JP6368686B2 - 熱処理装置、熱処理装置の調整方法、及び、プログラム - Google Patents

熱処理装置、熱処理装置の調整方法、及び、プログラム Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体を熱処理する熱処理装置、熱処理装置の調整方法、及び、プログラムに関する。
半導体装置の製造工程では、多数枚の被処理体、例えば、半導体ウエハの成膜処理、酸化処理あるいは拡散処理などを一括して行うバッチ式の熱処理装置が用いられている。バッチ式の熱処理装置では、例えば、効率的に半導体ウエハを成膜することが可能であるが、処理容器内の温度等のパラメータを調整することが難しいという問題がある。
このような問題を解決するため、例えば、特許文献１には、ウエハボート搬入時には目標温度とは異なる温度設定値を出力し、ウエハボート搬入終了時あるいはその前後で温度設定値を目標温度に対応する第２の温度設定値に向かって変化させる熱処理方法が提案されている。
特開２００３−１００６４５号公報
ところで、このような熱処理装置の温度制御においては、パラメータの調整および実験を複数回繰り返すＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）パラメータ調整により、温度制御コントローラの設計を行う必要がある。しかし、パラメータの調整および実験を複数回繰り返すことは多大な時間および労力が必要になることから、パラメータの調整を容易に行うことができる熱処理装置が望まれている。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、パラメータの調整を容易に行うことができる熱処理装置、熱処理装置の調整方法、および、プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点にかかる熱処理装置は、
複数の評価指標と、各評価指標の重みと、評価関数の値を算出する回数と、初期パラメータ値とを含む情報を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信した情報に基づいて、シミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、
前記シミュレーション実行手段により実行されたシミュレーション結果に基づいて、評価関数の値を算出する評価関数値算出手段と、
前記評価関数値算出手段により算出された評価関数の値が最小であるか否かを判別し、前記評価関数の値が最小であると判別すると、パラメータを更新するパラメータ更新手段と、
を備え、
前記評価関数値算出手段は、前記受信手段により受信した評価関数の値を算出する回数に基づいて、再度評価関数の値を算出し、
前記評価関数値算出手段による再度評価関数の値を算出するときに、遺伝的アルゴリズムにより新たなパラメータを生成するパラメータ生成手段を、さらに備える、ことを特徴とする。
前記評価指標は、例えば、少なくとも、目標値との誤差の和と、パワーの微分の絶対値の和とである。
前記受信手段による受信する情報に、前記評価指標の閾値を含む、ことが好ましい。
本発明の第２の観点にかかる熱処理装置の調整方法は、
複数の評価指標と、各評価指標の重みと、評価関数の値を算出する回数と、初期パラメータ値とを含む情報を受信する受信工程と、
前記受信工程により受信した情報に基づいて、シミュレーションを実行するシミュレーション実行工程と、
前記シミュレーション実行工程により実行されたシミュレーション結果に基づいて、評価関数の値を算出する評価関数値算出工程と、
前記評価関数値算出工程により算出された評価関数の値が最小であるか否かを判別し、前記評価関数の値が最小であると判別すると、パラメータを更新するパラメータ更新工程と、
を備え、
前記評価関数値算出工程では、前記受信工程により受信した評価関数の値を算出する回数に基づいて、再度評価関数の値を算出し、
前記評価関数値算出工程による再度評価関数の値を算出するときに、遺伝的アルゴリズムにより新たなパラメータを生成するパラメータ生成工程を、さらに備える、ことを特徴とする。
本発明の第３の観点にかかるプログラムは、
コンピュータを、
複数の評価指標と、各評価指標の重みと、評価関数の値を算出する回数と、初期パラメータ値とを含む情報を受信する受信手段、
前記受信手段により受信した情報に基づいて、シミュレーションを実行するシミュレーション実行手段、
前記シミュレーション実行手段により実行されたシミュレーション結果に基づいて、評価関数の値を算出する評価関数値算出手段、
前記評価関数値算出手段により算出された評価関数の値が最小であるか否かを判別し、前記評価関数の値が最小であると判別すると、パラメータを更新するパラメータ更新手段、
として機能させ、
前記評価関数値算出手段は、前記受信手段により受信した評価関数の値を算出する回数に基づいて、再度評価関数の値を算出し、
前記評価関数値算出手段による再度評価関数の値を算出するときに、遺伝的アルゴリズムにより新たなパラメータを生成するパラメータ生成手段として機能させる、ことを特徴とする。
本発明によれば、パラメータの調整を容易に行うことができる。
本発明の実施の形態に係る熱処理装置の構造を示す図である。 反応管内のゾーンを示す図である。 図１の制御部の構成例を示す図である。 目標値との誤差の和を説明するための図である。 ＺＯＮＥ間温度差の和を説明するための図である。 オーバーシュートを説明するための図である。 パワーの微分の絶対値の和を説明するための図である。 調整処理を説明するためのフローチャートである。 反応管内の温度を７００℃から８００℃に昇温した場合のシミュレーション結果を示す図である。 反応管内の温度を７００℃から８００℃に昇温した場合の実機での実験結果を示す図である。
以下、本発明の熱処理装置、熱処理装置の調整方法、および、プログラムを、図１に示すバッチ式の縦型の熱処理装置に適用した場合を例に本実施の形態を説明する。
図１に示すように、本実施の形態の熱処理装置１は、略円筒状で有天井の反応管２を備えている。反応管２は、その長手方向が垂直方向に向くように配置されている。反応管２は、耐熱及び耐腐食性に優れた材料、例えば、石英により形成されている。
反応管２の下側には、略円筒状のマニホールド３が設けられている。マニホールド３は、その上端が反応管２の下端と気密に接合されている。マニホールド３には、反応管２内のガスを排気するための排気管４が気密に接続されている。排気管４には、バルブ、真空ポンプなどからなる圧力調整部５が設けられており、反応管２内を所望の圧力（真空度）に調整する。
マニホールド３（反応管２）の下方には、蓋体６が配置されている。蓋体６は、ボートエレベータ７により上下動可能に構成され、ボートエレベータ７により蓋体６が上昇するとマニホールド３（反応管２）の下方側（炉口部分）が閉鎖され、ボートエレベータ７により蓋体６が下降すると反応管２の下方側（炉口部分）が開口されるように配置されている。
蓋体６の上部には、保温筒（断熱体）８を介して、ウエハボート９が設けられている。ウエハボート９は、被処理体、例えば、半導体ウエハＷを収容（保持）するウエハ保持具であり、本実施の形態では、半導体ウエハＷが垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚、例えば、１５０枚収容可能に構成されている。そして、ウエハボート９に半導体ウエハＷを収容し、ボートエレベータ７により蓋体６を上昇させることにより、半導体ウエハＷが反応管２内にロードされる。
反応管２の周囲には、反応管２を取り囲むように、例えば、抵抗発熱体からなるヒータ部１０が設けられている。このヒータ部１０により反応管２の内部が所定の温度に加熱され、この結果、半導体ウエハＷが所定の温度に加熱される。ヒータ部１０は、例えば、５段に配置されたヒータ１１〜１５から構成され、ヒータ１１〜１５には、それぞれヒータコントローラ１６〜２０が接続されている。このため、このヒータコントローラ１６〜２０にそれぞれ独立して電力を供給することにより、ヒータ１１〜１５をそれぞれ独立に所望の温度に加熱することができる。このように、反応管２内は、このヒータ１１〜１５により、図２に示すような５つのゾーンに区分されている。例えば、反応管２内のＴＯＰ（ＺＯＮＥ１）を加熱する場合には、ヒータコントローラ１６を制御してヒータ１１を所望の温度に加熱する。反応管２内のＣＥＮＴＥＲ（ＣＴＲ（ＺＯＮＥ３））を加熱する場合には、ヒータコントローラ１８を制御してヒータ１３を所望の温度に加熱する。反応管２内のＢＯＴＴＯＭ（ＢＴＭ（ＺＯＮＥ５））を加熱する場合には、ヒータコントローラ２０を制御してヒータ１５を所望の温度に加熱する。
また、マニホールド３には、反応管２内に処理ガスを供給する複数の処理ガス供給管が設けられている。なお、図１では、マニホールド３に処理ガスを供給する３つの処理ガス供給管２１〜２３を図示している。処理ガス供給管２１は、マニホールド３の側方からウエハボート９の上部付近（ＺＯＮＥ１）まで延びるように形成されている。処理ガス供給管２２は、マニホールド３の側方からウエハボート９の中央付近（ＺＯＮＥ３）まで延びるように形成されている。処理ガス供給管２３は、マニホールド３の側方からウエハボート９の下部付近（ＺＯＮＥ５）まで延びるように形成されている。
各処理ガス供給管２１〜２３には、それぞれ、流量調整部２４〜２６が設けられている。流量調整部２４〜２６は、処理ガス供給管２１〜２３内を流れる処理ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）などから構成されている。このため、処理ガス供給管２１〜２３から供給される処理ガスは、流量調整部２４〜２６により所望の流量に調整されて、それぞれ反応管２内に供給される。
また、熱処理装置１は、反応管２内のガス流量、圧力、処理雰囲気の温度といった処理パラメータを制御するための制御部（コントローラ）５０を備えている。制御部５０は、流量調整部２４〜２６、圧力調整部５、ヒータ１１〜１５のヒータコントローラ１６〜２０等に制御信号を出力する。図３に制御部５０の構成を示す。
図３に示すように、制御部５０は、評価関数記憶部５１と、レシピ記憶部５２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）５３と、ＲＡＭ（Random Access Memory）５４と、Ｉ／Ｏ（Input/Output Port）ポート５５と、ＣＰＵ（Central Processing Unit)５６と、これらを相互に接続するバス５７と、から構成されている。
評価関数記憶部５１には、評価関数に関する情報が記憶されている。評価関数とは、温度等のパラメータの調整をシミュレーションした結果を評価するものであり、評価関数の値が小さいほどシミュレーションした結果がよいことを示している。ＣＰＵ５６は、評価関数記憶部５１に記憶された評価関数に関する情報、例えば、評価関数の値を算出するための各種の式などを用いて評価関数の値を算出する。なお、評価関数の詳細については後述する。
レシピ記憶部５２には、この熱処理装置１で実行される成膜処理の種類に応じて、制御手順を定めるプロセス用レシピが記憶されている。プロセス用レシピは、ユーザが実際に行う処理（プロセス）毎に用意されるレシピであり、反応管２への半導体ウエハＷのロードから、処理済みの半導体ウエハＷをアンロードするまでの温度、時間、ガス流量等を規定する。具体的には、各部の温度の変化、反応管２内の圧力変化、ガスの供給の開始及び停止のタイミング、供給量などを規定する。
ＲＯＭ５３は、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクなどから構成され、ＣＰＵ５６の動作プログラムなどを記憶する記録媒体である。
ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５６のワークエリアなどとして機能する。
Ｉ／Ｏポート５５は、温度、圧力、ガスの流量に関する測定信号をＣＰＵ５６に供給すると共に、ＣＰＵ５６が出力する制御信号を各部（圧力調整部５、ヒータ１１〜１５のヒータコントローラ１６〜２０、流量調整部２４〜２６等）へ出力する。また、Ｉ／Ｏポート５５には、操作者が熱処理装置１を操作する操作パネル５８が接続されている。
ＣＰＵ５６は、制御部５０の中枢を構成し、ＲＯＭ５３に記憶された動作プログラムを実行し、操作パネル５８らの指示に従って、レシピ記憶部５２に記憶されているプロセス用レシピに沿って、熱処理装置１の動作を制御する。
バス５７は、各部の間で情報を伝達する。
次に、評価関数記憶部５１に記憶される評価関数について説明する。
評価関数（Ｖ）は、例えば、以下の式で示されるように、各評価指標と重みとの積の和により算出される。
評価関数（Ｖ）＝ｗ１Ｓｒ＋ｗ２Ｓｚ＋ｗ３ｅ＋ｗ４Ｕｄ ＋・・・
ここで、Ｓｒ、Ｓｚ、ｅ、Ｕｄ、は評価指標の一例であり、ｗ１〜ｗ４は各評価指標の重みである。
評価指標とは、シミュレーションした結果の評価の指標となるものであり、各種の指標を用いることができる。本例では、目標値との誤差の和（Ｓｒ）、ＺＯＮＥ間温度差の和（Ｓｚ）、オーバーシュート（ｅ）、パワーの微分の絶対値の和（Ｕｄ）を用いている。
目標値との誤差の和（Ｓｒ）とは、図４に示すように、反応管２内の温度と時間との関係において、目標となる温度とシミュレーションした結果の温度との誤差の和であり、以下の式で表すことができる。
ここで、ｎはゾーン数であり、ｔｓは評価開始時間（ｓ）であり、ｔｅは評価終了時間（ｓ）であり、Ｋｒ（ｉ，ｔ）は目標値（℃）であり、Ｋ（ｉ，ｔ）は測定値（℃）である。なお、ｉ＝１，２，・・・、ｎ、ｔ＝０，１，２，・・・Ｔ（Ｔはシミュレーション時間）である。
ＺＯＮＥ間温度差の和（Ｓｚ）とは、図５に示すように、反応管２内の温度と時間との関係において、ＺＯＮＥ１〜ＺＯＮＥ５間の温度の誤差の和であり、以下の式で表すことができる。
オーバーシュート（ｅ）とは、図６に示すように、反応管２内の温度と時間との関係において、シミュレーションした結果の温度が目標となる温度より最も大きく異なった地点での最大温度差であり、以下の式で表すことができる。
パワーの微分の絶対値の和（Ｕｄ）とは、図７に示すように、ヒータ１１〜１５のパワーにおける微分の絶対値の和であり、以下の式で表すことができる。
ここで、ｕ（ｉ，ｔ）はパワー（％）である。
重みとは、これらの評価指標のどの評価指標をどれだけ重視するかを決定する値であり、例えば、以下の式のように、重要な評価指標には大きな値を設定し、あまり重要でない評価指標には小さな値を設定することにより、各評価指標に重み付けをするものである。
評価関数（Ｖ）＝５×Ｓｒ＋５×Ｓｚ＋２０×ｅ＋１×Ｕｄ ＋・・・
また、このような評価において、所定の閾値を設定してもよい。閾値としては、例えば、オーバーシュート１０℃以内、整定時間１分以内等を挙げることができ、閾値を超えた場合には、そのパラメータでのシミュレーションを中止する。このように、閾値を設定することにより、シミュレーションした結果を良好に適用することができる。
次に、以上のように構成された熱処理装置１を用いた調整方法（調整処理）について説明する。図８は、調整処理を説明するためのフローチャートである。なお、以下の説明において、熱処理装置１を構成する各部の動作は、制御部５０（ＣＰＵ５６）により制御されている。
まず、操作者は、操作パネル５８を操作して、調整処理で実行する必要な情報を入力する。具体的には、操作者は、操作パネル５８を操作して、評価指標として、目標値との誤差の和（Ｓｒ）、ＺＯＮＥ間温度差の和（Ｓｚ）、オーバーシュート（ｅ）、パワーの微分の絶対値の和（Ｕｄ）を選択し、これらの評価指標に重みを決定する。また、操作者は、操作パネル５８を操作して、例えば、オーバーシュート１０℃以内との閾値を設定する。さらに、操作者は、操作パネル５８を操作して、調整処理する熱処理装置１を特定する。また、操作者は、操作パネル５８を操作して、評価関数の値を算出する回数（例えば、１０００回）を設定する。
ＣＰＵ５６は、必要な情報が入力されたか否かを判別する（ステップＳ１）。ＣＰＵ５６は、必要な情報が入力されていると判別すると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、入力された情報に基づいて、シミュレーションを実施する（ステップＳ２）。
次に、ＣＰＵ５６は、実施したシミュレーション結果に基づいて、評価関数の値を算出する（ステップＳ３）。例えば、ＣＰＵ５６は、図４〜図７に示すようなシミュレーション結果から、目標値との誤差の和（Ｓｒ）、ＺＯＮＥ間温度差の和（Ｓｚ）、オーバーシュート（ｅ）、パワーの微分の絶対値の和（Ｕｄ）をそれぞれ特定し、特定した値に決定した重みを掛けることにより、評価関数の値を算出する。
続いて、ＣＰＵ５６は、設定した閾値を超えているか否かを判別する（ステップＳ４）。ＣＰＵ５６は、設定した閾値を超えていると判別すると（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、ステップＳ７に進む。
ＣＰＵ５６は、設定した閾値を超えていないと判別すると（ステップＳ４：Ｎｏ）、算出した評価関数の値が最小であるか否かを判別する（ステップＳ５）。ＣＰＵ５６は、算出した評価関数の値が最小であると判別すると（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、パラメータを更新し（ステップＳ６）、ステップＳ７に進む。この結果、評価関数の値が最小となるパラメータに更新される。ＣＰＵ５６は、算出した評価関数の値が最小でないと判別すると（ステップＳ５：Ｎｏ）、ステップＳ７に進む。
次に、ＣＰＵ５６は、評価関数の値を算出した回数が設定回数に達したか否かを判別する（ステップＳ７）。ＣＰＵ５６は、評価関数の値を算出した回数が設定回数に達していないと判別すると（ステップＳ７：Ｎｏ）、パラメータを生成し（ステップＳ８）、ステップＳ３に戻る。
ステップＳ８では、例えば、評価関数を最小にするＰＩＤパラメータを、例えば、遺伝的アルゴリズムにより生成する。遺伝的アルゴリズムとは、生物が環境に適応して進化していく過程を工学的に模倣した学習的アルゴリズムであり、環境に対して最もよく適応した個体、すなわち目的関数に対して最適値を与えるような解を求める手法である。遺伝的アルゴリズムでは、個体は設計変数の値がコーディングされた染色体と呼ばれる文字列上で表現され、この染色体をデコーディングすることにより設計変数を読み出し、目的関数の値を計算する。
ＣＰＵ５６は、評価関数の値を算出した回数が設定回数に達していると判別すると（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、この処理を終了する。
次に、本発明の効果を確認するため、反応管２内の温度を７００℃から８００℃に昇温した場合について、シミュレーション結果と、実機での実験結果とを比較した。図９にシミュレーション結果を示し、図１０に実機での実験結果を示す。図９および図１０に示すように、反応管２内の温度を７００℃から８００℃に昇温した場合について、ほぼ同様の結果が得られた。このため、シミュレーション結果に基づく調整処理で問題がないことが確認できた。
以上説明したように、本実施の形態によれば、調整処理により評価関数の値が最小となるパラメータに更新される。このため、１回のシミュレーションと調整処理とにより、パラメータの調整を容易に行うことができる。
本実施の形態によれば、評価関数を最小にするパラメータを、例えば、遺伝的アルゴリズムにより生成しているので、解空間全体からまんべんなく初期値が決定、調整することができる。このため、全体最適解を得られやすくなる。
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に適用可能な他の実施の形態について説明する。
上記実施の形態では、評価指数として、目標値との誤差の和（Ｓｒ）、ＺＯＮＥ間温度差の和（Ｓｚ）、オーバーシュート（ｅ）、パワーの微分の絶対値の和（Ｕｄ）を用いた場合を例に本発明を説明したが、少なくとも２つの評価指標を用いていればよい。また、これらの評価指標以外の評価指標を用いてもよい。これらの場合にも、１回のシミュレーションと調整処理とにより、パラメータの調整を容易に行うことができる。
評価指標としては、少なくとも、目標値との誤差の和（Ｓｒ）と、パワーの微分の絶対値の和（Ｕｄ）とを用いることが好ましい。これらの評価指標は、評価関数の値に大きく寄与し、パラメータの調整の精度が向上するためである。
上記実施の形態では、閾値を用いた場合を例に本発明を説明したが、例えば、評価関数を最小にするパラメータを閾値を用いずに算出してもよい。この場合にも、１回のシミュレーションと調整処理とにより、パラメータの調整を容易に行うことができる。
上記実施の形態では、ヒータの段数（ゾーンの数）が５段の場合を例に本発明を説明したが、４段以下であっても、６段以上であってもよい。また、各ゾーンから抽出する半導体ウエハＷの数などは任意に設定可能である。
上記実施の形態では、単管構造のバッチ式熱処理装置の場合を例に本発明を説明したが、例えば、反応管２が内管と外管とから構成された二重管構造のバッチ式縦型熱処理装置に本発明を適用することも可能である。本発明は、半導体ウエハＷの処理に限定されるものではなく、例えば、ＦＰＤ（Flat Panel Display）基板、ガラス基板、ＰＤＰ(Plasma Display Panel）基板などの処理にも適用可能である。
本発明の実施の形態にかかる制御部５０は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体（フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）など）から当該プログラムをインストールすることにより、上述の処理を実行する制御部５０を構成することができる。
そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板（ＢＢＳ：Bulletin Board System）に当該プログラムを掲示し、これをネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳ（Operating System）の制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、上述の処理を実行することができる。
本発明は半導体ウエハ等の被処理体を熱処理する熱処理装置、熱処理装置の調整方法、およびプログラムに有用である。
１ 熱処理装置
２ 反応管
３ マニホールド
６ 蓋体
９ ウエハボート
１０ ヒータ部
１１〜１５ ヒータ
１６〜２０ ヒータコントローラ
２１〜２３ 処理ガス供給管
２４〜２６ 流量調整部
５０ 制御部
５１ 評価関数記憶部
５２ レシピ記憶部
５３ ＲＯＭ
５４ ＲＡＭ
５６ ＣＰＵ
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (5)

  1. 複数の評価指標と、各評価指標の重みと、評価関数の値を算出する回数と、初期パラメータ値とを含む情報を受信する受信手段と、
    前記受信手段により受信した情報に基づいて、シミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、
    前記シミュレーション実行手段により実行されたシミュレーション結果に基づいて、評価関数の値を算出する評価関数値算出手段と、
    前記評価関数値算出手段により算出された評価関数の値が最小であるか否かを判別し、前記評価関数の値が最小であると判別すると、パラメータを更新するパラメータ更新手段と、
    を備え、
    前記評価関数値算出手段は、前記受信手段により受信した評価関数の値を算出する回数に基づいて、再度評価関数の値を算出し、
    前記評価関数値算出手段による再度評価関数の値を算出するときに、遺伝的アルゴリズムにより新たなパラメータを生成するパラメータ生成手段を、さらに備える、ことを特徴とする熱処理装置。
  2. 前記評価指標は、少なくとも、目標値との誤差の和と、パワーの微分の絶対値の和とである、ことを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
  3. 前記受信手段による受信する情報に、前記評価指標の閾値を含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理装置。
  4. 複数の評価指標と、各評価指標の重みと、評価関数の値を算出する回数と、初期パラメータ値とを含む情報を受信する受信工程と、
    前記受信工程により受信した情報に基づいて、シミュレーションを実行するシミュレーション実行工程と、
    前記シミュレーション実行工程により実行されたシミュレーション結果に基づいて、評価関数の値を算出する評価関数値算出工程と、
    前記評価関数値算出工程により算出された評価関数の値が最小であるか否かを判別し、前記評価関数の値が最小であると判別すると、パラメータを更新するパラメータ更新工程と、
    を備え、
    前記評価関数値算出工程では、前記受信工程により受信した評価関数の値を算出する回数に基づいて、再度評価関数の値を算出し、
    前記評価関数値算出工程による再度評価関数の値を算出するときに、遺伝的アルゴリズムにより新たなパラメータを生成するパラメータ生成工程を、さらに備える、ことを特徴とする熱処理装置の調整方法。
  5. コンピュータを、
    複数の評価指標と、各評価指標の重みと、評価関数の値を算出する回数と、初期パラメータ値とを含む情報を受信する受信手段、
    前記受信手段により受信した情報に基づいて、シミュレーションを実行するシミュレーション実行手段、
    前記シミュレーション実行手段により実行されたシミュレーション結果に基づいて、評価関数の値を算出する評価関数値算出手段、
    前記評価関数値算出手段により算出された評価関数の値が最小であるか否かを判別し、前記評価関数の値が最小であると判別すると、パラメータを更新するパラメータ更新手段、
    として機能させ、
    前記評価関数値算出手段は、前記受信手段により受信した評価関数の値を算出する回数に基づいて、再度評価関数の値を算出し、
    前記評価関数値算出手段による再度評価関数の値を算出するときに、遺伝的アルゴリズムにより新たなパラメータを生成するパラメータ生成手段として機能させる、ことを特徴とするプログラム。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6368686B2 (ja) * 2015-06-10 2018-08-01 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置、熱処理装置の調整方法、及び、プログラム
US11190074B2 (en) 2017-01-16 2021-11-30 Honda Motor Co., Ltd. Insulating member, stator of rotary electric machine, and rotary electric machine
JP6804027B2 (ja) * 2018-02-23 2020-12-23 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 基板処理装置、温度制御方法、半導体装置の製造方法及び温度制御プログラム
KR102599646B1 (ko) * 2018-12-19 2023-11-08 삼성전자주식회사 반도체 공정 설비 및 반도체 공정 설비 가열장치

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59108119A (ja) * 1982-12-13 1984-06-22 Hitachi Ltd 炉内温度オンライン計測・制御方式
JPS6163034A (ja) * 1984-09-05 1986-04-01 Hitachi Ltd 半導体製造炉内の酸化膜厚分布均一化制御方式
US5775889A (en) * 1994-05-17 1998-07-07 Tokyo Electron Limited Heat treatment process for preventing slips in semiconductor wafers
JP3583467B2 (ja) * 1994-05-30 2004-11-04 株式会社東芝 半導体装置の製造装置及び製造方法
US5867397A (en) * 1996-02-20 1999-02-02 John R. Koza Method and apparatus for automated design of complex structures using genetic programming
WO1997046929A2 (en) * 1996-06-04 1997-12-11 Werbos Paul J 3-brain architecture for an intelligent decision and control system
US5895596A (en) * 1997-01-27 1999-04-20 Semitool Thermal Model based temperature controller for semiconductor thermal processors
JP3280618B2 (ja) * 1998-03-24 2002-05-13 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置
JP2000156627A (ja) * 1998-09-18 2000-06-06 Agency Of Ind Science & Technol 電子回路およびその調整方法
JP4551515B2 (ja) * 1998-10-07 2010-09-29 株式会社日立国際電気 半導体製造装置およびその温度制御方法
JP2000176634A (ja) * 1998-12-11 2000-06-27 Nkk Corp 鉄鋼製品の生産計画策定装置
US8356000B1 (en) * 2000-04-13 2013-01-15 John R. Koza Method and apparatus for designing structures
US6951998B2 (en) * 2000-04-14 2005-10-04 Omron Corporation Controller, temperature regulator and heat treatment apparatus
JP4948701B2 (ja) * 2000-12-28 2012-06-06 東京エレクトロン株式会社 加熱装置、当該加熱装置を有する熱処理装置、及び、熱処理制御方法
JP4046538B2 (ja) 2001-04-17 2008-02-13 東京エレクトロン株式会社 制御方法
JP2003100645A (ja) 2001-09-27 2003-04-04 Hitachi Kokusai Electric Inc 半導体装置の製造方法
EP1496397A1 (en) * 2003-07-11 2005-01-12 ASML Netherlands B.V. Method and system for feedforward overlay correction of pattern induced distortion and displacement, and lithographic projection apparatus using such a method and system
JP4343151B2 (ja) 2004-08-11 2009-10-14 東京エレクトロン株式会社 加熱プレートの温度測定方法、基板処理装置及び加熱プレートの温度測定用のコンピュータプログラム
JP2006276079A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 光リソグラフィの光近接補正におけるマスクパターン設計方法および設計装置ならびにこれを用いた半導体装置の製造方法
JP4835970B2 (ja) * 2005-05-24 2011-12-14 株式会社ニコン 調整方法
JP4839702B2 (ja) * 2005-07-04 2011-12-21 オムロン株式会社 温度制御方法、調整装置、温度調節器、プログラム、記録媒体および熱処理装置
US7894926B2 (en) * 2006-09-22 2011-02-22 Pdf Solutions, Inc. Global predictive monitoring system for a manufacturing facility
JP4290204B2 (ja) * 2007-02-13 2009-07-01 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置の設定操作支援装置，設定操作支援方法，プログラムを記憶する記憶媒体
JP4553266B2 (ja) 2007-04-13 2010-09-29 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置、制御定数の自動調整方法及び記憶媒体
HUE034642T2 (en) * 2008-02-12 2018-02-28 Codexis Inc A method for selecting an optimized diverse population of variants
WO2009102901A1 (en) * 2008-02-12 2009-08-20 Codexis, Inc. Method of generating an optimized, diverse population of variants
DE112009000750B4 (de) * 2008-03-31 2013-05-29 Neturen Co. Ltd. Stahlgegenstand, Verfahren zur Herstellung des Stahlgegenstands und Vorrichtung zur Herstellung eines Stahlgegenstands
JP4983719B2 (ja) * 2008-05-14 2012-07-25 住友金属工業株式会社 熱間圧延の圧延順決定方法及び圧延順決定装置、並びに、熱延鋼板の製造方法及び製造装置
US8954184B2 (en) * 2011-01-19 2015-02-10 Tokyo Electron Limited Tool performance by linking spectroscopic information with tool operational parameters and material measurement information
JP5698572B2 (ja) * 2011-03-10 2015-04-08 株式会社神戸製鋼所 モデリング装置および該方法
JP2014194966A (ja) 2013-03-28 2014-10-09 Tokyo Electron Ltd 処理方法及び処理装置
WO2015031689A1 (en) * 2013-08-30 2015-03-05 Personalis, Inc. Methods and systems for genomic analysis
JP6368686B2 (ja) * 2015-06-10 2018-08-01 東京エレクトロン株式会社 熱処理装置、熱処理装置の調整方法、及び、プログラム
JP6464990B2 (ja) * 2015-10-21 2019-02-06 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置

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