加热控制方法、装置和系统,加热腔及等离子体设备
技术领域
本发明涉及微电子技术领域,特别涉及一种加热腔的加热控制方法和装置,加热腔及等离子体设备。
背景技术
PECVD(等离子体增强化学气相沉积)最基本的功能就是等离子覆膜工艺,而等离子产生的条件包括射频、温度、真空、气体。为了满足产能指标,将PECVD系统设计成流水线式结构,从而实现连续生产。图1为一种PECVD系统的结构图。其中,装载台(Load Platform)1100’用于装载晶片,例如在生产线上是经过扩散、刻蚀和清洗的硅片。装载/加热腔(Load/Heating Chamber)1200’为用于将大气中的晶片传输到真空的工艺腔的过渡腔,同时还利用380V红外灯管将晶片加热到工艺所需温度。工艺腔(Process Chamber)1300’为镀膜腔,在该工艺腔1300’内完成镀膜工艺。冷却/卸载腔(Cooling/Unload Chamber)1400’将晶片温降到规定温度,然后将真空中的晶片传输到卸载台1500’。生产人员或自动化设备在卸载台(Unload Platform)1500’收集加工好的晶片。回收系统(Cycle System)1600’用于载板的自动回收。
可以看出加热腔是PECVD系统的一个重要部分,然而现有技术的缺点是加热腔在冷却状态下启动时常常会由于启动瞬间电流过大而引起保险丝烧坏,从而导致设备损坏。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一,特别是解决加热腔在冷却状态下启动瞬间电流过大而导致设备损坏的缺陷。
为达到上述目的,本发明一方面提出一种加热腔的加热控制方法,包括以下步骤:检测加热腔的当前温度;根据所述加热腔的当前温度判断所述加热腔是否处于冷却状态;如果判断所述加热腔处于冷却状态,则根据所述设定的目标温度计算初始加热温度,其中,所述初始加热温度小于所述设定的目标温度;并控制加热装置以所述初始加热温度对所述加热腔进行加热。
本发明实施例可在加热腔启动时首先判断加热腔是否处于冷却状态,且一旦判断加热腔处于冷却状态则降低设定温度,从而减小启动电流,避免对设备造成损害。
在本发明的一个实施例中,在所述根据当前温度和初始加热温度对加热腔进行加热之后,还包括:如果判断所述加热腔未处于冷却状态,则控制所述加热装置根据所述当前温度和设定的目标温度对所述加热腔进行加热。
在本发明的一个实施例中,其中,按照调整步长逐步地提高所述初始加热温度,直至所述初始加热温度等于所述设定的目标温度。即本发明实施例的加热控制方法采用多次攀升加热的方式逐步地提高加热腔的加热温度,从而可以使得加热腔的加热更加平稳。
在本发明的一个实施例中,所述调整步长根据所述设定的目标温度计算得到。具体地,所述调整步长T2为T1/N,所述初始加热温度为T2×(I+2),其中,N为正整数,I为调整次数,T1为设定的目标温度,且(I+2)小于或等于N。
本发明另一方面还提出了一种加热控制装置,包括温度检测模块,用于检测加热腔的当前温度;判断模块,用于根据所述温度检测模块检测的所述加热腔的当前温度判断所述加热腔是否处于冷却状态;和控制模块,用于在所述判断模块判断所述加热腔处于冷却状态时,根据所述设定的目标温度计算初始加热温度,其中,所述初始加热温度小于所述设定的目标温度,并控制加热装置以所述初始加热温度启动对所述加热腔的加热。
通过该加热控制装置可在加热腔启动时首先判断加热腔是否处于冷却状态,且一旦判断加热腔处于冷却状态则降低设定温度,从而减小启动电流,避免对设备造成损害。
在本发明的一个实施例中,所述控制模块还用于在所述判断模块判断所述加热腔未处于冷却状态时,根据所述当前温度和设定的目标温度对所述加热腔进行加热。
在本发明的一个实施例中,其中,所述加热控制装置还包括初始加热温度调整模块,所述初始加热温度调整模块用于按照调整步长逐步地提高初始加热温度调整模块,直至所述初始加热温度等于所述设定的目标温度。即本发明实施例的加热控制装置采用多次攀升加热的方式逐步地提高加热腔的加热温度,从而可以使得加热腔的加热更加平稳。
在本发明的一个实施例中,所述初始加热温度和所述调整步长根据所述设定的目标温度计算得到。具体地,所述调整步长T2为T1/N,所述初始加热温度为T2×(I+2),其中,N为正整数,I为调整次数,T1为设定的目标温度,且(I+2)小于或等于N。
本发明在一方面还提出了一种加热腔的加热控制系统,包括:加热装置;和如上所述的加热控制装置;其中,所述加热控制装置用于检测加热腔的当前温度;根据所述加热腔的当前温度判断所述加热腔是否处于冷却状态;如果判断所述加热腔处于冷却状态,则根据所述设定的目标温度计算初始加热温度,其中,所述初始加热温度小于所述设定的目标温度;所述加热装置用于根据所述初始加热温度对所述加热腔进行逐步加热。
在本发明的一个实施例中,所述加热控制装置还用于如果判断所述加热腔未处于冷却状态,则控制加热装置根据所述当前温度和设定的目标温度对所述加热腔进行加热。
在本发明的一个实施例中,其中,所述加热装置还用于按照调整步长逐步地提高所述初始加热温度,直至所述初始加热温度等于所述设定的目标温度。
在本发明的一个实施例中,所述调整步长根据所述设定的目标温度计算得到。
在本发明的一个实施例中,所述调整步长T2为T1/N,所述初始加热温度为T2×(I+2),其中,N为正整数,I为调整次数,T1为设定的目标温度,且(I+2)小于或等于N。
通过本发明实施例的加热控制系统可在加热腔启动时首先判断加热腔是否处于冷却状态,且一旦判断加热腔处于冷却状态则降低加热装置的设定温度,从而减小启动电流,避免对设备造成损害。
本发明再一方面还提出了一种加热腔,包括:加热腔本体;设置在所述加热腔本体之内的多个加热装置;和控制所述多个加热装置的加热控制装置,所述加热控制装置为如上所述的加热控制装置。
在本发明的一个实施例中,所述加热装置为红外灯管。通过该加热腔可在加热腔启动时首先判断加热腔是否处于冷却状态,且一旦判断加热腔处于冷却状态则降低加热装置的设定温度,从而减小启动电流,避免对设备造成损害。
本发明实施例再一方面还提出了一种等离子体设备,包括如上所述的加热腔。在本发明的一个实施例中,所述等离子体设备为PVD设备或PECVD设备。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为一种PECVD系统的结构图;
图2为本发明实施例的加热腔的加热控制方法流程图;
图3为本发明实施例的多次攀升加热的流程图;
图4为本发明实施例的加热控制装置结构图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
对于加热腔中的加热装置而言,例如红外灯管,由于加热腔需要在预定的时间之内加热到目标温度,因此如果加热腔处于冷却状态,其与目标温度的差值很大,则就需要提高加热装置的功率。然而在加热腔冷却状态启动的瞬间,加热装置可视为电阻性负载,因此如果此时的功率较大就会产生很大的瞬态电流,从而致使设备损坏。
因此在本发明实施例中,在为加热腔加热之初首先需要判断加热腔是否处于冷却状态,一旦判断所述加热腔处于冷却状态,则降低加热装置的设定温度,从而减小启动电流,避免对设备造成损害。
如图2所示,为本发明实施例的加热腔的加热控制方法流程图,该方法包括以下步骤:
步骤S201,检测加热腔的当前温度。
步骤S202,根据加热腔的当前温度判断加热腔是否处于冷却状态。具体地,判断加热腔的当前温度是否大于温度阈值Tc,如果大于温度阈值Tc,则说明该加热腔未处于冷却状态,因此执行步骤S203;反之,如果小于温度阈值Tc,则说明该加热腔处于冷却状态,此时则执行步骤S204。在本发明的一个实施例中,温度阈值Tc约为0-250度。
步骤S203,如果判断所述加热腔未处于冷却状态,则根据所述当前温度和设定的目标温度计算加热功率并启动加热腔的加热装置对加热腔进行加热。在本发明的实施例中,加热装置为红外灯管。
步骤S204,如果判断所述加热腔处于冷却状态,则根据设定的目标温度计算初始加热温度,并根据当前温度和初始加热温度对加热腔进行加热,其中,初始加热温度小于设定的目标温度。这样通过选择小于设定的目标温度的初始加热温度可以有效地降低启动时的瞬态电流。在本发明的一个实施例中,初始加热温度与设定的目标温度相关。
步骤S205,按照调整步长逐步地提高初始加热温度直至初始加热温度等于设定的目标温度。本发明采用多次攀升加热的方式逐步地提高加热腔的加热温度,从而可以使得加热腔的加热更加平稳。
在本发明的一个实施例中,初始加热温度和调整步长根据设定的目标温度计算得到。其中,可设T1为设定的目标温度,则调整步长T2为T1/N,初始加热温度为T2×(I+2),其中,N为正整数,I为调整次数,且(I+2)小于或等于N。
具体地,如图3所示,为本发明实施例的多次攀升加热的流程图,具体包括:
步骤S301,以初始加热温度(T2×2)作为启动时的目标温度计算加热功率并启动加热装置,并将调整次数I设为0,对加热腔进行预定时间(例如等待10s)的加热。
步骤S302,将I+1,并根据调整步长T2对初始加热温度进行调整,其中,调整后的初始加热温度为T2×3。
步骤S303,对加热腔进行预定时间(例如等待10s)的加热,并判断调整次数I是否达到调整最大值,其中,所述调整最大值等于N-1。如果判断未达到调整最大值,则返回步骤S302,如果判断到达调整最大值,则停止调整以当前调整后的初始加热温度对加热腔进行持续加热,直至加热腔达到目标温度。
本发明实施例可在加热腔启动时首先判断加热腔是否处于冷却状态,且一旦判断加热腔处于冷却状态则降低设定温度,从而减小启动电流,避免对设备造成损害。另外本发明采用多次攀升加热的方式逐步地提高加热腔的加热温度,从而可以使得加热腔的加热更加平稳。
如图4所示,为本发明实施例的加热控制装置结构图。该加热控制装置1000包括温度检测模块1100、判断模块1200和控制模块1300。温度检测模块1100用于检测加热腔的当前温度。判断模块1200用于根据温度检测模块1100检测的加热腔的当前温度判断加热腔是否处于冷却状态。控制模块1300用于在判断模块1200判断加热腔处于冷却状态时,根据设定的目标温度计算初始加热温度,其中,初始加热温度小于设定的目标温度,并以初始加热温度启动对加热腔的加热,以及根据调整步长逐步地提高初始加热温度直至初始加热温度等于所述设定的目标温度。
在本发明的一个实施例中,控制模块1300还用于在判断模块1200判断加热腔未处于冷却状态时,根据当前温度和设定的目标温度对加热腔进行加热。
在本发明的实施例中,加热控制装置1000还包括初始加热温度调整模块1400,用于按照调整步长逐步地提高所述初始加热温度,直至所述初始加热温度等于所述设定的目标温度。其中,初始加热温度和调整步长均根据设定的目标温度计算得到。具体地,所述调整步长T2为T1/N,所述初始加热温度为T2×(I+2),其中,N为正整数,I为调整次数,且(I+2)小于或等于N。
本发明实施例还提出了一种加热腔的加热控制系统,包括加热装置和如上所述的加热控制装置1000。其中,加热控制装置1000用于检测加热腔的当前温度,根据所述加热腔的当前温度判断所述加热腔是否处于冷却状态,如果判断所述加热腔处于冷却状态,则根据所述设定的目标温度计算初始加热温度,其中,所述初始加热温度小于所述设定的目标温度。加热装置用于根据所述初始加热温度对所述加热腔进行逐步加热。
在本发明的一个实施例中,所述加热控制装置还用于如果判断所述加热腔未处于冷却状态,则控制加热装置根据所述当前温度和设定的目标温度对所述加热腔进行加热。
在本发明的实施例中,所述加热装置还用于按照调整步长逐步地提高所述初始加热温度,直至所述初始加热温度等于所述设定的目标温度。其中,在本发明的一个实施例中,所述调整步长根据所述设定的目标温度计算得到。在本发明的一个实施例中,所述调整步长T2为T1/N,所述初始加热温度为T2×(I+2),其中,N为正整数,I为调整次数,T1为设定的目标温度,且(I+2)小于或等于N。
本发明实施例还提出了一种加热腔,包括:加热腔本体,设置在加热腔本体之内的多个加热装置,和控制多个加热装置的加热控制装置。在本发明的一个实施例中,加热装置为红外灯管。当然在本发明的其他实施例中,也可以选择其他的加热装置进行控制。
通过该加热腔可在加热腔启动时首先判断加热腔是否处于冷却状态,且一旦判断加热腔处于冷却状态则降低加热装置的设定温度,从而减小启动电流,避免对设备造成损害。
本发明实施例再一方面还提出了一种等离子体设备,包括如上所述的加热腔。在本发明的一个实施例中,所述等离子体设备为PVD设备或PECVD设备。通过本发明实施例的等离子体设备可以在启动加热腔对晶片进行加热时首先加热腔是否处于冷却状态,且一旦判断加热腔处于冷却状态则降低加热装置的设定温度,从而减小启动电流,避免对等离子体设备造成损害。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。