襯底溫度的控制方法、裝置及薄膜沉積設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜的加工制備領(lǐng)域，特別是涉及一種襯底溫度的控制方法、裝置及薄膜沉積設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]對高溫狀態(tài)下的襯底溫度進(jìn)行降溫控制，對高溫處理及反應(yīng)過程具有直接的影響，尤其是熱等離子體薄膜沉積過程。以電弧等離子體為例，電弧制備在高氣壓中進(jìn)行，電弧溫度高達(dá)數(shù)千度甚至上萬度，為實(shí)現(xiàn)熱力學(xué)平衡沉積條件，需要對襯底降溫，才能達(dá)到薄膜沉積的工藝要求；而要保證薄膜沉積質(zhì)量及薄膜沉積工藝的可控性和重復(fù)性，必須嚴(yán)格控制襯底溫度。
[0003]目前，一般采用對樣品臺(tái)通冷卻水的方式來實(shí)現(xiàn)薄膜沉積。這種方式往往嚴(yán)重依賴于工藝人員的操作經(jīng)驗(yàn)，存在較大的隨機(jī)性和不確定性。因此，如何實(shí)現(xiàn)對高溫狀態(tài)下襯底溫度的精確控制，以滿足工藝需求，成為急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種襯底溫度的控制方法、裝置及薄膜沉積設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了對襯底溫度的精確控制，保證了薄膜的質(zhì)量。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]一種襯底溫度的控制方法，所述襯底置于中空的樣品臺(tái)上，所述樣品臺(tái)的中空區(qū)域內(nèi)通有流通的冷卻劑，所述控制方法包括以下步驟:
[0007]測量流入樣品臺(tái)的冷卻劑的溫度，得到流入溫度；
[0008]測量流出樣品臺(tái)的冷卻劑的溫度，得到流出溫度；
[0009]計(jì)算所述流入溫度和所述流出溫度的差值；
[0010]根據(jù)所述差值調(diào)節(jié)冷卻劑的流量，通過冷卻劑的流量來控制襯底的溫度。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)所述差值調(diào)節(jié)冷卻劑的流量包括以下步驟:
[0012]當(dāng)流出溫度和流入溫度的差值大于T2時(shí)，增加冷卻劑的流量，使得所述差值大于等于Tl小于等于T2 ；
[0013]當(dāng)流出溫度和流入溫度的差值小于Tl時(shí)，減小冷卻劑的流量，使得所述差值大于等于Tl小于等于T2 ；
[0014]當(dāng)流出溫度和流入溫度的差值大于等于Tl小于等于T2時(shí)，則保持當(dāng)前的冷卻劑的流量。
[0015]一種襯底溫度的控制裝置，包括
[0016]用于放置襯底的樣品臺(tái)，所述樣品臺(tái)為中空結(jié)構(gòu)；
[0017]第一冷卻裝置，所述第一冷卻裝置包括冷卻劑導(dǎo)入管道和冷卻劑導(dǎo)出管道，所述冷卻劑導(dǎo)入管道和所述冷卻劑導(dǎo)出管道均與所述樣品臺(tái)的中空區(qū)域連通；
[0018]調(diào)節(jié)控制裝置，所述調(diào)節(jié)控制裝置包括第一溫度測量裝置、第二溫度測量裝置和流量調(diào)節(jié)裝置，所述第一溫度測量裝置和所述流量調(diào)節(jié)裝置均設(shè)置在所述冷卻劑導(dǎo)入管道上，所述第二溫度測量裝置設(shè)置在所述冷卻劑導(dǎo)出管道上。
[0019]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一溫度測量裝置包括第一溫度傳感器和第一溫度顯示器，所述第一溫度傳感器與所述第一溫度顯示器電連接，且所述第一溫度傳感器與所述冷卻劑導(dǎo)入管道的內(nèi)部連通；
[0020]所述第二溫度測量裝置包括第二溫度傳感器和第二溫度顯示器，所述第二溫度傳感器與所述第二溫度顯示器電連接，且所述第二溫度傳感器與所述冷卻劑導(dǎo)出管道的內(nèi)部連通；
[0021 ] 所述流量調(diào)節(jié)裝置包括流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥，所述流量計(jì)和所述流量調(diào)節(jié)閥均與所述冷卻劑導(dǎo)入管道的內(nèi)部連通。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一溫度測量裝置設(shè)置在所述冷卻劑導(dǎo)入管道上靠近所述樣品臺(tái)的一端；所述第二溫度測量裝置設(shè)置在所述冷卻劑導(dǎo)出管道上靠近所述樣品臺(tái)的一端。
[0023]一種薄膜沉積設(shè)備，包括所述的襯底溫度的控制裝置。
[0024]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述薄膜沉積設(shè)備還包括反應(yīng)腔室和等離子體發(fā)生器，所述襯底溫度的控制裝置包括樣品臺(tái)；
[0025]所述樣品臺(tái)設(shè)置在所述反應(yīng)腔室中，所述等離子體發(fā)生器與所述反應(yīng)腔室連通。
[0026]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述等離子體發(fā)生器為等離子體噴槍，所述等離子體噴槍包括放電室、氣體導(dǎo)入裝置、第二冷卻裝置和電感線圈；
[0027]其中，所述放電室由第一空心管材圍設(shè)而成，所述放電室與所述反應(yīng)腔室連通；所述氣體導(dǎo)入裝置與所述放電室連通；所述第二冷卻裝置包括第二空心管材、冷卻劑導(dǎo)入組件和冷卻劑導(dǎo)出組件，所述第二空心管材圍設(shè)在所述第一空心管材的外側(cè)，且所述第二空心管材的內(nèi)側(cè)壁與所述第一空心管材的外側(cè)壁之間存在第一間隙，所述冷卻劑導(dǎo)入組件和所述冷卻劑導(dǎo)出組件均與所述第一間隙連通；所述電感線圈設(shè)置在所述第二空心管材的外側(cè)。
[0028]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣體導(dǎo)入裝置包括反應(yīng)氣體導(dǎo)入管，所述反應(yīng)氣體導(dǎo)入管中設(shè)置有進(jìn)氣通道和冷卻劑流通通道，所述冷卻劑流通通道圍繞所述進(jìn)氣通道進(jìn)行設(shè)置，所述進(jìn)氣通道與所述放電室連通。
[0029]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氣體導(dǎo)入裝置還包括等離子體氣體導(dǎo)入組件，所述等離子體氣體導(dǎo)入組件上設(shè)置有徑向?qū)饪诤颓邢驅(qū)饪?，所述徑向?qū)饪诤退銮邢驅(qū)饪诰c所述放電室連通。
[0030]本發(fā)明的有益效果如下:
[0031]本發(fā)明的襯底溫度的控制方法、裝置及薄膜沉積設(shè)備，通過對冷卻劑的流入溫度和流出溫度進(jìn)行精確的測量，實(shí)現(xiàn)了對襯底溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并根據(jù)流出溫度和流入溫度的差值調(diào)節(jié)冷卻劑的流量，實(shí)現(xiàn)了對襯底溫度的精確控制，從而提高了沉積薄膜的附著力、增強(qiáng)了沉積薄膜的均勻性和致密度，保證了沉積薄膜的質(zhì)量；并且，襯底溫度的精確控制大大提高了工藝的可控性及重復(fù)性。
【附圖說明】
[0032]圖1為本發(fā)明的襯底溫度的控制裝置一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為本發(fā)明的薄膜沉積設(shè)備一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為本發(fā)明的薄膜沉積設(shè)備中等離子體噴槍一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為圖3中A部分的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]以下對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0037]本發(fā)明提供了一種襯底溫度的控制方法，其中，襯底置于中空的樣品臺(tái)上，樣品臺(tái)的中空區(qū)域內(nèi)通有流通的冷卻劑。本發(fā)明的控制方法具體包括以下步驟:
[0038]S100，測量流入樣品臺(tái)的冷卻劑的溫度，得到流入溫度；測量流出樣品臺(tái)的冷卻劑的溫度，得到流出溫度。
[0039]S200，計(jì)算流出溫度和流入溫度的差值。
[0040]S300，根據(jù)步驟S200中得到的差值調(diào)節(jié)冷卻劑的流量，通過冷卻劑的流量來控制襯底的溫度。
[0041]由于工藝過程中的放出的熱量會(huì)對引起襯底溫度的升高，進(jìn)而影響沉積薄膜的質(zhì)量，本發(fā)明中，將襯底置于流通有冷卻劑的中空樣品臺(tái)上，冷卻劑流過樣品臺(tái)的中空區(qū)域時(shí)，會(huì)與樣品臺(tái)發(fā)生熱量交換，而樣品臺(tái)又會(huì)與襯底發(fā)生熱量交換，因此，冷卻劑在流通過程中，間接帶走了襯底所散發(fā)的部分熱量，降低了襯底的溫度，保證了沉積薄膜的質(zhì)量。
[0042]襯底溫度較高時(shí)，與冷卻劑的熱量交換較多，此時(shí)冷卻劑的流出溫度和流入溫度的差值較大；襯底溫度較低時(shí)，與冷卻劑的熱量交換較少，此時(shí)冷卻劑的流出溫度和流入溫度的差值較小。因此，根據(jù)冷卻劑的流出溫度和流入溫度的差值即可判斷襯底的溫度變化，通過調(diào)節(jié)冷卻劑的流量即可