[发明专利]使用脉冲传热流体流动的等离子体处理设备中的温度控制

权利要求书

1.一种等离子体处理装置，其包括：

处理腔室，其包括夹盘，所述夹盘构造成在处理期间支撑工件；

处于第一温度的第一传热流体储器；

处于第二温度的第二传热流体储器；

第一供应管线和第一回流管线，所述第一供应管线和所述第一回流管线将所述第一传热流体储器和所述第二传热流体储器耦接至所述夹盘，以将处于所述第一温度或所述第二温度的传热流体传送到所述夹盘；

使所述第一传热流体储器与所述第一供应管线耦接的第一阀，以及使所述第二传热流体储器与所述第一供应管线耦接的第二阀；和

被动平衡管，其将所述第一传热流体储器耦接至所述第二传热流体储器，以通过重力来平衡传热流体液位。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述被动平衡管耦接至所述第一传热流体储器和所述第二传热流体储器中每一者的排放点。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，第三阀将所述第一回流管线耦接至所述第一传热流体储器，所述被动平衡管将负责经由所述第一阀供应至所述夹盘的传热流体的量与从所述夹盘经由所述第三阀返回的传热流体的量之间的不平等。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一阀和所述第二阀为数字式，并且其中，所述装置还包括用以调节脉冲宽度调制工作循环的控制器，所述控制器在全开状态和全关状态之间驱动所述第一阀和所述第二阀中的至少一者，并且其中，当所述第一阀和所述第二阀中的一者处于打开状态时，所述第一阀和所述第二阀中的另一者将处于关闭状态。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制器将所述脉冲宽度调制工作循环调节为时间比例循环的一百分比，所述时间比例循环比改变阀的状态所需要的时间长不止一个数量级。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述时间比例循环的持续时间小于所述夹盘的热时间常数的一半。

7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述时间比例循环的持续时间在4至6秒之间。

8.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一供应管线的内部容积小于在所述时间比例循环期间输送的传热流体的体积。

9.根据权利要求1所述的装置，还包括流动旁管，所述流动旁管在所述第一传热流体储器和所述第一阀之间，其中，传热流体按照在1∶0.8和1∶0.2之间的第一阀与旁管比率、经由所述流动旁管返回到所述第一传热流体储器。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括用以调节脉冲宽度调制工作循环的控制器，所述控制器至少基于施加到等离子体的总功率在全开状态和全关状态之间驱动所述第一阀和所述第二阀中的至少一者，所述总功率至少是第一偏压功率和第二偏压功率的加权总和，所述第一偏压功率来自在约2MHz和60MHz之间操作的射频产生器，所述第二偏压功率来自在约2MHz和60MHz之间操作的射频产生器。

11.一种等离子体处理装置，其包括：

处理腔室，其包括夹盘，所述夹盘还包括：

陶瓷定位盘，其提供工作表面，在处理期间工件放在所述工作表面上；

第一传热流体通道和第二传热流体通道，所述第一传热流体通道和所述第二传热流体通道设置在所述陶瓷定位盘下方的金属基底中，其中，所述第一传热流体通道设置在所述工作表面的外部区域下方，所述第二传热流体通道设置在所述工作表面的内部区域下方；

光纤温度探针，其设置成穿过所述金属基底，所述光纤温度探针与所述陶瓷定位盘的所述工作表面相距5mm或更小；

处于第一温度的第一传热流体储器，所述第一传热流体储器经由第一供应阀耦接至所述第一传热流体通道并且经由第二供应阀耦接至所述第二传热流体通道；和

处于第二温度的第二传热流体储器，所述第二传热流体储器经由第三供应阀耦接至所述第二传热流体通道并且经由第四供应阀耦接至所述第二传热流体通道。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述陶瓷定位盘的厚度在4mm至10mm之间，并且其中，所述温度探针与所述工作表面相距所述陶瓷定位盘的整个厚度。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述陶瓷定位盘的厚度在20mm至30mm之间，并且其中，所述温度探针嵌入所述陶瓷定位盘的与所述工作表面相反的背侧中而与所述工作表面相距3至5mm。