CN114237320B - 温控装置、用于半导体生产的反应装置及温控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及本导体生产技术领域，尤其涉及一种温控装置、用于半导体生产的反应装置及温控方法，温控装置包括加热器、控制器、第一温控组件和第二温控组件，加热器与控制器分别通过第一温控组件和第二温控组件连接，第一温控组件包括第一接触器，第二温控组件包括第二接触器和电力调整器，第二接触器和电力调整器连接。本发明提高反应腔温度的控制精度，保证设备运行温度稳定在设定温度，从而提高废气处理设备对废气的处理效率。相较于采用单一的PID控制，当反应腔的温度发生突变时，本发明提高了响应速度。并且采用接触器及电力调整器的成本更低。通过电力调整器线性调节加热器，提高控制精度的同时，还能够延长加热器的使用寿命，节省能耗。

Description

温控装置、用于半导体生产的反应装置及温控方法

技术领域

本发明涉及本导体生产技术领域，尤其涉及一种温控装置、用于半导体生产的反应装置及温控方法。

背景技术

在半导体制造过程中使用废气处理设备，将有毒有害的工艺废气进行处理。电加热式废气处理，由于进气气量会产生变化，所以反应腔内部的温度会跟随变化，如果进气量发生大量突变，会带走大量的热量，降低反应腔温度，从而降低设备的处理效率。相关的为反应腔加热技术常采用单一PID控制，当温度突变时，响应速度慢，而且采用温控器和固态继电器控制，控制反应迟缓，成本高。

发明内容

本发明提供一种温控装置、用于半导体生产的反应装置及温控方法，用以解决现有技术中反应腔的温度控制采用单一PID控制，温度变化时响应速度慢的缺陷，实现提高反应腔温度的控制精度，保证设备运行温度稳定在设定温度，从而提高废气处理设备对废气的处理效率。相较于采用单一的PID控制，当反应腔的温度发生突变时，本发明提高了响应速度的效果。

本发明提供一种温控装置，包括加热器、控制器、第一温控组件和第二温控组件，所述加热器与所述控制器分别通过所述第一温控组件和所述第二温控组件连接，所述第一温控组件包括第一接触器，所述第二温控组件包括第二接触器和电力调整器，所述第二接触器和所述电力调整器连接。

本发明还提供一种用于半导体生产的反应装置，包括反应腔和如上所述的温控装置，所述加热器设置于所述反应腔的内部。

根据本发明提供的一种温控方法，所述反应腔包括内腔体和外腔体，所述外腔体套设于所述内腔体的外侧，所述加热器设置于所述内腔体与所述外腔体之间。

根据本发明提供的一种用于半导体生产的反应装置，还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述内腔体的内侧，所述温度传感器与控制器连接。

本发明还提供一种温控方法，应用于如上所述的用于半导体生产的反应装置，包括：

预热阶段：

第一接触器吸合，第二接触器断开，加热器加热反应腔的温度达到预热温度；

升温阶段：

第一接触器断开，第二接触器吸合，电力调整器输出第一设定功率控制加热器加热反应腔达到设定温度。

根据本发明提供的一种温控方法，还包括：

运行阶段：

确定反应腔的温度小于预警温度；

第一接触器断开，第二接触器吸合，调节电力调整器的输出功率控制加热器加热反应腔达到设定温度。

根据本发明提供的一种温控方法，所述反应腔的温度的获取方法包括：

获取所述反应腔的温度数据；

所述温度数据通过堆栈方式进行处理，获得反应腔的温度。

本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如上所述温控方法的步骤。

本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述温控方法的步骤。

本发明提供的温控装置，加热器与控制器之间通过两条加热通路连接，一路由第一温控组件构成，另一路由第二温控组件构成，控制器根据反应腔加热的不同阶段，启用不同的加热通路对加热器进行温度控制。

在反应腔的预热阶段，控制器控制第一接触器吸合，使第一温控组件连接加热器和控制器，为加热器供电，使加热器满功率工作，反应腔的温度在最短时间内到达设定的预热温度。

当控制器判断反应腔内部到达设定的预热温度后，反应腔进入升温阶段，控制器断开第一接触器同时控制第二接触器吸合，使第二温控组件连接加热器和控制装置，同时控制电力调整器输出固定80％功率使加热器工作，从而在升温阶段使加热器不在满负荷下运行，延长加热器的使用寿命，并使反应腔的温度到运行的达设定温度。

当控制器判断反应腔内部到达运行的设定温度后，设备进入运行阶段。为保证控制的精度，在运行阶段采用PID控制，通过采集反应腔内温度的变化，控制器控制调节电力调整器的输出功率。在运行阶段，由于进入设备的气体过大或者其他原因，造成反应腔的温度快速下降，控制器通过对反应腔内温度与预设的预警温度的比对，即当反应腔的温度小于预警温度时，为保证温度的快速反应，控制器控制电力调整器的输出功率为100％满负荷运行，从而使加热器满功率工作，反应腔快速升温再次到达运行的设定温度后，温度控制再次转入PID控制阶段。

本发明能够提高反应腔温度的控制精度，保证设备运行温度稳定在设定温度，从而提高废气处理设备对废气的处理效率。相较于采用单一的PID控制，当反应腔的温度发生突变时，本发明提高了响应速度。并且采用接触器及电力调整器的成本更低。通过电力调整器线性调节加热器，提高控制精度的同时，还能够延长加热器的使用寿命，节省能耗。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的温控装置的结构示意图；

图2是本发明提供的用于半导体生产的反应装置的结构示意图；

附图标记：

100、加热器；200、控制器；

300、第一温控组件；310、第一接触器；

400、第二温控组件；410、第二接触器；420、电力调整器；

500、反应腔；510、内腔体；520、外腔体；

600、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1所示，本发明实施例提供的温控装置，包括加热器100、控制器200、第一温控组件300和第二温控组件400，加热器100与控制器200分别通过第一温控组件300和第二温控组件400连接，第一温控组件300包括第一接触器310，第二温控组件400包括第二接触器410和电力调整器420，第二接触器410和电力调整器420连接。

本发明实施例的温控装置，加热器100与控制器200之间通过两条加热通路连接，一路由第一温控组件300构成，另一路由第二温控组件400构成，控制器200根据反应腔500加热的不同阶段，启用不同的加热通路对加热器100进行温度控制。

在反应腔500的预热阶段，控制器200控制第一接触器310吸合，使第一温控组件300连接加热器100和控制器200，为加热器100供电，使加热器100满功率工作，反应腔500的温度在最短时间内到达设定的预热温度。

当控制器200判断反应腔500内部到达设定的预热温度后，反应腔500进入升温阶段，控制器200断开第一接触器310同时控制第二接触器410吸合，使第二温控组件400连接加热器100和控制装置，同时控制电力调整器420输出固定80％功率使加热器100工作，从而在升温阶段使加热器100不在满负荷下运行，延长加热器100的使用寿命，并使反应腔500的温度到运行的达设定温度。

当控制器200判断反应腔500内部到达运行的设定温度后，设备进入运行阶段。为保证控制的精度，在运行阶段采用PID控制，通过采集反应腔500内温度的变化，控制器200控制调节电力调整器420的输出功率。在运行阶段，由于进入设备的气体过大或者其他原因，造成反应腔500的温度快速下降，控制器200通过对反应腔500内温度与预设的预警温度的比对，即当反应腔500的温度小于预警温度时，为保证温度的快速反应，控制器200控制电力调整器420的输出功率为100％满负荷运行，从而使加热器100满功率工作，反应腔500快速升温再次到达运行的设定温度后，温度控制再次转入PID控制阶段。

本发明能够提高反应腔500温度的控制精度，保证设备运行温度稳定在设定温度，从而提高废气处理设备对废气的处理效率。相较于采用单一的PID控制，当反应腔500的温度发生突变时，本发明提高了响应速度。并且采用接触器及电力调整器420的成本更低。通过电力调整器420线性调节加热器100，提高控制精度的同时，还能够延长加热器100的使用寿命，节省能耗。

如图2所示，本发明实施例还提供一种用于半导体生产的反应装置，包括反应腔500和如上述实施例的温控装置，加热器100设置于反应腔500的内部。

本发明实施例的用于半导体生产的反应装置，在半导体制造过程中使用废气处理设备，将有毒有害的工艺废气进行处理。反应腔500应用于电加热式废气处理，本发明的温控装置的加热器100对反应腔500内部进行加热，对反应腔500的温度进行控制，能够提高反应腔500温度的控制精度，保证设备运行温度稳定在设定温度，从而提高废气处理设备对废气的处理效率。相较于采用单一的PID控制，当反应腔500的温度发生突变时，本发明提高了响应速度。并且采用接触器及电力调整器420的成本更低。通过电力调整器420线性调节加热器100，提高控制精度的同时，还能够延长加热器100的使用寿命，节省能耗。

根据本发明提供的一个实施例，反应腔500包括内腔体510和外腔体520，外腔体520套设于内腔体510的外侧，加热器100设置于内腔体510与外腔体520之间。本实施例中，反应腔500的腔体为内外两层，内腔体510的内侧空间用于废气发生燃烧反应，内腔体510与外腔体520之间具有一定空间，加热器100设置为筒状套设在内腔体510与外腔体520之间，控制器200控制加热器100升温为内腔体510提供温度。

根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的用于半导体生产的反应装置还包括温度传感器600，温度传感器600设置于内腔体510的内侧，温度传感器600与控制器200连接。本实施例中，内腔体510内侧设置温度传感器600，用于实时检测反应腔500的内部温度，控制器200实时获取温度传感器600的检测信息，以便于控制器200对设备运行时反应腔500的温度进行控制。

本发明实施例还提供一种温控方法，应用于如上述实施例的用于半导体生产的反应装置，包括：

预热阶段：

第一接触器310吸合，第二接触器410断开，加热器100加热反应腔500的温度达到预热温度；

升温阶段：

第一接触器310断开，第二接触器410吸合，电力调整器420输出第一设定功率控制加热器100加热反应腔500达到设定温度。

本发明实施例的温控方法，将对反应腔500的温度控制分为预热阶段和升温阶段，针对不同阶段使用不用的控制温度方式。在预热阶段时为尽快达到设定的预热温度，控制器200控制第一接触器310吸合，为加热器100供电，使加热器100满功率工作，反应腔500内的温度以最短时间到达设定的预热温度，当控制器200判断反应腔500内部到达设定的预热温度后，断开第一接触器310同时控制第二接触器410吸合，控制电力调整器420输出固定80％功率使加热器100工作，从而在高温阶段使加热器100不在满负荷下运行，延长加热器100的使用寿命。

根据本发明提供的一个实施例，本发明实施例的温控方法还包括：

运行阶段：

确定反应腔500的温度小于预警温度；

第一接触器310断开，第二接触器410吸合，调节电力调整器420的输出功率控制加热器100加热反应腔500达到设定温度。

本实施例中，将温度控制分为预热阶段、升温阶段和运行阶段，针对不同阶段使用不用的控制温度方式。当控制器200检测反应腔500内部温度到达运行的设定温度后，设备进入运行阶段。为保证控制的精度，在设备运行阶段采用PID控制，通过采集反应腔500内部温度的变化，控制器200控制调节电力调整器420的输出功率，保证反应腔500的运行温度与设定温度相同。

在运行阶段，由于反应腔500的进气量会产生变化，所以反应腔500内部的温度会跟随变化，如果进气量发生大量突变，会带走大量的热量，降低反应腔500温度，从而降低设备的处理效率。本实施例在反应腔500温度快速下降时，控制器200通过判断反应腔500内部的温度是否小于预设的预警温度，为保证温度的快速反应，控制器200控制电力调整器420的输出功率为100％，控制加热器100满负荷运行，使反应腔500内部温度快速的回升到达运行设定温度后，反应腔500的温度控制再次转入PID控制阶段。

根据本发明提供的一个实施例，反应腔500的温度的获取方法包括：

获取反应腔500的温度数据；

温度数据通过堆栈方式进行处理，获得反应腔500的温度。

本实施例中，控制器200采用堆栈方式，计算采集反应腔500内部的温度，确保数据判断的准确性，控制器200将温度传感器600采集的实时温度做堆栈均值处理，保证数据的平缓，去除外部干扰，造成控制的不稳定性的因素。

控制器200运行后首先将第一个采集的数据T1放入堆栈数据区，并占满整个堆栈数据区。根据控制器200的采集周期性能选定堆栈间隔时间△t，可以选择为50mS、100mS等。到达第一个间隔时间△t后，将采集的温度T2放入堆栈数据区的第一个地址，到达第二个间隔时间△t后，将采集的温度T3放入堆栈数据区的第一个地址，T2放入堆栈数据区的第二个地址，T1放入堆栈数据区的第三个个地址，依此类推，当选择的堆栈数据区地址为n个时，经过n-1个△t后，采集的温度值T1…Tn将数据区填满。将数据区内的T1…Tn求平均值

本发明实施例还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述温控方法的步骤。

本实施例的电子设备可以包括：处理器(processor)、通信接口(CommunicationsInterface)、存储器(memory)和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行上述实施例的温控方法。

此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述温控方法的步骤。

本实例中，一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的温控方法。计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括上述实施例的温控方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种温控方法，其特征在于：应用于用于半导体生产的反应装置，所述用于半导体生产的反应装置包括反应腔和温控装置，所述温控装置包括加热器、控制器、第一温控组件和第二温控组件，所述加热器与所述控制器分别通过所述第一温控组件和所述第二温控组件连接，所述第一温控组件包括第一接触器，所述第二温控组件包括第二接触器和电力调整器，所述第二接触器和所述电力调整器连接，所述加热器设置于所述反应腔的内部，包括：

预热阶段：

第一接触器吸合，第二接触器断开，加热器加热反应腔的温度达到预热温度；

升温阶段：

第一接触器断开，第二接触器吸合，电力调整器输出第一设定功率控制加热器加热反应腔达到设定温度。

2.根据权利要求1所述的温控方法，其特征在于：还包括：

运行阶段：

确定反应腔的温度小于预警温度；

第一接触器断开，第二接触器吸合，调节电力调整器的输出功率控制加热器加热反应腔达到设定温度。

3.根据权利要求1所述的温控方法，其特征在于：所述反应腔的温度的获取方法包括：

获取所述反应腔的温度数据；

所述温度数据通过堆栈方式进行处理，获得反应腔的温度。

4.根据权利要求1所述的温控方法，其特征在于：所述反应腔包括内腔体和外腔体，所述外腔体套设于所述内腔体的外侧，所述加热器设置于所述内腔体与所述外腔体之间。

5.根据权利要求4所述的温控方法，其特征在于：还包括温度传感器，所述温度传感器设置于所述内腔体的内侧，所述温度传感器与控制器连接。

6.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至5任意一项所述温控方法的步骤。

7.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任意一项所述温控方法的步骤。

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