TWI445459B - 使用脈衝式熱傳流體流動的電漿處理設備中的溫度控制 - Google Patents

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Description

使用脈衝式熱傳流體流動的電漿處理設備中的溫度控制 【交互參照之相關申請案】
本申請案主張西元2010年6月8日申請、名稱為「用於電漿處理設備的脈衝式冷卻器(PULSED-COOLING CHILLER FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS)」之美國臨時專利申請案第61/352,779號、和西元2010年7月7日申請、名稱為「使用脈衝式熱傳流體流動的電漿處理設備中的溫度控制(TEMPERATURE CONTROL IN PLASMA PROCESSING APPARATUS USING PULSED HEAT TRANSFER FLUID FLOW)」之美國臨時專利申請案第61/362,232號的權益，該等申請案全文內容為所有目的以引用方式併入本文。
本申請案係與西元2010年1月29日申請、名稱為「電漿處理設備的前饋溫度控制(FEEDFORWARD TEMPERATURE CONTROL FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS)」之美國臨時專利申請案第61/299,818號、和西元2010年10月15日申請、名稱為「電漿處理設備的前饋溫度控制(FEEDFORWARD TEMPERATURE CONTROL FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS)」之美國專利申請案第12/905,624號有關。
本發明實施例大體係關於電漿處理設備，且更特別係關於在電漿處理腔室處理工件期間控制溫度的方法。
在電漿處理腔室中，例如電漿蝕刻或電漿沉積腔室，腔室部件的溫度往往是製程控制的重要參數。例如，基板固持件(俗稱夾盤或基座)的溫度經控制以於進行處理配方期間，將工件加熱/冷卻成不同控制溫度(如用以控制蝕刻速度)。同樣地，進行處理配方時，亦可控制噴淋頭/上電極或其他部件的溫度而影響處理結果。傳統上，散熱器及/或熱源耦接處理腔室，以將腔室部件溫度控制在所要溫度。控制器(如比例積分微分(PID)控制器)用來反饋控制溫度控制部件與散熱器/熱源間的熱傳。除非使用夠大的積分器，否則簡易反饋控制會產生穩態誤差。在簡易比例控制中，因外來擾動所致，總是會有穩態誤差(除非比例增益為無限大)。然使用大積分控制將造成大量過衝的不良暫態且需要很長的安定時間。不像質量流量控制器(MFC)的響應時間短，只需數秒即能達設定點，當電漿處理期間遭夾盤的大量熱質量等擾亂時，腔室部件溫度(如靜電夾盤或噴淋頭溫度)需30秒或以上才能穩定。是以為更快速補償擾動，反饋控制器可採用大積分值，然此會產生溫度控制更不穩定的不當副作用。
另外，為適應日益複雜的膜堆疊結構，許多電漿製程會在同一處理腔室內使工件暴露在一些連續電漿條件下。此種原位配方操作(在單一製造設備內進行、而非在單獨調整系統中進行)需大範圍溫度設定點。
故期有一種電漿處理腔室的溫度控制構造，此構造能改善穩定性及提供較佳瞬變響應，且遭擾亂時有較小的穩態誤差。
茲描述透過脈衝式施加加熱功率和脈衝式施加冷卻功率來控制電漿處理腔室溫度的方法和系統。在一實施例中，溫度控制係至少部分依據前饋控制訊號，前饋控制訊號源自輸入處理腔室的電漿功率。在進一步的實施例中，部分利用耦接二儲液槽的鈍化連通管，以維持熱與冷儲液槽各自的液位，儲液槽耦接溫度控制部件。在另一實施例中，隨取決於加熱/冷卻工作循環值和比例循環脈寬，打開數位式熱傳流體流量控制閥，且比例循環具有提供良好溫度控制性能的持續時間。在其他實施例中，溫度控制夾盤的陶瓷定位盤厚度縮減成小於10毫米(mm)，以提供適當匹配比例循環持續時間的熱時間常數，進而提供快速的溫度控制響應時間。
以下將詳述眾多特定細節，以對本發明實施例有更深入的了解。然熟習此項技術者將理解其他實施例也可不以這些特定細節實施。在其他例子中，不詳述已知的方法、程序、部件和電路，以免讓本發明變得晦澀難懂。以下一些詳述部分是以電腦記憶體內操作資料位元或二進數位訊號的演算法和符號表示呈現。演算法敘述和表示為熟習資料處理技術者將其工作內容傳達給其他技術人士的技術。
演算法或方法在此大體係視為導向預期結果的自洽動作或操作序列，這些包括物理量的物理操縱。通常、但未必，這些物理量為能經儲存、傳送、結合、比較及其他方式操縱的電或磁訊號形式。有時方便起見，主要是基於常見用法，這些訊號是以位元、量值、元件、符號、字元、用語、階層、數字等顯示。然應理解這些和類似用語係與適當物理量有關，且只為便於標示這些量而已。
從下述清楚可知，除非特別指明，否則應理解整篇說明書所用如「處理」、「運算」、「計算」、「決定」等用語係指電腦或運算系統或類似電子運算裝置的動作及/或處理，該電子運算裝置操縱及/或將運算系統的暫存器及/或記憶體內的物理量表示資料(如電)轉換成同樣以運算系統的記憶體、暫存器或其他資訊儲存、傳輸或顯示裝置內的物理量表示的其他資料。
本發明的實施例可包括用於進行所述操作的設備。設備可特別建構成預定用途，或者設備可包含由裝置儲存程式選擇性啟動或重構的通用運算裝置。程式可儲存於非暫時性儲存媒體，例如包括軟碟、光碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROMs)、磁光碟、唯讀記憶體(ROMs)、隨機存取記憶體(RAMs)、電子可程式唯讀記憶體(EPROMs)、電子可抹除可程式唯讀記憶體(EEPROMs)、磁或光卡等任何磁碟類型、或任何其他適於以非暫時性方式儲存電子指令且能耦接運算裝置之系統匯流排的媒體類型，但不以此為限。
「耦接」與「連接」和其派生用語在此用來描述部件間的結構關係。應理解這些用語非同義詞。在特定實施例中，「連接」係指兩個或兩個以上元件彼此為直接實體或電氣接觸。「耦接」係指兩個或兩個以上元件彼此為直接或間接(二者間插入其他元件)實體或電氣接觸，及/或兩個或兩個以上元件為互相合作或相互作用(如呈因果關係)。
所述控制製程或腔室部件溫度的方法和系統實施例透過前饋控制線提供溫度控制力(control effort)，前饋控制線產生前饋控制訊號來補償擾動轉移函數。更特別地，前饋控制轉移函數較佳是和擾動轉移函數的大小相等且方向相反，以中和控制溫度擾動。在進一步的實施例中，前饋控制訊號加入反饋控制力，使反饋迴路提供較小控制力而容許比無前饋控制訊號時還小的反饋增益用於溫度誤差修正。相較於習知電漿處理系統，使用較小的反饋增益可提升溫度穩定性及改善瞬變響應(如減少過衝、縮短上升時間等)。
第1圖為根據本發明一實施例之拉普拉斯域(Laplace domain)溫度控制系統100的方塊圖，溫度控制系統100包括前饋(如F(s) 115)與反饋(如G(s) 120)控制元件。由於市售溫度控制器缺乏用於擾動補償的前饋輸入(如只提供包括測量控制溫度150和溫度設定點106的輸入用於反饋控制)，故特定實施例將反饋轉移函數G(s) 120的控制補償移開自主溫度控制面(如離散PID控制器)並移到電漿處理系統的積分控制軟體面125而提供前饋控制，積分控制軟體面125運算反饋和前饋控制力。又如所述，離散溫度控制器接著可只做為控制致動器的驅動器(如閥、電阻元件等)而在積分電漿腔室控制軟體面125的指示下操作，控制軟體面125執行實施溫度控制系統100的指令。然在替代實施例中，離散溫度控制器經配置以利用自積分控制軟體面125卸載的相關控制運算來提供所述前饋控制。
如第1圖所示，溫度控制系統100包括前饋轉移函數F(s) 115，前饋轉移函數F(s) 115把工件處理期間引入電漿處理腔室的電漿功率105當作輸入。輸入前饋控制線的電漿功率105可依據如射頻(RF)產生器、磁控管等電漿功率源輸出的任何功率，電漿功率105在溫度控制系統部件上施予適當熱負載。前饋轉移函數F(s) 115仿效擾動轉移函數D(s) 110及輸出前饋控制訊號u ，以提供與擾動轉移函數D(s) 110之正負號相反的控制力及補償電漿源功率熱負載擾動造成的控制溫度150升高。擾動轉移函數D(s) 110使電漿功率105的熱負載與具特定熱時間常數τ之電漿處理系統的控制溫度150上升有關聯性。例如，在第2圖所示處理配方中，在處理配方步驟「1」與「2」之間從700瓦(W)增加至1200W的電漿功率階梯函數可由擾動轉移函數D(s) 110映像成隨時間上升的系統溫度，系統溫度上升可由外部冷卻力中和而維持溫度設定點106(第2圖為25℃)。
在第1圖所示實施例中，前饋控制訊號u 耦合到反饋控制迴路，其中反饋轉移函數G(s) 120提供反饋控制訊號v 。溫度控制系統100保留反饋控制訊號v ，以修正誤差訊號e ，該誤差訊號e 對應控制溫度150與溫度設定點106間之差異。前饋控制訊號u 和溫度設定點106輸入到致動器轉移函數G 2 (s) 130和熱質量轉移函數H(s) 135，以補償擾動轉移函數D(s) 110對輸出控制溫度150的影響。致動器轉移函數G 2 (s) 130包括控制溫度控制部件與散熱器間之熱傳的致動器函數，致動器轉移函數G 2 (s) 130更可包括控制溫度控制部件與熱源間之熱傳的致動器函數。如第1圖所示，反饋控制的致動器亦用於前饋控制，使附加的前饋轉移函數F(s) 115也可使用和已安裝於電漿處理腔室之習知反饋控制系統一樣的致動器實施。致動器可以此技術中常用的任何方式實施。例如，在一實施例中，致動器包括一或更多控制熱傳流體流率的閥，閥耦接至溫度控制部件與散熱器及/或熱源之間。在一替代實施例中，致動器包括一或更多耦接溫度控制部件的電阻加熱元件。熱質量轉移函數H(s) 135包括散熱器/熱源和溫度控制部件的熱容函數。
故就第1圖的示例實施例而言，前饋轉移函數F(s) 115的格式為：
第2圖圖示根據本發明一實施例，在單一處理配方的複數個連續處理步驟中的工件支撐夾盤溫度，其中輸入處理系統的電漿功率和溫度設定點各不相同。如圖所示，在步驟1與2之間，輸入處理系統的電漿功率從700W的總偏壓功率增加至1200W的總偏壓功率。利用第1圖控制系統，即使採用電漿功率階梯函數，也可使夾盤的內部溫度區域和外部溫度區域維持呈設定溫度25℃。又如處理配方的步驟3所示，當設定溫度提高成50℃以平衡處理配方時，此步驟持續時間(如約60秒)的設定溫度將提高為35℃。故第2圖圖示單一處理配方內有大設定溫度範圍(25℃)和快速的設定溫度斜升率(ramp rate)，其中中間溫度(35℃)只持續很短的時間。利用步驟3的短暫持續時間，電漿處理設備可具備快速熱處理的附加功能，據此需有快速的溫度響應時間，以確保電漿處理物理量按預期方式控制(如適當沉積速度、適當蝕刻速度等)。
在第2圖所示實施例中，從延遲D1 (約10秒)清楚可知系統的熱時間常數。又如所示，時間R1 期間的溫度斜升率為約1℃/秒。熟習此項技術者當可理解具半導體技術典型所用電漿處理系統實體尺寸的機械系統(如300mm的平臺)要達成短暫延遲並非瑣碎、不重要，故現將詳述能達成此良好性能的特徵結構於下。第3A圖為電漿蝕刻系統300的截面示意圖，電漿蝕刻系統300包括溫度控制部件。電漿蝕刻系統300可為此技術已知的任何高性能蝕刻腔室類型，例如位於美國加州的應用材料公司(Applied Materials)製造的EnablerTM 、MxP、MxP+TM 、Super-ETM 、DPS II AdvantEdgeTM G3或E-MAX腔室，但不以此為限。可類似控制其他市售蝕刻腔室。雖然示例實施例是以電漿蝕刻系統300為例說明，但更應注意所述溫度控制系統構造亦適用其他施加熱負載至溫度控制部件上的電漿處理系統(如電漿沉積系統等)。
電漿蝕刻系統300包括接地腔室305。基板310經由開口315裝載，並把基板310夾到溫度控制靜電夾盤320。基板310可為電漿處理技術常用的任何工件，本發明不限於此。在特定實施例中，溫度控制夾盤320包括複數個區域，每一區域可個別控制達溫度設定點106(第1圖)，各區域的溫度設定點106可為相同或不同。在示例實施例中，內部熱區域322鄰近基板310的中心，外部熱區域321鄰近基板310的周圍/邊緣。處理氣體從氣源345經由質量流量控制器349供應到腔室305的內部空間。腔室305由連接大容量真空泵組355的排氣閥351排空。
當電漿功率施加至腔室305時，電漿在基板310上方的處理區形成。第一電漿偏壓功率325耦合到夾盤320(如陰極)，以激發電漿。電漿偏壓功率325通常具有約2兆赫(MHz)至60MHz的低頻，且一特定實施例為13.56MHz頻帶。在示例實施例中，電漿蝕刻系統300包括在約2MHz頻帶下操作的第二電漿偏壓功率326，電漿偏壓功率326連接至和電漿偏壓功率325一樣的RF匹配327，以提供雙頻偏壓功率。在一雙頻偏壓功率的實施例中，就總偏壓功率(Wb,tot )為500W至10000W而言，13.56MHz產生器供應500W至3000W的功率，2MHz產生器則供應0W至7000W的功率。在另一雙頻偏壓功率的實施例中，就總偏壓功率(Wb,tot )為100W至10000W而言，60MHz產生器供應100W至3000W的功率，2MHz產生器則供應0W至7000W的功率。
電漿源功率330經由匹配(未圖示)耦合到電漿產生元件335(如噴淋頭)，電漿產生元件335相對夾盤320為陽極，藉此可提供高頻源功率而激發電漿。電漿源功率330的頻率通常比電漿偏壓功率325高，例如100至180MHz，且一特定實施例為162MHz頻帶。在特定實施例中，頂部源係在100W至2000W間操作。偏壓功率更直接影響基板310上的偏壓電壓而控制基板310的離子轟擊，源功率則更直接影響電漿密度。值得注意的是，由控制系統100控制溫度的系統部件既不限於夾盤320，也不必為直接將電漿功率耦合到處理腔室的溫度控制部件。例如，一替代實施例是利用溫度控制系統100，控制供處理氣體輸入到電漿處理腔室內的噴淋頭。對此噴淋頭實施例而言，噴淋頭可以或可不由RF供電。
在高偏壓功率密度(千瓦/工件面積)的實施例中，如第2圖可應用到介電質蝕刻的實例所示，因RF濾波問題，故利用電阻加熱器供應加熱功率至夾盤320是有困難的。就系統300而言，由熱傳流體迴路提供夾盤加熱功率(如在第2圖的步驟4中，用以提高夾盤溫度達50℃)。在此實施例中，第一熱傳流體迴路冷卻夾盤320，第二熱傳流體迴路加熱夾盤320。在示例實施例中，溫度控制器375直接或間接(經由積分控制軟體面125)耦接冷卻器377(散熱器)及/或熱交換器378(熱源)，如此溫度控制器375可取得冷卻器377或熱交換器(HTX)378的溫度設定點。冷卻器377與溫度設定點106間的溫度差異、和熱交換器378與溫度設定點106間的溫度差異係和電漿功率(如總偏壓功率)一起輸入前饋控制線。冷卻器377經由熱耦接夾盤320與冷卻器377的冷卻劑迴路提供夾盤320冷卻功率。在示例實施例中，採用兩個冷卻劑迴路。一冷卻劑迴路具有冷液體(如Galden或Fluorinert等，溫度設定點為-5℃)，另一迴路含有高溫液體(如Galden或Fluorinert等，溫度設定點為55℃)。回溯第1圖，若ρ為負值，則需冷卻及打開閥385(第3A圖)。同樣地，若ρ為正值，則打開加熱迴路的閥386。在較佳實施例中，在任何特定時刻，只打開加熱和冷卻閥385、386的其中之一，使得任何特定時刻的總流體流量係從冷卻器377或HTX 378輸送到夾盤320。
第3B圖為根據本發明一實施例，用於第3A圖電漿蝕刻系統之熱傳流體式熱源/散熱器的閥與管道示意圖。又如所示，一對熱傳流體供應管線381、382分別經由閥385(EV4和EV3)耦接冷卻器377和埋設夾盤320內的熱傳流體通道(在夾盤工作表面下方，處理期間，工件310置於夾盤上)。管線381耦接埋設夾盤工作表面之第一外部區域下方的熱傳流體通道，管線382耦接埋設夾盤工作表面之第二內部區域下方的熱傳流體通道，以促成雙區冷卻。同樣地，管線381、382亦分別經由閥386(EV2和EV1)耦接夾盤320和HTX 378，以促成雙區加熱。回流管線383經由回流閥EV3和EV1使內部與外部區域的熱傳流體通道耦接至冷卻器377/HTX 378。
冷卻器377和HTX 378各自包括熱傳流體儲液槽(即槽或浴)，熱傳流體儲液槽係在設定溫度下操作達散熱器或熱源熱能。鈍化連通管(leveling pipe)399耦接第一熱傳流體儲液槽和第二熱傳流體儲液槽，以藉由重力均衡熱傳流體液位。鈍化連通管399可為任何習知導管，例如3/4” ID軟管。重力供給均衡對閥385、386因操作致使冷卻器377內熱傳流體液位隨時間偏離HTX 378內熱傳流體液位的情況是有利的(對回流閥EV1、EV3亦然)。偏離對以脈衝式加熱/冷卻，使得任何特定時刻只打開閥385、386的其中之一且各閥常常循環的情況而言尤其是個問題。即使分別與閥385或386同步切換回流閥EV3或EV1，操作期間，閥啟動速度些微不同也會造成熱傳流體在冷卻器377與HTX 378間的淨移動。第3C圖進一步圖示根據本發明一實施例，在熱與冷熱傳流體儲液槽間延伸的鈍化均衡管399。如圖所示，冷卻器儲液槽的低液位標記391配置在平臺上而與熱交換器儲液槽的低液位標記392等高。依此配置冷卻器377和HTX 378，可將均衡管399安裝到熱與冷儲液槽的排洩口。
操作期間，由於熱與冷冷卻劑迴路係各自接通以控制夾盤溫度，故連通管399可操作以消除從夾盤320返回冷卻器377和加熱器378各自的冷和熱儲液槽時的任何流體量差異。沿著均衡管399沒有任何作用閥控制的情況下，將響應冷與熱供應及返回分配間的些微差異而有少量加熱及/或冷卻的熱傳流體流通，以維持儲液槽處於相等液位。溫度控制閥操作所引起的流體移動很少，因此連通管399額外施加極少負載至HTX 378及/或冷卻器377上。
在第3B圖的示例實施例中，溫度控制器375耦接脈寬調變(PWM)控制器380。在閥385、386為數位式且在任何特定時刻只操作打開其一的實施例中，加熱及冷卻夾盤320謂之「脈衝」。當閥385經控制呈打開狀態並歷時工作循環所定義的一段時間時，提供冷卻功率脈衝，此將進一步說明於後。同樣地，當閥386經控制呈打開狀態並歷時工作循環所定義的一段時間時，提供加熱功率脈衝至夾盤320。PWM控制器380可為任何常用類型，且PWM控制器380可配置在一工作循環中依據溫度控制器375送出的控制訊號，操作數位閥實施例的閥385、386(即具全開或全關的二元狀態)。在替代實施例中，支援PWM功能性並提供外部工作循環控制的PID控制器(如可購自日本Yamatake公司的Azbil，但不以此為限)可用於實施所述前饋控制演算法。又或者，PWM控制訊號可由電腦的數位輸出埠(如控制器370)產生，此訊號可用來驅動繼電器，該繼電器控制閥385、386的開閥/閉閥位置。就溫度控制器375實行溫度控制系統100的實施例而言，PWM控制器380專門做為數位閥385、386的驅動器。
旁管設在熱傳流體儲液槽(即冷卻器377或加熱器378)與閥385、386之間，以定期關閉閥385、386而維持連接隔離熱源/散熱器的泵呈適當低壓。關閉閥385時，熱傳流體經由旁管384返回冷卻器377；關閉閥386時，熱傳流體經由旁管387返回HTX 378。旁管太長會浪費加熱/冷卻功率，以致操作效率低，旁管太短則會施加過大負載至泵上。已發現流向夾盤320的供應管線(如 管線381或382)應分設旁管，以使通過夾盤320的流量大於通過旁管(旁管387或384)的流量。在提供良好性能的特定實施例中，經由閥385或386流向夾盤320的流量比為1：0.8至1：0.2。例如，供應管線381中的流量為約2.5加侖/分鐘(GPM)，供應管線382中的流量亦為2.5GPM，通過旁管384的流量為約1GPM。
第3D及3E圖圖示根據本發明一實施例，用於第3B圖閥與管道示意圖的脈寬調變時間比例。如第3D圖所示，時間基本單位(比例循環時間)用於使工作循環成比例，藉以讓流向夾盤320的熱傳流體在固定標稱開閥流體流率(如2.5GPM)至零閉閥流體流率間循環，而容許數位閥385、386近似類比加熱/冷卻功率施加方式。如第3D圖所示，數位閥打開的比例循環時間百分比稱為工作循環(DC)。就25%的DC冷卻而言，閥385在25%的比例循環時間(如1.25秒)處於開閥狀態。同樣地，若為75%的DC加熱，則閥386在75%的比例循環時間(如3.75秒)處於開閥狀態。
比例循環時間的持續時間對達到第2圖所示快速溫度響應時間和良好穩態控制而言很重要。比例循環持續時間比夾盤320的熱時間常數小，夾盤320的熱時間常數至少部分取決於所述定位盤的厚度。夾盤320的熱時間常數適於消除脈衝式施加加熱/冷卻功率所引起的溫度漣波。儘管非常短的熱時間常數可縮短控制系統100的響應時間，但熱時間常數非常短也會因脈衝式施加加熱/冷卻功率而出現工作表面溫度漣波。視製程靈敏度而定，漣波大小可能達某種程度，以致不利工件處理。故定義比例循環時間以適當匹配夾盤320的熱時間常數很重要。在特定實施例中，比例循環持續時間不大於夾盤320的熱時間常數的一半，較佳為實質小於一半。
最小比例循環持續時間通常受限於數位閥(如閥385、386)切換狀態的速度。如第3E圖所示，控制閥386的工作循環刻度從DC最小值延伸到+100(正)，控制閥385的工作循環刻度從DC最小值延伸到-100(負)。同樣，視DC值而定，在任何特定時刻，只打開閥385、386的其中之一，當任何DC%降至最小DC以下時，閥385、386均處於「關閉」或閉閥狀態。任何比最小DC%短的PWM驅動脈衝由控制器375截斷成恰為零。比例循環持續時間應選為夠久，以讓閥切換時間實質不佔比例循環百分比。在一實施例中，時間比例循環比改變閥狀態所需的時間還多一個數量級。在一較佳實施例中，閥385、386的切換速度小於0.35秒，比例循環持續時間為4至6秒(如第3D圖顯示5秒)。若比例循環持續時間為5秒，則閥切換時間將佔工作循環範圍的10%以下；在閥切換時間為0.25至0.35秒的實施例中，對各個冷熱控制而言，閥切換時間約佔DC的5%至6%。因此在閥386以如最小DC的6%作用前，將容許夾盤320的溫度漂移一定量。通常只在閒置期間才有很小的工作循環，故此穩態溫度控制等級已足夠。
另一影響比例循環持續時間的因素為供應管線381、382的內部容積，供應管線381、382的內部容積代表未維持呈散熱器/熱源溫度的熱傳液體失效量(dead volume)。較佳地，閥385、386與夾盤320間(或至少在容器396與夾盤320間)之管道區域內的冷卻劑量不大於脈衝持續時間流動的冷卻劑量。在示例實施例中，供應管線381及/或382的內部容積小於時間比例循環(如100%的DC)輸送的熱傳流體量。供應管線容積為長度與直徑的函數，故縮短管線直徑及/或長度可縮小容積，從而容許比例循環持續時間降至夾盤320的熱時間常數極限。然管徑1/4”的連接管線不幸需要泵來提供高壓，以產生足夠的冷卻劑流率，例如1加侖/分鐘(GPM)至7GPM。較佳的開閥流率為2至6GPM，以於介電質蝕刻系統的高熱負載下(如Wb,tot 為約7000K)提供適當冷卻功率。在較佳實施例中，管線381及/或382的長度為約8呎或以下，則使用管徑至少3/4”的管線，以提供夠小的流動阻力。若因長管線往柱較易安裝，則管線381及/或382可延長成15呎，而管徑縮小成1/2”。在此實施例中，於示例比例循環持續時間的5秒內，可維持失效量小於1公升，同時輸送將近1公升的熱傳流體。
在一實施例中，夾盤320和噴淋頭335有1.25吋的固定間距。又如第3F及3G圖所示，夾盤320更可併入薄陶瓷定位盤427或厚陶瓷定位盤428。本文所用「定位盤」係指隔開工件310和溫度控制基底329的陶磁板。 定位盤使離子轟擊產生的熱通量散去及把RF功率電容耦合至工件310，定位盤並封住電極而提供夾持力將工件310夾到夾盤320上。
在第3G圖所示的厚定位盤實施例中，靜電夾盤(ESC)設有RF供電與DC偏壓的電極333埋置於定位盤內，基底329則接地。在薄定位盤實施例中，靜電夾盤設有DC偏壓、但RF浮置的電極334埋置於定位盤內，基底329則由RF供電。在薄定位盤實施例中，因大並聯電容所致，將ESC基底接地係不利的。厚定位盤實施例通常無此問題，因為ESC電極和工件設置在離基底329的接地面較遠處。
陶瓷定位盤的厚度會影響夾盤320的熱時間常數，進而影響延遲量D1 (第2圖)。在薄定位盤實施例中(第3F圖)，陶瓷定位盤427的標稱厚度T1 小於10mm，更明確而言為約5mm。在厚定位盤實施例中。陶瓷定位盤428的標稱厚度T2 大於10mm，更明確而言為約25mm。例如，夾盤320的熱時間常數視陶瓷厚度可為約5秒至60秒。在一特定實施例中，具標稱陶瓷厚度5mm之薄定位盤427的夾盤的熱時間常數為約10秒，而具標稱陶瓷厚度25mm之厚定位盤428的夾盤的熱時間常數為約60秒。熱時間常數小的薄定位盤實施例能在(蝕刻)處理配方的連續步驟中快速斜升溫度(第2圖)。厚定位盤實施例因有較大熱質量而預計有明顯較長的響應時間(如第2圖的D1 可能超過60秒)。在比例循環持續時間約5 秒的實施例中，熱時間常數為10秒的薄陶瓷定位盤可使溫度漣波降至約1℃或以下。故比例循環持續時間為5秒乃適當匹配薄定位盤實施例，且長循環持續時間將變得太接近夾盤320的熱時間常數。由於厚定位盤實施例的熱時間常數很長，比例循環持續時間可能增加超過5秒，又不會引起工件表面溫度產生明顯的溫度漣波。但在較佳的厚定位盤實施例中，比例循環採取5秒，使得控制系統100執行的演算法與存在厚或薄陶瓷定位排盤較無相關。
又如第3F及3G圖所示，視個別溫度區域數量而定，一或更多溫度探針376埋設於下支撐組件內。最好使用非金屬探針，以免發生RF耦合/濾波問題；在一實施例中，使用螢光光纖溫度探針。在多區(如雙區)實施例中，兩個或兩個以上探針埋設於下支撐組件內。例如，第一探針376設在夾盤的內部區域下方，第二探針376設在夾盤的外部區域下方。溫度探針376視使用薄或厚定位盤而設在下組件內。在薄定位盤實施例中，如第3F圖所示，溫度探針尖端設置接觸薄陶磁層的背側。如此，探針尖端不埋入薄陶磁層中，且探針376的尖端相隔放置工件310的工作表面約5mm。在第3G圖所示的厚定位盤實施例中，溫度探針376的尖端埋入或嵌入厚陶磁層中，使R1 相距放置工件310的工作表面小於5mm。在一特定實施例中，R1 相距工作表面約3mm。視使用薄或厚定位盤而將探針尖端置入下組件中，可容許具不同陶 瓷定位盤厚度的系統保留更多的溫度控系統100硬體和測量校正。故可依據進行製程等，交換陶瓷定位盤而重新配置特定系統。
回溯第3A圖，溫度控制器375係用於執行溫度控制演算法，且溫度控制器375可為軟體或硬體、或軟體與硬體的組合物。溫度控制器375用於輸出控制訊號而影響夾盤320與電漿腔室305外之熱源及/或散熱器間的熱傳速度。在一前饋實施例中，經過取樣時間T計算 後，取得當前的控制溫度150(第1圖)、取得溫度設定點106及取得電漿功率105。也可取得散熱器的溫度設定點。在第3圖的示例實施例中，溫度控制器375接收來自夾盤溫度感測器376(如光學探針)的控制溫度輸入訊號。溫度控制器375從如儲存於記憶體373中的處理配方檔取得夾盤設定溫度，溫度控制器375並取得電漿功率(測量或由配方檔參數設定)。
溫度控制器375不需內設在積分控制軟體面125或由積分控制軟體面125提供(參見第1圖)。明確而言，溫度控制器375的功能性反而可提供做為離散系統。例如，PID控制器(如可購自日本Yamatake公司的Azbil，但不以此為限)未來可能設計成包括附加前饋輸入，例如電漿功率和冷卻器溫度。離散系統更可製造成包括一處理器，該處理器能依據前饋輸入來決定前饋控制力。故所述所有溫度控制實施例可由溫度控制器375提供當作積分控制軟體面125的小面(facet)或PWM控制器380的小面。
在一較佳實施例中，現時(如經過T計算 後)於處理腔室305中激發電漿的測量順向RF偏壓功率328輸入到前饋控制線做為電漿熱負載(如瓦)。電漿功率設定值(如取自儲存於記憶體373的處理配方檔)也可輸入到前饋控制線。此預定功率設定值能使前饋轉移函數F(s) 115在施加電漿功率前或輸入系統的電漿功率改變前，求得功率設定點及產生預先控制力。然若溫度控制系統100反應夠快，則電漿功率105最好耦合到測量功率輸出訊號，以提高現時施加電漿功率的準確性。即便在此實施例中，仍以配方為基礎來決定未來時間的控制力。
在一實施例中，電漿功率105包含輸入到夾盤的第一偏壓功率，夾盤配置以於電漿處理時支撐工件。例如，電漿功率105可設定成電漿偏壓功率325(第3圖)。在一實施例中，電漿功率105為多個電漿處理腔室輸入功率的加權總和。例如，電漿功率加權總和等於c1×P1+c2×P2+c3×P3，其中P1、P2和P3為偏壓及/或源功率。權數c1、c2和c3可為任何實數且通常為正值，但在一些實施例中，部件加熱實際上隨源功率增加而減少，故源功率權數為負值。例如，若電漿處理系統施加2MHz和13.56MHz的偏壓功率輸入至夾盤，或者電漿處理系統施加2MHz和60MHz的偏壓功率輸入至夾盤，則c1和c2各自為1。以第一及/或第二電漿偏壓功率輸入做為電漿功率105，前饋轉移函數F(s) 115可使偏壓功率輸入(如RF匹配327輸出測量的順向偏壓功率328)與定義冷卻力的前饋控制訊號u 有關聯性，以補償擾動轉移函數D(s) 110。
雖然在此示例實施例中，偏壓功率加權總和(Wb,tot )係輸入當作電漿功率105，但應注意輸入處理腔室的一或更多總功率輸入可排除在電漿功率105外做為加權函數。例如，參照第3圖，電漿源功率330被排除在電漿功率105外(即c3=0)，其中控制系統100(第1圖)係用於控制靜電夾盤320的溫度。在此實施例中，因電漿源功率330施予夾盤320上的熱負載很小，故電漿功率105不需包括電漿源功率330。然在替代實施例中，控制溫度與輸入處理腔室的所有電漿功率有相當的相依性，故前饋轉移函數F(s) 115輸出的前饋控制訊號u 可進一步依據電漿源功率330。
於每個時間T計算 ，計算溫度誤差訊號e 、前饋控制訊號u 和反饋控制訊號v (如利用中央處理單元(CPU)372)。在拉普拉斯域中：
u(s) =F(s)p(s) ，
其中u 為前饋訊號，F 為前饋轉移函數，p 為電漿功率。就第3圖實施例而言，前饋控制訊號u 可用於離散時域而變成：
u(t) =β 0 P(t) +β 1 P(t -T PWM ) +β 2 P(t -2T PWM ) +...α 1 u(t -T PWM ) +α 2 u(t -2T PWM ) +α 3 u (t -3T PWM ) +...
其中P(t) 為現時T計算 的電漿功率105，T PWM 為PTM控制器380的時間增量。在一特定實施例中，前饋控制訊號u 係依據現時(如T計算 )的電漿功率輸入運算簡化成β 0 P(t) 。
在另一實施例中，由於可決定未來時期所需的電漿功率(如從處理配方檔)，故前饋表式更可包括該項[θ 1 P(t +T PWM ) +θ 2 P(t +2T PWM ) ]，以補償冷卻劑流量對控制溫度的影響滯延。在又一實施例中，達到控制溫度150所需的熱傳取決於散熱器(如冷卻器377)溫度設定點及/或熱源(如熱交換器378)溫度設定點，如此附加冷卻劑溫度附屬項[δ c (T SP -T 散熱器 )+δ h (T SP -T 熱源 )]可加入前饋控制訊號u ，其中T SP 為控制溫度150。整個前饋方程式亦可具有溫度相依因子Ω熱 和Ω冷 ，如此淨前饋控制訊號u 將變成：u(t) =Ω熱 (T SP -T 熱源 )Ω冷 (T SP -T 散熱器 ){β 0 P(t) +β 1 P(t -T PWM )+β 2 P(t -2T PWM ) +...α 1 u(t -T PWM ) +α 2 u(t -2T PWM ) +α 3 u(t -3T PWM ) +...θ 1 P(t +T PWM ) +θ 2 P(t +2T PWM ) +δ c (T SP -T 散熱器 )+δ h (T SP -T 熱源 )}
同樣地，反饋控制訊號v 在拉普拉斯域中為v(t) =G(s)ε(s) ，且反饋控制訊號v 可用於離散時域而變成：v(t) =λ 0 e(t) +λ 1 e(t -T PWM ) +λ 2 e(t -2T PWM ) +...η 1 v(t -T PWM ) +η 2 v(t -2T PWM ) +η 3 v(t -3T PWM ) +...
其中e(t) 為T計算 時的溫度誤差訊號(控制溫度150與溫度設定點106間的差異)。在一特定實施例中，反饋控制訊號v 係運算簡化成λ 0 e(t) 。儘管操作係於每個時間T計算 進行，然控制運算係於對應時間t、t-TPWM 等使用輸入溫度和頻率略低的電漿功率值輸入。u 、v 參數、電漿功率105(P) 、控制溫度150和溫度設定點106的值可儲存於資料陣列中，對應離散時間t、t-TPWM 的儲存值接著可用於後續控制計算。
從前饋訊號u 與反饋訊號v 的組合決定控制致動器輸出訊號ρ ，然後將訊號ρ 輸出到致動器。在一實施例中，恆定增益K v 應用到前饋控制訊號u ，恆定增益K u 則應用到反饋控制訊號v ，如此控制致動器輸出訊號ρ 可表示成：ρ(t) =K v v -K u u 。增益K v 、K u 提供系統操作員簡易介面，以利用兩個簡單因子來存取結合的前饋與反饋控制線。視控制致動器輸出訊號ρ 值而定，調節一或更多散熱器與熱源間的熱傳。故在第3圖中，若控制致動器輸出訊號ρ 具有第一正負號(如ρ <0)，則提供可由PWM控制器380執行的指令來驅動閥385打開，以增加冷卻器377與夾盤320間的熱傳，進而降低控制溫度150。若控制致動器輸出訊號ρ 具有第二正負號(如ρ >0)，則由PWM控制器380提供指令來驅動閥386打開，以減少冷卻器377與夾盤320間的熱傳，進而提高控制溫度150。
第4圖為電腦系統500之示例機器形式的方塊示意圖，電腦系統500可用於進行所述溫度控制操作。在一實施例中，電腦系統500提供做為電漿蝕刻系統300的控制器370。在替代實施例中，機器可連接(如網路聯結)區域網路(LAN)、企業內部網路、企業外部網路或網際網路中的其他機器。機器可由主從網路環境中的伺服器或客戶機操作、或當作點對點(或分散式)網路環境中的同位機器。機器可為個人電腦(PC)、伺服器、網路路由器、交換機或橋接器、或任何能(循序或按其他方式)執行指令集的機器，指令集指定機器執行動作。另外，雖然只圖示單一機器，但「機器」亦應視為包括任何機器(如電腦)的集合，其個別或共同執行一組(或多組)指令，以進行所述任一或更多方法。
示例電腦系統500包括處理器502、主記憶體504(如唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、諸如同步DRAM(SDRAM)或Rambus DRAM(RDRAM)等動態隨機存取記憶體(DRAM))、靜態記憶體506(如快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等)、和次記憶體518(如資料儲存裝置)，處理器502、記憶體504、506、518透過匯流排530互相通信連接。
處理器502代表一或更多通用處理裝置，例如微處理器、中央處理單元等。更特別地，處理器502可為複雜指令集運算(CISC)微處理器、精簡指令集運算(RISC)微處理器、超長指令字組(VLIW)微處理器、實施其他指令集的處理器、或實施指令集組合的處理器。處理器502亦可為一或更多特殊用途處理裝置，例如特定功能積體電路(ASIC)、場可程式閘陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、網路處理器等。處理器502經配置以執行處理邏輯526，以進行所述溫度控制操作。
電腦系統500可更包括網路介面裝置508。電腦系統500還可包括視頻顯示單元510(如液晶顯示器(LCD)或陰極射線管(CRT))、文數輸入裝置512(如鍵盤)、游標控制裝置514(如滑鼠)、和訊號產生裝置516(如揚聲器)。
次記憶體518可包括機器可存取儲存媒體(或更明確而言為電腦可讀取儲存媒體)531，機器可存取儲存媒體531儲存收錄所述任一或更多溫度控制演算法的一或更多組指令(如軟體522)。軟體522也可完全或至少部分常駐在主記憶體504及/或處理器502內，電腦系統500執行軟體522時，主記憶體504和處理器502亦構成機器可讀取儲存媒體。軟體522可進一步透過網路介面裝置508在網路520上傳送或接收。
機器可存取儲存媒體531更可用於儲存指令集，處理系統執行指令集，促使系統進行所述任一或更多溫度控制演算法。本發明的實施例更可提供做為電腦程式產品或軟體，該電腦程式產品或軟體包括儲存指令的機器可讀取媒體，指令可用於程式化電腦系統(或其他電子裝置)，以根據本發明所述，控制電漿處理腔室溫度。機器可讀取媒體包括任何儲存或傳送機器(如電腦)可讀取格式資訊的機構。例如，機器可讀取(如電腦可讀取)媒體包括機器(如電腦)可讀取儲存媒體，例如唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光儲存媒體和快閃記憶裝置和其他非暫時性儲存媒體。
應理解以上敘述僅為舉例說明、而無限定意圖。熟習此項技術者在閱讀及了解本文後將能明白許多其他實施例。
100．．．溫度控制系統
105．．．電漿功率
106．．．溫度設定點
110．．．D(s)
115．．．F(s)
120．．．G(s)
125．．．軟體面
130．．．G2 (s)
135．．．H(s)
150．．．控制溫度
300．．．電漿蝕刻系統
305．．．腔室
310．．．基板/工件
315．．．開口
320．．．夾盤
321、322．．．熱區域
325、326、328．．．偏壓功率
327．．．匹配
329．．．基底
330．．．電漿源功率
333、334．．．電極
335．．．電漿產生元件
345‧‧‧氣源
349‧‧‧質量流量控制器
351、385、386‧‧‧閥
355‧‧‧真空泵組
370‧‧‧控制器
372‧‧‧CPU
373‧‧‧記憶體
375‧‧‧溫度控制器
376‧‧‧感測器/探針
377‧‧‧冷卻器
378‧‧‧熱交換器
380‧‧‧PWM控制器
381-383‧‧‧管線
384、387‧‧‧旁管
391、392‧‧‧液位標記
396‧‧‧容器
399‧‧‧連通管/均衡管
427、428‧‧‧定位盤
500‧‧‧電腦系統
502‧‧‧處理器
504、506、518‧‧‧記憶體
508‧‧‧網路介面裝置
510‧‧‧視頻顯示單元
512‧‧‧文數輸入裝置
514‧‧‧游標控制裝置
516‧‧‧訊號產生裝置
520‧‧‧網路
522‧‧‧軟體
526‧‧‧邏輯
530‧‧‧匯流排
531‧‧‧儲存媒體
D1 ‧‧‧延遲
e‧‧‧誤差訊號
R1 ‧‧‧時間
T1 、T2 ‧‧‧厚度
u‧‧‧前饋控制訊號
v‧‧‧反饋控制訊號
ρ‧‧‧控制致動器輸出訊號
說明書的發明內容部分已特別指出及清楚主張本發明的實施例。然本發明實施例的組織與操作方法、和其目的、特徵與優點在配合參考詳細說明與附圖後，將變得更明顯易懂，其中：
第1圖為根據本發明一實施例之溫度控制系統的方塊圖，溫度控制系統包括前饋與反饋控制元件；
第2圖圖示根據本發明一實施例，在處理配方的複數個步驟中的夾盤溫度，其中輸入處理系統的電漿功率和溫度設定點各不相同；
第3A圖為根據本發明一實施例之電漿蝕刻系統的示意圖，電漿蝕刻系統包括耦接工件支撐夾盤的熱傳流體式熱源和熱傳流體式散熱器；
第3B圖圖示根據本發明一實施例，用於第3A圖電漿蝕刻系統之熱傳流體式熱源/散熱器的閥與管道示意圖；
第3C圖圖示根據本發明一實施例，在第3B圖所示熱傳流體式熱源/散熱器之熱與冷熱傳流體儲液槽間延伸的鈍化均衡管線；
第3D圖圖示根據本發明一實施例的脈寬調變時間比例，用以控制第3B圖管道示意之閥385、386的工作循環；
第3E圖圖示根據本發明一實施例的脈寬調變時間比例，用以控制第3B圖管道示意的閥385、386；
第3F圖圖示根據本發明一實施例的夾盤組件，夾盤組件包括用於第3A圖所示蝕刻系統的薄定位盤；
第3G圖圖示根據本發明一實施例的夾盤組件，夾盤組件包括用於第3A圖所示蝕刻系統的厚定位盤；以及
第4圖為根據本發明一實施例，併入第3圖所示電漿蝕刻系統之示例電腦系統的方塊圖。
377‧‧‧冷卻器
378‧‧‧熱交換器
381‧‧‧管線
382‧‧‧管線
383‧‧‧管線
384‧‧‧旁管
385‧‧‧閥
386‧‧‧閥
387‧‧‧旁管
396‧‧‧容器
399‧‧‧連通管/均衡管

Claims (18)

  1. 一種電漿處理設備，該電漿處理設備包含：一處理腔室，該處理腔室包括一夾盤，該夾盤經配置以於處理期間支撐一工件；一第一熱傳流體儲液槽，該第一熱傳流體儲液槽處於一第一溫度；一第二熱傳流體儲液槽，該第二熱傳流體儲液槽處於一第二溫度；一第一供應管線和一第一回流管線，該第一供應管線和該第一回流管線耦接該第一熱傳流體儲液槽與該第二熱傳流體儲液槽至該夾盤，而將處於該第一溫度或該第二溫度的一熱傳流體傳送到該夾盤；一第一閥，該第一閥耦接該第一熱傳流體儲液槽與該第一供應管線，以及一第二閥，該第二閥耦接該第二熱傳流體儲液槽與該第一供應管線；一鈍化連通管，該鈍化連通管耦接該第一熱傳流體儲液槽與該第二熱傳流體儲液槽，以藉由重力均衡熱傳流體液位；以及一控制器，該控制器用於調節一脈寬調變工作循環，以驅動該第一閥與該第二閥從一全開狀態到一全關狀態，或從一全關狀態到一全開狀態，其中當該第一閥及該第二閥中一者處於打開狀態時，該第一閥及該第二閥中另一者處於一關閉狀態。
  2. 如請求項1之設備，其中該鈍化連通管耦接至該第一熱傳流體儲液槽與該第二熱傳流體儲液槽各自的一排洩點。
  3. 如請求項1之設備，其中一第三閥耦接該第一回流管線至該第一熱傳流體儲液槽，且該鈍化連通管係負責經由該第一閥供應至該夾盤之熱傳流體量與從該夾盤經由該第三閥返回之熱傳流體量間的不均衡。
  4. 如請求項1之設備，其中該控制器將該脈寬調變工作循環調節成一時間比例循環的一百分比，該時間比例循環比改變該等閥狀態所需的時間還多一個數量級。
  5. 如請求項4之設備，其中該時間比例循環持續時間小於該夾盤的熱時間常數的一半。
  6. 如請求項5之設備，其中該時間比例循環持續時間為4至6秒。
  7. 如請求項4之設備，其中該第一供應管線的一內部容積小於該時間比例循環期間輸送的熱傳流體量。
  8. 如請求項1之設備，該設備進一步包含一流動旁管， 該旁管設在該第一熱傳流體儲液槽與該第一閥之間，其中熱傳流體按1：0.8至1：0.2的一第一閥與旁管流量比，經由該流動旁管返回該第一熱傳流體儲液槽。
  9. 如請求項1之設備，其中該脈寬調變工作循環至少依據施加至一電漿的一總功率，驅動該第一閥與該第二閥從一全開狀態到一全關狀態，或從一全關狀態到一全開狀態，該總功率至少為一第一偏壓功率與一第二偏壓功率的一加權總和，該第一偏壓功率出自在約2MHz至60MH下操作的一RF產生器，該第二偏壓功率出自在約2MHz至60MH下操作的一RF產生器。
  10. 一電漿處理設備，包含：一處理腔室，該處理腔室包括一夾盤，該夾盤進一步包含：一陶瓷定位盤，該陶瓷定位盤提供一工作表面，處理期間，一工件放在該工作表面上；以及一第一熱傳流體通道和一第二熱傳流體通道，該第一熱傳流體通道和該第二熱傳流體通道設在該陶瓷定位盤下方的一金屬基底中，其中該第一熱傳流體通道設在該工作表面的一外部區域下方，該第二熱傳流體通道設在該工作表面的一內部區域下方；一光纖溫度探針，該光纖溫度探針設置穿過該金屬基底，該光纖溫度探針並與該陶瓷定位盤的該工作表面相 距3毫米或以上；一第一熱傳流體儲液槽，該第一熱傳流體儲液槽處於一第一溫度，該第一熱傳流體儲液槽經由一第一閥耦接至該第一熱傳流體通道，且該第一熱傳流體儲液槽經由一第二閥耦接至該第二熱傳流體通道；一第二熱傳流體儲液槽，該第二熱傳流體儲液槽處於一第二溫度，該第二熱傳流體儲液槽經由一第三閥耦接至該第一熱傳流體通道，且該第二熱傳流體儲液槽經由一第四閥耦接至該第二熱傳流體通道；以及一控制器，該控制器用於調節一脈寬調變工作循環，以驅動該第一閥、該第二閥、該第三閥與該第四閥從一全開狀態到一全關狀態，或從一全關狀態到一全開狀態，其中當該第一閥及該第二閥中一者處於打開狀態時，該第一閥及該第二閥中另一者處於一關閉狀態，且其中當該第三閥及該第四閥中一者處於打開狀態時，該第三閥及該第四閥中另一者處於一關閉狀態。
  11. 如請求項10之設備，其中該陶瓷定位盤的厚度為4毫米至10毫米，該溫度探針與該工作表面相隔該陶瓷定位盤的整個厚度。
  12. 如請求項10之設備，其中該陶瓷定位盤的厚度為20毫米至30毫米，該溫度探針嵌入該工件表面對面的該陶瓷定位盤的一背側而相距該工件表面3至5毫米。
  13. 一種控制一電漿處理設備中的一夾盤溫度的方法，該方法包含以下步驟：提供處於一第一溫度的一第一熱傳流體，該第一熱傳流體透過一第一供應管線和一第一回流管線而至一夾盤，該第一供應管線和該第一回流管線耦接該夾盤與一第一熱傳流體儲液槽；提供處於一第二溫度的一第二熱傳流體，該第二熱傳流體透過一第二供應管線和一第二回流管線而至該夾盤，該第二供應管線和該第二回流管線耦接該夾盤與一第二熱傳流體儲液槽；控制一第一閥，該第一閥耦接該第一熱傳流體儲液槽與該第一供應管線，及控制一第二閥，該第二閥耦接該第二熱傳流體儲液槽與該第二供應管線；使該第一熱傳流體或該第二熱傳流體流過耦接該第一熱傳流體儲液槽與該第二熱傳流體儲液槽的一鈍化連通管，藉以使該第一熱傳流體儲液槽的一液位與該第二熱傳流體儲液槽的一液位均衡；以及調節一脈寬調變工作循環，以驅動該第一閥與該第二閥從一全開狀態到一全關狀態，或從一全關狀態到一全開狀態，如此當該第一閥及該第二閥中一者處於打開狀態時，該第一閥及該第二閥中另一者處於關閉狀態。
  14. 如請求項13之方法，其中調節該脈寬調變工作循環 之步驟係至少依據施加至一電漿的一總功率，該總功率至少為一第一偏壓功率與一第二偏壓功率的一加權總和，該第一偏壓功率出自在約2MHz至60MH下操作的一RF產生器，該第二偏壓功率出自在約2MHz至60MH下操作的一RF產生器。
  15. 如請求項13之方法，該方法進一步包含以下步驟：分設一流體流動旁管，使一熱傳流體按1：0.8至1：0.2的一第一閥與旁管流量比返回該第一熱傳流體儲液槽。
  16. 如請求項13之方法，其中該第一閥打開的持續時間取決於調節成一時間比例循環之一百分比的該脈寬調變工作循環，該時間比例循環比改變該第一閥狀態所需的時間還多一個數量級。
  17. 如請求項16之方法，其中該時間比例循環持續時間小於該夾盤的熱時間常數的一半。
  18. 如請求項17之方法，其中該時間比例循環持續時間為4至6秒。
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