用于压力传感器的温度调节器制造技术

本发明专利技术提供一种用于调节传感器的温度以便减少在传感器内形成的温度梯度的系统和方法。在一个实施例中，利用温度调节器来减少所述温度梯度，所述温度调节器具有包围着一个可变电容压力计（２１０）的被控区域（２２０，２３０）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及用于精确地测量压力的系统和方法，更具体地说，涉及一种用于通过调节压力测量装置的温度来改善其性能的系统和方法。
技术介绍
压力传感器被广泛地用于半导体工业的制造过程中，为了控制到处理室的处理气体的流量。具体地说，可以利用可变电容的压力计来测量和调节这些气体的压力。在可变电容的压力计内的传感元件是借助于处理气体的压力而偏转的膜片。一个固定电极被接近地设置在膜片附近，从而形成一个电容器，其把膜片的偏转转换成反映处理气体的压力的电容的改变。当在制造过程中使用时，传感器被暴露于处理气体的气流中。这些气体在制造过程当中经常成为被污染的，因而可能接着污染可变电容的压力计的膜片。处理气体还可能凝聚在膜片上，接着和膜片的材料起反应，从而形成一层有害的物质。因为压力计的功能和精度基于膜片的偏转，由这些和处理相关的副产品附加于膜片上的重量和厚度可能损害可变电容的压力计的精度。最后，这层副产品可能膨胀到这样的程度，使得差动电容压力计完全停止工作。为了阻止形成这种有害的副产品层，可以使可变电容的压力计在一般略高于处理温度的升高的温度下操作。在绝大多数情况下，传感器的温度的升高通过使用恒温器来实现。这种恒温器一般是这样一种结构，其包围着可变电容传感器，因而调节传感器的温度。不过，使用这些常规的恒温器加热可变电容传感器其自身具有许多缺陷。传感器的精度取决于传感器内部的温度的均匀性和一致性，但是在传感器内部的温度的均匀性经常受到例如通过连接传感器和处理气体流动系统的容器的真空装配而导致的热损失的影响。因为这些结构从恒温器中伸出，并被暴露于外部的影响，外部的温度一般低于传感器的其余部分的温度。因为这通常是发生大部分热损失的位置，在大部分设计中，传感器在和处理气体流动系统的其余部分进行真空连接的位置被加热。在其它区域，传感器通过空隙被直接加热。虽然这种直接加热趋于减少在传感器结构中的温度梯度，其一般导致大的尺寸的恒温器，使得在传感器和恒温器的壁之间具有大的气隙，并且，一般地说，具有大的和效率低的封装。另一种方法，其中通过利用对传感器进行简单的直接的加热，来消除恒温器的空隙，能够得到更紧凑的、能量效率高的设计，其能够更快地达到设置点。不幸的是，这些直接加热的结构极大地受到温度梯度及其结构内的干扰的影响。最后，需要一种恒温器加热的压力传感器的系统和方法，其具有改进的精度和其它的优点，其没有间接加热的单元的大的体积，也不受在直接加热的温度传感器中产生的温度梯度的影响。
技术实现思路
本专利技术提供一种温度调节系统和温度调节方法，本专利技术的各种实施例基本上消除或减小了和以前研制的系统和方法相关的缺点和问题。更具体地说，本专利技术的一个实施例提供一种系统和方法，用于加热压力检测装置例如可变电容压力计的压力检测元件，并把传感器结构中的温度梯度减到最小。这种温度调节系统和方法包括温度调节装置，其包围着所述压力传感器，并可以向传感器的选择的区域传递热量。一个温度传感器监视这些区域，并且一个或几个所述区域中的温度根据在这些区域之间的测量的温度差被调节。在一个实施例中，本专利技术提供更精确地测量温度梯度和粘附于一个设置点的能力，其中利用环境温度测量装置并结合在温度调节区域之间的温度差的测量。本专利技术的一个实施例通过提供一种用于加热可变电容压力计的压力检测元件的更直接和更紧凑的装置提供一个重要的技术优点。本专利技术的一个实施例通过减少在温度调节器和压力传感器之间的绝缘的数量提供另一个技术优点。本专利技术的一个实施例通过减少在调节传感器的温度时消耗的能量的数量提供另一个技术优点。本专利技术的一个实施例通过减少使压力传感器达到设置点温度所需的时间的数量提供另一个技术优点。附图说明为了更理解本专利技术及其优点，现在结合附图参看下面的说明，附图中相同的标号表示相同的元件，其中图1表示本专利技术的温度调节的一种方法的流程图；图2A，2B表示在本专利技术的一个实施例中被同时执行的控制环的一对流程图；图3表示实施图2A，2B的控制环的控制系统的示意图；图4表示本专利技术的温度调节的系统和方法的一个实施例的示意图；图5表示和可变电容压力计相连的本专利技术的温度调节器的实施例的截面图；以及图6表示本专利技术的温度传感器的一个实施例。具体实施例方式在附图中示出了本专利技术的优选实施例，在所有附图中使用相同的标号表示相应的元件。压力传感器可以位于气体面板或气流通路内，例如用于测量流入半导体制造处理室中的气体的压力。这些压力传感器是用于调节这些处理气体的输出的仪器。本专利技术的一个实施例提供一种由可以和压力传感器以及温度检测装置相连的温度调节器构成的压力传感器。所述温度调节器具有两个温度调节区域，它们可以被彼此独立地控制。温度传感器测量在两个区域之间的差，控制器相应地调节温度。本专利技术的一些实施例的一个主要的技术优点在于它们使得在整个压力传感器内发生的温度梯度大大减小。因为利用被独立地调节的加热区域来减小这些温度梯度，这使得具有另一个技术优点，即减少在温度调节器和压力传感器之间所需的绝缘的数量。本专利技术的一些实施例的另一个技术优点在于，用于加热可变电容压力计的压力检测元件的装置是一种更直接的和更紧凑的装置。本专利技术的一些实施例的另一个技术优点是减少了在调节传感器的温度时消耗的能量的数量。本专利技术的一些实施例的另一个优点在于减少了使压力传感器达到最佳的操作温度所需的时间。本专利技术的一些实施例的另一个优点在于，通过利用环境温度测量装置和在温度调节区域之间的温度差的测量相结合，提供更精确地测量温度梯度以及粘附于一个设置点的能力。现在参见图1，本专利技术的方法用流程图表示。通过减少在整个压力传感器内的温度梯度，本专利技术的方法允许减少温度调节器的尺寸，同时紧密地粘附于一个设置点，并同时阻止积聚的有害的副产品和压力传感器例如可变电容压力计内的气体反应。温度梯度的减少通过恒定地监视和控制和压力检测装置呈热连接的双区温度调节器的温度来实现。这个减小通过使在两个加热区中的温度差减到最小来实现。在本专利技术的一个实施例中，利用柔性的印刷电路板测量温度，所述印刷电路板含有用于监视可变电容压力计的两个加热区之间的温度差的热电堆。所述热电堆利用两个热电偶结-一个热电偶结置于一个温度调节区域内，另一个热电偶结置于另一个温度调节区域内。响应所述温度差，至少一个温度调节区域被调节，使得补偿任何温度差。在压力传感器的操作期间，这个处理可被重复。在本专利技术的一个实施例中，根据在两个温度调节区域之间存在的压力差由两个热电偶结产生电压差。这个电压差被传递给闭环控制器。所述闭环控制器确定合适的调节，从而减少在两个区域之间的温度梯度，并相应地调节一个或几个区域中的温度，使得热电偶结达到平衡，因而在热电堆的输出端，没有电压差。在一个实施例中，两个独立的控制环同时操作。参见图2A和图2B，一对流程图说明这些控制环。图2A表示相应于第一区域的控制的控制环，而图2B表示相应于第二区域的控制环。这些控制环通过操作来维持第一区域在一个绝对温度设置点，并维持第二区域，使得维持在所述区域之间的一个不同的设置点。实现这些控制环的整个控制系统示于图3。图4是这种实施例的示意图。在操作期间，气体通过导管250进入系统，所述导管使可变电容压力计210和气流相连。所述气体作用到可变电容压力计210中的膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：　　　　传感器；　　　　和所述传感器成热连接的温度调节器，其中所述温度调节器具有至少两个温度调节区域；　　　　温度传感器，其被配置用于感测所述至少两个区域之间的温度差；以及　　　　控制器，其被配置用于根据所述感测的温度差调节所述温度调节器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔W福特纳，程世远，达里尔L布查纳恩，德怀特S拉森，
申请(专利权)人：迅捷公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]