JPH07200076A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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- JPH07200076A JPH07200076A JP33766193A JP33766193A JPH07200076A JP H07200076 A JPH07200076 A JP H07200076A JP 33766193 A JP33766193 A JP 33766193A JP 33766193 A JP33766193 A JP 33766193A JP H07200076 A JPH07200076 A JP H07200076A
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Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 制御過程においても常により均一で、高精度
の温度制御を達成することのできる熱処理装置を提供す
る。 【構成】 本発明では、マスターＦＢにおける測定値Ｐ
Ｖを抑制し、各測定値ＰＶを一致させたまま昇降温させ
るため、各測定値ＰＶの平均値を平均目標値（Ａｖｅ
ＳＶ）とし、マスターＦＢにおける測定値ＰＶは、Ａｖ
ｅ ＳＶに一致するように制御することを考慮し、マス
ターＦＢにおける測定値ＰＶが目標値ＳＶに到達しよう
とするための制御に対する荷重部における値Ｗ1 と、マ
スターＦＢにおける測定値ＰＶがＡｖｅ ＳＶに到達し
ようとするための制御に対する荷重部における値Ｗ2 と
を設定し、均一温度制御を行うようにしている。
の温度制御を達成することのできる熱処理装置を提供す
る。 【構成】 本発明では、マスターＦＢにおける測定値Ｐ
Ｖを抑制し、各測定値ＰＶを一致させたまま昇降温させ
るため、各測定値ＰＶの平均値を平均目標値（Ａｖｅ
ＳＶ）とし、マスターＦＢにおける測定値ＰＶは、Ａｖ
ｅ ＳＶに一致するように制御することを考慮し、マス
ターＦＢにおける測定値ＰＶが目標値ＳＶに到達しよう
とするための制御に対する荷重部における値Ｗ1 と、マ
スターＦＢにおける測定値ＰＶがＡｖｅ ＳＶに到達し
ようとするための制御に対する荷重部における値Ｗ2 と
を設定し、均一温度制御を行うようにしている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱処理装置に係り、特
にその温度制御に関する。
にその温度制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】被処理基板の熱処理装置において被処理
基板の温度を制御する際にその温度分布が不均一である
と、被処理基板上に結晶欠陥が生成されることがある。
さらに化学蒸着工程においては、蒸着速度が異なり面内
分布が悪化することがある。また、被処理基板の雰囲気
においては、ガスの流れや、熱の伝導、さらにサセプタ
の回転等によって複雑な干渉系を形成する。そこで、被
処理基板の熱処理装置において被処理基板の温度を制御
する場合、その温度分布を均一にし、被処理基板上に結
晶欠陥が生じるのを防ぐ必要がある。
基板の温度を制御する際にその温度分布が不均一である
と、被処理基板上に結晶欠陥が生成されることがある。
さらに化学蒸着工程においては、蒸着速度が異なり面内
分布が悪化することがある。また、被処理基板の雰囲気
においては、ガスの流れや、熱の伝導、さらにサセプタ
の回転等によって複雑な干渉系を形成する。そこで、被
処理基板の熱処理装置において被処理基板の温度を制御
する場合、その温度分布を均一にし、被処理基板上に結
晶欠陥が生じるのを防ぐ必要がある。
【０００３】従来、被処理基板の温度を均一にするため
に、図６および図７にそれぞれ枚葉式装置およびバッチ
式装置を示すように被処理基板を載置するサセプタ上
に、複数個の温度測定部（ここではｃｅｎｔｅｒ，ｒｉ
ｇｈｔ，ｌｅｆｔ，ｆｒｏｎｔ，ｒｅａｒ）を設置し、
これらの温度が等しくなるように制御を行う。これらの
制御を効率よく行うための制御方式の１つに、マスター
スレーブ制御方式がある。このマスタースレーブ制御
は、サセプタ上の任意の１つ（例えばｃｅｎｔｅｒ）の
温度測定部を含むフィードバックループ（以下ＦＢ）を
マスターＦＢとし、他の温度測定部（ｒｉｇｈｔ，ｌｅ
ｆｔ，ｆｒｏｎｔ，ｒｅａｒ）を含むフィードバックル
ープに対するＦＢをスレーブＦＢとして動作せしめる。
該マスタースレーブ制御のブロック図を図１０に示す。
図１０において目標値（ＳＶ），測定値（ＰＶ）とす
る。各ＦＢは温度測定部１００と、目標値設定部２００
と、測定値が目標値設定部２００で設定された目標値に
等しくなるように制御量を演算する制御量演算部３００
とを具備し、この制御量にしたがって加熱部等の制御対
象４００を制御するように構成されており、この制御シ
ステムに目標値を与えると、これがマスター（ｃｅｎｔ
ｅｒ）ＦＢの目標値ＳＶとなって、制御が開始され、そ
れに伴いマスターＦＢのＰＶが他の４つのスレーブＦＢ
の目標値（スレーブＳＶ）となり、マスターＳＶに追従
するようにスレーブＦＢは動作する。
に、図６および図７にそれぞれ枚葉式装置およびバッチ
式装置を示すように被処理基板を載置するサセプタ上
に、複数個の温度測定部（ここではｃｅｎｔｅｒ，ｒｉ
ｇｈｔ，ｌｅｆｔ，ｆｒｏｎｔ，ｒｅａｒ）を設置し、
これらの温度が等しくなるように制御を行う。これらの
制御を効率よく行うための制御方式の１つに、マスター
スレーブ制御方式がある。このマスタースレーブ制御
は、サセプタ上の任意の１つ（例えばｃｅｎｔｅｒ）の
温度測定部を含むフィードバックループ（以下ＦＢ）を
マスターＦＢとし、他の温度測定部（ｒｉｇｈｔ，ｌｅ
ｆｔ，ｆｒｏｎｔ，ｒｅａｒ）を含むフィードバックル
ープに対するＦＢをスレーブＦＢとして動作せしめる。
該マスタースレーブ制御のブロック図を図１０に示す。
図１０において目標値（ＳＶ），測定値（ＰＶ）とす
る。各ＦＢは温度測定部１００と、目標値設定部２００
と、測定値が目標値設定部２００で設定された目標値に
等しくなるように制御量を演算する制御量演算部３００
とを具備し、この制御量にしたがって加熱部等の制御対
象４００を制御するように構成されており、この制御シ
ステムに目標値を与えると、これがマスター（ｃｅｎｔ
ｅｒ）ＦＢの目標値ＳＶとなって、制御が開始され、そ
れに伴いマスターＦＢのＰＶが他の４つのスレーブＦＢ
の目標値（スレーブＳＶ）となり、マスターＳＶに追従
するようにスレーブＦＢは動作する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、被処理基板の
雰囲気においては、ガスの流れや、熱の伝導、さらにサ
セプタの回転等により、複雑な干渉系となっており、複
数のＰＶを一致させたまま昇降温および整定させること
はかなり困難である。例えば、図６および図７に示した
装置において、被処理基板を上面から加熱した場合、ガ
スの流れの影響でｒｅａｒ＞ｃｅｎｔｅｒ＞ｆｒｏｎｔ
の順番で温度が上昇しやすくなっている。そこで、マス
ターＦＢをｃｅｎｔｅｒに設定すると、定常状態から設
定温度を上げた場合、ｃｅｎｔｅｒの測定値ＰＶの上昇
率に対して、ｒｅａｒのＰＶの追従性は過剰になる反
面、ｆｒｏｎｔのＰＶは追従できなくなり、温度勾配が
生じてしまうという問題がある。また定常状態から設定
温度を下げた場合、ｃｅｎｔｅｒの測定値ＰＶの下降率
に対して、逆にｆｒｏｎｔの測定値ＰＶの追従性は過剰
になる反面、ｒｅａｒの測定値ＰＶは追従できなくな
り、やはり温度勾配が生じてしまうという問題がある。
これらはマスターＦＢにおける測定値ＰＶの抑制がとれ
ないためであり、そのような状況を緩和するため、従来
はＰ（比例動作）Ｉ（積分動作）Ｄ（微分動作）を含ん
だ制御方式を用いＰＩＤ定数の調整により対応してき
た。
雰囲気においては、ガスの流れや、熱の伝導、さらにサ
セプタの回転等により、複雑な干渉系となっており、複
数のＰＶを一致させたまま昇降温および整定させること
はかなり困難である。例えば、図６および図７に示した
装置において、被処理基板を上面から加熱した場合、ガ
スの流れの影響でｒｅａｒ＞ｃｅｎｔｅｒ＞ｆｒｏｎｔ
の順番で温度が上昇しやすくなっている。そこで、マス
ターＦＢをｃｅｎｔｅｒに設定すると、定常状態から設
定温度を上げた場合、ｃｅｎｔｅｒの測定値ＰＶの上昇
率に対して、ｒｅａｒのＰＶの追従性は過剰になる反
面、ｆｒｏｎｔのＰＶは追従できなくなり、温度勾配が
生じてしまうという問題がある。また定常状態から設定
温度を下げた場合、ｃｅｎｔｅｒの測定値ＰＶの下降率
に対して、逆にｆｒｏｎｔの測定値ＰＶの追従性は過剰
になる反面、ｒｅａｒの測定値ＰＶは追従できなくな
り、やはり温度勾配が生じてしまうという問題がある。
これらはマスターＦＢにおける測定値ＰＶの抑制がとれ
ないためであり、そのような状況を緩和するため、従来
はＰ（比例動作）Ｉ（積分動作）Ｄ（微分動作）を含ん
だ制御方式を用いＰＩＤ定数の調整により対応してき
た。
【０００５】しかしながら、各測定値ＰＶの状態とし
て、定常状態、設定温度を上げる場合における過渡状
態、設定温度を下げる場合における過渡状態があるが、
その中のある状態において上記ＰＩＤ定数を調整すると
他の状態では最適な制御を達成することができないとい
う問題があった。
て、定常状態、設定温度を上げる場合における過渡状
態、設定温度を下げる場合における過渡状態があるが、
その中のある状態において上記ＰＩＤ定数を調整すると
他の状態では最適な制御を達成することができないとい
う問題があった。
【０００６】そこで本発明では、制御過程においても、
常により均一で、高精度の温度制御を達成することので
きる温度制御装置を提供することを目的とする。
常により均一で、高精度の温度制御を達成することので
きる温度制御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】そこで本発明の第１で
は、マスターＦＢにおける測定値ＰＶの上昇または降下
を抑制し、各測定値ＰＶを一致させた状態で昇降温させ
るため、各測定値ＰＶの平均値を平均目標値（Ａｖｅ
ＳＶ）とし、マスターＦＢにおける測定値ＰＶは、Ａｖ
ｅ ＳＶに一致するように制御することを考慮して、マ
スターＦＢにおける測定値ＰＶが目標値ＳＶに到達する
ように荷重Ｗ1 で制御する第１の制御部と、マスターＦ
Ｂにおける測定値ＰＶがＡｖｅ ＳＶに到達するように
荷重Ｗ2で制御する第２の制御部とで、均一温度制御を
行うようにしている。
は、マスターＦＢにおける測定値ＰＶの上昇または降下
を抑制し、各測定値ＰＶを一致させた状態で昇降温させ
るため、各測定値ＰＶの平均値を平均目標値（Ａｖｅ
ＳＶ）とし、マスターＦＢにおける測定値ＰＶは、Ａｖ
ｅ ＳＶに一致するように制御することを考慮して、マ
スターＦＢにおける測定値ＰＶが目標値ＳＶに到達する
ように荷重Ｗ1 で制御する第１の制御部と、マスターＦ
Ｂにおける測定値ＰＶがＡｖｅ ＳＶに到達するように
荷重Ｗ2で制御する第２の制御部とで、均一温度制御を
行うようにしている。
【０００８】本発明の第２では、特にマスターＦＢとし
ては設けず、各ＦＢに同じ目標値ＳＶを与え、各測定値
ＰＶがＳＶに到達するように制御するとともに、各ＰＶ
を一致させた状態で昇降温させるため、各測定値ＰＶの
平均値をマスターＳＶとし、各ＰＶがマスターＳＶと一
致するように制御することを考慮して、ＰＶがＳＶに到
達するように荷重Ｗ1 で制御する第１の制御部と、各Ｆ
Ｂにおける測定値ＰＶがマスターＳＶに到達するように
荷重Ｗ2 で制御する第２の制御部とで、均一温度制御を
行うようにしている。
ては設けず、各ＦＢに同じ目標値ＳＶを与え、各測定値
ＰＶがＳＶに到達するように制御するとともに、各ＰＶ
を一致させた状態で昇降温させるため、各測定値ＰＶの
平均値をマスターＳＶとし、各ＰＶがマスターＳＶと一
致するように制御することを考慮して、ＰＶがＳＶに到
達するように荷重Ｗ1 で制御する第１の制御部と、各Ｆ
Ｂにおける測定値ＰＶがマスターＳＶに到達するように
荷重Ｗ2 で制御する第２の制御部とで、均一温度制御を
行うようにしている。
【０００９】
【作用】上記構成によれば、被処理基板の配置雰囲気中
のガスの流れや熱の伝導、サセプタの回転等による影響
により、複数の測定値ＰＶが別々の比率で昇降温し、温
度勾配が生じるのを防ぐことができる。すなわち、被処
理基板の熱処理装置において被処理基板の温度を制御す
る際に、その温度分布を均一にすることができ、局所的
な温度変化を防いでいるため、被処理基板上に結晶欠陥
が生じたり、化学蒸着工程における蒸着速度の不均一性
が生じるのを防ぐことが可能になる。
のガスの流れや熱の伝導、サセプタの回転等による影響
により、複数の測定値ＰＶが別々の比率で昇降温し、温
度勾配が生じるのを防ぐことができる。すなわち、被処
理基板の熱処理装置において被処理基板の温度を制御す
る際に、その温度分布を均一にすることができ、局所的
な温度変化を防いでいるため、被処理基板上に結晶欠陥
が生じたり、化学蒸着工程における蒸着速度の不均一性
が生じるのを防ぐことが可能になる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。
つつ詳細に説明する。
【００１１】図１は、本発明実施例のＣＶＤ装置におけ
る制御回路を示す図である。
る制御回路を示す図である。
【００１２】このＣＶＤ装置は、図２に示すように、透
明石英、ＳＵＳなどからなる反応炉１とこの反応炉１の
内部に配設されウェハ２を載置する円形のサセプタ３
と、このサセプタ３を回転するためのモータ４と、反応
炉１の外側から加熱する加熱手段５center，５rear，５
front ，５right ，５leftの５つからなる加熱部５とか
ら構成され、反応炉内にガスを導入するとともに、サセ
プタ上の５つの領域に設けられた５つの温度測定手段か
らなる温度測定部６を具備し、この温度測定部６の測定
値に応じて加熱部５の加熱手段５center，５rear，５
front ，５right ，５leftの５つを制御するようにした
もので、この温度制御過程において中央の温度測定部６
centerをマスターＦＢとし、他をスレーブＦＢとして、
マスターＦＢにおける測定値ＰＶが独走するのを抑制
し、各測定値ＰＶを一致させた状態で昇降温させ、各測
定値ＰＶの平均値を平均目標値（Ａｖｅ ＳＶ）とし、
マスターＦＢにおける測定値ＰＶは、Ａｖｅ ＳＶに一
致するように制御することを考慮し、マスターＦＢにお
ける測定値ＰＶがＳＶに到達するように制御する荷重Ｗ
1と、マスターＦＢにおける測定値ＰＶがＡｖｅ ＳＶ
に到達するように制御する荷重Ｗ2 とを調整し、均一な
温度制御を行うようにしたことを特徴とする。なお温度
測定部１００は放射温度計で構成され、サセプタ裏面か
ら測定している。
明石英、ＳＵＳなどからなる反応炉１とこの反応炉１の
内部に配設されウェハ２を載置する円形のサセプタ３
と、このサセプタ３を回転するためのモータ４と、反応
炉１の外側から加熱する加熱手段５center，５rear，５
front ，５right ，５leftの５つからなる加熱部５とか
ら構成され、反応炉内にガスを導入するとともに、サセ
プタ上の５つの領域に設けられた５つの温度測定手段か
らなる温度測定部６を具備し、この温度測定部６の測定
値に応じて加熱部５の加熱手段５center，５rear，５
front ，５right ，５leftの５つを制御するようにした
もので、この温度制御過程において中央の温度測定部６
centerをマスターＦＢとし、他をスレーブＦＢとして、
マスターＦＢにおける測定値ＰＶが独走するのを抑制
し、各測定値ＰＶを一致させた状態で昇降温させ、各測
定値ＰＶの平均値を平均目標値（Ａｖｅ ＳＶ）とし、
マスターＦＢにおける測定値ＰＶは、Ａｖｅ ＳＶに一
致するように制御することを考慮し、マスターＦＢにお
ける測定値ＰＶがＳＶに到達するように制御する荷重Ｗ
1と、マスターＦＢにおける測定値ＰＶがＡｖｅ ＳＶ
に到達するように制御する荷重Ｗ2 とを調整し、均一な
温度制御を行うようにしたことを特徴とする。なお温度
測定部１００は放射温度計で構成され、サセプタ裏面か
ら測定している。
【００１３】この制御回路では、従来例の制御回路に加
え、マスターＦＢに、各測定値の平均値を算出する平均
値演算部５００と、目標値に一致するように制御する制
御率を設定する第１の荷重部６００と、各測定値の平均
値に一致するように制御する制御率を設定する第２の荷
重部７００とを配設し、マスターＦＢは温度測定部１０
０m と、目標値設定部２００で設定された目標値ＳＶに
一致するように第１の荷重部６００で設定された荷重Ｗ
1 と、平均値演算部の出力である各測定値の平均値に一
致するように第２の荷重部７００で設定された荷重Ｗ2
とによって、制御量演算部３００m で加熱手段５center
などの制御対象４００m の制御量を演算し、この制御量
に従って加熱手段５centerを制御するように構成されて
いる。
え、マスターＦＢに、各測定値の平均値を算出する平均
値演算部５００と、目標値に一致するように制御する制
御率を設定する第１の荷重部６００と、各測定値の平均
値に一致するように制御する制御率を設定する第２の荷
重部７００とを配設し、マスターＦＢは温度測定部１０
０m と、目標値設定部２００で設定された目標値ＳＶに
一致するように第１の荷重部６００で設定された荷重Ｗ
1 と、平均値演算部の出力である各測定値の平均値に一
致するように第２の荷重部７００で設定された荷重Ｗ2
とによって、制御量演算部３００m で加熱手段５center
などの制御対象４００m の制御量を演算し、この制御量
に従って加熱手段５centerを制御するように構成されて
いる。
【００１４】一方各スレーブＦＢは、各測定部１００
rear，１００front ，１００right ，１００leftの出力
に応じて、目標値に一致するように制御量演算部３００
でそれぞれ演算された制御量に従って各加熱手段
５rear，５front ，５right ，５leftなどの制御対象４
００を制御するようになっている。
rear，１００front ，１００right ，１００leftの出力
に応じて、目標値に一致するように制御量演算部３００
でそれぞれ演算された制御量に従って各加熱手段
５rear，５front ，５right ，５leftなどの制御対象４
００を制御するようになっている。
【００１５】この制御システムに目標値を与えると、こ
れがマスター（ｃｅｎｔｅｒ）ＦＢの目標値ＳＶとなり
制御が開始され、それに伴いマスターＦＢのＰＶが他の
４つのスレーブＦＢの目標値（マスターＳＶ）となり、
このマスターＳＶに追従するようにスレーブＦＢは動作
する。
れがマスター（ｃｅｎｔｅｒ）ＦＢの目標値ＳＶとなり
制御が開始され、それに伴いマスターＦＢのＰＶが他の
４つのスレーブＦＢの目標値（マスターＳＶ）となり、
このマスターＳＶに追従するようにスレーブＦＢは動作
する。
【００１６】ここで各ＦＢにおける制御量演算部３００
に入力される信号をＥとすると、 Ｅcenter＝Ｗ1 （ＳＶ−ＰＶcenter）＋Ｗ2 （Ａｖｅ．
ＳＶ−ＰＶcenter） Ｅright ＝マスターＳＶ−ＰＶright Ｅleft ＝マスターＳＶ−ＰＶleft Ｅfront ＝マスターＳＶ−ＰＶfront Ｅrear ＝マスターＳＶ−ＰＶrear マスターＳＶ＝ＰＶcenter ただし、Ａｖｅ．ＳＶは各測定値ＰＶの平均値であり、
相加平均値，相乗平均値，調和平均値等をとることがで
きるが、ここでは相加平均値をとるものとし、 Ａｖｅ．ＳＶ＝１／５（ＰＶcenter＋ＰＶright ＋ＰＶ
left＋ＰＶfront ＋ＰＶrearである。 また、図１の平
均値演算部におけるｎは５とする。このようにして制御
量の演算がなされ、各加熱部に対して制御量が算出され
る。
に入力される信号をＥとすると、 Ｅcenter＝Ｗ1 （ＳＶ−ＰＶcenter）＋Ｗ2 （Ａｖｅ．
ＳＶ−ＰＶcenter） Ｅright ＝マスターＳＶ−ＰＶright Ｅleft ＝マスターＳＶ−ＰＶleft Ｅfront ＝マスターＳＶ−ＰＶfront Ｅrear ＝マスターＳＶ−ＰＶrear マスターＳＶ＝ＰＶcenter ただし、Ａｖｅ．ＳＶは各測定値ＰＶの平均値であり、
相加平均値，相乗平均値，調和平均値等をとることがで
きるが、ここでは相加平均値をとるものとし、 Ａｖｅ．ＳＶ＝１／５（ＰＶcenter＋ＰＶright ＋ＰＶ
left＋ＰＶfront ＋ＰＶrearである。 また、図１の平
均値演算部におけるｎは５とする。このようにして制御
量の演算がなされ、各加熱部に対して制御量が算出され
る。
【００１７】ここで制御量演算部はＰＩＤ制御方式によ
り演算を行っている。すなわち制御対象の制御量を目標
値にするための制御を行う場合に、ＰＩＤ制御方式が広
く用いられている。これは比例動作、積分動作、微分動
作を含んだ制御方式であり、制御定数としてＰ定数、Ｉ
定数、Ｄ定数が使用される。
り演算を行っている。すなわち制御対象の制御量を目標
値にするための制御を行う場合に、ＰＩＤ制御方式が広
く用いられている。これは比例動作、積分動作、微分動
作を含んだ制御方式であり、制御定数としてＰ定数、Ｉ
定数、Ｄ定数が使用される。
【００１８】比例動作は制御入力（操作量）ｕが制御偏
差に比例する制御動作であり ｕ＝Ｋｅ……（１） と現される。ここでＫを比例感度（比例ゲイン）とい
い、実際の場合には制御定数Ｐとして１／Ｋに相当する
比例体が用いられる。
差に比例する制御動作であり ｕ＝Ｋｅ……（１） と現される。ここでＫを比例感度（比例ゲイン）とい
い、実際の場合には制御定数Ｐとして１／Ｋに相当する
比例体が用いられる。
【００１９】また積分動作は制御入力ｕが制御偏差ｅの
積分値に比例する制御動作であり、 ｕ＝Ｋ∫ｅｄｔ…（２） と表される。すなわち制御偏差ｅに比例した速度で訂正
動作が行われ偏差が残れば必ず積分されるので、残留偏
差ｓを少なくすることができるという制御特性を有して
いる。
積分値に比例する制御動作であり、 ｕ＝Ｋ∫ｅｄｔ…（２） と表される。すなわち制御偏差ｅに比例した速度で訂正
動作が行われ偏差が残れば必ず積分されるので、残留偏
差ｓを少なくすることができるという制御特性を有して
いる。
【００２０】また、積分動作は制御入力が制御偏差の微
分値に比例する動作であり、 ｕ＝Ｋｄｅ／ｄｔ…（３） と表される。すなわち、制御偏差速度ｄｅに比例した訂
正動作が行われ、偏差の変動を減衰させる作用をなし、
安定化が迅速に行われるという制御特性を有する。
分値に比例する動作であり、 ｕ＝Ｋｄｅ／ｄｔ…（３） と表される。すなわち、制御偏差速度ｄｅに比例した訂
正動作が行われ、偏差の変動を減衰させる作用をなし、
安定化が迅速に行われるという制御特性を有する。
【００２１】これらの３つの動作を組み合わせたのがＰ
ＩＤ動作であり、 ｕ＝Ｋ（ｅ＋（１／Ｔi ）∫ｅｄｔ＋Ｔd ｄｅ／ｄｔ）……（４） Ｋ＝１／Ｐ：比例感度 Ｔi ＝Ｉ：積分時間 Ｔd ＝Ｄ：微分時間 と表される。すなわち、制御定数Ｐ，Ｉ，Ｄに応じた比
例、積分、微分動作を行うものである。
ＩＤ動作であり、 ｕ＝Ｋ（ｅ＋（１／Ｔi ）∫ｅｄｔ＋Ｔd ｄｅ／ｄｔ）……（４） Ｋ＝１／Ｐ：比例感度 Ｔi ＝Ｉ：積分時間 Ｔd ＝Ｄ：微分時間 と表される。すなわち、制御定数Ｐ，Ｉ，Ｄに応じた比
例、積分、微分動作を行うものである。
【００２２】以下にこの演算式を示す。
【００２３】 このようにしてマスターＦＢは荷重Ｗ1 ，Ｗ2 の値を調
節することによりマスターＦＢにおける測定値ＰＶを目
標値ＳＶに到達させるための制御と、マスターＦＢにお
ける測定値ＰＶをＡｖｅ．ＳＶに一致させるような制御
とを良好に行うことが可能になる。
節することによりマスターＦＢにおける測定値ＰＶを目
標値ＳＶに到達させるための制御と、マスターＦＢにお
ける測定値ＰＶをＡｖｅ．ＳＶに一致させるような制御
とを良好に行うことが可能になる。
【００２４】すなわち、各ＦＢにおける測定値ＰＶを均
一な状態で昇降させることが可能となる。
一な状態で昇降させることが可能となる。
【００２５】この装置を用いて、シリコンウェハ２をサ
セプタ３に載置し、ガス導入口から、シリコンウェハ２
に向けて反応性ガスを導入し、放射温度計でサセプタ裏
面の温度を測定するとともに、この測定値にもとづい
て、加熱手段（赤外線ランプ）の光量を制御しウェハ温
度を高精度に調整するようになっている。
セプタ３に載置し、ガス導入口から、シリコンウェハ２
に向けて反応性ガスを導入し、放射温度計でサセプタ裏
面の温度を測定するとともに、この測定値にもとづい
て、加熱手段（赤外線ランプ）の光量を制御しウェハ温
度を高精度に調整するようになっている。
【００２６】ここでウェハ温度は８５０〜１２００℃に
設定される。
設定される。
【００２７】次に、このエピタキシャル成長装置を用い
たエピタキシャル成長方法について説明する。
たエピタキシャル成長方法について説明する。
【００２８】まず、シリコンウェハ２をサセプタ３に載
置し、回転手段（モータ）４により回転軸を介してサセ
プタ３を回転する。
置し、回転手段（モータ）４により回転軸を介してサセ
プタ３を回転する。
【００２９】この後ガス導入口から窒素ガスを供給して
反応炉１内をＮ2 でパージする。
反応炉１内をＮ2 でパージする。
【００３０】続いてガス導入口から水素Ｈ2 ガスを供給
して反応炉１内をＨ2 でパージし、Ｈ2 雰囲気中で赤外
線ランプ５によりウェハをエピタキシャル成長温度（９
００〜１０５０℃）まで加熱する。
して反応炉１内をＨ2 でパージし、Ｈ2 雰囲気中で赤外
線ランプ５によりウェハをエピタキシャル成長温度（９
００〜１０５０℃）まで加熱する。
【００３１】そして本発明の方法による均一な温度管理
による過程を経て成長温度に到達すると、同一温度に加
熱され、ガス導入口からはＨ2 で希釈されたＳｉＨ4 が
供給される。そしてこのガスは、温度を均一に制御され
たウェハ２表面に沿って流れ、ウェハ表面にシリコンエ
ピタキシャル成長膜を形成する。
による過程を経て成長温度に到達すると、同一温度に加
熱され、ガス導入口からはＨ2 で希釈されたＳｉＨ4 が
供給される。そしてこのガスは、温度を均一に制御され
たウェハ２表面に沿って流れ、ウェハ表面にシリコンエ
ピタキシャル成長膜を形成する。
【００３２】このようにして得られたエピタキシャル成
長膜は均一で極めて結晶性の良好な膜となっている。す
なわち、サセプタおよびウェハがほぼ同一温度に加熱さ
れており、ガスがウェハ表面に所望の濃度分布で到達
し、ウェハ２を回転させると、ウェハ２の表面全体にわ
たり均一な成長速度を得ることができる。
長膜は均一で極めて結晶性の良好な膜となっている。す
なわち、サセプタおよびウェハがほぼ同一温度に加熱さ
れており、ガスがウェハ表面に所望の濃度分布で到達
し、ウェハ２を回転させると、ウェハ２の表面全体にわ
たり均一な成長速度を得ることができる。
【００３３】なお、被処理基板の温度をさらに均一化す
るために、図３に示すように加熱部に複数のランプＬを
設置し、各ＦＢに対応するために５つの組に分割し、前
記実施例と同様の制御を行うようにしてもよい。
るために、図３に示すように加熱部に複数のランプＬを
設置し、各ＦＢに対応するために５つの組に分割し、前
記実施例と同様の制御を行うようにしてもよい。
【００３４】また、前記実施例では温度測定部はサセプ
タ裏面に設けられた放射温度計で構成したが、必ずしも
被処理基板温度と等しいわけではなく、実際の被処理基
板との温度差が生じてしまうことがある。そこであらか
じめＣＶＤ工程に先立ち図４に示すような熱電対付き基
板をあらかじめ設置し、基板の温度を熱電対により測定
しながら温度測定部の値と比較することにより温度差補
正値を求め、実際のＣＶＤ工程ではこの補正値を用いて
補正を行うようにしてもよい。
タ裏面に設けられた放射温度計で構成したが、必ずしも
被処理基板温度と等しいわけではなく、実際の被処理基
板との温度差が生じてしまうことがある。そこであらか
じめＣＶＤ工程に先立ち図４に示すような熱電対付き基
板をあらかじめ設置し、基板の温度を熱電対により測定
しながら温度測定部の値と比較することにより温度差補
正値を求め、実際のＣＶＤ工程ではこの補正値を用いて
補正を行うようにしてもよい。
【００３５】この場合の補正工程を含む制御回路を図５
に示す。
に示す。
【００３６】この回路では、図１に示した前記実施例１
の回路の各ＦＢに温度差補正部８００を付加したことを
特徴とするもので、他の部分については実施例１の回路
とまったく同様である。この温度差補正部８００では図
４に示したようなモニタウェハとしての熱電対付き基板
８を用いて、基板温度とサセプタ裏面の温度を測定する
放射温度計９の測定値との差をあらかじめ求めておき、
この差を補正する。この温度差補正部８００は測定値の
出力と目標値との両方に設置されて、補正を行う。
の回路の各ＦＢに温度差補正部８００を付加したことを
特徴とするもので、他の部分については実施例１の回路
とまったく同様である。この温度差補正部８００では図
４に示したようなモニタウェハとしての熱電対付き基板
８を用いて、基板温度とサセプタ裏面の温度を測定する
放射温度計９の測定値との差をあらかじめ求めておき、
この差を補正する。この温度差補正部８００は測定値の
出力と目標値との両方に設置されて、補正を行う。
【００３７】図８は、本発明の第２の実施例のＣＶＤ装
置における制御回路を示す図である。 このＣＶＤ装置
は、図２に示した実施例１の装置と同様に、反応炉１の
外側から加熱する５つの加熱手段５center，５rear，５
front ，５right ，５leftの５つからなる加熱部５とか
ら構成され、反応炉内にガスを導入するとともに、サセ
プタ上の５つの領域に設けられた５つの温度測定手段か
らなる温度測定部６を具備し、この温度測定部６の測定
値に応じて加熱部５の加熱手段５center，５re ar，５
front ，５right ，５leftの５つを制御するようにした
もので、この温度制御過程において、ここでは特にマス
ターＦＢを設けることなく、複数のＦＢのそれぞれに同
じＳＶを与え、各ＰＶがＳＶに到達するように制御する
とともに、各ＦＢの測定値ＰＶを一致させた状態で昇降
温させるべく、各測定値ＰＶの平均値をマスターＳＶと
し、各ＰＶがＳＶと到達するように制御する荷重Ｗ1
と、各測定値ＰＶがマスターＳＶに到達するように制御
する荷重Ｗ2 とを調整し、均一な温度制御を行うように
したことを特徴とする。
置における制御回路を示す図である。 このＣＶＤ装置
は、図２に示した実施例１の装置と同様に、反応炉１の
外側から加熱する５つの加熱手段５center，５rear，５
front ，５right ，５leftの５つからなる加熱部５とか
ら構成され、反応炉内にガスを導入するとともに、サセ
プタ上の５つの領域に設けられた５つの温度測定手段か
らなる温度測定部６を具備し、この温度測定部６の測定
値に応じて加熱部５の加熱手段５center，５re ar，５
front ，５right ，５leftの５つを制御するようにした
もので、この温度制御過程において、ここでは特にマス
ターＦＢを設けることなく、複数のＦＢのそれぞれに同
じＳＶを与え、各ＰＶがＳＶに到達するように制御する
とともに、各ＦＢの測定値ＰＶを一致させた状態で昇降
温させるべく、各測定値ＰＶの平均値をマスターＳＶと
し、各ＰＶがＳＶと到達するように制御する荷重Ｗ1
と、各測定値ＰＶがマスターＳＶに到達するように制御
する荷重Ｗ2 とを調整し、均一な温度制御を行うように
したことを特徴とする。
【００３８】この制御回路では、従来例の制御回路に加
え、各測定値の平均値を算出する平均値演算部５００
と、目標値に一致するように制御する制御率を設定する
第１の荷重部６００と、各測定値の平均値に一致するよ
うに制御する制御率を設定する第２の荷重部７００とを
配設し、各ＦＢは温度測定部１００と、目標値設定部２
００で設定された目標値ＳＶに一致するように第１の荷
重部６００で設定された荷重Ｗ1 と、平均値演算部の出
力である各測定値の平均値に一致するように第２の荷重
部７００で設定された荷重Ｗ2 とによって、制御量演算
部３００で加熱手段５centerなどの制御対象４００の制
御量を演算し、この制御量に従って各加熱手段５を制御
するように構成されている。
え、各測定値の平均値を算出する平均値演算部５００
と、目標値に一致するように制御する制御率を設定する
第１の荷重部６００と、各測定値の平均値に一致するよ
うに制御する制御率を設定する第２の荷重部７００とを
配設し、各ＦＢは温度測定部１００と、目標値設定部２
００で設定された目標値ＳＶに一致するように第１の荷
重部６００で設定された荷重Ｗ1 と、平均値演算部の出
力である各測定値の平均値に一致するように第２の荷重
部７００で設定された荷重Ｗ2 とによって、制御量演算
部３００で加熱手段５centerなどの制御対象４００の制
御量を演算し、この制御量に従って各加熱手段５を制御
するように構成されている。
【００３９】この制御システムに目標値ＳＶを与える
と、これが各ＦＢの目標値ＳＶとなり制御が開始され、
各ＦＢがＳＶに一致するように荷重Ｗ1 で制御されると
共に、各ＦＢの測定値ＰＶの平均値をマスターＳＶと
し、このマスターＳＶに一致するように荷重Ｗ2 で制御
され、各ＦＢは動作する。
と、これが各ＦＢの目標値ＳＶとなり制御が開始され、
各ＦＢがＳＶに一致するように荷重Ｗ1 で制御されると
共に、各ＦＢの測定値ＰＶの平均値をマスターＳＶと
し、このマスターＳＶに一致するように荷重Ｗ2 で制御
され、各ＦＢは動作する。
【００４０】ここで各ＦＢにおける制御量演算部３００
に入力される信号をＥとすると、 Ｅcenter＝Ｗ11（ＳＶ−ＰＶcenter）＋Ｗ21（マスター
ＳＶ−ＰＶcenter） Ｅright ＝Ｗ12（ＳＶ−ＰＶright ）＋Ｗ22（マスター
ＳＶ−ＰＶright ） Ｅleft ＝Ｗ13（ＳＶ−ＰＶleft ）＋Ｗ23（マスター
ＳＶ−ＰＶleft） Ｅfront ＝Ｗ14（ＳＶ−ＰＶfront ）＋Ｗ24（マスター
ＳＶ−ＰＶfront ） Ｅrear ＝Ｗ15（ＳＶ−ＰＶrear ）＋Ｗ25（マスター
ＳＶ−ＰＶrear） ただし、マスターＳＶとしては各測定値ＰＶの平均値で
あり、相加平均値，相乗平均値，調和平均値等をとるこ
とができるが、ここでは相加平均値をとるものとし、 マスターＳＶ＝１／５（ＰＶcenter＋ＰＶright ＋ＰＶ
left＋ＰＶfront ＋ＰＶrearである。 また、図８の平
均値演算部におけるｎは５とする。このようにして制御
量の演算がなされ、各加熱部に対して制御量が算出され
る。
に入力される信号をＥとすると、 Ｅcenter＝Ｗ11（ＳＶ−ＰＶcenter）＋Ｗ21（マスター
ＳＶ−ＰＶcenter） Ｅright ＝Ｗ12（ＳＶ−ＰＶright ）＋Ｗ22（マスター
ＳＶ−ＰＶright ） Ｅleft ＝Ｗ13（ＳＶ−ＰＶleft ）＋Ｗ23（マスター
ＳＶ−ＰＶleft） Ｅfront ＝Ｗ14（ＳＶ−ＰＶfront ）＋Ｗ24（マスター
ＳＶ−ＰＶfront ） Ｅrear ＝Ｗ15（ＳＶ−ＰＶrear ）＋Ｗ25（マスター
ＳＶ−ＰＶrear） ただし、マスターＳＶとしては各測定値ＰＶの平均値で
あり、相加平均値，相乗平均値，調和平均値等をとるこ
とができるが、ここでは相加平均値をとるものとし、 マスターＳＶ＝１／５（ＰＶcenter＋ＰＶright ＋ＰＶ
left＋ＰＶfront ＋ＰＶrearである。 また、図８の平
均値演算部におけるｎは５とする。このようにして制御
量の演算がなされ、各加熱部に対して制御量が算出され
る。
【００４１】次に、実施例２の変形例として、実施例２
において補正工程を含む制御回路を図９に示す。
において補正工程を含む制御回路を図９に示す。
【００４２】この回路では、図８に示した前記実施例２
の回路の各ＦＢに温度差補正部８００を付加したことを
特徴とするもので、他の部分については実施例２の回路
とまったく同様である。この温度差補正部８００では図
４に示したような装置の場合熱処理基板温度と放射温度
計の測定値との差をあらかじめ求めておき、この差を補
正する。この温度差補正部８００は測定値の出力と目標
値との両方に設置されて、補正を行う。
の回路の各ＦＢに温度差補正部８００を付加したことを
特徴とするもので、他の部分については実施例２の回路
とまったく同様である。この温度差補正部８００では図
４に示したような装置の場合熱処理基板温度と放射温度
計の測定値との差をあらかじめ求めておき、この差を補
正する。この温度差補正部８００は測定値の出力と目標
値との両方に設置されて、補正を行う。
【００４３】なお、前記実施例ではＣＶＤ装置について
説明したが、スパッタリングなど他の薄膜堆積装置、反
応性イオンエッチングなどのエッチング装置、あるいは
拡散炉などにおけるウェハの加熱制御に適用可能である
ことはいうまでもない。
説明したが、スパッタリングなど他の薄膜堆積装置、反
応性イオンエッチングなどのエッチング装置、あるいは
拡散炉などにおけるウェハの加熱制御に適用可能である
ことはいうまでもない。
【００４４】また前記実施例では赤外線ランプを用いた
加熱について説明したが、これに限定されることなく、
抵抗加熱、高周波加熱などにも適用可能である。
加熱について説明したが、これに限定されることなく、
抵抗加熱、高周波加熱などにも適用可能である。
【００４５】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高精度でかつ均一な温度制御を行うことができる。
ば、高精度でかつ均一な温度制御を行うことができる。
【図１】本発明の第１の実施例の制御回路を示す図
【図２】同実施例のＣＶＤ装置を示す図
【図３】ＣＶＤ装置の変形例を示す図
【図４】モニタウェハを用いた温度測定部を示す図
【図５】本発明の第１の実施例の制御回路の変形例を示
す図
す図
【図６】本発明で用いられる温度測定部を示す図
【図７】本発明で用いられる温度測定部の変形例を示す
図
図
【図８】本発明の第２の実施例の制御回路を示す図
【図９】本発明の第２の実施例の制御回路の変形例を示
す図
す図
【図１０】従来例の制御回路を示す図
１ 反応炉 ２ ウェハ ３ サセプタ ４ モータ ５ 加熱手段 ６ 温度測定部 １００ 温度測定手段 ２００ 目標値設定部 ３００ 制御量演算部 ４００ 制御対象 ５００ 平均値演算部 ６００ 第１の制御部 ７００ 第２の制御部 ８００ 温度差補正部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 強 神奈川県平塚市南豊田197−17−105 (72)発明者 丸谷 新治 神奈川県平塚市山下726−５−401
Claims (2)
- 【請求項１】 被処理基板を載置する回転可能なサセプ
タと、 前記サセプタ上に載置された被処理基板を、所望の温度
に加熱する複数の加熱部を備えた加熱手段と、 前記被処理基板近傍の複数の点における温度を測定する
複数の温度測定部を備えた温度測定手段と、 前記温度測定手段の測定結果をフィードバックし、前記
温度測定手段の各温度測定部から得られる測定値が目標
値となるように前記各温度測定部に対応する前記各加熱
部を制御する制御手段とを備え、 前記制御手段が、それぞれ１つの前記加熱部および前記
温度測定部に対応した複数のフィードバック（ＦＢ）ル
ープを備え、前記ＦＢループの１つをマスターＦＢとし
他をスレーブＦＢとするマスタースレーブ方式の制御手
段であり、 マスターＦＢにおける制御が、マスターＦＢにおける測
定値ＰＶが目標値ＳＶに荷重Ｗ1 で到達しようとする第
１の制御部と、 各温度測定部の測定値ＰＶの平均値を平均目標値（Ａｖ
ｅ ＳＶ）とし、この平均目標値に荷重Ｗ2 で到達しよ
うとする第２の制御部とを備えこれらの荷重が調整可能
であるとともに、 スレーブＦＢは、前記マスターＦＢの測定値ＰＶに追従
するように制御されることを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項２】 被処理基板を載置する回転可能なサセプ
タと、 前記サセプタ上に載置された被処理基板を、所望の温度
に加熱する複数の加熱部を備えた加熱手段と、 前記被処理基板近傍の複数の点における温度を測定する
複数の温度測定部を備えた温度測定手段と、 前記温度測定手段の測定結果をフィードバックし、前記
温度測定手段の各温度測定部から得られる測定値が目標
値となるように各前記加熱部を制御する制御手段とを備
え、 前記制御手段が、それぞれ１つの前記加熱部および前記
温度測定部に対応した複数のフィードバック（ＦＢ）ル
ープを備え、 各ＦＢループが同じ目標値ＳＶとなるように、各測定値
ＰＶに応じて荷重Ｗ1 で到達しようとする第１の制御部
と、 各ＦＢにおける測定値ＰＶの平均値に荷重Ｗ2 で到達し
ようとするための第２の制御部とを備え、これらの荷重
が調整可能であることを特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33766193A JPH07200076A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33766193A JPH07200076A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 熱処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07200076A true JPH07200076A (ja) | 1995-08-04 |
Family
ID=18310763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33766193A Pending JPH07200076A (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 熱処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07200076A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001306103A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Omron Corp | 制御装置、温度調節器および熱処理装置 |
| JP2002222001A (ja) * | 2001-01-25 | 2002-08-09 | Yamatake Corp | 制御装置 |
| JP2015220359A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社Kelk | 半導体ウェーハの温度制御装置 |
| US9798308B2 (en) | 2014-01-27 | 2017-10-24 | Kelk Ltd. | Temperature controller for semiconductor wafer and temperature control method for semiconductor wafer |
| US10157761B2 (en) | 2016-08-17 | 2018-12-18 | Kelk Ltd. | Temperature controller of semiconductor wafer |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33766193A patent/JPH07200076A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001306103A (ja) * | 2000-04-18 | 2001-11-02 | Omron Corp | 制御装置、温度調節器および熱処理装置 |
| JP2002222001A (ja) * | 2001-01-25 | 2002-08-09 | Yamatake Corp | 制御装置 |
| US9798308B2 (en) | 2014-01-27 | 2017-10-24 | Kelk Ltd. | Temperature controller for semiconductor wafer and temperature control method for semiconductor wafer |
| JP2015220359A (ja) * | 2014-05-19 | 2015-12-07 | 株式会社Kelk | 半導体ウェーハの温度制御装置 |
| US10157761B2 (en) | 2016-08-17 | 2018-12-18 | Kelk Ltd. | Temperature controller of semiconductor wafer |
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