[发明专利]一种半导体温控设备及温控方法

说明书

本发明提供一种半导体温控设备及温控方法，半导体温控设备包括制冷系统、循环系统和控制系统，制冷系统包括压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，压缩机的出口与冷凝器的入口连接，冷凝器的出口与电子膨胀阀的入口连接，电子膨胀阀的出口与蒸发器的第一入口连接，蒸发器的第一出口与压缩机的入口连接；本发明提供的半导体温控设备及温控方法，通过对E1、ΔE1、E2、Rate2进行判断，实时修正PID的控制参数，实现温度的快速稳定控制，增强温度控制能力，提高温控设备的温控精度，满足空载状态精度控制在±0.1℃以内，加载状态精度控制在±0.5℃以内。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种半导体温控设备及温控方法。

背景技术

半导体温控设备作为半导体集成电路IC制造过程中的重要设备，在集成电路IC制造的刻蚀工艺中要求保持恒定的温度输出用于控制刻蚀设备工艺腔，需要快速的进行温度精确控制。半导体温控装置在实际使用中采用传统PID控制算法实现对出口温度的控制，在实际的控制过程中，具有一定的局限性，主要表现在温控控制精度差，控制精度为±1.0℃，针对刻蚀设备大负载及负载的剧烈变化时，则温控设备难以在短时间内实现快速温度控制，容易出现温度超调量，影响集成电路IC的品质。

发明内容

本发明提供一种半导体温控设备及温控方法，用以解决现有技术中温控设备存在温控控制精度差的问题。

本发明提供一种半导体温控设备，包括：

制冷系统，所述制冷系统包括：压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器，所述压缩机的出口与所述冷凝器的入口连接，所述冷凝器的出口与所述电子膨胀阀的入口连接，所述电子膨胀阀的出口与所述蒸发器的第一入口连接，所述蒸发器的第一出口与所述压缩机的入口连接；

循环系统，所述循环系统包括：加热器、循环水箱和循环泵，所述加热器的入口与所述蒸发器的第二出口连接，所述加热器的出口与刻蚀工艺设备负载的入口连接，所述刻蚀工艺设备负载与所述加热器之间的管线设置有出口温度传感器，所述刻蚀工艺设备负载的出口与所述循环水箱的入口连接，所述刻蚀工艺设备负载与所述循环水箱之间的管线设置有回口温度传感器，所述循环水箱的出口与所述循环泵的入口连接，所述循环泵的出口与所述蒸发器的第二入口连接；

控制系统，分别与所述加热器、所述出口温度传感器、所述回口温度传感器电连接。

根据本发明提供的半导体温控设备，所述制冷系统还包括气液分离器，所述气液分离器设置于所述蒸发器与所述压缩机之间，所述气液分离器的入口与所述蒸发器的第一出口连接，所述气液分离器的出口与所述压缩机的入口连接。

根据本发明提供的半导体温控设备，所述循环系统还包括出口手动阀，所述出口手动阀设置于所述刻蚀工艺设备负载与所述加热器之间的管线。

根据本发明提供的半导体温控设备，所述循环系统还包括回口手动阀，所述回口手动阀设置于所述刻蚀工艺设备负载与所述循环水箱之间的管线。

本发明还提供一种半导体温控方法，所述方法包括以下步骤：

步骤a10，对控制系统的PID控制参数比例Kp、积分Ki、微分Kd进行初始化，使得Kp＝Kp0，Ki＝Ki0，Kd＝Kd0，此时，E0＝0，系统状态Status1＝0，E0用于记录温度误差值E1在上一控制周期的数值，E1＝SP-PV1，SP为设定的目标温度值，PV1为出口温度传感器检测的当前出口温度值；

步骤a20，根据当前温度误差值E1与上一控制周期的温度误差值E0得到两个控制周期之间E1的变化差值ΔE1，ΔE1＝E1-E0，根据回口温度传感器检测的当前回口温度值PV2与出口温度传感器检测的当前出口温度值PV1，计算回口与出口温度差值E2和当前回口温度变化速率Rate2；

步骤a30，对回口温度变化速率Rate2或回口与出口温度差值E2进行大小判断并对系统状态Status1值进行修改；