專利名稱：溫度控制方法、溫度控制裝置以及熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及ー種溫度控制方法、記錄有用于執(zhí)行該溫度控制方法的程序的記錄介質(zhì)、溫度控制裝置以及熱處理裝置。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體裝置的過(guò)程中，例如為了對(duì)半導(dǎo)體晶圓等的基板實(shí)施氧化、擴(kuò)散、CVD(Chemical Vapor Deposition :化學(xué)氣相沉積)等處理，使用了各種處理裝置。而且，作為其中一種處理裝置，已知能夠一次對(duì)多個(gè)被處理基板實(shí)施熱處理的立式熱處理裝置。
在熱處理裝置中存在ー種具備處理容器、晶圓舟(boat)、升降機(jī)構(gòu)以及傳送機(jī)構(gòu)的裝置。晶圓舟是在上下方向上以規(guī)定的間隔保持多個(gè)基板并將該多個(gè)基板搬入處理容器和從處理容器搬出的基板保持部。升降機(jī)構(gòu)被設(shè)置于形成在處理容器下方的裝載區(qū)域，在封閉處理容器的開(kāi)ロ的蓋體的上部載置晶圓舟的狀態(tài)下使蓋體上升下降，從而使晶圓舟在處理容器與裝載區(qū)域之間升降。傳送機(jī)構(gòu)在被搬出到裝載區(qū)域的晶圓舟與收容多個(gè)基板的收納容器之間進(jìn)行基板的傳送。另外，作為熱處理裝置，存在如下ー種裝置沿縱向?qū)⑻幚砣萜鞣譃槎鄠€(gè)區(qū)域，將加熱器也分為多個(gè)區(qū)域，并且在各區(qū)域設(shè)置有一個(gè)或者多個(gè)例如由熱電偶構(gòu)成的溫度檢測(cè)元件。例如存在如下ー種熱處理裝置在各區(qū)域且在處理容器的內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)部溫度檢測(cè)元件，而且，在各區(qū)域且在處理容器的外部設(shè)置有外部溫度檢測(cè)元件。

發(fā)明內(nèi)容
_5] 發(fā)明要解決的問(wèn)題然而，在這種熱處理裝置中存在如下問(wèn)題。在由熱處理裝置進(jìn)行的熱處理工序中，當(dāng)某一區(qū)域(単位區(qū)域)的溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，將發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件的檢測(cè)值切換為基于動(dòng)態(tài)模型根據(jù)實(shí)際的采樣測(cè)量值計(jì)算出的計(jì)算值，并進(jìn)行溫度控制。但是，在以往，針對(duì)每個(gè)單位區(qū)域?qū)С鰟?dòng)態(tài)模型，因此沒(méi)有考慮其它單位區(qū)域的溫度對(duì)某ー単位區(qū)域的溫度帶來(lái)的影響，因此不能高精度地計(jì)算發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件的溫度。或者，還可考慮當(dāng)各區(qū)域的內(nèi)部溫度檢測(cè)元件和外部溫度檢測(cè)元件中的某一方的溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)將溫度控制用的溫度檢測(cè)元件從該某一方的溫度檢測(cè)元件切換為另一方的溫度檢測(cè)元件。但是，如果將溫度控制用的溫度檢測(cè)元件從內(nèi)部溫度檢測(cè)元件和外部溫度檢測(cè)元件中的某一方切換為另一方，則擔(dān)心在切換后的時(shí)刻基板的溫度會(huì)發(fā)生變動(dòng)。特別是當(dāng)使基板的溫度上升或者下降時(shí)，如果將溫度控制用的溫度檢測(cè)元件從內(nèi)部溫度檢測(cè)元件和外部溫度檢測(cè)元件中的某一方切換為另一方，則擔(dān)心在切換后的時(shí)刻基板的溫度會(huì)發(fā)生大的變動(dòng)。另外，上述問(wèn)題并不限于沿著上下方向保持基板的情況，在沿任意方向以規(guī)定的間隔保持基板的情況下也存在相同的問(wèn)題。并且，上述問(wèn)題并不限于對(duì)基板進(jìn)行熱處理的情況，在對(duì)除基板以外的各種被加熱物進(jìn)行加熱的情況下也存在相同的問(wèn)題。本公開(kāi)提供一種即使溫度控制用的溫度檢測(cè)元件發(fā)生故障，也能夠使被加熱物的溫度幾乎不發(fā)生變動(dòng)地繼續(xù)進(jìn)行溫度控制的溫度控制方法、溫度控制裝置以及熱處理裝置。用于解決問(wèn)題的方案為了解決上述問(wèn)題本公開(kāi)的特征在于采用以下說(shuō)明的各方式。根據(jù)本公開(kāi)的ー個(gè)實(shí)施例，提供ー種溫度控制方法，根據(jù)由分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值，對(duì)包括分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)發(fā)熱元件的、對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱的加熱部中的上述發(fā)熱元件的發(fā)熱量進(jìn)行控制， 由此控制上述被加熱物的溫度，當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障吋，利用第一估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述被加熱物的溫度，其中，該第一估計(jì)算法是根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。另外，根據(jù)本公開(kāi)的另ー實(shí)施例，提供ー種溫度控制裝置，具有多個(gè)溫度檢測(cè)元件，該多個(gè)溫度檢測(cè)元件分別設(shè)置在互不相同的位置；加熱部，其包括分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)發(fā)熱元件，對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱；以及控制部，其根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值來(lái)對(duì)上述加熱部中的上述發(fā)熱元件的發(fā)熱量進(jìn)行控制，由此控制上述被加熱物的溫度，其中，當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障吋，上述控制部利用第一估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述被加熱物的溫度，其中，該第一估計(jì)算法是根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。另外，根據(jù)本公開(kāi)的另ー實(shí)施例，提供ー種熱處理裝置，對(duì)基板進(jìn)行熱處理，具有處理容器；基板保持部，其在上述處理容器內(nèi)能夠沿著ー個(gè)方向以規(guī)定的間隔保持多個(gè)基板；加熱部，其包括沿著上述ー個(gè)方向分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)發(fā)熱元件，對(duì)被保持在上述處理容器內(nèi)的基板進(jìn)行加熱；多個(gè)溫度檢測(cè)元件，該多個(gè)溫度檢測(cè)元件沿著上述ー個(gè)方向分別設(shè)置在互不相同的位置；以及控制部，其根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值來(lái)控制上述加熱部中的上述發(fā)熱元件的發(fā)熱量，由此控制上述基板的溫度，其中，當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，上述控制部利用第一估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述基板的溫度，其中，該第一估計(jì)算法是根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。


圖I是概要性地示出實(shí)施方式所涉及的熱處理裝置的縱剖視圖。圖2是概要性地示出裝載區(qū)域的立體圖。圖3是概要性地示出晶圓舟的一例的立體圖。圖4是表示熱處理爐的結(jié)構(gòu)的概要的剖視圖。圖5是示意性地表示運(yùn)算處理部的結(jié)構(gòu)的概要的圖。
圖6是減少并簡(jiǎn)化単位區(qū)域的數(shù)量后的熱處理裝置的示意性的剖視圖。圖7是示意性地表示預(yù)測(cè)部的結(jié)構(gòu)的塊狀線圖。圖8是用于說(shuō)明使用了實(shí)施方式所涉及的熱處理裝置的熱處理方法中的各エ序的過(guò)程的流程圖。
具體實(shí)施例方式接著，在參照附圖的同時(shí)說(shuō)明用于實(shí)施本公開(kāi)的方式。首先，對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施方式所涉及的熱處理裝置進(jìn)行說(shuō)明。熱處理裝置10具備后述的立式熱處理爐60，能夠在晶圓舟上沿著縱向以規(guī)定的間隔保持晶圓W并一次收容多個(gè)晶圓W，且對(duì)所收容的晶圓W實(shí)施氧化、擴(kuò)散、減壓CVD等各種熱處理。下面，例如對(duì)適用于如下的熱處理裝置的例子進(jìn)行說(shuō)明，該熱處理裝置通過(guò)對(duì)設(shè)置在后述的處理容器65內(nèi)的基板供給例如由水蒸氣構(gòu)成的處理氣體來(lái)對(duì)基板的表面進(jìn)行氧化處理。 圖I是概要性地示出本實(shí)施方式所涉及的熱處理裝置10的縱剖視圖。圖2是概要性地示出裝載區(qū)域40的立體圖。圖3是概要性地示出晶圓舟44的一例的立體圖。熱處理裝置10具有載置臺(tái)(裝載ロ)20、殼體30以及控制部100。載置臺(tái)(裝載ロ)20被設(shè)置在殼體30的前部(圖I的右側(cè))。殼體30具有裝載區(qū)域(作業(yè)區(qū)域)40和熱處理爐60。裝載區(qū)域40被設(shè)置在殼體30內(nèi)的下方，熱處理爐60被設(shè)置在殼體30內(nèi)且裝載區(qū)域40的上方。另外，在裝載區(qū)域40與熱處理爐60之間設(shè)置有底板31。載置臺(tái)(裝載ロ)20用于將晶圓W搬入殼體30內(nèi)以及從殼體30內(nèi)搬出晶圓W。在載置臺(tái)(裝載ロ)20上載置有收納容器21、22。收納容器21、22是在前表面具備可裝卸的未圖示的蓋的、能夠以規(guī)定的間隔收納多個(gè)例如50個(gè)左右的晶圓W的封閉型收納容器(前端開(kāi)啟式晶圓傳送盒(FOUP :Front Opening Unified Pod))。另外，根據(jù)ー個(gè)實(shí)施方式，也可以在載置臺(tái)20的下方設(shè)置排列裝置(定位器aligner) 23，該排列裝置用于將設(shè)置于通過(guò)后述的傳送機(jī)構(gòu)47被傳送的晶圓W的外周的切ロ部(例如切ロ)朝ー個(gè)方向?qū)R。裝載區(qū)域(作業(yè)區(qū)域)40用于在收納容器21、22與后述的晶圓舟44之間進(jìn)行晶圓W的傳送，將晶圓舟44搬入(裝載)到處理容器65內(nèi)，從處理容器65搬出(卸載)晶圓舟44。在裝載區(qū)域40中設(shè)置有門機(jī)構(gòu)41、遮板機(jī)構(gòu)42、蓋體43、晶圓舟44、底座45a、45b、升降機(jī)構(gòu)46以及傳送機(jī)構(gòu)47。此外，蓋體43和晶圓舟44相當(dāng)于本公開(kāi)中的基板保持部。門機(jī)構(gòu)41用于卸下收納容器21、22的蓋而將收納容器21、22內(nèi)與裝載區(qū)域40內(nèi)連通敞開(kāi)。遮板機(jī)構(gòu)42被設(shè)置在裝載區(qū)域40的上方。遮板機(jī)構(gòu)42被設(shè)置成當(dāng)打開(kāi)蓋體43時(shí)覆蓋(或者堵塞)爐ロ 68a，以抑制或者防止從后述的爐ロ 68a向裝載區(qū)域40放出高溫的爐內(nèi)的熱。蓋體43具有保溫筒48和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)49。保溫筒48被設(shè)置在蓋體43上。保溫筒48用于防止晶圓舟44由于與蓋體43側(cè)進(jìn)行傳熱而被冷卻以對(duì)晶圓舟44進(jìn)行保溫。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)49被安裝在蓋體43的下部。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)49用于使晶圓舟44進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)49的旋轉(zhuǎn)軸被設(shè)置成與蓋體43氣密地貫通，使設(shè)置在蓋體43上的未圖示的旋轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。當(dāng)將晶圓舟44從裝載區(qū)域40搬入處理容器65以及從處理容器65搬出晶圓舟44吋，升降機(jī)構(gòu)46對(duì)蓋體43進(jìn)行升降驅(qū)動(dòng)。然后，當(dāng)通過(guò)升降機(jī)構(gòu)46上升的蓋體43搬入處理容器65內(nèi)時(shí),蓋體43被設(shè)置成與后述的爐ロ 68a相抵接來(lái)封閉爐ロ 68a。而且,被載置在蓋體43上的晶圓舟44能夠在處理容器65內(nèi)以使晶圓W能夠在水平面內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式來(lái)保持該晶圓W。
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此外，熱處理裝置10也可以具有多個(gè)晶圓舟44。以下，在本實(shí)施方式中參照?qǐng)D2說(shuō)明具有兩個(gè)晶圓舟44的例子。在裝載區(qū)域40中設(shè)置有晶圓舟44a、44b。而且，在裝載區(qū)域40中設(shè)置有底座45a、45b和晶圓舟輸送機(jī)構(gòu)45c。底座45a、45b是分別從蓋體43傳送晶圓舟44a、44b的載置臺(tái)。晶圓舟輸送機(jī)構(gòu)45c用于將晶圓舟44a、44b從蓋體43傳送到底座45a、45b。晶圓舟44a、44b例如是石英制的，在該晶圓舟44a、44b上沿上下方向按規(guī)定間隔(間距寬度)以水平狀態(tài)搭載大口徑例如直徑為300mm的晶圓W。關(guān)于晶圓舟44a、44b，例如圖3所示，在頂板50與底板51之間設(shè)置多根例如3根支柱52。在支柱52上設(shè)置有用于保持晶圓W的爪部53。另外，也可以與支柱52 —起適當(dāng)?shù)卦O(shè)置輔助柱54。傳送機(jī)構(gòu)47用于在收納容器21、22與晶圓舟44a、44b之間進(jìn)行晶圓W的傳送。傳送機(jī)構(gòu)47具有底座57、升降臂58以及多個(gè)叉子(傳送板)59。底座57被設(shè)置成能夠升降及旋轉(zhuǎn)。升降臂58被設(shè)置成能夠通過(guò)滾珠絲桿等沿上下方向進(jìn)行移動(dòng)(能夠升降)，底座57能夠進(jìn)行水平旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在升降臂58上。圖4是表示熱處理爐60的結(jié)構(gòu)的概要的剖視圖。例如能夠?qū)崽幚頎t60設(shè)為用于收容多個(gè)被處理基板、例如薄板圓板狀的晶圓W并實(shí)施規(guī)定的熱處理的立式爐。熱處理爐60具備夾套62、加熱器63、空間64以及處理容器65。處理容器65用于收納被保持在晶圓舟44上的晶圓W并進(jìn)行熱處理。處理容器65例如是石英制的，具有縱長(zhǎng)形狀。處理容器65隔著下部的歧管(manifold) 68被底板66支承。另外，經(jīng)由注射器71從歧管68向處理容器65供給處理氣體。注射器71與氣體供給源72相連接。另外，被供給至處理容器65的處理氣體、吹掃氣體(purge gas)經(jīng)由排氣ロ 73向具備能夠進(jìn)行減壓控制的真空泵的排氣系統(tǒng)74流動(dòng)。如上所述，當(dāng)晶圓舟44被搬入處理容器65內(nèi)時(shí)，蓋體43將歧管68下部的爐ロ68a封閉。如上所述，蓋體43被設(shè)置成能夠通過(guò)升降機(jī)構(gòu)46進(jìn)行升降移動(dòng)，在蓋體43的上部載置有保溫筒48，在保溫筒48的上部設(shè)置有晶圓舟44，在該晶圓舟44上沿著上下方向以規(guī)定的間隔安裝多個(gè)晶圓W。以覆蓋處理容器65的周圍的方式設(shè)置夾套62，并且在處理容器65的周圍形成空間64。由于處理容器65具有圓筒形狀，因此夾套62也具有圓筒形狀。夾套62被底板66支承。在夾套62的內(nèi)側(cè)且空間64的外側(cè)也可以設(shè)置例如由玻璃棉(glass wool)構(gòu)成的隔熱材料62a。以覆蓋處理容器65的周圍的方式設(shè)置加熱器63,該加熱器63用于對(duì)處理容器65進(jìn)行加熱，并且對(duì)被保持在晶圓舟44上的晶圓W、即處理容器65內(nèi)的被加熱物進(jìn)行加熱。加熱器63被設(shè)置在夾套62的內(nèi)側(cè)且空間64的外側(cè)。加熱器63例如由碳絲(carbon wire)等發(fā)熱電阻構(gòu)成，能夠?qū)υ诳臻g64的內(nèi)部流動(dòng)的氣體的溫度進(jìn)行控制，并且將處理容器65內(nèi)加熱控制為規(guī)定的溫度、例如50°C 1200°C。加熱器63作為對(duì)處理容器65和晶圓W進(jìn)行加熱的加熱部而發(fā)揮功能。沿著縱向?qū)⒖臻g64和處理容器65內(nèi)的空間分割為多個(gè)單位區(qū)域、例如10個(gè)單位區(qū)域4132、4334、45、46、47、48、49、410。而且，沿著上下方向與單位區(qū)域——對(duì)應(yīng)地將加熱器 63 也分割為 63-1、63-2、63-3、63-4、63-5、63-6、63-7、63-8、63-9、63-10。加熱器63-1 63-10各自例如構(gòu)成為能夠通過(guò)由晶閘管構(gòu)成的加熱器輸出部86與單位區(qū)域Al AlO中的各單位區(qū)域相對(duì)應(yīng)地獨(dú)立地控制輸出。加熱器63-1 63-10相當(dāng)于本公開(kāi)中的發(fā)熱元件。此外，在本實(shí)施方式中，說(shuō)明將空間64和處理容器65內(nèi)的空間沿上下方向分割為10個(gè)單位區(qū)域的例子，但單位區(qū)域的分割數(shù)并不限于10，空間64也可以被分割為除10以外的其它數(shù)量的単位區(qū)域。另外，在本實(shí)施方式中均等地進(jìn)行了分割，但并不限于此，也可 以將溫度變化大的爐ロ 68a附近分割為較細(xì)的區(qū)域。另外，也可以沿著縱向在各不相同的位置處設(shè)置加熱器63。因而，也可以不與単位區(qū)域Al AlO中的各単位區(qū)域一一對(duì)應(yīng)地設(shè)置加熱器63。在空間64中設(shè)置有用于與單位區(qū)域Al AlO中的各単位區(qū)域相對(duì)應(yīng)地檢測(cè)溫度的加熱器溫度傳感器Aol AolO。另外，在處理容器65內(nèi)的空間中也設(shè)置有用于與單位區(qū)域Al AlO中的各單位區(qū)域相對(duì)應(yīng)地檢測(cè)溫度的處理容器內(nèi)溫度傳感器Ail AilO。加熱器溫度傳感器Aol AolO和處理容器內(nèi)溫度傳感器Ail AilO對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，以檢測(cè)沿縱向的溫度分布。來(lái)自加熱器溫度傳感器Aol AolO的檢測(cè)信號(hào)和來(lái)自處理容器內(nèi)溫度傳感器Ail AilO的檢測(cè)信號(hào)分別經(jīng)由線81、82被導(dǎo)入控制部100。在被導(dǎo)入了檢測(cè)信號(hào)的控制部100中，計(jì)算加熱器輸出部86的設(shè)定值，并將計(jì)算得到的設(shè)定值輸入到加熱器輸出部86。然后，被輸入了設(shè)定值的加熱器輸出部86將所輸入的設(shè)定值經(jīng)由加熱器輸出線87和加熱器端子88輸出到加熱器63-1 63-10中的各加熱器。例如通過(guò)PID控制來(lái)計(jì)算加熱器輸出部86的設(shè)定值，由此控制部100控制加熱器輸出部86向加熱器63-1 63-10中的各加熱器的輸出、即加熱器63-1 63-10各自的發(fā)熱量。此外，關(guān)于控制部100對(duì)于加熱器輸出部86的設(shè)定值的計(jì)算方法、即溫度控制方法，使用圖5和圖6稍后說(shuō)明。此外，為了對(duì)處理容器65內(nèi)的沿縱向的溫度分布進(jìn)行檢測(cè)，可以將加熱器溫度傳感器Ao和處理容器內(nèi)溫度傳感器Ai沿著縱向設(shè)置在互不相同的位置處。因而，加熱器溫度傳感器Ao和處理容器內(nèi)溫度傳感器Ai也可以不與単位區(qū)域Al AlO中的各単位區(qū)域
一一對(duì)應(yīng)地進(jìn)行設(shè)置。另外，如圖4所示，也可以設(shè)置與晶圓W —起裝載或卸載的可動(dòng)溫度傳感器ApI AplO，可以將來(lái)自可動(dòng)溫度傳感器Apl AplO的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)由線83導(dǎo)入控制部100。另外,熱處理爐60也可以具備用于冷卻處理容器65的冷卻機(jī)構(gòu)90。例如能夠設(shè)為冷卻機(jī)構(gòu)90具有鼓風(fēng)機(jī)(bloWer)91、送風(fēng)管92以及排氣管94。鼓風(fēng)機(jī)(blower)91用于將例如由空氣構(gòu)成的冷卻氣體吹向設(shè)置有加熱器63的空間64內(nèi)來(lái)冷卻處理容器65。送風(fēng)管92用于將來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)91的冷卻氣體輸送到加熱器63。送風(fēng)管92與噴出孔92a-l 92a-10分別連接。S卩，冷卻氣體經(jīng)由各噴出孔92a_l 92a-10被供給到空間64。在圖4所示的例子中，沿著縱向設(shè)置噴出孔92a_l 92a_10。排氣管94用于排出空間64內(nèi)的空氣。在空間64中設(shè)置有用于從空間64排出冷卻氣體的排氣ロ 94a，排氣管94的一端與排氣ロ 94a相連接。另外，如圖4所示，也可以在排氣管94的中間位置設(shè)置熱交換器95，并且將排氣管94的另一端與鼓風(fēng)機(jī)91的抽吸側(cè)相連接。而且，也可以使由排氣管94排出的冷卻氣體不排出到エ廠排氣系統(tǒng)，而是在利用熱交換器95進(jìn)行熱交換之后返回到鼓風(fēng)機(jī)91，以進(jìn)行循環(huán)利用。另外，在這種情況下，也可以經(jīng)由未圖示的空氣過(guò)濾器進(jìn)行循環(huán)?；蛘?，也可以將從空間64排出的冷卻氣體從排氣管94經(jīng)由熱交換器95排出到エ廠排氣系統(tǒng)。另外，鼓風(fēng)機(jī)(blower)91也可以構(gòu)成為能夠根據(jù)來(lái)自控制部100的輸出信號(hào)對(duì)從例如由逆變器構(gòu)成的電カ供給部91a供給的電力進(jìn)行控制，由此控制鼓風(fēng)機(jī)91的風(fēng)量。 控制部100例如具有運(yùn)算處理部IOOa以及未圖示的運(yùn)算處理部、存儲(chǔ)部及顯示部。運(yùn)算處理部IOOa例如是具有CPU (Central Processing Unit:中央處理單元)的計(jì)算機(jī)。存儲(chǔ)部是記錄用于使運(yùn)算處理部IOOa執(zhí)行各種處理的程序的、例如由硬盤構(gòu)成的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。顯示部例如由計(jì)算機(jī)的畫面構(gòu)成。運(yùn)算處理部IOOa讀取被記錄在存儲(chǔ)部中的程序，按照該程序向構(gòu)成熱處理裝置的各部發(fā)送控制信號(hào)，來(lái)執(zhí)行如后述那樣的熱處理。而且，在控制部100中嵌入有用于對(duì)供給至加熱器63的電カ進(jìn)行控制的程序(時(shí)序(sequence))，使得處理容器65內(nèi)的作為被加熱物的晶圓W的溫度高效地收斂為設(shè)定溫度(規(guī)定溫度)。在本實(shí)施方式中，控制部100估計(jì)多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制晶圓W的溫度。而且，當(dāng)所有溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)正常時(shí)的卡爾曼濾波器(Kalman filter)來(lái)預(yù)測(cè)多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，當(dāng)一部分溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，通過(guò)異常時(shí)的卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。正常時(shí)的卡爾曼濾波器是在所有溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)根據(jù)由多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值來(lái)準(zhǔn)備的。異常時(shí)的卡爾曼濾波器是在某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)根據(jù)由除了上述某個(gè)溫度檢測(cè)元件以外的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值來(lái)準(zhǔn)備的。接著，對(duì)運(yùn)算處理部IOOa的結(jié)構(gòu)和本實(shí)施方式所涉及的溫度控制方法的詳細(xì)內(nèi)容進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式所涉及的溫度控制方法中，在對(duì)作為控制對(duì)象的狀態(tài)變量的溫度進(jìn)行反饋控制的情況下，當(dāng)無(wú)法檢測(cè)一部分溫度時(shí)，例如通過(guò)使用了卡爾曼濾波器的估計(jì)算法來(lái)恢復(fù)無(wú)法檢測(cè)的溫度的估計(jì)值。此外，下面，以加熱器溫度傳感器Ao和處理容器內(nèi)溫度傳感器Ai為代表，說(shuō)明當(dāng)處理容器內(nèi)溫度傳感器Ai中的某個(gè)溫度傳感器發(fā)生故障時(shí)從正常時(shí)的卡爾曼濾波器切換為異常時(shí)的卡爾曼濾波器的例子。另外，為了便于說(shuō)明，對(duì)將單位區(qū)域分為Al A5五個(gè)區(qū)域的情況進(jìn)行說(shuō)明。即，對(duì)設(shè)置有Ail Ai5這五個(gè)處理容器內(nèi)溫度傳感器并設(shè)置63-1 63-5這五個(gè)加熱器的例子進(jìn)行說(shuō)明。
圖5是示意性地表示運(yùn)算處理部IOOa的結(jié)構(gòu)的概要的圖。如圖5所示，運(yùn)算處理部IOOa具有故障檢測(cè)部101、預(yù)測(cè)部102以及運(yùn)算部103。故障檢測(cè)部101不是通過(guò)將處理容器內(nèi)溫度傳感器Ail Ai5與運(yùn)算處理部IOOa的預(yù)測(cè)部102相連接的線82，而是通過(guò)未圖示的線與處理容器內(nèi)溫度傳感器Ail Ai5相連接。而且，故障檢測(cè)部101例如通過(guò)電方法來(lái)檢測(cè)處理容器內(nèi)溫度傳感器Ail Ai5中的某個(gè)溫度傳感器是否斷線。
運(yùn)算部103根據(jù)由預(yù)測(cè)部102預(yù)測(cè)出的預(yù)測(cè)值運(yùn)算向加熱器63輸出的輸出值。預(yù)測(cè)部102通過(guò)卡爾曼濾波器對(duì)Ail Ai5這五個(gè)處理容器內(nèi)溫度傳感器的溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)。接著，說(shuō)明準(zhǔn)備卡爾曼濾波器的方法和預(yù)測(cè)部20通過(guò)所準(zhǔn)備的卡爾曼濾波器對(duì)某個(gè)處理容器內(nèi)溫度傳感器Ail Ai5的溫度進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法。首先，說(shuō)明準(zhǔn)備在所有處理容器內(nèi)溫度傳感器均未發(fā)生故障時(shí)使用的正常時(shí)的卡爾曼濾波器的方法。此外，正常時(shí)的卡爾曼濾波器相當(dāng)于本公開(kāi)中的第二卡爾曼濾波器。作為估計(jì)對(duì)象的線性系統(tǒng)如下述式(I)所示設(shè)為[數(shù)I]x(k+l) =Ax(k)+Bu(k)y (k) = Cx (k)(I)在式⑴中，X是n行Xl列的狀態(tài)向量，u是r行X I列的輸入向量，y是m行Xl列的輸出向量，A是n行Xn列的狀態(tài)矩陣，B是n行X r列的輸入矩陣，C是m行Xn列的輸出矩陣。在此，將y中可觀測(cè)的變量設(shè)為％，如下述式(2)所示設(shè)為[數(shù)2] X (k+1) = Ax (k) +Bu (k) +w (k)y0 (k) = C0Cx (k) +V0 (k)⑵在式⑵中，y(lio行Xl列的觀測(cè)向量，Ctl是0行Xm列的觀測(cè)值選擇矩陣。W、V0是平均值為0的高斯白噪聲向量，w是n行X I列的過(guò)程噪聲向量，Vtl是O行X I列的觀測(cè)噪聲向量。而且，假設(shè)w、Vtl的協(xié)方差矩陣Rtl如下述式(3)和下述式(4)所示為[數(shù)3]則(I)}*= ^ m \s, X0 > Q(3)[數(shù)4]E{w(k)xT(I)} = 0, E{v0(k)xT(l)} = 0, k ^ I(4)(E{}表示預(yù)期值。)。在式(3)和式⑷中，Rtl是O行Xo列的向量。于是，狀態(tài)估計(jì)問(wèn)題是求出時(shí)刻k+h的狀態(tài)x(k+h)的最小方差估計(jì)值，即，設(shè)計(jì)如下的濾波器提供使如下述式(5)所示的評(píng)價(jià)函數(shù)為最小的下述式(6)。[數(shù)5]J = ++(5)[數(shù) 6]
Ht+h)m而且，如下述式(7)所示，將估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣定義為[數(shù)7]PiJc 幻=￡,j[_v(々)......k)][x{k) ...i(ん⑷廠|、P(k + V\k) =+1)—+I I k)][x(k +1 ト x(k+ll k)}T]在式(7)中，P是n行Xn列的估計(jì)誤差的協(xié)方差矩陣。另外，(k|k)是表示時(shí)間和觀測(cè)的更新的參數(shù)。于是，接收控制輸入的情況下的卡爾曼濾波器為如下述式(8)至下述式(12)所 /Jn o[數(shù)8]濾波方程式(時(shí)間更新)+11*) = Ax(k I Jfc)+Bu(k)m(觀測(cè)更新)羞(I)協(xié)方差方程式(時(shí)間更新)P(k+11 k) = AP (k I k) AT+Q(10)(觀測(cè)更新)P(k|k)= P(k|k-l)-K(k)C0CP(k|k_l) (11)卡爾曼濾波器
J^(*) = F(lII: l)CrCj[c0CP(*| l: l)CrCj + 馬CU)在式⑶至式(12)中，(；是0行Xm列的觀測(cè)值選擇矩陣，Q是n行Xn列的過(guò)程噪聲的協(xié)方差矩陣，K是n行Xo列的卡爾曼増益。當(dāng)將濾波方程式的觀測(cè)更新的式(式(9))代入濾波方程式的時(shí)間更新的式(式
(8))時(shí)，如下述式(13)所示為[數(shù)9]i(jt + l)= A)+K(k^0(t)"C0Cx(k)] }+Bu(k)(觸，如下述式(14)所示，能夠?qū)憺閇數(shù)10]x(k+l)= Ax(k)+Bu(k)+AM(k^0(k) - CQCx(k)](14)在協(xié)方差矩陣為定常(定常)的情況下，卡爾曼增益K如下述式(15)所示定常化為[數(shù)11]M = PCtCt0 [coCPCTCl +10]^1(15)在式(15)中，Rtl是O行Xo列的觀測(cè)噪聲的協(xié)方差矩陣。另外，當(dāng)將協(xié)方差方程式的觀測(cè)更新的式(式(11))代入?yún)f(xié)方差方程式的時(shí)間更新的式(式(10))時(shí)，如下述式(16)所示為[數(shù)12]
權(quán)利要求
1.一種溫度控制方法，根據(jù)由分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值，對(duì)包括分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)發(fā)熱元件的、對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱的加熱部中的上述發(fā)熱元件的發(fā)熱量進(jìn)行控制，由此控制上述被加熱物的溫度， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，利用第一估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述被加熱物的溫度，其中，該第一估計(jì)算法是根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度控制方法，其特征在于， 上述第一估計(jì)算法是利用第一卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度控制方法，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值和分別與上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的上述多個(gè)發(fā)熱元件各自的發(fā)熱量來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度控制方法，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的除了所選擇的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值，預(yù)先準(zhǔn)備上述第一卡爾曼濾波器，當(dāng)上述所選擇的溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，利用已準(zhǔn)備的上述第一卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的溫度控制方法，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，利用第二估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述被加熱物的溫度，其中，該第二估計(jì)算法是根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溫度控制方法，其特征在于， 上述第二估計(jì)算法是利用第二卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溫度控制方法，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值和分別與上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的上述多個(gè)發(fā)熱元件各自的發(fā)熱量來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
8.一種溫度控制裝置，具有 多個(gè)溫度檢測(cè)元件，該多個(gè)溫度檢測(cè)元件分別設(shè)置在互不相同的位置； 加熱部，其包括分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)發(fā)熱元件，對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱；以及 控制部，其根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值來(lái)對(duì)上述加熱部中的上述發(fā)熱元件的發(fā)熱量進(jìn)行控制，由此控制上述被加熱物的溫度， 其中，當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，上述控制部利用第一估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述被加熱物的溫度，其中，該第一估計(jì)算法是根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度控制裝置，其特征在于， 上述第一估計(jì)算法是利用第一卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的溫度控制裝置，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值和分別與上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的上述多個(gè)發(fā)熱元件各自的發(fā)熱量來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溫度控制裝置，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，利用第二估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述被加熱物的溫度，其中，該第二估計(jì)算法是根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的溫度控制裝置，其特征在于， 上述第二估計(jì)算法是利用第二卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的溫度控制裝置，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值和分別與上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的上述多個(gè)發(fā)熱元件各自的發(fā)熱量來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
14.一種熱處理裝置，對(duì)基板進(jìn)行熱處理，具有 處理容器； 基板保持部，其在上述處理容器內(nèi)能夠沿著一個(gè)方向以規(guī)定的間隔保持多個(gè)基板； 加熱部，其包括沿著上述一個(gè)方向分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)發(fā)熱元件，對(duì)被保持在上述處理容器內(nèi)的基板進(jìn)行加熱； 多個(gè)溫度檢測(cè)元件，該多個(gè)溫度檢測(cè)元件沿著上述一個(gè)方向分別設(shè)置在互不相同的位置；以及 控制部，其根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值來(lái)控制上述加熱部中的上述發(fā)熱元件的發(fā)熱量，由此控制上述基板的溫度， 其中，當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，上述控制部利用第一估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述基板的溫度，其中，該第一估計(jì)算法是根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱處理裝置，其特征在于， 上述第一估計(jì)算法是利用第一卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱處理裝置，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，上述控制部根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件以外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值和分別與上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的上述多個(gè)發(fā)熱元件各自的發(fā)熱量來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的熱處理裝置，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，上述控制部利用第二估計(jì)算法來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述基板的溫度，其中，該第二估計(jì)算法是根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱處理裝置，其特征在于， 上述第二估計(jì)算法是利用第二卡爾曼濾波器來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的算法。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱處理裝置，其特征在于， 當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件均未發(fā)生故障時(shí)，上述控制部根據(jù)由上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值和分別與上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的各溫度檢測(cè)元件相對(duì)應(yīng)地設(shè)置的上述多個(gè)發(fā)熱元件各自的發(fā)熱量來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度。
全文摘要
提供一種溫度控制方法、溫度控制裝置以及熱處理裝置，根據(jù)由分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)溫度檢測(cè)元件檢測(cè)溫度而得到的檢測(cè)值，對(duì)包括分別設(shè)置在互不相同的位置的多個(gè)發(fā)熱元件的、對(duì)被加熱物進(jìn)行加熱的加熱部中的上述發(fā)熱元件的發(fā)熱量進(jìn)行控制，由此控制上述被加熱物的溫度，當(dāng)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件中的某個(gè)溫度檢測(cè)元件發(fā)生了故障時(shí)，利用根據(jù)由除了發(fā)生故障的溫度檢測(cè)元件之外的溫度檢測(cè)元件檢測(cè)出的檢測(cè)值估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度的第一估計(jì)算法，來(lái)估計(jì)上述多個(gè)溫度檢測(cè)元件各自的溫度，根據(jù)估計(jì)出的估計(jì)值來(lái)控制上述被加熱物的溫度。
文檔編號(hào)H01L21/67GK102956524SQ20121028546
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者吉井弘治, 山口達(dá)也, 王文凌, 齋藤孝規(guī) 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社