衬底温度的控制方法、装置及薄膜沉积设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及薄膜的加工制备领域，特别是涉及一种衬底温度的控制方法、装置及薄膜沉积设备。
【背景技术】
[0002]对高温状态下的衬底温度进行降温控制，对高温处理及反应过程具有直接的影响，尤其是热等离子体薄膜沉积过程。以电弧等离子体为例，电弧制备在高气压中进行，电弧温度高达数千度甚至上万度，为实现热力学平衡沉积条件，需要对衬底降温，才能达到薄膜沉积的工艺要求；而要保证薄膜沉积质量及薄膜沉积工艺的可控性和重复性，必须严格控制衬底温度。
[0003]目前，一般采用对样品台通冷却水的方式来实现薄膜沉积。这种方式往往严重依赖于工艺人员的操作经验，存在较大的随机性和不确定性。因此，如何实现对高温状态下衬底温度的精确控制，以满足工艺需求，成为急需解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种衬底温度的控制方法、装置及薄膜沉积设备，实现了对衬底温度的精确控制，保证了薄膜的质量。
[0005]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种衬底温度的控制方法，所述衬底置于中空的样品台上，所述样品台的中空区域内通有流通的冷却剂，所述控制方法包括以下步骤:
[0007]测量流入样品台的冷却剂的温度，得到流入温度；
[0008]测量流出样品台的冷却剂的温度，得到流出温度；
[0009]计算所述流入温度和所述流出温度的差值；
[0010]根据所述差值调节冷却剂的流量，通过冷却剂的流量来控制衬底的温度。
[0011]在其中一个实施例中，根据所述差值调节冷却剂的流量包括以下步骤:
[0012]当流出温度和流入温度的差值大于T2时，增加冷却剂的流量，使得所述差值大于等于Tl小于等于T2 ；
[0013]当流出温度和流入温度的差值小于Tl时，减小冷却剂的流量，使得所述差值大于等于Tl小于等于T2 ；
[0014]当流出温度和流入温度的差值大于等于Tl小于等于T2时，则保持当前的冷却剂的流量。
[0015]一种衬底温度的控制装置，包括
[0016]用于放置衬底的样品台，所述样品台为中空结构；
[0017]第一冷却装置，所述第一冷却装置包括冷却剂导入管道和冷却剂导出管道，所述冷却剂导入管道和所述冷却剂导出管道均与所述样品台的中空区域连通；
[0018]调节控制装置，所述调节控制装置包括第一温度测量装置、第二温度测量装置和流量调节装置，所述第一温度测量装置和所述流量调节装置均设置在所述冷却剂导入管道上，所述第二温度测量装置设置在所述冷却剂导出管道上。
[0019]在其中一个实施例中，所述第一温度测量装置包括第一温度传感器和第一温度显示器，所述第一温度传感器与所述第一温度显示器电连接，且所述第一温度传感器与所述冷却剂导入管道的内部连通；
[0020]所述第二温度测量装置包括第二温度传感器和第二温度显示器，所述第二温度传感器与所述第二温度显示器电连接，且所述第二温度传感器与所述冷却剂导出管道的内部连通；
[0021 ] 所述流量调节装置包括流量计和流量调节阀，所述流量计和所述流量调节阀均与所述冷却剂导入管道的内部连通。
[0022]在其中一个实施例中，所述第一温度测量装置设置在所述冷却剂导入管道上靠近所述样品台的一端；所述第二温度测量装置设置在所述冷却剂导出管道上靠近所述样品台的一端。
[0023]一种薄膜沉积设备，包括所述的衬底温度的控制装置。
[0024]在其中一个实施例中，所述薄膜沉积设备还包括反应腔室和等离子体发生器，所述衬底温度的控制装置包括样品台；
[0025]所述样品台设置在所述反应腔室中，所述等离子体发生器与所述反应腔室连通。
[0026]在其中一个实施例中，所述等离子体发生器为等离子体喷枪，所述等离子体喷枪包括放电室、气体导入装置、第二冷却装置和电感线圈；
[0027]其中，所述放电室由第一空心管材围设而成，所述放电室与所述反应腔室连通；所述气体导入装置与所述放电室连通；所述第二冷却装置包括第二空心管材、冷却剂导入组件和冷却剂导出组件，所述第二空心管材围设在所述第一空心管材的外侧，且所述第二空心管材的内侧壁与所述第一空心管材的外侧壁之间存在第一间隙，所述冷却剂导入组件和所述冷却剂导出组件均与所述第一间隙连通；所述电感线圈设置在所述第二空心管材的外侧。
[0028]在其中一个实施例中，所述气体导入装置包括反应气体导入管，所述反应气体导入管中设置有进气通道和冷却剂流通通道，所述冷却剂流通通道围绕所述进气通道进行设置，所述进气通道与所述放电室连通。
[0029]在其中一个实施例中，所述气体导入装置还包括等离子体气体导入组件，所述等离子体气体导入组件上设置有径向导气口和切向导气口，所述径向导气口和所述切向导气口均与所述放电室连通。
[0030]本发明的有益效果如下:
[0031]本发明的衬底温度的控制方法、装置及薄膜沉积设备，通过对冷却剂的流入温度和流出温度进行精确的测量，实现了对衬底温度的实时监测，并根据流出温度和流入温度的差值调节冷却剂的流量，实现了对衬底温度的精确控制，从而提高了沉积薄膜的附着力、增强了沉积薄膜的均匀性和致密度，保证了沉积薄膜的质量；并且，衬底温度的精确控制大大提高了工艺的可控性及重复性。
【附图说明】
[0032]图1为本发明的衬底温度的控制装置一实施例的结构示意图；
[0033]图2为本发明的薄膜沉积设备一实施例的结构示意图；
[0034]图3为本发明的薄膜沉积设备中等离子体喷枪一实施例的结构示意图；
[0035]图4为图3中A部分的放大图。
【具体实施方式】
[0036]以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0037]本发明提供了一种衬底温度的控制方法，其中，衬底置于中空的样品台上，样品台的中空区域内通有流通的冷却剂。本发明的控制方法具体包括以下步骤:
[0038]S100，测量流入样品台的冷却剂的温度，得到流入温度；测量流出样品台的冷却剂的温度，得到流出温度。
[0039]S200，计算流出温度和流入温度的差值。
[0040]S300，根据步骤S200中得到的差值调节冷却剂的流量，通过冷却剂的流量来控制衬底的温度。
[0041]由于工艺过程中的放出的热量会对引起衬底温度的升高，进而影响沉积薄膜的质量，本发明中，将衬底置于流通有冷却剂的中空样品台上，冷却剂流过样品台的中空区域时，会与样品台发生热量交换，而样品台又会与衬底发生热量交换，因此，冷却剂在流通过程中，间接带走了衬底所散发的部分热量，降低了衬底的温度，保证了沉积薄膜的质量。
[0042]衬底温度较高时，与冷却剂的热量交换较多，此时冷却剂的流出温度和流入温度的差值较大；衬底温度较低时，与冷却剂的热量交换较少，此时冷却剂的流出温度和流入温度的差值较小。因此，根据冷却剂的流出温度和流入温度的差值即可判断衬底的温度变化，通过调节冷却剂的流量即可