[發明專利]立式爐冷卻控制系統及方法

無效

• 申請號: 201110145976.4
• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN102230727A
• 公開（公告）日: 2011-11-02
• 發明（設計）人: 徐冬;董金衛;趙燕平;王艾;田博
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: F27B1/28
• 分類號: F27B1/28;H01L21/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及半導體熱反應工藝設備溫度控制技術領域，尤其涉及一種立式爐冷卻控制系統及方法。

背景技術

硅片是一種重要的半導體材料，它的加工工藝，特別是熱反應工藝是一種對溫度控制方法要求非常高的工藝。硅片在反應過程中通常會經歷升溫、工藝處理和降溫三個階段，過去在工藝質量要求不高或產能不大的情況多采用切斷加熱器對工藝完成的硅片進行自然降溫的方法。但是，隨著半導體生產線自動化程度和工藝性能要求的提高，必然要求在降溫階段對設備的降溫速率進行準確控制。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：提供一種針對性強、控制精度高且適用范圍廣的立式爐冷卻控制系統及方法。

(二)技術方案

為解決上述問題，本發明提供了一種立式爐冷卻控制系統，該系統包括：感溫模塊，用于感測立式爐反應室上測溫點的溫度，并將感測到的溫度電壓信號發送至信號處理模塊；信號處理模塊，與所述感溫模塊相連，用于將所述溫度電壓信號轉換為溫度數據，并進行冷端溫度補償，將補償后的溫度數據發送至控制模塊；控制模塊，與所述信號處理模塊相連，用于根據所述補償后的溫度數據以及當前時刻或控制周期的目標溫度，生成冷卻控制命令，并將所述冷卻控制命令發送至冷卻模塊；冷卻模塊，與所述控制模塊相連，用于根據所述冷卻控制命令控制風機形成冷卻降溫循環氣流，使反應室按照設定的降溫速率降溫，并將風機狀態信息實時反饋至所述控制模塊。

其中，所述冷卻模塊進一步包括：進風單元，用于根據所述冷卻控制命令控制進風管道的開閉、進風風機的啟停、以及進風風機的轉速；通風管道，與所述進風單元相連，環繞于立式爐反應室外，用于利用冷卻降溫循環氣流與反應室進行熱交換，使反應室按照設定的降溫速率降溫；出風單元，與所述通風管道相連，用于根據所述冷卻控制命令控制出風管道的開閉，將所述通風管道換熱后的氣流抽出，并將其傳送至熱交換器；熱交換器，連接于所述進風單元與所述出風單元之間，用于將所述出風單元傳送的氣流利用外部冷卻水進行降溫，并將降溫后的氣流傳送至所述進風單元。

其中，所述控制模塊進一步包括：存儲模塊，用于記錄所述控制模塊的輸入輸出命令；檢測模塊，用于檢測熱交換器外部冷卻水溫度及流量，以及風機工作狀態，若檢測值不在設定的范圍內，則向所述冷卻模塊發送報警信息，停止所述冷卻模塊工作；顯示模塊，與所述冷卻模塊相連，用于顯示冷卻模塊的工作狀態以及報警信息。

本發明還提供了一種基于上述立式爐冷卻控制系統的立式爐冷卻控制方法，該方法包括步驟：

S1.感溫模塊感測立式爐上測溫點的溫度，并實時將感測到的溫度電壓信號發送至信號處理模塊；

S2.信號處理模塊將所述溫度電壓信號轉換為溫度數據，并進行冷端溫度補償，將補償后的溫度數據發送至控制模塊；

S3.控制模塊根據所述補償后的溫度數據以及當前時刻或控制周期的目標溫度，采用比例積分微分PID算法生成冷卻控制命令，并將所述冷卻控制命令發送至冷卻模塊；

S4.冷卻模塊根據所述冷卻控制命令形成冷卻降溫循環氣流，使反應室按照設定的降溫速率降溫，并將風機狀態信息實時反饋至所述控制模塊。

其中，步驟S3進一步包括：

S3.1所述控制模塊根據所述補償后的溫度數據以及當前時刻或控制周期的目標溫度，計算所述目標溫度所需的換熱量；

S3.2根據所述換熱量以及通風管道大小，采用比例積分微分PID算法生成包括風機轉速的冷卻控制命令；

S3.3所述控制模塊將所述冷卻控制命令發送至冷卻模塊。

其中，步驟S3.2中按照下式計算風機轉速Speed：