TWI773867B - 動態冷卻劑混合歧管 - Google Patents

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亞歷山大 查爾斯 馬爾卡奇
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Abstract

一種用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統包含第一與第二來源，用以分別在第一與第二溫度下、於一固定流率下供應一流體。第一與第二三通比例閥在該第一與第二溫度下、於該固定流率下自該第一與第二來源接收該流體，混合所接收之該流體之第一部分俾將具有預定溫度的該流體於預定流率下供應至該基板支座組件，並使所接收之該流體之第二部分返回至該第一與第二來源。一第三三通比例閥於該預定流率下自該基板支座組件接收該流體，並使所接收之該流體返回至該第一與第二來源。一控制器控制該第一與第閥俾將該流體供應至該基板支座組件，並控制該第三閥俾將該流體分配於該第一與第二來源之間。

Description

動態冷卻劑混合歧管
本揭露書大體上係關於半導體製造設備，更具體而言，係關於控制處理腔室中之基板的溫度。
此處所提供之先前技術說明係為了大體上介紹本發明之背景。在此先前技術章節中所敘述之範圍內之本案列名之發明人的成果、以及在申請時不適格作為先前技術之說明書的實施態樣，皆非有意地或暗示地被承認為對抗本發明之先前技術。
可以許多方式控制處理腔室中之基板(例如半導體晶圓)的溫度。例如，可將一或更多加熱器設置於基板支座組件中，並可控制供應至加熱器的功率俾控制基板的溫度。在另一範例中，可利用閥以使一或更多流體循環通過設置於基板支座組件中之一或更多流動通道，且流體的溫度可用以控制基板的溫度。
一種用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統包含第一與第二來源，用以分別在第一與第二溫度下供應一流體。該系統更包含一第一三通比例閥，其具有一輸入埠、一第一輸出埠、以及一第二輸出埠，該輸入埠係連接至該第一來源，該第一輸出埠係連接至一供應管線以將該流體從該第一來源供應至該基板支座組件，該第二輸出埠係連接至該第一來源。該系統更包含一第二三通比例閥，其具有一輸入埠、一第一輸出埠、以及一第二輸出埠，該輸入埠係連接至該第二來源，該第一輸出埠係連接至該供應管線以將該流體從該第二來源供應至該基板支座組件，該第二輸出埠係連接至該第二來源。該系統更包含一第三三通比例閥，其具有一輸入埠、以及第一與第二輸出埠，該輸入埠係連接至一回流管線以自該基板支座組件接收該流體，該第一與第二輸出埠係分別連接至該第一與第二來源，以使自該基板支座組件接收的該流體返回至該第一與第二來源。該系統更包含一控制器，用以控制該第一及第二三通比例閥，俾將經由該等各別的輸入埠而自該第一與第二來源接收的該流體之第一部分輸出，以在預定溫度及預定流率下將該流體經由該供應管線而供應至該基板支座組件；並且使經由該等各別的輸入埠而自該第一與第二來源接收的該流體之第二部分各別經由該第一及第二三通比例閥之該等第二輸出埠而返回至該第一與第二來源；並且控制該第三三通比例閥，以將經由該回流管線而自該基板支座組件接收的該流體分配於該第一與第二來源之間。
在其它特徵中，該控制器基於在該預定溫度及該預定流率下經由該供應管線而供應至該基板支座組件的該流體，而控制該基板的溫度。
在其它特徵中，該第一與第二來源在一固定流率下將該流體供應至該第一及第二三通比例閥。
在其它特徵中，該系統更包含與該供應管線相關的一溫度感測器、以及與該回流管線相關的一流量計。該控制器基於自該溫度感測器及該流量計接收之資料，而控制該第一及第二三通比例閥。
在其它特徵中，該控制器基於該第一與第二來源之各者中之該流體的重量指示，而控制該第三三通比例閥。
在其它特徵中，該第三三通比例閥將自該基板支座組件接收的該流體分配於該第一與第二來源之間，俾使該第一與第二來源之流體量位維持於第一與第二閾值之間。
在其它特徵中，該系統更包含一封閉體，用以包封該第一、第二、與第三三通比例閥、以及將該第一與第二來源連接至該第一、第二、與第三三通比例閥的流體管線。該封閉體包含一入口及一出口，並且使氮經由該入口及該出口而通過該封閉體，俾將濕空氣從該封閉體中移去。
在其它特徵中，一種用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統包含第一與第二來源，用以分別在第一與第二溫度下、於一固定流率下供應一流體。該系統更包含第一與第二三通比例閥，用以在該第一與第二溫度下、於該固定流率下自該第一與第二來源接收該流體、用以混合所接收之該流體之第一部分俾將具有預定溫度的該流體於預定流率下供應至該基板支座組件、且用以使所接收之該流體之第二部分返回至該第一與第二來源。該系統更包含一第三三通比例閥，用以於該預定流率下自該基板支座組件接收該流體、且用以使自該基板支座組件接收之該流體返回至該第一與第二來源。該系統更包含一控制器，用以控制該第一與第二三通比例閥俾將具有該預定溫度的該流體於該預定流率下供應至該基板支座組件、且用以控制該第三三通比例閥俾將自該基板支座組件接收的該流體分配於該第一與第二來源之間。
在其它特徵中，該控制器基於在該預定溫度及該預定流率下供應至該基板支座組件的該流體，而控制該基板的溫度。
在其它特徵中，該系統更包含一溫度感測器，其係與一供應管線相關，該供應管線將來自該第一與第二三通比例閥的該流體供應至該基板支座組件。該系統更包含一流量計，其係與一回流管線相關，該回流管線使來自該基板支座組件的該流體返回至該第三三通比例閥。該控制器基於自該溫度感測器及該流量計接收之資料，而控制該第一與第二三通比例閥。
在其它特徵中，該控制器基於該第一與第二來源之各者中之該流體的重量指示，而控制該第三三通比例閥。
在其它特徵中，該第三三通比例閥將自該基板支座組件接收的該流體分配於該第一與第二來源之間，俾使該第一與第二來源之流體量位維持於第一與第二閾值之間。
在其它特徵中，該系統更包含一封閉體，用以包封該第一、第二、與第三三通比例閥、以及將該第一與第二來源連接至該第一、第二、與第三三通比例閥的流體管線。該封閉體包含一入口及一出口，並且使氮經由該入口及該出口而通過該封閉體，俾將濕空氣從該封閉體中移去。
在其它特徵中，一種用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之方法包含：在第一與第二三通比例閥處，於一固定流率下分別自第一與第二來源接收具有第一與第二溫度之流體。該方法更包含：使用該第一與第二三通比例閥以將自該第一與第二來源接收之該流體之部分混合，該流體之混合部分具有一預定溫度。該方法更包含：使用該第一與第二三通比例閥以使自該第一與第二來源接收之該流體之未用部分各別返回至該第一與第二來源。該方法更包含：將具有該預定溫度的該流體之混合部分於一預定流率下供應至該基板支座組件。該方法更包含：在一第三三通比例閥處自該基板支座組件接收該流體之混合部分。該方法更包含：使用該第三三通比例閥以使自該基板支座組件接收之該流體之混合部分返回至該第一與第二來源。該方法更包含：控制該第一與第二三通比例閥，俾將具有該預定溫度的該流體之混合部分於該預定流率下供應至該基板支座組件。該方法更包含：控制該第三三通比例閥，俾將自該基板支座組件接收之該流體之混合部分分配於該第一與第二來源之間。
在其它特徵中，該方法更包含：基於在該預定溫度及該預定流率下供應至該基板支座組件的該流體，而控制該基板的溫度。
在其它特徵中，該方法更包含對從該第一與第二三通比例閥供應至該基板支座組件之該流體之混合部分的溫度進行感測。該方法更包含對從該基板支座組件流動至該第三三通比例閥之該流體之混合部分的流率進行量測。該方法更包含基於該溫度及該流率而控制該第一與第二三通比例閥。
在其它特徵中，該方法更包含基於該第一與第二來源之各者中之該流體的重量指示，而控制該第三三通比例閥。
在其它特徵中，該方法更包含將自該基板支座組件接收的該流體之混合部分分配於該第一與第二來源之間，俾使該第一與第二來源之流體量位維持於第一與第二閾值之間。
在其它特徵中，該方法更包含將以下各者包封於一封閉體中：該第一、第二、與第三三通比例閥、以及使該第一與第二來源連接至該第一、第二、與第三三通比例閥的流體管線。該方法更包含使氮通過該封閉體，俾將濕空氣從該封閉體中移去。
本揭露內容之進一步的可應用領域將從實施方式、發明申請專利範圍及圖式中變得明顯。詳細說明及具體範例係意圖為僅供說明的目的，而非意欲限制本揭示內容的範圍。
本揭示內容提出用以控制基板溫度之系統及方法，該基板係設置於處理腔室中之基板支座組件上。具體而言，該等系統及方法透過使用三個三通比例閥而排除先前技術中所用之雙通閥的多重性。三個三通比例閥容許熱與冷的冷卻劑之受控混合、使冷卻劑來源能以恆定流率供應熱與冷的冷卻劑、並且將從基板支座組件返回的冷卻劑流動分配至每一冷卻劑來源。該系統及方法可在期望溫度及期望流率下將冷卻劑供應至基板支座組件，其使基板之溫度控制相較於先前技術而簡化。
此外，依據本揭示內容之系統及方法提供許多優於先前技術的優點。由於冷卻劑來源以恆定流速將熱與冷的冷卻劑供應至閥，因此使冷卻劑來源之設計(例如泵浦控制及溫度控制)簡化。再者，由於自基板支座組件返回之冷卻劑流動被分配於該等冷卻劑來源之間，因此該等冷卻劑來源中不會發生未足量及滿溢的情況。此外，使氮通過將閥及流體管線包封的封閉體，俾將溼空氣從封閉體中移去，其中該等流體管線使閥連接至冷卻劑來源。相較於先前技術中使用絕熱組件的封閉體，此使得基板溫度可受控之溫度範圍增加。因此，相較於先前技術中之系統及方法，本揭示內容之系統及方法更易於實行且更有效。
更具體而言，依據本揭示內容之動態冷卻劑混合歧管使用兩個三通閥以混合熱與冷的冷卻劑，俾在期望冷卻劑溫度及期望冷卻劑流率下輸出冷卻劑。該兩個三通閥利用旁路以使任何不需要/未用的冷卻劑返回至冷卻劑來源(稱為溫度控制單元(TCUs))，因此TCUs可於恆定流率下運行。第三三通閥將自基板支座組件接收之回流分配於兩個TCUs之間，俾使TCU皆不會有未足量或滿溢的情況。
相關於(亦即，耦接至)一供應管線的溫度感測器(例如熱電偶(TC))對被供應至基板支座組件之冷卻劑的溫度進行感測，該供應管線將混合的冷卻劑從兩個混合三通閥供應至基板支座組件。相關於(亦即，耦接至)一回流管線的流量計對流過基板支座組件之冷卻劑的流率進行量測，該回流管線使冷卻劑經由第三三通閥而從基板支座組件返回至冷卻劑來源。該兩個混合閥利用熱電偶(TC)、流量計、及比例積分微分(PID)控制以調整其位置。該第三回流閥利用來自TCU上之重量感測器的回饋、及PID控制以調整其位置。
所提出之系統僅利用兩個三通比例閥以將熱與冷的流體混合至期望溫度、同時維持期望流率，並且使未用之流體返回至各別的TCUs。另一架構會需要至少四個雙通比例閥以達成相同結果。此外，第三三通比例閥使從基板支座組件返回的流體分流，俾使TCU皆不會有冷卻劑用盡或冷卻劑滿溢的情況。另一架構會需要至少兩個雙通比例閥以達成相同結果。因此，所提出之系統使用較少的閥，且較易於實行。
此外，所提出之系統利用緊密的閥配置及定製的銲件以裝配於小空間中。所提出之系統亦可透過使用氮吹驅/排氣系統而在較大的溫度範圍(-20° C至120° C)內控制基板溫度，相較之下改為使用絕熱組件通常可達10° C至90° C之溫度範圍。
相比於先前技術，所提出之系統的優點包含快速的溫度響應時間及低流動變動。此外，TCUs可於恆定流率及輸出溫度下操作，且不需要使TCU儲槽重新平衡。與先前技術不同，透過使用所提出之系統，可以類比方式(亦即以連續的方式)而非以數位方式(亦即以分散的步驟)來設定冷卻劑溫度。再者，透過使用所提出之系統，可於熱與冷供應溫度之間選擇任何溫度，而非選擇熱溫或冷溫之其中一者。所提出之系統以連續方式選擇冷卻劑溫度的此能力使得基板溫度可受控之均勻性增強。
圖1顯示用以控制基板之溫度的系統100，該基板係設置於基板支座組件上。系統100包含雙冷卻器102、第一三通比例閥(下文中稱為第一閥)104、第二三通比例閥(下文中稱為第二閥)106、第三三通比例閥(下文中稱為第三閥)108、基板支座組件110、及控制器112。雙冷卻器102、第一閥104、第二閥106、及第三閥108係包封於封閉體114中。可將基板111設置於基板支座組件110上，以在處理腔室(未圖示)中進行處理。系統100如下所述而控制基板111的溫度。
雙冷卻器102包含第一冷卻劑來源116及第二冷卻劑來源118。第一冷卻劑來源116於第一溫度下供應冷卻劑。第二冷卻劑來源118於第二溫度下供應冷卻劑。第一冷卻劑來源116及第二冷卻劑來源118於固定流率下供應冷卻劑。
在一些實施例中，第一及第二冷卻劑來源116、118可供應不同的冷卻劑。在一些實施例中，對於第一及第二冷卻劑來源116、118之各者，可能需要使流率固定。在一些實施例中，雖然流率可為固定的，但第一及第二冷卻劑來源116、118之流率可為不同的。例如，第一冷卻劑來源116可具有第一固定流率，而第二冷卻劑來源118可具有第二固定流率。在該等實施例之任一者中，在操作期間不需要改變且不改變第一及第二冷卻劑來源116、118之固定流率或流率以調整由第一及第二冷卻劑來源116、118之各者所供應之冷卻劑量。
第一閥104具有輸入埠120、第一輸出埠122、及第二輸出埠(或旁路)124。第二閥106具有輸入埠126、第一輸出埠128、及第二輸出埠(或旁路)130。第三閥108具有輸入埠132、第一輸出埠134、及第二輸出埠136。
第一閥104之輸入埠120經由第一流體管線138而於固定流率下自第一冷卻劑來源116接收第一溫度的冷卻劑。第二閥106之輸入埠126經由第二流體管線140而於固定流率下自第二冷卻劑來源118接收第二溫度的冷卻劑。
第一閥104之第一輸出埠122將自第一冷卻劑來源116接收之冷卻劑的第一部分輸出至供應管線142中。第二閥106之第一輸出埠128將自第二冷卻劑來源118接收之冷卻劑的第一部分輸出至供應管線142中。從第一及第二閥104、106之各別第一輸出埠122、128輸出之該等冷卻劑第一部分係在供應管線142中混合。
供應管線142中的混合冷卻劑被供應至基板支座組件110。可將混合冷卻劑供應至設置於基板支座組件110中的一或更多流動通道(未圖示)，俾控制設置於基板支座組件110上之基板111的溫度。
控制器112控制第一及第二閥104、106，並決定從第一及第二閥104、106之各別第一輸出埠122、128輸出之該等冷卻劑第一部分的量。控制器112基於期望溫度(例如，預定溫度)而控制第一及第二閥104、106並決定量，冷卻劑係欲在該期望溫度下經由供應管線142而供應至基板支座組件110，俾控制基板溫度。從第一及第二閥104、106之各別第一輸出埠122、128輸出之該等冷卻劑第一部分係在供應管線142中混合，且具有期望溫度的所得混合冷卻劑係以期望流率(例如，預定流率)經由供應管線142而供應至基板支座組件110。
由第一閥104自第一冷卻劑來源116接收之冷卻劑的第二部分可不需與由第二閥106自第二冷卻劑來源118接收之冷卻劑的第一部分混合以將在期望溫度及期望流率下的冷卻劑供應至基板支座組件110。由第一閥104自第一冷卻劑來源116接收、未從第一閥104之第一輸出埠122輸出至供應管線142中之冷卻劑第二部分係經由第一閥104之第二輸出埠(或旁路)124及流體管線144而返回至第一冷卻劑來源116。
由第二閥106自第二冷卻劑來源118接收之冷卻劑的第二部分可不需與由第一閥104自第一冷卻劑來源116接收之冷卻劑的第一部分混合以將在期望溫度及期望流率下的冷卻劑供應至基板支座組件110。由第二閥106自第二冷卻劑來源118接收、未從第二閥106之第一輸出埠128輸出至供應管線142中之冷卻劑第二部分係經由第二閥106之第二輸出埠(或旁路)130及流體管線146而返回至第二冷卻劑來源118。
由於由第一及第二閥104、106所接收之冷卻劑的未用部分(亦即，第二部分)返回至第一及第二冷卻劑來源116、118，因此第一及第二冷卻劑來源116、118可於固定流率下將冷卻劑供應至第一及第二閥104、106。此使雙冷卻器102之設計簡化。例如，用以將冷卻劑從第一及第二冷卻劑來源116、118泵送至第一及第二閥104、106的泵浦(未圖示)可於單一速度下加以操作。此外，可輕易維持第一及第二冷卻劑來源116、118中之冷卻劑的第一及第二溫度。
自基板支座組件110返回的冷卻劑係經由回流管線148而由第三閥108所接收。第三閥108之輸入埠132經由回流管線148而自基板支座組件110接收冷卻劑。第三閥108將返回的冷卻劑分配於第一及第二冷卻劑來源116、118之間。由第三閥108自基板支座組件110接收之冷卻劑的第一部分經由第三閥108之第一輸出埠134、通過流體管線150及流體管線144而返回至第一冷卻劑來源116。由第三閥108自基板支座組件110接收之冷卻劑的第二部分經由第三閥108之第二輸出埠136、通過流體管線152及流體管線146而返回至第二冷卻劑來源118。
控制器112控制第三閥108，並決定由第三閥108之第一及第二輸出埠134、136各別輸出至第一及第二冷卻劑來源116、118之冷卻劑的第一及第二部分的適當或期望量。例如，控制器112基於自第一及第二冷卻劑來源116、118中之重量感測器(未圖示)接收的資料，而監視第一及第二冷卻劑來源116、118中之冷卻劑的重量。因此，控制器112判定第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中之冷卻劑的量位，並決定返回至第一及第二冷卻劑來源116、118之冷卻劑之第一及第二部分的量。
以下係所期望的：在第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中有足夠的冷卻劑。例如，以下可為所期望的：在第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中之冷卻劑量不小於或等於第一閾值、且不大於或等於第二閾值。第一閾值可為冷卻劑的最小容許低量位，用以避免第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中之未足量情況。第二閾值可為冷卻劑的最大容許高量位，用以避免第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中之滿溢的情況。
因此，控制器112控制第三閥108之第一及第二輸出埠134、136，俾使自第一及第二輸出埠134、136輸出至第一及第二冷卻劑來源116、118之冷卻劑之第一及第二部分相應地將第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中之冷卻劑量位維持於第一及第二閾值之間。例如，控制器112基於來自重量感測器的回饋(關於第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中之冷卻劑重量)，而控制第三閥108之第一及第二輸出埠134、136，並決定由第一及第二輸出埠134、136輸出至第一及第二冷卻劑來源116、118之冷卻劑之第一及第二部分，俾將第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中之冷卻劑量位維持於第一及第二閾值之間。因此，控制器112基於自第一及第二冷卻劑來源116、118中之重量感測器接收的資料，而控制第三閥108(亦即調整其位置)，俾防止第一及第二冷卻劑來源116、118之各者中發生未足量及滿溢的情況。
系統100更包含溫度感測器(例如熱電偶)154及流量計156。溫度感測器154係相關於(亦即耦接至)供應管線142。流量計156係相關於(亦即耦接至)回流管線148。溫度感測器154對通過供應管線142而供應至基板支座組件110之冷卻劑的溫度進行感測。流量計156量測自基板支座組件110通過回流管線148而返回之冷卻劑的流率。
控制器112包含比例積分微分(PID)控制器。控制器112基於期望溫度及由溫度感測器154所感測之冷卻劑溫度，而控制由第一及第二閥104、106所供應之冷卻劑量，其中冷卻劑係欲在該期望溫度下供應至基板支座組件110。因此，控制器112基於期望溫度及由溫度感測器154所感測之冷卻劑溫度，而控制第一及第二閥104、106之各別第一輸出埠122、128，其中冷卻劑係欲在該期望溫度下供應至基板支座組件110。
此外，控制器112基於期望流率及由流量計156所感測之冷卻劑流率，而控制由第一及第二閥104、106所供應之冷卻劑量，其中冷卻劑係欲在該期望流率下供應至基板支座組件110。因此，控制器112基於期望流率及由流量計156所量測之冷卻劑流率，而控制第一及第二閥104、106之各別第一輸出埠122、128，其中冷卻劑係欲在該期望流率下供應至基板支座組件110。因此，控制器112基於自溫度感測器154及流量計156接收之資料，而控制第一及第二閥104、106(亦即調整其位置)。
封閉體114具有入口158及出口160。使氮通過入口158而進入封閉體114、並通過出口160而離開封閉體114。氮將可能存在於封閉體114中的任何濕空氣移去。氮之使用改善雙冷卻器102之溫度控制，並使可利用系統100控制之基板111溫度的溫度範圍增加(例如由-20° C至120° C)。
圖2顯示用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之方法200。例如，方法200係藉由圖1所示之控制器112而加以執行。在202，分別於第一及第二溫度下從第一及第二流體來源(例如圖1所示之第一及第二冷卻劑來源116、118)以固定流率供應流體(例如冷卻劑)。在204，由第一及第二流體來源於第一及第二溫度下所供應之流體係分別在第一及第二閥(例如圖1所示之第一及第二閥104、106)處加以接收。
在206，所接收流體之部分係利用第一及第二閥而加以混合。在208，自第一及第二流體來源接收之混合的流體量係基於期望溫度及流率，而透過控制第一及第二閥而加以決定，其中流體係欲在該期望溫度及流率下供應至基板支座組件俾控制基板溫度。
在210，將期望溫度的混合流體以期望流率供應至基板支座組件(例如圖1所示之基板支座組件110)，俾控制基板(例如圖1所示之基板111)的溫度。在212，自第一及第二流體來源接收之流體的未用部分係分別利用第一及第二閥而返回至第一及第二流體來源。
在214，從基板支座組件返回的流體係在第三閥(例如圖1所示之第三閥108)處加以接收。在216，將從基板支座組件返回的流體分配於第一及第二流體來源之間。在218，自基板支座組件接收、返回至第一及第二流體來源之流體量，係基於來自重量感測器的回饋(分別關於存在於第一及第二流體來源中之流體重量)，而透過控制第三閥而加以決定。透過控制第三閥，使自基板支座組件接收之流體量分流並返回至第一及第二流體來源，因此第一及第二流體來源之各者中的流體量位係維持於低與高量位閾值之間。此防止第一及第二流體來源之各者中發生未足量及滿溢的情況。
以上敘述在本質上僅為說明性的，而非意圖限制本揭露內容、其應用、或用途。本揭露內容之廣泛指示可以各種形式實行。因此，雖本揭露內容包含特定例子，但由於當研究圖式、說明書、及以下申請專利範圍時，其他變化將更顯清楚，故本揭露內容之真實範疇不應如此受限。吾人應理解，在不改變本揭露內容之原理的情況下，可以不同次序(或同時)執行方法中之一或更多步驟。再者，雖實施例之各者係於以上描述為具有某些特徵，但關於本揭露內容之任何實施例所述之任一或更多該等特徵可在任何其他實施例中實行，及/或與任何其他實施例之特徵組合(即使並未詳細敘述該組合)。換句話說，所述之實施例並非互相排斥，且一或更多實施例彼此之間的置換維持於本揭露內容之範疇內。
元件 (例如，在模組、電路元件、半導體層等) 之間的空間及功能上之關係係使用各種用語所敘述，該等用語包含「連接」、「接合」、「耦合」、「鄰近」、「在…旁邊」、「在…之上」、「上面」、「下面」、以及「設置」。除非明確敘述為「直接」之情形下，否則當於上述揭露內容中描述第一與第二元件之間的關係時，該關係可係在第一與第二元件之間不存在其它中介元件之直接關係，但亦可係在第一與第二元件之間存在一或更多中介元件(空間上或功能上)的間接關係。如本文所使用的，詞組「A、B、及C其中至少一者」應解釋為意指使用非排除性邏輯OR之邏輯(A OR B OR C)，且不應解釋為意指「A之至少一者、B之至少一者、及C之至少一者」。
在一些實施例中，控制器為系統的一部分，該系統可為上述例子的一部分。此系統可包含半導體處理設備，該半導體處理設備包含(複數)處理工具、(複數)腔室、(複數)處理用平台、及/或特定的處理元件(基板基座、氣體流動系統等)。該等系統可與電子設備整合，以在半導體基板或基板之處理之前、期間、以及之後，控制其運作。電子設備可被稱為「控制器」，其可控制(複數)系統的各種元件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，可將控制器程式設計成控制本文所揭露之任何處理，包含處理氣體的傳送、溫度設定(例如，加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、射頻(RF)產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流速設定、流體傳送設定、位置和操作設定、基板轉移(進出與特定系統連接或接合之工具及其他轉移工具、及/或負載鎖)。
廣泛來說，可將控制器定義為具有接收指令、發佈指令、控制運作、啟動清洗操作、啟動終點量測等之許多積體電路、邏輯、記憶體、及/或軟體的電子設備。積體電路可包含：儲存程式指令之韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSPs)、定義為特殊應用積體電路(ASICs)的晶片、及/或一或更多微處理器、或執行程式指令(例如，軟體)的微控制器。程式指令可為以不同的單獨設定(或程式檔案)之形式而傳達至控制器或系統的指令，該單獨設定(或程式檔案)為實行特定處理(在半導體基板上，或是對半導體基板)定義操作參數。在一些實施例中，操作參數可係由製程工程師所定義之配方的一部分，俾在一或更多以下者(包含：覆層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路、及/或基板的晶粒)的製造期間實現一或更多處理步驟。
在一些實施例中，控制器可為電腦的一部分，或耦接至電腦，該電腦係與系統整合、耦接至系統、或以網路連接至系統、或以其組合之方式連接至系統。例如，控制器可在能容許遠端存取基板處理之「雲端」或廠房主機電腦系統的全部或部分中。電腦可使系統能夠遠端存取，以監控製造運作的當前進度、檢查過去製造運作的歷史、由複數之製造運作而檢查趨勢或效能指標，以改變當前處理的參數、設定當前處理之後的處理步驟、或開始新的製程。在一些例子中，遠端電腦(例如，伺服器)可通過網路提供製程配方至系統，該網路可包含局域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，其可達成參數及/或設定的接取、或對參數及/或設定進行程式化，接著將該參數及/或該設定由遠端電腦傳達至系統。在一些例子中，控制器以資料的形式接收指令，該指令為將於一或更多操作期間執行之每個處理步驟指定參數。吾人應理解，參數可特定地針對將執行之製程的類型及將控制器設定以接合或控制之工具的類型。因此，如上所述，控制器可為分散式，例如藉由包含以網路的方式連接彼此且朝向共同目的(例如，本文所敘述的製程及控制)而運作的一或更多分離的控制器。用於此目的之分散式控制器的範例將係在腔室上、與位於遠端的一或更多積體電路(例如，在作業平臺位準處、或作為遠端電腦的一部分)進行通訊的一或更多積體電路，兩者結合以控制腔室上的製程。
範例系統可包含但不限於以下各者：電漿蝕刻腔室或模組、沉積腔室或模組、旋轉淋洗腔室或模組、金屬電鍍腔室或模組、清洗腔室或模組、斜角緣部蝕刻腔室或模組、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、離子植入腔室或模組、軌道腔室或模組、以及可在半導體基板的製造及/或加工中相關聯、或使用的任何其他半導體處理系統。
如以上所提及，取決於將藉由工具執行之(複數)處理步驟，控制器可與半導體製造工廠中之一或更多的以下各者進行通訊：其他工具電路或模組、其他工具元件、群集工具、其他工具介面、鄰近之工具、相鄰之工具、遍布工廠的工具、主電腦、另一控制器、或材料運輸中所使用之工具，該材料運輸中所使用之工具將基板容器輸送往返於工具位置及/或裝載埠。
100‧‧‧系統102‧‧‧雙冷卻器104‧‧‧第一三通比例閥106‧‧‧第二三通比例閥108‧‧‧第三三通比例閥110‧‧‧基板支座組件111‧‧‧基板112‧‧‧控制器114‧‧‧封閉體116‧‧‧第一冷卻劑來源118‧‧‧第二冷卻劑來源120‧‧‧輸入埠122‧‧‧第一輸出埠124‧‧‧第二輸出埠126‧‧‧輸入埠128‧‧‧第一輸出埠130‧‧‧第二輸出埠132‧‧‧輸入埠134‧‧‧第一輸出埠136‧‧‧第二輸出埠138‧‧‧第一流體管線140‧‧‧第二流體管線142‧‧‧供應管線144‧‧‧流體管線146‧‧‧流體管線148‧‧‧回流管線150‧‧‧流體管線152‧‧‧流體管線154‧‧‧溫度感測器156‧‧‧流量計158‧‧‧入口160‧‧‧出口200‧‧‧方法202‧‧‧步驟204‧‧‧步驟206‧‧‧步驟208‧‧‧步驟210‧‧‧步驟212‧‧‧步驟214‧‧‧步驟216‧‧‧步驟218‧‧‧步驟
本揭露內容從實施方式及隨附圖式可更完全了解，其中：
圖1顯示一系統之示意圖，該系統包含三個三通比例閥及雙冷卻器，用以控制處理腔室中之基板的溫度；以及
圖2顯示利用三個三通比例閥及雙冷卻器以控制處理腔室中之基板溫度的方法之流程圖。
在圖式中，元件符號可被再次使用以辨別相似及/或相同的元件。
100‧‧‧系統
102‧‧‧雙冷卻器
104‧‧‧第一三通比例閥
106‧‧‧第二三通比例閥
108‧‧‧第三三通比例閥
110‧‧‧基板支座組件
111‧‧‧基板
112‧‧‧控制器
114‧‧‧封閉體
116‧‧‧第一冷卻劑來源
118‧‧‧第二冷卻劑來源
120‧‧‧輸入埠
122‧‧‧第一輸出埠
124‧‧‧第二輸出埠
126‧‧‧輸入埠
128‧‧‧第一輸出埠
130‧‧‧第二輸出埠
132‧‧‧輸入埠
134‧‧‧第一輸出埠
136‧‧‧第二輸出埠
138‧‧‧第一流體管線
140‧‧‧第二流體管線
142‧‧‧供應管線
144‧‧‧流體管線
146‧‧‧流體管線
148‧‧‧回流管線
150‧‧‧流體管線
152‧‧‧流體管線
154‧‧‧溫度感測器
156‧‧‧流量計
158‧‧‧入口
160‧‧‧出口

Claims (17)

  1. 一種用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，該系統包含：第一與第二來源，用以分別在第一與第二溫度下供應一流體；一第一三通比例閥，其具有一輸入埠、一第一輸出埠、以及一第二輸出埠，該輸入埠係連接至該第一來源，該第一輸出埠係連接至一供應管線以將該流體從該第一來源供應至該基板支座組件，該第二輸出埠係連接至該第一來源；一第二三通比例閥，其具有一輸入埠、一第一輸出埠、以及一第二輸出埠，該輸入埠係連接至該第二來源，該第一輸出埠係連接至該供應管線以將該流體從該第二來源供應至該基板支座組件，該第二輸出埠係連接至該第二來源；一第三三通比例閥，其具有一輸入埠、以及第一與第二輸出埠，該輸入埠係連接至一回流管線以自該基板支座組件接收該流體，該第一與第二輸出埠係分別連接至該第一與第二來源，以使自該基板支座組件接收的該流體返回至該第一與第二來源；以及一控制器，其係配置以控制該第一及第二三通比例閥，俾以：將經由該等各別的輸入埠而自該第一與第二來源接收的該流體之第一部分輸出，以在預定溫度及預定流率下將該流體經由該供應管線而供應至該基板支座組件；並且使經由該等各別的輸入埠而自該第一與第二來源接收的該流體之第二部分各別經由該第一及第二三通比例閥之該等第二輸出埠而返回至該第一與第二來源；並且 其中該控制器係進一步配置以控制該第三三通比例閥，以將經由該回流管線而自該基板支座組件接收的該流體分配於該第一與第二來源之間，俾使該第一與第二來源之流體量位維持於第一與第二閾值之間。
  2. 如申請專利範圍第1項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，其中該控制器係配置以基於在該預定溫度及該預定流率下經由該供應管線而供應至該基板支座組件的該流體，而控制該基板的溫度。
  3. 如申請專利範圍第1項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，其中該第一與第二來源在一固定流率下將該流體供應至該第一及第二三通比例閥。
  4. 如申請專利範圍第1項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，更包含：一溫度感測器，其係與該供應管線相關；以及一流量計，其係與該回流管線相關，其中該控制器係配置以基於自該溫度感測器及該流量計接收之資料，而控制該第一及第二三通比例閥。
  5. 如申請專利範圍第1項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，其中該控制器係配置以基於該第一與第二來源之各者中之該流體的重量指示，而控制該第三三通比例閥。
  6. 如申請專利範圍第1項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，更包含一封閉體，用以包封該第一、第二、與第三三通比例閥、以及將該第一與第二來源連接至該第一、第二、與第三三通比例閥的流體管線， 其中該封閉體包含一入口及一出口，且其中，使氮經由該入口及該出口而通過該封閉體，俾將濕空氣從該封閉體中移去。
  7. 如申請專利範圍第1項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，其中該第一閾值為該流體的最小容許低量位，用以避免該第一與第二來源之各者中之未足量情況，且其中該第二閾值為該流體的最大容許高量位，用以避免該第一與第二來源之各者中之滿溢的情況。
  8. 一種用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，該系統包含：第一與第二來源，用以分別在第一與第二溫度下、於一固定流率下供應一流體；第一與第二三通比例閥，用以在該第一與第二溫度下、於該固定流率下自該第一與第二來源接收該流體、用以混合所接收之該流體之第一部分俾將具有預定溫度的該流體於預定流率下供應至該基板支座組件、且用以使所接收之該流體之第二部分返回至該第一與第二來源；一第三三通比例閥，用以自該基板支座組件接收該流體、且用以使自該基板支座組件接收之該流體返回至該第一與第二來源；以及一控制器，其係配置以控制該第一與第二三通比例閥俾將具有該預定溫度的該流體於該預定流率下供應至該基板支座組件；且其中該控制器係進一步配置以控制該第三三通比例閥俾將自該基板支座組件接收的該流體分配於該第一與第二來源之間，俾使該第一與第二來源之流體量位維持於第一與第二閾值之間。
  9. 如申請專利範圍第8項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，其中該控制器係配置以基於在該預定溫度及該預定流率下供應至該基板支座組件的該流體，而控制該基板的溫度。
  10. 如申請專利範圍第8項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，更包含：一溫度感測器，其係與一供應管線相關，該供應管線使該流體從該第一與第二三通比例閥供應至該基板支座組件；以及一流量計，其係與一回流管線相關，該回流管線使該流體從該基板支座組件返回至該第三三通比例閥，其中該控制器係配置以基於自該溫度感測器及該流量計接收之資料，而控制該第一與第二三通比例閥。
  11. 如申請專利範圍第8項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，其中該控制器係配置以基於該第一與第二來源之各者中之該流體的重量指示，而控制該第三三通比例閥。
  12. 如申請專利範圍第8項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之系統，更包含一封閉體，用以包封該第一、第二、與第三三通比例閥、以及將該第一與第二來源連接至該第一、第二、與第三三通比例閥的流體管線，其中該封閉體包含一入口及一出口，且其中，使氮經由該入口及該出口而通過該封閉體，俾將濕空氣從該封閉體中移去。
  13. 一種用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之方法，該方法包含： 在第一與第二三通比例閥處，於一固定流率下分別自第一與第二來源接收具有第一與第二溫度之流體；使用該第一與第二三通比例閥以將自該第一與第二來源接收之該流體之部分混合，該流體之混合部分具有一預定溫度；使用該第一與第二三通比例閥以使自該第一與第二來源接收之該流體之未用部分各別返回至該第一與第二來源；將具有該預定溫度的該流體之混合部分於一預定流率下供應至該基板支座組件；在一第三三通比例閥處自該基板支座組件接收該流體之混合部分；使用該第三三通比例閥以使自該基板支座組件接收之該流體之混合部分返回至該第一與第二來源；控制該第一與第二三通比例閥，俾將具有該預定溫度的該流體之混合部分於該預定流率下供應至該基板支座組件；以及控制該第三三通比例閥，俾將自該基板支座組件接收之該流體之混合部分分配於該第一與第二來源之間，俾使該第一與第二來源之流體量位維持於第一與第二閾值之間。
  14. 如申請專利範圍第13項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之方法，更包含：基於在該預定溫度及該預定流率下供應至該基板支座組件的該流體，而控制該基板的溫度。
  15. 如申請專利範圍第13項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之方法，更包含： 對從該第一與第二三通比例閥供應至該基板支座組件之該流體之混合部分的溫度進行感測；對從該基板支座組件流動至該第三三通比例閥之該流體之混合部分的流率進行量測；以及基於該溫度及該流率而控制該第一與第二三通比例閥。
  16. 如申請專利範圍第13項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之方法，更包含：基於該第一與第二來源之各者中之該流體的重量指示，而控制該第三三通比例閥。
  17. 如申請專利範圍第13項之用以控制設置於基板支座組件上之基板的溫度之方法，更包含：將以下各者包封於一封閉體中：該第一、第二、與第三三通比例閥、以及使該第一與第二來源連接至該第一、第二、與第三三通比例閥的流體管線；以及使氮通過該封閉體，俾將濕空氣從該封閉體中移去。
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