[发明专利]多区主动矩阵温控系统和温控方法及其适用的静电吸盘和等离子处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种多区主动矩阵温控系统和温控方法及其适用的静电吸盘和等离子处理装置。

背景技术

随着半导体技术的发展，对晶圆（wafer）制程中的均匀度（uniformity）和临界尺寸（critical dimension，CD）要求越来越严格，目前通行的小于数量10个区（zone），通常3到4个区，的加热静电吸盘已经慢慢不能满足这些越来越严格的要求。

需要设计更多加热区，例如100至400个区，的加热静电吸盘来更好的解决晶圆（wafer）制程中的均匀度（uniformity）和临界尺寸高要求的问题。如果使用传统的设计方法，大于100区的加热静电吸盘，每个加热静电吸盘需要对应设有一根电源供应（power supply）线和一根电源返回（power return）线，即需要大于100根电源供应（power supply）线和大于100根的电源返回（power return）线，这对静电吸盘结构设计来说是一个极大的问题。例如300毫米、450毫米的静电吸盘，结构上很难、甚至不可能布置这么多的电源线，将这些电源线从静电吸盘引出到控制器也是个很大的问题。

发明内容

本发明公开一种多区主动矩阵温控系统和温控方法及其适用的静电吸盘和等离子处理装置，可精准对静电吸盘每个区域进行温度控制，大幅减少静电吸盘引出线的数量。

为实现上述目的，本发明提供一种多区主动矩阵温控系统，其特点是，该温控系统设有温控矩阵和栅极驱动器；温控矩阵包含：组成N行M列矩阵的N*M个温控模块、电源供应线、电源返回线；

每个温控模块包含：

温控单元，其通电加热进行温度控制；

半导体开关，其设有连接栅极驱动器的栅极，其栅极触发导通或断开的两端分别连接电源供应线和经过温控单元连接至电源返回线；

上述温控矩阵中，同一行或同一列温控模块的温控单元连接电源返回线的一端串联连接，并连接至电源返回线；同一行或同一列温控模块的半导体开关连接电源供应线的一端串联连接，并连接至电源供应线。

上述温控矩阵中，

所有温控模块的温控单元连接电源返回线的一端电路连接至同一个电源返回线；

同一列温控模块的半导体开关连接电源供应线的一端串联连接，M列温控模块形成M个电源接入端，M个电源接入端分别连接至M路电源供应线，M路电源供应线分别对各自所接入列的温控模块进行供电控制；

同一行温控模块的半导体开关的栅极串联连接，N行温控模块引出N条栅极线，N条栅极线分别连接至一个或一个以上栅极驱动器，该栅极驱动器对N行温控模块分别驱动控制。

上述温控矩阵中；

所有温控模块的温控单元连接电源返回线的一端电路连接至同一个电源返回线；

所有温控模块的半导体开关连接电源供应线的一端电路连接至同一个电源供应线；

各个温控模块的半导体开关的栅极分别连接至一个或一个以上栅极驱动器，该栅极驱动器对每个温控模块分别驱动控制。

上述半导体开关采用TFT薄膜晶体管或三极管。

一种静电吸盘，该静电吸盘的顶部设有用于固定晶圆的静电吸附组件，其特点是，该静电吸盘中设有上述的多区主动矩阵温控系统。

上述静电吸盘中，位于多区主动矩阵温控系统的上面或下面还设有用于整体加热温控的整体温控系统。

上述栅极驱动器集成在静电吸盘内部或设置在静电吸盘外。

一种等离子处理装置，该装置包含等离子体反应腔，该等离子体反应腔内底部设有放置晶圆的基座，其特点是，该基座中设有上述的静电吸盘。

一种多区主动矩阵温控系统的温控方法，其特点是，该多区主动矩阵温控系统包含温控矩阵和栅极驱动器；温控矩阵包含：组成矩阵的温控模块、电源供应线、电源返回线；每个温控模块包含：温控单元；半导体开关，其设有连接栅极驱动器的栅极，其栅极触发导通或断开的两端分别连接电源供应线和经过温控单元连接电源返回线；

该温控方法包含：

电源供应线向需温控区域的温控模块供电；

栅极驱动器根据需温控区域，驱动对应区域的半导体开关的导通；

需温控区域的温控单元通电加热。

所有的温控模块接入一个电源返回线；同一列温控模块的半导体开关连接电源供应线的一端串联连接，各列温控模块分别电路连接一路电源供应线；同一行温控模块的半导体开关的栅极串联连接，各行温控模块分别电路连接一路栅极驱动器的控制输出；