CN112992717B - 基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置，陶瓷加热板安装于固定座的上端，陶瓷加热板的上表面边缘沿周向均布有多个晶圆定位导柱，固定座的下端安装有封板，封板上安装有与陶瓷加热板的加热区对应设置的弹性接触温度保护机构；弹性接触温度保护机构包括温度开关固定座、弹性支柱及可复位温度开关，可复位温度开关安装于温度开关固定座上，可复位温度开关上的温感触点与陶瓷加热板抵接，形成检测区域，在可复位温度开关的外围均布有多个弹性支柱，每个弹性支柱的下端均安装于封板上，上端对温度开关固定座提供弹性支撑。本发明的陶瓷加热板与弹性接触温度保护结构之间为非固定性接触，同时接触面由弹性支撑，接触可靠，同时非固定的过温保结构可以保证了陶瓷加热板的工艺和节俭成本。
Description
技术领域
本发明属于半导体中晶片热处理工艺领域，具体地说是一种基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置。
背景技术
在用于半导体芯片及液晶显示器等制造的Track(涂胶显影机)机台中，将一层光敏物质涂覆到基板上，然后再经过一系列的工艺处理步骤，如利用光刻机曝光，光罩板，然后进行显影、刻蚀、去胶等一系列的工艺等，反复几次，最终将所期待的图形转移到基板上的过程，即为半导体芯片制造的基本流程。在此过程中，将多次反复的利用加热板对基板进行温度处理。按照摩尔定律，同时得益于EUV(极紫外光刻)技术的进步，芯片上的特征尺寸已经缩放到小7纳米甚至5纳米的等级。因此，热板的高精控制光敏物质涂覆层的热处理温度，已成为必须条件，因此陶瓷加热板技术顺应行业需求而成为了配置。受制于陶瓷加热板材料的影响，目前对陶瓷加热板温度基本实现初级闭环控制，即在陶瓷加热版内嵌温度传感器反馈调节输出加热功率，从而达到对热板加热温度的控制；但陶瓷加热板内嵌的温度传感器无法有效的进行加热回路功率的检测，导致陶瓷加热板易损坏，或陶瓷盘与盘体固定螺钉因为热膨胀而发生的相对位移，进而导致陶瓷盘发生崩碎等，产生污染，进而影响产品的良率；同时，陶瓷加热板材质无法在外部直接安装温度检测传感器。
发明内容
针对现有陶瓷热板加热存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置，以解决陶瓷加热板外部温度检测，进而控制加热回路功率、可延长陶瓷加热板的寿命等问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括陶瓷加热板、弹性接触温度保护机构、封板、晶圆定位导柱及固定座，其中陶瓷加热板安装于固定座的上端，该陶瓷加热板的上表面边缘沿周向均布有多个晶圆定位导柱，所述固定座的下端安装有封板，该封板上安装有与所述陶瓷加热板的加热区对应设置的弹性接触温度保护机构；所述弹性接触温度保护机构包括温度开关固定座、弹性支柱及可复位温度开关，该可复位温度开关安装于温度开关固定座上，所述可复位温度开关上的温感触点与陶瓷加热板抵接、形成检测区域，在可复位温度开关的外围均布有多个弹性支柱，每个所述弹性支柱的下端均安装于封板上，上端对所述温度开关固定座提供弹性支撑。
其中：所述弹性支柱包括固定螺母、弹簧、上浮动轴套、弹簧压片、导柱、孔用卡簧、预紧螺母及弹簧套杯，该固定螺母固定在所述封板上，所述导柱的下端插入固定螺母内，并螺纹连接有预紧螺母，所述固定螺母内通过孔用卡簧固定有套设于导柱上的弹簧套杯，所述预紧螺母的上端面与弹簧套杯抵接；所述温度开关固定座下方设有上浮动轴套，该上浮动轴套上端连接有弹簧压片，所述导柱的上端穿过弹簧压片，与温度开关固定座相对移动地插接；所述导柱外部套设有弹簧，该弹簧的下端与所述弹簧套杯抵接，上端穿入所述上浮动轴套内部，并与弹簧压片抵接；所述弹簧压片通过弹簧的预压紧力与温度开关固定座的下表面抵接，该弹簧的预压紧力通过所述预紧螺母的螺距调节。
所述预紧螺母及弹簧套杯的轴向截面均为中空的倒置“T”形，所述弹簧的下端套设于弹簧套杯的“T”形竖边外部。
所述固定螺母为中空柱状结构，内表面沿径向向内延伸，该延伸部下表面与所述弹簧套杯的“T”形横边抵接。
所述上浮动轴套的轴向截面为中空的“T”形，上端设有容置所述弹簧压片的台阶。
所述陶瓷加热板的加热区均匀分布有两个弹性接触温度保护机构，这两个弹簧接触温度保护机构中温感触点的中点之间连线经过所述陶瓷加热板的圆心。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明的陶瓷加热板与弹性接触温度保护结构之间为非固定性接触，同时接触面由弹性支撑，接触可靠；弹性接触式温度保护结构，避免了在陶瓷加热板上的开孔工艺，进而可以保证热板的制造工艺，同时又节俭成产成本。
2.本发明的温感触点使用导热性极佳的金属材料(如铝或铜)制成，与陶瓷加热板下表面面形成小区域接触，可以减少陶瓷加热板的热效能损失。
3.本发明可复位温度开关可以通过监测陶瓷加热板下表面的环境温度与自身的闭合温度和断开温度进行对比，可以实现加热回路的接通和断开，进而可以保护陶瓷加热板因过热产生的相对位移攒动导致陶瓷加热板的损坏。
4.本发明的温度开关可覆盖多个加热区的检测，提高了温控系统的安全性。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明弹性接触温度保护机构的结构示意图；
图3为图2中弹性支柱的结构示意图；
图4为本发明的控制框图；
图5为本发明陶瓷加热板加热分区及温度开关布局示意图；
其中：1为陶瓷加热板，2为弹性接触温度保护机构，201为温感触点，202为温度开关固定座，203为弹性支柱，2031为固定螺母，2032为弹簧，2033为上浮动轴套，2034为弹簧压片，2035为导柱，2036为孔用卡簧，2037为预紧螺母，2038为弹簧套杯，204为可复位温度开关。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～5所示，本发明包括陶瓷加热板1、弹性接触温度保护机构2、封板3、晶圆定位导柱4及固定座5，其中陶瓷加热板1安装于固定座5的上端，该陶瓷加热板1的上表面边缘沿圆周方向均布有多个(本实施例为六个)晶圆定位导柱4，用于定位传送进来的晶圆；固定座5的下端固接有封板3，该封板3上安装有与陶瓷加热板1的加热区对应设置的弹性接触温度保护机构2。弹性接触温度保护机构2包括温度开关固定座202、弹性支柱203及可复位温度开关204，该可复位温度开关204安装于温度开关固定座202上，可复位温度开关204上的温感触点201与陶瓷加热板1抵接、形成检测区域，在可复位温度开关204的外围沿圆周方向均布有多个(本实施例为三个)弹性支柱203，每个弹性支柱203的下端均安装于封板3上，上端对温度开关固定座202提供弹性支撑。
本实施例的三个弹性支柱203结构相同，均包括固定螺母2031、弹簧2032、上浮动轴套2033、弹簧压片2034、导柱2035、孔用卡簧2036、预紧螺母2037及弹簧套杯2038，该固定螺母2031固定在封板3上，导柱2035的下端插入固定螺母2031内，并螺纹连接有预紧螺母2037，固定螺母2301内通过孔用卡簧2036固定有套设于导柱2035上的弹簧套杯2038，预紧螺母2037的上端面与弹簧套杯2038抵接。本实施例的预紧螺母2037及弹簧套杯2038的轴向截面均为中空的倒置“T”形，预紧螺母2037沿轴向开设的通孔孔径与弹簧套杯2038沿轴向开设的通孔孔径相等，供导柱2035穿设；本实施例的固定螺母2031为中空柱状结构，内表面沿径向向内延伸，该延伸部下表面与弹簧套杯2038的“T”形横边抵接。温度开关固定座202下方设有上浮动轴套2033，该上浮动轴套2033上端连接有弹簧压片2034；本实施例的上浮动轴套2033的轴向截面为中空的“T”形，上端设有容置弹簧压片2034的台阶，上浮动轴套2033的“T”形竖边外径小于固定螺母2031的内径。导柱2035的上端穿过弹簧压片2034，与温度开关固定座202相对移动地插接；导柱2035外部套设有弹簧2032，该弹簧2032的下端套设于弹簧套杯2038的“T”形竖边外部，并与弹簧套杯2038的“T”形横抵接，弹簧2032的上端穿入上浮动轴套2033内部，并与弹簧压片2034抵接。弹簧压片2034通过弹簧2032的预压紧力与温度开关固定座202的下表面抵接，该弹簧2032的预压紧力通过预紧螺母2037的螺距调节，保证温感触点201与陶瓷加热板1下表面形成检测区域的稳定。需要对三个弹性支柱203的固定螺母2031进行调节，以期望在温感触点201与陶瓷加热板1下表面形成有效的温度监控区域，进而对陶瓷加热板1加热系统构成有效且可靠的保护装置系统。上浮动轴套2033和弹簧压片2034、导柱2035以及弹簧套杯2038保证了弹性接触温度保护机构2的水平调整及弹性伸缩形成的导向作用，提高了陶瓷加热板1安装的可靠程度。
温度控制系统通过温度采集回路采集陶瓷加热板1的温度信息。温度开关固定座202上的可复位温度开关204检测陶瓷加热板1温度是否达到触发温度及复位温度，可以进行“通”“断”状态切换。温度控制系统通过控制回路与可复位温度开关204串联连接。控制回路根据温度控制系统发出的指令对陶瓷加热板1进行加热，当控制回路出现异常情况(如断路器异常或出现短路时)，可复位温度开关204断开。
本实施例的固定螺母2031、上浮动轴套2033、弹簧压片2034、导柱2035、孔用卡簧2036、预紧螺母2037及弹簧套杯2038的轴向中心线共线。
本实施例陶瓷加热板1的加热区均匀分布有两个弹性接触温度保护机构2，可以更多地监测到多个温度控制系统的工作情况；这两个弹簧接触温度保护机构2中温感触点201的中点之间连线经过陶瓷加热板1的圆心。
本发明的工作原理为：
如图1～4所示，晶圆由外界传送机构传送到陶瓷加热板1上的各晶圆定位导柱4内，工控机下达加热指令给PLC进行温控程序的运行，然后PLC利用温控程序控制温度控制系统，温度控制系统与陶瓷加热板1连接了加热回路和温度采集回路，控制陶瓷加热板1进行加热工作。陶瓷加热板1放置到固定座5上，同时陶瓷加热板1的下表面与弹性接触温度保护结构2接触，与弹性接触温度保护结构2中的温感触点201形成温度检测接触区域，进而可以检测到陶瓷加热板1的工作温度；陶瓷加热板1开始工作时，温感触点201将陶瓷加热板1下表面周围温度传导给可复位温度开关204(常闭型)，当检测温度高于可复位温度开关204的打开温度时，则陶瓷加热板1的加热回路中串联的控制回路断开，温度控制系统停止功率输出，进而陶瓷加热板1停止工作，温感触点201周围温度降低。当检测温度低于可复位温度开关204的闭合温度时，则陶瓷加热板1的加热回路中串联的控制回路重新闭合，温度控制系统恢复功率输出。通过以上系统的触发及信号的反馈，从而达到对陶瓷加热板1的保护作用。
Claims (4)
1.一种基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置，其特征在于：包括陶瓷加热板(1)、弹性接触温度保护机构(2)、封板(3)、晶圆定位导柱(4)及固定座(5)，其中陶瓷加热板(1)安装于固定座(5)的上端，该陶瓷加热板(1)的上表面边缘沿周向均布有多个晶圆定位导柱(4)，所述固定座(5)的下端安装有封板(3)，该封板(3)上安装有与所述陶瓷加热板(1)的加热区对应设置的弹性接触温度保护机构(2)；所述弹性接触温度保护机构(2)包括温度开关固定座(202)、弹性支柱(203)及可复位温度开关(204)，该可复位温度开关(204)安装于温度开关固定座(202)上，所述可复位温度开关(204)上的温感触点(201)与陶瓷加热板(1)抵接、形成检测区域，在可复位温度开关(204)的外围均布有多个弹性支柱(203)，每个所述弹性支柱(203)的下端均安装于封板(3)上，上端对所述温度开关固定座(202)提供弹性支撑；
所述弹性支柱(203)包括固定螺母(2031)、弹簧(2032)、上浮动轴套(2033)、弹簧压片(2034)、导柱(2035)、孔用卡簧(2036)、预紧螺母(2037)及弹簧套杯(2038)，该固定螺母(2031)固定在所述封板(3)上，所述导柱(2035)的下端插入固定螺母(2031)内，并螺纹连接有预紧螺母(2037)，所述固定螺母(2301)内通过孔用卡簧(2036)固定有套设于导柱(2035)上的弹簧套杯(2038)，所述预紧螺母(2037)的上端面与弹簧套杯(2038)抵接；所述温度开关固定座(202)下方设有上浮动轴套(2033)，该上浮动轴套(2033)上端连接有弹簧压片(2034)，所述导柱(2035)的上端穿过弹簧压片(2034)，与温度开关固定座(202)相对移动地插接；所述导柱(2035)外部套设有弹簧(2032)，该弹簧(2032)的下端与所述弹簧套杯(2038)抵接，上端穿入所述上浮动轴套(2033)内部，并与弹簧压片(2034)抵接；所述弹簧压片(2034)通过弹簧(2032)的预压紧力与温度开关固定座(202)的下表面抵接，该弹簧(2032)的预压紧力通过所述预紧螺母(2037)的螺距调节；
所述预紧螺母(2037)及弹簧套杯(2038)的轴向截面均为中空的倒置“T”形，所述弹簧(2032)的下端套设于弹簧套杯(2038)的“T”形竖边外部。
2.根据权利要求1所述基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置，其特征在于：所述固定螺母(2031)为中空柱状结构，内表面沿径向向内延伸，该延伸部下表面与所述弹簧套杯(2038)的“T”形横边抵接。
3.根据权利要求1所述基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置，其特征在于：所述上浮动轴套(2033)的轴向截面为中空的“T”形，上端设有容置所述弹簧压片(2034)的台阶。
4.根据权利要求1所述基于陶瓷加热板加热系统的温度保护装置，其特征在于：所述陶瓷加热板(1)的加热区均匀分布有两个弹性接触温度保护机构(2)，这两个弹簧接触温度保护机构(2)中温感触点(201)的中点之间连线经过所述陶瓷加热板(1)的圆心。
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