TWI771859B - 用於多區域靜電卡盤的感測器系統 - Google Patents

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Abstract

一種用於基板支撐組件的加熱器組件包括主體。加熱器組件進一步包括設置在該主體中的一或更多個主電阻加熱器元件及設置在該主體中的複數個額外電阻加熱元件。加熱器組件進一步包括設置在主體中的複數個溫度感測器，其中該複數個溫度感測器的其中一或更多者設置在該複數個額外電阻加熱元件的其中一者附近。

Description

用於多區域靜電卡盤的感測器系統
本專利申請案根據專利法法規)主張2016年1月22日申請的美國臨時申請案第62/286,064號的利益。
本文所描述的實作大致涉及半導體製造，且尤其是涉及溫度控制基板支撐組件，及使用該溫度控制基板支撐組件的方法。
隨著積體電路的裝置圖案的特徵尺寸變小，該等特徵的臨界尺寸(critical dimension,CD)規格變成是穩定且可重複之裝置性能的更重要的標準。橫越處理腔室內處理的基板之可允許的CD變化是難以達成的，這是因為腔室的不對稱性，例如腔室及基板溫度、流動導電性，及RF場。
在利用靜電卡盤的處理中，橫越基板表面的溫度控制之均勻性甚至是更加具有挑戰性的，這是由於基板下方的卡盤的非均質結構。例如，靜電卡盤的某些區域具有 氣孔，而其他區域具有升舉銷孔洞，該等升舉銷孔洞從氣孔橫向偏移。更其他的區域具有卡緊電極，而其他區域具有加熱電極，該等加熱電極從卡緊電極橫向偏移。由於靜電卡盤的結構可在橫向及方位角兩者變化，故卡盤及基板之間的熱傳遞均勻性是複雜且很難取得的，這造成橫越卡盤表面的局部熱點及冷點，該等熱點及冷點於是造成沿著基板表面的處理結果之不均勻性。
在卡盤及基板之間的熱傳遞的橫向及方位角均勻性是進一步被習知基板支座中常用的熱傳遞方式複雜化，其中靜電卡盤安裝在該基板支座上。例如，習知基板支座通常只有邊緣至中心的溫度控制。靜電卡盤內的局部熱點及冷點無法在利用習知基板支座的熱傳遞特徵的同時被補償。
本文所描述的實作提供了基板支撐組件，該基板支撐組件致使靜電卡盤及加熱組件之間的熱傳遞的橫向及方位角兩者的調整。
在一個實作中，用於基板支撐組件的加熱器組件包括主體及設置在主體中的一或更多個主電阻加熱元件。加熱器組件進一步包括設置在主體中的複數個額外電阻加熱元件，其中每個額外電阻加熱元件在本文中可被稱為空間可調加熱元件。加熱器組件進一步包括複數個設置在主 體中的溫度感測器，其中複數個溫度感測器的每一者被設置在複數個額外電阻加熱元件的其中一者附近。
在一個實作中，基板支撐組件包括靜電卡盤，該靜電卡盤包括陶瓷體、設置在陶瓷體中的電極，及設置在陶瓷體中的複數個加熱元件。基板支撐組件進一步包括複數個溫度感測器，該等溫度感測器設置於以下至少一者：1)陶瓷體中或2)陶瓷體的底表面上，其中複數個溫度感測器的每一者是設置在複數個加熱元件的加熱元件附近，並用來偵測加熱元件的運作性。
在一個實作中，設備包括具有盤狀的彈性聚合物主體及設置在彈性聚合物主體中的複數個溫度感測器。複數個溫度感測器的每一者將量測靜電卡盤的區域的溫度。
100:蝕刻處理腔室
102:腔室主體
104:側壁
106:底部
108:上蓋
110:泵送端口
112:氣體分配盤
114:入口端口
116:RF電源
118:匹配電路
120:電漿施加器
122:電漿
124:內部體積
125:支撐底座
126:基板支撐組件
128:底座基座
130:冷卻基座
131:安裝表面
132:靜電卡盤
133:工件表面
134:基板
136:卡緊電極
138:卡緊電源
140:空間可調加熱器
1401:空間可調加熱器
1402:空間可調加熱器
1403:空間可調加熱器
140N:空間可調加熱器
140A:空間可調加熱器
140B:空間可調加熱器
140C:空間可調加熱器
140D:空間可調加熱器
141:溫度感測器
141A:溫度感測器
141B:溫度感測器
141C:溫度感測器
141D:溫度感測器
142:調整加熱器電源
144:熱傳流體源
148:控制器
150:介電質主體
152:主體
154:主電阻加熱器
1541:主電阻加熱器
1542:主電阻加熱器
1543:主電阻加熱器
154N:主電阻加熱器
156:主加熱器電源
160:導管
170:加熱器組件
172:中央處理單元
174:記憶體
176:輸入/輸出(I/O)電路
178:光轉換器
180:設施板
182:RF濾波器
184:RF濾波器
186:RF濾波器
200:單元
202:控制器
202’:調整加熱器控制器
210:電功率控制器
214:側壁
216:熱扼流器
220:光控制器
226:光纖介面
228:光學波導
242:接合劑
244:接合劑
250:連接器
260:層
261:層
262:層
264:層
270:上表面
272:下表面
280:最外側壁
404:電阻
405:RTD
406:終端
407:終端
408:終端
409:終端
422:孔
426:外部表面
440:加熱器
460:圓餅形狀區域
462:內楔
464:周邊群組
472:導線厚度
490:圖案
502:控制板
510:RF濾波器
512:連接器
5121:功率條帶
520:槽孔
522:功率條帶
5222:功率條帶
540:控制條帶
5401:控制條帶
5402:控制條帶
5403:控制條帶
540N:控制條帶
550:控制條帶
5502:控制條帶
560:開關
5601:開關
5602:開關
578:電源
612:功率條帶
6121:功率條帶
6122:功率條帶
6123:功率條帶
612N:功率條帶
6401:電路
6402:電路
6403:電路
6601:開關
712:連接器
720:接觸點
794:底部
812:插口
826:發送
828:接收
830:基板
832:電路
834:電路
842:通道
894:底表面
900:方法
902:方塊
904:方塊
906:方塊
908:方塊
1002:第一端點
1004:第二端點
1008:凸緣
1010:配合連接器
1012:接觸銷
1014:接觸銷
1020:銷插孔
1022:銷插孔
1050:間隙
為了使本發明的上述特徵能被詳細理解，以上簡要總結的更具體描述可參考實作，某些實作繪示於附圖中。然而應注意到，附圖僅繪示本發明的某些實施例，且不應被認定為限制本發明的範疇。
圖1是處理腔室的剖面示意側視圖，該處理腔室具有基板支撐組件的一個實施例；圖2是詳細顯示部分基板支撐組件的局部剖面示意側視圖；圖3A至圖3F是繪示基板支撐組件內的空間可調加熱器及主電阻加熱器之各種位置的局部示意側視圖； 圖4A是沿著圖2的剖面線A-A截取的剖面圖；圖4B至圖4D是沿著圖2的剖面線A-A截取的剖面圖，繪示空間可調加熱器的替代佈局；圖5是用於空間可調加熱器及主電阻加熱器的佈線模式的圖形描繪；圖6是用於空間可調加熱器及主電阻加熱器的替代佈線模式的圖形描繪；圖7是基板支撐組件的底部透視圖，該基板支撐組件經配置以用於圖6所描繪的佈線模式。圖8是冷卻基座的底部透視圖，該冷卻基座經配置以用於圖6所描繪的佈線模式；圖9是方法的一個實施例的流程圖，該方法利用基板支撐組件來處理的基板；及圖10是配合連接器的剖面圖，該配合連接器用於將靜電卡盤連接到控制器。
為了促進理解，相同的參考符號在可能的地方被用來指定圖式共有的相同元件。可設想到，在一個實作中揭示的元件可在沒有特別指明的情況下有益地用於其他實作中。
本文所描述的實作提供了基板支撐組件，該基板支撐組件致使靜電卡盤的溫度的橫向及方位角調整，此舉又允許在基板支撐組件上被處理的基板的橫向溫度分佈的 橫向及方位角兩者調整。此外，實施例致使在基板支撐組件內的許多不同位置處監視溫度。本文亦描述調整基板的橫向溫度分佈的方法，該基板在基板支撐組件上被處理。
在實施例中，基板支撐組件包括多個加熱區域。每個加熱區域可由位於該加熱區域的加熱元件加熱。基板支撐組件可任意包括兩個加熱區域至數百個加熱區域(例如，在一些實施例中，150個加熱區域或200個加熱區域)。每個加熱區域包含單獨的溫度感測器，該溫度感測器可為電阻溫度計偵測器(RTD)或熱電偶。多個加熱元件可共享一或更多個共同接地，且溫度感測器可共享一或更多個額外的共同接地。從而，用來對多個加熱元件供電的導線數量可比加熱元件的數量多一個，且用來對溫度感測器供電的導線數量亦可比加熱元件的數量多一個。藉由使每個加熱元件具有獨立的溫度感測器，溫度控制器可判定任何加熱元件何時失敗。此外，若溫度感測器被校準，則每個加熱元件可在特定的加熱區域判定溫度，並且可被用於與該加熱區域相關聯的加熱元件的反饋控制。
雖然基板支撐組件在下方描述為在蝕刻處理腔室中，但基板支撐組件可用在其他類型的處理腔室中，例如物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子植入腔室等等，及需要橫向溫度分佈的方位角調整的其他系統。另可設想到，空間可調加熱器也可被用來控制其他表面的溫度，包括那些非用於半導體處理的表面的溫度。
在一或更多個實施例中，基板支撐組件允許在真空處理(例如蝕刻、沉積、佈值及類者)期間基於調整基板溫度而校正基板邊緣處的臨界尺寸(critical dimension,CD)變化以補償腔室不均勻性，該腔室不均勻性例如溫度、流動導電度、電場、電漿密度及類者。此外，一些實施例提供基板支撐組件，該基板支撐組件能夠將整個基板的溫度均勻性控制到小於約攝氏±0.3度。
圖1是示例性蝕刻處理腔室100的剖面示意圖，該蝕刻處理腔室具有基板支撐組件126。如上方所討論地，基板支撐組件126可用於其他處理腔室，例如電漿處理腔室、退火腔室、物理氣相沉積腔室、化學氣相沉積腔室、離子植入腔室等等。此外，基板支撐組件126可用於其他系統，其中該系統需要控制表面或工件(例如基板)的溫度分佈的能力。在整個表面上橫跨多個離散區域來獨立且局部地控制溫度有益地致使溫度分佈的方位角調整、溫度分佈的中心至邊緣調整，及減少局部溫度粗糙性，例如熱點及冷點。
在一個實施例中，處理腔室100包括接地腔室主體102。腔室主體102包括包圍內部體積124的側壁104、底部106及上蓋108。基板支撐組件126設置在內部體積124中並在處理期間支撐基板134。
處理腔室100的側壁104可包括開口(未顯示)，其中基板134可透過該開口而機器地轉移進出內部體積124。泵送端口110形成於腔室主體102的側壁104或底部 106中，並流體連接到泵送系統(未顯示)。泵送系統可維持處理腔室100的內部體積124內的真空環境，並可從處理腔室移除處理副產物。
氣體分配盤112可透過一或更多個入口端口114以提供處理氣體及/或其他氣體至處理腔室100的內部體積124，該入口端口形成於腔室主體102的上蓋108及/或側壁104。由氣體分配盤112提供的處理氣體可在內部體積124內被通電以形成電漿122，該電漿用於處理設置在基板支撐組件126上的基板134。處理氣體可由來自電漿施加器120的RF功率通電，該RF功率感應地耦合至處理氣體，該電漿施加器定位在腔室主體102之外。在圖1所描繪的實施例中，電漿施加器120是一對同軸線圈，該同軸線圈透過匹配電路118耦合至RF電源116。
控制器148耦合至處理腔室100，以控制處理腔室100的運作及基板134的處理。控制器148可為通用資料處理系統，該通用資料處理系統可在工業環境中用於控制各種子處理器及子控制器。一般而言，控制器148包括中央處理單元(CPU)172，該中央處理單元與記憶體174及輸入/輸出(I/O)電路176以及其他常見元件連通。由控制器148的CPU執行的軟體指令可造成處理腔室，例如，將蝕刻氣體混合物(亦即，處理氣體)引進內部體積124、藉由從電漿施加器120施加RF功率以由處理氣體形成電漿122，並在基板134上蝕刻材料層。
基板支撐組件126一般至少包括基板支撐件132。基板支撐件132可為真空卡盤、靜電卡盤、承受體，或其他工件支撐表面。在圖1的實施例中，基板支撐件132是靜電卡盤，且往後將描述為靜電卡盤132。基板支撐組件126可額外包括加熱器組件170，該加熱器組件包括主電阻加熱元件154(也被稱為主電阻加熱器)，及複數個額外電阻加熱元件，該等額外電阻加熱元件在此稱為空間可調加熱元件140(也稱為空間可調加熱器)。
基板支撐組件126亦可包括冷卻基座130。冷卻基座130可交替地與基板支撐組件126分離。基板支撐組件126能被可移除地耦合到支撐底座125。支撐底座125安裝至腔室主體102，該支撐底座可包括底座基座128及設施板180。基板支撐組件126可從支撐底座125定期移除，以允許基板支撐組件126的一或更多個部件的整修。
設施板180經配置以容納一或更多個驅動機構，該驅動機構經配置以升高及降低多個升舉銷。此外，設施板180經配置以容納來自靜電卡盤132及冷卻基座130的流體連接。設施板180亦經配置以容納來自靜電卡盤132及加熱器組件170的電性連接。無數個連接可設置在基板支撐組件126的外部或內部，且設施板180可提供介面以連接到各自的終端。
靜電卡盤132具有安裝表面131及相對於安裝表面131的工件表面133。靜電卡盤132一般包括嵌入在介電質主體150中的卡緊電極136。卡緊電極136可被配置為單 極性或雙極電極，或其他合適的安排。卡緊電極136可透過射頻(RF)濾波器182耦合至卡緊電源138，該卡緊電源提供RF或直流(DC)功率以將基板134靜電固定到介電質主體150的上表面。RF濾波器182防止在處理腔室100內用於形成電漿122的RF功率損壞電氣設備或呈現腔室外部的電性危險。介電質主體150可由陶瓷材料製成，例如AlN或Al2O3。替代地，介電質主體150可由聚合物製成，例如聚酰亞胺(polyimide)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚芳醚酮(polyaryletherketone)及類者。
靜電卡盤132的工件表面133可包括氣體通道(未顯示)，以用於將背側熱傳氣體提供到間隙空間，該間隙空間定義於基板134及靜電卡盤132的工件表面133之間。靜電卡盤132亦可包括用於容納升舉銷的升舉銷孔(均未顯示)，以用於將基板134升高到靜電卡盤132的工件表面133之上，以促成機器轉移進出處理腔室100。
溫度受控冷卻基座130耦合到熱傳流體源144。熱傳流體源144提供熱傳流體，例如液體、氣體或其組合，該熱傳流體循環通過設置在冷卻基座130中的一或更多個導管160。流經鄰近導管160的流體可經隔離以致使靜電卡盤132及冷卻基座130不同區域之間的熱傳局部控制，此舉有助於控制基板134的橫向溫度分佈。
流體分配器(未顯示)可流動地耦合在熱傳流體源144的出口及溫度受控冷卻基座130之間。流體分配器經運 作以控制提供給導管160的熱傳流體量。流體分配器可設置在處理腔室100之外、基板支撐組件126之內、底座基座128之內，或在另一個合適的位置。
加熱器組件170可包括一或更多個主電阻加熱器154及/或嵌入在主體152的複數個空間可調加熱器140。主體152可另外包括複數個溫度感測器。複數個溫度感測器的每一個可用來在加熱器組件的區域及/或與加熱器組件的區域相關聯的靜電卡盤區域量測溫度。在一個實施例中，主體152是彈性聚酰亞胺或其他彈性聚合物。在另一個實施例中，主體是例如AlN或Al2O3的陶瓷。在一個實施例中，主體具有圓盤形狀。在一個實施例中，加熱器組件170被包括在靜電卡盤132中。
主電阻加熱器154可經提供以將基板支撐組件126的溫度升高到用於進行腔室處理的溫度。空間可調加熱器140互補於主電阻加熱器154，且該等空間可調加熱器經配置以在主電阻加熱器154所定義的複數個橫向分離加熱區域的一或更多者內的複數個離散位置中調整靜電卡盤132的局部溫度。空間可調加熱器140對基板134的溫度分佈提供局部調整，該基板放置在基板支撐組件126上。主電阻加熱器154運作於全域宏觀尺度，而空間可調加熱器140運作於局部微觀尺度。
主電阻加熱器154可透過RF濾波器184耦合到主加熱器電源156。主加熱器電源156可提供900瓦特或更多的功率到主電阻加熱器154。控制器148可控制主加熱器電 源156的運作，該運作通常經設定以將基板134加熱至預定溫度附近。在一個實施例中，主電阻加熱器154包括橫向分離的加熱區域，其中控制器148致使主電阻加熱器154的一個區域相對於位在一或更多個其他區域的主電阻加熱器154優先地加熱。例如，主電阻加熱器154可同心地設置在複數個分離的加熱區域中。
空間可調加熱器140可透過RF濾波器186耦合到調整加熱器電源142。調整加熱器電源142可提供10瓦特或更少的功率至空間可調加熱器140。在一個實施例中，由調整加熱器電源142所供應的功率是比主電阻加熱器的電源156所供應的功率小一個級數幅度。空間可調加熱器140可額外耦合到調整加熱器控制器202。調整加熱器控制器202可位於基板支撐組件126的內部或外部。調整加熱器控制器202可管理由調整加熱器電源142提供至獨立可調加熱器140或提供至空間可調加熱器140群組的功率，以便控制橫越基板支撐組件126分佈的每個空間可調加熱器140處所局部產生的熱。調整加熱器控制器202經配置以獨立地控制其中一個空間可調加熱器140相對於另一個空間可調加熱器140的輸出。光轉換器178可耦合到調整加熱器控制器202及控制器148，以將控制器148從處理腔室100內的RF能量的影響解耦。
在一個實施例中，主電阻加熱器154及/或空間可調加熱器140可形成在靜電卡盤132中。在此類實施例中，基板支撐組件126可在沒有加熱器組件170的情況形成，其 中靜電卡盤132直接設置在冷卻基座130上。調整加熱器控制器202可經設置以鄰近於冷卻基座並選擇性地控制獨立空間可調加熱器140。
靜電卡盤132及/或加熱器組件170可包括複數個溫度感測器(未顯示)以用於提供溫度反饋資訊。溫度反饋資訊可被傳發到控制器148以用於判定主電阻加熱器154的運作性、用於控制由主加熱器電源156施加到主電阻加熱器154的功率、用於控制冷卻基座130的運作及/或用於控制調整加熱器電源142施加到空間可調加熱器140的功率。替代地或額外地，溫度反饋資訊可被提供至加熱器控制器202以用於判定空間可調加熱器140的運作性及/或用於控制施加到空間可調加熱器140的功率。每個溫度感測器可定位於其中一個空間可調加熱器附近，且可被用於判定鄰近空間可調加熱器的運作性。在一個實施例中，每個溫度感測器是電阻溫度偵測器(RTD)。複數個溫度感測器可形成於平面上，該平面與複數個空間可調加熱器140所形成的平面以大約0.5mm至1.0mm分離。從而，在一個實施例中，每個溫度感測器與空間可調加熱器分離約0.5mm至1.0mm。如本文所用地，「附近」的用詞可代表分離小於2mm。將空間可調加熱器140與溫度感測器分離的材料可為聚酰亞胺、Al2O3、AlN，或其他介電質材料。
在處理腔室100中的基板134的表面溫度可由泵的處理氣體排氣、狹縫閥門、電漿122及/或其他因素所影 響。冷卻基座130、一或更多個主電阻加熱器154，及空間可調加熱器140皆協助控制基板134的表面溫度。
在主電阻加熱器154的兩個區域配置中，主電阻加熱器154可被用於將基板134加熱到適合處理的溫度，其中一個區域與另一個區域的變化大約為+/-攝氏10度。在主電阻加熱器154的四區域配置中，主電阻加熱器154可用來將基板134加熱到適合處理的溫度，其中特定區域內的變化為約+/-攝氏1.5度。每個區域可與鄰近區域差異約攝氏0度至約攝氏20度，這取決於處理條件及參數。然而，將整個基板的臨界尺寸中的變化最小化的優點已減少在基板表面的表面的判定處理溫度中的可接收變化。基板134的表面溫度變化半度，可能導致其中形成結構多達奈米的差異。空間可調加熱器140藉由將溫度分佈的變化減少至大約+/-攝氏0.3度以改善由主電阻加熱器154所產生的基板134的表面的溫度分佈。溫度分佈可變得均勻，或可透過使用空間可調加熱器140以在整個基板134的區域上以預定方式精確地變化。
圖2是繪示部分基板支撐組件126的局部剖面示意圖。靜電卡盤132、冷卻基座130、加熱器組件170及設施板180的部分被包含在圖2中。
加熱器組件170的主體152可由聚合物製成，例如聚酰亞胺。從而，主體152在實施例中可為彈性主體。主體152通常可為圓柱形的，但也可由其他幾何形狀形 成。主體152具有上表面270及下表面272。上表面270面向靜電卡盤132，而下表面272面向冷卻基座130。
加熱器組件170的主體152可由兩個或兩個以上介電層來形成(圖2顯示為四個介電層260、261、262、264)，並在壓力下對層260、261、262、264加熱以形成單一主體152。例如，主體152可由聚酰亞胺層260、261、262、264形成，該等層將主電阻加熱器154及空間可調加熱器140分離。聚酰亞胺層260、261、262、264可在壓力下加熱以形成加熱器組件170的單一主體152。空間可調加熱器140可在形成主體152前放置在第一層、第二層、第三層或第四層260、261、262、264之中、之上或之間。此外，主電阻加熱器154可在組裝前放置在第一層、第二層、第三層或第四層260、261、262、264之中、之上或之間，其中層260、261、262、264的至少一者將主電阻加熱器154及空間可調加熱器140分離並電性隔離。此外，溫度感測器141可在組裝前放置在第一層、第二層、第三層或第四層260、261、262、264之中、之上或之間，其中層260、261、262、264的至少一者將溫度感測器141及空間可調加熱器140分離並電性隔離。如此，空間可調加熱器140、主電阻加熱器154及溫度感測器141成為加熱器組件170的整體部分。
主電阻加熱器154、空間可調加熱器140及溫度感測器141的位置替代配置可將主電阻加熱器154、空間可調加熱器140及/或溫度感測器141的一或更多者放置在靜 電卡盤132之中或之下。圖3A至圖3F是基板支撐組件126的部分示意圖，詳細顯示了空間可調加熱器140、主電阻加熱器154及溫度感測器141的各個位置。
在圖3A所描繪的實施例中，基板支撐組件126不具有分離的加熱器組件170。反而，加熱器組件的空間可調加熱器140、主電阻加熱器154及溫度感測器141被設置在靜電卡盤132中。例如，主電阻加熱器154、溫度感測器141及空間可調加熱器140可設置在卡緊電極136的下方。雖然空間可調加熱器140被顯示在主電阻加熱器154的下方，且溫度感測器141被顯示在空間可調加熱器140的下方，但也可使用替代的定位。
在一個實施例中，靜電卡盤132藉由鋪設多層Al2O3或AlN而形成。由上而下，第一層在其底部可具有卡緊電極。第二層上可不具有元件。第三層上可具有主電阻加熱器154。第四層上可不具有元件。第五層上可具有空間可調加熱器140。第六層上可不具有元件。可在第六層中進行鑽孔並以金屬填充以形成通孔(vias)。第六層上可具有金屬層，該金屬層作為空間可調加熱器154的共地。金屬層可透過通孔連接到空間可調加熱器154。第七層上可不具有元件。第八層上可具有溫度感測器。第九層上可不具有元件。可在第九層中進行鑽孔並以金屬填充以形成通孔。第十層可具有第二金屬層，該第二金屬層將作為多個溫度感測器的共地。第十一層上可不具有元件。多個層可在加熱下的熔爐中進行壓縮，以形成AlN或Al2O3 的單一整塊主體，該單一整塊主體包括電極、主電阻加熱器154、空間可調加熱器140、溫度感測器141及金屬層。靜電卡盤接著可使用，例如，矽氧樹脂接合物以接合到冷卻板。
在圖3B所描繪的實施例中，用於基板支撐組件126的加熱器組件170包括空間可調加熱器140及溫度感測器141，而主電阻加熱器154被設置在靜電卡盤132中，例如，卡緊電極136的下方。替代地，空間可調加熱器140及溫度感測器141可設置在靜電卡盤132中，而主電阻加熱器154被設置在加熱器組件170中。
在圖3C所描繪的實施例中，用於基板支撐組件126的加熱器組件170具有設置於其中的主電阻加熱器154。空間可調加熱器140及溫度感測器141被設置在靜電卡盤132中，例如，卡緊電極136的下方。
在圖3D所描繪的實施例中，用於基板支撐組件126的加熱器組件170具有設置於其中的空間可調加熱器140及溫度感測器141，而主電阻加熱器154沉積在加熱器組件170的表面上。加熱器組件170將空間可調加熱器140及溫度感測器141從冷卻基座130隔離。替代地，主電阻加熱器154及空間可調加熱器140可設置在加熱器組件170內，而溫度感測器141沉積在加熱器組件170的表面上。
在圖3E所描繪的實施例中，基板支撐組件126的加熱器組件170具有設置於其中的主電阻加熱器154及空 間可調加熱器140。溫度感測器141被設置在加熱器組件170的主體之中或之上，例如，靜電卡盤132的下方。
在圖3F所描繪的實施例中，基板支撐組件126不具有分離的加熱器組件(170)，且空間可調加熱器140與主電阻加熱器154設置在靜電卡盤132中。溫度感測器141沉積在靜電卡盤132的底部表面上。
在另一個實施例(未顯示)中，基板支撐組件126不具有分離的加熱器組件(170)，且空間可調加熱器140與主電阻加熱器154設置在靜電卡盤132中。溫度感測器141被設置在溫度感測器組件中，該溫度感測器組件包括具有圓盤形狀或其他形狀的彈性聚合物主體。彈性聚合物主體可為聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚芳醚酮及類者。溫度感測器組件可定位在基板支撐組件126的底部上，且在溫度感測器組件中的每個溫度感測器可對齊至空間可調加熱器140及/或主電阻加熱器154。溫度感測器組件可包括具有多個導線的條帶連接器，其中每個導線連接到溫度感測器。
在一個實施例中，靜電卡盤132藉由鋪設多層Al2O3或AlN而形成。由上而下，第一層在其底部可具有卡緊電極。第二層上可不具有元件。第三層上可具有主電阻加熱器154。第四層上可不具有元件。第五層上可具有空間可調加熱器140。第六層上可不具有元件。可在第六層中進行鑽孔並以金屬填充以形成通孔(vias)。第六層上可具有金屬層，該金屬層作為空間可調加熱器154的共地。金屬層可透過通孔連接到空間可調加熱器154。第七 層上可不具有元件。第八層可具有第二金屬層，該第二金屬層將作為多個溫度感測器的共地。第九層上可不具有元件。可在第九層中進行鑽孔並以金屬填充以形成通孔。多個層可在加熱下的熔爐中進行壓縮，以形成AlN或Al2O3的單一整塊主體，該單一整塊主體包括電極、主電阻加熱器154、空間可調加熱器140及金屬層。溫度感測器接著可沉積在靜電卡盤的底部上。溫度感測器可透過通孔而連接到第二金屬層。靜電卡盤接著可使用，例如，矽氧樹脂接合物以接合到冷卻板。
可設想到，空間可調加熱器140、主電阻加熱器154及溫度感測器141可設置在其他方位中。例如，基板支撐組件126可具有複數個空間可調加熱器140以加熱基板134，可能缺乏主電阻加熱器154，且可能包括溫度感測器141來監視空間可調加熱器140。替代地，基板支撐組件126可具有主電阻加熱器154及溫度感測器141，但可能缺乏空間可調加熱器140。在此類實施例中，溫度感測器141將設置在平面中，該平面鄰近於包含主電阻加熱器154的平面。在一個實施例中，空間可調加熱器140與主電阻加熱器154在基板支撐組件126內直接設置在彼此下方。空間可調加熱器140可提供用於由基板支撐組件126所支撐的基板134的溫度分佈之微調控制，且溫度感測器141可提供空間可調加熱器140的運作的詳細資訊。
在圖3A至圖3F所顯示的每個範例中，一或更多個導電平面可形成於靜電卡盤132及/或加熱器組件170，以 用作為多個溫度感測器141及/或多個空間可調加熱器140的共地。在一個實施例中，第一導電平面被用作為空間可調加熱器的共地，並透過通孔連接到空間可調加熱器。在一個實施例中，第二導電平面被用作為溫度感測器的共地，並透過通孔連接到溫度感測器。每個導電平面可為設置在靜電卡盤內的金屬層，或可為設置在加熱器組件170內的導電平面。
回到圖2，空間可調加熱器140可形成或設置在加熱器組件170的主體152之上或之中。替代地，空間可調加熱器140可形成或設置在靜電卡盤132之上或之中。空間可調加熱器140可透過電鍍、噴墨印刷、絲網印刷、物理氣相沉積、打印、導線網格、圖案聚酰亞胺彈性電路，或其他合適的方式而形成。通孔可形成於加熱器組件170或靜電卡盤132中，以從空間可調加熱器140提供連接到加熱器組件170或靜電卡盤132的外部表面。替代地或額外地，金屬層(未顯示)可形成於加熱器組件170或靜電卡盤132中。通孔可形成於加熱器組件170或靜電卡盤132中，以從空間可調加熱器140提供連接到金屬層。額外通孔可經形成以將金屬層連接到加熱器組件170或靜電卡盤132的外部表面。
在一個範例中，靜電卡盤132的主體150可具有形成於其中的通孔，該通孔在空間可調加熱器140及主體150的安裝表面131之間。在另一個範例中，加熱器組件170的主體152可具有形成於其中的通孔，該通孔在空間可 調加熱器140及鄰近冷卻基座130的主體152的表面之間。在另一個範例中，靜電卡盤132的主體150可具有形成於其中的通孔，該通孔在空間可調加熱器140及金屬層之間，並在金屬層與主體140的安裝表面131之間。如此，基板支撐組件126的製造被簡化了。
類似於空間可調加熱器140，溫度感測器141可形成或設置在加熱器組件170的主體152之上或之中。替代地，溫度感測器141可形成或設置在靜電卡盤132之上或之中。一個實施例中的溫度感測器141是RTD。RTD可由鉑(Pt)、鎳(Ni)、鎳鉻(NiCr)、鉭(Ta)、鎢(W)，或另一種合適的材料所形成。RTD可具有小於一微米至幾微米厚度。RTD的電阻係數可為溫度的函數。從而，RTD的電阻可基於溫度的變化而改變。每個RTD的電阻可經量測以判定特定的空間可調加熱器140是否在運作及/或判定空間可調加熱器140的溫度。替代地，溫度感測器141可為熱電偶。溫度感測器141可由電鍍、噴墨印刷、絲網印刷、物理氣相沉積、打印、導線網格、圖案聚酰亞胺彈性電路，或其他合適的方式來形成。在一個實施例中，溫度感測器藉由沉積金屬層(例如，鉑的金屬層)、在金屬層上沉積光阻劑、使用光刻工具以將光阻劑暴露於圖案、將圖案蝕刻到金屬層中，接著移除光阻劑來形成。
可在加熱器組件170或靜電卡盤132中形成通孔及/或其他連接線路，以用於提供從溫度感測器141到加熱器組件170或靜電卡盤132的外部表面的連接。替代地或額 外地，可在加熱器組件170或靜電卡盤132中形成額外的金屬層(未顯示)。可在加熱器組件170或靜電卡盤132中形成通孔，以用於提供從溫度感測器到額外金屬層的連接。額外通孔可經形成以將額外金屬層連接到加熱器組件170或靜電卡盤132的外部表面。連接到空間可調加熱器140的金屬層可位在與連接到溫度感測器141的額外金屬層不同的平面。在一個實施例中，通孔、其他連接線路及/或金屬層為銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)或鋁(Al)。
在一個範例中，靜電卡盤132的主體150可具有形成於其中的通孔，該等通孔在溫度感測器141及主體150的安裝表面131之間。在另一個範例中，加熱器組件170的主體152可具有形成於其中的通孔，該等通孔在溫度感測器141及鄰近於冷卻基座130的主體152的表面之間。在另一個範例中，靜電卡盤132的主體150可具有形成於其中的通孔，該等通孔在溫度感測器141及額外金屬層之間，以及額外金屬層及主體140的安裝表面131之間。如此，基板支撐組件126的製造被簡化了。
在一個實施例中，空間可調加熱器140及溫度感測器141在形成加熱器組件170的同時被設置在加熱器組件170內。在另一個實施例中，空間可調加熱器140及/或溫度感測器141直接設置在靜電卡盤132的安裝表面131上。例如，空間可調加熱器140及/或溫度感測器141可為能黏附到靜電卡盤132的安裝表面131的薄層形式，或空間可調加熱器140及/或溫度感測器141可由其他技術沉積。 例如，空間可調加熱器140及/或溫度感測器141可由物理氣相沉積、化學氣相沉積、絲網印刷或其他合適的方法來沉積在安裝表面131上。主電阻加熱器154可如上方所顯示地位於靜電卡盤132或加熱器組件170中。
主電阻加熱器154可形成或設置在加熱器組件170的主體152或靜電卡盤132之上或之中。主電阻加熱器154可藉由電鍍、噴墨印刷、絲網印刷、物理氣相沉積、打印、導線網格或其他合適的方式形成。如此，基板支撐組件126的製造被簡化了。在一個實施例中，主電阻加熱器154在形成加熱器組件170的同時被設置在加熱器組件170內。在另一個實施例中，主電阻加熱器154直接設置在靜電卡盤132的安裝表面131上。例如，主電阻加熱器154可為能黏附到靜電卡盤132的安裝表面131的薄層形式，或主電阻加熱器154可由其他技術沉積。例如，主電阻加熱器154可由物理氣相沉積、化學氣相沉積、絲網印刷或其他合適的方法來沉積在安裝表面131上。空間可調加熱器140可如上方所顯示地位於靜電卡盤132或加熱器組件170中。
在一些實施例中，主電阻加熱器154被製造為類似空間可調加熱器140。在主電阻加熱器154被製造為類似空間可調加熱器140的實施例中，主電阻加熱器可選擇性地被利用而不具有額外空間可調加熱器140的益處。換言之，基板支撐組件126的主電阻加熱器154可本身為空間可調整的，亦即，區分成複數個離散電阻加熱元件。在此類 實施例中，分離的溫度感測器141可設置在每個主電阻加熱器154附近。將主電阻加熱器154區分成小電阻加熱器的形式允許在基板134的表面上局部控制熱點及冷點。空間可調加熱器140的額外層是選擇性的，這取決於將實現的溫度控制等級。
加熱器組件170可利用接合劑244耦合到靜電卡盤132的安裝表面131。接合劑244可為黏合劑，例如丙烯酸基黏合劑、環氧樹脂、矽氧樹脂基黏合劑、氯丁橡膠基黏合劑或其他合適的黏合劑。在一個實施例中，接合劑244是環氧樹脂。接合劑244可具有範圍被選擇在0.01至200W/mK之範圍內的熱導係數，且在一個示例性實施例中，在0.1至10W/mK的範圍內。包含接合劑244的黏合材料可額外包括至少一個導熱陶瓷填料，例如，氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)，及二硼化鈦(TiB2)，及類者。
在一個實施例中，加熱器組件170利用接合劑242耦合到冷卻基座130。接合劑242可類似於接合劑244且可為黏合劑，例如丙烯酸基黏合劑、環氧樹脂、氯丁橡膠基黏合劑、矽氧樹脂黏合劑或其他合適的黏合劑。在一個實施例中，接合劑242是環氧樹脂。接合劑242可具有範圍被選擇在0.01至200W/mK之範圍內的熱導係數，且在一個示例性實施例中，在0.1至10W/mK的範圍內。包含接合劑242的黏合材料可額外包括至少一個導熱陶瓷填料，例如，氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)，及二硼化鈦(TiB2)，及類者。
接合劑244、242可在翻新靜電卡盤132、冷卻基座130及加熱器組件170的一或更多者時被移除。在其他實施例中，加熱器組件170利用緊固件或卡盤(未顯示)來可移除地耦合到靜電卡盤132及冷卻基座130。
加熱器組件170可包括複數個空間可調加熱器140，該等空間可調加熱器例示性地顯示為空間可調加熱器140A、140B、140C、140D等等。空間可調加熱器140一般為加熱器組件170內的封閉體積，其中複數個電阻加熱器致使加熱器組件170及靜電卡盤132之間的熱傳遞。每個空間可調加熱器140可橫向地安排在整個加熱器組件170上，並定義加熱器組件170內的單元200以用於將額外的熱提供至與該單元200對準的加熱器組件170的區域(及主電阻加熱器154的一部分)。形成在加熱器組件170中的空間可調加熱器140的數量是可變化的，並且可設想到空間可調加熱器140(及單元200)比主電阻加熱器154的數量多至少一個大小級數。在加熱器組件170具有四個主電阻加熱器154的一個實施例中，可具有大於40個空間可調加熱器140。然而，可設想到，在經配置以與300mm基板使用的基板支撐組件126的給定實施例中，可具有約200、約400或甚至更多個空間可調加熱器140。空間可調加熱器140的示例性分佈在下方進一步參考圖4A至圖4D描述。
加熱器組件170可進一步包括複數個溫度感測器(例如，複數個RTD)141A、141B、141C、141D等等。 溫度感測器141可為在加熱器組件170內的大致封閉的體積。每個溫度感測器141可橫向安排在整個加熱器組件170上，使得每個溫度感測器141是位於加熱器組件170中的單元200內，該單元由空間可調加熱器140所定義。在一個實施例中，溫度感測器141比空間可調加熱器140更小。在一個實施例中，每個溫度感測器141大致橫向位於由空間可調加熱器140所定義的單元200的中心。每個溫度感測器141可量測其所被設置的單元200的溫度及/或判定在單元200中的空間可調加熱器140的運作性。此外，位於主電阻加熱器154所定義的區域中的一或更多個溫度感測器141可被用來量測區域的溫度及/或判定主電阻加熱器154的運作性。單一個溫度感測器141可被用來判定空間可調加熱器140及主電阻加熱器154兩者的運作性。
單元200可透過包括加熱器組件170的主體152的一或更多個層260、262、264而形成。在一個實施例中，單元是對主體152的下表面及上表面270、272開放的。單元可包括側壁214。側壁214可包括材料(或間隙)作為熱扼流器216。熱扼流器216可在主體152的上表面270中形成。熱扼流器216分離並減少鄰近單元200之間的傳導。藉由單獨地且獨立地控制提供給每個空間可調加熱器140的功率，且因此控制通過單元200的熱傳遞，控制溫度的逐像素(pixel by pixel)方法可被實現，此舉致使基板134的特定點被加熱或冷卻，致使真正可尋址的基板134表面的橫向溫度分佈調整及控制。
額外的熱扼流器216可在徑向最外的單元200及主體152的橫向最外的側壁280之間形成。位於最外單元200及主體152的橫向最外側壁280之間的此最外熱扼流器216將鄰近於橫向最外側壁280及處理腔室100的內部體積124的單元200之間的熱傳遞最小化。最外單元200及內部體積124之間的熱傳遞最小化允許了更靠近基板支撐組件126之邊緣的更精確的溫度控制，且作為結果，基板134的外直徑邊緣更好的溫度控制。
每個空間可調加熱器140可獨立地耦合到調整加熱器控制器202。此外，每個溫度感測器141可獨立地耦合到調整加熱器控制器202。在一個實施例中，調整加熱器控制器202可設置在基板支撐組件126中。調整加熱器控制器202可相對於其他單元200而在每個單元200處調節加熱器組件170中的空間可調加熱器140的溫度。替代地，調整加熱器控制器202相對於另一個單元200群組而橫越單元200群組調節加熱器組件170中的空間可調加熱器140群組的溫度。調整加熱器控制器202可對獨立空間可調加熱器140切換開/關狀態及/或控制工作週期。替代地，調整加熱器控制器202可控制傳遞給獨立空間可調加熱器140的功率量。例如，調整加熱器控制器202可對一或更多個空間可調加熱器140提供10瓦特的功率，對其他空間可調加熱器140提供9瓦特的功率，且又對其他空間可調加熱器140提供1瓦的功率。
在一個實施例中，加熱器控制器202從複數個溫度感測器141接收溫度量測。在一個實施例中，加熱器控制器202可接收作為電阻量測的每個溫度量測。加熱器控制器202可接著基於溫度轉換模型的電阻以將電阻量測轉換為溫度量測。每個溫度感測器可用獨立的溫度轉換模型電阻。替代地，多個溫度感測器可使用相同的溫度轉換模型電阻。溫度轉換模型電阻可透過執行溫度感測器的校準來產生。
加熱器控制器202可將每個溫度感測器141所接收到的溫度量測對溫度感測器141的期望溫度量測進行比較。溫度感測器141的期望溫度量測可能基於空間可調加熱器140的當前設定及/或主電阻加熱器154的當前設定，該空間可調加熱器與該主電阻加熱器與溫度感測器141所位在的區域或單元相關聯。若期望的溫度量測及溫度感測器141接收到的溫度量測的之間的差異(delta)超過閾值，則加熱器控制器202可調整與溫度感測器141相關聯的特定空間可調加熱器140的工作循環及/或功率。替代地或額外地，加熱器控制器202可調整與溫度感測器141相關聯的主電阻加熱器的工作循環及/或功率。溫度感測器141可被用於空間可調加熱器140及/或主電阻加熱器154的反饋控制。
在一個實施例中，每個單元200可例如使用熱扼流器216以從鄰近單元200熱隔離，此舉致使更精確的溫度控制。在另一個實施例中，每個單元200可熱結合到鄰近 單元以沿著加熱器組件170的上表面270建立類比(亦即，平滑或混合)的溫度分佈。例如，金屬層(例如鋁箔)可被用來當作主電阻加熱器154及空間可調加熱器140之間的熱擴散器。
使用獨立控制的空間可調加熱器140來拉平或校正主電阻加熱器154所產生的溫度分佈致使整個基板的局部溫度均勻性被控制到非常小的允差，並在處理基板134時致使精確的處理及CD控制。此外，空間可調加熱器140相對於主電阻加熱器154的小尺寸及高密度致使在基板支撐組件126的特定位置控制溫度，而不大幅影響的鄰近區域的溫度。此舉允許補償局部熱點及冷點，而不引入偏斜或其他溫度不對稱。具有複數個空間可調加熱器140的基板支撐組件126具有能力以將在其上處理的基板134的溫度均勻性控制到小於約±攝氏0.3度。
基板支撐組件126的一些實施例的另一個優點是防止RF功率通過控制電路的能力。例如，調整加熱器控制器202可包括電功率控制器210及光控制器220。電功率控制器210耦合到空間可調加熱器140。每個空間可調加熱器140具有一對功率引線(連接器250)，該對功率引線被連接到電功率控制器210。具有50個空間可調加熱器140、1個熱功率引線及1個共同功率引線(連接器250)的示例性加熱器組件170可被用來控制空間可調加熱器140。RF能量可被供應到處理腔室100中以用於形成電漿，並可耦合到功率引線。濾波器，例如圖1中所顯示的RF濾波器182、 184、186被用來將電氣設備(例如主加熱器電源156)保護於RF能量。藉由在電功率控制器210處終止功率引線(連接器250)，並利用光控制器220到每個空間可調加熱器140，單一個RF濾波器184可在電功率控制器210與電源156之間使用。與其每個加熱器具有專用的RF濾波器，空間可調加熱器能夠使用一個RF濾波器，此舉顯著地減少所使用的RF濾波器的數量。專用RF濾波器的空間是非常有限的，且在基板支撐組件內使用的加熱器數量也是有限的。主加熱器區域的數量沒有限制，且實現空間可調加熱器變成可能的。電功率控制器210與光控制器220的使用允許了更多加熱器，且造成優越的橫向溫度控制。
電功率控制器210可將功率切換或循環到複數個連接器250。電功率控制器210提供功率到每個連接器250，以啟動一或更多個空間可調加熱器140。儘管電力電源最終將電功率提供到複數個空間可調加熱器140，但電功率控制器210具有單一個電源，亦即調整加熱器電源142，並使用單一個濾波器184。有利地，減輕了額外濾波器的空間及費用，同時致使許多加熱器及加熱器區域的使用。
光控制器220可透過光纖介面226，例如光纖電纜，耦合到電功率控制器210，以控制供應到連接器250及空間可調加熱器140的功率。光控制器220可透過光學波導228耦合到光轉換器178。光轉換器178耦合到控制器148以用於提供控制空間可調加熱器140的功能的信號。光 纖介面226及光學波導228不經受電磁干擾或射頻(RF)能量。將控制器148保護於來自調整加熱器控制器202的RF能量傳輸的RF濾波器是不必要的，此舉允許基板支撐組件126中有更多空間來佈局其他設施。
光控制器220可發送命令或指令到電功率控制器210，以調節每個空間可調加熱器140或空間可調加熱器140的群組/區域。每個空間可調加熱器140可使用正引線及負引線的組合(亦即連接到電功率控制器210的連接器250)來啟動。功率可從電功率控制器210通過正引線流到空間可調加熱器140，並通過負引線返回到電功率控制器210。在一個實施例中，空間可調加熱器140之間共用負引線。每個空間可調加熱器140可皆具有獨立的專用正引線，而共用共同的負引線。在此安排中，從電功率控制器210至複數個空間可調加熱器140的連接器250數量比空間可調加熱器140的數量多一個。例如，若基板支撐組件126具有一百(100)個空間可調加熱器140，則空間可調加熱器140及電功率控制器210之間將有100個正引線及1個負引線，總共101個連接器250。在另一個實施例中，每個空間可調加熱器140具有將空間可調加熱器140連接至電功率控制器210的獨立負引線。在此安排中，從電功率控制器210至空間可調加熱器140的連接器250數量是空間可調加熱器140數量的兩倍。例如，若基板支撐組件126具有一百(100)個空間可調加熱器140，則空間可調加熱器 140及電功率控制器210之間將有100個正引線及100個負引線，總共200個連接器250。
光控制器220可藉由在每個空間可調加熱器140處量測溫度以編程及校準。光控制器220可透過調整獨立空間可調加熱器140的功率參數來控制溫度。在一個實施例中，可對空間可調加熱器140逐漸增加功率來調節溫度。例如，可藉由在供應到空間可調加熱器140的功率中的百分比增加(例如增加9%)來取得溫度的提升。在另一個實施例中，可藉由循環地使空間可調加熱器140打開及關閉來調節溫度。在又一個實施例中，可藉由循環及漸增地調整給每個空間可調加熱器140的功率之組合來調節溫度。此方法可用來取得溫度地圖。溫度地圖可將CD或溫度對應至每個空間可調加熱器140的功率分佈曲線。空間可調加熱器140可被用來基於獨立空間可調加熱器140的程式調節功率設定以產生基板上的溫度分佈。邏輯器可直接放置在光控制器220中或放置在外部連接控制器中，例如控制器148。
空間可調加熱器140及相關聯的溫度感測器141的配置現在將參考圖4A至圖4D討論。根據一個實施例，圖4A是圖2沿著剖面線A--A的剖面圖。根據替代實施例，圖4B至圖4D是圖2沿著相同剖面線A--A的剖面圖。
現在參考圖4A，複數個空間可調加熱器140通過加熱器組件170的主體152沿著剖面線A--A的平面設置。熱扼流器216設置在每個鄰近單元200之間，每個單元 200與空間可調加熱器140的至少一者相關聯。此外，熱扼流器216沿著基板支撐組件126的外部表面426設置。所顯示的單元200數量僅用於說明，且任何數量的實施例可大幅地具有更多(或更少)個單元200。空間可調加熱器140的數量可比主電阻加熱器154的數量多至少一個大小級數。橫越基板支撐組件126定位的空間可調加熱器140的數量在一些實施例中可超過數百個。
每個空間可調加熱器140具有電阻404，該等電阻在終端406、408終止。隨著電流進入一個終端(例如標記為406的終端)，並離開另一個終端(例如標記為408的終端)，電流行進穿過電阻404的導線並產生熱。空間可調加熱器140可具有設計功率密度，以沿著基板支撐組件126的外部表面426提供合適的溫度升高。電阻404所釋放的熱量是與其通過的電流的平方成正比。功率設計密度可介於約1瓦特/單元至約100瓦特/單元，例如10瓦特/單元。
電阻404可由鎳鉻合金、錸、鎢、鉑、鉭或其他合適材料的薄膜所形成。電阻404可具有電阻率(ρ)。低的ρ表示材料輕易地允許電荷經過電阻404移動。電阻(R)取決於ρ乘以長度(l)除以導線的截面積(A)，或簡單表示為R=ρ‧l/A。鉑在20℃下具有約1.06×10-7(Ω．m)的ρ。鎢在20℃下具有約6.60×10-8(Ω．m)的ρ。鎳鉻合金在20℃下具有約1.1×10-8(Ω．m)至約1.5×10-8(Ω．m)的ρ。上述三個材料中，由鎳鉻合金構成的電阻404允許電荷更輕易地移動，並產生更多的熱。然而，對於鎢的電 性特質在特定的溫度範圍中可將該材料區分為電阻加熱器。
電阻404可具有薄膜厚度(未顯示)及導線厚度472，該薄膜厚度及導線厚度經配置以在電流沿著電阻404通過時有效地提供熱。電阻404的導線厚度472的增加可能導致電阻404的電阻值R減小。導線厚度472範圍對鎢絲而言可為約0.05mm至約0.5mm，且對鎳鉻絲而言可為約0.5mm至約1mm。
回顧公式R=ρ‧l/A，可看出材料、導線長度及導線厚度可對電阻404做選擇以控制成本、功率消耗，及每個空間可調加熱器140所產生的熱。在一個實施例中，電阻404包括鎢，該電阻具有約0.08mm的導線厚度472且在10瓦特功率下具有約90歐姆的電阻。
空間可調加熱器140可配置為圖案490，以有效地沿著基板支撐組件126的表面產生熱分佈。圖案490可繞著中點對稱，同時在孔422之中及周圍提供間隙以用於升舉銷或其他機械、流體或電性連接。每個空間可調加熱器140可由調整加熱器控制器202來控制。調整加熱器控制器202可開啟單一個空間可調加熱器140以定義加熱器440；或開啟複數個空間可調加熱器140，該複數個空間可調加熱器經聚集以定義內楔462、周邊群組464、圓餅形狀區域460，或其他幾何配置，包括非連續的配置。如此，溫度可在沿著基板支撐組件126的表面上的獨立位置處精確地控制，該等獨立位置不限於例如本領域已知的同心 環。雖然所顯示的圖案是由小單元構成，但圖案可替代地具有較大及/或較小的單元、延伸到邊緣，或具有其他形式。
圖4A中還顯示RTD 405，該RTD是一種類型的溫度感測器141。RTD 405位於空間可調加熱器140的上方或下方。如所顯示地，RTD 405在大多數情況下將比空間可調加熱器140更小。RTD 405可為基於溫度而改變電阻值的特定類型的電阻。在一個實施例中，RTD 405是鉑絲。替代地，RTD 405可為在此討論的任何其他材料。RTD 405在終端407及409終止。電流可透過終端以傳送通過RTD 405，且RTD 405的電阻值可經量測以判定空間可調加熱器140的溫度。材料、導線長度，以及RTD 405的導線厚度可經選擇以用於控制RTD 405為靈敏的溫度範圍。
根據另一個實施例，圖4B是複數個空間可調加熱器140的頂視圖，該複數個空間可調加熱器沿著通過主體152的剖面線A--A的平面設置。熱扼流器216可選擇性地存在。空間可調加熱器140以格子的形式安排，定義了溫度控制單元200的陣列，該等溫度控制單元也以格子圖案安排。雖然空間可調加熱器140的格子圖案是顯示為包括行及列的X/Y格子，但空間可調加熱器140的格子圖案可替代地具有某種其他均勻封裝的形式，例如六角形緊密封包。應意識到，如以上所討論地，空間可調加熱器140可群組地或單獨地被啟動。
根據另一個實施例，圖4C是複數個空間可調加熱器140的頂視圖，該複數個空間可調加熱器沿著通過主體152的剖面線A--A的平面設置。圖4C繪示複數個空間可調加熱器140，該複數個空間可調加熱器安排在主體152的極線陣列中。選擇性地，一或更多個熱扼流器216可設置於空間可調加熱器140之間。空間可調加熱器140的極線陣列圖案定義了鄰近單元200，該等鄰近單元亦安排在極線陣列中。選擇性地，熱扼流器216可被用於將鄰近單元200從鄰近單元200隔離。
根據另一個實施例，圖4D是複數個空間可調加熱器140的頂視圖，該複數個空間可調加熱器沿著通過主體152的剖面線A--A的平面設置。圖4D繪示安排在同心通道中的主體152中的複數個空間可調加熱器140。空間可調加熱器140的同心通道圖案可選擇性地被熱扼流器216分離。可設想到，空間可調加熱器140及單元200可安排在其他方位中。
空間可調加熱器140的數量及密度貢獻了整個基板的溫度均勻性控制到很小允差的能力，此舉致使在處理基板134時的精確處理及CD控制。此外，一個空間可調加熱器140相對於另一個空間可調加熱器140的獨立控制致使基板支撐組件126中的特定位置的溫度控制而幾乎不影響鄰近區域的溫度，此舉致使局部熱點及冷點被補償而不引進偏斜或其他溫度不對稱。空間可調加熱器140可具有約攝氏0.0度及約攝氏10.0度之間的獨立溫度範圍，其中 該空間可調加熱器具有能力以將溫度升高控制在約攝氏0.1度的增量。在一個實施例中，在基板支撐組件126中的複數個空間可調加熱器140連同主電阻加熱器154具有能力以將在其上處理的基板134的溫度均勻性控制到小於約攝氏±0.3度。空間可調加熱器140允許在基板支撐組件126上處理的基板134的橫向溫度分佈的橫向調整及方位角調整兩者。
轉至圖5，提供了主電阻加熱器154及空間可調加熱器140的佈線模式的圖形描繪。佈線模式提供了空間可調加熱器140上的獨立控制，而非多工控制。獨立控制致使任何一個空間可調加熱器140或選擇的空間可調加熱器140與任何其他空間可調加熱器140或選擇的空間可調加熱器140同時啟動。佈線模式允許獨立地控制對複數個空間可調加熱器的其中一者相對於該複數個空間可調加熱器的另一者的輸出。空間可調加熱器140不具有在開啟及關閉狀態之間循環的功率以允許對其他空間可調加熱器140或選擇的空間可調加熱器140供電。此安排有利地允許空間可調加熱器140快速的反應時間，以便達成定製的溫度分佈。
主電阻加熱器154及空間可調加熱器140可附接到控制板502。控制板502可透過單一個RF濾波器510而附接到電源578。由於每個加熱器154、140共用單一個RF濾波器510且不具有其自己的RF濾波器，故基板支撐組件126中的空間被保留，且與額外濾波器相關聯的額外成 本被有利地減輕。控制板502是類似圖1及圖2中顯示的控制器202，並具有類似版本的電功率控制器210及光控制器220。控制板502可在基板支撐組件126的內部或外部。在一個實施例中，控制板502形成於設施板180及冷卻基座130之間。
空間可調加熱器140(1-n)被圖像地顯示，且應當理解到，空間可調加熱器1401可代表在共同區域中的一大群空間可調加熱器，或替代地，橫越基板支撐組件126設置的所有空間可調加熱器140。在一個實作中，空間可調加熱器140比主電阻加熱器154多一個大小級數，且對電功率控制器210及光控制器220的連接多一個大小級數。
電功率控制器210透過在冷卻基座130形成的一個或更多個孔或槽孔520以接收來自空間可調加熱器140的複數個連接器512。連接器512可包含多連接，該等連接適合用於空間可調加熱器140及電功率控制器210之間的通訊。連接器512可為電纜、獨立導線、扁平彈性電纜(例如條帶)、配合連接器，或其他適合用於空間可調加熱器140及電功率控制器210之間傳輸信號的技術。在一個實施例中，連接器512是條帶電纜。連接器512將使用功率條帶512的用詞進行討論。
功率條帶512在一個端點可連接到ESC 132中的空間可調加熱器140，並在另一個端點連接到電功率控制器210。功率條帶512可透過直接佈線、插口，或合適的插孔以連接到電控制器。在一個實施例中，電功率控制器210 具有插口，該插口經配置以用於高密度的連接。功率條帶512可使用高密度的連接器以提供從空間可調加熱器140到電功率控制器210的大量連接，例如50個或更多個連接。電功率控制器210可具有高密度互連(HDI)，其中每單位面積的佈線密度比常規印刷電路板更大。HDI可與功率條帶512的高密度連接器介面連接。連接器有利地允許高密度的連接並輕易地組裝及拆卸基板支撐組件126。例如，ESC 132可進行維護、翻修或替換，且連接器提供快速且簡便的方法來移除ESC 132以便維護，並快速地重新將ESC 132連接回基板支撐組件126。
電功率控制器210可額外地通過槽孔520以從主電阻加熱器154接收複數個功率條帶522，該槽孔穿過冷卻基座130形成。功率調帶512、522圖形地描繪用於每個空間可調加熱器140及主電阻加熱器154的多個功率引線。例如，功率條帶512包括用於每個空間可調加熱器140的複數個分離的正功率引線及負功率引線。類似地，功率條帶522包括用於每個主電阻加熱器154的分離的正功率引線及負功率引線。在一個實施例中，每個功率引線具有由光控制器220所管理的開關560。開關560可駐留在電功率控制器210中、在控制板502上或在其他合適的位置。可設想到，可利用單一個條帶，或甚至三個或更多個等間隔的條帶來對空間可調加熱器140與主電阻加熱器154的功率引線佈線。等間隔的條帶增強了場的均勻性及處理結果的均勻性。
光控制器220連接到外部控制器(圖1中的148)且經配置以提供指令給電控制器，以供電給每個空間可調加熱器140。光控制器220接收複數個控制條帶540以用於管理空間可調加熱器140。在一個實施例中，控制條帶540嵌入在控制板502中，並將光控制器220連接到電功率控制器210。例如，控制條帶540可為連接兩個控制器210、220的電路。在另一個實施例中，控制條帶可透過電纜或控制板502外部的其他合適連接以將光控制器220連接到電功率控制器210。在另一個實施例中，控制條帶540可通過經由冷卻基座形成的槽孔520並個別地管理每個空間可調加熱器140。
光控制器220可選擇性地接收複數個控制條帶550以便管理主電阻加熱器154。替代地，主電阻加熱器可由第二光控制器或由外部控制器管理。類似於控制條帶540，控制條帶550可嵌入在控制板502中或附接到主電阻加熱器154。替代地，主電阻加熱器可不具有控制條帶550，且功率的循環及強度可在電源138處外部地管理。
條帶540、550圖形地描繪了用於每個空間可調加熱器140及主電阻加熱器154的多個控制引線。例如，控制條帶540包括用於複數個空間可調加熱器140的分離正控制引線及負控制引線。光控制器220可從程式、溫度量測裝置、外部控制器、使用者或另一個其他來源取得輸入。光控制器220可判定管理哪個空間可調加熱器140及/或主電阻加熱器154。由於光控制器220使用光學以與RF環境 (例如電功率控制器210)外的其他裝置通訊，故光控制器220不受RF干擾，且不會將RF信號傳播到處理腔室外的區域。可設想到，單一個條帶或甚至三個或更多個調帶可被用來將控制引線佈線。
控制條帶540提供光控制器220所產生的信號以控制開關560的狀態。開關560可為場效電晶體，或其他合適的電子開關。替代地，開關560可嵌入在電功率控制器210中的光控制電路板中。開關560可對加熱器154、140提供在通電(有效)狀態及斷電(無效)狀態之間的簡單循環。
控制器202可控制對一或更多個選定的空間可調加熱器140相對於另一個空間可調加熱器且同時施加的工作週期、電壓、電流，或功率持續時間的至少一或更多者。在一個實施例中，控制器202沿著控制條帶5401提供信號，以指示開關5601允許90%的功率從中通過。電功率控制器210沿著功率條帶5121提供約10瓦特的功率。開關5601允許90%的供應功率通過到空間可調加熱器1401，該空間可調加熱器以約9瓦特的功率加熱。
在另一個實施例中，控制器202沿著控制條帶5502提供信號，以指示開關5602允許100%的功率從中通過。電功率控制器210沿著功率條帶5222提供約100瓦特的功率。開關5602允許100%的供應功率通過到主電阻加熱器1542，該主電阻加熱器以約100瓦特的功率加熱。類似地，主電阻加熱器154(1-N)可全部由控制器202操作。
在又一個實施例中，調整加熱器控制器202沿著控制條帶540提供信號，以指示開關560是為有效狀態或無效狀態，該有效狀態允許功率從中通過，該無效狀態防止功率從中通過。電功率控制器210沿著功率條帶512提供約10瓦特的功率給每個獨立的空間可調加熱器140，該等空間可調加熱器耦合到有效狀態中的開關560。調整加熱器控制器202獨立地控制開關560保持在有效狀態的持續時間及每個開關560相對於其他開關560的工作週期的至少其中一者，此舉最終控制基板支撐組件126及放置於其上的基板的溫度均勻性。對主電阻加熱器154控制功率的開關560可被類似地控制。
在另一個實施例中，代表分離區域的每個主電阻加熱器154(1-N)可具有分離的控制器202。在此實施例中，共同位於具有一個主電阻加熱器154(1-N)的區域的空間可調加熱器(1-N)可與共同的主電阻加熱器154(1-N)共用控制器202。例如，若有四個區域，則將有四個主電阻加熱器154(1-4)及四個等間隔的控制器202。
在其他實施例中，分離的控制器202可用於將單一個控制器所服務的空間可調加熱器140的數量分割。例如，每個控制條帶540可具有分離的光控制器220以用於獨立管理給定數量的空間可調加熱器140。分割空間可調加熱器140的控制允許較小的控制器及較少空間用於將條帶拉線通過經由冷卻基座130形成的槽孔520。
轉至圖6，提供了用於主電阻加熱器154及空間可調加熱器140的另一種佈線模式的圖形描繪。圖6中所描繪的佈線模式提供了空間可調加熱器140的獨立控制。空間可調加熱器140附接到調整加熱器控制器202。控制板502上的電功率控制器210透過RF濾波器184而附接到電源156。光控制器220連接到外部控制器(圖1中的148)並經配置以提供指令給電控制器以對每個空間可調加熱器140供電。光控制器220透過光纖介面226與電功率控制器210進行通訊，以管理空間可調加熱器140。類似於圖5的佈線模式，圖6的佈線模式提供附數個空間可調加熱器的其中一者的輸出相對於其他空間可調加熱器的獨立控制。
主電阻加熱器154可選擇性地附接到調整加熱器控制器202'，調整加熱器控制器202，或基板支撐組件126外部的其他控制器。調整加熱器控制器202'可幾乎類似於調整加熱器控制器202。應意識到，主電阻加熱器154的控制可類似於對空間可調加熱器140所描述的控制。替代地，主電阻加熱器154可如圖1地在外部管理。
空間可調加熱器140(1-n)被圖像地顯示且應理解到，空間可調加熱器1401可代表在共同區域中的一大群空間可調加熱器，或替代地，橫越基板支撐組件126所設置的所有空間可調加熱器140。每個空間可調加熱器140具有連接器250以用於從電功率控制器210傳輸功率到空間可調加熱器140。
電功率控制器210經由通過冷卻基座130形成的一或更多個孔或槽孔520以從空間可調加熱器140接收複數個功率條帶612。條帶612圖形地描繪用於每個空間可調加熱器140的多個功率引線。功率條帶612提供電力路徑給空間可調加熱器140的功率。在一個實施例中，功率條帶612包括用於每個空間可調加熱器140的分離正功率引線。功率條帶612可選擇性地具有單一個負功率引線，該負功率引線是附接到功率條帶612的所有空間可調加熱器140所共有的。替代地，功率條帶612可不具有負電力返回路徑，且電流的返回路徑可透過分離纜線、公共匯流排，或其他合適的連接器來提供。在另一個實施例中，功率條帶612包括用於每個空間可調加熱器140的分離負功率引線。功率條帶612可選擇性地具有單一個正功率引線，該正功率引線是附接到功率條帶612的所有空間可調加熱器140所共有的。替代地，功率條帶612可不具有正電力供應路徑，且電流的電力供應路徑可透過分離纜線、公共匯流排，或其他合適的連接器來提供。
短暫地轉至圖7，圖7是靜電卡盤132的底部794的透視圖，該底部經配置以用於圖6所描繪的佈線模式。靜電卡盤132可具有一個或更多個電極，以便將卡緊力量供應至設置在靜電卡盤132上的基板，且該靜電卡盤可具有一或更多個連接器742以將功率提供給電極。連接器742可額外連接到主電阻加熱器。在一個實施例中，單一個連接器被用於供電給單極卡緊電極。在另一個實施例中，兩 個連接器被用於供電給雙極卡緊電極。在一個實施例中，6個連接器被用於供電給四個主電阻加熱器。每個主電阻加熱器可具有單一個熱連接器，且可與另一個主電阻加熱器共用一個公共/接地連接器。在一個實施例中，複數個額外的連接器連接到複數個溫度感測器。在一個範例中有一百五十個溫度感測器，每個溫度感測器具有專用的連接器。所有的溫度感測器可共用單一個連接器，該單一個連接器提供公共接地。替代地，溫度感測器的不同子集合可共用分離的公共線。複數個額外的連接器可環繞所繪示的連接器。
功率條帶612可電性附接到靜電卡盤132的底部794，該靜電卡盤具有形成於其中的空間可調加熱器140及/或溫度感測器141。每個功率條帶612可為扁平彈性電纜(FFC)或彈性印刷電路(FPC)，例如聚酰亞胺扁平彈性電纜，該等功率條帶在一端具有連接器712且在另一端具有接觸點720。連接器712連接到電功率控制器210。連接器712可為獨立導線、插口連接器、插座、高密度連接器(例如與扁平彈性電纜或彈性印刷電路使用的高密度連接器)，或其他合適的連接器。接觸點720可附接到形成在靜電卡盤132中的電性連接器，亦即通孔。接觸點720可被焊接、膠合或以其他方式附接到靜電卡盤132。替代地，接觸點720可經形成以直接連接到空間可調加熱器140，例如導線功率引線。接觸點720可具有與靜電卡盤132接觸的結合面積，該結合面積約小於0.75英寸直徑的圓形。接觸點 720與靜電卡盤132所具有的最小化面積減少了從靜電卡盤132到冷卻基座130的熱傳遞。接觸點720可為圓形、矩形、半圓形或任何其他形狀。功率條帶612可具有多於一個的接觸點720及一百個或更多個引線。單一功率條帶612可能能夠連接並獨立地控制許多個空間可調加熱器140，這取決於對電功率控制器210的佈線連接配置，例如共用公共負引線。此外，功率條帶612可被用於連接到溫度感測器。在一個實施例中，靜電卡盤132具有等間距且焊接於其上的六個功率條帶612。每個功率條帶612可具有25個焊接接觸點720。替代地，靜電卡盤132可具有更多或更少的功率條帶612。
替代地，功率條帶612可由銷/插孔連接器來代替。短暫地轉至圖10，圖10繪示配合連接器1010的剖面圖，該配合連接器將ESC 132連接到調整加熱器控制器202。配合連接器1010可設定尺寸以通過冷卻基座130中的槽孔520，以提供調整加熱器控制器202與ESC 132之間的連接。配合連接器1010可具有凸緣1008。凸緣1008可設置在冷卻基座130及調整加熱器控制器202之間。間隙1050可形成於冷卻基座130及調整加熱器控制器202之間。替代地，調整加熱器控制器202可具有切口、凹口、孔、空隙，或其他開口以允許配合連接器1010從中通過，並大幅減少調整加熱器控制器202及冷卻基座130之間的間隙1050。
配合連接器1010可具有第一端點1002及第二端點1004。第一端點1002可與ESC 132介面連接。第二端點1004可與調整加熱器控制器202介面連接。複數個接觸銷1012、1014與複數個銷插孔1020、1022介面連接，以提供ESC 132及調整加熱器控制器202之間的電性連接。銷1012、1014可為約0.3mm或更小。銷1012、1014具有相對應的複數個銷插孔1020、1022，該複數個銷插孔經配置以接收銷1012、1014並提供電連續性。銷1012、1014或銷插孔1020、1022可在配合連接器1010的第一端點及第二端點1002、1004的一或更多者上形成，並在ESC 132及調整加熱器控制器202之間介面連接。
配合連接器1010可提供調整加熱器控制器202與ESC 132之間的直接物理電性連接。例如，接收銷1014的插孔可在調整加熱器控制器202上形成。冷卻基座130可直接放置在ESC 132上，配合連接器1010插入穿過冷卻基座130中的槽孔520，且調整加熱器控制器202放置在配合連接器1010上以形成ESC 132及調整加熱器控制器202之間的連接。替代地，配合連接器1010可利用電纜、條帶或扁平連接器以完成調整加熱器控制器202與ESC 132之間的連接。
有利地，配合連接器1010可具有小的剖面面積，該剖面面積相對應地在冷卻基座130中使用小的開放空間，此舉將冷卻基座130的熱傳導或干擾最小化以得到更 佳的熱均勻性。此外，配合連接器1010可將連接保護於處理環境並延長電性連接的壽命。
回到圖6，電功率控制器210可具有複數個形成於其中的開關660。每個開關660可從電源條帶612的其中一者接收正功率引線以控制個別的空間可調加熱器140。光控制器220透過到電功率控制器210的光纖介面226以管理開關660。電路640可嵌入在電功率控制器210或調整加熱器控制器202中將光信號轉換成電信號以便提供指令給開關660。
開關660可為場效應電晶體，或其他合適的電子開關。開關660對加熱器154、140提供通電(有效)狀態及斷電(無效)狀態之間的簡單循環。替代地，開關660可為另一種合適的裝置，該裝置可控制供應到空間可調加熱器140的功率量。
開關660可形成在基板支撐組件126內部，例如靜電卡盤132、冷卻基座130、加熱器組件170及設施板180中。替代地，開關660可形成在基板支撐組件126或甚至處理腔室100的外部，例如在控制器148中。
轉至圖8，圖8繪示冷卻基座130的底部透視圖，該冷卻基座經配置以用於圖6所描繪的佈線方案。冷卻基座130可具有底表面894、複數個冷卻通道(未顯示於圖8)，及通道842。冷卻通道可經配置以在其中循環流冷卻流體，以調節靜電卡盤132的溫度。通道842可經配置以允許在供電給靜電卡盤132的電極742穿過冷卻基座130。通道 842可被電絕緣以被保護於供能給冷卻基座130的電極742。此外，冷卻基座可具有一或更多個槽孔520。槽孔520可經配置以允許條帶612從靜電卡盤132內部地通過冷卻基座130至底表面894。
電功率控制器210可設置在冷卻基座130的底表面894上。電功率控制器210安裝在RF環境中，且可透過光纖以執行與電功率控制器210的通訊，而給電功率控制器210的功率可透過RF濾波器供應。電功率控制器210可具有發送826及接收828光纖介面226。光纖介面226提供光學連接到光控制器220。光纖介面226免除於RF及其他電性干擾，且不使用濾波器以保護連接的裝置/控制器，例如光控制器220。
調整加熱器控制器202可具有複數個插口812。插口812可經配置以與連接器712連接，該連接器附接到條帶612的端點。插口可對每個條帶612提供50個或更多個獨立連接。電功率控制器210可由基板830組成，該基板具有形成於其上的複數個電路832、834。複數個電路832、834可包括電晶體、電阻、電容及其他電性特徵，以用於形成開關並控制流到插口812中的獨立連接的功率。電功率控制器210可藉由控制經由插口812中的獨立連接所施加的工作週期、電壓、電流，或功率持續時間的至少一或更多者來管理獨立空間可調加熱器140，該插口附接至條帶612。
此外，加熱器控制器202可包括一或更多個溫度量測電路(未顯示)來從複數個溫度感測器141所產生的讀數量測溫度。溫度量測電路可提供溫度量測值到電功率控制器210，該溫度量測值與與空間可調加熱器及/或主電阻加熱器相關聯。電功率控制器210接著可判定是否對相關聯的空間可調加熱器調整工作週期、電壓等等。
在一個實施例中，開關660形成在電功率控制器210上。條帶612與連接器712通過冷卻基座130中的槽孔520，以將靜電卡盤132中的空間可調加熱器140連接到電功率控制器210。連接器712將條帶612連接到電功率控制器210上的插口812。光控制器220透過光纖介面226提供光學信號至電功率控制器210，以控制給插口812中的獨立連接的功率。光控制器220及電功率控制器210的組合允許任何選擇的獨立空間可調加熱器140同時被供電及/或循環開關，以在靜電卡盤132上所設置的基板上產生定制的溫度分佈。高密度互連件的使用致使大量空間可調加熱器140的獨立控制及溫度分佈的增強控制。有利地，空間可調加熱器140的獨立控制允許每個獨立空間可調加熱器140的高工作週期及更大的動態溫度範圍。空間可調加熱器140的獨立控制提供每單位時間更多的功率以及快速的反應時間。
圖9是方法900的一個實施例的流程圖，該方法利用基板支撐組件(例如上方描述的基板支撐組件以及其他基板支撐組件)來處理基板。方法900在方塊902開始對主 電阻加熱器施加功率，該主電阻加熱器形成於基板支撐組件中。主電阻加熱器可為單一加熱器，或分割成區域。主電阻加熱器區域可被獨立控制。
在方塊904處，功率被提供至複數個獨立空間可調加熱器，該等空間可調加熱器圍繞基板支撐組件分佈。調整加熱器控制器獨立地控制給每個空間可調加熱器的功率。至少兩個空間可調加熱器產生預定的不同量的熱。由一個空間可調加熱器相對於另一個空間可調加熱器所產生的熱差異可藉由控制相對另一個空間可調加熱器所施加到任何一個空間可調加熱器的工作週期、電壓、電流、功率持續時間的至少一或更多者來控制。供應到空間可調加熱器的功率亦可依序地掃過獨立空間可調加熱器。
每個空間可調加熱器的控制可在靜電卡盤132中同時執行，以允許任何選擇的空間可調加熱器快速地產生特定溫度分佈。提供給獨立空間可調加熱器的功率控制可透過外部控制器來提供，該外部控制器經由光學連接器以介面連接到設置在基板支撐組件中的調整加熱器控制器。外部控制器藉由與調整加熱器控制器的光學連接而從RF隔離。
在方塊906處，工件，例如基板，可在基板支撐組件上處理。例如，基板可在真空腔室中進行處理，例如使用電漿處理。可在處理腔室中的電漿存在下選擇性地執行的真空處理可為蝕刻、化學氣相沉積、物理氣相沉積、離子植入、電漿處理、退火、氧化物移除、緩和或其他電 漿處理的其中一個。可設想到，工件可在其他環境中的溫度控制表面上進行處理，例如，用於其他應用的大氣狀況下。
選擇性地，在方塊906處，提供至在基板支撐組件內橫向分佈的獨立空間可調加熱器的功率可回應於處理狀況或處理配方的變化而改變。例如，提供給一或更多個空間可調加熱器的功率可利用來自調整加熱器控制器的命令來改變。調整加熱器控制器可同時對一個空間可調加熱器提供功率，而循環另一個空間可調加熱器，並以不同的重疊時間間隔來循環更其他的空間可調加熱器。
雖然前述內容針對本發明的實作，但其他及進一步的實作可在不背離其基本範疇的情況下設計，且其範疇是由隨後的請求項來判定。
130:冷卻基座
131:安裝表面
132:靜電卡盤
133:工件表面
134:基板
136:卡緊電極
140:空間可調加熱器
140A:空間可調加熱器
140B:空間可調加熱器
140C:空間可調加熱器
140D:空間可調加熱器
141:溫度感測器
141A:溫度感測器
141B:溫度感測器
141C:溫度感測器
141D:溫度感測器
150:介電質主體
152:主體
156:主加熱器電源
160:導管
170:加熱器組件
178:光轉換器
180:設施板
200:單元
202:控制器
210:電功率控制器
214:側壁
216:熱扼流器
220:光控制器
226:光纖介面
228:光學波導
242:接合劑
244:接合劑
250:連接器
260:層
261:層
262:層
264:層
270:上表面
272:下表面
280:最外側壁

Claims (16)

  1. 一種基板支撐組件，包括複數個區域，該基板支撐組件進一步包括：一卡盤，該卡盤包括一陶瓷體；一額外組件，該額外組件接合到該夾具的一下表面，該額外組件包括：一第二主體；及複數個溫度感測器，該複數個溫度感測器設置在該第二主體之中或之上，其中該複數個區域的每一個區域包括該複數個溫度感測器的至少一者；複數個空間可調加熱元件，該複數個空間可調加熱元件設置在：a)該陶瓷體之中或之上，或b)該第二主體之中或之上；在該陶瓷體或該第二主體中的一金屬層，其中該金屬層係：a)與該複數個空間可調加熱元件的一或更多個空間可調加熱元件分離，並且作為該一或更多個空間可調加熱元件的一共地，或b)與該複數個溫度感測器的一或更多個溫度感測器分離，並且作為該一或更多個溫度感測器的一共地；及複數個通孔，該複數個通孔將該金屬層連接到該一或更多個空間可調加熱元件或該一或更多個溫度感測器。
  2. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該額外組件進一步包括複數個主電阻加熱元件，該複數個主電阻加熱元件設置在該第二主體之中或之上，其中該複 數個主電阻加熱元件的每一個主電阻加熱元件設置在該複數個區域的一不同區域中。
  3. 如請求項2所述之基板支撐組件，其中：a)該複數個溫度感測器設置在該第二主體中，該複數個主電阻加熱元件設置在該第二主體中，且該複數個空間可調加熱元件設置在該第二主體的一表面上；b)該複數個溫度感測器設置在該第二主體的該表面上，該複數個主電阻加熱元件設置在該第二主體中，且該複數個空間可調加熱元件設置在該第二主體中；或c)該複數個溫度感測器設置在該第二主體中，該複數個主電阻加熱元件設置在該第二主體中，且該複數個空間可調加熱元件設置在該第二主體中。
  4. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該夾具包括複數個主電阻加熱元件，該複數個主電阻加熱元件設置在該陶瓷體之中或之上，其中該複數個主電阻加熱元件的每一個主電阻加熱元件設置在該複數個區域的一不同區域中。
  5. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該複數個溫度感測器的一或更多者包括一電阻溫度計偵測器(RTD)或一熱電偶。
  6. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包括：一加熱器控制器，該加熱器控制器電性連接至該複數個空間可調加熱元件的一或更多者，該加熱器控制器用 以：獨立地控制該複數個空間可調加熱元件的一第一空間可調加熱元件相對於複數個空間可調加熱元件的一第二空間可調加熱元件的一輸出；從複數個溫度感測器的一第一溫度感測器接收一溫度量測，該第一溫度感測器在該第一額外電阻加熱元件附近；及基於該溫度量測來判定該第一空間可調加熱元件是否失敗。
  7. 如請求項1所述之基板支撐組件，進一步包括：一加熱器控制器，該加熱器控制器電性連接至該複數個空間可調加熱元件的一第一空間可調加熱元件，該加熱器控制器用以：從複數個溫度感測器的一第一溫度感測器接收一溫度量測，該第一溫度感測器在該第一空間可調加熱元件附近；判定該溫度量測以及用於該第一空間可調加熱元件的一溫度設定之間的一差異；判定該差異是否超出一閾值；及回應於判定該差異超出該閾值，調整該第一空間可調加熱元件的一設定。
  8. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該複數個空間可調加熱元件形成於一第一平面上，其中該複 數個溫度感測器形成於一第二平面上，且其中該第二平面與該第一平面分離約0.5mm至1.0mm。
  9. 如請求項1所述之基板支撐組件，其中該第二主體為包括聚酰亞胺的一彈性主體。
  10. 一種基板支撐組件，包括複數個區域，該基板支撐組件進一步包括：一卡盤，該卡盤包括一陶瓷體；複數個空間可調加熱元件，該複數個空間可調加熱元件設置在該陶瓷體中的一第一平面上；複數個溫度感測器，該複數個溫度感測器設置在以下至少一者處：1)該陶瓷體中，或2)該陶瓷體的一底表面上，其中該複數個溫度感測器設置在一第二平面上，且其中該複數個區域的每一個區域包括該複數個溫度感測器的至少一者；在該陶瓷體或一第二主體中的一金屬層，其中該金屬層係：a)與該複數個空間可調加熱元件的一或更多個空間可調加熱元件分離，並且作為該一或更多個空間可調加熱元件的一共地，或b)與該複數個溫度感測器的一或更多個溫度感測器分離，並且作為該一或更多個溫度感測器的一共地；及複數個通孔，該複數個通孔將該金屬層連接到該一或更多個空間可調加熱元件或該一或更多個溫度感測器。
  11. 如請求項10所述之基板支撐組件，進一步包括： 複數個主電阻加熱元件，該複數個主電阻加熱元件設置在該陶瓷體之中或之上，其中該複數個主電阻加熱元件的每一個主電阻加熱元件設置在該複數個區域的一不同區域中。
  12. 如請求項10所述之基板支撐組件，其中該複數個溫度感測器包括複數個電阻溫度計偵測器(RTD)或複數個熱電偶。
  13. 如請求項10所述之基板支撐組件，進一步包括：一額外組件，該額外組件接合到該夾具的一下表面，該額外組件包括：一第二主體；及複數個主電阻加熱元件，該複數個主電阻加熱元件設置在該第二主體之中或之上，其中該複數個主電阻加熱元件的每一個主電阻加熱元件設置在該複數個區域的一不同區域中。
  14. 如請求項13所述之基板支撐組件，其中該第二主體為包括聚酰亞胺的一彈性主體。
  15. 如請求項10所述之基板支撐組件，其中該第二平面與該第一平面分離約0.5mm至1.0mm。
  16. 如請求項10所述之基板支撐組件，進一步包括：一加熱器控制器，該加熱器控制器電性連接至該複數個空間可調加熱元件的一第一空間可調加熱元件，該加 熱器控制器用以：從複數個溫度感測器的一第一溫度感測器接收一溫度量測，該第一溫度感測器在該第一空間可調加熱元件附近；判定該溫度量測以及用於該第一空間可調加熱元件的一溫度設定之間的一差異；判定該差異是否超出一閾值；及回應於判定該差異超出該閾值，調整該第一空間可調加熱元件的一設定。
TW110100240A 2016-01-22 2017-01-19 用於多區域靜電卡盤的感測器系統 TWI771859B (zh)

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