CN110275556B - 静电卡盘的温度控制方法、系统及半导体处理设备 - Google Patents

Abstract

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。

Description

静电卡盘的温度控制方法、系统及半导体处理设备

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。

优选地，所述指令信息为调节各温度负载区的温度控制模式，所述温度控制模块包括保温模式、升温模式和降温模式，其中；

所述保温模式为保持每个温度负载区的所述当前温度；

所述升温模式为升高每个温度负载区的所述当前温度；

所述降温模式为降低每个温度负载区的所述当前温度。

优选地，所述加热模块通过高压电源和/或低压电源提供加热功率；所述冷却模块通过加压泵增大冷却介质的流速和/或流量。

优选地，所述加热模块的功率输入模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式；所述冷却模块的冷却模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式。

优选地，各温度负载区均进入所述保温模式时，所述步骤S130包括：

向各温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率，且执行脉冲输入模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供流速恒定的冷却介质，且执行持续输入模式。

优选地，各温度负载区均进入所述升温模式时，所述步骤S130包括依次进行的快速升温阶段、精确升温阶段和温度保持阶段；

所述快速升温阶段包括下述步骤：

向各温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率和高压输入功率，且执行持续输入模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度具有预设差值时，执行所述精确升温阶段的步骤；

所述精确升温阶段包括下述步骤：

将所述低压输入功率和所述高压输入功率的输入模式调整为脉冲输入模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供流速恒定的冷却介质，且执行持续输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度相匹配时，执行所述温度保持阶段的步骤；

所述温度保持阶段包括所述保温模式时的步骤。

优选地，各温度负载区均进入所述降温模式时，所述步骤S130包括依次进行的快速降温阶段、精确降温阶段和温度保持阶段：

所述快速降温阶段包括下述步骤：

停止向各温度负载区对应的所述加热模块提供输入功率，即执行断开模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供流速持续增加的冷却介质，且执行持续输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度具有预设差值时，执行所述精确降温阶段的步骤；

所述精确降温阶段包括下述步骤：

向各温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率，且执行脉冲输入模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度相匹配时，转入所述温度保持阶段的步骤；

所述温度保持阶段包括所述保温模式时的步骤。

优选地，至少一个温度负载区进入所述升温模式且至少一个温度负载区进入所述降温模式时，所述步骤S130包括依次进行的快速升温阶段/快速降温阶段、精确升温阶段/精确降温阶段、温度保持阶段；

所述快速升温阶段/快速降温阶段包括下述步骤：

向其中一部分温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率和高压输入功率，且执行持续输入模式；

向另一部分温度负载区对应的所述冷却模块提供流速持续增加的冷却介质，且执行持续输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度具有预设差值时，执行所述精确升温阶段/精确降温阶段的步骤；

所述精确升温阶段/精确降温阶段包括下述步骤：

向全部温度负载区对应的所述加热模块提供预定的所述低压输入功率和高压输入功率，并调整为脉冲输入模式；

向全部温度负载区对应的所述冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度相匹配时，执行所述温度保持阶段的步骤；

所述温度保持阶段包括所述保温模式时的步骤。

本发明的第二方面，提供了一种静电卡盘的温度控制系统，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；

所述温度控制系统包括：

检测单元，用于检测并获取各温度负载区的当前温度；

电源提供单元，用于向各温度负载区的所述加热模块提供输入功率；

中央控制单元，用于接收指令信息，所述指令信息为调节各温度负载区的温度控制模式；且，还用于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所述加热模块的功率输入模式和所述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；

加热模块开关组，用于调节所述加热模块的功率输入模式；

冷却模块开关组，用于调节所述冷却模块的冷却模式。

优选地，所述电源提供单元包括高压电源和低压电源，所述低压电源和所述高压电源与各温度负载区对应的所述加热模块选择性地电连通。

优选地，所述温度控制系统还包括：制冷调节组件；

所述制冷调节组件包括制冷机和加压泵，其中：

所述制冷机与各温度负载区的所述冷却模块选择性地连通，以向各温度负载区的所述冷却模块提供所述冷却介质；

所述加压泵与各温度负载区对应的所述冷却模块选择性地连通，以调节各温度负载区对应的所述冷却模块的冷却介质的流速和/或流量。

优选地，所述温度负载区包括：内部温度负载区和外部温度负载区；

所述加热模块包括：内部加热模块和外部加热模块；

所述冷却模块包括：内部冷却模块和外部冷却模块；

所述加热模块开关组包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

所述冷却模块开关组包括：第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；

所述低压电源通过第二开关、第四开关与所述内部加热模块电连接，所述高压电源通过第一开关、第三开关与所述外部加热模块电连接；

所述制冷机通过第六开关与所述内部冷却模块连接，所述制冷机通过第五开关与所述外部冷却模块连接；

所述加压泵通过第八开关与所述内部冷却模块连接，所述加压泵通过第七开关与所述外部冷却模块连接；

所述中央控制单元分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关电连接。

本发明的第三方面，提供了一种半导体处理设备，所述半导体处理设备包括前文记载的所述的静电卡盘的温度控制系统。

本发明的静电卡盘的温度控制方法，中央控制单元在指令信息和各温度负载区的当前温度下，可以通过调节各温度负载区所对应的加热模块的功率输入模式和冷却模块的冷却模式，从而可以快速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，可以显著改变静电卡盘的各温度负载区的温度，从而可以缩短工艺时间，提升产量，提高经济效益，降低成本。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中静电卡盘的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为现有技术中静电卡盘的温度控制系统的结构示意图；

图4为本发明中静电卡盘的结构示意图；

图5为本发明中静电卡盘的温度控制方法的流程图；

图6为本发明中静电卡盘的温度控制系统的结构示意图。

附图标记说明

100：温度控制系统；

110：检测单元；

120：电源提供单元；

121：高压电源；

122：低压电源；

130：中央控制单元；

140：加热模块开关组；

150：冷却模块开关组；

160：制冷调节组件160；

161：制冷机；

162：加压泵；

200：静电卡盘；

210：温度负载区；

211：内部温度负载区；

212：外部温度负载区；

220：加热模块；

221：内部加热模块；

222：外部加热模块；

230：冷却模块；

231：内部冷却模块；

232：外部冷却模块；

240：单一加热电源；

250：内部温度控制器；

260：外部温度控制器；

第一开关B1、第二开关B2、第三开关B3、第四开关B4、第五开关B5、第六开关B6、第七开关B7、第八开关B8。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图4、图5和图6所示，本发明的第一方面，涉及一种静电卡盘的温度控制方法S100。其中，如图4和图6所示，静电卡盘200包括至少两个温度负载区210，每个温度负载区210均对应有加热模块220和冷却模块230。

其中，如图5所示，上述温度控制方法S100包括：

S110、检测并获取各温度负载区相应的当前温度。

具体地，在本步骤中，对于如何获取各温度负载区210的当前温度，并没有作出限定，例如，可以在各温度负载区210对应设置有温度传感器，通过该温度传感器检测并获取各温度负载区210的当前温度。

S120、中央控制单元接收指令信息。

具体地，在本步骤中，对于具体的指令信息并没有作出限定，在实际应用时，本领域技术人员根据实际需要，可以将指令信息设定为调节各温度负载区210的温度控制模式(例如，升温模式、保温模式和降温模式等)。例如，需要对各温度负载区210的当前温度进行升温时，调整温度控制模式为升温模式。

S130、中央控制单元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。

本实施例的静电卡盘的温度控制方法，中央控制单元在指令信息和各温度负载区的当前温度下，可以通过调节各温度负载区所对应的加热模块的功率输入模式和冷却模块的冷却模式，从而可以快速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，可以显著改变静电卡盘的各温度负载区的温度，从而可以缩短工艺时间，提升产量，提高经济效益，降低成本。

优选地，上述指令信息为调节各温度负载区的温度控制模式，该温度控制模式包括保温模式、升温模式和降温模式。

其中，保温模式为保持每个温度负载区的当前温度，升温模式为升高每个温度负载区的当前温度，降温模式为降低每个温度负载区的当前温度。

优选地，如图6所示，上述加热模块220通过高压电源121和/或低压电源122提供加热功率；冷却模块230通过加压泵162增大冷却介质的流速和/或流量。

需要说明的是，高压电源121和低压电源122是相对而言的，例如，对应本领域人员来说，高压电源121是指大于300V以上的电源，而低压电源122是指低于220V的电源。当然，根据实际需要，还可以选择其他电压值的电源，但应当保证两个电源具有不同的电压值。

本实施例的静电卡盘的温度控制方法，当温度负载区需要升温时，可以控制加热模块通过高压电源和低压电源一起提供加热功率，可以实现温度负载区的快速升温；当温度负载区需要降温时，可以利用冷却模块通过加压泵增大冷却介质的流速和/或流量，可以实现温度负载区的快速降温。因此，可以显著改变静电卡盘的各温度负载区的温度，从而可以缩短工艺时间，提升产量，提高经济效益，降低成本。

优选地，加热模块220的功率输入模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式。冷却模块230的冷却模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式。

下面将分几个不同的实施例，对步骤S130的具体步骤进行详细说明：

同时，为了便于说明，在下述的各个实施例中均引入下文中的温度控制系统的相关结构，也就是如图6中所示的结构。但是，对于温度控制系统的具体结构先不作具体阐述，将在下文中详细记载。

实施例1：

各温度负载区进入保温模式。

步骤S130包括：

向各温度负载区对应的加热模块提供预定的低压输入功率，且执行脉冲输入模式。

向各温度负载区对应的冷却模块提供流速恒定的冷却介质，且执行持续输入模式。

需要说明的是，预定的低压输入功率是指：加热模块220通过低压电源122向加热模块220提供加热功率。下文记载的预定的高压输入功率是指：加热模块220通过高压电源121向加热模块220提供加热功率。

结合图6，具体地，第二开关B2常开、第三开关B3和第四开关B4保持脉冲开关状态，使得低压电源122以脉冲输入模式向各温度负载区210所对应的加热模块220提供加热功率。

第五开关B5和第六开关B7保持常开，第七开关B7和第八开关B8保持关闭，以便向各温度负载区210所对应的冷却模块230提供流速恒定的冷却介质，并执行持续输入模式。

需要说明的是，至于脉冲占空比的确定，可以由各温度负载区的当前温度和最终控制达到稳定目标温度后的输出功率来确定，如低压电源的最大输出功率1000W，实现60摄氏度温度控制并稳定在正负1摄氏度波动情况下的平均加热功率为200W，则此时的脉冲占空比为200W/1000W＝20％。这样，可以对低压电源的性能要求较低，只需要保持低压电源稳定输出功率，而第三开关B3和第四开关B4进行高速的脉冲开关即可。

实施例2：

各温度负载区均进入升温模式。

步骤S130包括：

依次进行的快速升温阶段、精确升温阶段和温度保持阶段。

其中，快速升温阶段包括下述步骤：

向各温度负载区对应的加热模块提供预定的低压输入功率和高压输入功率，且执行持续输入模式；

向各温度负载区对应的冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式；

当各温度负载区的当前温度与目标温度具有预设差值时，执行精确升温阶段的步骤。

具体地，如图6所示，第一开关B1、第二开关B2、第三开关B3和第四开关B4均保持常开，这样，低压电源122和高压电源121的输出功率均为最大，从而可以使得加热模块220被快速加热，进而可以使得各温度负载区210快速加热。

第五开关B5、第六开关B6保持脉冲开关状态，第七开关B7和第八开关B8保持关闭。这样，可以减小各温度负载区210的热量损失，从而可以快速的使得各温度负载区210快速升温，当各温度负载区210的当前温度与目标温度具有预设差值(该预设差值可以预先设置，例如与目标温度相差10℃等)，执行下述精确升温阶段。

精确升温阶段包括下述步骤：

将低压输入功率和高压输入功率的输入模式调整为脉冲输入模式。

向各温度负载区对应的冷却模块提供流速恒定的冷却介质，且执行持续输入模式。

当各温度负载区的当前温度与目标温度相匹配时，执行温度保持阶段的步骤。

具体地，如图6所示，将第三开关B3和第四开关B4由常开状态更改为脉冲开关状态，减少升温过冲。第五开关B5和第六开关B6由脉冲开关状态更改为常开状态，第七开关B7和第八开关B8仍保持关闭。

温度保持阶段包括保温模式时的步骤。

具体地可以参考前文保温模式时的相关步骤，在此不作赘述。

实施例3：

各温度负载区均进入降温模式。

步骤S130包括：

依次进行的快速降温阶段、精确降温阶段和温度保持阶段。

快速降温阶段包括下述步骤：

停止向各温度负载区对应的加热模块提供输入功率，即执行断开模式。

向各温度负载区对应的冷却模块提供流速持续增加的冷却介质，且执行持续输入模式。

当各温度负载区的当前温度与目标温度具有预设差值时，执行精确降温阶段的步骤。

具体地，如图6所示，第一开关B1、第三开关B3和第四开关B4均保持常闭，第二开关B2保持常开，这样，各温度负载区210均无热量输入。

第五开关B5和第六开关B6均保持常开，第七开关B7和第八开关B8均保持常开，这样，可以使得通入到各冷却模块230的冷却介质的流速变快，从而可以使得各温度负载区210能够快速实现降温。当各温度负载区210的当前温度接近目标温度时，执行精确降温阶段。

精确降温阶段包括：

向各温度负载区对应的加热模块提供预定的低压输入功率，且执行脉冲输入模式。

向各温度负载区对应的冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式。

当各温度负载区的当前温度与目标温度相匹配时，执行温度保持阶段的步骤。

具体地，如图6所示，将第三开关B3和第四开关B4由常闭状态更改为脉冲开关状态。将第七开关B7和第八开关B8由常开状态更为为脉冲开关状态。以减小降温过冲。

温度保持阶段包括保温模式时的步骤。

具体地可以参考前文保温模式时的相关步骤，在此不作赘述。

实施例4：

至少一个温度负载区进入升温模式且至少一个温度负载区进入降温模式。

步骤S130包括：

依次进行的快速升温阶段/快速降温阶段、精确升温阶段/精确降温阶段、温度保持阶段。

快速升温阶段/快速降温阶段包括下述步骤：

向其中一部分温度负载区对应的加热模块提供预定的低压输入功率和高压输入功率，且执行持续输入模式。

向另一部分温度负载区对应的冷却模块提供流速持续增加的冷却介质，且执行持续输入模式。

当各温度负载区的当前温度与目标温度具有预设差值时，执行精确升温阶段/精确降温阶段的步骤。

为了便于说明，以静电卡盘包括两个温度负载区210进行说明，如图6所示，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，并且内部温度负载区211进入升温模式，外部温度负载区212进入降温模式。如图6所示，第一开关B1、第二开关B2和第三开关B3均保持常开状态，第四开关B4保持常闭状态，这样，内部温度负载区211所对应的加热功率最大，而外部温度负载区212无热量输入。

第五开关B5和第七开关B7均保持关闭，第六开关B6和第八开关B8均保持常开，这样，内部温度负载区211无热量损失，外部温度负载区212快速降温。

精确升温阶段/精确降温阶段包括下述步骤：

向全部温度负载区对应的加热模块提供预定的低压输入功率和高压输入功率，并调整为脉冲输入模式。

向全部温度负载区对应的冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式。

当各温度负载区的当前温度与目标温度相匹配时，执行温度保持阶段的步骤。

具体地，如图6所示，将第三开关B3由常开状态更改为脉冲开关状态，将第四开关B4由关闭状态更改为脉冲开关状态。第五开关B5由关闭状态更改为常开状态，将第七开关B7由关闭状态更为为脉冲开关状态，第八开关B8由常开状态更改为脉冲开关状态，以减小过冲。

温度保持阶段包括保温模式时的步骤。

具体地可以参考前文保温模式时的相关步骤，在此不作赘述。

当然，除了内部温度负载区211进入升温模式，外部温度负载区212进入降温模式外，还可以是内部温度负载区211进入降温模式，外部温度负载区212进入升温模式，具体地控制方法与前文记载相同，在此不作赘述。

由上述静电卡盘的温度控制方法的四实施例可以看出，本发明中的静电卡盘的温度控制方法，可以显著提升静电卡盘的不同温度区的升温速率以及降温速率，从而缩短工艺时间，提升产量，提高经济效益，降低制作成本。

本发明的第二方面，如图6所示，提供了一种静电卡盘的温度控制系统100，静电卡盘200包括至少两个温度负载区210，每个温度负载区210均对应有加热模块220和冷却模块230。该温度控制系统100包括检测单元110、电源提供单元120、中央控制单元130、加热模块开关组140和冷却模块开关组150。

其中，检测单元110用于检测并获取各温度负载区210的当前温度，该检测单元110，例如，可以是温度传感器等能检测温度的器件。

电源提供单元120用于向各温度负载区210的加热模块220提供输入功率。

中央控制单元130用于接收指令信息，该指令信息为调节各温度负载区210的温度控制模式；且，还用于根据指令信息和各温度负载区210的当前温度，调节各温度负载区210对应的加热模块220的功率输入模式和冷却模块230的冷却模式，以使得调节后的各温度负载区210的温度与预定的目标温度相匹配。

加热模块开关组140用于调节加热模块220的功率输入模式，例如，持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式等。

冷却模块开关组150用于调节冷却模块230的冷却模式，例如，持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式等。

本实施例中的温度控制系统100，利用一个中央控制单元130控制各温度负载区210的温度控制模式，可以减少中央控制单元130的数量，节约成本。此外，中央控制单元130可以在指令信息和各温度负载区的当前温度下，可以通过调节各温度负载区210所对应的加热模块220的功率输入模式和冷却模块230的冷却模式，从而可以快速使得调节后的各温度负载区210的温度与预定的目标温度相匹配。因此，可以显著改变静电卡盘的各温度负载区210的温度，从而可以缩短工艺时间，提升产量，提高经济效益，降低成本。

优选地，为了提高静电卡盘200的各温度负载区210的升温速率，如图6所示，上述电源提供单元120包括高压电源121和低压电源122。低压电源122和高压电源121与各温度负载区210对应的加热模块220选择性地电连通。

优选地，如图6所示，为了提高静电卡盘200的各温度负载区210的降温速率，上述温度控制系统100还包括制冷调节组件160，该制冷调节组件160包括制冷机161和加压泵162。

制冷机161与各温度负载区210的冷却模块230选择性地连通，以向各温度负载区210的冷却模块230提供冷却介质。

加压泵162与各温度负载区210对应的冷却模块230选择性地连通，以调节各温度负载区210对应的冷却模块230的冷却介质的流速和/或流量。

优选地，如图6所示，上述温度负载区210包括内部温度负载区211和外部温度负载区212。相应地，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包括内部冷却模块231和外部冷却模块232。

上述加热模块开关组140包括第一开关B1、第二开关B2、第三开关B3和第四开关B4。

上述冷却模块开关组150包括第五开关B5、第六开关B6、第七开关B7和第八开关B8。

其中，低压电源122通过第二开关B2、第四开关B4与内部加热模块221电连接，高压电源121通过第一开关B1、第三开关B3与外部加热模块222电连接。

制冷机161通过第六开关B6与内部冷却模块231连接，制冷机161通过第五开关B5与外部冷却模块232连接。

加压泵162通过第八开关B8与内部冷却模块231连接，加压泵162通过第七开关B7与外部冷却模块232连接。

中央控制单元130分别与第一开关B1、第二开关B2、第三开关B3、第四开关B4、第五开关B5、第六开关B6、第七开关B7和第八开关B8电连接。

本发明的第三方面，提供了一种半导体处理设备，半导体处理设备包括前文记载的静电卡盘的温度控制系统100。

本实施例结构的半导体处理设备，包括前文记载的静电卡盘的温度控制系统100，因此，可以显著提升静电卡盘200的不同温度负载区的升温速率以及降温速率，从而缩短工艺时间，提升产量，提高经济效益，降低制作成本。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一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，其特征在于，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；其中，

所述指令信息为调节各温度负载区的温度控制模式，所述温度控制模式包括保温模式，所述保温模式为保持每个温度负载区的所述当前温度；

所述加热模块的功率输入模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式；所述冷却模块的冷却模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式；

在各温度负载区均进入所述保温模式时，所述步骤S130包括：调节各温度负载区对应的加热模块的功率输入模式执行脉冲输入模式；调节各温度负载区对应的冷却模块的冷却模式执行持续输入模式。

2.根据权利要求1所述的静电卡盘的温度控制方法，其特征在于，所述温度控制模式还包括升温模式和降温模式，其中：

所述升温模式为升高每个温度负载区的所述当前温度；

所述降温模式为降低每个温度负载区的所述当前温度。

3.根据权利要求2所述的静电卡盘的温度控制方法，其特征在于，所述加热模块通过高压电源和/或低压电源提供加热功率；所述冷却模块通过加压泵增大冷却介质的流速和/或流量。

4.根据权利要求3所述的静电卡盘的温度控制方法，其特征在于，各温度负载区均进入所述保温模式时，所述步骤S130还包括：

向各温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供流速恒定的冷却介质。

5.根据权利要求4所述的静电卡盘的温度控制方法，其特征在于，各温度负载区均进入所述升温模式时，所述步骤S130包括依次进行的快速升温阶段、精确升温阶段和温度保持阶段；

所述快速升温阶段包括下述步骤：

向各温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率和高压输入功率，且执行持续输入模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度具有预设差值时，执行所述精确升温阶段的步骤；

所述精确升温阶段包括下述步骤：

将所述低压输入功率和所述高压输入功率的输入模式调整为脉冲输入模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供流速恒定的冷却介质，且执行持续输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度相匹配时，执行所述温度保持阶段的步骤；

所述温度保持阶段包括所述保温模式时的步骤。

6.根据权利要求4所述的静电卡盘的温度控制方法，其特征在于，各温度负载区均进入所述降温模式时，所述步骤S130包括依次进行的快速降温阶段、精确降温阶段和温度保持阶段：

所述快速降温阶段包括下述步骤：

停止向各温度负载区对应的所述加热模块提供输入功率，即执行断开模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供流速持续增加的冷却介质，且执行持续输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度具有预设差值时，执行所述精确降温阶段的步骤；

所述精确降温阶段包括下述步骤：

向各温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率，且执行脉冲输入模式；

向各温度负载区对应的所述冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度相匹配时，执行所述温度保持阶段的步骤；

所述温度保持阶段包括所述保温模式时的步骤。

7.根据权利要求4所述的静电卡盘的温度控制方法，其特征在于，至少一个温度负载区进入所述升温模式且至少一个温度负载区进入所述降温模式时，所述步骤S130包括依次进行的快速升温阶段/快速降温阶段、精确升温阶段/精确降温阶段、温度保持阶段；

所述快速升温阶段/快速降温阶段包括下述步骤：

向其中一部分温度负载区对应的所述加热模块提供预定的低压输入功率和高压输入功率，且执行持续输入模式；

向另一部分温度负载区对应的所述冷却模块提供流速持续增加的冷却介质，且执行持续输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度具有预设差值时，执行所述精确升温阶段/精确降温阶段的步骤；

所述精确升温阶段/精确降温阶段包括下述步骤：

向全部温度负载区对应的所述加热模块提供预定的所述低压输入功率和所述高压输入功率，并调整为脉冲输入模式；

向全部温度负载区对应的所述冷却模块提供冷却介质，且执行脉冲输入模式；

当各温度负载区的所述当前温度与所述目标温度相匹配时，执行所述温度保持阶段的步骤；

所述温度保持阶段包括所述保温模式时的步骤。

8.一种静电卡盘的温度控制系统，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，其特征在于，所述温度控制系统包括：

检测单元，用于检测并获取各温度负载区的当前温度；

电源提供单元，用于向各温度负载区的所述加热模块提供输入功率；

中央控制单元，用于接收指令信息，所述指令信息为调节各温度负载区的温度控制模式；所述温度控制模式包括保温模式，所述保温模式为保持每个温度负载区的所述当前温度；且，

所述中央控制单元还用于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所述加热模块的功率输入模式和所述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；

加热模块开关组，用于调节所述加热模块的功率输入模式；所述加热模块的功率输入模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式；

冷却模块开关组，用于调节所述冷却模块的冷却模式；所述冷却模块的冷却模式包括持续输入模式、断开模式或脉冲输入模式；其中，

所述加热模块开关组还用于在各温度负载区均进入所述保温模式时，调节各温度负载区对应的加热模块的功率输入模式执行脉冲输入模式；

冷却模块开关组还用于在各温度负载区均进入所述保温模式时，调节各温度负载区对应的冷却模块的冷却模式执行持续输入模式。

9.根据权利要求8所述的静电卡盘的温度控制系统，其特征在于，所述电源提供单元包括高压电源和低压电源，所述低压电源和所述高压电源与各温度负载区对应的所述加热模块选择性地电连通。

10.根据权利要求9所述的静电卡盘的温度控制系统，其特征在于，所述温度控制系统还包括：制冷调节组件；

所述制冷调节组件包括制冷机和加压泵，其中：

所述制冷机与各温度负载区的所述冷却模块选择性地连通，以向各温度负载区的所述冷却模块提供冷却介质；

所述加压泵与各温度负载区对应的所述冷却模块选择性地连通，以调节各温度负载区对应的所述冷却模块的冷却介质的流速和/或流量。

11.根据权利要求10所述的静电卡盘的温度控制系统，其特征在于，

所述温度负载区包括：内部温度负载区和外部温度负载区；

所述加热模块包括：内部加热模块和外部加热模块；

所述冷却模块包括：内部冷却模块和外部冷却模块；

所述加热模块开关组包括：第一开关、第二开关、第三开关和第四开关；

所述冷却模块开关组包括：第五开关、第六开关、第七开关和第八开关；

所述低压电源通过第二开关、第四开关与所述内部加热模块电连接，所述高压电源通过第一开关、第三开关与所述外部加热模块电连接；

所述制冷机通过第六开关与所述内部冷却模块连接，所述制冷机通过第五开关与所述外部冷却模块连接；

所述加压泵通过第八开关与所述内部冷却模块连接，所述加压泵通过第七开关与所述外部冷却模块连接；

所述中央控制单元分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关、所述第四开关、所述第五开关、所述第六开关、所述第七开关和所述第八开关电连接。

12.一种半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备包括权利要求8至11中任意一项所述的静电卡盘的温度控制系统。

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