[發明專利]應用于化學藥液供給系統的化學藥液溫度控制裝置

有效

• 申請號: 201410849976.6
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104460751A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 張磊;張明;馬嘉
• 申請（專利權）人: 北京七星華創電子股份有限公司
• 主分類號: G05D23/19
• 分類號: G05D23/19
• 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: 陶金龍;張磊

技術領域

本發明涉及一種用于半導體設備的溫度控制，尤其涉及到一種應用于清洗機化學藥液供給系統的化學藥液溫度控制裝置。

背景技術

在半導體工藝過程中，需要對硅片進行各種清洗，在清洗的過程中會用到各種化學藥液。例如，在銅互連清洗設備中，一般會用到ST250化學液，ST250是一種弱堿性化學清洗藥液，用于去除硅片表面的光刻膠、聚合物。通常通過化學藥液供給系統將化學藥液輸送到設備的各個工藝腔室中。圖1所示為現有技術的化學藥液供給系統的示意圖，包括，儲液罐1，其可以存儲一定量的化學藥液，既可以完成工藝開始前的準備工作，工藝完成后還可以繼續存儲回收的化學藥液。工藝開始時，首先打開氣動閥2向儲存罐中注入一定量的化學藥液，然后關閉該氣動閥?；瘜W藥液在泵3的作用下進入工藝管路，由于藥液組份的活性對溫度要求較高，該裝置在工藝管路上安裝了在線加熱器4，在滿足工藝需求的情況下將化學藥液加熱到工藝溫度。之后化學藥液經由過濾器5和氣動三通閥6進入儲液容器1。另外，工藝單元完成工藝后還需將化學藥液回收。

為提高銅互連硅片清洗生產的良率和硅片清洗質量的一致性，化學藥液供給系統輸出至工藝單元的藥液溫度應保持在一個較小的工藝設定值誤差范圍之內。以ST250為例，其工藝溫度為40℃，溫度較低時會導致硅片清洗效率降低，溫度較高時又會造成硅片表面較高的刻蝕率，形成損傷。因此，需要提供一種能夠準確將儲液罐中的化學藥液從室溫左右快速加熱到工藝溫度的溫度控制裝置。

發明內容

本發明的主要目的旨在提供一種能夠快速穩定地控制藥液加熱且無超調的溫度控制裝置。

為達成上述目的，本發明提供如下的技術方案：

一種應用于化學藥液供給系統的化學藥液溫度控制裝置，包括：加熱器，用于將所述化學藥液供給系統的儲液罐輸出的化學藥液加熱；溫度傳感器，用于測量經所述加熱器加熱后的化學藥液的實際溫度；控制器，根據設定溫度與所述溫度傳感器所測量的實際溫度的溫差輸出控制信號；其中，當所述溫差超出預定范圍時，所述控制器基于PI運算輸出所述控制信號；當所述溫差位于所述預定范圍內時，所述控制器根據該溫差在該預定范圍內的區段輸出與該區段相對應的定常量的所述控制信號，其中所述預定范圍內的區段為連續分布的多個；以及功率控制器，與所述控制器及加熱器相連，根據所述控制信號控制所述加熱器加熱功率。

優選地，所述預定范圍內的多個區段為以預定范圍正偏差值、預定范圍負偏差值、設定溫度控制精度正偏差值和設定溫度控制精度負偏差值為端點連續分布的欠調段、穩定段和超調段，位于所述欠調段的所述溫差介于所述預定范圍正偏差值和所述設定溫度控制精度正偏差值之間，位于所述超調段的所述溫差介于所述預定范圍負偏差值和所述設定溫度控制精度負偏差值之間，位于所述穩定段的所述溫差介于所述設定溫度控制精度正偏差值和所述設定溫度控制精度負偏差值之間。

優選地，所述PI運算的比例系數可變，當所述溫差超出所述預定范圍時，所述控制器根據所述溫差所屬的區段以對應該區段的比例系數進行PI運算。

優選地，所述PI運算為積分分離型PI運算。

優選地，所述穩定段以大于0的一正值呈對稱分布。

優選地，所述化學藥液溫度控制裝置還包括安全控制裝置，當所述化學藥液供給系統發生異常時停止所述加熱器的供電。

優選地，所述異常至少包括以下任一情況：所述異常至少包括以下任一情況：向所述加熱器供給所述化學藥液的泵未運行；未檢測到所述加熱器輸出端的化學藥液流量信號；所述加熱器內的熱切斷裝置觸點因加熱元件過熱而打開；所述加熱器輸出端的化學藥液的溫度超出閾值；所述加熱器的加熱元件的溫度值超出閾值；所述加熱器內通入的保護氣體的氣壓小于閾值。

優選地，當所述溫差超出所述預定范圍時，所述控制器基于所述PI運算建立以所述實際溫度為輸入變量，以所述加熱器的輸出功率為輸出變量的控制模型、根據所述控制模型以及當前測量的所述實際溫度計算所述加熱器的輸出功率，并將計算的所述加熱器的輸出功率轉換為控制所述功率控制器的所述控制信號。

優選地，當所述溫差位于所述預定范圍內時，所述控制器基于該溫差在該預定范圍內所處的區段與所述加熱器的輸出功率的對應關系得到所述加熱器的輸出功率，并將所述加熱器的輸出功率轉換為控制所述功率控制器的所述控制信號。

優選地，所述化學藥液為ST250，所述預定范圍為小于等于0.5℃。