[发明专利]静电卡盘的温度控制方法、系统及半导体处理设备

说明书

本发明公开了一种静电卡盘的温度控制方法、静电卡盘的温度控制系统以及半导体处理设备。静电卡盘包括至少两个温度负载区，每个温度负载区均对应有加热模块和冷却模块，温度控制方法包括检测并获取各温度负载区相应的当前温度；中央控制单元接收指令信息并根据指令信息和各温度负载区的当前温度，调节各温度负载区对应的加热模块的功率输入模式和冷却模块的冷却模式，以使得调节后的各温度负载区的温度与预定的目标温度相匹配。因此，可以显著提升静电卡盘的不同温度负载区的升温速率以及降温速率，缩短工艺时间，提升产量，提高经济效益。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种静电卡盘的温度控制方法、一种静电卡盘的温度控制系统以及一种半导体处理设备。

背景技术

一般地，在晶圆的刻蚀工艺中，非常重要的一个技术指标是工艺均匀性，决定该均匀性指标的因素包括腔室内电场的均匀性、磁场的均匀性、温度的均匀性、气流场的均匀性等多个物理场，因此调节参数很多，特别是在300mm及更大的450mm晶圆工艺中，需要更多的可调节参数来达到工艺均匀性。在硅刻蚀工艺中，温度是非常关键的因素，在90nm以下的刻蚀工艺中原有的单温度区的静电卡盘已无法满足温度对工艺影响的均匀性，随着更小线宽工艺的开发，双温度区静电卡盘甚至多温度区静电卡盘越来越成为硅刻蚀设备的一项关键技术。如当前的28-65nm硅刻蚀工艺中要求双区静电卡盘，而14-22nm硅刻蚀工艺中则要求四区静电卡盘，在更小的10nm工艺中则需要十六区静电卡盘才能够达到要求的工艺均匀性。

相关现有技术中，如图1、图2和图3所示，静电卡盘200由多层结构组成。该静电卡盘200包括温度负载区210、加热模块220、冷却模块230、单一加热电源240、内部温度控制器250和外部温度控制器260，温度负载区210包括内部温度负载区211和外部温度负载区212，加热模块220包括内部加热模块221和外部加热模块222，冷却模块230对应一个制冷机161，由该制冷机161向冷却模块230提供冷却介质。

在利用上述结构的温度控制系统对静电卡盘200的温度进行控制时，例如，内部温度负载区211和外部温度负载区212均升温时，则控制单一加热电源240持续向内部温度负载区211和外部温度负载区212提供加热输入功率。当内部温度负载区211和外部温度负载区212需要降温时，则控制制冷机161向内部温度负载区211和外部温度负载区212持续提供冷却介质。

显然，上述静电卡盘的温度控制系统中，首先，升温速率受制于单一加热电源的输出功率限制，无法做到较快达到要求温度。其次、制冷机的所输出的冷却介质的流量固定，因此静电卡盘的各温度负载区的降温速率较慢，仅靠关闭加热后的自然冷却。最后，每一个温度负载区均需要对应一个温度控制器，成本较高，尤其是当晶圆尺寸不断增大(如大于等于300mm，特别是450mm时)，工艺线宽逐渐减小时(如20nm以下工艺)，需求的温度调节区域个数也在不断增大，由原有的2区增大到4区，8区，16区甚至32区时，温度控制器的数量增多，成本急剧增加。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种静电卡盘的温度控制方法、一种静电卡盘的温度控制系统以及一种半导体处理设备。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种静电卡盘的温度控制方法，所述静电卡盘包括至少两个温度负载区，每个温度负载区均对应有加热模块和冷却模块；

所述温度控制方法包括：

S110、检测并获取各温度负载区相应的当前温度；

S120、中央控制单元接收指令信息；

S130、中央控制单元根据所述指令信息和各温度负载区的所述当前温度，调节各温度负载区对应的加热模块的功率输入模式和冷却模块的冷却模式，以使得调节后的各温度负载区的温度与预定的目标温度相匹配。