一种用于半导体热处理设备的温度控制等效方法技术

一种用于半导体热处理设备的温度等效控制方法，包括根据四种控温模式在稳定状态下的标准阈值，判断系统在预定时间内是否稳定；若稳定，在采样周期中连续采样四种控温热电偶测量值并将所得到的测量值分别计算平均值，得到采样周期中各控温模式下的稳态值；并根据稳态差值，计算得到该采样周期的Profiling校准表、Offset校准表、Profiling Result1校准表和Profiling Result2校准表；若热电偶发生故障，以Wafer TC测量温度为基准，通过各校准表，发出等效控制指令；温度控制单元切换到Inner TC、Outer TC、OverTempTC或几者的组合控温模式下进行等效控温。

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体热处理设备的温度控制等效方法
本专利技术涉及集成电路制造
，更具体地说，涉及一种用于半导体热处理设备的温度控制等效方法。
技术介绍
目前，半导体器件的设计向高密度、高集成度的方向迅速发展，对半导体集成电路新工艺、新技术、新设备提出了越来越高的要求。作为集成电路生产线前工序的工艺设备之一的半导体热处理设备，在扩散、退火、合金、氧化、薄膜生长等硅片生产制造工艺中扮演着重要的角色，其要求精确控制的温度为硅片表面温度。请参阅图1，图1为现有技术中一种具有热电偶测温单元的半导体热处理设备的结构示意图。如图所示，该半导体热处理设备中包括炉体、工艺管和四组热电偶，ProfileTC热电偶、InnerTC热电偶、OuterTC热电偶和OvertempTC热电偶。其中，炉体内分5个恒温区，四组热电偶均包括5个分布在不同控温区的热电偶；上述四组热电偶均由自己的温度控制系统控制，执行不同的功效。每个ProfileTC热电偶用于确定恒温区，其安装于内管内部，尽量贴近需处理的硅片，仅用于AutoProfiling温度控制；每个TC热电偶多用于实际工艺中控温，安装于工艺管内部或双层工艺管的内外管之间；每个OuterTC热电偶用于炉丝区域温度检测，用于Clean控温，备用控温等，安装于加热丝附近；每个OvertempTC热电偶用于炉丝区域温度检测，用于超温报警，备用控温等，安装于每个温区的OuterTC热电偶与OvertempTC热电偶几乎位于相同的位置，并且，通常安装在OvertempTC热电偶之上。然而，虽然上述四组热电偶均已较好地执行了的温度控制，也就是说，实际用于温度控制的温度为热电偶检测温度，即实际控制对象是四组热电偶监控的放热单元（例如，电阻丝），但在半导体制造工艺中，要求精确控制的温度为硅片表面温度；本领域技术人员清楚，在实际使用过程中，硅片表面温度（实际控制对象）往往有一些差异，这些差异会直接影响到工艺条件的稳定性，最终会直接影响到硅片的质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于半导体热处理设备的温度控制等效方法，消除工艺对象与实际控制对象之间的差异，解决同一机台维修和保养（PM）前后温度控制的等效问题，即实现不同控温模式下的等效控制。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种用于半导体热处理设备的温度等效控制方法，所述半导体热处理设备中包括多个控温区，每个控温区分别包括热电偶、温度控制单元和加热单元；所述方法具体包括如下步骤：步骤S1：根据ProfileTC、InnerTC、OuterTC和OverTempTC四种控温模式在工艺稳定状态下的标准阈值，判断系统在预定的时间内是否稳定，如果稳定，执行步骤S2；步骤S2：在采样周期中，连续采样ProfileTC、InnerTC、OuterTC和OverTempTC热电偶测量值并将所得到的测量值分别计算平均值，得到该采样周期中各控温模式下的稳态值；步骤S3：分别进行InnerTC与OuterTC间、OuterTC与OverTempTC间、ProfileTC和InnerTC间的稳态差值计算，得到该采样周期的存放InnerTC与OuterTC及OuterTC与OverTempTC间进行温度校准的Profiling校准表；使用Offset校准表存放ProfileTC和InnerTC间进行温度校准的数值；Profiling校准表包括ProfilingResult1校准表，ProfilingResult2校准表；步骤S4：同步更新各校准表，以WaferTC测量的温度为基准，通过ProfileTC与硅片本身表面温度的WaferTC校准表，以及所述各校准表，温度控制单元进行补偿控温处理；步骤S5：如果热电偶发生故障，发出等效控制指令；步骤S6：温度控制单元接收温度控制指令，分别选择并切换到InnerTC、OuterTC、OverTempTC或几者的组合控温模式下进行下一采样周期的温度等效控温。优选地，所述ProfileTC控温模式通过WaferTC校准表校准后，采用插值计算方法等效于硅片本身温度WaferTC模式；其中，WaferTC校准表表示ProfileTC与安装在TCWafer硅片的量测热电偶所获得测量值的差异。优选地，所述插值计算方法为线性插值的方法，补偿数据的插值计算具体包括三种模式：①、如果ProfileTC采样值小于WaferTC校准表中最小温度值，该校准插值直接取最小温度值对应的校准值；②、如果ProfileTC采样值大于WaferTC校准表中最大温度值，该校准插值直接取最大温度值对应的校准值；③、如果ProfileTC采样值大于WaferTC校准表中最小温度值，小于WaferTC校准表中最大温度值，则根据ProfileTC和WaferTC校准值表中温度区间较小和较大温度值，计算该校准插值。优选地，所述InnerTC控温模式通过ProfileTC校准表校准后，等效于ProfileTC模式，再应用WaferTC校准表采用插值计算方法等效于硅片本身温度WaferTC模式。优选地，所述插值计算方法为线性插值的方法，补偿数据的插值计算具体包括三种模式：①、如果InnerTC采样值小于Offset校准表中最小温度值，该校准插值直接取最小温度值对应的校准值；②、如果InnerTC采样值大于Offset校准表中最大温度值，该校准插值直接取最大温度值对应的校准值；③、如果InnerTC采样值大于Offset校准表中最小温度值，小于Offset校准表中最大温度值，则根据校准表该周期温度区间内较小和较大温度值，计算该校准插值。优选地，所述OuterTC控温模式通过ProfilingResult1校准表校准后，等效于InnerTC控温模式；然后，应用Offset校准等效于ProfileTC控温模式，再应用WaferTC校准表采用插值计算方法等效于硅片本身温度WaferTC控温模式。优选地，所述插值计算方法为线性插值的方法，补偿数据的插值计算具体包括三种模式：①、如果OuterTC采样值小于ProfilingResult1校准表中最小温度值，该校准插值直接取最小温度值对应的校准值；②、如果OuterTC采样值大于ProfilingResult1校准表中最大温度值，该校准插值直接取最大温度值对应的校准值；③、如果OuterTC采样值大于ProfilingResult1校准表中最小温度值，小于ProfilingResult1校准表中最大温度值，则根据校准表该周期温度区间内较小和较大温度值，计算该校准插值。优选地，所述OverTempTC控温模式通过ProfilingResult2校准表校准后，等效于OuterTC控温模式；接下来，进行OuterTC控温模式通过ProfilingResult1校准表校准后，等效于InnerTC控温模式；然后，应用Offset校准等效于ProfileTC控温模式，再应用WaferTC校准表采用插值计算方法等效于硅片本身温度WaferTC模式。优选地，所述OverTemp所述插值计算方法为线性插值的方法，补偿数据的插值计算具体包括三种模式：①、如果OverTempTC采样值小于ProfilingResult2校准表中最小温度值，该校准插本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于半导体热处理设备的温度等效控制方法，其特征在于，所述半导体热处理设备中包括多个控温区，每个控温区分别包括热电偶、温度控制单元和加热单元；所述方法具体包括如下步骤：步骤S1：根据Profile TC、Inner TC、Outer TC和OverTemp TC四种控温模式在工艺稳定状态下的标准阈值，判断系统在预定的时间内是否稳定，如果稳定，执行步骤S2；步骤S2：在采样周期中，连续采样Profile TC、Inner TC、Outer TC和OverTemp TC热电偶测量值并将所得到的测量值分别计算平均值，得到该采样周期中各控温模式下的稳态值；步骤S3：分别进行Inner TC与Outer TC间、Outer TC与OverTemp TC间、Profile TC和Inner TC间的稳态差值计算，得到该采样周期的存放Inner TC与Outer TC及Outer TC与OverTemp TC间进行温度校准的Profiling校准表；使用Offset校准表存放Profile TC和Inner TC间进行温度校准的数值；Profiling校准表包括Profiling Result1校准表，Profiling Result2校准表；步骤S4：同步更新各校准表，以Wafer TC测量的温度为基准，通过Profile TC与硅片本身表面温度的Wafer TC校准表，以及所述各校准表，温度控制单元进行补偿控温处理；步骤S5：如果热电偶发生故障，发出等效控制指令；步骤S6：温度控制单元接收温度控制指令，分别选择并切换到Inner TC、Outer TC、OverTempTC或几者的组合控温模式下进行下一采样周期的温度等效控温。...

【技术特征摘要】
1.一种用于半导体热处理设备的温度等效控制方法，所述半导体热处理设备中包括多个控温区，每个控温区分别包括热电偶、温度控制单元和加热单元；其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：步骤S1：根据ProfileTC、InnerTC、OuterTC和OverTempTC四种控温模式在工艺稳定状态下的标准阈值，判断系统在预定的时间内是否稳定，如果稳定，执行步骤S2；步骤S2：在采样周期中，连续采样ProfileTC、InnerTC、OuterTC和OverTempTC热电偶测量值并将所得到的测量值分别计算平均值，得到该采样周期中各控温模式下的稳态值；步骤S3：分别进行InnerTC与OuterTC间、OuterTC与OverTempTC间、ProfileTC和InnerTC间的稳态差值计算，得到该采样周期的存放InnerTC与OuterTC及OuterTC与OverTempTC间进行温度校准的Profiling校准表；使用Offset校准表存放ProfileTC和InnerTC间进行温度校准的数值；Profiling校准表包括ProfilingResult1校准表，ProfilingResult2校准表；步骤S4：同步更新各校准表，以WaferTC测量的温度为基准，通过ProfileTC与硅片本身表面温度的WaferTC校准表，以及所述各校准表，温度控制单元进行补偿控温处理；步骤S5：如果热电偶发生故障，发出等效控制指令；步骤S6：温度控制单元接收温度控制指令，分别选择并切换到InnerTC、OuterTC、OverTempTC或几者的组合控温模式下进行下一采样周期的温度等效控温。2.如权利要求1所述的温度等效控制方法，其特征在于，所述ProfileTC控温模式通过WaferTC校准表校准后，等效于硅片本身表面温度WaferTC控温模式，采用插值计算方法等效于硅片本身表面温度WaferTC控温模式；其中，WaferTC校准表表示ProfileTC与安装在TCWafer硅片的量测热电偶所获得测量值的差异。3.如权利要求2所述的温度等效控制方法，其特征在于，所述插值计算方法为线性插值的方法，插值计算具体包括三种模式：①、如果ProfileTC采样值小于WaferTC校准表中最小温度值，校准插值直接取最小温度值对应的校准值；②、如果ProfileTC采样值大于WaferTC校准表中最大温度值，校准插值直接取最大温度值对应的校准值；③、如果ProfileTC采样值大于WaferTC校准表中最小温度值，小于WaferTC校准表中最大温度值，则根据ProfileTC和WaferTC校准表中温度区间较小和较大温度值，计算校准插值。4.如权利要求2所述的温度等效控制方法，其特征在于，所述InnerTC控温模式应用Offset校准表采用插值计算方法，等效于ProfileTC控温模式，再应用WaferTC校准表采用插值计算方法等效于硅片本身表面温度WaferTC控温模式。5.如权利要求4所述的温度等效控制方法，其特征在于，所述Offset校准表采用的插值计算方法为线性插值的方法，插值计算具体包括三种模式：①、如果InnerTC采样值小于Offset校准表中最小温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬，王艾，张乾，
申请(专利权)人：北京七星华创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11