JP2007088394A - 基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 処理室外に配置され加熱手段の温度を測定する第1温度センサと、第1温度センサよりも基板近傍に配置され処理室内の温度を測定する第2温度センサと、第1及び第2温度センサの測定温度に基づき加熱手段を制御する制御手段とを備える。第2温度センサが故障する前に、設定温度にて温度が安定した際の第1及び第2温度センサで測定した温度により温度差を求めて記憶しておき、処理室内で基板を処理するよう制御手段が加熱手段を制御している際に、第2温度センサが故障したとき、制御手段は第2温度センサの測定温度と設定温度との偏差に基づき演算をすることに替えて、記憶された温度差により設定温度を補正し、補正結果と第1温度センサの測定温度との偏差に基づき演算を行い、演算結果に基づき加熱手段を制御する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、温度センサが故障した場合でも、温度制御の安定継続が可能な基板処理装置を提供することにある。
基板処理装置として、たとえば半導体装置を製造する半導体製造装置があるが、そのうち、化学反応(CVD反応)を利用して複数の基板を一括処理する縦型CVD炉について図面を用いて説明する。なお、ここでは、いずれの図面及び説明とも、縦型炉を例として用いているが、本発明はその他の炉にも応用できる。
なお、図8は、1つのゾーンのみを記述しているが、4ゾーン分割される場合は、同様の構成がそれぞれのゾーンごとに存在する。また、図8では、便宜上、電力調整器110を省略しているが、以下に説明する図1、図4でも同様に省略している。
ステップS1では、炉内の温度を比較的低い温度T0で安定させる予備加熱処理を行う。ここではボート106はまだ炉内へ挿入されていない。ステップS2ではボート106を炉内に挿入する処理(ボートロード)を行う。ステップS3では設定温度T0から、基板103に成膜処理等のプロセス処理を施すための前記温度T0よりも高い設定温度T1まで徐々に炉内の温度を上昇させる処理(ランプアップ)を行う。ステップS4では基板103にプロセス処理を施すために炉内の温度を基板処理時の設定温度T1で安定させる本加熱処理を行う。ステップS5では設定温度T1から再び比較的低い設定温度T0まで徐々に炉内の温度を下降させる処理(ランプダウン)を行う。ステップS6ではプロセス処理が施された基板103を搭載しているボート106を炉内から引き出す処理(ボートアンロード)を行う。
そこで、本発明者は、温度センサが故障した場合でも、不良品の発生を低減させることが可能なカスケード制御ループを有する次のような基板処理装置を創案した。
図1はそのような基板処理装置の第1の実施の形態を示すカスケード制御ループの構成図を示す。カスケード制御ループの基本的な構成は、図8と同じである。
図8の構成と異なる点は、処理室100をヒータ101で加熱する際、すなわち温度制御中に、内部熱電対105が故障し、内部熱電対105による温度測定が不可能となったことを温度コントローラ107が判断した場合、内部熱電対105を制御ループから外し、ルックアップテーブルとしての安定時温度差テーブル406に記憶した温度差を、設定温度に加えて補正した値を第1の演算結果の代替として制御ループに組み入れた構成となっている点である。
処理室100内で基板103を処理するに先立って行う先行処理で、制御手段111がヒータ101を制御して(ステップ301)、処理室100内を基板処理時の予備加熱処理および本加熱処理等処理シーケンスにて設定されたそれぞれの設定温度Tにて温度が安定したか否か判断し(ステップ303)、温度が安定している際に、外部熱電対102及び内部熱電対105でそれぞれの測定した温度により温度差を求めて記憶しておく(ステップ305)。
図4に、本発明の第2の実施の形態を示すカスケード制御ループの構成図を示す。基本的な構成は図1と同じであり、異なる点は、温度制御中に、外部熱電対102が故障し、外部熱電対102による温度測定が不可能となった場合、外部熱電対102を制御ループから外し、過温保護熱電対109の測定温度を、外部熱電対102の測定温度の代替として制御ループに組み入れた構成となっている点である。
なお、安定時温度差テーブル408には、事前に、予備加熱処理および本加熱処理等処理シーケンスにて設定さるそれぞれの設定温度にて温度が安定したときの外部熱電対102と過温保護熱電対109との温度差が、ゾーンごとおよび設定温度ごとに記憶されている。図5に、そのような温度差を記憶した安定時温度差テーブル406の例を示す。
処理室100内で基板103を処理するに先立って行う先行処理で、制御手段111がヒータ101を制御して(ステップ601)、処理室100内を基板処理時の予備加熱処理および本加熱処理等処理シーケンスにて設定される設定温度のそれぞれにに対して温度が安定したか否か判断し(ステップ603)、温度が安定している際に、外部熱電対102及び内部熱電対105でそれぞれの測定した温度により温度差を求めて記憶しておく(ステップ605)。
まず、先行処理を行って、安定時温度差テーブル406に、温度安定したときの外部熱電対102と内部熱電対105の温度差を取得する。温度差は、制御するゾーンごとに違いがある場合があるので、実行する処理シーケンスのゾーンにあわせて取得する。たとえば、図11の処理シーケンスにおいて、予備加熱処理での設定温度T0が300℃、本加熱処理での設定温度T1が500℃の場合、300℃と500℃の2点でそれぞれ取得する。取得方法は、たとえば、設定温度T0の場合には、300℃±1℃以内の状態が20分間継続したときを、ヒータ101の制御継続可能な補正結果として使用することが可能となるタイミングと制御手段111が判断する。
そのときの
(外部熱電対102の測定温度:たとえば290℃)−(内部熱電対105の測定温度たとえば300℃)=−10℃
を300℃安定時の温度差として、安定時温度差テーブル406に記憶する。安定時温度差は同様にゾーンごとに記憶する。また、同様に、設定温度T1の場合には、500℃に安定したときの温度差を、ゾーンごとに記憶する。
設定温度Y=(T0:300℃)+(安定時温度差テーブルの300℃安定時の温度差:−10℃)
=290℃
に向けて、外部熱電対102の測定温度を制御する。これにより、擬似的に内部熱電対105の測定温度を、設定温度Y=T0:300℃になるよう制御することが可能となる。
以上により、予備加熱処理や本加熱処理の処理シーケンス実行中に、内部熱電対105が故障した場合であっても、温度制御を安定継続することが可能となる。
まず、処理シーケンスを実行する前に先行処理を行って、安定時温度差テーブル408に、温度安定したときの外部熱電対102と過温保護熱電対109との温度差を取得する。温度差は、制御する温度帯ごとに違いがある場合があるので、実行する処理シーケンスの温度帯にあわせて取得する。たとえは、図11の処理シーケンスにおいて、T0が300℃、T1が500℃の場合、300℃と500℃の2点でそれぞれ取得する。取得方法は、たとえば、300℃±1℃以内の状態が20分間継続したときの、
(外部熱電対102の測定温度:たとえば290℃)−(過温保護熱電対109の測定温度:たとえば285℃)
=+5℃
を、300℃安定時の温度差として、安定時温度差テーブル408に記憶する。同様にゾーンごとに記憶する。同様に、500℃に安定した場合の温度差を、ゾーンごとに記憶する。
安定時温度差テーブルの取得は、前述した外部熱電対102と内部熱電対105の温度差と、外部熱電対102と過温保護熱電対109との温度差を同時に取得することも可能である。
(過温保護熱電対109の測定温度285℃)+(安定時温度差テーブルの300℃安定時の温度差:+5℃)
=290℃
を、外部熱電対102の測定温度の代替として使用して制御する。
102 外部熱電対(第1の温度センサ)
105 内部熱電対(第2の温度センサ)
107 温度コントローラ(制御部)
402 補正結果に基づき第1の演算を行う第1のPID調節部
403 第2の偏差を出力する第2の加算器
404 第2の偏差に基づき第2の演算を行う第2のPID調節部
405 補正結果を出力する第3の加算器
406 安定時温度差テーブル406
Y 設定温度
Claims (1)
- 基板を処理する処理室と、
該処理室を加熱する加熱手段と、
前記処理室外に配置され前記加熱手段の温度を測定する第1の温度センサと、
該第1の温度センサよりも前記基板近傍に配置され前記処理室内の温度を測定する第2の温度センサと、
前記第1及び第2の温度センサでそれぞれの測定する温度に基づき前記加熱手段を制御する制御手段とを備え、
前記処理室を前記加熱手段で加熱する際、前記制御手段が、設定温度と前記第2の温度センサで測定する温度との偏差に基づき第1の演算を行い、該第1の演算結果と前記第1の温度センサで測定する温度との偏差に基づき第2の演算を行い、該第2の演算結果に基づき前記加熱手段を制御する基板処理装置であって、
前記第2の温度センサが正常に温度測定できなくなる前に、前記設定温度にて温度が安定した際の前記第1及び第2の温度センサでそれぞれの測定した温度により温度差を求めて記憶しておき、
前記処理室内で基板を処理するよう前記制御手段が前記加熱手段を制御している際に、前記第2の温度センサが正常に温度測定できなくなったとき、前記制御手段は、前記第2の温度センサで測定する温度と設定温度との偏差に基づき第1の演算をすることに替えて、前記記憶された温度差により前記設定温度を補正し、該補正結果と前記第1の温度センサで測定する温度との偏差に基づき第2の演算を行い、該第2の演算結果に基づき前記加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
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