TW202407842A - 半導體處理腔室用之液冷式光學窗 - Google Patents
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Abstract
提供窗口/冷卻總成，用於半導體晶圓處理機台的基於照明的輻射加熱系統。此總成可具有彼此相鄰設置的一窗口與一冷卻板；一條以上冷卻通道可定位在該窗口及該冷卻板其中一者或兩者之內。該窗口及冷卻板可對於至少一些可見光呈光學透明，且該窗口額外對至少一些紅外光為光學透明。
Description
本發明係關於半導體晶圓處理機台的基於照明的輻射加熱系統。
在一些半導體處理機台中，晶圓可以由一台座加以支撐，該台座具有透明上表面及大量光源（例如LED）位於該台座之內。這樣的配置可以允許使用例如利用可見光的輻射加熱之晶圓的快速加熱和冷卻。例如，這種台座的示例係在WO 2021202171中詳細描述。
此處討論的是對具有併入其中的基於光的加熱系統的台座系統的增進。
本說明書中描述的申請標的之一個或多個實施方式的細節在隨附圖式和下面的說明中闡述。其他特徵、態樣、及優點將從說明書、圖式、及請求項變得顯而易見。
在一些實施方式中，可提供一種設備，包含：一窗口，具有一第一表面及一第二表面；一冷卻板，具有一第三表面及一第四表面；及一條以上冷卻通道，插設在該第一表面與該第四表面之間。該第一表面可與氫氟化物為非反應性的，且該窗口及冷卻板可在具有垂直於該第一表面的中心軸線的至少一第一圓柱形區帶之內皆對在400 nm至800 nm光譜中的至少一些光呈透明。該一條以上冷卻通道可至少部分在該第一圓柱形區帶之內，且該第三表面可鄰近於該第二表面。
在一些此等實施方式中，該第三表面可加以接合至該第二表面。在一些額外或替代的此等實施方式中，該一條以上冷卻通道其中至少一者可至少部分藉由以該第二表面所封蓋的該第三表面之中的一開放渠道而加以提供。
在一些實施方式中，該一條以上冷卻通道其中至少一者可至少部分藉由以該第三表面所封蓋的該第二表面之中的一開放渠道而加以提供。
在一些實施方式中，該一條以上冷卻通道其中至少一者可位於該第四表面與該第二表面之間。在一些此等實施方式中，該冷卻板可包含一第一部分及一第二部分，該第一部分可包含該第三表面及一第五表面，該第二部分可包含該第四表面及一第六表面，該第五表面可加以接合至該第六表面，且該一條以上冷卻通道各者可在該第五表面及該第六表面其中一者或兩者之中的一開放渠道。
在一些實施方式中，該一條以上冷卻通道的至少一第一冷卻通道的部分可遍及該第一圓柱形區帶的至少一環形子部分而加以分布。
在一些此等實施方式中，該一條以上冷卻通道的至少該第一冷卻通道可包含一第一區段，完全位在一圓形扇形區帶之內，並從該圓形扇形區帶的一個徑向邊緣延伸至該圓形扇形區帶的另一徑向邊緣，該圓形扇形區帶可具有至少150°的角度以及小於在該圓形扇形區帶之內的該第一冷卻通道的平均寬度兩倍的外半徑，該第一冷卻通道可具有一第二區段，其具有小於或等於該第一區段的長度，該第一區段可過渡至該第二區段，且該第一區段及該第二區段的至少一者可具有小於該第一區段的平均橫截面積之最小橫截面積。
在一些此等實施方式中，該最小橫截面積可與該第一區段的平均橫截面積相比小至少10%。在一些實施方式中，該最小橫截面積可與該第一區段的平均橫截面積相比小10%至20%。
在一些此等實施方式中，該最小橫截面積可在該第二區段之中且可流體插設在該第一區段與該第一冷卻通道的一第一出口之間。
在一些實施方式中，該第一冷卻通道可從一第一入口通至第一出口，該第一冷卻通道的一第一部分可流體插設在該第一入口與該第一冷卻通道的一第二部分之間，該第一冷卻通道的該第二部分可流體插設在該第一冷卻通道的該第一部分與該第一出口之間，且該第一冷卻通道的該第一部分及該第一冷卻通道的該第二部分可依循嵌套的、大致螺旋狀的路徑。
在一些實施方式中，該第一冷卻通道可從一第一入口通至一第一出口，該第一冷卻通道的一第一部分可流體插設在該第一入口與該第一冷卻通道的一第二部分之間，該第一冷卻通道的該第二部分可流體插設在該第一冷卻通道的該第一部分與該第一出口之間，且該第一冷卻通道的該第一部分及該第一冷卻通道的該第二部分可依循嵌套的、大致螺旋狀的路徑。
在一些實施方式中，該設備可更包含一泵，具有一泵入口及一泵出口。該泵入口可與該第一出口加以流體連接，俾使在該泵入口處所產生的吸力亦在該第一入口處產生吸力，且該泵出口可不與該第一入口連接，俾使在該泵出口處所產生的正壓力係不傳送到該第一入口。
在一些實施方式中，該一條以上冷卻通道可不穿過以該中心軸線定中心的一圓柱形中心區帶，且延伸通過該窗口及該冷卻板。
在一些實施方式中，該圓柱形中心區帶可具有至少5 mm的半徑。在一些此等實施方式中，該圓柱形中心區帶的半徑可小於15 mm。在一些額外或替代的此等實施方式中，該圓柱形中心區帶之內該冷卻板可具有一孔洞於其中。
在一些實施方式中，該設備可更包含一光學感測器，建構以經由該窗口及該冷卻板且在該圓柱形中心區帶之內取得溫度測量。在一些此等實施方式中，該光學感測器可為一高溫計。
在一些實施方式中，該圓柱形中心區帶可具有至少75 mm的半徑。
在一些實施方式中，該設備可更包含多數個照明裝置，位在該第一圓柱形區帶之內且配置以響應於受到供電而發射光通過該冷卻板及該窗口。
在一些此等實施方式中，該些照明裝置可為發光二極體。在一些此等實施方式中，可有1500個以上照明裝置設置在該第一圓柱形區帶之內。在一些替代或額外的此等實施方式中，該些照明裝置可建構以當於全功率時合計發射至少0.1 kW的輻射能量。
在一些實施方式中，該些照明裝置可建構以發射主要在350 nm至950 nm波長範圍內的光。
在一些實施方式中，該設備可更包含一台座外殼。該台座外殼可包含一內腔，該窗口可安裝於該台座外殼之中，俾以封閉該內腔，且該些照明裝置可位於該內腔之內。
在一些實施方式中，該設備可更包含多數個晶圓支座。各個晶圓支座可具有位在一第二圓柱形區帶之內的一第一部分以及位在該第二圓柱形區帶之外的一第二部分，各個晶圓支座的該第一部分可具有與該第一表面間隔開第一距離的一晶圓接觸表面，該第一距離可為一非零距離，且各個晶圓支座的該第二部分可相對於該台座外殼而支撐該晶圓支座的該第一部分。
在一些此等實施方式中，可具有三個晶圓支座。
在一些實施方式中，該第一圓柱形區帶的直徑可大於第二圓柱形區帶的直徑。
在一些實施方式中，該第一圓柱形區帶可具有300 mm以上的直徑
在一些實施方式中，該設備可更包含一泵，具有一泵入口及一泵出口。該一條以上冷卻通道的至少一第一冷卻通道可具有一第一入口及一第一出口，該第一冷卻通道係流體插設在該第一入口與該第一出口之間。該泵入口可與該第一出口加以流體連接，俾使在該泵入口處產生的吸力亦於該第一入口處產生吸力，且該泵出口可不與該第一入口加以連接，俾使在該泵出口處產生的正壓力不傳送至該第一入口。
在一些實施方式中，該窗口可至少部分地由單晶鋁氧化物（藍寶石）、氮氧化鋁（AlON）、或鋁酸鎂（尖晶石）製成。
在一些額外或替代的此等實施方式中，冷卻板可以至少部分地由單晶鋁氧化物（藍寶石）、氮氧化鋁（AlON）、鋁酸鎂（尖晶石）、或二氧化矽（石英）製成。
在一些實施方式中，該一條以上冷卻通道可以僅包括單一冷卻通道。
在一些此等實施方式中，該窗口及該冷卻板可在至少該第一圓柱形區帶之內皆對在400 nm至800 nm波長光譜中的至少一些光呈至少80%透射達至少 2 mm的深度。在一些進一步的此等實施方式中，該窗口及該冷卻板可在至少該第一圓柱形區帶之內皆對在400 nm至800 nm波長光譜中所有的光呈至少80%透射達至少 2 mm的深度。
在下面的說明中，闡述了許多具體細節以提供對所呈現的實施例的透徹理解。 所公開的實施例可以在沒有這些具體細節中的一些或全部的情況下加以實現。在其他方面，沒有詳細描述眾所周知的製程操作，以免不必要地糢糊所公開的實施例。 儘管將結合具體實施例對所公開的實施例進行描述，但是應當理解，這並不旨在限制所公開的實施例。
介紹與背景
半導體製造製程通常涉及各種材料的圖案化和蝕刻，包括導體、半導體、及介電質。 一些例子包括：導體，例如金屬或碳； 半導體，例如矽或鍺；以及介電質，例如矽氧化物、二氧化鋁、二氧化鋯、二氧化鉿、矽氮化物、及鈦氮化物。 原子層蝕刻（「ALE」）製程提供了一類的蝕刻技術，其涉及在蝕刻操作過程期間蝕刻條件的重複變化。ALE製程使用順序自限制反應去除材料薄層。 通常，ALE 循環是用於執行一次蝕刻製程（例如蝕刻一單層）的最小操作集。 一個ALE循環的結果是基板表面上的一膜層至少部分受到蝕刻。通常，一ALE循環包括形成一反應層的一改質操作，接著是僅去除或蝕刻此反應層的一去除操作。該循環可以包括某些輔助操作，例如去除反應物或副產物其中之一。通常，一個循環包含唯一操作序列的一個實例。
作為示例，傳統的ALE循環可包括以下操作：(i)輸送反應氣體以執行改質操作，(ii)從腔室驅淨反應氣體，(iii)輸送去除氣體和選用性的電漿來執行去除操作，以及(iv)驅淨腔室。在一些實施例中，蝕刻可以非保形地執行。改質操作通常形成厚度小於未改質材料的薄的反應性表面層。在示例改質操作中，可以藉由將氯引入腔室中來對基板進行氯化。 使用氯作為示例蝕刻劑物種或蝕刻氣體，但是應當理解，可以將不同的蝕刻氣體引入到腔室中。可以根據待蝕刻的基板的類型和化學性質來選擇蝕刻氣體。 電漿可加以點燃並且氯與基板反應以進行蝕刻製程；氯可以與基板反應或者可以吸附到基板的表面上。由氯電漿產生的物種可以藉由在容納基板的製程腔室中形成電漿來直接產生，或者它們可以在不容納基板的製程腔室中遠程地加以產生，並且可加以供應到容納基板的製程腔室中。
在一些情況下，可以在改質操作之後執行驅淨。 在驅淨操作中，非表面結合的活性氯物種可以從製程腔室中去除。 這可以藉由驅淨和/或排空製程腔室以去除活性物種而不去除吸附層來完成。藉由簡單地停止電漿並允許剩餘物種失活，選用性地與腔室的驅淨和/或排空相結合，在氯電漿中產生的物種可以加以去除。可以使用例如N
2、Ar、Ne、He 及其組合的任何惰性氣體來進行驅淨。
在去除操作中，基板可以暴露於能量源以藉由定向濺射（這可以包括引發去除的活化或濺射氣體或化學反應性物種）來蝕刻基板。 在一些實施例中，去除操作可以藉由使用氬或氦離子的離子轟擊來執行。在去除期間，可以選用性地開啟偏壓以促進定向濺射。 在一些實施例中，ALE可以是各向同性的； 在一些其他實施例中，當在去除製程中使用離子時，ALE不是各向同性的。
在各種示例中，改質和去除操作可以循環地重複，例如約1至約30個循環，或約1至約20個循環。 可以包括任何合適數量的ALE循環以蝕刻期望量的膜。 在一些實施例中，ALE係循環性地執行以蝕刻基板上的層的表面的約1Å至約50Å。 在一些實施例中，ALE的循環蝕刻基板上的層的表面在約2Å與約50Å之間。 在一些實施例中，各個ALE循環可以蝕刻至少約0.1Å、0.5Å、或1 Å。
在一些情況下，在蝕刻之前，基板可以包括材料的毯覆層，例如矽或鍺。 基板可以包括預先沉積並圖案化在基板上的圖案化遮罩層。 例如，遮罩層可以沉積在包括毯覆非晶矽層的基板上並加以圖案化。基板上的層也可加以圖案化。基板可以具有諸如鰭部或孔洞的「特徵部」，其特徵可以是狹窄和/或凹入開口、特徵部內的收縮部、以及高縱橫比其中一種或多種。特徵部的一個示例是半導體基板或基板上的一層之中的孔洞或介層窗。 另一個例子是基板或層中的溝槽。 在各種情況下，該特徵部可以具有底層，例如阻擋層或黏附層。 底層的非限制性實例包括介電層和導電層，例如矽氧化物、矽氮化物、矽碳化物、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、及金屬層。
在傳統蝕刻期間使用電漿呈現許多挑戰和缺點。 例如，通常希望為單一基板的各個ALE循環以及一批次中的所有基板建立相同的電漿條件，但因為某些電漿由於在製程腔室中的材料積累而改變，可能難以重複地重新產生相同的電漿條件。另外，許多傳統的ALE製程可能會對基板的暴露成分（例如矽氧化物）造成損壞，可能導致缺陷，並且可能增加圖案的頂部與底部的比例並增加圖案負載。 缺陷可能會導致圖案缺失，達到可能使裝置無用的程度。電漿輔助ALE 還利用小自由基，即深度解離的自由基，這些自由基更具侵蝕性，導致它們去除多於可能期望的材料，從而降低此蝕刻的選擇性。因此，傳統的ALE技術通常不適合用於選擇性蝕刻某些材料，例如二氧化鋁、二氧化鋯、二氧化鉿、矽氮化物、及鈦氮化物。然而，不使用電漿並且能夠在處理期間提供基板的快速且精確的溫度控制的設備可以允許這些材料中的一些或全部受到蝕刻。
用於熱處理的設備
藉由在半導體處理期間快速且精確地控制基板的溫度，能夠使用熱能取代電漿能量或與電漿能量一起進行蝕刻，以驅動改質和去除操作。在某些實施例中，依賴主要結合熱能而不是電漿的化學反應來驅動改質和去除操作中的化學反應的蝕刻，可以認為是「熱蝕刻」。這種蝕刻不限於ALE；它適用於任何蝕刻技術。
在某些實施例中，熱蝕刻製程，例如採用一個或多個熱循環的那些，具有相對快速的加熱和冷卻以以及相對精確的溫度控制。在一些情況下，可以利用這些特徵來提供良好的產出率和/或減少不均勻性和/或晶圓缺陷。
然而，許多傳統的蝕刻設備不具有以足夠的速度調整和控制基板的溫度的能力。舉例來說，雖然一些蝕刻設備可能能夠將基板加熱到多個溫度，但是它們只能緩慢地進行，或者它們可能無法達到期望的溫度範圍，或者它們可能無法將基板溫度維持所欲的時間和所欲的溫度範圍。類似地，典型的蝕刻設備常常不能足夠快地冷卻基板以允許高產出率或將基板冷卻至期望的溫度範圍。對於一些應用，希望盡可能地減少溫度勻變時間，例如在一些實施例中減少到小於約120秒，但是在台座中具有電阻加熱器的許多傳統蝕刻設備不能少於該時間來對基板加熱、冷卻或兩者兼而有之； 一些設備可能需要數分鐘來冷卻和/或加熱基板，這降低了產出率。
如WO 2021202171中詳細描述的，藉由在台座的內部之中包括大量的照明裝置，例如發光二極體（LED），以及將這樣的照明裝置配置為從台座將光向上發射（並且通過位於在台座頂部的窗口），可能使用這種照明來加熱矽晶圓。例如，在此處討論的一些實施方式中，這樣的照明設備可以配置為（當通電時並且合計上）發射主要在350 nm至950 nm波長範圍內的至少0.1 kW的輻射能和/或光。
例如，矽晶圓可對可見光大致不透明，但對紅外光透明（至少，在低於 400℃的溫度下）。這允許發射可見光的照明裝置（例如白光LED）用於向矽晶圓提供輻射能，然後該輻射能可以由矽晶圓吸收，從而輻射加熱矽晶圓。 同時，這樣的照明裝置可以受到保護在例如石英或藍寶石窗口後面，以保護照明裝置免於暴露於可能在容納矽晶圓的半導體處理腔室之內使用的處理氣體。由於石英和藍寶石窗口通常對可見光是光學透明的，因此來自照明裝置的輻射能在穿過窗口時可能損失非常少，從而導致發射的輻射能高效率地引導到矽晶圓。
然而，本發明人發現了這樣的系統可能遇到的幾個問題。 例如，在某些情況下，這種基於照明的加熱系統可以用於將矽晶圓加熱到極高的溫度，例如~400℃。 通常熱隔離的矽晶圓（例如，僅通過與支撐結構的最小接觸來支撐並位於真空環境內，使得輻射傳熱機制相對於傳導和對流傳熱機制係完全主導）將傾向於主要通過黑體輻射（主要位於紅外光譜中）而散發熱量。
發明人認識到，來自這種高溫晶圓的熱量在插設在矽晶圓與照明裝置之間的窗口處以紅外輻射的形式返回發射。當那些窗口由石英製成時，會形成一個熱反饋迴路，其中從矽晶圓呈黑體輻射發出的紅外熱量會接著撞擊石英窗口，並由於石英對紅外波長光的較差透射率而由石英材料加以吸收。這又導致石英窗口溫度升高，從而導致來自石英窗口的黑體輻射朝矽晶圓返回發射，從而導致矽晶圓的二次加熱。
此外，由於石英窗口的導熱性相對較差，因此往往表現出明顯的熱梯度。 例如，所討論的石英窗通口通常是圓形的並且通常尺寸與矽晶圓的直徑相同或大於矽晶圓的直徑。 這樣的窗口圍繞其外圍受到支撐，提供從這樣的窗口的邊緣進入容納照明裝置的台座的導熱接觸路徑。然而，這導致這種石英窗口表現出顯著的中心到邊緣溫度梯度，例如，靠近窗口中心的+250℃及靠近邊緣的~50℃。該溫度梯度又導致從窗口向矽晶圓發射的黑體輻射表現出類似的梯度，從而導致石英窗口對矽晶圓的不均勻黑體加熱。這導致矽晶圓表現出不均勻的處理，導致晶圓不均勻。
本案發明人確定，藉由使用諸如藍寶石（單晶二氧化鋁，Al
2O
3）、AlON™（氮氧化鋁，(AlN)
x(Al
2O
3)
1-x）、或用於窗口的鋁酸鎂尖晶石™（也簡稱為尖晶石™，意指鋁酸鎂，MgAl
2O
4）之材料，可以潛在地緩解與來自石英窗口的黑體輻射相關聯的問題。 此類材料對於可見光譜（例如，400 nm至800 nm）中的至少一些（或全部）的光以及紅外光譜中的至少一些光是光學透射的（例如，在2 mm材料深度處≥80%的透射率）（在本文中，光學透射是指實際進入材料而不是從外表面反射的光發生的光學透射量，例如，如果照射給定材料的光的30%係從該材料反射但進入該材料的其餘70%的光其中80%穿過該材料達至少2 mm的深度，則該材料仍將視為對此光呈「光學透射」 — 然而，應當理解，為了使本文討論的窗口和冷卻板有效，應注意避免不期望的反射量，因為這可能導致光源的加熱並可能降低用於晶圓加熱的加熱系統的效率）。例如，藍寶石、AlON™、及尖晶石™在500 nm至4000 nm波長範圍之中在2 mm材料深度處都具有80%或更高的光學透射率。例如，近紅外線輻射的波長範圍為750 nm至1400 nm，且短波長紅外線具有波長範圍1400 nm至3000 nm，因此此類材料對由升高溫度的矽晶圓所發射的大部分黑體輻射是大致光學透明的，例如處於200℃、300℃、或400℃的矽晶圓。因此，由這種材料製成的窗口，與同等尺寸的石英窗口所吸收的熱量相比，會從來自升高溫度的矽晶圓的黑體輻射吸收少得多的熱量。
此外，與石英相比，諸如藍寶石、AlON™、及尖晶石™之材料都表現出高得多的導熱率，例如，與在1.4 W/m-C° @25°C的石英相比，在40 W/m-C° @25℃下的藍寶石，在12.3 W/m-C° @23°C下的AlON™，及在25W/m-C° @ 25℃的尖晶石™。換句話說，諸如藍寶石、AlON™、及尖晶石™之材料的導熱率至少比石英高一個數量級。
結果，此一窗口所吸收的任何熱量將更快速地流到窗口的較低溫度區域，從而導致此一窗口之內的不那麼明顯的溫度梯度。因此，從此一窗口所發射的任何黑體輻射通常都會明顯小於會從同等石英窗口所發射的黑體輻射，並且在中心到邊緣的溫度變化方面也將更加均勻（且因而由此向矽晶圓發射的黑體輻射也將趨於更加均勻）。
諸如藍寶石、AlON™、及尖晶石™之材料，對於半導體處理操作中常用的至少某些氣體物種的侵蝕，即使不是不受影響，也是高耐受性的。舉例來說，藍寶石、AlON™、及尖晶石™都與半導體處理操作中常用的氟化氫氣體為非反應性的。例如，AlON™ 和藍寶石實際上不受氟化氫蒸氣（半導體處理操作中常用的一種高腐蝕性氣體）滲透。
諸如藍寶石、AlON™、及尖晶石™之材料還可以表現出比其他光學透明材料更高的彎曲強度，從而與其他光學透明材料相比，可以減小用此類材料製成的窗口的厚度，同時仍然允許在此等窗口的一側提供真空環境且在另一側（或在支持窗口的冷卻板上）提供大氣壓力提供大氣壓力。在一些實施方式中， 這樣的窗口的直徑可為例如300 mm至400 mm的量級，例如大約300 mm、310 mm、320 mm、330 mm、340 mm、350 mm、360 mm、370 mm、380 mm、390 mm或400 mm的直徑，以及具有2 mm至15 mm量級的厚度，例如約2 mm、3 mm、4 mm、5 mm、6 mm、7 mm、8 mm、9 mm、10 mm、11 mm、12 mm、13 mm、14 mm、或15 mm的厚度。
應當理解，除了諸如藍寶石、AlON™、及尖晶石™之材料之外，其他材料（例如單晶鈣氟化物），如果它們提供與上面所討論類似的光學透射率、導熱率、及化學惰性特性，也可以用於窗口。
因此，藍寶石、AlON™、及尖晶石™窗口的使用通常可以將上面討論的關於在將矽晶圓加熱到特定溫度的過程以及在特定條件下使用石英窗口的問題加以消除或至少減輕至可接受的程度。
此外，可能有以下問題：此等窗口發射若干黑體輻射，並且可能存在溫度梯度效應。這些問題的嚴重程度可能會比石英窗口所見的程度有所降低，但在某些處理條件下可能仍然不期望的高。 此外，如果窗口由諸如藍寶石、AlON™、及尖晶石™之材料製成，則來自矽晶圓的大部分黑體輻射可能會透過窗口傳輸而到照明裝置上，而不是由窗口所吸收（如在窗口是石英的情況下）。 這可能會對照明裝置和/或它們可安裝在其上之基板造成損壞。
本案發明人確定藍寶石、AlON™、或尖晶石™窗口的能力可以通過將此一窗口與一液體冷卻系統耦接而加以擴展。舉例來說，此一窗口可以與由對可見光譜中的至少一些或全部光具有與窗口類似的光學透射率的材料製成的冷卻板加以耦接。冷卻板和窗口總體上具有一個或多個冷卻通道，冷卻劑（例如水、去離子水、蒸餾水、或其他合適的液體冷卻劑）可以流過該冷卻通道。
雖然窗口可以由諸如藍寶石、AlON™、或尖晶石™的材料製成，但是冷卻板可以由類似的材料或例如石英製成。由於冷卻板和窗口可藉由使液體冷卻劑流過該一個或多個冷卻通道加以主動冷卻，因此由這種冷卻板吸收的額外熱量可藉由循環的冷卻劑沖走，導致冷卻板的溫度，儘管是由石英製成，保持在可接受的位準，例如低於90°C或低於50°C。另外，冷卻板中的任何中心到邊緣的溫度變化可以藉由冷卻通道所提供的冷卻而加以減輕。 無論冷卻板中可能存在什麼溫度變化，都可以在影響矽晶圓之前藉由窗口進一步減輕。舉例來說，原型窗口/冷卻板，其中窗口由單晶藍寶石製成且冷卻板由石英製成，在以下條件進行測試：由在具有窗口/冷卻板的台座之內的照明裝置所加熱的晶圓在120°C與400℃之間加以循環。 在此測試期間，窗口表現出中心/中間/邊緣溫度：當矽晶圓處於400℃ 時，彼此之間的差異均在~10℃以內；且當矽晶圓處於 120℃時，彼此的差異均在~2°C以內；在此測試期間，窗口通常保持在30℃與50℃之間的溫度。 與在測試中使用石英窗口觀察到的接近 200℃ 的溫度變化以及窗口中心+250℃ 的峰值窗口溫度相比，這是一個巨大的改進。
例如，上述概念實際上可以以多種方式實現。以下圖示提供了有關此類概念的幾種代表性實施方式的見解。
圖1描繪了具有基於照明的加熱系統的示例台座。在圖1中，顯示台座110，其具有由桿116支撐的台座外殼112。台座外殼112可以在其中容納多個照明裝置124，例如LED，其配置為向上發射光通過窗口104以及冷卻板106。冷卻板106和窗口104可以藉由軸環114或其他結構相對於台座外殼112固定到位。
冷卻板106和窗口104可在它們之間包括可用於循環液體冷卻劑的一條以上冷卻通道128。該 一條以上冷卻通道的一個或多個部分可穿過第一圓柱形區帶160，從而允許在第一圓柱形區帶160之內的窗口104和冷卻板106的部分藉由液體冷卻劑加以主動冷卻。 窗口104和冷卻板106在第一圓柱形區帶160之內可以是光學透明的，即，對於400 nm至800 nm光譜中的至少一些光呈至少80％透射達至少2 mm的深度。在一些實施方式中，至少第一圓柱形區帶之內，窗口104和冷卻板106可對於400 nm至800 nm光譜中的所有光為至少80%透射達至少2 mm的深度。在一些額外的實施方式中，至少窗口104還可以對於750 nm至1400 nm波長範圍內的紅外光是光學透明的。例如，窗口104可以由諸如單晶藍寶石、AlON™、或尖晶石™的材料加以製成。在一些實施方式中，窗口104和冷卻板106可以對400 nm至800 nm光譜中的至少一些（或全部）光遍及位於第一圓柱形區帶之內的窗口104和冷卻板106的部分之全部或實質上全部（例如，至少90％）呈至少80%透射達至少2 mm的深度。
多個（例如三個）晶圓支座108可以設置在窗口104周圍的位置處，使得晶圓支座的向內延伸的構件可以與可以放置在其上的晶圓重疊，從而從下方支撐晶圓並以第一非零距離將晶圓固持在窗口104上方高處。例如，各個晶圓支座108可以具有帶有晶圓接觸表面188的第一部分184，以及相對於台座110的其餘部分支撐第一部分184的第二部分186。第一部分184和晶圓接觸表面188可以例如位於第二圓柱形區帶162之內，例如，第二圓柱形區帶162的尺寸可以設計為具有與要使用台座110處理的晶圓相同的直徑。第一圓柱形區帶160和第二圓柱形區帶162可以例如以中心軸線158為中心。在一些實施方式中，第一圓柱形區帶160可以大於第二圓柱形區帶162(或與第二圓柱形區帶162相同尺寸)。例如，第一圓柱形區帶160可以具有直徑，其大於或等於晶圓102的直徑，例如大於或等於300 mm。
圖2描繪了與圖1中相同的台座110，但是晶圓102由晶圓支座108支撐在窗口104上方。如可以看到的，晶圓102係懸置在窗口104上方並且僅由接觸表面188加以支撐。因此，晶圓102具有最小的熱導接觸。當台座110和晶圓102如此處於其中對流熱傳導類似地受到限制的真空環境中時，照明裝置124可以用於將晶圓102輻射加熱到期望的溫度，例如高達400℃。
圖3描繪了圖2的台座110的剖視圖（在晶圓102到位的情況下）。如在此視圖中可以更清楚地看到的，該示例中的窗口104 是大體上圓形的、平坦的盤，其例如藉由光學透明黏合劑或透過擴散接合而加以接合到冷卻板106。在此示例中冷卻板106具有蜿蜒穿過其的冷卻通道128，例如在冷卻板106面向窗口104的一側中的一開放渠道。在一些實施方式中，可以存在多於一條的冷卻通道128，例如沿著平行路徑的多條冷卻通道128。 冷卻通道128可具有分佈遍及第一圓柱形區帶160的環形或圓柱形子部分164的一個或多個部分。該一條以上冷卻通道128的第一端可與入口132呈流體連接，且 該一條以上冷卻通道128的第二端可與出口134呈流體連接，使得該一條以上冷卻通道128各自流體插置在入口132與出口134之間（或相應的入口與出口之間）。
窗口104和冷卻板106可加以夾持抵住在台座外殼112中的下部密封件122以及在軸環114之中的上部密封件120，使得台座外殼112的內腔118係由窗口104和冷卻板106加以封閉。內腔118可在其內部容納一個或多個印刷電路板（PCB）126，其可在第一圓柱形區帶160之內支撐大量的照明裝置124，例如數百個照明裝置124或在一千或幾千個量級的照明裝置124，例如1500個或更多個照明裝置124。PCB 126可以藉由支座123支撐在內腔118之內。
入口132和出口134可各自耦接到對應的流體介面140。各個流體介面140例如可包括一浮置法蘭144，其具有容納法蘭密封件146的一法蘭板以及向下延伸進入法蘭基部148中的桿密封件150中的一管狀桿區段。一彈簧142可夾設在法蘭基部148與浮置法蘭144的法蘭之間，使得當浮置法蘭144朝法蘭基部148向下擠壓時，彈簧142將浮置法蘭144向上推。此一流體介面140因此可以提供抵靠冷卻板106的下側的液密密封介面，其能夠適應於由於例如溫度膨脹效應而引起的冷卻板106和/或窗口104的位置的些微變化。此一佈置還可以提供不透光的密封，其避免了對於在冷卻板106與流體聯結器之間的螺紋聯結器或任何名義上圓柱形的表面對表面接觸的需要。這防止了此等聯結器可能出現的潛在熱膨脹問題，例如在入口134與插入其中的金屬聯結器之間的不匹配的熱膨脹，其可能導致冷卻板106中出現裂紋。
各個流體介面140可以流體連接至對應的配管152（僅顯示一條配管152，但是應當理解，類似的一段配管也可以與其他流體介面140連接），其可以繞徑該桿116向下而至例如冷卻劑貯槽和/或泵。在一些實施方式中，桿116還可以容納光學感測器190。光學感測器190可以配置以從晶圓102（其由晶圓支座108支撐）經由冷卻板106和窗口104取得例如溫度、透射率、反射率等等其中一者以上的測量。光學感測器190可以例如是高溫計或其他基於光學的遠程感測裝置。
圖4描繪了具有晶圓102的台座110的分解圖。在此視圖中，兩個流體介面140以及具有照明裝置124的PCB 126更清晰地可見。
圖5在左側描繪了窗口104/冷卻板106總成的視圖，且在右側描繪了同一總成的分解視圖。可以看出，窗口104可以具有第一表面168（其當台座 110用於支撐晶圓102時面向晶圓102）以及面向與第一表面168相反的方向的第二表面170。冷卻板106可類似地具有面向第二表面170且鄰近第二表面170（當組裝窗口104和冷卻板106時）的第三表面172。冷卻板還可具有背對第三表面172的第四表面174。在此示例中，冷卻板106的第三表面172之中具有提供冷卻通道128的開放渠道130。當窗口104例如藉由黏合劑或擴散接合加以密封到冷卻板106時，開放渠道130可以由窗口104加以封蓋，從而封圍冷卻通道128。應當理解，參考窗口104和冷卻板106（或類似的結構）的此處探討的第一、第二等等表面通常可以是平坦的表面，有時具有凹進其中的一條以上渠道。提及插入在兩個表面之間的特徵將理解為表示這樣的特徵位於那兩個表面之間或者位於與此等的表面重合及平行的平面之間。
圖6描繪了窗口104/冷卻板106總成的平面圖。如圖所示，冷卻通道128具有兩個部分，各自在第一圓柱形區帶162之內以大致嵌套的方式分別從入口132和出口134向內螺旋。例如，各個部分可與另一者大致遵循相同的路徑進行一次或多次螺旋旋轉，但從另一部分繞中心軸線158（未顯示，但穿過冷卻板106的中心並垂直於頁面）旋轉180°。因此，這兩個部分可以包括流體插設在入口132與一第二部分之間的一第一部分。第二部分可以類似地流體插設在第一部分與出口134之間。
在所描繪的示例中，冷卻通道128係配置成不橫切進窗口104/冷卻板106的圓柱形中心區帶166。圓柱形中心區帶166可以例如提供從光學感測器190到晶圓102的視線，其僅穿過窗口104和（選用性的）冷卻板106但不穿過冷卻通道128。這防止光學感測器190的讀數受到使循環經過冷卻通道128的冷卻劑通過所影響。在一些實施方式中，冷卻板106之中可具有盲孔或通孔，其與中心圓柱形區帶166共同延伸或重疊。這可減少光學感測器190將需要取得讀數的材料量，並可能產生更準確的讀數，例如溫度讀數。它還可以降低冷卻板下側聚集之凝結的風險。
在一些實施方式中，圓柱形中心區帶166可以具有足夠大的半徑以允許由光學感測器190所獲得晶圓102的視線測量，例如，至少5 mm，而不需要穿過冷卻板106。在一些這樣的實施方式中，圓柱形中心區帶166也可以足夠小，例如小於約15 mm，使得冷卻通道128能夠橫穿第一圓柱形區帶160的大部分，而沒有冷卻通道覆蓋的顯著空隙。 然而，在其他實施方式中，中心圓柱形區帶166的尺寸可設定為具有至少75 mm的半徑，從而限制冷卻通道128橫過大致環形的區域，例如俾以僅直接冷卻窗口104和冷卻板106的外部環形區域。由於所需的冷卻通道的縮減長度，此一實施方式可成本較低地製造，但在一些情況下仍可提供足夠的冷卻。
一般而言，冷卻通道128可設計成提供具有較大半徑彎道（例如，具有通道寬度的1.5倍或更高的中心線半徑的彎道）的平滑流動路徑，以避免流線剝離的可能性，流線剝離可能發生在流體流動在導致流速突然降低的方向遭受突然且顯著變化的區域之中。如果發生流線剝離，則有增加的可能性氣泡受困在出現流線剝離的區域中。為了避免這種可能性，流體流動方向突然改變的區域的緊鄰下游之冷卻通道128的部分（例如小半徑U形迴轉）可設計為具有稍微較小的剖面，例如，藉由減小冷卻通道128的寬度。
例如，如果冷卻通道128具有完全位於具有150°或更大的角度並且外半徑小於冷卻通道的橫剖面寬度兩倍之一圓形扇形區帶196之內的第一區段192，並且例如，如圖6所示，第一區段192沿著該圓形扇形區帶的半徑進入和離開圓形扇形區帶196，此一第一區段192可以是足夠小半徑彎道136，使得冷卻通道128的一第二區段194之中存在流線剝離的增加風險，該第二區段194係在第一區段192的緊鄰下游（換言之，第二區段194可以流體地插入在第一區段192與出口134之間）並且由於冷卻劑在離開彎道136時降低的流速而具有與第一區段192相同的流動路徑長度。因此，在第二區段194之中於一個或多個位置處冷卻通道128的寬度（或者，更一般性地，橫截面積）可以與在第一區段192之中冷卻通道128的平均寬度（或更一般性地，橫截面積）相比加以減小。例如，第二區段194的最小橫截面積可以小於第一區段192的平均橫截面積。在一些實施方式中，第二區段194的最小橫截面積可以比第一區段192的平均橫截面積小至少10%。
在所描繪的示例中，冷卻通道128的寬度（和橫截面積）保持恆定，除了在第二區段194中（並且在冷卻通道128中繼續向下游延伸一個或兩個以上與其類似長度的區段）以及在鄰近入口132與出口134的漸縮區段之中。結合這樣的減小的橫截面積可以允許此一冷卻通道128所依循的流動路徑經歷急劇的180°的轉彎，從而允許如圖所示的流動路徑具有多個部分，其幾乎相同但繞一中心軸線（未顯示，但位於冷卻板106的中心）彼此旋轉180°，且接著以小半徑、急轉彎加以連接起來，如圖6所示。這種佈置可以提供窗口104的相對均勻的冷卻，同時避免在冷卻劑流動之內產生或截留氣泡。
應當理解，窗口104和冷卻板106可以以多種方式實現，儘管在所有此等實施方式中，冷卻通道可以位於窗口104的第一表面168與冷卻板106的第四表面174之間。舉例來說，圖7和圖8描繪了穿過圖6所示剖面線的橫剖面。如前所述，窗口104的第一表面168可以朝晶圓102面向上，並且窗口104的第二表面170可以鄰近並接合到冷卻板106的第三表面172。 如前所述，在所描繪的示例中，冷卻通道128係藉由以窗口104封蓋之冷卻板106中的開放渠道130加以提供。此一佈置允許窗口104為簡單的幾何固體，例如平坦盤或圓柱體。 在窗口104是諸如單晶藍寶石、AlON™、尖晶石™或單晶鈣氟化物（CaF）的材料的情況下，這可以幫助保持窗口104的成本相對較低，因為窗口可以具有簡單的幾何形狀而沒有需要鑽孔、銑削或其他類似製程的孔洞、渠道、或其他凹陷特徵部，這些製程在硬脆材料上執行的成本可能極度高，並且可能難以拋光以達到所需的光學透明度。在此一構造中的冷卻板106可以由例如石英、玻璃、硼矽酸鹽玻璃（例如Pyrex™）製成，其可以（相對）更容易加工，從而允許冷卻通道128以具有成本效益的方式製造。 冷卻板106可以例如由在其他方面適合在所描述的背景中使用的具有如上所述的光學特性的材料製成。例如，透明聚合物材料通常不適合在這種情況下使用，因為冷卻板106可能達到高達100℃的溫度。然而，除了本文前面討論的諸如藍寶石之類的其他材料之外，許多矽基透明材料也可能是合適的。
圖9描繪窗口904和冷卻板906的替代實施方式。與窗口104和冷卻板106類似，窗口904具有第一表面968和第二表面970，而冷卻板906具有第三表面972及第四表面974。 匹配的開放渠道930可以在窗口904的第二表面970與冷卻板906的第三表面972之中加以機械加工或形成，使得當第二表面970接合到第三表面972時， 開放渠道930可以對準以形成冷卻通道928。冷卻通道928可以例如加以流體插置在入口 932與出口934之間。由於需要在第二表面970之中切割或形成開放渠道930，此一佈置可能難以機械加工， 儘管在技術上仍然可行。
圖10繪示窗口1004與冷卻板1006的另一替代實施方式。與窗口104和冷卻板106類似，窗口1004具有第一表面1068和第二表面1070，而冷卻板1006具有第三表面1072及第四表面1074。開放渠道1030可以在窗口1004的第二表面1070之中加以機械加工或形成，使得當第二表面1070接合到第三表面1072時，開放渠道1030係由冷卻板1006封蓋以形成冷卻通道1028。冷卻通道1028可以例如加以流體插設在入口1032與出口1034之間。由於需要在第二表面1070之中切割或形成開放渠道1030，如圖9一般，此一佈置可能難以機械加工， 儘管在技術上仍然可行。
圖11繪示窗口1104與冷卻板1106的另一替代實施方式。與窗口104和冷卻板106類似，窗口1104具有第一表面1168和第二表面1170，而冷卻板1106具有第三表面1172及第四表面1174。在此示例中的冷卻板1106由兩個部分形成 — 第一部分1180以及可接合到第一部分1180的第二部分1182。第一部分1180可包括第三表面1172和第五表面1176，而第二部分1182可包括第四表面1174和第六表面1178。開放渠道1130可加以機械加工或形成在冷卻板1106的第二部分1182的第六表面1178之中，使得當第一部分1180的第五表面11766接合到第二部分1182的第六表面1178時，開放渠道1130係由第五表面1176加以封蓋以形成冷卻通道1128。冷卻通道1128可以例如加以流體插設在入口1132與出口1134之間。此一佈置可以允許冷卻板1106鄰近窗口1104放置，而不需要將冷卻板1106接合到窗口1104而封蓋住開放渠道1130。在此一實施方式中， 窗口1104可以使用光學透明的導熱化合物或其他非黏合性傳熱介質來與冷卻板1106介接。舉例來說，這可以允許將冷卻板1106從窗口1104移除例如以進行更換，而也不需要更換窗口1104。同時，窗口1104可以是簡單的幾何實體，例如，與窗口104 一樣。
圖12描繪窗口1204和冷卻板1206的另一替代實施方式。與窗口1104和冷卻板1106類似，窗口1204具有第一表面1268和第二表面1270，而冷卻板1206具有第三表面1272及第四表面1274。與冷卻板1106類似，在此示例中的冷卻板1206由兩個部分形成 — 第一部分1280以及可接合至第一部分1280的第二部分1282。第一部分1280可 包括第三表面1272和第五表面1276，而第二部分1282可包括第四表面1274和第六表面1278。開放渠道1230可在第一部分1280的第五表面1276以及冷卻板1206的第二部分1282的第六表面1278之中加以機械加工或形成，使得當第一部分1280的第五表面1276接合到第二部分1282的第六表面1278時，開放渠道1230可加以對準以形成冷卻通道1228。冷卻通道1228可以例如加以流體插設在入口1232與出口1234之間。與冷卻板1106一樣，此一佈置可以允許冷卻板1206鄰近窗口1204放置，而不需要將冷卻板1206與窗口1204彼此接合以將該開放渠道1230封蓋。在此一實施方式中，與圖11的實施方式一樣，窗口1204可以使用光學透明的導熱化合物或其他非黏合性傳熱介質加以介接至冷卻板1206。這可以允許例如將冷卻板1206從窗口1204移除，例如進行更換，而不需要更換窗口1204。同時，窗口1204可以是簡單的幾何實體，例如， 與窗口104 一樣。
還應當指出的是，圖9和圖12的實施方式具有冷卻通道928和1228，其具有沿其大部分或全部長度沒有尖銳內角隅的橫剖面，例如圓形、卵形、長圓形或以其他方式圓頭化且沒有尖銳角隅的橫剖面。此種冷卻通道可以減少在冷卻通道內形成滯流區域的機會。這種滯流區域例如可能具有潛在截留氣泡的較高風險，並且因此可能傾向於收集可能流過冷卻通道928或1228的任何氣泡。藉由具有不具有尖銳內角隅的冷卻通道928或1228 ，可能能夠減輕或消除這種風險，從而減少氣泡卡在冷卻通道128內的機會。
冷卻通道128、1028及1128還具有橫剖面帶有一些非尖銳內角隅，但是這樣的橫剖面也具有一些尖銳內角隅，例如在窗口104/1004/1104與冷卻板 106/1006/1106之間的介面處。在此等冷卻通道128、1028及1128中的圓頭內角隅可以類似地起到阻止在具有圓頭內角隅的冷卻通道128、1028及1128的部分中之氣泡截留的作用，儘管仍然存在於冷卻通道128、1028及1128的其他部分中的尖銳內角隅仍可能存在增加的氣泡截留的風險。
圖13描繪了半導體處理腔室的示意圖，其中可以使用諸如此處討論的台座的台座。如圖13所顯示，繪示半導體處理腔室1301，其容納懸置在台座1310上方的噴淋頭1309。噴淋頭1309可以配置為使一種或多種處理氣體（例如，含氫氟化物氣體）流過晶圓1302，晶圓1302可以藉由晶圓支座1308相對於台座1310加以支撐。
台座1310可包括由桿1316支撐的台座外殼1312。台座外殼1312可具有由冷卻板1306和窗口1304封閉的內腔。此內腔可容納PCB 1326，PCB 1326支撐多個照明裝置1324，其定向以照射晶圓1302的下側。台座1310還可以包括軸環1314，軸環1314可以例如支撐晶圓支座1308並且可以用於將窗口1304和冷卻板1306相對於台座外殼1312固定到位。台座1310的內腔可以自半導體處理腔室1301的內部加以密封，使得台座1310的內腔可以保持在例如大氣壓力，同時半導體處理腔室1301的內部保持在真空或接近真空的條件下。因此，桿1316可以用作導管，各種電纜、軟管/管道等等可通過該導管而到達位於台座1310之內的器械。例如，台座1310可以包括管子1352，管子1352可以例如經由流體介面而與冷卻板1306的入口和出口連接，以允許來自冷卻劑貯槽1355的冷卻劑藉由泵1354的操作加以汲引入冷卻板1306/窗口1304的冷卻通道。此冷卻劑可以是具有合適的傳熱特性的任何合適的透明液體，例如水、去離子水、蒸餾水等等。要注意的是，泵1354可以配置為僅對冷卻通道施加吸力，從而導致在冷卻通道的入口處產生吸力。這種吸力可以從冷卻劑貯槽1355並經由冷卻劑通道而汲引冷卻劑液體，從而避免潛在地對冷卻通道加壓。同時，泵1354的出口可以不以會導致泵1354能夠向冷卻通道施加正壓力的方式來與入口連接。這避免了風險：跨窗口1304的壓力差可能增加到窗口1304可能容易發生故障的程度。桿1316還可以容納光學感測器1390，光學感測器1390可以配置以通過窗口1304從晶圓1302的下側獲得感測器讀數，例如溫度讀數。可以提供控制器1356以提供控制信號往泵1354和/或光學感測器1390，例如以使泵1354泵送冷卻劑以及/或使光學感測器1390獲得感測器讀數。
以上探討的系統可以與電子器件整合，用於在半導體晶圓或基板的處理之前、期間、及之後控制它們的操作。電子器件可以稱為「控制器」，其可以控制一個或多個系統的各種組件或子部件。根據處理要求和/或系統類型，控制器可加以編程以控制此處揭露的任何製程，包括晶圓加熱、冷卻劑流量、光學測量等等。
廣義來說，控制器可定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體、和/或軟體的電子器件，其接收指令、發送指令、控制操作、啟動清潔操作、啟動終點量測等等。積體電路可包含呈儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位信號處理器（DSP）、定義作特殊應用積體電路（ASIC）的晶片、及/或執行程式指令（例如軟體）的一個以上微處理器或微控制器。程式指令可為指令，以各種個別設定（或程式檔案）形式與控制器連通，定義用於操作台座之內的照明裝置和/或控制通過冷卻通道的冷卻劑的流動的操作參數。
在一些實施方式中，控制器可為電腦的部分或連接至電腦，該電腦係與系統整合、連接至系統、以其他方式網路連接至系統、或以上組合。舉例來說，控制器可在「雲端」或為晶圓廠主機電腦系統的全部或一部分，其可允許晶圓處理的遠端存取。電腦可允許對系統的遠端存取以監測製造操作的目前進展，檢查過去製造操作的歷史，檢查來自複數製造操作的趨勢或效能指標，改變目前處理的參數，設定目前處理之後的處理步驟，或啟動新的製程。在一些範例中，遠端電腦（例如一伺服器）可透過一網路對系統提供製程配方，該網路可包含區域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，其允許參數和/或設定的輸入或編程，該參數和/或設定接著從遠端電腦輸送至系統。在一些例子中，控制器接收呈資料形式的指令，該資料具體指定在一個以上操作期間對於各個所執行處理步驟的參數。應理解的是，參數可針對待執行之製程類型、以及控制器建構成介接或控制之機台的類型。因此如上所述，控制器可為分散式的，例如藉由包含一個以上分散的控制器，其由網路連接在一起且朝共同目的工作，例如此處所述製程和控制。用於此目的之分散式控制器的例子可為與位在遠端的一個以上積體電路（例如在平台層級或作為遠端電腦的一部份）連通之在腔室上的一個以上積體電路，其結合以控制 利用基於照明之加熱的台座的操作。
在沒有限制的情況下，可包括此處探討的設備之例示系統可包含電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉清洗腔室或模組、金屬鍍覆腔室或模組、清潔腔室或模組、斜邊蝕刻腔室或模組、物理氣相沉積（PVD）腔室或模組、化學氣相沉積（CVD）腔室或模組、原子層沉積（ALD）腔室或模組、原子層蝕刻（ALE）腔室或模組、離子植布腔室或模組、塗佈顯影腔室或模組、及任何其他半導體處理系統，其可能關聯於或使用於半導體晶圓的製造和/或生產。
如上所述，取決於由機台執行的一個以上製程步驟，控制器可連通於以下一者以上：其他機台電路或模組、其他機台組件、叢聚機台、其他機台介面、鄰接機台、附近機台、位於整個工廠的機台、主電腦、另一控制器、將晶圓容器攜帶往返在半導體製造工廠中的機台位置和/裝載埠之材料運送部中所使用的機台。
在此揭露內容和請求項中序號指示符之使用，如果有的話，例如（a）、（b）、（c）…或（1）、（2）、（3）…等等，應當理解為不傳達任何特定的次序或順序，除非明確指示此次序或順序的程度。例如，如果有標記為（i）、（ii）、及（iii）的三個步驟，應理解這些步驟可以任何次序進行（或者甚至同時地，如果沒有另外的禁用），除非另有說明。例如，如果步驟（ii）涉及在步驟（i）中建立的一元件的搬運，則步驟（ii）可能被視為發生在步驟（i）之後的某個時間點。類似地，如果步驟（i）涉及在步驟（ii）中建立的元件的搬運，則應理解為相反情況。還應理解，此處的序號指示符「第一」（例如「第一項目」）的使用不應解讀為暗示地或固有地建議必然存在「第二」實例，例如「一第二項目」。
應當理解，如果在此處使用，用語「對於一個或多個＜項目＞的各個＜項目＞」、「一個或多個＜項目＞的各個＜項目＞」等等，包括單一項目群組和多項目群組二者，亦即，用語「對於…各者」的使用意義在於它在編程語言中用來指代所引用的任何項目群體的各個項目。例如，如果所引用項目群體是單一項目，則「各個」將僅指代那個單一項目（儘管事實上字典中對「各個」的定義經常將該用語定義為指示「兩個或多個物件的每一個」），且並不意味著必須至少有兩個那樣的項目。類似地，用語「集合」或「子集合」本身不應視為必然包含多數個項目 — 應當理解，一集合或一子集合可以僅包含一個構件或多個構件（除非上下文另外表明）。
除非另有說明，此處所用的用語「之間」以及當與數值範圍一起使用時應理解為包括那個範圍的開始和結束數值。例如，在1與5之間應理解為包括數字1、2、3、4、及5，而不僅僅是數字2、3、及4。
出於本揭露內容的目的，術語「流體連接」係相對於容積、充氣部、孔洞等等而使用，該容積、充氣部、孔洞等等可以彼此連接，直接地或經由一個或多個中介組件或容積，俾以形成流體連接，類似於術語「電連接」係相對於連接在一起以形成電連接的多個組件而加以使用。如果使用的話，術語「流體插設」可用於指代與至少兩個其他組件、容積、充氣部、或孔洞加以流體連接的一組件、容積、充氣部、或孔洞，使得從那些其他組件、容積、充氣部、或孔洞其中一者流動至那些組件、容積、充氣部、或孔洞其中其他者或另一者之流體，在到達那些組件、容積、充氣部、或孔洞的那個其他者或另一者之前，將首先流經「流體插設」的組件。例如，如果泵係加以流體插設在貯槽與出口之間，則從貯槽流動到出口的流體在到達出口之前將首先流過該泵。如果使用的話，術語「流體相鄰」指的是一個流體元件相對於另一個流體元件的放置，使得不存在流體插設在該兩個元件之間的可能潛在地中斷該兩個流體元件之間的流體流動的潛在結構。例如，在具有沿其順序放置的第一閥、第二閥、及第三閥的流動路徑中，第一閥將流體相鄰於第二閥，第二閥流體相鄰於第一閥及第三閥二者，並且第三閥係流體相鄰於第二閥。
術語「操作性連接」應理解為意指兩個組件和/或系統直接或間接連接的一狀態，使得例如至少一個組件或系統可以控制另一個。例如，控制器可描述為與電阻加熱單元操作性連接，其包括與電阻加熱單元的子控制器連接的控制器，該子控制器與繼電器電連接，該繼電器係配置為將電阻加熱單元與電源可控制地連接或斷開，該電源能夠提供功率量能夠為電阻加熱單元供電以便產生期望程度的加熱。由於所涉及的電流，控制器本身可能無法直接向電阻加熱單元提供這樣的電力，但是應當理解，控制器仍然與電阻加熱單元操作性連接。
應當理解，此處描述的示例和實施方式僅用於說明性目的，並且所屬技術領域具有通常知識者將根據其設想各種修飾或改變。儘管為了清楚起見省略了各種細節，但是可以實施各種設計替代方案。因此，本案示例應認為是說明性的而非限制性的，並且本揭露內容不限於此處給出的細節而是可以在本揭露內容的範圍內進行修飾。
應當理解，上述揭露內容雖然聚焦於一個或多個特定示例實施方式，但不僅僅限於所討論的示例，而是也可以應用於類似的變體和機制，並且這樣的類似的變體和機制也視為屬於本揭露內容的範圍之內。
102:晶圓
104:窗口
106:冷卻板
108:晶圓支座
110:台座
112:台座外殼
114:軸環
116:桿
118:內腔
120:上部密封件
122:下部密封件
123:支座
124:照明裝置
126:印刷電路板（PCB）
128:冷卻通道
130:開放渠道
132:入口
134:出口
136:彎道
140:流體介面
142:彈簧
144:法蘭
146:法蘭密封件
148:法蘭基部
150:桿密封件
152:配管
158:中心軸線
160:第一圓柱形區帶
162:第二圓柱形區帶
164:子部分
166:圓柱形中心區帶
168:第一表面
170:第二表面
172:第三表面
174:第四表面
184:第一部分
186:第二部分
188:接觸表面
190:光學感測器
192:第一區段
194:第二區段
196:圓形扇形區帶
904:窗口
906:冷卻板
928:冷卻通道
930:開放渠道
932:入口
934:出口
968:第一表面
970:第二表面
972:第三表面
974:第四表面
1004:窗口
1006:冷卻板
1028:冷卻通道
1030:開放渠道
1032:入口
1034:出口
1068:第一表面
1070:第二表面
1072:第三表面
1074:第四表面
1104:窗口
1106:冷卻板
1128:冷卻通道
1130:開放渠道
1132:入口
1134:出口
1168:第一表面
1170:第二表面
1172:第三表面
1174:第四表面
1176:第五表面
1178:第六表面
1180:第一部分
1182:第二部分
1204:窗口
1206:冷卻板
1228:冷卻通道
1230:開放渠道
1232:入口
1234:出口
1268:第一表面
1270:第二表面
1272:第三表面
1274:第四表面
1276:第五表面
1278:第六表面
1280:第一部分
1282:第二部分
1301:半導體處理腔室
1302:晶圓
1304:窗口
1306:冷卻板
1308:晶圓支座
1309:噴淋頭
1310:台座
1312:台座外殼
1314:軸環
1316:桿
1324:照明裝置
1326:PCB
1352:管子
1354:泵
1355:冷卻劑貯槽
1356:控制器
1390:光學感測器
在下面的討論中參考以下圖式；此等圖示並不旨在限制範圍，而只是為了便於下面的討論而提供。
圖1描繪了具有基於照明的加熱系統的示例台座。
圖2描繪了與圖1中相同的台座，但是晶圓係由其晶圓支座支撐在其窗口上方。
圖3描繪了圖2的台座的剖視圖。
圖4描繪了圖1及2的台座的分解圖。
圖5在左側描繪了窗口/冷卻板總成的視圖，且在右側描繪了同一總成的分解視圖。
圖6描繪了圖5的窗口/冷卻板總成的平面圖。
圖7和圖8描繪了穿過圖6所示剖面線的橫剖面。
圖9描繪窗口和冷卻板的替代實施方式。
圖10繪示窗口與冷卻板的另一替代實施方式。
圖11繪示窗口與冷卻板的另一替代實施方式。
圖12描繪窗口和冷卻板的另一替代實施方式。
圖13描繪了半導體處理腔室的示意圖，其中可以使用諸如此處討論的台座的台座。
提供上述圖示是為了便於理解本揭露內容中討論的概念，並且旨在例示落入本揭露內容的範圍內的一些實施方式，而不旨在限制 — 與本揭露內容相符且圖示中未描繪的實施方式仍視為在本揭露內容的範圍內。
102:晶圓
104:窗口
106:冷卻板
108:晶圓支座
112:台座外殼
114:軸環
116:桿
118:內腔
120:上部密封件
122:下部密封件
123:支座
124:照明裝置
126:印刷電路板(PCB)
128:冷卻通道
132:入口
134:出口
140:流體介面
142:彈簧
144:法蘭
146:法蘭密封件
148:法蘭基部
150:桿密封件
152:配管
158:中心軸線
160:區帶
162:區帶
164:子部分
190:光學感測器
Claims (20)
- 一種半導體處理設備，包含： 一窗口，具有一第一表面及一第二表面，其中該第一表面係與氫氟化物為非反應性的； 一冷卻板，具有一第三表面及一第四表面，其中： 該窗口及冷卻板在具有垂直於該第一表面的中心軸線的至少一第一圓柱形區帶之內皆對在400 nm至800 nm光譜中的至少一些光呈透明； 該第三表面係鄰近於該第二表面；及 一條以上冷卻通道，插設在該第一表面與該第四表面之間，其中該一條以上冷卻通道係至少部分在該第一圓柱形區帶之內。
- 如請求項1之半導體處理設備，其中該第三表面係加以接合至該第二表面。
- 如請求項1或2之半導體處理設備，其中該一條以上冷卻通道其中至少一者係至少部分藉由以該第二表面所封蓋的該第三表面之中的一開放渠道而加以提供。
- 如請求項1或2之半導體處理設備，其中該一條以上冷卻通道其中至少一者係至少部分藉由以該第三表面所封蓋的該第二表面之中的一開放渠道而加以提供。
- 如請求項1或2之半導體處理設備，其中該一條以上冷卻通道其中至少一者係位於該第四表面與該第二表面之間。
- 如請求項5之半導體處理設備，其中： 該冷卻板包含一第一部分及一第二部分， 該第一部分包含該第三表面及一第五表面， 該第二部分包含該第四表面及一第六表面， 該第五表面係加以接合至該第六表面，且 該一條以上冷卻通道各者係在該第五表面及該第六表面其中一者或兩者之中的一開放渠道。
- 如請求項1或2之半導體處理設備，其中該一條以上冷卻通道的至少一第一冷卻通道的部分係遍及該第一圓柱形區帶的至少一環形子部分而加以分布。
- 如請求項7之半導體處理設備，其中： 該一條以上冷卻通道的至少該第一冷卻通道包含一第一區段，完全位在一圓形扇形區帶之內，並從該圓形扇形區帶的一個徑向邊緣延伸至該圓形扇形區帶的另一徑向邊緣， 該圓形扇形區帶具有至少150°的角度以及小於在該圓形扇形區帶之內的該第一冷卻通道的平均寬度兩倍的外半徑， 該第一冷卻通道具有一第二區段，其具有小於或等於該第一區段的長度， 該第一區段過渡至該第二區段，且 該第一區段及該第二區段的至少一者具有小於該第一區段的平均橫截面積之最小橫截面積。
- 如請求項8之半導體處理設備，其中： 該最小橫截面積係在該第二區段之中且係流體插設在該第一區段與該第一冷卻通道的一第一出口之間， 該第一冷卻通道從一第一入口通至該第一出口， 該第一冷卻通道的一第一部分係流體插設在該第一入口與該第一冷卻通道的一第二部分之間， 該第一冷卻通道的該第二部分係流體插設在該第一冷卻通道的該第一部分與該第一出口之間，且 該第一冷卻通道的該第一部分及該第一冷卻通道的該第二部分依循嵌套的、大致螺旋狀的路徑。
- 如請求項7之半導體處理設備，其中： 該第一冷卻通道從一第一入口通至一第一出口， 該第一冷卻通道的一第一部分係流體插設在該第一入口與該第一冷卻通道的一第二部分之間， 該第一冷卻通道的該第二部分係流體插設在該第一冷卻通道的該第一部分與該第一出口之間，且 該第一冷卻通道的該第一部分及該第一冷卻通道的該第二部分依循嵌套的、大致螺旋狀的路徑。
- 如請求項10之半導體處理設備，更包含一泵，具有一泵入口及一泵出口，其中： 該泵入口係與該第一出口加以流體連接，俾使在該泵入口處所產生的吸力亦在該第一入口處產生吸力，且 該泵出口係不與該第一入口連接，俾使在該泵出口處所產生的正壓力係不傳送到該第一入口。
- 如請求項1之半導體處理設備，其中該一條以上冷卻通道不穿過以該中心軸線定中心的一圓柱形中心區帶，且延伸通過該窗口及該冷卻板。
- 如請求項12之半導體處理設備，其中在該圓柱形中心區帶之內該冷卻板具有一孔洞於其中。
- 如請求項12之半導體處理設備，更包含一光學感測器，建構以經由該窗口及該冷卻板且在該圓柱形中心區帶之內取得溫度測量。
- 如請求項1之半導體處理設備，更包含： 多數個照明裝置，位在該第一圓柱形區帶之內且配置以響應於受到供電而發射光通過該冷卻板及該窗口。
- 如請求項15之半導體處理設備，更包含一台座外殼，其中： 該台座外殼包含一內腔， 該窗口係安裝於該台座外殼之中，俾以封閉該內腔，且 該些照明裝置係位於該內腔之內。
- 如請求項16之半導體處理設備，更包含多數個晶圓支座，其中： 各個晶圓支座具有位在一第二圓柱形區帶之內的一第一部分以及位在該第二圓柱形區帶之外的一第二部分， 各個晶圓支座的該第一部分具有與該第一表面間隔開第一距離的一晶圓接觸表面， 該第一距離係一非零距離，且 各個晶圓支座的該第二部分相對於該台座外殼而支撐該晶圓支座的該第一部分。
- 如請求項1之半導體處理設備，更包含一泵，具有一泵入口及一泵出口，其中： 該一條以上冷卻通道的至少一第一冷卻通道具有一第一入口及一第一出口，該第一冷卻通道係流體插設在該第一入口與該第一出口之間， 該泵入口係與該第一出口加以流體連接，俾使在該泵入口處產生的吸力亦於該第一入口處產生吸力，且 該泵出口係不與該第一入口加以連接，俾使在該泵出口處產生的正壓力不傳送至該第一入口。
- 如請求項1之半導體處理設備，其中該窗口及該冷卻板在至少該第一圓柱形區帶之內皆對在400 nm至800 nm波長光譜中的至少一些光呈至少80%透射達至少 2 mm的深度。
- 如請求項19之半導體處理設備，其中該窗口及該冷卻板在至少該第一圓柱形區帶之內皆對在400 nm至800 nm波長光譜中所有的光呈至少80%透射達至少 2 mm的深度。
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