CN117524930A - 一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法 - Google Patents
一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117524930A CN117524930A CN202311475240.2A CN202311475240A CN117524930A CN 117524930 A CN117524930 A CN 117524930A CN 202311475240 A CN202311475240 A CN 202311475240A CN 117524930 A CN117524930 A CN 117524930A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- heating
- heating plate
- disc
- plate
- 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.)
- Pending
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 309
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 51
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 49
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 11
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 20
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005389 semiconductor device fabrication Methods 0.000 description 1
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
- G05D23/20—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus 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
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
- H01L21/67248—Temperature monitoring
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0227—Applications
- H05B1/023—Industrial applications
- H05B1/0233—Industrial applications for semiconductors manufacturing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
本发明涉及半导体制造技术领域,更具体的说,涉及一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法。本发明提供了一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统,包括:第一加热盘和第二加热盘,温度采集单元,对第一加热盘和第二加热盘进行温度采集;控制单元,设置于腔体外,调整执行单元的输出功率;执行单元,对第一加热盘、第二加热盘进行加热;其中,所述控制单元为PID控制器,选择多个温度区域段进行分段PID整定,对执行单元进行PID调节。本发明可以在不同温度环境下对两个加热盘的温度分别进行采集与校准,结合不同温度下PID控制曲线的采集与改进,配合温度多段PID整定,实现对单腔内两个加热盘的精准温度控制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,更具体的说,涉及一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法。
背景技术
半导体腔室是用于半导体器件制造的特殊环境,通常是一个封闭的、受控制的空间,用于执行各种半导体制造工艺步骤。这些工艺腔室在半导体工业中起着至关重要的作用,因为它们提供了一种受控的环境,以确保制造过程的精确性、可重复性和纯净性。
半导体腔室是半导体制造中非常重要的设备之一,通常包括单腔和多腔两种类型。单腔半导体腔室通常由一个大的圆形腔室组成,多腔半导体腔室则由多个小的腔室组成。
为了实现高温工艺,单腔通常采用温控器控制加热盘温度。然而,晶圆翘曲是由此产生的一个普遍存在的问题,会影响沉积时的温度、薄膜性能、均匀性、光刻、蚀刻时的CDU(临界尺寸均匀性),并导致薄膜剥落,对工艺的稳定性和可靠性产生不利影响。
为了解决翘曲问题,通常会采用背面涨膜的方法来优化工艺,这种方法需要在一个腔体中使用上下两个加热盘的方式来控制晶圆温度。两个加热盘间距小,温度会互相影响。如果采用单腔控制一个加热盘的常规升温方法,在特定速率下会出现温度不稳定的情况。
单腔一个加热盘的常规升温控制方法是在单一变量情况下进行,也就是腔体环境、湿度、气体流量等相同的条件下进行温度的控制。因此,在固定好升温速率后,只需在工艺温度下调节出合适的PID(Proportion Integration Differentiation,比例-积分-微分)控制就可适用整个升温过程。
然而,当腔体内有两个加热盘,互为干扰源时,传统方法进行温度控制可能会出现不同温区升温速度不稳定的情况。此外,加热盘本身的电阻在不同温度下阻值会发生变化,且上下两个盘同时升温,对于其中一个加热盘来说,环境中产生了其他变量,因此,用一段PID值不能使整个升温过程都能迅速调节。
同时,在现有技术中,晶圆测温仪(TC wafer)直接放在加热盘表面,通过无纸记录仪进行多点位测试,判断不同温区的温度范围找到最佳电流比。然而,由于单腔体有两个加热盘,腔体上方加热盘无法用晶圆测温仪进行测试,因此无法测腔体上方加热盘的最佳电流比。
发明内容
本发明的目的是提供一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法,解决现有技术中难以对一个腔体中使用上下两个加热盘的方式来精准控制晶圆温度的问题。
本发明的另一个目的是提供一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法,解决现有技术中对于腔体上方加热盘无法进行精准测温的问题。
为了实现上述目的,本发明提供了一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统,包括:
第一加热盘和第二加热盘,设置于腔体内,所述第一加热盘位于第二加热盘的上方;
温度采集单元,设置在第一加热盘和第二加热盘上,对第一加热盘和第二加热盘进行温度采集;
控制单元,设置于腔体外,根据接收的第一加热盘、第二加热盘的温度信息,调整执行单元的输出功率;
执行单元,设置于腔体外,分别与第一加热盘、第二加热盘连接,对第一加热盘、第二加热盘进行加热;
其中,所述控制单元为PID控制器,选择多个温度区域段进行分段PID整定,对执行单元进行PID调节。
在一实施例中,所述温度采集单元包括若干测温热偶:
所述若干测温热偶,设置在第一加热盘上,用于检测采集第一加热盘的温度。
在一实施例中,所述第一加热盘为陶瓷盘;
所述测温热偶,采用陶瓷胶粘贴到第一加热盘上。
在一实施例中,所述若干测温热偶,分布在第一加热盘的监测中心、中间区域和边缘区域:
所述监测中心,为加热盘中心点;
所述中间区域,为加热盘的内圈加热区域;
所述边缘区域,为加热盘的外圈加热区域。
在一实施例中,所述控制单元,根据接收到的第一加热盘的温度变化,调整执行单元对第一加热盘输出的电流比,所述电流比为加热盘外圈电流与内圈电流的比值。
在一实施例中,所述控制单元包括第一温控器和第二温控器,所述执行单元包括若干功率控制器:
所述第一温控器,调整对功率控制器的功率输出,控制对第一加热盘的内圈和外圈进行加热;
所述第二温控器,调整对功率控制器的功率输出,控制对第二加热盘进行加热。
在一实施例中,所述控制单元通过以下方式进行分段PID整定:
对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线;
将2条升温曲线的两个交点作为第一拐点和第二拐点;
将第一拐点和第二拐点作为分段整定的第一整定温度和第二整定温度。
为了实现上述目的,本发明提供了一种半导体腔室双加热盘的温度控制方法,包括以下步骤:
步骤S1、对第一加热盘和第二加热盘进行温度采集及校准;
步骤S2、根据接收的第一加热盘、第二加热盘的温度信息,选择多个温度区域段进行分段PID整定,对执行单元进行PID调节,调整执行单元的输出功率;
步骤S3、对第一加热盘、第二加热盘进行加热。
在一实施例中,所述步骤S1包括:
将若干测温热偶设置在第一加热盘上,检测采集第一加热盘的温度。
在一实施例中,所述第一加热盘为陶瓷盘;
所述步骤S1包括:
将测温热偶通过陶瓷胶粘贴到第一加热盘上。
在一实施例中,所述步骤S1包括:
将若干测温热偶,分布在第一加热盘的监测中心、中间区域和边缘区域;
所述监测中心,为加热盘中心点;
所述中间区域,为加热盘的内圈加热区域;
所述边缘区域,为加热盘的外圈加热区域。
在一实施例中,所述步骤S2包括:
根据接收到的第一加热盘的温度变化信息,调整执行单元对第一加热盘输出的电流比,所述电流比为加热盘外圈电流与内圈电流的比值。
在一实施例中,所述步骤S2中选择多个温度区域段进行分段PID整定,包括:
对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线;
将2条升温曲线的两个交点作为第一拐点和第二拐点;
将第一拐点和第二拐点作为分段整定的第一整定温度和第二整定温度。
在一实施例中,所述第一加热盘为陶瓷盘,第二加热盘为铝盘;
所述步骤S2中对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线,包括:
对陶瓷盘先升温至第一温度;
继续对陶瓷盘和铝盘同时进行升温,陶瓷盘升温至第二温度,铝盘升温至第三温度;
待温度稳定后,停止铝盘升温,继续对陶瓷盘进行升温至第四温度。
本发明提出的一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统及方法,可以在不同温度环境下对两个加热盘的温度分别进行采集与校准,同时结合不同温度下PID控制曲线的采集与改进,实现对单腔内两个加热盘的精准温度控制;通过观察升温曲线的变化区间,配合温度多段PID整定,找到最佳的控温测量,以实现加热盘稳定升温的目的。
附图说明
本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显,在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征,其中:
图1揭示了根据本发明一实施例的半导体腔室双加热盘的温度控制系统的原理框图;
图2揭示了根据本发明一实施例的加热盘升温曲线的示意图;
图3揭示了根据本发明一实施例的半导体腔室双加热盘的温度控制方法的流程图。
图中各附图标记的含义如下:
100第一腔体;
110第一加热盘;
120第二加热盘;
200第二腔体;
300控制单元;
310第一温控器;
320第二温控器;
400执行单元;
410第一功率控制器;
420第二功率控制器;
430第三功率控制器;
440第四功率控制器;
450第五功率控制器;
460第六功率控制器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释发明,并不用于限定发明。
需要说明的是,下述实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的形态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局形态也可能更为复杂。
本发明提出的半导体腔室双加热盘的温度控制系统,所述半导体腔室包括若干腔体,包括:
每个腔体内均设置有第一加热盘和第二加热盘;
第一加热盘和第二加热盘,设置于腔体内,所述第一加热盘位于第二加热盘的上方;
温度采集单元,与控制单元连接,设置在第一加热盘和第二加热盘上,对第一加热盘和第二加热盘进行温度采集,并将采集的温度信息发送给控制单元;
控制单元,设置于腔体外,根据接收的第一加热盘、第二加热盘的温度信息,调整执行单元的输出功率;
执行单元,设置于腔体外,与控制单元连接,分别与第一加热盘、第二加热盘连接,对第一加热盘、第二加热盘进行加热;
其中,所述控制单元为PID控制器,选择多个温度区域段进行分段PID整定,对执行单元进行PID调节。
图1揭示了根据本发明一实施例的半导体腔室双加热盘的温度控制系统的原理框图,如图1所示的实施例中,半导体腔室为双腔结构,包括第一腔体100和第二腔体200。
以第一腔体100为例,第一腔体100设置有第一加热盘110和第二加热盘120。
现有技术中,一般采用晶圆测温仪(TC wafer),放置在加热盘上进行温度采集与校准。晶圆测温仪(TC wafer)是一种高精度的温度测量设备,可以认为是一种带有贴合17个温度检测点的晶圆。
在本实施例中,位于上方的第一加热盘110是陶瓷盘,位于下方的第二加热盘120为铝盘。
对于第二加热盘120,温度采集单元可以采用晶圆测温仪进行温度采集与校准,并将采集的温度信息发送给控制单元300,但是对于第一加热盘110,无法采用上述方式进行温度采集与校准。
对于第一加热盘110,温度采集单元采用若干测温热偶,设置在第一加热盘110上,用于检测采集第一加热盘110的温度,并将采集的温度信息发送给控制单元300。
在本实施例中,温度采集单元采用与晶圆测温仪相同配置的1级精度的17个测温热偶,将测温热偶用陶瓷胶粘贴到位于上方的陶瓷盘盘面上,以测试整个盘面的温度均匀性。
陶瓷胶是一种独特的粘合剂,其耐温高于1000℃,并具有与陶瓷盘盘面材料相近的导热性与热膨胀系数,其主要成分是Al2O3,使其在测试过程中不会对陶瓷盘盘面造成损伤,也不会污染腔室。
在本实施例中,17个测温热偶,分布在第一加热盘的三个区域,分别为监测中心、中间区域和边缘区域:
所述监测中心,为加热盘中心点,为1个测温热偶测温点;
所述中间区域,为加热盘的内圈加热区域,均匀分布8个测温热偶测温点;
所述边缘区域,为加热盘的外圈加热区域,均匀分布8个测温热偶测温点。
各区域的测温点是等分均匀分布的。
通过使用粘贴测温热偶的方法,可以直接收集到上盖陶瓷盘的温度变化随电流比之间的对应关系,从而能够为腔室内温度调整提供基础且准确的加热数据,为工艺温度调整带来便利。
控制单元300,设置于腔体外,根据接收的第一加热盘110、第二加热盘120的温度信息,调整执行单元400的输出功率。
控制单元300根据接收到的陶瓷盘的温度变化,调整执行单元400对陶瓷盘输出的电流比,每调整1次电流比,记录1组温度数据,找到陶瓷盘盘面温度最均匀的电流比,以及使得陶瓷盘温度在安全范围内的电流比。需要注意的是,这里的电流比指的是加热盘外圈电流与内圈电流的比值。
在图1所示的实施例中,所述控制单元300包括第一温控器310和第二温控器320,所述执行单元400包括6个功率控制器,即第一功率控制器410、第二功率控制器420、第三功率控制器430、第四功率控制器440、第五功率控制器450和第六功率控制器460:
所述第一温控器410,调整对4个功率控制器即第一功率控制器410、第二功率控制器420、第三功率控制器430、第四功率控制器440的功率输出,控制对两个腔体内第一加热盘110的内圈和外圈进行加热;
所述第二温控器,调整对2个功率控制器即第五功率控制器450和第六功率控制器460的功率输出,控制对两个腔体内的第二加热盘120进行加热。
在现有技术中,功率控制器均设置在远程箱,且每台温控器只能控制一个加热盘,因此,对于两个腔室,需要采用四台温控器分别对四个加热盘进行控制。
在本发明中,对于两个腔室,采用一台温控器就可以同时控制两个陶瓷盘的内圈和外圈输出,另一个温控器则控制两个铝盘的输出。
因此,在本发明中,仅需要使用两台温控器,便能实现对6台功率控制器的输出进行控制,进而精确控制两个加热盘的温度。
这种新的设计方式,节省了两台温控器的空间,不仅提高了设备的运行效率,而且使设备的布局更加紧凑,从而实现了能源和空间的双重节约。
控制单元为PID控制器,PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。
通常,PID整定只需要在工艺温度下整定,调节原理是根据输出与给定值之间的偏差来对比例增益进行调节,使系统能够达到给定值。
在现有技术中,通常会使用一段PID调节来实现整个过程的升温与稳定时的控制。然而,本发明中涉及的半导体腔室具有上下两个加热盘,在升温过程中,加热盘的电阻会随着温度的变化而变化。因此,在整个升温过程中,如果只使用一段PID调节,就会出现升温速率报警的问题,原因是无法按照恒定速率升温。
经过测试及实际应用,本发明发现对于温度变化较大的区域段,采用多段PID进行不同温区整定是一种有效的解决方案,通过分段调节PID控制器的参数,可以在不同的温度范围内实现最佳控制效果。
在本实施例中,控制单元通过以下方式进行分段PID整定:
对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线;
将2条升温曲线的两个交点作为第一拐点和第二拐点;
将第一拐点和第二拐点作为分段整定的第一整定温度和第二整定温度。
同一侧腔体内的两个加热盘可以同时升温,生成两条对应的升温曲线,每条升温曲线的形状类似,但是在拐点位置上有所不同。
图2揭示了根据本发明一实施例的加热盘升温曲线的示意图,如图2所示,A点为升温速度突然上升的转折点,在A点之后输出小电流,加热盘温度迅速上升。随着温度的升高,在B点之后升温速度逐渐变慢,开始降低输出电流。这是因为在接近目标温度时,为了防止温度过冲。
需要找到升温过程中两条升温相交接近的拐点,实际上,这里的拐点是升温速率突变的两个点。
在本实施例中,生成加热盘升温曲线以寻找拐点,进一步包括以下步骤:
在升温过程中,首先按照设定的安全斜率V℃/min进行升温,直至达到目标温度T℃;
如果在升温过程中速度过快,可以将目标温度T℃不断更改,每次更改的数值为当前值T1℃加设定速率,即T=T1+V;
当到达目标温度后,进行PID整定。
此时整定的PID并不适用于整体升温工况,因此需要降温至常温,再次升温,通过观察此时的曲线,可以找到拐点。
此外,在本实施例中,由于陶瓷盘在低温区与高温区变化最大,因此,对陶瓷盘和铝盘进行升温时,通过以下步骤进行:
对陶瓷盘先升温至第一温度;
同时对陶瓷盘和铝盘进行升温,陶瓷盘升温至第二温度,铝盘升温至第三温度;
待温度稳定后,停止铝盘升温,继续对陶瓷盘进行升温至第四温度。
针对陶瓷盘的工艺温度550℃,铝盘的工艺温度400℃,通过以下步骤进行升温:
先将陶瓷盘升至200℃;
然后对陶瓷盘、铝盘同时升温,陶瓷盘升温至440℃,铝盘升温至400℃;
待温度稳定后,停止铝盘升温,继续对陶瓷盘进行升温至550℃。
表1为不同温度区域段所对应的温度范围与整定温度的关系表。如表1所示,其中,X1为分段整定的第一段温度范围内的温度最大值,X2为分段整定的第二段温度范围内的温度最大值,T2为温控器的温度调节值。X1、X2可以通过A、B拐点结合温度调节值T2获得。
表1
温度范围 | 整定温度 | |
第一段 | 0~[X1≥(A+T2)] | A |
第二段 | [X1≥(A+T2)]~[X2≥(B+T2)] | B |
第三段 | [X2≥(B+T2)]~(+∞) | 最终工艺温度 |
在进行温度整定时,温控器会先小幅降低目标温度,通常在1-3℃之间,然后再将温度小幅升高,同样在1-3℃之间,这个过程会反复进行两次,以精准地调整所需的温度。在进行区间设置时,根据不同温控器的温度调节值T2来进行调整。
例如,如果使用的温控器的温度调节值为3℃,那么T2值就应设置为3。用户根据自己选取的温控器来确定T2的值,并进行相应的区间设置,以实现精准的温度控制。
在设定工艺温度时,有一点需要注意:
工艺温度区间如果处于(B+20)~(+∞)之间,且工艺温度设定点大于等于(B+20+T2),此时,T2温度要大于PID调节时超调的温度。
以工艺温度在430℃~550℃之间为例,如果设置的第三段范围为420℃~(+∞),那么第二段的拐点温度400℃设为整定温度就是非常合理的。
基于上述半导体腔室双加热盘的温度控制系统,本发明还提出了一种半导体腔室双加热盘的温度控制方法。
图3揭示了根据本发明一实施例的半导体腔室双加热盘的温度控制方法的流程图,如士3所示,本发明提出的半导体腔室双加热盘的温度控制方法,包括以下步骤:
步骤S1、对第一加热盘和第二加热盘进行温度采集及校准;
步骤S2、根据接收的第一加热盘、第二加热盘的温度信息,选择多个温度区域段进行分段PID整定,对执行单元进行PID调节,调整执行单元的输出功率;
步骤S3、对第一加热盘、第二加热盘进行加热。
在一些实施例中,所述步骤S1包括:
将若干测温热偶设置在第一加热盘上,检测采集第一加热盘的温度。
在一些实施例中,所述第一加热盘为陶瓷盘;
所述步骤S1包括:
将测温热偶通过陶瓷胶粘贴到第一加热盘上。
在一些实施例中,所述步骤S1包括:
将若干测温热偶,分布在第一加热盘的监测中心、中间区域和边缘区域;
所述监测中心,为加热盘中心点;
所述中间区域,为加热盘的内圈加热区域;
所述边缘区域,为加热盘的外圈加热区域。
在一些实施例中,所述步骤S2包括:
根据接收到的第一加热盘的温度变化信息,调整执行单元对第一加热盘输出的电流比,所述电流比为加热盘外圈电流与内圈电流的比值。
在一些实施例中,所述步骤S2中选择多个温度区域段进行分段PID整定,包括:
对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线;
将2条升温曲线的两个交点作为第一拐点和第二拐点;
将第一拐点和第二拐点作为分段整定的第一整定温度和第二整定温度。
在一些实施例中,
所述第一加热盘采用陶瓷盘,第二加热盘为铝盘;
所述步骤S2中对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线,包括:
对陶瓷盘先升温至第一温度;
同时对陶瓷盘和铝盘进行升温,陶瓷盘升温至第二温度,铝盘升温至第三温度;
待温度稳定后,停止铝盘升温,继续对陶瓷盘进行升温至第四温度。
由于半导体腔室双加热盘的温度控制方法的具体实现细节与前述的半导体腔室双加热盘的温度控制系统所对应,所以具体细节此处不再重复描述。
尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作,但是应理解并领会,这些方法不受动作的次序所限,因为根据一个或多个实施例,一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
本发明提出的一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统及方法,具体具有以下有益效果:
1)能有效检测出加热盘温度变化的均匀性,以及在不同温度区间内合适的电流比例,从而防止在升温过程中出现由于加热盘内外圈温度不均而导致的加热盘碎裂问题;
2)通过温度整定与区间判断,能确保加热盘以最大设定速度快速升温,同时保持速度几乎恒定,既提高了效率,也保障了加热盘的安全和使用寿命。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
如本申请和权利要求书中所示,除非上下文明确提示例外情形,“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数,也可包括复数。一般说来,术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素,而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列,方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确的限定。
除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的,熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下,对上述实施例做出种种修改或变化,因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限,而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。
Claims (14)
1.一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统,其特征在于,包括:
第一加热盘和第二加热盘,设置于腔体内,所述第一加热盘位于第二加热盘的上方;
温度采集单元,设置在第一加热盘和第二加热盘上,对第一加热盘和第二加热盘进行温度采集;
控制单元,设置于腔体外,根据接收的第一加热盘、第二加热盘的温度信息,调整执行单元的输出功率;
执行单元,设置于腔体外,分别与第一加热盘、第二加热盘连接,对第一加热盘、第二加热盘进行加热;
其中,所述控制单元为PID控制器,选择多个温度区域段进行分段PID整定,对执行单元进行PID调节。
2.根据权利要求1所述的半导体腔室双加热盘的温度控制系统,其特征在于,所述温度采集单元包括若干测温热偶:
所述若干测温热偶,设置在第一加热盘上,用于检测采集第一加热盘的温度。
3.根据权利要求2所述的半导体腔室双加热盘的温度控制系统,其特征在于,所述第一加热盘为陶瓷盘;
所述测温热偶,采用陶瓷胶粘贴到第一加热盘上。
4.根据权利要求2所述的半导体腔室双加热盘的温度控制系统,其特征在于,所述若干测温热偶,分布在第一加热盘的监测中心、中间区域和边缘区域:
所述监测中心,为加热盘中心点;
所述中间区域,为加热盘的内圈加热区域;
所述边缘区域,为加热盘的外圈加热区域。
5.根据权利要求1所述的半导体腔室双加热盘的温度控制系统,其特征在于,所述控制单元,根据接收到的第一加热盘的温度变化,调整执行单元对第一加热盘输出的电流比,所述电流比为加热盘外圈电流与内圈电流的比值。
6.根据权利要求1所述的半导体腔室双加热盘的温度控制系统,其特征在于,所述控制单元包括第一温控器和第二温控器,所述执行单元包括若干功率控制器:
所述第一温控器,调整对功率控制器的功率输出,控制对第一加热盘的内圈和外圈进行加热;
所述第二温控器,调整对功率控制器的功率输出,控制对第二加热盘进行加热。
7.根据权利要求1所述的半导体腔室双加热盘的温度控制系统,其特征在于,所述控制单元通过以下方式进行分段PID整定:
对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线;
将2条升温曲线的两个交点作为第一拐点和第二拐点;
将第一拐点和第二拐点作为分段整定的第一整定温度和第二整定温度。
8.一种半导体腔室双加热盘的温度控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、对第一加热盘和第二加热盘进行温度采集及校准;
步骤S2、根据接收的第一加热盘、第二加热盘的温度信息,选择多个温度区域段进行分段PID整定,对执行单元进行PID调节,调整执行单元的输出功率;
步骤S3、对第一加热盘、第二加热盘进行加热。
9.根据权利要求8所述的半导体腔室双加热盘的温度控制方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
将若干测温热偶设置在第一加热盘上,检测采集第一加热盘的温度。
10.根据权利要求9所述的半导体腔室双加热盘的温度控制方法,其特征在于,所述第一加热盘为陶瓷盘;
所述步骤S1包括:
将测温热偶通过陶瓷胶粘贴到第一加热盘上。
11.根据权利要求9所述的半导体腔室双加热盘的温度控制方法,其特征在于,所述步骤S1包括:
将若干测温热偶,分布在第一加热盘的监测中心、中间区域和边缘区域;
所述监测中心,为加热盘中心点;
所述中间区域,为加热盘的内圈加热区域;
所述边缘区域,为加热盘的外圈加热区域。
12.根据权利要求8所述的半导体腔室双加热盘的温度控制方法,其特征在于,所述步骤S2包括:
根据接收到的第一加热盘的温度变化信息,调整执行单元对第一加热盘输出的电流比,所述电流比为加热盘外圈电流与内圈电流的比值。
13.根据权利要求8所述的半导体腔室双加热盘的温度控制方法,其特征在于,所述步骤S2中选择多个温度区域段进行分段PID整定,包括:
对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线;
将2条升温曲线的两个交点作为第一拐点和第二拐点;
将第一拐点和第二拐点作为分段整定的第一整定温度和第二整定温度。
14.根据权利要求13所述的半导体腔室双加热盘的温度控制方法,其特征在于,所述第一加热盘采用陶瓷盘,第二加热盘为铝盘;
所述步骤S2中对第一加热盘和第二加热盘进行升温,生成对应的两条升温曲线,包括:
对陶瓷盘先升温至第一温度;
同时对陶瓷盘和铝盘进行升温,陶瓷盘升温至第二温度,铝盘升温至第三温度;
待温度稳定后,停止铝盘升温,继续对陶瓷盘进行升温至第四温度。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311475240.2A CN117524930A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202311475240.2A CN117524930A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN117524930A true CN117524930A (zh) | 2024-02-06 |
Family
ID=89759134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202311475240.2A Pending CN117524930A (zh) | 2023-11-07 | 2023-11-07 | 一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN117524930A (zh) |
-
2023
- 2023-11-07 CN CN202311475240.2A patent/CN117524930A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10415899B2 (en) | Cooling system, substrate processing system and flow rate adjusting method for cooling medium | |
KR101648082B1 (ko) | 화학 증착 챔버 내부의 베이스 가열 제어 장치 및 방법 | |
TWI406323B (zh) | 多區電阻加熱器 | |
CN109643676B (zh) | 具有可独立控制的加热器元件阵列的基板载具 | |
CN103668128B (zh) | Mocvd设备、温度控制系统及控制方法 | |
CN101495847A (zh) | 快速热处理基板的适应性性控制方法 | |
CN109643668B (zh) | 对于使用加热器元件阵列的基板载具的温度测量 | |
JP2013149977A (ja) | 基板処理システム用の不均一な断熱層を有する温度制御された基板ホルダ | |
CN103828031A (zh) | 用于监测复用加热器阵列的温度并控制该阵列的系统和方法 | |
CN107331595A (zh) | 用于等离子处理装置及其温度控制方法和校准方法 | |
CN108062124B (zh) | 一种温控晶圆安装台及其温控方法 | |
EP3351054B1 (en) | Integrated heater and sensor system | |
TW202202964A (zh) | 控制加熱器之控制系統之動態校準技術 | |
CN111048987B (zh) | 基于激光管温度多点采集的高频率复现性激光稳频方法与装置 | |
CN105136304B (zh) | 温度校准方法及系统 | |
JP3911071B2 (ja) | 高速ランプ加熱処理装置及び高速ランプ加熱処理方法 | |
CN117524930A (zh) | 一种半导体腔室双加热盘的温度控制系统和方法 | |
US20210368584A1 (en) | Passive and active calibration methods for a resistive heater | |
CN216852386U (zh) | 基于电热管阵列的定制温场动态稳定加热模块 | |
CN107910280B (zh) | 一种建立全局调节模型进行优化快速热退火的方法 | |
CN111139444A (zh) | 半导体加工设备的加热系统及其控制方法 | |
CN113846376A (zh) | 外延生长装置的调温方法以及外延生长装置 | |
CN109781309B (zh) | 一种薄膜型热流计的高精度标定装置及方法 | |
CN113964061A (zh) | 监控热板烘烤不均匀的方法 | |
KR20080109981A (ko) | 웨이퍼 가열 장치 제어 시스템, 및 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication |