[發(fā)明專利]一種具有前饋補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體工藝設(shè)備的溫控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410554332.4
• 申請(qǐng)日: 2014-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104298268A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王峰;付運(yùn)濤;劉晨曦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司
• 主分類號(hào): G05D23/00
• 分類號(hào): G05D23/00
• 代理公司: 上海天辰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31275
• 代理人: 吳世華;林彥之

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有前饋補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體工藝設(shè)備的溫控方法，更具體地說(shuō)，一種應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備溫控的參考信號(hào)軌跡規(guī)劃方法。

背景技術(shù)

目前，半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)向高密度、高集成度的方向迅速發(fā)展，對(duì)半導(dǎo)體集成電路新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備提出了越來(lái)越高的要求。作為集成電路生產(chǎn)線前工序的工藝設(shè)備之一的半導(dǎo)體工藝設(shè)備，在擴(kuò)散、退火、合金、氧化、薄膜生長(zhǎng)等硅片生產(chǎn)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。

半導(dǎo)體工藝設(shè)備的溫度作為被控對(duì)象,在工藝腔溫度從初始溫度到目標(biāo)溫度(Target)過(guò)程中情況下，滿足快速并線性升溫的特性是比較理想的。本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚，溫控系統(tǒng)均存在時(shí)滯的現(xiàn)象，時(shí)滯的現(xiàn)象容易受外界因素干擾，導(dǎo)致控制系統(tǒng)響應(yīng)慢，控制性能變差；，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中模型時(shí)滯慣性等參數(shù)發(fā)生改變時(shí),控制器的快速并線性升溫的特性效果就會(huì)變差,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)和振蕩。

同時(shí)，不同工藝設(shè)備的爐體特性以及溫度范圍的差異性會(huì)進(jìn)一步加大溫控系統(tǒng)的時(shí)滯性，直接影響著設(shè)備的產(chǎn)能和產(chǎn)出制品的性能及質(zhì)量，也就是說(shuō)，半導(dǎo)體工藝設(shè)備的溫度控制系統(tǒng)的溫度控制效果直接影響晶圓的合格率

請(qǐng)參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中根據(jù)半導(dǎo)體工藝設(shè)備溫控的預(yù)設(shè)條件獲取標(biāo)準(zhǔn)期望信號(hào)后所得到溫控參考信號(hào)軌跡的示意圖。在進(jìn)行半導(dǎo)體工藝前，技術(shù)人員首先會(huì)根據(jù)設(shè)定目標(biāo)溫度(Target)，選取不同的升溫速率K，如圖1所示，在初始溫度條件下，從起始時(shí)間0開(kāi)始，以升溫速率K作為斜率，達(dá)到目標(biāo)溫度(Target)，規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)期望信號(hào)a按照標(biāo)準(zhǔn)期望信號(hào)(點(diǎn)劃線a)的條件，完成一次設(shè)定溫度的控制過(guò)程，得到溫度響應(yīng)曲線(實(shí)線b)。

從圖1可以看出，要快速達(dá)到目標(biāo)溫度(Target)，就要選取較高的升溫速率K，然而，如果升溫速率K選取過(guò)高，快速并線性升溫的特性會(huì)產(chǎn)生矛盾，并且，在剛達(dá)到目標(biāo)溫度(Target)時(shí)，由于升溫速率過(guò)快，升溫速率的穩(wěn)定階段超調(diào)過(guò)大，從而導(dǎo)致系統(tǒng)獲得精確的目標(biāo)溫度(Target)的進(jìn)程時(shí)間加大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于半導(dǎo)體工藝設(shè)備溫控的參考信號(hào)軌跡規(guī)劃方法，通過(guò)設(shè)定前饋補(bǔ)償參考信號(hào)，從而減弱溫控系統(tǒng)時(shí)滯性和超調(diào)及振蕩的影響，加快被控設(shè)備的升溫效果，提高工藝設(shè)備的產(chǎn)能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種具有前饋補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體工藝設(shè)備的溫控方法，所述半導(dǎo)體工藝設(shè)備中包括一個(gè)或多個(gè)控溫區(qū)的溫控，其特征在于，所述方法包括：

步驟S1：根據(jù)半導(dǎo)體工藝預(yù)設(shè)的溫控條件，構(gòu)建溫控的前饋補(bǔ)償參考信號(hào)軌跡；其中，所述預(yù)設(shè)溫控條件包括初始溫度t、目標(biāo)溫度T和升溫速率K；所述步驟S1具體包括：

步驟S11：將整個(gè)溫控升溫階段劃分為包括高速升溫階段和標(biāo)準(zhǔn)升溫階段，所述高速升溫階段完成從初始溫度t到第一中間溫度t’的升溫過(guò)程，所述標(biāo)準(zhǔn)升溫階段完成從第一中間溫度t’到目標(biāo)溫度T的升溫過(guò)程；所述標(biāo)準(zhǔn)升溫階段的參考信號(hào)軌跡滿足所述預(yù)設(shè)溫控條件，所述高速升溫階段的升溫速率高于所述標(biāo)準(zhǔn)升溫階段的升溫速率；

步驟S12：根據(jù)所述半導(dǎo)體工藝設(shè)備中包括一個(gè)或多個(gè)控溫區(qū)的溫控目標(biāo)溫度T和升溫速率K的預(yù)設(shè)條件，規(guī)劃所述標(biāo)準(zhǔn)升溫階段的標(biāo)準(zhǔn)期望信號(hào)軌跡；并基于所述標(biāo)準(zhǔn)期望信號(hào)軌跡，溫控系統(tǒng)模擬或?qū)嶋H完成對(duì)起始溫度t到預(yù)設(shè)目標(biāo)溫度T的控制過(guò)程，并根據(jù)所述控制過(guò)程獲取所述標(biāo)準(zhǔn)升溫階段的溫度響應(yīng)曲線；

步驟S13：根據(jù)所述高速升溫階段T’的預(yù)設(shè)升溫速率k’，規(guī)劃所述標(biāo)準(zhǔn)高速升溫階段的期望信號(hào)軌跡；并基于所述期望信號(hào)軌跡，溫控系統(tǒng)模擬完成對(duì)初始溫度t到第一中間溫度t’的控制過(guò)程，并根據(jù)所述控制過(guò)程獲取所述高速升溫階段的溫度響應(yīng)曲線；

步驟S14：根據(jù)所述控制過(guò)程獲取所述高速升溫階段的溫度響應(yīng)曲線和所述標(biāo)準(zhǔn)升溫階段的溫度響應(yīng)曲線，獲取在第一中間溫度t’點(diǎn)拼接的前饋補(bǔ)償參考信號(hào)的軌跡；

步驟S2：基于獲得的所述前饋補(bǔ)償參考信號(hào)的軌跡，進(jìn)行所述溫控系統(tǒng)的控制操作。

優(yōu)選地，所述高速升溫階段T’由多段組成，最后一段的預(yù)設(shè)升溫速率為升溫速率k’。

優(yōu)選地，所述高速升溫階段T’中的最后一段的預(yù)設(shè)升溫速率低于前幾段的升溫速率。

優(yōu)選地，所述高速升溫階段T’中前幾段的升溫速率依次遞減。

優(yōu)選地，所述第一中間溫度t’為在所述標(biāo)準(zhǔn)升溫階段的溫度響應(yīng)曲線上所述目標(biāo)溫度T和初始溫度t的溫度平均值點(diǎn)。

優(yōu)選地，所述的步驟S12中的預(yù)設(shè)條件選取規(guī)則如下：