[实用新型]反应腔压力自平衡控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体设备，进一步是指晶体硅太阳能电池生产线上使用的卧式闭管高温扩散与氧化系统的反应腔压力自平衡控制系统。

背景技术

高温扩散氧化系统，主要用于半导体器件、太阳能电池和集成电路等研制、生产中的扩散、氧化、退火及合金工艺，是一种高精度、高稳定性、高可靠性、长时间连续工作的自动控制设备。现有的设备主要通过控制反应腔温度、工艺进气流量、反应时间，这三个主要工艺参数来适应工艺的需要。而当前，对于广泛应用于晶体硅太阳能电池生产线的卧式闭管扩散炉而言，随着恒温区的不断延长，反应管直径的不断加大，反应管内反应气氛的重复性、硅片的均匀性开始变得容易波动，容易受进气流量、石英管内的结构分布、尾气排风口的流量、反应腔的密闭性等因素影响。而现有的设备无法对这些参数进行监控和量化，不利于工艺水平的提高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，针对现有设备无法对进气流量、反应管内的结构分布、尾气排风口的流量、反应腔的密闭性进行综合量化监控的缺点，设计一种反应腔压力自平衡控制系统，它可以量化和综合测量进气流量、反应管内的结构分布、尾气排风口的流量、反应腔的密闭性的参数，以提高工艺的可控性、重复性。

本实用新型的技术方案是，所述反应腔压力自平衡系统包括压力控制仪和一端设有工艺气体进口而另一端有石英门的反应腔，该反应腔经石英尾气管和石英冷凝瓶接至石英缓冲瓶的进气端口，石英缓冲瓶的出气端口同稀释三通接头的第一端口连接，稀释三通接头的第二端口经螺旋管和聚四氟调节阀同设有负压表和手动调节碟阀的抽风管连接，其结构特点是，压差传感器的相对压力参考端与常压大气连通而该压差传感器的压差测量检测口同三通接头的第一端口连接，三通接头的第二端口经压力检测管路和聚四氟接头同反应腔连通，微流量控制阀的一端同所述三通接头的第三端口连接而另一端同氮气气源管连通；气动后阀的一端经稀释管道同稀释三通接头的第三端口连接而另一端同质量流量控制器的一端口连接，质量流量控制器的另一端口接至所述氮气气源管；压差传感器的信号输出端同压力控制仪的信号输入端连接，压力控制仪的控制信号输出端接至质量流量控制器的控制极。

以下对本实用新型做出进一步说明。

参见图1和图2，所述反应腔压力自平衡系统包括压力控制仪26和一端设有工艺气体进口9而另一端有石英门的反应腔10，该反应腔10经石英尾气管11和石英冷凝瓶14接至石英缓冲瓶13的进气端口，石英缓冲瓶13的出气端口同稀释三通接头7的第一端口连接，稀释三通接头7的第二端口经螺旋管5和聚四氟调节阀4同设有负压表2和手动调节碟阀3的抽风管1连接，其结构特点是，压差传感器22的相对压力参考端23与常压大气连通而该压差传感器22的压差测量检测口21同三通接头25的第一端口连接，三通接头25的第二端口经压力检测管路24和聚四氟接头18同反应腔10连通(压差传感器22的压差测量检测口21也可置于反应腔10的石英门12处来实时检测工艺过程中反应腔10的压力值)，微流量控制阀19的一端同所述三通接头25的第三端口连接而另一端同氮气气源管17连通；气动后阀15的一端经稀释管道8同稀释三通接头7的第三端口连接而另一端同质量流量控制器16的一端口连接，质量流量控制器16的另一端口接至所述氮气气源管17；压差传感器22的信号输出端同压力控制仪26的信号输入端连接，压力控制仪26的控制信号输出端接至质量流量控制器16的控制极。

参见图1，本实用新型的工作原理是，反应腔10中的反应尾气依次经石英尾气管11和置于接液盘中的石英冷凝瓶14、石英缓冲瓶13及稀释三通接头7、螺旋管5被抽入抽风管1而排出，氮气气源管17的氮气经过由质量流量控制器16和气动后阀15组成的尾气稀释回路27而进入稀释三通接头7，与流经该处的反应尾气汇合，稀释尾气；压差传感器22检测反应腔10的压力并输出相应的电压信号；压力控制仪26采集压差传感器22的输出电压信号，与其设定值进行对比后输出给由质量流量控制器16、气动后阀15组成的尾气稀释回路27，尾气稀释回路27入口与氮气气源管17连接，由压力控制仪26控制的尾气稀释回路27输出稀释气体(氮气)的大小可以控制稀释尾气抽风的速度，进而达到闭环自动控制反应腔10内压力的目的。参见图2，压力控制仪26可通过RS485通讯接口与上位机28建立通讯，以便于数据的采集和工艺数据的控制。