[发明专利]半导体加热盘复合控温系统及控温方法

说明书

本发明公开了一种半导体加热盘复合控温系统及控温方法，其中，所述系统包括：设置于真空腔体内的加热盘和设置于真空腔体外的加热器、温控器和油温机，其中，加热盘内部设置流体通道，加热盘上还设置有用于检测加热盘上表面温度的第一热偶，所述温控器分别与第一热偶和加热器连接，用于接收第一热偶检测到的温度信息，并根据接收到的温度信息调整对加热器的功率输出，以保证加热盘的温度稳定在预设的温度范围内。该半导体加热盘复合控温系统结构合理、安装简易、便于维护、升降温速率高、控温精确，能够快速对加热盘因外部能量介入而导致的升温进行稳定控制。

技术领域

本发明涉及半导体薄膜沉积应用及制造技术领域，特别提供了一种半导体加热盘复合控温系统及控温方法。

背景技术

目前，在半导体薄膜沉积应用及制造技术领域，加热盘的温控多采用两种方式：电加热和流体加热。电加热盘通常是将加热丝铸造在铝(或陶瓷等其它材料)盘内，也有采用摩擦焊等方式将加热丝焊在加热盘内。加热盘有两根热偶，分别用于温控和报警。此种加热盘在高温工艺上效果显著，但是在低温(例如：50℃)工艺时，加热盘的温度很难通过切断供电降温，因为加热盘是在一个真空的密闭恒温腔室内，腔体内的加热盘降温速率极慢，严重影响了工艺产能。但是，电加热盘的反馈机制是通过温控器PID自动调节的，因此系统响应速率很高。

另一种控温方式是流体控温加热盘，当加热盘所需温度低于100℃时，可以使用水作为流体。当加热盘所需温度高于100℃时，通常采用油作为流体。流体控温方式在低温工艺上的弊端在于油路系统的循环时间过长，油路系统多为数十米长的油路管道，当油温机调整温度后，再通过漫长的油路将低温油输送到加热盘内需要很长时间，且这种温度调整是反复的，不能及时将加热盘的温度快速控制到工艺需求范围内，因此同样影响产能。但是流体加热盘存在如下优点：流体作为一种循环流动的液体，不受真空室的限制，可以作为冷却流体对加热盘的升温进行冷却。

综上所述，单一使用电控或油控加热盘均难以达到低温工艺时所需要的温控。因此，出现了电与流体复合加热盘，美国加热盘专利(专利号：US9883549B2)为电与流体复合加热盘，盘为一体结构，分上下两层，上层盘电热丝用于温度控制，下层盘流体管路用于盘体降温，此复合加热盘整体置于真空腔室内，这样的缺点是需要大体积的腔室，这样无疑增加了腔体的尺寸，导致成本上升，同样，加热盘的价格也会因复合了两种控温方式而产生高额制造成本，另一方面，加热盘属于机台关键部件，有经常更换和维护的可能，将其电控部分置于腔内，进行更换及维护需要开腔，增加了维护时间和人力成本。

因此，研制一种半导体加热盘复合控温系统，使其可以快速实现对加热盘的温度的稳定控制的同时，还能减少腔体的尺寸、降低制造成本和维护成本，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种半导体加热盘复合控温系统及控温方法，以解决现有一体式复合加热盘结构不合理、制造成本高、更换及维护成本高，且无法快速对加热盘因外部能量介入而导致的升温进行稳定控制的问题。

本发明一方面提供了一种半导体加热盘复合控温系统，包括：设置于真空腔体内的加热盘和设置于真空腔体外的加热器、温控器和油温机，其中，加热盘内部设置流体通道，加热盘上还设置有用于检测加热盘上表面温度的第一热偶，所述温控器分别与第一热偶和加热器连接，用于接收第一热偶检测到的温度信息，并根据接收到的温度信息调整对加热器的功率输出，以保证加热盘的温度稳定在预设的温度范围内，所述油温机、加热器和流体通道顺次经油管连接并形成循环油路，加热器可对从油温机流出的热油进行二次加热。

优选，所述半导体加热盘复合控温系统还包括与第一热偶连接的报警器，当第一热偶检测的温度大于与其对应的预设温度时，报警器向外界报警。

进一步优选，所述半导体加热盘复合控温系统还包括与报警器连接的第二热偶，所述第二热偶设置于加热器内，用于检测加热器内的温度，当第二热偶检测到的温度大于与其对应的预设温度时，报警器向外界报警。