JP2000235886A - 加熱手段の温度制御装置および温度制御方法 - Google Patents

加熱手段の温度制御装置および温度制御方法

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JP2000235886A
JP2000235886A JP11340059A JP34005999A JP2000235886A JP 2000235886 A JP2000235886 A JP 2000235886A JP 11340059 A JP11340059 A JP 11340059A JP 34005999 A JP34005999 A JP 34005999A JP 2000235886 A JP2000235886 A JP 2000235886A
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temperature
heating means
power
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heating
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Shigeru Kasai
河西  繁
Naoto Ikeda
直人 池田
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Tokyo Electron Ltd
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    • G05D23/303Automatic controllers with an auxiliary heating device affecting the sensing element, e.g. for anticipating change of temperature using a sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. thermistor
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヒータを厳密に温度制御することが可能な加
熱手段の温度制御装置および温度制御方法を提供する。 【解決手段】 CVD装置100の処理室102壁部に
は,第1〜第4カートリッジヒータ146,148,1
50,152が内装される。各ヒータは,温度上昇に比
例して抵抗値が大きくなる。ヒータ制御装置160は,
各ヒータの電流値と電圧値からヒータ抵抗値を求める。
また,ヒータ制御装置160は,設定温度に基づく基準
抵抗値を温度センサ250の検出温度に基づく補正値で
補正し,補正された基準抵抗値に各ヒータの温度分布定
数を乗算して目標抵抗値を求める。ヒータ制御装置16
0は,各ヒータ抵抗値が目標抵抗値に追従するように,
各ヒータへ供給する交流電力の位相を適宜制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,加熱手段の温度制
御装置および温度制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造工程では,ヒータを備
えた各種半導体製造装置が使用されている。例えば,熱
CVD(成膜)装置には,処理室壁部や,半導体ウェハ
(以下,「ウェハ」と称する。)の載置台などにヒータ
が設けられている。従って,熱CVD装置では,上記ヒ
ータによって処理室壁部や載置台を所定温度に加熱した
後に,成膜処理を行っている。また,ヒータの温度制御
は,温度制御装置によって行われている。該温度制御装
置は,設定温度と感熱(温度)センサにより検出された
ヒータの温度とを比較する。そして,温度制御装置は,
両温度が略同一になるように,ヒータに供給する電力を
スイッチングによりオン・オフ制御し,ヒータの発熱量
を調整する。また,温度制御装置には,インターロック
用の感熱センサ(以下,「インターロックセンサ」とい
う。)が接続されている。温度制御装置は,該インター
ロックセンサで検出されたヒータの温度が,温度制御装
置に設定された上限温度以上になると,ヒータへの電力
の供給を停止する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記従
来の技術では,1つのヒータに対して感熱センサとイン
ターロックセンサとを各々1つずつ備える必要がある。
このため,複数のヒータを設ける場合には,ヒータ数に
比例して各センサ数と,各センサと温度制御装置とを接
続する配線数も増加する。その結果,上記従来技術で
は,各センサを設ける分だけイニシャルコストが増加す
るという問題点がある。
【0004】また,上記従来技術では,各センサや各配
線の点検,検査が煩雑になってメンテナンス性が低下す
るという問題点がある。
【0005】また,上記従来技術では,各センサや各配
線が増える分だけ装置が大型化する。このため,上記C
VD装置などのクリーンルーム内に配される装置を小型
化するという技術的要求にも応えることができないとい
う問題点もある。
【0006】また,上記従来技術では,ヒータの温度を
直接検出することができない。このため,ヒータの温度
を正確に把握することができず,ヒータの温度制御が不
安定になるという問題点がある。
【0007】さらに,上記従来の技術では,一つの部材
を複数のヒータで加熱する場合でも,ヒータの配された
場所に関係なく各ヒータの温度を略同一に維持する。こ
のため,ヒータから生じた熱が相互に干渉してしまい,
部材の温度を均一に保つことができないという問題点が
ある。
【0008】さらに,上記従来の技術では,一定電力を
オン・オフしてヒータに供給することによりヒータ温度
を調整する。このため,ヒータの温度が電力のオン時と
オフ時で大きく変化してヒータ温度を一定に維持するこ
とができず,厳密な温度制御を行うことができないとい
う問題点がある。
【0009】本発明は,従来の技術が有する上記問題点
に鑑みてなされたものである。そして,本発明の目的
は,上記問題点およびその他の問題点を解決することが
可能な,新規かつ改良された加熱手段の温度制御装置お
よび温度制御方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に,本発明の第1の観点によれば,請求項1に記載の発
明のように,被加熱体を加熱する加熱手段の温度制御装
置であって,温度上昇に伴って抵抗値が増加する2以上
の加熱手段と,被加熱体の温度を検出する少なくとも1
の温度検出手段と,被加熱体の設定温度から求められる
基準抵抗値を温度検出手段の検出温度から求められる補
正値で補正し,補正された基準抵抗値に各加熱手段ごと
に予め求められている被加熱体の温度分布を調整する温
度分布定数を乗算し,各加熱手段の目標抵抗値を求める
目標抵抗値演算手段と,各加熱手段に印加されている電
圧に基づく帰還電圧値と,各加熱手段を流れている電流
に基づく帰還電流値から,各加熱手段の実抵抗値を求め
る実抵抗値演算手段と,各加熱手段の実抵抗値が目標抵
抗値に追従するように,各加熱手段に印加する電力を制
御する電力制御手段と,を有することを特徴とする加熱
手段の温度制御装置が提供される。
【0011】本発明によれば,温度上昇に比例して抵抗
値が増加する加熱手段が採用されている。このため,加
熱手段から得られる帰還(フィードバック)電圧値と帰
還電流値から求められる実抵抗値に基づき,加熱手段の
温度を求めることができる。その結果,加熱手段の温度
を検出する温度検出手段,および温度検出手段と温度制
御器とを接続する配線などの接続手段を各加熱手段ごと
に設ける必要がない。このため,複数の加熱手段により
被加熱体を加熱する場合でも,イニシャルコストの抑
制,およびメンテナンスの容易化を図ることができる。
さらに,加熱手段の温度を直接検出することができるの
で,加熱手段の温度制御を正確かつ安定して行うことが
できる。
【0012】また,本発明によれば,各加熱手段を制御
する際の基準値である基準抵抗値を,温度検出手段の検
出温度から求められる補正値で補正する。かかる構成に
より,各加熱手段を設定温度とともに実際の被加熱体の
温度にも基づいて制御できる。その結果,各加熱手段を
より厳密に温度制御でき,被加熱体の温度を設定温度に
より近づけることができる。また,本発明によれば,補
正された基準抵抗値に,被加熱体の温度分布を調整する
温度分布定数を乗算して目標抵抗値を求める。かかる目
標抵抗値を採用すれば,被加熱体の各部分の温度状態に
応じて加熱手段の温度を調整できる。このため,被加熱
体の温度をより均一に維持することができる。さらに,
かかる構成により,各加熱手段の温度比を被加熱体全体
の温度が均一になるように調整できる。このため,被加
熱体の温度管理を正確に行うことができる。また,各加
熱手段の実抵抗値は,実抵抗値演算手段により算出され
る。このため,各実抵抗値の変化を,各加熱手段の温度
変化とほぼ同時に求めることができる。その結果,各加
熱手段の応答性を向上させることができる。
【0013】さらに,電力制御手段として,例えば請求
項2に記載の発明のように,各加熱手段に印加する電力
を位相制御する位相制御手段を採用することが好まし
い。かかる構成によれば,加熱手段に印加する交流電力
の位相を適宜変化させることにより,加熱手段の温度を
調整できる。このため,加熱手段の制御を,電力をスイ
ッチなどの断続手段によりオン・オフする場合よりもき
め細かく行うことができる。その結果,被加熱体の温度
を安定させることができる。
【0014】さらに,位相制御手段において,例えば請
求項3に記載の発明のように,実抵抗値が目標抵抗値よ
りも小さい場合には,電力の印加時間を増加させ,実抵
抗値が目標抵抗値と実質的に同一の場合には,電力の印
加時間を維持させると共に,実抵抗値が目標抵抗値より
も大きい場合には,電力の印加時間を減少させることが
好ましい。かかる構成によれば,加熱手段の温度を迅速
かつ確実に調整することができる。
【0015】さらに,電力制御手段として,例えば請求
項4に記載の発明のように,各加熱手段に印加する電力
を零クロス制御する零クロス制御手段を採用することが
好ましい。かかる構成によれば,電力のオンまたはオフ
を電圧が零点の時に行うので,電力にノイズが発生し難
い。その結果,各加熱手段に電力を安定して供給でき,
各加熱手段の温度をより安定させることができる。
【0016】さらに,電力制御手段として,例えば請求
項5に記載の発明のように,各加熱手段に印加する電力
をリニア制御するリニア制御手段を採用することが好ま
しい。かかる構成によれば,電力を連続的に制御でき
る。このため,各加熱手段の制御性を高めることができ
る。さらに,電力にノイズが発生し難いので,温度制御
を安定して行うことができる。
【0017】さらに,電力制御手段に,例えば請求項6
に記載の発明のように,実抵抗値が上限抵抗値よりも大
きくなった場合または下限抵抗値よりも小さくなった場
合に,加熱手段への前記電力の供給を停止する電力供給
停止手段を接続することが好ましい。かかる構成によれ
ば,上記各抵抗値から加熱手段等の異常を判断すること
ができる。このため,温度異常を検出する温度検出手段
および該温度検出手段と温度制御装置とを接続する配線
が不要になる。その結果,イニシャルコストの軽減およ
びメンテナンス性の向上をさらに図ることができる。
【0018】さらに,本発明は,例えば請求項7に記載
の発明のように,被加熱体が半導体製造装置類を構成す
る部材である場合に,特に優れた効果を奏することがで
きる。半導体装置の製造工程では,半導体装置の超微細
化および超高集積化に伴って,より厳密な温度制御が求
められている。従って,加熱が必要な上記部材の温度制
御に本発明を採用すれば,より高精度の温度制御が可能
となる。また,半導体製造装置等は,クリーンルーム内
に配されることが多い。従って,上記加熱手段および温
度制御装置を半導体製造装置等に採用すれば,各種温度
検出手段や接続手段を少なくできる分だけ,装置を小型
化することができる。このため,クリーンルーム内の空
間を有効利用,あるいはクリーンルームの小型化を図る
ことができる。なお,半導体製造装置類には,半導体製
造装置のみならず,半導体製造装置に接続される各種装
置などの半導体製造工程で使用される全ての装置が含ま
れる。
【0019】また,本発明の第2の観点によれば,請求
項8に記載の発明のように,被加熱体を加熱する加熱手
段の温度制御装置であって,温度上昇に伴って抵抗値が
増加する2以上の加熱手段と,被加熱体の温度を検出す
る少なくとも1の温度検出手段と,被加熱体の設定温度
から求められる基準電圧値を温度検出手段の検出温度か
ら求められる補正値で補正し,補正された基準電圧値に
各加熱手段ごとに予め求められている被加熱体の温度分
布を調整する温度分布定数を乗算し,各加熱手段の目標
電圧値を求める目標電圧値演算手段と,各加熱手段に印
加されている実電圧値を検出する電圧検出手段と,各加
熱手段の実電圧値が目標電圧値に追従するように,各加
熱手段に印加する電力を制御する電力制御手段と,を有
することを特徴とする加熱手段の温度制御装置が提供さ
れる。
【0020】本発明によれば,各加熱手段を目標電圧値
と実電圧値に基づいて制御する。実電圧値は,加熱手段
に印加されている電圧を検出することにより,演算無し
に求めることができる。このため,実電圧値の演算手段
および演算工程が不要になり,装置構成および制御構成
を簡素化できる。
【0021】さらに,電力制御手段として,例えば請求
項9に記載の発明のように,上記請求項2に記載の発明
と同様に,各加熱手段に印加する電力を位相制御する位
相制御手段を採用することが好ましい。さらに,位相制
御手段において,例えば請求項10に記載の発明のよう
に,上記請求項3に記載の発明と同様に,実電圧値が目
標電圧値よりも小さい場合には,電力の印加時間を増加
させ,実電圧値が目標電圧値と実質的に同一の場合に
は,電力の印加時間を維持させると共に,実電圧値が目
標電圧値よりも大きい場合には,電力の印加時間を減少
させることが好ましい。
【0022】さらに,電力制御手段として,例えば請求
項11または請求項12に記載の発明のように,上記請
求項4または請求項5に記載の発明と同様に,各加熱手
段に印加する電力を零クロス制御する零クロス制御手
段,あるいは各加熱手段に印加する電力をリニア制御す
るリニア制御手段を採用することが好ましい。
【0023】さらに,電力制御手段に,例えば請求項1
3に記載の発明のように,上記請求項6に記載の発明と
同様に,実電圧値が上限電圧値よりも大きくなった場合
または下限電圧値よりも小さくなった場合に,加熱手段
への電力の供給を停止する電力供給停止手段を接続する
ことが好ましい。
【0024】さらに,本発明は,例えば請求項14に記
載の発明のように,上記請求項7に記載の発明と同様
に,被加熱体が半導体製造装置類を構成する部材である
場合に適用されることが好ましい。
【0025】また,本発明の第3の観点によれば,請求
項15に記載の発明のように,被加熱体を加熱する加熱
手段の温度制御方法であって,被加熱体の設定温度から
求められる基準抵抗値を,少なくとも1の温度検出手段
で検出された被加熱体の検出温度から求められる補正値
で補正する工程と,補正された基準抵抗値に,温度上昇
に伴って抵抗値が増加する2以上の加熱手段ごとに予め
求められている被加熱体の温度分布を調整する温度分布
定数を乗算し,各加熱手段の目標抵抗値を求める工程
と,各加熱手段に印加されている電圧に基づく帰還電圧
値と,各加熱手段を流れている電流に基づく帰還電流値
から,各加熱手段の実抵抗値を求める工程と,各加熱手
段の実抵抗値が目標抵抗値に追従するように,各加熱手
段に印加する電力を制御する工程と,を含むことを特徴
とする加熱手段の温度制御方法が提供される。
【0026】かかる構成によれば,加熱手段の抵抗値が
加熱手段の温度上昇に対応して増加する。このため,上
記請求項1に記載の発明と同様に,各加熱手段の帰還電
圧値と帰還電流値から求められた各実抵抗値に基づき,
各加熱手段の温度制御を行うことができる。その結果,
各加熱手段の温度管理を的確に行うことができる。ま
た,本発明によれば,上記請求項1に記載の発明と同様
に,基準抵抗値を検出温度に基づき補正する。その結
果,温度制御をより正確に行うことができる。また,目
標抵抗値は,補正された基準抵抗値に温度分布定数を乗
算して求められる。このため,複数の加熱手段により被
加熱体を加熱する場合でも,上記請求項1に記載の発明
と同様に,被加熱体の状態に応じて被加熱体の温度分布
を均一にすることができる。
【0027】さらに,電力を制御する工程として,例え
ば請求項16に記載の発明のように,各加熱手段に印加
する電力を位相制御する工程を採用することが好まし
い。かかる構成によれば,上記請求項2に記載の発明と
同様に,加熱手段の温度調整を位相制御により行うこと
ができる。このため,加熱手段の温度を厳密に設定する
ことができる。
【0028】さらに,電力を位相制御する工程に,例え
ば請求項17に記載の発明のように,実抵抗値が目標抵
抗値よりも小さい場合には,電力の印加時間を増加させ
る工程と,実抵抗値が目標抵抗値と実質的に同一の場合
には,電力の印加時間を維持する工程と,実抵抗値が目
標抵抗値よりも大きい場合には,電力の印加時間を減少
させる工程とを含めることが好ましい。かかる構成によ
り,上記請求項3に記載の発明と同様に,被加熱体を所
定温度に確実に設定することができる。
【0029】さらに,電力を制御する工程として,例え
ば請求項18に記載の発明のように,各加熱手段に印加
する電力を零クロス制御する工程を採用することが好ま
しい。かかる構成によれば,上記請求項4に記載の発明
と同様に,各加熱手段に印加される電力にノイズが入り
難くなる。その結果,所定電力を安定して供給できる。
【0030】さらに,電力を制御する工程として,例え
ば請求項19に記載の発明のように,各加熱手段に印加
する電力をリニア制御する工程を採用することが好まし
い。かかる構成によれば,上記請求項5に記載の発明と
同様に,電力を連続的に制御できる。その結果,制御性
の向上を図ることができる。
【0031】さらに,例えば請求項20に記載の発明の
ように,実抵抗値が上限抵抗値よりも大きくなった場合
または下限抵抗値よりも小さくなった場合に,加熱手段
への電力の供給を停止する工程を含めることが好まし
い。かかる構成によれば,上記請求項6に記載の発明と
同様に,加熱手段の温度異常を検出する温度検出手段を
設けなくても,実抵抗値から加熱手段の異常を検出でき
る。このため,被加熱体等の損傷を未然に防ぐことがで
きる。
【0032】さらに,例えば請求項21に記載の発明の
ように,被加熱体が半導体製造装置類を構成する部材で
あることが好ましい。かかる構成によれば,上記請求項
7に記載の発明と同様に,半導体製造装置類の温度制御
を所望の状態で行うことができる。
【0033】また,本発明の第4の観点によれば,請求
項22に記載の発明のように,被加熱体を加熱する加熱
手段の温度制御方法であって,被加熱体の設定温度から
求められる基準電圧値を,少なくとも1の温度検出手段
で検出された被加熱体の検出温度から求められる補正値
で補正する工程と,補正された基準電圧値に,温度上昇
に伴って抵抗値が増加する2以上の加熱手段ごとに予め
求められている被加熱体の温度分布を調整する温度分布
定数を乗算し,各加熱手段の目標電圧値を求める工程
と,各加熱手段に印加されている実電圧値を検出する工
程と,各加熱手段の実電圧値が目標電圧値に追従するよ
うに,各加熱手段に印加する電力を制御する工程と,を
含むことを特徴とする加熱手段の温度制御方法が提供さ
れる。
【0034】本発明によれば,上記請求項8に記載の発
明と同様に,各加熱手段から検出された実電圧値を用い
て各加熱手段を制御する。このため,実電圧値の演算手
段および演算工程が不要になり,装置構成および制御構
成を簡素化できる。
【0035】さらに,電力を制御する工程として,例え
ば請求項23に記載の発明のように,上記請求項16に
記載の発明と同様に,各加熱手段に印加する電力を位相
制御する工程を採用することが好ましい。さらに,電力
を位相制御する工程に,例えば請求項24に記載の発明
のように,上記請求項17に記載の発明と同様に,実電
圧値が目標電圧値よりも小さい場合には,電力の印加時
間を増加させる工程と,実電圧値が目標電圧値と実質的
に同一の場合には,電力の印加時間を維持する工程と,
実電圧値が目標電圧値よりも大きい場合には,電力の印
加時間を減少させる工程とを含ませることが好ましい。
【0036】さらに,電力を制御する工程として,例え
ば請求項25または請求項26に記載の発明のように,
上記請求項18または請求項19に記載の発明と同様
に,各加熱手段に印加する電力を零クロス制御する工
程,または各加熱手段に印加する電力をリニア制御する
工程を採用することが好ましい。
【0037】さらに,例えば請求項27に記載の発明の
ように,上記請求項20に記載の発明と同様に,実電圧
値が上限電圧値よりも大きくなった場合または下限電圧
値よりも小さくなった場合に,加熱手段への電力の供給
を停止する工程を含めることが好ましい。
【0038】さらに,例えば請求項28に記載の発明の
ように,上記請求項21に記載の発明と同様に,被加熱
体が半導体製造装置類を構成する部材であることが好ま
しい。
【0039】
【発明の実施の形態】以下に,添付図面を参照しなが
ら,本発明にかかる加熱手段の温度制御装置および温度
制御方法を熱CVD装置に備えられたヒータのヒータ制
御装置およびヒータ制御方法に適用した好適な実施の形
態について説明する。なお,以下の各実施の形態におい
て,略同一の機能および構成を有する構成要素について
は,同一の符号を付することにより重複説明を省略す
る。
【0040】(第1の実施の形態)本実施の形態は,複
数のヒータを,各ヒータの抵抗値に基づいて温度制御を
行う点に特徴がある。以下,かかる温度制御を行う温度
制御装置および温度制御方法について詳述する。
【0041】(1)CVD装置の構成 まず,図1および図2を参照しながら,本発明を適用可
能なCVD装置100の構成について説明する。図1に
示すCVD装置100の処理室102は,気密な導電性
の処理容器104内に形成されている。また,処理容器
104は,断熱材103によって覆われている。処理室
102壁部には,図1および図2に示すように,第1〜
第4カートリッジヒータ146,148,150,15
2が内装されている。第1〜第4カートリッジヒータ1
46,148,150,152は,それぞれ略同一に構
成され,各々ヒータ制御装置160に接続されている。
また,処理室102外壁面には,温度センサ250が設
けられている。温度センサ250は,ヒータ制御装置1
60を構成する後述の温度制御器164に接続されてい
る。また,温度センサ250は,処理室102内壁面の
温度を敏感に検出でき,部材の温度が大きく変化する場
所,例えば処理室102の床部外壁面に設けられてい
る。
【0042】また,図1に示すように,処理室102内
には,載置台(ステージ)106とガス吐出部材108
とが対向配置されている。載置台106は,ウェハWを
載置可能に構成されている。また,載置台106には,
抵抗ヒータ112が内装されている。抵抗ヒータ112
には,ヒータ制御装置110が接続されている。
【0043】また,ガス吐出部材108には,多数のガ
ス吐出孔108aが形成されている。このため,ガス吐
出部材108は,いわゆるシャワーヘッド構造を有して
いる。また,ガス吐出孔108aは,ガス供給管120
と処理室102とを連通している。また,ガス供給管1
20には,分岐管128と分岐管136が接続されてい
る。分岐管128には,ガス供給源126が流量調整バ
ルブ122と開閉バルブ124を介して接続されてい
る。また,分岐管136には,ガス供給源134が流量
調整バルブ130と開閉バルブ132を介して接続され
ている。また,ガス供給源126は,マントルヒータ
(シリコンラバーヒータ)140によって覆われてい
る。また,マントルヒータ140は,ヒータ制御装置1
38に接続されている。さらに,分岐管128とガス供
給管120は,マントルヒータ144によって覆われて
いる。また,マントルヒータ144には,ヒータ制御装
置142が接続されている。また,マントルヒータ14
0,144は,不図示の断熱材に覆われている。
【0044】また,処理室102には,真空ポンプP2
52が排気管145を介して接続されている。また,排
気管145には,排気量調整バルブ254,開閉バルブ
256,トラップ258が介装されている。トラップ2
58は,処理室102内から排気された液化可能なガス
を液化し,回収可能に構成されている。また,排気管1
45は,マントルヒータ260によって覆われている。
また,マントルヒータ260には,ヒータ制御装置26
2が接続されている。また,マントルヒータ260は,
不図示の断熱材で覆われている。
【0045】次に,図1を参照しながら,CVD装置1
00での成膜処理について説明する。まず,ヒータ制御
装置110,138,142,262,160は,それ
ぞれに対応する抵抗ヒータ112,マントルヒータ14
0,144,260,第1〜第4カートリッジヒータ1
46,148,150,152を適宜制御する。かかる
制御により,載置台106は,例えば400℃〜600
℃に加熱される。また,処理室102壁部は,例えば1
50℃に加熱される。また,ガス供給源126は,例え
ば90℃に加熱される。また,ガス供給管128および
排気管145は,例えば150℃に加熱される。かかる
構成により,ガス供給源126内に蓄えられた液体ある
いは固体原料,例えば常温では液体のTiCl(四塩
化チタン)が気化する。さらに,TiClは,ガス状
のままでガス供給管128等を介して処理室102内に
供給可能になる。また,処理室102内から排気された
ガスは,液化せずに排気管145を通過し,トラップ2
58内に導入される。
【0046】次いで,載置台106上にウェハWを載置
する。また,処理室102内には,ガス供給源126,
134からガス状のTiClとNH(アンモニア)
を導入する。また,,処理室102内のガス(雰囲気)
は,真空ポンプP252により排気される。かかる処理
ガスの導入および排気により,処理室102内は,所定
圧力雰囲気に設定される。その結果,処理室102内に
導入された処理ガスの作用により,ウェハWにTiN
(窒化チタン)膜が形成される。
【0047】(2)ヒータの構成 次に,CVD装置100に設けられている各ヒータの構
成について説明する。ただし,抵抗ヒータ112,マン
トルヒータ140,144,260,第1〜第4カート
リッジヒータ146,148,150,152は,発熱
体の構成が略同一である。従って,第1カートリッジヒ
ータ146を例に挙げて説明する。
【0048】図3に示す第1カートリッジヒータ146
は,例えばステンレス製の筒体154と,発熱線材15
6と,例えばMgO(酸化マグネシウム)製の充てん材
158から構成されている。発熱線材156は,筒体1
54内の略中央に配されている。また,発熱線材156
と筒体154の内壁面との間には,充てん材158が充
てんされている。
【0049】発熱線材156は,Fe(鉄)含有合金,
好ましくはFeとNi(ニッケル)との合金(以下,
「Fe−Ni合金」という。)から構成されている。こ
のFe−Ni合金は,従来のヒータの発熱体に採用され
ているNiとCr(クロム)との合金(ニクロム)や,
図4に示すW(タングステン)やPt(プラチナ)やT
a(タンタル)と比較しても,温度上昇に比例して抵抗
値が大きく増加する材料である。このため,かかる材料
を採用した発熱線材156は,後述の如く交流電力の印
加により温度が上昇すると抵抗値も増加する。また逆
に,発熱線材156は,交流電力の印加が停止され,温
度が低下すると抵抗値も減少する。
【0050】従って,第1カートリッジヒータ146の
温度は,発熱線材156自体の抵抗値から検出すること
ができる。このため,上記温度を正確に検出することが
できる。また,かかる構成により,温度センサや該セン
サに接続される配線等を減少させることができる。この
ため,イニシャルコストを抑え,メンテナンスの容易
化,およびCVD装置100の小型化を図ることができ
る。なお,上記Fe−Ni合金から成る発熱体は,第2
〜第4カートリッジヒータ148,150,152と,
抵抗ヒータ112と,マントルヒータ140,144,
260にも使用されている。従って,第2〜第4カート
リッジヒータ148,150,152と,抵抗ヒータ1
12と,マントルヒータ140,144,260も,第
1カートリッジヒータ146と同様の作用および効果を
得ることができる。また,上記発熱体は,シースヒータ
にも採用することができる。
【0051】(3)ヒータ制御装置の構成 (a)ヒータ制御装置の全体構成 次に,CVD装置100に設けられているヒータ制御装
置の構成について説明する。ただし,ヒータ制御装置1
10,138,142,160,262は,それぞれ略
同一に構成されている。従って,ヒータ制御装置160
を例に挙げて説明する。
【0052】ヒータ制御装置160は,図5に示すよう
に,温度制御器164と,第1〜第4ヒータ制御器16
6,168,170,172から構成されている。第1
〜第4ヒータ制御器166,168,170,172
は,それぞれ略同一に構成され,各々温度制御器164
に接続されている。また,第1〜第4ヒータ制御器16
6,168,170,172には,それぞれに対応して
上述した第1〜第4カートリッジヒータ146,14
8,150,152が接続されている。また,温度制御
器164には,上述した温度センサ250が接続されて
いる。
【0053】温度制御器164は,要求される処理室1
02壁部の温度(以下,「設定温度」という。)が設定
されると,該設定温度から基準抵抗値を算出する。設定
温度は,成膜処理時に処理室102内壁面にデポジショ
ンが付着しない程度の温度,例えば150℃とする。ま
た,基準抵抗値は,上述した図4に示す発熱線材156
の温度と抵抗値との関係から求められる値(一定値)で
ある。従って,基準抵抗値は,例えば第1〜第4カート
リッジヒータ146,148,150,152の温度
(発熱線材156の温度)を上記設定温度と同一の15
0℃に設定する場合,略90.29Ωとなる。ただし,
現実的には,カートリッジヒータに製品間のばらつきが
ある。このため,基準抵抗値は,個々のカートリッジヒ
ータに応じて決定される。
【0054】また,温度制御器164は,温度センサ2
50で検出された処理室102壁部の温度から補正値を
随時求める。補正値は,設定温度と処理室102壁部の
温度との差に基づき,制御時に処理室102壁部の温度
が設定温度と常時同一になるように一定値の基準抵抗値
を随時補正する値である。そして,温度制御器164
は,設定温度と処理室102壁部の温度とに差がある場
合には基準抵抗値を補正値に基づいて補正し,補正基準
抵抗値を求める。このため,補正基準抵抗値は,設定温
度と処理室102壁部の温度とに温度差がある場合に
は,該温度差に応じて変化する。また,補正基準抵抗値
は,設定温度と処理室102壁部の温度とが同一である
場合には,基準抵抗値と同一の値となる。なお,本明細
書中では,設定温度と処理室102壁部の温度とに差が
無く,基準抵抗値の補正が行われない場合でも,後述す
る目標抵抗値RS1,RS2,RS3,RS4を求める
ための基準抵抗値を補正基準抵抗値という。かかる構成
により,第1〜第4カートリッジヒータ146,14
8,150,152の温度制御をより厳密に行わせるこ
とができる。
【0055】さらに,温度制御器164は,補正基準抵
抗値に温度分布定数K,K,K ,Kを乗算し,
目標抵抗値RS1,RS2,RS3,RS4を算出す
る。温度分布定数K,K,K,Kは,本実施の
形態では処理室102内壁面全面の温度が均一に設定温
度になるように,各第1〜第4カートリッジヒータ14
6,148,150,152の各加熱箇所(配置個所)
ごとの温度分布をそれぞれ決定する定数である。また,
温度分布定数K,K,K,Kは,各第1〜第4
カートリッジヒータ146,148,150,152の
発熱量に誤差がある場合には,該誤差も補正する。この
ため,温度分布定数K,K,K,K は,各第1
〜第4カートリッジヒータ146,148,150,1
52ごとに予め設定される。
【0056】ここで,温度分布定数K,K,K
の求め方について説明する。まず,実際の処理を行
う前に,各第1〜第4カートリッジヒータ146,14
8,150,152により加熱される各箇所全てに,そ
れぞれ温度センサを設ける。各温度センサは,温度セン
サ250と略同一に構成されている。また,各温度セン
サは,各第1〜第4カートリッジヒータ146,14
8,150,152の温度変化を敏感に検出できる場所
に配置される。また,各温度センサには,温度センサ2
50が含まれている。各温度センサの設置後,各第1〜
第4カートリッジヒータ146,148,150,15
2を,それぞれに対応する各第1〜第4ヒータ制御器1
66,168,170,172で制御しながら各々所定
温度,例えば全て同一設定温度まで加熱する。この際,
各第1〜第4ヒータ制御器166,168,170,1
72での制御は,それぞれに対応する温度センサの検出
温度に基づいて個別独立に行う。そして,各第1〜第4
カートリッジヒータ146,148,150,152の
全てが設定温度で安定した後に,該温度での各第1〜第
4カートリッジヒータ146,148,150,152
の各実抵抗値を記録する。
【0057】次いで,上記記録された各実抵抗値から温
度分布定数K,K,K,Kを算出する。まず,
各温度センサ中のいずれかの温度センサ,例えば最も温
度変化が大きかった温度センサ250の検出箇所の温度
分布定数Kを1とする。また,温度センサ250に対
応する第1カートリッジヒータ146実抵抗値と,温度
センサ250以外の各温度センサに対応する第2〜第4
カートリッジヒータ148,150,152の各実抵抗
値とに基づいて,ライン抵抗値の比例計算を行う。そし
て,かかる比例計算から算出された係数が,上記各第1
〜第4カートリッジヒータ146,148,150,1
52に対応する温度分布定数K,K,K,K
なる。
【0058】再び,温度制御器164の説明に戻る。温
度制御器164は,目標抵抗値R ,RS2
S3,RS4に基づく信号を,それぞれに対応する第
1〜第4ヒータ制御器166,168,170,172
に出力する。目標抵抗値RS1,R S2,RS3,R
S4は,温度分布定数K,K,K,Kの値が大
きくなるにつれて大きくなる。また,第1〜第4カート
リッジヒータ146,148,150,152の各発熱
体(156)の温度は,図4に示すように,抵抗値の増
加に伴って高くなる。このため,第1〜第4カートリッ
ジヒータ146,148,150,152の温度は,目
標抵抗値RS1,RS2,RS3,RS4が大きくなる
につれて高くなる。また逆に,目標抵抗値RS1,R
S2,RS3,R は,温度分布定数K,K,K
,Kの値が小さくなるにつれて小さくなる。また,
第1〜第4カートリッジヒータ146,148,15
0,152の各発熱体(156)の温度は,図4に示す
ように,抵抗値の減少に伴って低くなる。このため,第
1〜第4カートリッジヒータ146,148,150,
152の温度は,目標抵抗値RS1,RS2,RS3
S4が小さくなるにつれて低くなる。また,目標抵抗
値RS1,RS2,RS3,RS4は,上記補正に伴う
補正基準抵抗値の値の変化に応じて変化する。
【0059】かかる構成により,第1〜第4カートリッ
ジヒータ146,148,150,152の配置個所に
応じて第1〜第4カートリッジヒータ146,148,
150,152の温度が各々個別に設定される。このた
め,処理室102壁部,すなわち処理室102内壁面を
複数の第1〜第4カートリッジヒータ146,148,
150,152で加熱しても,処理室102内壁面全面
での均熱性を確保することができる。
【0060】そして,第1〜第4ヒータ制御器166,
168,170,172は,各々に対応する目標抵抗値
S1,RS2,RS3,RS4と,後述のヒータ抵抗
値R R1,RR2,RR3,RR4に基づいて,第1〜
第4カートリッジヒータ146,148,150,15
2へ供給する電力を制御,例えば交流電力の位相を制御
する。さらに,第1〜第4ヒータ制御器166,16
8,170,172は,第1〜第4カートリッジヒータ
146,148,150,152の発熱量を制御して,
処理室102内壁面を所定温度に維持する。
【0061】(b)ヒータ制御器の構成 次に,第1〜第4ヒータ制御器166,168,17
0,172の構成について,図6に示す第1ヒータ制御
器166を例に挙げて説明する。第1ヒータ制御器16
6は,ヒータ制御部174とインターロック制御部17
5から成り,第1カートリッジヒータ146に供給する
交流電力の位相を制御する。ヒータ制御部174は,電
圧センサ176と,電流センサ178と,ローパスフィ
ルタ180,182と,演算器184と,増幅器186
と,位相制御器188から構成されている。また,位相
制御器188は,トライアック制御器190と,このト
ライアック制御器190に接続されたトライアック(交
流スイッチ)192から構成されている。
【0062】電圧センサ176は,第1カートリッジヒ
ータ146に印加されている電圧に基づく帰還電圧値V
を測定する。該帰還電圧値Vに基づく信号は,ロー
パスフィルタ180を介して演算器184に出力され
る。一方,電流センサ178は,第1カートリッジヒー
タ146を流れている電流に基づく帰還電流値Iを測
定する。該帰還電流値Iに基づく信号は,ローパスフ
ィルタ182を介して演算器184に出力される。演算
器184は,後述の如く帰還電圧値Vと帰還電流値I
から第1カートリッジヒータ146の実抵抗値である
ヒータ抵抗値R を算出する。また,演算器184
は,該ヒータ抵抗値RR1に基づく信号を増幅器186
を介してトライアック制御器190に出力する。演算器
184は,ヒータ抵抗値RR1に基づく信号をインター
ロック制御部175を構成する後述の比較器196,1
98,200にも出力する。なお,演算器184の構成
については,後述する。また,増幅器186には,上記
温度制御器164から出力された目標抵抗値RS1に基
づく信号が入力されている。このため,目標抵抗値R
に基づく信号が,増幅器186を介してトライアック
制御器190に供給される。
【0063】トライアック制御器190には,交流電源
194の一端が接続されている。さらに,トライアック
制御器190には,インターロック制御部175を構成
する後述のRSラッチ214が接続されている。また,
第1カートリッジヒータ146の各入力端には,それぞ
れ交流電源194の他端と,トライアック192の出力
端が接続されている。
【0064】かかる構成により,トライアック制御器1
90は,ヒータ抵抗値RR1が目標抵抗値RS1に追従
し,各々略同一になるように,トライアック192から
第1カートリッジヒータ146に出力される交流電力の
位相を制御する。すなわち,トライアック制御器190
は,第1カートリッジヒータ146の温度が温度制御器
164で定められた温度(以下,「目標温度」とい
う。)と実質的に同一になるように,上記制御を行う。
【0065】より詳細には,トライアック制御器190
は,図7(a)に示すように,ヒータ抵抗値RR1が目
標抵抗値RS1よりも小さく,第1カートリッジヒータ
146の温度が目標温度よりも低い場合には,トライア
ック192を制御して上記交流電力の1/2周期ごとの
印加時間を増加させ,発熱量を増加させる。また,図7
(b)に示すように,ヒータ抵抗値RR1と目標抵抗値
S1とが略同一で,第1カートリッジヒータ146の
温度と目標温度とが実質的に同一である場合には,トラ
イアック192を制御して上記交流電力の1/2周期ご
との印加時間を現状のまま維持し,発熱量を一定に保
つ。さらに,図7(c)に示すように,ヒータ抵抗値R
R1が目標抵抗値RS1よりも大きく,第1カートリッ
ジヒータ146の温度が目標温度よりも高い場合には,
トライアック192を制御して上記交流電力の1/2周
期ごとの印加時間を減少させ,発熱量を減少させる。
【0066】このように,第1カートリッジヒータ14
6の温度は,第1カートリッジヒータ146に印加する
交流電力を1/2周期ごとに位相制御して調整する。こ
のため,電力をオン・オフして上記温度を調整する場合
よりも温度差が生じ難くなる。その結果,第1カートリ
ッジヒータ146の温度を均一に保つことができる。
【0067】一方,インターロック制御部175は,比
較器196,198,200と,ローパスフィルタ20
2,204,206と,NORゲート208,ANDゲ
ート210と,インバータ回路212と,RSラッチ2
14から構成されている。
【0068】比較器196は,ヒータ抵抗値RR1がヒ
ータ制御部174を構成する回路のオープン(切断)状
態を判断するための基準値よりも大きい場合には,ロー
パスフィルタ202を介してオープンサーキット信号を
出力する。このオープンサーキット信号の一部は,イン
バータ回路212とANDゲート210とNORゲート
208を介してRSラッチ214に供給され,一部は第
1ヒータ制御器166以外の他の回路に供給される。
【0069】比較器198は,ヒータ抵抗値RR1が第
1カートリッジヒータ146の過剰温度状態を判断する
ための基準値よりも大きい場合には,ローパスフィルタ
204を介して過剰温度信号を出力する。上記基準値
は,例えば処理室102内壁面が190℃,あるいは断
熱材103表面が50℃になった際の発熱線材156の
抵抗値である。また,過剰温度信号の一部は,NORゲ
ート208を介してRSラッチ214に供給される。さ
らに過剰温度信号の一部は,ANDゲート210を介し
て第1ヒータ制御器166以外の他の回路に供給され
る。
【0070】比較器200は,ヒータ抵抗値RR1がヒ
ータ制御部174を構成する回路のショート(短絡)状
態を判断するための基準値よりも小さい場合には,ロー
パスフィルタ206を介してショートサーキット信号を
出力する。このショートサーキット信号の一部は,NO
Rゲート208を介してRSラッチ214に供給され
る。さらにショートサーキット信号の一部は,第1ヒー
タ制御器166以外の他の回路に供給される。
【0071】また,RSラッチ214には,上記各信号
のほかにイネーブル信号と,NORゲート208を介し
てリセット信号が入力される。そして,RSラッチ21
4は,所定信号が入力されると,トライアック制御器1
90にインターロック信号を出力する。上記所定信号
は,オープンサーキット信号,過剰温度信号,ショート
サーキット信号の少なくともいずれか一つの信号であ
る。トライアック制御器190は,インターロック信号
が入力されるとトライアック192から第1カートリッ
ジヒータ146への交流電力の供給を停止させる。ま
た,RSラッチ214にリセット信号を入力すれば,上
記インターロック信号の出力は停止される。逆に,RS
ラッチ214にイネーブル信号を入力すれば,オープン
サーキット信号や過剰温度信号やショートサーキット信
号の入力に関係なく,インターロック信号をトライアッ
ク制御器190に出力する。
【0072】かかる構成により,第1カートリッジヒー
タ146が所定の上限値以上の温度まで加熱したり,ヒ
ータ制御部174に異常が生じた場合でも,該異常をヒ
ータ抵抗値RR1から判断することができる。このた
め,CVD装置100にサーモスタット等のインターロ
ックセンサを設ける必要がない。さらに,該センサとヒ
ータ制御装置160とを接続する配線等を設ける必要も
ない。その結果,コストの削減や,メンテナンス性の向
上や,装置の小型化をさらに図ることができる。また,
第1カートリッジヒータ146の異常加熱等を直接的に
検出することができる。その結果,異常が発生した際に
迅速に対応することができ,装置の損傷を最小限に止め
ることができる。
【0073】(c)演算器の構成 次に,図8を参照しながら,演算器184の構成につい
て説明する。演算器184は,抵抗素子216,21
8,220と,増幅器222,224と,トランジスタ
226と,フォトカプラ228から構成されている。ま
た,フォトカプラ228は,LED(発光ダイオード)
230と,例えばCdS(硫化カドミウム)から成る受
光素子(抵抗素子)232,234から構成されてい
る。
【0074】増幅器222の入力端の一端(−)には,
抵抗値Rを有する抵抗素子216と,抵抗値Rを有
する受光素子232が接続されている。さらに,抵抗素
子216には,図6に示すローパスフィルタ182が接
続されている。また,増幅器222の入力端の他端
(+)は,接地されている。増幅器222の出力端に
は,トランジスタ226のベースと,受光素子232が
接続されている。トランジスタ226のエミッタは,抵
抗値Rを有する抵抗素子218を介してLED230
のアノード(P型半導体)に接続されている。さらに,
トランジスタ226のコレクタは,接地されている。さ
らに,LED230のカソード(N型半導体)には,接
地された直流電源236が接続されている。
【0075】また,ローパスフィルタ182から抵抗素
子216に帰還電流値I信号の電圧V1INが入力さ
れると,該抵抗素子216に電流Iが流れる。さら
に,上記電圧V1INは,増幅器222で増幅され,該
増幅器222から電圧V1OU が出力される。そし
て,電圧V1OUTは,トランジスタ226を介して抵
抗素子218に入力されると,該抵抗素子218に電流
が流れる。
【0076】一方,増幅器224の入力端の一端(−)
には,抵抗素子220と受光素子234が接続されてい
る。さらに,抵抗素子220には,図6に示すローパス
フィルタ180が接続されている。また,増幅器224
の入力端の他端(+)は,接地されている。増幅器22
4の出力端には,受光素子234と,図6に示す増幅器
186と比較器196,198,200が接続されてい
る。
【0077】次に,演算器184での帰還電圧値V
よび帰還電流値Iに基づくヒータ抵抗値Rの算出工
程について,下記の各数式を用いて説明する。まず,受
光素子232の抵抗Rを増幅器222から出力された
電圧V1OU で解くと,抵抗素子218を流れる電流
は, I=(V1OUT−(−Vcc)−Vbe−VLED)/R …( 1) となる。なお,−Vccは,直流電源236の電圧であ
る。また,Vbeは,トランジスタ226のベースとエ
ミッタとの間の電圧である。また,VLEDは,LED
230の電圧である。そして,上記式(1)中のVcc
−Vbe−VLE をVCONSTとすると,式(1)
は, I=(V1OUT+VCONST)/R …(2) となる。
【0078】また,上記抵抗Rは,電流Iに反比例
するので,LED230の電流増幅率をKとすると, 1/R=K・I …(3) となる。この式(3)に上記式(2)を代入すると, 1/R=K・(V1OUT+VCONST)/R …(4) となり,式(4)を変形すると, V1OUT=(R/(R・K))−VCONST …(5) となる。
【0079】さらに,帰還電流値Iの電圧V
1INは, V1IN=R・I =R・(V1OUT/R) =(R/R)・((R/(R・K))−VCONST) =((R・R)/(R ・K))−(R/R)・VCONS …(6) となる。ここで,R ・K>>R・Rの条件で
選べば,上記式(6)は, V1IN=−(R/R)・VCONST …(7) となる。
【0080】ところで,ヒータ抵抗値RR1の電圧V
2OUTは, V2OUT=−(R/R)・V2IN …(8) である。だだし,上述した受光素子232,234は,
それぞれ電気的特性が略同一である。このため,受光素
子232の抵抗Rと受光素子234の抵抗Rは,実
質的に同一と見なすことができる。従って,上記式
(8)に式(7)を代入すれば,V2OUTは, V2OUT=−(1/R)・(−(R/V1IN)・VCONST) ・V2IN =(V2IN/V1IN)・(R/R)・VCONST … (9) となる。
【0081】ここで,上記式(9)に, (R/R)・VCONST=一定(CONST), V2IN=k・V, V1IN=k・I の3つの条件を与える。その結果,電圧V2OUTは, V2OUT=k・(V/I)=kRR1 となる。ただし,kとkは,それぞれ所定の定数で
ある。また,kとRは,それぞれk=k/kと,
R1=V/Iである。従って,演算器184から
出力される電圧V2OUTは,ヒータ抵抗値RR1に比
例する。
【0082】かかる演算により,演算器184に帰還電
圧値Vと帰還電流値Iを入力すれば,ヒータ抵抗値
R1を容易に求めることができる。また,演算器18
4の構成素子には,フォトカプラ228が採用されてい
る。このため,帰還電流値が小さくてもヒータ抵抗値を
安定して求めることができ,比較的安価なコストで演算
器184を作成することができる。また,かかる構成に
よれば,ヒータ抵抗値RR1を演算によって迅速に求め
ることができる。このため,第1カートリッジヒータ1
46を応答性良く制御することができる。
【0083】以上のようにして,第1カートリッジヒー
タ146は制御される。また,第2〜第4カートリッジ
ヒータ148,150,152も,第1カートリッジヒ
ータ146と同様にして制御され,所定温度に維持され
る。また,その他の抵抗ヒータ112,マントルヒータ
140,144,260も,後述する第3の実施の形態
のように,温度センサの検出温度に基づいて基準抵抗値
を補正すれば,上記第1〜第4カートリッジヒータ14
6,148,150,152と同様に制御することがで
きる。
【0084】(第2の実施の形態)次に,本発明の第2
の実施の形態について説明する。本実施の形態は,上記
フォトカプラ228を用いた演算器184に代えて,演
算器184よりもさらに構成が簡単な演算器300を用
いてヒータ抵抗値を算出する点に特徴がある。すなわ
ち,演算器300は,図9に示すように,アナログ型集
積回路から成る乗算器302と,抵抗素子304,30
6と,増幅器308から構成されている。乗算器302
の入力端の一端には,図6に示すローパスフィルタ18
2が接続されている。さらに,乗算器302の入力端の
他端には,増幅器308の出力端が接続されている。ま
た,増幅器308の入力端の一端(−)には,抵抗素子
304を介して乗算器302の出力端と,抵抗素子30
6を介して図6に示すローパスフィルタ180とが接続
されている。さらに,増幅器308の入力端の他端
(+)は,接地されている。さらに,増幅器308の出
力端は,上述した乗算器302の入力端と,図6に示す
増幅器186および比較器196,198,200に接
続されている。また,ローパスフィルタ180とローパ
スフィルタ182は,上述したようにそれぞれ電圧V
2INと電圧V1INを出力する。また,乗算器302
は,電圧VOUTを出力する。また,増幅器308は,
上述したV2OUTを出力する。さらに,抵抗素子30
4と抵抗素子306は,それぞれ抵抗Rと抵抗R
有している。
【0085】次に,演算器300でのヒータ抵抗値R
R1の演算について,下記の各式を用いて説明する。ま
ず,乗算器302から出力される電圧をVOUTとする
と,該電圧VOUTは, VOUT=V1IN・V2OUT …(10) となる。また,増幅器308の入力端(−)は,イマジ
ナリショートである。従って, (VOUT/R)+(V2IN/R)=0 …(11) となる。そして,電圧V2OUTについて式(11)を
式(10)に代入すると, V2OUT=−(R/R)・(V2IN/V1IN) …(12 ) となる。ここで,R=Rとすると,電圧V2OUT
は, V2OUT=−(V2IN/V1IN) となる。このように,演算器300は,除算器として機
能する。このため,上記電圧V1INと電圧V2IN
ら電圧V2OUTを求めることができる。その結果,該
電圧V2OUTに比例するヒータ抵抗値RR1を求める
ことができる。その他の構成は,上述したCVD装置1
00と略同一なので,説明を省略する。
【0086】かかる演算器300を採用すれば,演算器
300を構成する素子等の数を減らすことができる。そ
の結果,オフセット調整を簡単に行うことができる。さ
らに,各素子等ごとの特性のバラツキを減らすことがで
き,演算精度を向上させることができる。また,演算器
300の回路構成を比較的簡単にすることができる。そ
の結果,演算器300を小型化でき,狭いスペースに設
けることができる。
【0087】(第3の実施の形態)次に,本発明の第3
の実施の形態について説明する。本実施の形態は,各マ
ントルヒータ140,144,260を,各マントルヒ
ータ140,144,260の実抵抗値と温度センサの
検出温度に基づいて温度制御する点に特徴がある。な
お,各マントルヒータ140,144,260の温度制
御は,各々実質的に同一に行われるので,マントルヒー
タ260を例に挙げて説明する。
【0088】図1および図10に示すマントルヒータ2
60は,すでに説明したように,排気管145の周囲を
覆うように配置されている。また,排気管145は,図
10に示すように,複数,例えば第1および第2排気管
145a,145bに分割されている。第1排気管14
5aには,トラップ258と第2排気管145bが第1
および第2接続部材266,268を介して接続されて
いる。また,第2排気管145bは,図1に示す処理室
102に接続されている。
【0089】また,図10に示すように,第1排気管1
45aを覆うマントルヒータ260は,複数,例えば第
1〜第3マントルヒータ260a,260b,260c
に分割されている。第1マントルヒータ260aは,他
のマントルヒータで加熱される第2排気管145b側に
配置される。また,第3マントルヒータ260cは,ト
ラップ258側に配置されている。また,第2マントル
ヒータ260bは,第1マントルヒータ260aと第3
マントルヒータ260cとの間に配置されている。ま
た,トラップ258は,冷却されている。従って,第1
排気管145aは,第2マントルヒータ260bの配置
個所が最も冷え難く,次いで第1マントルヒータ260
aの配置個所が冷え難く,第3マントルヒータ260c
の配置個所が最も冷え易い。このため,温度センサ26
4は,排気管145の温度を敏感に検出できる第3マン
トルヒータ260cの配置個所付近,例えば第1接続部
材266に設けられている。
【0090】また,各第1〜第3マントルヒータ260
a,260b,260cと,温度センサ264は,ヒー
タ制御装置262に接続されている。ヒータ制御装置2
62の不図示の温度制御器は,設定温度から求められた
基準抵抗値を,温度センサ264の検出温度に基づく補
正値で補正し,目標抵抗値を算出する。そして,ヒータ
制御装置262の不図示の第1〜第3ヒータ制御器は,
各第1〜第3マントルヒータ260a,260b,26
0cを,各第1〜第3マントルヒータ260a,260
b,260cの実抵抗値と上記目標抵抗値とに基づき温
度制御する。その他の構成は,上述したヒータ制御装置
160と同一である。かかる構成によれば,温度センサ
264の検出温度に基づいて基準抵抗値を補正する。そ
の結果,マントルヒータ260の温度制御をより厳密に
行うことができる。なお,本実施の形態は,上記抵抗ヒ
ータ112にも同様に適用することができる。
【0091】(第4の実施の形態)次に,本発明の第4
の実施の形態について説明する。本実施の形態は,複数
のヒータを,各ヒータに印加する電圧に基づいて温度制
御する点に特徴がある。以下,第1〜第4カートリッジ
ヒータ146,148,150,152の温度制御を例
に挙げて説明する。
【0092】図11に示すように,ヒータ制御装置40
0は,温度制御器402と,第1〜第4ヒータ制御器4
04,406,408,410から構成されている。温
度制御器402は,設定温度から基準電圧値を算出す
る。また,温度制御器402は,設定温度と温度センサ
250の検出温度から求められた補正値に基づいて基準
電圧値を補正し,補正基準電圧値を求める。さらに,温
度制御器402は,補正基準電圧値に温度分布定数
,K,K,Kを乗算し,目標電圧値VS1
S2,VS3,VS4を算出する。その他の構成は,
上記温度制御器164と同一に構成されている。
【0093】また,第1〜第4ヒータ制御器404,4
06,408,410は,それぞれ略同一に構成されて
いる。また,第1〜第4ヒータ制御器404,406,
408,410は,それぞれに対応する目標電圧値V
S1,VS2,VS3,VS4と,後述の第1〜第4カ
ートリッジヒータ146,148,150,152の帰
還電圧値(実電圧値)VR1,VR2,VR3,VR4
に基づき,第1〜第4カートリッジヒータ146,14
8,150,152に印加する電圧を制御する。
【0094】ここで,第1〜第4ヒータ制御器404,
406,408,410について,第1ヒータ制御器4
04を例に挙げて説明する。第1ヒータ制御器404
は,ヒータ制御部412とインターロック制御部175
から構成されている。ヒータ制御部412は,電流セン
サ178,ローパスフィルタ182,演算器184が設
けられていないこと以外は,図6に示すヒータ制御部1
74と同一に構成されている。かかる構成により,第1
ヒータ制御器404は,目標電圧値VS1と第1カート
リッジヒータ146の帰還電圧値VR1に基づいて,第
1カートリッジヒータ146へ供給する交流電力の位相
を制御する。
【0095】すなわち,トライアック制御器190に
は,電圧センサ176から帰還電圧値VR1が増幅器1
86を介して入力される。帰還電圧値VR1は,第1カ
ートリッジヒータ146に印加されている電圧に基づく
値である。さらに,トライアック制御器190には,温
度制御器402で求められた目標電圧値VS1が増幅器
186を介して入力される。トライアック制御器190
は,上述した図7に示すように,帰還電圧値VR1が目
標電圧値VS1と同一になるように,トライアック19
2から第1カートリッジヒータ146に出力される交流
電力の位相を制御する。なお,図12は,本実施の形態
の制御時の第1カートリッジヒータ146の温度変化
と,第1カートリッジヒータ146に印加する電圧の実
効電圧値,第1カートリッジヒータ146を流れる電流
の実効電流値,第1カートリッジヒータ146の抵抗
値,第1カートリッジヒータ146に供給する電力の実
効電流値との関係を表している。また,上記交流電力の
位相制御は,第1の実施の形態と同様であるので,説明
を省略する。
【0096】かかる構成によれば,帰還電圧値VR1
求める際に演算が不要であり,帰還電圧値VR1により
電力を直接制御できる。このため,第1カートリッジヒ
ータ146の温度制御を容易に行うことができる。ま
た,演算器が不要なので,ヒータ制御部412の構成を
簡素化できる。なお,本実施の形態は,上述した抵抗ヒ
ータ112,マントルヒータ140,144,260に
も適用することができる。また,本実施の形態では,第
1カートリッジヒータ146に供給する電力を位相制御
する構成を例に挙げて説明したが,かかる構成に限定さ
れない。例えば,後述の零クロス制御やリニア制御によ
り,電力を制御しても良い。
【0097】(第5の実施の形態)次に,本発明の第5
の実施の形態について説明する。本実施の形態は,各ヒ
ータに印加する電力を零クロス制御する点に特徴があ
る。例えば,上述した第1ヒータ制御器166を例に挙
げて説明する。本実施の形態が適用される第1ヒータ制
御器166には,位相制御器188に代えて,不図示の
零クロス制御器が設けられる。零クロス制御器は,入力
されたヒータ抵抗値RR1が目標抵抗値RS1に追従す
るように,第1カートリッジヒータ146に印加する交
流電力を零クロス制御する。
【0098】すなわち,図13(a)に示すように,零
クロス制御器は,ヒータ抵抗値R が目標抵抗値R
S1よりも小さく,第1カートリッジヒータ146の温
度が目標温度よりも低い場合には,例えば電力オンの回
数を電力オフの回数よりも多くする。また,図13
(b)に示すように,ヒータ抵抗値RR1と目標抵抗値
とが略同一で,第1カートリッジヒータ146の
温度と目標温度とが実質的に同一である場合には,例え
ば電力オンの回数を電力オフの回数と同じにする。さら
に,図13(c)に示すように,ヒータ抵抗値RR1
目標抵抗値RS1よりも大きく,第1カートリッジヒー
タ146の温度が目標温度よりも高い場合には,例えば
電力オンの回数を電力オフの回数よりも少なくする。そ
の他の構成は,上記CVD装置100と同一である。か
かる構成によれば,第1カートリッジヒータ146に印
加する電力を,電位が0の時にオンまたはオフするの
で,電力にノイズが含まれ難い。その結果,第1カート
リッジヒータ146の温度の安定性を高めることができ
る。
【0099】(第6の実施の形態)次に,本発明の第6
の実施の形態について説明する。本実施の形態は,各ヒ
ータに印加する電力をリニア制御(線形増幅器制御)す
る点に特徴がある。本実施の形態も,上述した第1ヒー
タ制御器166を例に挙げて説明する。本実施の形態が
適用される第1ヒータ制御器166には,位相制御器1
88に代えて,不図示のリニア制御器が設けられる。リ
ニア制御器は,入力されたヒータ抵抗値R が目標抵
抗値RS1に追従するように,第1カートリッジヒータ
146に印加する交流電力を連続的に制御する。
【0100】すなわち,図14(a)に示すように,リ
ニア制御器は,ヒータ抵抗値RR1が目標抵抗値RS1
よりも小さく,第1カートリッジヒータ146の温度が
目標温度よりも低い場合には,電力を連続的に増加させ
る。また,図14(b)に示すように,ヒータ抵抗値R
R1と目標抵抗値RS1とが略同一で,第1カートリッ
ジヒータ146の温度と目標温度とが実質的に同一であ
る場合には,電力を一定に維持する。さらに,図14
(c)に示すように,ヒータ抵抗値RR1が目標抵抗値
S1よりも大きく,第1カートリッジヒータ146の
温度が目標温度よりも高い場合には,電力を連続的に増
加させる。その他の構成は,上記CVD装置100と同
一である。かかる構成によれば,第1カートリッジヒー
タ146に印加する電力を,連続的に調整するので,ノ
イズが入り難く,温度の制御性を高めることができる。
【0101】(第7の実施の形態)次に,本発明の第7
の実施の形態について説明する。上記第1〜第6の実施
の形態では,処理室102壁部や排気管145などを全
ての箇所で実質的に同一の温度に維持する構成を例に挙
げて説明した。ただし,本発明は,かかる構成に限定さ
れず,被加熱体を複数の所定部分ごとに異なる温度に維
持する場合にも適用可能である。かかる構成について,
上記第3の実施の形態で説明した排気管145を加熱す
るマントルヒータ260の温度制御を例に挙げて説明す
る。
【0102】図1に示すCVD装置100では,処理室
102内から排気されたガスを気体のまま排気管145
を通過させ,トラップ258内で冷却して液化可能なガ
スを回収する。また,上記排気されるガスには,TiC
とNHとが含まれている。TiClの沸点は13
6.4℃であり,NHの沸点は−33.4℃である。
従って,上記排気されるガス中にTiClとNH
みが含まれていると仮定した場合,排気管145は,T
iClの136.4℃以上に加熱すれば良い。また,
処理室102壁部は,150℃に維持される。そこで,
本実施の形態では,排気管145の処理室102側の温
度を,例えば上記実施の形態と同様に,処理室102壁
部の温度が低下しないように150℃に維持する。ま
た,排気管145のトラップ258側の温度は,例えば
上記実施の形態とは異なり,沸点の高いTiClがガ
ス状のままで排気管145内を通過し,かつトラップ2
58内で迅速に液化されるように137℃に維持する。
【0103】かかる場合には,まずヒータ制御装置26
2の不図示の温度制御器に設定温度,例えば137℃を
設定する。温度制御器は,設定温度から基準抵抗値を求
める。さらに,温度制御器は,必要に応じて,基準抵抗
値を温度センサ264の検出温度から求められた補正値
で補正し,補正基準抵抗値を求める。以上は,上記実施
の形態と同様である。
【0104】また,温度制御器は,上記と同様に,補正
基準抵抗値に図10に示す第1〜第3マントルヒータ2
60a,260b,260cの各加熱箇所ごとの温度分
布を決定する温度分布定数K,K,Kを乗算し,
目標抵抗値RS1,RS2,RS3を算出する。ただ
し,本実施の形態では,第1マントルヒータ260aで
加熱される箇所を150℃に維持する。また,第3マン
トルヒータ260cで加熱される箇所を137℃に維持
する。また,第2マントルヒータ260bで加熱される
箇所を137℃〜150℃,例えば144℃に維持す
る。このため,上記温度分布定数K,K,Kは,
温度制御器への一の設定温度の設定により,排気管14
5aの各箇所で上記温度勾配が生じるような値に定めら
れる。
【0105】すなわち,温度分布定数K,K,K
は,以下のように求める。まず,上述したように,第1
〜第3マントルヒータ260a,260b,260cの
各加熱箇所に各々温度センサを設ける。各温度センサに
は,温度センサ264が含まれている。次いで,第1〜
第3マントルヒータ260a,260b,260cを,
ヒータ制御装置262の不図示の第1〜第3ヒータ制御
器で個別独立に制御する。該制御により,第1〜第3マ
ントルヒータ260a,260b,260cの各加熱箇
所は,上述した異なる温度に維持されるように加熱され
る。この際,当該各温度は,各温度センサにより監視さ
れている。上記各箇所の温度がそれぞれ安定した後,第
1〜第3マントルヒータ260a,260b,260c
の各実抵抗値を記録する。
【0106】次いで,記録された各実抵抗値から温度分
布定数K,K,Kを求める。まず,例えば排気管
145aを最も低い温度で加熱する第3マントルヒータ
260cの加熱箇所の温度分布定数Kを1とする。該
加熱箇所は,温度センサ264で温度を検出した箇所で
ある。また,第1マントルヒータ260aの加熱箇所の
温度分布定数Kと第2マントルヒータ260bの加熱
箇所の温度分布定数K は,温度分布定数Kを基準と
して,上述の如く各加熱箇所が異なる温度分布となるよ
うに算出する。上記各箇所は,温度センサ264以外の
各温度センサで温度を検出した箇所である。その結果,
温度分布定数K,K,Kの関係は, K>K>K となる。
【0107】再び,ヒータ制御装置262の説明に戻
る。温度制御器は,上述した補正基準抵抗値に温度分布
定数K,K,Kを乗算し,目標抵抗値RS1,R
S2,RS3を求める。そして,第1〜第3ヒータ制御
器は,各第1〜第3マントルヒータ260a,260
b,260cを,各第1〜第3マントルヒータ260
a,260b,260cの実抵抗値と上記目標抵抗値と
に基づき温度制御する。その他の構成は,上述したヒー
タ制御装置160と同一である。上記目標抵抗値
,RS2,RS3を用いて上記温度制御を行え
ば,一の設定温度で上記各加熱箇所を異なる温度に維持
できる。このため,温度制御器に第1〜第3マントルヒ
ータ260a,260b,260cの各加熱箇所ごと設
定温度を設定する必要がない。なお,本実施の形態は,
抵抗ヒータ112,マントルヒータ140,144,第
1〜第4カートリッジヒータ146,148,150,
152や,その他のヒータの温度制御にも適用できる。
また,本実施の形態は,第4の実施の形態で説明した電
圧制御にも同様に適用できる。
【0108】以上,本発明の好適な実施の形態につい
て,添付図面を参照しながら説明したが,本発明はかか
る構成に限定されるものではない。特許請求の範囲に記
載された技術的思想の範疇において,当業者であれば,
各種の変更例および修正例に想到し得るものであり,そ
れら変更例および修正例についても本発明の技術的範囲
に属するものと了解される。
【0109】例えば,上記実施の形態において,ヒータ
の加熱体にFe−Ni合金を採用する構成を例に挙げて
説明したが,本発明はかかる構成に限定されない。本発
明は,温度に応じて抵抗値が大きく変化する種々の材料
を加熱体に採用しても実施できる。
【0110】また,上記実施の形態において,装置の始
動直後などで被加熱部材が設定温度に達していない場合
でも,ヒータ抵抗値が目標抵抗値に追従するように各ヒ
ータへの電力を制御する構成を例に挙げて説明したが,
本発明はかかる構成に限定されない。本発明は,各ヒー
タへの電力の過剰供給により,被加熱部材の温度を設定
温度まで急速に加熱させる場合にも適用することができ
る。かかる場合でも,各ヒータには,温度上昇に伴って
抵抗値が増加し,電流値が減少する抵抗体が採用されて
いるので損傷することがない。
【0111】さらに,上記実施の形態において,熱CV
D装置を構成する部材および熱CVD装置に接続される
各部材の加熱に本発明を適用可能なヒータおよびヒータ
制御装置を採用した構成を例に挙げて説明したが,本発
明はかかる構成に限定されない。本発明は,プラズマC
VD装置やプラズマエッチング装置やプラズマアッシン
グ装置などのプラズマ処理装置を含む各種半導体製造装
置,さらに加熱が必要な各種装置や部材にも適用でき
る。
【0112】
【発明の効果】本発明によれば,各加熱手段の抵抗ある
いは各加熱手段に印加されている電圧に基づいて複数の
加熱手段の温度制御を行う。このため,各加熱手段ごと
に温度検出手段や過剰温度検出手段等を設ける必要がな
い。さらに,各温度検出手段に接続される配線も減少
し,装置構成を簡素化できる。その結果,イニシャルコ
ストの抑制,加熱手段や温度制御装置のメンテナンスの
容易化,装置の小型化を達成できる。また,本発明によ
れば,加熱手段の温度を直接測定できる。さらに,温度
検出手段の検出温度に基づいて各加熱手段全体の温度調
整を行う。このため,より厳密な温度管理を行うことが
できる。さらに,一の部材を複数の加熱手段で加熱する
場合でも,各加熱手段を一体として温度制御できる。こ
のため,各加熱手段同士の干渉が無くなり,均熱性を向
上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用可能なCVD装置を示す概略的な
断面図である。
【図2】図1に示すCVD装置に設けられているカート
リッジヒータの配置を説明するための概略的な斜視図で
ある。
【図3】図1に示すCVD装置に設けられているカート
リッジヒータの構成を説明するための概略的な斜視図で
ある。
【図4】図1に示すCVD装置およびCVD装置に接続
されている部材に設けられている各ヒータの発熱体の特
性を説明するための概略的な説明図である。
【図5】図1に示すヒータ制御装置の構成を説明するた
めの概略的な説明図である。
【図6】図5に示すヒータ制御部の構成を説明するため
の概略的な説明図である。
【図7】図6に示す位相制御器の位相制御を説明するた
めの概略的な説明図である。
【図8】図6に示す演算器の構成を説明するための概略
的な説明図である。
【図9】本発明の他の形態の演算器の構成を説明するた
めの概略的な説明図である。
【図10】本発明の他の形態のマントルヒータの制御構
成を説明するための概略的な説明図である。
【図11】本発明の他の形態のヒータ制御装置を説明す
るための概略的な説明図である。
【図12】図11に示すヒータ制御装置の制御構成を説
明するための概略的な説明図である。
【図13】本発明の他の形態の零クロス制御を説明する
ための概略的な説明図である。
【図14】本発明の他の形態のリニア制御を説明するた
めの概略的な説明図である。
【符号の説明】
100 CVD装置 102 処理室 106 載置台 108 ガス吐出部材 110,138,142,160,262 ヒータ
制御装置 112 抵抗ヒータ 140,144,260 マントルヒータ 146,148,150,152 第1〜第4カー
トリッジヒータ 156 発熱線材 164 温度制御器 166,168,170,172 第1〜第4ヒー
タ制御器 174 ヒータ制御部 175 インターロック制御部 176 電圧センサ 178 電流センサ 184 演算器 190 位相制御器 250 温度センサ W ウェハ

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被加熱体を加熱する加熱手段の温度制御
    装置であって:温度上昇に伴って抵抗値が増加する2以
    上の前記加熱手段と;前記被加熱体の温度を検出する少
    なくとも1の温度検出手段と;前記被加熱体の設定温度
    から求められる基準抵抗値を前記温度検出手段の検出温
    度から求められる補正値で補正し,前記補正された基準
    抵抗値に前記各加熱手段ごとに予め求められている前記
    被加熱体の温度分布を調整する温度分布定数を乗算し,
    前記各加熱手段の目標抵抗値を求める目標抵抗値演算手
    段と;前記各加熱手段に印加されている電圧に基づく帰
    還電圧値と,前記各加熱手段を流れている電流に基づく
    帰還電流値から,前記各加熱手段の実抵抗値を求める実
    抵抗値演算手段と;前記各加熱手段の前記実抵抗値が前
    記目標抵抗値に追従するように,前記各加熱手段に印加
    する電力を制御する電力制御手段と;を有することを特
    徴とする,加熱手段の温度制御装置。
  2. 【請求項2】 前記電力制御手段は,前記各加熱手段に
    印加する電力を位相制御する位相制御手段であることを
    特徴とする,請求項1に記載の加熱手段の温度制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記位相制御手段は,前記実抵抗値が前
    記目標抵抗値よりも小さい場合には,前記電力の印加時
    間を増加し,前記実抵抗値が前記目標抵抗値と実質的に
    同一の場合には,前記電力の印加時間を維持すると共
    に,前記実抵抗値が前記目標抵抗値よりも大きい場合に
    は,前記電力の印加時間を減少することを特徴とする,
    請求項2に記載の加熱手段の温度制御装置。
  4. 【請求項4】 前記電力制御手段は,前記各加熱手段に
    印加する電力を零クロス制御する零クロス制御手段であ
    ることを特徴とする,請求項1に記載の加熱手段の温度
    制御装置。
  5. 【請求項5】 前記電力制御手段は,前記各加熱手段に
    印加する電力をリニア制御するリニア制御手段であるこ
    とを特徴とする,請求項1に記載の加熱手段の温度制御
    装置。
  6. 【請求項6】 前記電力制御手段には,前記実抵抗値が
    上限抵抗値よりも大きくなった場合または下限抵抗値よ
    りも小さくなった場合に,前記加熱手段への前記電力の
    供給を停止する電力供給停止手段が接続されることを特
    徴とする,請求項1,2,3,4または5のいずれかに
    記載の加熱手段の温度制御装置。
  7. 【請求項7】 前記被加熱体は,前記半導体製造装置類
    を構成する部材であることを特徴とする,請求項1,
    2,3,4,5または6のいずれかに記載の加熱手段の
    温度制御装置。
  8. 【請求項8】 被加熱体を加熱する加熱手段の温度制御
    装置であって:温度上昇に伴って抵抗値が増加する2以
    上の前記加熱手段と;前記被加熱体の温度を検出する少
    なくとも1の温度検出手段と;前記被加熱体の設定温度
    から求められる基準電圧値を前記温度検出手段の検出温
    度から求められる補正値で補正し,前記補正された基準
    電圧値に前記各加熱手段ごとに予め求められている前記
    被加熱体の温度分布を調整する温度分布定数を乗算し,
    前記各加熱手段の目標電圧値を求める目標電圧値演算手
    段と;前記各加熱手段に印加されている実電圧値を検出
    する電圧検出手段と;前記各加熱手段の前記実電圧値が
    前記目標電圧値に追従するように,前記各加熱手段に印
    加する電力を制御する電力制御手段と;を有することを
    特徴とする,加熱手段の温度制御装置。
  9. 【請求項9】 前記電力制御手段は,前記各加熱手段に
    印加する電力を位相制御する位相制御手段であることを
    特徴とする,請求項8に記載の加熱手段の温度制御装
    置。
  10. 【請求項10】 前記位相制御手段は,前記実電圧値が
    前記目標電圧値よりも小さい場合には,前記電力の印加
    時間を増加し,前記実電圧値が前記目標電圧値と実質的
    に同一の場合には,前記電力の印加時間を維持すると共
    に,前記実電圧値が前記目標電圧値よりも大きい場合に
    は,前記電力の印加時間を減少することを特徴とする,
    請求項9に記載の加熱手段の温度制御装置。
  11. 【請求項11】 前記電力制御手段は,前記各加熱手段
    に印加する電力を零クロス制御する零クロス制御手段で
    あることを特徴とする,請求項8に記載の加熱手段の温
    度制御装置。
  12. 【請求項12】 前記電力制御手段は,前記各加熱手段
    に印加する電力をリニア制御するリニア制御手段である
    ことを特徴とする,請求項8に記載の加熱手段の温度制
    御装置。
  13. 【請求項13】 前記電力制御手段には,前記実電圧値
    が上限電圧値よりも大きくなった場合または下限電圧値
    よりも小さくなった場合に,前記加熱手段への前記電力
    の供給を停止する電力供給停止手段が接続されることを
    特徴とする,請求項8,9,10,11または12のい
    ずれかに記載の加熱手段の温度制御装置。
  14. 【請求項14】 前記被加熱体は,前記半導体製造装置
    類を構成する部材であることを特徴とする,請求項8,
    9,10,11,12または13のいずれかに記載の加
    熱手段の温度制御装置。
  15. 【請求項15】 被加熱体を加熱する加熱手段の温度制
    御方法であって:前記被加熱体の設定温度から求められ
    る基準抵抗値を,少なくとも1の温度検出手段で検出さ
    れた前記被加熱体の検出温度から求められる補正値で補
    正する工程と;前記補正された基準抵抗値に,温度上昇
    に伴って抵抗値が増加する2以上の前記加熱手段ごとに
    予め求められている前記被加熱体の温度分布を調整する
    温度分布定数を乗算し,前記各加熱手段の目標抵抗値を
    求める工程と;前記各加熱手段に印加されている電圧に
    基づく帰還電圧値と,前記各加熱手段を流れている電流
    に基づく帰還電流値から,前記各加熱手段の実抵抗値を
    求める工程と;前記各加熱手段の前記実抵抗値が前記目
    標抵抗値に追従するように,前記各加熱手段に印加する
    電力を制御する工程と;を含むことを特徴とする,加熱
    手段の温度制御方法。
  16. 【請求項16】 前記電力を制御する工程は,前記各加
    熱手段に印加する電力を位相制御する工程であることを
    特徴とする,請求項15に記載の加熱手段の温度制御方
    法。
  17. 【請求項17】前記電力を位相制御する工程は,前記実
    抵抗値が前記目標抵抗値よりも小さい場合には,前記電
    力の印加時間を増加させる工程と;前記実抵抗値が前記
    目標抵抗値と実質的に同一の場合には,前記電力の印加
    時間を維持する工程と;前記実抵抗値が前記目標抵抗値
    よりも大きい場合には,前記電力の印加時間を減少させ
    る工程と;を含むことを特徴とする,請求項16に記載
    の加熱手段の温度制御方法。
  18. 【請求項18】 前記電力を制御する工程は,前記各加
    熱手段に印加する電力を零クロス制御する工程であるこ
    とを特徴とする,請求項15に記載の加熱手段の温度制
    御方法。
  19. 【請求項19】 前記電力を制御する工程は,前記各加
    熱手段に印加する電力をリニア制御する工程であること
    を特徴とする,請求項15に記載の加熱手段の温度制御
    方法。
  20. 【請求項20】 さらに,前記実抵抗値が上限抵抗値よ
    りも大きくなった場合または下限抵抗値よりも小さくな
    った場合に,前記加熱手段への前記電力の供給を停止す
    る工程を含むことを特徴とする,請求項15,16,1
    7,18または19のいずれかに記載の加熱手段の温度
    制御方法。
  21. 【請求項21】 前記被加熱体は,半導体製造装置類を
    構成する部材であることを特徴とする,請求項15,1
    6,17,18,19または20のいずれかに記載の加
    熱手段の温度制御方法。
  22. 【請求項22】 被加熱体を加熱する加熱手段の温度制
    御方法であって:前記被加熱体の設定温度から求められ
    る基準電圧値を,少なくとも1の温度検出手段で検出さ
    れた前記被加熱体の検出温度から求められる補正値で補
    正する工程と;前記補正された基準電圧値に,温度上昇
    に伴って抵抗値が増加する2以上の前記加熱手段ごとに
    予め求められている前記被加熱体の温度分布を調整する
    温度分布定数を乗算し,前記各加熱手段の目標電圧値を
    求める工程と;前記各加熱手段に印加されている実電圧
    値を検出する工程と;前記各加熱手段の前記実電圧値が
    前記目標電圧値に追従するように,前記各加熱手段に印
    加する電力を制御する工程と;を含むことを特徴とす
    る,加熱手段の温度制御方法。
  23. 【請求項23】 前記電力を制御する工程は,前記各加
    熱手段に印加する電力を位相制御する工程であることを
    特徴とする,請求項22に記載の加熱手段の温度制御方
    法。
  24. 【請求項24】 前記電力を位相制御する工程は,前記
    実電圧値が前記目標電圧値よりも小さい場合には,前記
    電力の印加時間を増加させる工程と;前記実電圧値が前
    記目標電圧値と実質的に同一の場合には,前記電力の印
    加時間を維持する工程と;前記実電圧値が前記目標電圧
    値よりも大きい場合には,前記電力の印加時間を減少さ
    せる工程と;を含むことを特徴とする,請求項23に記
    載の加熱手段の温度制御方法。
  25. 【請求項25】 前記電力を制御する工程は,前記各加
    熱手段に印加する電力を零クロス制御する工程であるこ
    とを特徴とする,請求項22に記載の加熱手段の温度制
    御方法。
  26. 【請求項26】 前記電力を制御する工程は,前記各加
    熱手段に印加する電力をリニア制御する工程であること
    を特徴とする,請求項22に記載の加熱手段の温度制御
    方法。
  27. 【請求項27】 さらに,前記実電圧値が上限電圧値よ
    りも大きくなった場合または下限電圧値よりも小さくな
    った場合に,前記加熱手段への前記電力の供給を停止す
    る工程を含むことを特徴とする,請求項22,23,2
    4,25または26のいずれかに記載の加熱手段の温度
    制御方法。
  28. 【請求項28】 前記被加熱体は,半導体製造装置類を
    構成する部材であることを特徴とする,請求項22,2
    3,24,25,26または27のいずれかに記載の加
    熱手段の温度制御方法。
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PCT/JP1999/006972 WO2000036877A1 (fr) 1998-12-14 1999-12-13 Procede et appareil de regulation de la temperature d'un dispositif de chauffage
TW088121787A TW457521B (en) 1998-12-14 1999-12-13 Temperature control device of heating means and temperature controlling method
US09/857,849 US6627859B1 (en) 1998-12-14 1999-12-13 Method and apparatus for temperature control of heater

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Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006501576A (ja) * 2002-09-30 2006-01-12 エムアールエル インダストリーズ 回路及びこの回路を含むフォールトトレラントアセンブリ
WO2007063841A1 (ja) * 2005-11-29 2007-06-07 Tokyo Electron Limited 熱処理方法及び熱処理装置
WO2009048080A1 (ja) * 2007-10-12 2009-04-16 Eagle Industry Co., Ltd. 加熱装置
JP2009148100A (ja) * 2007-12-15 2009-07-02 Tokyo Electron Ltd 電力制御装置、これを用いた熱処理装置、電力制御方法及び記憶媒体
JP2009238381A (ja) * 2008-03-25 2009-10-15 Ulvac Japan Ltd ホットプレート、そのホットプレートを用いた処理装置
KR20120140629A (ko) * 2011-06-21 2012-12-31 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 반도체 제조장치
JP2013030758A (ja) * 2011-06-21 2013-02-07 Nuflare Technology Inc 成膜装置および成膜方法
CN103572260A (zh) * 2012-07-25 2014-02-12 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 加热装置及具有其的cvd设备的反应腔、cvd设备
JP2014522565A (ja) * 2011-05-20 2014-09-04 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プロセスチャンバ内の複数区域ヒータの温度を制御するための方法および装置
JP2014529826A (ja) * 2011-08-30 2014-11-13 ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー サーマルアレイ制御システムおよび方法
WO2019083045A1 (ja) * 2017-10-27 2019-05-02 京セラ株式会社 ヒータ及びヒータシステム
WO2020010153A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Lam Research Corporation Dynamic temperature control of substrate support in substrate processing system
JP2020077880A (ja) * 2016-06-24 2020-05-21 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム
US10872747B2 (en) 2018-08-08 2020-12-22 Lam Research Corporation Controlling showerhead heating via resistive thermal measurements
JP2021002576A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
US11028482B2 (en) 2018-05-07 2021-06-08 Lam Research Corporation Use of voltage and current measurements to control dual zone ceramic pedestals
US11183400B2 (en) 2018-08-08 2021-11-23 Lam Research Corporation Progressive heating of components of substrate processing systems using TCR element-based heaters
US11236422B2 (en) 2017-11-17 2022-02-01 Lam Research Corporation Multi zone substrate support for ALD film property correction and tunability
WO2022163214A1 (ja) * 2021-01-29 2022-08-04 住友電気工業株式会社 ヒータ制御装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005027454A (ja) * 2003-07-04 2005-01-27 Mitsubishi Electric Corp 車両用制御装置
US8253057B1 (en) 2004-09-03 2012-08-28 Jack Hunt System and method for plasma generation
US8548312B2 (en) 2010-02-19 2013-10-01 Applied Materials, Inc. High efficiency high accuracy heater driver
JP5732284B2 (ja) * 2010-08-27 2015-06-10 株式会社ニューフレアテクノロジー 成膜装置および成膜方法
TWI426219B (zh) * 2010-10-15 2014-02-11 Grand Mate Co Ltd Power supply system and its method for storm type gas appliance
CN102419605A (zh) * 2011-11-07 2012-04-18 英利集团有限公司 加热温度控制装置及具有该装置的光伏组件分解回收设备
US8569808B1 (en) * 2012-04-06 2013-10-29 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Temperature stabilitized MEMS
CN105373160A (zh) * 2015-11-13 2016-03-02 通用国际企业有限公司 一种液体加热系统及其方法
JP7094804B2 (ja) * 2018-07-03 2022-07-04 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および基板処理方法
JP7190888B2 (ja) * 2018-12-06 2022-12-16 東京エレクトロン株式会社 配管加熱装置及び基板処理装置
WO2023235723A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 Watlow Electric Manufacturing Company Method and system for calibrating a controller that determines a resistance of a load

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5228763U (ja) * 1975-08-22 1977-02-28
JPS5228763A (en) 1975-08-29 1977-03-03 Hitachi Ltd Two temperature system refrigerator
US4086466A (en) * 1976-04-30 1978-04-25 Scharlack Ronald S Automatic heater controller
JPS5720818A (en) * 1980-07-14 1982-02-03 Rohm Co Ltd Exothermic temperature control device of resistance heating element
US4394564A (en) * 1981-12-21 1983-07-19 General Electric Company Solid plate heating unit
US4786799A (en) * 1987-07-27 1988-11-22 General Electric Company Power control for cooking appliance with multiple heating units
JPH02296273A (ja) * 1989-05-10 1990-12-06 Ricoh Co Ltd 電子写真方式の画像形成装置
JP2644910B2 (ja) * 1990-07-05 1997-08-25 日本碍子株式会社 セラミックスヒーター
JP2862344B2 (ja) 1990-07-18 1999-03-03 三菱重工業株式会社 首振りノズル用排気ダクト装置
US5120936A (en) * 1990-08-22 1992-06-09 Industrial Technology Research Institute Multiplex heating system with temperature control
JPH0478796U (ja) * 1990-11-21 1992-07-09
US5111792A (en) * 1991-06-07 1992-05-12 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling heater for oxygen sensor and fuel control apparatus using the same
US5294778A (en) * 1991-09-11 1994-03-15 Lam Research Corporation CVD platen heater system utilizing concentric electric heating elements
FR2682253A1 (fr) * 1991-10-07 1993-04-09 Commissariat Energie Atomique Sole chauffante destinee a assurer le chauffage d'un objet dispose a sa surface et reacteur de traitement chimique muni de ladite sole.
JPH07160132A (ja) * 1993-12-01 1995-06-23 Canon Inc 加熱装置
JP3268628B2 (ja) * 1996-09-03 2002-03-25 東京エレクトロン株式会社 自動制御方法及びその装置
US6469283B1 (en) * 1999-03-04 2002-10-22 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for reducing thermal gradients within a substrate support

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006501576A (ja) * 2002-09-30 2006-01-12 エムアールエル インダストリーズ 回路及びこの回路を含むフォールトトレラントアセンブリ
WO2007063841A1 (ja) * 2005-11-29 2007-06-07 Tokyo Electron Limited 熱処理方法及び熱処理装置
WO2009048080A1 (ja) * 2007-10-12 2009-04-16 Eagle Industry Co., Ltd. 加熱装置
JP2009148100A (ja) * 2007-12-15 2009-07-02 Tokyo Electron Ltd 電力制御装置、これを用いた熱処理装置、電力制御方法及び記憶媒体
JP2009238381A (ja) * 2008-03-25 2009-10-15 Ulvac Japan Ltd ホットプレート、そのホットプレートを用いた処理装置
JP2014522565A (ja) * 2011-05-20 2014-09-04 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド プロセスチャンバ内の複数区域ヒータの温度を制御するための方法および装置
US9598792B2 (en) 2011-06-21 2017-03-21 Nuflare Technology, Inc. Film-forming apparatus and film-forming method
JP2013030758A (ja) * 2011-06-21 2013-02-07 Nuflare Technology Inc 成膜装置および成膜方法
JP2013004907A (ja) * 2011-06-21 2013-01-07 Tokyo Electron Ltd 半導体製造装置
US9734993B2 (en) 2011-06-21 2017-08-15 Tokyo Electron Limited Semiconductor manufacturing apparatus
TWI603413B (zh) * 2011-06-21 2017-10-21 Tokyo Electron Ltd Semiconductor manufacturing equipment
KR101893938B1 (ko) * 2011-06-21 2018-08-31 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 반도체 제조장치
KR20120140629A (ko) * 2011-06-21 2012-12-31 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 반도체 제조장치
JP2014529826A (ja) * 2011-08-30 2014-11-13 ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー サーマルアレイ制御システムおよび方法
CN103572260A (zh) * 2012-07-25 2014-02-12 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 加热装置及具有其的cvd设备的反应腔、cvd设备
CN103572260B (zh) * 2012-07-25 2016-06-08 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 加热装置及具有其的cvd设备的反应腔、cvd设备
JP2020077880A (ja) * 2016-06-24 2020-05-21 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム
WO2019083045A1 (ja) * 2017-10-27 2019-05-02 京セラ株式会社 ヒータ及びヒータシステム
KR102373639B1 (ko) * 2017-10-27 2022-03-14 교세라 가부시키가이샤 히터 및 히터 시스템
JPWO2019083045A1 (ja) * 2017-10-27 2020-12-10 京セラ株式会社 ヒータ及びヒータシステム
KR20200047653A (ko) * 2017-10-27 2020-05-07 교세라 가부시키가이샤 히터 및 히터 시스템
US11236422B2 (en) 2017-11-17 2022-02-01 Lam Research Corporation Multi zone substrate support for ALD film property correction and tunability
US11028482B2 (en) 2018-05-07 2021-06-08 Lam Research Corporation Use of voltage and current measurements to control dual zone ceramic pedestals
JP2021530109A (ja) * 2018-07-05 2021-11-04 ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation 基板処理システムにおける基板支持体の動的温度制御
WO2020010153A1 (en) * 2018-07-05 2020-01-09 Lam Research Corporation Dynamic temperature control of substrate support in substrate processing system
US11908715B2 (en) 2018-07-05 2024-02-20 Lam Research Corporation Dynamic temperature control of substrate support in substrate processing system
JP7456951B2 (ja) 2018-07-05 2024-03-27 ラム リサーチ コーポレーション 基板処理システムにおける基板支持体の動的温度制御
US11183400B2 (en) 2018-08-08 2021-11-23 Lam Research Corporation Progressive heating of components of substrate processing systems using TCR element-based heaters
US10872747B2 (en) 2018-08-08 2020-12-22 Lam Research Corporation Controlling showerhead heating via resistive thermal measurements
JP2021002576A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP7071946B2 (ja) 2019-06-21 2022-05-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
WO2022163214A1 (ja) * 2021-01-29 2022-08-04 住友電気工業株式会社 ヒータ制御装置

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