專利名稱：控制電加熱器的方法和系統(tǒng)的制作方法
控制電加熱器的方法和系統(tǒng)
背景技術(shù)：
溫度控制在許多制造工藝中(如晶片處理)是很重要的。
通常，負(fù)荷溫度必須控制在設(shè)定點(diǎn)的公差內(nèi)，該設(shè)定點(diǎn)表示用于該 負(fù)荷溫度的用戶定義的理想值。—般地說(shuō)，該負(fù)荷溫度可通過(guò)控制提供給電加熱器的功 率量來(lái)控制。該加熱器通常通過(guò)使用例如固體繼電器(SSR)電路 選擇性打開和關(guān)閉從AC電源提供到該加熱器的電力來(lái)控制。常規(guī) 上，該SSR可通過(guò)脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)來(lái)控制，響應(yīng)由控制 器提供的占空比命令將該信號(hào)提供到該SSR。占空比命令表示所期望的該SSR必須打開該電源的時(shí)間 百分比，從而在給定的持續(xù)時(shí)間內(nèi)將所需量的電力提供給該加熱器 以確保該負(fù)荷溫度處于該i殳定點(diǎn)的7>差內(nèi)。為了符合給定制造工藝 所要求的公差，該占空比命令通常需要具有某個(gè)水平的解析度(或 精度)。例如，該公差可能要求該占空比命令的解析度為0.1%。因 此，例如，提供為65.8%的占空比命令符合所要求的公差，相反， 僅僅指定為65%的占空比不符合所要求的0.1%的解析度。利用要求的占空比命令解析度控制該加熱器的示例性常 規(guī)方法在圖1A和1B中說(shuō)明。圖1A說(shuō)明書控制加熱器B5的示例性常 -見方法的流程圖100。圖1B示出實(shí)if見圖1A的示例性常失見方法的示例 性常規(guī)系統(tǒng)的對(duì)應(yīng)的框圖120 。
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該示例性常失見方法開始于步艱《102，其中求和函凄il244妄 收i殳定點(diǎn)122 (見圖1B)。 i殳定點(diǎn)122通常表述為溫度，其單位可以 是攝氏度、開爾文或華氏溫度。在步驟104，求和函數(shù)124將負(fù)荷溫 度136 (其可是利用例如溫度傳感器感應(yīng)到)與設(shè)定點(diǎn)122對(duì)比并且 輸出溫度誤差，即，負(fù)荷溫度136和設(shè)定點(diǎn)122之間的差。在步驟106, 控制器126考慮該設(shè)定點(diǎn)以及該溫度誤差，并生成占空比命令，例 如，65.8235%。接著，在步驟108,硬件132將該占空比命令量化為例如 65.8%的量化占空比命令，具有例如0.1%的要求解析度。在步驟IIO， 基于該量化占空比命令，硬件132確定若干"ON" AC周期，即，若 干應(yīng)當(dāng)打開該電源的AC周期。因?yàn)橐蟮慕馕龆仁?.1%,所以需 要1 OOO個(gè)AC周期以允許辨別0.1%的精度或者1 OOO個(gè)周期中的1個(gè)。 在當(dāng)前示例中，該P(yáng)WM占空比可以是1000個(gè)AC周期中的658個(gè)AC 周期，而該1000個(gè)AC周期中其余的是關(guān)閉。在步驟112，硬件132輸出PWM信號(hào)，即， 一系列周期性 脈沖，以觸發(fā)固體繼電器134 (SSR134), /人而在確定凄t目的"ON"
該658個(gè)"ON"周期可以貫穿該1000個(gè)AC周期瞬態(tài)分布(temporally distributed )，以確〗呆在該示例的IOOO個(gè)周期上至始至纟冬平滑傳，餘電 力。因此，在步驟114,該AC電源由SSR134控制以在確定數(shù) 目的"ON" AC周期(例如1000個(gè)AC周期中的658個(gè)AC周期)上周 期性向加熱器135纟是供電力。在步艱"16,測(cè)量該負(fù)荷溫度136，完成該示例性常^見方 法的重復(fù)。隨后，反饋回路138將負(fù)荷溫度136輸入求和函數(shù)124， 用于該示例性常^見方法的下 一 次重復(fù)。
如可以從上面的說(shuō)明認(rèn)識(shí)到的，如果要求解析度為R，那 么該示例性常^見方法的重復(fù)通常需要1/R AC周期的時(shí)間間隔。該時(shí) 間間隔表示更新該占空比命令的響應(yīng)時(shí)間。通常，因?yàn)镽比l小-得多， 所以該時(shí)間間隔，或響應(yīng)時(shí)間，表示多個(gè)AC周期。例如，3口果 R=0.1%,該響應(yīng)將是1000個(gè)AC周期，或16.67秒。圖2說(shuō)明圖1 A和1B中說(shuō)明的該示例性常規(guī)方法和該示例
性常規(guī)系統(tǒng)的輸出信號(hào)。信號(hào)210說(shuō)明該AC電源的交流電壓隨時(shí)間的變化。通常， 該AC電源可具有大約60Hz的交流頻率。因此，每個(gè)AC周期(由"p" 指示)表示大約16.67毫秒(ms)。信號(hào)220說(shuō)明該量化占空比命令。信號(hào)230示出由硬件132 生成的PWM信號(hào)，該信號(hào)用作SSR電路134的輸入。該SSR電路134 的輸出由信號(hào)240示出。如圖表220的示例所示，考慮到交流頻率為60Hz，與該信 號(hào)220相關(guān)的該量化占空比命令在1000個(gè)AC周期或16.67秒的時(shí)間 間隔上保持不變。這是因?yàn)榭紤]到在該示例中要求的解析度為 0.1%，需要1000個(gè)AC周期來(lái)完成該示例性常失見方法的重復(fù)。然而， 更新該占空比命令需要的16.67秒的響應(yīng)時(shí)間對(duì)于許多制造工藝來(lái) 說(shuō)太長(zhǎng)、是不利的并因此是不能接受的，比如晶片處理，其要求例 如具有0.1 %解析度甚至更精細(xì)解析度、小于5秒的響應(yīng)時(shí)間。此外，現(xiàn)有技術(shù)方法的重復(fù)通常包含同樣模式的"ON" 脈沖和"OFF"脈沖，導(dǎo)致對(duì)于至加熱器的功率傳輸具有周期性重 復(fù)的"ON"周期和"OFF"周期模式。這種周期性，特別是由于他 們?cè)谙鄬?duì)長(zhǎng)的時(shí)間段上出現(xiàn)，常常負(fù)面影響基片處理，因?yàn)槠鋾?huì)導(dǎo)
8致對(duì)該所需設(shè)定點(diǎn)的較大峰值偏差，使得更難以實(shí)現(xiàn)晶片與晶片之 間足夠緊密的工藝控制結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容
這個(gè)扭無(wú)要并不是為了限制本發(fā)明的范圍，該范圍與 一又利
要求相對(duì)應(yīng)。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種在等離子系統(tǒng)中用于 控制電加熱器的方法。該方法包括接收設(shè)定點(diǎn)溫度并且對(duì)比該設(shè)定 點(diǎn)溫度與負(fù)荷溫度，該負(fù)荷溫度表示最近測(cè)量的負(fù)荷的測(cè)量溫度。 該方法還包括響應(yīng)該對(duì)比生成占空比命令。該方法另外還包括使用 累計(jì)占空比誤差更新占空比命令并且將該占空比命令量化為PWM (脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，該P(yáng)WM信號(hào)包括多個(gè)ON脈沖和多個(gè)OFF 脈沖。該方法還包括利用該P(yáng)WM信號(hào)觸發(fā)固體繼電器(SSR)電^各， 由此響應(yīng)該P(yáng)WM信號(hào)給該電加熱器通電。此外，該方法包括將代表 該P(yáng)WM信號(hào)的值增加到該累計(jì)占空比誤差估值。該方法進(jìn)一步包括 4姿照預(yù)先定義的間隔中斷該SSR電^各，該間隔小于60Hz AC周期。本發(fā)明的這些和其他特征將在下面的具體描述中結(jié)合附 圖更詳細(xì)地/說(shuō)明。


在附圖中，本發(fā)明作為示例而不是作為限制來(lái)i兌明，其 中類似的參考標(biāo)號(hào)指出相似的元件，其中圖1 A說(shuō)明控制加熱器的示例性常規(guī)方法的流程圖1B說(shuō)明實(shí)現(xiàn)圖1A的示例性常規(guī)方法的示例性常規(guī)系 統(tǒng)的示例框圖。圖2說(shuō)明圖1 A和1B中說(shuō)明的該示例性常^見方法和該示例 性常規(guī)系統(tǒng)的各種信號(hào)。圖3A說(shuō)明，按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，用于控制加 熱器的方法的流程圖。圖3Bi兌明實(shí)J見圖3A的方法的系統(tǒng)的示例才匡圖。圖4說(shuō)明，按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，圖3中說(shuō)明的 方法和系統(tǒng)的輸出信號(hào)。圖5說(shuō)明由圖1中說(shuō)明的示例性常規(guī)方法得到的與由按照 圖3中說(shuō)明的本發(fā)明 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法得到的溫度誤差之間
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將4艮據(jù)其如在附圖中i兌明的幾個(gè)實(shí)施方式來(lái)具體描 述本發(fā)明。在下面的描述中，闡述許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的 徹底理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域沖支術(shù)人員，顯然，本發(fā)明可不利用這 些具體細(xì)節(jié)的一些或者全部而實(shí)施。在有的情況下，7>知的工藝步 驟和/或結(jié)構(gòu)沒有i兌明，以避免不必要的混淆本發(fā)明。這里描述了各種實(shí)施例，包4舌方法和4支術(shù)。應(yīng)當(dāng)記住， 本發(fā)明還覆蓋包括計(jì)算才幾可讀介質(zhì)的制造品，在該介質(zhì)上存^諸有用 于實(shí)施該創(chuàng)新性:技術(shù)的實(shí)施例的計(jì)算才幾可讀指令。該計(jì)算才幾可讀介 質(zhì)可包括，例如，半導(dǎo)體、光磁、光學(xué)或其他形式的用于存儲(chǔ)計(jì)算 機(jī)可讀代碼的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。進(jìn)而，本發(fā)明還覆蓋4丸行本發(fā)明的設(shè)備或系統(tǒng)'
施例有關(guān)的才喿作。這種i殳備的示例包括適當(dāng)編程的通用目的計(jì)算枳j 和/或?qū)Ｓ糜?jì)算裝置，并且包括計(jì)算機(jī)/計(jì)算裝置和適于與本發(fā)明實(shí) 施例有關(guān)的各種操作的專用/可編程電路的組合。本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例包含一種用于控制加熱器以驅(qū) 動(dòng)負(fù)荷溫度4妄近"i殳定點(diǎn)的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該"i殳備包含一個(gè) 電路，以檢測(cè)觸發(fā)DSP (數(shù)字信號(hào)處理)微處理器的AC功率線跨零 點(diǎn)(AC powerline zero-crossing),該微處理器是計(jì)算控制回路，其 輸出是表示為0.1%百分比或更好解析度的所需加熱器功率。該DSP 微處理器在每個(gè)AC功率線1/2周期的開始處執(zhí)行sigma-delta算法，其 結(jié)果用來(lái)確定打開還是關(guān)閉該AC周期。過(guò)去的實(shí)際的占空比的運(yùn)行 估算(running estimate)與所需輸出占空比對(duì)比，并且這兩者之差 用來(lái)調(diào)節(jié)下一個(gè)l/2周期輸出。這產(chǎn)生偽隨機(jī)脈沖序列輸出，其不包 含會(huì)在^C加熱元件上導(dǎo)致不希望的小的周期性熱"波動(dòng)"的明顯周 期性部分。在一個(gè)實(shí)施例中，該電加熱器表示在基片處理期間采用 的加熱器。在一個(gè)實(shí)施例中，該基片在等離子處理室中4吏用等離子 增強(qiáng)處理方法處理。；故加熱的元件可表示該基片本身，或可表示該 等離子處理室的部件。在一個(gè)實(shí)施例中，這里公開的步驟使用電路 執(zhí)行，該電路表示專用邏輯或可編程邏輯(例如，功能受到計(jì)算機(jī) 可讀指令支配的處理器)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法可包4舌4艮據(jù)預(yù)先定義的時(shí)間間 隔周期性更新占空比命令以生成更新的占空比命令。在一個(gè)實(shí)施例 中，該時(shí)間間隔小于用于該^w熱器的AC電源的AC周期。例:feo,該 時(shí)間間隔可以是該AC周期的一半或?qū)τ?0Hz AC信號(hào)為大約 8.33ms。所以，該方法可4是供足夠短的用以更新該占空比命令的響
ii應(yīng)時(shí)間，以在大多^t制造工藝中控制加熱器，包4舌前面^是到的半導(dǎo) 體基片處理。該方法可進(jìn)一步包括響應(yīng)更新的占空比生成控制信號(hào) (如PWM脈沖)以觸發(fā)(例如使用SSR電^各)從該AC電源向該加 熱器提供電力。與現(xiàn)有技術(shù)生成的那些不同，4姿照本發(fā)明實(shí)施例生 成的脈沖趨向于在時(shí)間上偽隨才幾。這樣，占空比誤差，即，該更新 的占空比命令和理想的占空比命令之間的差，以及溫度i吳差，即， 更新的負(fù)荷溫度和該i殳定點(diǎn)之間的差，也可以是偽隨才幾的，并且可 以隨時(shí)間^氐消和/或減小。該方法可進(jìn)一步包含依照該時(shí)間間隔周期性將占空比誤 差累加進(jìn)累計(jì)占空比誤差并且在計(jì)算該更新的占空比命令中包括 該累計(jì)占空比誤差。 一般而言，該占空比誤差可使用根據(jù)該時(shí)間間 隔周期性更新的該溫度誤差信息來(lái)計(jì)算，例如，前面提到的1/2AC 周期。因?yàn)樵撜伎毡萯吳差可以是偽隨才幾的，所以它們隨時(shí)間可以獨(dú): 此抵消。因此，該方法會(huì)產(chǎn)生較低平均溫度誤差并因此得到更精確 的溫度控制。進(jìn)而， 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可包含一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)或裝置， 其實(shí)現(xiàn)該用于控制加熱器的方法。該一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)或裝置可包括 處理單元、信號(hào)生成單元、溫度計(jì)、求和單元、定時(shí)器和計(jì)算單元 (或前面提到的任何或全部部件的等同物)的至少一個(gè)，用以執(zhí)行 該方法的 一個(gè)或多個(gè)步驟。參照下面的附圖和討論，會(huì)更好地理解本發(fā)明的特征和 優(yōu)點(diǎn)。
圖3A說(shuō)明，按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，控制加熱器 135的方法的流程圖300。圖3B說(shuō)明，按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例， 實(shí)現(xiàn)圖3 A的方法的系統(tǒng)的框圖320 。該方法開始于步驟302,其中求和函數(shù)124接收設(shè)定點(diǎn) 122。如所討i侖的，i殳定點(diǎn)122通常以溫度表示，其單4立可以是纟聶氏 度、開爾文或華氏度。在步驟304，求和函數(shù)124對(duì)比負(fù)荷溫度136 與i殳定點(diǎn)122,并豐lr出溫度i吳差，即，該負(fù)4肓溫度136和i殳定點(diǎn)122
之間的差。該負(fù)荷溫度可使用用以測(cè)量負(fù)荷溫度的合適的傳感器獲 得，并且可使用接觸或非接觸測(cè)量技術(shù)。然后，將控制轉(zhuǎn)移到步驟 306。在步驟306,控制器3264巴該溫度誤差考慮進(jìn)去并且生成 占空比命令，例如，65.8235%。在步驟308，控制器326和硬件332至少一個(gè)可使用該累計(jì)
占空比誤差的極性更新該占空比命令以生成更新的占空比命令。該 更新的占空比命令可根據(jù)控制器326和/或硬件332的解析度精度保 持該占空比命令的浮點(diǎn)解析度。對(duì)于說(shuō)明性示例，當(dāng)將該累計(jì)占空 比包含進(jìn)浮點(diǎn)解析度為0.1%的該65.8235%的占空比命令時(shí)，可以生 成具有同樣浮點(diǎn)解析度的65.8421%的更新的占空比命令。然后通過(guò) 注明其極性將該更新的占空比命令量化為ON/OFF值。在步驟312,硬件332生成用以觸發(fā)SSR 134的脈沖以根據(jù) 量化的ON/OFF占空比打開從該AC電源至加熱器135的電力?；蛘?， 根據(jù)該更新的量化的占空比命令，硬件332可以不生成脈沖，從而 SSR 134保持關(guān)閉。然后，在步驟336,將該量化的占空比增加到累計(jì)高解析 度占空比估值。
在步驟314,定期地，才艮據(jù)該時(shí)間間隔(例如，前面^是到 的1/2AC周期)，可以認(rèn)為該更新的占空比命令作廢，并可以使用控 制器326、硬件332和周期性定時(shí)器333的至少一個(gè)中斷SSR134。該 時(shí)間間隔可以小于AC周期。在一個(gè)實(shí)施例中，該時(shí)間間隔可以是 AC周期的一半(1/2 AC周期)，即，大約8.33ms。另一種選沖奪，或 附力口地，切斷該三相AC功率信號(hào)的任何相實(shí)現(xiàn)該方法。因此，該時(shí) 間間隔可以是1/3或1/6，即，1/ (相凄t)或1/2/ (相凄t)。該中斷的持 續(xù)時(shí)間可以在亳孩i秒、的凄t量級(jí)，并且相比該時(shí)間間隔可以忽略不 計(jì)。然后，在步駛《316,測(cè)量負(fù)荷溫度136,并且完成該方法 的一個(gè)重復(fù)。然后，反饋回路138將負(fù)荷溫度136輸入求和函數(shù)124,
用于該示例性常失見方法的下一個(gè)重復(fù)。該方法的重復(fù)的持續(xù)時(shí)間近 似用于周期性更新該占空比命令的時(shí)間間隔，例如，1/2AC周期。 考慮1/2 AC周期的時(shí)間間隔，該更新的占空比命令每1/2 AC周期或 大約8.33ms被下 一 個(gè)更新的占空比命令替代一 利用該累計(jì)占空比 命令誤差調(diào)整。結(jié)果，更新的占空比命令以及由硬件332提供的用 于控制SSR 134的"永沖可以120Hz的頻率改變并且可以時(shí)間上偽隨 機(jī)(如圖4中說(shuō)明的)。所以，負(fù)荷溫度136以及該溫度誤差可時(shí)間 上偽隨才幾(將在下面參照?qǐng)D5描述)。圖4說(shuō)明，4妄照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，圖3A和3B中 說(shuō)明的該方法和系統(tǒng)的輸出信號(hào)。j"l"號(hào)21(H兌明i亥AC電源的哭〉克 電壓隨時(shí)間的變〗匕。通常， 該AC電源的交流頻率為60Hz。因此，每個(gè)AC周期(標(biāo)示為"p") 表示大約16.67毫秒(ms), 1/2AC周期表示大約8.33ms。信號(hào)42(H兌明該更新的占空比命令。如該信號(hào)420的示例 所示，該更新的占空比命令可每1/2 AC周期改變一次并且在時(shí)間上偽隨機(jī)。因此，如信號(hào)430的示例所示，由硬件332 (圖3中示出) 提供的用于控制SSR 134(圖3中示出)的脈沖可以在時(shí)間上偽隨機(jī)。 結(jié)果，如信號(hào)440的示例所示，經(jīng)過(guò)SSR 134，爿Mv該AC電源到加熱 器135的電力供應(yīng)也可以在時(shí)間上偽隨才幾。因此，該溫度誤差可以 在時(shí)間上偽隨機(jī)，如圖5中說(shuō)明的。下面的列表1說(shuō)明按照本發(fā)明 一 個(gè)實(shí)施例的偽代碼實(shí)現(xiàn)。
//Function SDOUT() sigma delta control task, updates SSR duty cycle setting, 〃use DSP BIOS semaphore blocking to synchronize PWM updates void SDOUT(void)
int ij; float fval;
for(i-O; KMAXCHANNELS ; i++) 〃clear timer reg if channel not active
if((chandata[i].chstate != RUNNING—CHAM) || (!g一heanbeatok && !g_outputdefaultcontrol) ||
((chandaw[i].chtype != PIDJCH—SDCHAN) && (chandata[i].chtype != PIDJCH SD一LINELEVEL) (chi"ndai"a[i].chtype != MIM02_SC_CHAN) &&
一 (chaiijdat5〖i〗.chtype != MIM02—BR_CHAN) && (chandata[i〗.chlype != MANUAL—PWM一CHAN)) ) — _
{ — 一
chandata[i].pid.pid—out_reg3 = 0; chandatafij.ioval.sd—err = 0.0;
SEM_pend(&SEM—cpldlpulseregs, SYS_FOREVER); CPLD1 PulseRegs.chan[i〗.thresh—low = 0; CPLXMPulseRegs.chanfij.thresh一hi = 0;
SEM_post(&S'EM—cpldl puTseregs);
SEM_pend(&SEM—cpld 1 pulseregs, SYS一FOREVER); if(chandata[i〗.ioval .sd一err >= 1.0) 〃reset counter and turn on for this 1/2 cycle period { 一
ifl[!(i & 1))〃?。?！force counter reset w dummy write if is even channel 0,2,4… CPLDPulseRegs.chan[i+l〗.thresh一hi = 0; CP:LDl:PulseRegs.chan[i.thresh一low - 28; CPLDlPulseRegs.chanfij.thresh—hi = 0;
chandata[i〗.ioval.sd_err -= 1.0-ciiiandatai〗.pid.pid一out一reg3; 〃subtract quantized value
} _
else//output = 0 for this 1/2 cycle periodCPLDl:PulseRegs.chan[i〗.threshJow = 0; CPLDl.Pulse.Regs.chan^.thresh_hi = 0;
chandata[i].ioval.sd一err = 0.0-chandatai].pid.pid一out一reg3; 〃subtract quantized value
} 一 一 _
SEMjaost(&SEM一cpld 1 pulseregs);列表1圖5 i兌明圖H兌明的該示例性常失見方法-彈到的與由圖3 A 和3B中說(shuō)明的按照本發(fā)明 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法得到的溫度誤 差之間的對(duì)比。圖表510的示例示出i殳定點(diǎn)512保持在X。C直到Tsc，然后 改變?yōu)?X-l) 。C。在圖表520的示例中，溫度誤差522和524分別表 示使用該示例性常^L方法(522)和4姿照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例 的方法(524 )得到的溫度誤差，用以驅(qū)動(dòng)負(fù)荷溫度4妄近i殳定點(diǎn)512。4艮據(jù)該示例性常^見方法，利用第一占空比命令情況，溫 度誤差522可保持在rC不變直到T。 T表示該示例性常夂見方法一個(gè)重 復(fù)的持續(xù)時(shí)間，例如，近似16.67秒或1000個(gè)AC周期，以滿足0.1% 的占空比解析度要求。然后，該示例性常規(guī)方法可利用第二占空比 命令進(jìn)入下一個(gè)重復(fù)。該示例性常規(guī)方法可包括額外的步驟，用以 響應(yīng)i殳定點(diǎn)512改變而更新占空比命令。因此，溫度誤差522可保持在-2。C不變直到Tsc,即設(shè)定 點(diǎn)512改變的時(shí)刻。在Tsc,該示例性常^L方法利用第三占空比命令 開始新的重復(fù)，溫度誤差522可改變到-l。C。溫度誤差522可保持在 -rc, 4寺續(xù)時(shí)間T，直到Tsc+T。然后，該示例性常^L方法利用第四 占空比命令進(jìn)入下一個(gè)重復(fù)，該第四占空比命令會(huì)導(dǎo)致溫度誤差 522改變?yōu)? 。C并且保持在2 。C直到Tsc+2C 。
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相反地，根據(jù)按照本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的方法，以 高得多的頻次更新占空比命令，例如，以120Hz,或大約每8.33ms。 結(jié)果，溫度誤差524可以是偽隨才幾的。進(jìn)而，因?yàn)樵诟略撜伎毡?命令時(shí)，累加并且包括占空比誤差，該占空比誤差會(huì)彼此抵消。結(jié) 果，溫度誤差524可比溫度誤差522具有更小的平均量。乂人前面可i人識(shí)到，相比該示例性常^L方法，本發(fā)明一個(gè) 或多個(gè)實(shí)施例可在控制溫度中產(chǎn)生低得多的平均誤差。進(jìn)而，因?yàn)?該一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的l命出信號(hào)可以偽隨才幾，所以誤差信號(hào)可以偽 隨才幾并且不包含周期性部分，,人而，可以有效:降^f氐例如凈皮力a熱元件 上的周期性熱波動(dòng)和周期性制造工藝缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。進(jìn)而，在短得多的更新占空比命令間隔情況下，本發(fā)明 的實(shí)施例允許更加動(dòng)態(tài)化的溫度控制。并且，通過(guò)在更新該占空比 命令中保持浮點(diǎn)解析度，本發(fā)明的實(shí)施例可提供溫度控制中更精細(xì) 的津fr確度。所以，本發(fā)明的實(shí)施例比該示例性常失見方法適用于更多 的制造工藝。盡管本發(fā)明依照多個(gè)實(shí)施方式描述，但是存在落入本發(fā) 明范圍內(nèi)的改變、置換和各種替代等同物。摘要(限制其字?jǐn)?shù)以專 利法實(shí)施規(guī)定)在這里不應(yīng)當(dāng)用來(lái)構(gòu)成權(quán)利要求的含義。還應(yīng)當(dāng)注 意，有許多實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法和設(shè)備的可選方式。所以，其意圖是下 面所附的權(quán)利要求解釋為包括所有這樣的落入本發(fā)明主旨和范圍 內(nèi)的改變、置換和各種替代等同物。
1權(quán)利要求
1. 一種在等離子處理系統(tǒng)控制電加熱器的方法，包括a)接收設(shè)定點(diǎn)溫度；b)對(duì)比所述設(shè)定點(diǎn)溫度與負(fù)荷溫度，所述負(fù)荷溫度表示最近測(cè)量的負(fù)載的測(cè)量溫度；c)響應(yīng)所述對(duì)比生成占空比命令；d)使用累計(jì)占空比誤差更新占空比命令；e)將所述占空比命令量化為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，所述PWM信號(hào)包括多個(gè)ON脈沖和多個(gè)OFF脈沖；f)利用所述PWM信號(hào)來(lái)觸發(fā)固體繼電器(SSR)電路，由此響應(yīng)所述PWM信號(hào)對(duì)所述電加熱器通電；和g)按照預(yù)先定義的間隔中斷所述SSR電路，該間隔小于60HzAC周期，其中所述步驟a)到g)重復(fù)執(zhí)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在執(zhí)行另一組步驟a) 到g )之前，將代表所述PWM信號(hào)的值增加到所述累計(jì)占空 比誤差估算。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)先定義的間隔表示所 述60HzAC周期的1/2。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述預(yù)先定義的間隔表示所 述AC周期的1/3和所述60HzAC周期的1/6之一。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述負(fù)荷表示設(shè)在等離子處 理室中的結(jié)構(gòu)。
6. ^^艮據(jù)^L利要求5所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)表示在所述等離子 處理室中處理的基片。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述結(jié)構(gòu)表示所述等離子處 理室的部4牛。
8. —種制造品，包括用于存儲(chǔ)配置在等離子處理系統(tǒng)中控制電加 熱器的計(jì)算4幾可讀代碼的程序存儲(chǔ)介質(zhì)，包括用以接收設(shè)定點(diǎn)溫度的計(jì)算機(jī)可讀代碼；用以對(duì)比所述i殳定點(diǎn)溫度與負(fù)荷溫度的計(jì)算才幾可讀^ 碼，所述負(fù)荷溫度表示最近測(cè)量的負(fù)荷的測(cè)量溫度；用以響應(yīng)所述對(duì)比生成占空比命令的計(jì)算機(jī)可讀代碼；用以使用累計(jì)占空比誤差更新占空比命令的計(jì)算機(jī)可讀 代碼；用以將所述占空比命令量化為PWM (脈沖寬度調(diào)制)信 號(hào)的計(jì)算機(jī)可讀代碼，所述PWM信號(hào)包括多個(gè)ON脈沖和多 個(gè)OFF脈沖，其中利用所述PWM信號(hào)觸發(fā)固體繼電器(SSR) 電3各，由此響應(yīng)所述PWM信號(hào)為所述電加熱器通電；和用以4安照預(yù)先定義的間隔中斷所述SSR電^各的計(jì)算4幾可 讀代碼，該間隔小于60HzAC周期。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造品，進(jìn)一步包括在執(zhí)行另一組步驟 a)到g)之前，將代表所述PWM信號(hào)的值增加到所述累計(jì) 占空比誤差估算。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造品，其中所述預(yù)先定義的間隔表示 所述60HzAC周期的1/2。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造品，其中所述預(yù)先定義的間隔表示 所述AC周期的1/3和所述60HzAC周期的1/6之一。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造品，其中所述負(fù)荷表示設(shè)在等離子 處理室中的結(jié)構(gòu)。
13. 才艮據(jù)^^又利要求12所述的制造品，其中所述結(jié)構(gòu)表示在所述等 離子處理室中處理的基片。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造品，其中所述結(jié)構(gòu)表示所述等離子 處理室的部件。
15. —種在等離子處理系統(tǒng)中控制電加熱器的電系統(tǒng)，包^":用以接收設(shè)定點(diǎn)溫度的邏輯；用以對(duì)比所述設(shè)定點(diǎn)溫度與負(fù)荷溫度的邏輯，所述負(fù)荷 溫度表示最近測(cè)量的負(fù)荷的測(cè)量溫度；用以響應(yīng)所述對(duì)比生成占空比命令的邏輯；用以使用累計(jì)占空比誤差更新占空比命令的邏輯，用以將所述占空比命令量化為PWM (脈沖寬度調(diào)制)信 號(hào)的邏輯，所述PWM信號(hào)包括多個(gè)ON脈沖和多個(gè)OFF脈 沖，其中利用所述PWM信號(hào)觸發(fā)固體繼電器(SSR)電路， 由此響應(yīng)所述PWM信號(hào)為所述電加熱器通電；將代表所述PWM信號(hào)的值增加到所述累計(jì)占空比誤差 估算的邏輯；和用以按照預(yù)先定義的間隔中斷所述SSR電路的邏輯，該 間隔小于60HzAC周期，其中所述步驟a)至g)重復(fù)才丸行。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電系統(tǒng)，其中所述預(yù)先定義的間隔表 示所述60HzAC周期的1/2。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電系統(tǒng)，其中所述預(yù)先定義的間隔表 示所述AC周期的1/3和所述60HzAC周期的1/6之一。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電系統(tǒng)，其中所述負(fù)荷表示設(shè)在等離 子處理室中的結(jié)構(gòu)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的電系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)表示在所述等 離子處理室中處理的基片。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電系統(tǒng)，其中所述結(jié)構(gòu)表示所述等離 子處理室的部4牛。
全文摘要
控制加熱器以驅(qū)動(dòng)負(fù)荷溫度接近設(shè)定點(diǎn)的系統(tǒng)和方法。在每個(gè)1/2AC周期的開始，計(jì)算sigma-delta調(diào)制算法以確定該AC周期應(yīng)當(dāng)打開還是關(guān)閉。過(guò)去的實(shí)際占空比運(yùn)行估算與所需的示出占空比對(duì)比，并且它們兩個(gè)之間的差用來(lái)調(diào)整下一個(gè)1/2周期的輸出。這產(chǎn)生偽隨機(jī)脈沖序列輸出，其不會(huì)包含會(huì)在被加熱元件上產(chǎn)生不希望的小的周期性“波動(dòng)”的明顯周期性的部分。
文檔編號(hào)H05B3/02GK101536603SQ200780042784
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月17日
發(fā)明者彼得·諾頓, 約翰·迪斯汀蒂 申請(qǐng)人:朗姆研究公司