(57)【要約】【課題】仮想センサを用いて高精度に制御対象を制御できる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による制御方法は、所定の処理の実行中に、実センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値に基づいて制御対象を制御する制御方法であって、前記所定の処理の終了後に実行される補正値算出処理と、前記所定の処理の実行中に実行される制御処理と、を有し、前記補正値算出処理は、前記仮想センサの出力値を補正する補正値を算出するステップを含み、前記制御処理は、前記実センサの故障を監視しながら前記実センサの出力値に基づいて前記制御対象を制御するステップと、前記実センサが故障した場合に実行され、前記仮想センサの出力値を前記補正値で補正するステップと、前記補正するステップの後に実行され、前記実センサの出力値に基づく制御から前記仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えるステップと、を含む。【選択図】図４
2020181259.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理の実行中に、実センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値に基づいて制御対象を制御する制御方法であって、
前記所定の処理の終了後に実行される補正値算出処理と、
前記所定の処理の実行中に実行される制御処理と、
を有し、
前記補正値算出処理は、
前記仮想センサの出力値を補正する補正値を算出するステップを含み、
前記制御処理は、
前記実センサの故障を監視しながら前記実センサの出力値に基づいて前記制御対象を制御するステップと、
前記実センサが故障した場合に実行され、前記仮想センサの出力値を前記補正値で補正するステップと、
前記補正するステップの後に実行され、前記実センサの出力値に基づく制御から前記仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えるステップと、
を含む、
制御方法。
【請求項２】
前記補正値算出処理は、前記補正値を算出するステップにおいて算出した前記補正値を前記所定の処理と関連付けて格納するステップを含む、
請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記実センサは温度センサであり、前記制御対象はヒータである、
請求項１又は２に記載の制御方法。
【請求項４】
前記補正値は、複数時点における前記実センサの出力値と前記仮想センサの出力値との差の平均値である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項５】
前記仮想センサの出力値は、前記実センサが故障していないときに、複数時点における実センサの出力値に基づいて算出される、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項６】
前記所定の処理は、複数のステップを含み、
前記補正値は、前記ステップごとに算出される、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の制御方法。
【請求項７】
所定の処理の実行中に、実センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値を計測する計測方法であって、
前記所定の処理の終了後に実行される補正値算出処理と、
前記所定の処理の実行中に実行される計測処理と、
を有し、
前記補正値算出処理は、
前記仮想センサの出力値を補正する補正値を算出するステップを含み、
前記計測処理は、
前記実センサの故障を監視しながら前記実センサの出力値を計測するステップと、
前記実センサが故障した場合に実行され、前記仮想センサの出力値を前記補正値で補正するステップと、
前記補正するステップの後に実行され、前記実センサの出力値の計測から前記仮想センサの出力値の計測に切り替えるステップと、
を含む、
計測方法。
【請求項８】
所定の処理の実行中に、実センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値に基づいて制御対象を制御する制御装置であって、
前記制御装置は、
前記所定の処理の終了後に実行される補正値算出処理と、
前記所定の処理の実行中に実行される制御処理と、
を実行し、
前記補正値算出処理は、
前記仮想センサの出力値を補正する補正値を算出するステップを含み、
前記制御処理は、
前記実センサの故障を監視しながら前記実センサの出力値に基づいて前記制御対象を制御するステップと、
前記実センサが故障した場合に実行され、前記仮想センサの出力値を前記補正値で補正するステップと、
前記補正するステップの後に実行され、前記実センサの出力値に基づく制御から前記仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えるステップと、
を含む、
制御装置。
【請求項９】
処理容器と、
前記処理容器内で上下方向に沿って所定間隔を有して複数の基板を略水平に保持する基板保持具と、
前記上下方向に沿って複数に分割され、前記処理容器内で保持されている前記基板を加熱する複数のヒータと、
前記上下方向に沿って前記複数のヒータに対応して設けられた複数の温度センサと、
前記処理容器内で前記複数の基板に対する所定の処理の実行中に、前記温度センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値に基づいて前記ヒータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記所定の処理の終了後に実行される補正値算出処理と、
前記所定の処理の実行中に実行される制御処理と、
を実行し、
前記補正値算出処理は、
前記仮想センサの出力値を補正する補正値を算出するステップを含み、
前記制御処理は、
前記温度センサの故障を監視しながら前記温度センサの出力値に基づいて前記ヒータを制御するステップと、
前記温度センサが故障した場合に実行され、前記仮想センサの出力値を前記補正値で補正するステップと、
前記補正するステップの後に実行され、前記温度センサの出力値に基づく制御から前記仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えるステップと、
を含む、
熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御方法、計測方法、制御装置及び熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の温度検出素子のいずれかが故障したときに、故障した温度検出素子以外の温度検出素子の検出値に基づき、複数の温度検出素子の各々の温度を推定する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−３７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、仮想センサを用いて高精度に制御対象を制御できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様による制御方法は、所定の処理の実行中に、実センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値に基づいて制御対象を制御する制御方法であって、前記所定の処理の終了後に実行される補正値算出処理と、前記所定の処理の実行中に実行される制御処理と、を有し、前記補正値算出処理は、前記仮想センサの出力値を補正する補正値を算出するステップを含み、前記制御処理は、前記実センサの故障を監視しながら前記実センサの出力値に基づいて前記制御対象を制御するステップと、前記実センサが故障した場合に実行され、前記仮想センサの出力値を前記補正値で補正するステップと、前記補正するステップの後に実行され、前記実センサの出力値に基づく制御から前記仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えるステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、仮想センサを用いて高精度に制御対象を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】熱処理装置の構成例を示す図
【図２】図１の熱処理装置における処理容器を説明するための図
【図３】熱処理装置の運用方法の一例を示す図
【図４】補正値算出処理の一例を示すフローチャート
【図５】補正値テーブルの一例を示す図
【図６】温度制御処理の一例を示すフローチャート
【図７】一実施形態の制御方法により温度制御したときの温度の時間変化を示す図
【図８】比較例の制御方法により温度制御したときの温度の時間変化を示す図
【図９】仮想センサの出力値及び温度センサの出力値に基づいて補正値を算出する流れを示すブロック線図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
【０００９】
（熱処理装置）
一実施形態の熱処理装置について説明する。図１は、一実施形態の熱処理装置の構成例を示す図である。図２は、図１の熱処理装置の処理容器を説明するための図である。
【００１０】
図１に示されるように、熱処理装置１は、処理容器１０を有する。処理容器１０は、下端が開放された有天井の円筒形状の内管１２と、下端が開放されて内管１２の外側を覆う有天井の円筒形状の外管１４とを有する。内管１２及び外管１４は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。内管１２内には、ウエハボート１６が収容される。ウエハボート１６は、上下方向に沿って所定間隔を有して複数の半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を略水平に保持する基板保持具である。ウエハＷは、基板の一例である。
【００１１】
内管１２の天井部は、例えば平坦になっている。内管１２の一側には、内管１２の長手方向（上下方向）に沿ってガスノズルを収容するノズル収容部１８が形成されている。ノズル収容部１８は、例えば図２に示されるように、内管１２の側壁の一部を外側へ向けて突出させて形成された凸部２０内の部分である。ノズル収容部１８に対向させて内管１２の反対側の側壁には、内管１２の長手方向（上下方向）に沿って矩形状の開口２２が形成されている。
【００１２】
開口２２は、内管１２内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口２２の長さは、ウエハボート１６の長さと同じであるか、又は、ウエハボート１６の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。
【００１３】
処理容器１０の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド２４によって支持されている。マニホールド２４の上端にはフランジ部２４ａが形成されており、フランジ部２４ａ上に外管１４の下端を設置して支持するようになっている。フランジ部２４ａと外管１４との下端との間にはＯリング等のシール部材２６を介在させて外管１４内を気密状態にしている。
【００１４】
マニホールド２４の上部の内壁には、円環状の支持部２４ｂが設けられており、支持部２４ｂ上に内管１２の下端を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド２４の下端の開口には、蓋体３０がＯリング等のシール部材３２を介して気密に取り付けられており、処理容器１０の下端の開口、即ち、マニホールド２４の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体３０は、例えばステンレス鋼により形成される。
【００１５】
蓋体３０の中央部には、磁性流体シール３４を介して回転軸３６が貫通させて設けられている。回転軸３６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降部３８のアーム３８ａに回転自在に支持されている。
【００１６】
回転軸３６の上端には回転プレート４０が設けられており、回転プレート４０上に石英製の保温台４２を介してウエハＷを保持するウエハボート１６が載置されるようになっている。従って、昇降部３８を昇降させることによって蓋体３０とウエハボート１６とは一体として上下動し、ウエハボート１６を処理容器１０内に対して挿脱できるようになっている。
【００１７】
ガス供給部５０は、マニホールド２４に設けられており、内管１２内へガスを導入する。ガス供給部５０は、複数（図示の例では３本）の石英製のガスノズル５２，５４，５６を有している。各ガスノズル５２，５４，５６は、内管１２内にその長手方向に沿って設けられると共に、その基端がＬ字状に屈曲されてマニホールド２４を貫通するようにして支持されている。
【００１８】
ガスノズル５２，５４，５６は、図２に示されるように、内管１２のノズル収容部１８内に周方向に沿って一列になるように設置されている。各ガスノズル５２，５４，５６には、その長手方向に沿って所定間隔で複数のガス孔５２ａ，５４ａ，５６ａが形成されている。各ガス孔５２ａ，５４ａ，５６ａは、水平方向に向けて各ガスを吐出する。所定間隔は、例えばウエハボート１６に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、各ガス孔５２ａ，５４ａ，５６ａが上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、各ガスをウエハＷ間の空間に効率的に供給できるようになっている。ガスの種類としては、成膜ガス、エッチングガス、及びパージガスが用いられ、各ガスを流量制御しながら必要に応じて各ガスノズル５２，５４，５６を介して供給できるようになっている。
【００１９】
マニホールド２４の上部の側壁であって、支持部２４ｂの上方には、ガス出口６０が形成されており、内管１２と外管１４との間の空間を介して開口２２より排出される内管１２内のガスを排気できるようになっている。ガス出口６０には、排気部６２が設けられる。排気部６２はガス出口６０に接続された排気通路６４を有しており、排気通路６４には圧力調整弁６６及び真空ポンプ６８が順次介設されて、処理容器１０内を真空引きできるようになっている。
【００２０】
外管１４の周囲には、外管１４を覆うように円筒形状のヒータ７０が設けられている。ヒータ７０は、処理容器１０内に収容されるウエハＷを加熱する。
【００２１】
処理容器１０内の空間は、上下方向に沿って複数の単位領域、例えば５つの単位領域Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃ，Ｚｄ，Ｚｅに分割されている。また、ヒータ７０も、上下方向に沿って単位領域と１対１に対応するように、ヒータ７０ａ，７０ｂ，７０ｃ，７０ｄ，７０ｅに分割されている。ヒータ７０ａ〜７０ｅは、それぞれ電力制御器７２ａ〜７２ｅにより、単位領域Ｚａ〜Ｚｅの各々に対応して独立に出力が制御される。
【００２２】
また、処理容器１０内の空間には、単位領域Ｚａ〜Ｚｅの各々に対応して、温度を検出するための温度センサ８０ａ〜８０ｅが設けられている。温度センサ８０ａ〜８０ｅは、例えば石英製の保護管８２内に収容されて内管１２内に設けられる。温度センサ８０ａ〜８０ｅは、上下方向に沿った温度分布を検出するために温度を検出する。温度センサ８０ａ〜８０ｅからの検出信号は、信号線８４を通して後述する制御部１００に入力される。検出信号が入力された制御部１００では、電力制御器７２ａ〜７２ｅの設定値を計算し、計算した設定値を電力制御器７２ａ〜７２ｅの各々へ出力する。例えば、ＰＩＤ制御により電力制御器７２ａ〜７２ｅの設定値を計算することによって、制御部１００は、電力制御器７２ａ〜７２ｅの各々への出力、すなわちヒータ７０ａ〜７０ｅの各々の発熱量を制御する。なお、温度センサ８０ａ〜８０ｅは、例えば熱電対であってよい。
【００２３】
熱処理装置１は、熱処理装置１の全体の動作を制御するためのコンピュータ等の制御部１００を有する。制御部１００には、熱処理装置１で実行される各種の処理を制御部１００にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて熱処理装置１の各部に処理を実行させるための各種のプログラムが格納された記憶部１０２が接続されている。各種のプログラムは記憶媒体に記憶され、記憶部１０２に格納され得る。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよく、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、有線又は無線等の通信手段によって、他の装置やホストコンピュータから記憶部１０２へ適宜伝送されるようにしてもよい。
【００２４】
なお、制御部１００は、熱処理装置１とは別に設けられた制御装置であってもよい。また、記憶部１０２は、熱処理装置１とは別に設けられた記憶装置であってもよい。
【００２５】
（熱処理装置の運用方法）
熱処理装置１の運用方法の一例について説明する。図３は、熱処理装置１の運用方法の一例を示す図である。
【００２６】
図３に示されるように、熱処理装置１では、装置状態を確認するステップＳ１、生産を行うステップＳ２及びメンテナンスを行うステップＳ３がこの順序で繰り返し行われる。
【００２７】
装置状態を確認するステップＳ１は、熱処理装置１の状態が生産に移行できる状態であるかを確認するステップである。装置状態を確認するステップＳ１は、例えば装置状態を確認するためのレシピを用いた処理を実行し、処理結果が基準値を満たすかを判定するステップを含む。装置状態を確認するためのレシピを用いた処理は、例えばダミーウエハを用いて実行される。装置状態を確認するステップＳ１において、熱処理装置１の状態が生産に移行できる状態である場合、生産を行うステップＳ２へ移行する。
【００２８】
生産を行うステップＳ２は、熱処理装置１を用いて生産を行うステップである。生産を行うステップＳ２は、例えば成膜処理を行うステップ、クリーニング処理を行うステップを含む。生産を行うステップＳ２では、例えば単一の処理条件の成膜処理が繰り返し行われる場合や、異なる複数の処理条件の成膜処理が繰り返し行われる場合がある。また、生産を行うステップＳ２では、成膜処理が行われた後に、処理容器１０内に堆積した堆積物を除去するクリーニング処理が行われる場合がある。
【００２９】
メンテナンスを行うステップＳ３は、熱処理装置１の状態を、生産するステップＳ２を行う前の状態に戻すステップである。メンテナンスを行うステップＳ３は、例えば熱処理装置１に用いられている消耗パーツの交換を行うステップ、処理容器１０内の清掃を行うステップを含む。
【００３０】
以下、生産を行うステップＳ２について詳細に説明する。生産を行うステップＳ２では、例えば図３に示されるように、処理条件が異なる成膜処理Ａと成膜処理Ｂとが繰り返し行われた後に、クリーニング処理が行われる。
【００３１】
成膜処理Ａは、例えば図３に示されるように、複数のステップＳＡ１〜ＳＡ１１を含む。まず、処理が開始されると（ステップＳＡ１）、ウエハボート１６にウエハＷを載置し（ステップＳＡ２）、ウエハＷが載置されたウエハボート１６を処理容器１０内に搬入する（ステップＳＡ３）。続いて、ヒータ７０により処理容器１０内に収容されたウエハＷを加熱し（ステップＳＡ４）、ウエハＷの温度を処理温度に到達させる（ステップＳＡ５）。続いて、ガス供給部５０から処理容器１０内へ成膜ガスを導入すると共に、排気部６２の圧力調整弁６６により処理容器１０内の圧力を調整しながら、ウエハＷに対して成膜処理を行う（ステップＳＡ６）。成膜処理が終了した後、ウエハＷの温度を処理容器１０内から搬出（取り出し）可能な温度に降温させた後（ステップＳＡ７）、処理容器１０内からウエハボート１６を搬出する（ステップＳＡ８）。続いて、ウエハボート１６に載置されたウエハＷを取り出し（ステップＳＡ９）、処理を終了する（ステップＳＡ１０）。ウエハＷに対する処理が終了した後、仮想センサの出力値を補正する補正値を算出する（ステップＳＡ１１）。以上により、成膜処理Ａが終了する。なお、成膜処理Ｂにおいても、成膜処理Ａと同様に、ウエハＷに対する処理が終了した後、仮想センサの出力値を補正する補正値を算出する。また、クリーニング処理においては、クリーニングガスを用いて処理容器１０内の堆積物を除去する処理が終了した後、仮想センサの出力値を補正する補正値を算出する。
【００３２】
（補正値算出処理）
所定の処理の終了後に実行され、仮想センサの出力値を補正する補正値を算出する処理（以下「補正値算出処理」という。）について説明する。図４は、補正値算出処理の一例を示すフローチャートである。図４に示されるように、補正値算出処理は、ステップＳ４１〜Ｓ４４を含む。
【００３３】
ステップＳ４１では、制御部１００は、所定の処理が終了したか否かを判定する。所定の処理は、例えば成膜処理、クリーニング処理であってよい。ステップＳ４１において、所定の処理が終了したと判定された場合、ステップＳ４２へ進む。一方、ステップＳ４１において、所定の処理が終了していないと判定された場合、ステップＳ４１を繰り返す。
【００３４】
ステップＳ４２では、制御部１００は、所定の処理が実行されたときのログデータに基づいて、公知の推定アルゴリズムを用いたシミュレーションにより、所定の処理における仮想センサの出力値を推定する。公知の推定アルゴリズムとしては、例えばカルマンフィルタを用いた推定アルゴリズムを利用できる。
【００３５】
ステップＳ４３では、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅの出力値と、ステップＳ４２で推定された仮想センサの出力値と、に基づいて、仮想センサの出力値を補正する補正値を算出する。補正値は、例えばステップＳ４２で推定された仮想センサの出力値と、温度センサ８０ａ〜８０ｅの出力値との差であってよい。
【００３６】
ステップＳ４４では、制御部１００は、ステップＳ４３において算出された補正値を所定の処理と関連付けて記憶部１０２に格納する。
【００３７】
図５は、補正値テーブルの一例を示す図である。ステップＳ４３において算出された補正値は、例えば図５に示されるように、所定の処理を実行するためのレシピと関連付けて補正値テーブルとして記憶部１０２に格納される。また、図５に示されるように、ステップＳ４３において算出された補正値は、ステップごと且つゾーンごとに記憶部１０２に格納される。補正値の各々は、例えば各ステップの複数時点における補正値の平均値であってよい。また、同じレシピの補正値が既に記憶部１０２に格納されている場合には、既に記憶部１０２に格納されている補正値とは別に、新たな補正値を記憶部１０２に格納してもよく、既に記憶部１０２に格納されている補正値を新たな補正値で上書きしてもよい。
【００３８】
（温度制御処理）
所定の処理の実行中に実行され、温度センサ８０ａ〜８０ｅ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値に基づいてヒータ７０ａ〜７０ｅを制御する処理（以下「温度制御処理」という。）について説明する。図６は、温度制御処理の一例を示すフローチャートである。図６に示されるように、温度制御処理は、ステップＳ５１〜Ｓ５５を含む。
【００３９】
ステップＳ５１では、制御部１００は、所定の処理が開始されたか否かを判定する。所定の処理は、例えば成膜処理、クリーニング処理であってよい。ステップＳ５１において、所定の処理が開始されたと判定された場合、ステップＳ５２へ進む。一方、ステップＳ５１において、所定の処理が終了していないと判定された場合、ステップＳ５１を繰り返す。
【００４０】
ステップＳ５２では、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅの出力値に基づいて、ウエハＷの温度を制御する。具体的には、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅからの検出信号（出力値）に基づいて、電力制御器７２ａ〜７２ｅの設定値を計算し、計算した設定値を電力制御器７２ａ〜７２ｅの各々へ出力することにより、ヒータ７０ａ〜７０ｅの発熱量を制御する。
【００４１】
ステップＳ５３では、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障しているか否かを判定（監視）する。温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障しているか否かの判定は、例えば温度センサ８０ａ〜８０ｅからの検出信号（出力値）の変化量に基づいて行われる。例えば温度センサ８０ａ〜８０ｅが熱電対である場合、熱電対の起電力の変化量に基づいて、温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障（例えば、断線）しているか否かを判定できる。ステップＳ５３において、温度センサ８０ａ〜８０ｅの少なくとも１つが故障していると判定された場合、ステップＳ５４へ進む。一方、ステップＳ５３において、温度センサ８０ａ〜８０ｅのいずれも故障していないと判定された場合、ステップＳ５３を繰り返す。
【００４２】
ステップＳ５４では、制御部１００は、仮想センサの出力値を補正値算出処理によって算出された補正値を用いて補正する。一実施形態では、制御部１００は、実行中の処理と同じ処理を実行した後に算出された補正値を記憶部１０２から取得し、取得した補正値を用いて仮想センサの出力値を補正する。また、実行中の処理と同じ処理を実行した後に算出された補正値が記憶部１０２に複数格納されている場合には、制御部１００は最も新しく格納された補正値を記憶部１０２から取得することが好ましい。これにより、仮想センサを用いた制御精度を特に向上できる。また、実行中の処理と同じ処理を実行した後に算出された補正値が記憶部１０２に格納されていない場合には、制御部１００は補正を行うことなく、例えば警告メッセージを出力したり、警報を発報したりしてもよい。
【００４３】
ステップＳ５５では、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅの出力値に基づくヒータ７０ａ〜７０ｅの制御から、ステップＳ５４において補正された仮想センサの出力値に基づくヒータ７０ａ〜７０ｅの制御に切り替える。これにより、温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障している場合であっても、ヒータ７０ａ〜７０ｅの温度制御を継続できる。
【００４４】
（効果）
一実施形態の制御方法により温度制御したときの効果について説明する。図７は、一実施形態の制御方法により温度制御したときの温度の時間変化を示す図である。図７（ａ）は、補正値算出処理の直前に実行された所定の処理における温度の設定値、温度センサ８０の出力値、及び仮想センサの出力値を示す。図７（ｂ）は、所定の処理の実行中に温度センサ８０が故障していると判定された場合の温度センサ８０の出力値及び仮想センサの出力値を示す。図７（ａ）及び図７（ｂ）において、横軸及び縦軸はそれぞれ時間及び温度［℃］を示し、細い実線は設定値、太い実線は温度センサ８０の出力値、破線は仮想センサの出力値を示す。
【００４５】
一実施形態の制御方法によれば、図７（ａ）に示されるように、所定の処理の終了後、該所定の処理が実行されたときの温度センサ８０の出力値（図中の太い実線を参照）に基づいて、仮想センサの出力値（図中の破線を参照）が算出される。また、該所定の処理が実行されたときの温度センサ８０の出力値と仮想センサの出力値とに基づいて、補正値が算出される。図７（ａ）に示される例では、補正値は、時刻ｔ７１における仮想センサの出力値と温度センサ８０の出力値の差として算出され、記憶部１０２に格納される。ただし、補正値は、例えばステップＸにおける複数の時点における仮想センサの出力値と温度センサ８０の出力値の差の平均値として算出され、記憶部１０２に格納されてもよい。
【００４６】
また、図７（ｂ）に示されるように、所定の処理の実行中に温度センサ８０が故障した場合、仮想センサの出力値を補正値算出処理により算出された補正値で補正した後、温度センサ８０の出力値に基づく制御から仮想センサの出力値に基づく制御に切り替える。図７（ｂ）に示される例では、時刻ｔ７２において温度センサ８０が故障し、時刻ｔ７２において温度センサ８０の出力値に基づく制御から仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えられている。図７（ｂ）に示されるように、所定のステップＸにおける温度センサ８０が故障する時刻ｔ７２までの期間では、温度センサ８０の出力値と仮想センサの出力値との間の差がほとんどないことが分かる。そのため、時刻ｔ７２において温度センサ８０の出力値に基づく制御から仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えたとしても、ウエハＷの温度を略一定に制御できる。すなわち、仮想センサを用いて高精度に制御対象であるヒータ７０を制御できる。
【００４７】
次に、比較のために、装置状態を確認するステップＳ１と生産を行うステップＳ２との間に、補正値を算出するために用意されたレシピ（以下「補正値算出用レシピ」という。）を実行することにより、仮想センサの補正値を算出し、算出された補正値に基づいて仮想センサを補正する場合について説明する。補正値算出用レシピは、予め定められた順序に従って温度の設定値の変更を逐次進めていくシーケンスレシピである。
【００４８】
図８は、比較例の制御方法により温度制御したときの温度の時間変化を示す図である。図８（ａ）は、補正値算出用レシピを用いて実行された処理における温度の設定値、温度センサ８０の出力値、及び仮想センサの出力値を示す。図８（ｂ）は、所定の処理の実行中に温度センサ８０が故障していると判定された場合の温度センサ８０の出力値及び仮想センサの出力値を示す。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、横軸及び縦軸はそれぞれ時間及び温度［℃］を示し、細い実線は設定値、太い実線は温度センサ８０の出力値、破線は仮想センサの出力値を示す。
【００４９】
比較例の制御方法によれば、図８（ａ）に示されるように、補正値算出用レシピを用いて処理が実行されたときの温度センサ８０の出力値（図中の太い実線を参照）に基づいて、仮想センサの出力値（図中の破線を参照）が算出される。また、該処理が実行されたときの温度センサ８０の出力値と仮想センサの出力値とに基づいて、補正値が算出される。図８（ａ）に示される例では、補正値は、時刻ｔ８１，ｔ８２，ｔ８３，ｔ８４における仮想センサの出力値と温度センサ８０の出力値の差としてそれぞれ算出され、記憶部１０２に格納される。言い換えると、補正値は、設定温度が３００℃，４００℃，５００℃，６００℃の時点における仮想センサの出力値と温度センサ８０の出力値の差として夫々算出され、記憶部１０２に格納される。
【００５０】
また、図８（ｂ）に示されるように、所定の処理の実行中に温度センサ８０が故障した場合、仮想センサの出力値を補正値算出処理により算出された補正値で補正した後、温度センサ８０の出力値に基づく制御から仮想センサの出力値に基づく制御に切り替える。図８（ｂ）に示される例では、時刻ｔ８５において温度センサ８０が故障し、時刻ｔ８５において温度センサ８０の出力値に基づく制御から仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えられている。図８（ｂ）に示されるように、所定のステップＸにおける温度センサ８０が故障する時刻ｔ８５までの期間では、温度センサ８０の出力値と仮想センサの出力値との間に差が生じていることが分かる。そのため、時刻ｔ８５において温度センサ８０の出力値に基づく制御から仮想センサの出力値に基づく制御に切り替えると、仮想センサの出力値が設定値と等しくなるように制御されるので、ウエハＷの温度が実際の温度よりも低くなる。すなわち、仮想センサを用いて高精度に制御対象であるヒータ７０を制御することが困難である。
【００５１】
このように一実施形態の制御方法では、比較例の制御方法に比べて仮想センサを用いて高度に制御対象であるヒータ７０を制御できる理由は、以下のように考えられる。
【００５２】
一実施形態の制御方法では、温度センサ８０が故障した際に実行されている所定の処理と同じ処理であって、直前に実施された処理が実行されたときの温度センサ８０の出力値に基づいて補正値を算出し、該補正値に基づいて仮想センサの出力値を補正する。そのため、仮想センサを用いて高度に制御対象であるヒータ７０を制御できる。
【００５３】
これに対し、比較例の制御方法では、装置状態を確認するステップＳ１と生産を行うステップＳ２との間に実行され、補正値算出用レシピを用いた処理が実行されたきの温度センサ８０の出力値に基づいて補正値を算出する。そして、該補正値に基づいて仮想センサの出力値を補正する。そのため、補正値を算出する際の設定温度と、該補正値に基づいて仮想センサの出力値を補正する際の設定温度とが異なる場合がある。また、補正値を算出する時期と、該補正値に基づいて仮想センサの出力値を補正する時期とが大きく異なる場合がある。その結果、該補正値に基づいて仮想センサの出力値を補正しても、温度センサ８０の出力値と該補正値に基づいて補正された仮想センサの出力値との間には誤差が生じ、仮想センサを用いて高度に制御対象であるヒータ７０を制御することが困難である。
【００５４】
（補正値の算出方法）
補正値算出処理において実行される補正値の算出方法の具体的な例について説明する。図９は、仮想センサの出力値及び温度センサの出力値に基づいて補正値を算出する流れを示すブロック線図である。
【００５５】
図９に示されるように、電力制御器７２からの出力ｕ（ｕ（ｔ），ｕ（ｔ＋１），・・・）は、入力点Ｉｐ１から入力される。入力点Ｉｐ１から入力された出力ｕは、伝達要素Ｔｍ１において入力行列Ｂが乗算された後、加え合わせ点Ａｄ１に入力される。また、加え合わせ点Ａｄ１には、加え合わせ点Ａｄ１から出力された信号が伝達要素Ｔｍ２において、１単位時間遅延された後、伝達要素Ｔｍ３において、状態行列Ａが乗算されてなる信号が入力される。
【００５６】
加え合わせ点Ａｄ１において２つの信号が加減算されてなる信号は、加え合わせ点Ａｄ１から出力され、伝達要素Ｔｍ２を介した後、伝達要素Ｔｍ４において、出力行列Ｃが乗算される。出力行列Ｃが乗算された信号は、出力ベクトルｙ＾（ｔ）として加え合わせ点Ａｄ２に入力される。また、加え合わせ点Ａｄ２には、入力点Ｉｐ２から入力された温度センサ８０からの温度の検出信号ｙ（ｙ（ｔ）,ｙ（ｔ＋１）,・・・）が入力される。加え合わせ点Ａｄ２において２つの信号が加減算されてなる信号は、伝達要素Ｔｍ５において、カルマンゲインＫが乗算され、加え合わせ点Ａｄ１に入力される。
【００５７】
加え合わせ点Ａｄ２において２つの信号が加減算されてなる信号は、加え合わせ点Ａｄ２から出力され、補正値ｃ（ｃ（ｔ），ｃ（ｔ＋１），・・・）として出力点Ｏｐ１から出力される。
【００５８】
以上のように、出力ベクトルｙ＾（ｔ）として仮想センサの出力値が算出され、補正値ｃとして仮想センサの補正値が算出される。
【００５９】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
【００６０】
上記の実施形態では、熱処理装置として、一度に複数のウエハに対して処理を行うバッチ式の装置を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。また、例えば処理容器内の回転テーブルの上に配置した複数のウエハを回転テーブルにより公転させ、原料ガスが供給される領域と、原料ガスと反応する反応ガスが供給される領域とを順番に通過させてウエハの上に成膜するセミバッチ式の装置であってもよい。
【００６１】
上記の実施形態では、所定の処理の実行中に、実センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値に基づいて制御対象を制御する制御方法について説明したが、これに限定されない。例えば、所定の処理の実行中に、実センサ及び仮想センサの少なくともいずれかの出力値を計測するだけであってもよい。この計測方法では、前述の制御方法における温度制御処理に代えて、計測処理が行われる。計測処理は、例えば以下のステップＳ６１〜Ｓ６５を含む。
【００６２】
ステップＳ６１では、制御部１００は、所定の処理が開始されたか否かを判定する。所定の処理は、例えば成膜処理、クリーニング処理であってよい。ステップＳ６１において、所定の処理が開始されたと判定された場合、ステップＳ６２へ進む。一方、ステップＳ６１において、所定の処理が終了していないと判定された場合、ステップＳ６１を繰り返す。
【００６３】
ステップＳ６２では、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅの出力値を計測する。
【００６４】
ステップＳ６３では、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障しているか否かを判定（監視）する。温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障しているか否かの判定は、例えば温度センサ８０ａ〜８０ｅからの検出信号（出力値）の変化量に基づいて行われる。例えば温度センサ８０ａ〜８０ｅが熱電対である場合、熱電対の起電力の変化量に基づいて、温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障（例えば、断線）しているか否かを判定できる。ステップＳ６３において、温度センサ８０ａ〜８０ｅの少なくとも１つが故障していると判定された場合、ステップＳ６４へ進む。一方、ステップＳ６３において、温度センサ８０ａ〜８０ｅのいずれも故障していないと判定された場合、ステップＳ６３を繰り返す。
【００６５】
ステップＳ６４では、制御部１００は、仮想センサの出力値を補正値算出処理によって算出された補正値を用いて補正する。一実施形態では、制御部１００は、実行中の処理と同じ処理を実行した後に算出された補正値を記憶部１０２から取得し、取得した補正値を用いて仮想センサの出力値を補正する。また、実行中の処理と同じ処理を実行した後に算出された補正値が記憶部１０２に複数格納されている場合には、制御部１００は最も新しく格納された補正値を記憶部１０２から取得することが好ましい。これにより、仮想センサを用いた計測精度を特に向上できる。また、実行中の処理と同じ処理を実行した後に算出された補正値が記憶部１０２に格納されていない場合には、制御部１００は補正を行うことなく、例えば警告メッセージを出力したり、警報を発報したりしてもよい。
【００６６】
ステップＳ６５では、制御部１００は、温度センサ８０ａ〜８０ｅの出力値の計測から、ステップＳ６４において補正された仮想センサの出力値の計測に切り替える。これにより、温度センサ８０ａ〜８０ｅが故障している場合であっても、処理容器１０内の上下方向に沿った温度分布の計測を継続できる。
【００６７】
上記の実施形態では、実センサが温度センサであり、制御対象がヒータである場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、実センサが圧力計（図示せず）であり、制御対象が圧力調整弁６６であってもよい。
【符号の説明】
【００６８】
１      熱処理装置
１０    処理容器
１６    ウエハボート
７０    ヒータ
８０    温度センサ
１００  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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