专利名称：快速控制静电吸盘温度的装置及方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种快速控制静电吸盘温度的装置及方法。
背景技术：
静电吸盘(ESC)在半导体制造工艺中，可以被用来固定和支撑晶片，避免晶片在工艺过程中移动或错位。静电吸盘由于是采用静电力来吸住晶片，因此，相对于之前采用的机械卡盘或真空卡盘，可以减少在使用过程中由于机械压力原因破裂，并且静电吸盘增大了可被有效加工的面积，并且适于在真空环境下操作。在半导体工艺中，晶片中心区域与边缘区域需要的加工条件不同，并且两个区域经常需要改变工艺条件，例如温度，因此，现有技术中的静电吸盘上中心区域与边缘区域各设置有热交换通道，该冷却液流出后，带走各自区域的晶片的热量，源源不断的冷却液流入静电吸盘以不断带走热量。然而，上述采用冷却液进行制冷的方法制冷时间需要比较长，而半导体中的某些工艺间需要快速变换温度，比如硅通孔刻蚀(TSV)中需要每隔几秒切换一次刻蚀和侧壁保护的交替循环周期。而刻蚀和侧壁保护的最佳温度不同，所以需要在几秒内在不同的温度间切换。对于这种需求，现有技术中的静电吸盘的温度控制装置及方法很难满足。有鉴于此，是有必要提出一种新的控制静电吸盘温度的装置及方法，以克服现有技术的缺陷。
发明内容
本发明解决的问题是提出一种新的控制静电吸盘温度的装置及方法，以避免使用现有技术中的控制静电吸盘温度的装置及方法，控温效果缓慢的问题。为解决上述问题，本发明提供的第一种控制静电吸盘温度的装置，包括静电吸盘，所述静电吸盘的中心区域与边缘区域各设置有热交换通道；中心区域冷却液供应管道，用于向中心区域的热交换通道供应冷却液；边缘区域冷却液供应管道，用于向边缘区域的热交换通道供应冷却液；其中，所述控制静电吸盘温度的装置还包括多个冷却装置，所述多个冷却装置通过切换装置连接到所述中心区域和边缘区域的冷却液供应管道，通过切换装置的切换以选择性地将所述多个冷却装置与中心区域或边缘区域的冷却液供应管道相连通，使静电吸盘中热交换通道内的热量通过冷却液被带到冷却装置。可选地，所述多个冷却装置分别通过所述切换装置与中心区域或边缘区域冷却液
供应管道之一连通。可选地，所述切换装置为阀门组。可选地，所述多个冷却装置为三个。相应地，本发明还提供了利用上述的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，包括中心区域需快速降温时，通过切换装置加大中心区域的热交换通道中流过的冷却液；边缘区域需快速降温时，通过切换装置加大边缘区域的热交换通道中流过的冷却液。可选地，所述切换装置为二位三通电磁阀，且每个冷却装置连接一个二位三通电磁阀；中心区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液全部供给中心区域的热交换通道；边缘区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液全部供给边缘区域的热交换通道。本发明另外提供的一种控制静电吸盘温度的装置，包括静电吸盘，所述静电吸盘的中心区域与边缘区域各设置有热交换通道；中心区域冷却液供应管道，用于向中心区域的热交换通道供应冷却液；边缘区域冷却液供应管道，用于向边缘区域的热交换通道供应冷却液；其中，所述控制静电吸盘温度的装置还包括多个冷却装置，所述多个冷却装置通过按比例切换装置连接到所述中心区域和边缘区域的冷却液供应管道，通过按比例切换装置的切换可以按比例地将所述多个冷却装置与中心区域或边缘区域的冷却液供应管道相连通，使静电吸盘中热交换通道内的热量通过冷却液被带到冷却装置。可选地，所述按比例切换装置为阀门组。可选地，所述多个冷却装置为三个。相应地，本发明还提供了利用上述的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，包括中心区域需快速降温时，通过按比例切换装置加大中心区域的热交换通道中流过的冷却液；边缘区域需快速降温时，通过按比例切换装置加大边缘区域的热交换通道中流过的冷却液。可选地，切换装置为二位三通电磁阀与流量阀，且每个冷却装置连接一个二位三通电磁阀与一个流量阀；中心区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液通过流量阀限制供给边缘区域的热交换通道；边缘区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液通过流量阀限制供给中心区域的热交换通道。与现有技术相比，本发明具有以下优点通过改变切换装置的状态以选择性地将多个冷却装置与中心区域或边缘区域的冷却液供应管道相连通，冷却液流过静电吸盘中相应区域的热交换通道后，将热量带到冷却装置；当中心区域需快速降温时，通过切换装置加大中心区域的热交换通道中流过的冷却液；边缘区域需快速降温时，通过切换装置加大边缘区域的热交换通道中流过的冷却液， 从而实现中心区域或边缘区域的快速降温；
通过改变按比例切换装置的状态以选择性地将多个冷却装置与中心区域或边缘区域的冷却液供应管道相连通，冷却液流过静电吸盘中相应区域的热交换通道后，将热量带到冷却装置；当中心区域需快速降温时，通过按比例切换装置加大中心区域的热交换通道中流过的冷却液；边缘区域需快速降温时，通过按比例切换装置加大边缘区域的热交换通道中流过的冷却液，从而实现中心区域或边缘区域的快速降温。
图1是本发明实施例一提供的控制静电吸盘温度的装置截面示意图；图2是本发明实施例二提供的控制静电吸盘温度的装置截面示意图。
具体实施例方式正如背景技术中所述，采用冷却液进行制冷的方法制冷时间需要比较长，而半导体中的某些工艺间需要快速变换温度，对于这种需求，现有技术中的静电吸盘的温度控制装置及方法很难满足，本发明人提出改变现有的控制静电吸盘温度的装置，具体地，在冷却装置上设置切换装置或按比例切换装置。对应地，以选择性地将冷却装置的冷却液全部供给中心区域的热交换通道或边缘区域的热交换通道，或按比例将冷却装置的冷却液供给中心区域的热交换通道与边缘区域的热交换通道，从而可以快速控制静电吸盘的温度。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实现方式做详细的说明。实施例一图1为本发明实施例一提供的控制静电吸盘温度的装置1，包括静电吸盘11，所述静电吸盘11的中心区域111(虚线所示区域)与边缘区域112 各设置有热交换通道1111、1121 ；中心区域冷却液供应管道12，用于向中心区域111的热交换通道1111供应冷却液；边缘区域冷却液供应管道13，用于向边缘区域112的热交换通道1121供应冷却液；三个冷却装置14 ；将三个冷却装置14连接到中心区域111和边缘区域112的冷却液供应管道12、13 的切换装置，所述切换装置可以选择性地将三个冷却装置14与中心区域111或边缘区域112 的冷却液供应管道12、13相连通，使静电吸盘中热交换通道1111、1121内的热量通过冷却液被带到冷却装置14。需要说明的是，本发明中的中心区域111与边缘区域112按现有的静电吸盘划分区域法划分，两区域各设置的热交换通道1111、1121可以成盘旋设置，图1由于只示意出了装置1的截面，因此，图1中的标识1111、1121只为热交换通道进出口，盘旋结构未示出。本实施例一中，冷却装置14为三个，每个冷却装置14连接一个切换装置。其它实施例中，冷却装置14也可根据需要多设置几个，相应地，切换装置也可以为多个。本实施例一中，所述切换装置为阀门组，本实施例一中为三个二位三通电磁阀15，且每个冷却装置14连接一个二位三通电磁阀15，除了此阀门，也可为现有技术中可以实现本实施例一选择功能的其它装置。为使中心区域111的热交换通道1111、边缘区域112的热交换通道1121与冷却装置14形成回路，本实施例一中，在中心区域冷却液供应管道12、边缘区域冷却液供应管道13的出口端也设置三个二位三通电磁阀15’，不同的是，进口端的二位三通电磁阀15为一进两出，出口端的二位三通电磁阀15’为两进一出。其它实施例中，出口端也可以选择Y 型管道，保持中心区域冷却液供应管道12、边缘区域冷却液供应管道13的出口端分别与三个冷却装置14连通即可。以下结合图1，介绍使用图1所示的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，包括中心区域111需快速降温时，通过切换装置加大中心区域111的热交换通道1111 中流过的冷却液；边缘区域112需快速降温时，通过切换装置加大边缘区域112的热交换通道1121 中流过的冷却液。在实施时，冷却液可以为液态氮。可以理解的是，冷却装置14为多个时，切换装置(二位三通电磁阀15)也为多个。本实施例一中，使用具有三个冷却装置14和三个二位三通电磁阀15的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，包括中心区域111需快速降温时，控制每个二位三通电磁阀15将其对应的冷却装置14 中的冷却液全部供给中心区域111的热交换通道1111 ；此时，二位三通电磁阀15为一进一出；冷却液流经中心区域冷却液供应管道12，进入热交换通道1111，带走静电吸盘中心区域的热量，之后从中心区域冷却液供应管道12出口端流出，经过二位三通电磁阀15’， 进入冷却装置14中，完成一次循环，带热量的冷却液在冷却装置14中被降温后，进入下一次循环；此时，二位三通电磁阀15’为两进一出；边缘区域112需快速降温时，控制每个二位三通电磁阀15将其对应的冷却装置14 中的冷却液全部供给边缘区域112的热交换通道1121 ；此时，二位三通电磁阀15为一进一出；冷却液流经边缘区域冷却液供应管道13，进入热交换通道1121，带走静电吸盘边缘区域的热量，之后从边缘区域冷却液供应管道13出口端流出，经过二位三通电磁阀15’， 进入冷却装置14中，完成一次循环，带热量的冷却液在冷却装置14中被降温后，进入下一次循环；此时，二位三通电磁阀15’为两进一出。实施例二图2为本发明实施例一提供的控制静电吸盘温度的装置2，包括静电吸盘11，所述静电吸盘11的中心区域111(虚线所示区域)与边缘区域112 各设置有热交换通道1111、1121 ；中心区域冷却液供应管道12，用于向中心区域111的热交换通道1111供应冷却液；边缘区域冷却液供应管道13，用于向边缘区域112的热交换通道1121供应冷却
7液；三个冷却装置14 ；将三个冷却装置14连接到中心区域111和边缘区域112的冷却液供应管道12、13 的按比例切换装置；所述按比例切换装置可以选择性地将三个冷却装置14与中心区域111或边缘区域112的冷却液供应管道12、13相连通，使静电吸盘中热交换通道1111、1121内的热量通过冷却液被带到冷却装置14。可以看出，本实施例二与实施例一的区别在于，冷却装置14上连接的为按比例切换装置，可以实现按比例选择将冷却装置内的冷却液14的大部分供给中心区域111冷却用，小部分供给边缘区域112冷却用；或实现按比例选择将冷却装置内的冷却液14的大部分供给边缘区域112冷却用，小部分供给中心区域111冷却用；以上情况根据中心区域111 需要急速降温还是边缘区域112需要急速降温来确定选择比例。与实施例一类似地，本实施例二中，冷却装置14也为三个，每个冷却装置14连接一个切换装置。其它实施例中，冷却装置14也可根据需要多设置几个，相应地，切换装置也可以为多个。本实施例二中，所述切换装置为阀门组，本实施例二中为三个二位三通电磁阀15 与流量阀16，且每个冷却装置14连接一个二位三通电磁阀15与一个流量阀16，除了此阀门，也可为现有技术中可以实现本实施例二选择功能的其它装置。需说明的是，图2所示的流量阀16设置在二位三通电磁阀15的与边缘区域的冷却液供应管道12连接的出口上，也可以设置在该阀15的与中心区域的冷却液供应管道13 连接的出口上。为使中心区域111的热交换通道1111、边缘区域112的热交换通道1121与冷却装置14形成回路，本实施例二中，在中心区域冷却液供应管道12、边缘区域冷却液供应管道13的出口端也设置三个二位三通电磁阀15’，不同的是，进口端的二位三通电磁阀15为一进两出，出口端的二位三通电磁阀15’为两进一出。其它实施例中，出口端也可以选择Y 型管道，保持中心区域冷却液供应管道12、边缘区域冷却液供应管道13的出口端分别与三个冷却装置14连通即可。以下结合图2，介绍使用图2所示的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，包括中心区域111需快速降温时，通过按比例切换装置加大中心区域111的热交换通道1111中流过的冷却液；边缘区域112需快速降温时，通过按比例切换装置加大边缘区域112的热交换通道1121中流过的冷却液。在实施时，冷却液可以为液态氮。可以理解的是，冷却装置14为多个时，切换装置(二位三通电磁阀15与流量阀 16)也为多个。本实施例二中，使用具有三个冷却装置14和三个二位三通电磁阀15、流量阀16的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，包括中心区域111需快速降温时，每个二位三通电磁阀15将其对应的冷却装置14中的冷却液通过流量阀16限制供给边缘区域112的热交换通道1121 ；此时，二位三通电磁阀 15为一进两出；冷却液流经中心区域冷却液供应管道12，进入热交换通道1111，带走静电吸盘中心区域的热量，之后从中心区域冷却液供应管道12出口端流出，经过二位三通电磁阀15’， 进入冷却装置14中，完成一次循环，带热量的冷却液在冷却装置14中被降温后，进入下一次循环；此时，二位三通电磁阀15’为两进一出；边缘区域112需快速降温时，每个二位三通电磁阀15将其对应的冷却装置14中的冷却液通过流量阀16限制供给中心区域111的热交换通道1111 ；此时，二位三通电磁阀 15为一进两出；冷却液流经边缘区域冷却液供应管道13，进入热交换通道1121，带走静电吸盘边缘区域的热量，之后从边缘区域冷却液供应管道13出口端流出，经过二位三通电磁阀15’， 进入冷却装置14中，完成一次循环，带热量的冷却液在冷却装置14中被降温后，进入下一次循环；此时，二位三通电磁阀15’为两进一出。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
权利要求
1.一种控制静电吸盘温度的装置，包括静电吸盘，所述静电吸盘的中心区域与边缘区域各设置有热交换通道； 中心区域冷却液供应管道，用于向中心区域的热交换通道供应冷却液； 边缘区域冷却液供应管道，用于向边缘区域的热交换通道供应冷却液； 其特征在于，所述控制静电吸盘温度的装置还包括多个冷却装置，所述多个冷却装置通过切换装置连接到所述中心区域和边缘区域的冷却液供应管道，通过切换装置的切换以选择性地将所述多个冷却装置与中心区域或边缘区域的冷却液供应管道相连通，使静电吸盘中热交换通道内的热量通过冷却液被带到冷却装置。
2.根据权利要求1所述的控制静电吸盘温度的装置，其特征在于，所述多个冷却装置分别通过所述切换装置与中心区域或边缘区域冷却液供应管道之一连通。
3.根据权利要求1所述的控制静电吸盘温度的装置，其特征在于，所述切换装置为阀门组。
4.根据权利要求3所述的控制静电吸盘温度的装置，其特征在于，所述多个冷却装置为三个。
5.一种控制静电吸盘温度的装置，包括静电吸盘，所述静电吸盘的中心区域与边缘区域各设置有热交换通道； 中心区域冷却液供应管道，用于向中心区域的热交换通道供应冷却液； 边缘区域冷却液供应管道，用于向边缘区域的热交换通道供应冷却液； 其特征在于，所述控制静电吸盘温度的装置还包括多个冷却装置，所述多个冷却装置通过按比例切换装置连接到所述中心区域和边缘区域的冷却液供应管道，通过按比例切换装置的切换可以按比例地将所述多个冷却装置与中心区域或边缘区域的冷却液供应管道相连通，使静电吸盘中热交换通道内的热量通过冷却液被带到冷却装置。
6.根据权利要求5所述的控制静电吸盘温度的装置，其特征在于，所述按比例切换装置为阀门组。
7.根据权利要求5所述的控制静电吸盘温度的装置，其特征在于，所述多个冷却装置为三个。
8.一种使用权利要求1所述的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，其特征在于，包括中心区域需快速降温时，通过切换装置加大中心区域的热交换通道中流过的冷却液； 边缘区域需快速降温时，通过切换装置加大边缘区域的热交换通道中流过的冷却液。
9.根据权利要求8所述的温度控制的方法，其特征在于，所述切换装置为二位三通电磁阀，且每个冷却装置连接一个二位三通电磁阀；中心区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液全部供给中心区域的热交换通道；边缘区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液全部供给边缘区域的热交换通道。
10.一种使用权利要求5所述的控制静电吸盘温度的装置进行温度控制的方法，其特征在于，包括中心区域需快速降温时，通过按比例切换装置加大中心区域的热交换通道中流过的冷却液；边缘区域需快速降温时，通过按比例切换装置加大边缘区域的热交换通道中流过的冷却液。
11.根据权利要求10所述的温度控制的方法，其特征在于，切换装置为二位三通电磁阀与流量阀，且每个冷却装置连接一个二位三通电磁阀与一个流量阀；中心区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液通过流量阀限制供给边缘区域的热交换通道；边缘区域需快速降温时，每个二位三通电磁阀将其对应的冷却装置中的冷却液通过流量阀限制供给中心区域的热交换通道。
全文摘要
一种控制静电吸盘温度的装置，包括中心区域与边缘区域各设置有热交换通道的静电吸盘；用于向中心区域的热交换通道供应冷却液的中心区域冷却液供应管道；用于向边缘区域的热交换通道供应冷却液的边缘区域冷却液供应管道；多个冷却装置；将上述多个冷却装置连接到中心区域和边缘区域的冷却液供应管道的切换装置或按比例切换装置，对应地，以选择性地将冷却装置中流过的冷却液全部供给中心区域的热交换通道或边缘区域的热交换通道，或按比例将冷却装置中流过的冷却液供给中心区域的热交换通道与边缘区域的热交换通道。本发明还提供一种控制静电吸盘温度的方法。采用本发明的技术方案，可以快度控制静电吸盘的温度。
文档编号H01L21/67GK102509714SQ201110369759
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月18日 优先权日2011年11月18日
发明者凯文皮尔斯 申请人:中微半导体设备(上海)有限公司