[发明专利]一种等离子体处理器及基座温度控制方法

说明书

本发明公开一种等离子体处理器及基座温度控制系统，包含：第一温度液体容器，输出第一液体；第二温度液体容器，输出第二液体；热交换器，包含热管和至少一个冷管，通过热管与冷管之间的导热管壁使得第一液体和第二液体进行热交换，热管出口端输出经过热交换的第一热交换液以及冷管出口端输出经过热交换且达到设定温度的第二热交换液；第二热交换液传输至基座用以控制基座的温度，并从基座的冷却管通道的出口端回流至第二温度液体容器，第一热交换液从热管的出口端回流至第一温度液体容器。本发明热管和冷管之间的高导热薄壁实现热交换，还可通过多个阀门的开关切换实现热交换管道长度的可变，实现快速调节基座温度；占地面积小、成本较低。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，特别涉及一种等离子体处理器及基座温度控制方法。

背景技术

等离子处理装置被广泛应用于半导体晶圆加工处理流程中，等离子处理装置包括可以抽真空的反应腔，反应腔包括侧壁以及底壁，整个反应腔都由金属制成且接地，实现对射频电磁场的屏蔽与气密。反应腔内底部包括基座，用于支撑待处理的晶圆，基座同时作为下电极连接到下方的至少一个射频电源。基座上方还包括一个静电夹盘，通过静电夹盘固定待处理晶圆。

在半导体蚀刻设备中，为了不同的工艺需求，需要对基座的温度进行调节，一般是在外面有一个温控设备，往基座里传送一定温度的冷却液对基座进行温度调节。早期的温控设备只有一个冷却液容器，可以用压缩机和加热器对冷却液容器里的冷却液进行调节，可以稳定控制在某一工作温度，也可以改变工作温度，一般温度控制范围在20℃至80℃。但是，温控设备从一个工作温度到另一个工作温度的时间比较长，如果从20℃到60℃，温度差40℃，时间大概需要10-15分钟，这个对于蚀刻处理设备来说是不能接受的。

为了能够在短时间内调节冷却液的温度，目前的方法中，用两个冷却液容器来提供两路不同的温度的冷却液按一定比例进行混合，可以利用每路的不同流量来控制最终混合冷却液的温度。但是冷却液回冷却液容器的时候，每路的冷却液必须按照各自的流量回到原来的冷却液容器里，这就需要第三个冷却液容器，用来储存从蚀刻设备处理后回来了的冷却液，然后补充给原来的两个冷却液容器。这种方法可以实现温度的快速变换，但是设计复杂，而且需要第三个冷却液容器，占地大，成本高。

基于上述，研发一种利用少数冷却液容器并能快速变温的基座温度控制系统及等离子体处理器实为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种等离子体处理器及基座温度控制方法，通过快速变温热交换器实现高温液液和低温液体快速进行热交换，使得输出的热交换液的温度达到设定温度，并输送到基板里面，快速使基座达到需要的温度，同时每路的热交换液按照各自的流量回到原来的容器里，不需要额外的容器，占地面积小，成本低。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种等离子体处理器，包括一反应腔，所述反应腔内包括一个用于支撑基片的基座，所述基座与一基座温度控制系统连接，用于控制基座温度，所述基座温度控制系统包含：

第一温度液体容器，其以第一流速输出其中的第一液体；第二温度液体容器，其以第二流速输出其中的第二液体；热交换器，包含用于输入所述第一液体的第一管道和至少一个用于输入所述第二液体的第二管道，所述第一管道与所述第二管道接触，通过所述第一管道与所述第二管道之间的导热管壁使得所述第一液体和所述第二液体进行热交换，所述第一管道的出口端输出经过热交换的第一热交换液以及所述第二管道的出口端输出经过热交换且达到一设定温度的第二热交换液；所述第二热交换液传输至所述基座的冷却管通道入口用以控制所述基座的温度；

其中，所述第二管道包括多个互相串联的子热交换管，不同子热交换管之间通过阀门组件互相连接，所述阀门组件选择性地开关使得所述第二液体选择性地流经第二管道中的一个或多个子热交换管进行热交换后输出所述第二热交换液进入所述基座的冷却管通道入口。