温度控制装置及方法与流程

本发明关于一种温度控制装置及方法，特别关于一种用在晶体或薄膜生长领域的温度控制装置及方法。

背景技术：

1、随着半导体产业的蓬勃发展，其产业链的各式元件的制作技术亦臻成熟；而其中常见于应用在晶体或薄膜生长的制程主要有：化学气相沉积(chemical vapordeposition，简称cvd)以及物理气相沉积(physical vapor deposition，简称pvd)。详言之，化学气相沉积是一种用来合成纯度高、效能好的固态材料的化学技术。半导体产业使用此技术来成长薄膜，典型的化学气相沉积制程是将晶圆(基底)暴露在一种或多种不同的前驱物下，调控各种制程参数在合适的范围，在基底表面发生化学反应来产生欲沉积的薄膜，依照制程与反应物及前驱物等条件的不同，有低压化学气相沉积(low-pressure cvd，简称lpcvd)、微波电浆辅助化学气相沉积(microwave plasma-assisted cvd、简称mpcvd)、原子层化学气相沉积(atomic layer cvd，简称alcvd)、有机金属化学气相沉积(metal-organicchemical vapor deposition，简称mocvd)、电浆辅助化学气相沉积(plasma-enhancedchemical vapor deposition，简称pecvd)等种类。另外，物理气相沉积主要是通过物理方式加热或激发材料，使其冷却沉积在目标基板上形成晶体或薄膜，其中包含有蒸镀(evaporative pvd)、溅镀(sputtering pvd)与离子镀(ion planting pvd)。升华法等是基于物理气相传输(physical vapor transportation，简称pvt)的升华技术所达成，主要是通过包含蒸发式的机台将原料(例如sic粉末)作为固态蒸发源升华成挥发性分子，再通过质量传输成长于晶种表面。

2、其中，上述的微波电浆辅助化学气相沉积(mpcvd)利用微波诱导的电浆来提升基板表面的化学反应速度，使能够更快地产生欲沉积的薄膜；然而，其有温度不均的缺点，其温度分布为中间部份温度高，而周围部份温度低，因温度不足导致周边的晶片为次级品。为改善此现象，现有技术会采用单点量测的温度感测器以监控温度。

3、现有技术如中国发明专利公开第111349914a号，公开了一种线上/原位监测的微波等离子体化学气相沉积设备，设备包括光谱检测装置、质谱检测装置以及x射线线上/原位监测系统，能够对材料的生长过程及生长环境进行线上/原位监测；光谱检测装置采用能够对紫外-可见-红外波段信号进行采集的多功能光谱仪，能够对mpcvd生长腔中产生等离子体辉光的发射光谱以及薄膜材料高温生长所发射的红外光谱信号进行采集，线上监测等离子体中含碳、氢、氮等组成成分的基团含量以及薄膜材料的生长温度信息的变化。

技术实现思路

1、根据现有技术所描述的内容，本发明人发现现阶段应用于长晶设备中的温度感测/控制器有温度调整不易，位置准确度易受到使用者的操作经验影响而造成温度误判等情形，进而降低整体的生产效率；此外，上述中国发明专利公开第111349914a号，其侦测腔体内的温度变化，然而，此种方式不仅无法正确侦测到各区域位置的温度变异，也容易受到电浆的影响导致所侦测的温度不准确。因此，本发明人提出一种温度控制装置及方法作为解决方案，其可以全区域监控温度，同时得以避免电浆的影响，能够取得正确性高的数据，并且拥有操作简单和重复定位精度高的优点，符合晶体生长制程最佳化的需求。

2、具体而言，本发明一方面提供一种温度控制装置，其包括：一基材载台，其顶部表面用于承载至少一基材；一温度传感器，其对应该基材设置；一致冷器，设置于该基材载台内部；一感测单元，对应该基材载台设置；一传输单元，设置于基材载台内部；一逻辑控制器，设置于基材载台内部。

3、于较佳实施例中，该基材载台的材料为金属材料、碳化硅、陶瓷材料或其组合。

4、于较佳实施例中，该温度传感器为一接触式温度传感器或一非接触式温度传感器。

5、于较佳实施例中，该温度传感器为红外线温度传感器、一音波温度传感器、一超音波温度传感器、一磁性温度传感器、一毫米波温度感测器、一热电偶或一电阻温度感测器。

6、于较佳实施例中，该温度传感器还包括多个光纤。

7、于较佳实施例中，该致冷器内部包含多个致冷晶片，且多个该致冷晶片以阵列的形式排列。

8、于较佳实施例中，该致冷器为一水道致冷结构、多个致冷晶片、一电浆控温器或其组合。

9、于较佳实施例中，该传输单元为一有线传输单元或一无线传输单元。

10、于较佳实施例中，该逻辑控制器为一电脑或可编程式逻辑控制器。

11、于较佳实施例中，该温度控制装置中设置有一警报器。

12、本发明的另一方面提供一种温度控制方法，包括以下步骤：(a)控制该感测单元拾取一判读区域内的至少一基材的数量、外型、分布以及尺寸信息；(b)控制该传输单元将该基材的数量、外型、分布以及尺寸信息传送至该逻辑控制器进行运算；(c)控制该温度传感器于该判读区域进行感测以取得至少一温度数据，并将至少一该温度数据绘制成图谱；(d)控制该逻辑控制器分析该图谱，若该判读区域的至少一温度数据超过一阈值，则控制该致冷器对该区域进行降温。

13、于较佳实施例中，该步骤(c)的至少一该温度数据对应于至少一该基材。

14、本发明的效果在于，本发明提供的温度控制装置及方法，其可以全区域且高解析地监控温度，同时得以避免电浆的影响，能够取得正确性高的数据，并且拥有操作简单和重复定位精度高的优点；其能够提高合格率及作为后续大尺寸设备开发的基础，进而符合晶体生长制程最佳化的需求。

15、此外，根据本发明一较佳的实施例，该温度控制装置包含多个热电致冷器，因此可以通过温度感测的数据调控该判读区域的温度，进而达到分区调节温度的效果。

技术特征：

1.一种温度控制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该基材载台的材料为金属材料、碳化硅、陶瓷材料或其组合。

3.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该温度传感器为一接触式温度传感器或一非接触式温度传感器。

4.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该温度传感器为一红外线温度传感器、一音波温度传感器、一超音波温度传感器、一磁性温度传感器、一毫米波温度感测器、一热电偶或一电阻温度感测器。

5.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该温度传感器包括多个光纤。

6.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该致冷器内部包含多个致冷晶片，且多个该致冷晶片以阵列的形式排列。

7.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该致冷器为一水道致冷结构、多个致冷晶片、一电浆控温器或其组合。

8.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该传输单元为一有线传输单元或一无线传输单元。

9.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，该逻辑控制器为一电脑或可编程式逻辑控制器。

10.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，还包括一警报器。

11.一种利用权利要求1至10任一项的温度控制装置进行的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

12.根据权利要求11所述的温度控制方法，其特征在于，该步骤(c)的至少一该温度数据对应于至少一该基材。

技术总结本发明提供一种温度控制装置及方法，该温度控制装置包括基材载台，其顶部表面用于承载至少一基材；一温度传感器，其对应该基材设置；一致冷器，设置于该基材载台内部；一感测单元，对应该基材载台设置；一传输单元，设置于基材载台内部；一逻辑控制器，设置于基材载台内部。本发明的温度控制装置及方法可以全区域监控温度，且拥有操作简单、重复定位精度高和数据正确性高的优点；其能够提高合格率及作为后续大尺寸设备开发的基础，进而符合最佳化制程的需求。技术研发人员：赖育忠,张建中,何嘉哲,陈泰甲受保护的技术使用者：台湾中国砂轮企业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4