CN117737692A - 一种温度控制系统、化学气相沉积设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种温度控制系统，用于化学气相沉积设备，所述设备包含一反应室，所述反应室内设有用于放置基片的基座，所述基片包括一中心区域，和环绕所述中心区域设置的边缘区域，所述边缘区域包括多个方位角不同的边缘控温区域，所述系统包含：多个加热元件，分别独立地加热所述中心区域和所述边缘控温区域；多个第一测温仪，分别用于测量中心区域和边缘控温区域的温度；控制器，其存储有温度控制模型；所述温度控制模型被配置为基于反应室内沉积工艺的工艺参数和多个第一测温仪测量的温度值，独立控制所述中心区域和所述边缘控温区域对应的各加热元件的功率，实现基片表面温度分布均匀。本发明还提供一种化学气相沉积设备及一种温度控制方法。

Description

一种温度控制系统、化学气相沉积设备及方法

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种温度控制系统、化学气相沉积设备及方法。

背景技术

在半导体制造业，化学气相沉积(CVD)是一种在基片上形成薄膜材料的公知工艺。通常，CVD工艺在高温下进行，待沉积的材料的前驱气态分子被提供给基片，以进行化学反应并产生高质量的薄膜。

在CVD工艺期间，必须仔细控制各种工艺参数，以确保在半导体处理中产生高质量沉积层。一个关键参数是基片处理的每个步骤中的基片表面的温度分布。因为沉积气体在特定温度下反应并沉积在基片上，基片温度决定了基片上材料沉积的速率与质量。如果基片表面的温度分布不均匀，则薄膜在基片上沉积不均匀，造成基片上各位置的薄膜物理性质和化学性质的不均匀。尤其在外延沉积中，甚至轻微的温度不均匀性也会导致薄膜滑移，厚度不均匀和/或由掺杂不均匀所引起的基片电阻不均匀。

在化学气相沉积过程中，由于气体流动、周围零部件吸热不均匀、基座和基片边缘的热传导等物理因素影响，基片温度在不同区域会存在差异。工艺气体从反应室的进气口水平流向反应室的排气口。由于工艺气体会带走一部分热量，靠近进气口的基座区域的温度低于靠近排气口的基座区域。反应室的传输口周围的热力学环境和其他区域也不一样。同时，由于基片边缘和基座存在接触，热传导会显著地提升基片边缘的温度，使得基片中心区域和基片边缘区域热力学环境也存在较大差异。

沉积工艺过程中，为了沉积的均匀性，通常基座会以一定的转速绕自身中心轴转旋转，以提高沉积质量。在基座处于静止状态时，到其达到特定转速前，基片表面温度不均匀会使基片翘曲变形，这会造成后续薄膜沉积时基片不同位置沉积的薄膜物理化学性质不均匀。进一步地，当基座转速达到一定水平后，翘曲的基片边缘会与基座碰撞而造成损坏或使基片产生刮痕，影响后续生长的薄膜质量。因此在沉积工艺开始之前控制基片表面温度分布的均匀性也同样重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度控制系统、化学气相沉积设备及方法，通过本发明能够在沉积工艺前对处于静止状态的基片上的多个区域进行独立测温，并独立控制各区域的温度，保证基片表面温度分布均匀，防止基片因表面温度不均匀产生翘曲变形，影响后续沉积工艺阶段薄膜的沉积质量，同时避免变形基片在沉积工艺中旋转时，与基座发生碰撞而损坏或滑动产生刮痕。通过本发明还能够在沉积工艺中，对沿旋转基片的径向分布的多个区域进行独立测温，并独立控制各区域的温度，从而保证薄膜生长的可控性。同时，本发明能够保证对各区域所测温度值的准确性。

为了达到上述目的，本发明提供一种温度控制系统，用于化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包含一反应室，所述反应室内设有用于放置基片的基座，其特征在于，所述基片包括一中心区域，和环绕所述中心区域设置的边缘区域，所述边缘区域包括多个方位角不同的边缘控温区域，所述系统包含：

多个加热元件，通过所述多个加热元件分别独立地加热所述中心区域和所述边缘控温区域；

多个第一测温仪，通过所述多个第一测温仪分别测量所述中心区域和所述边缘控温区域的温度；

控制器，其存储有温度控制模型；所述温度控制模型被配置为基于反应室内沉积工艺的工艺参数和多个第一测温仪测量的温度值，独立控制所述中心区域和所述边缘控温区域对应的各加热元件的功率，实现基片表面温度分布均匀。

可选地，所述基片还包括设置在所述中心区域和所述边缘区域之间的中间区域，所述中间区域环绕所述中心区域设置，所述中间区域包括多个方位角不同的中间控温区域，多个第一测温仪分别测量所述中间控温区域的温度，多个加热元件分别独立地加热所述中间控温区域。

可选地，所述边缘区域包括第一边缘控温区域和在方位角上偏离所述第一边缘控温区域的第二边缘控温区域，所述第二边缘控温区域偏离所述第一边缘控温区域45度。

可选地，所述中间区域包括第一中间控温区域和在方位角上偏离所述第一中间控温区域的第二中间控温区域，所述第二中间控温区域偏离所述第一中间控温区域45度。

可选地，所述工艺参数包含：反应室内气体的种类、工艺气体的流量、反应室内气压、基片的辐射系数中的一种或多种。

可选地，所述中心区域作为校准区；所述温度控制系统还包含第二测温仪，用于测量与所述校准区位置对应的基座背面的温度；通过第二测温仪、与校准区对应的第一测温仪配合，判断第一测温仪的测量偏差是否超过设定的偏差范围。

可选地，对应第一测温仪投射在所述中间区域的测温点与基片中心的距离为75-100mm，对应第一测温仪投射在所述边缘区域的测温点与基片中心的距离为143-147mm。

可选地，控制器还包含：

采集模块，其用于采集第一测温仪、第二测温仪的读数；

存储模块，其存储有与多种沉积工艺对应的多组工艺参数、基片标准温度值；

计算模块，其基于所述采集模块采集的第一测温仪的读数、与反应室内沉积工艺对应的一组工艺参数、所述基片标准温度值，为对应的加热元件计算生成对应的温度补偿值。

可选地，所述控制器还包含：多个功率控制模块；

所述多个功率控制模块分别电性连接在多个外部功率源与多个加热元件之间；所述功率控制模块基于对应的温度补偿值，控制对应加热元件的加热功率。

可选地，所述控制器还包含：报警模块，其连接所述采集模块；若第二测温仪与对应第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第一温差阈值，所述报警模块进行声光报警；任意两个第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第二温差阈值，报警模块进行声光报警。

可选地，所述第一测温仪和所述第二测温仪为红外测温仪。

可选地，所述第一测温仪和所述第二测温仪的工作波段为

本申请还提高一种化学气相沉积设备，包含：

反应室，其由上石英穹顶和下石英穹顶围封而成，所述反应室内设有用于放置基片的基座；

工艺气体注入口，其设置于反应室一侧，用于输入工艺气体；

气体排出口，其设置在反应室的与所述工艺气体注入口相对的另一侧，用于排出工艺气体、副产物气体和/或净化气体；

所述温度控制系统；多个加热元件分别设置在所述基座的上方和所述基座的下方。

可选地，每个所述加热元件分别包含：加热灯和反射板；所述反射板设置在对应加热灯远离所述基座的一侧；通过预先设定好反射板的角度，将对应加热灯的光反射至基片对应的区域，实现加热元件独立加热。

本申请还提供一种温度控制方法，用于所述的化学气相沉积设备，其特征在于，包含步骤：控制器基于多个第一测温仪对静止状态的基片的多个区域测量的温度值、工艺参数，独立控制各加热灯的加热功率，实现基片表面温度分布均匀。

可选地，还包含步骤：控制器基于多个第一测温仪对旋转状态的基片的中心区域，中间区域和边缘区域测量的温度值、工艺参数，独立控制各加热灯的加热功率，实现基片表面温度分布均匀。

可选地，还包含步骤：若第二测温仪与对应第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第一温差阈值，报警模块进行声光报警；若任意两个第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第二温差阈值，报警模块进行声光报警。

与现有技术相比，本发明的温度控制系统、化学气相沉积设备及方法的有益效果在于：

1)本发明能够对处于静止状态的基片上多个虚拟的分区进行独立测温，并独立控制各分区的温度，有效解决了因反应室内工艺气体的流动，造成反应室的进气口、排气口所对应的基片区域温度不一致的问题；同时还有效解决了基片周围零部件吸热不均匀，造成基片周围热力学环境不同，影响基片表面温度均匀性的问题。

2)本发明能够对沿径向分布的多个虚拟的区域进行独立测温，并独立控制各区域的温度，有效解决了因基片边缘和基座存在接触，导致基片边缘区域与基片中心区域温度不一致的问题；并且还解决了因基片厚度不均匀、驱动轴的存在带来的受热不均匀的问题；进一步保证了沉积阶段基片表面温度的均匀性。

3)本发明能够在沉积工艺开始前，对处于静止状态的基片的多个区域进行独立控温，防止基片翘曲变形，进而保证了后续薄膜沉积的均与性，避免了沉积工艺中旋转的变形基片与基座发生碰撞而损坏或发生相对滑动产生刮痕。通过本发明不仅提高了基片的成品率，还减少了检修机台的宕机时间，提高了基片的生产加工效率。

4)通过本发明还能够在沉积工艺中，对处于旋转状态的基片沿径向分布的中心区域，中间区域和边缘区域进行独立测温，并独立控制各区的温度，保证了基片表面温度的均一性，进而保证了基片表面薄膜的沉积质量。

5)在沉积过程中，受到基片上沉积薄膜辐射系数的变化、第一测温仪敏感度、反应室内环境的影响，第一测温仪所测量的温度值与基片对应区域的实际温度值不可避免的存在一个偏差，本发明基于第一测温仪对基片中心、第二测温仪对基座底面中心所测得温度值的差值判断对第一测温仪的测量值是否超出偏差范围，进而对第一测温仪进行校正，进一步保证了对基片各控温区测温结果的可靠性。

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为一种化学气相沉积设备的剖面图；

图2为工艺气体的流动影响基片表面温度分布的示意图；

图3为本发明实施例一中的化学气相沉积设备示意图；

图4为本发明的实施例一中，将基片初步虚拟划分为中心区域、中间区域、边缘区域的示意图；

图5为本发明实施例一中，将基片进一步虚拟划分为中心区域、多个中间控温区域、多个边缘控温区域的示意图；

图6为本发明实施例一中，对反应室内的基片进行加热及测温的示意图；

图7为本发明实施例二中，将基片虚拟划分为中心区域、中间区域、边缘区域的示意图；

图8为本发明中，一种温度控制方法的流程图；

图9为本发明中，另一种温度控制方法的流程图。

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。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”、“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。

需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

图1是一种化学气相沉积设备10的剖面图。

如图1所示的化学气相沉积设备10包含一个水平流动形的反应室100、预热环101、基座102、工艺气体注入口103、净化气体注入口104、气体排出口105、传输口(图中未示出)。

所述反应室100用于外延生长硅薄膜。反应室100由中间基环106、上石英穹顶107和下石英穹顶108围封而成。上石英穹顶107、下石英穹顶108可以是平坦的或者具有大致为圆顶的形状。工艺气体注入口103、净化气体注入口104设置在反应室100的一端，气体排出口105设置在反应室100的与气体注入口相对的另一端。传输口设置在工艺气体注入口103与气体排出口105之间，通过传输口将基片W传入反应室100并放置在反应室内的基座上。

若干个加热元件111分别设置在基座102的上方和/或下方，用于向反应室100提供热能，以加热基片W和基座102。预热环101安装在支撑板109上并围绕在基座外周，用于在流入反应室内的工艺气体与基片W接触之前，加热工艺气体。预热环101及基座102的材质可以为碳化硅、涂覆碳化硅的石墨中的任一种。

图1中的基座102位于工艺位置(基座102与预热环101具有大约相同的高度)，此时基座102将反应室100的内部容积划分为上部容积100a和下部容积100b，所述上部容积100a位于基座上方，所述下部容积100b位于基座下方。工艺气体通过工艺气体注入口103而流入到上部容积100a中；然后，工艺气体在基片表面上方流动，实现将膜沉积在基片表面上；最后，未发生反应的工艺气体及反应副产物通过气体排出口105从上部容积100a流出。基片处理的同时，净化气体通过净化气体注入口104而流入到下部容积100b中，并通过气体排出口105从反应室内流出。通过净化气体的流动防止或实质上避免工艺气体进入下部容积100b，或减少进入下部容积100b的工艺气体的扩散。在一些情况下，不进行基片处理的时候也会向反应室内输入净化气体。

在一些沉积工艺中，基座102静止不动。在另一些沉积工艺中，通过驱动轴112驱动基片W、基座102共同绕驱动轴112的中心轴旋转。驱动轴112可以由外部的电机(图中未示出)驱动。

在化学气相沉积过程中，基片温度决定了基片上材料沉积的速率和沉积质量。如果基片表面的温度分布不均匀，则发生薄膜的不均匀沉积，进而导致沉积的薄膜的物理性质和化学性质的不均匀。尤其在外延沉积中，甚至轻微的温度不均匀性也会导致薄膜厚度显著不均匀和/或由掺杂不均匀所引起的基片电阻不均匀。

由于多种因素影响，基片上不同区域的温度会存在差异：

1)工艺气体从上部容积100a的前区域水平流向上部容积100a的后区域，由于工艺气体会带走一部分热量，因此所述前区域的温度低于所述后区域的温度。易于理解的，如图2所示，基片W上靠近进气口的区域A的温度低于远离进气口的区域B的温度。

2)反应室内，传输口周围的热力学环境和其他区域的热力学环境不一样。因此，与传输口对应的基片区域的温度与基片其他区域的温度也不相同。

3)由于基片边缘和基座102存在接触，基片边缘与基座102之间的热传导会显著地提升基片边缘的温度，使得基片表面温度分布不均匀。

4)工艺气体在刚进入反应室100时未来得及充分加热，以及驱动轴112正上方的基座区域不可避免的存在“冷点”，这些均容易造成反应室内不均匀的温度分布，从而导致基片表面温度分布不均匀。

申请人希望能够提供一种用于化学气相沉积设备的温度控制系统，以克服上述因素的影响，保证基片表面温度的均匀性。

实施例一

本发明提供一种温度控制系统，用于化学气相沉积设备，如图3所示，所述化学气相沉积设备包含一反应室200，所述反应室200的内部设有用于放置基片W的基座202，所述系统包含：多个加热元件211、多个第一测温仪221、第二测温仪222、控制器223。

本实施例中的温度控制系统适用于如下几种场合：场合一、基座202不需要转动的场合；场合二、基座202需要转动，但放置于基座202的基片W升温到工艺温度前，基座处于静止状态的场合(即工艺过程前的场合)。

如图4所示，基片W被初步虚拟划分为中心区域231，和环绕所述中心区域231设置的中间区域232、边缘区域233，所述中间区域232设置在中心区域231和所述边缘区域233之间。中间区域232被进一步虚拟划分为多个方位角不同的中间控温区域。边缘区域233被进一步虚拟划分为多个方位角不同的边缘控温区域。

本实施例中，如图5所示，中间区域232被虚拟划分为4个方位角不同的中间控温区域232a、232b、232c、232d。边缘区域233被虚拟划分为4个方位角不同的边缘控温区域233a、233b、233c、233d。其中，边缘控温区域233a、233c、233b分别对应反应室200的工艺气体注入口、气体排出口、传输口。图5中的中间控温区域、边缘控温区域的数量仅作为示例，不作为本发明的限制。

本发明中，如图3、图6所示，多个加热元件211别设置在基座202的上方和下方。所述多个加热元件211分别对应多个基片区域(本实施例中包含中心区域231、中间控温区域232a～232d、边缘控温区域233a～233d等9个基片区域)。通过加热元件211独立地加热对应的基片区域。上方的加热元件211直接加热对应的基片区域，下方的加热元件211通过加热对应基片区域正下方的基座区域，间接加热对应的基片区域。需要说明的是，一个基片区域可以对应一个上方/下方的加热元件211，也可以对应多个上方/下方的加热元件211。

如图6所示，所述加热元件211包含：加热灯2111和反射板2112。所述反射板2112设置在对应加热灯2111的远离基座202的一侧，通过预先设定好反射板2112的角度，将对应加热灯2111的光反射至对应的基片区域/基片区域正下方的基座区域，实现加热元件211独立地加热对应的基片区域。

如图3、图6所示，所述多个第一测温仪221设置在反应室200的上方，且与多个基片区域一一对应，通过多个第一测温仪221分别独立地测量多个基片区域的温度。图5中的白色圆圈，代表第一测温仪221在对应基片区域的测温点。本实施例中，第一测温仪221在中间控温区的测温点与基片中心的距离为75-100mm，第一测温仪221在边缘控温区的测温点与基片中心的距离为143-147mm。

本实施例中的第一测温仪221为红外测温仪，其工作波段为 能够透过反应室200的上石英穹顶获取基片W的红外线辐射能。

如图3所示，所述控制器223包含：存储模块2231、计算模块2232、采集模块2233、多个功率控制模块2234。

所述采集模块2233用于采集第一测温仪221的读数。

所述存储模块2231存储有与多种沉积工艺对应的多组工艺参数、基片标准温度值。本实施例中，所述工艺参数包含：反应室内工艺气体的种类和流量、反应室内气压、基片W的辐射系数中的一种或多种。

如图3所示，所述多个功率控制模块2234分别电性连接在多个外部功率源(图中未示出)与多个加热灯2111之间。本实施例中，多个功率控制模块2234与多个加热灯2111一一对应。

所述计算模块2232的内部存储有温度控制模型。所述温度控制模型基于采集模块2233采集的第一测温仪221的读数、与反应室内沉积工艺对应的一组工艺参数、所述基片标准温度值，为对应的加热灯2111计算生成对应的温度补偿值。功率控制模块2234基于对应的温度补偿值控制对应加热灯2111的加热功率，实现基片表面温度分布均匀。

在一些基座202不需要旋转的沉积工艺中，通过本发明的温度控制系统，能够对静止基片W的多个基片区域进行独立测温，并独立控制各基片区域的温度，有效解决了因反应室内工艺气体的流动，造成反应室200的工艺气体注入口、气体排出口所对应基片区域的温度不一致的问题。同时还有效解决了反应室200的传输口与反应室内其他区域的热力学环境不同，造成与传输口对应的基片区域与其他基片区域温度不一致的问题。通过本发明的温度控制系统，能够显著降低基片周围环境对基片表面温度均匀性的影响。

由于基座下方的驱动轴的存在，无法通过下方的加热元件对驱动轴正上方的基座区域进行加热，因而驱动轴正上方的基片区域温度较低。控制器223基于与中心区域231对应的第一测温仪221所测量的温度值、工艺参数，调整与中心区域231对应的加热灯2111的功率，有效解决了因驱动轴导致的基片表面温度不均匀的问题。

通过本发明还有效解决了因基片边缘和基座202存在接触，导致基片的边缘区域233与中心区域231温度不一致的问题。

一些情况下，前期工艺会导致基片厚度不均匀，易于理解的，薄的区域比厚的区域具有更高的温度。本发明通过对多个基片区域进行独立控温，有效解决了因基片厚度不均匀导致的基片表面温度不均匀的问题。

一些沉积工艺中，基座202需要旋转。向反应室内输入工艺气体之前(沉积工艺之前)会对基座(此时还没有旋转)上静止放置的基片W进行加热，以保证基片W达到沉积气体发生化学反应所需的温度。通过本发明还能够在沉积工艺之前，对静态基片W的多个基片分区进行独立控温，防止基片W因温度不均匀翘曲变形，从而避免沉积工艺中旋转的变形基片W与基座202发生碰撞而损坏，或两者发生相对滑动产生刮痕，使后续沉积的薄膜产生缺陷。本发明不仅提高了基片W的成品率，还减少了因基片W破损检修机台的宕机时间，提高了基片W的生产加工效率。

第一测温仪221通过接收基片W辐射的能量来测量基片表面温度。然而，反应室内工艺气体的流动会影响第一测温仪221的测试光路(红外线是一种不可见光线)，附着在上石英穹顶的沉积物也会影响第一测温仪221接收到的辐射能量的强度，这些通常会导致第一测温仪221所测量的温度值小于基片表面实际温度值。另一方面，在工艺过程中，随着基片表面沉积的薄膜厚度的增加，基片的辐射系数也会发生相应的变化，从而造成第一测温仪221测得结果的不准确。

因此，本发明中对第一测温仪221的测量结果进行校准。具体地，选取一个基片区域作为校准区(本实施例中选取中心区域231作为校准区)，用于校准与该校准区对应的第一测温仪221。第二测温仪222作为校准测温仪设置在反应室200的下方，用于测量校准区正下方的基座区域的背面的温度。本发明中，第二测温仪222为红外测温仪，其工作波段为由于进入反应室200的下部容积内的工艺气体比较少，因此基座背面、下石英穹顶108的沉积物相对较少，第二测温仪222能够获得一个更真实的测量值。基座202和基片W的材质不同，因此所述第一测温仪221和第二测温仪222的测量值会具有第一差值。当第一测温仪221达到设定值，且所述第一差值没有超过设定的第一温差阈值，则认为校准测温仪的测量结果是可靠的。进而将其他第一测温仪221与和校准区对应地第一测温仪的测量结果进行比较(温度值相减)，若比较结果没有超过设定的第二温差阈值，则认为其他第一测温仪221的测量结果是可靠的。

由于基片中心气流稳定、受反应腔内环境变化较小，如图3、图6所示，本实施例中，基于第一测温仪、第二测温仪222对基片中心、基座底面中心所测得温度值的差值校准第一测温仪221，有效保证了对各基片区域测温结果的可靠性。

本实施例中，如图3所示，采集模块2233还采集第二测温仪222的读数，控制器223还包含与采集模块2233连接的报警模块。当基片W的加热时长超过设定的时间阈值(此时间阈值是为了保证基片W有充分的受热时间)，若第二测温仪222、第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第一温差阈值，报警模块进行声光报警。若任意两个第一测温仪221所测温度值的差值超过设定的第二温差阈值，报警模块进行声光报警。

实施例二

本实施例的沉积工艺中，反应室内的基片W和基座绕基座的中心轴旋转，以提高基片径向方向气体流场的均匀性。

本实施例中，如图7所示，基片W被虚拟划分为中心区域331，和环绕所述中心区域331设置的中间区域332、边缘区域333，所述中间区域332设置在中心区域331和所述边缘区域333之间。在优选的实施例中，中心区域331、中间区域332、边缘区域333同心。三个第一测温仪221分别用于测量中心区域331、中间区域332、边缘区域333的温度。控制器223基于三个第一测温仪221分别对中心区域331、中间区域332、边缘区域333测量的温度值、工艺参数，独立控制各加热灯2111的加热功率，实现基片表面温度分布均匀，保证了旋转状态的基片W的薄膜沉积质量。

本发明还提供一种化学气相沉积设备，如图3所示，包含：反应室200、工艺气体注入口203、净化气体注入口204、气体排出口205、如本发明所述的温度控制系统。

所述反应室200由上石英穹顶207和下石英穹顶208围封而成，反应室内设有用于放置基片W的基座202。所述工艺气体注入口203、净化气体注入口204设置于反应室一侧，分别用于输入工艺气体、净化气体。所述气体排出口205设置在反应室的与所述工艺气体注入口相对的另一侧，用于排出工艺气体、副产物气体、净化气体。

本发明还提供一种温度控制方法，用于如本发明所述的化学气相沉积设备，当基片W在基座上处于静止状态时，如图8所示，所述方法包含步骤：

S1、多个第一测温仪221独立对静止状态的基片W的中心区域、多个中间控温区域、多个边缘控温区域进行测温；

S2、控制器223基于对应的工艺参数、多个第一测温仪221测量得到的温度调整第一测温仪221测量的温度值；

S3、控制器223基于步骤S2中调整后的温度值，为对应的功率控制模块2234生成对应的温度补偿值；

S4、功率控制模块2234基于对应的温度补偿值控制对应加热灯2111的加热功率，实现独立控制中心区域、中间控温区域、边缘控温区域的温度，使得基片表面温度分布均匀且达到基片标准温度值；

S5、报警模块基于第一测温仪221、第二测温仪222的测量结果进行声光报警。

当基片W的加热时长超过设定的时间阈值(以保证基片有充分的受热时间)，若第二测温仪222、对应第一测温仪221所测温度值的差值超过设定的第一温差阈值，报警模块2235进行声光报警；若任意两个第一测温仪221所测温度值的差值超过设定的第二温差阈值，报警模块2235进行声光报警。

本发明还提供另一种温度控制方法，用于如本发明所述的化学气相沉积设备，当基片W绕基座的中心轴旋转时，如图9所示，所述方法包含步骤：

H1、控制器223基于多个第一测温仪221对旋转状态的基片W的中心区域、中间区域、边缘区域测量的温度值、工艺参数，分别为多个功率控制模块2234生成对应的温度补偿值；

H2、功率控制模块2234基于对应的温度补偿值控制对应加热灯2111的加热功率，实现独立控制中心区域、中间区域、边缘区域的温度，使得基片表面温度分布均匀且达到基片标准温度值。

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 (17)

1.一种温度控制系统，用于化学气相沉积设备，所述化学气相沉积设备包含一反应室，所述反应室内设有用于放置基片的基座，其特征在于，所述基片包括一中心区域，和环绕所述中心区域设置的边缘区域，所述边缘区域包括多个方位角不同的边缘控温区域，所述系统包含：

多个加热元件，通过所述多个加热元件分别独立地加热所述中心区域和所述边缘控温区域；

多个第一测温仪，通过所述多个第一测温仪分别测量所述中心区域和所述边缘控温区域的温度；

控制器，其存储有温度控制模型；所述温度控制模型被配置为基于反应室内沉积工艺的工艺参数和多个第一测温仪测量的温度值，独立控制所述中心区域和所述边缘控温区域对应的各加热元件的功率，实现基片表面温度分布均匀。

2.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述基片还包括设置在所述中心区域和所述边缘区域之间的中间区域，所述中间区域环绕所述中心区域设置，所述中间区域包括多个方位角不同的中间控温区域，多个第一测温仪分别测量所述中间控温区域的温度，多个加热元件分别独立地加热所述中间控温区域。

3.如权利要求2所述的温度控制系统，其特征在于，所述边缘区域包括第一边缘控温区域和在方位角上偏离所述第一边缘控温区域的第二边缘控温区域，所述第二边缘控温区域偏离所述第一边缘控温区域45度。

4.如权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述中间区域包括第一中间控温区域和在方位角上偏离所述第一中间控温区域的第二中间控温区域，所述第二中间控温区域偏离所述第一中间控温区域45度。

5.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述工艺参数包含：反应室内工艺气体的种类和流量、反应室内气压、基片的辐射系数中的一种或多种。

6.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述中心区域作为校准区；所述温度控制系统还包含第二测温仪，用于测量与所述校准区位置对应的基座背面的温度；通过第二测温仪、与校准区对应的第一测温仪配合，判断第一测温仪的测量偏差是否超过设定的偏差范围。

7.如权利要求2所述的温度控制系统，其特征在于，对应第一测温仪投射在所述中间区域的测温点与基片中心的距离为75-100mm，对应第一测温仪投射在所述边缘区域的测温点与基片中心的距离为143-147mm。

8.如权利要求6所述的温度控制系统，其特征在于，控制器还包含：

采集模块，其用于采集第一测温仪、第二测温仪的读数；

存储模块，其存储有与多种沉积工艺对应的多组工艺参数、基片标准温度值；

计算模块，其基于所述采集模块采集的第一测温仪的读数、与反应室内沉积工艺对应的一组工艺参数、所述基片标准温度值，为对应的加热元件计算生成对应的温度补偿值。

9.如权利要求8所述的温度控制系统，其特征在于，所述控制器还包含：多个功率控制模块；

所述多个功率控制模块分别电性连接在多个外部功率源与多个加热元件之间；所述功率控制模块基于对应的温度补偿值，控制对应加热元件的加热功率。

10.如权利要求8所述的温度控制系统，其特征在于，所述控制器还包含：报警模块，其连接所述采集模块；若第二测温仪与对应第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第一温差阈值，所述报警模块进行声光报警；任意两个第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第二温差阈值，报警模块进行声光报警。

11.如权利要求6所述的温度控制系统，其特征在于，所述第一测温仪和所述第二测温仪为红外测温仪。

12.如权利要求6所述的温度控制系统，其特征在于，所述第一测温仪和所述第二测温仪的工作波段为

13.一种化学气相沉积设备，其特征在于，包含：

反应室，其由上石英穹顶和下石英穹顶围封而成，所述反应室内设有用于放置基片的基座；

工艺气体注入口，其设置于反应室一侧，用于输入工艺气体；

气体排出口，其设置在反应室的与所述工艺气体注入口相对的另一侧，用于排出工艺气体、副产物气体和/或净化气体；

如权利要求1至12任一所述的温度控制系统；多个加热元件分别设置在所述基座的上方和所述基座的下方。

14.如权利要求13所述的化学气相沉积设备，其特征在于，每个所述加热元件分别包含：加热灯和反射板；所述反射板设置在对应加热灯远离所述基座的一侧；通过预先设定好反射板的角度，将对应加热灯的光反射至基片对应的区域，实现加热元件独立加热。

15.一种温度控制方法，用于如权利要求13或14中任一所述的化学气相沉积设备，其特征在于，包含步骤：控制器基于多个第一测温仪对静止状态的基片的多个区域测量的温度值、工艺参数，独立控制各加热灯的加热功率，实现基片表面温度分布均匀。

16.如权利要求15所述的温度控制方法，其特征在于，还包含步骤：控制器基于多个第一测温仪对旋转状态的基片的中心区域，中间区域和边缘区域测量的温度值、工艺参数，独立控制各加热灯的加热功率，实现基片表面温度分布均匀。

17.如权利要求15或16任一所述的温度控制方法，其特征在于，还包含步骤：若第二测温仪与对应第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第一温差阈值，报警模块进行声光报警；若任意两个第一测温仪所测温度值的差值超过设定的第二温差阈值，报警模块进行声光报警。