TCS鼓泡供应系统及其控制方法与流程

本发明涉及半导体外延设备，尤其是涉及一种tcs鼓泡供应系统及其控制方法。

背景技术：

1、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。外延片(epi)是半导体元件中重要的组成部分之一，而外延片制作过程中的tcs(三氯氢硅)长膜环节又决定了外延片的质量以及合格率。在tcs长膜环节，一般采用鼓泡法向外延机台输送三氯氢硅蒸汽以进行长膜生产，即先在鼓泡器内存放一定量的三氯氢硅溶液，然后将h2(氢气)通入三氯氢硅溶液内，使用鼓泡的方式将三氯氢硅由液态源变为蒸汽的形式，然后将鼓泡产生的三氯氢硅蒸汽输送至外延机台进行长膜生产。

2、其中，三氯氢硅蒸汽的浓度是生产外延产品的重要参数。经试验，鼓泡器内三氯氢硅溶液的液位和温度以及通入h2的压力均对三氯氢硅蒸汽的浓度具有较大的影响，在以上三者保持稳定的情况下，三氯氢硅蒸汽的浓度也一般保持稳定。而在生产过程中，随着生产次数的叠加，鼓泡器内的三氯氢硅溶液不断被消耗，炉间(即上一炉与下一炉)产品由不同浓度的三氯氢硅蒸汽所生产，使得炉间产品的膜厚均匀性较差。而且，由于三氯氢硅为危险化学品，具有腐蚀性强、易燃、有毒等特性，常规的方法很难安全有效地监测其液位高度，故目前的鼓泡器仅对三氯氢硅溶液的高液位和低液位进行监测，使得鼓泡器内三氯氢硅溶液的液位波动较大，无法保证三氯氢硅蒸汽浓度的稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种tcs鼓泡供应系统，其能够监测鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度和温度，从而保证三氯氢硅蒸汽浓度的稳定性。

2、本发明提供一种tcs鼓泡供应系统，包括液态源鼓泡器、用于输送三氯氢硅溶液的进液管路、用于输送氢气的进气管路、用于输送三氯氢硅蒸汽的蒸汽排出管路和控制单元；所述液态源鼓泡器包括用于盛装三氯氢硅溶液的鼓泡容器，所述进液管路与所述鼓泡容器的进液口连通，所述进气管路与所述鼓泡容器的进气口连通，所述蒸汽排出管路与所述鼓泡容器的蒸汽出口连通；

3、所述鼓泡容器内设有液位传感器和温度传感器，所述液位传感器为磁致伸缩液位传感器，所述液位传感器和所述温度传感器分别用于检测所述鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度和温度；所述进液管路、所述进气管路和所述蒸汽排出管路上分别设有第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀，所述液位传感器、所述温度传感器、所述第一开关阀、所述第二开关阀和所述第三开关阀均与所述控制单元信号连接。

4、进一步地，所述液位传感器包括本体部和波导杆，所述本体部固定在所述鼓泡容器的顶部，所述波导杆设置于所述鼓泡容器内并沿竖向方向延伸设置，所述波导杆的一端与所述本体部相连，所述波导杆外套设有密封套筒，所述密封套筒外套设有磁环浮球，所述磁环浮球能够沿所述密封套筒上下移动。

5、进一步地，所述蒸汽排出管路上设有蒸汽压力传感器，所述蒸汽压力传感器用于检测所述蒸汽排出管路内三氯氢硅蒸汽的压力，所述蒸汽压力传感器与所述控制单元信号连接。

6、进一步地，所述tcs鼓泡供应系统还包括换热装置，所述换热装置与所述鼓泡容器相连，所述换热装置用于对所述鼓泡容器内的三氯氢硅溶液进行加热或冷却，所述换热装置与所述控制单元信号连接。

7、进一步地，所述tcs鼓泡供应系统还包括泄放管路，所述蒸汽排出管路通过第一支管路与所述泄放管路连通；所述第一支管路上设有第一泄放阀，所述第一泄放阀与所述控制单元信号连接；当所述鼓泡容器在补液时，所述控制单元控制所述第一泄放阀间断式开闭，以对所述鼓泡容器进行间歇式泄压。

8、进一步地，所述进液管路通过第二支管路与所述泄放管路连通，所述进气管路通过第三支管路与所述泄放管路连通；所述第二支管路上设有第二泄放阀，所述第三支管路上设有第三泄放阀，所述第二泄放阀和所述第三泄放阀均与所述控制单元信号连接。

9、进一步地，所述tcs鼓泡供应系统还包括压缩气体管路，所述压缩气体管路的一端设有压缩气体进口，所述压缩气体管路的另一端设有排放口；所述压缩气体管路上设有真空发生器，所述泄放管路与所述真空发生器连通，所述真空发生器用于产生负压以将所述泄放管路内的气体和/或液体吸引至所述压缩气体管路内并经所述排放口排出。

10、本发明还提供一种tcs鼓泡供应系统的控制方法，用于控制以上所述的tcs鼓泡供应系统，所述控制方法包括：

11、分别利用液位传感器和温度传感器检测鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度和温度，当所述鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度在第一预设范围内，且所述鼓泡容器内三氯氢硅溶液的温度在第二预设范围内时，控制单元控制第二开关阀和第三开关阀打开，并控制第一开关阀关闭，进气管路内的氢气通入所述鼓泡容器内后产生三氯氢硅蒸汽并排出至蒸汽排出管路，此时所述tcs鼓泡供应系统进行第一轮鼓泡生产；

12、当第一轮鼓泡生产结束后，再次利用所述液位传感器检测所述鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度，若所述鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度在所述第一预设范围内时，则所述控制单元控制所述tcs鼓泡供应系统进行第二轮鼓泡生产；若所述鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度低于所述第一预设范围的下限值时，所述控制单元控制所述第一开关阀打开，并控制所述第二开关阀和所述第三开关阀关闭，进液管路内的三氯氢硅溶液通入所述鼓泡容器内进行补液，使所述鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度达到所述第一预设范围内，然后所述控制单元再控制所述tcs鼓泡供应系统进行第二轮鼓泡生产。

13、进一步地，所述蒸汽排出管路上设有蒸汽压力传感器，所述蒸汽压力传感器用于检测所述蒸汽排出管路内三氯氢硅蒸汽的压力，所述蒸汽压力传感器与所述控制单元信号连接；

14、当所述鼓泡容器内产生的三氯氢硅蒸汽排出至所述蒸汽排出管路后，利用所述蒸汽压力传感器检测所述蒸汽排出管路内三氯氢硅蒸汽的压力，若所述蒸汽排出管路内三氯氢硅蒸汽的压力在第三预设范围内时，则继续保持当前生产状态；若所述蒸汽排出管路内三氯氢硅蒸汽的压力不在第三预设范围内时，所述控制单元控制所述tcs鼓泡供应系统发出相应的报警信息。

15、进一步地，所述tcs鼓泡供应系统还包括泄放管路，所述蒸汽排出管路通过第一支管路与所述泄放管路连通；所述第一支管路上设有第一泄放阀，所述第一泄放阀与所述控制单元信号连接；

16、当所述鼓泡容器在补液时，所述控制单元控制所述第一泄放阀间断式开闭，以对所述鼓泡容器进行间歇式泄压。

17、本发明提供的tcs鼓泡供应系统，通过在鼓泡容器内设置液位传感器和温度传感器，液位传感器和温度传感器分别用于检测鼓泡容器内三氯氢硅溶液的液位高度和温度，同时设置控制单元与液位传感器和温度传感器连接，从而根据三氯氢硅溶液的液位高度和温度执行相应的补液、加热/冷却、报警等动作，以保证三氯氢硅蒸汽浓度的稳定性。而且，本发明采用特殊的磁致伸缩液位传感器，其不仅检测精度高，而且其测量元件无需与液体进行直接接触，从而避免或减少三氯氢硅对其造成的腐蚀，大大延长其使用寿命，并提高可靠性。