專利名稱：多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種溫度控制設(shè)備及溫度控制方法，尤其涉及一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)及控制方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，加熱器的多個(gè)加熱單元對(duì)多個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行加熱。而加熱器各個(gè)加熱單元對(duì)多個(gè)加熱區(qū)的加熱通常采用自動(dòng)控制(PID)單元閉環(huán)進(jìn)行控制。為了消除各個(gè)加熱區(qū)之間的溫度差，自動(dòng)控制單元會(huì)對(duì)各個(gè)加熱單元的加熱進(jìn)行分別調(diào)節(jié)，以使得各個(gè)加熱區(qū)的溫度更加均勻。請(qǐng)參考圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中一種溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，溫度控制系統(tǒng)包括加熱器，所述加熱器包括三個(gè)加熱單元，分別是第一加熱單元41、第二加熱單元42和第三加熱單元43，第一加熱單元41、第二加熱單元42和第三加熱單元43分別用于對(duì)三個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行加熱，反饋信號(hào)獲得單元50設(shè)置在加熱環(huán)路I中，反饋信號(hào)獲得單元50用于獲得反饋信號(hào)，作為自動(dòng)控制單元20的一個(gè)輸入信號(hào)。具體地，自動(dòng)控制單元20具有輸入端10，所述輸入端10用于輸入目標(biāo)信號(hào)以及反饋信號(hào)，并且基于目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)獲得比較信號(hào)，所述比較信號(hào)作為自動(dòng)控制單元20的輸入信號(hào)。其中，所述目標(biāo)信號(hào)可以為溫度信號(hào)，其定義了自動(dòng)控制單元控制加熱區(qū)的控制目標(biāo)；所述反饋信號(hào)為來自反饋信號(hào)控制單元50的反饋信號(hào)，所述反饋信號(hào)可以為溫度信號(hào)，該反饋信號(hào)反映了三個(gè)加熱區(qū)的實(shí)際溫度值，當(dāng)所述目標(biāo)信號(hào)和反饋信號(hào)為溫度信號(hào)時(shí)，所述比較信號(hào)為加熱區(qū)的目標(biāo)溫度和實(shí)際溫度的溫度差。所述自動(dòng)控制單元20用于基于比較信號(hào)產(chǎn)生控制信號(hào)，從加熱輸出端30輸出，所述控制信號(hào)經(jīng)過第一矯正單元Rl進(jìn)行矯正因子處理后輸出至第一加熱單元41，所述控制信號(hào)經(jīng)過第二矯正個(gè)單元R2進(jìn)行矯正因子處理后輸出至第二加熱單元42，所述控制信號(hào)經(jīng)過第三矯正單元R3進(jìn)行矯正因子處理后輸出值第三加熱單元43。各個(gè)加熱單元在矯正處理后的控制信號(hào)的控制下對(duì)各個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行加熱。所述反饋信號(hào)獲得單元50采集任意一個(gè)加熱區(qū)的信號(hào)(比如實(shí)際溫度)作為反饋信號(hào)，提供至輸入端10。上述第一種溫度控制系統(tǒng)是三個(gè)加熱單元在一個(gè)自動(dòng)控制單元50的控制下對(duì)加熱區(qū)進(jìn)行加熱，使用一個(gè)加熱路徑，做自動(dòng)控制計(jì)算，使用同一個(gè)輸入端，同一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元，得出一個(gè)控制信號(hào)，所述控制信號(hào)經(jīng)過每一加熱單元對(duì)應(yīng)的矯正單元進(jìn)行矯正處理后輸入至各個(gè)加熱單元，對(duì)各個(gè)加熱單元的加熱進(jìn)行控制。這種方式假設(shè)了三個(gè)加熱單元對(duì)三個(gè)加熱區(qū)加熱后各個(gè)的溫度變化能基本同步，因此各個(gè)加熱單元按指定比例一起升溫，一起降溫，能夠一定程度減少各個(gè)加熱單元之間的相互干擾。其優(yōu)點(diǎn)是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，僅需要一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元，一個(gè)加熱路徑(Loop)，減少了加熱單元之間的相互干擾，不存在一個(gè)加熱單元在升溫、另幾個(gè)加熱單元在降溫的情況。但其缺點(diǎn)是會(huì)破壞原來自動(dòng)控制系統(tǒng)的固有的控制率，導(dǎo)致自動(dòng)控制參數(shù)的整體設(shè)定困難，無法滿足對(duì)某個(gè)加熱區(qū)單獨(dú)升溫的要求，從而無法快速實(shí)現(xiàn)各個(gè)加熱區(qū)的溫度均勻性，無法實(shí)時(shí)計(jì)算和調(diào)整加熱的矯正因子，雖然自動(dòng)加熱參數(shù)對(duì)被控對(duì)象的特性變化有一定的包容性，但可能會(huì)導(dǎo)致未知的系統(tǒng)穩(wěn)定性。因而，在實(shí)際中當(dāng)發(fā)現(xiàn)各個(gè)加熱區(qū)之間的溫度不均勻時(shí)，技術(shù)人員通常會(huì)對(duì)矯正因子進(jìn)行調(diào)節(jié)，即將圖1中的三個(gè)矯正因子單元Rl、R2和R3分別設(shè)置于加熱輸出端30和三個(gè)加熱區(qū)41、42、43之間，并產(chǎn)生矯正因子調(diào)節(jié)加熱輸出端30輸出的功率信號(hào)。但是對(duì)于控制信號(hào)形成單元，調(diào)節(jié)矯正因子相當(dāng)于改變了系統(tǒng)固有的升溫特性，矯正因子的變化會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)升溫特性的變化。由于原有的自動(dòng)控制(PID)參數(shù)是針對(duì)原有的系統(tǒng)的升溫特性進(jìn)行，因此，當(dāng)溫度控制系統(tǒng)的升溫特性發(fā)生變化時(shí)，需要對(duì)自動(dòng)控制參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，因此，矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)相互影響，調(diào)節(jié)難度較大。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，第二種溫度控制系統(tǒng)具有三個(gè)加熱環(huán)路1、2和3，三個(gè)自動(dòng)控制單元21、22和23以及三個(gè)反饋信號(hào)獲得單元51、52和53，三個(gè)自動(dòng)控制單元21、22和23及三個(gè)反饋信號(hào)獲得單元51、52和53分別與加熱區(qū)的三個(gè)加熱單元(第一個(gè)加熱單元41、(第二個(gè)加熱單元42和第三個(gè)加熱單元43，每一加熱單元用于對(duì)應(yīng)于一個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行加熱)對(duì)應(yīng)。每個(gè)加熱單元41、42和43利用各自的反饋信號(hào)獲得單元51、52和53及自動(dòng)控制單元21、22和23進(jìn)行控制，每個(gè)加熱區(qū)的輸入端信號(hào)不同。同時(shí)，將三個(gè)矯正因子單元Rl、R2和R3分別設(shè)置于三個(gè)反饋信號(hào)獲得單元51、52、53和輸入端11、12、13之間，三個(gè)矯正因子單元R1、R2和R3產(chǎn)生矯正因子調(diào)節(jié)反饋信號(hào)獲得單元的反饋信號(hào)51、52、53。上述第二種溫度控制系統(tǒng)的三個(gè)加熱區(qū)使用三個(gè)加熱路徑(Loop)分別控制，他們可以使用相同的自動(dòng)控制參數(shù)，但是分開計(jì)算，每一加熱路徑的輸入端的目標(biāo)信號(hào)不同(所述目標(biāo)信號(hào)可以為加熱區(qū)的目標(biāo)溫度)。優(yōu)點(diǎn)是矯正因子的概念簡(jiǎn)單直接，即每個(gè)加熱區(qū)的下表面設(shè)置溫度可微調(diào)，可以對(duì)單個(gè)加熱區(qū)分別進(jìn)行升溫或降溫，快速拉平較明顯的溫度差，系統(tǒng)升溫特性相對(duì)穩(wěn)定，不會(huì)因?yàn)槌C正因子的變化導(dǎo)致對(duì)自動(dòng)控制參數(shù)的調(diào)整需求。但是這種方法由于需要三個(gè)反饋信號(hào)獲得單元，增加了設(shè)備的投入，系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且加熱區(qū)之間存在相互熱干擾，從而使被控對(duì)象的溫度波動(dòng)頻繁，難以解決各個(gè)加熱區(qū)快速穩(wěn)定加熱的問題。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有技術(shù)采用的兩種溫度控制系統(tǒng)，一種受矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)相互影響，調(diào)節(jié)難度較大，另一種增加設(shè)備投入，系統(tǒng)復(fù)雜，且加熱區(qū)之間存在相互熱干擾的問題，因此被控對(duì)象的溫度波動(dòng)頻繁，難以快速穩(wěn)定。本發(fā)明提供一種能夠解決上述問題的溫度控制系統(tǒng)及其控制方法。因此，本發(fā)明提供一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，用于控制多個(gè)加熱區(qū)的加熱溫度，多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)包括多個(gè)加熱單元，用于分別對(duì)應(yīng)加熱所述多個(gè)加熱區(qū)；矯正處理單元，用于基于所述反饋信號(hào)獲得多個(gè)矯正信號(hào)，每一矯正信號(hào)對(duì)應(yīng)于每一加熱區(qū)；控制信號(hào)形成單元，基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)，基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制所述加熱單元對(duì)所述加熱區(qū)的加熱。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述溫度控制系統(tǒng)包括一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元、矯正處理單元及控制信號(hào)形成單元，其中所述反饋信號(hào)用于獲得多個(gè)加熱區(qū)中的一個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)，矯正處理單元對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正計(jì)算，獲得包括反饋信號(hào)獲取單元對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)在內(nèi)的各個(gè)加熱區(qū)的矯正信號(hào)，控制信號(hào)基于所述各個(gè)加熱區(qū)的矯正信號(hào)獲得與每一加熱區(qū)對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)每一加熱區(qū)的控制，由于采集了一個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)，因此相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的上述第一種溫度控制系統(tǒng)(三個(gè)加熱單元在一個(gè)自動(dòng)控制單元50的控制下對(duì)加熱區(qū)進(jìn)行加熱，使用一個(gè)加熱路徑，做自動(dòng)控制計(jì)算，使用同一個(gè)輸入端，同一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元，得出一個(gè)控制信號(hào))相比，本發(fā)明的技術(shù)方案不會(huì)改變或破壞系統(tǒng)原來固有的控制率，也不會(huì)引起導(dǎo)致自動(dòng)控制參數(shù)的整體設(shè)定困難，更好地滿足了對(duì)某個(gè)加熱區(qū)單獨(dú)升溫的要求，可以快速實(shí)現(xiàn)快速加熱區(qū)間的溫度均勻性，控制系統(tǒng)基于一個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)獲得各個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)，然后控制單元基于每一加熱區(qū)的反饋信號(hào)實(shí)時(shí)計(jì)算和調(diào)整加熱的矯正因子對(duì)加熱區(qū)進(jìn)行合理控制，能夠避免采用一個(gè)控制信號(hào)形成單元的控制方式導(dǎo)致人為產(chǎn)生的系統(tǒng)升溫特性的改變對(duì)整個(gè)加熱過程的影響，從而避免受矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)相互影響，降低調(diào)節(jié)難度，簡(jiǎn)化了工藝工程師的工作；與現(xiàn)有技術(shù)第二種溫度控制系統(tǒng)(三個(gè)加熱區(qū)使用三個(gè)加熱路徑分別控制，他們可以使用相同的自動(dòng)控制參數(shù)，但是分開計(jì)算，每一加熱路徑的輸入端的目標(biāo)信號(hào)不同)相比，本發(fā)明只需要一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜程度，降低了系統(tǒng)的成本，也避免了各個(gè)加熱區(qū)之間的相互干擾，可以解決各個(gè)加熱區(qū)快速穩(wěn)定加熱的問題，同時(shí)能夠保證多個(gè)加熱區(qū)的溫度一起上升，減少了加熱區(qū)之間存在相互熱干擾，使溫度能夠快速收斂達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；此外，由于只需要一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元，減少了反饋信號(hào)獲得單元的數(shù)目，進(jìn)而簡(jiǎn)化了溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步的，所述反饋信號(hào)可以為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)。所述反饋信號(hào)可以采用所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，以更加直接地反應(yīng)加熱區(qū)的溫度，亦能夠使所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)在反饋、控制上的算法更為簡(jiǎn)單，進(jìn)而提高所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的反饋速度和控制的準(zhǔn)確性。當(dāng)所述反饋信號(hào)為溫度信號(hào)，所述反饋信號(hào)獲得單元包括用于測(cè)試加熱區(qū)溫度的熱電偶。所述反饋信號(hào)選擇采用溫度信號(hào)，則所述反饋信號(hào)獲得單元優(yōu)選地包括用于測(cè)試加熱區(qū)溫度的熱電偶。采用所述熱電偶能夠使測(cè)試溫度更為準(zhǔn)確，進(jìn)而所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。進(jìn)一步的，所述矯正信號(hào)為通過對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正后獲得的每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)，所述目標(biāo)信號(hào)為目標(biāo)溫度，所述比較信號(hào)為每一加熱區(qū)的溫度與目標(biāo)溫度之間的溫度差值。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)通過控制加熱功率調(diào)節(jié)加熱區(qū)的加熱。采用功率調(diào)節(jié)相對(duì)于電流調(diào)節(jié)或電壓調(diào)節(jié)能夠更為直接、準(zhǔn)確地控制加熱區(qū)的加熱過程，使加熱區(qū)更準(zhǔn)確地、快速地達(dá)到加熱溫度。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)形成單元包括比較單元，用于基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)；控制單元，所述控制單元用于基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為所述加熱單元的電流信號(hào)或電壓信號(hào)。
進(jìn)一步的,所述控制單元為PI控制單元或PID控制單元。其中，所述控制單元較佳地為PI控制單元或PID控制單元。PI控制單元的價(jià)格低廉，適用于簡(jiǎn)單溫度控制系統(tǒng)，而控制單元優(yōu)選的為PID控制單元，所述PID控制單元的控制更為精確。進(jìn)一步的，所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括加熱單元，用于輸出加熱功率；托盤，設(shè)置于所述加熱單元上；以及襯底，設(shè)置于所述托盤上；其中，所述加熱區(qū)為托盤的上表面、下表面、或襯底上表面。進(jìn)一步的，所述反饋信號(hào)為襯底上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)，所述矯正處理單元基于所述特性參數(shù)將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)的溫度。進(jìn)一步的,所述特性參數(shù)包括外延材料層的反射光譜特性、吸收光譜特性、摻雜濃度及生長(zhǎng)速率中的一個(gè)或多個(gè)。上述特性參數(shù)與所述加熱區(qū)的溫度具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可以通過上述特性參數(shù)與所述加熱區(qū)的溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)的溫度。進(jìn)一步的，所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，所述矯正處理單元基于一組矯正因子獲得所述矯正信號(hào)，所述一組矯正因子包括分別對(duì)應(yīng)所述多個(gè)加熱區(qū)的多個(gè)矯正因子，所述矯正處理單元根據(jù)所述反饋信號(hào)和一矯正因子獲得對(duì)應(yīng)所述矯正因子對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的矯正信號(hào)。進(jìn)一步的，所述矯正因子為固定值，或者隨著目標(biāo)信號(hào)成比例變化。進(jìn)一步的，所述矯正處理單元中設(shè)置有矯正因子查找表，用于基于目標(biāo)信號(hào)查找表設(shè)置所述矯正因子。根據(jù)矯正因子查找表，可以使矯正控制更加準(zhǔn)確、快速。進(jìn)一步的，所述矯正因子范圍為O. 5 1. 5。進(jìn)一步的，對(duì)于反饋信號(hào)獲得單元獲得反饋信號(hào)的加熱區(qū)，其對(duì)應(yīng)的矯正因子為
Io結(jié)合上述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，用于控制多個(gè)加熱區(qū)的加熱，所述控制方法包括步驟一從一個(gè)加熱區(qū)獲得反饋信號(hào)；步驟二 對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正，獲得多個(gè)矯正信號(hào)，每一矯正信號(hào)對(duì)應(yīng)于每一加熱區(qū)；步驟三基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較，獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)，基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)；步驟四利用所述控制信號(hào)控制所述加熱區(qū)的加熱；重復(fù)步驟一至步驟四，直至所述每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與所述目標(biāo)信號(hào)相同。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述溫度控制系統(tǒng)的控制方法，通過獲得一個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)能夠反映所述加熱區(qū)的實(shí)際反饋溫度，再對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正，獲得多個(gè)矯正信號(hào)，并將實(shí)際反饋溫度與矯正因子結(jié)合后形成一信號(hào)，并輸出該信號(hào)，以調(diào)節(jié)每個(gè)加熱路徑的加熱溫度，通過采用多個(gè)輸入端對(duì)各個(gè)加熱區(qū)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠避免采用單一的控制方式導(dǎo)致人為產(chǎn)生的系統(tǒng)升溫特性的改變對(duì)整個(gè)加熱過程的影響，從而避免受矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)相互影響，降低調(diào)節(jié)難度，簡(jiǎn)化了工藝工程師的工作；同時(shí)能夠保證多個(gè)加熱區(qū)的溫度一起上升，減少了加熱區(qū)之間存在相互熱干擾，使溫度能夠快速收斂達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；此外，由于只需要一個(gè)獲得反饋信號(hào)的裝置，從而減少了反饋信號(hào)獲得單元的數(shù)目，降低了對(duì)使用該控制方法的溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要求。進(jìn)一步的，所述反饋信號(hào)通過采集所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)獲得。進(jìn)一步的，所述反饋信號(hào)為溫度信號(hào)，所述反饋信號(hào)利用熱電偶對(duì)加熱區(qū)測(cè)試獲得。進(jìn)一步的，所述步驟二包括，將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的溫度信號(hào)。進(jìn)一步的，所述步驟二包括基于每一加熱區(qū)的矯正因子對(duì)所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)進(jìn)行矯正，以獲得每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)；所述目標(biāo)信號(hào)為目標(biāo)溫度，所述比較信號(hào)通過計(jì)算所述矯正獲得的每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)與目標(biāo)溫度之間的溫度差值獲得。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)通過控制加熱功率調(diào)節(jié)加熱區(qū)的加熱。進(jìn)一步的，在所述步驟三中，包括基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)；基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為電流信號(hào)、電壓信號(hào)或功率信號(hào)。進(jìn)一步的，在所述步驟三中，采用PI控制單元或PID控制單元形成控制信號(hào)。進(jìn)一步的，所述控制方法應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括加熱單元，用于輸出加熱功率；托盤，設(shè)置于所述加熱單元上；以及襯底，設(shè)置于所述托盤上；其中，所述加熱區(qū)為托盤的上表面、下表面、或襯底上表面。進(jìn)一步的，測(cè)試從所述襯底的上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)獲得所述反饋信號(hào)，所述步驟二包括，基于所述特性參數(shù)將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)的溫度。進(jìn)一步的，測(cè)試所述襯底的上表面形成的外延材料層的特性參數(shù)獲得所述反饋信號(hào)包括測(cè)試所述外延材料層的反射光譜特性、吸收光譜特性、摻雜濃度及生長(zhǎng)速率中的一個(gè)或多個(gè)。進(jìn)一步的，所述步驟二中包括，所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，基于一組矯正因子獲得所述矯正信號(hào)，所述一組矯正因子包括分別對(duì)應(yīng)所述多個(gè)加熱區(qū)的多個(gè)矯正因子，根據(jù)所述反饋信號(hào)和一矯正因子獲得對(duì)應(yīng)所述矯正因子對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的矯正信號(hào)。進(jìn)一步的，所述矯正因子為固定值，或者隨著目標(biāo)信號(hào)成比例變化。進(jìn)一步的，在所述步驟二中，利用矯正因子查找表設(shè)置所述矯正因子。進(jìn)一步的，所述矯正因子范圍為O. 5 1. 5。進(jìn)一步的，在所述步驟二中，與所述反饋信號(hào)相對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)，其對(duì)應(yīng)的矯正因子為I。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一種溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一種溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中溫度控制系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)的表述，在詳述本發(fā)明實(shí)例時(shí)，為了便于說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定。本發(fā)明提供一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，用于控制多個(gè)加熱區(qū)的加熱溫度，所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)包括多個(gè)加熱單元，用于分別對(duì)應(yīng)加熱所述多個(gè)加熱區(qū)；反饋信號(hào)獲得單元，用于從一個(gè)加熱區(qū)獲得反饋信號(hào)；矯正處理單元，用于基于所述反饋信號(hào)獲得多個(gè)矯正信號(hào)，每一矯正信號(hào)對(duì)應(yīng)于每一加熱區(qū)；控制信號(hào)形成單兀，基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)，基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制所述加熱單元對(duì)所述加熱區(qū)的加熱。圖3是本發(fā)明一實(shí)施例中溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖3，在本實(shí)施例中，以三個(gè)加熱區(qū)410、420、430為例進(jìn)行說明，當(dāng)然，加熱區(qū)為兩個(gè)或四個(gè)以上均在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)。如圖3所示，所述反饋信號(hào)獲得單元500用于從一個(gè)加熱區(qū)獲得反饋信號(hào)；所述矯正處理單元Rl、R2、R3分別用于基于所述反饋信號(hào)獲得多個(gè)矯正信號(hào)，每一矯正信號(hào)對(duì)應(yīng)于每一加熱區(qū)；所述控制信號(hào)形成單兀210、220、230基于每一加熱區(qū)410、420、430的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)，基于每一加熱區(qū)410、420、430的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，其中所述控制信號(hào)用于控制所述加熱區(qū)的加熱。在較佳的實(shí)施例中，所述反饋信號(hào)可以為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)。采用溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)作為反饋信號(hào)，可以更加直接地反應(yīng)加熱區(qū)的溫度，亦能夠使所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)在反饋、控制上的算法更為簡(jiǎn)單，進(jìn)而提高所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的反饋速度和控制的準(zhǔn)確性。其中，所述反饋信號(hào)選擇采用溫度信號(hào)，則所述反饋信號(hào)獲得單元優(yōu)選地包括用于測(cè)試加熱區(qū)溫度的熱電偶。采用所述熱電偶能夠使測(cè)試溫度更為準(zhǔn)確，進(jìn)而所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。當(dāng)然，所述反饋信號(hào)并不限制于溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，在其他的實(shí)施例中，SP在未采用溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)作為反饋信號(hào)時(shí)，所述矯正處理單元Rl、R2、R3可以將接收到的所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為與所述反饋信號(hào)獲得單元相對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的溫度信號(hào)，同樣完成實(shí)施采集加熱區(qū)410、420、430加熱的功能。進(jìn)一步的，當(dāng)所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)，例如圖3所示，所述反饋信號(hào)獲得單元采集加熱區(qū)420的反饋信號(hào)，則所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)420的溫度信號(hào)，所述矯正信號(hào)為通過對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正后獲得的每一加熱區(qū)410、420、430的溫度信號(hào)，所述目標(biāo)信號(hào)為目標(biāo)溫度，所述比較信號(hào)為每一加熱區(qū)410、420、430的溫度與目標(biāo)溫度之間的溫度差值。
在較佳的實(shí)施例中，所述控制信號(hào)通過控制加熱功率調(diào)節(jié)加熱區(qū)的加熱。采用功率調(diào)節(jié)相對(duì)于電流調(diào)節(jié)或電壓調(diào)節(jié)能夠更為直接、準(zhǔn)確地控制加熱區(qū)的加熱過程，使加熱區(qū)更準(zhǔn)確地、快速地達(dá)到加熱溫度。進(jìn)一步的，所述控制信號(hào)形成單元210、220、230分別包括:比較單元，用于基于每一加熱區(qū)410、420、430的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)；控制單元，所述控制單元用于基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為所述加熱單元的電流信號(hào)或電壓信號(hào)。其中，所述控制單元較佳地為PI控制單元或PID控制單元。PI控制單元的價(jià)格低廉，適用于簡(jiǎn)單溫度控制系統(tǒng)，而控制單元優(yōu)選的為PID控制單元，所述PID控制單元的控制更為精確。在一實(shí)施例中，所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的反應(yīng)腔室，其中所述反應(yīng)腔室包括:加熱單元，用于輸出加熱功率；托盤，設(shè)置于所述加熱單元上；以及襯底，設(shè)置于所述托盤上；其中，所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)從一個(gè)加熱區(qū)獲得的反饋信號(hào)為從所述托盤的上表面、下表面、或襯底上表面獲得的反饋信號(hào)。針對(duì)反應(yīng)腔室，采集的所述反饋信號(hào)的方案可以有多種，并不限制于所述托盤的上表面、下表面、或襯底上表面，上述均可靈活選擇，此外例如從襯底上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)作為等方法亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)，在本實(shí)施例中，所述反饋信號(hào)為襯底上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)，所述矯正處理單元Rl、R2、R3基于所述特性參數(shù)將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)410、420,430的溫度。其中，所述特性參數(shù)可以包括:外延材料層的反射光譜特性、吸收光譜特性、摻雜濃度及生長(zhǎng)速率中的一個(gè)或多個(gè)，上述特性參數(shù)與所述加熱區(qū)的溫度具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可以通過上述特性參數(shù)與所述加熱區(qū)410、420、430的溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)410、420、430的溫度。進(jìn)一步的，當(dāng)所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)410、420、430的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，所述矯正處理單元R1、R2、R3基于一組矯正因子獲得所述矯正信號(hào)，所述一組矯正因子包括分別對(duì)應(yīng)所述多個(gè)加熱區(qū)410、420、430的多個(gè)矯正因子，所述矯正處理單元R1、R2、R3根據(jù)所述反饋信號(hào)和一矯正因子獲得對(duì)應(yīng)所述矯正因子對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)410、420、430的矯正信號(hào)。其中，矯正因子能夠進(jìn)一步地反映加熱區(qū)之間的實(shí)際差異，用一個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)進(jìn)行矯正、虛擬化的處理，獲得的矯正信號(hào)，能夠更加接近各個(gè)加熱區(qū)410、420、430的實(shí)際信號(hào)，使控制更為精確。在較佳的實(shí)施例中，矯正因子的確定可以采用虛擬化法確定，例如假設(shè)三個(gè)加熱區(qū)410、420、430能夠按比例同步升溫，即三個(gè)加熱區(qū)410、420、430按照指定的比例一起升溫、降溫；虛擬反饋值由實(shí)際僅有的一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元按穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)際情況進(jìn)行猜測(cè)；矯正因子對(duì)反饋效果的猜測(cè)并作用于三個(gè)加熱路徑的輸入端。反饋信號(hào)獲得單元500測(cè)得第二個(gè)加熱區(qū)420的實(shí)際加熱溫度后，反饋給第一個(gè)加熱區(qū)410和第三個(gè)加熱區(qū)430時(shí)，分別乘以各自對(duì)應(yīng)的矯正因子后形成虛擬反饋值，則該虛擬反饋值應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件:1、穩(wěn)態(tài)時(shí)收斂于設(shè)定值:即控制器三區(qū)的輸出因?qū)掖斡?jì)算時(shí)，溫度設(shè)定值與當(dāng)前溫度的差ΛΤ不同而產(chǎn)生差別，輸出直接作用到控制信號(hào)，不同的輸出將起到調(diào)節(jié)溫度分布的目的；2、當(dāng)三個(gè)加熱區(qū)按指定斜率升溫或降溫動(dòng)態(tài)時(shí)，溫度控制系統(tǒng)對(duì)三個(gè)加熱區(qū)的控制趨勢(shì)是統(tǒng)一的，即ΛΤ1、ΛΤ2、ΛΤ3同為正或同為負(fù)，且其變化趨勢(shì)同時(shí)變大或同時(shí)變小，當(dāng)ΛΤ2為零時(shí)，Λ Tl、ΔΤ3為零。因此，虛擬反饋值與實(shí)際溫度是否相符并不重要，能滿足上述兩個(gè)條件即完成其職責(zé)。在本實(shí)施例中，在加熱區(qū)的硬件的特性不發(fā)生變化的情況下，修改矯正因子不會(huì)導(dǎo)致對(duì)自動(dòng)控制參數(shù)的調(diào)整要求，從而使溫度控制系統(tǒng)更容易控制加熱區(qū)的加熱。三個(gè)加熱區(qū)之間的功率不再是一個(gè)固定的控制參數(shù)，只是一個(gè)計(jì)算和控制過程中的變量，其值由自動(dòng)控制參數(shù)和屢次計(jì)算時(shí)的變量AT所決定。自動(dòng)控制參數(shù)將決定溫度控制系統(tǒng)的行為，而實(shí)際溫度引起的變量是由反饋信號(hào)獲得單元所控制，這種區(qū)別構(gòu)成方法解決了矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)耦合的問題。結(jié)合上述方法，在一實(shí)施例中，所述矯正因子為固定值，或者隨著目標(biāo)信號(hào)成比例變化，該矯正信號(hào)的獲得方法簡(jiǎn)單且易于調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)所述加熱區(qū)410、420、430為圓形，從加熱區(qū)的圓心向外沿半徑方向分為4個(gè)加熱區(qū)，從最內(nèi)區(qū)(即加熱區(qū)的圓心所在區(qū))采集反饋信號(hào)，則四個(gè)加熱區(qū)410、420、430的矯正因子可以固定設(shè)置為1、1.1、1.2和1.3。在較佳的實(shí)施例中，所述矯正處理單元R1、R2、R3中可以設(shè)置有矯正因子查找表，矯正因子查找表用于基于目標(biāo)信號(hào)查找表設(shè)置所述矯正因子。根據(jù)矯正因子查找表，可以使矯正控制更加準(zhǔn)確、快速。例如，目標(biāo)信號(hào)為溫度，目標(biāo)溫度范圍為700 730攝氏度，加熱區(qū)分為三個(gè)區(qū)，則三個(gè)區(qū)的矯正因子分別為:0.8、1.1和0.9 ;當(dāng)目標(biāo)溫度范圍為731 760攝氏度，則三個(gè)區(qū)的矯正因子分別為:1、0.9和1.2 ;當(dāng)目標(biāo)溫度范圍為761 790，三個(gè)區(qū)的矯正因子為:1、1.1、1.2，當(dāng)然，溫度范圍也可以有其他的劃分，比如700 710,710 720,720 730選擇不同的矯正因子。采用上述方法能夠使溫度控制更為準(zhǔn)確。當(dāng)然，在其他的實(shí)施例中，所述目標(biāo)信號(hào)也可以為反射率，摻雜濃度，吸收率、生長(zhǎng)速率等，同樣適用矯正因子?；诩訜釁^(qū)410、420、430之間加熱差異不明顯，所述矯正因子較佳的范圍為
0.5 1.5。其中，對(duì)于反饋信號(hào)獲得單元獲得反饋信號(hào)的加熱區(qū)410、420、430，其對(duì)應(yīng)的矯正因子為I。此外，在與放置有反饋信號(hào)獲得單元500的加熱區(qū)410、420、430相連接的加熱路徑中，所述反饋信號(hào)獲得單元500不一定全部?jī)H僅包括反饋信號(hào)獲得單元，還可以包括對(duì)反饋信號(hào)獲得單元500獲得的數(shù)值進(jìn)行處理，以獲得溫度信號(hào)的其他裝置等。圖4是本發(fā)明一實(shí)施例中溫度控制系統(tǒng)的控制方法的流程示意圖。結(jié)合圖4，本發(fā)明還提供一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，用于控制多個(gè)加熱區(qū)的加熱，包括以下步驟:步驟一:從一個(gè)加熱區(qū)獲得反饋信號(hào)；步驟二:對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正，獲得多個(gè)矯正信號(hào)，每一矯正信號(hào)對(duì)應(yīng)于每一加熱區(qū)；步驟三:基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較，獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)，基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)；步驟四:利用所述控制信號(hào)控制所述加熱區(qū)的加熱；重復(fù)步驟一至步驟四，直至所述每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與所述目標(biāo)信號(hào)相同。在較佳的實(shí)施例中，所述反饋信號(hào)通過采集所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)獲得。采用溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)作為反饋信號(hào)，可以更加直接地反應(yīng)加熱區(qū)的溫度，亦能夠使所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)在反饋、控制上的算法更為簡(jiǎn)單，進(jìn)而提高所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的反饋速度和控制的準(zhǔn)確性。其中，所述反饋信號(hào)選擇采用溫度信號(hào)，則所述反饋信號(hào)獲得單元優(yōu)選地包括用于測(cè)試加熱區(qū)溫度的熱電偶。采用所述熱電偶能夠使測(cè)試溫度更為準(zhǔn)確，進(jìn)而所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。當(dāng)然所述反饋信號(hào)并不限制于溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，在其他的實(shí)施例中，SP在未采用溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)作為反饋信號(hào)時(shí)，在所述步驟二中，可以將接收到的所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的溫度信號(hào)，同樣完成實(shí)施采集加熱區(qū)加熱的功能。其中，所述步驟二中，所述矯正因子矯正的過程，具體包括基于每一加熱區(qū)的矯正因子對(duì)所述溫度信號(hào)進(jìn)行矯正，以獲得每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)；所述目標(biāo)信號(hào)為目標(biāo)溫度，所述比較信號(hào)通過計(jì)算所述矯正獲得的每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)與目標(biāo)溫度之間的溫度差值獲得。在較佳的實(shí)施例中，所述控制信號(hào)通過控制加熱功率調(diào)節(jié)加熱區(qū)的加熱。采用功率調(diào)節(jié)相對(duì)于電流調(diào)節(jié)或電壓調(diào)節(jié)，能夠更為直接、準(zhǔn)確地控制加熱區(qū)的加熱過程，使加熱區(qū)更準(zhǔn)確地、快速地達(dá)到加熱溫度。進(jìn)一步的，在所述步驟三中，具體包括基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)；基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為電流信號(hào)、電壓信號(hào)或功率信號(hào)。其中，在所述步驟三中，可以采用PI控制單元或PID控制單元形成控制信號(hào)，其中PI控制單元的價(jià)格低廉，適用于簡(jiǎn)單溫度控制系統(tǒng)，而控制單元優(yōu)選的為PID控制單元，所述PID控制單元的控制更為精確。在一實(shí)施例中，所述控制方法應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括加熱單元，用于輸出加熱功率；托盤，設(shè)置于所述加熱單元上；以及襯底，設(shè)置于所述托盤上；其中，所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)從一個(gè)加熱區(qū)獲得的反饋信號(hào)為從所述托盤的上表面、下表面、或襯底上表面獲得的反饋信號(hào)。針對(duì)反應(yīng)腔室，采集的所述反饋信號(hào)的方案可以有多種，并不限制于所述托盤的上表面、下表面、或襯底上表面，上述均可靈活選擇，此外例如從襯底上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)作為等方法亦在本發(fā)明的思想范圍之內(nèi)，在本實(shí)施例中，測(cè)試從所述襯底的上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)獲得所述反饋信號(hào)。所述步驟二包括，基于所述特性參數(shù)將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)的溫度。其中，測(cè)試所述襯底的上表面形成的外延材料層的特性參數(shù)獲得所述反饋信號(hào)包括測(cè)試所述外延材料層的反射光譜特性、吸收光譜特性、摻雜濃度及生長(zhǎng)速率中的一個(gè)或多個(gè)。上述特性參數(shù)與所述加熱區(qū)的溫度具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可以通過上述特性參數(shù)與所述加熱區(qū)的溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)的溫度。進(jìn)一步的，所述步驟二中包括，基于每一加熱區(qū)的矯正因子獲得所述矯正信號(hào)。所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，基于一組矯正因子獲得所述矯正信號(hào)，所述一組矯正因子包括分別對(duì)應(yīng)所述多個(gè)加熱區(qū)的多個(gè)矯正因子，根據(jù)所述反饋信號(hào)和一矯正因子獲得對(duì)應(yīng)所述矯正因子對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的矯正信號(hào)。其中，矯正因子能夠進(jìn)一步地反映加熱區(qū)之間的實(shí)際差異，用一個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)進(jìn)行矯正、虛擬化的處理，獲得的矯正信號(hào)，能夠更加接近各個(gè)加熱區(qū)的實(shí)際信號(hào)，使控制更為精確。在較佳的實(shí)施例中，矯正因子的確定可以采用虛擬化法確定，例如假設(shè)三個(gè)加熱區(qū)410、420、430能夠按比例同步升溫，即三個(gè)加熱區(qū)410、420、430按照指定的比例一起升溫、降溫；虛擬反饋值由實(shí)際僅有的一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元按穩(wěn)態(tài)時(shí)實(shí)際情況進(jìn)行猜測(cè)；矯正因子對(duì)反饋效果的猜測(cè)并作用于三個(gè)加熱路徑的輸入端。反饋信號(hào)獲得單元500測(cè)得第二個(gè)加熱區(qū)420的實(shí)際加熱溫度后，反饋給第一個(gè)加熱區(qū)410和第三個(gè)加熱區(qū)430時(shí)，分別乘以各自對(duì)應(yīng)的矯正因子后形成虛擬反饋值，則該虛擬反饋值應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件:1、穩(wěn)態(tài)時(shí)收斂于設(shè)定值:即控制器三區(qū)的輸出因?qū)掖斡?jì)算時(shí)，溫度設(shè)定值與當(dāng)前溫度的差ΛΤ不同而產(chǎn)生差別，輸出直接作用到控制信號(hào)，不同的輸出將起到調(diào)節(jié)溫度分布的目的；2、當(dāng)三個(gè)加熱區(qū)按指定斜率升溫或降溫動(dòng)態(tài)時(shí)，溫度控制系統(tǒng)對(duì)三個(gè)加熱區(qū)的控制趨勢(shì)是統(tǒng)一的，即ΛΤ1、ΛΤ2、ΛΤ3同為正或同為負(fù)，且其變化趨勢(shì)同時(shí)變大或同時(shí)變小，當(dāng)ΛΤ2為零時(shí)，Λ Tl、ΔΤ3為零。因此，虛擬反饋值與實(shí)際溫度是否相符并不重要，能滿足上述兩個(gè)條件即完成其職責(zé)。在本實(shí)施例中，在加熱區(qū)的硬件的特性不發(fā)生變化的情況下，修改矯正因子不會(huì)導(dǎo)致對(duì)自動(dòng)控制參數(shù)的調(diào)整要求，從而使溫度控制系統(tǒng)更容易控制加熱區(qū)的加熱。三個(gè)加熱區(qū)之間的功率不再是一個(gè)固定的控制參數(shù)，只是一個(gè)計(jì)算和控制過程中的變量，其值由自動(dòng)控制參數(shù)和屢次計(jì)算時(shí)的變量AT所決定。自動(dòng)控制參數(shù)將決定溫度控制系統(tǒng)的行為，而實(shí)際溫度引起的變量是由反饋信號(hào)獲得單元所控制，這種區(qū)別構(gòu)成方法解決了矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)耦合的問題。結(jié)合上述方法，在一實(shí)施例中，所述矯正因子為固定值，或者隨著目標(biāo)信號(hào)成比例變化，該矯正信號(hào)的獲得方法簡(jiǎn)單且易于調(diào)節(jié)。例如，當(dāng)所述加熱區(qū)為圓形，從加熱區(qū)的圓心向外沿半徑方向分為4個(gè)加熱區(qū)，從最內(nèi)區(qū)(即加熱區(qū)的圓心所在區(qū))采集反饋信號(hào)，則四個(gè)加熱區(qū)矯正因子可以固定設(shè)置為1、1.1、1.2和1.3。在較佳的實(shí)施例中，在所述步驟二中，利用矯正因子查找表設(shè)置所述矯正因子。根據(jù)矯正因子查找表，可以使矯正控制更加準(zhǔn)確、快速。例如，目標(biāo)信號(hào)為溫度，目標(biāo)溫度范圍為700 730攝氏度，加熱區(qū)分為三個(gè)區(qū)，則三個(gè)區(qū)的矯正因子分別為:0.8、1.1和0.9 ;當(dāng)目標(biāo)溫度范圍為731 760攝氏度，則三個(gè)區(qū)的矯正因子分別為:1、0.9和1.2 ;當(dāng)目標(biāo)溫度范圍為761 790，三個(gè)區(qū)的矯正因子為:1、1.1、1.2，當(dāng)然，溫度范圍也可以有其他的劃分，比如700 710,710 720,720 730選擇不同的矯正因子。采用上述方法能夠使溫度控制更為準(zhǔn)確。當(dāng)然，在其他的實(shí)施例中，所述目標(biāo)信號(hào)也可以為反射率，摻雜濃度，吸收率、生長(zhǎng)速率等，同樣適用矯正因子。基于加熱區(qū)之間加熱差異不明顯，所述矯正因子范圍為0.5 1.5。其中，對(duì)于與所述反饋信號(hào)相對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)，其對(duì)應(yīng)的矯正因子為I。當(dāng)然，上述所述的控制方法可以采用本發(fā)明中所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)進(jìn)行控制。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所述溫度控制系統(tǒng)及其控制方法采用一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元、矯正處理單元及控制信號(hào)形成單元，其中一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元獲得一個(gè)加熱區(qū)的反饋信號(hào)，該反饋信號(hào)能夠反映所述加熱區(qū)的實(shí)際反饋溫度，再利用矯正處理單元計(jì)算其他加熱區(qū)的反饋溫度，并將實(shí)際反饋溫度與矯正因子結(jié)合后形成一信號(hào)，并輸出該信號(hào)，以調(diào)節(jié)每個(gè)加熱路徑的加熱溫度，通過采用多個(gè)輸入端對(duì)各個(gè)加熱區(qū)的溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，能夠避免采用一個(gè)控制信號(hào)形成單元的控制方式導(dǎo)致人為產(chǎn)生的系統(tǒng)升溫特性的改變對(duì)整個(gè)加熱過程的影響，從而避免受矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)相互影響，降低調(diào)節(jié)難度，簡(jiǎn)化了工藝工程師的工作；同時(shí)能夠保證多個(gè)加熱區(qū)的溫度一起上升，減少了加熱區(qū)之間存在相互熱干擾，使溫度能夠快速收斂達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；此外，由于只需要一個(gè)反饋信號(hào)獲得單元，減少了反饋信號(hào)獲得單元的數(shù)目，進(jìn)而簡(jiǎn)化了溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，用于控制多個(gè)加熱區(qū)的加熱溫度，其特征在于，包括:多個(gè)加熱單元，用于分別對(duì)應(yīng)加熱所述多個(gè)加熱區(qū)；反饋信號(hào)獲得單元，用于從一個(gè)加熱區(qū)獲得反饋信號(hào)；矯正處理單元，用于基于所述反饋信號(hào)獲得多個(gè)矯正信號(hào)，每一矯正信號(hào)對(duì)應(yīng)于每一加熱區(qū)；控制信號(hào)形成單兀，基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)，基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)用于控制所述加熱單元對(duì)所述加熱區(qū)的加熱。
2.如權(quán)利要求1所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)；當(dāng)所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)時(shí)，所述反饋信號(hào)獲得單元包括:用于測(cè)試加熱區(qū)溫度的熱電偶。
3.如權(quán)利要求1所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)，所述矯正信號(hào)為通過對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正后獲得的每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)，所述目標(biāo)信號(hào)為目標(biāo)溫度，所述比較信號(hào)為每一加熱區(qū)的溫度與目標(biāo)溫度之間的溫度差值。
4.如權(quán)利要求1所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制信號(hào)形成單元包括:比較單元，用于基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào);控制單元，所述控制單元用于基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為所述加熱單元的電流信號(hào)或電壓信號(hào)。
5.如權(quán)利要求4所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元為PI控制單元或PID控制單元。
6.如權(quán)利要求1所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括:加熱單元，用于輸出加熱功率；托盤，設(shè)置于所述加熱單元上；以及襯底，設(shè)置于所述托盤上；其中，所述加熱區(qū)為托盤的上表面、下表面、或襯底上表面。
7.如權(quán)利要求6所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋信號(hào)為襯底上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)，所述矯正處理單元基于所述特性參數(shù)將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)的溫度。
8.如權(quán)利要求7所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述特性參數(shù)包括:外延材料層的反射光譜特性、吸收光譜特性、摻雜濃度及生長(zhǎng)速率中的一個(gè)或多個(gè)。
9.如權(quán)利要求1所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，所述矯正處理單元基于一組矯正因子獲得所述矯正信號(hào)，所述一組矯正因子包括分別對(duì)應(yīng)所述多個(gè)加熱區(qū)的多個(gè)矯正因子，所述矯正處理單元根據(jù)所述反饋信號(hào)和一矯正因子獲得對(duì)應(yīng)所述矯正因子對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的矯正信號(hào)。
10.如權(quán)利要求9所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述矯正因子為固定值，或者隨著目標(biāo)信號(hào)成比例變化。
11.如權(quán)利要求9所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)，其特征在于，所述矯正處理單元中設(shè)置有矯正因子查找表，用于基于目標(biāo)信號(hào)查找表設(shè)置所述矯正因子。
12.一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，用于控制多個(gè)加熱區(qū)的加熱，其特征在于，包括:步驟一:從一個(gè)加熱區(qū)獲得反饋信號(hào)；步驟二:對(duì)所述反饋信號(hào)進(jìn)行矯正，獲得多個(gè)矯正信號(hào)，每一矯正信號(hào)對(duì)應(yīng)于每一加熱區(qū)； 步驟三:基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較，獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)，基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)；步驟四:利用所述控制信號(hào)控制所述加熱區(qū)的加熱；重復(fù)步驟一至步驟四，直至所述每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與所述目標(biāo)信號(hào)相同。
13.如權(quán)利要求12所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述反饋信號(hào)通過采集所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)獲得。
14.如權(quán)利要求13所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述反饋信號(hào)為溫度信號(hào)，所述反饋信號(hào)利用熱電偶對(duì)加熱區(qū)測(cè)試獲得。
15.如權(quán)利要求12所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟二包括，將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)換為相對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的溫度信號(hào)。
16.如權(quán)利要求15所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟二包括:基于每一加熱區(qū)的矯正因子對(duì)所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)進(jìn)行矯正，以獲得每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)；所述目標(biāo)信號(hào)為目標(biāo)溫度，所述比較信號(hào)通過計(jì)算所述矯正獲得的每一加熱區(qū)的溫度信號(hào)與目標(biāo)溫度之間的溫度差值獲得。
17.如權(quán)利要求12所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制信號(hào)通過控制加熱功率調(diào)節(jié)加熱區(qū)的加熱。
18.如權(quán)利要求12所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述步驟三中，包括:基于每一加熱區(qū)的矯正信號(hào)與目標(biāo)信號(hào)比較獲得每一加熱區(qū)的比較信號(hào)；基于每一加熱區(qū)的比較信號(hào)形成控制信號(hào)，所述控制信號(hào)為電流信號(hào)、電壓信號(hào)或功率信號(hào)。
19.如權(quán)利要求18所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述步驟三中，采用PI控制單元或PID控制單元形成控制信號(hào)。
20.如權(quán)利要求19所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述控制方法應(yīng)用于半導(dǎo)體設(shè)備的反應(yīng)腔室，所述反應(yīng)腔室包括:加熱單元，用于輸出加熱功率；托盤，設(shè)置于所述加熱單元上；以及襯底，設(shè)置于所述托盤上；其中，所述加熱區(qū)為托盤的上表面、下表面、或襯底上表面。
21.如權(quán)利要求20所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，測(cè)試從所述襯底的上表面的形成外延材料層的特性參數(shù)獲得所述反饋信號(hào)，所述步驟二包括，基于所述特性參數(shù)將所述反饋信號(hào)轉(zhuǎn)化為所述加熱區(qū)的溫度。
22.如權(quán)利要求21所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，測(cè)試所述襯底的上表面形成的外延材料層的特性參數(shù)獲得所述反饋信號(hào)包括:測(cè)試所述外延材料層的反射光譜特性、吸收光譜特性、摻雜濃度及生長(zhǎng)速率中的一個(gè)或多個(gè)。
23.如權(quán)利要求12所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述步驟二中包括，所述反饋信號(hào)為所述加熱區(qū)的溫度信號(hào)或紅外輻射信號(hào)，基于一組矯正因子獲得所述矯正信號(hào)，所述一組矯正因子包括分別對(duì)應(yīng)所述多個(gè)加熱區(qū)的多個(gè)矯正因子，根據(jù)所述反饋信號(hào)和一矯正因子獲得對(duì)應(yīng)所述矯正因子對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)的矯正信號(hào)。
24.如權(quán)利要求23所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述矯正因子為固定值，或者隨著目標(biāo)信號(hào)成比例變化。
25.如權(quán)利要求23所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述步驟二中，利用矯正因子查找表設(shè)置所述矯正因子。
26.如權(quán)利要求23所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述矯正因子范圍為0.5 1.5。
27.如權(quán)利要求26所述的多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，在所述步驟二中，與所述反饋信號(hào)相 對(duì)應(yīng)的加熱區(qū)，其對(duì)應(yīng)的矯正因子為I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)及控制方法，所述控制系統(tǒng)包括多個(gè)加熱單元，用于分別對(duì)應(yīng)加熱多個(gè)加熱區(qū)，反饋信號(hào)獲得單元；以及矯正處理單元及控制信號(hào)形成單元。本發(fā)明所述多溫區(qū)溫度控制系統(tǒng)及控制方法能夠避免采用一個(gè)控制信號(hào)形成單元的控制方式導(dǎo)致人為產(chǎn)生的系統(tǒng)升溫特性的改變對(duì)整個(gè)加熱過程的影響，從而避免受矯正因子和自動(dòng)控制參數(shù)相互影響，降低調(diào)節(jié)難度；且同時(shí)能夠保證多個(gè)加熱區(qū)的溫度一起上升，減少了加熱區(qū)之間存在相互熱干擾，使溫度能夠快速收斂達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)；此外，減少了反饋信號(hào)獲得單元的數(shù)目，進(jìn)而簡(jiǎn)化了溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)G05D23/22GK103076826SQ20121053316
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月11日
發(fā)明者寧海濤 申請(qǐng)人:光壘光電科技(上海)有限公司