清洗药液的前馈温度控制方法技术

本发明专利技术涉及一种清洗药液的前馈-串级温度控制方法，属于自动化控制技术领域。为了提高药液温度控制方法的抗扰动能力，该方法包括如下步骤：在药液存储槽底部位置设置第一温度传感器及前馈控制器，在加热器的出口处设置第二温度传感器，在工艺清洗供液出口处设置第三温度传感器；控制加热器对药液存储槽进行加热，使存储槽内药液温度达到目标温度值；当药液达到目标温度值并稳定后，进行清洗药液供给，同时控制加热器加热功率使供液温度稳定保持为供液目标温度值。该方法可以有效的克服因清洗药液回收或者补液所引起的供液出口处的供液温度的扰动；可以有效克服管道压力变化等因素所引起的流量波动对加热器出口处药液温度的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动化控制
，具体涉及一种。
技术介绍
清洗是集成电路制造过程中必不可少的一道工序，清洗的主要目的是清除硅片表 面的污染和杂质。目前，65nm清洗技术已经成为集成电路制造业的关键技术，在清洗工艺 中，化学药液的温度是清洗工艺的一个关键参数，直接影响到硅片的清洗效果。因此，化学 药液的温度控制是清洗过程中需要解决的重要技术问题。化学药液传递系统(Chemical Delivery System-CDQ是清洗设备的供液系统，给 硅片清洗工艺过程提供队、清洗药液以及水等清洗工艺的必要介质，其大致流程示意图如 附图说明图1所示，ST-250药液供给循环过程由药液存储槽TANK经过加热器HEATER加热到所需温 度，经过滤器FILTER过滤后向设备工作前端供液，清洗工艺后的ST-250药液经过药液回收 系统的药液回收管路RETURN回收至药液存储槽TANK，进行重复利用。目前工艺设备上对于 温度的控制方法基本都采用的是单回路PID (比例-积分-微分)控制器进行调节，此过程 中以药液存储槽TANK中的温度为控制目标，比例P的大小用以反映控制的灵敏度，积分I 的目的是为了消除偏差。P和I的作用都是对结果进行修正，但响应速度较慢，有可能对设 备的快速初始过程造成影响，而微分D具有超前作用，可以消除此缺点，但微分D可能会放 大系统的干扰，并且由于温度的过程响应时间较长，因此并不推荐在温度控制中使用微分。 这样的温度控制方法仅通过改变加热器HEATER的加热功率来控制药液存储槽TANK或者供 液出口处测点的温度，但由于系统只存在一个控制环，具有极大的滞后性，难以克服ST-250 药液的回收、管路各种因素带来的扰动。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题本专利技术要解决的技术问题是清洗药液供给过程中，如何提高药液温度控制方法 的抗扰动能力。( 二 )技术方案为解决上述技术问题，本专利技术提供一种清洗药液的前馈-串级温度控制方法，所 述温度控制方法涉及包括药液存储槽、加热器以及过滤器的化学药液传递系统，所述化学 药液传递系统通过工艺清洗供液出口对清洗目标设备进行清洗药液的供给，所述温度控制 方法包括如下步骤Sl 在所述药液存储槽底部位置设置第一温度传感器，并对应设置有前馈控制器； 在所述加热器的出口处设置第二温度传感器，并对应设置有串级内环PID控制器；在所述 工艺清洗供液出口处设置第三温度传感器，并对应设置有串级外环PID控制器；S2:预先设定药液存储槽内的存储槽目标温度值以及工艺清洗供液出口处的供液 目标温度值； S3:控制加热器对药液存储槽内的药液进行加热，并使所述第一温度传感器所检 测到的存储槽内药液温度达到所述存储槽目标温度值； S4 当药液存储槽内的药液达到存储槽目标温度值并稳定后，开启工艺清洗供液 出口进行清洗药液供给，同时通过所述串级内环PID控制器、串级外环PID控制器以及前馈 控制器对加热器的加热功率进行控制使所述第三温度传感器所检测到的供液温度稳定保 持为所述预设的供液目标温度值。所述步骤S3具体包括如下步骤S301 计算所述预设的存储槽目标温度值与所述第一温度传感器所检测到的存储 槽内当前药液温度之间的存储槽药液温度偏差值；S302 将所述存储槽药液温度偏差值输入所述前馈控制器，计算得出第一加热控 制信号并输出给加热器；S303 加热器根据所述第一加热控制信号调整其加热功率；S304:重复步骤S301-步骤S303，直至所述第一温度传感器所检测到的存储槽内 当前药液温度达到所述存储槽目标温度值。所述步骤S301中，根据下述公式A计算得到存储槽药液温度偏差值；其中，公式A 权利要求1.一种清洗药液的前馈-串级温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法涉及包 括药液存储槽、加热器以及过滤器的化学药液传递系统，所述化学药液传递系统通过工艺 清洗供液出口对清洗目标设备进行清洗药液的供给，所述温度控制方法包括如下步骤51在所述药液存储槽底部位置设置第一温度传感器，并对应设置有前馈控制器；在 所述加热器的出口处设置第二温度传感器，并对应设置有串级内环PID控制器； 在所述工 艺清洗供液出口处设置第三温度传感器，并对应设置有串级 外环PID控制器；52预先设定药液存储槽内的存储槽目标温度值以及工艺清洗供液出口处的供液目标 温度值；53控制加热器对药液存储槽内的药液进行加热，并使所述第一温度传感器所检测到 的存储槽内药液温度达到所述存储槽目标温度值；S4:当药液存储槽内的药液达到存储槽目标温度值并稳定后，开启工艺清洗供液出口 进行清洗药液供给，同时通过所述串级内环PID控制器、串级外环PID控制器以及前馈控制 器对加热器的加热功率进行控制使所述第三温度传感器所检测到的供液温度稳定保持为 所述预设的供液目标温度值。2.如权利要求1所述的清洗药液的前馈-串级温度控制方法，其特征在于，所述步骤 S3具体包括如下步骤5301计算所述预设的存储槽目标温度值与所述第一温度传感器所检测到的存储槽内 当前药液温度之间的存储槽药液温度偏差值；5302将所述存储槽药液温度偏差值输入所述前馈控制器，计算得出第一加热控制信 号并输出给加热器；5303加热器根据所述第一加热控制信号调整其加热功率；5304重复步骤S301-步骤S303，直至所述第一温度传感器所检测到的存储槽内当前 药液温度达到所述存储槽目标温度值。3.如权利要求2所述的清洗药液的前馈-串级温度控制方法，其特征在于，所述步骤 S301中，根据下述公式A计算得到存储槽药液温度偏差值；其中，公式A Etank=Etank,set-Ttank, 其中，Etan k为存储槽药液温度偏差值，Ttan k,set为预设的存储槽目标温度值，Ttan k为第 一温度传感器所检测到的存储槽内当前药液温度。4.如权利要求2所述的清洗药液的前馈-串级温度控制方法，其特征在于，所述步 骤S302中，所述前馈控制器根据下述公式B计算得到第一输出值，并将第一输出值转换为 4-20mA模拟电流的第一加热控制信号，然后再输出第一加热控制信号给加热器内的可控硅 整流器SCR进行加热功率调整；其中，公式B: U1 = KpEtank + - 1 Ti\Etankdt + Kd dEtank/dt ,其中，U1为第一输出值，Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Kd为微分时间常数，Etank 为存储槽药液温度偏差值，t为时间系数。5.如权利要求1所述的清洗药液的前馈-串级温度控制方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括S401 计算所述预设的供液目标温度值与所述第三温度传感器所检测到的当前供液温 度之间的供液温度偏差值；S402:根据所述供液温度偏差值、所述第一温度传感器所检测到的存储槽内当前药液 温度以及所述第二温度传感器所检测到的加热器出口处当前药液温度，通过所述串级内环 PID控制器、串级外环PID控制器以及前馈控制器计算得出第二加热控制信号并输出给加 热器；5403加热器根据所述第二加热控制信号调整其加热功率；5404重复步骤S401-步骤403，直至所述第三温度传感器所检测到的当前供液温度稳 定保持为所述预设的供液目标温度值。6.如权利要求5所述的清洗药液的前馈-串级温度控制方法，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种清洗药液的前馈－串级温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法涉及包括药液存储槽、加热器以及过滤器的化学药液传递系统，所述化学药液传递系统通过工艺清洗供液出口对清洗目标设备进行清洗药液的供给，所述温度控制方法包括如下步骤：Ｓ１：在所述药液存储槽底部位置设置第一温度传感器，并对应设置有前馈控制器；在所述加热器的出口处设置第二温度传感器，并对应设置有串级内环ＰＩＤ控制器；在所述工艺清洗供液出口处设置第三温度传感器，并对应设置有串级外环ＰＩＤ控制器；Ｓ２：预先设定药液存储槽内的存储槽目标温度值以及工艺清洗供液出口处的供液目标温度值；Ｓ３：控制加热器对药液存储槽内的药液进行加热，并使所述第一温度传感器所检测到的存储槽内药液温度达到所述存储槽目标温度值；Ｓ４：当药液存储槽内的药液达到存储槽目标温度值并稳定后，开启工艺清洗供液出口进行清洗药液供给，同时通过所述串级内环ＰＩＤ控制器、串级外环ＰＩＤ控制器以及前馈控制器对加热器的加热功率进行控制使所述第三温度传感器所检测到的供液温度稳定保持为所述预设的供液目标温度值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李春彦，李曼，韩雷刚，裴立坤，昝威，
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：11