一种温度控制系统及薄膜沉积设备技术方案

本实用新型专利技术公开了一种温度控制系统、薄膜沉积设备及温度控制方法。控制系统包括N个计算单元、N个电源供给单元、N个加热单元、N‑1个温度检测单元以及N‑1个温度设定单元；第m计算单元用于获取第m温度检测单元检测的第m加热区域的当前温度值和第m温度设定单元的6设定温度值，计算第m电源供给单元的输出电流值，并输出给第m加热单元；第N计算单元用于根据第N‑1电源供给单元的输出电流值计算第N电源供给单元的输出电流值，并输出给第N加热单元。本实用新型专利技术实施例解决了因最外围温度检测单元测温不准导致的反应腔内温度波动较大，或者不同加热区域对应的加热单元功率配比离谱的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种温度控制系统及薄膜沉积设备
本技术实施例涉及半导体技术，尤其涉及一种温度控制系统及薄膜沉积设备。
技术介绍
金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organicChemicalVaporDeposition，MOCVD)，是在气相外延生长的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。MOCVD反应室的温度是外延材料生长的重要因素，温度直接决定材料生长的质量，因此，控制反应室的温度至关重要。目前MOCVD加热器采用多个加热单元的结构，分别对各加热区域加热的方式。这种结构可有效地调整托盘径向上的温度均匀性。MOCVD的温控系统还包括多个温度探测仪，用于测量反应腔中各加热区域的温度值。然而，相邻加热单元之间的热耦合作用使得温度探测仪对应的加热区域会受到多个加热单元的影响。当温度探测仪的探温点不在基底上而在托盘上时，或者基底边缘翘曲量较大时，温度探测仪测得的温度就会受到影响，测得的温度并非基底上的实际温度，这种测量上的偏差进而会影响反应腔的温度控制，导致反应腔内温度波动较大以及不同加热区域对应的加热单元功率配比变得离谱。
技术实现思路
本技术提供一种温度控制系统及薄膜沉积设备，以解决因最外圈加热区域的温度探测仪无法探测到基底的温度，或者基底边缘翘曲量过大导致测得的温度不准，进而引起控温异常以及不同加热区域对应的加热单元功率配比变得离谱的问题，改善了反应腔内温场曲线的平滑性，降低了设备出现事故(比如托盘破裂)的风险。第一方面，本技术实施例提供了一种温度控制系统，包括：N个计算单元、N个电源供给单元、N个加热单元、N-1个温度检测单元以及N-1个温度设定单元；薄膜沉积设备包括同圆心且沿圆心指向圆周方向依次分布的N个加热区域；第i加热区域对应设置第i加热单元，第i加热单元用于对第i加热区域加热；第m加热区域对应设置第m温度检测单元；最外圈的加热区域为第N加热区域；与第N加热区域相邻的加热区域为第N-1加热区域；其中，N为大于等于2的正整数，i为大于等于1小于等于N的正整数；m为大于等于1小于等于N-1的正整数；第m温度检测单元和第m温度设定单元与第m计算单元的输入端连接；第m计算单元的输出端与第m电源供给单元连接；第m计算单元用于获取第m温度检测单元检测的第m加热区域的当前温度值和第m温度设定单元的设定温度值，计算第m电源供给单元的输出电流值；第m电源供给单元的输出端与第m加热单元连接；第N计算单元的输入端与第N-1计算单元的输出端连接；第N计算单元的输出端与第N电源供给单元连接；第N计算单元用于根据第N-1电源供给单元的输出电流值计算第N电源供给单元的输出电流值；第N电源供给单元的输出端与第N加热单元连接。可选的，第N计算单元存储有预设绑定系数，第N计算单元用于根据第N-1电源供给单元的输出电流值和预设绑定系数计算所述第N电源供给单元的输出电流值。可选的，第N计算单元包括乘法器，所述第m计算单元包括第m控制器和第m转换模块；第m控制器用于接收对应的第m温度检测单元检测的第m加热区域的当前温度值和第m温度设定单元的设定温度值，计算对应的第m电源供给单元的输出功率值，并输出给第m转换模块；第m转换模块用于接收第m控制器输出的第m电源供给单元的输出功率值，计算第m电源供给单元的输出电流值，并输出给第m电源供给单元；乘法器用于接收与第N-1计算单元输出的第N-1电源供给单元的输出电流值，乘以预设绑定系数，得到第N电源供给单元的输出电流值。可选的，不同的设定温度段可设置不同的预设绑定系数。第二方面，本技术实施例还提供了一种薄膜沉积设备，其特征在于，包括本技术第一方面任意所述的温度控制系统。可选的，该薄膜沉积设备还包括反应腔和托盘；其中，托盘位于反应腔中，用于承载基底；N个加热单元位于托盘的正下方，用于对反应腔内各加热区域加热。可选的，薄膜沉积设备为金属有机化学气相沉积MOCVD设备。可选的，N＝3，第一加热单元、第二加热单元以及第三加热单元分别为内圈加热单元、中圈加热单元和外圈加热单元。本技术实施例最外圈加热区域对应的电源供给单元的输出电流值通过与相邻加热区域对应的电源供给单元的输出电流值计算得出，而不受第三加热区域的探测温度影响，解决了因最外围加热区域的温度探测仪无法探测到基底的温度，或者基底边缘翘曲量过大导致测得的温度不准，进而引起控温异常以及不同加热区域对应的加热单元功率配比变得离谱的问题，改善了反应腔内温场曲线的平滑性，降低了设备出现事故(比如托盘破裂)的风险。附图说明图1是现有技术中一种温度控制系统的示意图；图2是第三温度检测单元的探温点在托盘上的示意图；图3是第三加热区域探测温度不准时各电源供给单元的输出功率曲线图；图4是第三加热区域探测温度不准时各加热区域的控温效果图；图5是第三加热区域探测温度不准时各加热单元的电流曲线图；图6是本技术实施例一提供的一种温度控制系统的示意图；图7是采用本技术实施例一提供的温度控制系统得到的控温稳态效果图；图8为采用本技术实施例一提供的温度控制系统得到的电流稳态效果图；图9是不同预设绑定系数下8寸硅衬底在设定温度为865℃的温场曲线；图10是本技术实施例二提供的一种温度控制系统的示意图；图11是本技术实施例四提供的一种温度控制方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本技术，而非对本技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本技术相关的部分而非全部结构。图1是现有技术中的一种温度控制系统的示意图，如图1所示，该温度控制系统包括3个计算单元、3个温度设定单元、3个温度检测单元、3个电源供给单元以及3个加热单元。每个加热单元对应一个加热区域，加热单元用于给对应的加热区域加热。温度检测单元用于检测对应加热区域的当前温度值。计算单元用于根据接收到的其对应的温度检测单元检测到的加热区域的当前温度值和温度设定单元设定的设定温度值，计算对应的电源供给单元的输出电流值。电源供给单元用于根据接收到的输出电流值，向加热单元输出相应的电流，调整加热单元的输出功率，进而调整对应加热区域的温度，实现不同加热区域温度独立控制。考虑到不同加热区域的热耦合作用，在对某一加热单元的电流调整时，还需要适当调整相邻加热单元的电流。例如，当需要增大第二加热单元32的电流时，由于第二加热单元32电流增大，第二加热区域向第一加热区域和第三加热区域的热辐射增大，将会使第一加热区域和第三加热区域的温度升高，因此，在增大第二加热单元32的电流的同时，需要考虑耦合因素，适当减小第一加热单元31和第三加热单元33的电流。然而，如果某加热区域的探测温度不准时，将会出现控温异常。例如，如图2所示，三个加热单元位于托盘60正下方，当第三温度检测单元43的探温点不在基底70上而在托盘60上时，或者第三温度检测单元43的探温点在基底70上，但基底70边缘翘曲量较大时，第三温度检测单元4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度控制系统，其特征在于，包括：N个计算单元、N个电源供给单元、N个加热单元、N‑1个温度检测单元以及N‑1个温度设定单元；薄膜沉积设备包括同圆心且沿圆心指向圆周方向依次分布的N个加热区域；第i加热区域对应设置第i加热单元，所述第i加热单元用于对所述第i加热区域加热；第m加热区域对应设置第m温度检测单元；最外圈的所述加热区域为第N加热区域；与所述第N加热区域相邻的所述加热区域为第N‑1加热区域；其中，N为大于等于2的正整数，i为大于等于1小于等于N的正整数；m为大于等于1小于等于N‑1的正整数；第m温度检测单元和第m温度设定单元与第m计算单元的输入端连接；第m计算单元的输出端与第m电源供给单元连接；第m计算单元用于获取第m温度检测单元检测的所述第m加热区域的当前温度值和第m温度设定单元的设定温度值，计算所述第m电源供给单元的输出电流值；第m电源供给单元的输出端与第m加热单元连接；第N计算单元的输入端与第N‑1计算单元的输出端连接；第N计算单元的输出端与第N电源供给单元连接；第N计算单元用于根据第N‑1电源供给单元的输出电流值计算所述第N电源供给单元的输出电流值；所述第N电源供给单元的输出端与第N加热单元连接。...

【技术特征摘要】
1.一种温度控制系统，其特征在于，包括：N个计算单元、N个电源供给单元、N个加热单元、N-1个温度检测单元以及N-1个温度设定单元；薄膜沉积设备包括同圆心且沿圆心指向圆周方向依次分布的N个加热区域；第i加热区域对应设置第i加热单元，所述第i加热单元用于对所述第i加热区域加热；第m加热区域对应设置第m温度检测单元；最外圈的所述加热区域为第N加热区域；与所述第N加热区域相邻的所述加热区域为第N-1加热区域；其中，N为大于等于2的正整数，i为大于等于1小于等于N的正整数；m为大于等于1小于等于N-1的正整数；第m温度检测单元和第m温度设定单元与第m计算单元的输入端连接；第m计算单元的输出端与第m电源供给单元连接；第m计算单元用于获取第m温度检测单元检测的所述第m加热区域的当前温度值和第m温度设定单元的设定温度值，计算所述第m电源供给单元的输出电流值；第m电源供给单元的输出端与第m加热单元连接；第N计算单元的输入端与第N-1计算单元的输出端连接；第N计算单元的输出端与第N电源供给单元连接；第N计算单元用于根据第N-1电源供给单元的输出电流值计算所述第N电源供给单元的输出电流值；所述第N电源供给单元的输出端与第N加热单元连接。2.根据权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述第N计算单元存储有预设绑定系数，所述第N计算单元用于根据所述第N-1电源供给单元的输出电流值和预设绑定系...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡传辉，马法君，林桂荣，邢志刚，张辉，张森，高雄，张黎明，季卫杰，栾振兴，
申请(专利权)人：中晟光电设备上海股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31