TW202018841A - 基板支座溫度感測系統及方法 - Google Patents

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史蒂芬 加里森
約翰 皮斯
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美商蘭姆研究公司
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Abstract

一種用於電漿系統之基板支座包括：第一層；溫度感測器；光接收器；及溫度模組。溫度感測器係用以量測基板支座之溫度，並且基於量測到的溫度而傳輸光通過第一層。光接收器係用以接收通過第一層之光、並且基於所接收到之通過第一層之光而產生輸出訊號。溫度模組係用以基於輸出訊號而判定量測到的溫度。

Description

基板支座溫度感測系統及方法
本揭示內容係關於處理腔室之基板支座，具體而言，關於基板支座之不同位置處之溫度之量測系統及方法。
本文中所提出之先前技術大致上用於呈現本揭示內容之背景。在此先前技術部分中所述之本案發明人之成果範圍、以及不適格做為申請時之先前技術之實施態樣，皆非直接或間接地被承認為對抗本揭示內容之先前技術。
基板處理系統可用於處理基板，例如半導體晶圓。可在基板上進行之示例性處理包括，但不限於，化學氣相沉積（CVD）、原子層沉積（ALD）、導體蝕刻、及∕或其它的蝕刻、沉積、或清潔處理。基板可配置在基板支座（例如基座、靜電夾頭（ESC）等）上。在蝕刻期間，可將氣體混合物引入至處理腔室中，並且可使用電漿以引發化學反應。
基板支座可包括陶瓷層，其係配置以支撐基板。例如，在處理期間，晶圓可靜電夾持於陶瓷層。
在一特徵中，描述一種用於電漿系統之基板支座。該基板支座包括：一第一層；一溫度感測器；一光接收器；及一溫度模組。該溫度感測器係用以量測該基板支座之溫度，並且基於該量測到的溫度而傳輸光通過該第一層。該光接收器係用以接收通過該第一層之光、並且基於所接收到之通過該第一層之該光而產生一輸出訊號。該溫度模組係用以基於該輸出訊號而判定該量測到的溫度。
在另一特徵中，該基板支座更包括由陶瓷所製成之一第二層，其中該第二層係設置在該第一層上方，及其中該溫度感測器與該第二層接觸。
在另一特徵中，該溫度感測器包括：一感測元件，用以基於該量測到的溫度而改變一輸出；一類比至數位（A/D）轉換器，用以基於該感測元件之該輸出而產生一數位值；一光源，用以傳輸光通過該第一層；及一光驅動器，用以基於該數位值而控制該光源。
在另一特徵中，該光驅動器係用以：基於該數位值而判定用以控制該光源之一模式；及根據該模式而控制該光源。
在另一特徵中，該光源係發光二極體（LED）。
在另一特徵中，該光接收器係用以：當該光源為打開時，將該輸出訊號設定為一第一狀態；及當該光源為關閉時，將該輸出訊號設定為一第二狀態。
在另一特徵中，該基板支座更包括：一熱控制元件，埋置在該第二層中；及一溫度控制器，用以基於該量測到的溫度而選擇性地供電至該熱控制元件。
在另一特徵中，該基板支座更包括：一溫度控制器，用以基於該量測到的溫度而控制冷卻劑流動通過在該第一層中之冷卻劑通道。
在另一特徵中，該溫度感測器係位於在該第二層之一凹部中。
在另一特徵中，該基板支座更包括：複數第一導線，延伸通過該第一層並且連接至一電源；及複數第二導線，埋置於該第二層中並且將該溫度感測器連接至該等第一導線。
在另一特徵中，該基板支座更包括一光擴散層，該光擴散層係位於該第一層與該第二層之間並且用以引導光通過一孔洞通過該第一層。
在另一特徵中，該基板支座更包括一貫孔在該第一層中，其中該溫度感測器基於該量測到的溫度而傳輸光通過該貫孔，及其中該光接收器接收通過該貫孔之該光。
在另一特徵中，該光接收器係一光電晶體（phototransistor）。
在另一特徵中，該溫度模組係用以判定在該輸出訊號中之一模式並且基於該模式而判定該量測到的溫度。
在另一特徵中，該模式更包括對應於該溫度感測器之一獨特標識符號，及該溫度模組係用以基於該獨特標識符號而識別該溫度感測器。
在另一特徵中，該基板支座更包括：複數額外的溫度感測器，用以量測在該基板支座之複數對應位置處之複數各別溫度，並且基於該等量測到的溫度而傳輸光通過該第一層。
在另一特徵中，該基板支座更包括：複數額外的光接收器，用以從對應的該等額外的溫度感測器接收通過該第一層之光，並且基於從該複數額外的溫度感測器所接收到之通過該第一層之光而產生複數各別輸出訊號，其中該溫度模組更用以基於來自該複數額外的光接收器之該等各別輸出訊號而判定該等各別量測到的溫度。
在另一特徵中，該基板支座更包括：複數熱控制元件，埋置在一第二層中；及一溫度控制器，用以：基於由該溫度感測器及該複數額外的溫度感測器所量測到之該等溫度而選擇性地供電至該複數熱控制元件。
在另一特徵中，該基板支座更包括一光擴散層，該光擴散層用以將來自該複數額外的溫度感測器之該光引導至該光接收器。
在另一特徵中，該光接收器係位於在該第一層之一凹部中。
在另一特徵中，該第一層包括一底板。
在一特徵中，描述一種用於電漿系統之靜電夾頭。該靜電夾頭包括：一陶瓷層；一底板；一熱控制元件，埋置在該陶瓷層中；及一溫度感測器。該溫度感測器用以：量測該陶瓷層之溫度；及通過在該底板中之一貫孔，傳輸用於指示該量測到的溫度之光。
在另一特徵中，一電路板係附接至該底板，該電路板包括：一光接收器，用以接收由該溫度感測器所傳輸之該光； 一溫度模組，用以基於接收到之該光而判定該量測到的溫度；及一溫度控制器，用以基於該量測到的溫度而控制該熱控制元件。
在另一特徵中，該溫度感測器包括：一感測元件，用以基於該量測到的溫度而改變一輸出；一類比至數位（A/D）轉換器，用以基於該感測元件之該輸出而產生一數位值；一光源，用以傳輸光通過該貫孔；及一光驅動器，用以基於該數位值而控制該光源。
在另一特徵中，該光驅動器係用以：基於該數位值而判定用以控制該光源之一模式；及根據該模式而控制該光源。
在另一特徵中，該溫度感測器係位於在該陶瓷層之一凹部中。
在另一特徵中，該靜電夾頭更包括：複數第一導線，延伸通過該底板並且連接至一電源；及複數第二導線，埋置於該陶瓷層中並且將該溫度感測器連接至該等第一導線。
在另一特徵中，該靜電夾頭更包括一光擴散層，該光擴散層係位於該底板與該陶瓷層之間並且用以引導光通過該貫孔。
在另一特徵中，該靜電夾頭更包括：複數額外的溫度感測器，用以分別量測該陶瓷層之複數額外的溫度，並且傳輸用於指示該等量測到的額外的溫度之光。
在另一特徵中，該靜電夾頭更包括一光擴散層，該光擴散層用以將來自該複數額外的溫度感測器之該光引導通過該貫孔。
根據實施方式、申請專利範圍及圖式，本揭露內容之進一步應用範圍將變得明顯。實施方式及具體範例僅僅是為了說明之目的，並非用於限制本揭示內容之範疇。
基板支座，例如靜電夾頭，將基板支撐在基板處理腔室中。在處理期間，基板係配置在基板支座之陶瓷部分上。複數熱控制元件係埋置在陶瓷部分中。
複數溫度感測器亦埋置在陶瓷部分中。例如，在每一電加熱元件附近可設置一溫度感測器。溫度感測器量測在其各別位置處之溫度。
溫度感測器將所量測到的溫度以光學方式傳送至溫度控制器。根據所量測到的溫度，溫度控制器控制基板支座之加熱及∕冷卻。
藉由以光學方式傳輸所量測到的溫度，通過基板支座而連接至溫度感測器之導線數量得以最小化。例如，內部整合電路（I2C）溫度感測器可包括通過基板支座而連接之四導線。量測到的溫度可以光學方式傳輸通過僅使用連接的二導線之基板支座。通過基板支座而連接至溫度感測器之導線數量之最小化可降低基板支座之成本並且增加基板支座之壽命。
現在參考圖1，顯示示例性基板處理系統100。僅做為範例，基板處理系統100可用於使用射頻（RF）電漿以進行蝕刻。
基板處理系統100包括處理腔室102，其包圍基板處理系統100之其它構件並且容納RF電漿。處理腔室102包括上電極104以及基板支座106，基板支座106例如為靜電夾頭（ESC）。
在操作期間，基板108係配置在基板支座106上。基板處理系統100及處理腔室102之範例被顯示。然而，本揭露內容亦適用於其它類型的基板處理系統及處理腔室，例如原位（in-situ）產生電漿之基板處理系統、實行遠端電漿產生及輸送（例如使用電漿管、微波管）之基板處理系統等等。
上電極104可包括氣體分配裝置，例如噴淋頭109，其引入並且分配處理氣體於處理腔室102中。噴淋頭109可包括柄部，柄部包括連接至處理腔室102頂表面之一端。噴淋頭109之基部通常為圓柱形，並且在與處理腔室102頂表面分隔開之位置處、自柄部之一相反端徑向朝外延伸。噴淋頭109基部之面向基板表面（或面板）包括複數孔洞，處理氣體或吹淨氣體（purge gas）流過該等孔洞。或者，上電極104可包括導電板，且處理氣體可以另一方式導入。
基板支座106包括做為下電極之導電底板110。底板110支撐陶瓷層112。一或更多其它層（例如光擴散層114）可配置在陶瓷層112與底板110之間。底板110可包括一或更多冷卻劑通道116，用以使冷卻劑流過底板110。在一些範例中，可設置保護密封件176。
RF產生系統120產生並輸出RF電壓至上電極104及下電極（例如基板支座106之底板110）其中一者，以在處理腔室102中點燃及維持電漿。上電極104及底板110其中另一者可為直流（DC）接地、交流（AC）接地、或浮動電位。僅做為範例，RF產生系統120可包括產生RF電壓之RF電壓產生器122，RF電壓係藉由匹配與分配網路124而供給至上電極104或底板110。
氣體輸送系統130包括一或更多氣體來源132-1、132-2、…、及132-N（統稱為氣體來源132），其中N為大於零之整數。氣體來源132供應一或更多蝕刻氣體、載氣、惰性氣體、前驅物氣體、及其混合物。氣體來源132亦可供應吹淨氣體及其它類型之氣體。
氣體來源132藉由閥134-1、134-2、…、及134-N（統稱為閥134）與質量流量控制器136-1、136-2、…、及136-N（統稱為質量流量控制器136）而連接至歧管140。歧管140之輸出係供給至處理腔室102。僅做為範例，歧管140之輸出係供給至噴淋頭109，並且從噴淋頭109輸出至處理腔室102。
溫度控制器142連接至加熱元件之陣列，加熱元件例如為配置在陶瓷層112中之熱控制元件（TCE）144。例如，TCE 144可包括，但不限於，對應於多區加熱板中之各別區域之大型加熱元件及∕或設置橫越多區加熱板之複數區域之微型加熱元件之陣列。TCE 144可為，例如，電阻式加熱器（當對該等加熱器分別供電時，該等加熱器產生熱）、或其它合適類型之加熱元件。在各種實施例中，可提供總共144 TCE或其它合適數量之TCE在陶瓷層112各處。
溫度控制器142控制對TCE 144之供電，以控制在基板支座106及基板108上不同位置處之溫度。例如，溫度控制器142可控制各別的開關，以將TCE 144與電源連接及斷開。
溫度控制器142可與冷卻劑組件146通訊，以控制冷卻劑流動通過冷卻劑通道116。例如，冷卻劑組件146可包括冷卻劑幫浦與貯存器。溫度控制器142操作冷卻劑組件146，以選擇性地使冷卻劑流過冷卻劑通道116以冷卻基板支座106。溫度控制器142可一起控制TCE 144與冷卻劑組件146，例如，以達到一或更多目標溫度。
閥150與幫浦152可用於將反應物從處理腔室102抽空。系統控制器160可控制基板處理系統100之構件。雖然顯示為獨立的控制器，但溫度控制器142可實行於系統控制器160中。
機械臂170可用以將基板傳送至基板支座106上、以及將基板從基板支座106移除。例如，機械臂170可在基板支座106與負載鎖室172之間傳送基板。
在一些範例中，基板支座106包括邊緣環180。邊緣環180可相對於基板108移動（例如，可在垂直方向上朝上及朝下移動）。例如，可經由回應於系統控制器160之致動器來控制邊緣環180之移動。在一些範例中，使用者可經由使用者介面184將控制參數輸入至系統控制器160，使用者介面可包括一或更多輸入裝置（例如，鍵盤、滑鼠、觸控螢幕）、顯示器等等。
圖2包括基板支座106之示例性實施例之一部分之橫剖面圖。TCE 144係埋置在陶瓷層112中。複數溫度感測器204亦埋置在陶瓷層112中。每一溫度感測器204係與溫度感測器204其它每一者相互分隔開。在各種實施例中，陶瓷層112可包括一溫度感測器給每一TCE。溫度感測器204可分別位於TCE 144附近（例如，在預定距離內）。例如，溫度感測器204可分別位於TCE 144與底板110之間。溫度感測器204量測在其各別位置處之溫度。
TCE 144由溫度控制器142所控制。溫度控制器142可分別控制對TCE 144之供電。例如，開關可分別與TCE 144串聯連接，且溫度控制器142可控制開關以分別控制對TCE 144之供電。在各種實施例中，溫度控制器142可控制供電至TCE 144之二或更多者之群組。例如，開關可與TCE 144之二或更多者之群組串聯連接，且溫度控制器142可控制開關以分別控制對群組之供電。
第一貫孔208係穿過底板110及光擴散層114而形成。溫度感測器204經由延伸穿過第一貫孔208之導線212供電（例如，藉由溫度控制器142供電）。導線212其中一者連接至接地參考電位，而導線212其中另一者連接至另一參考電位。
例如，溫度感測器204可連接（例如，並聯）至位於陶瓷層112下表面上之二導電墊214。導線212每一者可連接至二導電墊214其中一者。溫度感測器204經由埋置在陶瓷層112中或陶瓷層112上之導線而連接至導電墊214。
雖然提供了第一貫孔208之範例，但是在各種實施例中，可經由延伸穿過一或更多其它貫孔（其穿過底板110）之導線來對其它溫度感測器204供電。此外，雖然提供了通過第一貫孔208而連接三溫度感測器204之範例，但可通過第一貫孔208為更多或更少數量之溫度感測器204供電。
第二貫孔220亦穿過底板110而形成。溫度感測器204其中至少一者通過第二貫孔220將其量測到的溫度以光學方式傳輸至溫度控制器142。在溫度感測器204其中二或更多者通過第二貫孔220以光學方式傳輸它們各自的量測溫度之範例中，光擴散層114包括特徵部（例如，鏡子、反射器、擋板）228，特徵部228用以引導（例如，反射）由二或更多溫度感測器其中至少一者所輸出之光通過第二貫孔220。
溫度感測器204係固定在陶瓷層112下表面之凹部224中。溫度控制器142可提供於固定在底板110下表面之凹部236中之電路板232上。雖然提供了第二貫孔220之範例，但是底板110可為多片式底板，且溫度感測器204可將其量測到的溫度以光學方式傳輸通過在底板110之不同片體之間之空間。
圖3係包括基板支座106之溫度控制系統之示例性實施例之功能方塊圖，基板支座106包括溫度感測器204其中一者。如上所述，溫度感測器204係固定在陶瓷層112下表面之凹部224中。
溫度感測器204皆包括感測元件304、控制器308及第一光源312。感測元件304可為，例如，電阻溫度偵測器（RTD）或其它合適類型之溫度感測器。第一光源312可為，例如，發光二極體（LED）、雷射或其它合適類型之光源。
感測元件304可直接接觸陶瓷層112或間接接觸陶瓷層112。在間接接觸之範例中，感測元件304可，例如，經由導熱材料（例如，導熱膏）接觸陶瓷層112。
感測元件304及控制器308經由導線212及埋置在陶瓷層112中之導線來接收電力。感測元件304之溫度隨著在感測元件304位置處之陶瓷層112之溫度而變化。感測元件304基於感測元件304之溫度而產生輸出（例如，電壓或電流）。隨著感測元件304之溫度變化，感測元件304改變輸出。例如，感測元件304之電阻可隨著溫度變化而改變，且感測元件304之電阻變化可改變感測元件304之輸出。
控制器308可包括第一時鐘316、類比至數位（A/D）轉換器320及第一光驅動器324。第一時鐘316選擇性地產生第一時脈信號。例如，於每一第一預定週期或每一預定數之接收光脈衝，第一時鐘316可產生第一時脈信號，如下文所進一步描述。每當第一時鐘316產生第一時脈信號時，A/D轉換器320對感測元件304之（類比）輸出進行採樣，並使用A/D轉換將採樣轉換為數位值。
於產生第一時脈信號之每一預定次數，第一光驅動器324以一模式打開及關閉第一光源312，該模式指示那時由感測元件304所量測到的溫度。第一光驅動器324基於數位值來決定該模式，例如，使用函數（function）及映射（mapping）其中一者，函數及映射其中一者將數位值與打開及關閉第一光源312之獨特模式相關聯。
例如，基於溫度感測器204其中一者之預定獨特標識符號，第一光驅動器324可判定該預定數。預定獨特標識符號可為，例如，溫度感測器204其中一者之獨特位址。溫度感測器204其中一者之預定獨特標識符號可儲存在溫度感測器204其中一者之記憶體中。
溫度感測器204每一者可具有不同的預定獨特標識符號，使得溫度感測器204每一者在不同的時間根據其各別的模式而打開及關閉其各別的光。例如，當溫度感測器204其中二者、大於二者、或所有以光學方式傳輸其各別量測到的溫度通過第二貫孔220時，溫度感測器204每一者可具有不同的預定獨特標識符號。在各種實施例中，溫度感測器204每一者可產生不同波長之光。因此，根據波長及∕或光產生之時間，可辨識溫度感測器204及區別彼此。
當第一光源312打開時，來自第一光源312之光328穿過第二貫孔220。光328亦可穿過光擴散層114。第一光接收器332係設置在電路板232上，並且接收穿過第二貫孔220之光。第一光接收器332可為，例如，光電晶體或其它合適類型之光接收裝置。
第一光接收器332基於接收到的光而產生第一輸出訊號。例如，當接收到光時，第一光接收器332可將第一輸出訊號設定為第一狀態，而當沒有接收到光時，第一光接收器332可將第一輸出訊號設定為第二狀態。因此，第一光接收器332之第一輸出訊號之狀態反映了第一光源312打開及關閉之模式。
溫度模組336從第一光接收器332接收第一輸出訊號，並判定包括在第一輸出訊號中之模式。溫度模組336基於第一輸出訊號中之模式而判定由溫度感測器204其中一者所量測之溫度。溫度模組336將經判定的量測溫度及測量該溫度之對應溫度感測器204之標識傳輸至溫度控制器142。
溫度模組336可，例如，基於溫度感測器204傳輸其各別的溫度之預定順序而判定哪一個溫度感測器204測量了該溫度。預定順序係基於溫度感測器204之預定獨特標識符號而設定。基於預定獨特標識符號，溫度感測器204以​​預定順序而傳輸其各別的溫度。
在各種實施例中，第一光驅動器324亦可打開及關閉第一光源312以傳輸對應的溫度感測器204之預定獨特標識符號（例如，二進位值之字串）。第一光驅動器324可以，在根據模式而打開及關閉第一光源312之前或之後，打開及關閉第一光源312以傳輸預定獨特標識符號。基於包括在第一光接收器332之輸出訊號中之預定獨特標識符號，溫度模組336可判定哪一個溫度感測器204測量了該溫度。
溫度控制器142從溫度模組336接收由溫度感測器204所分別量測之溫度。溫度控制器142基於量測到的溫度以控制TCE 144及冷卻劑組件146其中至少一者。例如，溫度控制器142可控制TCE 144其中一或多者，以調整由溫度感測器204其中一者（與對應的TCE 144相關聯）所量測之溫度而朝向目標溫度。溫度控制器142可以，分別基於分別由其它溫度感測器204所量測到之溫度及其它目標溫度，對其它TCE 144每一者進行相同的操作。
在各種實施例中，每一溫度感測器204可使光傳輸通過在底板110中之各別第二貫孔。在此範例中，可省略光擴散層114。每一第二貫孔包括一光接收器，例如第一光接收器332。圖4包括基板支座106之示例性實施例之一部分之橫剖面圖，其中每一溫度感測器204將光傳輸通過各別的第二貫孔。
在各種實施例中，第二光源340可用於觸發溫度感測器204以​​傳輸各別量測到的溫度。例如，第二光源340係設置在電路板232上，並且將光傳輸通過第二貫孔220。第二光接收器344可設置在陶瓷層112之下表面中。每一溫度感測器204可包括：第二光接收器，例如第二光接收器344。光擴散層114可以將光反射至溫度感測器204其中其它者之第二光接收器。
第二時鐘346選擇性地產生第二時脈信號。例如，於每一第二預定週期，第二時鐘346可產生第二時脈信號。每次第二時鐘346產生第二時脈信號時，第二光驅動器347可將第二光源340打開一預定持續時間。
當第二光源340打開時，來自第二光源340之光348穿過第二貫孔220。光348亦可穿過光擴散層114。在各種實施例中，光擴散層114可將光348反射至溫度感測器204其中其它者。第二光接收器344接收穿過第二貫孔220之光。第二光接收器344可為，例如，光電晶體或其它合適類型之光接收裝置。
第二光接收器344基於接收到的光而產生第二輸出訊號。例如，第二光接收器344可在接收到光時將第二輸出訊號設定為第一狀態，並且在沒有接收到光時將第二輸出訊號設定為第二狀態。因此，第二光接收器344之第二輸出訊號之狀態反映了第二光源340是否打開及關閉。
於第二光接收器344之第二輸出訊號從第二狀態轉變為第一狀態之每一預定次數，第一時鐘316可產生第一時脈信號。如此一來，於第二輸出訊號從第二狀態轉變為第一狀態之每一預定次數，溫度感測器204將傳輸其量測到的溫度。
溫度感測器204每一者可具有不同的預定數，俾使溫度感測器204在不同的時間傳輸光。例如，於第二光源340打開之每一第一預定次數，溫度感測器204其中第一者可傳輸其量測到的溫度，於第二光源340打開之每一第二預定次數，溫度感測器204其中第二者可傳輸其量測到的溫度，等等。
做為另一範例，第二時脈信號可通過導線而傳輸至溫度感測器204，且可省略第二時鐘346、第二光驅動器347、第二光源340。於產生第二時脈信號之每一預定次數，溫度感測器204可傳輸其各別量測到的溫度。溫度感測器204每一者可具有不同的預定數，俾使溫度感測器204在不同的時間傳輸光。
做為另一種選擇，該等溫度感測器204可並聯電連接至電源。溫度感測器204（例如，控制器308）皆可量測施加至溫度感測器204之電力（例如，電壓）。溫度感測器204每一者可偵測溫度感測器204其中一者正在傳輸其量測到的溫度，此時施加至該等溫度感測器204之電力降低（相對於預定電力）。於溫度感測器204其中一者正在傳輸其量測到的溫度之每一預定次數，溫度感測器204每一者可傳輸其各別量測到的溫度。溫度感測器204每一者可具有不同的預定數，俾使溫度感測器204在不同的時間傳輸光。溫度感測器204可在傳輸結束之後等待預定延遲時間，然後開始傳輸其各別量測到的溫度。
圖5包括流程圖，描繪了示例性方法，其使用溫度感測器204其中一者而量測一溫度、及基於該溫度而控制加熱及冷卻其中至少一者。控制開始於504，其中A/D轉換器320判斷第一時鐘316是否已經產生了第一時脈信號。若504為真，則控制繼續到508。若504為否，則控制維持在504。
在508，溫度感測器204其中該者之A/D轉換器320對溫度感測器204其中該者之感測元件304之輸出進行採樣，並且將該採樣數位化。如上所述，感測元件304之輸出係隨著溫度而變化。在508，溫度感測器204其中該者之第一光驅動器324使計數值遞增。例如，第一光驅動器324可將計數值設定為等於（先前的）計數值加1。
在512，第一光驅動器324判定計數值是否小於預定數。第一光驅動器324可基於溫度感測器204其中該者之預定獨特標識符號來判定預定數。若512為真，則控制可返回到504。若512為否，則控制可繼續到520。
在520，基於來自A/D轉換器320之數位值，第一光驅動器324判定用於打開及關閉第一光源312之模式。第一光驅動器324可判定該模式，例如，使用函數及映射其中一者，函數及映射其中一者將數位值與打開及關閉第一光源312之模式相關聯。在524，第一光驅動器324根據該模式而打開及關閉溫度感測器204其中該者之第一光源312。第一光驅動器324藉由提供電力至第一光源312來打開第一光源312。第一光驅動器324藉由斷開第一光源312與電力之連接來關閉第一光源312。當打開時，第一光源312輸出傳輸通過第二貫孔220之光。第一光源312可傳輸直接通過第二貫孔220之光，或者第一光源312所輸出之光可以被引導透過光擴散層114通過第二貫孔220。
在528處，第一光接收器332產生輸出訊號以指示第一光源312是打開或關閉。在532，基於來自第一光接收器332之輸出訊號，溫度模組336判定第一光源312被打開及關閉之模式。在536，溫度模組336基於該模式判定由溫度感測器204其中該者之感測元件304所量測到的溫度。在540，基於調整溫度朝向目標溫度，溫度控制器142控制TCE 144及∕或冷卻劑組件146其中至少一者，且控制返回到504。雖然提供了溫度感測器204其中一者之範例 ，但可對於溫度感測器204每一者實施圖5之範例。
以上所述在本質上僅用於說明，並非用於限制本揭示內容、其應用、或使用。本揭示內容的廣泛教示可以各種形式加以實施。因此，雖然本揭示內容包含特定的範例，但本揭示內容之實際範圍不應如此受限，因為在研讀圖示、說明書及以下的申請專利範圍後，其它的變化將變得顯而易見。應了解，在方法中之一或更多步驟可以不同的順序（或同時）執行而不改變本揭示內容之原理。此外，儘管每一實施例中皆於以上敘述為具有某些特徵，但關於本揭示內容之任何實施例所述之該等特徵其中任何一或多者，可實施於其它實施例其中任一者之特徵中及∕或與之結合，即使該結合並未明確地加以說明。換言之，所述的實施例並非互相排斥，且一或更多實施例彼此之間之排列組合仍然落在本揭示內容之範圍內。
在元件之間（例如，在模組、電路元件，半導體層等之間）之空間及功能上的關係使用各種術語來表示，包括「連接」、「接合」、「耦接」、「相鄰」、「接近」、「在頂部上」、「在上方」、「在下方」及「配置」。當於上述揭示內容中描述第一與第二元件之間之關係時，除非明確地描述為「直接」，否則該關係可為第一與二元件之間沒有其它中間元件存在之直接關係，但亦可為第一與二元件之間（空間上或功能上）存在一或更多中間元件之間接關係。如本文中所使用，詞組「A、B及C其中至少一者」應解讀為表示使用非排除性邏輯OR之邏輯（A OR B OR C），且不應解讀為表示「A其中至少一者、B其中至少一者、及C其中至少一者」。
在圖式中，箭號之方向（如箭頭所示）通常說明該圖所感興趣之資訊（例如數據或指令）之流動。例如，當元件A及元件B交換各種資訊但從元件A傳輸至元件B之資訊與該圖有關時，箭號可能從元件A指向元件B。此單向箭號並不表示沒有其它資訊從元件B傳輸至元件A。此外，對於從元件A傳送至元件B之資訊，元件B可傳送對該資訊之請求或接收確認至元件A。
在本申請案中包含以下的定義，「模組」一詞或「控制器」一詞可用「電路」一詞加以取代。「模組」一詞可表示、屬於、或包括：特殊應用積體電路（ASIC）；數位、類比、或混合數位∕類比的離散電路；數位、類比、或混合數位∕類比的積體電路；組合邏輯電路；現場可程式化閘陣列（FPGA）；執行代碼之處理器電路（共享的、專屬的、或群組的）；儲存由處理器電路所執行之代碼之記憶體電路（共享的、專用的、或群組的）；提供所述功能之其它合適的硬體構件；或部分或全部前述構件之結合，例如在系統單晶片（system-on-chip）中。
模組可包括一或更多界面電路。在某些範例中，界面電路可包括有線或無線界面，連接至區域網路（LAN） 、網際網路、廣域網路 （WAN）、或其結合。本揭露內容之任何給定模組之功能可分散在透過界面電路而連接之多個模組中。例如，多個模組能使負載平衡。在進一步的範例中，伺服器（亦稱為遠端、或雲端）模組可代替用戶端模組而達成某些功能。
使用於上之代碼（code）一詞可包括軟體、韌體及∕或微碼（microcode），並且可表示程式、常式（routine）、函數、類別（class）、數據結構、及∕或物件（object）。共用處理器電路一詞涵蓋用以執行來自多個模組之某些或全部代碼之單一處理器電路。群組處理器電路一詞涵蓋與額外的處理器電路結合而用以執行來自一或更多模組之某些或全部代碼之一處理器電路。多個處理器電路之參照涵蓋在分離晶粒上之多個處理器電路、在單一晶粒上之多個處理器電路、單一處理器電路之多核、單一處理器電路之多線程、或上述之組合。共用記憶體電路一詞涵蓋用以儲存來自多個模組之某些或全部代碼之單一記憶體電路。群組記憶體電路一詞涵蓋與額外的記憶體結合而用以儲存來自一或更多模組之某些或全部代碼之一記憶體電路。
記憶體電路一詞係電腦可讀媒體一詞之子集合。當使用在本文中時，電腦可讀媒體一詞不涵蓋透過介質（例如在載波上）而傳播之暫態電訊號或電磁訊號；因此，電腦可讀媒體一詞可視為有形且非暫態。非暫態、有形的電腦可讀媒體之非限制性範例為非揮發性記憶體電路（例如快閃記憶體電路、可抹除可程式化唯讀記憶體電路、或遮罩式唯讀記憶體電路）、揮發性記憶體電路（例如靜態隨機存取記憶體電路、或動態隨機存取記憶體電路）、磁性儲存媒體（例如類比或數位磁帶或硬碟機）、以及光學儲存媒體（例如CD、DVD、或藍光光碟）。
藉由建構一般用途電腦以執行在電腦程式中體現之一或更多特定功能而產生之特殊用途電腦，可部份或完整地實施在本申請案中所述之設備及方法。上述之功能方塊、流程圖構件及其它元件係做為軟體規格，其可藉由熟悉此項技藝者或程式設計師之例行工作而轉譯為電腦程式。
電腦程式包括處理器可執行的指令，處理器可執行的指令係儲存於至少一非暫態、有形的電腦可讀媒體上。電腦程式亦可包括或依靠儲存的資料。電腦程式可涵蓋與特殊用途電腦之硬體互動之基本輸入輸出系統（BIOS）、與特殊用途電腦之特定裝置互動之裝置驅動程式、一或更多操作系統、使用者應用程式、背景服務、背景應用程式、等。
電腦程式可包括：(i) 符合語法的說明性篇章，例如HTML（超文件標記語言）、XML（可延伸標記語言）、或JSON（JavaScript物件表示法）；(ii) 組合碼；(iii) 由編譯器從來源碼所產生之目的碼；(iv) 用於由解譯器所執行之來源碼；(v) 用於由即時編譯器所編碼及執行之來源碼等等。僅做為範例，來源碼可使用來自下列語言之語法加以編寫：C、C++、C#、Objective-C、Swift, Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal, Curl、OCaml、Javascript®、HTML5（超文件標記語言第5版）、Ada、ASP（動態伺服器網頁）、PHP（PHP 超文字前處理器）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK 及Python®。
100:基板處理系統 102:處理腔室 104:上電極 106:基板支座 108:基板 109:噴淋頭 110:底板 112:陶瓷層 114:光擴散層 116:冷卻劑通道 120:RF產生系統 122:RF電壓產生器 124:匹配與分配網路 130:氣體輸送系統 132-1:氣體來源 132-2:氣體來源 132-N:氣體來源 134-1:閥 134-2:閥 134-N:閥 136-1:質量流量控制器 136-2:質量流量控制器 136-N:質量流量控制器 140:歧管 142:溫度控制器 144:熱控制元件 146:冷卻劑組件 150:閥 152:幫浦 160:系統控制器 170:機械臂 172:負載鎖室 176:保護密封件 180:邊緣環 184:使用者介面 204:溫度感測器 208:第一貫孔 212:導線 214:導電墊 220:第二貫孔 224:凹部 228:特徵部 232:電路板 236:凹部 304:感測元件 308:控制器 312:第一光源 316:第一時鐘 320:類比至數位轉換器 324:第一光驅動器 328:光 332:第一光接收器 336:溫度模組 340:第二光源 344:第二光接收器 346:第二時鐘 347:第二光驅動器 348:光 504:操作 508:操作 512:操作 520:操作 524:操作 528:操作 532:操作 536:操作 540:操作
根據實施方式及隨附圖式，將能更完整地理解本揭露內容，其中：
圖1係示例性處理腔室之功能方塊圖；
圖2係示例性基板支座之一部分之橫剖面圖；
圖3係包括基板支座之溫度控制系統之示例性實施例之功能方塊圖，基板支座包括一溫度感測器；
圖4係示例性基板支座之一部分之橫剖面圖；及
圖5係流程圖，描繪示例性方法，其係使用基板支座之一溫度感測器而量測一溫度、及基於該溫度而控制基板之加熱及冷卻其中至少一者。
在圖式中，元件符號可能重複使用，以標示類似及∕或相同的元件。
114:光擴散層
142:溫度控制器
144:熱控制元件
146:冷卻劑組件
204:溫度感測器
214:導電墊
220:第二貫孔
308:控制器
312:第一光源
316:第一時鐘
320:類比至數位轉換器
324:第一光驅動器
328:光
332:第一光接收器
336:溫度模組
340:第二光源
344:第二光接收器
346:第二時鐘
347:第二光驅動器
348:光

Claims (30)

  1. 一種用於電漿系統之基板支座，該基板支座包括： 一第一層； 一溫度感測器，用以量測該基板支座之溫度，並且基於該量測到的溫度而傳輸光通過該第一層； 一光接收器，用以接收通過該第一層之光、並且基於所接收到之通過該第一層之該光而產生一輸出訊號；及 一溫度模組，用以基於該輸出訊號而判定該量測到的溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之用於電漿系統之基板支座，更包括： 一第二層，由陶瓷所製成； 其中該第二層係設置在該第一層上方，及 其中該溫度感測器與該第二層接觸。
  3. 如申請專利範圍第2項之用於電漿系統之基板支座，其中該溫度感測器包括： 一感測元件，用以基於該量測到的溫度而改變一輸出； 一類比至數位（A/D）轉換器，用以基於該感測元件之該輸出而產生一數位值； 一光源，用以傳輸光通過該第一層；及 一光驅動器，用以基於該數位值而控制該光源。
  4. 如申請專利範圍第3項之用於電漿系統之基板支座，其中該光驅動器係用以： 基於該數位值而判定用以控制該光源之一模式；及 根據該模式而控制該光源。
  5. 如申請專利範圍第3項之用於電漿系統之基板支座，其中該光源係發光二極體（LED）。
  6. 如申請專利範圍第3項之用於電漿系統之基板支座，其中該光接收器係用以： 當該光源為打開時，將該輸出訊號設定為一第一狀態；及 當該光源為關閉時，將該輸出訊號設定為一第二狀態。
  7. 如申請專利範圍第2項之用於電漿系統之基板支座，更包括： 一熱控制元件，埋置在該第二層中；及 一溫度控制器，用以基於該量測到的溫度而選擇性地供電至該熱控制元件。
  8. 如申請專利範圍第2項之用於電漿系統之基板支座，更包括： 一溫度控制器，用以基於該量測到的溫度而控制冷卻劑流動通過在該第一層中之冷卻劑通道。
  9. 如申請專利範圍第2項之用於電漿系統之基板支座，其中該溫度感測器係位於在該第二層之一凹部中。
  10. 如申請專利範圍第2項之用於電漿系統之基板支座，更包括： 複數第一導線，延伸通過該第一層並且連接至一電源；及 複數第二導線，埋置於該第二層中並且將該溫度感測器連接至該等第一導線。
  11. 如申請專利範圍第2項之用於電漿系統之基板支座，更包括一光擴散層，該光擴散層係位於該第一層與該第二層之間並且用以引導光通過一孔洞通過該第一層。
  12. 如申請專利範圍第1項之用於電漿系統之基板支座，更包括一貫孔在該第一層中， 其中該溫度感測器基於該量測到的溫度而傳輸光通過該貫孔，及 其中該光接收器接收通過該貫孔之該光。
  13. 如申請專利範圍第1項之用於電漿系統之基板支座，其中該光接收器係一光電晶體。
  14. 如申請專利範圍第1項之用於電漿系統之基板支座，其中該溫度模組係用以判定在該輸出訊號中之一模式並且基於該模式而判定該量測到的溫度。
  15. 如申請專利範圍第14項之用於電漿系統之基板支座，其中該模式更包括對應於該溫度感測器之一獨特標識符號，及 其中該溫度模組係用以基於該獨特標識符號而識別該溫度感測器。
  16. 如申請專利範圍第1項之用於電漿系統之基板支座，更包括： 複數額外的溫度感測器，用以量測在該基板支座之複數對應位置處之複數各別溫度，並且基於該等量測到的溫度而傳輸光通過該第一層。
  17. 如申請專利範圍第16項之用於電漿系統之基板支座，更包括： 複數額外的光接收器，用以從對應的該等額外的溫度感測器接收通過該第一層之光，並且基於從該複數額外的溫度感測器所接收到之通過該第一層之光而產生複數各別輸出訊號， 其中該溫度模組更用以基於來自該複數額外的光接收器之該等各別輸出訊號而判定該等各別量測到的溫度。
  18. 如申請專利範圍第16項之用於電漿系統之基板支座，更包括： 複數熱控制元件，埋置在一第二層中；及 一溫度控制器，用以： 基於由該溫度感測器及該複數額外的溫度感測器所量測到之該等溫度而選擇性地供電至該複數熱控制元件。
  19. 如申請專利範圍第16項之用於電漿系統之基板支座，更包括一光擴散層，該光擴散層用以將來自該複數額外的溫度感測器之該光引導至該光接收器。
  20. 如申請專利範圍第1項之用於電漿系統之基板支座，其中該光接收器係位於在該第一層之一凹部中。
  21. 如申請專利範圍第1項之用於電漿系統之基板支座，其中該第一層包括一底板。
  22. 一種用於電漿系統之靜電夾頭，該靜電夾頭包括： 一陶瓷層； 一底板； 一熱控制元件，埋置在該陶瓷層中；及 一溫度感測器，用以： 量測該陶瓷層之溫度；及 通過在該底板中之一貫孔，傳輸用於指示該量測到的溫度之光。
  23. 如申請專利範圍第22項之用於電漿系統之靜電夾頭，其中一電路板係附接至該底板，該電路板包括： 一光接收器，用以接收由該溫度感測器所傳輸之該光； 一溫度模組，用以基於接收到之該光而判定該量測到的溫度；及 一溫度控制器，用以基於該量測到的溫度而控制該熱控制元件。
  24. 如申請專利範圍第22項之用於電漿系統之靜電夾頭，其中該溫度感測器包括： 一感測元件，用以基於該量測到的溫度而改變一輸出； 一類比至數位（A/D）轉換器，用以基於該感測元件之該輸出而產生一數位值； 一光源，用以傳輸光通過該貫孔；及 一光驅動器，用以基於該數位值而控制該光源。
  25. 如申請專利範圍第24項之用於電漿系統之靜電夾頭，其中該光驅動器係用以： 基於該數位值而判定用以控制該光源之一模式；及 根據該模式而控制該光源。
  26. 如申請專利範圍第22項之用於電漿系統之靜電夾頭，其中該溫度感測器係位於在該陶瓷層之一凹部中。
  27. 如申請專利範圍第22項之用於電漿系統之靜電夾頭，更包括： 複數第一導線，延伸通過該底板並且連接至一電源；及 複數第二導線，埋置於該陶瓷層中並且將該溫度感測器連接至該等第一導線。
  28. 如申請專利範圍第22項之用於電漿系統之靜電夾頭，更包括一光擴散層，該光擴散層係位於該底板與該陶瓷層之間並且用以引導光通過該貫孔。
  29. 如申請專利範圍第22項之用於電漿系統之靜電夾頭，更包括： 複數額外的溫度感測器，用以分別量測該陶瓷層之複數額外的溫度，並且傳輸用於指示該等量測到的額外的溫度之光。
  30. 如申請專利範圍第29項之用於電漿系統之靜電夾頭，更包括一光擴散層，該光擴散層用以將來自該複數額外的溫度感測器之該光引導通過該貫孔。
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