[发明专利]一种用于半导体刻蚀设备的温度控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，更具体地说，涉及一种用于半导体刻蚀设备的温度控制系统及方法，该温度控制技术运用于半导体干式刻蚀工艺中且包括节能方面的设计。

背景技术

所谓半导体刻蚀技术，是将显影后所产生的光阻图案忠实地转印到光阻层下的材质上，形成由光刻技术定义的图形。它包含了将材质整面均匀移除及图案选择性部分去除，可分为湿式刻蚀(Wet etching)和干式刻蚀(Dry etching)两种技术。

目前，干式刻蚀通常指利用辉光放电（Glow Discharge）方式，产生包含离子、电子等带电粒子以及具有高度化学活性的中性原子、分子及自由基的电浆，来进行图案转印（Pattern Transfer）的刻蚀技术。干法刻蚀是亚微米尺寸下刻蚀器件的最主要方法，广泛应用于半导体或液晶显示器（Liquid Crystal Display，简称LCD）的前段制程。

请参阅图1，图1为现有技术中运用于半导体干式刻蚀工艺中的温度控制系统一实施例示意图。如图所示，该系统采用干式刻蚀（Dry ETCH）工艺的反应腔体部件都是靠温度控制单元TCU来控制温度。其工作原理是：通过冷却装置（包括Chiller1和Chiller2）内部的冷媒与来自管道中的冷却剂（Coolant）进行热交换，用泵（Pump）将Coolant再通过管道分别打入两个反应腔体部件（PM1和PM2）中进行热交换，从而达到对两个腔体部件（PM1和PM2）的温度进行精确控制。其中，该系统的整个控制部分均由与两个腔体部件（PM1和PM2）、传输机台（Platform）和冷却装置的CPU执行完成。

装在冷却装置Chiller1和Chiller2出口端的流量计，只用来保证两个反应腔体对温度的需求，而只侦测Chiller1和Chiller2的流量，因此，无论传输机台（Platform）闲置还是在工艺过程（Process）中都会全速运转。

本领域技术人员清楚，由于在半导体干式刻蚀工艺过程中，传输机台（Platform）闲置的时间有时能达到50%，因此，闲置的时间时也全速运转的冷却装置Chiller1和Chiller2会造成很大的能源浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于半导体刻蚀设备的温度控制方法及系统，该温度控制技术运用于半导体干式刻蚀工艺中且包括节能方面的设计，其在传输机台（Platform）在闲置时，传输机台发出信号给流量计从而控制Pump的转速保持最低需求，当需要进行工艺（Process）时，传输机台再发出信号给流量计控制Pump全速转动，从而达到节约能源的作用。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于半导体刻蚀设备中的温度控制系统，所述半导体刻蚀设备包括传输机台、至少一个反应腔体部件、前端接口和至少一个装载口，所述装载口包括负载状态传感器，所述系统包括冷却装置、流量控制单元和节能控制单元；冷却装置包括与所述反应腔体部件数量相等的管路、压缩机和泵；其中，所述压缩机内部的冷媒与来自管道中的冷却剂进行热交换，用泵将冷却剂再通过管道分别打入所述反应腔体部件中进行热交换；流量控制单元包括流量传感器、流量控制阀和热传感器，所述流量传感器装在所述冷却装置的出口端并侦测流出端口的流量；所述流量控制阀根据所述热传感器检测和流量传感器的检测结果来执行并保证所述反应腔体对温度的需求；节能控制单元，接收并根据设置于所述传输机台端口上的装置负荷状态传感器的信号，通过流量控制单元控制所述泵的转速工作在相应的装置负荷状态。

优选地，所述装置负荷状态为两种，一种为保持最低需求状态，另一种为满负荷运转状态；其中，所述最低需求状态为任何一个所述装载口均没有晶圆盒载入，所述满负荷运转状态为具有任意一个或多个所述装载口有晶圆盒载入。

优选地，每个所述管路中包括两个热传感器，一个位于所述反应腔体部件的冷却剂输入端，另一个位于所述反应腔体部件的冷却剂输出端。

优选地，所述流量控制单元和节能控制单元由上位机+下位机架构构成；其中，下位机为可编程控制器。

优选地，流量传感器和流量控制阀为流量计。

优选地，所述半导体刻蚀设备为半导体干刻设备。

为实现上述目的，本发明还具有采用上述技术方案的系统如下：

一种采用上述系统的温度控制方法，所述半导体刻蚀设备包括传输机台、至少一个反应腔体部件、前端接口和至少一个装载口，所述装载口包括负载状态传感器，所述方法包括：