CN113186520B - 反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法 - Google Patents

反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113186520B
CN113186520B CN202110472316.0A CN202110472316A CN113186520B CN 113186520 B CN113186520 B CN 113186520B CN 202110472316 A CN202110472316 A CN 202110472316A CN 113186520 B CN113186520 B CN 113186520B
Authority
CN
China
Prior art keywords
temperature
reaction chamber
base
temperature measuring
arc
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
Application number
CN202110472316.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113186520A (zh
Inventor
徐玉凯
王欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Original Assignee
Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd filed Critical Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
Priority to CN202110472316.0A priority Critical patent/CN113186520B/zh
Publication of CN113186520A publication Critical patent/CN113186520A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113186520B publication Critical patent/CN113186520B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52Controlling or regulating the coating process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/46Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for heating the substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus 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
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248Temperature monitoring

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供一种反应腔室、半导体加工设备和基座温度控制方法。反应腔室包括腔体、基座和预热环,预热环与腔体的内周壁连接,且环绕在基座周围,还包括测温组件,测温组件包括弧形检测管和设置其中的测温元件,弧形检测管设置在预热环底部的靠近预热环的内周缘的位置处,且沿基座的周向延伸,检测管的一端具有延伸部,延伸部贯通腔体,并延伸至腔体的外部;测温元件用于检测沿弧形检测管延伸方向间隔分布的多个测温点处的温度,用作基座的边缘温度值,且测温元件的导线通过延伸部引出至腔体的外部。本发明提供的反应腔室、半导体加工设备和基座温度控制方法,在腔室处工艺状态下对基座温度进行实时检测,在正式工艺开始前无需开腔拆除测温组件。

Description

反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,具体地,涉及一种反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法。
背景技术
化学气相沉积外延生长工艺的基本原理是:通过加热晶圆,使反应腔室中的工艺气体与晶圆材料发生反应,并在晶圆表面沉积形成膜层。为了获得良好的外延生长效果,在工艺中晶圆的温度至关重要,为此,需要在进行外延生长工艺之前对反应腔室的温场进行校温。
目前,通常采用特制的校温托盘对反应腔室的温场进行校温。如图1所示,校温托盘20设置在腔体10中的基座(图中未示出)上,该校温托盘20放置晶圆的承载面上的不同位置处设置有多个温度传感器30(例如热电偶)用以检测对应位置的温度,多个温度传感器通过导线与温度显示设备连接,以获得校温托盘的承载面上的温度分布情况。
但是,上述校温托盘只能在反应腔室处于非工艺状态下进行,而无法在反应腔室处于工艺状态下对托盘温度进行实时监测;并且由于与温度传感器30连接的导线40穿设于腔体10上,其会阻碍基座的转动,因此在进行正式工艺之前还需要开腔拆除该校温托盘,校温效率较低,而且在开腔过程中很容易损坏校温托盘,增加了设备的成本。
发明内容
本发明实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提出了一种反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法,其可以在腔室处工艺状态下对基座温度进行实时检测,而且在开始进行正式工艺前无需开腔拆除测温组件,避免测温组件损坏,从而提高了温度检测效率,降低了设备成本。
为实现本发明的目的而提供一种用于半导体工艺设备的反应腔室,其特征在于,包括腔体、设置在所述腔体中的基座和预热环,所述预热环与所述腔体的内周壁连接,且环绕在所述基座周围,所述反应腔室还包括测温组件,所述测温组件包括弧形检测管和设置在所述弧形检测管中的测温元件,其中,所述弧形检测管设置在所述预热环底部的靠近所述预热环的内周缘的位置处,且沿所述基座的周向延伸,并且所述弧形检测管的一端具有延伸部,所述延伸部贯通所述腔体,并延伸至所述腔体的外部;所述测温元件用于检测沿所述弧形检测管的延伸方向间隔分布的多个测温点处的温度,用作所述基座的边缘温度值,且所述测温元件的导线通过所述延伸部引出至所述腔体的外部。
可选的,在所述预热环的底部设置有安装槽,所述安装槽的形状与所述弧形检测管和部分所述延伸部的形状相适配,用以容纳所述弧形检测管和部分所述延伸部,并且所述安装槽贯通至所述预热环的内周面,以使所述弧形检测管能够与所述基座的外周面相对。
可选的,在所述腔体中设置有用于供所述延伸部穿过的通孔;所述反应腔室还包括密封环和密封盖;其中,所述密封环设置在所述通孔内,环绕在所述延伸部与所述通孔的孔壁之间,用以对二者之间的间隙进行密封;
所述密封盖设置在所述腔体的外部,且与所述腔体固定连接,用以封堵所述通孔的外端部。
可选的,所述反应腔室还包括温度显示器,所述温度显示器与所述测温元件的所述导线电连接,用于显示所述测温元件在多个测温点检测到的温度。
可选的,所述测温点为三个,且分别位于所述弧形检测管的中间位置和两个边缘位置处;所述测温元件为三个,且与三个所述测温点一一对应设置。
可选的,所述反应腔室还包括红外测温仪,所述红外测温仪设置在所述腔体的顶部,且位于所述基座的上方,用以检测所述基座的中心温度。
可选的,所述弧形检测管为石英管。
可选的,所述反应腔室还包括旋转机构,与所述基座连接,用于驱动所述基座旋转。
作为另一种方案,本发明实施例还提供一种半导体加工设备,其特征在于,所述半导体加工设备为外延生长设备,包括上述实施例所述的反应腔室。
作为另一种方案,本发明实施例还提供一种基座温度控制方法,用于控制上述任意一个实施例所述的反应腔室的基座的温度,其特征在于,包括以下步骤:
在进行工艺的过程中,按时间顺序采用多个不同的加热功率值对所述反应腔室进行加热,并实时检测多个所述测温点处的温度,用作所述基座的边缘温度值;
计算与各个所述加热功率值对应的多个所述测温点处的所述边缘温度值的边缘温度平均值;
根据预设的与各个所述加热功率值对应的所述边缘温度平均值与所述基座的中心温度值之间的对应关系,获得与当前的所述加热功率值和所述边缘温度平均值对应的所述中心温度值;
将所获得的所述中心温度值与预设的中心温度目标值进行比较,并根据比较结果调节向所述反应腔室输出的加热功率,以使所述基座的中心温度值等于所述中心温度目标值。
可选的,所述基座温度控制方法还包括:
在进行工艺之前,按时间顺序采用多个不同的加热功率值对所述反应腔室进行加热,且在加热过程中检测并记录与各个所述加热功率值对应的多个所述测温点处的边缘温度值以及所述基座的中心温度值;
计算与各个所述加热功率值对应的多个所述测温点处的所述边缘温度值的边缘温度平均值;
基于与各个所述加热功率值对应的所述边缘温度平均值和检测到的所述中心温度值,获得所述对应关系,并进行存储。
本发明实施例具有以下有益效果:
本发明实施例提供的反应腔室,通过将测温组件中的弧形检测管设置在预热环底部靠近其内周缘的位置处,且该弧形检测管沿基座的周向延伸,并且测温元件能够检测沿弧形检测管延伸方向间隔分布的多个测温点处的温度,从而既可以实现对基座温度进行监测,又可以在弧形检测管与基座不接触的前提下,保证各个测温点尽可能地靠近基座,以使检测到的温度可以相当于基座边缘处的温度;同时,由于弧形检测管沿基座的周向延伸,这可以使各个测温点与基座的边缘之间的距离大致相同,从而可以减小因不同测温点与基座边缘之间的距离差异而产生的测温误差,进而可以提高测温准确度;此外,上述弧形检测管的一端具有延伸部,该延伸部贯通腔体,并延伸至该腔体的外部,测温元件的导线通过延伸部引出至腔体的外部,借助上述延伸部,可以在开始进行正式工艺前无需开腔拆除测温组件,避免测温组件损坏,从而提高了温度检测效率,降低了设备成本。
本发明实施例提供的半导体工艺设备,通过采用上述发明实施例提供的上述反应腔室,在腔室处于工艺状态和非工艺状态时,均可以对基座温度进行检测,而且在开始进行外延生长工艺之前无需开腔拆除测温组件,以能够避免测温组件损坏,从而提高了温度检测效率,降低了设备成本。
本发明实施例提供的基座温度控制方法,对不同加热功率下的,基座的边缘温度平均值与基座的中心温度值之间的对应关系进行预先设置,并通过该对应关系获取中心温度目标值,以通过调节加热功率使基座的中心温度达到中心温度目标值,从而在实际工艺中,使基座的边缘温度与中心温度能够满足理想加工条件下的对应关系。
附图说明
图1为现有的反应腔室的校温装置的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的反应腔室的局部结构示意图;
图3为本发明实施例提供的反应腔室的剖视图;
图4为本发明实施例提供的测温组件的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的预热环的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的反应腔室的局部剖视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明,本发明的实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外,如果已知技术的详细描述对于示出的本发明的特征是不必要的,则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解,除非另外定义,本实施例中使用的所有术语(包括技术术语和科学术语),具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语,应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义,并且除非像这里一样被特定定义,否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图来对本发明实施例提供的反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法进行详细描述。
如图2所示,本实施例提供一种反应腔室,在一些实施例中,前述反应腔室可以用于进行化学气相沉积外延生长工艺。该反应腔室包括腔体1和设置在腔体1中的基座2。其中,对于用于外延生长工艺的反应腔室,在基座2的上方或下方通常设置有加热灯,其作为热源对置于基座2上的晶圆进行加热,以使腔体1内部的工艺气体能够与晶圆发生反应,并使生长原子沉积在晶圆表面形成膜层。
在一些实施例中,为了使基座2上的晶圆能够均匀受热,以获得较为均匀的工艺效果,尤其针对外延生长工艺,可选的,如图3所示,反应腔室还包括旋转机构7,其与基座2连接,用于驱动基座2旋转,从而带动其上的晶圆同步旋转。
如图2所示,腔体1中还设置有预热环3,预热环3与腔体1的内周壁连接,且环绕在基座2周围,但不与基座2接触,预热环3用于吸收热源(例如前述加热灯)的热量,以均衡腔体1内部的温场。在一些实施例中,预热环3可以由石墨等具有良好吸热性的材料制成,以使预热环3具有较强的吸热能力,从而平衡反应腔室中的温场,使反应腔室内部的热量不会仅集中在热源附近。
如图4所示,反应腔室还包括测温组件4,测温组件4包括弧形检测管41和设置在弧形检测管41中的测温元件42。其中,弧形检测管41例如为半圆弧形状或者其他任意弧长的圆弧形状,且设置在预热环3底部的靠近预热环3的内周缘的位置处,并沿基座2的周向延伸,在弧形检测管41的延伸方向上的间隔分布有多个测温点,测温元件42用于检测多个测温点处的温度,这样,既可以在反应腔室处于工艺状态时对基座2的温度进行实时检测,又可以在弧形检测管41与基座2不接触的前提下,保证测温元件42尽可能地靠近基座2,以使检测到的温度可以相当于基座2边缘处的温度;同时,由于弧形检测管41沿基座2的周向延伸,这可以使测温元件42与基座2的边缘之间的距离大致相同,从而可以减小不同的测温元件42之间因测量距离差异而产生的测温误差,进而可以提高测温准确度。
如图4所示,弧形检测管41的一端具有延伸部411,该延伸部411贯通腔体1,并延伸至腔体1的外部;测温元件42的与多个前述测温点对应的多条导线均通过延伸部411引出至腔体1的外部,以能够与腔体1外部的电源、控制装置或显示装置等的装置相连,从而将温度模拟信号转换成为电信号,并进行相应的数据处理。借助上述延伸部411,可以在开始进行正式工艺之前无需开腔拆除测温组件,避免测温组件损坏,从而提高了温度检测效率,降低了设备成本。
在一些实施例中,测温元件42可以包括一根热电偶丝和在多个测温点处与该热电偶丝连接的多条导线。
而在另一些实施例中,测温元件42还可以为多个,且多个测温元件与多个测温点一一对应的设置,其中每个测温元件42可以包括一条热电偶丝及一条导线。
在实际应用中,测温元件42的数量可以根据实际腔室尺寸和测温点位置作适应性调整。例如,在一些实施例中,如图2所示,前述测温点可以为三个,且分别设置在弧形检测管41的中间位置和两个边缘位置处,三个测温元件42与三个测温点(a,b,c)一一对应地设置,以能够在与基座2边缘的三个不同位置温度值,即,使三个测温点(a,b,c)较为分散地设置在基座2的边缘处,以能够避免检测到的温度值与基座2的实际温度值误差过大。但是,本实施例并不限于此,在实际应用中,测温点的数量和测温点设置位置可以根据实际腔室尺寸作适应性调整。
在一些实施例中,如图5所示,在预热环3的底部设置有安装槽31(图中虚线框所示结构),安装槽31的形状与弧形检测管41和部分延伸部411的形状相适配,用以容纳弧形检测管41和部分延伸部411,并且安装槽31贯通至预热环3的内周面,即,安装槽31具有朝向基座2的开口,以使弧形检测管41能够自该开口暴露出来,从而使检测到的温度值尽可能接近基座2边缘处的实际温度值,使测温结果更加可靠。
在一些实施例中,如图6所示,在腔体1中设置有用于供延伸部411穿过的通孔11,且反应腔室还包括密封环8和密封盖5。具体的,通孔11的直径应稍大于延伸部411的直径,以便于弧形检测管41与腔体1外壁的装配,换言之,这样能够降低加工精度和装配难度,从而降低制造成本。
密封环8设置在通孔11内,环绕在延伸部411与通孔11的孔壁之间,用以对二者之间的间隙进行密封。此外,上述密封环8在还能够对延伸部411进行固定。在一些实施例中,前述密封环8可以采用双O圈。密封盖5设置在腔体1的外部,且与腔体1固定连接,用以封堵通孔11的外端部;具体的,通孔11的外端部是指:通孔11的位于腔体1的外壁上的端口。密封盖5上设置有通孔,前述测温元件42的导线穿设于该通孔中,以与外部的控制装置或显示装置相连接。
在一些实施例中,如图6所示,密封盖5包括环形的密封凸起51和设置在密封凸起51上的盖体52,该密封凸起51可以采用焊接的方式与腔体1密封连接,并且密封凸起12环绕在通孔11的外端口周围,且密封凸起51的外周面上设置有外螺纹,并且对应地在上述盖体52中设置有螺纹孔,盖体52通过该螺纹孔旋合在密封凸起51上。
但本实施例并不限于此,在一些实施例中,前述密封凸起51的内周面上设置有内螺纹,且盖体52的外侧设置有与之对应的外螺纹,以能够与密封凸起51旋合连接;或者,前述通孔11的外端部的内壁上设置有内螺纹,且盖体52的外侧设置有与之对应的外螺纹,以能够与通孔11的外端部旋合连接。
在一些实施例中,如图2所示,反应腔室还包括温度显示器6,温度显示器6与测温元件42的导线电连接,用于显示多个测温点处的温度值,从而便于操作人员读取温度示数。
在实际生产中,在基座2边缘的不同位置处的温度往往存在微小差异,在这种情况下,通过在基座2边缘的多个不同位置处设置测温点,可以基于在多个测温点获得的基座边缘温度获知基座边缘温度的分布均匀性,还可以基于在多个测温点获得的基座温度通过计算平均值,并将该平均值视为基座边缘温度值。
在一些实施例中,反应腔室还包括红外测温仪,红外测温仪设置在腔体1的顶部,且位于基座2的上方,用以检测基座2的中心温度。在进行工艺过程中,红外测温仪能够与测温组件4配合使用,监控基座2中心及边缘处的实时温度。而且在进行工艺的过程中,如果红外测温仪发生损坏,会导致反应腔室的实时温度值的示数不准确甚至无法获取反应腔室的实时温度值,进而容易造成对基座2持续加热而增大基座2温度过高的风险,这时,测温元件42可以代替红外测温仪对基座2的实时温度进行监控,以防止其温度过高。
在一些实施例中,弧形检测管41为石英管,其具备良好的耐热性和较高的热传导速率,从而能够提升弧形检测管41的使用寿命并减小测温元件42的测温误差。
本实施例提供的反应腔室,通过将弧形的测温组件中的弧形检测管设置在预热环底部靠近其内周缘的位置处,且该弧形检测管沿基座的周向延伸,并且测温元件能够检测沿弧形检测管延伸方向分布的不同测温点处的温度,从而既可以实现对基座温度进行监测,又可以在弧形检测管与基座不接触的前提下,保证各个测温点尽可能地靠近基座,以使检测到的温度可以相当于基座边缘处的温度;同时,由于弧形检测管沿基座的周向延伸,这可以使各个测温点与基座的边缘之间的距离大致相同,从而可以减小因不同测温点与基座边缘之间的距离差异而产生的测温误差,进而可以提高测温准确度;以能够使测温组件邻近基座但不与基座连接固定;由于在进行工艺过程中,反应腔室中的基座要一直保持旋转,而上述弧形检测管的一端具有延伸部,该延伸部贯通腔体,并延伸至该腔体的外部,测温元件的导线通过延伸部引出至腔体的外部,借助上述延伸部,所以使测温组件不与基座连接固定,能够避免基座的旋转被影响,可以在开始进行正式工艺前无需开腔拆除测温组件,避免测温组件损坏,从而提高了温度检测效率,降低了设备成本。从而在工艺开始之前不需要对测温组件进行拆除,避免测温组件损坏,从而提高了温度检测效率,降低了设备成本。
作为另一种技术方案,本实施例还提供一种基座温度控制方法,用于控制上述任意一个实施例所提供的反应腔室的基座的温度,该方法具体包括以下步骤:
在进行工艺的过程中,按时间顺序采用多个不同的加热功率值对反应腔室进行加热,并实时检测多个测温点处的温度,用作基座的边缘温度值;
计算与各个加热功率值对应的多个测温点处的边缘温度值的边缘温度平均值;
根据预设的与各个加热功率值对应的边缘温度平均值与基座的中心温度值之间的对应关系,获得与当前的加热功率值和边缘温度平均值对应的中心温度值;
将所获得的中心温度值与预设的中心温度目标值进行比较,并根据比较结果调节向反应腔室输出的加热功率,以使基座的中心温度值等于中心温度目标值。
在一些实施例中,为了获取前述加热功率值对应的边缘温度平均值与基座的中心温度值之间的对应关系,基座温度控制方法还包括以下步骤:
在进行工艺之前,按时间顺序采用多个不同的加热功率值对反应腔室进行加热,且在加热过程中检测并记录与各个加热功率值对应的多个测温点处的边缘温度值以及基座的中心温度值;
计算与各个加热功率值对应的多个测温点处的边缘温度值的边缘温度平均值;
基于与各个加热功率值对应的边缘温度平均值和检测到的中心温度值,获得对应关系,并进行存储。这样,可以在开始进行正式工艺之前获得较为理想的各个加热功率值对应的边缘温度平均值与中心温度值的对应关系。
具体的,在完成上述流程之后,可以将不同加热功率下的相应的多个中心温度值与多个边缘温度平均值的对应关系拟合成线性函数曲线并存储,以便于在后续的正式工艺中,根据该对应关系,查找与当前加热功率值和边缘功率平均值对应的中心温度目标值。换言之,可以在开始进行正式工艺之前,针对不同的加热功率,获取不同的边缘温度平均值-中心温度值函数关系曲线,从而在后续的加热功率调节过程中,从多条前述边缘温度平均值-中心温度值函数关系曲线中,调用与当前的加热功率对应的函数关系曲线,再根据当前边缘温度平均值在该曲线中查找中心温度值,并将其作为中心温度目标值。
但实际生产中,对应关系的存储方式并不仅限于此,在一些实施例中,还可以将不同加热功率下的相应的多个中心温度值与多个边缘温度平均值的对应关系存储成查找表,以便于在后续的加热功率调节过程中,从多个边缘温度平均值-中心温度值查找表中查找对应的中心温度目标值。
本实施例提供的基座温度控制方法,对不同加热功率下的,基座的边缘温度平均值与基座的中心温度值之间的对应关系进行预先设置,并通过该对应关系获取中心温度目标值,以通过调节加热功率使基座的中心温度达到中心温度目标值,从而在实际工艺中,使基座的边缘温度与中心温度能够满足理想加工条件下的对应关系。
作为另一种方案,本实施例还提供一种半导体工艺设备,具体的,该半导体工艺设备为外延生长设备,其包括上述实施例所提供的反应腔室。
本实施例提供的半导体工艺设备,通过采用上述发明实施例提供的上述反应腔室,在腔室处于工艺状态和非工艺状态时,均可以对基座温度进行检测,而且在开始进行外延生长工艺之前无需开腔拆除测温组件,以能够避免测温组件损坏,从而提高了温度检测效率,降低了设备成本。
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 (11)

1.一种用于半导体工艺设备的反应腔室,其特征在于,所述反应腔室包括腔体、设置在所述腔体中的基座和预热环,所述预热环与所述腔体的内周壁连接,且环绕在所述基座周围,所述反应腔室还包括测温组件,所述测温组件包括弧形检测管和设置在所述弧形检测管中的测温元件,其中,
所述弧形检测管设置在所述预热环底部的靠近所述预热环的内周缘的位置处,且沿所述基座的周向延伸,并且所述弧形检测管的一端具有延伸部,所述延伸部贯通所述腔体,并延伸至所述腔体的外部;
所述测温元件用于检测沿所述弧形检测管的延伸方向间隔分布的多个测温点处的温度,用作所述基座的边缘温度值,且所述测温元件的导线通过所述延伸部引出至所述腔体的外部。
2.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,在所述预热环的底部设置有安装槽,所述安装槽的形状与所述弧形检测管和部分所述延伸部的形状相适配,用以容纳所述弧形检测管和部分所述延伸部,并且所述安装槽贯通至所述预热环的内周面,以使所述弧形检测管能够与所述基座的外周面相对。
3.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,在所述腔体中设置有用于供所述延伸部穿过的通孔;
所述反应腔室还包括密封环和密封盖;其中,
所述密封环设置在所述通孔内,环绕在所述延伸部与所述通孔的孔壁之间,用以对二者之间的间隙进行密封;
所述密封盖设置在所述腔体的外部,且与所述腔体固定连接,用以封堵所述通孔的外端部。
4.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述反应腔室还包括温度显示器,所述温度显示器与所述测温元件的所述导线电连接,用于显示所述测温元件在多个所述测温点检测到的温度。
5.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述测温点为三个,且分别位于所述弧形检测管的中间位置和两个边缘位置处;所述测温元件为三个,且与三个所述测温点一一对应设置。
6.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述反应腔室还包括红外测温仪,所述红外测温仪设置在所述腔体的顶部,且位于所述基座的上方,用以检测所述基座的中心温度。
7.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述弧形检测管为石英管。
8.根据权利要求1所述的反应腔室,其特征在于,所述反应腔室还包括旋转机构,与所述基座连接,用于驱动所述基座旋转。
9.一种半导体加工设备,其特征在于,所述半导体加工设备为外延生长设备,包括权利要求1-8任意一项所述的反应腔室。
10.一种基座温度控制方法,用于控制权利要求1-8任意一项所述的反应腔室的基座的温度,其特征在于,包括以下步骤:
在进行工艺的过程中,按时间顺序采用多个不同的加热功率值对所述反应腔室进行加热,并实时检测多个所述测温点处的温度,用作所述基座的边缘温度值;
计算与各个所述加热功率值对应的多个所述测温点处的所述边缘温度值的边缘温度平均值;
根据预设的与各个所述加热功率值对应的所述边缘温度平均值与所述基座的中心温度值之间的对应关系,获得与当前的所述加热功率值和所述边缘温度平均值对应的所述中心温度值;
将所获得的所述中心温度值与预设的中心温度目标值进行比较,并根据比较结果调节向所述反应腔室输出的加热功率,以使所述基座的中心温度值等于所述中心温度目标值。
11.根据权利要求10所述的基座温度控制方法,其特征在于,所述基座温度控制方法还包括以下步骤:
在进行工艺之前,按时间顺序采用多个不同的加热功率值对所述反应腔室进行加热,且在加热过程中检测并记录与各个所述加热功率值对应的多个所述测温点处的边缘温度值以及所述基座的中心温度值;
计算与各个所述加热功率值对应的多个所述测温点处的所述边缘温度值的边缘温度平均值;
基于与各个所述加热功率值对应的所述边缘温度平均值和检测到的所述中心温度值,获得所述对应关系,并进行存储。
CN202110472316.0A 2021-04-29 2021-04-29 反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法 Active CN113186520B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110472316.0A CN113186520B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110472316.0A CN113186520B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113186520A CN113186520A (zh) 2021-07-30
CN113186520B true CN113186520B (zh) 2022-09-16

Family

ID=76980628

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110472316.0A Active CN113186520B (zh) 2021-04-29 2021-04-29 反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113186520B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115011938A (zh) * 2022-04-19 2022-09-06 无锡尚积半导体科技有限公司 一种可测量遮挡件温度的磁控溅射设备
CN116065233B (zh) * 2023-03-28 2023-06-13 江苏天芯微半导体设备有限公司 外延设备及其清洁工艺的温度控制方法
CN118658802B (zh) * 2024-08-19 2024-10-29 青岛天仁微纳科技有限责任公司 一种高可控性纳米压印晶圆热处理监测方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR960006956B1 (ko) * 1993-02-06 1996-05-25 현대전자산업주식회사 이시알(ecr) 장비
CN103000549B (zh) * 2011-09-15 2015-01-14 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 腔室装置和具有它的基片处理设备
CN103515177A (zh) * 2012-06-20 2014-01-15 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 反应腔室、基片加工设备及其温度控制方法
CN203007419U (zh) * 2013-01-05 2013-06-19 光达光电设备科技(嘉兴)有限公司 监控装置及气相沉积设备
CN110468377B (zh) * 2018-05-11 2022-04-22 北京北方华创微电子装备有限公司 腔室及半导体加工设备
CN208848871U (zh) * 2019-04-09 2019-05-10 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体晶片处理腔室及半导体处理设备
CN111489949B (zh) * 2020-04-22 2023-12-22 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体加工设备及其工艺控制方法
CN212669854U (zh) * 2020-05-26 2021-03-09 江西乾照光电有限公司 沉积设备
CN112420473B (zh) * 2020-10-26 2023-11-14 北京北方华创微电子装备有限公司 外延设备及其测温装置
CN112553594B (zh) * 2020-11-19 2022-10-21 北京北方华创微电子装备有限公司 反应腔室和半导体工艺设备
CN112490141B (zh) * 2020-11-20 2024-07-23 北京北方华创微电子装备有限公司 一种晶圆放置状态检测方法、半导体工艺设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN113186520A (zh) 2021-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113186520B (zh) 反应腔室、半导体工艺设备和基座温度控制方法
US7993057B2 (en) Redundant temperature sensor for semiconductor processing chambers
US10153185B2 (en) Substrate temperature measurement in multi-zone heater
US6579731B2 (en) Temperature measuring method and apparatus in semiconductor processing apparatus, and semiconductor processing method and apparatus
US20120170609A1 (en) Methods and systems for in-situ pyrometer calibration
KR20140136482A (ko) 화학 증착 챔버 내부의 베이스 가열 제어 장치 및 방법
KR20180103706A (ko) 압력 센서
US20210351015A1 (en) Nitriding apparatus and nitriding method
JP2000339039A (ja) 加熱手段の温度制御方法、その装置及び熱処理装置
CN111254487B (zh) 外延设备的测温装置以及外延设备
JP2012253222A (ja) 抵抗加熱式ヒータの寿命予測方法及び熱処理装置
JP6474047B2 (ja) 気相成長装置及びエピタキシャルウェーハの製造方法
US11749542B2 (en) Apparatus, system, and method for non-contact temperature monitoring of substrate supports
JP2006147943A (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
US7921803B2 (en) Chamber components with increased pyrometry visibility
KR102453893B1 (ko) 항온조를 이용한 온도계 교정 장치
JP7494946B2 (ja) ヒータ制御装置
CN221071724U (zh) Cvd反应装置
JPH08295592A (ja) 加熱炉のヒータ温度制御装置
JPH03252127A (ja) 気相成長装置の温度制御方法
KR20010003506A (ko) 적외선 온도감지기가 장착된 반도체 제조장치
KR20130045585A (ko) 전극식 레벨 스위치 센서장치
CN114112051A (zh) 一种应用于黑体计量炉温度计量装置中的均热块以及温度计量装置
KR20230166495A (ko) 기판 지지 장치 및 이의 운용 방법
CN116576990A (zh) 一种热电阻温度计的标定装置

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