CN114138030B - 温度控制方法和半导体工艺设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种温度控制方法和半导体工艺设备，应用于半导体装备技术领域，该方法包括：获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值，从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定实际温度值和中间温度值之间的实际偏差值，基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值，通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。本发明通过极值滤波的方式对温度传感器采集到的实际温度值进行滤波，通过靠近中间位置的滤波温度值对热处理腔室的温度进行控制，可以避免热处理腔室内的温度出现较大范围的波动。

Description

温度控制方法和半导体工艺设备

技术领域

本发明涉及半导体装备技术领域，特别是涉及一种温度控制方法和半导体工艺设备。

背景技术

外延生长设备和热退火设备等热处理设备是半导体工艺设备中的关键设备，对温度控制的稳定性要求较高。例如，在外延生长设备的工艺腔室中，腔室内温度的稳定对外延薄膜的生长素率、掺杂稳定性、晶体缺陷等都具有重大影响。

其中，热处理设备的热处理腔室内通常设置有温度传感器，通过温度传感器可以采集热处理腔室内的温度值，根据温度值可以将热处理腔室内的温度控制在目标温度范围内。在热处理过程中，由于设备的硬件结构，温度传感器会被周期性的遮挡，导致温度传感器会周期性的采集到异常的温度值，从而会导致热处理腔室内的温度出现较大的波动。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题是热处理腔室内的温度存在较大波动的问题。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种温度控制方法，应用于半导体工艺设备，所述半导体工艺设备中包括热处理腔室和温度传感器，所述温度传感器用于采集所述热处理腔室内的温度；所述方法包括：

获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值；所述多个历史温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第一预设时长内采集到的多个温度值；

从所述多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定所述实际温度值和所述中间温度值之间的实际偏差值；

根据所述实际偏差值和预先获取的温度波动系数确定滤波偏差值；所述滤波偏差值为所述温度传感器在以所述中间温度值为基准值的情况下，所述实际温度值对应的偏差值；所述温度波动系数由第一温度差与第二温度差的比值确定；所述第一温度差为所述温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述第二温度差为所述温度传感器在至少一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述温度波动周期内包括所述温度传感器被遮挡的情况，以及未被遮挡的情况；

基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值；

通过所述滤波温度值控制所述热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。

可选地，所述基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值，包括：

将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；

获取预先存储的多个第二输出温度值；所述多个第二输出温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个第一输出温度值；

将所述多个第二输出温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述滤波温度值。

可选地，所述基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值，包括：

将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；

获取预先存储的多个历史滤波温度值；所述多个历史滤波温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个滤波温度值；

将所述多个历史滤波温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述实际温度值对应的滤波温度值。

可选地，所述第一预设时长不低于1个所述温度波动周期、且不高于2个所述温度波动周期；和/或,所述第二预设时长不低于1个所述温度波动周期、且不高于2个所述温度波动周期。

可选地，所述中间温度值为所述多个历史温度值中最大历史温度值与最小历史温度值的均值。

可选地，所述热处理腔室内包括用于承载物料的托盘，所述温度传感器用于采集所述托盘的温度；在所述获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值之前，还包括：

获取所述托盘的转动周期，以及所述温度传感器在一个所述转动周期内被其支撑件遮挡的次数；

将所述转动周期和所述次数的比值作为所述温度波动周期，以确定所述第一预设时长和/或所述第二预设时长。

可选地，在所述获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值之前，还包括：

判断当前工艺步骤是否是首次执行所述温度控制方法；

若不是首次执行所述温控控制方法，则直接执行所述获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值的步骤；

若是首次执行所述温度控制方法，则判断前一工艺步骤是否也是执行所述温度控制方法；

若所述前一工艺步骤也是执行所述温度控制方法，则将所述前一工艺步骤执行的所述温度控制方法确定的至少一个滤波温度值作为所述历史温度值，执行所述温度控制方法；

若所述前一工艺步骤不是执行所述温度控制方法，则将所述前一工艺步骤执行的实际温控方法延长第三预设时长，并将所述温度传感器在所述第三预设时长内采集的多个温度值的均值作为所述历史温度值，执行所述温度控制方法。

本发明实施例公开了一种半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括热处理腔室和温度传感器，所述温度传感器用于采集所述热处理腔室内的温度；

所述半导体工艺设备还包括：控制器，用于获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值；所述多个历史温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第一预设时长内采集到的多个温度值；从所述多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定所述实际温度值和所述中间温度值之间的实际偏差值；根据所述实际偏差值和预先获取的温度波动系数确定滤波偏差值；所述滤波偏差值为所述温度传感器在以所述中间温度值为基准值的情况下，所述实际温度值对应的偏差值；所述温度波动系数由第一温度差与第二温度差的比值确定；所述第一温度差为所述温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述第二温度差为所述温度传感器在至少一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述温度波动周期内包括所述温度传感器被遮挡的情况，以及未被遮挡的情况；基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值；通过所述滤波温度值控制所述热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。

可选地，所述控制器，用于将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个第二输出温度值；所述多个第二输出温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个第一输出温度值；将所述多个第二输出温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述滤波温度值。

可选地，所述控制器，用于将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个历史滤波温度值；所述多个历史滤波温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个滤波温度值；将所述多个历史滤波温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述实际温度值对应的滤波温度值。

与背景技术相比，本发明包括以下优点：获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值，从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定实际温度值和中间温度值之间的实际偏差值，基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值，通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。本发明通过极值滤波的方式对温度传感器采集到的实际温度值进行滤波，通过靠近中间位置的滤波温度值对热处理腔室的温度进行控制，可以避免热处理腔室内的温度出现较大范围的波动。

附图说明

图1示出了本实施例提供的一种温度控制方法实施例的步骤流程图；

图2示出了本实施例提供的一种存储列表的示意图；

图3示出了本实施例提供的一种温度传感器采集到的温度曲线示意图；

图4示出了本实施例提供的一种热处理腔室的温控流程图；

图5示出了本实施例提供的一种温度控制装置实施例的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

为了对本发明实施例进行更好的说明，首先对热处理设备中外延生长设备的工艺腔室(即一种热处理腔室)的结构进行简要说明，外延生长设备的工艺腔室内一般设置有托盘、旋转轴、加热器和温度传感器，托盘用于承载物料，并对物料进行加热，物料例如晶圆，也可以称之为晶片。旋转轴用于支撑托盘，并带动托盘转动，托盘底部间隔设置有多个支撑件，托盘和旋转轴通过支撑件连接。在工艺处理时，晶圆放置在托盘上，旋转轴带动托盘转动，以带动托盘上的晶圆转动。加热器例如加热灯，在托盘旋转过程中，通过加热灯对托盘和晶圆进行加热。温度传感器固定设置在支撑件的下部，可以采集托盘的温度值。温度传感器在采集温度的过程中，间隔设置在托盘底部的支撑件在旋转轴的带动下随托盘转动，会周期性的遮挡温度传感器，使温度传感器采集到的温度值会周期性的出现较低的异常值，即在支撑件遮挡温度传感器时，温度传感器采集到的温度值较低，而在支撑件未遮挡温度传感器时，温度传感器采集到的温度值较高。由于半导体工艺设备根据温度传感器采集到的温度值控制加热器的加热功率，当温度传感器采集到的温度值周期性的出现异常值时，会导致外延生长腔室内的温度出现较大波动。

参照图1，示出了本实施例提供的一种温度控制方法实施例的步骤流程图，该方法可以包括如下步骤：

步骤101、获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值。

其中，多个历史温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第一预设时长内采集到的多个温度值。

本实施例中，温度控制方法应用于半导体工艺设备，可以由半导体工艺设备中的上位机或下位机实施，上位机和下位机可以是半导体工艺设备中的计算机、触摸屏和可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)等具有温度控制能力的电子设备。电子设备与热处理腔室内的温度传感器电连接，可以从温度传感器获取温度传感器采集到的温度值，并对获取到的温度值进行存储。示例性地，电子设备中可以建立第一存储列表，以存储从温度传感器获取到的温度值。如图2所示，图2示出了本实施例提供的一种存储列表的示意图，第一存储列表中的第一列为采集到的温度值的编号，例如符号“P1”表示存储列表中的第一个温度值，符号“P2”表示存储列表中的第二个温度值；第二列为采集到的温度值，图2中用符号“T1”表示具体的温度值。

其中，当前时刻为温度控制过程中温度传感器刚采集到温度值的时刻，实际温度值为温度传感器刚采集到的温度值。历史温度值为当前时刻之前采集并存储的温度值。结合上述举例，温度传感器的采样频率可以为10次/每秒，即温度传感器每隔100毫秒(ms)采集一次温度值，在1秒内可以采集10个温度值。电子设备可以每隔100毫秒从温度传感器获取一次采集到的温度值(即实际温度值)，并将获取到的温度值依次存储在第一存储列表内。在温度控制过程中，电子设备可以从温度传感器获取当前时刻采集到的温度值作为实际温度值，同时可以从第一存储列表中获取已经存储的多个历史温度值。例如，若第一预设时长为2秒，获取当前时刻之前的第一预设时长内的多个历史温度值，即获取当前时刻之前2秒内的多个历史温度值。温度传感器每秒可以采集10个温度值，若当前时刻为第20秒，获取当前时刻之前2秒内的多个历史温度值，即从第一存储列表中获取第18秒至第20秒的2秒内的20个温度值，作为历史温度值。

实际应用中，第一存储列表中存储的温度值数量可以根据第一预设时长和温度传感器的采样频率设置，第一预设时长为2秒，温度传感器每秒采集10个温度值，则第一存储列表中可以存储当前时刻之前的2秒内的20个温度值，若第一预设时长为3秒，温度传感器每秒采集20个温度值，则第一存储列表中可以存储当前时刻之前3秒内的60个温度值。当第一存储列表中的温度值已经存满时，在每次采集到新的温度值之后，可以将新的温度值添加到第一存储列表中，并删除第一存储列表中与当前时刻间隔时间最长的一个温度值。在第一次向第一存储列表中添加温度值时，可采用当前采集到的温度值填满第一存储列表，之后再逐渐地更新。第一存储列表的具体形式可以根据需求设置，本实施例对此不做限制。

步骤102、从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定实际温度值和中间温度值之间的实际偏差值。

其中，中间温度值为多个历史温度值所在的温度波动范围内位于中间位置的温度值，实际偏差值为实际温度值与中间温度值之间的差值。

可选地，中间温度值为多个历史温度值中最大历史温度值与最小历史温度值的均值。即从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值的步骤可以通过如下方式实现：

从多个历史温度值中确定最大历史温度值和最小历史温度值；

将最大历史温度值和最小历史温度值的均值作为中间温度值。

参照图3，图3示出了本实施例提供的一种温度传感器采集到的温度曲线示意图，图3中的横轴为时间，纵轴为温度，若A点对应的时刻为当前时刻，则A点对应的温度值为当前时刻采集到的实际温度值，可以用符号Tm表示。结合上述举例，若图3中B点与A点之间的时间差为2秒，则A点与B点之间的多个温度值为预先存储的多个历史温度值。在从图2所示的第一存储列表中获取多个历史温度值之后，首先可以从多个历史温度值中确定最大历史温度值，即图3中C点对应的温度值，可以用符号Tmax表示，以及确定最小历史温度值，即图3中D点对应的温度值，可以用符号Tmix表示，则多个历史温度值对应的温度波动范围从最小历史温度值Tmix至最大历史温度值Tmax。进一步的，位于中间位置的中间温度值为最大历史温度值与最小温度值的均值，即中间温度值为(Tmax+Tmin)/2。最后，可以计算实际温度值与中间温度值之间的差值，得到实际偏差值，实际偏差值为(Tm－(Tmax+Tmin)/2)。

需要说明的是，在第一次采集到实际温度值时，可以将实际温度值赋值给第一存储列表中每个编号对应的温度值，然后从第一存储列表中获取多个历史温度值，采用公式(Tmax+Tmin)/2确定中间温度值。

步骤103、根据实际偏差值和预先获取的温度波动系数确定滤波偏差值。

其中，滤波偏差值为温度传感器在以中间温度值为基准值的情况下，实际温度值对应的偏差值；温度波动系数由第一温度差与第二温度差的比值确定；第一温度差为温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；第二温度差为温度传感器在至少一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；温度波动周期内包括温度传感器被遮挡的情况，以及未被遮挡的情况。

结合上述举例，温度传感器在持续对外延生长腔室内的温度进行采集的过程中，当温度传感器被支撑件遮挡时，温度传感器采集到的温度值较低，图3中E区域内的多个温度值为温度传感器在被遮挡的情况下采集到的温度值。而当温度传感器未被支撑件遮挡时，温度传感器采集到的温度值较高，图3中F区域内的多个温度值为温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值，每个温度波动周期中包括温度传感器1次被遮挡的情况，以及1次未被遮挡的情况，即包括1个E区域和1个F区域。

在一种实施例中，温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限可以是多个温度值中的最大温度值，温度下限可以是多个温度值中的最小温度值。如图3所示，在未被遮挡的情况下，多个温度值中的温度上限可以是区域F内的最大温度值，温度下限可以是区域F内的最小温度值，则第一温度差为区域F内的最大温度值与最小温度值之间的差值。同样的，温度传感器在一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限可以是多个温度值中的最大温度值，温度下限可以是多个温度值中的最小温度值，如图3所示，在一个温度波动周期内，多个温度值中的温度上限可以是区域E和F区域中的最大温度值，温度下限可以是区域E和F区域中的最小温度值，则第二温度差为区域E和F区域中的最大温度值与最小温度值之间的差值。温度上限和温度下限的具体确定方法可以包括但不限于上述举例。

实际应用中，在温度控制开始之前，电子设备可以获取如图3所示的温度曲线并显示，然后由用户从温度曲线中选择包括区域E和区域F的连续片段作为1个温度波动周期，并选择区域F内的多个温度值为未被遮挡的情况下采集到的多个温度值。进一步的，电子设备可以基于1个温度波动周期内中区域E和区域F内的多个温度值，确定第一温度差和第二温度差，然后计算第一温度差与第二温度差的比值，得到温度波动系数，温度波动系数可以用符号S表示。其中，温度波动系数的具体确定过程可以根据需求设置，本实施例对此不做限制。

本实施例中，滤波偏差值可以是实际偏差值与温度波动系数之间的乘积，即滤波偏差值为(Tm－(Tmax+Tmin)/2)×S。滤波偏差值对应温度传感器在以中间温度值为基准值的情况下，实际温度值对应的偏差值。

步骤104、基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值。

步骤105、通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。

本实施例中，在确定滤波偏差值和中间温度值之后，可以基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值，并通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。即电子设备可以以中间温度值为温度传感器的基准值，在基准值的基础上叠加滤波偏差值后，得到滤波温度值，将滤波温度值作为采集到的热处理腔室内的温度值，并根据热处理腔室内的温度值对热处理腔室内的温度进行控制。

可选地，步骤104可以通过如下方式实现：

方式一：将滤波偏差值和中间温度值之和作为滤波温度值。

在一种实施例中，可以直接将滤波偏差值和中间温度值之和作为滤波温度值。结合上述举例，滤波温度值可以用符号Tm1表示，则Tm1＝(Tm－(Tmax+Tmin)/2)×S+(Tmax+Tmin)/2。在得到滤波温度值之后，可以通过滤波温度值运行自动控制算法，对热处理腔室内的温度进行控制。例如，在温度控制过程中，在每次确定滤波温度值之后，可以将滤波温度值作为比例积分微分(Proportion Integral Derivative，PID)算法的输入，运行PID算法，得到输出温度，将输出温度转换为加热器的加工功率，控制加热器对托盘和晶圆进行加热，使工艺腔室的温度稳定在目标温度范围内。目标温度范围的具体值，以及具体的温控控制算法可以根据需求设置，本实施例对此不做限制。

方式二：

将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值；

获取预先存储的多个第二输出温度值；多个第二输出温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第二预设时长内的多个第一输出温度值；

将多个第二输出温度值和第一输出温度值的均值确定为滤波温度值。

在一种实施例中，电子设备中可以设置第二存储列表，可以将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值，并存储计算得到的每个第一输出温度值。在最开始时，第二存储列表可以复制第一存储列表的内容。结合上述举例，在每次采集到实际温度值，并计算得到滤波偏差值之后，可以计算滤波偏差值和中间温度值之和，得到与本次采集到的实际温度值对应的第一输出温度值，第一输出温度值可以用符号W表示，W＝(Tm－(Tmax+Tmin)/2)×S+(Tmax+Tmin)/2。在每次计算得到第一输出温度值之后，可以在第二存储列表中存储每次计算得到的第一输出温度值，得到每次采集到的实际温度值分别对应的第一输出温度值。第二存储列表的形式可以与第一存储列表相同。若第二预设时长为2秒，在采集到当前时刻的实际温度值，并计算得到当前时刻对应的第一输出温度值之后，可以从第二存储列表中获取当前时刻之前2秒内的多个第二输出温度值(即预先存储的多个第一输出温度值)。在获取到多个第二输出温度值和第一输出温度值之后，可以计算多个第二输出温度值与第一输出温度值之间的平均值，得到滤波温度值，滤波温度值Tm1＝1/n×(Σ₁ ⁿTi)，其中Ti为多个第一输出温度值中的第i个第一输出温度值，n表示第二输出温度值和第一输出温度值的总量。

在另一种实施例中，可以对多个第二输出温度值分别设置不同的权重，越靠近当前时刻的第二输出温度值的权重越大。具体通过多个第二输出温度值和第一输出温度值确定滤波温度值的方法可以根据需求设置，本实施例对此不做限制。

在本发明实施例中，通过当前时刻之前的多个第一输出温度值和当前时刻的第一输出温度值，计算得到滤波温度值，可以通过连续的多个第一输出温度值对当前时刻的第一输出温度值进行滤波，提高滤波温度值的稳定性，从而可以进一步避免热处理腔室内的温度值出现较大范围内的波动。

方式三：将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值；

获取预先存储的多个历史滤波温度值；多个历史滤波温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第二预设时长内的多个滤波温度值；

将多个历史滤波温度值和第一输出温度值的均值确定实际温度值对应的滤波温度值。

在一种实施例中，电子设备中可以设置第三存储列表，可以将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值。将第一次计算得到的第一输出温度值作为滤波温度值，并在第三存储列表中存储滤波温度值。在第二次计算得到第一输出温度值之后，可以从第三存储列表中读取预先存储的多个滤波温度值，作为历史滤波温度值，计算第一输出温度值和多个历史滤波温度值之间的平均值，将平均值作为当前时刻的实际温度值对应的滤波温度值。同理，在第三存储列表中存储第三次计算得到的滤波温度值。依次类推，在之后每次计算得到第一输出温度值之后，可以从第三存储列表中读取预先存储的多个滤波温度值，计算多个滤波温度值和当前时刻的第一输出温度值的平均值，得到当前时刻的滤波温度值，并将当前时刻的滤波温度值存储在第三存储列表中。在最开始时，第三存储列表可以复制第一存储列表的内容。结合上述举例，若第二预设时长等于2秒，当第三存储列表中的滤波温度值的数量较多时，可以获取当前时刻之前2秒内的多个滤波温度值作为历史滤波温度值。

在本发明实施例中，通过当前时刻之前的多个滤波温度值和当前时刻的第一输出温度值，计算得到滤波温度值，可以通过连续的多个滤波温度值对第一输出温度值进行滤波，提高滤波温度值的稳定性，从而可以进一步避免热处理腔室内的温度值出现较大范围内的波动。结合上述举例，采用极值滤波的方法，以温度传感器在一个温度波动周期内的中间温度值为基准值，计算实际温度值与基准值之间的滤波偏差值，在基准值的基础上叠加滤波偏差值，得到用于控制温度的温度值。在温度控制过程中，用于控制热处理腔室内温度的温度值始终位于温度波动周期内的中间位置附近，波动较小，从而可以避免热处理腔室内的温度出现较大范围的波动。

综上所述，在本发明实施例中，获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值，从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定实际温度值和中间温度值之间的实际偏差值，基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值，通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。通过极值滤波的方式对温度传感器采集到的实际温度值进行滤波，通过靠近中间位置的滤波温度值对热处理腔室的温度进行控制，可以避免热处理腔室内的温度出现较大范围的波动。

可选地，第二预设时长不低于1个温度波动周期、且不高于2个温度波动周期。

在一种实施例中，可以设置第二预设时长大于或等于一个温度波动周期，并且不高于2个温度波动周期。结合图3所示，若一个温度波动周期为1.5秒，则可以设置第二预设时长为大于或等于1.5秒、且不高于3秒的时长。如图3所示，当第二预设时长不低于1个温度波动周期、且不高于2个温度波动周期，在获取的多个第二输出温度值或历史滤波温度值中，包括一个温度波动周期内温度传感器在被遮挡情况下的多个第一输出温度值或滤波温度值，即区域E内的多个实际温度值分别对应的第一输出温度值或滤波温度值，以及包括温度传感器在未被遮挡的情况下的多个第一输出温度值或历史滤波温度值，即区域F内的多个实际温度值分别对应的第一输出温度值或滤波温度值。此时，在计算当前时刻对应的滤波温度值的过程中，可以通过一个温度波动周期内多个第一输出温度值或滤波温度值计算当前时刻的滤波温度值。一个温度波动周期包括温度传感器被遮挡的情况和未被遮挡的情况，可以避免一个温度波动周期内某个异常的温度值持续影响后续温度波动周期内的滤波温度值，从而可以提高温度控制过程中的反应速率。

可选地，第一预设时长不低于1个温度波动周期、且不高于2个温度波动周期。

在一种实施例中，第一预设时长大于或等于一个温度波动周期，并且不高于两个温度波动周期。结合上述举例，可以设置第一预设时长等于第二预设时长，第一预设时长和第二预设时长均不低于1个温度波动周期、且不高于2个温度波动周期。当第一预设时长大于或等于一个温度波动周期，并且不高于两个温度波动周期时，获取的多个历史温度值包括温度传感器靠近当前时刻的一个温度拨动周期内被遮挡情况下的实际温度值和未被遮挡情况下的实际温度值，可以得到较为准确的中间温度值，可以提高滤波温度值的稳定性，从而可以进一步提高热处理腔室内温度的稳定性。

可选地，在步骤101之前，该方法还可以包括：

获取托盘的转动周期，以及温度传感器在一个转动周期内被其支撑件遮挡的次数；

将转动周期和次数的比值作为温度波动周期，以确定第一预设时长和/或所述第二预设时长。

在一种实施例中，温度传感器被遮挡的次数和转动周期可以由用户输入电子设备，电子设备可以通过转动周期和次数，确定温度波动周期。例如，若托盘与旋转轴通过3个支撑件连接，则托盘转动一周，温度传感器会被遮挡3次，用户可以确定托盘在一个转动周期内被遮挡的遮挡次数为3次。进一步的，若托盘的转速为20转每分钟，则可以确定托盘转动一周所用的时间为60/20秒，即转动周期为3秒。电子设备在获取到用户输入的转动周期和次数时候，可以确定温度波动周期为3/3秒，即温度传感器的温度波动周期为1秒，即温度传感器在每秒内被遮挡一次。进一步的，电子设备可以选择大于或等于1秒、并且小于2秒的时间长度作为第一预设时长和第二预设时长。

在一种实施例中，用户可以手动设置第一预设时长和/或第二预设时长。结合图3所示，电子设备可以基于温度传感器采集到的多个温度波动周期内的温度值，显示图3所示的温度波动曲线图，用户可以从图3所示的温度曲线中选择一个固定时间段，该时间段内包括温度传感器一个温度波动周期内的所有温度值，电子设备可以根据用户选择的时间段的长度，确定第一预设时长和第二预设时长。

本实施例中，整工艺过程包括多个工艺步骤，每个工艺步骤都需要对热处理腔室的温度进行控制，对应的仅就温度控制来说，其过程包括多个温控阶段，每个温控阶段对应不同的工艺步骤。例如，热处理腔室的温度控制过程可以包括升温阶段、恒温阶段和降温阶段，在升温阶段，控制对热处理腔室进行升温；在恒温阶段，保持热处理腔室内的温度恒定；在降温阶段，对热处理腔室进行降温控制。不同工艺步骤中采用的温度控制方法可以相同也可以不同，如本发明提供温度控制方法，或其他任何现有的温度控制方法。

可选地，在获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值之前，该方法还可以包括：

判断当前工艺步骤是否是首次执行温度控制方法；

若不是首次执行温控控制方法，则直接执行获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值的步骤；

若是首次执行温度控制方法，则判断前一工艺步骤是否也是执行温度控制方法；

若前一工艺步骤也是执行温度控制方法，则将前一工艺步骤执行的温度控制方法确定的至少一个滤波温度值作为历史温度值，执行温度控制方法；

若前一工艺步骤不是执行温度控制方法，则将前一工艺步骤执行的实际温控方法延长第三预设时长，并将温度传感器在第三预设时长内采集的多个温度值的均值作为历史温度值，执行温度控制方法。

如图4所示，图4示出了本实施例提供的一种热处理腔室的温控流程图，在第一次进入某个工艺步骤时，若当前工艺步骤与前一个工艺步骤均采用上述温度控制方法，可以采用图4中的方法三获取历史温度值。方法三即获取前一次工艺步骤的至少一个滤波温度值作为当前工艺步骤的历史温度值，例如采用前一次工艺步骤的最后一个滤波温度值填满第一存储列表。

相反的，在第一次进入某个工艺步骤时，若前一个工艺步骤没有采用上述的温度控制方法，可以采用图4中的方法二获取历史温度值。方法二即将前一次的工艺步骤的温度控制方法延长第三预设时长，即采用前一次的工艺步骤的温度控制方法继续进行温度控制并持续第三预设时长，并将温度传感器在第三预设时长内采集的多个温度值的均值作为当前温控步骤的历史温度值。

如图4所示，当不是首次执行上述温度控制方法时，可以采用图4中的方法一获取历史温度值，即正常执行上述的温度控制方法。在获取到最初的历史温度值之后，可以正常执行上述温度控制方法，根据滤波温度值运行自动控制算法得到热处理腔室的加热功率，对热处理腔室进行加热。当达到结束条件时，结束对热处理腔室的温控控制。反之在未达到结束条件时，继续当前的工艺步骤。

本发明实施例中，在获取历史温度值的过程中，在当前工艺步骤与前一次的工艺步骤均采用上述温度控制方法时，将前一次工艺步骤中的历史温度值作为当前工艺步骤的历史温度值，可以避免温度出现较大的波动，提高温度控制的稳定性。在前一次的工艺步骤未采用上述的温度控制方法时，延长执行前一次的温度控制方法第三预设时长，并将温度传感器在第三预设时长内采集的多个温度值的均值作为当前温控步骤的历史温度值，可以很好的过渡温度控制，并且可以避免前一个温控步骤的温度值影响当前温控步骤。

本发明实施例还公开了一种半导体工艺设备，半导体工艺设备包括热处理腔室和温度传感器，温度传感器用于采集热处理腔室内的温度。

其中，半导体工艺设备还包括：控制器，用于获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值；多个历史温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第一预设时长内采集到的多个温度值；从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定实际温度值和中间温度值之间的实际偏差值；根据实际偏差值和预先获取的温度波动系数确定滤波偏差值；滤波偏差值为温度传感器在以中间温度值为基准值的情况下，实际温度值对应的偏差值；温度波动系数由第一温度差与第二温度差的比值确定；第一温度差为温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；第二温度差为温度传感器在至少一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；温度波动周期内包括温度传感器被遮挡的情况，以及未被遮挡的情况；基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值；通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。

可选地，控制器，用于将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个第二输出温度值；多个第二输出温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第二预设时长内的多个第一输出温度值；将多个第二输出温度值和第一输出温度值的均值确定为滤波温度值。

可选地，控制器，用于将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个历史滤波温度值；多个历史滤波温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第二预设时长内的多个滤波温度值；将多个历史滤波温度值和第一输出温度值的均值确定为实际温度值对应的滤波温度值。

对半导体工艺设备和半导体工艺设备中控制器的理解可参考上述举例，为避免重复本实施例在此不做赘述。

参照图5，示出了本实施例提供的一种温度控制装置实施例的结构框图，装置500设置于半导体工艺设备，半导体工艺设备中包括热处理腔室和温度传感器，温度传感器用于采集热处理腔室内的温度；装置500包括：

获取模块501，用于获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值；多个历史温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第一预设时长内采集到的多个温度值；

第一确定模块502，用于从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定实际温度值和中间温度值之间的实际偏差值；

第二确定模块503，用于根据实际偏差值和预先获取的温度波动系数确定滤波偏差值；滤波偏差值为温度传感器在以中间温度值为基准值的情况下，实际温度值对应的偏差值；温度波动系数由第一温度差与第二温度差的比值确定；第一温度差为温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；第二温度差为温度传感器在至少一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；温度波动周期内包括温度传感器被遮挡的情况，以及未被遮挡的情况；

第三确定模块504，用于基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值；

控制模块505，用于通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。

可选地，第三确定模块504，具体用于将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个第二输出温度值；多个第二输出温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第二预设时长内的多个第一输出温度值；将多个第二输出温度值和第一输出温度值的均值确定为滤波温度值。

可选地，第三确定模块504，具体将滤波偏差值和中间温度值之和作为温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个历史滤波温度值；多个历史滤波温度值包括温度传感器在当前时刻之前的第二预设时长内的多个滤波温度值；将多个历史滤波温度值和第一输出温度值的均值确定为实际温度值对应的滤波温度值。

可选地，第一预设时长不低于1个温度波动周期、且不高于2个温度波动周期；和/或,第二预设时长不低于1个温度波动周期、且不高于2个温度波动周期。

可选地，中间温度值为多个历史温度值中最大历史温度值与最小历史温度值的均值。

可选地，热处理腔室内包括用于承载物料的托盘，温度传感器用于采集托盘的温度；获取模块501还用于获取托盘的转动周期，以及温度传感器在一个转动周期内被其支撑件遮挡的次数；将转动周期和次数的比值作为温度波动周期，以确定第一预设时长和/或第二预设时长。

可选地，装置500还包括判断模块，用于判断当前工艺步骤是否是首次执行温度控制方法；若不是首次执行温控控制方法，则直接执行获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值的步骤；若是首次执行温度控制方法，则判断前一工艺步骤是否也是执行温度控制方法；若前一工艺步骤也是执行温度控制方法，则将前一工艺步骤执行的温度控制方法确定的至少一个滤波温度值作为历史温度值，执行温度控制方法；若前一工艺步骤不是执行温度控制方法，则将前一工艺步骤执行的实际温控方法延长第三预设时长，并将温度传感器在第三预设时长内采集的多个温度值的均值作为历史温度值，执行温度控制方法。

本发明实施例中，获取温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值，从多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定实际温度值和中间温度值之间的实际偏差值，基于滤波偏差值和中间温度值确定对应实际温度值的滤波温度值，通过滤波温度值控制热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。本发明通过极值滤波的方式对温度传感器采集到的实际温度值进行滤波，通过靠近中间位置的滤波温度值对热处理腔室的温度进行控制，可以避免热处理腔室内的温度出现较大范围的波动。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上温度控制方法的步骤。

本申请实施例提供了一种可读存储介质，可读存储介质上存储程序或指令，程序或指令被处理器执行时实现如上温度控制方法的步骤。

本申请实施例提供了一种芯片，芯片包括处理器和通信接口，通信接口和处理器耦合，处理器用于运行程序或指令，实现如上温度控制方法的步骤。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物品或者移动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、物品或者移动设备所固有的要素。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、物品或者移动设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明实施例所提供的温度控制方法和温度控制装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明实施例的限制。

Claims (10)

1.一种温度控制方法，其特征在于，应用于半导体工艺设备，所述半导体工艺设备中包括热处理腔室和温度传感器，所述温度传感器用于采集所述热处理腔室内的温度；所述方法包括：

获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值；所述多个历史温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第一预设时长内采集到的多个温度值；

从所述多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定所述实际温度值和所述中间温度值之间的实际偏差值；

根据所述实际偏差值和预先获取的温度波动系数确定滤波偏差值；所述滤波偏差值为所述温度传感器在以所述中间温度值为基准值的情况下，所述实际温度值对应的偏差值；所述温度波动系数由第一温度差与第二温度差的比值确定；所述第一温度差为所述温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述第二温度差为所述温度传感器在至少一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述温度波动周期内包括所述温度传感器被遮挡的情况，以及未被遮挡的情况；

基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值；

通过所述滤波温度值控制所述热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值，包括：

将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；

获取预先存储的多个第二输出温度值；所述多个第二输出温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个第一输出温度值；

将所述多个第二输出温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述滤波温度值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值，包括：

将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；

获取预先存储的多个历史滤波温度值；所述多个历史滤波温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个滤波温度值；

将所述多个历史滤波温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述实际温度值对应的滤波温度值。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，

所述第一预设时长不低于1个所述温度波动周期、且不高于2个所述温度波动周期；和/或,所述第二预设时长不低于1个所述温度波动周期、且不高于2个所述温度波动周期。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中间温度值为所述多个历史温度值中最大历史温度值与最小历史温度值的均值。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述热处理腔室内包括用于承载物料的托盘，所述温度传感器用于采集所述托盘的温度；在所述获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值之前，还包括：

获取所述托盘的转动周期，以及所述温度传感器在一个所述转动周期内被其支撑件遮挡的次数；

将所述转动周期和所述次数的比值作为所述温度波动周期，以确定所述第一预设时长和/或所述第二预设时长。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值之前，还包括：

判断当前工艺步骤是否是首次执行所述温度控制方法；

若不是首次执行所述温控控制方法，则直接执行所述获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值的步骤；

若是首次执行所述温度控制方法，则判断前一工艺步骤是否也是执行所述温度控制方法；

若所述前一工艺步骤也是执行所述温度控制方法，则将所述前一工艺步骤执行的所述温度控制方法确定的至少一个滤波温度值作为所述历史温度值，执行所述温度控制方法；

若所述前一工艺步骤不是执行所述温度控制方法，则将所述前一工艺步骤执行的实际温控方法延长第三预设时长，并将所述温度传感器在所述第三预设时长内采集的多个温度值的均值作为所述历史温度值，执行所述温度控制方法。

8.一种半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括热处理腔室和温度传感器，所述温度传感器用于采集所述热处理腔室内的温度；

所述半导体工艺设备还包括：控制器，用于获取所述温度传感器当前时刻采集到的实际温度值，并获取预先存储的多个历史温度值；所述多个历史温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第一预设时长内采集到的多个温度值；从所述多个历史温度值的温度波动范围内确定位于中间位置的中间温度值，并确定所述实际温度值和所述中间温度值之间的实际偏差值；根据所述实际偏差值和预先获取的温度波动系数确定滤波偏差值；所述滤波偏差值为所述温度传感器在以所述中间温度值为基准值的情况下，所述实际温度值对应的偏差值；所述温度波动系数由第一温度差与第二温度差的比值确定；所述第一温度差为所述温度传感器在未被遮挡的情况下采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述第二温度差为所述温度传感器在至少一个温度波动周期内采集到的多个温度值中的温度上限与温度下限之间的差值；所述温度波动周期内包括所述温度传感器被遮挡的情况，以及未被遮挡的情况；基于所述滤波偏差值和所述中间温度值确定对应所述实际温度值的滤波温度值；通过所述滤波温度值控制所述热处理腔室内的温度稳定在目标温度范围内。

9.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述控制器，用于将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个第二输出温度值；所述多个第二输出温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个第一输出温度值；将所述多个第二输出温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述述滤波温度值。

10.根据权利要求8所述的半导体工艺设备，其特征在于，所述控制器，用于将所述滤波偏差值和所述中间温度值之和作为所述温度传感器的第一输出温度值；获取预先存储的多个历史滤波温度值；所述多个历史滤波温度值包括所述温度传感器在所述当前时刻之前的第二预设时长内的多个滤波温度值；将所述多个历史滤波温度值和所述第一输出温度值的均值确定为所述实际温度值对应的滤波温度值。

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