KR102639487B1 - 기판을 가열하는 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판을 스테이지에 적재하여, 저항 가열식 가열부에 의해 가열하는 데 있어서, 넓은 온도 범위에서 스테이지의 온도를 고정밀도로 제어하는 것이다. 기판을 가열하는 적어도 하나의 저항 가열식 가열부가 마련된 스테이지와, 가열 온도를 검출하는 온도 검출부와, 적어도 하나의 저항 가열식 가열부의 저항값에 기초하여, 상기 가열 온도를 산출하는 온도 산출부와, 교류 전원부로부터 출력된 전력에 대하여, 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환해서 적용하여, 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 공급되는 제1 전력의 전력 제어를 행하는 전력 제어부를 구비한다. 제어부는, 가열 온도가 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 온도 검출부에 의한 검출 결과에 기초하여, 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하고, 전환 온도보다 고온의 범위에서는, 온도 산출부에 의한 산출 결과에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하도록, 전력 제어부의 전력 제어를 전환한다.

Description

기판을 가열하는 장치 및 방법{APPARATUS FOR HEATING SUBSTRATE AND METHOD THEREOF}
본 개시는, 기판을 가열하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조에 있어서는, 기판에 대한 가열 처리로서, 기판에 막을 형성하는 성막 처리나, 기판에 형성된 막의 개질 처리 등이 행하여지고 있다. 이 가열 처리는, 예를 들어 스테이지에 기판을 배치하여, 가열부에서 기판을 가열함으로써 실시된다. 가열 온도의 제어는, 예를 들어 취득된 온도 검출값에 기초하여, 가열부의 출력을 제어함으로써 행하여진다.
특허문헌 1에는, 열처리 장치에 있어서, 상온 내지 저온 영역에서는 열전쌍으로 웨이퍼의 온도를 모니터하고, 고온 영역에서는 방사 온도계로 웨이퍼의 온도를 모니터하여, 가열 출력을 제어하는 기술이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2006-313779호 공보
본 개시는, 기판을 스테이지에 적재하여, 저항 가열식 가열부에 의해 가열하는 데 있어서, 넓은 온도 범위에서 스테이지의 온도를 고정밀도로 제어하는 기술을 제공한다.
본 개시는,
기판을 가열하는 장치이며,
상기 기판이 적재됨과 함께, 상기 기판을 가열하는 적어도 하나의 저항 가열식 가열부가 마련된 스테이지와,
상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 의해 상기 기판을 가열하는 가열 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 공급되어 있는 전력의 전류값 및 전압값으로부터 구한 당해 적어도 하나의 저항 가열식 가열부의 저항값에 기초하여, 상기 가열 온도를 산출하는 온도 산출부와,
교류 전원부로부터 출력된 전력에 대하여, 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환해서 적용하여 상기 가열 온도를 제1 미리 설정된 설정 온도에 접근시키도록 상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 공급되는 제1 전력의 전력 제어를 행하는 전력 제어부와,
제어부를 구비하고,
상기 제어부는, 상기 가열 온도가 미리 설정된 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 상기 온도 검출부에 의한 가열 온도의 검출 결과에 기초하여, 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하고, 상기 전환 온도보다 고온의 범위에서는, 상기 온도 산출부에 의한 가열 온도의 산출 결과에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하도록, 상기 전력 제어부의 전력 제어를 전환하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 개시에 의하면, 기판을 스테이지에 적재하여, 저항 가열식 가열부에 의해 가열하는 데 있어서, 넓은 온도 범위에서 스테이지의 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시 형태에 따른 성막 장치를 도시하는 종단 측면도이다.
도 2는 상기 성막 장치의 제어계의 구성예를 나타내는 제1 블록도이다.
도 3은 상기 성막 장치에 마련되는 가열부의 저항 온도 계수의 온도 변화를 도시하는 특성도이다.
도 4는 상기 성막 장치에서 실시되는 위상 제어를 설명하는 특성도이다.
도 5는 상기 성막 장치에서 실시되는 제로 크로스 제어를 설명하는 특성도이다.
도 6은 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제2 블록도이다.
도 7은 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제3 블록도이다.
도 8은 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제1 흐름도이다.
도 9는 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제4 블록도이다.
도 10은 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제5 블록도이다.
도 11은 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제2 흐름도이다.
도 12는 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제1 특성도이다.
도 13은 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제2 특성도이다.
도 14는 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제3 특성도이다.
도 15는 상기 성막 장치의 작용을 설명하는 제4 특성도이다.
본 개시의 기판을 가열하는 장치(이하, 「가열 장치」라고 함)의 일 실시 형태인 성막 장치에 대해서, 도 1을 참조하여 설명한다. 성막 장치(1)는, 기판 예를 들어 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 함)(W)를 수용하는 처리 용기(10)를 구비하고, 처리 용기(10)의 측벽에는 웨이퍼(W)를 반입, 반출하기 위한 반입출구(11)가 게이트 밸브(12)에 의해 개폐 가능하게 형성된다. 또한, 처리 용기(10)는, 진공 배기로(13)를 통해서 예를 들어 진공 펌프로 이루어지는 진공 배기부(14)에 접속된다.
처리 용기(10)의 내부에는, 웨이퍼(W)가 적재되는 스테이지(2)가 마련되어 있다. 예를 들어 스테이지(2)는, 원판형으로 형성되고, 지지 부재(21)를 통해서, 처리 용기(10)의 하방에 마련된 승강 기구(25)에 접속되어, 승강 가능하게 구성되어 있다.
또한, 처리 용기(10)에는 스테이지(2)와 대향하도록 샤워 헤드(3)가 마련되고, 가스 공급계(31)로부터 공급된 처리 가스가, 샤워 헤드(3)의 하면에 형성된 가스 토출 구멍(30)을 통해서 처리 용기(10) 내에 공급된다.
이 예에서의 가스 공급계(31)는, 원료 가스의 공급원(32), 반응 가스의 공급원(33) 및 불활성 가스의 공급원(34, 35)을 구비하고, 이들은 가스 공급로(321, 331, 341, 351)에 의해 처리 용기(10)에 각각 접속되어 있다. 도 1 중, 부호 322, 332, 342, 352는 각각 유량 조정부를 가리키고, 부호 V1, V2, V3, V4는 각각 밸브를 가리키고 있다. 탄화규소(SiC)막을 성막하는 경우, 원료 가스로서는, 규소 전구체의 가스인 디실란(Si2H6)을 사용할 수 있다. 또한, 반응 가스로서는, 탄소 전구체의 가스인 비스트리메틸실릴아세틸렌(BTMSA)을 사용할 수 있다. 또한, 불활성 가스로서는, 예를 들어 Ar 가스가 사용된다.
스테이지(2)에는, 웨이퍼(W)를 가열하기 위한 저항 가열식 가열부(4)가 매설되어 있다. 가열부(4)는, 질화알루미늄(AlN) 등의 세라믹스 재료로 이루어지는 스테이지(2)의 내부에, 고융점 금속으로 이루어지는 복수의 저항 발열체를 원환형 또는 원호형으로 평면적으로 배치해서 구성되어 있다. 이 예의 가열부(4)는, 저항 발열체가 마련되어 있는 영역에 대응하여, 웨이퍼(W)의 일부인 제1 영역(22)을 가열하기 위한 제1 가열부(이너 히터)(41)와, 웨이퍼(W)의 제2 영역(23)을 가열하기 위한 제2 가열부(아우터 히터)(42)로 나뉘어져 있다. 제1 영역(22)은 웨이퍼(W)의 중앙측의 영역에 대응해서 설정된 영역이다. 또한 제2 영역(23)은, 웨이퍼(W)의 중앙측의 영역과는 다른, 외주측의 영역에 대응해서 설정된 영역이다. 이너 히터(41) 및 아우터 히터(42)를 구성하는 저항 발열체는, 목적으로 하는 웨이퍼(W)의 가열 처리에 따라, 예를 들어 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 니켈(Ni) 등에서 선택된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 스테이지(2)에는 열전쌍(TC: Thermocouple)(5)이 마련되어 있다. 이 열전쌍(5)은 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 온도를 검출하는 온도 검출부를 이루는 것이다. 열전쌍(5)은, 예를 들어 스테이지(2)의 지지 부재(21)의 내부를 통하여, 그 선단이 이너 히터(41)의 하방측에 위치하도록 배치되고, 이렇게 해서, 제1 영역(22)의 가열 온도를 검출하는 위치에 마련된다.
계속해서, 가열부(4)의 제어계에 대해서 도 2를 참조하여 설명한다. 이너 히터(41), 아우터 히터(42)는, 각각 사이리스터(431, 432) 및 변류기(441, 442)를 통해서 교류 전원부(45)에 접속되어 있다. 또한, 이너 히터(41) 및 아우터 히터(42)에는, 각각 전력계(461, 462) 및 전압계(471, 472)가 접속되어 있다. 사이리스터(431, 432)는, 예를 들어 교류 전원부(45)로부터 이너 히터(41) 및 아우터 히터(42)에 공급되는 교류 전력의 전력 제어를 행하는 것이다.
제1 영역(22)의 가열 온도에 따라서 열전쌍(5)에서 생긴 기전력은, 변환부(51)를 통해서 가열 제어부(61)의 출력 설정부(612)에 입력된다. 변환부(51)는, 열전쌍(5)의 기전력을 온도 데이터로 변환하는 기능을 갖고, 이 온도 데이터가 온도 검출부(열전쌍(5))에 의한 가열 온도의 검출 결과(이후, 「온도 검출값」이라고 함)에 상당한다. 가열 제어부(61)에 입력된 온도 검출값은, 가열 제어부(61) 내에 마련되어 있는 후술하는 출력 설정부(612)에 입력되고, 또한 동일하게 후술하는 메인 제어부(7)를 향해서 출력된다.
가열 제어부(61)는, 마이크로컴퓨터에 의해 구성되고, 온도 산출부(611)와 출력 설정부(612)를 구비하고 있다. 온도 산출부(611)는, 이너 히터(41) 및 아우터 히터(42)에 공급되어 있는 전력의 저항값에 기초하여, 이들 히터(41, 42)에 의해 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 온도를 산출하는 기능을 갖는다. 이들 이너 히터(41), 아우터 히터(42)에 의해 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 온도란, 각각 제1 영역(22)의 가열 온도, 제2 영역(23)의 가열 온도이다.
보다 상세하게는, 온도 산출부(611)는, 저항값으로부터 얻어지는 저항 온도 계수(TCR: Temperature Coefficient of Resistance)를 이용해서 온도를 산출하도록 구성되어 있다. 저항 온도 계수는, 소정의 기준 온도(도 3에 도시하는 예에서는 100℃)에서의 저항값에 대한, 각 온도에서의 저항값의 비이다. 금속에 의해 구성된 가열부(4)(이너 히터(41), 아우터 히터(42))의 저항 온도 계수와 온도의 사이에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 온도 상승에 따라서 저항 온도 계수가 상승한다는 대응 관계가 있다. 따라서, 이너 히터(41), 아우터 히터(42)의 저항값에 기초하여, 각 영역(22, 23)의 가열 온도를 연산에 의해 취득할 수 있다. 즉, 온도 산출부(611)는, 열전쌍(5)이 마련되어 있지 않은 제2 영역(23)의 가열 온도도 산출할 수 있다. 여기에서는, 가열부(4)의 저항값에 기초하여 산출된 가열 온도의 산출 결과를 「TCR 산출 온도」라고 칭한다.
이 예에서는, 이너 히터(41), 아우터 히터(42)에 공급되어 있는 전력의 전류값 및 전압값은, 각각 변류기(441, 442), 전압계(471, 472)에 의해 검출되어, 전력 제어부(62)에 입력된다. 그리고, 전력 제어부(62)에서, 각 히터(41, 42)의 저항값(전압값/전류값)을 연산하여, 온도 산출부(611)에 출력한다. 그리고, 온도 산출부(611)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 히터(41, 42)의 재질에 따라서 규정되는 저항 온도 계수의 온도와의 관계에 기초하여, TCR 산출 온도를 산출한다. 또한, 각 히터(41, 42)의 저항값의 계산은, 온도 산출부(611)(가열 제어부(61))측에서 실행해도 된다.
이 도면에 도시하는 바와 같이, 금속의 종류에 따라, 저항 온도 계수의 온도 변화에 대한 변화량(기울기)이 다르다. 그래서, 가열 처리의 처리 온도의 제어에 요구되는 정밀도 등에 따른 충분한 해상도의 TCR 산출 온도가 얻어지는 금속이, 가열부(4)의 저항 발열체를 구성하는 금속으로서 선택된다. 이 예에서는, 몰리브덴을 저항 발열체로서 사용하고 있다.
또한, 도 3에 도시하는 예에서는, 몰리브덴은, 니켈이나 텅스텐보다도 온도-저항 온도 계수의 기울기가 작고, TCR 산출 온도를 산출할 때의 해상도는 작다. 한편, 니켈이나 텅스텐은, 도 3에 도시하는 범위보다도 고온의 온도 범위에서, 온도-저항 온도 계수의 기울기가 점차 변화하는 것을 파악하였다. 이 점에서, 본 예에서는, 넓은 온도 범위에 걸쳐서 온도-저항 온도 계수의 기울기 변화가 적고, TCR 산출 온도를 산출 시의 해상도가 안정되어 있는 몰리브덴을 채용하고 있다.
출력 설정부(612)는, 이미 설명한 온도 검출값이나 TCR 산출 온도에 기초하여, 이너 히터(41), 아우터 히터(42)에 공급되는 전력(공급 전력값)을 설정하도록 구성된다. 이때 출력 설정부(612)는, 가열 온도가 미리 설정된 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 열전쌍(5)을 이용한 온도 검출값이 미리 설정된 가열 온도의 설정 온도에 접근하도록, 공급 전력값을 설정하는 기능을 갖는다. 또한, 가열 온도가 전환 온도보다 고온의 범위에서는, 저항 온도 계수(저항값)를 이용한 TCR 산출 온도가 미리 설정된 가열 온도의 설정 온도에 접근하도록 공급 전력값을 설정하는 기능을 갖는다.
전력 제어부(62)는, 가열 제어부(61)로부터의 지령에 기초하여, 교류 전원부(45)로부터 출력된 전력에 대하여, 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환해서 적용하여 전력 제어를 행하도록, 사이리스터(431, 432)에 대하여 제어 신호를 출력한다.
위상 제어와 제로 크로스 제어의 전환 시에 있어서는, 가열 제어부(61)로부터 전력 제어부(62)에 대하여, 공급 전력값의 설정 신호와 함께, 어느 한쪽의 제어를 선택하는 신호를 출력하도록 구성해도 된다. 또는, 가열 제어부(61)로부터 출력되는 공급 전력값의 값이 제어의 전환 신호의 역할을 겸해도 된다. 이 경우에는, 공급 전력값이 미리 설정된 역치 이하의 범위에서는, 위상 제어를 실행하고, 공급 전력값이 상기 역치보다도 큰 범위에서는, 제로 크로스 제어를 실행하도록, 전력 제어부(62)측에서 전환의 판단을 행하는 경우를 예시할 수 있다. 이하의 설명에서는, 후자의 방법에 의해 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환하는 경우에 대해서 설명한다.
상술한 기능의 관점에 있어서, 출력 설정부(612)를 구비한 가열 제어부(61)는, 온도 검출값 및 TCR 산출 온도에 기초하여, 전력 제어부(62)의 전력 제어를 전환하도록 구성된, 본 개시의 제어부에 상당한다.
위상 제어는, 사이리스터(431, 432)를 사용하여, 도 4에 도시한 바와 같이, 예를 들어 교류 전류의 주기마다, 교류 전원부(45)로부터의 전력 공급의 온 시간의 비율을 변화시킴으로써, 공급하는 전력량을 제어하는 방식이다. 도 4에서는, 사선의 해칭을 부여한 시간이 전력을 공급하는 온 시간, 전압이 「제로」인 시간이 오프 시간이며, 온 시간의 비율을 증가시킴으로써, 가열부(4)에 대한 전력 공급량이 많아진다. 즉, 도 4에서는, 온 시간이 50％이기 때문에, 전력 공급량이 50％가 되고, 온 시간의 증감에 의해 전력 공급량이 정밀하게 제어된다.
또한, 제로 크로스 제어는, 사이리스터(431, 432)를 사용하여, 도 5에 도시한 바와 같이, 진폭이 제로인 위치를 시점으로 하는 1파장 또는 반파장을 단위로 해서, 전력 공급의 온과 오프를 설정하여, 전력 공급을 행하는 공급 구간과, 행하지 않는 정지 구간을 마련함으로써, 공급하는 전력량을 제어하는 방식이다. 도 5의 모델은, 진폭이 제로인 위치를 시점으로 하는 1파장을 단위로 해서, 전력 공급의 온과 오프를 설정하는 경우에 있어서, 4파장의 전력 공급량을 100％로 하고 있다. 따라서, 각각의 전력 공급량은, 도 5의 (a)는 3파장이므로 75％, 도 5의 (b)는 2파장이므로 50％, 도 5의 (c)는 1파장이므로 25％가 된다. 단, 도 5는 설명 상의 모델이며, 보다 고주파의 파수를 증감함으로써, 더욱 정밀한 출력 조정을 행할 수 있다.
또한, 성막 장치(1)는 메인 제어부(7)를 구비하고 있다. 메인 제어부(7)는, CPU와 기억부를 구비한 컴퓨터에 의해 구성되어, 성막 장치(1)의 각 부를 제어하는 것이다. 기억부에는, 스테이지(2)의 가열 등의 웨이퍼(W)의 처리에 필요한 동작을 실행하기 위한 스텝(명령)군이 짜여진 프로그램이 기록되어 있다. 이 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 마그네트 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되어, 거기에서 컴퓨터에 인스톨된다.
또한, 메인 제어부(7)는, 열전쌍(5)의 온도 검출값, 및 온도 산출부(611)에서 산출된 TCR 산출 온도에 기초해서, 가열 제어부(61)에 제어 지령을 출력하여, 가열부(4)(히터(41, 42))의 가열 제어를 행하도록 구성된다. 또한, 가열 제어부(61), 전력 제어부(62)가 실행하는 제어의 내용에 대해서는, 후술하는 작용과 함께 상세하게 설명한다.
또한, 메인 제어부(7)는, 가열부(4)(히터(41, 42))의 설정 온도나, 후술하는 히터(41, 42)의 공급 전력의 고정 비율 등을 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 설정 온도는, 가열 처리 시의 처리 온도에 더하여, 처리 온도로 승온할 때까지의 승온 과정, 처리 온도로부터 강온시킬 때의 강온 과정을 포함해서 온도 제어를 행하는 경우에는, 각 시점에서의 온도나 승온·강온 속도를 포함해도 된다. 설정 온도는, 예를 들어 웨이퍼(W)의 가열 처리의 레시피에 따라서 미리 설정되어, 메인 제어부(7)로부터 출력 설정부(612)에 입력된다.
여기서, 성막 장치(1)에서 실시되는, 본 개시의 가열 처리인 성막 처리의 일례에 대해서 간단하게 기재한다. 또한, 이너 히터(41), 아우터 히터(42)에 대한 공급 전력 제어의 상세에 대해서는 후술한다. 우선, 게이트 밸브(12)를 개방하여, 외부의 도시하지 않은 반송 암에 의해 웨이퍼(W)를 반입출구(11)로부터 처리 용기(10) 내에 반입하여, 스테이지(2)에 적재한다. 그리고, 게이트 밸브(12)를 닫은 상태에서 진공 배기부(14)에 의해 진공 배기를 행하여, 처리 용기(10) 내의 압력을 성막 처리 시의 압력으로 조절한다.
한편, 스테이지(2)를, 가열부(4)에 의해, 미리 설정된 승온 프로파일에 기초하여, 예를 들어 제1 온도(T1) 이하의 온도, 예를 들어 상온으로부터 성막 처리 시의 온도인 예를 들어 500℃까지 점차 승온한다. 가열부(4)에 의해 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 온도가 처리 온도에 도달하면, 웨이퍼(W)의 성막 처리를 실시한다. 이 성막 처리에서는, 처리 용기(10)에 원료 가스인 디실란 가스를 공급하여, 웨이퍼(W)에 디실란을 흡착시키는 흡착 공정과, 디실란 가스의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 Ar 가스를 공급해서 퍼지하는 공정을 실시한다. 그리고, 처리 용기(10)에 반응 가스인 BTMSA 가스를 공급하여, 웨이퍼(W)에 흡착된 디실란과 BTMSA를 반응시키는 반응 공정과, BTMSA의 공급을 정지하고, 처리 용기(10) 내에 Ar 가스를 공급해서 퍼지하는 공정을 실시한다. 그리고, 이 흡착 공정과 반응 공정을 교대로 복수회 반복함으로써, ALD(Atomic layer deposition)법에 의해 SiC막을 형성한다.
이렇게 해서, 웨이퍼(W)의 성막 처리를 실시한 후, 예를 들어 미리 설정된 강온 프로파일에 기초하여, 가열부(4)를 강온시킨다. 그리고, 미리 설정된 온도까지 저하되면, 처리 용기(10) 내의 압력을 웨이퍼(W)의 반송 동작 실행 시의 압력으로 조절한 후, 게이트 밸브(12)를 개방한다. 그런 뒤, 외부의 반송 암을 처리 용기(10)에 진입시켜, 반입 시와는 반대의 경로로 웨이퍼(W)를 반출한다.
계속해서, 가열부(4)의 공급 전력의 제어에 대해서, 가열 제어부(61)나 전력 제어부(62)의 기능도 함께 설명한다. 우선, 도 6을 사용하여, 이너 히터(41)에 의한, 제1 온도 이하의 온도 범위의 제어에 대해서 설명한다. 제1 온도란, 전환 온도보다도 저온의 범위의 상한 온도이다. 도 6에서는, 당해 이너 히터(41)의 전력 제어에 관한 라인을 굵은 실선 및 파선으로 나타내고 있다. 또한, 후술하는 도 7, 도 9, 도 10에서도, 설명 대상이 되는 전력 제어에 관한 라인을 굵은 실선 및 파선으로 나타내고 있다.
본 개시에서는, 가열부(4)에 공급되는 전력의 전력 제어를 위상 제어와 제로 크로스 제어로 전환하고 있으며, 이 전환을 전환 온도에 기초해서 행하고 있다. 전환 온도란, 전력 제어를 전환하는 판정 기준이 되는 온도이며, 전환 온도보다도 저온의 범위에서는 위상 제어가 선택되고, 전환 온도보다도 고온의 범위에서는 제로 크로스 제어가 선택된다. 전환 온도는, 가열 처리의 종별이나, 가열부(4)를 구성하는 저항 발열체의 재질에 따라, 가열 처리별로 설정되는 온도이다.
가열 제어부(61)는, 제1 온도 이하의 온도 범위에서는, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)에 기초하여 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하는 지령을 전력 제어부(62)에 출력한다.
가열부(4)를 구성하는 저항 발열체는, 저항 온도 계수가 크기 때문에, 도 3에 도시한 바와 같이, 저온 시에는 저항값이 낮으므로, 대전류가 흐르는 것을 억제하기 위해서, 가열 제어 방식으로서는 위상 제어가 바람직하다. 단, 이 위상 제어에서는, 도 4에 도시한 바와 같이, 출력 전압이 비사인파로 되기 때문에, 저항 온도 계수를 이용한 TCR 산출 온도의 측정 정밀도가 낮아져버린다. 한편, 열전쌍(5)이 제2 영역(23)에 마련되어 있지 않은 점(제2 영역(23)의 온도 검출값을 직접 취득할 수 없는 점)을 제외하고, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)은, 광범위한 온도 범위에서 측정 정밀도가 높다. 그래서, 위상 제어가 필요한 저온의 범위에서는, 열전쌍(5)에 의해 온도를 검출하고, 이 온도 검출값(Ta)에 기초하여 이너 히터(41)의 전력 제어를 행하고 있다. 예를 들어 상온부터 300℃ 정도까지의 온도 범위에서는 위상 제어를 사용하는 편이 정밀한 온도 제어가 가능한 경우에는, 전환 온도보다 저온의 범위의 상한 온도인 제1 온도는, 상술한 300℃로 설정된다.
이 경우의 제어 동작에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명하면, 가열 제어부(61)의 출력 설정부(612)에는, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)이 입력되고, 이 온도 검출값을 메인 제어부(7)에 출력한다. 출력 설정부(612)는, 온도 검출값(Ta)과 미리 설정된 설정 온도를 비교하여, 온도 검출값(Ta)이 설정 온도에 접근하도록 이너 히터(41)의 공급 전력값을 설정한다. 이 공급 전력의 설정값(P1)이 전력 제어부(62)에 출력되면, 전력 제어부(62)는, 이 설정값(P1)이 위상 제어를 실행하는 설정값의 범위 내인 것을 판단하여, 당해 설정값(P1)에 기초해서 사이리스터(431)의 동작 제어를 행한다.
상세하게는, 전력 제어부(62)는, 사이리스터(431)를 사용하여, 위상 제어에 의해, 변류기(441) 출구의 전력 검출값이, 상기 설정값(P1)에 접근하도록 이너 히터(41)에 공급되는 전력을 피드백 제어한다. 그 결과, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)이 설정 온도에 접근하도록, 이너 히터(41)에 공급되는 전력이 제어된다.
계속해서, 도 7을 사용하여, 이너 히터(41)에 의한, 제2 온도 이상의 온도 범위의 제어에 대해서 설명한다. 제2 온도란, 전환 온도보다도 고온의 범위의 하한 온도이며, 제1 온도보다도 높은 온도이다.
가열 제어부(61)는, 제2 온도 이상의 온도 범위에서는, 온도 산출부(611)에 의한 제1 영역(22)의 가열 온도의 산출 결과(TCR 산출 온도(Tb))에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하는 지령을 전력 제어부(62)에 출력한다.
예를 들어, 300℃ 이상의 온도 범위에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 가열부(4)의 저항값이 높아져서, 대전류가 흐를 우려가 작아, 제로 크로스 제어를 채용해도 정밀한 온도 제어가 가능하게 된다. 또한, 제로 크로스 제어에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 출력 전압이 사인파이기 때문에, 저항값의 측정 정밀도가 높아, 저항값에 기초하여 고정밀도로 온도를 산출할 수도 있다. 이러한 이유로부터, 고온의 범위에서는 가열 제어 방식으로서 제로 크로스 제어를 채용하여, TCR 산출 온도(Tb)에 기초해서 전력 제어를 행하는 것이 가능하게 된다. 그래서, 이 예에서는, 이미 설명한 제1 온도(300℃)에 대하여, 전환 온도 범위(Δ50℃)를 더한 제2 온도를 350℃로 설정하고, 제2 온도 이상의 온도 범위에서는, TCR 산출 온도(Tb)에 기초하여 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하고 있다.
이 경우에는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 이너 히터(41)에 공급되어 있는 전력에 대해서, 변류기(441)로 전류값(I1), 전압계(471)로 전압값(V1)을 각각 검출하여, 전력 제어부(62)에 출력한다. 그리고, 전력 제어부(62)에서는 이너 히터(41)의 저항값(R1)(전압값(V1)/전류값(I1))을 구하고, 가열 제어부(61)의 온도 산출부(611)에서, 이 저항값(R1)에 기초하여 TCR 산출 온도(Tb)를 산출한다. TCR 산출 온도(Tb)는, 이너 히터(41)에 의해 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 온도(제1 영역(22)의 가열 온도)이며, 이 값은 출력 설정부(612) 및 메인 제어부(7)에 출력된다.
출력 설정부(612)에서는, TCR 산출 온도(Tb)와 미리 설정된 설정 온도를 비교하여, TCR 산출 온도(Tb)가 설정 온도에 접근하도록, 이너 히터(41)의 공급 전력값을 설정한다. 이 공급 전력의 설정값(P1)이 전력 제어부(62)에 출력되면, 전력 제어부(62)는, 이 설정값(P1)이 제로 크로스 제어를 실행하는 설정값의 범위 내에 있는 것을 판단하여, 당해 설정값(P1)에 기초해서 사이리스터(431)의 동작 제어를 행한다.
상세하게는, 전력 제어부(62)는, 사이리스터(431)를 사용하여, 제로 크로스 제어에 의해, 변류기(441) 출구의 전력 검출값이, 상기 설정값(P1)에 접근하도록 이너 히터(41)에 공급되는 전력을 피드백 제어한다. 그 결과, TCR 산출 온도(Tb)가 설정 온도에 접근하도록, 이너 히터(41)에 공급되는 전력이 제어된다.
이상에 설명한 제어 동작의 흐름에 대해서, 도 8의 흐름도를 참조하여, 이너 히터(41)의 승온 시의 가열 제어에 대해서 설명한다. 우선, 가열 제어부(61)에서는, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)에 기초하여, 열전쌍(5)을 단독으로 사용하는 온도 범위인지 여부, 즉 제1 온도(이 예에서는 300℃) 이하인지 여부를 판단한다(스텝 S101; "예"). 온도 검출값(Ta)이 제1 온도 이하이면 스텝 S102로 진행한다. 그리고, 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 이너 히터(41)의 공급 전력값을 산출하여, 이 공급 전력값에 기초해서 위상 제어를 실행한다(스텝 S103).
한편, 온도 검출값(Ta)이 제1 온도보다도 높은 경우에는(스텝 S101; "아니오"), 스텝 S104로 진행하여, 저항 온도 계수 단독 사용 온도 범위인지 여부, 즉 TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도(이 예에서는 350℃) 이상인지 여부를 판단한다. TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도 이상이라면(스텝 S104; "예"), 스텝 S108로 진행한다. 그리고, 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 이너 히터(41)의 공급 전력값을 산출하여, 이 공급 전력값에 기초해서 제로 크로스 제어를 실행한다(스텝 S107).
또한, TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도보다 낮은 경우에는(스텝 S104; "아니오"), 스텝 S105로 진행하여, 온도 검출값(Ta), TCR 산출 온도(Tb)에 기초하는 가중 평균 온도를 산출한다. 그리고, 이 가중 평균 온도로부터 이너 히터(41)의 공급 전력값을 산출하고(스텝 S106), 당해 공급 전력값에 기초하여, 제로 크로스 제어를 실행한다(스텝 S107). 스텝 S105, S106의 가중 평균 온도에 기초하는 제어에 대해서는 후술한다.
계속해서, 도 9 내지 도 11을 참조하여, 열전쌍(5)을 구비하고 있지 않은 제2 영역(23)에 마련되어 있는 아우터 히터(42)에 대한 공급 전력의 제어에 대해서 설명한다. 우선, 도 9를 사용하여, 제1 온도 이하의 온도 범위에서의 제어에 대해서 설명한다. 가열 제어부(61)는, 제1 온도 이하의 온도 범위에서는, 이너 히터(41)에 대한 전력 제어의 결과에 기초하여, 아우터 히터(42)에 대하여 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하는 지령을 전력 제어부(62)에 출력한다.
본 예에서 「이너 히터(41)에 대한 전력 제어의 결과에 기초하여」란, 도 6에서 설명한 이너 히터(41)의 공급 전력의 설정값(P1)에 대하여 고정 비율(α)을 곱한 설정값(α·P1)을, 아우터 히터(42)의 공급 전력값으로서 설정하는 것이다. 이 예에서는, 제2 영역(23)에 대응하는 영역에는 열전쌍(5)을 배치하고 있지 않으므로, 당해 영역(23)의 온도 검출값(Ta)을 얻을 수는 없다. 한편, 위상 제어를 실행하고 있는 기간 중에는, 측정 정밀도가 낮은 TCR 산출 온도(Tb)를 이용하는 것도 곤란하다.
그래서, 위상 제어의 실행 기간 중에는, 열전쌍(5)에 의해 검출된 제1 영역(22)의 가열 온도의 검출 결과를 이용하여, 아우터 히터(42)의 제어를 행한다. 제1 영역(22)의 가열 온도와, 제2 영역(23)의 가열 온도의 사이에는 상관 관계가 있어, 열전쌍(5)의 온도 검출값에 고정 비율을 곱함으로써, 제2 영역(23)의 가열 온도를 추정할 수 있다. 따라서, 미리 상기 고정 비율(α)을 취득함으로써, 「이너 히터(41)에 대한 전력 제어의 결과에 기초하여」, 아우터 히터(42)의 공급 전력값을 설정할 수 있다.
전력 제어부(62)에서는, 이 설정값(α·P1)이 위상 제어를 실행하는 설정값의 범위 내인 것을 판단하여, 당해 설정값(α·P1)에 기초해서 사이리스터(432)의 동작 제어를 행한다. 즉, 전력 제어부(62)는, 사이리스터(432)를 사용하여, 위상 제어에 의해, 변류기(442) 출구의 전력 검출값이 상기 설정값(α·P1)에 접근하도록 아우터 히터(42)에 공급되는 전력을 피드백 제어한다.
계속해서, 도 10을 사용하여, 아우터 히터(42)에 의한, 제2 온도 이상의 온도 범위에서의 제어에 대해서 설명한다. 가열 제어부(61)는, 제2 온도 이상의 온도 범위에서는, 온도 산출부(611)에 의한 제2 영역(23)의 가열 온도의 산출 결과(TCR 산출 온도(Tb))에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하는 지령을 전력 제어부(62)에 출력한다. 이 전력 제어에서는, 제2 영역(23)의 가열 온도를 미리 설정된 설정 온도에 접근시키도록 제어된다.
이 경우에는, 아우터 히터(42)에 공급되어 있는 전력에 대해서, 변류기(442)와 전압계(472)에 의해, 각각 검출된 전류값(I2), 전압값(V2)을 전력 제어부(62)에 출력하여, 아우터 히터(42)의 저항값(R2)을 구한다. 이어서, 온도 산출부(611)에서, 이 저항값(R2)에 기초하여 제2 영역(23)의 가열 온도(TCR 산출 온도(Tb))를 산출하여, 출력 설정부(612) 및 메인 제어부(7)에 출력한다.
출력 설정부(612)에서는, TCR 산출 온도(Tb)와 미리 설정된 설정 온도를 비교하여, TCR 산출 온도(Tb)가 설정 온도에 접근하도록, 아우터 히터(42)의 공급 전력값을 설정한다. 이 공급 전력의 설정값(P2)이 전력 제어부(62)에 출력되면, 전력 제어부(62)는, 이 설정값(P2)이 제로 크로스 제어를 실행하는 설정값의 범위 내에 있는 것을 판단하여, 당해 설정값(P2)에 기초해서 사이리스터(432)의 동작 제어를 행한다.
상세하게는, 전력 제어부(62)는, 사이리스터(432)를 사용하여, 제로 크로스 제어에 의해, 변류기(442) 출구의 전력 검출값이, 상기 설정값(P2)에 접근하도록 아우터 히터(42)에 공급되는 전력을 피드백 제어한다. 그 결과, TCR 산출 온도(Tb)가 설정 온도에 접근하도록, 아우터 히터(42)에 공급되는 전력이 제어된다.
이상에 설명한 제어 동작의 흐름에 대해서, 도 11의 흐름도를 참조하여, 아우터 히터(42)의 승온 시의 가열 제어에 대해서 설명한다. 우선, 가열 제어부(61)에서는, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)에 기초하여, 열전쌍(5)을 단독으로 사용하는 온도 범위 내인지, 즉 제1 온도 이하인지 여부를 판단한다(스텝 S201; "예"). 온도 검출값(Ta)이 제1 온도 이하이면 스텝 S202로 진행한다. 그리고, 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 이너 히터(41)의 공급 전력값에 대하여 출력비를 곱한 아우터 히터(42)용 공급 전력값을 산출하고, 이 공급 전력값에 기초하여 위상 제어를 실행한다(스텝 S203).
한편, 온도 검출값(Ta)이 제1 온도보다도 높은 경우에는(스텝 S201; "아니오"), 스텝 S204로 진행하여, 저항 온도 계수 단독 사용 온도 범위 내인지 여부, 즉 TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도 이상인지 여부를 판단한다. TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도 이상이라면(스텝 S204; "예"), 스텝 S208로 진행한다. 그리고, 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 아우터 히터(42)의 공급 전력값을 산출하여, 이 공급 전력값에 기초해서 제로 크로스 제어를 실행한다(스텝 S207).
또한, TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도보다 낮은 경우에는(스텝 S204; "아니오"), 스텝 S205로 진행하여, 온도 검출값(Ta)과 TCR 산출 온도(Tb)로부터 가중 평균 온도를 산출한다. 그리고, 이 가중 평균 온도에 기초하여, 아우터 히터(42)용 공급 전력값을 산출하고(스텝 S206), 이 공급 전력값에 기초하여 제로 크로스 제어를 실행한다(스텝 S207).
이 예의 가열 제어부(61)는, 제1 온도와 제2 온도의 사이의 전환 온도 범위에서는, 이행 온도에 기초하여, 예를 들어 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하도록 전력 제어부(62)를 제어한다. 이행 온도는, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)과, 온도 산출부(611)로부터 산출된 TCR 산출 온도(Tb)의 사이의 온도이며, 예를 들어 온도 검출값(Ta)과 TCR 산출 온도(Tb)의 가중 평균 온도이다.
계속해서, 온도 산출부(611)에서 산출되는 가중 평균 온도에 대해서, 이너 히터(41)를 예로 들어 설명한다. 온도 산출부(611)는, 온도 검출값(Ta)이 제1 온도(T1)보다 높고, TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도(T2)보다도 낮은 경우에, 온도 검출값(Ta)과, TCR 산출 온도(Tb)의 가중 평균 온도를 출력한다. 이때, 가중 평균 온도가 제1 온도에 가까울수록, 온도 검출값(Ta)의 비율이 크고, 가중 평균 온도가 제2 온도에 가까울수록, TCR 산출 온도(Tb)의 비율이 커지도록, 가중 평균 온도의 가중치를 변화시킨다.
가중 평균 온도에 관하여, 예를 들어 온도 산출부(611)는, 이하의 (1)식에 기초하여 가중 평균 온도(T')를 산출한다. (1)식은, 열전쌍(5)의 온도 검출값(Ta)의 변화에 따라서 선형적으로 가중 평균 온도의 가중치를 변화시키는 예이다.
T'={1-(Ta-T1)/(T2-T1)}Ta
+{(Ta-T1)/(T2-T1)}Tb … (1)
Ta: 열전쌍의 온도 검출값(온도 검출부의 가열 온도의 검출 결과)
Tb: TCR 산출 온도(온도 산출부에 의한 가열 온도의 산출 결과)
T1: 제1 온도
T2: 제2 온도
(1)식에서는, 온도 검출값(Ta)이 제1 온도(T1)에 가까울수록, Ta의 계수가 크고, Tb의 계수가 작아지며, Ta로서 제1 온도(T1)를 대입하면, T'=Ta가 된다. 또한, 온도 검출값(Ta)이 제2 온도(T2)에 가까울수록, Ta의 계수가 작고, Tb의 계수가 커지며, Ta로서 제2 온도(T2)를 대입하면, T'=Tb가 된다. 이와 같이, (1)식에서는, 가중 평균 온도(T')가 제1 온도(T1)에 가까울수록, 온도 검출값(Ta)의 비율이 크고, 가중 평균 온도(T')가 제2 온도(T2)에 가까울수록, TCR 산출 온도(Tb)의 비율이 커지도록, 가중 평균 온도의 가중치가 변화하고 있다.
도 8의 흐름도에서 설명한 바와 같이, 온도 산출부(611)는, 제1 온도보다 높고, 제2 온도보다 낮은 온도 범위에서는, 가중 평균 온도를 이행 온도로서 출력 설정부(612)에 출력한다(스텝 S105). 또한, 출력 설정부(612)는, 이 이행 온도가 설정 온도에 접근하도록 공급 전력값을 산출하고, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하는 지령을 전력 제어부(62)에 출력한다(스텝 S106). 이렇게 해서, 산출된 이너 히터(41)용 공급 전력값에 기초하여, 제로 크로스 제어가 실행된다(스텝 S107).
또한, 아우터 히터(42)의 가열 제어에 대해서는, 전환 온도 범위에서는, 출력 설정부(612)는, 이행 온도가 설정 온도에 접근하도록 공급 전력값을 산출하고, 예를 들어 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하는 지령을 출력한다. 이행 온도란, 열전쌍(5)에 의한 제1 영역(22)의 온도 검출값(Ta)으로부터 얻어진 온도와, 제2 영역(23)의 TCR 산출 온도(Tb)의 사이의 온도이며, 예를 들어 온도 검출값(Ta)으로부터 얻어진 온도와 TCR 산출 온도(Tb)의 가중 평균 온도이다. 또한, 온도 검출값(Ta)으로부터 얻어진 온도란, 이 예에서는, 제1 영역(22)의 온도 검출값(Ta)인데, 온도 검출값(Ta)에 미리 파악된 고정 계수를 곱한 온도이어도 된다.
그리고, 이너 히터(41)의 경우와 마찬가지로, 온도 산출부(611)는, 온도 검출값(Ta)이 제1 온도보다 높고, TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도보다도 낮은 경우에, 가중 평균 온도를 출력하도록 구성되어 있다. 가중 평균 온도는, 온도 검출값(Ta)으로부터 얻어진 온도가 온도 검출값(Ta)일 경우에는, 이미 설명한 (1)식에 기초하여 산출된다.
그리고, 도 11에 나타내는 흐름도에서 설명한 바와 같이, 온도 산출부(611)는, 이미 설명한 온도 범위에 있어서, 가중 평균 온도를 이행 온도로서 출력 설정부(612)에 출력한다(스텝 S205). 그리고, 출력 설정부(612)는, 이 이행 온도가 설정 온도에 접근하도록 공급 전력값을 산출하고, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하는 지령을 전력 제어부(62)에 출력한다(스텝 S206). 이렇게 해서, 산출된 공급 전력값에 기초하여 제로 크로스 제어가 실행된다(스텝 S207).
이상에 설명한 예에서, 전환 온도 범위에서 제로 크로스 제어에 의해 제어를 실행하는 것은, 보다 정밀한 전력 제어를 실시하기 위해서이다. 즉, 제1 온도보다도 높은 온도 범위에서는, 제로 크로스 제어 및 저항값에 기초하는 TCR 산출 온도(Tb)의 취득이 가능하게 된다. 그래서, 고정 비율(α)을 이용한 아우터 히터(42)측의 가열 온도의 추정에 의한 전력 제어를 종료하고, 가열 온도의 취득법, 전력 제어법을 전환한다. 이 전환에 대응하여, 이너 히터(41)에 있어서도, 가중 평균 온도에 기초하는 제로 크로스 제어로의 전환을 행한다.
이상에서는, 가열부(4)의 승온 시의 공급 전력의 제어에 대해서 설명했지만, 가열부(4)의 강온 시에도 마찬가지로 공급 전력의 제어를 행하도록 해도 된다.
여기서 도 12 내지 도 15에는, (1)식을 사용해서 산출된 가중 평균 온도(T')에 기초하여 가열부(4)의 출력 제어를 행하는 예에 대해서 모식적으로 도시되어 있다. 도 12 내지 도 15 중, 횡축은 시간, 종축은 온도이며, 실선은 제어 온도(Tc), 일점쇄선은 온도 검출값(Ta), 파선은 TCR 산출 온도(Tb)를 각각 나타낸다. 제어 온도(Tc)란, 미리 설정된 설정 온도와, 온도 검출값(Ta) 또는 TCR 산출 온도(Tb)에 기초하여 가열부(4)의 공급 전력의 제어를 행할 때, 설정 온도에 접근하도록 메인 제어부(7)로부터 출력 설정부(612)에 대하여 설정되는 목표 온도이다.
도 12는, 시간의 경과에 따라서 직선적으로 설정 온도를 승온시킬 경우에 있어서, 온도 검출값(Ta)이 TCR 산출 온도(Tb)보다 낮게 검출되는 예를 나타낸다. 온도 검출값(Ta)이 제1 온도(T1)보다도 낮은 온도 범위에서는, 온도 검출값(Ta)에 기초하여, 이 온도 검출값(Ta)이 설정 온도에 접근하도록 가열부(4)의 공급 전력이 제어된다. 또한, TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도(T2)보다도 높은 온도 범위에서는, TCR 산출 온도(Tb)에 기초하여, 이 TCR 산출 온도(Tb)가 설정 온도에 접근하도록 가열부(4)의 공급 전력이 제어된다.
가열부(4)에 의한 가열의 응답이 충분히 빠른 경우에는, 온도 검출값(Ta), TCR 산출 온도(Tb)와 제어 온도(Tc)는 거의 일치한다. 이러한 이상적인 경우를 상정하여, 도 12 내지 도 15에서는, 응답 지연이 없고, 이들 온도(Ta, Tb)가 제어 온도(Tc)와 일치하고 있는 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 이들 도면에 의하면, 제1 온도(T1)보다도 낮은 온도 범위에서는 온도 검출값(Ta)에 기초하여 전력 제어가 행하여지고, 제2 온도(T2)보다도 높은 온도 범위에서는 TCR 산출 온도(Tb)에 기초하여 전력 제어가 행하여지는 것을 알 수 있다.
한편, 온도 검출값(Ta)이 제1 온도(T1)보다 높고, TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도(T2)보다 낮은 온도 범위 내에 있는 경우에는, (1)식을 사용해서 산출된 가중 평균 온도(T')에 기초하여 가열부(4)의 공급 전력이 제어된다. 이미 설명한 바와 같이 가중 평균 온도의 가중치가 조정되어 있으므로, 제1 온도(T1)부터 제2 온도(T2)까지, 제어 온도(Tc)를 선형적으로 승온시키면서 가열부(4)의 공급 전력이 제어된다.
도 13은, 시간의 경과에 따라서 직선적으로 설정 온도를 강온시키는 경우에 있어서, 온도 검출값(Ta)이 TCR 산출 온도(Tb)보다 낮게 검출되는 예를 나타낸다. 도 14는, 시간의 경과에 따라서 직선적으로 설정 온도를 승온시키는 경우에 있어서, 온도 검출값(Ta)이 TCR 산출 온도(Tb)보다 높게 검출되는 예를 나타낸다. 도 15는, 시간의 경과에 따라서 직선적으로 설정 온도를 강온시키는 경우에 있어서, 온도 검출값(Ta)이 TCR 산출 온도(Tb)보다 높게 검출되는 예를 나타낸다.
이들의 예에서도, TCR 산출 온도(Tb)가 제2 온도(T2)보다도 높은 온도 범위에서는 TCR 산출 온도(Tb)에 기초하고, 온도 검출값(Ta)이 제1 온도(T1)보다도 낮은 온도 범위에서는 온도 검출값(Ta)에 기초하여, 각각 가열 제어가 행하여진다. 그리고, 가중 평균 온도가 제1 온도(T1)부터 제2 온도(T2)까지의 온도 범위에서는, (1)식을 사용해서 산출된, 이 가중 평균 온도(T')에 기초하여 가열부(4)의 공급 전력이 제어된다. 이에 의해, 제1 온도(T1)와 제2 온도(T2)의 사이에서, 제어 온도(Tc)를 선형적으로 승온·강온시키면서 가열부(4)의 공급 전력이 제어된다.
이 실시 형태에 따르면, 웨이퍼(W)를 스테이지(2)에 적재하여, 가열부(4)에 의해 가열해서 가열 처리를 행하는 데 있어서, 넓은 온도 범위에서 스테이지(2)의 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다. 이 예에서는, 전환 온도보다도 저온의 범위에서는, 온도 검출부(열전쌍(5))에 의한 가열 온도의 검출 결과(온도 검출값)에 기초하여 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하고 있다. 이미 설명한 바와 같이, 상기 저온의 범위에서는, 제어 방식은 위상 제어인 것이 바람직하며, 온도 검출값의 정밀도가 높다.
한편, 상기 고온의 범위에서는, TCR 산출 온도(Tb)에 기초하여 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하고 있다. 이미 설명한 바와 같이, 고온의 범위에서는, 제어 방식은 제로 크로스 제어인 것이 바람직하고, 열전쌍(5)이 마련되어 있지 않은 제2 영역(23)에 대해서도, TCR 산출 온도를 사용해서 고정밀도로 온도 제어를 실시할 수 있다. 이와 같이, 전환 온도보다도 저온의 범위와 고온의 범위의 사이에서, 가열 온도의 취득 방식과, 가열부(4)에 대한 공급 전력의 제어 방식을 바꾸고 있다. 이 때문에, 온도 범위에 따라서, 보다 정밀도가 높은 가열 온도의 취득과, 가열부(4)에 대한 공급 전력 제어를 실시할 수 있고, 결과적으로, 넓은 온도 범위에서 스테이지(2)의 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 전환 온도 대신에, 제1 온도와 제2 온도를 기준으로 해서 전력 제어를 전환하는 경우에는, 가열 온도가 제1 온도보다 저온의 범위에서는, 온도 검출값에 기초하여 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하고, 제2 온도보다도 고온의 범위에서는, TCR 산출 온도에 기초하여 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하고 있다. 또한, 제1 온도와 제2 온도의 사이의 전환 온도 범위에서는, 온도 검출값과 TCR 산출 온도의 사이의 이행 온도에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하고 있다. 이렇게 상기 전환 온도 범위에 이행 온도를 설정하고 있으므로, 제1 온도와 제2 온도의 사이의 전환 시의 전력 제어가 안정된다.
즉, 온도 검출부와, 온도 산출부에서는, 높은 정밀도로 온도 측정할 수 있는 온도 영역이 달라, 아무런 대응도 하지 않고 이들을 전환하면, 양자간에서 취득 온도에 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 이와 같이, 취득 온도에 어긋남이 생기면, 가열부(4)의 출력이 심하게 헌팅하는 경우가 있는 것을 파악하였다. 예를 들어 온도 검출부의 온도 검출값보다 온도 산출부의 TCR 산출 온도가 낮을 때는, TCR 산출 온도를 설정 온도에 맞추기 위해서 가열부(4)의 출력이 급격하게 증대한다. 이에 따라, TCR 산출 온도가 급상승하면, 설정 온도에 맞추기 위해서 가열부(4)의 출력이 급격하게 감소하여, TCR 산출 온도가 안정될 때까지, 이러한 가열부(4)의 출력의 큰 변동이 반복된다. 이 가열부의 출력의 헌팅이 일어나면, 스테이지(2)에 반복해서 열 응력이 발생하여, 손상이나 파손을 야기하는 원인이 된다.
또한, 본 개시에서는, 이행 온도로서, 온도 검출값과 TCR 산출 온도의 가중 평균 온도를 채용하고, 이 가중 평균 온도에 기초하여 가열부(4)의 출력 제어를 행하고 있다. 이 가중 평균 온도는, 제1 온도에 가까울수록, 온도 검출값의 비율이 크고, 가중 평균 온도가 제2 온도에 가까울수록, TCR 산출 온도의 비율이 커지게 가중치가 변화되도록 설정된다. 따라서, 제1 온도에서 제2 온도로, 점차 제어 온도인 가중 평균 온도가 이행해 나가므로, 제어 온도의 급격한 변화가 억제된다. 이 때문에, 가열부(4)의 출력에 헌팅이 발생할 우려가 작아, 가열부(4)의 출력 제어를 안정되게 행할 수 있다. 또한, 헌팅에 의한 열 응력이 원인이 되는 스테이지(2)의 대미지의 발생을 억제할 수 있다. 이렇게 해서, 제1 온도보다 낮은 온도부터 제2 온도보다도 높은 온도까지, 가열부(4)의 출력 제어를 안정되게 행할 수 있어, 스테이지(2)의 온도를 고정밀도로 제어할 수 있다.
또한, 상기 (1)식과 같이, 가중 평균 온도의 가중치를 선형적으로 변화시키는 경우에는, 제1 온도와 제2 온도의 사이의 온도 범위에 있어서, 가중 평균 온도가 직선적으로 변화한다. 이 때문에, 제어 온도의 이행이 보다 원활해져, 가열부의 출력 제어를 보다 한층 안정적으로 행할 수 있다.
또한, 아우터 히터(42)에 대하여, 제1 영역(22)의 가열 온도가 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 이너 히터(41)에 대한 전력 제어의 결과에 기초하여, 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하고 있다. 스테이지(2)의 재질이나 구조에 따라서는, 그 열전쌍(5)의 설치 장소가 중앙부에 한정되는 경우도 있는데, 이러한 경우에도, 아우터 히터(42)의 공급 전력을 고정밀도로 제어할 수 있다. 또한, 온도 검출부를 제1 영역(22)에만 마련하는 구성이기 때문에, 온도 검출부의 증가를 억제하여, 장치 구성의 간소화를 도모할 수 있다.
이상에 있어서, 예를 들어 온도 산출부(611)는, 이하의 (2)식에 기초하여 가중 평균 온도(T')를 산출하도록 구성해도 된다. (2)식은, TCR 산출 온도(Tb)의 변화에 따라서 선형적으로 가중 평균 온도의 가중치를 변화시키는 예이다. 이 경우에도, 가중 평균 온도가 제1 온도(T1)에 가까울수록, 온도 검출값(Ta)의 비율이 크고, 가중 평균 온도가 제2 온도(T2)에 가까울수록, TCR 산출 온도(Tb)의 비율이 커지도록, 가중 평균 온도의 가중치가 변화한다.
T'={1-(Tb-T1)/(T2-T1)}Ta
+{(Tb-T1)/(T2-T1)}Tb … (2)
상술한 예에서는, 온도 산출부(611)는, 선형적으로 가중 평균 온도의 가중치를 변화시키도록 구성했지만, 가중 평균 온도의 산출은 (1)식, (2)식에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어 가중 평균 온도는, 곡선 등을 따라 비선형적으로 가중치를 변화시키도록 해도 된다.
또한, 제1 온도부터 제2 온도까지의 온도 범위에서의, 가열부(4)의 공급 전력의 제어는, 가열 처리에 있어서 기판을 가열할 때의 적어도 승온 시에 실시하면 된다.
또한, 가열부에 의해 웨이퍼(W)를 가열하는 가열 온도를 검출하는 온도 검출부는 열전쌍에 한하지는 않고, 가열 처리의 처리 온도에 따라서 적절히 선택된다. 예를 들어 온도 검출부로서, 열 방사의 감지 결과에 기초하여 온도를 측정하는 파이로미터(Pyrometer) 등을 사용할 수 있다.
또한, 반드시 전환 온도보다도 저온의 범위와 고온의 범위의 사이에서, 이행 온도를 설정할 필요는 없다. 예를 들어 이미 설명한 헌팅의 문제가 작은 경우에는, 전환 온도를 기준으로 해서, 가열 온도의 취득 방식과, 전력의 제어 방식을 전환하도록 해도 된다. 또한, 이행 온도에 기초하여 제어를 행하는 경우에는, 가열 처리의 처리 온도에 따라서는, 제로 크로스 제어 대신에, 위상 제어로 가열부(4)에 대한 공급 전력의 제어를 실행하도록 해도 된다.
또한, 이미 설명한 도 3에, 가열부(4)를 구성하는 저항 발열체의 저항 온도 계수의 온도 변화를 나타냈지만, 저항 발열체는, 도 3에 도시한 금속 이외의 금속에 의해 구성해도 된다. 또한, 이너 히터를 구성하는 금속과, 아우터 히터를 구성하는 금속은, 다른 종류이어도 된다. 도 3에 도시하는 저항 온도 계수의 온도 변화에서는, 저항 온도 계수의 온도 변화에 대한 변화량(기울기)이 클수록, 해상도가 높고, 저항값의 측정 정밀도가 높아진다. 이 예에서는, 니켈의 기울기가 가장 크지만, 이미 설명한 바와 같이 더 고온 영역에서, 온도-온도 저항 계수 곡선의 기울기가 완만해지는 경향이 있다. 이 때문에, 이러한 온도 영역에서, 텅스텐이나 몰리브덴의 기울기쪽이 커지는 경우에는, 이들 니켈 이외의 금속을 사용해서 아우터 히터를 구성해도 된다.
본 개시의 기판을 가열하는 장치는, 상술한 실시 형태의 장치에 한정되지는 않으며, 가열부의 구성도 적절히 설정 가능하다. 또한, 기판에 대하여 실시되는 가열 처리는, 성막 처리, 개질 처리 이외에, 에칭 처리 등도 포함된다. 또한 본 개시를 적용 가능한 기판은, 반도체 웨이퍼(W)에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, FPD(Flat Panel Display)의 유리 기판이어도 된다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시 형태는, 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 다양한 형태로 생략, 치환, 변경되어도 된다.

Claims (12)

  1. 기판을 가열하는 장치이며,
    상기 기판이 적재됨과 함께, 상기 기판을 가열하는 적어도 하나의 저항 가열식 가열부가 마련된 스테이지와,
    상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 의해 상기 기판을 가열하는 가열 온도를 검출하는 온도 검출부와,
    상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 공급되어 있는 전력의 전류값 및 전압값으로부터 구한 당해 적어도 하나의 저항 가열식 가열부의 저항값에 기초하여, 상기 가열 온도를 산출하는 온도 산출부와,
    교류 전원부로부터 출력된 전력에 대하여, 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환해서 적용하여 상기 가열 온도를 제1 미리 설정된 설정 온도에 접근하도록 상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부의 각각에 공급되는 전력의 전력 제어를 행하는 전력 제어부와,
    제어부를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 가열 온도가 미리 설정된 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 상기 온도 검출부에 의한 가열 온도의 검출 결과에 기초하여, 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하고, 상기 전환 온도보다 고온의 범위에서는, 상기 온도 산출부에 의한 가열 온도의 산출 결과에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 행하도록, 상기 전력 제어부의 전력 제어를 전환하도록 구성되고,
    상기 제어부는, 상기 전환 온도 대신에, 상기 저온의 범위의 상한 온도인 제1 온도와, 상기 고온의 범위의 하한 온도이며, 상기 제1 온도보다도 높은 제2 온도를 기준으로 해서 상기 전력 제어부의 전력 제어를 전환하는 것과,
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 사이의 전환 온도 범위에서는, 상기 온도 검출부에 의한 가열 온도의 검출 결과와 상기 온도 산출부에 의한 가열 온도의 산출 결과의 사이의 이행 온도에 기초하여, 위상 제어 또는 제로 크로스 제어 중 어느 한쪽에 의해 전력 제어를 행하도록 상기 전력 제어부를 제어하는 것을 실행하도록 구성되는, 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 이행 온도는, 상기 온도 검출부에 의한 가열 온도의 검출 결과와, 상기 온도 산출부에 의한 가열 온도의 산출 결과의 가중 평균 온도이며, 당해 가중 평균 온도가 상기 제1 온도에 가까울수록, 상기 온도 검출부에 의한 가열 온도의 검출 결과의 비율이 크고, 당해 가중 평균 온도가 상기 제2 온도에 가까울수록, 상기 온도 산출부에 의한 가열 온도의 산출 결과의 비율이 커지도록, 상기 가중 평균 온도의 가중치를 변화시켜서 얻어진 온도인, 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 스테이지에 마련된 상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부는, 상기 기판의 중앙측의 영역인 제1 영역을 가열하기 위한 제1 저항 가열식 가열부와, 상기 제1 영역과는 다른, 상기 기판의 외주측의 영역인 제2 영역을 가열하기 위한, 제2 저항 가열식 가열부를 포함하고,
    상기 전력 제어부는, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대하여, 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환해서 적용하여, 당해 제2 저항 가열식 가열부에 공급되는 전력의 전력 제어를 행하는 것과,
    상기 온도 검출부는, 상기 제1 영역의 가열 온도를 검출하는 위치에 마련되어 있는 것과,
    상기 온도 산출부는, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 공급되어 있는 상기 전력의 전류값 및 전압값으로부터 구한 당해 제2 저항 가열식 가열부의 저항값에 기초하여, 상기 제2 영역의 가열 온도를 산출하는 것과,
    상기 제어부는, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대하여, 상기 온도 검출부에 의해 검출한 상기 제1 영역의 가열 온도가 상기 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 상기 제1 저항 가열식 가열부에 대한 전력 제어의 결과에 기초하여, 위상 제어에 의해 전력 제어를 행하고, 상기 제1 영역의 가열 온도가 전환 온도보다 고온의 범위에서는, 상기 온도 산출부에 의한 상기 제2 영역의 가열 온도의 산출 결과에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해, 상기 제2 영역의 가열 온도를, 당해 제2 영역에 대하여 제2 미리 설정된 다른 설정 온도에 접근시키게 전력 제어를 행하도록, 상기 전력 제어부의 전력 제어를 전환하게 구성되는 것을 포함하는, 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 전환 온도 대신에, 상기 저온의 범위의 상한 온도인 제1 온도와, 상기 고온의 범위의 하한 온도이며, 상기 제1 온도보다도 높은 온도인 제2 온도를 기준으로 해서 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대한 상기 전력 제어부의 전력 제어를 전환하는 것과,
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 사이의 전환 온도 범위에서는, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대하여, 상기 온도 검출부에 의한 상기 제1 영역의 가열 온도의 검출 결과로부터 얻어진 온도와 상기 온도 산출부에 의한 제2 영역의 가열 온도의 산출 결과의 사이의 온도인 이행 온도에 기초하여, 위상 제어 또는 제로 크로스 제어 중 어느 한쪽에 의해, 상기 이행 온도를, 상기 제2 미리 설정된 설정 온도에 접근시키는 전력 제어를 행하게 상기 전력 제어부를 제어하는 것을 실행하도록 구성되는, 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 이행 온도는, 상기 온도 검출부에 의한 상기 제1 영역의 가열 온도의 검출 결과로부터 얻어진 온도와, 상기 온도 산출부에 의한 상기 제2 영역의 가열 온도의 산출 결과의 가중 평균 온도이며, 당해 가중 평균 온도가 상기 제1 온도에 가까울수록, 상기 온도 검출부에 의한 가열 온도의 검출 결과로부터 얻어진 온도의 비율이 크고, 당해 가중 평균 온도가 상기 제2 온도에 가까울수록, 상기 온도 산출부에 의한 가열 온도의 산출 결과의 비율이 커지도록, 상기 가중 평균 온도의 가중치를 변화시켜서 얻어진 온도인, 장치.
  7. 기판을 가열하는 방법이며,
    스테이지에 적재된 기판을, 당해 스테이지에 마련된 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 의해 가열하는 공정과,
    온도 검출부를 사용하여, 상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 의해 상기 기판을 가열하는 가열 온도를 검출하는 공정과,
    상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부에 공급되어 있는 전력의 전류값 및 전압값으로부터 구한 당해 적어도 하나의 저항 가열식 가열부의 저항값에 기초하여, 상기 가열 온도를 산출하는 공정과,
    교류 전원부로부터 출력된 전력에 대하여, 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환해서 적용하여 상기 가열 온도를 미리 설정된 설정 온도에 접근시키도록 상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부의 각각에 공급되는 전력의 전력 제어를 행하는 공정을 포함하고,
    상기 전력 제어를 행하는 공정은, 상기 가열 온도가 미리 설정된 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서의 가열 온도의 검출 결과에 기초하여, 위상 제어에 의해 전력 제어를 실시하고, 상기 전환 온도보다 고온의 범위에서는, 상기 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해 전력 제어를 실시하고,
    상기 전환 온도 대신에, 상기 저온의 범위의 상한 온도인 제1 온도와, 상기 고온의 범위의 하한 온도이며, 상기 제1 온도보다도 높은 온도인 제2 온도를 기준으로 해서 상기 전력 제어를 행하는 공정의 전력 제어의 전환을 실시하는 것과,
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 사이의 전환 온도 범위에서는, 상기 전력 제어를 행하는 공정은, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서의 가열 온도의 검출 결과와, 상기 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과의 사이의 이행 온도에 기초하여, 위상 제어 또는 제로 크로스 제어 중 어느 한쪽에 의해 전력 제어를 실시하는 것을 포함하는, 방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서, 상기 이행 온도는, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서의 가열 온도의 검출 결과와, 상기 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과의 가중 평균 온도이며, 당해 가중 평균 온도가 상기 제1 온도에 가까울수록, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서의 가열 온도의 검출 결과의 비율이 크고, 당해 가중 평균 온도가 상기 제2 온도에 가까울수록, 상기 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과의 비율이 커지도록, 상기 가중 평균 온도의 가중치를 변화시켜서 얻어진 온도인, 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 스테이지에 마련된 상기 적어도 하나의 저항 가열식 가열부는, 상기 기판의 중앙측의 영역인 제1 영역을 가열하기 위한 제1 저항 가열식 가열부와, 상기 제1 영역과는 다른, 상기 기판의 외주측의 영역인 제2 영역을 가열하기 위한, 제2 저항 가열식 가열부를 포함하고,
    상기 가열하는 공정에서는, 상기 제1 저항 가열식 가열부에 더하여, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 의한 가열을 실시하는 것과,
    상기 전력 제어를 행하는 공정에서는, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대하여, 위상 제어와 제로 크로스 제어를 전환해서 적용하여, 당해 제2 저항 가열식 가열부에 공급되는 전력의 전력 제어를 실시하는 것과,
    상기 가열 온도를 검출하는 공정에서는, 상기 제1 영역의 가열 온도를 검출하는 것과,
    상기 가열 온도를 산출하는 공정은, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 공급되어 있는 상기 전력의 전류값 및 전압값으로부터 구한 당해 제2 저항 가열식 가열부의 저항값에 기초하여, 상기 제2 영역의 가열 온도를 산출하는 공정을 포함하는 것과,
    상기 전력 제어를 행하는 공정에서는, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대하여, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서 검출한 상기 제1 영역의 가열 온도가 상기 전환 온도보다 저온의 범위에서는, 상기 제1 저항 가열식 가열부에 대한 전력 제어의 결과에 기초하여, 위상 제어에 의해 전력 제어를 실시하고, 상기 제1 영역의 가열 온도가 전환 온도보다 고온의 범위에서는, 상기 제2 영역의 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과에 기초하여, 제로 크로스 제어에 의해, 상기 제2 영역의 가열 온도를, 당해 제2 영역에 대하여 제2 미리 설정된 설정 온도에 접근시키도록 전력 제어를 실시하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전환 온도 대신에, 상기 저온의 범위의 상한 온도인 제1 온도와, 상기 고온의 범위의 하한 온도이며, 상기 제1 온도보다도 높은 온도인 제2 온도를 기준으로 해서, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대하여 상기 전력 제어를 행하는 공정의 전력 제어의 전환을 실시하는 것과,
    상기 제1 온도와 상기 제2 온도의 사이의 전환 온도 범위에서는, 상기 전력 제어를 행하는 공정은, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서의 상기 제1 영역의 가열 온도의 검출 결과로부터 얻어진 온도와, 상기 제2 영역의 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과의 사이의 이행 온도에 기초하여, 위상 제어 또는 제로 크로스 제어 중 어느 한쪽에 의해, 상기 제2 저항 가열식 가열부에 대하여 상기 이행 온도를 상기 제2 미리 설정된 설정 온도에 접근시키는 전력 제어를 실시하는 것을 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 이행 온도는, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서의 상기 제1 영역의 가열 온도의 검출 결과로부터 얻어진 온도와, 상기 제2 영역의 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과의 가중 평균 온도이며, 당해 가중 평균 온도가 상기 제1 온도에 가까울수록, 상기 가열 온도를 검출하는 공정에서의 가열 온도의 검출 결과로부터 얻어진 온도의 비율이 크고, 당해 가중 평균 온도가 상기 제2 온도에 가까울수록, 상기 제2 영역의 가열 온도를 산출하는 공정에서의 가열 온도의 산출 결과의 비율이 커지도록, 상기 가중 평균 온도의 가중치를 변화시켜서 얻어진 온도인, 방법.
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