[摘要]介紹半導(dǎo)體潔凈室溫濕度控制流程，分析潔凈室溫濕度控制方法.

溫濕度PID模糊控制，引言，隨著半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，更加精密，整合度更高是行業(yè)發(fā)展的趨勢(shì).

目前，制造技術(shù)進(jìn)入亞納米時(shí)代，線寬在30-180支納米之間，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的精度要求越來(lái)越嚴(yán)格，除了設(shè)備本身的技術(shù)水平需要滿足生產(chǎn)要求外，其生產(chǎn)環(huán)境潔凈室的各項(xiàng)指標(biāo)也必須嚴(yán)格控制.其中溫濕度控制是重點(diǎn)，其控制效果直接影響生產(chǎn)的優(yōu)良率.目前，半導(dǎo)體潔凈室對(duì)溫濕度的控制范圍通常為:溫度22/-0.5℃，濕度45/-3%RH.本文通過(guò)對(duì)現(xiàn)有潔凈室溫濕度控制系統(tǒng)的研究，引入模糊控制，提高溫濕度控制的實(shí)際效果.

一、溫濕度處理過(guò)程是空氣單純加熱或冷卻(未達(dá)到飽和狀態(tài))過(guò)程。

含濕量不變的過(guò)程，即絕對(duì)濕度不變的過(guò)程，濕氣通過(guò)盤(pán)管加熱，溫度上升，相對(duì)濕度下降，相反，冷卻過(guò)程中，溫度下降，相對(duì)濕度上升，溫度和相對(duì)濕度是兩個(gè)方向的控制量，溫度和濕度同時(shí)向同一趨勢(shì)變化，簡(jiǎn)單地通過(guò)加熱/冷卻過(guò)程是不能實(shí)現(xiàn)的.冷卻除濕過(guò)程是濕空氣冷卻飽和后繼續(xù)冷卻的過(guò)程，濕空氣通過(guò)冷卻盤(pán)管結(jié)露分析水滴，降低絕對(duì)濕度，發(fā)揮除濕的作用.因此，我們可以將空氣處理過(guò)程分為四個(gè)過(guò)程:加熱、加濕、降溫和除濕.

圖1中，橫坐標(biāo)為含濕量，即每公斤空氣中含有的水蒸量，縱坐標(biāo)為攝氏度溫度.

根據(jù)目標(biāo)狀態(tài)，絕對(duì)濕度線和目標(biāo)溫度線可分為Zone1、Zone2、Zone3、Zone4四個(gè)控制區(qū).

為了達(dá)到目標(biāo)的溫濕度控制點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的溫濕度控制區(qū)域處理過(guò)程在Zonet1的范圍內(nèi)，首先降溫除濕后再加熱范圍內(nèi)，先降溫再加濕的范圍內(nèi)，先加熱再加濕的范圍內(nèi)，首先冷卻濕氣后再加熱。

定義:d-控制對(duì)象的濕度，t-控制對(duì)象的溫度，
一般來(lái)說(shuō)，設(shè)定值溫度為2/-0.5℃，濕度為45/-3%RH，Zone1和Zone3的情況較多，需要降溫除濕后加熱或加熱，從溫室和濕度處理的基本流程和常見(jiàn)問(wèn)題，潔凈室的濕度處理的基本流程，半導(dǎo)體潔凈室的現(xiàn)場(chǎng)通常采用新風(fēng)空調(diào)箱進(jìn)入AirUnit，MAU)的潔凈度由于整個(gè)潔凈室內(nèi)充滿了各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械，這些機(jī)械持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生了大量的熱量，這些熱量通過(guò)回風(fēng)通道內(nèi)的干盤(pán)管DCC降溫被帶走，達(dá)到了長(zhǎng)期穩(wěn)定的溫濕度環(huán)境。

基本循環(huán)如圖2所示.

二、對(duì)于潔凈室的溫濕度控制

最重要的是新風(fēng)空調(diào)箱和干線圈新風(fēng)空調(diào)箱不僅要保證外部大氣通過(guò)中學(xué)、中學(xué)和高效過(guò)濾器，過(guò)濾空氣中的粉塵粒子，還要根據(jù)潔凈室內(nèi)的溫濕度調(diào)整吹出口的溫濕度，保證送入的新風(fēng)在規(guī)定的溫濕度范圍內(nèi)，干盤(pán)管根據(jù)潔凈室設(shè)置的溫濕度傳感器測(cè)量的值調(diào)整干盤(pán)管冷水閥的開(kāi)度，調(diào)節(jié)回風(fēng)和送風(fēng)混合的溫濕度，保證滿足半導(dǎo)體技術(shù)的溫濕度需求，各工藝工藝設(shè)備發(fā)熱量大不相同，潔凈室內(nèi)機(jī)臺(tái)發(fā)熱量分布不均勻。

例如，爐管機(jī)臺(tái)的發(fā)熱量比其他設(shè)備大得多(基本上在3~5倍之間)，因此必須在潔凈室內(nèi)用干盤(pán)管DC帶走這些熱量，通常要求同一工序的氣流通過(guò)同一組DCC，在建筑確定的情況下，工序的分布必須垂直于回風(fēng)道，如果條件允許，最好將不同工藝的區(qū)域分開(kāi)，以避免金屬顆粒污染，提高溫濕度控制的穩(wěn)定性，通常，潔凈室的溫濕度控制在2、3/-0.5℃，45%-3%RH，MAU的送風(fēng)溫度基本控制在21℃-21.中央空調(diào)使用中熱泵故障診斷及修理措施5℃，與循環(huán)風(fēng)混合后，F(xiàn)FU的出風(fēng)口的溫度控制在22℃，通過(guò)工作水平后溫度再次上升2.2溫濕度控制中的常見(jiàn)問(wèn)題，在MAU下降溫濕度處理過(guò)程中，為了解決除濕問(wèn)題，通常采用濕度優(yōu)先的方法，冷水閥主要用于除濕，同時(shí)溫度下降，通過(guò)熱水閥的再熱，溫濕度達(dá)到要求的值，這種做法可以滿足設(shè)計(jì)要求，但在相當(dāng)多的情況下，冷熱水閥抵消了能源，浪費(fèi)了能源。

另外，進(jìn)入潔凈室的新風(fēng)溫度過(guò)高的話，整個(gè)潔凈室的熱負(fù)荷會(huì)變大，DCC的開(kāi)放度會(huì)變大，抵消新鮮空氣帶來(lái)的熱負(fù)荷的進(jìn)入潔凈室的新鮮空氣溫度過(guò)低的話，DCC的開(kāi)放度為零的話，就不能滿足環(huán)境溫度的要求.

據(jù)統(tǒng)計(jì)，空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗占半導(dǎo)體工廠整體能源消耗的30%-35%，因此優(yōu)化空調(diào)設(shè)備，選擇合理的溫濕度設(shè)定值，凈室整體溫濕度控制的穩(wěn)定性和節(jié)能具有重要意義，實(shí)現(xiàn)了溫濕度控制系統(tǒng)，基本上，潔凈室的溫濕度要求為22/-0.5℃，45%th/-3%RH，當(dāng)然根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)的需要，對(duì)溫濕度的要求也不同.新風(fēng)空調(diào)箱的溫濕度控制，新風(fēng)空調(diào)箱的基本結(jié)構(gòu)，新風(fēng)空調(diào)箱的基本結(jié)構(gòu)如圖3所示，其處理流程如下:空氣過(guò)濾——包括初效、中效、高效三個(gè)部分的溫度處理——包括預(yù)熱盤(pán)管、一次表冷盤(pán)管、再熱盤(pán)管.3.1.2溫度處理過(guò)程，預(yù)熱盤(pán)管的作用是預(yù)熱外氣外部氣溫低，接近零度時(shí)，為了防止盤(pán)管在氣溫低于零度時(shí)凍結(jié)，需要加熱外部氣體，通常加熱到12℃.控制供氣溫度時(shí)，將供氣溫度與其設(shè)定值進(jìn)行比較，通過(guò)PIDT控制算法獲得計(jì)算值，根據(jù)該計(jì)算值決定表冷盤(pán)管和再熱盤(pán)管閥的開(kāi)度大小。

其控制流程如圖4所示.

在整個(gè)PID控制環(huán)節(jié)中引入分程控制器模型，如圖5所示，將PID控制算法分為兩部分，48%和52%，同時(shí)，冷熱水切換的邊界為48%-52%，設(shè)置死區(qū)，即外氣溫度與供氣溫度設(shè)定值相當(dāng)接近時(shí)，熱水閥和冷水閥處于關(guān)閉(閥開(kāi)度為0)的狀態(tài)，冷熱水處于臨界狀態(tài)時(shí)不斷切換，加快執(zhí)行機(jī)構(gòu)的損壞的濕度處理過(guò)程，為了避免與溫度的耦合關(guān)系，新風(fēng)出口濕度的設(shè)定值通常不以相對(duì)濕度為控制值，而是通過(guò)與溫度的設(shè)定值綜合計(jì)算獲得絕對(duì)濕度，以露點(diǎn)溫度和濕度為基礎(chǔ)本文以露點(diǎn)溫度為例，將計(jì)算得到的露點(diǎn)溫度設(shè)定值作為MAU整體出口濕度的設(shè)定值。

三、潔凈空調(diào)系統(tǒng)溫濕度與能耗的關(guān)系

根據(jù)送風(fēng)露點(diǎn)溫度和露點(diǎn)溫度設(shè)定值對(duì)比，通過(guò)PIDTC算法，得出計(jì)算值，根據(jù)計(jì)算值決定表冷閥和加濕閥的開(kāi)度大小，其控制流程與溫度控制相似，同時(shí)引入分離控制，在臨界狀態(tài)下不斷切換加濕和除濕、潔凈室溫濕度控制，潔凈室溫度控制，潔凈室內(nèi)溫度PID控制流程如圖6所示，采用基本的PID控制，在潔凈室自身的大空間中產(chǎn)生大慣性、大時(shí)滯性，在設(shè)置PID參數(shù)時(shí)通常設(shè)置為零，防止系統(tǒng)節(jié)約.

潔凈室溫度主要由DCC調(diào)節(jié)，但同時(shí)受新風(fēng)送風(fēng)溫度濕度的影響，給定過(guò)高的溫度，進(jìn)入潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后，DCC需要更多的冷卻量，這直接導(dǎo)致能源浪費(fèi)，給定過(guò)低的溫度，進(jìn)入潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后，直新風(fēng)空調(diào)箱溫濕度設(shè)定值控制，新風(fēng)空調(diào)箱送風(fēng)溫度設(shè)定值的選擇比較重要，必須能夠最好地滿足當(dāng)前潔凈室內(nèi)溫度的需求.

給定溫度過(guò)高，進(jìn)入潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后，DCC需要更大的冷卻量，直接導(dǎo)致能源浪費(fèi)，給定溫度過(guò)低，進(jìn)入潔凈室和循環(huán)風(fēng)混合后，即使DCC的開(kāi)度為零，整個(gè)潔凈室的溫度也會(huì)過(guò)低因此，MAU新風(fēng)送風(fēng)溫度設(shè)定值的選擇非常重要，必須確保系統(tǒng)在控制范圍內(nèi)，盡量達(dá)到節(jié)能的目的.

在此，我們將引入模糊控制的思想，通過(guò)對(duì)潔凈室溫度偏差和偏差變化率的模糊規(guī)則變化，得出新風(fēng)空調(diào)箱送風(fēng)溫度設(shè)定值。

整個(gè)程序的運(yùn)行過(guò)程如圖7所示，程序運(yùn)行后，將獲得新的系統(tǒng)中的模糊控制器是兩個(gè)輸入一個(gè)輸出，其輸入量是系統(tǒng)的偏差e和偏差變化率ec，這兩個(gè)量有確定的數(shù)值，兩個(gè)明確的量，整個(gè)模糊控制器由模糊、模糊規(guī)則庫(kù)、模糊推理和模糊四個(gè)部分組成.。