[发明专利]快速升降温装置及其温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速升降温装置及其温度控制方法，尤其是以脉冲宽度调变(Pulse Width Modulation)控制加热开始及停止。

背景技术

现有的光电半导体快速升降温制程设备，是采用电热调整器(Switching Capacitor Relay，SCR)做为输出功率调变的控制器，其特性是将控制讯号与功率输出的交直流讯号混合配置于同一电路，使用上易产生各种噪声与干扰，且其影响程度会伴随使用数量而明显增加。

另外，市售SCR体积庞大，需装散热片，故一般采用分组方式来进行功率控制，即一颗SCR需同时控制多组加热源，不利于未来升降温设备加热源个别控制的趋势与需求。

将该现有控制方式应用在光电半导体快速升降温制程设备时，由于交直流的控制讯号及输出功率电路间会产生噪声干扰。加上采用分区控制方式，其可调变的参数较少，虽然降低了调校的难度，但亦相对牺牲了部份区域可调性，使得反应腔体的均匀性相对受到限制。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种快速升降温装置，该装置包含加温单元、温度侦测单元、控制计算机、模拟输出单元、脉冲控制调变模块以及开关单元，加温单元包含用以容置欲加温的对象的腔体以及多个加热器矩阵，该温度侦测单元与该加温单元连接，用以测量加温单元中腔体的温度，控制计算机连接该温度侦测单元，包含一控温程序，并将用以将温度侦测单元所侦测的腔体的温度与一目标温度比较，并在腔体的温度低于目标温度时，发出一模拟输出讯号。模拟输出单元与该控制计算机连接，接收该模拟输出讯号，并将该模拟输出讯号转换为一输出电压，脉冲控制调变模块包含一电源供应器、一波形转换电路以及一比较器，波形转换电路连接该电源供应器，将该电源供应器所提供的电流转换为一锯齿波或方波，比较器连接该波形转换电路以及模拟输出单元，将该锯齿波与模拟输出单元所产生的输出电压比较并调变后，输出一脉冲宽度调变波。开关单元与该脉冲控制调变模块及加热单元连接，依据该脉冲宽度调变波，控制加热单元中的所述加热器矩阵的开启或关闭，也就是开始加热或停止加热。

进一步地，本发明的快速升降温装置包含一比流器，比流器与该控制加热单元及控制计算机连接，以侦测所述加热器矩阵中每一加热器的电流，将所述电流与控制计算机中控温程序所设定的目标电流比较，而以作为电流回授，而修正模拟输出讯号，以稳定电流。

本发明的快速升降温装置的温度控制方法包含一温度测量步骤、一温度比较步骤、一脉冲调变波产生步骤以及一开关控制步骤。温度测量步骤以一温度侦测单元测量一加温单元中腔体的温度，温度比较步骤是以一控制计算机比较该温度侦测单元所测量的腔体的温度与一目标温度，在该腔体的温度低于该目标温度时，该控制计算机产生一模拟输出讯号，脉冲调变波产生步骤，由一模拟输出单元将该模拟输出讯号转换为一电压，并以一比较器将该电压与经由一波形转换电路所产生的锯齿波或方波比较，并调变产生一脉冲宽度调变波，再输出至一开关单元。开关控制步骤，该开关单元根据该脉冲宽度调变波而控制加热单元中的加热器矩阵的开启或关闭，即开始加热或停止加热。

本发明的快速升降温装置的温度控制方法，进一步包含一回授控制步骤，以与该控制加热单元及该控制计算机连接的一比流器侦测所述加热器矩阵中每一加热器的电流，将所述电流与控制计算机中一控温程序所设定的一目标电流比较，而修正该模拟输出讯号。

本发明的特点在于使用脉冲宽度调变的方式，而能将电源供应器、波形转换电路以及比较器整合，通常可以整合在一电路板上，从而直接地取代现有的以电热调整器(SCR)作为温度控制器的方式，从而大幅地减少了系统的体积、也不需分组控制，进而减少了噪声和干扰，而能够使腔体加热控制更精确，而使得提升各种快速加热对象，如晶圆、太阳能电池、光电芯片等的制程质量。

附图说明

图1为本发明的快速升降温装置的方块示意图。

图2为本发明的脉冲控制调变模块的细部示意图。

图3为本发明的快速升降温装置的温度控制方法的流程图。

具体实施方式

以下配合说明书附图对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。