CN111383891B - 用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法，加热元件矩阵中的每一行或每一列中的每一个加热元件都分别与同一个功率源组成电源回路，加热元件矩阵中的每一列或每一行中的所有加热元件的电源回路中都设置同一个开关模块，调节每个功率源的输出功率大小来调节每个功率源控制的一整行或一整列加热元件的输入功率，控制每个开关模块的通断来控制每个开关模块控制的一整列或一整行加热元件的电源回路的通断。本发明减少了电路复杂度，节省了成本，在保证温度控制精确度的前提下减少了温度控制的复杂度，获得很均匀且很灵活的温度控制效果。

Description

用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法。

背景技术

等离子处理器被广泛应用在半导体工业内，用于对待处理基片进行高精度的加工，如等离子刻蚀、化学气相沉积(CVD)等。等离子处理过程中基片的温度对处理效果具有很大的影响，基片表面不同的温度分布会导致不同的处理效果。为了更好的控制基片温度，通常在支撑基片的基座和静电夹盘之间设置一个可主动控制加热功率的加热器，通过对不同区域的加热器输入不同功率从而实现对温度的调控。

如图1所示，等离子处理器一般包含反应腔1，基座2设置在反应腔内部，基座上设置有静电夹盘4，用于支撑基片5，在静电夹盘4下方设置加热器3，通过加热器来调节静电夹盘4和基片5的温度。如图2所示，为了便于调节不同区域的温度，增加温度调节的均匀性和可控性，一般加热器都会包含多个有序排列的加热元件301，每个加热元件301都通过电源线303连接一个功率源302，通过调节功率源302的输出功率来调节对应的加热元件301的输出热量，从而调节该区域的温度。这种加热器的设置方式是对每个加热元件进行独立控制，需要耗费大量的电源线和功率源，使加热器结构复杂，成本高昂，而且温度控制很难稳定，每个独立控制的温度区域如果与相邻的加热器区域的温差过大，往往会导致周围相邻的加热器区域的热量向目标区域传入或导走，需要多次调节才能获得稳定的加热功率，拖慢了制程时间。另一方面，这些加热元件在等离子处理器中处于射频功率辐射区域中，每一根控制线或者驱动线都需要经过一个滤波器才能与外部控制电路或者驱动电路相连接。当加热元件数量很大时，需要相应的设置数量很多的滤波器，不仅成本大幅增加，有限的安装空间也无法安装大量滤波器。所以现有的多个加热元件的驱动控制电路无法适用于加热区数量非常大(大于100)的应用场合。需要开发一种新的驱动控制电路，以控制并驱动数量极大(大于200)的加热区中的每个加热元件。

发明内容

本发明提供一种用于半导体处理设备的温度控制装置及其温度控制方法，减少了电路复杂度，节省了成本，在保证温度控制精确度的前提下减少了温度控制的复杂度，获得很均匀且很灵活的温度控制效果。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于半导体处理设备的温度控制装置，其设置在半导体处理设备的反应腔内部的基座上，位于静电夹盘下方，所述的温度控制装置包含：

加热元件矩阵，包含多个加热元件，加热元件以“行”和“列”的形式排列；

功率源，其包含多个加热功率输出端，加热元件矩阵中的同一列中的每一个加热元件都与功率源的同一个加热功率输出端电连接，功率源的每个加热功率输出端输出的加热功率独立可调；

多个开关模块，加热元件矩阵中的每一行中的所有加热元件的电源回路中都设置同一个开关模块，每个开关模块控制一整行的加热元件的电源回路的通断。

所述加热元件矩阵中，每个加热元件包含第一端与第二端，分别连接到电流输入端和电流输出端之一，来自功率源的电流经过电流输入端流入加热元件，经过电流输出端流出，其中多个加热元件的第二端连接到同一个导线上构成一行，且一个导线上串联有一个所述开关模块；多个加热元件的第一端连接到同一个加热电源输出端构成一列。

所述加热元件矩阵中每一行和每一列均包含多个加热元件，所述的温度控制装置包含控制单元，用于控制功率源的输出功率大小和开关模块的通断。

所述的开关模块采用开关三极管或光耦合器或MOSFET栅极驱动电路。

本发明还提供一种用于半导体处理设备的温度控制方法，包含以下步骤：

功率源调节方式：调节每个功率源的输出功率大小来调节每个功率源控制的一整列加热元件的输入功率；

开关模块调节方式：控制每个开关模块的通断来控制每个开关模块控制的一整行加热元件的电源回路的通断。

同时采用功率源调节方式和开关模块调节方式对加热元件矩阵进行温度控制，或者单独采用功率源调节方式或开关模块调节方式对加热元件矩阵进行温度控制。

本发明还提供一种半导体处理设备，包含：

反应腔；

设置在反应腔中的基座；

设置在基座上的温度控制装置；

设置在温度控制装置上的静电夹盘，所述的温度控制装置中用于连接加热元件的电源线嵌入设置在静电夹盘中。

本发明还提供一种用于半导体处理设备的温度控制装置，其设置在半导体处理设备的反应腔内部的基座上，位于静电夹盘下方，所述的温度控制装置包含：

加热元件矩阵，包含多个加热元件，加热元件以“行”和“列”的形式排列；

多个双极型功率源，加热元件矩阵中的每一行或每一列中的每一个加热元件都分别与同一个双极型功率源组成电源回路，每个双极型功率源控制一整行或一整列的加热元件的输入功率的大小；

多个开关元件，每个开关元件分别设置在每个加热元件的电源回路中，每一行或每一列中的任意两个加热元件为一组加热元件，每一组加热元件的电源回路中的两个开关元件的导通方向相反。

所述的加热元件矩阵中的每一行至少包含一个加热元件，每一列也至少包含一个加热元件。

所述的温度控制装置包含控制单元，用于控制功率源的双极型功率源的电流方向的改变并控制功率源的输出功率大小。

本发明还提供一种用于半导体处理设备的温度控制方法，包含以下步骤：

功率源电流方向调节方式：转换每个双极型功率源的电流方向，双极型功率源提供正向电流时，具有正向导通开关元件的加热元件的电源回路导通，具有反向导通开关元件的加热元件的电源回路断开；双极型功率源提供反向电流时，具有正向导通开关元件的加热元件的电源回路断开，具有反向导通开关元件的加热元件的电源回路导通；

输入功率大小调节方式：调节每个双极型功率源的输出功率大小来调节每个双极型功率源控制的一整行或一整列加热元件的输入功率。

同时采用功率源电流方向调节方式和输入功率大小调节方式对加热元件矩阵进行温度控制，或者单独采用功率源电流方向调节方式或输入功率大小调节方式对加热元件矩阵进行温度控制。

本发明还提供一种半导体处理设备，包含：

反应腔；

设置在反应腔中的基座；

设置在基座上的温度控制装置；

设置在温度控制装置上的静电夹盘，所述的温度控制装置中用于连接加热元件的电源线嵌入设置在静电夹盘中。

本发明提供的温度控制装置及其温度控制方法，整个一行或一列的加热元件共用同一个功率源，节省了功率源的数量，从而节省了成本。整个一行或一列的加热元件共用同一个功率源，且整个一列或一行的加热元件共用同一个开关模块，也大大节省了电源线的数量，同样达到了节省成本的目的。一个功率源可以同时调节一整行或一整列的加热元件的输入功率，一个开关模块也可以同时控制一整列或一整行的加热元件的通断，无需单独对每个加热元件进行控制，降低了对加热元件的控制复杂度，又因为同时采用了功率源输入功率大小调节和开关模块通断控制，所以并没有降低对加热元件进行温度控制的精确度，仍然可以获得很均匀且很灵活的温度控制效果。

附图说明

图1是背景技术中等离子处理器的结构示意图。

图2是背景技术中加热器的俯视图。

图3是本发明提供的温度控制装置的结构示意图。

图4是本发明的一个实施例中的温度控制装置的结构示意图。

图5是本发明的另一个实施例中的温度控制装置的结构示意图。

图6是本发明的第三个实施例中的温度控制装置的结构示意图。

图7和图8是加热元件的布置形式示意图。

具体实施方式

以下根据图3～图8，具体说明本发明的较佳实施例。

本发明提供一种用于半导体处理设备的温度控制装置，其设置在反应腔内部的基座上，用于均匀控制基片的温度。

所述的温度控制装置包含多个加热元件，该加热元件设置在静电夹盘(ESC)下方，用于加热静电夹盘并将热量传导给静电夹盘上的基片，从而控制基片的温度。

如图3所示，所述的加热元件的布置形式采用矩阵形式，多个加热元件101按照M行和N列的形式排列，加热元件矩阵中共布置有M行加热元件和N列加热元件，M和N都是自然数，M和N的数量可以根据静电夹盘的面积以及每个加热元件的面积来进行合理选择，相邻的加热元件之间的距离也进行合理设置。每一行(或每一列)的加热元件101通过各自的电源进线104和电源出线105连接到同一个功率源102，该功率源102的输出功率是可调节大小的，每一列(或每一行)的加热元件101通过各自的电源进线104或电源出线105连接到同一个开关模块103，该开关模块103用于控制每一列(或每一行)中所有加热元件101与功率源的接通或关断。整个一行或一列的加热元件共用同一个功率源，节省了功率源的数量，从而节省了成本。整个一行或一列的加热元件共用同一个功率源，且整个一列或一行的加热元件共用同一个开关模块，也大大节省了电源线的数量，同样达到了节省成本的目的。一个功率源可以同时调节一整行或一整列的加热元件的输入功率，一个开关模块也可以同时控制一整列或一整行的加热元件的通断，无需单独对每个加热元件进行控制，降低了对加热元件的控制复杂度，又因为同时采用了功率源输入功率大小调节和开关模块通断控制，所以并没有降低对加热元件进行温度控制的精确度，仍然可以获得很均匀且很灵活的温度控制效果。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，温度控制装置中的加热元件按照标准矩阵排列，每个加热元件101以“行-列”的方式命名，即加热元件1-1是位于第一行第一列的，加热元件3-2是位于第三行第二列的。每一列的加热元件都通过电源进线104和电源出线105连接到同一个功率源102，有多少列加热元件，就设置相同数量的功率源102。所述的功率源102采用可编程电源实现，功率源102与控制单元107连接，在控制单元107的控制下，每个功率源102可以调节输出功率的大小，从而对每一列加热元件的加热功率进行调节，继而调节每一列加热元件所对应的加热区域的温度。将每一行加热元件的电源出线105都连接到同一个开关模块103(开关模块103只要设置在加热元件的电源回路上能够实现对加热元件电源通断的控制即可，也就是说，在其他的实施例中，也可以将开关模块设置在加热元件的电源进线104上)，开关模块103中包含多个开关元件，每个开关原件对应设置在每一行中每个加热元件的电源回路中，开关模块103中的每个开关元件同时动作，即，同时断开或同时闭合。开关模块103与控制单元107连接，控制单元107给开关模块提供控制信号，控制开关模块103的通断，从而控制每一行加热元件的电源回路的通断，继而调节每一行加热元件所对应的加热区域的温度。加热元件矩阵中，每一个加热元件都对应控制一个加热区域，利用功率源的输出功率大小来控制加热矩阵中每一列加热元件对应的加热区域的温度，利用开关电源的通断来控制加热矩阵中每一行加热元件对应的加热区域的温度，同时采用功率源和开关模块分别进行行列控制，实现了对每个加热元件的叠加控制，加热矩阵中的每一个加热元件都可以通过功率源和开关模块进行控制，从而提高了对每一个加热元件对应的加热区域的温度控制的灵活性和精确性。比如导通开关模块103中的一个开关时，其中一行与功率源102导通，功率源102具有多个加热功率输出端(输出功率独立可调输出端)，这些加热功率输出端上输出的不同电压/功率连接到对应不同列的加热元件，可以使得导通的一整行加热元件具有最佳的加热功率。完成一行最优功率分布的加热后，再切换到开关模块103中另一个开关导通，进行对另一行加热元件的独立可控加热。这样逐行扫描，加热元件矩阵就可以在最短的时间内完成加热功率分布的调节。在本实施例中，也可以使功率源控制每一行加热元件，对应地，使开关模块控制每一列加热元件，控制原理与上述方法相同。

等离子处理器中需要通入高频率的射频功率才能电燃等离子体，这种高频(MHz)高功率(KW)射频功率会对等离子处理器的反应腔内部各种电器元件如本发明中的加热元件造成严重干扰，同时从这些加热元件中流到外部加热电源的功率也会造成反应腔内射频功率的泄露。为了防止控制单元107发送给开关模块103的控制信号受到射频信号干扰，温度控制装置中设置了RF射频滤波器106，用于较大的衰减功率源所产生的高频干扰信号。为了获得较好的滤波效果，将电源进线104和电源出线105都连接到射频滤波器106，尤其将连接到开关模块的电源线与射频滤波器106相连，以便最大程度地屏蔽信号干扰。

如图5所示，在本发明的另一个实施例中，所述的加热元件仍然按照标准矩阵排列，矩阵排列方式以及功率源和开关模块的连接方式都与图4中相同。

所述的开关模块可以采用开关三极管，开关三极管(Switch transistor)工作于截止区和饱和区，相当于电路的切断和导通，由于它具有完成断路和接通的作用，被广泛应用于各种开关电路中，如常用的开关电源电路、驱动电路、高频振荡电路、模数转换电路、脉冲电路及输出电路等。开关三极管的基极通过电线连接到控制单元107，开关三极管的集电极和发射极连接在加热元件101的电源回路中，当控制单元107发送低电平信号给开关三极管时，由于基极没有电流，因此集电极亦无电流，致使连接于集电极端的负载亦没有电流，而相当于开关的断开(关闭状态)，此时开关三极管乃工作于截止区，开关三极管控制的多个加热元件的电源回路断开，加热元件停止加热，对应的加热区域的温度下降；当控制单元107发送高电平信号给开关三极管时，由于有基极电流流动，因此使集电极流过更大的放大电流，因此负载回路便被导通，而相当于开关的闭合(连接状态)，此时开关三极管乃工作于饱和区，开关三极管控制的多个加热元件的电源回路闭合，加热元件开始加热，对应的加热区域的温度上升。为了防止控制单元107发送给开关三极管的控制信号在通过电线传输的过程中受到功率源的高频信号干扰，设置射频滤波器106，控制单元107连接开关三极管的电线经过射频滤波器106的过滤后，使干扰信号得到衰减。

所述的开关模块还可以采用光耦合器，光耦合器(OC)亦称光隔离器，简称光耦，是以光为媒介传输电信号的一种电-光-电转换器件，它以光作为媒介把输入端的电信号转换为光信号，耦合到输出端再转换为电信号，因此称为光耦合器。由于光耦合器的输入和输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。光耦合器具有体积小、寿命长、无触点、抗干扰能力强、输出和输入之间隔离、可单向传输信号等特点，有时还可以取代继电器、变压器、斩波器等，现已广泛用于电气绝缘、电平转换、级间耦合、驱动电路、开关电路、斩波器、多谐振荡器、信号隔离、级间隔离、脉冲放大电路、数字仪表、远距离信号传输、脉冲放大、固态继电器(SSR)、仪器仪表、通信设备及微机接口中。光耦合器的发光器件常采用发光二极管或激光管，接收器件常用光敏二极管、光敏晶体管及光集成电路等。光耦合器的发光器件通过光纤连接到控制单元107，光耦合器的接收器件串联在加热元件101的电源回路中，当控制单元107发送光信号给光耦合器时，光耦合器导通，光耦合器控制的多个加热元件的电源回路闭合，加热元件开始加热，对应的加热区域的温度上升；当控制单元107停止发送光信号给光耦合器，则光耦合器断开，光耦合器控制的多个加热元件的电源回路断开，加热元件停止加热，对应的加热区域的温度下降。因为控制单元107的控制信号通过光纤传输，因此避免了受到功率源所产生的高频信号的干扰，可以省略射频滤波器106。

所述的开关模块还可以采用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)栅极驱动电路，MOSFET是一种电压控制型器件，可用作电源电路、电机驱动器和其它系统中的开关元件。栅极是每个MOSFET器件的电气隔离控制端，MOSFET的另外两端是源极和漏极(而对于IGBT，它们被称为集电极和发射极)。为了操作MOSFET/IGBT，通常须将一个电压施加于栅极(相对于器件的源极/发射极而言)，使用专门驱动器向功率器件的栅极施加电压并提供驱动电流。MOSFET的栅极通过电线连接到控制单元107，MOSFET的源极和漏极(对于IGBT，是集电极和发射极)连接在加热元件101的电源回路中，当控制单元107发送栅极驱动信号给MOSFET时，栅极电压超过阈值电压后，源极和漏极导通，MOSFET控制的多个加热元件的电源回路闭合，加热元件开始加热，对应的加热区域的温度上升；当控制单元107停止发送栅极驱动信号给MOSFET时，源极和漏极关断，MOSFET控制的多个加热元件的电源回路断开，加热元件停止加热，对应的加热区域的温度下降。为了防止控制单元107发送给MOSFET的栅极驱动信号在通过电线传输的过程中受到功率源的高频信号干扰，设置射频滤波器106，控制单元107连接MOSFET的电线经过射频滤波器106的过滤后，使干扰信号得到衰减。在一种应用场合中，还可以采用无线控制模式来实现对MOSFET栅极驱动电路的控制，利用无线模块来提供栅极驱动信号给MOSFET的栅极，无线模块与MOSFET之间通过高频无线信号进行通信，该无线模块可设置在半导体设备的反应腔外部，无线模块可以通过蓝牙或者红外线等方式发送栅极驱动信号给MOSFET，实现对MOSFET通断的控制。使用无线控制模式可以节省MOSFET与控制单元之间的电线，进一步简化了器件设计，并节省了费用。

所述的每个加热元件101的一端连接电源进线104，另一端连接电源出线105，电源进线104和电源出线105统称为电源线，加热元件101通过电源线连接在功率源102的电源回路中，开关模块103设置在电源回路中，为了减少高频信号干扰，在电源回路中设置射频滤波器106，在具体的实施例中，加热元件101两端连接的电源线嵌入设置在静电夹盘中，而加热元件101设置在静电夹盘下方并与静电夹盘接触，至于功率源102、开关模块103和射频滤波器106也设置在静电夹盘外部，且为了减少电源线的数量，功率源102、开关模块103和射频滤波器106应该尽量设置在距离静电夹盘较近的位置。

为了进一步节省电源线，本发明还可以采用双极型功率源102来实现对加热元件的控制，如图6所示，温度控制装置中的加热元件仍然按照标准矩阵排列，以一个3×2矩阵为例，每个加热元件101以“行-列”的方式命名，即加热元件1-1是位于第一行第一列的，加热元件2-1是位于第二行第一列的，第一列的加热元件1-1和2-1全部通过电源线连接到编号为1的功率源(称为第一功率源)，该第一功率源是双极型功率源，可以提供正向和反向电流。在加热元件1-1和2-1的电源回路上分别设置有开关元件，该开关元件可以设置在加热元件的电源进线上，也可以设置在加热元件的电源出线上，开关元件选择具有方向性的器件，比如二极管或者三极管等。以加热元件1-1和加热元件2-1为例，加热元件1-1的电源出线105上设置第一开关元件1031，加热元件2-1的电源出线105上设置第二开关元件1032，第一开关元件1031和第二开关元件1032导通方向相反，比如可以将第一开关元件1031设置为反向导通，将第二开关元件1032设置为正向导通，加热元件1-1和加热元件2-1在各自的开关元件之后的电源出线(即没有嵌入设置在静电夹盘中的那部分电源线)可以共用同一根电源线，这样就节省了电源线，更有甚者，如果是将开关元件设置在加热元件的电源进线上，那么两个加热元件就可以完全共用一根电源出线，进一步节省了电源线。在本实施例中，无需对开关元件进行单独控制，还是以加热元件1-1和加热元件2-1为例，如果需要令加热元件1-1对其所在区域进行加热，则控制单元107控制第一功率源提供反向电流，则此时第一开关元件1031导通，而第二开关元件1032无法导通，所以加热元件1-1的电源回路导通，加热元件1-1对其所在区域进行加热，加热元件2-1的电源回路断开，无法进行加热，反之，如果需要令加热元件2-1对其所在区域进行加热，则控制单元107控制第一功率源提供正向电流，此时第二开关元件1032导通，而第一开关元件1031则无法导通，加热元件2-1的电源回路导通，开始对其所在区域进行加热，而加热元件1-1的电源回路断开，停止加热。在本实施例中，双极型功率源与开关元件配合，可以实现对连接到同一个双极型功率源的所有加热元件的同时控制，功率源提供正向电流或反向电流时，都只有半数的加热元件的电源回路可以导通，另外半数的加热元件的电源回路断开，两个连接在同一个功率源上的加热元件具有不同的电流导通方向，这样使得这两个加热元件可以共享同一根电源出线，整个温度控制装置就可以节省一半的电源出线。

本发明提供的温度控制装置中的加热元件的布置形式也可以采用非传统矩阵形式，矩阵中的“行”和“列”不一定是按照直线排列的，所有行中的加热元件的数量也不一定是相同的，所有列中的加热元件的数量也不一定是相同的，也就是说，“行”和“列”的排列形式是多样的，“行”和“列”中的加热元件的数量也是可变的(允许矩阵中有缺失的加热元件)。

如图7所示，每个加热元件101仍然以“行-列”的方式命名，矩阵中加热元件与功率源和开关模块(或开关元件)的连接方式和控制方式也与上文一致，利用功率源的输出功率大小来控制加热元件矩阵中每一列或每一行加热元件对应的加热区域的温度，利用开关电源的通断来控制加热矩阵中每一行或每一列加热元件对应的加热区域的温度。在本实施例中，矩阵的每一行可以按照环状形式排列，第一行中仅包含一个加热元件1-1，其排列在整个矩阵的中间，第二行的加热元件围绕第一行的加热元件1-1设置，第二行包含四个加热元件，第三行的加热元件进一步围绕第二行的加热元件设置，第三行可以包含八个加热元件或更多，第四行加热元件围绕第三行的加热元件设置，且第四行的加热元件的数量多于第三行的加热元件的数量，以此类推，整个加热元件矩阵的布置形式类似圆形。

如图8所示，以4×4矩阵为例，每个加热元件101仍然以“行-列”的方式命名，矩阵中加热元件与功率源和开关模块(或开关元件)的连接方式和控制方式也与上文一致，利用功率源的输出功率大小来控制加热元件矩阵中每一列或每一行加热元件对应的加热区域的温度，利用开关电源的通断来控制加热矩阵中每一行或每一列加热元件对应的加热区域的温度。在本实施例中，矩阵的每一行的所有加热元件全部设置在一个区域内，例如，第一行的四个加热元件全部设置在矩阵的左上角区域，第二行的四个加热元件全部设置在矩阵的右上角区域，第三行的四个加热元件全部设置在矩阵的左下角，第四行的四个加热元件全部设置在矩阵的右下角，功率源可以实现矩阵中四大区域(左上角、右上角、左下角、右下角)的控制，开关模块可以实现对四大区域中每个单独加热元件的控制。

本发明提供的温度控制装置及其温度控制方法，整个一行或一列的加热元件共用同一个功率源，节省了功率源的数量，从而节省了成本。整个一行或一列的加热元件共用同一个功率源，且整个一列或一行的加热元件共用同一个开关模块，也大大节省了电源线的数量，同样达到了节省成本的目的。一个功率源可以同时调节一整行或一整列的加热元件的输入功率，一个开关模块也可以同时控制一整列或一整行的加热元件的通断，无需单独对每个加热元件进行控制，降低了对加热元件的控制复杂度，又因为同时采用了功率源输入功率大小调节和开关模块通断控制，所以并没有降低对加热元件进行温度控制的精确度，仍然可以获得很均匀且很灵活的温度控制效果。本发明中一行共用一个开关，一列只连接到一个加热电源的输出端，所以整体需要设置滤波器的数量大幅减少，比如图4所示的实施例中N×N的加热元件矩阵只需要2N的滤波器，图5、6所示的实施例中只需要N+1个滤波器，所以本发明能大幅降低滤波器的数量，大幅降低成本。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (13)

1.一种用于半导体处理设备的温度控制装置，其设置在半导体处理设备的反应腔内部的基座上，位于静电夹盘下方，其特征在于，所述的温度控制装置包含：

加热元件矩阵，包含多个加热元件，加热元件以“行”和“列”的形式排列；

功率源，其包含多个加热功率输出端，加热元件矩阵中的同一列中的每一个加热元件都与功率源的同一个加热功率输出端电连接，功率源的每个加热功率输出端输出的加热功率独立可调，所述每个加热功率输出端输出的加热功率独立可调是指每个加热功率输出端输出的电压独立可调；

多个开关模块，加热元件矩阵中的每一行中的所有加热元件的电源回路中都设置同一个开关模块，每个开关模块控制一整行的加热元件的电源回路的通断。

2.如权利要求1所述的用于半导体处理设备的温度控制装置，其特征在于，所述加热元件矩阵中，每个加热元件包含第一端与第二端，分别连接到电流输入端和电流输出端之一，来自功率源的电流经过电流输入端流入加热元件，经过电流输出端流出，其中多个加热元件的第二端连接到同一个导线上构成一行，且一个导线上串联有一个所述开关模块；多个加热元件的第一端连接到同一个加热电源输出端构成一列。

3.如权利要求2所述的用于半导体处理设备的温度控制装置，其特征在于，所述加热元件矩阵中每一行和每一列均包含多个加热元件，所述的温度控制装置包含控制单元，用于控制功率源的输出功率大小和开关模块的通断。

4.如权利要求1所述的用于半导体处理设备的温度控制装置，其特征在于，所述的开关模块采用开关三极管或光耦合器或MOSFET栅极驱动电路。

5.一种用于半导体处理设备的温度控制方法，其特征在于，利用如权利要求1-4中任意一项所述的温度控制装置进行温度控制，包含以下步骤：

功率源调节方式：调节每个功率源的输出功率大小来调节每个功率源控制的一整列加热元件的输入功率；

开关模块调节方式：控制每个开关模块的通断来控制每个开关模块控制的一整行加热元件的电源回路的通断。

6.如权利要求5所述的一种用于半导体处理设备的温度控制方法，其特征在于，同时采用功率源调节方式和开关模块调节方式对加热元件矩阵进行温度控制，或者单独采用功率源调节方式或开关模块调节方式对加热元件矩阵进行温度控制。

7.一种半导体处理设备，其特征在于，包含：

反应腔；

设置在反应腔中的基座；

设置在基座上的如权利要求1-4中任意一项所述的温度控制装置；

设置在温度控制装置上的静电夹盘，所述的温度控制装置中用于连接加热元件的电源线嵌入设置在静电夹盘中。

8.一种用于半导体处理设备的温度控制装置，其设置在半导体处理设备的反应腔内部的基座上，位于静电夹盘下方，其特征在于，所述的温度控制装置包含：

加热元件矩阵，包含多个加热元件，加热元件以“行”和“列”的形式排列；

多个双极型功率源，加热元件矩阵中的每一行或每一列中的每一个加热元件都与同一个双极型功率源组成电源回路，每个双极型功率源控制一整行或一整列的加热元件的输入功率的大小；

多个开关元件，每个开关元件分别设置在每个加热元件的电源回路中，连接到同一个双极型功率源的每一行或每一列中的任意两个加热元件为一组加热元件，每一组加热元件的电源回路中的两个开关元件的导通方向相反。

9.如权利要求8所述的用于半导体处理设备的温度控制装置，其特征在于，所述的加热元件矩阵中的每一行至少包含一个加热元件，每一列也至少包含一个加热元件。

10.如权利要求8所述的用于半导体处理设备的温度控制装置，其特征在于，所述的温度控制装置包含控制单元，用于控制功率源的双极型功率源的电流方向的改变并控制功率源的输出功率大小。

11.一种用于半导体处理设备的温度控制方法，其特征在于，利用如权利要求8-10中任意一项所述的温度控制装置进行温度控制，包含以下步骤：

功率源电流方向调节方式：转换每个双极型功率源的电流方向，双极型功率源提供正向电流时，具有正向导通开关元件的加热元件的电源回路导通，具有反向导通开关元件的加热元件的电源回路断开；双极型功率源提供反向电流时，具有正向导通开关元件的加热元件的电源回路断开，具有反向导通开关元件的加热元件的电源回路导通；

输入功率大小调节方式：调节每个双极型功率源的输出功率大小来调节每个双极型功率源控制的一整行或一整列加热元件的输入功率。

12.如权利要求11所述的一种用于半导体处理设备的温度控制方法，其特征在于，同时采用功率源电流方向调节方式和输入功率大小调节方式对加热元件矩阵进行温度控制，或者单独采用功率源电流方向调节方式或输入功率大小调节方式对加热元件矩阵进行温度控制。

13.一种半导体处理设备，其特征在于，包含：

反应腔；

设置在反应腔中的基座；

设置在基座上的如权利要求8-10中任意一项所述的温度控制装置；

设置在温度控制装置上的静电夹盘，所述的温度控制装置中用于连接加热元件的电源线嵌入设置在静电夹盘中。

Images