JP2014042042A - Semiconductor manufacturing apparatus and substrate processing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor manufacturing apparatus which reduces a substrate temperature difference occurring in a circumferential direction and continues to perform substrate processing even when a malfunction occurs in a temperature sensor, and to provide a substrate processing method.SOLUTION: A semiconductor manufacturing apparatus 1010 includes: a reaction tube 1014 which processes a wafer 1400; a heater 1052 which heats the reaction tube; an exhaust pipe 1082; a pressure sensor 1092 which detects a pressure value in the exhaust pipe 1082 when a cooling gas is flowed in the exhaust pipe 1082; and a control part 1200 which controls the heater 1052 and a cooling gas exhaust device 1084 to process the wafer 1400. The control part 1200 preliminarily obtains an average value of multiple second temperature detection parts 1064 for detecting a state of a wafer 1400 peripheral part and a measurement value of a first thermocouple 1062 for detecting a state of a substrate center part and controls the heater 1052 and the cooling gas exhaust device 1084 on the basis of the obtained measurement values.

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理方法及び半導体製造装置に関し、特に、熱処理装置に具備される基板近傍の温度を測定する熱電対において、複数の熱電対を基板の円周方向に設置し、複数の熱電対の検出した値に基づき制御することにより基板円周方向の温度差を改善する基板処理装置及び半導体製造装置に関する。
さらに、複数の熱電対に対して補正値を適用することで、複数の熱電対の一つに不良が発生しても、不良の発生した熱電対の補正値から、その熱電対が検出するであろう温度を予測し、制御を継続する基板処理装置及び半導体製造装置に関する。
The present invention relates to a substrate processing method and a semiconductor manufacturing apparatus for processing a substrate such as a semiconductor wafer, and in particular, in a thermocouple for measuring a temperature in the vicinity of a substrate provided in a heat treatment apparatus, a plurality of thermocouples are arranged in the circumferential direction of the substrate. The present invention relates to a substrate processing apparatus and a semiconductor manufacturing apparatus that improve temperature difference in the circumferential direction of the substrate by controlling based on values detected by a plurality of thermocouples.
Furthermore, by applying a correction value to a plurality of thermocouples, even if a defect occurs in one of the plurality of thermocouples, the thermocouple can detect from the correction value of the thermocouple in which the defect has occurred. The present invention relates to a substrate processing apparatus and a semiconductor manufacturing apparatus for predicting a temperature that will be continued and continuing control.

例えば、特許文献1は、基板の加熱温度を所定時間内に変化させたときに発生する基板端部の温度と中心部の温度との偏差と、基板端部の温度と中心部の温度との定常偏差とを用いて、所望の平均温度偏差Mを実現するための変化温度量Nを求め、基板に対する加熱温度を制御して、基板に形成される膜厚を均一にする基板処理装置を開示する。
しかしながら、所望の平均温度偏差Mを実現しても、基板に形成される膜厚の均一性に限度があった。
For example, Patent Literature 1 discloses that the deviation between the temperature at the edge of the substrate and the temperature at the center that occurs when the heating temperature of the substrate is changed within a predetermined time, and the temperature at the edge of the substrate and the temperature at the center. Disclosed is a substrate processing apparatus that uses a steady-state deviation to obtain a change temperature amount N for realizing a desired average temperature deviation M, controls a heating temperature for the substrate, and makes the film thickness formed on the substrate uniform. To do.
However, even if the desired average temperature deviation M is realized, there is a limit to the uniformity of the film thickness formed on the substrate.

また、半導体製造装置であって、炉内の温度を検出するために、複数の温度センサ(温度検出部、熱電対)を、例えば石英からなり、例えば長筒形状の炉内に設置して、炉内の温度を検出し、検出された温度に基づき、温度制御装置を用い、例えば炉内が上位のコントローラから指示された設定温度になるように制御する技術が知られている。   Further, in the semiconductor manufacturing apparatus, in order to detect the temperature in the furnace, a plurality of temperature sensors (temperature detection unit, thermocouple) are made of, for example, quartz, and installed in a furnace having a long cylindrical shape, for example. A technique is known in which the temperature in the furnace is detected and, based on the detected temperature, a temperature control device is used to control, for example, the inside of the furnace to a set temperature instructed by a host controller.

また、半導体製造装置では、例えば、ヒータの設置誤差によるヒータ素線と炉との距離、半導体製造装置が有するいわゆるインナチューブ、アウタチューブ等の石英からなる部材の取り付け誤差、いわゆるボートの柱による温度特性の変化等を原因とし、炉内の基板に円周方向に温度差が生じることがあり、このような温度差を軽減させるためにボートを回転させる機構を有する技術が知られている。
しかしながら、このような半導体製造装置では、基板の円周方向の一部しか温度を検出することができないことを原因として、基板の円周方向の温度差を改善することができないことがあった。
Also, in the semiconductor manufacturing apparatus, for example, the distance between the heater element wire and the furnace due to the heater installation error, the mounting error of the so-called inner tube and outer tube of the semiconductor manufacturing apparatus, the so-called boat column temperature A temperature difference may occur in the circumferential direction of the substrate in the furnace due to a change in characteristics or the like, and a technique having a mechanism for rotating the boat to reduce such a temperature difference is known.
However, in such a semiconductor manufacturing apparatus, the temperature difference in the circumferential direction of the substrate may not be improved due to the fact that only a part of the temperature in the circumferential direction of the substrate can be detected.

また、従来の半導体製造装置では、複数の温度センサのうちの1つにでも不良が発生すると、基板の温度制御を行うことが困難であり、基板膜質が不良となる可能性が高く、又、装置稼働率が悪化する為、基板処理を継続して行うことができないことがあるとの問題点があった。   Further, in the conventional semiconductor manufacturing apparatus, if a defect occurs in one of the plurality of temperature sensors, it is difficult to control the temperature of the substrate, and the substrate film quality is likely to be poor. Since the apparatus operating rate deteriorates, there is a problem that the substrate processing cannot be performed continuously.

国際公開第2005/008755号パンフレットInternational Publication No. 2005/008755 Pamphlet

本発明は、基板の円周方向温度差を軽減することができ、また、温度センサに不良が生じても継続して基板の処理を行うことができる半導体製造装置及び基板処理方法を提供することを目的としている。   The present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus and a substrate processing method that can reduce a temperature difference in the circumferential direction of a substrate and that can continuously process a substrate even if a temperature sensor is defective. It is an object.

本発明の第1の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路と、前記冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流すに際し、前記冷却ガス流路の下流側で前記冷却ガス流路と連通する冷却ガス排気路内の圧力値を検出する圧力検出器と、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する制御部と、を有し、前記制御部は、基板中心部の状態を検出する第1の温度検出部の測定値と、基板周縁部の状態を検出する同じ高さに位置する複数の第2の温度検出部の測定値の平均値とを予め取得して、該取得した測定値に基づき、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御する半導体製造装置にある。   The first feature of the present invention is that a processing chamber for processing a substrate, a heating device for heating the processing chamber, a cooling gas flow path provided between the processing chamber and the heating device, A pressure detector for detecting a pressure value in a cooling gas exhaust passage communicating with the cooling gas passage on the downstream side of the cooling gas passage when flowing a cooling gas in the cooling gas passage by a cooling device; A control unit that processes the substrate by controlling the heating device and the cooling device, and the control unit is configured to measure the measured value of the first temperature detection unit that detects the state of the center of the substrate, and the peripheral edge of the substrate. A semiconductor that acquires in advance an average value of measured values of a plurality of second temperature detection units located at the same height for detecting the state, and controls the heating device and the cooling device based on the acquired measured value In production equipment.

また、本発明の第2の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路と、前記冷却ガス流路における圧力値を測定する圧力検出器と、基板の温度を検出する温度検出部と、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する制御部と、を有し、前記制御部は、基板中心部の温度を検出する第1の温度検出点の測定値と、基板周縁部の温度を検出する第2の温度検出部の基板円周方向の複数の検出点の測定値の平均値とを予め取得して、該取得した測定値に基づき、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御する半導体製造装置にある。   The second feature of the present invention is that a processing chamber for processing a substrate, a heating device for heating the processing chamber, and a cooling gas flow path provided between the processing chamber and the heating device. A pressure detector that measures a pressure value in the cooling gas flow path, a temperature detector that detects the temperature of the substrate, and a controller that controls the heating device and the cooling device to process the substrate. The control unit has a plurality of detection points in the substrate circumferential direction of the measurement value of the first temperature detection point for detecting the temperature of the substrate center and the second temperature detection unit for detecting the temperature of the substrate periphery. And an average value of the measured values are obtained in advance, and the semiconductor manufacturing apparatus controls the heating device and the cooling device based on the obtained measured values.

また、本発明の第3の特徴とするところは、基板を処理する処理室を加熱装置で加熱しつつ、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流すに際し、前記冷却ガス流路における圧力値に基づいて、制御部により前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する工程と、予め測定された基板周縁部の状態を検出する同じ高さに位置する複数の第2の検出部の測定値の平均値と、基板中心部の状態を検出する第1の検出部の測定値を予め取得して、前記第2の検出部の平均値と前記第1の検出部の測定値との偏差を求め、前記基板処理工程を行う前に予め記憶された前記偏差と前記基板処理工程を行う際に求めた偏差とを比較し、前記2つの偏差が異なる場合には、求めた偏差に基づいて前記冷却ガス流路における圧力補正値を算出し、該圧力補正値により前記圧力値を補正する工程と、を有する基板処理方法にある。   The third feature of the present invention is that a cooling device is provided in a cooling gas flow path provided between the processing chamber and the heating device while the processing chamber for processing the substrate is heated by the heating device. When the cooling gas is caused to flow, the process of processing the substrate by controlling the heating device and the cooling device by the control unit based on the pressure value in the cooling gas flow path, and the state of the substrate peripheral portion measured in advance The average value of the measurement values of the plurality of second detection units located at the same height to be detected and the measurement value of the first detection unit that detects the state of the center of the substrate are acquired in advance, and the second detection The deviation between the average value of the part and the measurement value of the first detection part is obtained, and the deviation stored in advance before the substrate processing step is compared with the deviation obtained when the substrate processing step is performed. If the two deviations are different, based on the obtained deviation Serial calculating a pressure correction value in the cooling gas flow passage, in a substrate processing method and a step of correcting the pressure value by the pressure correction value.

また、本発明の第4の特徴とするところは、基板中心部の温度を検出する第1の温度検出点の測定値と、基板周縁部の温度を検出する第2の温度検出部の基板円周方向の複数の検出点の測定値の平均値とを予め取得して、該取得した測定値に基づいて、基板を処理する処理室と加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路における圧力値の圧力補正値を算出し、該圧力補正値により前記圧力値を補正する工程と、前記処理室を前記加熱装置で加熱しつつ、前記冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流し、前記補正後の圧力値に基づいて、制御部により前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する工程と、を有する基板処理方法にある。   The fourth feature of the present invention is that the measurement value of the first temperature detection point for detecting the temperature at the center of the substrate and the substrate circle of the second temperature detection unit for detecting the temperature at the peripheral edge of the substrate. In the cooling gas flow path provided between the processing chamber for processing the substrate and the heating device based on the acquired measured values in advance, the average value of the measured values of the plurality of detection points in the circumferential direction is acquired in advance. Calculating a pressure correction value of the pressure value, correcting the pressure value by the pressure correction value, and flowing a cooling gas into the cooling gas flow path by the cooling device while heating the processing chamber by the heating device. And a step of processing the substrate by controlling the heating device and the cooling device by a controller based on the corrected pressure value.

また、本発明の第5の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路と、前記冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流すに際し、前記冷却ガス流路の下流側で前記冷却ガス流路と連通する冷却ガス排気路内の圧力値を検出する圧力検出器と、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する制御部とを有し、前記制御部は、基板中心部の状態を検出する第1の温度検出部の測定値と、基板周縁部の状態を検出する同じ高さに位置する複数の第2の温度検出部の測定値の平均値とを予め取得して、前記第1の温度検出部の測定値と前記第2の温度検出部の平均値との偏差を求め、前記基板処理工程を行う前に予め記憶された前記偏差と前記基板処理工程を行う際に求めた偏差とを比較し、前記2つの偏差が異なる場合には、求めた偏差に基づいて前記冷却ガス流路における圧力補正値を算出し、該圧力補正値により前記圧力値を補正する半導体製造装置にある。   The fifth feature of the present invention is that a processing chamber for processing a substrate, a heating device for heating the processing chamber, and a cooling gas flow path provided between the processing chamber and the heating device. And a pressure detector for detecting a pressure value in a cooling gas exhaust passage communicating with the cooling gas passage on the downstream side of the cooling gas passage when the cooling gas is caused to flow through the cooling gas passage through the cooling gas passage. A control unit that controls the heating device and the cooling device to process the substrate, and the control unit measures the measured value of the first temperature detection unit that detects the state of the center of the substrate, and the peripheral edge of the substrate The average value of the measurement values of the plurality of second temperature detection units located at the same height for detecting the state of the first is obtained in advance, and the measurement value of the first temperature detection unit and the second temperature detection unit The deviation from the average value of the substrate is obtained, and the deviation stored in advance before the substrate processing step is performed. And when the two deviations are different, a pressure correction value in the cooling gas flow path is calculated based on the obtained deviation, and the pressure correction value The semiconductor manufacturing apparatus corrects the pressure value.

好適には、前記第2の温度検出部は、基板周縁部近傍に配置された複数の温度検出部であり、前記第1検出部は、基板を支持する基板保持具間に配置されるか又は前記基板保持具より上方に配置される若しくは前記基板保持具より下方に配置される温度検出部である。   Preferably, the second temperature detection unit is a plurality of temperature detection units arranged in the vicinity of the peripheral edge of the substrate, and the first detection unit is arranged between the substrate holders that support the substrate, or It is a temperature detection part arrange | positioned above the said substrate holder, or below the said substrate holder.

また、好適には、前記複数の第2の温度検出部の測定値と設定値との偏差を予め求めて記憶し、少なくとも前記第2の温度検出部のうち1つの検出体が異常状態になった場合には、前記異常状態となった第2の温度検出部で予め求めた前記偏差に基づき、前記平均値を算出し、該平均値により温度制御を行う。   Preferably, the deviation between the measured value and the set value of the plurality of second temperature detectors is obtained and stored in advance, and at least one of the second temperature detectors is in an abnormal state. In the case where the error is detected, the average value is calculated based on the deviation obtained in advance by the second temperature detection unit in the abnormal state, and temperature control is performed based on the average value.

また、本発明の第6の特徴とするところは、基板の膜均一性を制御する制御システムを有し、前記制御システムは、基板を処理する処理室を加熱装置で加熱しつつ、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流すに際し、前記冷却ガス流路における圧力値に基づいて、制御部により前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する工程と、基板中心部の状態を検出する第1の検出部の測定値と、予め測定された基板周縁部の状態を検出する同じ高さに位置する複数の第2検出部の測定値の平均値とを予め取得して、前記第1の検出部の測定値と前記第2の検出部の平均値との偏差を求め、前記基板処理工程を行う前に予め記憶された前記偏差と前記基板処理工程を行う際に求めた偏差とを比較し、前記2つの偏差が異なる場合には、求めた偏差に基づいて前記冷却ガス流路における圧力補正値を算出し、該圧力補正値により前記圧力値を補正する工程とを有する制御を行う基板処理装置にある。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a control system that controls film uniformity of a substrate, wherein the control system heats the processing chamber for processing the substrate with a heating device, and When the cooling gas flows through the cooling gas channel provided between the heating device and the heating device, the control unit controls the heating device and the cooling device based on the pressure value in the cooling gas channel. The substrate processing step, the measurement value of the first detection unit for detecting the state of the central part of the substrate, and a plurality of second detections positioned at the same height for detecting the state of the peripheral edge of the substrate measured in advance. The average value of the measurement values of the part is obtained in advance, and the deviation between the measurement value of the first detection part and the average value of the second detection part is obtained, and stored in advance before performing the substrate processing step. Deviation and deviation obtained when performing the substrate processing step If the two deviations are different from each other, a pressure correction value in the cooling gas flow path is calculated based on the obtained deviation, and the pressure correction value is corrected by the pressure correction value. In the substrate processing apparatus to be performed.

好適には、前記制御システムは、前記複数の第2の温度検出部の測定値と設定値との偏差を予め求めて記憶し、少なくとも前記第2の温度検出部のうち1つの検出体が異常状態になった場合には、前記異常状態となった第2の温度検出部で予め求めた前記偏差に基づき、前記平均値を算出し、該平均値により温度制御を行う。   Preferably, the control system previously obtains and stores a deviation between the measurement value and the set value of the plurality of second temperature detection units, and at least one of the second temperature detection units is abnormal. When the state is reached, the average value is calculated based on the deviation obtained in advance by the second temperature detection unit in the abnormal state, and temperature control is performed based on the average value.

また、本発明の第7の特徴とするところは、ウエハ近傍の温度を検出する複数の熱電対を有し、前記複数の熱電対はウエハに対して円周方向に設置され、ウエハ円周部の温度差を改善する熱処理装置にある。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a plurality of thermocouples for detecting a temperature in the vicinity of the wafer, the plurality of thermocouples being installed in a circumferential direction with respect to the wafer, The heat treatment apparatus improves the temperature difference.

好適には、ウエハ面内温度分布を一定化する方法をプログラム化し、計算機上に実装した実装部をさらに有する。   Preferably, the method further includes a mounting unit that is programmed on a computer and that is mounted on a computer.

また、本発明の第8の特徴とするところは、ウエハ近傍の温度を検出し、ウエハ近傍に設置された複数の熱電対と、前記複数の熱電対の補正値を取得し、前記複数の熱電対の中のいずれかの熱電対に不良が生じた際に、前記複数の熱電対から取得した補正値に基づき、前記複数の熱電対の中の不良が生じた熱電対の出力を予測し、この予測に基づいて制御を行う制御部(制御装置)と、を有する熱処理装置にある。   An eighth feature of the present invention is that the temperature in the vicinity of the wafer is detected, a plurality of thermocouples installed in the vicinity of the wafer, correction values of the plurality of thermocouples are acquired, and the plurality of thermocouples are acquired. When a failure occurs in any of the thermocouples in the pair, based on the correction value obtained from the plurality of thermocouples, predict the output of the thermocouple in which the failure in the plurality of thermocouples occurs, And a control unit (control device) that performs control based on the prediction.

また、好適には、前記制御部(制御装置)は、前記複数の熱電対の中の不良が生じた熱電対の出力を予測する方向をプログラム化し、計算機上に実装した実装部を有する。   Preferably, the control unit (control device) includes a mounting unit that programs a direction for predicting an output of a thermocouple in which a failure occurs in the plurality of thermocouples and is mounted on a computer.

本発明によれば、基板の円周方向温度差を軽減することができ、また、温度センサに不良が生じても継続して基板の処理を行うことができる半導体製造装置及び基板処理方法を提供することができる。   According to the present invention, there are provided a semiconductor manufacturing apparatus and a substrate processing method capable of reducing the temperature difference in the circumferential direction of the substrate and continuously processing the substrate even if a defect occurs in the temperature sensor. can do.

本発明の適用される第1の形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the substrate processing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied. 本発明の適用される第1の形態に係る基板処理装置が有する反応管の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the reaction tube which the substrate processing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied has. 本発明の適用される第1の形態に係る基板処理装置が有する中心部熱電対の詳細な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a detailed structure of the center part thermocouple which the substrate processing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied has. 本発明の適用される第1の形態に係る基板処理装置が有する天井部熱電対の詳細な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a detailed structure of the ceiling part thermocouple which the substrate processing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied has. 本発明の適用される第1の形態に係る基板処理装置が有する下部熱電対の詳細な構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a detailed structure of the lower thermocouple which the substrate processing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied has. 本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied. 本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置で、ウエハの中心部温度補正値を用いて設定温度を補正する構成・方法について説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the structure and method which correct | amend set temperature using the wafer center part temperature correction value with the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied. 本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置で取得された中心部温度偏差、及び天井部温度偏差のデータを示す図表である。It is a graph which shows the data of the center part temperature deviation and ceiling part temperature deviation which were acquired with the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied. 本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置の圧力補正量の算出について説明する第1の図である。It is a 1st figure explaining calculation of the pressure correction amount of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied. 本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置の圧力補正量の算出について説明する第2の図である。It is a 2nd figure explaining calculation of the pressure correction amount of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st form to which this invention is applied. 本発明の第1の実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the principal part of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る半導体製造装置が有する熱電対の平面における配置を模式的に示す模式図である。It is a schematic diagram which shows typically arrangement | positioning in the plane of the thermocouple which the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention has. 本発明の第1の実施形態に係る半導体製造装置の制御方法、及び制御を行うための構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the control method of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the structure for performing control. 本発明の第2の実施形態に係る半導体製造装置の制御方法、及び制御を行うための構成を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the control method of the semiconductor manufacturing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and the structure for performing control. 本発明の適用される第2の形態に係る半導体処理装置の全体構成を示す図である。It is a figure which shows the whole structure of the semiconductor processing apparatus which concerns on the 2nd form to which this invention is applied. 図15に示したボート及びウエハを収容した状態の処理室を例示する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating a processing chamber in a state where the boat and the wafer illustrated in FIG. 15 are accommodated. 図15、図16に示した処理室の周辺の構成部分、及び、処理室に対する制御を行う第1の制御プログラムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st control program which performs the control with respect to the periphery of the process chamber shown in FIG. 15, FIG. 16, and a process chamber. 図15に示した制御部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control part shown in FIG. 本発明の適用される第2の形態に係る半導体処理装置における処理対象となるウエハの形状を例示する図である。It is a figure which illustrates the shape of the wafer used as the process target in the semiconductor processing apparatus which concerns on the 2nd form to which this invention is applied. 本発明の適用される第3の形態に係る半導体処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor processing apparatus which concerns on the 3rd form to which this invention is applied. 本発明の適用される第4の形態に係る半導体処理装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the semiconductor processing apparatus which concerns on the 4th form to which this invention is applied. 本発明の第4の実施形態に係る半導体処理装置の圧力設定値の演算の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the calculation of the pressure setting value of the semiconductor processing apparatus which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 現在の設定温度と予測温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between present preset temperature and estimated temperature. 現在の設定温度と予測温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between present preset temperature and estimated temperature. 現在の設定温度と各実施形態による内部温度センサ予測温度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the present setting temperature and the internal temperature sensor estimated temperature by each embodiment. 現在の設定温度と各実施形態による内部温度センサの平均値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the present setting temperature and the average value of the internal temperature sensor by each embodiment. 時間と設定温度と補正値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between time, preset temperature, and a correction value.

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1乃至図7には、本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置1010が示されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 7 show a semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to a first embodiment to which the present invention is applied.

図1に示されるように、半導体製造装置1010は、均熱管1012を有し、均熱管1012は、例えばSiC等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する円筒状の形状をしている。均熱管1012の内側には、反応容器として用いられる反応管1014が設けられている。反応管1014は、例えば、石英(SiO2)等の耐熱性材料からなり下端に開口を有する円筒状の形状を有し、均熱管1012内に同心円状に配置されている。   As shown in FIG. 1, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 has a soaking tube 1012. The soaking tube 1012 is made of a heat-resistant material such as SiC, for example, and has a cylindrical shape with a closed upper end and an opening at the lower end. I am doing. A reaction tube 1014 used as a reaction vessel is provided inside the soaking tube 1012. The reaction tube 1014 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2) and has a cylindrical shape having an opening at the lower end, and is disposed concentrically in the soaking tube 1012.

反応管1014の下部には、例えば石英からなるガスの供給管1016と、排気管1018が連結されている。供給管1016には、ガスを導入する導入口が形成された導入部材1020が設けられていて、供給管1016、及び導入部材1020は、反応管1014下部から、反応管1014側部に添って、例えば細管状に立ち上がり、反応管1014の天井部で反応管1014内部に到達するようになっている。
また、排気管1018は、反応管1014に形成された排気口1022に接続されている。
A gas supply pipe 1016 made of, for example, quartz and an exhaust pipe 1018 are connected to the lower part of the reaction tube 1014. The supply pipe 1016 is provided with an introduction member 1020 in which an introduction port for introducing gas is formed. The supply pipe 1016 and the introduction member 1020 are provided along the side of the reaction tube 1014 from the bottom of the reaction tube 1014. For example, it rises into a thin tube and reaches the inside of the reaction tube 1014 at the ceiling of the reaction tube 1014.
Further, the exhaust pipe 1018 is connected to an exhaust port 1022 formed in the reaction tube 1014.

供給管1016は、反応管1014の天井部から反応管1014の内部にガスを流し、反応管1014下部に接続された排気管1018は、反応管1014下部からの排気に用いられる。反応管1014には、導入部材1020、供給管1016を介して、反応管1014で用いられる処理用のガスが供給されるようになっている。また、ガスの供給管1016には、ガスの流量を制御する流量制御手段として用いられるMFC(マスフローコントローラ)1024、又は図示を省略する水分発生器が接続されている。MFC1024は、制御部1200(制御装置)が備えるガス流量制御部1202(ガス流量制御装置)に接続されていて、ガス流量制御部1202によって、供給するガスや水蒸気(H2O)の流量が、例えば、予め定められた所定の量に制御される。   The supply pipe 1016 allows gas to flow from the ceiling of the reaction pipe 1014 to the inside of the reaction pipe 1014, and the exhaust pipe 1018 connected to the lower part of the reaction pipe 1014 is used for exhausting from the lower part of the reaction pipe 1014. A processing gas used in the reaction tube 1014 is supplied to the reaction tube 1014 via an introduction member 1020 and a supply tube 1016. The gas supply pipe 1016 is connected to an MFC (mass flow controller) 1024 used as a flow rate control means for controlling the gas flow rate, or a moisture generator (not shown). The MFC 1024 is connected to a gas flow rate control unit 1202 (gas flow rate control device) included in the control unit 1200 (control device), and the flow rate of gas or water vapor (H 2 O) supplied by the gas flow rate control unit 1202 is, for example, The amount is controlled to a predetermined amount.

制御部1200は、先述のガス流量制御部1202と併せて、温度制御部1204(温度制御装置)、圧力制御部1206(圧力制御装置)、及び駆動制御部1208(駆動制御装置)を有している。また、制御部1200は、上位コントローラ1300に接続されていて、上位コントローラ1300によって制御される。   The control unit 1200 includes a temperature control unit 1204 (temperature control device), a pressure control unit 1206 (pressure control device), and a drive control unit 1208 (drive control device) in addition to the gas flow rate control unit 1202 described above. Yes. The control unit 1200 is connected to the host controller 1300 and is controlled by the host controller 1300.

排気管1018には、圧力調整器として用いられるAPC1030と、圧力検出手段として用いられる圧力センサ1032とが取り付けられている。APC1030は、圧力センサ1032によって検出された圧力に基づいて、反応管1014内から流出するガスの量を制御し、反応管1014内を、例えば一定の圧力になるように制御する。   An APC 1030 used as a pressure regulator and a pressure sensor 1032 used as pressure detection means are attached to the exhaust pipe 1018. The APC 1030 controls the amount of gas flowing out from the reaction tube 1014 based on the pressure detected by the pressure sensor 1032, and controls the inside of the reaction tube 1014 to have a constant pressure, for example.

また、反応管1014の下端に形成された開口部には、例えば石英からなり、例えば円板形状を有し、保持体として用いられるベース1034が、Oリング1036を介して取り付けられている。ベース1034は、反応管1014に対して着脱が可能であり、反応管1014に装着された状態で、反応管1014を気密にシールする。ベース1034は、例えば、略円板形状からなるシールキャップ1038の重力方向上向きの面に取り付けられている。   A base 1034 made of, for example, quartz and having a disk shape and used as a holding body is attached via an O-ring 1036 to the opening formed at the lower end of the reaction tube 1014. The base 1034 can be attached to and detached from the reaction tube 1014, and in a state where the base 1034 is attached to the reaction tube 1014, the reaction tube 1014 is hermetically sealed. The base 1034 is attached to, for example, a surface facing upward in the gravitational direction of a seal cap 1038 having a substantially disk shape.

シールキャップ1038には、回転手段として用いられる回転軸1040が連結されている。回転軸1040は、図示省略する駆動源からの駆動伝達を受けて回転し、保持体として用いられる石英キャップ1042、基板保持部材として用いられるボート1044、及びボート1044に保持され基板にあたるウエハ1400を回転させる。回転軸1040が回転する速度は、先述の制御部1200によって制御がなされる。   A rotation shaft 1040 used as a rotation means is connected to the seal cap 1038. The rotation shaft 1040 rotates in response to drive transmission from a drive source (not shown), and rotates a quartz cap 1042 used as a holding body, a boat 1044 used as a substrate holding member, and a wafer 1400 held by the boat 1044 and corresponding to a substrate. Let The speed at which the rotating shaft 1040 rotates is controlled by the control unit 1200 described above.

また、半導体製造装置1010は、ボート1044を上下方向に移動させるために用いられるボートエレベータ1050を有しており、先述の制御部1200によって制御がなされる。   The semiconductor manufacturing apparatus 1010 has a boat elevator 1050 used for moving the boat 1044 in the vertical direction, and is controlled by the control unit 1200 described above.

反応管1014の外周には、加熱手段として用いられるヒータ1052が同心円状に配置されている。ヒータ1052は、反応管1014内の温度を上位コントローラ1300で設定された処理温度にするように、第1の熱電対1062、第2の熱電対1064、第3の熱電対1066にある温度検出部1060(温度検出装置)で検出された温度に基づいて、温度制御部1204によって制御される。   On the outer periphery of the reaction tube 1014, heaters 1052 used as heating means are arranged concentrically. The heater 1052 is a temperature detection unit in the first thermocouple 1062, the second thermocouple 1064, and the third thermocouple 1066 so that the temperature in the reaction tube 1014 is set to the processing temperature set by the host controller 1300. Based on the temperature detected by 1060 (temperature detection device), the temperature control unit 1204 controls the temperature.

第1の熱電対1062はヒータ1052の温度を検出するために用いられ、第2の熱電対1064は均熱管1012と反応管1014の間の温度を検出するために用いられる。
ここで、第2の熱電対1064は、反応管1014とボート1044との間に設置し、反応管1014内の温度を検出することもできるようにしても良い。
第3の熱電対1066は、反応管1014とボート1044との間に設置され、第2の熱電対1064よりもボート1044に近い位置に設置され、よりボート1044に近い位置の温度を検出する。また、第3の熱電対1066は、温度安定期における反応管1014内の温度の均一性を測定する用途で使用されている。
The first thermocouple 1062 is used to detect the temperature of the heater 1052, and the second thermocouple 1064 is used to detect the temperature between the soaking tube 1012 and the reaction tube 1014.
Here, the second thermocouple 1064 may be installed between the reaction tube 1014 and the boat 1044 so that the temperature in the reaction tube 1014 can be detected.
The third thermocouple 1066 is installed between the reaction tube 1014 and the boat 1044, is installed closer to the boat 1044 than the second thermocouple 1064, and detects the temperature at a position closer to the boat 1044. The third thermocouple 1066 is used for measuring the temperature uniformity in the reaction tube 1014 during the temperature stabilization period.

図2には、反応管1014の周辺の構成が模式的に示されている。
半導体製造装置1010は、先述のように温度検出部1060を有し、温度検出部1060は、第1の熱電対1062、第2の熱電対1064、及び第3の熱電対1066を備えている。これらに加え、図2に示すように、温度検出部1060は、ウエハ1400の略中心部の位置の温度を検出する中心部熱電対1068と、ボート1044の天井部付近の温度を検出する天井部熱電対1070とを有している。また、半導体製造装置1010に、後述する下部熱電対1072(図5参照)を設けても良い。
FIG. 2 schematically shows the configuration around the reaction tube 1014.
As described above, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 includes the temperature detection unit 1060, and the temperature detection unit 1060 includes the first thermocouple 1062, the second thermocouple 1064, and the third thermocouple 1066. In addition to these, as shown in FIG. 2, the temperature detection unit 1060 includes a center thermocouple 1068 that detects the temperature at the substantially central position of the wafer 1400 and a ceiling portion that detects the temperature near the ceiling of the boat 1044. And a thermocouple 1070. Further, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 may be provided with a lower thermocouple 1072 (see FIG. 5) described later.

図3には、中心部熱電対1068の詳細な構成の一例が示されている。
図3に示されるように、中心部熱電対1068は、第3の熱電対1066とほぼ同じ高さのウエハ1400の中心部近傍の温度を測定するために、例えば複数箇所がL字状に形成された熱電対であり、温度測定値を出力する。また、中心部熱電対1068は、半導体製造装置1010がウエハ1400の処理を開始する以前に、ウエハ1400の中心部近傍の温度を複数箇所で測定し、半導体製造装置1010がウエハ1400の処理を行う場合には取り外されるようになっている。
中心部熱電対1068が、反応管1014から取り外すことができるように構成されているため、ボート1044を回転させる場合や、ウエハ1400をボート1044に移載する場合に、中心部熱電対1068を取り外すことで、中心部熱電対1068が他の部材に接触することを防止することができる。また、中心部熱電対1068は、シールキャップ1038に継ぎ手を介在して気密にシールされるようになっている。
FIG. 3 shows an example of a detailed configuration of the center thermocouple 1068.
As shown in FIG. 3, the center thermocouple 1068 is formed in, for example, a plurality of L-shapes in order to measure the temperature near the center of the wafer 1400 having the same height as the third thermocouple 1066. Output a temperature measurement. In addition, the center thermocouple 1068 measures the temperature near the center of the wafer 1400 at a plurality of locations before the semiconductor manufacturing apparatus 1010 starts processing the wafer 1400, and the semiconductor manufacturing apparatus 1010 processes the wafer 1400. In some cases it will be removed.
Since the center thermocouple 1068 is configured to be removable from the reaction tube 1014, the center thermocouple 1068 is removed when the boat 1044 is rotated or when the wafer 1400 is transferred to the boat 1044. Thus, the central thermocouple 1068 can be prevented from coming into contact with other members. The center thermocouple 1068 is hermetically sealed with a seal cap 1038 with a joint interposed therebetween.

図4には、天井部熱電対1070の詳細な構成の一例が示されている。
図4に示されるように、天井部熱電対1070は、いわゆるL字形状を有し、ボート1044の天板の上部に設置され、ボート1044の天井部付近の温度を測定する為に用いられ、温度測定値を出力する。天井部熱電対1070は、中心部熱電対1068とは異なり、ボート1044の天板より上部に設置される。このため、ボート1044のロードあるいはアンロード、また、ボート1044の回転が可能であるので、半導体製造装置1010がウエハ1400の処理を行う場合でも、設置したままでボート1044の天井部付近の温度を測定することができる。なお、天井部熱電対1070は、中心部熱電対1068と同様に、シールキャップ1038に継ぎ手を介在して気密にシールされるようになっている。
FIG. 4 shows an example of a detailed configuration of the ceiling thermocouple 1070.
As shown in FIG. 4, the ceiling thermocouple 1070 has a so-called L-shape, is installed on the top of the boat 1044, and is used to measure the temperature near the ceiling of the boat 1044. Outputs the temperature measurement value. Unlike the center thermocouple 1068, the ceiling thermocouple 1070 is installed above the top plate of the boat 1044. For this reason, the boat 1044 can be loaded or unloaded, and the boat 1044 can be rotated. Therefore, even when the semiconductor manufacturing apparatus 1010 processes the wafer 1400, the temperature in the vicinity of the ceiling of the boat 1044 can be kept as it is. Can be measured. The ceiling thermocouple 1070 is hermetically sealed with a joint interposed between the seal cap 1038 and the center thermocouple 1068.

図5には、下部熱電対1072の詳細な構成の一例が示されている。
図5に示されるように、下部熱電対1072は、いわゆるL字形状を有し、ボート1044の下部の断熱板間に設置され、ボート1044の下部付近の温度を測定する為に用いられ、温度測定値を出力する。下部熱電対1072は、ボート1044の下方に複数が設けられた断熱板のうち、互いに上下方向に隣り合う断熱板の間の位置に設けることに替えて、複数の断熱板のうち最も上方に位置する断熱板の上方の位置や、複数の断熱板のうち最も下方に位置する断熱板の下方の位置に設置しても良い。
FIG. 5 shows an example of a detailed configuration of the lower thermocouple 1072.
As shown in FIG. 5, the lower thermocouple 1072 has a so-called L-shape, is installed between heat insulating plates at the lower part of the boat 1044, and is used to measure the temperature near the lower part of the boat 1044. Outputs the measured value. The lower thermocouple 1072 is provided at the position between the heat insulating plates adjacent to each other in the vertical direction among the heat insulating plates provided in a plurality below the boat 1044. You may install in the position below the heat insulating board located in the uppermost position of a board, or the lowermost among several heat insulating boards.

下部熱電対1072は、ボート1044と同じくロードあるいはアンロードするので、半導体製造装置1010が、ウエハ1400の処理を行う場合でも設置したままでボート1044下部付近の温度を測定することができる。なお、下部熱電対1072は、シールキャップ1038に継ぎ手を介在して気密にシールされるようになっている。   Since the lower thermocouple 1072 is loaded or unloaded in the same manner as the boat 1044, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 can measure the temperature near the lower portion of the boat 1044 while being installed even when the wafer 1400 is processed. The lower thermocouple 1072 is hermetically sealed with a joint on the seal cap 1038.

以上のように構成された半導体製造装置1010において、反応管1014内で、ウエハ1400の酸化、拡散処理がなされる場合の動作の一例を説明する(図1参照)。
まず、ボートエレベータ1050によりボート1044を下降させる。次に、ボート1044に複数枚のウエハ1400を保持する。次いで、ヒータ1052により加熱し、反応管1014内の温度を予め定められた所定の処理温度にする。
In the semiconductor manufacturing apparatus 1010 configured as described above, an example of an operation when the wafer 1400 is oxidized and diffused in the reaction tube 1014 will be described (see FIG. 1).
First, the boat 1044 is lowered by the boat elevator 1050. Next, a plurality of wafers 1400 are held on the boat 1044. Next, the heater 1052 is heated to bring the temperature in the reaction tube 1014 to a predetermined processing temperature.

そして、ガスの供給管1016に接続されたMFC1024により、予め反応管1014内を不活性ガスで充填しておき、ボートエレベータ1050により、ボート1044を上昇させて反応管1014内に移し、反応管1014の内部温度を所定の処理温度に維持する。反応管1014内を所定の圧力に保った後、回転軸1040により、ボート1044及びボート1044に保持されているウエハ1400を回転させる。同時に、ガスの供給管1016から処理用のガスを供給するか、又は水分発生器(不図示)から水蒸気を供給する。供給されたガスは、反応管1014を下降し、ウエハ1400に対して均等に供給される。   Then, the inside of the reaction tube 1014 is filled with an inert gas in advance by the MFC 1024 connected to the gas supply pipe 1016, and the boat 1044 is lifted and moved into the reaction tube 1014 by the boat elevator 1050. Is maintained at a predetermined processing temperature. After keeping the inside of the reaction tube 1014 at a predetermined pressure, the boat 1044 and the wafer 1400 held by the boat 1044 are rotated by the rotation shaft 1040. At the same time, a processing gas is supplied from a gas supply pipe 1016 or water vapor is supplied from a moisture generator (not shown). The supplied gas descends the reaction tube 1014 and is evenly supplied to the wafer 1400.

酸化・拡散処理中の反応管1014内においては、排気管1018を介して排気され、所定の圧力になるようAPC1030により圧力が制御され、所定時間、ウエハ1400の酸化・拡散処理がなされる。この酸化・拡散処理が終了すると、連続して処理がなされるウエハ1400のうち、次の処理がなされるウエハ1400の酸化・拡散処理に移るべく、反応管1014内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後、ボートエレベータ1050によりボート1044を下降させて、ボート1044及び処理済のウエハ1400を反応管1014から取出す。
反応管1014から取出されたボート1044上の処理済のウエハ1400は、未処理のウエハ1400と交換され、再度、反応管1014内に上昇され、ウエハ1400に酸化・拡散処理がなされる。
In the reaction tube 1014 during the oxidation / diffusion process, the pressure is controlled by the APC 1030 so as to be a predetermined pressure through the exhaust pipe 1018, and the oxidation / diffusion process of the wafer 1400 is performed for a predetermined time. When this oxidation / diffusion process is completed, the gas in the reaction tube 1014 is replaced with an inert gas in order to move to the oxidation / diffusion process of the wafer 1400 to be processed next among the wafers 1400 that are continuously processed. At the same time, the pressure is changed to normal pressure, and then the boat 1044 is lowered by the boat elevator 1050 to take out the boat 1044 and the processed wafer 1400 from the reaction tube 1014.
The processed wafer 1400 on the boat 1044 taken out from the reaction tube 1014 is replaced with an unprocessed wafer 1400, and is again raised into the reaction tube 1014, and the wafer 1400 is subjected to oxidation / diffusion processing.

図6には、図1乃至図5に示される構成に加えて、本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置1010が備える構成が模式的に示されている。これらの構成により、処理されるウエハ1400に形成される薄膜の膜厚のばらつきを抑制し、形成される薄膜の膜厚を均一にすることが可能となる。   FIG. 6 schematically shows the configuration of the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment to which the present invention is applied, in addition to the configuration shown in FIGS. 1 to 5. With these configurations, it is possible to suppress variations in the thickness of the thin film formed on the wafer 1400 to be processed and to make the thickness of the formed thin film uniform.

図6に示すように、半導体製造装置1010は、排気管1082を備え、冷却ガスを排気する排気部1080(排気装置)を有する。排気管1082は、冷却ガス排気路として用いられ、基端側が反応管1014の例えば上部に接続され、先端側が半導体製造装置1010の設置される工場等の排気施設に接続されていて、排気管1082を介して冷却ガスの排気がなされる。   As illustrated in FIG. 6, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 includes an exhaust pipe 1082 and includes an exhaust unit 1080 (exhaust apparatus) that exhausts cooling gas. The exhaust pipe 1082 is used as a cooling gas exhaust path, the proximal end side is connected to, for example, the upper part of the reaction tube 1014, and the distal end side is connected to an exhaust facility such as a factory where the semiconductor manufacturing apparatus 1010 is installed. The cooling gas is exhausted through

また、排気部1080は、例えばブロア等からなる冷却ガス排気装置1084と、ラジエタ1086とを有する。冷却ガス排気装置1084は、排気管1082の先端側に装着されていて、ラジエタ1086は、排気管1082の基端部と冷却ガス排気装置1084との間の位置に装着されている。冷却ガス排気装置1084にはインバータ1078が接続されていて、例えばブロアの回転数を制御する等の方法で、インバータ1078は、冷却ガス排気装置1084が排気するガスの流量を制御する。   The exhaust unit 1080 includes a cooling gas exhaust device 1084 made of, for example, a blower, and a radiator 1086. The cooling gas exhaust device 1084 is attached to the distal end side of the exhaust pipe 1082, and the radiator 1086 is attached at a position between the base end portion of the exhaust pipe 1082 and the cooling gas exhaust device 1084. An inverter 1078 is connected to the cooling gas exhaust device 1084, and the inverter 1078 controls the flow rate of the gas exhausted by the cooling gas exhaust device 1084, for example, by controlling the rotational speed of the blower.

排気管1082のラジエタ1086の冷却ガスの流れる方向における上流側と下流側には、それぞれシャッタ1090、1090が設けられている。シャッタ1090、1090は、図示を省略するシャッタ制御部(シャッタ制御装置)によって制御されて開閉する。   Shutters 1090 and 1090 are provided on the upstream side and the downstream side of the radiator 1086 in the exhaust pipe 1082 in the flow direction of the cooling gas, respectively. The shutters 1090 and 1090 are opened and closed under the control of a shutter control unit (shutter control device) (not shown).

排気管1082の、ラジエタ1086と冷却ガス排気装置1084との間の位置には、排気管1082内の圧力を検出する検出部(検出装置)として用いられる圧力センサ1092が設けられている。ここで、圧力センサ1092が設けられる位置としては、冷却ガス排気装置1084とラジエタ1086とを結ぶ排気管1082中でも、ラジエタ1086にできる限り近い位置に設けることが望ましい。   A pressure sensor 1092 used as a detection unit (detection device) for detecting the pressure in the exhaust pipe 1082 is provided at a position of the exhaust pipe 1082 between the radiator 1086 and the cooling gas exhaust device 1084. Here, as a position where the pressure sensor 1092 is provided, it is desirable that the pressure sensor 1092 be provided as close as possible to the radiator 1086 in the exhaust pipe 1082 connecting the cooling gas exhaust device 1084 and the radiator 1086.

制御部1200(制御装置)は、先述のように、ガス流量制御部1202(ガス流量制御装置)、温度制御部1204(温度制御装置)、圧力制御部1206(圧力制御装置)、及び駆動制御部1208(駆動制御装置)を有し(図1参照)、併せて、図6に示されるように冷却ガス流量制御部1220(冷却ガス制御装置)を有する。   As described above, the control unit 1200 (control device) includes the gas flow rate control unit 1202 (gas flow rate control device), the temperature control unit 1204 (temperature control device), the pressure control unit 1206 (pressure control device), and the drive control unit. 1208 (drive control device) (see FIG. 1), and in addition, as shown in FIG. 6, it has a cooling gas flow rate control unit 1220 (cooling gas control device).

冷却ガス流量制御部1220は、減算器1222と、PID演算器1224と、周波数変換器1226と、周波数指示器1228とから構成される。
減算器1222には、上位コントローラ1300から圧力目標値Sが入力される。また、減算器1222には、圧力目標値Sに加えて、圧力センサ1092によって計測された圧力値Aが入力され、減算器1222で、圧力目標値Sから圧力値Aを減算した偏差Dが出力される。
The cooling gas flow rate controller 1220 includes a subtractor 1222, a PID calculator 1224, a frequency converter 1226, and a frequency indicator 1228.
The target pressure value S is input from the host controller 1300 to the subtractor 1222. The subtractor 1222 receives the pressure value A measured by the pressure sensor 1092 in addition to the pressure target value S, and the subtractor 1222 outputs a deviation D obtained by subtracting the pressure value A from the pressure target value S. Is done.

偏差Dは、PID演算器1224に入力される。PID演算器1224では、入力された偏差Dに基づいてPID演算がなされ操作量Xが算出される。算出された操作量Xは、周波数変換器1226に入力され、周波数変換器1226で周波数Wへと変換され出力される。出力された周波数Wはインバータ1078へと入力され、冷却ガス排気装置1084の周波数が変更される。
圧力センサ1092からの圧力値Aは、常時又は所定時間間隔で減算器1222へと入力され、この圧力値Aに基づいて、圧力目標値Sと圧力値Aとの偏差Dが0となるように、冷却ガス排気装置1084の周波数の制御が続けられる。
The deviation D is input to the PID calculator 1224. The PID calculator 1224 performs PID calculation based on the input deviation D and calculates the operation amount X. The calculated manipulated variable X is input to the frequency converter 1226, converted to the frequency W by the frequency converter 1226, and output. The output frequency W is input to the inverter 1078, and the frequency of the cooling gas exhaust device 1084 is changed.
The pressure value A from the pressure sensor 1092 is input to the subtractor 1222 constantly or at predetermined time intervals so that the deviation D between the pressure target value S and the pressure value A becomes 0 based on the pressure value A. The control of the frequency of the cooling gas exhaust device 1084 is continued.

PID演算器1224で周波数Wを演算することに替えて、上位コントローラ1300から周波数指示器1228に周波数設定値Tを入力して、周波数指示器1228から周波数Wをインバータ1078に入力することで、冷却ガス排気装置1084の周波数を変更しても良い。   Instead of calculating the frequency W by the PID calculator 1224, the frequency setting value T is input from the host controller 1300 to the frequency indicator 1228, and the frequency W is input from the frequency indicator 1228 to the inverter 1078, thereby cooling. The frequency of the gas exhaust device 1084 may be changed.

以上のように、半導体製造装置1010では、冷却ガス排気装置1084を用いて、ヒータ1052の内側と反応管1014との間に冷却媒体として用いられる空気を流すことで冷却を行う機構を用いて、ヒータ1052を構成する素線や、反応管1014を冷却し、温度制御がなされる。このため、反応管1014内に保持されるウエハ1400の温度制御性が良好である。   As described above, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010, the cooling gas exhaust apparatus 1084 is used to perform cooling by flowing air used as a cooling medium between the inside of the heater 1052 and the reaction tube 1014. The wire constituting the heater 1052 and the reaction tube 1014 are cooled to control the temperature. For this reason, the temperature controllability of the wafer 1400 held in the reaction tube 1014 is good.

すなわち、伝熱には輻射による伝熱と伝達による伝熱があり、半導体製造装置1010では、輻射による伝熱のみがウエハ1400に伝わってウエハ1400の温度上昇に寄与する一方で、伝達による伝熱は、ほとんどがヒータ1052内側と反応管1014との間に流れるエアにより空冷され放熱されている。このため、ヒータ1052の素線付近で、空気の冷却によって放出する熱量を補うために、ヒータ1052出力を増加させる。そしてヒータ1052出力の増加により、ヒータ1052の素線温度はより高くなり、輻射熱が増大する。ここで、輻射による伝熱は、伝達による伝熱に比べてはるかに伝播速度が速い。このため、輻射熱により、反応管1014内のウエハの加熱がなされる半導体製造装置1010は温度制御性が良好である。   That is, heat transfer includes heat transfer due to radiation and heat transfer due to transmission. In the semiconductor manufacturing apparatus 1010, only heat transfer due to radiation is transmitted to the wafer 1400 and contributes to the temperature rise of the wafer 1400, while heat transfer due to transfer is performed. Most of the air is cooled by the air flowing between the inside of the heater 1052 and the reaction tube 1014 and is dissipated. For this reason, the heater 1052 output is increased in order to compensate for the amount of heat released by air cooling in the vicinity of the wire of the heater 1052. As the heater 1052 output increases, the wire temperature of the heater 1052 becomes higher and the radiant heat increases. Here, heat transfer by radiation has a much higher propagation speed than heat transfer by transfer. For this reason, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 in which the wafer in the reaction tube 1014 is heated by radiant heat has good temperature controllability.

また、反応管1014の温度も、空気による冷却で低下する。そして、反応管1014の温度が低下すると、ウエハ1400のエッジ部から反応管1014への熱伝達が行われる。そして、この結果、ウエハ1400の温度分布が、中央部よりエッジ部の方が低くなり、エッジ部の温度が中央部の温度よりも高い、いわゆる凹型の温度分布から、エッジ部の温度が中央部の温度よりも低い、いわゆる凸型の温度分布にすることが可能になる。   Further, the temperature of the reaction tube 1014 also decreases by cooling with air. When the temperature of the reaction tube 1014 decreases, heat transfer from the edge portion of the wafer 1400 to the reaction tube 1014 is performed. As a result, the temperature distribution of the wafer 1400 is lower at the edge portion than at the central portion, and the temperature at the edge portion is higher than the temperature at the central portion. It is possible to obtain a so-called convex temperature distribution that is lower than the above temperature.

ウエハ1400に形成される薄膜の膜厚は、仮にウエハ1400の温度分布が均一である場合、エッジ部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚い凹型となってしまう。これに対して、上述のように温度を制御することで、ウエハ1400の温度分布を凸型とすれば、ウエハ1400の膜厚の均一性を向上させることができる。   When the temperature distribution of the wafer 1400 is uniform, the film thickness of the thin film formed on the wafer 1400 becomes a concave shape in which the film thickness of the edge portion is larger than the film thickness of the central portion. On the other hand, if the temperature distribution of the wafer 1400 is made convex by controlling the temperature as described above, the uniformity of the film thickness of the wafer 1400 can be improved.

また、半導体製造装置1010では、先述のように、排気管1082の先端側が半導体製造装置1010の設置される工場等の排気施設に接続されていて、排気管1082を介して反応管1014から冷却ガスの排気がなされるため、冷却ガス排気装置1084による冷却の効果は、工場等の排気施設の排気圧力によって大きく変動する可能性がある。そして、冷却ガス排気装置1084による冷却の効果が変動すると、ウエハ1400表面での温度分布にも影響を与えるため、排気管1082からの排気圧が一定となるように、冷却ガス排気装置1084の周波数を制御している。   In the semiconductor manufacturing apparatus 1010, as described above, the front end side of the exhaust pipe 1082 is connected to an exhaust facility such as a factory in which the semiconductor manufacturing apparatus 1010 is installed, and the cooling gas is supplied from the reaction pipe 1014 through the exhaust pipe 1082. Therefore, the effect of cooling by the cooling gas exhaust device 1084 may vary greatly depending on the exhaust pressure of an exhaust facility such as a factory. If the cooling effect of the cooling gas exhaust device 1084 fluctuates, the temperature distribution on the surface of the wafer 1400 is also affected. Therefore, the frequency of the cooling gas exhaust device 1084 is set so that the exhaust pressure from the exhaust pipe 1082 is constant. Is controlling.

また、半導体製造装置1010では、例えば、第1の熱電対1062等の熱電対を交換するなどのメンテナンスをした際に、第1の熱電対1062を取り付ける位置に誤差が生じてしまい、メンテナンスの前に処理したウエハ1400とメンテナンス後に処理したウエハ1400とで形成される薄膜の膜厚に差異が生じる虞がある。また、同一仕様の半導体製造装置1010が複数ある場合、それぞれの半導体製造装置1010で形成される薄膜の膜厚に差異が生じる虞がある。
そこで、半導体製造装置1010では、例えばメンテナンスの前後や、同一仕様の複数の半導体製造装置1010の間で形成される薄膜の均一性を向上させるため、さらなる工夫を施している。
Further, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010, for example, when maintenance such as exchanging a thermocouple such as the first thermocouple 1062 is performed, an error occurs in a position where the first thermocouple 1062 is attached, and the maintenance is not performed. There is a possibility that a difference occurs in the film thickness of the thin film formed between the wafer 1400 processed in the first step and the wafer 1400 processed after the maintenance. Further, when there are a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses 1010 having the same specification, there is a possibility that a difference occurs in the film thickness of the thin film formed by each semiconductor manufacturing apparatus 1010.
Therefore, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010, for example, before and after maintenance, or in order to improve the uniformity of a thin film formed between a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses 1010 having the same specification, further measures are taken.

すなわち、半導体製造装置1010では、第2の熱電対1064からの出力に基づいて、ウエハ1400が予め定められた温度となるように制御されているときの、中心部熱電対1068からの値であるウエハ1400の中心部の温度と、天井部熱電対1070からの値であるボート1044の天井部の温度を取得しておき、例えばメンテナンスを行った後に、これらの取得しておいたデータから圧力設定値に対する補正値を算出するようにしている。以下、具体的に説明する。   That is, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010, the value from the center thermocouple 1068 when the wafer 1400 is controlled to have a predetermined temperature based on the output from the second thermocouple 1064. The temperature of the center of the wafer 1400 and the temperature of the ceiling of the boat 1044, which is a value from the ceiling thermocouple 1070, are acquired. For example, after maintenance is performed, the pressure setting is obtained from the acquired data. A correction value for the value is calculated. This will be specifically described below.

図7は、ウエハ1400の中心部温度補正値を用いて設定温度を補正する構成・方法について説明する説明図である。先述の制御部1200は、ウエハ中心部温度補正演算部1240(ウエハ中心部温度補正演算装置)を有している。
ここでは、第2の熱電対1064を600とする場合を例として説明する。ウエハ中心部温度補正演算部1240は、第2の熱電対1064で制御したときの中心部熱電対1068の出力値(ウェハ中心部温度)と、天井部熱電対1070の出力値(天井部温度)を取得し、それぞれ第2の熱電対1064の出力値(内部温度)との偏差を記憶する。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a configuration / method for correcting the set temperature using the center temperature correction value of the wafer 1400. The control unit 1200 described above has a wafer center temperature correction calculation unit 1240 (wafer center temperature correction calculation device).
Here, a case where the second thermocouple 1064 is 600 will be described as an example. The wafer center temperature correction calculation unit 1240 outputs the output value (wafer center temperature) of the center thermocouple 1068 and the output value (ceiling temperature) of the ceiling thermocouple 1070 when controlled by the second thermocouple 1064. And the deviation from the output value (internal temperature) of the second thermocouple 1064 is stored.

このとき、
内部温度−ウエハ中心部温度=ウエハ中心部温度偏差又は、内部温度−天井部温度=天井部温度偏差として記憶する。また、その時の圧力設定値(大気圧との差圧)も同時に記憶する。設定温度は一定で、圧力設定値を変更し、複数個の条件で上記データを取得しておく。
At this time,
Stored as internal temperature−wafer center temperature = wafer center temperature deviation or internal temperature−ceiling temperature = ceiling temperature deviation. Further, the pressure set value at that time (differential pressure with respect to the atmospheric pressure) is also stored at the same time. The set temperature is constant, the pressure set value is changed, and the above data is acquired under a plurality of conditions.

例えば、設定温度が600、内部温度が600、ウエハ中心部温度が607の場合を例とすると、内部温度をウエハ1400のエッジ部の温度と見ると、設定温度は600であるものの、ウエハ中心部温度は607とズレが発生している事になる。
そこで、ウエハ中心部温度偏差=600−607−7を上位コントローラ1300に出力し、設定値に対して補正する事で、上位コントローラ1300を用いてウエハ1400の中心部を600に変化させることが可能となる。
図8に、取得された複数のデータの一例を示す。
For example, in the case where the set temperature is 600, the internal temperature is 600, and the wafer center temperature is 607, when the internal temperature is regarded as the temperature of the edge of the wafer 1400, the set temperature is 600, but the wafer center The temperature is shifted to 607.
Therefore, by outputting wafer center temperature deviation = 600−607-7 to the host controller 1300 and correcting the set value, the center of the wafer 1400 can be changed to 600 using the host controller 1300. It becomes.
FIG. 8 shows an example of a plurality of acquired data.

続いて、圧力補正値の算出について説明する。
例えば、現在のボート天井部温度偏差をt1、現在の圧力設定値をp1、p1に対応したボート天井部温度補正値をb1、取得されたデータにおけるプラス側の圧力測定値をpp、プラス側のボート天井部温度補正値をtp、取得されたデータにおけるマイナス側の圧力測定値をpm、マイナス側のボート天井部温度補正値をtmとすると、圧力補正量pxは、t1とb1との大小に応じ、以下に示す式(11)、式(12)で求められる。
Next, calculation of the pressure correction value will be described.
For example, the current boat ceiling temperature deviation is t1, the current pressure set value is p1, the boat ceiling temperature correction value corresponding to p1 is b1, the positive pressure measurement value in the acquired data is pp, and the positive pressure measurement value Assuming that the boat ceiling temperature correction value is tp, the negative pressure measurement value in the acquired data is pm, and the negative boat ceiling temperature correction value is tm, the pressure correction amount px is larger or smaller than t1 and b1. Accordingly, it is obtained by the following expressions (11) and (12).

すなわち、
t1<b1の場合は、
px=(b1−t1)*{(p1−pm)/(b1−tm)}・・・(式11)
t1>b1の場合は、
px=(b1−t1)*{(pp−p1)/(tp−b1)}・・・(式12)
で求められる。
以下、t1<b1の場合と、t1>b1の場合のそれぞれについて、具体例を示しつつ説明する。
That is,
If t1 <b1,
px = (b1-t1) * {(p1-pm) / (b1-tm)} (Expression 11)
If t1> b1,
px = (b1-t1) * {(pp-p1) / (tp-b1)} (Expression 12)
Is required.
Hereinafter, the case of t1 <b1 and the case of t1> b1 will be described with specific examples.

図9は、t1<b1の場合の圧力補正量pxの算出について説明する説明図である。
まず、b1−t1として、予め取得したボート天井部温度偏差b1と現在のボート天井部温度偏差t1との温度偏差を求める。
次に、(p1−pm)/(b1−tm)として、予め取得したデータから「現在の圧力設定値p1とそれに対応したボート天井部温度偏差b1」と「マイナス側の圧力値pmとそれに対応したボート天井部温度偏差tm」との関係から、ボート天井部温度偏差を+1するための圧力補正量を求める。
FIG. 9 is an explanatory diagram for explaining the calculation of the pressure correction amount px in the case of t1 <b1.
First, as b1-t1, a temperature deviation between the boat ceiling temperature deviation b1 acquired in advance and the current boat ceiling temperature deviation t1 is obtained.
Next, as (p1−pm) / (b1−tm), “current pressure set value p1 and corresponding boat ceiling temperature deviation b1” and “negative pressure value pm and corresponding values are obtained from the previously acquired data. The pressure correction amount for adding +1 to the boat ceiling temperature deviation is determined from the relationship with the “boat ceiling temperature deviation tm”.

図9に示される例では、300Paに対応したボート天井部温度補正値は−4であり、マイナス側として図8におけるNo.4の−6が抽出される。
また、予め取得したデータから、圧力設定値p1が300paで、ボート天井部温度偏差b1は、−4になる。
また、圧力設定値pmが500paで、ボート天井部温度偏差tmを、−6から−4に+2変化させるには、300Pa(p1)−500Pa(pm) =−200Paの圧力補正量が必要となる。
In the example shown in FIG. 9, the boat ceiling temperature correction value corresponding to 300 Pa is −4, and “−6” of No. 4 in FIG.
Further, from the data acquired in advance, the pressure set value p1 is 300 pa and the boat ceiling temperature deviation b1 is −4.
Further, when the pressure set value pm is 500 pa and the boat ceiling temperature deviation tm is changed +2 from −6 to −4, a pressure correction amount of 300 Pa (p1) −500 Pa (pm) = − 200 Pa is required. .

現在の圧力測定値が300Pa、測定結果から得られる現在のボート天井部温度偏差が−5の場合を例とする。
この場合、まず、現在使用している圧力設定値に対応したボート天井部温度補正値を検索キーとして、検索キーからプラス側とマイナス側とで、それぞれ最も近いボート天井部補正値を図8に示される取得された複数のデータから選択し、選択されたデータから算出を行う。
以上から、
+1分の圧力補正量=−200Pa/+2=−100Pa/
が求められる。
つまり、(b1−t1)を+1分補正したいので、
+1*(−100Pa/)=−100Pa
の圧力補正量が算出される。
The case where the current pressure measurement value is 300 Pa and the current boat ceiling temperature deviation obtained from the measurement result is −5 is taken as an example.
In this case, first, the boat ceiling temperature correction value corresponding to the currently used pressure setting value is used as a search key, and the closest boat ceiling correction values from the search key to the plus side and the minus side are shown in FIG. Selection is made from a plurality of acquired data shown, and calculation is performed from the selected data.
From the above
+1 minute pressure correction amount = −200 Pa / + 2 = −100 Pa /
Is required.
In other words, since we want to correct (b1-t1) by +1,
+1 * (− 100 Pa /) = − 100 Pa
Is calculated.

図10は、t1>b1の場合の圧力補正量pxの算出について説明する説明図である。   FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the calculation of the pressure correction amount px when t1> b1.

まず、予め取得したボート天井部温度偏差b1と現在のボート天井部温度偏差t1との温度偏差を求める。
次に、(pp−p1)/(tp−b1)として、予め取得したデータから、「現在の圧力設定値p1とそれに対応したボート天井部温度偏差b1」と「取得されたデータにおけるプラス側の圧力値ppとそれに対応したボート天井部温度偏差tp」との関係から、ボート天井部温度偏差を−1するための圧力補正量を求める。
First, the temperature deviation between the boat ceiling temperature deviation b1 acquired in advance and the current boat ceiling temperature deviation t1 is obtained.
Next, as (pp−p1) / (tp−b1), “current pressure set value p1 and boat ceiling temperature deviation b1 corresponding to the current pressure set value p1” and “plus side in the acquired data are From the relationship between the pressure value pp and the boat ceiling temperature deviation tp corresponding thereto, a pressure correction amount for decrementing the boat ceiling temperature deviation by −1 is obtained.

ここでは、現在の圧力測定値が300Pa、測定結果から得られる現在ボート天井部温度偏差が−3の場合を例とすると、図8に示される予め取得したデータによると圧力設定値ppが、300Paでボート天井部温度偏b1は−4になる。また、圧力設定値p1が200Paで、ボート天井部温度偏差tpは−2となる。
このため、予め取得したデータからボート天井部温度偏差tpである−2から、b1である−4へ、−2温度を変化させるには、
300Pa(p1)−200Pa(pp)=+100Pa
の圧力補正量が必要となる。
Here, taking the case where the current pressure measurement value is 300 Pa and the current boat ceiling temperature deviation obtained from the measurement result is −3, for example, according to the previously acquired data shown in FIG. 8, the pressure set value pp is 300 Pa. Therefore, the boat ceiling temperature deviation b1 becomes −4. Further, the pressure set value p1 is 200 Pa, and the boat ceiling temperature deviation tp is −2.
For this reason, in order to change -2 temperature from -2 which is boat ceiling part temperature deviation tp to -4 which is b1 from the data acquired beforehand,
300 Pa (p1) −200 Pa (pp) = + 100 Pa
The pressure correction amount is required.

すなわち、300Paに対応したボート天井部温度補正値は−4であり、プラス側として、図8におけるNo.2の−2が検出される。
以上から、
+1分の圧力補正量=−100Pa/2=−50Pa/が求められる。
この例では、(b1−t1)=−1分補正したいので、
−1*(−50Pa/)=+50Paの圧力補正量が算出される。
That is, the boat ceiling temperature correction value corresponding to 300 Pa is −4, and “−2” of No. 2 in FIG.
From the above
+1 minute pressure correction amount = −100 Pa / 2 = −50 Pa / is obtained.
In this example, since we want to correct (b1-t1) =-1 minute,
A pressure correction amount of −1 * (− 50 Pa /) = + 50 Pa is calculated.

以上で、ボート天井部温度偏差をt1、及びボート天井部温度補正値をb1のいずれか一方が他方よりも大きい場合における圧力補正量pxについて説明をしたが、t1とb1とが同じ値である場合は補正の必要はない。   The pressure correction amount px when either one of the boat ceiling temperature deviation t1 and the boat ceiling temperature correction value b1 is larger than the other has been described above, but t1 and b1 are the same value. There is no need for correction.

また、以上で説明をした圧力補正値の算出で、検出したプラス側あるいはマイナス側の圧力値と、それに対応したボート天井部温度偏差と、現在の圧力設定値p1及びそれに対応したボート天井部温度偏差b1の関係からボート天井部温度偏差を1上昇させるための圧力補正量を求めているのは、ボート天井部温度によって圧力補正量は変化することが考えられるからである。
例えば、ボート天井部温度補正値を−6から−4に+2変化する為の圧力補正量と、−4から−2に+2変化する為の圧力補正量とは、ヒータ1052の素線からの輻射熱の変化、ウエハ1400のエッジ部から反応管1014への熱伝達、ウエハ1400の中央部とウエハ1400のエッジ部の熱伝達の関係が変化することによって、必ずしも一致するとは限らない。
In addition, in the calculation of the pressure correction value described above, the detected positive or negative pressure value, the corresponding boat ceiling temperature deviation, the current pressure set value p1 and the corresponding boat ceiling temperature. The reason why the pressure correction amount for increasing the boat ceiling temperature deviation by 1 is obtained from the relationship of the deviation b1 is that the pressure correction amount may vary depending on the boat ceiling temperature.
For example, the pressure correction amount for changing the boat ceiling temperature correction value by +2 from −6 to −4 and the pressure correction amount for changing +2 from −4 to −2 are the radiant heat from the strand of the heater 1052. , The heat transfer from the edge portion of the wafer 1400 to the reaction tube 1014, and the relationship between the heat transfer between the center portion of the wafer 1400 and the edge portion of the wafer 1400 do not necessarily coincide with each other.

そこで、この実施形態に係る半導体製造装置1010では、より近いボート天井部温度補正値の偏差変化状況から圧力補正量を算出する為に、現在の圧力設定値に対応したボート天井部温度偏差より、現在のボート天井部温度偏差が低い場合は、マイナス側のボート天井部温度偏差及び圧力設定値を用いて圧力補正量を算出し、現在の圧力設定値に対応したボート天井部温度偏差より、現在のボート天井部温度偏差が高い場合は、プラス側のボート天井部温度偏差及び圧力設定値を用いて圧力補正量を算出している。   Therefore, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to this embodiment, in order to calculate the pressure correction amount from the deviation change state of the closer boat ceiling temperature correction value, from the boat ceiling temperature deviation corresponding to the current pressure setting value, If the current boat ceiling temperature deviation is low, calculate the pressure correction amount using the minus side boat ceiling temperature deviation and the pressure setting value, and use the boat ceiling temperature deviation corresponding to the current pressure setting value to When the boat ceiling temperature deviation is high, the pressure correction amount is calculated using the plus side boat ceiling temperature deviation and the pressure set value.

以上のように構成された本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置1010では、ウエハ1400に形成される膜厚のバラツキを抑制するよう工夫が施されているものの、それでもなおウエハ1400に形成される薄膜にバラツキが生じることがあるとの問題点があった。
また、以上のように構成された本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置1010では、ウエハ1400の円周方向の一部しか温度を検出しないことを原因として、ウエハ1400の円周方向の温度差を改善することができないことがあるとの問題点があった。
また、以上のように構成された本発明の適用される第1の形態に係る半導体製造装置1010では、複数の温度センサのうちの1つにでも不良が発生すると、ウエハ1400の温度制御を行うことが困難であり、ウエハ1400の処理を継続して行うことができないことがあるとの問題点が生じることがあった。
そこで、後述する本発明の第1及び第2の実施形態に係る半導体製造装置1010では、さらに独自の工夫を施すことにより、上述の問題点を解消している。以下、本発明の実施形態に係る第1及び第2の実施形態を説明する。
In the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment to which the present invention is applied configured as described above, although devised to suppress variations in the film thickness formed on the wafer 1400, it is still a wafer. There is a problem that the thin film formed in 1400 may vary.
Further, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment to which the present invention is applied configured as described above, the temperature of only a part of the wafer 1400 in the circumferential direction is detected. There was a problem that the temperature difference in the circumferential direction could not be improved.
Moreover, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment to which the present invention is applied configured as described above, the temperature of the wafer 1400 is controlled when a defect occurs in one of the plurality of temperature sensors. In some cases, the processing of the wafer 1400 may not be performed continuously.
In view of this, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first and second embodiments of the present invention, which will be described later, further solves the above-mentioned problems by further original devices. Hereinafter, first and second embodiments according to embodiments of the present invention will be described.

図11には、本発明の第1の実施形態に係る半導体製造装置1010の要部が示されている。
本発明の第1の実施形態に係る半導体製造装置1010は、先述の本発明が適用される第1の形態と同様に、反応管1014の外側には、ヒータ1052が同心円上に配置され、第1の熱電対1062、第2の熱電対1064、第3の熱電対1066を有している(図1参照)。
FIG. 11 shows a main part of the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment of the present invention.
In the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment of the present invention, similarly to the first embodiment to which the present invention is applied, the heater 1052 is disposed concentrically on the outer side of the reaction tube 1014. 1 thermocouple 1062, second thermocouple 1064, and third thermocouple 1066 (see FIG. 1).

先述の本発明が適用される第1の形態においては、第2の熱電対1064は、ウエハ1400の円周方向において1つだけが設けられていた。これに対して、この第1の実施形態では、第2の熱電対1064が複数、設けられている。
すなわち、図11に示すように、第1の実施形態に係る半導体製造装置1010は、メインの第2の熱電対1064a(以下、内部メイン熱電対1064aとする)、サブの第2の熱電対1064b(以下、内部サブ熱電対1064b)、ウエハ1400の円周方向において、内部メイン熱電対1064aと内部サブ熱電対1064bとの間の位置に設けられた2つの第2の熱電対(以下、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dとする)を有している。尚、第2の熱電対1064と天井部熱電対とが一体形成されても良い。
In the first embodiment to which the present invention described above is applied, only one second thermocouple 1064 is provided in the circumferential direction of the wafer 1400. On the other hand, in the first embodiment, a plurality of second thermocouples 1064 are provided.
That is, as shown in FIG. 11, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment includes a main second thermocouple 1064a (hereinafter referred to as an internal main thermocouple 1064a) and a sub second thermocouple 1064b. (Hereinafter referred to as internal sub-thermocouple 1064b), two second thermocouples (hereinafter referred to as internal side thermocouples 1064b) provided at positions between internal main thermocouple 1064a and internal sub-thermocouple 1064b in the circumferential direction of wafer 1400. Thermocouple 1064c and internal side thermocouple 1064d). The second thermocouple 1064 and the ceiling thermocouple may be integrally formed.

ここで、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dは、例えば、反応管1014とボート1044(図1参照)との間に設置され、反応管1014内の温度を検出するためにも用いられる。また、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dは、図11に黒い丸で示すように、例えば4個等、上下方向に複数個の温度検出点をそれぞれが有していて、それぞれが、複数の温度検出点において温度を検出している。   Here, the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d are installed between the reaction tube 1014 and the boat 1044 (see FIG. 1), for example, It is also used to detect the temperature within 1014. Further, the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d have a plurality of temperature detections in the vertical direction, for example, four as shown by black circles in FIG. Each has a point, and each detects a temperature at a plurality of temperature detection points.

また、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dは、それぞれが複数の温度検出点を同じ数だけ持つことが望ましく、この第1の実施形態では、それぞれが4個の温度検出点を持っている。また、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dがそれぞれ有する複数の温度検出点は、重力方向において同じ位置(同じ高さ)にあることが望ましく、重力方向に同じ高さにあることにより、後述する温度制御の正確さを増すことができる。つまり、同じ高さにある各熱電対1064の温度検出点の温度の平均値を算出してヒータの温度制御を行う。   The internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d each preferably have the same number of temperature detection points. In the first embodiment, , Each has four temperature detection points. Further, it is desirable that the plurality of temperature detection points respectively provided in the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d are at the same position (the same height) in the direction of gravity. By being at the same height in the direction of gravity, the accuracy of temperature control to be described later can be increased. That is, the temperature control of the heater is performed by calculating the average value of the temperature detection points of the thermocouples 1064 at the same height.

第3の熱電対1066は、反応管1014とボート1044との間に設置され、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dよりもボート1044に近い位置に設置され、よりボート1044に近い位置の温度を検出するために用いられる。   The third thermocouple 1066 is installed between the reaction tube 1014 and the boat 1044, and is closer to the boat 1044 than the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d. It is installed at a position and used to detect the temperature at a position closer to the boat 1044.

図12には、第2の熱電対1064の平面において配置される位置が模式的に示されている。図12に示されるように、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dは、ウエハ1400の面と平行な面において、ウエハ1400の円周方向において等間隔に配置されている。すなわち、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dが同一円周上に配置され、互いに隣り合う第2の熱電対と円の中心とのなす角度が、全て略90度となっている。このように、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dをウエハ1400の円周方向において等間隔に配置することにより、ウエハ1400の周縁部における平均的な温度を測定することが可能となる。   FIG. 12 schematically shows a position where the second thermocouple 1064 is arranged in the plane. As shown in FIG. 12, the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d are arranged in a plane parallel to the surface of the wafer 1400 in the circumferential direction of the wafer 1400. It is arranged at equal intervals. That is, the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d are arranged on the same circumference, and the angle formed between the second thermocouple adjacent to each other and the center of the circle However, they are all about 90 degrees. Thus, by arranging the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d at equal intervals in the circumferential direction of the wafer 1400, the average at the peripheral portion of the wafer 1400 is obtained. Temperature can be measured.

図13には、半導体製造装置1010における制御方法、及び制御を行うための構成が説明されている。先述の本発明が適用される第1の形態においては、半導体製造装置1010は、第2の熱電対1064を1つ有し、この1つの熱電対を用いて制御をおこなっていた。これに対して、この第1の実施形態に係る半導体製造装置1010では、複数の第2の熱電対1064の温度を平均化した値が制御に用いられる。   FIG. 13 illustrates a control method and a configuration for performing control in the semiconductor manufacturing apparatus 1010. In the first embodiment to which the present invention described above is applied, the semiconductor manufacturing apparatus 1010 has one second thermocouple 1064, and control is performed using this one thermocouple. On the other hand, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment, a value obtained by averaging the temperatures of the plurality of second thermocouples 1064 is used for control.

具体的には、図13に示されるように、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、及び内部サイド熱電対1064dからの出力が、制御部1200が有する平均温度算出部1230へと入力され、平均温度算出部1230において、これらの平均値が算出され、この平均値が温度制御部1204におけるPID演算部1242へと出力され、PID演算部の出力が、例えばヒータ1052の制御等の制御に用いられる。
すなわち、例えば4個などの複数の第2の熱電対1064が検出した同じ高さの温度検出点による温度の平均化がなされ、あらかじめ設定された温度設定値の偏差が零となるようにPID制御することで、例えば、ウエハ1400の円周部の温度の制御がなされる。
Specifically, as shown in FIG. 13, the output from the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d is an average temperature calculation that the control unit 1200 has. The average temperature calculation unit 1230 calculates the average value, and the average value is output to the PID calculation unit 1242 in the temperature control unit 1204. The output of the PID calculation unit is, for example, the heater 1052. It is used for control such as control.
That is, for example, temperature is averaged at the same height temperature detection points detected by a plurality of second thermocouples 1064 such as four, and PID control is performed so that a deviation of a preset temperature set value becomes zero. Thus, for example, the temperature of the circumferential portion of the wafer 1400 is controlled.

以上のようにウエハ1400に円周方向に配置された複数の第2の熱電対1064が検出した同じ高さの温度検出点による温度を平均化し、温度制御することによって、ボート1044が回転する際のウエハ1400にエッジ部(外周部)近傍の温度を予測することが可能になり、ウエハ1400のエッジ部をより適切な値で制御することが可能となる。   As described above, when the boat 1044 rotates by averaging the temperatures at the same temperature detection points detected by the plurality of second thermocouples 1064 arranged in the circumferential direction on the wafer 1400 and controlling the temperature. Therefore, it is possible to predict the temperature in the vicinity of the edge portion (outer peripheral portion) of the wafer 1400, and to control the edge portion of the wafer 1400 with a more appropriate value.

もっとも、以上で説明をした第1の実施形態に係る半導体製造装置1010では、複数の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出点からの平均値を制御に用いているため、複数の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出点の1つ以上に不良が発生すると、残りの正常な第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出点からの出力を平均し、制御を継続することとなる。この場合、ウエハ1400のウエハ円周方向に温度差が発生する為、ウエハ1400のエッジ部を適切な温度に制御できない虞がある。
そこで、後述する本発明の第2の実施形態においては、独自の工夫を施すことにより、たとえ第2の熱電対1064のいずれかに不良が生じても制御を継続することを可能としている。
However, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment described above, since the average value from the temperature detection point of the same height of the plurality of second thermocouples 1064 is used for control, If one or more of the temperature detection points at the same height of the second thermocouple 1064 fails, the output from the temperature detection points at the same height of the remaining normal second thermocouple 1064 is averaged and controlled. Will be continued. In this case, since a temperature difference occurs in the wafer circumferential direction of the wafer 1400, the edge portion of the wafer 1400 may not be controlled to an appropriate temperature.
Therefore, in the second embodiment of the present invention to be described later, it is possible to continue control even if a failure occurs in any of the second thermocouples 1064 by applying a unique device.

なお、本発明の第1の実施形態に係る半導体製造装置1010において、以上で特に説明をした構成以外の構成は、先述の本発明の適用される第1の形態と同一であるため説明を省略する。   Note that, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment of the present invention, the configurations other than those specifically described above are the same as those of the first embodiment to which the present invention is applied, and thus the description thereof is omitted. To do.

続いて、本発明の第2の実施形態に係る半導体製造装置1010について説明する。
図14には、本発明の第2の実施形態に係る半導体製造装置1010おける制御方法、及び制御を行うための構成が説明されている。なお、第2の実施形態に係る半導体製造装置1010において、先述の第1の実施形態に係る半導体製造装置1010との同一部分については説明を省略する。
Subsequently, a semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 illustrates a control method and a configuration for performing control in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the second embodiment of the present invention. Note that in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the second embodiment, description of the same parts as those of the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the first embodiment described above will be omitted.

第2の実施形態に係る半導体製造装置1010は、予め複数の第2の熱電対1064の複数の温度検出点の設定値との補正値を算出しておき、第2の熱電対1064の複数の温度検出点のいずれかに不良が生じたときに、算出しておいた補正値を用いて不良が生じた第2の熱電対1064の複数の検出点が検出する温度を予測し、リカバリする機能を有している。
すなわち、この第2の実施形態に係る半導体製造装置1010では、ある一定の設定温度で制御している時の、複数の第2の熱電対1064の複数の温度検出点の出力の平均値と、その平均値と各第2の熱電対1064の複数の温度検出点の出力との偏差(補正値)を、それぞれ取得しておく。
そして、不良が生じた第2の熱電対1064の複数の温度検出点における、設定温度との補正値とから、不良が生じた第2の熱電対1064の複数の温度検出点が、不良が生じていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した値を使用することで、ウエハ1400のエッジ部を適切な温度に制御することを継続できるようにし、形成される薄膜の膜厚、膜質の再現性を向上させている。
The semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the second embodiment calculates correction values for the set values of the plurality of temperature detection points of the plurality of second thermocouples 1064 in advance, and the plurality of second thermocouples 1064 have a plurality of correction values. A function for predicting and recovering temperatures detected by a plurality of detection points of the second thermocouple 1064 in which a failure has occurred using a calculated correction value when a failure occurs in any of the temperature detection points have.
That is, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the second embodiment, the average value of the outputs of the plurality of temperature detection points of the plurality of second thermocouples 1064 when controlling at a certain set temperature, Deviations (correction values) between the average value and the outputs of the plurality of temperature detection points of each second thermocouple 1064 are acquired in advance.
Then, the plurality of temperature detection points of the second thermocouple 1064 in which the defect has occurred are determined to be defective from the correction values with the set temperature at the plurality of temperature detection points of the second thermocouple 1064 in which the defect has occurred. If the temperature that would otherwise be detected is predicted and the predicted value is used, the edge of the wafer 1400 can continue to be controlled to an appropriate temperature, and the film thickness of the thin film to be formed, The reproducibility of film quality is improved.

図14を参照して、より具体的に説明する。
ここでは、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dの複数の温度検出点が検出した温度を平均化して算出した温度を600で制御している場合を例とする。
A more specific description will be given with reference to FIG.
Here, the temperature calculated by averaging the temperatures detected by a plurality of temperature detection points of the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d is controlled by 600. Take the case as an example.

図14に示すように、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dからの出力が、それぞれ制御部1200が有する演算記憶部1250に入力される。演算記憶部1250には、上位コントローラ1300から設定温度が入力される。また、記憶演算部1250で算出された平均値が、PID演算部1242へと出力され、PID演算部1242からの出力が、例えばヒータ1052の制御等の制御に用いられる。   As shown in FIG. 14, the outputs from the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d are input to the arithmetic storage unit 1250 of the control unit 1200, respectively. The set temperature is input from the host controller 1300 to the arithmetic storage unit 1250. Further, the average value calculated by the storage calculation unit 1250 is output to the PID calculation unit 1242, and the output from the PID calculation unit 1242 is used for control such as control of the heater 1052, for example.

この例では、温度を平均化して算出した温度を600として制御がなされるので、上位コントローラ1300から演算記憶部1250に設定温度として600との値が入力される。尚、以下の説明では、内部メイン熱電対1064aからの出力値を「メイン出力値」、内部サブ熱電対1064bからの出力値を「サブ出力値」、内部サイド熱電対1064cからの出力値を「サイド出力値1」、内部サイド熱電対1064dを「サイド出力値2」とする。尚、各熱電対1064の温度検出部の高さは略同一とする。
また、メイン出力値が600.0、サブ出力値が599.5、サイド出力値1が602.0、サイド出力値2が598.5であるとして説明をする。
In this example, the control is performed with the temperature calculated by averaging the temperatures as 600, and therefore, a value of 600 is input as the set temperature from the host controller 1300 to the calculation storage unit 1250. In the following description, the output value from the internal main thermocouple 1064a is “main output value”, the output value from the internal sub thermocouple 1064b is “sub output value”, and the output value from the internal side thermocouple 1064c is “ The side output value is 1 ”and the internal side thermocouple 1064d is“ side output value 2 ”. In addition, the height of the temperature detection part of each thermocouple 1064 is made substantially the same.
In the following description, it is assumed that the main output value is 600.0, the sub output value is 599.5, the side output value 1 is 602.0, and the side output value 2 is 598.5.

演算記憶部1250では、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dからそれぞれ入力された値と、上位コントローラ1300から入力された値に基づいて、設定値とそれぞれの第2の熱電対1064からの出力値の偏差(補正値)の演算がなされる。
すなわち、内部メイン熱電対1064aの補正値(以下、「メイン補正値」とする)、内部サブ熱電対1064bの補正値(以下、「サブ補正値」とする)、内部サイド熱電対1064cの補正値(以下、「サイド補正値1」とする)、及び内部サイド熱電対1064dの補正値(以下、「サイド補正値2」)が、以下のように算出される。
In the arithmetic storage unit 1250, based on the values input from the internal main thermocouple 1064a, internal sub thermocouple 1064b, internal side thermocouple 1064c, internal side thermocouple 1064d and the value input from the host controller 1300 The deviation (correction value) between the value and the output value from each second thermocouple 1064 is calculated.
That is, the correction value of the internal main thermocouple 1064a (hereinafter referred to as “main correction value”), the correction value of the internal sub thermocouple 1064b (hereinafter referred to as “sub correction value”), and the correction value of the internal side thermocouple 1064c. (Hereinafter referred to as “side correction value 1”) and the correction value of the internal side thermocouple 1064d (hereinafter referred to as “side correction value 2”) are calculated as follows.

メイン補正値 = メイン出力値 − 平均値
サブ補正値 = サブ出力値 − 平均値
サイド補正値1 = サイド出力値1 − 平均値
サイド補正値2 = サイド出力値2 − 平均値
より具体的には、
メイン補正値=600.0−600=0.00
サブ補正値=599.5−600.0=−0.50
サイド補正値1=602.0−600=2.00
サイド補正値2=598.5−600=−1.50
と演算がなされる。
そして、以上のように演算された演算記憶部1250に記憶される。
Main correction value = Main output value-Average value Sub correction value = Sub output value-Average value Side correction value 1 = Side output value 1-Average value Side correction value 2 = Side output value 2-Average value More specifically,
Main correction value = 600.0−600 = 0.00
Sub correction value = 599.5-600.0 = −0.50
Side correction value 1 = 602.0−600 = 2.00
Side correction value 2 = 598.5-600 = −1.50
Is calculated.
And it is memorize | stored in the calculation memory | storage part 1250 calculated as mentioned above.

次に、内部メイン熱電対1064a、内部サブ熱電対1064b、内部サイド熱電対1064c、内部サイド熱電対1064dのいずれかに不良が生じた場合について説明する。ここでは、内部サイド熱電対1064dに不良が生じた場合を例とする。
内部サイド熱電対1064dに不良が生じると、内部サイド熱電対1064dによる周辺温度の検出ができなくなり、4個の第2の熱電対1064からの平均値を算出することができなくなるため、先述の第1の実施形態に係る半導体製造装置1010においては、平均値に基づく制御ができなくなってしまう。
そこで、この第2の実施形態に係る半導体製造装置1010では、予め演算記憶部1250に記憶されているサイド補正値2を用いて、内部サイド熱電対1064dに不良が生じていなければ出力されたであろう出力値を予想して、4個の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出部の平均値を演算する。
Next, a case where a defect occurs in any of the internal main thermocouple 1064a, the internal sub thermocouple 1064b, the internal side thermocouple 1064c, and the internal side thermocouple 1064d will be described. Here, a case where a defect occurs in the internal side thermocouple 1064d is taken as an example.
If a defect occurs in the internal side thermocouple 1064d, the ambient temperature cannot be detected by the internal side thermocouple 1064d, and the average value from the four second thermocouples 1064 cannot be calculated. In the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to one embodiment, control based on the average value cannot be performed.
Therefore, in the semiconductor manufacturing apparatus 1010 according to the second embodiment, the side correction value 2 stored in advance in the arithmetic storage unit 1250 is used to output the internal side thermocouple 1064d unless there is a defect. An average output value of the temperature detection units at the same height of the four second thermocouples 1064 is calculated in anticipation of an output value that will be used.

すなわち、
サイド出力値2の予想値 = 設定値 + サイド補正値2
で算出されるサイド出力値2の予想値、より具体的には、
サイド出力値2の予想値=600.0+(−1.50)=598.5
を用いて4個の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出部の平均値を演算する。
ここで、内部サイド熱電対1064dに不良が生じた場合の4個の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出部の平均値は、
平均値=(メイン出力値+サブ出力値+サイド出力値1+サイド出力値2の予想値)/4
として算出される。
That is,
Expected value of side output value 2 = set value + side correction value 2
The expected value of side output value 2 calculated by
Expected value of side output value 2 = 600.0 + (− 1.50) = 598.5
Is used to calculate the average value of the temperature detectors at the same height of the four second thermocouples 1064.
Here, the average value of the temperature detection units at the same height of the four second thermocouples 1064 when a defect occurs in the internal side thermocouple 1064d is:
Average value = (main output value + sub output value + side output value 1 + side output value 2 expected value) / 4
Is calculated as

以上の説明では、4個の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出部うち1つに不良が生じた場合を例として説明をしたが、4個の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出部うちの2つ以上に不良が生じた場合も、上述の説明と同様に平均値の算出がなされる。例えば、内部サイド熱電対1064dに加えて内部サブ熱電対1064bにも不良が生じた場合は、サブ出力値についても、予想値を用いて4個の第2の熱電対1064の同じ高さの温度検出部の平均値を演算する。   In the above description, a case where a defect has occurred in one of the temperature detectors of the same height of the four second thermocouples 1064 has been described as an example, but the same of the four second thermocouples 1064 is the same. Even when a defect occurs in two or more of the height temperature detection units, the average value is calculated in the same manner as described above. For example, if a defect occurs in the internal sub thermocouple 1064b in addition to the internal side thermocouple 1064d, the sub output value is also set to the same temperature of the four second thermocouples 1064 using the predicted value. The average value of the detector is calculated.

すなわち、
サブ出力値の予想値 = 設定値 +サブ補正値
としてサブ出力値を予想し、
(メイン出力値+サブ出力値の予想値+サイド出力値1+サイド出力値2の予想値)/4
で平均値が算出される。
That is,
Expected sub output value = setting value + sub correction value as sub correction value,
(Main output value + Sub output value expected value + Side output value 1 + Side output value 2 expected value) / 4
The average value is calculated by.

次に本発明の適用される第2の形態に係る半導体製造装置1について説明する。   Next, a semiconductor manufacturing apparatus 1 according to a second embodiment to which the present invention is applied will be described.

[半導体処理装置1]
図15は、本発明の適用される第2の形態に係る半導体処理装置1の全体構成を示す図である。
図16は、図15に示したボート14及びウエハ12を収容した状態の処理室3を例示する図である。
図17は、図15、図16に示した処理室3の周辺の構成部分、及び、処理室3に対する制御を行う第1の制御プログラム40の構成を示す図である。
[Semiconductor processing apparatus 1]
FIG. 15 is a diagram showing an overall configuration of the semiconductor processing apparatus 1 according to the second embodiment to which the present invention is applied.
FIG. 16 is a diagram illustrating the processing chamber 3 in a state where the boat 14 and the wafer 12 shown in FIG. 15 are accommodated.
FIG. 17 is a diagram showing the configuration of the first control program 40 that controls the peripheral components of the processing chamber 3 shown in FIGS. 15 and 16 and the processing chamber 3.

半導体処理装置1は、半導体製造装置として用いられ、例えば半導体などの基板を処理するいわゆる減圧CVD装置である。
図15に示すように、半導体処理装置1は、カセット授受ユニット100、カセット授受ユニット100の背面側に設けられたカセットストッカ102、カセットストッカ102の上方に設けられたバッファカセットストッカ104、カセットストッカ102の背面側に設けられたウエハ移動機106、ウエハ移動機106の背面側に設けられ、ウエハ12がセットされたボート14を搬送するボートエレベータ108、ウエハ移動機106の上方に設けられた処理室3、及び、制御部2(制御装置)から構成される。
The semiconductor processing apparatus 1 is a so-called low pressure CVD apparatus that is used as a semiconductor manufacturing apparatus and processes a substrate such as a semiconductor.
As shown in FIG. 15, the semiconductor processing apparatus 1 includes a cassette transfer unit 100, a cassette stocker 102 provided on the back side of the cassette transfer unit 100, a buffer cassette stocker 104 provided above the cassette stocker 102, and a cassette stocker 102. The wafer mover 106 provided on the back side of the wafer, the boat elevator 108 provided on the back side of the wafer mover 106 and carrying the boat 14 on which the wafer 12 is set, and the processing chamber provided above the wafer mover 106 3 and a control unit 2 (control device).

[処理室3]
図16に示すように、図15に示した処理室3は、加熱手段として用いられる中空のヒータ32、外管(アウタチューブ)360、内管(インナチューブ)362、ガス導入ノズル340、炉口蓋344、排気管346、回転軸348、例えばステンレスからなるマニホールド350、Oリング351、冷却ガス流路352、排気路354、排気部355(排気装置)及び処理ガス流量制御装置などその他の構成部分(図17を参照して後述)から構成され、側部が断熱材300−1により覆われ、上部が断熱材300−2により覆われている。
また、ボート14の下部には、複数の断熱板140が設けられている。
[Processing chamber 3]
As shown in FIG. 16, the processing chamber 3 shown in FIG. 15 includes a hollow heater 32 used as a heating means, an outer tube (outer tube) 360, an inner tube (inner tube) 362, a gas introduction nozzle 340, a furnace mouth cover. 344, an exhaust pipe 346, a rotating shaft 348, for example, a manifold 350 made of stainless steel, an O-ring 351, a cooling gas passage 352, an exhaust passage 354, an exhaust portion 355 (exhaust device), and other components such as a processing gas flow rate control device ( The side part is covered with the heat insulating material 300-1, and the upper part is covered with the heat insulating material 300-2.
A plurality of heat insulating plates 140 are provided at the lower part of the boat 14.

アウタチューブ360は、光を透過させる例えば石英からなり、下部に開口を有する円筒状の形態に形成されている。
インナチューブ362は、光を透過させる例えば石英からなり、円筒状の形態に形成され、アウタチューブ360の内側に、これの同心円上に配設される。
したがって、アウタチューブ360とインナチューブ362との間には円筒状の空間が形成される。
The outer tube 360 is made of, for example, quartz that transmits light, and is formed in a cylindrical shape having an opening in the lower portion.
The inner tube 362 is made of, for example, quartz that transmits light, is formed in a cylindrical shape, and is disposed on the inner side of the outer tube 360 on a concentric circle thereof.
Therefore, a cylindrical space is formed between the outer tube 360 and the inner tube 362.

ヒータ32は、それぞれに対する温度の設定及び調整が可能な4つの温度調整部分(U,CU,CL,L)320−1〜320−4とアウタチューブ360との間に配設される熱電対などの外部温度センサ322−1〜322−4、及び、温度調整部分320−1〜320−4に対応してアウタチューブ360内に配設される熱電対などの内部温度センサ(炉内TC)324−1〜324−4を含む。
内部温度センサ324−1〜324−4は、インナチューブ362の内側に設けられてもよいし、インナチューブ362とアウタチューブ360との間に設けられてもよいし、温度調整部分320−1〜320−4ごとにそれぞれが折り曲げられていて、ウエハ12とウエハ12との間のウエハ中心部の温度を検出するように設けられてもよい。
The heater 32 is a thermocouple or the like disposed between four temperature adjustment portions (U, CU, CL, L) 320-1 to 320-4 and an outer tube 360 that can set and adjust the temperature for each. External temperature sensors 322-1 to 322-4 and internal temperature sensors (in-furnace TC) 324 such as thermocouples arranged in the outer tube 360 corresponding to the temperature adjustment portions 320-1 to 320-4. -1 to 324-4.
The internal temperature sensors 324-1 to 324-4 may be provided inside the inner tube 362, may be provided between the inner tube 362 and the outer tube 360, or the temperature adjustment portions 320-1 to 320-1. Each may be bent every 320-4, and may be provided so as to detect the temperature of the wafer center between the wafers 12 and 12.

ヒータ32の温度調整部分320−1〜320−4それぞれは、例えばウエハ12を光加熱するための光をアウタチューブ360の周囲から放射し、アウタチューブ360を透過してウエハ12に吸収される光によってウエハ12を昇温(加熱)する。   Each of the temperature adjustment portions 320-1 to 320-4 of the heater 32 emits, for example, light for optically heating the wafer 12 from the periphery of the outer tube 360 and passes through the outer tube 360 to be absorbed by the wafer 12. Thus, the wafer 12 is heated (heated).

冷却ガス流路352は、冷却ガスなどの流体を通過させるように断熱材300−1とアウタチューブ360との間に形成されており、断熱材300−1の下端部に設けられた吸気口353から供給される冷却ガスをアウタチューブ360の上方に向けて通過させる。
冷却ガスは、例えば空気又は窒素(N2)などである。
The cooling gas flow path 352 is formed between the heat insulating material 300-1 and the outer tube 360 so as to allow fluid such as cooling gas to pass therethrough, and the air inlet 353 provided at the lower end of the heat insulating material 300-1. The cooling gas supplied from is passed upward of the outer tube 360.
The cooling gas is, for example, air or nitrogen (N2).

また、冷却ガス流路352は、温度調整部分320−1〜320−4それぞれの間からアウタチューブ360に向けて冷却ガスが吹き出すようにされている。
冷却ガスはアウタチューブ360を冷却し、冷却されたアウタチューブ360はボート14にセットされたウエハ12を周方向(外周側)から冷却する。
つまり、冷却ガス流路352を通過する冷却ガスにより、アウタチューブ360、及びボート14にセットされたウエハ12が周方向(外周側)から冷却されるようになっている。
In addition, the cooling gas channel 352 is configured such that the cooling gas blows out from between the temperature adjustment portions 320-1 to 320-4 toward the outer tube 360.
The cooling gas cools the outer tube 360, and the cooled outer tube 360 cools the wafer 12 set on the boat 14 from the circumferential direction (outer peripheral side).
That is, the outer tube 360 and the wafer 12 set on the boat 14 are cooled from the circumferential direction (outer peripheral side) by the cooling gas passing through the cooling gas flow path 352.

冷却ガス流路352の上方には、冷却ガス排気路として用いられる排気路354が設けられている。排気路354は、吸気口353から供給されて冷却ガス流路352を上方に向けて通過した冷却ガスを断熱材300−2の外側へ導く。   An exhaust passage 354 used as a cooling gas exhaust passage is provided above the cooling gas passage 352. The exhaust passage 354 guides the cooling gas supplied from the intake port 353 and passing upward through the cooling gas passage 352 to the outside of the heat insulating material 300-2.

また、排気路354には、冷却ガスを排気する排気部355(排気装置)が設けられている。
排気部355は、冷却装置として用いられ、ブロワ等からなる冷却ガス排気装置356及びラジエタ357を有し、排気路354により断熱材300−2の外側に導かれた冷却ガスを排気口358から排気する。
ラジエタ357は、処理室3内でアウタチューブ360及びウエハ12などを冷却することにより昇温した冷却ガスを冷却水などにより冷却する。
The exhaust passage 354 is provided with an exhaust section 355 (exhaust device) for exhausting the cooling gas.
The exhaust unit 355 is used as a cooling device, and includes a cooling gas exhaust device 356 made of a blower or the like and a radiator 357, and exhausts the cooling gas guided to the outside of the heat insulating material 300-2 through the exhaust passage 354 from the exhaust port 358. To do.
The radiator 357 cools the cooling gas heated by cooling the outer tube 360 and the wafer 12 in the processing chamber 3 with cooling water or the like.

尚、吸気口353及びラジエタ357の近傍には、それぞれシャッタ359が設けられており、図示しないシャッタ制御部(シャッタ制御装置)によって冷却ガス流路352及び排気路354の開閉が制御されている。   A shutter 359 is provided in the vicinity of the intake port 353 and the radiator 357, and the opening and closing of the cooling gas passage 352 and the exhaust passage 354 are controlled by a shutter control unit (shutter control device) (not shown).

また、図17に示すように、処理室3には、温度制御装置370、温度測定装置372、処理ガス流量制御装置(マスフローコントローラ;MFC)374、ボートエレベータ制御装置(エレベータコントローラ;EC)376、圧力センサ(PS)378、圧力調整装置(APC; Auto Pressure Control (valve))380、処理ガス排気装置(EP)382及びインバータ384が付加される。   As shown in FIG. 17, the processing chamber 3 includes a temperature control device 370, a temperature measurement device 372, a processing gas flow rate control device (mass flow controller; MFC) 374, a boat elevator control device (elevator controller; EC) 376, A pressure sensor (PS) 378, a pressure regulator (APC; Auto Pressure Control (valve)) 380, a process gas exhaust device (EP) 382, and an inverter 384 are added.

温度制御装置370は、制御部2(制御装置)からの制御に従って温度調整部分320−1〜320−4それぞれを駆動する。
温度測定装置372は、温度センサ322−1〜322−4,324−1〜324−4それぞれの温度を検出し、温度測定値として制御部2に対して出力する。
The temperature control device 370 drives each of the temperature adjustment portions 320-1 to 320-4 according to control from the control unit 2 (control device).
The temperature measuring device 372 detects the temperature of each of the temperature sensors 322-1 to 322-4, 324-1 to 324-4, and outputs the temperature measurement value to the control unit 2.

ボートエレベータ制御装置(EC)376は、制御部2からの制御に従ってボートエレベータ108を駆動する。
圧力調整装置(以下、APC)380としては、例えば、APC、N2バラスト制御器などが用いられる。
また、EP382としては、例えば、真空ポンプなどが用いられる。
インバータ384は、冷却ガス排気装置356のブロアとしての回転数を制御する。
The boat elevator control device (EC) 376 drives the boat elevator 108 according to the control from the control unit 2.
As the pressure adjusting device (hereinafter, APC) 380, for example, an APC, an N2 ballast controller, or the like is used.
Moreover, as EP382, a vacuum pump etc. are used, for example.
The inverter 384 controls the rotation speed of the cooling gas exhaust device 356 as a blower.

[制御部2]
図18は、図15に示した制御部2の構成を示す図である。
図18に示すように、制御部2は、CPU200、メモリ204、表示装置、タッチパネル及びキーボード・マウスなどを含む表示・入力部22(入力装置)、及び、HD・CDなどの記録部24(記録装置)から構成される。
つまり、制御部2は、半導体処理装置1を制御可能な一般的なコンピュータとしての構成部分を含む。
制御部2は、これらの構成部分により、減圧CVD処理用の制御プログラム(例えば、図17に示した制御プログラム40)を実行し、半導体処理装置1の各構成部分を制御して、ウエハ12に対して、以下に述べる減圧CVD処理を実行させる。
[Control unit 2]
FIG. 18 is a diagram showing a configuration of the control unit 2 shown in FIG.
As shown in FIG. 18, the control unit 2 includes a CPU 200, a memory 204, a display device, a display / input unit 22 (input device) including a touch panel and a keyboard / mouse, and a recording unit 24 (recording) such as an HD / CD. Device).
That is, the control unit 2 includes a configuration part as a general computer capable of controlling the semiconductor processing apparatus 1.
The control unit 2 executes a control program for reduced-pressure CVD processing (for example, the control program 40 shown in FIG. 17) using these components, controls each component of the semiconductor processing apparatus 1, and applies the wafer 12 to the wafer 12. On the other hand, a low-pressure CVD process described below is executed.

[第1の制御プログラム40]
再び図17を参照する。
図17に示すように、制御プログラム40は、プロセス制御部400(プロセス制御装置)、温度制御部410(温度制御装置)、処理ガス流量制御部412(処理ガス流量制御装置)、駆動制御部414(駆動制御装置)、圧力制御部416(圧力制御装置)、処理ガス排気装置制御部418(処理ガス制御装置)、温度測定部420(温度測定装置)、冷却ガス流量制御部422(冷却ガス制御装置)及び温度設定値記憶部424(温度設定値記憶装置)から構成される。
制御プログラム40は、例えば、記録媒体240(図18)を介して制御部2に供給され、メモリ204にロードされて実行される。
[First control program 40]
Refer to FIG. 17 again.
As shown in FIG. 17, the control program 40 includes a process control unit 400 (process control device), a temperature control unit 410 (temperature control device), a processing gas flow rate control unit 412 (processing gas flow rate control device), and a drive control unit 414. (Drive control device), pressure control unit 416 (pressure control device), process gas exhaust device control unit 418 (process gas control device), temperature measurement unit 420 (temperature measurement device), cooling gas flow rate control unit 422 (cooling gas control) Device) and a temperature set value storage unit 424 (temperature set value storage device).
The control program 40 is supplied to the control unit 2 via, for example, the recording medium 240 (FIG. 18), loaded into the memory 204, and executed.

温度設定値記憶部424は、ウエハ12に対する処理レシピの温度設定値を記憶し、プロセス制御部400に対して出力する。
プロセス制御部400は、制御部2の表示・入力部22(図18)に対するユーザの操作、あるいは、記録部24に記録された処理の手順(処理レシピ)などに従って、制御プログラム40の各構成部分を制御し、後述するように、ウエハ12に対する減圧CVD処理を実行する。
The temperature setting value storage unit 424 stores the temperature setting value of the processing recipe for the wafer 12 and outputs it to the process control unit 400.
The process control unit 400 is configured according to a user operation on the display / input unit 22 (FIG. 18) of the control unit 2 or a processing procedure (processing recipe) recorded in the recording unit 24. As described later, a low pressure CVD process is performed on the wafer 12.

温度測定部420は、温度測定装置372を介して温度センサ322,324の温度測定値を受け入れ、プロセス制御部400に対して出力する。
温度制御部410は、プロセス制御部400から温度設定値及び温度センサ322,324の温度測定値を受け、温度調整部分320に対して供給する電力をフィードバック制御して、アウタチューブ360内部を加熱し、ウエハ12を所望の温度とさせる。
The temperature measurement unit 420 receives the temperature measurement values of the temperature sensors 322 and 324 via the temperature measurement device 372 and outputs the temperature measurement values to the process control unit 400.
The temperature control unit 410 receives the temperature set value and the temperature measurement values of the temperature sensors 322 and 324 from the process control unit 400, feedback-controls the power supplied to the temperature adjustment unit 320, and heats the inside of the outer tube 360. The wafer 12 is brought to a desired temperature.

処理ガス流量制御部412は、MFC374を制御し、アウタチューブ360内部に供給する処理ガス又は不活性ガスの流量を調整する。
駆動制御部414は、ボートエレベータ108を制御して、ボート14及びこれに保持されたウエハ12の昇降を行わせる。
また、駆動制御部414は、ボートエレベータ108を制御して、回転軸348を介してボート14及びこれに保持されたウエハ12を回転させる。
The processing gas flow rate control unit 412 controls the MFC 374 and adjusts the flow rate of the processing gas or inert gas supplied into the outer tube 360.
The drive control unit 414 controls the boat elevator 108 to raise and lower the boat 14 and the wafer 12 held by the boat 14.
Further, the drive control unit 414 controls the boat elevator 108 to rotate the boat 14 and the wafer 12 held by the boat 14 via the rotation shaft 348.

圧力制御部416は、PS378によるアウタチューブ360内の処理ガスの圧力測定値を受け、APC380に対する制御を行い、アウタチューブ360内部の処理ガスを所望の圧力とする。
処理ガス排気装置制御部418は、EP382を制御し、アウタチューブ360内部の処理ガス又は不活性ガスを排気させる。
The pressure control unit 416 receives the measured value of the processing gas in the outer tube 360 by PS378, controls the APC 380, and sets the processing gas in the outer tube 360 to a desired pressure.
The processing gas exhaust device control unit 418 controls the EP 382 to exhaust the processing gas or the inert gas inside the outer tube 360.

冷却ガス流量制御部422は、インバータ384を介して冷却ガス排気装置356が排気する冷却ガスの流量を制御する。   The cooling gas flow rate control unit 422 controls the flow rate of the cooling gas exhausted by the cooling gas exhaust device 356 via the inverter 384.

尚、以下の説明においては、温度調整部分320−1〜320−4など、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に、温度調整部分320と略記することがある。
また、以下の説明において、温度調整部分320−1〜320−4など、構成部分の個数を示す場合があるが、構成部分の個数は、説明の具体化・明確化のために例示されたものであって、本発明の技術的範囲を限定することを意図して挙げられたものではない。
In the following description, when any one of a plurality of constituent parts such as the temperature adjustment parts 320-1 to 320-4 is indicated without being specified, the temperature adjustment part 320 may be simply abbreviated.
In the following description, the number of component parts such as the temperature adjustment parts 320-1 to 320-4 may be indicated, but the number of component parts is exemplified for the purpose of clarification and clarification of the description. However, it is not intended to limit the technical scope of the present invention.

アウタチューブ360の下端とマニホールド350の上部開口部との間、及び炉口蓋344とマニホールド350の下部開口部との間には、Oリング351が配設され、アウタチューブ360とマニホールド350との間は気密にシールされる。
アウタチューブ360の下方に位置するガス導入ノズル340を介して、不活性ガスあるいは処理ガスがアウタチューブ360内に導入される。
An O-ring 351 is disposed between the lower end of the outer tube 360 and the upper opening of the manifold 350, and between the furnace port lid 344 and the lower opening of the manifold 350, and between the outer tube 360 and the manifold 350. Is hermetically sealed.
An inert gas or a processing gas is introduced into the outer tube 360 via a gas introduction nozzle 340 located below the outer tube 360.

マニホールド350の上部には、PS378、APC380及びEP382に連結された排気管346(図16)が取り付けられている。
アウタチューブ360とインナチューブ362との間を流れる処理ガスは、排気管346、APC380及びEP382を介して外部に排出される。
An exhaust pipe 346 (FIG. 16) connected to PS 378, APC 380, and EP 382 is attached to the upper portion of the manifold 350.
The processing gas flowing between the outer tube 360 and the inner tube 362 is discharged to the outside through the exhaust pipe 346, the APC 380, and the EP 382.

APC380は、PS378によるアウタチューブ360内の圧力測定値に基づく制御に従って、アウタチューブ360内部が、予め設定された所望の圧力になるように、圧力制御部416の指示に従って調整する。
つまり、APC380は、アウタチューブ360内を常圧とするよう不活性ガスが導入されるべき時には、アウタチューブ360内が常圧になるように、圧力制御部416の指示に従って調整し、あるいは、アウタチューブ360内を低圧とし、ウエハ12を処理するよう処理ガスが導入されるべき時には、アウタチューブ360内が所望の低い圧力になるように、圧力制御部416の指示に従って調整する。
The APC 380 adjusts according to an instruction from the pressure control unit 416 so that the inside of the outer tube 360 becomes a preset desired pressure according to the control based on the pressure measurement value in the outer tube 360 by the PS 378.
That is, the APC 380 adjusts according to the instruction of the pressure control unit 416 so that the inside of the outer tube 360 becomes normal pressure when the inert gas is to be introduced so that the inside of the outer tube 360 becomes normal pressure, When the inside of the tube 360 is set to a low pressure and a processing gas is to be introduced so as to process the wafer 12, the inside of the outer tube 360 is adjusted according to an instruction from the pressure control unit 416 so as to have a desired low pressure.

多数の半導体基板(ウエハ)12を保持するボート14は、ボート14の下部回転軸348が連結されている。
さらに、回転軸348は、ボートエレベータ108(図15)に連結され、ボートエレベータ108は、EC376を介した制御に従って、所定のスピードでボート14を昇降させる。
また、ボートエレベータ108は、回転軸348を介して、ウエハ12及びボート14を所定のスピードで回転させる。
A boat 14 holding a large number of semiconductor substrates (wafers) 12 is connected to a lower rotating shaft 348 of the boat 14.
Furthermore, the rotating shaft 348 is connected to the boat elevator 108 (FIG. 15), and the boat elevator 108 raises and lowers the boat 14 at a predetermined speed according to control via the EC 376.
Further, the boat elevator 108 rotates the wafer 12 and the boat 14 at a predetermined speed via the rotation shaft 348.

被処理物として用いられ、基板として用いられるウエハ12は、ウエハカセット490(図15)に装填された状態で搬送され、カセット授受ユニット100に授載される。
カセット授受ユニット100は、このウエハ12を、カセットストッカ102又はバッファカセットストッカ104に移載する。
ウエハ移動機106は、カセットストッカ102からウエハ12を取り出し、ボート14に水平な状態で多段に装填する。
A wafer 12 used as an object to be processed and used as a substrate is conveyed in a state of being loaded in a wafer cassette 490 (FIG. 15), and is loaded on the cassette transfer unit 100.
The cassette transfer unit 100 transfers the wafer 12 to the cassette stocker 102 or the buffer cassette stocker 104.
The wafer mover 106 takes out the wafers 12 from the cassette stocker 102 and loads them in multiple stages in a horizontal state on the boat 14.

ボートエレベータ108は、ウエハ12が装填されたボート14を上昇させて処理室3内に導く。
また、ボートエレベータ108は、処理済みのウエハ12が装填されたボート14を下降させて処理室3内から取り出す。
The boat elevator 108 raises the boat 14 loaded with the wafers 12 and guides the boat 14 into the processing chamber 3.
Further, the boat elevator 108 lowers the boat 14 loaded with the processed wafers 12 and removes it from the processing chamber 3.

[ウエハ12の温度と膜厚]
図19は、半導体処理装置1(図15)における処理の対象となるウエハ12の形状を例示する図である。
ウエハ12の面(以下、ウエハ12の面を、単にウエハ12とも記す)は、図19に示すような形状をしており、ボート14において、水平に保持される。
また、ウエハ12は、温度調整部分320−1〜320−4が放射してアウタチューブ360を透過した光により、アウタチューブ360の周囲から加熱される。
[Temperature and film thickness of wafer 12]
FIG. 19 is a diagram illustrating the shape of the wafer 12 to be processed in the semiconductor processing apparatus 1 (FIG. 15).
The surface of the wafer 12 (hereinafter, the surface of the wafer 12 is also simply referred to as the wafer 12) has a shape as shown in FIG.
In addition, the wafer 12 is heated from the periphery of the outer tube 360 by the light emitted from the temperature adjustment portions 320-1 to 320-4 and transmitted through the outer tube 360.

したがって、ウエハ12は、端部が多くの光を吸収し、冷却ガス流路352に冷却ガスが流されない場合には、ウエハ12の面の端部の温度が中心部の温度に比べて高くなる。
つまり、温度調整部分320−1〜320−4によって、ウエハ12の外周に近ければ近いほど温度が高く、中心部に近ければ近いほど温度が低いという、ウエハ12の端部から中心部にかけたすり鉢状の温度偏差がウエハ12に生じることになる。
Therefore, when the edge of the wafer 12 absorbs a lot of light and no cooling gas flows through the cooling gas flow path 352, the temperature of the edge of the surface of the wafer 12 becomes higher than the temperature of the center. .
In other words, the temperature adjustment portions 320-1 to 320-4 indicate that the temperature is higher as it is closer to the outer periphery of the wafer 12, and the temperature is lower as it is closer to the center portion. Temperature deviation will occur in the wafer 12.

また、反応ガスなどの処理ガスも、ウエハ12の外周側から供給されるので、ウエハ12に形成される膜の種類によっては、ウエハ12の端部と中心部とで反応速度が異なることがある。
例えば、反応ガスなどの処理ガスは、ウエハ12の端部で消費され、その後、ウエハ12の中心部に至るため、ウエハ12の中心部では、ウエハ12の端部に比べて処理ガスの濃度が低くなってしまう。
したがって、仮に、ウエハ12の端部と中心部との間に温度偏差が生じていないとしても、反応ガスのウエハ12の外周側からの供給に起因して、ウエハ12に形成される膜の厚さが、端部と中心部とで不均一になることがある。
Further, since a processing gas such as a reaction gas is also supplied from the outer peripheral side of the wafer 12, depending on the type of film formed on the wafer 12, the reaction speed may be different between the end portion and the central portion of the wafer 12. .
For example, a processing gas such as a reaction gas is consumed at the end of the wafer 12 and then reaches the center of the wafer 12, so that the concentration of the processing gas is higher at the center of the wafer 12 than at the end of the wafer 12. It will be lower.
Therefore, even if there is no temperature deviation between the end portion and the center portion of the wafer 12, the thickness of the film formed on the wafer 12 due to the supply of the reaction gas from the outer peripheral side of the wafer 12. However, the end portion and the center portion may be non-uniform.

一方、冷却ガスが冷却ガス流路352を通過すると、上述したように、アウタチューブ360、及びボート14にセットされたウエハ12が周方向(外周側)から冷却される。つまり、処理室3は、温度調整部分320によってウエハ12の中心部の温度を所定の設定温度(処理温度)まで加熱し、必要に応じて冷却ガス流路352に冷却ガスを通過させてウエハ12の外周側を冷却することにより、ウエハ12の中心部及び端部それぞれに対して異なる温度を設定することができる。   On the other hand, when the cooling gas passes through the cooling gas flow path 352, as described above, the outer tube 360 and the wafer 12 set in the boat 14 are cooled from the circumferential direction (outer peripheral side). That is, the processing chamber 3 heats the temperature of the central portion of the wafer 12 to a predetermined set temperature (processing temperature) by the temperature adjustment portion 320, and allows the cooling gas to pass through the cooling gas flow path 352 as necessary. By cooling the outer peripheral side, different temperatures can be set for the central portion and the end portion of the wafer 12, respectively.

このように、ウエハ12に、均一な膜を形成するために、ウエハ12上に膜を形成する反応速度などに応じて、膜厚を調整するための加熱制御(加熱と冷却とを含む制御など)がなされる。加熱制御は、制御部2が、内部温度センサ324の測定値を用いて、ヒータ32の温度調整部分320を制御するか、制御部2が冷却ガス流量制御部422及びインバータ384を介し、冷却ガス排気装置356を制御するかの少なくとも一方によってなされる。   In this way, in order to form a uniform film on the wafer 12, heating control (control including heating and cooling, etc.) for adjusting the film thickness in accordance with the reaction rate for forming the film on the wafer 12 and the like. ) Is made. In the heating control, the control unit 2 uses the measured value of the internal temperature sensor 324 to control the temperature adjustment portion 320 of the heater 32, or the control unit 2 uses the cooling gas flow rate control unit 422 and the inverter 384 to control the cooling gas. This is done by at least one of controlling the exhaust device 356.

[半導体処理装置1による減圧CVD処理の概要]
半導体処理装置1は、制御部2(図15、図18)上で実行される制御プログラム40(図17)の制御により、処理室3内に所定の間隔で並べられた半導体ウエハ12に対して、CVDにより、Si3N4膜、SiO2膜及びポリシリコン(Poly−Si)膜などの形成を行う。
[Outline of low-pressure CVD process by semiconductor processing apparatus 1]
The semiconductor processing apparatus 1 controls the semiconductor wafers 12 arranged at predetermined intervals in the processing chamber 3 under the control of a control program 40 (FIG. 17) executed on the control unit 2 (FIGS. 15 and 18). Then, a Si3N4 film, a SiO2 film, a polysilicon (Poly-Si) film, and the like are formed by CVD.

処理室3を用いた膜形成をさらに説明する。
まず、ボートエレベータ108は、ボート14を下降させる。
下降したボート14には、処理の対象となるウエハ12が、所望の枚数、セットされ、ボート14は、セットされたウエハ12を保持する。
The film formation using the processing chamber 3 will be further described.
First, the boat elevator 108 lowers the boat 14.
A desired number of wafers 12 to be processed are set in the lowered boat 14, and the boat 14 holds the set wafers 12.

次に、ヒータ32の4つの温度調整部分320−1〜320−4それぞれは、設定に従って、アウタチューブ360の内部を加熱し、ウエハ12の中心部が予め設定された一定の温度になるように加熱する。
一方、冷却ガス流路352には、設定に従って冷却ガスが流され、アウタチューブ360、及びボート14にセットされたウエハ12が周方向(外周側)から冷却される。
Next, each of the four temperature adjustment portions 320-1 to 320-4 of the heater 32 heats the inside of the outer tube 360 according to the setting so that the central portion of the wafer 12 becomes a predetermined constant temperature. Heat.
On the other hand, the cooling gas flows through the cooling gas channel 352 according to the setting, and the outer tube 360 and the wafer 12 set in the boat 14 are cooled from the circumferential direction (outer peripheral side).

次に、ガス導入ノズル340(図16)を介して、MFC374は、導入するガスの流量を調整して、アウタチューブ360内に不活性ガスを導入し、充填する。
ボートエレベータ108は、ボート14を上昇させ、所望の処理温度の不活性ガスが充填された状態のアウタチューブ360内に移動させる。
Next, through the gas introduction nozzle 340 (FIG. 16), the MFC 374 adjusts the flow rate of the introduced gas to introduce and fill the outer tube 360 with an inert gas.
The boat elevator 108 raises the boat 14 and moves it into the outer tube 360 filled with an inert gas having a desired processing temperature.

次に、アウタチューブ360内の不活性ガスはEP382により排気され、アウタチューブ360内部は真空状態とされ、ボート14及びこれに保持されているウエハ12は、回転軸348を介して回転させられる。
この状態で、ガス導入ノズル340を介して処理ガスがアウタチューブ360内に導入されると、導入された処理ガスは、アウタチューブ360内を上昇し、ウエハ12に対して均等に供給される。
Next, the inert gas in the outer tube 360 is exhausted by the EP 382, the inside of the outer tube 360 is evacuated, and the boat 14 and the wafer 12 held by the boat 14 are rotated via the rotating shaft 348.
In this state, when the processing gas is introduced into the outer tube 360 via the gas introduction nozzle 340, the introduced processing gas rises in the outer tube 360 and is uniformly supplied to the wafer 12.

EP382は、減圧CVD処理中のアウタチューブ360内から、排気管346を介して処理ガスを排気し、APC380は、アウタチューブ360内の処理ガスを、所望の圧力とする。
以上のように、ウエハ12に対して、減圧CVD処理が所定時間、実行される。
EP 382 exhausts the processing gas from the outer tube 360 during the low-pressure CVD process through the exhaust pipe 346, and the APC 380 sets the processing gas in the outer tube 360 to a desired pressure.
As described above, the low pressure CVD process is performed on the wafer 12 for a predetermined time.

減圧CVD処理が終了すると、次のウエハ12に対する処理に移るべく、アウタチューブ360の内部の処理ガスが不活性ガスにより置換され、さらに常圧とされる。
さらに、冷却ガス流路352に冷却ガスが流されて、アウタチューブ360内が所定の温度まで冷却される。
この状態で、ボート14及びこれに保持された処理済みのウエハ12は、ボートエレベータ108により下降させられ、アウタチューブ360から取り出される。
ボートエレベータ108は、次に減圧CVD処理の対象となるウエハ12が保持されたボート14を上昇させ、アウタチューブ360内にセットする。
このようにセットされたウエハ12に対して、次の減圧CVD処理が実行される。
When the low-pressure CVD process is completed, the processing gas inside the outer tube 360 is replaced with an inert gas and the pressure is further increased to the next process for the wafer 12.
Further, the cooling gas is caused to flow through the cooling gas flow path 352, and the inside of the outer tube 360 is cooled to a predetermined temperature.
In this state, the boat 14 and the processed wafer 12 held by the boat 14 are lowered by the boat elevator 108 and taken out from the outer tube 360.
Next, the boat elevator 108 raises the boat 14 on which the wafer 12 to be subjected to the low pressure CVD process is held, and sets the boat 14 in the outer tube 360.
The following reduced-pressure CVD process is performed on the wafer 12 set in this way.

尚、冷却ガスは、ウエハ12の処理前から処理終了までの間に流されれば、膜厚を制御することができるが、ウエハ12をセットしたボート14をアウタチューブ360内に移動させる場合、及びアウタチューブ360内からボート14を取り出す場合にも、流されることが好ましい。
これにより、処理室3の熱容量により、処理室3内に熱がこもって温度が変動してしまうことを防止することができるとともに、スループットを向上させることができる。
The film thickness can be controlled if the cooling gas flows between before the wafer 12 is processed and until the end of the processing. However, when the boat 14 in which the wafer 12 is set is moved into the outer tube 360, Also, when the boat 14 is taken out from the outer tube 360, it is preferably flowed.
Thereby, it is possible to prevent the temperature from fluctuating due to heat in the processing chamber 3 due to the heat capacity of the processing chamber 3, and to improve the throughput.

以上で説明した膜形成処理において、ヒータ32は、設定温度どおりにウエハ12の中心部温度を一定温度に維持するように制御しつつ、冷却ガスによりウエハ12の端部(周縁)温度と中心部温度とに温度差を設けるように温度制御すれば、膜質を変えることなく、ウエハ12の面内膜厚均一性、さらには、面間の膜厚均一性を向上することができる。例えば、Si3N4膜等のCVD膜を成膜する場合、処理温度を変動させながら成膜処理すると、膜の屈折率が処理温度に応じて変動してしまったり、処理温度を高温から低温へ降下させつつ成膜処理すると、エッチングレートが低い膜から高い膜へと処理温度に応じて変化してしまったりする。
また、Si3N4膜の生成においては、処理温度を高温から低温へ降下させつつ成膜処理すると、ストレス値が高い膜から低い膜へと処理温度に応じて変化してしまう。
In the film forming process described above, the heater 32 controls the end (periphery) temperature and the center of the wafer 12 by the cooling gas while controlling the center temperature of the wafer 12 to be a constant temperature according to the set temperature. By controlling the temperature so as to provide a temperature difference with respect to the temperature, the in-plane film thickness uniformity of the wafer 12 and further the film thickness uniformity between the surfaces can be improved without changing the film quality. For example, when a CVD film such as a Si3N4 film is formed, if the film formation process is performed while changing the processing temperature, the refractive index of the film may vary depending on the processing temperature, or the processing temperature may be lowered from a high temperature to a low temperature. However, when the film formation process is performed, the film changes from a film having a low etching rate to a film having a high etching rate in accordance with the processing temperature.
Further, in the generation of the Si3N4 film, if the film forming process is performed while the processing temperature is lowered from the high temperature to the low temperature, the film changes from a film having a high stress value to a film having a low stress value according to the processing temperature.

そこで、半導体処理装置1では、制御部2が温度調整部分320の温度、及び冷却ガス流路352を通過する冷却ガス流量を制御することにより、アウタチューブ360の温度を制御して、ウエハ12などの基板の面内温度を制御すれば、膜質が変化することを防止しつつ、基板に形成する膜の厚さの均一性を制御することができるようにしている。   Therefore, in the semiconductor processing apparatus 1, the control unit 2 controls the temperature of the outer tube 360 by controlling the temperature of the temperature adjustment portion 320 and the flow rate of the cooling gas passing through the cooling gas flow path 352, so that the wafer 12, etc. By controlling the in-plane temperature of the substrate, it is possible to control the uniformity of the thickness of the film formed on the substrate while preventing the film quality from changing.

[排気圧力と膜厚]
上述のように、半導体処理装置1でウエハ12に膜形成がなされる際には、制御部2が、内部温度センサ324の測定値を用いて、ヒータ32の温度調整部分320を制御するか、制御部2が冷却ガス流量制御部422及びインバータ384を介し、冷却ガス排気装置356を制御するかの少なくとも一方によって加熱制御がなされる。そして、冷却ガス流路352に冷却ガスを流す際には、冷却ガスは冷却ガス流路352、排気路354を通り、排気部355により排気口358から排気されている。排気口358には、図示を省略する工場等の排気施設に接続されている。この排気施設が施設排気圧力で排気路354から冷却ガスを吸引することにより、排気路354から排気がなされる。
[Exhaust pressure and film thickness]
As described above, when a film is formed on the wafer 12 by the semiconductor processing apparatus 1, the control unit 2 controls the temperature adjustment portion 320 of the heater 32 using the measured value of the internal temperature sensor 324, Heating control is performed by at least one of the control unit 2 controlling the cooling gas exhaust device 356 via the cooling gas flow rate control unit 422 and the inverter 384. When the cooling gas flows through the cooling gas channel 352, the cooling gas passes through the cooling gas channel 352 and the exhaust channel 354 and is exhausted from the exhaust port 358 by the exhaust unit 355. The exhaust port 358 is connected to an exhaust facility such as a factory (not shown). When the exhaust facility sucks the cooling gas from the exhaust passage 354 with the facility exhaust pressure, the exhaust passage 354 exhausts the exhaust gas.

施設排気圧力は、排気施設から排気口358までの間の配管の距離、配管の形状、配管の経路等起因するコンダクタンスの影響、又は工場等の排気施設に接続されている装置の数等による影響を受けるため、排気施設ごとに違いがあり、同じ排気施設であっても変動することがある。
施設圧力が変化した場合、同じ量の冷却ガスを供給したとしても、冷却ガス流路352を流れるガスの量が変化する。
例えば、施設排気圧力が、200Paから150Paに変化したとすると、施設排気圧力が変動した影響により冷却ガス流路352を流れる冷却ガスの流量は少なくなる。
一方、施設排気圧力が、150Paから200Paに変化したとすると、施設排気圧力が変動した影響により冷却ガス流路352を流れる冷却ガスの流量は多くなる。
The facility exhaust pressure is affected by the conductance due to the distance of the piping from the exhaust facility to the exhaust port 358, the shape of the piping, the route of the piping, etc., or the number of devices connected to the exhaust facility such as a factory. Therefore, there is a difference for each exhaust facility, and even the same exhaust facility may fluctuate.
When the facility pressure changes, the amount of gas flowing through the cooling gas flow path 352 changes even if the same amount of cooling gas is supplied.
For example, if the facility exhaust pressure changes from 200 Pa to 150 Pa, the flow rate of the cooling gas flowing through the cooling gas flow path 352 decreases due to the effect of the facility exhaust pressure fluctuation.
On the other hand, if the facility exhaust pressure changes from 150 Pa to 200 Pa, the flow rate of the cooling gas flowing through the cooling gas flow path 352 increases due to the effect of the facility exhaust pressure fluctuation.

このように施設圧力の変化によって冷却ガス流路352を流れる冷却ガスの流量が変化すると、冷却ガスを流すことによる冷却能力に影響を与えて、例えば、予めウエハ12の中心部が所定の設定温度(処理温度)となり、ウエハ12の端部が処理温度よりも低くなるように内部温度センサ324により測定値に基づき温度制御及び冷却ガス流量制御を行ったとしても、アウタチューブ360及びボート14にセットされたウエハ12に対する周方向からの冷却性能が変化してしまう。
そして、周方向からの冷却性能が変化した場合に、例えば、ウエハ12の端部が処理温度よりも高くなり、ウエハ12面内の膜厚の再現性が取れなくなるとの問題が生じる虞があった。
Thus, when the flow rate of the cooling gas flowing through the cooling gas flow path 352 changes due to the change in the facility pressure, the cooling capacity caused by flowing the cooling gas is affected. For example, the central portion of the wafer 12 has a predetermined set temperature in advance. Even if the temperature control and the cooling gas flow rate control are performed based on the measurement value by the internal temperature sensor 324 so that the end portion of the wafer 12 becomes lower than the processing temperature, the outer tube 360 and the boat 14 are set. The cooling performance from the circumferential direction with respect to the wafer 12 is changed.
When the cooling performance in the circumferential direction changes, for example, the edge of the wafer 12 becomes higher than the processing temperature, and there may be a problem that the reproducibility of the film thickness in the wafer 12 surface cannot be obtained. It was.

このように、本発明が適応される第2の形態に係る半導体処理装置1では、施設排気圧力が一定に保たれている場合はウエハ12の膜厚の再現性が良好であるものの、施設排気圧が一定でないと、ウエハ12の膜厚の再現性が取れず、膜厚を均一にすることができないことがあった。   As described above, in the semiconductor processing apparatus 1 according to the second embodiment to which the present invention is applied, although the reproducibility of the film thickness of the wafer 12 is good when the facility exhaust pressure is kept constant, If the atmospheric pressure is not constant, the film thickness of the wafer 12 may not be reproducible and the film thickness may not be uniform.

そこで、以下で説明する本発明が適用される第3の形態に係る半導体処理装置1では、施設排気圧力にばらつきや変化があったとしてもウエハ12の膜厚を均一とすることができるように独自の工夫を施している。 Therefore, in the semiconductor processing apparatus 1 according to the third embodiment to which the present invention described below is applied, the film thickness of the wafer 12 can be made uniform even if the facility exhaust pressure varies or changes. Has its own ingenuity.

図20は、本発明が適用される第3の形態に係る半導体処理装置1の構成を示す図である。
本発明が適用される第3の形態に係る半導体処理装置1は、先述の図15乃至18に示される本発明が適応される第2の形態に係る半導体処理装置1が備える構成に加えて、設備排気圧力にばらつきや変化があったとしても、ウエハ12の膜厚を均一なものとするための独自の構成を有している。
FIG. 20 is a diagram showing a configuration of the semiconductor processing apparatus 1 according to the third embodiment to which the present invention is applied.
The semiconductor processing apparatus 1 according to the third embodiment to which the present invention is applied has a configuration provided in the semiconductor processing apparatus 1 according to the second embodiment to which the present invention shown in FIGS. Even if the equipment exhaust pressure varies or changes, it has a unique configuration for making the film thickness of the wafer 12 uniform.

図20に示すように、半導体処理装置1は、排気部355の配管の冷却ガス排気装置356とラジエタ357との間を結ぶ配管に、配管内の圧力を検出する圧力センサ31が設けられている。圧力センサ31が設けられる位置としては、冷却ガス排気装置356とラジエタ357とを結ぶ配管の中でも、ラジエタ357にできる限り近い位置に設けることが望ましい。圧力センサ31をラジエタ357に近い位置に設置することで、ラジエタ357から圧力センサ31へ至るまでの間に、配管の長さ、配管の経路、配管の形状等の影響を受けて冷却ガスに圧力損失が生じることを防ぐことが可能となるためである。   As shown in FIG. 20, in the semiconductor processing apparatus 1, a pressure sensor 31 that detects the pressure in the pipe is provided in a pipe connecting the cooling gas exhaust device 356 of the pipe of the exhaust unit 355 and the radiator 357. . As a position where the pressure sensor 31 is provided, it is desirable that the pressure sensor 31 is provided as close as possible to the radiator 357 in the pipe connecting the cooling gas exhaust device 356 and the radiator 357. By installing the pressure sensor 31 at a position close to the radiator 357, the pressure from the radiator 357 to the pressure sensor 31 is affected by the length of the pipe, the route of the pipe, the shape of the pipe, etc. This is because loss can be prevented from occurring.

制御プログラム40は、先述の本発明の前提となる半導体処理装置1と同様に、プロセス制御部400(プロセス制御装置)、温度制御部410(温度制御装置)、処理ガス流量制御部412(処理ガス流量制御装置)、駆動制御部414(駆動制御装置)、圧力制御部416(圧力制御装置)、処理ガス排気装置制御部418(処理ガス排気制御装置)、温度測定部420(温度制御装置)、冷却ガス流量制御部422(冷却ガス制御装置)及び温度設定値記憶部424(温度制御装置)から構成されている。
図20には、プロセス制御部400と冷却ガス流量制御部422を示し、温度制御部410、処理ガス流量制御部412、駆動制御部414、圧力制御部416、処理ガス排気装置制御部418、温度測定部420、及び温度設定値記憶部424は図示を省略している。
制御プログラムは、先述の本発明の前提となる半導体処理装置1と同様に、例えば記録媒体240(図20)を介して制御部2に供給され、メモリ204にロードされて実行される。
The control program 40 is a process control unit 400 (process control device), a temperature control unit 410 (temperature control device), and a process gas flow rate control unit 412 (process gas), as in the semiconductor processing apparatus 1 that is the premise of the present invention described above. Flow control device), drive control unit 414 (drive control device), pressure control unit 416 (pressure control device), process gas exhaust device control unit 418 (process gas exhaust control device), temperature measurement unit 420 (temperature control device), A cooling gas flow rate control unit 422 (cooling gas control device) and a temperature set value storage unit 424 (temperature control device) are included.
FIG. 20 shows a process control unit 400 and a cooling gas flow rate control unit 422. The temperature control unit 410, the process gas flow rate control unit 412, the drive control unit 414, the pressure control unit 416, the process gas exhaust device control unit 418, the temperature The measurement unit 420 and the temperature set value storage unit 424 are not shown.
The control program is supplied to the control unit 2 via, for example, the recording medium 240 (FIG. 20), loaded into the memory 204, and executed, as in the semiconductor processing apparatus 1 which is the premise of the present invention described above.

冷却ガス流量制御部422は、減算器4220と、PID演算器4222と、周波数変換器4224と、周波数指示器4226とから構成される。
減算器4220には、プロセス制御部400から圧力目標値Sが入力される。
ここで、圧力目標値Sは、ウエハ12の中心部が所定の設定温度(処理温度)となり、ウエハ12の端部が処理温度よりも低くなるように予め求められていて、例えば、温度設定値記憶部424内に記憶された内部温度センサ324の温度補正値と、この温度補正値に対応した圧力値とを用いることができる。
減算器4220には、圧力目標値Sに加えて、圧力センサ31によって計測された圧力値Aが入力され、減算器4220で、圧力目標値Sから圧力値Aを減算した偏差Dが出力される。
The cooling gas flow rate control unit 422 includes a subtractor 4220, a PID calculator 4222, a frequency converter 4224, and a frequency indicator 4226.
The pressure target value S is input from the process control unit 400 to the subtractor 4220.
Here, the pressure target value S is obtained in advance so that the center of the wafer 12 has a predetermined set temperature (processing temperature) and the end of the wafer 12 is lower than the processing temperature. The temperature correction value of the internal temperature sensor 324 stored in the storage unit 424 and the pressure value corresponding to this temperature correction value can be used.
In addition to the pressure target value S, the pressure value A measured by the pressure sensor 31 is input to the subtractor 4220, and the deviation D obtained by subtracting the pressure value A from the pressure target value S is output by the subtractor 4220. .

偏差Dは、PID演算器4222に入力される。PID演算器4222では、入力された偏差Dに基づいてPID演算がなされ操作量Xが算出される。算出された操作量Xは、周波数変換器4224に入力され、周波数変換器4224で周波数Wへと変換され出力される。
出力された周波数Wはインバータ384へと入力され、冷却ガス排気装置356の周波数が変更される。
The deviation D is input to the PID calculator 4222. The PID calculator 4222 performs a PID calculation based on the input deviation D and calculates an operation amount X. The calculated manipulated variable X is input to the frequency converter 4224, converted into the frequency W by the frequency converter 4224, and output.
The output frequency W is input to the inverter 384, and the frequency of the cooling gas exhaust device 356 is changed.

圧力センサ31からの圧力値Aは、常時又は所定時間間隔で減算器4220へと入力され、この圧力値Aに基づいて、圧力目標値Sと圧力値Aとの偏差Dが0となるように、冷却ガス排気装置356の周波数の制御が続けられる。
以上のように、圧力センサ31によって計測された圧力値Aと予め定められた圧力目標値Sとの偏差Dがなくなるように、冷却ガス排気装置356の周波数がインバータ384を介して制御される。すなわち、偏差Dがなくなるように制御された周波数を偏差が0である場合の周波数でフィードバック制御し、フィードバック後の値を基に冷却ガス流量制御部422が冷却ガスの流量を制御する。
The pressure value A from the pressure sensor 31 is input to the subtractor 4220 constantly or at predetermined time intervals so that the deviation D between the pressure target value S and the pressure value A becomes 0 based on the pressure value A. Then, the control of the frequency of the cooling gas exhaust device 356 is continued.
As described above, the frequency of the cooling gas exhaust device 356 is controlled via the inverter 384 so that the deviation D between the pressure value A measured by the pressure sensor 31 and the predetermined pressure target value S is eliminated. That is, feedback control is performed on the frequency that is controlled so that the deviation D is eliminated, and the cooling gas flow rate control unit 422 controls the flow rate of the cooling gas based on the value after the feedback.

PID演算器4222で周波数Wを演算することに替えて、プロセス制御部400から周波数指示器4226に周波数設定値Tを入力して、周波数指示器4226から周波数Wをインバータ384へと入力することで、冷却ガス排気装置356の周波数を変更しても良い。   Instead of calculating the frequency W by the PID calculator 4222, the frequency setting value T is input from the process control unit 400 to the frequency indicator 4226, and the frequency W is input from the frequency indicator 4226 to the inverter 384. The frequency of the cooling gas exhaust device 356 may be changed.

以上の制御により、排気口358に接続される設備排気圧力にばらつきや変化があっても、冷却ガス流路352を流れる冷却媒体の流量が変化することを原因として、ウエハ12に形成される膜厚が不均一になることを防止することができる。   By the above control, even if the equipment exhaust pressure connected to the exhaust port 358 varies or changes, the film formed on the wafer 12 due to the change in the flow rate of the cooling medium flowing through the cooling gas passage 352. It is possible to prevent the thickness from becoming uneven.

図21は、本発明が適用される第4の形態に係る半導体製造装置1の構成を示す図である。
先述の本発明が適用される第3の形態に係る半導体処理装置1は、圧力検出器として用いられる圧力センサ31が検出した圧力値に基づいて、制御部2が冷却ガス排気装置356を制御していた。これに対して、本発明が適用される第4の形態に係る半導体製造装置1は、圧力センサ31が検出した圧力値に基づいて、制御部2が、冷却ガス排気装置356と、加熱装置として用いられるヒータ32とを制御している。
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of a semiconductor manufacturing apparatus 1 according to the fourth embodiment to which the present invention is applied.
In the semiconductor processing apparatus 1 according to the third embodiment to which the present invention is applied, the control unit 2 controls the cooling gas exhaust device 356 based on the pressure value detected by the pressure sensor 31 used as a pressure detector. It was. On the other hand, in the semiconductor manufacturing apparatus 1 according to the fourth embodiment to which the present invention is applied, the control unit 2 operates as the cooling gas exhaust device 356 and the heating device based on the pressure value detected by the pressure sensor 31. The heater 32 used is controlled.

本発明が適用される第4の形態に用いられる制御プログラム40(制御装置)は、プロセス制御部400(プロセス制御装置)、温度制御部410(温度制御装置)、処理ガス流量制御部412(処理ガス流量制御装置)、駆動制御部414(駆動制御装置)、圧力制御部416(圧力制御装置)、処理ガス排気装置制御部418(処理ガス排気装置制御装置)、温度測定部420(温度測定装置)、冷却ガス流量制御部422(冷却ガス流量制御装置)、及び温度設定値記憶部424(温度設定記憶装置)から構成されている。
図21には、プロセス制御部400、温度制御部410、冷却ガス流量制御部422、及び温度設定値記憶部424を示し、処理ガス流量制御部412、駆動制御部414、圧力制御部416、処理ガス排気装置制御部418、及び温度測定部420は図示を省略している。制御プログラムは、先述の本発明の適用される第3の形態に係る半導体処理装置1と同様に、例えば記録媒体240(図18参照)を介して制御部2に供給され、メモリ204にロードされて実行される。
A control program 40 (control device) used in the fourth embodiment to which the present invention is applied includes a process control unit 400 (process control device), a temperature control unit 410 (temperature control device), and a processing gas flow rate control unit 412 (processing). Gas flow control device), drive control unit 414 (drive control device), pressure control unit 416 (pressure control device), process gas exhaust device control unit 418 (process gas exhaust device control device), temperature measurement unit 420 (temperature measurement device) ), A cooling gas flow rate control unit 422 (cooling gas flow rate control device), and a temperature set value storage unit 424 (temperature setting storage device).
FIG. 21 shows a process control unit 400, a temperature control unit 410, a cooling gas flow rate control unit 422, and a temperature set value storage unit 424. The process gas flow rate control unit 412, the drive control unit 414, the pressure control unit 416, and the processing The gas exhaust device control unit 418 and the temperature measurement unit 420 are not shown. The control program is supplied to the control unit 2 via, for example, the recording medium 240 (see FIG. 18), and loaded into the memory 204, as in the semiconductor processing apparatus 1 according to the third embodiment to which the present invention is applied. Executed.

温度制御部410は、圧力設定値調整部4102(圧力設定調整装置)を有する。圧力設定値調整部4102は予め温度設定値記憶部424に登録されている膜厚と温度分布との相関関係テーブル等を用いて、ウエハ12の所望の温度分布を演算し、設定する。   The temperature control unit 410 includes a pressure set value adjustment unit 4102 (pressure setting adjustment device). The pressure set value adjustment unit 4102 calculates and sets a desired temperature distribution of the wafer 12 using a correlation table between the film thickness and the temperature distribution registered in the temperature set value storage unit 424 in advance.

圧力設定値調整部4102は、温度測定装置372により測定された温度と温度設定値記憶部424に登録された温度分布とを比較して、ウエハ12の温度分布を設定された分布とするための冷却ガス排気装置356上流の位置の圧力設定値を演算する。そして、プロセス制御部400を介して冷却ガス流量制御部422に圧力設定値を指示する。ここで、圧力設定値調整部4102からプロセス制御部400を介して冷却ガス流量制御部422に圧力値を指示することに替えて、圧力設定値調整部4102から直接に冷却ガス流量制御部422に圧力設定値を指示しても良い。   The pressure set value adjustment unit 4102 compares the temperature measured by the temperature measuring device 372 with the temperature distribution registered in the temperature set value storage unit 424 to make the temperature distribution of the wafer 12 a set distribution. The pressure set value at the position upstream of the cooling gas exhaust device 356 is calculated. Then, the pressure setting value is instructed to the cooling gas flow rate control unit 422 via the process control unit 400. Here, instead of instructing the cooling gas flow rate control unit 422 from the pressure set value adjustment unit 4102 via the process control unit 400, the pressure set value adjustment unit 4102 directly enters the cooling gas flow rate control unit 422. A pressure set value may be indicated.

圧力設定値調整部4102からの指示による冷却ガス排気装置356の制御は、温度分布が設定値になるまでなされ、例えば、先述の第1の実施形態と同様にPID演算が用いられ、PID定数の設定によって、過度の温度変動を抑制しつつ、迅速且つ安定した温度制御が実現される。
また、圧力設定値調整部4102を含む温度制御部410は、冷却ガス排気装置356に圧力設定値を指示することで冷却ガス排気装置356の上流の位置の圧力を制御するとともに、温度測定装置372によって測定された温度と、圧力設定値調整部4102によって設定された温度分布とに基づいて、温度制御装置370を介してヒータ32の制御を行っている。
Control of the cooling gas exhaust device 356 according to an instruction from the pressure set value adjustment unit 4102 is performed until the temperature distribution reaches a set value. For example, the PID calculation is used in the same manner as in the first embodiment, and the PID constant is set. The setting realizes quick and stable temperature control while suppressing excessive temperature fluctuations.
Further, the temperature control unit 410 including the pressure set value adjustment unit 4102 controls the pressure at the upstream position of the cooling gas exhaust device 356 by instructing the cooling gas exhaust device 356 to set the pressure setting value, and the temperature measuring device 372. The heater 32 is controlled via the temperature control device 370 based on the temperature measured by the pressure control value 430 and the temperature distribution set by the pressure set value adjustment unit 4102.

図22には、圧力設定値調整部4102による圧力設定値の演算の一例が説明されている。
演算に先立ち、予めウエハ12の各温度分布に対応する圧力設定値を、例えば温度設定値記憶部424に登録しておき、圧力設定値と温度分布値との相関テーブルデータを取得し、入力しておく。入力は、膜厚と温度分布との相関テーブルデータを取得する際に同時に取得しても良い。
FIG. 22 illustrates an example of calculation of the pressure set value by the pressure set value adjustment unit 4102.
Prior to the calculation, pressure setting values corresponding to each temperature distribution of the wafer 12 are registered in advance in the temperature setting value storage unit 424, for example, and correlation table data between the pressure setting values and the temperature distribution values is acquired and input. Keep it. The input may be acquired simultaneously when acquiring correlation table data between the film thickness and the temperature distribution.

演算では、冷却ガス排気装置356にある圧力設定値を指示し、その時に、ウエハ12の温度分布値に予め登録してある温度分布登録値とのズレがある場合、圧力設定値と温度分布登録値との相関テーブルデータを基に、圧力設定値に対して補正量を演算し、その結果を冷却ガス流量制御部422に指示する。   In the calculation, the pressure setting value in the cooling gas exhaust device 356 is instructed, and if the temperature distribution value of the wafer 12 is deviated from the registered temperature distribution value at that time, the pressure setting value and the temperature distribution registration. Based on the correlation table data with the value, a correction amount is calculated for the pressure setting value, and the result is instructed to the cooling gas flow rate control unit 422.

具体的には、図22に示されるように、T1<T2<T3との関係にある温度分布登録値について、温度分布登録値がT1の時の圧力登録値P1、温度分布登録値がT2の時の圧力登録値P2、温度分布登録値がT3の時の圧力設定値P3が登録されているとして、現在指示した圧力設定値をPs、その時のウエハ12の温度分布をt0とすると、圧力補正値に対する補正量Pcは、t0が以下に示す(式1)で示される範囲にある場合、以下に示す(式2)で求められる。   Specifically, as shown in FIG. 22, with respect to the temperature distribution registration value in the relationship of T1 <T2 <T3, the pressure registration value P1 when the temperature distribution registration value is T1, and the temperature distribution registration value is T2. Assuming that the pressure setting value P3 when the pressure registration value P2 at the time and the temperature distribution registration value is T3 are registered, the pressure setting value currently instructed is Ps, and the temperature distribution of the wafer 12 at that time is t0. The correction amount Pc for the value is obtained by the following (Formula 2) when t0 is in the range represented by the following (Formula 1).

T1<t0<T2・・・(式1) T1 <t0 <T2 (Formula 1)

Pc={(P2−P1)/(T2−T1)}ラ(t0−T1)・・・(式2) Pc = {(P2-P1) / (T2-T1)} r (t0-T1) (Expression 2)

また、補正量Pcは、t0が以下に示す(式3)で示される範囲にある場合、以下に示す(式4)で、t0が以下に示す(式5)で示される範囲にある場合、以下に示す(式6)で、t0が以下に示す(式7)で示される範囲にある場合、以下に示す(式8)で求められる。   Further, when the correction amount Pc is in the range indicated by (Equation 3) shown below, (Equation 4) shown below, and when t0 is in the range shown by (Equation 5) shown below, In the following (formula 6), when t0 is in the range represented by the following (formula 7), it is obtained by the following (formula 8).

t0<T1・・・(式3) t0 <T1 (Formula 3)

Pc={(P2−P1)/(T2−T1)}ラ(T1−t0)・・・(式4) Pc = {(P2-P1) / (T2-T1)} r (T1-t0) (Formula 4)

T3<t0・・・(式5) T3 <t0 (Formula 5)

Pc={(P3−P2)/(T3−T2)}ラ(t0−T3)・・・(式6) Pc = {(P3-P2) / (T3-T2)} r (t0-T3) (Expression 6)

T2<t0<T3・・・(式7) T2 <t0 <T3 (Expression 7)

Pc={(P3−P2)/(T3−T2)}ラ(t0−T2)・・・(式8) Pc = {(P3-P2) / (T3-T2)} r (t0-T2) (Equation 8)

以上のように、本発明が適用される第4の形態に係る半導体処理装置1では、圧力センサ31が検出した圧力値に基づいて、冷却ガス排気装置356のみならず、ヒータ32の制御がなされている。尚、本発明が適用される第3の形態に係る半導体処理装置1との同一部分については、図20に同一番号を付して説明を省略する。   As described above, in the semiconductor processing apparatus 1 according to the fourth embodiment to which the present invention is applied, not only the cooling gas exhaust device 356 but also the heater 32 is controlled based on the pressure value detected by the pressure sensor 31. ing. The same parts as those of the semiconductor processing apparatus 1 according to the third embodiment to which the present invention is applied are denoted by the same reference numerals in FIG.

以上で説明をした本発明が適用される第2の形態、第3の形態、及び第4の形態においては、先述の本発明が適用される第1の形態と同様において、第2の熱電対1064がウエハ1400の円周方向において1つだけが設けられているのと同様に、内部温度センサ324が、ウエハ12の円周方向において1つだけ設けられている。このため、先述の本発明が適用される第1の形態と同様に、内部温度センサ324がウエハ12の円周方向の一部しか温度を検出しないことを原因として、ウエハ12の円周方向の温度差を改善することができないことがあるとの問題点があった。そこで、本発明の第3乃至第5の実施形態においては、第2形態、第3の形態、及び第4の形態に対して、本発明が適用される。   In the second embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment to which the present invention described above is applied, the second thermocouple is the same as the first embodiment to which the present invention is applied. Just as 1064 is provided in the circumferential direction of the wafer 1400, only one internal temperature sensor 324 is provided in the circumferential direction of the wafer 12. For this reason, as in the first embodiment to which the present invention is applied, the internal temperature sensor 324 detects the temperature of only a part of the wafer 12 in the circumferential direction. There was a problem that the temperature difference could not be improved. Therefore, in the third to fifth embodiments of the present invention, the present invention is applied to the second mode, the third mode, and the fourth mode.

すなわち、本発明の第3の実施形態においては、先述の本発明の適用される第2の形態において、先述の本発明の第1の実施形態の第2の熱電対1064と同様に、内部温度センサ324が、ウエハ12の周方向に例えば4個など複数個が設けられ、これらの複数の内部温度センサ324内にある同じ高さの温度検出点の出力の平均値が算出されて、この平均値が制御に用いられる。   That is, in the third embodiment of the present invention, in the second embodiment to which the present invention is applied, the internal temperature is the same as that of the second thermocouple 1064 of the first embodiment of the present invention. A plurality of sensors 324 such as four are provided in the circumferential direction of the wafer 12, and an average value of the outputs of temperature detection points at the same height in the plurality of internal temperature sensors 324 is calculated. The value is used for control.

また、本発明の第4の実施形態においては、先述の本発明の適用される第3の形態において、先述の本発明の第1の実施形態の第2の熱電対1064と同様に、内部温度センサ324が、ウエハ12の周方向に例えば4個など複数個が設けられ、これらの複数の内部温度センサ324内にある同じ高さの温度検出点の出力の平均値が算出されて、この平均値が制御に用いられる。   In the fourth embodiment of the present invention, in the third embodiment to which the present invention is applied, the internal temperature is the same as that of the second thermocouple 1064 of the first embodiment of the present invention. A plurality of sensors 324 such as four are provided in the circumferential direction of the wafer 12, and an average value of the outputs of temperature detection points at the same height in the plurality of internal temperature sensors 324 is calculated. The value is used for control.

また、本発明の第5の実施形態においては、先述の本発明の適用される第4の形態において、先述の本発明の第1の実施形態の第2の熱電対1064と同様に、内部温度センサ324が、ウエハ12の周方向に例えば4個など複数個が設けられ、これらの複数の内部温度センサ324内にある同じ高さの温度検出点の出力の平均値が算出されて、この平均値が制御に用いられる。   Further, in the fifth embodiment of the present invention, in the fourth embodiment to which the present invention is applied, the internal temperature is the same as that of the second thermocouple 1064 of the first embodiment of the present invention. A plurality of sensors 324 such as four are provided in the circumferential direction of the wafer 12, and an average value of the outputs of temperature detection points at the same height in the plurality of internal temperature sensors 324 is calculated. The value is used for control.

さらに、本発明の第3乃至第5の実施形態においては、複数の内部温度センサ324の1つに不良が生じると、複数の内部温度センサ324の平均値を残りの正常な内部温度センサ324の出力の平均値を用いて制御を行うことになり、良好な制御を行うことができない場合もあり得る。そこで、本発明の第3乃至第5の実施形態においては、先述の第2の実施形態と同様に、複数の内部温度センサ324の出力の平均値と、その平均値と各内部温度センサ324の出力との偏差(補正値)を取得しておく。そして、予め取得しておいた不良が生じた内部温度センサ324における、設定温度との補正値から不良が生じた内部温度センサ324が、不良が生じていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した値を使用することで制御をおこなっている。   Furthermore, in the third to fifth embodiments of the present invention, when a defect occurs in one of the plurality of internal temperature sensors 324, the average value of the plurality of internal temperature sensors 324 is calculated from the remaining normal internal temperature sensors 324. Control is performed using the average value of the output, and good control may not be performed. Therefore, in the third to fifth embodiments of the present invention, as in the second embodiment described above, the average value of the outputs of the plurality of internal temperature sensors 324, the average value, and the internal temperature sensor 324 The deviation (correction value) from the output is acquired in advance. Then, in the internal temperature sensor 324 in which the defect has been acquired in advance, the internal temperature sensor 324 in which the defect has occurred is predicted from the correction value with the set temperature, and the temperature that will be detected if there is no defect is predicted. The control is performed by using the predicted value.

更に本発明の第6の実施形態においては、前述の第2の実施形態と同様に、複数の内部温度センサ324−1〜4の出力の平均値と各内部温度センサ324−1〜4の出力との偏差(補正値)を取得しておく。複数ある内部温度センサ324の−1〜4一つに不良が生じた場合、現在の設定値と予め取得した補正値から不良が生じた内部温度センサ324が、不良が生じていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した温度を使用して、不良が生じていない内部温度センサ324と平均値を算出し制御を行うことで、内部温度センサ324に不良が生じていない場合との再現性を確保することが期待できる。ここで、現在の設定値とは図24に示すような設定されたランプレートに従って刻々と変化する設定値の事である。現在の設定値はランプレートに従って変化する為、この方式は温度過渡期において効果が期待できる。 Furthermore, in the sixth embodiment of the present invention, as in the second embodiment described above, the average value of the outputs of the plurality of internal temperature sensors 324-1 to 324-4 and the output of each internal temperature sensor 324-1 to 324-4. The deviation (correction value) is acquired. If a failure occurs in one of the plurality of internal temperature sensors 324, the internal temperature sensor 324 that has failed from the current set value and the correction value acquired in advance can detect if there is no failure. By predicting the expected temperature and using the predicted temperature to calculate and control the average value of the internal temperature sensor 324 in which no defect has occurred, the internal temperature sensor 324 is not defective. It can be expected to ensure reproducibility. Here, the current set value is a set value that changes momentarily according to the set ramp rate as shown in FIG. Since the current set value changes according to the ramp rate, this method can be expected to be effective in the temperature transition period.

第6の実施形態について具体例を用いて説明する。例えば複数の内部温度センサ324として、324−1、324−2,324−3,324−4と4つの内部温度センサを持つとし、炉内設定温度を600℃とした時の各内部温度センサの出力値を以下の通りとする。設定温度:600℃であり、内部温度センサ324−1の出力値は601℃、内部温度センサ324−2の出力値は598℃、内部温度センサ324−3の出力値は599℃、内部温度センサ324−4の出力値は602℃であった。この時、各内部温度センサ324−1〜4の補正値は次の通りとなる。内部温度センサ324−1の補正値=内部温度センサ324−1の出力値−平均値=601℃−600℃=+1.0℃となる。ここで平均値とは内部温度センサ324−1〜324−4の平均値であるが、この平均値が設定値になるように温度制御している為、平均値は設定値と同じ600℃となる。同様に、内部温度センサ324−2の補正値=
内部温度センサ324−2の出力値−平均値=598℃
−600℃=−2.0℃となる。内部温度センサ324−3の補正値=内部温度センサ324−3の出力値−平均値=599℃−600℃=−1.0℃となる。内部温度センサ324−4の補正値=内部温度センサ324−4の出力値−平均値=602−600=+2.0℃と算出する。
The sixth embodiment will be described using a specific example. For example, as a plurality of internal temperature sensors 324, it is assumed that there are four internal temperature sensors, 324-1, 324-2, 324-3, 324-4, and each internal temperature sensor when the furnace set temperature is 600 ° C. The output value is as follows. Set temperature: 600 ° C., output value of internal temperature sensor 324-1 is 601 ° C., output value of internal temperature sensor 324-2 is 598 ° C., output value of internal temperature sensor 324-3 is 599 ° C., internal temperature sensor The output value of 324-4 was 602 ° C. At this time, correction values of the internal temperature sensors 324-1 to 324-4 are as follows. Correction value of internal temperature sensor 324-1 = Output value of internal temperature sensor 324-1−Average value = 601 ° C.−600 ° C. = + 1.0 ° C. Here, the average value is an average value of the internal temperature sensors 324-1 to 324-4, but since the temperature is controlled so that this average value becomes the set value, the average value is 600 ° C., which is the same as the set value. Become. Similarly, the correction value of the internal temperature sensor 324-2 =
Output value of internal temperature sensor 324-2−average value = 598 ° C.
−600 ° C. = − 2.0 ° C. Correction value of internal temperature sensor 324-3 = Output value of internal temperature sensor 324-3−Average value = 599 ° C.−600 ° C. = − 1.0 ° C. The correction value of the internal temperature sensor 324-4 = the output value of the internal temperature sensor 324-4−the average value = 602−600 = + 2.0 ° C.

ここで、内部温度センサ324−1に異常発生がしたとすると温度過渡期(温度安定前)、ここでは設定値が400℃から600℃へ昇温レート10℃/minで昇温を開始してからXmin後の内部温度センサ324−1の予想値は次の通りとなる。400℃から600℃に昇温レート10℃/minで昇温中であるので、Xmin後の現在の設定値は、現在の設定値
=400℃+Xmin×10℃/min ただし(0<=X<=20)となる。
Here, if an abnormality occurs in the internal temperature sensor 324-1, a temperature transition period (before temperature stabilization), where the set value starts from 400 ° C. to 600 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min. The expected value of the internal temperature sensor 324-1 after Xmin is as follows. Since the temperature is being increased from 400 ° C. to 600 ° C. at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, the current set value after Xmin is the current set value = 400 ° C. + Xmin × 10 ° C./min where (0 <= X < = 20).

内部温度センサ324−1の予想値は次式で求められる。内部温度センサ324−1の予想値=現在の設定値+内部温度センサ324−1の補正値=400℃+Xmin×10℃/min+1.0℃
ただし(0<=X<=20)となる。上記内部温度センサ324−1の予想値は温度過渡期において図25に示すように昇温レートに従い現在の設定値同様に刻々と変化する。例えば、昇温開始後5minの内部温度センサ平均値は、内部温度センサ324−2の出力値=448.5℃、内部温度センサ324−3の出力値=449.5℃、内部温度センサ324−4の出力値=452.0℃とすると、内部温度センサ324−1の予想値=現在の設定値+内部温度センサ324−1の補正値=400℃+5min×10℃/min+1.0℃=451.0℃であり、内部温度センサ平均値(昇温開始5min後) =(内部温度センサ324−1の予想値+内部温度センサ324−2の出力値+内部温度センサ324−3の出力値+内部温度センサ324−4の出力値)/4=(451.0℃+448.5℃+449.5℃+452.0℃)/4=450.25℃と算出できる。
The expected value of the internal temperature sensor 324-1 is obtained by the following equation. Expected value of internal temperature sensor 324-1 = current set value + correction value of internal temperature sensor 324-1 = 400 ° C. + Xmin × 10 ° C./min+1.0° C.
However, (0 <= X <= 20). The expected value of the internal temperature sensor 324-1 changes every moment like the present set value according to the temperature rising rate as shown in FIG. For example, the average value of the internal temperature sensor for 5 minutes after the start of temperature increase is as follows: the output value of the internal temperature sensor 324-2 = 448.5 ° C., the output value of the internal temperature sensor 324-3 = 449.5 ° C., and the internal temperature sensor 324−. 4 output value = 452.0 ° C., predicted value of internal temperature sensor 324-1 = current set value + correction value of internal temperature sensor 324-1 = 400 ° C. + 5 min × 10 ° C./min+1.0° C. = 451 Internal temperature sensor average value (after 5 minutes of temperature increase start) = (expected value of internal temperature sensor 324-1 + output value of internal temperature sensor 324-2 + output value of internal temperature sensor 324-3 + The output value of internal temperature sensor 324-4) / 4 = (451.0 ° C. + 448.5 ° C. + 449.5 ° C. + 452.0 ° C.) / 4 = 450.25 ° C.

ここで、内部温度センサ324−1が正常な場合、各内部センサ補正値の関係から内部温度センサ324−4に近い値が出力されると考え内部温度センサ324−1=324−4と仮定すると、内部温度センサ324の平均値は内部温度センサ平均値=(452.0℃+448.5℃+449.5℃+452.0℃)/4=450.5℃となる。 Here, when the internal temperature sensor 324-1 is normal, it is assumed that a value close to the internal temperature sensor 324-4 is output from the relationship between the internal sensor correction values, and it is assumed that the internal temperature sensor 324-1 = 324-4. The average value of the internal temperature sensor 324 is internal temperature sensor average value = (452.0 ° C. + 448.5 ° C. + 449.5 ° C. + 452.0 ° C.) / 4 = 450.5 ° C.

一方、本発明の第3乃至第5の実施形態によると、内部温度センサ324−1予想値は次式となる。内部温度センサ324−1の予想値=設定値+内部温度センサ324−1の補正値=600℃+1.0℃=601.0℃であり、この場合、内部温度センサ324の平均値は、内部温度センサ324の平均値=(内部温度センサ324−1の予想値+内部温度センサ324−2+内部温度センサ324−3+内部温度センサ324−4)/4=(601.0℃+448.5℃+449.5℃+452.0℃)/4=487.75℃と算出できる。 On the other hand, according to the third to fifth embodiments of the present invention, the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 is represented by the following equation. Expected value of internal temperature sensor 324-1 = set value + correction value of internal temperature sensor 324-1 = 600 ° C. + 1.0 ° C. = 601.0 ° C. In this case, the average value of internal temperature sensor 324 is the internal value Average value of temperature sensor 324 = (expected value of internal temperature sensor 324-1 + internal temperature sensor 324-2 + internal temperature sensor 324-3 + internal temperature sensor 324-4) / 4 = (601.0 ° C. + 448.5 ° C. + 449) 0.5 ° C. + 452.0 ° C.) / 4 = 487.75 ° C.

ここで本発明の第3乃至第5の実施形態による内部温度センサ324の平均値は内部温度センサ324−1の予想値が温度過渡期であるにも関わらず、温度安定期同様の予想値としている為、温度過渡期においては、図26に示すように内部温度センサ324−1の正常時に比べて高く算出してしまう。
本発明の第6の実施形態による内部温度センサ324−1の予想値を使用した内部温度センサ324平均値は、内部温度センサ324−1の正常時と比べても大きな違いはなく再現性が確保できている。この事から、温度過渡期における問題点を本発明の第6の実施形態によって解決することができる。
Here, the average value of the internal temperature sensor 324 according to the third to fifth embodiments of the present invention is the same value as the temperature stable period even though the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 is in the temperature transition period. Therefore, in the temperature transition period, as shown in FIG. 26, it is calculated higher than when the internal temperature sensor 324-1 is normal.
The average value of the internal temperature sensor 324 using the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 according to the sixth embodiment of the present invention is not significantly different from the normal value of the internal temperature sensor 324-1 and ensures reproducibility. is made of. From this, the problem in the temperature transition period can be solved by the sixth embodiment of the present invention.

本発明の第7の実施形態においては、図27に示すような複数の内部温度センサ324の出力において、ある一つの温度センサ324とそれ以外の温度センサ324の平均値の差(補正値)を取得しておく。複数ある内部温度センサ324の一つに不良が生じた場合、不良の生じていない温度センサ324の平均値と予め取得した補正値から不良が生じた内部温度センサにおいて不良が生じていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した温度を使用して、不良が生じていない内部温度センサ324と平均値を算出し制御を行うことで、内部温度センサ324を予測する為、温度過渡期に加えて、圧力、ガス流量等の状況変化による温度変化にも効果が期待できる。 In the seventh embodiment of the present invention, the difference (correction value) between the average values of one temperature sensor 324 and the other temperature sensors 324 in the outputs of a plurality of internal temperature sensors 324 as shown in FIG. Get it. If a defect occurs in one of the plurality of internal temperature sensors 324, it is detected if there is no defect in the internal temperature sensor in which the defect has occurred from the average value of the temperature sensor 324 in which no defect has occurred and the correction value acquired in advance. In order to predict the internal temperature sensor 324 by calculating the average value with the internal temperature sensor 324 in which no defect has occurred and performing control using the predicted temperature, In addition, it can be expected to be effective for temperature changes due to changes in conditions such as pressure and gas flow rate.

例えば内部温度センサ324が324−1、324−2、324−3、324−4と複数の内部温度センサを持つとし、炉内設定温度を600℃とした時の各内部温度センサの出力値を以下の通りとする。 For example, if the internal temperature sensor 324 has 324-1, 324-2, 324-3, 324-4 and a plurality of internal temperature sensors, the output value of each internal temperature sensor when the furnace set temperature is 600 ° C. It is as follows.

設定温度:600℃、内部温度センサ324−1の出力値:601℃、内部温度センサ324−2の出力値:598℃、内部温度センサ324−3の出力値:599℃、内部温度センサ324−4の出力値:602℃とする。この時、各内部温度センサの補正値は以下の通りとなる。 Set temperature: 600 ° C., output value of internal temperature sensor 324-1: 601 ° C., output value of internal temperature sensor 324-2: 598 ° C., output value of internal temperature sensor 324-3: 599 ° C., internal temperature sensor 324- Output value of 4: 602 ° C. At this time, the correction value of each internal temperature sensor is as follows.

内部温度センサ324−1の補正値=内部温度センサ324−1の出力値−(内部温度センサ324−2出力値+内部温度センサ324−3の出力値+内部温度センサ324−4の出力値)/3=601℃−599.7℃=+1.3℃である。 Correction value of internal temperature sensor 324-1 = output value of internal temperature sensor 324-1− (internal temperature sensor 324-2 output value + output value of internal temperature sensor 324-3 + output value of internal temperature sensor 324-4) / 3 = 601 ° C.−599.7 ° C. = + 1.3 ° C.

同様に、内部温度センサ324−2の補正値=内部温度センサ324−2の出力値−(内部温度センサ324−1の出力値+内部温度センサ324−3出力値+内部温度センサ324−4の出力値)/3=598℃−600.7℃=−2.7℃である。 Similarly, the correction value of the internal temperature sensor 324-2 = the output value of the internal temperature sensor 324-2− (the output value of the internal temperature sensor 324-1 + the output value of the internal temperature sensor 324-3 + the output value of the internal temperature sensor 324-4. Output value) / 3 = 598 ° C.-600.7 ° C. = − 2.7 ° C.

同様に、内部温度センサ324−3の補正値=内部温度センサ324−3の出力値−(内部温度センサ324−1の出力値+内部温度センサ324−2の出力値+内部温度センサ324−4の出力値)/3=599℃−600.3℃=−1.3℃である。 Similarly, correction value of internal temperature sensor 324-3 = output value of internal temperature sensor 324-3− (output value of internal temperature sensor 324-1 + output value of internal temperature sensor 324-2 + internal temperature sensor 324-4 Output value) / 3 = 599 ° C.−600.3 ° C. = − 1.3 ° C.

同様に、内部温度センサ324−4の補正値=内部温度センサ324−4の出力値−(内部温度センサ324−1の出力値+内部温度センサ324−2の出力値+内部温度センサ324−3の出力値)/3=602℃−599.3℃=+2.7℃と算出する。 Similarly, correction value of internal temperature sensor 324-4 = output value of internal temperature sensor 324-4− (output value of internal temperature sensor 324-1 + output value of internal temperature sensor 324-2 + internal temperature sensor 324-3 Output value) / 3 = 602 ° C.−599.3 ° C. = + 2.7 ° C.

内部温度センサ324−1に異常が発生したとすると内部温度センサ324−1の予想値は次式で求められる。内部温度センサ324−1の予想値=(内部温度センサ324−2の出力値+内部温度センサ324−3の出力値+内部センサ324−4の出力値)/3+内部温度センサ324−1の補正値 If an abnormality occurs in the internal temperature sensor 324-1, the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 is obtained by the following equation. Expected value of internal temperature sensor 324-1 = (output value of internal temperature sensor 324-2 + output value of internal temperature sensor 324-3 + output value of internal sensor 324-4) / 3 + correction of internal temperature sensor 324-1 value

ここで例えば、昇温開始後5minの各内部温度センサ出力値を、内部温度センサ324−1:異常発生、内部温度センサ324−2出力値=448.5℃、内部温度センサ324−3出力値=449.5℃、内部温度センサ324−4出力値=452.0℃とすると、内部温度センサ324−1予想値は、内部温度センサ324−1予想値=(448.5℃+449.5℃+452.0℃)/3+1.3℃=451.3℃であり、内部温度センサ324−1予想値を使用した内部温度センサ平均値は、内部温度センサ324平均値=(内部温度センサ324−1予想値+内部温度センサ324−2+内部温度センサ324−3+内部温度センサ324−4)/4=(451.3℃+448.5℃+449.5℃+452.0℃)/4=450.32度と算出できる。 Here, for example, the internal temperature sensor output value for 5 min after the start of temperature rise is the internal temperature sensor 324-1: abnormality occurred, internal temperature sensor 324-2 output value = 448.5 ° C., internal temperature sensor 324-2 output value = 459.5 ° C. and internal temperature sensor 324-4 output value = 452.0 ° C., the internal temperature sensor 324-1 predicted value is the internal temperature sensor 324-1 predicted value = (448.5 ° C. + 449.5 ° C. + 452.0 ° C.) / 3 + 1.3 ° C. = 451.3 ° C., and the internal temperature sensor average value using the internal temperature sensor 324-1 predicted value is the internal temperature sensor 324 average value = (internal temperature sensor 324-1). Expected value + internal temperature sensor 324-2 + internal temperature sensor 324-3 + internal temperature sensor 324-4) / 4 = (451.3 ° C. + 448.5 ° C. + 449.5 ° C. + 452.0 ° C.) / 4 = 45 .32 degrees and can be calculated.

一方本発明の第3乃至第5の実施形態によると、内部温度センサ324−1予想値は次式となる。内部温度センサ324−1予想値=設定値+内部温度センサ324−1補正値=600℃+1.0℃=601.0℃となる。この場合、内部温度センサ324の平均値は、内部温度センサ324平均値=(内部温度センサ324−1予想値+内部温度センサ324−2+内部温度センサ324−3+内部温度センサ324−4)/4=(601.0℃+448.5℃+449.5℃+452.0℃)/4=487.75℃と算出できる。 On the other hand, according to the third to fifth embodiments of the present invention, the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 is represented by the following equation. Internal temperature sensor 324-1 expected value = set value + internal temperature sensor 324-1 correction value = 600 ° C. + 1.0 ° C. = 601.0 ° C. In this case, the average value of the internal temperature sensor 324 is the internal temperature sensor 324 average value = (internal temperature sensor 324-1 expected value + internal temperature sensor 324-2 + internal temperature sensor 324-3 + internal temperature sensor 324-4) / 4. = (601.0 ° C. + 448.5 ° C. + 449.5 ° C. + 452.0 ° C.) / 4 = 487.75 ° C.

ここで本発明の第3乃至第5の実施形態による内部温度センサ324の平均値は内部温度センサ324−1予想値が温度過渡期であるにも関わらず、温度安定期同様の予想値としている為、温度過渡期においては図26に示すように内部温度センサ324−1正常時に比べて高く算出してしまう。本発明の第7の実施形態による内部温度センサ324−1予想値を使用した内部温度センサ324平均値は、内部温度センサ324−1正常時と比べても大きな違いはなく再現性を確保できている。この事から、温度過渡期における問題点を本実施形態によると解決することができる。 Here, the average value of the internal temperature sensor 324 according to the third to fifth embodiments of the present invention is set to the same value as the temperature stable period even though the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 is in the temperature transition period. For this reason, in the temperature transition period, as shown in FIG. 26, it is calculated higher than when the internal temperature sensor 324-1 is normal. The average value of the internal temperature sensor 324 using the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 according to the seventh embodiment of the present invention is not significantly different from that when the internal temperature sensor 324-1 is normal, and reproducibility can be secured. Yes. From this, the problem in the temperature transition period can be solved according to the present embodiment.

また例えば、ガス流量、圧力値等の変化により、各内部温度センサの補正値取得時と比べて大きく温度分布が変化した場合の昇温開始後5minの各内部温度センサ出力値を下記の通りとする。内部温度センサ324−1:異常発生、内部温度センサ324−2出力値=420.5℃、内部温度センサ324−3出力値=439.5℃、内部温度センサ324−4出力値=410.0℃とすると、本実施形態による内部温度センサ324−1予想値は内部温度センサ324−1予想値=(内部温度センサ324−2+内部温度センサ324−3+内部温度センサ324−4)/3+内部温度センサ324−1補正値=(420.5℃+439.5℃+410.0℃)/3+1.3℃=424.6℃ Also, for example, the internal temperature sensor output value for 5 min after the start of temperature rise when the temperature distribution changes greatly compared to when the correction value of each internal temperature sensor is acquired due to changes in gas flow rate, pressure value, etc. To do. Internal temperature sensor 324-1: Abnormality, internal temperature sensor 324-2 output value = 420.5 ° C, internal temperature sensor 324-3 output value = 439.5 ° C, internal temperature sensor 324-4 output value = 410.0 Assuming ° C., the internal temperature sensor 324-1 predicted value according to the present embodiment is the internal temperature sensor 324-1 predicted value = (internal temperature sensor 324-2 + internal temperature sensor 324-3 + internal temperature sensor 324-4) / 3 + internal temperature. Sensor 324-1 correction value = (420.5 ° C. + 439.5 ° C. + 410.0 ° C.) / 3 + 1.3 ° C. = 424.6 ° C.

この場合、内部温度センサ324平均値は、内部温度センサ324平均値=(内部温度センサ324−1予想値+内部温度センサ324−2出力値+内部温度センサ324−3出力値+内部温度センサ324−4出力値)/4=(424.6℃+420.5℃+439.5℃+410.0℃)/3=423.65℃と算出できる。 In this case, the internal temperature sensor 324 average value is: internal temperature sensor 324 average value = (internal temperature sensor 324-1 expected value + internal temperature sensor 324-2 output value + internal temperature sensor 324-3 output value + internal temperature sensor 324 −4 output value) / 4 = (424.6 ° C. + 420.5 ° C. + 439.5 ° C. + 410.0 ° C.) / 3 = 423.65 ° C.

一方本発明の第3乃至第5の実施形態によると、内部温度センサ324−1予想値は次式となる。内部温度センサ324−1予想値=現在の設定値+内部温度センサ324−1補正値=400℃+5min×10℃/min+1.0℃=451.0℃となる。この場合、内部温度センサ324平均値は、内部温度センサ324平均値=(内部温度センサ324−1予想値+内部温度センサ324−2出力値+内部温度センサ324−3出力値+内部温度センサ出力値324−4)/4=(451.0℃+420.5℃+439.5℃+410.0℃)/4=430.25℃と算出できる。 On the other hand, according to the third to fifth embodiments of the present invention, the predicted value of the internal temperature sensor 324-1 is represented by the following equation. Internal temperature sensor 324-1 expected value = current set value + internal temperature sensor 324-1 correction value = 400 ° C. + 5 min × 10 ° C./min+1.0° C. = 451.0 ° C. In this case, the internal temperature sensor 324 average value is: internal temperature sensor 324 average value = (internal temperature sensor 324-1 expected value + internal temperature sensor 324-2 output value + internal temperature sensor 324-3 output value + internal temperature sensor output) Value 324-4) / 4 = (451.0 ° C. + 420.5 ° C. + 439.5 ° C. + 410.0 ° C.) / 4 = 430.25 ° C.

内部温度センサ324−1が正常な場合を各内部センサ補正値の関係から内部温度センサ324−4に近い値が出力されると考え内部温度センサ324−1= 324−4と仮定すると、内部温度センサ324平均値は、内部温度センサ平均値(仮に正常)=(410.0℃+420.5℃+439.5℃+410.0℃)/4=420.0℃となる。 When the internal temperature sensor 324-1 is normal, it is assumed that a value close to the internal temperature sensor 324-4 is output from the relationship between the internal sensor correction values, and assuming that the internal temperature sensor 324-1 = 324-4, the internal temperature The average value of the sensors 324 is the average value of the internal temperature sensor (assuming normal) = (410.0 ° C. + 420.5 ° C. + 439.5 ° C. + 410.0 ° C.) / 4 = 420.0 ° C.

ここで本発明の第6の実施形態による内部温度センサ324平均値は、内部温度センサ324−1予想値が内部温度センサ補正値を取得した状況から算出しており、外乱により内部温度状況が変化した場合には、正常時と差が発生する。 Here, the average value of the internal temperature sensor 324 according to the sixth embodiment of the present invention is calculated from the situation in which the internal temperature sensor 324-1 expected value has acquired the internal temperature sensor correction value, and the internal temperature situation changes due to disturbance. If this happens, there will be a difference from normal.

本発明の第7の実施形態によると、補正値取得時は同様にその時点での状況で算出しているが、予想値算出時に現在の異常未発生内部温度センサの平均値を使用している事により、外乱による状況変化時の問題点を解決することができる。 According to the seventh embodiment of the present invention, when the correction value is acquired, the current value is similarly calculated, but the current average value of the internal temperature sensor in which no abnormality has occurred is used when the predicted value is calculated. By this, it is possible to solve the problem at the time of the situation change due to disturbance.

以上において、内部温度センサ324は好ましくはダミーウエハ領域ではなく、プロダクトウエハ領域の高さに設置しプロダクトウエハのエッジ部付近の温度を検出することが好ましい。ここで、プロダクトウエハとは、実際にIC等の半導体素子が製作されるウエハであり、ダミーウエハとは、プロダクトウエハを挟み込むようにボートの両端に配置されプロダクトウエハ領域の熱が逃げないようにし、また反応炉上下から飛来する微粒子や汚染物質がプロダクトウエハに付着しないようにするものである。 In the above, it is preferable that the internal temperature sensor 324 is installed not at the dummy wafer area but at the height of the product wafer area to detect the temperature near the edge of the product wafer. Here, the product wafer is a wafer on which a semiconductor element such as an IC is actually manufactured, and the dummy wafer is arranged at both ends of the boat so as to sandwich the product wafer so that the heat of the product wafer area does not escape, It also prevents fine particles and contaminants flying from the top and bottom of the reactor from adhering to the product wafer.

また、例えば、好ましくは、温度過渡期には第7の実施形態を用い、温度安定期には、第3乃至第5の実施形態を用いて制御するほうが良い。第7の実施形態と第3乃至第5の実施形態の切り替えタイミングは昇温完了時(400−600℃ 昇温レート10℃/minの場合、20min)でもよいが、昇温完了後、内部温度センサの平均値を見て、設定値と内部温度センサの平均値との温度偏差が所定温度範囲内に収まった後に行う。 In addition, for example, it is preferable that the seventh embodiment is used during the temperature transition period and the third to fifth embodiments are used during the temperature stable period. The switching timing between the seventh embodiment and the third to fifth embodiments may be when the temperature rise is completed (400-600 ° C., 20 minutes when the temperature rise rate is 10 ° C./min). The measurement is performed after the temperature deviation between the set value and the average value of the internal temperature sensor is within a predetermined temperature range by looking at the average value of the sensor.

このように、温度過渡期において、第7の実施形態の補正方式を行う事で温度過渡期の再現性、また外乱に対する対応が可能となる。また温度安定時に第3乃至第5の実施形態の補正方式を行う事で、温度安定時において、外乱に影響されず正常時の再現性を確保することができる。 Thus, by performing the correction method of the seventh embodiment in the temperature transition period, it becomes possible to cope with the reproducibility of the temperature transition period and disturbance. Further, by performing the correction methods of the third to fifth embodiments when the temperature is stable, it is possible to ensure normal reproducibility without being affected by disturbances when the temperature is stable.

第7の実施形態において、例えば内部温度センサに基準となるセンサ324−1を設定して、他のセンサ324−2、324−3、324−4の平均値との偏差をある所定の値にする事でウエハの周方向の温度偏差を一定範囲に制御することができる。 In the seventh embodiment, for example, a reference sensor 324-1 is set as the internal temperature sensor, and the deviation from the average value of the other sensors 324-2, 324-3, 324-4 is set to a predetermined value. By doing so, the temperature deviation in the circumferential direction of the wafer can be controlled within a certain range.

従来は、温度センサ324−1〜4の平均値を設定値に制御する事でウエハの周方向温度差改善していたが、第7の実施形態を応用することにより、基準の温度センサ324−1を設定値に制御。他温度センサ324−2〜4の平均値との温度偏差を監視しながら所定範囲に入らなければ排気圧力調整することが可能となり、ウエハの周方向の温度差をある一定の範囲に制御することができる。 Conventionally, the temperature difference in the circumferential direction of the wafer has been improved by controlling the average value of the temperature sensors 324-1 to 4-4 to a set value. However, by applying the seventh embodiment, the reference temperature sensor 324- Control 1 to the set value. If the temperature difference from the average value of the other temperature sensors 324-2 to 4 is not within a predetermined range while monitoring, the exhaust pressure can be adjusted, and the temperature difference in the circumferential direction of the wafer is controlled within a certain range. Can do.

以上述べたように、本発明は、半導体製造装置及び基板処理方法に適用することができる。   As described above, the present invention can be applied to a semiconductor manufacturing apparatus and a substrate processing method.

1・・・半導体処理装置
12・・・ウエハ
14・・・ボート
100・・・カセット授受ユニット
102・・・カセットストッカ
104・・・バッファカセットストッカ
106・・・ウエハ移動機
108・・・ボートエレベータ
490・・・ウエハカセット
2・・・制御部(制御装置)
22・・・表示・入力部(表示・入力装置)
200・・・CPUウエハ
24・・・記録部(記録装置)
240・・・記録媒体
40・・・制御プログラム
400・・・プロセス制御部(プロセス制御装置)
410・・・温度制御部(温度制御装置)
4102・・・圧力設定値調整部(圧力設定値調整装置)
412・・・処理ガス流量制御部(処理ガス流量制御装置)
414・・・駆動制御部(駆動制御装置)
416・・・圧力制御部(圧力制御装置)
418・・・処理ガス排気装置制御部(処理ガス排気装置制御装置)
420・・・温度測定部(温度測定装置)
422・・・冷却ガス流量制御部(冷却ガス流量制御装置)
4220・・・減算器
4222・・・PID演算器
4224・・・周波数変換器
4226・・・周波数指示器
424・・・温度設定値記憶部(温度設定値記憶装置)
3・・・処理室
300・・・断熱材(140・・・断熱板)
31・・・圧力センサ
32・・・ヒータ
320・・・温度調整部分
322,324・・・温度センサ
340・・・ガス導入ノズル
344・・・炉口蓋
346・・・排気管
348・・・回転軸
350・・・マニホールド
351・・・Oリング
352・・・冷却ガス流路
353・・・吸気口
354・・・排気路
355・・・排気部
356・・・冷却ガス排気装置
357・・・ラジエタ
358・・・排気孔
359・・・シャッタ
360・・・アウタチューブ
362・・・インナチューブ
370・・・温度制御装置
372・・・温度測定装置
374・・・MFC
376・・・EC
378・・・PS
380・・・APC
382・・・EP
384・・・インバータ
1010・・・半導体製造装置
1012・・・均熱管
1014・・・反応管
1016・・・供給管
1018・・・排気管
1020・・・導入部材
1022・・・排気口
1024・・・MFC
1030・・・APC
1032・・・圧力センサ
1034・・・ベース
1036・・・リング
1038・・・シールキャップ
1040・・・回転軸
1042・・・石英キャップ
1044・・・ボート
1050・・・ボートエレベータ
1052・・・ヒータ
1060・・・温度検出部(温度検出装置)
1062・・・第1の熱電対
1064・・・第2の熱電対
1064a・・・内部メイン熱電対
1064b・・・内部サブ熱電対
1064c・・・内部サイド熱電対
1064d・・・内部サイド熱電対
1066・・・第3の熱電対
1068・・・中心部熱電対
1070・・・天井部熱電対
1072・・・下部熱電対
1078・・・インバータ
1080・・・排気部
1082・・・排気管
1084・・・冷却ガス排気装置
1086・・・ラジエタ
1090・・・シャッタ
1092・・・圧力センサ
1200・・・制御部(制御装置)
1202・・・ガス流量制御部(ガス流量制御装置)
1204・・・温度制御部(温度制御装置)
1206・・・圧力制御部(圧力制御装置)
1208・・・駆動制御部(駆動制御装置)
1220・・・冷却ガス流量制御部(冷却ガス流量制御装置)
1222・・・減算器
1224・・・PID演算器
1226・・・周波数変換器
1228・・・周波数指示器
1230・・・平均温度算出部
1242・・・PID演算部
1240・・・ウエハ中心部温度補正演算部(ウエハ中心部温度補正演算装置)
1250・・・演算記憶部
1300・・・上位コントローラ
1400・・・ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor processing apparatus 12 ... Wafer 14 ... Boat 100 ... Cassette transfer unit 102 ... Cassette stocker 104 ... Buffer cassette stocker 106 ... Wafer mover 108 ... Boat elevator 490 ... Wafer cassette 2 ... Control unit (control device)
22 ... Display / input unit (display / input device)
200 ... CPU wafer 24 ... recording unit (recording apparatus)
240... Recording medium 40... Control program 400... Process control unit (process control device)
410 ... temperature control unit (temperature control device)
4102 ... Pressure set value adjustment unit (pressure set value adjustment device)
412 ... Process gas flow rate control unit (process gas flow rate control device)
414 ... Drive control unit (drive control device)
416 ... Pressure control unit (pressure control device)
418 ... Process gas exhaust device controller (Process gas exhaust device controller)
420 ... temperature measuring unit (temperature measuring device)
422 ... Cooling gas flow rate control unit (cooling gas flow rate control device)
4220 ... Subtractor 4222 ... PID calculator 4224 ... Frequency converter 4226 ... Frequency indicator 424 ... Temperature set value storage unit (temperature set value storage device)
3 ... processing chamber 300 ... heat insulating material (140 ... heat insulating plate)
31 ... Pressure sensor 32 ... Heater 320 ... Temperature adjustment part 322, 324 ... Temperature sensor 340 ... Gas introduction nozzle 344 ... Furnace cover 346 ... Exhaust pipe 348 ... Rotation Shaft 350 ... Manifold 351 ... O-ring 352 ... Cooling gas passage 353 ... Intake port 354 ... Exhaust passage 355 ... Exhaust section 356 ... Cooling gas exhaust device 357 ... Radiator 358 ... Exhaust hole 359 ... Shutter 360 ... Outer tube 362 ... Inner tube 370 ... Temperature controller 372 ... Temperature measuring device 374 ... MFC
376 ... EC
378 ... PS
380 ... APC
382 ... EP
384 ... Inverter 1010 ... Semiconductor manufacturing apparatus 1012 ... Soaking tube 1014 ... Reaction tube 1016 ... Supply tube 1018 ... Exhaust tube 1020 ... Introducing member 1022 ... Exhaust port 1024 ..MFC
1030 ... APC
1032 ... Pressure sensor 1034 ... Base 1036 ... Ring 1038 ... Seal cap 1040 ... Rotating shaft 1042 ... Quartz cap 1044 ... Boat 1050 ... Boat elevator 1052 ... Heater 1060 ... Temperature detector (temperature detector)
1062 ... First thermocouple 1064 ... Second thermocouple 1064a ... Internal main thermocouple 1064b ... Internal sub thermocouple 1064c ... Internal side thermocouple 1064d ... Internal side thermocouple 1066 ... Third thermocouple 1068 ... Center thermocouple 1070 ... Ceiling thermocouple 1072 ... Lower thermocouple 1078 ... Inverter 1080 ... Exhaust part 1082 ... Exhaust pipe 1084 ... Cooling gas exhaust device 1086 ... Radiator 1090 ... Shutter 1092 ... Pressure sensor 1200 ... Control unit (control device)
1202 ... Gas flow control unit (gas flow control device)
1204 ... Temperature control unit (temperature control device)
1206: Pressure control unit (pressure control device)
1208: Drive control unit (drive control device)
1220 ... Cooling gas flow rate control unit (cooling gas flow rate control device)
1222 ... Subtractor 1224 ... PID calculator 1226 ... Frequency converter 1228 ... Frequency indicator 1230 ... Average temperature calculator 1242 ... PID calculator 1240 ... Wafer center temperature Correction calculation unit (wafer center temperature correction calculation device)
1250... Arithmetic storage unit 1300... Upper controller 1400... Wafer

Claims (5)

基板を処理する処理室と、
前記処理室を加熱する加熱装置と、
前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路内に冷却ガスを流す冷却装置と、
前記冷却ガス流路における圧力値を測定する圧力検出器と、
基板の温度を検出する複数の温度検出部と、
前記処理室内の温度を検出する複数の温度検出部のうちの一つの温度検出部の第1の測定値と、他の複数の温度検出部が検出した第2の測定値から演算した第1の平均値との偏差を演算し、前記第1の測定値を検出した温度検出部に異常が発生した場合に、前記異常が発生した温度検出部を除いた温度検出部が検出した第3の測定値から演算した第2の平均値と、前記演算した偏差とから前記異常が発生した温度検出部の温度検出予想値を演算し、前記第2の平均値と前記温度検出予想値とに基づいて前記加熱装置および前記冷却装置の少なくとも一方を制御して基板を処理する制御部と、
を有することを特徴とする半導体製造装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A heating device for heating the processing chamber;
A cooling device for flowing a cooling gas into a cooling gas channel provided between the processing chamber and the heating device;
A pressure detector for measuring a pressure value in the cooling gas flow path;
A plurality of temperature detectors for detecting the temperature of the substrate;
A first value calculated from a first measurement value of one temperature detection unit among a plurality of temperature detection units for detecting the temperature in the processing chamber and a second measurement value detected by a plurality of other temperature detection units. The third measurement detected by the temperature detection unit excluding the temperature detection unit in which the abnormality has occurred when an abnormality has occurred in the temperature detection unit that has calculated the deviation from the average value and detected the first measurement value Based on the second average value calculated from the value and the calculated deviation, the temperature detection predicted value of the temperature detection unit where the abnormality has occurred is calculated, and based on the second average value and the temperature detection predicted value A controller that processes at least one of the heating device and the cooling device to process the substrate;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising:
前記制御部は、前記異常が発生した温度検出部を除いた温度検出部の平均値と前記予想値から第3の平均値を演算し、前記第3の平均値に基づいて前記加熱装置および前記冷却装置の少なくとも一方を制御して基板を処理する請求項1に記載の半導体製造装置。 The control unit calculates a third average value from an average value of the temperature detection unit excluding the temperature detection unit in which the abnormality has occurred and the predicted value, and based on the third average value, the heating device and the The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the substrate is processed by controlling at least one of the cooling devices. 前記偏差は、前記複数の温度検出部のそれぞれに対し演算される請求項1または2に記載の半導体製造装置。 The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the deviation is calculated for each of the plurality of temperature detection units. 前記複数の温度検出部は、それぞれが前記基板の温度を検出する温度検出点を同数備え、
前記温度検出点は、重力方向に対して同じ高さに設けられる請求項1から3に記載の半導体製造装置。
The plurality of temperature detection units each include the same number of temperature detection points for detecting the temperature of the substrate,
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the temperature detection point is provided at the same height with respect to the direction of gravity.
基板の温度を検出する複数の温度検出部のうちの一つの温度検出部の第1の測定値と、前記複数の温度検出部のうち、前記第1の測定値を検出した温度検出部を除いた各温度検出部の第2の測定値から演算した第1の平均値とを予め取得して、前記第1の測定値と前記第1の平均値との偏差を演算する工程と、
前記第1の測定値を検出した温度検出部に異常が発生した場合に、前記異常が発生した温度検出部を除いた温度検出部が検出した第3の測定値から演算した第2の平均値と、前記演算した偏差とから前記異常が発生した温度検出部の温度検出予想値を演算する工程と、
前記第2の平均値と前記温度検出予想値とに基づいて前記加熱装置および前記冷却装置の少なくとも一方を制御して基板を処理する工程と、
を有する基板処理方法。
Excluding a first measurement value of one temperature detection unit among a plurality of temperature detection units for detecting the temperature of the substrate and a temperature detection unit detecting the first measurement value among the plurality of temperature detection units. Obtaining in advance a first average value calculated from the second measurement value of each temperature detection unit, and calculating a deviation between the first measurement value and the first average value;
The second average value calculated from the third measurement value detected by the temperature detection unit excluding the temperature detection unit in which the abnormality has occurred when an abnormality has occurred in the temperature detection unit that has detected the first measurement value And calculating a temperature detection expected value of the temperature detection unit where the abnormality has occurred from the calculated deviation,
Processing the substrate by controlling at least one of the heating device and the cooling device based on the second average value and the temperature detection expected value;
A substrate processing method.
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