CN114020069A - 温度调节方法、温度调节装置和半导体工艺设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种去气腔室的温度调节方法，包括：读取目标工艺温度曲线；获取上温度检测件和下温度检测件检测的上加热组件和下加热组件的加热区域的温度检测值，并基于预存的温度校准公式根据温度检测值计算晶圆承载装置中晶圆的工艺温度；根据工艺温度与目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节上加热组件和下加热组件的加热功率，以使实际工艺温度曲线接近目标工艺温度曲线。在本发明中，温度控制器能够在去气工艺中同时根据上温度检测件和下温度检测件的反馈信息进行反馈调节，提高了确定晶圆工艺温度的精确性，进而提高了对承载装置中晶圆进行加热的温度控制精度。在本发明还提供一种温度调节装置和半导体工艺设备。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺领域，具体地，涉及一种去气腔室的温度调节方法、一种温度调节装置和一种半导体工艺设备。
背景技术
物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)是指在真空条件下，用物理方法将材料汽化为原子、分子或电离为离子，并通过气相过程在衬底上沉积一层特殊性能薄膜的技术，常用于半导体工艺中的晶圆镀膜沉积工艺(Dep工艺)。为提高成膜质量，在进行Dep工艺步骤前，一般需要先对晶圆进行去气(Degas)和预清洁(PreClean)工艺处理。其中，去气工艺的原理是通过高温加热的方式使晶圆上的不稳定核素释放(热脱附)，使其离子化后排出，去除湿法清洗和周围环境引入的水蒸气或其他可挥发性气体，从而保证晶圆表面干净环境和后续工艺稳定。若无Degas工艺，首先可能会影响预清洁工艺的效果：预清洁工艺过程中会产生100℃-150℃的温度，造成聚酰亚胺(PI)材料中的不稳定核素释出并散落在预清洁腔中，减弱氩(Ar)离子的动能和预清洁腔体内的真空度，进而影响后续刻蚀(Etch)等工艺的均匀性；其次会造成物理气相沉积金属层的不良：物理气相沉积过程会产生145℃-180℃的温度，造成聚酰亚胺材料中的不稳定核素释出并散落在预清洁腔中，减弱氩离子对靶材的轰击效果和靶原子的动能，进而影响物理气相沉积工艺的均匀性。因此，去气工艺是PVD工艺中必不可少的一个步骤。
去气腔室分为单片去气(SWD，Single Wafer Degas，单片晶圆烘烤去气)腔室和多片去气(MWD，Multi Wafer Degas，多片晶圆烘烤去气)腔室。其中，多片去气腔室能够对同时对多片晶圆进行去气，从而极大地提高晶圆去气效率。然而，多片去气腔室的温度控制精度低，且不同位置的晶圆的温度之间存在差异，去气工艺均匀性差。
因此，如何提供一种能够保证去气腔室的温度控制精度以及多片晶圆之间的温度均匀性的去气腔室温度调节方法，成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种去气腔室的温度调节方法、一种温度调节装置和一种半导体工艺设备，该温度调节方法能够提高去气腔室的温度控制精度以及多片晶圆之间的温度均匀性。
为实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种去气腔室的温度调节方法，所述去气腔室内设置有晶圆承载装置、上加热组件、下加热组件、上温度检测件和下温度检测件，所述上加热组件和所述下加热组件用于加热所述去气腔室的上部和下部，所述方法包括：
读取目标工艺温度曲线；
获取所述上温度检测件和所述下温度检测件检测的所述上加热组件和所述下加热组件的加热区域的温度检测值，并基于预存的温度校准公式根据所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值计算所述晶圆承载装置中所述晶圆的工艺温度；
根据所述工艺温度与所述目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节所述上加热组件和所述下加热组件的加热功率，以使工艺周期内所述工艺温度形成的实际工艺温度曲线接近所述目标工艺温度曲线。
可选地，获取所述温度校准公式的步骤包括：
向所述晶圆承载装置中放置热电偶晶圆，并将所述热电偶晶圆与热电偶测温仪连接；
控制所述去气腔室升温，在预设温度区间内对所述热电偶测温仪的温度检测值进行多次取值，同时对应获取多组所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值；
基于多组所述温度检测值得到根据所述上温度检测件的温度检测值和所述下温度检测件的温度检测值确定所述热电偶测温仪的温度检测值的温度校准公式，其中，所述温度校准公式为线性多项式。
可选地，所述基于多组所述温度检测值得到根据所述上温度检测件的温度检测值和所述下温度检测件的温度检测值确定所述热电偶测温仪的温度检测值的温度校准公式包括：
基于多组所述温度检测值，通过最小二乘法得到所述温度校准公式；
所述温度校准公式为y＝a0+a1*x1+a2*x2，其中，y为所述热电偶测温仪的温度检测值，x1为所述上温度检测件的温度检测值，x2为所述下温度检测件的温度检测值，a0、a1、a2为常数，基于多组所述温度检测值，通过最小二乘法得到所述温度校准公式，包括：
基于多组所述温度检测值确定所述温度校准公式中常数a0、a1、a2的数值。
可选地，所述去气腔室通过可控硅加热电源控制所述加热功率；所述根据所述工艺温度与所述目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节所述上加热组件和所述下加热组件的加热功率，包括：
根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，通过控制所述可控硅加热电源的导通角调节所述加热功率。
可选地，所述去气腔室还包括交流电压过零检测器和定时计数器，所述交流电压过零检测器用于在所述可控硅加热电源输出的交流电压的过零时刻向所述定时计数器输出过零脉冲，所述定时计数器用于在接收到所述过零脉冲后进行计数，并在计数值达到与控制角对应的目标计数值后，控制所述可控硅加热电源与所述上加热组件和所述下加热组件导通，直至接收到下一过零脉冲，所述控制角为所述导通角的余角；
所述通过控制所述可控硅加热电源的导通角调节所述加热功率包括：
根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算所述定时计数器的目标计数值；
将所述目标计数值发送至所述定时计数器。
可选地，所述计算所述定时计数器的目标计数值，包括：
根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算所述上加热组件和所述下加热组件的目标加热功率，并根据所述目标加热功率与所述上加热组件和所述下加热组件的满功率值计算加热功率比值；
根据所述加热功率比值计算所述目标计数值。
可选地，所述上加热组件和所述下加热组件均包括周向间隔排布的多个加热灯管，所述方法还包括：
判断加热后的所述晶圆加热是否均匀，若不均匀，则在下一工艺周期前对应调节所述加热灯管的输出功率。
可选地，所述判断加热后的所述晶圆加热是否均匀，若不均匀，则在下一工艺周期前对应调节所述加热灯管的输出功率，包括：
在多个所述晶圆上设置多组测温试纸，每组中的多个所述测温试纸分别位于对应的所述工艺前晶圆上的多个位置；
在去气工艺结束后，根据各组所述测温试纸的测温值与目标去气工艺温度之间的比较结果，调高所述晶圆温度低的区域正对所述加热灯管的加热功率，调低所述晶圆温度高的区域正对所述加热灯管的加热功率。
作为本发明的第二个方面，提供一种去气腔室的温度调节装置，包括：设置于去气腔室内的晶圆承载装置、上加热组件、下加热组件、上温度检测件、下温度检测件和温度控制器，所述上加热组件和所述下加热组件分别设置于所述去气腔室中位于传片口上方的腔室上部和位于所述传片口下方的腔室下部，所述上温度检测件和所述下温度检测件分别用于获取所述上加热组件和所述下加热组件的加热区域的温度；
所述温度控制器用于读取目标工艺温度曲线；获取所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值，并基于预存的温度校准公式根据所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值计算所述晶圆承载装置中所述晶圆的工艺温度；
根据所述工艺温度与所述目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节所述上加热组件和所述下加热组件的加热功率，以使工艺周期内所述工艺温度形成的实际工艺温度曲线接近所述目标工艺温度曲线。
可选地，所述上温度检测件和所述下温度检测件均为红外高温计。
可选地，还包括可控硅加热电源，所述温度控制器用于根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，通过控制所述可控硅加热电源的导通角调节所述加热功率。
可选地，还包括交流电压过零检测器和定时计数器，所述交流电压过零检测器用于在所述可控硅加热电源输出的交流电压的过零时刻向所述定时计数器输出过零脉冲，所述定时计数器用于在接收到所述过零脉冲后进行计数，并在计数值达到与控制角对应的目标计数值后，控制所述可控硅加热电源与所述上加热组件和所述下加热组件导通，直至接收到下一过零脉冲，所述控制角为所述导通角的余角；
所述温度控制器用于根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算所述定时计数器的目标计数值，并将所述目标计数值发送至所述定时计数器。
可选地，还包括可控硅控制信号隔离放大器，所述可控硅控制信号隔离放大器连接在所述定时计数器与所述可控硅加热电源之间。
可选地，所述上加热组件和所述下加热组件均包括周向间隔排布的多个加热灯管，所述温度控制器用于判断加热后的所述晶圆加热是否均匀，若不均匀，则对应调节所述加热灯管的输出功率。
作为本发明的第三个方面，提供一种半导体工艺设备，包括去气腔室和温度调节装置，所述去气腔室内设有可升降的晶圆承载装置，所述晶圆承载装置用于承载多个晶圆，所述温度调节装置采用前面所述的温度调节装置。
在本发明提供的去气腔室的温度调节方法、温度调节装置和半导体工艺设备中，温度控制器能够基于预存的温度校准公式，根据上温度检测件和下温度检测件的温度检测值计算晶圆承载装置中晶圆的工艺温度，并基于确定的工艺温度进行加热组件的加热功率调节。即，在去气工艺中同时根据上温度检测件和下温度检测件的反馈信息进行反馈调节，提高了确定晶圆工艺温度的精确性，进而提高了对承载装置中晶圆进行加热的温度控制精度，保证了不同位置的晶圆之间的温度均匀性。
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是一种现有的多片去气腔室的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的半导体工艺设备的结构示意图；
图3是经本发明实施例提供的温度调节方法调节加热灯组功率后，晶圆承载装置包含17个槽位的去气腔室中不同槽位晶圆对应的测温值示意图；
图4是经本发明实施例提供的温度调节方法调节加热灯组功率后，晶圆承载装置包含32个槽位的去气腔室中不同槽位晶圆对应的测温值示意图；
图5是经本发明实施例提供的温度调节方法调节加热灯组功率后，晶圆承载装置包含43个槽位的去气腔室中不同槽位晶圆对应的测温值示意图；
图6是本发明实施例提供的温度调节调节方法中部分步骤的流程示意图；
图7是本发明实施例提供的温度调节调节方法中部分步骤的流程示意图。
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。
图1所示是一种现有的多片去气腔室的结构示意图，在多片去气腔室中，晶圆花篮3(Cassette)上具有沿高度方向间隔分布的多个槽位，能够容纳多片晶圆，从而在一次升温、烘烤去气周期中同时对多片晶圆进行去气工艺，提高晶圆去气效率。
在向晶圆花篮3传片结束后，下位机设定目标温度给温控器，温控器根据上热电偶8和下热电偶7反馈回来的当前温度内部比较，当前温度与设定目标温度相等时，升温结束，晶圆开始烘烤；当前温度小于设定目标温度时，温控器输出模拟量控制Up、Lower调功器，Up、Lower调功器根据接收的模拟量信号调节输出相应大小的功率，上灯管组10得电，上灯筒9中开始加热升温，下灯管组1得电，下灯筒2中开始加热升温。在灯筒加热升温的过程中，温控器根据当前温度与设定温度的偏差值，不断调整模拟量输出的大小进而调节调功器的输出功率，最终实现腔室的温度控制。
在多片去气腔室中，传片口的位置是固定的，图1所示，为向晶圆花篮3的各个槽位上传片，需控制晶圆花篮3升降(电机4的输出轴通过联轴器5与设置在直线导轨6上的升降轴连接，通过驱动升降轴带动晶圆花篮3升降)，使各个槽位依次与高度固定的传片口对齐，晶圆花篮3在去气工艺中的高度与最后一片加载的晶圆所在的槽位有关(加载最后一片晶圆后晶圆花篮3停止升降)，这样就会出现晶圆花篮3完全停在上灯筒(即最后一片晶圆放置在晶圆花篮3底部槽位)或者完全停在下灯筒(即最后一片晶圆放置在晶圆花篮3顶部槽位)等情况。
然而，上下灯筒是独立进行闭环控温，并且上下灯筒是相互贯通的，在此情况下将出现某一灯筒是根据另一个灯筒的反馈进行升温控温，进而影响去气腔室的温度控制精度以及去气腔室对不同槽位晶圆进行加热的均匀性，最终影响后道工序的工艺效果。此外，上热电偶8和下热电偶7距离灯管组较近，测温结果极容易受灯管组影响，测温精度较低。
为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种去气腔室的温度调节方法，如图2所示，去气腔室中设置有晶圆承载装置5(即晶圆花篮)、上加热组件、下加热组件、上温度检测件10、下温度检测件9和温度控制器，上加热组件和下加热组件分别设置于去气腔室的上部和下部，上温度检测件10和下温度检测件9分别用于获取上加热组件和下加热组件的加热区域的温度，如图6所示，该方法包括：
步骤S1、读取目标工艺温度曲线；
步骤S2、获取上温度检测件10和下温度检测件9检测的上加热组件和下加热组件的加热区域的温度检测值，并基于预存的温度校准公式根据上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值计算晶圆承载装置5中晶圆的工艺温度；
步骤S3、根据工艺温度与目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节上加热组件和下加热组件的加热功率，以使工艺周期内工艺温度形成的实际工艺温度曲线接近目标工艺温度曲线。本发明实施例对去气腔室如何执行该温度调节方法不作具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，该去气腔室可以包括温度控制器16，温度控制器16由上位机接收Recipe(配方)温度调节曲线，并在去气工艺中实时监测上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测结果，在各时间点根据当前目标温度以及温度调节曲线上对应的当前目标温度，(通过加热功率调节器15)对去气腔室的加热功率进行PID(比例积分微分)调节(即执行本发明提供的温度调节方法)。
在本发明提供的去气腔室的温度调节方法中，温度控制器16能够基于预存的温度校准公式，根据上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值计算晶圆承载装置5中晶圆的工艺温度，并基于确定的工艺温度进行加热组件的加热功率调节。即，在去气工艺中同时根据上温度检测件10和下温度检测件9的反馈信息进行反馈调节，提高了确定晶圆工艺温度的精确性，进而提高了对承载装置5中晶圆进行加热的温度控制精度，保证了不同位置的晶圆之间的温度均匀性。
为提高根据上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值确定晶圆工艺温度的精确性，作为本发明的一种优选实施方式，如图7所示，获取温度校准公式的步骤包括：
步骤S01、向晶圆承载装置5中放置热电偶晶圆19，并将热电偶晶圆19(的两极)与热电偶测温仪18连接；
步骤S02、控制去气腔室升温，并在预设温度区间内对热电偶测温仪18的温度检测值进行多次取值，同时对应获取多组上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值；
步骤S03、基于多组温度检测值得到根据上温度检测件10的温度检测值和下温度检测件9的温度检测值确定热电偶测温仪18的温度检测值的温度校准公式，其中，温度校准公式为线性多项式。
在本发明实施例中，热电偶晶圆19是具有晶圆形状能够放入晶圆承载装置5的槽位中，且内部具有测温热电偶的温度检测装置，本发明实施例对热电偶晶圆19中热电偶的类型不作具体限定，例如，热电偶晶圆19可以为K型热电偶晶圆19，K型热电偶测量精度高、测温范围广，尤其适用于去气工艺环境，且K型热电偶构造简单，易于内置在具有晶圆外形的热电偶晶圆19中。上述步骤S01至步骤S03在去气工艺前进行，用于确定温度校准公式。热电偶测温仪18具有模数转换及信号放大功能，能够将热电偶晶圆19的温度信号进行放大并转换成数字温度值，再将数字温度值发送至温度控制器16。
在本发明实施例中，通过热电偶晶圆19测量晶圆实际位置的温度，并根据热电偶测温仪18在预设温度区间内的各温度检测值对应的上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值，得到根据上温度检测件10的温度检测值和下温度检测件9的温度检测值确定热电偶测温仪18的温度检测值(即根据上、下温度检测件确定晶圆实际温度)的温度校准公式，在后续的去气工艺中，(温度控制器16)可基于温度校准公式根据上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值实时确定晶圆承载装置5上所承载的晶圆的温度，从而提高了去气工艺中控制晶圆温度的精确性，进而提高了去气工艺的工艺效果。
本发明实施例对温度检测点的数量及温度检测值的组数不作具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，可在0～160℃之间选取几十个温度检测点，获取几十组温度检测值。
作为本发明的一种可选实施方式，上温度检测件10和下温度检测件9通过温度信号处理器17与温度控制器16连接，温度信号处理器17同样具有模数转换及信号放大功能，能够将上温度检测件10和下温度检测件9探测到的信号进行放大并进过模数转换成数字温度值，并将数字温度值发送至温度控制器16。
作为本发明的一种可选实施方式，步骤S03可以包括：基于多组温度检测值，通过最小二乘法得到温度校准公式。该温度校准公式可以表示为y＝a0+a1*x1+a2*x2，其中，y为热电偶测温仪18的温度检测值，x1为上温度检测件10的温度检测值，x2为下温度检测件9的温度检测值，a0、a1、a2为常数，基于多组温度检测值通过最小二乘法得到温度校准公式，具体可以包括：基于多组温度检测值确定温度校准公式中常数a0、a1、a2的数值。
本发明实施例对如何基于多组温度检测值得到温度校准公式不作具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，基于多组温度检测值得到温度校准公式，可以包括：基于多组温度检测值，通过最小二乘法得到该温度校准公式。
如图2所示，温度信号处理器17将上温度检测件10和下温度检测件9探测到的信号进行放大并进过模数转换成数字温度值x1、x2，并输出数字温度值x1、x2至温度控制器16，热电偶测温仪18将热电偶晶圆19的温度信号进行放大并转换成数字温度值y，发送至温度控制器16；温度控制器16接收来自温度信号处理器17和热电偶测温仪18发送的温度值y、x1、x2后，基于方程式y＝a0+a1*x1+a2*x2，采用最小二乘法，列出方程组并求得方程系数a0、a1、a2，即求得温度校准公式：y＝a0+a1*x1+a2*x2，在温度校准公式中y即表示晶圆的实际温度。温度控制器16在后续去气工艺的实时测温和温度调整过程中，按照公式y＝a0+a1*x1+a2*x2计算晶圆的加热温度，并基于该加热温度与目标温度的比较结果对去气腔室的加热功率进行调节。
作为本发明的一种可选实施方式，去气腔室通过可控硅加热电源12控制加热功率，根据工艺温度与目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节上加热组件和下加热组件的加热功率，包括：
根据工艺温度与当前目标温度之间的差值，通过控制可控硅加热电源12的导通角调节加热功率。
在本发明实施例中，去气腔室通过可控硅加热电源12与去气腔室中的加热灯组(如，上加热灯组3、下加热灯组1)连接并控制加热灯组的加热功率，可控硅加热电源12的导通角在0至π之间变化，且可控硅加热电源12的输出功率在导通角为π时达到最大值。
作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，去气腔室还包括定时计数器14，可控硅加热电源12与供电源(如，208V交流(AC)电源)之间连接有交流电压过零检测器11，交流电压过零检测器11用于在可控硅加热电源12输出的交流电压的过零时刻，向定时计数器14输出过零脉冲。定时计数器14用于在接收到过零脉冲后进行计数，并在计数值达到与控制角对应的目标计数值后，控制可控硅加热电源与上加热组件和下加热组件导通，直至接收到下一过零脉冲，控制角为导通角的余角(即π-导通角)，从而使可控硅加热电源12在导通角对应的该周期(π对应的时间)的剩余时间(导通角对应的时间)中向加热灯组输出电能。
通过控制可控硅加热电源12的导通角调节加热功率，包括：
根据工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算定时计数器14的目标计数值a-n；
将目标计数值发送至定时计数器14。
其中，计算定时计数器14的目标计数值a-n，可以包括：
根据工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算上加热组件和下加热组件的目标加热功率，并根据目标加热功率与上加热组件和下加热组件的满功率值计算加热功率比值η；
根据加热功率比值η计算目标计数值a-n。
其中，a为π对应的最大计数值(例如，可以为10000)，n为导通角对应的计数值。具体地，可通过如下公式计算可控硅加热电源12导通角对应的计数值n：
其中，Pn表示可控硅加热电源12向加热灯组输出的功率值(即目标加热功率)，PT表示加热灯组的满功率值(即导通角等于π、a＝n时可控硅加热电源12向加热灯组输出的功率值)，
在a＝10000的情况下，该公式可表示为：
可控硅加热电源12控制角对应的计数值a-n即为10000-n，即，交流电压过零检测器11检测出交流电压的过零时刻并输出过零脉冲给定时计数器14后，使定时计数器14启动并开始计数，在定时计数器14的计数值达到10000-n后控制可控硅加热电源12导通，使可控硅加热电源12在导通角对应的该周期剩余时间中向加热灯组输出电能。
为提高腔室功率控制精确性，作为本发明的一种优选实施方式，如图2所示，该去气腔室还包括可控硅控制信号隔离放大器13，可控硅控制信号隔离放大器13连接在定时计数器14与可控硅加热电源12之间。可控硅控制信号隔离放大器13能够将计数器的数字信号进行模数转换成线性的模拟信号并发送至可控硅加热电源12，以控制可控硅加热电源12的导通及关断，且可控硅控制信号隔离放大器13为隔离型的放大器，在有强电或者强电磁干扰的环境中，也能够有效防止电网电压等对测量回路的损坏，提高了腔室功率控制的精确性。
作为本发明的一种可选实施方式，上加热组件和下加热组件均包括周向间隔排布的多个(如，5个)加热灯管，例如，如图2所示，上加热组件包括多个加热灯管组成的上加热灯组3、下加热组件包括多个加热灯管组成的下加热灯组1。
为提高晶圆承载装置5上不同槽位的晶圆之间的烘烤温度均匀性，作为本发明的一种优选实施方式，该方法还包括：
判断加热后的晶圆加热是否均匀，若不均匀，则在下一工艺周期前对应调节加热灯管的输出功率。
该步骤具体可以包括：
步骤S10、在多个工艺前晶圆上设置多组测温试纸，每组中的多个测温试纸分别位于对应的工艺前晶圆上的多个位置；
步骤S20、在去气工艺结束后，根据各组测温试纸的测温值与目标去气工艺温度之间的比较结果，调高晶圆温度低的区域正对加热灯管的加热功率，调低晶圆温度高的区域正对加热灯管的加热功率。
在本发明实施例中，烘烤加热前在晶圆表面各个位置贴有测温试纸，测温试纸的规格为在去气工艺温度附近的温度段包含多个(如，六个)温度点，每个温度点对应一个指示颜色变化的方格。如，去气工艺温度为150℃时，试纸的检测温度段可以为147℃～152℃。
烘烤结束后，将工艺后晶圆由去气腔室传出，并观察测温试纸的颜色变化情况，测温试纸上不同温度点对应的方格颜色变黑，说明加热温度已达到该温度点，测温试纸上方格颜色未变化，说明加热温度未达到该温度点。根据晶圆表面测温试纸颜色变化分布情况，可以看出晶圆不同位置与去气工艺温度为150℃之间的温度差异，从而在测温试纸显示温度过低的方位，适当增加对应位置的加热灯管(即该测温试纸正对的加热灯管)的热功率，在测温试纸显示温度过高的方位，适当降低对应位置的加热灯管的加热功率，直到加热烘烤后的晶圆表面测温试纸的测温值均稳定在目标去气工艺温度附近即可。
例如，图3至图5分别是晶圆承载装置5包含17个槽位的去气腔室(MWD)、包含32个槽位的去气腔室(MWD)、以及包含43个槽位的去气腔室(MWD)中不同槽位晶圆对应的测温值的情况，由图像可知，经过本发明实施例提供的上述方法分别独立不同位置的加热灯管后，各槽位晶圆的加热温度均稳定在目标去气工艺温度附近。
作为本发明的第二个方面，提供一种去气腔室的温度调节装置，如图2所示，该温度调节装置包括：设置于去气腔室内的晶圆承载装置、上加热组件、下加热组件、上温度检测件10、下温度检测件9和温度控制器16，上加热组件和下加热组件分别设置于去气腔室中位于传片口上方的腔室上部和位于传片口下方的腔室下部，上温度检测件10和下温度检测件9分别用于获取上加热组件和下加热组件的加热区域的温度；
温度控制器16用于读取目标工艺温度曲线；获取上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值，并基于预存的温度校准公式根据上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值计算晶圆承载装置中晶圆的工艺温度；
根据工艺温度与目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节上加热组件和下加热组件的加热功率，以使工艺周期内工艺温度形成的实际工艺温度曲线接近目标工艺温度曲线。
在本发明提供的去气腔室的温度调节装置中，温度控制器16能够基于预存的温度校准公式，根据上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值计算晶圆承载装置5中晶圆的工艺温度，并基于确定的工艺温度进行加热组件的加热功率调节。即，在去气工艺中同时根据上温度检测件10和下温度检测件9的反馈信息进行反馈调节，提高了确定晶圆工艺温度的精确性，进而提高了对承载装置5中晶圆进行加热的温度控制精度，保证了不同位置的晶圆之间的温度均匀性。
为进一步提高监测工艺温度的准确性，作为本发明的一种优选实施方式，上温度检测件10和下温度检测件9均为红外高温计。
在本发明中，上温度检测件10和下温度检测件9分别固定设置在上灯筒4和下灯筒2中，并分别用于检测上灯筒4和下灯筒2中的温度，且上温度检测件10和下温度检测件9均为红外高温计，红外高温计的测量范围最高可达3000℃，且基于红外测温原理进行测温，与去气腔室中的其他物体不接触，避免了加热灯管等结构对温度测量结果的干扰，提高了监测工艺温度的准确性，进而提高了控制晶圆温度的精确性。
作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，该温度调节装置还包括可控硅加热电源12，温度控制器16用于根据工艺温度与当前目标温度之间的差值，通过控制可控硅加热电源12的导通角调节加热功率。
作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，该温度调节装置还包括交流电压过零检测器11和定时计数器14，交流电压过零检测器11用于在可控硅加热电源12输出的交流电压的过零时刻，向定时计数器14输出过零脉冲。定时计数器14用于在接收到过零脉冲后进行计数，并在计数值达到与控制角对应的目标计数值后，控制可控硅加热电源与上加热组件和下加热组件导通，直至接收到下一过零脉冲，控制角为导通角的余角(即π-导通角)，从而使可控硅加热电源12在导通角对应的该周期(π对应的时间)的剩余时间(导通角对应的时间)中向加热灯组输出电能。
温度控制器16具体用于根据工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算定时计数器14的目标计数值a-n；
将目标计数值发送至定时计数器14。
其中，计算定时计数器14的目标计数值a-n，可以包括：
根据工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算上加热组件和下加热组件的目标加热功率，并根据目标加热功率与上加热组件和下加热组件的满功率值之间的加热功率比值η；
根据加热功率比值η计算目标计数值a-n。
为提高腔室功率控制精确性，作为本发明的一种优选实施方式，如图2所示，该温度调节装置还包括可控硅控制信号隔离放大器13，可控硅控制信号隔离放大器13连接在定时计数器14与可控硅加热电源12之间。其能够将计数器的数字信号进行模数转换成线性的模拟信号并发送至可控硅加热电源12，以控制可控硅加热电源12的导通及关断，且可控硅控制信号隔离放大器13为隔离型的放大器，在有强电或者强电磁干扰的环境中，也能够有效防止电网电压等对测量回路的损坏，提高了腔室功率控制的精确性。
作为本发明的一种可选实施方式，上加热组件和下加热组件均包括周向间隔排布的多个(如，5个)加热灯管，例如，如图2所示，上加热组件包括多个加热灯管组成的上加热灯组3、下加热组件包括多个加热灯管组成的下加热灯组1。
为提高晶圆承载装置5上不同槽位的晶圆之间的烘烤温度均匀性，作为本发明的一种优选实施方式，温度控制器16还用于判断加热后的晶圆加热是否均匀，若不均匀，则对应调节加热灯管的输出功率。
作为本发明的第三个方面，提供一种半导体工艺设备，包括去气腔室和温度调节装置，该去气腔室中设置有可升降的晶圆承载装置5，晶圆承载装置5用于承载多个晶圆，该温度调节装置采用本发明实施例提供的温度调节装置。
在本发明提供的半导体工艺设备中，温度调节装置的温度控制器16能够基于预存的温度校准公式，根据上温度检测件10和下温度检测件9的温度检测值计算晶圆承载装置5中晶圆的工艺温度，并基于确定的工艺温度进行加热组件的加热功率调节。即，在去气工艺中同时根据上温度检测件10和下温度检测件9的反馈信息进行反馈调节，提高了确定晶圆工艺温度的精确性，进而提高了对承载装置5中晶圆进行加热的温度控制精度，保证了不同位置的晶圆之间的温度均匀性。
本发明实施例对如何驱动晶圆承载装置5升降不作具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，去气腔室还包括电机6、联轴器7、直线导轨8和升降轴，直线导轨8竖直设置，升降轴与直线导轨8同向设置且升降轴的底端活动设置在直线导轨8上，升降轴的顶端穿过去气腔室的底壁与晶圆承载装置5连接，电机4的输出轴通过联轴器5升降轴连接，以驱动升降轴沿直线导轨8运动并带动晶圆承载装置5升降。
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 (15)
1.一种去气腔室的温度调节方法，所述去气腔室内设置有晶圆承载装置、上加热组件、下加热组件、上温度检测件和下温度检测件，所述上加热组件和所述下加热组件用于加热所述去气腔室的上部和下部，其特征在于，所述方法包括：
读取目标工艺温度曲线；
获取所述上温度检测件和所述下温度检测件检测的所述上加热组件和所述下加热组件的加热区域的温度检测值，并基于预存的温度校准公式根据所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值计算所述晶圆承载装置中所述晶圆的工艺温度；
根据所述工艺温度与所述目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节所述上加热组件和所述下加热组件的加热功率，以使工艺周期内所述工艺温度形成的实际工艺温度曲线接近所述目标工艺温度曲线。
2.根据权利要求1所述的温度调节方法，其特征在于，获取所述温度校准公式的步骤包括：
向所述晶圆承载装置中放置热电偶晶圆，并将所述热电偶晶圆与热电偶测温仪连接；
控制所述去气腔室升温，在预设温度区间内对所述热电偶测温仪的温度检测值进行多次取值，同时对应获取多组所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值；
基于多组所述温度检测值得到根据所述上温度检测件的温度检测值和所述下温度检测件的温度检测值确定所述热电偶测温仪的温度检测值的温度校准公式，其中，所述温度校准公式为线性多项式。
3.根据权利要求2所述的温度调节方法，其特征在于，所述基于多组所述温度检测值得到根据所述上温度检测件的温度检测值和所述下温度检测件的温度检测值确定所述热电偶测温仪的温度检测值的温度校准公式包括：
基于多组所述温度检测值，通过最小二乘法得到所述温度校准公式；
所述温度校准公式为y＝a0+a1*x1+a2*x2，其中，y为所述热电偶测温仪的温度检测值，x1为所述上温度检测件的温度检测值，x2为所述下温度检测件的温度检测值，a0、a1、a2为常数，基于多组所述温度检测值，通过最小二乘法得到所述温度校准公式，包括：
基于多组所述温度检测值确定所述温度校准公式中常数a0、a1、a2的数值。
4.根据权利要求1所述的温度调节方法，其特征在于，所述去气腔室通过可控硅加热电源控制所述加热功率；所述根据所述工艺温度与所述目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节所述上加热组件和所述下加热组件的加热功率，包括：
根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，通过控制所述可控硅加热电源的导通角调节所述加热功率。
5.根据权利要求4所述的温度调节方法，其特征在于，所述去气腔室还包括交流电压过零检测器和定时计数器，所述交流电压过零检测器用于在所述可控硅加热电源输出的交流电压的过零时刻向所述定时计数器输出过零脉冲，所述定时计数器用于在接收到所述过零脉冲后进行计数，并在计数值达到与控制角对应的目标计数值后，控制所述可控硅加热电源与所述上加热组件和所述下加热组件导通，直至接收到下一过零脉冲，所述控制角为所述导通角的余角；
所述通过控制所述可控硅加热电源的导通角调节所述加热功率包括：
根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算所述定时计数器的目标计数值；
将所述目标计数值发送至所述定时计数器。
6.根据权利要求5所述的温度调节方法，其特征在于，所述计算所述定时计数器的目标计数值，包括：
根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算所述上加热组件和所述下加热组件的目标加热功率，并根据所述目标加热功率与所述上加热组件和所述下加热组件的满功率值计算加热功率比值；
根据所述加热功率比值计算所述目标计数值。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的温度调节方法，其特征在于，所述上加热组件和所述下加热组件均包括周向间隔排布的多个加热灯管，所述方法还包括：
判断加热后的所述晶圆加热是否均匀，若不均匀，则在下一工艺周期前对应调节所述加热灯管的输出功率。
8.根据权利要求7所述的温度调节方法，其特征在于，所述判断加热后的所述晶圆加热是否均匀，若不均匀，则在下一工艺周期前对应调节所述加热灯管的输出功率，包括：
在多个所述晶圆上设置多组测温试纸，每组中的多个所述测温试纸分别位于对应的所述工艺前晶圆上的多个位置；
在去气工艺结束后，根据各组所述测温试纸的测温值与目标去气工艺温度之间的比较结果，调高所述晶圆温度低的区域正对所述加热灯管的加热功率，调低所述晶圆温度高的区域正对所述加热灯管的加热功率。
9.一种去气腔室的温度调节装置，其特征在于，包括：设置于去气腔室内的晶圆承载装置、上加热组件、下加热组件、上温度检测件、下温度检测件和温度控制器，所述上加热组件和所述下加热组件分别设置于所述去气腔室中位于传片口上方的腔室上部和位于所述传片口下方的腔室下部，所述上温度检测件和所述下温度检测件分别用于获取所述上加热组件和所述下加热组件的加热区域的温度；
所述温度控制器用于读取目标工艺温度曲线；获取所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值，并基于预存的温度校准公式根据所述上温度检测件和所述下温度检测件的温度检测值计算所述晶圆承载装置中所述晶圆的工艺温度；
根据所述工艺温度与所述目标工艺温度曲线对应的当前目标温度之间的差值调节所述上加热组件和所述下加热组件的加热功率，以使工艺周期内所述工艺温度形成的实际工艺温度曲线接近所述目标工艺温度曲线。
10.根据权利要求9所述的温度调节装置，其特征在于，所述上温度检测件和所述下温度检测件均为红外高温计。
11.根据权利要求10所述的温度调节装置，其特征在于，还包括可控硅加热电源，所述温度控制器用于根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，通过控制所述可控硅加热电源的导通角调节所述加热功率。
12.根据权利要求11所述的温度调节装置，其特征在于，还包括交流电压过零检测器和定时计数器，所述交流电压过零检测器用于在所述可控硅加热电源输出的交流电压的过零时刻向所述定时计数器输出过零脉冲，所述定时计数器用于在接收到所述过零脉冲后进行计数，并在计数值达到与控制角对应的目标计数值后，控制所述可控硅加热电源与所述上加热组件和所述下加热组件导通，直至接收到下一过零脉冲，所述控制角为所述导通角的余角；
所述温度控制器用于根据所述工艺温度与当前目标温度之间的差值，计算所述定时计数器的目标计数值，并将所述目标计数值发送至所述定时计数器。
13.根据权利要求12所述的温度调节装置，其特征在于，还包括可控硅控制信号隔离放大器，所述可控硅控制信号隔离放大器连接在所述定时计数器与所述可控硅加热电源之间。
14.根据权利要求10至13中任意一项所述的温度调节装置，其特征在于，所述上加热组件和所述下加热组件均包括周向间隔排布的多个加热灯管，所述温度控制器用于判断加热后的所述晶圆加热是否均匀，若不均匀，则对应调节所述加热灯管的输出功率。
15.一种半导体工艺设备，包括去气腔室和温度调节装置，所述去气腔室内设有可升降的晶圆承载装置，所述晶圆承载装置用于承载多个晶圆，其特征在于，所述温度调节装置采用如权利要求9至14中任意一项所述的温度调节装置。
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