CN102668034A - 加热控制系统及具备该加热控制系统的成膜装置、以及温度控制方法 - Google Patents

加热控制系统及具备该加热控制系统的成膜装置、以及温度控制方法 Download PDF

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Abstract

利用多个加热器对被加热物进行加热期间，为了实现不依赖于多个加热器电源特性偏差的加热控制系统，本发明的加热控制系统包括：检测出被加热物温度的热电偶（6M）、温度控制单元（3M）和温度控制单元（3S1）、检测出功率值（Wm）的电流/电压检测单元（5M）和检测出当前功率（PVs1）的电流/电压检测单元（5S1）、以及计算出目标功率（SPs1）的目标功率计算单元（1S1）。温度控制单元（3M）输入目标温度（SPm）和当前温度（PVm），并进行功率控制以使当前温度（PVm）与目标温度（SPm）相一致，目标功率计算单元（1S1）输入功率值（Wm），将功率值（Wm）和规定比率相乘以计算出目标功率（SPs1），温度控制单元（3S1）输入目标功率（SPs1）和当前功率（PVs1），并进行功率控制以使当前功率（PVs1）与目标功率（SPs1）相一致。

Description

加热控制系统及具备该加热控制系统的成膜装置、以及温度控制方法
技术领域
本发明涉及利用多个加热器对被加热物进行温度控制的加热控制系统及具备该加热控制系统的成膜装置、以及温度控制方法。
背景技术
作为一种在基板上形成薄膜的1种工艺，有生长化合物半导体结晶的MOCVD（金属有机化学气相沉积：Metal Organic Chemical VaperDeposition）法。例如，在发光二极管、半导体激光器、太空太阳能功率器件及高速器件的制造中使用该MOCVD法。
在MOCVD法中，首先将基板载放到载放台上，利用加热器对基板进行加热。之后，导入三甲基镓（TMG）等有机金属气体和氨气（NH3）等氢化物气体作为对成膜作贡献的原料气体，从而使其在该基板上进行气相反应，并在基板上形成化合物半导体结晶的膜。在该成膜处理中，为了确保较高面内均匀性，需要使基板温度均匀、或设定成与该装置匹配的适当的温度分布图案。因此，已知的基板温度控制法有例如专利文献1所记载那样利用多个加热器进行温度控制的分区控制（zone control）。
图7是表示如上所述那样利用多个加热器进行温度控制的分区控制系统的结构的框图。此外，在图7中示出利用主加热器M和2个子加热器S1/S2这3个加热器的分区控制的情形。
如图7所示，现有加热控制系统包括例如称作序列发生器等的上位的控制设备101，温度控制单元102，分配器103，主加热器M和子加热器S1/S2各自的电源即加热器电源104M、104S1和104S2，以及热电偶（TC）105。
在现有加热控制系统中，利用控制设备101将目标温度SPm设定到温度控制单元102。将设置在加热器附近的热电偶105的检测温度作为当前温度PVm输入到温度控制单元102。之后，利用目标温度SPm和当前温度PVm进行PID运算，并输出经PID运算后的控制输出MVm。暂且将控制输出MVm输入到分配器103。之后，从分配器103输出到各加热器的加热器电源104M、104S1和104S2。
从分配器103向主加热器M用加热器电源M输入温度控制单元102的输出值MVm。此外，向子加热器S1和S2用加热器电源S1和S2分别输入输出值MVs1和MVs2。输出值MVs1和MVs2分别是如下式（1）、（2）那样在分配器103内部对温度控制单元102的输出值MVm乘上一定比率αs1和αs2的值。
MVs1=MVm×αs1  (1)
MVs2=MVm×αs2  (2)
此时，若加热器电源104S1和104S2分别为功率控制规格的电源，则分别向子加热器S1和S2提供与提供给主加热器M的功率呈一定比率（αs1、αs2）的功率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公开专利公报“特开2009-74148号公报(2009年4月9日公开)”
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是，各加热器电源的输出特性（输入信号与输出值的关系）存在偏差。因此，在图7所示的现有加热控制系统中，在实际提供给子加热器S1和S2的功率比率（相对于提供给主加热器M的功率的比率）和设定比率（αs 1、αs2）之间产生偏差。
本发明是鉴于上述现有问题而完成的，其目的在于提供一种不依赖于多个加热器电源的特性偏差的加热控制系统和具备该加热控制系统的成膜装置、以及温度控制方法。
用于解决技术问题的技术手段
为了解决上述问题，本发明的加热控制系统包括：用于对被加热物进行加热的主加热器和子加热器；以及将功率提供给所述主加热器的主加热器电源和将功率提供给所述子加热器的子加热器电源，对主加热器进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度，对子加热器进行功率控制以使提供给主加热器的第一功率和提供给子加热器的第二功率成为规定比率，该加热控制系统的特征在于，包括：对被加热物的温度进行检测的温度检测单元；主加热器用温度控制单元和子加热器用温度控制单元；检测出所述第一功率的主加热器用功率检测单元和检测出所述第二功率的子加热器用功率检测单元；以及计算出所述第二功率的目标值的目标功率计算单元，所述主加热器用温度控制单元输入目标温度的设定值和所述温度检测单元的温度检测值，并控制所述第一功率以使该温度检测值与目标温度的设定值相一致，所述目标功率计算单元输入由所述主加热器用功率检测单元检测出的第一功率检测值，将该第一功率检测值与规定比率相乘以计算出所述第二功率的目标值，所述子加热器用温度控制单元输入所述第二功率的目标值和由子加热器用功率检测单元检测出的第二功率检测值，并控制第二功率以使该第二功率检测值与所述第二功率的目标值相一致。
本发明的加热控制系统包括：用于对被加热物进行加热的主加热器和子加热器；以及将功率提供给所述主加热器的主加热器电源和将功率提供给所述子加热器的子加热器电源，本发明的加热控制系统是进行以下加热控制即进行分区控制的系统：对主加热器进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度，对子加热器进行功率控制以使提供给主加热器的第一功率和提供给子加热器的第二功率成为规定比率。
根据上述结构，所述主加热器用温度控制单元输入目标温度的设定值和所述温度检测单元的温度检测值，并控制所述第一功率以使该温度检测值与目标温度的设定值相一致。另一方面，所述子加热器用温度控制单元输入所述第二功率的目标值和由子加热器用功率检测单元检测出的第二功率检测值，并控制第二功率以使该第二功率检测值与所述目标功率值相一致。此时，由所述目标功率计算单元计算出子加热器的第二功率的目标值。此外，所述目标功率计算单元输入由主加热器用功率检测单元检测出的第一功率检测值，将该第一功率检测值与规定比率相乘以计算出所述第二功率的目标值。
这样，子加热器用温度控制单元将子加热器用功率检测单元检测出的第二功率检测值进行反馈以进行功率控制，因此，不受子加热器电源的输出规格的影响，能忽略输出特性偏差。此外，目标功率计算单元基于由主加热器用功率检测单元检测出的第一功率检测值即实际提供给主加热器的第一功率来计算出第二功率的目标值，因此，能消除实际提供给主加热器的第一功率与实际提供给子加热器的第二功率之比、同所设定的规定比率之间的偏差。因此，根据上述结构，能将第一功率和第二功率之间的比率始终保持为一定状态。
如上所述，根据上述结构，能实现不依赖于多个加热器电源特性偏差的加热控制系统。
此外，为了解决上述问题，本发明的温度控制方法在利用主加热器和子加热器对被加热物进行加热时，进行功率控制以使提供给主加热器的第一功率和提供给子加热器的第二功率成为规定比率，进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度，该温度控制方法的特征在于，包括：温度检测工序，该温度检测工序对被加热物的温度进行检测；主加热器温度控制工序，该主加热器温度控制工序控制所述第一功率以使由所述温度检测工序检测出的被加热物的温度检测值与目标温度的设定值相一致；目标功率计算工序，该目标功率计算工序检测出提供给主加热器的第一功率，将检测出的第一功率检测值与规定比率相乘以计算出所述第二功率的目标值；以及子加热器功率控制工序，该子加热器功率控制工序检测出提供给子加热器的第二功率，控制所述第二功率以使检测出的第二功率检测值与所述第二功率的目标值相一致。
由此，能实现不依赖于多个加热器电源特性偏差的温度控制方法。
发明效果
根据本发明，能带来以下效果：即，实现不依赖于多个加热器电源的特性偏差的加热控制系统。
本发明的其它目的、特征以及优点通过以下所示的记载可以充分了解。另外，通过参照附图所进行的以下说明，可知道本发明的优点。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的加热控制系统的结构的框图。
图2表示主加热器和子加热器中控制信号的关系，（a）是对主加热器的温度控制单元的输入输出信号进行说明的示意图，（b）是对子加热器的温度控制单元的输入输出信号进行说明的示意图，（c）是表示对于主加热器和子加热器的、输入到温度控制单元的信号及输出信号的表。
图3是表示本发明的其它实施方式的加热控制系统的结构的框图。
图4表示目标功率计算单元所保存的表，（a）是表示表中所存储的当前温度和规定比率之间的对应关系的表，（b）是表示当前温度和规定比率之间的对应关系的曲线图。
图5是表示本发明的另一其它实施方式的加热控制系统的结构的框图。
图6是表示本发明的另一其它实施方式的加热控制系统的结构的框图。
图7是表示现有加热控制系统的结构的框图。
图8是表示适用了本发明的一实施方式的加热控制系统的成膜装置的1个示例即MOCVD装置的简要结构的剖视图。
具体实施方式
（实施方式1）
基于图1和图2，在下面对本发明的一实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的加热控制系统（以下，记载为本加热控制系统）的结构的框图。此外，在本发明的附图中，相同的参考标号表示相同的部分或相当的部分。
举出使用主加热器M及2个子加热器S1、S2来进行3分区温度控制的加热控制系统作为本加热控制系统的示例，以进行说明。另外，本实施方式的加热控制系统所使用的多个加热器不限于上述示例，只要包含主加热器和子加热器即可。
如图1所示，本加热控制系统包括：控制设备1、对主加热器M用电源进行控制的主加热器电源控制系统2M、对子加热器S1用电源进行控制的子加热器电源控制系统2S1、以及对子加热器2S2用电源进行控制的子加热器电源控制系统2S2。
控制设备1在其内部包括用于子加热器S1/S2的目标功率计算单元1S1/1S2。作为这种控制设备1，例如举出称作PLC（可编程逻辑控制器：Programmable Logic Controller）的控制装置。
主加热器电源控制系统2M包括：温度控制单元3M（主加热器用温度控制单元）、主加热器M用电源即主加热器电源4M、检测出从主加热器电源4M输出的电流值和电压值的电流/电压检测单元5M（主加热器用功率检测单元）、主加热器M、以及设置在主加热器M附近的热电偶（TC）6M（温度检测单元）。
此外，子加热器电源控制系统2S1包括：温度控制单元3S1（子加热器用温度控制单元）、子加热器S1用电源即子加热器电源4S1、检测出从子加热器4S1输出的电流值和电压值的电流/电压检测单元5S1（子加热器用功率检测单元）、以及子加热器S1。此外，子加热器电源控制系统2S2包括：温度控制单元3S2（子加热器用温度控制单元）、子加热器S2用电源即子加热器电源4S2、检测出从子加热器电源4S2输出的电流值和电压值的电流/电压检测单元5S2（子加热器用功率检测单元）、以及子加热器S2。
接下来，对利用加热控制系统的本实施方式的温度控制方法（以下，称为本温度控制方法）进行说明。本温度控制方法是用于进行以下控制的方法：即，对主加热器M进行温度控制以使热电偶6M的检测温度成为目标温度，对子加热器S1/S2进行功率控制以使提供给主加热器M的功率值Wm和提供给子加热器S1/S2的当前功率PVs1/PVs2成为规定比率，进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度SPm。本温度控制方法包含：利用热电偶6M对被加热物的温度进行检测的温度检测工序、主加热器温度控制工序、目标功率计算工序、以及子加热器功率控制工序。
在主加热器温度控制工序中，通过主加热器M的电源控制，对当前温度PVm进行控制以使热电偶6M的检测温度成为目标温度SPm。首先，利用控制设备1，对主加热器电源控制系统2M的温度控制单元3M设定目标温度SPm。此外，将设置在主加热器M附近的热电偶6M的检测温度作为当前温度PVm输入到温度控制单元3M。温度控制单元3M基于输入的目标温度SPm和当前温度PVm进行PID运算，计算出输出到主加热器电源4M的控制输出MVm。若输入控制输出MVm，则主加热器电源4M将与该控制输出MVm相对应的电流/电压提供给主加热器M。在主加热器电源控制系统2M中，利用电流/电压检测单元5M检测出提供给主加热器M的电流值和电压值。将电流/电压检测单元5M检测出的电流值Im和电压值Vm（功率值Wm＝Im×Vm）输入到控制设备1。
在子加热器功率控制工序中，对提供给子加热器S1/S2的当前功率PVs1/PVs2进行检测，通过子加热器S1/S2的电源控制，进行功率控制以使当前功率PVs1/PVs2与目标功率SPs1/SPs2相一致。子加热器S1的功率控制方法与子加热器S2的功率控制方法基本相同。此处，对子加热器S1的功率控制方法进行说明。
首先，利用控制设备1对子加热器电源控制系统2S1的温度控制单元3S1设定目标功率SPs1。此外，将提供给子加热器S1的功率作为当前功率PVs1输入到温度控制单元3S1。另外，利用电流/电压检测单元5S1检测出当前功率PVs1。温度控制单元3S1基于所输入的目标功率SPs1和当前功率PVs1进行PID运算，计算出输出到子加热器电源4S1的控制输出MVs1。若输入控制输出MVs1，则子加热器电源4S1将与该控制输出MVs1相对应的电流/电压提供给子加热器S1。
此处，通过目标功率计算工序，利用控制设备1内部的目标功率计算单元1S1/1S2来计算出子加热器S1/S2的目标功率SPs1/SPs2。在目标功率计算工序中，检测出提供给主加热器M的功率值Wm，将功率值Wm与规定比率相乘来计算出目标功率SPs1/SPs2。
向目标功率计算单元1S1输入由电流/电压检测单元5M检测出的功率值Wm。目标功率计算单元1S1保持子加热器S1功率值对于功率值Wm（主加热器M的功率值）的比率αs1，将功率值Wm和比率αs1相乘，以计算出目标功率SPs1。以下式（3）来表示目标功率SPs1。
SPs1=Wm×αs1  (3)
此外，与目标功率计算单元1S1相同地，向目标功率计算单元1S2输入由电流/电压检测单元5M所检测出的功率值Wm。目标功率计算单元1S2保持子加热器S2功率值对于功率值Wm（主加热器M的功率值）的比率αs2，将功率值Wm和比率αs2相乘，以计算出目标功率SPs2。以下式（4）来表示目标功率SPs2。
SPs2=Wm×αs2  (4)
图2表示主加热器M和子加热器S1/S2中控制信号的关系，图2（a）是对输出主加热器M的控制信号的温度控制单元3M的输入输出信号进行说明的示意图，图2（b）是对输出子加热器S1（S2）的控制信号的温度控制单元3S1（3S2）的输入输出信号进行说明的示意图，图2（c）是表示对于主加热器M和子加热器S1的、输入到温度控制单元的信号及输出信号的表。另外，在图2（a）～（c）中，对于主加热器M和子加热器S 1，将从控制器或目标功率计算单元输入到温度控制单元的输入信号作为“SP”，将反馈并输入到温度控制单元的输入信号作为“PV”，将温度控制单元的输出信号作为“MV”，以对标记进行统一化。
如图2（a）和（c）所示，向主加热器电源控制系统2M的温度控制单元3M，输入目标温度值作为信号SP，输入设置在主加热器M附近的热电偶6M的检测温度值（当前温度）作为反馈信号PV。
此外，如图2（b）和（c）所示，向子加热器电源控制系统2S1（2S2）的温度控制单元3S1（3S2），输入目标功率值作为信号SP，输入由电流/电压检测单元5S1（5S2）检测出的电流/电压值（当前功率）作为反馈信号PV。
由此，在本加热控制系统中，主加热器电源控制系统2M将设置在主加热器M附近的热电偶6M的检测温度反馈到温度控制单元3M以进行温度控制。此外，子加热器电源控制系统2S1/2S2分别反馈电流/电压检测单元5S1/5S2的检测功率以进行功率控制，因此，不受子加热器电源S1/S2的输出规格的影响，能忽略输出特性的偏差。
此外，根据本加热控制系统，其结构如下：由电流/电压检测单元5M检测出主加热器M的功率值，输入到控制设备1。此外，基于输入到控制设备1的主加热器M的功率值，来设定子加热器S1/S2各自的目标功率。根据主加热器M的功率值波动，利用设定比率αs1/αs2来设定子加热器S1/S2各自的目标功率。这样，以主加热器功率的一定比率来计算出各子加热器的目标功率，主加热器和各子加热器之间的功率比率不与设定比率αs1/αs2发生偏差，将功率比率始终控制成一定。
此外，主加热器M和子加热器S1/S2中各加热器的电阻值劣化因使用环境、各加热器而不同。因此，在现有加热控制系统中，各分区中的加热器电阻值随时间的变化比例不相同，PID控制中的P值、I值、D值等初始设定的控制调整值不相一致。其结果为产生温度稳定性较差的问题。
根据本加热控制系统，主加热器电源控制系统2M和子加热器电源控制系统2S1/S2S分别具备进行PID控制的温度控制单元（3M、3S1、3S2）。因此，即使在由于主加热器M和子加热器S1/S2中各加热器电阻值随时间变化而电阻值平衡发生变化的情况下，通过独立地调整温度控制单元3M/3S1/3S2的控制参数（P值、I值、D值），从而能稳定地维持温度控制性并能抑制被加热物面内温度分布偏差。
（实施方式2）
基于图3，在以下对本发明的其它实施方式进行说明。图3是表示本实施方式的加热控制系统（以下，记载为本加热控制系统）的结构的框图。
如图3所示，本加热控制系统的结构为，向控制设备1输入设置在主加热器M附近的热电偶6M的检测温度值。控制设备1将输入的检测温度值输出到温度控制单元3M作为当前温度PVm。温度控制单元3M基于输入的目标温度SPm和当前温度PVm进行PID运算，计算出要输出到主加热器电源4M的控制输出MVm。
此外，在本加热控制系统中，目标功率计算单元1S1/1S2保存有表T，该表T表示热电偶6M的检测温度值（当前温度PVm）和比率αs1/αs2之间的关系。若向控制设备1输入检测温度值（当前温度），则目标功率计算单元1S1将该检测温度值和表T进行对照，确定与当前温度相对应的比率αs1。之后，将输入的主加热器M的功率值Wm和比率αs 1相乘，以计算出目标功率SPs 1。此外，与目标功率计算单元1S 1相同地，若向控制设备1输入检测温度值（当前温度），则目标功率计算单元1S2将该检测温度值和表T进行对照，确定与当前温度相对应的比率αs2。之后，将输入的主加热器M的功率值Wm和比率αs2相乘，以计算出目标功率SPs2。
接着，对目标功率计算单元1S1/1S2所保存的表T进行具体说明。图4表示目标功率计算单元1S1/1S2所保存的表T，图4（a）是表示表T中所存储的当前温度PVm与比率αs1及αs2之间的对应关系的表，图4（b）是表示当前温度PVm与比率αs1及αs2之间的对应关系的曲线图。
在图4（a）（b）所示的表T中，例如，在当前温度PVm为300℃的情况下，目标功率计算单元1S1确定为比率αs1＝0.16，目标功率计算单元1S2确定为比率αs2＝0.23。之后，将该确定的比率αs1/αs2与功率值Wm相乘，以计算出目标功率SPs1/SPs2。即，在本加热控制系统中，以当前温度PVm的函数（设为αs1（PVm）、αs2（PVm））来分别表示子加热器S1/S2的功率值相对于主加热器M功率值Wm的比率。由此，将目标功率SPs1定义为如下式（5）的PVm的函数。
SPs1=Wm×αs1(PVm)  (5)
此外，与目标功率SPs1相同地，将目标功率SPs2定义为如下式（6）的PVm的函数。
SPs2=Wm×αs2(PVm)  (6)
如上所述，以当前温度PVm的函数来表示子加热器S1/S2的功率值相对于主加热器M功率值Wm的比率，因此，能与热电偶6M的检测温度的温度域相配合地来调整子加热器S1/S2的功率值比率。因此，根据本加热控制系统，能在热电偶6M检测出的整个温度域中，将3个分区调整为相同的温度分布。
（实施方式3）
基于图5，在以下对本发明的另一其它实施方式进行说明。图5是表示本实施方式的加热控制系统（以下，记载为本加热控制系统）的结构的框图。
如图5所示，本加热控制系统的结构如下：即，在温度控制单元3S1/3S2内部具备目标功率计算单元1S1/1S2。作为这种温度控制单元3S1/3S2，可使用例如山武（株式会社）制造的DMC 50等可编程的温度调节器。
在本加热控制系统中，向子加热器电源控制系统2S1的温度控制单元3S1输入主加热器功率值Wm、以及正在提供给子加热器S1的当前功率PVs1。目标功率计算单元1S1保存有比率αs1。若向温度控制单元3S1输入主加热器M的功率值Wm，则目标功率计算单元1S1将功率值Wm和比率αs1相乘，以计算出子加热器S1的目标功率。温度控制单元3S1基于由内部目标功率计算单元1S1计算出的目标功率和当前功率PVs1进行PID运算，计算出输出到子加热器电源4S1的控制输出MVs1。
这样，在本加热控制系统中，在温度控制单元3S1内部计算出子加热器S1的目标功率而不是在控制设备1内部进行计算。因此，不经由控制设备1来进行子加热器S1的电源控制，从而能不依赖于控制设备1的处理时间而执行子加热器S1的温度控制处理。此外，增加进行加热的分区数（增加子加热器数目等）的情况下，能不变更控制设备1的程序就能进行对应。因而，根据本加热控制系统，能缩短温度控制处理时间。
（实施方式4）
基于图6，在以下对本发明的另一其它实施方式进行说明。图6是表示本实施方式的加热控制系统（以下，记载为本加热控制系统）的结构的框图。
如图6所示，本加热控制系统的结构如下：即，在温度控制单元3S1/3S2内部具备目标功率计算单元1S1/1S2，且将设置在主加热器M附近的热电偶6M的检测温度值（当前温度PVm）输入到温度控制单元3S1/3S2。
温度控制单元3S1/3S2内部的目标功率计算单元1S1/1S2保存有表T，该表T表示热电偶6M的检测温度值（当前温度PVm）和比率αs1/αs2之间的关系。若向温度控制单元3S1输入检测温度值（当前温度），则目标功率计算单元1S1将该检测温度值和表T进行对照，确定与当前温度相对应的比率αs1。之后，将输入的主加热器M的功率值Wm和比率αs1相乘，以计算出子加热器S1的目标功率。此外，与目标功率计算单元1S1相同地，若向温度控制单元3S2输入检测温度值（当前温度），则目标功率计算单元1S2将该检测温度值和表T进行对照，确定与当前温度相对应的比率αs2。之后，将输入的主加热器M的功率值Wm和比率αs2相乘，以计算出子加热器S2的目标功率。
温度控制单元3S1基于由内部目标功率计算单元1S1计算出的目标功率和当前功率PVs1进行PID运算，计算出输出到子加热器电源4S1的控制输出MVs1。此外，温度控制单元3S2基于由内部目标功率计算单元1S2计算出的目标功率和当前功率PVs2进行PID运算，计算出输出到子加热器电源4S2的控制输出MVs1。
根据本加热控制系统，在温度控制单元3S1/3S2内部计算出子加热器S1/S2的目标功率而不是在控制设备1内部进行计算。因此，不经由控制设备1来进行子加热器S1/S2的电源控制，从而能不依赖于控制设备1的处理时间而执行子加热器S1/S2的温度控制处理。此外，增加进行加热的分区数（增加子加热器数目等）的情况下，能不变更控制设备1的程序就能进行对应。
而且，由于目标功率计算单元1S1/1S2保存有表示热电偶6M的检测温度值（当前温度PVm）和比率αs1/αs2之间的关系的表T，因此，能在热电偶6M检测出的整个温度域中，将3个分区调整为相同的温度分布。
（成膜装置）
能将上述本加热控制系统适用到在基板上形成薄膜的成膜装置。适用本加热控制系统的成膜装置优选为利用MOCVD法来生长化合物半导体结晶的MOCVD装置。适用本加热控制系统的MOCVD装置只要是对基板进行分区加热的现有公知装置即可。
图8是表示适用本加热控制系统的成膜装置的一示例即MOCVD装置的简要结构的剖视图。
如图8所示，MOCVD装置100包括：反应炉10，该反应炉10具有作为生长室的反应室11，该反应室11将内部与大气一侧相隔离以保持气密状态；基板保持构件13，该基板保持构件13设于反应室11内且载放多个被处理基板12；以及气体提供部20，该气体提供部20设于与基板保持构件13相对的位置且向被处理基板12提供多种原料气体。
基板保持构件13安装于旋转传递构件14的一端，旋转传递构件14可利用未图示的旋转机构进行自转。此外，在基板保持构件13的下侧设有基板加热加热器15。
利用MOCVD装置100在被处理基板12的主表面上形成薄膜时，从气体提供部20将原料气体导入到反应室11。此时，利用基板加热加热器15经由基板保持构件13对被处理基板12进行加热，促进被处理基板12上的成膜化学反应，从而在被处理基板12上形成薄膜。由气体排出口11a来排出通过被处理基板12上方的气体。此外，设于反应炉10上侧的气体提供部20大致为圆筒状。
此外，基板加热加热器15具备主加热器M、子加热器S1及子加热器S2。主加热器M、子加热器S1及子加热器S2均为以旋转传递构件14为轴的同心圆状，从旋转传递构件14到外侧按该顺序来设置。
在MOCVD装置100中，为了使被处理基板12的温度均匀，利用主加热器M、子加热器S1及子加热器S2来进行分区控制。为了该分区控制，采用本实施方式的加热控制系统。
换言之，本发明的加热控制系统的特征在于以下结构。
即，换言之其特征在于，包括：对被加热物进行加热的主加热器和多个子加热器、向各加热器提供功率的加热器电源、对各加热器电源进行控制的温度控制单元、检测出提供给多个加热器的电流和电压的电流/电压检测单元、位于被加热物附近的温度检测单元、以及计算出各子加热器目标功率的目标功率计算单元，基于所述温度检测单元的温度检测值将所述主加热器控制成目标温度，并且，各子加热器将提供给各子加热器的电流/电压值（功率值）控制成目标功率值，该目标功率值是由目标功率计算单元根据提供给主加热器的电流/电压的检测值和预定比率来计算出的。此外，上述结构中，优选使得用来计算出各子加热器的目标功率值的比率能随着当前温度而改变。此外，在上述结构中，优选所述温度控制单元在其内部包含目标功率计算单元。
如上所述，本发明的加热控制系统包括：用于对被加热物进行加热的主加热器和子加热器；以及将功率提供给所述主加热器的主加热器电源和将功率提供给所述子加热器的子加热器电源，对主加热器进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度，对子加热器进行功率控制以使提供给主加热器的第一功率和提供给子加热器的第二功率成为规定比率，该加热控制系统为以下结构，包括：对被加热物的温度进行检测的温度检测单元；主加热器用温度控制单元和子加热器用温度控制单元；检测出所述第一功率的主加热器用功率检测单元和检测出所述第二功率的子加热器用功率检测单元；以及计算出所述第二功率的目标值的目标功率计算单元，所述主加热器用温度控制单元输入目标温度的设定值和所述温度检测单元的温度检测值，并控制所述第一功率以使该温度检测值与目标温度的设定值相一致，所述目标功率计算单元输入由所述主加热器用功率检测单元检测出的第一功率检测值，将该第一功率检测值与规定比率相乘以计算出所述第二功率的目标值，所述子加热器用温度控制单元输入所述第二功率的目标值和由子加热器用功率检测单元检测出的第二功率检测值，并控制第二功率以使该第二功率检测值与所述第二功率的目标值相一致。
另外，如上所述，本发明的成膜装置是具有上述加热控制系统的结构。
此外，如上所述，本发明的温度控制方法在利用主加热器和子加热器对被加热物进行加热时，对主加热器进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度，对子加热器进行功率控制以使提供给主加热器的第一功率和提供给子加热器的第二功率成为规定比率，该温度控制方法包括：温度检测工序，该温度检测工序对被加热物的温度进行检测；主加热器温度控制工序，该主加热器温度控制工序控制所述第一功率以使由所述温度检测工序检测出的被加热物的温度检测值与目标温度的设定值相一致；目标功率计算工序，该目标功率计算工序检测出提供给主加热器的第一功率，将检测出的第一功率检测值与规定比率相乘以计算出所述第二功率的目标值；以及子加热器功率控制工序，该子加热器功率控制工序检测出提供给子加热器的第二功率，控制所述第二功率以使检测出的第二功率检测值与所述第二功率的目标值相一致。
因此，能带来以下效果：即，实现不取决于多个加热器电源的特性偏差的加热控制系统。
此外，在本发明的加热控制系统中，所述目标功率计算单元保存有表示所述温度检测值与所述规定比率之间的关系的表，对照所输入的温度检测值和所述表，以确定所述规定比率。
根据上述结构，所述目标功率计算单元保存有表示所述温度检测值与所述规定比率之间的关系的表，对照所输入的温度检测值和所述表，以确定所述规定比率，因此，能根据温度检测值来改变第一功率和第二功率之间的比率。由此，在温度检测单元检测出的温度检测值中的低温域到高温域的整个温度域内，能实现温度分布适当的加热控制。
此外，在本发明的加热控制系统中，优选在所述子加热器用温度控制单元的内部包括所述目标功率计算单元。
根据上述结构，通过利用在内部具有运算第二功率的目标值的功能的子加热器用温度控制单元，能仅利用子加热器用温度控制单元就能进行温度控制。因此，根据上述结构，若与利用例如PLC等控制设备计算出第二功率目标值的情形相比，则能构建不依赖于控制设备的处理时间的温度控制循环。
为了解决上述问题，本发明的成膜装置的特征在于具备上述加热控制系统。
通过将上述加热控制系统使用到成膜装置，对于更换加热器时或加热器电阻值随时间变化等情况，也能确保基板温度分布的再现性。由此，能形成特性稳定的化合物半导体结晶的膜。
本发明不限于上述各实施方式，可在权利要求书所示的范围内进行各种变更，关于适当组合不同实施方式中分别揭示的技术手段而得到的实施方式，也包含在本发明的技术范围内。
工业上的实用性
可将本发明应用到在被称作成膜装置等的、利用多个加热器来加热被加热物的装置中进行温度控制的场合。
标号说明
1             控制设备
1S1、1S2      目标功率计算单元
2M            主加热器电源控制系统
3M            温度控制单元（主加热器用温度控制单元）
4M            主加热器电源
5M            电流/电压检测单元（主加热器用功率检测单元）
6M            热电偶（温度检测单元）
2S1、2S2      子加热器电源控制系统
3S1、3S2      温度控制单元（子加热器用温度控制单元）
4S1、4S2      子加热器电源
5S1、5S2      电流/电压检测单元（子加热器用功率检测单元）
SPm           目标温度（目标温度的设定值）
PVm           当前温度（温度检测值）
Wm            功率值（第一功率检测值）
SPs1、SPs2    目标功率（第二功率的目标值）
PVs1、PVs2    当前功率（第二功率检测值）
T             表

Claims (5)

1.一种加热控制系统，包括：
用于对被加热物进行加热的主加热器和子加热器；以及
将功率提供给所述主加热器的主加热器电源和将功率提供给所述子加热器的子加热器电源，对主加热器进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度，对子加热器进行功率控制以使提供给主加热器的第一功率和提供给子加热器的第二功率成为规定比率，该加热控制系统的特征在于，包括：
对被加热物的温度进行检测的温度检测单元；
主加热器用温度控制单元和子加热器用温度控制单元；
检测出所述第一功率的主加热器用功率检测单元和检测出所述第二功率的子加热器用功率检测单元；以及
计算出所述第二功率的目标值的目标功率计算单元，
所述主加热器用温度控制单元输入目标温度的设定值和所述温度检测单元的温度检测值，并控制所述第一功率以使该温度检测值与目标温度的设定值相一致，
所述目标功率计算单元输入由所述主加热器用功率检测单元检测出的第一功率检测值，将该第一功率检测值与规定比率相乘以计算出所述第二功率的目标值，
所述子加热器用温度控制单元输入所述第二功率的目标值和由子加热器用功率检测单元检测出的第二功率检测值，并控制第二功率以使该第二功率检测值与所述第二功率的目标值相一致。
2.如权利要求1所述的加热控制系统，其特征在于，所述目标功率计算单元具有表示所述温度检测值与所述规定比率之间的关系的表，对照所输入的温度检测值和所述表，以确定所述规定比率。
3.如权利要求1或2所述的加热控制系统，其特征在于，在所述子加热器用温度控制单元的内部具备所述目标功率计算单元。
4.一种成膜装置，其特征在于，具备权利要求1～3中任一项所述的加热控制系统。
5.一种温度控制方法，在利用主加热器和子加热器对被加热物进行加热时，对主加热器进行温度控制以使被加热物的温度成为目标温度，对子加热器进行功率控制以使提供给主加热器的第一功率和提供给子加热器的第二功率成为规定比率，该温度控制方法的特征在于，包括：
温度检测工序，该温度检测工序对被加热物的温度进行检测；
主加热器温度控制工序，该主加热器温度控制工序控制所述第一功率以使由所述温度检测工序检测出的被加热物的温度检测值与目标温度的设定值相一致；
目标功率计算工序，该目标功率计算工序检测出提供给主加热器的第一功率，将检测出的第一功率检测值与规定比率相乘以计算出所述第二功率的目标值；以及
子加热器功率控制工序，该子加热器功率控制工序检测出提供给子加热器的第二功率，控制所述第二功率以使检测出的第二功率检测值与所述第二功率的目标值相一致。
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