一种CVD反应器的温度控制方法和系统与流程

    技术2025-02-26  49


    本发明涉及半导体,尤其涉及一种cvd反应器的温度控制方法和系统。


    背景技术:

    1、化学气相沉积(chemical vapor deposition,cvd)反应器是可以实现对半导体衬底镀膜的设备。现有的cvd反应器在生产外延片时,通过加热装置对cvd反应器中的基座进行加热,热量通过基座以及位于基座与衬底基片之间的热传导气体传递至衬底基片,以对衬底基片的温度进行调节,温度合适时在衬底基片上形成相应的半导体膜层。

    2、在cvd反应器对衬底等半导体基板进行镀膜的过程中,反应器内部的气体种类和气流对膜层沉积的效果影响很大,此外温度分布也是影响膜层形成的重要因素。现有的对反应腔内基片自身整体温度的调整方式如下:基于提前储存的映射表格,将基片的当前温度对应的加热温度确定为加热器的加热温度,但该方式需要提前储存大量的数据,且当检测的当前温度在映射表格中无对应数据时,对基片温度的控制精度较低。


    技术实现思路

    1、本发明提供一种cvd反应器的温度控制方法和系统,以提高对cvd反应器内各基片温度的控制精度和控制可靠性。

    2、第一方面,本发明提供了一种cvd反应器的温度控制方法,包括:

    3、获取所述cvd反应器内各基片的当前顶部温度、预设顶部平均温度、基片载台的当前底部平均温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,以及与各所述基片对应的各传热气体的当前组分系数;

    4、根据各所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度、所述当前底部平均温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,确定所述基片载台的底部加热温度,并控制所述cvd反应器以所述底部加热温度对所述基片载台进行加热;

    5、根据各所述基片的所述预设顶部平均温度、所述当前顶部温度、所述cvd反应器的基片容纳数量、所述当前底部平均温度和各所述当前组分系数,确定各所述基片对应的各所述传热气体的调整组分系数,并控制所述cvd反应器以所述调整组分系数调整各所述传热气体的组分系数。

    6、可选的,根据各所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度、所述当前底部平均温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,确定所述基片载台的底部加热温度,包括:根据各所述当前顶部温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,确定当前顶部平均温度;根据所述当前顶部平均温度、所述预设顶部平均温度和所述当前底部平均温度,确定所述基片载台的底部加热温度。

    7、可选的,根据所述当前顶部平均温度、所述预设顶部平均温度和所述当前底部平均温度,确定所述基片载台的底部加热温度,包括:根据所述当前顶部平均温度和所述预设顶部平均温度,确定当前顶部温度差值;根据所述当前顶部温度差值和所述当前底部平均温度,确定所述底部加热温度。

    8、可选的,根据各所述基片的所述预设顶部平均温度、所述当前顶部温度、所述cvd反应器的基片容纳数量、所述当前底部平均温度和各所述当前组分系数,确定各所述基片对应的各所述传热气体的调整组分系数,包括:根据各所述当前顶部温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,确定当前顶部平均温度;判断所述预设顶部平均温度与所述当前顶部平均温度的差值绝对值是否小于或等于预设差值;若是,则根据各所述基片的所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度、所述当前底部平均温度和各所述当前组分系数,确定各所述基片对应的各所述传热气体的调整组分系数。

    9、可选的,根据各所述基片的所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度、所述当前底部平均温度和各所述当前组分系数,确定各所述基片对应的各所述传热气体的调整组分系数,包括:根据所述基片的所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度和所述当前底部平均温度,确定顶部温度比值;根据所述顶部温度比值和所述基片对应的各所述传热气体的所述当前组分系数,依次确定所述基片对应的各所述传热气体的所述调整组分系数。

    10、可选的,根据所述基片的所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度和所述当前底部平均温度,确定顶部温度比值,包括:根据所述基片的所述当前顶部温度和所述当前底部平均温度,确定第一顶部参数;根据所述基片的所述预设顶部平均温度和所述当前底部平均温度,确定第二顶部参数;根据所述第一顶部参数和所述第二顶部参数,确定所述顶部温度比值。

    11、可选的,根据所述顶部温度比值和所述基片对应的各所述传热气体的所述当前组分系数,依次确定所述基片对应的各所述传热气体的所述调整组分系数,包括:将待调整的所述传热气体作为待调整传热气体;根据所述顶部温度比值与所述待调整传热气体的所述当前组分系数,确定所述待调整传热气体的所述调整组分系数;将下一待调整的所述传热气体作为所述待调整传热气体,并返回执行根据所述顶部温度比值与所述待调整传热气体的所述当前组分系数,确定所述待调整传热气体的所述调整组分系数的步骤,直至测得各所述传热气体的所述调整组分系数。

    12、可选的,在获取所述cvd反应器内各基片的当前顶部温度、预设顶部平均温度、基片载台的当前底部平均温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,以及与各所述基片对应的各传热气体的当前组分系数之前,还包括:获取所述cvd反应器内的当前顶盖温度、当前水冷温度、预设顶盖温度和各导热气体的当前比例系数;根据所述当前顶盖温度、所述当前水冷温度、所述预设顶盖温度和各所述导热气体的当前比例系数,确定各所述导热气体的调整比例系数,并控制所述cvd反应器提供具有各所述调整比例系数的各所述导热气体。

    13、可选的,根据所述当前顶盖温度、所述当前水冷温度、所述预设顶盖温度和各所述导热气体的当前比例系数,确定各所述导热气体的调整比例系数,包括:根据所述当前顶盖温度和所述当前水冷温度,确定第一调整参数;根据所述预设顶盖温度和所述当前水冷温度,确定第二调整参数;根据所述第一调整参数和所述第二调整参数,确定顶盖温度比值;将待调整的所述导热气体作为待调整导热气体;根据所述顶盖温度比值与所述待调整导热气体的所述当前比例系数,确定所述待调整导热气体的所述调整比例系数;将下一待调整的所述导热气体作为所述待调整导热气体,并返回执行根据所述顶盖温度比值与所述待调整导热气体的所述当前比例系数,确定所述待调整导热气体的所述调整比例系数的步骤,直至测得各所述导热气体的所述调整比例系数。

    14、第二方面,本发明提供了一种cvd反应器的温度控制系统,包括:基片载台、加热装置、传热气体装置、顶部温度检测装置、底部温度检测装置和控制器;

    15、所述基片载台用于放置基片,所述加热装置位于所述基片载台的一侧,所述传热气体装置用于提供传热气体至所述基片载台,所述顶部温度检测装置用于检测所述cvd反应器内各所述基片的顶部温度,所述底部温度检测装置用于检测所述cvd反应器内所述基片载台的底部温度;

    16、所述控制器分别与所述加热装置、所述传热气体装置、所述顶部温度检测装置和所述底部温度检测装置电连接,所述控制器用于执行第一方面所述的温度控制方法。

    17、本发明提供的技术方案,通过获取cvd反应器内各基片的当前顶部温度、预设顶部平均温度、基片载台的当前底部平均温度和cvd反应器的基片容纳数量,以及与各基片对应的各传热气体的当前组分系数,以便根据各当前顶部温度、预设顶部平均温度、当前底部平均温度和cvd反应器的基片容纳数量,确定基片顶部的平均温度要达到预设顶部平均温度所需的底部加热温度,以控制cvd反应器以底部加热温度对基片载台进行加热,以便对基片底部的温度进行调节,进而调整基片顶部的温度,以减小基片顶部的平均温度与预设顶部平均温度的差异,进而减小不同cvd反应器中基片顶部的平均温度差值,提高cvd反应器对基片温度的控制精度,提高不同cvd反应器制备半导体膜层的一致性和可靠性。之后再根据各基片的预设顶部平均温度、当前顶部温度、cvd反应器的基片容纳数量、当前底部平均温度和各当前组分系数,确定各基片对应的各传热气体的调整组分系数,并控制cvd反应器以调整组分系数调整各传热气体的组分系数,使各基片的当前顶部温度更加接近预设顶部平均温度,进一步减小cvd反应器内各基片顶部的温度差异,提高cvd反应器对各基片膜层的制备一致性。


    技术特征:

    1.一种cvd反应器的温度控制方法,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的温度控制方法,其特征在于,根据各所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度、所述当前底部平均温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,确定所述基片载台的底部加热温度,包括:

    3.根据权利要求2所述的温度控制方法,其特征在于,根据所述当前顶部平均温度、所述预设顶部平均温度和所述当前底部平均温度,确定所述基片载台的底部加热温度,包括:

    4.根据权利要求1所述的温度控制方法,其特征在于,根据各所述基片的所述预设顶部平均温度、所述当前顶部温度、所述cvd反应器的基片容纳数量、所述当前底部平均温度和各所述当前组分系数,确定各所述基片对应的各所述传热气体的调整组分系数,包括:

    5.根据权利要求4所述的温度控制方法,其特征在于,根据各所述基片的所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度、所述当前底部平均温度和各所述当前组分系数,确定各所述基片对应的各所述传热气体的调整组分系数,包括:

    6.根据权利要求5所述的温度控制方法,其特征在于,根据所述基片的所述当前顶部温度、所述预设顶部平均温度和所述当前底部平均温度,确定顶部温度比值,包括:

    7.根据权利要求5所述的温度控制方法,其特征在于,根据所述顶部温度比值和所述基片对应的各所述传热气体的所述当前组分系数,依次确定所述基片对应的各所述传热气体的所述调整组分系数,包括:

    8.根据权利要求1所述的温度控制方法,其特征在于,在获取所述cvd反应器内各基片的当前顶部温度、预设顶部平均温度、基片载台的当前底部平均温度和所述cvd反应器的基片容纳数量,以及与各所述基片对应的各传热气体的当前组分系数之前,还包括:

    9.根据权利要求8所述的温度控制方法,其特征在于,根据所述当前顶盖温度、所述当前水冷温度、所述预设顶盖温度和各所述导热气体的当前比例系数,确定各所述导热气体的调整比例系数,包括:

    10.一种cvd反应器的温度控制系统,其特征在于,包括:基片载台、加热装置、传热气体装置、顶部温度检测装置、底部温度检测装置和控制器;


    技术总结
    本发明公开了一种CVD反应器的温度控制方法和系统,该CVD反应器的温度控制方法包括获取CVD反应器内各基片的当前顶部温度、预设顶部平均温度、基片载台的当前底部平均温度和CVD反应器的基片容纳数量,以及与各基片对应的各传热气体的当前组分系数;根据各当前顶部温度、预设顶部平均温度、当前底部平均温度和CVD反应器的基片容纳数量,确定基片载台的底部加热温度,并控制CVD反应器以底部加热温度对基片载台进行加热;根据各基片的预设顶部平均温度、当前顶部温度、CVD反应器的基片容纳数量、当前底部平均温度和各当前组分系数,确定各基片对应的各传热气体的调整组分系数,并控制CVD反应器以调整组分系数调整各传热气体的组分系数。

    技术研发人员:曹建伟,刘毅,傅林坚,朱亮,余婷,梁旭,周文龙
    受保护的技术使用者:浙江求是半导体设备有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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