CN115595563B - 一种托盘控温加热器装置及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本说明书实施例提供一种托盘控温加热器装置及其控制方法，所述托盘控温加热器装置包括托盘，用于承载衬底；加热装置，设置于托盘下方，用于对所述托盘进行加热，包括第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置；旋转装置，用于旋转所述托盘；检测装置，用于测量所述衬底中至少一个检测点位的温度；控制装置，用于基于所述检测装置的检测结果，控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度，以及控制所述旋转装置的旋转速度。
Description
技术领域
本说明书涉及半导体薄膜材料及生长装备制造技术领域，特别涉及一种托盘控温加热器装置及其控制方法。
背景技术
在现有的半导体制造技术领域中，金属有机化学气相沉积(MOCVD)设备是III-V族氮化物半导体材料如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)和氮化铝镓(AlGaN)等外延生长的关键设备之一，尤其适合规模化工业生产，是当前生产氮化镓基光电器件、射频和功率器件材料的最主要设备。
在材料生产过程中，确保衬底表面温度具有较好均匀性是决定薄膜生长质量好坏的关键要素之一。为了提高生产效率降低成本，衬底尺寸在不断增大，对加热区域的温度均匀性的要求不断提高。研究表明，为了得到高质量薄膜材料，有效加热区域的温度差不能大于±1℃。
在现有技术中，为了提高托盘的温度均匀性，托盘一般由电机带动进行低速或高速旋转。然而，旋转轴需要穿过加热器，并且旋转轴和加热器之间存在足够大的间隙防止相互接触，因此，旋转轴正上方，衬底和衬底中心区域的温度较低，使得加热区域温度不均匀，不利于高质量薄膜材料的生长。
因此，希望能有一种新的托盘控温加热器装置及其控制方法，能够克服上述问题。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种托盘控温加热器装置，所述托盘控温加热器装置包括：托盘，用于承载衬底；加热装置，设置于托盘下方，用于对托盘进行加热，包括第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置；旋转装置，用于旋转托盘；检测装置，用于测量衬底中至少一个检测点位的温度；控制装置，用于基于检测装置的检测结果，控制第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度，以及控制旋转装置的旋转速度。
本说明书实施例之一提供一种托盘控温加热器装置的控制方法，所述托盘控温加热器装置包括托盘、第一加热装置、第二加热装置、第三加热装置、旋转装置、检测装置和控制装置，所述方法包括：获取检测装置测量托盘承载的衬底中至少一个检测点位的温度的检测结果；基于检测结果控制第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度，以及控制旋转装置的旋转速度。
本说明书实施例之一提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如上任一项所述的托盘控温加热器装置的控制方法。
附图说明
本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书一些实施例所示的托盘控温加热器装置的示例性结构整体图；
图2是根据本说明书一些实施例所示的托盘控温加热器装置的控制方法的示例性流程图；
图3是根据本说明书一些实施例所示的基于预测模型确定温度控制方案和旋转速度控制方案的示例性示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例或实施方式进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。
图1是根据本说明书一些实施例所示的托盘控温加热器装置的示例性结构整体图。
如图1所示，托盘控温加热器装置100可以包括托盘110、第一加热装置120、第二加热装置130、旋转装置140、检测装置150、控制装置160、固定装置170、第二旋转装置180、第三加热装置190。
托盘110可以用于承载衬底(图1未示出)。
衬底为半导体领域中所使用的衬底。在一些实施例中，衬底可以被划分为衬底中心区域、衬底周边区域和衬底边缘区域。衬底中心区域可以指衬底正中心的区域，其中，衬底正中心与托盘正中心处于同一位置。例如，距衬底几何中心距离为0-20mm距离范围内的圆形区域。衬底周边区域可以指环绕衬底中心区域的周边区域。例如，距衬底几何中心距离为20mm-100mm距离范围内的环形区域。在一些实施例中，衬底中心区域可以位于旋转装置140的正上方。例如，旋转装置140与托盘110直接接触的部分即为衬底中心区域。衬底边缘区域可以指环绕衬底周边区域的边缘区域。例如，距衬底几何中心距离为100mm-120mm距离范围内的环形区域。
托盘110材质可以包括多种，如石墨等。在一些实施例中，托盘110的表面可以设置有碳化硅和/或碳化钽图层的石墨，用以加快热传导。
加热装置设置于托盘110的下方，用于对托盘110进行加热。
在一些实施例中，加热装置中可以包括至少一个电极。至少一个电极可以按照一定的方式排列。例如，至少一个电极可以围绕旋转装置140正交排列设置，并位于托盘100的(正)下方。示例性的电极材料可以为钼或3039号耐热钢。
在一些实施例中，加热装置可以包括加热盘、加热丝等中的至少一种，加热盘和加热丝的材质可以包括多种，如石墨等。至少一个电极可以通过向加热盘和/或加热丝提供电流，加热盘和/或加热丝发热，以热辐射的方式对托盘110加热。通过托盘110与衬底之间的热传导作用达到升高衬底温度的目的，从而提供薄膜材料在衬底上生长所需的温度。
在一些实施例中，加热装置可以包括第一加热装置120、第二加热装置130、第三加热装置190。
第一加热装置120可以指对衬底中心区域进行加热的装置。例如，第一加热装置120可以是对衬底中心区域进行加热的加热丝等。在一些实施例中，第一加热装置120环绕旋转装置140设置，且沿旋转装置140的轴线方向延伸。在一些实施例中，第一加热装置120可以为圆筒状，套设在旋转装置140上，且与旋转装置140间隔。例如，第一加热装置可以是加热丝盘绕旋转装置140形成的圆筒状加热装置。
第二加热装置130可以指对衬底周边区域进行加热的装置。例如，第二加热装置130可以是对衬底周边区域进行加热的加热盘，也可以是加热丝盘绕形成的盘状结构等。在一些实施例中，第二加热装置130位于托盘110的下方且位于所述第一加热装置120的上方。换句话说，托盘110、第二加热装置130和第一加热装置120在垂直方向上沿旋转装置140的轴线方向依次设置。在一些实施例中，第二加热装置130在水平方向上围绕第一加热装置120的外侧设置，从而实现对衬底周边区域进行加热。第一加热装置120和第二加热装置130间隔设置。
第三加热装置190可以指对衬底边缘区域进行加热的装置，例如，第三加热装置190可以是对衬底边缘区域进行加热的加热丝等。在一些实施例中，第三加热装置190可以位于托盘110的外围。例如，第三加热装置190可以在水平方向上围绕托盘110的外围设置。
在一些实施例中，加热装置还可以包括反射屏(图1未示出)。反射屏可以用于反射热辐射，起到保温作用。反射屏材质可以包括多种，如钼等。在一些实施例中，反射屏可以围绕第一加热装置120和/或第二加热装置130设置，使石墨加热筒和石墨加热盘提供的热辐射能够很好的被反射，从而起到保温作用。
本说明书一些实施例中，利用不同的加热装置分别对衬底中心区域和衬底周边区域的加热温度进行控制，极大程度上考虑到了衬底中心区域与衬底周边区域的热传导速率和散热不同，有利于使得整个衬底的加热温度均匀。
旋转装置140可以用于旋转托盘110。通过旋转托盘110，可以使得衬底受热均匀。旋转装置140的材质可以包括多种，如钼、3039号耐热钢等。
在一些实施例中，旋转装置140可以为旋转轴结构，被设置于托盘110的下方，并与托盘110相连接，以带动托盘110旋转。
在一些实施例中，旋转装置140的顶端设置有托盘支撑板，托盘110下方设置有与托盘支撑板相匹配的凹槽。托盘支撑板和凹槽可以用于托盘110和旋转装置140的固定连接。托盘支撑板和凹槽可以具有多种形状，例如，六边形等。示例性的，旋转装置140顶端设置有六边形的托盘支撑板，托盘110与旋转装置140的接触处设置为六边形凹槽，该凹槽与六边形的托盘支撑板相契合，用于固定托盘110，使托盘110和旋转装置140不发生相对滑动。
在一些实施例中，旋转装置140还可以包括固定装置170和第二旋转装置180。
固定装置170可以用于从托盘110的外侧固定托盘110。例如，固定装置170可以在与托盘110接触的位置设置支撑块，托盘110外侧设置有与支撑块相匹配的凹槽，以固定托盘110。
第二旋转装置180可以旋转固定装置170，以带动托盘110转动。例如，第二旋转装置180可以以托盘110的中轴线为旋转轴，旋转固定装置170，从而带动托盘110转动。
本说明书一些实施例中，使用第二旋转装置从外侧带动托盘进行转动，可以减少旋转轴的不利影响，有利于衬底均匀加热。
检测装置150可以用于测量衬底的温度。
在一些实施例中，检测装置150可以包括多个温度检测单元。温度检测单元可以指用于温度检测的元件，例如，温度传感器等能够测量温度的器件。在一些实施例中，检测装置150可以通过温度检测单元检测多个检测点位的温度，并将温度数据转换为数字信号传输给控制装置160。
控制装置160可以用于基于检测装置150的检测结果，控制第一加热装置120、第二加热装置130和第三加热装置190的加热温度，以及控制旋转装置140的旋转速度。
控制装置160可以控制加热装置中电极的电流大小以改变加热装置的加热温度。在一些实施例中，控制装置160可以基于检测装置150的检测结果与标准温度范围进行对比，以控制控制第一加热装置120、第二加热装置130和第三加热装置190的加热温度。例如，当检测装置150检测到衬底中心区域的温度低于标准温度范围、衬底周边区域的温度处于标准温度范围内、衬底边缘区域的温度高于标准温度范围时，控制装置160可以控制第一加热装置120提高加热温度直到衬底中心区域的温度处于标准温度范围内，控制第二加热装置130维持当前的加热温度，使衬底周边区域的温度保持在标准温度范围内，以及控制第三加热装置190降低加热温度直到衬底边缘区域的温度处于标准温度范围内。其中，标准温度范围可以是衬底各区域需要满足的温度条件。标准温度范围可以是系统默认值、经验值、人为预先设定值等或其任意组合，衬底中心区域与衬底周边区域对应的标准温度范围可以相同，也可以不相同，可以根据实际需求设定，本说明书对此不做限制。例如，控制装置160可以设置衬底中心区域的标准温度范围为95℃-98℃，衬底周边区域的标准温度范围为98℃-101℃，衬底边缘区域的标准温度范围为101℃-104℃，当检测到衬底中心区域检测点位的温度为94℃，衬底周边区域检测点位的温度为96℃，衬底边缘区域检测点位的温度为105℃，判断衬底中心区域、衬底周边区域检测点位的温度较低、衬底边缘区域检测点位的温度较高且衬底三个区域的温度差异较大，则可以控制增加第一加热装置、第二加热装置的温度，降低第三加热装置的温度，以及增加旋转装置的旋转速度。
控制装置160可以控制旋转装置140中电机的转速以改变旋转装置140的旋转速度。在一些实施例中，控制装置160可以基于检测装置150的检测结果确定衬底各区域的温度是否均匀，响应于衬底各区域的温度不均匀，控制旋转装置140的旋转速度。仅作为一示例，可以通过计算温度均匀度，并将其与标准温度均匀度进行对比，以确定衬底各区域的温度是否均匀。例如，计算得到的衬底各区域的温度均匀度小于标准温度均匀度时，可以确定衬底各部分区域的温度不均匀，此时控制装置160可以增大电机的转速以提高托盘110的转速，直到衬底各部分区域的温度均匀度满足标准温度均匀度。其中，标准温度均匀度可以是对温度均匀度的要求值。例如，标准温度均匀度可以是各检测点位之间温度之差不超过±2℃。标准温度均匀度可以是系统默认值、经验值、人为预先设定值等或其任意组合，可以根据实际需求设定，本说明书对此不做限制。更多关于温度均匀度的说明可以参见图2及其相关描述。
本说明书的一些实施例中，通过调整加热装置的加热温度以及托盘的转速，可以实现对衬底各区域的温度控制，改善温度不均匀的问题。
图2是根据本说明书一些实施例所示的托盘控温加热器装置的控制方法的示例性流程图。如图2所示，流程200包括下述步骤。在一些实施例中，流程200可以由托盘控温加热器装置100(例如，控制装置160)执行。
步骤210，获取检测装置测量托盘承载的衬底中至少一个检测点位的温度的检测结果。
检测点位可以指用于检测温度的点位。在一些实施例中，检测点位可以是根据检测需求设置的点位。例如，检测需求可以是需要检测衬底中心区域的温度，相应的，可以在衬底中心区域中布置检测点位。
在一些实施例中，检测点位可以使用坐标表示，例如，控制装置160可以以托盘几何中心为原点建立坐标系，以检测点位A距离该几何中心的横向距离a及纵向距离b作为横纵坐标值，建立检测点位A的坐标(a，b)。在一些实施例中，检测点位可以是一个或多个。在一些实施例中，检测点位的分布可以是有规律的或者无规律的。例如，控制装置160可以将托盘划分为若干面积相等的区域，每一区域的几何中心作为一检测点位。又例如，控制装置160可以随机在衬底上选取若干个检测点位。
在一些实施例中，检测装置150在得到至少一个检测点位的温度的检测结果后，可以直接将其传输至控制装置160中，以便控制装置160进行分析处理。
步骤220，基于检测结果控制第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度，以及控制旋转装置的旋转速度。
在一些实施例中，控制装置160可以在衬底不同区域对应设置不同标准温度范围，基于检测结果和标准温度范围调整第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度，以及控制旋转装置的旋转速度。关于该实施例的更多说明可以参见图1及其相关描述。
在一些实施例中，控制装置160可以用于：从衬底中心区域中获取多个第一点位或从衬底周边区域获取多个第一点位；获取检测装置测量多个第一点位的温度的检测结果，并计算多个第一点位的温度标准差；响应于温度标准差大于第一阈值，则控制旋转装置的旋转速度进行调整。
多个第一点位可以指多个到托盘的几何中心距离相同(即位于同一圆周之上)的检测点位。例如，多个第一点位可以是10个到托盘的几何中心距离均为80mm的检测点位。值得说明的是，多个第一点位同时位于衬底中心区域，或同时位于衬底周边区域，且位于同一圆周上，相应的，在多个第一点位处检测的温度可以反映衬底周向上的温度情况。
在一些实施例中，控制装置160可以从衬底中心区域中获取多个第一点位或从衬底周边区域获取多个第一点位，其中，多个第一点位可以是均取自衬底中心区域或均取自衬底周边区域。例如，控制装置160可以根据第一预设规则单独从衬底中心区域中获取多个第一点位或单独从衬底周边区域获取多个第一点位。第一预设规则可以根据需要由系统自动或人工手动设置。例如，衬底中心区域可以为距离托盘的几何中心0mm-20mm的区域，衬底周边区域为距离托盘的几何中心20mm-100mm的区域。第一预设规则可以是选择距离托盘的几何中心15mm的10个检测点位作为衬底中心区域中获取的多个第一点位，或选择距离托盘的几何中心80mm的10个检测点位作为衬底周边区域中获取的多个第一点位。
在一些实施例中，控制装置160可以基于多个第一点位的温度，根据标准差计算公式计算多个第一点位的温度标准差。标准差公式为其中，s为标准差，n为第一点位的个数，xi为第i个第一点位的温度检测结果，/>为n个第一点位的温度检测结果的平均值。
第一阈值可以根据经验或需求人为设定。在一些实施例中，第一阈值可以与标准温度均匀度呈负相关，标准温度均匀度越高，第一阈值越低，反之第一阈值越高。温度均匀度可以反映各检测点位之间温度差异，温度均匀度可以通过数值衡量，数值越大，各检测点位之间温度差异越小，各检测点位之间温度越均匀。在一些实施例中，温度均匀度可以由各检测点位中最高温度与最低温度的温度差来衡量。
在一些实施例中，响应于多个第一点位的温度标准差大于第一阈值，控制装置160可以根据第二预设规则控制旋转装置的旋转速度。第二预设规则可以根据经验或需求人为设定。例如，第二预设规则可以是温度标准差超出第一阈值的数值在0-c范围内，旋转装置的旋转速度增加d r/min，超出第一阈值的数值在c-e范围内，旋转装置的旋转速度增加fr/min等。又例如，第二预设规则可以是增加旋转装置的旋转速度，直到多个第一点位的温度标准差小于第一阈值。
在一些实施例中，控制装置160还可以单独从衬底中心区域获取多个第一点位得到第一组第一点位，同时单独从衬底周边区域中获取多个第一点位得到第二组第一点位。例如，衬底中心区域可以为距离托盘的几何中心0mm-20mm的区域，衬底周边区域为距离托盘的几何中心20mm-100mm的区域，可以选择距离托盘的几何中心15mm的10个检测点位作为从衬底中心区域中获取的第一组第一点位和选择距离托盘的几何中心80mm的10个检测点位作为从衬底周边区域中获取的第二组第一点位。相应的，控制装置160可以分别计算第一组第一点位的第一温度标准差和第二组第一点位的第二温度标准差。
在一些实施例中，控制装置160可以基于第一温度标准差和第二温度标准差判断第一加热装置和第二加热装置的工作状态。示例性地，当第一温度标准差与第二温度标准差的差值大于差值阈值时，可以确定第一加热装置和/或第二加热装置工作异常。当判断出第一加热装置和/或第二加热装置工作异常时，控制装置160可以控制报警装置(如警示灯、喇叭等)发出警示信息(如鸣笛、闪灯、语音播放异常等)。
本说明书一些实施例中，通过单独获取衬底中心区域或衬底周边区域的周向上的多个检测点位的温度，并计算衬底中心区域或衬底周边区域中周向上的多个检测点位的温度标准差，进而可以根据温度标准差确定衬底周向上的温度是否均匀，以便根据判断结果及时调整旋转装置的旋转速度，有效减少托盘在周向上的不同检测点位之间的温度差异，使托盘在周向的加热温度更加均匀。同时，通过分别计算衬底中心区域和衬底周边区域的周向上多个检测点位的温度标准差，根据二者温度标准差之间的差异，可以进一步确定第一加热装置和第二加热装置是否存在异常，并及时发出警示，以便及时对相关装置进行检修，有助于使衬底受热均匀。
在一些实施例中，控制装置160可以用于：从衬底中心区域中获取多个第二点位并从衬底周边区域获取多个第三点位；获取检测装置测量多个第二点位的温度和多个第三点位的温度的检测结果；基于多个第二点位的温度构建第一温度向量，和基于多个第三点位的温度构建第二温度向量；确定第一温度向量与第二温度向量之间的温度差异；响应于温度差异大于第二阈值，则控制第一加热装置的温度和第二加热装置的温度进行调整。
第二点位可以指位于衬底中心区域的检测点位。例如，可以在衬底中心区域中选取多个与衬底几何中心距离不同的检测点位作为多个第二点位，且这些检测点位可以位于同一径向线上，也可以位于不同的径向线上。多个第二点位在径向上的间隔可以相同，也可以不同，可以根据实际需求进行设定。
第三点位可以指位于衬底周边区域的检测点位。第三点位与第二点位类似，不再赘述。值得说明的是，在第二点位和第三点位处检测的温度可以反映衬底径向上的温度情况。
在一些实施例中，控制装置160可以从衬底中心区域中获取多个第二点位并从衬底周边区域获取多个第三点位。例如，衬底中心区域为距离托盘的几何中心0mm-20mm的区域，衬底周边区域为距离托盘的几何中心20mm-100mm的区域，控制装置160可以选择任一径向线上0mm-20mm范围内的多个检测点位作为多个第二点位，选择任一径向线上20mm-100mm范围内的多个检测点位作为多个第三点位。
在一些实施例中，检测装置150在得到多个第二点位的温度和多个第三点位的温度的检测结果后，可以直接将其传输至控制装置160中，以便控制装置160进行分析处理。
第一温度向量可以指反映衬底中心区域温度信息的向量。例如，第一温度向量中可以包括衬底中心区域中多个第二点位的温度信息。第二温度向量可以指反映衬底周边区域温度信息的向量。例如，第二温度向量中可以包括衬底周边区域中多个第三点位的温度信息。
在一些实施例中，控制装置160可以基于多个第二点位的温度构建第一温度向量，基于多个第三点位的温度构建第二温度向量。例如，控制装置160可以构建第一温度向量为((a1，b1，g1)，(a2，b2，g2)，…，(an，bn，gn))，其中，a1-an表示第1-n个第二点位的横坐标，b1-bn表示第1-n个第二点位的纵坐标，g1-gn表示第1-n个第二点位的温度。第二温度向量的构建方式类似于第一温度向量，不再赘述。
在一些实施例中，在一些实施例中，控制装置160可以计算第一温度向量与第二温度向量之间的距离，基于向量距离确定温度差异。示例性的向量距离计算方式可以包括但不限于余弦距离、欧式距离、汉明距离等。在一些实施例中，可以基于多个第二点位的温度的平均值和多个第三点位的温度的平均值之间的大小关系确定温度差异的正负。在一些实施例中，温度差异的正负可以表示衬底中心区域与衬底周边区域的温度大小关系。例如，温度差异为正代表衬底中心区域的比衬底周边区域的温度低，即多个第二点位的温度平均值小于第三点位的温度平均值；温度差异为负代表衬底中心区域的比衬底周边区域的温度高，即多个第二点位的温度的平均值大于第三点位的温度的平均值。
第二阈值可以根据经验或需求人为设定。在一些实施例中，第二阈值可以与标准温度均匀度呈负相关，标准温度均匀度越高，第二阈值设定越低，反之亦反。
在一些实施例中，响应于温度差异大于第二阈值，控制装置160可以根据第三预设规则控制第一加热装置的温度和第二加热装置的加热温度。第三预设规则可以根据经验或需求人为设定。例如，温度差异为正，第三预设规则可以是温度差异超出第二阈值的数值在0-i范围内，将第一加热装置的加热温度增加j℃，或将第二加热装置的加热温度减少k℃，或将第一加热装置的加热温度增加m℃的同时将第二加热装置的加热温度减少n℃等。
本说明书一些实施例中，通过同时在衬底中心区域和衬底周边区域中的多个检测点位中检测温度，并计算检测点位间的温度差异，可以确定衬底在径向上的温度是否均匀，进而可以及时调整第一加热装置的温度和第二加热装置的温度。同时，通过实时获取衬底中至少一个检测点位的温度并基于温度的检测结果实时控制调节第一加热装置、第二加热装置和旋转装置，可以实时调整加热温度，可以有效减少衬底中心区域和衬底周边区域之间的温度差异，使整个托盘及其承载的衬底的温度更加均匀。
图3是根据本说明书一些实施例所示的基于预测模型确定温度控制方案和旋转速度控制方案的示例性示意图。在一些实施例中，控制装置160可以在衬底的多个温区中各设置有至少一个检测点位。
在一些实施例中，衬底的多个温区至少包括衬底中心区域、衬底周边区域及衬底边缘区域。
在一些实施例中，控制装置160可以通过多种方式在各个温区设置至少一个检测点位。例如，控制装置160可以在各个温区中随机设置至少一个检测点位。又例如，控制装置160可以在各个温区的同一径向线上设置至少一个检测点位。检测点位还可以根据实际需求通过系统默认设置、人为手动设置等，对此不做限制。
在一些实施例中，控制装置160可以通过预测模型确定托盘的预测平均温度和预测温度均匀度，基于托盘的预测平均温度和预测温度均匀度；基于托盘的预测平均温度和预测温度均匀度，确定温度控制方案；以及基于温度控制方案，控制第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度。
预测模型可以用于预测托盘的平均温度和温度均匀度。
在一些实施例中，预测模型可以为机器学习模型。例如，预测模型可以包括深度神经网络(Deep Neural Network，DNN)模型、卷积神经网络(Convolutional NeuralNetwork，CNN)模型、循环神经网络(Recurrent Neural Network，RNN)模型、图神经网络(Graph Neural Networks，GNN)模型等或其任意组合。
在一些实施例中，预测模型的输入可以为温区类型及面积、多个温区中各检测点位的位置及温度、加热装置(包括第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置)的加热参数、托盘的材质和旋转装置的旋转速度。预测模型的输出可以为预测平均温度和预测温度均匀度。关于预测模型的输入的更多内容可以参见后述相关描述，此处不再赘述。
预测平均温度可以指基于预测模型确定的托盘的平均温度的预测值。预测温度均匀度可以指基于预测模型确定的托盘的温度的均匀程度的预测值。关于温度均匀度的更多说明可以参见图2及其相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，预测模型可以包括多个处理层。如图3所示，预测模型340可以包括平均温度预测层341和温度均匀度预测层342。如图3所示，平均温度预测层341可以用于对温区类型及面积325、多个温区中各检测点位的位置及温度320、加热装置(包括第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置)的加热参数310进行处理，确定预测平均温度351。在一些实施例中，平均温度预测层可以为机器学习模型。例如，DNN模型、CNN模型等。
温区类型可以指多个温区的区域类别。例如，多个温区的区域类别可以包括衬底中心区域、衬底周边区域和衬底边缘区域。在一些实施例中，温区类型及面积可以通过向量表示。例如，向量(h，l)可以表示某一温区的类型及面积，其中，h表示该温区的类型，l表示该温区的面积。
多个温区中各检测点位的位置及温度可以指衬底中心区域、衬底周边区域和衬底边缘区域内的至少一个检测点位的位置坐标及其检测温度。在一些实施例中，多个温区中各检测点位的位置及温度可以通过向量表示。例如，向量((a1，b1，o1)，(a2，b2，o2)，…，(an，bn，on))可以表示某一温区内的至少一个检测点位的位置及温度，其中，a1-an表示该温区的第1-n个检测点位的横坐标，b1-bn表示该温区的第1-n个检测点位的纵坐标，o1-on表示该温区的第1-n个检测点位的检测温度。
加热装置的加热参数可以指检测装置测量某一温区内的至少一个检测点位的温度时，对应的第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热参数。加热参数可以指与加热有关的具体参数，例如，加热温度，加热时长等。在一些实施例中，第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热参数可以通过向量表示。例如，向量((p1，q1)，(p2，q2)，(p3，q3))，可以表示第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热参数，其中，p1，p2，p3表示第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度，q1，q2，q3表示第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热时长。第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热参数还可以包括其他任意本领域技术人员熟知的加热参数，在此不做限制。
如图3所示，温度均匀度预测层342可以用于对温区类型及面积325、多个温区中各检测点位的位置及温度320、托盘的材质330和旋转装置的旋转速度335进行处理，确定预测温度均匀度352。在一些实施例中，温度均匀度预测层342可以是机器学习模型。例如，DNN模型、CNN模型等。
托盘的材质可以指托盘所使用的材料。例如，托盘的材质可以是石墨。关于托盘材质的更多内容可以参见图1中的相关描述，此处不再赘述。
在一些实施例中，平均温度预测层和温度均匀度预测层的输入还可以包括托盘的形状。托盘的形状可以是圆形、正方形、六边形等规则或不规则的形状。
在一些实施例中，平均温度预测层341可以通过多个带有第一标签的第一训练样本训练得到，温度均匀度预测层342可以通过多个带有第二标签的第二训练样本训练得到。例如，可以将多个带有第一标签的第一训练样本输入初始平均温度预测层，将多个带有第二标签的第二训练样本输入向初始温度均匀度预测层，分别基于第一标签与初始平均温度预测层的输出结果、第二标签与初始温度均匀度预测层构建损失函数，基于损失函数通过梯度下降或其他方法迭代更新初始平均温度预测层的参数和初始温度均匀度预测层的参数。当满足预设条件时模型训练完成，得到训练好的平均温度预测层341和温度均匀度预测层342。其中，预设条件可以是损失函数收敛、迭代的次数达到阈值等。
在一些实施例中，第一训练样本可以包括样本温区类型及面积位的位置及温度和样本加热参数。第二训练样本可以包括样本温区类型及面积、样本检测点位的位置及温度、样本托盘材质和样本旋转速度。第一训练样本和第二训练样本均可以基于历史数据中同一加热过程且使用同一托盘的相关数据获取。第一标签可以是预测平均温度，第二标签可以是预测温度均匀度。第一标签和第二标签可以通过人工标注或自动标注的方式确定。
本说明书一些实施例中，通过预测模型能够更加准确高效的确定预测平均温度和预测温度均匀度，更好反映衬底中各个区域的之间的温度差异和衬底整体的加热效果。
在一些实施例中，控制装置160可以基于托盘的预测平均温度351和预测温度均匀度352，确定温度控制方案360。
温度控制方案可以用于控制第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度的方案。例如，温度控制方案可以是调高10℃第一加热装置的加热温度，降低20℃第二加热装置的加热温度和保持不变第三加热装置的加热温度。
在一些实施例中，控制装置160可以基于托盘的预测平均温度，根据第四预设规则确定温度控制方案。例如，第四预设规则可以是托盘的预测平均温度低于预设的托盘的温度范围时增加第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度；托盘的预测平均温度高于预设的托盘的温度范围时降低第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热温度。第四预设规则可以根据经验由系统默认确定或人为输入确定等。
在一些实施例中，控制装置160可以基于温度控制方案，控制加热装置的加热温度。例如，控制装置160可以基于温度控制方案中对第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的具体控制内容为第一加热装置升温10℃，第二加热装置降温5℃、第三加热装置升温2℃，分别对第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置的加热参数进行调整。
本说明书一些实施例中，通过对衬底中多个温区的温度进行检测，可以更好反映衬底不同温区的温度情况；通过模型预测托盘的平均温度和温度均匀度，可以提高运算效率和准确率；基于托盘的预测平均温度和预测温度均匀度，确定温度控制方案进而控制加热装置的加热温度，能够结合衬底整体和部分的加热情况，确定更符合实际且更合理有效的温度控制方案，减少人为设置温度控制方案所需的人力成本与可能产生的误差，使加热装置的温度控制过程更加高效。
在一些实施例中，控制装置160可以基于托盘的预测温度均匀度352，确定旋转速度控制方案370。
旋转速度控制方案可以指用于控制第二旋转装置的旋转速度的方案。
在一些实施例中，控制装置160可以基于托盘的预测温度均匀度，根据第五预设规则确定旋转速度控制方案。例如，第五预设规则可以是托盘的预测温度均匀度小于第三阈值时，衬底温度整体不够均匀，可以对第二旋转装置的旋转速度进行调节。第三阈值可以根据经验或需求人为设定。转速调节值的确定方法与第二预设规则类似，在此不再赘述。在一些实施例中，控制装置160可以基于旋转速度控制方案，控制第二旋转装置的旋转速度。例如，控制装置160可以基于旋转速度控制方案中对第二旋转装置的具体控制内容为第二旋转装置加速5r/s，控制第二旋转装置的加速。
本说明书一些实施例中，基于托盘的预测温度均匀度，确定旋转速度控制方案进而控制第二旋转装置的旋转速度，能够结合衬底整体和部分的加热情况，确定更符合实际且更合理有效的旋转速度控制方案，进一步地，通过旋转速度控制方案控制第二旋转装置的旋转速度，可以减少旋转轴对温度均匀度造成的影响，使得径向温度更加均匀。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。
同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。
Claims (8)
1.一种托盘控温加热器装置，其特征在于，包括：
托盘，用于承载衬底；所述衬底被划分为多个温区，所述多个温区至少包括衬底中心区域、衬底周边区域及衬底边缘区域；所述多个温区中各设置至少一个检测点位；
加热装置，设置于托盘下方，用于对所述托盘进行加热，包括第一加热装置、第二加热装置和第三加热装置；
旋转装置，用于旋转所述托盘；
检测装置，用于测量所述衬底中至少一个检测点位的温度；
控制装置，用于基于所述检测装置的检测结果，控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度，以及控制所述旋转装置的旋转速度；
其中，为基于所述检测装置的检测结果，控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度，所述控制装置进一步用于：
通过预测模型确定所述托盘的预测平均温度和预测温度均匀度，所述预测模型为机器学习模型，所述预测模型包括平均温度预测层和温度均匀度预测层；
所述平均温度预测层的输入包括温区类型及面积、所述多个温区中各检测点位的位置及温度、加热装置的加热参数和所述托盘的形状，所述平均温度预测层的输出为所述预测平均温度；
所述温度均匀度预测层的输入包括所述温区类型及面积、所述多个温区中各检测点位的位置及温度、所述托盘的材质、所述旋转装置的旋转速度和所述托盘的形状，所述温度均匀度预测层的输出为所述预测温度均匀度；
基于所述托盘的预测平均温度和预测温度均匀度，确定温度控制方案；以及
基于所述温度控制方案，控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度。
2.根据权利要求1所述的托盘控温加热器装置，其特征在于，
所述第一加热装置，环绕所述旋转装置设置，并与所述旋转装置间隔，用于对所述衬底中心区域进行加热，其中，所述衬底中心区域位于所述旋转装置的正上方；
所述第二加热装置，位于所述托盘的下方且位于所述第一加热装置的上方，用于对所述衬底周边区域进行加热；
所述第三加热装置，位于所述托盘的外围，用于对所述衬底边缘区域进行加热。
3.根据权利要求1所述的托盘控温加热器装置，其特征在于，所述旋转装置还包括：
固定装置，用于固定所述托盘；
第二旋转装置，用于使所述固定装置带动所述托盘转动。
4.一种托盘控温加热器装置的控制方法，其特征在于，所述托盘控温加热器装置包括托盘、第一加热装置、第二加热装置、第三加热装置、旋转装置、检测装置和控制装置，所述方法包括：
获取所述检测装置测量所述托盘承载的衬底中至少一个检测点位的温度的检测结果；其中，所述衬底被划分为多个温区，所述多个温区至少包括衬底中心区域、衬底周边区域及衬底边缘区域；所述多个温区中各设置至少一个检测点位；
基于所述检测结果控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度，以及控制所述旋转装置的旋转速度；
其中，为基于所述检测装置的检测结果，控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度，所述控制装置进一步用于：
通过预测模型确定所述托盘的预测平均温度和预测温度均匀度，所述预测模型为机器学习模型，所述预测模型包括平均温度预测层和温度均匀度预测层；
所述平均温度预测层的输入包括温区类型及面积、所述多个温区中各检测点位的位置及温度、加热装置的加热参数和所述托盘的形状，所述平均温度预测层的输出为所述预测平均温度；
所述温度均匀度预测层的输入包括所述温区类型及面积、所述多个温区中各检测点位的位置及温度、所述托盘的材质、所述旋转装置的旋转速度和所述托盘的形状，所述温度均匀度预测层的输出为所述预测温度均匀度；
基于所述托盘的预测平均温度和预测温度均匀度，确定温度控制方案；以及
基于所述温度控制方案，控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度。
5.根据权利要求4所述的托盘控温加热器装置的控制方法，其特征在于，
所述基于所述检测结果控制所述旋转装置的旋转速度，包括：
从所述衬底中心区域中获取多个第一点位或从所述衬底周边区域获取多个第一点位；
获取所述检测装置测量所述多个第一点位的温度的检测结果，并计算所述多个第一点位的温度标准差；
响应于所述温度标准差大于第一阈值，则控制所述旋转装置的旋转速度进行调整。
6.根据权利要求4所述的托盘控温加热器装置的控制方法，其特征在于，所述基于所述检测结果控制所述第一加热装置、所述第二加热装置和所述第三加热装置的加热温度，包括：
从所述衬底的衬底中心区域中获取多个第二点位并从所述衬底的衬底周边区域获取多个第三点位；
获取所述检测装置测量所述多个第二点位的温度和所述多个第三点位的温度的检测结果；
基于所述多个第二点位的温度构建第一温度向量，和基于所述多个第三点位的温度构建第二温度向量；
确定第一温度向量与第二温度向量之间的温度差异；
响应于所述温度差异大于第二阈值，则控制所述第一加热装置的温度和所述第二加热装置的温度进行调整。
7.根据权利要求4所述的托盘控温加热器装置的控制方法，其特征在于，所述旋转装置还包括固定装置、第二旋转装置，所述方法进一步包括：
基于所述预测温度均匀度，确定旋转速度控制方案；以及
基于所述旋转速度控制方案，控制所述第二旋转装置的旋转速度。
8.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求4-7中任一项所述的托盘控温加热器装置的控制方法。
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