一种氮气柜进气加热装置及控制系统的制作方法

1.本发明涉及晶圆加工存放技术领域，具体涉及一种氮气柜进气加热装置及控制系统。


背景技术：

2.随着科技的进步，芯片在人工智能、自动驾驶、机器人等领域广泛使用。这对芯片的性能要求越来越高。如此以来，就对芯片中晶圆的加工精度、储存环境以及加工、储存环境的温度控制的要求越来越高，例如：部分高精度实验室环境的温度控制要求可为
±
1℃。当晶圆长时间处于超温环境中，会使得晶圆不良。
3.氮气柜是一种用于储存晶圆的柜子，其内通入氮气，作用是为了防止晶圆氧化。晶圆的储存区域要求含氧量低。目前一般都是单独安排密封的洁净柜，将晶圆存放于里面，并通入氮气，从而减低柜子里的氧气含量，防止晶圆长时间存放而氧化。氮气柜的氮气一般由工厂的中央氮气系统提供，其压力一般不小于0.4mpa。当氮气由高压状态冲入氮气柜中变成常压气体，会吸热。而氮气柜保温隔离效果好，会使得氮气柜内部温度低于其周边环境温度。当周边环境温度接近于控制温度的下限时，可能会导致氮气柜内部温度低于控制温度下限，而长时间低于下限温度会对晶圆质量造成不良影响。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种氮气柜进气加热装置及控制系统，以解决现有技术中氮气柜中温度无法保持恒定，当温度过低时易造成存放于其中的晶圆质量下降等问题。
5.为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：一种氮气柜进气加热装置，包括气体流量感知模块、加热模块、控制模块和电源模块；所述气体流量感知模块包括具有外壳的第一腔体，所述第一腔体的一侧壁面上设有进气口，与所述进气口相对的另一侧壁面上设有若干第一通气孔，第一腔体内设有热量调节装置；所述加热模块包括具有外壳的第二腔体，所述第二腔体的一侧壁面上设有出气口，与所述出气口相对的另一侧壁面上设有与所述第一腔体上的所述第一通气孔数量相同的第二通气孔，所述第一通气孔和所述第二通气孔一一对应相通，所述第二腔体内设有加热件；所述热量调节装置和所述加热件均与所述控制模块电连接，所述控制模块与电源模块电连接。所述第一通气孔和第二通气孔的数量至少为两个。
6.所述第一腔体中靠近所述进气口的一侧横截面较窄，由所述进气口至所述第一通气孔方向腔体的所述横截面逐渐增大。此处，所述的横截面是指的沿所述第一腔体的所述进气口方向所看到的该腔体的截面。该横截面的高度沿所述进气口至所述第一通气孔的方向逐渐增大，从而使得该横截面的面积逐渐增大。
7.所述热量调节装置包括气体挡片、挡片阻力弹簧、弹簧导杆和滑变电阻；所述弹簧导杆的一端固定连接于所述第一腔体设有所述第一通气孔的内壁，所述挡片阻力弹簧套设于所述弹簧导杆上，所述气体挡片穿设于所述弹簧导杆，该气体挡片的一侧与所述挡片阻
力弹簧连接，所述气体挡片的下端设有连接所述滑变电阻的滑块；所述气体挡片的横截面与所述第一腔体较窄一侧的横截面基本一致。此处的基本一致是指所述气体挡片能基本遮挡所述较窄一侧的横截面，从而在气体进入的初始阶段保证没有气体经所述通气孔进入所述第二腔体。所述滑变电阻设置于所述第一腔体的底部。
8.所述控制模块包括可变调压器，所述可变调压器的信号输入端通过第一连接线与所述滑变电阻接线端连接，所述可变调压器的信号输出端通过第二连接线与所述加热件电连接。所述电源模块为所述可变调压器提供电能。所述加热件是电热丝或电热板或电热棒。
9.本发明相比于现有技术的有益效果在于：
10.通过在一加热装置中设置由气体挡片、挡片阻力弹簧、弹簧导杆和滑变电阻组成的热量调节装置，实现由注入氮气柜的气体量自动调节柜内加热元件的发热量，从而使得注入氮气柜气体的温度和氮气柜内部温度一致，使得其不影响氮气柜内温度。
附图说明
11.图1是氮气柜进气加热装置示意图。
12.图2是氮气柜进气温度控制系统示意图。
13.1气体流量感知模块外壳
14.2气体流量感知模块腔体
15.3进气口
16.4气体挡片
17.5挡片阻力弹簧
18.6弹簧导杆
19.7滑变电阻电源连接线
20.8滑变电阻
21.9滑变电阻接线端
22.10可变调压器
23.11电源线
24.12连接线
25.13加热模块外壳
26.14加热模块腔体
27.15加热件
28.16出气口
29.17通气孔
30.18可调变压器信号输入端
31.19可调变压器信号输出端
32.20温湿度显示器(含温湿度传感器)
33.21加热模块
34.22电源模块
35.23氮气柜
36.24气源
37.25第一输气管
38.26第二输气管
具体实施方式
39.下面对本发明实施例中的技术方案进行清除、完整地描述。所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.一种氮气柜进气加热装置，包括气体流量感知模块、加热模块、控制模块和电源模块；所述气体流量感知模块包括具有外壳的第一腔体，所述第一腔体的一侧壁面上设有进气口，与所述进气口相对的另一侧壁面上设有若干第一通气孔，第一腔体内设有热量调节装置；所述加热模块包括具有外壳的第二腔体，所述第二腔体的一侧壁面上设有出气口，与所述出气口相对的另一侧壁面上设有与所述第一腔体上的所述第一通气孔数量相同的第二通气孔，所述第一通气孔和所述第二通气孔一一对应相通，所述第二腔体内设有加热件；所述热量调节装置和所述加热件均与所述控制模块电连接，所述控制模块与电源模块电连接。所述第一通气孔和第二通气孔的数量至少为两个。
41.所述第一腔体中靠近所述进气口的一侧横截面较窄，由所述进气口至所述第一通气孔方向腔体的所述横截面逐渐增大。此处，所述的横截面是指的沿所述第一腔体的所述进气口方向所看到的该腔体的截面。该横截面的高度沿所述进气口至所述第一通气孔的方向逐渐增大，从而使得该横截面的面积逐渐增大。
42.所述热量调节装置包括气体挡片、挡片阻力弹簧、弹簧导杆和滑变电阻；所述弹簧导杆的一端固定连接于所述第一腔体设有所述第一通气孔的内壁，所述挡片阻力弹簧套设于所述弹簧导杆上，所述气体挡片穿设于所述弹簧导杆，该气体挡片的一侧与所述挡片阻力弹簧连接，所述气体挡片的下端设有连接所述滑变电阻的滑块；所述气体挡片的横截面与所述第一腔体较窄一侧的横截面基本一致。此处的基本一致是指所述气体挡片能基本遮挡所述较窄一侧的横截面，从而在气体进入的初始阶段保证没有气体经所述通气孔进入所述第二腔体。所述滑变电阻设置于所述第一腔体的底部。
43.所述控制模块包括可变调压器，所述可变调压器的信号输入端通过第一连接线与所述滑变电阻接线端连接，所述可变调压器的信号输出端通过第二连接线与所述加热件电连接。所述电源模块为所述可变调压器提供电能。所述加热件是电热丝或电热板或电热棒。
44.一种氮气柜进气温度控制系统，包括氮气柜、计算分析模块、流量传感器、温度传感器、气源和上述的加热装置，所述流量传感器和所述温度传感器均于所述计算分析模块电连接。所述计算分析模块包括具有触摸显示屏的pc机，所述流量传感器为流量计，所述温度传感器为温湿度传感器，所述气源通过第一输气管与所述第一腔体的所述进气口连接，所述第一输气管上设有单向阀，所述流量计设于所述第一输气管上，所述出气口经第二输气管与所述氮气柜连通，所述温湿度传感器设于氮气柜内。所述pc机能实时显示由所述温湿度传感器获得的氮气柜内的氮气温度值，并根据所述温度值和所述流量计获得的气体流量值，对所述单向阀的开度进行调节，从而达到调节进气量，最终实现对进入氮气柜内的氮气温度进行调节。
45.氮气柜进气加热装置的工作原理：外部气源将氮气从所述进气口注入所述第一腔
体内，刚开始由于所述弹簧自身的回复力，气体挡片始终处于所述第一腔体的最窄截面处。但是，随着注入气体的量越来越大，气体会逐步推动所述气体挡片压缩所述弹簧，沿着所述导杆向所述第一腔体的第一通气孔方向移动。此时，一方面气体会由所述气体挡片与所述第一腔体上壁之间的空隙经所述第一、第二通气孔流入所述第二腔体内；另一方面，所述气体挡片会带动所述滑块在所述滑变电阻上滑动，改变所述滑变电阻的阻值，从而改变加热件上的电流，即改变加热件的温度，从而达到调节所述第二腔体内氮气的温度。
46.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围之内。