特開 2024-137544 温度制御システム、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024137544

(43)【公開日】2024-10-07

(54)【発明の名称】温度制御システム、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20240927BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

C23C16/44 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023049102

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】中西 堅斗

(72)【発明者】

【氏名】山口 英人

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030KA39

4K030KA41

4K030KA45

5F045AA06

5F045AA20

5F045BB00

5F045BB03

5F045DP19

5F045DP28

5F045DQ05

5F045EC02

5F045EJ04

5F045EJ06

5F045EK22

5F045EM10

5F045GB05

5F045GB06

5F045GB15

(57)【要約】

【課題】基板が配置される処理空間内の温度制御性を向上させることができる技術を提供する。
【解決手段】複数のゾーンに各々配置される加熱部と、基板と共に動作可能に構成される第１温度センサと、該第１温度センサ以外の他の温度センサと、前記ゾーン毎に前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方がそれぞれ割り当てられ、前記ゾーン毎に割り当てられた、前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方により検出される温度に基づき、前記加熱部を制御することが可能なように構成される制御部と、を有する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のゾーンに各々配置される加熱部と、基板と共に動作可能に構成される第１温度センサと、該第１温度センサ以外の他の温度センサと、前記ゾーン毎に前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方がそれぞれ割り当てられ、前記ゾーン毎に割り当てられた、前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方により検出される温度に基づき、前記加熱部を制御することが可能なように構成される制御部と、を有する温度制御システム。

【請求項2】

前記他の温度センサは、前記基板を処理する処理空間に設けられる第２温度センサと、前記加熱部の近傍に設けられる第３温度センサを少なくとも含む請求項１記載の温度制御システム。

【請求項3】

前記ゾーン毎に前記第１温度センサ、前記第２温度センサまたは第３温度センサのうちいずれかを割り当てる割当パラメータを記憶する記憶部を有する請求項２記載の温度制御システム。

【請求項4】

前記制御部は、前記割当パラメータにより予め設定されている内容に応じて前記ゾーン毎に、前記第１温度センサと前記第２温度センサと前記第３温度センサのうち少なくとも一方を選択することが可能なよう構成されている請求項３記載の温度制御システム。

【請求項5】

前記制御部は、前記基板が配置される前記処理空間の温度を前記第１温度センサに検知させ、前記基板が配置されない前記処理空間の温度を前記他の温度センサに検知させることが可能なように構成されている請求項２記載の温度制御システム。

【請求項6】

前記第１温度センサは、前記基板と前記基板の間の空間の温度を検知するように構成されている請求項１記載の温度制御システム。

【請求項7】

前記第１温度センサは、前記基板の周縁部の温度を検出するように構成されている請求項６記載の温度制御システム。

【請求項8】

前記基板が配置される前記処理空間において、前記第１温度センサ、前記他の温度センサの各々の測温部の高さが略同一となるように配置されている請求項２記載の温度制御システム。

【請求項9】

前記制御部は、前記第１温度センサの数が前記ゾーンの数より少ないとき、不足しているゾーンに前記他の温度センサにより温度を検出させることが可能なように構成されている請求項１記載の温度制御システム。

【請求項10】

更に、前記基板を保持する保持具を有し、
前記制御部は、前記保持具の前記基板を保持する領域に対向するゾーンでは、前記第1温度センサより温度を検出させ、前記保持具の前記基板を保持しない領域に対向する前記ゾーンでは、前記他の温度センサにより温度を検出させることが可能なように構成されている請求項１記載の温度制御システム。

【請求項11】

更に、前記基板を保持する保持具を有し、
前記制御部は、前記保持具に対向するゾーンでは、前記第1温度センサより温度を検出させ、前記保持具に対向しないゾーンでは、前記他の温度センサにより温度を検出させることが可能なように構成されている請求項１記載の温度制御システム。

【請求項12】

前記第１温度センサは、前記保持具と共に動作するように構成されている請求項１０または請求項１１記載の温度制御システム。

【請求項13】

更に、前記ゾーン毎に前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちいずれかを割り当てる割当パラメータを表示する表示部を有する請求項１記載の温度制御システム。

【請求項14】

前記表示部は、前記第１温度センサの使用の有無を設定可能に表示するように構成されている請求項１３記載の温度制御システム。

【請求項15】

前記表示部は、前記ゾーン毎に前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方を指定することが可能に構成される請求項１３記載の温度制御システム。

【請求項16】

更に、第４温度センサを有する第２加熱部と第５温度センサを有する第３加熱部を有し、
前記制御部は、前記基板が配置される前記処理空間の温度を前記第１温度センサに検知させ、前記基板が配置されない前記処理空間を前記第４温度センサと前記第５温度センサのうち少なくとも一方により温度を検出させることが可能なように構成されている請求項２記載の温度制御システム。

【請求項17】

更に、前記第４温度センサと前記第５温度センサのうちどちらか一方を指定することが可能に構成される表示部を有する請求項１６記載の温度制御システム。

【請求項18】

請求項１記載の温度制御システムにより、前記基板の温度を制御して、前記基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法。

【請求項19】

複数のゾーンに各々配置される加熱部と、
基板と共に動作可能に構成される第１温度センサと、
該第１温度センサ以外の他の温度センサと、
前記ゾーン毎に前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方がそれぞれ割り当てられ、前記ゾーン毎に割り当てられた、前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方により検出される温度に基づき、前記加熱部を制御することが可能なように構成される制御部と、を有する基板処理装置。

【請求項20】

複数のゾーンに各々配置される加熱部と、
基板と共に動作可能に構成される第１温度センサと、
該第１温度センサ以外の他の温度センサと、
制御部と、を備えた基板処理装置で実行されるプログラムであって、
前記ゾーン毎に前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方がそれぞれ割り当てられ、前記ゾーン毎に割り当てられた、前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方により検出される温度に基づき、前記加熱部を制御する手順を前記制御部に実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、温度制御システム、半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ（以後、基板ともいう）上に所定の処理が行われる（例えば特許文献１，２参照）。特に、特許文献１には、ボート（以後、保持具ともいう）に取り付けられる温度センサにより検出される温度を用いて、処理室の温度を制御する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０-０５９７２２号

【特許文献2】特開２００９－０８１４１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、基板が配置される処理空間の温度制御性を向上させることができる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によれば、
複数のゾーンに各々配置される加熱部と、基板と共に動作可能に構成される第１温度センサと、該第１温度センサ以外の他の温度センサと、前記ゾーン毎に前記第１温度センサと前記他の温度センサのうちどちらか一方がそれぞれ割り当てられ、前記ゾーン毎に割り当てられた、前記第１温度センサと前記他の温度センサにより検出される温度に基づき、前記加熱部を制御することが可能なように構成される制御部と、を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、基板が配置される処理空間の温度制御性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は本開示の一実施形態に係る基板処理装置の正面断面図である。

【図2】図２は本開示の一実施形態に係る基板処理装置のボートロード時の状態を示す概略図である。

【図3】図３（ａ）は本開示の一実施形態に係る基板熱電対の配置を説明する平面図である。図３（ｂ）は本開示の一実施形態に係る基板熱電対の配置を説明する側面図である。

【図4】図４は本開示の一実施形態に係る基板処理装置におけるコントローラのハードウェア構成を示す図である。

【図5】図５は本開示の一実施形態に係る基板処理装置における温度コントローラのハードウェア構成を示す図である。

【図6】図６は本開示の一実施形態に係る基板処理装置における温度コントローラの制御ブロック図である。

【図7】図７（ａ）は本開示の一実施形態に係る基板処理装置における温度センサを説明する側面図である。図７（ｂ）は本開示の一実施形態に係る基板処理装置における温度センサを説明する側面図である。

【図8】図８（ａ）は基板熱電対ユニット機能の有効の有無の設定項目および基板熱電対の温度データの割当先の設定項目を含む割当パラメータを説明する図である。図８（ｂ）は基板熱電対の温度データの割当先の構成を説明する図である。

【図9】図９（ａ）はＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンの内部熱電対の代わりにＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンの基板熱電対を割り当てる場合の割り当てパラメータを説明する図である。図９（ｂ）はＵ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンのヒータ熱電対の代わりにＵ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンの基板熱電対を割り当てる場合の割り当てパラメータを説明する図である。図９（ｃ）は、基板熱電対の割り当てがない場合の割り当てパラメータを説明する図である。

【図10】図１０（ａ）は本開示の一実施形態に係る基板処理装置で行われる基板処理シーケンスを説明するための図であり、基板処理シーケンスを示すフローチャートである。図１０（ｂ）は本開示の一実施形態に係る基板処理装置で行われる基板処理シーケンスを説明するための図であり、基板処理シーケンスの各ステップにおける温度を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の一実施形態について説明する。なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間において、実質的に同一の要素には同一の符号を付し、各要素が最初に登場した図面において当該要素の説明を行い、以降の図面では特に必要がない限りその説明を省略する。明細書中に特段の断りが無い限り、各要素は一つに限定されず、複数存在してもよい。

【0009】

図１に示すように、基板処理装置１０は、支持された縦形の反応管（プロセスチューブ）１１を備えており、反応管１１は互いに同心円に配置された外管（アウタチューブ）１２と内管（インナチューブ）１３とから構成されている。外管１２は石英（ＳｉＯ_２）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。内管１３は上下両端が開口した円筒形状に形成されている。内管１３の筒中空部は、基板支持具（基板保持体、保持具）としてのボート３１が搬入される処理室１４を形成しており、内管１３の下端側（開口空間）はボート３１を出し入れするための炉口部１５を構成している。

【0010】

外管１２と内管１３との間の下端部は、略円筒形状に構築された炉口フランジ部としてのマニホールド１６によって気密封止されている。外管１２及び内管１３の交換等のために、マニホールド１６は外管１２及び内管１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。

【0011】

外管１２と内管１３との隙間によって排気路１７が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。図１に示されているように、マニホールド１６の側壁の上部には排気管１８の一端が接続されており、排気管１８は排気路１７の最下端部に通じた状態になっている。排気管１８の他端には圧力コントローラ２１によって制御される排気装置１９が接続されており、排気管１８の途中には圧力センサ２０が接続されている。圧力コントローラ２１は圧力センサ２０からの測定結果に基づいて排気装置１９をフィードバック制御するように構成されている。

【0012】

マニホールド１６には下端開口を閉塞する蓋体（シールキャップ）２５が垂直方向下側から接するようになっている。蓋体２５はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に構築されており、筐体２の移載室（搬送室）３に設備されたボートカバー３７に保護された昇降機構（ボートエレベータ）２６によって垂直方向に昇降されるように構成されている。これにより、ボート３１は、処理室１４と処理室１４に隣接して下方に設けられる移載室３との間を移動することが可能である。昇降機構２６はモータ駆動の送りねじ軸装置及びベローズ等によって構成されており、昇降機構２６のモータ２７は駆動コントローラ２８によって制御されるように構成されている。蓋体２５の中心線上には回転軸３０が配置されて回転自在に支持されている。回転軸３０は駆動コントローラ２８によって制御されるモータ２９により回転駆動されるように構成されている。回転軸３０の上端にはボート３１が垂直に支持されている。本実施形態では、回転軸３０とモータ２９により回転機構を構成する。

【0013】

マニホールド１６の下方に位置する蓋体２５にはガス導入管２２が内管１３の炉口部１５に通じるように配設されている。ガス導入管２２には原料ガス供給装置、反応ガス供給装置及び不活性ガス供給装置（以下、ガス供給装置２３と総称する。）が接続されている。ガス供給装置２３はガス流量コントローラ２４によって制御されるように構成されている。ガス導入管２２から炉口部１５に導入されたガスは、内管１３の処理室１４内を流通して排気路１７を通って排気管１８によって排気される。

【0014】

ボート３１は上下で一対の端板３２，３３と、これらの間に垂直に架設された三本の保持部材としての支柱(柱)３４とを備えており、三本の支柱３４には多数の保持溝３５が長手方向に等間隔に刻まれている。三本の支柱３４において同一の段に刻まれた保持溝３５同士は、互いに対向して開口するようになっている。ボート３１は三本の支柱３４の同一段の保持溝３５間に基板１を挿入されることにより、複数枚の基板１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。また、三本の支柱３４の同一段の保持溝３９間に断熱板１２０を挿入されることにより、複数枚の断熱板１２０を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。

【0015】

つまり、ボート３１は、複数枚の基板１が保持される端板３２から端板３８間の基板処理領域と、複数枚の断熱板１２０が保持される端板３８から端板３３間の断熱板領域とを区別するように構成され、基板処理領域の下方に断熱板領域が配置されるよう構成されている。端板３８と端板３３の間に保持される断熱板１２０により断熱部３６が構成される。

【0016】

回転軸３０はボート３１を蓋体２５の上面から持ち上げた状態に支持するように構成されている。断熱部３６は、炉口部１５に設けられ、炉口部１５を断熱するよう構成されている。また、蓋体２５の下にはボート３１を回転するモータ２９があり、そのモータ２９は中空モータ構造となっており、回転軸３０がモータ２９を貫通している。

【0017】

反応管１１の外側には、加熱部としてのヒータユニット４０が同心円に配置されて、筐体２に支持された状態で設置されている。ヒータユニット４０の近傍には、ヒータ熱電対６５(以後、第３温度センサともいう)が設けられ、温度コントローラ６４はヒータ熱電対６５からの測定結果に基づいてヒータユニット４０をフィードバック制御するように構成されている。これにより、ヒータユニット４０は、ボート３１に保持される基板処理領域内の基板１を加熱するよう構成される。

【0018】

図１に示されているように、ケース４１内に設置される断熱構造体４２の側壁部４３の上端側には天井部としての天井壁部８０が空間７５を閉じるように被せられている。天井壁部８０には空間７５の雰囲気を排気する排気経路の一部としての排気孔８１が環状に形成されており、排気孔８１の上流側端である下端は内側空間７５に通じている。排気孔８１の下流側端は排気ダクト８２に接続されている。そして、空間７５に吹き出した冷却エア９０は排気孔８１及び排気ダクト８２によって排気されるように構成されている。

【0019】

図２に示すように、ヒータユニット４０は縦方向に複数ゾーンに分割制御可能なように、ゾーン毎にヒータが設けられているため、複数のヒータが積み重なって構成されている。ヒータユニット４０は、例えば、Ｕ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬ、Ｌの５つのゾーンに分割されている。そして、それぞれのゾーン毎にヒータの温度を測定するヒータ熱電対６５、内部熱電対６６、基板熱電対２１１が設置されている。図２では、処理基板は「１」と表記し、図示を省略している。

【0020】

外管１２の内側（処理空間）には、内管１３と外管１２との間の温度を測定する、内部熱電対６６(以後、第２温度センサともいう)が設置されている。この内部熱電対６６は１つの石英管の中にゾーン数に応じた数の熱電対が収められている構造となっている。そしてその測温点はゾーンに対向した位置に設けられている。ヒータ熱電対６５と同様に、温度コントローラ６４は、内部熱電対６６からの測定結果に基づいてヒータユニット４０をフィードバック制御するように構成されている。

【0021】

基板１の温度を測定する、第１温度センサとしての基板熱電対２１１は、ボート３１に設けられ、ボート３１が回転し基板１が回転する時に、基板１と共に回転するように構成されている。基板熱電対２１１は、ボート３１が昇降するとき、基板１と共に昇降するよう構成されている。基板熱電対２１１は、基板１の温度を測定する測温部２１１ｂと、測温部２１１ｂを構成する素線を包含するケーブル２１１ｃを含む構成となっている。図２に示すように、測温部２１１ｂはすべてのゾーンに対向した位置に設けられている例が示されている。好ましくは、基板熱電対２１１、内部熱電対６６およびヒータ熱電対６５の各々の測温部の高さが略同一となるように配置される。ヒータ熱電対６５や内部熱電対６６と同様に、温度コントローラ６４は、基板熱電対２１１からの測定結果に基づいてヒータユニット４０をフィードバック制御するように構成されている。

【0022】

なお、第１温度センサ、第２温度センサ、及び、第３温度センサは、温度を電気信号として測定できるものであれば良く、熱電対に限らず、測温抵抗体などの他のセンサでも良い。また、第１温度センサ以外の他の温度センサとしては、第２温度センサと第３温度センサの両方のうちいずれかを示す。

【0023】

回転軸３０にはケーブル２１１ｃを通す孔が貫通しており、ハーメチックシールなどを使って真空シールをしつつ、ケーブル２１１ｃを処理室１４の外側（例えば、回転軸３０の下部）の送信機２２１まで引き出せる構造となっている。ケーブル２１１ｃは、蓋体２５の下の送信機２２１に接続されている。

【0024】

送信機２２１は回転軸３０に固定されており、回転軸３０と共に動く構造になっている。送信機２２１はケーブル２１１ｃを介して入力された基板熱電対２１１からの電気信号(電圧)をデジタル変換し、電波に乗せて無線伝送で送信する。

【0025】

蓋体２５の下の移載室３の筐体２に固定された受信機２２２がある。受信機２２２は送信機２２１が出した信号を受信し、受信したデジタル信号をシリアル通信出力する端子（出力端子）２２２ａ、又は受信したデジタル信号を例えば４－２０ｍＡなどのアナログ信号に変換し出力する端子（出力端子）２２２ｂを有する。このデジタル信号又はアナログ信号の出力信号端子と温度表示器（不図示）又は温度コントローラ６４との間をケーブル２２３で接続し、温度データを温度コントローラ６４に入力する。なお、受信機２２２は、移載室３に設けられているが、この形態に限定されることはない。移載室３の外に配置されていてもよく、基板処理装置１０から離れた位置に配置されていてもよい。

【0026】

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、基板熱電対２１１の測温部２１１ｂは、基板１の周縁（周端より内側）に配置されている。また、図３（ａ）では、基板熱電対２１１の測温部２１１ｂは、支柱３４の近傍に配置されている。ここで「支柱３４の近傍」とは、支柱３４により基板１を保持した状態で、支柱３４と基板１の中心との間の中間位置よりも支柱３４に近い位置に配置されていることを意味する。このように、図３（ａ）および図３（ｂ）によれば、基板熱電対２１１（測温部２１１ｂ）が基板１を処理する空間（基板と基板の間の空間）に配置されている構成となっているので、ヒータ熱電対６５や内部熱電対６６よりも基板１に近い処理空間の温度を測定することができるため、より基板１の温度を正確に測定することができる。なお、ここでは、測温部２１１ｂの配置を明確にするために省略されているが、測温部２１１ｂを処理空間から隔離するために保護管が設けられる。保護管は例えば石英製である。

【0027】

図４に示すように、制御部としての制御用コンピュータであるコントローラ２００は、中心部としてのＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０１及びメモリ２０２などを含むコンピュータ本体２０３と、通信部としての通信ＩＦ（Ｉｎｔｅｒ ｆａｃｅ）２０４と、記憶部としての記憶装置２０５と、表示部（操作部）としての表示・入力装置２０６とを有する。つまり、コントローラ２００は一般的なコンピュータとしての構成部分を含んでいる。

【0028】

ＣＰＵ２０１は、操作部の中枢を構成し、記憶装置２０５に記憶された制御プログラムを実行し、表示部２０６からの指示に従って、記憶装置２０５に記録されているレシピ（例えば、プロセス用レシピ）を実行する。また、一時記憶部としてのメモリ２０２は、ＣＰＵ２０１のワークエリアとして機能する。

【0029】

また、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、記憶装置２０５を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、記憶装置２０５を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、メモリ２０２や記憶装置２０５は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、メモリ２０２単体のみを含む場合、記憶装置２０５単体のみを含む場合、または、それの両方を含む場合がある。

【0030】

通信部としての通信ＩＦ２０４は、圧力コントローラ２１、ガス流量コントローラ２４、駆動コントローラ２８、温度コントローラ６４（これらをまとめてサブコントローラということもある。）と通信経路によって電気的に接続されている。コントローラ２００は、この通信ＩＦ２０４を介してサブコントローラと各部品の動作に関するデータをやり取りすることができる。

【0031】

図５に示すように、温度コントローラ６４は、制御部６４ａと、通信ＩＦ６４ｂと、熱電対入力部６４ｃと、制御出力部６４ｄとを有する。

【0032】

制御部６４ａは、ＣＰＵ及びメモリ等を含む一般的なコンピュータとしてのハードウェア構成を有する。制御部６４ａは、制御プログラムを実行することによって、通信ＩＦ６４ｂ及び熱電対入力部６４ｃにより取得した情報を用いて、後述する温度制御アルゴリズムに従った制御演算を実行し、制御出力部６４ｄへ演算結果を出力する。

【0033】

通信ＩＦ６４ｂは、上位コントローラであるコントローラ２００等と接続するための有線ＩＦを有し、コントローラ２００から目標温度及び制御パラメータ等の情報を受信したり、制御演算結果や温度情報を送信したりする。また、通信ＩＦ６４ｂは、昇降機構２６の駆動コントローラ２８から、ボート位置情報を受信する。また、通信ＩＦ６４ｂは、割り当て情報等を含む表示部２０６で設定された設定情報を受信する。受信したこれらの情報は、メモリに一時的に格納される。なお、この設定情報については後述する。

【0034】

熱電対入力部６４ｃは、ボート３１に固定された送信機２２１と接続するための無線ＩＦである受信機２２２とを有する。また、熱電対入力部６４ｃは、基板熱電対２１１、ヒータ熱電対６５及び内部熱電対６６から温度に相当する電気信号を入力しデジタル信号に変換して、制御部６４ａへ出力する。制御出力部６４ｄは、制御部６４ａから受信した演算結果に基づいて、ヒータユニット４０の温度制御を行うためのヒータ制御信号を出力する。

【0035】

以後の説明では、ヒータ熱電対６５により検出された温度をヒータ温度、ヒータ熱電対６５を使用した温度制御をヒータ温度制御と呼称する。また、基板熱電対２１１により検出された温度を基板温度、基板熱電対２１１を使用した温度制御を基板温度制御と呼称する。また、内部熱電対６６により検出された温度を内部温度、内部熱電対６６を使用した温度制御を内部温度制御と呼称する。

【0036】

次に、図６を用いて、本実施形態における温度コントローラ６４の制御ブロックの一例について説明する。制御ブロックは、ヒータユニット４０のゾーン毎に構成されが、各ゾーンの構成は同じであるため、図６では、まとめて一つで示している。

【0037】

制御ブロックは、補正部６４１、演算部６４２、切替部６４３、及び、演算部６４４の順に接続されるモードと、補正部６４５、切替部６４３、及び、演算部６４４の順に接続されるモードを有する。演算部６４２、演算部６４４、及び、切替部６４３には、ボート位置情報が入力される。

【0038】

温度コントローラ６４は、ボート位置情報に従って、切替部６４３の入力端を選択する。また、温度コントローラ６４は、設定情報に基づいて、ゾーン毎に、内部熱電対６６、基板熱電対２１１のうちいずれか一つを選択可能に構成されている。

【0039】

ボート３１が閉塞位置（処理室１４）に位置する場合、温度コントローラ６４は、設定情報で基板熱電対２１１または内部熱電対６６が設定されているゾーンに関しては、切替部６４３の入力端「Ａ」を選択し、基板温度又は内部温度、及びヒータ温度を被制御量として用いて温度制御する。例えば、温度コントローラ６４は、ＰＩＤ制御を行うように構成されている。

【0040】

ボート３１が閉塞位置以外の位置（例えば、移載室３）に位置する場合、温度コントローラ６４は、切替部６４３の入力端「Ｂ」を選択し、ヒータ温度のみを被制御量として用いて温度制御する。例えば、温度コントローラ６４は、ＰＩＤ制御を行うように構成されている。

【0041】

補正部６４１及び補正部６４５は、処理室１４を同等温度に制御する際の目標温度とヒータ温度及び、基板温度または内部温度等との差分に従って、目標温度を補正する。

【0042】

次に、図８（ａ）、図８（ｂ）を用いて、ヒータ熱電対６５、内部熱電対６６および基板熱電対２１１の設定情報（割り当て情報ともいうことがある）について説明する。例えば、基板熱電対２１１の割り当て情報は、表示部２０６の画面に表示される図８（ａ）(または、図９（ａ）～図９（ｃ）の左側)に示す割当パラメータに入力することにより、設定される。なお、図８（ｂ） (または、図９（ａ）～図９（ｃ）の右側) に示す基板熱電対２１１が割り当てられる各ゾーンの割当先の情報も割当パラメータに含むようにしてもよい。

【0043】

図８（ａ）に示すように、表示部２０６には、基板熱電対ユニット機能の有効（すなわち、基板熱電対２１１の使用の有無)の設定項目（ＢＴＣＵ）および基板熱電対２１１の五つの測温部２１１ｂの温度データの割り当て先の設定項目（ＣＨ割当）が表示される。表示部２０６上で、それらの設定項目（図８（ａ）に示す網掛けされた箇所）に入力（設定）が可能である。設定された割当パラメータは一時的に記憶装置２０５に記憶される。なお、図８（ａ）は、５つの例であるが、６つ以上に拡張することもでき、本実施形態では、５つに限定しているわけではない。例えば、１０つの測温部の温度データにも対応可能である。

【0044】

「ＢＴＣＵ」の設定項目において、「無し」が入力される場合、後述の「ＣＨ割当」の設定項目に入力があっても、基板熱電対２１１は温度制御に使用されない。一方、「Ｔｙｐｅ１」が入力される場合、基板熱電対２１１は温度制御に使用される。

【0045】

「ＣＨ割当」の設定項目は、基板熱電対２１１の五つの測温部２１１ｂの（[ＢＣＨ]欄の１～５）の温度データを図８（ｂ）に示すヒータ熱電対（ＨＴＣ）６５の五つの測温部および内部熱電対（ＣＴＣ）６６の５つの測温部の何れに割り当てるかの指定に使用される。図８（ａ）に示すように、「ＣＨ割当」に「００」が入力される場合、基板熱電対２１１の温度データの割り当ては無い。ここで、「ＣＨ割当」に「０１」～「１０」のうちいずれかが入力(設定)されると、図８（ｂ）に示すヒータ熱電対（ＨＴＣ）６５の「０１」～「０５」および内部熱電対（ＣＴＣ）６６の「０６」～「１０」で示される各ゾーンに対して割り当てられた温度データのうちいずれかが基板熱電対２１１の温度データに割り当てられる。すなわち、図８（ｂ）に示す「０１」～「１０」は基板熱電対２１１の温度データの割り当て先である。また、「ＣＨ割当」に「０１」～「１０」以外の数字が入力されると無効となる。すなわち、「ＣＨ割当」に「００」が入力される場合と同様である。

【0046】

表示部２０６は、図８（ｂ）に示される、ヒータ熱電対６５の各ゾーンに割り当てられた設定情報(「０１」～「０５」)や内部熱電対６６の各ゾーンに割り当てられた設定情報(「０６」～「１０」)を表示するように構成されている。例えば、図８（ａ）に示す割当パラメータと同じ画面に表示させて、割当パラメータに含むように構成してもよい。また、図８(ｂ)に示される設定情報(「０１」～「１０」)を編集できるように構成し、基板熱電対２１１の割当先を設定可能にしてもよい。なお、図８（ｂ）に示すように、ヒータ熱電対６５の「０１」～「０５」は、第１ゾーンから第５ゾーンにそれぞれ対応し、例えば、Ｕ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンに対応する。内部熱電対６６の「０６」～「１０」も同様に第１ゾーンから第５ゾーンにそれぞれ対応し、例えば、Ｕ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンに対応する。

【0047】

図９（ａ）～図９（ｃ）に具体的な設定例を示す。図９（ａ）は、ＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンの内部熱電対６６（「０７」～「０９」）の代わりにＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンの基板熱電対２１１（ＢＣＨ１～ＢＣＨ３）を割り当てる設定例である。この設定により、ＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンの内部熱電対６６の温度データの代わりにＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンの基板熱電対２１１の温度データを使用して温度制御が行われる。言い換えると、割り当てパラメータに従って、対応する内部熱電対６６の検知温度情報に対して、基板熱電対２１１の検知温度情報を上書き（または、切替え）する。上書き後の検知温度（基板熱電対２１１により検出される温度）を使用して温度制御が行われる。このことにより、基板熱電対２１１の測温部が設置されているゾーンは基板熱電対２１１で、そうではないゾーンは内部熱電対６６で温度制御が行われる。

【0048】

図９（ｂ）は、Ｕ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンのヒータ熱電対６５（「０１」～「０５」）の代わりにＵ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンの基板熱電対２１１（ＢＣＨ１～ＢＣＨ５）を割り当てる設定例である。言い換えると、Ｕ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンのヒータ熱電対６５の温度データの代わりにＵ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンの基板熱電対２１１の温度データを使用して温度制御が行われる。言い換えると、割り当てパラメータに従って、対応するヒータ熱電対６５の検知温度情報に対して、基板熱電対２１１の検知温度情報を上書き（または、切替え）する。上書き後の検知温度(基板熱電対２１１により検出される温度)を使用して温度制御が行われる。このことにより、基板熱電対２１１の測温部が全てのゾーンに設置されているので、ヒータ熱電対６５に代わって基板熱電対２１１で温度制御が行われる。

【0049】

図９（ｃ）は、基板熱電対２１１（ＢＣＨ１～ＢＣＨ５）の割り当てがない設定例である。図９（ｃ）に示すように、「ＣＨ割当」に基板熱電対２１１の温度データの割当先が入力されていたとしても、基板熱電対２１１の温度データは温度制御には使用されない。

【0050】

このように、本実施形態では、割当パラメータにより予め設定されている内容に応じてゾーン毎に基板熱電対２１１と、内部熱電対６６と、ヒータ熱電対６５のうち少なくとも一つが任意に選択される。これにより、基板熱電対２１１、内部熱電対６６およびヒータ熱電対６５を組合わせることができるため、基板１の処理空間の温度制御を向上させることができる。

【0051】

本実施形態では、例えば、基板熱電対２１１の測温部の数がゾーンの数より少ないとき、不足しているゾーンに炉内熱電対６６またはヒータ熱電対６５により温度を検出させることが可能である。但し、この場合、図８(ａ)に示す「ＣＨ割当」の設定項目が測温部の数しか表示されない(もしくは、ゾーンの数は表示されるが測温部の数しか設定できないようになっている)。なお、この場合でも、図８(ａ)に示す「ＢＴＣＵ」の設定項目において「無し」が入力される場合、基板熱電対２１１の温度データは使用されないのは、言うまでもない。

【0052】

図７（ａ）に示すように、温度制御領域がＵ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンである場合に、ボート３１の基板処理領域がＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンに位置するとき、ＵおよびＬのゾーンには基板熱電対２１１を配置することはできないという設置空間上の制約がある。この場合、例えば、割当パラメータを図９(ａ)に示すように設定すればよい(但し、図９(ａ)の[ＢＣＨ]欄の４と５は設定不可能([００]固定)となっている)。このように設定することにより、ＣＵ、ＣおよびＣＬのゾーンは基板熱電対２１１により検出される温度に基づいて、ＵおよびＬのゾーンは内部熱電対６６により検出される温度に基づいてヒータユニット４０が制御され得る。

【0053】

図７（ｂ）に示すように、ボート３１の基板処理領域がＵ、ＣＵ、Ｃ、ＣＬおよびＬのゾーンに位置する場合、制作上の制約によってＣＵおよびＣＬのゾーンには基板熱電対２１１を配置することはできないことがある。この場合、例えば、図８(ａ)に示す割当パラメータとしての、「ＢＴＣＵ」の設定項目で「Ｔｙｐｅ１」を選択し、[ＢＣＨ]欄の１～３にそれぞれ相当する「ＣＨ割当」の設定項目で[０６][０８][１０]を入力し、[ＢＣＨ]欄の４と５にそれぞれ相当する「ＣＨ割当」の設定項目で[００]を入力する。このように設定することにより、Ｕ、ＣおよびＬのゾーンは基板熱電対２１１により検出される温度に基づいて、ＣＵおよびＣＬのゾーンは内部熱電対６６により検出される温度に基づいてヒータユニット４０が制御され得る。

【0054】

なお、上述の説明では、表示部２０６に[ＢＣＨ]欄に１～５を表示する(「ＣＨ割当」の設定項目の数をゾーン数(例えば、５ゾーン)に固定する)場合について述べたが、ゾーン数に対して基板熱電対２１１の測温部の数が少ない場合、表示部２０６に「ＣＨ割当」の設定項目の数を測温部の数しか表示させないように構成してもよい。このように、本実施形態によれば、基板熱電対２１１の測温部の数がゾーンの数より少ないとき、不足しているゾーンに内部熱電対６６またはヒータ熱電対６５により温度を検出させることが可能である。これにより、各ゾーンに配置される温度センサを有効利用してヒータユニット４０により温度制御可能である。

【0055】

次に、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を用いて、基板処理装置で行われる基板処理シーケンスの一例について説明する。

【0056】

ステップＳ１０１（待機ステップ）は、処理室１４の温度を待機温度（準備温度）の目標温度Ｔ０に安定される処理である。ステップＳ１０１では基板１はまだ処理室１４に投入されていない。

【0057】

ステップＳ１０２（ボートロードステップ）は、ボート３１に保持された基板１を処理室１４へ投入する処理である。駆動コントローラ２８は、昇降機構２６によってボート３１を上昇させて処理室１４に搬入する。

【0058】

処理室１４への搬入前においてボート３１及び基板１の温度は処理室１４の温度（すなわち、Ｔ０）より低い。また、基板１を処理室１４へ投入した結果、処理室１４外の雰囲気（室温）が処理室１４内に導入される。これらのため、図１０（ｂ）に示すように、処理室１４の温度は一時的にＴ０より低くなる。その後、温度コントローラ６４による制御により処理室１４の温度は若干の時間を経て再びＴ０に安定する。図１０（ｂ）では処理基板を処理室１４へ投入した後、及び、次のステップＳ１０３の目標温度をステップＳ１０１と等しく図示されているが、ステップＳ１０３の要求条件（処理温度）に対応して投入後の目標温度が異なる場合もある。

【0059】

ステップＳ１０３（処理ステップ）は、基板１に所定の処理を施すために処理室１４の温度を処理温度の目標温度Ｔ０で維持して安定させる処理である。温度コントローラ６４は、目標温度Ｔ０に温度センサの測定温度が近づくようにヒータユニット４０を制御する。例えば、温度コントローラ６４は、第１温度センサにより検出される温度が目標温度Ｔ０に近づくようにヒータユニット４０を制御する。本明細書における処理温度とは基板１の温度または処理室１４の温度のことを意味する。

【0060】

ステップＳ１０４（ボートアンロードステップ）は、処理が施された基板１をボート３１と共に処理室１４から引き出す処理である。駆動コントローラ２８は、昇降機構２６によってボート３１を下降させて移載室３に搬出（搬送）する。

【0061】

処理を施すべき未処理の基板１が残っている場合には、処理済基板１をボート３１から退避させ、代わりに未処理の基板１と入れ替えられ、これらステップＳ１０１～Ｓ１０４の一連の処理が繰り返される。

【0062】

ステップＳ１０１～Ｓ１０４は、目標温度に対し、処理室１４の温度が予め定められた微小温度範囲にあり、かつ、予め定められた時間以上その状態が続くといった安定状態を得た後に実施するように構成されている。

【0063】

本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。

【0064】

（ａ）本実施形態によれば、温度制御システム（基板処理装置１０）は、複数のゾーンに各々配置される加熱部（ヒータユニット４０）と、基板１と共に動作しながら基板１の温度を検出する第１温度センサ（基板熱電対２１１）と、第１温度センサ以外の他の温度センサと、第１温度センサと他の温度センサにより検出される温度に基づき、ゾーン毎に加熱部を制御することが可能に構成される制御部（コントローラ２００）と、を有する。これにより、基板１に最も近い温度センサ（第１温度センサ）で温度検出することができるため、基板１が配置される処理空間（処理室１４）の温度制御を向上させることができる。

【0065】

（ｂ）本実施形態によれば、他の温度センサは、基板１を処理する処理空間に設けられる第２温度センサ（内部熱電対６６）と、加熱部近傍に設けられる第３温度センサ（ヒータ熱電対６５）を少なくとも含み、更に、温度制御システム（基板処理装置１０）は、ゾーン毎に、第１温度センサ、第２温度センサまたは第３温度センサのうちいずれかを割り当てる割当パラメータを記憶する記憶部（記憶装置２０５）を有する。これにより、基板に最も近い温度センサ(第１温度センサ)と、それ以外の温度センサ(第２温度センサおよび第３温度センサ)をゾーン毎に任意に割り当てることができる。従い、第１温度センサ、第２温度センサおよび第３温度センサを組合わせることができるため、処理空間の温度制御を向上させることができる。

【0066】

（ｃ）本実施形態によれば、制御部（コントローラ２００）は、割当パラメータにより予め設定されている内容に応じてゾーン毎に第１温度センサと、第２温度センサと、第３温度センサのうち少なくとも一つを任意に選択することが可能なように構成されている。これにより、基板に最も近い温度センサ(第１温度センサ)と、それ以外の温度センサ(第２温度センサおよび第３温度センサ)を組合わせることにより、処理空間の温度制御を向上させることができる。

【0067】

（ｄ）本実施形態によれば、制御部（コントローラ２００）は、基板１が配置される処理空間の温度を第１温度センサに検知させ、基板１が配置されない処理空間を他の温度センサに検知させることが可能なように構成されている。すなわち、基板１が配置されている領域を基板１に最も近い温度センサ(第１温度センサ)により温度を検出させ、それ以外は、基板１が配置されていない領域を他の温度センサにより温度を検出させる。これにより、適材適所で温度センサを用いることができるため、処理空間の温度制御が可能となる。

【0068】

（ｅ）本実施形態によれば、第１温度センサは、基板１近傍(例えば、基板１と基板１の間)の処理空間の温度を検知するように構成されている。具体的には、第１温度センサが、垂直方向（上下方向）において基板１と基板１の間の処理空間に配置され、水平方向において基板１の周縁部に配置されるので、基板１の処理空間の温度を監視することができる。

【0069】

（ｆ）本実施形態によれば、基板１が配置される処理空間において、第１温度センサ、他の温度センサの各々の測温部の高さが略同一となるように配置されている。各温度センサの測温部の高さを同じにするように配置されているため、基板１が配置される処理空間における温度制御性が格段に向上し、高精度な温度制御が可能となる。

【0070】

（ｇ）本実施形態によれば、制御部（コントローラ２００）は、第１温度センサの数がゾーンの数より少ないとき、不足しているゾーンに他の温度センサにより温度を検出させることが可能に構成されている。これにより、ハード上の制約により、ゾーン数より基板熱電対２１１の数が少ない場合でも、不足分を内部熱電対６６またはヒータ熱電対６５で補う形で温度制御することができる。

【0071】

（ｈ）本実施形態によれば、制御部（コントローラ２００）は、保持部に対向するゾーンでは、第1温度センサより温度を検出させ、保持部に対向しないゾーンでは、他の温度センサにより温度を検出させることが可能に構成されている。これにより、保持具に設けられる基板１に最も近い温度センサと、基板１が配置されていない領域の温度を検知する他の温度センサと、を組合わせて温度制御することができ、処理空間の温度制御性が格段に向上する。

【0072】

（ｉ）本実施形態によれば、制御部（コントローラ２００）は、基板１が配置されるＣＵゾーン、ＣゾーンおよびＣＬゾーンを含む複数のゾーンに対向する処理空間の温度を第１温度センサに検知させ、基板が配置されないＵゾーンおよびＬゾーンを含む複数のゾーンに対向する処理空間の温度を他の温度センサにより温度を検出させることが可能に構成されている。すなわち、基板が配置されているゾーンを基板１に最も近い温度センサにより温度を検出させ、基板１が配置されていないゾーンを他の温度センサにより温度を検出させる。これにより、適材適所で温度センサを用いることができるため、処理空間内の温度制御が可能となる。

【0073】

（ｊ）本実施形態によれば、温度制御システムは、ゾーン毎に第１温度センサと他の温度センサのうちどちらか一方を指定することが可能に構成される表示部２０６を有する。これにより、複数のゾーンを有する加熱部毎に、任意に温度センサを選択することができる。これにより、第１温度センサを有する保持具から使用しない保持具への改造、又は、第１温度センサを有する保持具を使用する改造があっても、割当パラメータを設定(変更)するだけでよく、例えば、部品変更(保持具変更)による改造に対してプログラムを変更することなく対応することができる。

【0074】

以上、本開示の実施形態について具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0075】

（他の実施形態）
上述の実施形態では１つの加熱部（第１加熱部）について記載したが、実際には複数の加熱部が存在する場合がある。例えば、第２加熱部（天井ヒータ）と第３加熱部（炉口部ヒータ）を有する場合がある。天井ヒータは、保持具の上側から保持具（ボート）に保持された基板を加熱するヒータであり、炉口部ヒータは、保持具の下側から保持具に保持された基板を加熱するヒータである。これらは、特に保持具に保持された基板の上端部および下端部に配置される基板を加熱補助するために用いられ、サブヒータ（もしくは補助ヒータ）ともいわれる。これらはそれぞれ第１加熱部のＵゾーン、Ｌゾーンの加熱を補助する役目を担う。

【0076】

第２加熱部（天井ヒータ）と第３加熱部（炉口部ヒータ）の近傍には、それぞれ天井ヒータ熱電対（第４温度センサ）と炉口部サブヒータ熱電対（第５温度センサ）が設けられる。これらの指定は、直接ではなく、例えば、Ｕゾーンを第１温度センサ以外の他の温度センサで設定することで、自動的に、天井ヒータで加熱し、天井ヒータ熱電対による温度検出が行われるようにしてもよい。そして、第１温度センサ以外の他の温度センサとしては、第２温度センサ、第３温度センサ、第４温度センサ、第５温度センサのいずれか少なくとも一つのセンサを示す。

【0077】

本実施形態では、表示部２０６の設定画面上で、ゾーン毎に第２加熱部（天井ヒータ）に設けられる天井ヒータ熱電対(第４温度センサ)または第３加熱部（炉口部ヒータ）に設けられる炉口部サブヒータ熱電対(第５温度センサ)を設定するようにしてもよい。例えば、これにより、基板が配置されるゾーンに対して第１温度センサ（基板熱電対２１１）を設定し、基板が配置されない第１ゾーンに対して第４温度センサを設定し、基板が配置されない第５ゾーンに対して第５温度センサを設定することができる。これにより、基板が配置されている領域を第１温度センサ（基板に最も近い温度センサ）により温度を検出させ、基板が配置されていない領域を第１温度センサ以外の前記第４温度センサ（天井ヒータ熱電対）と第５温度センサ（炉口部サブヒータ熱電対）を含む他の温度センサにより温度を検出させることが可能となる。

【0078】

本実施形態によれば、上述の（ａ）～（ｊ）の効果および以下に示す効果のうち、１つ又は複数の効果が得られる。

【0079】

（ｋ）各サブヒータの近傍に設けられる温度センサ（第４温度センサ、第５温度センサ）についても割当パラメータによって設定することができる。よって、設定画面上で割当パラメータを設定することにより、各種温度センサを任意に用いる（組合せする）ことができるため、処理空間の温度制御の精度向上が期待できる。

【0080】

基板処理装置として、半導体製造装置だけでなくＬＣＤ装置のようなガラス基板を処理する装置でも適用できる。また、プロセスは特に限定されずに何でもよい。成膜処理であれば、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、酸化膜、窒化膜、またはその両方を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理等、特に膜種に限定されることはない。更に、成膜以外のアニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理等の処理であっても構わない。

【符号の説明】

【0081】

４０・・・ヒータユニット（加熱部）
２００・・・コントローラ（制御部）
２１１・・・基板熱電対（第１温度センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】