JP2000193375A

JP2000193375A - 基板熱処理装置

Info

Publication number: JP2000193375A
Application number: JP10364848A
Authority: JP
Inventors: Hideo Nishihara; 英夫西原; Mitsuhiro Masuda; 充弘増田
Original assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Dainippon Screen Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-14
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP3987222B2

Abstract

(57)【要約】【課題】基板の温度分布をより精細にかつリアルタイ
ムで調節することにより、基板上に生成される膜厚分布
を均一にすることができる基板熱処理装置を提供する。【解決手段】基板熱処理装置１は、複数のゾーンＺ
ａ、Ｚｂ、...に区分されて配設された複数のランプａ
１〜ｃ３を有する。また各ゾーンに対応する基板上の所
定の代表測定点の温度を測定するために温度計４２ａ、
４２ｂ、...が配置される。温度計４２ａによる基板温
度の測定結果Ｔａと、温度計４２ｂによる基板温度の測
定結果Ｔｂとの偏差Ｅに基づいて、基板の温度分布を均
一にするような加熱指令値を求める。この際、温度計４
２ａと各ランプとの相対的位置関係を反映する係数ｋ１
〜ｋ３に基づいて、温度分布傾向を反映させた値を各ラ
ンプの加熱指令値として算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ、液
晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、
光ディスク用基板等の基板（以下「基板」という）に対
して熱処理を施す基板熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】枚葉式の基板熱処理装置として、複数の
ランプからの光照射によって基板を加熱処理する装置
（ランプアニール装置）が知られている。これら複数の
ランプは複数のゾーンに区分されており、ゾーンごとに
各ランプに対する加熱指令値を与えるようになってい
る。また、このような装置は基板上に膜を形成するため
に多く使用されるが、その際には膜厚の均一性を確保す
ることが重要である。従来装置においては、基板に熱処
理を施して得られた膜の厚さを膜厚測定器で測定し、そ
の膜厚測定結果に応じてランプへの加熱指令値を調節し
て以後の基板の熱処理を改善するという手順が採用され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来装置は、後追い的に加熱指令値を是正するものであ
るため、基板の温度分布をリアルタイムで調整すること
ができない。このため、加熱指令値を最終的に決定する
までに多くの作業を必要とするだけでなく、熱処理の内
容が変更になるごとに上記の手順を繰り返して加熱指令
値を再設定しなければならないという問題も生じさせ
る。

【０００４】また、このような従来装置では各ゾーンの
加熱指令値を互いに独立に定めており、そのためにゾー
ン間の相互干渉が考慮されておらず、基板の温度分布を
より精細に調節することが困難であるという問題が存在
する。

【０００５】そして、このような問題は膜形成処理だけ
でなく、基板の加熱処理一般において生じる問題であ
る。

【０００６】そこで、本発明は前記問題点に鑑み、基板
の温度分布をより精細にかつリアルタイムで調節するこ
とにより、基板における加熱処理の均一性を十分に確保
することができる基板熱処理装置を提供することを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の基板処理装置は、基板の熱処理を
行う装置であって、複数のゾーンに区分されて配設され
た複数のランプによって基板を加熱する加熱手段と、前
記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の代
表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段
と、前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプ
についての加熱指令値を、当該ランプが属するゾーンに
対応する代表測定点を含む２以上の代表測定点での温度
測定結果を考慮した所定の加熱制御規則に基づいて生成
する加熱指令値生成手段と、を備えることを特徴とす
る。

【０００８】請求項２に記載の装置は、請求項１の装置
において、前記加熱制御規則は、前記少なくとも一部の
ランプにつき、当該ランプと前記２以上の代表測定点と
の相対的位置関係を反映したものであることを特徴とす
る。

【０００９】請求項３に記載の装置は、請求項２の装置
において、前記複数のゾーンは、主ゾーンと従ゾーンと
を有し、前記複数の温度測定手段は、前記主ゾーンに対
応する基板上の代表測定点における温度を測定する主測
定手段と、前記従ゾーンに対応する基板上の代表測定点
における温度を測定する従測定手段とを有し、前記加熱
制御規則は、主制御規則と従制御規則とを有し、前記主
制御規則は、前記主測定手段の測定結果に基づいて前記
主ゾーンの基準出力指令値を算出する規則であり、前記
従制御規則は、前記主測定手段による測定結果と前記従
測定手段による測定結果との偏差を求め、当該偏差に対
して前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾーン
に属する各ランプとの相対的位置関係を考慮した係数を
乗じた値を修正値として求め、前記主ゾーンの基準出力
指令値と前記修正値とを合成することによって、前記従
ゾーンに含まれる各ランプの前記加熱指令値を決定する
ことを含んだ規則であることを特徴とする。

【００１０】請求項４に記載の装置は、請求項３の装置
において、前記加熱指令値生成手段は、前記主ゾーンに
属する各ランプと前記従ゾーンに属する各ランプとにつ
いて前記加熱制御規則によって算出されたそれぞれの加
熱指令値の総和と、前記主ゾーンに属する各ランプへの
加熱指令値に前記複数のランプのランプ総数を乗じた積
に相当する値との比に応じて、前記主ゾーンに属する各
ランプと前記従ゾーンに属する各ランプとについてそれ
ぞれ算出された加熱指令値を修正する手段、を有するこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項５に記載の装置は、請求項２の装置
において、前記加熱指令値生成手段は、各ゾーン毎の固
有の制御規則によって算出される出力指令値を各ゾーン
内の各ランプの基準出力指令値として算出する手段と、
互いに隣接する第１と第２のゾーンのそれぞれの基準出
力指令値の偏差に対して、前記第２のゾーンに対応する
代表測定点と前記第１のゾーン内の各ランプとの相対的
位置関係を考慮した各係数を乗じた値を修正値として求
め、前記第１のゾーンの基準出力指令値と前記修正値と
を合成することによって、前記第１のゾーンに含まれる
各ランプの加熱指令値を決定する手段と、を有すること
を特徴とする。

【００１２】請求項６に記載の装置は、請求項２の装置
において、前記複数のランプには、重複してＭ個のゾー
ン（Ｍは２以上の整数）に属するように区分された特定
ランプが含まれており、前記加熱指令値生成手段は、前
記Ｍ個のゾーンのそれぞれの制御規則によって、前記複
Ｍ個のゾーンにおける各ランプの基準出力指令値を算出
する手段と、前記Ｍ個のゾーンのそれぞれに対応する代
表測定点と前記特定ランプとの相対的位置関係に応じて
決定される重み付け係数を用いて、前記Ｍ個のゾーンの
それぞれにおける前記基準出力指令値を加重合成し、そ
れによって前記特定ランプの加熱指令値を決定する手段
と、を有することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１４】＜Ａ．第１実施形態＞＜Ａ１．装置＞図１は、本実施形態に係る基板熱処理装
置１の概要構成を示す縦断面図である。この基板熱処理
装置１は、半導体ウエハなどの基板Ｗに対するランプア
ニール装置であり、基板の温度を高速に昇降させるＲＴ
Ｐ（Rapid Thermal Processing）に用いられ得る。基板
熱処理装置１は、基板Ｗを収容するチャンバ１０と、基
板Ｗを支持する基板支持部２０と、基板Ｗを加熱する基
板加熱部３０と、基板Ｗの温度を測定する温度測定部４
０と、基板加熱部３０に対する加熱指令値を生成して出
力する加熱指令値生成部５０とを備えている。

【００１５】チャンバ１０には、水路１２および水路１
４が設けられている。水路１２、１４に冷却水を流すこ
とによって、基板加熱部３０の加熱によるチャンバ１０
の温度上昇を抑制している。

【００１６】基板支持部２０は、基板Ｗを支持する支持
リング２２と、支持リング２２を支える支持柱２４とを
有する。支持柱２４は、その下部にモータ、ギア機構、
マグネットなどを有する回転駆動機構２６を有してお
り、軸ＡＸ１を中心に回転することができる。基板支持
部２０によって支持される基板Ｗは、以下に説明する熱
処理中において、軸ＡＸ１を中心に回転する。また、基
板Ｗの大きさに応じた支持リング２２を設けることによ
って、複数の大きさの基板を支持することができる。

【００１７】基板加熱部３０は、光を出射する複数のラ
ンプ３２を備えており、この実施形態ではこれら複数の
ランプ３２のそれぞれは直線型のランプである。複数の
ランプ３２は、複数のゾーンに区分されて基板に対向す
る位置にほぼ等間隔に配置されており、それらからの光
の照射によって基板Ｗが加熱される。図１においては、
２１個のランプ３２が配置されており、７つのゾーンＺ
１〜Ｚ７にそれぞれ３つのランプが属する場合が示され
ている。なお、各ゾーンの数および各ゾーンに属するラ
ンプの数は任意に設定することが可能である。

【００１８】また、温度測定部４０は複数の温度計４２
を備えており、これらの複数の温度計４２は基板の下方
において固定されて、基板Ｗの所定位置（後述する代表
測定点）における温度を測定する。これらの複数の温度
計４２としては、放射温度計などが用いられ得る。これ
らの複数の温度計４２は、後述する図２などにおいては
４個の温度計４２１〜４２４として表現されている。

【００１９】図２(a)、(b)は、基板熱処理装置１におい
て基板支持部２０に支持される基板Ｗの下方部分の状態
を２つの例について表す図である。図２(a)の例では、
複数の温度計４２１〜４２４のそれぞれは、互いに異な
る半径を有する同心円上の位置における基板温度を測定
できるように直線状に配置されている。また、図２(b)
の例では、複数の温度計４２１〜４２４のそれぞれは、
互いに異なる半径を有する同心円上の位置における基板
温度を測定できるように２次元的に分散して配置されて
いる。これら２つの例はいずれも採用可能である。

【００２０】図３は、各ゾーンＺ１〜Ｚ７とそれらに対
応する温度計４２１〜４２４の温度測定位置とを模式的
に示す図である。この図３においては、各ゾーンＺ１〜
Ｚ７に含まれている３つのランプ３２をそれぞれ丸で表
現している。この実施形態における複数の温度計４２１
〜４２４は図２(b)に示すような位置に配置されている
が、図３の模式図においては、対応する温度計が各ゾー
ンの下方において直線的に配置されるように、すなわち
図２(a)に対応するように図示されている。これは、基
板Ｗの回転によって、基板Ｗの温度分布は回転軸ＡＸ１
を中心に回転対称（点対称）になると考えられることに
基づく。すなわち、基板Ｗの温度は回転中心からの距離
（つまり半径）のみによって一義的に決定されるものと
仮定して、回転方向の角度を無視してその固有の半径に
対応する位置に直線上に配置されるように表現したもの
である。

【００２１】温度計４２１〜４２４によるそれぞれの温
度測定位置はこの発明における「代表測定点」に相当す
る。すなわち、厳密にはそれぞれのゾーンの中でもある
程度の温度分布があるが、それは実質的に無視できるも
のとして各ゾーンの中の所定位置の温度をそのゾーンの
代表温度として測定するため、これらの温度計４２１〜
４２４によって温度測定される各ゾーンＺ１〜Ｚ７内の
所定箇所を「代表測定点」と呼ぶ。

【００２２】中央のゾーンＺ１の下方には、温度計４２
１が配置されている。温度計４２１は、ゾーンＺ１のラ
ンプ３２が最も影響を及ぼす位置の基板温度を測定する
ことができる。同様に、温度計４２２は、ゾーンＺ２の
ランプ３２により特に大きく影響を受ける位置の基板温
度を測定する。温度計４２３および４２４についても同
様である。

【００２３】また、中央のゾーンＺ１に関してゾーンＺ
２〜Ｚ４と対称的な位置にあるゾーンＺ５〜Ｚ７の各ラ
ンプ３２の加熱指令値の決定にあたっては、上記の温度
分布の回転対称性に基づいて、温度計４２２〜４２４の
温度測定結果を用いることができる。

【００２４】なお、上記の温度測定部４０における基板
Ｗの温度測定を経時的に行うことにより、単位時間あた
りの温度変化、すなわち、温度変化率をも算出すること
が可能である。

【００２５】図４は、ランプの配列の他の例を表す図で
ある。この図４の例では直線型のランプの平行配列を、
上下に互いに直交するように配置している。なお、図１
は、図４における上下の配列の一方のみが存在する場合
に相当する。上述したように、基板Ｗは基板支持部２０
（図１）の回転に伴って回転するため、基板Ｗの温度分
布は回転軸ＡＸ１を中心としてほぼ点対称な分布にな
る。したがって、これらのゾーンに含まれるランプ３２
の加熱指令値の決定にあたっても、この回転対称性を利
用して、対応する位置に設けられている別の温度計の温
度測定結果を用いることができる。以下では図１〜図３
のように１方向にランプ３２を配列した状況での加熱制
御について説明するが、この図４のように２方向に配列
した場合への拡張については変形例として後に説明す
る。

【００２６】後述する図５の加熱指令値生成部５０は、
温度測定部４０による温度測定結果に基づいて基板加熱
部３０（図１）の複数のランプ３２に対する加熱指令値
を生成して、それらの加熱指令値を複数のランプ３２に
それぞれ出力する。これによって、基板温度や基板温度
変化率などの被制御量を目標値に追従させるように最適
な制御を行う。また、加熱指令値生成部５０は、基板温
度の面内分布を均一にするため、各ランプに固有の加熱
指令値をリアルタイムに変更して制御する。

【００２７】以下では、上記の基板熱処理装置１におい
て行われる制御について説明する。

【００２８】＜Ａ２．制御概要＞図５はこの装置１の制
御部１００の概略構成を示すブロック図である。制御部
１００は、既述した温度測定部４０と加熱指令値生成部
５０と温度特性記憶部６０と目標値生成部７０とを有し
ている。

【００２９】目標値生成部７０は、基板温度および基板
温度変化率の各時刻における目標値を表す曲線、つま
り、目標温度曲線（図６）および目標温度変化率曲線
（図７）を実際の制御を行う前に生成する。ただし図６
では、横軸が時間ｔを表し、縦軸が目標温度Ｔを表して
おり、目標温度の経時変化を表すグラフとなっている。
また、図７は、図６の目標温度を達成するための目標温
度変化率Ｖの経時変化を表している。

【００３０】そして、加熱指令値生成部５０は、これら
の被制御量を目標値に追従させるように、基板加熱部３
０の各ランプ３２に対する加熱指令値を生成して、それ
らの加熱指令値を各ランプ３２に出力する。この際、加
熱指令値生成部５０は、温度測定部４０においてリアル
タイムに測定される基板温度などの被制御量の実測値、
および温度特性記憶部６０において記憶されている特性
モデル（すなわち、ランプ３２のそれぞれへの加熱用の
電力供給量の大きさが基板温度や基板温度変化率に及ぼ
す影響をモデル化した曲線）を考慮して、加熱指令値を
求める。

【００３１】また、加熱指令値生成部５０は、基板温度
の面内分布を均一にするため、各ランプ３２に固有の加
熱指令値をリアルタイムに変更して制御する。そのた
め、各ゾーンにＺ１〜Ｚ７に属する各ランプ３２の加熱
指令値は、まずゾーン毎に基準出力指令値が決定された
後、その基準出力指令値に修正が加えられて決定され
る。

【００３２】本実施形態においては、基板の温度分布を
調整する基本的な概念として、マスタースレーブ方式を
採用する。マスタースレーブ方式の制御則は、マスター
（主）制御則とスレーブ（従）制御則とを有する。

【００３３】図８は、本方式（マスタースレーブ方式）
による温度分布制御系の模式的な機能ブロック図を表
す。図８は、説明のため図を簡単化している。図８にお
いてはゾーンは３つのみしか示されていないが、図１に
おけるゾーンの一部が示されていると考えることができ
る。たとえば、互いに隣接ないしは連続するゾーンＺ
ａ、Ｚｂ、Ｚｃは、それぞれ図１のゾーンＺ１、Ｚ２、
Ｚ５に対応し、温度計４２ａ、４２ｂは、それぞれ温度
計４２１、４２２に対応する。あるいは、ゾーンＺｂ、
Ｚｃは、それぞれ、Ｚ３、Ｚ６と対応するものと考える
こともできる。

【００３４】このマスタースレーブ方式の制御則によれ
ば、次のようにして各ランプに対する加熱指令値を求め
ることができる。ここでは３つのゾーンＺａ、Ｚｂ、Ｚ
ｃの関係について例示するが、他のゾーンについても同
様である。

【００３５】(a)まず、「マスターゾーン」に対応する
代表測定点Ｐａにおける温度が温度計４２ａによって測
定され、その温度測定結果に基づいて、「マスターゾー
ン」に含まれる各ランプの基準出力指令値が加熱指令値
生成部５０によってマスター制御則を用いて決定され
る。すなわち、温度計４２ａによる代表測定点Ｐａでの
温度測定結果を利用するフィードバック制御系の補償器
Ｃ（後述の図８）によって、ゾーンＺａに属する各ラン
プａ１〜ａ３の基準出力指令値ＹＣを求める。このゾー
ンＺａのように、そのゾーンに属する各ランプの基準出
力指令値がマスター制御則によって決定されるようにあ
らかじめ選択されたゾーンが「マスター（主）ゾーン」
である。マスターゾーンＺａに属する各ランプａ１〜ａ
３への加熱指令値は、この基準出力指令値ＹＣに応じた
値になる。

【００３６】(b)そして、「スレーブゾーン」に対応す
る代表測定点Ｐｂにおける温度が温度計４２ｂによって
測定され、その温度測定結果と、温度計４２ａによる代
表測定点Ｐａにおける温度測定結果とを用いて、「スレ
ーブゾーン」に含まれる各ランプｂ１〜ｂ３の加熱指令
値が加熱指令値生成部５０によってスレーブ制御則を用
いて決定される。

【００３７】すなわち、まず、マスターゾーンＺａに対
応する代表測定点Ｐａにおける温度計４２ａでの温度測
定結果と、スレーブゾーン（たとえばＺｂ）に対応する
代表測定点Ｐｂにおける温度計４２ｂによる温度測定結
果との偏差Ｅを求める。

【００３８】つぎに、マスターゾーンＺａについての基
準出力指令値ＹＣに対して、上記偏差Ｅを所定の係数ｋ
１〜ｋ３で加算合成することにより、スレーブゾーンＺ
ｂに含まれる各ランプｂ１〜ｂ３の加熱指令値を決定す
る。このように、図８に示される複数（９つ）のランプ
のうち少なくともスレーブゾーンＺｂに含まれる各ラン
プｂ１〜ｂ３の加熱指令値は、各ランプｂ１〜ｂ３が属
するゾーンＺｂに対応する代表測定点Ｐｂおよび隣接す
るマスターゾーンＺａに対応する代表測定点Ｐａの２つ
の代表測定点での温度測定結果を考慮した所定の加熱制
御規則に基づいて生成される。また、この加算合成に使
用される係数ｋ１〜ｋ３は各ランプｂ１〜ｂ３に固有の
値であり、スレーブゾーンＺｂに属する各ランプｂ１〜
ｂ３と、マスターゾーンＺａに対応する代表測定点Ｐａ
との相対的位置関係に応じて決定される。これらの係数
ｋ１〜ｋ３は、基板Ｗにおける空間的な温度分布傾向を
反映させる値となっている。このゾーンＺｂのように、
マスター制御則に対して相対的に加熱指令値を求めるゾ
ーンが「スレーブゾーン」であり、図８の例ではゾーン
Ｚｂ、Ｚｃがこれに相当する。

【００３９】図１の全体配置で言えば、たとえば基板Ｗ
の中心に対向するゾーンＺ１をマスターゾーンとし、他
のゾーンＺ２〜Ｚ７をスレーブゾーンとすることができ
るが、マスターゾーンを複数設定し、それらの周辺のゾ
ーンをそれら各マスターゾーンに従属するスレーブゾー
ンとしてもよい。

【００４０】以上が、本実施形態における制御の概要で
ある。これらについて、以下で詳述する。

【００４１】＜Ａ３．マスターゾーンの基準出力指令値
の決定＞まず、マスター制御則によってマスターゾーン
Ｚａに含まれるランプａ１〜ａ３の基準出力指令値を求
める。この基準出力指令値は、様々な方法で求めること
ができるが、以下では一例を示す。

【００４２】マスターゾーンＺａに属するランプａ１〜
ａ３の出力は、それぞれに対応する基板Ｗ上の特定位置
の温度特性に特に大きな影響を与える。これらの温度特
性は、温度測定部４２によって測定される。この測定結
果に基づいて、フィードバック制御系を構成することに
よって、リアルタイムで基板Ｗの温度の制御を行うこと
ができる。

【００４３】加熱指令値がマスターゾーンＺａの各ラン
プａ１〜ａ３に出力されることによって、被制御量であ
る基板温度などがそれぞれ目標値に追従するような制御
が行われる。加熱指令値生成部５０は、第１の制御規則
および第２の制御規則の両制御則を含むマスター制御則
を用いて、マスターゾーンＺａのランプａ１〜ａ３の加
熱指令値を求める。図９は、マスターゾーンＺａの制御
ブロック図を表す。

【００４４】＜第１制御規則＞まず、第１の制御規則の
概略について説明する。第１の制御規則は、フィードフ
ォワード（以下、「ＦＦ」とも略記する）制御則ないし
はオープンループ制御則に相当する。図９においては、
ＦＦ補償器Ｃ１として示される部分に相当する。フィー
ドフォワード補償を行うため、ランプの加熱指令値に対
する基板Ｗの温度特性に関するモデルを構築する。具体
的には、ランプ３２の加熱指令値に対する基板温度およ
び基板温度変化率の特性を試料基板に関して事前に測定
しておく。つまり、種々の加熱指令値を複数のランプ３
２に出力したときの、基板温度および基板温度変化率の
値をデータとして収集しておく。そして、これらのデー
タを温度特性記憶部６０に保存しておき、データベース
として利用するのである。なお、これらのデータ収集
は、実際の処理条件にできるだけ近い状態で行われるこ
とが好ましい。

【００４５】図１０は、基板温度に関する特性モデルを
表し、ランプａ１〜ａ３の加熱指令値と基板Ｗの温度と
の関係を表す図である。横軸は、ランプａ１〜ａ３の加
熱指令値を表しており、縦軸は、所定時間経過後の基板
Ｗの到達温度を表している。また、図１１は、基板昇温
速度に関する特性モデルを表し、ランプａ１〜ａ３の加
熱指令値と基板Ｗの温度変化率（昇温速度）との関係を
表す図である。横軸はランプの加熱指令値を表してお
り、縦軸は所定温度からの昇温速度を表している。これ
らの図は、所定の物理量に関する特性を「モデル」とし
て表現したものであると考えることができる。なお、横
軸のランプａ１〜ａ３の加熱指令値は、正規化された値
になっている。

【００４６】これらの図で示される温度特性を利用し
て、所望の目標値になるようにランプａ１〜ａ３の加熱
指令値を決定する。図１０および図１１に表される特性
モデルは、加熱指令値を変数として、その変数に対応す
る所定の物理量（温度など）を関数値とすることにより
求められたが、今度は、所定の物理量を変数とするその
逆関数を求めることに相当する。つまり、特性モデルに
基づいて、所定の物理量に対応する加熱指令値を決定す
る。そして、この加熱指令値を第１加熱指令値ＹＡとす
る。モデル化誤差および外乱が存在しない場合には、こ
の第１加熱指令値ＹＡのみによって所望の目標温度およ
び目標温度変化率が達成され得る。

【００４７】たとえば、目標温度Ｔ１（図１０参照）を
１０００℃とする場合について考える。図１０より、温
度維持段階における基板の目標温度を１０００(℃)に到
達させるためには、０．３６という値が導かれる。この
値は、規格化された値であり、たとえば、規格値１が５
０(ｋｗ)に相当する場合には、規格値０．３６には加熱
指令値１８(ｋｗ)が対応する。したがって、この場合、
ＦＦ制御則による第１加熱出力値ＹＡとして１８(ｋｗ)
が出力される。

【００４８】＜第２制御規則＞つぎに、第２の制御規則
の概略について説明する。第２の制御規則は、フィード
バック（以下、「ＦＢ」とも略記する）制御則ないしは
クローズドループ制御則に相当する。図９においては、
ＦＢ補償器Ｃ２として示される部分に相当する。フィー
ドバック補償を行うことによって、基板温度などの被制
御量について目標値と実測値とが合致していない場合に
あっても、被制御量を目標値に追従させることができ
る。ここでは、所定の物理量の目標値に対応する加熱指
令値と実測値に対応する加熱指令値との偏差を第２加熱
指令値ＹＢとする。このように、フィードバック補償に
よる加熱指令値は、上記の特性モデルを利用して決定さ
れる。

【００４９】たとえば、実測値が９００(℃)である場合
には、図１０から規格値０．３が導かれ、加熱指令値は
１５(ｋｗ)となる。この場合、目標温度に対応する加熱
指令値の１８(ｋｗ)と実測温度に対応する加熱指令値の
１５(ｋｗ)との偏差ＹＢ０である３(ｋｗ)が第２加熱指
令値ＹＢとなる。

【００５０】ここで、加熱指令値の決定は、通常のＰＩ
Ｄ調節器を有するフィードバック制御系のように目標値
と実測値との誤差にＰＩＤ動作の各係数パラメータを掛
けて出力を決定するのではないことに注意すべきであ
る。ＰＩＤパラメータを決定する必要がないため、それ
らのパラメータ決定のための複雑な調整は不要になる。
なお、図９においては、ＦＦ補償器Ｃ１およびＦＢ補償
器Ｃ２が点線で特性モデル６２と接続されている。これ
は、これらの補償器Ｃ１、Ｃ２における加熱指令値の決
定は、特性モデル６２を利用して行われることを示して
いる。

【００５１】また、第２加熱指令値ＹＢの決定にあたっ
ては、後述するように、ファジィ推論を用いた修正など
によって、さらに修正された値を第２加熱指令値ＹＢと
することもできる。

【００５２】そして、以下の数１のようにこの第２加熱
指令値ＹＢと第１加熱指令値ＹＡとを加算合成したもの
を加熱指令値ＹＣとし、この加熱指令値に基づいて制御
することによって、基板温度を目標温度に追従させる。

【００５３】

【数１】ＹＣ＝ＹＡ＋ＹＢ上記のように、第１の制御規則（ＦＦ制御則）と、第２
の制御規則（ＦＢ制御則）との両方を用いて制御系を構
成して、マスターゾーンＺａの基準出力指令値ＹＣを求
める。

【００５４】＜Ａ４．スレーブゾーンの各ランプの加熱
指令値の決定＞つぎに、図８および図１２を参照しなが
ら、スレーブゾーンＺｂに含まれる各ランプｂ１〜ｂ３
の加熱指令値を決定する。なお、既述したようにスレー
ブゾーンはゾーンＺｂだけではなく、他のスレーブゾー
ンについても同様の制御となる。

【００５５】図１２は、スレーブゾーンＺｂに含まれる
各ランプｂ１〜ｂ３の加熱指令値の求め方を表す概念図
である。図１２（ａ）は、各ゾーンＺａ〜Ｚｃと温度計
４２ａ、４２ｂ、４２ｃとの位置関係を示し、図１２
（ｂ）は、代表測定点Ｐａ、Ｐｂにおける温度測定結果
Ｔａ、Ｔｂと目標温度との関係を示し、図１２（ｃ）
は、各ランプａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ３、ｃ１〜ｃ３に対
する加熱出力値を表している。

【００５６】具体的には、まず、温度計４２ａによる基
板温度の測定結果Ｔａと、温度計４２ｂによる基板温度
の測定結果Ｔｂとの偏差Ｅ（＝Ｔａ−Ｔｂ）を求める。

【００５７】そして、スレーブゾーンＺｂに含まれる各
ランプｂ１〜ｂ３の加熱指令値を、上記偏差Ｅに基づい
て決定する。この決定は、係数ｋ１〜ｋ３を利用して行
われる。既述したように、この係数ｋ１〜ｋ３はスレー
ブゾーンＺｂに属する各ランプｂ１〜ｂ３に固有の値で
あり、これらの各ランプｂ１〜ｂ３と、マスターゾーン
Ｚａに対応する代表測定点Ｐａとの相対的位置関係に応
じて決定される。

【００５８】まず、図８に示すように、偏差Ｅに係数ｋ
１〜ｋ３をそれぞれ個別に乗じた値を修正値として求め
る。この修正値をマスターゾーンＺａの基準出力指令値
ＹＣとそれぞれ加算合成することによって、スレーブゾ
ーンＺｂに含まれる各ランプｂ１〜ｂ３の加熱指令値が
求められる。図１２に示すように、ランプｂ１に対して
は、（ＹＣ＋ｋ１×Ｅ）が加熱指令値として算出され
る。同様にして、ランプｂ２に対しては（ＹＣ＋ｋ２×
Ｅ）が、ランプｂ３に対しては（ＹＣ＋ｋ３×Ｅ）がそ
れぞれ加熱指令値として算出される。

【００５９】ここで、係数ｋ１〜ｋ３は、図１２(a)の
破線で示される仮想的な温度分布を反映させる値であっ
て、温度計４２ａによる代表測定点Ｐａと温度計４２ｂ
による代表測定点Ｐｂとの間の２点間の温度分布を補間
するような値として決定することができる。たとえば、
２点間の温度変化を図１２(a)の破線で示すような曲線
状の分布として補間することもできるし、直線状に分布
するものとして補間することもできる。

【００６０】このような補間によって温度分布を推定
し、マスターゾーンＺａに対応する代表測定点Ｐａの位
置からのランプｂ１〜ｂ３の相対的位置関係に応じて、
基板ＷにおけるマスターゾーンＺａとスレーブゾーンＺ
ｂとの温度分布を均一にするような、スレーブゾーンＺ
ｂの各ランプｂ１〜ｂ３の加熱指令値を求めることがで
きる。他のスレーブゾーンについても同様である。

【００６１】たとえば、スレーブゾーンＺｂの各ランプ
ｂ１〜ｂ３のそれぞれの位置では、マスターゾーンＺａ
に対応する代表測定点Ｐａから遠いほど、マスターゾー
ンＺａに対応する代表測定点Ｐａでの温度測定結果から
の偏差が大きくなると仮定することができ、この場合、
係数ｋ１〜ｋ３の値の大きさとして、ｋ１＞ｋ２＞ｋ３
の大小関係を満たす値を設定しておくことができる。こ
れらの係数ｋ１〜ｋ３を、実際の温度偏差Ｅに依存させ
ることもできるが、空間的な温度分布についての一般的
な傾向のみに依存させることもできる。制御の簡易性や
高速性を重視するならば後者の方式を採用することが好
ましく、その場合にはこれらの係数ｋ１〜ｋ３は各スレ
ーブゾーンＺｂ内の各ランプｂ1〜ｂ３とマスターゾー
ンＺａに対応する代表測定点Ｐａとの相対的位置関係の
みに依存する値として、その値を固定値とすることがで
きる。このときには、これらの係数ｋ１〜ｋ３の値は、
実際の制御動作に先立って決定しておき、加熱指令値生
成部５０内のメモリに記憶させておく。

【００６２】このように、温度変化傾向を反映する係数
ｋ１〜ｋ３を用いて、スレーブゾーンＺｂ内の各ランプ
ｂ1〜ｂ３の加熱指令値を求めることができる。

【００６３】＜Ａ５．印加電力の補償＞ところで、上記
方法は、基準となるマスターゾーンＺａに含まれる各ラ
ンプａ１〜ａ３の基準出力指令値ＹＣを基準値とし、そ
の基準値ＹＣに対してスレーブゾーンＺｂに含まれる各
ランプｂ１〜ｂ３の加熱指令値を変更するものである。
この場合、スレーブゾーンＺｂに含まれるランプｂ１〜
ｂ３の加熱によっても、マスターゾーンＺａに対応する
基板Ｗ上の代表測定点Ｐａの温度が影響を受けることが
ある。たとえば、上記の方法によって算出された加熱指
令値について、マスターゾーンＺａのランプａ１〜ａ３
の加熱指令値よりもスレーブゾーンＺｂのランプｂ１〜
ｂ３の加熱指令値の方が大きい場合には、マスターゾー
ンＺａに対応する基板Ｗ上の代表測定点Ｐａにおいて、
目標値以上に温度が高くなることがある。これは、スレ
ーブゾーンＺｂのランプｂ１〜ｂ３によってもマスター
ゾーンＺａの下方の基板上の各点が加熱されており、そ
の加熱による温度上昇が温度定点Ｐａにおける温度測定
結果として現れることに基づく。

【００６４】そこで、次のような方法によって各ランプ
の加熱指令値を補償することが好ましい。ここでは、上
記方法によって得られる全ランプの加熱指令値の総和
（すなわち、マスターゾーンＺａに属する各ランプとス
レーブゾーンに属する各ランプとについてそれぞれ算出
された加熱指令値の総和）と、マスターゾーンＺａの基
準出力指令値ＹＣを全ランプに共通に与えた仮想的な場
合の出力指令値の総和（それぞれのランプへの加熱指令
値にランプ総数を乗じた積に相当する値）とを比較し、
その両者の比に応じて、マスターゾーンＺａに属する各
ランプとスレーブゾーンに属する各ランプとについてそ
れぞれ算出された加熱指令値を修正することにより、各
加熱指令値を補償する方法について説明する。たとえ
ば、スレーブゾーンの加熱指令値がマスターゾーンの加
熱指令値よりも大きい場合には、複数のランプの合計出
力を全体的に抑制することによって、代表測定点Ｐａに
おける基板の温度上昇を防止するものである。

【００６５】そのため、まず、上記方法によって求めら
れるすべてのランプＬｉの加熱指令値Ｙｉ（ｉ＝１,２,
…,Ｎ）の総和Ｙを、以下の数２によって求める。ここ
でＮはランプの総数であり、この総和Ｙは、マスターゾ
ーンおよびスレーブゾーンのいずれに属しているかを問
わず、全てのランプについての総和であって、ランプＬ
Ｐｉはｉ番目のランプを表している。図１の場合にはＮ
＝３×７＝２１であり、２１個のランプ３２がランプＬ
Ｐｉ（ｉ＝１,２,…,２１）に相当する。なお、すべて
のランプＬｉ（ｉ＝１,２,…,Ｎ）を以下ではランプ
｛Ｌｉ｝と標記する。

【００６６】

【数２】Ｙ＝ΣＹｉなお、数２において、Σはｉ（ｉ＝１,２,…,Ｎ）につ
いての和を意味する。

【００６７】さらに、数３で示すように、マスターゾー
ンの基準出力指令値ＹＣにランプの総数であるＮを乗じ
た値を仮想的な基準出力総和量Ｙ’として求める。

【００６８】

【数３】Ｙ’＝ＹＣ×Ｎそして、次の数４を満足するような係数ｋｓを求める。

【００６９】

【数４】Ｙ’＝ｋｓ×Ｙ係数ｋｓは、値ＹとＹ’との相互間の関係を表すファク
タである。換言すれば、全ランプの加熱指令値の総和Ｙ
と基準出力総和量Ｙ’との比率を係数ｋｓによって評価
する。

【００７０】そして、マスタースレーブ方式によって求
めた各ランプ｛Ｌｉ｝への加熱指令値に係数ｋｓを乗じ
た値を、各ランプ｛Ｌｉ｝の新たな加熱指令値として求
め、その新たな各ランプ｛Ｌｉ｝の加熱指令値を最終的
な加熱指令値として各ランプ｛Ｌｉ｝に出力する。これ
により、スレーブゾーンのランプの出力がマスターゾー
ンに対応する代表測定点Ｐａの温度に及ぼす影響を緩和
することができる。

【００７１】＜Ｂ．第２実施形態＞第２実施形態の基板
熱処理装置は、図５の加熱指令値生成部５０で行われる
処理内容が第１実施形態に係る基板熱処理装置とは異な
り、その他については、第１実施形態の基板熱処理装置
と同様である。

【００７２】既述したように、第１実施形態はマスター
スレーブ方式を採用して基板の温度分布を調整するよう
に制御を行うものである。一方、第２実施形態において
は、第１実施形態とは別の温度分布調整方式、すなわ
ち、ゾーン毎に固有の基準出力指令値を生成する方式を
採用する。

【００７３】図１３は、第２実施形態の制御方式の概略
概念図である。この図においても隣接ないしは連続する
複数のゾーンを代表的に表現する記号としてＺａ、Ｚｂ
を使用しているが、この第２実施形態ではマスターゾー
ン、スレーブゾーンの区別はない。したがって、ゾーン
Ｚａ、Ｚｂは互いに対等である。

【００７４】まず、ゾーンＺａに対する基準出力指令値
ＹＣａ、およびゾーンＺｂに対する基準出力指令値ＹＣ
ｂが、補償器Ｃａ、Ｃｂによってそれぞれ生成される。
各基準出力指令値ＹＣａ、ＹＣｂは、第１実施形態にお
けるマスターゾーンの各ランプの基準出力指令値と同様
にして求めることができる。

【００７５】つぎに、それぞれのゾーンＺａ、Ｚｂにお
いて、各ランプａ１〜ａ３，ｂ１〜ｂ３に対する加熱指
令値を求める。図１４は、各ゾーンＺａ、Ｚｂに含まれ
る各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図であり、
第１実施形態の図１２に対応する図である。なお、ラン
プについては図示を省略している。以下では図１４を参
照して、ゾーンＺｂに含まれるランプｂ１〜ｂ３の加熱
指令値を求める場合について説明するが、他のゾーンに
ついても同様である。

【００７６】基準出力指令値ＹＣａ、ＹＣｂが得られた
後、ゾーンＺｂ（以下「第１ゾーン」）の基準出力指令
値ＹＣｂと、この第１ゾーンＺｂに隣接する参照ゾーン
Ｚａ（「第２ゾーン」）の基準出力指令値ＹＣａとの偏
差Ｅab＝（ＹＣａ−ＹＣｂ）が算出され、この偏差Ｅab
に対して、各ランプｂ１〜ｂ３の所定の係数ｋ１ｂ〜ｋ
３ｂ（図１３参照）を乗じることによって求められる値
を修正値として算出する。これらの修正値を第１ゾーン
Ｚｂの基準出力指令値ＹＣｂに加算合成した値を最終的
な加熱指令値Ｙとして求める。たとえば、第１ランプｂ
１の加熱指令値Ｙは、次の数５で求められる。

【００７７】

【数５】Ｙ＝ＹＣｂ＋ｋ１ｂ×（ＹＣａ−ＹＣｂ）上記係数ｋ１ｂ〜ｋ３ｂは、当該ゾーンＺｂに属する各
ランプｂ１〜ｂ３と代表測定点Ｐａ、Ｐｂとの相対的位
置関係に応じて決定され得る。これらの係数ｋ１ｂ〜ｋ
３ｂは、代表測定点Ｐｂにおける温度測定結果に各ラン
プｂ１〜ｂ３が与える影響を考慮して定められる値であ
る。このようにして基板Ｗ上の温度分布に応じた修正を
施した後の値をランプｂ１〜ｂ３への加熱指令値とす
る。このように、複数のランプのうち少なくともゾーン
Ｚｂに含まれる各ランプｂ１〜ｂ３への加熱指令値は、
各ランプｂ１〜ｂ３が属するゾーンＺｂに対応する代表
測定点Ｐｂおよび隣接するゾーンＺａに対応する代表測
定点Ｐａの２つの代表測定点での温度測定結果を考慮し
た所定の加熱制御規則に基づいて生成される。

【００７８】また、同様にして、ランプａ１〜ａ３など
の加熱指令値も求めることができる。このようにしてＮ
個のすべてのランプについてそれぞれの加熱指令値を求
めることにより、基板Ｗ上の温度分布を均一化すること
ができる。

【００７９】＜Ｃ．第３実施形態＞第３実施形態は、同
一のランプが異なるＭ個のゾーン（Ｍは２以上の整数）
に属する場合に本発明を適用した例である。

【００８０】図１５は、第３実施形態の制御方式の概略
概念図である。複数のランプＬ１〜Ｌ１１は、複数のゾ
ーンＺａ、Ｚｂ、Ｚｃに区分されて基板Ｗに対向する位
置にほぼ等間隔で配置されている。図１５においては、
各ゾーンＺａ、Ｚｂ、Ｚｃにそれぞれ５つのランプが属
し、かつ中央のゾーンＺａのうちの一方端部側の２つの
特定ランプＬ４、Ｌ５がそれに隣接するゾーンＺｂにも
属し、またこの中央のゾーンＺａのうちの他方端部側の
２つ特定ランプＬ７，Ｌ８がそれに隣接するゾーンＺｃ
にも属する場合が示されている。この例の場合、各特定
ランプＬ４，Ｌ５，Ｌ７、Ｌ８のそれぞれは２つずつの
ゾーンに重複して含まれているため、Ｍ＝２である。ま
た、図１６は、各ゾーンに含まれる各ランプの加熱指令
値の求め方を表す概念図であり、第２実施形態の図１４
に対応する図である。以下、これらの図１５および図１
６を参照する。

【００８１】この第３実施形態においても、第２実施形
態と同様、まず、各ゾーンＺａ、Ｚｂ、Ｚｃ毎の基準出
力指令値を求める。この基準出力指令値は、各ゾーン毎
に固有の制御則によって求められる。たとえば上記第２
実施形態の方法を、この基準出力指令値を求めるために
利用することができる。すなわち、ランプＬ１〜Ｌ５に
対しては、温度計４２ｂの測定結果に基づいて補償器Ｃ
ｂによって基準出力指令値ＹＣｂが求められる。また、
ランプＬ４〜Ｌ８に対しては、温度計４２ａの温度測定
結果に基づいて補償器Ｃａによって基準出力指令値ＹＣ
ａが求められる。

【００８２】このようにして得られた基準出力指令値の
うち、それぞれがひとつのゾーンにのみ属するランプＬ
１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ６、Ｌ９、Ｌ１０、Ｌ１１の基準出
力指令値については、第２実施形態と同様の方法でそれ
ぞれの最終的な加熱指令値が求められる。

【００８３】一方、それぞれが２個のゾーンに重複して
属している特定ランプＬ４、Ｌ５、Ｌ７、Ｌ８について
は、当該ゾーンが属するＭ個のゾーンのそれぞれで得ら
れた基準出力指令値を所定の重み付けで加算合成する。
たとえば、ゾーンＺａおよびＺｂの両方に属している特
定ランプＬ４に対する加熱指令値Ｙ４は、両ゾーンＺ
ａ、Ｚｂの基準出力指令値ＹＣａおよびＹＣｂを重み付
け係数ｋa4、ｋb4を使用して以下の数６のように加重合
成（具体的には加重加算合成）することにより算出する
ことができる。

【００８４】

【数６】Ｙ４＝ｋa4×ＹＣａ＋ｋb4×ＹＣｂ好ましくは、これらの係数ｋa4、ｋb4を、

【００８５】

【数７】ｋa4＋ｋb4＝１のように規格化しておく。

【００８６】特定ランプＬ４における重み付け係数ｋa
4、ｋb4の具体的な値は、その特定ランプＬ４が属する
２個のゾーンＺａ、Ｚｂのそれぞれに対応する代表測定
点Ｐａ、Ｐｂと、当該ランプＬ４との相対的位置関係に
基づいてあらかじめ決定しておく。たとえば、図１５の
例においてランプＬ１〜Ｌ１１が等間隔ΔＤで配列して
いる場合、特定ランプＬ４は、一方のゾーンＺｂにおい
ては代表測定点Ｐｂに対して（１×ΔＤ）だけ離れてお
り、他方のゾーンＺａにおいては代表測定点Ｐａに対し
て（２×ΔＤ）だけ離れている。したがって、特定ラン
プＬ４は一方のゾーンＺｂにおける基準出力指令値ＹＣ
ｂと他方のゾーンＺａにおける基準出力指令値ＹＣａと
を、距離比１：２の逆比に相当する２：１の比率で重み
付けして加算合成することにより、ランプＬ４の加熱指
令値が求めれば、それぞれのゾーンＺａ、Ｚｂでの温度
測定結果を適度に合成することができる。したがって、
この場合の係数ｋa4、ｋb4は、規格化した値としてｋa4
＝２／３、ｋb4＝１／３のように定めておく。

【００８７】同様に、ゾーンＺａおよびＺｂの両方に属
している特定ランプＬ５に対する加熱指令値も、両ゾー
ンの基準出力指令値ＹＣａおよびＹＣｂを係数ｋa5＝１
／３、ｋb5＝１／３を使用して加算合成することにより
算出することができる。

【００８８】一般に、Ｍ個のゾーンＺｊ（ｊ＝１〜Ｍ）
に属する特定ランプＬdについては、それらのＭ個のゾ
ーンＺｊに対応する各代表測定点Ｐｊまでの距離をＤd
ｊとしたとき、

【００８９】

【数８】ｋjd＝Ｄdj／ΣＤdm （ただし、この数８において、Σは重複して属するＭ個
のゾーンにわたっての、ｍについての和）のように係数
ｋjdを定めればよく、そのようにして定めておいた係数
ｋjdを使用して、特定ランプＬｄに対する加熱指令値Ｙ
ｄを、

【００９０】

【数９】Ｙｄ＝Σｋjd×ＹＣｊ（ただし、この数９において、Σは重複して属するＭ個
のゾーンにわたっての、ｊについての和）のように得る
ことができる。ここで、ＹＣｊはゾーンＺｊについての
基準出力指令値であり、ゾーンＺｊに対応する代表測定
点Ｐｊでの温度測定結果を反映した値である。このよう
に、複数のランプのうち少なくともこの特定ランプＬｄ
についての加熱指令値は、特定ランプＬｄが属するＭ個
のゾーンに対応するＭ個の代表測定点Ｐｊ（ｊ＝１〜
Ｍ）での温度測定結果を考慮した所定の加熱制御規則に
基づいて生成される。

【００９１】＜Ｄ．その他の変形例＞＜Ｄ１．基準出力指令値について〜その１＞上記実施形
態における各基準出力指令値の求め方は、上記方法に限
定されない。たとえば、既述したように、フィードバッ
ク補償器Ｃ２による第２加熱指令値ＹＢを求める際に、
ファジィ推論を用いることも可能である。

【００９２】ここでは、上記で求めた第２加熱指令値Ｙ
Ｂに対して、ファジィ推論に基づく修正係数αを用いて
さらに修正を加えた値を新たな第２加熱指令値ＹＢとし
て求める場合について詳述する。これにより、さらに高
精度の制御を行うことが可能になる。なお、以下におい
ては、説明のため、上記実施形態で求めた第２加熱指令
値ＹＢを値ＹＢ０に置き換えて表す。

【００９３】値ＹＢ０に対して、ファジィ推論に基づく
修正係数αを乗じた値を加算した値をＹＢ１とする。こ
のとき値ＹＢ１は、次の数１０または数１１で表され
る。

【００９４】

【数１０】ＹＢ１＝ＹＢ０＋α×ＹＢ０

【００９５】

【数１１】ＹＢ１＝β×ＹＢ０，ただし、β＝１＋α ここで、ファジィ推論に基づくこの修正係数αの求め方
について説明する。

【００９６】例として、偏差ｅ１と偏差ｅ２とを前件部
に取り入れたファジィルールを用いて昇温段階における
制御を行う場合を説明する。ここで、偏差ｅ１は、目標
温度に対応する出力指令値と実測温度に対応する出力指
令値との偏差であり、偏差ｅ２は、目標昇温速度に対応
する出力指令値と実測昇温速度に対応する出力指令値と
の偏差である。また、これらの出力指令値は、図１０お
よび図１１に表される「特性モデル」に基づいて求める
ことができる。なお、昇温段階とは、ランプの加熱によ
り基板の温度を所定の温度までに上昇させる段階をい
い、図６および図７においては時刻ｔ０から時刻ｔ１０
までに対応する。

【００９７】ファジィルールとして、次の３つのルール
を用いる。

【００９８】（ルール１）：ｅ１が正、かつ、ｅ２が正
で大きいとき、出力を増やす。

【００９９】（ルール２）：ｅ１が約０、かつ、ｅ２も
約０のとき、出力を維持する。

【０１００】（ルール３）：ｅ１が正、かつ、ｅ２が負
で大きいとき、出力を減らす。

【０１０１】ここで、ｅ１、およびｅ２の値は正規化さ
れているが、実際には適宜の値を表すようにスケーリン
グすることができる。

【０１０２】図１７（ａ）は、ルール１の前件部および
後件部のメンバーシップ関数を表す。図１７（ａ）にお
いて、左側の２つのグラフは前件部のメンバーシップ関
数を表し、右側のグラフは後件部のメンバーシップ関数
を表す。同様に、図１７（ｂ）および図１７（ｃ）は、
それぞれ、ルール２およびルール３の前件部および後件
部のメンバーシップ関数を表す。

【０１０３】これらの図を用いて、「ｍａｘ−ｍｉｎ重
心法」でファジィ演算を行う場合について説明する。こ
こでは、ある時刻における偏差ｅ１および偏差ｅ２がそ
れぞれ、ｅ１＝０．４、ｅ２＝−０．２である場合を想
定する。

【０１０４】まず、ルール１に基づく前件部の度合を決
定する。ｅ１＝０．４のときメンバーシップ関数ａ１１
より度合は＋０．８となる。また、ｅ２＝−０．２のと
きメンバーシップ関数ａ１２より度合は０となる。した
がって、小さい方の値をとって、「度合」の合成結果
は、ゼロとなる。

【０１０５】つぎに、ルール２に基づく前件部の度合を
決定する。ｅ１＝０．４のときメンバーシップ関数ａ２
１より度合は＋０．２となる。また、ｅ２＝−０．２の
ときメンバーシップ関数ａ２２より度合は０．６とな
る。したがって、小さい方の値をとって、「度合」の合
成結果は、０．２となる。

【０１０６】そして、ルール３に基づく前件部の度合を
決定する。ｅ１＝０．４のときメンバーシップ関数ａ３
１より度合は＋０．８となる。また、ｅ２＝−０．２の
ときメンバーシップ関数ａ３２より度合は０．４とな
る。したがって、小さい方の値をとって、「度合」の合
成結果は、０．４となる。

【０１０７】つぎに、各ルールの後件部のメンバーシッ
プ関数を、各ルールにおける「度合」の合成結果の値を
表す直線で切断して形成される台形部分の面積を重ね合
わせる。重ね合わせられた図形の重心を各ルールに対す
る重み付けを考慮して求める。なお、たとえば、この重
み付けにおける重みｗは各ルールに対して次のように設
定することができる。

【０１０８】ルール１については：ｗ＝０．５ルール２については：ｗ＝１．０ルール３については：ｗ＝０．５図１８は、各ルールに基づく台形部分の図形を重ね合わ
せて合成図形の重心を求めることによって、後件部の結
果を得ることについて説明した図である。ルール２に対
応する台形Ｄ２とルール３に対応する台形Ｄ３との図形
の重心を重み付けを考慮して求める。この場合には、−
０．２５が結果として得られる。この値が修正係数αと
なる。したがって、この修正係数αを用いれば、上述の
数１０に基づいて値ＹＢ１が算出される。

【０１０９】以上のようにしてファジィ推論に基づく修
正を加えて求めた値ＹＢ１を新たな第２加熱指令値ＹＢ
とすることができる。この新たな第２加熱指令値ＹＢに
対して、数１で表される加熱指令値ＹＣを求め、この値
ＹＣを基準出力指令値としてして求めることができる。
この基準出力指令値に基づいて制御することによって、
オーバーシュートの抑制などの効果が得られる。

【０１１０】＜Ｄ２．基準出力指令値について〜その２
＞あるいは、ファジィ推論に基づく修正を加えて求めら
れた値ＹＢ１に対して、さらに修正を加えた値を新たな
第２加熱指令値ＹＢとすることにより、基準出力指令値
を求めることもできる。たとえば、各時刻における値Ｙ
Ｂ１の値を時間に関して合算した蓄積値ＹＢ２を算出し
て、さらに値ＹＢ１に加算した値を第２加熱指令値ＹＢ
とすることができる。値ＹＢ２は次式で表される。

【０１１１】

【数１２】ＹＢ２＝ΣＹＢ１（ｔ）なお、ここではΣは時間に関する総和を意味し、時刻ｔ
０から現在時刻までの各時刻ｔにおけるＹＢ１（ｔ）を
合算することによりＹＢ２を求めるものである。また、
ここでは、値ＹＢ１が時間ｔの関数であることを強調し
て示すためＹＢ１（ｔ）と明記するが、時間の関数であ
ることを明記していない他の値、たとえば、ＹＡ、Ｙ
Ｂ、ＹＣ、ＹＢ０、ＹＢ２も同様に時間の関数である。

【０１１２】この値ＹＢ２は、フィードバック制御のＰ
ＩＤ動作におけるＩ（積分）動作に相当するものであ
る。値ＹＢ２を値ＹＢ１に加えることによって、オフセ
ットの発生を防止して追従性能を向上させることができ
る。この場合新たな第２加熱指令値ＹＢは、次式で表さ
れる。

【０１１３】

【数１３】ＹＢ＝ＹＢ１＋ＹＢ２上記の数１に基づいて、この新たな第２加熱指令値ＹＢ
に対して加熱指令値ＹＣを基準出力指令値として求め、
値ＹＣに基づいて加熱制御を行うことによって、目標温
度および目標昇温速度にさらに高精度に追従する制御を
実現することができる。

【０１１４】＜Ｄ３．その他＞また、上記実施形態にお
いては、基板Ｗの回転によって基板Ｗの面内温度分布が
ほぼ回転対称になることを利用しているが、本発明はこ
れに限定されず、基板が回転しない場合においても適用
可能である。その場合、各ゾーンに対応する適当な位置
にさらに多くの複数の温度計を配置すればよい。

【０１１５】図４のようにランプ３２の配列が２方向と
なっている場合には、たとえば図１９のように、マトリ
クス状のゾーンＺx-y（ｘ、ｙ＝１，２、…、ｎ：ｎは
２以上の整数）を定義することができる。このときラン
プ３２のそれぞれは列方向または行方向の複数のゾーン
にわたって伸びている。また、図１９中の黒丸がそれぞ
れのゾーンＺxyに対応する代表測定点を示す。この場合
において基板が回転しないような装置構成においては、
たとえばランプ３２ａについてはゾーンＺ1-1、Ｚ2-1、
Ｚ3-1での温度測定結果によって算出される基準出力指
令値を比較的大きなウエイトで含み、ゾーンＺ1-2、Ｚ2
-2、Ｚ3-2での温度測定結果によって算出される基準出
力指令値を中程度のウエイトで含み、さらにゾーンＺ1-
3、Ｚ2-3、Ｚ3-3での温度測定結果によって算出される
基準出力指令値を比較的小さなウエイトで含むように、
それらの基準出力指令値を加算合成ないしは加重平均す
ればよい。

【０１１６】また、基板を回転させるような場合には、
特定の１方向のみ（たとえばランプの行方向配列）につ
いてのみゾーン分割を行い、そのような帯状のゾーンの
配列についてこの発明を適用して、他方向のランプ配列
についてはあらかじめ定めておいた加熱指令値を与える
ようにしてもよい。

【０１１７】この発明においては、複数のランプのうち
少なくとも一部のランプの加熱指令値に関して、そのラ
ンプが属するゾーンに対応する代表測定点を含む２以上
の代表測定点での温度測定結果が考慮されればよいが、
ランプ数が少ない場合あるいは代表測定点が少ない場合
には、全ての代表測定点における温度測定結果が考慮さ
れてもよく、また、その際には各ランプと全ての代表測
定点との相対的位置関係を考慮することもできる。

【０１１８】

【発明の効果】以上のように、請求項１ないし請求項６
に記載の基板熱処理装置によれば、複数のランプのうち
の少なくとも一部のランプについての加熱指令値を、ラ
ンプが属するゾーンに対応する代表測定点を含む２以上
の代表測定点での温度測定結果を考慮した所定の加熱制
御規則に基づいて生成する。したがって、ランプの加熱
指令値は、基板上の２以上の代表測定点の測定結果を反
映して細かく調整されたものとなり、基板上の温度分布
を細かく制御することができる。

【０１１９】特に請求項３の発明では、基板の形状や加
熱手段の配置の特性などに応じて適当な代表ゾーンを主
ゾーンとするとともに、その主ゾーンからの相対関係に
おいて他のゾーンでの温度制御を行うことなるため、そ
の主ゾーンでの加熱制御規則を調整すれば他のゾーンで
の温度制御がそれに応じて調整され、加熱の均一性が確
保されるという特質がある。

【０１２０】また、請求項４の発明では特に、主ゾーン
に対して相対的に従ゾーンのランプへの加熱指令値が定
まったとき、それら従ゾーンのランプからの熱が主ゾー
ンの基板領域に及んでしまうような熱干渉の影響を防止
可能である。

【０１２１】さらに請求項６の発明では、特定のランプ
が複数のゾーン（Ｍ個のゾーン）に属するようにゾーン
分けをした場合においても、そのような配置関係を考慮
した制御を行っているため、基板の加熱の均一性を十分
に確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置１の概要構
成を示す縦断面図である。

【図２】熱処理装置１における基板支持部２０の下方部
分を表す図である。

【図３】各ゾーンＺ１〜Ｚ４とそれらに対応する温度計
４２１〜４２４の測定位置とを模式的に示す図である。

【図４】ランプの２方向配列を表す図である。

【図５】制御部１００の概要図を表す図である。

【図６】目標温度曲線を表す図である。

【図７】目標温度変化率曲線を表す図である。

【図８】マスタースレーブ方式による温度分布制御系の
模式的な機能ブロック図を表す図である。

【図９】マスターゾーンの制御ブロック図を表す図であ
る。

【図１０】基板温度に関する特性モデルを表す図であ
る。

【図１１】基板温度変化率（昇温速度）に関する特性モ
デルを表す図である。

【図１２】各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図
である。

【図１３】第２実施形態の制御方式を表す概略概念図で
ある。

【図１４】各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図
である。

【図１５】第３実施形態の制御方式を表す概略概念図で
ある。

【図１６】各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図
である。

【図１７】各ファジィルールの前件部および後件部のメ
ンバーシップ関数を表す図である。

【図１８】各ファジィルールの組合せによる、後件部の
合成結果について説明する図である。

【図１９】図４のランプ配列の場合のゾーン分けの例を
示す図である。

【符号の説明】

１基板熱処理装置１０チャンバ２０基板支持部３０基板加熱部４０温度測定部４２１〜４２４，４２ａ，４２ｂ温度計５０加熱指令値生成部６０温度特性記憶部７０目標値生成部１００制御部Ｗ基板ｔ時間Ｔ温度Ｖ昇温速度Ｅ温度偏差Ｚａ，Ｚｂ，Ｚｃゾーンｂ１，ｂ２，ｂ３ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増田充弘京都市上京区堀川通寺之内上る４丁目天神北町１番地の１大日本スクリーン製造株式会社内Ｆターム(参考） 4K050 AA02 BA16 BA17 CA09 CD08 CD11 CD21 EA05 4K063 AA05 BA12 CA03 CA09 FA13 FA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の熱処理を行う装置であって、複数のゾーンに区分されて配設された複数のランプによ
って基板を加熱する加熱手段と、前記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の
代表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段
と、前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプにつ
いての加熱指令値を、当該ランプが属するゾーンに対応
する代表測定点を含む２以上の代表測定点での温度測定
結果を考慮した所定の加熱制御規則に基づいて生成する
加熱指令値生成手段と、を備えることを特徴とする基板
熱処理装置。
【請求項２】請求項１の装置において、前記加熱制御規則は、前記少なくとも一部のランプにつ
き、当該ランプと前記２以上の代表測定点との相対的位
置関係を反映したものであることを特徴とする基板熱処
理装置。
【請求項３】請求項２の装置において、前記複数のゾーンは、主ゾーンと従ゾーンとを有し、前記複数の温度測定手段は、前記主ゾーンに対応する基
板上の代表測定点における温度を測定する主測定手段
と、前記従ゾーンに対応する基板上の代表測定点におけ
る温度を測定する従測定手段とを有し、前記加熱制御規則は、主制御規則と従制御規則とを有
し、前記主制御規則は、前記主測定手段の測定結果に基づい
て前記主ゾーンの基準出力指令値を算出する規則であ
り、前記従制御規則は、前記主測定手段による測定結果と前
記従測定手段による測定結果との偏差を求め、当該偏差
に対して前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾ
ーンに属する各ランプとの相対的位置関係を考慮した係
数を乗じた値を修正値として求め、前記主ゾーンの基準
出力指令値と前記修正値とを合成することによって、前
記従ゾーンに含まれる各ランプの前記加熱指令値を決定
することを含んだ規則であることを特徴とする基板熱処
理装置。
【請求項４】請求項３の装置において、前記加熱指令値生成手段は、前記主ゾーンに属する各ランプと前記従ゾーンに属する
各ランプとについて前記加熱制御規則によって算出され
たそれぞれの加熱指令値の総和と、前記主ゾーンに属す
る各ランプへの加熱指令値に前記複数のランプのランプ
総数を乗じた積に相当する値との比に応じて、前記主ゾ
ーンに属する各ランプと前記従ゾーンに属する各ランプ
とについてそれぞれ算出された加熱指令値を修正する手
段、を有することを特徴とする基板熱処理装置。
【請求項５】請求項２の装置において、前記加熱指令値生成手段は、各ゾーン毎の固有の制御規則によって算出される出力指
令値を各ゾーン内の各ランプの基準出力指令値として算
出する手段と、互いに隣接する第１と第２のゾーンのそれぞれの基準出
力指令値の偏差に対して、前記第２のゾーンに対応する
代表測定点と前記第１のゾーン内の各ランプとの相対的
位置関係を考慮した各係数を乗じた値を修正値として求
め、前記第１のゾーンの基準出力指令値と前記修正値と
を合成することによって、前記第１のゾーンに含まれる
各ランプの加熱指令値を決定する手段と、を有すること
を特徴とする基板熱処理装置。
【請求項６】請求項２の装置において、前記複数のランプには、重複してＭ個のゾーン（Ｍは２
以上の整数）に属するように区分された特定ランプが含
まれており、前記加熱指令値生成手段は、前記Ｍ個のゾーンのそれぞれの制御規則によって、前記
Ｍ個のゾーンにおける各ランプの基準出力指令値を算出
する手段と、前記Ｍ個のゾーンのそれぞれに対応する代表測定点と前
記特定ランプとの相対的位置関係に応じて決定される重
み付け係数を用いて、前記Ｍ個のゾーンのそれぞれにお
ける前記基準出力指令値を加重合成し、それによって前
記特定ランプの加熱指令値を決定する手段と、を有する
ことを特徴とする基板熱処理装置。