CN117004930A - 温度调节装置及晶圆处理设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度调节装置，用于晶圆处理设备，晶圆处理设备包含一反应腔，反应腔内设有基座，基座的上表面设有与晶圆承载部件对应并能载置晶圆承载部件的承载区，温度调节装置包含：冷却气体源，其设于反应腔外部；喷嘴组件，其面向基座的下表面设置，喷嘴组件包含至少两个出气口组，两个出气口组分别通过独立的气体管路与冷却气体源相连通；在基座旋转时，两个出气口组在基座上表面的正投影相对于基座各具有一个运动路径，两个出气口组对应的运动路径均至少部分覆盖承载区，且两个运动路径对承载区的覆盖部分至少部分不同。本发明还提供一种晶圆处理设备。通过本发明能够精确调节晶圆各区域的温度，提高晶圆表面温度的一致性。

Description

温度调节装置及晶圆处理设备
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种温度调节装置及晶圆处理设备。
背景技术
MOCVD(Metalorganic Chemical Vapor Deposition金属有机化学气相沉积)设备主要用于在晶圆表面生长用于发光的晶体结构，例如GaN(氮化镓)。MOCVD设备包含一反应腔，反应腔内设有旋转的基座(也称为行星盘)，基座上设有多个可以自转的晶圆承载部件(也称为卫星盘)，晶圆承载部件上可以放置晶圆。基座下方设有加热装置，由基座将加热装置辐射的热量传递给晶圆承载部件和晶圆，使晶圆表面达到工艺所需的温度(通常大于1000℃)。
由于制造因素，基座的密度分布不均匀，使得基座各区域的导热性难以避免的存在差异。这会导致同一晶圆各区域之间的温差(也称为片内温差)较大，不同晶圆之间的温差(也称为片间温差)也较大。
晶圆温度会直接决定晶体结构的生长速度和质量。为防止晶圆上生长出的晶体结构存在质量缺陷，保持晶圆温度的均匀性是保证工艺效果的一个重要因素。同时为保证晶圆批量加工的膜厚一致性，在各晶圆达到所要求的温度的前提下，不同晶圆之间温度的一致性也非常重要。
目前的温度调节方法通常是对反应腔内温度进行整体调整，而无法实时精确调节单个晶圆的温度，更无法按区域调节晶圆温度。如何提供一种温度调节装置，在不影响反应腔内工艺的前提下，按区域调节对应晶圆的温度，提高晶圆表面温度的一致性，降低片间温差，是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种温度调节装置及晶圆处理设备，在不改变反应腔内现有元件布局的情况下，能够独立地按区域实时调节晶圆的温度，提高了晶圆表面温度的一致性和不同晶圆之间温度的一致性，保证了晶圆加工的良率。
为了达到上述目的，本发明提供一种温度调节装置，用于晶圆处理设备，所述晶圆处理设备包含一反应腔，所述反应腔内设有基座及用于放置晶圆的晶圆承载部件，所述基座可旋转地设于所述反应腔内并包含一个上表面及位于所述上表面相对侧的下表面，所述上表面设有与所述晶圆承载部件对应并能载置所述晶圆承载部件的承载区，所述温度调节装置包含：
冷却气体源，其设于所述反应腔的外部；
喷嘴组件，其面向所述下表面设置；所述喷嘴组件包含至少两个出气口组，所述两个出气口组分别通过独立的气体管路与所述冷却气体源相连通；在所述基座旋转时，所述两个出气口组在所述上表面的正投影相对于所述基座各具有一个运动路径；所述两个出气口组对应的所述运动路径均至少部分覆盖所述承载区，且两个所述运动路径对所述承载区的覆盖部分至少部分不同。
可选的，所述喷嘴组件包含至少两个喷嘴，所述两个喷嘴对应分别设有第一出气口组及第二出气口组；所述承载区能被与所述基座同心的不同半径的圆环划分为多个扇环，包括过所述承载区中心的中心扇环及与该中心扇环不重叠的第一扇环；所述第一出气口组对应的所述运动路径覆盖所述中心扇环，所述第二出气口组对应的所述运动路径覆盖所述第一扇环。
可选的，所述喷嘴组件包含至少一个喷嘴，所述喷嘴包含沿平行于基座径向方向的第一方向分布的至少两个出气口组，所述两个出气口组包括第一出气口组及第二出气口组，所述第二出气口组或所述第一出气口组对应的所述运动路径对所述承载区的覆盖区域不重合。
可选的，所述喷嘴包括至少两个所述第二出气口组，所述第二出气口组沿所述第一方向依次排布于所述第一出气口组的一侧。
可选的，所述喷嘴包括至少两个所述第二出气口组，所述第二出气口组沿所述第一方向并对称地排布于所述第一出气口组的两侧，定义相对所述第一出气口组对称的两个所述第二出气口组为成对第二出气口组，所述成对第二出气口组的气体管路连通。
可选的，定义所述出气口组在第一方向上的长度为所述出气口组的宽度，所述第二出气口组的宽度小于所述第一出气口组的宽度；在远离所述第一出气口组的方向上，多个所述第二出气口组的宽度递减。
可选的，所述气体管路上设有流控元件，以通过所述流控元件控制自外部冷却气体源流入所述气体管路的冷却气体的流速或流量；所述流控元件包含流量阀、通断开关中的任一种或两种。
可选的，所述喷嘴的内部设有匀气腔，所述匀气腔对应设于所述出气口组上游；所述气体管路通过对应的匀气腔向对应的出气口组提供冷却气体。
可选的，所述喷嘴组件还包含基部和固持部；所述基部设置在所述反应腔内并固定连接反应腔底壁；所述固持部连接设置在所述基部与所述喷嘴之间，用于为所述喷嘴提供支撑；所述固持部和所述基部的内部设有连通外部冷却流体源的冷却流体通道。
可选的，所述喷嘴顶面与所述下表面之间具有一个间隙，所述间隙小于5mm；所述喷嘴顶面开有至少一个面向所述下表面的凹槽，所述出气口组设于所述凹槽的底壁；不同的所述出气口组分别设于不同的凹槽内。
可选的，所述喷嘴的数量为两个或多个，所述喷嘴相对于所述基座的周向方向以相同间隔均匀分布。
本发明还提供一种晶圆处理设备，包含：反应腔，温度采集装置，位置传感器，控制装置，如本发明所述的温度调节装置；
所述反应腔内设有基座，所述基座用于载置待处理的晶圆；
所述温度采集装置用于采集所述晶圆的温度分布；
位置传感器，用于获取所述基座相对于其初始位置的旋转角度；
控制装置，其基于采集的温度分布确定晶圆的待调温区域；
所述控制装置还判断待调温区域是否到达喷嘴上方，若到达，控制与所述待调温区域对应的至少一个出气口组向基座的下表面提供冷却气体；所述至少一个出气口组在基座上表面的正投影与所述待调温区域在基座上表面的投影至少部分重合。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1)本发明的温度调节装置及晶圆处理设备通过喷嘴组件的至少两个出气口组实时且独立地向基座下表面提供冷却气体，实现按区域调节晶圆的温度，提高了晶圆表面温度的一致性和不同晶圆之间温度的一致性，保证了晶圆加工的良率。
2)本发明的温度调节装置可以通过沿基座周向方向排布的至少两个出气口组向基座下表面提供冷却气体，并基于晶圆的位置信息触发各出气口组工作，使得基座自转一周的时间内，能够多次对同一晶圆进行温度调节，有效提高了调节效率。
3)本发明的喷嘴可以沿平行于基座径向的方向设置至少两个出气口组，实现同时对晶圆的不同待调温区域进行温度调节，进一步效提高了调节效率。
4)本发明的喷嘴顶面设有凹槽，在各凹槽的底壁设有一个出气口组，通过凹槽为对应出气口组流出的冷却气体提供一定的容纳空间，防止冷却气体快速流出反应腔，提高了对晶圆的调温效果。
5)本发明在基部和固持部内设有冷却流体通道，防止基部和固持部被加热到过高温度而损坏。
6)本发明的温度调节装置结构简单，没有改变反应腔内现有元件的布局，大大节约了晶圆加工的经济成本，并且不会干扰反应腔内工艺气体的流场。
附图说明
为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：
图1为一种晶圆处理设备的示意图；
图2为本发明的晶圆处理设备的示意图；
图3、图3A为实施例一中，喷嘴与晶圆在基座上表面的投影示意图；
图3B为实施例一中，喷嘴的立体图；
图4、图4A为实施例二中，喷嘴与晶圆在基座上表面的投影示意图；
图5为实施例二中，喷嘴的剖视图；
图6为实施例二中，喷嘴的立体图；
图7为实施例二中，喷嘴的多组出气口分别通过多个流控元件连通外部冷却气体源的示意图。
图8为实施例三中，喷嘴在基座上表面的投影示意图；
图9、图9A为实施例三中，喷嘴的出气口组分布及承载区划分的示意图；
图10为实施例三中，喷嘴的剖视图；
图11为实施例三中，喷嘴的立体图；
图12为实施例三中，喷嘴对称的两个出气口组分别通过同一个流控元件连通外部冷却气体源的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
图1是一种晶圆处理设备1的示意图，该晶圆处理设备1用于使薄膜沉积或生长在晶圆W上，其包含一反应腔10。反应腔10包括大致为圆柱形的反应腔侧壁101和腔室盖102。反应腔10内设有基座103，沿基座103的周向方向，在基座103的上表面设有多个用于放置晶圆W的晶圆承载部件104。基座103的下方设有加热装置，由基座103将加热装置辐射的热量传递给晶圆承载部件104和晶圆W，使晶圆表面达到工艺所需的温度(通常大于1000℃)。
工艺气体通过腔室盖102中心的进气装置105注入到反应腔10内，并水平流过待处理晶圆W的上表面。通过旋转轴108驱动基座103带动晶圆承载部件104旋转，并驱动晶圆承载部件104自转，使不同晶圆上表面的气流环境趋于一致。工艺气体在特定温度下反应并沉积在晶圆W上形成所需材料的薄膜，晶圆表面的温度决定了材料沉积的速率。未来得及发生反应的工艺气体及反应副产物自反应腔侧壁的抽气口(图1中未示出)排出反应腔10。
加热装置通常使用感应线圈106，通过感应线圈106内的交变电流产生一个方向往复变化的磁场，进而该磁场会在基座表面形成一个变化的电场，该电场会在基座103内形成涡流，从而使得基座103发热。基座103将产生的热量传递给晶圆W，使晶圆W达到工艺要求的温度。感应线圈106所产生的磁场在基座103处并不能均匀分布(此为公知常识，在此不做赘述)，导致基座103热量分布的均匀性差。即使调整感应线圈106的位置(例如改变相邻匝感应线圈106之间的距离)也无法独立地按区域调整基座103的温度。
另一方面，基座103由粉末状的材料(如石墨)烧结而成。烧结过程中，粉末材料的密度分布不均匀，不可避免的使得基座103各区域的导热性差异较大。更换基座103不仅降低晶圆W的加工效率还增加晶圆W的加工成本。
由于感应线圈106的磁场分布差异及基座103各区域的导热性差异，基座103旋转时，在基座103的径向方向上，基座表面的温差较大。导致在晶圆W的径向方向上，晶圆表面的温差也较大。根据测量结果，晶圆表面各区域的最大温差值通常超过5℃，而期望的温差值是1℃以内。若晶圆温度的一致性越差，则将导致晶圆表面缺陷变多，降低晶圆加工的良品率。
本发明的晶圆加热装置及晶圆处理设备，在基座103各区域温差较大的情况下，无需改变反应腔10内现有元件布局，能够独立地按区域调节各晶圆W的温度，提高了晶圆表面温度的一致性和不同晶圆W之间温度的一致性，保证了晶圆加工的良率。
实施例一
为了达到上述目的，本发明提供一种温度调节装置，用于如图2所示的晶圆处理设备2。晶圆处理设备2包含反应腔20和温度调节装置。反应腔20内设有可旋转的基座203及位于基座下方的加热装置。基座203包含一个上表面2031及位于上表面2031相对侧的下表面2032。上表面2031载置有多个用于放置晶圆W的晶圆承载部件204，晶圆承载部件204随基座203一起旋转的同时还能够自转。图2中的加热装置为由内向外呈螺旋状均匀排布的感应线圈206。其他实施例中的加热装置也可以是加热灯，本发明中不做限制。
如图3、图3A所示，上表面2031设有多个扇环形的承载区21，多个晶圆承载部件204分别设置在多个承载区21内。晶圆处理过程中，基座203保持低速旋转，基于承载区21的温场分布，承载区21被与基座203同心的不同半径的多个圆环虚拟划分多个扇环。多个扇环包含中心扇环211和与中心扇环211不重叠的第一扇环212，晶圆中心在上表面2031的投影点落在中心扇环211内。在优选的实施例中，沿基座203的径向方向，晶圆中心在上表面2031的投影点与对应中心扇环211的外环、内环具有相同的距离，且晶圆中心在上表面2031的投影点与对应承载区21的外环、内环具有相同的距离。
图3、图3A中示出了晶圆Wa、Wb所对应的承载区21的划分情况。本实施例中，晶圆Wa、Wb对应的承载区21均被虚拟划分为中心扇环211和两个第一扇环212a、212b(第一扇环212的个数仅作为示例，不作为本发明的限制，不同晶圆W的承载区21还可以具有不同数量的第一扇环212)。
基于晶圆W的温场分布，沿晶圆W的径向方向，晶圆W被虚拟划分为多个区域。本实施例中，如图3、图3A所示，晶圆Wa、Wb均被虚拟划分为圆盘形的中心区域W_1和围绕在中心区域外周的边缘区域W_2。不同晶圆W的中心区域W_1的半径可以不同。中心区域W_1在上表面2031的正投影落对应的中心扇环211内，边缘区域W_2在上表面2031的正投影落在对应的中心扇环211、第一扇环212a、212b内。
温度调节装置包含冷却气体源和喷嘴组件。如图2所示，冷却气体源207设于反应腔20的外部。喷嘴组件包含设置在基座203与感应线圈206之间的至少两个喷嘴230(图2中仅示出了一个)。需要说明的是，本发明的喷嘴组件采用不能产生电感效应的材质(例如可以采用陶瓷材质)，防止被电磁感应加热而损坏。
本实施例中，如图3、图3A所示，喷嘴组件包含喷嘴230a、喷嘴230b。喷嘴230a、喷嘴230b的顶面分别设有第一出气口组223、第二出气口组224，在基座203旋转时，第一出气口组223、第二出气口组224在上表面2031的正投影相对于基座203各具有一个运动路径。第一出气口组223对应的运动路径覆盖与晶圆Wa对应的中心扇环211，第二出气口组224对应的运动路径覆盖与晶圆Wb对应的第一扇环212a。第一出气口组223、第二出气口组224分别通过独立的气体管路208(如图2所示)与冷却气体源207相连通，用于向下表面2032提供冷却气体。通过独立控制各出气口组向下表面2032提供冷却气体，实现独立地按区域调节晶圆W的温度。
本发明中根据采集的各晶圆W的温度分布(包含晶圆W各区域的温度值)设置调温参考值(采集的所有温度值中的最小值)。若某晶圆区域的温度值与调温参考值的差值超过设定的温差阈值(例如1℃，此仅作为示例)，将该晶圆区域作为待调温区域。通过温度调节装置降低待调温区域或其对应的扇环区域的温度，使得待调温区域与调温参考值的差值小于上述温差阈值，以提高晶圆表面温度的一致性和不同晶圆W之间温度的一致性。
如图3、图3A所示，本实施例中，晶圆Wa的中心区域W_1和晶圆Wb的边缘区域W_2为待调温区域，第一出气口组223用于对晶圆Wa的中心区域W_1调温，第二出气口组224用于对晶圆Wb的边缘区域W_2调温。
如图3所示，当晶圆Wa的中心区域W_1运动至第一出气口组223的上方，驱动第一出气口组223向下表面2032提供冷却气体。当晶圆Wa的中心区域W_1离开第一出气口组223的上方，驱动第一出气口组223停止向下表面2032提供冷却气体。在晶圆自转的配合下，第一出气口组223的调温效果遍及晶圆Wa的中心区域W_1。
同理，当晶圆Wb的边缘区域W_2运动至第二出气口组224的上方，驱动第二出气口组224向下表面2032提供冷却气体。当晶圆Wb的边缘区域W_2离开第二出气口组224的上方，驱动第二出气口组224停止向下表面2032提供冷却气体。在晶圆自转的配合下，第二出气口组224的调温效果遍及晶圆Wb的边缘区域W_2。在基座203的下一圈旋转中，重复上述步骤，直至各待调温区域的温度值与调温参考值的差值小于设定的温差阈值。
综上，通过第一出气口组223和第二出气口组224独立地按区域调节晶圆Wa、Wb的温度，不仅提高了晶圆Wa、Wb片内温度的一致性，同时还减小了晶圆Wa、Wb之间的温差。
如图2所示，各气体管路208分别设有一个流控元件209，控制装置251通过流控元件209控制自外部冷却气体源207流入对应气体管路208的冷却气体的流速或流量，从而实现独立控制各出气口组工作。本实施例中的流控元件209包含流量阀、通断开关中的任一种或两种。
本实施例中，在基座203旋转一圈的过程中，各待调温区域只有一次温度调节的机会。为提高温度调节的效率，在一个实施例中，沿基座203的周向方向设有均匀分布的多个喷嘴230，各喷嘴230的顶面分别设有一个出气口组。多个喷嘴230中的部分喷嘴230(不少于2个)用于对晶圆Wa的中心区域W_1调温，其余的喷嘴230(不少于2个)用于对晶圆Wb的边缘区域W_2调温，使得各待调温区域在基座203旋转一周的过程中能够被多次调温。
在另一个实施例中，如图3A所示，当晶圆Wb的边缘区域W_2在上表面2031的投影与第一出气口组223在上表面2031的投影至少部分重合时，也可以通过第一出气口组223对晶圆Wb的边缘区域W_2调温。易于理解的，随着基座203旋转角度的变化，同一个出气口组可以用于对不同晶圆W的待调温区域进行调温，这样可以既可以提高喷嘴230a的利用率，还能够有效避免对非待调温区域的温度产生影响。
在另一个实施例中，晶圆Wa的中心区域W_1、边缘区域W_2均为待调温区域，为同时调节该两个待调温区域的温度，也可以沿平行于基座径向的方向的第一方向设置两个喷嘴230，该两个喷嘴230的两个出气口组对应的运动路径分别覆盖晶圆Wa所在承载区31的中心扇环211、第一扇环212a。
如图2所示，本发明中，喷嘴顶面与下表面2032之间具有一个间隙(小于5mm)，自各出气口组流出的冷却气体通过该间隙沿着基座径向方向水平流动至基座边缘，然后从基座203与挡板217之间的缝隙流入反应腔侧壁201的抽气口(图2中未示出)，最后自出气口排出至反应腔外部。由于冷却气体不会进入基座上方的反应区域，因而不会干扰反应区域内工艺气体的流场，不会影响晶圆W的处理过程。
本实施例中，如图3B所示，在喷嘴顶面开有凹槽2301，并将出气口组开在凹槽2301的底壁。通过凹槽2301为从出气口组流出的冷却气体提供一定的容纳空间，防止冷却气体快速流出上述间隙，提高了对晶圆W的调温效果。
本实施例中，如图2所示，喷嘴组件还包含与喷嘴230配套设置的固持部231和基部232。基部232设置在反应腔20内并固定连接反应腔底壁。固持部231连接设置在基部232与喷嘴230之间，用于为喷嘴230提供支撑。固持部231和基部232的内部设有连通外部冷却流体源的冷却流体通道，防止固持部231和基部232被加热到过高温度而损坏。
本发明的温度调节装置结构简单，不仅能够提高晶圆加工的良品率和效率，且无需改变反应腔内现有元件的布局，节约了经济成本。
实施例二
如图4、图4A所示，晶圆Wa对应的承载区31的承载区31被虚拟划分为中心扇环311和第一扇环312a、312b、312c、312d(第一扇环的个数仅作为示例，不作为本发明的限制)。晶圆Wb对应的承载区31被虚拟划分为中心扇环311’和第一扇环312a’、312b’。本实施例中的喷嘴组件包含沿基座的周向方向均匀排布的三个相同的喷嘴330a、330b、330c(喷嘴的数量仅作为示例，不作为本发明的限制)。如图4、图4A、图5、图6所示，各喷嘴330包含沿平行于基座径向方向的第一方向分布的第一出气口组323和两个第二出气口组324a、324b。如图4、图4A所示，第一出气口组323对应的运动路径覆盖中心扇环311、311’。第二出气口组324a、324b对应的运动路径分别覆盖第一扇环312a、312b。第二出气口组324a、324b对应的运动路径还分别部分覆盖第一扇环312a’。
如图4、图4A所示，晶圆Wa包含中心区域W_1和边缘区域W_2a、W_2b。晶圆Wa的中心区域W_1和边缘区域W_2a为待调温区域。晶圆Wb包含中心区域W_1和边缘区域W_2。晶圆Wb的边缘区域W_2为待调温区域。
如图7所示，喷嘴330的各出气口组分别通过独立的流控元件309连通外部的冷却气体源307。通过控制装置351独立驱动各流控元件309工作。
当晶圆Wa运动至如图4所示的位置时，晶圆Wa的边缘区域W_2a、中心区域W_1在基座上表面3031的投影分别与喷嘴330a的第二出气口组324a、第一出气口组323在上表面3031的投影部分重叠，则喷嘴330a的第一出气口组323和第二出气口组324a一起向基座的下表面提供冷却气体。在晶圆自转的配合下，喷嘴330a第一出气口组323、第二出气口组324a的调温效果分别遍及晶圆Wa的中心区域W_1、边缘区域W_2a。易于理解的，喷嘴330b、330c同样可以用于对晶圆Wa调温。
图4中，喷嘴330b的第二出气口组324a、324b在上表面3031的投影与晶圆Wb的边缘区域W_2在上表面3021的投影部分重叠，喷嘴330b的第二出气口组324a、324b一起向基座的下表面提供冷却气体。易于理解的，喷嘴330a、330c同样可以用于对晶圆Wb调温。
本实施例中，在基座旋转一周的过程中，不仅可以通过多个喷嘴330对不同的待调温区域进行多次调温，且能够同时对同一晶圆W的多个待调温区域进行独立调温，有利于提高调节效率。和实施例一中的喷嘴组件相比，在出气口的组数相同的情况下，本实施例中的喷嘴组件占用反应腔内空间更小，进一步降低了喷嘴组件的安装难度。
在一个实施例中，当晶圆Wa运动至如图4A所示的位置时，晶圆Wa的边缘区域W_2a在上表面3031的投影与喷组330a的第一出气口组323在基座上表面3031的投影部分重叠，喷嘴330a的第一出气口组323工作，在晶圆Wa自转的配合下，该第一出气口组323的调温效果遍及晶圆Wa的边缘区域W_2a。易于理解的，随着基座旋转角度的变化，一个出气口组可以用于对同一晶圆W的不同待调温区域进行调温。
如图5所示，喷嘴330内部还设有多个匀气腔3302，分别对应多个出气口组。匀气腔3302设置在对应出气口组的上游，各气体管路308通过对应的匀气腔3302向对应的出气口组提供冷却气体。通过匀气腔308使得从出气口流出的冷却气体更加均质化。
实施例三
如图8所示，本实施例中沿基座的周向方向设有三个喷嘴430。如图9、图9A所示，基于与晶圆Wa对应的承载区41温场的实际分布，本实施例中将该承载区41虚拟划分为中心扇环411和第一扇环412a～412f。如图9、图9A、图10、图11所示，喷嘴430包含沿平行于基座径向方向的第一方向分布的第一出气口组423，以及第二出气口组424a～424f。第一出气口组423对应的运动路径覆盖中心扇环411，第二出气口组424a～424f对应的运动路径分别覆盖第一扇环412a～412f。以第一出气口组423为中心，第二出气口组424a、424f对称分布，第二出气口组424b、424e对称分布，第二出气口组424c、424d对称分布。
定义出气口组在第一方向的长度为该出气口组的宽度，第一出气口组423的宽度大于第二出气口组424的宽度，在远离第一出气口组423的方向上，多个第二出气口组424的宽度递减。
本实施例中，如图12所示，对称分布的两个第二出气口组424的气体管路通过同一流控元件409连通冷却气体源407。控制装置451一次可以驱动对称分布的两个第二出气口组424同时调节同一待调温区域的温度，进一步提高了调节效率。
本实施例中，晶圆Wa的边缘区域W_2为待调温区域。当晶圆Wa运动至如图9所示的位置时，边缘区域W_2在基座上表面4031的投影与第二出气口组424c、424d在基座上表面4031的投影部分重合，则驱动第二出气口组424c、424d共同工作。在晶圆Wa自转的配合下，第二出气口组424c、424d的调温效果分别遍及晶圆Wa的边缘区域W_2。当晶圆Wa运动至如图9A所示的位置时，边缘区域W_2在基座上表面4031的投影与第一出气口组423在基座上表面4031的投影部分重合，则驱动第一出气口组423工作。在晶圆Wa自转的配合下，第一出气口组423的调温效果分别遍及晶圆W的边缘区域W_2。易于理解的，根据基座旋转角度的不同，同一喷嘴430的不同出气口组可以用于对同一待调温区域进行调温。
本发明还提供一种晶圆处理设备，如图2所示，包含：反应腔20，温度采集装置(图中未示出)，位置传感器(图中未示出)，控制装置251。
反应腔20内设有基座203和如本发明所述的温度调节装置。温度采集装置用于采集晶圆W的温度分布。位置传感器用于获取基座203相对于其初始位置的旋转角度。控制器251内存储有喷嘴230与基座203初始位置之间的圆心角。
控制装置251根据上述旋转角度判断采集的温度值所属的晶圆W，并基于采集的温度值确定待调温区域。控制装置251还基于上述旋转角度、圆心角判断待调温区域是否到达喷嘴230上方。若到达，控制与该待调温区域对应的至少一个出气口组向基座230的下表面2032提供冷却气体；所述至少一个出气口组在基座上表面2031的正投影与该待调温区域在基座上表面2031的投影至少部分重合。
本发明中，可以预先建立控制表并存储在控制装置251中，控制装置251通过查表的方式，根据基座203的旋转角度和待调温晶圆的待调温区域，驱动对应的至少一个出气口组工作。
以图9为例，在一个实施例中，若控制装置判断晶圆Wa的边缘区域W_2为待调温区域，控制装置通过查询下表，当基座的旋转角度在93度～98度的范围内，驱动喷嘴430a的两个出气口组424c、424d向基座下表面提供冷却气体。
控制表
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种温度调节装置，用于晶圆处理设备，所述晶圆处理设备包含一反应腔，所述反应腔内设有基座及用于放置晶圆的晶圆承载部件，所述基座可旋转地设于所述反应腔内并包含一个上表面及位于所述上表面相对侧的下表面，所述上表面设有与所述晶圆承载部件对应并能载置所述晶圆承载部件的承载区，其特征在于，所述温度调节装置包含：
冷却气体源，其设于所述反应腔的外部；
喷嘴组件，其面向所述下表面设置；所述喷嘴组件包含至少两个出气口组，所述两个出气口组分别通过独立的气体管路与所述冷却气体源相连通；在所述基座旋转时，所述两个出气口组在所述上表面的正投影相对于所述基座各具有一个运动路径；所述两个出气口组对应的所述运动路径均至少部分覆盖所述承载区，且两个所述运动路径对所述承载区的覆盖部分至少部分不同。
2.如权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴组件包含至少两个喷嘴，所述两个喷嘴对应分别设有第一出气口组及第二出气口组；所述承载区能被与所述基座同心的不同半径的圆环划分为多个扇环，包括过所述承载区中心的中心扇环及与该中心扇环不重叠的第一扇环；所述第一出气口组对应的所述运动路径覆盖所述中心扇环，所述第二出气口组对应的所述运动路径覆盖所述第一扇环。
3.如权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴组件包含至少一个喷嘴，所述喷嘴包含沿平行于基座径向方向的第一方向分布的至少两个出气口组，所述两个出气口组包括第一出气口组及第二出气口组，所述第二出气口组或所述第一出气口组对应的所述运动路径对所述承载区的覆盖区域不重合。
4.如权利要求3所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴包括至少两个所述第二出气口组，所述第二出气口组沿所述第一方向依次排布于所述第一出气口组的一侧。
5.如权利要求3所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴包括至少两个所述第二出气口组，所述第二出气口组沿所述第一方向并对称地排布于所述第一出气口组的两侧，定义相对所述第一出气口组对称的两个所述第二出气口组为成对第二出气口组，所述成对第二出气口组的气体管路连通。
6.如权利要求4或5所述的温度调节装置，其特征在于，定义所述出气口组在第一方向上的长度为所述出气口组的宽度，所述第二出气口组的宽度小于所述第一出气口组的宽度；在远离所述第一出气口组的方向上，多个所述第二出气口组的宽度递减。
7.如权利要求1所述的温度调节装置，其特征在于，所述气体管路上设有流控元件，以通过所述流控元件控制自外部冷却气体源流入所述气体管路的冷却气体的流速或流量；所述流控元件包含流量阀、通断开关中的任一种或两种。
8.如权利要求2或3任一所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴的内部设有匀气腔，所述匀气腔对应设于所述出气口组上游；所述气体管路通过对应的匀气腔向对应的出气口组提供冷却气体。
9.如权利要求2或3任一所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴组件还包含基部和固持部；所述基部设置在所述反应腔内并固定连接反应腔底壁；所述固持部连接设置在所述基部与所述喷嘴之间，用于为所述喷嘴提供支撑；所述固持部和所述基部的内部设有连通外部冷却流体源的冷却流体通道。
10.如权利要求2或3任一所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴顶面与所述下表面之间具有一个间隙，所述间隙小于5mm；所述喷嘴顶面开有至少一个面向所述下表面的凹槽，所述出气口组设于所述凹槽的底壁；不同的所述出气口组分别设于不同的凹槽内。
11.如权利要求2或3任一所述的温度调节装置，其特征在于，所述喷嘴的数量为两个或多个，所述喷嘴相对于所述基座的周向方向以相同间隔均匀分布。
12.一种晶圆处理设备，其特征在于，包含：反应腔，温度采集装置，位置传感器，控制装置，如权利要求1至11任一所述的温度调节装置；
所述反应腔内设有基座，所述基座用于载置待处理的晶圆；
所述温度采集装置用于采集所述晶圆的温度分布；
位置传感器，用于获取所述基座相对于其初始位置的旋转角度；
控制装置，其基于采集的温度分布确定晶圆的待调温区域；
所述控制装置还判断待调温区域是否到达喷嘴上方，若到达，控制与所述待调温区域对应的至少一个出气口组向基座的下表面提供冷却气体；所述至少一个出气口组在基座上表面的正投影与所述待调温区域在基座上表面的投影至少部分重合。
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