预加热系统及其控制方法

申请号 CN202211322798.2 申请日 2022-10-27 公开(公告)号 CN117987803A 公开(公告)日 2024-05-07
申请人 长鑫存储技术有限公司; 发明人 张围顺;
摘要 本公开提供一种预加热系统及其控制方法,涉及 半导体 技术领域。其中,预加热系统应用于半导体设备,预加热系统包括:储液装置,用于贮存液体;至少一个 气化 装置,与储液装置连通;加热装置,设置于储液装置,加热装置用于对储液装置中的液体进行预加热; 温度 检测装置,与储液装置连接,用于检测储液装置内的液体的第一温度参数;控制装置,分别与储液装置、加热装置以及温度检测装置电连接,控制装置用于根据第一温度参数控制加热装置进行预加热并控制储液装置向气化装置输送经过预加热的液体。本公开提供的预加热系统,降低了液体在气化装置的进出口端的温度差,提高了液体的气化效果,改善了 化学气相沉积 的 薄膜 质量 ,提升了产品良率。
权利要求

1.一种预加热系统,其特征在于,所述预加热系统应用于半导体设备,所述预加热系统包括:
储液装置,用于贮存液体;
至少一个气化装置,与所述储液装置连通;
加热装置,设置于所述储液装置,所述加热装置用于对所述储液装置中的液体进行预加热;
温度检测装置,与所述储液装置连接,用于检测所述储液装置内的液体的第一温度参数;
控制装置,分别与所述储液装置、所述加热装置以及所述温度检测装置电连接,所述控制装置用于根据所述第一温度参数控制所述加热装置进行预加热并控制所述储液装置向所述气化装置输送经过预加热的液体。
2.根据权利要求1所述的预加热系统,其特征在于,所述加热装置套设在所述储液装置的外部。
3.根据权利要求1所述的预加热系统,其特征在于,所述加热装置包括第一加热套和加热电源,
所述第一加热套包覆在所述储液装置的外部,所述加热电源分别与所述第一加热套和所述控制装置电连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的预加热系统,其特征在于,所述储液装置至少包括两个贮存装置,
每个所述贮存装置包括相连通的贮存罐和出液通道,每个所述出液通道上设置有出液,每个所述出液通道与至少一个所述气化装置连通;
每个所述贮存罐分别设置所述温度检测装置。
5.根据权利要求4所述的预加热系统,其特征在于,所述预加热系统还包括液位检测装置,所述液位检测装置设置于每个所述贮存罐,所述液位检测装置与所述控制装置电连接;
所述液位检测装置用于检测每个所述贮存罐内液体的液位参数。
6.根据权利要求5所述的预加热系统,其特征在于,所述预加热系统还包括补液装置,所述补液装置与每个所述贮存罐连通,所述控制装置与所述补液装置电连接;所述补液装置用于向每个所述贮存罐补充液体。
7.根据权利要求6所述的预加热系统,其特征在于,所述补液装置包括:
补液罐,与每个所述贮存罐通过补液管路连通;
补液阀,设置于所述补液管路,所述补液阀与所述控制装置电连接。
8.根据权利要求1所述的预加热系统,其特征在于,所述预加热系统还包括缓冲装置,所述缓冲装置设置在所述储液装置与所述气化装置之间,所述缓冲装置分别与所述储液装置和所述气化装置连通,所述缓冲装置用于对来自于所述储液装置且待进入所述气化装置中的液体进行二次存储。
9.根据权利要求8所述的预加热系统,其特征在于,所述缓冲装置上设置所述加热装置,所述加热装置还用于对所述缓冲装置内的液体进行二次预加热。
10.根据权利要求8所述的预加热系统,其特征在于,所述温度检测装置与所述缓冲装置连接,所述温度检测装置还用于检测所述缓冲装置内的液体的第二温度参数。
11.一种预加热系统的控制方法,其特征在于,所述预加热系统的控制方法应用于半导体设备,采用如权利要求1至10任一项所述的预加热系统执行所述预加热系统的控制方法,所述预加热系统的控制方法包括:
控制装置控制加热装置对储液装置内的液体进行预加热;
控制装置控制温度检测装置检测所述储液装置内的液体的第一温度参数;
控制装置根据所述第一温度参数控制所述加热装置进行预加热并控制所述储液装置向至少一个气化装置输送经过预加热的液体。
12.根据权利要求11所述的预加热系统的控制方法,其特征在于,控制装置控制加热装置对所述储液装置内的液体进行预加热包括:
控制装置控制加热电源启动对第一加热套进行加热,以通过加热所述第一加热套对所述储液装置内的液体进行预加热。
13.根据权利要求11或12所述的预加热系统的控制方法,其特征在于,所述储液装置至少包括两个贮存装置,控制装置根据所述第一温度参数控制所述加热装置进行预加热并控制所述储液装置向至少一个气化装置输送经过预加热的液体参数包括:
控制装置获取每个所述贮存装置内的液体对应的第一温度参数,当多个贮存装置内的液体对应的第一温度参数达到预设目标温度时,所述控制装置控制所述多个贮存装置中的一个贮存装置向所述气化装置输送液体。
14.根据权利要求13所述的预加热系统的控制方法,其特征在于,所述预加热系统的控制方法还包括:
控制装置控制液位检测装置检测每个所述贮存装置内液体的液位参数;
控制装置确定当前输送液体所述贮存装置的液位参数低于下限值时,所述控制装置控制所述贮存装置停止向所述气化装输送液体,并控制所述多个贮存装置中的另一个贮存装置向所述气化装置输送液体。
15.根据权利要求14所述的预加热系统的控制方法,其特征在于,所述预加热系统的控制方法还包括:
控制装置控制补液装置向液位参数低于下限值的贮存装置补充液体,控制所述加热装置对当前补充液体的贮存装置内的液体进行预加热。
16.根据权利要求15所述的预加热系统的控制方法,其特征在于,所述预加热系统的控制方法还包括:
控制装置控制所述温度检测装置检测缓冲装置内液体的第二温度参数;
控制装置获取所述第二温度参数,并确定所述第二温度参数与所述预设目标温度的差值超出预设范围时,控制所述加热装置对所述缓冲装置内的液体进行二次预加热。

说明书全文

预加热系统及其控制方法

技术领域

[0001] 本公开涉及半导体技术领域,尤其涉及一种预加热系统及其控制方法。

背景技术

[0002] 作为半导体制造处理之一,有时在半导体晶片的表面形成规定膜的成膜处理。该处理使用例如减压CVD(Chemical Vapor Deposition:化学气相沉积)装置进行。该减压CVD装置,以气体状态供给原料,进行化学反应,使薄膜堆积在晶片表面。在这种装置中,有时将使化学液体原料气化得到的处理气体作为成膜气体。现在使用的化学液体都是以常温的状态流入气相,然后通过加热气相阀到高温状态,以对化学液体进行气化处理后变成成膜气体,成膜气体再流经气体管道进入腔体参与反应。在此过程中,化学液体的温度从低到高可能会频繁发生变化,从而影响化学液体在气相阀中的气化效果。其中,影响液体气化效果的参数包括化学液体在高温气相阀的进出口端的温度差异,温度差异越大,代表化学液体通过高温气相阀的气化效果越不好。由于化学液体气化不足,因此,会对半导体薄膜带来颗粒缺陷问题,从而影响半导体薄膜的粗糙度以及半导体薄膜的均匀性。发明内容
[0003] 以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0004] 本公开提供了一种预加热系统及其控制方法。
[0005] 本公开的第一方面提供了一种预加热系统,所述预加热系统应用于半导体设备,所述预加热系统包括:
[0006] 储液装置,用于贮存液体;
[0007] 至少一个气化装置,与所述储液装置连通;
[0008] 加热装置,设置于所述储液装置,所述加热装置用于对所述储液装置中的液体进行预加热;
[0009] 温度检测装置,与所述储液装置连接,用于检测所述储液装置内的液体的第一温度参数;
[0010] 控制装置,分别与所述储液装置、所述加热装置以及所述温度检测装置电连接,所述控制装置用于根据所述第一温度参数控制所述加热装置进行预加热并控制所述储液装置向所述气化装置输送经过预加热的液体。
[0011] 其中,所述加热装置套设在所述储液装置的外部。
[0012] 其中,所述加热装置包括第一加热套和加热电源,
[0013] 所述第一加热套包覆在所述储液装置的外部,所述加热电源分别与所述第一加热套和所述控制装置电连接。
[0014] 其中,所述储液装置至少包括两个贮存装置,
[0015] 每个所述贮存装置包括相连通的贮存罐和出液通道,每个所述出液通道上设置有出液阀,每个所述出液通道与至少一个所述气化装置连通;
[0016] 每个所述贮存罐分别设置所述温度检测装置。
[0017] 其中,所述预加热系统还包括液位检测装置,所述液位检测装置设置于每个所述贮存罐,所述液位检测装置与所述控制装置电连接;所述液位检测装置用于检测每个所述贮存罐内液体的液位参数。
[0018] 其中,所述预加热系统还包括补液装置,所述补液装置与每个所述贮存罐连通,所述控制装置与所述补液装置电连接;所述补液装置用于向每个所述贮存罐补充液体。
[0019] 其中,所述补液装置包括:
[0020] 补液罐,与每个所述贮存罐通过补液管路连通;
[0021] 补液阀,设置于所述补液管路,所述补液阀与所述控制装置电连接。
[0022] 其中,所述预加热系统还包括缓冲装置,所述缓冲装置设置在所述储液装置与所述气化装置之间,所述缓冲装置分别与所述储液装置和所述气化装置连通,所述缓冲装置用于对来自于所述储液装置且待进入所述气化装置中的液体进行二次存储。
[0023] 其中,所述缓冲装置上设置所述加热装置,所述加热装置还用于对所述缓冲装置内的液体进行二次预加热。
[0024] 其中,所述温度检测装置与所述缓冲装置连接,所述温度检测装置还用于检测所述缓冲装置内的液体的第二温度参数。
[0025] 本公开的第二方面提供了一种预加热系统的控制方法,所述预加热系统的控制方法应用于半导体设备,采用如第一方面所述的预加热系统执行所述预加热系统的控制方法,所述预加热系统的控制方法包括:
[0026] 控制装置控制加热装置对储液装置内的液体进行预加热;
[0027] 控制装置控制温度检测装置检测所述储液装置内的液体的第一温度参数;
[0028] 控制装置根据所述第一温度参数控制所述加热装置进行预加热并控制所述储液装置向至少一个气化装置输送经过预加热的液体。
[0029] 其中,控制装置控制加热装置对所述储液装置内的液体进行预加热包括:
[0030] 控制装置控制加热电源启动对第一加热套进行加热,以通过加热所述第一加热套对所述储液装置内的液体进行预加热。
[0031] 其中,所述储液装置至少包括两个贮存装置,控制装置根据所述第一温度参数控制所述加热装置进行预加热并控制所述储液装置向至少一个气化装置输送经过预加热的液体参数包括:
[0032] 控制装置获取每个所述贮存装置内的液体对应的第一温度参数,当多个贮存装置内的液体对应的第一温度参数达到预设目标温度时,所述控制装置控制所述多个贮存装置中的一个贮存装置向所述气化装置输送液体。
[0033] 其中,所述预加热系统的控制方法还包括:
[0034] 控制装置控制液位检测装置检测每个所述贮存装置内液体的液位参数;
[0035] 控制装置确定当前输送液体所述贮存装置的液位参数低于下限值时,所述控制装置控制所述贮存装置停止向所述气化装输送液体,并控制所述多个贮存装置中的另一个贮存装置向所述气化装置输送液体。
[0036] 其中,所述预加热系统的控制方法还包括:
[0037] 控制装置控制补液装置向液位参数低于下限值的贮存装置补充液体,控制所述加热装置对当前补充液体的贮存装置内的液体进行预加热。
[0038] 其中,所述预加热系统的控制方法还包括:
[0039] 控制装置控制所述温度检测装置检测缓冲装置内液体的第二温度参数;
[0040] 控制装置获取所述第二温度参数,并确定所述第二温度参数与所述预设目标温度的差值超出预设范围时,控制所述加热装置对所述缓冲装置内的液体进行二次预加热。
[0041] 本公开提供的预加热系统及其控制方法,在参与反应的液体进入到气化装置之前,提供了储液装置以及加热装置,利用加热装置对储液装置贮存的液体进行预加热,提高待进入到气化装置的液体的温度,降低液体在气化装置的进出口端的温度差,从而提高液体的气化效果,减少半导体薄膜的粒子缺陷的产生,改善化学气相沉积的薄膜质量,提升产品良率。
[0042] 在阅读并理解了附图和详细描述后,可以明白其他方面。

附图说明

[0043] 并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例,并且与描述一起用于解释本公开实施例的原理。在这些附图中,类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本公开的一些实施例,而不是全部实施例。对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044] 图1是根据一示例性实施例示出的一种预加热系统的结构示意图;
[0045] 图2是根据一示例性实施例示出的一种预加热系统的结构示意图;
[0046] 图3是根据一示例性实施例示出的一种预加热系统的控制方法的流程图
[0047] 图4是根据一示例性实施例示出的一种预加热系统的控制方法中两个贮存装置的交替运行的示意图。
[0048] 附图标记
[0049] 100、储液装置;101、第一连通通道;102、第二连通通道;103、第三连通通道;110、第一贮存装置;111、第一贮存罐;112、第一出液通道;113、第一出液阀;120、第二贮存装置;121、第二贮存罐;122、第二出液通道;123、第二出液阀;200、加热装置;210、第一加热套;
211、第一子加热套;212、第二子加热套;213、第三子加热套;220、加热电源;300、温度检测装置;400、控制装置;500、气化装置;510、第一气化装置;520、第二气化装置;530、第三气化装置;
[0050] 600、液位检测装置;610、第一液位传感器;620、第二液位传感器;700、补液装置;710、补液罐;720、补液管路;730、补液阀;731、第一补液阀;732、第二补液阀;800、缓冲装置。

具体实施方式

[0051] 为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域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,都属于本公开保护的范围。需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
[0052] 在现有技术中,使用的化学液体都是以常温的状态流入气相阀,然后通过加热气相阀到高温状态,以对化学液体进行气化处理变成成膜气体,成膜气体再流经气体管道进入反应腔体参与反应。这种液体的供应方式导致液体进出高温气相阀前后的温差较大,化学液体的温度从低到高也会频繁发生变化,当反应需要的成膜气体的流量较大时,会出现成膜气体的气化分子体积较大,气化不完全的现象,从而造成半导体薄膜内球状缺陷以及表面粗糙,降低了半导体薄膜的成膜质量。
[0053] 而且,目前使用化学液体参与反应的腔体,在日常测机的过程中,普遍存在膜厚波动较大的现象,该现象与高温气相阀的气化效果也有关系。为了提高成膜质量,目前高温气相阀大概每使用6个月就要更换一次,阀体损耗大,增加了生产成本。
[0054] 本公开提供了一种预加热系统,该预加热系统应用于半导体设备中,例如具有使用化学液体作为气相沉积工艺中参与反应的化学品的腔体的半导体设备,本公开在液体进入到气化装置之前,提供了储液装置以及加热装置,利用加热装置对储液装置贮存的液体进行预加热,提高待进入到气化装置的液体的温度,降低液体在气化装置的进出口端的温度差,从而提高了液体被气化处理的效果,减少半导体薄膜的粒子缺陷的产生,改善化学气相沉积的薄膜质量,提升产品良率。
[0055] 本公开示例性的实施例中提供一种预加热系统,该预加热系统应用于半导体设备中,如图1所示,图1示出了根据本公开一示例性的实施例提供的预加热系统的结构示意图,该预加热系统包括:用于贮存液体的储液装置100;与储液装置100连通的至少一个气化装置500;设置于储液装置100上、用于对储液装置100中的液体进行预加热的加热装置200;与储液装置100连接、并用于检测储液装置100内的液体的第一温度参数T1的温度检测装置300以及控制装置400,其中储液装置100、加热装置200以及温度检测装置300均与控制装置
400形成电连接,控制装置400可以根据第一温度参数T1控制加热装置100对储液装置100进行预加热,并控制储液装置100向至少一个气化装置500输送经过预加热的液体。
[0056] 如图1所示,储液装置100可以用作贮存液体的容器,可以向储液装置100引入常温状态下的参与反应的液体,以利用储液装置100临时存储液体,再利用加热装置200对储液装置100中的液体预热后,再输送到气化装置500内进行气化处理。其中,液体温度<25℃时为常温状态下的液体,液体例如为正酸乙酯(TEOS),或者磷酸三乙酯(TEOP),或者酸三乙酯(TEB)。
[0057] 结合图1所示,加热装置200设置在储液装置100上,并与控制装置400电连接,以利用控制装置400控制加热装置200对储液装置100中的液体进行预加热,提高储液装置100内的液体的温度,从而提高待进入到气化装置500内的液体的温度。在本实施例中,加热装置200包括可加热的柔性材质的护套,或者为可以通入液体状态的加热介质的护套,以便将加热装置200套设在储液装置100外表面上,使得加热装置200可以随形覆盖并包裹整个储液装置100的外部,以通过加热装置200对储液装置100内的液体整体进行加热,使得液体整体受热更均匀,温度提升更快,预加热效果更好。
[0058] 结合图2所示,示例性地,加热装置包括第一加热套210和加热电源220,加热电源220用于对第一加热套210提供电能,第一加热套210为可加热的材料,例如为加热带,发热层。将第一加热套210随形包覆在储液装置100的外表面上,控制装置400控制启动加热电源
220对第一加热套210进行加热,以利用热传递原理将第一加热套210的温度传递给储液装置100中的液体,使得液体能够逐渐升温,达到预热的目的。
[0059] 示例性地,第一加热套还可以包含具有保温性、绝缘性的材料,以对储液装置内的预加热后的液体起到保温的作用,并保证生产安全。其中,第一加热套还可以为存储可加热介质的通道,可加热介质可以为流动的液体或者为静置的液体。
[0060] 如图1所示,温度检测装置300与储液装置100连接,在对液体进行预加热的过程中,可以通过温度检测装置300实时检测储液装置100内的液体的温度,从而获取到储液装置100内的液体的第一温度参数T1,其中,温度检测装置300例如可以包括温度采集模和温度传输模块,温度采集模块例如为温度传感器、或者为红外测温传感器、红外测温仪等。
[0061] 结合图1所示,示例性地,温度检测装置300可以通过温度采集模块实时采集储液装置100内液体的第一温度参数T1,并通过温度传输模块将第一温度参数T1同步上传至控制装置400,从而向控制装置400同步储液装置100内的液体的温度情况。
[0062] 结合图1所示,控制装置400获取到第一温度参数T1后,根据第一温度参数T1可以确定储液装置100内的液体温度情况,从而根据温度情况控制加热装置200对第一加热套210进行加热,直至液体的第一温度参数T1达到预设目标温度后,控制储液装置100向气化装置500输送液体,可见,向气化装置500输送的液体是经过加热处理的液体,从而可以降低液体在经过气化处理前以及气化处理后的温度差异。
[0063] 在本实施例中提供的预加热系统中,在引入用于对待进入到气化装置内的液体进行预加热的加热装置后,提高了液体在气化装置前后的温度差异,从而减小了液体在气相阀阀体的前后温差,减小了液体在气化处理中对阀体的损耗,阀体使用寿命至少可以延长一倍,降低了生产成本。
[0064] 如图1所示,气化装置500是用于在晶圆表面形成半导体薄膜的装置,气化装置500例如为化学气相沉积装置,可以主要包含反应室、气相阀、喷淋头等(图中未示出),气化装置对预热后的液体进行气化处理形成的成膜气体用于半导体成膜工艺中。在半导体生产过程中,为了加快生产进度,提高生产效率,可能会投入多个气化装置500。例如采用3个气化装置对参与反应的液体进行气化,储液装置100可以同时与多个气化装置500连通,并为每个气化装置500输送被预热后的液体,液体例如为正硅酸乙酯(TEOS),以利用多个气化装置对液体进行气化处理,最后向反应腔内通入气化后的正硅酸乙酯(TEOS),以在晶圆的表面采用化学气相沉积法形成半导体薄膜。
[0065] 采用本公开提供的预加热系统应用在半导体成膜的半导体设备中后,经过预热后的液体通过气化装置后能够更好地得到气化,获得的气体气化分子更小,形成的半导体薄膜的均匀度以及膜内球状缺陷都会得到有效的改善,半导体薄膜的膜厚会更加稳定,能够减少测机时间,增加机台的运行时间,提高工作效率。
[0066] 根据一个示例性实施例,储液装置至少包括两个贮存装置,每个贮存装置包括相连通的贮存罐和出液通道,每个出液通道上设置有出液阀,每个出液通道与至少一个气化装置连通;每个贮存罐分别设置温度检测装置。
[0067] 其中,贮存罐为临时存储预加热的液体的容器,出液通道为预热后的液体从贮存罐流向气化装置的途径管道,出液通道例如为耐腐蚀、热传递系数较大的合金管道。出液阀例如为开关阀,以对贮存罐内的液体的流通状态与静止状态能够被自由切换。
[0068] 示例性地,如图2所示,图2示出了根据本公开一示例性的实施例提供的预加热系统的结构示意图。示例性示出了预加热系统中的储液装置包括两个贮存装置为例进行说明,两个贮存装置分别为第一贮存装置110和第二贮存装置120,第一贮存装置110和第二贮存装置120均与至少一个气化装置500连通,以利用两个贮存装置交替向多个气化装置输送被预热后的液体。在本实施例中,如图2所示,该预加热系统中示例性示出了三个气化装置500,分别为第一气化装置510、第二气化装置520以及第三气化装置530,储液装置可以为3个气化装置同时提供被预热后的液体,从而为半导体成膜工艺提高流量较大的成膜气体。
[0069] 在本实施例中,两个贮存装置可以交替使用,以便不间断地为气化装置提供预加热后的液体。例如在半导体生产过程中,可以只控制其中一个贮存装置向气化装置提供预加热后的液体,另一个贮存装置处于待工作状态或者预备工作状态,以便随时替换之前的贮存装置向气化装置提供预加热后的液体。
[0070] 如图2所示,第一贮存装置110包括相连通的第一贮存罐111、第一出液通道112以及第一出液阀113。其中,第一出液阀113设置在第一出液通道112上,第一出液阀113用于切换第一贮存罐111内液体的流通状态与静止状态,以控制第一出液阀113控制第一贮存罐111是否向三个气化装置提供加热后的液体。当控制开启第一出液阀113输出被预热的液体时,被预热后的液体由第一贮存罐111流出,并流经第一出液通道112分别向三个气化装置流入。
[0071] 在本实施例中,第二贮存装置120与第一贮存装置110用途相同,第二贮存装置120的结构也可以与第一贮存装置110的结构类似,第二贮存装置120包括相连通的第二贮存罐121、第二出液通道122以及第二出液阀123。
[0072] 如图2所示,第一出液通道112的一端和第二出液通道122的一端互相连通,连通后的管道通过第一连通通道101与第一气化装置510连通,并通过第二连通通道102与第二气化装置520连通,以及通过第三连通通道103与第三气化装置530连通,以利用第一贮存装置110和第二贮存装置120交替为三个气化装置提供加热后的液体。
[0073] 如图2所示,加热装置中的第一加热套210分别套设在第一贮存装置110以及第二贮存装置120的外表面,以利用第一加热套210对第一贮存装置110以及第二贮存装置120内的液体进行预加热。示例性的,第一加热套210包括第一子加热套211和第二子加热套212,第一子加热套211包覆在第一贮存罐111以及第一出液通道112的外表面。第二子加热套212包覆在第二贮存罐121以及第二出液通道122的外表面。示例性地,控制装置400可以对第一子加热套211以及第二子加热套212分别进行独立加热控制,以对第一贮存装置110和第二贮存装置120的液体进行独立加热控制。
[0074] 结合图2所示,下面对第一贮存装置110外设置的第一子加热套211进行详细介绍。为了减少被预热后的液体在输送过程中流动产生的热量损耗,第一子加热套211在第一贮存罐111以及第一出液通道112的外表面,以对第一贮存装置110的整体进行包覆,防止从第一贮存罐111流出至第一出液通道112的液体出现温度骤降的现象。另外,第一子加热套211对流经第一出液通道112内的液体不仅起到保温的作用,还能够起到提高液体温度的作用,从而进一步减少了液体进入气化装置前后的温度差异。同理,第二子加热套212对第二贮存装置120起到同样的效果,在此不再赘述。
[0075] 如图2所示,温度检测装置300分别连接第一贮存罐111和第二贮存罐121,以检测第一贮存罐111和第二贮存罐121内的液体的温度,以实时掌握第一贮存装置110以及第二贮存装置120中的液体的温度情况。
[0076] 在示例性实施例中,为了能够在生产过程中不间断地为半导体设备提供成膜气体,如图1和图2所示,预加热系统还包括液位检测装置600以及补液装置700,其中,液位检测装置600设置在每个贮存罐上,并与控制装置400电连接。其中,液位检测装置600至少包括液位采集模块以及液位传输电路,液位采集模块例如为液位传感器、或者液位计,液位检测装置600还可以采用称重的方式确定每个贮存罐内的液体的液位情况。
[0077] 如图2所示,示例性地,在第一贮存罐111上设置第一液位传感器610,在第二贮存罐121上设置第二液位传感器620,以分别获取每个贮存罐内液体的液位情况,液位检测装置600可以通过液位传输电路将每个贮存罐内的液位参数上传至控制装置400,从而使得控制装置400获取到每个贮存罐内的液位参数,从而控制相应的贮存罐输送液体的开启或者关闭状态。
[0078] 继续参考图2所示,在本实施例中,该预加热系统中的补液装置700与每个贮存罐连通,以便在任意一个贮存罐内的液位过低时,能够向该贮存罐内补充液体。示例性地补液装置700包括补液罐710、补液管路720以及补液阀730,补液罐710通过补液管路720分别与每个贮存罐连通,以向各个贮存罐补充液体。为了控制补充液体的通断情况,可以在连接第一贮存罐111的补液管路720上设置第一补液阀731,并在连接第二贮存罐121的补液管路720上第二补液阀732,以通过控制每个贮存罐对应的补液阀的通断,开启或者停止向对应的贮存罐补充液体。
[0079] 示例性的,如图2所示,第一补液阀731和第二补液阀732均与控制装置400电连接,以通过控制装置400分别控制第一补液阀731以及第二补液阀732的通断情况。
[0080] 在示例性实施例中,如图1所示,在该预加热系统中,在储液装置100与气化装置500之间设置有缓冲装置800,缓冲装置800对来自于储液装置100且待进入气化装置500中的液体进行二次存储。参照图2所示,储液装置包括两个贮存装置,当采用两个贮存装置交替工作的方式向气化装置500提供预加热后的液体时,为了避免在两个贮存装置进行交接时无法向气化装置500提供预加热后的液体,因此,在预加热系统中,当设置有多个气化装置时,可以在每个气化装置之前分别设置缓冲装置800,缓冲装置800的一端与每个贮存装置连通,另一端与对应的气化装置连通。本实施例中,利用缓冲装置存储部分被预热后的液体,以在两个贮存装置交替过程中,将缓冲装置内的液体输送至气化装置提供,从而防止气化装置缺少液体的情况发生。
[0081] 如图2所示,在该实施例中,预加热系统中设置有3个气化装置,缓冲装置800的数量与气化装置的数量一致。如图2所示,缓冲装置800分别设置在第一连通通道101、第二连通通道102以及第三连通通道103上,每个缓冲装置800的一端与均与两个贮存装置连通,另一端与缓冲装置对应的气化装置连通,以利用与气化装置对应设置的缓冲装置对从贮存装置输送过来的液体进行二次存储供气化装置使用。
[0082] 在示例性实施例中,为了防止对来自于贮存装置进入到缓冲装置内的液体,在输送过程中热量损耗大,导致液体未达到预设目标温度而进入到气化装置,从而影响成膜气体的气化效果,在该预加热系统中的缓冲装置上设置有加热装置,以利用加热装置对缓冲装置内的液体进行二次预加热。本实施例中,利用加热装置对缓冲装置内的液体进行二次预加热,从而确保待进入到气化装置的液体更接近或者达到预设目标温度的范围,从而提高气化装置对液体的气化处理效果。
[0083] 示例性的,如图2所示,加热装置的第一加热套210还包括设置在每个缓冲装置800外的第三子加热套213,第三子加热套213还包覆在缓冲装置800所在的连通通道的外部,从而减少从储液装置流出的被预热后的液体在流动过程中所产生的热量损耗。
[0084] 在该实施例中,加热装置对存储液体的储液装置、缓冲装置以及待进入到每个气化装置前的液体所流经的所有通道都进行了包裹,以全面减少被预热后的液体的热量损失,从而提高了预加热系统的预热效率。示例性地,每个缓冲装置上的第三子加热套也可以被独立控制,以对每个第三子加热套包裹的缓冲装置以及连通通道进行独立加热。
[0085] 在示例性实施例中,如图2所示,在该预加热系统中,温度检测装置300与每个缓冲装置800连接,以检测每个缓冲装置800内的液体对应的第二温度参数T2,以通过控制装置根据储液装置内的液体的被预热后的预设目标温度,与每个缓冲装置800的液体对应的第二温度参数T2的差值,确定是否需要对相应的缓冲装置800内的液体进行二次预加热,从而确保待进入到气化装置内的液体达到预设目标温度,使得液体在气化装置内的气化效果更好。
[0086] 根据一个示例性实施例,本实施例的预加热系统的大部分内容和上述实施例相同,本实施例与上述实施例之间的区别之处在于,该预加热系统中还包括保压测试装置(图中未示出),保压测试装置与控制装置电连接,以对预加热后的液体所在的通道、储液装置、缓冲装置的压进行测试,以便做好漏液相关的安全防护措施。示例性地,可以对预加热系统进行定期保压测试,以保证预加热系统中的管道压力符合生产要求。
[0087] 在示例性实施例中,预加热系统中还配备有安全装置(图中未示出),安全装置例如为二灭火系统以保证生产安全。
[0088] 本公开示例性的实施例中提供一种预加热系统的控制方法,该预加热系统的控制方法应用于半导体设备。如图3所示,图3示出了根据本公开一示例性的实施例提供的预加热系统的控制方法的流程图,由上述实施例中的预加热系统执行本实施例中的预加热系统的控制方法,下面结合图1‑图2对预加热系统的控制方法进行介绍。
[0089] 如图3所示,本实施例中的预加热系统的控制方法包括:
[0090] 步骤S310:控制装置控制加热装置对储液装置内的液体进行预加热;
[0091] 步骤S320:控制装置控制温度检测装置检测储液装置内的液体的第一温度参数;
[0092] 步骤S330:控制装置根据第一温度参数控制加热装置进行预加热并控制储液装置向至少一个气化装置输送经过预加热的液体。
[0093] 如图2所示,该预加热系统中的储液装置中包括第一贮存装置110和第二贮存装置120,控制装置400可以控制补液装置700同时向两个贮存装置输入液体,也可以按照顺序先后向两个贮存装置输入液体,在向任意贮存装置输入液体的过程中,控制装置可以同步启动加热装置200对正在输入液体的贮存装置进行预加热,以提升贮存装置内的液体的温度,从而节约预加热时间。在其他实施例中,还可以在向贮存装置的输入液体的一段时间后,启动加热装置对贮存装置内的液体进行预加热。其中,预设目标温度为储液装置中的液体被预热后需要获得的最终的温度范围,例如预设目标温度的设置在150℃~170℃的范围内。
[0094] 如图2所示,加热装置中的第一加热套210包括第一子加热套211和第二子加热套212,控制装置400可以控制加热电源220对第一子加热套211和第二子加热套212同时提供电能,或者分别提供电能,例如控制加热电源220向第一子加热套211提供电能,对第一贮存装置110内的液体进行预加热,控制加热电源220向第二子加热套212提供电能,对第二贮存装置120内的液体进行预加热。示例性地,在本实施例中,在步骤S310中,控制加热装置200同时向第一子加热套211和第二子加热套212提供电能,以同时对第一贮存装置110和第二贮存装置120内的液体进行预加热。
[0095] 例如,对于液体化学品来说,比如,TEOS/TEPO/TEB等,为了达到更好的气化效果,在液体进入气化装置前可以预热至155℃~165℃。可以通过控制装置400对加热装置200中的第一加热套210的目标温度进行设置,以对每个贮存装置内的液体进行加热。如图2所示,例如为了将每个贮存装置内的液体温度升高至160℃,可以将第一加热套210的目标温度设置至160℃~170℃之间。在本实施例中,由于在热传递的过程中可能会有热量损失,因此,可以设置第一加热套210的目标温度大于被预加热后的液体所达到的最终目标温度值。
[0096] 如图1所示,在步骤S320中,控制装置400控制温度检测装置300检测每个贮存装置内的液体的第一温度参数T1,温度检测装置300可以将检测到每个贮存装置的第一温度参数T1实时反馈给控制装置400,控制装置400获取到多个第一温度参数T1后,当贮存装置对应的第一温度参数T1低于预设目标温度值时,则控制加热装置200对该贮存装置内的液体进行持续预加热,以升温至预设目标温度范围内,从而控制液体温度达到预设目标范围的贮存装置向气化装置500输送被预热后的液体。
[0097] 参考图2所示,其中,第一温度参数T1包括液体的实时温度,也就是说,第一温度参数T1可以是温度检测装置300实时检测到的每个贮存罐内液体的温度的数值,以实时获取每个贮存罐内的液体对应的温度值,获取对应的贮存装置的第一温度参数T1。示例性地,在本实施例中,温度检测装置300可以在加热装置200启动一段时间后,向控制装置400实时上传第一贮存罐111内液体对应的温度值,以及第二贮存罐121内液体的对应的温度值,控制装置400获取多个贮存罐对应的温度值。
[0098] 示例性地,为了在向气化装置输送液体的过程中,防止出现液体输送中断的现象,可以利用多个贮存装置交替工作的方式向气化装置提供被加热的液体。在步骤S330中,当多个贮存装置内的液体对应的温度值达到预设目标温度时,控制装置可以选择控制多个贮存装置中的一个贮存装置向气化装置输送液体。
[0099] 例如,如图2所示,控制装置400获取到第一贮存罐111内液体的温度值t1,以及第二贮存罐121内液体的温度值t2后,确定温度值t1和温度值t2均达到预设目标温度范围时,则可以选择第一贮存装置110和第二贮存装置120中的第一贮存装置110输送液体,控制第二贮存装置120处于待工作状态,以随时替换第一贮存装置110向多个气化装置提供被预热后的液体。
[0100] 在示例性实施例中,为了能够随时获取每个贮存装置内的液体的液位情况,以交替使用贮存装置输送液位,如图2所示,控制装置控制液位检测装置600检测第一贮存装置110以及第二贮存装置120内液体的液位参数,当检测到当前输送液体的第一贮存装置110的液位参数低于下限值时,控制装置控制第一贮存装置110停止向气化装装置500输送液体,并切换至第二贮存装置120向气化装置500输送液体,从而利用多个贮存装置交替工作的方式向气化装置500提供液体,防止液体出现输送中断的现象。
[0101] 在示例性实施例中,如图2所示,液位检测装置600可以通过称重的方式确定第一贮存装置110中的液体的液位情况,当存储有液体的第一贮存装置110的总重量与第一贮存装置110的自身重量的差值低于预设数值时,确定第一贮存装置110内的液体低于下限值。其中,第一贮存装置110的总重量为第一贮存装置110中当前存储的液体的重量与第一贮存装置110的自身重量的和值。
[0102] 为了保证液体连续供应,满足需要较大流量成膜气体的工艺需求,如图2所示,控制装置400控制补液装置700向液位参数低于下限值的第一贮存装置110补充液体。在此过程中,还可以控制加热装置200对当前补充液体的第一贮存装置110内的液体进行独立预加热。
[0103] 如图4所示,示例性示出了两个贮存装置交替运行的示意图,图中示例性示出了第一贮存装置和第二贮存装置中的液体的温度变化趋势以及工作状态,结合图2和图4所示,以第一贮存装置110和第二贮存装置120交替工作方式向气化装置500提供液体的过程中,当第一贮存装置110中液体的温度达到预设目标温度时,控制第一贮存装置110投入使用,以分别向第一气化装置510、第二气化装置520以及第三气化装置530提供被预热后的液体。此时,同时控制补液装置700向第二贮存装置120补充液体,与此同时,还可以控制加热装置
200对第二贮存装置120进行预加热,使得第二贮存装置120中的液体逐渐达到预设目标温度,以随时接替第一贮存装置向上述3个气化装置提供预热后的液体。当第一贮存装置110中液体的液位参数低于下限值时,控制第一贮存装置110停止输送液体,同时控制第二贮存装置120分别向第一气化装置510、第二气化装置520以及第三气化装置530提供被预热后的液体,控制补液装置700向第一贮存装置110补充液体,同时控制加热装置200对第一贮存装置110进行预加热,使得第一贮存装置110中的液体逐渐达到预设目标温度,以随时接替第二贮存装置120向上述3个气化装置提供预热后的液体。重复执行上述过程,以便向多个气化装置持续不断地输送预热后的液体,提高预加热系统的预加热效率和工作效率。
[0104] 采用本公开提供的预加热系统的控制方法,在引入用于对待进入到气化装置内的液体进行预加热的加热装置后,提高了液体在气化装置前后的温度差异,使得通过气化装置的液体得到更好的气化效果,获得的成膜气体气化分子更小,形成的半导体薄膜的均匀度以及膜内球状缺陷都会得到有效的改善,提高了半导体薄膜的薄膜质量。
[0105] 根据一个示例性实施例,本实施例的预加热系统的控制方法大部分内容和上述实施例相同,本实施例与上述实施例之间的区别之处在于,该预加热系统的控制方法还包括:控制装置控制温度检测装置检测缓冲装置内液体的第二温度参数;控制装置获取第二温度参数,并确定第二温度参数与预设目标温度的差值超出预设范围时,控制加热装置对缓冲装置内的液体进行二次预加热。
[0106] 参照图2所示,在每个气化装置的前端设置有缓冲装置800,温度检测装置300连接每个缓冲装置800,以获取每个缓冲装置800的第二温度参数T2,下面以控制第一贮存装置输送液体,对位于第一气化装置510之前的缓冲装置800内的液体进行二次预加热为例进行说明。当控制第一贮存装置110输送液体时,预热后的液体从第一贮存装置110流出,并经过缓冲装置800进行二次存储后流入第一气化装置510,温度检测装置300检测缓冲装置800内的液体的温度参数,记为第二温度参数T2,控制装置400获取第二温度参数T2,并计算第一贮存装置110中液体的预设目标温度与第二温度参数T2的差值,当差值大于预设温差时,表示缓冲装置800内的液体的温度热量损失较大,因此,控制装置400控制第三子加热套213对缓冲装置800中的液体进行二次预加热,从而保证进入气化装置中的液体的温度满足要求。本实施例中,对待进入到气化装置内的液体进行二次预加热,以保证液体进入气化装置前后的温度差满足成膜气化效果达到最佳的要求的范围内。
[0107] 在本公开中,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物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0108] 尽管已描述了本公开的优选实施例,但本领域技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本公开范围的所有变更和修改。
[0109] 显然,本领域技术人员可以对本公开进行各种改动和变型而不脱离本公开的精神和范围。这样,倘若本公开的这些修改和变型属于本公开权利要求及其等同技术的范围之内,则本公开的意图也包含这些改动和变型在内。
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