[发明专利]晶圆温度控制器及系统、方法和等离子体处理装置

说明书

本发明适用于半导体技术领域，公开了晶圆温度控制器、晶圆温度控制系统、晶圆温度控制方法和等离子体处理装置。其中，晶圆温度控制系统包括：基座，用于承载一静电卡盘，所述基座内部设置至少两个可独立控温的第一冷却区域；静电卡盘，包括用于承载晶圆的承载面，所述承载面上设置至少两个可独立控温的第二气体冷却区域；所述第一冷却区域和所述第二气体冷却区域在垂直于静电卡盘表面的方向上不完全重合。本发明能够实现晶圆温度分布均匀的效果。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆温度控制器及系统、方法和等离子体处理装置。

背景技术

在半导体设备制造过程中，控制晶圆温度的稳定和均匀是一项重要的技术，因为晶圆径向温度的均匀性和晶圆圆周方向温度的均匀性直接影响晶圆刻蚀速率的均匀性，进而影响到芯片的质量。

现有技术中使用静电卡盘来实现对晶圆温度的控制，静电卡盘是等离子体刻蚀腔室中的核心部件之一。现有技术中还在静电卡盘和基座之间设置电加热器，但是涉及电加热器会存在许多问题：

1)电加热器响应时间慢，不同温度区域之间存在串扰现象；

2)需要使用射频滤波器，避免射频电流的泄露；

3)当需要控制晶圆同一圆环不同角度方位的温度时，需要增设多个电加热器，以实现补偿晶圆在旋转方向温度不对称的目的。

随着晶圆处理精度要求越来越高，要求静电卡盘上的独立温度控制区域数量越来越多，由于电加热器具有上述若干问题，使得多区控温面临较大的技术难题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种晶圆温度控制系统，其旨在解决相关技术中晶圆温度控制系统无法快速响应晶圆温度变化且实现晶圆不同部位的温度准确调节的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：一种晶圆温度控制系统，包括：基座，用于承载一静电卡盘，所述基座内部设置至少两个可独立控温的第一冷却区域；

静电卡盘，包括用于承载晶圆的承载面，所述承载面上设置至少两个可独立控温的第二气体冷却区域；

所述第一冷却区域和所述第二气体冷却区域在垂直于静电卡盘表面的方向上不完全重合。

进一步地，所述晶圆温度控制系统在晶圆上形成可独立控温的冷却区域的数量大于所述第一冷却区域与所述第二气体冷却区域的数量之和。

进一步地，所述承载面上设置若干隔离带，所述隔离带包括呈周向设置的环形隔离带和/或呈径向设置的条形隔离带。

进一步地，所述晶圆温度控制系统还包括：

气体供应组件，所述气体供应组件包括：

若干个输气管，用于向各所述第二气体冷却区域输送气体，

若干个压力控制部件，用于调控各所述输气管上输送气体之压力；

测温组件，所述测温组件包括：

若干个测温传感器，对应各所述第二气体冷却区域设置；

控制器，所述控制器与各所述测温传感器和各所述压力控制部件连接。

进一步地，所述气体供应组件还包括：

主管道，与各所述输气管连接以用于为各所述输气管供应气体，

若干个第一开关控制阀，设置在各所述输气管上以用于分别控制各所述输气管通断。

进一步地，所述气体供应组件还包括：排气管，与各所述输气管连接；

所述排气管包括：