[发明专利]用于等离子体处理腔室中晶片载体的先进温度控制的设备和方法

说明书

描述了用于等离子体处理腔室中晶片载体的先进温度控制系统和方法。在一个示例中，热交换器向工件载体的流体通道提供温度受控的热流体以及接收来自流体通道的热流体。比例阀在热交换器和流体通道之间，以控制从热交换器到流体通道的热流体的流速。气动阀也在热交换器和流体通道之间，也控制来自热交换器与流体通道的热流体的流速。温度控制器接收来自载体的热传感器的测得的温度并响应于测得的温度控制比例阀和气动阀，以调整热流体的流速。

相关申请的交叉引用

本申请要求由Fernando M.Silveira等人于2016年5月5日提交的题为为“用于等离子体处理腔室中晶片载体的先进温度控制”的美国临时专利申请第62/332,237号的优先权。

技术领域

实施例关于微电子制造工业，且更具体地关于使用热流体循环系统来控制处理腔室中晶片载体或晶片的温度的热控制系统。

背景技术

微电子和微机械装置通常部分地制造在硅或其他类型的晶片上。完成后，将晶片切成许多较小块，且每个晶粒形成单独的装置。晶片经受许多不同的工艺以形成装置上的所有部件。对于许多工艺，晶片被保持在处理腔室内的卡盘、基座或一些其他载体上。一个此类腔室是等离子体处理腔室，在等离子体处理腔室内晶片暴露于等离子体以沉积或去除不同的材料。

在等离子体处理腔室(如等离子体蚀刻腔室或等离子体沉积腔室)中，晶片和晶片载体的温度通常是控制工艺的有效性或速度的重要参数。例如，在工艺配方期间，可以控制卡盘的温度以加热或冷却晶片。在工艺期间，可对特定设定点改变温度来以某种方式影响工艺，如控制蚀刻速率。类似地，在工艺配方期间，也可以控制喷头或上电极或其他部件的温度以影响处理。

更准确的温度控制可为工艺(如沉积和蚀刻)提供更精确的控制。随着微电子特征做得更小，使得晶粒和所得到的产品可以做得更小，在处理腔室中的制造期间需要更高的精度。此外，高功率等离子体产生更多的热且需要更有效率的冷却。因此，温度控制系统必须更准确且在更广泛的范围内操作，以支持许多不同的工艺。

通过将流体循环流过部件中的冷却剂通道来冷却处理腔室部件。通过控制冷却剂的温度和流过部件的冷却剂流量来控制冷却量。在某些情况下，例如对于某些晶片卡盘，也使用暖流体(warm fluid)加热卡盘从而加热晶片。可通过相同的冷却剂通道或使用单独的系统来驱动暖流体。除了冷却剂之外或代替冷却剂，也可以在晶片卡盘中使用电阻加热器。

发明内容

描述了一种使用比例和气动热流体输送控制系统的热控制系统。在一个示例中，设备包括热交换器，该热交换器向工件载体的流体通道提供热流体且接收来自流体通道的热流体，该热交换器控制提供给热通道的热流体的温度，流体通道中的热流体用于在工件处理期间控制载体的温度。比例阀在热交换器和流体通道之间，以用于控制从热交换器到流体通道的热流体的流速。气动阀也在热交换器和流体通道之间，同样用于控制来自热交换器与流体通道的热流体的流速。温度控制器接收来自载体的热传感器的测得的温度并响应于该测得的温度控制比例阀和气动阀，以调整热流体的流速。

描述了一种使用封闭回路控制和预测模型来控制晶片载体的温度的热控制系统。从载体的第一热区域的第一热传感器与第二热区域的第二热传感器接收测得的温度。将预测模型应用于两个测得的温度，以确定流过载体的热耦接至第一热区域的第一流体通道的第一流动速率并且确定流过载体的热耦接至第二热区域的第二流体通道的第二流动速率。调节耦接至第一流体通道的第一阀并且调节耦接至第二流体通道的第二阀以控制从热交换器到相应流体通道的热流体的流速。

附图说明

在附图中以示例而非限制的方式说明本发明的实施例，其中：

图1是根据本发明的实施例的用于静电卡盘的两区域温度控制系统的图；

图2是根据本发明的实施例的水界面箱内的冷却剂流体线的图；