TW201208497A - Heating control system, film forming apparatus equipped with same, and temperature control method - Google Patents

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Hidekazu Sakagami
Toshinori Okada
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Sharp Kk
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Description

201208497 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種藉由複數個加熱器對被加熱物進行溫 度控制之加熱控制系統、具備其之成膜裝置及溫度控制方 法。 【先前技術】 作為在基板上使薄膜成膜之製程之一，存在使化合物半 導體結晶成長之 MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition ’金屬有機化學氣相沈積）法。該^〇(：¥0法例如 於發光二極體、半導體雷射、空間太陽能設備及高速設備 之製造中使用。 於M0CVD法中，首先，在載置台上載置基板，藉由加熱 器對基板進行加熱。繼而，藉由在該基板上導入三甲基鎵 (TMG，Trimethylgallium)等有機金屬氣體與氨氣（Νη3)等氫 化合物氣體作為有助於成膜之原料氣體，使其發生氣相反 應，從而使化合物半導體結晶成膜於基板上。於該成膜處 理中，為確保較高之面内均勻性，必需使基板之溫度均勻， 或設定為符合該裝置之適當之溫度分佈圖案。因此，作為 基板之溫度控製法’例如已知如專利文獻丨所記載般，使用 複數個加熱器進行溫度控制之區域控制。 區域控制系統之構成的方塊圖 熱器Μ與2個輔助加熱器S1、ς 情形。 圖7係表7F如上所述使用複數個加熱器進行溫度控制之 3。再者，圖7中表示使用主加 S2該3個加熱器之區域控制之 155209.doc 201208497 如圖7所不，先前之加熱控制系統例如具備：定序器等的 上位控制機器101、溫度控制機構1〇2、>配器1〇3、主加熱 器Μ及輔助加熱器S1、S2各自之電源即加熱器電源i嶋、 104S1 及 104S2、以及熱電偶（TC，Them〇c〇upie)i〇5 〇 於先前之加熱控制系統中，自控制機器101將目標溫度 SPm設定於溫度控制機構1〇2中。溫度控制機構1〇2輸入當 前溫度PVm作為設置於加熱器附近之熱電偶iG5之檢測溫 度。繼而，輸出根據目標溫度SPm與當前溫度pVm而進行 PID(Prop〇rt_al-Integral_Derivative，比例積分·微分）演算 出之控制輸出MVm。控制輸出MVm暫時輸入至分配器1〇3 中。繼而，將控制輸出自分配器1〇3向各加熱器之加熱器電 源 104M、104S1 及 104S2輸出。 向主加熱器Μ用之加熱器電源M的輸出係自分配器1〇3輸 出溫度控制機構102之輸出值MVm。又，向輔助加熱器S1 及S2用之加熱器電源31及82的輸出分別係輸入輸出值 MVs 1及MVs2。輸出值MVs i及MVs2分別係如下述式（丨）及 (2)般，於分配器103内部將溫度控制機構1〇2之輸出值]^乂111 乘以一定比率as 1及as2之值。 MVsl=MVmxasl ⑴ MVs2=MVmxas2 ⑺ 此時’只要加熱器電源104S1及104S2分別為電力控制規 格之電源’則對輔助加熱器81及82分別供給相對於供給至 主加熱器Μ之電力為一定比率（asl、as2)之電力。 [先行技術文獻] 155209.doc 201208497 [專利文獻] [專利文獻1 ]曰本國公開專利公報「日本專利特開 2009-74148號公報（2009年4月9日公開）」 【發明内容】 [發明所欲解決之問題] 然而，加熱器電源之輸出特性（輸出值相對於輸入信號之 關係）存在各種偏差。因此，於圖7所示之先前之加熱控制 系統中，實際供給至輔助加熱器S1&S2之電力比率（相對於 供給至主加熱器Μ之電力）與設定比率（asl、as2)i間產生 偏差。 本發明係鑒於上述先前之問題而完成者，其目的在於提 供一種不依賴於複數個加熱器電源之特性偏差之加熱控制 系統、具備其之成膜裝置及溫度控制方法。 [解決問題之技術手段] 為解決上述課題，本發明之加熱控制系統之特徵在於， 具備：用於對被加熱物進行加熱之主加熱器及輔助加熱 器對上述主加熱盗供給電力之主加熱器電源、及對上述 輔助加熱器供給電力之辅助加熱器電源，且，主加熱器以 使被加熱物之溫度成為目標溫度之方式進行溫度控：：輔 助加熱器以使供給至主加熱器之第！電力與供給至輔助加 熱器之第2電力成為特定之比率之方式進行電力控制，且加 熱控制系統具備··檢測被加熱物之溫度之溫度檢測機構、 ^加熱器用溫度控制機構及辅助加熱器用溫度控制機構、 檢測上述第1電力之主加熱器用電力檢測機構、及檢測上述 155209.doc 201208497 第2電力之輔助加熱器用電力檢測機構、以及算出上述第2 電力之目標值之目標電力算出機構；上述主加熱器用溫度 控制機構輸入目標溫度之設定值及上述溫度檢測機構之溫 度檢測值’且以使該溫度檢測值與目標溫度之設定值一致 之方式控制上述第1電力；上述目標電力算出機構輸入由上 述主加熱用電力檢測機構所檢測之第i電力檢測值，並將 ^第1電力檢測值乘以特定之比率而算出上述第2電力之目 私值，上述輔助加熱器用溫度控制機構輸入上述第2電力之 柃值及由輔助加熱器用電力檢測機構所檢測之第2電力 檢測值’且以使該第2電力檢測值與上述第2電力之目標值 一致之方式控制第2電力。 本發明之加熱控制系統係如下系統：其具備用於對被加 熱物進行加熱之主加熱器及輔助加熱器、對上述主加熱器 供、。電力之主加熱器電源、及對上述輔助加熱器供給電力 辅助加熱器電源，且進行如下之加熱控制、即區域控制： 主加熱器以使被加熱物之溫度成為目標溫度之方式進行溫 度控制’輔助加熱器以使供給至主加熱器之第i電力與供給 至輔助加熱器之第2電力成為特定之比率之方式進行電力 控制。 、田根據土述構成’上述主加熱器用溫度控制機構輸入目標 恤度之6又疋值及上述溫度檢測機構之溫度檢測值，且以使 ^溫度㈣值與目標溫度之設定值一致之方式控制上述第 、電力另方面，上述輔助加熱器用溫度控制機構輸入上 述第2電力之目標值及由辅助加熱器用電力檢測機構所檢 155209.doc 201208497 測之第2電力檢測值，且以使該第 電力值一致之方式控制第2電力。檢測值與上述目標 制笫2電力此時，輔助加熱器之楚？ 電力之目私值係藉由上述目標電力算出機構而算 且，上述目標電力算出機構輸入由主加熱並 構所檢測之第1電力檢測值，將該^電力檢 測， 之比率而算出上述第2電力之目標值。 以特疋 =由於輔助加熱器用溫度控制機構係回饋由輔助加 …器用電力檢測機構所檢測之第2電力檢測值而進 控制’故而不受辅助加熱器電源之輸出規格之影響，可勿 1 見輸出特性之偏差。進而’目標電力算出機構係以由主:、 …器用電力檢測機構所檢測之第i電力檢測值、即實際供仏 至主加熱器之第！電力為基礎算出第2電力之目標值「因: 可消除實際供給至主加熱器之第1電力與實際供給至輔助 加熱器之第2電力之比率和所設定的特定比率之偏差。因 此，根據上述構成，可使^電力與第2電力之 固定狀態。 。〜马 。如上所述’根據上述構成’可實現不依賴於複數個加熱 器電源之特性偏差之加熱控制系統。 又，為解決上述課冑，本|明之溫度控制方法之特徵在 於：其係在使用主加熱器及輔助加熱器對被加熱物 熱時’以使供給至主加熱器之第工電力及供給至輔 之第2電力成為特定之比率之方式進行電力控制，且以使被 加…、物之度成為目標溫度之方式進行溫度控制者，且包 括··溫度檢測步驟’其檢測被加熱物之溫度；主加熱器溫 155209.doc 201208497 度控制步驟’其以使上述溫度檢測步驟中所檢測出之被力口 熱物之溫度檢測值與目標溫度之設定值—致之方式控制上 述第1電力’·目標電力算出步驟，其對供給至主加熱器之第 1電力進行檢測，將所檢測出之第i電力檢測值乘以特定之 比率而算出上述第2電力之目標值；以及輔助加熱器電力控 制步驟，其對供給至輔助加熱器之第2電力進行檢測，且以 使所檢測出之第2電力檢測值與上述第2電力之目標值一致 之方式控制上述第2電力》 藉此，可實現不依賴於複數個加熱器電源之特性偏差之 溫度控制方法。 [發明之效果] 根據本發明，發揮可實現不依賴於複數個加熱器電源之 特性偏差之加熱控制系統之效果。 本發明之其他目的、特徵及優點可藉由以下所示之記載 而充分理解。X ’本發明之優點可藉由參照隨附圖式之以 下之說明而明瞭。 【實施方式】 (實施形態1) 以下，根據圖1及圖2對本發明之一實施形態進行說明。 圖1係表示本實施形態之加熱控制系統（以下記為本加熱控 制系統）之構成的方塊圖。再者，於本發明之圖式中，相同 之參照符號表示相同部分或相當部分。 作為本加熱控制系統，列舉使用主加熱器肘及2個輔助加 …、器S1及S2進行3個區域之溫度控制之加熱控制系統為例 I55209.doc 201208497 進行說明。再者，本實施形態之加熱控制系統中所使用之 複數個加熱器並不限定於上述之例，只要包含主加熱器及 輔助加熱器便可。 如圖1所不，本加熱控制系統具備控制機器〗、控制主加 熱器Μ用之電源之主加熱器電源控制系統—、控制輔助加 熱器S1用之電源之輔助加熱器電源控制系統以卜及控制輔 助加熱器S2用之電源之輔助加熱器電源控制系統2S2。 控制機器1之内部具備用於辅助加熱器s丨.s 2之目標電力 算出機構1S1.1 S2。作為此種控制機器i，例如可列舉 PLC(Programmable L〇gic c〇ntr〇丨丨er，可程式邏輯控制器） 等控制裝置。 主加熱器電源控制系統2M具備溫度控制機構3M(主加熱 裔用溫度控制機構）、主加熱器M用之電源即主加熱器電源 4M、對自主加熱器電源4M輸出之電流值及電壓值進行檢測 之電流、電壓檢測機構5]^(主加熱器用電力檢測機構卜主 加熱器M、及設置於主加熱器！^附近之熱電偶（TC)6M(溫度 檢測機構）。 又，辅助加熱器電源控制系統2S1具備溫度控制機構 3S1(輔助加熱器用溫度控制機構）、輔助加熱器si用之電源 即輔助加熱器電源4S1、對自辅助加熱器電源4S1輸出之電 流值及電壓值進行檢測之電流、電壓檢測機構5Sl(辅助加 熱器用電力檢測機構）、及輔助加熱器s丨。又，辅助加熱器 電源控制系統2S2具備溫度控制機構3S2(辅助加熱器用溫 度控制機構）、輔助加熱器S2用之電源即輔助加熱器電源 155209.doc 10 201208497 4S2、對自輔助加熱器電源4S2輸出之電流值及電壓值進行 檢測之電流、電壓檢測機構5S2(辅助加熱器用電力檢測機 構）、及輔助加熱器S2。 其次，對加熱控制系統之本實施形態之溫度控制方法（以 下記為本溫度控制方法）進行說明。本溫度控制方法係用於 進行如下動作者：關於主加熱器M，以熱電偶6]^之檢測溫 度成為目標溫度之方式進行溫度控制，關於輔助加熱器 S1、S2，以供給至主加熱器M之電力值Wm及供給至輔助加 熱器SI、S2之當前電力PVs卜PVs2成為特定之比率之方式 進行電力控制，以被加熱物之溫度成為目標溫度SPm之方 式進行溫度控制。本溫度控制方法包括藉由熱電偶6M檢測 被加熱物之溫度之溫度檢測步驟、主加熱器溫度控制步 驟、目標電力算出步驟、及輔助加熱器電力控制步驟。 於主加熱器溫度控制步驟中，藉由主加熱器Μ之電源控 制，以熱電偶6Μ之檢測溫度成為目標溫度SPm之方式控制 當前溫度PVm。首先，自控制機器1於主加熱器電源控制系 統2M之溫度控制機構3M中設定目標溫度SPm。又，溫度控 制機構3M輸入設置於主加熱器Μ附近之熱電偶6M之檢測 溫度作為當前溫度PVm。溫度控制機構3Μ以所輸入之目標 溫度SPm及當前溫度PVm為基礎，並藉由PID演算而算出輸 出至主加熱器電源4M之控制輸出MVm。主加熱器電源4M 在輸入控制輸出MVm後，將與該控制輸出MVm相對應之電 流、電壓供給至主加熱器Μ。於主加熱器電源控制系統2M 中’供給至主加熱器Μ之電流值及電壓值藉由電流、電壓 155209.doc 11 201208497 檢測機構5M而檢測。藉由電流、電壓檢測機構5M所檢測出 之電流值Im及電壓值Vm(電力值Wm=Imx Vm)輸入至控制 機器1中。 於輔助加熱器電力控制步驟中，對供給至輔助加熱器 SI、S2之當前電力PVsI、PVs2進行檢測，並藉由輔助加熱 器SI、S2之電源控制，以當前電力pvsl、pvs2與目標電力 SPsl、SPs2—致之方式進行電力控制。輔助加熱器S1之電 力控制方法與輔助加熱器S2之電力控制方法基本相同。此 處’對輔助加熱器S 1之電力控制方法進行說明。 首先’由控制機器1於辅助加熱器電源控制系統2S丨之溫 度控制機構3 S 1中設定目標電力sPs 1。又，溫度控制機構3s! 輸入供給至輔助加熱器S1之電力作為當前電力pVsl。再 者，當前電力PVsl係藉由電流、電壓檢測機構5S1而檢測。 溫度控制機構3S1以所輸入之目標電力SPs丨及當前電力 PVs 1為基礎，並藉由PID演算而算出輸出至輔助加熱器電源 4S1之控制輸出MVs卜輔助加熱器電源4S1在輸入控制輸出 MVsl後，將與該控制輸出厘¥31相對應之電流、電壓供給 至輔助加熱器S1。 此處，輔助加熱器SI、S2之目標電力SPsl、Sps2係於目 標電力算出步驟中藉由控制機器部之目標電力算出機 構1S1、1S2而算出。於目標電力算出步驟中，對供給至主 加熱器Μ之電力值Wmit行檢測，將電力值wm乘以特定之 比率而算出目標電力SPsl、SPs2。
目標電力算出機構1S1輸入藉由電流、電壓檢測機構5M 155209.doc •12- 201208497 所檢測出之電力值Wm »目標電力算出機構IS 1保持辅助加 熱器S1相對於電力值wm(主加熱器Μ之電力值）之電力值之 比率asl ’將電力值wm乘以比率asl而算出目標電力SPsl。 目標電力SPsl係以下述式（3)之形式表示。 SPsl=Wmxasl 又’目標電力算出機構1S2與目標電力算出機構181相 同’輸入藉由電流、電壓檢測機構5M所檢測出之電力值 Wm。目標電力算出機構j S2保持辅助加熱器S2之電力值相 對於電力值Wm(主加熱器μ之電力值）之比率as2，將電力值 Wm乘以比率as2而算出目標電力Sps2。目標電力Sps2係以 下述式（4)之形式表示。 SPs2 = Wmxas2 (4) 圖2表示主加熱器Μ及輔肋知敍哭、ci 士 > a w & --
入信號設為「Ρ V」、 而統一標記。 c ，關於主加熱器Μ及辅助加熱器s j， 電力算出機構輸入至溫度控制機構中之 」、將回魅輸人至溫度㈣機構中之輸 將溫度控制機構之輸出信號設為「Mv 如圖2(a)及圖2(c)所示， 於主加熱器電源控制系統2Μ之溫 155209.doc 201208497 度控制機構3M中’輸入目標溫度之值作為信號SP，輸入設 置於主加熱器Μ附近之熱電偶6M之檢測溫度之值（當前溫 度）作為回饋信號PV。 又’如圖2(b)及圖2(c)所示’於輔助加熱器電源控制系統 2S1 (2S2)之溫度控制機構π 1(3S2)中，輸入目標電力之值作 為號SP，輸入藉由電流、電壓檢測機構5s丨（5 S2)所檢測 出之電流、電壓之值（當前電力）作為回饋信號PV。 如此’於本加熱控制系統中，主加熱器電源控制系統2M 係將設置於主加熱器Μ附近之熱電偶6M之檢測溫度回饋至 溫度控制機構3M而進行溫度控制。又，輔助加熱器電源控 制系統2S1、2S2係分別回饋電流、電壓檢測機構5S1、5S2 之檢測電力而進行電力控制，因此並不受輔助加熱器電源 S 1、S2之輸出規格影響，可忽視輸出特性之偏差。 又，根據本加熱控制系統，其構成為，主加熱器M之電 力值藉由電流、電壓檢測機構5M予以檢測，並輸入至控制 機器1中。並且，根據輸入至控制機器丨中之主加熱器M2 電力值設定輔助加熱||S1、S2各自之目標電力。輔助加熱 器si、S2各自之目標電力係對應於主加熱器M之電力值之 變動，根據設定比率asl、as2而予以設定。如此，由於各 輔助加熱器之目標電力係以主加熱器之電力之一定比率而 算出，因此主加熱器與各輔助加熱器之電力比率和設定比 率asl、as2之間不會產生偏差’而始終控制為固定。 又，主加熱器Μ及輔助加熱器S1、S2之各加熱器之電阻 值之劣化係因使用環境或各自之加熱器而不同。因此，於 •14· 155209.doc
201208497 先則之加熱控制系統中，各區域内之加熱器之電阻值之經 時變化成為不同比例，PID控制中之P值、〗值、d值等初始 »又疋之控制調整值不適合。其結果便會產生溫度穩定性變 差之問題。 根據本加熱控制系統，於主加熱器電源控制系統、及 輔助加熱器電源控制系統2S卜2S2中分別具備進行pid控制 之溫度控制機構（3M、3S1、3S2)。因此，即便於電阻值之 平衡藉由主加熱器M及輔助加熱器SI、S2之各加熱器之電 阻值之經時變化而發生變化之情形時，針對溫度控制機構
3Μ、3 S 1、3 S2，亦可藉由個別調整控制參數（ρ值、j值、D 值）而穩定維持溫度控制性，抑制被加熱物之面内溫度分佈 之偏差。 (實施形態2) 根據圖3對本發明之另一實施形態進行說明。圖3係表示 本實施形態之加熱控制系統（以下記為本加熱控制系統）之 構成之方塊圖。 如圖3所示，本加熱控制系統構成為，於控制機器丨中輸 入設置於主加熱器Μ附近之熱電偶6Μ之檢測溫度之值。控 制機器1將所輸入之檢測溫度之值作為當前溫度pVm向溫 度控制機構3M輸出。溫度控制機構3M以所輸入之目標溫产 SPm及當前溫度PVm為基礎’並藉由ρπ)演算而算出輸出至 主加熱器電源4M之控制輸出MVm。 又，於本加熱控制系統中，目標電力算出機構1S1、is2 保持有表示熱電偶6M之檢測溫度之值（當前溫度pVm)與比 155209.doc 15 201208497 率asl、as2之關係的表格τ。目標電力算出機構1S1在將檢 測溫度之值（當前溫度）輸入至控制機器丨後，對照該檢測溫 度之值與表格T’決定與當前溫度相對應之比率as卜繼而， 將所輸入之主加熱器M之電力值墀爪乘以比率asl而算出目 標電力SPsl。又，目標電力算出機構1S2與目標電力算出機 構1S1相同，在將檢測溫度之值（當前溫度）輸入至控制機器 1後，對照該檢測溫度之值與表格τ，決定與當前溫度相對 應之比率as2。繼而，將所輸入之主加熱器Μ之電力值冒爪 乘以比率as2而算出目標電力Sps2。 其次，對目標電力算出機構18卜1S2所保持之表格τ進行 具體說明。圖4表示目標電力算出機構以卜1S2所保持之表 格T，圖4(a)係表示記憶於表格τ中之當前溫度pVm與比率 asl及as2之對應關係之表，圖4(b)係表示當前溫度pVm與比 率asl及as2之對應關係之圖表。 於圖4(a)(b)所示之表格τ中，例如於當前溫度為 300°C之情形時’目標電力算出機構iS1決定比率 asl=0.16’目標電力算出機構132決定比率as2=〇.23。繼而， 將該決定出之比率as卜as2乘以電力值wm而算出目標電力 SPsl、SPs2。即，於本加熱控制系統中，輔助加熱器si、 S2之電力值相對於主加熱器M之電力值Wm之比率分別以 當前溫度PVm之函數（設為asl(pVm)、as2(pVm))之形式表 示。由此，目標電力SPsl係以如下述式之PVm之函數之 形式定義" (5) SPsl=Wm><asl (PVm) 155209.doc -16- 201208497 又’目標電力SPs2與目標電力spsl相同，係以如下述式 (6)之PVm之函數之形式定義。 SPs2=Wmxas2(PVm) ⑹ 如此，由於輔助加熱器SI、S2之電力值相對於主加熱器 Μ之電力值Wm之比率係以當前溫度pvm之函數之形式表 示，因此可根據熱電偶6M之檢測溫度之溫度區域而調整輔 助加熱器SI、S2之電力值之比率。因此，根據本加熱控制 系統’於藉由熱電偶6M所檢測之所有溫度區域内，可將3 個區域調整為相同之溫度分佈。 (實施形態3) 以下，根據圖5對本發明之又一實施形態進行說明。圖5 係表示本實施形態之加熱控制系統（以下記為本加熱控制 系統）之構成之方塊圖。 如圖5所示，本加熱控制系統構成為，溫度控制機構3§卜 3S2内部具備目標電力算出機構以卜1S2。作為此種溫度控 制機構3S1、3S2，例如可使用如山武股份有限公司製造之 DMC50等的可程式調溫器。 於本加熱控制系 '统中，在輔助加熱器電源控㈣系統2S1 之溫度控制機構3S1中輸入主加熱器之電力值勤、及向辅 助加熱器81供給之當前電力pVsl。目標電力算出機構m 保持有比率-。在片字主加熱器此電力值心輸入至溫度 控制機構3S1後’目標電力算出機構⑻將電力值勤乘以比 率—而算出輔助加熱器S1之目標電力。溫度控制機構⑻ 係以藉由内部之目標電力算出機構1S1而算出之目標電 155209.doc -17· 201208497 力、及當前電力PVsl為基礎，並藉由PID演算而算出輸出至 輔助加熱器電源4S1之控制輸出]viVs 1 » 如此，於本加熱控制系統中，輔助加熱器S1之目標電力 並非於控制機器1内部、而是於溫度控制機構3S1内部算 出。因此，輔助加熱器S1之電源控制係不經由控制機器夏 而進行’故而無需依賴於控制機器1之處理時間便可執行辅 助加熱器S1之溫度控制處理。又，於增加所要加熱之區域 數量（增加輔助加熱器之數量等）之情形時，無需變更控制機 器1之程式便可應對。因此，根據本加熱控制系統，可縮短 溫度控制處理時間。 (實施形態4) 以下，根據圖6對本發明之又一實施形態進行說明。圖6 係表示本實施形態之加熱控制系統（以下記為本加熱控制 系統）之構成之方塊圖。 如圖6所示，本加熱控制系統構成為，於溫度控制機構 3S1、3S2内部具備目標電力算出機構1S1、iS2，且設置於 主加熱器Μ附近之熱電偶6]^之檢測溫度之值（當前溫度 PVm)被輸入至溫度控制機構381、382中。 溫度控制機構3S1、3S2内部之目標電力算出機構15卜1S2 保持有表示熱電偶6M之檢測溫度之值（當前溫度pVm)與比 率asl、as2之關係的表格τ。目標電力算出機構1S1在檢測 /姐度之值（當前溫度）被輸入至溫度控制機構3 s丨時，對照該 檢測溫度之值與表格T，而決定與當前溫度相對應之比率 asl。繼而，將所輸入之主加熱電力值Wm乘以比率 155209.doc ⑧ •18· 201208497 asl而算出辅助加熱器S1之目標電力。又，目標電力算出機 構1S2與目標電力算出機構IS1相同，在檢測溫度之值（當前 溫度）被輸入至溫度控制機構3S2時，對照該檢測溫度之值 與表格τ，而決定與當前溫度相對應之比率as2。繼而，將 所輸入之主加熱器Μ之電力值冒爪乘以比率as2而算出輔助 加熱器S2之目標電力。 溫度控制機構3S1係以藉由内部之目標電力算出機構lsi
而算出之目標電力、及當前電力PVsl為基礎，並藉由PID 演算而算出所要輸出至辅助加熱器電源4S1之控制輸出 MVsl。又，溫度控制機構3S2係以藉由内部之目標電力算 出機構1S2而算出之目標電力、及當前電力pVs2為基礎，並 藉由PID廣算而算出所要輸出至輔助加熱器電源之控制 輸出MVs 1。 根據本加熱控制系統，辅助加熱器SI、S2之目標電力並 非於控制機器1内部、而是於溫度控制機構3Sb 3S2内部算 出。因此’輔助加熱器S1、S2之電源控制係不經由控制機 器1而進行，故而無需依賴於控制機器丨之處理時間便可執 行辅助加熱HS1、82之溫度控制處理。又，於增加進行加 熱之區域數量（增加輔助加熱器之數量等）之情形時，無需變 更控制機器1之程式便可應對。 進而由於目；^電力算出機構1S1、lss保持有表示熱電 偶6M之檢測溫度之值（當前溫度pVm)與比率、as2之關 係的表格τ，因此於藉由熱電偶6M而檢測之所有溫度區域 中，可將3個區域調整為相同之溫度分佈。 155209.doc -19· 201208497 (成膜裝置） 上述之本加熱控制系統可適用於在基板上使薄膜成膜之 成膜裝置。可應用本加熱控制系統之成膜裝置較佳為藉由 MOCVD法使化合物半導體結晶成長2M〇cvd裝置。可應 用本加熱控制系統之MOCVD裝置只要為對基板進行區域 加熱之先前公知之裝置便可。 圖8係表示應用本加熱控制系統之成膜裝置之一例即 MOCVD裝置之概略構成的剖面圖。 如圖8所示，MOCVD裝置1〇〇具備：反應爐1〇，其具有作 為將内部與大氣侧隔離而保持氣密狀態之成長室之反應室 11，基板保持構件13，其載置設置於反應室i丨内之複數個 被處理基板12 ;及氣體供給部20，其設置於與基板保持構 件13相對向之位置，且將複數種原料氣體向被處理基板12 供給。 基板保持構件13係設置於旋轉傳送構件14之一端，旋轉 傳送構件14藉由未圖示之旋轉機構而可自轉。又，基板保 持構件13之下側設置有基板加熱加熱器15。 當藉由MOCVD裝置100於被處理基板12之主表面形成薄 膜時’將原料氣體自氣體供給部20向反應室11導入。此時， 藉由基板加熱加熱器15並經由基板保持構件13加熱被處理 基板12,促進被處理基板12上之成膜化學反應，藉此於被 處理基板12上形成薄膜。通過被處理基板12上之氣體自氣 體排出口 11a排出。又，設置於反應爐10之上側之氣體供給 部2 0呈大致圓筒形狀。 155209.doc -20· 201208497 又’基板加熱加熱器15具備主加熱器Μ、辅助加熱器Sl、 及輔助加熱器S2»主加熱器Μ、辅助加熱器si、及辅助加 熱器S2均成為以旋轉傳送構件14為軸之同心圓形狀，且依 序自旋轉傳送構件14向外側設置》 於MOCVD裝置100中，為使被處理基板12之溫度成為均 勻’而藉由主加熱器Μ、輔助加熱器S1、及輔助加熱器“ 進行區域控制。為進行該區域控制而應用本實施形態之加 熱控制系統。 換言之，本發明之加熱控制系統可以如下之構成作為特 徵。即，換言之，上述加熱控制系統之特徵可為具備對被 加熱物進行加熱之主加熱器及複數個輔助加熱器、對各加 熱器供給電力之加熱器電源、控制各加熱器電源之溫度控 制機構、對向複數個加熱器供給之電流、電壓進行檢測之 電流' 電壓檢測機構、位於被加熱物附近之溫度檢測機構、 及算出各輔助加熱器之目標電力之目標電力算出機構，根 據上述溫度檢測機構之溫度檢測值，將上述主加熱器控制 為目標溫度，並且各辅助加熱器將向各輔助加熱器供給之 電流、電壓值（電力值）控制為根據預先決定為向主加熱器供 給之電流、電壓之檢測值之比率藉由目標電力算出機構而 算出之目標電力值。又，於上述構成中，#出各輔助加熱 器之目標電力值之比率較佳為根據當前溫度可變。又，於 上述構成中，上述溫度控制機構較佳為於内部包含 力算出機構。 不 如上所述，本發明之加熱控制系統為如下構成··其係具 155209.doc •21 · 201208497 備用於對被加熱物進行加熱之主加熱器及輔助加熱器、對 上述主加熱器供給電力之主加熱器電源、、及對上述輔助加 熱器供給電力之辅助加熱器電源，且主加熱器以被加熱物 之溫度成為目標溫度之方式進行溫度控制，輔助加熱器以 供給至主加熱器之第1電力與供給至辅助加熱器之第2電力 成為特定之比率之方式進行電力控制者，且具備檢測被加 熱物之溫度之溫度檢測機構、主加熱器用溫度控制機構及 輔助加熱器用溫度控制機構、檢測上述第丨電力之主加熱器 用電力檢測機構、及檢測上述第2電力之辅助加熱器用電力 檢測機構、以及算出上述第2電力之目標值之目標電力算出 機構，上述主加熱器用溫度控制機構輸入目標溫度之設定 值及上述溫度檢測機構之溫度檢測值，且以該溫度檢測值 與目標溫度之設定值一致之方式控制上述第丨電力，上述目 標電力算出機構輸入由上述主加熱器用電力檢測機構所檢 測之第1電力檢測值，並將該第丨電力檢測值乘以特定之比 率而算出上述第2電力之目標值，上述輔助加熱器用溫度控 制機構輸入上述第2電力之目標值及由辅助加熱器用電力 檢測機構所檢測之第2電力檢測值，且以該第2電力檢測值 與上述第2電力之目標值一致之方式控制第2電力。 又，如上所述，本發明之成膜裝置係具備上述加熱控制 系統之構成。 又，如上所述，本發明之溫度控制方法為如下構成：其 係當使用主加熱器及輔助加熱器對被加熱物進行加熱時， 針對主加熱器以被加熱物之溫度成為目標溫度之方式進行 155209.doc •22· 201208497 溫度控制，針對輔助加熱器以供給至主加熱器之第1 供給至輔助加熱器之第2電力成為特定之比率之方式進〜 電力控制者，且包括：溫度檢測步驟，其係對被加舞物之 溫度進行檢測；主加熱器溫度控制步驟，其係以上述溫产 檢測步財所檢測出之被加熱物之溫度檢測值與目標溫产 之設定值一致之方式控制上述第1電力；目標電力算：二 驟，其係檢測供給至主加熱器之第1電力，並將所檢測出之 第1電力檢測值乘以特定之比率而算出上述第2電力… 值；及輔助加熱II電力控制”，其係檢測供給至辅助= 熱器之第2電力，且以檢測出之第2電力檢 電力之目標值一致之方式控制上述第2電力，这第2 發揮可貫現不依賴於複數個加熱器電源之特性偏 差之加熱控制系統之效果。 又’於本發明之加熱控制系統中，上述目標電力算出機 構較佳為保持表示上述溫度檢測值與上述特定比率之關係 的表格’對照所輸人之溫度檢測值與上述表格而決定上述 特定之比率。 根據上述構成，由於上述目標電力算出機構減表示上 述溫度檢測值與上述特定比率之關係之表格，對照所輸入 之溫度檢測值與上述表格而決^上述特^之比率，因此根 據溫度檢測值而可使第1電力與第2電力之比率發生變化。 藉此’自藉由溫度檢測機構所檢測之溫度檢測值中之低溫 區域遍及高溫區域之所有溫度區域，可實現適當之溫度分 佈之加熱控制。 I55209.doc -23- 201208497 又’於本發明之加熱控制系統中，上述目標電力算出機 構較佳為配置於上述輔助加熱器用溫度控制機構之内部。 根據上述構成，藉由使用在内部具有演算第2電力之目標 值之功能的輔助加熱器用溫度控制機構，而可僅藉由辅助 加熱器用溫度控制機構進行溫度控制處理。因此，根據上 述構成，例如與藉由PLC等控制機器算出第2電力之目標值 之情形相比，可構建不依賴於控制機器之處理時間之溫度 控制迴路。 為解決上述課題，本發明之成膜裝置之特徵在於具備上 述之加熱控制系統。 藉由將成膜裝置使用於上述之加熱控制系統中，對於加 熱器更換時或加熱器電阻之經時變化亦確保基板溫度分佈 之再現性》由此，可使具有穩定特性之化合物半導體結晶 成膜。 本發明並不限疋於上述各實施形態，可於申請專利範圍 所示之範圍内進行各種變更，關於不同實施形態中分別揭 示之技術性手段進行適當組合而獲得之實施形態亦包含於 本發明之技術性範圍中。 [產業上之可利用性] 本發明可利用於成膜裝置等藉由複數個加熱器對被加熱 物進行加熱之裝置中實施溫度控制之情形。 【圖式簡單說明】 圖1係表示本發明之一實施形態之加熱控制系統之構成 的方塊圖； 155209.doc ^ • 24 - ⑧ 201208497 圖2表示主加熱器及輔助加熱器中之控制信號之關係，圖 2(a)係說明主加熱器之溫度控制機構之輸入輸出信號之模 式圖，圖2(b)係說明輔助加熱器之溫度控制機構之輸入輸出 仏號之模式圖，圖2(c)係關於主加熱器及輔助加熱器，表示 輸入至溫度控制機構之信號及輸出信號之表； 圖3本係表示發明之另一實施形態之加熱控制系統之構 成的方塊圖； 圖4表示目標電力算出機構所保持之表格，圖4(a)係表示 記憶於表格中之當前溫度與特定之比率之對應關係的表， 圓4 (b)係表示當前溫度與特定之比率之對應關係之圖表； 圖5係表示本發明之又一實施形態之加熱控制系統之構 成的方塊圖； 圖6係表示本發明之又一實施形態之加熱控制系統之構 成的方塊圖； 圖7係表示先前之加熱控制系統之構成之方塊圖；及 圖8係表示應用本發明之一實施形態之加熱控制系統之 成膜裝置的一例即MOCVD裝置之概略構成的剖面圖。 【主要元件符號說明】 1、101 控制機器 ‘ 1S1 ' 1S2 目標電力算出機構 2M 主加熱器電源控制系統 2S1 、 2S2 輔助加熱器電源控制系統 3M 溫度控制機構（主加熱器用溫度控 制機構） 155209.doc 201208497 3S1、3S2 溫度控制機構（輔助加熱器用温度 控制機構） 4M、104M 主加熱器電源 4S1、4S2、104S1、104S2輔助加熱器電源 5M 電流、電壓檢測機構（主加熱器用 電力檢測機構） 5S1 、 5S2 電流、電壓檢測機構（輔助加熱器 用電力檢測機構） 6M、105 熱電偶（溫度檢測機構） 10 反應爐 11 反應室 11a 排出口 12 被處理基板 13 基板保持構件 14 旋轉傳送構件 15 基板加熱加熱器 20 氣體供給部 100 MOCVD裝置 103 分配器 Im 電流值 Μ 主加熱器 MV 輸出信號 MVm、MVsl、MVs2 控制輸出 PVm 當前溫度（溫度檢測值） 155209.doc 26- 201208497 PVsl、PVs2 當前電力（第2電力檢測值） SI ' S2 輔助加熱器 SP、PV 輸入信號 SPm 目標溫度（目標溫度之設定值) SPsl > SPs2 目標電力（第2電力之目標值） T 表格 Vm 電壓值 Wm 電力值（第1電力檢測值） asl ' as2 比率 155209.doc 27-

Claims (1)

  1. 201208497 七、申請專利範圍： 1. 一種加熱控制系統，其特徵在於，具備： 用於對被加熱物進行加熱之主加熱器及輔助加熱器、 . 對上述主加熱器供給電力之主加熱器電源、及對上述輔 助加熱器供給電力之輔助加熱器電源，且，主加熱器以 ' 餘加熱物之溫度成為目標溫度之方式進行溫度控制， 輔助加熱器以使供給至主加熱器之第i電力與供給至輔 助加熱器之第2電力成為特定之比率之方式進行電力控 制，且具備： 檢測被加熱物之溫度之溫度檢測機構、 主加熱器用溫度控制機構及輔助加熱器用溫度控制機 構、 檢測上述第1電力之主加熱器用電力檢測機構、及 檢測上述第2電力之輔助加熱器用電力檢測機構、以及 算出上述第2電力之目標值之目標電力算出機構； 上述主加熱器用溫度控制機構輸入目標溫度之設定 值、及上述溫度檢測機構之溫度檢測值，. 檢測值與目標溫度之設定值一致之方式控制上吏述= * 力； 上述目軚電力算出機構輸入由上述主加熱器用電力檢 測機構所檢測之第j電力檢測*，並將該第^電力檢測值 乘以特定之比率而算出上述第2電力之目標值； 上述輔助加熱器用溫度控制機構輸入上述第2電力之 丁值及由辅助加熱器用電力檢測機構所檢測之第2電 155209.doc 201208497 力檢測值，且以使該第2電力檢測值與上述第2電力之目 標值一致之方式控制第2電力》 2. 如明求項！之加熱控制系統，其中上述目標電力算出機構 保持表示上述溫度檢測值與上述特定比率之關係之表 格’且_照所輸入之溫度檢測值與上述表格而決定上述 特定之比率。 3. 如請求項！或2之加熱控制系、统，其中上述目標電力算出 機構係包含於上述輔助加熱器用溫度控制機構之内部。 4. 一種成膜裝置，其特徵在於具備如請求項之加熱控 制系統。 5· 一種溫度控制方法’其特徵在於：其係在使用主加熱器 及輔助加熱器對被加熱物進行加熱時，針對主加熱器以 使被加熱物之溫度成為目標溫度之方式進行溫度控制， 針對輔助加熱器以使供給至主加熱器之第丨電力及供給 至輔助加熱器之第2電力成為特定之比率之方式進行電 力控制者，且包括： ㈣·度檢測步驟，其檢測被加熱物之溫度； 主加熱器溫度控制步驟，其以使上述溫度檢測步驟中 所檢測出之被加熱物之溫度檢測值與目標溫度之設定值 一致之方式控制上述第1電力； 目標電力算出步驟，其對供給至主加熱器之第丨電力進 行檢測，並將所檢測出之第1電力檢測值乘以特定之比率 而算出上述第2電力之目標值；及 輔助加熱器電力控制步驟，其對供給至輔助加熱器之 155209.doc 201208497 第2電力進行檢測，且以使所檢測出之第2電力檢測值與 上述第2電力之目標值一致之方式控制上述第2電力。 155209.doc
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