[發明專利]清洗藥液的前饋溫度控制方法

有效

• 申請號: 201110108494.1
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102147626A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 李春彥;李曼;韓雷剛;裴立坤;昝威
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術領域

本發明涉及自動化控制技術領域，具體涉及一種清洗藥液的前饋溫度控制方法。

背景技術

清洗是集成電路制造過程中必不可少的一道工序，清洗的主要目的是清除硅片表面的污染和雜質。目前，65nm清洗技術已經成為集成電路制造業的關鍵技術，在清洗工藝中，化學藥液的溫度是清洗工藝的一個關鍵參數，直接影響到硅片的清洗效果。因此，化學藥液的溫度控制是清洗過程中需要解決的重要技術問題。

化學藥液傳遞系統(Chemical?Delivery?System-CDS)是清洗設備的供液系統，給硅片清洗工藝過程提供N₂、清洗藥液以及水等清洗工藝的必要介質，其大致流程示意圖如圖1所示，ST-250藥液供給循環過程由藥液存儲槽TANK經過加熱器HEATER加熱到所需溫度，經過濾器FILTER過濾后向設備工作前端供液，清洗工藝后的ST-250藥液經過藥液回收系統的藥液回收管路RETURN回收至藥液存儲槽TANK，進行重復利用。目前工藝設備上對于溫度的控制方法基本都采用的是單回路PID(比例-積分-微分)控制器進行調節，此過程中以藥液存儲槽TANK中的溫度為控制目標，比例P的大小用以反映控制的靈敏度，積分I的目的是為了消除偏差。P和I的作用都是對結果進行修正，但響應速度較慢，有可能對設備的快速初始過程造成影響，而微分D具有超前作用，可以消除此缺點，但微分D可能會放大系統的干擾，并且由于溫度的過程響應時間較長，因此并不推薦在溫度控制中使用微分。這樣的溫度控制方法僅通過改變加熱器HEATER的加熱功率來控制藥液存儲槽TANK或者供液出口處測點的溫度，但由于系統只存在一個控制環，具有極大的滯后性，難以克服ST-250藥液的回收、管路各種因素帶來的擾動。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是：清洗藥液供給過程中，如何提高藥液溫度控制方法的抗擾動能力。

(二)技術方案

為解決上述技術問題，本發明提供一種清洗藥液的前饋-串級溫度控制方法，所述溫度控制方法涉及包括藥液存儲槽、加熱器以及過濾器的化學藥液傳遞系統，所述化學藥液傳遞系統通過工藝清洗供液出口對清洗目標設備進行清洗藥液的供給，所述溫度控制方法包括如下步驟：

S1：在所述藥液存儲槽底部位置設置第一溫度傳感器，并對應設置有前饋控制器；在所述加熱器的出口處設置第二溫度傳感器，并對應設置有串級內環PID控制器；在所述工藝清洗供液出口處設置第三溫度傳感器，并對應設置有串級外環PID控制器；

S2：預先設定藥液存儲槽內的存儲槽目標溫度值以及工藝清洗供液出口處的供液目標溫度值；

S3：控制加熱器對藥液存儲槽內的藥液進行加熱，并使所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲槽內藥液溫度達到所述存儲槽目標溫度值；

S4：當藥液存儲槽內的藥液達到存儲槽目標溫度值并穩定后，開啟工藝清洗供液出口進行清洗藥液供給，同時通過所述串級內環PID控制器、串級外環PID控制器以及前饋控制器對加熱器的加熱功率進行控制使所述第三溫度傳感器所檢測到的供液溫度穩定保持為所述預設的供液目標溫度值。

所述步驟S3具體包括如下步驟：

S301：計算所述預設的存儲槽目標溫度值與所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲槽內當前藥液溫度之間的存儲槽藥液溫度偏差值；

S302：將所述存儲槽藥液溫度偏差值輸入所述前饋控制器，計算得出第一加熱控制信號并輸出給加熱器；

S303：加熱器根據所述第一加熱控制信號調整其加熱功率；

S304：重復步驟S301-步驟S303，直至所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲槽內當前藥液溫度達到所述存儲槽目標溫度值。

所述步驟S301中，根據下述公式A計算得到存儲槽藥液溫度偏差值；

其中，公式A：

E_tan?k＝T_tan?k，set-T_tan?k，

其中，E_tan?k為存儲槽藥液溫度偏差值，T_tan?k，set為預設的存儲槽目標溫度值，T_tan?k為第一溫度傳感器所檢測到的存儲槽內當前藥液溫度。

所述步驟S302中，所述前饋控制器根據下述公式B計算得到第一輸出值，并將第一輸出值轉換為4-20mA模擬電流的第一加熱控制信號，然后再輸出第一加熱控制信號給加熱器內的可控硅整流器SCR進行加熱功率調整；

其中，公式B：