TWM448002U - 腔體溫度調整裝置 - Google Patents

Description

腔體溫度調整裝置

本創作涉及一種腔體溫度調整裝置，主要是利用多個感測器，來進行邏輯運算來適當地調整加熱燈管的功率，而解決習用技術中加熱燈管間交互作用影響所造成的加熱不均勻性。

參閱第一圖，習用技術腔體加熱控制裝置的示意圖。如第一圖所示，習用技術腔體加熱控制裝置100包含溫控處理器10、承載座板20、複數個加熱燈管組32、34、36、38以及溫度感測器50，在此，以四組加熱燈管組為示例，實際上並不限於此，各該加熱燈管組32、34、36、38分別包含一上加熱燈管32a、34a、36a、38a以及一下加熱燈管32b、34b、36b、38b，分別設置於承載座板20上部及下部，並與該溫控處理器10電氣連接，以加熱包含承載座板20及該等加熱燈管組32、34、36、38之間的腔體空間，通常適用於進行材料的熱處理。溫度感測器50通常使用熱電偶，設置於承載座板20上，並與溫控處理器10電氣連接，用以感測腔體空間內的溫度。

參閱第二圖，習用技術溫控處理器調整加熱溫度的示例圖。如第二圖所示，習用技術溫控處理器中，設定有一加熱函數的目標值，同時參考第一圖，加熱控制器10與溫度感測器50連接，而接收到溫度感測器50所感測的溫度，加熱控制器 10並隨著溫度感測器50所感測的溫度與目標值的差，來增加/減少加熱燈管的功率。

習用技術的缺點主要在於，單一溫度感測器無法感測到整個腔體溫度的變異，而導致加熱的不均勻，而可能導致產品的電性、良率變差，雖然對於此狀況，有實驗者將單一溫度感測器改變位置來量測溫度，並與現存溫度感測器所量測的溫度比較，而計算出溫差係數，並以方程式方式來設定例如，當感測器位於承載座板中心溫度量測的溫度為100℃時，而將感測器改變位置設置於承載座板左下角時，所量測到的溫度為120℃，計算出K=0.8，而對於左下角的加熱燈管減少功率至80%。

雖然此方法能部分地改善加熱溫度不均勻的現象，然而，缺乏考慮加熱燈管間的交互作用，可能導致過度的增加/減少燈管的功率，屬於被動的調溫方式，由於加熱腔體，是用於對晶圓、或是其他半導體元件進行熱處理，隨著晶圓尺寸的放大、加熱腔體的不均勻性也隨之增加，在成本的壓力下，良率變得更為重要，被動的調溫方式需要多批次的方式進行調整，可能提高成本壓力，因此，需要一種能夠將溫度主動地調整的更加均勻的裝置與方法。

本創作的主要目的是提供一種腔體溫度調整裝置，主要用於調整用於熱處理裝置中腔體的溫度，該腔體溫度調整裝置包 含承載座板、複數個加熱源、複數個溫度感測器以及溫控處理器，加熱源設置於該承載座板的上方、下方及側方的至少其中之一；溫度感測器設置於承載座板上的不同位置，用以感測不同位置的溫度；溫控處理器連接加熱源以及溫度感測器，加熱源係根據該等溫度感測器所量測到的溫度與一加熱目標值的差以及加熱源與溫度感測器之距離的相對關係來進行邏輯運算而調整，進而解決加熱不均勻的問題。

本創作的特點主要在於，藉由在承載座板上設置多個溫度感測器，根據該等溫度感測器所量測到的溫度與一加熱目標值的差，以及加熱源與溫度感測器之距離的相對關係來進邏輯運算來調整加熱源的功率，進而能夠主動的量測現有區域溫度與目標加熱值的差異，而能有效地改善先前技術上加熱源之間的交互作用所導致加熱不均的問題。

以下配合圖式及元件符號對本創作之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

參閱第三圖，本創作腔體溫度調整裝置1，主要用於調整用於熱處理裝置中腔體的溫度，該腔體溫度調整裝置1包含溫控處理器10、承載座板20、第一加熱源31、第二加熱源33、第三加熱源35、第四加熱源37、第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b、第三溫度感測器40c，以及第四溫度感測器 40d，在此，以四組平行排列的加熱源及四個溫度感測器為示例，實際上並不限於此，實質上加熱源可設置於承載座板20的上方、下方以及側方的至少其中之一。

如第三圖所示，第一加熱源31包含一上部次加熱源31a以及一下部次加熱源31b，該上部次加熱源31a設置於該承載座板20的上方，而該下部次加熱源31b設置於該承載座板20的下方，以對承載座板20及第一加熱源31與承載座板20之間的空間進行加熱，同樣地，第二加熱源33、第三加熱源35以及第四加熱源37也各包含上部次加熱源33a、35a、37a及下部次加熱源33b、35b、37b。第一加熱源31、第二加熱源33、第三加熱源35、第四加熱源37是以平行的方式設置於承載座板20的上方及下方，但此排列方式僅為示例，實際上並不限於此。

上部次加熱源31a、33a、35a、37a及下部次加熱源31b、33b、35b、37b為鹵素燈管、紅外光燈管、遠紅外光燈管、石英加熱管、碳纖維加熱燈管、超音波加熱源、微波加熱源、電阻熱板、電弧燈管、氙氣燈管以及雷射加熱源的至少其中之一。

第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b、第三溫度感測器40c，以及第四溫度感測器40d設置於承載座板20的不同位置，用以量測腔體中不同位置的溫度，可以為接觸式溫度感測器(如熱電偶)、或是非接觸式溫度感測器(如輻射感測器)。

溫控處理器10分別連接第一加熱源31、第二加熱源33、 第三加熱源35、第四加熱源37以及第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b、第三溫度感測器40c，以及第四溫度感測器40d，溫控處理器10接收第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b、第三溫度感測器40c，以及第四溫度感測器40d所感測到的溫度，並依據該等溫度與一加熱目標值的差值，以及第一加熱源31、第二加熱源33、第三加熱源35、第四加熱源37與第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b、第三溫度感測器40c，以及第四溫度感測器40d之間的相對距離，來進行邏輯運算，而調整第一加熱源31、第二加熱源33、第三加熱源35、第四加熱源37的功率。

參閱第四圖，本創作溫控處理器調整加熱溫度的示例圖。如第四圖所示，溫控處理器中儲存有一加熱目標曲線，而第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b、第三溫度感測器40c，以及第四溫度感測器40d所感測到的溫度分別為第一量測值、第二量測值、第三量測值與第四量測值，而第一量測值、第二量測值、第三量測值與第四量測值與加熱目標值的差分別為△T1、△T2、△T3、△T4，第一加熱源31、第二加熱源33、第三加熱源35、第四加熱源37可以利用下列矩陣方式作為示例來邏輯計算： 其中P1、P2、P3、P4分別代表第一加熱源31、第二加熱源33、第三加熱源35、第四加熱源37的功率，而權重矩陣的行表示第一加熱源31、第二加熱源33、第三加熱源35、第四加熱源37與第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b、第三溫度感測器40c，以及第四溫度感測器40d的相對距離，再次參考第三圖，第一加熱源31是直接設置於第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b的上下方，而遠離第三溫度感測器40c、第四溫度感測器40d，因此，設定權重為[1.0 1.0 0.1 0.1]，而假設第二加熱源33距離第一溫度感測器40a、第二溫度感測器40b與距離第三溫度感測器40c、第四溫度感測器40d為3：7，因此，定義權重為[0.7 0.7 0.3 0.3]，其餘依此方式類推，此權重僅作為示例，可以依照實際加熱源組與溫度感測器的相對關係來設定。

除了權重矩陣的方式，還可以運用各種函數，例如高斯函數、拉普拉斯函數、傅立葉函數等來進行邏輯運算。

本創作的特點主要在於，藉由在承載座板上設置多個溫度感測器，根據該等溫度感測器所量測到的溫度與一加熱目標值的差以及加熱源與溫度感測器之距離的相對關係來進邏輯運算來調整加熱源的功率，進而能夠主動的量測現有區域溫度與目標加熱值的差異，而能有效地改善先前技術上燈管之間的交互作用所導致加熱不均的問題。

以上所述者僅為用以解釋本創作之較佳實施例，並非企圖 據以對本創作做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之創作精神下所作有關本創作之任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護之範疇。

1‧‧‧腔體溫度調整裝置

10‧‧‧溫控處理器

20‧‧‧承載座板

31‧‧‧第一加熱源

31a‧‧‧上部次加熱源

31b‧‧‧下部次加熱源

32‧‧‧加熱燈管組

32a‧‧‧上部燈管

32b‧‧‧下部燈管

33‧‧‧第二加熱源

33a‧‧‧上部次加熱源

33b‧‧‧下部次加熱源

34‧‧‧加熱燈管組

34a‧‧‧上部燈管

34b‧‧‧下部燈管

35‧‧‧第三加熱源

35a‧‧‧上部次加熱源

35b‧‧‧下部次加熱源

36‧‧‧加熱燈管組

36a‧‧‧上部燈管

36b‧‧‧下部燈管

37‧‧‧第四加熱源

37a‧‧‧上部次加熱源

37b‧‧‧下部次加熱源

38‧‧‧加熱燈管組

38a‧‧‧上部燈管

38b‧‧‧下部燈管

40a‧‧‧第一溫度感測器

40b‧‧‧第二溫度感測器

40c‧‧‧第三溫度感測器

40d‧‧‧第四溫度感測器

50‧‧‧溫度感測器

100‧‧‧腔體加熱控制裝置

第一圖是習用技術腔體加熱控制裝置的示意圖。

第二圖是習用技術溫控處理器調整加熱溫度的示例圖。

第三圖是本創作腔體溫度調整裝置。

第四圖是本創作溫控處理器調整加熱溫度的示例圖。

1‧‧‧腔體溫度調整裝置

10‧‧‧溫控處理器

20‧‧‧承載座板

31‧‧‧第一加熱源

31a‧‧‧上部次加熱源

31b‧‧‧下部次加熱源

33‧‧‧第二加熱源

33a‧‧‧上部次加熱源

33b‧‧‧下部次加熱源

35‧‧‧第三加熱源

35a‧‧‧上部次加熱源

35b‧‧‧下部次加熱源

37‧‧‧第四加熱源

37a‧‧‧上部次加熱源

37b‧‧‧下部次加熱源

40a‧‧‧第一溫度感測器

40b‧‧‧第二溫度感測器

40c‧‧‧第三溫度感測器

40d‧‧‧第四溫度感測器

Claims (10)

1. 一種腔體溫度調整裝置，包含：一承載座板；複數個加熱源，設置於該承載座板的上方、下方及側方的至少其中之一；複數個溫度感測器，設置於承載座板上的不同位置，用以感測不同位置的溫度；以及一溫控處理器，連接該等加熱源以及該等溫度感測器，根據該等溫度感測器所量測到的溫度與一加熱目標值的差，以及該等加熱源與該等溫度感測器之距離的相對關係藉由一邏輯運算來調整該等加熱源的功率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之腔體溫度調整裝置，其中該邏輯運算是一權重矩陣，該權重矩陣的權重係依照該等加熱源與該等溫度感測器之距離的相對關係來設定。
3. 如申請專利範圍第1項所述之腔體溫度調整裝置，其中該邏輯運算是一高斯函數、拉普拉斯函數、傅立葉函數，該函數係依照該等加熱源與該等溫度感測器之距離的相對關係以及根據該等溫度感測器所量測到的溫度與該加熱目標值的差來設定。
4. 如申請專利範圍第1項所述之腔體溫度調整裝置，其中該等加熱源是鹵素燈管、紅外光燈管、遠紅外光燈管、石英加熱管、碳纖維加熱燈管、超音波加熱源、微波加熱源、電阻熱板、電弧燈管、氙氣燈管以及雷射加熱源的至少其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之腔體溫度調整裝置，其中該等加熱源的每一個包含一上部次加熱源及一下部次加熱源，該上部次加熱源係設置於該承載座板的上方，且該下部次加熱源設置於該承載座板的下方。
6. 如申請專利範圍第5項所述之腔體溫度調整裝置，其中該上部次加熱源及該下部次加熱源是鹵素燈管、紅外光燈管、遠紅外光燈管、石英加熱管、碳纖維加熱燈管的、超音波加熱源、微波加熱源、電阻熱板、電弧燈管、氙氣燈管以及雷射加熱源至少其中之一。
7. 如申請專利範圍第1項所述之腔體溫度調整裝置，其中該等溫度感測器是一接觸式溫度感測器。
8. 如申請專利範圍第7項所述之腔體溫度調整裝置，其中該等溫度感測器是一熱電偶。
9. 如申請專利範圍第1項所述之腔體溫度調整裝置，其中該等溫度感測器是一非接觸式溫度感測器。
10. 如申請專利範圍第9項所述之腔體溫度調整裝置，其中該等溫度感測器是一輻射感測器。