CN103974518A - 等离子体处理腔室部件的温度受控窗 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种等离子体处理腔室部件的温度受控窗，具体地，一种电感耦合等离子体处理腔室的温度受控介电窗包括介电窗，所述介电窗形成所述等离子体处理腔室的顶壁，所述介电窗中具有至少第一和第二通道。液体循环系统包括在不与通道流体连通的第一闭环中循环的冷液体源、在与通道流体连通的第二闭环中循环的热液体源以及第一和第二换热器。冷液体以可控流速通过第一换热器，并且随着热液体通过第一换热器且然后通过第一通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。冷液体以可控流速通过第二换热器，并且随着热液体通过第二换热器且然后通过第二通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。
Description
技术领域
本公开涉及等离子体处理腔室的窗的温度控制。更具体地，本公开涉及通过使热液体循环通过窗中的通道且单独地控制每个通道中的热液体的温度来进行窗的温度控制。
背景技术
等离子体处理装置用于借助包括蚀刻、物理气相沉积（PVD）、化学气相沉积（CVD）、离子注入和去胶的技术来处理衬底。在等离子体处理中使用的一种等离子体处理装置包括电感耦合等离子体（ICP）腔室，其具有将处理气体激励成等离子体状态以处理腔室中的衬底的一个或多个RF线圈形式的RF天线。由于缩小的特征尺寸和新材料的实现，要求等离子体处理装置改进以控制等离子体处理的条件。
在ICP腔室中，陶瓷窗将腔室与诸如RF天线或RF线圈等RF源分隔开。陶瓷窗材料的易碎本质对所使用的RF功率提出了限制，因为随着RF功率增加，进入陶瓷窗的热通量增加。热通量导致产生温度梯度，并且因此导致陶瓷窗的内部应力。而且，热通量的分布可具有高度的非均匀分布，这加剧了热应力问题。
发明内容
在一实施例中，利用液体循环系统来控制电感耦合等离子体处理腔室的介电窗的温度。窗包括其中的至少第一和第二通道，第一和第二通道中的每一个都具有使温度受控液体在通道中循环的入口和出口。液体循环系统具有：在不与通道流体连通的第一闭环中循环的冷液体源；在与通道流体连通的第二闭环中循环的热液体源；以及至少第一和第二换热器。第一换热器连接至冷液体源、热液体源和第一通道的入口，使得冷液体以可控流速通过第一换热器并且随着热液体通过第一换热器且随后通过第一通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。第二换热器连接至冷液体源、热液体源和第二通道的入口，使得冷液体以可控流速通过第二换热器并且随着热液体通过第二换热器且随后通过第二通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。
在一实施例中，温度受控介电窗还包括第一闭环，所述第一闭环包括主线路、与所述主线路和第一换热器流体连通的第一分支线路、与主线路和第二换热器流体连通的第二分支线路、沿着所述第一和第二分支线路的阀以及使来自第一和第二换热器的冷液体返回到冷液体源的返回线路，所述液体循环系统包括控制系统，所述控制系统接收来自嵌入到介电窗的热电偶的信号以及来自测量冷液体通过第一和第二换热器的流速的控制阀的信号，所述控制系统操作所述控制阀以控制冷液体通过第一和第二换热器的流速。
在一实施例中，温度受控介电窗还包括覆于介电窗的上表面上的歧管，歧管具有与介电窗的入口和出口垂直对准的水平对准的流道以及与介电窗的上表面中的安装孔垂直对准的水平对准的安装孔。
在另一实施例中，温度受控介电窗还包括第三、第四和第五通道，并且液体循环系统包括第三、第四和第五换热器。第三换热器连接至冷液体源、热液体源和第三通道的入口，使得冷液体以可控流速通过第三换热器并且随着热液体通过第三换热器且随后通过第三通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。第四换热器连接至冷液体源、热液体源和第四通道的入口，使得冷液体以可控流速通过第四换热器并且随着热液体通过第四换热器且随后通过第四通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。第五换热器连接至冷液体源、热液体源和第五通道的入口，使得冷液体以可控流速通过第五换热器并且随着热液体通过第五换热器且然后通过第五通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。第一闭环还包括与主线路和第三换热器流体连通的第三分支线路、与主线路和第四换热器流体连通的第四分支线路、与第五换热器流体连通的第五分支线路、沿着第三、第四和第五分支线路的阀以及使来自第三、第四和第五换热器的冷液体返回到冷液体源的返回线路。控制系统接收来自嵌入到介电窗中的热电偶的信号以及来自测量通过第三、第四和第五换热器的冷液体的流速的控制阀的信号，所述控制系统操作所述控制阀以控制冷液体通过第三、第四和第五换热器的流速。
在另一实施例中，提供了控制安装在等离子体处理腔室中的温度受控介电窗的温度的方法，包括对所述腔室中的半导体衬底进行等离子体处理的该方法包括：使热液体循环通过至少第一和第二通道；以及调节流经至少第一和第二通道的热液体的温度以实现介电窗的内表面上的基本均匀的温度。
在窗还包括第三、第四和第五通道的实施例中，所述方法包括：对腔室中的半导体衬底进行等离子体处理，包括使热液体循环通过第一、第二、第三、第四和第五通道中的每一个；以及调节流经第一、第二、第三、第四和第五通道中的每一个的热液体的温度以实现介电窗内表面上基本均匀的温度。
附图说明
图1是电感耦合等离子体（ICP）处理装置的剖视图。
图2是用于具有三个通道的腔室窗的温度控制单元的示意图。
图3是用于具有五个通道的腔室窗的温度控制单元的示意图。
图4是流体控制系统的立体图。
图5A,B分别示出了陶瓷窗的顶板的顶面和底面的立体图。
图6A,B分别示出了陶瓷窗的底板的顶面和底面的立体图。
图7是具有歧管的窗的立体图。
图8是歧管的立体图。
图9示出了在包括三个通道的窗中热液体的瞬态控制。
图10示出了在包括五个通道的窗中热液体的瞬态控制。
具体实施方式
随时间变化的热负载是半导体晶片处理的核心所在，其中热产生必然地在离散的基础上发生（晶片到晶片）。空间上变化的热负载还常见于蚀刻工艺模块，其中等离子体的密度和与部件的接近度是非均匀的。而且，期望等离子体处理腔室的部件在等离子体处理期间处于一定温度下并且这些部件不会被等离子体加热直至晶片处理开始。使热液体循环允许第一晶片被处理而不具有第一晶片效应，但是随着等离子体处理继续，部件被等离子体加热使得部件需要被冷却至目标高温，如其全文通过引用合并于此的共同受让的美国公开专利申请No.2008/0308228中所描述的。
在一实施例中，如图1所示，电感耦合等离子体（ICP）处理装置200能够通过将处理气体供给到处于低压（即，100毫托以下）的真空腔室中以及向气体施加射频（RF）能量而用于衬底上材料的沉积（例如，等离子体增强化学气相沉积或PECVD）和等离子体蚀刻。图2是ICP等离子体处理装置200的实施例的剖视图。ICP等离子体处理腔室的示例是蚀刻或沉积系统，其是由Lam Research Corporation,Fremont,Calif制造的。ICP等离子体处理装置还描述于例如其全文通过引用合并于此的共同受让的美国公开专利申请No.2010/0116788中。反应腔室202包括用于将衬底206支撑在反应腔室202内部的衬底支撑件204。介电窗208形成反应腔室202的顶壁。处理气体通过气体分布构件210而被通往反应腔室202的内部。气体分布构件210的示例包括喷头、气体喷射器或其它适合的布置。气体源212将处理气体通过气体分布构件210供给到反应腔室202的内部。
一旦处理气体被导入反应腔室202的内部，就通过能量源216将能量供给到反应腔室202内部而将该处理气体激励成等离子体状态。优选地，能量源216是通过RF源218A和RF阻抗匹配电路218B供给电力以将RF能量电感耦合到反应腔室202中的外部平面型天线。通过向平面型天线施加RF功率所产生的电磁场激励处理气体以在衬底206上方形成高密度等离子体P（例如，1010-1012离子/cm3）。
介电窗208位于平面型天线之下，并且气体分布构件210被置于介电窗208的下方。在气体分布构件210和衬底206之间的区域中产生等离子体P，用于衬底206的沉积或蚀刻。
图2示出了温度控制单元300的实施例，由此窗208包括三个液体循环通道220。三个通道220中的每一个都与单独的热液体流路流体连通，单独的热液体流路分别与通过三个换热器250的单个冷环270和热环290流体连通。流动控制阀280可布置在冷环270中以调制通过每个换热器的冷液体的流速。冷液体通过换热器，而不与热液体混合。热环209中的再循环器（未示出）将热液体加热至期望的恒定温度以使热液体处于与其进入每个换热器时的温度相同的温度。来自热环290的热液体是通过窗循环的流体。热环290是使热液体以恒定速率流动的闭环。冷环270中的再循环器（未示出）使处于比热环290中的温度低的温度的冷液体循环。冷环270用于调节热环290的温度。换热器250将热环290和冷环270连接并且允许热从每个热环290中移走且被传递到冷环270。控制阀280通过换热器250来调节冷环270的流速。温度控制单元300能够利用循环通过内部通道的冷却剂，诸如介电液体（例如，）或水，来从陶瓷窗208中去除热。
一旦晶片处理开始，保持流体温度的热能够唯一地从等离子体热负载获得。控制阀280用于调节冷环270的流速，并且因此从每个热环290去除的热量会变化。温度控制单元300还可以包括控制系统、测量流体温度的热电偶、致动流动控制阀的装置（优选地为使用电流-压力传感器调制的气动源）以及测量流的设备。
进入每个独立的通道220的热液体的独立温度控制使得能均衡窗上的非均匀热通量。在热通量较高的位置处，通过相应的换热器来降低热液体的温度以进行补偿。基于来自嵌入到陶瓷窗208中的热电偶（未显示）的温度读数来控制各通道中的热液体温度。可替代地，不是将热电偶嵌入到陶瓷窗208中，而是可以将热电偶通过利用适当的粘合剂表面安装到陶瓷窗208上。可以使用红外传感器、非接触式传感器、磷光体温度探针和光温度探针来替代热电偶，这些传感器和探针或者嵌入到陶瓷窗208中或者表面安装到陶瓷窗208上。
图3示出了温度控制单元300的另一实施例。除了在图3的实施例中陶瓷窗208包括五个通道220之外，图3的实施例类似于图2的实施例。五个通道220中的每一个是独立且单独的流路，其各自与通过换热器250链接的冷环270和热环290流体连通。流动控制阀280可以布置在冷环270中以调制冷液体通过各换热器的流速。热环290中的加热器（未显示）用于将热液体加热至期望的初始温度。
热环和冷环可以使流体在宽温度范围内循环，并且不特别地限制这些温度。例如，热环可以使流体在从大约20℃至大约120℃、或者从大约30℃至大约100℃、或者从大约35℃至大约80℃、或者从大约40℃至大约60℃、或者从大约45℃至大约55℃的范围内循环。例如，冷环可以使流体在从大约-20℃至大约80℃、或者从大约-10℃至大约70℃、或者从大约0℃至大约60℃、或者从大约10℃至大约50℃、或者从大约20℃至大约40℃的范围内循环。
图2-3的温度控制单元提供了多种优势。例如，图2-3的温度控制单元紧凑，并且流动控制阀和换热器的廉价组合能够形成快速且精确的温度瞬态。该温度控制单元大幅降低了成本要求，同时还减轻了陶瓷窗208中的热应力并且调整陶瓷窗208的温度。图2-3的温度控制单元能够在多个同时循环的流体通道中进行温度的动态控制并且能够不使用与窗接触的局部加热器或冷却器来控制窗温度，这有益于加热器将干扰RF电源的应用或者由于空间限制而难以放置加热器的应用。
图2-3的温度控制单元提供了增加的散热容量。增加热容量是通过如下实现的：1）将液体用作冷却器而不是使用空气，因为液体因较大的热容量和较高的热传递系数而具有优良的热传递能力；2）使用多个独立的流体通道，由此能够将冷却剂的温度能够针对进入窗的热通量的非均匀本质进行调整，使得径向热梯度最小化；以及3）将流体循环通道220布置为靠近陶瓷窗208的底面，这减小了通过陶瓷窗208的厚度的温度梯度。
图2-3的温度控制单元还能够调整陶瓷窗208的表面温度。通过将流体循环通道220布置成更靠近窗208的最下表面而不是更靠近窗208的最上表面来实现这点。优选地，流体循环通道220被定位成尽可能地靠近陶瓷窗208的最下表面，例如，最靠近待处理晶片的表面。使得流体和陶瓷窗208的最下表面之间的散热量最小化，并且因此变化的流体温度的测量结果将严格地代表经调整的表面温度。使用较大数量的独立的流体循环通道，能够实现对径向温度分布的较大程度的控制。
图2-3的温度控制单元尺寸较小并且因此占据极小的制造空间，并且容许将这些单元定位成紧邻处理模块，允许极快速的控制响应。这些单元也是简单的，因为每个流体通道中仅有一个温度控制元件（控制阀280）。这使得控制方案实施和操作简单。通过窗的流速优选地为使窗的温度控制简化的恒定的、或基本恒定的速率。图2-3的温度控制单元具有极快的（very fast）“时间常数”（例如，流体温度响应于设定点变化所花费的时间量是通过换热器的薄壁的传导率的函数），从而允许在实时控制中使用这些单元。
图2-3的温度控制单元能够快速响应于控制输入，使得能够快速地达到循环流体的期望温度。例如，对于流体循环温度的每5℃的变化，响应时间小于1分钟，优选地小于45秒，或小于30秒，或小于20秒。更优选地，流体循环温度每5℃的变化的响应时间为大约3至15秒。因此，图2-3的温度控制单元能够实现以下目标：流体循环温度变化10℃，响应时间在大约6至30秒内，以及流体循环温度变化15℃，响应时间在大约9至45秒内。
换热器250可以垂直阵列排布以使得如图4所示的温度控制单元所占据的空间最小化。不特别限制换热器的类型，其可以为钎焊板式换热器，诸如可从SWEP International AB获得的那些换热器。热环290的热液体通过共用线路296供给到位于阵列的上端处的热液体入口291，冷环270的冷液体通过共用线路297供给到位于阵列的下端处的冷液体入口271，返回线路298从位于阵列上端处的冷液体出口272接收冷环270的冷液体，并且单独的（individual）线路（未示出）从位于阵列下端处的热液体出口292接收热环290的热液体。控制阀280可布置在冷液体入口271和换热器250之间。不特别地限制控制阀的类型，只要控制阀具有足够的精度和操作速度即可。优选地，控制阀是带位置控制功能的型号为2301的Burkert球形控制阀。
陶瓷窗208优选地为盘形，直径优选地为大约20英寸，但是可以为任意适合的直径，具体取决于等离子体腔室的尺寸。陶瓷窗208优选地包括陶瓷顶板和陶瓷底板，它们可通过共烧或粘合而连结。在共烧中，玻璃填充剂可被置于顶板和底板之间，然后将组件进行烧制。在粘合中，环氧树脂或其它合适的粘合剂可用于连结顶板和底板。陶瓷窗208具有大约0.5至大约1.0英寸的厚度，并且优选地，大约0.8英寸。通道220可以通过加工陶瓷窗208的两个配合的半部而形成。通道220优选地被加工成顶板的下表面，但是还可以形成在底板中。陶瓷窗208可布置在等离子体处理腔室中，以使最下表面最靠近正在处理的衬底，并且最上表面距正在处理的衬底最远。
图5A-B示出了陶瓷窗208的顶板208a的实施例，图5A示出了顶板208a的顶面，图5B示出了顶板208a的底面。顶板208a包括中央镗孔216、用于附接歧管（未示出）的多个螺纹孔217、来自流体循环通道220的多个垂直的立管218以及用于嵌入诸如热电偶之类的温度传感器的多个孔219。优选地，顶板208a具有平面型最上表面222。优选地，中央镗孔216具有大约1至2英寸的直径并且能够适于接纳气体喷射器，诸如陶瓷制气体喷射器，气体喷射器用于将处理气体供给到等离子体处理腔室。全部内容都通过引用合并于此的共同受让的美国公开专利申请2012/0309204和2011/0056626两者都公开了可与陶瓷窗208一起使用的气体喷射器。每个螺纹孔217可具有从大约0.08至大约0.75英寸的直径，优选地，从大约0.125至大约0.5英寸的直径。每个垂直的立管218可具有从大约0.125至大约1.5英寸的直径，优选地，从大约0.25至大约1.0英寸的直径。每个孔219可具有从大约0.005至大约0.1英寸的直径，优选地，从大约0.015至大约0.05英寸。通道220优选地被加工到顶板208a的底面中并且通过径向壁345分割，流体入口和流体出口位于每个径向壁345的相对侧上。
优选地，通道220具有大约0.005至大约0.1英寸的高度以及大约0.5至5英寸的宽度，更优选地，具有大约0.010至大约0.030英寸的高度以及大约1至大约2英寸的宽度。每个通道220可具有相同的高度或宽度，或者不同的高度和宽度。例如，最内通道可具有大约0.030英寸的高度以及大约1.3英寸的宽度，并且最外通道可具有大约0.030英寸的高度以及大约1.6英寸的宽度。通道220优选地为大致圆形的形状并且可彼此同心地或非同心地布置。通道可由径向壁345分割，入口和出口位于径向壁345的相对侧上。还能够使用除了圆形之外的其它通道形状，诸如矩形。
流体循环通道220具有基于期望的局部热通量而选择的宽度和高度。通道220优选地设定尺寸以确保高速度和紊流，从而有助于确保足够高的热传递系数（HTC）。然而，如果通道220的尺寸不恰当，则维持流动所需的压力将过高。已经发现，HTC和压降之间的适合的折中方案是，通道高度在大约0.005-0.05英寸的范围内，更优选地，大约0.010-0.030英寸。优选地，选择流速以均衡热传递和压降。通过每个单个的通道220的流速在操作期间是恒定的，流速由两个因素确定。第一个因素是操作压力。通道220是平行垂直的，因此操作压力对于每个通道都相同。操作压力能够取从20psi至200psi的范围，期望的操作压力是在操作之前基于进入陶瓷窗208的期望热负荷来确定的。第二个因素是各通道220的流动容量，这是由通道尺寸确定的，例如通道宽度和通道长度。通过各通道的流速优选地为大约1至大约10升每分钟（lpm），更优选地，大约2至大约5升每分钟，每个通道220可具有相同或不同的流速。
图6A-B示出了陶瓷窗208的底板208b的实施例，其中图6A示出了底板208b的顶面，并且图6B示出了底板208b的底面。优选地，底板208b具有平面型的下表面301和平面型的上表面302，中央筒状毂盘316从平面型的上表面302向上延伸。毂盘316可具有阶形镗孔317，阶形镗孔317垂直地贯通，其尺寸适于接纳气体喷射器，气体喷射器将处理气体输送到等离子体腔室。优选地，具有阶形镗孔317的中央筒状毂盘316与顶板208a的中央镗孔216垂直地对准。
为了将流体供给至陶瓷窗208，歧管320可布置在陶瓷窗208的上方，如图7所示。优选地，歧管320覆于介电窗208的最上表面222的上面并且具有与介电窗的最上表面222中的入口和出口对准的内部流道340、345，以便将流体输送到流体循环通道220并且还允许将RF线圈325布置于其中。在一些等离子体处理腔室中，内部和外部的RF线圈325可防止管道直接到达流体循环通道220，因此歧管320适于将流体从流体连接更易于接近的陶瓷窗208的外径在RF线圈325下方输送。歧管320包括与介电窗的最上表面222中的安装孔对准的安装孔350。
流道340被垂直地加工（例如，钻孔）在歧管320的上表面中并且与水平加工出（例如，钻孔）的流道345连接。流道340、345与介电窗的最上表面222中的入口和出口对准。流道345在外周处由塞子密封以防止流体泄漏。流道340可为锥形或非锥形的，或者可以带螺纹或不带螺纹。流道340用于接纳允许连接至管子以进行流体供给和回流的配件。替代地，可利用面密封物将配件直接螺纹连接到陶瓷窗208中。延伸到陶瓷窗208的螺纹孔217（图5A中示出）中的螺栓将歧管320紧固到陶瓷窗208的最上表面222。替代地，可利用合适的粘合剂将歧管320粘合到陶瓷窗208。歧管320还将陶瓷窗208的顶部绝缘。盖件330可布置在歧管320的上方以将RF线圈325保持在适当位置上。歧管320可由诸如塑料、陶瓷或聚合物等任何适当的材料制成。优选地，歧管320由玻璃填充特氟隆（Teflon）制成。O形圈（未显示）可布置在歧管320和陶瓷窗208之间以提供流体密封。图8示出了歧管320，由此更清晰地示出了流道340、345。
图9示出了与图2的温度控制单元有关的流体温度的瞬态控制。对于图9，热液体以大约90℃的温度循环，并且冷液体以大约60℃的温度循环。在三个流体循环通道中，从最内通道到最外通道使热液体分别以2.5升每分钟的速度、3.3升每分钟的速度以及4.4升每分钟的速度循环。能够看出，对于从95℃至大约80℃的初始温度下降，对于每个流体循环通道，图2的单元具有大约10秒的响应时间。对于从80℃至大约95℃的初始温度升高，对于每个流体循环通道，图2的单元具有大约15秒的响应时间。对于从95℃至大约80℃的第二次温度下降，对于每个流体循环通道，图2的单元具有大约10秒的响应时间。
图10示出了与图3的温度控制单元有关的流体温度的瞬态控制。对于图10，热液体以大约35℃的温度循环，并且冷液体以大约19℃的温度循环。在五个流体循环通道中，从最内通道到最外通道使流体分别以2.4升每分钟的速度、4.2升每分钟的速度、3.6升每分钟的速度、4.6升每分钟的速度以及4.4升每分钟的速度循环。能够看出，对于最外通道（最下轨迹）从30℃至大约25℃的温度下降，图3的单元具有大约5秒的响应时间。对于第二最外通道（第二最下轨迹）从30℃至大约26℃的温度下降，图3的单元具有小于大约5秒的响应时间。对于中间通道（中间轨迹）从30℃至大约27℃的温度下降，图3的单元具有小于大约5秒的响应时间。对于第二最内通道（第二最上轨迹）从30℃至大约28℃的温度下降，图3的单元具有小于大约5秒的响应时间。对于最内通道（最上轨迹）从30℃至大约29℃的温度下降，图3的单元具有小于大约5秒的响应时间。优选地，换热器250实现每个通道下方的环形区域的至少大约0.1℃每秒、或者至少大约0.25℃每秒、或者至少大约0.5℃每秒、或者至少大约0.75℃每秒、或者至少大约1℃每秒的温度变化。
控制介电窗208的温度的方法可以包括：对腔室中的半导体衬底进行等离子体处理；使热液体循环通过至少第一和第二通道；以及调节流经至少第一和第二通道的热液体的温度以实现介电窗的内表面上基本均匀的温度。调节热液体的温度还可以包括：测量介电窗上不同位置处的温度；以及将表示所测得的温度的信号发送到控制单元，控制单元操作控制冷液体通过至少第一和第二换热器的流速的阀以调节通过换热器的热液体的温度并且因此控制介电窗的邻近第一和第二通道的区域中的局部温度。因此，调节各隔离的流体通道中的热液体的温度能够实现介电窗的内表面上基本均匀的温度。
已经发现，在温度控制单元300的流体循环通道220中循环的流体的温度的变化速度为大约0.25℃至大约2℃每秒，或大约0.5℃至大约1.5℃每秒，或大约0.75℃至大约1℃每秒。其它温度变化速度是可能的，具体取决于流体的流速以及热环和冷环的温度。还发现，通过陶瓷窗208的大约50kW/m2的热通量（对应于RF线圈所施加的总功率的大约5kW的上限）对应于大约5℃-30℃的循环流体温度下降以保持陶瓷窗208的恒定的表面温度。优选地，通过陶瓷窗208的大约50kW/m2的热通量对应于大约10℃-20℃的循环流体温度下降以保持陶瓷窗208的恒定的表面温度，或者大约14℃-16℃的温度下降。
虽然已经结合本发明的优选实施例说明了本发明，但本领域技术人员将理解的是，在不偏离如随附权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行未具体描述的添加、删除、修改和替换方案。
Claims (20)
1.一种电感耦合等离子体处理腔室的温度受控介电窗，其包括：
形成所述等离子体处理腔室的顶壁的介电窗，该介电窗中具有至少第一和第二通道，所述第一和第二通道中的每一个都具有使温度受控液体在所述通道中循环的入口和出口；以及
液体循环系统，其具有在不与所述通道流体连通的第一闭环中循环的冷液体源、在与所述通道流体连通的第二闭环中循环的热液体源，以及至少第一和第二换热器；
所述第一换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源和所述第一通道的入口，以使冷液体以可控流速通过所述第一换热器并且随着热液体通过所述第一换热器且随后通过所述第一通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度；
所述第二换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源和所述第二通道的入口，以使冷液体以可控流速通过所述第二换热器并且随着热液体通过所述第二换热器且随后通过所述第二通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度。
2.如权利要求1所述的温度受控介电窗，其中所述第一闭环包括主线路、与所述主线路和所述第一换热器流体连通的第一分支线路、与所述主线路和所述第二换热器流体连通的第二分支线路、沿着所述第一和第二分支线路的阀、以及使来自所述第一和第二换热器的冷液体返回到冷液体源的返回线路，所述液体循环系统包括控制系统，所述控制系统接收来自嵌入到所述介电窗中的热电偶的信号以及来自测量通过所述第一和第二换热器的冷液体的流速的控制阀的信号，所述控制系统操作所述控制阀以控制通过所述第一和第二换热器的冷液体的流速。
3.如权利要求1所述的温度受控介电窗，其中所述介电窗包括陶瓷材料制顶板和陶瓷材料制底板，所述顶板具有在其下表面中的所述第一和第二通道，并且所述顶板和底板通过共烧或者通过粘合而连结。
4.如权利要求3所述的温度受控介电窗，其中所述第一和第二通道具有大约0.01至大约0.03英寸的高度以及大约1至2英寸的宽度。
5.如权利要求1所述的温度受控介电窗，其中所述热液体是介电液体并且所述冷液体是水。
6.如权利要求1所述的温度受控介电窗，还包括覆在所述介电窗的上表面上的歧管，所述歧管具有与所述入口和出口垂直对准的水平对准的流道以及与所述介电窗的所述上表面中的安装孔垂直对准的水平对准的安装孔。
7.如权利要求1所述的温度受控介电窗，其中所述介电窗包括在所述介电窗中央的镗孔，所述镗孔被构造成接纳气体喷射器，所述气体喷射器将处理气体输送到所述腔室中。
8.如权利要求2所述的温度受控介电窗，其中所述介电窗还包括第三、第四和第五通道，所述液体循环系统包括第三、第四和第五换热器；
所述第三换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源以及所述第三通道的入口，使得冷液体以可控流速通过所述第三换热器并且随着热液体通过所述第三换热器并且随后通过所述第三通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度；
所述第四换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源和所述第四通道的入口，使得冷液体以可控流速通过所述第四换热器并且随着热液体通过所述第四换热器且随后通过所述第四通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度；
所述第五换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源和所述第五通道的入口，使得冷液体以可控流速通过所述第五换热器并且随着热液体通过所述第五换热器且随后通过所述第五通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度；
所述第一闭环还包括：与所述主线路和所述第三换热器流体连通的第三分支线路、与所述主线路和所述第四换热器流体连通的第四分支线路、与所述第五换热器流体连通的第五分支线路、沿着所述第三、第四和第五分支线路的阀以及使来自所述第三、第四和第五换热器的冷液体返回到所述冷液体源的返回线路，所述控制系统接收来自嵌入到所述介电窗中的热电偶的信号以及来自测量通过所述第三、第四和第五换热器的冷液体的流速的控制阀的信号，所述控制系统操作所述控制阀以控制通过所述第三、第四和第五换热器的冷液体的流速。
9.如权利要求8所述的温度受控介电窗，其中所述换热器以垂直阵列排布，通过共同线路来供给热液体到所述阵列的上端处的入口，冷液体供给到所述阵列的下端处的入口，所述返回线路接收来自所述阵列的所述上端处的出口的冷液体，并且单独的线路接收来自所述阵列的所述下端处的出口的热液体。
10.如权利要求1所述的温度控制单元，其中所述热液体以1至10升每分钟的恒定流速流经所述通道。
11.如权利要求1所述的温度受控介电窗，其中所述介电窗包括顶板和底板，所述底板具有平面型下表面和平面型上表面，中央筒状毂盘从所述上表面向上延伸，所述毂盘具有垂直地延伸通过其中的阶形镗孔，所述镗孔的尺寸适于接纳气体喷射器，所述气体喷射器将处理气体输送到所述等离子体腔室，所述顶板具有平面型上表面、平面型下表面和与所述阶形镗孔垂直对准的中央镗孔，所述顶板的所述下表面具有同心通道，所述通道中的每个由单个径向壁分割开，入口和出口在所述径向壁的相对侧上。
12.如权利要求1所述的温度受控介电窗，其中所述换热器以至少每秒1℃实现每个通道下方的环形区域的温度变化。
13.如权利要求1所述的温度受控介电窗，其中所述热液体以基本恒定的流速流经每个通道。
14.一种等离子体处理腔室，其包括如权利要求1所述的温度受控介电窗。
15.一种控制安装在等离子体处理腔室中的权利要求1所述的温度受控介电窗的温度的方法，其包括：
对所述腔室中的半导体衬底进行等离子体处理；
使热液体循环通过所述至少第一和第二通道；以及
调节流经所述至少第一和第二通道的热液体的温度以实现所述介电窗的内表面上基本均匀的温度。
16.如权利要求15所述的方法，其中通过安装在所述介电窗的中央的气体喷射器将处理气体供给到所述腔室，并且安装到所述介电窗上方的至少一个RF线圈将在所述腔室中的所述处理气体激励成等离子体状态。
17.如权利要求15所述的方法，其中所述调节热液体的温度包括：
测量所述介电窗上不同位置处的温度并且将表示所测得的温度的信号发送到控制单元，所述控制单元操作阀，所述阀控制通过所述至少第一和第二换热器的冷液体的流速以调节通过所述换热器的热液体的温度并且因此控制所述介电窗的与所述第一和第二通道相邻的区域中的局部温度。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述调节热液体的温度包括：将处于不同温度的加热流体供给到每个隔离的流体通道以实现所述介电窗的所述内表面上的基本均匀的温度。
19.如权利要求17所述的方法，其中冷液体在不与所述通道流体连通的第一闭环中循环，并且热液体在与所述通道流体连通的第二闭环中循环，所述冷液体在所述第一闭环中保持基本恒定的温度，热液体以基本恒定的温度供给到所述第一和第二换热器。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述介电窗还包括第三、第四和第五通道，所述液体循环系统还包括第三、第四和第五换热器，所述第三换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源和所述第三通道的入口，使得冷液体以可控流速通过所述第三换热器并且随着热液体通过所述第三换热器且随后通过所述第三通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度，所述第四换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源和所述第四通道的入口，使得冷液体以可控流速通过所述第四换热器并且随着热液体通过所述第四换热器且随后通过第四通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度，并且所述第五换热器连接至所述冷液体源、所述热液体源和所述第五通道的入口，使得冷液体以可控流速通过所述第五换热器并且随着热液体通过所述第五换热器且然后通过所述第五通道的入口而通过与冷液体进行换热来调节热液体的温度，所述第一闭环还包括与所述主线路和所述第三换热器流体连通的第三分支线路、与所述主线路和所述第四换热器流体连通的第四分支线路、与所述第五换热器流体连通的第五分支线路、沿着所述第三、第四和第五分支线路的阀以及使来自所述第三、第四和第五换热器的冷液体返回到所述冷液体源的返回线路，所述控制系统接收来自嵌入到所述介电窗中的热电偶的信号以及来自测量通过所述第三、第四和第五换热器的冷液体的流速的控制阀的信号，所述控制系统操作所述控制阀以控制冷液体通过所述第三、第四和第五换热器的流速，使得在所述半导体衬底处理期间所述介电窗的下表面上的温度基本上均匀。
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