TWI281694B - Control process, temperature control process, temperature regulator, heat treatment and recordable medium - Google Patents

Description

,1281694 '九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於控制控制對象之溫度及壓力等物理狀態 之控制方法，控制控制對象之溫度的溫度控制方法，溫度 調節器，使用溫度調節器之熱處理裝置，用於此等之程式 及記錄程式之記錄媒體，特別是關於抑制多輸入輸出干擾 系統之控制對象的溫度等之物理狀態之偏差的較佳技術。 【先前技術】 ® 以往，如半導體裝置之製程中，在半導體晶圓之熱處 理中使用有溫度調節器（如參照專利文獻1)。 專利文獻1 :日本特開平6 · 1 8 8 4 6 2號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之問題） 該製程中，如將半導體晶圓搭載於熱處理盤來進行加 熱處理之情況下，溫度調節器之構造係依據來自配置於熱 處理盤之溫度感測器的檢測溫度，以熱處理盤之溫度與設 ®定溫度（目標溫度）一致之方式，來輸出操作訊號，藉由該 操作訊號，經由電磁開關器等，來控制配置於熱處理盤之 加熱器的通電。 該半導體晶圓之熱處理需要以半導體晶圓之溫度爲希 - 望之均勻溫度進行熱處理之方式，來控制熱處理盤之溫度 ，因而需要進行溫度控制，以修正半導體晶圓與熱處理盤 之溫度差及晶圓面內各位置之溫度偏差等。 因而’需要將預先安裝有溫度感測器之半導體晶圓作 J281694 爲測試用晶圓，以熱處理盤熱處理該測試用 度感測器計測該熱處理時測試用晶圓之溫度 試用晶圓之溫度形成希望之均一溫度之方式 理盤之設定溫度或輸入於溫度調節器之熱處 度（輸入溫度）之調整作業。 但是，配置數個溫度感測器及數個加熱 度感測器之檢測溫度，來個別控制各加熱器 通道之熱處理盤，因通道間之相互干擾，而 ® 定溫度或輸入溫度之調整作業並非容易，須 之經驗來嘗試錯誤地進行，而存在有耗費許 問題。 有鑑於此種情形，本發明之目的在可輕 望之狀態下處理被處理物用之調整作業。 (解決問題之手段） 爲了達成上述目的，本發明之構造如下 亦即，本發明之控制方法，係在數個檢 ® 處理被處理物之處理手段的物理狀態，以各 個目標資訊一致之方式，來控制前述處理手 ’其中包含以下步驟：預先求出使前述目標 前述被處理物數個點之物理狀態的干擾程度 之干擾程度，修正前述目標資訊及前述檢測 方。 此時，預先求出干擾程度之步驟，宜在 測使目標資訊變化時之前述被處理物的物理 晶圓，藉由溫 分布，並以測 ，來修正熱處 理盤的檢測溫 器，依據各溫 之通電之數個 使修正上述設 取決於作業者 多調整工時之 易地進行在希 測點分別檢測 檢測資訊與數 段之物理狀態 資訊變化時之 ;及依據求出 資訊的至少一 數個點分別計 狀態，來預先 -6- 1281694 計測求出各點之干擾程度，不過，亦可設計及以模擬計算 被處理物與處理手段之物理狀態的傳導關係，來求出千擾 程度。 此外，所謂物理狀態，係指溫度、壓力、流量、速度 或液位等之各種物理量之狀態。 所謂檢測資訊，係指檢測出之物理狀態之資訊，如指 檢測溫度、檢測壓力、及檢測流量等。 此外，所謂目標資訊，係指物理狀態之控制目標之資 訊，如指目標溫度、目標壓力及目標流量等。 所謂干擾程度，係指使目標資訊變化時，以對應之檢 測資訊與前述目標資訊一致之方式控制，藉由該控制，各 計測點之物理狀態受到影響的程度，且指各通道之干擾程 度。 數個點宜爲著眼於形成希望之物理狀態之部位（位置） ，如宜爲欲抑制溫度等之物理狀態的偏差之點。 此外，所謂偏差，如係指與在數個檢測點檢測之平均 物理狀態之偏差，及與在成爲基準之檢測點檢測之物理狀 態之偏差等。 修正步驟中之修正，宜係修正處理被處理物之處理手 段在前述檢測點之物理狀態與前述被處理物在前述計測點 之物理狀態的差者，及/或是抑制前述被處理物在數個點 之物理狀態的偏差者。 由於本發明預先求出使目標資訊變化時，被處理物在 各點之千擾程度，亦即各點之物理狀態受到影響的程度， .1281694 因此可依據該求出之千擾程度’來修正目標資訊及檢測資 訊，因而使修正在希望之物理狀態下處理被處理物用之目 標資訊及檢測資訊用的調整作業變成容易。 本發明之溫度控制方法，係在數個檢測點分別檢測處 理被處理物之處理手段的溫度，並以各檢測溫度與數個目 標溫度一致之方式，來控制前述處理手段之溫度，其中包 含：第一步驟，其係預先求出使前述目標溫度變化時之前 述被處理物在數個點之干擾程度；及第二步驟，其係依據 ^ 求出之干擾程度，來求出修正前述目標溫度及前述檢測溫 度之至少一方的修正値。 此時，預先求出干擾程度之第一步驟，宜在數個點分 別計測使目標溫度變化時之前述被處理物的溫度，預先計 測求出在各點之干擾程度，不過，亦可設計及以模擬計算 被處理物與處理手段之熱的傳導關係，來求出干擾程度。 此外，所謂處理手段，係指將被處理物予以加熱處理 0 及/或冷卻處理者。 所謂干擾程度，係指使目標溫度變化時，以與前述目 標溫度一致之方式控制對應之檢測溫度，而藉由該控制， 各計測點之溫度受到影響的程度。 由於本發明預先求出使目標溫度變化時，在被處理物 之各點之干擾程度，亦即各點之溫度受到影響的程度，因 此可依據該求出之干擾程度求出修正目標溫度及檢測溫度 用的修正値，因而，使修正在希望之溫度狀態下處理被處 理物用之目標溫度及檢測溫度用的調整作業變成容易。 J281694 本發明之温度控制方法，係在數個檢測點分別檢測處 理被處理物之處理手段的溫度，以各檢測溫度與數個目標 溫度一致之方式，來控制前述處理手段之溫度，其中包含 :第一步驟’其係在數個計測點分別計測使前述目標溫度 變化時之前述被處理物的溫度，並預先計測在各計測點之 干擾程度；及第二步驟，其係依據計測之干擾程度，求出 修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方的修正値。 計測點宜爲著眼於形成希望溫度之部位（位置），如宜 ®爲欲抑制溫度偏差之點。 前述修正値宜爲修正處理被處理物之處理手段在前述 檢測點之溫度與前述被處理物在前述計測點之溫度的溫度 差者，及/或是宜爲前述被處理物在數個前述計測點之溫 度的偏差者。 由於本發明預先計測使目標溫度變化時被處理物在各 計測點之干擾程度，亦即各計測點之溫度受到影響的程度 ，因此可依據該計測之干擾程度，來求出修正目標溫度及 ® 檢測溫度用之修正値，因而使修正在希望之溫度狀態下處 理被處理物用之目標溫度及檢測溫度用之調整作業變成容 易。 一種實施形態係包含第三步驟，其係藉由前述修正値 來修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方。 該實施形態藉由使用修正値來修正目標溫度及檢測溫 度，可在希望之溫度狀態下處理被處理物。 在較佳實施形態中，前述第一步驟係求出顯示前述各 1231694 目標溫度之溫度變化與前述被處理物之數個計測點之溫度 變化之關係之干擾矩陣，前述第二步驟係使用前述千擾矩 陣之反矩陣來求出修正値者。 由於該實施形態使用在第一步驟求出之干擾矩陣之反 矩陣來求出修正値，因此藉由使用該修正値來修正目標溫 度及檢測溫度，作業者不需要爲了獲得經驗而嘗試錯誤地 進行之調整作業。 一種實施形態中，前述第二步驟係以抑制前述被處理 ® 物之數個前述計測點之溫度偏差的方式來求出前述修正値 者。 該實施形態藉由修正値來修正目標溫度及檢測溫度， 以抑制被處理物之溫度偏差，而以均一之溫度進行處理。 其他實施形態中，前述第一步驟係在使前述目標溫度 變化時刻起經過指定時間之時刻計測前述干擾程度者。 此時，指定時間亦可爲藉由使目標溫度變化，在計_ 點計測之被處理物之溫度變化中途的過渡狀態中之時刻前 ® 的時間，亦可爲前述溫度穩定之穩定狀態中之時刻前的時 間。 該實施形態藉由選擇指定時間，可以成爲希望溫度；^ 方式來修正在過渡狀態或穩定狀態中之被處理物的溫度。 -再者，其他實施形態中，前述第三步驟係在以前述處 理手段開始處理被處理物時刻起至經過前述指定時間之期 間，修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方者。 該實施形態藉由自開始處理被處理物之時刻，開始修 -10- •1281694 正目標溫度及前述檢測溫度之至少一方，可在經過指定時 間之時刻，使被處理物之溫度變成希望的溫度。 此外，本發明之溫度控制方法，係在數個檢測點分別 檢測處理被處理物之處理手段的溫度，並以各檢測溫度與 數個目標溫度一致之方式，來控制前述處理手段之溫度， 其中包含：第一步驟，其係在與前述檢測點不同之數個計 測點分別計測使前述目標溫度變化時之前述處理手段的溫 度，預先計測各計測點之干擾程度；及第二步驟，其係依 ® 據所計測之干擾程度，來求出修正前述目標溫度及前述檢 測溫度之至少一方的修正値。 在此，前述修正値宜爲抑制處理手段在數個前述計測 點之溫度偏差者。 由於本發明預先計測使目標溫度變化時，處理手段在 各計測點之干擾程度，亦即各計測點之溫度受到影響的程 度，因此，可依據該計測之干擾程度，求出修正目標溫度 及檢測溫度用之修正値，因而使處理手段形成希望之溫度 ® 狀態，亦即使作成抑制偏差後之均勻溫度狀態的目標溫度 及檢測溫度之修正的調整作業變成容易。 此外，本發明之溫度調節器，係在數個檢測點分別檢 測處理被處理物之處理手段的溫度，以各檢測溫度與數個 _ 目標溫度一致之方式，來控制前述處理手段之溫度，其中 具備修正手段，其係依據計測使前述目標溫度變化時之前 述被處理物之數個計測點之溫度而獲得之各計測點的干擾 程度，來修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方。 -11- 1281694 在此，修正手段之前述修 之處理手段在前述檢測點之溫 測點之溫度的溫度差者，及/ 在數個前述計測點之溫度的偏 在各計測點之干擾程度， 之上階裝置來求出，而將獲得 節器中，亦可由該溫度調節器 由於本發明預先計測使目 0各計測點之干擾程度，亦即各 度，因此可依據該計測之干擾 測溫度，因而使在希望之溫度 標溫度及檢測溫度之修正的調 本發明之溫度調節器係在 處理物之處理手段的溫度，以 一致之方式，來控制前述處理 段，其係以抑制前述被處理物 ®前述目標溫度及前述檢測溫度 在前述被處理物藉由前述處理 始修正者。 該修正宜在前述被處理物 ~ 之同時開始，並宜在被處理物 本發明在處理物藉由前述 ’修正目標溫度及前述檢測溫 處理物之溫度的偏差。 正，宜爲修正處理被處理物 度與前述被處理物在前述計 或是宜爲抑制前述被處理物 差者。 亦可預先由溫度調節器以外 之干擾程度儲存於該溫度調 預先求出干擾程度。 標溫度變化時，被處理物在 計測點之溫度受到影響的程 程度，來修正目標溫度及檢 狀態下處理被處理物用之目 整作業變成容易。 數個檢測點分別檢測處理被 各檢測溫度與數個目標溫度 手段之溫度，且具備修正手 之溫度偏差的方式，來修正 之至少一方，該修正手段係 手段開始處理時刻以後，開 藉由前述處理手段開始處理 之處理結束前結束。 處理手段開始處理時刻以後 度之至少一方，而可抑制被 -12- 1281694 一種實施形態中，前述修正手段係依據計測使前述目 標溫度變化時之前述被處理物在數個計測點之溫度而獲得 之在各計測點的干擾程度，來進行前述修正者。 由於該實施形態可依據計測之干擾程度，來修正目標 溫度及檢測溫度，因此使抑制被處理物之溫度偏差來進行 處理用之目標溫度及檢測溫度之修正的調整作業變成容易 〇 其他實施形態中，前述修正手段具備記憶部，其係儲 ® 存修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方用的修正 値。 該實施形態藉由使用儲存於記憶部中之修正値’來修 正目標溫度及檢測溫度，而不需要修正在希望之溫度狀態 下處理被處理物用之目標溫度及檢測溫度用之調整作業。 在較佳實施形態中，前述修正手段具備：記憶部，其 係儲存有顯示前述各目標溫度之溫度變化與前述被處理物 在前述數個計測點之溫度變化之關係的資料；及運算部， ® 其係使用該記憶部之資料’算出修正前述目標溫度及前述 檢測溫度之至少一方用的修正値。 此時，資料如亦可爲顯示前述各目標溫度之溫度變化 與前述被處理物在前述數個計測點之溫度變化之關係的波 形資料，亦可爲顯不則述各目標溫度之溫度變化與前述被 處理物在前述數個計測點之溫度變化的關係之干擾矩陣的 資料。 該實施形態由於運算部使用記憶部之資料來運算修正 -13- 1281694 値，因此藉由使用運算之修正値來修正目標溫度及 度’而不需要作業者爲了獲得經驗而嘗試錯誤地進 整作業。 其他實施形態中，前述運算部係使用顯示前述 溫度之溫度變化與前述被處理物在前述數個計測點 變化的關係之干擾矩陣的反矩陣，來算出前述修正 儲存於記憶部之資料，係顯示前述各目標溫度 變化與前述被處理物在前述數個計測點之溫度變化 的波形資料時，運算部宜自該波形資料算出顯示前 標溫度之溫度變化與前述被處理物在前述數個計測 度變化之關係的干擾矩陣。 由於該實施形態係使用干擾矩陣之反矩陣來算 値，因此，不需要作業者爲了獲得經驗而嘗試錯誤 修正値，因而可達成自動化。 另外之實施形態中，前述運算部係以抑制前述 物在前述數個計測點之溫度偏差之方式，來算出前 値者。 該實施形態藉由使用算出之修正値來修正目標 檢測溫度，以抑制被處理物之溫度偏差，而以均勻 進行處理。 一種實施形態中，前述干擾程度係使前述目標 化後之時刻起經過指定時間之時刻中者。 該實施形態藉由選擇指定時間，以可成爲希望 的方式，來修正過渡狀態或穩定狀態中之被處理物 檢測溫 行之調 各目標 之溫度 値者。 之溫度 之關係 述各目 點之溫 出修正 地求出 被處理 述修正 溫度及 之溫度 溫度變 之溫度 的溫度 -14- 1281694 其他實施形態中，前述修正手段係在以 開始處理被處理物之時刻起，至經過前述指 ，來修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至 該實施形態藉由自開始處理被處理物之 修正目標溫度及前述檢測溫度之至少一方， 定時間之時刻，將被處理物之溫度形成希望 本發明之熱處理裝置係具備：本發明之 前述處理手段；操作手段，其係依據前述溫 出，將前述處理手段予以加熱及/或冷卻； 段，其係檢測前述處理手段之溫度者。 依本發明，可使修正在希望之溫度狀態 物用之目標溫度及檢測溫度用的調整作業變 本發明之程式係用於溫度控制，該溫度 檢測點分別檢測處理被處理物之處理手段的 檢測溫度與數個目標溫度一致之方式，來控 段之溫度，其中係以電腦執行：第一步驟， 測點分別計測使前述目標溫度變化時之上述 度，預先計測各計測點之干擾程度；及第二 據計測之干擾程度，來求出修正前述目標溫 溫度之至少一方的修正値。 由於本發明藉由在電腦上執行程式，可 之干擾程度來求出修正目標溫度及檢測溫度 因此藉由該修正値來進行修正，而可在希望 前述處理手段 定時間之期間 少一方者。 時刻起，開始 可將在經過指 的溫度。 溫度調節器； 度調節器之輸 及溫度檢測手 下處理被處理 成容易。 控制係在數個 溫度，以使各 制前述處理手 其係在數個計 被處理物的溫 步驟，其係依 度及前述檢測 依據預先計測 用之修正値， 之溫度狀態下 -15- 1281694 處理被處理物。 本發明之記錄媒體可在記錄有本發明之程式之電腦中 進行讀取。 此時，記錄媒體例如可使用軟碟、硬碟、光碟、光磁 碟、CD-ROM、磁帶、非揮發性記憶卡及ROM等。 由於本發明藉由使電腦讀取記錄於記錄媒體之程式來 執行，可依據預先計測之干擾程度，來求出修正目標溫度 及檢測溫度用之修正値，以藉該修正値來進行修正，因此 鲁可在希望之溫度狀態下處理被處理物。 (發明之效果） 如以上所述，由於本發明預先求出使目標資訊變化時 被處理物在各點之干擾程度，因此可依據該求出之干擾程 度來修正目標資訊及檢測資訊，因而可使在希望之溫度狀 態等處理被處理物用之目標溫度及檢測溫度之修正的調整 作業變成容易。 【實施方式】 ® 以下，將藉由圖式來詳細說明本發明之實施形態。 (第一種實施形態） 第1圖係具備本發明一種實施形態之溫度調節器之熱 處理裝置的槪略構造圖。 -該實施形態之熱處理裝置，係以作爲處理手段之熱處 理盤2來熱處理作爲被處理物之半導體晶圓丨者，溫度調 節器3依據自圖上未顯示之上階機器及設定部所設定之設 定溫度（目標溫度），和來自配置於熱處理盤2之3個溫度 -16- ‘1281694 感測器4a〜4c之檢測溫度的偏差，來控制配置於熱處理盤 2之3個力D熱器5a，5b, 5c的通電，而控制成使熱處理盤2 之溫度成爲設定溫度。亦即，本例中顯示有3個通道之例 ，各通道進行溫度控制。 以熱處理盤2熱處理之半導體晶圓1，係藉由圖上未 顯示之搬運供給手段自動地搭載於熱處理盤2上，以依序 地進行熱處理者。 該半導體晶圓1之熱處理需要使半導體晶圓1之溫度 爲希望之均勻溫度進行熱處理之方式來控制熱處理盤2的 溫度，因而需要進行修正半導體晶圓1與熱處理盤2之溫 度差及因晶圓面內之位置之溫度偏差等的溫度控制。 該實施形態爲了不致如以往取決於作業者之經驗嘗試 錯誤地進行該修正用之調整作業，而可輕易地進行，係採 用如下之方式。 亦即，如第2圖所示，該實施形態之溫度控制方法包 含：第一步驟（S 1 )，其係在數個計測點分別計測使各通道 之設定溫度依序變化時之半導體晶圓1的溫度，並預先計 測在各計測點之干擾程度；第二步驟（S 2)，其係依據計測 之干擾程度，算出修正設定溫度及檢測溫度之至少一方用 的修正値；及第三步驟（S 3 )，其係在實際運用中，使用算 出之修正値，來修正設定溫度及檢測溫度之至少一方。 雖然在第一步驟（s 1)係計測求出干擾程度’不過’亦 可不計測，而以熱傳設計及模擬預先計算熱處理盤對半導 體晶圓之溫度傳導關係，而自其傳導關係求出干擾程度來 -17- .1281694 設定。如此藉由省略計測步驟，可使全體步驟非常簡化。 第3圖係顯示計測干擾程度而算出修正値用之一種構 造圖，在對應於第1圖之部分註記相同之參考符號。 該第3圖中，符號1係在計測點安裝有溫度感測器 6 a〜6c之半導體晶圓的測試用晶圓，符號7係計測測試用 晶圓1之溫度的溫度記錄器，符號8係連接於溫度記錄器 7及溫度調節器3之PLC (可程式邏輯控制器）及個人電腦等 的上階裝置。該上階裝置8藉由與溫度記錄器7及溫度調 ® 節器3之通訊等，可變更溫度調節器3之設定溫度’並且 可同步地計測該設定溫度與測試用晶圓1之計測點的溫度 〇 此外，該實施形態之上階裝置8具備微電腦’藉由執 行儲存於該微電腦之ROM中之本發明之程式’來計測干擾 程度，並依據該干擾程度’如後述地算出修正値，並將算 出之修正値設定儲存於溫度調節器3 ° 測試用晶圓1之計測點係以對應於熱處理盤2之各通 鲁道的加熱器5 a〜5 c及溫度感測器4 a〜4 C之方式來配置。 該實施形態計測半導體晶圓1中之各通道間之熱性干 擾，亦即使設定溫度變化時，爲了計測而將半導體晶圓1 之各計測點之溫度受到的影響作如T之處理° -亦即，如第4(a)圖所示，使3個通道內之第一通道之 設定溫度階梯狀地’如變化Aal ’如該圖（b)所示’以各溫 度感測器6 a〜6 c計測此時測試用晶圓1之各計測點的溫度 變化。同樣地，使第二通道之設定溫度階梯狀地，如變化 -18- 1281694 △ a2，並計測此時之測試用晶圓1之各計測點的溫度變化， 再者，使第三通道之設定溫度階梯狀地，如變化△ a 3，並 計測此時之測試用晶圓1之各計測點的溫度變化。 依據如以上計測之資料，可求出使設定溫度變化時刻 起經過任意時間之時刻中之干擾程度，來作爲干擾矩陣。 亦即，如第4圖所示，使第一通道之設定溫度階梯狀 地變化△ a 1之時刻起經過指定時間t後之測試用晶圓1的3 個計測點之各溫度變化分別爲c 1 1 , c 1 2，c 1 3，同樣地，使 第二通道之設定溫度階梯狀地變化Aa2之時刻起經過指定 時間t後的測試用晶圓1之3個計測點的各溫度變化分別 爲c2 1，c2 2, c23,使第三通道之設定溫度階梯狀地變化Aa3 之時刻起經過指定時間t後的測試用晶圓1之3個計測點 的各溫度變化分別爲c31，c32, c33時’求出對應於指定時 間t之下述干擾矩陣。 (數式1) °\\ C2\ C3\ C\2 C22 C32 c13 C23 C33

而後，將熱處理盤2之各通道之設定溫度的變化設爲 △ a 1〜Aa3，將經過指定時間t後之半導體晶圓1的計測點之 溫度變化設爲Abl〜時，以下之關係式成立。 -19- 1281694 (數式2) >丨 C2\ C31 Aa} △石2 °\2 C22 C32 Aa2 •C13 C23 C33 一 Aa3 藉由選擇上述指定時間t，亦可獲得使設定溫度變化後 ’半導體晶圓1之溫度穩定後之穩定狀態的關係式，亦可 獲得使設定溫度變化後，半導體晶圓1之溫度變化中途之 Φ 過渡狀態的關係式。 另外’該實施形態雖係使各設定溫度依序地成階梯狀 變化而獲得關係式，不過，本發明之其他實施形態，如亦 可使各設定溫度如Μ系列訊號等般地而隨機變化，使用最 小平方法等’以ARX模型表現此時之半導體晶圓之溫度變 化，而導出關係式。 此外，該實施形態之半導體晶圓（測試用晶圓）1的計測 點數量雖與溫度調節器3之控制通道數爲同數，不過計測 • 點數量無須爲同數，亦可爲較多亦可爲較少。 計測點數量比控制通道數量多時，有數種方法。如自 m個計測點中選擇與η點之各控制通道數的關係最強之η 點，進行與前述相同之步驟的方法。或是，可以計測點數 m個之輸出値對控制通道點數η個之輸入値，與希望之溫 度之差的合計値爲最小値之方式，使用GA(遺傳性算法）及 登山法等之最佳値探索算法及矩陣計算方法等。 如上述，藉由選擇指定時間t，亦可求出在穩定狀態及 過渡狀態之任何一種狀態的干擾特性，以下，說明在各狀 -20- 1281694 態中抑制半導體晶圓1之溫度偏差，來算出達成面內溫度 均勻化用之修正値。 (1)穩定狀態之面內溫度均勻化 爲求在穩定狀態，亦即將半導體晶圓1搭載於熱處理 盤2上，使半導體晶圓1之溫度上昇而達到穩定狀態時， 抑制半導體晶圓.1的溫度偏差，來達成面內溫度之均勻化 ，而修正熱處理盤2之設定溫度或輸入於溫度調節器3之 熱處理盤2的檢測溫度。 該實施形態係如下地算出該修正用之修正値者。 首先，以穩定狀態之熱處理盤2處理測試用晶圓1， 計測測試用晶圓1之溫度穩定時之各計測點的溫度，以算 出與希望溫度之差，將該算出値設爲Abl〜Ab3。如欲將半 導體晶圓1均勻地達到希望之溫度1 0 0 °C時，使熱處理盤2 穩定達到設定溫度1 0 0 °C狀態下，搭載測試用晶圓1，計測 其溫度穩定狀態之各計測點之溫度，各溫度例如爲97 °C、 9 8〇C、99〇C 時，成爲 Abl = 3、Ab2 = 2、^3 = 1。 爲了達成面內溫度之均勻化，只須以縮小與希望之溫 度的溫度差之算出値ΔΗ〜Ab3的方式，來求出各通道之熱 處理盤2之設定溫度或是輸入於溫度調節器3之熱處理盤 2的檢測溫度（輸入溫度）之修正値Aal〜Δ&3即可。 該修正値△ a 1〜△ a 3可使用上述干擾矩陣之反矩陣，以 下列公式算出。 -21-

1281694 (數式3)

Aa] C2] c31 -1 Ά 一 C\2 C22 C22 Αα, ,C13 C23 c33_ 一从3一 此時，使用於上述公式（3)之干擾矩陣， 時間t選擇成使設定溫度變化時刻起至各計 定後之時刻的時間，如顯示於第4(a)圖之成 對應於該指定時間11而獲得之干擾矩陣，亦 狀態之干擾矩陣。 藉由求解上述公式（3)，可簡單地算出以 調整之修正値。 此外，將算出之修正値與熱處理盤2之 入於溫度調節器3之熱處理盤2的檢測溫度 結果，亦可藉由干擾矩陣之逆算來預測半導 度偏差達到何種値。 φ (2)過渡狀態之面內溫度均勻化 以下將說明將半導體晶圓1搭載於熱處 半導體晶圓1之溫度穩定前之期間的過渡狀 導體晶圓1的溫度偏差，來謀求面內溫度均 即使已充分進行穩定狀態之面內溫度均 在過渡狀態時，半導體晶圓1之溫度差仍會 第5 (a)圖顯示在熱處理盤2上搭載半導 計測點之溫度變化中，溫度差較大之兩個計 化，第5(b)圖放大顯示前述溫度差之變化。 係將上述指定 測點之溫度穩 爲11之時間’ 即對應於穩定 往嘗試錯誤地 設定溫度或輸 相加來修正之 體晶圓1之溫 理盤2之後， 態中，抑制半 句化之情況。 勻化之修正， 變大。 體晶圓1時之 測點的溫度變 -22- 1281694 如該第5(a)圖所示，在熱處理盤2上搭載半導體晶圓 1之後’雖然半導體晶圓1之溫度上昇，不過在穩定前之 過渡狀態中，會產生溫度之偏差。 爲了抑制該過渡狀態之溫度偏差，來謀求面內均勻化 ’而如以下所示地算出修正値。 亦即’首先決定欲抑制溫度偏差之時刻，將半導體晶 圓1搭載於熱處理盤2之時刻起至前述決定之時刻止之經 過時間’作爲上述之指定時間t。 如第5(a)圖所示，考慮將藉由半導體晶圓i之加熱而 令化學反應急速進行之時刻前的時間作爲經過時間t2，而 抑制在該時刻之溫度偏差的情況。 計測在熱處理盤2上搭載測試用晶圓1時刻起經過指 定時間t2之時刻的各計測點之溫度，與希望溫度之溫度差 設爲Abl〜Ab3。此時希望之溫度如爲3個計測點之溫度的 平均溫度。 爲了達成在過渡狀態之面內溫度均勻化，只須以縮小 算出値Abl〜Ab3之方式，來求出各通道之熱處理盤2之設 定溫度或輸入於溫度調節器3之熱處理盤2之檢測溫度的 修正値△ a 1〜A a 3即可。 該修正値Aal〜Δα3係與上述穩定狀態之情況同樣地， 可以上述公式（3)算出。 但是’千擾矩陣係以成爲使設定溫度變化時刻起令化 學反應急速進行之時刻止的時間之指定時間t2之方式來選 擇’對應於該指定時間t2而獲得之干擾矩陣，亦即對應於 -23- 1281694 過渡狀態之干擾矩陣。 以上之修正値Aal〜Δα3藉由使用者在上階裝置8中設 定、輸入指定時間t及與希望溫度之溫度差Abl〜Ab3，而 以上階裝置8算出。 因此，不需要取決於作業者之經驗而須嘗試錯誤地進 行的設定溫度或檢測溫度之修正用的調整作業，故可達成 自動化。 由該上階裝置8算出之修正値傳送至溫度調節器3， ^ 而儲存於溫度調節器3之記憶部中。 第6圖係顯示藉由該修正値來修正熱處理盤2之設定 溫度或輸入於溫度調節器3之熱處理盤2之檢測溫度的結 果者’該圖（a)顯示修正値，該圖（b)，（c)係對應於上述第 5(a)，（b)圖者。另外，該圖（a)僅代表性顯示〗個通道之修 正値。. 該實施形態係在半導體晶圓1搭載於熱處理盤2之時 刻起至經過指定時間t2的期間，將修正値與熱處理盤2之 設定溫度或輸入於溫度調節器3之熱處理盤2的檢測溫度 相加來進行修正。 藉此，可抑制經過指定時間t2之時刻的溫度偏差，來 謀求半導體晶圓1之面內溫度均勻化。 第7圖係該實施形態之溫度調節器3之方塊圖，該溫 度調節器3適用於過渡狀態之面內溫度均勻化作說明。 溫度調節器3具備修正設定溫度之設定溫度修正部9 ，該設定溫度修正部9中儲存如上述算出之修正値，並且 -24- 1281694 可自上階裝置1 0賦予顯示半導體晶圓1搭載於熱處理盤2 之時間訊號，賦予時間訊號後經過指定時間t2，將修正値 與設定溫度相加後輸出。 因此，如上述第6(a)圖所示，依據自半導體晶圓1搭 載於熱處理盤2而開始熱處理之時刻經過指定時間t2，加 入修正値之設定溫度與檢測溫度的偏差，以PID控制部1 1 進行PID運算，輸出操作量MV，以控制作爲配置於熱處 理盤2的操作手段之各加熱器5a〜5c的通電，來抑制半導 ® 體晶圓1之溫度偏差，而達成面內溫度之均勻化。 另外，設定溫度修正部9及PID控制部1 1例如係藉由 微電腦而構成。 (其他實施形態） 上述之過渡狀態之面內溫度均勻化，雖是自搭載有半 導體晶圓之時刻即開始修正，不過在操作量飽和而無法充 分修正情況下，亦可在搭載半導體晶圓之前進行修正。 此外，過渡狀態之面內溫度均勻化，雖是經過指定時 ® 間僅進行1次修正，不過本發明之其他實施形態，亦可如 以第一指定時間對應之修正値來修正，而後以第二指定時 間t2對應之修正値來修正的方式，而進行數次修正。 上述實施形態雖是在上階裝置8中計測干擾程度，來 算出修正値，不過本發明之其他實施形態，亦可以溫度調 節器來計測測試用晶圓之溫度，亦可以溫度調節器來計測 干擾程度以算出修正値。 此外，上述實施形態雖是在溫度調節器中事先儲存有 -25- 1281694 修正値，並依據該修正値進行設定溫度之修正，不過本發 明之其他實施形態中，亦可在溫度調節器中事先儲存有計 測測試用晶圓之溫度資料，並可依據該資料，以溫度調節 器來算出干擾矩陣及修正値。 此外，亦可在溫度調節器中事先儲存有對應於上述之 指定時間及與希望溫度之溫度差Abl〜Ab3的修正値表，使 用該表之修正値或使用其修正値而插入之修正値，來進行 設定溫度及檢測溫度之修正。 上述實施形態，雖是以半導體晶圓之溫度成爲希望之 溫度狀態的方式來修正，不過本發明之其他實施形態亦可 將未設有熱處理盤2之溫度感測器4 a〜4 c的位置作爲計測 點，而以該計測點之溫度成爲希望溫度的方式來進行修正 〇 上述實施形態雖是以適用於3個通道來作說明，不過 本發明當然並不限定於3個通道。 上述實施形態之處理手段，雖係以適用於熱處理盤之 溫度控制來作說明，不過本發明並不限定於熱處理盤，亦 可適用於擴散爐、CVD裝置、包裝機、成形機之卿筒部及 其他之溫度控制。 上述實施形態雖是適用於使用加熱器之加熱處理作說 明，不過亦可適用於使用帕耳帖（Peltier)元件及冷卻器等之 冷卻處理，再者，亦可適用於倂用加熱與冷卻之溫度控制 〇 此外，本發明並不限定於溫度控制，亦可適用於壓力 -26- 1281694 制 控 之 態 狀 3二 理 物 他 其 之 等:) 位性用 液ίτ效 或W有 度IJffi可 速ilj明 、之發 量±本 流業 產 裝 mil 理 處 熱 及 器 節 周 言 度 溫 f 置 裝 制 控 作 置 圖 塊 區 之 置 裝 3二 理 處 熱 之 態 形 施 實 個]- 明明 說發 單本 簡係 式圖 圖 1 [ 第 第2圖係顯示本發明之溫度控制方法的流程圖。 第3圖係顯示計測干擾程度用之構造圖。 第4(a)、（b)圖係顯示因設定溫度之階差輸入造成計測 點之溫度變化圖。 第5(a)、（b)圖係顯示半導體晶圓之溫度變化及溫度差 之變化圖。 第6(a)、（b)、（c)圖係顯示修正値、半導體晶圓之溫度 變化及溫度差之變化圖。 第7圖係溫度調節器之方塊圖。 【主要元件符號說明】 1 半 導 體 晶 圓 2 熱 處 理 盤 3 溫 度 調 節 器 4 a 溫 度 感 測 器 4b 溫 度 感 測 器 4 c 溫 度 感 測 器 5a 加 熱 器 5b 加 熱 器 -27- 1281694 6a 6b 6 c 7 8 9 10 11 加熱器 溫度感測器 溫度感測器 溫度感測器 溫度記錄器 上階裝置 設定溫度修正部 上階裝置 P I D控制部

-28-

Claims (1)

1281694 4 .如申請專利範圍第2項之溫度控制方法，其中前述第一 步驟係求出顯示前述各目標溫度之溫度變化與前述被處 理物之數個計測點之溫度變化之關係的干擾矩陣， 前述第二步驟係使用前述干擾矩陣之反矩陣來求出 修正値。 5 .如申請專利範圍第2項之溫度控制方法，其中前述第二 步驟係以抑制前述被處理物之數個前述計測點的溫度偏 差之方式，來求出前述修正値。 | 6 .如申請專利範圍第3項之溫度控制方法，其中前述第一 步驟係計測自前述目標溫度變化時刻起經過指定時間之 時刻的前述干擾程度。 7 .如申請專利範圍第6項之溫度控制方法，其中前述第三 步驟係在以前述處理手段開始處理被處理物時刻起至經 過前述指定時間之期間，來修正前述目標溫度及前述檢 測溫度之至少一方。 8 . —種溫度控制方法，其係在數個檢測點分別檢測處理被 B 處理物之處理手段的溫度，並使各檢測溫度與數個目標 溫度成爲一致之方式，來控制前述處理手段之溫度，其 特徵爲包含： 第一步驟，其係在與前述檢測點不同之數個計測點 分別計測使前述目標溫度變化時之前述處理手段之溫度 ，並預先計測各計測點之干擾程度；及 弟一步驟’其係依據計測之干擾程度，來求出修正 前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方的修正値。 -2- 1281694 9 . 一種溫度調節器，其係在數個檢測點分別檢測處理被處 理物之處理手段之溫度，使各檢測溫度與數個目標溫度 成爲一致之方式，來控制前述處理手段之溫度，其特徵 爲具備： 修正手段，其係依據計測使前述目標溫度變化時之 前述被處理物之數個計測點之溫度而獲得之各計測點之 干擾程度，以抑制前述被處理物之溫度偏差的方式’來 . 修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方。 • 1 0 .如申請專利範圍第9項之溫度調節器，其中前述修正手 段具備記憶部，其係儲存有修正前述目標溫度及前述檢 測溫度之至少一方的修正値。 1 1 .如申請專利範圍第9項之溫度調節器，其中前述修正手 段具備：記憶部，其係儲存有顯示前述各目標溫度之溫 度變化與前述被處理物在前述數個計測點之溫度變化的 關係之資料；及運算部，其係使用該記憶部之資料’算 出修正前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方用的修 鲁 正値。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之溫度調節器’其中前述運算部 使用顯示前述各目標溫度之溫度變化與前述被處理物在 • 前述數個計測點的溫度變化之關係之干擾矩陣的反矩陣 • ，來算出前述修正値。 1 3 .如申請專利範圍第1 1項之溫度調節器，其中前述運算部 以抑制前述被處理物在前述數個計測點之溫度偏差的方 式，來算出前述修正値。 1281694 干擾程 之時刻 修正手 至經過 前述檢 第9至 作手段 手段予 前述處 ，該程 分別檢 度與數 段之溫 述目標 計測點 出修正 1 4 .如申請專利範圍第9項之溫度調節器，其中前述 度係在自前述目標溫度變化時刻起經過指定時間 中者。 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之溫度調節器，其中前述 段係從在前述處理手段開始處理被處理物時刻起 前述指定時間之期間，用來修正前述目標溫度及 測溫度之至少一方。 1 6 · —種熱處理裝置，其特徵爲具備：申請專利範圍 1 5項中任一項之溫度調節器；前述處理手段；操 ，其係依據前述溫度調節器之輸出，將前述處理 以加熱及/或冷卻；及溫度檢測手段，其係檢測 理手段之溫度。 1 7 · —種記錄有程式之可由電腦進行讀取之記錄媒體 式運用於溫度控制，該溫度控制係在數個檢測點 測處理被處理物之處理手段的溫度，使各檢測溫 個目標溫度成爲一致之方式，來控制前述處理手 度，其特徵爲使電腦執行： 第一步驟，其係在數個計測點分別計測使前 溫度變化時之前述被處理物之溫度，預先計測各 之干擾程度；及 第二步驟，其係依據計測之干擾程度，來求 前述目標溫度及前述檢測溫度之至少一方的修正値。