【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及ald设备温度控制，特别涉及一种基于权重分配和pid算法的ald设备温度控制系统及方法。
技术介绍
1、由于ald技术原理，ald设备通常具有一个真空反应腔。随着对产能、效率等要求越来越高，真空反应腔的体积变得越来越大，同时对温度均匀性的要求也越来越高。但是，随着反应腔体积增加，真空保持难度也随之上升，同时加热功率也不断提升，加热功率提升后，加热惯性变得更大，从而使腔内温度更加不均匀。
2、现有技术针对此现象有两种解决方案：1、为了提高温度均匀性，增加更多温度控制单元，从而减少每个控制单元分配到的加热惯性。通过更密集的温度反馈和加热控制，来提高每一小块区域控温的精度和响应速度，从而减少温度阶梯，提高温度均匀性。但这个技术带来的问题是，需要更多的大量的对外接线口，这使真空保持难度大大增加。2、不增加控制单元，对于加热惯性引起的温度阶梯，通过通入氮气，靠氮气的热传递来均衡各区域温度。这种方式由于没有新增更多对外接线口，所以可以不增加真空保持难度，但氮气的热传递效率较低，需要很长的时间才能达到温度均匀的目的。尤其，由于温度采集、控制不够精细，经常导致有部分区域温度过高，在通过氮气热扩散后，导致反应腔整体温度超过需求温度。
3、针对以上问题，本专利技术旨在不增加控制单元数量的前提下，基于权重分配，增加更多的温区采集，提高各区域之间的耦合程度，从而在不需要更密集的加热控制的前提下，提高炉温的均匀度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于权重
2、为实现上述目的，本专利技术的一方面提供了一种基于权重分配和pid算法的ald设备温度控制系统，包括输出层、反馈层、权重分配层和pid控制层，所述输出层包括设置在多个温区内的多个加热棒，所述反馈层包括设置在多个温区内的多个热电偶，所述热电偶用于反馈温区区域温度及加热棒本体温度，所述权重分配层包括多个权重分配单元，所述权重分配层将温区的直接反馈和所述pid控制层的反馈需求隔离开，所述pid控制层包括多个pid控制单元，所述pid控制层运用经过温区权重再分配后的区域温度反馈和加热棒的本体温度反馈实现串级pid控制。
3、本专利技术的另一方面提供了一种基于权重分配和pid算法的ald设备温度控制方法，其特征在于，适用于前文所述的基于权重分配和pid算法的ald设备温度控制系统，包括以下步骤：
4、s1、通过加热棒布置实现输出层的权重分配；
5、s2、通过函数计算实现反馈层的权重分配；
6、s3、pid控制层运用经过温区权重再分配后的区域温度反馈和加热棒的本体温度反馈实现串级pid控制。
7、优选地，步骤s1包括：
8、对于每一个温区：
9、pi＝p1i+p2i+p3i＝1
10、pi表示每个温区的总权重，p1i、p2i和p3i表示每个温区中各pid控制单元的权重，i表示温区编号，i＝[1,m]，m表示温区数量；
11、对于每一个输出：
12、(p1+p2+p3)/m＝1
13、p1、p2和p3表示各pid控制单元的总权重。
14、优选地，步骤s2包括：
15、每个pid控制单元的反馈温度与每个温区的反馈温度的关系如下：
16、
17、其中，tk表示相应的pid控制单元的反馈温度，ti表示各温区的反馈温度，m表示温区数量，pki表示各温区中相应的pid控制单元的权重，pk表示相应的pid控制单元的总权重。
18、优选地，步骤s3包括：
19、将s2中得出的pid控制单元反馈温度tk作为第一级pid控制的反馈值：
20、
21、其中，ts表示设定温度，kp、ki、kd分别代表第一级pid控制的比例系数、积分系数、微分系数，u(t)表示第一级pid控制的输出；
22、将第一级pid控制的输出u(t)进行线性变换后，得出第二级pid控制的设定值tu(t)：
23、tu(t)＝au(t)+ts，a＝(tmax-ts)/tmax
24、其中，a表示变换系数，tmax表示温度设置允许的最大值；
25、将tu(t)代入：
26、
27、其中，to表示加热棒的反馈温度，kp、ki、kd分别代表第二级pid控制的比例系数、积分系数、微分系数，u(t)表示第二级pid控制的输出；
28、将第二级pid控制的输出u(t)进行线性变换后，得出pid控制单元的最终输出uk(t)：
29、uk(t)＝((u(t)-umin)/(umax-umin))(kmax-kmin)+kmin
30、其中，umax表示第二级pid控制的最大输出，umin表示第二级pid控制的最小输出，kmax表示系统允许的实际最大输出，kmin表示系统允许的实际最小输出。
31、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
32、(1)本专利技术的实施方式提供的一种基于权重分配和pid算法的ald设备温度控制方法通过权重分配，使各温区之间相互耦合，避免了各pid控制单元各自控制时，由于加热速率的区别产生的相互影响，避免各温区热扩散后的过温现象；本专利技术采用串级pid控制，各温区反馈给pid控制单元的区域温度作为pid控制的外环，加热棒反馈的本体温度作为pid控制的内环，有效缓解温度控制的滞后性。
33、(2)本专利技术的实施方式提供的一种基于权重分配和pid算法的ald设备温度控制方法在实际应用中，在反应腔中只需要设置三个控制单元，这样整个反应腔只需要三套对外接电口，即可实现温度控制，这大大降低了反应腔的真空保持难度；同时，反应腔可以增加到九个温区，提高了温度采集、控制的精细度，减小了各温区的温度阶梯，提高均匀性。
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1.一种基于权重分配和PID算法的ALD设备温度控制系统，其特征在于，包括输出层、反馈层、权重分配层和PID控制层，所述输出层包括设置在多个温区内的多个加热棒，所述反馈层包括设置在多个温区内的多个热电偶，所述热电偶用于反馈温区区域温度及加热棒本体温度，所述权重分配层包括多个权重分配单元，所述权重分配层将温区的直接反馈和所述PID控制层的反馈需求隔离开，所述PID控制层包括多个PID控制单元，所述PID控制层运用经过温区权重再分配后的区域温度反馈和加热棒的本体温度反馈实现串级PID控制。
2.一种基于权重分配和PID算法的ALD设备温度控制方法，其特征在于，适用于权利要求1所述的基于权重分配和PID算法的ALD设备温度控制系统，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的基于权重分配和PID算法的ALD设备温度控制方法，其特征在于，步骤S1包括：
4.根据权利要求3所述的基于权重分配和PID算法的ALD设备温度控制方法，其特征在于，步骤S2包括：
5.根据权利要求1所述的基于权重分配和PID算法的ALD设备温度控制方法，其特征在于，步骤S
...【技术特征摘要】
1.一种基于权重分配和pid算法的ald设备温度控制系统，其特征在于，包括输出层、反馈层、权重分配层和pid控制层，所述输出层包括设置在多个温区内的多个加热棒，所述反馈层包括设置在多个温区内的多个热电偶，所述热电偶用于反馈温区区域温度及加热棒本体温度，所述权重分配层包括多个权重分配单元，所述权重分配层将温区的直接反馈和所述pid控制层的反馈需求隔离开，所述pid控制层包括多个pid控制单元，所述pid控制层运用经过温区权重再分配后的区域温度反馈和加热棒的本体温度反馈实现串级pid控制。
【专利技术属性】
技术研发人员：田京波，宣荣卫，
申请(专利权)人：艾华无锡半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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