一种MPCVD设备温度控制装置及控制方法转让专利
申请号 : CN202110399533.1
文献号 : CN113515151B
文献日 : 2022-04-08
发明人 : 龚闯 , 朱长征 , 吴剑波 , 杨春梅
申请人 : 上海征世科技股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种MPCVD设备温度控制装置,其特征在于:该温度控制装置包括基片台、底座(4),所述底座(4)设置在基片台下方,底座(4)内设置有感应组件(2)、冷却组件(3),所述感应组件(2)与基片台固定,所述冷却组件(3)与基片台管道连接,所述感应组件(2)连接有控制系统(5);
所述基片台包括若干组基片(1);所述感应组件(2)包括若干组感应板(2‑1),每组所述感应板(2‑1)分别对应设置在每组基片(1)的下方,每组所述感应板(2‑1)下方均设置有转接箱(2‑4),每组所述转接箱(2‑4)均与控制系统(5)电性连接;
所述冷却组件(3)包括若干组基舱(3‑1),每组所述基舱(3‑1)分别对应设置在每组转接箱(2‑4)的下方,每组所述基舱(3‑1)上均设置有传输管(3‑9),所述传输管(3‑9)的另一端依次经过转接箱(2‑4)、感应板(2‑1)并与基片(1)管道连接,每组所述基片(1)远离传输管(3‑9)的一端设置有出水支管;
每组所述基舱(3‑1)内部均设置有塑型板(3‑2),所述塑型板(3‑2)上方设置有固定板(3‑4),所述固定板(3‑4)两端设置有固定柱(3‑6),所述固定柱(3‑6)的另一端与基舱(3‑1)内壁固定,所述塑型板(3‑2)上端两侧分别设置有竖板,所述塑型板(3‑2)下方设置有膨胀板(3‑12),塑型板(3‑2)两端内部均设置有延伸板(3‑4),每组所述延伸板(3‑4)上均设置有随动板(3‑3),两组所述随动板(3‑3)分别位于两组竖板的外侧,随动板(3‑3)与膨胀板(3‑
12)固定;
所述感应组件(2)还包括若干组调控组件,所述调控组件包括冷却网(2‑51)、加热板(2‑8),所述加热板(2‑8)设置在膨胀板(3‑12)内部,所述加热板(2‑8)设置在基舱(3‑1)中。
2.根据权利要求1所述的一种MPCVD设备温度控制装置,其特征在于:每组所述感应板(2‑1)的下方均设置有第一半导体(2‑2)和第二半导体(2‑3),所述第一半导体(2‑2)和第二半导体(2‑3)的另一端均插入转接箱(2‑4)的内部,每组所述转接箱(2‑4)的内部均设置有转接组件(2‑41),所述转接组件(2‑41)与第一半导体(2‑2)及第二半导体(2‑3)电性连接,若干组所述转接组件(2‑41)均与控制系统(5)电性连接;每组所述调控组件分别与每组转接组件(2‑41)电性连接,所述调控组件一端设置在传输管(3‑9)中,调控组件另一端设置在基舱(3‑1)中。
3.根据权利要求2所述的一种MPCVD设备温度控制装置,其特征在于:所述转接组件(2‑
41)包括端子排(2‑42)、换向箱,所述端子排(2‑42)分别与第一半导体(2‑2)、第二半导体(2‑3)、换向箱以及控制系统(5)电性连接;所述冷却网(2‑51)设置在传输管(3‑9)中,所述冷却网(2‑51)两侧分别设置有第三半导体(2‑6)、第四半导体(2‑7),所述第三半导体(2‑6)与换向箱电性连接,所述第四半导体(2‑7)与加热板(2‑8)电性连接,所述加热板(2‑8)与换向箱电性连接。
4.根据权利要求3所述的一种MPCVD设备温度控制装置,其特征在于:所述膨胀板(3‑
12)由膨胀系数高的材料做成,每组所述基舱(3‑1)上均开设有两组通水槽,一组所述通水槽与传输管(3‑9)连接,另一组所述通水槽连接有总进水管(3‑10),所述基舱(3‑1)内部上端设置有套壳(3‑7),所述套壳(3‑7)内部对应两组随动板(3‑3)的方向分别设置有两组限流板(3‑8),两组所述限流板(3‑8)均穿过竖板并分别与两组随动板(3‑3)固定,两组所述限流板(3‑8)以及套壳(3‑7)两端载对应通水槽的位置均开设有水流槽,所述限流板(3‑8)对套壳(3‑7)上的水流槽进行阻挡,限流板(3‑8)与套壳(3‑7)相互配合对冷却水的流速进行控制。
5.根据权利要求4所述的一种MPCVD设备温度控制装置,其特征在于:所述换向箱包括换向壳(2‑43),所述换向壳(2‑43)上设置有盖板(2‑44),所述换向壳(2‑43)的壳体上设置有第一引出端子(2‑48)和第二引出端子(2‑49),所述换向壳(2‑43)内部设置有转动机器(2‑45),所述转动机器(2‑45)与盖板(2‑44)固定,所述盖板(2‑44)与端子排(2‑42)滑动连接,盖板(2‑44)上开设有环形的滑槽,所述滑槽内设置有第一接引柱(2‑46)和第二接引柱(2‑47),所述第一接引柱(2‑46)和第二接引柱(2‑47)均与端子排(2‑42)电性连接,所述第一接引柱(2‑46)与第一引出端子(2‑48)电性连接,所述第二接引柱(2‑47)与第二引出端子(2‑49)电性连接。
6.一种专用于如权利要求1所述的一种MPCVD设备温度控制装置的控制方法,其特征在于:该控制方法包括如下步骤:
S1、启动MPCVD设备,同时启动控制系统;
S2、感应组件对基片台各个区域的温度进行监控,并将温度监控信息反馈给控制系统;
S3、控制系统根据S2中的温度监控信息控制冷却组件对基片台各个区域的温度进行调控;
S4、关闭MPCVD设备,并关闭控制系统。
7.根据权利要求6所述的一种MPCVD设备温度控制装置的 控制方法,其特征在于:步骤S2的具体步骤如下:
a)每个感应板分别对每个基片的温度进行感应;
b)感应板接受基片传递的热量,感应板的下方均安装有第一半导体和第二半导体,感应板与第一半导体、第二半导体通过塞贝克效应产生电流;
c)第一半导体和第二半导体通过端子排将电流传输给控制系统。
8.根据权利要求7所述的一种MPCVD设备温度控制装置的 控制方法,其特征在于:步骤S3的具体步骤如下:
1)控制系统根据电流的大小分析每个基片的温度;
2)冷却网两侧分别安装有第三半导体、第四半导体,控制系统根据基片的温度对流入第三半导体或加热板的温度进行控制;
3)冷却网对传输管中冷却水的温度进行调控;
4)加热板对膨胀板的温度进行控制,使基舱中的水压增大或减小,使传输管中冷却水的流速变大或变小;
5)调温和调速后的冷却水进入基片中,实现对基片温度的调控。
说明书 :
一种MPCVD设备温度控制装置及控制方法
技术领域
背景技术
片台上放置基片,同时为了实现金刚石在各个基片表面均匀沉积,会要求各个基片的上表
面温度在金刚石的生长过程尽量保持一致。
适用于制备金刚石薄膜,不能精准控制基片台各个区域的散热以及调控各个基片的温度,
加热器并不能使得所有基片温度保持一致。
发明内容
件、冷却组件,所述感应组件与基片台固定,所述冷却组件与基片台管道连接,所述感应组
件连接有控制系统。感应组件通过塞贝克效应对基片台各个区域的温度进行监测,并将监
测时产生的电流传输到控制系统中,控制系统根据电流大小对冷却组件中水流的流速进行
控制,基片台温度越高,冷却水的流速就越大,冷却组件对基片台各个区域的温度进行调
节,从而实现基片台局部温度的调节。
均与控制系统电性连接;所述冷却组件包括若干组基舱,每组所述基舱分别对应设置在每
组转接箱的下方,每组所述基舱上均设置有传输管,所述传输管的另一端依次经过转接箱、
感应板并与基片管道连接,每组所述基片远离传输管的一端设置有出水支管。若干组基片
组成基片台,每组基片下方均安装有感应板,感应板对基片上的温度进行监测,并通过塞贝
克效应产生电流,转接箱与感应板电性连接,转接箱连接外部控制系统,控制系统对感应板
产生的电流大小进行检测,并通过电流大小得知基片温度的高低,控制系统并对流入转接
箱中的电流大小进行调节,转接箱通过从控制系统处流入的电流对传输管中的冷却水进行
再次调节,基舱作为冷却水进入传输管的中转舱,转接箱控制基舱内部的水压,使基舱内部
水压变大或变小,使传输管中的水流流速变大或减小。本控制装置通过加快冷却水的流速
以及降低冷却水的温度,从而达到快速降低基片温度的效果,每一个感应板监测一个基片,
每一个基舱连接一个基片,通过多对一的方式,实现对每一个基片温度的精准控制,通过若
干组感应板和基舱的设置,从而实现对基片台每一个区域温度的精准控制。
转接组件与第一半导体及第二半导体电性连接,若干组所述转接组件均与控制系统电性连
接;所述感应组件还包括若干组调控组件,每组所述调控组件分别与每组转接组件电性连
接,所述调控组件一端设置在传输管中,调控组件另一端设置在基舱中。第一半导体和第二
半导体以及感应板相互配合通过塞贝克效应对基片的温度进行监测并产生电流,控制系统
通过转接组件对第一半导体和第二半导体产生的电流进行监测,并通过转接组件向调控组
件中传输电流,调控组件通过珀尔帖效应对传输管中的冷却水温度进行调节,同时对基舱
中膨胀板的温度进行调控,膨胀板温度上升使传输管中的冷却水的流速提高,膨胀板温度
降低使传输管中冷却水的流速减小。
中,所述冷却网设置在传输管中,所述冷却网两侧分别设置有第三半导体、第四半导体,所
述第三半导体与换向箱电性连接,所述第四半导体与加热板电性连接,所述加热板与换向
箱电性连接。换向箱改变控制系统输入到调节组件中电流的流动方向,换向箱使电流从第
三半导体流入加热板中或使电流从加热板流入第三半导体中,通过电流流动方向的改变使
冷却网制冷或制热,使加热板制热或制冷,冷却网、第三半导体、第四半导体以及加热板为
实现珀尔帖效应的基础元件,冷却网对传输管中冷却水的温度进行调节,加热板使基舱内
部的水压变大或减小。
有竖板,所述塑型板下方设置有膨胀板,塑型板两端内部均设置有延伸板,每组所述延伸板
上均设置有随动板,两组所述随动板分别位于两组竖板的外侧,随动板与膨胀板固定,所述
加热板设置在膨胀板内部。两组竖板、固定板以及基舱相互配合形成中转水箱,随动板通过
延伸板在基舱中进行滑动,通过随动板的滑动实现基舱内部水压的变化,固定柱和固定板
相互配合对塑型板在基舱中位置的固定,塑型板对膨胀板的膨胀方向进行控制,膨胀板由
膨胀系数高的材料做成,膨胀板受热膨胀,由于塑型板对膨胀板的膨胀方向进行控制,使膨
胀板只能在横向上膨胀,通过膨胀板的膨胀实现随动板的滑动,延伸板在伸出塑型板后替
代塑型板对膨胀板进行膨胀方向上的控制。
有套壳,所述套壳内部对应两组随动板的方向分别设置有两组限流板,两组所述限流板均
穿过竖板并分别与两组随动板固定,两组所述限流板以及套壳两端载对应通水槽的位置均
开设有水流槽,所述限流板对套壳上的水流槽进行阻挡,限流板与套壳相互配合对冷却水
的流速进行控制。膨胀板膨胀后,随动板在基舱中往外运动,并拉动限流板在套壳中滑动,
从而使限流板对水流的阻挡面积减小,使冷却水进入中转水箱的口径变大,从而使中转水
箱中的水压变大,使传输管中的冷却水的流速变大。
定,所述盖板与端子排滑动连接,盖板上开设有环形的滑槽,所述滑槽内设置有第一接引柱
和第二接引柱,所述第一接引柱和第二接引柱均与端子排电性连接,所述第一接引柱与第
一引出端子电性连接,所述第二接引柱与第二引出端子电性连接。
式,实现对每一个基片温度的精准控制,通过若干组感应板和基舱的设置,从而实现对基片
台每一个区域温度的精准控制。
进而可以快速实现该基片与周围基片温度的统一,通过加速基片的降温速度以及降低基片
的降温速度,可以快速实现基片台温度的统一。
附图说明
2‑8、加热板;2‑41、转接组件;2‑42、端子排;2‑43、换向壳;2‑44、盖板;2‑45、转动机器;2‑
46、第一接引柱;2‑47、第二接引柱;2‑48、第一引出端子;2‑49、第二引出端子;2‑51、冷却
网;3‑1、基舱;3‑2、塑型板;3‑3、随动板;3‑4、延伸板;3‑5、固定板;3‑6、固定柱;3‑7、套壳;
3‑8、限流板;3‑9、传输管;3‑10、总进水管;3‑11、总出水管;3‑12、膨胀板。
具体实施方式
本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
却组件3,感应组件2与基片台固定,冷却组件3与基片台管道连接,感应组件2连接有控制系
统5,冷却组件3与外接的供水系统连接。
接触。
二半导体2‑3、换向箱以及控制系统5电性连接,第一半导体2‑2和第二半导体2‑3通过端子
排2‑42将电流传递到控制系统5中,控制系统5对电流的大小进行分析,从而得知基片1的温
度。
电动机、旋转气缸等,转动机器2‑45与盖板2‑44固定,转动机器2‑45使盖板2‑44在换向壳2‑
43进行180°的转动。
柱2‑47,两组导线柱分别与第一接引柱2‑46和第二接引柱2‑47接触并将电流导入第一接引
柱2‑46和第二接引柱2‑47,第一接引柱2‑46与第一引出端子2‑48电性连接,第二接引柱2‑
47与第二引出端子2‑49电性连接。
从第二接引柱2‑47中流入,并通过第二引出端子2‑49流向第四半导体2‑7。
中,冷却网2‑51由至少两组滤网构成,冷却网2‑51两侧分别安装有第三半导体2‑6、第四半
导体2‑7,防护壳2‑5将冷却网2‑51、第三半导体2‑6及第四半导体2‑7罩在内部,第三半导体
2‑6和第四半导体2‑7通过冷却网2‑51连接在一起。
再次降温,第三半导体2‑6与第一引出端子2‑48电性连接,第四半导体2‑7与加热板2‑8电性
连接,加热板2‑8与第二引出端子2‑49电性连接。
性连接。
安装有延伸板3‑4,每组延伸板3‑4上均安装有随动板3‑3,两组随动板3‑3分别位于两组竖
板的外侧,随动板3‑3与基舱3‑1滑动连接,随动板3‑3与膨胀板3‑12固定,加热板2‑8安装在
膨胀板3‑12内部。
总进水管3‑10,总进水管3‑10与供水系统连接,总进水管3‑10呈S型连通所有的通水壳,并
在连通最后一组通水壳后封闭自身的管路,传输管3‑9的另一端依次经过防护壳2‑5、感应
板2‑1并与基片1管道连接,每组基片1远离传输管3‑9的一端固定安装有出水支管,出水支
管穿过感应板2‑1及底座4,若干组出水支管均与总出水管3‑11连接,总出水管3‑11与供水
系统连接。
流板3‑8以及套壳3‑7两端载对应通水槽的位置均开设有水流槽,限流板3‑8对套壳3‑7上的
水流槽进行阻挡,限流板3‑8与套壳3‑7相互配合对冷却水的流速进行控制。
输管3‑9进入到基片1中,冷却水在吸收基片1的热量后通过出水支管进入到总出水管3‑11
中,最后再次回流到供水系统中。
一半导体2‑2和第二半导体2‑3传输的电流得知基片1的温度。
中的冷却水进行再次降温,同时电流在加热板2‑8中流过,使加热板2‑8的温度升高,从而使
膨胀板3‑12的体积膨胀。
7中滑动,从而使冷却水进入中转水箱的入口变大,以及使冷却水进入到传输管3‑9中的入
口变大,由于进入中转水箱的入口变大,从而使得中转水箱中的水压变大,并且由于进入传
输管3‑9中的入口变大,使得传输管3‑9入口处的水压变大,使得传输管3‑9中的水流流速提
高,使得冷却水在传输管3‑9中的流速提高。
在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖
非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备
所固有的要素。
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。
凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的
保护范围之内。