CN120937131A - 用于半导体晶圆处理的温度受控基座 - Google Patents

Abstract

公开了用于在晶圆处理操作期间支撑半导体晶圆的基座。这样的基座可以包括主动冷却和主动加热系统，从而允许其在大范围的潜在温度下加热和/或冷却晶圆以及快速进行，从而通过减少基座到达目标温度所需的等待时间来提高处理产量。

Description

用于半导体晶圆处理的温度受控基座

相关申请

PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的PCT申请表中所列出的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术

半导体制造工艺通常发生在室内，其中，在晶圆处理操作期间，半导体晶圆或多个半导体晶圆被支撑在基座上。这样的基座可以定位在对应的气体分配系统(例如喷头)下方，该系统可用于将工艺气体分配到由基座支撑的半导体晶圆的暴露侧。

发明内容

本说明书中所述的主题的一个或更多个实现方案的细节在附图和以下的描述中加以说明。根据说明书、附图以及权利要求，其它特征、方面和优点将变得显而易见。

在一些实现方案中，可提供一种装置，该装置包括基座，所述基座被配置为在半导体处理操作期间支撑半导体晶圆。所述基座可以包括：主体，其具有第一侧和第二侧，所述第二侧与所述主体的所述第一侧反向；一个或更多个加热元件段，其被设置在所述主体内且在第一圆柱形区域内；一个或更多个冷却通道段，其被设置在所述主体内且在第二圆柱形区域内；以及杆部，其与所述主体的所述第二侧连接。所述第一圆柱形区域可以被插置在所述第二圆柱形区域和所述主体的所述第一侧之间，且所述第二圆柱形区域可以被插置在所述第一圆柱形区域和所述主体的所述第二侧之间。

在一些实现方案中，所述一个或更多个加热元件段可以是多个加热元件段，且所述多个加热元件段可以包括多个弧形加热元件段。

在一些实现方案中，所述弧形加热元件段可以彼此同心。

在一些实现方案中，所述多个弧形加热元件段可以包括沿第一弧形加热路径延伸的第一加热元件段、沿第二弧形加热路径延伸的第二加热元件段、以及沿第三弧形加热路径延伸的第三加热元件段。在这样的实现方案中，所述第一弧形加热路径所具有的半径可以小于所述第二弧形加热路径的半径且小于所述第三弧形加热路径的半径。

在一些这样的实现方案中，所述第一弧形加热路径、所述第二弧形加热路径、以及所述第三弧形加热路径可以彼此同心。

在一些实现方案中，所述第二弧形加热路的半径可以等于所述第三弧形加热路的半径。

在一些实现方案中，所述多个加热元件段还可以包括沿第四弧形加热路径延伸的第四加热元件段和沿第五弧形加热路径延伸的第五加热元件段，且所述第二弧形加热路径的所述半径和所述第三弧形加热路径的所述半径可以小于所述第四弧形加热路径的半径和所述第五弧形加热路径的半径。

在一些实现方案中，所述第一弧形加热路径、所述第四弧形加热路径、以及所述第五弧形加热路径可以彼此同心。

在一些实现方案中，所述第四弧形加热路的半径可以等于所述第五弧形加热路的半径。

在一些实现方案中，所述第一弧形加热路径、所述第二弧形加热路径、所述第三弧形加热路径、所述第四弧形加热路径和所述第五弧形加热路径可以至少部分地共同定义多个弧形加热路径，且所述多个加热元件段还可以包括多个桥接加热元件段，每一桥接加热元件段在所述多个弧形加热路径中的一对相邻的弧形加热路径的对应端点之间延伸。

在一些实现方案中，所述一个或更多个冷却通道段可以是多个冷却通道段，且所述多个冷却通道段包括多个弧形冷却通道段。

在一些实现方案中，所述弧形冷却通道段可以彼此同心。

在一些实现方案中，所述多个冷却通道段可以包括沿第一弧形冷却路径延伸的第一冷却通道段和沿第二弧形冷却路径延伸的第二冷却通道段；所述第一弧形冷却路径可以与所述第二弧形冷却路径彼此同心，且所述第一弧形冷却路径所具有的半径可以小于所述第二弧形冷却路径的半径。

在一些实现方案中，所述第一弧形冷却路径可以与所述第二弧形冷却路径彼此同心。

在一些实现方案中，所述多个冷却通道段还可以包括沿着第三弧形冷却路径延伸的第三冷却通道段，所述第一弧形冷却路径可以与所述第三弧形冷却路径彼此同心，且所述第二弧形冷却路径的所述半径可以小于所述第三弧形冷却路径的半径。

在一些实现方案中，所述第一弧形冷却路径和所述第三弧形冷却路径可以彼此同心。

在一些实现方案中，所述第一弧形冷却路径、所述第二弧形冷却路径和所述第三弧形冷却路径可以至少部分地共同定义多个弧形冷却路径，且所述多个冷却通道段还可以包括多个桥接冷却通道段，每一桥接冷却通道段在所述多个弧形冷却路径中的两个弧形冷却路径的端点之间延伸。

在一些实现方案中，所述主体可以包括：第一部分，其具有第一侧和第二侧；第二部分，其具有第一侧和第二侧；以及第三部分，其具有第一侧和第二侧。在这样的实现方案中，所述第二部分可以被插置于所述第一部分与所述第三部分之间，所述第一部分的所述第一侧也可以是所述主体的所述第一侧，所述第一部分的所述第二侧可以接合或熔合到所述第二部分的所述第一侧，且所述第二部分的所述第二侧可以接合或熔合到所述第三部分的所述第一侧。

在一些实现方案中，所述第一部分的所述第二侧和所述第二部分的所述第一侧中的至少一者可以包括加热元件通道，且所述加热元件通道可以容纳所述一个或更多个加热元件段。

在一些实现方案中，所述一个或更多个加热元件段可以具有D形剖面。

在一些实现方案中，所述第二部分的所述第二侧和所述第三部分的所述第一侧中的至少一者可以包括冷却通道，且所述冷却通道可以容纳所述一个或更多个冷却通道段。

在一些实现方案中，所述一个或更多个冷却通道段可以是管状的。

在一些实现方案中，所述一个或更多个冷却通道段可以具有环形剖面。

在一些实现方案中，所述第一部分的所述第二侧可以被硬焊至所述第二部分的所述第一侧，且所述第二部分的所述第二侧可以被硬焊至所述第三部分的所述第一侧。

在一些实现方案中，所述第一部分、所述第二部分、和所述第三部分均可以由铝合金制成。

在一些实现方案中，所述主体可以由铝合金制成。

在一些实现方案中，所述装置还可以包括热电偶，所述热电偶与所述主体耦合。

在一些实现方案中，所述装置还可以包括：电源；冷却剂贮存器，其具有温度控制系统；冷却剂泵；以及控制器，其被配置成：控制所述温度控制系统，以使储存在所述冷却剂贮存器中的冷却剂维持在第一温度范围内，所述第一温度范围比设定点温度低5℃至50℃之间；控制所述冷却剂泵，以使所述冷却剂从所述冷却剂贮存器流出且流经所述一个或更多个冷却通道段；以及使所述一个或更多个加热元件段从所述电源接收功率，直到所述温度传感器指示所述基座的温度处于或大于所述设定点温度为止。

附图说明

在以下的讨论中参考了以下附图；附图并非意图限制范围，而只是为了方便以下的讨论而提供。

图1描绘了具有主动加热和主动冷却特征的基座的侧剖视图。

图2描绘了图1的基座的立体剖面图。

图3描绘了图1的基座的主动加热和主动冷却特征以及热电偶元件的立体图。

图4A和图4B描绘了图1的基座的主体的第一部分的俯视图和仰视图。

图5A和图5B描绘了图1的基座的主体的第二部分的俯视图和仰视图。

图6A和图6B描绘了图1的基座的主体的第三部分的俯视图和仰视图。

图7和图8描绘了图1的基座的等距分解图。

图9和图10描绘了具有基座(例如，图1的基座)的半导体处理工具的示意图。

上述附图是为了便于理解本公开内容中所讨论的概念而提出，且用于描绘落入本公开内容的范围内的一些实现方案，但不意图为限制性的–符合本公开内容且未描绘在附图中的实现方案仍被认为落入本公开内容的范围内。

具体实施方式

如上所述，半导体晶圆处理操作通常在半导体晶圆上执行，同时这样的晶圆被支撑在处理室内的基座上，例如，通常设计成以均匀分配的方式从下方支撑半导体晶圆的结构。本文公开用于在晶圆处理操作期间支撑半导体晶圆的一些基座。这样的基座可配备主动加热和主动冷却元件，以允许这样的基座快速从较冷的温度升至较高温度，或者反之亦然。

例如，根据本公开的基座通常可以具有主体，该主体通常为圆柱形，且具有的直径大于设计基座来支撑的半导体晶圆的直径，例如，大于300毫米或450毫米。主体可具有第一侧，其被配置成在处理操作期间面向上，例如朝向由基座支撑的半导体晶圆，以及第二侧，其被配置成在处理操作期间面向下，例如远离半导体晶圆。

这样的基座可以包括设置在主体内和第一圆柱形区域内的一个或更多个加热元件段，以及设置在主体内和第二圆柱形区域内的一个或更多个冷却通道段。第一和第二圆柱形区域可位于主体的第一和第二侧之间，其中第一圆柱形区域介于第一侧和第二圆柱形区域之间，且第二圆柱形区域介于第二侧和第一圆柱形区域之间。

图1描绘了这样的基座的示例的剖面图。在图1中，描绘了基座104。基座104可包括具有第一侧114和第二侧116的主体112。杆部110与主体112的第二侧116连接，例如经由将主体112连接到杆部110的带螺纹的连接件、具有螺纹的凸缘或其他螺纹紧固件，或经由焊接或其他硬焊接合(brazed joint)来实现。在所描绘的示例中，杆部110被硬焊到主体112。杆部110可以穿过容纳基座的室(未显示)的底板中的孔，且可以与竖直升降系统连接，该竖直升降系统被配置为在准备不同的晶圆处理操作时或在不同的晶圆处理操作期间向上和向下移动杆部110和主体112。

在图1所示的实现方案中，主体112分为三个部分：第一部分112a、第二部分112b和第三部分112c。这些部分112a、112b和112c可以彼此连接，以形成层状结构，该状结构形成主体112。主体112的层状结构允许一个或更多个加热元件段122设置在第一部分112a和第二部分112b之间，且一个或更多个冷却通道段134设置在第二部分112b和第三部分112c之间。如图所示，一个或更多个加热元件段122定位在第一圆柱形区域118内，而一个或更多个冷却通道段134定位在第二圆柱形区域120内。如图所示，第一圆柱形区域118位于第二圆柱形区域120和主体112的第一侧114之间，而第二圆柱形区域120位于第一圆柱形区域118和第二侧116之间。第一和第二圆柱形区域118和120可以共享共同中心轴线且通常可以与基座104的中心轴线同轴，该基座104的中心轴线标称地垂直于第一侧114。在一些实现方案中，第一圆柱形区域118可以具有与第一侧114重合的上端和比通道冷却段134的任何部分更靠近第一侧114的底端，同时第二圆柱形区域120可以具有与主体112的第二侧116重合的下端和比第一圆柱形区域118的下端更靠近主体112第二侧116的上端。

在一些实现方案中，主体112可包括多个升降销孔164，其可延伸穿过主体112，从而允许升降销(未显示)延伸穿过主体112，且经过主体112的第一侧114(或允许主体112降低，使得升降销(其可以保持静止)可以从主体的第一侧114突出)，从而允许由基座104支撑的半导体晶圆(也未显示)被抬升离开主体的第一侧114，或下降到主体112的第一侧114上。

在一些额外的或进一步的实现方案中，主体112也可以包括内部气体分配通道156，其可用于将气体(例如，非反应性清扫气体)分配到半导体晶圆的下侧，该半导体晶圆由基座104支撑。气体分配通道156例如可与气体端口(未显示，但参见后面的附图)连接，该气体端口通往主体的第一侧114。

如前所述，杆部110可以将主体112支撑在半导体处理室内。然而，杆部110也可用作使各种元件可穿过的导管。例如，一个或更多个冷却通道段134可与入口通道146和出口通道148连接，该入口通道146和出口通道148被配置成分别向一个或更多个冷却通道段134供应冷却流体和从一个或更多个冷却通道段134接收冷却流体。类似地，一个或更多个加热元件段122可经由加热元件电源线144提供功率。一个或更多个热电偶132的线也可布线穿过杆部110。一个或更多个热电偶132(或其他温度传感器，例如热敏电阻)可以设置成例如和主体的一部分接触，以允许实时监控主体的温度。特别地，一个或更多个热电偶132可以在靠近主体112的第一侧114的一个或多个位置处与主体112连接，从而允许主体112的温度接近待监控的由主体112支撑的晶圆的温度。

如果基座104配备有气体分配通道156，则杆部110还可以包括输送非反应性气体到气体分配通道156的气体供应线路，该非反应性气体待经由气体分配通道156分配。替代地，杆部110的内部可以被密封，其中气体分配通道156提供唯一的排出流动路径，且这样的气体简单地流入杆部110的内部，例如底部附近，以及然后经由气体分配通道156离开杆部110。

如从后面的图中显而易见的，加热元件电源线144对和入口通道146/出口通道148对可以定向成使得彼此有约90°的相位差。从而允许加热元件电源线144、入口通道146和出口通道148中的每一者向下延伸通过杆部110的不同象限。在使用的情形中，一个或更多个热电偶132的线可选地可以沿杆部110的中心布线。这样的配置允许杆部110被保持在较小的直径，使其适合用于针对缺少主动加热和主动冷却系统的基座而开发的设备。应理解，也可以使用其他类型的温度传感器，例如热敏电阻、电阻温度传感器等来代替热电偶，或者附加于热电偶，以用于测量基座温度的目的。

应理解，虽然图1所描绘的实现方案以多件式主体112为特征，但主体的其他实现方案可以依以下方式制造：需要更少件、或甚至单件式。例如，主体112可以通过增材制造，其中第三部分112c和第二部分112b形成为单一连续部分，一个或更多个冷却通道段134形成在其中。在进一步或额外的示例中，第二部分112b和第一部分112a可类似地形成为在一个或更多个加热元件段122周围的单一连续部分。

还应理解，第一部分112a、第二部分112b和第三部分112c中的一者或更多者又可以是多层部件或组件。例如，第一部分112a可以通过将两个或更多不同的部件结合在一起来提供，例如，薄的陶瓷顶板可以结合到或以其他方式附接到较大的铝板，其中两部件共同形成第一部分112a。在一些实现方案中，第一部分112a、第二部分112b和第三部分112c中的一者或更多者可以经由螺纹连接件而连接在一起，例如，这些部分中的一者可以具有螺纹孔，螺纹紧固件(例如，螺钉)可穿过该螺纹孔。穿孔可与螺纹孔对齐，以允许螺纹紧固件拧入螺纹孔中，从而将多个部分夹持在一起。

图2描绘了图1的基座104的等距剖面图。在图1中，第一部分112a显示为略多于一半被切除，而第二部分112b显示为约三分之一被切除。一个或更多个加热元件段122显示为被切除到与第二部分112b相同的程度，而一个或更多个冷却通道段134显示为被切除到比第二部分112b稍小的程度。

如图2中可以更清楚地看到的，气体分配通道156(如果存在)可以与气体端口154连接，这允许将气体(其被输送到气体分配通道156，例如经由第二和第三部分112b/c中心附近的气体入口158实现)分配到主体112的第一侧114中的位置。

如图2可见，一个或更多个冷却通道段134是管状的，例如使用具有环形剖面的不锈钢管来提供，该不锈钢管已被折弯，以遵循特定路径。因此，一个或更多个冷却通道段134可以是以下结构：与主体112分离或隔开但被限制在主体112内的结构。然而，如前所述，其他实现方案可通过在主体112的材料中直接形成特征来简单地提供一个或更多个冷却通道段。

类似地，加热元件段122可以为一个或更多个部件，其与主体112分离但嵌入主体112内。例如，加热元件段122可为电阻加热元件、电阻加热元件的部分、或被约束于在第一部分112a和/或第二部分112b中设置的通道或凹槽内的电阻加热元件。如图所示，加热元件段122在第一圆柱形区域118内具有U形或D形剖面，使得其能够符合加工到第一部分112a中的U形或D形加热元件通道。从而在一个或更多个加热元件段122和主体112之间提供良好的热接触。在其他实现方案中，可处于一个或更多个加热元件段的中心处的(多个)电阻加热元件可具有圆角剖面。在一些实现方案中，可将可固化成固相或非液相的环氧树脂或其他液相材料施加到一个或更多个加热元件段122与第一部分112a和/或第二部分112b之间的界面，以将一个或更多个加热元件段122相对于主体112固定定位，以及在一个或更多个加热元件段122与主体112之间提供更具导热性的界面。

图3描绘了隔开的一个或更多个加热元件段122和一个或更多个冷却通道段134，即不存在主体112。如图所示，一个或更多个加热元件段122和一个或更多个冷却通道段134分别遵循位于两平行平面117a和117b中的路径，且该路径蜿蜒穿过由主体112包围的圆形区域。应理解，示例性基座104中描绘的加热元件段122和冷却通道段134所遵循的特定路径代表特定配置，其可以提供最佳或接近最佳的热均匀性和热瞬态行为。

图4A至图6B分别描绘了每一部分112a、112b和112c的俯视图和仰视图。例如，在图4A中，显示第一部分112a的第一侧114a，而在图4B中，显示第一部分112a的第二侧116a。如图4A所示，第一部分112a的第一侧114a作为主体112的第一侧114，且中间具有晶圆凹部162。晶圆凹部162可以例如是主体112的第一侧114的中间的圆形凹陷区域，其尺寸稍微大于半导体晶圆的直径，该半导体晶圆将由基座104支撑。在其他实现方案中，可以没有晶圆凹部162，或者可以具有凸起的圆形区域，其尺寸约为相同直径，因为这样的半导体晶圆可设置在主体112的第一侧114。图4A中也可见前文讨论的升降销孔164及气体端口154。

如图4B所示，第一部分112a的第二侧116a具有加工或形成于其中的加热元件通道150，其容纳一个或更多个加热元件段122(此处未明确显示，但理解为存在于加热元件通道150内)，在一些实现方案中，其可以包括多个弧形加热元件段。在一些实现方案中，两个或更多、或可能全部的弧形加热元件段可以彼此同心。例如，弧形加热元件段122可包括沿第一弧形加热路径126a延伸的第一弧形加热元件段124a、沿第二弧形加热路径126b延伸的第二弧形加热元件段124b、以及沿第三弧形加热路径126c延伸的第三弧形加热元件段124c。在这样的实现方案中，第一弧形加热路径126a可具有的半径小于第二弧形加热路径126b和第三弧形加热路径126c的半径；在一些进一步的这样的实现方案中，第二弧形加热路径126b和第三弧形加热路径126c可以相等。

在一些进一步的这样的实现方案中，多个弧形加热元件还可以包括沿着第四弧形加热路径126d延伸的第四弧形加热元件段124d和沿着第五弧形加热路径126e延伸的第五弧形加热元件段124e。在这样的实现方案中，第二弧形加热路径126b和第三弧形加热路径126c的半径可以小于第四弧形加热路径126d和第五弧形加热路径126e的半径。在一些这样的实现方案中，第四弧形加热路径126d和第五弧形加热路径126e的半径可以相等。

在一些情况下，上述讨论的各种弧形加热元件段可以通过桥接加热元件段128来接合，该桥接加热元件段128在成对的弧形加热路径126a~c或126a~e的端点之间延伸，从而形成加热元件段122的连续链。

在图5A中，显示第二部分112b的第一侧114b。升降销孔164一直延伸穿过主体112，且因此也存在于第二部分112b中，如图5A所示。在图5A中也可见气体分配通道156，在该示例中，该气体分配通道156包括圆形部分和三个径向部分，其可用于将非反应性气体分配到设置在主体112的第一侧114上的半导体晶圆的下侧。这样的非反应性气体可经由例如一个或更多个气体入口158而被引入到气体分配通道156。

图5B显示了第二部分112b的第二侧116b。与第一部分112a的加热元件通道150有些相似，第二部分112b具有加工或形成在第二部分112b的第二侧116b中的冷却通道152。冷却通道152可容纳一个或更多个冷却通道段134(此处未明确显示，但应理解为存在于冷却通道152内)，在一些实现方案中，该冷却通道段134可包括多个弧形冷却通道段134。在一些这样的实现方案中，两个或更多个，或有时全部的弧形冷却通道段134可彼此同心。例如，弧形冷却通道段134可包括沿着第一弧形冷却路径138a延伸的第一弧形冷却通道段136a和沿着第二弧形冷却路径138b延伸的第二弧形冷却通道段136b。在这样的实现方案中，第一弧形冷却路径138a可具有的半径小于第二弧形冷却路径138b的半径。

在一些实现方案中，多个弧形冷却通道段还可包括沿着第三弧形冷却路径138c延伸的第三弧形冷却通道段136c。在这样的实现方案中，第二弧形冷却路径138b可具有的半径小于第三弧形冷却路径138c的半径。

在一些情况下，上文讨论的多种弧形冷却通道段可以通过桥接冷却通道段140接合，该桥接冷却通道段140在成对的弧形冷却路径138a和138b或弧形冷却路径138a~c的端点之间延伸，从而形成冷却通道段134的连续链。

在所描绘的示例中，冷却剂可流入多个冷却通道段134中，使得冷却剂流入第三弧形冷却通道段136c中，以及然后流入第二弧形冷却通道段136b中，以及然后流入第一弧形冷却通道段136a中。这样的配置可以在第二部分112b的周边附近提供较大量的冷却，且在第二部分112b的中心附近提供减少量的冷却。

图6A描绘了第三部分112c的第一侧114c的俯视图，而图6B描绘第三部分112c的第二侧116c的仰视图。如图可见，升降销孔164也延伸穿过第三部分112c。

如前所述，第一部分112a、第二部分112b和第三部分112c可以连接或以其他方式熔合在一起，例如通过硬焊或结合连接，使得第一部分112a、第二部分112b、第三部分112c实际上形成连续的热质量，从而允许从一个或更多个加热元件段122到一个或更多个冷却通道段的快速热传递。图7和图8显示了基座104的等距分解图，其显示在将第一部分112a、第二部分112b和第三部分112c连接在一起且与杆部110连接之前，一个或更多个加热元件段122可如何被插入到加热元件通道150内，以及一个或更多个冷却通道段134可如何被插入到冷却通道152内。

应理解，虽然加热元件通道150和冷却通道152都显示位于第一部分112a和第二部分112b的第二侧116a和116b中，但加热元件通道150和冷却通道152中任一者或两者可分别位于第二部分112b和第三部分112c的第一侧114b和/或114c中。在一些实现方案中，加热元件通道150和冷却通道152中的任一者或两者可形成在第一部分112a、第二部分112b和第一部分112a的第一侧114b和114c与第二侧116a和116b两者中。

基座104的主体112(例如，第一部分112a、第二部分112b和第三部分112c，如果使用多件式主体112的话)可以例如由铝合金制成。铝的高导热性可以使热快速传入或传出主体，从而允许温度的快速变化。

流经一个或更多个冷却通道段的冷却剂可以例如是液体，例如水、乙二醇，或全氟化、惰性、聚醚液体，例如Galden®(由the Solvay Specialty Polymers提供)。

如本文所讨论的基座可以用在半导体处理室中，其中基座必须能够支持宽范围的温度。例如，在半导体工艺的一个阶段期间，基座可能需要能够被加热至(或其晶圆支撑表面被加热到)高达400℃，但在半导体工艺的另一阶段期间(例如，在两个阶段之间晶圆保留在基座上时)，也可能需要冷却到低得多的温度，例如10℃、40℃或50℃。在室外壳本身(或其内壁)保持在较高温度(例如80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、或150℃)的同时，可能需要达到这样的温度。通过在基座内包括加热和冷却功能，例如本文所公开的基座可以具有提供基座温度的能力，该基座温度例如当在高温室中使用时如上所述的温度，该高温室例如在半导体处理的一些阶段期间其室壁温度高于期望基座温度的室。

这样的配置也提供一些额外的好处。例如，当减少或停止对一个或更多个加热元件段122的供电时，例如为降低主体112的第一侧114的温度，由一个或更多个冷却通道段134提供的冷却可用来更快速地降低第一部分112a和主体112的第一侧114的温度。类似地，当期望加热主体112的第一侧114时，冷却剂通过一个或更多个冷却通道段134的流动可减少或减慢，以降低一个或更多个冷却通道段134提供的主动冷却的量，从而允许由一个或更多个加热元件段122提供的热更有效地加热主体112的第一侧114。这允许主体112的第一侧114从较低温度快速加热到较高温度。包括这些特征的基座104可以用在半导体处理工具中，其中使用半导体处理操作来处理半导体晶圆，该半导体处理操作需要在不同温度下对半导体晶圆执行的顺序操作。在这样的工艺中，升高或降低这样的半导体晶圆的温度所需的时间可能是完成半导体处理操作所需的总时间量的重要贡献者。在这样的情况下，使用具有例如上述那些特征的基座104可以允许更快地执行这样的加热和/或冷却操作，从而减少这样的加热/冷却可能对完成半导体处理操作所需的时间总量的贡献。这减少这样的半导体处理操作的总持续时间，从而允许在相同的时间窗口内处理更多的半导体晶圆，以及增加晶圆处理产量。

另一好处在于，当向一个或更多个加热元件段122施加功率以产生热时，冷却剂可同时流过一个或更多个冷却通道段134。这具有从一个或更多个加热元件段122吸走热的效果，该热被引导至位于一个或更多个加热元件段122与一个或更多个冷却通道段134之间的主体112的区域中，从而允许主体112的第一侧114被加热到相对高的温度，例如200℃至400℃，同时主体112的其他部分保持在较低的温度。这可允许杆部110的温度保持在低于主体112的顶部温度的温度。这可避免潜在的危险情形，其中杆部110(该杆部110可从室的底部突出)处于以下温度：对可能处于附近的人类被认为是危险的温度，或可能对接近杆部110的部件造成风险的温度，该接近杆部110的部件例如为可用来密封杆部110的弹性密封件或其他附近部件，且当暴露于高温时可能受损，例如熔化。

相较于利用其他类型的基座加热系统所获得的精确度，这样的基座还可以用于以较高的精确度将晶圆加热到期望的温度，特别是在一些类型的半导体处理室和工艺的背景下，其中基座温度(以及因此晶圆温度)可能需要保持在较不高的温度，例如，在50℃至200℃之间的温度。在半导体处理室中使用加热基座的许多情况下，这样的基座预期操作的目标温度可以在300℃至400℃范围内或更高。这样的高温通常超出了适用于半导体处理系统的传热流体(例如 Galden®(最高温度低于 300℃)或乙二醇(最高温度低于 200℃))在不发生性能下降或其他损害的情况下能够进行操作的温度范围。因此，旨在在这样的高温下操作的基座通常利用电阻加热元件来达到并维持这样的高温。

同时，周围环境，例如处理室和/或处理室内的其他部件，通常处于低得多的温度，例如低100℃至300℃。由于这样的基座与其周围环境之间存在较大温差，因此发生通过辐射、对流和传导传热机制(且特别是通过辐射传热机制)的显著传热。因此，用于基座的温度控制系统必须持续工作以将这样的基座保持在期望的目标温度，因为通过整合式加热器系统传递到这样的基座的热将由于存在大的温差而快速消散。为将这样的基座维持在期望的目标温度，这样的基座中的电阻加热器系统通常被通电，直到基座温度上升到指定的上温度临界值(例如，由基座中的一个或更多个温度传感器测量)，此时电阻加热器系统的功率停止。此时，基座将开始冷却，且当基座温度达到指定的较低温度临界值时，电阻加热器可以再次通电，并重复该循环。由于这样的系统中的快速热损失，电阻加热器通常可以在高工作周期下操作，且在工作周期末尾可能发生的任何温度过冲可能需要相对短的时间来回落到目标温度范围。

然而，当这样的基座在较低温度范围(例如，50℃至200℃范围)的背景下使用时，传热速率(且特别是辐射传热速率)在上文讨论的高温下可能低得多。因此，为了维持如此低的温度，可能需要启用少得多的电阻加热器。意料之外的是，同时更难将这样的基座(例如，铝基座)精确地维持在如此较低温度范围内的特定目标温度，因为可能发生的任何温度过冲可能需要长得多的时间来回落到目标温度范围内，这是由于在如此低温下，这样的基座将以降低的速率进行冷却。-因此，由于过冲，基座温度会在较大比例的时间内比期望目标温度高，这就与在所讨论的基座被维持在高得多的温度(例如，300℃或更高的温度)时通常会出现的情形一样。

然而，本文讨论的基座可被操作以在相对较低的升高温度(例如，在50℃至200℃范围内)下提供高度稳定的温度控制。例如，如果流经冷却通道段的冷却剂保持在比目标温度稍微低的温度，例如，与目标温度相差在50℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在40℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在30℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在20℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在15℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在14℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在13℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在12℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在11℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在10℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在9℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在8℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在7℃以内且低于目标温度、与目标温度相差在6℃以内且低于目标温度、或与目标温度相差在5℃以内且低于目标温度，则冷却剂可在由电阻加热器提供的加热导致基座温度相对于目标温度过冲的情形下快速地使基座冷却(甚至在接近目标温度的温度下亦然，例如，在与目标温度相差在5℃以内且低于目标温度、或与目标温度相差在10℃以内且低于目标温度亦然)。在一些实现方案中，冷却剂可以额外地保持比目标温度低至少5℃。

在许多情况下，冷却剂通道段和加热器段实际上可以作为两级温度控制系统操作。例如，冷却剂通道段可以充当第一温度控制机构，当冷却剂通道段周围区域中的基座的主体材料的温度低于冷却剂温度时，该第一温度控制机构可以充当加热器，但当冷却剂通道段周围区域中的基座的主体材料的温度高于冷却剂温度时，该第一温度控制机构可以充当冷却器。类似地，加热器段可以充当第二温度控制机构，其通常仅在加热能力下起作用，例如，能够向基座增加热，但不能从基座去除热。

在这样的实现方案中，第一温度控制机构可以用来执行基座的主体加热，以使基座达到接近但不超过目标温度的温度，例如与目标温度相差在10℃以内，以及然后第二温度控制机构可以用来向基座传递额外的热，以进一步将基座加热到目标温度，例如，将基座加热最后10℃。在第二温度控制机构，即加热器段，向基座传送过多的功率且导致基座温度超过目标温度的情形中，第一温度控制机构然后可以从基座移除多余的热，以更快地将基座冷却至目标温度。这相对于不使用第一温度控制机制可以实现的情形而言减少了基座温度可能高于目标温度的时间，并且导致晶圆-基座界面处更稳定的温度。

第一温度控制机构实际上提供温度控制系统，其能够相对快速地加热基座和将基座冷却至冷却剂温度，但是由于难以快速改变冷却剂，因此其可能具有较低的精确度来解决基座中潜在的瞬态加热或冷却事件。因此，第一温度控制机构本身将提供相对较差的温度控制。例如，如果仅使用第一温度控制机构来将基座保持在目标温度，则室内的工艺条件(其导致额外的热暂时被传递至基座持续一段时间，该热例如来自可能形成在室基座上方的等离子体)可能需要冷却剂温度降低一些，以转移增加的热负载。然而，这可能花费一定时间，因为冷却剂通常将从外部贮存器或源供应，该外部贮存器或源包括体积比任何时刻冷却通道段内的冷却剂的体积通常大数倍的冷却剂。如果要改变冷却剂的温度，通常必要将整体冷却剂体积加热或冷却，这会花费一定时间。

相比而言，第二温度控制机构提供快速反应时间且能够在加热模式与非加热模式之间的切换速度远快于第一温度控制机构所能实现的速度。然而，第二温度控制机制只能为加热提供快速反应时间，而不能为冷却提供快速反应时间。

通过将第一温度控制机构和第二温度控制机构整合到基座中，可以利用两种温度控制机构的优点，以提供整合温度控制系统，其能够为加热和冷却提供快速响应，即使在低温状态下也是如此，在该低温状态下，辐射冷却导致低得多的热损失的量。

图9和图10描绘半导体处理工具的示意图，其特征为如图1所示的基座。半导体处理工具可包括半导体处理室102，其内部具有容纳喷头106和基座104的内部容积。基座104的杆部可延伸穿过半导体处理室102的底部中的孔，且在一些情形中可与竖直升降机构109连接，该竖直升降机构109可以受控制，以相对于半导体处理室102升高和/或降低基座104。图9描绘了相对于半导体处理室102处于降低位置的基座104，且图10描绘相对于半导体处理室102处于升高位置的基座104。例如，半导体处理室102可包括升降销121，其向上延伸穿过基座104中的升降销孔164。当基座104处于降低位置时，升降销121可用来支撑半导体晶圆123，从而在半导体晶圆123和基座104之间提供间隙，晶圆处理机器人的末端执行器(未显示)可插入该间隙中，以将半导体晶圆放置在半导体处理室102或从半导体处理室102取出半导体晶圆。当基座处于升高位置时，如图10所示，半导体晶圆123可以替代地直接放置在基座104的主体112的第一侧114上。然后，一种或更多种工艺气体可以经由喷头106流过半导体晶圆123，例如，喷头106可以具有分布在其下侧的多个小气体分配端口，这些气体分配端口用于在晶圆处理操作期间跨半导体晶圆123输送这样的工艺气体。在一些实现方案中，喷头106和/或基座104可以用作电极，其用于将射频功率传送到可能在喷头106和基座104之间的间隙中的气体，从而允许产生等离子体，且在晶圆处理操作期间使用。

在晶圆处理操作期间引入到半导体处理室102中的气体可经由排放系统从半导体处理室102中排出，例如，半导体处理室102可具有位于基座104下方的环形排放室103，真空泵105与该环形排放室103连接，从而允许气体以大致方位角均匀的方式从半导体处理室102中抽出。

如上所述，基座104可以配置成相对于半导体处理室102竖直地上下移动。可设置波纹管密封件111，以在半导体处理室102和杆部110(或与其连接的部件)之间形成密封。在此示例中，杆部110与盖住杆部110的基部板连接，从而密封杆部110的内部容积，使得由非反应性气体源107提供且被引入杆部110内部的非反应性气体必须向上流动通过杆部110以及经由基座104的主体112的第一侧114中的气体端口154流出基座104。然而，在其他实现方案(例如，其中没有非反应性气体供应到主体112，或其中将非反应性气体供应到主体112，但是其经由延伸到主体112的气体馈送线路供应)中，杆部110可以在底部打开，例如，与周围大气平衡。

入口通道146和出口通道148可与冷却剂贮存器115(其可包括热交换器)流体连接。冷却剂泵113可与入口通道146和出口通道148中的一者连接，且用于使冷却剂从冷却液贮存器115循环通过基座104中的一个或更多个冷却通道段134。

有些类似地，加热元件电源线144可与电源119电连接。可以包括继电器或其他功率调节设备，以允许控制器101控制引导至一个或更多个加热元件段122的电量。控制器101还可与冷却剂泵113通信连接，以允许控制器101控制通过一个或更多个冷却剂通道段的冷却剂的流动。如果存在的话，一个或更多个热电偶132也可以与控制器101通信耦合。例如，控制器可以控制冷却剂泵113和朝向一个或更多个加热元件段的功率输送，以冷却、加热、或维持基座104于特定温度或达到特定温度。

在一些实现方案中，例如原子层蚀刻工具，主体112和/或杆部110可以涂覆有抗腐蚀涂层，以减少正在处理的晶圆上金属污染的可能性，该金属污染起因于主体112和/或杆部110的材料被蚀刻掉。这样的涂层可以例如包括阳极化涂层，例如硬质阳极化涂层、镀层、通过原子层沉积施加的材料涂层，例如在另一室中或在与处理晶圆的室相同的室中形成的。在一些情况下，这样的涂层可包括氧化硅涂层、氧化铝涂层、或其他陶瓷涂层。在又一些情况下，这样的涂层可以包括镀层，例如镍镀层。

根据处理要求和/或系统类型，控制器101可以被编程以控制本文公开的任何工艺，例如控制基座的工艺以及本文未讨论的其他工艺或参数，例如工艺气体的输送、温度设置(例如加热和/或冷却)、压力设置、真空设置、功率设置、射频(RF)产生器设置、RF匹配电路设置、频率设置、流率设置、流体输送设置、位置和操作设置、晶圆转移进出与具体系统连接或对接的室和其他转移工具和/或装载锁。

例如，控制器可被配置为将基座温度维持在设定点温度或温度范围(下文简称为设定点温度，其应被理解为指单一期望温度或期望温度范围)，其在50℃与200℃之间的范围内，如前文讨论的。设定点温度可以例如是以下温度或温度范围：50℃~55℃内、55℃~60℃内、60℃~65℃内、65℃~70℃内、70℃~75℃内、75℃~80℃内、80℃~85℃内、85℃~90℃内、90℃~95℃内、95℃～100℃内、100℃～105℃内、105℃～110℃内、110℃～115℃内、115℃～120℃内、120℃～125℃内、125℃～130℃内、130℃～135℃内、135℃～140℃内、140℃～145℃内、145℃～150℃内、150℃～155℃内、155℃～160℃内、160℃～165℃内、165℃～170℃内、170℃～175℃内、175℃～180℃内、180℃~185℃内、185℃~190℃、190℃~195℃内、或195℃~200℃内。

为此，控制器可以使一个或更多个热交换器和/或一个或更多个加热器和/或一个或更多个冷却器(形成例如温度控制系统)位于或连接到贮存器115，以将贮存器中的冷却剂加热和/或冷却到设定点温度或温度范围以下不超过50℃，例如与设定点温度或温度范围相差在40℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在30℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在20℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在15℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在14℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在13℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在12℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在11℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在10℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在9℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在8℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在7℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在6℃以内且低于设定点温度或温度范围、与设定点温度或温度范围相差在5℃以内且低于设定点温度或温度范围(关于冷却剂被加热和/或冷却到与温度范围相差在X℃以内且低于温度范围，应理解，这包括将冷却剂加热或冷却至比设定点温度低X℃、或比设定点温度范围的下限低X℃，以及加热或冷却至比设定点温度或设定点温度范围的下限低X℃以内的温度)。在特定实现方案中，控制器可以使热交换器和/或加热器位于贮存器115中或与贮存器115连接，以将贮存器中的冷却剂加热和/或冷却至以下温度：在设定点温度或温度范围以下不超过20℃，例如在设定点温度或温度范围以下10℃的温度。

控制器还可控制电源119或例如继电器或接触器125，以控制向基座内的一个或更多个加热元件段122施加功率。例如，控制器可以控制向一个或更多个加热元件段122施加功率，使得当例如由热电偶132或类似温度测量传感器测得的基座104的测量温度低于指定第一临界值温度时(例如，比冷却剂被控制所处的温度高、且比设定点温度或温度范围低的温度)，使得将功率施加到一个或更多个加热器元件段122，直到(多个)温度传感器指示达到第二临界值温度，例如设定点温度、或与设定点温度范围相关联的温度(例如，设定点温度范围的上限)。在一些情况下，第一临界值温度可以是设定点温度范围的下限(如果使用范围)，而第二临界值温度可以是设定点温度范围的上限。在其他实现方案中，第一和/或第二临界值温度可以分别设定在设定点温度范围的底端之上和上限之下。

从广义上讲，控制器可以定义为电子器件，电子器件具有接收指令、发出指令、控制操作、启用清洁操作、启用端点测量等的各种集成电路、逻辑、存储器和/或软件。集成电路可以包括存储程序指令的固件形式的芯片、数字信号处理器(DSP)、定义为专用集成电路(ASIC)的芯片、和/或执行程序指令(例如，软件)的一个或多个微处理器或微控制器。程序指令可以是以各种单独设置(或程序文件)的形式发送到控制器的指令，单独设置(或程序文件)定义用于在半导体晶圆或系统上或针对半导体晶圆或系统执行特定工艺的操作参数。在一些示例中，操作参数可以是由工艺工程师定义的配方的一部分，以在一或多个(种)层、材料、金属、氧化物、硅、二氧化硅、表面、电路和/或晶圆的裸片的制造期间完成一个或多个处理步骤。

在一些实现方案中，控制器可以是与系统集成、耦合到系统、以其它方式联网到系统或其组合的计算机的一部分或耦合到该计算机。例如，控制器可以在“云”中或是晶圆厂(fab)主机系统的全部或一部分，其可以允许对晶圆处理的远程访问。计算机可以实现对系统的远程访问以监视制造操作的当前进展、检查过去制造操作的历史、检查多个制造操作的趋势或性能标准，改变当前处理的参数、设置处理步骤以跟随当前的处理、或者开始新的工艺。在一些示例中，远程计算机(例如服务器)可以通过网络(其可以包括本地网络或因特网)向系统提供工艺配方。远程计算机可以包括使得能够输入或编程参数和/或设置的用户界面，然后将该参数和/或设置从远程计算机发送到系统。在一些示例中，控制器接收数据形式的指令，其指定在一个或多个操作期间要执行的每个处理步骤的参数。应当理解，参数可以特定于要执行的工艺的类型和工具的类型，控制器被配置为与该工具接口或控制该工具。因此，如上所述，控制器可以是例如通过包括联网在一起并朝着共同目的(例如本文所述的工艺和控制)工作的一个或多个分立的控制器而呈分布式。用于这种目的的分布式控制器的示例是在室上的与远程(例如在平台级或作为远程计算机的一部分)的一个或多个集成电路通信的一个或多个集成电路，其组合以控制在室上的工艺。

在不限制的情况下，根据本公开内容的示例性基座可安装在半导体处理工具中或其一部分中，该半导体处理工具具有等离子体蚀刻室或模块、沉积室或模块、旋转漂洗室或模块、金属电镀室或模块、清洁室或模块、倒角边缘蚀刻室或模块、物理气相沉积(PVD)室或模块、化学气相沉积(CVD)室或模块、原子层沉积(ALD)室或模块、原子层蚀刻(ALE)室或模块、离子注入室或模块、轨道室或模块、以及可以与半导体晶圆的制造和/或制备相关联或用于半导体晶圆的制造和/或制备的任何其它半导体处理系统。

如上所述，根据将由工具执行的一个或多个处理步骤，控制器可以与一个或多个其他工具电路或模块、其它工具部件、群集工具、其他工具接口、相邻工具、邻近工具、位于整个工厂中的工具、主计算机、另一控制器、或在将晶圆容器往返半导体制造工厂中的工具位置和/或装载口运输的材料运输中使用的工具通信。

在本公开内容和权利要求中所使用的任何序数标号(如果有的话)，例如(a)、(b)、(c)…或(1)、(2)、(3)…或类似者，应当理解为不表达任何特定顺序或次序，除非有明确指出这样的顺序或次序。例如，如果有标记为(i)、(ii)和(iii)的三个步骤，则应当理解，所述步骤可以任何顺序来执行(或甚至同时执行，如果无其它限制的话)，除非另有指明。例如，如果步骤(ii)涉及在步骤(i)中所产生的元件的操作，则步骤(ii)可视为发生在步骤(i)之后的某一点。类似地，如果步骤(i)涉及在步骤(ii)中所产生的元件的操作，则应当理解为相反。还应理解，在本文中使用序数标号“第一”(例如，“第一项目”)不应被解读为暗示地或固有地建议一定有“第二”情况(例如，“第二项目”)。

应当理解，短语“对于一个或多个<项目>中的每个<项目>”、“一个或多个<项目>中的每个<项目>”等，如果在本文中使用的话， 包括单项目组和多项目组，即，短语“针对…每个”(“for…each”)的使用含义是，它在编程语言中用于指所引用的任何项目群中的每个项目。例如，如果所引用的项目群是单个项目，则“每个”将仅指该单个项目(尽管“每个”的字典定义经常将该术语定义为指“两个或多个事物中的每一个”)，并且并不意味着必须至少有两个这些项目。 类似地，术语“集合”或“子集”本身不应被视为必然涵盖多个项目——应当理解，集合或子集可以仅涵盖一个成员或多个成员(除非上下文另外指明)。

除非另有指明，否则，当在本文中所使用的术语“之间”与数值范围一起使用时，应理解为包括该范围的起始数值和结束数值。例如，在1与5之间应理解为包括数字1、2、3、4和5，而不仅仅是数字2、3和4。

术语“可操作地连接”应被理解为指称两部件和∕或系统直接或间接连接的状态，以使，例如，至少一部件或系统可控制另一者。例如，控制器可被描述为与电阻式加热单元可操作地连接，其包括与电阻式加热单元的子控制器连接的控制器，该子控制器与继电器电连接，该继电器被配置成可控制地连接或断开电阻式加热单元与能够提供电量的电源，该电量能够供电给电阻式加热单元以产生期望的加热程度。由于涉及到电流，控制器本身可能不能直接提供这样的电力给电阻式加热单元，但应当理解，控制器仍然与电阻式加热单元可操作地连接。

应当理解，本文中所述的示例和实现方案仅用于说明的目的，且本领域技术人员将基于其而联想到各种修改或变化。尽管为了清楚起见而省略了各种细节，但可实施各种设计替代方案。因此，目前的示例被视为是说明性的而不是限制性的，且本公开内容不限于本文中所提出的细节，而是可在本公开内容的范围内进行修改。

应当理解，以上公开内容虽然聚焦于一或更多个特定示例性实现方案，但其不仅限于所讨论的示例，而是也可适用于类似的变型和机制，且这样的类似的变型和机制也被视为落在本公开内容的范围内。

具体而言，本公开内容至少关于以下编号的实现方案，但也可包括从以上讨论为显而易见但未在本文中列出的其它实现方案。然而，本公开内容至少涉及以下带编号的实现方案。

实现方案1：一种包括基座的装置，所述基座被配置为在半导体处理操作期间支撑半导体晶圆，所述基座包括：主体，其具有第一侧和第二侧，所述第二侧与所述主体的所述第一侧反向；一个或更多个加热元件段，其被设置在所述主体内且在第一圆柱形区域内；一个或更多个冷却通道段，其被设置在所述主体内且在第二圆柱形区域内；以及杆部，其与所述主体的所述第二侧连接，其中，所述第一圆柱形区域被插置在所述第二圆柱形区域和所述主体的所述第一侧之间，且所述第二圆柱形区域被插置在所述第一圆柱形区域和所述主体的所述第二侧之间。

实现方案2：根据实现方案1所述的装置，其中，所述一个或更多个加热元件段是多个加热元件段，且所述多个加热元件段包括多个弧形加热元件段。

实现方案3：根据实现方案2所述的装置，其中所述弧形加热元件段彼此同心。

实现方案4：根据实现方案2所述的装置，其中，所述多个弧形加热元件段包括沿第一弧形加热路径延伸的第一加热元件段、沿第二弧形加热路径延伸的第二加热元件段、以及沿第三弧形加热路径延伸的第三加热元件段，且其中所述第一弧形加热路径所具有的半径小于所述第二弧形加热路径的半径且小于所述第三弧形加热路径的半径。

实现方案5：根据实现方案4所述的装置，其中所述第一弧形加热路径、所述第二弧形加热路径、以及所述第三弧形加热路径彼此同心。

实现方案6：根据实现方案4所述的装置，其中所述第二弧形加热路的半径等于所述第三弧形加热路的半径。

实现方案7：根据实现方案3所述的装置，其中，所述多个加热元件段还包括沿第四弧形加热路径延伸的第四加热元件段和沿第五弧形加热路径延伸的第五加热元件段，且所述第二弧形加热路径的所述半径和所述第三弧形加热路径的所述半径小于所述第四弧形加热路径的半径和所述第五弧形加热路径的半径。

实现方案8：根据实现方案7所述的装置，其中所述第一弧形加热路径、所述第四弧形加热路径、以及所述第五弧形加热路径彼此同心。

实现方案9：根据实现方案7所述的装置，其中所述第四弧形加热路的半径等于所述第五弧形加热路的半径。

实现方案10：根据实现方案7至9中任一项所述的装置，其中，所述第一弧形加热路径、所述第二弧形加热路径、所述第三弧形加热路径、所述第四弧形加热路径和所述第五弧形加热路径至少部分地共同定义多个弧形加热路径，且其中所述多个加热元件段还包括多个桥接加热元件段，每一桥接加热元件段在所述多个弧形加热路径中的一对相邻的弧形加热路径的对应端点之间延伸。

实现方案11：根据实现方案1至10其中任一项所述的装置，其中所述一个或更多个冷却通道段是多个冷却通道段，且所述多个冷却通道段包括多个弧形冷却通道段。

实现方案12：根据实现方案11所述的装置，其中所述弧形冷却通道段彼此同心。

实现方案13：根据实现方案11或实现方案12所述的装置，其中，所述多个冷却通道段包括沿第一弧形冷却路径延伸的第一冷却通道段和沿第二弧形冷却路径延伸的第二冷却通道段；所述第一弧形冷却路径与所述第二弧形冷却路径彼此同心，且所述第一弧形冷却路径所具有的半径小于所述第二弧形冷却路径的半径。

实现方案14：根据实现方案13所述的装置，其中所述第一弧形冷却路径与所述第二弧形冷却路径彼此同心。

实现方案15：根据实现方案13或实现方案14所述的装置，其中，所述多个冷却通道段还包括沿着第三弧形冷却路径延伸的第三冷却通道段，所述第一弧形冷却路径与所述第三弧形冷却路径彼此同心，且所述第二弧形冷却路径的所述半径小于所述第三弧形冷却路径的半径。

实现方案16：根据实现方案15所述的装置，其中，所述第一弧形冷却路径和所述第三弧形冷却路径彼此同心。

实现方案17：根据实现方案15所述的装置，其中，所述第一弧形冷却路径、所述第二弧形冷却路径和所述第三弧形冷却路径至少部分地共同定义多个弧形冷却路径，且所述多个冷却通道段还包括多个桥接冷却通道段，每一桥接冷却通道段在所述多个弧形冷却路径中的两个弧形冷却路径的端点之间延伸。

实现方案18：根据实现方案1至17中任一项所述的装置，其中所述主体包括：第一部分，其具有第一侧和第二侧；第二部分，其具有第一侧和第二侧；以及第三部分，其具有第一侧和第二侧，且其中，所述第二部分被插置于所述第一部分与所述第三部分之间，所述第一部分的所述第一侧也是所述主体的所述第一侧，所述第一部分的所述第二侧接合或熔合到所述第二部分的所述第一侧，且所述第二部分的所述第二侧接合或熔合到所述第三部分的所述第一侧。

实现方案19：根据实现方案18所述的装置，其中，所述第一部分的所述第二侧和所述第二部分的所述第一侧中的至少一者包括加热元件通道，且所述加热元件通道容纳所述一个或更多个加热元件段。

实现方案20：根据实现方案1至19中任一项所述的装置，其中所述一个或更多个加热元件段具有D形剖面。

实现方案21：根据实现方案18至20中任一项所述的装置，其中，所述第二部分的所述第二侧和所述第三部分的所述第一侧中的至少一者包括冷却通道，且所述冷却通道容纳所述一个或更多个冷却通道段。

实现方案22：根据实现方案18至21中任一项所述的装置，其中，所述一个或更多个冷却通道段是管状的。

实现方案23：根据实现方案22所述的装置，其中所述一个或更多个冷却通道段具有环形剖面。

实现方案24：根据实现方案10所述的装置，其中，所述第一部分的所述第二侧被硬焊至所述第二部分的所述第一侧，且所述第二部分的所述第二侧被硬焊至所述第三部分的所述第一侧。

实现方案25：根据实现方案18至24中任一项所述的装置，其中，所述第一部分、所述第二部分、和所述第三部分均由铝合金制成。

实现方案26：根据实现方案1至24中任一项所述的装置，其中，所述主体由铝合金制成。

实现方案27：根据实现方案1至26中任一项所述的装置，其还包括温度传感器，所述温度传感器与所述主体耦合。

实现方案28：根据实现方案27所述的装置，其还包括：电源；冷却剂贮存器，其具有温度控制系统；冷却剂泵；以及控制器，其被配置成：控制所述温度控制系统，以使储存在所述冷却剂贮存器中的冷却剂维持在第一温度范围内，所述第一温度范围比设定点温度低5℃至50℃之间；控制所述冷却剂泵，以使所述冷却剂从所述冷却剂贮存器流出且流经所述一个或更多个冷却通道段；以及使所述一个或更多个加热元件段从所述电源接收功率，直到所述温度传感器指示所述基座的温度处于或大于所述设定点温度为止。

Claims (20)

1.一种用于促进半导体晶圆的处理的装置，所述装置包括：

基座，其被配置为在半导体处理操作期间支撑半导体晶圆，所述基座包括：

主体，其具有第一侧和第二侧，所述第二侧与所述主体的所述第一侧反向；

一个或更多个加热元件段，其被设置在所述主体内且在第一圆柱形区域内；

一个或更多个冷却通道段，其被设置在所述主体内且在第二圆柱形区域内；以及

杆部，其与所述主体的所述第二侧连接，其中：

所述第一圆柱形区域被插置在所述第二圆柱形区域和所述主体的所述第一侧之间，且

所述第二圆柱形区域被插置在所述第一圆柱形区域和所述主体的所述第二侧之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述一个或更多个加热元件段是多个加热元件段，且

所述多个加热元件段包括多个弧形加热元件段。

3.根据权利要求2所述的装置，其中：

所述多个弧形加热元件段包括沿第一弧形加热路径延伸的第一加热元件段、沿第二弧形加热路径延伸的第二加热元件段、以及沿第三弧形加热路径延伸的第三加热元件段，且

所述第一弧形加热路径所具有的半径小于所述第二弧形加热路径的半径且小于所述第三弧形加热路径的半径。

4.根据权利要求3所述的装置，其中：

所述多个加热元件段还包括沿第四弧形加热路径延伸的第四加热元件段和沿第五弧形加热路径延伸的第五加热元件段，且

所述第二弧形加热路径的所述半径和所述第三弧形加热路径的所述半径小于所述第四弧形加热路径的半径和所述第五弧形加热路径的半径。

5.根据权利要求4所述的装置，其中：

所述第一弧形加热路径、所述第二弧形加热路径、所述第三弧形加热路径、所述第四弧形加热路径和所述第五弧形加热路径至少部分地共同定义多个弧形加热路径，且

所述多个加热元件段还包括多个桥接加热元件段，每一桥接加热元件段在所述多个弧形加热路径中的一对相邻的弧形加热路径的对应端点之间延伸。

6.根据权利要求5所述的装置，其中：

所述多个冷却通道段包括沿第一弧形冷却路径延伸的第一冷却通道段和沿第二弧形冷却路径延伸的第二冷却通道段；

所述第一弧形冷却路径与所述第二弧形冷却路径彼此同心，且

所述第一弧形冷却路径所具有的半径小于所述第二弧形冷却路径的半径。

7.根据权利要求6所述的装置，其中：

所述多个冷却通道段还包括沿着第三弧形冷却路径延伸的第三冷却通道段，且

所述第二弧形冷却路径的所述半径小于所述第三弧形冷却路径的半径。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述第一弧形冷却路径和所述第三弧形冷却路径彼此同心。

9.根据权利要求7所述的装置，其中：

所述第一弧形冷却路径、所述第二弧形冷却路径和所述第三弧形冷却路径至少部分地共同定义多个弧形冷却路径，且

所述多个冷却通道段还包括多个桥接冷却通道段，每一桥接冷却通道段在所述多个弧形冷却路径中的两个弧形冷却路径的端点之间延伸。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中所述主体包括：

第一部分，其具有第一侧和第二侧；

第二部分，其具有第一侧和第二侧；以及

第三部分，其具有第一侧和第二侧，且其中：

所述第二部分被插置于所述第一部分与所述第三部分之间，

所述第一部分的所述第一侧也是所述主体的所述第一侧，

所述第一部分的所述第二侧接合或熔合到所述第二部分的所述第一侧，且

所述第二部分的所述第二侧接合或熔合到所述第三部分的所述第一侧。

11.根据权利要求10所述的装置，其中：

所述第一部分的所述第二侧和所述第二部分的所述第一侧中的至少一者包括加热元件通道，且

所述加热元件通道容纳所述一个或更多个加热元件段。

12.根据权利要求10所述的装置，其中：

所述第二部分的所述第二侧和所述第三部分的所述第一侧中的至少一者包括冷却通道，且

所述冷却通道容纳所述一个或更多个冷却通道段。

13.根据权利要求10所述的装置，其中，所述一个或更多个冷却通道段是管状的。

14.根据权利要求10所述的装置，其中：

所述第一部分的所述第二侧被硬焊至所述第二部分的所述第一侧，且

所述第二部分的所述第二侧被硬焊至所述第三部分的所述第一侧。

15.根据权利要求10所述的装置，其中，所述第一部分、所述第二部分、和所述第三部分均由铝合金制成。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述一个或更多个加热元件段具有D形剖面。

17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述一个或更多个冷却通道段具有环形剖面。

18.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述主体由铝合金制成。

19.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其还包括温度传感器，其中所述温度传感器与所述主体耦合。

20.根据权利要求19所述的装置，其还包括：

电源；

冷却剂贮存器，其具有温度控制系统；

冷却剂泵；以及

控制器，其被配置成：

控制所述温度控制系统，以使储存在所述冷却剂贮存器中的冷却剂维持在第一温度范围内，所述第一温度范围比设定点温度低5℃至50℃之间；

控制所述冷却剂泵，以使所述冷却剂从所述冷却剂贮存器流出且流经所述一个或更多个冷却通道段；以及

使所述一个或更多个加热元件段从所述电源接收功率，直到所述温度传感器指示所述基座的温度处于或大于所述设定点温度为止。