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TW201518538A - 像素化冷卻溫度控制的基板支撐組件 - Google Patents

像素化冷卻溫度控制的基板支撐組件 Download PDF

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TW201518538A
TW201518538A TW103136673A TW103136673A TW201518538A TW 201518538 A TW201518538 A TW 201518538A TW 103136673 A TW103136673 A TW 103136673A TW 103136673 A TW103136673 A TW 103136673A TW 201518538 A TW201518538 A TW 201518538A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
substrate
support assembly
substrate support
cooling
base
Prior art date
Application number
TW103136673A
Other languages
English (en)
Inventor
帕克維傑Ｄ
博尹德溫德爾二世
布薛馬修詹姆士
馬可拉契夫康斯坦汀
小野真德
薩奇山恩
Original Assignee
應用材料股份有限公司
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Filing date
Publication date
Application filed by 應用材料股份有限公司 filed Critical 應用材料股份有限公司
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    • H10P72/722—
    • H10P72/0434—
    • H10P72/72—

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

茲描述的實作提供了像素化基板支撐組件，該像素化基板支撐組件致使橫向及方位兩者的靜電夾具與冷卻基座之間之熱傳送的調諧，該冷卻基座包括該基板支撐組件，此舉順次允許了在該基板支撐組件上處理的基板之橫向及方位兩者的調諧。具有像素化基板支撐組件的處理腔室及利用像素化基板支撐組件以用於處理基板的方法亦被提供。

Description

像素化冷卻溫度控制的基板支撐組件
茲描述的實現一般有關於半導體製造且更具體而言有關於溫度控制的基板支撐組件及使用該基板支撐組件的方法。
隨著裝置圖案的特徵大小變小，特徵的臨界尺寸(critical dimension,CD)之要求成了穩定且可重複的裝置效能之更重要的標準。由於例如腔室及基板溫度、流導(flow conductance)及RF場之腔室不對稱，橫越在處理腔室內處理之基板可接受的CD變化係難以達成的。
在利用設置於冷卻基座上之靜電夾具以於處理時固定基板的處理中，橫越該基板之表面的均勻溫度控制係更具有挑戰的，這係因為基板底下的該夾具之非均質建構。舉例而言，該靜電夾具的某些地區具有氣孔，而其他地區具有偏離該等氣孔的升舉銷孔洞。還有其他地區具有夾具電極，而其他地區具有橫向偏離該等夾具電極的加熱電極。由於該靜電夾具的該結構可橫向地或方位地兩者變化，因此該夾具及 基板之間的熱傳送之均勻性係難以取得的，造成橫越該夾具表面的局部熱及冷部位，該局部熱及冷部位於是造成該基板上的處理結果之非均勻性。
該夾具及基板之間橫向的熱傳送之該橫向及方位均勻性係由熱傳送方法而進一步複雜化，該等熱傳送方法常用於習知靜電夾具所安裝的冷卻基座中。舉例而言，習知冷卻基座通常僅具有邊緣至中央的溫度控制。因此，該靜電夾具內的局部熱及冷部位無法利用習知冷卻基座的熱傳送特徵而補償。
因此，有需要改善的基板支撐組件。
在此描述的實現提供了像素化基板支撐組件，該像素化基板支撐組件致使靜電夾具及包括該基板支撐組件的冷卻基座之間熱傳送的橫向調諧及方位調諧兩者，此舉依序允許了在該基板支撐組件上處理的基板之橫向調諧及方位調諧兩者。具有像素化基板支撐組件的處理腔室及利用像素化基板支撐組件以處理基板的方法亦被提供。
基板支撐組件在一個實施例中被提供，該基板支撐組件包含基板支撐構件及冷卻基座。該基板支撐構件具有第一表面，該第一表面經配置以支撐基板及第二表面。該冷卻基座包含基座主體及複數個形成於基座主體中的單元。該基座主體具有第一表面及第二表面。該基座主體的該第一表面係耦合至該基座支撐構件的該第二表面。每個單元具有相鄰於該基座主體之該第一表面的底部，使得基座主體材料的網 格係定義於該底部及該基座主體的該第一表面之間。複數個流體入口通道係設置於該基座主體中。每個流體入口通道具有與該等單元其中一個個別配對的出口。至少一個熱抗流器橫向地分離至少兩個鄰近的單元。
另一個實施例中，包含設置於腔室主體中之靜電夾具的處理腔室被提供。該靜電夾具具有經配置以支撐基板及第二表面的第一表面。金屬冷卻基座亦設置於該腔室主體中。該冷卻基座包含第一表面及第二表面。該基座的該第一表面係接合至該基板支撐構件的該第二表面。該冷卻基座亦包含複數個形成於基座中的單元。每個單元經配置以接收熱傳送流體的獨立控制流。每個單元具有基座材料的網格設置於該單元與該靜電夾具之間，其中每個網格係與至少一個相鄰網格熱隔離。
還有另一個實施例中，用於處理基板的方法被提供，該方法包含處理在基板支撐組件上被支撐的基板，該基板支撐組件具有設置於冷卻基座上的靜電夾具，且在處理該基板時，以不同於流入形成於該冷卻基座中之第二單元的熱傳送流體速率之速率，將熱傳送流體流進形成於冷卻基座中的第一單元，該等單元橫向地被熱抗流器分離。
100‧‧‧處理腔室
102‧‧‧腔室主體
104‧‧‧壁
106‧‧‧底部
108‧‧‧上蓋
110‧‧‧泵送口
112‧‧‧氣體面板
114‧‧‧入口端
116‧‧‧RF電源
118‧‧‧匹配電路
120‧‧‧應用器
122‧‧‧電漿
124‧‧‧內部體積
126‧‧‧基板支撐組件
128‧‧‧支撐構件
130‧‧‧冷卻基座
132‧‧‧靜電夾具
134‧‧‧基板
136‧‧‧夾具電極
138‧‧‧夾具電源
140‧‧‧阻抗加熱器
142‧‧‧加熱器電源
144‧‧‧熱傳送流體源
146‧‧‧流體分佈器
148‧‧‧控制器
150‧‧‧介電主體
200‧‧‧單元
2001‧‧‧第一單元
2002‧‧‧第二單元
2003‧‧‧第三單元
200n‧‧‧第N單元
202‧‧‧結合介質
204‧‧‧基座主體
206‧‧‧分割板材
208‧‧‧基座帽
210‧‧‧上表面
212‧‧‧下表面
214‧‧‧側壁
216‧‧‧底部
218‧‧‧台階
219‧‧‧台階
220‧‧‧橫向通道
221‧‧‧孔
222‧‧‧孔
223‧‧‧孔
224‧‧‧返回氣室
228‧‧‧流體出口
230‧‧‧噴嘴支柱
232‧‧‧流體通道
234‧‧‧入口端
236‧‧‧入口配件
238‧‧‧管路
240‧‧‧出口端
242‧‧‧配件
244‧‧‧管路
246‧‧‧材料
250‧‧‧箭頭
260‧‧‧最外圍側壁
262‧‧‧熱扼流器
264‧‧‧網格
280‧‧‧入口歧管
2821‧‧‧第一分佈出口端
2822‧‧‧第二分佈出口端
282n‧‧‧第N分佈出口端
2841‧‧‧第一流體控制器
2842‧‧‧第二流體控制器
284n‧‧‧第N分佈出口端
302‧‧‧平邊
402‧‧‧入口氣室
408‧‧‧基座帽
410‧‧‧流體分佈器
4121‧‧‧第一孔口
4122‧‧‧第二孔口
414‧‧‧入口端
416‧‧‧配件
418‧‧‧管口
420‧‧‧氣室帽
422‧‧‧孔口
424‧‧‧凸座
430‧‧‧冷卻基座
432‧‧‧出口端
500‧‧‧方法
502‧‧‧方塊
504‧‧‧方塊
為了使本發明以上記載的特徵能被詳細地理解，在以上簡要總結的本發明之更具體的描述可參考實作，某些該等實作繪示於附圖中。然而應注意到，該等附圖僅繪示本發明典型的實作，且因此不應被當作限制本發明的範疇，因為 本發明可承認其他等效的實作。
第1圖為處理腔室的剖面示意圖，該處理腔室具有一個溫度控制基板支撐組件的實施例；第2圖為該基板支撐組件之部分剖面示意圖，詳細地顯示設置於靜電夾具底下的部分之冷卻基座；第3A圖為第2圖中描繪的該冷卻基座之一個實施例的頂視圖。
第3B-3E圖為冷卻基座的替代實施例之頂視圖，該等冷卻基座可用於第2圖中所描繪的該基板支撐組件。
第4圖為基板支撐組件的另一個實施例之部分剖面示意圖，詳細地顯示設置於冷卻基座上的部分之靜電夾具，該冷卻基座可用於第1圖中的該處理腔室；及第5圖為用於處理基板的方法之一個實施例的流程圖，該基板利用像素化基板支撐組件。
為了促進理解，相同的參考符號在可能的地方被用以指定該等圖式共有的相同元件。應體認到一個實作中揭示的該等元件可不經過特定記載而有益地用於其他實作中。
茲描述的實作提供了像素化基板支撐組件，該像素化基板支撐組件致使靜電夾具與包括基板支撐組件之冷卻基座之間的熱傳送之橫向及方位兩者的調諧，此舉順帶允許基板之橫向溫度分佈的橫向及方位兩者上之調諧，該基板係在該基板支撐組件上處理。此外，該像素化基板支撐組件亦致使該基板上的局部熱或冷部位幾乎被消除。在此亦描述用於 調諧基板之橫向溫度分佈的方法，該基板在像素化基板支撐組件上處理。雖然該像素化基板支撐組件在以下描述為在蝕刻處理腔室中，但該像素化基板支撐組件可被用於其他種類的電漿處理腔室，例如物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子佈植腔室等等，以及其他需要橫向溫度分佈之方位調諧的系統。
在一或更多個實施例中，該像素化基板支撐組件藉由允許該基板溫度被用於補償腔室非均勻性(例如溫度、流導、電場、電漿密度及類者)，而允許在蝕刻時基板邊緣的臨界尺寸(critical dimension,CD)之校正。此外，某些實施例示範了在該靜電夾具與流過該溫度控制基座的該冷卻媒介之間之至多60度溫度差異上，將橫越該基板之溫度均勻性控制在小於攝氏±1度的能力。
第1圖為例示性蝕刻處理腔室100的剖面示意圖，該蝕刻處理腔室具有像素化基板支撐組件126。如以上所探討地，像素化基板支撐組件126可被用於其他處理腔室中，例如電漿處理腔室、退火腔室、物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子佈植腔室等等，以及其他需要溫度分佈之方位調諧的系統。
處理腔室100包含接地腔室主體102。腔室主體102包含封閉內部體積124的壁104、底部106及上蓋108。像素化基板支撐組件126設置於內部體積124中並於處理時將基板134支撐於其上。
處理腔室100的壁104包含開口(未顯示)，基板134 透過該開口可被機器式地傳輸進出內部體積124。泵送口110形成於壁104的其中一者或腔室主體102的底部106，並且流體地連接至泵送系統(未顯示)。該泵送系統被用於維持處理腔室100之內部體積124內的真空環境，同時移除處理副產物。
氣體面板112透過一或更多個入口端114提供處理氣體及/或其他氣體至處理腔室100的內部體積124，該入口端穿過腔室主體102之上蓋108或壁104的至少一者而形成。由氣體面板112提供的該處理氣體在內部體積124內被通電以形成電漿122，該電漿用以處理設置於基板支撐組件126上的基板134。該等處理氣體可藉由感應地耦合至該等處理氣體的RF功率而通電，該RF功率來自位於腔室主體102外部的電漿應用器120。第1圖中描繪的實施例中，應用器120為一對共軸線圈，該對共軸線圈透過匹配電路118而耦合至RF電源116。
控制器148耦合至處理腔室100以控制處理腔室100的運作及基板134的處理。控制器148可為一般用途資料處理系統的任何形式之一，該一般用途資料處理系統可用於工業環境中以用於控制各種子處理器及子控制器。一般而言，控制器148包含，除了其他常見元件之外，與記憶體及輸入/輸出(I/O)電路溝通的中央處理器(CPU)。由控制器148的該CPU執行的軟體指令造成該處理腔室以，舉例而言，介紹蝕刻氣體混合物(亦即處理氣體)至內部體積124內，藉由從應用器120施加RF功率而從該處理氣體形成電漿122，並在基板134上蝕刻一層材料。
基板支撐組件126一般包含冷卻基座130及基板支撐構件，舉例而言靜電夾具132。基板支撐組件126可為可移動地耦合至支撐構件128，該支撐構件耦合至腔室主體102。基板支撐組件126可週期性地從支撐構件128移除，以允許基板支撐組件126的整修。
靜電夾具132一般包含嵌入至介電主體150的夾具電極136。夾具電極136可經配置為單極電極或雙極電極或其他合適的安排。夾具電極136耦合至夾具電源138，該夾具電源提供RF或DC功率以靜電地將基板134固定至介電主體150的該上表面。介電主體150可由陶瓷材料(例如AIN)或聚合物(例如聚亞醯胺、聚二醚酮、聚芳醚酮)及類者而製造。
靜電夾具132可選擇性地包含一或更多個阻抗加熱器140。阻抗加熱器140係耦合至加熱器電源142。加熱器電源142的運作可由控制器148控制。一個實施例中，阻抗加熱器140包含複數個橫向分離的加熱區域，其中控制器148致使阻抗加熱器140的一個區域相較於一或更多個其他區域而優先加熱。靜電夾具132亦可包含一或更多個熱偶(未顯示)以用於提供溫度反饋資訊至控制器148，以用於控制由加熱器電源142施加至阻抗加熱器140的該功率，及用於運作冷卻基座130，如以下進一步地描述。
靜電夾具132亦可包含氣體通道(未顯示)，以用於將背側熱傳送氣體提供至定義於基板134與靜電夾具132之上表面之間的間隙空間。靜電夾具132亦可包含用於容納升舉銷的升舉銷孔洞(兩者皆未顯示)，以用於將基板134提升至 靜電夾具132的該上表面之上，以促成進出處理腔室100的機械傳輸。
溫度控制的冷卻基座130係耦合至熱傳送流體源144。熱傳送流體源144提供了熱傳送流體，例如液體、氣體或其組合，如以下進一步描述地，該熱傳送流體係獨立地流動於複數個像素化單元，從而致使靜電夾具132與冷卻基座130之間的熱傳送之局部控制，且最終地，致使基板134之橫向溫度分佈的控制。
流體分佈器146係流動地耦合於熱傳送流體源144之出口與溫度控制冷卻基座130之間。如以下進一步描述地，流體分佈器146運作以控制提供至個別像素單元的熱傳送流體之流量。流體分佈器146可設置於處理腔室100的外部、基板支撐組件126之內、支撐構件128之內，或其他合適的位置。
第2圖為放大的基板支撐組件126之一部分的局部剖面示意圖，詳細地顯示部分之冷卻基座130。一個實施例中，冷卻基座130係利用結合介質202而耦合至靜電夾具132。結合介質202可為黏性的，例如丙烯酸基的黏著劑、環氧樹脂、新平橡膠基的黏著劑或其他合適的黏著劑。一個實施例中，結合介質202為環氧樹脂。結合介質202可具有選擇於從0.01至200W/mK範圍內的熱傳送係數，一個範例實施例中，在0.1至10W/mK的範圍內。包含結合介質202的該等黏著材料可額外地包含至少一個熱傳導陶瓷填充物，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)及二硼化鈦(TiB2)，及類者。 當整修冷卻基座130及靜電夾具132之一者或兩者時，結合介質202可被移除。其他實施例中，冷卻基座130係利用扣件或夾具(未顯示)而移動地耦合至靜電夾具132。
冷卻基座130包含複數個像素單元，統稱為像素單元200。像素單元200一般為冷卻基座130內的封閉體積，該封閉體積中，由熱傳送流體源144提供的熱傳送流體可獨立地循環，以導致冷卻基座130與靜電夾具132之間的熱傳送。冷卻基座130中形成的單元200之數量可改變，且應體會到超過10個且甚至超過100個像素單元200可橫向安排過冷卻基座130。像素單元200的範例分佈在更下方參考第3A-3C圖描述。每個像素單元200可透過流體分佈器146而獨立地耦合至熱傳送流體源144，使得熱傳送流體的流動，也因此在每個單元200的冷卻基座130之溫度，可相對於相鄰單元200而被獨立控制。每個單元200亦可與相鄰單元200熱隔離，舉例而言，利用致使更精準更大之熱控制的熱抗流器262。單元200之間的熱隔離貢獻了將橫越基板之溫度均勻性控制到非常小之允差的能力，此舉致使在處理基板134時的精準處理及CD控制。此外，單元200之間的熱隔離在幾乎不影響相鄰區域之溫度的情況下，致使基板支撐組件146的特定區域之溫度控制，從而允許局部熱及冷部位被補償且不引入偏斜或其他溫度不對稱性。舉例而言，具有複數個熱隔離溫度控制單元200的基板支撐組件126已示範了將在其上處理之基板的溫度均勻性控制在小於大約攝氏±1度的能力，連同靜電夾具132與流過溫度控制冷卻基座130的冷卻媒介之間至多 大約60度溫度差異的溫度梯度。
冷卻基座130一般包含至少一個基座主體204及基座帽208。單元200係形成於基座主體204與基座帽208的一者或兩者。第2圖中描繪的實施例中，每個單元200係形成於基座主體204中。基座主體204與基座帽208可由幾乎防止鄰接單元200之間洩漏的方式而耦合在一起。舉例而言，基座主體204可被焊接以用黏著劑固定至基座帽208。替代地，基座主體204可固定或夾緊至基座帽208，並利用如O形環(未顯示)的密封件以防止鄰接單元200之間的洩漏。
基座主體204可由具有良好熱傳導係數的材料而製造，該材料例如金屬，例如鋁或鋁合金。其他熱傳導材料亦可被使用。基座主體204以普通形式可為大致圓柱形的，但亦可為其他幾何形狀。基座主體204具有上表面210及下表面212。上表面210面向靜電夾具132，而下表面212面向基座帽208。
單元200係開口至基座主體204的下表面212且包含側壁214及底部216。每個單元200的底部216係由基座主體材料的網格264而與基座主體204的上表面210分離，透過該網格，靜電夾具132與設置於單元200中的流體之間的熱傳送被指引(routed)。
熱扼流器262係形成於基座主體204的上表面210。熱扼流器262延伸至基座主體204的側壁214內，因此將定義於一個單元200之底部216的網格264與定義於相鄰單元200之底部216的網格264熱隔離。藉由延伸至側壁214內， 每個單元200係更有效地與相鄰單元200隔離，同時亦確保相鄰網格264之間的良好溫度隔離，此舉於是允許了靜電夾具134與冷卻基座130之間的熱傳送被局部且獨立地透過每個個別網格264所控制，且來自分佈橫越冷卻基座130的相鄰或其他網格264所發生的熱傳送之速率影響不大。因此，藉由個別地且獨立地透過每個網格264控制該熱傳送，逐個像素的溫度控制手段可被實現，此舉致使該基板的特定點被加熱或冷卻，因此允許真正的可定址橫向溫度分佈調諧及控制。
額外的熱扼流器262可形成於徑向最外圍的單元200與基座主體204之橫向最外圍側壁260之間。位於單元200與基座主體204之橫向最外圍側壁260之間的此最外圍熱扼流器262將鄰接側壁260的單元200與處理腔室100之內部體積124之間的熱傳送最小化，從而允許更接近基板支撐組件126之該邊緣的更精準溫度控制，且造成更佳的基板134之外側直徑邊緣之溫度控制。
熱扼流器262一般為基座主體204內的熱傳導係數不連續的區域，該區域具有比組成基座主體204之環繞材料更小的熱傳導係數。舉例而言，熱扼流器262可為在基座主體204內之具有更低熱傳導係數的材料。另一個範例中，熱扼流器262可為形成於基座主體204中的插槽、凹槽或溝槽，該插槽、凹槽或溝槽可能有或可能沒有被材料填滿，該材料具有比形成基座主體204之該材料更低的熱傳導係數。第2圖中描繪的該實施例中，熱扼流器262係被材料246填滿， 該材料具有比形成基座主體204之該材料更低的熱傳導係數，舉例而言，材料246可為用於將靜電夾具132固定至冷卻基座130的結合介質202之一部分。
現將參考第3A圖中描繪的基座主體204之頂視圖，熱扼流器262係顯示為形成於基座主體204的上表面210，其中至少部分的熱扼流器262係設置於相鄰單元200之間，如第3A圖中虛線所顯示。單元200的數量僅作為例示，因為多達且超過100個單元200可遍佈冷卻基座130。一個實施例中，至少一個熱扼流器262外接相關的單元200。舉例而言，每個單元200可由個別熱扼流器262而外接。另一個實施例中，熱扼流器262可為具有複數個開口區域的網格，每個開口區域具有一個單元200位於其內。舉例而言，熱扼流器262可為柵格(grid)的形式，其中個別的一個單元200(亦可被安排於柵格圖案)係設置於由該柵格所定義的該等開口區域中。雖然該柵格圖案係顯示為包含行及列的X/Y柵格，但該柵格可替代地具有六邊形、緊密排列，或其他的形式。
第3B圖為基座主體204的另一個實施例的頂視圖，該頂視圖繪示以環形陣列形成於基座主體204的上表面210的複數個熱扼流器262。可選擇地，一或更多個熱扼流器262可被互連。熱扼流器262的該環形陣列將相鄰單元200分離，該等單元亦可安排於環形陣列中。至少一個熱扼流器262將一或更多個單元200從相鄰單元200隔離。於第3B圖中描繪的實施例中，每個單元200係由至少一個熱扼流器262而與相鄰單元200隔離。
第3C圖為基座主體204的另一個實施例的頂視圖，該頂視圖繪示在同心通道中形成於基座主體204的上表面210的複數個熱扼流器262。熱扼流器262的該同心通道圖案將相鄰單元200之一個群組從另一個相鄰單元200之群組分離，該另一個相鄰單元之群組亦可以同心的方式安排。
第3D圖為基座主體204的另一個實施例的頂視圖，該頂視圖繪示以環形陣列形成於基座主體204的上表面210的複數個熱扼流器262。熱扼流器262的該環形陣列將相鄰單元200之一個群組從另一個相鄰單元200之群組分離。定義該環形陣列的熱扼流器262之相似尺寸元件可被安排於共同外徑上，使得具有相似尺寸之熱扼流器262的群組係與其他具有相似尺寸元件的熱扼流器262之群組同心地安排。此外，熱扼流器262可被安排於熱扼流器楔形群組的環形陣列中。一個實施例中，相對於接近基座主體204之中心的熱扼流器262之數量，該楔形群組在基座主體204的外圍附近包含更多個熱扼流器262。選擇性地，基座主體204的一側可包含平邊302，該平邊經配置以配合將在基座主體204上處理的基板之平邊。
第3E圖為基座主體204的另一個實施例的頂視圖，該頂視圖繪示以形成環形陣列之弧段而形成於基座主體204的上表面210的複數個熱扼流器262。熱扼流器262的該等弧段圖案將相鄰單元200之一個群組從另一個相鄰單元200之群組分離，該另一個相鄰單元之群組亦可以同心的方式安排。
應體會到該熱扼流器262及單元200可以其他定向 安排。
回到參考第2圖，基座帽208可由金屬、金屬的或其他合適的材料所形成，例如鋁、鋁合金或不鏽鋼等等。複數個噴嘴支柱230從基座帽208的上表面延伸，其中至少一個噴嘴支柱230突起至個別單元200的其中一個。入口端234係形成於基座帽208中且由延伸穿過噴嘴支柱230的通道232而耦合至流體出口228。入口端234係透過流體分佈器146而耦合至熱傳送流體源144。配件236係與入口端234契合，以透過管路238而將單元200耦合至熱傳送流體源144。噴嘴支柱230具有足夠長度以將形成於噴嘴支柱230之遠端的流體出口228定位在單元200的底部216之附近。因此，來自熱傳送流體源144的流體被提供至單元200內以控制通過網格264的熱傳送速率。某些實施例中，流體出口228將來自熱傳送流體源144的熱傳送流體之流動或噴射導引直接對著單元200的底部216，如箭頭250所顯示，從而增加透過網格264的熱傳送速率，且最終增加基板134的熱傳送速率。藉由將熱傳送流體的流動或噴射導引直接對著單元200的底部216，改變基板134的該溫度之反應時間亦被減少。
單元200內的該流體藉由形成於基座帽208中的一或更多個出口端240回到熱傳送流體源144。配件242係與出口端240接合以透過管路244將單元200耦合至熱傳送流體源144。某些實施例中，每個單元200可包含專用的出口端240。其他實施例中，一或更多的單元200可共用一或更多個出口端240。
某些實施例中，冷卻基座130亦可包含分割板材206，該分割板材將定義於每個單元200中的體積從返回氣室224分離，該返回氣室係定義於分割板材206與基座帽208之間。返回氣室224係與穿過基座帽208而形成的出口端240流體溝通。
分割板206包含複數個穿過板材206而形成的孔222，一或更多個孔222流動地將由每個單元200所定義的體積耦合至返回氣室224。基座主體204的側壁214包含形成於分割板材206與基座主體204之下表面212之間的橫向通道220，以將每個單元200底下的氣室224之區域互連至穿過基座帽208而形成的流體出口端240，從而允許透過分割板材206而離開每個單元200的該熱傳送流體透過單一出口端240從冷卻基座130移除。
分割板材206可由任何合適方式固定於基座主體204與基座帽208之間。於第2圖中所描繪的實施例中，分割板材206具有孔223及孔221，該孔223安置在形成於基座主體204之側壁214中的台階218上，且孔221安置在形成於基座帽208之噴嘴支柱230中的台階219上。
第2圖中所描繪的實施例中，流體分佈器146包含入口歧管280，該入口歧管耦合至熱傳送流體源144。複數個流體控制器(統稱為流體控制器284)係平行耦合於入口歧管280與個別的分佈出口端(統稱為分佈出口端282)之間。每個分佈出口端282係由管路238而耦合至入口配件236以用於將來自熱傳送流體源144的熱傳送流體個別供應至個別單一 個單元200。控制器148可耦合至流體分佈器146以控制每個流體控制器284的運作，從而相對於冷卻基座130內的其他單元200而控制提供至每個單元200的流體之量及/或速率。舉例而言，第一流體控制器2841可由控制器148所設定，以將熱傳送流體的選擇量提供至第一分佈出口端2821，該第一分佈出口端傳遞至冷卻基座130的第一單元2001；而第二流體控制器2842可由控制器148所設定，以將熱傳送流體的選擇量提供至第二分佈出口端2822，該第二分佈出口端傳遞至冷卻基座130的第二單元2002，直到第N控制器284N由控制器148所設定，以將熱傳送流體的選擇量提供至第N分佈出口端282N，該第N分佈出口端傳遞至冷卻基座130的第N單元200N。N為大於2的正整數。因此，藉由選擇地控制流到每個單元200流動，提供至基板134的該溫度可被調諧以取得所需的處理結果。
第4圖為部分的基板支撐組件426之放大部分剖面示意圖，詳細地顯示部分的冷卻基座430。基板支撐組件426及冷卻基座430幾乎類似於上述的基板支撐組件126及冷卻基座130，除了其中依賴流體控制器的流體分佈器146係由利用不同尺寸孔口(統稱為孔口412)的流體分佈器410所取代，以控制提供至個別單元200之熱傳送流體的相對量，該等單元形成於冷卻基座430內。
類似於以上描述的冷卻基座130，冷卻基座430包含基座主體204、分割板材206、基座帽408及氣室帽420。基座帽408係類似於上述之基座支撐組件126的基座帽208， 除了其中基座帽408不包含入口端414及出口端432。第4圖中所描繪的實施例中，入口端414及出口端432係位於氣室帽420中。
氣室帽420係耦合於基座帽408底下，使得入口氣室402係定義於氣室帽420與基座帽408之間。入口氣室402係流動地耦合至入口端414，該入口端透過配件416及管口418而順次耦合至熱傳送流體源144。氣室帽420亦可包含凸座424，該凸座具有出口端432而穿過形成於其中。凸座424延伸穿過入口氣室402並且靠著基座帽408的該下表面密封。穿過凸座424的通道426與穿過基座帽408而形成的出口端240對準，從而將出口端432連接至返回氣室224。
流體分佈器410係設置於氣室帽420與基座帽408之間的入口氣室402中。流體分佈器410包含複數個孔口412，每個孔口412流動地耦合至個別單一個流體通道232，該流體通道將熱傳送流體提供至個別單一個單元200。孔口412的相對尺寸可被選擇以決定提供至每個獨立單元200的熱傳送流體之相對量，從而致使基板134的橫向溫度分佈被調諧。舉例而言，第一孔口4121可具有第一直徑，該第一直徑控制從入口氣室402至第一單元2001的熱傳送流體之流動，而第二孔口4222可具有第二直徑(不同於該第一直徑)，該第二直徑以不同於提供至第一單元2001之該速率的速率，控制從入口氣室402至第二單元2002的熱傳送流體之流動，且對於冷卻基座430的其餘單元200亦為如此。每個孔口422的該直徑可基於計算、建模或量測溫度讀取而選擇。舉例而 言，熱影像可從基板134或靜電夾具132於使用時取得，以決定橫越基板134或靜電夾具132的橫向與方位溫度分佈。流體分佈器410可從冷卻基座426移除且每個孔口422的該直徑被選擇，以調諧流至每個單元200的流動分佈，使得橫越該基板的該溫度分佈可被調諧以滿足所需標準。流體分佈器410亦可從冷卻基座426換出，以允許該基板支撐組件的該橫向溫度分佈被選擇以滿足改變的處理標準，舉例而言，在生產運行之間從蝕刻一種材料換成另一種材料的時候。
第5圖為方法500的一個實施例之流程圖，該方法用於處理利用像素化基板支撐組件之基板，例如上述的基板支撐組件等等。方法500在方塊502開始，以不同於流入形成於該冷卻基座中之第二單元的熱傳送流體速率之速率，將熱傳送流體流入形成於冷卻基座中的第一單元，同時在具有設置於該冷卻基座上的靜電夾具之基板支撐組件上處理基板。處理該基板可包含電漿蝕刻設置於該基板上的一層材料、利用物理或化學氣相沉積處理而將一層材料沉積於該基板上、真空退火該基板、將離子植入至該基板中或其他半導體製造處理。
選擇性地，在方塊504，流入該第二單元的該熱傳送流體之速率可在處理該基板時改變。流入該第二單元的該熱傳送流體之速率可回應於來自該基板上感測溫度的反饋、處理參數(例如氣流、電漿功率、壓力、溫度及類者)的改變或其他處理特性而改變。
某些實施例中，熱扼流器被利用於該等單元之間以 改善單元之間的熱隔離，且從而改善橫越該基板的該溫度控制。某些實施例中，該等單元的該柵格或陣列安排允許了局部熱或冷部位被補償，並允許橫越該基板之該表面的該溫度分佈之橫向(例如蝕刻至中心)及方位調諧。
雖然前述係針對本發明的實作，本發明之其他及進一步的實作可在不背離本發明之基本範疇的情況下被設計，且本發明之範疇係取決於以下的請求項。
124‧‧‧內部體積
130‧‧‧冷卻基座
132‧‧‧靜電夾具
134‧‧‧基板
144‧‧‧熱傳送流體源
146‧‧‧流體分佈器
148‧‧‧控制器
2001‧‧‧第一單元
2002‧‧‧第二單元
2003‧‧‧第三單元
200n‧‧‧第N單元
202‧‧‧結合介質
204‧‧‧基座主體
206‧‧‧分割板材
208‧‧‧基座帽
210‧‧‧上表面
212‧‧‧下表面
214‧‧‧側壁
216‧‧‧底部
218‧‧‧台階
219‧‧‧台階
220‧‧‧橫向通道
221‧‧‧孔
222‧‧‧孔
223‧‧‧孔
224‧‧‧返回氣室
228‧‧‧流體出口
230‧‧‧噴嘴支柱
232‧‧‧流體通道
234‧‧‧入口端
236‧‧‧入口配件
238‧‧‧管路
240‧‧‧出口端
242‧‧‧配件
244‧‧‧管路
246‧‧‧材料
250‧‧‧箭頭
260‧‧‧最外圍側壁
262‧‧‧熱扼流器
264‧‧‧網格
280‧‧‧入口歧管
2821‧‧‧第一分佈出口端
2822‧‧‧第二分佈出口端
282n‧‧‧第N分佈出口端
2841‧‧‧第一流體控制器
2842‧‧‧第二流體控制器
284n‧‧‧第N分佈出口端

Claims (20)

  1. 一種基板支撐組件，該基板支撐組件包括：一基板支撐構件，該基板支撐構件具有一第一表面及一第二表面，該第一表面經配置以支撐一基板；及一冷卻基座，該冷卻基座包括：一基座主體，該基座主體具有一第一表面及一第二表面，該基座主體的該第一表面耦合至該基板支撐構件的該第二表面；形成於該基座主體中的複數個單元，每個單元具有一底部，該底部相鄰於該基座的該上表面，使得一基座材料網格係定義於該底部及該基座的該第一表面之間；複數個流體入口通道，每個該等流體入口通道具有與個別該等單元之其中一個配對的一出口；及至少一個熱扼流器，該熱扼流器橫向分離至少兩個相鄰單元。
  2. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該等單元係以一柵格(grid)安排。
  3. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該等單元係以一環形陣列安排。
  4. 如請求項1所述之基板支撐組件，該基板支撐組件進一步包括； 一熱扼流器，該熱扼流器設置於該冷卻基座之一邊緣與該複數個單元之間。
  5. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該至少一個熱扼流器包括：第一表面中的溝槽。
  6. 如請求項5所述之基板支撐組件，其中該溝槽係由結合材料填滿，該結合材料具有低於構成該冷卻基座之一材料的一熱係數更低的一熱係數。
  7. 如請求項5所述之基板支撐組件，其中該溝槽係由將該基板支撐組件結合至該冷卻基座的一材料填滿。
  8. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該基板支撐構件係一靜電夾具。
  9. 如請求項1所述之基板支撐組件，該基板支撐組件進一步包括：一流體分佈器，該流體分佈器具有一第一孔口及一第二孔口，每個孔口具有一不同尺寸且經配置以將流體以不同速率導入該等分別的單元。
  10. 如請求項1所述之基板支撐組件，該基板支撐組件進一 步包括：一流體分佈器，該流體分佈器經配置以將流體以不同速率導入該等分別的單元，該流體分佈器定位於一支撐構件中，該支撐構件耦合至該冷卻基座。
  11. 如請求項1所述之基板支撐組件，該基板支撐組件進一步包括：一流體分佈器，該流體分佈器經配置以將流體以不同速率導入該等分別的單元，該流體分佈器被定位以遠離該基板支撐組件。
  12. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該基板支撐構件為一陶瓷靜電夾具，且其中該冷卻基座包括鋁。
  13. 一種處理腔室，該處理腔室包括：一腔室主體；設置於該腔室主體中的一靜電夾具，該靜電夾具具有一第一表面及一第二表面，該第一表面經配置以支撐一基板；及一金屬冷卻基座，該金屬冷卻基座具有一第一表面及一第二表面，該基座的該第一表面結合至該基板支撐構件的該第二表面，該基座包括：形成於基座中的複數個單元，每個該等單元經配置以接收一獨立控制的熱傳送流體之流動，每個該等單元具有 一基座材料網格，該基座材料網格設置於該單元與該靜電夾具之間，每個網格與至少一個相鄰網格熱隔離。
  14. 如請求項13所述之處理腔室，該處理腔室進一步包括設置於相鄰單元之間的一或更多個熱扼流器。
  15. 如請求項14所述之處理腔室，其中該一或更多個熱扼流器延伸於相鄰單元之側壁之間。
  16. 如請求項13所述之處理腔室，其中該等單元係以一柵格或環形陣列而安排。
  17. 如請求項13所述之處理腔室，該處理腔室進一步包括：一熱扼流器，該熱扼流器設置於該冷卻基座之一邊緣與該複數個單元之間。
  18. 如請求項14所述之處理腔室，其中該至少一個熱扼流器包括：該冷卻基座之第一表面中的溝槽。
  19. 如請求項18所述之基板支撐組件，其中該溝槽係以一材料填滿，該材料具有比構成該冷卻基座之一材料的一熱係數更低的一熱係數。
  20. 一種用於控制一基板之該溫度的方法，該方法包括：在一基板支撐組件上處理一基板，該基板支撐組件具有設置於一冷卻基座上的一靜電夾具；及於處理該基板時，以不同於流入形成於一冷卻基座中的一第二單元之一熱傳送流體速率的一速率，將一熱傳送流體流入形成於該冷卻基座中的一第一單元，該等單元由一熱扼流器橫向分離。
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