CN113924641A - 用于工件加热的混合控制系统 - Google Patents

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孙大伟
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Abstract

公开一种将工件加热到期望的温度的系统及方法。此系统及方法在创建更高效地对工件进行加热的混合方法时考虑了温度器件的物理限制，例如时滞、温度偏差及校准。首先，使用开环控制对工件进行加热，以将工件加热到阈值温度。在达到阈值温度之后，利用闭环维持模式。在某些实施例中，在开环加温模式与闭环维持模式之间采用开环维持模式。另外，还公开一种使用接触式热电偶校准高温计的方法。

Description

用于工件加热的混合控制系统
技术领域
本公开的实施例涉及用于对衬底进行加热(且更具体来说，用于将衬底高效地加热到期望的温度)的系统。
背景技术
半导体器件的制作涉及多个分立且复杂的工艺。半导体衬底通常在制作过程期间经历许多工艺。这些工艺可在处理室中进行，所述处理室可维持在与环境不同的处理条件下。
在处理之前和/或在处理之后对衬底进行加热在许多半导体制作工艺中是常见的。在许多情形中，衬底被加热到高温。此种预热可有助于防止当冷的衬底接触热的台板(platen)时发生衬底翘曲、爆裂及移动。这些现象可导致颗粒的产生及处理不当，且可降低总的处理良率。
另外，在一些实施例中，可在使衬底经受冷工艺(cold process)之后对衬底进行加温，以消除当衬底离开处理室时发生冷凝的可能性。
将工件加热到特定温度的能力并不简单。通常，存在两种用于测量工件的温度的技术。
第一种技术是使用压靠工件的接触式热电偶。热电偶测量工件的温度。然而，存在与这种方法相关联的三个缺点。第一，热电偶可能不会记录工件的实际温度。举例来说，工件与热电偶之间可能不存在完美的热传导。因此，由热电偶测量的温度可能不精确。第二，热电偶可能具有时滞。举例来说，随着工件的温度改变，在热电偶测量温度的这种改变之前会存在延迟。第三，具有新涂层(coating)的每一新型工件都需要带有永久贴合的热电偶的校准工件，因为涂层会改变发射率(emissivity)。这是为了确保特定工件与涂层组合的精确温度读数(reading)。这是非常昂贵且耗时的工艺。
第二种技术是使用高温计或其他红外传感器来远程测量工件的温度。然而，使用红外线的温度测量可能不精确，因为硅的发射率随着温度的变化而改变。换句话说，如果高温计是在特定的温度下进行校准，那么在不接近校准温度的温度下的读数将是错误的。
因此，当试图将工件从第一温度(例如，室温)加热到第二较高温度时，这两种测量技术都是有问题的。接触式热电偶的温度偏差及时滞可能难以控制加热源以使工件达到期望的温度。硅的改变的发射率使得使用高温计在宽的温度范围内进行温度测量变得即使不是不可能，也是困难的。
因此，如果存在一种控制系统来精确地对工件进行加热而不利用带有永久贴合的热电偶的校准工件，那么将是有益的。此外，如果控制系统使用接触式热电偶和/或高温计进行操作，那么将是有利的。
发明内容
公开一种将工件加热到期望的温度的系统及方法。此系统及方法在创建更高效地对工件进行加热的混合方法时考虑了温度器件的物理限制，例如时滞、温度偏差及校准。首先，使用开环控制对工件进行加热，以将工件加热到阈值温度。在达到阈值温度之后，利用闭环维持模式。在某些实施例中，在开环加温模式与闭环维持模式之间采用开环维持模式。另外，还公开一种使用接触式热电偶校准高温计的方法。
根据一个实施例，公开一种用于控制工件的温度的系统。所述系统包括：温度传感器；加热元件；以及控制器，与所述温度传感器及所述加热元件进行通信，其中所述控制器包括处理单元及存储器件，其中所述存储器件包含指令，所述指令在由所述处理单元执行时能够使所述控制器：以开环加温模式运行，其中所述控制器使用开环控制对所述工件进行加热，直到达到阈值温度；以及以闭环维持模式运行，其中所述控制器使用闭环控制将所述工件的温度维持在目标温度。在某些实施例中，所述温度传感器具有时滞，且所述存储器件还包含在由所述处理单元执行时能够使所述控制器进行以下操作的指令：在达到所述阈值温度之后以开环维持模式运行，其中所述控制器使用开环控制粗略地维持所述工件的所述温度；以及在一持续时间之后，从开环维持模式切换到所述闭环维持模式。在一些实施例中，所述持续时间至少与所述时滞一样长。在某些实施例中，所述阈值温度被选择成使得在所述开环加温模式期间所述工件的所述温度不超过所述目标温度。在某些实施例中，以所述闭环维持模式运行包括：对所述温度传感器的输出进行采样；对所述温度传感器的温度偏差-如果有的话-进行修正；对所述温度传感器的时滞-如果有的话-进行补偿；以及使用所述温度传感器的经修正及补偿的输出作为比例-积分-微分控制环路的输入来确定送至所述加热元件的输出。在一些实施例中，对所述时滞进行补偿包括利用逆低通滤波器，其中所述逆低通滤波器的时间常数等于所述温度传感器的所述时滞。在某些实施例中，所述温度传感器包括接触式热电偶。在某些实施例中，所述温度传感器包括高温计。
根据另一实施例，公开一种将工件加热到目标温度的方法。所述方法包括：以开环加温模式运行，其中控制器使用开环控制对加热元件进行控制，直到达到阈值温度；以及以闭环维持模式运行，其中所述控制器基于来自温度传感器的测量、使用闭环控制将所述工件的温度维持在目标温度。在某些实施例中，所述方法还包括：以开环维持模式运行，其中所述控制器在切换到所述闭环维持模式之前使用开环控制将所述工件的温度粗略地维持一持续时间。在某些实施例中，所述温度传感器具有时滞，且所述持续时间至少与所述时滞一样长。在某些实施例中，以所述闭环维持模式运行包括：对所述温度传感器的输出进行采样；对所述温度传感器的温度偏差-如果有的话-进行修正；对所述温度传感器的时滞-如果有的话-进行补偿；以及使用所述温度传感器的经修正及补偿的输出作为比例-积分-微分控制环路的输入来确定送至所述加热元件的输出。在某些实施例中，对所述时滞进行补偿包括利用逆低通滤波器，其中所述逆低通滤波器的时间常数等于所述温度传感器的所述时滞。在某些实施例中，所述温度传感器包括高温计，且所述方法还包括：在所述开环加温模式之前使用接触式热电偶通过以下方式校准所述高温计：将工件加热到由所述接触式热电偶确定的已知温度；停留在所述已知温度达一持续时间，所述持续时间大于所述接触式热电偶的时滞；以及将所述高温计的输出关联到由所述接触式热电偶确定的所述已知温度。
根据另一实施例，一种非暂时性计算机可读介质，包含指令，所述指令在由控制器执行时能够使所述控制器：以开环加温模式运行，其中所述控制器使用开环控制使用加热元件对工件进行加热，直到达到阈值温度，所述阈值温度由温度传感器进行测量；以及以闭环维持模式运行，其中所述控制器基于由所述温度传感器进行的测量、使用闭环控制将所述工件的温度维持在目标温度。在某些实施例中，所述温度传感器具有时滞，且所述非暂时性计算机可读介质还包含在由所述控制器执行时能够使所述控制器进行以下操作的指令：在达到所述阈值温度之后以开环维持模式运行，其中所述控制器使用开环控制粗略地维持所述工件的所述温度；以及在一持续时间之后，从开环维持模式切换到闭环维持。在某些实施例中，所述持续时间至少与所述时滞一样长。在某些实施例中，所述阈值温度被选择成使得在所述开环加温模式期间所述工件的所述温度不超过所述目标温度。在某些实施例中，以所述闭环维持模式运行包括：对所述温度传感器的输出进行采样；对所述温度传感器的温度偏差-如果有的话-进行修正；对所述温度传感器的时滞-如果有的话-进行补偿；以及使用所述温度传感器的经修正及补偿的输出作为比例-积分-微分控制环路的输入来确定送至所述加热元件的输出。在某些实施例中，对所述时滞进行补偿包括利用逆低通滤波器，其中所述逆低通滤波器的时间常数等于所述温度传感器的所述时滞。
附图说明
为了更好地理解本公开，参照附图，所述附图通过引用并入本文，且在附图中：
图1是根据一个实施例的使用接触式热电偶来测量工件的温度的处理室。
图2是示出用于对工件进行加热的顺序的流程图。
图3是示出工件的温度及施加到加热元件的功率随着时间的变化而变化的曲线图。
图4示出可用于一些实施例中的闭合控制环路(closed control loop)。
图5是根据一个实施例的使用高温计来测量工件的温度的处理室。
图6是根据一个实施例的使用高温计与用来校准高温计的接触式热电偶的处理室。
图7是示出使用接触式热电偶来校准高温计的顺序的流程图。
具体实施方式
如上所述，在许多应用中，在衬底被处理之前对衬底进行预热是有利的。因此，可用于快速加热衬底的系统将是有益的。
图1示出根据一个实施例的衬底加热系统100的侧视图。衬底加热系统100包括处理室101，处理室101可维持在接近真空条件(例如小于100mTorr)下。处理室101的外部是加热元件110。来自加热元件110的光可穿过用作处理室101的一侧的窗口，例如石英窗口102。此加热元件110可为加热灯阵列。举例来说，可使用卤钨灯泡(tungsten halogen lightbulb)朝工件发射能量。
卤钨灯泡发射的功率的波长介于从约400nm到2600nm的范围内，峰值处于近似1000nm。在波长600nm与1800nm之间，发射功率至少是最大发射功率的一半。
在其他实施例中，发光二极管(light emitting diode，LED)可提供热能。在一些情况下，LED是使用镓及氮(GaN)或者氮化铟及氮化镓(InGaN)制作的。这些LED发射光的波长与p型材料和n型材料之间的带隙能量(bandgap energy)有关。因此，对于使用GaN及InGaN制作的LED，波长倾向于处于约450nm到500nm。
如图1中所示，加热元件110可设置在工件10的上方，或者可设置在工件10的下方。因此，加热元件110的位置不受本公开限制。
在处理室101的外部可设置有控制器130。此控制器130包括处理单元131及存储器件132。处理单元131可为任何合适的组件，例如微处理器、嵌入式处理器、应用专用电路、可编程电路、微控制器或其他类似器件。此存储器件132包含指令，所述指令在由处理单元131执行时能够使控制器130实行本文中阐述的功能。此存储器件132可为非易失性存储器，例如闪存只读存储器(Flash Read Only Memory，Flash ROM)、电可擦除ROM或其他合适的器件。在其他实施例中，存储器件132可为易失性存储器，例如随机存取存储器(randomaccess memory，RAM)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)。
控制器130与加热元件110进行通信。控制器可使加热元件110通电，且还可确定供应到加热元件110的功率的量。换句话说，控制器130可确定供应到加热元件110的功率的适当可变的量，以实现期望的工件温度。
在处理室101中(例如在工件支架(workpiece support)上)还设置有工件10。接触式热电偶120可实体接触工件10。控制器130经由电线121与接触式热电偶120进行电通信。因此，控制器130能够经由接触式热电偶120监控工件10的温度。
因此，接触式热电偶120、控制器130及加热元件110形成闭环控制系统，其中控制器130经由接触式热电偶120监控工件10的温度且相应地调节送至加热元件110的功率。
如上所述，接触式热电偶120可具有两个缺点；温度偏差及时滞。因此，可实行校准以将由接触式热电偶120记录的温度与工件10的实际温度相关联。举例来说，可将工件放置在处理室中且将工件加热到已知温度。此工件可为热电偶工件，所述热电偶工件是具有嵌入的热电偶的工件。然后记录由接触式热电偶测量的温度。这可在多个温度下实行以创建示出工件的测量温度及实际温度的曲线图或表格。如上所述，处理室101可具有石英窗口102。在此实施例中，石英窗口102的温度可作为处理室101内的温度的代表(proxy)。在另一实施例中，可在处理室101内设置器件，例如硅试片(silicon coupon)。器件的温度可作为处理室101内的温度的代表。校准过程可包括实际的工件温度、处理室101内的温度以及由接触式热电偶测量的温度。基于此数据，可确定关系。因此，可基于从接触式热电偶120接收的测量以及可选地处理室101中的石英窗口102的温度来确定工件10的实际温度。在某些实施例中，确定温度偏差的表征测试(characterization testing)可由系统供应商(systemvendor)或组件供应方实行。换句话说，以上阐述的校准技术可单独地且在与以下阐述的其余工艺不同的时间实行。
与接触式热电偶120相关联的第二个问题是它的时滞。据估计，工件10达到特定温度的时间与接触式热电偶检测到此温度的时间之间的持续时间可为几秒。在某些实施例中，用于确定特定接触式热电偶120的时滞的表征测试可由系统供应商或组件供应方来实行。因此，实际时滞可被提供到执行以下阐述的方法的控制器130。
换句话说，接触式热电偶就像低通滤波器，以一定的时间延迟传递信号。低通滤波器可使用以下公式进行数字构建：
Sfiltered,i＝(1-f)*Sfiltered,i-1+f*Sraw,i，
其中，Sraw,i是时间i处的原信号
Sfiltered,i是时间i处的滤波信号
Sfiltered,i-1是时间i-1处的滤波信号，且
f＝Tsample/(Tsample+τfilter)，其中
Tsample是数据采样时间间隔，且
τfilter是低通滤波器的时间常数。
此方程可用于将信号延迟近似τfilter。
接触式热电偶120充当低通滤波器，使得其测量滞后于实际温度一定的时间延迟。因此，为了重建原始信号，可创建逆低通滤波器，所述逆低通滤波器基于滤波后的信号来恢复原始信号。求解以上方程的Sraw,i，得出以下结果：
Sraw,i＝Sfiltered,i-1+(Sfiltered,i-Sfiltered,i-1)/f
因此，通过以有规律的时间间隔对测量(例如Tsample)进行采样，并记录测量，可使用逆低通滤波器来重建当前时间处的工件10的实际温度。
这种逆低通滤波器可能会引入噪声且因此当温度存在微小改变时可能会更精确。
已经阐述了消除温度偏差及时滞的技术，可创建混合控制系统来对工件10进行加热。
图2示出使用图1的系统以受控方式对工件10进行加热的流程图。控制器130可执行图2中阐述的过程。这在图3中以图表方式示出。首先，如过程200中所示，控制器向加热元件110施加第一功率水平330。此第一功率水平330使得工件10快速对工件进行加热，如图3中的线300所示。在第一持续时间320期间，控制器130以开环模式运行，其中控制器130向加热元件110施加第一功率水平330而不依赖于工件10的温度。第一持续时间320期间的模式可被称为开环加温模式。众所周知，开环控制意味着工件10的温度不影响供应到加热元件110的功率。因此，在某些实施例中，以开环加温模式中，施加到加热元件110的功率可保持恒定，直到达到阈值温度310。
尽管施加到加热元件110的第一功率水平330不取决于工件10的温度，但是控制器130在第一持续时间320期间仍使用接触式热电偶120监控工件10的温度。
如过程210中所示，只要工件10的温度尚未达到阈值温度310，控制器130便保持开环加温模式。一旦工件10的温度达到阈值温度310，控制器130便退出开环加温模式。
在某些实施例中，使用接触式热电偶120测量工件10的温度。在某些实施例中，基于温度增加的速率(即，线300的斜率)来选择阈值温度310。在某些实施例中，当确定阈值温度310时，考虑接触式热电偶120的温度偏差。在某些实施例中，当确定阈值温度310时，考虑接触式热电偶120的时滞。在其他实施例中，阈值温度310是凭经验确定的，以便在使工件10的温度不超过目标温度311的情况下实现快速预热时间。因此，阈值温度310小于目标温度311。举例来说，阈值温度310可比目标温度311低20℃到30℃。
当控制器130退出开环加温模式时，它进入开环维持模式，如过程220中所示。在具有第二持续时间321的此模式中，控制器130调节施加到加热元件110的功率，以试图维持工件10的温度。可在第二持续时间321期间将第二功率水平331施加到加热元件110。此第二功率水平331小于第一功率电平330。尽管工件的温度可能偏离此阈值温度310，但第二功率水平331可使工件10的温度粗略地保持在阈值温度310，如图3中所示。选择第二功率水平331以粗略地维持工件10的温度，直到第二持续时间321期满。短语“粗略地维持(roughlymaintain)”表示工件的温度可偏离阈值温度310高达20℃。第二持续时间321可等于或大于接触式热电偶120的时滞。如上所阐释，接触式热电偶120的时滞可为例如由系统供应商供应到控制器130的参数，或者可基于技术数据输入到控制器130。因此，在一个实施例中，控制器130在整个开环维持模式期间施加小于第一功率水平330的第二功率水平331，且在第二持续时间321期间保持第二功率水平331恒定。
这样一来，逆低通滤波器使用所有相当接近目标温度311的温度值进行操作。这可提高逆低通滤波器的精度。举例来说，在某些实施例中，接触式热电偶120的时滞可为约2.7秒。因此，在此实施例中，如过程230中所示，等待延迟可为至少2.7秒。
在等待延迟之后，控制器130切换到闭环维持模式，如过程240中所示。闭环维持模式具有第三持续时间322，如图3中所示。在这种模式下，控制器130使用来自接触式热电偶120的测量来确定施加到加热元件110的功率水平332。众所周知，闭环控制意味着供应到加热元件110的功率取决于工件10的温度。典型的闭环工艺如图4中所示。
首先，对来自温度传感器400的信号进行采样。温度传感器400可为如上所述的接触式热电偶120，或者如下所述的高温计。接下来，如过程410中所示，修正温度传感器读数中固有的温度偏差。这可通过向采样读数添加常数来实现。在另一实施例中，这可通过使用将测量温度转换为实际温度的查找表或方程来实现。同样，修正温度偏差的算法可由系统提供方或通过另一种方法提供。一旦已经修正温度值，便对温度传感器400中可能固有的时滞进行补偿，如过程420中所示。如上所述，这可使用时间常数等于温度传感器400的时滞的逆低通滤波器来实现。逆低通滤波器的输出代表工件10在当前时间的实际温度。如过程430中所示，然后将此值用作比例-积分-微分(Proportional-Integral-Derivative，PID)控制环路的输入。PID控制环路的输出用于向加热元件110施加适量的功率。这样一来，可严格控制工件10的温度。
由于控制器130使用开环控制(例如在第一持续时间320期间)及闭环控制(例如在第三持续时间322期间)，因此这种方法可被称为混合控制系统。
图5示出其中高温计140被用于测量工件10的温度的实施例。在此实施例中，接触式热电偶120被高温计140代替。高温计140可设置在处理室101的外部且可通过窗口向处理室101中发射光。当用于确定硅晶片的温度时，高温计140具有局限性。硅的光学性质使得使用红外技术测量工件的绝对温度变得困难。发射率是对材料通过辐射发射能量的能力的测量。在某些温度下，硅的发射率改变很快，且这使得用于精确测量绝对温度的红外成像变成一种不稳定技术。在某些温度下，硅的发射率几乎为零。随着硅的温度增加，硅的发射率也增加。在800℃下，硅的发射率几乎恒定在接近0.7。
因此，为了使用高温计140，在期望的温度下校准高温计140。换句话说，将工件加热到期望的温度。举例来说，工件可被放置在处理室中并被加热到已知温度。此工件可为热电偶工件，热电偶工件为具有嵌入的热电偶的工件。然后记录由高温计140测量的温度。这可在多个温度下实行，以便创建示出工件的测量温度及实际温度的曲线图或表格。因此，在期望的温度下，工件具有一定的发射率且高温计140被校准到所述发射率。
图6示出可用于校准高温计140的另一实施例。与前面的实施例不同，图6的实施例不利用热电偶工件。因此，此实施例可更容易地由系统的客户或用户实施。在此实施例中，仅利用高温计140来控制工件的温度，而接触式热电偶120仅用于校准高温计140。如上所述，为了使用高温计140，在期望的温度下校准高温计140。此校准过程如图7中所示。首先，如过程700中所示，将工件10加热到已知温度。举例来说，可将工件放置在处理室中，且将工件加热到由接触式热电偶120限定的已知温度。此已知温度可为工件将被加热到的期望温度，或者可为校准温度。由于接触式热电偶120可用于测量工件10的温度，因此不利用热电偶工件。如上所述，接触式热电偶120可具有温度偏差。当确定工件处于已知温度时，可考虑这一点。此外，由于接触式热电偶120具有固有的响应延迟，因此工件10保持在已知的设定点温度达足够的持续时间，如过程710中所示。此持续时间包括在内，以确保时间延迟为零。举例来说，此持续时间等于或大于接触式热电偶120的时滞。然后记录由高温计140测量的温度，如过程720中所示。这可在多个温度下实行，以便创建示出工件的测量温度及实际温度的曲线图或表格。然后将高温计140的输出关联到由接触式热电偶确定的已知温度，如过程730中所示。因此，在此已知温度下，工件具有一定的发射率且高温计140被校准到所述发射率。因此，如果利用具有新发射率的不同工件，则会重新校准高温计140。
一旦校准，高温计140便可用于测量工件10的温度，但仅处于校准温度附近。换句话说，高温计140可用于在第二持续时间321及第三持续时间322期间检测阈值温度310，但是在较低温度下是无效的，例如在第一持续时间320期间发现的那些。
高温计140也在其他方面不同于接触式热电偶120。举例来说，与接触式热电偶不同，高温计140测量工件10的瞬时温度。换句话说，高温计140没有时间延迟。
这些特性使得图2中所示的顺序同样适用于高温计。举例来说，由于高温计140不可测量低温，因此使用过程200中所示的开环加温模式。在此实施例中，阈值温度是高温计可精确测量工件10的温度时的温度。一旦达到阈值温度，控制器130便切换到开环维持模式，如过程220中所示。
控制器130在等待延迟期间保持此模式，如过程230中所示。然而，在某些实施例中，由于高温计140没有时滞，等待延迟可为零或接近零。控制器130然后切换到闭环维持模式，如过程240中所示。因此，在某些实施例中，当使用高温计140时，控制器130在达到阈值温度310时从开环加温模式直接移动到闭环维持模式。
此外，与闭环维持模式相关联的闭合控制环路可与图4中所示的闭合控制环路不同。具体来说，由于高温计140被校准到期望的温度，因此可省略过程410中所示的温度偏差校正。类似地，由于高温计140没有时滞，因此也可省略过程420中所示的对时滞进行补偿。
换句话说，高温计140的输出可直接用作PID控制环路的输入，如过程430中所示。
尽管以上公开阐述了具有控制器的系统，所述控制器具有能够使其实行图2中所示序列的指令，但是其他实施例也是可能的。举例来说，可将实行这些功能的指令下载到现有系统。换句话说，这些指令可(例如(举例来说)通过网络连接(未示出)、通过光盘只读存储器(compact disc read only memory，CD ROM)或通过另一种机制)下载到存储器件132中。这些指令可用任何编程语言编写且不受本公开限制。因此，在一些实施例中，可存在包含本文中阐述的指令的多个计算机可读介质。第一计算机可读介质可与处理单元131进行通信，如图1中所示。第二非暂时性计算机可读介质可为位于远离控制器130的CD ROM或不同的存储器件。可将包含在此第二非暂时性计算机可读介质上的指令下载到存储器件132上，以允许由控制器130执行指令。
本申请中的上述实施例可具有许多优点。首先，在处理之前对衬底进行加热是常见的半导体制作工艺。通过创建采用开环控制及闭环控制二者的混合控制系统，可使达到期望温度的时间最小化，从而提高通量。另外，使用闭环控制，对温度偏差及时滞-如果有的话-进行补偿使得工件的最终温度能够得到更严格的控制。举例来说，在一个测试中，将这种混合方法与传统的PID控制环路进行比较，其中控制器在整个加热过程中利用闭环控制。在每次测试中，目标温度为150℃。传统的闭环控制方法使得工件在22秒后达到目标温度。相比之下，在利用闭环控制之前的加温期间使用开环控制的混合方法使得工件在约10秒内达到目标温度。这种加热时间的急剧减少可显著提高通量。
本公开在范围上不受本文中所述具体实施例限制。实际上，根据上述说明及附图，除本文中所述之外的本公开的其他各种实施例及修改对于所属领域中的普通技术人员来说将显而易见。因此，此种其他实施例及修改旨在落于本公开的范围内。此外，尽管本文中已在用于特定目的的特定环境中的特定实施方案的上下文中阐述了本公开，但所属领域中的普通技术人员将认识到其适用性并不仅限于此且本公开可有益地出于任意数目的目的而在任意数目的环境中实施。因此，以上所提出的权利要求应根据本文中所述本公开的全部广度及精神来解释。

Claims (15)

1.一种用于控制工件的温度的系统，包括：
温度传感器；
加热元件；以及
控制器，与所述温度传感器及所述加热元件进行通信，其中所述控制器包括处理单元及存储器件，其中所述存储器件包含指令，所述指令在由所述处理单元执行时能够使所述控制器：
以开环加温模式运行，其中所述控制器使用开环控制对所述工件进行加热，直到达到阈值温度；以及
以闭环维持模式运行，其中所述控制器使用闭环控制将所述工件的温度维持在目标温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述温度传感器具有时滞，且所述存储器件还包含在由所述处理单元执行时能够使所述控制器进行以下操作的指令：
在达到所述阈值温度之后以开环维持模式运行，其中所述控制器使用开环控制粗略地维持所述工件的温度；以及
在一持续时间之后，从开环维持模式切换到所述闭环维持模式，其中所述持续时间至少与所述时滞一样长。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述阈值温度被选择成使得在所述开环加温模式期间所述工件的温度不超过所述目标温度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中以所述闭环维持模式运行包括：
对所述温度传感器的输出进行采样；
对所述温度传感器的温度偏差-如果有的话-进行修正；
对所述温度传感器的时滞-如果有的话-进行补偿；以及
使用所述温度传感器的经修正及补偿的输出作为比例-积分-微分控制环路的输入来确定送至所述加热元件的输出。
5.根据权利要求4所述的系统，其中对所述时滞进行所述补偿包括利用逆低通滤波器，其中所述逆低通滤波器的时间常数等于所述温度传感器的所述时滞。
6.一种将工件加热到目标温度的方法，包括：
以开环加温模式运行，其中控制器使用开环控制对加热元件进行控制，直到达到阈值温度；以及
以闭环维持模式运行，其中所述控制器基于来自温度传感器的测量、使用闭环控制将所述工件的温度维持在目标温度。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：
以开环维持模式运行，其中所述控制器在切换到所述闭环维持模式之前使用开环控制将所述工件的温度粗略地维持一持续时间，其中所述温度传感器具有时滞，且所述持续时间至少与所述时滞一样长。
8.根据权利要求6所述的方法，其中以所述闭环维持模式运行包括：
对所述温度传感器的输出进行采样；
对所述温度传感器的温度偏差-如果有的话-进行修正；
对所述温度传感器的时滞-如果有的话-进行补偿；以及
使用所述温度传感器的经修正及补偿的输出作为比例-积分-微分控制环路的输入来确定送至所述加热元件的输出。
9.根据权利要求8所述的方法，其中对所述时滞进行所述补偿包括利用逆低通滤波器，其中所述逆低通滤波器的时间常数等于所述温度传感器的所述时滞。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述温度传感器包括高温计，所述方法还包括：
在所述开环加温模式之前使用接触式热电偶通过以下方式校准所述高温计：
将工件加热到由所述接触式热电偶确定的已知温度；
停留在所述已知温度达一持续时间，所述持续时间大于所述接触式热电偶的时滞；以及
将所述高温计的输出关联到由所述接触式热电偶确定的所述已知温度。
11.一种非暂时性计算机可读介质，包含指令，所述指令在由控制器执行时能够使所述控制器：
以开环加温模式运行，其中所述控制器使用开环控制使用加热元件对工件进行加热，直到达到阈值温度，所述阈值温度由温度传感器进行测量；以及
以闭环维持模式运行，其中所述控制器基于由所述温度传感器进行的测量、使用闭环控制将所述工件的温度维持在目标温度。
12.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述温度传感器具有时滞，且所述非暂时性计算机可读介质还包含在由所述控制器执行时能够使所述控制器进行以下操作的指令：
在达到所述阈值温度之后以开环维持模式运行，其中所述控制器使用开环控制粗略地维持所述工件的温度；以及
在一持续时间之后，从开环维持模式切换到闭环维持模式，其中所述持续时间至少与所述时滞一样长。
13.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中所述阈值温度被选择成使得在所述开环加温模式期间所述工件的温度不超过所述目标温度。
14.根据权利要求11所述的非暂时性计算机可读介质，其中以所述闭环维持模式运行包括：
对所述温度传感器的输出进行采样；
对所述温度传感器的温度偏差-如果有的话-进行修正；
对所述温度传感器的时滞-如果有的话-进行补偿；以及
使用所述温度传感器的经修正及补偿的输出作为比例-积分-微分控制环路的输入来确定送至所述加热元件的输出。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读介质，其中对所述时滞进行所述补偿包括利用逆低通滤波器，其中所述逆低通滤波器的时间常数等于所述温度传感器的所述时滞。
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