CN102738027B - 热处理设备及其温度校准方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种热处理设备的温度校准方法，适于在预定温度，通过测量标准片的校准点和第一点的温度进行温度校准，包括：校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度；测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和所述第二温度差值获得晶圆发射率与温度差值的线性常数；利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号。利用本方法可以正确评估热处理设备的纠偏能力以及在晶圆低发射率时的温度侦测误差，从而避免了由于热处理设备的纠偏能力不足或晶圆的低发射率而影响晶圆的质量。

Description

热处理设备及其温度校准方法和装置

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种热处理设备及其温度校准方法和装置。

背景技术

在半导体制造领域，经常利用热处理设备将晶圆快速加热至一定温度从而进行各种工艺处理，快速热处理(Rapid thermal processing，RTP)是指将晶圆快速加热到设定的温度，在短时间内进行快速热处理的方法。目前，RTP已成为半导体制造领域不可或缺的一项工艺，用于氧化、退火、金属硅化物的形成和快速热化学沉积。

在对晶圆进行快速热处理期间，应尽可能均匀地加热晶圆，这需要对晶圆的温度进行精确、快速的监视和控制。高精确地测量晶圆温度的能力直接决定着制造的晶圆的质量，为了能精确的测量晶圆的温度，需要对热处理设备进行温度校准，通常是指需要对实际侦测到的晶圆的温度进行补偿。目前，热处理设备中大都采用黑体理论来侦测晶圆的温度，为了尽可能消除晶圆发射率的影响，通常会先使用具有不同发射率的标准片(晶圆)对热处理设备进行温度校准，然后在使用该热处理设备对晶圆进行热处理过程中，利用校准结果对侦测到的晶圆的温度进行补偿。

图1是现有的热处理设备的温度校准方法的流程示意图。如图1所示，现有的热处理设备的温度校准方法，包括：

步骤S11，在预定温度，通过测量具有第一发射率的标准片的校准点和第一点的温度来校准所述校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9，所述第一点与标准片中心的距离等于所述校准点与晶圆中心的距离；

步骤S12，在所述预定温度，测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的温度差值，并根据所述第二发射率和所述温度差值获得晶圆发射率与温度差值的线性关系，所述第二发射率小于所述第一发射率。

在对晶圆进行热处理工艺时，可以根据所述晶圆发射率与温度差值的线性关系补偿实际侦测到的晶圆的温度。

现有的热处理设备中，晶圆的温度是通过温度测量装置如高温计等来侦测的，为了更精确的测量晶圆的温度，热处理设备通常包括多个所述温度测量装置。所述温度测量装置通过侦测晶圆上预定点的光线并基于所述侦测到的光线来确定该点的温度，例如，上述第一点的温度测量装置可以侦测到晶圆的发射光和反射光并以此确定晶圆的第一点的温度；而校准点的温度测量装置只能侦测到晶圆的发射光并以此确定晶圆的校准点的温度，所以所述第一点的温度高于所述校准点的温度。在执行步骤S11时，对校准点的温度进行校准，使测量得到的校准点和第一点的温度差值在预定温度差值范围内。

根据黑体理论可知，晶圆的发射率越接近1，测量得到的晶圆的温度越精确，所以在对热处理设备进行校准时尽可能的使用发射率接近1的标准片，但是这仍不可避免的会产生一定的误差。由公式K＝(1-E)/ΔT可知，晶圆发射率与温度差值存在线性关系，其中，K为线性常数，E为晶圆发射率，ΔT为温度差值。如图9所示，当晶圆发射率为0.92、线性常数K为0.02～0.031时，测量得到的温度存在2.2～4℃的误差。假设在校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度之前，热处理设备的线性常数为0.031，则在执行步骤S11时，校准点的温度就会产生2.2℃的误差。所以在执行步骤S12，测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的温度差值就会有2.2℃的误差。

发明人通过计算和实验证明，在目前使用的方法中，根据计算晶圆发射率和温度误差之间的线性关系可以产生约0.0013～0.007的误差，以大多数的晶圆发射率为0.6来计算，温度校准时会产生约3～6℃的误差。下面结合图9说明执行步骤S12时，计算所得的线性常数K1与真实的线性常数K2之间的差值有多大。

假设步骤S12中所述第二发射率为0.3，计算所得的线性常数为K1，热处理设备的真实的线性常数为K2，根据公式K＝(1-E)/ΔT，可知：

K1＝(1-E)/ΔT        ①

K2＝(1-E)/(ΔT+2.2)  ②

由上述计算式①和②可以得出(K1-K2)/K2＝2.2/ΔT。③

ΔT随K的变化而变化，当K在0.02～0.035范围内取值时ΔT在20～35℃之间取值。故当K2取0.035时，计算所得的线性常数为K1的误差范围为2.2/20～2.2/35之间，即6.29％～11％之间；当K2取0.02时，计算所得的线性常数为K1的误差范围为4/20～4/35之间，即11.43％～20％之间。

由于目前使用的热处理设备的校准方法中将K的合理范围定义为0.02～0.035，所以计算所得的线性常数为K1的误差范围为0.013～0.007。

同理，发明人通过实验和计算得知：晶圆发射率为0.6时，当K从0.02漂移至0.027时，温度差值将会有6℃的差异；而当K从0.031漂移至0.024时，温度差值会有3℃的差异。

上述误差可以通过及时改变热处理设备的偏移量设定来修正，即可以根据所述晶圆发射率与温度差值的线性关系补偿实际侦测到的晶圆的温度。但是目前使用的温度校准方法无法对热处理设备的纠偏能力和在晶圆低发射率时对温度的侦测误差做出正确评估，从而可能导致由于设备的纠偏能力不足或晶圆的低发射率而影响晶圆的质量。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种热处理设备的温度校准方法，以避免由于热处理设备的纠偏能力不足或晶圆的低发射率而影响晶圆的质量。

为解决上述问题，本发明提供一种热处理设备的温度校准方法，所述温度校准方法适于在预定温度，通过测量标准片的校准点和第一点的温度进行温度校准，所述第一点与标准片中心的距离等于所述校准点与标准片中心的距离，所述第一点的温度高于所述校准点的温度，具体包括：

校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9；

测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和所述第二温度差值获得关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，所述第二发射率小于所述第一发射率；

利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号，所述线性关系关联于所述线性常数。

可选的，所述第三发射率大于所述第二发射率，小于所述第一发射率。

可选的，所述关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数根据公式K＝(1-E)/ΔT计算获得，其中，K为线性常数，E为晶圆发射率，，以所述第二发射率代入公式计算；ΔT为温度差值，以所述第二温度差值代入公式计算。

可选的，所述利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号包括：

测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和线性常数的温度差值；

若所述对应所述第三发射率的温度差值与所述第三温度差值的差值超出第一差值范围，则发出报警信号。

可选的，所述利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号包括：

测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和第三温度差值的线性常数计算值；

计算所述线性常数计算值与所述线性常数之间的线性常数差值，若所述线性常数差值与所述线性常数的比率超出第二差值范围，则发出报警信号。

可选的，所述利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号包括：

测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三温度差值和线性常数的第三发射率计算值；

计算所述第三发射率计算值与所述第三发射率的第三发射率差值，若所述第三发射率差值与所述第三发射率的比率超出第三差值范围，则发出报警信号。

可选的，所述预定温度为1000～1150℃。

可选的，所述第一发射率为0.90～0.94，所述第二发射率为0.20～0.35，所述第三发射率为0.5～0.75。

可选的，所述温度校准方法还包括：在验证结果未超出预设范围时，基于所述晶圆发射率与所述温度差值的线性关系补偿实际测量得到的晶圆的温度。

为解决上述问题，本发明还提供一种热处理设备的温度校准装置，适于在预定温度，通过测量标准片的校准点和第一点的温度进行温度校准，所述第一点与标准片中心的距离等于所述校准点与标准片中心的距离，所述第一点的温度高于所述校准点的温度，具体包括：

校准单元，适于校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9；

线性常数获取单元，适于测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和第二温度差值获得关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，所述第二发射率小于所述第一发射率；

验证单元，适于利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号，所述线性关系关联于所述线性常数。

可选的，所述第三发射率大于所述第二发射率，小于所述第一发射率。

可选的，所述线性常数获取单元根据公式K＝(1-E)/ΔT计算获得所述关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，其中，K为线性常数，E为晶圆发射率，以所述第二发射率代入公式计算；ΔT为温度差值，以所述第二温度差值代入公式计算。

可选的，所述验证单元包括：

测量单元，适于测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

计算单元，适于获取所述线性常数获取单元获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和线性常数的温度差值；

报警单元，适于获取所述测量单元测量得到的第三温度差值，以及获取所述计算单元计算得到的对应所述第三发射率和线性常数的温度差值，若所述对应所述第三发射率和线性常数的温度差值与所述第三温度差值的差值超出第一差值范围，则发出报警信号。

可选的，所述验证单元包括：

测量单元，适于测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

计算单元，适于根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和第三温度差值的线性常数计算值；

报警单元，适于获取所述计算单元计算得到的对应所述第三发射率和第三温度差值的线性常数计算值，以及获取所述线性常数获取单元获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，计算所述线性常数计算值与所述线性常数之间的线性常数差值，若所述线性常数差值与所述线性常数的比率超出第二差值范围，则发出报警信号。

可选的，所述验证单元包括：

测量单元，适于测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

计算单元，适于获取所述线性常数获取单元获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三温度差值和线性常数的第三发射率计算值；

报警单元，适于获取所述计算单元计算得到的对应所述第三温度差值的第三发射率计算值，计算所述第三发射率计算值与所述第三发射率的第三发射率差值，若所述第三发射率差值与所述第三发射率的比率超出第三差值范围，则发出报警信号。

可选的，所述温度校准装置还包括补偿单元，适于在所述验证单元的验证结果未超出预设范围时，基于所述晶圆发射率与所述温度差值的线性关系补偿实际测量得到的晶圆的温度。

本发明还提供一种包括上述温度校准装置的热处理设备。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例的热处理设备及其温度校准装置，包括校准单元、线性常数获取单元和验证单元，所述验证单元适于对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，本发明实施例的温度校准方法亦增加了利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证的步骤。

通过增加验证步骤，可以正确评估热处理设备的纠偏能力以及在晶圆低发射率时的温度侦测误差，从而避免了由于热处理设备的纠偏能力不足或晶圆的低发射率而影响晶圆的质量。

此外，对所有热处理设备进行校准时都使用同一具有第三发射率的标准片进行验证，保证了所有的热处理设备的温度偏差在同一水准线上，大大降低了设备之间的温度差异。

附图说明

图1是现有的热处理设备的温度校准方法的流程示意图；

图2是一种热处理设备的温度侦测部分的结构示意图；

图3是本发明实施例的晶圆的温度测量点的位置分布示意图；

图4是本发明实施例的热处理设备的温度校准方法的流程示意图；

图5是本发明一个实施例的热处理设备的温度校准装置的结构示意图；

图6是本发明另一实施例的热处理设备的温度校准装置的结构示意图；

图7是本发明又一实施例的热处理设备的温度校准装置的结构示意图；

图8是本发明提供的热处理设备的结构示意图；

图9是晶圆发射率与温度差值的线性关系的示意图。

具体实施方式

本发明的发明人发现，现有的热处理设备的温度校准方法中，虽然为了尽可能的消除晶圆发射率的影响，使用了具有不同发射率的标准片对热处理设备进行校准，但是无法对设备的纠偏能力和晶圆低发射率时的温度侦测误差做出正确的评估，从而可能导致由于设备的纠偏能力不足或晶圆的低发射率而影响晶圆的质量。发明人正是基于对上述问题的综合考虑，提出了本发明。

本发明实施例的热处理设备的温度校准方法，主要是增加了利用具有第三发射率的标准片对现有方法得出的校准结果(晶圆发射率与温度差值的线性关系)进行验证的步骤，通过验证可以正确评估热处理设备的纠偏能力及在晶圆低发射率时的温度侦测误差，从而避免了由于热处理设备的纠偏能力不足或晶圆的低发射率而影响晶圆的质量。

为了使本领域的技术人员可以更好的理解本发明提供的热处理设备的温度校准方法，下面先结合附图对热处理设备的结构及其基本工作原理作详细说明。

图2是一种热处理设备的温度侦测部分的结构示意图，如图2所示，所述热处理设备10包括加热装置101、支架102、反射装置103和温度测量装置104。

所述加热装置101适于在热处理工艺中加热晶圆50，该加热装置101可包括多个光源如钨卤素灯，并且可以根据不同的处理工艺辐射不同的光能量，将晶圆50加热至不同的温度。

所述支架102适于承载晶圆50，并可连接旋转装置在热处理期间通过旋转均匀地加热晶圆50。

晶圆50被加热后会发出发射光，为了更加均匀并且精确地加热晶圆50，所述反射装置103适于将晶圆50发出的发射光反射至晶圆50的下表面。

所述温度测量装置104适于通过侦测晶圆50的光线来确定晶圆50的温度，该温度测量装置104包括至少一组光纤106与光探测器107，以及控制单元105，所述光纤106适于接收晶圆50辐射的光线，所述光探测器107适于根据光纤106接收到的光线产生确定晶圆50的温度的电压信号，所述控制单元105适于接收光探测器107的电压信号，并计算晶圆50的温度。

需要说明的是，图2所示的热处理设备10的结构仅示出了温度侦测部分的简单结构，所述热处理设备10还可包括如旋转装置、气体进口、气体出口等适于快速热处理工艺的其他装置，在此不再赘述。

为了精确地测量晶圆50的温度，所述热处理设备10设置有多组光纤106和光探测器107，分别对晶圆50上的多个温度测量点进行侦测。图3是本发明实施例的晶圆的温度测量点的位置分布示意图，如图3所示，晶圆上的温度测量点包括中心点T1、校准点Te、第一点T3和其他温度测量点，其中，中心点T1为晶圆的中心；校准点Te和第一点T3分布在以中心点T1为圆心、半径相同的圆周上，即校准点Te与中心点T1的距离等于第一点T3与中心点T1的距离；其他温度测量点分布在以中心点T1为圆心、不同半径的圆周上。

通常，在校准点Te设置有硅环，该硅环适于阻挡所述反射装置103将晶圆的发射光反射至晶圆的下表面，也就是说，在校准点Te的光纤仅能侦测到晶圆的发射光；而在第一点T3的光纤可以侦测到晶圆的发射光和被所述反射装置103反射的晶圆的反射光，因此，测量得到的第一点T3的温度比标准点Te的温度高，即晶圆在第一点T3和标准点Te有温度差值。本发明实施例的温度校准方法主要利用第一点T3和标准点Te处的温度差值进行温度校准。

图4是本发明实施例提供的热处理设备的温度校准方法的流程示意图，所述温度校准方法包括：

步骤S21，校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9；

步骤S22，测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和第二温度差值获得关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，所述第二发射率小于所述第一发射率；

步骤S23，利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号，所述线性关系关联于所述线性常数。

本发明实施例的温度校准方法，适于在预定温度，通过测量标准片的校准点Te和第一点T3的温度进行温度校准。本实施例中，所述预定温度根据实际热处理工艺的温度确定，例如可以为1000～1150℃。结合图3和图4，所述温度校准方法具体包括：

执行步骤S21，校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9。

具体地，将具有第一发射率E1的标准片装载至热处理设备10，加热所述标准片同时侦测标准片的温度，当侦测到所述第一点T3的温度达到所述预定温度时，校准所述校准点Te的温度使其与所述第一点T3的第一温度差值在预定温度差值范围内。所述第一发射率E1接近1，例如可以为0.90～0.94，所述具有第一发射率E1的标准片的材质可以是硅晶圆、锗、碳化硅等，所述标准片包括由氧化硅、氮化硅或者其两者的结合组成的覆层，可以设计所述覆层以实现硅晶圆的不同发射率。发明人通过实验和计算得出，在所述预定温度，具有第一发射率E1的标准片在校准点Te处的温度和在第一点T3处的温度之间的第一温度差值ΔT1在3.5～4.5℃范围内，因此，所述预定温度差值可以为3.5～4.5℃。

本步骤中，校准所述校准点Te的温度使其与所述第一点T3的温度差值在预定温度差值范围内具体包括：当侦测到第一点T3的温度达到所述预定温度时，根据光纤106在第一点T3处侦测到的第一光线能量和在校准点Te处侦测到的第二光线能量计算光线能量差值，将所述光线能量差值对应为所述预定温度减值。至此，完成步骤S21，即校准了具有第一发射率的标准片的校准点的温度。

在本步骤中对校准点Te的温度进行了校准，保证了后续步骤中所述校准点Te和第一点T3的温度差值的精确度，从而实现了整体校准过程的准确性。

执行步骤S22，测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和第二温度差值获得关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，所述第二发射率小于所述第一发射率；

具体地，将具有第二发射率E2的标准片装载至热处理设备10，加热所述标准片同时侦测标准片的温度，当侦测到所述第一点T3的温度达到所述预定温度时，测量校准点Te和第一点T3的温度，计算第二温度差值ΔT2，并根据公式K＝(1-E)/ΔT，计算关联于晶圆发射率E与温度差值ΔT的线性常数K，其中，晶圆发射率E以第二发射率E2代入计算，温度差值ΔT以第二温度差值ΔT2代入计算。

本实施例中，所述第二发射率E2小于所述第一发射率E1，可选的，小于进行热处理工艺的晶圆的发射率，例如可以为0.20～0.35，所述具有第二发射率E2的标准片的材质可以是硅晶圆、锗、碳化硅等，所述标准片包括由氧化硅、氮化硅或者其两者的结合组成的覆层，可以设计所述覆层以实现硅晶圆的不同发射率。

执行步骤S23，利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号，所述线性关系关联于所述线性常数。

具体地，将具有第三发射率E3的标准片装载至热处理设备10，加热所述标准片同时侦测标准片的温度，当侦测到所述第一点T3的温度达到所述预定温度时，测量所述校准点Te和所述第一点T3的温度，计算校准点Te和第一点T3的温度差值，即第三温度差值ΔT3，然后根据所述步骤S22中计算得出的关联于晶圆发射率E与温度差值ΔT的线性常数K，验证晶圆发射率与温度差值的线性关系中的温度差值或线性常数或发射率。

所述验证温度差值包括：根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应第三发射率E3和线性常数K的温度差值ΔT3′，若所述对应第三发射率E3和线性常数K的温度差值ΔT3′与测量所得的所述第三温度差值ΔT3的差值超出第一差值范围，则发出报警信号。所述第一差值范围可以为0～10℃。

所述验证线性常数包括：根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应第三发射率E3和第三温度差值ΔT3的线性常数计算值K′，并得出所述线性常数计算值K′(对应于第三发射率E3和第三温度差值ΔT3)与步骤S22获得的所述线性常线K(对应于第二发射率E2和第二温度差值ΔT2)之间的差值ΔK(定义为线性常数差值)，若所述线性常数差值ΔK与所述线性常线K(对应于第二发射率E2和第二温度差值ΔT2)的比率超出第二差值范围，则发出报警信号。所述第二差值范围可以为0～20％。

所述验证发射率包括：根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应第三温度差值ΔT3和线性常数K的第三发射率计算值E3′，并得出所述计算所得的第三发射率计算值E3′与已知的第三发射率E3之间的差值ΔE(定义为第三发射率差值)，若所述第三发射率差值ΔE与所述已知的第三发射率E3的比率超出第三差值范围，则发出报警信号。所述第三差值范围可以为0～20％。

所述预设范围(第一差值范围、第二差值范围和第三差值范围)并不限于上述所列举的范围，其可以根据实际工艺需求确定。若所述验证结果超出预设范围、发出报警信号，表明所述热处理设备10的纠偏能力不足，不再适于生产，需要对设备进行调整或维护。

本实施例中，所述第三发射率E3根据实际需要进行热处理工艺的晶圆的发射率确定，例如可以为0.50～0.75，所述具有第三发射率的标准片包括硅晶圆。通常，为了提高步骤S23的验证结果的准确度，第三发射率E3为第一发射率E1和第二发射率E2的中间值，或者接近中间值。实际应用中，在所要进行热处理工艺的晶圆的发射率确定后，即确定第三发射率E3后，就可以确定第二发射率E2。当然，在其他实施例中，第二发射率也可以大于第三发射率。另外，为了使用方便或者节约成本，所述第三发射率E3可以使用标准的热处理设备在所述预定温度得出。

本发明实施例的温度校准方法还可包括：当步骤S23中的验证结果未超出预设范围时，基于所述晶圆发射率与所述温度差值的线性关系补偿实际测量得到的晶圆的温度。具体地，在实际应用中对晶圆进行热处理工艺时，所述热处理设备10通过测量得出所述晶圆的第一点T3和校准点Te之间的温度差值ΔT，并根据步骤S22中获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数K，结合公式K＝(1-E)/ΔT，计算得出所述晶圆的发射率。根据黑体理论，已知所述晶圆的发射率，可以得出所述晶圆发射的光线能量与吸收的光线能量的比率。所述晶圆发射的光线能量对应所述热处理设备10测量得出的所述晶圆的测量温度；所述晶圆吸收的光线能量对应所述晶圆的实际温度。所述晶圆的实际温度与所述晶圆的测量温度之间的差值即需要补偿的温度。所述热处理设备10即基于所述计算得出的所述晶圆的发射率来补偿实际测量得到的晶圆的温度。例如，已知在步骤S22中获得的线性常数K以及通过测量得出所述晶圆的第一点T3和校准点Te之间的温度差值ΔT，可以从图9中得出所述晶圆的发射率E。所述热处理设备10在校准点Te处测量得出所述晶圆发射的光线能量，并根据所述晶圆的发射率E确定所述晶圆吸收的光线能量，进而确定所述校准点Te需要补偿的温度，然后，根据补偿后的校准点Te的温度并结合第一点T3与校准点Te之间的温度差值ΔT来补偿所述第一点T3和其他温度测量点。

图5至7示出了本发明实施例的热处理设备的温度校准装置的结构示意图，该温度校准装置对应于上述温度校准方法，适于在预定温度，通过测量标准片的校准点和第一点的温度进行温度校准，所述第一点与标准片中心的距离等于所述校准点与标准片中心的距离，所述第一点的温度高于所述校准点的温度。本实施例中，所述预定温度根据实际热处理工艺的温度确定，例如可以为1000～1150℃。

如图5所示，所述温度校准装置20包括校准单元201、线性常数获取单元202、验证单元203。

所述校准单元201适于校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9。本发明实施例中所述第一发射率接近1，例如可以为0.90～0.94，所述校准单元201的工作原理与所述温度校准方法的步骤S21相类似，在此不再赘述。

所述线性常数获取单元202适于测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和第二温度差值获得关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，所述第二发射率小于所述第一发射率。

具体地，所述线性常数获取单元202根据公式K＝(1-E)/ΔT计算获得所述关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，其中，K为线性常数，E为发射率，ΔT为温度差值。本发明实施例中，所述第二发射率为0.20～0.35，所述测量单元202的工作原理与所述温度校准方法的步骤S22相类似，在此不再赘述。

所述验证单元203包括测量单元2031、计算单元2032和报警单元2033，适于利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号，所述线性关系关联于所述线性常数。具体地，所述验证单元203的工作原理与所述温度校准方法的步骤S23相类似，通过测量所述校准点和所述第一点的第三温度差值，并根据所述线性常数获取单元202得出的所述晶圆发射率与温度差值的线性常数，验证温度差值。

如图5所示，在一个实施例中，所述验证单元203包括：测量单元2031、计算单元2032和报警单元2033。所述测量单元2031适于测量所述具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；所述计算单元2032适于获取所述线性常数获取单元202获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，根据公式K＝(1-E)/ΔT，计算对应所述第三发射率和线性常数的温度差值；所述报警单元2033适于获取所述测量单元2031测量得到的第三温度差值，以及获取所述计算单元2032计算得到的对应所述第三发射率和线性常数的温度差值，若所述对应所述第三发射率和线性常数的温度差值与所述第三温度差值的差值超出第一差值范围，则发出报警信号。所述第一差值范围可以为0～10℃。

如图6所示，在另一个实施例中，所述验证单元203′通过测量所述校准点和所述第一点的第三温度差值，并根据所述线性常数获取单元202得出的所述晶圆发射率与温度差值的线性常数，验证线性常数。所述验证单元203′包括：测量单元2031′、计算单元2032′和报警单元2033′。所述测量单元2031′适于测量所述具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；所述计算单元2032′适于获得所述测量单元2031′测量得到的所述具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值，根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和所述第三温度差值的线性常数计算值；所述报警单元2033′适于获取所述计算单元2032′计算得到的线性常数计算值(对应于所述第三发射率和所述第三温度差值)以及获取所述线性常数获取单元202获得的线性常数(对应于第二发射率和第二温度差值)，并得出所述线性常数计算值与所述线性常数(对应于第二发射率和第二温度差值)之间的线性常数差值，若所述线性常数差值与所述线性常数(对应于第二发射率和第二温度差值)的比率超出第二差值范围，则发出报警信号。所述第二差值范围可以为0～20％。

如图7所示，在又一实施例中，所述验证单元203″通过测量所述校准点和所述第一点的第三温度差值，并根据所述线性常数获取单元202得出的所述晶圆发射率与温度差值的线性常数，验证发射率。所述验证单元203″包括：测量单元2031″、计算单元2032″和报警单元2033″。所述测量单元2031″适于测量所述具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；所述计算单元2032″适于获取所述线性常数获取单元202获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三温度差值和线性常数的第三发射率计算值；所述报警单元2033″适于获取所述计算单元2032″计算得到的对应所述第三温度差值和线性常数的第三发射率计算值，并得出所述计算所得的第三发射率计算值与已知的第三发射率之间的第三发射率差值，若所述第三发射率差值与所述已知的第三发射率的比率超出第三差值范围，则发出报警信号。所述第三差值范围可以为0～20％。

需要说明的是，本实施例中，所述第三发射率可根据实际需要进行热处理工艺的晶圆的发射率确定，例如可以为0.50～0.75。

此外，本发明还提供了一种热处理设备，如图8所示，所述热处理设备30包括第一控制台301、温度校准装置302、第二控制台303和工艺处理装置304。

所述第一控制台301适于控制所述温度校准装置302进行温度校准，并在温度校准完成后输出控制信号至所述第二控制台303。

所述温度校准装置302适于在预定温度，通过测量标准片的校准点和第一点的温度对所述热处理设备30进行温度校准，该温度校准装置302还进一步包括校准单元3021、线性常数获取单元3022和验证单元3023。所述校准单元3021、线性常数获取单元3022和验证单元3023与前述温度校准装置20实施例中的相类似，在此不再赘述。

所述第二控制台303适于接收所述第一控制台301输出的控制信号，并基于所述控制信号控制所述工艺处理装置304对晶圆进行各种工艺处理。

所述工艺处理装置304适于加热晶圆，并进行各种工艺处理。

需要说明的是，图8仅为本发明实施例的热处理设备的简单结构示意图，在其他实施例中，所述第一控制台301和所述第二控制台303也可以为同一控制台，且所述热处理设备30根据实际工艺需要还可包括其他装置。

综上，本发明实施例提供的热处理设备及其温度校准方法和装置，主要增加了利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证的步骤，通过验证可以正确评估热处理设备的纠偏能力以及在晶圆低发射率时的温度侦测误差，从而避免了由于热处理设备的纠偏能力不足或晶圆的低发射率而影响晶圆的质量。此外，对所有热处理设备进行校准时都使用同一的具有第三发射率的标准片进行验证，这样保证了所有的热处理设备的温度偏差在同一水准线上，大大降低了设备之间的温度差异。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，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作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (15)

1.一种热处理设备的温度校准方法，适于在预定温度，通过测量标准片的校准点和第一点的温度进行温度校准，所述第一点与标准片中心的距离等于所述校准点与标准片中心的距离，所述第一点的温度高于所述校准点的温度，其特征在于，包括：

校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9；

测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和所述第二温度差值获得关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，所述第二发射率小于所述第一发射率；所述关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数根据公式K＝(1-E)/ΔT计算获得，其中，K为线性常数，E为晶圆发射率，以所述第二发射率代入公式计算；ΔT为温度差值，以所述第二温度差值代入公式计算；

利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号，所述线性关系关联于所述线性常数；在验证结果未超出预设范围时，基于所述晶圆发射率与所述温度差值的线性关系补偿实际测量得到的晶圆的温度。

2.如权利要求1所述的热处理设备的温度校准方法，其特征在于，所述第三发射率大于所述第二发射率，小于所述第一发射率。

3.如权利要求1所述的热处理设备的温度校准方法，其特征在于，所述利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号包括：

测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和线性常数的温度差值；

若所述对应所述第三发射率的温度差值与所述第三温度差值的差值超出第一差值范围，则发出报警信号。

4.如权利要求1所述的热处理设备的温度校准方法，其特征在于，所述利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号包括：

测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和第三温度差值的线性常数计算值；

计算所述线性常数计算值与所述线性常数之间的线性常数差值，若所述线性常数差值与所述线性常数的比率超出第二差值范围，则发出报警信号。

5.如权利要求1所述的热处理设备的温度校准方法，其特征在于，所述利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号包括：

测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三温度差值和线性常数的第三发射率计算值；

计算所述第三发射率计算值与所述第三发射率的第三发射率差值，若所述第三发射率差值与所述第三发射率的比率超出第三差值范围，则发出报警信号。

6.如权利要求1～5任一项所述的热处理设备的温度校准方法，其特征在于，所述预定温度为1000～1150℃。

7.如权利要求1～5任一项所述的热处理设备的温度校准方法，其特征在于，所述第一发射率为0.90～0.94，所述第二发射率为0.20～0.35，所述第三发射率为0.5～0.75。

8.一种热处理设备的温度校准装置，适于在预定温度，通过测量标准片的校准点和第一点的温度进行温度校准，所述第一点与标准片中心的距离等于所述校准点与标准片中心的距离，所述第一点的温度高于所述校准点的温度，其特征在于，包括：

校准单元，适于校准具有第一发射率的标准片的校准点的温度，所述第一发射率不小于0.9；

线性常数获取单元，适于测量具有第二发射率的标准片的校准点和第一点的第二温度差值，并根据所述第二发射率和第二温度差值获得关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，所述第二发射率小于所述第一发射率；所述关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数根据公式K＝(1-E)/ΔT计算获得，其中，K为线性常数，E为晶圆发射率，以所述第二发射率代入公式计算；ΔT为温度差值，以所述第二温度差值代入公式计算；

验证单元，适于利用具有第三发射率的标准片对晶圆发射率与温度差值的线性关系进行验证，在验证结果超出预设范围时发出报警信号，所述线性关系关联于所述线性常数；

补偿单元，适于在所述验证单元的验证结果未超出预设范围时，基于所述晶圆发射率与所述温度差值的线性关系补偿实际测量得到的晶圆的温度。

9.如权利要求8所述的热处理设备的温度校准装置，其特征在于，所述第三发射率大于所述第二发射率，小于所述第一发射率。

10.如权利要求8所述的热处理设备的温度校准装置，其特征在于，所述验证单元包括：

测量单元，适于测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

计算单元，适于获取所述线性常数获取单元获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和线性常数的温度差值；

报警单元，适于获取所述测量单元测量得到的第三温度差值，以及获取所述计算单元计算得到的对应所述第三发射率和线性常数的温度差值，若所述对应所述第三发射率和线性常数的温度差值与所述第三温度差值的差值超出第一差值范围，则发出报警信号。

11.如权利要求8所述的热处理设备的温度校准装置，其特征在于，所述验证单元包括：

测量单元，适于测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

计算单元，适于根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三发射率和第三温度差值的线性常数计算值；

报警单元，适于获取所述计算单元计算得到的对应所述第三发射率和第三温度差值的线性常数计算值，以及获取所述线性常数获取单元获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，计算所述线性常数计算值与所述线性常数之间的线性常数差值，若所述线性常数差值与所述线性常数的比率超出第二差值范围，则发出报警信号。

12.如权利要求8所述的热处理设备的温度校准装置，其特征在于，所述验证单元包括：

测量单元，适于测量具有第三发射率的标准片的校准点和第一点的第三温度差值；

计算单元，适于获取所述线性常数获取单元获得的关联于晶圆发射率与温度差值的线性常数，根据公式K＝(1-E)/ΔT计算对应所述第三温度差值和线性常数的第三发射率计算值；

报警单元，适于获取所述计算单元计算得到的对应所述第三温度差值和线性常数的第三发射率计算值，计算所述第三发射率计算值与所述第三发射率的第三发射率差值，若所述第三发射率差值与所述第三发射率的比率超出第三差值范围，则发出报警信号。

13.如权利要求8～12任一项所述的热处理设备的温度校准装置，其特征在于，所述预定温度为1000～1150℃。

14.如权利要求8～12任一项所述的热处理设备的温度校准装置，其特征在于，所述第一发射率为0.90～0.94，所述第二发射率为0.20～0.35，所述第三发射率为0.5～0.75。

15.一种包括权利要求8～14任一项所述的温度校准装置的热处理设备。