CN102400112B - 一种控制工艺腔体内温度的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制工艺腔体内温度的系统，为安装于工艺腔体内的加热器提供期望电压，使得加热器在期望电压下为工艺腔体提供期望功率。系统包括：电压调节装置、输入端通过开关与电压调节装置的输出端相连接的加热器、连接在所述开关与加热器之间的温度控制器，通过电压调节装置将输入电压调节为加热器的期望电压并输出，并通过温度控制器根据工艺腔体内的温度和设置的温度范围，控制所述开关接通或断开。采用本发明技术方案，实现了根据工艺腔体内的温度与设定的温度范围控制加热器工作，从而保证工艺腔体内的温度稳定在设定的温度范围内，为工艺加工提供较好的温度条件。

Description

一种控制工艺腔体内温度的系统

技术领域

本发明涉及半导体器件生产领域，尤其涉及一种应用于Aspen CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)氮化硅工艺的控制工艺腔体内温度的系统。 

背景技术

目前，通过化学反应在晶片上形成薄膜的CVD方法，由于其在薄膜厚度的一致性和薄膜的阶梯覆盖特性方面都较为优秀，因此，CVD方法受到了较为广泛的应用。在对晶片形成薄膜的工艺过程中，需要通过加热系统来保持工艺腔体内的温度稳定在设定的温度范围内，在该设定的温度范围内能够提高晶片上形成薄膜的成功率和效果，因此，对于Aspen CVD设备而言，腔体内的加热器的作用则显得尤为重要，一旦加热器性能变差或为该加热器提供的电压不能达到的要求，将很可能会导致加热器不能产生期望功率，使得工艺腔体内的温度失控而引起整机台宕机的问题，继而导致工艺加工失败。 

目前，解决上述问题的处理方式主要是更换加热器，以重新建立工艺腔体内的温度条件，从而继续投入正常使用，而购置加热器的周期一般是四周时间，恢复生产的时延较大，并且一台加热器的价格不菲，对FAB生产单位来说损失较大。 

因此，如何提高CVD设备中的加热系统的性能，以保证加热系统能够为工艺加工提供期望的温度条件，以将工艺腔体内的温度稳定在设定的温度范围内，则成为目前亟待解决的问题。 

发明内容

本发明提供一种控制工艺腔体内温度的系统，为处于工艺腔体内的加热器提供期望电压，使得加热器在期望电压下为工艺腔体提供期望功率，并根据工艺腔体内的温度和设定的温度范围控制加热器启动或停止工作，从而将工艺腔体内的温度稳定在设定的温度范围内，提高工艺加工的成功率和效率。 

一种控制工艺腔体内温度的系统，包括电压调节装置、输入端通过开关与电压调节装置的输出端相连接的加热器、连接在所述开关与加热器之间的温度控制器、在加热器两端设置的电阻，其中加热器安装在工艺腔体中： 

电压调节装置，用于将输入电压调节为加热器的期望电压并输出； 

加热器，用于在所述电压调节装置输出的期望电压下工作； 

温度控制器，用于根据工艺腔体内的温度和设置的温度范围，控制所述开关接通或断开； 

电阻，用于产生功率。 

本发明实施例中，通过电压调节装置可将厂务供电的电压调整为加热器的期望电压，并在温度控制器的控制下为工艺腔体提供期望功率，并根据工艺腔体内的温度和设定的温度范围控制加热器工作，从而将工艺腔体内的温度稳定在设定的温度范围内，为工艺加工提供较好的温度条件，提高工艺加工的成功率和效果，克服了由于加热器本身性能下降、厂务供电电压降等因素而使得加热器不能产生期望功率，从而导致对工艺腔体内温度失控的问题。 

附图说明

图1A、图1B、图1C、图1D为本发明实施例中控制工艺腔体内温度的结构示意图； 

图2为本发明实施例中变压器的结构示意图。 

具体实施方式

为解决现有技术存在的技术问题，本发明实施例提供一种控制工艺腔体内温度的系统，该系统包括：电压调节装置、输入端通过开关与电压调节装置的 输出端相连接的加热器、连接在所述开关与加热器之间的温度控制器，其中加热器安装在工艺腔体中：电压调节装置，用于将输入电压调节为加热器的期望电压并输出；加热器，用于在所述电压调节装置输出的期望电压下工作；温度控制器，用于根据工艺腔体内的温度和设置的温度范围，控制所述开关接通或断开。采用本发明技术方案提供的系统，由于在接收厂务供电的一端设置有电压调节装置，该电压调节装置可将厂务供电的电压调整为加热器的期望电压，加热器在温度控制器的控制下，在期望电压下能够产生期望功率，并根据工艺腔体内的温度和设定的温度范围控制加热器工作，从而将工艺腔体内的温度稳定在设定的温度范围内，克服了由于加热器本身性能下降、厂务供电电压降等因素而使得加热器不能产生期望功率，从而导致对工艺腔体内温度失控的问题。 

下面结合附图对本发明技术方案进行详细的描述。 

参见图1A，为本发明实施例中化学气相沉积加热系统的结构示意图，该加热系统包括电压调节装置10、输入端通过开关12与电压调节装置10输出端相连接的加热器14、连接在开关12与加热器14之间的温度控制器15，其中加热器14安装在工艺腔体中： 

电压调节装置10，用于将输入电压调节为加热器的期望电压并输出。 

加热器14，在电压调节装置10输出的期望电压下工作。 

温度控制器15，用于根据工艺腔体内的温度和设置的温度范围，控制开关12接通或断开。 

温度控制器15控制开关12接通或断开，具体为：温度控制器15在工艺腔体内的温度高于设定的温度范围时，控制开关12断开，以控制加热器14停止工作；在工艺腔体内的温度低于设定的温度范围时，控制开关12接通，以控制加热器14启动工作；依此，将工艺腔体内的温度控制在设定的温度范围内，为工艺加工提供较好的温度条件。 

较佳地，为防止加热系统在过流、过压或缺相的情况下工作而导致故障的 问题，本发明实施例中的加热系统还包括： 

交流接触器11，连接在电压调节装置10的输出端和开关12之间，用于在加热系统过流、过热或缺相时，接通或断开电路。 

较佳地，为对提供给加热器14的交流电中的干扰成份滤除，本发明实施例中的加热系统还包括： 

交流滤波器13，连接在开关12与加热器14的输出端之间，用于滤除交流电中的干扰成份。 

较佳地，为进一步保证电路的安全性，加热系统还进一步包括： 

过载保护开关17，连接在电压调节装置10的输出端与交流接触器11的输入端之间，用于在加热系统负载大于设定的负载阈值时，断开电路，以避免系统出现故障。 

较佳地，为提高温度控制器15获取工艺腔体内温度的准确性，加热系统还包括：热电偶16，连接在温度控制器15的输入端与加热器14之间，用于获取工艺腔体内的温度，并将获取得温度值反馈给温度控制器15。 

较佳地，为进一步保证在工艺腔体内的温度超过设定的温度范围时，提到报警作用，本发明实施例中的控制工艺腔体内的温度的系统还包括： 

超温报警器18，连接在交流接触器11的输入端与热电偶16的输出端之间，用于在根据热电偶16反馈的温度值判断工艺腔体内的温度超过设定的温度阈值时，进行报警，并控制交流接触器11断开电路。 

本发明实施例中，可根据需要，在如图1A所示的加热系统中加入以下任意一种或多种设备：上述交流接触器11、交流滤波器13、过载保护开关17、热电偶16和超温报警器18，可如图1B、图1C所示。 

参见图1B，为本发明实施例提供的加热系统的结构示意图之二，该加热系统即为在图1A所示的加热系统中还设置有交流接触器11和热电偶16。 

参见图1C，为本发明实施例提供的加热系统的结构示意图之三，该加热系统即为在图1A所示的加热系统中还设置有过载保护开关17、交流接触器11、 交流滤波器13、热电偶16和超温报警器18。 

较佳地，本发明实施例中的电压调节装置10可通过变压器或电力电子器件来实现，当然并不仅限于变压器或电力电子器件，还可以通过其他具有调节电压功能的器件来实现，本领域技术人员应该可以根据本发明技术方案的构思，采用其他具有电压调节功能的器件来实现。 

较佳地，为提高加热系统中电路的自动调节、安全保护的能力，本发明实施例中的开关12由固态继电器来实现，图1C中，开关12包括第一固态继电器19、与第一固态继电器19并联的第二固态继电器20，在交流接触器11的输出端与交流滤波器13的输入端之间连接有第一固态继电器19和第二固态继电器20。当温度控制器15根据热电偶16反馈的温度值，判断工艺腔体内的温度大于设定的温度范围时，控制第一固态继电器19和第二固态继电器20分别处于释放状态，以控制加热器14停止工作；当温度控制器15根据热电偶16反馈的温度值判断工艺腔体内的温度小于设定的温度范围时，控制第一固态继电器19和第二固态继电器20分别处于吸合状态，以控制加热器14启动。 

交流接触器11与交流滤波器13之间连接的固态继电器的数量可根据实际应用灵活设置。 

本发明实施例的图1A、图1B、图1C、图1D中，各电路元器件之间连接的黑粗线表征交流电源线，相对较细的线表征控制线。 

在实际应用中，一般情况下，对厂务供电的电压进行调整较为简便的方法即采用变压器，如本发明实施例中的电压调节装置10为变压器时，可采用如图2所示的变压器，该变压器包括带有铁芯或磁芯的线圈102。较佳地，为提高变压器的自我保护能力，变压器的电压输入端设置有保险装置101，或/和变压器的电压输出端设置有保险装置101。 

在实际的工艺流程中，加热器的期望工作电压一般为208V，由于厂务远端送电存在电压降，加热器接收到的电压一般为197V，而电热器能够保持腔体内温度在设定的温度范围内所期望的工作电压为208V，因此，本发明实施 例通过变压器将厂务输送的197V电压提升为加热器的期望电压208V。 

本发明实施例中，并不仅限于通过在加热系统中加入电压调节装置的方式来调节加热器的工作电压，为加热器提供期望电压，从而保证加热器提供期望功率，为工艺腔体提供较为稳定的温度；本发明实施例还可以通过其他的方式来提高加热器的工作功率，如在加热器两端设置有一定大小的电阻，以通过加热器和电阻来产生功率，为工艺腔体提供较为稳定的温度。 

本发明实施例中，由于在加热系统中设置有电压调节装置，因此，可通过电压调节装置将输入电压调整为加热器工作的期望电压，从而使得加热器能够在期望电压下产生期望功率，并在温度控制器的控制下启动或停止，从而将腔体内温度稳定在设定的温度范围内，为工艺加工提供较好的温度条件，克服了现有技术中由于交流电源的远端输送而导致电压降或加热器自身的性能下降而导致的加热器不能产生期望的功率，从而导致工艺腔体内温度失控的问题。 

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。 

Claims (10)

1.一种控制工艺腔体内温度的系统，其特征在于，包括电压调节装置、输入端通过开关与电压调节装置的输出端相连接的加热器、连接在所述开关与加热器之间的温度控制器、连接在所述电压调节装置输出端和所述开关之间的交流接触器、连接在所述开关与所述加热器的输入端之间的交流滤波器，其中加热器安装在工艺腔体中：

电压调节装置，用于将输入电压调节为加热器的期望电压并输出；

加热器，用于在所述电压调节装置输出的期望电压下工作；

温度控制器，用于根据工艺腔体内的温度和设置的温度范围，控制所述开关接通或断开；

交流接触器，用于在加热系统过流、过热或缺相时，接通或断开电路；

交流滤波器，用于滤除交流电中的干扰成份。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述温度控制器，具体用于：在所述工艺腔体内的温度低于所述温度范围时，控制所述开关接通；在所述工艺腔体内的温度高于所述温度范围时，控制所述开关断开。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

过载保护开关，连接在所述电压调节装置的输出端与所述交流接触器的输入端之间，用于在所述加热系统的负载大于设定的负载阈值时，断开电路。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：

热电偶，连接在所述温度控制器的输入端与所述加热器之间，用于获取工艺腔体内的温度，并将获取的温度值反馈给所述温度控制器。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，还包括：

超温报警器，连接在所述热电偶的输出端与交流接触器输入端之间，用于在所述热电偶反馈的温度值超过设定的温度阈值时，进行报警。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述开关包括：分别连接在所述交流接触器的输出端与所述交流滤波器的输入端之间的第一固态继电器和第二固态继电器；所述第一固态继电器与所述第二固态继电器并联连接。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述温度控制器，具体用于：

当所述工艺腔体内的温度低于所述温度范围时，则控制所述第一固态继电器和第二固态继电器分别处于释放状态；当所述工艺腔体内的温度高于所述温度范围时，则控制所述第一固态继电器和第二固态继电器分别处于吸合状态。

8.如权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，所述电压调节装置为变压器。

9.如权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，所述电压调节装置为电力电子器件。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述变压器的电压输入端设置有保险装置；或/和，所述变压器的电压输出端设置有保险装置。

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