專利名稱：清洗藥液的前饋溫度控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種清洗藥液的前饋溫度控制方法。
背景技術(shù)：
清洗是集成電路制造過程中必不可少的一道工序，清洗的主要目的是清除硅片表 面的污染和雜質(zhì)。目前，65nm清洗技術(shù)已經(jīng)成為集成電路制造業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，在清洗工藝 中，化學(xué)藥液的溫度是清洗工藝的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，直接影響到硅片的清洗效果。因此，化學(xué) 藥液的溫度控制是清洗過程中需要解決的重要技術(shù)問題。化學(xué)藥液傳遞系統(tǒng)(Chemical Delivery System-CDQ是清洗設(shè)備的供液系統(tǒng)，給 硅片清洗工藝過程提供隊(duì)、清洗藥液以及水等清洗工藝的必要介質(zhì)，其大致流程示意圖如

圖1所示，ST-250藥液供給循環(huán)過程由藥液存儲(chǔ)槽TANK經(jīng)過加熱器HEATER加熱到所需溫 度，經(jīng)過濾器FILTER過濾后向設(shè)備工作前端供液，清洗工藝后的ST-250藥液經(jīng)過藥液回收 系統(tǒng)的藥液回收管路RETURN回收至藥液存儲(chǔ)槽TANK，進(jìn)行重復(fù)利用。目前工藝設(shè)備上對(duì)于 溫度的控制方法基本都采用的是單回路PID (比例-積分-微分)控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)，此過程 中以藥液存儲(chǔ)槽TANK中的溫度為控制目標(biāo)，比例P的大小用以反映控制的靈敏度，積分I 的目的是為了消除偏差。P和I的作用都是對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正，但響應(yīng)速度較慢，有可能對(duì)設(shè) 備的快速初始過程造成影響，而微分D具有超前作用，可以消除此缺點(diǎn)，但微分D可能會(huì)放 大系統(tǒng)的干擾，并且由于溫度的過程響應(yīng)時(shí)間較長，因此并不推薦在溫度控制中使用微分。 這樣的溫度控制方法僅通過改變加熱器HEATER的加熱功率來控制藥液存儲(chǔ)槽TANK或者供 液出口處測點(diǎn)的溫度，但由于系統(tǒng)只存在一個(gè)控制環(huán)，具有極大的滯后性，難以克服ST-250 藥液的回收、管路各種因素帶來的擾動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是清洗藥液供給過程中，如何提高藥液溫度控制方法 的抗擾動(dòng)能力。( 二 )技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，所 述溫度控制方法涉及包括藥液存儲(chǔ)槽、加熱器以及過濾器的化學(xué)藥液傳遞系統(tǒng)，所述化學(xué) 藥液傳遞系統(tǒng)通過工藝清洗供液出口對(duì)清洗目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行清洗藥液的供給，所述溫度控制 方法包括如下步驟Sl 在所述藥液存儲(chǔ)槽底部位置設(shè)置第一溫度傳感器，并對(duì)應(yīng)設(shè)置有前饋控制器； 在所述加熱器的出口處設(shè)置第二溫度傳感器，并對(duì)應(yīng)設(shè)置有串級(jí)內(nèi)環(huán)PID控制器；在所述 工藝清洗供液出口處設(shè)置第三溫度傳感器，并對(duì)應(yīng)設(shè)置有串級(jí)外環(huán)PID控制器；S2:預(yù)先設(shè)定藥液存儲(chǔ)槽內(nèi)的存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值以及工藝清洗供液出口處的供液 目標(biāo)溫度值；
S3:控制加熱器對(duì)藥液存儲(chǔ)槽內(nèi)的藥液進(jìn)行加熱，并使所述第一溫度傳感器所檢 測到的存儲(chǔ)槽內(nèi)藥液溫度達(dá)到所述存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值； S4 當(dāng)藥液存儲(chǔ)槽內(nèi)的藥液達(dá)到存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值并穩(wěn)定后，開啟工藝清洗供液 出口進(jìn)行清洗藥液供給，同時(shí)通過所述串級(jí)內(nèi)環(huán)PID控制器、串級(jí)外環(huán)PID控制器以及前饋 控制器對(duì)加熱器的加熱功率進(jìn)行控制使所述第三溫度傳感器所檢測到的供液溫度穩(wěn)定保 持為所述預(yù)設(shè)的供液目標(biāo)溫度值。所述步驟S3具體包括如下步驟S301 計(jì)算所述預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值與所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲(chǔ) 槽內(nèi)當(dāng)前藥液溫度之間的存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值；S302 將所述存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值輸入所述前饋控制器，計(jì)算得出第一加熱控 制信號(hào)并輸出給加熱器；S303 加熱器根據(jù)所述第一加熱控制信號(hào)調(diào)整其加熱功率；S304:重復(fù)步驟S301-步驟S303，直至所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲(chǔ)槽內(nèi) 當(dāng)前藥液溫度達(dá)到所述存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值。所述步驟S301中，根據(jù)下述公式A計(jì)算得到存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值；其中，公式A
權(quán)利要求
1.一種清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述溫度控制方法涉及包 括藥液存儲(chǔ)槽、加熱器以及過濾器的化學(xué)藥液傳遞系統(tǒng)，所述化學(xué)藥液傳遞系統(tǒng)通過工藝 清洗供液出口對(duì)清洗目標(biāo)設(shè)備進(jìn)行清洗藥液的供給，所述溫度控制方法包括如下步驟51在所述藥液存儲(chǔ)槽底部位置設(shè)置第一溫度傳感器，并對(duì)應(yīng)設(shè)置有前饋控制器；在 所述加熱器的出口處設(shè)置第二溫度傳感器，并對(duì)應(yīng)設(shè)置有串級(jí)內(nèi)環(huán)PID控制器； 在所述工 藝清洗供液出口處設(shè)置第三溫度傳感器，并對(duì)應(yīng)設(shè)置有串級(jí) 外環(huán)PID控制器；52預(yù)先設(shè)定藥液存儲(chǔ)槽內(nèi)的存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值以及工藝清洗供液出口處的供液目標(biāo) 溫度值；53控制加熱器對(duì)藥液存儲(chǔ)槽內(nèi)的藥液進(jìn)行加熱，并使所述第一溫度傳感器所檢測到 的存儲(chǔ)槽內(nèi)藥液溫度達(dá)到所述存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值；S4:當(dāng)藥液存儲(chǔ)槽內(nèi)的藥液達(dá)到存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值并穩(wěn)定后，開啟工藝清洗供液出口 進(jìn)行清洗藥液供給，同時(shí)通過所述串級(jí)內(nèi)環(huán)PID控制器、串級(jí)外環(huán)PID控制器以及前饋控制 器對(duì)加熱器的加熱功率進(jìn)行控制使所述第三溫度傳感器所檢測到的供液溫度穩(wěn)定保持為 所述預(yù)設(shè)的供液目標(biāo)溫度值。
2.如權(quán)利要求1所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟 S3具體包括如下步驟5301計(jì)算所述預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值與所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲(chǔ)槽內(nèi) 當(dāng)前藥液溫度之間的存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值；5302將所述存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值輸入所述前饋控制器，計(jì)算得出第一加熱控制信 號(hào)并輸出給加熱器；5303加熱器根據(jù)所述第一加熱控制信號(hào)調(diào)整其加熱功率；5304重復(fù)步驟S301-步驟S303，直至所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲(chǔ)槽內(nèi)當(dāng)前 藥液溫度達(dá)到所述存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值。
3.如權(quán)利要求2所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟 S301中，根據(jù)下述公式A計(jì)算得到存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值；其中，公式A Etank=Etank,set-Ttank, 其中，Etan k為存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值，Ttan k,set為預(yù)設(shè)的存儲(chǔ)槽目標(biāo)溫度值，Ttan k為第 一溫度傳感器所檢測到的存儲(chǔ)槽內(nèi)當(dāng)前藥液溫度。
4.如權(quán)利要求2所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步 驟S302中，所述前饋控制器根據(jù)下述公式B計(jì)算得到第一輸出值，并將第一輸出值轉(zhuǎn)換為 4-20mA模擬電流的第一加熱控制信號(hào)，然后再輸出第一加熱控制信號(hào)給加熱器內(nèi)的可控硅 整流器SCR進(jìn)行加熱功率調(diào)整；其中，公式B: U1 = KpEtank + - 1 Ti\Etankdt + Kd dEtank/dt ,其中，U1為第一輸出值，Kp為比例系數(shù)，Ti為積分時(shí)間常數(shù)，Kd為微分時(shí)間常數(shù)，Etank 為存儲(chǔ)槽藥液溫度偏差值，t為時(shí)間系數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括S401 計(jì)算所述預(yù)設(shè)的供液目標(biāo)溫度值與所述第三溫度傳感器所檢測到的當(dāng)前供液溫 度之間的供液溫度偏差值；S402:根據(jù)所述供液溫度偏差值、所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲(chǔ)槽內(nèi)當(dāng)前藥液 溫度以及所述第二溫度傳感器所檢測到的加熱器出口處當(dāng)前藥液溫度，通過所述串級(jí)內(nèi)環(huán) PID控制器、串級(jí)外環(huán)PID控制器以及前饋控制器計(jì)算得出第二加熱控制信號(hào)并輸出給加 熱器；5403加熱器根據(jù)所述第二加熱控制信號(hào)調(diào)整其加熱功率；5404重復(fù)步驟S401-步驟403，直至所述第三溫度傳感器所檢測到的當(dāng)前供液溫度穩(wěn) 定保持為所述預(yù)設(shè)的供液目標(biāo)溫度值。
6.如權(quán)利要求5所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟 S401中，根據(jù)下述公式C計(jì)算得到供液溫度偏差值；其中，公式C:F=T -TLloop1 loop，set 1 loop‘其中，E1top為供液溫度偏差值，Tloop,set為預(yù)設(shè)的供液目標(biāo)溫度值，Tloop為第三溫度傳感 器所檢測到的當(dāng)前供液溫度。
7.如權(quán)利要求5所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟 S402具體包括54021將所述供液溫度偏差值輸入所述串級(jí)外環(huán)PID控制器計(jì)算得出第二輸出值；54022存儲(chǔ)槽內(nèi)所包括的前饋控制器根據(jù)所述第一溫度傳感器所檢測到的存儲(chǔ)槽內(nèi) 當(dāng)前藥液溫度計(jì)算得到第三輸出值；54023根據(jù)所述第二輸出值與第三輸出值計(jì)算所述加熱器的出口處溫度設(shè)定值，并計(jì) 算所述加熱器的出口處溫度設(shè)定值與所述第二溫度傳感器所檢測到的加熱器出口處當(dāng)前 藥液溫度之間的加熱器出口溫度偏差值；S4024:將所述加熱器出口處溫度偏差值輸入所述串級(jí)內(nèi)環(huán)PID控制器計(jì)算得到第四 輸出值，并將第四輸出值轉(zhuǎn)換為4-20mA模擬電流的第二加熱控制信號(hào)，然后再輸出第二加 熱控制信號(hào)給加熱器內(nèi)的可控硅整流器SCR進(jìn)行加熱功率調(diào)整。
8.如權(quán)利要求7所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟 S4021中，所述串級(jí)外環(huán)PID控制器根據(jù)下述公式D計(jì)算得到第二輸出值；其中，公式D
9.如權(quán)利要求7所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟 S4022中，所述前饋控制器根據(jù)下述公式E計(jì)算得到第三輸出值；其中，公式E
10.如權(quán)利要求7所述的清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，其特征在于，所述步驟 S4024中，所述串級(jí)內(nèi)環(huán)PID控制器根據(jù)下述公式H計(jì)算得到第四輸出值； 其中，公式H:
全文摘要
本發(fā)明涉及一種清洗藥液的前饋-串級(jí)溫度控制方法，屬于自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域。為了提高藥液溫度控制方法的抗擾動(dòng)能力，該方法包括如下步驟在藥液存儲(chǔ)槽底部位置設(shè)置第一溫度傳感器及前饋控制器，在加熱器的出口處設(shè)置第二溫度傳感器，在工藝清洗供液出口處設(shè)置第三溫度傳感器；控制加熱器對(duì)藥液存儲(chǔ)槽進(jìn)行加熱，使存儲(chǔ)槽內(nèi)藥液溫度達(dá)到目標(biāo)溫度值；當(dāng)藥液達(dá)到目標(biāo)溫度值并穩(wěn)定后，進(jìn)行清洗藥液供給，同時(shí)控制加熱器加熱功率使供液溫度穩(wěn)定保持為供液目標(biāo)溫度值。該方法可以有效的克服因清洗藥液回收或者補(bǔ)液所引起的供液出口處的供液溫度的擾動(dòng)；可以有效克服管道壓力變化等因素所引起的流量波動(dòng)對(duì)加熱器出口處藥液溫度的影響。
文檔編號(hào)G05D23/20GK102147626SQ20111010849
公開日2011年8月10日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者昝威, 李春彥, 李曼, 裴立坤, 韓雷剛 申請人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司