JP2007335500A - 基板処理装置の温度制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最適な電力比率値を短時間で取得し、当該電力比率値に基づいて温度の制御を行うことができる基板処理装置の温度制御方法を提供する。
【解決手段】制御装置１４は、作業者により入力された目標温度及び複数の電力比率値を受け付ける。制御装置１４は、複数の電力比率値から、温度制御に用いる１つの電力比率値を決定し、当該電力比率値に基づいて基板加熱装置４４に供給する電力を調節して、基板４２を加熱する。制御装置１４は、基板４２の温度が安定している状態で温度均一性を算出する。同様に、制御装置１４は、他の電力比率値における温度均一性を算出する。制御装置１４は、複数の電力比率値と、対応する温度均一性とに基づいて、所定の曲線式を算出し、所定の電力比率値の範囲における温度均一性の最小値を求め、この最小値に対応する電力比率値を最適値とする。制御装置１４は、このようにして求められた電力比率値に基づいて基板処理装置本体１２に対して電力を供給し、温度の制御を行う。
【選択図】図１２

Description

本発明は、半導体基板やガラス基板等を処理する基板処理装置の温度制御方法に関する。

一般に、半導体製造の分野では、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）処理によって、半導体基板に膜を形成する装置が用いられている。この種の基板処理装置は、例えば、所定の電力を供給されたヒータにより加熱された保持板からの伝熱によって、アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜などのシリコン膜を基板上に形成する。

このような装置においては、製品基盤を処理するためのプロセス条件が、製品基板の処理を実行する前に決定される。当該条件の中でも、基板の温度均一性は、基板の膜厚均一性及び膜の組成均一性に直結する重要な要素であり、製品の歩留まりを決定するものでもある。基板の温度均一性は、目標温度と電力比率比が設定されて、基板が加熱された上で測定された温度から算出される。ここで、電力比率値としては、設計値から得られる値が、最初に設定されて使用されることが多い。

しかしながら、このようにして設定された電力比率値は、実際の装置においては予測不可能な条件が存在するので、適切な値であるとは限らない。このため、作業者は、作業者自身の経験に基づいて試行錯誤により最適な電力比率値を探し出す必要があり、長時間の実験を行わなければならない。

本発明は、最適な電力比率値を短時間で取得し、当該電力比率値に基づいて温度の制御を行うことができる基板処理装置の温度制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る基板処理装置の温度制御方法は、基板の少なくとも２つの領域に対して、所定の電力比に基づいて電力を供給して加熱し、前記供給された電力に基づいて加熱された基板の面内における温度を検出し、前記検出された温度の均一度合に基づいて算出された電力比率値を記憶し、前記記憶された電力比率値に基づいて、供給する電力を制御する。

また、本発明に係る基板処理装置は、基板の少なくとも２つの領域に対して、所定の電力比に基づいて電力を供給して加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱された基板の面内における温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された温度の均一度合に基づいて算出された電力比率値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段により記憶された電力比率値に基づいて、供給する電力を制御する電力制御手段とを有する。

本発明に係る基板処理装置の温度制御方法によれば、最適な電力比率値を短時間で取得し、当該電力比率値に基づいて温度の制御を行うことができる。

まず、本発明の理解を容易にするため、図１乃至図３を参照して、本発明の背景を説明する。
図１は、基板処理装置の処理炉２０２の第１の実施例を示す図である。
図１に示すように、処理炉２０２は、処理の対象となる基板（半導体ウェハ）４２を収容する真空容器４０と、この真空容器４０内で基板４２を加熱する基板加熱装置４４と、この基板加熱装置４４の温度の検出する温度検出装置４６とを有する。基板加熱装置４４は、真空容器４０の一面（例えば、下面）に設けられた穴に挿入されており、基板加熱装置４４と真空容器４０との間は、シール部材４８により遮断されている。

基板加熱装置４４は、基板加熱装置４４の第１の領域４４ａ（即ち、外側の領域）の温度を制御する第１の温度制御装置（不図示）及び基板加熱装置４４の第２の領域４４ｂ（即ち、内側の領域）の温度を制御する温度制御装置（不図示）とを有する。ここで、第１の温度制御装置及び第２の温度制御装置には、ヒータと、後述する制御装置１４から所定の電力を供給されてヒータの温度を制御するヒータ電極とが含まれる。温度検出装置４６は、基板加熱装置４４の第２の領域４４ｂに接続されており、検出した温度を制御装置１４に対して出力する。なお、第１の温度制御装置及び第２の温度制御装置については、後で詳述する。

真空容器４０には、図中の矢印Ａ、Ｂで示されるように排気口が設けられている。したがって、真空容器４０の内部は、図示しない排気手段により真空雰囲気とされる。真空容器４０の内部が真空になると、ガスが、図示しないガス供給手段により真空容器４０の内部に導入され、真空容器４０の内部は、図示しない圧力調整手段により成膜のための圧力に調整される。真空容器４０の内部の圧力が調整されると、目標温度及び電力比率値が設定され、制御装置１４から基板加熱装置４４に対して電力が供給されて、基板４２が基板加熱装置４４により加熱される。ここで、電力比率値は、第１の温度制御装置及び第２の温度制御装置に供給される電力の比である。

基板４２の温度が目標温度近傍で安定すると、基板面内の温度均一性が算出される。作業者は、算出された温度均一性が適切であるか否かを判断する。温度均一性が適切であると判定された場合、このときの電力比率値が用いられて、以降の基板処理が行われる。温度均一性が適切でないと判定された場合、電力比率値が変更されて、測定が再度行われる。しかしながら、基板面内における熱流束等により、基板面内の温度均一性が低下することがあり、適切な電力比率値が求められないことがある。

図２は、基板処理装置の処理炉２０２の第２の実施例を示す図である。なお、図２に示された各構成のうち、図１に示された構成と実質的に同一のものには同一の符号が付されている。
図２に示すように、本実施例の処理炉２０２は、基板加熱装置４４の第１の領域４４ａに接続されて当該領域の温度を検出する第２の温度検出装置５２を有する。第２の温度検出装置５２は、検出した温度を制御装置１４に対して出力する。したがって、温度均一性は、第１の温度検出装置４６及び第２の温度検出装置５２により検出された温度に基づいて算出される。

しかしながら、一般に、半導体製造の成膜工程では、基板４２は真空雰囲気で処理されるので、真空雰囲気内に第２の温度検出装置５２を設置して、基板加熱装置４４の第１の領域の温度を計測することは困難である。また、プラズマ処理を施す装置においては、第２の温度検出装置５２が真空中に設置されると、第２の温度検出装置５２を構成する物質が、プラズマによるスパッタにより真空容器４０内に飛散し、汚染を引き起こしてしまう。さらに、汚染物質が、製品基板にも混入してしまい、製品の歩留まりを低下させることもある。その上、第２の温度検出装置５２自体も、破壊されて機能しなくなることがある。プラズマ処理装置でなくても、成膜処理では腐食性ガスが用いられることもあり、このようなガスが使用されると、第２の温度検出装置５２が破壊されてしまう可能性がある。

図３は、基板処理装置の処理炉２０２の第３の実施例を示す図である。なお、図３に示された各構成のうち、図１に示された構成と実質的に同一のものには同一の符号が付されている。
図３に示すように、本実施例の処理炉２０２は、真空容器４０の外側の大気雰囲気中に赤外及び遠赤外の電磁波を検出して温度を測定する第３の温度検出装置５４を有する。第３の温度検出装置５４は、例えば石英など透明度の高い物質からなる透明窓５６を介して、基板加熱装置４４の第１の領域４４ａの温度を測定する。したがって、温度均一性は、第１の温度検出装置４６及び第３の温度検出装置５４により検出された温度に基づいて算出される。しかしながら、このような温度測定手法では、正確に温度を測定することは困難である。また、成膜に寄与しなかった副生成物が、成膜処理を重ねる毎に、透明窓５６の真空側面に付着して透明度を低下させることにより、正確な温度測定ができなくなることがある。

次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０を説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の構成を示す図である。
図４に示すように、基板処理装置１０は、基板処理装置本体１２と、この基板処理装置本体１２の基板処理を制御する制御装置１４と、この制御装置１４と作業者とのインターフェースを構成する表示・入力装置１６とを有する。基板処理装置１０は、これらの構成部分により、基板の少なくとも２つの領域に対して、所定の電力比に基づいて電力を供給して加熱し、前記供給された電力に基づいて加熱された基板の面内における温度の均一度合を算出し、前記算出された温度の均一度合に基づいて算出された電力比率値を記憶し、前記記憶された電力比率値に基づいて、供給する電力を制御する。なお、基板処理装置１０のこれらの構成部分は、全てが同一の筐体内に一体に構成されているか、別々の筐体内に構成されているかなどは問われない。

表示・入力装置１６は、作業者が基板処理装置本体１２に対して必要な操作をするために用いられる。表示・入力装置１６は、作業者からの操作を受け付けると、制御装置１４に対して出力する。また、表示・入力装置１６は、制御装置１４の制御により所定の情報をディスプレイ等に表示する。

制御装置１４は、作業者から表示・入力装置１６を介して目標温度及び電力比率値を受け付けると、基板処理装置本体１２に対して供給する電力を、当該電力比率値に基づいて制御する。また、制御装置１４は、基板処理装置本体１２により検出されて出力される温度を受け付け、温度均一性を算出する。制御装置１４は、算出された温度均一性に基づいて、最適な電力比率値を算出する。さらに、制御装置１４は、所定の目標温度につき算出された最適電力比率値に基づいて、供給する電力を制御して基板処理装置本体１２の温度を制御する。なお、制御装置１４による電力比率値の算出処理は、後で詳述する。

基板処理装置本体１２は、基板４２に所望の厚さの膜を形成し、形成される膜の厚さを均一にするように構成されている。以降、基板処理装置本体１２について、図５及び図６を参照して詳細に説明する。
図５は、図４に示された基板処理装置本体１２の上面を例示する図である。
図６は、基板処理装置本体１２の側面を例示する図である。
なお、図５の下側面及び図６の左側面が、基板処理装置本体１２の前面である。また、基板処理装置本体１２では、ウエハなどの基板４２を搬送するキャリヤとして、ＦＯＵＰ（front opening unified pod 。以下、ポッドという。）が使用されている。

図５及び図６に示されているように、基板処理装置本体１２は、真空状態などの大気圧未満の圧力（負圧）に耐えるロードロックチャンバ構造に構成された第一の搬送室１０３を備えている。この第一の搬送室１０３の筐体１０１は、平面視が六角形で、上下両端が閉塞した箱形状に形成されている。第一の搬送室１０３には、負圧下で基板２００を移載する第一のウエハ移載機１１２が、設置されている。この第一のウエハ移載機１１２は、エレベータ１１５によって、第一の搬送室１０３の気密性を維持しつつ、昇降できるように構成されている。

筐体１０１の六枚の側壁のうち、前側に位置する二枚の側壁には、搬入用の予備室１２２と搬出用の予備室１２３とが、それぞれゲートバルブ２４４，１２７を介して連結されており、それぞれ負圧に耐え得るロードロックチャンバ構造に構成されている。さらに、予備室１２２には、搬入室用の基板置き台１４０が設置され、予備室１２３には、搬出室用の基板置き台１４１が設置されている。

予備室１２２及び予備室１２３の前側には、略大気圧下で用いられる第二の搬送室１２１が、ゲートバルブ１２８、１２９を介して連結されている。第二の搬送室１２１には、基板２００を移載する第二のウエハ移載機１２４が設置されている。この第二のウエハ移載機１２４は、第二の搬送室１２１に設置されたエレベータ１２６によって、昇降されるように構成されているとともに、リニアアクチュエータ１３２によって、左右方向に往復移動されるように構成されている。

図５に示されているように、第二の搬送室１２１の左側には、オリフラ合わせ装置１０６が設置されている。また、図６に示されているように、第二の搬送室１２１の上部には、クリーンエアを供給するクリーンユニット１１８が設置されている。

図５及び図６に示されているように、第二の搬送室１２１の筐体１２５には、基板２００を第二の搬送室１２１に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口１３４と、前記ウエハ搬入搬出口を閉塞する蓋１４２と、ポッドオープナ１０８とが、それぞれ設置されている。ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２を開閉するキャップ開閉機構１３６を備えている。また、ポッドオープナ１０８は、ＩＯステージ１０５に載置されたポッド１００のキャップ及びウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２をキャップ開閉機構１３６によって開閉することにより、ポッド１００の基板出し入れを可能にする。また、ポッド１００は、図示しない工程内搬送装置（ＲＧＶ）によって、前記ＩＯステージ１０５に供給及び排出されるようになっている。

図５に示されているように、筐体１０１の六枚の側壁のうち、背面側に位置する二枚の側壁には、基板に所望の処理を行う第一の処理炉２０２と、第二の処理炉１３７とが、それぞれ隣接して連結されている。第一の処理炉２０２及び第二の処理炉１３７は、いずれもコールドウオール式の処理炉によって、それぞれ構成されている。また、筐体１０１における六枚の側壁のうちの残りの互いに対向する二枚の側壁には、第三の処理炉としての第一のクーリングユニット１３８と、第四の処理炉としての第二のクーリングユニット１３９とが、それぞれ連結されている。第一のクーリングユニット１３８及び第二のクーリングユニット１３９は、いずれも処理済みの基板２００を冷却するように構成されている。

図７は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の処理炉２０２の構成を示す図である。なお、図７に示された各構成のうち、図１に示された構成と実質的に同一のものには同一の符号が付されている。
図７に示すように、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０において、処理炉２０２は、真空容器４０の内部において基板４２に接続され、基板４２の温度を検出する温度検出装置５０ａ〜５０ｅを有する。温度検出装置５０ａ〜５０ｅは、検出した温度を制御装置１４に対して出力する。したがって、温度検出装置５０ａ〜５０ｅは、基板４２の複数箇所の温度を検出して、制御装置１４に対して出力する。温度検出装置５０ａ〜５０ｅは、基板４２の面内に均等に接続されることが好ましい。なお、温度検出装置５０ａ〜５０ｅの数は、５本に限定されない。また、また、温度検出装置５０ａ〜５０ｅなど、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示すときには、単に温度検出装置５０などと略記することがある。

図８は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の基板加熱装置４４を示す斜視図である。
図８に示すように、基板加熱装置４４は、円板形と円筒形とを組み合わせた形状を有する。基板加熱装置４４の上面（円板形の部分）は、第１の領域４４ａと第２の領域４４ｂとに、略同心円状に分割されている。なお、図７に示される温度検出装置４６は、基板加熱装置４４の円筒内において第２の領域４４ｂに接続されている。

図９は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の基板加熱装置４４の上面を示す図である。
図９に示すように、基板加熱装置４４の第１の領域４４ａには、例えばヒータとヒータ電極とを含む第１の温度制御装置６０ａが設けられている。また、第２の領域４４ｂには、同様にして、第２の温度制御装置６０ｂが設けられている。第１の温度制御装置６０ａ及び第２の温度制御装置６０ｂは、制御装置１４に接続されている。したがって、第１の温度制御装置６０ａ及び第２の温度制御装置６０ｂは、制御装置１４から所定の電力を供給されて、供給された電力に基づいてヒータを加熱し、基板加熱装置４４の対応する領域の温度を制御する。

次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の制御装置１４を説明する。
図１０は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の制御装置１４の構成を示す図である。
図１０に示すように、制御装置１４は、ＣＰＵ２４及びメモリ２６などを含む制御装置本体２２と、通信装置２８と、例えばハードディスクドライブなどの記憶装置１８と、電力調節装置５８ａ、５８ｂと、電源６２とを有する。ＣＰＵ２４は、メモリ２６にロードされた後述するプログラムを実行し、基板処理装置本体１２の制御を行う。メモリ２６は、ＣＰＵ２４により実行されるプログラム及び記憶装置１８に記憶されている情報を格納する。通信装置２８は、図示しないネットワークを介して外部のコンピュータ及び基板処理装置本体１２とデータの送受信を行う。

電力調節装置５８ａ、５８ｂはそれぞれ、基板加熱装置４４の第１の温度制御装置６０ａ、第２の温度制御装置６０ｂに接続されている。電力調節装置５８ａ、５８ｂは、ＣＰＵ２４により制御されて、基板加熱装置４４に対して電力を供給する。ここで、電力調節装置５８ａ、５８ｂにより供給される電力は、後述するように所定の電力比に基づいている。したがって、電力調節装置５８ａ，５８ｂ及び温度制御装置６０ａ，６０ｂは、基板を加熱する加熱手段を構成する。さらに、制御装置１４は、温度検出装置４６、５０により検出された温度を受け付ける。このように、制御装置１４は、一般的なコンピュータとしての構成部分を含んでいる。なお、プログラムは、通信装置２８を介して供給されてもよいし、ＦＤ、ＣＤ又はＤＶＤなどの記録媒体２０を介して供給されてもよい。

次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の温度制御方法において用いられる制御係数（電力比率値）を取得する手法を説明する。
図１１は、制御装置１４上で動作する制御係数取得プログラム３０の構成を示す図である。なお、以降、制御係数取得プログラム３０を単に取得プログラム３０とも記す。
図１１に示すように、取得プログラム３０は、目標温度受付部３００、電力比率値受付部３０２、温度制御部３０４、温度判定部３０６、温度均一性算出部３０８、電力比率値算出部３１０、測定結果記憶部３１２及び電力比率値記憶部３１４を有する。取得プログラム３０は、例えば、通信装置２８又は記録媒体２０を介して制御装置１４に供給され、メモリ２６にロードされて、図示しないＯＳ上でＣＰＵ２４により実行される。

取得プログラム３０において、目標温度受付部３００は、表示・入力装置１６を介して作業者から入力される目標温度を受け付ける。目標温度受付部３００は、受け付けた目標温度を温度均一性算出部３０８に対して出力する。なお、目標温度受付部３００は、通信装置２８を介して外部のコンピュータ等から目標温度を受け付けてもよい。

電力比率値受付部３０２は、表示・入力装置１６を介して作業者から入力される複数の電力比率値を受け付ける。例えば、電力比率値受付部３０２は、電力比率値１〜電力比率値４の４つの値を受け付ける。電力比率値受付部３０２は、受け付けた電量比率値を温度制御部３０４及び温度均一性算出部３０８に対して出力する。なお、電力比率値受付部３０２は、通信装置２８を介して外部のコンピュータ等から電力比率値を受け付けてもよい。なお、入力される電力比率値の数は、本例に限定されない。

温度制御部３０４は、電力比率値受付部３０２から受け付けた電力比率値に基づいて、電力調節装置５８ａ、５８ｂを制御する。より具体的には、温度制御部３０４は、電力調節装置５８ａを制御して、基板加熱装置４４の第１の温度制御装置６０ａに対して所定の電力を供給させ、電力調節装置５８ｂを制御して、基板加熱装置４４の第２の温度制御装置６０ｂに対して当該電力と当該電力比率値に基づく電力を供給させる。例えば、温度制御部３０４は、第１の温度制御装置６０ａに供給される電力を基準として、当該電力に電力比率値を乗じて算出された電力を第２の温度制御装置６０ｂに対して供給するように、電力調節装置５８ｂを制御する。

温度判定部３０６は、温度検出装置５０ａ〜５０ｅのそれぞれから基板４２の複数の領域の温度を受け付け、これらの温度に基づいて基板４２の温度が安定しているか否かを判定する。より具体的には、温度判定部３０６は、当該複数の領域のそれぞれにおいて、予め設定された時間における基板４２の温度の偏差平均を求め、当該設定時間前から現時点までの偏差平均と、当該設定時間前のさらに設定時間前から当該設定時間前までの偏差平均との差が、所定値以内である場合、基板４２の温度が安定していると判定する。温度判定部３０６は、基板４２の全ての領域（本例では、温度検出装置５０ａ〜５０ｅにより温度を検出される領域）において基板４２の温度が安定していると判定した場合、その旨を温度均一性算出部３０８に対して出力する。

温度均一性算出部３０８は、基板４２の面内における温度の均一度合（温度均一性）を算出する。温度均一性算出部３０８は、例えば、次式により温度均一性を求める。

温度均一性［％］＝（温度の最高値−温度の最低値）÷温度の平均値×１００ ・・・（１）

ここで、温度の最高値、最低値及び平均値は、温度検出装置５０ａ〜５０ｅにより検出された複数の領域の温度から求められる。温度均一性算出部３０８は、算出した温度均一性と、電力比率値受付部３０２から受け付けた電力比率値と、目標温度受付部３００から受け付けた目標温度とを、測定結果記憶部３１２に格納する。

測定結果記憶部３１２は、複数の測定結果を記憶する。測定結果のそれぞれは、目標温度、電力比率値及び温度均一性を含む。測定結果記憶部３１２は、メモリ２６及び記憶装置１８の少なくともいずれかにより実現される。

電力比率値算出部３１０は、測定結果記憶部３１２を参照し、所定の目標温度に対する複数の測定結果に基づいて、当該目標温度において最適な電力比率値を算出して、電力比率値記憶部３１４に格納する。より具体的には、電力比率値算出部３１０は、複数の電力比率値（例えば、ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４）と、当該電力比率値のそれぞれに対応する温度均一性（例えば、ｙ１，ｙ２，ｙ３，ｙ４）とを参照し、これらの点に基づいてｘｙ平面上の曲線式を算出する。例えば、電力比率値算出部３１０は、ラグランジェ補間法を用いて、これらの４点を通る曲線の式を算出する。さらに、電力比率値算出部３１０は、求めた曲線の式を用いて、所定の範囲の電力比率値（ｘ）における温度均一性（ｙ）の最小値を算出する。電力比率値算出部３１０は、求めた最小値に対応する電力比率値を、当該目標温度において最適な電力比率値として電力比率値記憶部３１４に格納する。

例えば、測定結果における電力比率値と温度均一性との組が４組である場合、この４点を通る曲線は、次式で表される。
ｙ＝ａ１（ｘ−ｘ２）（ｘ−ｘ３）（ｘ−ｘ４）＋ａ２（ｘ−ｘ１）（ｘ−ｘ３）（ｘ−ｘ４）＋ａ３（ｘ−ｘ１）（ｘ−ｘ２）（ｘ−ｘ４）＋ａ４（ｘ−ｘ１）（ｘ−ｘ２）（ｘ−ｘ３） ・・・（２）

上式が点（ｘ１，ｙ１）を通る条件は、以下の通りである。
ｙ１＝ａ１（ｘ１−ｘ２）（ｘ１−ｘ３）（ｘ１−ｘ４）

したがって、定数ａ１は、次式により求められる。
ａ１＝ｙ１／（ｘ１−ｘ２）（ｘ１−ｘ３）（ｘ１−ｘ４）

同様にして、定数ａ１，ａ２，ａ３は、次式により求められる。
ａ２＝ｙ２／（ｘ２−ｘ１）（ｘ２−ｘ３）（ｘ２−ｘ４）
ａ３＝ｙ３／（ｘ３−ｘ１）（ｘ３−ｘ２）（ｘ３−ｘ４）
ａ４＝ｙ４／（ｘ４−ｘ１）（ｘ４−ｘ２）（ｘ４−ｘ３）

以上より、求める多項式は、次式により与えられる。
ｙ＝ｙ１（ｘ−ｘ２）（ｘ−ｘ３）（ｘ−ｘ４）／（ｘ１−ｘ２）（ｘ１−ｘ３）（ｘ１−ｘ４）＋ｙ２（ｘ−ｘ１）（ｘ−ｘ３）（ｘ−ｘ４）／（ｘ２−ｘ１）（ｘ２−ｘ３）（ｘ２−ｘ４）＋ｙ３（ｘ−ｘ１）（ｘ−ｘ２）（ｘ−ｘ４）／（ｘ３−ｘ１）（ｘ３−ｘ２）（ｘ３−ｘ４）＋ｙ４（ｘ−ｘ１）（ｘ−ｘ２）（ｘ−ｘ３）／（ｘ４−ｘ１）（ｘ４−ｘ２）（ｘ４−ｘ３） ・・・（３）

電力比率値算出部３１０は、４点の測定データに限定されず、ｎ点の測定データに基づいて、曲線の式を求めてもよい。この場合、ｎ点を通る曲線は、次式で表される。

上式が（ｘ１，ｙ１）を通る条件は、以下の通りである。
ｙ１＝ａ１（ｘ１−ｘ２）（ｘ１−ｘ３）・・・（ｘ１−ｘｎ）

したがって、定数ａ１は、次式により求められる。

同様にして、定数ａｋは、次式により求められる。

以上より、データ数がｎである場合、求める多項式は、次式により与えられる。

したがって、電力比率値算出部３１０は、この式を用いて、温度均一性（ｙ）の最小値を算出する。なお、電力比率値算出部３１０は、まず、所定の範囲の電力比率値における温度均一性の最小値を算出し、さらに、求められた最小値近傍の範囲であって当初の範囲より狭い範囲の電力比率値における温度均一性の最小値を算出してもよい。即ち、電力比率値算出部３１０は、本発明の算出手法を再帰的に用いて、最適な電力比率値を求めてもよい。

電力比率値記憶部３１４は、電力比率値算出部３１０により算出された所定の目標温度において最適な電力比率値を記憶する。この電力比率値は、制御装置１４により行われる温度制御処理において電力の制御に用いられる。電力比率値記憶部３１４は、測定結果記憶部３１２と同様に、記憶装置１８等により実現される。

次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０による制御係数取得処理を説明する。
図１２は、制御係数取得プログラム３０により実行される制御係数取得処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。
図１２に示すように、ステップ１００（Ｓ１００）において、目標温度が、作業者により入力される。取得プログラム３０の目標温度受付部３００は、入力された目標温度を受け付ける。

ステップ１０２（Ｓ１０２）において、複数の電力比率値が、作業者により入力される。電力比率値受付部３０２は、入力された複数の電力比率値を受け付ける。例えば、受け付けられた電力比率値は、電力比率値１〜電力比率値４であり、これらの値はそれぞれ、０．７６０，０．７９０，０．８２０，０．８５０である。
ステップ１０４（Ｓ１０４）において、温度制御部３０４は、受け付けられた複数の電力比率値１〜４から、温度制御に用いる１つの電力比率値を決定する。

ステップ１０６（Ｓ１０６）において、温度制御部３０４は、当該電力比率値に基づいて、電力調節装置５８ａ、５８ｂを制御する。電力調節装置５８ａ、５８ｂは、処理炉２０２の基板加熱装置４４に供給する電力を調節して、基板４２を加熱する。基板４２の面内の複数箇所で、温度が温度検出装置５０ａ〜５０ｅにより検出されて、制御装置１４に対して出力される。制御装置１４において、取得プログラム３０の温度判定部３０６は、温度検出装置５０ａ〜５０ｅにより検出された温度を受け付け、基板４２の温度が安定しているか否かを判定する。取得プログラム３０は、温度が安定していると判定された場合にはＳ１０８の処理に進み、そうでない場合にはＳ１０６の処理に戻る。

ステップ１０８（Ｓ１０８）において、当該目標温度及び当該電力比率値につき、温度均一性が、温度均一性算出部３０８により算出される。
ステップ１１０（Ｓ１１０）において、算出された温度均一性は、温度均一性算出部３０８により、測定結果記憶部３１２に保存される。

ステップ１１２（Ｓ１１２）において、温度制御部３０４は、電力比率値受付部３０２により受け付けられた複数の電力比率値１〜４の全てにおいて、温度が安定した状態における温度均一性が算出されたか否かを判定する。取得プログラム３０は、電力比率値１〜４の全てに関する温度均一性が取得されたと判定された場合にはＳ１１４の処理に進み、そうでない場合にはＳ１０４の処理に戻って、次の電力比率値に関する処理を行う。

ステップ１１４（Ｓ１１４）において、電力比率値算出部３１０は、測定結果記憶部３１２を参照して、電力比率値１〜４と、当該電力比率値１〜４に対応する４つの温度均一性とを取得し、ラグランジェ補間法を用いて、これらの値に基づいて所定の曲線式を算出する。例えば、目標温度が４５０度である場合、電力比率値と温度均一性との組は、（０．６８，１．０５）、（０．７０，１．０８）、（０．７２，１．３６）、（０．７４，１．６５）の４組である。

ステップ１１６（Ｓ１１６）において、電力比率値算出部３１０は、算出された曲線式を用いて、温度均一性の最小値を算出する。例えば、温度均一性の最小値は１．０１７であり、このときの電力比率値は０．６８８である。

ステップ１１８（Ｓ１１８）において、電力比率値算出部３１０は、算出された最小値に対応する電力比率値を、当該目標温度において最適な電力比率値として電力比率値記憶部３１４に格納する。このようにして、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０は、最適な電力比率値を短時間で取得することができる。また、基板処理装置１０は、このようにして取得された電力比率値を用いて、精度の高い温度制御を実施することができる。

図１３は、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０による温度制御処理（Ｓ２０）を示すフローチャートである。
図１３に示すように、ステップ２００（Ｓ２００）において、制御装置１４は、表示・入力装置１６を介して作業者により入力された目標温度を受け付ける。例えば、目標温度は、４５０度である。

ステップ２０２（Ｓ２０２）において、制御装置１４は、記憶している最適な電力比率値であって目標温度が４５０度であるものを参照する。例えば、最適な電力比率値は、０．６８８である。
ステップ２０４（Ｓ２０４）において、制御装置１４は、当該電力比率値に基づいて、基板処理装置本体１２に対して電力を供給する。

ステップ２０６（Ｓ２０６）において、制御装置１４は、基板処理装置本体１２により検出された温度に基づいて、基板４２の温度が安定しているか否かを判定する。制御装置１４は、基板４２の温度が安定していると判定した場合には処理を終了し、そうでない場合にはＳ２０４の処理に戻る。例えば、電力比率値が０．６８８である場合、温度均一性は、基板４２の温度が安定している状態で１．００であった。このようにして、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０は、取得された電力比率値を用いて、精度の高い温度制御を実施することができる。

以下、前記構成をもつ基板処理装置１０を使用した基板処理工程を、図５及び図６を参照して説明する。
未処理の基板２００は、２５枚がポッド１００に収納された状態で、処理工程を実施する基板処理装置本体１２へ、工程内搬送装置によって搬送される。図５および図６に示されているように、搬送されたポッド１００は、ＩＯステージ１０５の上に、工程内搬送装置から受け渡されて載置される。ポッド１００のキャップおよびウエハ搬入搬出口１３４を開閉する蓋１４２が、キャップ開閉機構１３６によって取り外され、ポッド１００のウエハ出し入れ口が開放される。

ポッド１００が、ポッドオープナ１０８により開放されると、第二の搬送室１２１に設置された第二のウエハ移載機１２４は、ポッド１００から基板２００をピックアップし、予備室１２２に搬入し、基板２００を基板置き台１４０に移載する。この移載作業中には、第一の搬送室１０３側のゲートバルブ２４４は閉じられており、第一の搬送室１０３の負圧は維持されている。基板２００の基板置き台１４０への移載が完了すると、ゲートバルブ１２８が閉じられ、予備室１２２が排気装置（不図示）によって負圧に排気される。

予備室１２２が予め設定された圧力値に減圧されると、ゲートバルブ２４４、１３０が開かれ、予備室１２２、第一の搬送室１０３および第一の処理炉２０２が連通される。続いて、第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２は、基板置き台１４０から基板２００をピックアップして、第一の処理炉２０２に搬入する。そして、処理ガスが、第一の処理炉２０２内に供給され、所望の処理が、基板２００に行われる。取得プログラム３０により求められた電力比率値は、当該処理における温度制御において用いられる。

第一の処理炉２０２で前記処理が完了すると、処理済みの基板２００は、第一の搬送室１０３の第一のウエハ移載機１１２によって、第一の搬送室１０３に搬出される。そして、第一のウエハ移載機１１２は、第一の処理炉２０２から搬出した基板２００を第一のクーリングユニット１３８へ搬入し、処理済みの基板を冷却する。

第一のクーリングユニット１３８に基板２００を移載すると、第一のウエハ移載機１１２は、予備室１２２の基板置き台１４０に予め準備された基板２００を、前述した作動によって第一の処理炉２０２に移載し、処理ガスが、第一の処理炉２０２内に供給され、所望の処理が、基板２００に行われる。第一のクーリングユニット１３８において、予め設定された冷却時間が経過すると、冷却済みの基板２００は、第一のウエハ移載機１１２によって、第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出される。

冷却済みの基板２００が、第一のクーリングユニット１３８から第一の搬送室１０３に搬出されたのち、ゲートバルブ１２７が開かれる。そして、第１のウエハ移載機１１２は、第一のクーリングユニット１３８から搬出した基板２００を予備室１２３へ搬送し、基板置き台１４１に移載した後、予備室１２３は、ゲートバルブ１２７によって閉じられる。

予備室１２３が、ゲートバルブ１２７によって閉じられると、この排出用予備室１２３内が、不活性ガスにより略大気圧に戻される。この予備室１２３内が略大気圧に戻されると、ゲートバルブ１２９が開かれ、第二の搬送室１２１の予備室１２３に対応したウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２と、ＩＯステージ１０５に載置された空のポッド１００のキャップとが、ポッドオープナ１０８によって開かれる。

続いて、第二の搬送室１２１の第二のウエハ移載機１２４は、基板置き台１４１から基板２００をピックアップして、第二の搬送室１２１に搬出し、第二の搬送室１２１のウエハ搬入搬出口１３４を通して、ポッド１００に収納する。処理済みの２５枚の基板２００のポッド１００への収納が完了すると、ポッド１００のキャップと、ウエハ搬入搬出口１３４を閉塞する蓋１４２とが、ポッドオープナ１０８によって閉じられる。閉じられたポッド１００は、ＩＯステージ１０５の上から、次の工程へ工程内搬送装置によって搬送される。

以上の作動が繰り返されることにより、基板が順次処理される。なお、第一の処理炉２０２および第一のクーリングユニット１３８が使用される場合を例にして説明したが、第二の処理炉１３７および第二のクーリングユニット１３９が使用される場合についても同様の作動が実施される。

また、上述の基板処理装置では、予備室１２２を搬入用、予備室１２３を搬出用としたが、予備室１２３を搬入用、予備室１２２を搬出用としてもよい。また、第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７とは、それぞれ同じ処理を行ってもよいし、別の処理を行ってもよい。第一の処理炉２０２と第二の処理炉１３７とで別の処理を行う場合、例えば第一の処理炉２０２で基板２００にある処理を行った後、続けて第二の処理炉１３７で別の処理を行わせてもよい。また、第一の処理炉２０２で基板２００にある処理を行った後、第二の処理炉１３７で別の処理を行わせる場合、第一のクーリングユニット１３８（又は第二のクーリングユニット１３９）を経由するようにしてもよい。

なお、本発明に係る基板処理装置の温度制御方法は、半導体製造装置だけではなく、ＬＣＤ装置などのガラス基板を処理する装置にも適用されうる。また、本発明に係る基板処理装置の温度制御方法は、炉内の処理を限定せず、ＣＶＤ、酸化、拡散、アニールでも適用されうる。

基板処理装置の処理炉２０２の第１の実施例を示す図である。 基板処理装置の処理炉２０２の第２の実施例を示す図である。 基板処理装置の処理炉２０２の第３の実施例を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の構成を示す図である。 基板処理装置本体１２の上面を例示する図である。 基板処理装置本体１２の側面を例示する図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の処理炉２０２の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の基板加熱装置４４を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の基板加熱装置４４の上面を示す図である。 本発明の実施形態に係る基板処理装置１０の制御装置１４の構成を示す図である。 制御装置１４上で動作する制御係数取得プログラム３０の構成を示す図である。 制御係数取得プログラム３０により実行される制御係数取得処理（Ｓ１０）を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る基板処理装置１０による温度制御処理（Ｓ２０）を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 基板処理装置
１２ 基板処理装置本体
１４ 制御装置
１６ 表示・入力装置
１８ 記憶装置
２０ 記録媒体
２２ 制御装置本体
２４ ＣＰＵ
２６ メモリ
２８ 通信装置
３０ 制御係数取得プログラム
４０ 真空容器
４４ 基板加熱装置
５０ 温度検出装置
５８ 電力調節装置
６０ 温度制御装置
３００ 目標温度受付部
３０２ 電力比率値受付部
３０４ 温度制御部
３０６ 温度判定部
３０８ 温度均一性算出部
３１０ 電力比率値算出部
３１２ 測定結果記憶部
３１４ 電力比率値記憶部

Claims (1)

1. 基板の少なくとも２つの領域に対して、所定の電力比に基づいて電力を供給して加熱し、
   前記供給された電力に基づいて加熱された基板の面内における温度を検出し、
   前記検出された温度の均一度合に基づいて算出された電力比率値を記憶し、
   前記記憶された電力比率値に基づいて、供給する電力を制御する
   基板処理装置の温度制御方法。

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