TCS鼓泡输送系统及其控制方法与流程

本技术涉及混合设备领域，尤其是涉及一种tcs鼓泡输送系统及其控制方法，具体应用于新材料生产中tcs的混合输送。

背景技术：

1、tcs为三氯硅烷的工业缩写，三氯硅烷又名三氯化硅，化学式为sihcl3，是一种无色溶液的无机化合物，腐蚀性强、易燃且有毒。

2、鼓泡法是指将工艺气体作为载气通入液态源内，形成含有液态源蒸汽的气泡，然后输出至工艺机台的方法。

3、外延片（epi）是半导体元件重要组成部分之一，tcs长膜环节决定了外延片生产过程中的质量以及合格率。在tcs长膜环节，一般采用鼓气法向外延设备输送tcs蒸汽以实现长膜生产，也即先在鼓泡器内存放一定量的三氯氢硅溶液，然后将氢气通入tcs溶液内，使用鼓泡的方式将tcs由液态源变为蒸汽的形式，然后将鼓泡产生的tcs蒸汽输送至外延设备进行长膜生产。

4、在相关技术中，tcs蒸汽的浓度是生产外延片的重要参数。tcs蒸汽的浓度会受到tcs溶液的液位、温度以及氢气压力的影响，在上述三者保持稳定的情况下才能够保持tcs蒸汽浓度的稳定。

5、在tcs溶液混合氢气的过程中，鼓泡容器内的tcs溶液不断被消耗完并再被补充满，鼓泡容器内tcs溶液的液位高度变化较大，无法保证tcs蒸汽浓度的稳定性，从而容易导致外延片由不同浓度的tcs蒸汽所生产，进而使得外延片的膜厚均匀性较差。

技术实现思路

1、为了提升tcs蒸汽浓度的稳定性，本技术提供一种tcs鼓泡输送系统及其控制方法。

2、第一方面，本技术提供的一种tcs鼓泡输送系统，采用如下的技术方案：

3、一种tcs鼓泡输送系统，包括控制模块、罐体、液位传感器、温度传感器、换热组件、tcs溶液输入组件、氢气输入组件和tcs蒸气输出组件；

4、所述液位传感器、所述温度传感器和所述换热组件均设置于所述罐体上，所述tcs溶液输入组件、所述氢气输入组件和所述tcs蒸气输出组件均连接于所述罐体上；

5、所述tcs溶液输入组件包括tcs溶液输入管和设置于所述tcs溶液输入管上的第一气动隔离阀，所述tcs溶液输入管的两端分别与所述罐体和tcs溶液输入设备连接；

6、所述氢气输入组件包括氢气输入管、依次设置于所述氢气输入管上的调压阀、第一单向阀和第二气动隔离阀，所述氢气输入管的两端分别与所述罐体和氢气输入设备连接；

7、所述tcs蒸汽输出组件包括tcs蒸汽输出管和设置于所述tcs蒸汽输出管上的第三气动隔离阀。所述tcs蒸汽输出管的两端分别与所述罐体和外延设备连接；

8、所述控制模块分别与所述液位传感器、所述温度传感器、所述换热组件、所述第一气动隔离阀、所述第二气动隔离阀、所述第三气动隔离阀通讯连接。

9、通过采用上述技术方案，对tcs进行鼓泡输送时，首先控制模块控制第一气动隔离阀打开，从而使得tcs溶液由tcs溶液输入管进入至罐体内，并且控制模块控制换热器对罐体内的tcs溶液进行加热，直至罐体内的tcs溶液达到鼓泡所需的恒温状态，并控制液位传感器对罐体内tcs溶液的液位进行监测，并控制温度传感器监测罐体内tcs溶液的温度，直至罐体内tcs溶液的液位高度达到第一液位高度，温度达到鼓泡所需的预设温度。

10、之后控制模块控制第一气动隔离阀关闭，并控制第二气动隔离阀打开，从而终止tcs溶液进入至罐体内，并使得氢气由氢气输入管进入至罐体内，此时氢气和tcs溶液即可进行鼓泡并生成tcs蒸汽。之后控制模块控制第三气动隔离阀打开，tcs蒸汽即可由tcs蒸汽输出管排出至外延设备。

11、之后，当液位检测器和承重台监测到罐体内tcs溶液的液位高度低于第二液位高度时，控制模块控制第一气动隔离阀打开，并控制第二气动隔离阀和第三气动隔离阀关闭，从而将tcs溶液补充至罐体内，直至tcs溶液再次达到第一液位高度。此时罐体内的tcs溶液稳定会下降，当控制模块通过温度传感器检测到罐体内tcs溶液的温度达到预设温度时，控制模块再控制第一气动隔离阀关闭，并控制第二气动隔离阀和第三气动隔离阀打开，以实现tcs的混合输送。

12、在上述过程中，由于液位传感器能够对罐体内的tcs溶液进行动态监测，当罐体内的液位降低时，控制模块即可控制tcs溶液输入组件进行补液，从而使得罐体内的液位始终保持在一定范围水平高度，能够直接避免罐体内的tcs溶液不断被消耗完再补充满，能够有效减小tcs溶液的液位出现大幅度变化，从而有助于tcs溶液和氢气的混合，进而能够提升tcs蒸汽浓度的稳定性。

13、可选的，tcs鼓泡输送系统还包括与控制模块通讯连接的称重台，所述罐体设置于所述承重台上。

14、通过采用上述技术方案，承重台能够对罐体进行承重，从而与液位传感器实现配合，进而提升确定tcs溶液液位的精确度。

15、可选的，tcs鼓泡输送系统还包括吹扫组件，所述吹扫组件包括吹扫管路、第二单向阀、第四气动隔离阀、第六气动隔离阀、多个第五气动隔离阀和多个连接管路；

16、所述第二单向阀、所述第四气动隔离阀和所述第六气动隔离阀依次设置于所述吹扫管路上；所述吹扫管路靠近所述第二单向阀的一端用于与氮气输入设备连接，另一端用于与真空发生器连接；所述控制模块分别与所述第四气动隔离阀、所述第五气动隔离阀、所述第六气动隔离阀通讯连接；

17、多个所述第五气动隔离阀一对一设置于多个所述连接管路上，所述连接管路连接于所述第四气动隔离阀和所述第五气动隔离阀之间的吹扫管路上，且其中一个连接管路和所述tcs溶液输入管连接，其中一个连接管路和所述氢气输入管连接，其中一个连接管路和所述tcs蒸汽输出管连接。

18、通过采用上述技术方案，当完成了对tcs进行鼓泡输送以后，若要对tcs溶液输入管进行吹扫，控制模块能够控制第四气动隔离阀、第六气动隔离阀以及连接于tcs溶液输入管的第五气动隔离阀打开，从而将tcs溶液输入管吹扫干净。若要对氢气输入管进行吹扫，控制模块能够控制第四气动隔离阀、第六气动隔离阀以及连接于氢气输入管的第五气动隔离阀打开，从而将氢气输入管吹扫干净。若要对tcs蒸汽输出管进行吹扫，控制模块能够控制第四气动隔离阀、第六气动隔离阀以及连接于tcs蒸汽输出管的第五气动隔离阀打开，从而将tcs蒸汽输出管吹扫干净。

19、可选的，所述吹扫组件还包括设置于所述吹扫管路上的第七手动隔离阀，所述第七手动隔离阀位于所述吹扫管路靠近所述第二单向阀的一端。

20、通过采用上述技术方案，在鼓泡输送系统对tcs进行混合输送时，关闭第七手动隔离阀能够有效避免氮气输送至吹扫管路中。

21、可选的，所述第四气动隔离阀和所述第六气动隔离阀之间的所述吹扫管路上设置有第三压力传感器，所述第六气动隔离阀远离所述第四气动隔离阀一端的所述吹扫管路上设置有第四压力传感器；所述控制模块分别和所述第三压力传感器、第四压力传感器通讯连接。

22、通过采用上述技术方案，第三压力传感器能够对吹扫管路靠近氮气输入设备的一端的压力进行监测，第四压力传感器能够对吹扫管路靠近真空发生器的一端的压力进行监测，从而保证吹扫时的稳定进行。

23、可选的，所述tcs溶液输入组件还包括分别设置于所述tcs溶液输入管两端的第一手动隔离阀和第二手动隔离阀。

24、通过采用上述技术方案，当中断tcs溶液输入时，第一手动隔离阀能够减小tcs溶液进入至tcs溶液输入管内的可能性。当更换罐体时，通过关闭第二手动隔离阀能够减小tcs溶液外泄的可能性。

25、可选的，所述氢气输入组件还包括设置于所述氢气输入管上的第一压力传感器、调压阀。

26、通过采用上述技术方案，控制模块能够通过第一压力传感器确定氢气输入管内的压力，并能够通过调压阀调节氢气输入管内的压力。

27、可选的，所述tcs蒸汽输出组件还包括设置于所述tcs蒸汽输出管上的第二压力传感器。

28、通过采用上述技术方案，控制模块能够通过第二压力传感器获取到tcs蒸汽输出管内的管道压力。

29、第二方面，本技术提供的一种tcs鼓泡输送控制方法，采用如下的技术方案：

30、一种tcs鼓泡输送控制方法，包括对tcs进行鼓泡输送时，首先控制模块控制第一气动隔离阀打开，并控制换热器对罐体内的tcs溶液进行加热，直至罐体内的tcs溶液达到鼓泡所需的恒温状态，并控制称重台对罐体进行称重，并控制液位传感器对罐体内tcs溶液的液位进行监测，并控制温度传感器监测罐体内tcs溶液的温度，直至罐体内tcs溶液的液位高度达到第一液位高度，温度达到鼓泡所需的预设温度；

31、之后控制模块控制第一气动隔离阀关闭，并控制第二气动隔离阀打开，从而终止tcs溶液进入至罐体内，并使得氢气由氢气输入管进入至罐体内，此时氢气和tcs溶液即可进行鼓泡并生成tcs蒸汽，之后控制模块控制第三气动隔离阀打开，tcs蒸汽即可由tcs蒸汽输出管排出至外延设备；

32、当液位检测器和承重台监测到罐体内tcs溶液的液位高度低于第二液位高度时，控制模块控制第一气动隔离阀打开，并控制第二气动隔离阀和第三气动隔离阀关闭，从而将tcs溶液补充至罐体内，直至tcs溶液再次达到第一液位高度，当控制模块通过温度传感器检测到罐体内tcs溶液的温度达到预设温度时，再控制第一气动隔离阀关闭，并控制第二气动隔离阀和第三气动隔离阀打开，以实现tcs的混合输送。

33、通过采用上述技术方案，控制模块能够控制tcs溶液输入组件进行补液，从而使得罐体内的液位始终保持在一定范围水平高度，能够直接避免罐体内的tcs溶液不断被消耗完再补充满，能够有效减小tcs溶液的液位出现大幅度变化，从而有助于tcs溶液和氢气的混合，进而能够提升tcs蒸汽浓度的稳定性。

34、可选的，tcs鼓泡输送控制方法，还包括：当生产完成后，控制模块控制第一气动隔离阀、第二气动隔离阀和第三气动隔离阀关闭，之后再控制第四气动隔离阀、第五气动隔离阀和第六气动隔离阀打开，以实现将各管道吹扫干净。

35、通过采用上述技术方案，在输送tcs完成以后，通过对各管道进行吹扫，能够有效保证各管道的清洁度。

36、综上所述，本技术包括的有益技术效果：在对tcs进行混合输送的过程中，罐体内的液位能够始终保持在一定范围水平高度，从而能够直接避免罐体内的tcs溶液不断被消耗完再补充满，从而能够有效减小tcs溶液的液位出现大幅度变化，从而有助于tcs溶液和氢气的混合，进而能够提升tcs蒸汽浓度的稳定性。