一种反应室水冷控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种反应室水冷控制系统，包括：通过开关（2）控制的冷却水入口（1），相互并联的第一管路和第二管路，所述的第一管路用于反应室喷气法兰腔室的冷却，所述的第二管路用于反应室炉体壁的冷却，第一管路和第二管路出口汇合至出水口（8），其特征在于，所述的第一和第二管路入口设有流量计（3），所述的第一和第二管路的出口设有温控仪（4），还包括一PLC控制器（5），所述的入水口开关（2）由该PLC控制器控制，所述的流量计（3）、温控仪（4）分别与PLC控制器（5）连接。本实用新型专利技术不仅能满足不断变化的工艺需求，而且安全性高。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及冷却系统领域，尤其涉及一种用于MOCVD设备的反应室水冷控制系统。
技术介绍
金属有机物化学气相淀积(Metal Organic Vapor Deposition,简称M0CVD)设备是目前化合物半导体材料制备最关键的工艺设备。当今，一些先进的微电子、光电子器件及微波、毫米波器件，大都依靠这种工艺装备生产出先进的薄层、超薄层半导体材料。MOCVD设备是一台大型、复杂的装备，其中反应室系统是该设备的“心脏”。反应室水冷系统是服务于以反应室为中心的一种配置，它涵盖反应室室体(及相关密封部位)，反应室顶部的喷气法兰，加热器电极、磁流体密封及相关的泵。任何一个地方发生问题都会使反应室无法工作甚至发生意外。但最重点的部位还是反应室筒体和反应室顶部的喷气法兰的冷却，因为这两个地方都牵涉到薄膜生长的两个最关键因素热场和气氛场。因为新淀积的半导体材料很薄(薄的在Inm以下)，热场和气氛场微小的变化，都可能极大地影响沉膜质量。现有反应室水冷系统存在以下技术问题1.工艺中，加热器环境温度不受控。MOCVD设备工艺运行时间长、温度高，现有水冷系统无论是炉温高还是炉温 低时，流经反应室的冷却水流量无变化，易造成散热不受控制，由此造成反应室内加热器的环境温度极不稳定，使沉淀工艺很难控制。2、喷气法兰内气体的温度、压力波动大。反应室顶部的喷气法兰，是为金属有机源和氢化物等气体喷洒到基片上参加化学反应而专门设置的，冷却的目的有三①保证密封件的冷却，②使气源在到达基片之前减少预反应，③最重要的还是使喷出腔的气体保持恒温恒压。因此，需要造就稳定的气氛场，以确保薄层、超薄层半导体材料淀积工艺质量和工艺重复性。显然，不受控的水冷散热是无法满足这种苛求的。3、安全性不高。现有水冷系统检测进水压力，而不具备流量剧烈波动时的报警功能，因而对设备和人员存在潜在危害。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种用于MOCVD设备的反应室水冷控制系统。本技术采用以下技术方案是,设计一种用于MOCVD设备的反应室水冷控制系统，包括通过开关控制的冷却水入口，相互并联的第一管路和第二管路，所述的第一管路用于反应室喷气法兰腔室的冷却，所述的第二管路用于反应室炉体壁的冷却，第一管路和第二管路出口汇合至出水口，其中，所述的第一和第二管路入口设有流量计，所述的第一和第二管路的出口设有温控仪，还包括一 PLC控制器，所述的入水口开关由该PLC控制器控制，所述的流量计、温控仪分别与PLC控制器连接。所述的PLC控制器包括当开关无法开启或开启无水时，将加热器上电开关锁定的控制模块；和当系统流量处于设定的下限或断水时，发出加热器断电，通保护气体的声光报警丰吴块。在一实施例中，所述的开关采用薄膜流量开关。所述的第二管路的出口设有比例积分阀，该比例积分阀与温控仪连通。所述的第二管路采用水冷套方式对反应室炉体壁进行冷却。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果1、实时按工艺运行跟踪调节冷却水流动速率，保证了常规的散热的要求，尤其是满足了不断变化的工艺需求；2、便捷的安全保护报警功能，在流量剧烈波动时具有报警功能，消除了对设备和人员存在的潜在危害，安全性高。以下结合附图和 实施例对技术进行详细的说明，其中附图说明图1为本技术水冷控制系统的示意图。具体实施方式如图1所示，本技术提出的反应室水冷控制系统包括通过开关2控制的冷却水入口 I，相互并联的第一管路和第二管路，第一管路用于反应室腔室7的冷却，第二管路用于反应室7的炉体壁的冷却，第一管路和第二管路出口汇合至出水口 8。第二管路采用水冷套方式对反应室炉体壁进行冷却。第一管路入口设有流量计3，出水口设有温控仪4。第二管路的入口设有流量计3，出水口设有温控仪4和比例积分阀6，温控仪与比例积分阀连通。水冷控制系统还包括一 PLC控制器5，入水口开关(2)由PLC控制器控制，流量计3、温控仪4分别与PLC控制器5连接。本技术在保证系统冷却功能的情况下，重点实现以检测反应室腔室温度、反应室炉体壁温度来调节冷却水的流量，以保证该两处的温度相对恒定，从而满足MOCVD生产设备能高重复地批量生产的要求。本技术主要采取如下几项措施(1)反应室炉体壁温度的精密控制；(2)反应室腔室内温度的精密控制；和(3)系统进水流量处于极限时的报警提示及断水自锁。本技术中冷却水流动速率控制方式如下针对反应室7的腔室和炉体壁的冷却，分别设置有独立的流量计、温控仪、温度传感器和比例积分阀，均由PLC控制器自动控制。喷气法兰主要为腔室提供冷却，因此，用温控仪测量其出水温度和炉体壁的表面温度。若水温高于或低于设定值，都能由流量计3、温控仪4、比例积分阀6、PLC控制器5构成自动回路，进行相应的跟踪调节。PLC控制器将温控仪检测到的温度值随时与设定值进行比较，并在内部完成精密计算，然后输出一个信号给控制出水管道上的比例积分阀6，和冷却水进水管道上的流量计3，通过调节流量计流量及比例积分阀的开度来达到控制的要求。PLC控制器5包括当开关无法开启或开启无水时，将加热器上电开关锁定的控制模块。进水开关可以采用薄膜流量开关，当其无法开启或开启无水时，PLC控制器将会将加热器上电开关锁定，无法开启。PLC控制器包括当系统流量处于设定的下限或断水时，发出加热器断电，通保护气体的声光报警模块。在工艺运行中，若系统流量处于设定的下限或甚至断水时，PLC控制器则会发出加热器断电，通保护气体的声光报警信号，防止设备、人身事故的发生。本技术于使用中具有以下技术效果(I)当膜片式流量开关打不开或开关无水时，设备加热器上电开关自锁；(2)工艺中当外部冷却水流量达不到设备最低要求时，能够为现场人员提供报警提示； (3)当反应室内加热系统急剧升温，炉壁或喷气法兰出水温升高时，PLC控制器控制比例积分阀的开度及流量计的流量随之变大，很快控制温度下降到原设定值，反之亦然。由此可见，本技术设计的这套反应室冷却水控制系统既满足了系统的一般要求，还重点保证了 MOCVD的工艺核心要求。上述实施例仅用于说明本技术的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种反应室水冷控制系统，包括：通过开关（2）控制的冷却水入口（1），相互并联的第一管路和第二管路，所述的第一管路用于反应室喷气法兰腔室的冷却，所述的第二管路用于反应室炉体壁的冷却，第一管路和第二管路出口汇合至出水口（8），其特征在于，所述的第一和第二管路入口设有流量计（3），所述的第一和第二管路的出口设有温控仪（4），还包括一PLC控制器（5），所述的入水口开关（2）由该PLC控制器控制，所述的流量计（3）、温控仪（4）分别与PLC控制器（5）连接。

【技术特征摘要】
1.一种反应室水冷控制系统，包括通过开关(2)控制的冷却水入口(1)，相互并联的第一管路和第二管路，所述的第一管路用于反应室喷气法兰腔室的冷却，所述的第二管路用于反应室炉体壁的冷却，第一管路和第二管路出口汇合至出水口(8)，其特征在于，所述的第一和第二管路入口设有流量计(3)，所述的第一和第二管路的出口设有温控仪(4)，还包括一 PLC控制器(5)，所述的入水口开关(2)由该PLC控制器控制，所述的流量计(3)、温控仪(4 )分别与PLC控制器(5 )连接。2.如权利要求1所述的反应室水冷控制系统，其特征在于所述的PLC控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：郎文科，左卫，欧阳泉，
申请(专利权)人：深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：