温度控制方法、装置及半导体加工设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供温度控制方法、装置及半导体加工设备。温度控制方法包括以下步骤：获取当前时刻的实时温度值；获得偏差量化因子、偏差变化率量化因子，计算偏差、偏差变化率；根据偏差和偏差量化因子获得偏差的量化值，以及根据偏差变化率和偏差变化率量化因子获得偏差变化率的量化值；将偏差的量化值和偏差变化率的量化值分别模糊化获得偏差的模糊值和偏差变化率的模糊值；根据偏差的模糊值和偏差变化率的模糊值获得控制量的模糊值；将控制量的模糊值清晰化获得控制量的实际值。该温度控制方法不仅可以提高加热精度和升温速度，实线快速准确控温，而且温控的稳定性好、重复性高。

【技术实现步骤摘要】
温度控制方法、装置及半导体加工设备
本专利技术属于微电子
，涉及一种温度控制方法、装置及半导体加工设备。
技术介绍
在利用磁控溅射法制备薄膜时，衬底温度是影响薄膜质量的重要因素。例如，在制备氮化铝(AlN)薄膜时，当衬底温度过低时，AlN薄膜的结晶速度较慢，结晶率不高，影响氮化铝薄膜的质量；当衬底温度过高时，吸附原子在薄膜表面的停留时间较短，沉积速率下降，同时氮化铝薄膜内热缺陷数量增多，导致氮化铝薄膜的质量下降。总之，衬底温度过高或过低均会导致氮化铝薄膜的厚度和XRD均匀性变差。图1为一种比较典型的磁控溅射设备。该磁控溅射设备是利用加热器以间接方式对衬底进行加热。具体地，如图1所示，加热单元6集成于基座3，且位于托盘7的下方，当承载衬底的托盘7被传入真空腔室1后，顶针5将其顶起，加热单元6以辐射方式加热托盘7，托盘7以热传导方式加热衬底，因此，衬底的温度取决于托盘7的温度，控制托盘7的温度即控制了衬底的温度。热电偶4用于检测托盘7的温度，并将检测到的实时温度值传输至温度控制器8，温度控制器8根据实时温度值和设定温度值获得控制量，调功器9根据控制量调节加热单元6的加热功率，最终达到控制衬底的温度的目的。目前使用的温度控制器8是通过PID控制算法获得控制量，然而温度是一个大惯性的被控对象，具有滞后性，利用PID控制算法控制温度时，不仅对P、I、D三个参数的要求较高，而且升温速度慢，温度的稳定性差。另外，热电偶本身存在个体差异，以及随着使用时间的延长测量精度会下降，因此，在更换热电偶后，需要重新调整或校准P、I、D参数，可重复性差。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供一种温度控制方法、装置及半导体加工设备，用以提高加热精度和速度，而且可重复性好。解决上述技术问题的所采用的技术方案是提供一种温度控制方法，包括以下步骤：设置偏差的变化范围和偏差变化率的变化范围，以及设置偏差的量化等级和偏差变化率的量化等级；根据所述偏差的变化范围和所述偏差的量化等级获得偏差量化因子，以及根据所述偏差变化率的变化范围和所述偏差变化率的量化等级获得偏差变化率量化因子；获取当前时刻的实时温度值；根据所述实时温度值和预设的设定温度值计算偏差，以及根据当前时刻的偏差、前一时刻的偏差以及采样时间计算偏差变化率，所述采样时间为连续两次获取实时温度值的时间间隔；根据所述偏差和所述偏差量化因子对偏差进行量化获得偏差的量化值，以及根据所述偏差变化率和所述偏差变化率量化因子对偏差变化率进行量化获得偏差变化率的量化值；将所述偏差的量化值模糊化获得偏差的模糊值，以及将所述偏差变化率的量化值模糊化获得偏差变化率的模糊值；根据所述偏差的模糊值和所述偏差变化率的模糊值获得控制量的模糊值；将所述控制量的模糊值清晰化获得控制量的实际值。其中，所述偏差量化因子k1等于N1/a，其中，N1为所述偏差的量化等级中表示最大量化等级或最小量化等级的数值的绝对值，a为所述偏差的变化范围的边界值的绝对值；所述偏差变化率量化因子k2等于N2/b，其中，N2为所述偏差变化率的量化等级中表示最大量化等级或最小量化等级的数值的绝对值，b为所述偏差变化率的变化范围的边界值的绝对值。其中，所述实时温度值为多个有效测量值的平均值。其中，所述偏差的量化值为所述偏差量化因子与所述偏差的乘积，当乘积为非整数时用四舍五入法取整；所述偏差变化率的量化值为所述偏差变化率量化因子与所述偏差变化率的乘积，当乘积为非整数时用四舍五入法取整。其中，通过偏差的隶属度函数获得偏差的模糊值，所述偏差的隶属度函数是表示所述偏差的量化值与所述偏差的模糊值所对应的隶属度大小的三角形函数；以及，通过偏差变化率的隶属度函数获得偏差变化率的模糊值，所述偏差变化率的隶属度函数是表示所述偏差变化率的量化值与所述偏差变化率的模糊值所对应的隶属度大小的三角形函数。其中，根据所述偏差的模糊值和所述偏差变化率的模糊值以查找模糊控制规则表的方式获得所述控制量的模糊值；所述模糊控制规则表是所述偏差的模糊值、所述偏差变化率的模糊值和所述控制量的模糊值对应关系的规则表。其中，所述将所述控制量的模糊值清晰化获得控制量的实际值的步骤包括：设置控制量的变化范围和控制量的量化等级；根据所述控制量的变化范围和所述控制量的量化等级获得所述控制量的比例因子，所述控制量的比例因子k3等于c/N3，其中，N3为所述控制量的量化等级中表示最大量化等级的数值，c为所述控制量的变化范围的最大值；获得表示控制量的量化值与控制量的模糊值所对应的隶属度大小的控制量的隶属度函数；根据所述控制量的隶属度函数将所述控制量的模糊值清晰化，所述控制量的实际值：其中，i表示所述控制量的量化值，μu(i)表示i对应的隶属度。另外，本专利技术还提供一种温度控制装置，用于根据测温单元获得的当前时刻的实时温度值控制加热单元的功率，其包括：设置单元，其用于设置偏差的变化范围和偏差变化率的变化范围，以及设置偏差的量化等级和偏差变化率的量化等级；量化因子获取单元，其用于根据所述偏差的变化范围和所述偏差的量化等级获得偏差量化因子，以及根据所述偏差变化率的变化范围和所述偏差变化率的量化等级获得偏差变化率量化因子；计算单元，其通过所述实时温度值和预设的设定温度值的差值获得偏差，以及通过当前时刻的偏差和前一时刻的偏差的差值与采样时间的比值获得偏差变化率，所述采样时间为连续两次获取实时温度值的时间间隔；量化单元，其用于根据所述偏差和所述偏差量化因子对偏差进行量化获得偏差的量化值，以及根据所述偏差变化率和所述偏差变化率量化因子对偏差变化率进行量化获得偏差变化率的量化值；模糊化单元，其用于将所述偏差的量化值模糊化获得偏差的模糊值，以及将所述偏差变化率的量化值模糊化获得偏差变化率的模糊值；模糊值获取单元，其用于根据所述偏差的模糊值和所述偏差变化率的模糊值获得控制量的模糊值；清晰化单元，其用于将所述控制量的模糊值清晰化获得控制量的实际值。其中，所述量化因子获取单元获得的所述偏差量化因子k1等于N1/a，其中，N1为所述偏差的量化等级中表示最大量化等级或最小量化等级的数值的绝对值，a为所述偏差的变化范围的边界值的绝对值；所述量化因子获取单元获得的所述偏差变化率量化因子k2等于N2/b，其中，N2为所述偏差变化率的量化等级中表示最大量化等级或最小量化等级的数值的绝对值，b为所述偏差变化率的变化范围的边界值的绝对值。其中，所述测温单元包括多个热电偶，所述实时温度值为所述多个热电偶的有效测量值的平均值。其中，所述量化单元是通过所述偏差量化因子与所述偏差的乘积获得所述偏差的量化值，而且，当乘积为非整数时用四舍五入法取整；通过所述偏差变化率量化因子与所述偏差变化率的乘积获得所述偏差变化率的量化值，而且，当乘积为非整数时用四舍五入法取整。其中，所述模糊化单元用于根据偏差的隶属函数和偏差变化率的隶属函数对所述偏差的量化值和所述偏差变化率的量化值分别进行模糊化；其中，所述偏差的隶属函数是表示所述偏差的量化值与所述偏差的模糊值所对应的隶属度大小的三角形函数；所述偏差变化率的隶属函数是表示所述偏差变化率的量化值与所述偏差变化率的模糊值所对应的隶属度大小的三角形函数。其中，所述模糊值获取单元是通过所述偏差的模糊值和所述偏差变化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：设置偏差的变化范围和偏差变化率的变化范围，以及设置偏差的量化等级和偏差变化率的量化等级；根据所述偏差的变化范围和所述偏差的量化等级获得偏差量化因子，以及根据所述偏差变化率的变化范围和所述偏差变化率的量化等级获得偏差变化率量化因子；获取当前时刻的实时温度值；根据所述实时温度值和预设的设定温度值计算偏差，以及根据当前时刻的偏差、前一时刻的偏差以及采样时间计算偏差变化率，所述采样时间为连续两次获取实时温度值的时间间隔；根据所述偏差和所述偏差量化因子对偏差进行量化获得偏差的量化值，以及根据所述偏差变化率和所述偏差变化率量化因子对偏差变化率进行量化获得偏差变化率的量化值；将所述偏差的量化值模糊化获得偏差的模糊值，以及将所述偏差变化率的量化值模糊化获得偏差变化率的模糊值；根据所述偏差的模糊值和所述偏差变化率的模糊值获得控制量的模糊值；将所述控制量的模糊值清晰化获得控制量的实际值。

【技术特征摘要】
1.一种温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：设置偏差的变化范围和偏差变化率的变化范围，以及设置偏差的量化等级和偏差变化率的量化等级；根据所述偏差的变化范围和所述偏差的量化等级获得偏差量化因子，以及根据所述偏差变化率的变化范围和所述偏差变化率的量化等级获得偏差变化率量化因子；获取当前时刻的实时温度值；根据所述实时温度值和预设的设定温度值计算偏差，以及根据当前时刻的偏差、前一时刻的偏差以及采样时间计算偏差变化率，所述采样时间为连续两次获取实时温度值的时间间隔；根据所述偏差和所述偏差量化因子对偏差进行量化获得偏差的量化值，以及根据所述偏差变化率和所述偏差变化率量化因子对偏差变化率进行量化获得偏差变化率的量化值；将所述偏差的量化值模糊化获得偏差的模糊值，以及将所述偏差变化率的量化值模糊化获得偏差变化率的模糊值；根据所述偏差的模糊值和所述偏差变化率的模糊值获得控制量的模糊值；将所述控制量的模糊值清晰化获得控制量的实际值。2.根据权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，所述偏差量化因子k1等于N1/a，其中，N1为所述偏差的量化等级中表示最大量化等级或最小量化等级的数值的绝对值，a为所述偏差的变化范围的边界值的绝对值；所述偏差变化率量化因子k2等于N2/b，其中，N2为所述偏差变化率的量化等级中表示最大量化等级或最小量化等级的数值的绝对值，b为所述偏差变化率的变化范围的边界值的绝对值。3.根据权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，所述实时温度值为多个有效测量值的平均值。4.根据权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，所述偏差的量化值为所述偏差量化因子与所述偏差的乘积，当乘积为非整数时用四舍五入法取整；所述偏差变化率的量化值为所述偏差变化率量化因子与所述偏差变化率的乘积，当乘积为非整数时用四舍五入法取整。5.根据权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，通过偏差的隶属度函数获得偏差的模糊值，所述偏差的隶属度函数是表示所述偏差的量化值与所述偏差的模糊值所对应的隶属度大小的三角形函数；以及，通过偏差变化率的隶属度函数获得偏差变化率的模糊值，所述偏差变化率的隶属度函数是表示所述偏差变化率的量化值与所述偏差变化率的模糊值所对应的隶属度大小的三角形函数。6.根据权利要求1所述的温度控制方法，其特征在于，根据所述偏差的模糊值和所述偏差变化率的模糊值以查找模糊控制规则表的方式获得所述控制量的模糊值；所述模糊控制规则表是所述偏差的模糊值、所述偏差变化率的模糊值和所述控制量的模糊值对应关系的规则表。7.根据权利要求6所述的温度控制方法，其特征在于，所述将所述控制量的模糊值清晰化获得控制量的实际值的步骤包括：设置控制量的变化范围和控制量的量化等级；根据所述控制量的变化范围和所述控制量的量化等级获得所述控制量的比例因子，所述控制量的比例因子k3等于c/N3，其中，N3为所述控制量的量化等级中表示最大量化等级的数值，c为所述控制量的变化范围的最大值；获得表示控制量的量化值与控制量的模糊值所对应的隶属度大小的控制量的隶属度函数；根据所述控制量的隶属度函数将所述控制量的模糊值清晰化，所述控制量的实际值：其中，i表示所述控制量的量化值，μu(i)表示i对应的隶属度。8.一种温度控制装置，用于根据测温单元获得的当前时刻的实时温度值控制加热单元的功率，其包括：设置单元，其用于设置偏差的变化范围和偏差变化率的变化范围，以及设置偏差的量化等级和偏差变化率的量化等级；量化因子获取单元，其用于根据所述偏差的变化范围和所述偏差的量化等级获得偏差量化因子，以及根据所述偏差变化率的变化范围和所述偏差变化率的量化等级获得偏差变化率量化因子；计算单元，其通过所述实时温度值和预设的设定温度值的差值获得偏差，以及通过当前时刻的偏差和前一时刻的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘绍辉，董博宇，徐宝岗，张军，武学伟，张鹤南，郭冰亮，王军，马怀超，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11