[发明专利]清洗药液的前馈温度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，具体涉及一种清洗药液的前馈温度控制方法。

背景技术

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-CDS)是清洗设备的供液系统，给硅片清洗工艺过程提供N₂、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。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明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，本发明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：

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。

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：

E_tan k＝T_tan k，set-T_tan k，

其中，E_tan k为存储槽药液温度偏差值，T_tan k，set为预设的存储槽目标温度值，T_tan k为第一温度传感器所检测到的存储槽内当前药液温度。

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：