CN112490148B - 加热装置及加热方法、半导体工艺设备 - Google Patents
加热装置及加热方法、半导体工艺设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112490148B CN112490148B CN202011267091.7A CN202011267091A CN112490148B CN 112490148 B CN112490148 B CN 112490148B CN 202011267091 A CN202011267091 A CN 202011267091A CN 112490148 B CN112490148 B CN 112490148B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- heating
- temperature
- module
- areas
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 433
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 79
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 61
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 79
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 47
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
- H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
- H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
- H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明提供一种加热装置及加热方法、半导体工艺设备，其中，加热装置用于对半导体工艺腔室进行加热，半导体工艺腔室包括多个加热区，加热装置包括：控制模块、输气模块、多个加热件、以及多个温度检测模块；每个温度检测模块均用于检测与其所对应的加热区的温度；每个加热件均用于对与其所对应的加热区进行加热；控制模块用于根据温度检测模块检测到的温度，判断任意两个加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则控制温度较高的加热区中的加热件停止加热，并控制输气模块向温度较高的加热区中通入冷却气体，直至任意两个加热区之间的温度差异小于预设差异。本发明可以使多个加热区可以平稳到达工艺温度，防止发生过冲。
Description
技术领域
本发明涉及半导体加工技术领域，具体涉及一种加热装置及加热方法、半导体工艺设备。
背景技术
在半导体工艺中，温度是影响半导体产品质量的重要因素。以物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)工艺中的铜互连为例，图1为传统的PVD工艺流程图，如图1所示，传统的PVD工艺步骤包括：去气(Degas)、预清洗、Ta(N)沉积和Cu沉积。其中，去气步骤需在半导体工艺腔室中完成，其通过设置在半导体工艺腔室中的加热件使半导体工艺腔室达到一定温度，从而去除掉待加工件(例如晶圆)在大气中吸附的水蒸气等杂质，以为后续工艺提供清洁的待加工件。
传统的半导体工艺腔室包括：单片半导体工艺腔室和多片半导体工艺腔室，以多片半导体工艺腔室为例，半导体工艺腔室包括两个温区，即上温区和下温区。两个温区互相连通，下温区受传片口的位置限制，其体积固定，而上温区的体积与其所需容纳的晶圆数量相关，因此，往往导致半导体工艺腔室中，上温区体积较大，而下温区体积较小。如此一来，上温区和下温区的温度难以保持均衡，进而影响工艺结果。
目前，通常采用对两个温区分别进行控温的方式，使两个温区均达到目标温度，从而使上温区和下温区的温度保持均衡。但是，由于两个温区体积差异较大，两个温区的升温速率不同，因此，当其中一个温区先达到目标温度后，另一个温区可能还在加热，此时，将会导致先达到目标温度的温区的温度过冲，进而影响工艺结果。
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，提出了一种加热装置及加热方法、半导体工艺设备。
为了实现上述目的，本发明提供一种加热装置，用于对半导体工艺腔室进行加热，所述半导体工艺腔室包括多个加热区，其中，所述加热装置包括：控制模块、输气模块、与多个所述加热区一一对应的多个加热件、以及与多个所述加热区一一对应的多个温度检测模块；所述输气模块、多个所述加热件和多个所述温度检测模块均与所述控制模块连接；
每个所述温度检测模块均用于检测与其所对应的所述加热区的温度；
每个所述加热件均用于对与其所对应的所述加热区进行加热；
所述控制模块用于根据所述温度检测模块检测到的温度，判断任意两个所述加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则控制温度较高的所述加热区中的所述加热件停止加热，并控制所述输气模块向温度较高的所述加热区中通入冷却气体，直至任意两个所述加热区之间的温度差异小于预设差异。
可选地，所述半导体工艺腔室包括两个所述加热区，所述控制模块包括：第一控制子模块、第二控制子模块、与两个所述加热区一一对应的两个开关子模块以及与两个所述加热区一一对应的两个调功器，所述第二控制子模块与所述输气模块以及所述第一控制子模块连接，所述开关子模块与所述第一控制子模块以及与所述开关子模块相应的所述加热件和所述调功器连接；
所述第一控制子模块用于根据所述温度检测模块检测到的温度，判断两个所述加热区之间的温度差异是否大于所述第一预设阈值，若是，则向温度较高的所述加热区所对应的所述开关子模块发送关断信号，所述开关子模块用于响应于所述关断信号将所述加热件和所述调功器断开；
所述第二控制子模块用于当所述第一控制子模块判断出两个所述加热区之间的温度差异大于所述第一预设阈值时，控制所述输气模块向温度较高的所述加热区中通入冷却气体。
可选地，所述控制模块还包括：与两个所述加热区一一对应的两个温控子模块，所述温控子模块与相应的所述温度检测模块和所述调功器连接；
所述温控子模块用于在两个所述加热区之间的温度差异大于所述第一预设阈值时，向两个所述加热区中温度较低的一者所对应的所述调功器发送第一信号，以使所述调功器根据所述第一信号将与该调功器导通的所述加热件的功率调整为第一功率，直至两个所述加热区之间的温度差异小于所述预设差异；
其中，所述第一功率小于所述加热件的额定功率。
可选地，所述第一控制子模块还与两个所述调功器连接，所述第一控制子模块还用于：
若两个所述加热区中温度较低的一者的温度与目标温度之比大于或等于预设比例，则判断两个所述加热区之间的温度差异是否大于第二预设阈值；
若两个所述加热区之间的温度差异大于所述第二预设阈值，则向两个所述加热区中温度较低的一者所对应的所述调功器发送第二信号，以及控制两个所述加热区中温度较低的一者所对应的所述温控子模块停止发送所述第一信号，以使所述调功器根据所述第二信号将与其对应的所述加热区中的所述加热件的功率调整为第二功率，直至两个所述加热区之间的温度差异小于所述预设差异；
其中，所述第二预设阈值小于或等于所述第一预设阈值，所述第二功率大于所述第一功率，且小于或等于所述加热件的额定功率。
可选地，所述第一控制子模块具体用于：
若两个所述加热区中温度较低的一者的温度与所述目标温度之比小于预设比例，则根据所述温度检测模块检测到的温度，判断两个所述加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值。
可选地，所述第二控制子模块还用于：当两个所述加热区的温度均达到目标温度后，控制所述输气模块向两个所述加热区中通入辅助气体，以使每个所述加热区中各处的温度保持一致。
可选地，所述输气模块包括与两个所述加热区一一对应的两个输气管路，每个所述输气管路均和与其所对应的所述加热区连通，每个所述输气管路上均设置有阀门；
所述第二控制子模块还用于：根据目标气体流量，调整所述输气管路上的所述阀门的开度。
可选地，所述加热装置还包括摆阀，所述摆阀与所述第二控制子模块连接，所述摆阀用于在所述第二控制子模块的控制下调整所述半导体工艺腔室中的气压。
本发明还提供一种加热方法，用于对半导体工艺腔室进行加热，所述半导体工艺腔室包括多个加热区，其中，所述加热方法包括：
对多个所述加热区进行加热；
检测多个所述加热区的温度；
根据检测到的温度，判断任意两个所述加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则控制温度较高的所述加热区中的所述加热件停止加热，并向温度较高的所述加热区中通入冷却气体，直至任意两个所述加热区之间的温度差异小于预设差异。
本发明还提供一种半导体工艺设备，其中，包括半导体工艺腔室和加热装置，其中，所述半导体工艺腔室包括多个加热区，所述加热装置为上述的加热装置。
本发明的有益效果：
采用本发明实施例的加热装置，当多个加热区中任意两者之间的温度差异大于第一预设阈值时，可以停止对温度较高的一者进行加热，并通入冷却气体，同时使温度较低的一者继续保持加热，直至两个所述加热区之间的温度差异小于预设差异，以使任意两个加热区的温度保持一致，从而使多个加热区可以平稳地到达工艺温度，防止发生过冲。
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为传统的PVD工艺流程图；
图2为本发明实施例提供的加热装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的加热装置的功能模块示意图；
图4为本发明实施例提供的输气模块的功能模块示意图；
图5为本发明实施例提供的加热方法的流程图之一；
图6为本发明实施例提供的加热方法的流程图之二。
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。
本发明实施例提供一种加热装置，用于对半导体工艺腔室进行加热，图2为本发明实施例提供的加热装置的结构示意图，如图2所示，半导体工艺腔室包括：多个加热区A，多个加热区A沿半导体工艺腔室的高度方向排列。半导体工艺腔室还包括：设置在半导体工艺腔室中的片盒22和设置在半导体工艺腔室侧壁上的传片口23。片盒22用于承载待加工工件，待加工工件可以是基片，片盒22下方设置有驱动机构(图中未示出)，驱动机构用于驱动片盒22沿竖直方向运动。传片口23可以允许携带有待加工工件的传送机构(例如机械手)通过，从而使传送机构可以将待加工工件传送至片盒22中。
如图2所示，加热装置包括：控制模块31、输气模块32、与多个加热区A一一对应的多个加热件21、以及与多个加热区A一一对应的多个温度检测模块33。输气模块32、多个加热件21和多个温度检测模块33均与控制模块31连接。每个温度检测模块33均用于检测与其所对应的加热区A的温度，温度检测模块33可以为热电偶。加热件21可以为加热灯管，每个加热件21均用于对与其所对应的加热区A进行加热。控制模块31用于根据温度检测模块33检测到的温度，判断任意两个加热区A之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则控制温度较高的加热区A中的加热件21停止加热，并控制输气模块32向温度较高的加热区A中通入冷却气体，直至任意两个加热区A之间的温度差异小于预设差异。
在本发明实施例中，两个加热区A的温度差异可以是指两个加热区A的温度之间的差的绝对值，第一预设阈值可以根据实际需要确定，例如，第一预设阈值可以设置在4℃至20℃之间，例如10℃，预设温度差异可以设置在0.5℃至2℃之间，例如1℃。冷却气体可以是氮气。图3为本发明实施例提供的加热装置的功能模块示意图，如图3所示，任意两个加热区包括加热区A1和加热区A2，当加热区A1的温度低于加热区A2的温度，且加热区A1和加热区A2之间的温度差异大于第一预设阈值时，使温度较高的加热区A2中的加热件21b停止加热，并向加热区A2中通入冷却气体，冷却气体将加热区A2中的热量带走，从而使加热区A2的温度停止升高，此时，由于温度较低的加热区A1仍在进行加热，因此，加热区A1和加热区A2之间的温度差异将缩小，直至小于预设差异。在加热区A1和加热区A2之间的温度差异小于预设差异之后，可以停止向加热区A2中通入冷却气体，并恢复对加热区A2加热，以使加热区A2继续升温。
采用本发明实施例的加热装置，可以使多个加热区的温度相近，从而使多个加热区可以平稳到达工艺温度，防止发生过冲。
下面结合图2至图4对本发明实施例的加热装置进行详细说明，如图3所示，在一些具体实施例中，半导体工艺腔室包括两个加热区A1和A2，且加热区A1的体积大于加热区A2的体积。加热装置包括与两个加热区A1和A2一一对应的两个温度检测模块，分别为：对应于加热区A1的温度检测模块33a和对应于加热区A2的温度检测模块33b，温度检测模块33a和温度检测模块33b均可以设置在片盒22上，其中，温度检测模块33a可以设置在片盒22的顶部，温度检测模块33b可以设置在片盒22的底部。
控制模块31包括：第一控制子模块311、第二控制子模块312、与两个加热区A1和A2一一对应的两个开关子模块、以及与两个加热区A1和A2一一对应的两个调功器，第二控制子模块312与输气模块32以及第一控制子模块311连接，开关子模块与第一控制子模块311、以及与该开关子模块所对应的加热件和调功器连接。
在本发明实施例中，与开关子模块相应的加热件和调功器是指，与该开关子模块对应于同一个加热区的加热件和调功器。例如，如图3所示，两个开关子模块分别为对应于加热区A1的开关子模块313a和对应于加热区A2的开关子模块313b，加热装置包括两个加热件21a和21b，加热件21a对应于加热区A1，加热件21b对应于加热区A2，两个调功器分别为对应于加热区A1的调功器314a和对应于加热区A2的调功器314b。开关子模块313a与加热件21a和调功器314a连接，开关子模块313b与加热件21b和调功器314b连接。
第一控制子模块311用于根据温度检测模块33a/33b检测到的温度，判断加热区A1和加热区A2之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则向温度较高的加热区A1/A2所对应的开关子模块313a/313b发送关断信号，开关子模块313a/313b用于响应于关断信号将加热件21a/21b和调功器314a/314b断开。第二控制子模块312用于当第一控制子模块311判断出加热区A1和加热区A2之间的温度差异大于第一预设阈值时，控制输气模块32向温度较高的加热区A1/A2中通入冷却气体。需要说明的是，在本发明实施例中，“/”表示“或者”的意思，例如，“温度检测模块33a/33b”是表示温度检测模块33a或33b。
在一些具体实施例中，第一控制子模块311为可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller，PLC)，开关子模块313a/313b为继电器。
在本发明实施例中，每个开关子模块313a/313b均包括响应单元k1和开关单元k2，每个开关子模块313a/313b的响应单元k1均与第一控制子模块311连接，每个开关子模块313a/313b的开关单元k2连接在相应的加热件21a/21b和调功器314a/314b之间。以开关子模块313a为例，开关子模块313a中的响应单元k1与第一控制子模块311连接，开关子模块313a中的开关单元k2的一端与调功器314a连接，开关子模块313a中的开关单元k2的另一端与加热件21a连接。
调功器314a和调功器314b均与电源端连接，电源端可以提供供电电压，当开关子模块313a/313b将调功器314a/314b与加热件21a/21b导通时，调功器314a/314b向加热件21a/21b供电，加热件21a/21b可以进行加热，且调功器314a/314b可以根据接收到的模拟量信号调整加热件21a/21b的功率；当开关子模块313a/313b将调功器314a/314b与加热件21a/21b断开时，加热件21a/21b则停止工作。
在一些具体实施例中，控制模块31还包括：与两个加热区A1和A2一一对应的两个温控子模块315a和315b，温控子模块315a/315b与相应的温度检测模块33a/33b和调功器314a/314b连接。
温控子模块315a/315b用于在两个加热区A1和A2之间的温度差异大于所述第一预设阈值时，向两个加热区A1和A2中温度较低的一者所对应的调功器314a/314b发送第一信号，以使调功器314a/314b根据第一信号将与该调功器314a/314b导通的加热件21a/21b的功率调整为第一功率，直至两个加热区A1和A2之间的温度差异小于所述预设差异。其中，第一功率小于加热件21a/21b的额定功率。
在本发明实施例中，每个温控子模块315a在向与其对应的调功器314a发送第一信号，其中，与温控子模块315a/315b相应的温度检测模块33a/33b和调功器314a/314b是指，与该温控子模块315a/315b对应于同一个加热区A1/A2的温度检测模块33a/33b和调功器314a/314b。例如，如图3所示，温控子模块315a对应于加热区A1，温控子模块315b对应于加热区A2，温控子模块315a与温度检测模块33a和调功器314a连接，温控子模块315b与温度检测模块33b和调功器314b连接。第二控制子模块312可以包括下位机，第二控制子模块312还可以向第一控制子模块311和温控子模块315a/315b发送目标温度，目标温度可以设置在140℃至190℃之间。温控子模块315a/315b可以根据与其对应的加热区A1/A2的温度和目标温度输出模拟量信号，调功器314a/314b则可以根据温控子模块315a/315b输出的模拟量信号调整加热件21a/21b的功率，模拟量信号范围可以设置为0v至10v，温控子模块315a/315b可以通过PID算法调节模拟量信号的大小。以两个加热区A1和A2中，温度较低的一者为加热区A1为例，当两个加热区A1和A2之间的温度差异大于所述第一预设阈值时，温控子模块315a可以向调功器314a发送第一信号，以使调功器314a将加热件21a的功率调整至第一功率，从而减缓升温速率，进而使加热区A1的温度平稳地接近加热区A2的温度。其中，第一功率可以设置为小于加热件21a/21b额定功率的50％。
发明人在研究中发现，当加热区A1/A2接近工艺所需的目标温度时，由于温控子模块315a/315b通过PID算法发送第一信号，该第一信号会使温度较低的加热区A1/A2中的加热件21a/21b的加热功率降低至额定功率的50％以下，从而导致温度较低的加热区A1/A2升温速度较慢，不利于两个加热区A1和A2达到相近的温度。因此，在一些具体实施例中，当加热区A1/A2接近工艺所需的目标温度时，可以通过第一控制子模块311代替温控子模块315a/315b向调功器314a/314b发送信号，以使温度较低的加热区A1/A2中的加热件21a/21b的加热功率达到额定功率的50％以上，从而使温度较低的加热区A1/A2的温度能够尽快地接近温度较高的加热区A1/A2。具体地，第一控制子模块311还与两个调功器314a和调功器314b连接，第一控制子模块311具体用于：若两个加热区A1和A2中温度较低的一者的温度与目标温度之比小于预设比例，则根据温度检测模块33a/33b检测到的温度，判断两个加热区A1和A2之间的温度差异是否大于第一预设阈值。
第一控制子模块311还用于：若两个加热区A1和A2中温度较低的一者的温度与目标温度之比大于或等于预设比例，则判断两个加热区A1和A2之间的温度差异是否大于第二预设阈值。若两个加热区A1和A2之间的温度差异大于第二预设阈值，则向两个加热区A1和A2中温度较低的一者所对应的调功器314a/314b发送第二信号，以及控制两个加热区A1和A2中温度较低的一者所对应的所述温控子模块315a/315b停止发送所述第一信号，以使调功器314a/314b根据第二信号将与其对应的加热区A1/A2中的加热件21a/21b的功率调整为第二功率，直至两个加热区A1/A2之间的温度差异小于预设差异。其中，第二预设阈值小于或等于第一预设阈值，第二功率大于第一功率，且小于或等于加热件21的额定功率。预设比例可以设置在60％至80％之间，例如70％，第二预设阈值可以设置在3℃至10℃之间，例如5℃。
在本发明实施例中，当第一控制子模块311判断出加热区A1和加热区A2中温度较低的一者的温度与目标温度之比大于或等于预设比例，且加热区A1和加热区A2之间的温度差异大于第二预设阈值时，第一控制子模块311可以代替温控子模块315a/315b向调功器314a/314b发送模拟量信号(即第二信号)，此时，调功器314a/314b则根据第一控制子模块311发送的第二信号调整加热件21a/21b的功率，以使温度较低的加热区A1/A2中的加热件21a/21b的功率至少大于第一功率，从而使温度较低的加热区A1/A2在平稳升温的基础上，尽量快地接近另一个加热区A1/A2的温度。
以温度较低的加热区为加热区A1为例，当第一控制子模块311判断出加热区A1的温度与目标温度之比大于或等于预设比例，则继续判断加热区A1与加热区A2之间的温度差异是否大于第二预设阈值，若加热区A1与加热区A2之间的温度差异小于或等于第二预设阈值，则仍由温控子模块315a向调功器314a发送第一信号，以使调功器314a将加热件21a的功率调整为第一功率；若加热区A1与加热区A2之间的温度差异大于第二预设阈值，则由第一控制子模块311向调功器314a发送第二信号，以使调功器314a将加热件21a的功率调整为第二功率，此时，第一控制子模块311可以控制开关子模块313b将加热件21b和调功器314b断开，从而停止对加热区A2加热，并且第二控制子模块312控制输气模块32向加热区A2通入冷却气体，以对加热区A2进行冷却，从而使加热区A1和加热区A2的温度快速达到一致。
在一些具体实施例中，第二控制子模块312还用于：当加热区A1和加热区A2的温度均达到目标温度后，控制输气模块32向加热区A1和加热区A2中通入辅助气体，以使每个加热区A1/A2中各处的温度保持一致，同时将去除的水汽带走，从而使片盒22中的待加工工件受热均匀，其中，辅助气体可以包括氮气。
如图2所示，在一些具体实施例中，输气模块32包括与两个加热区A一一对应的两个输气管路321，每个输气管路321均和与其所对应的加热区A连通，每个输气管路321上均设置有阀门(图中未示出)。第二控制子模块312还用于：根据目标气体流量，调整阀门的开度，从而使通入加热区A中的气体的流量满足工艺需要。
在本发明实施例中，两个输气管路321通过设置在半导体工艺腔室侧壁上的进气口H与相应的加热区A连通。输气模块32还包括与两个输气管路321一一对应的两个电磁阀323和与两个输气管路321一一对应的两个气体流量控制器324(Mass Flow Controller，MFC)，每个电磁阀323和每个气体流量控制器324均与第二控制子模块312连接，每个电磁阀323均用于响应于第二控制子模块312的控制使相应的阀门开启或关闭，每个气体流量控制器324均用于响应于第二控制子模块312的控制调整相应的阀门的开度。
图4为本发明实施例提供的输气模块的功能模块示意图，如图4所示，两个输气管路包括对应于加热区A1的输气管路321a和对应于加热区A2的输气管路321b，输气管路321a设置有阀门k3，输气管路321b上设置有阀门k4。输气管路321a和输气管路321b均与气源4连接，输气管路321a和输气管路321b与气源4之间还设置有总阀门k5。两个电磁阀包括对应于输气管路321a的电磁阀323a和对应于输气管路321b的电磁阀323b，两个气体流量控制器包括对应于输气管路321a的气体流量控制器324a和对应于输气管路321b的气体流量控制器324b。
如图4所示，在一些具体实施例中，加热装置还包括摆阀5，摆阀5与第二控制子模块312连接，摆阀5用于在第二控制子模块312的控制下调整半导体工艺腔室中的气压。其中，摆阀5还与测量器6(Gauge)连接，测量器6用于测量半导体工艺腔室的压力值，第二控制子模块312还可以将测量器6测得的压力值发送至显示器进行显示。半导体工艺腔室中的目标气压可以根据实际需要确定，例如，在本发明实施例中，在加热区A1和加热区A2均达到目标温度后，向加热区A1和加热区A2中均通入辅助气体，此时，可以使半导体工艺腔室中的目标气压设置为1.00E-05Torr，从而在气压尽量低的基础上，提高加热区A1/A2各处的受热均匀性。
下面对本发明实施例的加热装置的具体工作过程进行说明，以目标温度为150℃，第一预设阈值为10℃，第二预设阈值为5℃，预设比例为70％为例。温度检测模块33a检测加热区A1的温度，温度检测模块33b检测加热区A2的温度，温度检测模块33a将检测到的温度发送至第一控制子模块311和温控子模块315a，温度检测模块33b将检测到的温度发送至第一控制子模块311和温控子模块315b。
例如，当加热区A1的温度为105℃，加热区A2的温度为111℃时，第一控制子模块311可以判断出温度较低的加热区A1的温度与目标温度之比为70％，等于预设比例；加热区A1与加热区A2的温度差异为6℃，大于第二预设阈值。此时，第一控制子模块311向调功器314a发送第二信号，调功器314a根据第二信号将加热件21a调整为第二功率。第一控制子模块311向开关子模块313b发送关断信号，开关子模块313b响应于关断信号将调功器314b与加热件21b断开，第二控制子模块312使输气管路321b的阀门打开，以向加热区A2中通入的冷却气体，并根据目标流量控制输气管路321b的阀门的开度。当加热区A1与加热区A2的温度差异小于1℃时，第一控制子模块312向开关子模块313b发送导通信号，开关子模块313b响应于导通信号将调功器314b与加热件21b导通，加热件21b继续对加热区A2加热。第二控制子模块312使输气管路321b的阀门关闭，停止向加热区A2中通入冷却气体。
综上，采用本发明实施例的反应腔室，其一方面可以对两个加热区A1和A2的加热进行闭环控制，另一方面还可以向两个加热区A1和A2中温度较高的一者中通入冷却气体，这样一来，两个加热区A1和A2可以以相近的温度进行升温，从而同时达到目标温度，进而防止出现由于两个加热区A1和A2先后到达目标温度导致的其中一个加热区发生过冲的问题。进一步地，在反应腔室中的温度达到目标温度并稳定后，通过辅助气体可以使反应腔室中各处的温度达到均衡，提高待加工工件受热的均匀性，优化工艺效果。
本发明实施例还提供一种加热方法，用于对半导体工艺腔室进行加热，半导体工艺腔室包括多个加热区，图5为本发明实施例提供的加热方法的流程图之一，如图5所示，该加热方法包括：
S11、对多个加热区进行加热。
S12、检测多个加热区的温度。
S13、根据检测到的温度，判断任意两个加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则进行步骤S14，若否，则进行步骤S12。
S14、控制温度较高的加热区中的加热件停止加热，并向温度较高的加热区中通入冷却气体，直至任意两个加热区之间的温度差异小于预设差异。
采用本发明实施例的加热方法，可以使多个加热区的温度保持一致，从而使多个加热区可以平稳到达工艺温度，防止发生过冲。
在一些具体实施例中，半导体工艺腔室包括两个加热区，每个加热区中均设置有加热件。图6为本发明实施例提供的加热方法的流程图之二，如图6所示，该加热方法包括：
S21、对两个加热区进行加热。
S22、检测两个加热区的温度。
S23、判断两个加热区中温度较低的一者的温度与目标温度之比是否大于或等于预设比例。若是，则进行步骤S24，若否，进行步骤S27。
S24、判断两个加热区之间的温度差异是否大于第二预设阈值。若是，则进行步骤S25和步骤S28，若否，则进行步骤S26。
S25、将两个加热区中温度较低的一者中的加热件的功率调整为第二功率。
S26、将两个加热区中温度较低的一者中的加热件的功率调整为第一功率。
S27、判断任意两个加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则进行步骤S28，若否，则进行步骤S22。
S28、控制温度较高的加热区中的加热件停止加热，并向温度较高的加热区中通入冷却气体。
其中，第二预设阈值小于或等于第一预设阈值，第二功率大于第一功率，且小于或等于加热件的额定功率。
在一些具体实施例中，加热方法还包括：
当两个加热区的温度均达到目标温度后，向两个加热区中通入辅助气体，以使每个加热区中各处的温度保持一致。
本发明实施例还提供一种半导体工艺设备，其中，包括半导体工艺腔室和上述的加热装置。
采用本发明实施例的半导体工艺设备，其一方面可以对两个加热区的加热进行闭环控制，另一方面还可以向两个加热区中温度较高的一者中通入冷却气体，这样一来，两个加热区可以以相近的温度进行升温，从而同时达到目标温度，进而防止出现由于两个加热区先后到达目标温度导致的其中一个加热区发生过冲的问题。进一步地，在反应腔室中的温度达到目标温度并稳定后，通过辅助气体可以使反应腔室中各处的温度达到均衡，提高待加工工件受热的均匀性，优化工艺效果。
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 (9)
1.一种加热装置，用于对半导体工艺腔室进行加热，所述半导体工艺腔室包括多个加热区，其特征在于，所述加热装置包括：控制模块、输气模块、与多个所述加热区一一对应的多个加热件、以及与多个所述加热区一一对应的多个温度检测模块；所述输气模块、多个所述加热件和多个所述温度检测模块均与所述控制模块连接；
每个所述温度检测模块均用于检测与其所对应的所述加热区的温度；
每个所述加热件均用于对与其所对应的所述加热区进行加热；
所述控制模块用于根据所述温度检测模块检测到的温度，判断任意两个所述加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则控制温度较高的所述加热区中的所述加热件停止加热，并控制所述输气模块向温度较高的所述加热区中通入冷却气体，直至任意两个所述加热区之间的温度差异小于预设差异；
所述半导体工艺腔室包括两个所述加热区，所述控制模块包括：第一控制子模块、第二控制子模块、与两个所述加热区一一对应的两个开关子模块以及与两个所述加热区一一对应的两个调功器，所述第二控制子模块与所述输气模块以及所述第一控制子模块连接，所述开关子模块与所述第一控制子模块以及与所述开关子模块相应的所述加热件和所述调功器连接；
所述第一控制子模块用于根据所述温度检测模块检测到的温度，判断两个所述加热区之间的温度差异是否大于所述第一预设阈值，若是，则向温度较高的所述加热区所对应的所述开关子模块发送关断信号，所述开关子模块用于响应于所述关断信号将所述加热件和所述调功器断开；
所述第二控制子模块用于当所述第一控制子模块判断出两个所述加热区之间的温度差异大于所述第一预设阈值时，控制所述输气模块向温度较高的所述加热区中通入冷却气体。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述控制模块还包括：与两个所述加热区一一对应的两个温控子模块，所述温控子模块与相应的所述温度检测模块和所述调功器连接；
所述温控子模块用于在两个所述加热区之间的温度差异大于所述第一预设阈值时，向两个所述加热区中温度较低的一者所对应的所述调功器发送第一信号，以使所述调功器根据所述第一信号将与该调功器导通的所述加热件的功率调整为第一功率，直至两个所述加热区之间的温度差异小于所述预设差异；
其中，所述第一功率小于所述加热件的额定功率。
3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述第一控制子模块还与两个所述调功器连接，所述第一控制子模块还用于：
若两个所述加热区中温度较低的一者的温度与目标温度之比大于或等于预设比例，则判断两个所述加热区之间的温度差异是否大于第二预设阈值；
若两个所述加热区之间的温度差异大于所述第二预设阈值，则向两个所述加热区中温度较低的一者所对应的所述调功器发送第二信号，以及控制两个所述加热区中温度较低的一者所对应的所述温控子模块停止发送所述第一信号，以使所述调功器根据所述第二信号将与其对应的所述加热区中的所述加热件的功率调整为第二功率，直至两个所述加热区之间的温度差异小于所述预设差异；
其中，所述第二预设阈值小于或等于所述第一预设阈值，所述第二功率大于所述第一功率，且小于或等于所述加热件的额定功率。
4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述第一控制子模块具体用于：
若两个所述加热区中温度较低的一者的温度与目标温度之比小于预设比例，则根据所述温度检测模块检测到的温度，判断两个所述加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述第二控制子模块还用于：当两个所述加热区的温度均达到目标温度后，控制所述输气模块向两个所述加热区中通入辅助气体，以使每个所述加热区中各处的温度保持一致。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述输气模块包括与两个所述加热区一一对应的两个输气管路，每个所述输气管路均和与其所对应的所述加热区连通，每个所述输气管路上均设置有阀门；
所述第二控制子模块还用于：根据目标气体流量，调整所述输气管路上的所述阀门的开度。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括摆阀，所述摆阀与所述第二控制子模块连接，所述摆阀用于在所述第二控制子模块的控制下调整所述半导体工艺腔室中的气压。
8.一种权利要求1至7任一项所述的加热装置的加热方法，用于对半导体工艺腔室进行加热，所述半导体工艺腔室包括多个加热区，其特征在于，所述加热方法包括：
对多个所述加热区进行加热；
检测多个所述加热区的温度；
根据检测到的温度，判断任意两个所述加热区之间的温度差异是否大于第一预设阈值，若是，则控制温度较高的所述加热区中的加热件停止加热，并向温度较高的所述加热区中通入冷却气体，直至任意两个所述加热区之间的温度差异小于预设差异。
9.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括半导体工艺腔室和加热装置，其中，所述半导体工艺腔室包括多个加热区，所述加热装置为如权利要求1至7中任一项所述的加热装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011267091.7A CN112490148B (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 加热装置及加热方法、半导体工艺设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011267091.7A CN112490148B (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 加热装置及加热方法、半导体工艺设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112490148A CN112490148A (zh) | 2021-03-12 |
| CN112490148B true CN112490148B (zh) | 2024-03-26 |
Family
ID=74929980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011267091.7A Active CN112490148B (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 加热装置及加热方法、半导体工艺设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112490148B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114318300B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-05-10 | 拓荆科技股份有限公司 | 一种半导体加工设备及其反应腔室、工艺管路穿腔模块 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014011262A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Nikon Corp | 基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法及び貼り合わせ基板 |
| CN108376662A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-08-07 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | 工艺腔、工艺腔的加热控制方法及装置 |
| CN110565074A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-13 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 基座加热方法和基座加热装置 |
| CN111139444A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-12 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体加工设备的加热系统及其控制方法 |
| CN111430267A (zh) * | 2019-01-09 | 2020-07-17 | 东京毅力科创株式会社 | 热板的冷却方法和加热处理装置 |
| CN111885755A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-11-03 | 常州铭赛机器人科技股份有限公司 | 分区加热的晶圆加热装置、多工位点胶机及晶圆加热方法 |
-
2020
- 2020-11-13 CN CN202011267091.7A patent/CN112490148B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014011262A (ja) * | 2012-06-28 | 2014-01-20 | Nikon Corp | 基板貼り合わせ装置、基板貼り合わせ方法及び貼り合わせ基板 |
| CN108376662A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-08-07 | 北京铂阳顶荣光伏科技有限公司 | 工艺腔、工艺腔的加热控制方法及装置 |
| CN111430267A (zh) * | 2019-01-09 | 2020-07-17 | 东京毅力科创株式会社 | 热板的冷却方法和加热处理装置 |
| CN110565074A (zh) * | 2019-09-17 | 2019-12-13 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 基座加热方法和基座加热装置 |
| CN111139444A (zh) * | 2020-01-13 | 2020-05-12 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 半导体加工设备的加热系统及其控制方法 |
| CN111885755A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-11-03 | 常州铭赛机器人科技股份有限公司 | 分区加热的晶圆加热装置、多工位点胶机及晶圆加热方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112490148A (zh) | 2021-03-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7105282B2 (ja) | プラズマ処理チャンバ内のウエハキャリアのための高度な温度制御 | |
| US11615973B2 (en) | Substrate carrier using a proportional thermal fluid delivery system | |
| US20200333766A1 (en) | Substrate processing apparatus, substrate processing method, semiconductor device manufacturing method, and control program | |
| US7727780B2 (en) | Substrate processing method and semiconductor manufacturing apparatus | |
| JP2002515648A (ja) | 加熱反応炉の温度制御システム | |
| KR101572915B1 (ko) | 유량 제어 장치 및 처리 장치 | |
| KR20080075202A (ko) | 진공 처리 장치 및 진공 처리 방법 | |
| CN112490148B (zh) | 加热装置及加热方法、半导体工艺设备 | |
| KR102641440B1 (ko) | 온도 튜닝가능 다중-구역 정전 척 | |
| WO2002059955A1 (fr) | Procede et dispositif de traitement thermique | |
| CN106653661B (zh) | 一种热处理设备工艺门冷却系统及冷却方法 | |
| US10837112B2 (en) | Substrate processing apparatus | |
| JP2016186998A (ja) | 半導体製造装置および半導体製造方法 | |
| CN100361288C (zh) | 控制静电卡盘温度系统 | |
| CN116750964A (zh) | 一种柔性玻璃退火炉自动控制系统及方法 | |
| CN111139444A (zh) | 半导体加工设备的加热系统及其控制方法 | |
| CN115852347B (zh) | 温度控制装置及方法、化学气相沉积设备 | |
| TWI846349B (zh) | 用於電漿處理腔室中晶圓載體的先進溫度控制 | |
| JP2001318720A (ja) | 温度制御方法及び装置 | |
| CN113862626A (zh) | 一种材料处理方法及设备 | |
| CN110440602A (zh) | 一种冷却水自动调节系统 | |
| JP2011171657A (ja) | 基板処理装置および半導体装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |