晶圆温度调节方法技术

本发明专利技术提供一种晶圆温度调节方法，用于晶圆处理设备，晶圆处理设备包含一反应腔，反应腔内设有可旋转的基座，基座包含相对的上表面及下表面，上表面承载有多个晶圆，上表面包含分别与多个晶圆对应的多个第一分区，所述晶圆处理设备设有温度调节装置，所述温度调节装置包括相对所述反应腔固定的调节部，所述调节部面向所述基座并与所述基座保持间隙设置，所述方法包括：基于采集的各晶圆的温度值确认调温参考值；基于所述调温参考值确定待调温区域及所述待调温区域的温度调节幅度；判断所述调节部在所述上表面的正投影是否落到所述待调温区域，若是，基于所述温度调节幅度控制所述调节部对所述待调温区域进行温度调节。节部对所述待调温区域进行温度调节。节部对所述待调温区域进行温度调节。

【技术实现步骤摘要】
晶圆温度调节方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种晶圆温度调节方法。

技术介绍

[0002]MOCVD(Metal
‑
organic 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，反应腔内设有放置晶圆的基座，通过一驱动装置实现基座绕自身中心轴旋转。基座下方设有加热装置，由基座将加热装置辐射的热量均匀传递给晶圆，使晶圆表面达到工艺所需的温度(通常大于1000℃)。晶圆表面的温度会直接决定晶体结构的生长速度和质量。为保证晶圆加工的良品率，需要精确控制晶圆表面的温度。
[0003]基座通常由粉末状的材料(如石墨、碳化硅、氮化硅等)烧结而成。烧结过程中，粉末材料的密度分布不均匀，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。
[0004]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。
[0005]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方法，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，减小晶圆的片内、片间温差，是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种晶圆温度调节方法，在不改变反应腔内现有元件布局的情况下，能够独立地实时调节各晶圆的温度，并能够实时调节晶圆的局部温度，提高了不同晶圆之间温度的一致性以及晶圆表面温度的一致性，保证了晶圆加工的良率。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术提供一种晶圆温度调节方法，用于晶圆处理设备，所述晶圆处理设备包含一反应腔，所述反应腔内设有可旋转的基座，所述基座包含相对的上表面及下表面，所述上表面承载有多个晶圆，所述上表面包含与所述多个晶圆对应的多个第一分区，所述晶圆处理设备设有温度调节装置，所述温度调节装置包括相对所述反应腔固定的调节部，所述调节部面向所述基座设置，所述方法包括：
[0008]基于采集的各晶圆的温度值确认调温参考值；
[0009]基于所述调温参考值确定待调温区域及所述待调温区域的温度调节幅度，所述待调温区域配置为与所述调温参考值差异大于预设阈值的所述的第一分区或者与所述调温参考值差异大于预设阈值的所述第一分区内的局部区域；
[0010]判断所述调节部在所述上表面的正投影是否落到所述待调温区域，若是，基于所述温度调节幅度控制所述调节部对所述待调温区域进行温度调节。
[0011]可选的，所述调节部配置为面向所述下表面设置的喷嘴结构；所述基于所述温度调节幅度控制所述调节部对所述待调温区域进行温度调节的方法包括：基于所述温度调节幅度控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体。
[0012]可选的，所述温度调节装置向所述喷嘴结构输送所述冷却气体的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；所述基座保持均匀转速，所述喷嘴在所述上表面的正投影自进入至离开所述待调温区域的时长为第一时长。
[0013]可选的，所述流控元件为通断开关，所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述通断开关在所述第一时长内处于开通状态的第二时长；所述第二时长随所述温度调节幅度的增加而增加。
[0014]可选的，所述流控元件为通断开关，所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述通断开关在所述第一时长内的占空比；所述占空比随所述温度调节幅度的增加而增大。
[0015]可选的，所述流控元件为流量阀；所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述流量阀在所述第一时长内处于打开状态的第三时长；当所述流量阀处于打开状态时，其具有设定的阀开度；所述第三时长随所述温度调节幅度的增加而增加。
[0016]可选的，所述流控元件为流量阀；所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述流量阀在所述第一时长内的阀开度；所述阀开度随所述温度调节幅度的增加而增大。
[0017]可选的，所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：所述喷嘴持续稳定地向所述下表面提供冷却气体；所述喷嘴在所述上表面的正投影自进入至离开待调温区域的过程中，所述基座具有第一转速；所述喷嘴在所述上表面的正投影在非待调温区域内，所述基座具有第二转速；所述第二转速大于所述第一转速，所述第一转速随所述温度调节幅度的增加而减小。
[0018]可选的，所述调节部配置为面向所述上表面设置的窗口加热结构；所述基于所述温度调节幅度控制所述调节部对所述待调温区域进行温度调节的方法包括：基于所述温度调节幅度控制所述窗口加热结构向该待调温区域输送热量。
[0019]可选的，所述温度调节装置包括能够使所述窗口加热结构在屏蔽所述窗口区域、局部屏蔽所述窗口区域及不屏蔽所述窗口区域之间活动的阻挡件；所述基于所述温度调节幅度控制所述调节部对所述待调温区域进行温度调节的方法包括，基于所述温度调节幅度，控制所述窗口区域的面积大小，以控制窗口加热结构向该待调温区域输送热量的多少。
[0020]可选的，所述确认调温参考值的方法包括，设置所有晶圆的各自平均温度中的最小值为调温参考值；所述基于所述调温参考值确定待调温区域及所述待调温区域的温度调节幅度的方法包括，对比单个所述晶圆整体的平均温度与所述调温参考值的差值，若所述差值大于预设阈值，则确定该所述晶圆为需调温晶圆，所述需调温晶圆对应的所述第一分区配置为所述待调温区域，所述差值配置为所述温度调节幅度。
[0021]可选的，每个晶圆包括多个子区域，所述子区域包含圆盘形的中心区域和与所述中心区域同心并沿晶圆的径向依次排开的多个环形区域；所述确认调温参考值的方法包括，设置多个子区域的各自平均温度中的最小值为调温参考值；所述基于所述调温参考值确定待调温区域及所述待调温区域的温度调节幅度的方法包括，对比当前晶圆的当前子区域的平均温度与所述调温参考值的差值，若所述差值大于预设阈值，则确定该子区域为需调温区域，所述需调温区域对应的所述第一分区内的局部区域配置为所述待调温区域，所述差值配置为所述温度调节幅度。
[0022]可选的，所述确认调温参考值的方法包括，设置所有晶圆的各自平均温度中的最大值为调温参考值；所述基于所述调温参考值确定待调温区域及所述待调温区域的温度调节幅度的方法包括，对比单个所述晶圆整体的平均温度与所述调温参考值的差值，若所述差值大于预设阈值，则确定该所述晶圆为需调温晶圆，所述需调温晶圆对应的所述第一分区配置为所述待调温区域，所述差值配置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆温度调节方法，用于晶圆处理设备，所述晶圆处理设备包含一反应腔，所述反应腔内设有可旋转的基座，所述基座包含相对的上表面及下表面，所述上表面承载有多个晶圆，其特征在于，所述上表面包含与所述多个晶圆对应的多个第一分区，所述晶圆处理设备设有温度调节装置，所述温度调节装置包括相对所述反应腔固定的调节部，所述调节部面向所述基座设置，所述方法包括：基于采集的各晶圆的温度值确认调温参考值；基于所述调温参考值确定待调温区域及所述待调温区域的温度调节幅度，所述待调温区域配置为与所述调温参考值差异大于预设阈值的所述的第一分区或者与所述调温参考值差异大于预设阈值的所述第一分区内的局部区域；判断所述调节部在所述上表面的正投影是否落到所述待调温区域，若是，基于所述温度调节幅度控制所述调节部对所述待调温区域进行温度调节。2.如权利要求1所述的晶圆温度调节方法，其特征在于，所述调节部配置为面向所述下表面设置的喷嘴结构；所述基于所述温度调节幅度控制所述调节部对所述待调温区域进行温度调节的方法包括：基于所述温度调节幅度控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体。3.如权利要求2所述的晶圆温度调节方法，其特征在于，所述温度调节装置向所述喷嘴结构输送所述冷却气体的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；所述基座保持均匀转速，所述喷嘴在所述上表面的正投影自进入至离开所述待调温区域的时长为第一时长。4.如权利要求3所述的晶圆温度调节方法，其特征在于，所述流控元件为通断开关，所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述通断开关在所述第一时长内处于开通状态的第二时长；所述第二时长随所述温度调节幅度的增加而增加。5.如权利要求3所述的晶圆温度调节方法，其特征在于，所述流控元件为通断开关，所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述通断开关在所述第一时长内的占空比；所述占空比随所述温度调节幅度的增加而增大。6.如权利要求3所述的晶圆温度调节方法，其特征在于，所述流控元件为流量阀；所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述流量阀在所述第一时长内处于打开状态的第三时长；当所述流量阀处于打开状态时，其具有设定的阀开度；所述第三时长随所述温度调节幅度的增加而增加。7.如权利要求3所述的晶圆温度调节方法，其特征在于，所述流控元件为流量阀；所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：控制对应的所述流量阀在所述第一时长内的阀开度；所述阀开度随所述温度调节幅度的增加而增大。8.如权利要求2所述的晶圆温度调节方法，其特征在于，所述控制所述喷嘴向该待调温区域提供冷却气体包括：所述喷嘴持续稳定地向所述下表面提供冷却气体；所述喷嘴在所述上表面的正投影自进入至离开待调温区域的过程中，所述基座具有第一转速；所述喷嘴在所述上表面的正投影在非待调温区域内，所述基座具有第二转速；所述第二转速大于所述第一转速，且所述第一转速随所述温度调...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：无锡先为科技有限公司，
类型：发明
国别省市：