分散式靜電夾盤的冷卻的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的實(shí)施例包括在等離子體處理過程中用以冷卻支撐工件的基座的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。基座的實(shí)施例包括：底座，該工件是將被配置于該底座上方；數(shù)個(gè)噴嘴，用以從供應(yīng)充氣增壓部供應(yīng)流體來撞擊于該底座的表面上；以及數(shù)個(gè)返回管道，用以將供應(yīng)的流體送回到返回充氣增壓部。將由該數(shù)個(gè)噴嘴供應(yīng)的流體可以在該數(shù)個(gè)噴嘴和該底座之間的空間內(nèi)被噴射成一或更多個(gè)淹沒于周圍流體中的射流，或被噴射成從周圍流體浮現(xiàn)的噴霧，以撞擊于該底座的該表面上。
【專利說明】分散式靜電夾盤的冷卻
[0001] 相關(guān)申請案的交叉引用
[0002] 本專利申請主張于2012年4月23日提出申請的美國臨時(shí)專利申請案第 61/637, 213 號、標(biāo)題為「分散式靜電夾盤的冷卻（DISTRIBUTED ELECTRO-STATIC CHUCK COOLING)」以及主張于2012年8月22日提出申請的美國臨時(shí)專利申請案第61/692, 190號、 標(biāo)題為「分散式靜電夾盤的冷卻（DISTRIBUTED ELECTRO-STATIC CHUCK COOLING)」的優(yōu)先 權(quán)權(quán)益，為了所有的目的將該申請案的整體內(nèi)容以引用方式全部并入本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明的實(shí)施例是關(guān)于微電子制造工業(yè)，而且本發(fā)明更特定言之是關(guān)于在等離子 體處理過程中用于支撐工件的溫控基座。

【背景技術(shù)】
[0004] 等離子體處理設(shè)備（諸如設(shè)計(jì)來進(jìn)行微電子裝置及類似者的等離子體蝕刻的設(shè) 備）中的功率密度隨著制造技術(shù)的進(jìn)步而增加。舉例來說，5至10千瓦的功率現(xiàn)正使用于 300毫米（mm)的基板。隨著功率密度增加，支撐工件的基座的增強(qiáng)冷卻對于在處理過程中 均勻地控制工件溫度是有益的?，F(xiàn)存在等離子體處理過程中的冷卻方法僅能實(shí)現(xiàn)某種程度 的工件冷卻，這對于某些處理環(huán)境是不足的。一種這樣的方法是使流體循環(huán)通過靜電夾盤 底部的通道，以便流體流經(jīng)該通道，并從而平行地行進(jìn)到夾盤的表面。由于處理過程中冷卻 的不足而在工件上出現(xiàn)的熱不均勻性并無法用其他硬件和工藝調(diào)整來充分補(bǔ)償，而且可能 會(huì)影響晶片上的性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005] 作為范例而非限制的方式說明附圖中的本發(fā)明的實(shí)施例，其中：
[0006] 圖1為依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包括基座的等離子體蝕刻系統(tǒng)的示意圖，該基座 在等離子體處理過程中用以支撐工件；
[0007] 圖2a圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖1的基座中采用的冷卻底座組件的立體分解圖；
[0008] 圖2b圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2a的冷卻底座組件中采用的分配板的立體圖；
[0009] 圖2c圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2b的分配板的頂表面的平面圖；
[0010] 圖2d圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2b的分配板的底表面的平面圖；
[0011] 圖2e圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2a的冷卻底座組件中采用的充氣增壓部板的頂側(cè)和 底側(cè)的立體圖；
[0012] 圖2f圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2e的充氣增壓部板的頂表面的平面圖；
[0013] 圖2g圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2e的充氣增壓部板的底表面的平面圖；
[0014] 圖2h圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2a的冷卻底座組件中采用的下蓋的頂側(cè)和底側(cè)的立 體圖；
[0015] 圖2i圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2h的下蓋的頂表面的平面圖；
[0016] 圖2j圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖2h的下蓋的底表面的平面圖；
[0017] 圖3a圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖1的基座組件中采用的冷卻底座組件的立體剖面圖， 并圖示冷卻底座組件中的供應(yīng)流動(dòng)路徑；
[0018] 圖3b圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖1的基座組件中采用的冷卻底座組件的立體剖面圖， 并且圖示該冷卻底座組件中的返回流動(dòng)路徑；
[0019] 圖3c圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖1的基座組件中采用的冷卻底座組件的立體剖面圖， 并且圖示供應(yīng)流動(dòng)路徑和返回流動(dòng)路徑；以及
[0020] 圖4圖示依據(jù)一實(shí)施例的經(jīng)由例如圖2a中的冷卻底座組件冷卻工件的方法的流 程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 以下的說明描述在等離子體處理過程中用以冷卻支撐工件的基座的設(shè)備、系統(tǒng)和 方法的實(shí)施例。工件可以是任何等離子體處理中采用的工件。舉例來說，工件可以是半導(dǎo)體 晶片?；梢园ㄈ魏斡糜谥喂ぜ慕M件。例如，基座可以支撐夾持工件的夾盤。支 撐工件可以包括結(jié)合其他支撐手段來完全或部分支撐工件，而且可以包括直接或間接的支 撐。例如，基座可以結(jié)合靜電夾持手段來支撐工件。
[0022] 在一個(gè)實(shí)施例中，基座包括冷卻底座組件，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)基座表面的均勻冷卻，并因 此冷卻位于基座上的工件。依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，冷卻底座組件產(chǎn)生冷卻流體的數(shù)個(gè)射流或噴 霧，以非平行地撞擊到冷卻底座的表面上。
[0023] 在一個(gè)實(shí)施例中，本文所述的冷卻底座組件能夠經(jīng)由等離子體處理上下文中的噴 霧及/或射流冷卻來均勻地冷卻基座。依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，利用噴霧及/或射流冷卻的冷卻 底座組件由于本文所述特征的協(xié)同作用而能夠大量地傳熱，該特征包括以下中之一或更多 者：放置板材和元件、產(chǎn)生射流及/或噴霧的噴嘴直徑、噴嘴的深度（即噴嘴的頂表面與冷 卻底座的表面相距的距離）、及/或射流及/或噴霧的圖案。這種冷卻底座組件使得可以為 產(chǎn)生大量熱的處理?xiàng)l件移除熱（例如熱傳速率為10000瓦或更多）。
[0024] 在下面的描述中闡述多個(gè)細(xì)節(jié)。然而，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員而言，顯而易見 地，在沒有這些具體細(xì)節(jié)下也可以實(shí)施本發(fā)明。在某些情況下，眾所周知的方法和裝置以方 塊圖的形式圖示而不詳述，以避免模糊本發(fā)明。貫穿本說明書，提及「一實(shí)施例」意指結(jié)合該 實(shí)施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、功能或特性是被包括在本發(fā)明的至少一實(shí)施例中。因此， 貫穿本說明書在各處出現(xiàn)的措詞「在一實(shí)施例中」并不一定指稱本發(fā)明相同的實(shí)施例。此 夕卜，可以在一或更多個(gè)實(shí)施例中以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合本文所述的該特定特征、結(jié)構(gòu)、功能 或特性。例如，在第一實(shí)施例的上下文中描述的特征可與第二實(shí)施例中描述的特征結(jié)合，只 要該兩個(gè)實(shí)施例不是相互排斥的。
[0025] 本文中可以使用術(shù)語「耦接」和「連接」以及它們的衍生詞來描述元件之間的結(jié)構(gòu) 關(guān)系。應(yīng)當(dāng)了解的是，這些術(shù)語并非意圖作為彼此的同義詞。相反的，在特定實(shí)施例中，可 以使用「連接」來表示兩個(gè)或更多個(gè)元件為直接實(shí)體地或電氣地彼此接觸。可以使用「耦 接」來表示兩個(gè)或更多個(gè)元件為直接或間接（之間具有其他的中間元件）實(shí)體地或電氣地 彼此接觸及/或該兩個(gè)或更多個(gè)元件共同操作或彼此交互作用（例如在因果關(guān)系中）。術(shù) 語「流體耦接」和「流體連接」是指元件的結(jié)構(gòu)關(guān)系，其允許流體從其中一個(gè)元件通行到另 一個(gè)元件。因此，「流體耦接」的第一和第二元件是以將第一元件與第二元件流體連接的方 式耦接在一起，使得第一元件中的流體可被轉(zhuǎn)移到第二元件，反之亦然，視元件之間的壓降 方向而定。
[0026] 圖1為依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的包括基座組件142的等離子體蝕刻系統(tǒng)100的示 意圖。等離子體蝕刻系統(tǒng)1〇〇可以是本【技術(shù)領(lǐng)域】中已知的任何類型高性能蝕刻腔室，例如 但不限于美國加州的應(yīng)用材料公司（Applied Materials of CA, USA)所制造的Enabler?、 MxP?、MxP+?、Super-E?、DPS II AdvantEdge?G3或E-MAX? 腔室。其他商業(yè)上可用的蝕 刻腔室也類似地可以使用本文所述的基座組件。雖然在等離子體蝕刻系統(tǒng)100的上下文中 描述示例性的實(shí)施例，但本文所述的基座組件也可適用于其他處理系統(tǒng)，用來進(jìn)行將熱負(fù) 載放置于由該基座支撐的工件上的任何等離子體制造工藝（例如等離子體沉積系統(tǒng)等）。
[0027] 參照圖1，等離子體蝕刻系統(tǒng)100包括通常接地的真空腔室105。工件110經(jīng)由 開口 115被載入并被夾持于基座組件142。工件110可以是任何傳統(tǒng)上使用于等離子體處 理技藝者（例如半導(dǎo)體晶片或其他等離子體處理中采用的工件），并且本發(fā)明在此方面并 無限制。工件110是設(shè)置于介電材料143的頂表面上，介電材料143是設(shè)置于冷卻底座組 件210上方。從氣源129經(jīng)由質(zhì)量流量控制器149供應(yīng)工藝（源）氣體到腔室105的內(nèi)部 (例如經(jīng)由氣體噴灑頭）。腔室105經(jīng)由連接到高容量真空泵堆迭155的排氣閥151排空。
[0028] 當(dāng)施加等離子體功率到腔室105時(shí)，等離子體是形成于工件110上方的處理區(qū)域 中。將等離子體偏壓功率125耦接到基座組件142,以激發(fā)等離子體。等離子體偏壓功率 125通常具有在約2兆赫（MHz)到60MHz之間的低頻，并且可以例如在13. 56MHz的頻帶中。 在該示例性實(shí)施例中，等離子體蝕刻系統(tǒng)100包括操作于約2MHz頻帶的第二等離子體偏壓 功率126,第二等離子體偏壓功率126與等離子體偏壓功率125連接到相同的RF匹配127， 并經(jīng)由功率管道128耦接到下電極。等離子體電源130經(jīng)由匹配（未圖示）耦接到等離子 體產(chǎn)生元件135,以提供高頻電源來電感式或電容式激發(fā)等離子體。等離子體電源130可 以具有比等離子體偏壓功率125更高的頻率，諸如在100和180MHz之間，而且可以例如在 162MHz頻帶中。
[0029] 溫度控制器175是執(zhí)行溫度控制算法，并且可以是軟件或硬件或軟件和硬件的組 合中的任一者。溫度控制器175還可以包含系統(tǒng)控制器170的兀件或模塊，系統(tǒng)控制器170 負(fù)責(zé)經(jīng)由中央處理單元（CPU) 172、存儲(chǔ)器173及輸入/輸出（I/O)接口 174管理系統(tǒng)100。 溫度控制器175輸出影響在基座組件142與熱源及/或等離子體腔室105外部的散熱器之 間的熱傳速率的控制信號。在該示例性實(shí)施例中，溫度控制器175被耦接到第一熱交換器 (HTX)或冷卻器177和第二熱交換器或冷卻器178,使得溫度控制器175可以獲得HTX/冷卻 器177、178的溫度設(shè)定點(diǎn)以及該基座組件的溫度176,并且控制熱傳流體通過基座組件142 中的流體管道141及/或145的流動(dòng)速率。溫度控制器175可以控制熱交換器/冷卻器和 基座組件中的流體管道之間的一或更多個(gè)閥185 (或其他的流量控制裝置），以獨(dú)立地控制 熱傳流體到數(shù)個(gè)流體管道141U45的流動(dòng)速率。因此，在該示例性實(shí)施例中，采用兩個(gè)熱傳 流體回路。其他的實(shí)施例可以包括一或更多個(gè)熱傳回路。也可以使用任何本【技術(shù)領(lǐng)域】中已 知的熱傳流體。該熱傳流體可以包含任何適合提供適當(dāng)熱傳到基板或提供來自基板的適當(dāng) 熱傳的流體。舉例來說，該熱傳流體可以是氣體，例如氦氣（He)、氧氣（0 2)或類似者。然而， 在該示例性實(shí)施例中，該熱傳流體是液體，例如但不限于Galden?、Fluorinert?或乙二醇 /水。
[0030] 圖2a圖示依據(jù)一實(shí)施例的包含冷卻底座組件210的組件的立體分解圖，冷卻底座 組件210用于基座組件142。
[0031] 依據(jù)圖示的實(shí)施例，工件被放置在介電材料143的頂表面上，介電材料143是位于 冷卻底座組件210上方。介電材料143可以是本【技術(shù)領(lǐng)域】中任何已知的介電材料。舉例來 說，在一個(gè)實(shí)施例中，介電材料143為能夠?qū)㈧o電荷保持在頂表面附近的陶瓷（例如氮化鋁 (A1N))，以在處理過程中靜電夾持工件。一般來說，介電材料143可以作為本【技術(shù)領(lǐng)域】中已 知的任何靜電夾盤（ESC)操作，例如（但不限于）Johnson-Raybeck(JR)夾盤。在一個(gè)示例 性實(shí)施例中，介電材料143包含陶瓷定位盤，該陶瓷定位盤具有至少一內(nèi)嵌于陶瓷的電極 (例如網(wǎng)狀或網(wǎng)格），以在該電極帶電時(shí)在陶瓷表面與位于該陶瓷表面上的工件之間誘發(fā) 靜電電位。
[0032] 如圖2a中所圖示，冷卻底座組件210包括底座200、分配板212、充氣增壓部板213 以及下蓋215。每個(gè)底座200、分配板212、充氣增壓部板213以及下蓋215具有頂表面A和 底表面B。除了氦分配槽203之外，底座200具有大體平滑的頂表面，氦供應(yīng)環(huán)204是坐落 于氦分配槽203中。氦供應(yīng)環(huán)204可用以經(jīng)由夾盤供應(yīng)氦到工件的表面，以產(chǎn)生用于與工 件熱傳導(dǎo)的壓力。底座200進(jìn)一步包括過孔，該過孔可容納各種升舉銷、傳感器探針（例如 光纖溫度探針、IV探針等）以及DC電極及/或電阻式加熱器電源線。底座200的功能是 作為介電材料143和分配板212之間的熱傳導(dǎo)機(jī)械流體阻障。底座200具有底表面，該底 表面可被曝露于熱傳流體。由于熱傳流體是由底座200容納，且沒有流體流到底座200的 頂表面，故可將底座視為冷卻底座組件210的上蓋。下蓋215可被視為冷卻組件的下方蓋 體。如圖示，下蓋215包含供應(yīng)開口 226以及返回開口 227,流體是經(jīng)由供應(yīng)開口 226供應(yīng)， 并且流體是經(jīng)由返回開口 227返回。
[0033] 在該示例性實(shí)施例中，每個(gè)分配板212和底座200是單獨(dú)的材料板，為了熱膨脹系 數(shù)（CTE)匹配之故，較佳為相同的材料（例如鋁）。可以以多個(gè)步驟制造冷卻底座組件210， 且在制造過程中主要部件/元件由一或更多個(gè)工藝（包括永久性黏結(jié)、焊接、緊固、壓裝或 經(jīng)由螺釘?shù)鹊目刹鹦陡浇樱┙Y(jié)合，以制作一個(gè)完整的冷卻底座組件。在一個(gè)實(shí)施例中，用于 形成真空的部件可以被熱焊接，以防止真空泄漏。在一個(gè)實(shí)施例中，電阻式加熱器可以被嵌 入介電材料143、底座200、分配板212、充氣增壓部板213或下蓋215中的至少一者中。
[0034] 該冷卻底座組件210包括數(shù)個(gè)噴嘴211，以從供應(yīng)充氣增壓部供應(yīng)流體來非平行 地撞擊到底座200的表面上。在示例性實(shí)施例中，數(shù)個(gè)噴嘴211供應(yīng)大致上與底座200的 底表面垂直的流體。數(shù)個(gè)噴嘴211是由分配板212所提供，分配板212是位于充氣增壓部 板213和底座200之間。將由數(shù)個(gè)噴嘴211供應(yīng)的熱傳流體是處于受控制的溫度下（例如 由HTX/冷卻器177、178中的一或更多者所供應(yīng)）。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，本文所述的熱 傳流體的分配將底座200保持在底座200的區(qū)域各處高度均勻的溫度下。特別的是，本文 所述的實(shí)施例提供比平行于底座底表面的流體流動(dòng)更大的均勻性。在底座200的區(qū)域各處 保持高度均勻的溫度能夠在介電材料143的區(qū)域各處保持均勻的溫度，并因而在工件進(jìn)行 處理時(shí)將工件的區(qū)域各處保持均勻的溫度。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施例中，將由數(shù)個(gè)噴嘴211供應(yīng)的流體在介于數(shù)個(gè)噴嘴211和底座200 之間的空間中是被噴射成一或多個(gè)淹沒于周圍流體中的射流。舉例來說，在分配板212和 底座200之間的區(qū)域可以包含流體，并且在該區(qū)域中該數(shù)個(gè)噴嘴211可以噴射另外的流體 成為穿過流體的射流。在另一個(gè)實(shí)施例中，將由該數(shù)個(gè)噴嘴211供應(yīng)的流體在介于數(shù)個(gè)噴 嘴211和底座200之間的空間中是被噴射成從任何周圍流體浮現(xiàn)的噴霧，以非平行地撞擊 于底座200的表面上。例如，分配板212和底座200之間的區(qū)域可以含有零或極少的流體， 并且數(shù)個(gè)噴嘴211可以噴射流體成為噴霧，以非平行地撞擊到底座200的表面上。
[0036] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例中，使用噴霧或射流來撞擊于底座200上產(chǎn)生高的冷卻速率。噴 霧或射流撞擊到底座200上在被噴霧或射流撞擊的區(qū)域中產(chǎn)生較高的熱傳系數(shù)。舉例來 說，在一個(gè)實(shí)施例中，其中噴霧或射流非平行地撞擊于底座200的表面上，其熱傳系數(shù)為流 體流動(dòng)與通道墻平行的通道冷卻設(shè)計(jì)的熱傳系數(shù)的雙倍；流體流動(dòng)與通道墻平行的設(shè)計(jì)會(huì) 在流體內(nèi)產(chǎn)生邊界層，該邊界層是不利于傳熱的?？梢哉{(diào)整噴霧或射流的圖案、數(shù)量、寬度 及/或定位，以實(shí)現(xiàn)較低或較高的冷卻速率，而且可以調(diào)整噴霧或射流的圖案、數(shù)量、寬度 及/或定位，以實(shí)現(xiàn)底座200表面上的均勻冷卻。在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻底座組件210包括 5-200個(gè)噴嘴，視所需的冷卻速率而定。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，冷卻底座組件210包括少 于100個(gè)噴嘴。其他的噴嘴數(shù)目也可以實(shí)現(xiàn)均勻的冷卻。
[0037] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，數(shù)個(gè)噴嘴211的頂表面是與底座200的表面間隔一段距離，以 利良好的冷卻和流體返回。舉例來說，縫隙可以存在于數(shù)個(gè)噴嘴211中的每一個(gè)的頂表面 與底座200之間，且間隙耦接底座200與分配板212。在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)個(gè)噴嘴中的至 少一者是與該底座表面間隔一段距離，而其他的噴嘴則未與該底座表面間隔一段距離。在 又另一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)個(gè)噴嘴211的頂表面部分和底座200是與形成在噴嘴側(cè)壁中的釋放 (例如凹口或排氣孔）接觸。調(diào)整數(shù)個(gè)噴嘴211與底座200的距離可以產(chǎn)生不同的冷卻速 率。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)個(gè)噴嘴211中的每一個(gè)與底座200之間的縫隙為每個(gè)噴嘴內(nèi)徑的 倍數(shù)（例如約為數(shù)個(gè)噴嘴211中的每個(gè)的直徑的1倍、2倍或3倍）。
[0038] 依據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該數(shù)個(gè)噴嘴211中的每一個(gè)足夠大的，以使該數(shù)個(gè)噴嘴211以特 定黏度的流體的噴霧或射流的方式輸送大量的冷卻劑。舉例來說，該數(shù)個(gè)噴嘴的內(nèi)徑尺寸 適合噴射所需傳導(dǎo)性的噴霧或射流，以實(shí)現(xiàn)冷卻速率。在一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)個(gè)噴嘴具有數(shù) 個(gè)不同的內(nèi)徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，該數(shù)個(gè)噴嘴中的每個(gè)具有相同的內(nèi)徑。舉例來說，該數(shù) 個(gè)噴嘴中的每一個(gè)可以具有〇. l-o. 2英寸的內(nèi)徑。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)噴嘴的內(nèi)徑可 以大于或小于〇. 1-0. 2英寸，以噴射所需傳導(dǎo)性的噴霧或射流，而實(shí)現(xiàn)其他的冷卻速率。在 本發(fā)明采用液體（例如Galden?)的實(shí)施例中，該數(shù)個(gè)噴嘴211能夠輸送每分鐘6加侖、每 分鐘8加侖或更多的流體。
[0039] 在實(shí)施例中，冷卻底座組件還包括數(shù)個(gè)返回管道，以使供應(yīng)的流體返回到返回充 氣增壓部。在圖2a的實(shí)施例中，返回管道214是在分配板212中。該返回管道214讓流體 通過而到達(dá)充氣增壓部板213的底側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)個(gè)噴嘴211、數(shù)個(gè)返回管道214以 及充氣增壓部的配置和尺寸在使冷卻流體排出而沒有過度的壓降時(shí)能夠有高的冷卻速率。 舉例來說，冷卻底座組件210在其低壓充氣增壓部和高壓充氣增壓部各處可以具有10? 20PSI的壓降。
[0040] 在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)個(gè)返回管道214的總傳導(dǎo)是大于數(shù)個(gè)噴嘴211的總傳導(dǎo)，以 使冷卻底座組件210能夠以比供應(yīng)流體更快的速率去除流體，從而確保噴霧或射流提供良 好的流動(dòng)。舉例來說，可以通過將數(shù)個(gè)返回管道214中的每一個(gè)的直徑制作得比數(shù)個(gè)噴嘴 211中的每個(gè)的直徑更大、通過提供比供應(yīng)噴嘴數(shù)量更多的返回管道或是通過上述的組合， 來實(shí)現(xiàn)返回管道214的較大總傳導(dǎo)。
[0041] 圖2b-2j圖示依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2a的冷卻底座組件的元件的立體圖和平 面圖。圖2b-2d圖示具有數(shù)個(gè)噴嘴211和數(shù)個(gè)返回管道214的分配板212的實(shí)施例。圖2b 圖示數(shù)個(gè)噴嘴211中的一個(gè)噴嘴211的內(nèi)徑223及一個(gè)返回管道的內(nèi)徑224。圖2e-2g圖 示具有入口 220的充氣增壓部板213的實(shí)施例，以使流體繞道通過充氣增壓部板213到達(dá) 供應(yīng)充氣增壓部。圖2h-2j圖示具有供應(yīng)開口 226和返回開口 227的下蓋215的實(shí)施例。
[0042] 圖3a圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖1的基座組件中采用的冷卻底座組件的立體剖面圖， 并圖示冷卻底座組件中的供應(yīng)流動(dòng)路徑。冷卻底座組件310包括底座300和下蓋315,底座 300和下蓋315形成上蓋體和下蓋體。在底座300和下蓋315之間的是供應(yīng)充氣增壓部317 和返回充氣增壓部318。分配板312是設(shè)置于供應(yīng)充氣增壓部317上方，并且供應(yīng)充氣增壓 部317是設(shè)置于返回充氣增壓部318上方并以充氣增壓部板313與返回充氣增壓部318分 隔。入口 320使流體穿過返回充氣增壓部318和充氣增壓部板313而到達(dá)供應(yīng)充氣增壓部 317。 熱傳流體的供應(yīng)流動(dòng)路徑316為示例性的供應(yīng)路徑，并且通過入口 320到達(dá)供應(yīng)充氣 增壓部317,再從供應(yīng)充氣增壓部317通過數(shù)個(gè)噴嘴311，而撞擊于底座300的表面上。在 圖3a的示例性實(shí)施例中，縫隙322存在于數(shù)個(gè)噴嘴311中的至少一者的頂表面與底座300 之間。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，間隙耦接底座300與分配板312。如圖示，數(shù)個(gè)噴嘴311中 的一個(gè)具有內(nèi)徑323,以噴射具有實(shí)現(xiàn)冷卻速率所需傳導(dǎo)性的噴霧或射流。供應(yīng)充氣增壓 部317是處于比返回充氣增壓部318更高的壓力下，以使流體能夠經(jīng)由繞過供應(yīng)充氣增壓 部317的返回管道314回到返回充氣增壓部318。
[0043] 圖3b圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖1的基座組件中采用的冷卻底座組件的立體剖面圖， 并且圖示該冷卻底座組件中的返回流動(dòng)路徑。流體返回路徑321為示例性的返回路徑，并 說明由數(shù)個(gè)噴嘴311所供應(yīng)的流體在分配板312和底座300之間的空間內(nèi)行進(jìn)，并經(jīng)由數(shù) 個(gè)穿過供應(yīng)充氣增壓部317的返回管道314到達(dá)返回充氣增壓部318。從返回充氣增壓部 318, 返回的流體經(jīng)由出口 319被送到熱交換器。在一個(gè)實(shí)施例中，流體之后被熱交換器冷 卻或加熱，并經(jīng)由入口 320再循環(huán)回來。
[0044] 圖3c圖示依據(jù)一實(shí)施例的圖1的基座組件中采用的冷卻底座組件310的立體剖 面圖，并且圖示示例性的供應(yīng)路徑316和示例性的返回流動(dòng)路徑321。
[0045] 圖4圖示依據(jù)一實(shí)施例的經(jīng)由例如圖2a中的冷卻底座組件冷卻工件的方法400 的流程圖。雖然以特定的順序或次序圖示，但除非另有具體指明，否則動(dòng)作的順序可以被修 改。因此，應(yīng)當(dāng)了解圖示的實(shí)施方式只是作為范例，并且可以以不同的順序進(jìn)行圖示的方 法，而且某些動(dòng)作可以同時(shí)進(jìn)行。此外，在本發(fā)明的各種實(shí)施例中可以省略一或更多個(gè)動(dòng) 作；因此，不是每個(gè)實(shí)施方式中都需要所有的動(dòng)作。
[0046] 依據(jù)方法400,工件被載入等離子體蝕刻腔室中進(jìn)行處理，402。工件是由依據(jù)本文 所述任何實(shí)施例的基座支撐（例如包括圖2a的底座冷卻組件210的基座）。在載入工件之 后，開始工件的處理，404。在工件的處理過程中，供應(yīng)熱傳流體來非平行地撞擊到基座的底 座的表面上（例如由噴嘴噴射的流體，該噴嘴例如圖2a中的數(shù)個(gè)噴嘴211)。在供應(yīng)流體之 后，流體經(jīng)由數(shù)個(gè)返回管道回到返回充氣增壓部（例如經(jīng)由圖2a的數(shù)個(gè)返回管道214到達(dá) 充氣增壓部218)，406。
[0047] 應(yīng)當(dāng)了解的是，以上描述意圖為說明性的，而非限制性的。對于本【技術(shù)領(lǐng)域】中具有 通常知識(shí)者而言，在閱讀和了解以上描述之后，許多其他的實(shí)施例將是顯而易見的。雖然已 經(jīng)參照特定的示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但將理解的是，本發(fā)明并不限于所描述的實(shí)施 例，而且可以在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)實(shí)施修改和變動(dòng)。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)參照 所附權(quán)利要求以及這些權(quán)利要求的等同物的全部范圍來決定。
【權(quán)利要求】
1. 一種在等離子體處理過程中支撐工件的基座，該基座包含： 底座，該工件是將被配置于該底座上方； 數(shù)個(gè)噴嘴，用以從供應(yīng)充氣增壓部供應(yīng)流體來非平行地撞擊于該底座的表面上；以及 數(shù)個(gè)返回管道，用以將供應(yīng)的流體送回到返回充氣增壓部。
2. 如權(quán)利要求1所述的基座，其中該數(shù)個(gè)噴嘴是在介于該數(shù)個(gè)噴嘴和該底座之間的空 間內(nèi)將該流體噴射成一或更多個(gè)淹沒于周圍流體中的射流，以非平行地撞擊于該底座的該 表面上。
3. 如權(quán)利要求1所述的基座，其中該數(shù)個(gè)噴嘴是在介于該數(shù)個(gè)噴嘴和該底座之間的空 間內(nèi)將該流體噴射成從周圍流體浮現(xiàn)的噴霧，以非平行地撞擊于該底座的該表面上。
4. 如權(quán)利要求1所述的基座，其中該數(shù)個(gè)噴嘴中的每一個(gè)的頂表面是與該底座的該表 面間隔一距離。
5. 如權(quán)利要求1所述的基座，其中該流體為液體。
6. 如權(quán)利要求1所述的基座，其中： 該底座是設(shè)置于分配板上方，該分配板包含該數(shù)個(gè)噴嘴和該數(shù)個(gè)返回管道； 該分配板是設(shè)置于該供應(yīng)充氣增壓部上方；以及 該供應(yīng)充氣增壓部是設(shè)置于該返回充氣增壓部上方并以充氣增壓部板與該返回充氣 增壓部分隔。
7. 如權(quán)利要求6所述的基座，進(jìn)一步包含入口管道，該入口管道延伸穿過該返回充氣 增壓部，以供應(yīng)該流體至該供應(yīng)充氣增壓部。
8. 如權(quán)利要求7所述的基座，其中該入口管道為該分配板的一部分。
9. 如權(quán)利要求1所述的基座，其中該數(shù)個(gè)返回管道的總傳導(dǎo)大于該數(shù)個(gè)噴嘴的總傳 導(dǎo)。
10. 如權(quán)利要求9所述的基座，其中該數(shù)個(gè)返回管道中的至少一者的內(nèi)徑大于該數(shù)個(gè) 噴嘴中的至少一者的內(nèi)徑。
11. 一種等離子體蝕刻系統(tǒng)，包含： 真空腔室； 噴灑頭，來源氣體是經(jīng)由該噴灑頭被供應(yīng)至該真空腔室； 權(quán)利要求1的該基座；以及 射頻產(chǎn)生器，耦接至該真空腔室、該噴灑頭或該基座中的至少一者。
12. 如權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中該數(shù)個(gè)噴嘴是在介于該數(shù)個(gè)噴嘴和 該底座之間的空間內(nèi)將該流體噴射成一或更多個(gè)淹沒于周圍流體中的射流，以非平行地撞 擊于該底座的該表面上。
13. 如權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中該數(shù)個(gè)噴嘴是在介于該數(shù)個(gè)噴嘴和 該底座之間的空間內(nèi)將該流體噴射成從周圍流體浮現(xiàn)的噴霧，以非平行地撞擊于該底座的 該表面上。
14. 如權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中該數(shù)個(gè)噴嘴中的每一個(gè)的頂表面是 與該底座的該表面間隔一距離。
15. 如權(quán)利要求11所述的等離子體蝕刻系統(tǒng)，其中： 該底座是設(shè)置于分配板上方，該分配板包含該數(shù)個(gè)噴嘴和該數(shù)個(gè)返回管道； 該分配板是設(shè)置于該供應(yīng)充氣增壓部上方； 該供應(yīng)充氣增壓部是設(shè)置于該返回充氣增壓部上方并以充氣增壓部板與該返回充氣 增壓部分隔； 入口管道，該入口管道穿過該返回充氣增壓部而供應(yīng)該流體至該供應(yīng)充氣增壓部；以 及 熱傳流體回路，經(jīng)由入口管道穿過該返回充氣增壓部將該供應(yīng)充氣增壓部流體耦接 至一熱交換器的高壓側(cè)，并且經(jīng)由該數(shù)個(gè)返回管道將該返回流體耦接至該熱交換器的低壓 側(cè)。
【文檔編號】H05H1/34GK104221476SQ201380018935
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月23日
【發(fā)明者】F·斯李維亞, R·福韋爾, H·塔瓦索里 申請人:應(yīng)用材料公司