[發明專利]半導體工藝熱處理設備的溫度控制系統及方法

有效

• 申請號: 201310629884.2
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103677015A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 張乾;王艾
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: G05D23/30
• 分類號: G05D23/30
• 代理公司: 上海天辰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;陶金龍

技術領域

本發明涉及半導體加工制造技術領域，更具體地說，涉及一種用于半導體工藝熱處理設備的溫度控制系統及溫度控制方法。

背景技術

隨著半導體制造工藝和集成度的不斷提高，對硅片表面的工藝處理精度及整個工藝時間提出了更高的要求，這些都依賴于工藝過程中溫度控制的精度及系統響應時間。

半導體制造的工藝過程通常由若干次不同的“升溫—恒溫—降溫”過程組成，如果能夠較好的控制這些溫變過程就能縮短工藝時間、降低能耗、提高產能，使整個工藝得到最佳程度的優化。

現有技術中，半導體熱處理設備在升溫及恒溫階段的電力供給均采用同一溫度控制單元來控制電力的輸出，其在工藝質量要求不高或產能要求不大的情況下并無問題，但是，在工藝要求高、工藝復雜或產能較大的場合，這樣的溫度控制策略很難保證熱處理設備同時具有升溫階段的快速升溫能力以及恒溫階段的高精度的溫度控制能力，并且這種矛盾在低溫控制時表現的尤為明顯。

因此，提供一種既具有快速升溫性能又具有高精度恒溫控制性能的溫度控制系統，是本發明需要解決的技術問題。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種半導體工藝熱處理設備的溫度控制系統。

為實現上述目的，本發明提供一技術方案如下：

一種半導體工藝熱處理設備溫度控制系統，用于在熱處理設備升溫或恒溫階段中控制其溫度，系統包括：感溫單元，設于熱處理設備中，用于測量熱處理設備的實時溫度并輸出；溫度信號處理單元，根據相應工藝配方中的工藝參數和感溫單元輸出的實時溫度，生成溫度控制參數；其中，工藝參數包括熱處理設備的目標溫度值及升溫速率，溫度控制參數包括熱處理設備升溫階段和恒溫階段的切換指令；功率輸出單元，包括第一功率模塊和第二功率模塊，第一、第二功率模塊分別用于向熱處理設備輸出第一范圍值電功率和第二范圍值電功率，第一范圍值大于第二范圍值；功率控制單元，用于根據溫度信號處理單元輸出的溫度控制參數生成功率控制參數，以選擇在熱處理設備升溫階段向第一功率模塊輸出功率控制參數，或在熱處理設備恒溫階段向第二功率模塊輸出功率控制參數。

優選地，功率輸出單元還包括第一選擇單元，第一選擇單元根據功率控制參數選擇啟動第一功率模塊或第二功率模塊，以分別輸出第一范圍值電功率或第二范圍值電功率。

優選地，第一和/或第二功率模塊還包括提供給功率控制單元的回饋端，用于將實際輸出功率值反饋給功率控制單元以對功率控制參數形成閉環控制。

優選地，第一功率模塊至少包括第一變壓器，第一變壓器與交流電網連接，以供給第一范圍值電功率；第二功率模塊至少包括第二變壓器，第二變壓器與交流電網連接，以供給第二范圍值電功率；其中，第一變壓器的變比系數小于第二變壓器的變比系數。

優選地，第一功率模塊包括第二選擇單元、第三功率模塊和第四功率模塊，第二選擇單元根據功率控制參數選擇啟動第三功率模塊或第四功率模塊，以分別輸出第三范圍值電功率或第四范圍值電功率；其中，第一范圍值包括第三范圍值和第四范圍值，第三范圍值大于第四范圍值。

本發明的另一目的在于提供一種用于半導體熱處理設備的溫度控制方法。

為實現上述目的，本發明提供又一技術方案如下：

一種半導體工藝熱處理設備的溫度控制方法，包括如下步驟：a)、獲取工藝配方中的工藝參數，工藝參數包括熱處理設備的目標溫度值及升溫速率；b)、測量熱處理設備的實時溫度；c)、根據實時溫度與工藝參數生成一組溫度控制參數；其中，溫度控制參數包括熱處理設備升溫階段和恒溫階段的切換指令；d)、根據溫度控制參數生成一組功率控制參數；e)、根據功率控制參數分別向熱處理設備供給第一范圍值電功率或第二范圍值電功率，以分別使熱處理設備工作于升溫階段或恒溫階段；其中，第一范圍值大于第二范圍值。

本發明提供的用于半導體熱處理設備的溫度控制系統，根據半導體熱處理設備的特性，將對熱處理設備的溫度控制過程分為不同的階段分別進行，在升溫階段中對熱處理熱備輸出大功率電力以獲得快速升溫性能，在恒溫階段對其輸出小功率電力，以獲得良好恒溫控制性能。在工藝要求高、工藝復雜或產能較大的場合，本發明可縮短工藝時間、降低能耗、提高產能，使整個工藝得到最佳程度的優化，從而利于在半導體行業領域內推廣。

附圖說明

圖1示出本發明第一實施例的溫度控制系統結構示意圖；

圖2示出本發明第一實施例的溫度控制系統中第一功率模塊結構示意圖；

圖3示出本發明第二實施例的溫度控制系統結構示意圖；