半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法
【課題】半導体製造においては、加熱炉内の温度条件が極めて重要であるが、加熱炉内の温度が所望プロファイルではない場合、これに対処する手段が何ら講じられていなかった。この発明の課題は、前記課題を解決する装置の提供にある。
【解決手段】加熱部５を備えた加熱炉内にウェハ７を収納し、加熱炉内を所定の温度に加熱してウェハ７に処理を施す半導体製造装置において、加熱炉内の温度を任意の時点でその実測温度に維持することのできる手段を備えた半導体製造装置。
【解決手段】加熱部５を備えた加熱炉内にウェハ７を収納し、加熱炉内を所定の温度に加熱してウェハ７に処理を施す半導体製造装置において、加熱炉内の温度を任意の時点でその実測温度に維持することのできる手段を備えた半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱炉を備えたＣＶＤ装置等の半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法に関し、とくに加熱炉の温度制御の可能な半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＶＤ装置等の半導体製造装置にあっては、加熱炉にシリコンウェハ等の基板を収容し、加熱炉内を所定の温度に加熱しつつ反応ガスを供給して、基板上に薄膜を形成する。半導体製造においては、加熱炉内の温度条件が極めて重要であり、この温度制御の精度が品質に大きく影響する。しかしながら従来は、加熱炉内の温度が所望の温度プロファイルではない場合に、これに対処する手段が何ら講じられていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明の目的は、（Ａ）オペレータが誤った温度設定をおこなった後に、オペレータがその状態に気づいた時、一旦その状態に温度を保持させる機構を有する半導体製造装置の提供にある。なお、以下の記述において、半導体製造装置の加熱炉の温度を任意の時点でその実測温度に維持することを、「実測温度ＨＯＬＤ」という。
【０００４】
また別の目的は、（Ｂ）オペレータが、温度実測値の異常に気づいた時、その状態を保持させるのに使用できる半導体製造装置の提供にある。
また別の目的は、（Ｃ）温度過渡状態において、ある時点における温度実測値を温度設定値に設定することにより、過渡温度特性の調査を可能にすることのできる半導体製造装置の提供にある。
また別の目的は、（Ｄ）レシピ設定中に、温度を保持する温度イベントを設定できる半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は、次の構成によって達成
することができる。
すなわちこの発明は、加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置であって、温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と前記実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行う温度調節器を備えたことを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【０００６】
またこの発明は、前記の半導体製造装置であって、レシピのイベント制御によって、或いはマニュアル操作によって、或いは実測温度ＨＯＬＤキー押下によって温度設定値が指定されると、前記温度調節器に温度ＰＩＤテーブルをダウンロードするコントローラを更に有し、前記温度調節器は、前記コントローラからダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの中の指定された温度ＰＩＤテーブル内のＰＩＤ定数を使用して、前記加熱炉内の温度制御をすることを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【０００７】
またこの発明は、前記の半導体製造装置における表示方法であって、前記実測温度ＨＯＬＤキーは、アラーム状態が表示されるシステム状態エリアに配置される半導体製造装置における表示方法を提供するものである。
またこの発明は、加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置における異常処理方法であって、温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行うことを特徴とする半導体製造装置における異常処理方法を提供するものである。
【０００８】
（Ａ）の目的を達成する利点について説明する。
オペレータが誤った温度設定を行った後に、それに気付いて、例えば、元の温度設定値に実測温度を回復させようとした時に、操作に手間取って時間を取られることが想定される。その場合、操作に手間取って時間を取られている間も、誤った温度設定値で加熱炉内は温度制御されているわけで、例えば、＋５０℃、−５０℃の温度上昇や、温度降下を引き起こしてしまい、その後元の温度設定値に実測温度を回復させようとした時に、例えば、３０分〜６０分もの無駄な時間を浪費してしまう。オペレータが誤った温度設定を行ったと気付いた時点で一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、無駄な温度上昇や、温度降下を防止する事ができる。
【０００９】
（Ｂ）の目的を達成する利点について説明する。
何らかの要因により、温度実測値がオペレータの意図しない状態であった時、その時点で一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、原因の追求に役立てることができるし、また、安全上も有効に働くことになる。例えば、半導体製造装置部品に異常があって、設定温度になっていない場合には、実測温度ＨＯＬＤすることはできない。このような場合には、加熱炉内の温度グラフを観察して、半導体製造装置部品の異常を確かめることができる。これとは別に、実測温度ＨＯＬＤがなされている場合には、オペレータの操作ミスか、あるいはソフトバグの可能性が考えられる。
【００１０】
（Ｃ）の目的を達成する利点について説明する。
例えば、ウェハのボートＵＰ時間（冷ウェハ挿入時間）が２０分要する場合、一定の時間経過後に、一旦実測温度ＨＯＬＤすれば、加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性を観察できるようになる。得られた温度特性をもとに、より良い温度制御アルゴリズムを開発することができる。図２１は、加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性の一例を説明するための図である。図２１によれば、加熱炉内の温度が８００℃に上昇し、ボートＵＰすると、約１００℃の温度降下が生じ、加熱炉内は７００℃となる。そしてボートＵＰ後、一定時間経過後に実測温度ＨＯＬＤした場合に（ＨＯＬＤ１〜ＨＯＬＤ５）、温度のオーバーシュート量と、整定時間（ボートＵＰ完了から温度安定するまでの時間）との関係を把握することができ、加熱炉の温度特性を観察することができる。なお、図２１に示したように、ボートＵＰ後にＨＯＬＤ１〜ＨＯＬＤ５を行っても、ある程度の温度降下は避けられず、図２１では加熱炉内がいずれも７００℃まで温度降下している。
【００１１】
（Ｄ）の目的を達成する利点について説明する。
レシピ設定中に、一旦実測温度ＨＯＬＤできるイベント設定が行えれば、例えば、アラーム機能と組み合わせて、オペレータが期待しない温度実測値になった時に、一旦実測温度ＨＯＬＤし、アラームブザーを鳴らすことができる。これとは別の利点として、ボートＵＰにおける温度リカバリー時に、例えば、ボートＵＰ開始後、５分後に温度実測値ＨＯＬＤを１分間実行し、温度ランピングを、元の温度（例えば、８００℃）まで昇温速度例えば５℃／分のように設定することにより、温度設定するまでの時間を短縮することもできる。
【００１２】
図２２は、ボートＵＰ時の温度過渡期における実測温度ＨＯＬＤの効果を説明するための図である。図２２によれば、曲線４６は、この発明の装置の一例であり、加熱炉内が８００℃に達してからボートＵＰ開始すると、５分間温度降下し、その後１分間実測温度ＨＯＬＤし、昇温速度５℃／分に設定し８００℃まで加熱炉内の温度を回復させる。この発明の装置に一例によれば、曲線４６に示したように迅速に加熱炉内の温度が８００℃に回復している。
【００１３】
これに対し、実測温度ＨＯＬＤや昇温動作を全く行わない曲線４７では、整定時間、すなわちボートＵＰ完了から温度安定するまでの時間が長く、しかも温度の変化の度合いも大きい。また、実測温度ＨＯＬＤを行わず、ボートＵＰ開始５分後に昇温速度５℃／分に設定した場合（曲線４８）は、曲線４７より優れた整定時間を示しているものの、この発明の装置のそれよりも劣っている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を所定の温度に加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置において、前記加熱炉内の温度を任意の時点でその実測温度に維持（実測温度ＨＯＬＤ）することのできる手段を備えているので、オペレータが誤った温度設定を行った場合でも、無駄な温度上昇や、温度降下を防止する事ができる。
【００１５】
さらにこの発明によれば、前記の半導体製造装置においてオペレータの指示により実測温度ＨＯＬＤが可能であるので、何らかの要因により、温度実測値がオペレータの意図しない状態であった時、その原因の追求が容易であり、また、歩留まりの向上にも役立つ。さらに加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性を観察できるようになり、得られた温度特性をもとに、より良い温度制御アルゴリズムを開発することができる。
【００１６】
この発明によれば、前記の半導体製造装置において、実測温度の維持が、レシピ中のイベントに設定可能とされているので、例えば、アラーム機能と組み合わせて、オペレータが期待しない温度実測値になった時に、一旦実測温度ＨＯＬＤし、アラームブザーを鳴らすことができ、さらに、ボートＵＰによる温度降下を迅速に回復することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態における半導体製造装置を示す全体構成図である。
【図２】温度調節器の詳細を示すブロック図である。
【図３】上位コントローラの詳細を示すブロック図である。
【図４】オペレータが期待するランプダウン温度履歴を示す図である。
【図５】オペレータが期待しなかった温度履歴を示す図である。
【図６】オペレータが誤設定に気付いて、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。
【図７】オペレータが誤設定に気付いて、ＨＯＬＤ設定後、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。
【図８】オペレータが異常温度状態に気付いて、実測温度ＨＯＬＤしたときの温度実測値を示す図である。
【図９】実測温度ＨＯＬＤの設定による、温度特性の調査の結果を示す図である。
【図１０】レシピ中のアラームイベントとしてのＨＯＬＤ設定を説明するための図である。
【図１１】実測温度ＨＯＬＤ機能使用時の関連図である。
【図１２】上位コントローラのオペレータ画面を示す図である。
【図１３】上位コントローラのオペレータ画面を示す別の図である。
【図１４】上位コントローラのイベント切り替え監視処理フローチャートである。
【図１５】上位コントローラの温度アラーム監視処理フローチャートである。
【図１６】上位コントローラの温度実測値ＨＯＬＤ処理フローチャートである。
【図１７】温度調節器の電文受信割り込みフローチャートである。
【図１８】温度調節器のメインフ処理ローチャートである。
【図１９】上位コントローラの電文受信割り込みフローチャートである。
【図２０】上位コントローラのメイン処理フローチャートである。
【図２１】加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性の一例を説明するための図である。
【図２２】ボートＵＰ時の温度過渡期における実測温度ＨＯＬＤの効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は実施の形態における半導体製造装置を示す全体構成図である。
図１において、加熱部（ヒータ）５内には、筒状の反応管８が立設され、この反応管８内に加熱物保持部であるボート６が複数の加熱物であるウェハ７を搭載して挿入されている。
【００１９】
ヒータ５の外周側壁には、ヒータ５内を上部よりＵゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーンの４ゾーンに分けて各ゾーンを加熱する発熱部１１、１２、１３、１４が設けられ、また、各発熱部に対向する加熱部５の外周側壁には、各ゾーンの温度を検出するＵゾーンの温度検出熱電対１、ＣＵゾーンの温度検出熱電対２、ＣＬゾーンの温度検出熱電対３、Ｌゾーンの温度検出熱電対４が設けられている。ボート６は、その下部にキャップ９が設けられ、このキャップ端部がエレベータ１０に支持されている。
【００２０】
発熱部１１、１２、１３、１４には、それぞれ電力ケーブル１５、１６、１７、１８が図示しない電源よりブレーカ２３を介して接続されている。各電力ケーブル１５、１６、１７、１８には、それぞれ電力制御用のサイリスタ１９、２０、２１、２２が設けられている。これらサイリスタ１９〜２２は温度調節器２５の出力側に接続されている。温度調節器２５の入力側には熱電対１〜４の出力部が接続されている。また、温度調節器２５は上位コントローラ２６に接続されている。
【００２１】
以上の構成において、温度調節器２５は熱電対１〜４から温度を読み取り、制御演算を行い、ヒータ出力値を決定し、サイリスタ１９〜２２を制御し、これにより、電力ケーブル１５〜１８により供給される各ゾーンのヒータ１１〜１４への電力供給を制御する。ウェハ７はボート６によって保持され、エレベータ１０によって反応管８内に挿入される。キャップ９は熱保持の
為に使われる。上位コントローラ２６は、温度調節器２５及び、その他の図示しないガスコントローラ、メカコントローラ、圧力コントローラ等を通信接続し、プロセスイベント制御を行う。
【００２２】
上位コントローラ２６は、後で詳述するが、温度調節器２５が温度制御に使用する、温度ＰＩＤテーブルの作成機能を持ち、温度ＰＩＤテーブルを温度調節器２５にダウンロードする。上位コントローラ２６はイベント制御によって、温度ＰＩＤテーブルの中のＰＩＤテーブル番号を指定する。温度調節器２５は、上位
コントローラ２６からダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの中の、指定されたＰＩＤテーブル番号のＰＩＤ定数を使って、ＰＩＤ制御演算を行い、炉内温度を制御する。
【００２３】
図２は温度調節器の詳細を示すブロック図である。
温度調節器２５は、ＣＰＵ２５０、メモリ（プログラム用）２５１、メモリ（ワーク用）２５２、ＡＤコンバータ（熱電対用）２５３、ＭＵＸ（マルチプレクサ熱電対用）２５４、上位コントローラ２６との通信に使う通信制御ユニット２５６より構成され、サイリスタ点弧パルス、インターロック信号を必要に応じて発生させる。
【００２４】
温度調節器２５は、ＰＢ、Ｉ、Ｄを定数として、次に示すＰＩＤ演算を行う。
偏差＝設定温度値−実測温度値
ＰＩＤ出力値＝Ｐ出力値＋Ｉ出力値＋Ｄ出力値
Ｐ出力値＝１００×偏差÷ＰＢ
Ｉ出力値＝１００÷ＰＢ÷Ｉ×偏差時間積分値
Ｄ出力値＝１００÷ＰＢ×Ｄ×偏差時間微分値
【００２５】
図３は上位コントローラの詳細を示すブロック図である。
上位コントローラ２６は、ＣＰＵ２６０、メモリ（プログラム用）２６１、メモリ（ワーク用）２６２、外部記憶ユニット２６３、表示制御ユニット２６４、表示機器２６５、通信制御ユニット２６６より構成され、インターロック信号を必要に応じて発生させる。
【００２６】
上位コントローラ２６は、温度調節器２５が温度制御に使用する温度ＰＩＤテーブルの作成機能を持ち、温度ＰＩＤテーブルを温度調節器２５にダウンロードする。
また、上位コントローラ２６はレシピのイベント制御によって、温度設定値を指定する。あるいは、マニュアル操作により、温度設定値を指定する。あるいは、実測温度ＨＯＬＤキー押下のみで、温度設定値を指定する。
【００２７】
上述のように、本発明の目的の一つは、（Ａ）オペレータが誤った温度設定をおこなった後に、オペレータがその状態に気づいた時、一旦その状態に温度を保持させる機構を有する半導体製造装置の提供にある。
【００２８】
（Ａ）の目的を達成する利点は、オペレータが誤った温度設定をおこなった後に、それに気づいて、例えば、元の温度設定値に、実測温度を回復させようとした時に、操作に手間取って時間をとられる事が想定される。その場合、操作に手間取って時間を取られている間も、誤った温度設定値で温度制御されているわけで、例えば、＋５０℃、−５０℃の温度上昇や、温度降下を引き起こしてしまい、その後、元の温度設定値に実測温度を回復させようとした時に、例えば、３０分〜６０分もの無駄な時間を浪費してしまう。オペレータが気づいた時点で、一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、無駄な温度上昇や温度降下を防止する事ができる。
【００２９】
図４は、オペレータが期待するランプダウン温度履歴を示す図である。図４によれば、温度設定値２７と温度実測値２８とがほぼ一致しており理想的な曲線を描いている。
【００３０】
図５は、オペレータが期待しなかった温度履歴を示す図である。図５によれば温度設定値２９に示すようにオペレータが誤ったランプダウン指示を行い（５００℃設定のみ、５℃／分降下設定忘れ）、温度実測値３０も５００℃まで降下している。
【００３１】
図６は、オペレータが誤設定に気付いて、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。温度設定値３１に示されるように、ある時点で誤ったランプダウン指示を行い温度設定値３１が８００℃から５００℃に変更されている。誤設定に気付いた後、温度設定値３１を８００℃に変更しているが、温度実測値３２は設定値の８００℃になるまでの回復時間が長くなっている。
【００３２】
図７は、オペレータが誤設定に気付いて、ＨＯＬＤ設定後、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。図７の例では、誤って、温度設定値３３で示すように５００℃設定のみでランプレート５℃／分を設定し忘れ、途中で気づき、すぐに、後述の図１２に示すオペレータ画面中の実測温度ＨＯＬＤボタンを押し、その後、マニュアルボタンを押して、８００℃温度設定値を含むマニュアル設定項目をすべて入力し、設定する事により、温度回復させた例である。実測温度ＨＯＬＤの機能の効果で、温度実測値３４に示されるように、無駄な温度降下を防いでいる。なお、ＨＯＬＤ設定時点までの温度実測値３５は、温度実測値３４と同じ線上にある。
【００３３】
すなわち実測温度ＨＯＬＤの動作をしなかった場合は、温度実測値３５に示されるよいうに、８００℃に再設定したとしても、温度安定までに長い時間がかかっているが、実測温度ＨＯＬＤの動作をした場合は、同じタイミングで８００℃に設定したとしても、温度下降が少なかった分、温度安定するまでの時間も大き
く短縮されている。
【００３４】
また本発明の別の目的は、（Ｂ）オペレータが、温度実測値の異常に気づいた時、その状態を保持させるのに使用できる半導体製造装置の提供にある。
（Ｂ）の目的を達成する利点は、何らかの要因により、温度実測値がオペレータの意図しない状態であった時、その時点で一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、原因の追求に役立てることができるし、また、安全上も有効に働くことになる。すなわち、半導体製造装置部品に異常があって、設定温度になっていない場合には、実測温度ＨＯＬＤすることはできない。このような場合には、加熱炉内の温度グラフを観察して、半導体製造装置部品の異常を確かめることができる。これとは別に、実測温度ＨＯＬＤがなされている場合には、オペレータの操作ミスか、あるいはソフトバグの可能性が考えられる。
【００３５】
図８は、オペレータが異常温度状態に気付いて、実測温度ＨＯＬＤしたときの温度実測値を示す図である。図８では、オペレータが８００℃に温度設定後、意図しない温度上昇（破線３６）または温度低下（破線３７）が生じた場合、ある時点で実測温度ＨＯＬＤすれば（ＨＯＬＤ設定）、実測温度ＨＯＬＤされている間は、急激な温度の上昇または低下が生じることなく、その原因の追求に時間を費やすことができる。
【００３６】
本発明の別の目的は、（Ｃ）温度過渡状態において、ある時点における温度実測値を温度設定値に設定することにより、過渡温度特性の調査を可能にすることのできる半導体製造装置の提供にある。
（Ｃ）の目的を達成する利点は、例えば、ウェハのボートＵＰ時間が２０分要するとすると、途中１０分経過後に、一旦実測温度ＨＯＬＤすれば、加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性を観察できるようになる。得られた温度特性をもとに、より良い温度制御アルゴリズムを開発することができることである。
【００３７】
図９は、実測温度ＨＯＬＤの設定による、温度特性の調査の結果を示す図である。図９によれば、温度設定値３８に示すように設定温度を８００℃にし、ボートＵＰしたときには、温度実測値３９のように当然の如く加熱炉内温度は低下するが、ある時点でＨＯＬＤ設定すると、温度実測値４０に示されるように加熱炉内の温度プロファイルを把握することができ、これをもとにしてより良い温度制御アルゴリズムを開発することができる。
【００３８】
また本発明の別の目的は、（Ｄ）レシピ設定中に、温度を保持する温度イベントを設定できる半導体製造装置の提供にある。
（Ｄ）の目的を達成する利点は、レシピ設定中に、一旦実測温度ＨＯＬＤできるイベント設定が行えれば、例えば、アラーム機能と組み合わせて、オペレータが期待しない温度実測値になった時に、一旦実測温度ＨＯＬＤし、アラームブザーを鳴らすことができる。
【００３９】
ボートＵＰにおける温度リカバリー時に、例えば、ボートＵＰ開始後、５分後に温度実測値ＨＯＬＤを１分間実行し、温度ランピングを、元の温度、例えば、８００℃、５℃／分のように設定する事により、温度設定するまでの時間を短縮することもできる。
【００４０】
図１０は、レシピ中のアラームイベントとしてのＨＯＬＤ設定を説明するための図である。図１０によれば、プロセスレシピＲＵＮした後、オペレータの期待しない温度実測値４１、４２になったときに、温度アラーム上限または温度アラーム下限時にＨＯＬＤ設定され、その間は、急激な温度の上昇または低下が生じることなく、その原因の追求に時間を費やすことができる。
【００４１】
図１１は、実測温度ＨＯＬＤ機能使用時の関連図を示す。プロセスレシピ１０１には、１０２に示すように温度イベント「１」、温度イベント「２」、温度イベント「３」、温度イベント「４」が定義してあり、例えば温度イベント「１」では、各ゾーン毎の温度設定値を定義し、温度イベント「３」では実測温度ＨＯＬＤを定義しており、例えばこれらはオペレータ画面のキー１００の押下により操作することができる。
【００４２】
また、オペレータ画面のマニュアルキー１０３押下により、マニュアル温度設定において１０４に示すように各ゾーン毎の温度設定値を定義することもできる。さらに、オペレータ画面のマニュアル実測温度ＨＯＬＤキー１０５の押下により、マニュアル温度設定において１０６に示すように実測温度ＨＯＬＤを定義することもできる。
【００４３】
アラームテーブル１０７は、温度設定値＋上限を超えた時、或いは、温度設定値−下限を下回った時のアラーム処理として、実測温度ＨＯＬＤを定義できることを示している。実測温度ＨＯＬＤ機能を果たす為に、温度調節器２５により測定された温度実測値２５７が温調アップロードされ内部メモリー１０８内に蓄積される。なお、１０９に示すようにアラームテーブル限界値を超えた時、あるいは直接の実測温度ＨＯＬＤ指定の時、温度実測値は温度設定値に設定される。
【００４４】
次にアップロードされた温度実測値は、内部メモリーの温度設定値１１０に格納する。そして、この温度設定値を、通信回線を通じて温度調節器２５に温調ダウンロードする。温度調節器２５は、この温度設定値を使い、ＰＩＤ演算制御を行う。温度調節器２５が熱電対より得た温度実測値は、通信回線を通して上位コントローラ２６に送られ、温度実測値として内部メモリー内に更新蓄積される。
【００４５】
図１２は、上位コントローラのオペレータ画面を示す図である。画面エリアは、システム状態エリア４３、選択状態表示エリア４４、コマンド操作エリア４５に分割され、システム状態エリア４３には、主として、アラーム状態を表示し、選択状態表示エリア４４には、コマンド操作によって選択された、温度状態などを表示する。コマンド操作エリア４５には、レシピＲＵＮ４５１や、マニュアル４５２等の操作ボタンが配置される。
【００４６】
図１３は、上位コントローラのオペレータ画面を示す別の図である。画面エリアは、システム状態エリア４３、選択状態表示エリア４４、コマンド操作エリア４５に分割され、システム状態エリア４３には、主として、アラーム状態を表示の他に、緊急の操作ボタン４３１が配置される。選択状態表示エリア４４には、コマンド操作によって選択された、温度状態などを表示する。コマンド操作エリア４５には、レシピＲＵＮ４５１や、マニュアル４５２等の操作ボタンが配置される。緊急ボタン４３１を押下すると、緊急時に処理すべきコマンドボタンを並べたサブメニューが表示される。サブメニュー中には、温度実測値ＨＯＬＤボタン４３２が配置される。通常、よく使用されるコマンド操作エリアに、緊急ボタン４３１がある事により、誤操作が懸念される為、別の領域、例えば、システム状態エリア４３の末端部等に配置されるのが望ましい。
【００４７】
図１４は、上位コントローラのイベント切り替え監視処理フローチャートであり、図１１の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ１において、イベント切り替え監視処理が開始されると、ステップＳ２に進み、ここでレシピ温度切り替え時間指示があるか否かを判定する。指示があった場合は、ステップＳ３に進み、ここで実測温度ＨＯＬＤ指定があるか否かを判定する。指定がある場合は、ステップＳ４に進み実測温度ＨＯＬＤがセットされる。指定がなかった場合は、ステップＳ５に進み温度設定値が設定される。
【００４８】
次にステップＳ６に進み、マニュアル温度イベント切り替えを行うか否かを判定し、切り替えすると判定された場合はステップＳ７に進み、ここでも実測温度ＨＯＬＤ指定があるか否かを判定する。指定がある場合は、ステップＳ８に進み実測温度ＨＯＬＤがセットされる。指定がなかった場合は、ステップＳ９に進み温度設定値が設定される。次にステップＳ１０に進み温度アラーム監視処理が行われ、ステップＳ１１で処理を終了する。
【００４９】
図１５は、上位コントローラの温度アラーム監視処理フローチャートであり、図１１の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ１２において、温度アラーム監視処理が開始されると、ステップＳ１３に進み、ここで温度実測値が温度設定値＋上限値を超えるか否かを判定する。温度実測値が温度設定値＋上限値を超える場合は、ステップＳ１４に進み、アラーム処理が実測温度ＨＯＬＤか否かを判定し、そのように設定されている場合にはステップＳ１５において実測温度ＨＯＬＤ処理が行われ、ステップＳ１６において処理を終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ１３で温度実測値が温度設定値＋上限値を超えないと判定された場合は、ステップＳ１７に進み、温度実測値が温度設定値−下限値を下回るか否かを判定する。下回ると判定された場合は、ステップＳ１４に進み、下回らないと判定された場合はステップＳ１６に進んで処理を終了する。
【００５１】
図１６は、上位コントローラの温度実測値ＨＯＬＤ処理フローチャートであり、図１１の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ１９において、実測温度ＨＯＬＤ処理が開始されると、ステップＳ２０に進み、ここで各チャンネルの実測温度を、各チャンネルの設定温度にセットする。次にステップＳ２１で設定温度を通信回線を通して温度調節器に送り、ステップＳ２２で処理を終了する。
【００５２】
図１７は、温度調節器の電文受信割り込みフローチャートである。
上位コントローラから受信した設定温度電文を、内部メモリのテーブルにセットする。
ステップＳ２３において、通信電文受信処理が開始されると、ステップＳ２４において、受信電文が設定温度であるか否かが判定され、設定温度であった場合は、ステップＳ２５において、設定温度を内部メモリに格納し、ステップＳ２６で処理を終了する。なお、ステップＳ２４において、受信電文が設定温度ではないと判定された場合は、ステップＳ２６に進み処理を終了する。
【００５３】
図１８は、温度調節器のメイン処理フローチャートである。この処理は、電源ＯＦＦするまで、永久ループルーチンである。ステップＳ２７で温度調節器の処理が開示されると、ステップＳ２８において内部メモリ格納の温度設定値を用い、制御演算を行い、ヒータ出力値を算出する。次にステップＳ２９において制御演算結果のヒータ出力値に対応した、サイリスタゲートパルス信号が出され、ステップＳ３０において、温度を検知して、検知した温度を上位コントローラに通知し、以降同じ処理が繰り返される。
【００５４】
図１９は、上位コントローラの電文受信割り込みフローチャートである。内部メモリに、各ゾーンの受信した温度実測値をセットする。ステップＳ３１において、上位コントローラの電文受信処理が開始されると、ステップＳ３２において、受信電文が温度であるか否かが判定され、温度であった場合は、ステップＳ３３において、受信した温度実測値を内部メモリにセットし、ステップＳ３４で処理を終了する。なお、ステップＳ３２において、受信電文が温度ではないと判定された場合は、ステップＳ３４に進み処理を終了する。
【００５５】
図２０は、上位コントローラのメイン処理フローチャートである。この処理は、電源ＯＦＦするまで、永久ループルーチンである。ステップＳ３５で上位コントローラの処理が開示されると、ステップＳ３６においてイベント切り替え監視処理が開始され、以降同じ処理が繰り返される。
【符号の説明】
【００５６】
１，２，３，４ 熱電対、５ 加熱部（ヒータ）、６ ボート、７ ウェハ（基板）、８ 反応管、１１，１２，１３，１４ 発熱部、１９，２０，２１，２２ サイリスタ、２５ 温度調節器、２６ 上位コントローラ、４３ システム状態表示エリア、４４ 選択状態表示エリア、４５ コマンド操作エリア、１０１ プロセスレシピ、１０２ 温度イベント
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱炉を備えたＣＶＤ装置等の半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法に関し、とくに加熱炉の温度制御の可能な半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＣＶＤ装置等の半導体製造装置にあっては、加熱炉にシリコンウェハ等の基板を収容し、加熱炉内を所定の温度に加熱しつつ反応ガスを供給して、基板上に薄膜を形成する。半導体製造においては、加熱炉内の温度条件が極めて重要であり、この温度制御の精度が品質に大きく影響する。しかしながら従来は、加熱炉内の温度が所望の温度プロファイルではない場合に、これに対処する手段が何ら講じられていなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明の目的は、（Ａ）オペレータが誤った温度設定をおこなった後に、オペレータがその状態に気づいた時、一旦その状態に温度を保持させる機構を有する半導体製造装置の提供にある。なお、以下の記述において、半導体製造装置の加熱炉の温度を任意の時点でその実測温度に維持することを、「実測温度ＨＯＬＤ」という。
【０００４】
また別の目的は、（Ｂ）オペレータが、温度実測値の異常に気づいた時、その状態を保持させるのに使用できる半導体製造装置の提供にある。
また別の目的は、（Ｃ）温度過渡状態において、ある時点における温度実測値を温度設定値に設定することにより、過渡温度特性の調査を可能にすることのできる半導体製造装置の提供にある。
また別の目的は、（Ｄ）レシピ設定中に、温度を保持する温度イベントを設定できる半導体製造装置、半導体製造装置における表示方法及び異常処理方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）および（Ｄ）は、次の構成によって達成
することができる。
すなわちこの発明は、加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置であって、温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と前記実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行う温度調節器を備えたことを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【０００６】
またこの発明は、前記の半導体製造装置であって、レシピのイベント制御によって、或いはマニュアル操作によって、或いは実測温度ＨＯＬＤキー押下によって温度設定値が指定されると、前記温度調節器に温度ＰＩＤテーブルをダウンロードするコントローラを更に有し、前記温度調節器は、前記コントローラからダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの中の指定された温度ＰＩＤテーブル内のＰＩＤ定数を使用して、前記加熱炉内の温度制御をすることを特徴とする半導体製造装置を提供するものである。
【０００７】
またこの発明は、前記の半導体製造装置における表示方法であって、前記実測温度ＨＯＬＤキーは、アラーム状態が表示されるシステム状態エリアに配置される半導体製造装置における表示方法を提供するものである。
またこの発明は、加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置における異常処理方法であって、温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行うことを特徴とする半導体製造装置における異常処理方法を提供するものである。
【０００８】
（Ａ）の目的を達成する利点について説明する。
オペレータが誤った温度設定を行った後に、それに気付いて、例えば、元の温度設定値に実測温度を回復させようとした時に、操作に手間取って時間を取られることが想定される。その場合、操作に手間取って時間を取られている間も、誤った温度設定値で加熱炉内は温度制御されているわけで、例えば、＋５０℃、−５０℃の温度上昇や、温度降下を引き起こしてしまい、その後元の温度設定値に実測温度を回復させようとした時に、例えば、３０分〜６０分もの無駄な時間を浪費してしまう。オペレータが誤った温度設定を行ったと気付いた時点で一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、無駄な温度上昇や、温度降下を防止する事ができる。
【０００９】
（Ｂ）の目的を達成する利点について説明する。
何らかの要因により、温度実測値がオペレータの意図しない状態であった時、その時点で一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、原因の追求に役立てることができるし、また、安全上も有効に働くことになる。例えば、半導体製造装置部品に異常があって、設定温度になっていない場合には、実測温度ＨＯＬＤすることはできない。このような場合には、加熱炉内の温度グラフを観察して、半導体製造装置部品の異常を確かめることができる。これとは別に、実測温度ＨＯＬＤがなされている場合には、オペレータの操作ミスか、あるいはソフトバグの可能性が考えられる。
【００１０】
（Ｃ）の目的を達成する利点について説明する。
例えば、ウェハのボートＵＰ時間（冷ウェハ挿入時間）が２０分要する場合、一定の時間経過後に、一旦実測温度ＨＯＬＤすれば、加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性を観察できるようになる。得られた温度特性をもとに、より良い温度制御アルゴリズムを開発することができる。図２１は、加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性の一例を説明するための図である。図２１によれば、加熱炉内の温度が８００℃に上昇し、ボートＵＰすると、約１００℃の温度降下が生じ、加熱炉内は７００℃となる。そしてボートＵＰ後、一定時間経過後に実測温度ＨＯＬＤした場合に（ＨＯＬＤ１〜ＨＯＬＤ５）、温度のオーバーシュート量と、整定時間（ボートＵＰ完了から温度安定するまでの時間）との関係を把握することができ、加熱炉の温度特性を観察することができる。なお、図２１に示したように、ボートＵＰ後にＨＯＬＤ１〜ＨＯＬＤ５を行っても、ある程度の温度降下は避けられず、図２１では加熱炉内がいずれも７００℃まで温度降下している。
【００１１】
（Ｄ）の目的を達成する利点について説明する。
レシピ設定中に、一旦実測温度ＨＯＬＤできるイベント設定が行えれば、例えば、アラーム機能と組み合わせて、オペレータが期待しない温度実測値になった時に、一旦実測温度ＨＯＬＤし、アラームブザーを鳴らすことができる。これとは別の利点として、ボートＵＰにおける温度リカバリー時に、例えば、ボートＵＰ開始後、５分後に温度実測値ＨＯＬＤを１分間実行し、温度ランピングを、元の温度（例えば、８００℃）まで昇温速度例えば５℃／分のように設定することにより、温度設定するまでの時間を短縮することもできる。
【００１２】
図２２は、ボートＵＰ時の温度過渡期における実測温度ＨＯＬＤの効果を説明するための図である。図２２によれば、曲線４６は、この発明の装置の一例であり、加熱炉内が８００℃に達してからボートＵＰ開始すると、５分間温度降下し、その後１分間実測温度ＨＯＬＤし、昇温速度５℃／分に設定し８００℃まで加熱炉内の温度を回復させる。この発明の装置に一例によれば、曲線４６に示したように迅速に加熱炉内の温度が８００℃に回復している。
【００１３】
これに対し、実測温度ＨＯＬＤや昇温動作を全く行わない曲線４７では、整定時間、すなわちボートＵＰ完了から温度安定するまでの時間が長く、しかも温度の変化の度合いも大きい。また、実測温度ＨＯＬＤを行わず、ボートＵＰ開始５分後に昇温速度５℃／分に設定した場合（曲線４８）は、曲線４７より優れた整定時間を示しているものの、この発明の装置のそれよりも劣っている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を所定の温度に加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置において、前記加熱炉内の温度を任意の時点でその実測温度に維持（実測温度ＨＯＬＤ）することのできる手段を備えているので、オペレータが誤った温度設定を行った場合でも、無駄な温度上昇や、温度降下を防止する事ができる。
【００１５】
さらにこの発明によれば、前記の半導体製造装置においてオペレータの指示により実測温度ＨＯＬＤが可能であるので、何らかの要因により、温度実測値がオペレータの意図しない状態であった時、その原因の追求が容易であり、また、歩留まりの向上にも役立つ。さらに加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性を観察できるようになり、得られた温度特性をもとに、より良い温度制御アルゴリズムを開発することができる。
【００１６】
この発明によれば、前記の半導体製造装置において、実測温度の維持が、レシピ中のイベントに設定可能とされているので、例えば、アラーム機能と組み合わせて、オペレータが期待しない温度実測値になった時に、一旦実測温度ＨＯＬＤし、アラームブザーを鳴らすことができ、さらに、ボートＵＰによる温度降下を迅速に回復することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態における半導体製造装置を示す全体構成図である。
【図２】温度調節器の詳細を示すブロック図である。
【図３】上位コントローラの詳細を示すブロック図である。
【図４】オペレータが期待するランプダウン温度履歴を示す図である。
【図５】オペレータが期待しなかった温度履歴を示す図である。
【図６】オペレータが誤設定に気付いて、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。
【図７】オペレータが誤設定に気付いて、ＨＯＬＤ設定後、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。
【図８】オペレータが異常温度状態に気付いて、実測温度ＨＯＬＤしたときの温度実測値を示す図である。
【図９】実測温度ＨＯＬＤの設定による、温度特性の調査の結果を示す図である。
【図１０】レシピ中のアラームイベントとしてのＨＯＬＤ設定を説明するための図である。
【図１１】実測温度ＨＯＬＤ機能使用時の関連図である。
【図１２】上位コントローラのオペレータ画面を示す図である。
【図１３】上位コントローラのオペレータ画面を示す別の図である。
【図１４】上位コントローラのイベント切り替え監視処理フローチャートである。
【図１５】上位コントローラの温度アラーム監視処理フローチャートである。
【図１６】上位コントローラの温度実測値ＨＯＬＤ処理フローチャートである。
【図１７】温度調節器の電文受信割り込みフローチャートである。
【図１８】温度調節器のメインフ処理ローチャートである。
【図１９】上位コントローラの電文受信割り込みフローチャートである。
【図２０】上位コントローラのメイン処理フローチャートである。
【図２１】加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性の一例を説明するための図である。
【図２２】ボートＵＰ時の温度過渡期における実測温度ＨＯＬＤの効果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は実施の形態における半導体製造装置を示す全体構成図である。
図１において、加熱部（ヒータ）５内には、筒状の反応管８が立設され、この反応管８内に加熱物保持部であるボート６が複数の加熱物であるウェハ７を搭載して挿入されている。
【００１９】
ヒータ５の外周側壁には、ヒータ５内を上部よりＵゾーン、ＣＵゾーン、ＣＬゾーン、Ｌゾーンの４ゾーンに分けて各ゾーンを加熱する発熱部１１、１２、１３、１４が設けられ、また、各発熱部に対向する加熱部５の外周側壁には、各ゾーンの温度を検出するＵゾーンの温度検出熱電対１、ＣＵゾーンの温度検出熱電対２、ＣＬゾーンの温度検出熱電対３、Ｌゾーンの温度検出熱電対４が設けられている。ボート６は、その下部にキャップ９が設けられ、このキャップ端部がエレベータ１０に支持されている。
【００２０】
発熱部１１、１２、１３、１４には、それぞれ電力ケーブル１５、１６、１７、１８が図示しない電源よりブレーカ２３を介して接続されている。各電力ケーブル１５、１６、１７、１８には、それぞれ電力制御用のサイリスタ１９、２０、２１、２２が設けられている。これらサイリスタ１９〜２２は温度調節器２５の出力側に接続されている。温度調節器２５の入力側には熱電対１〜４の出力部が接続されている。また、温度調節器２５は上位コントローラ２６に接続されている。
【００２１】
以上の構成において、温度調節器２５は熱電対１〜４から温度を読み取り、制御演算を行い、ヒータ出力値を決定し、サイリスタ１９〜２２を制御し、これにより、電力ケーブル１５〜１８により供給される各ゾーンのヒータ１１〜１４への電力供給を制御する。ウェハ７はボート６によって保持され、エレベータ１０によって反応管８内に挿入される。キャップ９は熱保持の
為に使われる。上位コントローラ２６は、温度調節器２５及び、その他の図示しないガスコントローラ、メカコントローラ、圧力コントローラ等を通信接続し、プロセスイベント制御を行う。
【００２２】
上位コントローラ２６は、後で詳述するが、温度調節器２５が温度制御に使用する、温度ＰＩＤテーブルの作成機能を持ち、温度ＰＩＤテーブルを温度調節器２５にダウンロードする。上位コントローラ２６はイベント制御によって、温度ＰＩＤテーブルの中のＰＩＤテーブル番号を指定する。温度調節器２５は、上位
コントローラ２６からダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの中の、指定されたＰＩＤテーブル番号のＰＩＤ定数を使って、ＰＩＤ制御演算を行い、炉内温度を制御する。
【００２３】
図２は温度調節器の詳細を示すブロック図である。
温度調節器２５は、ＣＰＵ２５０、メモリ（プログラム用）２５１、メモリ（ワーク用）２５２、ＡＤコンバータ（熱電対用）２５３、ＭＵＸ（マルチプレクサ熱電対用）２５４、上位コントローラ２６との通信に使う通信制御ユニット２５６より構成され、サイリスタ点弧パルス、インターロック信号を必要に応じて発生させる。
【００２４】
温度調節器２５は、ＰＢ、Ｉ、Ｄを定数として、次に示すＰＩＤ演算を行う。
偏差＝設定温度値−実測温度値
ＰＩＤ出力値＝Ｐ出力値＋Ｉ出力値＋Ｄ出力値
Ｐ出力値＝１００×偏差÷ＰＢ
Ｉ出力値＝１００÷ＰＢ÷Ｉ×偏差時間積分値
Ｄ出力値＝１００÷ＰＢ×Ｄ×偏差時間微分値
【００２５】
図３は上位コントローラの詳細を示すブロック図である。
上位コントローラ２６は、ＣＰＵ２６０、メモリ（プログラム用）２６１、メモリ（ワーク用）２６２、外部記憶ユニット２６３、表示制御ユニット２６４、表示機器２６５、通信制御ユニット２６６より構成され、インターロック信号を必要に応じて発生させる。
【００２６】
上位コントローラ２６は、温度調節器２５が温度制御に使用する温度ＰＩＤテーブルの作成機能を持ち、温度ＰＩＤテーブルを温度調節器２５にダウンロードする。
また、上位コントローラ２６はレシピのイベント制御によって、温度設定値を指定する。あるいは、マニュアル操作により、温度設定値を指定する。あるいは、実測温度ＨＯＬＤキー押下のみで、温度設定値を指定する。
【００２７】
上述のように、本発明の目的の一つは、（Ａ）オペレータが誤った温度設定をおこなった後に、オペレータがその状態に気づいた時、一旦その状態に温度を保持させる機構を有する半導体製造装置の提供にある。
【００２８】
（Ａ）の目的を達成する利点は、オペレータが誤った温度設定をおこなった後に、それに気づいて、例えば、元の温度設定値に、実測温度を回復させようとした時に、操作に手間取って時間をとられる事が想定される。その場合、操作に手間取って時間を取られている間も、誤った温度設定値で温度制御されているわけで、例えば、＋５０℃、−５０℃の温度上昇や、温度降下を引き起こしてしまい、その後、元の温度設定値に実測温度を回復させようとした時に、例えば、３０分〜６０分もの無駄な時間を浪費してしまう。オペレータが気づいた時点で、一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、無駄な温度上昇や温度降下を防止する事ができる。
【００２９】
図４は、オペレータが期待するランプダウン温度履歴を示す図である。図４によれば、温度設定値２７と温度実測値２８とがほぼ一致しており理想的な曲線を描いている。
【００３０】
図５は、オペレータが期待しなかった温度履歴を示す図である。図５によれば温度設定値２９に示すようにオペレータが誤ったランプダウン指示を行い（５００℃設定のみ、５℃／分降下設定忘れ）、温度実測値３０も５００℃まで降下している。
【００３１】
図６は、オペレータが誤設定に気付いて、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。温度設定値３１に示されるように、ある時点で誤ったランプダウン指示を行い温度設定値３１が８００℃から５００℃に変更されている。誤設定に気付いた後、温度設定値３１を８００℃に変更しているが、温度実測値３２は設定値の８００℃になるまでの回復時間が長くなっている。
【００３２】
図７は、オペレータが誤設定に気付いて、ＨＯＬＤ設定後、元の温度設定に戻したときの温度履歴を示す図である。図７の例では、誤って、温度設定値３３で示すように５００℃設定のみでランプレート５℃／分を設定し忘れ、途中で気づき、すぐに、後述の図１２に示すオペレータ画面中の実測温度ＨＯＬＤボタンを押し、その後、マニュアルボタンを押して、８００℃温度設定値を含むマニュアル設定項目をすべて入力し、設定する事により、温度回復させた例である。実測温度ＨＯＬＤの機能の効果で、温度実測値３４に示されるように、無駄な温度降下を防いでいる。なお、ＨＯＬＤ設定時点までの温度実測値３５は、温度実測値３４と同じ線上にある。
【００３３】
すなわち実測温度ＨＯＬＤの動作をしなかった場合は、温度実測値３５に示されるよいうに、８００℃に再設定したとしても、温度安定までに長い時間がかかっているが、実測温度ＨＯＬＤの動作をした場合は、同じタイミングで８００℃に設定したとしても、温度下降が少なかった分、温度安定するまでの時間も大き
く短縮されている。
【００３４】
また本発明の別の目的は、（Ｂ）オペレータが、温度実測値の異常に気づいた時、その状態を保持させるのに使用できる半導体製造装置の提供にある。
（Ｂ）の目的を達成する利点は、何らかの要因により、温度実測値がオペレータの意図しない状態であった時、その時点で一旦実測温度ＨＯＬＤできる仕組みが在れば、その機能を利用し、原因の追求に役立てることができるし、また、安全上も有効に働くことになる。すなわち、半導体製造装置部品に異常があって、設定温度になっていない場合には、実測温度ＨＯＬＤすることはできない。このような場合には、加熱炉内の温度グラフを観察して、半導体製造装置部品の異常を確かめることができる。これとは別に、実測温度ＨＯＬＤがなされている場合には、オペレータの操作ミスか、あるいはソフトバグの可能性が考えられる。
【００３５】
図８は、オペレータが異常温度状態に気付いて、実測温度ＨＯＬＤしたときの温度実測値を示す図である。図８では、オペレータが８００℃に温度設定後、意図しない温度上昇（破線３６）または温度低下（破線３７）が生じた場合、ある時点で実測温度ＨＯＬＤすれば（ＨＯＬＤ設定）、実測温度ＨＯＬＤされている間は、急激な温度の上昇または低下が生じることなく、その原因の追求に時間を費やすことができる。
【００３６】
本発明の別の目的は、（Ｃ）温度過渡状態において、ある時点における温度実測値を温度設定値に設定することにより、過渡温度特性の調査を可能にすることのできる半導体製造装置の提供にある。
（Ｃ）の目的を達成する利点は、例えば、ウェハのボートＵＰ時間が２０分要するとすると、途中１０分経過後に、一旦実測温度ＨＯＬＤすれば、加熱炉における各温度制御ゾーンの温度特性を観察できるようになる。得られた温度特性をもとに、より良い温度制御アルゴリズムを開発することができることである。
【００３７】
図９は、実測温度ＨＯＬＤの設定による、温度特性の調査の結果を示す図である。図９によれば、温度設定値３８に示すように設定温度を８００℃にし、ボートＵＰしたときには、温度実測値３９のように当然の如く加熱炉内温度は低下するが、ある時点でＨＯＬＤ設定すると、温度実測値４０に示されるように加熱炉内の温度プロファイルを把握することができ、これをもとにしてより良い温度制御アルゴリズムを開発することができる。
【００３８】
また本発明の別の目的は、（Ｄ）レシピ設定中に、温度を保持する温度イベントを設定できる半導体製造装置の提供にある。
（Ｄ）の目的を達成する利点は、レシピ設定中に、一旦実測温度ＨＯＬＤできるイベント設定が行えれば、例えば、アラーム機能と組み合わせて、オペレータが期待しない温度実測値になった時に、一旦実測温度ＨＯＬＤし、アラームブザーを鳴らすことができる。
【００３９】
ボートＵＰにおける温度リカバリー時に、例えば、ボートＵＰ開始後、５分後に温度実測値ＨＯＬＤを１分間実行し、温度ランピングを、元の温度、例えば、８００℃、５℃／分のように設定する事により、温度設定するまでの時間を短縮することもできる。
【００４０】
図１０は、レシピ中のアラームイベントとしてのＨＯＬＤ設定を説明するための図である。図１０によれば、プロセスレシピＲＵＮした後、オペレータの期待しない温度実測値４１、４２になったときに、温度アラーム上限または温度アラーム下限時にＨＯＬＤ設定され、その間は、急激な温度の上昇または低下が生じることなく、その原因の追求に時間を費やすことができる。
【００４１】
図１１は、実測温度ＨＯＬＤ機能使用時の関連図を示す。プロセスレシピ１０１には、１０２に示すように温度イベント「１」、温度イベント「２」、温度イベント「３」、温度イベント「４」が定義してあり、例えば温度イベント「１」では、各ゾーン毎の温度設定値を定義し、温度イベント「３」では実測温度ＨＯＬＤを定義しており、例えばこれらはオペレータ画面のキー１００の押下により操作することができる。
【００４２】
また、オペレータ画面のマニュアルキー１０３押下により、マニュアル温度設定において１０４に示すように各ゾーン毎の温度設定値を定義することもできる。さらに、オペレータ画面のマニュアル実測温度ＨＯＬＤキー１０５の押下により、マニュアル温度設定において１０６に示すように実測温度ＨＯＬＤを定義することもできる。
【００４３】
アラームテーブル１０７は、温度設定値＋上限を超えた時、或いは、温度設定値−下限を下回った時のアラーム処理として、実測温度ＨＯＬＤを定義できることを示している。実測温度ＨＯＬＤ機能を果たす為に、温度調節器２５により測定された温度実測値２５７が温調アップロードされ内部メモリー１０８内に蓄積される。なお、１０９に示すようにアラームテーブル限界値を超えた時、あるいは直接の実測温度ＨＯＬＤ指定の時、温度実測値は温度設定値に設定される。
【００４４】
次にアップロードされた温度実測値は、内部メモリーの温度設定値１１０に格納する。そして、この温度設定値を、通信回線を通じて温度調節器２５に温調ダウンロードする。温度調節器２５は、この温度設定値を使い、ＰＩＤ演算制御を行う。温度調節器２５が熱電対より得た温度実測値は、通信回線を通して上位コントローラ２６に送られ、温度実測値として内部メモリー内に更新蓄積される。
【００４５】
図１２は、上位コントローラのオペレータ画面を示す図である。画面エリアは、システム状態エリア４３、選択状態表示エリア４４、コマンド操作エリア４５に分割され、システム状態エリア４３には、主として、アラーム状態を表示し、選択状態表示エリア４４には、コマンド操作によって選択された、温度状態などを表示する。コマンド操作エリア４５には、レシピＲＵＮ４５１や、マニュアル４５２等の操作ボタンが配置される。
【００４６】
図１３は、上位コントローラのオペレータ画面を示す別の図である。画面エリアは、システム状態エリア４３、選択状態表示エリア４４、コマンド操作エリア４５に分割され、システム状態エリア４３には、主として、アラーム状態を表示の他に、緊急の操作ボタン４３１が配置される。選択状態表示エリア４４には、コマンド操作によって選択された、温度状態などを表示する。コマンド操作エリア４５には、レシピＲＵＮ４５１や、マニュアル４５２等の操作ボタンが配置される。緊急ボタン４３１を押下すると、緊急時に処理すべきコマンドボタンを並べたサブメニューが表示される。サブメニュー中には、温度実測値ＨＯＬＤボタン４３２が配置される。通常、よく使用されるコマンド操作エリアに、緊急ボタン４３１がある事により、誤操作が懸念される為、別の領域、例えば、システム状態エリア４３の末端部等に配置されるのが望ましい。
【００４７】
図１４は、上位コントローラのイベント切り替え監視処理フローチャートであり、図１１の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ１において、イベント切り替え監視処理が開始されると、ステップＳ２に進み、ここでレシピ温度切り替え時間指示があるか否かを判定する。指示があった場合は、ステップＳ３に進み、ここで実測温度ＨＯＬＤ指定があるか否かを判定する。指定がある場合は、ステップＳ４に進み実測温度ＨＯＬＤがセットされる。指定がなかった場合は、ステップＳ５に進み温度設定値が設定される。
【００４８】
次にステップＳ６に進み、マニュアル温度イベント切り替えを行うか否かを判定し、切り替えすると判定された場合はステップＳ７に進み、ここでも実測温度ＨＯＬＤ指定があるか否かを判定する。指定がある場合は、ステップＳ８に進み実測温度ＨＯＬＤがセットされる。指定がなかった場合は、ステップＳ９に進み温度設定値が設定される。次にステップＳ１０に進み温度アラーム監視処理が行われ、ステップＳ１１で処理を終了する。
【００４９】
図１５は、上位コントローラの温度アラーム監視処理フローチャートであり、図１１の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ１２において、温度アラーム監視処理が開始されると、ステップＳ１３に進み、ここで温度実測値が温度設定値＋上限値を超えるか否かを判定する。温度実測値が温度設定値＋上限値を超える場合は、ステップＳ１４に進み、アラーム処理が実測温度ＨＯＬＤか否かを判定し、そのように設定されている場合にはステップＳ１５において実測温度ＨＯＬＤ処理が行われ、ステップＳ１６において処理を終了する。
【００５０】
一方、ステップＳ１３で温度実測値が温度設定値＋上限値を超えないと判定された場合は、ステップＳ１７に進み、温度実測値が温度設定値−下限値を下回るか否かを判定する。下回ると判定された場合は、ステップＳ１４に進み、下回らないと判定された場合はステップＳ１６に進んで処理を終了する。
【００５１】
図１６は、上位コントローラの温度実測値ＨＯＬＤ処理フローチャートであり、図１１の説明をフローチャート化したものである。
まず、ステップＳ１９において、実測温度ＨＯＬＤ処理が開始されると、ステップＳ２０に進み、ここで各チャンネルの実測温度を、各チャンネルの設定温度にセットする。次にステップＳ２１で設定温度を通信回線を通して温度調節器に送り、ステップＳ２２で処理を終了する。
【００５２】
図１７は、温度調節器の電文受信割り込みフローチャートである。
上位コントローラから受信した設定温度電文を、内部メモリのテーブルにセットする。
ステップＳ２３において、通信電文受信処理が開始されると、ステップＳ２４において、受信電文が設定温度であるか否かが判定され、設定温度であった場合は、ステップＳ２５において、設定温度を内部メモリに格納し、ステップＳ２６で処理を終了する。なお、ステップＳ２４において、受信電文が設定温度ではないと判定された場合は、ステップＳ２６に進み処理を終了する。
【００５３】
図１８は、温度調節器のメイン処理フローチャートである。この処理は、電源ＯＦＦするまで、永久ループルーチンである。ステップＳ２７で温度調節器の処理が開示されると、ステップＳ２８において内部メモリ格納の温度設定値を用い、制御演算を行い、ヒータ出力値を算出する。次にステップＳ２９において制御演算結果のヒータ出力値に対応した、サイリスタゲートパルス信号が出され、ステップＳ３０において、温度を検知して、検知した温度を上位コントローラに通知し、以降同じ処理が繰り返される。
【００５４】
図１９は、上位コントローラの電文受信割り込みフローチャートである。内部メモリに、各ゾーンの受信した温度実測値をセットする。ステップＳ３１において、上位コントローラの電文受信処理が開始されると、ステップＳ３２において、受信電文が温度であるか否かが判定され、温度であった場合は、ステップＳ３３において、受信した温度実測値を内部メモリにセットし、ステップＳ３４で処理を終了する。なお、ステップＳ３２において、受信電文が温度ではないと判定された場合は、ステップＳ３４に進み処理を終了する。
【００５５】
図２０は、上位コントローラのメイン処理フローチャートである。この処理は、電源ＯＦＦするまで、永久ループルーチンである。ステップＳ３５で上位コントローラの処理が開示されると、ステップＳ３６においてイベント切り替え監視処理が開始され、以降同じ処理が繰り返される。
【符号の説明】
【００５６】
１，２，３，４ 熱電対、５ 加熱部（ヒータ）、６ ボート、７ ウェハ（基板）、８ 反応管、１１，１２，１３，１４ 発熱部、１９，２０，２１，２２ サイリスタ、２５ 温度調節器、２６ 上位コントローラ、４３ システム状態表示エリア、４４ 選択状態表示エリア、４５ コマンド操作エリア、１０１ プロセスレシピ、１０２ 温度イベント
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置であって、
温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と前記実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行う温度調節器
を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置であって、
レシピのイベント制御によって、或いはマニュアル操作によって、或いは実測温度ＨＯＬＤキー押下によって温度設定値が指定されると、前記温度調節器に温度ＰＩＤテーブルをダウンロードするコントローラを更に有し、
前記温度調節器は、前記コントローラからダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの中の指定された温度ＰＩＤテーブル内のＰＩＤ定数を使用して、前記加熱炉内の温度制御をすることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体製造装置における表示方法であって、
前記実測温度ＨＯＬＤキーは、アラーム状態が表示されるシステム状態エリアに配置される半導体製造装置における表示方法。
【請求項４】
加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置における異常処理方法であって、
温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行うことを特徴とする半導体製造装置における異常処理方法。
【請求項１】
加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置であって、
温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と前記実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行う温度調節器
を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体製造装置であって、
レシピのイベント制御によって、或いはマニュアル操作によって、或いは実測温度ＨＯＬＤキー押下によって温度設定値が指定されると、前記温度調節器に温度ＰＩＤテーブルをダウンロードするコントローラを更に有し、
前記温度調節器は、前記コントローラからダウンロードされた温度ＰＩＤテーブルの中の指定された温度ＰＩＤテーブル内のＰＩＤ定数を使用して、前記加熱炉内の温度制御をすることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
請求項２記載の半導体製造装置における表示方法であって、
前記実測温度ＨＯＬＤキーは、アラーム状態が表示されるシステム状態エリアに配置される半導体製造装置における表示方法。
【請求項４】
加熱炉内に処理対象の基板を収納し、前記加熱炉内を温度設定値まで加熱して前記基板に処理を施す半導体製造装置における異常処理方法であって、
温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点で実測温度ＨＯＬＤ機能が指定されると、該指定されたアラーム限界値を温度設定値に設定し、前記温度アラーム上限又は温度アラーム下限の時点における実測温度に前記加熱炉内の温度を維持するように、前記温度設定値と実測温度値との偏差に基づいてＰＩＤ制御演算を行うことを特徴とする半導体製造装置における異常処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１０−５６５６８（Ｐ２０１０−５６５６８Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７１０４０（Ｐ２００９−２７１０４０）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【分割の表示】特願平１１−４３１７９の分割
【原出願日】平成１１年２月２２日（１９９９．２．２２）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【分割の表示】特願平１１−４３１７９の分割
【原出願日】平成１１年２月２２日（１９９９．２．２２）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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