[發明專利]一種用于半導體熱處理設備的溫度控制等效方法

有效

• 申請號: 201410058329.3
• 申請日: 2014-02-20
• 公開（公告）號: CN103792971B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 徐冬;王艾;張乾
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: G05D23/22
• 分類號: G05D23/22;H01L21/67
• 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

本發明涉及集成電路制造技術領域，更具體地說，涉及一種用于半導體熱處理設備的溫度控制等效方法。

背景技術

目前，半導體器件的設計向高密度、高集成度的方向迅速發展，對半導體集成電路新工藝、新技術、新設備提出了越來越高的要求。作為集成電路生產線前工序的工藝設備之一的半導體熱處理設備，在擴散、退火、合金、氧化、薄膜生長等硅片生產制造工藝中扮演著重要的角色，其要求精確控制的溫度為硅片表面溫度。

請參閱圖1，圖1為現有技術中一種具有熱電偶測溫單元的半導體熱處理設備的結構示意圖。如圖所示，該半導體熱處理設備中包括爐體、工藝管和四組熱電偶，Profile?TC熱電偶、Inner?TC熱電偶、Outer?TC熱電偶和Overtemp?TC熱電偶。其中，爐體內分5個恒溫區，四組熱電偶均包括5個分布在不同控溫區的熱電偶；上述四組熱電偶均由自己的溫度控制系統控制，執行不同的功效。

每個Profile?TC熱電偶用于確定恒溫區，其安裝于內管內部，盡量貼近需處理的硅片，僅用于Auto?Profiling溫度控制；每個TC熱電偶多用于實際工藝中控溫，安裝于工藝管內部或雙層工藝管的內外管之間；每個Outer?TC熱電偶用于爐絲區域溫度檢測，用于Clean控溫，備用控溫等，安裝于加熱絲附近；每個Overtemp?TC熱電偶用于爐絲區域溫度檢測，用于超溫報警，備用控溫等，安裝于每個溫區的Outer?TC熱電偶與Overtemp?TC熱電偶幾乎位于相同的位置，并且，通常安裝在Overtemp?TC熱電偶之上。

然而，雖然上述四組熱電偶均已較好地執行了的溫度控制，也就是說，實際用于溫度控制的溫度為熱電偶檢測溫度，即實際控制對象是四組熱電偶監控的放熱單元（例如，電阻絲），但在半導體制造工藝中，要求精確控制的溫度為硅片表面溫度；本領域技術人員清楚，在實際使用過程中，硅片表面溫度（實際控制對象）往往有一些差異，這些差異會直接影響到工藝條件的穩定性，最終會直接影響到硅片的質量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于半導體熱處理設備的溫度控制等效方法，消除工藝對象與實際控制對象之間的差異，解決同一機臺維修和保養（PM）前后溫度控制的等效問題，即實現不同控溫模式下的等效控制。

為實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種用于半導體熱處理設備的溫度等效控制方法，所述半導體熱處理設備中包括多個控溫區，每個控溫區分別包括熱電偶、溫度控制單元和加熱單元；所述方法具體包括如下步驟：

步驟S1：根據Profile?TC、Inner?TC、Outer?TC和OverTemp?TC四種控溫模式在工藝穩定狀態下的標準閾值，判斷系統在預定的時間內是否穩定，如果穩定，執行步驟S2；

步驟S2：在采樣周期中，連續采樣Profile?TC、Inner?TC、Outer?TC和OverTemp?TC熱電偶測量值并將所得到的測量值分別計算平均值，得到該采樣周期中各控溫模式下的穩態值；

步驟S3：分別進行Inner?TC與Outer?TC間、Outer?TC與OverTemp?TC間、Profile?TC和Inner?TC間的穩態差值計算，得到該采樣周期的存放Inner?TC與Outer?TC及Outer?TC與OverTemp?TC間進行溫度校準的Profiling校準表；使用Offset校準表存放Profile?TC和Inner?TC間進行溫度校準的數值；Profiling校準表包括Profiling?Result1校準表，Profiling?Result2校準表；

步驟S4：同步更新各校準表，以Wafer?TC測量的溫度為基準，通過Profile?TC與硅片本身表面溫度的Wafer?TC校準表，以及所述各校準表，溫度控制單元進行補償控溫處理；

步驟S5：如果熱電偶發生故障，發出等效控制指令；

步驟S6：溫度控制單元接收溫度控制指令，分別選擇并切換到Inner?TC、Outer?TC、OverTemp?TC或幾者的組合控溫模式下進行下一采樣周期的溫度等效控溫。

優選地，所述Profile?TC控溫模式通過Wafer?TC校準表校準后，采用插值計算方法等效于硅片本身溫度Wafer?TC模式；其中，Wafer?TC校準表表示Profile?TC與安裝在TC?Wafer硅片的量測熱電偶所獲得測量值的差異。

優選地，所述插值計算方法為線性插值的方法，補償數據的插值計算具體包括三種模式：