CN108474694A - 用于多区域静电卡盘的传感器系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于基板支撑组件的加热器组件包括主体。加热器组件进一步包括设置在该主体中的一个或更多个主电阻加热器元件及设置在该主体中的多个附加电阻加热元件。加热器组件进一步包括设置在主体中的多个温度传感器，其中该多个温度传感器的一者或更多者设置在该多个附加电阻加热元件中的一者附近。

Description

用于多区域静电卡盘的传感器系统
技术领域
本文所描述的实现方式总体上涉及半导体制造，且尤其涉及温度受控的基板支撑组件，及使用该温度受控的基板支撑组件的方法。
背景技术
随着集成电路的器件图案的特征尺寸变小，这些特征的临界尺寸(CD)规格变成是稳定且可重复的器件性能的更重要的标准。横越处理腔室内处理的基板的可允许的CD变化是难以达成的，这是因为腔室的不对称性，例如腔室及基板温度、流导率以及RF场。
在利用静电卡盘的处理中，横越基板表面的温度控制的均匀性甚至是更加具有挑战性的，这是由于基板下方的卡盘的非均质构造。例如，静电卡盘的某些区域具有气孔，而其他区域具有升举销孔，这些升举销孔从气孔横向偏移。又其他的区域具有卡紧电极，而其他区域具有加热器电极，这些加热器电极从卡紧电极横向偏移。由于静电卡盘的结构可在横向及方位角两者上变化，故卡盘及基板之间的热传递均匀性是复杂且很难取得的，这造成横越卡盘表面的局部热点及冷点，这些热点及冷点于是造成沿着基板表面的处理结果的不均匀性。
在卡盘及基板之间的热传递的横向及方位角均匀性进一步被常规基板支撑件中常用的热传递方式复杂化，其中静电卡盘安装在该基板支撑件上。例如，常规基板支撑件通常只有边缘至中心的温度控制。静电卡盘内的局部热点及冷点无法在利用常规基板支撑件的热传递特征的同时被补偿。
发明内容
本文所描述的实现方式提供了一种基板支撑组件，该基板支撑组件实现静电卡盘及加热组件之间的热传递的横向调整及方位角调整两者。
在一个实现方式中，用于基板支撑组件的加热器组件包括主体及设置在主体中的一个或更多个主电阻加热元件。加热器组件进一步包括设置在主体中的多个附加电阻加热元件，其中每个附加电阻加热元件在本文中可被称为空间可调整加热元件。加热器组件进一步包括设置在主体中的多个温度传感器，其中多个温度传感器的每一者被设置在多个附加电阻加热元件中的一个附近。
在一个实现方式中，基板支撑组件包括静电卡盘，该静电卡盘包括陶瓷体、设置在陶瓷体中的电极，及设置在陶瓷体中的多个加热元件。基板支撑组件进一步包括多个温度传感器，这些温度传感器设置于以下至少一者：1)陶瓷体中或2)陶瓷体的底表面上，其中多个温度传感器的每一者设置在多个加热元件的加热元件附近，并用来检测加热元件的操作性。
在一个实现方式中，设备包括具有盘形的柔性聚合物主体及设置在柔性聚合物主体中的多个温度传感器。多个温度传感器的每一者用于测量静电卡盘的区域的温度。
附图说明
为了使本发明的上述特征能被详细理解的方式，可参考实现方式得出以上简要概括的更具体描述，某些实现方式绘示于所附附图中。然而应注意到，所附附图仅绘示本发明的某些实施例，且不应被认定为限制本发明的范围。
图1是处理腔室的剖面示意侧视图，该处理腔室具有基板支撑组件的一个实施例；
图2是详细显示基板支撑组件的部分的局部剖面示意侧视图；
图3A至图3F是绘示基板支撑组件内的空间可调整加热器及主电阻加热器的各种位置的局部示意侧视图；
图4A是沿着图2的剖面线A-A截取的剖面图；
图4B至图4D是沿着图2的剖面线A-A截取的剖面图，绘示空间可调整加热器的替代布局；
图5是用于空间可调整加热器及主电阻加热器的布线方案的图形示图；
图6是用于空间可调整加热器及主电阻加热器的替代布线方案的图形示图；
图7是针对图6中描绘的布线方案配置的基板支撑组件的底部透视图。
图8是针对图6中描绘的布线方案配置的冷却基座的底部透视图；
图9是用于利用基板支撑组件来处理基板的方法的一个实施例的流程图；及
图10是用于将静电卡盘连接到控制器的配合连接器的剖面图。
为了促进理解，以尽可能地使用相同的参考标号来指定附图共有的相同元件。可设想到，在一个实现方式中公开的元件可有益地用于其他实现方式中而无需特别详述。
具体实施方式
本文所描述的实现方式提供了一种基板支撑组件，该基板支撑组件实现静电卡盘的温度的横向调整及方位角调整，这进而允许在基板支撑组件上处理的基板的横向温度分布的横向调整及方位角调整两者。此外，实施例实现在基板支撑组件内的许多不同位置处的温度监测。本文还描述了用于调整在基板支撑组件上处理的基板的横向温度分布的方法。
在实施例中，基板支撑组件包括多个加热区域。每个加热区域可由位于该加热区域的加热元件加热。基板支撑组件可任意包括两个加热区域至数百个加热区域(例如，在一些实施例中，150个加热区域或200个加热区域)。每个加热区域包含单独的温度传感器，该温度传感器可以是电阻温度计检测器(RTD)或热电偶。多个加热元件可共享一个或更多个共同接地，且温度传感器可共享一个或更多个附加的共同接地。从而，用来对多个加热元件供电的导线数量可比加热元件的数量多一个，且用来对温度传感器供电的导线数量也可比加热元件的数量多一个。通过使每个加热元件具有单独的温度传感器，温度控制器可确定加热元件中的任一个何时失效。此外，若温度传感器被校准，则每个加热元件可在特定的加热区域处确定温度，并且可被用于与该加热区域相关联的加热元件的反馈控制。
虽然基板支撑组件在下文描述为在蚀刻处理腔室中，但基板支撑组件可用在其他类型的处理腔室中，例如物理气相沉积腔室、化学气相沉积腔室、离子植入腔室等等，以及期望横向温度分布的方位角调整的其他系统。也可设想到，空间可调整加热器也可被用来控制其他表面的温度，包括那些非用于半导体处理的表面的温度。
在一个或更多个实施例中，基板支撑组件允许在真空处理(例如蚀刻、沉积、植入等)期间基于调整基板温度而校正基板边缘处的临界尺寸(CD)变化以补偿腔室不均匀性，该腔室不均匀性例如温度、流导率、电场、等离子体密度等。此外，一些实施例提供基板支撑组件，该基板支撑组件能够将跨基板的温度均匀性控制到小于约±0.3摄氏度。
图1是示例性蚀刻处理腔室100的剖面示意图，该蚀刻处理腔室具有基板支撑组件126。如上文所讨论地，基板支撑组件126可用于其他处理腔室，例如等离子体处理腔室、退火腔室、物理气相沉积腔室、化学气相沉积腔室、离子植入腔室等等。此外，基板支撑组件126可用于其中期望控制表面或工件(例如基板)的温度分布的能力的其他系统。跨表面、横跨多个离散区域来独立且局部地控制温度有益地实现温度分布的方位角调整、温度分布的中心至边缘调整，及减少局部温度粗糙性，例如热点及冷点。
在一个实施例中，处理腔室100包括接地腔室主体102。腔室主体102包括包围内部容积124的侧壁104、底部106及上盖108。基板支撑组件126设置在内部容积124中并在处理期间支撑基板134。
处理腔室100的侧壁104可包括开口(未示出)，其中基板134可通过该开口而机器地转移进出内部容积124。泵送端口110形成于腔室主体102的侧壁104或底部106的一者中，并流体连接到泵送系统(未示出)。泵送系统可维持处理腔室100的内部容积124内的真空环境，并可从处理腔室移除处理副产物。
气体面板112可通过一个或更多个入口端口114提供处理气体和/或其他气体至处理腔室100的内部容积124，该入口端口形成于腔室主体102的上盖108和/或侧壁104中。由气体面板112提供的处理气体可在内部容积124内被供能以形成等离子体122，该等离子体用于处理设置在基板支撑组件126上的基板134。处理气体可由来自等离子体施加器120的RF功率供能，该RF功率感应地耦合至处理气体，该等离子体施加器定位在腔室主体102外。在图1所描绘的实施例中，等离子体施加器120是一对同轴线圈，该对同轴线圈通过匹配电路118耦合至RF电源116。
控制器148耦合至处理腔室100，以控制处理腔室100的操作及基板134的处理。控制器148可以是通用数据处理系统，该通用数据处理系统可在工业设置中用于控制各种子处理器及子控制器。一般而言，控制器148包括中央处理单元(CPU)172，该中央处理单元与内存174和输入/输出(I/O)电路176以及其他常见组件通信。由控制器148的CPU执行的软件指令可造成处理腔室例如将蚀刻气体混合物(即，处理气体)引入到内部容积124中、通过从等离子体施加器120施加RF功率以由处理气体形成等离子体122，并在基板134上蚀刻材料层。
基板支撑组件126一般至少包括基板支撑件132。基板支撑件132可以是真空卡盘、静电卡盘、基座，或其他工件支撑表面。在图1的实施例中，基板支撑件132是静电卡盘，且将在下文描述为静电卡盘132。基板支撑组件126可附加地包括加热器组件170，该加热器组件包括主电阻加热元件154(也被称为主电阻加热器)和多个附加电阻加热元件，这些附加电阻加热元件在本文称为空间可调加热元件140(也称为空间可调加热器)。
基板支撑组件126也可包括冷却基座130。冷却基座130可交替地与基板支撑组件126分离。基板支撑组件126能被可移除地耦合到支撑底座125。支撑底座125安装至腔室主体102，该支撑底座可包括底座基座128及设施板180。基板支撑组件126可从支撑底座125定期移除，以允许基板支撑组件126的一个或更多个部件的整修。
设施板180经配置以容纳一个或更多个驱动机构，该驱动机构经配置以升高及降低多个升举销。此外，设施板180经配置以容纳来自静电卡盘132及冷却基座130的流体连接。设施板180也经配置以容纳来自静电卡盘132及加热器组件170的电性连接。无数个连接可设置在基板支撑组件126的外部或内部，且设施板180可提供接口以连接到各自的终端。
静电卡盘132具有安装表面131及与安装表面131相对的工件表面133。静电卡盘132一般包括嵌入在电介质主体150中的卡紧电极136。卡紧电极136可被配置为单极性或双极电极，或其他合适的布置。卡紧电极136可通过射频(RF)滤波器182耦合至卡紧电源138，该卡紧电源提供RF或直流(DC)功率以将基板134静电固定到电介质主体150的上表面。RF滤波器182防止在处理腔室100内用于形成等离子体122的RF功率损坏电气设备或呈现腔室外部的电性危险。电介质主体150可由陶瓷材料制成，例如AlN或Al2O3。替代地，电介质主体150可由聚合物制成，例如聚酰亚胺(polyimide)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚芳醚酮(polyaryletherketone)等。
静电卡盘132的工件表面133可包括气体通道(未示出)，以用于将背侧热传气体提供到间隙空间，该间隙空间定义于基板134及静电卡盘132的工件表面133之间。静电卡盘132也可包括用于容纳升举销的升举销孔(均未示出)，以用于将基板134升高到静电卡盘132的工件表面133之上，以促成进出处理腔室100的机器人转移。
温度受控冷却基座130耦合到热传递流体源144。热传递流体源144提供热传递流体，例如液体、气体或其组合，该热传递流体循环通过设置在冷却基座130中的一个或更多个导管160。流经邻近导管160的流体可经隔离以实现静电卡盘132及冷却基座130不同区域之间的热传递的局部控制，这有助于控制基板134的横向温度分布。
流体分配器(未示出)可流动地耦合在热传递流体源144的出口与温度受控的冷却基座130之间。流体分配器经操作以控制提供给导管160的热传递流体量。流体分配器可设置在处理腔室100外、基板支撑组件126内、底座基座128内，或在另一个合适的位置。
加热器组件170可包括一个或更多个主电阻加热器154和/或嵌入在主体152中的多个空间可调加热器140。主体152可附加地包括多个温度传感器。多个温度传感器的每一个可用来测量在加热器组件的区域处的温度和/或与加热器组件的区域相关联的静电卡盘区域的温度。在一个实施例中，主体152是柔性聚酰亚胺或其他柔性聚合物。在另一个实施例中，主体是例如AlN或Al2O3的陶瓷。在一个实施例中，主体具有圆盘形状。在一个实施例中，加热器组件170被包括在静电卡盘132中。
主电阻加热器154可经提供以将基板支撑组件126的温度升高到用于进行腔室处理的温度。空间可调加热器140互补于主电阻加热器154，且空间可调加热器经配置以在主电阻加热器154所定义的多个横向分离加热区域的一者或更多者内的多个离散位置中调节静电卡盘132的局部温度。空间可调加热器140对基板134的温度分布提供局部调整，该基板放置在基板支撑组件126上。主电阻加热器154操作于全局宏观尺度，而空间可调加热器140操作于局部微观尺度。
主电阻加热器154可通过RF滤波器184耦合到主加热器电源156。主加热器电源156可提供900瓦特或更多的功率到主电阻加热器154。控制器148可控制主加热器电源156的操作，该操作通常经设定以将基板134加热至预定温度附近。在一个实施例中，主电阻加热器154包括横向分离的加热区域，其中控制器148能够使主电阻加热器154的一个区域相对于位于一个或更多个其他区域的主电阻加热器154优先地加热。例如，主电阻加热器154可同心地设置在多个分离的加热区域中。
空间可调加热器140可通过RF滤波器186耦合到调整加热器电源142。调整加热器电源142可提供10瓦特或更少的功率至空间可调加热器140。在一个实施例中，由调整加热器电源142所供应的功率是比主电阻加热器的电源156所供应的功率小一个数量级。空间可调加热器140可附加耦合到调整加热器控制器202。调整加热器控制器202可位于基板支撑组件126的内部或外部。调整加热器控制器202可管理由调整加热器电源142提供至个体可调加热器140或提供至空间可调加热器140的群组的功率，以便控制横越基板支撑组件126分布的每个空间可调加热器140处所局部产生的热。调整加热器控制器202经配置以独立地控制空间可调加热器140中的一个相对于空间可调加热器140中的另一个的输出。光转换器178可耦合到调整加热器控制器202及控制器148，以将控制器148从处理腔室100内的RF能量的影响解耦。
在一个实施例中，主电阻加热器154和/或空间可调加热器140可形成在静电卡盘132中。在此类实施例中，基板支撑组件126可在没有加热器组件170的情况下形成，其中静电卡盘132直接设置在冷却基座130上。调整加热器控制器202可经设置以邻近于冷却基座并选择性地控制个体空间可调加热器140。
静电卡盘132和/或加热器组件170可包括多个温度传感器(未示出)以用于提供温度反馈信息。温度反馈信息可被发送到控制器148以用于确定主电阻加热器154的操作性、用于控制由主加热器电源156施加到主电阻加热器154的功率、用于控制冷却基座130的操作和/或用于控制调整加热器电源142施加到空间可调加热器140的功率。替代地或附加地，温度反馈信息可被提供至加热器控制器202以用于确定空间可调加热器140的操作性和/或用于控制施加到空间可调加热器140的功率。每个温度传感器可定位于空间可调加热器中的一个附近，且可被用于确定邻近空间可调加热器的操作性。在一个实施例中，每个温度传感器是电阻温度检测器(RTD)。多个温度传感器可形成于平面上，该平面与多个空间可调加热器140所形成的平面以大约0.5mm至1.0mm分离。从而，在一个实施例中，每个温度传感器与空间可调加热器分离约0.5mm至1.0mm。如本文所用地，术语“附近”可代表分离小于2mm。将空间可调加热器140与温度传感器分离的材料可以是聚酰亚胺、Al2O3、AlN，或其他电介质材料。
在处理腔室100中的基板134的表面温度可由泵的处理气体排气、狭缝阀门、等离子体122和/或其他因素所影响。冷却基座130、一个或更多个主电阻加热器154和空间可调加热器140皆协助控制基板134的表面温度。
在主电阻加热器154的两个区域配置中，主电阻加热器154可被用于将基板134加热到适合处理的温度，其中一个区域与另一个区域的变化大约为+/-10摄氏度。在主电阻加热器154的四区域配置中，主电阻加热器154可用来将基板134加热到适合处理的温度，其中特定区域内的变化为约+/-1.5摄氏度。每个区域可与邻近区域差异约0摄氏度至约20摄氏度，这取决于处理条件及参数。然而，将跨基板的临界尺寸中的变化最小化的优点已减少在基板表面的表面的经确定处理温度中的可接收变化。基板134的表面温度的半度变化可能导致其中形成结构多达纳米的差异。空间可调加热器140通过将温度分布的变化减少至大约+/-0.3摄氏度以改善由主电阻加热器154所产生的基板134的表面的温度分布。温度分布可变得均匀，或可通过使用空间可调加热器140以跨基板134的区域以预定方式精确地变化。
图2是绘示基板支撑组件126的部分的局部剖面示意图。静电卡盘132、冷却基座130、加热器组件170及设施板180的部分被包含在图2中。
加热器组件170的主体152可由聚合物制成，例如聚酰亚胺。从而，主体152在实施例中可以是柔性主体。主体152通常可以是圆柱形的，但也可由其他几何形状形成。主体152具有上表面270及下表面272。上表面270面向静电卡盘132，而下表面272面向冷却基座130。
加热器组件170的主体152可由两个或多于两个的介电层来形成(图2显示为四个介电层260、261、262、264)，并在压力下对层260、261、262、264加热以形成单一主体152。例如，主体152可由聚酰亚胺层260、261、262、264形成，这些层将主电阻加热器154及空间可调加热器140分离。聚酰亚胺层260、261、262、264可在压力下经加热以形成加热器组件170的单一主体152。空间可调加热器140可在形成主体152前放置在第一层、第二层、第三层或第四层260、261、262、264之中、之上或之间。此外，主电阻加热器154可在组装前放置在第一层、第二层、第三层或第四层260、261、262、264之中、之上或之间，其中层260、261、262、264的至少一者将主电阻加热器154及空间可调加热器140分离并电性隔离。此外，温度传感器141可在组装前放置在第一层、第二层、第三层或第四层260、261、262、264之中、之上或之间，其中层260、261、262、264的至少一者将温度传感器141及空间可调加热器140分离并电性隔离。以此方式，空间可调加热器140、主电阻加热器154及温度传感器141成为加热器组件170的一体部分。
主电阻加热器154、空间可调加热器140及温度传感器141的位置替代配置可将主电阻加热器154、空间可调加热器140和/或温度传感器141的一者或更多者放置在静电卡盘132之中或之下。图3A至图3F是基板支撑组件126的部分示意图，详细显示了空间可调加热器140、主电阻加热器154及温度传感器141的各个位置。
在图3A所描绘的实施例中，基板支撑组件126不具有分离的加热器组件170。反而，加热器组件的空间可调加热器140、主电阻加热器154及温度传感器141被设置在静电卡盘132中。例如，主电阻加热器154、温度传感器141及空间可调加热器140可设置在卡紧电极136的下方。虽然空间可调加热器140被显示在主电阻加热器154的下方，且温度传感器141被显示在空间可调加热器140的下方，但也可使用替代的定位。
在一个实施例中，静电卡盘132通过铺设Al2O3或AlN的多个薄层而形成。由上而下，第一薄层在其底部可具有卡紧电极。第二薄层上可不具有元件。第三薄层上可具有主电阻加热器154。第四薄层上可不具有元件。第五薄层上可具有空间可调加热器140。第六薄层上可不具有元件。可在第六薄层中进行钻孔并用金属填充孔以形成通孔(via)。第六薄层上可具有金属层，该金属层用作空间可调加热器154的公共接地。金属层可通过通孔连接到空间可调加热器154。第七薄层上可不具有元件。第八薄层上可具有温度传感器。第九薄层上可不具有元件。可在第九薄层中进行钻孔并用金属填充孔以形成通孔。第十薄层可具有第二金属层，该第二金属层将用作多个温度传感器的公共接地。第十一薄层上可不具有元件。多个层可在加热下的熔炉中进行压缩，以形成AlN或Al2O3的单一整块主体，该单一整块主体包括电极、主电阻加热器154、空间可调加热器140、温度传感器141及金属层。静电卡盘接着可使用例如硅氧树脂结合剂以结合到冷却板。
在图3B所描绘的实施例中，用于基板支撑组件126的加热器组件170包括空间可调加热器140及温度传感器141，而主电阻加热器154被设置在静电卡盘132中，例如，卡紧电极136的下方。替代地，空间可调加热器140及温度传感器141可设置在静电卡盘132中，而主电阻加热器154被设置在加热器组件170中。
在图3C所描绘的实施例中，用于基板支撑组件126的加热器组件170具有设置于其中的主电阻加热器154。空间可调加热器140及温度传感器141被设置在静电卡盘132中，例如，卡紧电极136的下方。
在图3D所描绘的实施例中，用于基板支撑组件126的加热器组件170具有设置于其中的空间可调加热器140及温度传感器141，而主电阻加热器154沉积在加热器组件170的表面上。加热器组件170将空间可调加热器140及温度传感器141从冷却基座130隔离。替代地，主电阻加热器154及空间可调加热器140可设置在加热器组件170内，而温度传感器141沉积在加热器组件170的表面上。
在图3E所描绘的实施例中，基板支撑组件126的加热器组件170具有设置于其中的主电阻加热器154及空间可调加热器140。温度传感器141被设置在加热器组件170的主体之中或之上，例如，静电卡盘132的下方。
在图3F所描绘的实施例中，基板支撑组件126不具有分离的加热器组件(170)，且空间可调加热器140与主电阻加热器154设置在静电卡盘132中。温度传感器141沉积在静电卡盘132的底部表面上。
在另一个实施例(未示出)中，基板支撑组件126不具有分离的加热器组件(170)，且空间可调加热器140与主电阻加热器154设置在静电卡盘132中。温度传感器141被设置在温度传感器组件中，该温度传感器组件包括具有圆盘形状或其他形状的柔性聚合物主体。柔性聚合物主体可以是聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮等。温度传感器组件可定位在基板支撑组件126的底部上，且在温度传感器组件中的每个温度传感器可与空间可调加热器140和/或主电阻加热器154排齐(line up)。温度传感器组件可包括具有多个导线的条带连接器，其中每个导线连接到温度传感器。
在一个实施例中，静电卡盘132通过铺设Al2O3或AlN的薄层而形成。由上而下，第一薄层在其底部可具有卡紧电极。第二薄层上可不具有元件。第三薄层上可具有主电阻加热器154。第四薄层上可不具有元件。第五薄层上可具有空间可调加热器140。第六薄层上可不具有元件。可在第六薄层中进行钻孔并用金属填充该孔以形成通孔。第六薄层上可具有金属层，该金属层用作空间可调加热器154的公共接地。金属层可通过通孔连接到空间可调加热器154。第七薄层上可不具有元件。第八薄层可具有第二金属层，该第二金属层将用作多个温度传感器的公共接地。第九薄层上可不具有元件。可在第九薄层中进行钻孔并用金属填充该孔以形成通孔。多个层可在加热下的熔炉中进行压缩，以形成AlN或Al2O3的单一整块主体，该单一整块主体包括电极、主电阻加热器154、空间可调加热器140及金属层。温度传感器接着可沉积在静电卡盘的底部上。温度传感器可通过通孔而连接到第二金属层。静电卡盘接着可使用例如硅氧树脂结合剂以结合到冷却板。
可设想到，空间可调加热器140、主电阻加热器154及温度传感器141可布置在其他取向中。例如，基板支撑组件126可具有多个空间可调加热器140以加热基板134，可能缺乏主电阻加热器154，且可能包括温度传感器141来监测空间可调加热器140。替代地，基板支撑组件126可具有主电阻加热器154及温度传感器141，但可能缺乏空间可调加热器140。在此类实施例中，温度传感器141将设置在平面中，该平面邻近于包含主电阻加热器154的平面。在一个实施例中，空间可调加热器140与主电阻加热器154在基板支撑组件126内直接设置在彼此下方。空间可调加热器140可提供用于由基板支撑组件126所支撑的基板134的温度分布的微调控制，且温度传感器141可提供关于空间可调加热器140的操作的详细信息。
在图3A至图3F所显示的每个示例中，一个或更多个导电平面可形成于静电卡盘132和/或加热器组件170，以用作为多个温度传感器141和/或多个空间可调加热器140的公共接地。在一个实施例中，第一导电平面被用作为空间可调加热器的公共接地，并通过通孔连接到空间可调加热器。在一个实施例中，第二导电平面被用作为温度传感器的公共接地，并通过通孔连接到温度传感器。每个导电平面可以是设置在静电卡盘内的金属层，或可以是设置在加热器组件170内的导电平面。
回到图2，空间可调加热器140可形成或设置在加热器组件170的主体152之上或之中。替代地，空间可调加热器140可形成或设置在静电卡盘132之上或之中。空间可调加热器140可通过电镀、喷墨印刷、丝网印刷、物理气相沉积、冲压、导线网格、图案聚酰亚胺柔性电路，或其他合适的方式而形成。通孔可形成于加热器组件170或静电卡盘132中，以提供从空间可调加热器140到加热器组件170或静电卡盘132的外部表面的连接。替代地或附加地，金属层(未示出)可形成于加热器组件170或静电卡盘132中。通孔可形成于加热器组件170或静电卡盘132中，以提供从空间可调加热器140到金属层的连接。附加通孔可经形成以将金属层连接到加热器组件170或静电卡盘132的外部表面。
在一个示例中，静电卡盘132的主体150可具有形成于其中的通孔，该通孔在空间可调加热器140及主体150的安装表面131之间。在另一个示例中，加热器组件170的主体152可具有形成于其中的通孔，该通孔在空间可调加热器140及邻近冷却基座130的主体152的表面之间。在另一个示例中，静电卡盘132的主体150可具有形成于其中的通孔，该通孔在空间可调加热器140及金属层之间，并在金属层与主体140的安装表面131之间。以此方式，基板支撑组件126的制造被简化了。
类似于空间可调加热器140，温度传感器141可形成或设置在加热器组件170的主体152之上或之中。替代地，温度传感器141可形成或设置在静电卡盘132之上或之中。一个实施例中的温度传感器141是RTD。RTD可由铂(Pt)、镍(Ni)、镍铬(NiCr)、钽(Ta)、钨(W)，或另一种合适的材料所形成。RTD可具有小于一微米至几微米的厚度。RTD的电阻系数可以是温度的函数。从而，RTD的电阻可基于温度的变化而改变。每个RTD的电阻可经测量以确定特定的空间可调加热器140是否在工作和/或确定空间可调加热器140的温度。替代地，温度传感器141可以是热电偶。温度传感器141可由电镀、喷墨印刷、丝网印刷、物理气相沉积、冲压、导线网格、图案聚酰亚胺柔性电路，或其他合适的方式来形成。在一个实施例中，温度传感器通过沉积金属层(例如，铂的金属层)、在金属层上沉积光阻剂、使用光刻工具以将光阻剂暴露于图案、将图案蚀刻到金属层中，接着移除光阻剂来形成。
可在加热器组件170或静电卡盘132中形成通孔和/或其他连接布线，以用于提供从温度传感器141到加热器组件170或静电卡盘132的外部表面的连接。替代地或附加地，可在加热器组件170或静电卡盘132中形成附加的金属层(未示出)。可在加热器组件170或静电卡盘132中形成通孔，以用于提供从温度传感器到附加金属层的连接。附加通孔可经形成以将附加金属层连接到加热器组件170或静电卡盘132的外部表面。连接到空间可调加热器140的金属层可位于与连接到温度传感器141的附加金属层不同的平面。在一个实施例中，通孔、其他连接布线和/或金属层为铜(Cu)、钨(W)、镍(Ni)或铝(Al)。
在一个示例中，静电卡盘132的主体150可具有形成于其中的通孔，这些通孔在温度传感器141与主体150的安装表面131之间。在另一个示例中，加热器组件170的主体152可具有形成于其中的通孔，这些通孔在温度传感器141与邻近冷却基座130的主体152的表面之间。在另一个示例中，静电卡盘132的主体150可具有形成于其中的通孔，这些通孔在温度传感器141与附加金属层之间，并且在附加金属层与主体140的安装表面131之间。如此，基板支撑组件126的制造被简化了。
在一个实施例中，空间可调加热器140及温度传感器141在形成加热器组件170的同时被设置在加热器组件170内。在另一个实施例中，空间可调加热器140和/或温度传感器141直接设置在静电卡盘132的安装表面131上。例如，空间可调整加热器140和/或温度传感器141可以是能粘附到静电卡盘132的安装表面131的薄层形式，或空间可调加热器140和/或温度传感器141可由其他技术沉积。例如，空间可调整加热器140和/或温度传感器141可由物理气相沉积、化学气相沉积、丝网印刷或其他合适的方法来沉积在安装表面131上。主电阻加热器154可如上方所显示地位于静电卡盘132或加热器组件170中。
主电阻加热器154可形成或设置在加热器组件170的主体152或静电卡盘132之上或之中。主电阻加热器154可通过电镀、喷墨印刷、丝网印刷、物理气相沉积、冲压、导线网格或其他合适的方式形成。如此，基板支撑组件126的制造被简化了。在一个实施例中，主电阻加热器154在形成加热器组件170的同时被设置在加热器组件170内。在另一个实施例中，主电阻加热器154直接设置在静电卡盘132的安装表面131上。例如，主电阻加热器154可以是能粘附到静电卡盘132的安装表面131的薄层形式，或主电阻加热器154可由其他技术沉积。例如，主电阻加热器154可由物理气相沉积、化学气相沉积、丝网印刷或其他合适的方法来沉积在安装表面131上。空间可调加热器140可如上方所显示地位于静电卡盘132或加热器组件170中。
在一些实施例中，主电阻加热器154被制造为类似空间可调加热器140。在主电阻加热器154被制造为类似空间可调加热器140的实施例中，主电阻加热器可选择性地被利用而不具有附加空间可调加热器140的益处。换言之，基板支撑组件126的主电阻加热器154可本身为空间可调整的，即，分割成多个离散电阻加热元件。在此类实施例中，分离的温度传感器141可设置在每个主电阻加热器154附近。将主电阻加热器154分割成小电阻加热器的形式允许在基板134的表面上的热点及冷点的局部控制。空间可调加热器140的附加层是选择性的，这取决于将实现的温度控制的等级。
加热器组件170可利用结合剂244耦合到静电卡盘132的安装表面131。结合剂244可以是粘合剂，例如丙烯酸基粘合剂、环氧树脂、硅氧树脂基粘合剂、氯丁橡胶基粘合剂或其他合适的粘合剂。在一个实施例中，结合剂244是环氧树脂。结合剂244可具有范围被选择在0.01至200W/mK的范围内的热导系数，且在一个示例性实施例中，在0.1至10W/mK的范围内。包含结合剂244的粘合材料可附加包括至少一个导热陶瓷填料，例如，氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)，及二硼化钛(TiB2)，等。
在一个实施例中，加热器组件170利用结合剂242耦合到冷却基座130。结合剂242可类似于结合剂244且可以是粘合剂，例如丙烯酸基粘合剂、环氧树脂、氯丁橡胶基粘合剂、硅氧树脂粘合剂或其他合适的粘合剂。在一个实施例中，结合剂242是环氧树脂。结合剂242可具有范围被选择在0.01至200W/mK的范围内的热导系数，且在一个示例性实施例中，在0.1至10W/mK的范围内。包含结合剂242的粘合材料可附加包括至少一个导热陶瓷填料，例如，氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)，及二硼化钛(TiB2)，等。
结合剂244、242可在翻新静电卡盘132、冷却基座130及加热器组件170的一者或更多者时被移除。在其他实施例中，加热器组件170利用紧固件或卡盘(未示出)来可移除地耦合到静电卡盘132及冷却基座130。
加热器组件170可包括多个空间可调加热器140，这些空间可调加热器说明性地显示为空间可调加热器140A、140B、140C、140D等等。空间可调加热器140一般为加热器组件170内的包围体积，其中多个电阻加热器实现加热器组件170及静电卡盘132之间的热传递。每个空间可调加热器140可横向地跨加热器组件170布置，并定义加热器组件170内的单元200以用于将附加的热提供至与该单元200对准的加热器组件170的区域(及主电阻加热器154的一部分)。形成在加热器组件170中的空间可调加热器140的数量是可变化的，并且可设想到空间可调加热器140(及单元200)比主电阻加热器154的数量多至少一个数量级。在加热器组件170具有四个主电阻加热器154的一个实施例中，可具有大于40个空间可调加热器140。然而，可设想到，在经配置以与300mm基板使用的基板支撑组件126的给定实施例中，可具有约200、约400或甚至更多个空间可调加热器140。空间可调加热器140的示例性分布在下方进一步参考图4A至图4D描述。
加热器组件170可进一步包括多个温度传感器(例如，多个RTD)141A、141B、141C、141D等等。温度传感器141可以是在加热器组件170内的大致包围的体积。每个温度传感器141可横向地跨加热器组件170布置，使得每个温度传感器141位于加热器组件170中的单元200内，该单元由空间可调加热器140所定义。在一个实施例中，温度传感器141比空间可调加热器140更小。在一个实施例中，每个温度传感器141大致横向位于由空间可调加热器140所定义的单元200的中心。每个温度传感器141可测量其所被设置的单元200的温度和/或确定在单元200中的空间可调加热器140的操作性。此外，位于主电阻加热器154所定义的区域中的一个或更多个温度传感器141可被用来测量区域的温度和/或确定主电阻加热器154的操作性。单一温度传感器141可被用来确定空间可调加热器140及主电阻加热器154两者的操作性。
单元200可通过包括加热器组件170的主体152的一个或更多个层260、262、264而形成。在一个实施例中，单元是对主体152的下表面及上表面270、272开放的。单元可包括侧壁214。侧壁214可包括材料(或间隙)作为热扼流器216。热扼流器216可在主体152的上表面270中形成。热扼流器216分离并减少邻近单元200之间的传导。通过单独地且独立地控制提供给每个空间可调加热器140的功率，且因此控制通过单元200的热传递，温度控制的逐像素(pixel by pixel)方法可被实现，这使基板134的特定点能够被加热或冷却，从而实现基板134表面的真正可寻址的横向温度分布调整及控制。
附加的热扼流器216可在径向最外的单元200及主体152的横向最外的侧壁280之间形成。位于最外单元200及主体152的横向最外侧壁280之间的此最外热扼流器216将邻近于横向最外侧壁280及处理腔室100的内部容积124的单元200之间的热传递最小化。最外单元200及内部容积124之间的热传递最小化允许了更靠近基板支撑组件126的边缘的更精确的温度控制，且作为结果，基板134的外直径边缘更好的温度控制。
每个空间可调加热器140可独立地耦合到调整加热器控制器202。此外，每个温度传感器141可独立地耦合到调整加热器控制器202。在一个实施例中，调整加热器控制器202可设置在基板支撑组件126中。调整加热器控制器202可相对于其他单元200而在每个单元200处调节加热器组件170中的空间可调加热器140的温度。替代地，调整加热器控制器202相对于另一个单元200组而跨单元200组调节加热器组件170中的空间可调加热器140组的温度。调整加热器控制器202可对独立空间可调加热器140切换开/关状态和/或控制工作周期。替代地，调整加热器控制器202可控制传递给独立空间可调加热器140的功率量。例如，调整加热器控制器202可对一个或更多个空间可调加热器140提供10瓦特的功率，对其他空间可调加热器140提供9瓦特的功率，且又对其他空间可调加热器140提供1瓦特的功率。
在一个实施例中，加热器控制器202从多个温度传感器141接收温度测量。在一个实施例中，加热器控制器202可接收作为电阻测量的每个温度测量。加热器控制器202可接着基于电阻对温度转换模型以将电阻测量转换为温度测量。针对每个温度传感器，可使用独立的电阻对温度转换模型。替代地，针对多个温度传感器，可使用相同的电阻对温度转换模型。电阻对温度转换模型可通过执行温度传感器的校准来产生。
加热器控制器202可将每个温度传感器141所接收到的温度测量对温度传感器141的期望温度测量进行比较。温度传感器141的期望温度测量可能基于空间可调加热器140的当前设定和/或主电阻加热器154的当前设定，该空间可调加热器与该主电阻加热器与温度传感器141所在的区域或单元相关联。若期望的温度测量及温度传感器141接收到的温度测量的之间的差异超过阈值，则加热器控制器202可调整与温度传感器141相关联的特定空间可调加热器140的工作循环和/或功率。替代地或附加地，加热器控制器202可调整与温度传感器141相关联的主电阻加热器的工作循环和/或功率。温度传感器141可被用于空间可调加热器140和/或主电阻加热器154的反馈控制。
在一个实施例中，每个单元200可例如使用热扼流器216以从邻近单元200热隔离，这实现更精确的温度控制。在另一个实施例中，每个单元200可热结合到邻近单元以沿着加热器组件170的上表面270建立模拟(即，平滑或混合)的温度分布。例如，金属层(例如铝箔)可被用来当作主电阻加热器154与空间可调加热器140之间的热扩散器。
使用独立控制的空间可调加热器140来平滑化或校正主电阻加热器154所产生的温度分布能够将整个基板的局部温度均匀性控制到非常小的容差，并实现在处理基板134时的精确处理及CD控制。此外，空间可调加热器140相对于主电阻加热器154的小尺寸及高密度实现在基板支撑组件126的特定位置处的控制温度，而不实质影响的邻近区域的温度。这允许补偿局部热点及冷点，而不引入偏斜或其他温度不对称。具有多个空间可调加热器140的基板支撑组件126具有将在其上处理的基板134的温度均匀性控制到小于约±0.3摄氏度的能力。
基板支撑组件126的一些实施例的另一个益处是防止RF功率通过控制电路的能力。例如，调整加热器控制器202可包括电源电路210及光功率控制器220。电源电路210耦合到空间可调加热器140。每个空间可调加热器140具有一对功率引线(连接器250)，该对功率引线被连接到电源电路210。具有50个空间可调加热器140、60个热及1个共同功率引线(连接器250)的示例性加热器组件170可被用来控制空间可调加热器140。RF能量可被供应到处理腔室100中以用于形成等离子体，并可耦合到功率引线。滤波器，例如图1中所显示的RF滤波器182、184、186被用来保护电气设备(例如主加热器电源156)免受RF能量影响。通过在电源电路210处终止功率引线(连接器250)，并对每个空间可调加热器140利用光功率控制器220，可在电源电路210与电源156之间使用单一RF滤波器184。代替每个加热器具有专用的RF滤波器，空间可调加热器能够使用一个RF滤波器，这显着地减少所使用的RF滤波器的数量。专用RF滤波器的空间是非常有限的，且在基板支撑组件内使用的加热器数量也是有限的。主加热器区域的数量没有限制，且实现空间可调加热器变成可能的。电源电路210与光功率控制器220的使用允许了更多加热器，且因此允许优越的横向温度控制。
电源电路210可将功率切换或循环到多个连接器250。电源电路210提供功率到每个连接器250，以启动一个或更多个空间可调加热器140。尽管电力电源最终将电功率提供到多个空间可调加热器140，但电源电路210具有单一电源(即调整加热器电源142)并使用单一滤波器184。有利地，减轻了附加滤波器的空间及费用，同时能够使用许多加热器及加热器区域。
光功率控制器220可通过光纤接口226(例如光纤电缆)耦合到电功率控制器210，以控制供应到连接器250及空间可调加热器140的功率。光功率控制器220可通过光学波导228耦合到光转换器178。光转换器178耦合到控制器148以用于提供控制空间可调加热器140的功能的信号。光纤接口226及光学波导228不经受电磁干扰或射频(RF)能量。保护控制器148免受来自调整加热器控制器202的RF能量传输影响的RF滤波器是不必要的，这允许基板支撑组件126中有更多空间来布局其他设施。
光控制器220可发送命令或指令到电源电路210，以调节每个空间可调加热器140或空间可调加热器140的组/区域。每个空间可调加热器140可使用正引线及负引线的组合(即附接到电源电路210的连接器250)来启动。功率可从电源电路210通过正引线流到空间可调加热器140，并通过负引线返回到电源电路210。在一个实施例中，空间可调加热器140之间共享负引线。每个空间可调加热器140可皆具有个体的专用正引线，而共享共同的负引线。在此安排中，从电源电路210至多个空间可调加热器140的连接器250数量比空间可调加热器140的数量多一个。例如，若基板支撑组件126具有一百(100)个空间可调加热器140，则空间可调加热器140与电源电路210之间将有100个正引线及1个负引线，总共101个连接器250。在另一个实施例中，每个空间可调加热器140具有将空间可调加热器140连接至电源电路210的独立负引线。在此安排中，从电源电路210至空间可调加热器140的连接器250数量是空间可调加热器140数量的两倍。例如，若基板支撑组件126具有一百(100)个空间可调加热器140，则空间可调加热器140与电源电路210之间将有100个正引线及100个负引线，总共200个连接器250。
光功率控制器220可通过在每个空间可调加热器140处测量温度来被编程及校准。光控制器220可通过调整个体空间可调加热器140的功率参数来控制温度。在一个实施例中，可对空间可调加热器140逐渐增加功率来调节温度。例如，可通过在供应到空间可调加热器140的功率中的百分比增加(例如增加9％)来取得温度的提升。在另一个实施例中，可通过循环地使空间可调加热器140打开及关闭来调节温度。在又一个实施例中，可通过循环及渐增地调节给每个空间可调加热器140的功率的组合来调节温度。可以使用此方法来取得温度映射。温度映射可将CD或温度对应至每个空间可调加热器140的功率分布曲线。空间可调加热器140可被用来基于个体空间可调加热器140的程序调节功率设定以产生基板上的温度分布。逻辑可直接放置在光控制器220中或放置在外部连接控制器中，例如控制器148。
空间可调加热器140及相关联的温度传感器141的配置现在将参考图4A至图4D讨论。根据一个实施例，图4A是图2沿着剖面线A--A的剖面图。根据替代实施例，图4B至图4D是图2沿着相同剖面线A--A的剖面图。
现在参考图4A，多个空间可调加热器140通过加热器组件170的主体152沿着剖面线A--A的平面设置。热扼流器216设置在每个邻近单元200之间，每个单元200与空间可调加热器140的至少一者相关联。此外，热扼流器216沿着基板支撑组件126的外部表面426设置。所显示的单元200数量仅用于说明，且任何数量的实施例可基本上具有更多(或更少)个单元200。空间可调加热器140的数量可比主电阻加热器154的数量多至少一个数量级。横越基板支撑组件126定位的空间可调加热器140的数量在一些实施例中可超过数百个。
每个空间可调加热器140具有电阻404，这些电阻在终端406、408终止。随着电流进入一个终端(例如标记为406的终端)，并离开其他终端(例如标记为408的终端)，电流行进穿过电阻器404的导线并产生热。空间可调加热器140可具有设计功率密度，以沿着基板支撑组件126的外部表面426提供合适的温度升高。电阻器404所释放的热量是与其通过的电流的平方成正比。功率设计密度可介于约1瓦特/单元至约100瓦特/单元，例如10瓦特/单元。
电阻器404可由镍铬合金、铼、钨、铂、钽或其他合适材料的薄膜所形成。电阻器404可具有电阻率(ρ)。低的ρ表示材料轻易地允许电荷跨电阻器404移动。电阻(R)取决于ρ乘以长度(l)除以导线的截面积(A)，或简单表示为R＝ρ·l/A。铂在20℃下具有约1.06×10-7(Ω·m)的ρ。钨在20℃下具有约6.60×10-8(Ω·m)的ρ。镍铬合金在20℃下具有约1.1×10-8(Ω·m)至约1.5×10-8(Ω·m)的ρ。上述三个材料中，由镍铬合金构成的电阻器404允许电荷更轻易地移动，并产生更多的热。然而，对于钨的电属性在特定的温度范围中可将该材料区分为电阻式加热器。
电阻器404可具有薄膜厚度(未示出)及导线厚度472，该薄膜厚度及导线厚度经配置以在电流沿着电阻器404通过时有效地提供热。电阻404的导线厚度472的增加可能导致电阻404的电阻值R减小。导线厚度472范围对钨丝而言可以从约0.05mm至约0.5mm，且对镍铬丝而言可以从约0.5mm至约1mm。
回顾公式R＝ρ·l/A，可看出材料、导线长度及导线厚度可对电阻器404做选择以控制成本、功率消耗，及每个空间可调加热器140所产生的热。在一个实施例中，电阻器404包括钨，该电阻器具有约0.08mm的导线厚度472且在10瓦特功率下具有约90欧姆的电阻。
空间可调加热器140可配置为图案490，以有效地沿着基板支撑组件126的表面产生热分布。图案490可绕着中点对称，同时在孔422之中及周围提供间隙以用于升举销或其他机械、流体或电性连接。每个空间可调加热器140可由调整加热器控制器202来控制。调整加热器控制器202可开启单一空间可调加热器140以定义加热器440；或开启多个空间可调加热器140，该多个空间可调加热器经聚集以定义内楔462、周边组464、饼形区域460，或其他几何配置，包括非连续的配置。以此方式，可在沿着基板支撑组件126的表面上的独立位置处精确地控制温度，这些独立位置不限于例如本领域已知的同心环。虽然所显示的图案是由小单元构成，但图案可替代地具有较大和/或较小的单元、延伸到边缘，或具有其他形式。
图4A中还显示RTD 405，该RTD是一种类型的温度传感器141。RTD 405位于空间可调加热器140的上方或下方。如所显示地，RTD 405在大多数情况下将比空间可调加热器140更小。RTD 405可以是基于温度而改变电阻值的特定类型的电阻。在一个实施例中，RTD 405是铂线。替代地，RTD 405可以是在此讨论的任何其他材料。RTD 405在终端407及409终止。电流可经由终端以传送通过RTD 405，且RTD 405的电阻值可经测量以确定空间可调加热器140的温度。材料、导线长度以及RTD 405的导线厚度可经选择以用于控制RTD 405为灵敏的温度范围。
图4B是根据另一个实施例的多个空间可调加热器140的俯视图，该多个空间可调加热器沿着通过主体152的剖面线A--A的平面设置。热扼流器216可选择性地存在。空间可调加热器140以栅格的形式布置，定义了温度控制单元200的阵列，这些温度控制单元也以栅格图案布置。虽然空间可调加热器140的栅格图案是显示为包括行及列的X/Y栅格，但空间可调加热器140的栅格图案可替代地具有某种其他均匀封装的形式，例如六角形紧密封包。应意识到，如以上所讨论地，空间可调加热器140可成组地或单独地被启动。
图4C是根据另一个实施例的多个空间可调加热器140的俯视图，该多个空间可调加热器沿着通过主体152的剖面线A--A的平面设置。图4C绘示多个空间可调加热器140，该多个空间可调加热器以环形阵列布置在主体152中。选择性地，一个或更多个热扼流器216可设置于空间可调加热器140之间。空间可调加热器140的环形阵列图案定义了相邻单元200，这些相邻单元也布置在环形阵列中。选择性地，热扼流器216可被用于将邻近单元200从相邻单元200隔离。
图4D是根据另一个实施例的多个空间可调加热器140的俯视图，该多个空间可调加热器沿着通过主体152的剖面线A--A的平面设置。图4D绘示以同心通道布置在主体152中的多个空间可调加热器140。空间可调加热器140的同心通道图案可选择性地被热扼流器216分离。可设想到，空间可调加热器140及单元200可以其他定向布置。
空间可调加热器140的数量及密度贡献了跨基板的温度均匀性控制到很小容差的能力，这实现在处理基板134时的精确处理及CD控制。此外，一个空间可调加热器140相对于另一个空间可调加热器140的个体控制实现基板支撑组件126中的特定位置的温度控制而不实质影响邻近区域的温度，这能够使局部热点及冷点被补偿而不引进偏斜或其他温度不对称性。空间可调加热器140可具有约0.0摄氏度及约10.0摄氏度之间的个体温度范围，其中该空间可调加热器具有以约0.1摄氏度的增量控制温度升高的能力。在一个实施例中，在基板支撑组件126中的多个空间可调加热器140连同主电阻加热器154具有将在其上处理的基板134的温度均匀性控制到小于约±0.3摄氏度的能力。空间可调加热器140允许在基板支撑组件126上处理的基板134的横向温度分布的横向调整及方位角调整两者。
转至图5，提供了主电阻加热器154及空间可调加热器140的布线模式的图形描绘。布线模式提供了空间可调加热器140上的个体控制，与多任务控制相对。个体控制能够使任何一个空间可调加热器140或空间可调加热器140的选择与任何其他空间可调加热器140或空间可调整加热器140的选择同时启动。布线模式允许独立地控制对多个空间可调加热器的一者相对于该多个空间可调加热器的另一者的输出。空间可调加热器140不具有在开启及关闭状态之间循环的功率以允许对其他空间可调加热器140或空间可调加热器140的选择供电。此布置有利地允许空间可调加热器140处快速的反应时间，以便达成定制的温度分布。
主电阻加热器154及空间可调加热器140可附接到控制板502。控制板502可通过单一RF滤波器510而附接到电源578。由于每个加热器154、140共享单一RF滤波器510且不具有其自己的RF滤波器，基板支撑组件126中的空间被保留，且与附加滤波器相关联的附加成本被有利地减轻。控制板502类似于图1及图2中显示的控制器202，并具有类似版本的电控制器210及光控制器220。控制板502可在基板支撑组件126的内部或外部。在一个实施例中，控制板502形成于设施板180与冷却基座130之间。
空间可调加热器140(1-n)被图像地显示，且应当理解到，空间可调加热器1401可代表在共同区域中的一大组空间可调加热器，或替代地，跨基板支撑组件126设置的所有空间可调加热器140。在一个实现方式中，空间可调加热器140比主加热器154多一个数量级，且对电控制器210及光控制器220的连接多一个数量级。
电控制器210通过穿过冷却基座130形成的一个或更多个孔或槽520接收来自空间可调加热器140的多个连接器512。连接器512可包含多连接，这些连接适合用于空间可调加热器140与电控制器210之间的通信。连接器512可以是电缆、独立导线、扁平柔性电缆(例如条带)、配合连接器，或其他适合用于空间可调加热器140及电控制器210之间传输信号的技术。在一个实施例中，连接器512是条带电缆。连接器512将使用术语功率条带512进行讨论。
功率条带512在一端可连接到ESC 132中的空间可调加热器140，并在另一端连接到电控制器210。功率条带512可经由直接布线、插座或合适的插孔以连接到电控制器。在一个实施例中，电控制器210具有插座，该插座经配置以用于高密度的连接。功率条带512可使用高密度的连接器以提供从空间可调加热器140到电控制器210的大量连接，例如50个或更多个连接。电控制器210可具有高密度互连(HDI)，其中每单位面积的布线密度比常规印刷电路板更大。HDI可与功率条带512的高密度连接器对接。连接器有利地允许高密度的连接并轻易地组装及拆卸基板支撑组件126。例如，ESC 132可进行维护、翻修或替换，且连接器提供快速且简便的方法来移除ESC 132以便维护，并快速地重新将ESC 132连接回基板支撑组件126。
电控制器210可附加地通过槽520以从主电阻加热器154接收多个功率条带522，该槽穿过冷却基座130形成。功率条带512、522图形地描绘用于每个空间可调加热器140及主电阻加热器154的多个功率引线。例如，功率条带512包括用于每个空间可调加热器140的多个分离的正功率引线及负功率引线。类似地，功率条带522包括用于每个主电阻加热器154的分离的正功率引线及负功率引线。在一个实施例中，每个功率引线具有由光控制器220所管理的开关560。开关560可驻留在电控制器210中、在控制板502上或在其他合适的位置。可设想到，可利用单一条带，或甚至三个或更多个等间隔的条带来对空间可调加热器140与主电阻加热器154的功率引线布线。等间隔的条带增强了场的均匀性及处理结果的均匀性。
光控制器220连接到外部控制器(图1中的148)且经配置以提供指令给电控制器，以对每个空间可调加热器140供电。光控制器220接收多个控制条带540以用于管理空间可调加热器140。在一个实施例中，控制条带540嵌入在控制板502中，并将光控制器220连接到电控制器210。例如，控制条带540可以是连接两个控制器210、220的电路。在另一个实施例中，控制条带可经由电缆或控制板502外部的其他合适连接以将光控制器220连接到电控制器210。在另一个实施例中，控制条带540可通过经由冷却基座形成的槽520并个别地管理每个空间可调加热器140。
光控制器220可选择性地接收多个控制条带550以便管理主电阻加热器154。替代地，主电阻加热器可由第二光控制器或由外部控制器管理。类似于控制条带540，控制条带550可嵌入在控制板502中或附接到主电阻加热器154。替代地，主电阻加热器可不具有控制条带550，且功率的循环及强度可在电源138处外部地管理。
条带540、550图形地描绘了用于每个空间可调加热器140及主电阻加热器154的多个控制引线。例如，控制条带540包括用于多个空间可调加热器140的分离的正控制引线及负控制引线。光控制器220可从程序、温度测量装置、外部控制器、使用者或另一个其他来源取得输入。光功率控制器220可确定管理哪个空间可调加热器140和/或主电阻加热器154。由于光控制器220使用光学以与RF环境(例如电控制器210)外的其他装置通信，故光功率控制器220不受RF干扰，且不会将RF信号传播到处理腔室外的区域。可设想到，单一条带或甚至三个或更多个条带可被用来对控制引线进行布线。
控制条带540提供光控制器220所产生的信号以控制开关560的状态。开关560可以是场效晶体管，或其他合适的电子开关。替代地，开关560可嵌入在电控制器210中的光控制电路板中。开关560可对加热器154、140提供在通电(有效)状态与断电(无效)状态之间的简单循环。
控制器202可控制对一个或更多个选定的空间可调加热器140相对于另一个空间可调加热器且同时施加的功率的占空比、电压、电流或持续时间的至少一者或更多者。在一个实施例中，控制器202沿着控制条带5401提供信号，以指示开关5601允许90％的功率从中通过。电控制器210沿着功率条带5121提供约10瓦特的功率。开关5601允许90％的供应功率通过到空间可调加热器1401，该空间可调加热器以约9瓦特的功率加热。
在另一个实施例中，控制器202沿着控制条带5502提供信号，以指示开关5602允许100％的功率从中通过。电控制器210沿着功率条带5222提供约100瓦特的功率。开关5602允许100％的供应功率通过到主电阻加热器1542，该主电阻加热器以约100瓦特的功率加热。类似地，主电阻加热器154(1-N)可全部由控制器202操作。
在又一个实施例中，调整加热器控制器202沿着控制条带540提供信号，以指示开关560是为有效状态或无效状态，该有效状态允许功率从中通过，该无效状态防止功率从中通过。电控制器210沿着功率条带512提供约10瓦特的功率给每个独立的空间可调加热器140，这些空间可调加热器耦合到有效状态中的开关560。调整加热器控制器202独立地控制开关560保持在有效状态的持续时间及每个开关560相对于其他开关560的占空比中的至少一者，这最终控制基板支撑组件126及放置于其上的基板的温度均匀性。对主电阻加热器154控制功率的开关560可被类似地控制。
在另一个实施例中，代表分离区域的每个主电阻加热器154(1-N)可具有分离的控制器202。在此实施例中，共同位于具有一个主电阻加热器154(1-N)的区域的空间可调加热器(1-N)可与共同的主电阻加热器154(1-N)共享控制器202。例如，若有四个区域，则将有四个主电阻加热器154(1-4)及四个等间隔的控制器202。
在其他实施例中，分离的控制器202可用于将单一个控制器所服务的空间可调加热器140的数量分割。例如，每个控制条带540可具有分离的光控制器220以用于单独地管理给定数量的空间可调加热器140。分割空间可调加热器140的控制允许较小的控制器及较少空间用于将条带拉线通过经由冷却基座130形成的槽520。
转至图6，提供了用于主电阻加热器154及空间可调加热器140的另一种布线方案的图形描绘。图6中所描绘的布线模式提供了空间可调加热器140的单独控制。空间可调加热器140附接到调整加热器控制器202。控制板502上的电控制器210通过RF滤波器184而附接到电源156。光控制器220连接到外部控制器(图1中的148)并经配置以提供指令给电控制器以对每个空间可调加热器140供电。光控制器220通过光纤接口226与电控制器210进行通信，以管理空间可调加热器140。类似于图5的布线方案，图6的布线方案提供附多个空间可调加热器中的一者的输出相对于其他空间可调加热器的独立控制。
主电阻加热器154可选择性地附接到调整加热器控制器202'、调整加热器控制器202或基板支撑组件126外部的其他控制器。调整加热器控制器202'可基本上类似于调整加热器控制器202。应意识到，主电阻加热器154的控制可类似于对空间可调加热器140所描述的控制。替代地，主电阻加热器154可如图1所示地在外部管理。
空间可调加热器140(1-n)被图像地示出且应理解到，空间可调加热器1401可代表在共同区域中的一大组空间可调加热器，或替代地，跨基板支撑组件126所设置的所有空间可调加热器140。每个空间可调加热器140具有连接器250以用于从电控制器210传输功率到空间可调加热器140。
电控制器210经由穿过冷却基座130形成的一个或更多个孔或槽520从空间可调加热器140接收多个功率条带612。条带612图形地描绘用于每个空间可调加热器140的多个功率引线。功率条带612提供电力路径给空间可调加热器140的功率。在一个实施例中，功率条带612包括用于每个空间可调加热器140的分离的正功率引线。功率条带612可选择性地具有单一负功率引线，该负功率引线是附接到功率条带612的所有空间可调加热器140所共有的。替代地，功率条带612可不具有负电力返回路径，且电流的返回路径可通过分离缆线、公共总线，或其他合适的连接器来提供。在另一个实施例中，功率条带612包括用于每个空间可调加热器140的分离负功率引线。功率条带612可选择性地具有单一个正功率引线，该正功率引线是附接到功率条带612的所有空间可调加热器140所共有的。替代地，功率条带612可不具有正电力供应路径，且电流的电力供应路径可通过分离缆线、公共总线，或其他合适的连接器来提供。
短暂地转至图7，图7是静电卡盘132的底部794的透视图，该静电卡盘经配置以用于图6所描绘的布线模式。静电卡盘132可具有一个或更多个电极，以便将卡紧力供应至设置在静电卡盘132上的基板，且该静电卡盘可具有一个或更多个连接器742以将功率提供给电极。连接器742可附加连接到主电阻加热器。在一个实施例中，单一个连接器被用于供电给单极卡紧电极。在另一个实施例中，两个连接器被用于供电给双极卡紧电极。在一个实施例中，6个连接器被用于供电给四个主电阻加热器。每个主电阻加热器可具有单一热连接器，且可与另一个主电阻加热器共享公共/接地连接器。在一个实施例中，多个附加的连接器连接到多个温度传感器。在一个示例中有一百五十个温度传感器，每个温度传感器具有专用的连接器。所有的温度传感器可共享单一连接器，该单一连接器提供公共接地。替代地，温度传感器的不同子集合可共享分离的公共线。多个附加的连接器可环绕所绘示的连接器。
功率条带612可电性附接到静电卡盘132的底部794，该静电卡盘具有形成于其中的空间可调加热器140和/或温度传感器141。每个功率条带612可以是扁平柔性电缆(FFC)或柔性印刷电路(FPC)，例如聚酰亚胺扁平柔性电缆，这些功率条带在一端具有连接器712且在另一端具有接触点720。连接器712连接到电控制器210。连接器712可以是独立导线、插座连接器、插头、高密度连接器(例如与扁平柔性电缆或柔性印刷电路使用的高密度连接器)，或其他合适的连接器。接触点720可附接到形成在静电卡盘132中的电性连接器，即通孔。接触点720可被焊接、胶合或以其他方式附接到静电卡盘132。替代地，接触点720可经形成以直接连接到空间可调加热器140，例如导线功率引线。接触点720可具有与静电卡盘132接触的结合面积，该结合面积是约小于0.75英寸直径的圆形。接触点720与静电卡盘132所具有的最小化面积减少了从静电卡盘132到冷却基座130的热传递。接触点720可以是圆形、矩形、半圆形或任何其他形状。功率条带612可具有多于一个的接触点720及一百个或更多个引线。单一功率条带612可能能够连接并单独地控制许多个空间可调加热器140，这取决于对电控制器210的布线连接配置，例如共享公共负引线。此外，功率条带612可被用于连接到温度传感器。在一个实施例中，静电卡盘132具有等间距且焊接于其上的六个功率条带612。每个功率条带612可具有25个焊接接触点720。替代地，静电卡盘132可具有更多或更少的功率条带612。
替代地，功率条带612可由销/插孔连接器来代替。短暂地转至图10，图10绘示配合连接器1010的剖面图，该配合连接器将ESC 132连接到调整加热器控制器202。配合连接器1010可设定尺寸以通过冷却基座130中的槽520，以提供调整加热器控制器202与ESC 132之间的连接。配合连接器1010可具有凸缘1008。凸缘1008可设置在冷却基座130与调整加热器控制器202之间。间隙1050可形成于冷却基座130与调整加热器控制器202之间。替代地，调整加热器控制器202可具有切口、凹口、孔、空隙，或其他开口以允许配合连接器1010从中通过，并基本上减少调整加热器控制器202与冷却基座130之间的间隙1050。
配合连接器1010可具有第一端1002及第二端1004。第一端1002可与ESC 132对接。第二端1004可与调整加热器控制器202对接。多个接触销1012、1014与多个销插孔1020、1022对接，以提供ESC 132与调整加热器控制器202之间的电性连接。销1012、1014可以是约0.3mm或更小。销1012、1014具有相对应的多个销插孔1020、1022，该多个销插孔经配置以接收销1012、1014并提供电连续性。销1012、1014或销插孔1020、1022可在配合连接器1010的第一端及第二端1002、1004的一者或更多者上形成，并在ESC 132与调整加热器控制器202之间对接。
配合连接器1010可提供调整加热器控制器202与ESC 132之间的直接物理电性连接。例如，接收销1014的插孔可在调整加热器控制器202上形成。冷却基座130可直接放置在ESC 132上，配合连接器1010插入穿过冷却基座130中的槽520，且调整加热器控制器202放置在配合连接器1010上以形成ESC 132与调整加热器控制器202之间的连接。替代地，配合连接器1010可利用电缆、条带或扁平连接器以完成调整加热器控制器202与ESC 132之间的连接。
有利地，配合连接器1010可具有小的剖面面积，该剖面面积相对应地在冷却基座130中使用小的开放空间，这将冷却基座130的热传导或干扰最小化以得到更佳的热均匀性。此外，配合连接器1010可保护连接免受处理环境影响并延长电性连接的寿命。
回到图6，电控制器210可具有多个形成于其中的开关660。每个开关660可从电源条带612中的一者接收正功率引线以控制个别的空间可调加热器140。光控制器220经由到电控制器210的光纤接口226管理开关660。电路640可嵌入在电控制器210或调整加热器控制器202中将光信号转换成电信号以便提供指令给开关660。
开关660可以是场效应晶体管，或其他合适的电子开关。开关660对加热器154、140提供通电(有效)状态及断电(无效)状态之间的简单循环。替代地，开关660可以是另一种合适的装置，该装置可控制供应到空间可调加热器140的功率量。
开关660可形成在基板支撑组件126内部，例如静电卡盘132、冷却基座130、加热器组件170及设施板180中。替代地，开关660可形成在基板支撑组件126或甚至处理腔室100的外部，例如在控制器148中。
转至图8，图8绘示冷却基座130的底部透视图，该冷却基座经配置以用于图6所描绘的布线方案。冷却基座130可具有底表面894、多个冷却通道(未示出于图8)，及通道842。冷却通道可经配置以在其中循环冷却流体，以调节静电卡盘132的温度。通道842可经配置以允许供电给静电卡盘132的电极742穿过冷却基座130。通道842可被电绝缘以被保护免受供能给冷却基座130的电极742影响。此外，冷却基座可具有一个或更多个槽520。槽520可经配置以允许条带612从静电卡盘132内部地通过冷却基座130至底表面894。
电控制器210可设置在冷却基座130的底表面894上。电控制器210安装在RF环境中，且可经由光纤以执行与电控制器210的通信，而至电控制器210的功率可通过RF滤波器供应。电控制器210可具有发送826及接收828光纤接口226。光纤接口226提供光学连接到光控制器220。光纤接口226免除于RF及其他电性干扰，且不使用滤波器以保护连接的装置/控制器，例如光控制器220。
调整加热器控制器202可具有多个插座812。插座812可经配置以与连接器712连接，该连接器附接到条带612的端。插座可对每个条带612提供50个或更多个个体连接。电控制器210可由基板830组成，该基板具有形成于其上的多个电路832、834。多个电路832、834可包括晶体管、电阻、电容及其他电性特征，以用于形成开关并控制流到插座812中的个体连接的功率。电控制器210可通过控制经由插座812中的各个连接所施加的功率的占空比、电压、电流或持续时间的至少一者或更多者来个体地管理空间可调加热器140，该插座附接至条带612。
此外，加热器控制器202可包括一个或更多个温度测量电路(未示出)来从多个温度传感器141所产生的读数测量温度。温度测量电路可向电控制器210提供温度测量值，该温度测量值与空间可调加热器和/或主电阻加热器相关联。电控制器210接着可确定是否对相关联的空间可调加热器调整占空比、电压等等。
在一个实施例中，开关660形成在电控制器210上。具有连接器712的条带612通过冷却基座130中的槽520，以将静电卡盘132中的空间可调加热器140连接到电控制器210。连接器712将条带612连接到电控制器210上的插座812。光控制器220通过光纤接口226提供光学信号至电控制器210，以控制至插座812中的各个连接的功率。光控制器220及电控制器210的组合允许独立空间可调加热器140的任何选择同时被供电和/或循环开关，以在静电卡盘132上所设置的基板上产生定制的温度分布。高密度互连件的使用致使大量空间可调加热器140的独立控制及温度分布的增强控制。有利地，空间可调加热器140的独立控制允许每个独立空间可调加热器140的高占空比及更大的动态温度范围。空间可调加热器140的单独控制提供每单位时间更多的功率以及快速的反应时间。
图9是用于利用基板支撑组件(例如上文描述的基板支撑组件以及其他基板支撑组件)处理基板的方法900的一个实施例的流程图。方法900在框902开始对主电阻加热器施加功率，该主电阻加热器形成于基板支撑组件中。主电阻加热器可以是单一加热器，或分割成区域。主电阻加热器区域可被独立控制。
在框904处，功率被提供至多个单独的空间可调加热器，这些空间可调加热器围绕基板支撑组件分布。调整加热器控制器独立地控制给每个空间可调加热器的功率。至少两个空间可调加热器产生预定的不同量的热。由一个空间可调加热器相对于另一个空间可调加热器所产生的热差异可通过控制相对另一个空间可调加热器所施加到任何一个空间可调加热器的功率的占空比、电压、电流、持续时间的至少一者或更多者来控制。供应到空间可调加热器的功率也可依序地跨各个空间可调加热器扫描。
每个空间可调加热器的控制可在静电卡盘132中同时执行，以允许空间可调加热器的任意选择快速地产生特定温度分布。提供给独立空间可调加热器的功率控制可通过外部控制器来提供，该外部控制器经由光学连接器以对接到设置在基板支撑组件中的调整加热器控制器。外部控制器通过与调整加热器控制器的光学连接而从RF隔离。
在框906处，可在基板支撑组件上处理工件，例如基板。例如，基板可在真空腔室中进行处理，例如使用等离子体处理。可在处理腔室中的等离子体存在下选择性地执行的真空处理可以是蚀刻、化学气相沉积、物理气相沉积、离子植入、等离子体处理、退火、氧化物移除、缓和或其他等离子体处理的其中一个。可设想到，工件可在其他环境中的温度控制表面上进行处理，例如，用于其他应用的大气状况下。
选择性地，在框906处，提供至在基板支撑组件内横向分布的独立空间可调加热器的功率可响应于处理状况或处理配方的变化而改变。例如，提供给一个或更多个空间可调加热器的功率可利用来自调整加热器控制器的命令来改变。调整加热器控制器可同时对一个空间可调加热器提供功率，而循环另一个空间可调加热器，并以不同的重叠时间间隔来循环更其他的空间可调加热器。
虽然前述内容针对本发明的实现方式，但其他及进一步的实现方式可在不背离其基本范围的情况下设计，且其范围是由所附的权利要求来确定。

Claims (15)

1.一种用于基板支撑组件的加热器组件，包括：
主体；
一个或更多个主电阻加热元件，设置在所述主体中；
多个空间可调加热元件，设置在所述主体中；及
多个温度传感器，设置在所述主体中，其中所述多个温度传感器的一者或更多者被设置在所述多个空间可调加热元件中的一者附近。
2.如权利要求1所述的加热器组件，其中所述主体是柔性主体，所述柔性主体包括聚酰亚胺。
3.如权利要求1所述的加热器组件，其中所述多个温度传感器的一者或更多者包括电阻温度检测器(RTD)。
4.如权利要求3所述的加热器组件，其中所述RTD包括沉积的铂。
5.如权利要求1所述的加热器组件，其中所述多个温度传感器的一者或更多者包括热电偶。
6.如权利要求1所述的加热器组件，进一步包括：
空间可调加热器控制器，所述空间可调加热器控制器电性连接到所述多个空间可调加热元件，所述空间可调加热器控制器用于：
相对于所述多个空间可调加热元件的第二空间可调加热元件，独立地控制所述多个空间可调加热元件的第一空间可调加热元件的输出；
从所述多个温度传感器的第一温度传感器接收温度测量，所述第一温度传感器邻近于所述第一空间可调加热元件；以及
基于所述温度测量确定所述第一空间可调加热元件是否失效。
7.如权利要求6所述的加热器组件，其中所述空间可调加热器控制器进一步用于：
确定所述温度测量与针对所述第一空间可调加热元件的温度设定之间的差异；
确定所述差异是否超过阀值；以及
响应于确定所述差异超过所述阀值，调节所述第一空间可调加热元件的设定。
8.如权利要求1所述的加热器组件，进一步包括：
第一金属层，所述第一金属层与所述多个空间可调加热元件的一个或更多个空间可调加热元件分离；
第一多个通孔，所述第一多个通孔将所述第一金属层连接到所述一个或更多个空间可调加热元件，其中所述第一金属层用作所述一个或更多个空间可调加热元件的公共接地；
第二金属层，所述第二金属层与所述多个温度传感器的一个或更多个温度传感器分离；以及
第二多个通孔，所述第二多个通孔将所述第二金属层连接到所述一个或更多个温度传感器，其中所述第二金属层用作所述一个或更多个温度传感器的公共接地。
9.一种基板支撑组件，包括：
静电卡盘，所述静电卡盘包括陶瓷主体；
电极，所述电极设置在所述陶瓷主体中；
多个加热元件，所述多个加热元件设置在所述陶瓷主体中；以及
多个温度传感器，所述多个温度传感器设置在以下至少一处：1)所述陶瓷主体中，或2)所述陶瓷主体的底部表面上，其中所述多个温度传感器的一者或更多者被设置在所述多个加热元件中的加热元件附近，并且被用来检测所述加热元件的操作性。
10.如权利要求9所述的基板支撑组件，其中所述多个加热元件包括一个或更多个主电阻加热元件及多个空间可调加热元件，且其中所述多个空间可调加热元件的每一个邻近于来自所述多个温度传感器的不同的温度传感器。
11.如权利要求9所述的基板支撑组件，其中所述多个温度传感器包括多个电阻温度检测器(RTD)。
12.如权利要求11所述的基板支撑组件，其中所述多个RTD的一者或更多者包括沉积的铂。
13.如权利要求9所述的基板支撑组件，进一步包括：
加热器控制器，所述加热器控制器电性连接到所述多个加热元件，所述加热器控制器用于：
相对于所述多个加热元件的第二加热组件，独立地控制所述多个加热元件的第一加热元件的输出；
从所述多个温度传感器的第一温度传感器接收温度测量，所述第一温度传感器邻近于所述第一加热元件；以及
基于所述温度测量确定所述第一加热元件是否失效。
14.如权利要求13所述的基板支撑组件，其中所述加热器控制器进一步用于：
确定所述温度测量与针对所述第一加热组件的温度设定之间的差异；
确定所述差异是否超过阀值；以及
响应于确定所述差异超过所述阀值，调节所述第一加热元件的设定。
15.如权利要求9所述的基板支撑组件，进一步包括：
第一金属层，所述第一金属层与所述多个加热元件的一个或更多个加热元件分离；
第一多个通孔，所述第一多个通孔将所述第一金属层连接到所述一个或更多个加热元件，其中所述第一金属层用作所述一个或更多个加热元件的公共接地；
第二金属层，所述第二金属层与所述多个温度传感器的一个或更多个温度传感器分离；以及
第二多个通孔，所述第二多个通孔将所述第二金属层连接到所述一个或更多个温度传感器，其中所述第二金属层用作所述一个或更多个温度传感器的公共接地。
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