本发明属于晶圆加工技术领域，具体是一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，本发明在对晶圆进行冷却过程中，通过晶圆监控分析模块将晶圆进行分析以判断晶圆位置是否异常，以及在晶圆位置未出现异常则判断晶圆状态是否合格，在生成晶圆错位信号或晶圆状态异常信号时发出预警以提醒对应操作人员，并对冷却机构的喷吹速度进自动调控；通过分析判断是否生成冷却降温信号，在生成冷却降温信号时通过处理器控制冷却机构对晶圆进行降温冷却，工作人员通过操作预警显示模块调取数据储存单元内的信息，便于对冷却结构的结构及其控制系统进行后续研究改进。
1.一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，其特征在于，包括处理器、数据存储模块、晶圆监控分析模块、智能温控分析模块和操作预警显示模块，晶圆监控分析模块用于在进行冷却降温时将晶圆进行分析，判断晶圆位置是否异常，在判断晶圆位置异常时生成晶圆错位信号，若晶圆位置未出现异常则判断晶圆状态是否合格，在判断晶圆状态不合格时生成晶圆状态异常信号，并将晶圆错位信号或晶圆状态异常信号经处理器发送至操作预警显示模块，操作预警显示模块进行显示并发出预警，且处理器发出对应控制指令以对冷却机构的喷吹速度进行调控；
智能温控分析模块用于通过分析判断是否生成冷却降温信号，在生成冷却降温信号时通过处理器控制冷却机构对晶圆进行降温冷却，以及在降温冷却过程中通过分析以生成反应迟缓信号或反应正常信号和降温正常信号或降温异常信号，将反应迟缓信号或反应正常信号以及降温正常信号或降温异常信号经处理器发送至操作预警显示模块，操作预警显示模块接收到反应迟缓信号或降温异常信号时发出对应预警，且处理器在接收到降温异常信号时对冷却机构的喷吹速度进行调控，以及降低所输入冷却媒介的输入温度；
数据储存单元还通过时序储存上述过程的全部信息，以便于工作人员通过操作预警显示模块调取数据储存单元内的信息；
采集到晶圆在进行冷却降温前的位置并将位置图像标记为初位标准图像，以及在冷却降温过程中实时采集到晶圆的位置并将实时位置图像标记为实位分析图像，将实位分析图像与初位标准图像进行重合度分析以得到图像重合值，通过数据存储模块调取预设图像重合阈值，将图像重合值与预设图像重合阈值进行数值比较，若图像重合值未超过预设图像重合阈值，则生成晶圆错位信号；
若图像重合值超过预设图像重合阈值，则采集到检测时刻晶圆的振动频率、振动幅度以及双面气压差值，将振动频率、振动幅度和双面气压差值进行数值计算并将其数值标记为晶圆状态值，通过数据存储模块调取预设晶圆状态阈值，将晶圆状态值与预设晶圆状态阈值进行数值比较，若晶圆状态值超过预设晶圆状态阈值，则生成晶圆状态异常信号。
2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，其特征在于，智能温控分析模块的具体分析过程包括：
将晶圆的表面设定若干个温度采集点，采集到对应温度采集点的实时温度，将所有实时温度进行求和计算并取均值得到温析值，以及将温度采集点的实时温度与预设实时温度阈值进行数值比较，将超过预设实时温度阈值的实时温度标记为超温值，将超温值的数量与温析值进行数值计算得到温况值，将温况值与预设温况阈值进行数值比较，若温况值超过预设温况阈值，则生成冷却降温信号，否则不生成冷却降温信号；在生成冷却降温信号时，通过控制相关冷却部件进行冷却降温，并在进行冷却降温过程中进行温控反应分析。
3.根据权利要求2所述的一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，其特征在于，温控反应分析的具体分析过程如下;
在生成冷却降温信号时，采集到冷却降温信号的生成时刻，以及采集相关冷却部件开始进行冷却降温操作的时刻，将开始进行冷却降温操作的时刻与冷却降温信号的生成时刻进行时间差计算得到温控时差，通过数据存储模块调取预设温控时差阈值，若温控时差超过预设温控时差阈值，则生成反应迟缓信号，否则生成反应正常信号；
以及在冷却降温过程中，采集到检测时段晶圆的初时表面温度值和末时表面温度值，将初时表面温度值和末时表面温度值进行差值计算得到温降值，通过数据存储模块调取预设温降阈值，将温降值与预设温降阈值进行数值比较，若温降值超过预设温降阈值，则生成降温正常信号，否则生成降温异常信号。
4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，其特征在于，处理器与设备监管决策模块通信连接，设备监管决策模块用于将磁控溅射反应装置进行设备监管分析，通过分析判断是否生成设备检修信号，将设备检修信号发送至监管终端，监管终端的监管人员接收到设备检修信号时及时将磁控溅射反应装置进行全面维护检查。
5.根据权利要求4所述的一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，其特征在于，设备监管分析的具体分析过程如下：
采集到磁控溅射反应装置的上次维护检查日期，将当前日期与上次维护检查日期进行时间差计算得到维析值，通过数据存储模块调取预设维析阈值，将维析值与预设维析阈值进行数值比较，若维析值超过预设维析阈值，则生成设备检修信号，否则采集到上次维护检查日期与当前日期之间的时间间隔内磁控溅射反应装置的实际工作时长并标记为时析值，将时析值与维析值进行数值计算并取其数值，将其数值标记为设分值，通过数据存储模块调取预设设分阈值，将设分值与预设设分阈值进行数值比较，若设分值超过预设设分阈值，则生成设备检修信号，否则不生成设备检修信号。
一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统
技术领域
[0001] 本发明涉及晶圆加工技术领域，具体是一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统。
背景技术
[0002] 磁控溅射反应装置是一种用于化学、材料科学、冶金工程技术、物理学领域的分析仪器，在半导体腔室中进行厚膜沉积时，需要采用较大功率产生等离子体并在磁控管的约束作用下，持续轰击靶材，自靶材溅射的高能粒子和金属原子沉积在晶圆表面，从而实现对晶圆的表面加工处理；
[0003] 但在上述处理过程中会在晶圆上产生大量的热量，若不及时把这些热量带走的话，会使得晶圆及工艺套件的温度迅速升高，导致晶圆的实际温度高于设定的工艺温度，引起机台超温报警，因此现在都是通过冷却结构对晶圆表面进行风冷散热，但是在进行风冷结构散热的过程中由于风力作用易造成晶圆及其薄膜偏离，导致无法实现温控监测分析和晶圆监控分析并进行预警和自动调控，且无法为后续的设备工艺改进提供有力的数据参考；
[0004] 针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，解决了现有技术难以对腔室的温度和晶圆的温度进行合理地控制，容易导致薄膜偏离规格，且在对晶圆和设备内部进行降温时无法实现温控监测分析和晶圆监控分析并进行预警和自动调控，智能化程度低的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，包括处理器、数据存储模块、晶圆监控分析模块、智能温控分析模块和操作预警显示模块，晶圆监控分析模块用于在进行冷却降温时将晶圆进行分析，判断晶圆位置是否异常，在判断晶圆位置异常时生成晶圆错位信号，若晶圆位置未出现异常则判断晶圆状态是否合格，在判断晶圆状态不合格时生成晶圆状态异常信号，并将晶圆错位信号或晶圆状态异常信号经处理器发送至操作预警显示模块，操作预警显示模块进行显示并发出预警，且处理器发出对应控制指令以对冷却机构的喷吹速度进行调控；
[0008] 智能温控分析模块用于通过分析判断是否生成冷却降温信号，在生成冷却降温信号时通过处理器控制冷却机构对晶圆进行降温冷却，以及在降温冷却过程中通过分析以生成反应迟缓信号或反应正常信号和降温正常信号或降温异常信号，将反应迟缓信号或反应正常信号以及降温正常信号或降温异常信号经处理器发送至操作预警显示模块，操作预警显示模块接收到反应迟缓信号或降温异常信号时发出对应预警，且处理器在接收到降温异常信号时对冷却机构的喷吹速度进行调控，以及降低所输入冷却媒介的输入温度，数据储存单元还通过时序储存上述过程的全部信息，以便于工作人员通过操作预警显示模块调取数据储存单元内的信息。
[0009] 进一步的，晶圆监控分析模块的具体运行过程包括：
[0010] 采集到晶圆在进行冷却降温前的位置并将位置图像标记为初位标准图像，以及在冷却降温过程中实时采集到晶圆的位置并将实时位置图像标记为实位分析图像，将实位分析图像与初位标准图像进行重合度分析以得到图像重合值，通过数据存储模块调取预设图像重合阈值，将图像重合值与预设图像重合阈值进行数值比较，若图像重合值未超过预设图像重合阈值，则生成晶圆错位信号；
[0011] 若图像重合值超过预设图像重合阈值，则采集到检测时刻晶圆的振动频率、振动幅度以及双面气压差值，将振动频率、振动幅度和双面气压差值进行数值计算并将其数值标记为晶圆状态值，通过数据存储模块调取预设晶圆状态阈值，将晶圆状态值与预设晶圆状态阈值进行数值比较，若晶圆状态值超过预设晶圆状态阈值，则生成晶圆状态异常信号。
[0012] 进一步的，智能温控分析模块的具体分析过程包括：
[0013] 将晶圆的表面设定若干个温度采集点，采集到对应温度采集点的实时温度，将所有实时温度进行求和计算并取均值得到温析值，以及将温度采集点的实时温度与预设实时温度阈值进行数值比较，将超过预设实时温度阈值的实时温度标记为超温值，将超温值的数量与温析值进行数值计算得到温况值，将温况值与预设温况阈值进行数值比较，若温况值超过预设温况阈值，则生成冷却降温信号，否则不生成冷却降温信号；在生成冷却降温信号时，通过控制相关冷却部件进行冷却降温，并在进行冷却降温过程中进行温控反应分析。
[0014] 进一步的，温控反应分析的具体分析过程如下;
[0015] 在生成冷却降温信号时，采集到冷却降温信号的生成时刻，以及采集相关冷却部件开始进行冷却降温操作的时刻，将开始进行冷却降温操作的时刻与冷却降温信号的生成时刻进行时间差计算得到温控时差，通过数据存储模块调取预设温控时差阈值，若温控时差超过预设温控时差阈值，则生成反应迟缓信号，否则生成反应正常信号；
[0016] 以及在冷却降温过程中，采集到检测时段晶圆的初时表面温度值和末时表面温度值，将初时表面温度值和末时表面温度值进行差值计算得到温降值，通过数据存储模块调取预设温降阈值，将温降值与预设温降阈值进行数值比较，若温降值超过预设温降阈值，则生成降温正常信号，否则生成降温异常信号。
[0017] 进一步的，处理器与设备监管决策模块通信连接，设备监管决策模块用于将磁控溅射反应装置进行设备监管分析，通过分析判断是否生成设备检修信号，将设备检修信号发送至监管终端，监管终端的监管人员接收到设备检修信号时及时将磁控溅射反应装置进行全面维护检查。
[0018] 进一步的，设备监管分析的具体分析过程如下：
[0019] 采集到磁控溅射反应装置的上次维护检查日期，将当前日期与上次维护检查日期进行时间差计算得到维析值，通过数据存储模块调取预设维析阈值，将维析值与预设维析阈值进行数值比较，若维析值超过预设维析阈值，则生成设备检修信号，否则采集到上次维护检查日期与当前日期之间的时间间隔内磁控溅射反应装置的实际工作时长并标记为时析值，将时析值与维析值进行数值计算并取其数值，将其数值标记为设分值，通过数据存储模块调取预设设分阈值，将设分值与预设设分阈值进行数值比较，若设分值超过预设设分阈值，则生成设备检修信号，否则不生成设备检修信号。
[0020] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0021] 1、本发明中，在对晶圆进行冷却过程中，通过晶圆监控分析模块将晶圆进行分析以判断晶圆位置是否异常，以及在晶圆位置未出现异常则判断晶圆状态是否合格，在生成晶圆错位信号或晶圆状态异常信号时发出预警以提醒对应操作人员，并对冷却机构的喷吹速度进自动调控；智能温控分析模块通过分析判断是否生成冷却降温信号，在生成冷却降温信号时通过处理器控制冷却机构对晶圆进行降温冷却，以及在降温冷却过程中通过分析以生成反应迟缓信号或反应正常信号和降温正常信号或降温异常信号，实现晶圆和内部部件的及时降温冷却，以及实现对降温冷却过程的有效监测和智能调控，工作人员通过操作预警显示模块调取数据储存单元内的信息，便于对冷却结构的结构及其控制系统进行后续研究改进；
[0022] 2、本发明中，通过设备监管决策模块将磁控溅射反应装置进行设备监管分析，通过分析判断是否生成设备检修信号，在生成设备检修信号时将设备检修信号发送至监管终端和操作显示预警模块，监管终端的监管人员接收到设备检修信号时及时将磁控溅射反应装置进行全面维护检查，有助于及时进行设备的全面维护检查，保证磁控溅射反应装置的安全稳定运行，以及有助于提升设备使用寿命。
附图说明
[0023] 为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
[0024] 图1为本发明中实施例二的系统框图；
[0025] 图2为本发明中实施例三的系统框图；
[0026] 图3为本发明中处理器与监管终端的通信框图。
具体实施方式
[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0028] 实施例一：
[0029] 如图1所示，本发明提出了一种磁控溅射冷却腔内反应控制显示系统，包括处理器、数据存储模块、晶圆监控分析模块、智能温控分析模块和操作预警显示模块，晶圆监控分析模块用于在进行冷却降温时将晶圆进行分析，判断晶圆位置是否异常，在判断晶圆位置异常时生成晶圆错位信号，若晶圆位置未出现异常则判断晶圆状态是否合格，在判断晶圆状态不合格时生成晶圆状态异常信号，并将晶圆错位信号或晶圆状态异常信号经处理器发送至操作预警显示模块，操作预警显示模块进行显示并发出预警，以提醒对应操作人员，操作人员可及时进行相应的人工调控，以保证设备操作的安全稳定和减轻对晶圆造成的损害，且处理器发出对应控制指令以对冷却机构的喷吹速度进行调控；晶圆监控分析模块的具体运行分析过程如下：
[0030] 采集到晶圆在进行冷却降温前的位置并将位置图像标记为初位标准图像，以及在冷却降温过程中实时采集到晶圆的位置并将实时位置图像标记为实位分析图像，将实位分析图像与初位标准图像进行重合度分析以得到图像重合值，通过数据存储模块调取预设图像重合阈值，将图像重合值与预设图像重合阈值进行数值比较，若图像重合值未超过预设图像重合阈值，表明当前晶圆的位置发生严重偏离，则生成晶圆错位信号；
[0031] 若图像重合值超过预设图像重合阈值，表明当前晶圆的位置未发生严重偏离，则采集到检测时刻晶圆的振动频率HP1、HP2和HP3、振动幅度以及双面气压差值，其中，双面气压差值是表示晶圆上层所受到的气压值和下层所受到的气压值两者差值大小的数据量值，并且，双面气压差值的数值越小，表明晶圆的上、下两面的受压越均衡，越有助于晶圆的稳定；
[0032] 通过公式YT=（fq1*HP1+fq2*HP2+fq3*HP3）/（fq1+fq2+fq3）将振动频率HP1、振动幅度HP2和双面气压差值HP3进行数值计算并将其数值标记为晶圆状态值YT，其中，fq1、fq2、fq3为预设比例系数，fq3＞fq2＞fq1＞0；并且，晶圆状态值YT的数值越大，表明当前晶圆的状态越差；通过数据存储模块调取预设晶圆状态阈值，将晶圆状态值与预设晶圆状态阈值进行数值比较，若晶圆状态值超过预设晶圆状态阈值，则生成晶圆状态异常信号。
[0033] 智能温控分析模块用于通过分析判断是否生成冷却降温信号，在生成冷却降温信号时通过处理器控制冷却机构对晶圆进行降温冷却，以及在降温冷却过程中通过分析以生成反应迟缓信号或反应正常信号和降温正常信号或降温异常信号，将反应迟缓信号或反应正常信号以及降温正常信号或降温异常信号经处理器发送至操作预警显示模块，操作预警显示模块接收到反应迟缓信号或降温异常信号时发出对应预警，且处理器在接收到降温异常信号时对冷却机构的喷吹速度进行调控，以及降低所输入冷却媒介的输入温度，实现晶圆和内部部件的及时降温冷却，以及实现对降温冷却过程的有效监测和智能调控；智能温控分析模块的具体分析过程如下：
[0034] 将晶圆的表面设定若干个温度采集点，采集到对应温度采集点的实时温度，将所有实时温度进行求和计算并取均值得到温析值WP，以及通过数据存储模块调取预设实时温度阈值，将温度采集点的实时温度与预设实时温度阈值进行数值比较，将超过预设实时温度阈值的实时温度标记为超温值，将超温值的数量标记为CS，通过公式WK=tk1*CS+tk2*WP将超温值的数量CS与温析值WP进行数值计算得到温况值WK，其中，tk1、tk2为预设权重系数，tk1＞tk2＞1，并且，温况值WK的数值越大，表明晶圆越需要及时进行降温冷却；通过数据存储模块调取预设温况阈值，将温况值与预设温况阈值进行数值比较，若温况值超过预设温况阈值，则生成冷却降温信号，否则不生成冷却降温信号；
[0035] 在生成冷却降温信号时，通过使冷却机构进行工作并进行晶圆的降温冷却以及半导体腔室1内相关部件的冷却降温，并进行冷却降温过程的温控反应分析；温控反应分析过程具体为：在生成冷却降温信号时，采集到冷却降温信号的生成时刻，以及采集到冷却机构开始进行冷却降温操作的时刻，将开始进行冷却降温操作的时刻与冷却降温信号的生成时刻进行时间差计算得到温控时差，通过数据存储模块调取预设温控时差阈值，将温控时差与预设温控时差阈值进行数值比较，若温控时差超过预设温控时差阈值，则生成反应迟缓信号，若温控时差未超过预设温控时差阈值，则生成反应正常信号；
[0036] 以及在冷却降温过程中，采集到检测时段晶圆的初时表面温度值和末时表面温度值，将初时表面温度值和末时表面温度值进行差值计算得到温降值，温降值的数值越大，表明检测时段对晶圆的降温状况越好，反之，则表明检测时段对晶圆的降温效果越差；通过数据存储模块调取预设温降阈值，将温降值与预设温降阈值进行数值比较，若温降值超过预设温降阈值，则生成降温正常信号，若温降值未超过预设温降阈值，则生成降温异常信号。
[0037] 实施例二：
[0038] 如图2和3所示，本实施例与实施例1的区别在于，处理器与设备监管决策模块通信连接，设备监管决策模块用于将磁控溅射反应装置进行设备监管分析，通过分析判断是否生成设备检修信号，将设备检修信号发送至监管终端，以及发送至操作显示预警模块，监管终端的监管人员接收到设备检修信号时及时将磁控溅射反应装置进行全面维护检查，有助于及时进行设备的全面维护检查，保证磁控溅射反应装置的安全稳定运行，以及有助于提升设备使用寿命；设备监管分析的具体分析过程如下：
[0039] 采集到磁控溅射反应装置的上次维护检查日期，将当前日期与上次维护检查日期进行时间差计算得到维析值WX，通过数据存储模块调取预设维析阈值，将维析值与预设维析阈值进行数值比较，若维析值超过预设维析阈值，则生成设备检修信号，若维析值未超过预设维析阈值，则采集到上次维护检查日期与当前日期之间的时间间隔内磁控溅射反应装置的实际工作时长，并将实际工作时长标记为时析值SX；
[0040] 通过公式SF=a1*SX+a2*WX将时析值SX与维析值WX进行数值计算并取其数值，将其数值标记为设分值SF，其中，a1、a2为预设权重系数，a1＞a2＞0，并且，设分值SF的数值大小与时析值SX与维析值WX均呈正比关系，设分值SF的数值越大，表明磁控溅射反应装置越需要及时进行全面维护检查以消除安全隐患并保证设备稳定高效运行；通过数据存储模块调取预设设分阈值，将设分值与预设设分阈值进行数值比较，若设分值超过预设设分阈值，则生成设备检修信号，否则不生成设备检修信号。
[0041] 本发明的工作原理：在冷却降温时通过晶圆监控分析模块将晶圆进行分析以判断晶圆位置是否异常，在判断晶圆位置异常时生成晶圆错位信号，若晶圆位置未出现异常则判断晶圆状态是否合格，在判断晶圆状态不合格时生成晶圆状态异常信号，在生成晶圆错位信号或晶圆状态异常信号时发出预警以提醒对应操作人员，并对冷却机构的喷吹速度进自动调控；智能温控分析模块通过分析判断是否生成冷却降温信号，在生成冷却降温信号时通过处理器控制冷却机构对晶圆进行降温冷却，以及在降温冷却过程中通过分析以生成反应迟缓信号或反应正常信号和降温正常信号或降温异常信号，实现晶圆和内部部件的及时降温冷却，以及实现对降温冷却过程的有效监测和智能调控。
[0042] 上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
