TW201322304A - 具有堆疊式比例閥之溫度控制 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種堆疊式比例閥，該堆疊式比例閥具有：主體，該主體具有至少兩組埠，該至少兩組埠沿著主體之縱向長度安置在不同位置處，每一組埠包括至少三個埠，該至少三個埠位於不同角度位置處以耦接至流體導管；轉子，該轉子安置在閥體中，該轉子具有沿著縱向長度堆疊之至少兩個段，每一段包含與該等組埠中之一組埠縱向對準之三個流體通道；及驅動軸，該驅動軸固定至轉子，驅動軸在角度位置上旋轉轉子，以將該等組埠中之每一組埠中之埠對根據轉子的角度位置同時流體地耦接在一起。在實施例中，諸如電漿蝕刻腔室之電漿處理腔室之元件藉由堆疊式比例閥流體地耦接至熱的及冷的冷卻器兩者之貯槽。

Description

具有堆疊式比例閥之溫度控制 相關申請案之交叉引用
本申請案主張申請於2011年10月27日、標題為「TEMPERATURE CONTROL WITH STACKED PROPORTIONING VALVE」之美國臨時申請案第61/552,356號之權益，該申請案之內容為了所有目的在此以引用之方式全部併入本申請案中。
本發明之實施例大體而言係關於電漿處理設備，且本發明之實施例更特定言之係關於在使用電漿處理腔室之工件處理期間控制溫度之方法。
在諸如電漿蝕刻或電漿沉積腔室之電漿處理腔室中，腔室元件之溫度通常為在製程期間控制之重要參數。舉例而言，通常稱為夾具或基座之基板固持件之溫度可經控制以在製程配方期間將工件加熱/冷卻至各種可控溫度(例如，控制蝕刻速度)。同樣地，亦可在製程配方期間控制噴淋頭/上電極或其他元件之溫度以影響處理。習知地，將散熱器及/或熱源耦接至處理腔室以將腔室元件之溫度保持在所要的溫度下。為了適應日益複雜之薄膜堆疊，許多電漿製程在相同處理腔室之內將工件曝露於數個順序電漿條件。在該原位配方中(在單一製造裝置而非在單獨調諧之系統之內執行)之操作可能需要跨越 寬範圍之溫度設定點。
一種堆疊式比例閥，該堆疊式比例閥包含：閥體，該閥體具有至少兩組埠，該等組安置在閥體之不同縱向長度處，每一組埠包括至少三個埠，該至少三個埠安置在閥體中之不同角度位置處以耦接至外部流體導管；轉子，該轉子安置在閥體中，該轉子具有沿著縱向長度堆疊之至少兩個段，每一段包含與該等組埠中之一組埠縱向對準之三個流體通道；及驅動軸，該驅動軸固定至轉子，該驅動軸在角度位置上旋轉轉子，以將該等組埠中之每一組埠中之埠對根據轉子的角度位置同時流體地耦接在一起。
一種電漿處理裝置，該電漿處理裝置包含：處理腔室，該處理腔室包括腔室溫度可控之腔室元件；一第一熱傳送流體貯槽，該第一熱傳送流體貯槽經控制至第一溫度；一第二熱傳送流體貯槽，該第二熱傳送流體貯槽經控制至第二溫度；及供應管線及回流管線，該等供應管線及回流管線經由堆疊式比例閥將第一熱傳送流體貯槽及第二熱傳送流體貯槽耦接至腔室元件，用於將在第一溫度或第二溫度下之熱傳送流體引導至腔室元件，其中該堆疊式比例閥進一步包含：閥體，該閥體具有至少兩組埠，該等組安置在閥體之不同縱向長度處，每一組埠包括至少三個埠，該至少三個埠安置在閥體中之不同角 度位置處以耦接至供應管線及回流管線；轉子，該轉子安置在閥體中，該轉子具有沿著縱向長度堆疊之至少兩個段，每一段包含與該等組埠中之一組埠縱向對準之三個流體通道；及驅動軸，該驅動軸固定至轉子，該驅動軸在角度位置上旋轉轉子，以將該等組埠中之每一組埠中之埠對根據轉子的角度位置同時流體地耦接在一起，以分配在第一溫度或第二溫度下之熱傳送流體至腔室元件。
一種控制電漿處理裝置中之元件之溫度的方法，該方法包含以下步驟：感測在處理腔室中之腔室元件之溫度；將第一熱傳送流體貯槽控制至第一溫度；將第二熱傳送流體貯槽控制至第二溫度；及將熱傳送流體自第一熱傳送流體貯槽及第二熱傳送流體貯槽經由基於感測之溫度控制之堆疊式比例閥輸送至腔室元件，其中堆疊式比例閥進一步包含：閥體，該閥體具有至少兩組埠，該等組安置在閥體之不同縱向長度處，每一組埠包括至少三個埠，該至少三個埠安置在閥體中之不同角度位置處以耦接至供應管線及回流管線；轉子，該轉子安置在閥體中，轉子具有沿著縱向長度堆疊之至少兩個段，每一段包含與該等組埠中之一組埠縱向對準之三個流體通道；及藉由在角度位置上旋轉轉子以將該等組埠中之每一組埠中之埠對根據轉子的角度位置同時流體地耦接在一起，來分配在第一溫度及第二溫度下之相對量的熱傳送流體。
在以下詳細描述中，闡述許多特定細節以提供本發明之實施例之全面瞭解。然而，應將由熟習該項技術者所瞭解，可在無該等特定細節之情況下實踐其他實施例。在其他情況下，沒有詳細描述眾所熟知之方法、程序、元件及電路以免模糊本發明。依據在電腦記憶體之內的資料位元或二元數位訊號之操作之演算法及符號表示呈現下文詳細描述之一些部分。該等演算法描述及表示可為由熟習資料處理技術者使用以將該等使用者之工作實質傳達給熟習該項技術之其他者所使用的技術。
術語「經耦接」及「經連接」以及該等術語之衍生術語可在本文中使用以描述元件之間的結構關係。應理解，該等術語並非意欲作為彼此之同義詞。更確切而言，在特定實施例中，「經連接」可用以指示彼此直接實體接觸或電接觸之兩個或兩個以上元件。「經耦接」可用以指示兩個或兩個以上元件彼此直接或間接(在該兩個或兩個以上元件之間具有其他中間元件)實體接觸或電接觸，及/或兩個或兩個以上元件彼此相配合或互動(例如，如引起效應關係)。
第1圖圖示電漿蝕刻系統300之橫截面示意圖，該電漿蝕刻系統300包括元件之溫度經控制之該元件。電漿蝕刻系統300可為本技術中已知之任何類型之高效能蝕刻腔室，諸如(但不限於)，由Applied Materials(CA,USA) 製造之EnablerTM、MxP®、MxP+TM、Super-ETM、DPS II AdvantEdgeTM G3或E-MAX®腔室。可同樣地控制其他可商購之蝕刻腔室。雖然示例性實施例是在電漿蝕刻系統300之上下文中描述，但是應進一步注意，本文中所述之溫度控制系統架構亦可適應於在溫度控制元件上提供熱負載之其他電漿處理系統(例如，電漿沉積系統，等等)。
電漿蝕刻系統300包括接地腔室305。將基板310經由開口315載入，並且將該基板310夾持於溫度控制靜電夾具320。基板310可為在電漿處理技術中習知使用之任何工件，並且本發明並不在此方面受限。在特定實施例中，溫度控制夾具320包括複數個區域，每一區域獨立可控至溫度設定點，該溫度設定點可在區域之間相同或不同。在示例性實施例中，內部熱區域接近於基板310之中心且外部熱區域接近於基板310之周邊/邊緣，其中溫度感測探針376安置在每一區域之內且該溫度感測探針376通訊地耦接至溫度控制器375，在示例性實施例中，該溫度控制器375為負責系統300之自動化之系統控制器370的元件。處理氣體自氣源345經由質量流量控制器349供應至腔室305之內部。腔室305係經由連接至大容量真空泵堆疊355之排氣閥351排空。
當將電漿功率施加至腔室305時，在基板310上之處理區域中形成電漿。第一電漿偏壓功率325經由射頻(radio frequency；RF)輸入328耦接至夾具320(例如， 陰極)以激發電漿。電漿偏壓功率325通常具有在大約2 MHz至60 MHz之間的低頻，且在特定實施例中，該電漿偏壓功率325通常處於13.56 MHz之頻帶中。在示例性實施例中，電漿蝕刻系統300包括第二電漿偏壓功率326以提供雙頻偏壓功率，該第二電漿偏壓功率326操作在約2 MHz之頻帶且與電漿偏壓功率325相同地連接至RF匹配327。在一個雙頻偏壓功率實施例中，對於在500 W與10000 W之間的總偏壓功率(Wb,tot)，13.56 MHz之產生器供應在500 W與3000 W之間的功率，而2 MHz之產生器供應在0 W與7000 W之間的功率。在另一雙頻偏壓功率實施例中，對於在100 W與10000 W之間的總偏壓功率(Wb,tot)，60 MHz之產生器供應在100 W與3000 W之間的功率，而2 MHz之產生器供應在0 W與7000 W之間的功率。
電漿源功率330係經由匹配(未圖示)耦接至電漿產生組件335(例如，噴淋頭)，該電漿產生組件335可相對於夾具320為陽極以提供高頻源功率以激發電漿。電漿源功率330通常具有比電漿偏壓功率325更高之頻率，諸如介於100 MHz與180 MHz之間的頻率，且在特定實施例中，該電漿源功率330通常處於162 MHz之頻帶中。在特定實施例中，頂部源操作在100 W與2000 W之間。偏壓功率更直接地影響基板310上之偏壓，控制基板310之離子轟擊；而源功率更直接地影響電漿密度。顯著地，待由溫度控制器375溫度控制之系統元件 既不限於夾具320，亦不必須為將電漿功率直接耦接至處理腔室中之溫度控制元件。例如在替代實施例中，噴淋頭係使用溫度控制器375控制，處理氣體經由該噴淋頭輸入至電漿處理腔室中。對於該等噴淋頭實施例，噴淋頭可為RF供電或可能不為RF供電。
對於諸如適用於介電質蝕刻之高偏壓功率密度(kW/工件面積)之實施例，由於RF濾波問題，經由電阻加熱器將加熱功率供應至夾具320存在問題。對於系統300，夾具加熱功率係由熱傳送流體迴路提供。對於該等實施例，第一熱傳送流體迴路將夾具320冷卻，且第二熱傳送流體迴路將夾具320加熱。在示例性實施例中，溫度控制器375直接地或間接地耦接至冷卻器377(散熱器)及熱交換器378(熱源)。溫度控制器375可獲取冷卻器377或熱交換器(HTX)378之溫度設定點。將在冷卻器377之溫度與夾具320之溫度設定點之間的差異與在熱交換器378之溫度與溫度設定點之間的差異與電漿功率(例如，總偏壓功率)一起輸入至前饋或反饋控制管線中。冷卻器377經由冷卻劑迴路提供冷卻功率至夾具320，該冷卻劑迴路將夾具320與冷卻器377熱耦接。因此，在示例性實施例中，使用兩個冷卻劑迴路。一個冷卻劑迴路具有冷卻液(例如，在-5℃之溫度設定點下之Galden或Fluorinert等)，而另一迴路含有在高溫下之液體(例如，在55℃之溫度設定點下之Galden或Fluorinert等)。當需要冷卻時，閥385開啟；而當需 要加熱時，用於加熱迴路之閥386開啟。在較佳實施例中，在任何特定時間僅加熱閥386及冷卻閥385中之一者開啟，以使得在任何給定時間流動至夾具320之總的流體係自冷卻器377或HTX 378中之任一者輸送。
第2A圖圖示根據本發明之實施例在第1圖之電漿蝕刻系統中使用之基於熱傳送流體的熱源/散熱器之閥調及管路歧管361之示意圖。如進一步所圖示，一對熱傳送流體供應管線381及382經由閥385(分別為EV 4及EV 3)耦接至冷卻器377及嵌入於夾具320中之熱傳送流體通道(在夾具的工作表面下方，在處理期間基板310安置在該夾具上)。管線381耦接至嵌入於夾具工作表面之第一外區域下方之熱傳送流體通道，而管線382耦接至嵌入於夾具工作表面之第二內區域下方之熱傳送流體通道以促進雙重區域冷卻。同樣地，管線381及382亦將夾具320經由閥386(分別為EV2及EV1)耦接至HTX 378以促進雙重區域加熱。回流管線383A完成內區域熱傳送流體通道及外區域熱傳送流體通道中之每一者經由回流閥EV3及EV1至冷卻器377/HTX 378之耦接。
在操作期間，因為熱的冷卻劑迴路及冷的冷卻劑迴路中之每一者經分接以控制夾具溫度，所以可能發生在自夾具320回流至冷卻器377及HTX 387中之貯槽之流體量的差異。即使在其中個別閥385及386完全異相操作之情況下，個別閥致動速率中之較小差異可產生熱傳送流體自冷卻器377及HTX 378中之一者至冷卻器377及 HTX 378中之另一者之熱傳送流體的淨遷移。隨後，將需要抵消彼淨遷移之方法。
第3圖為圖示本發明之實施例的示意圖，在本發明之實施例中，歧管361之功能係藉由兩個堆疊式比例閥461A及461B整合，該兩個堆疊式比例閥461A及461B用於自冷卻器377及HTX 378切換熱傳送流體至陰極(夾具)320之內部冷卻劑通道及外部冷卻劑通道中之每一者。如第3圖中所示，自冷卻器377及HTX 378之熱傳送流體管線饋送至堆疊式比例閥461A及461B中之每一者中，熱傳送流體管線將閥461A及461B之輸出埠耦接至夾具320中之每一區域之輸入。夾具320中之溫度探針(例如，第1圖中之376)輸出量測之夾具溫度。在其中溫度探針為光纖探針之示例性實施例中，探針輸出經由光子轉換器(計數器)346傳遞且隨後該探針輸出中繼至溫度控制器375及/或控制器380，該控制器380負責輸出驅動信號481至堆疊式比例閥461A及461B。控制器380可為任何習知溫度控制器，諸如(但不限於)可商購自日本之Azbil/Yamatake Corporation的彼等溫度控制器。舉例而言，溫度控制器375可充當控制器380與溫度探針376之間的雙向通訊介面。
第4圖為進一步圖示根據本發明之實施例之一個堆疊式比例閥461的平面圖。第5A圖至第5E圖為沿著第4圖中所示之橫向A-A、B-B及C-C截面之橫截面圖，該圖進一步圖示根據實施例當閥轉子之角度位置變化時之 三個平行閥階段的狀態。
通常，堆疊式比例閥461包括安置在單一固定閥體411之內的經適當機械加工之轉子，該單一固定閥體411界定具有多個埠耦接至每一空腔之複數個流體獨立的空腔。如第4圖及第5A圖中所示，轉子511之最簡單之形式為圓柱形，該圓柱形具有延伸穿過閥體411之縱軸L以使轉子511之一部分安置在流體獨立的空腔中之每一者中。轉子511在固定的閥體411之內圍繞該轉子511之軸以可控之方式移動(例如，移動±21°)。應注意，±21°之偏轉角為說明性的，因為在本發明之替代實施例中此角度變數為設計事實。閥體411帶有接頭或埠415，該等接頭或埠415將閥組件連接至熱的(HTX)378及冷的冷卻器377且連接至陰極(夾具)320。
在操作期間，轉子511在閥體411之內移動，以開啟及關閉熱傳送流體自HTX 378或冷卻器377流動至某一(專用)冷卻區域(例如，內部ESC迴路381及外部ESC迴路382)之適當埠415(例如，對於分別圖示於第5A圖至第5E圖中之特定閥狀態501、502、503、504及505)。在實施例中，當堆疊式比例閥461幾乎沒有或沒有自冷卻器377或HTX 378傳遞熱傳送流體至夾具320時(例如，當轉子511在0°處)，熱傳送液體轉向回至該熱傳送液體自其起源之冷卻器377或HTX 378(此流動在本文中稱為「主要旁通」且取代第1B圖中所示之旁通383、384之功能)。以此方式，總是允許HTX 378 及冷卻器377輸出若干GPM。相反地，根據閥之機械設計，當堆疊式比例閥461經適當地安置以自某一冷卻器傳送最大流量(例如，3 GPM至8 GPM)至夾具320時，則主要旁通完全關閉。因而，應再次注意，堆疊式比例閥461並非混合閥，而是在任何給定轉子角度處，有限流量之熱的熱傳送流體或冷的熱傳送流體中之任一者可經由夾具320建立，且在較佳實施例中，該熱的熱傳送流體或冷的熱傳送流體兩者從不同時超過如本文中其他處所述之每分鐘幾毫升之洩漏。主要旁通流存在以便即使當冷卻器377及HTX 378中之一者被防止流向夾具320時，冷卻器377及HTX 378亦可保持恆定泵送速率。因此，在任何時刻，夾具320之給定區域(例如，內部或外部)經加熱或冷卻，或既不加熱也不冷卻，但該給定區域不經同時加熱或冷卻。
第5A圖至第5E圖中之截面視圖A-A、B-B及C-C圖示堆疊式比例閥461之適當動作。第5A圖至第5E圖圖示通過整體轉子511之截面，因此在每一圖中之經截面熱傳送流體流動通道520之角度位置標稱地相等。如截面C-C中所示，當彼流動自陰極回流時，堆疊式比例閥461自給定冷卻器將流動切換回至相同冷卻器。
第5A圖圖示被稱為「MV=+100」之堆疊式比例閥461之狀態，其中全流動在夾具230與HXT 378之間傳送，而冷卻器377、(冷)流動經由主要旁通完全轉向。第5B圖圖示與控制命令值MV=+50%相關聯之堆疊式比例閥 461之狀態，其中熱流體(例如，來自HTX 378)之經控制部分被傳送至夾具320，而所有冷流體(例如，來自冷卻器377)藉由旁通離開夾具320分流，且來自夾具320之回流僅導引回至熱流體源(例如，至HTX 378)。第5C圖圖示與控制命令值「MV=0」相關聯之堆疊式比例閥461之狀態，其中冷卻器377與HTX 378兩者皆不供應陰極(夾具320)，且冷卻器377及HTX 378之所有流量皆經由主要旁通回流至相同冷卻器。第5D圖圖示與控制命令值MV=-50%相關聯之堆疊式比例閥461之狀態，其中冷流體(例如，來自冷卻器377)之經控制部分被傳送至夾具320，而所有熱流體(例如，來自HTX 378)藉由旁通離開夾具320分流，且來自夾具320之回流僅導引回至冷流體源(例如，至冷卻器377)。第5E圖圖示當全部冷的冷卻器流量(例如，來自冷卻器377)傳送至陰極，且所有熱的冷卻器流量(例如，來自HTX 378)傳送至主要旁通時與MV=-100相關聯之狀態。
在實施例中，轉子511具有在1.25"至3.0"之範圍內之直徑。外部埠415之外徑大約0.75"。因此，內部通道520經尺寸調整以避免非所要之流體限制。根據為熟習閥設計技術之技術者所熟知之機械及製造考慮，閥體411可為一體式或可由剛性組裝之部分製成。在示例性實施例中，轉子511及閥體411為相同或不同金屬。亦可使用塑膠(例如，PTFE)。轉子511可由頸軸承(例 如，4個軸承)適當地封閉，該等頸軸承在堆疊式比例閥461之每一部分內部密封加壓熱傳送流體。該等軸承應保持具有可接受低洩漏速率及耐磨性之旋轉密封。根據該實施例，頸軸承可為聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、Vespel、石墨填充，或石墨填充之二硫化鉬填充之類似物，等等。
在其中取決於應用冷卻器377操作在-10℃與80℃之間且HTX 378操作在40℃與130℃之間的實施例中，堆疊式比例閥461之元件相應地容忍在此整個範圍上之熱膨脹。因為堆疊式比例閥461將充當在不同溫度之間的平衡路徑，所以該堆疊式比例閥461可併入熱分解(例如，耐熱材料及/或空隙)以經由主體411或轉子511將傳導傳熱降至最低。如第4圖中進一步圖示，馬達460及變速箱462藉由驅動軸剛性地固定至轉子511，以圍繞橫切面在所要之角度位置θ上於主體411之內準確地移動轉子511，如第5A圖至第5E圖中所示(例如，±21°)。馬達460及變速箱462可能需要藉由適當機械設計與堆疊式比例閥461自身之溫度熱去耦。馬達460可例如為步進馬達，或伺服馬達。
再次參看第3圖，控制器380之功能進一步經設置以接收製程溫度且藉由適當溫度控制演算法產生角度MV(在±21°之內)，且隨後適當地直接致動馬達460。轉子角度之機械反饋及編碼可由一般技術者實施。在圖示之實施例中之該等功能係由獨立模組執行，但是該等功能 亦可整合至亦管理處理腔室之功能之溫度控制器375中。與實施無關，系統383係遵循由蝕刻系統300執行之(蝕刻)製程配方之製程順序。可將基於混合模型/PID溫度控制之演算法用於特定實施例。
針對新的溫度控制硬體之初始化及服務常式係以適當方式執行，且可由一般技術者實施。在調適控制系統之過程中，可校準根據角度位置之GPM流量，且該流量可能需要經受軟體線性化。該等任務可部分地藉由模擬完成，但最終為經驗的實驗室量測結果。可能需要相關資料收集以解決腔室匹配考慮，如通常經歷了所有生產工具。
在實施例中，堆疊式比例閥461沒有產生來自冷卻器377或HTX 378之(~80 PSI)熱傳送流體輸出壓力之死緊關閉的轉子511之角度位置。舉例而言，即使在MV=0時，可允許少許毫升每分鐘之熱傳送流體流向夾具320。對於該等實施例，可減少閥動作之摩擦且將期望較少之磨損。在一個該實施例中，當MV=0時，經由截面C-C中所示之通道自夾具320離開回至HTX 378/冷卻器377之貯槽之熱傳送流體的流體阻力略低於在截面A-A及B-B中之(加壓)熱的供應埠及冷的供應埠之流動阻力。此舉將避免當在MV=0、腔室閒置達很長時間時達到~80 PSI之夾具通道。該等實施例導致熱的冷卻器液體和冷的冷卻器液體之輕微混合，但該混合在於製造環境中可容忍之足夠小之位準下進行，或者該等實施例僅 需要在冷卻器377與HTX 378之貯槽之間的標稱被動校平構件。
自最後頸軸承(截面C-C之外側)至外部密封外殼之熱傳送流體之洩漏速率可隨著堆疊式比例閥461之磨損增加。閥461可經設計為可重建元件組裝。視情況地，堆疊式比例閥461可為經設計之「洩漏」以簡化容忍度及可製造性，並且以利用熱傳送流體之自潤滑性質。該方案與內燃機中之活塞及軸承類似，其中「油槽」及循環泵循環有意洩漏之流體。在該等實施例中，堆疊式比例閥461將安置於通常不會積聚任何熱傳送流體之雙密封中。為了維修，當需要冷卻器377、HTX 378與所有閥元件之死緊隔離時，可將4個手動致動球閥與冷卻器之供應軟管及回流軟管兩者併成一行。在其他實施例中，快速連接亦可服務於在相同位置之同等目的。閥體411可視情況地經由位於該行中之適當位置處之壓力傳感器及流量傳感器儀錶化，例如，如第2圖之示意圖中所示。
因此，本文描述之實施例有效地仿真第2圖中所示之歧管361之一半，且在無流體錘之情況下以平滑變化之方式進一步完成此任務。因而，如本文所述之一對兩個完全之馬達加閥組件可用於替代實施例之歧管361(例如，461A及461B)，在該等實施例中，夾具320作為單獨內部液體通道及外部液體通道。第6圖圖示根據實施例包括耦接至工件支撐夾具之基於熱傳送流體之熱源及 基於熱傳送流體之散熱器的電漿蝕刻系統600之示意圖。通常，電漿蝕刻系統600包括與第1圖中之系統100之彼等元件共享類似元件符號之元件，其中指示元件之相同元件符號在兩個系統之間具有相同結構及/或功能。如第6圖中進一步圖示，蝕刻系統600包括堆疊式比例閥461中之至少一者，且該蝕刻系統600有利地包括至少兩個堆疊式比例閥461，夾具320之每一熱區域(所圖示之內部區域及外部區域)有一個堆疊式比例閥461。可進一步提供複數個控制器380至380N以提供控制命令至堆疊式比例閥461(例如，如第4圖中進一步圖示之461A及461B)中之每一者的各自一者，實質上如在單個溫度區域實施例之上下文中之本文其他處所述。
應理解，上述描述是說明性而非限制性的。舉例而言，雖然在諸圖中之流程圖圖示藉由本發明之某些實施例執行之特定次序的操作，但是應理解，可能並非要求該次序(例如，替代實施例可以不同次序執行操作、將某些操作結合、將某些操作重疊等等)。此外，在閱讀且理解上述描述之後，許多其他實施例將對熟習該項技術者顯而易見。雖然本發明已關於特定示例性實施例進行描述，但是應認識到，本發明並不限於所述之實施例，而是可以在附加申請專利範圍之精神及範疇之內的修改及變化來實踐。因此，本發明之範疇應參照附加申請專利範圍，以及該申請專利範圍所給予之均等物之全部範疇 來決定。
300‧‧‧電漿蝕刻系統
305‧‧‧接地腔室
310‧‧‧基板
315‧‧‧開口
320‧‧‧溫度控制夾具
325‧‧‧電漿偏壓功率
326‧‧‧第二電漿偏壓功率
327‧‧‧RF匹配
328‧‧‧RF輸入
330‧‧‧電漿源功率
335‧‧‧電漿產生元件
345‧‧‧氣源
346‧‧‧光子轉換器
349‧‧‧質量流量控制器
351‧‧‧排氣閥
355‧‧‧大容量真空泵堆疊
370‧‧‧系統控制器
375‧‧‧溫度控制器
376‧‧‧溫度感測探針
377‧‧‧冷卻器
378‧‧‧熱交換器(HTX)
380‧‧‧控制器
380N‧‧‧控制器
381‧‧‧流體供應管線
382‧‧‧流體供應管線
383‧‧‧旁通
384‧‧‧旁通
385‧‧‧閥
386‧‧‧閥
387‧‧‧HTX
411‧‧‧閥體
415‧‧‧接頭/埠
460‧‧‧馬達
461‧‧‧堆疊式比例閥
461A‧‧‧堆疊式比例閥
461B‧‧‧堆疊式比例閥
462‧‧‧變速箱
481‧‧‧驅動信號
501‧‧‧閥狀態
502‧‧‧閥狀態
503‧‧‧閥狀態
504‧‧‧閥狀態
505‧‧‧閥狀態
520‧‧‧熱傳送流體流動通道
L‧‧‧縱軸
本發明之實施例僅舉例而言且並非限制於該等隨附圖式之諸圖中，其中：第1圖圖示電漿蝕刻系統之示意圖，該電漿蝕刻系統包括耦接至工件支撐夾具之基於熱傳送流體之熱源及基於熱傳送流體之散熱器；第2圖圖示將基於熱傳送流體之熱源及基於熱傳送流體之散熱器管道耦接至工件支撐夾具的示意圖；第3圖為圖示本發明之實施例之示意圖，在本發明之該實施例中，第2圖中所示之歧管之功能係藉由兩個堆疊式比例閥整合；第4圖為進一步圖示根據本發明之實施例之堆疊式比例閥的平面圖；第5A圖至第5E圖為圖示根據實施例，隨著閥轉子之角度位置變化之三個獨立平行閥階段之各種狀態沿著橫向A-A、B-B及C-C截面之橫截面圖；及第6圖圖示根據實施例的電漿蝕刻系統之示意圖，該電漿蝕刻系統包括耦接至工件支撐夾具之基於熱傳送流體之熱源及基於熱傳送流體之散熱器。
320‧‧‧溫度控制夾具
377‧‧‧冷卻器
378‧‧‧熱交換器(HTX)
387‧‧‧HTX
411‧‧‧閥體
415‧‧‧接頭/埠
460‧‧‧馬達
461‧‧‧堆疊式比例閥
462‧‧‧變速箱
L‧‧‧縱軸

Claims (20)

  1. 一種堆疊式比例閥，該堆疊式比例閥包含：一閥體，該閥體具有至少兩組埠，該等組安置在該閥體之不同縱向長度處，每一組埠包括至少三個埠，該至少三個埠安置在該閥體中之不同角度位置處以耦接至外部流體導管；一轉子，該轉子安置在該閥體中，該轉子具有沿著該縱向長度堆疊之至少兩個段，每一段包含與該等組埠中之一組埠縱向對準之三個流體通道；及一驅動軸，該驅動軸固定至該轉子，該驅動軸在角度位置上旋轉該轉子，以將該等組埠中之每一組埠中之埠對根據該轉子的角度位置同時流體地耦接在一起。
  2. 如請求項1所述之堆疊式比例閥，其中該閥體包括三組埠，其中該三組中之每一組包括三個埠，且其中該轉子包括沿著該縱向長度堆疊之三個段。
  3. 如請求項1所述之堆疊式比例閥，其中該閥體及該轉子將一第一段之該等流體通道與一第二段之彼等流體通道流體隔離。
  4. 如請求項1所述之堆疊式比例閥，其中在一第一角度位置處，該轉子將該第一組埠中之一第一輸入埠與一第一 輸出埠流體地耦接，同時將該第二組埠中之一第二輸入埠與一第一輸出埠流體地耦接，且同時將該第三組埠中之一第三輸入埠與一第一輸出埠流體地耦接。
  5. 如請求項4所述之堆疊式比例閥，其中在一第二角度位置處，該轉子將該第一組埠中之該第一輸入埠與一第二輸出埠流體地耦接，同時將該第二組埠中之該第二輸入埠與一第二輸出埠流體地耦接，且同時將該第三組埠中之該第三輸入埠與一第二輸出埠流體地耦接。
  6. 如請求項5所述之堆疊式比例閥，其中在一第三角度位置處，該轉子將該第一組埠中之該第一輸入埠與該第一輸出埠及第二輸出埠兩者流體地耦接，同時將該第二組埠中之該第二輸入埠僅與該第二輸出埠流體地耦接，且同時將該第三組埠中之該第三輸入埠僅與該第二輸出埠流體地耦接。
  7. 一種電漿處理裝置，該電漿處理裝置包含：一處理腔室，該處理腔室包括一腔室溫度可控之腔室元件；一第一熱傳送流體貯槽，該第一熱傳送流體貯槽經控制至一第一溫度；一第二熱傳送流體貯槽，該第二熱傳送流體貯槽經控制至一第二溫度；及 供應管線及回流管線，該等供應管線及回流管線經由一堆疊式比例閥將該第一熱傳送流體貯槽及該第二熱傳送流體貯槽耦接至該腔室元件，用於將在該第一溫度或該第二溫度下之熱傳送流體引導至該腔室元件，其中該堆疊式比例閥進一步包含：一閥體，該閥體具有至少兩組埠，該等組安置在該閥體之不同縱向長度處，每一組埠包括至少三個埠，該至少三個埠安置在該閥體中之不同角度位置處以耦接至該等供應管線及回流管線；一轉子，該轉子安置在該閥體中，該轉子具有沿著該縱向長度堆疊之至少兩個段，每一段包含與該等組埠中之一組埠縱向對準之三個流體通道；及一驅動軸，該驅動軸固定至該轉子，該驅動軸在角度位置上旋轉該轉子，以將該等組埠中之每一組埠中之埠對根據該轉子的角度位置同時流體地耦接在一起，以分配在該第一溫度或該第二溫度下之熱傳送流體至該腔室元件。
  8. 如請求項7所述之電漿處理裝置，其中該堆疊式比例閥進一步包含：一閥體，該閥體具有三組埠，其中一第一組埠包括：一第一輸出埠，該第一輸出埠耦接至該夾具之該供應管線；一第二輸出埠，該第二輸出埠耦接至該第一熱傳送流體 貯槽；及一第一輸入埠，該第一輸入埠耦接至該第一熱傳送流體貯槽；其中一第二組埠包括：一第三輸出埠，該第三輸出埠耦接至該夾具之該供應管線；一第四輸出埠，該第四輸出埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽；及一第二輸入埠，該第二輸入埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽；及其中一第三組埠包括：一第三輸入埠，該第三輸入埠耦接至該夾具之該回流管線；一第五輸出埠，該第五輸出埠耦接至該第一熱傳送流體貯槽；及一第六輸出埠，該第六輸出埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽；及其中該轉子根據該轉子的角度位置同時地將該第一輸入埠、第二輸入埠及第三輸入埠中之每一者一起流體地耦接至該等組埠中之每一組埠中之該等輸出埠中的至少一者。
  9. 如請求項7所述之電漿處理裝置，其中該腔室元件為經設置以在處理期間支撐一工件之一夾具。
  10. 如請求項7所述之電漿處理裝置，該電漿處理裝置進一步包含：一溫度控制器，該溫度控制器耦接至該堆疊式比例閥，該控制器提供一驅動訊號至耦接至該驅動軸之一馬達，該驅動訊號基於與該夾具相關聯之一感測之溫度。
  11. 如請求項7所述之電漿處理裝置，其中該夾具進一步包含複數個獨立可控之熱區域，且其中針對該等熱區域中之每一者重複該堆疊式比例閥以將在該第一溫度或該第二溫度下之熱傳送流體分配至該等熱區域中之每一者。
  12. 如請求項7所述之電漿處理裝置，其中該驅動軸將該轉子旋轉至一第一角度位置以經由該第一組埠將一供應管線流體地耦接至具有該第一熱傳送流體貯槽之該夾具，同時將該第二熱傳送流體貯槽經由該第二組埠耦接至回流至該第二熱傳送流體貯槽之一旁通管線，且同時將來自該夾具之一回流管線經由該第三組埠耦接至該第一熱傳送流體貯槽。
  13. 如請求項12所述之電漿處理裝置，其中該驅動軸將該轉子旋轉至一第二角度位置以經由該第二組埠將該供應管線流體地耦接至具有該第二熱傳送流體貯槽之該夾具，同時將該第一熱傳送流體貯槽經由該第一組埠耦接 至回流至該第一熱傳送流體貯槽之一旁通管線，且同時將來自該夾具之一回流管線經由該第三組埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽。
  14. 如請求項13所述之電漿處理裝置，其中該驅動軸將該轉子旋轉至一第三角度位置以將該供應管線流體地耦接至具有該第二熱傳送流體貯槽之該夾具，且將該第二熱傳送流體貯槽經由該第二組埠流體地耦接至回流至該第二熱傳送流體貯槽之一旁通管線，同時將該第一熱傳送流體貯槽經由該第一組埠耦接至回流至該第一熱傳送流體貯槽之該旁通管線，且同時將來自該夾具之該回流管線經由該第三組埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽。
  15. 一種控制在一電漿處理裝置中之元件之一溫度的方法，該方法包含以下步驟：感測在一處理腔室中之一腔室元件之一溫度；將一第一熱傳送流體貯槽控制至一第一溫度；將一第二熱傳送流體貯槽控制至一第二溫度；及將熱傳送流體自該第一熱傳送流體貯槽及該第二熱傳送流體貯槽經由基於該感測之溫度控制之一堆疊式比例閥輸送至該腔室元件，其中該堆疊式比例閥進一步包含：一閥體，該閥體具有至少兩組埠，該等組安置在該閥體之不同縱向長度處，每一組埠包括至少三個埠，該至少三個埠安置在該閥體中之不同角度位置處以耦接至該等 供應管線及回流管線；一轉子，該轉子安置在該閥體中，該轉子具有沿著該縱向長度堆疊之至少兩個段，每一段包含與該等組埠中之一組埠縱向對準之三個流體通道；及藉由在角度位置上旋轉該轉子以將該等組埠中之每一組埠中之埠對根據該轉子的角度位置同時流體地耦接在一起，來分配在該第一溫度及該第二溫度下之相對量的熱傳送流體。
  16. 如請求項15所述之方法，其中該分配之步驟進一步包含以下步驟：將該轉子旋轉至一第一角度位置以經由該第一組埠將一供應管線流體地耦接至具有該第一熱傳送流體貯槽之該夾具，同時將該第二熱傳送流體貯槽經由該第二組埠耦接至回流至該第二熱傳送流體貯槽之一旁通管線，且同時將來自該夾具之一回流管線經由該第三組埠耦接至該第一熱傳送流體貯槽。
  17. 如請求項15所述之方法，其中該分配之步驟進一步包含以下步驟：將該轉子旋轉至一第二角度位置以經由該第二組埠將該供應管線流體地耦接至具有該第二熱傳送流體貯槽之該夾具，同時將該第一熱傳送流體貯槽經由該第一組埠耦接至回流至該第一熱傳送流體貯槽之一旁通管線，且同時將來自該夾具之一回流管線經由該第三組埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽。
  18. 如請求項15所述之方法，其中該分配之步驟進一步包含以下步驟：將該轉子旋轉至一第三角度位置以將該供應管線流體地耦接至具有該第二熱傳送流體貯槽之該夾具，且將該第二熱傳送流體貯槽經由該第二組埠耦接至回流至該第二熱傳送流體貯槽之一旁通管線，同時將該第一熱傳送流體貯槽經由該第一組埠耦接至回流至該第一熱傳送流體貯槽之該旁通管線，且同時將來自該夾具之該回流管線經由該第三組埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽。
  19. 如請求項15所述之方法，其中該堆疊式比例閥進一步包含：一閥體，該閥體具有三組埠，其中一第一組埠包括：一第一輸出埠，該第一輸出埠耦接至該夾具之該供應管線；一第二輸出埠，該第二輸出埠耦接至該第一熱傳送流體貯槽；及一第一輸入埠，該第一輸入埠耦接至該第一熱傳送流體貯槽；其中一第二組埠包括：一第三輸出埠，該第三輸出埠耦接至該夾具之該供應管線；一第四輸出埠，該第四輸出埠耦接至該第二熱傳送流體 貯槽；及一第二輸入埠，該第二輸入埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽；及其中一第三組埠包括：一第三輸入埠，該第三輸入埠耦接至該夾具之該回流管線；一第五輸出埠，該第五輸出埠耦接至該第一熱傳送流體貯槽；及一第六輸出埠，該第六輸出埠耦接至該第二熱傳送流體貯槽；及其中該轉子根據該轉子的角度位置同時地將該第一輸入埠、第二輸入埠及第三輸入埠中之每一者一起流體地耦接至該等組埠中之每一組埠中之該等輸出埠中的至少一者。
  20. 如請求項18所述之方法，其中該腔室元件為經設置以在處理期間支撐一工件之一夾具。
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