控制电加热器的方法和系统技术方案

控制加热器以驱动负荷温度接近设定点的系统和方法。在每个１／２ＡＣ周期的开始，计算ｓｉｇｍａ－ｄｅｌｔａ调制算法以确定该ＡＣ周期应当打开还是关闭。过去的实际占空比运行估算与所需的示出占空比对比，并且它们两个之间的差用来调整下一个１／２周期的输出。这产生伪随机脉冲序列输出，其不会包含会在被加热元件上产生不希望的小的周期性“波动”的明显周期性的部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制电加热器的方法和系统
技术介绍
温度控制在许多制造工艺中(如晶片处理)是很重要的。通常，负荷温度必须控制在设定点的公差内，该设定点表示用于该 负荷温度的用户定义的理想值。—般地说，该负荷温度可通过控制提供给电加热器的功 率量来控制。该加热器通常通过使用例如固体继电器(SSR)电路 选择性打开和关闭从AC电源提供到该加热器的电力来控制。常规 上，该SSR可通过脉冲宽度调制(PWM)信号来控制，响应由控制 器提供的占空比命令将该信号提供到该SSR。占空比命令表示所期望的该SSR必须打开该电源的时间 百分比，从而在给定的持续时间内将所需量的电力提供给该加热器 以确保该负荷温度处于该i殳定点的7>差内。为了符合给定制造工艺 所要求的公差，该占空比命令通常需要具有某个水平的解析度(或 精度)。例如，该公差可能要求该占空比命令的解析度为0.1%。因 此，例如，提供为65.8%的占空比命令符合所要求的公差，相反， 仅仅指定为65%的占空比不符合所要求的0.1%的解析度。利用要求的占空比命令解析度控制该加热器的示例性常 规方法在图1A和1B中说明。图1A说明书控制加热器B5的示例性常 -见方法的流程图100。图1B示出实if见图1A的示例性常失见方法的示例 性常规系统的对应的框图120 。6该示例性常失见方法开始于步艰《102，其中求和函凄il244妄 收i殳定点122 (见图1B)。 i殳定点122通常表述为温度，其单位可以 是摄氏度、开尔文或华氏温度。在步骤104，求和函数124将负荷温 度136 (其可是利用例如温度传感器感应到)与设定点122对比并且 输出温度误差，即，负荷温度136和设定点122之间的差。在步骤106, 控制器126考虑该设定点以及该温度误差，并生成占空比命令，例 如，65.8235%。接着，在步骤108,硬件132将该占空比命令量化为例如 65.8%的量化占空比命令，具有例如0.1%的要求解析度。在步骤IIO， 基于该量化占空比命令，硬件132确定若干"ON" AC周期，即，若 干应当打开该电源的AC周期。因为要求的解析度是0.1%,所以需 要1 OOO个AC周期以允许辨别0.1%的精度或者1 OOO个周期中的1个。 在当前示例中，该PWM占空比可以是1000个AC周期中的658个AC 周期，而该1000个AC周期中其余的是关闭。在步骤112，硬件132输出PWM信号，即， 一系列周期性 脉沖，以触发固体继电器134 (SSR134), /人而在确定凄t目的"ON"该658个"ON"周期可以贯穿该1000个AC周期瞬态分布(temporally distributed )，以确〗呆在该示例的IOOO个周期上至始至纟冬平滑传，餘电 力。因此，在步骤114,该AC电源由SSR134控制以在确定数 目的"ON" AC周期(例如1000个AC周期中的658个AC周期)上周 期性向加热器135纟是供电力。在步艰"16,测量该负荷温度136，完成该示例性常^见方 法的重复。随后，反馈回路138将负荷温度136输入求和函数124， 用于该示例性常^见方法的下 一 次重复。如可以从上面的说明认识到的，如果要求解析度为R，那 么该示例性常^见方法的重复通常需要1/R AC周期的时间间隔。该时 间间隔表示更新该占空比命令的响应时间。通常，因为R比l小-得多， 所以该时间间隔，或响应时间，表示多个AC周期。例如，3口果 R=0.1%,该响应将是1000个AC周期，或16.67秒。图2说明图1 A和1B中说明的该示例性常规方法和该示例性常规系统的输出信号。信号210说明该AC电源的交流电压随时间的变化。通常， 该AC电源可具有大约60Hz的交流频率。因此，每个AC周期(由"p" 指示)表示大约16.67毫秒(ms)。信号220说明该量化占空比命令。信号230示出由硬件132 生成的PWM信号，该信号用作SSR电路134的输入。该SSR电路134 的输出由信号240示出。如图表220的示例所示，考虑到交流频率为60Hz，与该信 号220相关的该量化占空比命令在1000个AC周期或16.67秒的时间 间隔上保持不变。这是因为考虑到在该示例中要求的解析度为 0.1%，需要1000个AC周期来完成该示例性常失见方法的重复。然而， 更新该占空比命令需要的16.67秒的响应时间对于许多制造工艺来 说太长、是不利的并因此是不能接受的，比如晶片处理，其要求例 如具有0.1 %解析度甚至更精细解析度、小于5秒的响应时间。此外，现有技术方法的重复通常包含同样模式的"ON" 脉冲和"OFF"脉冲，导致对于至加热器的功率传输具有周期性重 复的"ON"周期和"OFF"周期模式。这种周期性，特别是由于他 们在相对长的时间段上出现，常常负面影响基片处理，因为其会导8致对该所需设定点的较大峰值偏差，使得更难以实现晶片与晶片之 间足够紧密的工艺控制结果。
技术实现思路
这个扭无要并不是为了限制本专利技术的范围，该范围与 一又利要求相对应。在一个实施例中，本专利技术涉及一种在等离子系统中用于 控制电加热器的方法。该方法包括接收设定点温度并且对比该设定 点温度与负荷温度，该负荷温度表示最近测量的负荷的测量温度。 该方法还包括响应该对比生成占空比命令。该方法另外还包括使用 累计占空比误差更新占空比命令并且将该占空比命令量化为PWM (脉沖宽度调制)信号，该PWM信号包括多个ON脉沖和多个OFF 脉冲。该方法还包括利用该PWM信号触发固体继电器(SSR)电^各， 由此响应该PWM信号给该电加热器通电。此外，该方法包括将代表 该PWM信号的值增加到该累计占空比误差估值。该方法进一步包括 4姿照预先定义的间隔中断该SSR电^各，该间隔小于60Hz AC周期。本专利技术的这些和其他特征将在下面的具体描述中结合附 图更详细地/说明。附图说明在附图中，本专利技术作为示例而不是作为限制来i兌明，其 中类似的参考标号指出相似的元件，其中图1 A说明控制加热器的示例性常规方法的流程图1B说明实现图1A的示例性常规方法的示例性常规系 统的示例框图。图2说明图1 A和1B中说明的该示例性常^见方法和该示例 性常规系统的各种信号。图3A说明，按照本专利技术一个或多个实施例，用于控制加 热器的方法的流程图。图3Bi兌明实J见图3A的方法的系统的示例才匡图。图4说明，按照本专利技术一个或多个实施例，图3中说明的 方法和系统的输出信号。图5说明由图1中说明的示例性常规方法得到的与由按照 图3中说明的本专利技术 一个或多个实施例的方法得到的温度误差之间具体实施例方式现在将4艮据其如在附图中i兌明的几个实施方式来具体描 述本专利技术。在下面的描述中，阐述许多具体细节以提供对本专利技术的 彻底理解。然而，对于本领域冲支术人员，显然，本专利技术可不利用这 些具体细节的一些或者全部而实施。在有的情况下，7>知的工艺步 骤和/或结构没有i兌明，以避免不必要的混淆本专利技术。这里描述了各种实施例，包4舌方法和4支术。应当记住， 本专利技术还覆盖包括计算才几可读介质的制造品，在该介质上存^诸有用 于实施该创新性:技术的实施例的计算才几可读指令。该计算才几可读介 质可包括，例如，半导体、光磁、光学或其他形式的用于存储计算 机可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在等离子处理系统控制电加热器的方法，包括：　ａ）接收设定点温度；　ｂ）对比所述设定点温度与负荷温度，所述负荷温度表示最近测量的负载的测量温度；　ｃ）响应所述对比生成占空比命令；　ｄ）使用累计占空比误差更新占空比命 令；　ｅ）将所述占空比命令量化为ＰＷＭ（脉冲宽度调制）信号，所述ＰＷＭ信号包括多个ＯＮ脉冲和多个ＯＦＦ脉冲；　ｆ）利用所述ＰＷＭ信号来触发固体继电器（ＳＳＲ）电路，由此响应所述ＰＷＭ信号对所述电加热器通电；和　ｇ）按照预先 定义的间隔中断所述ＳＳＲ电路，该间隔小于６０ＨｚＡＣ周期，其中所述步骤ａ）到ｇ）重复执行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得诺顿，约翰迪斯汀蒂，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]