[發明專利]一種溫度控制系統、薄膜沉積設備及溫度控制方法

在審

• 申請號: 201810448102.8
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108624871A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 胡傳輝;馬法君;林桂榮;邢志剛;張輝;張森;高雄;張黎明;季衛杰;欒振興
• 申請（專利權）人: 中晟光電設備（上海）股份有限公司
• 主分類號: C23C16/52
• 分類號: C23C16/52;C23C16/46;C30B25/16;C30B25/10
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明公開了一種溫度控制系統、薄膜沉積設備及溫度控制方法。控制系統包括N個計算單元、N個電源供給單元、N個加熱單元、N?1個溫度檢測單元以及N?1個溫度設定單元；第m計算單元用于獲取第m溫度檢測單元檢測的第m加熱區域的當前溫度值和第m溫度設定單元的6設定溫度值，計算第m電源供給單元的輸出電流值，并輸出給第m加熱單元；第N計算單元用于根據第N?1電源供給單元的輸出電流值計算第N電源供給單元的輸出電流值，并輸出給第N加熱單元。本發明實施例解決了因最外圍溫度檢測單元測溫不準導致的反應腔內溫度波動較大，或者不同加熱區域對應的加熱單元功率配比離譜的問題。

技術領域

本發明實施例涉及半導體技術，尤其涉及一種溫度控制系統、薄膜沉積設備及溫度控制方法。

背景技術

金屬有機化合物化學氣相沉積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition，MOCVD)，是在氣相外延生長的基礎上發展起來的一種新型氣相外延生長技術。以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有機化合物和V、Ⅵ族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，生長各種Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。

MOCVD反應室的溫度是外延材料生長的重要因素，溫度直接決定材料生長的質量，因此，控制反應室的溫度至關重要。目前MOCVD加熱器采用多個加熱單元的結構，分別對各加熱區域加熱的方式。這種結構可有效地調整托盤徑向上的溫度均勻性。MOCVD的溫控系統還包括多個溫度探測儀，用于測量反應腔中各加熱區域的溫度值。然而，相鄰加熱單元之間的熱耦合作用使得溫度探測儀對應的加熱區域會受到多個加熱單元的影響。當溫度探測儀的探溫點不在基底上而在托盤上時，或者基底邊緣翹曲量較大時，溫度探測儀測得的溫度就會受到影響，測得的溫度并非基底上的實際溫度，這種測量上的偏差進而會影響反應腔的溫度控制，導致反應腔內溫度波動較大以及不同加熱區域對應的加熱單元功率配比變得離譜。

發明內容

本發明提供一種溫度控制系統、薄膜沉積設備及溫度控制方法，以解決因最外圈加熱區域的溫度探測儀無法探測到基底的溫度，或者基底邊緣翹曲量過大導致測得的溫度不準，進而引起控溫異常以及不同加熱區域對應的加熱單元功率配比變得離譜的問題，改善了反應腔內溫場曲線的平滑性，降低了設備出現事故(比如托盤破裂)的風險。

第一方面，本發明實施例提供了一種溫度控制系統，包括：

N個計算單元、N個電源供給單元、N個加熱單元、N-1個溫度檢測單元以及N-1個溫度設定單元；

薄膜沉積設備包括同圓心且沿圓心指向圓周方向依次分布的N個加熱區域；第i加熱區域對應設置第i加熱單元，第i加熱單元用于對第i加熱區域加熱；第m加熱區域對應設置第m溫度檢測單元；最外圈的加熱區域為第N加熱區域；與第N加熱區域相鄰的加熱區域為第N-1加熱區域；其中，N為大于等于2的正整數，i為大于等于1小于等于N的正整數；m為大于等于1小于等于N-1的正整數；

第m溫度檢測單元和第m溫度設定單元與第m計算單元的輸入端連接；第m計算單元的輸出端與第m電源供給單元連接；第m計算單元用于獲取第m溫度檢測單元檢測的第m加熱區域的當前溫度值和第m溫度設定單元的設定溫度值，計算第m電源供給單元的輸出電流值；第m電源供給單元的輸出端與第m加熱單元連接；

第N計算單元的輸入端與第N-1計算單元的輸出端連接；第N計算單元的輸出端與第N電源供給單元連接；第N計算單元用于根據第N-1電源供給單元的輸出電流值計算第N電源供給單元的輸出電流值；第N電源供給單元的輸出端與第N加熱單元連接。

可選的，第N計算單元存儲有預設綁定系數，第N計算單元用于根據第N-1電源供給單元的輸出電流值和預設綁定系數計算所述第N電源供給單元的輸出電流值。

可選的，第N計算單元包括乘法器，所述第m計算單元包括第m控制器和第m轉換模塊；