[发明专利]用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法

说明书

一种用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法，加热元件矩阵中的每一行或每一列中的每一个加热元件都分别与同一个功率源组成电源回路，加热元件矩阵中的每一列或每一行中的所有加热元件的电源回路中都设置同一个开关模块，调节每个功率源的输出功率大小来调节每个功率源控制的一整行或一整列加热元件的输入功率，控制每个开关模块的通断来控制每个开关模块控制的一整列或一整行加热元件的电源回路的通断。本发明减少了电路复杂度，节省了成本，在保证温度控制精确度的前提下减少了温度控制的复杂度，获得很均匀且很灵活的温度控制效果。

技术领域

本发明涉及一种用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法。

背景技术

等离子处理器被广泛应用在半导体工业内，用于对待处理基片进行高精度的加工，如等离子刻蚀、化学气相沉积(CVD)等。等离子处理过程中基片的温度对处理效果具有很大的影响，基片表面不同的温度分布会导致不同的处理效果。为了更好的控制基片温度，通常在支撑基片的基座和静电夹盘之间设置一个可主动控制加热功率的加热器，通过对不同区域的加热器输入不同功率从而实现对温度的调控。

如图1所示，等离子处理器一般包含反应腔1，基座2设置在反应腔内部，基座上设置有静电夹盘4，用于支撑基片5，在静电夹盘4下方设置加热器3，通过加热器来调节静电夹盘4和基片5的温度。如图2所示，为了便于调节不同区域的温度，增加温度调节的均匀性和可控性，一般加热器都会包含多个有序排列的加热元件301，每个加热元件301都通过电源线303连接一个功率源302，通过调节功率源302的输出功率来调节对应的加热元件301的输出热量，从而调节该区域的温度。这种加热器的设置方式是对每个加热元件进行独立控制，需要耗费大量的电源线和功率源，使加热器结构复杂，成本高昂，而且温度控制很难稳定，每个独立控制的温度区域如果与相邻的加热器区域的温差过大，往往会导致周围相邻的加热器区域的热量向目标区域传入或导走，需要多次调节才能获得稳定的加热功率，拖慢了制程时间。另一方面，这些加热元件在等离子处理器中处于射频功率辐射区域中，每一根控制线或者驱动线都需要经过一个滤波器才能与外部控制电路或者驱动电路相连接。当加热元件数量很大时，需要相应的设置数量很多的滤波器，不仅成本大幅增加，有限的安装空间也无法安装大量滤波器。所以现有的多个加热元件的驱动控制电路无法适用于加热区数量非常大(大于100)的应用场合。需要开发一种新的驱动控制电路，以控制并驱动数量极大(大于200)的加热区中的每个加热元件。

发明内容

本发明提供一种用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法，减少了电路复杂度，节省了成本，在保证温度控制精确度的前提下减少了温度控制的复杂度，获得很均匀且很灵活的温度控制效果。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于半导体处理设备的温度控制装置，其设置在半导体处理设备的反应腔内部的基座上，位于静电夹盘下方，所述的温度控制装置包含：

加热元件矩阵，包含多个加热元件，加热元件以“行”和“列”的形式排列；

功率源，其包含多个加热功率输出端，加热元件矩阵中的同一列中的每一个加热元件都与功率源的同一个加热功率输出端电连接，功率源的每个加热功率输出端输出的加热功率独立可调；

多个开关模块，加热元件矩阵中的每一行中的所有加热元件的电源回路中都设置同一个开关模块，每个开关模块控制一整行的加热元件的电源回路的通断。

所述加热元件矩阵中，每个加热元件包含第一端与第二端，分别连接到电流输入端和电流输出端之一，来自功率源的电流经过电流输入端流入加热元件，经过电流输出端流出，其中多个加热元件的第二端连接到同一个导线上构成一行，且一个导线上串联有一个所述开关模块；多个加热元件的第一端连接到同一个加热电源输出端构成一列。

所述加热元件矩阵中每一行和每一列均包含多个加热元件，所述的温度控制装置包含控制单元，用于控制功率源的输出功率大小和开关模块的通断。