温度控制及均匀性




  •         温度控制在工业上被广泛使用,其理论比较成熟。在半导体设备上,其对温度的均匀性、稳定性、快速升降温下的温度过冲等指标的要求给温控带来了很多挑战。不同的设备或者相同设备的不同供应商都会对温控进行深入研究, 提出自己不同的控温方法和控温模型,主要体现在几个方面


    • 加热器
      • 温度均匀性首先需要一个优秀的加热器设计及Process kit的设计,能够保证加热器在设定温度下展示出优秀的温度均匀性。如果加热器本身的性能受到挑战,需要对其周围的部件进行设计、修正,以满足整体对加热器的设计要求

    • 温度获取
      • 温度获取的方式目前应用最为广泛的是接触式热电偶测温和非接触式红外测温。针对不同的温度要求和材料表面性质,需要选择不同的温度传感器。传感器的稳定性、可靠性及寿命是选择的主要依据

    • 温度控制
      • 温度控制首先是通过控制器快速获取温度信息,温度信息的采集频率不同应用有不同要求
      • 针对获得的温度信息进行快速处理,目前应用最为广泛的是PID控制理论,针对不同的加热器及设备,需要调试针对于该设备的PID参数,希望对获得的温度信息进行快速处理并输出
      • 对于多区加热器的温度控制,需要对各个区的影响进行分别评价,得到耦合及去耦合后各区加热器的性能及相互影响,建立数据模型,对整个多区加热器进行有效和快速的控制
      • 如果加热器与工件空间距离较远,加热器对工件的控制会出现反应迟钝的情况。通过PID的串级控制,控制布局于加热器及工件附件的温度传感器,能够对加热器及工件处的温度波动进行有效控制,可以降低温度过冲及震荡

    • 功率输出
      • 稳定和可靠的功率输出是控制最基本的要求,针对于设备的不同应用场合和控制方法,直流电源或者可控硅(SCR)常被作为功率转换或者输出的基本元器件。

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