JP5510991B2 - 半導体製造装置及び基板処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板を処理する基板処理方法及び半導体製造装置に関し、
特に、熱処理装置に具備される基板近傍の温度を測定する熱電対において、複数の熱電対
を基板の円周方向に設置し、複数の熱電対の検出した値に基づき制御することにより基板
円周方向の温度差を改善する基板処理装置及び半導体製造装置に関する。
さらに、複数の熱電対に対して補正値を適用することで、複数の熱電対の一つに不良が
発生しても、不良の発生した熱電対の補正値から、その熱電対が検出するであろう温度を
予測し、制御を継続する基板処理装置及び半導体製造装置に関する。

例えば、特許文献１は、基板の加熱温度を所定時間内に変化させたときに発生する基板
端部の温度と中心部の温度との偏差と、基板端部の温度と中心部の温度との定常偏差とを
用いて、所望の平均温度偏差Ｍを実現するための変化温度量Ｎを求め、基板に対する加熱
温度を制御して、基板に形成される膜厚を均一にする基板処理装置を開示する。
しかしながら、所望の平均温度偏差Ｍを実現しても、基板に形成される膜厚の均一性に
限度があった。

また、半導体製造装置であって、炉内の温度を検出するために、複数の温度センサ（温
度検出部、熱電対）を、例えば石英からなり、例えば長筒形状の炉内に設置して、炉内の
温度を検出し、検出された温度に基づき、温度制御装置を用い、例えば炉内が上位のコン
トローラから指示された設定温度になるように制御する技術が知られている。

また、半導体製造装置では、例えば、ヒータの設置誤差によるヒータ素線と炉との距離
、半導体製造装置が有するいわゆるインナチューブ、アウタチューブ等の石英からなる部
材の取り付け誤差、いわゆるボートの柱による温度特性の変化等を原因とし、炉内の基板
に円周方向に温度差が生じることがあり、このような温度差を軽減させるためにボートを
回転させる機構を有する技術が知られている。
しかしながら、このような半導体製造装置では、基板の円周方向の一部しか温度を検出
することができないことを原因として、基板の円周方向の温度差を改善することができな
いことがあった。

また、従来の半導体製造装置では、複数の温度センサのうちの１つにでも不良が発生す
ると、基板の温度制御を行うことが困難であり、基板膜質が不良となる可能性が高く、又
、装置稼働率が悪化する為、基板処理を継続して行うことができないことがあるとの問題
点があった。

国際公開第２００５／００８７５５号パンフレット

本発明は、基板の円周方向温度差を軽減することができ、また、温度センサに不良が生
じても継続して基板の処理を行うことができる半導体製造装置及び基板処理方法を提供す
ることを目的としている。

本発明の第１の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室を加熱する
加熱装置と、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路と、前記冷却ガ
ス流路内に冷却装置により冷却ガスを流すに際し、前記冷却ガス流路の下流側で前記冷却
ガス流路と連通する冷却ガス排気路内の圧力値を検出する圧力検出器と、前記加熱装置及
び前記冷却装置を制御して基板を処理する制御部と、を有し、前記制御部は、基板中心部
の状態を検出する第１の温度検出部の測定値と、基板周縁部の状態を検出する同じ高さに
位置する複数の第２の温度検出部の測定値の平均値とを予め取得して、該取得した測定値
に基づき、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御する半導体製造装置にある。

また、本発明の第２の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室を加
熱する加熱装置と、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路と、前記
冷却ガス流路における圧力値を測定する圧力検出器と、基板の温度を検出する温度検出部
と、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する制御部と、を有し、前記制
御部は、基板中心部の温度を検出する第１の温度検出点の測定値と、基板周縁部の温度を
検出する第２の温度検出部の基板円周方向の複数の検出点の測定値の平均値とを予め取得
して、該取得した測定値に基づき、前記加熱装置及び前記冷却装置を制御する半導体製造
装置にある。

また、本発明の第３の特徴とするところは、基板を処理する処理室を加熱装置で加熱し
つつ、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路内に冷却装置により冷
却ガスを流すに際し、前記冷却ガス流路における圧力値に基づいて、制御部により前記加
熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する工程と、予め測定された基板周縁部の
状態を検出する同じ高さに位置する複数の第２の検出部の測定値の平均値と、基板中心部
の状態を検出する第１の検出部の測定値を予め取得して、前記第２の検出部の平均値と前
記第１の検出部の測定値との偏差を求め、前記基板処理工程を行う前に予め記憶された前
記偏差と前記基板処理工程を行う際に求めた偏差とを比較し、前記２つの偏差が異なる場
合には、求めた偏差に基づいて前記冷却ガス流路における圧力補正値を算出し、該圧力補
正値により前記圧力値を補正する工程と、を有する基板処理方法にある。

また、本発明の第４の特徴とするところは、基板中心部の温度を検出する第１の温度検
出点の測定値と、基板周縁部の温度を検出する第２の温度検出部の基板円周方向の複数の
検出点の測定値の平均値とを予め取得して、該取得した測定値に基づいて、基板を処理す
る処理室と加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路における圧力値の圧力補正値を算出
し、該圧力補正値により前記圧力値を補正する工程と、前記処理室を前記加熱装置で加熱
しつつ、前記冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流し、前記補正後の圧力値に基
づいて、制御部により前記加熱装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する工程と、
を有する基板処理方法にある。

また、本発明の第５の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室を加
熱する加熱装置と、前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路と、前記
冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流すに際し、前記冷却ガス流路の下流側で前
記冷却ガス流路と連通する冷却ガス排気路内の圧力値を検出する圧力検出器と、前記加熱
装置及び前記冷却装置を制御して基板を処理する制御部とを有し、前記制御部は、基板中
心部の状態を検出する第１の温度検出部の測定値と、基板周縁部の状態を検出する同じ高
さに位置する複数の第２の温度検出部の測定値の平均値とを予め取得して、前記第１の温
度検出部の測定値と前記第２の温度検出部の平均値との偏差を求め、前記基板処理工程を
行う前に予め記憶された前記偏差と前記基板処理工程を行う際に求めた偏差とを比較し、
前記２つの偏差が異なる場合には、求めた偏差に基づいて前記冷却ガス流路における圧力
補正値を算出し、該圧力補正値により前記圧力値を補正する半導体製造装置にある。

好適には、前記第２の温度検出部は、基板周縁部近傍に配置された複数の温度検出部で
あり、前記第１検出部は、基板を支持する基板保持具間に配置されるか又は前記基板保持
具より上方に配置される若しくは前記基板保持具より下方に配置される温度検出部である
。

また、好適には、前記複数の第２の温度検出部の測定値と設定値との偏差を予め求めて
記憶し、少なくとも前記第２の温度検出部のうち１つの検出体が異常状態になった場合に
は、前記異常状態となった第２の温度検出部で予め求めた前記偏差に基づき、前記平均値
を算出し、該平均値により温度制御を行う。

また、本発明の第６の特徴とするところは、基板の膜均一性を制御する制御システムを
有し、前記制御システムは、基板を処理する処理室を加熱装置で加熱しつつ、前記処理室
と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流すに際
し、前記冷却ガス流路における圧力値に基づいて、制御部により前記加熱装置及び前記冷
却装置を制御して基板を処理する工程と、基板中心部の状態を検出する第１の検出部の測
定値と、予め測定された基板周縁部の状態を検出する同じ高さに位置する複数の第２検出
部の測定値の平均値とを予め取得して、前記第１の検出部の測定値と前記第２の検出部の
平均値との偏差を求め、前記基板処理工程を行う前に予め記憶された前記偏差と前記基板
処理工程を行う際に求めた偏差とを比較し、前記２つの偏差が異なる場合には、求めた偏
差に基づいて前記冷却ガス流路における圧力補正値を算出し、該圧力補正値により前記圧
力値を補正する工程とを有する制御を行う基板処理装置にある。

好適には、前記制御システムは、前記複数の第２の温度検出部の測定値と設定値との偏
差を予め求めて記憶し、少なくとも前記第２の温度検出部のうち１つの検出体が異常状態
になった場合には、前記異常状態となった第２の温度検出部で予め求めた前記偏差に基づ
き、前記平均値を算出し、該平均値により温度制御を行う。

また、本発明の第７の特徴とするところは、ウエハ近傍の温度を検出する複数の熱電対
を有し、前記複数の熱電対はウエハに対して円周方向に設置され、ウエハ円周部の温度差
を改善する熱処理装置にある。

好適には、ウエハ面内温度分布を一定化する方法をプログラム化し、計算機上に実装し
た実装部をさらに有する。

また、本発明の第８の特徴とするところは、ウエハ近傍の温度を検出し、ウエハ近傍に
設置された複数の熱電対と、前記複数の熱電対の補正値を取得し、前記複数の熱電対の中
のいずれかの熱電対に不良が生じた際に、前記複数の熱電対から取得した補正値に基づき
、前記複数の熱電対の中の不良が生じた熱電対の出力を予測し、この予測に基づいて制御
を行う制御部（制御装置）と、を有する熱処理装置にある。

また、好適には、前記制御部（制御装置）は、前記複数の熱電対の中の不良が生じた熱
電対の出力を予測する方向をプログラム化し、計算機上に実装した実装部を有する。

本発明によれば、基板の円周方向温度差を軽減することができ、また、温度センサに不
良が生じても継続して基板の処理を行うことができる半導体製造装置及び基板処理方法を
提供することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１乃至図７には、本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置１０１０が示
されている。

図１に示されるように、半導体製造装置１０１０は、均熱管１０１２を有し、均熱管１
０１２は、例えばＳｉＣ等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞され、下端に開口を有する
円筒状の形状をしている。均熱管１０１２の内側には、反応容器として用いられる反応管
１０１４が設けられている。反応管１０１４は、例えば、石英(ＳｉO２)等の耐熱性材料
からなり下端に開口を有する円筒状の形状を有し、均熱管１０１２内に同心円状に配置さ
れている。

反応管１０１４の下部には、例えば石英からなるガスの供給管１０１６と、排気管１０
１８が連結されている。供給管１０１６には、ガスを導入する導入口が形成された導入部
材１０２０が設けられていて、供給管１０１６、及び導入部材１０２０は、反応管１０１
４下部から、反応管１０１４側部に添って、例えば細管状に立ち上がり、反応管１０１４
の天井部で反応管１０１４内部に到達するようになっている。
また、排気管１０１８は、反応管１０１４に形成された排気口１０２２に接続されてい
る。

供給管１０１６は、反応管１０１４の天井部から反応管１０１４の内部にガスを流し、
反応管１０１４下部に接続された排気管１０１８は、反応管１０１４下部からの排気に用
いられる。反応管１０１４には、導入部材１０２０、供給管１０１６を介して、反応管１
０１４で用いられる処理用のガスが供給されるようになっている。また、ガスの供給管１
０１６には、ガスの流量を制御する流量制御手段として用いられるＭＦＣ（マスフローコ
ントローラ）１０２４、又は図示を省略する水分発生器が接続されている。ＭＦＣ１０２
４は、制御部１２００（制御装置）が備えるガス流量制御部１２０２（ガス流量制御装置
）に接続されていて、ガス流量制御部１２０２によって、供給するガスや水蒸気（Ｈ２O
）の流量が、例えば、予め定められた所定の量に制御される。

制御部１２００は、先述のガス流量制御部１２０２と併せて、温度制御部１２０４（温
度制御装置）、圧力制御部１２０６（圧力制御装置）、及び駆動制御部１２０８（駆動制
御装置）を有している。また、制御部１２００は、上位コントローラ１３００に接続され
ていて、上位コントローラ１３００によって制御される。

排気管１０１８には、圧力調整器として用いられるＡＰＣ１０３０と、圧力検出手段と
して用いられる圧力センサ１０３２とが取り付けられている。ＡＰＣ１０３０は、圧力セ
ンサ１０３２によって検出された圧力に基づいて、反応管１０１４内から流出するガスの
量を制御し、反応管１０１４内を、例えば一定の圧力になるように制御する。

また、反応管１０１４の下端に形成された開口部には、例えば石英からなり、例えば円
板形状を有し、保持体として用いられるベース１０３４が、Ｏリング１０３６を介して取
り付けられている。ベース１０３４は、反応管１０１４に対して着脱が可能であり、反応
管１０１４に装着された状態で、反応管１０１４を気密にシールする。ベース１０３４は
、例えば、略円板形状からなるシールキャップ１０３８の重力方向上向きの面に取り付け
られている。

シールキャップ１０３８には、回転手段として用いられる回転軸１０４０が連結されて
いる。回転軸１０４０は、図示省略する駆動源からの駆動伝達を受けて回転し、保持体と
して用いられる石英キャップ１０４２、基板保持部材として用いられるボート１０４４、
及びボート１０４４に保持され基板にあたるウエハ１４００を回転させる。回転軸１０４
０が回転する速度は、先述の制御部１２００によって制御がなされる。

また、半導体製造装置１０１０は、ボート１０４４を上下方向に移動させるために用い
られるボートエレベータ１０５０を有しており、先述の制御部１２００によって制御がな
される。

反応管１０１４の外周には、加熱手段として用いられるヒータ１０５２が同心円状に配
置されている。ヒータ１０５２は、反応管１０１４内の温度を上位コントローラ１３００
で設定された処理温度にするように、第１の熱電対１０６２、第２の熱電対１０６４、第
３の熱電対１０６６にある温度検出部１０６０（温度検出装置）で検出された温度に基づ
いて、温度制御部１２０４によって制御される。

第１の熱電対１０６２はヒータ１０５２の温度を検出するために用いられ、第２の熱電
対１０６４は均熱管１０１２と反応管１０１４の間の温度を検出するために用いられる。
ここで、第２の熱電対１０６４は、反応管１０１４とボート１０４４との間に設置し、反
応管１０１４内の温度を検出することもできるようにしても良い。
第３の熱電対１０６６は、反応管１０１４とボート１０４４との間に設置され、第２の
熱電対１０６４よりもボート１０４４に近い位置に設置され、よりボート１０４４に近い
位置の温度を検出する。また、第３の熱電対１０６６は、温度安定期における反応管１０
１４内の温度の均一性を測定する用途で使用されている。

図２には、反応管１０１４の周辺の構成が模式的に示されている。
半導体製造装置１０１０は、先述のように温度検出部１０６０を有し、温度検出部１０
６０は、第１の熱電対１０６２、第２の熱電対１０６４、及び第３の熱電対１０６６を備
えている。これらに加え、図２に示すように、温度検出部１０６０は、ウエハ１４００の
略中心部の位置の温度を検出する中心部熱電対１０６８と、ボート１０４４の天井部付近
の温度を検出する天井部熱電対１０７０とを有している。また、半導体製造装置１０１０
に、後述する下部熱電対１０７２（図５参照）を設けても良い。

図３には、中心部熱電対１０６８の詳細な構成の一例が示されている。
図３に示されるように、中心部熱電対１０６８は、第３の熱電対１０６６とほぼ同じ高
さのウエハ１４００の中心部近傍の温度を測定するために、例えば複数箇所がＬ字状に形
成された熱電対であり、温度測定値を出力する。また、中心部熱電対１０６８は、半導体
製造装置１０１０がウエハ１４００の処理を開始する以前に、ウエハ１４００の中心部近
傍の温度を複数箇所で測定し、半導体製造装置１０１０がウエハ１４００の処理を行う場
合には取り外されるようになっている。
中心部熱電対１０６８が、反応管１０１４から取り外すことができるように構成されて
いるため、ボート１０４４を回転させる場合や、ウエハ１４００をボート１０４４に移載
する場合に、中心部熱電対１０６８を取り外すことで、中心部熱電対１０６８が他の部材
に接触することを防止することができる。また、中心部熱電対１０６８は、シールキャッ
プ１０３８に継ぎ手を介在して気密にシールされるようになっている。

図４には、天井部熱電対１０７０の詳細な構成の一例が示されている。
図４に示されるように、天井部熱電対１０７０は、いわゆるＬ字形状を有し、ボート１
０４４の天板の上部に設置され、ボート１０４４の天井部付近の温度を測定する為に用い
られ、温度測定値を出力する。天井部熱電対１０７０は、中心部熱電対１０６８とは異な
り、ボート１０４４の天板より上部に設置される。このため、ボート１０４４のロードあ
るいはアンロード、また、ボート１０４４の回転が可能であるので、半導体製造装置１０
１０がウエハ１４００の処理を行う場合でも、設置したままでボート１０４４の天井部付
近の温度を測定することができる。なお、天井部熱電対１０７０は、中心部熱電対１０６
８と同様に、シールキャップ１０３８に継ぎ手を介在して気密にシールされるようになっ
ている。

図５には、下部熱電対１０７２の詳細な構成の一例が示されている。
図５に示されるように、下部熱電対１０７２は、いわゆるＬ字形状を有し、ボート１０
４４の下部の断熱板間に設置され、ボート１０４４の下部付近の温度を測定する為に用い
られ、温度測定値を出力する。下部熱電対１０７２は、ボート１０４４の下方に複数が設
けられた断熱板のうち、互いに上下方向に隣り合う断熱板の間の位置に設けることに替え
て、複数の断熱板のうち最も上方に位置する断熱板の上方の位置や、複数の断熱板のうち
最も下方に位置する断熱板の下方の位置に設置しても良い。

下部熱電対１０７２は、ボート１０４４と同じくロードあるいはアンロードするので、
半導体製造装置１０１０が、ウエハ１４００の処理を行う場合でも設置したままでボート
１０４４下部付近の温度を測定することができる。なお、下部熱電対１０７２は、シール
キャップ１０３８に継ぎ手を介在して気密にシールされるようになっている。

以上のように構成された半導体製造装置１０１０において、反応管１０１４内で、ウエハ
１４００の酸化、拡散処理がなされる場合の動作の一例を説明する（図１参照）。
まず、ボートエレベータ１０５０によりボート１０４４を下降させる。次に、ボート１
０４４に複数枚のウエハ１４００を保持する。次いで、ヒータ１０５２により加熱し、反
応管１０１４内の温度を予め定められた所定の処理温度にする。

そして、ガスの供給管１０１６に接続されたＭＦＣ１０２４により、予め反応管１０１
４内を不活性ガスで充填しておき、ボートエレベータ１０５０により、ボート１０４４を
上昇させて反応管１０１４内に移し、反応管１０１４の内部温度を所定の処理温度に維持
する。反応管１０１４内を所定の圧力に保った後、回転軸１０４０により、ボート１０４
４及びボート１０４４に保持されているウエハ１４００を回転させる。同時に、ガスの供
給管１０１６から処理用のガスを供給するか、又は水分発生器（不図示）から水蒸気を供
給する。供給されたガスは、反応管１０１４を下降し、ウエハ１４００に対して均等に供
給される。

酸化・拡散処理中の反応管１０１４内においては、排気管１０１８を介して排気され、
所定の圧力になるようＡＰＣ１０３０により圧力が制御され、所定時間、ウエハ１４００
の酸化・拡散処理がなされる。この酸化・拡散処理が終了すると、連続して処理がなされ
るウエハ１４００のうち、次の処理がなされるウエハ１４００の酸化・拡散処理に移るべ
く、反応管１０１４内のガスを不活性ガスで置換するとともに、圧力を常圧にし、その後
、ボートエレベータ１０５０によりボート１０４４を下降させて、ボート１０４４及び処
理済のウエハ１４００を反応管１０１４から取出す。
反応管１０１４から取出されたボート１０４４上の処理済のウエハ１４００は、未処理
のウエハ１４００と交換され、再度、反応管１０１４内に上昇され、ウエハ１４００に酸
化・拡散処理がなされる。

図６には、図１乃至図５に示される構成に加えて、本発明の適用される第１の形態に係
る半導体製造装置１０１０が備える構成が模式的に示されている。これらの構成により、
処理されるウエハ１４００に形成される薄膜の膜厚のばらつきを抑制し、形成される薄膜
の膜厚を均一にすることが可能となる。

図６に示すように、半導体製造装置１０１０は、排気管１０８２を備え、冷却ガスを排
気する排気部１０８０（排気装置）を有する。排気管１０８２は、冷却ガス排気路として
用いられ、基端側が反応管１０１４の例えば上部に接続され、先端側が半導体製造装置１
０１０の設置される工場等の排気施設に接続されていて、排気管１０８２を介して冷却ガ
スの排気がなされる。

また、排気部１０８０は、例えばブロア等からなる冷却ガス排気装置１０８４と、ラジ
エタ１０８６とを有する。冷却ガス排気装置１０８４は、排気管１０８２の先端側に装着
されていて、ラジエタ１０８６は、排気管１０８２の基端部と冷却ガス排気装置１０８４
との間の位置に装着されている。冷却ガス排気装置１０８４にはインバータ１０７８が接
続されていて、例えばブロアの回転数を制御する等の方法で、インバータ１０７８は、冷
却ガス排気装置１０８４が排気するガスの流量を制御する。

排気管１０８２のラジエタ１０８６の冷却ガスの流れる方向における上流側と下流側に
は、それぞれシャッタ１０９０、１０９０が設けられている。シャッタ１０９０、１０９
０は、図示を省略するシャッタ制御部（シャッタ制御装置）によって制御されて開閉する
。

排気管１０８２の、ラジエタ１０８６と冷却ガス排気装置１０８４との間の位置には、
排気管１０８２内の圧力を検出する検出部（検出装置）として用いられる圧力センサ１０
９２が設けられている。ここで、圧力センサ１０９２が設けられる位置としては、冷却ガ
ス排気装置１０８４とラジエタ１０８６とを結ぶ排気管１０８２中でも、ラジエタ１０８
６にできる限り近い位置に設けることが望ましい。

制御部１２００（制御装置）は、先述のように、ガス流量制御部１２０２（ガス流量制
御装置）、温度制御部１２０４（温度制御装置）、圧力制御部１２０６（圧力制御装置）
、及び駆動制御部１２０８（駆動制御装置）を有し（図１参照）、併せて、図６に示され
るように冷却ガス流量制御部１２２０（冷却ガス制御装置）を有する。

冷却ガス流量制御部１２２０は、減算器１２２２と、ＰＩＤ演算器１２２４と、周波数
変換器１２２６と、周波数指示器１２２８とから構成される。
減算器１２２２には、上位コントローラ１３００から圧力目標値Ｓが入力される。また
、減算器１２２２には、圧力目標値Ｓに加えて、圧力センサ１０９２によって計測された
圧力値Ａが入力され、減算器１２２２で、圧力目標値Ｓから圧力値Ａを減算した偏差Ｄが
出力される。

偏差Ｄは、ＰＩＤ演算器１２２４に入力される。ＰＩＤ演算器１２２４では、入力され
た偏差Ｄに基づいてＰＩＤ演算がなされ操作量Ｘが算出される。算出された操作量Ｘは、
周波数変換器１２２６に入力され、周波数変換器１２２６で周波数Ｗへと変換され出力さ
れる。出力された周波数Ｗはインバータ１０７８へと入力され、冷却ガス排気装置１０８
４の周波数が変更される。
圧力センサ１０９２からの圧力値Ａは、常時又は所定時間間隔で減算器１２２２へと入
力され、この圧力値Ａに基づいて、圧力目標値Ｓと圧力値Ａとの偏差Ｄが０となるように
、冷却ガス排気装置１０８４の周波数の制御が続けられる。

ＰＩＤ演算器１２２４で周波数Ｗを演算することに替えて、上位コントローラ１３００
から周波数指示器１２２８に周波数設定値Ｔを入力して、周波数指示器１２２８から周波
数Ｗをインバータ１０７８に入力することで、冷却ガス排気装置１０８４の周波数を変更
しても良い。

以上のように、半導体製造装置１０１０では、冷却ガス排気装置１０８４を用いて、ヒ
ータ１０５２の内側と反応管１０１４との間に冷却媒体として用いられる空気を流すこと
で冷却を行う機構を用いて、ヒータ１０５２を構成する素線や、反応管１０１４を冷却し
、温度制御がなされる。このため、反応管１０１４内に保持されるウエハ１４００の温度
制御性が良好である。

すなわち、伝熱には輻射による伝熱と伝達による伝熱があり、半導体製造装置１０１０
では、輻射による伝熱のみがウエハ１４００に伝わってウエハ１４００の温度上昇に寄与
する一方で、伝達による伝熱は、ほとんどがヒータ１０５２内側と反応管１０１４との間
に流れるエアにより空冷され放熱されている。このため、ヒータ１０５２の素線付近で、
空気の冷却によって放出する熱量を補うために、ヒータ１０５２出力を増加させる。そし
てヒータ１０５２出力の増加により、ヒータ１０５２の素線温度はより高くなり、輻射熱
が増大する。ここで、輻射による伝熱は、伝達による伝熱に比べてはるかに伝播速度が速
い。このため、輻射熱により、反応管１０１４内のウエハの加熱がなされる半導体製造装
置１０１０は温度制御性が良好である。

また、反応管１０１４の温度も、空気による冷却で低下する。そして、反応管１０１４の温度が低下すると、ウエハ１４００のエッジ部から反応管１０１４への熱伝達が行われる。そして、この結果、ウエハ１４００の温度分布が、中央部よりエッジ部の方が低くなり、エッジ部の温度が中央部の温度よりも高い、いわゆる凹型の温度分布から、エッジ部の温度が中央部の温度よりも低い、いわゆる凸型の温度分布にすることが可能になる。

ウエハ１４００に形成される薄膜の膜厚は、仮にウエハ１４００の温度分布が均一であ
る場合、エッジ部の膜厚が中央部の膜厚よりも厚い凹型となってしまう。これに対して、
上述のように温度を制御することで、ウエハ１４００の温度分布を凸型とすれば、ウエハ
１４００の膜厚の均一性を向上させることができる。

また、半導体製造装置１０１０では、先述のように、排気管１０８２の先端側が半導体
製造装置１０１０の設置される工場等の排気施設に接続されていて、排気管１０８２を介
して反応管１０１４から冷却ガスの排気がなされるため、冷却ガス排気装置１０８４によ
る冷却の効果は、工場等の排気施設の排気圧力によって大きく変動する可能性がある。そ
して、冷却ガス排気装置１０８４による冷却の効果が変動すると、ウエハ１４００表面で
の温度分布にも影響を与えるため、排気管１０８２からの排気圧が一定となるように、冷
却ガス排気装置１０８４の周波数を制御している。

また、半導体製造装置１０１０では、例えば、第１の熱電対１０６２等の熱電対を交換
するなどのメンテナンスをした際に、第１の熱電対１０６２を取り付ける位置に誤差が生
じてしまい、メンテナンスの前に処理したウエハ１４００とメンテナンス後に処理したウ
エハ１４００とで形成される薄膜の膜厚に差異が生じる虞がある。また、同一仕様の半導
体製造装置１０１０が複数ある場合、それぞれの半導体製造装置１０１０で形成される薄
膜の膜厚に差異が生じる虞がある。
そこで、半導体製造装置１０１０では、例えばメンテナンスの前後や、同一仕様の複数
の半導体製造装置１０１０の間で形成される薄膜の均一性を向上させるため、さらなる工
夫を施している。

すなわち、半導体製造装置１０１０では、第２の熱電対１０６４からの出力に基づいて
、ウエハ１４００が予め定められた温度となるように制御されているときの、中心部熱電
対１０６８からの値であるウエハ１４００の中心部の温度と、天井部熱電対１０７０から
の値であるボート１０４４の天井部の温度を取得しておき、例えばメンテナンスを行った
後に、これらの取得しておいたデータから圧力設定値に対する補正値を算出するようにし
ている。以下、具体的に説明する。

図７は、ウエハ１４００の中心部温度補正値を用いて設定温度を補正する構成・方法に
ついて説明する説明図である。先述の制御部１２００は、ウエハ中心部温度補正演算部１
２４０（ウエハ中心部温度補正演算装置）を有している。
ここでは、第２の熱電対１０６４を６００とする場合を例として説明する。ウエハ中
心部温度補正演算部１２４０は、第２の熱電対１０６４で制御したときの中心部熱電対１
０６８の出力値（ウェハ中心部温度）と、天井部熱電対１０７０の出力値(天井部温度)を
取得し、それぞれ第２の熱電対１０６４の出力値（内部温度）との偏差を記憶する。

このとき、
内部温度−ウエハ中心部温度＝ウエハ中心部温度偏差
又は、
内部温度−天井部温度＝天井部温度偏差
として記憶する。また、その時の圧力設定値（大気圧との差圧）も同時に記憶する。設定
温度は一定で、圧力設定値を変更し、複数個の条件で上記データを取得しておく。

例えば、設定温度が６００、内部温度が６００、ウエハ中心部温度が６０７の場
合を例とすると、内部温度をウエハ１４００のエッジ部の温度と見ると、設定温度は６０
０であるものの、ウエハ中心部温度は６０７とズレが発生している事になる。
そこで、
ウエハ中心部温度偏差＝６００−６０７−７
を上位コントローラ１３００に出力し、設定値に対して補正する事で、上位コントローラ
１３００を用いてウエハ１４００の中心部を６００に変化させることが可能となる。
図８に、取得された複数のデータの一例を示す。

続いて、圧力補正値の算出について説明する。
例えば、現在のボート天井部温度偏差をｔ１、現在の圧力設定値をｐ１、ｐ１に対応し
たボート天井部温度補正値をｂ１、取得されたデータにおけるプラス側の圧力測定値をｐ
ｐ、プラス側のボート天井部温度補正値をｔｐ、取得されたデータにおけるマイナス側の
圧力測定値をｐｍ、マイナス側のボート天井部温度補正値をｔｍとすると、圧力補正量ｐ
ｘは、ｔ１とｂ１との大小に応じ、以下に示す式（１１）、式（１２）で求められる。

すなわち、
ｔ１<ｂ１の場合は、
ｐｘ＝（ｂ１−ｔ１）＊｛（ｐ１−ｐｍ）／（ｂ１−ｔｍ）｝・・・（式１１）
ｔ１>ｂ１の場合は、
ｐｘ＝（ｂ１−ｔ１）＊｛（ｐｐ−ｐ１）／（ｔｐ−ｂ１）}・・・（式１２）
で求められる。
以下、ｔ１<ｂ１の場合と、ｔ１>ｂ１の場合のそれぞれについて、具体例を示しつつ説
明する。

図９は、ｔ１<ｂ１の場合の圧力補正量ｐｘの算出について説明する説明図である。
まず、ｂ１−ｔ１として、予め取得したボート天井部温度偏差ｂ１と現在のボート天井
部温度偏差ｔ１との温度偏差を求める。
次に、（ｐ１−ｐｍ）／（ｂ１−ｔｍ）として、予め取得したデータから「現在の圧力
設定値ｐ１とそれに対応したボート天井部温度偏差ｂ１」と「マイナス側の圧力値pmとそ
れに対応したボート天井部温度偏差tm」との関係から、ボート天井部温度偏差を＋１す
るための圧力補正量を求める。

図９に示される例では、３００Ｐａに対応したボート天井部温度補正値は−４であり
、マイナス側として図８におけるＮｏ.４の−６が抽出される。
また、予め取得したデータから、圧力設定値ｐ１が３００ｐａで、ボート天井部温度偏
差ｂ１は、−４になる。
また、圧力設定値ｐｍが５００ｐａで、ボート天井部温度偏差ｔｍを、−６から−４
に＋２変化させるには、
３００Ｐａ（ｐ１）−５００Ｐａ（ｐｍ) ＝−２００Ｐａ
の圧力補正量が必要となる。

現在の圧力測定値が３００Ｐａ、測定結果から得られる現在のボート天井部温度偏差が
−５の場合を例とする。
この場合、まず、現在使用している圧力設定値に対応したボート天井部温度補正値を検
索キーとして、検索キーからプラス側とマイナス側とで、それぞれ最も近いボート天井
部補正値を図８に示される取得された複数のデータから選択し、選択されたデータから算
出を行う。
以上から、
＋１分の圧力補正量＝−２００Ｐａ／＋２＝−１００Ｐａ／
が求められる。
つまり、（ｂ１−ｔ１）を＋１分補正したいので、
＋１＊（−１００Ｐａ／）＝−１００Ｐａ
の圧力補正量が算出される。

図１０は、ｔ１>ｂ１の場合の圧力補正量ｐｘの算出について説明する説明図である。

まず、予め取得したボート天井部温度偏差ｂ１と現在のボート天井部温度偏差ｔ１との
温度偏差を求める。
次に、（ｐｐ−ｐ１）／（ｔｐ−ｂ１）として、予め取得したデータから、「現在の圧
力設定値ｐ１とそれに対応したボート天井部温度偏差ｂ１」と「取得されたデータにおけ
るプラス側の圧力値ｐｐとそれに対応したボート天井部温度偏差ｔｐ」との関係から、ボ
ート天井部温度偏差を−１するための圧力補正量を求める。

ここでは、現在の圧力測定値が３００Ｐａ、測定結果から得られる現在ボート天井部温
度偏差が−３の場合を例とすると、図８に示される予め取得したデータによると圧力設
定値ｐｐが、３００Ｐａでボート天井部温度偏ｂ１は−４になる。また、圧力設定値ｐ
１が２００Ｐａで、ボート天井部温度偏差ｔｐは−２となる。
このため、予め取得したデータからボート天井部温度偏差ｔｐである−２から、ｂ１
である−４へ、−２温度を変化させるには、
３００Ｐａ（ｐ１)−２００Ｐａ（ｐｐ)＝＋１００Ｐａ
の圧力補正量が必要となる。

すなわち、３００Ｐａに対応したボート天井部温度補正値は−４であり、プラス側と
して、図８におけるＮｏ.２の−２が検出される。
以上から、
＋１分の圧力補正量＝−１００Ｐａ／２＝−５０Ｐａ／が求められる。
この例では、（ｂ１−ｔ１)＝−１分補正したいので、
−１＊（−５０Ｐａ／）＝＋５０Ｐａの圧力補正量が算出される。

以上で、ボート天井部温度偏差をｔ１、及びボート天井部温度補正値をｂ１のいずれか
一方が他方よりも大きい場合における圧力補正量ｐｘについて説明をしたが、ｔ１とｂ１
とが同じ値である場合は補正の必要はない。

また、以上で説明をした圧力補正値の算出で、検出したプラス側あるいはマイナス側の
圧力値と、それに対応したボート天井部温度偏差と、現在の圧力設定値ｐ１及びそれに対
応したボート天井部温度偏差b１の関係からボート天井部温度偏差を１上昇させるため
の圧力補正量を求めているのは、ボート天井部温度によって圧力補正量は変化することが
考えられるからである。
例えば、ボート天井部温度補正値を−６から−４に＋２変化する為の圧力補正量
と、−４から−２に＋２変化する為の圧力補正量とは、ヒータ１０５２の素線から
の輻射熱の変化、ウエハ１４００のエッジ部から反応管１０１４への熱伝達、ウエハ１４
００の中央部とウエハ１４００のエッジ部の熱伝達の関係が変化することによって、必ず
しも一致するとは限らない。

そこで、この実施形態に係る半導体製造装置１０１０では、より近いボート天井部温度
補正値の偏差変化状況から圧力補正量を算出する為に、現在の圧力設定値に対応したボー
ト天井部温度偏差より、現在のボート天井部温度偏差が低い場合は、マイナス側のボート
天井部温度偏差及び圧力設定値を用いて圧力補正量を算出し、現在の圧力設定値に対応し
たボート天井部温度偏差より、現在のボート天井部温度偏差が高い場合は、プラス側のボ
ート天井部温度偏差及び圧力設定値を用いて圧力補正量を算出している。

以上のように構成された本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置１０１０
では、ウエハ１４００に形成される膜厚のバラツキを抑制するよう工夫が施されているも
のの、それでもなおウエハ１４００に形成される薄膜にバラツキが生じることがあるとの
問題点があった。
また、以上のように構成された本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置１
０１０では、ウエハ１４００の円周方向の一部しか温度を検出しないことを原因として、
ウエハ１４００の円周方向の温度差を改善することができないことがあるとの問題点があ
った。
また、以上のように構成された本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置１
０１０では、複数の温度センサのうちの１つにでも不良が発生すると、ウエハ１４００の
温度制御を行うことが困難であり、ウエハ１４００の処理を継続して行うことができない
ことがあるとの問題点が生じることがあった。
そこで、後述する本発明の第１及び第２の実施形態に係る半導体製造装置１０１０では
、さらに独自の工夫を施すことにより、上述の問題点を解消している。以下、本発明の実
施形態に係る第１及び第２の実施形態を説明する。

図１１には、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０の要部が示されて
いる。
本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０は、先述の本発明が適用される
第１の形態と同様に、反応管１０１４の外側には、ヒータ１０５２が同心円上に配置され
、第１の熱電対１０６２、第２の熱電対１０６４、第３の熱電対１０６６を有している（
図１参照）。

先述の本発明が適用される第１の形態においては、第２の熱電対１０６４は、ウエハ１
４００の円周方向において１つだけが設けられていた。これに対して、この第１の実施形
態では、第２の熱電対１０６４が複数、設けられている。
すなわち、図１１に示すように、第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０は、メ
インの第２の熱電対１０６４ａ（以下、内部メイン熱電対１０６４ａとする）、サブの第
２の熱電対１０６４ｂ（以下、内部サブ熱電対１０６４ｂ）、ウエハ１４００の円周方向
において、内部メイン熱電対１０６４ａと内部サブ熱電対１０６４ｂとの間の位置に設け
られた２つの第２の熱電対（以下、内部サイド熱電対１０６４ｃ、内部サイド熱電対１０
６４ｄとする）を有している。尚、第２の熱電対１０６４と天井部熱電対とが一体形成さ
れても良い。

ここで、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対
１０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄは、例えば、反応管１０１４とボート１０４４
（図１参照）との間に設置され、反応管１０１４内の温度を検出するためにも用いられる
。また、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対１
０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄは、図１１に黒い丸で示すように、例えば４個等
、上下方向に複数個の温度検出点をそれぞれが有していて、それぞれが、複数の温度検出
点において温度を検出している。

また、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対１
０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄは、それぞれが複数の温度検出点を同じ数だけ持
つことが望ましく、この第１の実施形態では、それぞれが４個の温度検出点を持っている
。また、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対１
０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄがそれぞれ有する複数の温度検出点は、重力方向
において同じ位置（同じ高さ）にあることが望ましく、重力方向に同じ高さにあることに
より、後述する温度制御の正確さを増すことができる。つまり、同じ高さにある各熱電対
１０６４の温度検出点の温度の平均値を算出してヒータの温度制御を行う。

第３の熱電対１０６６は、反応管１０１４とボート１０４４との間に設置され、内部メ
イン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対１０６４ｃ、内部
サイド熱電対１０６４ｄよりもボート１０４４に近い位置に設置され、よりボート１０４
４に近い位置の温度を検出するために用いられる。

図１２には、第２の熱電対１０６４の平面において配置される位置が模式的に示されて
いる。図１２に示されるように、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４
ｂ、内部サイド熱電対１０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄは、ウエハ１４００の面
と平行な面において、ウエハ１４００の円周方向において等間隔に配置されている。すな
わち、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対１０
６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄが同一円周上に配置され、互いに隣り合う第２の熱
電対と円の中心とのなす角度が、全て略９０度となっている。このように、内部メイン熱
電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対１０６４ｃ、内部サイド
熱電対１０６４ｄをウエハ１４００の円周方向において等間隔に配置することにより、ウ
エハ１４００の周縁部における平均的な温度を測定することが可能となる。

図１３には、半導体製造装置１０１０における制御方法、及び制御を行うための構成が
説明されている。先述の本発明が適用される第１の形態においては、半導体製造装置１０
１０は、第２の熱電対１０６４を１つ有し、この１つの熱電対を用いて制御をおこなって
いた。これに対して、この第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０では、複数の第
２の熱電対１０６４の温度を平均化した値が制御に用いられる。

具体的には、図１３に示されるように、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対
１０６４ｂ、内部サイド熱電対１０６４ｃ、及び内部サイド熱電対１０６４ｄからの出力
が、制御部１２００が有する平均温度算出部１２３０へと入力され、平均温度算出部１２
３０において、これらの平均値が算出され、この平均値が温度制御部１２０４におけるＰ
ＩＤ演算部１２４２へと出力され、ＰＩＤ演算部の出力が、例えばヒータ１０５２の制御
等の制御に用いられる。
すなわち、例えば４個などの複数の第２の熱電対１０６４が検出した同じ高さの温度検
出点による温度の平均化がなされ、あらかじめ設定された温度設定値の偏差が零となるよ
うにＰＩＤ制御することで、例えば、ウエハ１４００の円周部の温度の制御がなされる。

以上のようにウエハ１４００に円周方向に配置された複数の第２の熱電対１０６４が検
出した同じ高さの温度検出点による温度を平均化し、温度制御することによって、ボート
１０４４が回転する際のウエハ１４００にエッジ部（外周部）近傍の温度を予測すること
が可能になり、ウエハ１４００のエッジ部をより適切な値で制御することが可能となる。

もっとも、以上で説明をした第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０では、複数
の第２の熱電対１０６４の同じ高さの温度検出点からの平均値を制御に用いているため、
複数の第２の熱電対１０６４の同じ高さの温度検出点の１つ以上に不良が発生すると、残
りの正常な第２の熱電対１０６４の同じ高さの温度検出点からの出力を平均し、制御を継
続することとなる。この場合、ウエハ１４００のウエハ円周方向に温度差が発生する為、
ウエハ１４００のエッジ部を適切な温度に制御できない虞がある。
そこで、後述する本発明の第２の実施形態においては、独自の工夫を施すことにより、
たとえ第２の熱電対１０６４のいずれかに不良が生じても制御を継続することを可能とし
ている。

なお、本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０において、以上で特に説
明をした構成以外の構成は、先述の本発明の適用される第１の形態と同一であるため説明
を省略する。

続いて、本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置１０１０について説明する。
図１４には、本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置１０１０おける制御方法、
及び制御を行うための構成が説明されている。なお、第２の実施形態に係る半導体製造装
置１０１０において、先述の第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０との同一部分
については説明を省略する。

第２の実施形態に係る半導体製造装置１０１０は、予め複数の第２の熱電対１０６４の
複数の温度検出点の設定値との補正値を算出しておき、第２の熱電対１０６４の複数の温
度検出点のいずれかに不良が生じたときに、算出しておいた補正値を用いて不良が生じた
第２の熱電対１０６４の複数の検出点が検出する温度を予測し、リカバリする機能を有し
ている。
すなわち、この第２の実施形態に係る半導体製造装置１０１０では、ある一定の設定温
度で制御している時の、複数の第２の熱電対１０６４の複数の温度検出点の出力の平均値
と、その平均値と各第２の熱電対１０６４の複数の温度検出点の出力との偏差（補正値）
を、それぞれ取得しておく。
そして、不良が生じた第２の熱電対１０６４の複数の温度検出点における、設定温度と
の補正値とから、不良が生じた第２の熱電対１０６４の複数の温度検出点が、不良が生じ
ていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した値を使用することで、ウエハ
１４００のエッジ部を適切な温度に制御することを継続できるようにし、形成される薄膜
の膜厚、膜質の再現性を向上させている。

図１４を参照して、より具体的に説明する。
ここでは、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電
対１０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄの複数の温度検出点が検出した温度を平均化
して算出した温度を６００で制御している場合を例とする。

図１４に示すように、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部
サイド熱電対１０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄからの出力が、それぞれ制御部１
２００が有する演算記憶部１２５０に入力される。演算記憶部１２５０には、上位コント
ローラ１３００から設定温度が入力される。また、記憶演算部１２５０で算出された平均
値が、ＰＩＤ演算部１２４２へと出力され、ＰＩＤ演算部１２４２からの出力が、例えば
ヒータ１０５２の制御等の制御に用いられる。

この例では、温度を平均化して算出した温度を６００として制御がなされるので、上
位コントローラ１３００から演算記憶部１２５０に設定温度として６００との値が入力
される。尚、以下の説明では、内部メイン熱電対１０６４ａからの出力値を「メイン出力
値」、内部サブ熱電対１０６４ｂからの出力値を「サブ出力値」、内部サイド熱電対１０
６４ｃからの出力値を「サイド出力値１」、内部サイド熱電対１０６４ｄを「サイド出力
値２」とする。尚、各熱電対１０６４の温度検出部の高さは略同一とする。
また、メイン出力値が６００．０、サブ出力値が５９９．５、サイド出力値１が６
０２．０、サイド出力値２が５９８．５であるとして説明をする。

演算記憶部１２５０では、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、
内部サイド熱電対１０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄからそれぞれ入力された値と
、上位コントローラ１３００から入力された値に基づいて、設定値とそれぞれの第２の熱
電対１０６４からの出力値の偏差（補正値）の演算がなされる。
すなわち、内部メイン熱電対１０６４ａの補正値（以下、「メイン補正値」とする）、
内部サブ熱電対１０６４ｂの補正値（以下、「サブ補正値」とする）、内部サイド熱電対
１０６４ｃの補正値（以下、「サイド補正値１」とする）、及び内部サイド熱電対１０６
４ｄの補正値（以下、「サイド補正値２」）が、以下のように算出される。

メイン補正値 ＝ メイン出力値 − 平均値
サブ補正値 ＝ サブ出力値 − 平均値
サイド補正値１ ＝ サイド出力値１ − 平均値
サイド補正値２ ＝ サイド出力値２ − 平均値
より具体的には、
メイン補正値＝６００．０−６００＝０．００
サブ補正値＝５９９．５−６００．０＝−０．５０
サイド補正値１＝６０２．０−６００＝２．００
サイド補正値２＝５９８．５−６００＝−１．５０
と演算がなされる。
そして、以上のように演算された演算記憶部１２５０に記憶される。

次に、内部メイン熱電対１０６４ａ、内部サブ熱電対１０６４ｂ、内部サイド熱電対１
０６４ｃ、内部サイド熱電対１０６４ｄのいずれかに不良が生じた場合について説明する
。ここでは、内部サイド熱電対１０６４ｄに不良が生じた場合を例とする。
内部サイド熱電対１０６４ｄに不良が生じると、内部サイド熱電対１０６４ｄによる周
辺温度の検出ができなくなり、４個の第２の熱電対１０６４からの平均値を算出すること
ができなくなるため、先述の第１の実施形態に係る半導体製造装置１０１０においては、
平均値に基づく制御ができなくなってしまう。
そこで、この第２の実施形態に係る半導体製造装置１０１０では、予め演算記憶部１２
５０に記憶されているサイド補正値２を用いて、内部サイド熱電対１０６４ｄに不良が生
じていなければ出力されたであろう出力値を予想して、４個の第２の熱電対１０６４の同
じ高さの温度検出部の平均値を演算する。

すなわち、
サイド出力値２の予想値 ＝ 設定値 ＋ サイド補正値２
で算出されるサイド出力値２の予想値、より具体的には、
サイド出力値２の予想値＝６００．０＋（−１．５０）＝５９８．５
を用いて４個の第２の熱電対１０６４の同じ高さの温度検出部の平均値を演算する。
ここで、内部サイド熱電対１０６４ｄに不良が生じた場合の４個の第２の熱電対１０６
４の同じ高さの温度検出部の平均値は、
平均値＝（メイン出力値＋サブ出力値＋サイド出力値１＋サイド出力値２の予想値）／４
として算出される。

以上の説明では、４個の第２の熱電対１０６４の同じ高さの温度検出部うち１つに不良
が生じた場合を例として説明をしたが、４個の第２の熱電対１０６４の同じ高さの温度検
出部うちの２つ以上に不良が生じた場合も、上述の説明と同様に平均値の算出がなされる
。例えば、内部サイド熱電対１０６４ｄに加えて内部サブ熱電対１０６４ｂにも不良が生
じた場合は、サブ出力値についても、予想値を用いて４個の第２の熱電対１０６４の同じ
高さの温度検出部の平均値を演算する。

すなわち、
サブ出力値の予想値 ＝ 設定値 ＋サブ補正値
としてサブ出力値を予想し、
（メイン出力値＋サブ出力値の予想値＋サイド出力値１＋サイド出力値２の予想値）／４
で平均値が算出される。

次に本発明の適用される第２の形態に係る半導体製造装置１について説明する。

［半導体処理装置１］
図１５は、本発明の適用される第２の形態に係る半導体処理装置１の全体構成を示す図
である。
図１６は、図１５に示したボート１４及びウエハ１２を収容した状態の処理室３を例示
する図である。
図１７は、図１５、図１６に示した処理室３の周辺の構成部分、及び、処理室３に対す
る制御を行う第１の制御プログラム４０の構成を示す図である。

半導体処理装置１は、半導体製造装置として用いられ、例えば半導体などの基板を処理
するいわゆる減圧ＣＶＤ装置である。
図１５に示すように、半導体処理装置１は、カセット授受ユニット１００、カセット授
受ユニット１００の背面側に設けられたカセットストッカ１０２、カセットストッカ１０
２の上方に設けられたバッファカセットストッカ１０４、カセットストッカ１０２の背面
側に設けられたウエハ移動機１０６、ウエハ移動機１０６の背面側に設けられ、ウエハ１
２がセットされたボート１４を搬送するボートエレベータ１０８、ウエハ移動機１０６の
上方に設けられた処理室３、及び、制御部２（制御装置）から構成される。

［処理室３］
図１６に示すように、図１５に示した処理室３は、加熱手段として用いられる中空のヒ
ータ３２、外管（アウタチューブ）３６０、内管（インナチューブ）３６２、ガス導入ノ
ズル３４０、炉口蓋３４４、排気管３４６、回転軸３４８、例えばステンレスからなるマ
ニホールド３５０、Ｏリング３５１、冷却ガス流路３５２、排気路３５４、排気部３５５
（排気装置）及び処理ガス流量制御装置などその他の構成部分（図１７を参照して後述）
から構成され、側部が断熱材３００−１により覆われ、上部が断熱材３００−２により覆
われている。
また、ボート１４の下部には、複数の断熱板１４０が設けられている。

アウタチューブ３６０は、光を透過させる例えば石英からなり、下部に開口を有する円
筒状の形態に形成されている。
インナチューブ３６２は、光を透過させる例えば石英からなり、円筒状の形態に形成さ
れ、アウタチューブ３６０の内側に、これの同心円上に配設される。
したがって、アウタチューブ３６０とインナチューブ３６２との間には円筒状の空間が
形成される。

ヒータ３２は、それぞれに対する温度の設定及び調整が可能な４つの温度調整部分（Ｕ
，ＣＵ，ＣＬ，Ｌ）３２０−１〜３２０−４とアウタチューブ３６０との間に配設される
熱電対などの外部温度センサ３２２−１〜３２２−４、及び、温度調整部分３２０−１〜
３２０−４に対応してアウタチューブ３６０内に配設される熱電対などの内部温度センサ
（炉内ＴＣ）３２４−１〜３２４−４を含む。
内部温度センサ３２４−１〜３２４−４は、インナチューブ３６２の内側に設けられて
もよいし、インナチューブ３６２とアウタチューブ３６０との間に設けられてもよいし、
温度調整部分３２０−１〜３２０−４ごとにそれぞれが折り曲げられていて、ウエハ１２
とウエハ１２との間のウエハ中心部の温度を検出するように設けられてもよい。

ヒータ３２の温度調整部分３２０−１〜３２０−４それぞれは、例えばウエハ１２を光
加熱するための光をアウタチューブ３６０の周囲から放射し、アウタチューブ３６０を透
過してウエハ１２に吸収される光によってウエハ１２を昇温（加熱）する。

冷却ガス流路３５２は、冷却ガスなどの流体を通過させるように断熱材３００−１とア
ウタチューブ３６０との間に形成されており、断熱材３００−１の下端部に設けられた吸
気口３５３から供給される冷却ガスをアウタチューブ３６０の上方に向けて通過させる。
冷却ガスは、例えば空気又は窒素（Ｎ２）などである。

また、冷却ガス流路３５２は、温度調整部分３２０−１〜３２０−４それぞれの間から
アウタチューブ３６０に向けて冷却ガスが吹き出すようにされている。
冷却ガスはアウタチューブ３６０を冷却し、冷却されたアウタチューブ３６０はボート
１４にセットされたウエハ１２を周方向（外周側）から冷却する。
つまり、冷却ガス流路３５２を通過する冷却ガスにより、アウタチューブ３６０、及び
ボート１４にセットされたウエハ１２が周方向（外周側）から冷却されるようになってい
る。

冷却ガス流路３５２の上方には、冷却ガス排気路として用いられる排気路３５４が設け
られている。排気路３５４は、吸気口３５３から供給されて冷却ガス流路３５２を上方に
向けて通過した冷却ガスを断熱材３００−２の外側へ導く。

また、排気路３５４には、冷却ガスを排気する排気部３５５（排気装置）が設けられて
いる。
排気部３５５は、冷却装置として用いられ、ブロワ等からなる冷却ガス排気装置３５６
及びラジエタ３５７を有し、排気路３５４により断熱材３００−２の外側に導かれた冷却
ガスを排気口３５８から排気する。
ラジエタ３５７は、処理室３内でアウタチューブ３６０及びウエハ１２などを冷却する
ことにより昇温した冷却ガスを冷却水などにより冷却する。

尚、吸気口３５３及びラジエタ３５７の近傍には、それぞれシャッタ３５９が設けられ
ており、図示しないシャッタ制御部（シャッタ制御装置）によって冷却ガス流路３５２及
び排気路３５４の開閉が制御されている。

また、図１７に示すように、処理室３には、温度制御装置３７０、温度測定装置３７２
、処理ガス流量制御装置（マスフローコントローラ；ＭＦＣ）３７４、ボートエレベータ
制御装置（エレベータコントローラ；ＥＣ）３７６、圧力センサ（ＰＳ）３７８、圧力調
整装置（ＡＰＣ; Auto Pressure Control （valve)）３８０、処理ガス排気装置（ＥＰ）
３
８２及びインバータ３８４が付加される。

温度制御装置３７０は、制御部２（制御装置）からの制御に従って温度調整部分３２０
−１〜３２０−４それぞれを駆動する。
温度測定装置３７２は、温度センサ３２２−１〜３２２−４，３２４−１〜３２４−４
それぞれの温度を検出し、温度測定値として制御部２に対して出力する。

ボートエレベータ制御装置（ＥＣ）３７６は、制御部２からの制御に従ってボートエレ
ベータ１０８を駆動する。
圧力調整装置（以下、ＡＰＣ）３８０としては、例えば、ＡＰＣ、Ｎ２バラスト制御器
などが用いられる。
また、ＥＰ３８２としては、例えば、真空ポンプなどが用いられる。
インバータ３８４は、冷却ガス排気装置３５６のブロアとしての回転数を制御する。

［制御部２］
図１８は、図１５に示した制御部２の構成を示す図である。
図１８に示すように、制御部２は、ＣＰＵ２００、メモリ２０４、表示装置、タッチパ
ネル及びキーボード・マウスなどを含む表示・入力部２２（入力装置）、及び、ＨＤ・Ｃ
Ｄなどの記録部２４（記録装置）から構成される。
つまり、制御部２は、半導体処理装置１を制御可能な一般的なコンピュータとしての構
成部分を含む。
制御部２は、これらの構成部分により、減圧ＣＶＤ処理用の制御プログラム（例えば、
図１７に示した制御プログラム４０）を実行し、半導体処理装置１の各構成部分を制御し
て、ウエハ１２に対して、以下に述べる減圧ＣＶＤ処理を実行させる。

［第１の制御プログラム４０］
再び図１７を参照する。
図１７に示すように、制御プログラム４０は、プロセス制御部４００（プロセス制御装
置）、温度制御部４１０（温度制御装置）、処理ガス流量制御部４１２（処理ガス流量制
御装置）、駆動制御部４１４（駆動制御装置）、圧力制御部４１６（圧力制御装置）、処
理ガス排気装置制御部４１８（処理ガス制御装置）、温度測定部４２０（温度測定装置）
、冷却ガス流量制御部４２２（冷却ガス制御装置）及び温度設定値記憶部４２４（温度設
定値記憶装置）から構成される。
制御プログラム４０は、例えば、記録媒体２４０（図１８）を介して制御部２に供給さ
れ、メモリ２０４にロードされて実行される。

温度設定値記憶部４２４は、ウエハ１２に対する処理レシピの温度設定値を記憶し、プ
ロセス制御部４００に対して出力する。
プロセス制御部４００は、制御部２の表示・入力部２２（図１８）に対するユーザの操
作、あるいは、記録部２４に記録された処理の手順（処理レシピ）などに従って、制御プ
ログラム４０の各構成部分を制御し、後述するように、ウエハ１２に対する減圧ＣＶＤ処
理を実行する。

温度測定部４２０は、温度測定装置３７２を介して温度センサ３２２，３２４の温度測
定値を受け入れ、プロセス制御部４００に対して出力する。
温度制御部４１０は、プロセス制御部４００から温度設定値及び温度センサ３２２，３
２４の温度測定値を受け、温度調整部分３２０に対して供給する電力をフィードバック制
御して、アウタチューブ３６０内部を加熱し、ウエハ１２を所望の温度とさせる。

処理ガス流量制御部４１２は、ＭＦＣ３７４を制御し、アウタチューブ３６０内部に供
給する処理ガス又は不活性ガスの流量を調整する。
駆動制御部４１４は、ボートエレベータ１０８を制御して、ボート１４及びこれに保持
されたウエハ１２の昇降を行わせる。
また、駆動制御部４１４は、ボートエレベータ１０８を制御して、回転軸３４８を介し
てボート１４及びこれに保持されたウエハ１２を回転させる。

圧力制御部４１６は、ＰＳ３７８によるアウタチューブ３６０内の処理ガスの圧力測定
値を受け、ＡＰＣ３８０に対する制御を行い、アウタチューブ３６０内部の処理ガスを所
望の圧力とする。
処理ガス排気装置制御部４１８は、ＥＰ３８２を制御し、アウタチューブ３６０内部の
処理ガス又は不活性ガスを排気させる。

冷却ガス流量制御部４２２は、インバータ３８４を介して冷却ガス排気装置３５６が排
気する冷却ガスの流量を制御する。

尚、以下の説明においては、温度調整部分３２０−１〜３２０−４など、複数ある構成
部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に、温度調整部分３２０と略記することが
ある。
また、以下の説明において、温度調整部分３２０−１〜３２０−４など、構成部分の個
数を示す場合があるが、構成部分の個数は、説明の具体化・明確化のために例示されたも
のであって、本発明の技術的範囲を限定することを意図して挙げられたものではない。

アウタチューブ３６０の下端とマニホールド３５０の上部開口部との間、及び炉口蓋３
４４とマニホールド３５０の下部開口部との間には、Ｏリング３５１が配設され、アウタ
チューブ３６０とマニホールド３５０との間は気密にシールされる。
アウタチューブ３６０の下方に位置するガス導入ノズル３４０を介して、不活性ガスあ
るいは処理ガスがアウタチューブ３６０内に導入される。

マニホールド３５０の上部には、ＰＳ３７８、ＡＰＣ３８０及びＥＰ３８２に連結され
た排気管３４６（図１６）が取り付けられている。
アウタチューブ３６０とインナチューブ３６２との間を流れる処理ガスは、排気管３４
６、ＡＰＣ３８０及びＥＰ３８２を介して外部に排出される。

ＡＰＣ３８０は、ＰＳ３７８によるアウタチューブ３６０内の圧力測定値に基づく制御
に従って、アウタチューブ３６０内部が、予め設定された所望の圧力になるように、圧力
制御部４１６の指示に従って調整する。
つまり、ＡＰＣ３８０は、アウタチューブ３６０内を常圧とするよう不活性ガスが導入
されるべき時には、アウタチューブ３６０内が常圧になるように、圧力制御部４１６の指
示に従って調整し、あるいは、アウタチューブ３６０内を低圧とし、ウエハ１２を処理す
るよう処理ガスが導入されるべき時には、アウタチューブ３６０内が所望の低い圧力にな
るように、圧力制御部４１６の指示に従って調整する。

多数の半導体基板（ウエハ）１２を保持するボート１４は、ボート１４の下部回転軸３
４８が連結されている。
さらに、回転軸３４８は、ボートエレベータ１０８（図１５）に連結され、ボートエレ
ベータ１０８は、ＥＣ３７６を介した制御に従って、所定のスピードでボート１４を昇降
させる。
また、ボートエレベータ１０８は、回転軸３４８を介して、ウエハ１２及びボート１４
を所定のスピードで回転させる。

被処理物として用いられ、基板として用いられるウエハ１２は、ウエハカセット４９０
（図１５）に装填された状態で搬送され、カセット授受ユニット１００に授載される。
カセット授受ユニット１００は、このウエハ１２を、カセットストッカ１０２又はバッ
ファカセットストッカ１０４に移載する。
ウエハ移動機１０６は、カセットストッカ１０２からウエハ１２を取り出し、ボート１
４に水平な状態で多段に装填する。

ボートエレベータ１０８は、ウエハ１２が装填されたボート１４を上昇させて処理室３
内に導く。
また、ボートエレベータ１０８は、処理済みのウエハ１２が装填されたボート１４を下
降させて処理室３内から取り出す。

［ウエハ１２の温度と膜厚］
図１９は、半導体処理装置１（図１５）における処理の対象となるウエハ１２の形状を
例示する図である。
ウエハ１２の面（以下、ウエハ１２の面を、単にウエハ１２とも記す）は、図１９に示
すような形状をしており、ボート１４において、水平に保持される。
また、ウエハ１２は、温度調整部分３２０−１〜３２０−４が放射してアウタチューブ
３６０を透過した光により、アウタチューブ３６０の周囲から加熱される。

したがって、ウエハ１２は、端部が多くの光を吸収し、冷却ガス流路３５２に冷却ガス
が流されない場合には、ウエハ１２の面の端部の温度が中心部の温度に比べて高くなる。
つまり、温度調整部分３２０−１〜３２０−４によって、ウエハ１２の外周に近ければ
近いほど温度が高く、中心部に近ければ近いほど温度が低いという、ウエハ１２の端部か
ら中心部にかけたすり鉢状の温度偏差がウエハ１２に生じることになる。

また、反応ガスなどの処理ガスも、ウエハ１２の外周側から供給されるので、ウエハ１
２に形成される膜の種類によっては、ウエハ１２の端部と中心部とで反応速度が異なるこ
とがある。
例えば、反応ガスなどの処理ガスは、ウエハ１２の端部で消費され、その後、ウエハ１
２の中心部に至るため、ウエハ１２の中心部では、ウエハ１２の端部に比べて処理ガスの
濃度が低くなってしまう。
したがって、仮に、ウエハ１２の端部と中心部との間に温度偏差が生じていないとして
も、反応ガスのウエハ１２の外周側からの供給に起因して、ウエハ１２に形成される膜の
厚さが、端部と中心部とで不均一になることがある。

一方、冷却ガスが冷却ガス流路３５２を通過すると、上述したように、アウタチューブ
３６０、及びボート１４にセットされたウエハ１２が周方向（外周側）から冷却される。
つまり、処理室３は、温度調整部分３２０によってウエハ１２の中心部の温度を所定の設
定温度（処理温度）まで加熱し、必要に応じて冷却ガス流路３５２に冷却ガスを通過させ
てウエハ１２の外周側を冷却することにより、ウエハ１２の中心部及び端部それぞれに対
して異なる温度を設定することができる。

このように、ウエハ１２に、均一な膜を形成するために、ウエハ１２上に膜を形成する
反応速度などに応じて、膜厚を調整するための加熱制御（加熱と冷却とを含む制御など）
がなされる。加熱制御は、制御部２が、内部温度センサ３２４の測定値を用いて、ヒータ
３２の温度調整部分３２０を制御するか、制御部２が冷却ガス流量制御部４２２及びイン
バータ３８４を介し、冷却ガス排気装置３５６を制御するかの少なくとも一方によってな
される。

［半導体処理装置１による減圧ＣＶＤ処理の概要］
半導体処理装置１は、制御部２（図１５、図１８）上で実行される制御プログラム４０
（図１７）の制御により、処理室３内に所定の間隔で並べられた半導体ウエハ１２に対し
て、ＣＶＤにより、Ｓｉ３Ｎ４膜、ＳｉＯ２膜及びポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜な
どの形成を行う。

処理室３を用いた膜形成をさらに説明する。
まず、ボートエレベータ１０８は、ボート１４を下降させる。
下降したボート１４には、処理の対象となるウエハ１２が、所望の枚数、セットされ、
ボート１４は、セットされたウエハ１２を保持する。

次に、ヒータ３２の４つの温度調整部分３２０−１〜３２０−４それぞれは、設定に従
って、アウタチューブ３６０の内部を加熱し、ウエハ１２の中心部が予め設定された一定
の温度になるように加熱する。
一方、冷却ガス流路３５２には、設定に従って冷却ガスが流され、アウタチューブ３６
０、及びボート１４にセットされたウエハ１２が周方向（外周側）から冷却される。

次に、ガス導入ノズル３４０（図１６）を介して、ＭＦＣ３７４は、導入するガスの流
量を調整して、アウタチューブ３６０内に不活性ガスを導入し、充填する。
ボートエレベータ１０８は、ボート１４を上昇させ、所望の処理温度の不活性ガスが充
填された状態のアウタチューブ３６０内に移動させる。

次に、アウタチューブ３６０内の不活性ガスはＥＰ３８２により排気され、アウタチュ
ーブ３６０内部は真空状態とされ、ボート１４及びこれに保持されているウエハ１２は、
回転軸３４８を介して回転させられる。
この状態で、ガス導入ノズル３４０を介して処理ガスがアウタチューブ３６０内に導入
されると、導入された処理ガスは、アウタチューブ３６０内を上昇し、ウエハ１２に対し
て均等に供給される。

ＥＰ３８２は、減圧ＣＶＤ処理中のアウタチューブ３６０内から、排気管３４６を介し
て処理ガスを排気し、ＡＰＣ３８０は、アウタチューブ３６０内の処理ガスを、所望の圧
力とする。
以上のように、ウエハ１２に対して、減圧ＣＶＤ処理が所定時間、実行される。

減圧ＣＶＤ処理が終了すると、次のウエハ１２に対する処理に移るべく、アウタチュー
ブ３６０の内部の処理ガスが不活性ガスにより置換され、さらに常圧とされる。
さらに、冷却ガス流路３５２に冷却ガスが流されて、アウタチューブ３６０内が所定の
温度まで冷却される。
この状態で、ボート１４及びこれに保持された処理済みのウエハ１２は、ボートエレベ
ータ１０８により下降させられ、アウタチューブ３６０から取り出される。
ボートエレベータ１０８は、次に減圧ＣＶＤ処理の対象となるウエハ１２が保持された
ボート１４を上昇させ、アウタチューブ３６０内にセットする。
このようにセットされたウエハ１２に対して、次の減圧ＣＶＤ処理が実行される。

尚、冷却ガスは、ウエハ１２の処理前から処理終了までの間に流されれば、膜厚を制御
することができるが、ウエハ１２をセットしたボート１４をアウタチューブ３６０内に移
動させる場合、及びアウタチューブ３６０内からボート１４を取り出す場合にも、流され
ることが好ましい。
これにより、処理室３の熱容量により、処理室３内に熱がこもって温度が変動してしま
うことを防止することができるとともに、スループットを向上させることができる。

以上で説明した膜形成処理において、ヒータ３２は、設定温度どおりにウエハ１２の中
心部温度を一定温度に維持するように制御しつつ、冷却ガスによりウエハ１２の端部（周
縁）温度と中心部温度とに温度差を設けるように温度制御すれば、膜質を変えることなく
、ウエハ１２の面内膜厚均一性、さらには、面間の膜厚均一性を向上することができる。
例えば、Ｓｉ３Ｎ４膜等のＣＶＤ膜を成膜する場合、処理温度を変動させながら成膜処理
すると、膜の屈折率が処理温度に応じて変動してしまったり、処理温度を高温から低温へ
降下させつつ成膜処理すると、エッチングレートが低い膜から高い膜へと処理温度に応じ
て変化してしまったりする。
また、Ｓｉ３Ｎ４膜の生成においては、処理温度を高温から低温へ降下させつつ成膜処
理すると、ストレス値が高い膜から低い膜へと処理温度に応じて変化してしまう。

そこで、半導体処理装置１では、制御部２が温度調整部分３２０の温度、及び冷却ガス
流路３５２を通過する冷却ガス流量を制御することにより、アウタチューブ３６０の温度
を制御して、ウエハ１２などの基板の面内温度を制御すれば、膜質が変化することを防止
しつつ、基板に形成する膜の厚さの均一性を制御することができるようにしている。

［排気圧力と膜厚］
上述のように、半導体処理装置１でウエハ１２に膜形成がなされる際には、制御部２が
、内部温度センサ３２４の測定値を用いて、ヒータ３２の温度調整部分３２０を制御する
か、制御部２が冷却ガス流量制御部４２２及びインバータ３８４を介し、冷却ガス排気装
置３５６を制御するかの少なくとも一方によって加熱制御がなされる。そして、冷却ガス
流路３５２に冷却ガスを流す際には、冷却ガスは冷却ガス流路３５２、排気路３５４を通
り、排気部３５５により排気口３５８から排気されている。排気口３５８には、図示を省
略する工場等の排気施設に接続されている。この排気施設が施設排気圧力で排気路３５４
から冷却ガスを吸引することにより、排気路３５４から排気がなされる。

施設排気圧力は、排気施設から排気口３５８までの間の配管の距離、配管の形状、配管
の経路等起因するコンダクタンスの影響、又は工場等の排気施設に接続されている装置の
数等による影響を受けるため、排気施設ごとに違いがあり、同じ排気施設であっても変動
することがある。
施設圧力が変化した場合、同じ量の冷却ガスを供給したとしても、冷却ガス流路３５２
を流れるガスの量が変化する。
例えば、施設排気圧力が、２００Ｐａから１５０Ｐａに変化したとすると、施設排気圧
力が変動した影響により冷却ガス流路３５２を流れる冷却ガスの流量は少なくなる。
一方、施設排気圧力が、１５０Ｐａから２００Ｐａに変化したとすると、施設排気圧力
が変動した影響により冷却ガス流路３５２を流れる冷却ガスの流量は多くなる。

このように施設圧力の変化によって冷却ガス流路３５２を流れる冷却ガスの流量が変化
すると、冷却ガスを流すことによる冷却能力に影響を与えて、例えば、予めウエハ１２の
中心部が所定の設定温度（処理温度）となり、ウエハ１２の端部が処理温度よりも低くな
るように内部温度センサ３２４により測定値に基づき温度制御及び冷却ガス流量制御を行
ったとしても、アウタチューブ３６０及びボート１４にセットされたウエハ１２に対する
周方向からの冷却性能が変化してしまう。
そして、周方向からの冷却性能が変化した場合に、例えば、ウエハ１２の端部が処理温
度よりも高くなり、ウエハ１２面内の膜厚の再現性が取れなくなるとの問題が生じる虞が
あった。

このように、本発明が適応される第２の形態に係る半導体処理装置１では、施設排気圧
力が一定に保たれている場合はウエハ１２の膜厚の再現性が良好であるものの、施設排気
圧が一定でないと、ウエハ１２の膜厚の再現性が取れず、膜厚を均一にすることができな
いことがあった。

そこで、以下で説明する本発明が適用される第３の形態に係る半導体処理装置１では、施
設排気圧力にばらつきや変化があったとしてもウエハ１２の膜厚を均一とすることができ
るように独自の工夫を施している。

図２０は、本発明が適用される第３の形態に係る半導体処理装置１の構成を示す図であ
る。
本発明が適用される第３の形態に係る半導体処理装置１は、先述の図１５乃至１８に示
される本発明が適応される第２の形態に係る半導体処理装置１が備える構成に加えて、設
備排気圧力にばらつきや変化があったとしても、ウエハ１２の膜厚を均一なものとするた
めの独自の構成を有している。

図２０に示すように、半導体処理装置１は、排気部３５５の配管の冷却ガス排気装置３
５６とラジエタ３５７との間を結ぶ配管に、配管内の圧力を検出する圧力センサ３１が設
けられている。圧力センサ３１が設けられる位置としては、冷却ガス排気装置３５６とラ
ジエタ３５７とを結ぶ配管の中でも、ラジエタ３５７にできる限り近い位置に設けること
が望ましい。圧力センサ３１をラジエタ３５７に近い位置に設置することで、ラジエタ３
５７から圧力センサ３１へ至るまでの間に、配管の長さ、配管の経路、配管の形状等の影
響を受けて冷却ガスに圧力損失が生じることを防ぐことが可能となるためである。

制御プログラム４０は、先述の本発明の前提となる半導体処理装置１と同様に、プロセ
ス制御部４００（プロセス制御装置）、温度制御部４１０（温度制御装置）、処理ガス流
量制御部４１２（処理ガス流量制御装置）、駆動制御部４１４（駆動制御装置）、圧力制
御部４１６（圧力制御装置）、処理ガス排気装置制御部４１８（処理ガス排気制御装置）
、温度測定部４２０（温度制御装置）、冷却ガス流量制御部４２２（冷却ガス制御装置）
及び温度設定値記憶部４２４（温度制御装置）から構成されている。
図２０には、プロセス制御部４００と冷却ガス流量制御部４２２を示し、温度制御部４
１０、処理ガス流量制御部４１２、駆動制御部４１４、圧力制御部４１６、処理ガス排気
装置制御部４１８、温度測定部４２０、及び温度設定値記憶部４２４は図示を省略してい
る。
制御プログラムは、先述の本発明の前提となる半導体処理装置１と同様に、例えば記録
媒体２４０（図２０）を介して制御部２に供給され、メモリ２０４にロードされて実行さ
れる。

冷却ガス流量制御部４２２は、減算器４２２０と、ＰＩＤ演算器４２２２と、周波数変
換器４２２４と、周波数指示器４２２６とから構成される。
減算器４２２０には、プロセス制御部４００から圧力目標値Ｓが入力される。
ここで、圧力目標値Ｓは、ウエハ１２の中心部が所定の設定温度（処理温度）となり、
ウエハ１２の端部が処理温度よりも低くなるように予め求められていて、例えば、温度設
定値記憶部４２４内に記憶された内部温度センサ３２４の温度補正値と、この温度補正値
に対応した圧力値とを用いることができる。
減算器４２２０には、圧力目標値Ｓに加えて、圧力センサ３１によって計測された圧力
値Ａが入力され、減算器４２２０で、圧力目標値Ｓから圧力値Ａを減算した偏差Ｄが出力
される。

偏差Ｄは、ＰＩＤ演算器４２２２に入力される。ＰＩＤ演算器４２２２では、入力され
た偏差Ｄに基づいてＰＩＤ演算がなされ操作量Ｘが算出される。算出された操作量Ｘは、
周波数変換器４２２４に入力され、周波数変換器４２２４で周波数Ｗへと変換され出力さ
れる。
出力された周波数Ｗはインバータ３８４へと入力され、冷却ガス排気装置３５６の周波
数が変更される。

圧力センサ３１からの圧力値Ａは、常時又は所定時間間隔で減算器４２２０へと入力さ
れ、この圧力値Ａに基づいて、圧力目標値Ｓと圧力値Ａとの偏差Ｄが０となるように、冷
却ガス排気装置３５６の周波数の制御が続けられる。
以上のように、圧力センサ３１によって計測された圧力値Ａと予め定められた圧力目標
値Ｓとの偏差Ｄがなくなるように、冷却ガス排気装置３５６の周波数がインバータ３８４
を介して制御される。すなわち、偏差Ｄがなくなるように制御された周波数を偏差が０で
ある場合の周波数でフィードバック制御し、フィードバック後の値を基に冷却ガス流量制
御部４２２が冷却ガスの流量を制御する。

ＰＩＤ演算器４２２２で周波数Ｗを演算することに替えて、プロセス制御部４００から
周波数指示器４２２６に周波数設定値Ｔを入力して、周波数指示器４２２６から周波数Ｗ
をインバータ３８４へと入力することで、冷却ガス排気装置３５６の周波数を変更しても
良い。

以上の制御により、排気口３５８に接続される設備排気圧力にばらつきや変化があって
も、冷却ガス流路３５２を流れる冷却媒体の流量が変化することを原因として、ウエハ１
２に形成される膜厚が不均一になることを防止することができる。

図２１は、本発明が適用される第４の形態に係る半導体製造装置１の構成を示す図であ
る。
先述の本発明が適用される第３の形態に係る半導体処理装置１は、圧力検出器として用
いられる圧力センサ３１が検出した圧力値に基づいて、制御部２が冷却ガス排気装置３５
６を制御していた。これに対して、本発明が適用される第４の形態に係る半導体製造装置
１は、圧力センサ３１が検出した圧力値に基づいて、制御部２が、冷却ガス排気装置３５
６と、加熱装置として用いられるヒータ３２とを制御している。

本発明が適用される第４の形態に用いられる制御プログラム４０（制御装置）は、プロ
セス制御部４００（プロセス制御装置）、温度制御部４１０（温度制御装置）、処理ガス
流量制御部４１２（処理ガス流量制御装置）、駆動制御部４１４（駆動制御装置）、圧力
制御部４１６（圧力制御装置）、処理ガス排気装置制御部４１８（処理ガス排気装置制御
装置）、温度測定部４２０（温度測定装置）、冷却ガス流量制御部４２２（冷却ガス流量
制御装置）、及び温度設定値記憶部４２４（温度設定記憶装置）から構成されている。
図２１には、プロセス制御部４００、温度制御部４１０、冷却ガス流量制御部４２２、
及び温度設定値記憶部４２４を示し、処理ガス流量制御部４１２、駆動制御部４１４、圧
力制御部４１６、処理ガス排気装置制御部４１８、及び温度測定部４２０は図示を省略し
ている。制御プログラムは、先述の本発明の適用される第３の形態に係る半導体処理装置
１と同様に、例えば記録媒体２４０（図１８参照）を介して制御部２に供給され、メモリ
２０４にロードされて実行される。

温度制御部４１０は、圧力設定値調整部４１０２（圧力設定調整装置）を有する。圧力
設定値調整部４１０２は予め温度設定値記憶部４２４に登録されている膜厚と温度分布と
の相関関係テーブル等を用いて、ウエハ１２の所望の温度分布を演算し、設定する。

圧力設定値調整部４１０２は、温度測定装置３７２により測定された温度と温度設定値
記憶部４２４に登録された温度分布とを比較して、ウエハ１２の温度分布を設定された分
布とするための冷却ガス排気装置３５６上流の位置の圧力設定値を演算する。そして、プ
ロセス制御部４００を介して冷却ガス流量制御部４２２に圧力設定値を指示する。ここで
、圧力設定値調整部４１０２からプロセス制御部４００を介して冷却ガス流量制御部４２
２に圧力値を指示することに替えて、圧力設定値調整部４１０２から直接に冷却ガス流量
制御部４２２に圧力設定値を指示しても良い。

圧力設定値調整部４１０２からの指示による冷却ガス排気装置３５６の制御は、温度分
布が設定値になるまでなされ、例えば、先述の第１の実施形態と同様にＰＩＤ演算が用い
られ、ＰＩＤ定数の設定によって、過度の温度変動を抑制しつつ、迅速且つ安定した温度
制御が実現される。
また、圧力設定値調整部４１０２を含む温度制御部４１０は、冷却ガス排気装置３５６
に圧力設定値を指示することで冷却ガス排気装置３５６の上流の位置の圧力を制御すると
ともに、温度測定装置３７２によって測定された温度と、圧力設定値調整部４１０２によ
って設定された温度分布とに基づいて、温度制御装置３７０を介してヒータ３２の制御を
行っている。

図２２には、圧力設定値調整部４１０２による圧力設定値の演算の一例が説明されてい
る。
演算に先立ち、予めウエハ１２の各温度分布に対応する圧力設定値を、例えば温度設定
値記憶部４２４に登録しておき、圧力設定値と温度分布値との相関テーブルデータを取得
し、入力しておく。入力は、膜厚と温度分布との相関テーブルデータを取得する際に同時
に取得しても良い。

演算では、冷却ガス排気装置３５６にある圧力設定値を指示し、その時に、ウエハ１２
の温度分布値に予め登録してある温度分布登録値とのズレがある場合、圧力設定値と温度
分布登録値との相関テーブルデータを基に、圧力設定値に対して補正量を演算し、その結
果を冷却ガス流量制御部４２２に指示する。

具体的には、図２２に示されるように、Ｔ１<Ｔ２<Ｔ３との関係にある温度分布登録値
について、温度分布登録値がＴ１の時の圧力登録値Ｐ１、温度分布登録値がＴ２の時の圧
力登録値Ｐ２、温度分布登録値がＴ３の時の圧力設定値Ｐ３が登録されているとして、現
在指示した圧力設定値をＰｓ、その時のウエハ１２の温度分布をｔ０とすると、圧力補正
値に対する補正量Ｐｃは、ｔ０が以下に示す（式１）で示される範囲にある場合、以下に
示す（式２）で求められる。

Ｔ１<ｔ０<Ｔ２・・・（式１）

Ｐｃ＝{（Ｐ２−Ｐ１）／（Ｔ２−Ｔ１）}ラ（ｔ０−Ｔ１）・・・（式２）

また、補正量Ｐｃは、ｔ０が以下に示す（式３）で示される範囲にある場合、以下に示
す（式４）で、ｔ０が以下に示す（式５）で示される範囲にある場合、以下に示す（式６
）で、ｔ０が以下に示す（式７）で示される範囲にある場合、以下に示す（式８）で求め
られる。

ｔ０<Ｔ１・・・（式３）

Ｐｃ＝{（Ｐ２−Ｐ１）／（Ｔ２−Ｔ１）}ラ（Ｔ１−ｔ０）・・・（式４）

Ｔ３<ｔ０・・・（式５）

Ｐｃ＝{（Ｐ３−Ｐ２）／（Ｔ３−Ｔ２）}ラ（ｔ０−Ｔ３）・・・（式６）

Ｔ２<ｔ０<Ｔ３・・・（式７）

Ｐｃ＝{（Ｐ３−Ｐ２）／（Ｔ３−Ｔ２）}ラ（ｔ０−Ｔ２）・・・（式８）

以上のように、本発明が適用される第４の形態に係る半導体処理装置１では、圧力セン
サ３１が検出した圧力値に基づいて、冷却ガス排気装置３５６のみならず、ヒータ３２の
制御がなされている。尚、本発明が適用される第３の形態に係る半導体処理装置１との同
一部分については、図２０に同一番号を付して説明を省略する。

以上で説明をした本発明が適用される第２の形態、第３の形態、及び第４の形態におい
ては、先述の本発明が適用される第１の形態と同様において、第２の熱電対１０６４がウ
エハ１４００の円周方向において１つだけが設けられているのと同様に、内部温度センサ
３２４が、ウエハ１２の円周方向において１つだけ設けられている。このため、先述の本
発明が適用される第１の形態と同様に、内部温度センサ３２４がウエハ１２の円周方向の
一部しか温度を検出しないことを原因として、ウエハ１２の円周方向の温度差を改善する
ことができないことがあるとの問題点があった。そこで、本発明の第３乃至第５の実施形
態においては、第２形態、第３の形態、及び第４の形態に対して、本発明が適用される。

すなわち、本発明の第３の実施形態においては、先述の本発明の適用される第２の形態
において、先述の本発明の第１の実施形態の第２の熱電対１０６４と同様に、内部温度セ
ンサ３２４が、ウエハ１２の周方向に例えば４個など複数個が設けられ、これらの複数の
内部温度センサ３２４内にある同じ高さの温度検出点の出力の平均値が算出されて、この
平均値が制御に用いられる。

また、本発明の第４の実施形態においては、先述の本発明の適用される第３の形態にお
いて、先述の本発明の第１の実施形態の第２の熱電対１０６４と同様に、内部温度センサ
３２４が、ウエハ１２の周方向に例えば４個など複数個が設けられ、これらの複数の内部
温度センサ３２４内にある同じ高さの温度検出点の出力の平均値が算出されて、この平均
値が制御に用いられる。

また、本発明の第５の実施形態においては、先述の本発明の適用される第４の形態にお
いて、先述の本発明の第１の実施形態の第２の熱電対１０６４と同様に、内部温度センサ
３２４が、ウエハ１２の周方向に例えば４個など複数個が設けられ、これらの複数の内部
温度センサ３２４内にある同じ高さの温度検出点の出力の平均値が算出されて、この平均
値が制御に用いられる。

さらに、本発明の第３乃至第５の実施形態においては、複数の内部温度センサ３２４の
１つに不良が生じると、複数の内部温度センサ３２４の平均値を残りの正常な内部温度セ
ンサ３２４の出力の平均値を用いて制御を行うことになり、良好な制御を行うことができ
ない場合もあり得る。そこで、本発明の第３乃至第５の実施形態においては、先述の第２の実施形態と同様に、複数の内部温度センサ３２４の出力の平均値と、その平均値と各内部温度センサ３２４の出力との偏差（補正値）を取得しておく。そして、予め取得しておいた不良が生じた内部温度センサ３２４における、設定温度との補正値から不良が生じた内部温度センサ３２４が、不良が生じていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した値を使用することで制御をおこなっている。

更に本発明の第６の実施形態においては、前述の第２の実施形態と同様に、複数の内部温度センサ３２４−１〜４の出力の平均値と各内部温度センサ３２４−１〜４の出力との偏差（補正値）を取得しておく。複数ある内部温度センサ３２４の−１〜４一つに不良が生じた場合、現在の設定値と予め取得した補正値から不良が生じた内部温度センサ３２４が、不良が生じていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した温度を使用して、不良が生じていない内部温度センサ３２４と平均値を算出し制御を行うことで、内部温度センサ３２４に不良が生じていない場合との再現性を確保することが期待できる。ここで、現在の設定値とは図２４に示すような設定されたランプレートに従って刻々と変化する設定値の事である。現在の設定値はランプレートに従って変化する為、この方式は温度過渡期において効果が期待できる。

第６の実施形態について具体例を用いて説明する。例えば複数の内部温度センサ３２４として、３２４−１、３２４−２，３２４−３，３２４−４と４つの内部温度センサを持つとし、炉内設定温度を６００℃とした時の各内部温度センサの出力値を以下の通りとする。設定温度：６００℃であり、内部温度センサ３２４−１の出力値は６０１℃、内部温度センサ３２４−２の出力値は５９８℃、内部温度センサ３２４−３の出力値は５９９℃、内部温度センサ３２４−４の出力値は６０２℃であった。この時、各内部温度センサ３２４−１〜４の補正値は次の通りとなる。内部温度センサ３２４−１の補正値＝内部温度センサ３２４−１の出力値−平均値＝６０１℃−６００℃＝＋１．０℃となる。ここで平均値とは内部温度センサ３２４−１〜３２４−４の平均値であるが、この平均値が設定値になるように温度制御している為、平均値は設定値と同じ６００℃となる。同様に、内部温度センサ３２４−２の補正値＝ 内部温度センサ３２４−２の出力値−平均値＝５９８℃−６００℃＝−２．０℃となる。内部温度センサ３２４−３の補正値＝内部温度センサ３２４−３の出力値−平均値＝５９９℃−６００℃＝−１．０℃となる。内部温度センサ３２４−４の補正値＝内部温度センサ３２４−４の出力値−平均値＝６０２−６００＝＋２．０℃と算出する。

ここで、内部温度センサ３２４−１に異常発生がしたとすると温度過渡期（温度安定前）、ここでは設定値が４００℃から６００℃へ昇温レート１０℃／ｍｉｎで昇温を開始してからＸｍｉｎ後の内部温度センサ３２４−１の予想値は次の通りとなる。４００℃から６００℃に昇温レート１０℃／ｍｉｎで昇温中であるので、Ｘｍｉｎ後の現在の設定値は、現在の設定値 ＝４００℃＋Ｘｍｉｎ×１０℃／ｍｉｎ ただし（０＜＝Ｘ＜＝２０）となる。

内部温度センサ３２４−１の予想値は次式で求められる。内部温度センサ３２４−１の予想値＝現在の設定値＋内部温度センサ３２４−１の補正値＝４００℃＋Ｘｍｉｎ×１０℃／ｍｉｎ＋１．０℃ ただし（０＜＝Ｘ＜＝２０）となる。上記内部温度センサ３２４−１の予想値は温度過渡期において図２５に示すように昇温レートに従い現在の設定値同様に刻々と変化する。例えば、昇温開始後５ｍｉｎの内部温度センサ平均値は、内部温度センサ３２４−２の出力値＝４４８．５℃、内部温度センサ３２４−３の出力値＝４４９．５℃、内部温度センサ３２４−４の出力値＝４５２．０℃とすると、内部温度センサ３２４−１の予想値＝現在の設定値＋内部温度センサ３２４−１の補正値＝４００℃＋５ｍｉｎ×１０℃／ｍｉｎ＋１．０℃＝４５１．０℃であり、内部温度センサ平均値(昇温開始５ｍｉｎ後) ＝（内部温度センサ３２４−１の予想値＋内部温度センサ３２４−２の出力値＋内部温度センサ３２４−３の出力値＋内部温度センサ３２４−４の出力値）／４＝（４５１．０℃＋４４８．５℃＋４４９．５℃＋４５２．０℃）／４＝４５０．２５℃と算出できる。

ここで、内部温度センサ３２４−１が正常な場合、各内部センサ補正値の関係から内部温度センサ３２４−４に近い値が出力されると考え内部温度センサ３２４−１＝３２４−４と仮定すると、内部温度センサ３２４の平均値は内部温度センサ平均値＝（４５２．０℃＋４４８．５℃＋４４９．５℃＋４５２．０℃）／４＝４５０．５℃となる。

一方、本発明の第３乃至第５の実施形態によると、内部温度センサ３２４−１予想値は次式となる。内部温度センサ３２４−１の予想値＝設定値＋内部温度センサ３２４−１の補正値＝６００℃＋１．０℃＝６０１．０℃であり、この場合、内部温度センサ３２４の平均値は、内部温度センサ３２４の平均値＝（内部温度センサ３２４−１の予想値＋内部温度センサ３２４−２＋内部温度センサ３２４−３＋内部温度センサ３２４−４）／４＝（６０１．０℃＋４４８．５℃＋４４９．５℃＋４５２．０℃）／４＝４８７．７５℃と算出できる。

ここで本発明の第３乃至第５の実施形態による内部温度センサ３２４の平均値は内部温度センサ３２４−１の予想値が温度過渡期であるにも関わらず、温度安定期同様の予想値としている為、温度過渡期においては、図２６に示すように内部温度センサ３２４−１の正常時に比べて高く算出してしまう。
本発明の第６の実施形態による内部温度センサ３２４−１の予想値を使用した内部温度センサ３２４平均値は、内部温度センサ３２４−１の正常時と比べても大きな違いはなく再現性が確保できている。この事から、温度過渡期における問題点を本発明の第６の実施形態によって解決することができる。

本発明の第７の実施形態においては、図２７に示すような複数の内部温度センサ３２４の出力において、ある一つの温度センサ３２４とそれ以外の温度センサ３２４の平均値の差（補正値）を取得しておく。複数ある内部温度センサ３２４の一つに不良が生じた場合、不良の生じていない温度センサ３２４の平均値と予め取得した補正値から不良が生じた内部温度センサにおいて不良が生じていなければ検出するであろう温度を予測し、その予測した温度を使用して、不良が生じていない内部温度センサ３２４と平均値を算出し制御を行うことで、内部温度センサ３２４を予測する為、温度過渡期に加えて、圧力、ガス流量等の状況変化による温度変化にも効果が期待できる。

例えば内部温度センサ３２４が３２４−１、３２４−２、３２４−３、３２４−４と複数の内部温度センサを持つとし、炉内設定温度を６００℃とした時の各内部温度センサの出力値を以下の通りとする。

設定温度：６００℃、内部温度センサ３２４−１の出力値：６０１℃、内部温度センサ３２４−２の出力値：５９８℃、内部温度センサ３２４−３の出力値：５９９℃、内部温度センサ３２４−４の出力値：６０２℃とする。この時、各内部温度センサの補正値は以下の通りとなる。

内部温度センサ３２４−１の補正値＝内部温度センサ３２４−１の出力値−（内部温度センサ３２４−２出力値＋内部温度センサ３２４−３の出力値＋内部温度センサ３２４−４の出力値）／３＝６０１℃−５９９．７℃＝＋１．３℃である。

同様に、内部温度センサ３２４−２の補正値＝内部温度センサ３２４−２の出力値−（内部温度センサ３２４−１の出力値＋内部温度センサ３２４−３出力値＋内部温度センサ３２４−４の出力値）／３＝５９８℃−６００．７℃＝−２．７℃である。

同様に、内部温度センサ３２４−３の補正値＝内部温度センサ３２４−３の出力値−（内部温度センサ３２４−１の出力値＋内部温度センサ３２４−２の出力値＋内部温度センサ３２４−４の出力値）／３＝５９９℃−６００．３℃＝−１．３℃である。

同様に、内部温度センサ３２４−４の補正値＝内部温度センサ３２４−４の出力値−（内部温度センサ３２４−１の出力値＋内部温度センサ３２４−２の出力値＋内部温度センサ３２４−３の出力値）／３＝６０２℃−５９９．３℃＝＋２．７℃と算出する。

内部温度センサ３２４−１に異常が発生したとすると内部温度センサ３２４−１の予想値は次式で求められる。内部温度センサ３２４−１の予想値＝（内部温度センサ３２４−２の出力値＋内部温度センサ３２４−３の出力値＋内部センサ３２４−４の出力値）／３＋内部温度センサ３２４−１の補正値

ここで例えば、昇温開始後５ｍｉｎの各内部温度センサ出力値を、内部温度センサ３２４−１：異常発生、内部温度センサ３２４−２出力値＝４４８．５℃、内部温度センサ３２４−３出力値＝４４９．５℃、内部温度センサ３２４−４出力値＝４５２．０℃とすると、内部温度センサ３２４−１予想値は、内部温度センサ３２４−１予想値＝（４４８．５℃＋４４９．５℃＋４５２．０℃）／３＋１．３℃＝４５１．３℃であり、内部温度センサ３２４−１予想値を使用した内部温度センサ平均値は、内部温度センサ３２４平均値＝（内部温度センサ３２４−１予想値＋内部温度センサ３２４−２＋内部温度センサ３２４−３＋内部温度センサ３２４−４）／４＝（４５１．３℃＋４４８．５℃＋４４９．５℃＋４５２．０℃）／４＝４５０．３２度と算出できる。

一方本発明の第３乃至第５の実施形態によると、内部温度センサ３２４−１予想値は次式となる。内部温度センサ３２４−１予想値＝設定値＋内部温度センサ３２４−１補正値＝６００℃＋１．０℃＝６０１．０℃となる。この場合、内部温度センサ３２４の平均値は、内部温度センサ３２４平均値＝（内部温度センサ３２４−１予想値＋内部温度センサ３２４−２＋内部温度センサ３２４−３＋内部温度センサ３２４−４）／４＝（６０１．０℃＋４４８．５℃＋４４９．５℃＋４５２．０℃）／４＝４８７．７５℃と算出できる。

ここで本発明の第３乃至第５の実施形態による内部温度センサ３２４の平均値は内部温度センサ３２４−１予想値が温度過渡期であるにも関わらず、温度安定期同様の予想値としている為、温度過渡期においては図２６に示すように内部温度センサ３２４−１正常時に比べて高く算出してしまう。本発明の第７の実施形態による内部温度センサ３２４−１予想値を使用した内部温度センサ３２４平均値は、内部温度センサ３２４−１正常時と比べても大きな違いはなく再現性を確保できている。この事から、温度過渡期における問題点を本実施形態によると解決することができる。

また例えば、ガス流量、圧力値等の変化により、各内部温度センサの補正値取得時と比べて大きく温度分布が変化した場合の昇温開始後５ｍｉｎの各内部温度センサ出力値を下記の通りとする。内部温度センサ３２４−１：異常発生、内部温度センサ３２４−２出力値＝４２０．５℃、内部温度センサ３２４−３出力値＝４３９．５℃、内部温度センサ３２４−４出力値＝４１０．０℃とすると、本実施形態による内部温度センサ３２４−１予想値は内部温度センサ３２４−１予想値＝（内部温度センサ３２４−２＋内部温度センサ３２４−３＋内部温度センサ３２４−４）／３＋内部温度センサ３２４−１補正値＝（４２０．５℃＋４３９．５℃＋４１０．０℃）／３＋１．３℃＝４２４．６℃

この場合、内部温度センサ３２４平均値は、内部温度センサ３２４平均値＝（内部温度センサ３２４−１予想値＋内部温度センサ３２４−２出力値＋内部温度センサ３２４−３出力値＋内部温度センサ３２４−４出力値）／４＝（４２４．６℃＋４２０．５℃＋４３９．５℃＋４１０．０℃）／３＝４２３．６５℃と算出できる。

一方本発明の第３乃至第５の実施形態によると、内部温度センサ３２４−１予想値は次式となる。内部温度センサ３２４−１予想値＝現在の設定値＋内部温度センサ３２４−１補正値＝４００℃＋５ｍｉｎ×１０℃／ｍｉｎ＋１．０℃＝４５１．０℃となる。
この場合、内部温度センサ３２４平均値は、内部温度センサ３２４平均値＝（内部温度センサ３２４−１予想値＋内部温度センサ３２４−２出力値＋内部温度センサ３２４−３出力値＋内部温度センサ出力値３２４−４）／４＝（４５１．０℃＋４２０．５℃＋４３９．５℃＋４１０．０℃）／４＝４３０．２５℃と算出できる。

内部温度センサ３２４−１が正常な場合を各内部センサ補正値の関係から内部温度センサ３２４−４に近い値が出力されると考え内部温度センサ３２４−１= ３２４−４と仮定すると、内部温度センサ３２４平均値は、内部温度センサ平均値（仮に正常）＝（４１０．０℃＋４２０．５℃＋４３９．５℃＋４１０．０℃）／４＝４２０．０℃となる。

ここで本発明の第６の実施形態による内部温度センサ３２４平均値は、内部温度センサ３２４−１予想値が内部温度センサ補正値を取得した状況から算出しており、外乱により内部温度状況が変化した場合には、正常時と差が発生する。

本発明の第７の実施形態によると、補正値取得時は同様にその時点での状況で算出しているが、予想値算出時に現在の異常未発生内部温度センサの平均値を使用している事により、外乱による状況変化時の問題点を解決することができる。

以上において、内部温度センサ３２４は好ましくはダミーウエハ領域ではなく、プロダクトウエハ領域の高さに設置しプロダクトウエハのエッジ部付近の温度を検出することが好ましい。ここで、プロダクトウエハとは、実際にＩＣ等の半導体素子が製作されるウエハであり、ダミーウエハとは、プロダクトウエハを挟み込むようにボートの両端に配置されプロダクトウエハ領域の熱が逃げないようにし、また反応炉上下から飛来する微粒子や汚染物質がプロダクトウエハに付着しないようにするものである。

また、例えば、好ましくは、温度過渡期には第７の実施形態を用い、温度安定期には、第３乃至第５の実施形態を用いて制御するほうが良い。第７の実施形態と第３乃至第５の実施形態の切り替えタイミングは昇温完了時(４００−６００℃ 昇温レート１０℃／ｍｉｎの場合、２０ｍｉｎ)でもよいが、昇温完了後、内部温度センサの平均値を見て、設定値と内部温度センサの平均値との温度偏差が所定温度範囲内に収まった後に行う。

このように、温度過渡期において、第７の実施形態の補正方式を行う事で温度過渡期の再現性、また外乱に対する対応が可能となる。また温度安定時に第３乃至第５の実施形態の補正方式を行う事で、温度安定時において、外乱に影響されず正常時の再現性を確保することができる。

第７の実施形態において、例えば内部温度センサに基準となるセンサ３２４−１を設定して、他のセンサ３２４−２、３２４−３、３２４−４の平均値との偏差をある所定の値にする事でウエハの周方向の温度偏差を一定範囲に制御することができる。

従来は、温度センサ３２４−１〜４の平均値を設定値に制御する事でウエハの周方向温度差改善していたが、第７の実施形態を応用することにより、基準の温度センサ３２４−１を設定値に制御。他温度センサ３２４−２〜４の平均値との温度偏差を監視しながら所定範囲に入らなければ排気圧力調整することが可能となり、ウエハの周方向の温度差をある一定の範囲に制御することができる。

以上述べたように、本発明は、半導体製造装置及び基板処理方法に適用することができ
る。

本発明の適用される第１の形態に係る基板処理装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の適用される第１の形態に係る基板処理装置が有する反応管の構成を模式的に示す図である。 本発明の適用される第１の形態に係る基板処理装置が有する中心部熱電対の詳細な構成の一例を示す図である。 本発明の適用される第１の形態に係る基板処理装置が有する天井部熱電対の詳細な構成の一例を示す図である。 本発明の適用される第１の形態に係る基板処理装置が有する下部熱電対の詳細な構成の一例を示す図である。 本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置の構成を模式的に示す図である。 本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置で、ウエハの中心部温度補正値を用いて設定温度を補正する構成・方法について説明する説明図である。 本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置で取得された中心部温度偏差、及び天井部温度偏差のデータを示す図表である。 本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置の圧力補正量の算出について説明する第１の図である。 本発明の適用される第１の形態に係る半導体製造装置の圧力補正量の算出について説明する第２の図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の要部を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置が有する熱電対の平面における配置を模式的に示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体製造装置の制御方法、及び制御を行うための構成を説明する説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体製造装置の制御方法、及び制御を行うための構成を説明する説明図である。 本発明の適用される第２の形態に係る半導体処理装置の全体構成を示す図である。 図１５に示したボート及びウエハを収容した状態の処理室を例示する図である。 図１５、図１６に示した処理室の周辺の構成部分、及び、処理室に対する制御を行う第１の制御プログラムの構成を示す図である。 図１５に示した制御部の構成を示す図である。 本発明の適用される第２の形態に係る半導体処理装置における処理対象となるウエハの形状を例示する図である。 本発明の適用される第３の形態に係る半導体処理装置の構成を示す図である。 本発明の適用される第４の形態に係る半導体処理装置の構成を示す図である。 本発明の第４の実施形態に係る半導体処理装置の圧力設定値の演算の一例を説明する図である。 現在の設定温度と予測温度との関係を示す図である。 現在の設定温度と予測温度との関係を示す図である。 現在の設定温度と各実施形態による内部温度センサ予測温度との関係を示す図である。 現在の設定温度と各実施形態による内部温度センサの平均値との関係を示す図である。 時間と設定温度と補正値との関係を示す図である。

符号の説明

１・・・半導体処理装置
１２・・・ウエハ
１４・・・ボート
１００・・・カセット授受ユニット
１０２・・・カセットストッカ
１０４・・・バッファカセットストッカ
１０６・・・ウエハ移動機
１０８・・・ボートエレベータ
４９０・・・ウエハカセット
２・・・制御部（制御装置）
２２・・・表示・入力部（表示・入力装置）
２００・・・ＣＰＵウエハ
２４・・・記録部（記録装置）
２４０・・・記録媒体
４０・・・制御プログラム
４００・・・プロセス制御部（プロセス制御装置）
４１０・・・温度制御部（温度制御装置）
４１０２・・・圧力設定値調整部（圧力設定値調整装置）
４１２・・・処理ガス流量制御部（処理ガス流量制御装置）
４１４・・・駆動制御部（駆動制御装置）
４１６・・・圧力制御部（圧力制御装置）
４１８・・・処理ガス排気装置制御部（処理ガス排気装置制御装置）
４２０・・・温度測定部（温度測定装置）
４２２・・・冷却ガス流量制御部（冷却ガス流量制御装置）
４２２０・・・減算器
４２２２・・・ＰＩＤ演算器
４２２４・・・周波数変換器
４２２６・・・周波数指示器
４２４・・・温度設定値記憶部（温度設定値記憶装置）
３・・・処理室
３００・・・断熱材（１４０・・・断熱板）
３１・・・圧力センサ
３２・・・ヒータ
３２０・・・温度調整部分
３２２，３２４・・・温度センサ
３４０・・・ガス導入ノズル
３４４・・・炉口蓋
３４６・・・排気管
３４８・・・回転軸
３５０・・・マニホールド
３５１・・・Ｏリング
３５２・・・冷却ガス流路
３５３・・・吸気口
３５４・・・排気路
３５５・・・排気部
３５６・・・冷却ガス排気装置
３５７・・・ラジエタ
３５８・・・排気孔
３５９・・・シャッタ
３６０・・・アウタチューブ
３６２・・・インナチューブ
３７０・・・温度制御装置
３７２・・・温度測定装置
３７４・・・ＭＦＣ
３７６・・・ＥＣ
３７８・・・ＰＳ
３８０・・・ＡＰＣ
３８２・・・ＥＰ
３８４・・・インバータ
１０１０・・・半導体製造装置
１０１２・・・均熱管
１０１４・・・反応管
１０１６・・・供給管
１０１８・・・排気管
１０２０・・・導入部材
１０２２・・・排気口
１０２４・・・ＭＦＣ
１０３０・・・ＡＰＣ
１０３２・・・圧力センサ
１０３４・・・ベース
１０３６・・・リング
１０３８・・・シールキャップ
１０４０・・・回転軸
１０４２・・・石英キャップ
１０４４・・・ボート
１０５０・・・ボートエレベータ
１０５２・・・ヒータ
１０６０・・・温度検出部（温度検出装置）
１０６２・・・第１の熱電対
１０６４・・・第２の熱電対
１０６４ａ・・・内部メイン熱電対
１０６４ｂ・・・内部サブ熱電対
１０６４ｃ・・・内部サイド熱電対
１０６４ｄ・・・内部サイド熱電対
１０６６・・・第３の熱電対
１０６８・・・中心部熱電対
１０７０・・・天井部熱電対
１０７２・・・下部熱電対
１０７８・・・インバータ
１０８０・・・排気部
１０８２・・・排気管
１０８４・・・冷却ガス排気装置
１０８６・・・ラジエタ
１０９０・・・シャッタ
１０９２・・・圧力センサ
１２００・・・制御部（制御装置）
１２０２・・・ガス流量制御部（ガス流量制御装置）
１２０４・・・温度制御部（温度制御装置）
１２０６・・・圧力制御部（圧力制御装置）
１２０８・・・駆動制御部（駆動制御装置）
１２２０・・・冷却ガス流量制御部（冷却ガス流量制御装置）
１２２２・・・減算器
１２２４・・・ＰＩＤ演算器
１２２６・・・周波数変換器
１２２８・・・周波数指示器
１２３０・・・平均温度算出部
１２４２・・・ＰＩＤ演算部
１２４０・・・ウエハ中心部温度補正演算部（ウエハ中心部温度補正演算装置）
１２５０・・・演算記憶部
１３００・・・上位コントローラ
１４００・・・ウエハ

Claims (7)

1. 基板を処理する処理室と、
   前記処理室を加熱する加熱装置と、
   前記処理室と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路内に冷却ガスを流す冷却装置と、
   前記冷却ガス流路における圧力値を測定する圧力検出器と、
   基板の温度を検出する複数の温度検出部と、
   前記処理室内の温度を検出する複数の温度検出部の測定値の平均値である第１の平均値と前記複数の温度検出部の測定値とを予め取得して、前記第１の平均値と前記測定値に基づいて前記複数の温度検出部に対するそれぞれの偏差を算出し、前記温度検出部に異常が発生した場合に、前記処理室内の設定温度と前記偏差から前記異常が発生した温度検出部の温度検出予想値を算出し、前記温度検出予想値と前記異常が発生した温度検出部以外の測定値に基づいて前記加熱装置および前記冷却装置の少なくとも一方を制御して基板を処理する制御部と、
   を有することを特徴とする半導体製造装置。
2. 前記制御部は、前記温度検出予想値と、前記異常が発生した温度検出部以外の測定値とから第２の平均値を算出し、前記第２の平均値に基づいて前記加熱装置および前記冷却装置の少なくとも一方を制御して基板を処理する請求項１に記載の半導体製造装置。
3. 前記複数の温度検出部は、前記基板よりも外側であって、前記基板の円周方向に等間隔に設けられる請求項１または請求項２に記載の半導体製造装置。
4. 前記複数の温度検出部は、それぞれが前記基板の温度を検出する温度検出点を同数備え、
   前記温度検出点は、重力方向に対して同じ高さに設けられる請求項１から請求項３に記載の半導体製造装置。
5. 前記第１の平均値および前記第２の平均値算出に用いられる前記温度検出部の測定値は、前記複数の温度検出部における重力方向に同じ高さの前記温度検出点で検出された測定値である請求項４に記載の半導体製造装置。
6. 天井部に天板を有し前記基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部の天板より上部に設けられ、前記基板保持部の天井部付近の温度を測定する天井部温度検出部と、
   をさらに有する請求項１から請求項５に記載の半導体製造装置。
7. 基板の温度を検出する複数の温度検出部の測定値の平均値である第１の平均値と、前記複数の温度検出部の測定値を予め取得して、前記第１の平均値と前記測定値に基づいて、前記複数の温度検出部の偏差を算出する工程と、
   前記温度検出部に異常が発生した場合に、基板を処理する処理室内の設定温度と前記偏差から前記異常が発生した温度検出部の温度検出予想値を算出する工程と、
   前記処理室を加熱装置で加熱しつつ、前記処理室内と前記加熱装置との間に設けられた冷却ガス流路内に冷却装置により冷却ガスを流し、前記温度検出予想値と前記異常が発生した温度検出部以外の測定値に基づいて制御部により前記加熱装置および前記冷却装置の少なくとも一方を制御して基板を処理する工程と、
   を有することを特徴とする基板処理方法。