【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体涉及温度控制，更具体地，涉及在半导体器件制造过程中在衬底上沉积材料层期间控制衬底温度。
技术介绍
1、在半导体器件的制造过程中，例如在集成电路和功率电子器件的制造过程中，材料层通常被沉积到衬底上。材料层沉积通常通过在室装置内支撑衬底、将衬底加热到期望的沉积温度以及使一种或多种材料层前体流过室装置并穿过衬底来完成。随着前体流过衬底，材料层通常根据衬底的温度和室装置内的环境条件逐渐发展到衬底的表面上。
2、可以使用布置在室装置外部的加热器元件来实现衬底加热，例如通过室装置的壁辐射耦合到衬底支撑件的加热器元件。这种加热器元件可以根据施加到每个加热器元件的电功率产生热量。施加到加热器元件的功率又可以根据从与室装置热连通的温度传感器获取的温度测量来调节。例如，可以使用高温计或热电偶来推断衬底的温度。高温计可用于通过发射电磁辐射而利用由目标发射的电磁辐射实时地远程提供目标的温度。虽然高温计不需要物理接触目标来提供目标的温度，但由目标环境中的其他结构发射的电磁辐射会影响高温计提供的温度信息的准确性。例如，当衬底相对较冷时，例如在温度上升到期望的沉积温度期间，由衬底发射的波长的电磁辐射的强度可能相对较低，并且高温计可能难以区分由衬底环境中的其他结构发射的电磁辐射和由衬底发射的电磁辐射。
3、热电偶通常包括两个金属元件，它们在结处相互连接。金属元件通常由两种不同的金属形成，选择这两种不同的金属来产生对应于热电偶结处温度的电压。由不同金属产生的电压通常与温度和结处的温度相关，通过将该相关性应用于给定时间热电偶输
4、这种系统和方法对于它们的预期目的来说通常是可接受的。然而，此项技术中仍需要改进的室装置、具有室装置的半导体处理系统以及使用此类室装置在半导体处理系统中的衬底上沉积材料层的方法。本公开提供了对这种需求的解决方案。
技术实现思路
1、提供了一种室装置。该室装置具有室主体，该室主体具有上壁和下壁。衬底支撑件布置在室主体的内部，并被支撑以绕旋转轴线旋转。上加热器元件阵列支撑在室主体的上壁上方，下加热器元件阵列支撑在室主体的下壁下方。高温计支撑在上加热器元件阵列上方，光学耦合到室主体的内部，并且可操作地连接到上加热器元件阵列。热电偶布置在室主体的内部，与衬底支撑件紧密机械接触，并且可操作地连接到下加热器元件阵列。
2、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括热电偶是旋转热电偶，并且室装置可以包括静态热电偶。静态热电偶可以相对于室主体固定，并且可操作地连接到下加热器元件阵列。
3、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括高温计是通过第一光轴光学耦合到衬底支撑件的第一高温计，并且室装置包括第二高温计。第二高温计可以支撑在室主体上方，并通过第二光轴光学耦合到衬底支撑件。第二光轴可以在第一光轴的径向外侧。
4、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括第二高温计可操作地连接到上加热器元件阵列。第一高温计和第二高温计可以可操作地与下加热器元件阵列断开。
5、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括上加热器元件阵列包括第一上加热器元件和第二上加热器元件，两者都支撑在室主体上方。第二上加热器元件可以在室主体的注入端和与注入端纵向相对的排出端之间从第一上加热器元件纵向偏移，第一高温计可以可操作地连接到第一上加热器元件，并且第二高温计可以可操作地连接到第二上加热器元件。
6、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括第三高温计。第三高温计可以沿着第三光轴布置，并且光学耦合到衬底支撑件。第三光轴可以径向位于第一光轴和第二光轴的中间。
7、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括：上加热器元件阵列可以包括支撑在室主体上方的第一上加热器元件；第二上加热器元件，其支撑在室主体上方，并且在室主体的注入端和排出端之间从第一上加热器元件纵向偏移，排出端与室主体的注入端纵向相对；以及至少一个第三上加热器元件，其支撑在室主体上方并纵向布置在室主体的注入端和排出端之间。第一高温计可操作地连接到第一上加热器元件，第二高温计可操作地连接到第二上加热器元件，并且第三高温计可操作地连接到至少一个第三上加热器元件。
8、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括第二光轴从第一光轴周向偏移。第三光轴可以从第二光轴和第一光轴周向偏移。
9、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括上加热器元件阵列包括多个上加热器元件，下加热器元件阵列可以包括多个下加热器元件，并且多个下加热器元件可以与多个上加热器元件正交。
10、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括控制器，其可操作地将热电偶连接到下加热器元件阵列，并将高温计连接到上加热器元件阵列。
11、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括热电偶是旋转热电偶，并且室装置可以进一步包括布置在室内并且相对于室主体固定的静态热电偶。控制器可以响应于记录在存储器上的指令以：将下加热器元件阵列的第一下加热器元件分配给第一下加热区，将下加热器元件阵列的第二下加热器元件分配给第二下加热区，并且使用由旋转热电偶提供的第一触觉温度测量来调节由第一下加热器元件产生的热量，并且使用由静态热电偶提供的第二触觉温度测量来调节第二下加热器元件产生的热量。由第一下加热器元件和第二下加热器元件产生的热量独立于由高温计获取的光学温度测量而被控制。
12、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括指令进一步使控制器根据第一触觉温度测量和第二触觉温度测量之间的温度差来调节第一下加热器元件和第二下加热器元件的热输出。
13、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括高温计是沿着第一光轴布置的第一高温计，并且室装置还包括沿着第一光轴的径向外侧的第二光轴布置的第二高温计。控制器可以响应记录在存储器上的指令以：将上加热器元件阵列的第一上加热器元件分配给第一上加热区，将上加热器元件阵列的第二上加热器元件分配给第二上加热区，并且使用由第一高温计提供的第一光学温度测量调节由第一上加热器元件产生的热量，并且使用由第二高温计提供的第二光学温度测量调节由第二下加热器元件产生的热量。独立于由热电偶提供的触觉温度测量调节由第一上加热器元件和第二上加热器元件产生的热量。
14、除了上述的一个或多个特征之外，或者作为替代，进一步示例可以包括指令进一步使控制器根据第一光学温度测量和第二光学温度测量之间的温度差来调节由第一上加热器元件和第二上加热器元件产生的热量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种室装置，包括：
2.根据权利要求1所述的室装置，其中，所述热电偶是旋转热电偶，并且还包括相对于所述室主体固定的静态热电偶，其中静态热电偶可操作地连接到所述下加热器元件阵列。
3.根据权利要求1所述的室装置，其中，所述高温计是通过第一光轴光学耦合到所述衬底支撑件的第一高温计，并且还包括支撑在所述室主体上方并通过第二光轴光学耦合到衬底支撑件的第二高温计，第二光轴在第一光轴的径向外侧。
4.根据权利要求3所述的室装置，其中，所述第二高温计可操作地连接到所述上加热器元件阵列，其中，所述第一高温计和第二高温计可操作地与所述下加热器元件阵列断开。
5.根据权利要求3所述的室装置，其中，所述上加热器元件阵列包括：
6.根据权利要求3所述的室装置，还包括第三高温计，其沿着第三光轴布置并光学耦合到所述衬底支撑件，其中第三光轴径向位于所述第一光轴和第二光轴的中间。
7.根据权利要求6所述的室装置，其中，所述上加热器元件阵列包括：
8.根据权利要求7所述的室装置，其中，所述第二光轴从所述第一光轴周向偏移，并且其
9.根据权利要求1所述的室装置，其中，所述上加热器元件阵列包括多个上加热器元件，并且其中，所述下加热器元件阵列包括相对于多个上加热器元件正交的多个下加热器元件。
10.根据权利要求1所述的室装置，还包括控制器，其可操作地将所述热电偶连接到所述下加热器元件阵列，并且将所述高温计连接到所述上加热器元件阵列。
11.根据权利要求10所述的室装置，其中，所述热电偶是旋转热电偶，并且还包括布置在所述室主体内并且相对于室主体固定的静态热电偶，所述控制器响应于记录在存储器上的指令以：
12.根据权利要求11所述的室装置，其中，所述指令还使所述控制器根据所述第一触觉温度测量和第二触觉温度测量之间的温度差来调节所述第一下加热器元件和第二下加热器元件的热输出。
13.根据权利要求10所述的室装置，其中，所述高温计是沿着第一光轴布置的第一高温计，还包括沿着第一光轴的径向外侧的第二光轴布置的第二高温计，其中，所述控制器响应记录在存储器上的指令以：
14.根据权利要求13所述的室装置，其中，所述指令还使所述控制器根据所述第一光学温度测量和第二光学温度测量之间的温度差调节由所述第一上加热器元件和第二上加热器元件产生的热量。
15.根据权利要求10所述的室装置，其中，所述高温计是沿着第一光轴布置的第一高温计，还包括沿着第一光轴的径向外侧的第二光轴布置的第二高温计和沿着径向位于第一光轴和第二光轴中间的第三光轴布置的第三高温计，其中，所述控制器响应记录在存储器上的指令以：
16.根据权利要求15所述的室装置，其中，所述指令还使所述控制器根据由所述第一光学温度测量、第二光学温度测量和第三光学温度测量限定的温度梯度来调节由所述第一上加热器元件、第二上加热器元件和至少一个第三上加热器元件产生的热量。
17.根据权利要求1所述的室装置，其中，所述热电偶是第一静态热电偶，并且所述室装置还包括：
18.一种半导体处理系统，包括：
19.一种材料层沉积方法，包括：
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述高温计是沿着第一光轴布置的第一高温计，并且所述光学温度测量是第一光学温度测量，所述室装置还包括沿着在第一光轴的径向外侧的第二光轴布置的第二高温计，所述方法还包括：
21.根据权利要求20所述的方法，其中，用所述上加热器元件阵列调节衬底的加热包括根据使用所述第一光学温度测量和第二光学温度测量确定的衬底上表面上的温度差或温度梯度来调节衬底的加热。
...【技术特征摘要】
1.一种室装置，包括：
2.根据权利要求1所述的室装置，其中，所述热电偶是旋转热电偶，并且还包括相对于所述室主体固定的静态热电偶，其中静态热电偶可操作地连接到所述下加热器元件阵列。
3.根据权利要求1所述的室装置，其中，所述高温计是通过第一光轴光学耦合到所述衬底支撑件的第一高温计，并且还包括支撑在所述室主体上方并通过第二光轴光学耦合到衬底支撑件的第二高温计，第二光轴在第一光轴的径向外侧。
4.根据权利要求3所述的室装置，其中，所述第二高温计可操作地连接到所述上加热器元件阵列，其中，所述第一高温计和第二高温计可操作地与所述下加热器元件阵列断开。
5.根据权利要求3所述的室装置，其中，所述上加热器元件阵列包括：
6.根据权利要求3所述的室装置，还包括第三高温计，其沿着第三光轴布置并光学耦合到所述衬底支撑件，其中第三光轴径向位于所述第一光轴和第二光轴的中间。
7.根据权利要求6所述的室装置，其中，所述上加热器元件阵列包括：
8.根据权利要求7所述的室装置，其中，所述第二光轴从所述第一光轴周向偏移，并且其中，所述第三光轴从第二光轴和第一光轴周向偏移。
9.根据权利要求1所述的室装置，其中，所述上加热器元件阵列包括多个上加热器元件，并且其中，所述下加热器元件阵列包括相对于多个上加热器元件正交的多个下加热器元件。
10.根据权利要求1所述的室装置，还包括控制器，其可操作地将所述热电偶连接到所述下加热器元件阵列，并且将所述高温计连接到所述上加热器元件阵列。
11.根据权利要求10所述的室装置，其中，所述热电偶是旋转热电偶，并且还包括布置在所述室主体内并且相对于室主体固定的静态热电偶，所述控制器响应于记录在存储器上的指令以：
12.根据权利要求11所述的室装置，其中，所述指令...
【专利技术属性】
技术研发人员：卢彦夫，C·米斯金，A·德莫斯，A·卡杰巴夫瓦拉，A·穆拉利，
申请(专利权)人：ASMIP私人控股有限公司，
类型：发明
国别省市：
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