[发明专利]控制温度的方法

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种用于控制供应给一种工艺的冷却剂的温度的方法。更具体地，本发明提供一种将冷却剂冷却到预定温度、将冷却剂控制在预定温度处并将冷却剂传递给半导体处理工艺的方法。

背景技术

[0002]很多行业都使用冷却器控制工艺的流体和部件的温度。例如，在半导体行业中，典型的晶片处理步骤包括一系列热加载和热卸载部分处，冷却器被用来控制静电卡盘、石英窗和腔室壁的温度。

[0003]用于控制供应给半导体工艺的冷却剂的温度的已知冷却器有BOC EDWARD S公司的TCU 40/80和TCU 40/80+。TCU 40/80冷却器利用反馈控制将供应给半导体处理装置的冷却剂温度维持在预定设定点。TCU 40/80冷却器包括从处理装置移走热量的冷却剂回路，从该冷却剂回路移走热量的制冷剂回路以及从该制冷剂回路移走热量的冷却水回路。TCU 40/80冷却器采用了标准反馈方法运行，即测量供应给处理装置的冷却剂的温度，比较所测量的冷却剂温度和预定设定点之间的差异并发送信号给制冷剂回路中的膨胀阀以调整制冷剂的流速。

[0004]虽然在稳定状态工况下TCU 40/80和TCU 40/80+冷却器能够控制冷却剂温度达到大约±1℃，在最大热加载或卸载条件下则达到大约±1.5℃，但是这些冷却器在工艺动态热加载和热卸载期间却存在明显的温度超调量、温度波动、性能的逐渐劣化或者甚至造成控制损失等问题。因此，需要一种改进的方法，用于控制供应给工艺的冷却剂的温度并用于快速响应工艺所产生的动态热加载和热卸载(热量变化)。

发明内容

一种用于控制工艺温度的方法，包括以下步骤：从蒸发器向所述工艺供应冷却剂；测量供应给所述工艺的冷却剂的温度；确定冷却剂供应温度和冷却剂供应温度设定点之间的差；通过使制冷剂流过所述蒸发器移走冷却剂的热量；测量从所述工艺返回的冷却剂的温度；通过所测量的冷却剂供应温度和所测量的冷却剂返回温度计算微分指数加权移动平均数(DEWMA)；通过将DEWMA和预定逻辑规则进行比较确定热量变化状态；基于所述热量变化状态预测从所述工艺返回的冷却剂的温度；以及，基于所预测的温度调整制冷剂的流速。

附图说明

图1是根据本发明的装置的示意图。

图2是热加载和热卸载过程的示例。

图3是与测量源信号相比较的指数加权移动平均数的示例。

图4是采用了线性内插法并且作为可能性的函数的微分指数加权移动平均数的示例。

图5是采用了非-线性内插法并且作为可能性的函数的微分

指数加权移动平均数的示例。

图6是举例说明本发明性能的实验数据。

具体实施方式

[0005]本发明提供了一种控制工艺温度的方法。更具体地，本发明提供一种用于控制在工艺中工作的流体或部件的温度的方法。该方法包括反馈和前馈控制算法，以在稳定状态工况下控制温度达到大约±0.1℃以内以及在最大热加载和热卸载工况下控制温度达到大约±0.75℃以内。虽然本发明实际上可用于任何类型的流体或部件的温度控制应用场合(例如半导体，药品或食品应用)，但这里将描述的发明是用于控制半导体制造过程中的半导体工艺部件的冷却剂温度。

[0006]图1是依照本发明的冷却器100的一个实施方式的示意图。冷却器100的热压缩循环包括三个回路：冷却剂回路102，制冷剂回路104和水冷却回路106，由控制系统控制该冷却器100的运行。冷却剂回路102的目标是按照特定的流速118和温度116向工艺108供应冷却剂。控制系统一般不直接控制冷却剂流速118。控制冷却剂供应温度116是该控制系统的目标，同时是本发明的主要目的。