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制造方法及图纸

本发明专利技术一种多区主动矩阵温控系统，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；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。本发明专利技术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。

Multi zone active matrix temperature control system and temperature control method and electrostatic chuck and plasma treatment device suitable for the same

Temperature control system of the invention relates to a multi zone active matrix, the temperature control system is provided with a temperature control matrix and gate driver; temperature control matrix contains: N*M temperature control module, power supply line, power supply line N M column matrix return line; each temperature control module includes: temperature control unit, the electric heating temperature control; semiconductor switch. It is the gate is connected to the gate driver, both ends of the gate turn-on trigger or disconnect the power supply line and are respectively connected through temperature control unit connected to the power supply return line; temperature control matrix, end temperature control unit of the same row or column temperature control module is connected with the power supply return wire connected in series and connected to the power supply return line one end of the semiconductor switch; the same row or column temperature control module is connected with the power supply line is connected in series, and is connected to the power supply line. The invention can accurately control the temperature of each area of the electrostatic chuck, and greatly reduce the number of the electrostatic sucker extraction line.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及半导体加工
，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。
技术介绍
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（criticaldimension，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（powersupply）线和一根电源返回（powerreturn）线，即需要大于100根电源供应（powersupply）线和大于100根的电源返回（powerreturn）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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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；该温控方法包含：栅极驱动器触发部分或全部温控模块的半导体开关导通一单位时间后断开；当栅极驱动器触发所在需温控区域的温控模块的半导体开关时，电源供应线向该需温控区域所在列的温控模块供电。上述栅极驱动器触发部分温控模块的半导体开关的方式为：栅极驱动器根据预设时间序列，一行行依次扫描触发温控模块的半导体开关导通一单位时间后断开。上述栅极驱动器触发部分温控模块的半导体开关的方式为：栅极驱动器根据指定的需温控区域所在行，触发对应行的温控模块的半导体开关导通一单位时间后断开。所有的温控模块接入一个电源返回线和电源供应线；每个温控模块的半导体开关分别接入一路栅极驱动器的控制输出；该温控方法包含：栅极驱动器根据需温控区域所在位置，导通对应位置的温控模块的半导体开关，电源供应线向半导体开关导通的温控模块供电。上述电源供应线通过控制接入的电压、或电流、或供电时间，对需温控区域的占空比进行控制。本专利技术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和现有技术的刻蚀温控技术相比，其优点在于，本专利技术通过扫描温控单元的电源供应线和扫描触发半导体开关的栅极，可以精准地控制静电吸盘内的每一个温控区，同时由于扫描对象的不同，通过打开所有的半导体开关和电源供应线可实现对整个静电吸盘内所有温控区的温控单元全部打开；本专利技术通过设置半导体开关和栅极驱动器对温控矩阵进行控制，解决了每一个温控模块需要配备一对电源供应线和电源返回线导致引出线过多的问题，从而减少了从静电吸盘中引出线的数量，进而简化后端对这些电源供应线和电源返回线的射频滤波，同时如果将栅极驱动器集成入静电吸盘，进一步大幅度减少从静电吸盘中引出线的数量；本专利技术每个温控模块都是相互独立的，不存在温控模块相互之间的电干扰，因此对静电吸盘内温度区的控制的灵活性和准确度高，可以实现单个温控模块的任意独立控制而不受限制，同时通过控制每个温控区半导体开关的开关次数和开关时间来达到控制每个温控区控温的占空比的目的。附图说明图1为本专利技术多区主动矩阵温控的温控模块的电路图；图2为本专利技术多区主动矩阵温控的温控系统的实施例一的电路图；图3为本专利技术多区主动矩阵温控的温控系统的实施例二的电路图。具体实施方式以下结合附图，进一步说明本专利技术的具体实施例。本专利技术公开了一种可实现多区主动矩阵温控的等离子处理装置，该等离子处理装置包含有等离子体反应腔，该等离子体反应腔的形状并非限定于圆筒状，例如也可以是角筒状。在进行等离子体刻蚀时，向等离子体反应腔提供反应气体，在等离子体反应腔中设有对应的上电极和下电极，用于激发反应气体从而产生等离子体，使工艺过程中等离子体反应腔内部充满有等离子体（plasma）。在等离子体反应腔的底部设有用于放置晶圆的基座，基座中设置有用于吸附晶圆的静电吸盘，可根据需要在静电吸盘或基座中设有加热器或制冷剂流路等温控系统。在实际应用中，下电极可以设置在上述基座中。本专利技术公开了一种静电吸盘，该静电吸盘的顶部设有用于固定晶圆的静电吸附组件，进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多区主动矩阵温控系统，其特征在于，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；所述温控矩阵中，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。

【技术特征摘要】
1.一种多区主动矩阵温控系统，其特征在于，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；所述温控矩阵中，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。2.如权利要求1所述的温控系统，其特征在于，所述温控矩阵中，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。3.如权利要求1所述的温控系统，其特征在于，所述温控矩阵中；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。4.如权利要求1所述的温控系统，其特征在于，所述半导体开关采用TFT薄膜晶体管或三极管。5.一种静电吸盘，该静电吸盘的顶部设有用于固定晶圆的静电吸附组件，其特征在于，该静电吸盘中设有如权利要求1至4中任意一项权利要求所述的多区主动矩阵温控系统。6.如权利要求5所述的静电吸盘，其特征在于，所述静电吸盘中，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。7.如权利要求5所述的静电吸盘，其特征在于，所述栅极驱动器集成在静电吸盘内部或设置在静电吸盘外。8.一种等离子处理装置，该装置包含等离子体反应腔，该等离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪图强，左涛涛，吴狄，谢林，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31