一种用于半导体热处理设备的热电偶故障诊断方法及系统技术方案

一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法及系统，该半导体热处理设备中的每个控温区分别包括热电偶和加热单元；该系统包括滤波器、感温模块、逻辑处理器、温度控制器和电力控制单元，以形成闭环控制；热电偶采集热处理设备温度数据经过滤波器，再经过感温模块后进入逻辑处理器，逻辑处理器根据各温区对应热电偶采样值变化情况、相邻温区热电偶采样值变化、各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况以及各温区对应热电偶采样值和相邻温区热电偶采样变化值以及相关控制量变化情况，判断当前热电偶的工作状态，提供给相应温度控制器和电力控制单元进行补偿处理。

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体热处理设备的热电偶故障诊断方法及系统
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热电偶故障诊断方法及系统。
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。在半导体制造工艺中，用户希望热处理设备能够长时间连续运行多组工艺而不出现故障，这对设备的稳定性提出了很高的要求。热电偶作为温度控制系统的测量工具，具有测量精度高，测量范围大，体积小，热响应快，寿命长等特点，现已广泛应用于半导体热处理设备中。本领域技术人员清楚，热电偶在工作过程中可能会出现开路和短路等故障。请参阅图1，图1为热电偶工作的三种状态，正常状态、短路故障状态及开路故障状态示意图。由于感温模块通常自带开路报警功能，在热电偶处于开路状态时其会向逻辑控制器发出开路报警信号，开路故障状态比较容易判别，而当热电偶处于短路状态时，由于短路故障点位置的不同，热电偶采集的温度数据也不尽相同，短路故障的现象随热电偶所处实际环境的差异，故障现象较复杂，所以热电偶的短路故障较难判别。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法，利用本方法能够正确诊断出热电偶是否处于短路故障状态，给温度控制器以提示信息，温度控制器根据工艺需求及时做出正确处理，降低设备和产品的损失。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法，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和加热单元，所述方法具体包括：步骤S1：根据各温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S2，否则，执行步骤S5；步骤S2：根据相邻温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S3，否则，执行步骤S5；步骤S3：根据各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S4，否则，执行步骤S5；步骤S4：根据各温区对应热电偶采样值和相邻温区热电偶采样变化值以及各温区和相邻温区的控制量变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，在相应的工艺过程中，继续循环进行步骤S1、步骤S2、步骤S3、和步骤S4；否则，执行步骤S5；步骤S5：发出热电偶短路故障信号，并进行相应的补偿处理。优选地，所述的步骤S1具体包括如下步骤：步骤S11：每个热电偶对其相应控温区的温度进行数据采样；并根据在每个温区采样值计算所述热电偶采样值在一个采样周期中变化趋势值；步骤S12：在进行工艺正常升温过程中，判断所述变化趋势值是否大于等于第一阈值，和/或，在进行工艺正常降温过程中，判断所述变化趋势值是否小于等于第二阈值；其中，所述第一阈值为一个采样周期内的最大升温值，所述第二阈值为一个采样周期内的最大降温变化值；步骤S13：如果是，短路异常状态计数器的值加1；步骤S14：重复步骤S12和步骤S13，如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。优选地，所述的步骤S2具体包括如下步骤：步骤S21：每个热电偶对其相应控温区的温度进行数据采样；并根据所述相邻温区采样值计算相应控温区的所述热电偶采样值在一个采样周期中变化趋势值；步骤S22：在进行工艺正常升温过程中，判断所述变化趋势值是否大于等于第三阈值，和/或，在进行工艺正常降温过程中，判断所述变化趋势值是否小于等于第四阈值；其中，所述第三阈值为一个采样周期内相邻温区热电偶的最大升温变化值，所述第四阈值为一个采样周期内相邻温区热电偶的最大降温变化值；步骤S23：如果是，短路异常状态计数器的值加1；步骤S24：重复步骤S22和步骤S23，如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。优选地，所述的步骤S3具体包括如下步骤：步骤S31：根据每个温区控制量记录计算出控制量差值；步骤S32：根据每个温区对应的最大升温控制量变化值和最大降温控制量变化值，利用线性插值方法可以计算出每一个控制周期所对应的控温变化量，在系统热电偶采样时滞周期数内，累加计算控温变化量所产生的累计值；同时计算采样时滞周期数内控温变化量的平均值，然后，根据稳态下典型工艺温度点温度与输出控制量对照表，利用线性插值方法计算出该温度区间内，得到控温变化量的平均值在时滞周期内使某温区温度正常的变化量，并判断该控温变化量所产生的绝对累计值大于控温变化量所产生的绝对累计值的α倍，其中α为系统常数，系统热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热系统时滞常数和采样系统系统时滞常数设定。步骤S33：如果是，短路异常状态计数器的值加1；步骤S34：重复步骤S32、步骤S33，如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。优选地，所述α的取值范围为1～2。优选地，所述的步骤S4具体包括如下步骤：步骤S41：计算相邻温区的控制量输出差值；步骤S42：根据每个温区对应的最大升温控制量变化值和最大降温控制量变化值，利用线性插值方法可以计算出每一个控制周期所对应的控温变化量，在系统热电偶采样时滞周期数内，累加计算控温变化量所产生的累计值；同时计算采样时滞周期数内相邻三个控温区中控温变化量的平均值，然后，根据稳态下典型工艺温度点温度与输出控制量对照表，利用线性插值方法计算出该温度区间内，控温变化量平均值在时滞周期内使某一温区温度的正常变化量以及相邻两个温区温度正常的变化量，并判断该控温区中的每一个控温变化量所产生的绝对累计值，是否大于该控温区控温变化量与相邻两个控温区温度正常的变化量所产生的绝对累计值的β倍；其中，β为系统常数，系统热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热系统时滞常数和采样系统时滞常数设定；步骤S43：如果是，短路异常状态计数器的值加1；步骤S44：重复步骤S42步骤S43，如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。优选地，系统常数β的设定范围为0至1。优选地，所述热电偶包括Inner热电偶、OuterA热电偶、OuterB热电偶和OverTemp热电偶，所述步骤S5具体包括：依次切换Inner热电偶到OuterA热电偶的控温方式，或OuterA热电偶到OuterB热电偶的控温方式，或OuterB热电偶到OverTemp热电偶控温方法，继续工艺进程。为实现上述目的，本专利技术还具有采用上述技术方案的系统如下：一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法所述半导体热处理设备中的每个控温区分别包括热电偶和加热单元；所述系统包括滤波器、感温模块、逻辑处理器、温度控制器和电力控制单元，以形成闭环控制；热电偶采集热处理设备温度数据经过滤波器，再经过感温模块后进入逻辑处理器，逻辑处理器根据各温区对应热电偶采样值变化情况、相邻温区热电偶采样值变化、各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况以及各温区对应热电偶采样值和相邻温区热电偶采样变化值以及相邻温区控制量变化情况，判断当前热电偶的工作状态，提供给相应温本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法，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和加热单元，其特征在于，所述方法具体包括：步骤S1：根据各温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S2，否则，执行步骤S5；步骤S2：根据相邻温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S3，否则，执行步骤S5；步骤S3：根据各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S4，否则，执行步骤S5；步骤S4：根据各温区对应热电偶采样值和相邻温区热电偶采样变化值以及相关控制量变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，在相应的工艺过程中，继续循环进行步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4；否则，执行步骤S5；步骤S5：发出热电偶短路故障信号，并进行相应的补偿处理。

【技术特征摘要】
2014.12.04 CN 201410728368X1.一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法，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和加热单元，其特征在于，所述方法具体包括：步骤S1：根据各温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S2，否则，执行步骤S5；步骤S2：根据相邻温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S3，否则，执行步骤S5；步骤S3：根据各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S4，否则，执行步骤S5；步骤S4：根据各温区对应热电偶采样值和相邻温区热电偶采样变化值以及各温区和相邻温区的控制量变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，在相应的工艺过程中，继续循环进行步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4；否则，执行步骤S5；步骤S5：发出热电偶短路故障信号，并进行相应的补偿处理。2.如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述的步骤S1具体包括如下步骤：步骤S11：每个热电偶对其相应控温区的温度进行数据采样；并根据在每个温区采样值计算所述热电偶采样值在一个采样周期中变化趋势值；步骤S12：在进行工艺正常升温过程中，判断所述变化趋势值是否大于等于第一阈值，和/或，在进行工艺正常降温过程中，判断所述变化趋势值是否小于等于第二阈值；其中，所述第一阈值为一个采样周期内的最大升温值，所述第二阈值为一个采样周期内的最大降温变化值；步骤S13：如果是，短路异常状态计数器的值加1；步骤S14：重复步骤S12和步骤S13，如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。3.如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包括如下步骤：步骤S21：每个热电偶对其相应控温区的温度进行数据采样；并根据相邻温区采样值计算相应控温区的所述热电偶采样值在一个采样周期中变化趋势值；步骤S22：在进行工艺正常升温过程中，判断所述变化趋势值是否大于等于第三阈值，和/或，在进行工艺正常降温过程中，判断所述变化趋势值是否小于等于第四阈值；其中，所述第三阈值为一个采样周期内相邻温区热电偶的最大升温变化值，所述第四阈值为一个采样周期内相邻温区热电偶的最大降温变化值；步骤S23：如果是，短路异常状态计数器的值加1；步骤S24：重复步骤S22和步骤S23，如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。4.如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述的步骤S3具体包括如下步骤：步骤S31：根据每个温区控制量记录计算出控制量差值；步骤S32：根据每个温区对应的最大升温控制量变化值和最大降温控制量变化值，利用线性插值方法可以计算出每一个控制周期所对应的控温变化量，在系统热电偶采样时滞周期数内，累加计算控温变化量所产生的累计值；同时计算采样时滞周期数内控温变化量的平均值，然后，根据稳态下典型工艺温度点温度与输出控制量对照表，利用线性插值方法计算出该温度区间内，得到控温变化量的平均值在时滞周期内使某温区温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬，朱翠清，冯军，
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