反应腔室、基片加工设备及其温度控制方法技术

本发明专利技术提供一种反应腔室、基片加工设备及温度控制方法，其包括腔室本体、设置于所述腔室本体内的加热单元和支撑单元，所述加热单元用于加热被加工工件，所述支撑单元用于承载被加工工件，其中，所述支撑单元包括铠装热电偶，所述铠装热电偶与所述被加工工件直接接触，用以直接检测被加工工件的温度。上述反应腔室可以直接检测被加工工件的温度，从而可以准确地获得被加工工件的温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微电子加工
，具体地，涉及一种。
技术介绍
等离子体加工设备是加工半导体器件的常用设备，其在进行诸如刻蚀、溅射和化学气相沉积等工艺过程中，通常需要对基片等被加工工件进行加热，以使基片达到工艺所需的温度。请参阅图1，为现有的等离子体加工设备的结构示意图。等离子体加工设备包括加热腔室10，在加热腔室10内的底部设置有支撑针12，用以承载基片13，基片13放置于支撑针12的顶端；在加热腔室10内的顶部设置有用以加热基片13的加热灯11。该等离子体加工设备在使用时，需要预先对加热灯11的加热温度进行标定。具体地，将设置有若干热电偶的基片13作为测试基片放入加热腔室10中进行加热；当由热电偶反馈的测试基片的温度达到所需的工艺温度时，记录此时加热腔室10的相关工艺参数，如加热灯11的功率、加热时间等；然后，在实施后续工艺时采用所记录的上述相关工艺参数对基片13进行加热，以使基片13在实施工艺时达到所需的温度。然而，在实际应用中，采用上述预先标定加热温度的方法存在以下问题:其一，由于加热腔室10的工艺环境不同以及基片的材质不同等因素均会对基片13实际达到的温度造成影响，导致采用上述方法很难保证基片13的温度重复性，从而等离子体加工设备的加热精度较低。其二，由于上述方法无法获取基片13的实时温度，因此，无法对加热灯11的加热温度进行校准。而且，若需要调整基片13的工艺温度，则必须重复上述标定流程，以重新标定加热灯11的加热温度，这降低了等离子体加工设备的加工效率。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种，其可以直接检测被加工工件的温度，从而可以提高基片加工设备的加工精度。为实现本专利技术的目的而提供一种反应腔室，包括腔室本体、设置于所述腔室本体内的加热单元和支撑单元，所述加热单元用于加热被加工工件，所述支撑单元用于承载被加工工件，其特征在于，所述支撑单元包括铠装热电偶，所述铠装热电偶与所述被加工工件直接接触，用以直接检测被加工工件的温度。其中，所述支撑单元包括支撑针，所述支撑针与所述铠装热电偶的总数量为至少三个；所述支撑针的顶端与所述铠装热电偶的顶端相平齐，所述被加工工件由所述支撑针和所述铠装热电偶的顶端构成的平面承载。其中，在所述腔室本体的底部设有贯穿其厚度的第一通孔，所述铠装热电偶的一端自所述第一通孔伸出所述腔室本体的外侧，而且，在所述第一通孔与所述铠装热电偶之间设有密封固定件，用以将所述铠装热电偶固定在所述第一通孔内并密封所述第一通孔。其中，所述支撑单元还包括提升装置，所述提升装置包括第一连杆和驱动装置，其中，所述支撑针和铠装热电偶与所述第一连杆固定连接；所述驱动装置与所述第一连杆连接，在所述驱动装置的驱动下，所述第一连杆带动所述支撑针和铠装热电偶往复运动。其中，在所述第一连杆上设置有贯穿所述第一连杆厚度的第二通孔，所述第二通孔的数量与所述铠装热电偶的数量相对应，所述铠装热电偶的一端贯穿所述第二通孔，并固定在所述第二通孔内。其中，所述驱动装置包括气缸、电机或液压装置。其中，所述支撑单元还包括基座和顶针装置，所述基座用于在实施工艺时承载所述被加工工件；所述顶针装置设置于所述基座的下方，并且所述顶针装置穿过所述基座作上下往复运动，以使其顶端高出或者低于所述基座的上表面。其中，所述顶针装置包括顶针、第二连杆和顶针驱动装置，所述顶针与所述铠装热电偶的总数量至少为三个，所述顶针和铠装热电偶与所述第二连杆固定连接，并且所述顶针的顶端与所述铠装热电偶的顶端相平齐；所述顶针驱动装置与所述第二连杆连接，并且在所述基座上且分别与所述顶针和铠装热电偶相对应的位置处设置有贯穿所述基座厚度的第三通孔，在所述顶针驱动装置的驱动下，所述第二连杆带动所述顶针和所述铠装热电偶穿过所述第三通孔，以使其顶端高出或低于所述基座的上表面。其中，在所述第二连杆上设置有贯穿所述第二连杆厚度的第四通孔，所述第四通孔的数量与所述铠装热电偶的数量相对应，所述铠装热电偶的一端贯穿所述第四通孔，并固定在所述第四通孔内。其中，所述顶针驱动装置包括气缸、电机或液压装置。其中，所述反应腔室还包括温度控制单元，所述温度控制单元的信号输入端借助长度可伸缩的柔性接线与所述铠装热电偶连接，所述温度控制单元与所述加热单元连接，所述温度控制单元接收所述铠装热电偶的温度信号，并根据所述温度信号控制所述加热单兀的输出功率。其中，所述柔性接线的一端与所述铠装热电偶连接，并且在所述腔室本体上设置有贯穿所述腔室本体厚度的第五通孔，所述柔性接线的另一端自所述第五通孔伸出所述腔室本体的外侧，并与所述温度控制单元连接；在所述柔性接线与所述第五通孔之间还设置有接线密封件，所述接线密封件用于将所述柔性接线与所述第五通孔之间的缝隙密封。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种基片加工设备，其包括反应腔室，其中，所述反应腔室采用本专利技术提供的反应腔室。其中，所述加热单元包括内圈加热灯和外圈加热灯，所述内圈加热灯设置在所述腔室本体内顶壁的中心区域且沿所述腔室本体的周向排列设置；所述外圈加热灯设置在所述腔室本体内顶壁的边缘区域且沿所述腔室本体的周向设置；在所述被加工工件的中心区域和边缘区域分别设有至少一所述热电偶。其中，还包括温度控制单元，所述温度控制单元包括:温度设定模块，用于设定被加工工件的预设温度值；温度控制模块，用于接收来自温度设定模块的预设温度值以及接收由所述铠装热电偶获得的被加工工件的实时温度值，并根据预设温度值和实时温度值进行计算而分别获得内圈加热灯的输出功率设定值和外圈加热灯的输出功率设定值；内圈功率调节模块，用于根据所述温度控制模块获得的内圈加热灯的输出功率设定值调节所述内圈加热灯的输出功率；外圈功率调节模块，用于根据所述温度控制模块获得的外圈加热灯的输出功率设定值调节所述外圈加热灯的输出功率。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种温度控制方法，其基于本专利技术提供的基片加工设备控制被加工工件的温度，其包括以下步骤:步骤SI，由所述铠装热电偶分别获取被加工工件中心区域的实时温度值和边缘区域的实时温度值；步骤S2，根据预设温度值以及中心区域的实时温度值和边缘区域的实时温度值获得所述内圈加热单元的输出功率设定值和外圈加热单元的输出功率设定值；步骤S3，根据所述内圈加热单元的输出功率设定值和外圈加热单元的输出功率设定值分别调节所述内圈加热单元和外圈加热单元的输出功率，并继续执行步骤Si。其中，步骤SI之前还包括:获取被加工工件的预设温度值，所述预设温度值由操作人员手动输入或者由外部设备输入。其中，在步骤S2中，采用PID算法而获得所述所述内圈加热单元的输出功率设定值和外圈加热单元的输出功率设定值。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术提供的反应腔室，其通过在腔室本体的内部设置可与被加工工件直接接触的铠装热电偶，可以直接检测被加工工件的温度，从而不仅可以准确地获得被加工工件的温度，而且还可以根据铠装热电偶所反馈的被加工工件的实际温度而对加热单元的输出功率进行校准，进而提高基片加工设备的加工精度。本专利技术提供的基片加工设备，其通过采用上述反应腔室，不仅可以准确地获得被加工工件的温度，而且还可以根据铠装热电偶所反馈的被加工工件的实际温度而对加热单元的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应腔室，包括腔室本体、设置于所述腔室本体内的加热单元和支撑单元，所述加热单元用于加热被加工工件，所述支撑单元用于承载被加工工件，其特征在于，所述支撑单元包括铠装热电偶，所述铠装热电偶与所述被加工工件直接接触，用以直接检测被加工工件的温度。

【技术特征摘要】
1.一种反应腔室，包括腔室本体、设置于所述腔室本体内的加热单元和支撑单元，所述加热单元用于加热被加工工件，所述支撑单元用于承载被加工工件，其特征在于，所述支撑单元包括铠装热电偶，所述铠装热电偶与所述被加工工件直接接触，用以直接检测被加工工件的温度。2.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑单元包括支撑针，所述支撑针与所述铠装热电偶的总数量为至少三个； 所述支撑针的顶端与所述铠装热电偶的顶端相平齐，所述被加工工件由所述支撑针和所述铠装热电偶的顶端构成的平面承载。3.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，在所述腔室本体的底部设有贯穿其厚度的第一通孔，所述铠装热电偶的一端自所述第一通孔伸出所述腔室本体的外侧，而且，在所述第一通孔与所述铠装热电偶之间设有密封固定件，用以将所述铠装热电偶固定在所述第一通孔内并密封所述第一通孔。4.根据权利要求2所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑单元还包括提升装置，所述提升装置包括第一连杆和驱动装置，其中， 所述支撑针和铠装热电偶与所述第一连杆固定连接； 所述驱动装置与所述第一连杆连接，在所述驱动装置的驱动下，所述第一连杆带动所述支撑针和铠装热电偶往复运动。5.根据权利要求4所述的反应腔室，其特征在于，在所述第一连杆上设置有贯穿所述第一连杆厚度的第二通孔，所述第二通孔的数量与所述铠装热电偶的数量相对应，所述铠装热电偶的一端贯穿所述第二通孔，并固定在所述第二通孔内。6.根据权利要求4所述的反应腔室，其特征在于，所述驱动装置包括气缸、电机或液压>j-U ρ?α装直。7.根据权利要求1所述的反应腔室，其特征在于，所述支撑单元还包括基座和顶针装置，所述基座用于在实施工艺时承载所述被加工工件； 所述顶针装置设置于所述基座的下方，并且所述顶针装置穿过所述基座作上下往复运动，以使其顶端高出或者低于所述基座的上表面。8.根据权利要求7所述的反应腔室，其特征在于，所述顶针装置包括顶针、第二连杆和顶针驱动装置，所述顶针与所述铠装热电偶的总数量至少为三个， 所述顶针和铠装热电偶与所述第二连杆固定连接，并且所述顶针的顶端与所述铠装热电偶的顶端相平齐； 所述顶针驱动装置与所述第二连杆连接，并且在所述基座上且分别与所述顶针和铠装热电偶相对应的位置处设置有贯穿所述基座厚度的第三通孔，在所述顶针驱动装置的驱动下，所述第二连杆带动所述顶针和所述铠装热电偶穿过所述第三通孔，以使其顶端高出或低于所述基座的上表面。9.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，在所述第二连杆上设置有贯穿所述第二连杆厚度的第四通孔，所述第四通孔的数量与所述铠装热电偶的数量相对应，所述铠装热电偶的一端贯穿所述第四通孔，并固定在所述第四通孔内。10.根据权利要求8所述的反应腔室，其特征在于，所述顶针驱动装置包括气缸、电机或液压装置。11.根据权利要求4或8所述的反应腔室，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：文莉辉，王厚工，
申请(专利权)人：北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：