(57)【要約】  【課題】  半導体ウェハ１を、温度のばらつきが抑制された均一な温度で熱処理するための調整作業を容易に行えるようにする。  【解決手段】  各チャンネルの設定温度を変化させたときの半導体ウェハ１の温度変化を、温度センサ６ａ〜６ｃで計測し、半導体ウェハ１における各チャンネル間の干渉の度合いを干渉行列として予め求め、この干渉行列の逆行列を用いて半導体ウェハ１が所望の温度になるように、補正値を算出し、この算出値によって、設定温度を補正する。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を処理する処理手段の物理状態を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出情報が、複数の各目標情報に一致するように、前記処理手段の物理状態を制御する制御方法であって、
前記目標情報を変化させたときの前記被処理物の複数の点における物理状態の干渉の度合いを予め求めるステップと、
求めた干渉の度合いに基づいて、前記目標情報および前記検出情報の少なくとも一方を補正するステップと、
を含むことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御方法であって、
前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の複数の点における干渉の度合いを予め求める第１のステップと、
求めた干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップと、
を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項３】
被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御方法であって、
前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の温度を複数の計測点でそれぞれ計測して、各計測点における干渉の度合いを予め計測する第１のステップと、
計測した干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップと、
を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項４】
前記補正値によって前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する第３のステップを含む請求項３に記載の温度制御方法
【請求項５】
前記第１のステップでは、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の複数の計測点の温度変化との関係を示す干渉行列を求め、
前記第２のステップでは、前記干渉行列の逆行列を用いて補正値を求める請求項３または４に記載の温度制御方法。
【請求項６】
前記第２のステップでは、前記被処理物の複数の前記計測点の温度のばらつきを抑制するように前記補正値を求める請求項３〜５のいずれか１項に記載の温度制御方法。
【請求項７】
前記第１のステップでは、前記目標温度を変化させた時点から所定時間経過した時点における前記干渉の度合いを計測する請求項３〜６のいずれか１項に記載の温度制御方法。
【請求項８】
前記第３のステップでは、前記処理手段で被処理物の処理が開始された時点から前記所定時間が経過するまでの期間に亘って前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する請求項７に記載の温度制御方法。
【請求項９】
被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御方法であって、
前記目標温度を変化させたときの前記処理手段の温度を、前記検出点とは異なる複数の計測点でそれぞれ計測して、各計測点における干渉の度合いを予め計測する第１のステップと、
計測した干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップと、
を含むことを特徴とする温度制御方法。
【請求項１０】
被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度調節器であって、
前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の複数の計測点の温度を計測して得られる各計測点における干渉の度合いに基いて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正手段を備えることを特徴とする温度調節器。
【請求項１１】
被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度調節器であって、
前記被処理物の温度のばらつきを抑制するように前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正手段を備え、
該補正手段は、前記被処理物の前記処理手段による処理が開始される時点以降に補正を開始することを特徴とする温度調節器。
【請求項１２】
前記補正手段は、前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の複数の計測点の温度を計測して得られる各計測点における干渉の度合いに基いて、前記補正を行なう請求項１１に記載の温度調節器。
【請求項１３】
前記補正手段は、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値が格納された記憶部を備える請求項１０または１２に記載の温度調節器。
【請求項１４】
前記補正手段は、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示すデータが格納された記憶部と、該記憶部のデータを用いて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正するための補正値を算出する演算部とを備える請求項１０または１２に記載の温度調節器。
【請求項１５】
前記演算部は、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示す干渉行列の逆行列を用いて前記補正値を算出する請求項１４に記載の温度調節器。
【請求項１６】
前記演算部は、前記被処理物の前記複数の計測点の温度のばらつきを抑制するように前記補正値を算出する請求項１４または１５に記載の温度調節器。
【請求項１７】
前記干渉の度合いが、前記目標温度を変化させた時点から所定時間経過した時点におけるものである請求項１０、１２〜１６のいずれか１項に記載の温度調節器。
【請求項１８】
前記補正手段は、前記処理手段で被処理物の処理が開始された時点から前記所定時間が経過するまでの期間に亘って前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する請求項１７に記載の温度調節器。
【請求項１９】
請求項９ないし１８のいずれか１項に記載の温度調節器と、前記処理手段と、前記温度調節器の出力に基いて、前記処理手段を加熱および／または冷却する操作手段と、前記処理手段の温度を検出する温度検出手段とを備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２０】
被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御に用いられるプログラムであって、
前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の温度を複数の計測点でそれぞれ計測して、各計測点における干渉の度合いを予め計測する第１のステップと、
計測した干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップとを、
コンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のプログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御対象の温度や圧力などの物理状態を制御する制御方法、制御対象の温度を制御する温度制御方法、温度調節器、温度調節器を用いた熱処理装置、それらに用いられるプログラムおよびプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、多入出力干渉系の制御対象の温度などの物理状態のばらつきを抑制するのに好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、半導体装置の製造プロセスにおいては、半導体ウェハの熱処理に温度調節器が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−１８８４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
かかる製造プロセスにおいて、例えば、半導体ウェハを、熱処理盤に載置して加熱処理するような場合には、温度調節器は、熱処理盤に配設された温度センサからの検出温度に基づいて、熱処理盤の温度が、設定温度（目標温度）に一致するように、操作信号を出力し、この操作信号によって電磁開閉器等を介して熱処理盤に配設されているヒータの通電を制御するように構成されている。
【０００４】
かかる半導体ウェハの熱処理では、半導体ウェハの温度が所望の均一な温度で熱処理されるように熱処理盤の温度を制御する必要があるが、そのためには、半導体ウェハと熱処理盤との温度差やウェハ面内での位置による温度のばらつきなどを補正した温度制御を行なう必要がある。
【０００５】
このため、予め温度センサを取り付けた半導体ウェハを試験用ウェハとし、この試験用ウェハを熱処理盤で熱処理し、この熱処理における試験用ウェハの温度分布を温度センサで計測しながら熱処理盤の設定温度または温度調節器に入力される熱処理盤の検出温度（入力温度）を、試験用ウェハの温度が所望の均一な温度になるように補正する調整作業が必要となる。
【０００６】
しかしながら、複数の温度センサおよび複数のヒータが配設されて、各温度センサの検出温度に基いて、各ヒータの通電が個別に制御されるような複数チャンネルの熱処理盤では、チャンネル間の相互干渉によって、上述の設定温度または入力温度を補正する調整作業が容易でなく、作業者の経験に依存し、試行錯誤的に行わねばならず、調整工数が多大になるといった課題がある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みて為されたものであって、被処理物を、所望の状態で処理するための調整作業を容易に行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。
【０００９】
すなわち、本発明の制御方法は、被処理物を処理する処理手段の物理状態を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出情報が、複数の各目標情報に一致するように、前記処理手段の物理状態を制御する制御方法であって、前記目標情報を変化させたときの前記被処理物の複数の点における物理状態の干渉の度合いを予め求めるステップと、求めた干渉の度合いに基づいて、前記目標情報および前記検出情報の少なくとも一方を補正するステップとを含むものである。
【００１０】
ここで、干渉の度合いを予め求めるステップでは、目標情報を変化させたときの前記被処理物の物理状態を複数の点でそれぞれ計測して、各点における干渉の度合いを予め計測して求めるのが好ましいが、被処理物と処理手段との物理状態の伝達関係を設計やシミュレーションで計算して干渉の度合いを求めてもよい。
【００１１】
また、物理状態とは、温度、圧力、流量、速度あるいは液位などの様々な物理量の状態をいう。
【００１２】
検出情報とは、検出された物理状態の情報をいい、例えば、検出温度、検出圧力、検出流量などをいう。
【００１３】
また、目標情報とは、物理状態の制御目標の情報をいい、例えば、目標温度、目標圧力、目標流量などをいう。
【００１４】
干渉の度合いとは、目標情報を変化させたときに、対応する検出情報が、前記目標情報に一致するように制御されることになるが、この制御によって、各計測点の物理状態が影響を受ける度合いをいい、各チャンネルによる干渉の度合いをいう。
【００１５】
複数の点は、所望の物理状態にするために注目している箇所（位置）であるのが好ましく、例えば、温度などの物理状態のばらつきを抑制しようとする点であるのが好ましい。
【００１６】
また、ばらつきとは、例えば、複数の検出点で検出される平均的な物理状態からのばらつきや基準となる検出点で検出される物理状態からのばらつきなどをいう。
【００１７】
補正するステップにおける補正は、被処理物を処理する処理手段の前記検出点における物理状態と前記被処理物の前記計測点における物理状態との差を補正するもの、および／または、前記被処理物の複数の点における物理状態のばらつきを抑制するものであるのが好ましい。
【００１８】
本発明によると、目標情報を変化させたときに、被処理物の各点における干渉の度合い、すなわち、各点の物理状態が受ける影響の度合いを予め求めているので、この求めた干渉の度合いに基いて、目標情報や検出情報を補正することができるので、被処理物を、所望の物理状態で処理するための目標情報や検出情報を補正するための調整作業が容易となる。
【００１９】
本発明の温度制御方法は、被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御方法であって、前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の複数の点における干渉の度合いを予め求める第１のステップと、求めた干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップとを含むものである。
【００２０】
ここで、干渉の度合いを予め求める第１のステップでは、目標温度を変化させたときの前記被処理物の温度を複数の点でそれぞれ計測して、各点における干渉の度合いを予め計測して求めるのが好ましいが、被処理物と処理手段との熱の伝達関係を設計やシミュレーションで計算して干渉の度合いを求めてもよい。
【００２１】
また、処理手段とは、被処理物を加熱処理および／または冷却処理するものをいう。
【００２２】
干渉の度合いとは、目標温度を変化させたときに、対応する検出温度が、前記目標温度に一致するように制御されることになるが、この制御によって、各計測点の温度が影響を受ける度合いをいう。
【００２３】
本発明によると、目標温度を変化させたときに、被処理物の各点における干渉の度合い、すなわち、各点の温度が受ける影響の度合いを予め求めているので、この求めた干渉の度合いに基いて、目標温度や検出温度を補正するための補正値を求めることができるので、被処理物を、所望の温度状態で処理するための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が容易となる。
【００２４】
本発明の温度制御方法は、被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御方法であって、前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の温度を複数の計測点でそれぞれ計測して、各計測点における干渉の度合いを予め計測する第１のステップと、計測した干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップとを含むものである。
【００２５】
計測点は、所望の温度にするために注目している箇所（位置）であるのが好ましく、例えば、温度のばらつきを抑制しようとする点であるのが好ましい。
【００２６】
前記補正値は、被処理物を処理する処理手段の前記検出点における温度と前記被処理物の前記計測点における温度との温度差を補正するもの、および／または、前記被処理物の複数の前記計測点における温度のばらつきを抑制するものであるのが好ましい。
【００２７】
本発明によると、目標温度を変化させたときに、被処理物の各計測点における干渉の度合い、すなわち、各計測点の温度が受ける影響の度合いを予め計測しているので、この計測した干渉の度合いに基いて、目標温度や検出温度を補正するための補正値を求めることができるので、被処理物を、所望の温度状態で処理するための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が容易となる。
【００２８】
一実施態様においては、前記補正値によって前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する第３のステップを含むものである。
【００２９】
この実施態様によると、補正値を用いて目標温度や検出温度を補正することにより、被処理物を、所望の温度状態で処理することが可能となる。
【００３０】
好ましい実施態様においては、前記第１のステップでは、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の複数の計測点の温度変化との関係を示す干渉行列を求め、前記第２のステップでは、前記干渉行列の逆行列を用いて補正値を求めるものである。
【００３１】
この実施態様によると、第１のステップで求めた干渉行列の逆行列を用いて補正値を求めるので、この補正値を用いて目標温度や検出温度を補正することにより、作業者が経験を生かして試行錯誤的に行っていた調整作業が不要となる。
【００３２】
一実施態様においては、前記第２のステップでは、前記被処理物の複数の前記計測点の温度のばらつきを抑制するように前記補正値を求めるものである。
【００３３】
この実施態様によると、補正値によって、目標温度や検出温度を補正することにより、被処理物の温度のばらつきが抑制されて均一な温度で処理されることになる。
【００３４】
他の実施態様においては、前記第１のステップでは、前記目標温度を変化させた時点から所定時間経過した時点における前記干渉の度合いを計測するものである。
【００３５】
ここで、所定時間は、目標温度を変化させることによって、計測点で計測される被処理物の温度が変化している途中の過渡状態における時点までの時間であってもよいし、前記温度が整定した定常状態における時点までの時間であってもよい。
【００３６】
この実施態様によると、所定時間を選択することによって、過渡状態あるいは定常状態における被処理物の温度を、所望の温度となるように補正できることになる。
【００３７】
更に他の実施態様においては、前記第３のステップでは、前記処理手段で被処理物の処理が開始された時点から前記所定時間が経過するまでの期間に亘って前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正するものである。
【００３８】
この実施態様によると、被処理物の処理が開始された時点から目標温度および前記検出温度の少なくとも一方の補正を開始することにより、所定時間経過時点における被処理物の温度を所望の温度とすることが可能となる。
【００３９】
また、本発明の温度制御方法は、被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御方法であって、前記目標温度を変化させたときの前記処理手段の温度を、前記検出点とは異なる複数の計測点でそれぞれ計測して、各計測点における干渉の度合いを予め計測する第１のステップと、計測した干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップとを含むものである。
【００４０】
ここで、前記補正値は、処理手段の複数の前記計測点における温度のばらつきを抑制するものであるのが好ましい。
【００４１】
本発明によると、目標温度を変化させたときに、処理手段の各計測点における干渉の度合い、すなわち、各計測点の温度が受ける影響の度合いを予め計測しているので、この計測した干渉の度合いに基いて、目標温度や検出温度を補正するための補正値を求めることができるので、処理手段を、所望の温度状態、例えば、ばらつきが抑制された均一な温度状態にするための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が容易となる。
【００４２】
また、本発明の温度調節器は、被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度調節器であって、前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の複数の計測点の温度を計測して得られる各計測点における干渉の度合いに基いて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正手段を備えている。
【００４３】
ここで、補正手段による前記補正は、被処理物を処理する処理手段の前記検出点における温度と前記被処理物の前記計測点における温度との温度差を補正するもの、および／または、前記被処理物の複数の前記計測点における温度のばらつきを抑制するものであるのが好ましい。
【００４４】
各計測点における干渉の度合いは、予め温度調節器以外の上位の装置で求め、得られた干渉の度合いを、当該温度調節器に格納してもよいし、当該温度調節器で干渉の度合いを予め求めるようにしてもよい。
【００４５】
本発明によると、目標温度を変化させたときに、被処理物の各計測点における干渉の度合い、すなわち、各計測点の温度が受ける影響の度合いを予め計測しているので、この計測した干渉の度合いに基いて、目標温度や検出温度を補正することができるので、被処理物を、所望の温度状態で処理するための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が容易となる。
【００４６】
本発明の温度調節器は、被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度調節器であって、前記被処理物の温度のばらつきを抑制するように前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正手段を備え、該補正手段は、前記被処理物の前記処理手段による処理が開始される時点以降に補正を開始するものである。
【００４７】
この補正は、前記被処理物の前記処理手段による処理が開始されると同時に開始するのが好ましく、被処理物の処理が終了するまでに終了するのが好ましい。
【００４８】
本発明によると、処理物の前記処理手段による処理が開始される時点以降に、目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正して被処理物の温度のばつきを抑制することができる。
【００４９】
一実施態様においては、前記補正手段は、前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の複数の計測点の温度を計測して得られる各計測点における干渉の度合いに基いて、前記補正を行なうものである。
【００５０】
この実施態様によると、計測した干渉の度合いに基いて、目標温度や検出温度を補正することができるので、被処理物の温度のばらつきを抑制して処理するための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が容易となる。
【００５１】
他の実施態様においては、前記補正手段は、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正するための補正値が格納された記憶部を備えている。
【００５２】
この実施態様によると、記憶部に格納されている補正値を用いて目標温度や検出温度を補正することにより、被処理物を、所望の温度状態で処理するための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が不要となる。
【００５３】
好ましい実施態様においては、前記補正手段は、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示すデータが格納された記憶部と、該記憶部のデータを用いて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正するための補正値を算出する演算部とを備えている。
【００５４】
ここで、データは、例えば、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示す波形データであってもよいし、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示す干渉行列のデータであってもよい。
【００５５】
この実施態様によると、演算部では、記憶部のデータを用いて補正値を演算するので、演算された補正値を用いて目標温度や検出温度を補正することにより、作業者が経験を生かして試行錯誤的に行っていた調整作業が不要となる。
【００５６】
他の実施態様においては、前記演算部は、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示す干渉行列の逆行列を用いて前記補正値を算出するものである。
【００５７】
記憶部に格納されているデータが、前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示す波形データであるときは、演算部は、この波形データから前記各目標温度の温度変化と前記被処理物の前記複数の計測点の温度変化との関係を示す干渉行列を算出するのが好ましい。
【００５８】
この実施態様によると、干渉行列の逆行列を用いて補正値を算出するので、作業者が経験を生かして試行錯誤的に補正値を求める必要がなく、自動化を図ることができる。
【００５９】
更に他の実施態様においては、前記演算部は、前記被処理物の前記複数の計測点の温度のばらつきを抑制するように前記補正値を算出するものである。
【００６０】
この実施態様によると、算出された補正値を用いて目標温度や検出温度を補正することにより、被処理物の温度のばらつきが抑制されて均一な温度で処理されることになる。
【００６１】
一実施態様においては、前記干渉の度合いが、前記目標温度を変化させた時点から所定時間経過した時点におけるものである。
【００６２】
この実施態様によると、所定時間を選択することによって、過渡状態あるいは定常状態における被処理物の温度を、所望の温度となるように補正できることになる。
【００６３】
他の実施態様においては、前記補正手段は、前記処理手段で被処理物の処理が開始された時点から前記所定時間が経過するまでの期間に亘って前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正するものである。
【００６４】
この実施態様によると、被処理物の処理が開始された時点から目標温度および前記検出温度の少なくとも一方の補正を開始することにより、所定時間経過時点における被処理物の温度を所望の温度とすることが可能となる。
【００６５】
本発明の熱処理装置は、本発明の温度調節器と、前記処理手段と、前記温度調節器の出力に基いて、前記処理手段を加熱および／または冷却する操作手段と、前記処理手段の温度を検出する温度検出手段とを備えるものである。
【００６６】
本発明によると、被処理物を、所望の温度状態で処理するための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が容易となる。
【００６７】
本発明のプログラムは、被処理物を処理する処理手段の温度を複数の検出点でそれぞれ検出し、各検出温度が、複数の各目標温度に一致するように、前記処理手段の温度を制御する温度制御に用いられるプログラムであって、前記目標温度を変化させたときの前記被処理物の温度を複数の計測点でそれぞれ計測して、各計測点における干渉の度合いを予め計測する第１のステップと、計測した干渉の度合いに基づいて、前記目標温度および前記検出温度の少なくとも一方を補正する補正値を求める第２のステップとを、コンピュータに実行させるものである。
【００６８】
本発明によると、プログラムを、コンピュータに実行させることにより、予め計測した干渉の度合いに基いて、目標温度や検出温度を補正するための補正値を求めることができるので、該補正値によって補正を行なうことにより、被処理物を、所望の温度状態で処理することが可能となる。
【００６９】
本発明の記録媒体は、本発明に係るプログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な記録媒体である。
【００７０】
ここで、記録媒体 としては、例えばフレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【００７１】
本発明によると、記録媒体に記録されているプログラムをコンピュータで読み取って実行させることにより、予め計測した干渉の度合いに基いて、目標温度や検出温度を補正するための補正値を求めることができるので、該補正値によって補正を行なうことにより、被処理物を、所望の温度状態で処理することが可能となる。
【発明の効果】
【００７２】
以上のように本発明によれば、目標情報を変化させたときに、被処理物の各点における干渉の度合いを予め求めているので、この求めた干渉の度合いに基いて、目標情報や検出情報を補正することができるので、被処理物を、所望の温度状態などで処理するための目標温度や検出温度を補正するための調整作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７３】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００７４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る温度調節器を備える熱処理装置の概略構成図である。
【００７５】
この実施の形態の熱処理装置は、被処理物としての半導体ウェハ１を、処理手段としての熱処理盤２で熱処理するものであり、温度調節器３は、図示しない上位機器や設定部から設定された設定温度（目標温度）と、熱処理盤２に配設された３つの温度センサ４ａ〜４ｃからの検出温度との偏差に基づいて、熱処理盤２に配設された３つのヒータ５ａ，５ｂ，５ｃの通電を制御して熱処理盤２の温度を設定温度になるように制御する。すなわち、この例では、３チャンネルの例を示しており、各チャンネル毎に温度制御される。
【００７６】
熱処理盤２で熱処理される半導体ウェハ１は、図示しない搬送供給手段によって自動的に熱処理盤２に載置されて順番に熱処理されるものである。
【００７７】
かかる半導体ウェハ１の熱処理では、半導体ウェハ１の温度が所望の均一な温度で熱処理されるように熱処理盤２の温度を制御する必要があり、このため、半導体ウェハ１と熱処理盤２との温度差やウェハ面内での位置による温度のばらつきなどを補正した温度制御を行なう必要がある。
【００７８】
この実施の形態では、かかる補正のための調整作業を、従来の作業者の経験に依存して試行錯誤的に行うのではなく、容易に行えるようにするために次のようにしている。
【００７９】
すなわち、この実施の形態の温度制御方法は、図２に示すように、各チャンネルの設定温度を順番に変化させたときの半導体ウェハ１の温度を複数の計測点でそれぞれ計測して、各計測点における干渉の度合いを予め計測する第１のステップ（Ｓ１）と、計測した干渉の度合いに基づいて、設定温度および検出温度の少なくとも一方を補正するための補正値を算出する第２のステップＳ２と、実運用において、算出した補正値を用いて設定温度および検出温度の少なくとも一方を補正する第３のステップ（Ｓ３）とを含むものである。
【００８０】
第１のステップ（Ｓ１）で干渉の度合いを計測して求めたが、計測ではなく熱処理盤に対する半導体ウェハへの温度伝達関係を熱設計やシミュレーションで予め計算し、その伝達関係から干渉の度合いを求め設定することもできる。このように計測工程を省くことで全体工程が非常にシンプルになる。
【００８１】
図３は、干渉の度合いを計測して補正値を算出するための構成の一例を示す図であり、図１に対応する部分には、同一の参照符号を付す。
【００８２】
この図３において、１は計測点に温度センサ６ａ〜６ｃが取り付けられた半導体ウェハである試験用ウェハであり、７は試験用ウェハ１の温度を計測する温度ロガーであり、８は温度ロガー７および温度調節器３に接続されたＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）やパソコンなどの上位装置である。この上位装置８は、温度ロガー７および温度調節器３との通信などによって、温度調節器３の設定温度を変更できるとともに、この設定温度と試験用ウェハ１の計測点の温度とを同期して計測することができる。
【００８３】
また、この実施の形態では、上位装置８は、マイクロコンピュータを備えており、このマイクロコンピュータのＲＯＭに格納されている本発明に係るプログラムを実行することにより、干渉の度合いを計測し、この干渉の度合いに基いて、補正値を後述のようにして算出し、算出した補正値を温度調節器３に設定格納する。
【００８４】
試験用ウェハ１の計測点は、熱処理盤２の各チャンネルのヒータ５ａ〜５ｃおよび温度センサ４ａ〜４ｃに対応するよう配置されている。
【００８５】
この実施の形態では、半導体ウェハ１における各チャンネル間の熱的な干渉、すなわち、設定温度を変化させたときに、半導体ウェハ１の各計測点の温度が受ける影響を、計測するために次のようにしている。
【００８６】
すなわち、３チャンネルの内の第１のチャンネルの設定温度を、図４（ａ）に示すように、ステップ状に、例えば、Δａ１変化させ、同図（ｂ）に示すように、そのときの試験用ウェハ１の各計測点の温度変化を各温度センサ６ａ〜６ｃで計測する。同様にして、第２のチャンネルの設定温度を、ステップ状に、例えば、Δａ２変化させ、そのときの試験用ウェハ１の各計測点の温度変化を計測し、さらに、第３のチャンネルの設定温度を、ステップ状に、例えば、Δａ３変化させ、そのときの試験用ウェハ１の各計測点の温度変化を計測する。
【００８７】
以上のようにして計測されたデータに基いて、設定温度を変化させた時点から任意の時間が経過した時点における干渉の度合いを、干渉行列として求めることができる。
【００８８】
すなわち、図４に示すように、第１のチャンネルの設定温度を、ステップ状にΔａ１変化させた時点から所定時間ｔ経過後の試験用ウェハ１の３つの計測点の各温度変化を、ｃ１１，ｃ１２，ｃ１３とし、同様に、第２のチャンネルの設定温度を、ステップ状にΔａ２変化させた時点から所定時間ｔ経過後の試験用ウェハ１の３つの計測点の各温度変化を、ｃ２１，ｃ２２，ｃ２３とし、第３のチャンネルの設定温度を、ステップ状にΔａ３変化させた時点から所定時間ｔ経過後の試験用ウェハ１の３つの計測点の各温度変化を、ｃ３１，ｃ３２，ｃ３３とすると、所定時間ｔに対応する下記の干渉行列が求まる。
【００８９】
【数１】
2006113724.tif 000003
【００９０】
そして、熱処理盤２の各チャンネルの設定温度の変化を、Δａ１〜Δａ３とし、所定時間ｔ経過後の半導体ウェハ１の計測点の温度変化を、Δｂ１〜Δｂ３とすると、以下の関係式が成立する。
【００９１】
【数２】
2006113724.tif 000004
【００９２】
上記所定時間ｔの選択によって、設定温度を変化させてから半導体ウェハ１の温度が安定した後の定常状態の関係式を得ることもできるし、設定温度を変化させてから半導体ウェハ１の温度が変化している途中の過渡状態の関係式を得ることも可能である。
【００９３】
なお、この実施の形態では、各設定温度を順番にステップ状に変化させて関係式を得たけれども、本発明の他の実施の形態として、例えば、各設定温度を、Ｍ系列信号などのようにランダムに変化させ、そのときの半導体ウェハの温度変化を、最小二乗法などを用いてＡＲＸモデルで表現し、関係式を導出するようにしてもよい。
【００９４】
また、この実施の形態では、半導体ウェハ（試験用ウェハ）１の計測点の数は、温度調節器３の制御チャンネル数と同数としたけれども、計測点の数は、同数である必要はなく、多くても少なくてもよい。
【００９５】
計測点の数が、制御チャネル数よりも多い場合、いくつかの方法がある。例えば、ｍ個の計測点の中からｎ点の各制御チャネル数との関係の最も強いｎ点を選び前述と同様の手続きを行う方法がある。または、制御チャネル点数ｎ個の入力値に対する計測点数ｍ個の出力値が所望の温度からの差のトータルが最も小さな値になるようにＧＡ（遺伝的アルゴリズム）や山登り法などの最適値探索アルゴリズムや行列計算方法などを用いればよい。
【００９６】
上述のように、所定時間ｔの選択によって、定常状態および過渡状態のいずれの状態の干渉特性も求めることができるものであり、以下、各状態において、半導体ウェハ１の温度のばらつきを抑制して面内温度の均一化を図るための補正値の算出について説明する。
（１）定常状態の面内温度均一化
定常状態、すなわち、半導体ウェハ１を熱処理盤２に載置して半導体ウェハ１の温度が上昇して整定した状態における半導体ウェハ１の温度のばらつきを抑制して面内温度の均一化を図るために、熱処理盤２の設定温度または温度調節器３に入力される熱処理盤２の検出温度を補正する。
【００９７】
この実施の形態では、この補正のための補正値を次のようにして算出するものである。
【００９８】
先ず、整定状態の熱処理盤２で試験用ウェハ１を処理して試験用ウェハ１の温度が整定したときの各計測点の温度を計測し、所望の温度からの差を算出し、この算出値を、Δｂ１〜Δｂ３とする。例えば、半導体ウェハ１を、所望の温度１００℃で均一にしたい場合に、熱処理盤２を、設定温度１００℃に整定させた状態で、試験用ウェハ１を載置してその温度が整定した状態の各計測点の温度を計測し、各温度が、例えば、９７℃，９８℃，９９℃とすると、Δｂ１＝３，Δｂ２＝２，Δｂ３＝１となる。
【００９９】
面内温度の均一化を図るには、所望の温度からの温度差である算出値Δｂ１〜Δｂ３を、小さくするように、各チャンネルの熱処理盤２の設定温度または温度調節器３に入力される熱処理盤２の検出温度（入力温度）の補正値Δａ１〜Δａ３を求めればよい。
【０１００】
この補正値Δａ１〜Δａ３は、上述の干渉行列の逆行列を用いて次式で算出することができる。
【０１０１】
【数３】
2006113724.tif 000005
【０１０２】
ここで、上記（３）式に使用する干渉行列は、上述の所定時間ｔを、設定温度を変化させた時点から各計測点の温度が整定した後の時点までの時間、例えば、図４（ａ）に示すｔ１となるような時間に選択し、この所定時間ｔ１に対応して得られた干渉行列、すなわち、定常状態に対応する干渉行列である。
【０１０３】
上記（３）式を解くことにより、従来試行錯誤的に調整していた補正値を、簡単に算出できることになる。
【０１０４】
また、算出された補正値を、熱処理盤２の設定温度または温度調節器３に入力される熱処理盤２の検出温度に加算して補正した結果、半導体ウェハ１の温度ばらつきがどれくらいの値になるかを、干渉行列により逆算して予測することもできる。
（２）過渡状態の面内温度均一化
半導体ウェハ１を、熱処理盤２に載置した直後から半導体ウェハ１の温度が安定するまでの期間である過渡状態における半導体ウェハ１の温度のばらつきを抑制して面内温度の均一化を図る場合について説明する。
【０１０５】
定常状態の面内温度均一化の補正を十分に行なったとしても、過渡状態のときには、半導体ウェハ１の温度差が大きくなる。
【０１０６】
図５（ａ）は、熱処理盤２に、半導体ウェハ１を載置したときの計測点の温度変化の内、温度差が大きい２つの計測点の温度変化を示しており、図５（ｂ）は、前記温度差の変化を拡大して示している。
【０１０７】
この図５（ａ）に示すように、熱処理盤２に、半導体ウェハ１を載置した直後から半導体ウェハ１の温度は、上昇するのであるが、整定するまでの過渡状態において、温度のばらつきが生じている。
【０１０８】
かかる過渡状態の温度のばらつきを抑制して面内均一化を図るために、次のようにして補正値を算出する。
【０１０９】
すなわち、先ず、温度のばらつきを抑制したい時点を決定し、半導体ウェハ１を、熱処理盤２に載置した時点から前記決定した時点までの経過時間を、上述の所定時間ｔとする。
【０１１０】
例えば、図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ１の加熱によって化学反応が急速に進む時点までの時間を、経過時間ｔ２としてこの時点における温度のばらつきを抑制する場合を考える。
【０１１１】
熱処理盤２に試験用ウェハ１を載置した時点から所定時間ｔ２が経過した時点の各計測点の温度を計測し、所望の温度からの温度差を、Δｂ１〜Δｂ３とする。ここで、所望の温度は、例えば、３つの計測点の温度の平均温度とする。
【０１１２】
過渡状態における面内温度の均一化を図るには、算出値Δｂ１〜Δｂ３を、小さくするように、各チャンネルの熱処理盤２の設定温度または温度調節器３に入力される熱処理盤２の検出温度の補正値Δａ１〜Δａ３を求めればよい。
【０１１３】
この補正値Δａ１〜Δａ３は、上述の定常状態の場合と同様に、上述の（３）式で算出することができる。
【０１１４】
但し、干渉行列は、設定温度を変化させた時点から化学反応が急速に進む時点までの時間である所定時間ｔ２となるように選択し、この所定時間ｔ２に対応して得られた干渉行列、すなわち、過渡状態に対応する干渉行列である。
【０１１５】
以上のような補正値Δａ１〜Δａ３は、上位装置８に、ユーザが所定時間ｔおよび所望の温度からの温度差Δｂ１〜Δｂ３を設定入力することにより、上位装置８で算出される。
【０１１６】
したがって、作業者の経験に依存し、試行錯誤的に行わねばならなかった設定温度または検出温度の補正のための調整作業が不要となり、自動化を図ることが可能となる。
【０１１７】
この上位装置８で算出された補正値は、温度調節器３に送信されて温度調節器３の記憶部に格納される。
【０１１８】
図６は、かかる補正値によって、熱処理盤２の設定温度または温度調節器３に入力される熱処理盤２の検出温度を補正した結果を示すものであり、同図（ａ）は補正値を、同図（ｂ），（ｃ）は、上述の図５（ａ），（ｂ）に対応する図である。なお、同図（ａ）では、１チャンネルの補正値のみを代表的に示している。
【０１１９】
この実施の形態では、半導体ウェハ１が、熱処理盤２に載置された時点から所定時間ｔ２が経過するのでの期間に亘って補正値を、熱処理盤２の設定温度または温度調節器３に入力される熱処理盤２の検出温度に加算して補正を行う。
【０１２０】
これによって、所定時間ｔ２経過時点の温度のばらつきが抑制されて半導体ウェハ１の面内温度の均一化を図ることができる。
【０１２１】
図７は、この実施の形態の温度調節器３のブロック図であり、この温度調節器３では、過渡状態の面内温度均一化に適用して説明する。
【０１２２】
温度調節器３は、設定温度を補正する設定温度補正部９を備えており、この設定温度補正部９には、上述のようにして算出された補正値が格納されるとともに、上位装置１０から半導体ウェハ１が熱処理盤２に載置されたことを示すタイミング信号が与えられるようになっており、タイミング信号が与えられてから所定時間ｔ２に亘って補正値を、設定温度に加算して出力する。
【０１２３】
したがって、上述の図６（ａ）に示すように、半導体ウェハ１が熱処理盤２に載置されて熱処理が開始された時点から所定時間ｔ２に亘って補正値が加算された設定温度と検出温度との偏差に基づいて、ＰＩＤ制御部１１でＰＩＤ演算を行って操作量ＭＶを出力し、熱処理盤２に配設されている操作手段としての各ヒータ５ａ〜５ｃの通電を制御して半導体ウェハ１の温度ばらつきを抑制して面内温度の均一化を図るようにしている。
【０１２４】
なお、設定温度補正部９およびＰＩＤ制御部１１は、例えば、マイクロコンピュータによって構成される。
（その他の実施の形態）
上述の過渡状態の面内温度の均一化では、半導体ウェハが載置された時点から補正を開始したけれども、操作量が飽和して十分な補正ができない場合には、半導体ウェハが載置される前にも、補正を行なうようにしてもよい。
【０１２５】
また、過渡状態の面内温度の均一化では、所定時間に亘って１回だけ補正を行なったけれども、本発明の他の実施の形態として、例えば、第１の所定時間までは対応する補正値で補正し、その後、第２の所定時間ｔ２までは対応する補正値で補正するといったように、複数回の補正を行うようにしてもよい。
【０１２６】
上述の実施の形態では、上位装置８において、干渉の度合いを計測して補正値を算出したけれども、本発明の他の実施の形態として、温度調節器で試験用ウェハの温度を計測できるようにし、温度調節器で干渉の度合いを計測して補正値を算出するようにしてもよい。
【０１２７】
また、上述の実施の形態では、温度調節器に、補正値を格納しておき、この補正値に基いて、設定温度の補正を行ったけれども、本発明の他の実施の形態として、温度調節器に、試験用ウェハの温度を計測したデータを格納しておき、このデータに基いて、温度調節器で干渉行列および補正値を算出できるようにしてもよい。
【０１２８】
また、温度調節器に、上述の所定時間ｔおよび所望の温度からの温度差Δｂ１〜Δｂ３に対応する補正値のテーブルを格納しておき、かかるテーブルの補正値あるいはその補正値を用いて補間した補正値を用いて設定温度や検出温度の補正を行なうようにしてもよい。
【０１２９】
上述の実施の形態では、半導体ウェハの温度が所望の温度状態となるように補正したけれども、本発明の他の実施の形態として、熱処理盤２の温度センサ４ａ〜４ｃが設けられていない箇所を計測点とし、この計測点の温度が所望の温度となるように補正を行なってもよい。
【０１３０】
上述の実施の形態では、３チャンネルに適用して説明したけれども、本発明は、３チャンネルに限らないのは勿論である。
【０１３１】
上述の実施の形態では、処理手段として、熱熱処理盤の温度制御に適用して説明したけれども、本発明は、熱処理盤に限らず、拡散炉、ＣＶＤ装置、包装機、成形機のシリンダ部やその他の温度制御に適用してもよい。
【０１３２】
上述の実施の形態では、ヒータを用いた加熱処理に適用して説明したけれども、ペルチェ素子や冷却器などを用いた冷却処理に適用してもよく、更に、加熱と冷却とを併用する温度制御に適用してもよい。
【０１３３】
また、本発明は、温度制御に限らず、圧力、流量、速度あるいは液位などの他の物理状態の制御に適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、制御装置、温度調節器および熱処理装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る熱処理装置のブロック図である。
【図２】本発明の温度制御方法を示すフローチャートである。
【図３】干渉度合いを計測するための構成を示す図である。
【図４】設定温度のステップ入力による計測点の温度変化を示す図である。
【図５】半導体ウェハの温度変化および温度差の変化を示す図である。
【図６】補正値、半導体ウェハの温度変化および温度差の変化を示す図である。
【図７】温度調節器のブロック図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  半導体ウェハ        ２  熱処理盤
３  温度調節器          ４ａ〜４ｃ，６ａ〜６ｃ  温度センサ
５ａ〜５ｃ  ヒータ      ８  上位装置
【図１】
2006113724.tif 000006
【図２】
2006113724.tif 000007
【図３】
2006113724.tif 000008
【図４】
2006113724.tif 000009
【図５】
2006113724.tif 000010
【図６】
2006113724.tif 000011
【図７】
2006113724.tif 000012