專利名稱：一種反應室水冷控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及冷卻系統(tǒng)領域，尤其涉及一種用于MOCVD設備的反應室水冷控制系統(tǒng)。
背景技術：
金屬有機物化學氣相淀積(Metal Organic Vapor Deposition,簡稱M0CVD)設備是目前化合物半導體材料制備最關鍵的工藝設備。當今，一些先進的微電子、光電子器件及微波、毫米波器件，大都依靠這種工藝裝備生產(chǎn)出先進的薄層、超薄層半導體材料。MOCVD設備是一臺大型、復雜的裝備，其中反應室系統(tǒng)是該設備的“心臟”。反應室水冷系統(tǒng)是服務于以反應室為中心的一種配置，它涵蓋反應室室體(及相關密封部位)，反應室頂部的噴氣法蘭，加熱器電極、磁流體密封及相關的泵。任何一個地方發(fā)生問題都會使反應室無法工作甚至發(fā)生意外。但最重點的部位還是反應室筒體和反應室頂部的噴氣法蘭的冷卻，因為這兩個地方都牽涉到薄膜生長的兩個最關鍵因素熱場和氣氛場。因為新淀積的半導體材料很薄(薄的在Inm以下)，熱場和氣氛場微小的變化，都可能極大地影響沉膜質(zhì)量?，F(xiàn)有反應室水冷系統(tǒng)存在以下技術問題1.工藝中，加熱器環(huán)境溫度不受控。MOCVD設備工藝運行時間長、溫度高，現(xiàn)有水冷系統(tǒng)無論是爐溫高還是爐溫 低時，流經(jīng)反應室的冷卻水流量無變化，易造成散熱不受控制，由此造成反應室內(nèi)加熱器的環(huán)境溫度極不穩(wěn)定，使沉淀工藝很難控制。2、噴氣法蘭內(nèi)氣體的溫度、壓力波動大。反應室頂部的噴氣法蘭，是為金屬有機源和氫化物等氣體噴灑到基片上參加化學反應而專門設置的，冷卻的目的有三①保證密封件的冷卻，②使氣源在到達基片之前減少預反應，③最重要的還是使噴出腔的氣體保持恒溫恒壓。因此，需要造就穩(wěn)定的氣氛場，以確保薄層、超薄層半導體材料淀積工藝質(zhì)量和工藝重復性。顯然，不受控的水冷散熱是無法滿足這種苛求的。3、安全性不高?，F(xiàn)有水冷系統(tǒng)檢測進水壓力，而不具備流量劇烈波動時的報警功能，因而對設備和人員存在潛在危害。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對上述現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種用于MOCVD設備的反應室水冷控制系統(tǒng)。本實用新型采用以下技術方案是,設計一種用于MOCVD設備的反應室水冷控制系統(tǒng)，包括通過開關控制的冷卻水入口，相互并聯(lián)的第一管路和第二管路，所述的第一管路用于反應室噴氣法蘭腔室的冷卻，所述的第二管路用于反應室爐體壁的冷卻，第一管路和第二管路出口匯合至出水口，其中，所述的第一和第二管路入口設有流量計，所述的第一和第二管路的出口設有溫控儀，還包括一 PLC控制器，所述的入水口開關由該PLC控制器控制，所述的流量計、溫控儀分別與PLC控制器連接。所述的PLC控制器包括當開關無法開啟或開啟無水時，將加熱器上電開關鎖定的控制模塊；和當系統(tǒng)流量處于設定的下限或斷水時，發(fā)出加熱器斷電，通保護氣體的聲光報
警豐吳塊。在一實施例中，所述的開關采用薄膜流量開關。所述的第二管路的出口設有比例積分閥，該比例積分閥與溫控儀連通。所述的第二管路采用水冷套方式對反應室爐體壁進行冷卻。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有以下有益效果1、實時按工藝運行跟蹤調(diào)節(jié)冷卻水流動速率，保證了常規(guī)的散熱的要求，尤其是滿足了不斷變化的工藝需求；2、便捷的安全保護報警功能，在流量劇烈波動時具有報警功能，消除了對設備和人員存在的潛在危害，安全性高。
以下結合附圖和 實施例對實用新型進行詳細的說明，其中


圖1為本實用新型水冷控制系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型提出的反應室水冷控制系統(tǒng)包括通過開關2控制的冷卻水入口 I，相互并聯(lián)的第一管路和第二管路，第一管路用于反應室腔室7的冷卻，第二管路用于反應室7的爐體壁的冷卻，第一管路和第二管路出口匯合至出水口 8。第二管路采用水冷套方式對反應室爐體壁進行冷卻。第一管路入口設有流量計3，出水口設有溫控儀4。第二管路的入口設有流量計3，出水口設有溫控儀4和比例積分閥6，溫控儀與比例積分閥連通。水冷控制系統(tǒng)還包括一 PLC控制器5，入水口開關(2)由PLC控制器控制，流量計3、溫控儀4分別與PLC控制器5連接。本實用新型在保證系統(tǒng)冷卻功能的情況下，重點實現(xiàn)以檢測反應室腔室溫度、反應室爐體壁溫度來調(diào)節(jié)冷卻水的流量，以保證該兩處的溫度相對恒定，從而滿足MOCVD生產(chǎn)設備能高重復地批量生產(chǎn)的要求。本實用新型主要采取如下幾項措施(1)反應室爐體壁溫度的精密控制；(2)反應室腔室內(nèi)溫度的精密控制；和(3)系統(tǒng)進水流量處于極限時的報警提示及斷水自鎖。本實用新型中冷卻水流動速率控制方式如下針對反應室7的腔室和爐體壁的冷卻，分別設置有獨立的流量計、溫控儀、溫度傳感器和比例積分閥，均由PLC控制器自動控制。噴氣法蘭主要為腔室提供冷卻，因此，用溫控儀測量其出水溫度和爐體壁的表面溫度。若水溫高于或低于設定值，都能由流量計3、溫控儀4、比例積分閥6、PLC控制器5構成自動回路，進行相應的跟蹤調(diào)節(jié)。PLC控制器將溫控儀檢測到的溫度值隨時與設定值進行比較，并在內(nèi)部完成精密計算，然后輸出一個信號給控制出水管道上的比例積分閥6，和冷卻水進水管道上的流量計3，通過調(diào)節(jié)流量計流量及比例積分閥的開度來達到控制的要求。PLC控制器5包括當開關無法開啟或開啟無水時，將加熱器上電開關鎖定的控制模塊。進水開關可以采用薄膜流量開關，當其無法開啟或開啟無水時，PLC控制器將會將加熱器上電開關鎖定，無法開啟。[0021]PLC控制器包括當系統(tǒng)流量處于設定的下限或斷水時，發(fā)出加熱器斷電，通保護氣體的聲光報警模塊。在工藝運行中，若系統(tǒng)流量處于設定的下限或甚至斷水時，PLC控制器則會發(fā)出加熱器斷電，通保護氣體的聲光報警信號，防止設備、人身事故的發(fā)生。本實用新型于使用中具有以下技術效果(I)當膜片式流量開關打不開或開關無水時，設備加熱器上電開關自鎖；(2)工藝中當外部冷卻水流量達不到設備最低要求時，能夠為現(xiàn)場人員提供報警提示； (3)當反應室內(nèi)加熱系統(tǒng)急劇升溫，爐壁或噴氣法蘭出水溫升高時，PLC控制器控制比例積分閥的開度及流量計的流量隨之變大，很快控制溫度下降到原設定值，反之亦然。由此可見，本實用新型設計的這套反應室冷卻水控制系統(tǒng)既滿足了系統(tǒng)的一般要求，還重點保證了 MOCVD的工藝核心要求。上述實施例僅用于說明本實用新型的具體實施方式
。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和變化，這些變形和變化都應屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種反應室水冷控制系統(tǒng)，包括通過開關(2)控制的冷卻水入口(1)，相互并聯(lián)的第一管路和第二管路，所述的第一管路用于反應室噴氣法蘭腔室的冷卻，所述的第二管路用于反應室爐體壁的冷卻，第一管路和第二管路出口匯合至出水口(8)，其特征在于，所述的第一和第二管路入口設有流量計(3)，所述的第一和第二管路的出口設有溫控儀(4)，還包括一 PLC控制器(5)，所述的入水口開關(2)由該PLC控制器控制，所述的流量計(3)、溫控儀(4 )分別與PLC控制器(5 )連接。
2.如權利要求1所述的反應室水冷控制系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC控制器包括當開關(2)無法開啟或開啟無水時，將加熱器上電開關鎖定的控制模塊。
3.如權利要求2所述的反應室水冷控制系統(tǒng)，其特征在于所述的開關(2)采用薄膜流量開關。
4.如權利要求1所述的反應室水冷控制系統(tǒng)，其特征在于所述的PLC控制器包括當系統(tǒng)流量處于設定的下限或斷水時，發(fā)出加熱器斷電，通保護氣體的聲光報警模塊。
5.如權利要求1所述的反應室水冷控制系統(tǒng)，其特征在于所述的第二管路的出口設有比例積分閥(6 )，該比例積分閥與溫控儀連通。
6.如權利要求1所述的反應室水冷控制系統(tǒng)，其特征在于所述的第二管路采用水冷套方式對反應室爐體壁進行冷卻。
專利摘要本實用新型公開了一種反應室水冷控制系統(tǒng)，包括通過開關(2)控制的冷卻水入口(1)，相互并聯(lián)的第一管路和第二管路，所述的第一管路用于反應室噴氣法蘭腔室的冷卻，所述的第二管路用于反應室爐體壁的冷卻，第一管路和第二管路出口匯合至出水口(8)，其特征在于，所述的第一和第二管路入口設有流量計(3)，所述的第一和第二管路的出口設有溫控儀(4)，還包括一PLC控制器(5)，所述的入水口開關(2)由該PLC控制器控制，所述的流量計(3)、溫控儀(4)分別與PLC控制器(5)連接。本實用新型不僅能滿足不斷變化的工藝需求，而且安全性高。
文檔編號C23C16/44GK202865335SQ20122045806
公開日2013年4月10日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權日2012年9月11日
發(fā)明者郎文科, 左衛(wèi), 歐陽泉 申請人:深圳市捷佳偉創(chuàng)新能源裝備股份有限公司