
18.根据权利要求14所述的方法，其中该温度差小于5℃。
19.根据权利要求14所述的方法，进一步包含：
用固定于该温度控制模块的喷淋头电极总成向该室内引入处理气体；
在该喷淋头电极总成和该衬底之间的该室的一个区域中从该处理气体产生等离子体；以及
用该等离子体处理该衬底。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包含：
在固定于该温度控制模块的衬底支座上支撑该衬底，其中该处理包含等离子体蚀刻。
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