专利名称：温度控制系统及金属有机化学气相沉淀设备及半导体薄膜沉积设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体技术领域，具体涉及一种金属有机化学气相沉淀(MOCVD)设备和半导体薄膜沉积设备，及应用于该MOCVD设备和半导体薄膜沉积设备的温度控制系统。
背景技术：
半导体设备中加热系统通常具有惯性大、反应慢、延时、升温单向性等特点，同时还存在着复杂的热传导、热辐射、热对流等传热现象，实现精密温度控制很困难。对于某些应用场合，当加热面积或体积较大时，由于不同区域热损耗的不同，采用单个加热器很难实现温度的均匀性。因此，有必要将加热器分解为若干单元，每个单元只加热一小块区域。同时还需要为每一块区域配置测温传感器(即测温单元)，以检测不同加热区域温度的均匀性。这样就产生了多个加热单元、多个测温单元之间的控制问题。加热单元和测温单元在设计上考虑因素不同，会导致加热单元和测温单元在空间位置上的不对应，同一测温单元测量的区域会受多个加热单元影响，其测得的温度数据往往是多个加热单元共同作用的结果，从而增加了温度控制的复杂度。另外，实际的加热系统总是存在着热传导、热辐射、热对流等多种形式的热损失，如果这些热损失仅由控制模块来进行补偿，会增加控制模块调节时间，增大控制误差。金属有机化学气相沉淀(MOCVD)设备用于在外延片衬底上，例如蓝宝石衬底或硅衬底上生长外延层薄膜，对温度的精确性和均匀性要求非常高。中国专利申请(申请号201010263355.1)公开了一种用于MOCVD设备中控制外延片温度及均匀性的装置。该装置用若干个非接触光学温度计来测量多个环状区域的外延片温度，同时由多个环状排列、径向覆盖面积较小的加热元件来加热外延片，并采用温度控制模块来实现外延片的温度及均匀性的控制。该方案通过独立控制各个加热元件的功率，提高了外延片衬底的温度均匀性，但是其缺点在于，没有考虑到实际加热过程中的热量损失，从而影响了温度控制的精度。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种温度控制系统、MOCVD设备，以及半导体薄膜沉积设备，以提高温度控制精度。为实现上述目的，本实用新型的一个实施例提供一种温度控制系统，该温度控制系统包含功率值计算单元、功率值补偿单元、与功率值计算单元和功率值补偿单元分别相连接的功率值相加单元、以及和功率值相加单元相连接的功率输出单元；其中功率值计算单元和若干测温传感器相连，所述若干测温传感器用于测量半导体薄膜沉积设备中各个加热区域的温度值；功率输出单元和加热器相连，加热器包含多个加热单元；功率值计算单元，用于根据所述若干测温传感器测得的温度值，计算加热器中各加热单元的加热单元功率值，该加热单元功率值以加热过程中热量损失为零的情况下获得;功率值补偿单元，用于计算各加热单元的补偿功率值，该补偿功率值用于调整各加热单元的加热单元功率值以补偿加热过程中的热量损失；功率值相加单元，分别连接功率值计算单元和功率值补偿单元，用于将功率值计算单元输出的加热单元功率值和各个功率值补偿单元输出的补偿功率值对应相加，得到各加热单元的实际功率值；功率输出单元,用于根据实际功率值向各加热单元输出对应功率。可选地，上述的功率值补偿单元可以是多个，每个功率值补偿单元包含第一功率值补偿单元和第二功率值补偿单元中的至少一个；其中，第一功率值补偿单元和功率值相加单元相连接，用于计算对应加热区域的加热区域热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元；第二功率值补偿单元和功率值相加单元相连接，用于计算对应加热单元的加热单元热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元。可选地，上述的功率值计算单元包含有至少两个功率值计算模块，每个功率值计算模块对应于一个不同的加热区域及用于测量该加热区域温度值的测温传感器，且每个功率值计算模块对应于一个不同的加热单元；每个功率值计算模块包含温度计算模块，和温度计算模块及测温传感器分别相连接的比较模块，以及和比较模块相连接的控制模块；温度计算模块，用于根据设定温度值和调整时间，计算出中对应加热区域从当前温度值到设定温度值分步调整所需的若干个温度设定值；比较模块，用于根据 每步调整中测温传感器测量的加热区域温度值和温度计算模块计算出的温度设定值，得到温度差值；控制模块，用于将比较模块输出的温度差值转换为控制模块输出功率值并输出。上述的功率值计算模块还包含和温度计算单元相连接的前馈模块，以及和前馈模块、控制模块分别相相连的相加模块；其中温度计算模块还用于计算分步调整中每步调整的温度斜率；前馈模块，用于接收温度计算模块计算出的分步调整所需的多个温度值和每步调整的温度斜率，计算出温度每步调整所需的功率增量值，以及每步调整中与温度相关的热损失功率值，相加得到前馈模块输出功率值并输出；相加模块，用于将前馈模块输出的前馈模块输出功率值和控制模块输出的控制模块输出功率值进行相加，得出对应加热单元的加热单元功率值。可选地，上述的功率输出单元还连接有至少一个测量加热单元温度热电偶温度计，上述功率输出单元包含至少两个功率输出模块，功率输出模块与加热单元--对应；每个功率输出模块包含信号转换单元，用于根据热电偶温度计测量的加热单元温度计算出对应加热单元的电阻，并根据对应加热单元的电阻和各加热单元对应的实际功率值计算出加热单元电流值；加热器电源，用于接收信号转换单元输出的加热单元电流值，调整对应加热单元的电流大小。[0025]可选地,上述的功率输出单元包含至少两个功率输出模块,上述功率输出模块与加热单兀 对应，每个功率输出模块对应于一个不同的功率值计算模块；每个功率输出模块包含信号转换单元，用于根据温度计算模块计算出的上一步调整后的温度计算对应加热单元的电阻，并根据对应加热单元的电阻和功率值转换单元输出的各加热单元对应的加热单元功率值计算出加热单元电流值；加热器电源，用于接收信号转换单元输出的加热单元电流值，调整对应加热单元的电流大小。本实用新型的另一个实施例还提供一种包含上述实施例中温度控制系统的半导体薄膜沉积设备。本实用新型的又一个实施例还提供一种金属有机化学气相沉淀设备，该设备包含外延反应腔、托盘、加热器、测温传感器以及温度控制系统；托盘位于外延反应腔中，托盘上设有多个用于放置外延片的外延片区；加热器位于托盘下方，加热器包含多个加热单元，用于对托盘上的外延片区进行加热；测温传感器和温度控制系统相连接，测温传感器用于测量各个外延片区的温度值，温度控制系统用于根据测温传感器测得的温度计算在加热过程中热量损失为零的情况下加热单元功率值，并进行功率补偿，得到各加热单元的实际功率值，以及向各个加热单元输出对应的功率；各个加热单元分别和温度控制系统相连接，用于根据温度控制系统输出的功率对外延片区加热。可选地，温度控制系统可以采用上一个实施例提供的各种方案。可选地，金属有机化学气相沉淀设备还包含热电偶温度计，热电偶温度计和温度控制系统相连接，用于测量加热器的温度，并将测得的温度值传送给温度控制系统相连接以计算各个加热单元的电流大小。本实用新型提供的温度控制系统，可用于控制对象多的场合，基于功率计算来对热损失进行补偿，提高了系统控制精度。此外，本实用新型提供的MOCVD设备由于对加热单元进行热补偿，温度控制精度相应提高，能够改善托盘上外延片之间的温度均匀性，进而提高外延片的生产良率。
图1为本实用新型一个实施例中温度控制系统应用于金属有机化学气相沉淀设备上的结构示意图；图2为本实用新型一个实施例中温度控制系统结构示意图；图3为图2中功率值计算单元52的一种结构示意图；图4为图2中功率值计算单兀52的另一种结构不意图；图5为图2中功率输出单元56的一种结构示意图；图6为图2中功率输出单元56的另一种结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施例。如图1所示，本实用新型一个实施例公开了的一种温度控制系统用于金属有机化学气相沉淀(MOCVD)设备中结构示意图。MOCVD设备包含有托盘101 (例如石墨托盘101)和旋转轴102，石墨托盘101可绕旋转轴102作旋转运动。石墨托盘101上表面开设有若干凹陷的晶片槽103，该晶片槽103用于放置外延片，本实施例中对外延片的类型和大小不做限定。本实施例中，晶片槽103按照四个不同的半径作同心圆排列，从石墨托盘101中心到其边沿，围绕石墨托盘101中心一共排列有四圈，每圈作为一个环状外延片区，从内到外依次为第一外延片区104A、第二外延片区104B、第三外延片区104C、第四外延片区104D，形成四个环状外延片区。第一外延片201a置于第一外延片区104A内，第二外延片201b置于第二外延片区104B内，第三外延片201c置于第三外延片区104C内，第四外延片201d置于第四外延片区104D内，具体地，上述的外延片分别放置于各环状外延片区的晶片槽103内。石墨托盘101的正下方安装有加热器,加热器用于加热石墨托盘101,尤其是用于四个环状外延片区的加热，该四个环状外延片区即为加热区域。本实施例中每个环状外延片区为一个加热区域。需要指出的是，对某个加热区域来说，可以不放置外延片，甚至不设置晶片槽。在一个可选实施例中，加热器包含四个独立的加热单元第一加热单元401a、第二加热单元401b、第三加热单元401c和第四加热单元401d。上述的第一加热单元401a、第二加热单元401b、第三加热单元401c和第四加热单元401d呈环状，该四个加热单元排列成同心圆形状，从托盘旋转轴102向外，依次为第一加热单元401a、第二加热单元401b、第三加热单元401c、第四加热单元401d。该四个加热单元的面积根据需要可以设置为不同的面积大小，加热范围主要是各自正上方的石墨托盘101区域。同一个外延片区可能受到多个加热单元的影响，例如，第一外延片区104A其热量来源主要是第一加热单元401a和第二加热单元40 Ib。为方便表达，本实施例中，根据加热单元和外延片区的大致位置关系，假定外延片区和加热单兀存在对应关系，例如图1中第一外延片区104A对应于第一加热单兀401a、第二外延片区104B对应于第一加热单元401b、第三外延片区104C对应于第一加热单元401c、第四外延片区104D对应于第一加热单元401d;不难明白，根据大致位置关系，若托盘上设置两个外延片区，而加热单元设置有四个，则位置较为靠近托盘中心的外延片区对应较为靠近托盘中心的两个加热单元，而位置较为远离托盘中心的外延片区对应较为远离托盘中心的两个加热单元。进一步地，本实施例中，在第三加热单元401c位置下方安装有一个热电偶温度计601，热电偶温度计601可以和加热器相接触，用来测量加热器的温度，作为加热器工作状态的监测点及外延片温度控制的参照点。在实际应用中，热电偶温度计601可以是一个或者多个，例如为多个加热单元设置一个热电偶温度计，或者为每个加热单元设置一个热电偶温度计。测温传感器用于检测各个加热区域(例如各个外延片区)的加热区域温度值，本实施例中，温度控制系统所连接的测温传感器分别安装于上述四个环状外延片区上方，在一种可选方式中，为每个外延片区分别设有一个测温传感器，该些测温传感器分别为设置于第一外延片区104A上方的第一测温传感器301a、设置于第二外延片区104B上方的第二测温传感器301b、设置于第三外延片区104C上方的第三测温传感器301c，以及设置于第四外延片区104D上方的第四测温传感器301d。优选地，上述测温传感器通常选用非接触式光学测温传感器(pyrometer)，其用于测量石墨托盘101上用来放置外延片的晶片槽103(pocket)的温度，或者用于测量晶片槽中外延片的温度的温度，测得的温度值即为加热区域的温度值(例如外延片区的温度值)。本实施例中，温度控制系统500具体用于控制上述四个环状外延片区温度的精确性和均匀性。上述的第一测温传感器301a、第二测温传感器301b、第三测温传感器301c、第四测温传感器301d的输出端分别连接温度控制系统500的输入端，该四个测温传感器分别测量到的四个温度作为温度控制系统500的输入。上述的第一加热单元401a、第二加热单元401b、第三加热单元401c和第四加热单元401d的输入端分别连接温度控制系统500的输出端，该四个加热单兀的驱动信号(例如电流驱动信号)，作为温度控制系统500的输出。上述热电偶温度计601的输出端连接温度控制系统500的输入端，其测量到的加热器温度，作为参考温度传送给温度控制系统500。此外，温度控制系统相连接500还可以根据热电偶温度计601测得的温度来计算各个加热单元的电流大小。本实施例中，温度控制系统500为多输入多输出控制系统。不难明白，实际应用中，加热区域、加热单元和测温传感器的个数可以根据需要灵活设置，例如加热区域、加热单元和光学测温仪的个数可以均为3个，本实施例对其设置不做任何限定。本实施例中，石墨托盘101上设有四个加热区域(在MOCVD设备中即对应具体为四个环状外延片区)，每个环状外延片区上对应设有一个测温传感器，例如非接触式光学测温传感器(pyrometer)。温度控制系统500具有四个控制通道,分别控制第一外延片区104A、第二外延片区104B、第三外延片区104C、第四外延片区104D四个外延片区的温度。需要指出的本实施例中仅以四个通道为例进行了说明，还可以适用于其他场景例如两个通道或三个通道。需要指出的是，本实施例提出的温度控制系统除适用于MOCVD设备外，还适用于其他半导体设备，例如薄膜沉积设备，具体包含等离子体增强化学气相沉积(PECVD)设备
坐寸ο如图2所示，本实用新型一个实施例中温度控制系统包含功率值计算单元52和功率值补偿单元53，和功率值计算单元52和功率值补偿单元53相连接的功率值相加单元55，和功率值相加单元55相连接的功率输出单元56。该功率输出单元56和加热器40相连接。功率值计算单元52，用于根据所述若干测温传感器测得的温度值，计算加热器中各加热单元401的加热单元功率值，该加热单元功率值以加热过程中热量损失为零的情况下获得，即在不考虑加热过程中热量损失(包括加热单元热量损失和加热区域热量损失)的情况下获得。功率值补偿单元53，用于计算各加热单元401的补偿功率值，该补偿功率值用于调整各加热单元401的加热单元功率值以补偿加热过程中的热量损失。功率值相加单元55，分别连接功率值计算单元52和至少两个功率值补偿单元53，用于将功率值计算单元52输出的加热单元功率值和各个功率值补偿单元53输出的补偿功率值对应相加，得到各加热单元401的实际功率值。功率输出单元56，用于根据实际功率值向各加热单元401输出对应功率。请继续参阅图2，其中功率值计算单元52包含有至少两个功率值计算模块521，每个功率值计算模块521分别和外接测温传感器相连接，每个功率值计算模块521对应于一个不同的加热区域以及用测量该加热区域温度值的测温传感器，且每个功率值计算模块521对应于一个不同的加热单元401。功率输出单元56包含有至少两个功率输出模块561，每个功率输出模块对应一个不同的功率值计算模块521和一个不同的加热单元401，也就是说功率值计算模块521、功率输出模块561、加热单元401相互间一一对应。功率值补偿单元53可以是一个或者多个。在一个可选方式中，温度控制系统500包含多个功率值补偿单元53，每个功率值补偿单元53对应于一个不同的功率值计算模块521。每个功率值补偿单元53包含第一功率值补偿单元531和第二功率值补偿单元532中的至少一个。第一功率值补偿单元531和功率值相加单元55相连接，用于计算对应加热区域的加热区域热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元。第二功率值补偿单元532和功率值相加单元55相连接，用于计算对应加热单元401的加热单元热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元55。在另一个可选方式中，温度控制系统500包含单个功率值补偿单元53，该单个功率值补偿单元53包含多个第一功率值补偿单元531，每个第一功率值补偿单元531对应于一个不同的功率值计算模块521 ；或者该单个功率值补偿单元53包含多个第二功率值补偿单元532，每个第二功率值补偿单元531对应于一个不同的功率值计算模块521 ;或者该单个功率值补偿单元53包含多个第一功率值补偿单元531和多个第二功率值补偿单元532，每个功率值计算模块521对应于一个不同的第一功率值补偿单元531和一个不同的第二功率值补偿单元532。进一步地，功率值相加单元55可以包含多个功率值相加模块551，每个功率值相加模块551对应于一个不同的功率值计算模块521和一个不同的功率输出模块561。具体在，在MOCVD设备中，第一功率值补偿单元531用于补偿MOCVD设备中各个环形外延片区(加热区域)的热损失功率，包含热对流和热辐射引起的热量损失。各第一功率值补偿单元531计算各个加热区域对应的加热区域热损失功率值并输出，影响加热器40中各加热单元401的实际输出功率，第一功率值补偿单元531的设置可有效补偿实际系统中托盘101上方各个环形外延片区(加热区域)的热量损失，从而减小温度波动，提高系统控制精度。实际应用中，该第一功率值补偿单元53输出的加热区域补偿功率值可以通过模型计算和试验测试来获得。第二功率值补偿单元532用于计算MOCVD设备中各个加热单元401对应的加热单元热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元55，以补偿设置于MOCVD设备中托盘101下方的各个加热单元401的热损失功率，具体可以包含热对流和热辐射引起的热量损失。第二功率值补偿单元532输出的功率补偿值会影响加热单元401的实际输出功率，从而减小温度波动，提高系统控制精度。实际应用中，第二功率值补偿单元532输出的功率补偿值可以通过模型计算和试验测试来获得。每个功率值计算模块521分别对应于一个不同加热区域及该加热区域上的测温传感器，换而言之，不同功率值计算模块521对应于不同的加热区域。如图3所示，每个功率值计算模块521包含温度计算模块501、比较模块502和控制模块503，比较模块502和和温度计算模块501相连接，控制模块503和比较模块相连接，且比较模块502和功率值计算模块521对应的测温传感器301相连接。温度计算模块501用于接收用户发送的设定值，包含设定温度值和调整时间，并根据设定温度值和调整时间，计算出对应加热区域从当前温度值到设定温度值之间分步调整所需的若干个温度设定值，并输出至比较模块502。温度计算模块501每次从一个温度值调整到下一个温度值所需的时间称为一个调整周期(或计算周期)，例如将温度从500度调整为600度，假定每步调整温度升高2度，那么每升高2度的时间就是一个调整周期。不难明白，在每步调整中温度计算单元都会分别计算出一个不同的温度值，通过多步调整，使温度从当前温度值逐渐达到设定温度值。本实施例中温度控制系统可同时分别接收四个温度设定值，分别对应托盘101的四个不同外延区(例如该外延片区的晶片槽)或不同外延区的外延片。系统中的四个温度计算单元分别接收一个温度设定值。该四个温度设定值分别对应托盘101上的四个不同加热区域或该加热区域中的物体(例如环形外延区或各个外延区中的外延片)。比较模块502用于根据每步调整中测温传感器301测量的加热区域温度值和温度计算模块501计算出的温度设定值，得到温度差值，并输出至控制模块503。控制模块503用于负责系统误差的调节，其接收比较模块502输出的温度差值，并将温度差值转换为控制模块输出功率值。本实施例中将控制模块输出功率值作为加热单元功率值。具体地如何将温度差值转换为输出功率值，本领域已经有对应的实现方式，此处不再赘述。如图4所示，每个功率值计算模块521还可以进一步包含有前馈模块504和相加模块505，前馈模块504和温度计算单元501相相连，相加模块505和前馈模块504和相加模块505分别相连接。进一步地，各温度计算模块501除计算多步调整所需的多个温度值之外，还计算每步调整的温度斜率，并分别输出至各个前馈模块504。前馈模块504接收温度计算模块501计算出的分步调整所需的多个温度值和每步调整的温度斜率，并根据该温度计算单元计算出的温度与温度斜率，分别计算出系统温度每步调整所需的功率增量值，以及每步调整中与温度相关的热损失功率值，相加得到前馈模块输出功率值并输出至相加模块505。前馈模块504具体的计算方式有多种，跟系统加热模型密切相关，选择不同的系统加热模型，计算方式也不相同，本实施例中对此不作限定。本实施例中公开如下一种计算方法假设，系统为一阶模型，其传递函数如下
权利要求1.一种温度控制系统，其特征在于，该温度控制系统包含功率值计算单元(52)、功率值补偿单元(53)、与功率值计算单元(52)和功率值补偿单元(53)分别相连接的功率值相加单元(55)、以及和功率值相加单元(55)相连接的功率输出单元(56)； 其中功率值计算单元(52)和若干测温传感器相连，所述若干测温传感器用于测量半导体薄膜沉积设备中各个加热区域的温度值；功率输出单元(56)和加热器(40)相连，加热器(40)包含多个加热单元； 功率值计算单元(52)，用于根据所述若干测温传感器测得的温度值，计算加热器中各加热单元(401)的加热单元功率值，该加热单元功率值以加热过程中热量损失为零的情况下获得； 功率值补偿单元(53)，用于计算各加热单元(401)的补偿功率值，该补偿功率值用于调整各加热单元(401)的加热单元功率值以补偿加热过程中的热量损失； 功率值相加单元(55)，分别连接功率值计算单元(52)和功率值补偿单元(53)，用于将功率值计算单元(52)输出的加热单元功率值和各个功率值补偿单元(53)输出的补偿功率值对应相加，得到各加热单元(401)的实际功率值； 功率输出单元(56)，用于根据实际功率值向各加热单元(401)输出对应功率。
2.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述温度控制系统包含多个功率值补偿单元(53 )，每个功率值补偿单元(53 )包含第一功率值补偿单元(531)和第二功率值补偿单元(532)中的至少一个； 第一功率值补偿单元(531)，和功率值相加单元(55)相连接，用于计算对应加热区域的加热区域热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元(55)； 第二功率值补偿单元(532)，和功率值相加单元(55)相连接，用于计算对应加热单元(401)的加热单元热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元(55)。
3.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述的功率值计算单元(52)包含有至少两个功率值计算模块(521)，每个功率值计算模块(521)对应于一个不同的加热区域及用于测量该加热区域温度值的测温传感器(301)，且每个功率值计算模块(521)对应于一个不同的加热单元(401)； 每个功率值计算模块(521)包含温度计算模块(501)，和温度计算模块(501)及测温传感器(301)分别相连接的比较模块(502)，以及和比较模块(502)相连接的控制模块(503)； 温度计算模块(501)，用于根据设定温度值和调整时间，计算出对应加热区域从当前温度值调整到设定温度值分步调整所需的若干个温度设定值； 比较模块(502)，用于根据每步调整中所述测温传感器(301)测量的加热区域温度值和所述温度计算模块(501)计算出的对应温度设定值，得到温度差值； 控制模块(503)，用于将所述比较模块(502)输出的温度差值转换为控制模块输出功率值并输出。
4.如权利要求4所述的温度控制系统，其特征在于，所述的功率值计算模块(521)还包含和温度计算单元(501)相连接的前馈模块(504)，以及和前馈模块(504)、控制模块(503)分别相相连的相加模块(505)；所述温度计算模块(501)还用于计算分步调整中每步调整的温度斜率； 前馈模块(504)，用于接收温度计算模块(501)计算出的分步调整所需的若干个温度设定值和每步调整的温度斜率，计算出温度每步调整所需的功率增量值，以及每步调整中与温度相关的热损失功率值，将功率增量值和热损失功率值相加得到前馈模块输出功率值并输出； 相加模块(505)，用于将所述前馈模块(504)输出的前馈模块输出功率值和所述控制模块(503)输出的控制模块输出功率值进行相加，得出对应加热单元(401)的加热单元功率值。
5.如权利要求1所述的温度控制系统，其特征在于，所述的功率输出单元(56)还和用于测量加热单元温度的至少一个热电偶温度计(601)相连接，每个热电偶温度计(601)对应一个或多个加热单元； 所述功率输出单元(56)包含至少两个功率输出模块(561 )，所述功率输出模块(561)与所述加热单元(401) —一对应； 每个功率输出模块(561)包含信号转换单元(509)和与信号转换单元相连接的加热器电源(510)； 信号转换单元(509)，用于根据对应热电偶温度计(601)测量的加热单元温度计算出对应加热单元的电阻，并根据对应加热单元的电阻和实际功率值计算出加热单元电流值； 加热器电源(510)，用于接收信号转换单元(509)输出的加热单元电流值，调整提供给对应加热单元(401)的电流大小。
6.如权利要求3所述的温度控制系统，其特征在于，所述的功率输出单元(56)包含至少两个功率输出模块(561),所述功率输出模块(561)与所述加热单兀(401) 对应,每个功率输出模块(561)对应于一个不同的功率值计算模块(521); 每个功率输出模块(561)包含信号转换单元(509)和与信号转换单元(509)相连接的加热器电源510，其中信号转换单元(509)还与温度计算模块(501)相连接； 信号转换单元(509)，用于根据温度计算模块(501)计算出的上一步调整后的温度计算对应加热单元(401)的电阻，并根据对应加热单元的电阻和实际功率值计算出加热单元电流值； 加热器电源(510)，用于接收信号转换单元(509)输出的加热单元电流值，调整提供给对应加热单元(401)的电流大小。
7.一种半导体薄膜沉积设备，其特征在于，其包含如权利要求1至6中任意一项所述的温度控制系统(500)。
8.一种金属有机化学气相沉淀设备，其特征在于，该设备包含外延反应腔、托盘(101)、加热器(401&、40讣、401。、401(1)、测温传感器(301&、30113、301。、301(1)以及温度控制系统(500)； 托盘(101)位于外延反应腔中，托盘(101)上设有多个用于放置外延片的外延片区； 加热器位于托盘下方，加热器包含多个加热单兀(40la、40lb、401c、40Id),用于对托盘上的外延片区进行加热； 测温传感器(301a、301b、301c、301d)和温度控制系统(500)相连接，测温传感器用于测量各个外延片区的温度值，温度控制系统用于根据测温传感器测得的温度计算在加热过程中热量损失为零的情况下加热单元功率值，并进行功率补偿，得到各加热单元(401)的实际功率值，以及向各个加热单元输出对应的功率； 各个加热单元(401)分别和温度控制系统相连接，用于根据温度控制系统输出的功率对外延片区加热。
9.如权利要求8所述的金属有机化学气相沉淀设备，其特征在于，该温度控制系统(500)包含 功率值计算单元(52)，用于根据所述若干测温传感器测得的温度值，计算加热器中各加热单元(401)的加热单元功率值，该加热单元功率值以加热过程中热量损失为零的情况下获得； 功率值补偿单元(53)，用于计算各加热单元(401)的补偿功率值，该补偿功率值用于调整各加热单元(401)的加热单元功率值以补偿加热过程中的热量损失； 功率值相加单元(55)，分别连接功率值计算单元(52)和功率值补偿单元(53)，用于将功率值计算单元(52)输出的加热单元功率值和各个功率值补偿单元(53)输出的补偿功率值对应相加，得到各加热单元(401)的实际功率值； 功率输出单元(56)，用于根据实际功率值向各加热单元(401)输出对应功率。
10.如权利要求9所述的金属有机化学气相沉淀设备，其特征在于，所述温度控制系统包含多个功率值补偿单元(53)，每个功率值补偿单元(53)包含第一功率值补偿单元(531)和第二功率值补偿单元(532)中的至少一个； 第一功率值补偿单元(531)，和功率值相加单元(55)相连接，用于计算对应加热区域的加热区域热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元(55)； 第二功率值补偿单元(532)，和功率值相加单元(55)相连接，用于计算对应加热单元(401)的加热单元热损失功率值，作为对应加热单元的补偿功率值输出至功率值相加单元(55)。
11.如权利要求8或9或10所述的金属有机化学气相沉淀设备，其特征在于，所述金属有机化学气相沉淀设备还包含热电偶温度计(601)，热电偶温度计(601)和温度控制系统(500)相连接，用于测量加热器的温度，并将测得的温度值传送给温度控制系统(500)以计算加热器中各个加热单元的电流大小。
专利摘要本实用新型公开一种温度控制系统及金属有机化学气相沉淀设备及半导体薄膜沉积设备，温度控制系统包含功率值计算单元、功率值补偿单元、与功率值计算单元和功率值补偿单元分别相连接的功率值相加单元、以及和功率值相加单元相连接的功率输出单元；功率值计算单元，用于计算加热单元的加热单元功率值；功率值补偿单元，用于计算加热单元的补偿功率值；功率值相加单元，用于将功率值计算单元输出的加热单元功率值和功率值补偿单元输出的补偿功率值对应相加，得到加热单元的实际功率值；功率输出单元，用于根据加热单元实际功率值向对应的加热单元输出对应功率。本实用新型适用于控制对象多的场合，基于功率计算进行热损失补偿，提高系统控制精度。
文档编号C30B25/16GK202904399SQ20122044613
公开日2013年4月24日 申请日期2012年9月4日 优先权日2012年9月4日
发明者赵辉, 陈爱华, 金小亮, 张伟 申请人:中晟光电设备(上海)有限公司