CN104655976A - 一种用于半导体热处理设备的热电偶故障诊断方法及*** - Google Patents

一种用于半导体热处理设备的热电偶故障诊断方法及*** Download PDF

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Abstract

一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法及***，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***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。

Description

一种用于半导体热处理设备的热电偶故障诊断方法及***
技术领域
本发明涉及集成电路制造技术领域，更具体地说，涉及一种用于半导体热处理设备的热电偶故障诊断方法及***。
背景技术
目前，半导体器件的设计向高密度、高集成度的方向迅速发展，对半导体集成电路新工艺、新技术、新设备提出了越来越高的要求。作为集成电路生产线前工序的工艺设备之一的半导体热处理设备，在扩散、退火、合金、氧化、薄膜生长等硅片生产制造工艺中扮演着重要的角色，其要求精确控制的温度为硅片表面温度。
在半导体制造工艺中，用户希望热处理设备能够长时间连续运行多组工艺而不出现故障，这对设备的稳定性提出了很高的要求。热电偶作为温度控制***的测量工具，具有测量精度高，测量范围大，体积小，热响应快，寿命长等特点，现已广泛应用于半导体热处理设备中。
本领域技术人员清楚，热电偶在工作过程中可能会出现开路和短路等故障。请参阅图1，图1为热电偶工作的三种状态，正常状态、短路故障状态及开路故障状态示意图。由于感温模块通常自带开路报警功能，在热电偶处于开路状态时其会向逻辑控制器发出开路报警信号，开路故障状态比较容易判别，而当热电偶处于短路状态时，由于短路故障点位置的不同，热电偶采集的温度数据也不尽相同，短路故障的现象随热电偶所处实际环境的差异，故障现象较复杂，所以热电偶的短路故障较难判别。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法，利用本方法能够正确诊断出热电偶是否处于短路故障状态，给温度控制器以提示信息，温度控制器根据工艺需求及时做出正确处理，降低设备和产品的损失。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
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，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。
优选地，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。
优选地，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；并根据所述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。
优选地，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***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大于控温变化量所产生的绝对累计值的α倍，其中α为***常数，***热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热***时滞常数和采样******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。
优选地，所述α的取值范围为1～2之间的一个值。
优选地，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***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β倍；其中，β为***常数，***热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热***时滞常数和采样******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。
优选地，***常数β的设定范围为0至1之间的一个值。
优选地，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。
为实现上述目的，本发明还具有采用上述技术方案的***如下：
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的每个控温区分别包括热电偶和加热单元；所述***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。
优选地，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。
从上述技术方案可以看出，本发明一种半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法及***，通过实时监测***在工作状态下各温区热电偶采样值变化情况、相邻温区热电偶采样值变化情况、各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况、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来达到诊断热电偶短路故障的目的。利用本方法能够正确诊断出热电偶是否处于故障状态，给温度控制器以提示信息，温度控制器根据工艺需求及时做出正确处理，降低设备和产品的损失。
附图说明
图1为半导体热处理设备热电偶的三种状态，即正常状态、短路状态及开路状态示意图
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
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***框图
图4为本发明半导体热处理设备的热电偶故障诊断与处理方法一较佳实施例的流程示意图
图5为本发明实施例中温控区Zone_i与Zone_i+1最大温度差情况示例
图6为本发明实施例中温控区Zone_n与Zone_n-1最大温度差情况示例
图7为本发明实施例中温控区Zone_i+j与Zone_i+j+1最大温度差情况(i+j+1<n)示例
图8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进行热电偶故障诊断的步骤示意图
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
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
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
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。
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。
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。
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(zone1、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。
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***框图。如图所示，该***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。
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。
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。
在加热***正常的情况下，获取***各个温度区间最大升温速率和最大降温速率的数据如下表1所示。
表1稳态下典型工艺温度点温度与输出控制量对照表
也就是说，在正常升温过程时，连续n次热电偶温度数据采样值变化值ΔT(单位℃，采样周期Δt秒)应≤阈值TH1(Δt时间内的最大升温值＝RampUpRatemax*Δt/60)，升温速率单位℃/Min。
在正常降温过程时，连续n次热电偶温度数据采样值变化值ΔT(单位℃，采样周期Δt秒)应≤阈值TH2(Δt时间内的最大降温值＝RampDownRatemax*Δt/60)，降温速率单位℃/Min。
对于多路加热单元，如图3所示，最大升温速率RampUpRatemax为多路全功率加热时所测得的每分钟温度变化率(TMin(i+1)-TMin(i))，该测量值随着加热单元工作的温度区间和加热单元工作的时间发生变化，需要在加热单元正常工作温度区间选择固定采样点获得该温度区间的最大升温速率，同时，可以进行固定周期的校准。
对于多路加热温区，最大降温速率RampDownRatemax为多路零功率加热时所测得的每分钟温度变化率(TMin(i+1)-TMin(i))，该测量值随着加热单元工作的温度区间和加热单元工作的时间发生变化，需要在加热单元正常工作温度区间选择固定采样点获得该温度区间的最大降温速率，同时，可以进行固定周期的校准。
相邻温区最大温度上升变化率ΔTNearMaxUp为：本温区全功率加热，相邻温区零功率加热状态时，连续两次采样点测得的相邻温区正常温度差值，该差值随着加热单元工作的温度区间和加热单元工作的时间发生变化，需要在加热单元正常工作温度区间选择固定采样点进行固定周期校准该测量值。
相邻温区最大温度下降变化率ΔTNearMaxDown为：本温区零功率加热，相邻温区全功率加热状态时，连续两次采样点测得的相邻温区正常温度差值。该差值随着加热单元工作的温度区间和加热单元工作的时间发生变化，需要在加热单元正常工作温度区间选择固定采样点获得该温度区间的最大降温速率，同时进行固定周期的校准。
对于连续多路加热单元(如图3所示)，相邻温区温度差值有三种情况，分别如图5、图6和图7所示，每种情况包括一个相邻温区正变化率和相邻温区负变化率，ΔTNearMaxUp＝TZone(i+1)-TZone(i)＝TH3，ΔTNearMaxDown＝TZone(i)-TZone(i+1)＝TH4。
下面结合图4，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。如图所示，在本实施例中，该方法可以具体包括如下步骤：
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。在诊断出热电偶故障后，补偿处理方法的方法可以采用其它相邻热电偶承担起检测和温控的重担。在本实施例中，可以依次切换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。
请参阅图8，图8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进行热电偶故障诊断的步骤示意图。如图所示，步骤S1具体可以包括如下步骤：
步骤S11：将异常状态计数器初始化，即iCount1＝0；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，即根据该温区采样值计算ΔT＝Tt+1-Tt；
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TH1，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TH2；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：即如果ΔT>阈值TH1(Δt时间内的最大升温变化值＝RampUpRatemax*Δt/60)或者ΔT<阈值TH2(Δt时间内的最大降温变化值＝RampDownRatemax*Δt/60)，如果是，短路异常状态计数器iCount1的值加1；如果ΔT<＝TH1且ΔT>＝TH2，则iCount1的值保持不变；
步骤S14：重复步骤S12和步骤S13，如果短路异常状态计数器iCount1的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。
在本实施例中，如果步骤S1中得到诊断正常的基础上还可以继续执行步骤S2进一步诊断。请参阅图9，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。如图所示，步骤S2具体可以包括如下步骤：
步骤S21：初始化异常状态计数器，即iCount2＝0；每个热电偶对其相应控温区的温度进行数据采样；并根据所述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；即根据相邻温区采样值计算ΔTNearZone＝TZone(i+1)-TZone(i)；
步骤S22：在进行工艺正常升温过程中，判断变化趋势值是否大于等于第三阈值TH3，和/或，在进行工艺正常降温过程中，判断变化趋势值是否小于等于第四阈值TH4；其中，第三阈值TH3为一个采样周期内相邻温区热电偶的最大升温变化值，第四阈值TH4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：即如果ΔTNearZone>ΔTNearMaxUp＝TH3或者ΔTNearZone<ΔTNearMaxDown＝TH4，短路异常状态计数器iCount2的值加1；如果ΔTNearZone<TH3且ΔTNearZone>TH4，则iCount2的值保持不变；
步骤S24：重复步骤S22和步骤S23，如果短路异常状态计数器iCount2的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。
在本实施例中，如果步骤S2中得到诊断正常的基础上还可以继续执行步骤S3进一步诊断。请参阅图10，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。如图所示，步骤S3具体可以包括如下步骤：
步骤S31：将异常状态计数器初始化，即iCount3＝0；根据每个温区控制量记录计算出控制量差值，即ΔCtrlOutZone(i)＝CtrlOutZone(i)t+1-CtrlOutZone(i)t；
步骤S32：根据每个温区对应的最大升温控制量变化值RampUpRatemax和最大降温控制量变化值RampDownRatemax，利用线性插值方法计算出每一个控制周期ΔCtrlOutZone(i)所对应的控温变化量ΔTΔCtrlOut，在***热电偶采样时滞周期数NCycle内，累加计算控温变化量ΔCtrlOut Zone(i)所产生的累计值同时计算采样时滞周期数NCycle内控温变化量CtrlOutZone(i)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NCycle内得到某温区温度正常的变化量ΔTStandard，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α倍，其中α为***常数，α的取值范围为1～2之间的一个值，***热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热***时滞常数和采样******时滞常数设定；
步骤S33：如果短路异常状态计数器iCount3的值加1，否则，iCount3保持不变；
步骤S34：重复步骤S32、步骤S33，如果短路异常状态计数器iCount3的值大于某一预定值，发出热电偶故障信号。
在本实施例中，如果步骤S3中得到诊断正常的基础上还可以继续执行步骤S4进一步诊断。请参阅图11，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。如图所示，步骤S4具体可以包括如下步骤：
步骤S41：初始化异常状态计数器iCount4＝0，计算相邻温区的控制量输出差值；即
ΔCtrlOutZone(i-1)＝CtrlOutZone(i-1)t+1-CtrlOutZone(i-1)t；
ΔCtrlOutZone(i+1)＝CtrlOutZone(i+1)t+1-CtrlOutZone(i+1)t；
步骤S42：根据每个温区对应的最大升温控制量变化值RampUpRatemax和最大降温控制量变化值RampDownRatemax，利用线性插值方法可以计算出每一个控制周期ΔCtrlOutZone(i)所对应的控温变化量ΔTΔCtrlOut，在***热电偶采样时滞周期数NCycle内，累加计算控温变化量ΔCtrlOut Zone(i)所产生的累计值同时计算采样时滞周期数NCycle内控温变化量CtrlOutZone(i)、CtrlOutZone(i-1)、CtrlOutZone(i+1)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1，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CtrlOutZone(i)AVG在滞周期NCycle内使某一温区温度的正常变化量ΔTStandard以及相邻两个温区温度CtrlOutZone(i-1)、CtrlOutZone(i+1)在滞周期NCycle内的正常变化量ΔTStandard(i-1)和ΔTStandard(i+1)，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β倍，即β|ΔTStandard+ΔTStandard(i-1)+ΔTStandard(i+1)|；其中，β为***常数，通常，***常数β的设定范围可以为0至1之间的一个值；***热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热***时滞常数和采样******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和步骤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。
当逻辑处理器判断热电偶处于短路故障状态后，其会向温度控制器发出报警信号，并切换控温热电偶(Inner TC→OuterA TC→OuterBTC→OverTemp TC)及控温方法(Cascade→Spike→OverTemp)，以保证工艺的继续进行，在此不再赘述。
综上所述，本方法通过实时监测***在工作状态下各温区热电偶采样值变化情况、相邻温区热电偶采样值变化情况、各温区对应热电偶采样值变化情况和控制量变化情况、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来达到诊断热电偶短路故障的目的。利用本方法能够正确诊断出热电偶是否处于故障状态，给温度控制器以提示信息，温度控制器根据工艺需求及时做出正确处理，降低设备和产品的损失。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

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***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α倍，其中α为***常数，***热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热***时滞常数和采样******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α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***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β倍；其中，β为***常数，***热电偶采样时滞周期数，是根据热电偶类型、加热***时滞常数和采样******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，***常数β的设定范围为0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***，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***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***，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。
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