CN115020290A - 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开一种半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法,工艺腔室包括工艺腔体、托盘、第一加热体、转轴组件以及红外测温器,其中:第一加热体包括第一加热板;托盘可转动地设于第一加热板的顶面上;转轴组件包括转轴和温度标记件,转轴穿设于第一加热板、且与第一加热板转动配合,转轴的第一端与托盘相连,使转轴能够随托盘转动,转轴的第二端延伸至凸出第一加热板的底面,温度标记件设置于转轴的第二端,且能够随转轴转动;红外测温器用于检测温度标记件的温度,温度标记件用于旋转至预设的温度检测位置时被红外测温器检测,以周期性地获得温度标记件的温度。上述方案能够同时检测托盘的温度和转速,且简化了设备的结构布局。

Description

半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法
技术领域
本申请涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种半导体工艺设备及工艺腔室和托盘的检测方法。
背景技术
在半导体晶圆的制程中,外延生长工艺是极为重要的环节。外延生长工艺即是指,在晶圆表面生长具有一定要求的、与晶圆晶向相同的单晶层,以延展晶圆表面的晶体。
在相关技术中,外延生长设备包括托盘、上加热体和下加热体,托盘设于上下加热体之间,并由上下加热体共同加热托盘,且托盘具备旋转功能,以通过旋转而使放置于托盘上的晶圆均匀受热。由于上加热体和下加热体外包裹有保温毡,因此红外高温计无法直接安装在托盘的上方,以检测托盘的温度。由于托盘的温度和转速与晶圆外延薄膜的均匀性密切相关,因此外延生长设备还设有用于检测托盘温度的测温装置,以及检测托盘转速的测速装置,然而,测温装置和测速装置会导致外延生长设备的结构过于复杂。
发明内容
本申请公开一种半导体工艺设备及工艺腔室和托盘的检测方法,能够同时检测托盘的温度和转速,且简化了设备的结构布局。
为了解决上述问题,本申请采用下述技术方案:
第一方面,本申请提供一种半导体工艺设备的工艺腔室,包括工艺腔体、设置在所述工艺腔体中的托盘、第一加热体、转轴组件以及设置在所述工艺腔体外部的红外测温器,其中:
所述第一加热体包括第一加热板;
所述托盘可转动地设于所述第一加热板的顶面上;
所述转轴组件包括转轴和温度标记件,所述转轴穿设于所述第一加热板、且与所述第一加热板转动配合,所述转轴的第一端与所述托盘相连,使所述转轴能够随所述托盘转动,所述转轴的第二端延伸至凸出所述第一加热板的底面,所述温度标记件设置于所述转轴的第二端,且能够随所述转轴转动;
所述红外测温器用于检测所述温度标记件的温度,所述温度标记件用于旋转至预设的温度检测位置时被所述红外测温器检测,以周期性地获得所述温度标记件的温度。
第二方面,本申请提供一种半导体工艺设备,包括本申请第一方面所述的工艺腔室。
第三方面,本申请提供一种托盘的检测方法,应用本申请第一方面所述的工艺腔室,所述检测方法包括:
启动所述红外测温器,在所述温度标记件旋转至所述预设的温度检测位置时,所述红外测温器检测到所述温度标记件的温度,所述红外测温器周期性地获得所述温度标记件的温度,以周期性地获得所述托盘的温度;
比较在检测时间内所获得的所有所述温度标记件的温度,判断所述托盘的温度的稳定性;
根据所述托盘的温度在单位时间内的获取次数,通过所述获取次数计算所述托盘的转速。
本申请采用的技术方案能够达到以下有益效果:
在本申请公开的半导体工艺设备及其工艺腔室中,通过设置转轴的第一端连接托盘,转轴的第二端延伸至凸出第一加热板的底面,如此可确保托盘通过转轴转动配合于第一加热板。由于温度标记件设于转轴的第二端,其可以随转轴进行周向转动。
在检测托盘的温度时,随着温度标记件的转动,红外测温器能够在预设的温度检测位置周期性地检测到温度标记件的温度,以周期性地获得托盘的温度,再通过对检测时间内所获得所有温度标记件的温度,判断托盘的温度的稳定性,从而对托盘精确测温,同时对加热环境进行检测。
与此同时,在检测托盘的转速时,可根据托盘的温度在单位时间内的获取次数,并基于该获取次数来计算出托盘的转速。
相较于相关技术,本申请的红外测温器不仅可用于检测托盘的温度,还能够作为托盘转速的检测装置,这样就不再需要额外设置测速装置,从而有效简化了设备的结构布局。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解,构成本申请的一部分,本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请,并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
图1为本申请实施例公开的工艺腔室的剖视图;
图2为本申请实施例公开的托盘与转轴的配合关系图;
图3为本申请实施例公开的第一加热板的结构示意图;
图4和图5分别为本申请实施例公开的工艺腔室在不同工作状态下的工作原理图;
图6为本申请实施例公开的红外测温器检测的温度与时间的关系图;
图7为本申请实施例公开的第一加热板的剖视图;
图8为本申请实施例公开的第一加热板的俯视图;
图9为图8沿A-A向的剖视图;
图10为本申请实施例公开的托盘的结构示意图;
图11为图1的局部放大图。
附图标记说明:
100-工艺腔体、
200-托盘、210-驱动部、220-环形配合部、
300-第一加热板、310-输入子流道、320-分配子流道、330-第一输送子流道、340-第二输送子流道、350-出气流道、360-通孔、361-第一环形台阶槽、362-第二环形台阶槽、370-容置槽、301-进气口、302-出气口、303-贯通口、304-密封件、305-第一出气子流道、306-第二出气子流道、307-第三出气子流道、
400-转轴组件、410-转轴、420-温度标记件、421-叶片、422-叶轮、401-紧固件、
500-红外测温器、600-轴套、700-第二加热体、
S-工艺空间。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
在相关技术中,通过在上加热体上开设朝向加热体轴向方向开口的测温孔,红外测温器通过检测测温孔的温度间接获得托盘的温度,但是托盘是有上加热体和下加热体共同加热的,因此也需要监测下加热体的环境温度的稳定性,以间接获得托盘的温度。
以下结合附图,详细说明本申请各个实施例公开的技术方案。
为了解决相关技术的外延生长设备中,分别配置测温装置和测速装置而导致的结构复杂化的技术问题,本申请实施例提供一种半导体工艺设备的工艺腔室。
请参见图1~图11,本申请实施例公开的工艺腔室包括工艺腔体100、托盘200、第一加热体、转轴组件400和红外测温器500,其中:
工艺腔体100是工艺腔室的基础构件,其可以提供安装基础。具体地,托盘200、第一加热体和转轴组件400设于工艺腔体100中。工艺腔体100内形成有工艺空间S,工艺空间S为待处理晶圆提供工艺处理环境。同时,为了维持工艺腔体100内部的高温工艺环境,工艺腔室还可包括设于工艺腔体100外部的保温毡,在保温毡外环绕设置有感应线圈,感应线圈对第一加热体感应加热,进而第一加热体为托盘200和工艺腔体100内部提供高温的工艺环境。
托盘200用于放置待处理的晶圆,也即在工艺处理的过程中,托盘200承载晶圆。在进行工艺处理时,晶圆需要处于高温状态,例如在硅外延生长工艺中,工艺环境的温度可达1500~1800℃。为了确保实现稳定的高温工艺环境,由加热体对工艺空间S进行加热升温。
在本申请实施例中,托盘200可转动地设于第一加热板300的顶面上,也即二者可实现相对转动。
转轴组件400包括转轴410和温度标记件420,转轴410穿设于第一加热板300、且与第一加热板300转动配合,转轴410的第一端与托盘200相连,使转轴410能够随托盘200转动,转轴410的第二端延伸至凸出第一加热板300的底面。
具体而言,第一加热板300可为托盘200提供承载作用,而托盘200与转轴410能够实现同步运动,托盘200可通过转轴410与第一加热板300实现相对转动。由于转轴410穿设于第一加热板300,转轴410与第一加热板300存在相互的限位关系,由此也优化了托盘200与第一加热板300之间的安装可靠性。进一步地,第一加热板300的顶面可设有容置槽370,容置槽370用于放置托盘200,其可进一步地优化托盘200的安装可靠性;容置槽370优选为圆形槽。
同时,由于转轴410的第二端延伸至凸出第一加热板300的底面,此处的“凸出”是指转轴410的第二端延伸至第一加热板300的底面之外,而第一加热板300的底面背离工艺空间S,也就是说,转轴410的第二端延伸至工艺空间S之外,但其仍位于工艺腔体100之内,具体可参见图1~图3。
在本申请实施例中,温度标记件420设置于转轴410的第二端,且能够随转轴410转动;红外测温器500用于检测温度标记件420的温度,温度标记件420用于旋转至预设的温度检测位置时被红外测温器500检测,以周期性地获得温度标记件420的温度。
应理解的是,红外测温器500设于工艺腔体的外部,如此可避免其设于腔内而因为高温受损。在测量托盘200温度时,由于转轴410与托盘200存在导热关系,可直接通过红外测温器500探测到转轴410的第二端辐射的红外能量,即可间接检测到托盘200的温度,相较于相关技术中通过探测加热体的温度来间接获取托盘的温度的方案,明显有效提升了对托盘200温度的检测精确度。在本申请实施例中,由于温度标记件420设于转轴410的第二端,红外测温器500通过检测工艺空间S外的温度标记件420的温度即可实现对工艺空间S内的托盘200的温度检测,同时也可以对第一加热体进行环境温度检测。
温度标记件420随着转轴410和托盘200的转动而实现周向转动,在预设的温度检测位置红外测温器500可周期性地检测温度标记件420的温度,从而周期性地获得托盘的温度,再通过对检测时间内所获得所有温度标记件420的温度,判断托盘200的温度的稳定性,从而对托盘200精确测温。
与此同时,在检测托盘200的转速时,可根据托盘200的温度在单位时间内的获取次数,并基于该获取次数来计算出托盘200的转速。
具体而言,在托盘200转动的情况下,温度标记件420在转动过程中通过预设的温度检测位置,通过一次便可记录一次获取次数。需要说明的是,红外测温器500对温度标记件420的温度的获取次数可通过其检测的温度数据来表征,具体地,如图6所示,在红外测温器500检测的温度与时间的关系图中,红外测温器500所检测的温度的突变可以为由波峰温度突变为波谷温度的突变,也可以为由波谷温度突变为波峰温度的突变,其中,记录检测时间内波峰温度的次数即为上述获取次数。
在此种结构布局下,转轴410的第二端的周向区域被温度标记件420所均分,当温度标记件420为一个单体结构时,转轴410的第二端的周向区域即为360°的整体区域。如此,只要能够检测到在单位时间内的温度标记件420的温度的获取次数,即可得出其转动了多少个均分区域,而这些均分区域之和即能够表征转轴410的转速,从而表征托盘200的转速。
工艺腔室还包括控制系统,控制系统包括读取单元,读取单元可读取到红外测温器500检测的温度在单位时间内的获取次数,也即在单位时间内检测到的托盘200的获取次数,然后再由控制系统基于该获取次数来计算托盘200的转速。为了便于进行计算,控制系统可以完整的波峰温度区间和波谷温度区间作为一个计算单元。
具体地,将获取次数与温度标记件420包括的标记结构(例如叶片)的数量的比值乘以2π,就可以得出托盘200在单位时间内的转动角度,从而得到托盘200的转速。上述计算过程可参考公式ω=2nπ/mT,其中,ω为托盘200的角速度,n为获取次数,m为温度标记件420包括的标记结构的数量。
相较于相关技术,本申请实施例的红外测温器500不仅用于检测托盘200的温度,还能够作为托盘200转速的检测装置,这样就不再需要额外设置测速装置,从而有效简化了设备的结构布局。在本申请实施例中,未限制温度标记件420的具体类型,例如,温度标记件420可以包括设于转轴410的第二端周向侧壁的凸块等。
在另外的实施方式中,如图1~图5所示,温度标记件420可以包括多个叶片421,多个叶片421沿转轴200的周向均匀排布。
在此种结构布局下,红外测温器500的检测路径与转轴410错位设置,在预设的温度检测位置,也即在红外测温器500的检测路径上,叶片421会依次转动至该位置并被红外测温器500检测到温度,此时为波峰温度,具体可参见图5;在叶片421与红外测温器500的检测路径错开时,红外测温器500检测到的是波谷温度,具体可参见图4。
如图2和图11所示,温度标记件420包括设于转轴410的第二端的叶轮422,叶轮422套设于转轴410,叶片421连接于叶轮422且沿周向分布,转轴410的第二端可设有紧固件401,以通过紧固件401对叶轮422进行限位。
在可选的方案中,如图8~图10,第一加热板300内设有气体流道,气体流道包括出气流道350,出气流道350用于输送驱动气体,第一加热板300包括设于其顶面的出气口302,出气口302与出气流道350连通,且与托盘200对应设置;托盘200包括设于其底面的驱动部210,经由出气口302输出的驱动气体可通过推动驱动部210而带动托盘200转动。
在此种结构布局下,输入气体流道内的驱动气体可由出气流道350和出气口302输出,驱动气体可对托盘200底面施加驱动作用;基于驱动部210的存在,驱动气体可通过驱动驱动部210而带动托盘200转动。可见,本申请实施例的托盘200采用气体驱动的方案,从而能够避免常规的通过电机驱动托盘200的方案而存在的难易承受高温的缺点。此外,在托盘200与第一加热板300之间的结构布局中,驱动气体对托盘200的驱动作用存在垂直分量,该垂直分量可驱动托盘200上浮一段距离,如此就使托盘200与第一加热板300分离,从而有利于托盘200实现转动。驱动气体对托盘200的驱动作用存在水平分量,该水平分量即可驱动托盘200转动。
本申请实施例未限制驱动部210的具体构型,其具体可以为凹槽或凸起。在驱动部210为凹槽时,驱动气体通过推动槽壁而施加驱动作用;在驱动部210为凸起时,驱动气体通过推动凸起的侧壁而施加驱动作用。
在可选的方案中,如图10所示,驱动部210为条形槽,条形槽有较长的延展长度,如此可增大驱动气体对条形槽的槽壁的作用面积,从而提升驱动效率。为了进一步地优化驱动气体对条形槽的驱动效果,可配置驱动部210为多个,由此可进一步地增大驱动气体的作用面积;可配置条形槽均围绕转轴410倾斜设置,由此可增大驱动气体沿托盘200的周向施加的驱动作用;可进一步配置多个条形槽的倾斜方向相同,如此可避免条形槽因为反向布置而出现干涉,且更利于驱动气体施加同向的驱动作用。
更进一步地,多个条形槽围绕托盘200的中心呈中心对称布局。
在驱动部210为凹槽的情况下,驱动部210还可选为螺旋槽。在驱动部210为凸起的情况下,驱动部210也可选为凸条、螺旋凸起等。
在可选的方案中,如图8所示,第一加热板300包括至少三个出气口302,至少三个出气口302沿托盘200的中轴线的周向均匀排布。如此布局下,基于三点成面的原理,至少三个出气口302输出的驱动气体可在托盘200的底面形成至少三个的作用区域,相较于一个和两个作用区域的方案,显然可有效提升对托盘200的驱动稳定性和可靠性。
关于出气口302的数量,本申请实施例未对其做出具体限制,除了图8示出的3个,其还可以为一个、两个、四个、五个等。
在可选的方案中,如图7~图9所示,气体流道还包括进气流道,进气流道用于与外部气源连通,以向出气流道内输送所述气体,进气流道在水平面上排布,出气流道350相对于竖直方向倾斜设置。在此种结构布局下,出气流道350通过相对于竖直方向倾斜设置的布局,可将于水平面、在进气流道内输送的驱动气体向上输送而由出气口302输出,并且出气方向与托盘200成预设夹角设置,从而驱动托盘200转动。当然,本申请实施例未限制出气流道350与进气流道的具体配合关系,出气流道350还可以为弧形流道,其也可以将水平面内输送的驱动气体向上由出气口302输出。
在此种结构布局下,由于出气流道350为直线型流道,则出气流道350的轴线与出气口302的轴线共线;直线型流道便于直接加工成型,从而便于设置出气流道的轴线相对于托盘200的中轴线的倾斜角度,以与托盘200底面的驱动部210配合,优化驱动气体的驱动效果。
其中,出气流道350的轴线与托盘200的中轴线的夹角的大小为a,该夹角为钝角,且该夹角直接影响出气流道350的倾斜度。具体地,该夹角可以为120°、130°、140°等。
进一步地,如图7~图9所示,进气流道包括输入子流道310、分配子流道320、第一输送子流道330和第二输送子流道340,输入子流道310的第一端与通过进气口301与外部气源连通,输入子流道310的第二端与分配子流道320连通,第一输送子流道330和第二输送子流道340分别与分配子流道320的两端连通,且第一输送子流道330和第二输送子流道340沿输入子流道310对称布置;分配子流道320、第一输送子流道330和第二输送子流道340的一端均设有贯通口303,且在贯通口303均设有密封件304;出气流道350包括第一出气子流道305、第二出气子流道306和第三出气子流道307,第一出气子流道305与输入子流道310连通,第二出气子流道306与第一输送子流道330连通,第三出气子流道307与第二输送子流道340连通,且第一出气子流道305、第二出气子流道306和第三出气子流道307分别与多个出气口302一一对应连通。
在此种结构布局下,外部气源可向输入子流道310内输送驱动气体,驱动气体可经由分配子流道320均分驱动气体,然后,驱动气体分别输送至第一输送子流道330和第二输送子流道340。在输入子流道310中,可由第一出气子流道305和对应的出气口302输出驱动气体,在第一输送子流道330中,可由第二出气子流道306和对应的出气口302输出驱动气体,在第二输送子流道350中,可由第三出气子流道307和对应的出气口302输出驱动气体。此种结构布局可避免由不同出气口302输出不同分量的驱动气体,以优化驱动气体对托盘200施加驱动作用的均匀性。
基于贯通口303,能够便捷地加工出分配子流道320、第一输送子流道330和第二输送子流道340,而密封件304可确保分配子流道320、第一输送子流道330和第二输送子流道340的气密性。其中,密封件304可选为气道堵丝、密封橡胶等。
当然,本申请实施例未限制第一加热板300内进气流道的具体成型方案,在另外的实施方式中,第一加热板300可包括第一子加热板和第二子加热板,第一子加热板的下表面和第二子加热板的上表面上均开设有相对设置的进气凹槽,第一子加热板和第二子加热板对合使相对设置的进气凹槽形成完整的输入子流道310、分配子流道320、第一输送子流道330和第二输送子流道340,而在此种结构布局下,不需要设置前述的贯通口303。
在可选的方案中,至少三个出气口302的轴线均围绕转轴410倾斜设置,且倾斜方向相同。如此设置下,由出气口302输出的驱动气体在入射至托盘200的底面时,会与托盘200的底面存在夹角,由此可确保驱动气体对托盘200的驱动作用存在垂直分量和水平分量,该垂直分量可驱动托盘200上浮,该水平分量可作用于驱动部210,并驱动托盘200转动。
同时,出气口302的轴线的倾斜方向相同,可确保这些出气口302的轴线存在同向的倾斜特征,以便于分属于不同出气口302输出的驱动气体的水平分量对托盘200的驱动作用能够趋于一致,从而优化驱动效果。
在可选的方案中,如图2和图11所示,工艺腔室还包括轴套600,第一加热板300具有贯通其顶面和底面的通孔360,轴套600套设于转轴410外,且设于转轴410与通孔360的孔壁之间。如此设置下,轴套600可对转轴410和通孔360的孔壁进行支撑,以防止转轴410发生偏斜;转轴410通常由耐磨材质制成,由此可降低转轴410的受磨损度。
进一步地,如图11所示,通孔360内设有第一环形台阶槽361,轴套600设于第一环形台阶槽361内。在此种结构布局下,第一环形台阶槽361为轴套600提供了容置空间,如此可提升结构紧凑性。而且,第一环形台阶槽361的台阶面可对轴套600进行支撑限位。
进一步地,如图8、图10和图11所示,通孔360内还设有第二环形台阶槽362,第一环形台阶槽361与第二环形台阶槽362沿通孔360由上至下依次布置;托盘200包括设于其底面的环形配合部220,环形配合部220套设于轴套600外,且设置于第二环形台阶槽362内。
在此种结构布局下,通孔360为多级台阶孔,第二环形台阶槽362为环形配合部220提供了容置空间,且环形配合部220受到轴套600沿径向向内的限位作用,还受到第二环形台阶槽362的槽侧壁沿径向向外的限位作用,从而优化对托盘200的定位作用。
在可选的方案中,工艺腔室还包括第二加热体700、第一端盖和第二端盖;第一加热体还包括与第一加热板300连接的第一弧形加热件,第二加热体700包括第二加热板和第二弧形加热件,第一加热体与第二加热体相对设置;第一端盖盖设在第一加热体的第一端和第二加热体700的第一端,第二端盖盖设在第一加热体的第二端和第二加热体700的第二端,第一加热板和第二加热板相对设置,且二者之间形成工艺空间S。
具体地,第一加热板300和第一弧形加热件连接,围成沿轴向贯通的半圆形的第一加热体,第一加热板与第一弧形加热件之间形成第一加热腔;第二加热板和第二弧形加热件连接,围成沿轴向贯通的半圆形的第二加热体700,第二加热板与第二弧形加热件之间形成第二加热腔。温度标记件420设置在第一加热腔内,红外测温器500能够探测到温度标记件420在第一加热腔内产生的红外辐射能量,以对温度标记件420的温度进行检测,不仅实现了对托盘200的温度检测,是也可以对第一加热体的第一加热腔内的环境温度进行检测。
在本申请实施例中,工艺腔室可以配置第一加热板300和第二加热板相对设置,且托盘200位于第一加热板300与第二加热板之间的工艺空间S中,在第一加热体和第二加热体700外面环绕设置有感应线圈,感应线圈对第一加热体和第二加热体700感应加热,由此可提升托盘200所处环境的温度均匀性,有利于提升晶圆W的外延生长质量。
本申请实施例还提供一种半导体工艺设备,其包括前述任一方案所提及的工艺腔室,这样就使得该半导体工艺设备具备了前述任一方案的有益效果,在此不再赘述。可选地,本申请实施例的半导体工艺设备为外延生长设备,当然其还可以为需要检测托盘的温度和转速的半导体热处理设备。
本申请实施例还提供一种托盘200的检测方法,其应用于前述任一方案所提及的工艺腔室,并用于检测托盘200的温度和转速。检测方法包括:
步骤S100,启动红外测温器500,在温度标记件420旋转至预设的温度检测位置时,红外测温器500检测到温度标记件420的温度,红外测温器500周期性地获得温度标记件420的温度,以周期性地获得托盘200的温度;
步骤S200,比较在检测时间内所获得的所有温度标记件420的温度,判断托盘200的温度的稳定性;
步骤S300,根据托盘200的温度在单位时间内的获取次数,通过获取次数计算托盘200的转速。
在本申请实施例中,由于温度标记件420设于转轴410的第二端,在转轴410随托盘200的转动过程中,温度标记件420随着转轴410和托盘200的转动而实现周向转动,在预设的温度检测位置,红外测温器500可周期性地检测温度标记件420的温度,从而周期性地获得托盘200的温度,再通过对检测时间内所获得所有温度标记件420的温度,判断托盘200的温度的稳定性,从而对托盘200精确测温。
与此同时,在检测托盘200的转速时,可根据托盘200的温度在单位时间内的获取次数,并基于该获取次数来计算出托盘200的转速。
具体而言,在托盘200转动的情况下,温度标记件420在转动过程中通过预设的温度检测位置,通过一次便可记录一次获取次数。需要说明的是,红外测温器500对温度标记件420的温度的获取次数可通过其检测的温度数据来表征,具体地,如图6所示,在红外测温器500检测的温度与时间的关系图中,红外测温器500所检测的温度的突变可以为由波峰温度突变为波谷温度的突变,也可以为由波谷温度突变为波峰温度的突变,其中,记录检测时间内波峰温度的次数即为上述获取次数。
将获取次数与温度标记件420包括的标记结构的数量的比值乘以2π,就可以得出托盘200在单位时间内的转动角度,从而得到托盘200的转速。上述计算过程可参考公式ω=2nπ/mT,其中,ω为托盘200的角速度,n为获取次数,m为温度标记件420包括的标记结构(例如叶片)的数量。
相较于相关技术,本申请实施例的红外测温器500不仅用于检测托盘200的温度,还能够作为托盘200转速的检测装置,这样就不再需要额外设置测速装置,从而有效简化了设备的结构布局。
本申请上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同,各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾,均可以组合形成更优的实施例,考虑到行文简洁,在此则不再赘述。
以上所述仅为本申请的实施例而已,并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (11)

1.一种半导体工艺设备的工艺腔室,其特征在于,包括工艺腔体、设置在所述工艺腔体中的托盘、第一加热体、转轴组件以及设置在所述工艺腔体外部的红外测温器,其中:
所述第一加热体包括第一加热板;
所述托盘可转动地设于所述第一加热板的顶面上;
所述转轴组件包括转轴和温度标记件,所述转轴穿设于所述第一加热板、且与所述第一加热板转动配合,所述转轴的第一端与所述托盘相连,使所述转轴能够随所述托盘转动,所述转轴的第二端延伸至凸出所述第一加热板的底面;
所述温度标记件设置于所述转轴的第二端,且能够随所述转轴转动;所述红外测温器用于检测所述温度标记件的温度,所述温度标记件用于旋转至预设的温度检测位置时被所述红外测温器检测,以周期性地获得所述温度标记件的温度。
2.根据权利要求1所述的工艺腔室,其特征在于,所述温度标记件包括多个叶片,多个所述叶片沿所述转轴的周向均匀排布。
3.根据权利要求1所述的工艺腔室,其特征在于,所述第一加热板内设有气体流道,所述气体流道包括出气流道,所述出气流道用于输送驱动气体,所述第一加热板的顶面开设有出气口,所述出气口与所述出气流道连通,且与所述托盘对应设置;所述托盘包括设于其底面的驱动部,经由所述出气口输出的所述驱动气体可通过推动所述驱动部带动所述托盘转动。
4.根据权利要求3所述的工艺腔室,其特征在于,所述第一加热板的顶面上开设有至少三个所述出气口,所述至少三个所述出气口沿所述托盘的中轴线的周向方向均匀分布。
5.根据权利要求4所述的工艺腔室,其特征在于,所述气体流道还包括进气流道,所述进气流道用于与所述外部气源连通,以向所述出气流道内输送所述气体,所述进气流道在水平面上排布,所述出气流道相对于竖直方向倾斜设置。
6.根据权利要求5所述的工艺腔室,其特征在于,所述进气流道包括输入子流道、分配子流道、第一输送子流道和第二输送子流道,所述输入子流道的第一端用于与外部气源连通,所述输入子流道的第二端与所述分配子流道连通,所述第一输送子流道和所述第二输送子流道分别与所述分配子流道的两端连通,且所述第一输送子流道和所述第二输送子流道沿所述输入子流道对称布置;所述分配子流道、所述第一输送子流道和所述第二输送子流道的一端均设有贯通口,且在所述贯通口设置有密封件;
所述出气流道包括第一出气子流道、第二出气子流道和第三出气子流道,所述第一出气子流道与所述输入子流道连通,所述第二出气子流道与所述第一输送子流道连通,所述第三出气子流道与所述第二输送子流道连通,且所述第一出气子流道、所述第二出气子流道和所述第三出气子流道分别与多个所述出气口一一对应连通。
7.根据权利要求1所述的工艺腔室,其特征在于,所述工艺腔室还包括轴套,所述第一加热板具有贯通其顶面和底面的通孔,所述轴套套设于所述转轴外,且位于所述转轴与所述通孔的孔壁之间;
所述通孔内设有第一环形台阶槽,所述轴套设于所述第一环形台阶槽内。
8.根据权利要求7所述的工艺腔室,其特征在于,所述通孔内还设有第二环形台阶槽,所述第一环形台阶槽与所述第二环形台阶槽沿所述通孔由下至上依次布置;所述托盘包括设于其底面的环形配合部,所述环形配合部套设于所述轴套外,且设置于所述第二环形台阶槽内。
9.根据权利要求1所述的工艺腔室,其特征在于,所述工艺腔室还包括第二加热体、第一端盖和第二端盖;所述第一加热体还包括与所述第一加热板连接的第一弧形加热件,所述第一加热板与所述第一弧形加热件之间形成第一加热腔;所述第二加热体包括第二加热板和第二弧形加热件,所述第二加热板与所述第二弧形加热件之间形成第二加热腔;所述第一加热体与所述第二加热体相对设置;
所述第一端盖盖设在所述第一加热体的第一端和所述第二加热体的第一端,所述第二端盖盖设在所述第一加热体的第二端和所述第二加热体的第二端,所述第一加热板和所述第二加热板相对设置,且二者之间形成工艺空间。
10.一种半导体工艺设备,其特征在于,包括如权利要求1至9中任一项所述的工艺腔室。
11.一种托盘的检测方法,其特征在于,应用于权利要求1至9中任一项所述的工艺腔室,所述检测方法包括:
启动所述红外测温器,在所述温度标记件旋转至所述预设的温度检测位置时,所述红外测温器检测到所述温度标记件的温度,所述红外测温器周期性地获得所述温度标记件的温度,以周期性地获得所述托盘的温度;
比较在检测时间内所获得的所有所述温度标记件的温度,判断所述托盘的温度的稳定性;
根据所述托盘的温度在单位时间内的获取次数,通过所述获取次数计算所述托盘的转速。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023232049A1 (zh) * 2022-06-01 2023-12-07 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6370793B1 (en) * 1999-10-23 2002-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for controlling the temperature of a wafer located at a pre-alignment stage
US20110014789A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Kunihiko Suzuki Manufacturing apparatus and method for semiconductor device
US20120216747A1 (en) * 2009-11-02 2012-08-30 Ligadp Co., Ltd. Chemical vapor deposition device and temperature control method of chemical vapor deposition device
US20130130187A1 (en) * 2011-05-26 2013-05-23 Tokyo Electron Limited Temperature measurement apparatus, method of estimating temperature profile, recording medium and heat treatment apparatus
CN104362076A (zh) * 2014-09-23 2015-02-18 北京七星华创电子股份有限公司 半导体设备的温度控制装置、控制系统及其控制方法
JP2015207645A (ja) * 2014-04-18 2015-11-19 株式会社ニコン 検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置
CN106467964A (zh) * 2015-08-21 2017-03-01 东京毅力科创株式会社 成膜装置
CN112420473A (zh) * 2020-10-26 2021-02-26 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
CN114520172A (zh) * 2022-02-16 2022-05-20 北京北方华创微电子装备有限公司 晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和设备

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114551331A (zh) * 2022-02-09 2022-05-27 北京北方华创微电子装备有限公司 承载装置及半导体工艺设备
CN115020290B (zh) * 2022-06-01 2023-04-14 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6370793B1 (en) * 1999-10-23 2002-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Apparatus for controlling the temperature of a wafer located at a pre-alignment stage
US20110014789A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Kunihiko Suzuki Manufacturing apparatus and method for semiconductor device
US20120216747A1 (en) * 2009-11-02 2012-08-30 Ligadp Co., Ltd. Chemical vapor deposition device and temperature control method of chemical vapor deposition device
US20130130187A1 (en) * 2011-05-26 2013-05-23 Tokyo Electron Limited Temperature measurement apparatus, method of estimating temperature profile, recording medium and heat treatment apparatus
JP2015207645A (ja) * 2014-04-18 2015-11-19 株式会社ニコン 検出方法及び装置、並びに露光方法及び装置
CN104362076A (zh) * 2014-09-23 2015-02-18 北京七星华创电子股份有限公司 半导体设备的温度控制装置、控制系统及其控制方法
CN106467964A (zh) * 2015-08-21 2017-03-01 东京毅力科创株式会社 成膜装置
CN112420473A (zh) * 2020-10-26 2021-02-26 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
CN114520172A (zh) * 2022-02-16 2022-05-20 北京北方华创微电子装备有限公司 晶圆放置状态检测方法、半导体工艺腔室和设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023232049A1 (zh) * 2022-06-01 2023-12-07 北京北方华创微电子装备有限公司 半导体工艺设备及其工艺腔室和托盘的检测方法

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