CN113110644B - 静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统 - Google Patents
静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统,其中,静电卡盘用于承载晶圆,静电卡盘的温度控制方法包括:获取静电卡盘的实际承载温度以及用于对静电卡盘进行加热的加热部件的实际加热温度;根据静电卡盘的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件所需提供的目标加热温度;根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件的加热功率,以通过调节加热部件的实际加热温度,使静电卡盘的实际承载温度和预设承载温度相等。本发明提供的静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统,能够更加准确且及时的对加热部件和静电卡盘的温度进行控制,从而减小静电卡盘的温度波动,提高静电卡盘的温度稳定性,进而提高半导体工艺稳定性以及产能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺技术领域,具体地,涉及一种静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统。
背景技术
在物理气相沉积(Physical Vapour Deposition,简称PVD)工艺中,待加工的晶圆(Wafer)放置于静电卡盘(Electrostatic Chuck,简称ESC)上,加热器(Heater)作为热源提供热量,静电卡盘与加热器间隔设置,二者之间通有气体,气体将加热器的温度传导至静电卡盘,从而使静电卡盘的温度达到工艺温度。在工艺过程中,需要对加热器的加热进行控制,使静电卡盘的温度保持稳定。
现有对加热器的加热进行控制的方式,是通过在工艺过程中对加热器的对应设置在其中的内外线圈的部分的温度进行检测,并将检测到的温度与预设的加热器的目标温度进行比较,以根据比较结果对加热器中的内外线圈的通电时间和/或加热功率进行控制,从而对加热器的加热进行控制。
但是,在工艺过程中等离子体以及靶材粒子与晶圆的碰撞,也会使静电卡盘的温度上升,而由于静电卡盘与加热器之间是通过气体热传导的,使得检测到的加热器的温度相对于静电卡盘的温度具有较大的滞后性,无法及时反馈静电卡盘的温度,导致静电卡盘的温度会超过工艺温度,当静电卡盘的温度超过工艺温度时,就需要等待静电卡盘的温度下降至工艺温度,从而导致产能受到严重影响。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提出了一种静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统,其能够更加准确且及时的对加热部件和静电卡盘的温度进行控制,从而减小静电卡盘的温度波动,提高静电卡盘的温度稳定性,进而提高半导体工艺稳定性以及产能。
为实现本发明的目的而提供一种静电卡盘的静电卡盘的温度控制方法,所述静电卡盘用于承载晶圆,包括:
获取所述静电卡盘的实际承载温度以及用于对所述静电卡盘进行加热的加热部件的实际加热温度;
根据所述静电卡盘的预设承载温度和所述实际承载温度,计算所述加热部件所需提供的目标加热温度;
根据所述实际加热温度和所述目标加热温度,调节所述加热部件的加热功率,以通过调节所述加热部件的实际加热温度,使所述静电卡盘的实际承载温度和所述预设承载温度相等。
可选的,所述根据所述静电卡盘的所述预设承载温度和所述实际承载温度,计算所述加热部件所需提供的所述目标加热温度包括:
计算所述预设承载温度与所述实际承载温度的承载温度差值;
根据所述承载温度差值,在所述加热部件的加热温度范围内,计算与所述承载温度差值对应的所述目标加热温度。
可选的,所述根据所述承载温度差值,在所述加热部件的所述加热温度范围内,计算与所述承载温度差值对应的所述目标加热温度包括:
根据所述承载温度差值,在所述静电卡盘的第一控制量程内,计算与所述承载温度差值对应的第一控制量;
根据所述第一控制量,在预设的所述加热部件的加热温度范围内,计算与所述第一控制量对应的所述目标加热温度。
可选的,所述根据所述实际加热温度和所述目标加热温度,调节所述加热部件的所述加热功率包括:
计算所述目标加热温度与所述实际加热温度的加热温度差值;
根据所述加热温度差值,在所述加热部件的第二控制量程内,计算与所述加热温度差值对应的第二控制量;
根据所述第二控制量,在所述加热部件的额定加热功率范围内,调节所述加热部件的所述加热功率。
可选的,所述静电卡盘的温度控制方法包括:
获取所述加热部件的第一加热区域的第一实际加热温度;
计算所述目标加热温度与所述第一实际加热温度的第一加热温度差值;
根据所述第一加热温度差值,在第一子控制量程内,计算与所述第一加热温度差值对应的第一子控制量;
根据所述第一子控制量和预设的控制比例,在第二子控制量程内,计算与所述第一子控制量对应的第二子控制量;
根据所述第一子控制量,在与所述第一加热区域对应的所述加热部件的第一加热主体的第一额定加热功率范围内,调节所述第一加热主体的第一加热功率;
根据所述第二子控制量,在所述加热部件的第二加热主体的第二定加热功率范围内,调节所述第二加热主体的第二加热功率;
所述第二加热主体相对于所述第一加热主体靠近或远离所述加热部件的中心。
可选的,所述控制比例大于1,所述第二加热主体相对于所述第一加热主体靠近所述加热部件的中心,所述第二加热功率大于所述第一加热功率,所述第二子控制量为所述第一子控制量与所述控制比例的积;或者,所述控制比例小于1,所述第二加热主体相对于所述第一加热主体远离所述加热部件的中心,所述第二加热功率小于所述第一加热功率,所述第二子控制量为所述第一子控制量与所述控制比例的积。
可选的,所述静电卡盘的温度控制方法包括:
获取所述加热部件的第一加热区域的第一实际加热温度以及第二加热区域的第二实际加热温度;
计算所述目标加热温度与所述第一实际加热温度的第一加热温度差值,以及所述目标加热温度与所述第二实际加热温度的第二加热温度差值;
根据所述第一加热温度差值,在第一子控制量程内,计算与所述第一加热温度差值对应的第一子控制量,并根据所述第二加热温度差值,在第二子控制量程内,计算与所述第二加热温度差值对应的第二子控制量;
根据所述第一子控制量,在与所述第一加热区域对应的所述加热部件的第一加热主体的第一额定加热功率范围内,调节所述第一加热主体的第一加热功率;
根据所述第二子控制量,在与所述第二加热区域对应的所述加热部件的第二加热主体的第二额定加热功率范围内,调节所述第二加热主体的第二加热功率;
所述第二加热主体相对于所述第一加热主体靠近或远离所述加热部件的中心。
本发明还提供一种温度控制系统,采用如本发明提供的所述静电卡盘的温度控制方法,所述温度控制系统包括温度获取模块和处理控制模块,其中,所述温度获取模块与所述处理控制模块通信连接,用于获取所述静电卡盘的实际承载温度以及用于对所述静电卡盘进行加热的加热部件的实际加热温度,并向所述处理控制模块发送所述实际承载温度以及所述实际加热温度;
所述处理控制模块用于根据所述静电卡盘的预设承载温度和所述实际承载温度,计算所述加热部件所需提供的目标加热温度,并根据所述实际加热温度和所述目标加热温度,调节所述加热部件的加热功率,以通过调节所述加热部件的实际加热温度,使所述静电卡盘的实际承载温度和所述预设承载温度相等。
可选的,所述温度获取模块包括第一温度获取部件和第二温度获取部件,所述处理控制模块包括第一处理控制部件、第二处理控制部件和第三处理控制部件,其中,所述第一处理控制部件通过第一温度获取部件获取所述静电卡盘的所述实际承载温度,并向所述第二处理控制部件发送所述目标加热温度;
所述第二处理控制部件通过所述第二温度获取部件获取所述加热部件的所述第一加热区域的所述第一实际加热温度,并根据所述目标加热温度和所述第一实际加热温度,调节所述第一加热主体的第一加热功率;
所述第三处理控制部件与对应于第二加热区域的所述加热部件的第二加热主体电连接,所述第三处理控制部件和所述第二控制部件控制连接,所述第三处理部件基于和所述第二处理控制部件间预设的控制比例,调节所述第二加热主体的所述第二加热功率。
可选的,所述温度获取模块包括第一温度获取部件、第二温度获取部件和第三温度获取部件,所述处理控制模块包括第一处理控制部件、第二处理控制部件和第三处理控制部件,其中,所述第一处理控制部件通过第一温度获取部件获取所述静电卡盘的所述实际承载温度,所述第一控制部件分别和所述第二处理控制部件和所述第三处理控制部件控制连接;
所述第二控制部件通过所述第二温度获取部件获取所述加热部件的所述第一加热区域的所述第一实际加热温度,并根据所述目标加热温度和所述第一实际加热温度,调节所述第一加热主体的所述第一加热功率;
所述第三处理控制部件通过所述第三温度获取部件获取所述加热部件的所述第二加热区域的所述第二实际加热温度,并根据所述目标加热温度和所述第二实际加热温度,调节所述第二加热主体的所述第二加热功率。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的静电卡盘的温度控制方法,通过获取静电卡盘的实际承载温度以及用于对静电卡盘进行加热的加热部件的实际加热温度,以根据静电卡盘的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件所需提供的目标加热温度,再根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件的加热功率,以通过调节加热部件的实际加热温度,使静电卡盘的实际承载温度和预设温度相等,这与现有的控制加热部件加热静电卡盘的方式区别在于,本发明提供的静电卡盘的温度控制方法,可以具有固定不变的静电卡盘的预设承载温度,而可以不再具有固定不变的加热部件的预设加热温度,加热部件的目标加热温度是随静电卡盘的实际承载温度的变化而变化的,而对加热部件的加热功率的调节,又是根据加热部件的实际加热温度和目标加热温度来决定的,因此,本发明提供的静电卡盘的温度控制方法中,通过调节加热部件的实际加热温度,使静电卡盘的实际承载温度和预设承载温度相等,是基于静电卡盘的预设承载温度和和实际承载温度,对加热部件的加热功率进行调节来实现的,而不再是基于加热部件的预设加热温度和实际加热温度,对加热部件的加热功率进行调节来实现的,由于静电卡盘的实际承载温度相对于加热部件的温度能够更加准确且及时的反应静电卡盘的温度,因此,本发明提供的静电卡盘的温度控制方法能够更加准确且及时的调节加热部件的实际加热温度,使静电卡盘的实际承载温度和预设承载温度相等,即,能够更加准确且及时的对加热部件和静电卡盘的温度进行控制,从而减小静电卡盘的温度波动,提高静电卡盘的温度稳定性,进而提高半导体工艺稳定性,并且,由于静电卡盘的温度稳定性得到提高,使半导体工艺由于静电卡盘温度过高而导致停产的情况的概率降低,进而提高半导体工艺产能。
本发明提供的温度控制系统,借助温度获取模块获取静电卡盘的实际承载温度以及用于对静电卡盘进行加热的加热部件的实际加热温度,并向处理控制模块发送实际承载温度以及实际加热温度,并借助处理控制模块根据静电卡盘的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件所需提供的目标加热温度,并根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件的加热功率,以通过调节加热部件的实际加热温度,使静电卡盘的实际承载温度和预设承载温度相等,从而借助本发明提供静电卡盘的温度控制方法,能够更加准确且及时的对加热部件和静电卡盘的温度进行控制,继而减小静电卡盘的温度波动,提高静电卡盘的温度稳定性,进而提高半导体工艺稳定性以及产能。
附图说明
图1为本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法的一种流程图;
图2为本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法的另一种流程图;
图3为本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法的又一种流程图;
图4为本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法的再一种流程图;
图5为本发明实施例提供的温度控制系统的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的温度控制系统的一种结构示意图;
图7为本发明实施例提供的温度控制系统的另一种结构示意图;
图8为分别采用现有温度控制控制方法和采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法时静电卡盘的实际承载温度变化示意图;
图9为现有的一种温度控制系统的结构示意图;
附图标记说明:
11-上位机;12-第一温度获取部件;13-第二温度获取部件;14-第三温度获取部件;16-第一处理控制部件;17-第二处理控制部件;18-第三处理控制部件;19-第一执行部件;21-第二执行部件;23-加热部件;24-第一加热主体;25-第二加热主体;26-导热气体;27-静电卡盘;28-晶圆;29-等离子体;31-靶材;32-工艺腔室;33-热电偶;34-内线圈;35-外线圈;36-继电器;37-下位机;38-控制器。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图来对本发明提供的静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统进行详细描述。
为了能够更加容易的理解本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法,首先以半导体物理气相沉积工艺为例,介绍现有技术中如何对加热部件23和静电卡盘27的温度进行控制。如图9所示,在半导体物理气相沉积工艺中,静电卡盘27设置在工艺腔室32中,用于承载晶圆28,加热部件23与静电卡盘27间隔的设置在静电卡盘27的下方,加热部件23与静电卡盘27之间通有导热气体26,使加热部件23与静电卡盘27之间相互热传导,即,当加热部件23的温度高于静电卡盘27时,加热部件23的热量会经导热气体26传导至静电卡盘27,当静电卡盘27的温度高于加热部件23时,加热部件23的热量会经导热气体26传导至静电卡盘27,靶材31与静电卡盘27间隔的设置在静电卡盘27的上方,工艺气体在靶材31与静电卡盘27之间形成等离子体29对靶材31进行轰击,使靶材31原子从靶材31中溅射出来,溅射出来的靶材31原子会向下运动与晶圆28碰撞,从而沉积在晶圆28上,并且,工艺气体形成的部分等离子体29也会向下运动与晶圆28碰撞。而当溅射出来的靶材31原子以及工艺气体形成的等离子体29与晶圆28碰撞时,会导致晶圆28的温度上升,从而导致原本处于工艺温度的静电卡盘27的温度上升,因此,在半导体物理气相沉积工艺中,需要对加热部件23的加热温度进行控制,以静电卡盘27的温度上升时,能够使静电卡盘27的温度下降至满足半导体物理气相沉积工艺的工艺温度,从而能够使晶圆28的温度下降至满足半导体物理气相沉积工艺的工艺温度。
现有的半导体物理气相沉积工艺中,对加热部件23和静电卡盘27的温度进行控制,是半导体物理气相沉积工艺,借助热电偶33实时检测加热部件23的内线圈34和外线圈35的实际加热温度,并将内线圈34和外线圈35的实际加热温度发送至控制器38,控制器基于内线圈34和外线圈35的实际加热温度和下位机37中预设的内线圈34和外线圈35的实际加热温度的预设加热温度,向内线圈34和外线圈35的继电器36发送电信号,以通过控制内线圈34和外线圈35的继电器36的通断,对内线圈34和外线圈35的实际加热温度进行控制,从而对加热部件23的温度进行控制,继而对静电卡盘27的温度进行控制,进而对晶圆28的温度进行控制。而由于静电卡盘27与加热部件23之间是通过导热气体26进行热传导的,因此,当原本处于工艺温度的静电卡盘27的温度上升时,加热部件23的温度并不会立刻上升,而是会在导热气体26将静电卡盘27的热量传导至加热部件23上后才会上升,而此时加热部件23的温度又有可能会进一步上升,因此,加热部件23的温度并不能够准确且及时的反应静电卡盘27的温度,相对于静电卡盘27的温度具有一定的滞后性,因此,无法准确且及时的对加热部件23的温度进行控制,从而无法准确且及时的对静电卡盘27的温度进行控制,导致原本处于工艺温度的静电卡盘27的温度超过工艺温度。
如图1所示,本实施例提供一种静电卡盘27的温度控制方法,静电卡盘27用于承载晶圆,包括:
S1,获取静电卡盘27的实际承载温度以及用于对静电卡盘27进行加热的加热部件23的实际加热温度;
S2,根据静电卡盘27的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件23所需提供的目标加热温度;
S3,根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件23的加热功率,以通过调节加热部件23的实际加热温度,使静电卡盘27的实际承载温度和预设承载温度相等。
本实施例提供的静电卡盘27的温度控制方法,通过获取静电卡盘27的实际承载温度以及用于对静电卡盘27进行加热的加热部件23的实际加热温度,以根据静电卡盘27的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件23所需提供的目标加热温度,再根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件23的加热功率,以通过调节加热部件23的实际加热温度,使静电卡盘27的实际承载温度和预设温度相等,这与现有的控制加热部件23加热静电卡盘27的方式区别在于,本实施例提供的静电卡盘27的温度控制方法,可以具有固定不变的静电卡盘27的预设承载温度,而可以不再具有固定不变的加热部件23的预设加热温度,加热部件23的目标加热温度是随静电卡盘27的实际承载温度的变化而变化的,而对加热部件23的加热功率的调节,又是根据加热部件23的实际加热温度和目标加热温度来决定的,因此,本实施例提供的静电卡盘27的温度控制方法中,通过调节加热部件23的实际加热温度,使静电卡盘27的实际承载温度和预设承载温度相等,是基于静电卡盘27的预设承载温度和实际承载温度,对加热部件23的加热功率进行调节来实现的,而不再是基于加热部件23的预设加热温度和实际加热温度,对加热部件23的加热功率进行调节来实现的,由于静电卡盘27的实际承载温度相对于加热部件23的温度能够更加准确且及时的反应静电卡盘27的温度,因此,本实施例提供的静电卡盘27的温度控制方法能够更加准确且及时的调节加热部件23的实际加热温度,使静电卡盘27的实际承载温度和预设承载温度相等,即,能够更加准确且及时的对加热部件23和静电卡盘27的温度进行控制,从而减小静电卡盘27的温度波动,提高静电卡盘27的温度稳定性,进而提高半导体工艺稳定性,并且,由于静电卡盘27的温度稳定性得到提高,使半导体工艺由于静电卡盘27温度过高而导致停产的情况的概率降低,进而提高半导体工艺产能。
因此,当溅射出来的靶材31原子以及工艺气体形成的等离子体29与晶圆28碰撞,导致晶圆28的温度上升,导致原本处于工艺温度的静电卡盘27的温度上升时,若采用本实施例提供的静电卡盘的温度控制方法,通过获取静电卡盘27的实际承载温度,基于静电卡盘27的预设承载温度和实际承载温度,对加热部件23的加热功率进行调节,由于静电卡盘27的实际承载温度就是静电卡盘27的温度,因此,静电卡盘27的实际承载温度能够准确且及时的反应静电卡盘27的温度,与静电卡盘27的温度是同步变化的,不具有任何滞后性,因此,能够准确且及时的调节加热部件23的实际加热温度,使静电卡盘27的实际承载温度和预设承载温度相等,即,能够准确且及时对加热部件23的温度进行控制,从而能够准确且及时的对静电卡盘27的温度进行控制,使原本处于工艺温度的静电卡盘27的温度仍保持在工艺温度。
可选的,静电卡盘27的预设承载温度可以为满足半导体工艺要求的工艺温度。静电卡盘27的预设承载温度需要能够使承载于其上的晶圆28在半导体工艺中的温度满足半导体工艺要求。
可选的,加热部件23所需提供的目标加热温度可以为满足半导体工艺要求的工艺温度。加热部件23所需提供的目标加热温度需要能够使静电卡盘27在半导体工艺中的实际承载温度维持在满足静电卡盘27的预设承载温度,因此,加热部件23所需提供的目标加热温度是会变化的,当静电卡盘27的实际承载温度升高至高于静电卡盘27的预设承载温度时,则加热部件23所需提供的目标加热温度下降,以使静电卡盘27的实际承载温度能够下降至满足静电卡盘27的预设承载温度,当静电卡盘27的实际承载温度下降至低于静电卡盘27的预设承载温度时,则加热部件23所需提供的目标加热温度上升,以使静电卡盘27的实际承载温度能够上升至满足静电卡盘27的预设承载温度。
如图2所示,在本发明一优选实施例中,根据静电卡盘27的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件23所需提供的目标加热温度可以包括:
S21,计算预设承载温度与实际承载温度的承载温度差值;
S22,根据承载温度差值,在加热部件23的加热温度范围内,计算与承载温度差值对应的目标加热温度。
如图3所示,在本发明一优选实施例中,根据承载温度差值,在加热部件23的加热温度范围内,计算与承载温度差值对应的目标加热温度差值可以包括:
S221,根据承载温度差值,在静电卡盘27的第一控制量程内,计算与承载温度差值对应的第一控制量;
S222,根据第一控制量,在预设的加热部件23的加热温度范围内,计算与第一控制量对应的目标加热温度。
在本发明一优先实施例中,计算预设承载温度与实际承载温度的承载温度差值,即,承载温度差值=预设承载温度-实际承载温度,根据承载温度差值,在静电卡盘27的第一控制量程内,计算与承载温度差值对应的第一控制量可以采用PID(ProportionIntegral Differential)算法,PID算法可以在闭环控制过程中,基于被控制对象的偏差值,通过比例(Proportion)、积分(Integral)和微分(Differential)三种控制算法的组合有效地纠正被控制对象的偏差,从而使被控制对象达到一个稳定的状态。当采用PID算法根据承载温度差值,在静电卡盘27的第一控制量程内,计算与承载温度差值对应的第一控制量时,被控制对象即为静电卡盘27,PID算法可以根据静电卡盘27的偏差值,即,静电卡盘27的实际承载温度与预设承载温度的承载温度差值,通过比例、积分和微分三种算法的组合计算出能够有效地纠正静电卡盘27的偏差,使被控制对象达到一个稳定的状态,即,纠正静电卡盘27的实际承载温度与预设承载温度的偏差,使静电卡盘27的实际承载温度稳定在预设承载温度的第一控制量,在采用PID算法时,第一控制量程为0%-100%,第一控制量可以是第一控制量程中的任意值,也可以是第一控制量程的端值,即,第一控制量可以是0%-100%之间的任意值,也可以是0%或者100%。
如图5所示,在采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法时,可以在采用上位机11中预先设定预设承载温度,可以采用例如测温热电偶等第一温度获取部件12对静电卡盘27的实际承载温度进行检测获取,第一温度获取部件12在检测获取到实际承载温度后,可以将实际承载温度反馈至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器(ProgrammableLogic Controller,简称PLC)或者嵌入式控制器等第一处理控制部件16,第一处理控制部件16在获取到实际承载温度后,可以先计算预设承载温度与实际承载温度的承载温度差值,即,承载温度差值=预设承载温度-实际承载温度,再采用PID算法根据承载温度差值,在静电卡盘27的第一控制量程内,计算与承载温度差值对应的第一控制量,并可以将第一控制量通过量程转化,在预设的加热部件23的加热温度范围内,计算与第一控制量对应的目标加热温度。
根据第一控制量,在预设的加热部件23的加热温度范围内,计算与第一控制量对应的目标加热温度,例如,以采用铝靶材31进行物理气相沉积工艺为例,静电卡盘27的预设承载温度可以为275℃,预设的加热部件23的加热温度范围可以为0℃-295℃,第一控制量程为0%-100%,当实际承载温度为275℃时,承载温度差值为0℃,此时第一处理控制部件16可以采用PID算法计算出的与承载温度差值对应的第一控制量为96.6%左右,即,第一处理控制部件16可以通过预设的PID算法中的公式和承载温度差值计算出第一控制量为96.6%左右,则目标加热温度为295℃*96.6%≈285℃。但是,预设的加热部件23的加热温度范围并不以此为限,例如,预设的加热部件23的加热温度范围为0℃-300℃,第一控制量为50%,则目标加热温度为300℃*50%=150℃,例如,预设的加热部件23的加热温度范围为0℃-300℃,第一控制量为100%,则目标加热温度为300℃*100%=300℃。
在本发明一优选实施例中,加热温度范围的两个端值中温度较高的一个端值可以大于预设承载温度。
这样的设计是由于加热部件23与静电卡盘27间隔设置,加热部件23与静电卡盘27之间是通过导热气体26进行热传导,因此,加热部件23的热量在通过导热气体26传导至静电卡盘27的过程中,会有部分热量损失,导致加热部件23的热量无法全部传导至静电卡盘27,因此,就需要加热部件23能够达到的最大温度高于静电卡盘27的所需达到的工艺温度,即,预设的加热部件23的加热温度范围的两个端值中温度较高的一个端值大于静电卡盘27的预设承载温度,才能够将静电卡盘27加热至工艺温度。例如,预设承载温度为275℃,则加热温度范围的两个端值中温度较高的一个端值可以为295℃。
如图4所示,在本发明一优选实施例中,根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件23的加热功率可以包括:
S31,计算目标加热温度与实际加热温度的加热温度差值;
S32,根据加热温度差值,在加热部件23的第二控制量程内,计算与加热温度差值对应的第二控制量;
S33,根据第二控制量,在加热部件23的额定加热功率范围内,调节加热部件23的加热功率。
在本发明一优先实施例中,计算目标加热温度与实际加热温度的加热温度差值,即,加热温度差值=目标加热温度-实际加热温度,根据加热温度差值,在加热部件23的第二控制量程内,计算与加热温度差值对应的第二控制量可以采用PID(ProportionIntegral Differential)算法,当采用PID算法根据加热温度差值,在加热部件23的第二控制量程内,计算与加热温度差值对应的第二控制量时,被控制对象即为加热部件23,PID算法可以根据加热部件23的偏差值,即,加热部件23的目标加热温度与实际加热温度的加热温度差值,通过比例、积分和微分三种算法的组合计算出能够有效地纠正加热部件23的偏差,使被控制对象达到一个稳定的状态,即,纠正加热部件23的实际加热温度与目标加热温度的偏差,使加热部件23的实际加热温度稳定在目标加热温度的第二控制量,在采用PID算法时,第二控制量程为0%-100%,第二控制量可以是第二控制量程中的任意值,也可以是第二控制量程的端值,即,第二控制量可以是0%-100%之间的任意值,也可以是0%或者100%。
根据第二控制量,在加热部件23的额定加热功率范围内,调节加热部件23的加热功率,与根据第一控制量,在预设的加热部件23的加热温度范围内,计算与第一控制量对应的目标加热温度类似,在此就不再赘述。
如图5所示,加热部件23中可以设置有第一加热主体24和第二加热主体25,其中,第一加热主体24可以环绕在第二加热主体25的周围,第一加热主体24和第二加热主体25用于分别提供第一加热功率和第二加热功率,对加热部件23进行加热,这样可以提高加热部件23的温度均匀性,从而提高静电卡盘27的温度均匀性,但是,加热部件23中的加热主体的数量以及分布情况并不以此为限,例如,第二加热主体25也可以环绕在第一加热主体24的周围,另外,加热部件23中还可以设置第三加热主体甚至更多个加热主体。
在一些实施例中,第一加热主体24可以包括加热丝。
在一些实施例中,第二加热主体25可以包括加热丝。
在本发明一优选实施例中,检测加热静电卡盘27的加热部件23的实际加热温度可以包括:
获取加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度;
计算目标加热温度与实际加热温度的加热温度差值可以包括:
计算目标加热温度与第一实际加热温度的第一加热温度差值;
根据加热温度差值,在加热部件23的第二控制量程内,计算与加热温度差值对应的第二控制量可以包括:
根据第一加热温度差值,在第一子控制量程内,计算与第一加热温度差值对应的第一子控制量;
根据第一子控制量和预设的控制比例,在第二子控制量程内,计算与第一子控制量对应的第二子控制量;
根据第二控制量,在加热部件23的额定加热功率范围内,调节加热部件23的加热功率可以包括:
根据第一子控制量,在与第一加热区域对应的加热部件23的第一加热主体24的第一额定加热功率范围内,调节第一加热主体24的第一加热功率;
根据第二子控制量,在加热部件23的第二加热主体25的第二额定加热功率范围内,调节第二加热主体25的第二加热功率;
第二加热主体25相对于第一加热主体24靠近或远离加热部件23的中心。
如图5和图6所示,以加热部件23中设置有第一加热主体24和第二加热主体25,第一加热主体24环绕在第二加热主体25的周围,即,第二加热主体25相对于第二加热主体25靠近加热部件23的中心为例对本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法进行说明。
在采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法时,可以采用例如测温热电偶等第二温度获取部件13对第一加热区域的第一实际加热温度进行检测获取,加热部件23的第一加热区域为加热部件23的与第一加热主体24对应的部分,第二温度获取部件13在检测获取到第一实际加热温度后,可以将第一实际加热温度反馈至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第二处理控制部件17,第二处理控制部件17在获取到第一实际加热温度后,可以先计算目标加热温度与第一实际加热温度的第一加热温度差值,即,第一加热温度差值=目标加热温度-第一实际加热温度,再采用PID算法根据第一加热温度差值,在第一加热主体24的第一子控制量程内,计算与第一加热温度差值对应的第一子控制量,第二处理控制部件17在计算出第一子控制量程后,可以将第一子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第一执行部件19,第一执行部件19在获取到第一子控制量后,可以根据第一子控制量,在第一加热主体24的第一额定加热功范围内,调节第一加热主体24的第一加热功率,以调节加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度。
第二处理控制部件17在计算出第一子控制量程后,还可以将第一控制量至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第三处理控制部件18,第三处理控制部件18在获取到第一子控制量后,可以根据第一子控制量和预设的控制比例,控制比例同样可以理解为一种跟随系数,即第二加热主体25的加热功率跟随第一加热主体24的加热功率。在第二子控制量程(例如,可以为0%-100%)内,计算与第一子控制量对应的第二子控制量,第三处理控制部件18在计算出第二子控制量程后,可以将第二子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第二执行部件21,第二执行部件21在获取到第二子控制量后,可以根据第二子控制量,在第二加热主体25的第二额定加热功率范围内,调节第二加热主体25的第二加热功率,以调节加热部件23的第二加热区域的第二实际加热温度,加热部件23的第二加热区域为加热部件23的与第二加热主体25对应的部分。
根据第一子控制量和预设的控制比例,在第二子控制量程内,计算与第一子控制量对应的第二子控制量,例如,以第一子控制量程和第二子控制量程均为0%-100%,控制比例为4.8为例,若第一子控制量为10%,则第二子控制量可以为第一子控制量与控制比例的积,即,10%*4.8=48%。以采用铝靶材31进行物理气相沉积工艺为例,若静电卡盘27的预设承载温度可以为275℃,预设的第一加热区域和第二加热区域的加热温度范围可以均为0℃-295℃,若需要使静电卡盘27的实际承载温度稳定在275℃,则需要第一加热区域的实际加热温度稳定在285℃,此时,若控制比例为4.8为,则第二加热区域的实际加热温度可以稳定在270℃,虽然此时第二加热主体25的第二加热功率大于第一加热主体24的第一加热功率,但是,由于静电卡盘27的中心区域通常还设置有冷却结构(图中未示出),因此,与第二加热主体25对应的第二加热区域的温度却高于与第一加热主体24对应的第一加热区域。
采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法,当静电卡盘27的实际承载温度刚开始快速升高时,第一处理控制部件16会根据第一温度获取部件12检测获取到的实际承载温度的升高实时降低第一控制量,第一控制量通过量程转化为目标加热温度发送至第二处理控制部件17,当第二处理控制器获取到的目标加热温度低于第二温度获取部件13检测获取到的第一加热主体24的实际加热温度时,第二处理控制部件17的第一子控制量降低,而第三处理控制部件18的第二子控制量是跟随第二处理控制部件17的第一子控制量的变化而变化的,从而实时降低第一加热主体24的第一加热功率和第二加热主体25的第二加热功率,使加热部件23的第一加热区域和第二加热区域的温度快速降低,抵消掉半导体物理气相沉积工艺导致的静电卡盘27的实际承载温度的升高,进而使静电卡盘27的实际承载温度保持稳定。当静电卡盘27的实际承载温度降低时,则处理控制组件控制使加热部件23的第一加热区域和第二加热区域的温度快速升高,并且,由于第二子控制量为第一子控制量与控制比例的积,因此,无需获取加热部件23的第二加热区域的第二实际加热温度,从而可以简化静电卡盘的温度控制方法。
以采用铝靶材31进行物理气相沉积工艺为例,当静电卡盘27的实际承载温度从275℃开始升高时,第一温度获取部件12检测获取到的静电卡盘27的实际承载温度反馈至第一处理控制部件16,第一处理控制部件16的第一控制量从96.6%开始降低,第一区域的实际加热温度升高越快降低越快,第一区域的实际加热温度升高越多降低越多,第二处理控制部件17获取的目标加热温度从285℃开始降低,当目标加热温度降低时,第一加热主体24的第一加热功率降低,使第一区域的实际加热温度开始下降,第二加热主体25的第二加热功率跟随第一加热主体24的第一加热功率的变化而变化,使第二加热区域的实际加热温度同样开始下降。
如图8所示,为分别采用现有的温度控制控制方法和采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法在连续对五十个例如晶圆等晶圆28进行半导体物理气相沉积工艺后,静电卡盘27的实际承载温度,其中,现有的温度控制控制方法在对十几个例如晶圆等晶圆28进行半导体物理气相沉积工艺后,静电卡盘27的实际承载温度(如图8中曲线A所示)会超过工艺温度275℃,达到282℃-288℃,而采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法在对十几个例如晶圆等晶圆28进行半导体物理气相沉积工艺后,静电卡盘27的实际承载温度(如图8中曲线B所示)仍能够稳定在工艺温度275℃左右(272℃-278℃),可见,本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法对静电卡盘27的实际承载温度的控制效果明显优于温度控制控制方法。
在本发明一优选实施例中,控制比例可以大于1,第二加热主体25相对于第一加热主体24靠近加热部件23的中心,第二加热功率大于第一加热功率,第二子控制量为第一子控制量与控制比例的积;或者,控制比例可以小于1,第二加热主体25相对于第一加热主体24远离加热部件23的中心,第二加热功率小于第一加热功率,第二子控制量为第一子控制量与控制比例的积。这样的设计是由于静电卡盘27的中心区域通常还设置有冷却结构,而为了使第一区域的第一实际加热温度和第二区域的实际加热温度接近甚至相同,以提高静电卡盘27的温度均匀性,就需要使第二加热主体25和第一加热主体24中的靠近加热部件23中心的一个的加热功率大于,远离加热部件23中心的一个的加热功率,以抵消掉由冷却结构带来的第一区域的第一实际加热温度和第二区域的实际加热温度的差距,从而使第一区域的第一实际加热温度和第二区域的实际加热温度接近甚至相同。
在本发明一优选实施例中,获取加热部件23的实际加热温度可以包括:
获取加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度以及第二加热区域的第二实际加热温度;
计算目标加热温度与实际加热温度的加热温度差值可以包括:
计算目标加热温度与第一实际加热温度的第一加热温度差值,并计算目标加热温度与第二实际加热温度的第二加热温度差值;
根据加热温度差值,在加热部件23的第二控制量程内,计算与加热温度差值对应的第二控制量可以包括:
根据第一加热温度差值,在第一子控制量程内,计算与第一加热温度差值对应的第一子控制量,并根据第二加热温度差值,在第二子控制量程内,计算与第二加热温度差值对应的第二子控制量;
根据第二控制量,在加热部件23的额定加热功率范围内,调节加热部件23的加热功率可以包括:
根据第一子控制量,在与第一加热区域对应的加热部件23的第一加热主体24的第一额定加热功率范围内,调节第一加热主体24的第一加热功率;
根据第二子控制量,在加热部件23的第二加热主体25的第二定加热功率范围内,调节第二加热主体25的第二加热功率;
第二加热主体25相对于第一加热主体24靠近或远离加热部件23的中心。
如图5和图7所示,以加热部件23中设置有第一加热主体24和第二加热主体25,第一加热主体24环绕在第二加热主体25的周围,即,第二加热主体25相对于第二加热主体25靠近加热部件23的中心为例对本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法进行说明。
在采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法时,可以采用例如测温热电偶等第二温度获取部件13对第一加热区域的第一实际加热温度进行检测获取,并可以采用例如测温热电偶等第三温度获取部件14对第二加热区域的第二实际加热温度进行检测获取,加热部件23的第一加热区域为加热部件23的与第一加热主体24对应的部分,加热部件23的第二加热区域为加热部件23的与第二加热主体25对应的部分,第二温度获取部件13在检测获取到第一实际加热温度后,可以将实际加热温度反馈至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第二处理控制部件17,第三温度获取部件14在检测获取到第二实际加热温度后,可以将第二实际加热温度反馈至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第三处理控制部件18。
第二处理控制部件17在获取到第一实际加热温度后,可以先计算目标加热温度与第一实际加热温度的第一加热温度差值,即,第一加热温度差值=目标加热温度-第一实际加热温度,再采用PID算法根据第一加热温度差值,在第一加热主体24的第一子控制量程内,计算与第一加热温度差值对应的第一子控制量,第二处理控制部件17在计算出第一子控制量程后,可以将第一子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第一执行部件19,第一执行部件19在获取到第一子控制量后,可以根据第一子控制量,在第一加热主体24的第一额定加热功范围内,调节第一加热主体24的第一加热功率,以调节加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度。
第三处理控制部件18在获取到第二实际加热温度后,可以先计算目标加热温度与第二实际加热温度的第二加热温度差值,即,第二加热温度差值=目标加热温度-第二实际加热温度,再采用PID算法根据第二加热温度差值,在第二加热主体25的第二子控制量程内,计算与第二加热温度差值对应的第二子控制量,第三处理控制部件18在计算出第二子控制量程后,可以将第二子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第二执行部件21,第二执行部件21在获取到第二子控制量后,可以根据第二子控制量,在第二加热主体25的第二额定加热功范围内,调节第二加热主体25的第二加热功率,以调节加热部件23的第二加热区域的第二实际加热温度。这样,由于可以分别获取加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度以及第二加热区域的第二实际加热温度,因此,可以对第一加热主体24的第一加热功率和第二加热主体25的第二加热功率实现单独控制,提高静电卡盘的温度控制方法的灵活性。
作为另一个技术方案,本发明实施例还提供一种温度控制系统,采用如本发明实施例提供的静电卡盘27的温度控制方法,温度控制系统包括温度获取模块和处理控制模块,其中,温度获取模块与处理控制模块通信连接,用于获取静电卡盘27的实际承载温度以及用于对静电卡盘27进行加热的加热部件23的实际加热温度,并向处理控制模块发送实际承载温度以及实际加热温度;处理控制模块用于根据静电卡盘27的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件23所需提供的目标加热温度,并根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件23的加热功率,以通过调节加热部件23的实际加热温度,使静电卡盘27的实际承载温度和预设承载温度相等。
本发明实施例提供的温度控制系统,借助温度获取模块获取静电卡盘27的实际承载温度以及用于对静电卡盘27进行加热的加热部件23的实际加热温度,并向处理控制模块发送实际承载温度以及实际加热温度,并借助处理控制模块根据静电卡盘27的预设承载温度和实际承载温度,计算加热部件23所需提供的目标加热温度,并根据实际加热温度和目标加热温度,调节加热部件23的加热功率,以通过调节加热部件23的实际加热温度,使静电卡盘27的实际承载温度和预设承载温度相等,从而借助本发明实施例提供的静电卡盘27的温度控制方法,能够更加准确且及时的对加热部件23和静电卡盘27的温度进行控制,继而减小静电卡盘27的温度波动,提高静电卡盘27的温度稳定性,进而提高半导体工艺稳定性以及产能。
如图5和图6所示,在本发明一优选实施例中,温度获取模块可以包括第一温度获取部件12和第二温度获取部件13,处理控制模块可以包括第一处理控制部件16、第二处理控制部件17和第三处理控制部件18,其中,第一处理控制部件16通过第一温度获取部件12获取静电卡盘27的实际承载温度,并向第二处理控制部件17发送目标加热温度;第二处理控制部件17通过第二温度获取部件13获取加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度,并根据目标加热温度和第一实际加热温度,调节第一加热主体24的第一加热功率;第三处理控制部件18与对应于第二加热区域的加热部件23的第二加热主体25电连接,第三处理控制部件18和第二控制部件控制连接,第三处理部件基于和第二处理控制部件17间预设的控制比例,调节第二加热主体25的第二加热功率。
以加热部件23中设置有第一加热主体24和第二加热主体25,第一加热主体24环绕在第二加热主体25的周围,即,第二加热主体25相对于第二加热主体25靠近加热部件23的中心为例对本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法进行说明。
在采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法时,可以采用例如测温热电偶等第二温度获取部件13对第一加热区域的第一实际加热温度进行检测获取,加热部件23的第一加热区域为加热部件23的与第一加热主体24对应的部分,第二温度获取部件13在检测获取到第一实际加热温度后,可以将第一实际加热温度反馈至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第二处理控制部件17,第二处理控制部件17在获取到第一实际加热温度后,可以先计算目标加热温度与第一实际加热温度的第一加热温度差值,即,第一加热温度差值=目标加热温度-第一实际加热温度,再采用PID算法根据第一加热温度差值,在第一加热主体24的第一子控制量程内,计算与第一加热温度差值对应的第一子控制量,第二处理控制部件17在计算出第一子控制量程后,可以将第一子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第一执行部件19,第一执行部件19在获取到第一子控制量后,可以根据第一子控制量,在第一加热主体24的第一额定加热功范围内,调节第一加热主体24的第一加热功率,以调节加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度。
第二处理控制部件17在计算出第一子控制量程后,还可以将第一控制量至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第三处理控制部件18,第三处理控制部件18在获取到第一子控制量后,可以根据第一子控制量和预设的控制比例,在第二子控制量程(例如,可以为0%-100%)内,计算与第一子控制量对应的第二子控制量,第三处理控制部件18在计算出第二子控制量程后,可以将第二子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第二执行部件21,第二执行部件21在获取到第二子控制量后,可以根据第二子控制量,在第二加热主体25的第二额定加热功范围内,调节第二加热主体25的第二加热功率,以调节加热部件23的第二加热区域的第二实际加热温度,加热部件23的第二加热区域为加热部件23的与第二加热主体25对应的部分。
根据第一子控制量和预设的控制比例,在第二子控制量程内,计算与第一子控制量对应的第二子控制量,例如,以第一子控制量程和第二子控制量程均为0%-100%,控制比例为4.8为例,若第一子控制量为10%,则第二子控制量可以为第一子控制量与控制比例的积,即,10%*4.8=48%。以采用铝靶材31进行物理气相沉积工艺为例,若静电卡盘27的预设承载温度可以为275℃,预设的第一加热区域和第二加热区域的加热温度范围可以均为0℃-295℃,若需要使静电卡盘27的实际承载温度稳定在275℃,则需要第一加热区域的实际加热温度稳定在285℃,此时,若控制比例为4.8为,则第二加热区域的实际加热温度可以稳定在270℃,虽然此时第二加热主体25的第二加热功率大于第一加热主体24的第一加热功率,但是,由于静电卡盘27的中心区域通常还设置有冷却结构(图中未示出),因此,与第二加热主体25对应的第二加热区域的温度却高于与第一加热主体24对应的第一加热区域。
采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法,当静电卡盘27的实际承载温度刚开始快速升高时,第一处理控制部件16会根据第一温度获取部件12检测获取到的实际承载温度的升高实时降低第一控制量,第一控制量通过量程转化为目标加热温度发送至第二处理控制部件17,当第二处理控制器获取到的目标加热温度低于第二温度获取部件13检测获取到的第一加热主体24的实际加热温度时,第二处理控制部件17的第一子控制量降低,而第三处理控制部件18的第二子控制量是跟随第二处理控制部件17的第一子控制量的变化而变化的,从而实时降低第一加热主体24的第一加热功率和第二加热主体25的第二加热功率,使加热部件23的第一加热区域和第二加热区域的温度快速降低,抵消掉半导体物理气相沉积工艺导致的静电卡盘27的实际承载温度的升高,进而使静电卡盘27的实际承载温度保持稳定。当静电卡盘27的实际承载温度降低时,则处理控制组件控制使加热部件23的第一加热区域和第二加热区域的温度快速升高,并且,由于第二子控制量为第一子控制量与控制比例的积,因此,无需获取加热部件23的第二加热区域的第二实际加热温度,从而可以简化静电卡盘的温度控制方法以及温度控制系统。
如图7所示,在本发明一优选实施例中,温度获取模块可以包括第一温度获取部件12、第二温度获取部件13和第三温度获取部件14,处理控制模块可以包括第一处理控制部件16、第二处理控制部件17和第三处理控制部件18,其中,第一处理控制部件16通过第一温度获取部件12获取静电卡盘27的实际承载温度,第一控制部件分别和第二处理控制部件17和第三处理控制部件18控制连接;第二控制部件通过第二温度获取部件13获取加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度,并根据目标加热温度和第一实际加热温度,调节第一加热主体24的第一加热功率;第三处理控制部件18通过第三温度获取部件14获取加热部件23的第二加热区域的第二实际加热温度,并根据目标加热温度和第二实际加热温度,调节第二加热主体25的第二加热功率。
以加热部件23中设置有第一加热主体24和第二加热主体25,第一加热主体24环绕在第二加热主体25的周围,即,第二加热主体25相对于第二加热主体25靠近加热部件23的中心为例对本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法进行说明。
在采用本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法时,可以采用例如测温热电偶等第二温度获取部件13对第一加热区域的第一实际加热温度进行检测获取,并可以采用例如测温热电偶等第三温度获取部件14对第二加热区域的第二实际加热温度进行检测获取,加热部件23的第一加热区域为加热部件23的与第一加热主体24对应的部分,加热部件23的第二加热区域为加热部件23的与第二加热主体25对应的部分,第二温度获取部件13在检测获取到第一实际加热温度后,可以将实际加热温度反馈至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第二处理控制部件17,第三温度获取部件14在检测获取到第二实际加热温度后,可以将第二实际加热温度反馈至与其通信连接的例如可编程逻辑控制器或者嵌入式控制器等第三处理控制部件18。
第二处理控制部件17在获取到第一实际加热温度后,可以先计算目标加热温度与第一实际加热温度的第一加热温度差值,即,第一加热温度差值=目标加热温度-第一实际加热温度,再采用PID算法根据第一加热温度差值,在第一加热主体24的第一子控制量程内,计算与第一加热温度差值对应的第一子控制量,第二处理控制部件17在计算出第一子控制量程后,可以将第一子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第一执行部件19,第一执行部件19在获取到第一子控制量后,可以根据第一子控制量,在第一加热主体24的第一额定加热功范围内,调节第一加热主体24的第一加热功率,以调节加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度。
第三处理控制部件18在获取到第二实际加热温度后,可以先计算目标加热温度与第二实际加热温度的第二加热温度差值,即,第二加热温度差值=目标加热温度-第二实际加热温度,再采用PID算法根据第二加热温度差值,在第二加热主体25的第二子控制量程内,计算与第二加热温度差值对应的第二子控制量,第三处理控制部件18在计算出第二子控制量程后,可以将第二子控制量发送至与其通信连接的例如固态继电器或调功器等第二执行部件21,第二执行部件21在获取到第二子控制量后,可以根据第二子控制量,在第二加热主体25的第二额定加热功范围内,调节第二加热主体25的第二加热功率,以调节加热部件23的第二加热区域的第二实际加热温度。这样,由于可以分别获取加热部件23的第一加热区域的第一实际加热温度以及第二加热区域的第二实际加热温度,因此,可以对第一加热主体24的第一加热功率和第二加热主体25的第二加热功率实现单独控制,提高静电卡盘的温度控制方法的灵活性。
综上所述,本发明实施例提供的静电卡盘的温度控制方法和温度控制系统,其能够更加准确且及时的对加热部件23和静电卡盘27的温度进行控制,从而减小静电卡盘27的温度波动,提高静电卡盘27的温度稳定性,进而提高半导体工艺稳定性以及产能。
可以解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种静电卡盘的温度控制方法,所述静电卡盘用于承载晶圆,其特征在于,包括:
获取所述静电卡盘的实际承载温度以及用于对所述静电卡盘进行加热的加热部件的实际加热温度;
根据所述静电卡盘的预设承载温度和所述实际承载温度,计算所述加热部件所需提供的目标加热温度;
根据所述实际加热温度和所述目标加热温度,调节所述加热部件的加热功率,以通过调节所述加热部件的实际加热温度,使所述静电卡盘的实际承载温度和所述预设承载温度相等;
其中,所述加热部件包括第一加热主体和第二加热主体,所述第二加热主体相对于所述第一加热主体靠近或远离所述加热部件的中心;
根据所述第一加热主体对应的第一加热温度差值,计算与所述第一加热温度差值对应的第一子控制量;
根据所述第一子控制量和预设的控制比例,计算与所述第一子控制量对应的第二子控制量;
根据所述第一子控制量,调节所述第一加热主体的第一加热功率;
根据所述第二子控制量,调节所述第二加热主体的第二加热功率。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘的温度控制方法,其特征在于,所述根据所述静电卡盘的所述预设承载温度和所述实际承载温度,计算所述加热部件所需提供的所述目标加热温度包括:
计算所述预设承载温度与所述实际承载温度的承载温度差值;
根据所述承载温度差值,在所述加热部件的加热温度范围内,计算与所述承载温度差值对应的所述目标加热温度。
3.根据权利要求2所述的静电卡盘的温度控制方法,其特征在于,所述根据所述承载温度差值,在所述加热部件的所述加热温度范围内,计算与所述承载温度差值对应的所述目标加热温度包括:
根据所述承载温度差值,在所述静电卡盘的第一控制量程内,计算与所述承载温度差值对应的第一控制量;
根据所述第一控制量,在预设的所述加热部件的加热温度范围内,计算与所述第一控制量对应的所述目标加热温度。
4.根据权利要求3所述的静电卡盘的温度控制方法,其特征在于,所述根据所述实际加热温度和所述目标加热温度,调节所述加热部件的所述加热功率包括:
计算所述目标加热温度与所述实际加热温度的加热温度差值;
根据所述加热温度差值,在所述加热部件的第二控制量程内,计算与所述加热温度差值对应的第二控制量;
根据所述第二控制量,在所述加热部件的额定加热功率范围内,调节所述加热部件的所述加热功率。
5.根据权利要求4所述的静电卡盘的温度控制方法,其特征在于,包括:
获取所述加热部件的第一加热区域的第一实际加热温度;
计算所述目标加热温度与所述第一实际加热温度的第一加热温度差值;
根据所述第一加热温度差值,在第一子控制量程内,计算与所述第一加热温度差值对应的第一子控制量;
根据所述第一子控制量和预设的控制比例,在第二子控制量程内,计算与所述第一子控制量对应的第二子控制量;
根据所述第一子控制量,在与所述第一加热区域对应的所述加热部件的第一加热主体的第一额定加热功率范围内,调节所述第一加热主体的第一加热功率;
根据所述第二子控制量,在所述加热部件的第二加热主体的第二额定加热功率范围内,调节所述第二加热主体的第二加热功率。
6.根据权利要求5所述的静电卡盘的温度控制方法,其特征在于,所述控制比例大于1,所述第二加热主体相对于所述第一加热主体靠近所述加热部件的中心,所述第二加热功率大于所述第一加热功率,所述第二子控制量为所述第一子控制量与所述控制比例的积;或者,所述控制比例小于1,所述第二加热主体相对于所述第一加热主体远离所述加热部件的中心,所述第二加热功率小于所述第一加热功率,所述第二子控制量为所述第一子控制量与所述控制比例的积。
7.一种温度控制系统,其特征在于,采用如权利要求1-6任意一项所述的静电卡盘的温度控制方法,所述温度控制系统包括温度获取模块和处理控制模块,其中,所述温度获取模块与所述处理控制模块通信连接,用于获取所述静电卡盘的实际承载温度以及用于对所述静电卡盘进行加热的加热部件的实际加热温度,并向所述处理控制模块发送所述实际承载温度以及所述实际加热温度;
所述处理控制模块用于根据所述静电卡盘的预设承载温度和所述实际承载温度,计算所述加热部件所需提供的目标加热温度,并根据所述实际加热温度和所述目标加热温度,调节所述加热部件的加热功率,以通过调节所述加热部件的实际加热温度,使所述静电卡盘的实际承载温度和所述预设承载温度相等。
8.根据权利要求7所述的温度控制系统,其特征在于,采用权利要求5或6所述的静电卡盘的温度控制方法,所述温度获取模块包括第一温度获取部件和第二温度获取部件,所述处理控制模块包括第一处理控制部件、第二处理控制部件和第三处理控制部件,其中,所述第一处理控制部件通过第一温度获取部件获取所述静电卡盘的所述实际承载温度,并向所述第二处理控制部件发送所述目标加热温度;
所述第二处理控制部件通过所述第二温度获取部件获取所述加热部件的所述第一加热区域的所述第一实际加热温度,并根据所述目标加热温度和所述第一实际加热温度,调节所述第一加热主体的第一加热功率;
所述第三处理控制部件与对应于第二加热区域的所述加热部件的第二加热主体电连接,所述第三处理控制部件和所述第二处理控制部件控制连接,所述第三处理控制部件基于和所述第二处理控制部件间预设的控制比例,调节所述第二加热主体的所述第二加热功率。
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