CN115036237A - 一种半导体工艺设备及晶圆原位测温方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种半导体工艺设备及晶圆原位测温方法，涉及半导体技术领域，包括：控制器、工艺腔室和设置于工艺腔室内的基座及测温组件，基座用于承载并加热晶圆，测温组件包括接触式测温部件和非接触式测温部件，接触式测温部件可升降的设置于基座内部，用于在与晶圆接触时测量晶圆的温度，非接触式测温部件嵌设于基座内部，控制器与接触式测温部和非接触式测温部件均电连接，用于在晶圆的温度大于预设温度时，控制接触式测温部件远离晶圆，同时开启非接触式测温部件以继续测量晶圆的温度；解决现有技术中接触式测温和非接触式测温均难以满足实际工艺过程中对于晶圆的原位测温需求的问题。

Description

一种半导体工艺设备及晶圆原位测温方法
技术领域
本发明属于半导体技术领域，更具体地，涉及一种半导体工艺设备及晶圆原位测温方法。
背景技术
在集成电路芯片制造过程中很多工艺需要使用高温，例如炉管氧化、原子层沉积(ALD)、化学气相沉积(CVD)和退火等。晶圆的温度是这些工艺中的一个重要工艺参数，因此，在这些工艺过程中对晶圆温度进行原位测量是半导体工艺设备的一项基本需求。
现有技术中主流的对晶圆进行测温的方式包括：热电偶测温、热电阻测温、红外测温和试纸测温等。其中，测温试纸不能在工艺过程中进行原位测量，且精度不高，不能适用于量产的半导体工艺设备。热电偶测温在实际使用过程中，其与晶圆接触会影响晶圆的冷却散热；热电阻测温和热电偶测温均属于接触式测温，具有一定的相似性。而红外测温虽然不需要与晶圆发生接触，但会遇到较难测量低温状态的晶圆温度的问题，如图1所示，为常温下硅片对红外光的透过性能示意图，当晶圆温度较低(一般低于250℃)时，晶圆可以透过红外光，导致测温不准确，例如对于HDPCVD设备而言，红外光透过晶圆，测量到的是晶圆上方等离子体的温度；因此，红外测温用于实际工艺过程中的晶圆原位测温效果也不理想。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的不足，提供一种半导体工艺设备及晶圆原位测温方法，解决现有技术中接触式测温和非接触式测温均难以满足实际工艺过程中对于晶圆的原位测温需求的问题。
为了实现上述目的，本发明提供一种半导体工艺设备，包括：
控制器、工艺腔室和设置于所述工艺腔室内的基座及测温组件，所述基座用于承载并加热晶圆，所述测温组件包括接触式测温部件和非接触式测温部件，所述接触式测温部件可升降的设置于所述基座内部，用于在与所述晶圆接触时测量所述晶圆的温度，所述非接触式测温部件嵌设于所述基座内部，所述控制器与所述接触式测温部和所述非接触式测温部件均电连接，用于在所述晶圆的温度大于所述预设温度时，控制所述接触式测温部件远离所述晶圆，同时开启所述非接触式测温部件以继续测量所述晶圆的温度。
可选地，所述接触式测温部件包括升降组件和接触式测温器，所述升降组件用于支撑并带动所述接触式测温器升降，所述升降组件与所述控制器电连接，所述控制器用于在所述晶圆的温度大于所述预设温度时，控制所述升降组件带动所述接触式测温器远离所述晶圆。
可选地，所述测温组件包括至少两个所述接触式测温器，其中一个所述接触式测温器与所述晶圆的中心对应设置，另一个所述接触式测温器与所述晶圆的边缘对应设置。
可选地，所述测温组件包括与所述接触式测温器数量相同的非接触式测温部件，且各所述非接触式测温部件与各所述接触式测温器一一对应且临近设置。
可选地，所述升降组件包括驱动源、连接杆、齿轮和多个支撑件，所述驱动源位于所述工艺腔室的外部且与所述控制器电连接，所述齿轮嵌设于所述基座的内部，所述连接杆的一端与所述驱动源连接，另一端设置有所述齿轮，所述连接杆能够在所述驱动源的驱动下带动所述齿轮转动；所述支撑件与所述接触式测温部件一一对应设置，所述支撑件上设置有与所述齿轮齿合的齿结构，多个所述支撑件能够在所述齿轮转动时沿所述齿轮的切向移动以带动所述接触式测温器同步升降。
可选地，所述非接触式测温部件包括红外测温仪，所述预设温度为红外光不能够透过所述晶圆的临界温度值。
本发明还提供一种晶圆原位测温方法，包括：
将晶圆置于所述基座上，控制所述接触式测温部件与所述晶圆接触，开启所述接触式测温部件测量所述晶圆的温度；
加热所述晶圆，当所述晶圆的温度大于或者等于所述预设温度时，控制所述接触式测温部件远离所述晶圆，并同步开启所述非接触式测温部件，继续测量所述晶圆的温度。
可选地，在所述加热所晶圆之前，所述方法还包括，判断工艺设定温度值是否大于所述预设温度，当所述工艺设定温度值不大于所述预设温度时，所述接触式测温部件接触所述晶圆并测量其温度，加热所述晶圆直到所述晶圆的温度到达所述工艺设定温度；
当所述工艺设定温度值大于所述预设温度时，所述接触式测温部件接触所述晶圆并测量其温度，加热所述晶圆直到所述晶圆的温度到达所述预设温度；控制所述接触式测温部件远离所述晶圆，并同步开启所述非接触式测温部件，继续测量所述晶圆的温度，继续加热所述晶圆直到所述晶圆的温度到达所述工艺设定温度。
可选地，当所述工艺设定温度值不大于所述预设温度时，所述方法还包括，判断所述晶圆的温度在第一监测时长的第一变化量是否在第一变化阈值范围内，若是则继续加热所述晶圆直至所述工艺设定温度；
若否，则停止工艺流程并发出第一报警信号。
可选地，当所述工艺设定温度值大于所述预设温度时，所述方法还包括，在所述接触式测温部件接触所述晶圆并测量其温度时，判断所述晶圆的温度在第二监测时长的第二变化量是否在第二变化阈值范围内，若是则继续加热所述晶圆直至所述预设温度；
若否，则停止工艺流程并发出第二报警信号。
本发明提供一种半导体工艺设备及晶圆原位测温方法，其有益效果在于：该测温部件同时设置有接触式测温部件和非接触式测温部件，接触式测温部件能够在晶圆温度处于较低温度范围内时，与晶圆接触并进行接触式测温，降低接触式测温部件由于与晶圆接触带来的对于晶圆散热方面的不利影响，而在晶圆温度达到温度范围内时，移开接触式测温部件，使其不再影响晶圆散热，并且通过非接触式测温部件可以继续对晶圆进行非接触式测温，也避免了当晶圆温度处于较低温度范围内时非接触式测温对于晶圆的测温结果不准确的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了常温下硅片对红外光的透过性能示意图。
图2示出了根据本发明的实施例一的一种半导体工艺设备的反应腔室内部结构示意图。
图3示出了根据本发明的实施例一的一种半导体工艺设备的接触式测温部件和非接触式测温部件的分布示意图。
图4示出了根据本发明的实施例一的一种半导体工艺设备的一种结构示意图。
图5示出了根据本发明的实施例一的一种半导体工艺设备的另一种结构示意图。
图6示出了根据本发明的实施例二的一种晶圆原位测温方法的流程图。
附图标记说明：
1、接触式测温部件；2、晶圆；3、非接触式测温部件；4、基座；5、升降组件；6、工艺腔室；7、顶针。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例一
如图2至图5所示，本发明提供一种半导体工艺设备，包括：
控制器、工艺腔室6和设置于工艺腔室6内的基座4及测温组件，基座4用于承载并加热晶圆2，测温组件包括接触式测温部件1和非接触式测温部件3，接触式测温部件1可升降的设置于基座4内部，用于在与晶圆2接触时测量晶圆2的温度，非接触式测温部件3嵌设于基座4内部，控制器与接触式测温部和非接触式测温部件3均电连接，用于在晶圆2的温度大于预设温度时，控制接触式测温部件1远离晶圆2，同时开启非接触式测温部件3以继续测量晶圆2的温度。
由于接触式测温部件1工作时需要与晶圆2接触，因此在晶圆2温度较高情况下接触式测温部件1与晶圆2的接触会对晶圆2的散热产生不利影响，而非接触式测温部件3，采用红外测温，在晶圆2温度较低时红外光能够透过晶圆2，实际测量到的是晶圆2背面环境的温度，导致对于晶圆2的测温不准确。为此，该测温组件同时设置有接触式测温部件1和非接触式测温部件3，接触式测温部件1能够在晶圆2温度处于低于预设温度的较低温度范围内时，与晶圆2接触并进行接触式测温，降低接触式测温部件1由于与晶圆2接触带来的对于晶圆2散热方面的不利影响，而在晶圆2温度大于预设温度时，移开接触式测温部件1，使其不再影响晶圆2散热，并且通过非接触式测温部件3可以继续对晶圆2进行非接触式测温，也避免了当晶圆2温度处于较低温度范围内时非接触式测温对于晶圆2的测温结果不准确的问题。
以工艺设定温度值高于预设温度的工艺流程为例，接触式测温部件1仅在晶圆温度不大于预设温度时与晶圆2接触，对晶圆2进行接触式测温，由于此时的晶圆2温度还处于较低的温度范围内，因此接触式测温部件1与晶圆2的接触对于晶圆2的散热影响较小，而当晶圆温度达到预设温度时，晶圆2温度就进入相对较高的温度范围内，此时接触式测温部件1向远离晶圆2的方向移动，脱离晶圆2表面并停止对晶圆2采用接触式测温。在接触式测温部件1脱离晶圆2表面并停止对晶圆2采用接触式测温时，非接触式测温部件3启动，能够继续对晶圆2采用非接触式测温，直至晶圆2温度达到工艺设定温度值。
半导体工艺设备可以为能够进行炉管氧化、原子层沉积、化学气相沉积和退火等半导体工艺流程的设备，上述测温部件能够在工艺腔室6内实时监测晶圆2的温度，并保证测温的准确性。基座4可以为静电卡盘或机械卡盘，二者分别能够通过静电吸附和压环的夹持实现对晶圆2的固定，基座4内设置第一孔和第二孔，接触式测温部件1活动设置在第一孔内，非接触式测温部件3固定设置在第二孔内，二者相互独立地对晶圆2进行测温。
可选地，接触式测温部件1包括升降组件5和接触式测温器，升降组件5用于支撑并带动接触式测温器升降，升降组件5与控制器电连接，控制器用于在晶圆2的温度大于预设温度时，控制升降组件5带动接触式测温器远离晶圆2。
具体的，对于升降组件，如图4所示，升降组件5可以为贯穿工艺腔室6底壁的气缸，气缸的伸缩端滑动穿设在基座4内并与接触式测温部件1连接，随着气缸的伸缩能够带动接触式测温器升降，进而接触和远离晶圆2的下表面；如图5所示，升降组件5还可以为嵌设在基座4内的直线步进电机，其输出端连接在接触式测温部件1上，随着直线步进电机的输出端的伸缩，能够带动接触式测温器升降，进而接触和远离晶圆2的下表面；在另一个示例中，基座内嵌设有可升降的三个顶针7，三个顶针7用于顶起晶圆，三个顶针7上连接有顶针升降结构，升降组件5也可以为与顶针升降结构相同的结构，只要能够带动接触式测温器升降即可；对于升降组件5的其它实施方式，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置，在此不再赘述。
可选地，测温组件包括至少两个接触式测温器，其中一个接触式测温器与晶圆2的中心对应设置，另一个接触式测温器与晶圆2的边缘对应设置。
具体的，采用沿晶圆2的半径方向分布的至少两个接触式测温器同时对晶圆2的不同位置进行接触式测温，提高对于晶圆2的测温的准确度。
可选地，测温组件包括与接触式测温器数量相同的非接触式测温部件3，且各非接触式测温部件3与各接触式测温器一一对应且临近设置。
具体的，采用沿晶圆2的半径方向分布的至少两个非接触式测温部件3同时对晶圆2的不同位置进行非接触式测温，提高对于晶圆2的测温的准确度；同样处于晶圆2的中心位置的或同样处于晶圆2的边缘位置的非接触式测温部件3与接触式测温器相邻安装即可，非接触式测温部件3与接触式测温器各自独立测温。
可选地，升降组件5包括驱动源、连接杆、齿轮和多个支撑件，驱动源位于工艺腔室6的外部且与控制器电连接，齿轮嵌设于基座4的内部，连接杆的一端与驱动源连接，另一端设置有齿轮，连接杆能够在驱动源的驱动下带动齿轮转动；支撑件与接触式测温部件1一一对应设置，支撑件上设置有与齿轮齿合的齿结构，多个支撑件能够在齿轮转动时沿齿轮的切向移动以带动接触式测温器同步升降。
具体的，每个接触式测温器与一个支撑件连接，并滑动设置在第一孔内，驱动源可以为驱动电机，驱动电机通过能够改变传动方向的传动结构(如相互啮合的锥齿轮)带动齿轮旋转，利用齿轮与支撑件上的齿结构的传动配合，比如支撑件上设置有与齿轮啮合的齿条，驱动支撑件在第一孔内升降，进而实现接触式测温器的升降。以接触式测温器有两个为例，连接杆设置有两个，两个支撑杆的两端分别设置有第一锥齿轮和齿轮，驱动电机的输出端上设置有与第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮，这样利用一个驱动电机即可驱动两个接触式测温器同步升降。
可选地，接触式测温器包括热电偶或热电阻中的至少一个。
具体的，热电偶测温的特点是：测量精度高，技术成熟；生产工艺简单可靠，成本低；必须与测量介质相接触才能测量，但可以测量物体内部的温度；响应速度慢，大约需要5～7秒才能测得数据；使用温度范围比红外测温小，应用于高温测量时寿命短、成本高；热电阻测温与热电偶测温均属于接触式测温，具有一定的相似性。本申请采用热电偶或热电阻中的至少其中之一作为接触式测温器，用于在晶圆2温度不大于预设温度时对晶圆2进行接触式测温，保证测量精度的同时对晶圆2的散热影响小，并且在晶圆2温度大于预设温度时脱离晶圆2，避免其应用于高温测量环境，提高其使用寿命。
可选地，非接触式测温部件3包括红外测温仪，预设温度为红外光不能够透过晶圆2的临界温度值。
具体的，红外测温仪测温的特点是：工作稳定，重复性好，寿命长；仪器成本较高；抗电磁干扰，可应用于真空、电磁感应加热设备等环境下的测温；可以不接触测量介质即可测量，但只能测量物体表面的温度；响应速度快，大约在1秒以内即可得出数据；较难测量低温状态。本申请采用红外测温仪在晶圆2温度大于预设温度时对晶圆2进行非接触式测温，避免了其在低温状态下的使用，提高了其测温的准确性。随着晶圆2温度的升高，当晶圆2的温度达到临界温度值时，晶圆2不再具有对红外光的透过性能，即红外光无法透过晶圆2，因此此时红外测温仪测量的晶圆2温度是准确的晶圆2温度；使得红外光无法透过晶圆2的晶圆2温度值即为上述临界温度值，一般来说该临界温度值为250℃左右。
实施例二
如图6所示，本发明还提供一种晶圆2原位测温方法，包括：
将晶圆2置于基座4上，控制接触式测温部件1与晶圆2接触，开启接触式测温部件1测量晶圆2的温度；
加热晶圆2，当晶圆2的温度大于或者等于预设温度时，控制接触式测温部件1远离晶圆2，并同步开启非接触式测温部件3，继续测量晶圆2的温度。
在工艺设定温度值高于设定温度范围的工艺流程中，采用接触式测温部件1仅在晶圆2温度处于小于预设温度的较低温度范围内时与晶圆2接触，对晶圆2进行接触式测温，由于此时的晶圆2温度还处于较低的温度范围内，因此接触式测温部件1与晶圆2的接触对于晶圆2的散热影响较小，而当晶圆2温度大于或等于预设温度，处于较高温度范围内时，使接触式测温部件1向远离晶圆2的方向移动，脱离晶圆2表面并停止对晶圆2采用接触式测温；在接触式测温部件1脱离晶圆2表面并停止对晶圆2采用接触式测温时，启动非接触式测温部件3，能够继续对晶圆2采用非接触式测温，直至晶圆2温度达到工艺设定温度值。也可以在工艺设定温度值不高于设定温度范围的工艺流程中，仅采用接触式测温部件1对晶圆2进行接触式测温。
可选地，在加热所晶圆2之前，控制方法还包括，判断工艺设定温度值是否大于预设温度，当工艺设定温度值不大于预设温度时，接触式测温部件1接触晶圆2并测量其温度，加热晶圆2直到晶圆2的温度到达工艺设定温度；
当工艺设定温度值大于预设温度时，接触式测温部件1接触晶圆2并测量其温度，加热晶圆2直到晶圆2的温度到达预设温度；控制接触式测温部件1远离晶圆2，并同步开启非接触式测温部件3，继续测量晶圆2的温度，继续加热晶圆2直到晶圆2的温度到达工艺设定温度。
具体的，由于接触式测温部件1工作时需要与晶圆2接触，因此在晶圆2温度较高情况下接触式测温部件1与晶圆2的接触会对晶圆2的散热产生不利影响，而非接触式测温部件3，采用红外测温，在晶圆2温度较低时红外光能够透过晶圆2，实际测量到的是晶圆2背面环境的温度，导致对于晶圆2的测温不准确。为此，该晶圆原位测温方法同时采用接触式测温部件1和非接触式测温部件3，接触式测温部件1能够在晶圆2温度处于较低温度范围内(工艺设定温度值不大于预设温度)时，与晶圆2接触并进行接触式测温，降低接触式测温部件1由于与晶圆2接触带来的对于晶圆2散热方面的不利影响，而在晶圆2温度达到预设温度范围内时，移开接触式测温部件1，使其不再影响晶圆2散热，并且通过非接触式测温部件3可以继续对晶圆2进行非接触式测温，也避免了当晶圆2温度处于较低温度范围内时非接触式测温对于晶圆2的测温结果不准确的问题。
可选地，当工艺设定温度值不大于预设温度时，控制方法还包括，判断晶圆2的温度在第一监测时长的第一变化量是否在第一变化阈值范围内，若是则继续加热晶圆2直至工艺设定温度；
若否，则停止工艺流程并发出第一报警信号。
具体的，对于工艺温度不高于预设温度时的工艺流程来说，利用接触式测温部件1接触晶圆2监测晶圆2的温度获取第一温度测量值，并加热晶圆2；正常情况下，晶圆2温度与第一温度测量值上升，当第一温度测量值上升至工艺设定温度值时，就可以继续工艺流程直至该工艺流程结束，并且该升温过程所用的第一时长在一定范围内波动；但如果在此过程中接触式测温部件1或加热部件故障，那么该升温过程所用的第一时长将变得很长，导致工艺流程异常；因此，根据接触式测温部件1的第一监测时长和第一温度测量值的第一变化量，判断是否继续工艺流程；若第一监测时长内第一变化量处于第一变化阈值范围内，则判断晶圆2升温情况正常，继续工艺流程；若第一监测时长内第一变化量不处于第一变化阈值范围内，则判断晶圆2升温情况异常，停止工艺流程并发出第一报警信号，提醒工作人员检测接触式测温部件1是否正常工作和加热组件是否正常工作。
可选地，当工艺设定温度值大于预设温度时，控制方法还包括，在接触式测温部件1接触晶圆2并测量其温度时，判断晶圆2的温度在第二监测时长的第二变化量是否在第二变化阈值范围内，若是则继续加热晶圆2直至预设温度；
若否，则停止工艺流程并发出第二报警信号。
当工艺设定温度值大于预设温度时，利用接触式测温部件1接触晶圆2监测晶圆2的温度获取第一温度测量值，并加热晶圆2；当第一温度测量值不小于预设温度时，向远离晶圆2的方向移动接触式测温部件1，利用非接触式测温部件3继续监测晶圆2的温度获取第二温度测量值。在接触式测温部件1接触晶圆2并测量其温度的过程中，当第一温度测量值不大于预设温度时，根据第二监测时长和第一温度测量值的第二变化量，判断是否继续工艺流程；若第二监测时长内第二变化量处于第二变化阈值范围内，则继续工艺流程；若第二监测时长内第二变化量不处于第二变化阈值范围内，则停止工艺流程并发出第二报警信号。以晶圆2初始温度为常温为例，第一温度测量值从常温开始升高，直至晶圆2温度达到预设温度，并且该升温过程所用的第二时长在一定范围内波动，但如果在此过程中接触式测温部件1或加热部件故障，那么该升温过程所用的第二时长将变得很长，导致工艺流程异常；因此，根据接触式测温部件1的第二监测时长和第一温度测量值的第二变化量，判断是否继续工艺流程；若第二监测时长内第二变化量处于第二变化阈值范围内，则判断晶圆2升温情况正常，继续工艺流程；若第二监测时长内第二变化量不处于第二变化阈值范围内，则判断晶圆2升温情况异常，停止工艺流程并发出第二报警信号，提醒工作人员检测接触式测温部件1是否正常工作和加热组件是否正常工作。
综上，本发明提供的晶圆原位测温方法应用在一个半导体工艺流程时：
第1步、将晶圆2传入工艺腔室6，如果工艺腔室6内承载晶圆2的是静电基座4，则对晶圆2进行静电吸附，如果基座4是机械卡盘则通过压环将晶圆2进行固定；
第2步、设定一个预设温度，在本实施例中，预设温度设定为250℃；
第3步、升高热电偶，使其与晶圆2接触下表面接触；
第4步、判断热电偶是否与晶圆2已接触，若接触则进入下一步，若不接触则继续升高热电偶，这里可以采用在热电偶的一侧设置光电传感器的方式判断热电偶是否升高到位，当然也可以采用其它判定方式，在此不再赘述；
第5步、开启热电偶对晶圆2进行测温，并开启加热组件；若以HDPCVD工艺为例，工艺流程是先进气再启辉，通过射频的作用来加热晶圆2；
第6步、判断热工艺设定温度值是否大于预设温度；
6.1、若工艺设定温度值大于预设温度，则继续加热晶圆2，判断第一温度测量值是否达到了预设温度；6.1.1、若第一温度测量值达到了预设温度，则降低热电偶使其不再与晶圆2接触，停止对晶圆2的接触式测温，并开启红外测温仪，对晶圆2进行非接触式测温，判断红外测温仪监测的第二温度测量值是否达到工艺温度；6.1.2、若第一温度测量值未到达预设温度，则判断热电偶的第二监测时长内第一温度测量值的第二变化量是否处于第二变化阈值范围内，若第二变化量处于第二变化阈值范围内，则继续加热晶圆2，若第二变化量不处于第二变化阈值范围内，则停止止工艺流程并发出第二报警信号，提醒工作人员检测热电偶及其升降组件5是否正常工作和加热组件是否正常工作；6.1.1.1、若第二温度测量值达到工艺温度，则进行主工艺过程，主工艺过程结束后解吸晶圆2附或者释放压环，并将晶圆2传出工艺腔室6，结束工艺流程；6.1.1.2、若第二温度测量值未达到工艺温度，则继续加热晶圆2；
6.2、若工艺设定温度值不大于预设温度，则继续加热晶圆2，并判断第一温度测量值是否已经达到工艺温度；6.2.1、若第一温度测量值已经达到工艺温度，则进行主工艺过程，主工艺过程结束后解吸晶圆2附或者释放压环，并将晶圆2传出工艺腔室6，结束工艺流程；6.2.2、若第一温度测量值未达到工艺温度，则判断热电偶的第一监测时长内第一温度测量值的第一变化量是否处于第一变化阈值范围内，若第一变化量处于第一变化阈值范围内，则继续加热晶圆2，若第一变化量不处于第一变化阈值范围内，则停止工艺流程并发出第一报警信号，提醒工作人员检测热电偶及其升降组件5是否正常工作和加热组件是否正常工作。
需要特别指出的是，对于像HDPCVD这类通过等离子体启辉来实现晶圆2加热的半导体工艺设备，如果不采用本申请中的技术方案，由于低温下红外光对晶圆2的透过性，红外测温仪的测温将测到晶圆2上方的等离子体的温度，而等离子体的温度显著高于晶圆2的实际温度，将会导致机台发生误判，而使得机台停止等离子体启辉加热，因此，晶圆2实际的温度将永远达不到工艺设定温度值；而采用本申请中的晶圆原位测温方法，可以有效地避免上述情况的发生。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括：
控制器、工艺腔室和设置于所述工艺腔室内的基座及测温组件，所述基座用于承载并加热晶圆，所述测温组件包括接触式测温部件和非接触式测温部件，所述接触式测温部件可升降的设置于所述基座内部，用于在与所述晶圆接触时测量所述晶圆的温度，所述非接触式测温部件嵌设于所述基座内部，所述控制器与所述接触式测温部和所述非接触式测温部件均电连接，用于在所述晶圆的温度大于所述预设温度时，控制所述接触式测温部件远离所述晶圆，同时开启所述非接触式测温部件以继续测量所述晶圆的温度。
2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述接触式测温部件包括升降组件和接触式测温器，所述升降组件用于支撑并带动所述接触式测温器升降，所述升降组件与所述控制器电连接，所述控制器用于在所述晶圆的温度大于所述预设温度时，控制所述升降组件带动所述接触式测温器远离所述晶圆。
3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述测温组件包括至少两个所述接触式测温器，其中一个所述接触式测温器与所述晶圆的中心对应设置，另一个所述接触式测温器与所述晶圆的边缘对应设置。
4.根据权利要求3所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述测温组件包括与所述接触式测温器数量相同的非接触式测温部件，且各所述非接触式测温部件与各所述接触式测温器一一对应且临近设置。
5.根据权利要求3所示的半导体工艺设备，其特征在于，所述升降组件包括驱动源、连接杆、齿轮和多个支撑件，所述驱动源位于所述工艺腔室的外部且与所述控制器电连接，所述齿轮嵌设于所述基座的内部，所述连接杆的一端与所述驱动源连接，另一端设置有所述齿轮，所述连接杆能够在所述驱动源的驱动下带动所述齿轮转动；所述支撑件与所述接触式测温部件一一对应设置，所述支撑件上设置有与所述齿轮齿合的齿结构，多个所述支撑件能够在所述齿轮转动时沿所述齿轮的切向移动以带动所述接触式测温器同步升降。
6.根据权利要求1所示的半导体工艺设备，其特征在于，所述非接触式测温部件包括红外测温仪，所述预设温度为红外光不能够透过所述晶圆的临界温度值。
7.一种晶圆原位测温方法，其特征在于，包括：
将晶圆置于所述基座上，控制所述接触式测温部件与所述晶圆接触，开启所述接触式测温部件测量所述晶圆的温度；
加热所述晶圆，当所述晶圆的温度大于或者等于所述预设温度时，控制所述接触式测温部件远离所述晶圆，并同步开启所述非接触式测温部件，继续测量所述晶圆的温度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述加热所晶圆之前，所述方法还包括，判断工艺设定温度值是否大于所述预设温度，当所述工艺设定温度值不大于所述预设温度时，所述接触式测温部件接触所述晶圆并测量其温度，加热所述晶圆直到所述晶圆的温度到达所述工艺设定温度；
当所述工艺设定温度值大于所述预设温度时，所述接触式测温部件接触所述晶圆并测量其温度，加热所述晶圆直到所述晶圆的温度到达所述预设温度；控制所述接触式测温部件远离所述晶圆，并同步开启所述非接触式测温部件，继续测量所述晶圆的温度，继续加热所述晶圆直到所述晶圆的温度到达所述工艺设定温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述工艺设定温度值不大于所述预设温度时，所述方法还包括，判断所述晶圆的温度在第一监测时长的第一变化量是否在第一变化阈值范围内，若是则继续加热所述晶圆直至所述工艺设定温度；
若否，则停止工艺流程并发出第一报警信号。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述工艺设定温度值大于所述预设温度时，所述方法还包括，在所述接触式测温部件接触所述晶圆并测量其温度时，判断所述晶圆的温度在第二监测时长的第二变化量是否在第二变化阈值范围内，若是则继续加热所述晶圆直至所述预设温度；
若否，则停止工艺流程并发出第二报警信号。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116130390A (zh) * 2023-04-17 2023-05-16 江苏卓胜微电子股份有限公司 温度检测装置与热处理设备

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