TWI670386B - 用於快速冷卻基板的方法與設備 - Google Patents

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Abstract

於此提供一種用以快速冷卻基板的方法與設備。在一些實施例中，冷卻腔室包含：腔室本體，具有內容積；基板支撐件，設置於容積中並具有基板支撐表面；板，相對基板支撐件而設置於腔室本體中且可相對基板支撐件在第一位置和第二位置間移動，其中第一位置將基板支撐件及板設置成彼此遠離，以曝露支撐表面給第一容積，且第二位置將基板支撐件及板設置成彼此鄰近，以曝露支撐表面給第二容積，第二容積小於第一容積；複數個流動通道，設置於一或多個板或基板支撐件中，以流動冷卻劑；及氣體入口，用以提供氣體進入第二容積。

Description

用於快速冷卻基板的方法與設備
本揭露書之實施例大體關於基板處理配備。
在基板上之一些元件的形成需要在各種腔室中的多種處理。舉例來說，諸如原子層沉積(ALD)、物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、蝕刻等之多種處理可被執行，以在基板上形成或移除多層。該等處理的許多種需要將基板加熱至高溫，且因而經處理的基板之後續冷卻係必要的。
在可執行進一步的處理步驟之前，一些處理需要冷卻步驟。發明人觀察到許多傳統的冷卻站係在高真空環境中操作，且因此需要很長的時間以冷卻基板。因此，該等冷卻站在基板傳送處理中(其中基板從一個腔室移動到另一個)係為瓶頸所在。
因此，發明人提供用於快速冷卻基板的改良式冷卻腔室。
於此提供多種用於快速冷卻基板的方法及設備之實 施例。在一些實施例中，用於冷卻基板之冷卻腔室包含：腔室本體，具有內容積；基板支撐件，設置於腔室中並具有支撐表面以支撐基板；板，相對基板支撐件而設置於腔室本體中，其中基板支撐件和板可相對於彼此而在第一位置和第二位置間移動，其中當在第一位置時，基板支撐件及板係設置成彼此遠離，使得支撐表面係曝露至第一容積，第一容積係位於內容積內，其中當在第二位置時，基板支撐件及板係設置成彼此鄰近，使得支撐表面曝露至第二容積，第二容積係位於內容積內，且其中第二容積係小於第一容積；複數個流動通道，設置於板或基板支撐件之一或多者中，以流動冷卻劑；及氣體入口，用以提供氣體進入第二容積。
在一些實施例中，基板處理系統包含中央真空傳送腔室；至少一個真空處理腔室，耦接至中央真空傳送腔室，以執行在基板上之處理；及至少一個冷卻腔室，耦接至中央真空傳送腔室，以冷卻基板。冷卻腔室可包含腔室本體，具有內容積；基板支撐件，設置於腔室中並具有支撐表面以支撐基板；板，相對基板支撐件而設置於腔室本體中，其中基板支撐件和板可相對於彼此而在第一位置和第二位置間移動，其中當在第一位置中時，基板支撐件及板係設置成彼此遠離，使得支撐表面係曝露至第一容積，第一容積係位於內容積內，其中當在第二位置中時，基板支撐件及板係設置成彼此鄰近，使得支撐表面曝露至第二容積，第二容積係位於內容積內，且其中第二容積係小於第一容積；複數個流動通道，設置於板或基板支撐件之一或多者中，以流動冷卻劑； 體入口，用以提供氣體進入第二容積。
在一些實施例中，一種用於冷卻基板之方法包含以 下步驟：將基板放置於基板支撐件之支撐表面上，基板支撐件係設於冷卻腔室之內容積內；將基板支撐件或相對於基板支撐件設置於冷卻腔室中之板的至少一者從第一位置移動至第二位置，在該第一位置中基板係放置於支撐表面上，且在該第二位置中第二容積係產生於支撐表面和板之間，第二容積係小於內容積之其餘部分，且第二容積與內容積之其餘部分係實質隔絕；將氣體流入第二容積，以增加在第二容積內的壓力；及將冷卻劑流動穿過設置在基板支撐件或板之至少一者中的複數個通道以冷卻基板。
本揭露書之其他及進一步之實施例係說明於下。
100‧‧‧多腔室處理系統
102‧‧‧處理平台
104‧‧‧工廠介面
106‧‧‧傳送機械手臂
125‧‧‧第二埠
140‧‧‧系統控制器
182‧‧‧箭頭
183‧‧‧塢站
184‧‧‧負載鎖定腔室
185‧‧‧工廠介面機械手臂
187A-D‧‧‧前開式晶圓傳送盒
188‧‧‧傳送腔室
190A-D‧‧‧處理腔室
195A-B‧‧‧冷卻腔室
200‧‧‧冷卻腔室
202‧‧‧腔室本體
204‧‧‧內容積
205‧‧‧基板支撐件
206‧‧‧第一容積
208‧‧‧基板支撐件
210‧‧‧支撐表面
212‧‧‧基板
214‧‧‧板
216‧‧‧冷卻劑供應器
218‧‧‧流動通道
220‧‧‧氣體供應器
222‧‧‧開口
224‧‧‧狹縫閥
226‧‧‧舉升機構
228‧‧‧氣體供應器
230‧‧‧流動通道
231‧‧‧冷卻劑供應器
232‧‧‧外環
234‧‧‧環形溝槽
236‧‧‧環形密封件
238‧‧‧舉升銷組件
250‧‧‧控制器
252‧‧‧CPU
254‧‧‧支援電路
256‧‧‧電腦可讀媒體
258‧‧‧軟體程序
302‧‧‧第二環形密封件
304‧‧‧中央開口
306‧‧‧第二容積
308‧‧‧第二環形溝槽
310‧‧‧蓋體
312‧‧‧墊圈
314‧‧‧導管
402‧‧‧環形通道
404‧‧‧穿孔
406‧‧‧外區域
502‧‧‧中央開口
504‧‧‧舉升銷孔
506‧‧‧支撐元件
600‧‧‧方法
605‧‧‧步驟
610‧‧‧步驟
615‧‧‧步驟
620‧‧‧步驟
625‧‧‧步驟
本揭露書的實施例(簡要地摘要如上並詳細地討論如下)可參考於附隨的圖式中所顯示的本揭露書的示例性實施例而理解。然而，所附隨的實施例僅說明本揭露書的典型實施例，且不因此被視為限制範圍，因為本揭露書可採用其他等效的實施例。
第1圖描繪適合與依據本揭露書之一些實施例的發明的冷卻腔室一起使用的處理系統。
第2圖描繪依據本揭露書之一些實施例的冷卻腔室。
第3圖描繪依據本揭露書之一些實施例的發明的冷卻腔室之部分圖。
第4圖描繪依據本揭露書之一些實施例的發明的冷卻腔室之部分圖。
第5圖描繪適合與依據本揭露書之一些實施例的發明的冷卻腔室一起使用的基板支撐件之頂端。
第6圖描繪流程圖，該流程圖顯示依據本揭露書之一些實施例的用於冷卻基板之方法。
為幫助理解，儘可能使用相同的元件符號以指定共用於圖式的相同元件。圖式並未依尺寸而繪製，且可能為了清楚而簡化。一個實施例的元件及特徵可有利地併入於其他實施例中，而無需進一步的載明。
於此提供用於快速地冷卻基板的方法及設備的實施例。發明的冷卻腔室的實施例可藉由減少需要冷卻基板的時間量而有利地增加產出。發明的處理腔室之實施例可簡易地翻新至現存處理系統，有利地避免現存系統不必要及昂貴的修改。
第1圖為示例的多腔室處理系統100之概要頂視圖，多腔室處理系統100可適合與於此所揭露之本發明的冷卻腔室一起使用。依據於此提供之教示可合適地修改的多腔室處理系統的例子包含ENDURA®、CENTURA®及PRODUCER®處理系統或可由位於加州聖克拉拉市之應用材料公司所商業取得的其他合適的處理系統。其他處理系統(包含彼等由其他製造商所製造者)可被修改以受益於本申請案中所揭露的實施例。
在一些實施例中，多腔室處理系統100可大體包括真空密封處理平台102、工廠介面104及系統控制器140。處理平台可包含複數個處理腔室190A-D、至少一個冷卻腔室195A-B(於第1圖中顯示為兩個)及耦接至傳送腔室188之至少一個負載鎖定腔室(顯示為兩個)184。傳送機械手臂106係設置於傳送腔室188的中央以傳送基板於負載鎖定腔室184、處理腔室190A-D及至少一個冷卻腔室195A-B之間。處理腔室190A-D可經設置以執行各種功能，包含層沉積(包含原子層沉積(ALD)、化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD))、蝕刻、預先清潔、除氣、尋找定向及中心、退火及其他基板處理。每一處理腔室190A-D可包含狹縫閥或其他可選擇性密封的開口，以選擇性地將處理腔室190A-D之個別內容積流體耦合至傳送腔室188的內容積。類似地，每一負載鎖定腔室184可包含埠，以選擇性地將負載鎖定腔室184之個別內容積流體耦合至傳送腔室188的內容積。
工廠介面104係經由負載鎖定腔室184而耦接至傳送腔室188。在一些實施例中，負載鎖定腔室184之每一者可包含耦接至工廠介面104之第一埠123及耦接至傳送腔室188之第二埠125。負載鎖定腔室184可被耦接至壓力控制系統，壓力控制系統抽空及通氣負載鎖定腔室184，以幫助基板通過傳送腔室188之真空環境及工廠介面104之實質周遭(如，大氣)環境之間。
在一些實施例中，工廠介面104包括至少一個塢站183及至少一個工廠介面機械手臂185(顯示為一個)，以幫助 基板從工廠介面104通過負載鎖定腔室184而傳送至處理平台102進行處理。塢站183經設置以接收一或多個(顯示為四個)前開式晶圓傳送盒(FOUPs)187A-D。可選地，一或多個測量站(圖未示)可被耦接至工廠介面104，以幫助測量來自FOUPs 187A-D的基板。基板處理設備亦可被耦接至工廠介面104，以在基板被移動至負載鎖定腔室184之前可處理基板。設置於工廠介面104之工廠介面機械手臂185可線性及旋轉移動(箭頭182)，以將基板匣穿梭於負載鎖定腔室184及一或多個FOUPs 187A-D之間。因為現存的冷卻設備係如處理平台的其他部分位於相同的真空環境中，冷卻基板的時間係受到不利地影響。發明人設計一種冷卻腔室，其中儘管冷卻腔室係設置於處於真空之處理平台中，冷卻腔室可在具有較高的壓力的環境中冷卻基板，有利地減少冷卻基板所需的時間。
第2圖描繪依據本揭露書之一些實施例的冷卻腔室200。冷卻腔室200可使用於如上所述之多腔室處理系統100中或使用於其他多腔室處理系統中。冷卻腔室200大體包括界定內容積204之腔室本體、設置於內容積204內的基板支撐件208及相對於基板支撐件而設置的板214。
基板支撐件208包含支撐表面210，以於冷卻期間支撐基板212。基板212可直接置於支撐表面上或其他支撐元件上。舉例來說，如第5圖中所示，在一些實施例中，複數個支撐元件506可被設置而相對於支撐表面210以一間隔關係支撐基板212，以最小化基板212經由與基板支撐件208的接觸所產生的潛在汙染。複數個支撐元件506可由任何具的接觸所產生的潛在汙染。複數個支撐元件506可由任何具有防止基板212之背側汙染(如顆粒生成或非所欲的材料黏著於基板)的性質之材料所形成。舉例來說，在一些實施例中，複數個支撐元件506為藍寶石球。
板214係相對基板支撐件208的支撐表面210而設 置。在一些實施例中，板214可設置於腔室本體202之蓋體或上面部分中或鄰近於腔室本體202之蓋體或上面部分(如第2圖中所示)。基板支撐件208及板214可相對於彼此而移動於第一位置及第二位置間，於第一位置中基板支撐件208及板214係設置成彼此遠離(例如，如第2圖中所示)，於第二位置中基板支撐件208及板214係設置成彼此鄰近(例如，如第3圖中所示)。
在第一位置中，基板支撐件208之支撐表面210係 曝露至位於內容積204內之第一容積206。第一容積206係實質為全部的內容積204。舉例來說，第一容積206可主要地藉由板214及腔室本體202之內表面所界定。在第二位置中，支撐表面210係曝露至內容積204內之第二容積(顯示於第3圖中之第二容積306)。第二容積306小於第一容積206。舉例來說，第二容積306可主要地藉由板214及基板支撐件208之支撐表面210所界定。第二容積306可小於第一容積206幾個數量級。舉例來說，在一些實施例中，第二容積306可小於第一容積206之10%，或小於5%或約2至3%。在一非限制的例子中，第一容積可為約9公升，且第二容積可為約0.25公升。
在一些實施例中，板214係固定的且基板支撐件208 可耦接至舉升機構226，以控制基板支撐件208位於第一位置(如，第2圖中所示的較低位置)及第二位置(如，第3圖中所示的較高位置)間的位置。替代地或結合地，板214可相對於基板支撐件208而移動。在第2圖中所示的配置中，第一或較低位置係適合用於將基板經由設置於腔室本體202之壁中的開口222而傳送進出腔室。開口222可藉由狹縫閥224，或用於選擇性地提供經由開口222而存取腔室內部的其他機構而選擇性地密封。第二或較高位置係適合用於更快速地冷卻基板。
包含複數個舉升銷之舉升銷組件238可經設置以將 基板212升高離開支撐表面210，以幫助將基板212放置於基板支撐件208上或從基板支撐件208上移除基板212。第5圖描繪依據本揭露書之實施例的基板支撐件的頂視圖。如第5圖中所示，複數個舉升銷孔504係顯示穿過基板支撐件208，以幫助舉升銷組件238之舉升銷的移動。
回到第2圖，冷卻腔室200可包含一或多個機構， 以強化基板212的冷卻率。在一些實施例中，氣體供應器228可經由氣體入口而被耦接至冷卻腔室200，以提供一或多個氣體至內容積204。儘管僅一個入口係顯示於第2圖中，額外的或替代的氣體入口可被設置於板214中或適合提供一或多個氣體至第二容積306之其他位置中。用於一或多個氣體之合適的氣體之例子包含惰性氣體(諸如氬氣(Ar)、氦氣(He)、氮氣(N2)或類似者)，或還原氣體(諸如氫氣(H2)或類似者)，或是
具體而言，當基板支撐件208及板214係設置成鄰近彼此時，氣體供應器228供應氣體至第二容積306。提供一或多個氣體至第二容積有利地幫助升高第二容積306內的壓力，此進而強化了從基板至冷卻腔室200之圍繞組件(諸如基板支撐件208及板214)的熱傳導率。更有甚者，藉由提供一或多個氣體至第二容積306(第二容積遠小於第一容積206或冷卻腔室200之內容積204)，壓力可升高，而無需大量地升高冷卻腔室200整體之壓力，有利地減少加壓或減壓整個冷卻腔室，或在較低壓的環境中依賴較慢的基板冷卻率所需的時間。
在一些實施例中，氣體入口可經設置成通過板214，以提供一或多個氣體至第二容積306。舉例來說，如第3圖中所詳細地顯示，在一些實施例中，氣體供應器228可經由穿過板214而設置之中央開口304(如，氣體入口)而耦接至第二容積306。蓋體310可被耦接至板214在相對於內容積204之表面上。蓋體310係耦接至導管314，導管314最終通向氣體供應器228。密封或墊圈312可設置於蓋體310和板214之間，以最小化或防止由氣體供應器228於操作期間的洩漏。亦可使用在板214或其他位置中提供氣體入口的其他配置。
回到第2圖，在一些實施例中，環形密封件236可設置於基板支撐件208和板214之間，使得當基板支撐件208及板214係位於第二位置中時，環形密封件236接觸板214。環形密封件圍繞基板支撐件208之支撐表面210。當基板支撐件208係位於較高位置中時，環形密封件236用以實質隔絕 板214和支撐表面210間所界定的第二容積。因此，環形密封件236幫助控制第二容積306和內容積204之其他部分間的隔離量，使得提供至第二容積306之一或多個氣體以低的、受控的速率流入內容積的其餘部分。
在一些實施例中，環形密封件236係設置於基板支撐件208中。在一些實施例中，基板支撐件208可包含環繞支撐表面210之外環232。外環232包含環形溝槽234，環形溝槽234保持環形密封件236。舉例來說，如第3圖中所示，當基板支撐件208係位於第二位置中時，環形密封件236實質隔絕第二容積306與冷卻腔室200之內容積204之其餘部分。
在一些實施例中，第二環形密封件302可設置於外環232和基板支撐件208之間，以確保在第二容積306中的經壓縮之一或多個氣體不會從外環232的下方流入內容積204的其餘部分。舉例來說，第二環形密封件302可設置於外環232之底表面中的第二環形溝槽308中。替代地，第二環形密封件302可部分地或完全地設置於形成在基板支撐件208中的溝槽內。
第4圖描繪當基板支撐件係位於第3圖中之第二位置中時，圍繞外環232之區域的放大圖，以更清楚地顯示用於控制一或多個氣體從第二容積306流入內容積204之其餘部分中的特徵。如第4圖中所示，環形通道402係設置於外環232和基板支撐件208之間。舉例來說，環形通道402可界定於鄰近於支撐表面210之外環232的部分之內徑和基板 支撐件208之支撐表面210之外徑之間。環形通道402以相對於板214之方向延伸。
至少一個穿孔404可設置成從外環232之周緣表面通到環形通道402而穿過外環232。至少一個穿孔404和環形通道402將第二容積306流體耦合至內容積204的其餘部分。舉例來說，第5圖描繪依據本揭露書之實施例的基板支撐件的頂視圖。如第5圖中所示，三個穿孔404係顯示成從環形通道402延伸至外環232的周緣邊緣。儘管三個穿孔404係顯示於第5圖中，任何數量的穿孔(如，一個或兩個)可經設置以控制氣體從第二容積306至內容積204之其餘部分的流動。
回到第4圖，在一些實施例中，環形通道402係實質垂直的且至少一個穿孔404係實質水平的(如，環形通道402和至少一個穿孔404係彼此垂直)。至少一個穿孔404可包含外區域406，外區域406的直徑大於穿孔404的直徑。於第4圖中所描繪的箭頭顯示依據本揭露書之一些實施例的氣體流動路徑，其中冷卻腔室的內容積204係維持在第一氣壓，而第二容積306係維持在第二氣壓，第二氣壓大於第一氣壓。如第4圖中所示，所產生的流動路徑提供氣體從第二容積306至內容積204之其餘部分的阻流。
回到第2圖，在一些實施例中，板214之面向內容積表面可經調整輪廓以幫助在第二容積306內提供平滑的、流線的及更均勻的氣體流動。舉例來說，板214面對第二容積的表面可為凹面的，以形成淺碗或漏斗狀，而於靠近基板支撐件208(及板214)之中央軸提供遍布第二容積306較厚的支撐件208(及板214)之中央軸提供遍布第二容積306較厚的厚度，及在中央軸徑向向外之位置處提供遍布第二容積306稍微減少的厚度。在一些實施例中，板214之厚度從中央開口304向外增加，以提供板214之面向第二容積之表面的凹面形狀。
在一些實施例中，板214或基板支撐件208之至少 一者可能包含一或多個流動通道，以流動冷卻劑，進而增加基板212的冷卻率。舉例來說，如第2圖中所示，基板支撐件208可包含設置在基板支撐件208中(舉例來說)位於支撐表面210下方的一或多個流動通道218。冷卻劑供應器216可耦接至一或多個流動通道218，以供應冷卻劑至流動通道218。 替代地或結合地，板214可包含一或多個流動通道230，流動通道230可耦接至冷卻劑供應器216或第二冷卻劑供應器231(如第2圖中所描繪)。
在一些實施例中，氣體供應器220可被耦接至基板 支撐件208，以通過支撐表面210中之開口(顯示於第5圖中)供應背側氣體，支撐表面210可包含複數個溝槽(圖未示)，以改善背側氣體循環。提供背側氣體可藉由改善基板和基板支撐件208間的熱傳導而進一步強化基板212的冷卻率。舉例來說，第5圖描繪依據本揭露書之實施例的基板支撐件的頂視圖。如第5圖中所示，基板支撐件208可包含中央開口502，以當基板212設置於基板支撐件208上時，流動背側氣體至設於支撐表面210和基板212之背側間的區域。中央開口502係與氣體供應器220流體連通，以流動背側氣體進入支撐表 面210和基板212之背側間的空間，進而改善基板的冷卻。
回到第2圖，在一些實施例中，控制器250可經提供以控制冷卻腔室200的操作。控制器250可為任何形式的可用於控制各種腔室和子處理器之工業設定中的通用目的計算機處理器之一種。CPU 252的記憶體或電腦可讀媒體256可為近端或遠端之隨手可得的記憶體，諸如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、軟碟、硬碟或任何其他形式的數位儲存器。支援電路254係耦接至CPU 252，用於以傳統方式支援處理器。該等電路包含快取、電源、時脈電路、輸入/輸出電路和子系統，及類似物。
於此揭露的方法可大體被儲存於電腦可讀媒體256中作為軟體程序258，當由CPU 252執行時，軟體程序258使得冷卻腔室200執行本揭露書的處理。軟體程序258亦可藉由第二CPU(圖未示)而被儲存及/或執行，第二CPU係位於由CPU 252所控制之硬體的遠端處。本揭露書的一些或全部的方法亦可於硬體中執行。因此，本揭露書的實施例可以軟體實施並使用計算機系統而以作為(如)專用積體電路之硬體或其他種類的硬體實施而執行，或作為軟體和硬體而執行。軟體程序258可在基板212被放置於基板支撐件208上後而執行。當由CPU 252執行軟體程序258時，軟體程序258將通用目的計算機轉換成專用目的計算機(控制器)250，專用目的計算機(控制器)250控制腔室的操作，使得於此揭露的方法被執行。
第6圖描繪依據本揭露書的一些實施例之顯示方法600的流程圖。方法600可藉由如上所討論的控制器250而實 被放置於基板支撐件208之支撐表面210上。舉升銷組件238延伸穿過複數個舉升銷孔504，以接收基板212並接著降低以允許基板212放置於支撐表面上(如，直接地放置於支撐表面上或放在複數個支撐元件上)。
在步驟610，基板支撐件208和板214的相對位置係由第一位置(如，第2圖)移動至第二位置(如，第3、4圖)，第一位置幫助將基板212放置於基板支撐件208上及從基板支撐件208上移除基板212，於第二位置中設置於外環232中的環形密封件236接觸板214的周緣，以實質隔絕第二容積306與冷卻腔室200之內容積204的其餘部分。在一些實施例中，基板支撐件208被移動而板214被固定。在一些實施例中，除了基板支撐件208以外，板214可移動，或者板214可移動而基板支撐件208係固定的。
在步驟615，氣體從氣體供應器228經過板214之中央開口304而流進第二容積306。流進第二容積306的氣體將第二容積306內側的壓力增加至一壓力，此壓力高於內側容積204之壓力。氣體接著從第二容積306經過環形通道402及經過至少一個穿孔404而流進內容積204之其餘部分。為了更易於維持第二容積306內側之增加的壓力，而不大量地升高內容積204內的壓力，環形通道402和至少一個穿孔404經調整尺寸及調整形狀以產生阻流。增加的壓力改善基板212和支撐表面210間的接觸區域，此導致了於基板212和支撐表面210間改良的傳導。更有甚者，增加的壓力藉由從基板到板214之氣體而改善傳導，進一步強化基板的冷卻率。到板214之氣體而改善傳導，進一步強化基板的冷卻率。
在步驟620，冷卻劑可流經基板支撐件208中的一 或多個流動通道218、板214中的一或多個流動通道230或兩者，以快速地冷卻基板212。冷卻劑可包含任何已知的冷卻劑，諸如(舉例來說)水，諸如去離子(DI)水、合適的全氟聚醚(PFPE)流體(諸如GALDEN®)或類似者。
在步驟625，從氣體供應器228和氣體供應器220 流出的氣體係停止，且基板支撐件208係移動回到第一位置，以幫助從基板支撐件移除基板212。在第一位置中，舉升銷組件238延伸穿過複數個舉升銷孔504，以將基板212舉升離開支撐表面210，進而幫助基板212的移除。
儘管上述所說明的係關於在耦接至真空處理工具之 腔室中快速地冷卻基板，於此所述的設備亦可藉由提供加熱器或以所欲的溫度通過流動通道218、230流入熱傳流體而相反地用於快速地加熱基板。
儘管前面部分係關於本揭露書的實施例，本揭露書 的其他及進一步的實施例可在不背離本揭露書的基本範圍的情形下而設計。

Claims (22)

  1. 一種用於冷卻一基板之冷卻腔室，包括：一腔室本體，具有一內容積；一基板支撐件，設置於該腔室本體中並具有一支撐表面以支撐一基板；一板，相對該基板支撐件而設置於該腔室本體中，其中該基板支撐件和該板可相對於彼此而在一第一位置和一第二位置間移動，其中當在該第一位置時，該基板支撐件及該板係設置成彼此遠離，使得該支撐表面係曝露至一第一容積，該第一容積係位於該內容積內，其中當在該第二位置時，該基板支撐件及該板係設置成彼此鄰近，使得該支撐表面曝露至一第二容積，該第二容積係位於該內容積內，且其中該第二容積係小於該第一容積；一環形密封件，設置於該基板支撐件和該板之間，使得當該基板支撐件和該板係位於該第二位置中時，該環形密封件接觸該板；複數個流動通道，設置於該板或該基板支撐件之至少一者中，以流動一冷卻劑；及一氣體入口，用以提供一氣體進入該第二容積。
  2. 如請求項1所述之冷卻腔室，其中該基板支撐件包括一外環，環繞該支撐表面，其中該外環包含一環形溝槽，且其中該環形密封件係設置於該環形溝槽內。
  3. 如請求項1所述之冷卻腔室，其中該基板支撐件包括一外環，環繞該支撐表面，其中一環形通道係設置於該外環和該支撐表面之間，並從該支撐表面以相對於該板之方向而延伸，且其中至少一個穿孔從該環形通道延伸至該外環的一周緣表面。
  4. 如請求項3所述之冷卻腔室，其中該環形通道垂直於該至少一個穿孔。
  5. 如請求項3所述之冷卻腔室，其中該環形通道和該至少一個穿孔經調整形狀及尺寸，以產生從該第二容積至該第二容積外側之該內容積的一其餘部分之該氣體的一阻流。
  6. 如請求項1至5項任一項所述之冷卻腔室，其中該複數個流動通道係設置於該板中。
  7. 如請求項1至5項任一項所述之冷卻腔室，其中該板的一面向基板支撐件表面係凹面的。
  8. 如請求項1至5項任一項所述之冷卻腔室，其中該基板支撐件包括複數個支撐元件，該複數個支撐元件係設置於該支撐表面上，相對於該支撐表面以一間隔關係而支撐一基板。
  9. 如請求項1至5項任一項所述之冷卻腔室，其中該基板 支撐件包括一開口，當該基板係設置於該基板支撐件上時，該開口用以流動一背側氣體於一基板和該支撐表面間。
  10. 如請求項1至5項任一項所述之冷卻腔室，其中該基板支撐件包括一舉升銷組件，該舉升銷組件幫助將一基板放置於該基板支撐件上，及將一基板從該基板支撐件移除。
  11. 如請求項1至5項任一項所述之冷卻腔室，其中該氣體入口係穿過該板而設置。
  12. 一種基板處理系統，包括：一中央真空傳送腔室；至少一個真空處理腔室，耦接至該中央真空傳送腔室，以執行在一基板上之一處理；及一冷卻腔室，耦接至該中央真空傳送腔室，以冷卻該基板，該冷卻腔室包括：一腔室本體，具有一內容積；一基板支撐件，設置於該冷卻腔室中並具有一支撐表面以支撐一基板；一板，相對該基板支撐件而設置於該腔室本體中，其中該基板支撐件和該板可相對於彼此而在一第一位置和一第二位置間移動，其中當在該第一位置中時，該基板支撐件及該板係設置成彼此遠離，使得該支撐表面係曝露至一第一容積，該第一容積係位於該內容積內，其中當在該 第二位置中時，該基板支撐件及該板係設置成彼此鄰近，使得該支撐表面曝露至一第二容積，該第二容積係位於該內容積內，且其中該第二容積係小於該第一容積；一環形密封件，設置於該基板支撐件和該板之間，使得當該基板支撐件和該板係位於該第二位置中時，該環形密封件接觸該板；複數個流動通道，設置於該板或該基板支撐件之至少一者中，以流動一冷卻劑；及一氣體入口，用以提供一氣體進入該第二容積。
  13. 一種用於冷卻一基板之方法，包括以下步驟：將一基板放置於一基板支撐件之一支撐表面上，該基板支撐件係設置於一冷卻腔室之一內容積內；將該基板支撐件或相對於該基板支撐件設置於該冷卻腔室中之一板的至少一者從一第一位置移動至一第二位置，在該第一位置中該基板係放置於該支撐表面上，且在該第二位置中一第二容積係產生於該支撐表面和該板之間，該第二容積係小於該內容積之一其餘部分，且該第二容積與該內容積之該其餘部分係實質隔絕；將一氣體流入該第二容積，以增加在該第二容積內的一壓力；及將一冷卻劑流動穿過設置在該基板支撐件或該板之至少一者中的複數個通道以冷卻該基板。
  14. 如請求項13所述之方法，進一步包括以下步驟：將一冷卻劑流經該基板支撐件和該板之兩者中的複數個通道。
  15. 如請求項13所述之方法，進一步包括以下步驟：將一背側氣體流經該基板支撐件，進入該基板和該支撐表面間的一空間。
  16. 如請求項13至15項任一項所述之方法，其中該基板支撐件包括一外環，環繞該支撐表面，且其中該外環包括一環形通道，從該支撐表面以相對於該板之方向而延伸，及至少一個穿孔，從該環形通道延伸至該外環的一周緣表面。
  17. 如請求項16項所述之方法，進一步包括以下步驟：將該氣體通過該環形通道和該至少一個穿孔從該第二容積流至該內容積之該其餘部分，其中該環形通道和該至少一個穿孔產生一阻流。
  18. 如請求項13至15項任一項所述之方法，其中該氣體包括至少一個惰性氣體。
  19. 如請求項13至15項任一項所述之方法，其中該板之一厚度沿著該板之一中央軸徑向向外的多個位置而增加。
  20. 一種用於冷卻一基板之冷卻腔室，包括：一腔室本體，具有一內容積；一基板支撐件，設置於該腔室本體中並具有一支撐表面以支撐一基板；一板，相對該基板支撐件而設置於該腔室本體中，其中該基板支撐件和該板可相對於彼此而在一第一位置和一第二位置間移動，其中當在該第一位置時，該基板支撐件及該板在該內容積內設置成彼此遠離，其中當在該第二位置時，該基板支撐件及該板係設置成彼此鄰近，並且一起至少部分地界定一第二容積，該第二容積小於該內容積的一其餘部分，並且與該內容積之該其餘部分實質隔絕，及其中該支撐表面曝露至該第二容積；複數個流動通道，設置於該板或該基板支撐件的至少一者中，以流動一冷卻劑；及一氣體入口，用以提供一氣體進入該第二容積。
  21. 如請求項20所述之冷卻腔室，進一步包含：一環形密封件，設置於該基板支撐件和該板之間以當該基板支撐件和該板在該第二位置時，使得該第二容積與該內容積的該其餘部分實質隔絕。
  22. 如請求項20所述之冷卻腔室，進一步包含：一外環，該外環環繞該支撐表面，並且包括：至少一穿孔，該至少一穿孔將該第二容積流體地耦合至該內容積的該其餘 部分以控制從該第二容積至該內容積的該其餘部分的氣體流動。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107112261A (zh) * 2014-12-11 2017-08-29 瑞士艾发科技 尤其用于基体的除气的设备和方法
JP6554387B2 (ja) * 2015-10-26 2019-07-31 東京エレクトロン株式会社 ロードロック装置における基板冷却方法、基板搬送方法、およびロードロック装置
US10325790B2 (en) * 2016-04-29 2019-06-18 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for correcting substrate deformity
US11201078B2 (en) * 2017-02-14 2021-12-14 Applied Materials, Inc. Substrate position calibration for substrate supports in substrate processing systems
JP6863780B2 (ja) * 2017-03-10 2021-04-21 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス 熱処理方法および熱処理装置
TWI729319B (zh) 2017-10-27 2021-06-01 美商應用材料股份有限公司 具有空間分離的單個晶圓處理環境
KR102640172B1 (ko) 2019-07-03 2024-02-23 삼성전자주식회사 기판 처리 장치 및 이의 구동 방법
US11894255B2 (en) * 2019-07-30 2024-02-06 Applied Materials, Inc. Sheath and temperature control of process kit
USD931240S1 (en) 2019-07-30 2021-09-21 Applied Materials, Inc. Substrate support pedestal
US20230253189A1 (en) * 2020-07-13 2023-08-10 Lam Research Corporation Seal venting in a substrate processing chamber

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4615755A (en) * 1985-08-07 1986-10-07 The Perkin-Elmer Corporation Wafer cooling and temperature control for a plasma etching system
US6778762B1 (en) * 2002-04-17 2004-08-17 Novellus Systems, Inc. Sloped chamber top for substrate processing
US20050229855A1 (en) * 1998-09-10 2005-10-20 Ivo Raaijmakers Apparatus for thermal treatment of substrates
US8033771B1 (en) * 2008-12-11 2011-10-11 Novellus Systems, Inc. Minimum contact area wafer clamping with gas flow for rapid wafer cooling

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3272458B2 (ja) * 1993-03-04 2002-04-08 株式会社日立国際電気 基板冷却装置及び基板冷却方法
JPH07254545A (ja) * 1994-03-15 1995-10-03 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体基板の熱処理方法及びそのための装置
JP2971818B2 (ja) * 1996-09-24 1999-11-08 イートン コーポレーション ウエハー熱処理装置
JP3476687B2 (ja) * 1998-09-21 2003-12-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US6183564B1 (en) 1998-11-12 2001-02-06 Tokyo Electron Limited Buffer chamber for integrating physical and chemical vapor deposition chambers together in a processing system
JP2003124134A (ja) * 2001-10-10 2003-04-25 Semiconductor Leading Edge Technologies Inc 加熱処理装置および加熱処理方法
JP3921234B2 (ja) * 2002-02-28 2007-05-30 キヤノンアネルバ株式会社 表面処理装置及びその製造方法
US7429718B2 (en) * 2005-08-02 2008-09-30 Applied Materials, Inc. Heating and cooling of substrate support
US8709162B2 (en) 2005-08-16 2014-04-29 Applied Materials, Inc. Active cooling substrate support
US7743730B2 (en) * 2005-12-21 2010-06-29 Lam Research Corporation Apparatus for an optimized plasma chamber grounded electrode assembly
JP5183058B2 (ja) * 2006-07-20 2013-04-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 急速温度勾配コントロールによる基板処理
US9275887B2 (en) 2006-07-20 2016-03-01 Applied Materials, Inc. Substrate processing with rapid temperature gradient control
US7803419B2 (en) * 2006-09-22 2010-09-28 Abound Solar, Inc. Apparatus and method for rapid cooling of large area substrates in vacuum
US7378618B1 (en) 2006-12-14 2008-05-27 Applied Materials, Inc. Rapid conductive cooling using a secondary process plane
JP2008192643A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置
JP2009290087A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Tokyo Electron Ltd フォーカスリング及びプラズマ処理装置
WO2010150590A1 (ja) * 2009-06-24 2010-12-29 キヤノンアネルバ株式会社 真空加熱冷却装置および磁気抵抗素子の製造方法
JP5496837B2 (ja) * 2009-09-28 2014-05-21 東京エレクトロン株式会社 被処理体の冷却方法、冷却装置及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
TW201135845A (en) 2009-10-09 2011-10-16 Canon Anelva Corp Acuum heating and cooling apparatus
KR20120120102A (ko) * 2010-10-18 2012-11-01 가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈 진공처리장치 및 진공처리방법
JP2012089591A (ja) * 2010-10-18 2012-05-10 Hitachi High-Technologies Corp 真空処理装置及び真空処理方法
US20120196242A1 (en) 2011-01-27 2012-08-02 Applied Materials, Inc. Substrate support with heater and rapid temperature change
US9051649B2 (en) * 2013-03-11 2015-06-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor film deposition apparatus and method with improved heater cooling efficiency
KR20150090943A (ko) * 2014-01-29 2015-08-07 세메스 주식회사 기판처리장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4615755A (en) * 1985-08-07 1986-10-07 The Perkin-Elmer Corporation Wafer cooling and temperature control for a plasma etching system
US20050229855A1 (en) * 1998-09-10 2005-10-20 Ivo Raaijmakers Apparatus for thermal treatment of substrates
US6778762B1 (en) * 2002-04-17 2004-08-17 Novellus Systems, Inc. Sloped chamber top for substrate processing
US8033771B1 (en) * 2008-12-11 2011-10-11 Novellus Systems, Inc. Minimum contact area wafer clamping with gas flow for rapid wafer cooling

Also Published As

Publication number Publication date
US9779971B2 (en) 2017-10-03
KR102350501B1 (ko) 2022-01-11
CN106133874A (zh) 2016-11-16
US20180025924A1 (en) 2018-01-25
TW201540860A (zh) 2015-11-01
US20150294886A1 (en) 2015-10-15
KR20160138303A (ko) 2016-12-02
JP2017517877A (ja) 2017-06-29
SG11201607363TA (en) 2016-10-28
US10312116B2 (en) 2019-06-04
JP6574442B2 (ja) 2019-09-11
CN106133874B (zh) 2019-09-06
WO2015156968A1 (en) 2015-10-15

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