JP2010027846A

JP2010027846A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP2010027846A
Application number: JP2008187162A
Authority: JP
Inventors: Naoki Tagashira; 直樹田頭; Satoshi Fujii; 悟史藤井
Original assignee: Kokusai Electric Semiconductor Service Inc
Current assignee: Kokusai Electric Semiconductor Service Inc
Priority date: 2008-07-18
Filing date: 2008-07-18
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】複数の発熱体の複数の温度測定器に対する影響があっても、基板の温度を正確かつ容易に制御することを可能にする。
【解決手段】基板を処理する処理室と、前記基板を加熱する複数の発熱体と、前記基板の温度を測定する複数の温度測定器１３９と、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御する制御部８１と、を備える。
【選択図】図１１

Description

本発明は、基板の温度制御性を改善した基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。

従来の基板処理装置、例えば基板を加熱処理する基板加熱処理装置には、２面加熱方式と、１面加熱方式とがある。２面加熱方式は、基板の両面から基板を加熱するもので、より安定に基板を加熱することができる（例えば、特許文献１参照）。１面加熱方式は、基板の片面から基板を加熱するもので、より簡易に基板を加熱することができる（例えば、特許文献２参照）。

いずれの方式も、複数の温度測定器と、複数の温度測定器で測定した複数の測定値を入力とする複数の制御ループとによって、基板を加熱する複数の発熱体を個々に制御するようになっている。
特開２００１−２１０５９６号公報特開２００６−３３９１８８号公報

しかしながら、複数の制御ループによって複数の発熱体を個々に制御しようとしても、複数の発熱体からの熱線が複数の温度測定器に影響を与えるため、基板の温度を正確かつ容易に制御することができないという問題があった。

このことを具体的に説明する。図９に示すように、複数の発熱体を制御する温度制御部５０が設けられる。この温度制御部５０は、複数の演算制御部５１〜５４を備え、基板の温度目標値と複数の温度測定器によって測定された測定値に応じて演算処理し、この処理結果を用いて複数の発熱体を個々に制御する出力量を出すように構成される。複数の出力量によって複数の発熱体が個々に又は複数のゾーン毎に制御される。

このように複数の発熱体を複数の制御ループによって個々に制御する構成であると、各発熱体の各温度測定器に対する影響を回避できないため、次のような不具合が生じる。複数の温度測定器が測定する測定部位を、基板の中央、中間、周辺、周辺外であるとする。図ｌ０に示すように、温度測定器１１ａの測定値を下げようとすると、下げる必要のない温度測定器１２ａの測定値が下がってしまう。また、逆に、温度測定器１４ａの測定値を上げようとすると、上げる必要のない温度測定器１３ａの測定値が上がってしまう。このため、個々の発熱体に基づく基板の温度を的確に測定できず、発熱体を正しく制御できない。

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、各発熱体の各温度測定器に対する影響を考慮することなく、基板の温度を正確かつ容易に制御することが可能な基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。

本発明によれば、基板を処理する処理室と、前記基板を加熱する複数の発熱体と、前記基板の温度を測定する複数の温度測定器と、前記基板の温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記複数の発熱体それぞれへの出力量を制御する制御部と、を備える基板処理装置
が提供される。

本発明によれば、各発熱体の各温度測定器に対する影響を考慮することなく、基板の温度を正確かつ容易に制御することができる。

以下に本発明の基板処理装置及び半導体装置の製造方法の実施の形態を図面を用いて説明する。

本実施の形態は、複数の発熱体を一つの制御ループによって制御することにより、各発熱体の各温度測定器に対する影響を低減したものである。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態は、一つの出力量で複数の発熱体を共通制御するようにしたものである。
図１１に示すように、第１の実施の形態の基板処理装置は、基板（ウェハ）Ｗを処理する処理室（チャンバ）１００と、ウェハＷを加熱する複数の発熱体２２０とを備える。さらに、基板処理装置は、ウェハＷの温度を測定する複数の温度測定器１３９と、ウェハの温度目標値と複数の温度測定器１３９が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて複数の発熱体それぞれへの出力量を制御する温度制御部８１とを備える。
温度制御部８１は、一つの温度目標値と複数の温度測定器１３９が測定する複数の測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの補正測定値を算出する偏差算出部８２と、算出された一つの補正測定値と温度目標値との偏差に応じて演算処理し、この処理結果を用いて複数の発熱体２２０それぞれへの出力量を制御する演算制御部８４とを備える。
偏差算出部８２は、複数の温度測定器１３９で測定された複数の測定値に基づく複数の偏差をまとめて一つの補正測定値を算出することにより、各発熱体２２０の各温度測定器１３９に対する熱線の影響を吸収する。演算制御部８４はこの一つの補正測定値と一つの温度目標値とに基づいて一つの処理結果を出力し、この一つの処理結果に基づいて複数の発熱体２２０それぞれの出力量を制御する。
複数の発熱体２２０それぞれの出力量を制御する場合、複数の発熱体２２０の出力量を一つの出力量として共通に制御するのがよいが、ウエイトを持たせるなど一定の条件下では複数の出力量として個々に制御するようにしてもよい。
上述した第１の実施の形態によれば、各発熱体２２０の各温度測定器１３９に対する熱線の影響を吸収した一つの補正測定値を用いるので、各発熱体２２０の各温度測定器１３９に対する熱線の複雑な影響を調整する必要もなく、容易かつ正確なウェハの温度制御が可能になる。
ウェハＷを処理する半導体装置の製造方法は、複数の温度測定器１３９においてチャンバ１００で処理されるウェハＷの温度を測定するステップと、温度制御部に８１おいてウェハＷの温度目標値と複数の温度測定器１３９が測定するウェハＷの温度の測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いてウェハＷを加熱する複数の発熱体２２０それぞれの出力量を制御するステップと、前記出力量を制御しつつウェハＷを処理するステップとを備える。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態は、第１の実施形態の演算制御部の入力を補正して温度制御性を向上するようにしたものである。
第２の実施の形態の基板処理装置を図１２に示す。この基板処理装置は、第１の実施の形態の制御部８１の偏差算出部８２に、さらに偏差を補正する影響度設定部８５を備えたものである。影響度とは、前記偏差を補正するパラメータであって、各温度測定器１３９
の各偏差に対する影響度をいい、比率で表される。この影響度は、温度測定器による影響度である点で、第１の実施の形態における発熱体の熱線の影響とは異なる。
温度制御部８１は、複数の温度測定器１３９それぞれの影響度に応じて予め設定された影響度比率を用いてそれぞれの偏差を補正し、この補正後の補正測定値に基づいて前記演算制御部８４による演算処理を行う。
上述した第２の実施の形態によれば、各温度測定器１３９の測定値の偏差を影響度に応じて補正するので、温度測定器１３９の測定値と補正後の補正測定値との関係を自由に調整することが可能となる。したがって、ウェハＷ上の各温度測定点に重みを持たせた温度制御を行うことができるようになり、一層容易かつ正確なウェハＷの温度制御が可能になる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、第２の実施形態の演算制御部の出力を補正することにより、複数の発熱体を個々に制御できるようにして、温度制御性をより向上したものである。
第３の実施の形態の基板処理装置を図１３に示す。この基板処理装置は、第２の実施の形態の温度制御部８１の演算制御部８４に、さらに補正テーブル８７と補正演算部８６とを備えたものである。補正テーブル８７は、複数の発熱体それぞれに対する出力具合に応じて予め設定された補正比率を記載する。補正演算部８４は、補正テーブル８７に記載した補正比率を用いて演算制御部８４の処理結果を補正する。
これにより温度制御部８１は、前記複数の発熱体２２０それぞれに対する出力具合に応じて予め設定された補正比率を用いて前記演算制御部８４による処理結果を補正し、この補正後に前記複数の発熱体２２０それぞれの出力量を個別に制御する。
上述した第３の実施の形態によれば、補正比率を用いて前記処理結果を補正し、この補正後に前記複数の発熱体それぞれの出力量を個別に制御するので、温度側的の測定値の補正では十分ではなかったウェハの温度の均一化を改善できる。

（各実施の形態及び従来例の比較）
図ｌ４に示す各温度測定器の測定値と温度目標値の特性図を用いて、上述した第１〜第３の実施の形態及び図９に示す従来例の温度特性を比較して説明する。なお、図１４は概念図であり、横軸はウェハ径方向の距離、縦軸は温度である。複数の温度測定器が測定する測定部位は、ウェハの中央部、中間部、周辺部、周辺外部であるとしている。
一点鎖線で示す第１の実施の形態では、偏差をまとめて一つの演算で処理して、偏差の平均化を図っているので、点線で示す従来例よりも、各温度測定器の測定値は、温度目標値に近づくように制御される。
二点鎖線で示す第２の実施の形態では温度測定器の偏差に対する影響度を考慮しているので、影響度を考慮していない一点鎖線で示す第１の実施の形態よりも、各温度測定器の測定値は、より温度目標値に近づくように制御される。
第１、第２の実施の形態では入力値を補正しているから、ウェハ面内の温度分布を均一化するところまで制御することは困難であるが、実線で示す第３の実施の形態では、出力量を補正しているので、ウェハ面内の温度分布を均一に制御することが可能になる。

［実施例１］
まず、基板処理装置の構成を述べた後、その基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法を説明し、さらに温度制御系について述べる。

＜基板処理装置の構成＞

図１５は実施例１による基板処理装置のチャンバの縦断面図、図１６はチャンバの横断面図を示す。なお、図１５及び図１６は実施例１〜３に共通する。
図１５に示す基板処理装置は、ランプ加熱型の枚葉式高速基板処理装置（ＲＴＰ：ＲａｐｉｄＴｈｅｒｍａｌＰｒｏｃｅｓｓ）装置である。ここでは、ウェハを加熱する発熱体に、ウェハ表面を直接加熱できるランプヒータを採用した。加熱方式は、チャンバ上部からウェハの片面を加熱する１面加熱方式とした。
この基板処理装置は、気密構造の容器としてのチャンバ１００と、チャンバ１００の上方に配置された熱輻射光源を構成する円形のランプユニット２００とを備える。チャンバ１００は、内部にウェハＷを処理する熱処理空間１８０を構成する。チャンバ１００は円筒状の側壁１１０と、上部開口を塞ぐ円形状の上壁１２０と、下部開口を塞ぐ略円形状の底壁１３０とを備える。

ランプユニット２００は、ウェハＷを加熱する複数の発熱体を構成する。このランプユニット２００は、同心円状または平行に並んだ複数の溝が形成されたリフレクタ２３０と、このリフレクタ２３０の溝内に支持された複数のリング状または棒状のランプヒータ２１９とにより構成されている。ランプヒータ２１９は例えばハロゲンランプから構成される。このランプユニット２００は、チャンバ１００の円筒状側壁１１０の上部に形成された載置部１４０に着脱自在に載置される。
ランプヒータ２１９は、ウェハＷの上方位置に、ウェハ表面領域を超えた広い領域をカバーするように複数本設けられている。図示例ではランプヒータは１７本設けられている。

チャンバ１００の円筒状の側壁１１０には、ガス供給口とガス排気口（ともに図示せず）とが設けられる。例えば、ガス供給口は側壁上部１１２に設け、ガス排気口は収納室１７０（後述）に設ける。また、チャンバ１００の円筒状の側壁１１０の適所にウェハ搬入出口１５０が設けられている。このウェハ搬入出口１５０はゲートバルブ１６０によって開閉できるようになっている。

チャンバ１００の上壁１２０は、ランプユニット２００からの光を透過する石英部材で構成されている。円筒状の側壁１１０、底壁１３０は、非磁性体、例えばオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ−３０４）やアルミニウムなどで構成される。

チャンバ１００の内周の下部に、リング状の収納室１７０と、この収納室１７０から鉛直軸方向上方に延在して熱処理空間１８０に連通する円筒状の間隙１９０とが設けられる。この円筒状の間隙１９０は、底壁中央部１３１の外周に嵌められる円筒状の内部ロータ４００が収納室１７０の上部を突抜けて、内部ロータ４００の回転を許容する。

リング状の収納室１７０は、例えば、チャンバ１００の底壁１３０の中央部（底壁中央部１３１）を底壁外周部１３２よりも高くし、底壁中央部１３１よりも底壁外周部１３２を一段低く構成することによって形成する。
また、円筒状の間隙１９０は、回転ドラム４０３（後述）の回転を非接触で許容する収納スペースだけが残るように、できるだけ狭く形成する。この狭い間隙１９０は、例えば、収納室１７０の真空壁を構成するチャンバ１００の側壁下部１１１を薄くし、収納室１７０の上部に位置する側壁上部１１２を厚く形成し、この側壁上部１１２を底壁中央部１３１側にせり出して、側壁上部１１２と底壁中央部１３１の周壁との間隔を狭くすることによって形成する。これにより、収納室１７０の上部開口は側壁上部１１２で覆われて、ランプユニット２００からの赤外線放射光を受ける面積を減らしている。

上述した熱処理空間１８０は、底壁外周部１３２よりも高く設定した底壁中央部１３１と、上壁１２０と、側壁上部１１２とで区画されて構成されることになる。また、上述した収納室１７０は、底壁中央部１３１よりも低く設定した底壁外周部１３２と、側壁下部１１１と、底壁中央部１３１と、側壁上部１１２とで区画されて構成されることになる。
チャンバ１００の底壁１３０は、収納室１７０の底部を構成する底壁外周部１３２の下部にチャンバ１００と鉛直軸を一致させた円筒形のスカート１３４を有する。

上述したチャンバ１００内に、基板としてのウェハＷを支持する基板保持手段５００と、この基板保持手段５００を支持する内部が空洞の円筒状の内部ロータ４００と、この内部ロータ４００をチャンバ１００の鉛直軸を中心に回転可能に支持してウェハＷを回転させるためのウェハ回転機構とを備えている。
このウェハ回転機構は、ランプヒータ２１９からウェハＷへの偏った照射による影響を軽減するために備えられている。ウェハＷを回転させることにより、ウェハ下部に設置した放射温度計１０へのランプヒータ２１９による過熱の影響も低減している。
ウェハ回転機構は磁気結合手段６００により構成され、磁気結合手段６００は、外部結合部６１０と内部結合部６２０とから構成される。内部結合部６２０は、チャンバ１００の下部に構成されるリング状の収納室１７０に設置される。外部結合部６１０は、チャンバ１００の外部の大気中に設けられる。

円筒状の外部ロータ３００が、チャンバ１００のスカート１３４及び側壁下部１１１の外周に沿って、チャンバ１００の鉛直軸を中心に回転自在に設けられる。この外部ロータ３００は、モータなどの回転駆動手段７００の回転駆動軸７０１に取り付けられた駆動プーリ７０２とベルト７０３で連結されて、回転するようになっている。

チャンバ１００の底壁１３０は、ウェハＷの温度を測定する複数の温度測定器を取り付けるための取付孔１３８と、底壁１３０を冷却する冷却機構を構成する冷却通路１３３と、ウェハＷを持ち上げるピン１３５とを備えている。底壁中央部１３１は、冷却通路１３３を取り付けるために、チャンバ１００の側壁上部１１２と同等か、それよりも厚く形成されている。なお、図示しないが、側壁上部１１２にも冷却通路が設けられている。

温度測定器はウェハ表面温度を直接測定することが可能な放射温度計１０を採用し、チャンバ下部側に設置する構成とする。放射温度計１０は、後述するプローブをウェハ下部に設置することにより、ウェハ下部から直接ウェハ温度を測定可能としている。

この放射温度計１０を多点用意し、ウェハ全体の温度管理が可能な構成としている。ウェハ中心寄りに配置する放射温度計１０は、ウェハ回転の中心点に設けないようにすることが好ましい。ウェハ回転の中心点でウェハ温度測定を実施してしまうと、ウェハＷを回転させてもランプヒータ２１９から常に一定の影響を受けてしまう。この影響を避けるため、ウェハ回転の中心点はウェハ中心から少し外れた点で温度測定を行うようにするのがよい。

また、ウェハＷと放射温度計１０のプローブとの距離を取ることで、温度及びガス雰囲気による赤外線センサ部の劣化などの影響を低減させる構成としている。この構成を採用することで、チャンバ１００内でのランプヒータ光の回り込み（迷光）による影響も低減させている。

放射温度計１０は、ウェハＷの裏面側に複数、図示例では４個設置される。放射温度計１０は、取付孔１３８に挿入されるプローブと、温度を出力する検出器（図示せず）とから構成される。プローブは、ウェハＷから放出される赤外線が入力される石英ロッドと、石英ロッドから入力された赤外線を検出器に導く光ファイバとから構成される。検出器は、光ファイバから導かれた赤外線を電気量に変換し演算処理を行い、温度値に換算して出力する。プローブの取付孔１３８は、底壁１３０の中央部と周辺部の複数箇所（図示例では４箇所）設けられる。放射温度計１０のプローブ先端が、底壁１３０に設けた取付孔１３８へ底壁１３０の下面から上面に導入され、基板保持手段５００の裏面ないしウェハＷ
の裏面に対し所定の隙間を設けて設置される。なお、上記取付孔１３８に挿入された石英ロッドと光ファイバとの組み合わせとで構成されるプローブを、単に放射温度計ということもある。
放射温度計１０は、基板保持手段５００の裏面ないしウェハＷの裏面から発せられる輻射光を測定し、基板保持手段５００ないしウェハＷの裏面温度を算出する。この算出結果に基づき制御手段８０の温度制御部はランプユニット２００の加熱具合を制御する。

放射温度計１０を使用した場合、ウェハＷに放射温度計１０を近接させることなく、ウェハ表面温度を直接計測することが可能となる。また、ロッドと光ファイバからなるプローブを用いてチャンバ内からチャンバ外に設けた検出器に赤外線を導くようにしたので、温度測定において温度・ガス雰囲気などの影響を極力抑えた形で温度制御機構を構築することができる。これにより放射温度計の経年変化を抑止することが可能となり、長時間かつ安定したウェハ温度制御システムを提供する事ができる。

放射温度計１０の設置数は、ウェハＷの中央部Ｃ、ウェハＷの中間部Ｍ、ウェハの周辺部Ｅに対応する少なくとも３つの位置に設けることが好ましい。中央部とはウェハの中心を含む中央領域、周辺部とはウェハのエッジを含む周辺領域、中間部とは中央部と周辺部との間の領域、周辺外部とはリング状の基板保持手段５００が設けられている領域である。放射温度計１０の設置数は、図１５、図１６に示す例では、さらにウェハの周辺外部Ｒを加えて計４本配設されている。

各ランプヒータ２１９は、これらの放射温度計１０が設置されている各部Ｃ、Ｍ、Ｅ、Ｒに対応するチャンバ１００の上方領域に配置されている。
ランプヒータ２１９の設置数は、上述した複数の放射温度計１０の設置数より多いことが好ましい。これは、ランプヒータ２１９とウェハＷとの距離が離れていると、ウェハ上に赤外線（熱線）が照射されない部分や、熱線の量が弱い部分が生じて、ウェハ上に温度むらが出る。この温度ムラを解消するためには、放射温度計１０により制御されるランプヒータ２１９の数を放射温度計１０の数よりも増やした方が、放射温度計間に生じる測定温度情報の谷間を埋めることができるからである。

冷却通路１３３は、底壁１３０の下面略中央から底壁１３０内に入り、底壁１３０の上面近傍に至り、ここで上面の略全面を冷却可能なように螺旋状に周回した後、底壁１３０の下面外周から抜けるよう設けられる。この冷却通路１３３へは、図示しない冷却源から配管を通して冷媒、例えば冷却水を導入して、底壁１３０の上面を冷却するようになっている。

ピン１３５は、底壁１３０に鉛直方向に設けられた貫通孔１３６内に挿入されている。ピン１３５は、底壁１３０の下方に取り付けられた昇降機構９０により突き上げ可能になっている。
昇降機構９０は、例えば、チャンバ１００の底壁１３０に複数のロッド９７により円形取付台９１を水平に固定し、この円形取付台９１に設けたモータ９２によりネジ軸９３を上下へ動かすか若しくは回転させ、このネジ軸９３に螺合した昇降台９４、及びこの昇降台９４に下端が接したピン１３５を上昇または下降するようになっている。昇降台９４が水平バランスを保ったまま昇降できるように、昇降台９４に設けた複数の挿通孔９８に前述した複数のロッド９７をそれぞれ遊嵌してガイド９６が構成されている。また、貫通孔１３６に挿入されたピン１３５は、チャンバ１００の底壁１３０の下面と昇降台９４の上面との間に設けたベローズ９５によってシールされている。

上述した放射温度計用の取付孔１３８、冷却機構を構成する冷却通路１３３、及びウェハＷの搬送に欠かせないピン１３５を有する昇降機構９０は、基板保持手段５００を回転
させる回転軸を内部が空洞の内部ロータ４００で構成して、底壁１３０にスペースが確保できるようにしてあるので、いずれも余裕をもって設置できる。

図１６にチャンバの横断面図を示す。
円筒形のチャンバ１００は、外側から内側に向かって順に、外部ロータ３００の外部回転リング３０３、外部回転リング３０３に取り付けられた多数の永久磁石３０４、チャンバ１００の側壁下部１１１（真空壁）、多数の磁性体４０４、これらの磁性体４０４を取り付けた内部ロータ４００の内部回転リング４０１、間隙１９０内にはめ込まれた回転ドラム４０３、底壁中央部の内側壁１３７等を備える。

上記多数の永久磁石３０４は、環状にＮ極、Ｓ極が交互に並ぶように、外部回転リング３０３の内周に沿って等間隔に配列される。多数の永久磁石３０４と側壁下部（真空壁）１１１を介して磁気結合される多数の磁性体４０４は、内部回転リング４０１の外周に沿って環状に等間隔に配列される。

基板保持手段５００は、ウェハＷの外周を保持するリング状のガードリング４０６と、ガードリング支持部４０５とから構成される。ウェハＷの外周を保持するリング状のガードリング４０６はチャンバ１００の中央に設けられる。このガードリング４０６は、回転ドラム４０３の頂部に周方向に等間隔に取り付けられて径方向内方に延在した４本のガードリング支持部４０５によって支持される。
回転駆動軸７０１に取り付けた駆動プーリ７０２と、スカート１３４（図１５参照）との間にベルト７０３が巻回される。
上述したように本実施の形態の基板処理装置が構成される。

＜半導体装置の製造方法＞
次に、上述した基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。なお、各種機構、例えばウェハ回転機構を構成する回転駆動手段７００、昇降機構９０を構成するモータ９２、ゲートバルブ１６０等は、制御手段８０によって制御される。

まず、図１５に二点鎖線で示すように、昇降機構９０によって昇降台９４を上昇させておく。この際には、ピン１３５の下端は上昇した昇降台９４によって突き上げられ、これによってピン１３５の頂部は基板保持手段５００よりも上に突き出ることになる。そしてこのピン１３５の頂部の位置がウェハが搬入出されるウェハ搬入出位置となる。ゲートバルブ１６０を開ける。ウェハＷは、チャンバ１００の円筒状の側壁１１０に開口したウェハ搬入出口１５０を介して基板移載機構（図示せず）によりチャンバ１００内に搬入され、基板保持手段５００の上に突き出たピン１３５の頂部上に二点鎖線で示したように搭載される。搭載後、ゲートバルブ１６０を閉じる。

昇降機構９０により昇降台９４を下降すると、ピン１３５の基板保持手段５００に対する高さが下がり、昇降台９４が実線で示す位置に来た時点で、ピン１３５の頂部が基板保持手段５００の上面よりも下側に位置することになり、ウェハＷが実線位置に示す基板保持手段５００に搭載されるようになる。

底壁１３０内の冷却通路１３３に冷却水を流して底壁１３０を冷却する。ガス供給系９００から収納室１７０内にＮ_２ガスを供給して、収納室１７０の内壁と被軸受部材８００との間に形成される隙間８０４にＮ_２ガスを満たす。また、チャンバ１００内にガス供給口（図示せず）からＮ_２ガスなどの不活性ガスを供給しつつ排気口（図示せず）から排気することにより、チャンバ１００内の熱処理空間１８０を不活性ガス雰囲気とする。

回転駆動手段７００が駆動されて回転駆動軸７０１が回転すると、駆動プーリ７０２
からベルト７０３を介してリング状プーリ３０１、外部ブラケット３０２、外部回転リング３０３からなる外部ロータ３００に回転が伝わり、外部ロータ３００が回転する。この外部ロータ３００の回転が、外部回転リング３０３に固定した永久磁石３０４から収納室１７０内の磁性体４０４に磁気伝達されて、内部回転リング４０１、内部ブラケット４０２、回転ドラム４０３からなる内部ロータ４００に伝わり、基板保持手段５００が回転する。基板保持手段５００の回転によりウェハＷが回転する。

回転が安定したら、ランプユニット２００の電源を投入して、ランプユニット２００を構成する加熱用のランプヒータ２１９を同時点灯する。複数のランプヒータ２１９を同時点灯し、チャンバ１００の上壁１２０を介して、ランプヒータ２１９から熱処理空間１８０の底壁１３０に向けて赤外線放射光を照射し、熱処理空間１８０にあるウェハＷを高速ランプ加熱する。このとき、収納室１７０が狭い間隙１９０の奥に存在するので、底壁１３０の面積は収納室１７０の存在によっても増加しない。したがって、二軸構成による照射面積増加の影響を受けないので、ウェハＷは加熱される。また、ウェハＷの温度は、底壁１３０の中央部から外周部、周辺外に設けた複数の放射温度計１０に計測されてランプユニット２００にフィードバック制御される。また、底壁１３０の略全面に設けられた冷却通路１３３を有する冷却機構により、底壁１３０がバランスよく冷却される。このような加熱環境下でウェハＷは加熱処理される。

加熱処理後、回転駆動手段７００の運転を停止して基板保持手段５００、ウェハＷの回転を止める。ウェハＷの加熱処理が終了した後、昇降機構９０により昇降台９４が上昇し、ピン１３５の下端は昇降台９４とともに上昇し、昇降台９４によって突き上げられる。これによってピン１３５の頂部は基板保持手段５００の上に突き出ることになり、ウェハＷは、この突き出たピン１３５の頂部上に搭載された状態となる。そしてこのピン１３５の頂部の位置がウェハが搬入出されるウェハ搬入出位置となり、ゲートバルブ１６０を開け、チャンバ１００の側壁１１０に開口したウェハ搬入出口１５０を介して基板移載機構（図示せず。）によりチャンバ１００の外に搬出される。

上述したウェハの処理工程で、ウェハの温度は制御手段８０の一部を構成する温度制御部によって制御される。次に、この温度制御部を含む温度制御系について説明する。

＜温度制御系＞
実施例１における温度制御部については、特に次の点を留意した。上述したチャンバ１００で温度制御を行う場合、複数の放射温度計１０の測定値に基づいて、複数のランプヒータ２１９を個々に制御しようとしても、個々のランプヒータにおける出力値が他のランプヒータにおける出力値の影響を受ける。すなわち、各放射温度計１０の測定値は、当該放射温度計１０に対応するランプヒータ以外の他のランプヒータの光により、大きく影響されることになる。このため、各放射温度計１０が測定した複数の温度測定値を１つにまとめることにより上記影響を吸収し、その１つの温度測定値を基に、全ランプヒータ２１９の出力値を決定する方式を採用した。全ランプヒータ２１９の出力値は、個々に決定することも可能であるが、ここでは、一つの共通した出力パワー値で決定する方式を採用している。

温度制御系は、図１に示すように、温度設定部７５と、放射温度計１０と、温度制御部８１とから構成される。温度制御部８１は、偏差算出部８２と、ＰＩＤ演算制御部８４とから構成される。

上記偏差算出部８２は、各ランプヒータ２１９の各放射温度計１０に対する影響を低減するために設けられている。この記影響を低減するために、偏差算出部８２は、ＰＩＤ演算制御部８４で使用する測定値を、チャンバ１００に設置された複数の放射温度計１０が
測定した複数の測定値をそのまま入力として使用するのではなく、まとめて一つの補正測定値とするものである。
偏差算出部８２は、レシピオペレータにより温度設定部７５に設定された一つの温度目標値としての温度設定値と、複数の放射温度計１０からの測定値とのそれぞれの偏差をとり、これらをまとめて加算し、最終的な一つの補正測定値を算出するように構成されている。
複数の測定値を一つの補正測定値にまとめることによって、各放射温度計１０が受ける各ランプヒータ２１９からの影響を吸収し、各ランプヒータ間の干渉具合の調整を不要とする。また、後段のＰＩＤ演算制御部８４を一つの制御ループで構成して、複数の偏差をまとめて一つの演算で処理するようにしたので、ＰＩＤ演算制御部８４での演算処理を単純化、高速化できる。

複数のランプヒータ２２０および複数の放射温度計１０はそれぞれ少なくとも３つ有し、温度制御部８１は、温度設定値と放射温度計１０が測定する測定値とのそれぞれの３つ以上の偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて３つ以上のランプヒータ２１９それぞれの出力量を制御することが好ましい。複数のランプヒータ２１９および複数の放射温度計１０をそれぞれ少なくとも３つ有すると、ウェハの中心部、ウェハの周辺部、ウェハの中心部と周辺部との中間部を加熱することができるとともに、これらの部分の温度を測定できる。したがって、温度制御部８１が設定温度と放射温度計１０が測定する測定値とのそれぞれの３つ以上の偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて３つ以上の放射温度計１０それぞれの出力量を制御すると、３つ以上の放射温度計１０の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

実施例１の装置では、１７本のランプヒータ２０１〜２１７に対して４つの放射温度計１１〜１４を設置している。このため、４つの放射温度計１１〜１４からの測定値を合成し、最終的な補正測定値を決定することになる。実施例１の偏差算出部８２による演算内容は、例えば図２に示す通りである。各放射温度計１１〜１４からの測定値と温度設定値との関係で各偏差を演算する。各演算結果である偏差１〜４の全てと温度設定値とを加算して、補正測定値として出力する。偏差算出部８２から出力される補正測定値は１つのみ出力される。

偏差算出部８２では偏差値の全てを加えることが好ましい。複数のランプヒータ２１９の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になるからである。

上記ＰＩＤ演算制御部８４は、図３に示すように、加算器８４ａとＰＩＤ演算部８４ｂとを有する。温度設定値と偏差算出部８２の補正測定値との偏差を加算器８４ａで取り、この偏差に基づいてＰＩＤ演算部８４ｂで演算処理し、ランプヒータ出力値（％）を出力する。実施例１では、この演算処理をＰＩＤ演算により実行している。ＰＩＤ演算部８４ｂの後段には、図示していないが、電力調整器が設けられ、ＰＩＤ演算処理して求めたランプヒータ出力値に応じたＰＩＤ演算出力パワー値をランプヒータ２１９へフィードバック出力するようになっている。
図１に示すように、ＰＩＤ演算制御部８４にはＰＩＤ定数設定部８８が設けられ、外部定義パラメータとしてＰ定数、Ｉ定数、Ｄ定数が用意される。

このＰＩＤ演算制御部８４に入力される補正測定値には上述した偏差算出部８２の演算結果として得られる一つの補正測定値を使用する。また、温度設定値には温度設定部７５に設定された一つの温度設定値を使用する。これらの入力値を基に、ＰＩＤ演算制御部８４でＰＩＤ演算処理を行い、全ランプヒータ２１９に共通の一つのＰＩＤ演算出力パワー
値をそれぞれ決定する。この一つのＰＩＤ演算パワー出力値によって複数のランプヒータ２１９が共通に制御される。ランプヒータの照射可能領域がウェハ表面領域の面積とそれほど変わらない場合には、一つのＰＩＤ演算パワー出力値によって全ランプヒータを共通に制御すると、ウェハ温度の均一加熱が図れないが、ランプヒータの照射可能領域がウェハ表面領域の面積よりもとても大きいと、ウェハ温度の均一加熱が図れる。

ところで、ランプヒータ２１９による温度制御を行う場合、１７本のランプヒータ２１９を複数の放射温度計の設置数に応じた複数の制御ループで制御することも可能である。すなわち、複数本のランプヒータ２１９を個別に制御したり、或いは数本ごとにランプヒータ２１９を１つの制御ゾーンとしてまとめたりして、複数のＰＩＤ演算を並列に制御するような複数の制御ループを採用することも可能である。しかし、隣接するランプヒータ２１９間の放射温度計１０への相互の影響が無視できないため、複数の制御ループを採用すると、不正確な温度制御が行われてしまう。例えば、１７本のランプヒータのうち、最悪１本のランプヒータを出力０％と設定して温度制御した場合でも、この出力０％のランプヒータに隣接するランプヒータ出力を強めに出してしまえば、ある程度温度制御が成立してしまう。しかし、これでは正確な温度制御をしているとは言えない。

そこで、上述したように実施例１では、フィーダバック制御の中核となるＰＩＤ演算は１つの制御ループのみとしている。ＰＩＤ演算入力となる温度設定値、及び偏差をまとめて得た補正測定値はそれぞれ１つのみ用意され、出力であるＰＩＤ演算出力パワー値も１つのみ出力される。したがって、複数の制御ループを採用する場合のように複雑なランプヒータ間の相互干渉具合を調整する必要もなく、容易で正確な温度制御が可能になる。

特に、本実施例１のようにランプヒータ及び放射温度計を用いる場合、抵抗加熱ヒータ及び熱電対を用いる場合と比べて、応答性が速いので、実施例１の偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて出力量を制御するやり方は、偏差が収束するのに時間がかからないので、制御が安定しやすく好適である。

また、実施例１では、ランプヒータおよび放射温度計を用いている。ランプヒータおよび放射温度計を用いている場合、応答速度が速いので、実施例のように、偏差を求めて収束させるやり方は好適である。特に、ウェハの温度上昇時や温度降下時等処理室（チャンバ）の温度状態が変化するときに顕著に優れた効果を奏する。

なお、実施例１では発熱体をランプヒータとした場合について説明したが、ランプヒータのみならず抵抗加熱ヒータであっても良い。また、温度測定器を放射温度計とした場合について説明したが、放射温度計のみならず熱電対であっても良い。

［実施例２］
上述した実施例１では、各放射温度計１１〜１４からの測定値と温度設定値との関係で各偏差１〜４を演算し、各演算結果である偏差１〜４をそのままスルーで温度設定値と加算して一つの最終の補正測定値を求めている。しかし、補正測定値を求める際、その補正測定値をより最適にするには、さらに各放射温度計１０による影響度を個別に考慮することが好ましい。実施例２は、そのような影響度を考慮したものである。

したがって、実施例２が、実施例１と異なる点は、外部定義パラメータとしてＰＩＤ定数に加えて更に各放射温度計からの測定値の影響を考慮する影響度を導入し、これによってより高精度でかつ均一な温度制御を行うことができるようにした点である。

図４は実施例２の温度制御系を示すブロック図である。
図１と異なる点は、影響度設定部８９を設け、この影響度設定部８９に設定した影響度
比率に応じて、偏差算出部８２における補正測定値の演算を修正して、最終的な一つの補正測定値を求めるようにした点である。

実施例２の装置では、１７本のランプヒータ２１１〜２１７に対して４つの放射温度計１１〜１４を設置している。このため、４つの放射温度計１１〜１４からの測定値を合成し、最終的な補正測定値を決定することになる。実施例２の偏差算出部８２による演算内容は、例えば図５に示す通りである。各放射温度計１１〜１４からの測定値と温度設定値との関係で各偏差１〜４を演算した後、さらに各偏差１と放射温度計１１〜１４用影響度をそれぞれ乗算する。各演算結果である温度設定値と偏差１〜４を加算して、最終補正測定値として出力する。偏差算出部８２から出力される最終補正測定値は１つのみ出力される。

具体的には、次のようになる。
最終補正測定値＝温度設定値＋（偏差１×影響度比率１）
＋（偏差２×影響度比率２）
＋（偏差３×影響度比率３）
＋（偏差４×影響度比率４）（３）

ここで、演算に使用する影響度パラメータは、放射温度計１０の測定値と温度設定値の偏差量に対する比率で設定するものとし、１００％と設定される場合は、実際の偏差量そのままが、補正測定値に反映されることになる。例えば、他の放射温度計からの測定値に対する影響度を全て０％と設定すると、対象となる放射温度計の測定値は影響度設定が１００％と設定された放射温度計のみとなり、最終的な補正測定値は、この放射温度計からの測定値そのものとして扱うことも可能である。

実施例２によれば、温度制御部８１は、複数の放射温度計１０それぞれの影響具合に応じて予め設定された影響度比率を用いてそれぞれの偏差を補正し、この補正後に演算処理を行うので、放射温度計１０の測定値と補正後の測定値の関係を自由に調整することが可能となり、ウェハＷ上のどのポイントを中心に温度制御を行うのかを、自由に変更できるようになる。したがって、各放射温度計の影響度比率を考慮にいれて最終補正測定値を決定するので、より正確なウェハの温度制御が可能になる。
なお、各放射温度計の影響度比率の決定に際しては、各放射温度計の測定値から実験的に個々に決定するが、複数の放射温度計１０の中から基準となる放射温度計を選択し、この選択された放射温度計の測定値を基準として決定することも可能である。
［実施例３］

上述した実施例１で説明したように、ＰＩＤ演算制御部８４にて算出される一つの出力値であるＰＩＤ演算出力パワー値を１７本のランプヒータ２０１〜２１７にそのまま共通に出力することで、ウェハＷ上の温度制御を実行することは可能である。しかし、ウェハ上の温度分布を細かく見ると、ウェハ周辺部の温度がウェハ中心部に比べ低くなる現象が発生する。これは、チャンバ１００の機構上、ウェハ周辺部にチャンバの壁があり、このチャンバ壁がランプヒータで加熱されるからである。ウェハＷを基板保持手段５００のガードリング支持部４０５上に設置することで、この現象を軽減させてはいるが、完全に抑えることは困難である。

これを改善するためには、各ランプヒータを一つのＰＩＤ演算出力パワー値で共通に制御するのではなく、各ランプヒータを各ランプヒータに応じたＰＩＤ演算出力パワー値で個別に制御するとともに、ＰＩＤ演算出力側に補正パラメータを導入することにより、各ランプヒータに供給される出力パワー値にウエイトをつけ、ウェハ周辺部に与えるランプヒータ照射をウェハ中心部より強く与えるように制御することが好ましい。第３の実施例
は、そのような補正パラメータを導入したものである。

実施例３が、実施例１と異なる点は、外部定義パラメータとして、ＰＩＤパラメータに加えて、更に処理結果を補正する補正パラメータを導入することによって、より高精度でかつ均一な温度制御を行うことができるようにした点である。実施例３は、実施例１に補正パラメータを導入することによっても実現できるが、ここでは影響度パラメータを加えた実施例２に補正パラメータを導入する場合を例示する。

図６は実施例３の温度制御系を示すブロック図である。
図４の実施例２と異なる点は、ＰＩＤ演算制御部８４の出力側に出力パワー補正演算部８６を設け、ＰＩＤ演算制御部８４で演算したＰＩＤ演算出力パワー値を補正テーブル８７に記載した補正データで補正して、演算結果として最終的な出力パワー値を各ランプヒータ２１９にそれぞれ出力するようにした点である。

上記補正テーブル８７は、予め定められた１７本のランプヒータ２０１〜２１７と、１７本のランプヒータ２０１〜２１７それぞれに対して、ＰＩＤ演算出力パワー値に対しての補正データとの対応が記載された外部定義テーブルの形態を備えたもので、記憶手段に記憶されている。出力パワー補正演算部８６は、補正テーブル８７を検索して各ランプヒータ２１９に対応する補正データを抽出する検索手段を有し、検索手段により抽出した補正データに基づいて各ランプヒータ２１９に供給する出力量を補正する。

図７に上述した補正テーブル８７のイメージを示す。図７において、項番はランプヒータの番号で、ランプヒータ２０１〜２１７に対応する。項目名称は項番に対応したランプヒータ２０１〜２１７補正データを示す。各ランプヒータ補正データの設定範囲はいずれも各ランプヒータのＰＩＤ演算出力パワー値の−５０〜＋５０％の範囲で設定可能である。

補正処理はランプヒータ毎に実行する。ランプヒータ毎に補正データをプラスやマイナス方向に設定することにより、ウェハ表面の温度が均一な基本的な状態から、ウェハ周辺部の温度が高い状態、ウェハ周辺部の温度が低い状態というように、ウェハ表面の温度プロファイルを自由にコントロールすることが可能となる。特に、マイナス方向への設定を可能とすることにより、より強くウェハ周辺部の温度を低く制御することも可能となる。

補正テーブルを使用した場合の、実際の各ランプヒータ出力値を求める演算は図８に示す通りである。
（ＰＩＤ演算出力パワー値）＋（ランプヒータ（２０１〜２１７）温度補正値）
→（ランプ（２０１〜２１７）出力パワー値）（１）
ここで、式（１）のＰＩＤ演算出力パワー値はＰＩＤ演算の処理結果であり、各ランプヒータに対して個別に制御された出力値を使用する。
また、ランプヒータ（２０１〜２１７）温度補正値は、次式で示される。
ランプヒータ（２０１〜２１７）温度補正値（補正データ）
＝ＰＩＤ演算出力パワー値×補正比率（設定範囲％）（２）
このようにして実際の各ランプヒータ出力値が求められる。

上記比率は、例えば、中央のランプヒータ２０９及び中間のランプヒータ２０７、２０８、２１０、２１１が０％、外周のランプヒータ２０５、２０６、２１２、２１３が５％、そして周辺外のランプヒータ２０１〜２０４、２１４〜２１７が１０％というように設定される。

実施例３によれば、温度制御部８１は、複数の放射温度計１０それぞれに対する出力具
合に応じて予め設定された補正データを用いてＰＩＤによる処理結果を補正し、この補正後に複数のランプヒータ２１９それぞれの出力量を個別に制御するので、ウェハ周辺部と基板中心部とで均一加熱状態とすることができ、基板の温度を一層均一化することができる。

本発明の好ましい形態を付記する。

基板を処理する処理室と、前記基板を加熱する複数の発熱体と、前記基板の温度を測定する複数の温度測定器と、前記基板の温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御する制御部と、を備える基板処理装置であると、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理するので、複数の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

複数の温度測定器において処理室で処理される基板の温度を測定するステップと、制御部において前記基板の温度目標値と複数の温度測定器が測定する前記基板の温度の測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記基板を加熱する複数の発熱体それぞれの出力量を制御するステップと、前記基板を処理するステップとを備えた半導体装置の製造方法若しくは基板処理方法であると、複数の温度測定器が測定する前記基板の温度の測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて、前記基板を加熱する複数の発熱体それぞれの出力量を制御しつつ前記基板を処理するので、複数の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

前記制御部は、前記複数の温度測定器それぞれの影響具合に応じて予め設定された影響度比率を用いて前記それぞれの偏差を補正し、この補正後に前記演算処理を行うことが好ましい。前記制御部は、前記複数の温度測定器それぞれの影響具合に応じて予め設定された影響度比率を用いて前記それぞれの偏差を補正し、この補正後に前記演算処理を行うので、温度測定器の測定値と補正後の測定値の関係を自由に調整することが可能となり、基板上のどのポイントを中心に温度制御を行うのかを、自由に変更できるようになる。

前記複数の発熱体および前記複数の温度測定器はそれぞれ少なくとも３つ有し、前記制御部は、前記温度目標値と前記温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの３つ以上の偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記３つ以上の発熱体それぞれの出力量を制御することが好ましい。前記複数の発熱体および前記複数の温度測定器はそれぞれ少なくとも３つ有すると、基板の中心部、基板の外周部、基板の中心部と外周部との中間部を加熱することができるとともに、これらの部分の温度を測定できる。したがって、制御部が、前記温度目標値と前記温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの３つ以上の偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記３つ以上の発熱体それぞれの出力量を制御すると、３つ以上の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

前記制御部は、前記補正後に、前記補正された値の全てを加えて前記演算処理を行うことが好ましい。複数の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

前記制御部は、前記複数の発熱体それぞれに対する出力具合に応じて予め設定された補正比率を用いて前記処理結果を補正し、この補正後に前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御することが好ましい。前記制御部は、前記複数の発熱体それぞれに対する出力具合
に応じて予め設定された補正比率を用いて前記処理結果を補正し、この補正後に前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御すると、加熱状態が基板周辺部と基板中心部とでは同一とはならない基板の温度均一化を実現できる。

前記制御部は、前記演算処理にＰＩＤ演算を用いて処理することが好ましい。前記制御部は、前記演算処理にＰＩＤ演算を用いて処理するので、きめ細かでスムーズな制御が可能となる。

前記発熱体はランプヒータであり、さらに前記温度測定器は放射温度計であり、前記ランプヒータの設置数は前記複数の放射温度計の設置数より多いことが好ましい。前記発熱体はランプヒータであると、基板の急速加熱が可能となる。
前記温度測定器は放射温度計であるので、基板と接触させることなく、直接基板の温度を測定できる。前記ランプヒータの設置数は前記複数の放射温度計の設置数より多いと、温度ムラをなくすことができる。

基板を処理する処理室と、前記基板を加熱する複数の発熱体と、前記基板の温度を測定する複数の温度測定器と、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定した測定値とのそれぞれの偏差を求める偏差算出部と、前記複数の温度測定器それぞれの影響具合に応じて予め設定された影響度比率をそれぞれの温度測定器ごとに設定可能な影響度設定部と、前記偏差算出部が算出した前記それぞれの偏差に前記影響度設定部で設定された影響度比率を用いて補正し、この補正後の値をまとめて一つのＰＩＤ演算処理する演算処理部とを備える基板処理装置であると、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理するので、複数の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

基板を処理する処理室と、前記基板を加熱する複数の発熱体と、前記基板の温度を測定する複数の温度測定器とを有し、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算処理を行い、この処理結果を用いて前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御しつつ前記基板を処理する基板処理方法であると、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理するので、複数の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

基板を処理する処理室と、前記基板を加熱する複数の発熱体と、前記基板の温度を測定する複数の温度測定器とを有し、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算処理を行い、この処理結果を用いて前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御する温度制御方法であると、温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理するので、複数の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

前記複数の温度測定器それぞれの影響具合に応じて予め設定された影響度比率を用いて前記それぞれの偏差を補正し、この補正後に前記演算処理を行うことが好ましい。前記制御部は、前記複数の温度測定器それぞれの影響具合に応じて予め設定された影響度比率を用いて前記それぞれの偏差を補正し、この補正後に前記演算処理を行うので、温度測定器の測定値と補正後の測定値の関係を自由に調整することが可能となり、基板上のどのポイントを中心に温度制御を行うのかを、自由に変更できるようになる。

前記温度目標値と３つ以上の前記温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの３つ以上の偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて３つ以上の前記発熱体それ
ぞれの出力量を制御することが好ましい。前記複数の発熱体および前記複数の温度測定器はそれぞれ少なくとも３つ有すると、基板の中心部、基板の外周部、基板の中心部と外周部との中間部を加熱することができるとともに、これらの部分の温度を測定できる。したがって、制御部が、前記温度目標値と前記温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの３つ以上の偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記３つ以上の発熱体それぞれの出力量を制御すると、３つ以上の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

前記補正後に、前記補正された値の全てを加えて前記演算処理を行うことが好ましい。複数の発熱体の複雑な相互干渉具合を調整する必要もなく、容易に正確な温度制御が可能になる。

前記複数の発熱体それぞれに対する出力具合に応じて予め設定された補正比率を用いて前記処理結果を補正し、この補正後に前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御することが好ましい。前記制御部は、前記複数の発熱体それぞれに対する出力具合に応じて予め設定された補正比率を用いて前記処理結果を補正し、この補正後に前記複数の発熱体それぞれの出力量を制御すると、加熱状態が基板周辺部と基板中心部とでは同一とはならない基板の温度均一化を実現できる。

前記演算処理にＰＩＤ演算を用いて処理することが好ましい。前記制御部は、前記演算処理にＰＩＤ演算を用いて処理するので、きめ細かでスムーズな制御が可能となる。

本発明の実施例１の基板処理装置における温度制御系を示すブロック図である。本発明の実施例１の偏差算出部の演算内容を示す説明図である。本発明の実施例１のＰＩＤ演算制御部の入出力系を示す説明図である。本発明の実施例２の基板処理装置における温度制御系を示すブロック図である。本発明の実施例２の偏差算出部の演算内容を示す説明図である。本発明の実施例３の基板処理装置における温度制御系を示すブロック図である。本発明の実施例３の補正テーブルを示す説明図である。本発明の実施例３の補正テーブルを使用した場合の演算内容を示す説明図である。従来例の温度制御系の構成図である。従来例の温度制御の説明図である。本発明の第１の実施の形態による温度制御系の構成図である。本発明の第２の実施の形態による温度制御系の構成図である。本発明の第３の実施の形態による温度制御系の構成図である。第１〜第３の実施の形態、及び従来例の温度特性の比較図である。本発明の実施例１〜３に共通な基板処理装置を示す縦断面図である。本発明の実施例１〜３に共通な基板処理装置の横断面図である。

符号の説明

Ｗウェハ（基板）
１０放射温度計
７５温度設定部（温度目標値としての温度設定値を設定する）
８１度制御部
８２偏差算出部
８４演算制御部
８５影響度設定部
８６出力パワー補正演算部
８７補正テーブル
１００チャンバ（処理室）
１３９温度測定器
２２０ランプヒータ（発熱体）

Claims

基板を処理する処理室と、
前記基板を加熱する複数の発熱体と、
前記基板の温度を測定する複数の温度測定器と、
前記基板の温度目標値と前記複数の温度測定器が測定する測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記複数の発熱体それぞれへの出力量を制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
複数の温度測定器において処理室で処理される基板の温度を測定するステップと、
制御部において前記基板の温度目標値と複数の温度測定器が測定する前記基板の温度の測定値とのそれぞれの偏差をまとめて一つの演算で処理し、この処理結果を用いて前記基板を加熱する複数の発熱体それぞれの出力量を制御するステップと、
前記出力量を制御しつつ前記基板を処理するステップとを
備えた半導体装置の製造方法。