半導體熱處理設備的溫控方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種半導體熱處理設備的溫控方法，熱處理設備包括爐體和設于爐體中的工藝管，晶圓在工藝管中進行半導體工藝，爐體包括多個溫區(qū)，每一溫區(qū)中至少設有一超溫熱偶和多個控溫熱偶，超溫熱偶用于感測溫區(qū)中的溫度，控溫熱偶用于調節(jié)溫區(qū)中的溫度，方法包括如下步驟：a)對超溫熱偶與控溫熱偶的報警信號進行加權評分；b)若評分不低于第一閾值，則停止向熱處理設備輸出電功率。該方法增加了實施停止加熱措施時的可信度，還可通過對主、輔控溫熱偶的調整，有針對性地采用不同的控溫模式，更好地保證設備的可靠穩(wěn)定運行。
【專利說明】半導體熱處理設備的溫控方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體加工制造領域，更具體地說，涉及一種半導體熱處理設備的溫控方法。
【背景技術】
[0002]半導體制造的工藝過程通常由若干次不同的“升溫一恒溫一降溫”過程組成，為保證半導體熱處理設備長時間安全、穩(wěn)定地連續(xù)運行，對設備上各種信號的采集、故障判斷及其解決方法必須具有較高的要求。
[0003]目前半導體熱處理設備采用的超溫報警處理方法是在熱處理設備的每個溫區(qū)中放置一個超溫熱偶，若設備在運行階段，該超溫熱偶檢測到的溫度超過系統(tǒng)為其設定的溫度報警上限，則停止對熱處理設備進行加熱。這種超溫報警處理方法存在缺陷，即如果超溫熱偶或是采樣通道出現故障，可能會直接導致停止加熱，甚至因此終止工藝，從而帶來不必要的損失。
[0004]因此，提供一種準確而可靠的用于半導體熱處理設備溫控系統(tǒng)中的超溫報警方法，是本發(fā)明需要解決的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種用于半導體處理設備溫控系統(tǒng)中的超溫報警方法。
[0006]為實現上述目的，本發(fā)明的技術方案如下:
[0007]—種半導體熱處理設備的溫控方法，熱處理設備包括爐體和設于爐體中的工藝管，晶圓在工藝管中進行半導體工藝，爐體包括多個溫區(qū)，每一溫區(qū)中至少設有一超溫熱偶和多個控溫熱偶，超溫熱偶用于感測溫區(qū)中的溫度，控溫熱偶用于調節(jié)溫區(qū)中的溫度，方法包括如下步驟:a)、對超溫熱偶與控溫熱偶的報警信號進行加權評分；b)、若評分不低于第一閾值，則停止向熱處理設備輸出電功率。
[0008]優(yōu)選地，控溫熱偶為三個，分別為第一、第二和第三控溫熱偶，第三控溫熱偶設于工藝管內部，第一、第二控溫熱偶設于工藝管與爐體之間。
[0009]優(yōu)選地，加權評分采用的計算公式為:
[0010];其中，C為評分，Bqt為超溫熱偶的報警信號，B0UterA' BOuteri3、Blnnw分別為第一、第二和第三控溫熱偶的報警信號,報警信號以布爾值表不，其為I時表示熱偶的溫度超出其溫度設定上限值，其為O時表示熱偶的溫度低于其溫度設定上限值，W、X、Y和Z分別為大于O、小于I的浮點數，W+X+Y+Z=l，且W大于X、Y和Z中的最大值。
[0011]優(yōu)選地，步驟b)中還包括:若評分低于第一閾值，而不低于第二閾值，則執(zhí)行下述步驟c);步驟c)包括:若超溫熱偶的報警信號為1，則發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、1和1，則確定以第一控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、0和1，則確定以第二控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、1和O，則確定以第三控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息。
[0012]優(yōu)選地，步驟b)中還包括:若評分低于第二閾值，而不低于第三閾值，則執(zhí)行下述步驟d);步驟d)包括:若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、0和1，則確定以第一或第二控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為O、I和0，則確定以第一控溫熱偶為輔控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、0和0，則確定以第二控溫熱偶為輔控溫熱偶，并發(fā)出報警信肩、O
[0013]本發(fā)明還提供一種半導體熱處理設備的溫控系統(tǒng)，熱處理設備包括爐體和設于爐體中的工藝管，爐體中包括多個溫區(qū)，每一溫區(qū)包括:感溫單元，設于熱處理設備爐體的，至少包括一超溫熱偶和多個控溫熱偶，超溫熱偶用于感測溫區(qū)中的溫度，控溫熱偶用于調節(jié)溫區(qū)中的溫度；邏輯處理器，用于對超溫熱偶與控溫熱偶的報警信號進行加權評分；溫度控制單元，根據評分值生成溫度控制參數；功率控制單元，根據溫度控制參數向熱處理設備輸出電功率。
[0014]本發(fā)明提供的半導體熱處理設備的溫控方法以及溫控系統(tǒng)，采用加權投票判斷機制對控溫熱偶及超溫熱偶的超溫報警信號進行分析處理，綜合考慮了多種因素，增加了實施停止加熱措施時的可信度，還可通過對主、輔控溫熱偶的調整，有針對性地采用不同的控溫模式，更好地保證設備的可靠穩(wěn)定運行。此外，熱處理設備中各溫區(qū)之間相互獨立，在運行過程中不會因為其中某個溫區(qū)的某一控溫或超溫熱偶出現故障而中止工藝，當某一熱偶出現故障時，能夠通過切換其他控溫熱偶為主控溫熱偶及其對應的控溫模式，來保證工藝的繼續(xù)進行。上述溫控方法以及溫控系統(tǒng)實現成本低、可靠性好、可信度高，利于在半導體行業(yè)內推廣應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1示出本發(fā)明第二實施例的半導體熱處理設備的溫控方法流程示意圖；
[0016]圖2示出本發(fā)明第三實施例的半導體熱處理設備的溫控系統(tǒng)結構示意圖；
[0017]圖3示出本發(fā)明實施例中半導體熱處理設備中超溫熱偶與控溫熱偶的分布示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0019]需要說明的是，并請結合圖3，半導體熱處理設備包括一爐體10與一設于爐體中的工藝管20，晶圓30在工藝管20中進行半導體工藝，爐體10包括多個溫區(qū)，例如可劃分為五個溫區(qū)101、102、103、104和105，每一溫區(qū)中至少設有一超溫熱偶和多個控溫熱偶；其中，超溫熱偶用于感測該溫區(qū)中的溫度，控溫熱偶用于調節(jié)該溫區(qū)中的溫度。
[0020]例如，第一溫區(qū)101中設有一超溫熱偶0T1，以及三個控溫熱偶0uterAl、0uterBl、Innerl ;類似地，第二溫區(qū)102中設有一超溫熱偶0T2，以及三個控溫熱偶0uterA2、0uterB2、Inner2，第三溫區(qū)103中設有一超溫熱偶0T3，以及三個控溫熱偶0uterA3、0uterB3、Inner3,第四溫區(qū)104中設有一超溫熱偶0T4,以及三個控溫熱偶0uterA4、0uterB4.1nneM，第五溫區(qū)105中設有一超溫熱偶OT5，以及三個控溫熱偶Outei*A5、OuterB5、Inner50
[0021]本發(fā)明第一實施例提供的半導體熱處理設備的溫控方法，用于控制任一溫區(qū)內的溫度，其包括如下步驟:
[0022]步驟SO1、對該溫區(qū)中的超溫熱偶與控溫熱偶的報警信號進行加權評分。
[0023]具體地，加權評分采用的計算公式為:
[0024];其中，C為評分，Bqt為超溫熱偶的報警信號，B0UterA' B0uterl3^ Blnnw分別為第一、第二和第三控溫熱偶的報警信號，報警信號以布爾值表示，其為I時表示熱偶的溫度超出系統(tǒng)為其設定的溫度設定上限值，其為O時表示熱偶的溫度低于系統(tǒng)為其設定的溫度設定上限值，W、X、Y和Z分別為大于O、小于I的浮點數，W+X+Y+Z=l，且W大于X、Y和Z中的最大值。其中，第三控溫熱偶Inner設于工藝管20內部，第一、第二控溫熱偶OuterA、OuterB設于工藝管20與爐體10之間。
[0025]步驟S02、若評分不低于第一閾值，則發(fā)出報警信息并停止向熱處理設備輸出電功率。
[0026]具體地，若步驟SOl中計算得到的評分值大于等于第一閾值，例如0.6，即發(fā)出報警信息，同時，停止向熱處理設備輸出電功率以停止加熱。
[0027]相比于現有技術中，僅以超溫熱偶的超溫報警信號(以布爾值表示，為I時表示其檢測到的溫度超過報警上限)來判斷是否停止向熱處理設備輸出電功率，即，使熱處理設備停止加熱，上述第一實施例中提供的加權評分機制綜合考慮了多種因素，從而增加了實施停止加熱措施時的可信度。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明第二實施例提供的半導體熱處理設備的溫控方法，用于控制任一溫區(qū)內的溫度，其包括如下步驟:
[0029]步驟S10、對超溫熱偶OT與控溫熱偶OuterA, OuterB, Inner的報警信號進行加權評分。 [0030]具體地，加權評分采用的計算公式為:
[0031]C=0.4*Bqt+0.2*BQuterA+0.2*Βο^β+0.2*BInner。其中，Βο^α'Β^,β、Blnner 分別為第一、第二和第三控溫熱偶OuterA, OuterB, Inner的報警信號,報警信號以布爾值表不,其為I時表示熱偶的溫度超出系統(tǒng)為其設定的溫度設定上限值，其為O時表示熱偶的溫度低于系統(tǒng)為其設定的溫度設定上限值。
[0032]步驟S11、若評分不低于第一閾值，則執(zhí)行步驟SllO ;否則，執(zhí)行步驟S12。
[0033]步驟SllO包括:停止向熱處理設備輸出電功率，并發(fā)出報警信息。其中，第一閾值例如為0.6。
[0034]步驟S12、若評分不低于第二閾值，則執(zhí)行步驟S120 ;否則，執(zhí)行步驟S13。
[0035]具體地，步驟S120包括:若超溫熱偶的報警信號為1，則發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、1和1，則確定以第一控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、0和1，則確定以第二控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、1和0，則確定以第三控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息。
[0036]其中，第二閾值例如為0.4。[0037]步驟S13、若評分不低于第三閾值，則執(zhí)行步驟S130 ;否則，方法結束。
[0038]具體地，步驟S130包括:若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、0和1，則確定以第一或第二控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、1和0，則確定以第一控溫熱偶為輔控溫熱偶，并發(fā)出報警信息；若第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、0和0，則確定以第二控溫熱偶為輔控溫熱偶，并發(fā)出報警信息。
[0039]其中，第三閾值例如為0.2。
[0040]該第二實施例中，熱處理設備10每一溫區(qū)分別可采用兩種控溫模式，即Inner控溫模式(以Inner控溫熱偶為主控溫熱偶，負責調節(jié)該溫區(qū)中的溫度,OuterA熱偶或OuterB熱偶為輔控溫熱偶以加快系統(tǒng)的響應速度)以及Outer控溫模式(以OuterA熱偶或OuterB熱偶為主控溫熱偶，負責調節(jié)該溫區(qū)中的溫度)。在大多數的工藝過程中都會采取Inner控溫模式，但在進行某些特定的工藝(例如Poly工藝)時Inner控溫熱偶的讀數準確性會受到影響，這時可進行控溫模式的切換，除此之外，Outer控溫模式可以在Inner控溫模式不能取得較佳控制效果時或在升舟階段采用。
[0041]依據本發(fā)明上述第二實施例，可得到一種較佳情況下加權評分后的后續(xù)處理機制，其中“O”表示此熱偶無超溫報警信號輸出，“ I”表示此熱偶有超溫報警信號輸出。
【權利要求】
1.一種半導體熱處理設備的溫控方法，所述熱處理設備包括爐體和設于所述爐體中的工藝管，晶圓在所述工藝管中進行半導體工藝，所述爐體包括多個溫區(qū)，每一所述溫區(qū)中至少設有一超溫熱偶和多個控溫熱偶，所述超溫熱偶用于感測所述溫區(qū)中的溫度，所述控溫熱偶用于調節(jié)所述溫區(qū)中的溫度，所述方法包括如下步驟: a)、對所述超溫熱偶與所述控溫熱偶的報警信號進行加權評分； b)、若所述評分不低于第一閾值，則停止向所述熱處理設備輸出電功率。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述控溫熱偶為三個，分別為第一、第二和第三控溫熱偶，所述第三控溫熱偶設于所述工藝管內部，所述第一、第二控溫熱偶設于所述工藝管與所述爐體之間。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述加權評分采用的計算公式為: C=W*B0T+X*B0uterA+Y*B0uterB+Z*BInner ;其中，C為所述評分，Bot為所述超溫熱偶的報警信號， 為utOTB、BIn_分別為所述第一、第二和第三控溫熱偶的報警信號，所述報警信號以布爾值表示，其為I時表示所述熱偶的溫度超出其溫度設定上限值，其為O時表示所述熱偶的溫度低于其溫度設定上限值，W、X、Y和Z分別為大于O、小于1的浮點數，W+X+Y+Z=l，且W大于X、Y和Z中的最大值。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，所述W、X、Y和Z分別為0.4,0.2,0.2、和.0.2,所述第一閾值為0.6。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中還包括:若所述評分低于所述第一閾值，而不低于第二閾值，則執(zhí)行下述步驟c)； 所述步驟c)包括: 若所述超溫熱偶的報警信號為1，則發(fā)出報警信息； 若所述第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、1和1，則確定以所述第一控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息； 若所述第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、0和1，則確定以所述第二控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息； 若所述第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、1和0，則確定以所述第三控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二閾值為0.4。
7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟b)中還包括:若所述評分低于所述第二閾值，而不低于第三閾值，則執(zhí)行下述步驟d)； 所述步驟d)包括: 若所述第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、0和1，則確定以所述第一或第二控溫熱偶為主控溫熱偶，并發(fā)出報警信息； 若所述第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為0、1和0，則確定以所述第一控溫熱偶為輔控溫熱偶，并發(fā)出報警信息； 若所述第一、第二和第三控溫熱偶報警信號分別為1、0和0，則確定以所述第二控溫熱偶為輔控溫熱偶，并發(fā)出報警信息。
8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三閾值為0.2。
9.一種半導體熱處理設備的溫控系統(tǒng)，所述熱處理設備包括爐體和設于所述爐體中的工藝管，所述爐體中包括多個溫區(qū)，每一所述溫區(qū)包括: 感溫單元，設于所述熱處理設備爐體的，至少包括一超溫熱偶和多個控溫熱偶，所述超溫熱偶用于感測所述溫區(qū)中的溫度，所述控溫熱偶用于調節(jié)所述溫區(qū)中的溫度； 邏輯處理器，用于對所述超溫熱偶與所述控溫熱偶的報警信號進行加權評分； 溫度控制單元，根據所述評分值生成溫度控制參數； 功率控制單元，根據所述溫度控制參數向所述熱處理設備輸出電功率。
10.如權利要求9所述的溫控系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯處理器加權評分采用的計算公式為: C=ff*B0T+X*B0uterA+Y*B0uterB+Z*BInner ;其中，C為所述評分，Bot為所述超溫熱偶的報警信號，為utOTB、BIn_分別為所述第一、第二和第三控溫熱偶的報警信號，所述報警信號以布爾值表示，其為I時表示所述熱偶的溫度超出其溫度設定上限值，其為O時表示所述熱偶的溫度低于其溫度設定上限值，W、X、Y和Z分別為大于O、小于I的浮點數，W+X+Y+Z=l，且W大于X、Y和Z中的最大值。
【文檔編號】G05D23/22GK103677009SQ201310688368
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月16日 優(yōu)先權日:2013年12月16日
【發(fā)明者】張乾, 王艾 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司