TW202311545A - 自動化溫控式基板支撐件 - Google Patents

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Abstract

本案提供了用於處理基板的方法和設備。例如，一種與一處理腔室的一基板支撐件一起使用的冷卻設備，包括：一熱交換器，一歧管組件，該歧管組件包含一第一輸入、一第二輸入、一第一輸出及一第二輸出，該第一輸入經配置連接到該熱交換器的一輸出、該第二輸入經配置連接到一第一冷卻劑供應，該第一輸出經配置連接到該處理腔室的該基板支撐件，該第二輸出經配置連接到該熱交換器的一輸入，該第一冷卻劑供應經配置供應一第一冷卻劑，一氣體輸入，該氣體輸入經配置連接到一第二冷卻劑供應，該第二冷卻劑供應經配置將不同於該第一冷卻劑的一第二冷卻劑供應到該基板支撐件，一第一三通閥，該第一三通閥連接在該歧管組件的該第一輸出和該基板支撐件之間，且該第一三通閥連接在該氣體輸入和該基板支撐件之間，及一控制器，該控制器經配置控制在操作期間供應該第一冷卻劑或該第二冷卻劑中的一個。

Description

自動化溫控式基板支撐件
本揭示案的實施例一般係關於電漿處理腔室，且更具體地，係關於包括自動化溫控式基板支撐件的電漿處理腔室。
包括溫控式基板支撐件(如晶圓基座)的電漿處理腔室是習知的。例如，在操作期間，可以使用一個或多個加熱裝置（如電阻加熱器）和冷卻裝置（如經配置接收一個或多個冷卻劑的冷卻劑通道）來加熱和/或冷卻基板支撐件。例如，針對冷卻裝置而言，電漿處理腔室的控制器可以經配置以將一個或多個冷卻劑提供至設置在基板支撐件上/中的冷卻劑通道。然而，在某些情況下，如果使用者想要在基板支撐件的熱操作或冷操作之間作改變並需要改變冷卻劑（如變成氣體冷卻劑或從氣體冷卻劑改變過來），則需要手動改變硬體，這可能既費時又費力並減少產量。此外，如果使用者想要將氣體冷卻劑改為如去離子 (DI) 水，以冷卻熱的基板支撐件（如晶圓基座/靜電卡盤 (ESC)），則 DI 水可能會導致足夠的熱應力到基板支撐，這可能導致基板支撐件破裂。此外，將去離子水引入熱的基板支撐件會導致去離子水的閃蒸（flash vaporiz），這可能會使連接到基板支撐件的冷卻劑通道的饋送管破裂（rupture），從而將過熱蒸汽和/或沸水釋放到操作環境和/或進入電漿處理腔室的處理空間。
本案提供了用於處理基板的方法和設備。在一些實施例中，一種與一處理腔室的一基板支撐件一起使用的冷卻設備，包括：一熱交換器，一歧管組件，該歧管組件包含一第一輸入、一第二輸入、一第一輸出及一第二輸出，該第一輸入經配置連接到該熱交換器的一輸出、該第二輸入經配置連接到一第一冷卻劑供應，該第一輸出經配置連接到該處理腔室的該基板支撐件，該第二輸出經配置連接到該熱交換器的一輸入，該第一冷卻劑供應經配置供應一第一冷卻劑，一氣體輸入，該氣體輸入經配置連接到一第二冷卻劑供應，該第二冷卻劑供應經配置將不同於該第一冷卻劑的一第二冷卻劑供應到該基板支撐件，一第一三通閥，該第一三通閥連接在該歧管組件的該第一輸出和該基板支撐件之間，且該第一三通閥連接在該氣體輸入和該基板支撐件之間，及一控制器，該控制器經配置控制在操作期間供應該第一冷卻劑或該第二冷卻劑中的一個。
根據至少一些實施例，一種溫控式基板支撐件包括：一基板支撐件，該基板支撐件經配置在一處理腔室中支撐一基板，該基板支撐件包括複數個冷卻劑管線，該複數個冷卻劑管線經配置在操作期間使冷卻劑流過其中，一冷卻設備，該冷卻設備連接到該基板支撐件的該複數個冷卻劑管線，且該冷卻設備包括：一熱交換器，一歧管組件，該歧管組件包含一第一輸入、一第二輸入、一第一輸出及一第二輸出，該第一輸入連接到該熱交換器的一輸出、該第二輸入連接到一第一冷卻劑供應，該第一輸出連接到該處理腔室的該基板支撐件，該第二輸出連接到該熱交換器的一輸入，該第一冷卻劑供應供應一第一冷卻劑，一氣體輸入，該氣體輸入連接到一第二冷卻劑供應，該第二冷卻劑供應將不同於該第一冷卻劑的一第二冷卻劑供應到該基板支撐件，一第一三通閥，該第一三通閥連接在該歧管組件的該第一輸出和該基板支撐件之間，且該第一三通閥連接在該氣體輸入和該基板支撐件之間，及一控制器，該控制器經配置控制在操作期間供應該第一冷卻劑或該第二冷卻劑中的一個。
根據至少一些實施例，一種用於處理基板的方法包括以下步驟：處理設置在一基板支撐件上的該基板，經由連接至該基板支撐件的冷卻劑供應管線將一第一冷卻劑供應至該基板支撐件，決定該基板或該基板支撐件中的至少一個的一溫度，基於一決定的溫度經由用於供應該第一冷卻劑的該冷卻劑供應管線將一第二冷卻劑供應到該基板支撐件，該第二冷卻劑不同於該第一冷卻劑，及繼續處理該基板。
下面描述本揭示案的其他和進一步的實施例。
本文提供了電漿處理腔室及其使用方法的實施例，該電漿處理腔室包括自動化溫控式基板支撐件。例如，一種與一處理腔室的一基板支撐件一起使用的冷卻設備，可以包括：一熱交換器，一歧管組件，該歧管組件包含一第一輸入、一第二輸入、一第一輸出及一第二輸出，該第一輸入經配置連接到該熱交換器的一輸出、該第二輸入經配置連接到一第一冷卻劑供應，該第一輸出經配置連接到該處理腔室的該基板支撐件，該第二輸出經配置連接到該熱交換器的一輸入，該第一冷卻劑供應經配置供應一第一冷卻劑，一氣體輸入，該氣體輸入經配置連接到一第二冷卻劑供應，該第二冷卻劑供應經配置將不同於該第一冷卻劑的一第二冷卻劑供應到該基板支撐件，一第一三通閥，該第一三通閥連接在該歧管組件的該第一輸出和該基板支撐件之間，且該第一三通閥連接在該氣體輸入和該基板支撐件之間，及一控制器，該控制器經配置控制在操作期間供應該第一冷卻劑或該第二冷卻劑中的一個。本文所述之冷卻設備及其使用方法為使用者提供在基板支撐件的熱操作或冷操作之間手動或自動改變而無需改變硬體的能力。此外，本文所述之冷卻設備及其使用方法為使用者提供手動或自動在氣體冷卻劑與如去離子(DI)水之間改變以冷卻熱的基板支撐件(如晶圓基座/靜電吸盤 (ESC))，而不會有對基板支撐件產生熱應力和/或導致去離子水閃蒸的風險。
圖1繪示根據本揭示案的至少一些實施例的包括冷卻設備的處理腔室100（如電漿處理腔室）的示意性側視圖。在一些實施例中，處理腔室100是適合於在具有給定直徑的基板上濺射沉積材料的PVD處理腔室。可適於從本揭示案中受益的合適PVD腔室的說明性實例包括可從加利福尼亞州聖克拉拉的應用材料公司商購的PVD腔室。可從應用材料公司及其他製造商獲得的其他處理腔室也可根據本文描述的實施例進行調整。
處理腔室100通常包括上側壁102、下側壁103、接地配接器104和界定主體105的蓋組件111，主體105包圍內部空間106。接裝板107可設置在上側壁102和下側壁103之間。
基板支撐件108設置在處理腔室100的內部空間106中。基板支撐件108經配置支撐具有給定直徑（如150mm、200mm、300mm、450mm等）的基板。基板移送埠109形成在下側壁103中，以用於將基板移送進出內部空間106。
氣體源110耦接到處理腔室100以將處理氣體供應到內部空間106中。在一些實施例中，如果需要，處理氣體可包括惰性氣體、非反應性氣體和反應性氣體。可由氣體源110提供的處理氣體的實例包括但不限於氬 (Ar)、氦 (He)、氖 (Ne)、氮 (N 2)、氧 (O 2)、和水 (H 2O) 蒸氣等。
泵送裝置112耦接到與內部空間106連通的處理腔室100以控制內部空間106的壓力。在沉積期間，處理腔室100的壓力位準可維持在約1mTorr至約1Torr，如約300mTorr至約500mTorr。
接地配接器104可支撐靶（target），如靶114。靶114由待沉積在基板上的材料製成。在一些實施例中，靶114可由鋁(Al)、鈷(Co)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、鎢(W)、其合金、其組合物或類似物製成。在一些實施例中，處理腔室100經配置沉積例如氧化鋁(AlO 2)、氧氮化鋁(如ALON)、Co、Cu、Ta、氮化鉭(TaN)、氧氮化鉭(TaOxNy)、Ti、氮氧化鈦 (TiOxNy)、W或氮化鎢 (WN)在基板上。
靶114可耦接到包括用於靶114的電源供應117的源組件。在一些實施例中，電源供應117可以是RF電源供應，RF電源供應可經由匹配網路116耦接到靶114。在一些實施例中，電源供應117可替代地是DC電源供應，在這種情況下，匹配網路116被省略。在一些實施例中，電源供應117可以包括DC和RF電源。
磁控管170位於靶114上方且可包括由連接到軸176的基底板174支撐的複數個磁體172，軸176可與處理腔室100和基板101的中心軸軸向對準。磁體172在處理腔室100內靠近靶114的正面附近產生磁場以產生電漿165，因此大量離子通量撞擊靶114，從而引起靶的濺射發射。磁體172可繞軸176旋轉以增加橫跨靶114表面的磁場的均勻性。一般而言，磁體172可旋轉，使得在磁體172旋轉期間最內側的磁體位置設置在正在處理的基板的直徑的上方或外部（如從旋轉軸到磁體172的最內側位置的距離等於或大於正在處理的基板的直徑）。
準直器118可以定位在靶114和基板支撐件108之間的內部空間106中。準直器118的中心區域135通常對應於正在處理的基板的直徑（例如，等於或實質等於基板的直徑）。因此，準直器118的周邊區域133通常對應於正在處理的基板的徑向外側的環形區域（例如，周邊區域133的內直徑實質等於或大於基板的直徑）。在一些實施例中，準直器118可被電偏置（electrically biased）以控制到基板的離子通量和基板處的中性粒子角度分佈（neutral angular distribution），以及由於增加的DC偏壓而增加沉積速率。
準直器118耦接到上屏蔽件113，上屏蔽件113接著耦接到處理工具配接器138。處理工具配接器138可由與處理腔室100中的處理條件兼容的合適的導電材料製成。絕緣環156和絕緣環157設置在處理工具配接器138的任一側，以將處理工具配接器138與接地配接器104電隔離。絕緣環156、157可由合適的製程兼容的介電材料製成。
在一些實施例中，第一組磁體196可鄰近接地配接器104設置以幫助產生磁場以引導從靶114移位（dislodge）的離子通過周邊區域133。在一些實施例中，第二組磁體194可設置在一位置以在準直器118的底部和基板之間形成磁場，以引導從靶114移位的金屬離子並將離子更均勻地分佈在基板101上方。在一些實施例中，第三組磁體154可設置在第一組磁體196和第二組磁體194之間，並且大約位於準直器118的中心區域135的面向基板的表面的中心或下方，以進一步引導金屬離子朝向基板101的中心。
處理工具配接器138包括一個或多個特徵以促進在內部空間106內支撐處理工具（如準直器118）。例如，如圖1所示，處理工具配接器138包括安裝環或擱架164，安裝環或擱架164在徑向向內方向上延伸以支撐上屏蔽件113。
在一些實施例中，可在處理工具配接器138中提供冷卻劑通道166，以促進冷卻劑流過處理工具配接器138以去除處理期間產生的熱。例如，冷卻劑通道166可耦接到冷卻設備153（冷卻劑源）以提供合適的冷卻劑，例如水（去離子水）、氮、氬或其他惰性氣體、乾淨乾燥空氣（CDA）或腐蝕性氣體等。冷卻劑通道166有利地從處理工具(如準直器118)移除熱，該熱不容易傳遞到其他冷卻腔室部件（如接地配接器104）。
提供徑向向內延伸的凸耳(如安裝環或擱板（shelf）164)以將上屏蔽件113支撐在處理腔室100的內部空間106內的中心開口內。在一些實施例中，擱板164設置在靠近冷卻劑通道166的位置，以利於在使用期間最大化從準直器118到在冷卻劑通道166中流動的冷卻劑的熱傳遞。
在一些實施例中，可在準直器118附近和接地配接器104或上側壁102的內部提供下屏蔽件120。下屏蔽件120可包括管狀主體121，管狀主體121具有設置在管狀主體121的上表面中的徑向向外延伸的凸緣122。凸緣122提供與上側壁102的上表面的配合介面。在一些實施例中，下屏蔽件120的管狀主體121可包括肩部（shoulder）區域123，肩部區域123的內直徑小於管狀主體121的其餘部分的內直徑。在一些實施例中，管狀主體121的內表面沿錐形（tapered）表面124徑向向內過渡到肩部區域123的內表面。屏蔽環126可設置在處理腔室100中、鄰近下屏蔽件120並且在下屏蔽件120和接裝板107的中間。屏蔽環126可至少部分地設置在由下屏蔽件120的肩部區域123的相對側和接裝板107的內側壁形成的凹槽（recess）128中。
在一些實施例中，屏蔽件環126可包括軸向突出的環形側壁127，環形側壁127的內直徑大於下屏蔽件120的肩部區域123的外直徑。徑向凸緣130從環形側壁127延伸。徑向凸緣130包括形成在徑向凸緣130的下表面上的凸部132。凸部132可以是從徑向凸緣130的表面在一定向上延伸的圓形脊，該定向實質平行於屏蔽環126的環形側壁127的內直徑表面。凸部132通常適於與在基板支撐件108上設置的邊緣環136中形成的凹槽134配合。凹槽134可以是形成在邊緣環136中的圓形槽（circular groove）。凸部132和凹槽134的接合使屏蔽環126相對於基板支撐件108的縱軸居中。藉由基板支撐件108和機器人葉片(robot blade，未圖示)之間的協調定位校準，基板101(所示為被支撐在升舉銷140上)相對於基板支撐件108的縱軸居中。
RF電源180可透過基板支撐件108耦接到處理腔室100，以在靶114和基板支撐件108之間提供偏壓功率。在一些實施例中，匹配網路(如匹配網路116)可耦接在RF電源180和基板支撐件108之間。在一些實施例中，RF電源180可具有在約400Hz和約60MHz之間的頻率，如約13.56MHz。在一些實施例中，RF電源180提供幅度脈衝調變的相移按鍵信號（keying signal）並提供與匹配網路116操作的頻率相同的RF功率，如下面將更詳細描述的。
在操作中，其上設置有基板101的機器人葉片(未圖示)延伸穿過基板移送埠109。可降低基板支撐件108以允許將基板101被移送到升舉銷140，升舉銷140從基板支撐件108延伸。可藉由耦接到基板支撐件108的驅動器142控制基板支撐件108和/或升舉銷140的上升和下降。基板101可下降到基板支撐件108的基板接收表面144上。在基板101定位在基板支撐件108的基板接收表面144上的情況下，可在基板101上施行濺射沉積。邊緣環136可在處理期間與基板101電絕緣。
在濺射沉積之後，可利用升舉銷140升高基板101到與基板支撐件108分隔開的一位置。升高的位置可靠近與接裝板107相鄰的屏蔽環126和反射器環148之一或兩者。接裝板107包括一個或多個燈150，一個或多個燈150在反射器環148的下表面和接裝板107的凹面152中間的一位置處耦接到接裝板107。燈150提供可見光或近可見光波長（如紅外(IR)和/或紫外(UV)光譜）的光能和/或輻射能。來自燈150的能量朝向基板101的背部(即下表面)徑向向內聚焦以加熱基板101和沉積在其上的材料。
在將基板101控制到預定溫度之後，將基板101降低到基板支撐件108的基板接收表面144上的一位置。可利用基板支撐件108中的熱控制通道146經由傳導來快速冷卻基板101。例如，冷卻設備153可以連接到基板支撐件108且經配置向基板支撐件提供一個或多個冷卻劑。可透過基板移送埠109從處理腔室100中移除基板101以用於進一步處理。
控制器198耦接到處理腔室100。控制器198包括中央處理單元160、記憶體158和支援電路162。控制器198用於控制製程順序，調節從氣體源110進入處理腔室100的氣體流量，以及控制靶114的離子轟擊。中央處理單元160可以是可在工業環境中使用的任何形式的通用電腦處理器。軟體常用程式（如指令）可以儲存在記憶體158（如非暫態性電腦可讀取儲存媒體）中，如隨機存取記憶體、唯讀記憶體、軟碟或硬碟，或任何其他的數位儲存格式。支援電路162通常耦接至中央處理單元160且可包括快取、時脈電路、輸入/輸出子系統、電源供應及類似物。當由中央處理單元160執行軟體常用程式時，軟體常用程式將中央處理單元轉變為控制處理腔室100的特定用途電腦，使得根據本揭示案的實施例施行（包括下文揭露的基板支撐件108冷卻製程的）製程。軟體常用程式亦可由位於處理腔室100遠端的第二控制器（未圖示）儲存和/或執行。
在處理期間，材料從靶114濺射並沉積在基板101的表面上。靶114和基板支撐件108藉由電源供應117或RF電源180相對於彼此偏壓，以維持由氣體源110供應的處理氣體形成的電漿。施加到準直器118的DC脈衝偏壓功率還有助於控制通過準直器118的離子和中性粒子的比率，有利地增強溝槽（trench）側壁和底部填充能力。來自電漿的離子被加速朝向靶114並撞擊靶，導致靶材料從靶114移位。移位出的靶材料和處理氣體在基板101上形成具有所需成分的層。
圖2是根據本揭示案的至少一些實施例的經配置與圖1的處理腔室100一起使用的冷卻設備153的圖。例如，冷卻設備153包括熱交換器200、歧管組件202(例如，如可從CKD公司（CKD corp.）取得的歧管組件)、第一冷卻劑供應204、第二冷卻劑供應206、第一三通閥208(例如，如可從SMC公司（SMC corp.）取得的三通閥)、氣體輸入209和控制器210(例如，如控制器198)。
歧管組件202包括第一輸入212和第二輸入216，第一輸入212經配置連接到第一冷卻劑供應204的輸出218，第一冷卻劑供應204連接到熱交換器200的輸出214，第二輸入216也經配置連接到第一冷卻劑供應204的輸出218。在至少一些實施例中，三通（tee）可用於分流輸出218，使得單個輸出可用於將第一冷卻劑（如去離子水）供應到第一輸入212和第二輸入216。歧管組件202還包括第一輸出220與第二輸出222，第一輸出220經配置經由第一三通閥208連接到處理腔室100的基板支撐件108，第二輸出222經配置經由第一冷卻劑補充管線229連接到熱交換器200的輸入224以補充熱交換器200中的第一冷卻劑。例如，第一冷卻劑供應的輸出218連接到第二輸入216並從歧管組件202的第二輸出222輸出，從而允許第一冷卻劑經由第一冷卻劑補充管線229供應到熱交換器200。
主樞接部205設置在冷卻設備153中且包括複數個輸入/輸出，該複數個輸入/輸出連接到熱交換器200、第一冷卻劑供應204、第二冷卻劑供應206和第一三通閥208。例如，冷卻設備153的主樞接部205上的氣體輸入209經配置連接到第二冷卻劑供應206的輸出226，第二冷卻劑供應206經配置經由第一三通閥208將第二冷卻劑（例如，氬、氮、其他稀有或惰性氣體、乾淨乾燥空氣(CDA)中的至少一個）)供應到基板支撐件108。在至少一些實施例中，第二冷卻劑不同於第一冷卻劑。此外，主樞接部205上的輸出215連接到熱交換器200的輸入224。
第一三通閥208連接在歧管組件202的第一輸出220和基板支撐件108的輸入225之間，且連接在氣體輸入209和基板支撐件108的輸入225之間。例如，歧管組件202的第一輸出220經由第一冷卻劑管線輸入232連接到第一三通閥208的輸入211，且氣體輸入209經由輸出217連接到第二冷卻劑管線輸入234，第二冷卻劑管線輸入234連接到第一三通閥208的輸入213。第一三通閥208的輸出233經由共用冷卻劑管線輸入235連接到基板支撐件108的輸入225。
在至少一些實施例中，冷卻設備153可以包括第二三通閥228。例如，第二三通閥228可以連接在基板支撐件108的輸出227和熱交換器200的輸入224之間。例如，共用冷卻劑返回管線236從基板支撐件108的輸出227連接到輸入219，輸入219連接到輸出221，輸出221連接到第二三通閥228的輸入237。第二三通閥228可以具有擴散器230，擴散器230連接到第二三通閥228的輸出238且擴散器230經配置用於在操作期間(如在第一冷卻劑管線輸入232的淨化期間)釋放第二冷卻劑。例如，淨化（purging）製程可以包括從基板支撐件108內的熱控制通道146、第二冷卻劑管線輸入234、共用冷卻劑管線輸入235和共用冷卻劑返回管線236淨化出第一冷卻劑到第二三通閥228的擴散器230。在至少一些實施例中，還可以提供一個或多個額外的擴散器。例如，可以在第二三通閥228的輸入237之前在共用冷卻劑返回管線236上提供額外的擴散器231以促進淨化製程。在淨化製程期間可以使用一個或多個合適的氣體。例如，淨化氣體可以包括氬、氮、其他稀有或惰性氣體、CDA等。在至少一些實施例中，淨化氣體可以是氮。在至少一些實施例中，共用冷卻劑返回管線236可以連接到第二三通閥228的輸出239且可以連接到第一冷卻劑補充管線229。
計時器240可以連接到控制器210(和/或控制器198)並且預設為當第二冷卻劑改變為第一冷卻劑時向控制器210提供控制信號。例如，在至少一些實施例中，預設時間可以是約5分鐘至約15分鐘，如約10分鐘。
控制器210經配置在操作期間控制冷卻設備153的操作。例如，控制器210可以連接到處理腔室100的控制器198，以用於接收來自控制器198的一個或多個命令信號。命令信號對應於供應第一冷卻劑、供應第二冷卻劑以及在供應第二冷卻劑之前基於用於基板處理的特定配方的決定溫度來施行第一冷卻劑的淨化。
圖3是根據本揭示案的至少一些實施例的用於處理基板的方法300的流程圖。例如，在302，方法300可以包括以下步驟：處理設置在基板支撐件(如基板支撐件108)上的基板(如基板101)。可以使用一個或多個電漿製程來處理基板，如物理氣相沉積(PVD)、蝕刻等。例如，在至少一些實施例中，可以在基板上施行一個或多個PVD製程。
在電漿處理期間，在304，方法300包括以下步驟：經由連接至該基板支撐件的冷卻劑供應管線將一第一冷卻劑供應至該基板支撐件。例如，當在低於200°C下操作基板支撐件108時，冷卻設備153在控制器210（和/或控制器198）的控制下並基於基板處理配方將第一冷卻劑供應到基板支撐件108。在至少一些實施例中，第一冷卻劑可以是去離子水、其他惰性、高效能、介電傳熱流體(PFPE)（如以Galden ®商標出售的傳熱流體）等，其可以被供應到基板支撐件108的熱控制通道146。例如，控制器201可以將控制信號傳輸到熱交換器200和/或第一冷卻劑供應204。控制信號指示第一冷卻劑供應204將第一冷卻劑供應到歧管組件202的第一輸入212和第二輸入216。第一冷卻劑經由歧管組件202的第一輸出220輸出到第一三通閥208的輸入211和基板支撐件108的輸入225，使得第一冷卻劑可以流過熱控制通道146並且冷卻基板支撐件108和基板101。此外，第一冷卻劑也可以從歧管組件202的第二輸出222輸出，例如，以根據所需補充第一冷卻劑。第一冷卻劑可以經由共用冷卻劑返回管線236返回到熱交換器200。在至少一些實施例中，共用冷卻劑返回管線236可以連接到第一冷卻劑補充管線229，該第一冷卻劑補充管線229連接到主樞接部205的輸出215，輸出215連接到熱交換器200的輸入224。或者，共用冷卻劑返回管線236可以直接連接到熱交換器200的輸入224。淨化製程可施行一預定時間，如約5分鐘至約15分鐘，例如10分鐘。在304期間，控制器210向第一三通閥208和第二三通閥228(如果使用的話)發送控制信號以關閉第一三通閥208的輸入213和第二三通閥228的輸出238。
控制器210可以經配置以基於特定配方需求或基於決定的基板支撐件的即時溫度來控制供應第一冷卻劑和第二冷卻劑。為了說明的目的，方法300在本文中參照後者進行描述。
例如，接下來，在306，方法300包括以下步驟：決定該基板或該基板支撐件中的至少一個的一溫度。例如，如果基板支撐件108或基板101的溫度超過一預定值（如200℃），則控制器210經配置停止向基板支撐件108供應第一冷卻劑並從共用冷卻劑管線輸入235、熱控制通道146和共用冷卻劑返回管線236淨化第一冷卻劑。例如，當基板支撐件108的溫度超過200°C時，控制器210向熱交換器200和/或第一冷卻劑供應204發送控制信號以停止將第一冷卻劑供應到基板支撐件108。
接下來，控制器210向第二冷卻劑供應206發送控制信號以供應一個或多個氣體(如氮(N 2)、CDA等)以從共用冷卻劑管線輸入235、熱控制通道146和共用冷卻劑返回管線236淨化第一冷卻劑。在淨化製程期間，用於從共用冷卻劑管線輸入235、熱控制通道146和共用冷卻劑返回管線236淨化第一冷卻劑之一個或多個氣體可以透過擴散器230和/或額外的擴散器231排出。在透過擴散器230和/或額外的擴散器231排出第二冷卻劑之前，第二冷卻劑可以通過設置在冷卻設備153的主樞接部205內的另一個熱交換器203。此外，在淨化製程期間，大部分第一冷卻劑可以經由共用冷卻劑返回管線236返回到熱交換器200（例如，第一冷卻劑的部分可以透過擴散器230和/或額外的擴散器231排出）。
接下來，在308，方法300包括以下步驟：經由用於供應第一冷卻劑的冷卻劑供應管線以基於一決定的溫度來供應第二冷卻劑到基板支撐件，第二冷卻劑包括但不限於（氮（N 2）、氬（或其他稀有氣體）、CDA或其他惰性氣體等，第二冷卻劑不同於第一冷卻劑。例如，控制器210改變閥配置，使得可以將第二冷卻劑供應到基板支撐件108。例如，可以分別打開第一三通閥和第二三通閥228的輸入213和輸出238，而可以分別關閉第一三通閥和第二三通閥228的輸入211和輸出239。在308期間，第二冷卻劑可以通過設置在主樞接部205內的熱交換器203。熱交換器203經配置冷卻在共用冷卻劑返回管線236中返回的第二冷卻劑，使得第二冷卻劑可以透過擴散器230和/或額外的擴散器231排放到大氣中。例如，設置的熱交換器203可以將第二冷卻劑從約100°C和250°C之間的溫度冷卻到大約-30°C，以透過擴散器230和/或額外的擴散器231安全釋放。
接下來，在310，方法300包括以下步驟：繼續處理基板。例如，將第二冷卻劑供應至基板支撐件108，直到基板支撐件108的溫度降至預定溫度（如200℃）以下，或直到配方需要將基板加熱至約200℃或更低。再次，控制器210可以經配置在從第二冷卻劑變為第一冷卻劑之前等待一預定時間，如約5分鐘至約15分鐘，例如10分鐘。
雖然前面所述係針對本揭示案的實施例，但在不背離本揭示案基本範圍下，可設計本揭示案揭露的其他與進一步的實施例。
100:處理腔室 101:基板 102:上側壁 103:下側壁 104:接地配接器 105:主體 106:內部空間 107:接裝板 108:基板支撐件 109:基板移送埠 110:氣體源 111:蓋組件 112:泵送裝置 113:上屏蔽件 114:靶 116:匹配網路 117:電源供應 118:準直器 120:下屏蔽件 121:管狀主體 122:凸緣 123:肩部區域 124:錐形表面 126:屏蔽環 127:環形側壁 128:凹槽 130:徑向凸緣 132:凸部 133:周邊區域 134:凹槽 135:中心區域 136:邊緣環 138:處理工具配接器 140:升舉銷 142:驅動器 144:基板接收表面 146:熱控制通道 148:反射器環 150:燈 152:凹面 153:冷卻設備 154:第三組磁體 156:絕緣環 157:絕緣環 158:記憶體 160:中央處理單元 162:支援電路 164:擱架 165:電漿 166:冷卻劑通道 170:磁控管 172:磁鐵 174:基底板 176:軸 180:RF電源 194:第二組磁體 196:第一組磁體 198:控制器 200:熱交換器 202:歧管組件 203:熱交換器 204:第一冷卻劑供應 206:第二冷卻劑供應 208:第一三通閥 209:氣體輸入 210:控制器 211:輸入 212:第一輸入 213:輸入 214:輸出 216:第二輸入 218:輸出 220:第一輸出 222:第二輸出 224:輸入 225:輸入 226:輸出 227:輸出 228:第二三通閥 229:第一冷卻劑補充管線 230:擴散器 231:擴散器 232:第一冷卻劑管線輸入 233:輸出 234:第二冷卻劑管線輸入 235:冷卻劑管線輸入 236:冷卻劑返回管線 237:輸入 238:輸出 239:輸出 240:計時器 300:方法 302:步驟 304:步驟 306:步驟 308:步驟 310:步驟
本揭示案之實施例已簡要概述於前，並在以下有更詳盡之討論，可以藉由參考所附圖式中繪示之本揭示案的示例性實施例以作瞭解。然而，所附圖式僅繪示了本揭示案的典型實施例，而由於本揭示案可允許其他等效之實施例，因此所附圖式並不會視為本揭示範圍之限制。
圖1是根據本揭示案的至少一些實施例的處理腔室的示意性截面圖。
圖2是根據本揭示案的至少一些實施例的經配置與圖1的處理腔室一起使用的冷卻設備的圖。
圖3是根據本揭示案的至少一些實施例的用於處理基板的方法的流程圖。
為便於理解，在可能的情況下，使用相同的數字編號代表圖示中相同的元件。為求清楚，圖式未依比例繪示且可能被簡化。一個實施例中的元件與特徵可有利地用於其他實施例中而無需贅述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:熱交換器
202:歧管組件
203:熱交換器
204:第一冷卻劑供應
206:第二冷卻劑供應
208:第一三通閥
209:氣體輸入
210:控制器
211:輸入
212:第一輸入
213:輸入
214:輸出
216:第二輸入
218:輸出
220:第一輸出
222:第二輸出
224:輸入
225:輸入
226:輸出
227:輸出
228:第二三通閥
229:第一冷卻劑補充管線
230:擴散器
231:擴散器
232:第一冷卻劑管線輸入
233:輸出
234:第二冷卻劑管線輸入
235:冷卻劑管線輸入
236:冷卻劑返回管線
237:輸入
238:輸出
239:輸出
240:計時器

Claims (20)

  1. 一種與一處理腔室的一基板支撐件一起使用的冷卻設備，包括： 一熱交換器； 一歧管組件，該歧管組件包含一第一輸入、一第二輸入、一第一輸出及一第二輸出，該第一輸入經配置連接到該熱交換器的一輸出、該第二輸入經配置連接到一第一冷卻劑供應，該第一輸出經配置連接到該處理腔室的該基板支撐件，該第二輸出經配置連接到該熱交換器的一輸入，該第一冷卻劑供應經配置供應一第一冷卻劑； 一氣體輸入，該氣體輸入經配置連接到一第二冷卻劑供應，該第二冷卻劑供應經配置將不同於該第一冷卻劑的一第二冷卻劑供應到該基板支撐件； 一第一三通閥，該第一三通閥連接在該歧管組件的該第一輸出和該基板支撐件之間，且該第一三通閥連接在該氣體輸入和該基板支撐件之間；及 一控制器，該控制器經配置控制在操作期間供應該第一冷卻劑或該第二冷卻劑中的一個。
  2. 如請求項1所述之冷卻設備，其中該第一冷卻劑是去離子水。
  3. 如請求項1所述之冷卻設備，其中該第二冷卻劑是氬、氮或乾淨乾燥空氣中的至少一個。
  4. 如請求項1所述之冷卻設備，其中該第一三通閥連接到該歧管組件的該第二輸入。
  5. 如請求項1所述之冷卻設備，進一步包括一第二三通閥，該第二三通閥連接在該基板支撐件的一輸出和該熱交換器的該輸入之間。
  6. 如請求項5所述之冷卻設備，其中該第二三通閥包括一擴散器，在淨化連接到該基板支撐件的一冷卻劑管線期間，該擴散器用於釋放該第二冷卻劑。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之冷卻設備，進一步包括一計時器，該計時器連接到該控制器且被預設為當該第二冷卻劑改變為該第一冷卻劑時向該控制器提供一控制信號。
  8. 一種溫控式基板支撐件，包括： 一基板支撐件，該基板支撐件經配置在一處理腔室中支撐一基板，該基板支撐件包括複數個冷卻劑管線，該複數個冷卻劑管線經配置在操作期間使冷卻劑流過其中； 一冷卻設備，該冷卻設備連接到該基板支撐件的該複數個冷卻劑管線，且該冷卻設備包括： 一熱交換器； 一歧管組件，該歧管組件包含一第一輸入、一第二輸入、一第一輸出及一第二輸出，該第一輸入連接到該熱交換器的一輸出、該第二輸入連接到一第一冷卻劑供應，該第一輸出連接到該處理腔室的該基板支撐件，該第二輸出連接到該熱交換器的一輸入，該第一冷卻劑供應供應一第一冷卻劑； 一氣體輸入，該氣體輸入連接到一第二冷卻劑供應，該第二冷卻劑供應將不同於該第一冷卻劑的一第二冷卻劑供應到該基板支撐件； 一第一三通閥，該第一三通閥連接在該歧管組件的該第一輸出和該基板支撐件之間，且該第一三通閥連接在該氣體輸入和該基板支撐件之間；及 一控制器，該控制器經配置控制在操作期間供應該第一冷卻劑或該第二冷卻劑中的一個。
  9. 如請求項8所述之溫控式基板支撐件，其中該第一冷卻劑是去離子水。
  10. 如請求項8所述之溫控式基板支撐件，其中該第二冷卻劑是氬、氮或乾淨乾燥空氣中的至少一個。
  11. 如請求項8所述之溫控式基板支撐件，其中該第一三通閥連接到該歧管組件的該第二輸入。
  12. 如請求項8所述之溫控式基板支撐件，進一步包括一第二三通閥，該第二三通閥連接在該基板支撐件的一輸出和該熱交換器的該輸入之間。
  13. 如請求項12所述之溫控式基板支撐件，其中該第二三通閥包括一擴散器，在淨化連接到該基板支撐件的該複數個冷卻劑管線期間，該擴散器用於釋放該第二冷卻劑。
  14. 如請求項1至13中任一項所述之溫控式基板支撐件，進一步包括一計時器，該計時器連接到該控制器且被預設為當該第二冷卻劑改變為該第一冷卻劑時向該控制器提供一控制信號。
  15. 一種用於處理一基板的方法，包括以下步驟： 處理設置在一基板支撐件上的該基板； 經由連接至該基板支撐件的冷卻劑供應管線將一第一冷卻劑供應至該基板支撐件； 決定該基板或該基板支撐件中的至少一個的一溫度； 基於一決定的溫度經由用於供應該第一冷卻劑的該冷卻劑供應管線將一第二冷卻劑供應到該基板支撐件，該第二冷卻劑不同於該第一冷卻劑；及 繼續處理該基板。
  16. 如請求項15所述之方法，其中供應該第一冷卻劑的步驟包括以下步驟：供應去離子水。
  17. 如請求項15所述之方法，其中供應該第二冷卻劑的步驟包括以下步驟：供應氬、氮或乾淨乾燥空氣中的至少一個。
  18. 如請求項15所述之方法，進一步包括以下步驟：當該決定的溫度等於或大於一第一預定值時，使用氬、氮或乾淨乾燥空氣中的至少一個來淨化冷卻劑供應管線，其中該第一預定值約為200℃。
  19. 如請求項15所述之方法，進一步包括以下步驟：當該決定的溫度小於一第一預定值時，停止將該第一冷卻劑供應到該基板支撐件一預定時間，其中該第一預定值約為200℃。
  20. 如請求項15至19中任一項所述之方法，其中該預定時間為約5分鐘至約10分鐘。
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