CN111621739A - 半导体工艺设备及其温度控制方法 - Google Patents

半导体工艺设备及其温度控制方法 Download PDF

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CN111621739A CN202010504098.XA CN202010504098A CN111621739A CN 111621739 A CN111621739 A CN 111621739A CN 202010504098 A CN202010504098 A CN 202010504098A CN 111621739 A CN111621739 A CN 111621739A
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Beijing Naura Microelectronics Equipment Co Ltd
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Abstract

本发明实施例公开了一种半导体工艺设备及其温度控制方法，所述方法包括：检测所述半导体工艺设备工艺腔室内加热器的的实际温度；确定所述实际温度所属的温度区间，所述多个温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据所述实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制所述加热器进行加热。通过本方法，可以根据工艺腔室内的实际温度所属的温度区间，确定对应的加热策略，可以提高对工艺腔室的温度控制效率和温度控制准确率。

Description

半导体工艺设备及其温度控制方法
技术领域
本发明涉及半导体设备技术领域，尤其涉及一种半导体工艺设备及其温度控制方法。
背景技术
在物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)设备中，基片需在去气腔室进行加热除气工艺。该工艺步骤的作用是在真空系统中，去除掉基片在大气中吸附的水蒸气等杂质，以清洁基片表面，为后续工序提供尽可能干净的基片。在这一工艺步骤中，去气腔室内的加热器为主要执行部件，决定着工艺效果的好坏。
对加热器的控制流程可以为：下位机发送温度设定值给温控器，温控器输出PWM波控制继电器的通断，继电器导通时，加热器供电升温，在加热器升温过程中，温控器通过测温热偶实时采集加热器的实际温度，根据实际温度与设定温度的偏差值，温控器不断调整继电器的通断时间，从而达到加热器温度控制的目的。
但是，在实际使用过程中，由于加热器的工艺设定温度较高，所以将加热器从室温加热到工艺设定温度所需时间较长，腔室维护后加热器重新升温，或者工艺设定温度调整，都需要一个较长的等待过程，温度控制效率低。另外，温控器、继电器、测温热偶等部件出现故障时，加热器会出现持续升温的可能，造成部件或者硅片的损坏，温度控制准确性差。因此，通过上述方法对加热器进行加热，存在温度控制效率低、温度控制准确性低的问题。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种半导体工艺设备及其温度控制方法，以解决现有技术中存在的在对半导体工艺设备的温度进行控制时，存在的控制效率低、控制准确性低的问题。
为解决上述技术问题，本发明实施例是这样实现的：
第一方面，本发明实施例提供的一种半导体工艺设备的温度控制方法，所述方法应用于半导体工艺设备，所述方法包括：
检测所述半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度；
确定所述实际温度所属的温度区间，其中，所述温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区；
根据所述实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制所述加热器进行加热。
可选地，所述多个温度区间是通过以下步骤设定的：
获取所述加热器的目标温度和预设的安全余量；
获取预设时间内的历史升温数据；
确定所述历史升温数据中的温度波动区间，基于所述温度波动区间、所述目标温度以及所述安全余量，确定所述快速升温区、温度精调区和温度失控区。
可选地，所述基于所述温度波动区间、所述目标温度以及所述安全余量，确定所述快速升温区、温度精调区和温度失控区，包括：
基于所述温度波动区间的高峰值和所述预设安全余量，确定第一温度阈值，所述第一温度阈值大于所述目标温度；
基于所述第一温度阈值和所述目标温度，确定第二温度阈值，所述第二温度阈值小于所述目标温度；
将不大于所述第二温度阈值的温度区间确定为所述快速升温区，将大于所述第二温度阈值且不大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度精调区，将大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度失控区。
可选地，根据所述温度精调区对应的加热策略，控制所述加热器进行加热，包括：
获取所述实际温度与所述目标温度之间的第一温度偏差值，以及上一次检测的实际温度与所述目标温度之间的第二温度偏差值；
基于所述第一偏差值和所述第二偏差值，确定实际温度的偏差值变化率；
基于所述第一偏差值、所述偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量；
基于所述目标参数修正量对所述加热器的控制参数进行修正，并基于修正后的所述控制参数控制所述加热器进行加热。
可选地，所述基于所述第一偏差值、所述偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量，包括：
将所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值划分为多个集合，并获取所述第一偏差值所属的第一集合；
基于所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值，确定对应的历史升温数据偏差值变化率；
将所述历史升温数据偏差值变化率划分为多个集合，并获取所述偏差值变化率所属的第二集合；
根据所述预设的修正量确定规则，以及所述第一集合和所述第二集合，确定所述目标参数修正量。
可选地，根据所述快速升温区对应的加热策略，控制所述加热器进行加热，包括：
控制所述半导体工艺设备工艺腔室内的辅助加热设备与所述加热器同时进行加热。
可选地，根据所述温度失控区对应的加热策略，控制所述加热器进行加热，包括：
控制所述加热器停止进行加热。
第二方面，本发明实施例提供了一种半导体工艺设备的温度控制装置，所述装置包括：
检测模块，用于检测所述半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度；
确定模块，用于确定所述实际温度所属的温度区间，其中，所述温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区；
加热模块，用于根据所述实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制所述加热器进行加热。
可选地，所述装置，还包括：
第一获取模块，用于获取所述加热器的目标温度和预设的安全余量；
第二获取模块，用于获取预设时间内的历史升温数据；
温区确定模块，用于确定所述历史升温数据中的温度波动区间，基于所述温度波动区间、所述目标温度以及所述安全余量，确定所述快速升温区、温度精调区和温度失控区。
可选地，所述，温区确定模块，用于：
基于所述温度波动区间的高峰值和所述预设安全余量，确定第一温度阈值，所述第一温度阈值大于所述目标温度；
基于所述第一温度阈值和所述目标温度，确定第二温度阈值，所述第二温度阈值小于所述目标温度；
将不大于所述第二温度阈值的温度区间确定为所述快速升温区，将大于所述第二温度阈值且不大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度精调区，将大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度失控区。
可选地，所述加热模块，用于：
获取所述实际温度与所述目标温度之间的第一温度偏差值，以及上一次检测的实际温度与所述目标温度之间的第二温度偏差值；
基于所述第一偏差值和所述第二偏差值，确定实际温度的偏差值变化率；
基于所述第一偏差值、所述偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量；
基于所述目标参数修正量对所述加热器的控制参数进行修正，并基于修正后的所述控制参数控制所述加热器进行加热。
可选地，所述加热模块，用于：
将所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值划分为多个集合，并获取所述第一偏差值所属的第一集合；
基于所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值，确定对应的历史升温数据偏差值变化率；
将所述历史升温数据偏差值变化率划分为多个集合，并获取所述偏差值变化率所属的第二集合；
根据所述预设的修正量确定规则，以及所述第一集合和所述第二集合，确定所述目标参数修正量。
可选地，所述加热模块，用于：
控制所述半导体工艺设备工艺腔室内的辅助加热设备与所述加热器同时进行加热。
可选地，所述加热模块，用于：
控制所述加热器停止进行加热。
第三方面，本发明实施例提供一种半导体工艺设备，包括：工艺腔室、加热器、温度检测器、继电器、控制器，其中，
所述加热器设置在所述工艺腔室中；
所述温度检测器用于检测所述加热器的实际温度；
所述继电器用于控制所述加热器；
所述控制器与所述温度检测器、所述继电器连接，用于确定所述实际温度所属的温度区间，其中，所述温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区；根据所述实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制所述加热器进行加热。
可选地，还包括：辅助加热设备、调功器，其中，
所述辅助加热设备设置在所述工艺腔室中；
所述调功器用于控制所述辅助加热设备；
所述控制器还与所述调功器连接，还用于在所述实际温度属于所述快速升温区时，控制所述辅助加热设备与所述加热器同时进行加热。
可选地，还包括：保护开关，所述继电器通过所述保护开关与所述加热器连接；
所述控制器还与所述保护开关连接，还用于在所述实际温度属于所述温度失控区时，断开所述保护开关。
由以上本发明实施例提供的技术方案可见，本发明实施例通过检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度，确定实际温度所属的温度区间，其中，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。这样，可以通过实际温度所属的温度区间的不同，确定对应的加热策略，保证温度控制的准确性，同时，根据确定的加热策略，控制加热器对工艺腔室进行加热，也可以实现对加热器的及时调整，提高温度控制效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种半导体工艺设备的温度控制方法的流程示意图；
图2为一种半导体工艺设备的构造的示意图；
图3为又一种半导体工艺设备的构造的示意图；
图4为本发明另一种半导体工艺设备的温度控制方法的流程示意图；
图5为本发明一种多个温度区间确定方法的示意图；
图6为本发明一种半导体工艺设备的温度控制装置的结构示意图；
图7为本发明一种半导体工艺设备的结构的示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供一种半导体工艺设备及其温度控制方法。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供一种半导体工艺设备的温度控制方法，该方法的执行主体可以为半导体工艺设备的控制器，也可以是半导体工艺设备的服务器，该服务器可以是独立的服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群。该方法具体可以包括以下步骤：
在S102中，检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度。
以PVD设备中的铜互连设备为例，如图2所示，在该PVD设备中，可以有4个腔室，包括去气腔室、预清洗腔室、Ta(N)沉积腔室和Cu沉积腔室，可以分别用于进行加热除气工艺(即清洗工艺)、预清洗工艺、Ta(N)沉积工艺和Cu沉积工艺。其中，去气腔室可以作为上述的工艺腔室，在去气腔室中可以进行加热除气工艺，如图3所示，在PVD设备中，可以有下位机、温控器、继电器、温度检测器(如测温热偶等)等部件，下位机可以将目标温度发送给温控器，温控器在接收到目标温度后，可以输出PWM波控制继电器的通断，在继电器导通时，工艺腔室中的加热器(Heater)可以供电升温，在加热器升温过程中，温控器可以通过温度检测器获取工艺腔室内加热器的温度。
控制器可以根据某一个温度检测器获取工艺腔室内的温度，作为工艺腔室内的实际温度，或者，为保证温度检测的准确性，可以将PVD设备中的多个温度检测器检测到的工艺腔室内的温度的平均值，作为工艺腔室内的实际温度。
另外，在确定工艺腔室内加热器的实际温度时，为避免温度检测器出现故障，导致确定的实际温度出现偏差，可以对多个温度检测器检测到的温度进行检测，以确定多个温度检测器是否出现故障，如果未检测出温度检测器出现故障，则可以继续根据多个温度检测器检测到的温度，确定工艺腔室内加热器的实际温度。例如，假设PVD设备中有两个测温热偶(即2个温度检测器)，分别为测温热偶1和测温热偶2，可以根据测温热偶1和测温热偶2检测到的温度的差值和预设差值阈值的关系，确定这两个测温热偶是否出现故障，如果温度的差值大于预设差值阈值，则可以确定测温热偶中的至少有1个测温热偶出现故障，如果温度的差值不大于预设差值阈值，则可以确定这两个测温热偶都未出现故障。
在S104中，确定实际温度所属的温度区间。
其中，多个温度区间可以至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，
可以预设多个温度区间。例如，假设半导体工艺设备用于进行工艺的目标温度假设为300度，预设安全余量为25度，则可以将不大于275的温度区间预设为快速升温区，将大于275度且不大于325度的温度区间预设为温度精调区，将大于325度的温度区间预设为温度失控区。或者，还可以将不大于300度的温度区间预设为快速升温区，将大于300度且不大于325度的温度区间预设为温度精调区，将大于325度的温度区间预设为温度失控区。
此外，预设安全余量可以根据加热器的不同，而有所不同，例如，预设安全余量可以与加热器的功率为正相关关系，即如果加热器的功率较大，则对应的预设安全余量可以较大，如果加热器的功率较小，则对应的预设安全余量可以较小。
另外，上述基于目标温度和预设安全余量确定多个温度区间的方法是一种可选地、可实现的确定方法，在实际应用场景中，还可以有多种温度区间的确定方法，本发明实施例对此不作具体限定。
假设快速升温区为不大于300度的温度区间，温度精调区为大于300度且不大于325度的温度区间，温度失控区为大于325度的温度区间。
如果工艺腔室内加热器的实际温度为100度，则实际温度所属的温度区间可以为快速升温区，对应的加热策略可以为加热策略1，即通过加热策略1可以控制加热器继续为工艺腔室进行加热。或者，如果工艺腔室内加热器的实际温度为400度，则实际温度所属的温度区间可以为温度失控区，对应的加热策略可以为加热策略2，即通过加热策略2可以控制加热器停止为工艺腔室进行加热。
上述加热策略的确定方法是一种可选地、可实现的确定方法，在实际应用场景中，还可以多种不同的确定方法，可以根据实际应用场景的不同而有所不同，本发明实施例对此不作具体限定。
在S106中，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。
根据当前工艺腔室内加热器的实际温度所属的温度区间，确定对应的加热策略，并根据加热策略，实现对加热器的精准控制，可以使工艺腔室内的温度达到稳定。
此外，如果工艺腔室内的实际温度已经达到工艺设定温度(即目标温度)，而PVD设备中的温控器、继电器、温度检测器等部件中的一个或多个出现故障，如果继续为工艺腔室进行加热，就会导致部件或者基片的损坏。而基于上述S102～S106，PVD设备的控制器(或服务器)可以根据目标温度和实际温度，确定对应的加热策略为停止加热策略(即当前实际温度所属的温度区间为温度失控区)，可以控制加热器停止对工艺腔室的加热，避免造成部件或者基片的损坏。
本发明实施例提供一种半导体工艺设备的温度控制方法，通过检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度，确定实际温度所属的温度区间，其中，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。这样，可以通过实际温度所属的温度区间的不同，确定对应的加热策略，保证温度控制的准确性，同时，根据确定的加热策略，控制加热器对工艺腔室进行加热，也可以实现对加热器的及时调整，提高温度控制效率。
实施例二
如图4所示，本发明实施例提供一种半导体工艺设备的温度控制方法，该方法的执行主体可以为半导体工艺设备的控制器，也可以是半导体工艺设备的服务器，该服务器可以是独立的服务器，也可以是由多个服务器组成的服务器集群。该方法具体可以包括以下步骤：
在S402中，获取加热器的目标温度和预设的安全余量。
在S404中，获取预设时间内的历史升温数据。
其中，以PVD设备为例，预设时间可以为近1个月或近半年等，历史升温数据可以是PVD设备基于目标温度进行加热时，工艺腔室内的升温变化情况。
例如，可以获取近三个月内，PVD设备的工艺设定温度为目标温度的情况下，PVD设备在运行过程中的温度变化情况(即历史升温数据)，其中，获取到的历史升温数据可以包括历史升温数据1，历史升温数据1可以包括：第1分钟-50度，第2分钟-100度，第3分钟-300度，第4分钟-300度，第5分钟-350度，第6分钟-0度。
在S406中，确定历史升温数据中的温度波动区间，基于温度波动区间、目标温度以及安全余量，确定快速升温区、温度精调区和温度失控区。
在实际应用中，上述S406的处理方式可以多种多样，以下提供一种可选的实现方式，具体可以参见下述步骤一～步骤三处理。
步骤一，基于温度波动区间的高峰值和预设安全余量，确定第一温度阈值。
其中，第一温度阈值大于目标温度。
假设基于历史升温数据，可以绘制出如图5所示的温度变化曲线图，则可以将温度波动区间中的高峰值与预设安全余量的和，作为第一温度阈值，例如，假设温度波动区间的高峰值为310度，预设安全余量为40度，则对应第一温度阈值可以为310+40＝350度。
步骤二，基于第一温度阈值和目标温度，确定第二温度阈值。
其中，第二温度阈值小于目标温度。
假设第一温度阈值为350度，目标温度为300度，则对应的第二温度阈值可以为300-(350-300)＝250度。
此外，上述第二温度阈值的确定方法是一种可选地、可实现的确定方法，在实际应用场景中，还可以有多种不同的确定方法，例如，还可以根据温度波动区间的低峰值和预设安全余量，确定第二温度阈值，如低峰值假设为210度，预设安全余量为40度，则对应的第二温度阈值可以为210+40＝250度，第二温度阈值的确定方法可以根据实际应用场景的不同而有所不同，本发明实施例对此不作具体限定。
步骤三，将不大于第二温度阈值的温度区间确定为快速升温区，将大于第二温度阈值且不大于第一温度阈值的温度区间确定为温度精调区，将大于第一温度阈值的温度区间确定为温度失控区。
如图5所示，快速升温区可以为不大于250度的温度区间，温度精调区可以为大于250度且不大于350度的温度区间，温度失控区可以为大于350度的温度区间。
在S408中，检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度。
在S410中，确定实际温度所属的温度区间。
上述S408～S410的具体处理过程可以参见上述实施例一中的S102～S104的相关内容，在此不再赘述。
在S412中，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。
优选地，如果温度区间为快速升温区，则对应的加热策略可以为：控制半导体工艺设备工艺腔室内的辅助加热设备与加热器同时进行加热。例如，如图2所示，可以将工艺腔室中的加热灯泡作为辅助加热设备，在执行加热策略时，可以控制加热灯泡对工艺腔室进行加热，或者，还可以在加热器中添加辅助加热丝，通过辅助加热丝，辅助加热器为工艺腔室进行快速加热。这样，可以避免由于加热器即使满功率输出，也会产生的升温耗时较长、升温速度较慢的问题，可以提高PVD设备的生产效率。
优选地，如果温度区间为温度精调区，则对应的加热策略可以为加热策略b，可以根据下述步骤一～步骤四，执行加热策略(即加热策略b)，以对工艺腔室的温度进行精准调节。
步骤一，获取当实际温度与目标温度之间的第一温度偏差值，以及上一次检测的实际温度与目标温度之间的第二温度偏差值。
例如，假设的目标温度为300度，当前加热器的实际温度为250度，上一次检测的实际温度为200度，则第一温度偏差值可以为300-250＝50度，第二温度偏差值可以为300-200＝100度。
步骤二，基于第一偏差值和第二偏差值，确定实际温度的偏差值变化率。
假设检测周期的时长为t分钟，则实际温度的偏差值变化率即为
Figure BDA0002525908760000101
Figure BDA0002525908760000102
其中，en为第一偏差值，en-1为第二偏差值，t为检测周期的时长，Δe为偏差值变化率。假设检测周期的时长为1分钟，第一偏差值为50度，第二偏差值为100度，则基于上述公式，可以实际温度的偏差变化率即为50。
步骤三，基于第一偏差值、偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量。
将预设时间内的历史升温数据与目标温度的偏差值划分为多个集合，并获取第一偏差值所属的第一集合。
可以获取每个历史升温数据与目标温度的偏差值，然后将偏差值等分为多个集合，并获取第一偏差值所属的第一集合。例如，历史升温数据与目标温度的偏差值的区间范围为0～70度，则可以按比例划分为7个集合，分别可以为负大1(NB1)、负中1(NM1)、负小1(NS1)、零1(ZO1)、正小1(PS1)、正中1(PM1)、正大1(PB1)这7个集合，其中，负大可以为偏差值为小于10度的区间范围，负中可以为不小于10度且小于20负的区间范围，以此类推，可以得到上述7个集合对应的区间范围。然后可以根据第一偏差值的大小，确定第一偏差值所属的第一集合。例如，第一偏差值如果为20度，则对应的第一集合即为负中1集合。
基于预设时间内的历史升温数据与目标温度的偏差值，确定对应的历史升温数据偏差值变化率。将历史升温数据偏差值变化率划分为多个集合，并获取当前实际温度的偏差值变化率所属的第二集合。
与上述得到第一集合的方法相同，可以将历史升温数据偏差值变化率划分为多个集合，并获取当前实际温度的偏差值变化率所属的第二集合。例如，偏差值变化率对应的多个集合可以包括负大2(NB2)、负中2(NM2)、负小2(NS2)、零2(ZO2)、正小2(PS2)、正中2(PM2)、正大2(PB2)这7个集合，第二集合可以为零2集合。
根据预设的修正量确定规则，以及第一集合和第二集合，确定目标参数修正量。
其中，目标参数修正量可以包括预设比例调整参数的参数修正量、预设积分调整参数的参数修正量和预设微分参数的参数修正量，不同的目标参数修正量可以对应不同的修正量确定规则。
可以基于第一集合和第二集合，以及不同的预设的修正量确定规则，分别确定上述三个目标参数修正量。例如，在确定预设比例调整参数的参数修正量，可以根据表1所示的预设修正量确定规则1，通过第一集合和第二集合的集合类型，确定预设比例调整参数的参数修正量(即目标参数修正量)所属的集合类型。
表1
Figure BDA0002525908760000121
另外，还可以通过表2所示的预设修正量确定规则2，确定预设积分调整参数的参数修正量所属的集合类型，通过表3所示的预设修正量确定规则3，确定预设微分调整参数的参数修正量所属的集合类型。
表2
Figure BDA0002525908760000122
表3
Figure BDA0002525908760000131
例如，假设第一集合为NM1，第二集合为ZO2，则基于上述表1，可以确定预设比例调整参数的参数修正量(即目标参数1)所属的集合为PS3，基于上述表2，可以确定预设积分调整参数的参数修正量(即目标参数2)所属的集合为NS4，基于上述表3，可以确定预设微分参数的参数修正量(即目标参数3)所属的集合为NM5，在根据预设的参数集合对应关系，分别确定与PS3、NS4和NM5对应的参数修正量，例如，PS3对应的参数修正量可以为3，NS4对应的参数修正量可以为2.5，NM5对应的参数修正量可以为5。
步骤四，基于目标参数修正量对加热器的控制参数进行修正，并基于修正后的控制参数控制加热器进行加热。
在PVD设备中，温控器可以基于PID算法，确定控制继电器通断时间的PWM波，通过对PID算法中控制参数的修正，可以对温度曲线进行优化，避免温度超调、超期稳态误差以及温度控制滞后等问题。例如，可以将温控器的PID算法中的控制参数与目标参数修正量的和，作为加热器的控制参数，并基于该控制参数，确定对应的PWM波，以控制加热器为工艺腔室进行精准加热。
优选地，如果温度区间为温度失控区，则对应的加热策略可以：控制加热器停止进行加热。例如，可以控制继电器切断加热器的输出，以停止加热器的加热。
本发明实施例提供一种半导体工艺设备的温度控制方法，通过检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度，确定实际温度所属的温度区间，其中，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。这样，可以通过实际温度所属的温度区间的不同，确定对应的加热策略，保证温度控制的准确性，同时，根据确定的加热策略，控制加热器对工艺腔室进行加热，也可以实现对加热器的及时调整，提高温度控制效率。
实施例三
以上为本发明实施例提供的半导体工艺设备的温度控制方法，基于同样的思路，本发明实施例还提供一种半导体工艺设备的温度控制装置，如图6所示。
该半导体工艺设备的温度控制装置包括：检测模块601、确定模块602和加热模块603，其中：
检测模块601，用于检测所述半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度；
确定模块602，用于确定所述实际温度所属的温度区间，其中，所述温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区；
加热模块603，用于根据所述实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制所述加热器进行加热。
在本发明实施例中，所述装置，还包括：
第一获取模块，用于获取所述加热器的目标温度和预设的安全余量；
第二获取模块，用于获取预设时间内的历史升温数据；
温区确定模块，用于确定所述历史升温数据中的温度波动区间，基于所述温度波动区间、所述目标温度以及所述安全余量，确定所述快速升温区、温度精调区和温度失控区。
在本发明实施例中，所述，温区确定模块601，用于：
基于所述温度波动区间的高峰值和所述预设安全余量，确定第一温度阈值，所述第一温度阈值大于所述目标温度；
基于所述第一温度阈值和所述目标温度，确定第二温度阈值，所述第二温度阈值小于所述目标温度；
将不大于所述第二温度阈值的温度区间确定为所述快速升温区，将大于所述第二温度阈值且不大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度精调区，将大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度失控区。
在本发明实施例中，所述加热模块603，用于：
获取所述实际温度与所述目标温度之间的第一温度偏差值，以及上一次检测的实际温度与所述目标温度之间的第二温度偏差值；
基于所述第一偏差值和所述第二偏差值，确定实际温度的偏差值变化率；
基于所述第一偏差值、所述偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量；
基于所述目标参数修正量对所述加热器的控制参数进行修正，并基于修正后的所述控制参数控制所述加热器进行加热。
在本发明实施例中，所述加热模块603，用于：
将所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值划分为多个集合，并获取所述第一偏差值所属的第一集合；
基于所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值，确定对应的历史升温数据偏差值变化率；
将所述历史升温数据偏差值变化率划分为多个集合，并获取所述偏差值变化率所属的第二集合；
根据所述预设的修正量确定规则，以及所述第一集合和所述第二集合，确定所述目标参数修正量。
在本发明实施例中，所述加热模块603，用于：
控制所述半导体工艺设备工艺腔室内的辅助加热设备与所述加热器同时进行加热。
可选地，所述加热模块，用于：
控制所述加热器停止进行加热。
本发明实施例提供一种半导体工艺设备的温度控制装置，通过检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度，确定实际温度所属的温度区间，其中，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。这样，可以通过实际温度所属的温度区间的不同，确定对应的加热策略，保证温度控制的准确性，同时，根据确定的加热策略，控制加热器对工艺腔室进行加热，也可以实现对加热器的及时调整，提高温度控制效率。
实施例四
本实施例提供一种半导体工艺设备，该半导体工艺设备包括：工艺腔室、加热器、温度检测器、继电器、控制器，其中，
加热器可以设置在工艺腔室中。
温度检测器可以用于检测加热器的实际温度。
继电器可以用于控制加热器。
控制器可以与温度检测器、继电器连接，用于确定实际温度所属的温度区间，其中，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区；根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。
其中，控制器可以是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，或者，控制器还可以是其他嵌入式控制器等。
本发明实施例提供一种半导体工艺设备通过检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度，确定实际温度所属的温度区间，其中，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。这样，可以通过实际温度所属的温度区间的不同，确定对应的加热策略，保证温度控制的准确性，同时，根据确定的加热策略，控制加热器对工艺腔室进行加热，也可以实现对加热器的及时调整，提高温度控制效率。
实施例五
本发明实施例提供又一种半导体工艺设备。该半导体工艺设备包含了上述实施例四的半导体工艺设备的全部功能单元，并在其基础上，对其进行了改进，改进内容如下：
还包括辅助加热设备和调功器，其中，辅助加热设备可以设置在工艺腔室中。辅助加热设备可以为工艺腔室中的加热灯泡，或者，辅助加热设备还可以是工艺腔室中的辅助加热丝等。
调功器可以用于控制辅助加热设备。
控制器还可以与调功器相连接，还用于：在实际温度属于快速升温区时，控制辅助加热设备与加热器同时进行加热。
还包括：保护开关，继电器通过保护开关与加热器连接，控制器还可以与保护开关连接，还用于在实际温度属于所述温度失控区时，断开保护开关。
另外，控制器还可以用于获取加热器的目标温度和预设的安全余量，获取预设时间内的历史升温数据，确定历史升温数据中的温度波动区间，基于温度波动区间、目标温度以及安全余量，确定快速升温区、温度精调区和温度失控区。
另外，控制器还可以用于基于温度波动区间的高峰值和预设安全余量，确定第一温度阈值，第一温度阈值大于目标温度，基于第一温度阈值和目标温度，确定第二温度阈值，第二温度阈值小于目标温度，将不大于第二温度阈值的温度区间确定为快速升温区，将大于第二温度阈值且不大于第一温度阈值的温度区间确定为温度精调区，将大于第一温度阈值的温度区间确定为温度失控区。
如果实际温度所属的温度区间为温度精调区，控制器还用于：获取实际温度与目标温度之间的第一温度偏差值，以及上一次检测的实际温度与目标温度之间的第二温度偏差值，基于第一偏差值和第二偏差值，确定实际温度的偏差值变化率，基于第一偏差值、偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量，基于目标参数修正量对加热器的控制参数进行修正，并基于修正后的控制参数控制加热器进行加热。
此外，控制器还用于：将预设时间内的历史升温数据与目标温度的偏差值划分为多个集合，并获取第一偏差值所属的第一集合，基于预设时间内的历史升温数据与目标温度的偏差值，确定对应的历史升温数据偏差值变化率，将历史升温数据偏差值变化率划分为多个集合，并获取偏差值变化率所属的第二集合，根据预设的修正量确定规则，以及第一集合和第二集合，确定目标参数修正量。
如果实际温度所属的温度区间为快速升温区，控制器还可以用于控制半导体工艺设备工艺腔室内的辅助加热设备与加热器同时进行加热。
如果实际温度所属的温度区间为温度失控区，控制器还可以用于控制加热器停止进行加热。
以PVD设备为例，如图7所示，在PVD设备中，可以有工艺腔室、加热器、温度检测器(包括温度检测器1和温度检测器2)、继电器、辅助加热设备(如可以为工艺腔室中的加热灯泡)以及控制器，此外，还可以有温控器和继电器。
控制器可以接收下位机发送的目标温度，然后通过温度检测器2检测工艺腔室内加热器的实际温度，并根据目标温度，确定实际温度所属的温度区间，如果实际温度所属的温度区间为快速升温区，则对应的加热策略可以为加热策略a，如果实际温度所属的区间为温度精调区，则对应的加热策略可以为加热策略b，如果实际温度所述的区间为温度失控区，则对应的加热策略可以为加热策略c。在确定了加热策略后，可以执行该加热策略。
其中，如果加热策略为加热策略a，则控制器可以通过调功器控制辅助加热设备的启动，以使辅助加热设备与加热器同时进行加热，达到快速升温的目的。
如果加热策略为加热策略b，则控制器可以根据检测到的工艺腔室的实际温度和目标温度，确定目标参数修正量，并将目标参数修正量发送给温控器，以对温控器中的控制参数进行修正，并使温控器基于修正后的控制参数和温度检测器1检测到的加热器的实际温度，调整PWM波以控制继电器的通断，对加热器的温度进行精准的调整。此外，假设加热策略为加热策略b，而在温度控制调整时，如果检测到辅助加热设备仍处于运行状态，则可以通过调功器关闭辅助加热设备。
如果加热策略为加热策略c，则控制器可以通过继电器切断继电器的输出(即切断加热器的输出)，以停止加热器的加热。
本发明实施例提供一种半导体工艺设备，通过检测半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度，确定实际温度所属的温度区间，其中，温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区，根据实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制加热器进行加热。这样，可以通过实际温度所属的温度区间的不同，确定对应的加热策略，保证温度控制的准确性，同时，根据确定的加热策略，控制加热器对工艺腔室进行加热，也可以实现对加热器的及时调整，提高温度控制效率。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
还需要说明的是，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过程、方法、商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过程、方法、商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“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本领域技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体工艺设备的温度控制方法，所述方法包括：
检测所述半导体工艺设备工艺腔室内加热器的实际温度；
确定所述实际温度所属的温度区间，其中，所述温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区；
根据所述实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制所述加热器进行加热。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个温度区间是通过以下步骤设定的：
获取所述加热器的目标温度和预设的安全余量；
获取预设时间内的历史升温数据；
确定所述历史升温数据中的温度波动区间，基于所述温度波动区间、所述目标温度以及所述安全余量，确定所述快速升温区、温度精调区和温度失控区。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述温度波动区间、所述目标温度以及所述安全余量，确定所述快速升温区、温度精调区和温度失控区，包括：
基于所述温度波动区间的高峰值和所述预设安全余量，确定第一温度阈值，所述第一温度阈值大于所述目标温度；
基于所述第一温度阈值和所述目标温度，确定第二温度阈值，所述第二温度阈值小于所述目标温度；
将不大于所述第二温度阈值的温度区间确定为所述快速升温区，将大于所述第二温度阈值且不大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度精调区，将大于所述第一温度阈值的温度区间确定为所述温度失控区。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，根据所述温度精调区对应的加热策略，控制所述加热器进行加热，包括：
获取所述实际温度与所述目标温度之间的第一温度偏差值，以及上一次检测的实际温度与所述目标温度之间的第二温度偏差值；
基于所述第一偏差值和所述第二偏差值，确定实际温度的偏差值变化率；
基于所述第一偏差值、所述偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量；
基于所述目标参数修正量对所述加热器的控制参数进行修正，并基于修正后的所述控制参数控制所述加热器进行加热。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一偏差值、所述偏差值变化率以及预设的修正量确定规则，确定目标参数修正量，包括：
将所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值划分为多个集合，并获取所述第一偏差值所属的第一集合；
基于所述预设时间内的历史升温数据与所述目标温度的偏差值，确定对应的历史升温数据偏差值变化率；
将所述历史升温数据偏差值变化率划分为多个集合，并获取所述偏差值变化率所属的第二集合；
根据所述预设的修正量确定规则，以及所述第一集合和所述第二集合，确定所述目标参数修正量。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述快速升温区对应的加热策略，控制所述加热器进行加热，包括：
控制所述半导体工艺设备工艺腔室内的辅助加热设备与所述加热器同时进行加热。
7.根据权利要求3所的方法，其特征在于，根据所述温度失控区对应的加热策略，控制所述加热器进行加热，包括：
控制所述加热器停止进行加热。
8.一种半导体工艺设备，包括：工艺腔室、加热器、温度检测器、继电器、控制器，其中，
所述加热器设置在所述工艺腔室中；
所述温度检测器用于检测所述加热器的实际温度；
所述继电器用于控制所述加热器；
所述控制器与所述温度检测器、所述继电器连接，用于确定所述实际温度所属的温度区间，其中，所述温度区间至少包括快速升温区、温度精调区和温度失控区；根据所述实际温度所属的温度区间对应的加热策略，控制所述加热器进行加热。
9.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括：辅助加热设备、调功器，其中，
所述辅助加热设备设置在所述工艺腔室中；
所述调功器用于控制所述辅助加热设备；
所述控制器还与所述调功器连接，还用于在所述实际温度属于所述快速升温区时，控制所述辅助加热设备与所述加热器同时进行加热。
10.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，还包括：保护开关，所述继电器通过所述保护开关与所述加热器连接；
所述控制器还与所述保护开关连接，还用于在所述实际温度属于所述温度失控区时，断开所述保护开关。
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