CN102560435A - 加热控制方法、装置和系统、以及pecvd设备 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施例提供了一种加热控制方法、装置和系统、以及PECVD设备，涉及半导体技术领域，为能够有效减少加热时间，提高生产效率而发明。所述加热控制方法，包括：获取被加热物的当前温度；启动加热器对所述被加热物进行加热；检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；当检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；关闭所述加热器，以结束加热。本发明可用于半导体器件的制造过程中。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种加热控制方法、装置和系统、以及PECVD设备。
背景技术
温度是半导体器件制造过程中一项重要的工艺参数，直接影响着半导体器件的性能，因此，在半导体器件的制造过程中，需要对工艺温度进行严格控制，使工艺温度处于特定的温度点或温度范围内，以保证半导体器件的性能。
以晶硅太阳能电池为例，在晶硅太阳能电池的制造过程中，通常需要等离子体增强化学气相沉积(PECVD，Plasma-Enhanced ChemicalVapor Deposition)技术进行薄膜的沉积。其中，为了保证高效率和高产量，PECVD设备多采用图1所示的In-line(线型)结构，工艺过程中，在装片台6处，将基片4放置于载板5上，然后将载板5搬运到预热腔1中，在预热腔1进行预热处理，加热载板5和基片4，使基片4达到预先设定的工艺温度；然后，将载板5搬运到工艺腔2中，进行沉积工艺；沉积工艺完成后将载板5搬运到冷却腔3中进行冷却处理。冷却完成后，载板5上的基片4将被取走，载板5将返回至装片台6，以进行下一次的工艺过程。
其中，在预热腔1中进行的预热处理采用的加热控制方法包括：使用位于载板5底部的加热器对载板5进行加热，当加热器达到预先设定的工艺温度并稳定后，等待固定的时间以使加热器和载板5的温度平衡，使载板5以及其上的基片4达到预先设定的工艺温度后停止加热。
然而，工业生产中，In-line式PECVD设备是长期运行的，载板5也是循环使用的，因此，每次在预热腔1进行预热处理时，相同的载板5在进行预热处理前的温度是不同的，而是逐渐升高的，另外，不同的载板5的温度也略有差异。因此，现有的预热处理中所采用的加热控制方法，无论载板5的温度如何，为了使加热器和载板5的温度平衡，等待的时间是固定的，这样，不仅影响了加热的速度，降低了生产效率，同时还造成了电能的浪费。
发明内容
本发明的实施例的主要目的在于，提供一种加热控制方法、装置和系统、以及PECVD设备，能够有效减少加热时间，提高生产效率。
一方面，本发明的实施例提供一种加热控制方法，包括：
获取被加热物的当前温度；
启动加热器对所述被加热物进行加热；
检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；
当检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；
关闭所述加热器，以结束加热。
另一方面，本发明的实施例提供一种加热控制装置，包括：
获取单元，用于获取被加热物的当前温度；
启动单元，用于启动加热器以对所述被加热物进行加热；
检测单元，用于检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；
控温单元，用于当所述检测单元检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；
关闭单元，用于关闭所述加热器，以结束加热。
再一方面，本发明的实施例提供一种加热控制系统，包括加热器和本发明实施例提供的加热控制装置，所述加热器与所述加热控制装置相连接，其中：
所述加热控制装置用于获取被加热物的当前温度；启动加热器对所述被加热物进行加热；检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；当检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；关闭所述加热器，以结束加热；
所述加热器用于受所述加热控制装置的控制对被加热物进行加热，并在达到所述目标温度后，在该目标温度持续稳定加热一所述特定时间。
再一方面，本发明实施例提供一种PECVD设备，包括预热腔室，所述预热腔室包括本发明实施例提供的加热控制系统，用于对载板进行加热。
采用上述技术方案后，本发明实施例提供的加热控制方法、装置和系统、以及PECVD设备，对于加热前处于不同温度的被加热物，根据被加热物加热前的当前温度和本次加热的目标温度动态调整加热器温度稳定在目标温度后的特定时间，当加热前被加热物的温度升高时，加热器温度稳定在目标温度后的特定时间随之减小，因此，能够有效减少加热过程所占用的时间，明显提高生产效率。而且，能够有效节约电能，进而降低了工艺成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中In-line式PECVD设备示意图；
图2为本发明实施例的加热控制方法的一种流程图；
图3为本发明实施例的加热控制方法的一种流程图；
图4为本发明实施例的加热控制方法的一种流程图；
图5为本发明实施例的加热控制装置的一种结构框图；
图6为本发明实施例的加热控制装置的控温单元的一种结构框图；
图7为本发明实施例的加热控制装置的控温单元的一种结构框图；
图8为本发明实施例的加热控制系统的一种结构框图。
具体实施方式
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。
本发明的实施例旨在提供一种加热控制方法、装置和系统、以及PECVD设备，能够有效减少加热时间，提高生产效率。
本发明实施例提供的加热控制方法，如图2所示，包括下列步骤：
步骤101，获取被加热物的当前温度。
本发明实施例中，将加热对象称为被加热物。由于每次进行加热前，被加热物的温度不同，因此，当加热的目标温度相同时，对应于不同温度的被加热物，使被加热物升温至该目标温度所需的时间不同。
步骤102，启动加热器对所述被加热物进行加热。
步骤103，检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度。
当加热器的温度未达到预先设定的目标温度时，控制加热器继续进行加热，并在延时一段时间后，例如延时0.1秒后，对加热器的温度重新检测。而当加热器达到预先设定的目标温度时，执行步骤104。
具体的，当检测到加热器的温度与预先设定的目标温度之差不超过该目标温度的+-3％的范围时，就可认为加热器的温度达到了该目标温度。
步骤104，当检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间。
本步骤中，使加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，是为了使加热器和被加热物达到温度平衡，即：使被加热物升温至预先设定的目标温度。由于加热前被加热物的当前温度不同，因此，使被加热物升温至目标温度所需的时间不同，也就是说，本步骤中使加热器持续稳定在所述目标温度的特定时间不同。
其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小。
具体的，所述特定时间的具体值可通过所述被加热物的当前温度和预先设定的目标温度之间的函数关系计算得出，也可预先存储被加热物加热前的当前温度和目标温度与特定时间的对应关系表，根据本次加热中获取的所述被加热物的当前温度和预先设定的目标温度，从预先存储的所述对应关系表中，通过查表的方式确定所述特定时间的具体值。
步骤105，关闭所述加热器，以结束加热。
本发明实施例提供的加热控制方法，对于加热前处于不同温度的被加热物，根据被加热物加热前的当前温度和本次加热的目标温度动态调整加热器温度稳定在目标温度的特定时间，当加热前被加热物的温度升高时，加热器温度稳定在目标温度后的特定时间随之减小，因此，能够有效减少加热过程所占用的时间，明显提高生产效率。而且，能够有效节约电能，进而降低了工艺成本。
下面以背景技术中所述In-line式PECVD工艺的预热处理过程为例，对本发明实施例的加热控制方法进行进一步的详细说明。本实施例的加热控制方法，如图3所示，包括：
步骤201，设定本次加热的目标温度T2和固定时间值常数K。
其中，固定时间值常数K将用于当加热器的温度达到T2时，控制加热器的温度持续稳定在T2的特定时间的计算。所设定的K值需要保证：当加热器的温度达到T2后，若加热器持续稳定在T2的时间为K时，加热前处于任何温度的被加热物(本实施例为载板)的温度均能达到T2。
具体的，固定时间值常数K可为当加热器的温度达到T2后，能够使加热前处于最小温度的被加热物(本实施例为载板)的温度达到T2所需等待的时间值，即：对加热前处于最小温度的被加热物，当加热器的温度达到T2后，使加热器的温度持续稳定在T2的时间。通常K通常为经验值，可通过实验数据确定。例如，在PECVD工艺的预热处理过程中，载板的最小温度通常为室温，因此，可通过多次实验确定当加热器的温度达到T2时，为使处于室温的载板达到T2，使加热器的温度持续稳定在T2的时间。因此，在本实施例中，可将实验确定的时间值设定为K。
步骤202，获取载板的当前温度T1。
步骤203，根据T1、T2和K，通过计算的方式确定当加热器的温度达到T2后，加热器持续稳定在T2的特定时间T。
其中，T由以下公式计算得出：
T＝(T2-T1)*K/T2
通过上述公式可知，当T1升高时，T随之减小。In-line式PECVD设备是长期运行的，载板也是循环使用的，因此，随着设备的长期运行，载板的温度T1将逐渐从室温状态升高，并有逐渐接近目标温度T2的趋势，即T2-T1的值逐渐减小。而载板的比热容一定，在T2-T1逐渐减小的过程中，载板温度达到T2需要的热量逐渐减少，因此，T也就可以随之减少。这样，能够有效减少加热过程所占用的时间，明显提高生产效率。而且，能够有效节约电能，进而降低了工艺成本。
步骤204，启动加热器对载板进行加热。
步骤205，检测加热器的温度是否达到T2。
具体的，当检测到加热器的温度与预先设定的目标温度之差不超过该目标温度的+-3％的范围时，就可确定加热器的温度达到了该目标温度。
步骤206，当加热器的温度未达到T2时，控制加热器继续进行加热，延时0.1秒后，返回步骤205；
步骤207，当加热器达到达到T2后，控制加热器的温度稳定在T2，其中，控制加热器的温度稳定在T2的持续时间为T，以使加热器和载板的温度达到平衡，即使载板的温度达到T2。
步骤208，关闭加热器，结束本次加热。
需要说明的是，步骤203的顺序不限，在本发明的其他实施例中，步骤203可在步骤202之后，步骤207前执行即可。
下面同样以背景技术中所述In-line式PECVD工艺的预热处理过程为例，对本发明实施例的加热控制方法进行进一步的详细说明。本实施例的加热控制方法，如图4所示，包括：
步骤301，设定本次加热的目标温度T2。
步骤302，获取载板的当前温度T1。
步骤303，根据T1和T2，从预先存储的对应关系表中，通过查表的方式确定当加热器的温度达到T2后，加热器持续稳定在T2的特定时间T。
其中，当T1升高时，T随之减小。
本实施例中，时间T通过查表的方式获得。这里，需要预先存储有T1、T2与T的对应关系表。其中，所述对应关系表可通过实验等方式确定。
步骤304，启动加热器对载板进行加热；
步骤305，检测加热器的温度是否达到T2；
具体的，当检测到加热器的温度与预先设定的目标温度之差不超过该目标温度的+-3％的范围时，就可确定加热器的温度达到了该目标温度。
步骤306，当加热器的温度未达到T2时，控制加热器继续进行加热，延时0.1秒后，返回步骤305；
步骤307，当加热器达到达到T2后，控制加热器的温度稳定在T2，其中，控制加热器的温度稳定在T2的持续时间为T，以使加热器和载板的温度达到平衡，即使载板的温度达到T2。
步骤308，关闭加热器，结束本次加热。
需要说明的是，步骤303的顺序不限，在本发明的其他实施例中，步骤303在步骤302之后，步骤307前执行即可。
需要指出的是，虽然本发明实施例是以PECVD的预热处理过程为例进行说明的，但本发明的加热控制方法不限于此，可用于太阳能电池，半导体芯片、液晶显示面板的制作工艺中。
与前述的加热控制方法相对应，本发明的实施例还提供了一种加热控制装置，如图5所示，包括：
获取单元10，用于获取被加热物的当前温度；
启动单元11，用于启动加热器以对所述被加热物进行加热；
检测单元12，用于检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；
控温单元13，用于当检测单元12检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；
关闭单元14，用于关闭所述加热器，以结束加热。
本发明实施例提供的加热控制装置，对于加热前处于不同温度的被加热物，根据被加热物加热前的当前温度和本次加热的目标温度动态调整加热器温度稳定在目标温度后的特定时间，当加热前被加热物的温度升高时，加热器温度稳定在目标温度后的特定时间随之减小，因此，能够有效减少加热过程所占用的时间，明显提高生产效率。而且，能够有效节约电能，进而降低了工艺成本。
具体的，如图6所示，控温单元13可进一步包括：
计算模块130，用于根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度，计算所述特定时间，所述特定时间由以下公式计算得出：
T＝(T2-T1)*K/T2
其中，T为所述特定时间，T2为所述预先设定的目标温度，T1为所述被加热物的当前温度，K为预先设定的固定常数；
温度持续控制模块131，用于当检测单元12检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度在计算模块130得到的所述特定时间内持续稳定在所述目标温度。
在本发明的另一个实施例中，如图7所示，控温单元13可进一步包括：
存储模块132，用于存储被加热物的当前温度和目标温度与特定时间的对应关系表；
确定模块133，用于从存储模块132存储的所述对应关系表中，根据本次加热中所述被加热物的当前温度和预先设定的目标温度，通过查表的方式确定本次加热的所述特定时间；
温度持续控制模块134，用于当检测单元12检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度在确定模块133确定的所述特定时间内持续稳定在所述目标温度。
相应的，本发明实施例还提供了一种加热控制系统，如图8所示，包括加热器20和加热控制装置21，加热器20与加热控制装置21相连接；
其中，加热控制装置21用于获取被加热物的当前温度；启动加热器20对所述被加热物进行加热；检测加热器20的温度是否达到预先设定的目标温度；当检测到加热器20的温度达到所述目标温度后，控制加热器20的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；关闭加热器20，以结束加热；
加热器20用于受加热控制装置21的控制对被加热物进行加热，并在达到所述目标温度后，在该目标温度持续稳定加热一所述特定时间。
本发明实施例提供的加热控制系统，对于加热前处于不同温度的被加热物，根据被加热物加热前的当前温度和本次加热的目标温度动态调整加热器温度稳定在目标温度后的特定时间，当加热前被加热物的温度升高时，加热器温度稳定在目标温度后的特定时间随之减小，因此，能够有效减少加热过程所占用的时间，明显提高生产效率。而且，能够有效节约电能，进而降低了工艺成本。
其中，加热控制装置21可采用本发明实施例提供的加热控制装置，前文已经进行了详细说明，具体请参见前文描述，这里不再赘述。
相应的，本发明实施例还提供了一种PECVD设备，包括预热腔室，所述预热腔室中设置有加热控制系统，用于对载板进行加热。其中，所述加热控制系统采用本发明实施例提供的加热控制系统，具体请参见前文描述。
本发明实施例提供的PECVD设备，对于加热前处于不同温度的载板，根据载板加热前的当前温度和本次加热的目标温度动态调整加热器温度稳定在目标温度后的特定时间，当加热前载板的温度升高时，加热器温度稳定在目标温度后的特定时间随之减小，因此，能够有效减少加热过程所占用的时间，明显提高生产效率。而且，能够有效节约电能，进而降低了工艺成本。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分流程可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种加热控制方法，其特征在于，包括：
获取被加热物的当前温度；
启动加热器对所述被加热物进行加热；
检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；
当检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；
关闭所述加热器，以结束加热。
2.根据权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述特定时间由以下公式计算得出：
T＝(T2-T1)*K/T2
其中，T为所述特定时间，T2为所述预先设定的目标温度，T1为所述被加热物的当前温度，K为预先设定的固定常数。
3.根据权利要求1所述的加热控制方法，其特征在于，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定包括：
根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度，从预先存储的被加热物的当前温度和目标温度与特定时间的对应关系表中，通过查表的方式确定所述特定时间。
4.一种加热控制装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取被加热物的当前温度；
启动单元，用于启动加热器以对所述被加热物进行加热；
检测单元，用于检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；
控温单元，用于当所述检测单元检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；
关闭单元，用于关闭所述加热器，以结束加热。
5.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述控温单元包括：
计算模块，用于根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度，计算所述特定时间，所述特定时间由以下公式计算得出：
T＝(T2-T1)*K/T2
其中，T为所述特定时间，T2为所述预先设定的目标温度，T1为所述被加热物的当前温度，K为预先设定的固定常数；
温度持续控制模块，用于当所述检测单元检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度在所述计算模块得到的所述特定时间内持续稳定在所述目标温度。
6.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述控温单元包括：
存储模块，用于存储被加热物的当前温度和目标温度与特定时间的对应关系表；
确定模块，用于从所述存储模块存储的所述对应关系表中，根据本次加热中所述被加热物的当前温度和预先设定的目标温度，通过查表的方式确定本次加热的所述特定时间；
温度持续控制模块，用于当所述检测单元检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度在所述确定模块确定的所述特定时间内持续稳定在所述目标温度。
7.一种加热控制系统，其特征在于，包括加热器和上述权利要求4-6中任一所述的加热控制装置，所述加热器与所述加热控制装置相连接；
所述加热控制装置用于获取被加热物的当前温度；启动加热器对所述被加热物进行加热；检测所述加热器的温度是否达到预先设定的目标温度；当检测到所述加热器的温度达到所述目标温度后，控制所述加热器的温度持续稳定在所述目标温度一特定时间，其中，所述特定时间根据所述被加热物的当前温度和所述预先设定的目标温度所确定，且所述特定时间随着所述被加热物的当前温度的升高而逐渐减小；关闭所述加热器，以结束加热；
所述加热器用于受所述加热控制装置的控制对被加热物进行加热，并在达到所述目标温度后，在该目标温度持续稳定加热一所述特定时间。
8.一种PECVD设备，包括预热腔室，其特征在于，所述预热腔室包括上述权利要求7中加热控制系统，用于对载板进行加热。
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