一種化學液在線加熱控制系統(tǒng)及控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體集成電路的清洗設備控制領域，更具體地，涉及一種針對清洗設備化學液的在線加熱控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術】
[0002]清洗是集成電路制造過程中必不可少的工序，清洗的目的主要是清除半導體晶片表面的污染和雜質。因此，清洗設備在集成電路裝備領域中處于非常重要的位置。在清洗工藝中，化學藥液的溫度是一個關鍵的控制參數(shù)，其直接影響到晶片的清洗結果?；瘜W液溫度的偏離會造成晶片清洗不干凈或產(chǎn)生損傷等不良現(xiàn)象。隨著半導體集成電路圖形晶片上微細結構的特征尺寸的進一步縮小，要求對清洗用化學液的溫度等工藝參數(shù)可以實現(xiàn)在線調節(jié)，并且對化學液的控溫精度、溫度的一致穩(wěn)定性、溫度的調節(jié)時間等提出了更高的要求。
[0003]而對于具有多工藝腔室的單片清洗設備而言，其化學液管路入口壓力的波動，以及多工藝腔室化學液供給支路噴淋化學液的非同步性，將造成主管路化學液壓力和流量的波動，導致主管路化學液的溫度動態(tài)控制特性的惡化，進而影響多工藝腔室終端噴淋化學液的溫度控制特性。
[0004]另外，由于各個工藝腔室的化學液供給支路的布局和長度等方面的差異，僅僅通過對化學液供給主管路上的化學液溫度進行監(jiān)控，將無法保證各工藝腔室終端噴淋化學液的溫度。
[0005]公開號為CN 102218412B的中國發(fā)明專利公開了一種清洗藥液的復合溫度控制方法，通過先控制加熱器對藥液回收系統(tǒng)中的藥液存儲槽進行加熱，在存儲槽內藥液溫度達到目標溫度值后，再通過主回路進行清洗藥液的供給，同時控制加熱器的加熱功率，使主回路的供液溫度穩(wěn)定保持為供液目標溫度值。該方法雖然可使得主回路清洗供液出口的溫度達到供液目標溫度，但是，在存在多工藝腔室時，由于各工藝腔室與主回路加熱器之間還有一定的距離，化學液在從主回路流經(jīng)各供給支路時，會繼續(xù)產(chǎn)生溫降，造成各工藝腔室終端噴淋化學液的溫度與主回路供液出口的溫度之間存在差異，導致溫度控制的偏差；此外，由于各工藝腔室與主回路加熱器之間的供給支路長短不一，化學液在從主回路流經(jīng)各供給支路時的溫降也有所不同，使得各工藝腔室之間的終端噴淋化學液的溫度產(chǎn)生差異，這種狀況會造成各工藝腔室工藝溫度的一致性得不到保證，因而增加了溫度控制的難度。因此，該專利公開的方法，只能對化學液供給主回路的出口溫度進行控制，但無法保證化學液在由主回路經(jīng)過各供給支路流向各工藝腔室時的終端噴淋溫度。
[0006]為了保證多工藝腔室在不同工況下噴淋的化學液溫度的一致穩(wěn)定性，提高化學液的控溫精度，縮短溫度調節(jié)時間，本發(fā)明提出了一種新的化學液在線加熱控制系統(tǒng)及控制方法。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷，提供一種化學液在線加熱控制系統(tǒng)及控制方法，可以有效減小管路壓力和流量的波動對主管路出口化學液溫度的影響，保證進入多工藝腔室的化學液溫度的一致穩(wěn)定性，提高化學液的控溫精度，縮短溫度調節(jié)時間。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種化學液在線加熱控制系統(tǒng)，其技術方案如下:
[0009]一種化學液在線加熱控制系統(tǒng)，用于對具有多工藝腔室的半導體單片清洗設備的化學液供給管路進行清洗溫度控制，所述供給管路包括依次連接的入口管路、主管路及多路并行支路，各所述支路的出口分別連接各所述工藝腔室，其特征在于，包括:
[0010]加熱器，包括設于所述主管路的第一加熱器及分別設于各所述支路的第二加熱器，分別用于對所述主管路及各所述支路的化學液進行加熱；
[0011]壓力傳感器，所述壓力傳感器設于所述入口管路，用于檢測化學液的入口壓力；
[0012]溫度傳感器，包括設于靠近所述主管路出口的第一溫度傳感器、分別設于靠近各所述支路出口的第二溫度傳感器，以及連接所述第一加熱器加熱元件的第三溫度傳感器，分別用于檢測所述主管路出口、各所述支路出口的化學液溫度，以及檢測所述第一加熱器的加熱元件溫度；
[0013]控制單元，分別與所述壓力傳感器、各所述溫度傳感器以及各所述加熱器連接，所述控制單元根據(jù)設定溫度，通過以所述第一加熱器的加熱元件溫度為內環(huán)反饋值、以所述主管路出口的化學液溫度為外環(huán)反饋值、以所述入口管路的化學液入口壓力為前饋值，輸出所述第一加熱器的加熱功率，控制將所述主管路出口的化學液溫度加熱至設定溫度；并通過以各所述支路出口的化學液溫度為反饋值，分別輸出各所述第二加熱器的加熱功率，在線控制將各所述支路出口的化學液溫度加熱至各自所述工藝腔室的清洗目標溫度。
[0014]優(yōu)選地，所述控制單元包括:
[0015]溫度采集模塊，與各所述溫度傳感器分別連接，將來自各所述溫度傳感器的溫度信號轉換為數(shù)字信號并輸出給邏輯處理模塊；
[0016]AD轉換模塊，與所述壓力傳感器連接，將來自所述壓力傳感器的壓力信號轉換為數(shù)字信號并輸出給邏輯處理模塊；
[0017]邏輯處理模塊，接收所述溫度采集模塊、AD轉換模塊輸出的溫度和壓力數(shù)字信號并進行處理，所述邏輯處理模塊根據(jù)設定溫度，以所述第一加熱器的加熱元件溫度為內環(huán)反饋值、以所述主管路出口的化學液溫度為外環(huán)反饋值、以所述入口管路的化學液入口壓力為前饋值，計算得到所述第一加熱器的加熱功率，并以各所述支路出口的化學液溫度為反饋值，分別計算得到各所述第二加熱器的加熱功率，分別輸出給模擬量輸出模塊；
[0018]模擬量輸出模塊，將所述邏輯處理模塊輸出的加熱功率轉換為電壓或電流信號，控制所述第一加熱器將所述主管路出口的化學液溫度加熱至設定溫度，并在線控制各所述第二加熱器將各所述支路出口的化學液溫度加熱至各自所述工藝腔室的清洗目標溫度。
[0019]優(yōu)選地，所述控制單元為PLC可編程控制器、MCU嵌入式控制器或計算機。
[0020]優(yōu)選地，還包括一常開小流量回流管路，所述回流管路的進口與各所述支路一起并聯(lián)連接所述主管路的出口，所述回流管路的出口通向化學液回收單元；其中，通過所述回流管路的常開使所述主管路的化學液保持流動狀態(tài)，并且，在各所述支路關閉時，所述控制單元根據(jù)設定溫度，繼續(xù)通過以所述第一加熱器的加熱元件溫度為內環(huán)反饋值、以所述主管路出口的化學液溫度為外環(huán)反饋值、以所述入口管路的化學液入口壓力為前饋值，計算輸出所述第一加熱器的加熱功率，控制使所述主管路出口的化學液溫度保持在設定溫度。
[0021]優(yōu)選地，所述回流管路的管徑小于所述主管路的管徑。
[0022]優(yōu)選地，所述回流管路設有流量控制閥，所述流量控制閥控制所述回流管路的流量小于所述主管路在各所述支路打開時的工藝流量。
[0023]優(yōu)選地，所述流量控制閥為手動流量調節(jié)閥或電液流量控制閥。
[0024]優(yōu)選地，所述第一加熱器的加熱元件為電加熱絲，所述第三溫度傳感器連接所述第一加熱器的電加熱絲。
[0025]優(yōu)選地，所述壓力傳感器之前的所述入口管路、所述第一溫度傳感器之后的所述主管路出口、各所述支路的進口和出口分別設有控制閥。
[0026]優(yōu)選地，所述入口管路依次設有手動控制閥和穩(wěn)壓閥，所述主管路出口、各所述支路進口和出口分別設有氣動控制閥；其中，各所述支路出口的氣動控制閥用于控制化學液的噴淋。
[0027]為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還同時提供了一種化學液在線加熱控制方法，其技術方案如下:
[0028]一種化學液在線加熱控制方法，采用權利要求1?10任意一項所述的化學液在線加熱控制系統(tǒng)，用于對具有多工藝腔室的半導體單片清洗設備的化學液供給管路進行清洗溫度控制，所述供給管路包括依次連接的入口管路、主管路及多路并行支路，各所述支路的出口分別連接各所述工藝腔室，其特征在于，包括:
[0029]步驟SOl:向供給管路的入口管路、主管路通入清洗化學液，并打開所述主管路設置的第一加熱器，對所述主管路的化學液進行加熱；
[0030]步驟S02:根據(jù)設定溫度，以所述第一加熱器的加熱元件溫度為內環(huán)反饋值，以所述主管路出口的化學液溫度為外環(huán)反饋值，并以所述入口管路的化學液入口壓力為前饋值，通過控制算法計算輸出所述第一加熱器的加熱功率，控制將所述主管路出口的化學液溫度加熱至設定溫度；
[0031]步驟S03:向連接所述主管路的各并行支路通入清洗化學液，并打開各所述支路分別設置的第二加熱器，對各所述支路的化學液進行加熱；
[0032]步驟S04:根據(jù)設定溫度，以各所述支路出口的化學液溫度為反饋值，通過控制算法分別計算輸出各所述第二加熱器的加熱功率，在線控制將各所述支路出口的化學液溫度加熱至各自工藝腔室的清洗目標溫度；
[0033]步驟S05:向各所述工藝腔室通入化學液執(zhí)行清洗工藝，并重復步驟S02、步驟S