WO2007102454A1 - 温度調整方法 - Google Patents

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WO2007102454A1
WO2007102454A1 PCT/JP2007/054158 JP2007054158W WO2007102454A1 WO 2007102454 A1 WO2007102454 A1 WO 2007102454A1 JP 2007054158 W JP2007054158 W JP 2007054158W WO 2007102454 A1 WO2007102454 A1 WO 2007102454A1
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WO
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temperature
output
value
heating
setting condition
Prior art date
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PCT/JP2007/054158
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English (en)
French (fr)
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Masashi Sugishita
Masaaki Ueno
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Kokusai Denki Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
    • H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/06—Apparatus for monitoring, sorting, marking, testing or measuring
    • H10P72/0602—Temperature monitoring

Definitions

  • the present invention relates to a temperature adjustment method.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-183072 (page 11-11, FIG. 1)
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a temperature adjustment method that can contribute to improvement in work efficiency and cost reduction.
  • the heating means for heating the processing chamber for processing the substrate the heating control unit for controlling the heating means, and the first and second temperature detections for detecting the temperature in the processing chamber.
  • the first temperature detection means is disposed closer to the substrate than the second temperature detection means, and the second temperature detection means is the first temperature detection means.
  • the second output control pattern is used to change the portion with the different conditions.
  • a temperature adjustment method having a correction step of correcting.
  • the manipulated variable input to the heating means is proportional to the “integral” derivative (PI
  • D It relates to an automatic temperature adjustment procedure of a control method for controlling a control amount output from the heating means using feedback control by calculation.
  • FIG. 1 is a functional block diagram for explaining the heat treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining details of the configuration around the reaction tube in the apparatus.
  • the heat treatment apparatus includes a processing furnace 91 and a main control unit 7. In FIG. 1, only the temperature controller 71 is extracted from the main controller 7 and shown.
  • Processing furnace 91 consists of heater (heating means) 1, quartz cap la, heater thermocouple 2, cascade thermocouple (temperature detection means) 3, boat 4, reaction tube 5, soaking tube 6, exhaust pipe 8, boat elevator 9 , Base 10, Gas supply pipe 11, Mass flow controller (MFC) 12, Pressure regulator (APC) 13, Pressure sensor 14, O-ring 15, Seal cap 16, Rotating shaft 17, Inlet 18 and Exhaust 19 ing.
  • the main control unit 7 includes a temperature control unit (heating control unit) 71, a gas flow rate control unit 72, a pressure control unit 73, and a drive control unit 74.
  • the heat equalizing tube 6 is made of a heat-resistant material such as SiC, and is formed in a cylindrical shape having a closed upper end and an opening at the lower end.
  • a reaction volume consisting of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2)
  • the vessel (hereinafter referred to as reaction tube 5) is formed in a cylindrical shape having an opening at the lower end, and is arranged concentrically with the soaking tube 6 in the soaking tube 6.
  • a gas supply pipe 11 and an exhaust pipe 8 having a quartz force are connected to the lower part of the reaction pipe 5, and the inlet 18 connected to the gas supply pipe 11 extends from the lower part of the reaction pipe 5 to the side of the reaction pipe 5.
  • the exhaust pipe 8 is connected to the exhaust port 19 of the reaction pipe 5.
  • the gas flows from the gas supply pipe 11 through the ceiling of the reaction pipe 5 into the reaction pipe 5 and is exhausted from the exhaust pipe 8 connected to the lower part of the reaction pipe 5.
  • a gas for processing is supplied into the reaction tube 5 through the gas supply tube 11 at the inlet 18 of the reaction tube 5.
  • the gas supply pipe 11 is connected to a mass flow controller (MFC) 12 as a gas flow rate control means or a moisture generator (not shown).
  • MFC mass flow controller
  • the mass flow controller 12 is connected to the gas flow rate control unit 72 and can control the flow rate of the supplied gas or water vapor (H 2 O) to a predetermined amount! /
  • a gas exhaust pipe 8 connected to a pressure controller (for example, APC) 13 is connected to the exhaust port 19 of the reaction pipe 5, and the pressure in the reaction pipe 5 is detected by pressure detection means (hereinafter referred to as pressure sensor 14). ) And the APC 13 is controlled by the pressure control unit 73 so that the pressure in the reaction tube 5 becomes a predetermined pressure.
  • APC pressure controller
  • a disk-shaped holding body (hereinafter referred to as base 10) with quartz force is detachable so as to be hermetically sealed via an O-ring 15, and the base 10 has a disk shape. It is mounted on the lid (hereinafter referred to as seal cap 16). Also on the seal cap 16 The rotating means (hereinafter referred to as rotating shaft 17) is connected to the holding body (hereinafter referred to as quartz cap la) and the substrate holding means (hereinafter referred to as boat 4), and is held on the boat 4 by the rotating shaft 17. The substrate (hereinafter referred to as wafer 4a) is rotated.
  • the seal cap 16 is connected to lifting means (hereinafter referred to as a boat elevator 9) so that the boat 4 is lifted and lowered.
  • the rotary shaft 17 and the boat elevator 9 are controlled by the drive control unit 74 so as to be driven at a predetermined speed.
  • heating means (hereinafter referred to as heater 1) are arranged concentrically.
  • Heater 1 detects the temperature by means of temperature detection means (hereinafter referred to as heater thermocouple 2 and cascade thermocouple 3) so that the temperature in reaction tube 5 becomes the processing temperature set by host controller Uc, and the temperature control unit Control by 71.
  • the heater thermocouple 2 has a role of detecting the temperature of the heater 1
  • the cascade thermocouple 3 has a role of detecting the temperature between the soaking tube 6 and the reaction tube 5.
  • heater 1 is divided into a plurality of zones (for example, U zone, CU zone, CL zone, L zone, etc.) in order to control the furnace temperature with higher accuracy.
  • a power control signal is output to the heater for each heating zone based on the deviation between the temperature detection value and the temperature setting value of the heating zone forces composed of Both the heater thermocouple 2 and the cascade thermocouple 3 have a plurality of detection points so as to be detected at positions corresponding to the respective zones so as to correspond to the plurality of zones of the heater 1.
  • the cascade thermocouple 3 is installed between the reaction tube 5 and the boat 4 so that the temperature in the reaction tube 5 can be detected.
  • Thermocouple 2 is placed between heater 1 and wafer 4a, cascade thermocouple 3 is located closer to wafer 4a than heater thermocouple 2, and heater thermocouple 2 is heater 1 from cascade thermocouple 3. It may be arranged closer to the side.
  • boat 4 is lowered by boat elevator 9.
  • the boat 4 holds a plurality of wafers 4a.
  • the temperature in the reaction tube 5 is set to a predetermined temperature.
  • the inside of the reaction tube 5 is filled with inert gas in advance by the MFC 12 connected to the gas supply pipe 11, and the boat 4 is lifted and transferred into the reaction tube 5 by the boat elevator 9, and the internal temperature of the reaction tube 5 is increased. Maintain a predetermined processing temperature.
  • the rotating shaft 17 rotates the boat 4 and the wafer 4a held on the boat 4.
  • a processing gas is supplied from the gas supply pipe 11 or water vapor is supplied from a moisture generator. The supplied gas descends the reaction tube 5 and is evenly supplied to the wafer 4a.
  • the pressure is controlled by the APC 13 so as to reach a predetermined pressure through the exhaust pipe 8, and the oxidation / diffusion process is performed for a predetermined time.
  • the gas in the reaction tube 5 to be transferred to the acid / diffusion process of the next wafer 4a is replaced with an inert gas, and the pressure is increased.
  • the boat 4 is lowered by the boat elevator 9, and the boat 4 and the processed Ueno 4a are taken out from the reaction tube 5.
  • the processed wafer 4a on the boat 4 taken out from the reaction tube 5 is replaced with an unprocessed wafer 4a, and is again raised into the reaction tube 5 in the same manner as described above, and oxidation / diffusion processing is performed.
  • the temperature control unit 71 shown in FIG. 1 performs control according to the heater 1, the cascade thermocouple 3, and the heater thermocouple 2 for each of the heating zones described above, but in the following description, one of them is unless otherwise specified. The explanation shall be for the heating zone.
  • the temperature control unit 71 includes switchers 20 and 22, subtractors 21 and 25, PID calculators 23 and 26, PIDC calculator 24, and Power pattern output unit 27.
  • the switch 20 selectively switches the control method according to the set control mode. Specifically, selection switching such as PID control (described later) and Power control (described later) is performed.
  • the subtractor 21 calculates a result obtained by subtracting the control amount (detected temperature) A from the target value Sc set by the host controller Uc as a deviation F, and via the switcher 22, the PID calculator 23 or Output to PIDC calculator 24.
  • the switch 22 selectively switches the control method according to the set control mode. Specifically, selection switching between PIDC control (described later) and PID control is performed.
  • the PID calculator 23 includes an adder 30, an integral calculator 31, a proportional calculator 32, and a derivative calculator 33.
  • the integration calculator 31 receives the deviation F as an input, and outputs a value obtained by multiplying the result of time integration calculation (I calculation) of the deviation F by a preset parameter Ki as an integrated value N. If the deviation F at a specific time t is expressed as F (t) and the integrated value N at that time is expressed as N (t), the integrated value N can be calculated according to equation (1).
  • the integration range of ⁇ F (u) du is between 0 and t.
  • the proportional calculator 32 inputs the deviation F and outputs a value (P calculation) multiplied by a preset parameter Kp as a proportional value ⁇ .
  • a value (P calculation) multiplied by a preset parameter Kp as a proportional value ⁇ .
  • the differential calculator 33 inputs the deviation F, and outputs a value obtained by multiplying the result of the time differential calculation (D calculation) of the deviation F by a preset parameter Kd as a differential value R. If the deviation F at a specific time t is expressed as F (t) and the differential value R at that time is expressed as R (t), the differential value R can be calculated according to equation (3).
  • the adder 30 inputs the integral value N, the proportional value O, and the differential value R, calculates the sum of these, and outputs the manipulated variable X. If the deviation F at a specific time t is represented by F (t) and the manipulated variable X at that time is represented by X (t), the manipulated variable can be calculated from the above-mentioned equations (1), (2), and (3). X is obtained according to Equation (4), and such calculation processing in the PID calculator 23 is called PID calculation. In equation (4), the integration range of ⁇ F (u) du is between 0 and t.
  • the temperature control unit 71 in the main control unit 7 has a target value (target temperature) Sc from the upper controller Uc and a control amount (detected temperature) from the cascade thermocouple 3. A is input, and the subtractor 21 in the temperature control unit 71 outputs a deviation F obtained by subtracting the control amount A from the target value (target temperature) Sc force.
  • the PID calculator 23 the PID calculation is performed using the deviation F, and the manipulated variable X is determined. This manipulated variable X is converted to the target value X.
  • the target value X ′ and the control amount (detected temperature) B from the heater thermocouple 2 are input to the subtractor 25, and the subtractor 25 outputs the deviation E obtained by subtracting the control amount B from the target value X ′.
  • the PID calculator 26 performs PID calculation using the deviation E, and the manipulated variable Z is output as the output of the temperature control unit 71 and input to the heater 1. Then, the control amounts A and B output from the heater 1 are returned to the temperature control unit 71 again. In this way, the manipulated variable Z output from the temperature control unit 71 is changed every moment so that the deviation F between the target value Sc and the controlled variable A becomes zero.
  • PID control Such a control method is called PID control.
  • the PIDC computing unit 24 includes an adder 40, an integral computing unit 41, a proportional computing unit 42, a differential computing unit 43, a switching unit 44, an integration pattern output unit 45, and an integration pattern output unit 46. Consists of.
  • the switching unit 44 performs selection switching based on a preset control switching time. Specifically, the integration pattern output unit 45, the integration pattern output unit 46, and the integration calculation unit 41 are switched at a preset time t from the start of control.
  • the integral calculator 41 receives the deviation F as an input, and outputs the value obtained by multiplying the parameter Ki, which is preset by the result of the time integral calculation (I calculation) of the deviation F, as the integral value N. . If the deviation F at a specific time t is expressed as F (t) and the integrated value N at that time is expressed as N (t), the integrated value N can be found according to Equation (5). In equation (5), the integration range of ⁇ F (u) du is between 0 and t.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an integral output pattern.
  • the output value C, rate (Rate), and time time can be set for each of a plurality of steps (Step 1 to Step 4) when performing temperature control.
  • the output value C (I-1) force of the previous step is also changed toward the output value C (I) at the rate Rate (I), and after reaching the output value C (I) Continues output with the output value C (I).
  • J (t) be the integration pattern city at a specific time t.
  • the adder 49 receives the integration pattern ⁇ ⁇ from the integration pattern output unit 46 and the integration value N from the integration calculation unit 41, calculates the sum of these, and outputs the integration manipulated variable W.
  • the switch 44 makes the integration pattern output unit 45 and the integration pattern output unit 46+
  • the integral operation amount W is obtained according to the equation (6).
  • the integral operation amount W is the sum of the integral pattern value Ci (t)) and the integral calculation value.
  • the integration range of ⁇ F (u) du is between 0 and t.
  • the proportional calculator 42 receives the deviation F and outputs a value (P calculation) multiplied by a preset parameter Kp as a proportional value ⁇ .
  • a value (P calculation) multiplied by a preset parameter Kp as a proportional value ⁇ .
  • the differential calculator 43 receives the deviation F as an input, and outputs a value obtained by multiplying the deviation F by a time differential calculation (D calculation) by a preset parameter Kd as a differential value R. If the deviation F at a specific time t is expressed as F (t) and the differential value R at that time is expressed as R (t), the differential value R can be calculated according to equation (8).
  • the adder 40 receives the integral manipulated variable W or integral pattern ⁇ , the proportional value O, and the differential value R, calculates the sum of these, and outputs the manipulated variable X. If the deviation F at a specific time t is expressed as F (t) and the manipulated variable X at that time is expressed as X (t), the operation is performed from the above-mentioned equations (6), (7), and (8).
  • the quantity X is determined according to equation (9a) or equation (9b), and this is called the PIDC calculation.
  • X (t) J (t) + Kp-F (t) + Kd-dF (t) / dt (9b) That is, as shown in FIG. 1, when the target value Sc from the host controller Uc and the controlled variable A from the cascade thermocouple 3 are input to the temperature controller 71, the subtracter 21 in the temperature controller 71 Deviation F is output by subtracting control amount A from target value Sc. When the deviation F is input to the PIDC calculator 24 by the switch 22, the PIDC calculator 24 determines the manipulated variable X using the deviation F, the preset integral pattern integral value, a proportional differential calculator, etc. It is done.
  • This manipulated variable X is converted into a target value X, and this target value X and the control amount B from the heater thermocouple 2 are input to the subtractor 25.
  • the subtractor 25 also converts the target value X 'force into the control amount B.
  • the subtracted deviation E is output.
  • the PID calculator 26 calculates the PID using the deviation E, outputs the manipulated variable Z as the output of the temperature control unit 71, and inputs it to the heater 1. Then, the control amount A and the control amount B output from the heater 1 are fed back to the temperature control unit 71 again. In this way, the manipulated variable Z output from the temperature control unit 71 is changed every moment so that the deviation F between the target value Sc and the controlled variable A becomes zero.
  • Such a control method is called PIDC control.
  • the power pattern includes integral calculation, differential calculation, and proportional calculation, and instead of the heater output value, the heater output value including integral, differential, and proportional calculation is previously exceeded.
  • the power pattern output unit 27 outputs the manipulated variable Z based on a preset pattern.
  • a certain manipulated variable Z1 is output for a certain time tl, and after a certain time t2, a certain manipulated variable Z2 is output for a certain time t2.
  • operation amount Z time A control method that determines and outputs an operation amount based on a pattern created based on time, operation amount, and inclination in advance is called power control.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the temperature adjustment method according to the present embodiment.
  • ramp-up refers to ramp-up, In other words, it means a temperature raising step.
  • the temperature control unit 71 causes the temperature detected by the cascade thermocouple 3 to reach a predetermined target temperature. Temperature control is performed (first step), and basic temperature characteristic data (temperature data detected by the cascade thermocouple 3) is acquired (S 1 la).
  • the temperature adjustment evaluation time Al [min] from the ramp-up start (based on the temperature measured by the cascade thermocouple) is determined based on this basic temperature characteristic data.
  • the maximum overshoot time of the temperature indicated by cascade thermocouple 3 (time until ramp-up starting force overshoot becomes maximum) a [min], target temperature S 'arrival time b [min], target temperature S 'Calculate the operation time d [%] when the target temperature is stable and the stabilization time c [min].
  • the manipulated variable e (t) [%] at each time point within the temperature adjustment evaluation time A1 the temperature f (t) [° C] (not shown) indicated by the heater thermocouple 2, and the cascade thermocouple 3 indicated Find the temperature g (t) [° C].
  • the total heat amount Bl [% * min] during the temperature adjustment evaluation time A1 of the temperature indicated by the cascade thermocouple 3 (hereinafter also referred to as the cascade temperature) is obtained.
  • the integration range of ⁇ e (t) d t is between 0 and Al.
  • Temperature adjustment evaluation time A1 when it is assumed that the target temperature S 'is stable at all temperatures in Al, and only the manipulated variable d when the target temperature S' is stable is output.
  • C1 can be calculated by the following formula (11), where the total heat quantity of CI is the stable heat quantity CI [% * min]
  • Equation (10) and Equation (11) Force Using the calculated Bl and C1, the calorific value obtained by the following formula (12) is defined as the heat-up value Dl [% * min].
  • the amount of heat obtained by PID calculation from the initial temperature to the desired target temperature S 'until the temperature stabilizes until the target temperature is stabilized is set to the amount of heat necessary to keep the target temperature S' stable and the target temperature. It contains two types of heat, the amount of heat necessary to raise the temperature while following the value. [0040] Therefore, the amount of heat required to raise the temperature can be calculated by subtracting the amount of stable heat assuming that the manipulated variable when the target temperature is stable is continuously output from the total amount of heat obtained by equation (10). Heating heat can be obtained.
  • the temperature is raised while following the set value from the start of the temperature rise to the target temperature.
  • the overshoot will continue even if the target temperature is exceeded. Ute is generated.
  • This overshoot is an unnecessary phenomenon in temperature control and should be eliminated as much as possible.
  • the overshooting factor is hidden within the heating amount that is not the stable heat amount out of the total heat amount, and the output pattern that reflects the heat ratio of the overshoot factor that lies within this rising heating amount is reflected. By using it, the inside of the furnace can be quickly stabilized at an ideal temperature.
  • Equation (14) the integration range of ⁇ g (t) dt is between 0 and c.
  • a power output pattern (corresponding to the first output control pattern) is obtained by using a, d, and Dl ′ obtained as described above (second step), and power control is performed (third step). ). That is, based on the detected temperature detected by the cascade thermocouple in the heater control in the first step, the operation amount for controlling the heater is patterned to obtain the first output control pattern, and the first output control pattern is obtained. The heater is controlled based on the output control pattern.
  • the power output pattern is the pattern shown in FIG. 11 (Sl lb). Assuming that the temperature ramp rate (° C / min) is h, each parameter in Fig. 11 can be obtained by the following equations (17) to (20).
  • EO is the heating output Dl 'as a constant output
  • D1' is divided by the time T1 to reach the target temperature S 'from the initial temperature S, and the manipulated variable d (% ) (Ie, manipulated variable at T1).
  • S indicates the initial temperature.
  • the temperature waveform indicated by the heater thermocouple 2 that can follow the ramp rate h and can be stabilized quickly can be obtained. This is acquired as temperature characteristic data during power control (S12).
  • thermocouple temperature waveform
  • power control start power f / Ul [min] is determined at the time of temperature adjustment evaluation
  • heater thermocouple 2 The time j [min] at the maximum temperature indicated and the time n [min] at which the temperature indicated by the heater thermocouple 2 is sufficiently stable are obtained.
  • the temperature (hereinafter referred to as the heater waveform) of the heater thermocouple 2 during power control at each time point in f3 ⁇ 4Ul during temperature adjustment evaluation is k (t) [° C]
  • the cascade thermocouple 3 The indicated temperature is m (t) [° C].
  • the integrated output pattern M (t) as shown in FIG. 13 is obtained based on the heater waveform L (t) obtained by subtracting the amount of P operation from the waveform force of (t) (fourth step) (S15).
  • the reason for subtracting the P (proportional) operation by the waveform force of the temperature k (t) indicated by the heater thermocouple 2 is that k (t) is a power output based on the output calculated by PID calculation during PID control. Since the pattern is created and acquired, this waveform is the sum of the P (proportional) output, 1 (integral) output, and D (differential) output.
  • the desired integral output pattern M (t) can be obtained by subtracting the P output and D output.
  • the D output is generally negligible, so the D output can be ignored.
  • the value M with the same area (heat amount) as Q and the heater temperature can be determined from the start of evaluation to the point j.
  • the base j equal to the area of Q (the amount of heat) j Find the triangle with height M * 2 Can do.
  • the heat quantity equal to the heat quantity due to the temperature indicated by the heater thermocouple (hereinafter also referred to as the heater thermocouple temperature) excluding the P operation indicated by the heater thermocouple can be obtained. This is an appropriate integral output pattern.
  • step 1 is performed between the heater temperature maximum time j indicated by the heater thermocouple during power control and the heater temperature maximum time j power (as indicated by the heater thermocouple) during power control is also PID.
  • step 2 is the maximum cascade temperature time a during control.
  • Step 1 If the above-described triangle height and inclination are applied, the integrated temperature output pattern up to the maximum heater temperature point j indicated by the heater thermocouple during the evaluation start power control is obtained.
  • the heater thermocouple maximum time during power control is the time when there is no effect on the output of the heater thermocouple, that is, the temperature detected by the heater thermocouple due to the amount of temperature rise. It is appropriate to create an integral output pattern to warm.
  • the temperature detected by the cascade thermocouple is not affected by fluctuations in heater heating. In other words, if the cascade temperature reaches the target temperature S ′ at this point, then it stabilizes at the target temperature S ′ without overshooting. In other words, when the maximum temperature indicated by the cascade thermocouple is reached, the output for raising the temperature by heating the heater, that is, the temperature at which the temperature detected by the cascade thermocouple is no longer affected by the temperature rise, the temperature rises to this point. It is appropriate to create an integral output pattern to warm.
  • step 2 the appropriate integral output pattern of step 2 can be obtained. It is sufficient to linearly pattern from step 1 target temperature V to heater temperature k (n) at time n when the heater thermocouple is sufficiently stable. Note that the temperature detected by the cascade thermocouple during power control may be maximized, not during PID control.
  • V [° C] (j L (t) dt / j) X 2---(24)
  • an initial value, a target value, a rate, and a time are set for each step and output along the steps.
  • the heat treatment apparatus is used when overshoot and undershoot are large even when PIDC control is performed with the integral output pattern described above, or when deviation between heating zones needs to be greatly improved. Has the function to adjust them. For example, by using an integral output pattern, excessive integral calculation values are excluded, but on the other hand, the temperature rise timing is delayed due to the influence, and proportional calculation values may become excessively large. . Therefore, there are cases where these need to be adjusted.
  • the integral output in the temperature transition period is patterned, and the integral output pattern is created so that the integral output amount is stable when the temperature is stable, and added to the integral calculation output.
  • the temperature is adjusted.
  • the integral calculation output is used because the adverse effects of slight temperature changes such as unpredictable disturbances are likely to be more noticeable than when the temperature rises. This is because it is possible to cope with the use of the integral operation output.
  • this ⁇ output W1 is an extra output and appears as a deviation ⁇ at the switching point between Step 1 and Step 2.
  • the temperature transition period is Step 1 to Step 2, and this adjustment amount W1 is subtracted from Step 1 target temperature V force, and Step 1 slope ⁇ and Step 2 slope U are recalculated, and the temperature transition period is reached. That is, the operation amount of step 1 to step 2 can be adjusted to an appropriate value. In other words, if you are undershooting, overshoot the integral operation amount in the temperature transition period to a large extent! /, If it is, decrease the integral operation amount in the temperature transient period to reduce the target at the switching point between step 2 and step 3. Deviation between the temperature S 'and the temperature indicated by the cascade thermocouple can be reduced, and overshoot and undershoot can be improved.
  • V ' V -Wl
  • the manipulated variable is created and adjusted for each heating zone.Therefore, an early zone and a late zone occur until the target temperature stabilizes. May affect the film thickness.
  • the target temperature stabilization is delayed according to zone 902 by delaying each step of the integrated output pattern of zone 901 by dev ⁇ t.
  • T is the gradient T [° C / min] in Step 1 described above.
  • the target temperature can be stabilized quickly by delaying the integral output pattern by the time deviation dev—t.
  • the substrate is heat-treated by performing temperature control using the second output control pattern described above as at least part of the operation amount of the heater.
  • the host controller Uc sets the integral output pattern for each heating zone, sets the output value, rate, and time for each of the plurality of steps. Set 44 switching times. Note that the switching time of the switch 44 is set to a time for shifting to the stable state after the temperature rise is completed (for example, the time for shifting from step 2 to step 3 in FIG. 16).
  • temperature control is performed using the PIDC computing unit 24, the PID computing unit 26, etc., and the substrate is processed.
  • the temperature control unit 71 performs cascade thermocouple 3 for the target value Sc (for example, Step 2 target temperature k (n) in FIG. 16) at the time of temperature increase (for example, Step 1 and Step 2 in FIG. 16).
  • the operation amount X is calculated by the proportional operation unit 42, the subtraction operation unit 43, and the integration pattern output unit 45, and then the operation amount X is the target. Convert to value X ', subtract control amount B from heater thermocouple 2 with subtractor 25, and output deviation E.
  • the PID calculator 26 performs PID calculation using the deviation E, outputs the manipulated variable Z as the output of the temperature control unit 71, and controls the heater 1.
  • the control amounts A and B output from the heater 1 are fed back to the temperature control unit 71 again.
  • the manipulated variable Z is controlled so that the deviation F between the target value Sc and the controlled variable A becomes zero.
  • the temperature rise is stable (for example, step 3 in FIG. 16)
  • switching is performed by the switch 44, and the control amount A from the cascade thermocouple 3 is set to the target value Sc.
  • the manipulated variable X is calculated by the proportional calculator 42, the differential calculator 43, the integral pattern output unit 46, and the integral calculator 41, after which the deviation F subtracted by the subtractor 21 is calculated.
  • the PID calculator 26 performs PID calculation using the deviation E, and outputs the manipulated variable Z as the output of the temperature control unit 71 to control the heater.
  • the control amounts A and B output from the heater 1 are fed back to the temperature control unit 71 again.
  • the manipulated variable Z is controlled so that the deviation F between the target value Sc and the controlled variable A becomes zero.
  • the substrate is heat-treated while controlling the temperature.
  • the temperature control adjustment method shown in the flowchart of FIG. 7 described so far By adjusting the temperature control by the temperature control adjustment method shown in the flowchart of FIG. 7 described so far, the temperature control adjustment work is simplified. But this warm Even if temperature control adjustment is completed using the temperature control adjustment method, it is often necessary to process the substrate under different temperature setting conditions. Even when adjusting the temperature control under these different temperature setting conditions, the temperature control adjustment method shown in the flowchart of Fig. 7 is used to accurately control the temperature and control the overshoot amount.
  • the integrated output pattern is obtained by the temperature control adjustment method shown in the flowchart of FIG. 7 described above. Since the integral output pattern is output instead of the integral calculator, if the temperature setting conditions are different, the integral output canoturn is corrected accordingly to complete the temperature control adjustment under the temperature setting conditions to be obtained next time ( Fifth process).
  • the temperature setting condition a for raising the temperature is set to 200 ° C, the target temperature is set to 400 ° C, and the temperature ramp rate is set to 400 ° C at 200 ° C force and the ramp rate is set to 50 ° CZmin.
  • Shown in flowchart of 7 Assume that the integrated output pattern as shown in Fig. 17 is obtained by adjusting the temperature control adjustment method.
  • the integrated output pattern obtained under the temperature setting condition a is used as it is and the temperature is controlled under the temperature setting condition b, the integrated output pattern It is operated by output, output by differential operation, and output by proportional operation. At this time, the output by the subtraction calculation is hardly output at the time of temperature rise and can be ignored. However, the output by the proportional calculation is greatly affected. For this reason, in order to control the output by proportional calculation at a ramp rate of 20 ° CZmin, between step 2 and step 3 of the control method including the integrated output pattern obtained under temperature setting condition a, that is, temperature setting When the target temperature is reached under condition a, the output by proportional calculation is small and the target temperature is not reached.
  • integral output is executed.
  • the output from the integration operation causes an overshoot that greatly exceeds the target temperature, increasing the time until stabilization at the target temperature and giving the wafer an extra temperature.
  • temperature setting condition b has a longer temperature transition period due to the smaller ramp rate compared to temperature setting condition a, and step 2 from step 2 to stabilize at the target temperature. It is thought that it is necessary to adjust to delay the time of switching to 3.
  • the most significant contribution to raising the temperature when the temperature is raised is the time of step 1, but because it is the step 1 hour adjusted under the temperature setting condition a, the temperature setting Under condition b, it is considered that the amount of operation is short because the step 1 time is short.
  • time ⁇ tuning ⁇ 1 temp ⁇ diff * (ramp ⁇ a ⁇ ramp ⁇ b) / amp ⁇ a * ramp ⁇ b) ⁇ ⁇ ⁇ (33)
  • Step 1 hour of the manipulated variable pattern adjusted in the temperature setting condition a is time 1-a
  • step 1 hour of the manipulated variable pattern adjusted by applying the embodiment of the present invention in the temperature setting condition b is timel-b
  • time 1 ⁇ b is obtained by the following equation (34).
  • timel ⁇ b timel ⁇ a + time ⁇ tuning ⁇ 1 ... (d4)
  • timel ⁇ b timel ⁇ a + 6 [mm]
  • the time required for temperature adjustment under the temperature setting conditions close to the temperature setting conditions a and b can be shortened.
  • the target temperature after the temperature rise at the time of temperature rise is different, for example, the target from the temperature rise start temperature
  • the ramp rate up to the same temperature is set to 50 ° CZmin, and the same temperature setting condition is applied to the next temperature control under the same temperature setting condition c from the same temperature rise start temperature of 200 ° C.
  • the case where automatic temperature adjustment is performed using the control table that has been adjusted in step a will be described.
  • Table A is an operation amount pattern output as shown in FIG.
  • the temperature setting condition of this embodiment is set as a temperature setting condition c. If the recipe for temperature setting condition c is run using Table A, the target temperature has already been reached when Step 2 and Step 3 are switched, and a large overshoot is likely to occur.
  • Step 1 time which is the temperature transition period
  • step 1 time is the operation amount adjusted in temperature setting condition a, so step 1 time is longer in temperature setting condition b.
  • the amount of operation is considered excessive.
  • the manipulated variable in Steps 2 and 3 in the stable period is the heater temperature when the target temperature is stable.
  • Force Temperature setting condition The stable heater temperature in the temperature setting condition a is the temperature setting condition c in comparison with the stable heater temperature in the temperature setting condition c. Since the target temperature is lower than the temperature setting condition a, the manipulated variable is considered excessive.
  • Step 1 time is adjusted based on the temperature setting condition a as shown in FIG. 20 and the temperature transition period deviation due to the target temperature (the time deviation due to the temperature condition change).
  • time ⁇ tuning ⁇ 2 (temp ⁇ diff ⁇ c ⁇ temp ⁇ diff ⁇ a) / ramp (3 5)
  • Stepl time of the manipulated variable pattern adjusted in the temperature setting condition a is timel-a
  • Step 1 time of the manipulated variable pattern adjusted by applying the embodiment of the present invention in the temperature setting condition c is tim el-c.
  • timel-c is calculated by the following formula (36).
  • timel— c timel— a + time— tuning— 2 ⁇ ⁇ ⁇ (36)
  • timel ⁇ c timel ⁇ a + ( ⁇ 1) [min]
  • temp one tuning one 2 (temp one diff one c-temp one diff one a) ⁇ ⁇ ⁇ (37)
  • Stepl manipulated variable of the manipulated variable pattern adjusted in temperature setting condition a is CI—a
  • Stepl manipulated variable of the manipulated variable pattern adjusted by applying the embodiment of the present invention in temperature setting condition c is C1.
  • Step2 operation of the manipulated variable pattern adjusted by applying the embodiment of the present invention to the C2—a, Step3 manipulated variable C3—a, and the temperature setting condition c of the manipulated variable pattern adjusted in the temperature setting condition a If the amount is C2—c and the amount of Step3 operation is C3—c, then C2—c and C3—c can be calculated by the following equations (39) and (40).
  • the temperature control method having the above-described configuration may be automatically adjusted to an optimum operation amount by repeatedly executing the temperature control method several times.
  • the temperature control method having the above-described configuration may be programmed and installed on a computer.
  • the procedure of each embodiment of the present invention is a natural phenomenon, and most of the procedures that have been relied on the experience and intuition of experts at the time of temperature adjustment so far, such as actually measured temperature, manipulated variable, and time. Therefore, the temperature can be adjusted quickly and surely, and the time and cost can be reduced.
  • FIG. 1 is a functional block diagram for explaining a heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining details of a configuration around a reaction tube in the heat treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining processing (PID control) in the PID computing unit 23 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining a PIDC computing unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining an integral output pattern according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining power control according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the procedure of the temperature adjustment method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining parameters obtained based on temperature characteristic basic data according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the sum total of overshooted cascade temperatures according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 Target temperature S 'stabilization time c from the start of evaluation according to the first embodiment of the present invention It is a figure for demonstrating the temperature sum total.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining a relationship between an operation amount and time according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a heater waveform L (t) obtained by subtracting the amount of P operation from the waveform force of k (t) according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an integral output pattern M (t) according to the first embodiment of the present invention.
  • ⁇ 14 A diagram for explaining the occurrence of overshoot and undershoot when the integral output pattern according to the first embodiment of the present invention is appropriate.
  • ⁇ 15 The first embodiment of the present invention. It is a figure for demonstrating the deviation between zones by a form.
  • FIG. 16 is a diagram for explaining a temperature adjustment procedure when there is an inter-zone deviation according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a diagram showing a specific example of Example 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • ⁇ 18 A diagram showing an adjusted integral output pattern of Example 1 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 A diagram showing a specific example of example 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a diagram showing an adjusted integral output pattern of Example 2 according to the second embodiment of the present invention.
  • ⁇ 21 A diagram showing an adjusted integral output pattern of Example 2 according to the second embodiment of the present invention.

Landscapes

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  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Heat Treatment Processes (AREA)

Abstract

　作業効率の向上およびコストダウンに寄与することのできる温度調整方法を提供する。 　熱処理装置における加熱手段の制御において、加熱制御部により、第一の温度検出手段による検出温度が第一の温度設定条件で積分演算、微分演算および比例演算を行って得られた第一の出力制御パターンに基づき制御する際の、第二の温度検出手段により検出される検出温度の昇温開始時から最大温度時までの間の熱量を求め、該熱量の中から前記比例演算による出力分を差し引いた熱量を用いて第二の出力制御パターンを求める工程と、次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が前記第一の温度設定条件のうち少なくとも一つの条件が異なる場合には、前記第二の出力制御パターンを用いて前記異なる条件の部分を修正する修正工程とを有する。

Description

明 細 書
温度調整方法
技術分野
[0001] 本発明は、温度調整方法に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、半導体製造装置では、炉内の温度を適切な温度に維持し若しくは炉内を指 定した温度変化に追従させる必要があるため、予め設定した目標温度の温度変化パ ターンに基づいて制御装置がヒータの制御を行っている（例えば、特許文献 1参照） 特許文献 1 :特開 2000— 183072号公報 (第 11一 21頁、第 1図）
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] 従来技術である PID演算による帰還制御を用いると、目標値（目標温度）と実測値 との偏差が大きくなつたことを認識した後で操作量を変化させるという後追い制御で あるため、大きなオーバーシュートあるいはアンダーシュートが発生してしまい、その 結果安定状態を得るまで多くの時間を要してしまう場合がある。そのため、熟練した 作業者により、目標温度との誤差を少なくするための調整 (PID演算のために予め設 定するパラメータの調整)を繰り返し行うため、多くの調整時間や費用を要しており、 作業効率の向上およびコストダウンの妨げとなっている。
[0004] 本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、作業効率の向上 およびコストダウンに寄与することのできる温度調整方法を提供することを目的とする
課題を解決するための手段
[0005] 本発明によれば、基板を処理する処理室内を加熱する加熱手段と、該加熱手段を 制御する加熱制御部と、前記処理室内の温度を検出する第一および第二の温度検 出手段とを備え、前記第一の温度検出手段は前記第二の温度検出手段よりも前記 基板に近い位置に配置され、前記第二の温度検出手段は前記第一の温度検出手 段よりも前記加熱手段に近い位置に配置される熱処理装置における温度調整方法 であって、
前記加熱制御部により、前記第一の温度検出手段による検出温度が第一の温度 設定条件で積分演算、微分演算および比例演算を行って得られた第一の出力制御 パターンに基づき制御する際の、前記第二の温度検出手段により検出される検出温 度の昇温開始時から最大温度時までの間の熱量を求め、該熱量の中から前記比例 演算による出力分を差し引いた熱量を用いて第二の出力制御パターンを求める工程 と、
次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が前記第一の温度設定条件のうち 少なくとも一つの条件が異なる場合には、前記第二の出力制御パターンを用いて前 記異なる条件の部分を修正する修正工程とを有する温度調整方法が提供される。 発明の効果
[0006] 本発明によれば、作業効率の向上およびコストダウンに寄与することのできる温度 調整方法を提供することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0007] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。本発明は、熱処 理装置での温度制御における、加熱手段に入力する操作量を比例 '積分'微分 (PI
D)演算による帰還制御を用いて、当該加熱手段から出力される制御量を制御する 制御方式の自動温度調整手順に関するものである。
(第 1の実施の形態）
図 1は本発明の第 1の実施の形態による熱処理装置について説明するための機能 ブロック図、図 2は同装置における反応管周辺の構成の詳細について説明するため の図である。
[0008] 《熱処理装置》
本実施の形態による熱処理装置は、処理炉 91および主制御部 7を備えてなる構成 となっている。なお、図 1では主制御部 7について温度制御部 71のみを抜き出して表 示している。
[0009] 《処理炉の構成》 処理炉 91は、ヒータ (加熱手段） 1、石英キャップ la、ヒータ熱電対 2、カスケード熱 電対 (温度検出手段） 3、ボート 4、反応管 5、均熱管 6、排気管 8、ボートエレベータ 9 、ベース 10、ガス供給管 11、マスフローコントローラ（MFC) 12、圧力調節器 (APC) 13、圧力センサ 14、 Oリング 15、シールキャップ 16、回転軸 17、導入口 18および排 気口 19を備えている。
[0010] 主制御部 7は、温度制御部 (加熱制御部） 71、ガス流量制御部 72、圧力制御部 73 および駆動制御部 74を備えて 、る。
[0011] 均熱管 6は例えば SiC等の耐熱性材料力 なり、上端が閉塞され、下端に開口を有 する円筒状に形成されている。例えば石英（SiO )等の耐熱性材料カゝらなる反応容
2
器 (以下、反応管 5)は、下端に開口を有する円筒状に形成され、均熱管 6内に均熱 管 6と同心円状に配置されている。反応管 5の下部には例えば石英力もなるガス供給 管 11と排気管 8が連結されていて、ガス供給管 11と連結される導入口 18は反応管 5 下部から、反応管 5側部に添って例えば細管状に立ち上がり、天井部分で反応管 5 の内部に至る構成となっている。排気管 8は、反応管 5の排気口 19に接続される。ガ スはガス供給管 11から反応管 5の天井部を経て、反応管 5の内部に流入し、反応管 5下部に接続された排気管 8から排気されるようになっている。
[0012] 反応管 5の導入口 18には、ガス供給管 11により、処理用のガスが反応管 5内に供 給されるようになって 、る。このガス供給管 11はガスの流量制御手段としてのマスフ ローコントローラ（MFC) 12若しくは不図示の水分発生器に連結されている。マスフ ローコントローラ 12は、ガス流量制御部 72に接続されており、供給するガス若しくは 水蒸気 (H O)の流量を所定の量に制御し得る構成となって！/、る。
2
[0013] 反応管 5の排気口 19からは、反応管 5内を流れるガスが排出される。反応管 5の排 気口 19には、圧力調節器 (例えば APC) 13に連結されたガスの排気管 8が接続され ており、反応管 5内の圧力を圧力検出手段 (以下、圧力センサ 14)により検出し、反 応管 5内の圧力を所定の圧力にするように圧力制御部 73により APC13を制御する。
[0014] 反応管 5の下端開口部には、例えば石英力 なる円盤状の保持体 (以下、ベース 1 0)力 Oリング 15を介して気密シール可能に着脱自在にあり、ベース 10は円盤状の 蓋体（以下、シールキャップ 16)の上に取り付けられている。又、シールキャップ 16に は、回転手段 (以下、回転軸 17)が連結されており、回転軸 17により、保持体 (以下、 石英キャップ la)及び基板保持手段 (以下、ボート 4)、ボート 4上に保持されている基 板 (以下、ウェハ 4a)を回転させる。また、シールキャップ 16は昇降手段（以下、ボー トエレベータ 9)に連結されており、ボート 4が昇降される構成となっている。回転軸 17 およびボートエレベータ 9は、所定のスピードで駆動するように、駆動制御部 74により 制御される。
[0015] 反応管 5の外周には加熱手段 (以下、ヒータ 1)が同心円状に配置されている。ヒー タ 1は、反応管 5内の温度を上位コントローラ Ucで設定された処理温度にするよう温 度検出手段 (以下、ヒータ熱電対 2、カスケード熱電対 3)により温度を検出し、温度 制御部 71により制御する。ここでヒータ熱電対 2はヒータ 1の温度を、カスケード熱電 対 3は均熱管 6と反応管 5の間の温度を検出する役割を有している。具体的には、ヒ ータ 1は、炉内温度をより高精度に制御するために複数のゾーン (例えば、 Uゾーン、 CUゾーン、 CLゾーン、 Lゾーンなど）に分割されており、ヒータ 1により構成される複 数の加熱ゾーン力 の温度検出値と温度設定値との偏差に基づいて、加熱ゾーン毎 にヒータへのパワー制御信号が出力され、温度制御が行われる。なお、ヒータ熱電対 2もカスケード熱電対 3も、ヒータ 1の複数のゾーンに対応するようにそれぞれのゾー ンに応じた位置で検出するように複数の検出点を有する。
[0016] ここではカスケード熱電対 3は反応管 5とボート 4の間に設置され、反応管 5内の温 度を検出することもできるような構成となっているが、カスケード熱電対 3とヒータ熱電 対 2の配置は、ヒータ 1とウェハ 4aとの間にそれぞれ配置され、カスケード熱電対 3は ヒータ熱電対 2よりウェハ 4aにより近く配置され、ヒータ熱電対 2は、カスケード熱電対 3よりヒータ 1側により近く配置されればよい。
[0017] 《処理炉を用いた酸化、拡散処理方法の一例》
次に、処理炉 91における酸化、拡散処理方法の一例を説明する。まず、ボートエレ ベータ 9によりボート 4を下降させる。ボート 4は、複数枚のウェハ 4aを保持する。次い で、ヒータ 1により加熱しながら、反応管 5内の温度を所定の温度にする。ガス供給管 11に接続された MFC12により予め反応管 5内を不活性ガスで充填しておき、ボート エレベータ 9により、ボート 4を上昇させて反応管 5内に移し、反応管 5の内部温度を 所定の処理温度に維持する。反応管 5内を所定の圧力に保った後、回転軸 17により 、ボート 4及びボート 4上に保持されているウェハ 4aを回転させる。同時にガス供給管 11から処理用のガスを供給若しくは水分発生器から水蒸気を供給する。供給された ガスは、反応管 5を下降し、ウェハ 4aに対して均等に供給される。
[0018] 酸化'拡散処理中の反応管 5内では、排気管 8を介して排気され、所定の圧力にな るよう APC13により圧力が制御され、所定時間、酸化 ·拡散処理を行う。
[0019] このようにして酸ィ匕 ·拡散処理が終了すると、次のウェハ 4aの酸ィ匕 ·拡散処理に移 るべぐ反応管 5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 9によりボート 4を下降させて、ボート 4及び処理済のウエノ、 4aを反 応管 5から取り出す。反応管 5から取り出されたボート 4上の処理済のウェハ 4aは、未 処理のウェハ 4aと交換され、再度前述同様にして反応管 5内に上昇され、酸化'拡 散処理が成される。
[0020] 《温度制御部の説明）》
次に、図 1に示す温度制御部 71について説明する。なお、温度制御部 71は、前述 の加熱ゾーンごとに、ヒータ 1、カスケード熱電対 3、ヒータ熱電対 2それぞれに応じて 制御するが、以下の説明では、特別説明のない限り、そのうちの 1つの加熱ゾーンに 対しての説明であるものとする。
[0021] 温度制御部 71は切替え器 20および 22、減算器 21および 25、 PID演算器 23およ び 26、 PIDC演算器 24および Powerパターン出力器 27から構成される。
[0022] 切替え器 20は設定される制御モードによって制御方式を選択切り替えするもので ある。具体的には PID制御（後述）と Power制御（後述)等の選択切替えを行う。
[0023] 減算器 21は上位コントローラ Ucで設定される目標値 Scから制御量 (検出温度) A を減算した結果を偏差 Fとして算出し、切替え器 22を経由して PID演算器 23あるい は PIDC演算器 24へ出力する。
[0024] 切替え器 22は設定される制御モードによって制御方式を選択切り替えするもので ある。具体的には PIDC制御（後述）と PID制御との選択切替えを行う。
[0025] 続いて、 PID演算器 23における処理 (PID制御）について図 3に基づいて説明する 〈く PID演算器の説明》
図 3に示すように、 PID演算器 23は、加算器 30、積分演算器 31、比例演算器 32 および微分演算器 33とから構成される。積分演算器 31は、偏差 Fを入力とし、偏差 F を時間積分演算 (I演算)した結果に予め設定されて ヽるパラメータ Kiを乗じた値を積 分値 Nとして出力するものである。ある特定の時間 tにおける偏差 Fを F(t)、そのとき の積分値 Nを N(t)で表すとすると、積分値 Nは式（1)に従って求められる。なお、式 (1)において、 ί F(u)duの積分範囲は 0から tの間である。
N(t) = Ki- J F(u)du ··· (1)
比例演算器 32は、偏差 Fを入力とし、予め設定されているパラメータ Kpを乗じた (P 演算)値を比例値 Οとして出力するものである。ある特定時間 tにおける偏差 Fを F (t) 、そのときの比例値 Oを O(t)で表すと、比例値 Oは式（2)に従って求められる。
0(t) = Kp-F(t) ·'·(2)
微分演算器 33は、偏差 Fを入力とし、偏差 Fを時間微分演算 (D演算)した結果に 予め設定されているパラメータ Kdを乗じた値を微分値 Rとして出力するものである。 ある特定の時間 tにおける偏差 Fを F (t)、そのときの微分値 Rを R (t)で表すとすると、 微分値 Rは式（3)に従って求められる。
R(t) = Kd-dF(t)/dt ··· (3)
加算器 30は、積分値 N、比例値 Oおよび微分値 Rを入力とし、これらの総和を算出 して操作量 Xを出力するものである。ある特定の時間 tにおける偏差 Fを F(t)、そのと きの操作量 Xを X(t)で表すとすると、前述した式（1)、式 (2)、式 (3)から操作量 Xは 式 (4)に従って求められ、このような PID演算器 23における演算処理を PID演算と呼 ぶ。なお、式 (4)において、 ί F(u)duの積分範囲は 0から tの間である。
X(t) = Kp-F(t) + Ki- J F(u)du + Kd-dF(t)/dt · · · (4)
つまり図 1、図 2で示すように、主制御部 7における温度制御部 71に対して、上位コ ントローラ Ucからの目標値（目標温度） Scおよびカスケード熱電対 3からの制御量（ 検出温度) Aが入力され、温度制御部 71内の減算器 21では目標値（目標温度) Sc 力も制御量 Aを減算した偏差 Fが出力される。 PID演算器 23では、偏差 Fを用いて P ID演算が行われ、操作量 Xが決定される。この操作量 Xは目標値 Xに変換され、この 目標値 X'とヒータ熱電対 2からの制御量 (検出温度) Bが減算器 25に入力され、減算 器 25では目標値 X'カゝら制御量 Bを減算した偏差 Eが出力される。 PID演算器 26で は偏差 Eを用いて PID演算され、温度制御部 71の出力として操作量 Zが出力され、ヒ ータ 1に入力される。そしてヒータ 1から出力された制御量 A、 Bは再び温度制御部 71 に帰還される。このように温度制御部 71から出力される操作量 Zを、目標値 Scと制御 量 Aとの偏差 Fが零になるように時々刻々と変化させている。このような制御方式を PI D制御と呼ぶ。
[0027] 〈く PIDC演算器の説明》
続、て、 PIDC演算器にっ 、て図 4に基づ 、て説明する。
[0028] 図 4に示すように、 PIDC演算器 24は、加算器 40、積分演算器 41、比例演算器 42 、微分演算器 43、切替え器 44、積分パターン出力器 45、積分パターン出力器 46か ら構成される。
[0029] 切替え器 44は、予め設定される制御切替え時間に基づいて選択切替えを行うもの である。具体的には制御開始から予め設定された時間 tのタイミングで、積分パター ン出力器 45か積分パターン出力器 46+積分演算器 41かの切替えを行う。
[0030] 積分演算器 41は偏差 Fを入力とし、偏差 Fを時間積分演算 (I演算)した結果に予 め設定されて ヽるパラメータ Kiを乗じた値を積分値 Nとして出力するものである。ある 特定の時間 tにおける偏差 Fを F (t)、そのときの積分値 Nを N (t)で表すとすると、積 分値 Nは式（5)に従って求められる。なお、式（5)において、 ί F (u) duの積分範囲 は 0から tの間である。
N (t) = Ki- J F (u) du · · · (5)
ここで、積分出力パターンとは、積分演算分の代わりに、予め積分演算分の出力値 を過程に合わせて設定するものであり、積分パターン出力器 45および 46は、予め設 定されて!/、る出力パターンに基づ 、て、積分パターン銜を出力するものである。 図 5は、積分出力パターンを例示する図である。上位コントローラ Ucでは、温度制 御を行う際の複数のステップ（Stepl〜Step4)毎に出力値 C、レート（Rate)、時間 ti meを設定することができる。あるステップを Iステップ目とすると、前ステップの出力値 C (I- 1)力もレート Rate (I)で出力値 C (I)に向力つて変化させ、出力値 C (I)到達後 は出力値は C (I)のまま出力を続ける。 Iステップ開始後、時間 time (I)経過時点で次 ステップ 1+1ステップ目に移行する。ある特定の時間 tにおける積分パターン街を J ( t)とする。
[0031] 加算器 49は、積分パターン出力器 46からの積分パターン銜と積分演算器 41から の積分値 Nとを入力とし、これらの総和を算出し積分操作量 Wを出力するものである
[0032] つまり、ある特定時間 tにおける偏差 Fを F(t)、そのときの積分操作量 Wを W(t)で 表すと、切替え器 44によって積分パターン出力器 45と積分パターン出力器 46+積 分演算器 41の切替えが行われるとき、積分操作量 Wは式 (6)に従って求められる。 積分操作量 Wは、積分パターン値 Ci(t))と積分演算値との和になっている。なお、式 (6)において、 ί F(u)duの積分範囲は 0から tの間である。
W(t) = J(t) + Ki- J F(u)du ·'·(6)
比例演算器 42は偏差 Fを入力とし、予め設定されているパラメータ Kpを乗じた (P 演算)値を比例値 Οとして出力するものである。ある特定時間 tにおける偏差 Fを F (t) 、そのときの比例値 Oを O(t)で表すと、比例値 Oは式（7)に従って求められる。
0(t) = Kp-F(t) ·'·(7)
微分演算器 43は、偏差 Fを入力とし、偏差 Fを時間微分演算 (D演算)した結果に 予め設定されているパラメータ Kdを乗じた値を微分値 Rとして出力するものである。 ある特定の時間 tにおける偏差 Fを F(t)、そのときの微分値 Rを R(t)で表すとすると 、微分値 Rは式 (8)に従って求められる。
R(t) = Kd-dF(t)/dt ··· (8)
[0033] 加算器 40は、積分操作量 Wもしくは積分パターン銜と比例値 Oと微分値 Rを入力 とし、これらの総和を算出して操作量 Xを出力するものである。ある特定の時間 tにお ける偏差 Fを F(t)、そのときの操作量 Xを X(t)で表すとすると、前述した式 (6)、式（ 7)、式（8)から操作量 Xは式（9a)もしくは式（9b)に従って求められ、これを PIDC演 算と呼ぶ。
X(t) = W(t) + Kp-F(t) + Kd-dF(t) /dt · · · (9a)
X(t) = J(t) + Kp-F(t) + Kd-dF(t)/dt …（9b) つまり図 1で示すように、温度制御部 71に対して、上位コントローラ Ucからの目標 値 Scおよびカスケード熱電対 3からの制御量 Aが入力されると、温度制御部 71内の 減算器 21では目標値 Scから制御量 Aを減算した偏差 Fが出力される。切替え器 22 により PIDC演算器 24に偏差 Fが入力されたとき、 PIDC演算器 24では、偏差 Fと予 め設定された積分パターン積分値と比例微分演算器等を用いて、操作量 Xが決定さ れる。この操作量 Xは目標値 X，に変換され、この目標値 X，とヒータ熱電対 2からの制 御量 Bが減算器 25に入力され、減算器 25では目標値 X'力も制御量 Bを減算した偏 差 Eが出力される。 PID演算器 26では偏差 Eを用いて PID演算され、温度制御部 71 の出力として操作量 Zが出力され、ヒータ 1に入力される。そしてヒータ 1から出力され た制御量 Aおよび制御量 Bは、再び温度制御部 71に帰還される。このように温度制 御部 71から出力される操作量 Zを、目標値 Scと制御量 Aとの偏差 Fが零になるように 時々刻々と変化させている。このような制御方式を PIDC制御と呼ぶ。
[0034] 《Powerパターン出力器の説明》
次に、 Powerパターン出力器 27について説明する。
[0035] ここで、 Power (パワー)パターンとは、積分演算分、微分演算分、比例演算分を含 む、ヒータ出力値の代わりに予め積分、微分、比例演算分を含むヒータ出力値を過 程に合わせて設定するものであり、 Powerパターン出力器 27は、予め設定されたパ ターンに基づ 、て操作量 Zを出力するものである。
具体的には、例えば図 6に示すように、ある特定の時間 tlはある一定の操作量 Z1 を出力し、 tl経過後、ある特定の時間 t2の間はある一定の操作量 Z2を出力する。こ のとき、操作量 Z1から操作量 Z2に移行する際に予め設定された傾き (操作量 Z時間 )によってランビングさせることも可能である。このように予め時間と操作量と傾きによ つて作られるパターンに基づ 、て操作量を決定し、出力する制御方式を Power制御 と呼ぶ。
[0036] 《温度調整方法》
図 7は、本実施の形態による温度調整方法について説明するためのフローチャート である。ここでは、初期温度 Sから目標温度 S'にランプアップさせ安定工程に至るま での場合について述べる。なお、ここでランプアップとは、立ち上げ (ramp— up)、す なわち昇温工程を意味する。
[0037] はじめに PID制御で前述の標準的な PIDパラメータ (Ki、 Kp、 Kd)を使用して、温 度制御部 71によってカスケード熱電対 3による検出温度が所定の目標温度となるよう ヒータ 1の温度制御を行 、 (第一の工程)、温度特性基本データ (カスケード熱電対 3 により検出される温度データ）を取得する（S 1 la)。
[0038] 次に、図 8に示すようにこの温度特性基本データに基づいて、ランプアップ開始か らの (カスケード熱電対の測定する温度に基づく）温度調整評価時間 Al [min]を決 定し、また、カスケード熱電対 3の示す温度の最大オーバーシュート時間（ランプアツ プ開始力 オーバーシュートが最大になるまでの時間） a[min]、目標温度 S'到達時 間 b [min]、目標温度 S '安定時間 c [min]、目標温度安定時の操作量 d[%]を求め る。また、温度調整評価時間 A1内の各時点での操作量 e (t) [%]、ヒータ熱電対 2の 示す温度 f (t) [°C] (図示せず)、カスケード熱電対 3の示す温度 g (t) [°C]を求める。
[0039] 次に、カスケード熱電対 3の示す温度 (以下、カスケード温度ともいう）の温度調整 評価時間 A1中の総熱量 Bl [% * min]を求める。なお、式（10)において、 ί e (t) d tの積分範囲は 0から Alの間である。
Bl = J e (t) dt · · · (10)
また温度調整評価時間 Al中全域で目標温度 S 'の温度で安定して 、ると仮定し、 目標温度 S '安定時の操作量 dのみを出力したと仮定した場合の温度調整評価時間 A1中の総熱量を安定熱量 CI [% * min]とすると C1は以下の式（11)で求められる
CI = d *Al · · · (11)
式（10)および式（11)力 求めた Bl、 C1を用いて、以下の式（12)で求められる熱 量を昇温熱量 Dl [% * min]とする。
Dl = B1 — C1 · · · (12)
ここで、昇温熱量について説明する。初期温度から所望の目標温度 S 'に昇温し始 めて力 安定するまでの PID演算によって求められた熱量には、目標温度 S'で安定 保持するために必要な熱量と、目標温度まで設定値に追従しつつ昇温するために必 要な熱量の 2種類の熱量が含まれて 、る。 [0040] そこで、式（10)で求めた総熱量から目標温度に安定しているときの操作量を出力 し続けたと仮定した場合の安定熱量を減算すれば、昇温するために必要な熱量、昇 温熱量が得られる。
[0041] 前述のように、昇温し始めてから目標温度までは、設定値に追従しつつ昇温するが 、このとき昇温熱量が大きすぎると、目標温度を越えても昇温しつづけるオーバーシ ユートが発生してしまう。このオーバーシュートは温度制御上不必要な現象であり、極 力無くす必要がある。ここで、総熱量のうち安定熱量ではなぐ昇温熱量内にオーバ 一シュートの要因がひそんでいることとなり、この昇温熱量内にひそむオーバーシュ ート要因の熱量比率を反映させた出力パターンを用いることで、炉内を理想的な温 度に素早く安定させることができることとなる。
[0042] 次に図 9の斜線部に示すように、評価開始から目標温度 S '到達時間 から目標温 度 S，安定時間 cの間オーバーシュートしたカスケード温度の総和を求める。これをォ 一バーシュート温度総和 F'とすると F'は以下の式（13)で求められる。なお、式（13) において、 ί g (t) dtの積分範囲は bから cの間である。
F， = J g (t) dt - S，* (c— b) · ' · (13)
次に図 10の斜線部に示すように評価開始から目標温度 S '安定時間 cの間の温度 総和を求める。これを温度総和 Gとすると Gは以下の式（14)で求められる。なお、式 (14)において、 ί g (t) dtの積分範囲は 0から cの間である。
G = J g (t) dt - S * c · ' · (14)
次に、オーバーシュート温度比率 Η [百分率]を求める。これは、図 10に示すような 温度総和 Gに対するオーバーシュート温度総和 F'の割合である。よって以下の式（1 5)で求められる。
Η = F' /G · · · (15)
このオーバーシュート温度比率 H分力 昇温熱量 D1にひそむオーバーシュート要 因の熱量の比率である。よって昇温熱量 D1からオーバーシュート温度比率 H分だけ 削減することにより昇温熱量 D1に反映させることで、オーバーシュートを抑制し、炉 内を理想的な温度に素早く安定させることができる。オーバーシュート温度比率 Hを 削減後の昇温熱量を D1 'とすると D1 'は以下の式（16)で求められる。 Dl ' = Dl * (l— H) · · · (16)
そして、上述のようにして求めた a、 d、 Dl 'を用いて Power出力パターン（第一の出 力制御パターンに相当）を求め（第二の工程）、 Power制御を行う（第三の工程)。す なわち、第一の工程におけるヒータの制御においてカスケード熱電対により検出され る検出温度に基づき、ヒータを制御するための操作量をパターン化し第一の出力制 御パターンを求め、当該第一の出力制御パターンに基づいてヒータの制御を行う。
[0043] Power出力パターンは図 11に示すパターンを求める（Sl lb)。昇温ランプレート（ °C/min)を hとすると図 11中の各パラメータは以下の式（17)〜式（20)で求められ る。なお、ここでのランプレートとは、温度変化の速度 (傾き）を意味し、例えば 100°C 力 200°Cに 5分間で昇温させたい時のランプレートは、（200°C— 100°C) Z5分 = 20°CZ分となる。
EO = (Dl ' /Tl) + d · · · (17)
El = d · · · (18)
Tl = (S， 一 S) /h · · · (19)
T2 = a - Tl - - - (20)
ここで、 EOは昇温熱量 Dl 'を一定の出力量として、 D1 'を、初期温度 Sから目標温 度 S 'に到達させる時間 T1の時間で割り、 目標温度安定時の操作量 d (%)を加えた もの（すなわち、 T1のときの操作量)である。また、 Sは初期温度を示す。
[0044] T1以降は、カスケード温度の最大温度に達する時間（最大オーバーシュート時間） a (min)に達するまでは目標温度安定時の操作量 dしか出力しな 、ようにする。
[0045] この Power出力パターンを用いることによってランプレート hに追従し、かつ素早く 安定させることのできるヒータ熱電対 2の示す温度波形を得ることができる。これを Po wer制御時温度特性データとして取得する（S 12)。
[0046] 続!、て、 Power制御時基本温度特性データのオーバーシュート量の判定を行!、 (
S 13)、予め設定されたオーバーシュート許容値よりオーバーシュート量が大きい場 合 (S 13、 Yes)、前述の式（13)〜（20)を用い、温度波形全体とオーバーシュートし た部分との比率力 Power出力パターンを修正し、オーバーシュートを軽減させるよ うに調整を行う（S 14)。そして、このようにして修正された Power出力パターンにより 再度 Power制御し (第三の工程）、その制御時の温度特性データを取得する（S12)
[0047] 次に、オーバーシュート量が予め設定されたオーバーシュート許容値より大きくない 場合 (S13、 No)、図 12に示すように、第一の工程の際取得した PID制御時のカスケ ード熱電対に対する温度推移 (温度波形)、第三の工程の際取得した Power制御時 温度特性基本データ力も Power制御開始力もの温度調整評価時 f¾Ul [min]を決定 し、また、ヒータ熱電対 2の示す最大温度時の時間 j [min]、ヒータ熱電対 2が示す温 度が十分に安定した時間 n[min]を求める。ここで、温度調整評価時 f¾Ul内の各時 点での Power制御時のヒータ熱電対 2の示す温度（以下、ヒータ波形とも 、う)を k (t) [°C] ,カスケード熱電対 3の示す温度を m (t) [°C]とする。
[0048] これらのデータから図 12に示すような Power制御時のヒータ熱電対 2の示す温度 k
(t)の波形力も P動作分を差し引いたヒータ波形 L (t)を基に、図 13に示すような積分 出力パターン M (t)を求める（第四の工程）（S15)。
[0049] ここでヒータ熱電対 2の示す温度 k(t)の波形力も P (比例)動作分引く理由は、 k (t) は PID制御時に PID演算によって算出された出力を基にして Power出力パターンを 作成し、取得しているため、この波形は P (比例）出力、 1 (積分）出力、 D (微分）出力 の総和によるものである。
[0050] そのため P出力と D出力分を差し引けば所望の積分出力パターン M (t)が求められ る。ここで、一般的に昇温時には D出力は微小であるため D出力は無視できる。
[0051] 次に P動作分を差し引いたヒータ波形 L (t)力もさらに k(0) を差し引いた、評価開 始カもヒータ波形 k (t)が示すヒータ温度最大時点 jまでの時間の熱量を求める。仮に Qとする。なお、式（21)において、 ί L (t) dtの積分範囲は 0から jの間である。
Q = J L (t) dt-k (0) -j · ' · (21)
この Qをヒータ温度最大時点 jまでの時間で割ることで、評価開始から j時点まで Qと 面積 (熱量）が同じでヒータ温度が一定の値 Mを求めることができる。
(底辺 j、高さ Mの長方形の面積 (熱量） = Qの面積 (熱量)）
M = Q/j - - - (22)
この Mを 2倍すると、 Qの面積 (熱量）と等しい底辺 j高さ M * 2の三角形を求めること ができる。この三角形の高さと傾きと k(O) を用いることにより、ヒータ熱電対が示す P 動作分を除いたヒータ熱電対の示す温度 (以下、ヒータ熱電対温度ともいう）による熱 量と同じ熱量となる適切な積分出力パターンである。
[0052] 図 13に示すように評価開始力 Power制御時のヒータ熱電対の示すヒータ温度最 大時点 jの間をステップ 1、 Power制御時 (ヒータ熱電対の示す)ヒータ温度最大時点 j 力も PID制御時最大カスケード温度時間 aの間をステップ 2とする。
[0053] ステップ 1温度は前述の三角形の高さと傾きを適用すれば、評価開始力 Power 制御時のヒータ熱電対の示すヒータ温度最大時点 jまでの適切な積分出力パターン になる。すなわち、 Power制御時のヒータ熱電対最大時点には、ヒータ加熱による昇 温させるための出力、すなわち昇温熱量によるヒータ熱電対の検出する温度への影 響がなくなる時点であり、この時点まで昇温させるよう積分出力パターンを作成するの が適切である。
[0054] ステップ 2の終了時点である PID制御時のカスケード熱電対の示す最大温度到達 時点以降は、カスケード熱電対の検出する温度としては、ヒータ加熱の変動の影響 等が無くなる。つまりこの時点でカスケード温度が目標温度 S 'に到達すれば、その後 はオーバーシュートすることなぐ目標温度 S'で安定する。すなわち、カスケード熱電 対の示す最大温度到達時点では、ヒータ加熱による昇温させるための出力、すなわ ち昇温熱量によるカスケード熱電対の検出する温度への影響がなくなる時点であり、 この時点まで昇温させるよう積分出力パターンを作成するのが適切である。
[0055] よって積分出力パターンにつ 、ても PID制御時におけるカスケード熱電対の検出 する温度が最大となる時点で安定時の出力になるようにパターンィ匕すれば、ステップ 2の適切な積分出力パターンであり、ステップ 1目標温度 Vからヒータ熱電対が十分 に安定した時間 nのヒータ温度 k (n)へ線形でパターンィ匕すれば良い。なお、 PID制 御時とせず、 Power制御時におけるカスケード熱電対の検出温度が最大となるように してちよい。
[0056] 図 12および図 13におけるパラメータである L (t) [°C] (P分差し引いたヒータ温度）、 V[°C] (図 13における STEPl目標温度）、 T[°CZmin] (図 13における STEPl傾き )および U[°CZmin] (図 13における STEP2傾き）は以下の式（23)〜（26)で求 められる。
L (t) [°C]
= (ヒータ波形 P動作出力分）
= k(t) - [P定数 Kp * (目標温度 S， - POWER制御時のカスケード温度 m (t) ) ] · ' · (23)
式（21)および式（22)より
V[°C] = ( j L (t) dt/j) X 2 - - - (24)
T[°C/min] = (V-k (0) ) /j …（25)
U[°C/min] = (k(n) -V) / (a-j) · · · (26)
以上のような式力も積分出力パターンを作成し、 PIDC制御を行う（S15)。なお、式 (24)において、 ί L (t) dtの積分範囲は 0から jの間である。
[0057] 具体的には図 13に示すようにステップ毎に初期値、目標値、レート、時間を設定し ステップに沿って出力していくものである。
[0058] 《オーバーシュート、アンダーシュートの改善調整》
さらに本実施の形態における熱処理装置は、前述の積分出力パターンで PIDC制 御を実施してもオーバーシュート、アンダーシュートが大きい場合、あるいは加熱ゾー ン間での偏差が大きく改善する必要がある場合にはこれらを調整する機能を備える。 例えば、積分出力パターンを用いることによって、過剰な積分演算値は除外されるが 、一方、その影響により、昇温するタイミングが遅くなり、比例演算値等が余計に大き くなつてしまうことがある。そのため、これらを調整する必要がある場合が出てくる。
[0059] 以下、オーバーシュート、アンダーシュートの改善調整について説明する。前述の 通り、本発明の実施の形態では温度過渡期の積分出力をパターン化し、また温度安 定期には積分出力量が安定時のそれとなるように積分出力パターンを作成し、積分 演算出力に加えて温度調整している。ここで、温度安定期に、積分演算出力を用い ているのは、予想不可能な外乱等の少々の温度変化による悪影響が昇温時に比べ て比較的顕著になりやす 、ので、積分出力パターンのみでは対応できな 、のを積分 演算出力をも用いることで対応するためである。
[0060] つまり、例えば図 13に示す温度制御においては、ステップ 3からは安定期であり、 ステップ 2とステップ 3の切り替え時点で目標温度 S 'とカスケード熱電対の示す温度 との偏差を 0にすれば、その後温度は安定し、これが適切な調整になると考えられる
[0061] よって、オーバーシュートあるいはアンダーシュートが発生した場合（S 16、 Yes)は ステップ 2とステップ 3の切替え点（PID制御切替え時点）での目標温度 S 'とカスケ一 ド熱電対の示す温度との偏差から積分出力パターンを修正し、オーバーシュートある いはアンダーシュートを軽減するよう調整する（S 17a)。
[0062] 図 14に示すようにステップ 2とステップ 3の切替え点でのカスケード熱電対が示す温 度と目標温度 S'との偏差を pとすると、積分出力パターンは適切であるにも関わらず 、オーバーシュート、アンダーシュートが発生するのは、過渡期における P出力の影 響が大きいと考えられる。ステップ 2とステップ 3の切替え点での偏差 p力 算出された P出力 W1は、式（7)と同様に式（2)で求められる。
W1 = Κρ ·ρ · · · (27)
つまりこの Ρ出力 W1分が余分な出力であり、ステップ 1とステップ 2の切替え点で偏 差 ρとなって表れて!ヽると考えられる。
[0063] よってオーバーシュート、アンダーシュート改善は、積分出力パターンでこの余分な Ρ出力 W1を調整することによって実現できると考えられる。
[0064] ここで、温度過渡期はステップ 1〜ステップ 2であり、この調整量 W1をステップ 1目 標温度 V力 減算しステップ 1傾き Τ、ステップ 2傾き Uを再算出することによって温度 過渡期、つまりステップ 1〜ステップ 2の操作量を適切なものに調整することができる。 つまりアンダーシュートしているなら温度過渡期の積分操作量を大きぐオーバーシ ユートして!/、るなら温度過渡期の積分操作量を小さくすることで、ステップ 2とステップ 3の切替え点での目標温度 S 'とカスケード熱電対の示す温度との偏差を少なくでき、 オーバーシュート、アンダーシュートを改善することができる。
[0065] 調整量 Wl、積分出力初期温度 k(0)、ステップ 1目標温度 V、ステップ 1の時間 ステップ 2の時間（a— j)、ヒータ安定温度 (ステップ 3目標温度) k(n)とすると、調整 後のステップ 1目標温度 V，、ステップ 1ランプレート T，、ステップ 2ランプレート U，は 以下の式（28)〜式（30)で求められる。 V' = V -Wl · · · (28)
T' [°C/min] = (V，一 k(0) ) / j · · · (29)
U' [°C/min] = (k(n) V' ) / (a j) · · · (30)
《ゾーン間偏差の改善調整》
図 15に示すように温度調整が適切であっても加熱ゾーン毎に操作量を作成、調整 しているため、目標温度安定まで早いゾーンと遅いゾーンが発生してしまい、これが ゾーン間偏差となり場合によっては膜厚に影響を与えることがある。
[0066] そこで、ゾーン間偏差が予め設定された許容値より大きい場合 (S18、 Yes)、積分 出力パターンを調整することによって目標温度安定が早 ヅーンを遅 ヅーンに合 わせて遅くし、ゾーン間偏差を改善する（S 19)。
[0067] ある目標温度安定が早いゾーン 901と目標温度安定が遅いゾーン 902との間の最 大ゾーン間偏差最大時点での時間偏差 dev— t[min]を求める。
[0068] これはゾーン間偏差最大時点でのゾーン 902の温度 B'を求め、ゾーン 901が温度
B'になった時点とゾーン間偏差最大時点との差分が時間偏差 dev— tとして求めら れる。
[0069] 次に図 16で示すようにゾーン 901の積分出力パターンの各ステップを dev— tだけ 遅くすることによって目標温度安定をゾーン 902に合わせて遅くする。
[0070] 図 16に示す各パラメータは以下の式（31)および式（32)で求められる。
ここで Tは前述のステップ 1の傾き T [°C/min]である。
a' = a + dev— t …（31)
k (0)， = k(O) + T'dev一 t · · · (32)
以上のように、積分出力パターンを時間偏差 dev— t分遅くすることによって目標温 度安定が早 ヽゾーンを遅くすることができる。
[0071] 一方、ゾーン間偏差が予め設定された許容値より大きくはない場合 (S18、 No)、温 度調整処理を終了する。
[0072] このように、本実施の形態による半導体の製造方法では、ヒータの操作量の少なく とも一部として上述の第二の出力制御パターンを用いた温度制御を行うことにより基 板に対する熱処理を行う。 [0073] 具体的には、上述の求めた積分出力パターンにより、上位コントローラ Ucにて、加 熱ゾーン毎に積分出力パターンを複数のステップ毎に出力値、レート、時間を設定し 、さらに切替え器 44の切替えの時間を設定する。なお、切替え器 44の切替えの時間 は、昇温終了後安定時に移る時間（例えば図 16のステップ 2からステップ 3へ移行す る時間）に設定する。
[0074] 設定後、 PIDC演算器 24及び PID演算器 26等を用い、温度制御を実施し、基板を 処理する。具体的には、温度制御部 71は、昇温時 (例えば図 16のステップ 1および ステップ 2)は、目標値 Sc (例えば図 16の Step2目標温度 k (n) )に対し、カスケード 熱電対 3からの制御量 Aを減算器 21にて減算した偏差 Fを、比例演算器 42及び微 分演算器 43、積分パターン出力器 45にて操作量 Xを演算し、その後、操作量 Xを目 標値 X'に変換し、ヒータ熱電対 2からの制御量 Bを減算器 25にて減算し、偏差 Eを 出力する。その後、 PID演算器 26で、偏差 Eを用いて PID演算し、温度制御部 71の 出力として操作量 Zを出力しヒータ 1を制御する。
[0075] そして、ヒータ 1から出力された制御量 A及び Bは、再び、温度制御部 71に帰還さ れる。このようにして、操作量 Zを目標値 Scと制御量 Aとの偏差 Fが零になるように制 御する。また、昇温終了後安定時 (例えば図 16のステップ 3)には、昇温終了後、切 替え器 44により、切替えをし、目標値 Scに対し、カスケード熱電対 3からの制御量 A を減算器 21にて減算した偏差 Fを、比例演算器 42及び微分演算器 43、積分パター ン出力器 46、積分演算器 41にて操作量 Xを演算し、その後、操作量 Xを目標値 X， に変換し、ヒータ熱電対 2からの制御量 Bを減算器 25にて減算し、偏差 Eを出力する 。その後、 PID演算器 26で、偏差 Eを用いて PID演算し、温度制御部 71の出力とし て操作量 Zを出力しヒータを制御する。そして、ヒータ 1から出力された制御量 A及び Bは、再び、温度制御部 71に帰還される。このときも、操作量 Zを目標値 Scと制御量 Aとの偏差 Fが零になるように制御する。このような温度制御をしつつ、基板に対する 熱処理を行う。
[0076] (第 2の実施の形態）
ここまで述べてきた図 7のフローチャートに示されている温度制御調整方法によって 温度制御調整することにより、温度制御調整作業は、簡素化される。しかし、この温 度制御調整方法を使用し、温度制御調整が完了していたとしても、その後、別の温 度設定条件にて、基板の処理を行う必要が生じる場合が往々にしてある。この別の 温度設定条件にて、温度制御調整作業をするうえでも図 7のフローチャートに示され て 、る温度制御調整方法によって、温度制御調整することが精度良く温度制御し、 オーバーシュート量を抑制できる有効な方法ではあるものの、例えば、温度設定条件 中、基板処理時の処理室内の処理温度（目標温度）のみが予め温度制御調整が完 了している温度設定条件と異なる場合や、基板処理時の処理室内の処理温度（目標 温度)へ昇温する際の昇温ランプレート (昇温レートとも!、う）のみが予め温度制御調 整が完了している温度設定条件と異なる場合等、温度設定条件のうち一つないし二 つの温度設定条件のみが予め温度制御調整が完了している温度設定条件と異なる 場合には、前述の図 7のフローチャートに示される温度制御調整方法の始めから実 行するのでは、始めから温度制御調整方法を実行する分、時間を費やすこととなつ てしま 、、必ずしも有効な方法であるとは 、えな 、。
このような次回に求める温度設定条件のうち一つないし二つの温度設定条件のみ が予め温度制御調整が完了している温度設定条件と異なる場合には、予め温度制 御調整が完了している調整されたものに、異なる温度設定条件の部分を修正するこ とで、次回に求める温度設定条件での温度制御調整を完了させることが、調整時間 を短縮しつつ簡易的に近似な温度制御調整ができる有効な手段といえる。
具体的には、異なる温度設定条件の部分を修正する際には、前述の図 7のフロー チャートに示される温度制御調整方法では、積分出力パターンを求めることとなるが 、昇温時において、この積分出力パターンは、積分演算器の代わりに出力するため、 温度設定条件が異なる場合には、それに従って、積分出カノターンを修正すること で次回に求める温度設定条件での温度制御調整を完了させる（第五の工程)。
[0077] (実施例 1)
以下に、所望の温度から目標温度まで到達するまでの温度勾配すなわち昇温ラン プレートのみを変更する場合を説明する。
[0078] 昇温開始温度を 200°C、目標温度を 400°Cとし、 200°C力ら 400°Cに昇温ランプレ ートを 50°CZminとして昇温する温度設定条件 aを前述の図 7のフローチャートに示 される温度制御調整方法によって調整し図 17に示すような積分出力パターンを求め られていたとする。
昇温時のランプレートだけが異なる条件、すなわち昇温開始温度と目標温度とは同 じ 200°C、 400°Cとし、 200°Cから 400°Cまでのランプレート 20°CZminだけが異な る温度設定条件 bで次回に温度制御したい場合、上記温度設定条件 aで求めた積分 出力パターンを利用して温度調整をする。
[0079] ここで、温度設定条件 aにて求められた積分出力パターンをそのまま用いて温度設 定条件 bにて温度制御すると、 200°C力も 400°Cまでの間では、積分出力パターンで の出力と微分演算による出力と比例演算による出力とにより操作される。このとき、微 分演算による出力は、昇温時には、ほとんど出力されないので無視しても問題ないが 、特に比例演算による出力は大きく影響される。このため、ランプレート 20°CZminに て、比例演算による出力は制御しょうとするため、温度設定条件 aにて求めた積分出 力パターンを含む制御方法のステップ 2とステップ 3との間すなわち温度設定条件 a の場合の目標温度到達時点では、比例演算による出力が少な 、分目標温度には到 達しなくなる。また、温度設定条件 aの場合の目標温度到達時点後は、積分出力バタ ーンと微分演算による出力、比例演算による出力に加え、積分演算による出力を実 行することになるため、比例演算による出力に加え、積分演算による出力により、 目 標温度を大きく上回るオーバーシュートが発生し、 目標温度で安定化するまでの時 間が増えてしまうとともに余計な温度をウェハに与えてしまうことになる。
[0080] つまり、温度設定条件 bは温度設定条件 aと比べてランプレートが小さくなつたことに より温度過渡期が長くなつてしまい、 目標温度にて安定ィ匕するためのステップ 2からス テツプ 3への切替え時点を遅らせるよう調整する必要があると考えられる。
また積分出力パターンにおいても、昇温する際に昇温するのに最も寄与するのはス テツプ 1の時間となるが、温度設定条件 aにお 、て調整したステップ 1時間である為、 温度設定条件 bにおいてはステップ 1時間が短ぐ操作量が不足していると考えられ る。
そこで、図 17に示すように、温度設定条件 aと温度設定条件 bのランプレートによる 温度過渡期の時間のズレ（ランプレート変更による時間のズレ）から、ステップ 1の時 間を調整する。
[0081] 温度設定条件 aのランプレートを ramp— a [°C/min]、温度設定条件 bのランプレ ートを ramp— b [°CZmin]、温度設定条件 a、 b共通の昇温する温度偏差を temp— diff [°C]とするとステップ 1時間の調整時間 time— tuning— 1 [min]は以下に記す 式（33)で求められる。
time― tuning― 1 = temp― diff * (ramp― a ― ramp― b) / amp —a * ramp— b) · · · (33)
[0082] 具体的には、以下のように求められる。
temp— diff = 400 [°C] - 200 [°C] = 200 [°C]
time— tuning— 1 = 200 [°C] * (50 [°C/min] 20 [°C/min] ) / (
20 [°C/min] * 50 [°C/min] ) = 6 [min]
[0083] 以上の式によって求められた調整時間をステップ 1の時間に加算する。温度設定条 件 aで調整した操作量パターンのステップ 1時間を time 1— a、温度設定条件 bで本 発明の実施の形態を適用し調整した操作量パターンのステップ 1時間を timel—bと すると time 1— bは以下に記す式（ 34)で求められる。
timel― b = timel― a + time― tuning― 1 · · · (d4)
[0084] 具体的には、以下のように求められる。
timel― b = timel― a + 6 [mm]
[0085] 以上の式から温度設定条件 aで調整した操作量パターンを温度設定条件 bで適用 するにはステップ 1時間を 6 [min]加算すれば良い。調整した操作量パターンの一例 を図 18に示す。
このようにランプレートの差異による操作量パターン調整を実施することによって、 温度設定条件 aと bのように近い温度設定条件の温度調整に要する時間を短縮する ことができる。
なお、ランプレートが小さくなる場合を例に挙げて説明したが、ランプレートが大きく なる場合も同様に修正することにより、適用可能である。
[0086] (実施例 2)
次に昇温時の昇温後目標温度だけが異なる条件、例えば昇温開始温度から目標 温度までのランプレートは同じ 50°CZminとし、同じ昇温開始温度 200°Cからの目標 温度 350°Cだけが異なる温度設定条件 cで次回に温度制御したい場合も同様に、上 記温度設定条件 aで調整が終了した制御テーブルを利用して自動温度調整を実施 する場合について説明する。
[0087] テーブル Aを図 19のような操作量パターン出力とする。また本実施例の温度設定 条件を温度設定条件 cとする。テーブル Aを使用して温度設定条件 cのレシピをラン した場合、 Step2、 Step3切替時点ですでに目標温度に到達しており、大きくオーバ 一シュートすると考えられる。
これは、温度設定条件 cは温度設定条件 aと比べて目標温度が低くなつたことにより 温度過渡期が短くなり、その結果最速で安定する時点 Step2と Step3切替時点が早 くなつた為である。
[0088] 操作量につ!ヽても温度過渡期である Step 1時間の操作量は温度設定条件 aにお いて調整した操作量である為、温度設定条件 bにおいてはステップ 1時間が長ぐ操 作量が過剰であると考えられる。
また安定期である Step2、 Step3の操作量は目標温度安定時のヒータ温度である 力 温度設定条件 aにおける安定時ヒータ温度は温度設定条件 cにおける安定時ヒ ータ温度に比べて温度設定条件 cの目標温度が温度設定条件 aに比べて低い為、 操作量が過剰であると考えられる。
[0089] そこで、図 20に示すような温度設定条件 aと温度設定条件じの目標温度による温度 過渡期のズレ（温度条件変更による時間のズレ）を基に Step 1時間を調整する。
[0090] 温度設定条件 a、 c共通のランプレートを ramp [°C/min]、温度設定条件 aの昇温 する温度偏差を temp— diff— a [°C]、温度設定条件 cの昇温する温度偏差を temp — diff_c [°C]とすると Stepl時間の調整時間 time_tuning— 2 [min]は下式（35 )で求められる。
[0091」 time― tuning― 2 = (temp― diff― c ― temp― diff― a) / ramp · · · (3 5)
具体的には、
temD diff a = 400 [°C] - 200 [°C] = 200 [°C] temp— diff— c = 350 [°C] - 200 [°C] = 150[°C]
time— tuning— 2 = (150[°C] 200 [°C]) / 50[°C/min] = —l [m in]
[0092] 以上の式によって求められた調整時間と調整操作量を Steplの操作量、時間に加 算する。
[0093] 温度設定条件 aで調整した操作量パターンの Stepl時間を timel—a、温度設定 条件 cで本発明の実施の形態を適用し調整した操作量パターンの Step 1時間を tim el— cとすると timel— cは下式（36)で求められる。
[0094] timel— c = timel— a + time— tuning— 2 · · · (36)
具体的には、
timel― c = timel― a + (― 1) [min]
[0095] 次に、図 21に示すような温度設定条件 aと温度設定条件 cの目標温度による操作 量過不足分を調整する。温度設定条件 aの昇温する温度偏差を temp— diff— a [°C ]、温度設定条件 cの昇温する温度偏差を temp— diff— c [°C]とすると Step 1時間の 調整操作量 temp_tuning— 2 [°C]は下式（37)で求められる。
[0096] temp一 tuning一 2 = (temp一 diff一 c - temp一 diff一 a) · · · (37)
具体的には、
temp— diff— a = 400 [°C] - 200 [°C] = 200 [°C]
temp— diff— c = 350 [°C] - 200 [°C] = 150[°C]
temp— tuning— 2 = (150[°C] - 200 [°C]) = — 50[。C]
[0097] 以上の式によって求められた調整操作量を Steplの操作量に加算する。
[0098] 温度設定条件 aで調整した操作量パターンの Stepl操作量を CI— a、温度設定条 件 cで本発明の実施の形態を適用し調整した操作量パターンの Stepl操作量を C1
—cとすると Cl—cは下式（38)で求められる。
[0099] CI— c = Cl_a + temp— tuning— 2 · · · (38)
具体的には、
CI— c = Cl_a + (- 50) [°C]
[0100] また Step2、 3の操作量についても Stepl同様に temp— tuning— 2を調整する。 温度設定条件 aで調整した操作量パターンの Step2操作量を C2— a、 Step3操作 量を C3— a、温度設定条件 cで本発明の実施の形態を適用し調整した操作量パター ンの Step2操作量を C2— c、 Step3操作量を C3— cとすると C2— c、 C3— cは下式（ 39) (40)で求められる。
C2_c = C2_a + temp— tuning— 2 · · · (39)
C3_c = C3_a + temp— tuning— 2 …（40)
[0101] 図 21に示すように温度過渡期の時間調整、及び目標温度変化による操作量調整 を実施することで求められる操作量パターンを用いることで温度設定条件 cに適用す ることがでさる。
[0102] このように目標温度の差異による操作量パターン調整を実施することによって、温 度設定条件 aと cのように近い温度設定条件の温度調整に要する時間を短縮すること ができる。
なお、ランプレートが小さくなる場合を例に挙げて説明したが、ランプレートが大きく なる場合も同様に修正することにより、適用可能である。
[0103] 《実施の形態の効果》
上述した各実施の形態によれば、温度設定条件の変更、あるいは多くの温度設定 条件の調整に対応して迅速かつ確実に温度調整作業を行う事ができ、時間、費用を 肖 IJ減することがでさる。
[0104] また、上述のような構成の温度制御方法を、数回繰り返し実行することにより最適な 操作量に自動調整するようにしてもよい。この他、上述のような構成の温度制御方法 を、プログラム化し計算機上に実装するようにしてもよ 、ことは言うまでもな 、。
[0105] また、 PID動作させた結果の出力量に基づき、出力制御パターンを作成し、その出 力制御パターンにてヒータを出力制御した際のヒータ熱電対の検出する温度波形か ら、 I動作分を求めるために P動作分を差し引き (P動作分のみならず、 D動作分も差 し引いても良い。）、差し引いたヒータ熱電対の検出する温度波形により近い積分出 力パターンをより早く効率的に求めることができれば良い。
[0106] なお、上述の各実施の形態では、本発明を縦型装置に対して適用した例を示した 力 これに限られるものではなぐ枚葉装置、横型装置としての熱処理装置に対して も適用可能であることは言うまでもない。
[0107] また、本発明の各実施の形態の手順は、自然現象である、実測温度、操作量、時 間といったこれまで温度調整時に熟練者の経験と勘に頼っていた大部分をある所定 の計算式によって求めることができ、早く確実に温度調整を行うことができ、時間、費 用の削減をすることができる。
[0108] また、本発明の各実施の形態の手順をプログラム化し、温度コントローラなどにソフ トウエアとして組み込むことによって、作業者の介入を必要とせず、適切な温度調整 を行うことも可能である。
図面の簡単な説明
[0109] [図 1]本発明の第 1の実施の形態による熱処理装置について説明するための機能ブ ロック図である。
[図 2]本発明の第 1の実施の形態による熱処理装置における反応管周辺の構成の詳 細について説明するための図である。
[図 3]本発明の第 1の実施の形態による PID演算器 23における処理 (PID制御）につ いて説明するための図である。
[図 4]本発明の第 1の実施の形態による PIDC演算器について説明するための図で ある。
[図 5]本発明の第 1の実施の形態による積分出力パターンについて説明するための 図である。
[図 6]本発明の第 1の実施の形態による Power制御について説明するための図であ る。
[図 7]本発明の第 1の実施の形態による温度調整方法の手順について説明するため のフローチャートである。
[図 8]本発明の第 1の実施の形態による温度特性基本データに基づ!/、て求めるパラメ ータについて説明するための図である。
[図 9]本発明の第 1の実施の形態によるオーバーシュートしたカスケード温度の総和 について説明するための図である。
[図 10]本発明の第 1の実施の形態による評価開始から目標温度 S'安定時間 cの間 の温度総和について説明するための図である。
圆 11]本発明の第 1の実施の形態による操作量と時間との関係について説明するた めの図である。
圆 12]本発明の第 1の実施の形態による k (t)の波形力も P動作分を差し引いたヒータ 波形 L (t)について説明するための図である。
圆 13]本発明の第 1の実施の形態による積分出力パターン M (t)について説明する ための図である。
圆 14]本発明の第 1の実施の形態による積分出力パターンは適切である場合におけ るオーバーシュートおよびアンダーシュートの発生について説明するための図である 圆 15]本発明の第 1の実施の形態によるゾーン間偏差について説明するための図で ある。
[図 16]本発明の第 1の実施の形態によるゾーン間偏差がある場合における温度調整 手順について説明するための図である。
圆 17]本発明の第 2の実施の形態による実施例 1の具体例を示す図である。
圆 18]本発明の第 2の実施の形態による実施例 1の調整した積分出力パターンを示 す図である。
圆 19]本発明の第 2の実施の形態による実施例 2の具体例を示す図である。
圆 20]本発明の第 2の実施の形態による実施例 2の調整した積分出力パターンを示 す図である。
圆 21]本発明の第 2の実施の形態による実施例 2の調整した積分出力パターンを示 す図である。
符号の説明
1 ヒータ
2 ヒータ熱電対
3 カスケード熱電対
7 主制御部
71 温度制御部
^藤 W 16 Sll7S0/.00Zdf/X3d LZ titZQIILmZ OAV

Claims

請求の範囲
[1] 基板を処理する処理室内を加熱する加熱手段と、
該加熱手段を制御する加熱制御部と、
前記処理室内の温度を検出する第一および第二の温度検出手段とを備え、 前記第一の温度検出手段は前記第二の温度検出手段よりも前記基板に近い位置 に配置され、
前記第二の温度検出手段は前記第一の温度検出手段よりも前記加熱手段に近い 位置に配置される熱処理装置における温度調整方法であって、
前記加熱制御部により、前記第一の温度検出手段による検出温度が第一の温度 設定条件で積分演算、微分演算および比例演算を行って得られた第一の出力制御 パターンに基づき制御する際の、前記第二の温度検出手段により検出される検出温 度の昇温開始時から最大温度時までの間の熱量を求め、該熱量の中から前記比例 演算による出力分を差し引いた熱量を用いて第二の出力制御パターンを求める工程 と、
次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が前記第一の温度設定条件のうち 少なくとも一つの条件が異なる場合には、前記第二の出力制御パターンを用いて前 記異なる条件の部分を修正する修正工程とを有する温度調整方法。
[2] 前記修正工程は、次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が、前記第一の 温度設定条件のうち一つないし二つの条件が異なる場合には、前記第二の出力制 御パターンを用いて、前記異なる条件の部分を修正する工程である請求項 1記載の 温度調整方法。
[3] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件は、目標温度値である請求項 2記載 の温度調整方法。
[4] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件は、温度勾配値である請求項 2記載 の温度調整方法。
[5] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件が目標温度値である場合に、前記第 一の温度設定条件における第一の目標温度値を、第二の目標温度値に修正すると ともに前記第二の温度設定条件での第二の目標温度値に対応するよう前記第二の 出力制御パターンの温度勾配を修正する修正工程である請求項 2記載の温度調整 方法。
[6] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件が温度勾配値である場合に、前記第 一の温度設定条件における第一の温度勾配値を、第二の温度勾配値に修正する修 正工程である請求項 2記載の温度調整方法。
[7] 基板を処理する処理室内を加熱する加熱手段と、
該加熱手段を制御する加熱制御部と、
前記処理室内の温度を検出する第一および第二の温度検出手段とを備え、 前記第一の温度検出手段は前記第二の温度検出手段よりも前記基板に近い位置 に配置され、
前記第二の温度検出手段は前記第一の温度検出手段よりも前記加熱手段に近い 位置に配置される熱処理装置であって、
前記加熱制御部は、前記第一の温度検出手段による検出温度が第一の温度設定 条件で積分演算、微分演算および比例演算を行って得られた第一の出力制御バタ ーンに基づき制御する際の、前記第二の温度検出手段により検出される検出温度の 昇温開始時力 最大温度時までの間の熱量を求め、該熱量の中から前記比例演算 による出力分を差し引いた熱量を用いて第二の出力制御パターンを求め、 次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が前記第一の温度設定条件のうち 少なくとも一つの条件が異なる場合には、前記第二の出力制御パターンを用いて前 記異なる条件の部分を修正する熱処理装置。
[8] 前記加熱制御部は、次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が、前記第一 の温度設定条件のうち一つないし二つの条件が異なる場合には、前記第二の出力 制御パターンを用いて、前記異なる条件の部分を修正する請求項 7記載の熱処理装 置。
[9] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件は、目標温度値である請求項 8記載 の熱処理装置。
[10] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件は、温度勾配値である請求項 8記載 の熱処理装置。
[11] 前記加熱制御部は、前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件が目標温度値で ある場合に、前記第一の温度設定条件における第一の目標温度値を、第二の目標 温度値に修正するとともに前記第二の温度設定条件での第二の目標温度値に対応 するよう前記第二の出力制御パターンの温度勾配を修正する請求項 8記載の熱処理 装置。
[12] 前記加熱制御部は、前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件が温度勾配値で ある場合に、前記第一の温度設定条件における第一の温度勾配値を、第二の温度 勾配値に修正する請求項 8記載の熱処理装置。
[13] 基板を処理する処理室内を加熱する加熱手段と、
該加熱手段を制御する加熱制御部と、
前記処理室内の温度を検出する第一および第二の温度検出手段とを備え、 前記第一の温度検出手段は前記第二の温度検出手段よりも前記基板に近い位置 に配置され、
前記第二の温度検出手段は前記第一の温度検出手段よりも前記加熱手段に近い 位置に配置される熱処理装置における半導体装置の製造方法であって、
前記加熱制御部により、前記第一の温度検出手段による検出温度が第一の温度 設定条件で積分演算、微分演算および比例演算を行って得られた第一の出力制御 パターンに基つき制御する際の、前記第二の温度検出手段により検出される検出温 度の昇温開始時から最大温度時までの間の熱量を求め、該熱量の中から前記比例 演算による出力分を差し引いた熱量を用いて第二の出力制御パターンを求める工程 と、
次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が前記第一の温度設定条件のうち 少なくとも一つの条件が異なる場合には、前記第二の出力制御パターンを用いて前 記異なる条件の部分を修正する修正工程と前記加熱制御部が前記修正された前記 第二の出力制御パターンを用いて前記加熱手段を制御しつつ前記処理室内に搬入 された基板を処理する工程とを有する半導体装置の製造方法。
[14] 前記修正工程は、次回に温度制御する際の第二の温度設定条件が、前記第一の 温度設定条件のうち一つないし二つの条件が異なる場合には、前記第二の出力制 御パターンを用いて、前記異なる条件の部分を修正する工程である請求項 13の半 導体装置の製造方法。
[15] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件は、目標温度値である請求項 14の半 導体装置の製造方法。
[16] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件は、温度勾配値である請求項 14の半 導体装置の製造方法。
[17] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件が目標温度値である場合に、前記第 一の温度設定条件における第一の目標温度値を、第二の目標温度値に修正すると ともに前記第二の温度設定条件での第二の目標温度値に対応するよう前記第二の 出力制御パターンの温度勾配を修正する修正工程である請求項 14の半導体装置 の製造方法。
[18] 前記異なる条件のうちの少なくとも 1つの条件が温度勾配値である場合に、前記第 一の温度設定条件における第一の温度勾配値を、第二の温度勾配値に修正する修 正工程である請求項 14の半導体装置の製造方法。
[19] 請求項 1記載の熱処理装置における温度調整方法を用いて処理する半導体装置 の製造方法であって、前記加熱制御部が前記修正された前記第二の出力制御バタ ーンを用いて前記加熱手段を制御しつつ前記処理室内に搬入された基板を処理す る工程とを有する半導体装置の製造方法。
[20] 請求項 2記載の熱処理装置における温度調整方法を用いて処理する半導体装置 の製造方法であって、前記加熱制御部が前記修正された前記第二の出力制御バタ ーンを用いて前記加熱手段を制御しつつ前記処理室内に搬入された基板を処理す る工程とを有する半導体装置の製造方法。
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