JP3987222B2 - Substrate heat treatment equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板(以下「基板」という)に対して熱処理を施す基板熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
枚葉式の基板熱処理装置として、複数のランプからの光照射によって基板を加熱処理する装置(ランプアニール装置)が知られている。これら複数のランプは複数のゾーンに区分されており、ゾーンごとに各ランプに対する加熱指令値を与えるようになっている。また、このような装置は基板上に膜を形成するために多く使用されるが、その際には膜厚の均一性を確保することが重要である。従来装置においては、基板に熱処理を施して得られた膜の厚さを膜厚測定器で測定し、その膜厚測定結果に応じてランプへの加熱指令値を調節して以後の基板の熱処理を改善するという手順が採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来装置は、後追い的に加熱指令値を是正するものであるため、基板の温度分布をリアルタイムで調整することができない。このため、加熱指令値を最終的に決定するまでに多くの作業を必要とするだけでなく、熱処理の内容が変更になるごとに上記の手順を繰り返して加熱指令値を再設定しなければならないという問題も生じさせる。
【0004】
また、このような従来装置では各ゾーンの加熱指令値を互いに独立に定めており、そのためにゾーン間の相互干渉が考慮されておらず、基板の温度分布をより精細に調節することが困難であるという問題が存在する。
【0005】
そして、このような問題は膜形成処理だけでなく、基板の加熱処理一般において生じる問題である。
【0006】
そこで、本発明は前記問題点に鑑み、基板の温度分布をより精細にかつリアルタイムで調節することにより、基板における加熱処理の均一性を十分に確保することができる基板熱処理装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の基板処理装置は、基板の熱処理を行う装置であって、複数のゾーンに区分されて配設された複数のランプによって基板を加熱する加熱手段と、前記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の代表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段と、前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプについての加熱指令値を生成する加熱指令値生成手段と、を備え、前記複数のゾーンは、主ゾーンと従ゾーンとを有し、前記複数の温度測定手段は、前記主ゾーンに対応する基板上の代表測定点における温度を測定する主測定手段と、前記従ゾーンに対応する基板上の代表測定点における温度を測定する従測定手段とを有し、前記加熱指令値生成手段は、前記主ゾーンの基準出力指令値を前記主測定手段の測定結果に基づいて算出し、前記主測定手段による測定結果と前記従測定手段による測定結果との偏差を求め、当該偏差に対して前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾーンに属する各ランプとの位置関係に応じて決定される係数を乗じた値を修正値として求め、前記主ゾーンの基準出力指令値と前記修正値とを合成することによって、前記従ゾーンに含まれる各ランプの前記加熱指令値を決定する、ことを特徴とする。
【0008】
請求項2に記載の装置は、請求項1の装置において、前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾーンに属する各ランプとの位置関係に応じて決定される係数が、前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾーンに対応する代表測定点との間の温度分布を補間することによって決定された値であることを特徴とする。
【0010】
請求項に記載の装置は、請求項の装置において、前記加熱指令値生成手段は、前記主ゾーンに属する各ランプと前記従ゾーンに属する各ランプとについて算出されたそれぞれの加熱指令値の総和と、前記主ゾーンに属する各ランプへの加熱指令値に前記複数のランプのランプ総数を乗じた積に相当する値との比に応じて、前記主ゾーンに属する各ランプと前記従ゾーンに属する各ランプとについてそれぞれ算出された加熱指令値を修正する手段、を有することを特徴とする。
【0011】
請求項に記載の装置は、基板の熱処理を行う装置であって、複数のゾーンに区分されて配設された複数のランプによって基板を加熱する加熱手段と、前記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の代表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段と、前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプについての加熱指令値を生成する加熱指令値生成手段と、を備え、前記加熱指令値生成手段は、前記複数のゾーンのそれぞれにおける各ランプの基準出力指令値を前記複数のゾーンのそれぞれに対応する前記温度測定手段の測定結果に基づいて算出する手段と、互いに隣接する第1と第2のゾーンのそれぞれの基準出力指令値の偏差に対して、前記第2のゾーンに対応する代表測定点と前記第1のゾーン内の各ランプとの位置関係に応じて決定される各係数を乗じた値を修正値として求め、前記第1のゾーンの基準出力指令値と前記修正値とを合成することによって、前記第1のゾーンに含まれる各ランプの加熱指令値を決定する手段と、を有することを特徴とする。
請求項5に記載の装置は、請求項4の装置において、前記第2のゾーンに対応する代表測定点と前記第1のゾーン内の各ランプとの位置関係に応じて決定される各係数が、前記第1のゾーンに対応する代表測定点と前記第2のゾーンに対応する代表測定点との間の温度分布を補間することによって決定された値であることを特徴とする。
【0012】
請求項6に記載の装置は、基板に熱処理を行う装置であって、複数のゾーンに区分されて配設された複数のランプによって基板を加熱する加熱手段と、前記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の代表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段と、前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプについての加熱指令値を生成する加熱指令値生成手段と、を備え、前記複数のランプには、重複してM個のゾーン(Mは2以上の整数)に属するように区分された特定ランプが含まれており、前記加熱指令値生成手段は、前記複M個のゾーンのそれぞれにおける各ランプの基準出力指令値を前記M個のゾーンのそれぞれに対応する前記温度測定手段の測定結果に基づいて算出する手段と、前記M個のゾーンのそれぞれに対応する代表測定点と前記特定ランプとの位置関係に応じて決定される重み付け係数を用いて、前記M個のゾーンのそれぞれにおける前記基準出力指令値を加重合成し、それによって前記特定ランプの加熱指令値を決定する手段と、を有することを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【0014】
<A.第1実施形態>
<A1.装置>
図1は、本実施形態に係る基板熱処理装置1の概要構成を示す縦断面図である。この基板熱処理装置1は、半導体ウエハなどの基板Wに対するランプアニール装置であり、基板の温度を高速に昇降させるRTP(Rapid Thermal Processing)に用いられ得る。基板熱処理装置1は、基板Wを収容するチャンバ10と、基板Wを支持する基板支持部20と、基板Wを加熱する基板加熱部30と、基板Wの温度を測定する温度測定部40と、基板加熱部30に対する加熱指令値を生成して出力する加熱指令値生成部50とを備えている。
【0015】
チャンバ10には、水路12および水路14が設けられている。水路12、14に冷却水を流すことによって、基板加熱部30の加熱によるチャンバ10の温度上昇を抑制している。
【0016】
基板支持部20は、基板Wを支持する支持リング22と、支持リング22を支える支持柱24とを有する。支持柱24は、その下部にモータ、ギア機構、マグネットなどを有する回転駆動機構26を有しており、軸AX1を中心に回転することができる。基板支持部20によって支持される基板Wは、以下に説明する熱処理中において、軸AX1を中心に回転する。また、基板Wの大きさに応じた支持リング22を設けることによって、複数の大きさの基板を支持することができる。
【0017】
基板加熱部30は、光を出射する複数のランプ32を備えており、この実施形態ではこれら複数のランプ32のそれぞれは直線型のランプである。複数のランプ32は、複数のゾーンに区分されて基板に対向する位置にほぼ等間隔に配置されており、それらからの光の照射によって基板Wが加熱される。図1においては、21個のランプ32が配置されており、7つのゾーンZ1〜Z7にそれぞれ3つのランプが属する場合が示されている。なお、各ゾーンの数および各ゾーンに属するランプの数は任意に設定することが可能である。
【0018】
また、温度測定部40は複数の温度計42を備えており、これらの複数の温度計42は基板の下方において固定されて、基板Wの所定位置(後述する代表測定点)における温度を測定する。これらの複数の温度計42としては、放射温度計などが用いられ得る。これらの複数の温度計42は、後述する図2などにおいては4個の温度計421〜424として表現されている。
【0019】
図2(a)、(b)は、基板熱処理装置1において基板支持部20に支持される基板Wの下方部分の状態を2つの例について表す図である。図2(a)の例では、複数の温度計421〜424のそれぞれは、互いに異なる半径を有する同心円上の位置における基板温度を測定できるように直線状に配置されている。また、図2(b)の例では、複数の温度計421〜424のそれぞれは、互いに異なる半径を有する同心円上の位置における基板温度を測定できるように2次元的に分散して配置されている。これら2つの例はいずれも採用可能である。
【0020】
図3は、各ゾーンZ1〜Z7とそれらに対応する温度計421〜424の温度測定位置とを模式的に示す図である。この図3においては、各ゾーンZ1〜Z7に含まれている3つのランプ32をそれぞれ丸で表現している。この実施形態における複数の温度計421〜424は図2(b)に示すような位置に配置されているが、図3の模式図においては、対応する温度計が各ゾーンの下方において直線的に配置されるように、すなわち図2(a)に対応するように図示されている。これは、基板Wの回転によって、基板Wの温度分布は回転軸AX1を中心に回転対称(点対称)になると考えられることに基づく。すなわち、基板Wの温度は回転中心からの距離(つまり半径)のみによって一義的に決定されるものと仮定して、回転方向の角度を無視してその固有の半径に対応する位置に直線上に配置されるように表現したものである。
【0021】
温度計421〜424によるそれぞれの温度測定位置はこの発明における「代表測定点」に相当する。すなわち、厳密にはそれぞれのゾーンの中でもある程度の温度分布があるが、それは実質的に無視できるものとして各ゾーンの中の所定位置の温度をそのゾーンの代表温度として測定するため、これらの温度計421〜424によって温度測定される各ゾーンZ1〜Z7内の所定箇所を「代表測定点」と呼ぶ。
【0022】
中央のゾーンZ1の下方には、温度計421が配置されている。温度計421は、ゾーンZ1のランプ32が最も影響を及ぼす位置の基板温度を測定することができる。同様に、温度計422は、ゾーンZ2のランプ32により特に大きく影響を受ける位置の基板温度を測定する。温度計423および424についても同様である。
【0023】
また、中央のゾーンZ1に関してゾーンZ2〜Z4と対称的な位置にあるゾーンZ5〜Z7の各ランプ32の加熱指令値の決定にあたっては、上記の温度分布の回転対称性に基づいて、温度計422〜424の温度測定結果を用いることができる。
【0024】
なお、上記の温度測定部40における基板Wの温度測定を経時的に行うことにより、単位時間あたりの温度変化、すなわち、温度変化率をも算出することが可能である。
【0025】
図4は、ランプの配列の他の例を表す図である。この図4の例では直線型のランプの平行配列を、上下に互いに直交するように配置している。なお、図1は、図4における上下の配列の一方のみが存在する場合に相当する。上述したように、基板Wは基板支持部20(図1)の回転に伴って回転するため、基板Wの温度分布は回転軸AX1を中心としてほぼ点対称な分布になる。したがって、これらのゾーンに含まれるランプ32の加熱指令値の決定にあたっても、この回転対称性を利用して、対応する位置に設けられている別の温度計の温度測定結果を用いることができる。以下では図1〜図3のように1方向にランプ32を配列した状況での加熱制御について説明するが、この図4のように2方向に配列した場合への拡張については変形例として後に説明する。
【0026】
後述する図5の加熱指令値生成部50は、温度測定部40による温度測定結果に基づいて基板加熱部30(図1)の複数のランプ32に対する加熱指令値を生成して、それらの加熱指令値を複数のランプ32にそれぞれ出力する。これによって、基板温度や基板温度変化率などの被制御量を目標値に追従させるように最適な制御を行う。また、加熱指令値生成部50は、基板温度の面内分布を均一にするため、各ランプに固有の加熱指令値をリアルタイムに変更して制御する。
【0027】
以下では、上記の基板熱処理装置1において行われる制御について説明する。
【0028】
<A2.制御概要>
図5はこの装置1の制御部100の概略構成を示すブロック図である。制御部100は、既述した温度測定部40と加熱指令値生成部50と温度特性記憶部60と目標値生成部70とを有している。
【0029】
目標値生成部70は、基板温度および基板温度変化率の各時刻における目標値を表す曲線、つまり、目標温度曲線(図6)および目標温度変化率曲線(図7)を実際の制御を行う前に生成する。ただし図6では、横軸が時間tを表し、縦軸が目標温度Tを表しており、目標温度の経時変化を表すグラフとなっている。また、図7は、図6の目標温度を達成するための目標温度変化率Vの経時変化を表している。
【0030】
そして、加熱指令値生成部50は、これらの被制御量を目標値に追従させるように、基板加熱部30の各ランプ32に対する加熱指令値を生成して、それらの加熱指令値を各ランプ32に出力する。この際、加熱指令値生成部50は、温度測定部40においてリアルタイムに測定される基板温度などの被制御量の実測値、および温度特性記憶部60において記憶されている特性モデル(すなわち、ランプ32のそれぞれへの加熱用の電力供給量の大きさが基板温度や基板温度変化率に及ぼす影響をモデル化した曲線)を考慮して、加熱指令値を求める。
【0031】
また、加熱指令値生成部50は、基板温度の面内分布を均一にするため、各ランプ32に固有の加熱指令値をリアルタイムに変更して制御する。そのため、各ゾーンにZ1〜Z7に属する各ランプ32の加熱指令値は、まずゾーン毎に基準出力指令値が決定された後、その基準出力指令値に修正が加えられて決定される。
【0032】
本実施形態においては、基板の温度分布を調整する基本的な概念として、マスタースレーブ方式を採用する。マスタースレーブ方式の制御則は、マスター(主)制御則とスレーブ(従)制御則とを有する。
【0033】
図8は、本方式(マスタースレーブ方式)による温度分布制御系の模式的な機能ブロック図を表す。図8は、説明のため図を簡単化している。図8においてはゾーンは3つのみしか示されていないが、図1におけるゾーンの一部が示されていると考えることができる。たとえば、互いに隣接ないしは連続するゾーンZa、Zb、Zcは、それぞれ図1のゾーンZ1、Z2、Z5に対応し、温度計42a、42bは、それぞれ温度計421、422に対応する。あるいは、ゾーンZb、Zcは、それぞれ、Z3、Z6と対応するものと考えることもできる。
【0034】
このマスタースレーブ方式の制御則によれば、次のようにして各ランプに対する加熱指令値を求めることができる。ここでは3つのゾーンZa、Zb、Zcの関係について例示するが、他のゾーンについても同様である。
【0035】
(a)まず、「マスターゾーン」に対応する代表測定点Paにおける温度が温度計42aによって測定され、その温度測定結果に基づいて、「マスターゾーン」に含まれる各ランプの基準出力指令値が加熱指令値生成部50によってマスター制御則を用いて決定される。すなわち、温度計42aによる代表測定点Paでの温度測定結果を利用するフィードバック制御系の補償器C(後述の図8)によって、ゾーンZaに属する各ランプa1〜a3の基準出力指令値YCを求める。このゾーンZaのように、そのゾーンに属する各ランプの基準出力指令値がマスター制御則によって決定されるようにあらかじめ選択されたゾーンが「マスター(主)ゾーン」である。マスターゾーンZaに属する各ランプa1〜a3への加熱指令値は、この基準出力指令値YCに応じた値になる。
【0036】
(b)そして、「スレーブゾーン」に対応する代表測定点Pbにおける温度が温度計42bによって測定され、その温度測定結果と、温度計42aによる代表測定点Paにおける温度測定結果とを用いて、「スレーブゾーン」に含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値が加熱指令値生成部50によってスレーブ制御則を用いて決定される。
【0037】
すなわち、まず、マスターゾーンZaに対応する代表測定点Paにおける温度計42aでの温度測定結果と、スレーブゾーン(たとえばZb)に対応する代表測定点Pbにおける温度計42bによる温度測定結果との偏差Eを求める。
【0038】
つぎに、マスターゾーンZaについての基準出力指令値YCに対して、上記偏差Eを所定の係数k1〜k3で加算合成することにより、スレーブゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値を決定する。このように、図8に示される複数(9つ)のランプのうち少なくともスレーブゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値は、各ランプb1〜b3が属するゾーンZbに対応する代表測定点Pbおよび隣接するマスターゾーンZaに対応する代表測定点Paの2つの代表測定点での温度測定結果を考慮した所定の加熱制御規則に基づいて生成される。また、この加算合成に使用される係数k1〜k3は各ランプb1〜b3に固有の値であり、スレーブゾーンZbに属する各ランプb1〜b3と、マスターゾーンZaに対応する代表測定点Paとの相対的位置関係に応じて決定される。これらの係数k1〜k3は、基板Wにおける空間的な温度分布傾向を反映させる値となっている。このゾーンZbのように、マスター制御則に対して相対的に加熱指令値を求めるゾーンが「スレーブゾーン」であり、図8の例ではゾーンZb、Zcがこれに相当する。
【0039】
図1の全体配置で言えば、たとえば基板Wの中心に対向するゾーンZ1をマスターゾーンとし、他のゾーンZ2〜Z7をスレーブゾーンとすることができるが、マスターゾーンを複数設定し、それらの周辺のゾーンをそれら各マスターゾーンに従属するスレーブゾーンとしてもよい。
【0040】
以上が、本実施形態における制御の概要である。これらについて、以下で詳述する。
【0041】
<A3.マスターゾーンの基準出力指令値の決定>
まず、マスター制御則によってマスターゾーンZaに含まれるランプa1〜a3の基準出力指令値を求める。この基準出力指令値は、様々な方法で求めることができるが、以下では一例を示す。
【0042】
マスターゾーンZaに属するランプa1〜a3の出力は、それぞれに対応する基板W上の特定位置の温度特性に特に大きな影響を与える。これらの温度特性は、温度測定部42によって測定される。この測定結果に基づいて、フィードバック制御系を構成することによって、リアルタイムで基板Wの温度の制御を行うことができる。
【0043】
加熱指令値がマスターゾーンZaの各ランプa1〜a3に出力されることによって、被制御量である基板温度などがそれぞれ目標値に追従するような制御が行われる。加熱指令値生成部50は、第1の制御規則および第2の制御規則の両制御則を含むマスター制御則を用いて、マスターゾーンZaのランプa1〜a3の加熱指令値を求める。図9は、マスターゾーンZaの制御ブロック図を表す。
【0044】
<第1制御規則>
まず、第1の制御規則の概略について説明する。第1の制御規則は、フィードフォワード(以下、「FF」とも略記する)制御則ないしはオープンループ制御則に相当する。図9においては、FF補償器C1として示される部分に相当する。フィードフォワード補償を行うため、ランプの加熱指令値に対する基板Wの温度特性に関するモデルを構築する。具体的には、ランプ32の加熱指令値に対する基板温度および基板温度変化率の特性を試料基板に関して事前に測定しておく。つまり、種々の加熱指令値を複数のランプ32に出力したときの、基板温度および基板温度変化率の値をデータとして収集しておく。そして、これらのデータを温度特性記憶部60に保存しておき、データベースとして利用するのである。なお、これらのデータ収集は、実際の処理条件にできるだけ近い状態で行われることが好ましい。
【0045】
図10は、基板温度に関する特性モデルを表し、ランプa1〜a3の加熱指令値と基板Wの温度との関係を表す図である。横軸は、ランプa1〜a3の加熱指令値を表しており、縦軸は、所定時間経過後の基板Wの到達温度を表している。また、図11は、基板昇温速度に関する特性モデルを表し、ランプa1〜a3の加熱指令値と基板Wの温度変化率(昇温速度)との関係を表す図である。横軸はランプの加熱指令値を表しており、縦軸は所定温度からの昇温速度を表している。これらの図は、所定の物理量に関する特性を「モデル」として表現したものであると考えることができる。なお、横軸のランプa1〜a3の加熱指令値は、正規化された値になっている。
【0046】
これらの図で示される温度特性を利用して、所望の目標値になるようにランプa1〜a3の加熱指令値を決定する。図10および図11に表される特性モデルは、加熱指令値を変数として、その変数に対応する所定の物理量(温度など)を関数値とすることにより求められたが、今度は、所定の物理量を変数とするその逆関数を求めることに相当する。つまり、特性モデルに基づいて、所定の物理量に対応する加熱指令値を決定する。そして、この加熱指令値を第1加熱指令値YAとする。モデル化誤差および外乱が存在しない場合には、この第1加熱指令値YAのみによって所望の目標温度および目標温度変化率が達成され得る。
【0047】
たとえば、目標温度T1(図10参照)を1000℃とする場合について考える。図10より、温度維持段階における基板の目標温度を1000(℃)に到達させるためには、0.36という値が導かれる。この値は、規格化された値であり、たとえば、規格値1が50(kw)に相当する場合には、規格値0.36には加熱指令値18(kw)が対応する。したがって、この場合、FF制御則による第1加熱出力値YAとして18(kw)が出力される。
【0048】
<第2制御規則>
つぎに、第2の制御規則の概略について説明する。第2の制御規則は、フィードバック(以下、「FB」とも略記する)制御則ないしはクローズドループ制御則に相当する。図9においては、FB補償器C2として示される部分に相当する。フィードバック補償を行うことによって、基板温度などの被制御量について目標値と実測値とが合致していない場合にあっても、被制御量を目標値に追従させることができる。ここでは、所定の物理量の目標値に対応する加熱指令値と実測値に対応する加熱指令値との偏差を第2加熱指令値YBとする。このように、フィードバック補償による加熱指令値は、上記の特性モデルを利用して決定される。
【0049】
たとえば、実測値が900(℃)である場合には、図10から規格値0.3が導かれ、加熱指令値は15(kw)となる。この場合、目標温度に対応する加熱指令値の18(kw)と実測温度に対応する加熱指令値の15(kw)との偏差YB0である3(kw)が第2加熱指令値YBとなる。
【0050】
ここで、加熱指令値の決定は、通常のPID調節器を有するフィードバック制御系のように目標値と実測値との誤差にPID動作の各係数パラメータを掛けて出力を決定するのではないことに注意すべきである。PIDパラメータを決定する必要がないため、それらのパラメータ決定のための複雑な調整は不要になる。なお、図9においては、FF補償器C1およびFB補償器C2が点線で特性モデル62と接続されている。これは、これらの補償器C1、C2における加熱指令値の決定は、特性モデル62を利用して行われることを示している。
【0051】
また、第2加熱指令値YBの決定にあたっては、後述するように、ファジィ推論を用いた修正などによって、さらに修正された値を第2加熱指令値YBとすることもできる。
【0052】
そして、以下の数1のようにこの第2加熱指令値YBと第1加熱指令値YAとを加算合成したものを加熱指令値YCとし、この加熱指令値に基づいて制御することによって、基板温度を目標温度に追従させる。
【0053】
【数1】
YC=YA+YB
上記のように、第1の制御規則(FF制御則)と、第2の制御規則(FB制御則)との両方を用いて制御系を構成して、マスターゾーンZaの基準出力指令値YCを求める。
【0054】
<A4.スレーブゾーンの各ランプの加熱指令値の決定>
つぎに、図8および図12を参照しながら、スレーブゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値を決定する。なお、既述したようにスレーブゾーンはゾーンZbだけではなく、他のスレーブゾーンについても同様の制御となる。
【0055】
図12は、スレーブゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値の求め方を表す概念図である。図12(a)は、各ゾーンZa〜Zcと温度計42a、42b、42cとの位置関係を示し、図12(b)は、代表測定点Pa、Pbにおける温度測定結果Ta、Tbと目標温度との関係を示し、図12(c)は、各ランプa1〜a3,b1〜b3、c1〜c3に対する加熱出力値を表している。
【0056】
具体的には、まず、温度計42aによる基板温度の測定結果Taと、温度計42bによる基板温度の測定結果Tbとの偏差E(=Ta−Tb)を求める。
【0057】
そして、スレーブゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値を、上記偏差Eに基づいて決定する。この決定は、係数k1〜k3を利用して行われる。既述したように、この係数k1〜k3はスレーブゾーンZbに属する各ランプb1〜b3に固有の値であり、これらの各ランプb1〜b3と、マスターゾーンZaに対応する代表測定点Paとの相対的位置関係に応じて決定される。
【0058】
まず、図8に示すように、偏差Eに係数k1〜k3をそれぞれ個別に乗じた値を修正値として求める。この修正値をマスターゾーンZaの基準出力指令値YCとそれぞれ加算合成することによって、スレーブゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値が求められる。図12に示すように、ランプb1に対しては、(YC+k1×E)が加熱指令値として算出される。同様にして、ランプb2に対しては(YC+k2×E)が、ランプb3に対しては(YC+k3×E)がそれぞれ加熱指令値として算出される。
【0059】
ここで、係数k1〜k3は、図12(a)の破線で示される仮想的な温度分布を反映させる値であって、温度計42aによる代表測定点Paと温度計42bによる代表測定点Pbとの間の2点間の温度分布を補間するような値として決定することができる。たとえば、2点間の温度変化を図12(a)の破線で示すような曲線状の分布として補間することもできるし、直線状に分布するものとして補間することもできる。
【0060】
このような補間によって温度分布を推定し、マスターゾーンZaに対応する代表測定点Paの位置からのランプb1〜b3の相対的位置関係に応じて、基板WにおけるマスターゾーンZaとスレーブゾーンZbとの温度分布を均一にするような、スレーブゾーンZbの各ランプb1〜b3の加熱指令値を求めることができる。他のスレーブゾーンについても同様である。
【0061】
たとえば、スレーブゾーンZbの各ランプb1〜b3のそれぞれの位置では、マスターゾーンZaに対応する代表測定点Paから遠いほど、マスターゾーンZaに対応する代表測定点Paでの温度測定結果からの偏差が大きくなると仮定することができ、この場合、係数k1〜k3の値の大きさとして、k1>k2>k3の大小関係を満たす値を設定しておくことができる。これらの係数k1〜k3を、実際の温度偏差Eに依存させることもできるが、空間的な温度分布についての一般的な傾向のみに依存させることもできる。制御の簡易性や高速性を重視するならば後者の方式を採用することが好ましく、その場合にはこれらの係数k1〜k3は各スレーブゾーンZb内の各ランプb1〜b3とマスターゾーンZaに対応する代表測定点Paとの相対的位置関係のみに依存する値として、その値を固定値とすることができる。このときには、これらの係数k1〜k3の値は、実際の制御動作に先立って決定しておき、加熱指令値生成部50内のメモリに記憶させておく。
【0062】
このように、温度変化傾向を反映する係数k1〜k3を用いて、スレーブゾーンZb内の各ランプb1〜b3の加熱指令値を求めることができる。
【0063】
<A5.印加電力の補償>
ところで、上記方法は、基準となるマスターゾーンZaに含まれる各ランプa1〜a3の基準出力指令値YCを基準値とし、その基準値YCに対してスレーブゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3の加熱指令値を変更するものである。この場合、スレーブゾーンZbに含まれるランプb1〜b3の加熱によっても、マスターゾーンZaに対応する基板W上の代表測定点Paの温度が影響を受けることがある。たとえば、上記の方法によって算出された加熱指令値について、マスターゾーンZaのランプa1〜a3の加熱指令値よりもスレーブゾーンZbのランプb1〜b3の加熱指令値の方が大きい場合には、マスターゾーンZaに対応する基板W上の代表測定点Paにおいて、目標値以上に温度が高くなることがある。これは、スレーブゾーンZbのランプb1〜b3によってもマスターゾーンZaの下方の基板上の各点が加熱されており、その加熱による温度上昇が温度定点Paにおける温度測定結果として現れることに基づく。
【0064】
そこで、次のような方法によって各ランプの加熱指令値を補償することが好ましい。ここでは、上記方法によって得られる全ランプの加熱指令値の総和(すなわち、マスターゾーンZaに属する各ランプとスレーブゾーンに属する各ランプとについてそれぞれ算出された加熱指令値の総和)と、マスターゾーンZaの基準出力指令値YCを全ランプに共通に与えた仮想的な場合の出力指令値の総和(それぞれのランプへの加熱指令値にランプ総数を乗じた積に相当する値)とを比較し、その両者の比に応じて、マスターゾーンZaに属する各ランプとスレーブゾーンに属する各ランプとについてそれぞれ算出された加熱指令値を修正することにより、各加熱指令値を補償する方法について説明する。たとえば、スレーブゾーンの加熱指令値がマスターゾーンの加熱指令値よりも大きい場合には、複数のランプの合計出力を全体的に抑制することによって、代表測定点Paにおける基板の温度上昇を防止するものである。
【0065】
そのため、まず、上記方法によって求められるすべてのランプLiの加熱指令値Yi(i=1,2,…,N)の総和Yを、以下の数2によって求める。ここでNはランプの総数であり、この総和Yは、マスターゾーンおよびスレーブゾーンのいずれに属しているかを問わず、全てのランプについての総和であって、ランプLPiはi番目のランプを表している。図1の場合にはN=3×7=21であり、21個のランプ32がランプLPi(i=1,2,…,21)に相当する。なお、すべてのランプLi(i=1,2,…,N)を以下ではランプ{Li}と標記する。
【0066】
【数2】
Y=ΣYi
なお、数2において、Σはi(i=1,2,…,N)についての和を意味する。
【0067】
さらに、数3で示すように、マスターゾーンの基準出力指令値YCにランプの総数であるNを乗じた値を仮想的な基準出力総和量Y’として求める。
【0068】
【数3】
Y’=YC×N
そして、次の数4を満足するような係数ksを求める。
【0069】
【数4】
Y’=ks×Y
係数ksは、値YとY’との相互間の関係を表すファクタである。換言すれば、全ランプの加熱指令値の総和Yと基準出力総和量Y’との比率を係数ksによって評価する。
【0070】
そして、マスタースレーブ方式によって求めた各ランプ{Li}への加熱指令値に係数ksを乗じた値を、各ランプ{Li}の新たな加熱指令値として求め、その新たな各ランプ{Li}の加熱指令値を最終的な加熱指令値として各ランプ{Li}に出力する。これにより、スレーブゾーンのランプの出力がマスターゾーンに対応する代表測定点Paの温度に及ぼす影響を緩和することができる。
【0071】
<B.第2実施形態>
第2実施形態の基板熱処理装置は、図5の加熱指令値生成部50で行われる処理内容が第1実施形態に係る基板熱処理装置とは異なり、その他については、第1実施形態の基板熱処理装置と同様である。
【0072】
既述したように、第1実施形態はマスタースレーブ方式を採用して基板の温度分布を調整するように制御を行うものである。一方、第2実施形態においては、第1実施形態とは別の温度分布調整方式、すなわち、ゾーン毎に固有の基準出力指令値を生成する方式を採用する。
【0073】
図13は、第2実施形態の制御方式の概略概念図である。この図においても隣接ないしは連続する複数のゾーンを代表的に表現する記号としてZa、Zbを使用しているが、この第2実施形態ではマスターゾーン、スレーブゾーンの区別はない。したがって、ゾーンZa、Zbは互いに対等である。
【0074】
まず、ゾーンZaに対する基準出力指令値YCa、およびゾーンZbに対する基準出力指令値YCbが、補償器Ca、Cbによってそれぞれ生成される。各基準出力指令値YCa、YCbは、第1実施形態におけるマスターゾーンの各ランプの基準出力指令値と同様にして求めることができる。
【0075】
つぎに、それぞれのゾーンZa、Zbにおいて、各ランプa1〜a3,b1〜b3に対する加熱指令値を求める。図14は、各ゾーンZa、Zbに含まれる各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図であり、第1実施形態の図12に対応する図である。なお、ランプについては図示を省略している。以下では図14を参照して、ゾーンZbに含まれるランプb1〜b3の加熱指令値を求める場合について説明するが、他のゾーンについても同様である。
【0076】
基準出力指令値YCa、YCbが得られた後、ゾーンZb(以下「第1ゾーン」)の基準出力指令値YCbと、この第1ゾーンZbに隣接する参照ゾーンZa(「第2ゾーン」)の基準出力指令値YCaとの偏差Eab=(YCa−YCb)が算出され、この偏差Eabに対して、各ランプb1〜b3の所定の係数k1b〜k3b(図13参照)を乗じることによって求められる値を修正値として算出する。これらの修正値を第1ゾーンZbの基準出力指令値YCbに加算合成した値を最終的な加熱指令値Yとして求める。たとえば、第1ランプb1の加熱指令値Yは、次の数5で求められる。
【0077】
【数5】
Y=YCb+k1b×(YCa−YCb)
上記係数k1b〜k3bは、当該ゾーンZbに属する各ランプb1〜b3と代表測定点Pa、Pbとの相対的位置関係に応じて決定され得る。これらの係数k1b〜k3bは、代表測定点Pbにおける温度測定結果に各ランプb1〜b3が与える影響を考慮して定められる値である。このようにして基板W上の温度分布に応じた修正を施した後の値をランプb1〜b3への加熱指令値とする。このように、複数のランプのうち少なくともゾーンZbに含まれる各ランプb1〜b3への加熱指令値は、各ランプb1〜b3が属するゾーンZbに対応する代表測定点Pbおよび隣接するゾーンZaに対応する代表測定点Paの2つの代表測定点での温度測定結果を考慮した所定の加熱制御規則に基づいて生成される。
【0078】
また、同様にして、ランプa1〜a3などの加熱指令値も求めることができる。このようにしてN個のすべてのランプについてそれぞれの加熱指令値を求めることにより、基板W上の温度分布を均一化することができる。
【0079】
<C.第3実施形態>
第3実施形態は、同一のランプが異なるM個のゾーン(Mは2以上の整数)に属する場合に本発明を適用した例である。
【0080】
図15は、第3実施形態の制御方式の概略概念図である。複数のランプL1〜L11は、複数のゾーンZa、Zb、Zcに区分されて基板Wに対向する位置にほぼ等間隔で配置されている。図15においては、各ゾーンZa、Zb、Zcにそれぞれ5つのランプが属し、かつ中央のゾーンZaのうちの一方端部側の2つの特定ランプL4、L5がそれに隣接するゾーンZbにも属し、またこの中央のゾーンZaのうちの他方端部側の2つ特定ランプL7,L8がそれに隣接するゾーンZcにも属する場合が示されている。この例の場合、各特定ランプL4,L5,L7、L8のそれぞれは2つずつのゾーンに重複して含まれているため、M=2である。また、図16は、各ゾーンに含まれる各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図であり、第2実施形態の図14に対応する図である。以下、これらの図15および図16を参照する。
【0081】
この第3実施形態においても、第2実施形態と同様、まず、各ゾーンZa、Zb、Zc毎の基準出力指令値を求める。この基準出力指令値は、各ゾーン毎に固有の制御則によって求められる。たとえば上記第2実施形態の方法を、この基準出力指令値を求めるために利用することができる。すなわち、ランプL1〜L5に対しては、温度計42bの測定結果に基づいて補償器Cbによって基準出力指令値YCbが求められる。また、ランプL4〜L8に対しては、温度計42aの温度測定結果に基づいて補償器Caによって基準出力指令値YCaが求められる。
【0082】
このようにして得られた基準出力指令値のうち、それぞれがひとつのゾーンにのみ属するランプL1,L2,L3,L6、L9、L10、L11の基準出力指令値については、第2実施形態と同様の方法でそれぞれの最終的な加熱指令値が求められる。
【0083】
一方、それぞれが2個のゾーンに重複して属している特定ランプL4、L5、L7、L8については、当該ゾーンが属するM個のゾーンのそれぞれで得られた基準出力指令値を所定の重み付けで加算合成する。たとえば、ゾーンZaおよびZbの両方に属している特定ランプL4に対する加熱指令値Y4は、両ゾーンZa、Zbの基準出力指令値YCaおよびYCbを重み付け係数ka4、kb4を使用して以下の数6のように加重合成(具体的には加重加算合成)することにより算出することができる。
【0084】
【数6】
Y4=ka4×YCa+kb4×YCb
好ましくは、これらの係数ka4、kb4を、
【0085】
【数7】
ka4+kb4=1
のように規格化しておく。
【0086】
特定ランプL4における重み付け係数ka4、kb4の具体的な値は、その特定ランプL4が属する2個のゾーンZa、Zbのそれぞれに対応する代表測定点Pa、Pbと、当該ランプL4との相対的位置関係に基づいてあらかじめ決定しておく。たとえば、図15の例においてランプL1〜L11が等間隔ΔDで配列している場合、特定ランプL4は、一方のゾーンZbにおいては代表測定点Pbに対して(1×ΔD)だけ離れており、他方のゾーンZaにおいては代表測定点Paに対して(2×ΔD)だけ離れている。したがって、特定ランプL4は一方のゾーンZbにおける基準出力指令値YCbと他方のゾーンZaにおける基準出力指令値YCaとを、距離比1:2の逆比に相当する2:1の比率で重み付けして加算合成することにより、ランプL4の加熱指令値が求めれば、それぞれのゾーンZa、Zbでの温度測定結果を適度に合成することができる。したがって、この場合の係数ka4、kb4は、規格化した値としてka4=2/3、kb4=1/3のように定めておく。
【0087】
同様に、ゾーンZaおよびZbの両方に属している特定ランプL5に対する加熱指令値も、両ゾーンの基準出力指令値YCaおよびYCbを係数ka5=1/3、kb5=1/3を使用して加算合成することにより算出することができる。
【0088】
一般に、M個のゾーンZj(j=1〜M)に属する特定ランプLdについては、それらのM個のゾーンZjに対応する各代表測定点Pjまでの距離をDdjとしたとき、
【0089】
【数8】
kjd=Ddj/ΣDdm
(ただし、この数8において、Σは重複して属するM個のゾーンにわたっての、mについての和)
のように係数kjdを定めればよく、そのようにして定めておいた係数kjdを使用して、特定ランプLdに対する加熱指令値Ydを、
【0090】
【数9】
Yd=Σkjd×YCj
(ただし、この数9において、Σは重複して属するM個のゾーンにわたっての、jについての和)
のように得ることができる。ここで、YCjはゾーンZjについての基準出力指令値であり、ゾーンZjに対応する代表測定点Pjでの温度測定結果を反映した値である。このように、複数のランプのうち少なくともこの特定ランプLdについての加熱指令値は、特定ランプLdが属するM個のゾーンに対応するM個の代表測定点Pj(j=1〜M)での温度測定結果を考慮した所定の加熱制御規則に基づいて生成される。
【0091】
<D.その他の変形例>
<D1.基準出力指令値について〜その1>
上記実施形態における各基準出力指令値の求め方は、上記方法に限定されない。たとえば、既述したように、フィードバック補償器C2による第2加熱指令値YBを求める際に、ファジィ推論を用いることも可能である。
【0092】
ここでは、上記で求めた第2加熱指令値YBに対して、ファジィ推論に基づく修正係数αを用いてさらに修正を加えた値を新たな第2加熱指令値YBとして求める場合について詳述する。これにより、さらに高精度の制御を行うことが可能になる。なお、以下においては、説明のため、上記実施形態で求めた第2加熱指令値YBを値YB0に置き換えて表す。
【0093】
値YB0に対して、ファジィ推論に基づく修正係数αを乗じた値を加算した値をYB1とする。このとき値YB1は、次の数10または数11で表される。
【0094】
【数10】
YB1=YB0+α×YB0
【0095】
【数11】
YB1=β×YB0,ただし、β=1+α
ここで、ファジィ推論に基づくこの修正係数αの求め方について説明する。
【0096】
例として、偏差e1と偏差e2とを前件部に取り入れたファジィルールを用いて昇温段階における制御を行う場合を説明する。ここで、偏差e1は、目標温度に対応する出力指令値と実測温度に対応する出力指令値との偏差であり、偏差e2は、目標昇温速度に対応する出力指令値と実測昇温速度に対応する出力指令値との偏差である。また、これらの出力指令値は、図10および図11に表される「特性モデル」に基づいて求めることができる。なお、昇温段階とは、ランプの加熱により基板の温度を所定の温度までに上昇させる段階をいい、図6および図7においては時刻t0から時刻t10までに対応する。
【0097】
ファジィルールとして、次の3つのルールを用いる。
【0098】
(ルール1):e1が正、かつ、e2が正で大きいとき、出力を増やす。
【0099】
(ルール2):e1が約0、かつ、e2も約0のとき、出力を維持する。
【0100】
(ルール3):e1が正、かつ、e2が負で大きいとき、出力を減らす。
【0101】
ここで、e1、およびe2の値は正規化されているが、実際には適宜の値を表すようにスケーリングすることができる。
【0102】
図17(a)は、ルール1の前件部および後件部のメンバーシップ関数を表す。図17(a)において、左側の2つのグラフは前件部のメンバーシップ関数を表し、右側のグラフは後件部のメンバーシップ関数を表す。同様に、図17(b)および図17(c)は、それぞれ、ルール2およびルール3の前件部および後件部のメンバーシップ関数を表す。
【0103】
これらの図を用いて、「max−min重心法」でファジィ演算を行う場合について説明する。ここでは、ある時刻における偏差e1および偏差e2がそれぞれ、e1=0.4、e2=−0.2である場合を想定する。
【0104】
まず、ルール1に基づく前件部の度合を決定する。e1=0.4のときメンバーシップ関数a11より度合は+0.8となる。また、e2=−0.2のときメンバーシップ関数a12より度合は0となる。したがって、小さい方の値をとって、「度合」の合成結果は、ゼロとなる。
【0105】
つぎに、ルール2に基づく前件部の度合を決定する。e1=0.4のときメンバーシップ関数a21より度合は+0.2となる。また、e2=−0.2のときメンバーシップ関数a22より度合は0.6となる。したがって、小さい方の値をとって、「度合」の合成結果は、0.2となる。
【0106】
そして、ルール3に基づく前件部の度合を決定する。e1=0.4のときメンバーシップ関数a31より度合は+0.8となる。また、e2=−0.2のときメンバーシップ関数a32より度合は0.4となる。したがって、小さい方の値をとって、「度合」の合成結果は、0.4となる。
【0107】
つぎに、各ルールの後件部のメンバーシップ関数を、各ルールにおける「度合」の合成結果の値を表す直線で切断して形成される台形部分の面積を重ね合わせる。重ね合わせられた図形の重心を各ルールに対する重み付けを考慮して求める。なお、たとえば、この重み付けにおける重みwは各ルールに対して次のように設定することができる。
【0108】
▲1▼ルール1については:w=0.5
▲2▼ルール2については:w=1.0
▲3▼ルール3については:w=0.5
図18は、各ルールに基づく台形部分の図形を重ね合わせて合成図形の重心を求めることによって、後件部の結果を得ることについて説明した図である。ルール2に対応する台形D2とルール3に対応する台形D3との図形の重心を重み付けを考慮して求める。この場合には、−0.25が結果として得られる。この値が修正係数αとなる。したがって、この修正係数αを用いれば、上述の数10に基づいて値YB1が算出される。
【0109】
以上のようにしてファジィ推論に基づく修正を加えて求めた値YB1を新たな第2加熱指令値YBとすることができる。この新たな第2加熱指令値YBに対して、数1で表される加熱指令値YCを求め、この値YCを基準出力指令値としてして求めることができる。この基準出力指令値に基づいて制御することによって、オーバーシュートの抑制などの効果が得られる。
【0110】
<D2.基準出力指令値について〜その2>
あるいは、ファジィ推論に基づく修正を加えて求められた値YB1に対して、さらに修正を加えた値を新たな第2加熱指令値YBとすることにより、基準出力指令値を求めることもできる。たとえば、各時刻における値YB1の値を時間に関して合算した蓄積値YB2を算出して、さらに値YB1に加算した値を第2加熱指令値YBとすることができる。値YB2は次式で表される。
【0111】
【数12】
YB2=ΣYB1(t)
なお、ここではΣは時間に関する総和を意味し、時刻t0から現在時刻までの各時刻tにおけるYB1(t)を合算することによりYB2を求めるものである。また、ここでは、値YB1が時間tの関数であることを強調して示すためYB1(t)と明記するが、時間の関数であることを明記していない他の値、たとえば、YA、YB、YC、YB0、YB2も同様に時間の関数である。
【0112】
この値YB2は、フィードバック制御のPID動作におけるI(積分)動作に相当するものである。値YB2を値YB1に加えることによって、オフセットの発生を防止して追従性能を向上させることができる。この場合新たな第2加熱指令値YBは、次式で表される。
【0113】
【数13】
YB=YB1+YB2
上記の数1に基づいて、この新たな第2加熱指令値YBに対して加熱指令値YCを基準出力指令値として求め、値YCに基づいて加熱制御を行うことによって、目標温度および目標昇温速度にさらに高精度に追従する制御を実現することができる。
【0114】
<D3.その他>
また、上記実施形態においては、基板Wの回転によって基板Wの面内温度分布がほぼ回転対称になることを利用しているが、本発明はこれに限定されず、基板が回転しない場合においても適用可能である。その場合、各ゾーンに対応する適当な位置にさらに多くの複数の温度計を配置すればよい。
【0115】
図4のようにランプ32の配列が2方向となっている場合には、たとえば図19のように、マトリクス状のゾーンZx-y(x、y=1,2、…、n:nは2以上の整数)を定義することができる。このときランプ32のそれぞれは列方向または行方向の複数のゾーンにわたって伸びている。また、図19中の黒丸がそれぞれのゾーンZxyに対応する代表測定点を示す。この場合において基板が回転しないような装置構成においては、たとえばランプ32aについてはゾーンZ1-1、Z2-1、Z3-1での温度測定結果によって算出される基準出力指令値を比較的大きなウエイトで含み、ゾーンZ1-2、Z2-2、Z3-2での温度測定結果によって算出される基準出力指令値を中程度のウエイトで含み、さらにゾーンZ1-3、Z2-3、Z3-3での温度測定結果によって算出される基準出力指令値を比較的小さなウエイトで含むように、それらの基準出力指令値を加算合成ないしは加重平均すればよい。
【0116】
また、基板を回転させるような場合には、特定の1方向のみ(たとえばランプの行方向配列)についてのみゾーン分割を行い、そのような帯状のゾーンの配列についてこの発明を適用して、他方向のランプ配列についてはあらかじめ定めておいた加熱指令値を与えるようにしてもよい。
【0117】
この発明においては、複数のランプのうち少なくとも一部のランプの加熱指令値に関して、そのランプが属するゾーンに対応する代表測定点を含む2以上の代表測定点での温度測定結果が考慮されればよいが、ランプ数が少ない場合あるいは代表測定点が少ない場合には、全ての代表測定点における温度測定結果が考慮されてもよく、また、その際には各ランプと全ての代表測定点との相対的位置関係を考慮することもできる。
【0118】
【発明の効果】
以上のように、請求項1ないし請求項6に記載の基板熱処理装置によれば、複数のランプのうちの少なくとも一部のランプについての加熱指令値を、ランプが属するゾーンに対応する代表測定点を含む2以上の代表測定点での温度測定結果に応じて生成する。したがって、ランプの加熱指令値は、基板上の2以上の代表測定点の測定結果を反映して細かく調整されたものとなり、基板上の温度分布を細かく制御することができる。
【0119】
特に請求項1ないし請求項3の発明では、基板の形状や加熱手段の配置の特性などに応じて適当な代表ゾーンを主ゾーンとするとともに、その主ゾーンとの位置関係に基づいて他のゾーンでの温度制御を行うことなるため、その主ゾーンでの加熱制御規則を調整すれば他のゾーンでの温度制御がそれに応じて調整され、加熱の均一性が確保されるという特質がある。
【0120】
また、請求項の発明では特に、主ゾーンに対して相対的に従ゾーンのランプへの加熱指令値が定まったとき、それら従ゾーンのランプからの熱が主ゾーンの基板領域に及んでしまうような熱干渉の影響を防止可能である。
【0121】
さらに請求項6の発明では、特定のランプが複数のゾーン(M個のゾーン)に属するようにゾーン分けをした場合においても、そのような配置関係を考慮した制御を行っているため、基板の加熱の均一性を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る熱処理装置1の概要構成を示す縦断面図である。
【図2】熱処理装置1における基板支持部20の下方部分を表す図である。
【図3】各ゾーンZ1〜Z4とそれらに対応する温度計421〜424の測定位置とを模式的に示す図である。
【図4】ランプの2方向配列を表す図である。
【図5】制御部100の概要図を表す図である。
【図6】目標温度曲線を表す図である。
【図7】目標温度変化率曲線を表す図である。
【図8】マスタースレーブ方式による温度分布制御系の模式的な機能ブロック図を表す図である。
【図9】マスターゾーンの制御ブロック図を表す図である。
【図10】基板温度に関する特性モデルを表す図である。
【図11】基板温度変化率(昇温速度)に関する特性モデルを表す図である。
【図12】各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図である。
【図13】第2実施形態の制御方式を表す概略概念図である。
【図14】各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図である。
【図15】第3実施形態の制御方式を表す概略概念図である。
【図16】各ランプの加熱指令値の求め方を表す概念図である。
【図17】各ファジィルールの前件部および後件部のメンバーシップ関数を表す図である。
【図18】各ファジィルールの組合せによる、後件部の合成結果について説明する図である。
【図19】図4のランプ配列の場合のゾーン分けの例を示す図である。
【符号の説明】
1 基板熱処理装置
10 チャンバ
20 基板支持部
30 基板加熱部
40 温度測定部
421〜424,42a,42b 温度計
50 加熱指令値生成部
60 温度特性記憶部
70 目標値生成部
100 制御部
W 基板
t 時間
T 温度
V 昇温速度
E 温度偏差
Za,Zb,Zc ゾーン
b1,b2,b3 ランプ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate heat treatment apparatus for performing heat treatment on a substrate (hereinafter referred to as “substrate”) such as a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display device, a glass substrate for a photomask, and an optical disk substrate.
[0002]
[Prior art]
As a single wafer type substrate heat treatment apparatus, an apparatus (lamp annealing apparatus) that heats a substrate by light irradiation from a plurality of lamps is known. The plurality of lamps are divided into a plurality of zones, and a heating command value for each lamp is given for each zone. Such an apparatus is often used to form a film on a substrate. In that case, it is important to ensure the uniformity of the film thickness. In the conventional apparatus, the thickness of the film obtained by performing the heat treatment on the substrate is measured with a film thickness measuring device, and the heating command value to the lamp is adjusted according to the film thickness measurement result, and the subsequent heat treatment of the substrate is performed. The procedure of improving is adopted.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described conventional apparatus corrects the heating command value in a subsequent manner, the temperature distribution of the substrate cannot be adjusted in real time. For this reason, not only a lot of work is required until the heating command value is finally determined, but the above procedure must be repeated to reset the heating command value each time the content of the heat treatment changes. This also causes a problem.
[0004]
Further, in such a conventional apparatus, the heating command values for each zone are determined independently of each other, and therefore, mutual interference between zones is not considered, and it is difficult to adjust the temperature distribution of the substrate more precisely. There is a problem that there is.
[0005]
Such a problem is a problem that occurs not only in the film formation process but also in the general heat treatment of the substrate.
[0006]
Accordingly, in view of the above problems, the present invention provides a substrate heat treatment apparatus that can sufficiently ensure the uniformity of heat treatment in a substrate by adjusting the temperature distribution of the substrate more precisely and in real time. Objective.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a substrate processing apparatus according to claim 1 is an apparatus for performing heat treatment of a substrate, and heating means for heating the substrate by a plurality of lamps arranged in a plurality of zones. A plurality of temperature measuring means for measuring temperatures at a plurality of representative measurement points on the substrate corresponding to each of the plurality of zones, and a heating command value for at least some of the plurality of lampsRawHeating command value generating meansThe plurality of zones include a main zone and a sub zone, and the plurality of temperature measurement units include a main measurement unit that measures temperatures at representative measurement points on a substrate corresponding to the main zone, and the sub zone. And a secondary measurement unit that measures the temperature at a representative measurement point on the substrate corresponding to the heating command value generation unit, wherein the heating command value generation unit calculates a reference output command value of the main zone based on a measurement result of the main measurement unit Then, a deviation between the measurement result by the main measurement unit and the measurement result by the sub measurement unit is obtained, and the positional relationship between the representative measurement point corresponding to the main zone and each lamp belonging to the sub zone with respect to the deviation. A value obtained by multiplying a coefficient determined accordingly is obtained as a correction value, and the heating command value of each lamp included in the slave zone is determined by combining the reference output command value of the main zone and the correction value. That,It is characterized by that.
[0008]
  The apparatus of claim 2 is the apparatus of claim 1,The coefficient determined according to the positional relationship between the representative measurement point corresponding to the main zone and each lamp belonging to the sub-zone is a representative measurement point corresponding to the main zone and a representative measurement point corresponding to the sub-zone. Is a value determined by interpolating the temperature distribution betweenIt is characterized by that.
[0010]
  Claim3The device according to claim2In the apparatus, the heating command value generating means is provided for each lamp belonging to the main zone and each lamp belonging to the sub zone.CalculationThe main zone according to a ratio of a sum of the heating command values issued and a value corresponding to a product obtained by multiplying a heating command value for each lamp belonging to the main zone by the total number of lamps of the plurality of lamps. Means for correcting the heating command value calculated for each of the lamps belonging to and each of the lamps belonging to the slave zone.
[0011]
  Claim4The device described inAn apparatus for heat-treating a substrate, the heating means for heating the substrate by a plurality of lamps arranged in a plurality of zones, and a plurality of representative measurement points on the substrate corresponding to each of the plurality of zones A plurality of temperature measuring means for measuring the temperature in the heating, and a heating command value generating means for generating a heating command value for at least some of the plurality of lamps,The heating command value generating meansIn each of the plurality of zonesReference output command value for each lampBased on the measurement result of the temperature measuring means corresponding to each of the plurality of zonesA means for calculating, a representative measurement point corresponding to the second zone, and a lamp in the first zone with respect to a deviation between the reference output command values of the first and second zones adjacent to each other;Place ofRelationshipIs decided according toA value obtained by multiplying each coefficient is obtained as a correction value, and a heating command value for each lamp included in the first zone is determined by combining the reference output command value of the first zone and the correction value. And means.
  The apparatus according to claim 5 is the apparatus according to claim 4, wherein each coefficient determined in accordance with a positional relationship between a representative measurement point corresponding to the second zone and each lamp in the first zone is set. The value is determined by interpolating the temperature distribution between the representative measurement point corresponding to the first zone and the representative measurement point corresponding to the second zone.
[0012]
  The device according to claim 6 comprises:An apparatus for performing heat treatment on a substrate, the heating means for heating the substrate by a plurality of lamps arranged in a plurality of zones, and a plurality of representative measurement points on the substrate corresponding to each of the plurality of zones A plurality of temperature measuring means for measuring the temperature in the heating, and a heating command value generating means for generating a heating command value for at least some of the plurality of lamps,The plurality of lamps include specific lamps that are divided so as to belong to M zones (M is an integer equal to or greater than 2), and the heating command value generating means includes the plurality of M lamps. zoneEach ofThe reference output command value for each lamp atBased on the measurement result of the temperature measuring means corresponding to each of the M zones.Means for calculating, representative measurement points corresponding to each of the M zones, and the specific lamp;Place ofMeans for weight-combining the reference output command values in each of the M zones using a weighting coefficient determined according to the positional relationship, thereby determining a heating command value for the specific lamp. It is characterized by.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
<A. First Embodiment>
<A1. Device>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a substrate heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment. The substrate heat treatment apparatus 1 is a lamp annealing apparatus for a substrate W such as a semiconductor wafer, and can be used for RTP (Rapid Thermal Processing) that raises and lowers the temperature of the substrate at high speed. The substrate heat treatment apparatus 1 includes a chamber 10 that accommodates a substrate W, a substrate support unit 20 that supports the substrate W, a substrate heating unit 30 that heats the substrate W, a temperature measurement unit 40 that measures the temperature of the substrate W, A heating command value generation unit 50 that generates and outputs a heating command value for the substrate heating unit 30 is provided.
[0015]
The chamber 10 is provided with a water channel 12 and a water channel 14. By flowing the cooling water through the water channels 12 and 14, the temperature rise of the chamber 10 due to the heating of the substrate heating unit 30 is suppressed.
[0016]
The substrate support unit 20 includes a support ring 22 that supports the substrate W and a support column 24 that supports the support ring 22. The support column 24 has a rotation drive mechanism 26 having a motor, a gear mechanism, a magnet, and the like at a lower portion thereof, and can rotate around an axis AX1. The substrate W supported by the substrate support unit 20 rotates around the axis AX1 during the heat treatment described below. Further, by providing the support ring 22 corresponding to the size of the substrate W, it is possible to support a plurality of sizes of substrates.
[0017]
The substrate heating unit 30 includes a plurality of lamps 32 that emit light. In this embodiment, each of the plurality of lamps 32 is a linear lamp. The plurality of lamps 32 are divided into a plurality of zones and arranged at substantially equal intervals at positions facing the substrate, and the substrate W is heated by irradiation of light from them. FIG. 1 shows a case where 21 lamps 32 are arranged and three lamps belong to seven zones Z1 to Z7, respectively. The number of zones and the number of lamps belonging to each zone can be arbitrarily set.
[0018]
The temperature measuring unit 40 includes a plurality of thermometers 42. The plurality of thermometers 42 are fixed below the substrate and measure the temperature at a predetermined position (representative measurement point described later) of the substrate W. . As the plurality of thermometers 42, a radiation thermometer or the like can be used. The plurality of thermometers 42 are expressed as four thermometers 421 to 424 in FIG.
[0019]
FIGS. 2A and 2B are diagrams illustrating two examples of the state of the lower portion of the substrate W supported by the substrate support 20 in the substrate heat treatment apparatus 1. In the example of FIG. 2A, each of the plurality of thermometers 421 to 424 is arranged linearly so that the substrate temperature at positions on concentric circles having different radii can be measured. In the example of FIG. 2B, each of the plurality of thermometers 421 to 424 is two-dimensionally distributed so that the substrate temperature at positions on concentric circles having different radii can be measured. . Both of these two examples can be adopted.
[0020]
FIG. 3 is a diagram schematically showing the zones Z1 to Z7 and the temperature measurement positions of the thermometers 421 to 424 corresponding thereto. In FIG. 3, the three lamps 32 included in each of the zones Z1 to Z7 are represented by circles. The plurality of thermometers 421 to 424 in this embodiment are arranged at positions as shown in FIG. 2 (b), but in the schematic diagram of FIG. 3, the corresponding thermometers are linearly below each zone. It is shown to be arranged, ie corresponding to FIG. 2 (a). This is based on the fact that the temperature distribution of the substrate W is considered to be rotationally symmetric (point symmetric) about the rotation axis AX1 due to the rotation of the substrate W. That is, assuming that the temperature of the substrate W is uniquely determined only by the distance from the rotation center (that is, the radius), the angle in the rotation direction is ignored and the position corresponding to the specific radius is linear. It is expressed to be arranged.
[0021]
Each temperature measurement position by the thermometers 421 to 424 corresponds to a “representative measurement point” in the present invention. That is, strictly speaking, there is a certain temperature distribution in each zone. However, since this is substantially negligible, the temperature at a predetermined position in each zone is measured as the representative temperature of each zone. A predetermined location in each of the zones Z1 to Z7 where the temperature is measured by 421 to 424 is referred to as a “representative measurement point”.
[0022]
A thermometer 421 is disposed below the central zone Z1. The thermometer 421 can measure the substrate temperature at the position where the lamp 32 in the zone Z1 has the greatest influence. Similarly, the thermometer 422 measures the substrate temperature at a position that is particularly greatly affected by the lamp 32 in the zone Z2. The same applies to the thermometers 423 and 424.
[0023]
Further, in determining the heating command values of the lamps 32 of the zones Z5 to Z7 that are symmetrical to the zones Z2 to Z4 with respect to the central zone Z1, the thermometer 422 is based on the rotational symmetry of the temperature distribution. Temperature measurement results of ˜424 can be used.
[0024]
Note that by measuring the temperature of the substrate W in the temperature measuring unit 40 over time, it is possible to calculate a temperature change per unit time, that is, a temperature change rate.
[0025]
FIG. 4 is a diagram illustrating another example of the lamp arrangement. In the example of FIG. 4, a parallel arrangement of linear lamps is vertically arranged so as to be orthogonal to each other. 1 corresponds to the case where only one of the upper and lower arrangements in FIG. 4 exists. As described above, since the substrate W rotates with the rotation of the substrate support portion 20 (FIG. 1), the temperature distribution of the substrate W has a substantially point-symmetric distribution around the rotation axis AX1. Therefore, in determining the heating command value of the lamp 32 included in these zones, the temperature measurement result of another thermometer provided at the corresponding position can be used by utilizing this rotational symmetry. Hereinafter, the heating control in a state where the lamps 32 are arranged in one direction as shown in FIGS. 1 to 3 will be described, but the expansion to the case where the lamps 32 are arranged in two directions as shown in FIG. To do.
[0026]
A heating command value generation unit 50 in FIG. 5 to be described later generates heating command values for the plurality of lamps 32 of the substrate heating unit 30 (FIG. 1) based on the temperature measurement result by the temperature measurement unit 40, and those heating commands. The value is output to each of the plurality of lamps 32. As a result, optimal control is performed so that controlled amounts such as the substrate temperature and the substrate temperature change rate follow the target value. Further, the heating command value generation unit 50 changes and controls the heating command value specific to each lamp in real time in order to make the in-plane distribution of the substrate temperature uniform.
[0027]
Below, the control performed in said board | substrate heat processing apparatus 1 is demonstrated.
[0028]
<A2. Overview of control>
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the control unit 100 of the apparatus 1. The control unit 100 includes the temperature measurement unit 40, the heating command value generation unit 50, the temperature characteristic storage unit 60, and the target value generation unit 70 described above.
[0029]
The target value generating unit 70 performs the actual control of the curves representing the target values at the respective times of the substrate temperature and the substrate temperature change rate, that is, the target temperature curve (FIG. 6) and the target temperature change rate curve (FIG. 7). To generate. However, in FIG. 6, the horizontal axis represents time t and the vertical axis represents the target temperature T, which is a graph showing the change in the target temperature over time. FIG. 7 shows a change with time of the target temperature change rate V for achieving the target temperature of FIG.
[0030]
Then, the heating command value generation unit 50 generates heating command values for the respective lamps 32 of the substrate heating unit 30 so that these controlled amounts follow the target values, and these heating command values are used for the respective lamps 32. Output to. At this time, the heating command value generation unit 50 measures the actual value of the controlled amount such as the substrate temperature measured in real time by the temperature measurement unit 40 and the characteristic model stored in the temperature characteristic storage unit 60 (that is, the lamp 32). The heating command value is obtained in consideration of a curve modeling the influence of the amount of power supply for heating to each of the substrate on the substrate temperature and the rate of change in substrate temperature.
[0031]
Further, the heating command value generation unit 50 changes and controls the heating command value specific to each lamp 32 in real time in order to make the in-plane distribution of the substrate temperature uniform. Therefore, the heating command value of each lamp 32 belonging to Z1 to Z7 in each zone is determined by first correcting the reference output command value after determining the reference output command value for each zone.
[0032]
In this embodiment, a master-slave method is adopted as a basic concept for adjusting the temperature distribution of the substrate. The master-slave control law has a master (main) control law and a slave (secondary) control law.
[0033]
FIG. 8 shows a schematic functional block diagram of a temperature distribution control system according to this method (master-slave method). FIG. 8 is simplified for illustration. Although only three zones are shown in FIG. 8, it can be considered that a part of the zones in FIG. 1 is shown. For example, zones Za, Zb, and Zc adjacent to or continuous with each other correspond to zones Z1, Z2, and Z5 in FIG. 1, respectively, and thermometers 42a and 42b correspond to thermometers 421 and 422, respectively. Alternatively, the zones Zb and Zc can be considered to correspond to Z3 and Z6, respectively.
[0034]
According to the master-slave control rule, the heating command value for each lamp can be obtained as follows. Here, the relationship between the three zones Za, Zb, and Zc is illustrated, but the same applies to other zones.
[0035]
(a) First, the temperature at the representative measurement point Pa corresponding to the “master zone” is measured by the thermometer 42a, and the reference output command value of each lamp included in the “master zone” is heated based on the temperature measurement result. It is determined by the command value generation unit 50 using a master control law. That is, the reference output command value YC of each of the lamps a1 to a3 belonging to the zone Za is obtained by the compensator C (FIG. 8 described later) of the feedback control system using the temperature measurement result at the representative measurement point Pa by the thermometer 42a. . Like this zone Za, a zone selected in advance so that the reference output command value of each lamp belonging to that zone is determined by the master control law is the “master (main) zone”. The heating command value for each of the lamps a1 to a3 belonging to the master zone Za is a value corresponding to the reference output command value YC.
[0036]
(b) Then, the temperature at the representative measurement point Pb corresponding to the “slave zone” is measured by the thermometer 42b, and using the temperature measurement result and the temperature measurement result at the representative measurement point Pa by the thermometer 42a, “ The heating command value of each of the lamps b1 to b3 included in the “slave zone” is determined by the heating command value generation unit 50 using the slave control law.
[0037]
That is, first, a deviation E between the temperature measurement result at the thermometer 42a at the representative measurement point Pa corresponding to the master zone Za and the temperature measurement result at the representative measurement point Pb corresponding to the slave zone (Zb). Ask for.
[0038]
Next, by adding and synthesizing the deviation E with predetermined coefficients k1 to k3 to the reference output command value YC for the master zone Za, the heating command values for the lamps b1 to b3 included in the slave zone Zb are obtained. decide. As described above, the heating command values of the lamps b1 to b3 included in at least the slave zone Zb among the plurality (nine) lamps shown in FIG. 8 are representative measurements corresponding to the zone Zb to which the lamps b1 to b3 belong. It is generated based on a predetermined heating control rule considering temperature measurement results at two representative measurement points of the point Pb and the representative measurement point Pa corresponding to the adjacent master zone Za. Further, the coefficients k1 to k3 used for the addition synthesis are values specific to the lamps b1 to b3, and the lamps b1 to b3 belonging to the slave zone Zb and the representative measurement points Pa corresponding to the master zone Za. It is determined according to the relative positional relationship. These coefficients k1 to k3 are values that reflect the spatial temperature distribution tendency in the substrate W. Like this zone Zb, a zone for obtaining a heating command value relative to the master control law is a “slave zone”, and in the example of FIG. 8, zones Zb and Zc correspond to this.
[0039]
In the overall arrangement of FIG. 1, for example, the zone Z1 facing the center of the substrate W can be a master zone and the other zones Z2 to Z7 can be slave zones. These zones may be slave zones subordinate to the respective master zones.
[0040]
The above is the outline of the control in the present embodiment. These are described in detail below.
[0041]
<A3. Determination of master zone reference output command value>
First, the reference output command values of the lamps a1 to a3 included in the master zone Za are obtained by the master control law. The reference output command value can be obtained by various methods, but an example is shown below.
[0042]
The outputs of the lamps a1 to a3 belonging to the master zone Za have a particularly great influence on the temperature characteristics of specific positions on the substrate W corresponding to each. These temperature characteristics are measured by the temperature measuring unit 42. Based on this measurement result, the temperature of the substrate W can be controlled in real time by configuring a feedback control system.
[0043]
By outputting the heating command value to each of the lamps a1 to a3 in the master zone Za, control is performed such that the substrate temperature, which is a controlled amount, follows the target value. The heating command value generation unit 50 obtains heating command values for the lamps a1 to a3 in the master zone Za using a master control rule including both the first control rule and the second control rule. FIG. 9 shows a control block diagram of the master zone Za.
[0044]
<First control rule>
First, an outline of the first control rule will be described. The first control rule corresponds to a feedforward (hereinafter abbreviated as “FF”) control rule or an open loop control rule. In FIG. 9, it corresponds to a portion shown as the FF compensator C1. In order to perform feedforward compensation, a model relating to the temperature characteristics of the substrate W with respect to the lamp heating command value is constructed. Specifically, the characteristics of the substrate temperature and the substrate temperature change rate with respect to the heating command value of the lamp 32 are measured in advance with respect to the sample substrate. That is, the values of the substrate temperature and the substrate temperature change rate when various heating command values are output to the plurality of lamps 32 are collected as data. And these data are preserve | saved in the temperature characteristic memory | storage part 60, and are utilized as a database. Note that these data collections are preferably performed in a state as close as possible to the actual processing conditions.
[0045]
FIG. 10 shows a characteristic model related to the substrate temperature, and is a diagram showing the relationship between the heating command values of the lamps a1 to a3 and the temperature of the substrate W. The horizontal axis represents the heating command value of the lamps a1 to a3, and the vertical axis represents the ultimate temperature of the substrate W after a predetermined time has elapsed. FIG. 11 shows a characteristic model related to the substrate temperature increase rate, and shows the relationship between the heating command values of the lamps a1 to a3 and the temperature change rate (temperature increase rate) of the substrate W. The horizontal axis represents the lamp heating command value, and the vertical axis represents the rate of temperature increase from a predetermined temperature. These diagrams can be considered to express characteristics relating to a predetermined physical quantity as “models”. The heating command values for the lamps a1 to a3 on the horizontal axis are normalized values.
[0046]
Using the temperature characteristics shown in these figures, the heating command values for the lamps a1 to a3 are determined so as to be the desired target values. The characteristic model shown in FIG. 10 and FIG. 11 is obtained by using a heating command value as a variable and using a predetermined physical quantity (temperature, etc.) corresponding to the variable as a function value. Is equivalent to finding its inverse function with. That is, the heating command value corresponding to the predetermined physical quantity is determined based on the characteristic model. And this heating command value is made into 1st heating command value YA. When there is no modeling error and disturbance, a desired target temperature and a target temperature change rate can be achieved only by the first heating command value YA.
[0047]
For example, consider a case where the target temperature T1 (see FIG. 10) is 1000 ° C. From FIG. 10, in order to reach the target temperature of the substrate in the temperature maintaining stage to 1000 (° C.), a value of 0.36 is derived. This value is a standardized value. For example, when the standard value 1 corresponds to 50 (kw), the heating command value 18 (kw) corresponds to the standard value 0.36. Therefore, in this case, 18 (kw) is output as the first heating output value YA based on the FF control law.
[0048]
<Second control rule>
Next, an outline of the second control rule will be described. The second control rule corresponds to a feedback (hereinafter abbreviated as “FB”) control law or a closed loop control law. In FIG. 9, it corresponds to a portion shown as the FB compensator C2. By performing feedback compensation, the controlled variable can be made to follow the target value even when the target value and the measured value of the controlled variable such as the substrate temperature do not match. Here, the deviation between the heating command value corresponding to the target value of the predetermined physical quantity and the heating command value corresponding to the actual measurement value is defined as the second heating command value YB. Thus, the heating command value by feedback compensation is determined using the above characteristic model.
[0049]
For example, when the actual measurement value is 900 (° C.), the standard value 0.3 is derived from FIG. 10, and the heating command value is 15 (kw). In this case, 3 (kw), which is a deviation YB0 between the heating command value 18 (kw) corresponding to the target temperature and the heating command value 15 (kw) corresponding to the actually measured temperature, becomes the second heating command value YB.
[0050]
Here, the determination of the heating command value does not determine the output by multiplying the error between the target value and the actual measurement value by each coefficient parameter of the PID operation as in a feedback control system having a normal PID controller. It should be noted. Since it is not necessary to determine PID parameters, complicated adjustments for determining those parameters are not required. In FIG. 9, the FF compensator C1 and the FB compensator C2 are connected to the characteristic model 62 by dotted lines. This indicates that the determination of the heating command value in these compensators C1 and C2 is performed using the characteristic model 62.
[0051]
Further, in determining the second heating command value YB, as will be described later, a value further corrected by correction using fuzzy reasoning or the like can be used as the second heating command value YB.
[0052]
Then, by adding and synthesizing the second heating command value YB and the first heating command value YA as in Equation 1 below, the heating command value YC is used, and control is performed based on the heating command value. To follow the target temperature.
[0053]
[Expression 1]
YC = YA + YB
As described above, the control system is configured using both the first control rule (FF control law) and the second control rule (FB control law), and the reference output command value YC of the master zone Za is set. Ask.
[0054]
<A4. Determination of heating command value for each lamp in slave zone>
Next, with reference to FIGS. 8 and 12, heating command values for the lamps b1 to b3 included in the slave zone Zb are determined. As described above, the slave zone is controlled not only in the zone Zb but also in other slave zones.
[0055]
FIG. 12 is a conceptual diagram showing how to obtain the heating command values for the lamps b1 to b3 included in the slave zone Zb. 12A shows the positional relationship between the zones Za to Zc and the thermometers 42a, 42b, and 42c. FIG. 12B shows the temperature measurement results Ta and Tb at the representative measurement points Pa and Pb and the target temperature. FIG. 12C shows the heating output values for the lamps a1 to a3, b1 to b3, and c1 to c3.
[0056]
Specifically, first, a deviation E (= Ta−Tb) between the measurement result Ta of the substrate temperature by the thermometer 42a and the measurement result Tb of the substrate temperature by the thermometer 42b is obtained.
[0057]
Then, the heating command value of each of the lamps b1 to b3 included in the slave zone Zb is determined based on the deviation E. This determination is performed using the coefficients k1 to k3. As described above, the coefficients k1 to k3 are values specific to the lamps b1 to b3 belonging to the slave zone Zb, and the lamps b1 to b3 and the representative measurement points Pa corresponding to the master zone Za It is determined according to the relative positional relationship.
[0058]
First, as shown in FIG. 8, a value obtained by multiplying the deviation E by coefficients k1 to k3 individually is obtained as a correction value. By adding and combining this correction value with the reference output command value YC of the master zone Za, the heating command values of the lamps b1 to b3 included in the slave zone Zb are obtained. As shown in FIG. 12, (YC + k1 × E) is calculated as the heating command value for the lamp b1. Similarly, (YC + k2 × E) is calculated as the heating command value for the lamp b2, and (YC + k3 × E) is calculated for the lamp b3.
[0059]
Here, the coefficients k1 to k3 are values reflecting the virtual temperature distribution indicated by the broken line in FIG. 12A, and the representative measurement point Pa by the thermometer 42a and the representative measurement point Pb by the thermometer 42b. It can be determined as a value that interpolates the temperature distribution between two points. For example, the temperature change between two points can be interpolated as a curved distribution as shown by a broken line in FIG. 12A, or can be interpolated as a linear distribution.
[0060]
The temperature distribution is estimated by such interpolation, and the master zone Za and the slave zone Zb on the substrate W are determined according to the relative positional relationship of the lamps b1 to b3 from the position of the representative measurement point Pa corresponding to the master zone Za. The heating command value for each of the lamps b1 to b3 in the slave zone Zb that makes the temperature distribution uniform can be obtained. The same applies to other slave zones.
[0061]
For example, at each position of each of the lamps b1 to b3 in the slave zone Zb, the farther from the representative measurement point Pa corresponding to the master zone Za, the more the deviation from the temperature measurement result at the representative measurement point Pa corresponding to the master zone Za is. In this case, a value satisfying the magnitude relationship of k1> k2> k3 can be set as the magnitude of the values of the coefficients k1 to k3. These coefficients k1 to k3 can be made to depend on the actual temperature deviation E, but can also be made to depend only on the general tendency of the spatial temperature distribution. If importance is attached to the simplicity and high speed of control, it is preferable to adopt the latter method, in which case these coefficients k1 to k3 correspond to the lamps b1 to b3 and the master zone Za in each slave zone Zb. As a value that depends only on the relative positional relationship with the representative measurement point Pa, the value can be a fixed value. At this time, the values of these coefficients k1 to k3 are determined prior to the actual control operation and stored in the memory in the heating command value generation unit 50.
[0062]
Thus, the heating command values of the lamps b1 to b3 in the slave zone Zb can be obtained using the coefficients k1 to k3 reflecting the temperature change tendency.
[0063]
<A5. Compensation of applied power>
By the way, in the above method, the reference output command value YC of the lamps a1 to a3 included in the master zone Za serving as a reference is set as a reference value, and the lamps b1 to b3 included in the slave zone Zb with respect to the reference value YC. The heating command value is changed. In this case, the temperature of the representative measurement point Pa on the substrate W corresponding to the master zone Za may be affected by the heating of the lamps b1 to b3 included in the slave zone Zb. For example, when the heating command value calculated by the above method is larger in the heating command value of the lamps b1 to b3 in the slave zone Zb than the heating command value of the lamps a1 to a3 in the master zone Za, the master zone At the representative measurement point Pa on the substrate W corresponding to Za, the temperature may be higher than the target value. This is based on the fact that each point on the substrate below the master zone Za is also heated by the lamps b1 to b3 in the slave zone Zb, and the temperature rise due to the heating appears as a temperature measurement result at the temperature fixed point Pa.
[0064]
Therefore, it is preferable to compensate the heating command value of each lamp by the following method. Here, the sum of the heating command values of all the lamps obtained by the above method (that is, the sum of the heating command values calculated for each lamp belonging to the master zone Za and each lamp belonging to the slave zone), and the master zone Za Is compared with the sum of output command values in a hypothetical case in which the reference output command value YC is commonly given to all the lamps (a value corresponding to the product of the heating command value for each lamp multiplied by the total number of lamps), A method for compensating each heating command value by correcting the heating command value calculated for each lamp belonging to the master zone Za and each lamp belonging to the slave zone according to the ratio between the two will be described. For example, when the heating command value of the slave zone is larger than the heating command value of the master zone, the total output of a plurality of lamps is suppressed as a whole, thereby preventing the temperature rise of the substrate at the representative measurement point Pa It is.
[0065]
Therefore, first, the sum Y of the heating command values Yi (i = 1, 2,..., N) of all the lamps Li obtained by the above method is obtained by the following formula 2. Here, N is the total number of lamps, and this sum Y is the sum of all lamps regardless of whether they belong to the master zone or the slave zone, and the lamp LPi represents the i-th lamp. Yes. In the case of FIG. 1, N = 3 × 7 = 21, and 21 lamps 32 correspond to the lamps LPi (i = 1, 2,..., 21). Hereinafter, all the lamps Li (i = 1, 2,..., N) are denoted as lamps {Li}.
[0066]
[Expression 2]
Y = ΣYi
In Equation 2, Σ means the sum of i (i = 1, 2,..., N).
[0067]
Further, as shown in Expression 3, a value obtained by multiplying the master zone reference output command value YC by N, which is the total number of lamps, is obtained as a virtual reference output total amount Y ′.
[0068]
[Equation 3]
Y ′ = YC × N
Then, a coefficient ks that satisfies the following equation 4 is obtained.
[0069]
[Expression 4]
Y ′ = ks × Y
The coefficient ks is a factor representing the relationship between the values Y and Y ′. In other words, the ratio between the sum Y of the heating command values for all the lamps and the reference output sum Y ′ is evaluated by the coefficient ks.
[0070]
Then, a value obtained by multiplying the heating command value for each lamp {Li} obtained by the master-slave system by the coefficient ks is obtained as a new heating command value for each lamp {Li}, and the new lamp {Li} The heating command value is output to each lamp {Li} as the final heating command value. Thereby, the influence which the output of the lamp | ramp of a slave zone has on the temperature of the representative measurement point Pa corresponding to a master zone can be relieved.
[0071]
<B. Second Embodiment>
The substrate heat treatment apparatus according to the second embodiment is different from the substrate heat treatment apparatus according to the first embodiment in the processing content performed by the heating command value generation unit 50 in FIG. It is the same.
[0072]
As described above, the first embodiment employs the master-slave method to perform control so as to adjust the temperature distribution of the substrate. On the other hand, in the second embodiment, a temperature distribution adjustment method different from the first embodiment, that is, a method of generating a unique reference output command value for each zone is adopted.
[0073]
FIG. 13 is a schematic conceptual diagram of a control method according to the second embodiment. In this figure, Za and Zb are used as symbols representatively representing a plurality of adjacent or continuous zones. However, in the second embodiment, there is no distinction between a master zone and a slave zone. Therefore, the zones Za and Zb are equal to each other.
[0074]
First, the reference output command value YCa for the zone Za and the reference output command value YCb for the zone Zb are generated by the compensators Ca and Cb, respectively. Each reference output command value YCa, YCb can be obtained in the same manner as the reference output command value of each lamp in the master zone in the first embodiment.
[0075]
Next, heating command values for the lamps a1 to a3 and b1 to b3 are obtained in the zones Za and Zb. FIG. 14 is a conceptual diagram showing how to obtain the heating command value of each lamp included in each zone Za, Zb, and corresponds to FIG. 12 of the first embodiment. Note that the illustration of the lamp is omitted. Hereinafter, with reference to FIG. 14, the case where the heating command values of the lamps b <b> 1 to b <b> 3 included in the zone Zb will be described, but the same applies to other zones.
[0076]
After the standard output command values YCa and YCb are obtained, the standard output command value YCb of the zone Zb (hereinafter “first zone”) and the reference zone Za (“second zone”) adjacent to the first zone Zb are obtained. A deviation Eab = (YCa−YCb) from the reference output command value YCa is calculated, and a value obtained by multiplying the deviation Eab by predetermined coefficients k1b to k3b (see FIG. 13) of the lamps b1 to b3. Is calculated as a correction value. A value obtained by adding and combining these correction values to the reference output command value YCb of the first zone Zb is obtained as the final heating command value Y. For example, the heating command value Y of the first lamp b1 is obtained by the following formula 5.
[0077]
[Equation 5]
Y = YCb + k1b × (YCa−YCb)
The coefficients k1b to k3b can be determined according to the relative positional relationship between the lamps b1 to b3 belonging to the zone Zb and the representative measurement points Pa and Pb. These coefficients k1b to k3b are values determined in consideration of the influence of the lamps b1 to b3 on the temperature measurement result at the representative measurement point Pb. The value after the correction according to the temperature distribution on the substrate W is set as a heating command value to the lamps b1 to b3. Thus, the heating command value for each of the lamps b1 to b3 included in at least the zone Zb among the plurality of lamps corresponds to the representative measurement point Pb corresponding to the zone Zb to which the lamps b1 to b3 belong and the adjacent zone Za. It is generated based on a predetermined heating control rule considering the temperature measurement results at the two representative measurement points Pa.
[0078]
Similarly, heating command values for the lamps a1 to a3 and the like can be obtained. Thus, the temperature distribution on the substrate W can be made uniform by obtaining the respective heating command values for all N lamps.
[0079]
<C. Third Embodiment>
The third embodiment is an example in which the present invention is applied when the same lamp belongs to M different zones (M is an integer of 2 or more).
[0080]
FIG. 15 is a schematic conceptual diagram of a control method according to the third embodiment. The plurality of lamps L <b> 1 to L <b> 11 are divided into a plurality of zones Za, Zb, and Zc and are disposed at substantially equal intervals at positions facing the substrate W. In FIG. 15, five lamps belong to each of the zones Za, Zb, and Zc, and two specific lamps L4 and L5 on one end side of the central zone Za belong to the adjacent zone Zb, Moreover, the case where the two specific lamps L7 and L8 on the other end side of the central zone Za belong to the adjacent zone Zc is shown. In this example, since each of the specific lamps L4, L5, L7, and L8 is included in two zones, M = 2. FIG. 16 is a conceptual diagram showing how to obtain the heating command value of each lamp included in each zone, and corresponds to FIG. 14 of the second embodiment. Hereinafter, these FIG. 15 and FIG. 16 are referred.
[0081]
Also in the third embodiment, as in the second embodiment, first, reference output command values for the respective zones Za, Zb, and Zc are obtained. This reference output command value is obtained by a control law unique to each zone. For example, the method of the second embodiment can be used to obtain the reference output command value. That is, for the lamps L1 to L5, the reference output command value YCb is obtained by the compensator Cb based on the measurement result of the thermometer 42b. For the lamps L4 to L8, a reference output command value YCa is obtained by the compensator Ca based on the temperature measurement result of the thermometer 42a.
[0082]
Among the reference output command values obtained in this way, the reference output command values of the lamps L1, L2, L3, L6, L9, L10, and L11 each belonging to only one zone are the same as in the second embodiment. Each final heating command value is obtained by this method.
[0083]
On the other hand, for the specific lamps L4, L5, L7, and L8 each belonging to two zones overlappingly, the reference output command values obtained in each of the M zones to which the zone belongs are given weights. Additive synthesis. For example, the heating command value Y4 for the specific lamp L4 belonging to both the zones Za and Zb is expressed by the following equation 6 using the reference output command values YCa and YCb of both zones Za and Zb using the weighting factors ka4 and kb4. Thus, it can be calculated by weighted synthesis (specifically, weighted addition synthesis).
[0084]
[Formula 6]
Y4 = ka4 × YCa + kb4 × YCb
Preferably, these coefficients ka4 and kb4 are
[0085]
[Expression 7]
ka4 + kb4 = 1
Standardize as follows.
[0086]
Specific values of the weighting coefficients ka4 and kb4 in the specific lamp L4 are the relative positions of the representative measurement points Pa and Pb corresponding to the two zones Za and Zb to which the specific lamp L4 belongs and the lamp L4. Predetermined based on the relationship. For example, when the lamps L1 to L11 are arranged at equal intervals ΔD in the example of FIG. 15, the specific lamp L4 is separated from the representative measurement point Pb by (1 × ΔD) in one zone Zb. The other zone Za is separated from the representative measurement point Pa by (2 × ΔD). Therefore, the specific lamp L4 weights the reference output command value YCb in one zone Zb and the reference output command value YCa in the other zone Za at a ratio of 2: 1 corresponding to the inverse ratio of the distance ratio 1: 2. If the heating command value of the lamp L4 is obtained by the addition synthesis, the temperature measurement results in the zones Za and Zb can be appropriately synthesized. Accordingly, the coefficients ka4 and kb4 in this case are defined as normalized values such as ka4 = 2/3 and kb4 = 1/3.
[0087]
Similarly, the heating command value for the specific lamp L5 belonging to both the zones Za and Zb is also added using the reference output command values YCa and YCb of both zones using the coefficients ka5 = 1/3 and kb5 = 1/3. It can be calculated by synthesis.
[0088]
In general, for specific lamps Ld belonging to M zones Zj (j = 1 to M), when the distance to each representative measurement point Pj corresponding to these M zones Zj is Ddj,
[0089]
[Equation 8]
kjd = Ddj / ΣDdm
(However, in this equation 8, Σ is the sum of m over M zones belonging to each other)
The coefficient kjd may be determined as follows, and the heating command value Yd for the specific lamp Ld is calculated using the coefficient kjd determined as described above.
[0090]
[Equation 9]
Yd = Σkjd × YCj
(However, in this equation 9, Σ is the sum of j over M zones belonging to each other)
You can get like that. Here, YCj is a reference output command value for the zone Zj, and is a value reflecting the temperature measurement result at the representative measurement point Pj corresponding to the zone Zj. As described above, the heating command value for at least the specific lamp Ld among the plurality of lamps is the temperature at M representative measurement points Pj (j = 1 to M) corresponding to the M zones to which the specific lamp Ld belongs. It is generated based on a predetermined heating control rule considering the measurement result.
[0091]
<D. Other variations>
<D1. Reference output command value-1>
The method of obtaining each reference output command value in the above embodiment is not limited to the above method. For example, as described above, fuzzy inference can be used when obtaining the second heating command value YB by the feedback compensator C2.
[0092]
Here, a detailed description will be given of a case where a value obtained by further correcting the second heating command value YB obtained above using a correction coefficient α based on fuzzy inference is obtained as a new second heating command value YB. This makes it possible to perform control with higher accuracy. In the following, for explanation, the second heating command value YB obtained in the above embodiment is replaced with a value YB0.
[0093]
A value obtained by adding a value obtained by multiplying the value YB0 by a correction coefficient α based on fuzzy inference is defined as YB1. At this time, the value YB1 is expressed by the following Expression 10 or Expression 11.
[0094]
[Expression 10]
YB1 = YB0 + α × YB0
[0095]
## EQU11 ##
YB1 = β × YB0, where β = 1 + α
Here, how to obtain the correction coefficient α based on fuzzy inference will be described.
[0096]
As an example, a case will be described in which the control in the temperature rising stage is performed using a fuzzy rule in which the deviation e1 and the deviation e2 are taken into the antecedent part. Here, the deviation e1 is a deviation between the output command value corresponding to the target temperature and the output command value corresponding to the actually measured temperature, and the deviation e2 is the output command value corresponding to the target temperature rising rate and the actually measured temperature rising speed. Deviation from the corresponding output command value. These output command values can be obtained based on the “characteristic model” shown in FIGS. The temperature raising step refers to a step of raising the temperature of the substrate to a predetermined temperature by heating the lamp, and corresponds to the time t0 to the time t10 in FIGS.
[0097]
The following three rules are used as fuzzy rules.
[0098]
(Rule 1): When e1 is positive and e2 is positive and large, the output is increased.
[0099]
(Rule 2): When e1 is about 0 and e2 is also about 0, the output is maintained.
[0100]
(Rule 3): When e1 is positive and e2 is negative and large, the output is reduced.
[0101]
Here, the values of e1 and e2 are normalized, but in practice, they can be scaled to represent appropriate values.
[0102]
FIG. 17A shows membership functions of the antecedent part and the consequent part of Rule 1. In FIG. 17 (a), the two graphs on the left represent the membership function of the antecedent part, and the graph on the right represents the membership function of the consequent part. Similarly, FIG. 17 (b) and FIG. 17 (c) show the membership functions of the antecedent part and the consequent part of rule 2 and rule 3, respectively.
[0103]
The case where fuzzy calculation is performed by the “max-min centroid method” will be described with reference to these drawings. Here, it is assumed that the deviation e1 and the deviation e2 at a certain time are e1 = 0.4 and e2 = −0.2, respectively.
[0104]
First, the degree of the antecedent part based on rule 1 is determined. When e1 = 0.4, the degree is +0.8 from the membership function a11. Further, when e2 = −0.2, the degree is 0 based on the membership function a12. Therefore, taking the smaller value, the combined result of “degree” is zero.
[0105]
Next, the degree of the antecedent part based on rule 2 is determined. When e1 = 0.4, the degree is +0.2 from the membership function a21. When e2 = −0.2, the degree is 0.6 based on the membership function a22. Therefore, taking the smaller value, the synthesis result of “degree” is 0.2.
[0106]
Then, the degree of the antecedent part based on the rule 3 is determined. When e1 = 0.4, the degree is +0.8 from the membership function a31. When e2 = −0.2, the degree is 0.4 based on the membership function a32. Therefore, taking the smaller value, the combined result of “degree” is 0.4.
[0107]
Next, the area of the trapezoidal part formed by cutting the membership function of the consequent part of each rule with a straight line representing the value of the synthesis result of “degree” in each rule is superimposed. The center of gravity of the superimposed figure is obtained in consideration of the weighting for each rule. For example, the weight w in this weighting can be set as follows for each rule.
[0108]
(1) For Rule 1: w = 0.5
(2) For rule 2: w = 1.0
(3) Regarding rule 3: w = 0.5
FIG. 18 is a diagram illustrating that the result of the consequent part is obtained by superimposing the trapezoidal figures based on each rule to obtain the center of gravity of the composite figure. The center of gravity of the figure of the trapezoid D2 corresponding to the rule 2 and the trapezoid D3 corresponding to the rule 3 is obtained in consideration of weighting. In this case, -0.25 is obtained as a result. This value is the correction coefficient α. Therefore, if this correction coefficient α is used, the value YB1 is calculated based on the above-described formula 10.
[0109]
The value YB1 obtained by adding correction based on fuzzy reasoning as described above can be used as a new second heating command value YB. With respect to the new second heating command value YB, a heating command value YC expressed by the equation 1 can be obtained, and this value YC can be obtained as a reference output command value. By controlling based on this reference output command value, effects such as suppression of overshoot can be obtained.
[0110]
<D2. Reference output command value-2>
Alternatively, the reference output command value can be obtained by setting the value YB1 obtained by further correction based on fuzzy inference as a new second heating command value YB. For example, the accumulated value YB2 obtained by adding the value YB1 at each time with respect to time can be calculated, and the value added to the value YB1 can be used as the second heating command value YB. The value YB2 is expressed by the following formula.
[0111]
[Expression 12]
YB2 = ΣYB1 (t)
Here, Σ means the sum of time, and YB2 is obtained by adding YB1 (t) at each time t from time t0 to the current time. Here, YB1 (t) is specified to emphasize that the value YB1 is a function of time t, but other values that do not specify that the value YB1 is a function of time, for example, YA, YB , YC, YB0 and YB2 are also functions of time.
[0112]
This value YB2 corresponds to the I (integration) operation in the PID operation of feedback control. By adding the value YB2 to the value YB1, it is possible to prevent the occurrence of offset and improve the tracking performance. In this case, the new second heating command value YB is expressed by the following equation.
[0113]
[Formula 13]
YB = YB1 + YB2
Based on the above formula 1, the heating command value YC is obtained as a reference output command value for the new second heating command value YB, and the heating control is performed based on the value YC, so that the target temperature and the target temperature rise Control that follows the speed with higher accuracy can be realized.
[0114]
<D3. Other>
In the above embodiment, the fact that the in-plane temperature distribution of the substrate W becomes almost rotationally symmetric by the rotation of the substrate W is used, but the present invention is not limited to this, and even when the substrate does not rotate. Applicable. In that case, more thermometers may be arranged at appropriate positions corresponding to each zone.
[0115]
When the lamps 32 are arranged in two directions as shown in FIG. 4, for example, as shown in FIG. 19, the matrix zone Zx-y (x, y = 1, 2,..., N: n is 2 Can be defined. At this time, each of the lamps 32 extends over a plurality of zones in the column direction or the row direction. Further, black circles in FIG. 19 indicate representative measurement points corresponding to the respective zones Zxy. In such an apparatus configuration in which the substrate does not rotate in this case, for example, for the lamp 32a, the reference output command value calculated based on the temperature measurement results in the zones Z1-1, Z2-1, and Z3-1 has a relatively large weight. Including the reference output command value calculated from the temperature measurement results in zones Z1-2, Z2-2, and Z3-2 with a medium weight, and in zones Z1-3, Z2-3, and Z3-3 The reference output command values calculated based on the temperature measurement results may be added, synthesized, or weighted averaged so as to include a relatively small weight.
[0116]
When the substrate is rotated, zone division is performed only in one specific direction (for example, the row direction arrangement of the lamps), and the present invention is applied to such a band-like zone arrangement in the other direction. A predetermined heating command value may be given to the lamp arrangement.
[0117]
In the present invention, regarding the heating command value of at least some of the plurality of lamps, if the temperature measurement results at two or more representative measurement points including the representative measurement points corresponding to the zone to which the lamp belongs are considered. However, if the number of lamps is small or the number of representative measurement points is small, the temperature measurement results at all the representative measurement points may be taken into account. A relative positional relationship can also be considered.
[0118]
【The invention's effect】
  As described above, according to the substrate heat treatment apparatus according to any one of claims 1 to 6, the heating command values for at least some of the plurality of lamps are set to the representative measurement points corresponding to the zones to which the lamps belong. Of temperature measurement at two or more representative measurement points includingIn response to theGenerate. Therefore, the lamp heating command value is finely adjusted to reflect the measurement results of two or more representative measurement points on the substrate, and the temperature distribution on the substrate can be finely controlled.
[0119]
  Especially claims1 to 3According to the invention, an appropriate representative zone is set as the main zone in accordance with the shape of the substrate and the arrangement characteristics of the heating means, and the main zoneAnd positionIn relationOn the basis ofSince temperature control is performed in other zones, if the heating control rule in the main zone is adjusted, the temperature control in other zones is adjusted accordingly and the uniformity of heating is ensured. is there.
[0120]
  Claims3In particular, when the heating command value for the lamps in the slave zone is determined relative to the main zone, the heat interference from the heat of the lamps in the slave zone reaches the substrate area of the main zone. The influence can be prevented.
[0121]
Further, in the invention of claim 6, even when zoning is performed so that a specific lamp belongs to a plurality of zones (M zones), the control is performed in consideration of such an arrangement relationship. Sufficient uniformity of heating can be secured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a lower part of a substrate support part 20 in the heat treatment apparatus 1;
FIG. 3 is a diagram schematically showing zones Z1 to Z4 and measurement positions of thermometers 421 to 424 corresponding to the zones Z1 to Z4.
FIG. 4 is a diagram illustrating a two-directional arrangement of lamps.
5 is a diagram showing a schematic diagram of a control unit 100. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a target temperature curve.
FIG. 7 is a diagram illustrating a target temperature change rate curve.
FIG. 8 is a schematic functional block diagram of a temperature distribution control system based on a master-slave method.
FIG. 9 is a diagram illustrating a control block diagram of a master zone.
FIG. 10 is a diagram illustrating a characteristic model related to a substrate temperature.
FIG. 11 is a diagram illustrating a characteristic model related to a substrate temperature change rate (temperature increase rate).
FIG. 12 is a conceptual diagram showing how to obtain a heating command value for each lamp.
FIG. 13 is a schematic conceptual diagram showing a control method of the second embodiment.
FIG. 14 is a conceptual diagram showing how to obtain a heating command value for each lamp.
FIG. 15 is a schematic conceptual diagram illustrating a control method according to a third embodiment.
FIG. 16 is a conceptual diagram showing how to obtain a heating command value for each lamp.
FIG. 17 is a diagram illustrating membership functions of an antecedent part and a consequent part of each fuzzy rule.
FIG. 18 is a diagram for explaining a synthesis result of a consequent part by a combination of fuzzy rules.
FIG. 19 is a diagram showing an example of zoning in the case of the lamp arrangement of FIG.
[Explanation of symbols]
1 Substrate heat treatment equipment
10 chambers
20 Substrate support
30 Substrate heating unit
40 Temperature measurement unit
421-424, 42a, 42b thermometer
50 Heating command value generator
60 Temperature characteristics storage
70 Target value generator
100 control unit
W substrate
t hours
T temperature
V Heating rate
E Temperature deviation
Za, Zb, Zc zones
b1, b2, b3 lamp

Claims (6)

基板に熱処理を行う装置であって、
複数のゾーンに区分されて配設された複数のランプによって基板を加熱する加熱手段と、
前記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の代表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段と、
前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプについての加熱指令値を生成する加熱指令値生成手段と、
を備え
前記複数のゾーンは、主ゾーンと従ゾーンとを有し、
前記複数の温度測定手段は、前記主ゾーンに対応する基板上の代表測定点における温度を測定する主測定手段と、前記従ゾーンに対応する基板上の代表測定点における温度を測定する従測定手段とを有し、
前記加熱指令値生成手段は、前記主ゾーンの基準出力指令値を前記主測定手段の測定結果に基づいて算出し、前記主測定手段による測定結果と前記従測定手段による測定結果との偏差を求め、当該偏差に対して前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾーンに属する各ランプとの位置関係に応じて決定される係数を乗じた値を修正値として求め、前記主ゾーンの基準出力指令値と前記修正値とを合成することによって、前記従ゾーンに含まれる各ランプの前記加熱指令値を決定する、
ことを特徴とする基板熱処理装置。
An apparatus for performing a heat treatment on a substrate,
Heating means for heating the substrate by a plurality of lamps arranged in a plurality of zones;
A plurality of temperature measuring means for measuring temperatures at a plurality of representative measurement points on the substrate corresponding to each of the plurality of zones;
A heating command value generation means that generates a heating command value for at least a portion of the lamp of the plurality of lamps,
Equipped with a,
The plurality of zones have a main zone and a sub zone,
The plurality of temperature measuring means includes a main measuring means for measuring a temperature at a representative measuring point on the substrate corresponding to the main zone, and a slave measuring means for measuring a temperature at a representative measuring point on the substrate corresponding to the slave zone. And
The heating command value generation means calculates a reference output command value of the main zone based on the measurement result of the main measurement means, and obtains a deviation between the measurement result by the main measurement means and the measurement result by the slave measurement means. A value obtained by multiplying the deviation by a coefficient determined according to the positional relationship between the representative measurement point corresponding to the main zone and each lamp belonging to the sub-zone is obtained as a correction value, and the reference output of the main zone By combining the command value and the correction value, the heating command value of each lamp included in the slave zone is determined.
A substrate heat treatment apparatus.
請求項1の装置において、
前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾーンに属する各ランプとの位置関係に応じて決定される係数が、前記主ゾーンに対応する代表測定点と前記従ゾーンに対応する代表測定点との間の温度分布を補間することによって決定された値であることを特徴とする基板熱処理装置。
The apparatus of claim 1.
The coefficient determined according to the positional relationship between the representative measurement point corresponding to the main zone and each lamp belonging to the sub-zone is a representative measurement point corresponding to the main zone and a representative measurement point corresponding to the sub-zone. A substrate heat treatment apparatus characterized in that the value is determined by interpolating a temperature distribution between the two .
請求項1または請求項2の装置において、
前記加熱指令値生成手段は、
前記主ゾーンに属する各ランプと前記従ゾーンに属する各ランプとについて算出されたそれぞれの加熱指令値の総和と、前記主ゾーンに属する各ランプへの加熱指令値に前記複数のランプのランプ総数を乗じた積に相当する値との比に応じて、前記主ゾーンに属する各ランプと前記従ゾーンに属する各ランプとについてそれぞれ算出された加熱指令値を修正する手段、
を有することを特徴とする基板熱処理装置。
The apparatus of claim 1 or claim 2,
The heating command value generating means
The total number of heating command values calculated for each lamp belonging to the main zone and each lamp belonging to the sub-zone, and the total number of lamps of the plurality of lamps to the heating command value for each lamp belonging to the main zone Means for correcting heating command values calculated for each lamp belonging to the main zone and each lamp belonging to the sub-zone according to a ratio to a value corresponding to the product multiplied;
Substrate heat treatment apparatus characterized by having a.
基板に熱処理を行う装置であって、
複数のゾーンに区分されて配設された複数のランプによって基板を加熱する加熱手段と、
前記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の代表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段と、
前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプについての加熱指令値を生成する加熱指令値生成手段と、
を備え、
前記加熱指令値生成手段は、
前記複数のゾーンのそれぞれにおける各ランプの基準出力指令値を前記複数のゾーンのそれぞれに対応する前記温度測定手段の測定結果に基づいて算出する手段と、
互いに隣接する第1と第2のゾーンのそれぞれの基準出力指令値の偏差に対して、前記第2のゾーンに対応する代表測定点と前記第1のゾーン内の各ランプとの位置関係に応 じて決定される各係数を乗じた値を修正値として求め、前記第1のゾーンの基準出力指令値と前記修正値とを合成することによって、前記第1のゾーンに含まれる各ランプの加熱指令値を決定する手段と、
を有することを特徴とする基板熱処理装置。
An apparatus for performing a heat treatment on a substrate,
Heating means for heating the substrate by a plurality of lamps arranged in a plurality of zones;
A plurality of temperature measuring means for measuring temperatures at a plurality of representative measurement points on the substrate corresponding to each of the plurality of zones;
Heating command value generating means for generating a heating command value for at least some of the plurality of lamps;
With
The heating command value generating means
Means for calculating a reference output command value of each lamp in each of the plurality of zones based on a measurement result of the temperature measuring means corresponding to each of the plurality of zones;
The deviation between the reference output command values of the first and second zones adjacent to each other corresponds to the positional relationship between the representative measurement point corresponding to the second zone and each lamp in the first zone. A value obtained by multiplying each coefficient determined in the same time is obtained as a correction value, and the reference output command value of the first zone and the correction value are combined to heat each lamp included in the first zone. Means for determining the command value;
A substrate heat treatment apparatus comprising:
請求項の装置において、
前記第2のゾーンに対応する代表測定点と前記第1のゾーン内の各ランプとの位置関係に応じて決定される各係数が、前記第1のゾーンに対応する代表測定点と前記第2のゾーンに対応する代表測定点との間の温度分布を補間することによって決定された値であることを特徴とする基板熱処理装置。
The apparatus of claim 4 .
Each coefficient determined in accordance with the positional relationship between the representative measurement point corresponding to the second zone and each lamp in the first zone has a representative measurement point corresponding to the first zone and the second A substrate heat treatment apparatus characterized in that it is a value determined by interpolating a temperature distribution between representative measurement points corresponding to the zones of the above .
基板に熱処理を行う装置であって、
複数のゾーンに区分されて配設された複数のランプによって基板を加熱する加熱手段と、
前記複数のゾーンのそれぞれに対応する基板上の複数の代表測定点における温度を測定する複数の温度測定手段と、
前記複数のランプのうちの少なくとも一部のランプについての加熱指令値を生成する加熱指令値生成手段と、
を備え、
前記複数のランプには、重複してM個のゾーン(Mは2以上の整数)に属するように区分された特定ランプが含まれており、
前記加熱指令値生成手段は、
記M個のゾーンのそれぞれにおける各ランプの基準出力指令値を前記M個のゾーンのそれぞれに対応する前記温度測定手段の測定結果に基づいて算出する手段と、
前記M個のゾーンのそれぞれに対応する代表測定点と前記特定ランプとの位置関係に応じて決定される重み付け係数を用いて、前記M個のゾーンのそれぞれにおける前記基準出力指令値を加重合成し、それによって前記特定ランプの加熱指令値を決定する手段と、
を有することを特徴とする基板熱処理装置。
An apparatus for performing a heat treatment on a substrate,
Heating means for heating the substrate by a plurality of lamps arranged in a plurality of zones;
A plurality of temperature measuring means for measuring temperatures at a plurality of representative measurement points on the substrate corresponding to each of the plurality of zones;
Heating command value generating means for generating a heating command value for at least some of the plurality of lamps;
With
The plurality of lamps include specific lamps that are divided and belong to M zones (M is an integer of 2 or more),
The heating command value generating means
Means for calculating on the basis of the reference output command value of each lamp in each of the previous SL M number of zones on a measurement result of the temperature measuring means corresponding to each of the M zone,
Using a weighting coefficient determined in accordance with the position relationship between the specific lamp a representative measurement point corresponding to each of the M zones, weighted synthesizing the reference output command value at each of the M zones Means for determining the heating command value of the specific lamp, thereby
A substrate heat treatment apparatus comprising:
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JP2002246318A (en) * 2001-02-16 2002-08-30 Tokyo Electron Ltd Heat treating method and heat treating device
KR100839679B1 (en) * 2001-02-16 2008-06-19 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Sheet-type treating device
JP2002367914A (en) * 2001-06-11 2002-12-20 Tokyo Electron Ltd Heat treatment device
US6570137B1 (en) * 2002-03-04 2003-05-27 Applied Materials, Inc. System and method for lamp split zone control
JP2005079336A (en) * 2003-08-29 2005-03-24 Toshiba Corp Heat treatment apparatus, heat treatment method and method for manufacturing semiconductor device
JP4623705B2 (en) * 2004-03-26 2011-02-02 大日本スクリーン製造株式会社 How to determine the output when heating the substrate
JP4758716B2 (en) * 2005-09-16 2011-08-31 株式会社タムラ製作所 Control method of heating device
JP5562529B2 (en) * 2008-04-17 2014-07-30 大日本スクリーン製造株式会社 Heat treatment equipment
JP6307347B2 (en) * 2014-05-19 2018-04-04 株式会社Kelk Semiconductor wafer temperature controller
KR101605717B1 (en) 2014-07-16 2016-03-23 세메스 주식회사 Apparatus and method for treating substrate
US10157761B2 (en) 2016-08-17 2018-12-18 Kelk Ltd. Temperature controller of semiconductor wafer

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