用于晶片温度控制的方法和系统技术方案

本文公开的是用于控制晶片的温度的系统和方法。所述系统和方法可以采用背面晶片压力控制系统（ＢＳＷＰＣ），包括串连可操作的子系统和控制器，以控制在一个或更多的处理室中的晶片的温度。子系统可以包括用于控制流动到晶片的背面的气体流量的机械部件，而为了控制在处理室中的晶片温度，控制器可以被用于控制所述机械部件。更进一步，这些系统和方法的各种实施方案也可以使用与控制器结合的冷却器，以提供粗略的和精确的温度控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来说涉及用于控制在处理环境下的晶片的温度的方法和系统，更加确切的说，涉及用于精确的和粗略的粒度温度控制的系统化的方法和系统。
技术介绍
现代制造业的处理有时要求在特殊的制造阶段必须具有精确的化学计量比。在利用处理室的半导体生产过程中尤为显著。由于对精确的化学计量比的需求，被加工的目标(有时指的是指晶片)的温度就是关键，因为与处理室和晶片相关的活性化学物质受到处理室和晶片本身的温度的影响。更为明确的是，晶片的温度在沉积或蚀刻应用过程中尤其重要。因此，在类似的制造业的过程中对晶片温度的控制要求非常高。当附属于晶片时，温度控制在考虑到晶片的平均温度时可能是重要的，然而，对于晶片的特定位置来说，晶片温度的控制也是很重要的。例如，人们希望建议在特殊的处理过程中的晶片表面的温度梯度。当前，晶片温度的控制主要是通过使用两种技术来完成的。第一种技术包括热交换器(众所周知的冷却器)。这些冷却器可能使用各种不同的方式冷却晶片的卡盘，以致控制位于卡盘上的晶片的温度。这些类型的技术可能是有问题的，然而，由于冷却器的使用可能仅仅足以完成处理室中的晶片温度的总体控制。另外一种用于控制晶片温度的方法是在晶片和晶片卡盘之间引入压力受控(通常在入口)的气体。在晶片卡盘上将设置端口，通过该端口气体可以输出到晶片的背面。通过控制输出到晶片背面的气体的压力，晶片的温度得以控制。这种技术也是有问题的。控制输出到晶片背面的压力可能仅仅允许非常精确的温度控制。因此，在某些制造处理过程中，晶片的温度可能超过利用背面的冷却气体的温度控制系统的冷却能力。而且，在某些情况下，晶片可能很大，以致为了维持理想的晶片温度可能需要创建晶片上的多个区域，以及控制所述每一区域中的气体压力，这极大增加了这些温度控制系统的复杂性。晶片的温度控制系统的运行也是十分昂贵的，在大多数情况下，这些温度控制系统是在每一处理室的基础上实现的。换句话说，对于每一个需要实现晶片温度控制的处理室来说，都需要加入晶片温度控制所需的物理部件。上文所描述的温度控制方法的某些限制源于缺少对这些系统可用的数据。典型的是，由于没有确定晶片自身的真实温度的方法，所述系统采用通常并不考虑晶片自身的温度或其他的可能影响晶片温度的处理变量的控制算法。另外，由于利用的处理变量数量有限，所述的控制算法可能会受到串扰问题的影响。因此，人们可以看到，存在一种对于降低用于考虑到晶片的温度或其他的处理变量的控制晶片温度的系统和方法的成本的需求。
技术实现思路
本文公开的是用于控制晶片的温度的系统和方法。所述系统和方法可以采用背面晶片压力控制系统(BSWPC)，包括串连可操作的子系统和控制器，以控制在一个或更多的处理室中的晶片的温度。子系统可以包括用于控制流动到晶片的背面的气体流量的机械部件，而为了控制在处理室中的晶片温度，控制器可以被用于控制所述机械部件。更进一步，这些系统和方法的各种实施方案也可以使用与控制器结合的冷却器，以提供粗略的和精确的温度控制。在一个实施方案中，与处理室相关的处理变量组，包括可能被感应的晶片温度，和利用设定值和处理变量组计算的误差。在所述误差的基础上，输出到晶片上的气体压力可以作为调节的基础以减少误差。在其他的实施方案中，冷却器也可能在误差的基础上被控制。本专利技术的某些实施方案可能利用温度传感器来感应与晶片温度相关的传感数据，子系统可操作地调整输出到晶片上的气体的压力，以及控制系统可操作地利用设定值和处理变量组计算误差，并在计算的误差的基础上控制子系统。在某些实施方案中，控制系统可能采用第一顺序加热转换方程式。当控制晶片的温度时，本专利技术的各种实施方案可能提供允许考虑晶片温度的技术优势，或其替代物，和其他的处理变量。通过利用将要用于调节晶片背面的气体压力和本专利技术的某些实施方案的冷却器和子系统也可能提供允许将结合利用的粗略的或精确的梯度温度控制的技术优势。通过允许粗略的或精确的梯度温度控制不仅可以更加有效地降低温度设定值和真实的温度之间的误差，而且任何需要的温度变化的斜面可以被更加容易地优化。更进一步，本专利技术的某些实施方案可以通过将用于调节流向处理室的气体流量的子系统和用于控制所述子系统的控制器进行结合来实现系统化。这将允许系统化的晶片温度控制系统，例如，与工具控制器分离的承受晶片温度控制系统的成本和复杂性的系统化的晶片温度控制系统，以及处理工具自身，将会被减少。同样地，本专利技术的各种实施方案可能允许将用于调整气体流量分布在处理室中的子系统，而将用于控制子系统的控制系统被集中化并从工具控制器中分离。这允许该类型的实施方案显示增加的响应时间，而仍然允许成本和复杂性将被降低。当结合以下的说明和对应的附图，本专利技术的所述和其他的方面将会得到更好理解。以下的描述在指明各种不同的本专利技术的实施方案和众多特定的细节时，通过举例说明的方式而不是限制。大部分的替换、修改、增加或重新排列可以在本专利技术的范围内实施，而且本专利技术包括所有上述替换、修改、增加或重新排列。附图说明包含的本说明书的对应的附图和组成说明书的部分描述了本专利技术的某一方面。关于本专利技术的，各组成部分和系统的操作部分的较清楚的印象通过参考实施例将变得更为明显而没有限制，附图中解释说明的实施方案，其中相同的参考数字指向相同的部件。请注意附图中举例说明的特征不是严格按照比例绘制的。附图1包括结合的背面晶片压力控制系统的一个实施方案的方框图。附图2包括具有分配装置子系统的背面晶片压力控制系统的一个实施方案的方框图。附图3包括具有冷却器的结合的背面晶片压力控制系统的一个实施方案的方框图。附图4A和4B包括与本专利技术的各种实施方案结合利用的结合的压力控制设备的实施方案的示意图。附图5包括现有技术中的压力控制系统的流程图。附图6包括晶片温度控制系统的一个实施方案的流程图。具体实施例方式通过参考非限制性的实施方案，本专利技术，其各种特征和优势获得更加完整地解释，非限制性的实施方案在对应的附图中举例说明，并在以下的说明中详细解释。关于已知的初始材料，处理技术，部件和方程式被省略，不使本专利技术在细节上含义模糊。虽然，人们将会理解，指向本专利技术的优选的实施方案详细的描述和特定的实施例只是通过举例说明的方式提供，而不受到这些方式的限制。在阅读了本说明书之后，各种不脱离权利要求的范围的不同的替换、修改、添加和重新排列对于本领域内的普通技术人员是容易预见的。注意力将集中在用于晶片温度控制的系统和方法。所述系统和方法可以采用背面晶片压力控制系统(BSWPC)，包括串连可操作的机械子系统和控制器，以控制在一个或更多的处理室中的晶片的温度。机械子系统可以包括用于控制流动到晶片的背面的气体流量的机械部件，而为了控制在处理室中的晶片温度，控制器可以被用于控制所述机械部件。更进一步，这些系统和方法的各种实施方案也可以使用与控制器结合的冷却器，以提供粗略的和精确的温度控制。BSWPC的控制器可以采用闭环控制算法，该闭环控制算法用于控制在一个或更多的处理室中的晶片温度。控制算法可以使用多个处理变量，包括晶片温度或类似的替代，以控制晶片和/或冷却器的背面的气体压力，依次控制(直接或间接)晶片温度。本领域内的任何一名普通技术人员都会理解，存在多种控制背面晶片压力的方法和多种实现冷却器/卡盘温度控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制处理室中的晶片温度的方法，该方法包括：感应与处理室相关的处理变量组，包括晶片温度；利用设定值和处理变量组计算误差；以及在误差的基础上，控制输出到晶片上的气体压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：肯尼思E汀斯利，斯图阿特A蒂森，
申请(专利权)人：迅捷公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]