反應腔室、基片加工設備及其溫度控制方法
2023-05-13 00:28:51
反應腔室、基片加工設備及其溫度控制方法
【專利摘要】本發明提供一種反應腔室、基片加工設備及溫度控制方法，其包括腔室本體、設置於所述腔室本體內的加熱單元和支撐單元，所述加熱單元用於加熱被加工工件，所述支撐單元用於承載被加工工件，其中，所述支撐單元包括鎧裝熱電偶，所述鎧裝熱電偶與所述被加工工件直接接觸，用以直接檢測被加工工件的溫度。上述反應腔室可以直接檢測被加工工件的溫度，從而可以準確地獲得被加工工件的溫度。
【專利說明】反應腔室、基片加工設備及其溫度控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及微電子加工【技術領域】，具體地，涉及一種反應腔室、基片加工設備及其溫度控制方法。
【背景技術】
[0002]等離子體加工設備是加工半導體器件的常用設備，其在進行諸如刻蝕、濺射和化學氣相沉積等工藝過程中，通常需要對基片等被加工工件進行加熱，以使基片達到工藝所需的溫度。
[0003]請參閱圖1，為現有的等離子體加工設備的結構示意圖。等離子體加工設備包括加熱腔室10，在加熱腔室10內的底部設置有支撐針12，用以承載基片13，基片13放置於支撐針12的頂端；在加熱腔室10內的頂部設置有用以加熱基片13的加熱燈11。該等離子體加工設備在使用時，需要預先對加熱燈11的加熱溫度進行標定。
[0004]具體地，將設置有若干熱電偶的基片13作為測試基片放入加熱腔室10中進行加熱；當由熱電偶反饋的測試基片的溫度達到所需的工藝溫度時，記錄此時加熱腔室10的相關工藝參數，如加熱燈11的功率、加熱時間等；然後，在實施後續工藝時採用所記錄的上述相關工藝參數對基片13進行加熱，以使基片13在實施工藝時達到所需的溫度。
[0005]然而，在實際應用中，採用上述預先標定加熱溫度的方法存在以下問題:
[0006]其一，由於加熱腔室10的工藝環境不同以及基片的材質不同等因素均會對基片13實際達到的溫度造成影響，導致採用上述方法很難保證基片13的溫度重複性，從而等離子體加工設備的加熱精度較低。
[0007]其二，由於上述方法無法獲取基片13的實時溫度，因此，無法對加熱燈11的加熱溫度進行校準。而且，若需要調整基片13的工藝溫度，則必須重複上述標定流程，以重新標定加熱燈11的加熱溫度，這降低了等離子體加工設備的加工效率。
【發明內容】
[0008]本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一，提出了一種反應腔室、基片加工設備及其溫度控制方法，其可以直接檢測被加工工件的溫度，從而可以提高基片加工設備的加工精度。
[0009]為實現本發明的目的而提供一種反應腔室，包括腔室本體、設置於所述腔室本體內的加熱單元和支撐單元，所述加熱單元用於加熱被加工工件，所述支撐單元用於承載被加工工件，其特徵在於，所述支撐單元包括鎧裝熱電偶，所述鎧裝熱電偶與所述被加工工件直接接觸，用以直接檢測被加工工件的溫度。
[0010]其中，所述支撐單元包括支撐針，所述支撐針與所述鎧裝熱電偶的總數量為至少三個；
[0011]所述支撐針的頂端與所述鎧裝熱電偶的頂端相平齊，所述被加工工件由所述支撐針和所述鎧裝熱電偶的頂端構成的平面承載。[0012]其中，在所述腔室本體的底部設有貫穿其厚度的第一通孔，所述鎧裝熱電偶的一端自所述第一通孔伸出所述腔室本體的外側，而且，在所述第一通孔與所述鎧裝熱電偶之間設有密封固定件，用以將所述鎧裝熱電偶固定在所述第一通孔內並密封所述第一通孔。
[0013]其中，所述支撐單元還包括提升裝置，所述提升裝置包括第一連杆和驅動裝置，其中，所述支撐針和鎧裝熱電偶與所述第一連杆固定連接；所述驅動裝置與所述第一連杆連接，在所述驅動裝置的驅動下，所述第一連杆帶動所述支撐針和鎧裝熱電偶往復運動。
[0014]其中，在所述第一連杆上設置有貫穿所述第一連杆厚度的第二通孔，所述第二通孔的數量與所述鎧裝熱電偶的數量相對應，所述鎧裝熱電偶的一端貫穿所述第二通孔，並固定在所述第二通孔內。
[0015]其中，所述驅動裝置包括氣缸、電機或液壓裝置。
[0016]其中，所述支撐單元還包括基座和頂針裝置，所述基座用於在實施工藝時承載所述被加工工件；所述頂針裝置設置於所述基座的下方，並且所述頂針裝置穿過所述基座作上下往復運動，以使其頂端高出或者低於所述基座的上表面。
[0017]其中，所述頂針裝置包括頂針、第二連杆和頂針驅動裝置，所述頂針與所述鎧裝熱電偶的總數量至少為三個，所述頂針和鎧裝熱電偶與所述第二連杆固定連接，並且所述頂針的頂端與所述鎧裝熱電偶的頂端相平齊；所述頂針驅動裝置與所述第二連杆連接，並且在所述基座上且分別與所述頂針和鎧裝熱電偶相對應的位置處設置有貫穿所述基座厚度的第三通孔，在所述頂針驅動裝置的驅動下，所述第二連杆帶動所述頂針和所述鎧裝熱電偶穿過所述第三通孔，以使其頂端高出或低於所述基座的上表面。
[0018]其中，在所述第二連杆上設置有貫穿所述第二連杆厚度的第四通孔，所述第四通孔的數量與所述鎧裝熱電偶的數量相對應，所述鎧裝熱電偶的一端貫穿所述第四通孔，並固定在所述第四通孔內。
[0019]其中，所述頂針驅動裝置包括氣缸、電機或液壓裝置。
[0020]其中，所述反應腔室還包括溫度控制單元，所述溫度控制單元的信號輸入端藉助長度可伸縮的柔性接線與所述鎧裝熱電偶連接，所述溫度控制單元與所述加熱單元連接，所述溫度控制單元接收所述鎧裝熱電偶的溫度信號，並根據所述溫度信號控制所述加熱單兀的輸出功率。
[0021]其中，所述柔性接線的一端與所述鎧裝熱電偶連接，並且在所述腔室本體上設置有貫穿所述腔室本體厚度的第五通孔，所述柔性接線的另一端自所述第五通孔伸出所述腔室本體的外側，並與所述溫度控制單元連接；在所述柔性接線與所述第五通孔之間還設置有接線密封件，所述接線密封件用於將所述柔性接線與所述第五通孔之間的縫隙密封。
[0022]作為另一個技術方案，本發明還提供一種基片加工設備，其包括反應腔室，其中，所述反應腔室採用本發明提供的反應腔室。
[0023]其中，所述加熱單元包括內圈加熱燈和外圈加熱燈，所述內圈加熱燈設置在所述腔室本體內頂壁的中心區域且沿所述腔室本體的周向排列設置；所述外圈加熱燈設置在所述腔室本體內頂壁的邊緣區域且沿所述腔室本體的周向設置；在所述被加工工件的中心區域和邊緣區域分別設有至少一所述熱電偶。
[0024]其中，還包括溫度控制單元，所述溫度控制單元包括:溫度設定模塊，用於設定被加工工件的預設溫度值；溫度控制模塊，用於接收來自溫度設定模塊的預設溫度值以及接收由所述鎧裝熱電偶獲得的被加工工件的實時溫度值，並根據預設溫度值和實時溫度值進行計算而分別獲得內圈加熱燈的輸出功率設定值和外圈加熱燈的輸出功率設定值；內圈功率調節模塊，用於根據所述溫度控制模塊獲得的內圈加熱燈的輸出功率設定值調節所述內圈加熱燈的輸出功率；外圈功率調節模塊，用於根據所述溫度控制模塊獲得的外圈加熱燈的輸出功率設定值調節所述外圈加熱燈的輸出功率。
[0025]作為另一個技術方案，本發明還提供一種溫度控制方法，其基於本發明提供的基片加工設備控制被加工工件的溫度，其包括以下步驟:
[0026]步驟SI，由所述鎧裝熱電偶分別獲取被加工工件中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值；
[0027]步驟S2，根據預設溫度值以及中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值獲得所述內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值；
[0028]步驟S3，根據所述內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值分別調節所述內圈加熱單元和外圈加熱單元的輸出功率，並繼續執行步驟Si。
[0029]其中，步驟SI之前還包括:獲取被加工工件的預設溫度值，所述預設溫度值由操作人員手動輸入或者由外部設備輸入。
[0030]其中，在步驟S2中，採用PID算法而獲得所述所述內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值。
[0031]本發明具有以下有益效果:
[0032]本發明提供的反應腔室，其通過在腔室本體的內部設置可與被加工工件直接接觸的鎧裝熱電偶，可以直接檢測被加工工件的溫度，從而不僅可以準確地獲得被加工工件的溫度，而且還可以根據鎧裝熱電偶所反饋的被加工工件的實際溫度而對加熱單元的輸出功率進行校準，進而提高基片加工設備的加工精度。
[0033]本發明提供的基片加工設備，其通過採用上述反應腔室，不僅可以準確地獲得被加工工件的溫度，而且還可以根據鎧裝熱電偶所反饋的被加工工件的實際溫度而對加熱單元的輸出功率進行校準，從而提高了基片加工設備的加工精度。
[0034]本發明提供的溫度控制方法，由鎧裝熱電偶直接獲取被加工工件的實時溫度值，並根據預設溫度值和所述實時溫度值獲得加熱單元的輸出功率設定值，然後根據該輸出功率設定值來調節加熱單元的輸出功率，以對加熱單元的輸出功率進行校準，從而提高了被加工工件的溫度準確性，進而提高了基片加工設備的加工精度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1為現有的等離子體加工設備的結構示意圖；
[0036]圖2a為本發明第一實施例提供的反應腔室的結構示意圖；
[0037]圖2b為沿圖3a中A-A線的剖面圖；
[0038]圖2c為本發明提供的反應腔室的溫度控制單元的原理框圖；
[0039]圖3為本發明第二實施例提供的反應腔室的結構示意圖；
[0040]圖4為本發明第三實施例提供的反應腔室的結構示意圖；以及
[0041]圖5為本發明提供的溫度控制方法的流程框圖。【具體實施方式】
[0042]為使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖來對本發明提供的反應腔室以及基片加工設備進行詳細描述。
[0043]圖2a為本發明第一實施例提供的反應腔室的結構示意圖。請參閱圖2a，反應腔室包括腔室本體30、加熱單元和支撐單元。其中，加熱單元用於加熱被加工工件32。在本實施例中，加熱單元為加熱燈31，其設置在腔室本體30內的頂部，用以採用熱輻射的方式加熱被加工工件32。圖2b為沿圖2a中A-A線的剖面圖。請參閱圖2b，加熱燈31包括內圈加熱燈311和外圈加熱燈312，內圈加熱燈311靠近腔室本體30內的中心區域且沿腔室本體30的周向排列設置，用以對被加工工件32的中心區域輻射熱量；外圈加熱燈312靠近腔室本體30的邊緣區域且沿腔室本體30的周向設置，用以對被加工工件32的邊緣區域輻射熱量。
[0044]支撐單元設置在腔室本體30內且位於加熱燈31的下方，用以承載被加工工件32。支撐單元包括支撐針33、鎧裝熱電偶34和支撐針高度調節單元(圖中未示出)。其中，支撐針33和鎧裝熱電偶34的總數量為至少三個。並且，支撐針33和鎧裝熱電偶34固定在腔室本體30上，且支撐針33的頂端與鎧裝熱電偶34的頂端相平齊。在實施工藝時，被加工工件32由支撐針33和鎧裝熱電偶34的頂端構成的平面承載，即，鎧裝熱電偶34既用於測量被加工工件32的溫度，又用於支撐被加工工件32，從而簡化了支撐單元的結構。另外，利用鎧裝熱電偶34支撐被加工工件32，可以使鎧裝熱電偶34的頂端與被加工工件32直接接觸，以直接檢測被加工工件32的溫度，從而可以準確地獲得被加工工件32的溫度。
[0045]支撐針高度調節單元(圖中未示出)用於調節支撐針33的高度，其可以根據具體情況採用任意方式調節支撐針33的高度，只要能夠達到調節支撐針33高度的目的即可。例如，支撐針高度調節單元可以包括螺柱以及與之配合的螺母。其中，螺柱與支撐針33固定連接，且螺柱的軸線與支撐針33的軸線平行或重合；螺母固定在腔室本體30上。當支撐針33的頂端與鎧裝熱電偶34的頂端不平齊時，可以通過調節螺母和螺柱在螺柱軸向上的相對位置來調節支撐針33的高度，從而使支撐針33的頂端與鎧裝熱電偶34的頂端相平齊。
[0046]在本實施例中，在腔室本體30的底部設有貫穿其厚度的第一通孔301，鎧裝熱電偶34與測量端相對的另一端自第一通孔301伸出腔室本體30的外側。在第一通孔301與鎧裝熱電偶34之間設有密封固定件35，藉助密封固定件35可以將鎧裝熱電偶34固定在第一通孔內以及將第一通孔301密封。
[0047]在本實施例中，反應腔室還包括溫度控制單元，其與加熱燈31連接，並且其信號輸出端藉助接線341與鎧裝熱電偶34連接，用以接收鎧裝熱電偶34的溫度信號，並根據該溫度信號控制加熱燈31的輸出功率。具體地，如圖2c所示，為本發明提供的反應腔室的溫度控制單元的原理框圖。溫度控制單元包括溫度設定模塊45、溫度控制模塊46、內圈功率調節模塊47和外圈功率調節模塊48。其中，溫度設定模塊45用於設定被加工工件32的預設溫度值，並通過模擬量接口或者通信接口將預設溫度值傳輸至溫度控制模塊46，預設溫度值可以由操作人員手動輸入或者自動從電腦等外部設備調用。
[0048]溫度控制模塊46用於接收來自溫度設定模塊45輸出的預設溫度值以及接收鎧裝熱電偶34反饋的被加工工件32的實時溫度值，並根據預設溫度值和實時溫度值實施PID算法而分別獲得內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率設定值。當然，溫度控制模塊46也可以採用類似於PID算法(按偏差的比例、積分和微分的算法)或者比PID算法更複雜的其它算法，如:採用溫度控制模塊兩路輸出的同時使用比例控制，可以使被加工工件32的加熱更均勻。
[0049]內圈功率調節模塊47和外圈功率調節模塊48分別接收來自溫度控制模塊46發送的內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率設定值，並根據內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率設定值分別對內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率進行調節，從而使被加工工件32的中心區域與邊緣區域的溫度均勻。
[0050]本實施例，溫度控制模塊46是對內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率分別進行獨立地控制，當由於被加工工件32邊緣區域的熱散失速率高於其中心區域的熱散失速率，而導致被加工工件32的邊緣區域的溫度低於中心區域時，可以增大外圈加熱燈312的輸出功率，從而使被加工工件32的中心區域與邊緣區域的溫度趨於均勻。換言之，本實施例的溫度控制模塊46對內圈加熱燈311和外圈加熱燈312實現單迴路閉環控制，增加了溫度控制的靈活性，提高了反應腔室的加工精度。
[0051]此外，溫度控制單元藉助鎧裝熱電偶34獲得被加工工件32的實時溫度，並根據實時溫度對內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率進行調整或校準，從而使被加工工件32的中心區域與邊緣區域的溫度趨於均勻。
[0052]需要說明的是，在本實施例中，加熱燈31的排列方式為沿反應腔室的周向排列成內、外兩圈。但是，本發明並不局限於此，在實際應用中，加熱燈31還可以採用方形陣列等任意方式排列設置。對應地，溫度控制單元可以根據加熱燈31的具體設置情況進行分區，以獨立地控制不同區域的加熱燈31的輸出功率，從而實現加熱燈31向被加工工件32的各區域輻射的熱量趨於均勻。
[0053]圖3為本發明第二實施例提供的反應腔室的結構示意圖。請參閱圖3，第二實施例提供的反應腔室包括腔室本體30、加熱單元、支撐單元以及溫度控制單元。其中，腔室本體30、加熱單元和溫度控制單元與第一實施例相同，在此不再贅述。
[0054]第二實施例的支撐單元包括支撐針33、鎧裝熱電偶34、支撐針高度調節單元以及提升裝置。其中，提升裝置用於支撐支撐針33和鎧裝熱電偶34，並帶動支撐針33和鎧裝熱電偶34作上下往復運動。
[0055]如圖4所示，提升裝置包括第一連杆36和驅動裝置37。支撐針33和鎧裝熱電偶34與第一連杆36固定連接，並且支撐針33的頂端與鎧裝熱電偶34的頂端相平齊。鎧裝熱電偶34與第一連杆36的固定連接方式如下:
[0056]在第一連杆36上設置有貫穿第一連杆36厚度的第二通孔361，鎧裝熱電偶34固定在第二通孔361內，且鎧裝熱電偶34的測量端位於第一連杆36的上方，其用於支撐被加工工件32以及測量被加工工件32的溫度；鎧裝熱電偶34與測量端相對的另一端位於第一連杆36的下方，其通過柔性接線38與設置在腔室本體30外側的溫度控制單元連接。可以理解，第二通孔361的數量應與鎧裝熱電偶34的數量對應。
[0057]驅動裝置37與第一連杆36連接，在驅動裝置37的驅動下，第一連杆36帶動支撐針33和鎧裝熱電偶34作上下往復運動。驅動裝置37可以包括氣缸、電機或液壓裝置。
[0058]在第二實施例中，支撐針高度調節單元固定在第一連杆36上，以調節支撐針33的高度，從而使支撐針33的頂端與鎧裝熱電偶34的頂端相平齊。[0059]在第二實施例中，鎧裝熱電偶34是藉助可伸縮的柔性接線38與溫度控制單元連接，即，利用柔性接線38來代替第一實施例的接線341，以使柔性接線38的長度可以適應鎧裝熱電偶34的往復運動。柔性接線38可伸縮的長度可以根據具體情況設定。
[0060]另外，為了將柔性接線38自腔室本體30內引出，在腔室本體30上設置有貫穿腔室本體30厚度的第五通孔302，柔性接線38藉助第五通孔302伸出腔室本體30的外側，並與溫度控制單元連接。同時，在柔性接線38與第五通孔302之間還設置有接線密封件39，用以將柔性接線38與第五通孔302之間的縫隙密封。
[0061 ]由於本實施例的技術方案的其他內容在第一實施例的上述技術方案中已有了詳細地描述，在此不再對其重複描述。
[0062]圖4為本發明第三實施例提供的反應腔室的結構示意圖。請參閱圖4，第三實施例提供的反應腔室包括腔室本體30、加熱單元、支撐單元以及溫度控制單元。其中，腔室本體30、加熱單元和溫度控制單元與第一實施例相同，在此不再贅述。
[0063]第三實施例的支撐單元包括鎧裝熱電偶34、基座40、頂針裝置和頂針高度調節單元(圖中未示出)。其中，基座40設置於反應腔室內且位於加熱燈31的下方，用以在實施工藝時承載被加工工件32。並且，在基座40內設置有加熱絲41，用以熱傳導的方式對被加工工件32進行加熱。與第一實施例相比，第三實施例提供的反應腔室是通過加熱絲41和加熱燈31同時加熱被加工工件32，以使被加工工件32快速升溫，從而提高反應腔室的加工效率。
[0064]第三實施例的頂針裝置設置於基座40的下方，其可以穿過基座40作上下往復運動，以使其頂端高出或者低於基座40的上表面，從而可以與傳輸被加工工件32的機械手(圖中未示出)配合使用完成對被加工工件32的傳輸，其中，頂針裝置是用於將被加工工件32放置在基座40的上表面，或者將被加工工件32頂離基座40的上表面。
[0065]頂針裝置包括頂針42、第二連杆43和頂針驅動裝置44。其中，頂針42與鎧裝熱電偶34的總數量至少為三個，本實施例以三個為例，頂針42和鎧裝熱電偶34與第二連杆43固定連接，並且頂針42的頂端與鎧裝熱電偶34的頂端相平齊。鎧裝熱電偶34與第二連杆43的固定連接方式如下:
[0066]在第二連杆43上設置有貫穿第二連杆43厚度的第四通孔431，鎧裝熱電偶34固定在第四通孔431內，且鎧裝熱電偶34的測量端位於第二連杆43的上方；鎧裝熱電偶34與測量端相對的另一端位於第二連杆43的下方，鎧裝熱電偶34通過柔性接線38與設置在腔室本體30外側的溫度控制單元連接。在裝、卸載被加工工件32的過程中，鎧裝熱電偶34、頂針42的測量端可以高出或低於基座40的上表面，同時測量被加工工件32的溫度，這種設置方式同樣可以使鎧裝熱電偶34的測量端與被加工工件32直接接觸，以直接檢測被加工工件32的溫度，從而準確地獲得被加工工件32的溫度。可以理解，第四通孔431的數量應與鎧裝熱電偶34的數量對應。
[0067]為了使銷裝熱電偶34和頂針42的頂端可以聞出或低於基座40的上表面，在基座40上且分別與鎧裝熱電偶34和頂針42相對應的位置處設置有貫穿基座40厚度的第三通孔401，以供鎧裝熱電偶34和頂針42穿過基座40。
[0068]頂針驅動裝置44與第二連杆43連接，在頂針驅動裝置44的驅動下，第二連杆43帶動頂針42和鎧裝熱電偶34穿過第三通孔401，以使二者的頂端高出或低於基座40的上表面。頂針驅動裝置44可以為氣缸、電機或液壓裝置。
[0069]在第三實施例中，頂針高度調節單元固定在第二連杆43上，用以調節頂針42的高度，從而使頂針42的頂端與鎧裝熱電偶34的頂端相平齊。容易理解，頂針高度調節單元的結構和調節方式與第一實施例的上述支撐針高度調節單元類似，在此不再贅述。
[0070]另外，第三實施例的鎧裝熱電偶34是藉助可伸縮的柔性接線38與溫度控制單元連接，並且將柔性接線38自腔室本體30內引出的方式與第二實施例的上述技術方案相同，在此不再重複描述。
[0071]第三實施例的技術方案的其他內容在第一、第二實施例的上述技術方案中已有了詳細地描述，在此不再對其重複描述。
[0072]綜上所述，本發明提供的反應腔室，其通過在腔室本體的內部設置可與被加工工件直接接觸的鎧裝熱電偶，可以直接檢測被加工工件的溫度，從而不僅可以準確地獲得被加工工件的溫度，而且還可以根據鎧裝熱電偶所反饋的被加工工件的實際溫度而對加熱單元的輸出功率進行校準，進而提高基片加工設備的加工精度。
[0073]作為另一個技術方案，本發明還提供一種基片加工設備，其包括反應腔室，該反應腔室採用了上述實施例提供的反應腔室。
[0074]在反應腔室內，加熱單元包括設置在腔室本體內頂部的內圈加熱燈和外圈加熱燈。如圖2b所示，內圈加熱燈311靠近腔室本體30內的中心區域且沿腔室本體30的周向排列設置，其主要向被加工工件的中心區域輻射熱量；外圈加熱燈312靠近腔室本體30內的邊緣區域且沿腔室本體30的周向設置，其主要向被加工工件的邊緣區域輻射熱量。
[0075]在本實施例中，在被加工工件的中心區域和邊緣區域分別設有至少一個鎧裝熱電偶，用以分別檢測被加工工件的中心區域和邊緣區域的溫度。
[0076]如圖2c所示，溫度控制單元包括溫度設定模塊45、溫度控制模塊46、內圈功率調節模塊47和外圈功率調節模塊48。
[0077]其中，溫度設定模塊45用於設定被加工工件32的預設溫度值，並通過模擬量接口或者通信接口將預設溫度值傳輸至溫度控制模塊46，預設溫度值可以由操作人員手動輸入或者自動從電腦等外部設備調用。
[0078]溫度控制模塊46用於接收來自溫度設定模塊45的預設溫度值以及接收由鎧裝熱電偶34獲得的被加工工件的實時溫度值，並根據預設溫度值和實時溫度值進行計算而分別獲得內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率設定值。
[0079]內圈功率調節模塊47和外圈功率調節模塊48的輸入端分別與溫度控制模塊46連接，內圈功率調節模塊47的輸出端與內圈加熱燈311連接，外圈功率調節模塊48的輸出端與外圈加熱燈312連接。內圈功率調節模塊47接收由溫度控制模塊46獲得的內圈加熱燈311的輸出功率設定值，和外圈加熱燈312的輸出功率設定值，並根據內圈加熱燈311的輸出功率設定值和外圈加熱燈312的輸出功率設定值分別調節內圈加熱燈311和外圈加熱燈312的輸出功率。
[0080]藉助上述溫度控制單元來獨立地控制內圈加熱燈和外圈加熱燈的輸出功率，不僅可以增加溫度控制的靈活性，從而提高基片加工設備的加工精度，而且還可以使被加工工件的中心區域與邊緣區域的溫度均勻，從而提高基片加工設備的加工質量。
[0081]本實施例提供的基片加工設備，其通過採用上述反應腔室，不僅可以準確地獲得被加工工件的溫度，而且還可以根據鎧裝熱電偶所反饋的被加工工件的實際溫度而對加熱單元的輸出功率進行校準，從而提高了基片加工設備的加工精度。
[0082]本發明還提供一種溫度控制方法，其基於上述實施例提供的基片加工設備，用以調整被加工工件的溫度。
[0083]圖5為本發明提供的溫度控制方法的流程框圖。請參閱圖5，溫度控制方法具體包括以下步驟:
[0084]步驟SI，由鎧裝熱電偶分別獲取被加工工件中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值。
[0085]在步驟SI中，利用分別設置在被加工工件中心區域和邊緣區域的鎧裝熱電偶獲得被加工工件中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值。
[0086]步驟S2，根據預設溫度值以及中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值分別獲得內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值。
[0087]在步驟S2中，採用PID算法並根據預設溫度值和中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值而獲得內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值。當然，本發明可以採用類似於PID算法或者比PID算法更複雜的其它算法，獲得內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值。
[0088]步驟S3，根據內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值分別調節內圈加熱單元和外圈加熱單元的輸出功率。
[0089]在實施步驟S3後，繼續執行步驟SI，以不斷地校正加熱單元的輸出功率。
[0090]在本實施例中，可以根據預設溫度值和實時溫度值分別獲得內圈加熱燈和外圈加熱燈的輸出功率設定值，並根據內圈加熱燈和外圈加熱燈的輸出功率設定值來分別獨立地調節內圈加熱燈和外圈加熱燈的輸出功率。這不僅可以增加溫度控制的靈活性，從而提高基片加工設備的加工精度，而且還可以使被加工工件的中心區域與邊緣區域的溫度均勻，從而提聞基片加工設備的加工質量。
[0091]在步驟SI之前還可以包括獲取被加工工件的預設溫度值。預設溫度值可以採用操作人員手動輸入或者由電腦等外部設備輸入。
[0092]本實施例由於採用鎧裝熱電偶能夠直接獲取被加工工件的溫度值，因此，基於該被加工工件的溫度值而獲得的加熱單元的輸出功率設定值更準確，進而可以提高基片加工設備的加工精度。
[0093]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發明的原理而採用的示例性實施方式，然而本發明並不局限於此。對於本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種反應腔室，包括腔室本體、設置於所述腔室本體內的加熱單元和支撐單元，所述加熱單元用於加熱被加工工件，所述支撐單元用於承載被加工工件，其特徵在於，所述支撐單元包括鎧裝熱電偶，所述鎧裝熱電偶與所述被加工工件直接接觸，用以直接檢測被加工工件的溫度。
2.根據權利要求1所述的反應腔室，其特徵在於，所述支撐單元包括支撐針，所述支撐針與所述鎧裝熱電偶的總數量為至少三個； 所述支撐針的頂端與所述鎧裝熱電偶的頂端相平齊，所述被加工工件由所述支撐針和所述鎧裝熱電偶的頂端構成的平面承載。
3.根據權利要求2所述的反應腔室，其特徵在於，在所述腔室本體的底部設有貫穿其厚度的第一通孔，所述鎧裝熱電偶的一端自所述第一通孔伸出所述腔室本體的外側，而且，在所述第一通孔與所述鎧裝熱電偶之間設有密封固定件，用以將所述鎧裝熱電偶固定在所述第一通孔內並密封所述第一通孔。
4.根據權利要求2所述的反應腔室，其特徵在於，所述支撐單元還包括提升裝置，所述提升裝置包括第一連杆和驅動裝置，其中， 所述支撐針和鎧裝熱電偶與所述第一連杆固定連接； 所述驅動裝置與所述第一連杆連接，在所述驅動裝置的驅動下，所述第一連杆帶動所述支撐針和鎧裝熱電偶往復運動。
5.根據權利要求4所述的反應腔室，其特徵在於，在所述第一連杆上設置有貫穿所述第一連杆厚度的第二通孔，所述第二通孔的數量與所述鎧裝熱電偶的數量相對應，所述鎧裝熱電偶的一端貫穿所述第二通孔，並固定在所述第二通孔內。
6.根據權利要求4所述的反應腔室，其特徵在於，所述驅動裝置包括氣缸、電機或液壓>j-U ρ?α裝直。
7.根據權利要求1所述的反應腔室，其特徵在於，所述支撐單元還包括基座和頂針裝置，所述基座用於在實施工藝時承載所述被加工工件； 所述頂針裝置設置於所述基座的下方，並且所述頂針裝置穿過所述基座作上下往復運動，以使其頂端高出或者低於所述基座的上表面。
8.根據權利要求7所述的反應腔室，其特徵在於，所述頂針裝置包括頂針、第二連杆和頂針驅動裝置，所述頂針與所述鎧裝熱電偶的總數量至少為三個， 所述頂針和鎧裝熱電偶與所述第二連杆固定連接，並且所述頂針的頂端與所述鎧裝熱電偶的頂端相平齊； 所述頂針驅動裝置與所述第二連杆連接，並且在所述基座上且分別與所述頂針和鎧裝熱電偶相對應的位置處設置有貫穿所述基座厚度的第三通孔，在所述頂針驅動裝置的驅動下，所述第二連杆帶動所述頂針和所述鎧裝熱電偶穿過所述第三通孔，以使其頂端高出或低於所述基座的上表面。
9.根據權利要求8所述的反應腔室，其特徵在於，在所述第二連杆上設置有貫穿所述第二連杆厚度的第四通孔，所述第四通孔的數量與所述鎧裝熱電偶的數量相對應，所述鎧裝熱電偶的一端貫穿所述第四通孔，並固定在所述第四通孔內。
10.根據權利要求8所述的反應腔室，其特徵在於，所述頂針驅動裝置包括氣缸、電機或液壓裝置。
11.根據權利要求4或8所述的反應腔室，其特徵在於，所述反應腔室還包括溫度控制單元， 所述溫度控制單元的信號輸入端藉助長度可伸縮的柔性接線與所述鎧裝熱電偶連接，所述溫度控制單元與所述加熱單元連接，所述溫度控制單元接收所述鎧裝熱電偶的溫度信號，並根據所述溫度信號控制所述加熱單元的輸出功率。
12.根據權利要求11所述的反應腔室，其特徵在於，所述柔性接線的一端與所述鎧裝熱電偶連接，並且在所述腔室本體上設置有貫穿所述腔室本體厚度的第五通孔，所述柔性接線的另一端自所述第五通孔伸出所述腔室本體的外側，並與所述溫度控制單元連接； 在所述柔性接線與所述第五通孔之間還設置有接線密封件，所述接線密封件用於將所述柔性接線與所述第五通孔之間的縫隙密封。
13.一種基片加工設備，其包括反應腔室，其特徵在於，所述反應腔室採用權利要求1-12任意一項權利要求所述的反應腔室。
14.根據權利要求13所述的基片加工設備，其特徵在於，所述加熱單元包括內圈加熱燈和外圈加熱燈， 所述內圈加熱燈設置在所述腔室本體內頂壁的中心區域且沿所述腔室本體的周向排列設置； 所述外圈加熱燈設置在所述腔室本體內頂壁的邊緣區域且沿所述腔室本體的周向設置； 在所述被加工工件的中心區域和邊緣區域分別設有至少一個所述鎧裝熱電偶。
15.根據權利要求14所述的基`片加工設備，其特徵在於，還包括溫度控制單元，所述溫度控制單元包括: 溫度設定模塊，用於設定被加工工件的預設溫度值； 溫度控制模塊，用於接收來自溫度設定模塊的預設溫度值以及接收由所述鎧裝熱電偶獲得的被加工工件的實時溫度值，並根據預設溫度值和實時溫度值進行計算而分別獲得內圈加熱燈的輸出功率設定值和外圈加熱燈的輸出功率設定值； 內圈功率調節模塊，用於根據所述溫度控制模塊獲得的內圈加熱燈的輸出功率設定值調節所述內圈加熱燈的輸出功率； 外圈功率調節模塊，用於根據所述溫度控制模塊獲得的外圈加熱燈的輸出功率設定值調節所述外圈加熱燈的輸出功率。
16.一種溫度控制方法，其基於權利要求15所述的基片加工設備控制被加工工件的溫度，其包括以下步驟: 步驟SI，由所述鎧裝熱電偶分別獲取被加工工件中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值； 步驟S2，根據預設溫度值以及中心區域的實時溫度值和邊緣區域的實時溫度值獲得所述內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值； 步驟S3，根據所述內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值分別調節所述內圈加熱單元和外圈加熱單元的輸出功率，並繼續執行步驟SI。
17.根據權利要求16所述的溫度控制方法，其特徵在於，步驟SI之前還包括: 獲取被加工工件的預設溫度值，所述預設溫度值由操作人員手動輸入或者由外部設備輸入。
18.根據權利要求16所述的溫度控制方法，其特徵在於，在步驟S2中，採用PID算法而獲得所述內圈加熱單元的輸出功率設定值和外圈加熱單元的輸出功率設定值。
【文檔編號】H01L21/67GK103515177SQ201210207761
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月20日 優先權日:2012年6月20日
【發明者】文莉輝, 王厚工 申請人:北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司