CN220455724U - 一种加热盘控温系统及半导体设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种加热盘控温系统及半导体设备，涉及半导体领域。加热盘控温系统包括加热盘、第一传感器、第二传感器以及温控装置。加热盘用于对晶圆进行加热，第一传感器设置于加热盘的中心部，第一传感器用于获取第一温度数据，第二传感器设置于加热盘的外周部，第二传感器用于获取第二温度数据，温控装置与第一传感器、第二传感器以及加热盘均连接，温控装置用于接收第一温度数据以及第二温度数据。通过温控装置根据接收到的第一温度数据和第二温度数据进行处理，并以此控制加热盘进行加热，从而有效地提高了加热盘的控温准确性，使得加热盘的温度更加接近预设温度。

Description

一种加热盘控温系统及半导体设备

技术领域

本实用新型涉及半导体领域，具体而言，涉及一种加热盘控温系统及半导体设备。

背景技术

在半导体行业中，由控制装置控制加热盘的进行加热，以使放置于加热盘上的晶圆或晶圆上的化学物质发生特定的化学反应，从而达到热固化或辅助光固化的效果，然而该方式对加热盘的升温速率和控温精度有极高的要求，现有的控制装置控制精度以及控制效率低，安全性能差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种加热盘控温系统及半导体设备，其能够通过加热盘反馈的温度实时调整输出功率，从而提高控温精度。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型提供一种加热盘控温系统，包括：

加热盘，所述加热盘用于对晶圆进行加热；

第一传感器，所述第一传感器设置于所述加热盘的中心部，所述第一传感器用于获取第一温度数据；

第二传感器，所述第二传感器设置于所述加热盘的外周部，所述第二传感器用于获取第二温度数据；

温控装置，所述温控装置与所述第一传感器、所述第二传感器以及所述加热盘均连接，所述温控装置用于接收所述第一温度数据以及所述第二温度数据。

在可选的实施方式中，所述温控装置包括上位机以及第一温控器，所述上位机、所述第一传感器以及所述加热盘均与所述第一温控器连接，所述第一温控器用于接收并向所述上位机发送所述第一温度数据，所述上位机用于向所述第一温控器发送控制指令。

在可选的实施方式中，所述温控装置还包括第二温控器，所述上位机、所述第二传感器以及所述加热盘均与所述第二温控器连接，所述第二温控器用于接收并向所述上位机发送所述第二温度数据。

在可选的实施方式中，所述上位机还用于接收并处理所述第一温度数据和所述第二温度数据。

在可选的实施方式中，所述上位机还用于在所述第一温度数据和所述第二温度数据的温差值大于第一预设值的情况下发出警报。

在可选的实施方式中，所述加热盘控温系统还包括电源，所述电源与所述加热盘连接以及所述上位机连接，所述上位机还用于在所述第二温度数据大于第二预设值的情况下断开所述电源。

在可选的实施方式中，所述上位机还用于根据在多个保温温度区间的所述第一温度数据和所述第二温度数据的差值分别对预设加热温度进行补偿。

在可选的实施方式中，所述第二传感器的数量包括多个，多个所述第二传感器均匀地设置于所述加热盘的外周部。

在可选的实施方式中，所述加热盘呈圆形状，所述中心部为所述加热盘的圆心处，所述外周部为所述加热盘的圆周处。

第二方面，本实用新型提供一种半导体设备，包括如前述实施方式任一项所述的加热盘控温系统。

本实用新型实施例提供的加热盘控温系统及半导体设备的有益效果包括：通过在加热盘上设置第一传感器和第二传感器，以获取加热盘上的中心部和外周部的至少两处温度数据，并将该温度数据发送至温控装置，而温控装置根据接收到的温度数据进行处理，并以此控制加热盘进行加热，从而有效地提高了加热盘的控温准确性，使得加热盘的温度更加接近预设温度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的加热盘控温系统示意图。

图标：10-加热盘控温系统；100-加热盘；200-传感器；210-第一传感器；220-第二传感器；300-温控装置；310-第一温控器；320-第二温控器；330-上位机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，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。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在半导体行业中，通过控制加热盘的温度使加热盘上的晶圆或晶圆上的化学物质发生特定的化学反应，是一种很常见的加热工艺。现有的一些装置例如固胶机需要对光固化涂料、光固化胶粘剂和光刻胶等化学物质进行特定的加热工艺，来达到热固化或辅助光固化的效果，然而现有的固胶机对加热盘的升温速率低，且控温精度以及安全性能差。

基于以上问题，请参阅图1，本实用新型提供了一种加热盘控温系统10，其能够通过加热盘100反馈的温度实时调整输出功率，控温精度高。

加热盘控温系统10包括加热盘100、传感器200以及温控装置300。

其中，加热盘100用于对晶圆进行加热；传感器200的数量包括至少两个，且至少两个传感器200均设置于加热盘100，以获取加热盘100上的至少两处温度数据；温控装置300与至少两个传感器200以及加热盘100连接，温控装置300用于接收温度数据，并依据温度数据控制加热盘100加热。

在本实施例中，通过在加热盘100上设置至少两个传感器200，以获取加热盘100上的至少两处温度数据，并将该温度数据发送至温控装置300；而温控装置300根据接收到的多组温度数据进行处理，并以此控制加热盘100进行加热，从而有效地提高了加热盘100的控温准确性，使得加热盘100的温度更加接近预设温度。

需要说明的是，加热盘100由其内部的加热丝直径为180mm，可由温控装置300控制继电器的通断，以控制加热盘100进行加热。

具体地，加热盘100的形状为圆形，直径为200mm，最大可放置8寸晶圆。

进一步地，在加热盘100在大气环境下运行的情况下，由于加热盘100的外周部位会与反应腔体有接触支撑点，因此会导致加热盘100的外周部的热量相对中心部的热量散失更快，从而导致加热盘100温度不均匀，因此，通过设置传感器200包括第一传感器210和第二传感器220，第一传感器210设置于加热盘100的中心部，第二传感器220设置于加热盘100的外周部，以克服上述问题。

具体地，加热盘呈圆形状，中心部为加热盘的圆心处，外周部为加热盘的圆周处。

在本实施例中，通过将第一传感器210设置于加热盘100的中心部，即加热盘100的内圈处，以实时获取加热盘100的中心部的第一温度数据；通过将第二传感器220设置于加热盘100的外周部，即加热盘100的外圈处，以实时获取第二温度数据。

因此，在实际应用中，通过同时第一传感器210以及第二传感器220，以获取加热盘100上的中心部以及外周部的多个温度数据，并根据多个温度数据对加热盘100的温度进行控制，以避免获取的加热盘100的温度有偏差，从而导致温控装置300控制加热盘100的温度过高或过低，最终影响晶圆的加热工艺。

需要说明的是，第二传感器220的数量可以是一个，当然，在本实用新型的其他实施例中，第二传感器220的数量还可以是多个，在第二传感器220的数量为多个的情况下，多个第二传感器220均匀地设置于加热盘100的外周部，以获取多个第二温度数据。

在本实施例中，多个第二传感器220等间距地环设于第一传感器210，通过多个第二传感器220获得加热盘100上外圈部位的多处温度数据，以提高获取加热盘100的温度的准确性。

可选地，第一传感器210和第二传感器220均可以热电偶，当然，还可以是其他类型的温度传感器200，在此不做具体限定。

进一步地，温控装置300包括第一温控器310、第二温控器320以及上位机330。

其中，第一温控器310和第二温控器320均与上位机330信号连接，上位机330用于接收并处理第一温度数据和第二温度数据。

在本实施例中，加热盘100、第一传感器210以及上位机330均与第一温控器310连接，第一温控器310用于接收由第一传感器210传输的第一温度数据，并将第一温度数据发送至上位机330进行处理。

在本实施例中，加热盘100、第二传感器220以及上位机330均与第二温控器320连接，第二温控器320用于接收由第二传感器220传输的第二温度数据，并将第二温度数据发送至上位机330，上位机330结构第一温度数据和第二温度数据进行统一处理。

因此，上位机330可根据第一温度数据和第二温度数据发送对应的温控指令至第一温控器310，以使第一温控器310依据控制指令控制加热盘100进行加热。

可选地，第二温控器320可以是PLC温控模块。

需要说明的是，第一温控器310和第二温控器320独立运行，使上位机330能够监控加热盘100内圈及外圈实际实时温度，以进一步完善加热盘100控温方法的逻辑性与可靠性。

当然，在本实用新型的其他实施例中，还可以仅设置第一温控器310或第二温控器320，在此不做具体限定。

进一步地，上位机330用于计算第一温度数据和第二温度数据的温差值，并在温差值大于第一预设值的情况下发出警报。

需要说明的是，第一预设值可以是人为设置的报警差值。

在本实施例中，上位机330接收由第一传感器210获取的第一温度数据以及由第二传感器220获取的第二温度数据，并计算出第一温度数据和第二温度数据的温差值，可以理解的是，该温差值为第一温度数据和第二温度数据差值的绝对值。

因此，上位机330通过比对温差值和第一预设值，以在温差值大于第一预设值的情况下发出警报，以通知操作人员检测加热盘100实际温度与第一温控器310或第二温控器320反馈的温度是否在允许误差范围内，以此避免温差较大的情况出现。

进一步地，加热盘控温系统10还包括电源(图未示)，电源与加热盘100连接以及上位机330连接，上位机330还用于在第二温度数据大于第二预设值的情况下断开电源。

需要说明的是，第二预设值可以是人为设置的加热盘100可达的最大温度值。

在本实施例中，在上位机330接收到由第二温控器320发送的第二温度数据大于第二预设值的情况下，上位机330发出警报，并断开加热电源，以避免温控器升温或保温设置出现异常，或控温失效时加热盘100持续升温，从而超过加热盘100允许最大温度，因此增加了加热盘控温系统10的安全性能。

进一步地，由于加热盘100在大气环境下工作，且其外周部与反应腔体有支撑接触点，导致加热盘100的外周部相对于中心部热量散失得更快，因此，在设定加热盘的预设加热温度越大时，其中心部与外周部的温差越大。

因此，为了使加热盘100的实际温度更接近预设的加热温度，由上位机330根据在多个保温温度区间的第一温度数据和第二温度数据的差值分别对预设加热温度进行补偿。

需要说明的是，在实际应用中，加热盘100会在多个保温温度区间进行工作。例如，在设定加热盘100在100℃保温的情况下，测试得加热盘100的温度最大值为99.87℃，最小值97.2℃，平均值98.43℃，满足出厂±3℃的要求。而加热盘100在更高温度进行保温的情况下，则可能出现温差过大的问题。

因此，在加热盘100的多个保温温度区间，分别收集对应保温温度区间的第一温度数据和第二温度数据的差值，并根据该差值进行相应的计算，以此对与保温温度区间对应的预设加热温度进行补偿，以使加热盘100的实际温度更接近预设的加热温度，从而提高加热盘的温控精确性。

进一步地，上位机330还可以用于计算第一温度数据和第二温度数据的平均值。

在本实施例中，在加热盘100持续升温的过程中，上位机330并计算加热盘100在各个温度段的温度数据，并计算出各个温度段的第一温度数据和第二温度数据的平均值，以此通过第一温控器310控制加热盘100进行温度调整，以使加热盘100实际温度更接近预设温度，从而提高了加热盘100的控温精确性。

进一步地，本实用新型还提供了一种半导体设备(图未示)，应用于晶圆加热领域，半导体设备包括上述实施例中的加热盘控温系统10，其能够通过加热盘100反馈的温度实时调整输出功率，控温精度高，有效地提高加热效率以及半导体设备的安全性能。

综上所述，本实用新型提供了一种加热盘控温系统10及半导体设备，通过在加热盘100上设置至少两个传感器200，以获取加热盘100上的至少两处温度数据，并将该温度数据发送至温控装置300；而上位机330根据接收到的多组温度数据进行处理，并以此控制加热盘100进行加热，从而有效地提高了加热盘100的控温准确性，使得加热盘100的温度更加接近预设温度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加热盘控温系统，其特征在于，包括：

加热盘，所述加热盘用于对晶圆进行加热；

第一传感器，所述第一传感器设置于所述加热盘的中心部，所述第一传感器用于获取第一温度数据；

第二传感器，所述第二传感器设置于所述加热盘的外周部，所述第二传感器用于获取第二温度数据；

温控装置，所述温控装置与所述第一传感器、所述第二传感器以及所述加热盘均连接，所述温控装置用于接收所述第一温度数据以及所述第二温度数据。

2.根据权利要求1所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述温控装置包括上位机以及第一温控器，所述上位机、所述第一传感器以及所述加热盘均与所述第一温控器连接，所述第一温控器用于接收并向所述上位机发送所述第一温度数据，所述上位机用于向所述第一温控器发送控制指令。

3.根据权利要求2所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述温控装置还包括第二温控器，所述上位机、所述第二传感器以及所述加热盘均与所述第二温控器连接，所述第二温控器用于接收并向所述上位机发送所述第二温度数据。

4.根据权利要求3所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述上位机还用于接收并处理所述第一温度数据和所述第二温度数据。

5.根据权利要求2所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述上位机还用于在所述第一温度数据和所述第二温度数据的温差值大于第一预设值的情况下发出警报。

6.根据权利要求2所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述加热盘控温系统还包括电源，所述电源与所述加热盘连接以及所述上位机连接，所述上位机还用于在所述第二温度数据大于第二预设值的情况下断开所述电源。

7.根据权利要求2所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述上位机还用于根据在多个保温温度区间的所述第一温度数据和所述第二温度数据的差值分别对预设加热温度进行补偿。

8.根据权利要求1所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述第二传感器的数量包括多个，多个所述第二传感器均匀地设置于所述加热盘的外周部。

9.根据权利要求1所述的加热盘控温系统，其特征在于，所述加热盘呈圆形状，所述中心部为所述加热盘的圆心处，所述外周部为所述加热盘的圆周处。

10.一种半导体设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的加热盘控温系统。