图9为本发明一较佳实施例中根据相邻温区对应热电偶采样值变化情况进行热 电偶故障诊断的步骤示意图
[0049] 图10为本发明一较佳实施例中根据各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量 变化情况进行热电偶故障诊断的步骤示意图
[0050] 图11为本发明一较佳实施例中根据各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量 变化情况进行热电偶故障诊断的步骤示意图
【具体实施方式】
[0051] 下面结合附图1-11，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0052] 需要说明的是，本发明旨在通过采集到的温度数据判断热电偶的工作状态，且若 判断出热电偶处于短路故障状态则及时进行相应处理，以避免造成工艺结果大幅度下降； 同时，本发明还能在工艺过程中，通过切换到其他控温热电偶及相应控温模式进行补偿处 理，保证了工艺的继续进行，即将损失降到最低。
[0053] 在下述实施例中，半导体热处理设备的温度控制可以根据需要划分成多个控温 区，每个控温区可以分别包括多个热电偶和加热单元，每个控温区还可以分别包括多种热 电偶和加热单元。
[0054] 请参阅图2,图2为本发明包括五路加热单元相对应五个温度控制区的结构示意 图。如图所示，在本实施例中，半导体热处理设备的温度控制区为5个，每个控温区分别包 括5组热电偶，和5个温控区（zonel、zone2、zone3zone4和zone5)所包含的加热单元，即 热电偶组1、热电偶组2、热电偶组3、热电偶组4和热电偶组5。热电偶组1中还可以包括 Inner热电偶、OuterA热电偶、OuterB热电偶和OverTemp热电偶等。
[0055] 请参阅图3,图3为采用本发明半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法 的电力控制系统框图。如图所示，该系统除包括5组热电偶组外，还包括滤波器、感温模块、 逻辑处理器、温度控制器和电力控制单元，以形成闭环控制。
[0056] 五组热电偶采集热处理设备温度数据经过滤波器，再经过感温模块后进入逻辑处 理器，逻辑处理器根据各温区对应热电偶采样值变化情况、相邻温区热电偶采样值变化、各 温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况以及各温区对应热电偶采样值和相邻 温区热电偶采样变化值以及相关控制量变化情况，判断当前热电偶的工作状态，提供给相 应温度控制器和电力控制单元进行补偿处理。
[0057] 为清楚起见，在对本发明半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法进行详 细阐述之前，首先将一些名词概念进行说明。
[0058] 在加热系统正常的情况下，获取系统各个温度区间最大升温速率和最大降温速率 的翁抿加下耒1所示"
【主权项】
1. 一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法，所述半导体热处理设备中包 括多个控温区，每个控温区分别包括热电偶和加热单元，其特征在于，所述方法具体包括： 步骤S1 :根据各温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果 正常，则执行步骤S2,否则，执行步骤S5 ; 步骤S2 :根据相邻温区对应热电偶采样值变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结 果正常，则执行步骤S3,否则，执行步骤S5 ; 步骤S3 :根据各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况进行热电偶故障 诊断，如果诊断结果正常，则执行步骤S4,否则，执行步骤S5 ; 步骤S4 :根据各温区对应热电偶采样值和相邻温区热电偶采样变化值以及相关控制 量变化情况进行热电偶故障诊断，如果诊断结果正常，在相应的工艺过程中，继续循环进行 步骤S1、步骤S2、步骤S3和步骤S4 ;否则，执行步骤S5 ; 步骤S5 :发出热电偶短路故障信号，并进行相应的补偿处理。
2. 如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述的步骤S1具体 包括如下步骤： 步骤S11 :每个热电偶对其相应控温区的温度进行数据采样；并根据在每个温区采样 值计算所述热电偶采样值在一个采样周期中变化趋势值； 步骤S12:在进行工艺正常升温过程中，判断所述变化趋势值是否大于等于第一阈值， 和/或，在进行工艺正常降温过程中，判断所述变化趋势值是否小于等于第二阈值；其中， 所述第一阈值为一个采样周期内的最大升温值，所述第二阈值为一个采样周期内的最大降 温变化值； 步骤S13 :如果是，短路异常状态计数器的值加1 ; 步骤S14 :重复步骤S12和步骤S13,如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发 出热电偶故障信号。
3. 如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述的步骤S2具体 包括如下步骤： 步骤S21 :每个热电偶对其相应控温区的温度进行数据采样；并根据相邻温区采样值 计算所述热电偶采样值在一个采样周期中变化趋势值； 步骤S22 :在进行工艺正常升温过程中，判断所述变化趋势值是否大于等于第三阈值， 和/或，在进行工艺正常降温过程中，判断所述变化趋势值是否小于等于第四阈值；其中， 所述第三阈值为一个采样周期内相邻温区热电偶的最大升温变化值，所述第四阈值为一个 采样周期内相邻温区热电偶的最大降温变化值； 步骤S23 :如果是，短路异常状态计数器的值加1 ; 步骤S24 :重复步骤S22和步骤S23,如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发 出热电偶故障信号。
4. 如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述的步骤S3具体 包括如下步骤： 步骤S31 :根据每个温区控制量记录计算出控制量差值； 步骤S32 :根据每个温区对应的最大升温控制量变化值和最大降温控制量变化值，利 用线性插值方法可以计算出每一个控制周期所对应的控温变化量，在系统热电偶采样时滞 周期数内，累加计算控温变化量所产生的累计值；同时计算采样时滞周期数内控温变化量 的平均值，然后，根据稳态下典型工艺温度点温度与输出控制量对照表，利用线性插值方法 计算出该温度区间内，得到控温变化量的平均值在滞周期内使某温区温度正常的变化量， 并判断该控温变化量所产生的绝对累计值是否大于控温变化量所产生的绝对累计值的a 倍，其中a为系统常数，系统热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热系统时滞常 数和采样系统系统时滞常数设定； 步骤S33 :如果是，短路异常状态计数器的值加1 ; 步骤S34 :重复步骤S32、步骤S33,如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发 出热电偶故障信号。
5. 如权利要求4所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述a的取值范围 为1~2之间的一个值。
6. 如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述的步骤S4具体 包括如下步骤： 步骤S41 :计算相邻温区的控制量输出差值； 步骤S42 :根据每个温区对应的最大升温控制量变化值和最大降温控制量变化值，利 用线性插值方法可以计算出每一个控制周期所对应的控温变化量，在系统热电偶采样时滞 周期数内，累加计算控温变化量所产生的累计值；同时计算采样时滞周期数内相邻三个控 温区中控温变化量的平均值，然后，根据稳态下典型工艺温度点温度与输出控制量对照表， 利用线性插值方法计算出该温度区间内，控温变化量平均值在滞周期内使某一温区温度的 正常变化量以及相邻两个温区温度正常的变化量，并判断该控温区中的每一个控温变化量 所产生的绝对累计值，是否大于该控温区控温变化量与相邻两个控温区温度正常的变化量 所产生的绝对累计值的0倍；其中，0为系统常数，系统热电偶采样时滞周期数，是根据热 电偶类型、加热系统时滞常数和采样系统系统时滞常数设定； 步骤S43 :如果是，短路异常状态计数器的值加1 ; 步骤S44 :重复步骤S42步骤S43,如果短路异常状态计数器的值大于某一预定值，发出 热电偶故障信号。
7. 如权利要求6所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，系统常数0的设定 范围为〇至1之间的一个值。
8. 如权利要求1所述的热电偶故障诊断与处理方法，其特征在于，所述热电偶包括 Inner热电偶、OuterA热电偶、OuterB热电偶和OverTemp热电偶，所述步骤S5具体包括： 依次切换Inner热电偶到OuterA热电偶的控温方式，或OuterA热电偶到OuterB热电偶的 控温方式，或OuterB热电偶到OverTemp热电偶控温方法，继续工艺进程。
9. 一种采用权利要求1所述方法的系统，所述半导体热处理设备中的每个控温区分别 包括热电偶和加热单元；其特征在于， 所述系统包括滤波器、感温模块、逻辑处理器、温度控制器和电力控制单元，以形成闭 环控制；热电偶采集热处理设备温度数据经过滤波器，再经过感温模块后进入逻辑处理器， 逻辑处理器根据各温区对应热电偶采样值变化情况、相邻温区热电偶采样值变化、各温区 对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况以及各温区对应热电偶采样值和相邻温区 热电偶采样变化值以及相关控制量变化情况，判断当前热电偶的工作状态，提供给相应温 度控制器和电力控制单元进行补偿处理。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述热电偶包括Inner热电偶、OuterA热 电偶、OuterB热电偶和OverTemp热电偶，所述补偿处理包括：依次切换Inner热电偶到 OuterA热电偶的控温方式，或OuterA热电偶到OuterB热电偶的控温方式，或OuterB热电 偶到OverTemp热电偶控温方法，继续工艺进程。
【专利摘要】一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法及系统，该半导体热处理设备中的每个控温区分别包括热电偶和加热单元；该系统包括滤波器、感温模块、逻辑处理器、温度控制器和电力控制单元，以形成闭环控制；热电偶采集热处理设备温度数据经过滤波器，再经过感温模块后进入逻辑处理器，逻辑处理器根据各温区对应热电偶采样值变化情况、相邻温区热电偶采样值变化、各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况以及各温区对应热电偶采样值和相邻温区热电偶采样变化值以及相关控制量变化情况，判断当前热电偶的工作状态，提供给相应温度控制器和电力控制单元进行补偿处理。
【IPC分类】G01R31-02, G01K15-00
【公开号】CN104655976
【申请号】CN201510068266
【发明人】徐冬, 朱翠清, 冯军
【申请人】北京七星华创电子股份有限公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年2月10日