反应腔室、基片加工设备及其温度控制方法
【专利摘要】本发明提供一种反应腔室、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。
【专利说明】反应腔室、基片加工设备及其温度控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子加工【技术领域】，具体地，涉及一种反应腔室、基片加工设备及其温度控制方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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:
[0006]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。
[0007]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。
【发明内容】
[0008]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种反应腔室、基片加工设备及其温度控制方法，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。
[0009]为实现本发明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。
[0010]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；
[0011]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。[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]其中，所述驱动装置包括气缸、电机或液压装置。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]其中，所述顶针驱动装置包括气缸、电机或液压装置。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]作为另一个技术方案，本发明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发明提供的反应腔室。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]作为另一个技术方案，本发明还提供一种温度控制方法，其基于本发明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:
[0026]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；
[0027]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；
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]本发明具有以下有益效果:
[0032]本发明提供的反应腔室，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。
[0033]本发明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功率进行校准，从而提高了基片加工设备的加工精度。
[0034]本发明提供的温度控制方法，由铠装热电偶直接获取被加工工件的实时温度值，并根据预设温度值和所述实时温度值获得加热单元的输出功率设定值，然后根据该输出功率设定值来调节加热单元的输出功率，以对加热单元的输出功率进行校准，从而提高了被加工工件的温度准确性，进而提高了基片加工设备的加工精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1为现有的等离子体加工设备的结构示意图；
[0036]图2a为本发明第一实施例提供的反应腔室的结构示意图；
[0037]图2b为沿图3a中A-A线的剖面图；
[0038]图2c为本发明提供的反应腔室的温度控制单元的原理框图；
[0039]图3为本发明第二实施例提供的反应腔室的结构示意图；
[0040]图4为本发明第三实施例提供的反应腔室的结构示意图；以及
[0041]图5为本发明提供的温度控制方法的流程框图。【具体实施方式】
[0042]为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的反应腔室以及基片加工设备进行详细描述。
[0043]图2a为本发明第一实施例提供的反应腔室的结构示意图。请参阅图2a，反应腔室包括腔室本体30、加热单元和支撑单元。其中，加热单元用于加热被加工工件32。在本实施例中，加热单元为加热灯31，其设置在腔室本体30内的顶部，用以采用热辐射的方式加热被加工工件32。图2b为沿图2a中A-A线的剖面图。请参阅图2b，加热灯31包括内圈加热灯311和外圈加热灯312，内圈加热灯311靠近腔室本体30内的中心区域且沿腔室本体30的周向排列设置，用以对被加工工件32的中心区域辐射热量；外圈加热灯312靠近腔室本体30的边缘区域且沿腔室本体30的周向设置，用以对被加工工件32的边缘区域辐射热量。
[0044]支撑单元设置在腔室本体30内且位于加热灯31的下方，用以承载被加工工件32。支撑单元包括支撑针33、铠装热电偶34和支撑针高度调节单元(图中未示出)。其中，支撑针33和铠装热电偶34的总数量为至少三个。并且，支撑针33和铠装热电偶34固定在腔室本体30上，且支撑针33的顶端与铠装热电偶34的顶端相平齐。在实施工艺时，被加工工件32由支撑针33和铠装热电偶34的顶端构成的平面承载，即，铠装热电偶34既用于测量被加工工件32的温度，又用于支撑被加工工件32，从而简化了支撑单元的结构。另外，利用铠装热电偶34支撑被加工工件32，可以使铠装热电偶34的顶端与被加工工件32直接接触，以直接检测被加工工件32的温度，从而可以准确地获得被加工工件32的温度。
[0045]支撑针高度调节单元(图中未示出)用于调节支撑针33的高度，其可以根据具体情况采用任意方式调节支撑针33的高度，只要能够达到调节支撑针33高度的目的即可。例如，支撑针高度调节单元可以包括螺柱以及与之配合的螺母。其中，螺柱与支撑针33固定连接，且螺柱的轴线与支撑针33的轴线平行或重合；螺母固定在腔室本体30上。当支撑针33的顶端与铠装热电偶34的顶端不平齐时，可以通过调节螺母和螺柱在螺柱轴向上的相对位置来调节支撑针33的高度，从而使支撑针33的顶端与铠装热电偶34的顶端相平齐。
[0046]在本实施例中，在腔室本体30的底部设有贯穿其厚度的第一通孔301，铠装热电偶34与测量端相对的另一端自第一通孔301伸出腔室本体30的外侧。在第一通孔301与铠装热电偶34之间设有密封固定件35，借助密封固定件35可以将铠装热电偶34固定在第一通孔内以及将第一通孔301密封。
[0047]在本实施例中，反应腔室还包括温度控制单元，其与加热灯31连接，并且其信号输出端借助接线341与铠装热电偶34连接，用以接收铠装热电偶34的温度信号，并根据该温度信号控制加热灯31的输出功率。具体地，如图2c所示，为本发明提供的反应腔室的温度控制单元的原理框图。温度控制单元包括温度设定模块45、温度控制模块46、内圈功率调节模块47和外圈功率调节模块48。其中，温度设定模块45用于设定被加工工件32的预设温度值，并通过模拟量接口或者通信接口将预设温度值传输至温度控制模块46，预设温度值可以由操作人员手动输入或者自动从电脑等外部设备调用。
[0048]温度控制模块46用于接收来自温度设定模块45输出的预设温度值以及接收铠装热电偶34反馈的被加工工件32的实时温度值，并根据预设温度值和实时温度值实施PID算法而分别获得内圈加热灯311和外圈加热灯312的输出功率设定值。当然，温度控制模块46也可以采用类似于PID算法(按偏差的比例、积分和微分的算法)或者比PID算法更复杂的其它算法，如:采用温度控制模块两路输出的同时使用比例控制，可以使被加工工件32的加热更均匀。
[0049]内圈功率调节模块47和外圈功率调节模块48分别接收来自温度控制模块46发送的内圈加热灯311和外圈加热灯312的输出功率设定值，并根据内圈加热灯311和外圈加热灯312的输出功率设定值分别对内圈加热灯311和外圈加热灯312的输出功率进行调节，从而使被加工工件32的中心区域与边缘区域的温度均匀。
[0050]本实施例，温度控制模块46是对内圈加热灯311和外圈加热灯312的输出功率分别进行独立地控制，当由于被加工工件32边缘区域的热散失速率高于其中心区域的热散失速率，而导致被加工工件32的边缘区域的温度低于中心区域时，可以增大外圈加热灯312的输出功率，从而使被加工工件32的中心区域与边缘区域的温度趋于均匀。换言之，本实施例的温度控制模块46对内圈加热灯311和外圈加热灯312实现单回路闭环控制，增加了温度控制的灵活性，提高了反应腔室的加工精度。
[0051]此外，温度控制单元借助铠装热电偶34获得被加工工件32的实时温度，并根据实时温度对内圈加热灯311和外圈加热灯312的输出功率进行调整或校准，从而使被加工工件32的中心区域与边缘区域的温度趋于均匀。
[0052]需要说明的是，在本实施例中，加热灯31的排列方式为沿反应腔室的周向排列成内、外两圈。但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，加热灯31还可以采用方形阵列等任意方式排列设置。对应地，温度控制单元可以根据加热灯31的具体设置情况进行分区，以独立地控制不同区域的加热灯31的输出功率，从而实现加热灯31向被加工工件32的各区域辐射的热量趋于均匀。
[0053]图3为本发明第二实施例提供的反应腔室的结构示意图。请参阅图3，第二实施例提供的反应腔室包括腔室本体30、加热单元、支撑单元以及温度控制单元。其中，腔室本体30、加热单元和温度控制单元与第一实施例相同，在此不再赘述。
[0054]第二实施例的支撑单元包括支撑针33、铠装热电偶34、支撑针高度调节单元以及提升装置。其中，提升装置用于支撑支撑针33和铠装热电偶34，并带动支撑针33和铠装热电偶34作上下往复运动。
[0055]如图4所示，提升装置包括第一连杆36和驱动装置37。支撑针33和铠装热电偶34与第一连杆36固定连接，并且支撑针33的顶端与铠装热电偶34的顶端相平齐。铠装热电偶34与第一连杆36的固定连接方式如下:
[0056]在第一连杆36上设置有贯穿第一连杆36厚度的第二通孔361，铠装热电偶34固定在第二通孔361内，且铠装热电偶34的测量端位于第一连杆36的上方，其用于支撑被加工工件32以及测量被加工工件32的温度；铠装热电偶34与测量端相对的另一端位于第一连杆36的下方，其通过柔性接线38与设置在腔室本体30外侧的温度控制单元连接。可以理解，第二通孔361的数量应与铠装热电偶34的数量对应。
[0057]驱动装置37与第一连杆36连接，在驱动装置37的驱动下，第一连杆36带动支撑针33和铠装热电偶34作上下往复运动。驱动装置37可以包括气缸、电机或液压装置。
[0058]在第二实施例中，支撑针高度调节单元固定在第一连杆36上，以调节支撑针33的高度，从而使支撑针33的顶端与铠装热电偶34的顶端相平齐。[0059]在第二实施例中，铠装热电偶34是借助可伸缩的柔性接线38与温度控制单元连接，即，利用柔性接线38来代替第一实施例的接线341，以使柔性接线38的长度可以适应铠装热电偶34的往复运动。柔性接线38可伸缩的长度可以根据具体情况设定。
[0060]另外，为了将柔性接线38自腔室本体30内引出，在腔室本体30上设置有贯穿腔室本体30厚度的第五通孔302，柔性接线38借助第五通孔302伸出腔室本体30的外侧，并与温度控制单元连接。同时，在柔性接线38与第五通孔302之间还设置有接线密封件39，用以将柔性接线38与第五通孔302之间的缝隙密封。
[0061 ]由于本实施例的技术方案的其他内容在第一实施例的上述技术方案中已有了详细地描述，在此不再对其重复描述。
[0062]图4为本发明第三实施例提供的反应腔室的结构示意图。请参阅图4，第三实施例提供的反应腔室包括腔室本体30、加热单元、支撑单元以及温度控制单元。其中，腔室本体30、加热单元和温度控制单元与第一实施例相同，在此不再赘述。
[0063]第三实施例的支撑单元包括铠装热电偶34、基座40、顶针装置和顶针高度调节单元(图中未示出)。其中，基座40设置于反应腔室内且位于加热灯31的下方，用以在实施工艺时承载被加工工件32。并且，在基座40内设置有加热丝41，用以热传导的方式对被加工工件32进行加热。与第一实施例相比，第三实施例提供的反应腔室是通过加热丝41和加热灯31同时加热被加工工件32，以使被加工工件32快速升温，从而提高反应腔室的加工效率。
[0064]第三实施例的顶针装置设置于基座40的下方，其可以穿过基座40作上下往复运动，以使其顶端高出或者低于基座40的上表面，从而可以与传输被加工工件32的机械手(图中未示出)配合使用完成对被加工工件32的传输，其中，顶针装置是用于将被加工工件32放置在基座40的上表面，或者将被加工工件32顶离基座40的上表面。
[0065]顶针装置包括顶针42、第二连杆43和顶针驱动装置44。其中，顶针42与铠装热电偶34的总数量至少为三个，本实施例以三个为例，顶针42和铠装热电偶34与第二连杆43固定连接，并且顶针42的顶端与铠装热电偶34的顶端相平齐。铠装热电偶34与第二连杆43的固定连接方式如下:
[0066]在第二连杆43上设置有贯穿第二连杆43厚度的第四通孔431，铠装热电偶34固定在第四通孔431内，且铠装热电偶34的测量端位于第二连杆43的上方；铠装热电偶34与测量端相对的另一端位于第二连杆43的下方，铠装热电偶34通过柔性接线38与设置在腔室本体30外侧的温度控制单元连接。在装、卸载被加工工件32的过程中，铠装热电偶34、顶针42的测量端可以高出或低于基座40的上表面，同时测量被加工工件32的温度，这种设置方式同样可以使铠装热电偶34的测量端与被加工工件32直接接触，以直接检测被加工工件32的温度，从而准确地获得被加工工件32的温度。可以理解，第四通孔431的数量应与铠装热电偶34的数量对应。
[0067]为了使销装热电偶34和顶针42的顶端可以闻出或低于基座40的上表面，在基座40上且分别与铠装热电偶34和顶针42相对应的位置处设置有贯穿基座40厚度的第三通孔401，以供铠装热电偶34和顶针42穿过基座40。
[0068]顶针驱动装置44与第二连杆43连接，在顶针驱动装置44的驱动下，第二连杆43带动顶针42和铠装热电偶34穿过第三通孔401，以使二者的顶端高出或低于基座40的上表面。顶针驱动装置44可以为气缸、电机或液压装置。
[0069]在第三实施例中，顶针高度调节单元固定在第二连杆43上，用以调节顶针42的高度，从而使顶针42的顶端与铠装热电偶34的顶端相平齐。容易理解，顶针高度调节单元的结构和调节方式与第一实施例的上述支撑针高度调节单元类似，在此不再赘述。
[0070]另外，第三实施例的铠装热电偶34是借助可伸缩的柔性接线38与温度控制单元连接，并且将柔性接线38自腔室本体30内引出的方式与第二实施例的上述技术方案相同，在此不再重复描述。
[0071]第三实施例的技术方案的其他内容在第一、第二实施例的上述技术方案中已有了详细地描述，在此不再对其重复描述。
[0072]综上所述，本发明提供的反应腔室，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。
[0073]作为另一个技术方案，本发明还提供一种基片加工设备，其包括反应腔室，该反应腔室采用了上述实施例提供的反应腔室。
[0074]在反应腔室内，加热单元包括设置在腔室本体内顶部的内圈加热灯和外圈加热灯。如图2b所示，内圈加热灯311靠近腔室本体30内的中心区域且沿腔室本体30的周向排列设置，其主要向被加工工件的中心区域辐射热量；外圈加热灯312靠近腔室本体30内的边缘区域且沿腔室本体30的周向设置，其主要向被加工工件的边缘区域辐射热量。
[0075]在本实施例中，在被加工工件的中心区域和边缘区域分别设有至少一个铠装热电偶，用以分别检测被加工工件的中心区域和边缘区域的温度。
[0076]如图2c所示，温度控制单元包括温度设定模块45、温度控制模块46、内圈功率调节模块47和外圈功率调节模块48。
[0077]其中，温度设定模块45用于设定被加工工件32的预设温度值，并通过模拟量接口或者通信接口将预设温度值传输至温度控制模块46，预设温度值可以由操作人员手动输入或者自动从电脑等外部设备调用。
[0078]温度控制模块46用于接收来自温度设定模块45的预设温度值以及接收由铠装热电偶34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311和外圈加热灯312的输出功率设定值。
[0079]内圈功率调节模块47和外圈功率调节模块48的输入端分别与温度控制模块46连接，内圈功率调节模块47的输出端与内圈加热灯311连接，外圈功率调节模块48的输出端与外圈加热灯312连接。内圈功率调节模块47接收由温度控制模块46获得的内圈加热灯311的输出功率设定值，和外圈加热灯312的输出功率设定值，并根据内圈加热灯311的输出功率设定值和外圈加热灯312的输出功率设定值分别调节内圈加热灯311和外圈加热灯312的输出功率。
[0080]借助上述温度控制单元来独立地控制内圈加热灯和外圈加热灯的输出功率，不仅可以增加温度控制的灵活性，从而提高基片加工设备的加工精度，而且还可以使被加工工件的中心区域与边缘区域的温度均匀，从而提高基片加工设备的加工质量。
[0081]本实施例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功率进行校准，从而提高了基片加工设备的加工精度。
[0082]本发明还提供一种温度控制方法，其基于上述实施例提供的基片加工设备，用以调整被加工工件的温度。
[0083]图5为本发明提供的温度控制方法的流程框图。请参阅图5，温度控制方法具体包括以下步骤:
[0084]步骤SI，由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。
[0085]在步骤SI中，利用分别设置在被加工工件中心区域和边缘区域的铠装热电偶获得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。
[0086]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分别获得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。
[0087]在步骤S2中，采用PID算法并根据预设温度值和中心区域的实时温度值和边缘区域的实时温度值而获得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。当然，本发明可以采用类似于PID算法或者比PID算法更复杂的其它算法，获得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。
[0088]步骤S3，根据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内圈加热单元和外圈加热单元的输出功率。
[0089]在实施步骤S3后，继续执行步骤SI，以不断地校正加热单元的输出功率。
[0090]在本实施例中，可以根据预设温度值和实时温度值分别获得内圈加热灯和外圈加热灯的输出功率设定值，并根据内圈加热灯和外圈加热灯的输出功率设定值来分别独立地调节内圈加热灯和外圈加热灯的输出功率。这不仅可以增加温度控制的灵活性，从而提高基片加工设备的加工精度，而且还可以使被加工工件的中心区域与边缘区域的温度均匀，从而提闻基片加工设备的加工质量。
[0091]在步骤SI之前还可以包括获取被加工工件的预设温度值。预设温度值可以采用操作人员手动输入或者由电脑等外部设备输入。
[0092]本实施例由于采用铠装热电偶能够直接获取被加工工件的温度值，因此，基于该被加工工件的温度值而获得的加热单元的输出功率设定值更准确，进而可以提高基片加工设备的加工精度。
[0093]可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
【权利要求】
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，其特征在于，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元的输出功率。
12.根据权利要求11所述的反应腔室，其特征在于，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。
13.一种基片加工设备，其包括反应腔室，其特征在于，所述反应腔室采用权利要求1-12任意一项权利要求所述的反应腔室。
14.根据权利要求13所述的基片加工设备，其特征在于，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个所述铠装热电偶。
15.根据权利要求14所述的基`片加工设备，其特征在于，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。
16.一种温度控制方法，其基于权利要求15所述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。
17.根据权利要求16所述的温度控制方法，其特征在于，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。
18.根据权利要求16所述的温度控制方法，其特征在于，在步骤S2中，采用PID算法而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。
【文档编号】H01L21/67GK103515177SQ201210207761
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2012年6月20日
【发明者】文莉辉, 王厚工 申请人:北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司