本申請屬于半導體，尤其涉及一種晶圓承載裝置及其溫度控制方法及半導體工藝設備。

背景技術：

1、在物理氣相沉積（physical?vapor?deposition，簡稱pvd）高溫工藝中，需要使用晶圓承載裝置中的加熱組件將晶圓加熱到一定的工藝溫度，工藝過程中會產生大量的工藝熱，對晶圓承載裝置造成一定的干擾，如果晶圓承載裝置冷卻能力不夠，會在工藝熱的作用下被動升溫，因此需要晶圓承載裝置具備較強的冷卻能力。但是不同溫度下晶圓承載裝置的冷卻能力不同，一款晶圓承載裝置很難既滿足高溫工藝需要又滿足溫度較低的工藝需要。

2、例如若使用懸浮水冷結構，水冷盤和加熱器本體之間無接觸，通過空氣熱傳導和熱輻射實現加熱器本體和水冷盤之間的熱交換，在高溫工況下可以有較強的冷卻能力，但是在低溫工況下空氣熱傳導和熱輻射換熱能力差，冷卻能力低，不能同時兼顧高低溫工況。而其它的一些接觸式水冷結構，會出現溫度均勻性不好，冷卻能力固定不可調節等問題。

技術實現思路

1、本申請實施例的目的是提供一種晶圓承載裝置及其溫度控制方法及半導體工藝設備，以至少解決現有技術中的一項技術問題。

2、為實現上述目的，本申請實施例采用下述技術方案：

3、第一方面，本申請實施例提供一種晶圓承載裝置，包括：加熱組件，所述加熱組件包括加熱器本體，所述加熱器本體包括內加熱區和外加熱區，所述外加熱區位于所述內加熱區徑向方向上的外部，所述內加熱區內設置有內區加熱部件和內區溫度測量部件，所述外加熱區內設置有外區加熱部件和外區溫度測量部件；水冷盤，所述水冷盤的邊緣設置有環形凸起結構，所述水冷盤通過所述環形凸起結構與所述加熱器本體密封連接，所述環形凸起結構的寬度和高度根據所述晶圓承載裝置所需工況溫度設置，所述環形凸起結構內為內冷卻區，所述環形凸起結構為外冷卻區，所述內冷卻區與所述加熱器本體之間有一空隙。

4、第二方面，本申請實施例提供一種晶圓承載裝置的溫度控制方法，應用于如第一方面所述的晶圓承載裝置中，所述方法包括：獲取所述晶圓承載裝置的目標溫度；實時獲取內區溫度測量部件測量的內區實際溫度和外區溫度測量部件測量的外區實際溫度，并根據所述內區實際溫度、外區實際溫度和所述晶圓承載裝置的目標溫度，對外區目標溫度、內區加熱部件的內區加熱功率和外區加熱部件的外區加熱功率進行調節。

5、第三方面，本申請實施例提供一種半導體工藝設備，包括：工藝腔室、溫度控制器和晶圓承載裝置，所述溫度控制器包括至少一個處理器和至少一個存儲器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時實現如本申請第二方面所述方法的步驟。

6、本申請實施例采用的上述至少一個技術方案能夠達到以下有益效果：

7、本申請實施例中，晶圓承載裝置包括加熱組件，加熱組件包括加熱器本體，加熱器本體包括內加熱區和外加熱區，外加熱區位于內加熱區徑向方向上的外部，內加熱區內設置有內區加熱部件和內區溫度測量部件，外加熱區內設置有外區加熱部件和外區溫度測量部件；水冷盤，水冷盤的邊緣設置有環形凸起結構，水冷盤通過環形凸起結構與加熱器本體密封連接，環形凸起結構的寬度和高度根據晶圓承載裝置所需工況溫度設置，環形凸起結構內為內冷卻區，環形凸起結構為外冷卻區，內冷卻區與加熱器本體之間有一空隙。本申請實施例通過將水冷盤對加熱器本體的冷卻方式分成了內外兩區，外冷卻區的冷卻方式為固體熱傳導，內冷卻區的冷卻方式為空氣熱傳導和熱輻射，并通過調節水冷盤環形凸起結構的寬度和高度來調節內外區的冷卻能力，兩種冷卻方式，使得在高溫工況、低溫工況均具備較強的冷卻能力，能同時兼顧高低溫工況，同時，設置與內冷卻區和外冷卻區分別對應的內加熱區和外加熱區，通過調整內外兩個加熱區的目標加熱溫度，可以實時調節工藝熱流的走向，實現冷卻能力的在線可調節，滿足多種工況的需要。

技術特征：

1.一種晶圓承載裝置，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的晶圓承載裝置，其特征在于，還包括：

3.根據權利要求1所述的晶圓承載裝置，其特征在于，所述環形凸起結構與所述外區加熱部件在所述水冷盤的徑向方向上至少部分重疊。

4.根據權利要求1所述的晶圓承載裝置，其特征在于，所述外區加熱部件相比所述內區加熱部件在豎直方向上更靠近所述水冷盤。

5.根據權利要求1所述的晶圓承載裝置，其特征在于，所述水冷盤內設置有冷卻水道和進出水管，所述冷卻水道通過所述進出水管與所述工藝腔室外部的冷卻系統連接；

6.根據權利要求1所述的晶圓承載裝置，其特征在于，所述內加熱區的尺寸大于所述加熱器本體上所需承載的晶圓的最大尺寸。

7.根據權利要求5所述的晶圓承載裝置，其特征在于，還包括：設置于所述加熱電源內的溫度控制器，所述溫度控制器用于根據所述內區溫度測量部件測量的內區實際溫度、所述外區溫度測量部件測量的外區實際溫度和所述晶圓承載裝置的目標溫度，對外區目標溫度、所述內區加熱部件的內區加熱功率和所述外區加熱部件的外區加熱功率中的至少一個進行調節。

8.一種晶圓承載裝置的溫度控制方法，其特征在于，應用于如權利要求1-7任一項所述的晶圓承載裝置中，所述方法包括：

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述根據所述內區實際溫度、外區實際溫度和所述晶圓承載裝置的目標溫度，對外區目標溫度、內區加熱部件的內區加熱功率和外區加熱部件的外區加熱功率中的至少一個進行調節，包括：

10.根據權利要求9所述的方法，其特征在于，所述根據所述內區實際溫度和所述內區目標溫度，對所述內區加熱功率進行調節，以使所述內區實際溫度穩定在所述內區目標溫度，包括：

11.根據權利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述根據所述外區實際溫度和所述外區目標溫度，對所述外區加熱功率進行調節，以使所述外區實際溫度穩定在所述外區目標溫度，包括：

12.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述根據所述內區實際溫度、外區實際溫度和所述晶圓承載裝置的目標溫度，對外區目標溫度、內區加熱部件的內區加熱功率和外區加熱部件的外區加熱功率中的至少一個進行調節，包括：

13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述根據所述內區實際溫度和所述內區目標溫度，調節所述內區加熱功率、所述外區目標溫度和所述外區加熱功率，包括：

14.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于，還包括：

15.一種半導體工藝設備，其特征在于，包括：工藝腔室、溫度控制器和晶圓承載裝置，所述溫度控制器包括至少一個處理器和至少一個存儲器，所述存儲器中存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執行時實現如權利要求8-14任一項所述方法的步驟。

技術總結
本申請公開了一種晶圓承載裝置及其溫度控制方法及半導體工藝設備。其中，該晶圓承載裝置包括：加熱組件，所述加熱組件包括加熱器本體，加熱器本體包括內加熱區和外加熱區，外加熱區位于內加熱區徑向方向上的外部，內加熱區內設置有內區加熱部件和內區溫度測量部件，外加熱區內設置有外區加熱部件和外區溫度測量部件；水冷盤，水冷盤的邊緣設置有環形凸起結構，水冷盤通過環形凸起結構與加熱器本體密封連接，環形凸起結構的寬度和高度根據晶圓承載裝置所需工況溫度設置，環形凸起結構內為內冷卻區，環形凸起結構為外冷卻區，內冷卻區與加熱器本體之間有一空隙。本申請在高溫工況、低溫工況均具備較強的冷卻能力，能同時兼顧高低溫工況。

技術研發人員：于斌,張楠
受保護的技術使用者：北京北方華創微電子裝備有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28