碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构及温度闭环控制方法技术

本发明专利技术属于晶体生长技术领域，具体涉及碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构及温度闭环控制方法，其中，碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,包括真空腔室,所述真空腔室的上方安装有水冷法兰座,其特征在于，所述真空腔室的上方安装有支撑座,且所述支撑座位于所述水冷法兰座的上方,所述支撑座的上方安装有测温仪。本发明专利技术有效解决了由于测温窗堵塞而使红外测温仪无法有效测温导致温度无法实现闭环的问题，当在特定温度段模型监测到温度异常时，会判定测温孔堵塞，通过PLC驱动清洁测温窗机构对测温窗进行清洁，保证红外测温仪测温值的准确性，以实现温度的闭环控制。以实现温度的闭环控制。以实现温度的闭环控制。

【技术实现步骤摘要】
碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构及温度闭环控制方法


[0001]本专利技术属于晶体生长
，具体涉及碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构及温度闭环控制方法。

技术介绍

[0002]在采用PVT法碳化硅单晶制备过程中，由于温度较高，环境洁净度要求高，通称采用红外测温来实现温度监测。该方案存在一个弊端，即制备过程中硅碳气态化合物或颗粒容易在测温的石英玻璃表面凝结，造成测温不准确，影响碳化硅生长状态的判断。红外测温计作为碳化硅单晶生长设备的温度监测仪，若因测温孔堵塞，将无法有效测量炉内温度，导致实际温度与测量温度数值不匹配，进而造成温度控制无法实现闭环，生长过程不可控，最终可能导致生长失败。

技术实现思路

[0003]为解决上述问题，本专利技术公开碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构及温度闭环控制方法，通过温度差异变化自动清洁测温窗，亦可在人工判断测温窗有沾污的时候通过该机构手动清洁，保证红外测温的可靠性。并依据此数据，结合碳化硅制备工艺实现过程温度闭环可控。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,包括真空腔室,所述真空腔室的上方安装有水冷法兰座，所述真空腔室的上方安装有支撑座,且所述支撑座位于所述水冷法兰座的上方,所述支撑座的上方安装有测温仪,所述水冷法兰座的下端开设有连通所述真空腔室的内孔,所述水冷法兰座的上端安装有观察窗,所述水冷法兰座的一侧开设有连通所述内孔的连杆孔；所述真空腔室的上方安装有气缸,所述气缸的活塞杆连接连杆的一端,所述连杆的另一端穿过所述连杆孔伸入所述内孔，所述连杆的另一端上安装有两个刮片，所述刮片与所述观察窗的下端面直接接触。
[0005]优选地，还包括金属波纹管，所述金属波纹管的一端固定在所述水冷法兰座的侧端面上，另一端通过固定座与所述气缸的活塞杆连接。
[0006]优选地，所述水冷法兰座的下端开设有密封槽。
[0007]优选地，所述水冷法兰座的内部具有水冷结构。
[0008]优选地，还包括导向块和两个外部导向杆，，所述导向块与所述气缸的外壳固定连接，所述导向块上两侧开设有连接孔，两个所述外部导向杆的一端分别与所述连接孔连接，两个所述外部导向杆的另一端与所述水冷法兰座连接。
[0009]优选地，还包括两个内部导向杆，所述内部导向杆的一端与所述水冷法兰座的外侧连接，所述内部导向杆的另一端与所述内孔的侧壁连接，所述刮片的两端将两个所述内部导向杆连接。
[0010]本专利技术要解决的另一技术问题是提供一种温度闭环控制方法，包括如下步骤：
S1.首先设置单晶生长炉控制页面中的三个参数θ、
ɑ
、β，将设备设置一个温度判定值θ，同时设置该温度对应功率的经验值κ，且设置该功率下对应的温度偏差经验值ν，令
ɑ
=κ，β=ν，
ɑ
为后续生产过程推算出来θ的对应功率值，β为后续生产过程推算出来的偏差值，ε为偏置量；S2.在下一炉工艺开始前，通过对该设备相同工艺条件下上一炉正常生长过程中θ
‑
30℃与θ+30℃两个温度段对应的感应加热电源的输出功率进行采样统计，两个温度段采样数量相同；S3.将两个温度段采样的加热电源输出功率值相加求均值η，由于需要样本数量足够大才能使样本均值服从切比雪夫大数定律慢慢靠近总体均值，因此将此次采样所求得的输出功率均值μ与上一炉设置的经验值
ɑ
相加，再除以2进一步求均值，将该值赋值给
ɑ
，以此减小误差；S4. 将求出的均值μ与上一炉设置的经验值
ɑ
相减后取绝对值Δ，通过采样上一炉正常生长过程中θ
±
β温度段内温度与电源输出功率的比值关系取均值进而求出Δ对应的温度值，将该值与偏置量ε相加后赋值给β；S5.在新一炉的生长过程中，当输出功率达到
ɑ
同时稳定一段时间后，观察红外测温值是否低于更新后的θ
‑
β值，如低于该值则判定测温孔有堵塞现象，进而通过PLC驱动清洁测温窗机构对测温窗自动进行清洁；S6. 以此类推，在第n炉生产过程前，通过对n
‑
1炉θ
±
β两个温度段对应的感应电源输出功率进行采样，求出均值μ1；同时求出前n
‑
2炉输出功率的全部采样数据与设定的经验值κ求出均值μ1，由于不断生产采样的数据量增加，样本均值逐渐靠近总体均值，同时在不断的生长过程中伴随数据量的增加，人工经验值的影响越来越小；再将μ与μ1相加除以2进一步求出均值后赋值给
ɑ
，由于考虑随着设备的不断使用，设备状况会逐渐发生变化，但相邻炉次设备的状态情况差异不大，因此进一步求均值相当于增加了上一炉采样数据的比重；S7.将μ与μ1相减后取绝对值Δ，通过采样n
‑
1炉正常生长过程中θ
±
β温度段内温度与电源输出功率的比值关系取均值μ2，同时将n
‑
2炉θ
±
β温度段内温度与电源输出功率的比值关系的全部采样数据取均值μ3，然后将μ2与μ3相加除以2求出温度与电源输出功率的比值，进而求出Δ对应的温度值，将该值与偏置量ε相加后赋值给β；S8.在第n炉的生长过程中，当输出功率达到
ɑ
同时稳定一段时间后，观察红外测温值是否低于更新后的θ
‑
β值，如低于该值则判定测温孔有堵塞现象，会产生报警，并通过PLC驱动清洁测温窗机构对测温窗自动进行清洁；否则无堵塞，红外测温仪会将温度值反馈给PLC，通过PLC对温度分析后调节控制加热电源的输出功率实现温度的闭环控制。
[0011]与现有技术相比本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在控制面板设定特定参数，对特定温度段进行数据采样，在设备前期生产数据量有限的情况下，兼顾了人工经验，将经验值与设备实际生长过程中的数据来进行分析，减小了偏差；此外随着生长次数的增多，数据的叠加，分析结果将越来越接近设备实际结果，且人工经验的作用减弱，同时考虑到设备长期使用有可能会造成设备状况慢慢发生变化，为此提高了上一炉数据的比重，使得分析结果更加准确；最后为避免未知因素对分析结果造成影响，发生误判，增加了偏置量，使分析模型更加可靠。
[0012]本专利技术有效解决了由于测温窗堵塞而使红外测温仪无法有效测温导致温度无法实现闭环的问题，当在特定温度段模型监测到温度异常时，会判定测温孔堵塞，通过PLC驱动清洁测温窗机构对测温窗进行清洁，保证红外测温仪测温值的准确性，以实现温度的闭环控制。
附图说明
[0013]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为清洁测温窗的机构的结构示意图；图2为清洁测温窗的机构的俯视图。
实施方式
[0014]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0015]为了使本
的人员更好地理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,包括真空腔室,所述真空腔室的上方安装有水冷法兰座,其特征在于，所述真空腔室的上方安装有支撑座,且所述支撑座位于所述水冷法兰座的上方,所述支撑座的上方安装有测温仪,所述水冷法兰座的下端开设有连通所述真空腔室的内孔,所述水冷法兰座的上端安装有观察窗,所述水冷法兰座的一侧开设有连通所述内孔的连杆孔；所述真空腔室的上方安装有气缸,所述气缸的活塞杆连接连杆的一端,所述连杆的另一端穿过所述连杆孔伸入所述内孔，所述连杆的另一端上安装有两个刮片，所述刮片与所述观察窗的下端面直接接触。2.根据权利要求1所述的碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,其特征在于，还包括金属波纹管，所述金属波纹管的一端固定在所述水冷法兰座的侧端面上，另一端通过固定座与所述气缸的活塞杆连接。3.根据权利要求1所述的碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,其特征在于，所述水冷法兰座的下端开设有密封槽。4.根据权利要求3所述的碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,其特征在于，所述水冷法兰座的内部具有水冷结构。5.根据权利要求1所述的碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,其特征在于，还包括导向块和两个外部导向杆，，所述导向块与所述气缸的外壳固定连接，所述导向块上两侧开设有连接孔，两个所述外部导向杆的一端分别与所述连接孔连接，两个所述外部导向杆的另一端与所述水冷法兰座连接。6.根据权利要求1所述的碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构,其特征在于，还包括两个内部导向杆，所述内部导向杆的一端与所述水冷法兰座的外侧连接，所述内部导向杆的另一端与所述内孔的侧壁连接，所述刮片的两端将两个所述内部导向杆连接。7.一种温度闭环控制方法，其特征在于，其采用如权利要求1
‑
6任一项所述的碳化硅生长过程中清洁测温窗的机构，包括如下步骤：S1.首先设置单晶生长炉控制页面中的三个参数θ、
ɑ
、β，将设备设置一个温度判定值θ，同时设置该温度对应功率的经验值κ，且设置该功率下对应的温度偏差经验值ν，令
ɑ
=κ，β=ν，
ɑ
为后续生产过程推算出来θ的对应功率值，β为后续生产过程推算出来的偏差值，ε为偏置量；S2.在下一炉工艺开始前，通过对该设备相同工艺条件下上一炉正常生长过程中θ
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30℃与θ+30℃两个温度段对应的感应加热电源的输出功率进行采样统计，两个温度段采样数量相同；S3.将两个温度段采样的加热电源输出功率值相加求均值η，由于需要样本数量足够...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭帝江，王宏杰，刘洪涛，王毅，王殿，
申请(专利权)人：西北电子装备技术研究所中国电子科技集团公司第二研究所，
类型：发明
国别省市：