CN103389752A - 用于半导体热处理设备的温度控制方法 - Google Patents

用于半导体热处理设备的温度控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于半导体热处理设备的温度控制方法，包括：获取所述半导体热处理设备的控制热偶所测量的温度值；根据所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值；根据所述功率值，对所述半导体热处理设备进行加热。根据本发明，不再采用温度仪表的方式来控制炉体的温度，而是将通过温度采集模块采集到的温度，直接传给计算机，经计算机的内嵌的计算方法，根据炉体实际温度与设定温度间的偏差，计算出此时此刻炉体所需的功率值，将计算所得的功率值传给功率输出装置，实时地对炉体进行控制，从而达到对炉体温度的控制。

Description

用于半导体热处理设备的温度控制方法
技术领域
本发明涉及半导体设技术领域，具体涉及一种用于半导体热处理设备的温度控制方法。
背景技术
随着半导体制造工艺的不断进步，集成电路的集成度越来越高，芯片的尺寸越来越小。由此而带来的半导体制造工艺的复杂度也越来越高。例如关键尺寸的减小使得对光刻工艺要求更为苛刻，需要不断提高光刻设备的分辨能力；厚度的减小使得对积淀、研磨、氧化等工艺的要求也更为严格。对于在半导体芯片制造过程中诸如氧化、沉积、扩散、退火等工艺中均需要对温度有严格要求，也是如此。
目前，在国内半导体设备和太阳能电池设备生产领域，对所需炉体的控温系统基本采用进口国外生产厂家的控温仪表，将需要的目标值输入该控温仪器，控温仪表根据设定值和炉体的实际值，计算出当前状态下所需的功率值，以此实现对炉体温度的控制。但首先该控温仪表价钱高昂，定价权在国外生产厂商手里，无形中提高了国内设备生产商的制造成本；其次，控温仪表的型号众多，精度也各不相同，导致设计的控温系统也不尽相同，不利于设备的标准化，增加设备维护难度。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明的目的是如何提供一种用于半导体热处理设备的温度控制方法，以利于设备的标准化，降低设备维护难度和生产成本加。
（二）技术方案
为解决上述问题，本发明提供一种用于半导体热处理设备的温度控制方法，包括：获取所述半导体热处理设备的控制热偶所测量的温度值；根据所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值；根据所述功率值，对所述半导体热处理设备进行加热。
优选地，根据所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值，包括：比较所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值是否一致：如果不一致则计算所需加热的功率值，否则仍按原功率值输出。
优选地，根据所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值，还包括：获取所述半导体热处理设备的内部热偶所测量的温度值；根据所述内部热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算两者之间的偏差值，并根据所述偏差值调整所述半导体热处理设备的温度设定值；根据所述控制热偶所测量的温度值与所述调整后的半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值。
优选地，所述根据所述偏差值调整所述控制热偶的温度设定值，包括：如果偏差是一个正值，则将所述控制热偶的温度设定值减去此偏差，如果偏差是一个负值，则将所述控制热偶的温度设定值加上此偏差值。
优选地，根据所述偏差值调整所述半导体热处理设备的温度设定值，包括：查找温度补偿表中是否存在根据所述偏差值调整所述半导体热处理设备的温度设定值的补偿数据，如果存在，则采用所述补偿数据调整所述半导体热处理设备的温度设定值，否则重新计算和存储所述补偿数据，并根据所述补偿数据调整所述半导体热处理设备的温度设定值。
（三）有益效果
根据本发明，不再采用温度仪表的方式来控制炉体的温度，而是将通过温度采集模块采集到的温度，直接传给计算机，经计算机的内嵌的计算方法，根据炉体实际温度与设定温度间的偏差，计算出此时此刻炉体所需的功率值，将计算所得的功率值传给功率输出装置，实时地对炉体进行控制，从而达到对炉体温度的控制。
附图说明
图1为本发明一个实施例的温度控制总流程图；
图2为本发明一个实施例的实现控制热偶与设定值一致的流程图；
图3为本发明一个实施例的实现内部热偶与设定值一致的流程图；
图4为本发明一个实施例的实现控制热偶和内部热偶控温的总的流程图；
图5a～5e为本发明一个实施例的控制炉体保持800度24小时的5点控制热偶温度的数据图；
图6a～6e为本发明一个实施例的控制炉体保持800度24小时的5点内部热偶的数据图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在图1中，被控炉体5上的控制热偶（Spike热偶）和内部热偶（Profile热偶），接到温度采集模块1，经采集炉体5上的控制热偶和内部热偶的电信号，转换为温度值，并且转换的温度值可以通过串口、网口等方式传给计算机2，计算机2会根据炉体设定值，与实际控制热偶的温度值，利用温度控制算法3计算出输出功率的值，将此值传给功率输出装置4，功率输出装置是一种可以控制炉体加热功率的装置，其将计算出的功率值通过网口或是串口传给炉体5的加热功率装置，从而达到对炉体5温度的控制，使炉体温度实际值与设定温度的一致。另外，控制热偶和内部热偶，可以通过自身的电势差的变化来感应炉体温度的变化。
图2是实现控制热偶与设定值一致的流程图，这个过程是在图1的温度控制算法3中实现的，该过程如下：
步骤101，温度采集模块实时获取炉体的控制热偶和内部热偶的值；
步骤102，根据101中获取的控制热偶的温度值，和当前的设定值，利用温度算法，计算出当前所需的功率值；
步骤103，根据102给的功率值，实现对炉体加热；
步骤104，判断是否一致再进行控制热偶的控温过程。
图3是实现控制热偶和内部热偶控温的总的流程图，这个过程是在图1的温度控制算法3中实现的，该过程如下：
步骤201，温度采集模块实时获取炉体的控制热偶和内部热偶的值；
步骤202，根据201中获取的内部热偶的值与当前的设定值，会得到他们之间的一个偏差值，如果偏差是一个正值，则会将控制热偶温度实际值减去此偏差，相反如果偏差是一个负值，则会将控制热偶温度实际值加上此偏差值；
步骤203，根据202计算所得控制热偶的设定值与根据上述过程调整完的控制热偶的实际值，运用控温算法，计算出出此时控制热偶所需温度的功率值；
步骤204，根据203获取的功率值，实现对炉体的加热控制，从而实现炉体内部温度设定值与实际值的一致；
步骤205，稳定一段时间主要目的是为了，使温度稳定了，再进行下一次运算；
步骤206，判断内部热偶是否达到了设定值与实际值的一致，或是在误差允许的范围内；
步骤207，当温度稳定后，将获得补偿表保存。
图4是整个算法运行的总流程图，该过程如下：
步骤301，在当前设定温度下，是否进行过程2的操作，如果是，进行补偿表的计算，如果否，进入步骤302；
步骤302，是否存在当前设定温度的补偿表，如果不存在，就直接进行过程1操作，也即步骤304的操作，如果存在当前温度的补偿表，那么就根据补偿表的值和设定温度的值，计算出控制热偶的设定值，然后进行过程1的操作；
步骤304，即进行过程1的操作。
图5是控制炉体保持800度24小时的5点控制热偶温度的数据图，横坐标是时间轴，纵坐标是温度值轴。系列1到系列5表示5点控制热偶。从图中可以看出800度时的温度，精确的控制在800±0.1度。
图6是控制炉体保持800度24小时的5点内部热偶温度的数据图，横坐标是时间轴，纵坐标是温度轴。系列1到系列5表示5点内部热偶。从图中可以看出800度时的温度，精确的控制在800±0.5度。
从图5和图6的结果可以看出，此控温系统完全能够达到生产制造的要求，也能够完全代替控温仪表。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于半导体热处理设备的温度控制方法，其特征在于，包括：
获取所述半导体热处理设备的控制热偶所测量的温度值；
根据所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值；
根据所述功率值，对所述半导体热处理设备进行加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值，包括：
比较所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值是否一致：如果不一致则计算所需加热的功率值，否则仍按原功率值输出。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据所述控制热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值，还包括：
获取所述半导体热处理设备的内部热偶所测量的温度值；
根据所述内部热偶所测量的温度值与所述半导体热处理设备的温度设定值，计算两者之间的偏差值，并根据所述偏差值调整所述半导体热处理设备的温度设定值；
根据所述控制热偶所测量的温度值与所述调整后的半导体热处理设备的温度设定值，计算所需加热的功率值。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述偏差值调整所述控制热偶的温度设定值，包括：
如果偏差是一个正值，则将所述控制热偶的温度设定值减去此偏差，如果偏差是一个负值，则将所述控制热偶的温度设定值加上此偏差值。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述偏差值调整所述半导体热处理设备的温度设定值，包括：
查找温度补偿表中是否存在根据所述偏差值调整所述半导体热处理设备的温度设定值的补偿数据，如果存在，则采用所述补偿数据调整所述半导体热处理设备的温度设定值，否则重新计算和存储所述补偿数据，并根据所述补偿数据调整所述半导体热处理设备的温度设定值。
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