基板处理装置、温度控制程序、半导体器件的制造方法以及温度控制方法制造方法及图纸

构成为具有冷却控制部，该冷却控制部分别获取加热部的温度、以及处理室的温度中的至少某一个温度、冷却阀的开度、排气扇的信息，以使按照预测模型算出的预测温度列与利用在从当前的目标温度变化至最终目标温度时的变化的比率算出的目标温度列之间的误差成为最小的方式对冷却阀的开度进行调节。方式对冷却阀的开度进行调节。方式对冷却阀的开度进行调节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基板处理装置、温度控制程序、半导体器件的制造方法以及温度控制方法


[0001]本公开涉及基板处理装置、温度控制程序、半导体器件的制造方法以及温度控制方法。

技术介绍

[0002]已知作为基板处理装置的一例有半导体制造装置，而且作为半导体制造装置的一例有纵型装置。在纵型装置中，将以多层保持多个基板(以下也称为晶片)的作为基板保持部的舟皿在其保持基板的状态下搬入反应管内的处理室，在多个区一边进行温度控制一边以规定的温度处理基板。到此为止，在以往加热器的温度控制中在降温时将加热器关闭，但近年来正在积极地提高基板处理后的降温特性。
[0003]例如，专利文献1公开了如下的半导体制造装置：使基于加热器单元的加热与基于冷却单元的冷却并行进行，并追随规定的升温速率以及规定的降温速率。另外，专利文献2公开了如下的半导体制造装置：在事先自动获取了温度特性之后，利用该特性进行温度控制，由此防止调节者的控制性能的偏差。
[0004]在此，在上述冷却单元构成中的冷却气体流量的控制中，在急速冷却中，有时每区的降温速度的变化不同，会在区间的温度历史记录产生差异。另外，在基于PID运算的反馈控制中，需要事先规定适当的参数，但该PID参数的最优化必须采用一边试行错误一边探索最优值的次序，且其成果很大程度上取决于调节者的直觉和经验。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：国际公开第2018/100826号小册子
[0008]专利文献2：特开2019
‑
145730号公报

技术实现思路

[0009]本公开的目的在于，提供一种能够利用最优参数改善在区间的温度偏差的技术。
[0010]根据本公开的一方面提供一种技术，其具备：
[0011]在内部构成对基板进行处理的处理室的反应管；
[0012]加热器单元，其设于所述反应管的外侧，且具有对所述基板进行加热的加热部；
[0013]冷却单元，其具有向所述加热器单元与所述反应管之间的空间供给冷却介质的冷却阀；
[0014]向所述冷却单元供给所述冷却介质的排气扇；以及
[0015]冷却控制部，其获取对预测所述加热部的温度和所述处理室的温度中的至少某一个温度的预测温度进行推测的预测模型，该预测模型包含所述排气扇的信息、成为将来的目标的最终目标温度、所述冷却阀的开度的每一个，所述冷却控制部获取所述加热部的温度和所述处理室的温度中的至少某一个温度、所述冷却阀的开度、所述排气扇的信息的每
一个，以使按照所述预测模型算出的预测温度列与在从当前的目标温度变化至所述最终目标温度时的利用变化的比率算出的目标温度列之间的误差成为最小的方式对所述冷却阀的开度进行调节。
[0016]专利技术效果
[0017]根据本公开，能够利用最优参数改善在区间的温度偏差。
附图说明
[0018]图1是示出本公开的一实施方式的基板处理装置的一部分截断主视图。
[0019]图2是本公开的一实施方式的基板处理装置的正面剖视图。
[0020]图3是用于说明本公开的一实施方式的温度控制部的图。
[0021]图4是示出本公开的一实施方式的基板处理装置中的控制器的硬件构成的图。
[0022]图5是本公开的一实施方式的冷却控制部的内部的控制框图。
[0023]图6是说明在本公开使用的第一有效集法的流程图。
[0024]图7是说明在本公开使用的第二有效集法的流程图。
[0025]图8是本公开的其他实施方式的冷却控制部的内部的控制框图。
[0026]图9是本公开的在生成急冷预测模型时的冷却控制部的内部的控制框图。
[0027]图10是示出本公开的急冷预测模型的自动获取处理的一例的控制框图。
[0028]图11是示出表示本公开的一实施方式的成膜处理中的与温度有关的处理的一例的流程图的图。
[0029]图12是示出图11示出的流程图中的炉内的温度变化的图。
[0030]图13是用于说明图11示出的流程图中的控制部200、温度控制部64与冷却控制部300的动作的图。
[0031]图14的(A)是示出了在利用比较例的冷却控制部进行了温度控制的情况下的、各区的炉内温度和区间温度偏差的图。图14的(B)是示出了在利用本实施例的冷却控制部进行了温度控制的情况下的、各区的炉内温度和区间温度偏差的图。
[0032]图15的(A)是示出在本实施例的冷却控制部中不利用排气扇的信息进行了温度控制的情况下的炉内温度的实测值、预测温度和它们的误差的图。图15的(B)是示出在利用本实施例的冷却控制部进行了温度控制的情况下的炉内温度的实测值、预测温度和它们的误差的图。
具体实施方式
[0033]＜本公开的一实施方式＞
[0034]以下，参照附图说明本公开的一实施方式。此外，在以下的说明中使用的附图均为示意性的，附图示出的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等与现实并非一致。另外，多个附图的相互之间的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等也并非一致。
[0035]在本实施方式中，如图1～图3所示，本公开的基板处理装置10构成为实施半导体器件的制造方法中的处理工序的处理装置10。
[0036]图1示出的基板处理装置10具备作为被支承的纵形反应管的工艺管11，工艺管11由彼此同心圆配置的外管12和内管13来构成。外管12使用石英(SiO2)，一体成形为上端封
闭且下端开口的圆筒形状。内管13形成为上下两端开口的圆筒形状。内管13的筒中空部的内部形成搬入后述的舟皿的处理室14，内管13的下端开口构成用于供舟皿出入的炉口15。如后述那样，舟皿31构成为在较长地排列了多张作为基板的晶片的状态下保持这些晶片。因此，内管13的内径被设定为比处理的晶片1的最大外径(例如，直径300mm)大。
[0037]外管12与内管13之间的下端部利用构建为大致圆筒形状的歧管16气密封固。为了更换外管12以及内管13等，歧管16相对于外管12以及内管13分别装拆自如地安装。通过使歧管16支承于CVD装置的框体2，工艺管11成为垂直地安装的状态。以后，在图中，也有作为工艺管11而仅示出外管12的情况。
[0038]利用外管12与内管13的间隙，构成了横截面形状为具有一定宽度的圆形环形状的排气路17。如图1所示，在歧管16的侧壁的上部连接有排气管18的一端，排气管18成为通到排气路17的最下端部的状态。在排气管18的另一端连接有由压力控制部21控制的排气装置19，在排气管18的中途连接有压力传感器20。压力控制部21构成为基于来自压力传感器20的测定结果对排气装置19进行反馈控制。
[0039]在歧管16的下方以通到内管13的炉口15的方式配设有气体导入管22，在气体导入管22连接有原料气体供给装置以及非活性气体供给装置(以下称为气体供给装置)23。气体供给装置23构成为通过气体流量控制部24来控制。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种基板处理装置，其构成为具备：在内部构成对基板进行处理的处理室的反应管；加热器单元，其设于所述反应管的外侧，且具有对所述基板进行加热的加热部；冷却单元，其具有向所述加热器单元与所述反应管之间的空间供给冷却介质的冷却阀；向所述冷却单元供给所述冷却介质的排气扇；以及冷却控制部，其获取对预测所述加热部的温度和所述处理室的温度中的至少某一个温度的预测温度进行推测的预测模型，该预测模型包含所述排气扇的信息、成为将来的目标的最终目标温度、所述冷却阀的开度的每一个，所述冷却控制部获取所述加热部的温度和所述处理室的温度中的至少某一个温度、所述冷却阀的开度、所述排气扇的信息的每一个，以使按照所述预测模型算出的预测温度列与利用在从当前的目标温度变化至所述最终目标温度时的变化的比率算出的目标温度列之间的误差成为最小的方式对所述冷却阀的开度进行调节。2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，所述冷却控制部构成为具备存储所述加热部的温度和所述处理室的温度中的至少某一个温度的温度历史记录存储部、存储所述排气扇的开关信号的排气历史记录存储部、存储向所述冷却阀输出的开度信息的阀开度历史记录存储部，所述温度历史记录存储部、所述排气历史记录存储部以及所述阀开度历史记录存储部将各数据存储规定期间。3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，所述冷却控制部还具备创建部，该创建部获取所述预测模型，并且获取所述加热部的温度和所述处理室的温度中的至少某一个温度的过去的温度数据、所述排气扇的过去的开关的数据、所述冷却阀的过去的开度数据，算出个别输入响应特性矩阵和个别零响应特性向量。4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，所述预测模型为计算所述预测温度的数学式，用下面的式1来表达，[数学式1][数学式2]在此，为时刻t的预测温度，y(t
‑
1)为一次前的温度，V
a
(t
‑
1)、V
a
(t
‑
2)、
……
、V
a
(t
‑
n)为一次前、两次前、
……
、n次前的该冷却区的开度，V
b
(t
‑
1)、V
b
(t
‑
2)、
……
、V
b
(t
‑
n)为一次前、两次前、
……
、n次前的与该冷却区的一侧相邻的区的开度，V
c
(t
‑
1)、V
c
(t
‑
2)、
……
、V
c
(t
‑
n)为一次前、两次前、
……
、n次前的与该冷却区的另一侧
相邻的区的开度，f(t
‑
1)、f(t
‑
2)、
……
、f(t
‑
m)为一次前、两次前、
……
、m次前的排气扇的开关的数据，y0为基准温度，n、m值为事先任意设定的值，a1、
……
、a
n
、b1、
……
、b
n
、c1、
……
、c
n
、d分别为规定的系数。5.根据权利要求4所述的基板处理装置，其中，所述基准温度y0为室温附近的20℃以上30℃以下的范围内的温度，所述n、m值为必要的过去数据数量。6.根据权利要求3所述的基板处理装置，其中，所述创建部创建用下面的式3来表达的式子，[数学式3][数学式4][数学式4]式3中的S
zr
为个别零响应特性向量，S
sr
为个别输入响应特性矩阵，为预测温度向量。7.根据权利要求6所述的基板处理装置，其中，所述个别零响应特性向量S
zr
表示所述预测温度向量中的受到过去的温度和过去的开度的影响而变化的量，所述个别输入响应特性矩阵S
sr
表示所述预测温度向量中的受到这一次算出的开度影响而变化的量。8.根据权利要求6所述的基板处理装置，其中，所述冷却控制部还具有算出用下面的式4表示的个别目标温度列向量S
tg
的目标温度列创建部，所述目标温度列创建部构成为根据目标温度、当前的目标温度以及在从当前的目标温度变化至最终目标温度时的变化的比率算出所述个别目标温度列向量S
tg
，[数学式5]式4的时刻t以及行数与式3的时刻t以及行数对应。9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其中，
所述目标温度列创建部算出所述目标温度与所述当前的目标温度的升降温度偏差，将所述升降温度偏差的绝对值除以所述变化的比率，在所述变化的比率为零的情况下，用下式算出基...

【专利技术属性】
技术研发人员：山口英人，重松圣也，上野正昭，杉下雅士，前田修平，小杉哲也，
申请(专利权)人：株式会社国际电气，
类型：发明
国别省市：