JP2013069915A - 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱手段を精密にキャリブレーションし、キャリブレーション時の時間を短縮できる半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供する。
【解決手段】キャリブレーション工程は、基板搬送手段が、表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板を処理室１に搬入し載置するステップと、前記基板支持部２１７内に設けられた加熱手段が設定温度に基づいて加熱するステップと、温度記憶手段が前記温度検出手段で検出した前記表面温度を記録するステップと、結果に基づいて前記加熱手段２１７ｂの設定温度を補正するためのパラメータを取得するステップと、補正手段が前記パラメータに基づいて前記加熱手段２１７ｂの設定温度を補正するステップと、前記補正ステップの後に、前記キャリブレーション基板を前記処理室１から搬出するステップと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に係り、特に被処理基板を加熱する加熱手段の校正（キャリブレーション）に関するものである。

基板処理装置において加熱手段をキャリブレーションする方法として、例えば、ヒータに供給する電力の比率を算出して処理する方法がある。このヒータの比率算出処理方法は、特に、ヒータを分割制御することにより被処理基板を真空中の処理室で高温化する基板処理装置には、必要不可欠なものである。

従来、ヒータの比率算出処理方法は次のように行っている。複数のポイントに熱電対（ＴＣ）を有するＴＣ付きウエハをヒータ上に設置し、このＴＣ付きウエハの温度を所定温度に上げる。所定温度で、比率を等間隔に振って、各比率時におけるＰＣ付きウエハの複数ポイントの温度をデータロガーで収集する。各比率時の複数ポイントの平均温度及び複数ポイントの温度差（ΔＴ＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）を、データロガーより取得したデータから計算する。ＴＣ付きウエハ上の複数ポイントの温度差ΔＴが小さい比率を、最適比率として使用する（例えば、特許文献１参照）。

ここで、取得したデータの計算は、装置のセットアップ作業者により実施されることになるが、データ量が多いため、データ編集に時間がかかる。また、データロガーの準備、データ編集用の演算機などの機材が別途必要になるため、作業効率が悪い。さらに、得られた最適比率での平均温度と基準温度との差（基準温度差）を小さくするため、さらに平均温度を基にヒータ設定温度を振った温度測定が必要となり、非常に使い勝手が悪い。

特開２０１０−７４０４８号公報

従来技術では、基準温度差を含め比率を手動決定するため、データ編集に時間がかかり作業者の負担が大きく、キャリブレーション精度を上げることが困難であった。また、温度測定開始前に機材のセットアップ（機材の準備、データロガーとＴＣ付ウエハ間との配線着脱）等、キャリブレーション時の作業時間も長いという問題があった。

本発明の目的は、加熱手段を精密にキャリブレーションすることができ、キャリブレーション時の時間を短縮できる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。

本発明の一態様によれば、
キャリブレーション基板を搬入した状態で加熱手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション工程と、キャリブレーションされた加熱手段により被処理基板を加熱処理する本処理工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
前記キャリブレーション工程は、
被処理基板の搬送空間となる搬送室に設けられた基板搬送手段が、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板を処理室に搬入
するステップと、
前記処理室内に設けられた基板支持部に前記キャリブレーション基板を載置するステップと、
前記基板支持部内に少なくとも１つ以上設けられた加熱手段が、設定温度に基づいて前記キャリブレーション基板を加熱するステップと、
温度記憶手段が、前記キャリブレーション基板に少なくとも１つ以上設けられた温度検出手段で検出した前記表面温度を記録するステップと、
演算手段が、前記設定温度で、前記加熱手段に供給する電力のパラメータを振って、前記記憶手段が記録した各パラメータ時の前記キャリブレーション基板の表面温度から各パラメータ時の平均温度及び温度差を計算し、前記計算結果に基づいて、前記加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータを取得するステップと、
補正手段が、前記パラメータに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正するステップと、
前記基板搬送手段が、前記補正ステップの後に、前記キャリブレーション基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有し、
前記本処理工程は、
前記基板搬送手段が前記被処理基板を前記処理室に搬入するステップと、
前記加熱手段が前記補正された設定温度に基づいて前記被処理基板を加熱するステップと、
前記処理室で前記被処理基板を処理するステップと、
前記基板搬送手段が前記被処理基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有する
半導体装置の製造方法が提供される。

また本発明の態様によれば、
被処理基板を処理する少なくとも一つ以上の処理室と、
前記被処理基板の搬送空間となる搬送室と、
前記搬送室に設けられ、前記被処理基板を任意の場所に移載可能な基板搬送手段と、
前記処理室と前記搬送室に搬入出され、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板と、
前記処理室内に設けられ、前記被処理基板を加熱する加熱手段が少なくとも１つ以上設けられた基板支持部と、
前記少なくとも１つ以上設けられた温度検出手段で検出した前記表面温度データを記録する前記温度記憶手段と、
前記キャリブレーション基板を前記処理室内の前記基板支持部に載置した状態で、前記設定温度で、前記加熱手段に供給する電力のパラメータを振って、前記記憶手段が記録した各パラメータ時の前記キャリブレーション基板の表面温度から各パラメータ時の平均温度及び温度差を計算し、前記計算結果に基づいて、前記加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータを取得する演算手段と、
前記パラメータに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正する補正手段と、
前記補正された設定温度に基づいて前記被処理基板を加熱する前記加熱手段と、
前記基板搬送手段と前記加熱手段と前記温度記憶手段と前記演算手段とを制御するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。

本発明によれば、加熱手段を精密にキャリブレーションすることができ、キャリブレーション時の時間を短縮できる。

本発明の基板処理装置の一実施の形態に係るプラズマ処理する基板処理炉の断面図である。 本発明の半導体装置の製造方法を実施するための一実施の形態に係る温度制御システムの構成図である。 本発明の一実施の形態に係るコントローラの説明図である。 本発明の一実施の形態に係るヒータの比率算出処理方法の概念図である。 本発明の一実施の形態に係るヒータの比率算出処理フローの概略図である。 本発明の一実施の形態に係るヒータの比率算出処理フロー図（その１）である。 本発明の一実施の形態に係るヒータの比率算出処理フロー図（その２）である 本発明の一実施の形態に係るヒータの比率算出処理フロー図（その３）である。 本発明の一実施の形態に係るヒータの比率算出処理フロー図（その４）である。 従来例の半導体装置の製造方法を実施するための温度制御システムの構成図である。 従来例のヒータの比率処理フロー図である。

＜基板処理装置＞
以下に本発明の実施の形態を説明する。
ここでは、基板処理装置はプラズマ処理炉を備えた枚葉式の半導体製造装置として説明する。実施の形態のプラズマ処理炉は、電界と磁界により高密度プラズマを生成できる変形マグネトロン型プラズマ源（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ｍａｇｎｅｔｒｏｎ Ｔｙｐｅｄ Ｐｌａｓｍａ Ｓｏｕｒｃｅ）を用いてウエハ等の基板をプラズマ処理する基板処理炉（以下、ＭＭＴ装置と称する）である。このＭＭＴ装置は、気密性を確保した処理室に被処理基板（以下、単に基板という）を設置し、シャワーヘッドを介して反応ガスを処理室に導入し、処理室をある一定の圧力に保ち、放電用電極に高周波電力を供給して電界を形成するとともに磁界を形成し、マグネトロン放電を起こす。放電用電極から放出された電子がドリフトしながらサイクロイド運動を続けて周回することにより長寿命となって電離生成率を高めるので高密度プラズマを生成できる。このように反応ガスを励起分解させて基板表面を酸化または窒化等の拡散処理、または基板表面に薄膜を形成する、または基板表面をエッチングする等、基板へ各種のプラズマ処理を施すことができる。

図１に、このようなＭＭＴ装置の概略構成図を示す。ＭＭＴ装置は、処理容器２０３を有し、この処理容器２０３は、第１の容器であるドーム型の上側容器２１０と第２の容器である碗型の下側容器２１１により形成され、上側容器２１０は下側容器２１１の上に被せられている。上側容器２１０は酸化アルミニウム又は石英等の非金属材料で形成されており、下側容器２１１はアルミニウムで形成されている。また後述するヒータ一体型の基板支持部（基板保持手段）であるサセプタ２１７を窒化アルミニウムや、セラミックス又は石英等の非金属材料で構成することによって、処理の際に膜中に取り込まれる金属汚染を低減している。

シャワーヘッド２３６は、処理室２０１の上部に設けられ、キャップ状の蓋体２３３と、ガス導入口２３４と、バッファ室２３７と、開口２３８と、遮蔽プレート２４０と、ガス吹出口２３９とを備えている。バッファ室２３７は、ガス導入口２３４より導入されたガスを分散するための分散空間として設けられる。

ガス導入口２３４には、ガスを供給するガス供給管２３２が接続されており、ガス供給管２３２は、開閉弁であるバルブ２４３ａ、流量制御器（流量制御手段）であるマスフローコントローラ２４１を介して図中省略の反応ガス２３０のガスボンベに繋がっている。シャワーヘッド２３６から反応ガス２３０が処理室２０１に供給され、また、サセプタ２１７の周囲から処理室２０１の底方向へ基板処理後のガスが流れるように下側容器２１１の側壁にガスを排気するガス排気口２３５が設けられている。ガス排気口２３５にはガスを排気するガス排気管２３１が接続されており、ガス排気管２３１は、圧力調整器であるＡＰＣ２４２、開閉弁であるバルブ２４３ｂを介して排気装置である真空ポンプ２４６に接続されている。

供給される反応ガス２３０を励起させる放電機構（放電手段）として、筒状、例えば円筒状に形成された第１の電極である筒状電極２１５が設けられる。筒状電極２１５は処理容器２０３（上側容器２１０）の外周に設置されて処理室２０１内のプラズマ生成領域２２４を囲んでいる。筒状電極２１５にはインピーダンスの整合を行う整合器２７２を介して高周波電力を印加する高周波電源２７３が接続されている。

また、筒状、例えば円筒状に形成された磁界形成機構（磁界形成手段）である筒状磁石２１６は筒状の永久磁石となっている。筒状磁石２１６は、筒状電極２１５の外表面の上下端近傍に配置される。上下の筒状磁石２１６、２１６は、処理室２０１の半径方向に沿った両端（内周端と外周端）に磁極を持ち、上下の筒状磁石２１６、２１６の磁極の向きが逆向きに設定されている。従って、内周部の磁極同士が異極となっており、これにより、筒状電極２１５の内周面に沿って円筒軸方向に磁力線を形成するようになっている。

処理室２０１の底側中央には、基板であるウエハ２００を保持するための基板支持部（基板保持手段）としてサセプタ２１７が配置されている。サセプタ２１７は、例えば窒化アルミニウムやセラミックス、又は石英等の非金属材料で形成され、内部に加熱手段としてのヒータ２１７ｂが一体的に埋め込まれており、ウエハ２００を加熱できるようになっている。ヒータ２１７ｂは、複数、例えばウエハ２００の内側ゾーンを加熱する内側ゾーンヒータと、ウエハ２００の外側ゾーンを加熱する外側ゾーンヒータとによって構成されている。ヒータ２１７ｂは各ゾーン毎に比率に応じた電力が印加されてウエハ２００を５００℃程度にまで加熱できるようになっている。この温度は、サセプタ２１７の温度を検出する温度検出手段（図示略）の検出温度に基づいてフィードバック制御されるようになっている。

また、サセプタ２１７の内部には、さらにインピーダンスを変化させるための電極である第２の電極２１７ｃも装備されており、この第２の電極２１７ｃがインピーダンス可変機構２７４を介して接地されている。インピーダンス可変機構２７４は、コイルや可変コンデンサから構成され、コイルのパターン数や可変コンデンサの容量値を制御することによって、上記電極及びサセプタ２１７を介してウエハ２００の電位を制御できるようになっている。

ウエハ２００をマグネトロン型プラズマ源でのマグネトロン放電により処理するための処理炉２０２は、少なくとも処理室２０１、処理容器２０３、サセプタ２１７、筒状電極２１５、筒状磁石２１６、シャワーヘッド２３６、及び排気口２３５から構成されており、処理室２０１でウエハ２００をプラズマ処理することが可能となっている。

筒状電極２１５及び筒状磁石２１６の周囲には、この筒状電極２１５及び筒状磁石２１６で形成される電界や磁界を外部環境や他処理炉等の装置に悪影響を及ぼさないように、電界や磁界を有効に遮蔽する遮蔽板２２３が設けられている。

サセプタ２１７は下側容器２１１と絶縁され、サセプタ２１７を昇降させるサセプタ昇降機構（昇降手段）２６８が設けられている。またサセプタ２１７には貫通孔２１７ａが設けられ、下側容器２１１底面にはウエハ２００を突上げるためのウエハ突上げピン２６６が少なくとも３箇所に設けられている。そして、サセプタ昇降機構２６８によりサセプタ２１７が下降させられた時にはウエハ突上げピン２６６がサセプタ２１７と非接触な状態で貫通孔２１７ａを突き抜けるような位置関係となるよう、貫通孔２１７ａ及びウエハ突上げピン２６６が配置される。

また、下側容器２１１の側壁には仕切弁となるゲートバルブ２４４が設けられ、開いている時には図中省略の搬送機構（搬送手段）により処理室２０１に対してウエハ２００を搬入、または搬出することができ、閉まっている時には処理室２０１を気密に閉じることができる。

また、制御部（制御手段）としてのコントローラ１２１は信号線Ａを通じてＡＰＣ２４２、バルブ２４３ｂ、真空ポンプ２４６を、信号線Ｂを通じてサセプタ昇降機構２６８を、信号線Ｃを通じてゲートバルブ２４４を、信号線Ｄを通じて整合器２７２、高周波電源２７３を、信号線Ｅを通じてマスフローコントローラ２４１、バルブ２４３ａを、さらに図示しない信号線を通じてサセプタに埋め込まれたヒータ２１７ｂやインピーダンス可変機構２７４をそれぞれ制御するよう構成されている。

＜プラズマ処理＞
次に上記のような構成の処理炉を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエハ２００表面に対し、又はウエハ２００上に形成された下地膜の表面に対し所定のプラズマ処理を施す方法について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は制御部１２１により制御される。

ウエハ２００は処理炉２０２を構成する処理室２０１の外部からウエハを搬送する図中省略の搬送機構によって処理室２０１に搬入され、サセプタ２１７上に搬送される。この搬送動作の詳細は次の通りである。サセプタ２１７が基板搬送位置まで下降し、ウエハ突上げピン２６６の先端がサセプタ２１７の貫通孔２１７ａを通過する。このときサセプタ２１７表面よりも所定の高さ分だけ突き上げピン２６６が突き出された状態となる。次に、下側容器２１１に設けられたゲートバルブ２４４が開かれ、図中省略の搬送機構によってウエハ２００をウエハ突上げピン２６６の先端に載置する。搬送機構が処理室２０１外へ退避すると、ゲートバルブ２４４が閉じられる。サセプタ２１７がサセプタ昇降機構２６８により上昇すると、サセプタ２１７上面にウエハ２００を載置することができ、更にウエハ２００を処理する位置まで上昇する。

サセプタ２１７に埋め込まれたヒータ２１７ｂは予め加熱されており、搬入されたウエハ２００を室温〜５００℃の範囲の内、所定のウエハ処理温度に加熱する。真空ポンプ２４６、及びＡＰＣ２４２を用いて処理室２０１の圧力を０．１〜１００Ｐａの範囲の内、所定の圧力に維持する。

ウエハ２００の温度が処理温度に達し、安定化したら、ガス導入口２３４から遮蔽プレート２４０のガス噴出孔２３９を介して、反応ガスを処理室２０１に配置されているウエハ２００の上面（処理面）に向けて導入する。同時に筒状電極２１５に高周波電源２７３から整合器２７２を介して高周波電力を印加する。このときインピーダンス可変機構２７４は予め所望のインピーダンス値となるように制御しておく。

筒状磁石２１６、２１６の磁界の影響を受けてマグネトロン放電が発生し、ウエハ２００の上方空間に電荷をトラップしてプラズマ生成領域２２４に高密度プラズマが生成され
る。そして、生成された高密度プラズマにより、サセプタ２１７上のウエハ２００の表面にプラズマ処理が施される。プラズマ処理が終わったウエハ２００は、図示略の搬送機構を用いて、基板搬入と逆の手順で処理室２０１外へ搬送される。

＜キャリブレーション＞
上述したプラズマ処理に先だって、加熱手段のキャリブレーションを行う必要がある。キャリブレーションする設定値には、実際のウエハ表面温度に基づいた各ゾーンに最適電力を供給するためのパラメータである電力比率（以下、単に比率という）と、基板支持部（サセプタ）内に設けられた温度検出手段で検出した値に基づいて実行されるフィードバック制御の設定温度（基準温度）とがある。

以上の値は、新たに基板処理装置を製造した後、半導体装置を製造する前に調整（キャリブレーション）する必要がある。また、新たな条件で処理する場合に調整する必要がある。処理室内に導入するガスの種類、圧力、基板の状態（基板の材料や基板上に形成された膜種）等の条件によって熱の伝わり方が異なる場合がある。また、基板表面の温度と、基板支持部内に設けられた検出手段の検出温度とは異なる値となっているので、実際の基板表面の温度を測定する必要があるからである。

＜先行例のキャリブレーション工程＞
先行例のキャリブレーション工程を示せば、次の通りである。
（１）複数個、例えば１７個の温度センサ（温度検出手段）としての熱電対（ＴＣ）付のウエハ（キャリブレーション用基板）を処理室のサセプタに載置する。
（２）キャリブレーション基板を温度設定値になるよう加熱する。
（３）Ｈａｅｔｅｒ温度が設定温度に達したらデータロガーをスタートさせる。
（４）比率を（例えば、０．４〜０．７）まで振り、各比率の温度分布データを温度検出手段から処理室外に設けられているデータロガー（記憶手段）で記録する。
（５）データロガーからパソコンにＤａｔａを移動し、１７点ＴＣ温度の平均値とΔＴ（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を算出し、ΔＴが最小となる最適比率を決定する。
（６）平均温度が仕様未達の場合は、設定温度を上下させ、（３）から再度、仕様が満足するまでのデータを取得する。
（１）〜（６）を繰り返し、ヒータの設定温度をキャリブレーションする。

上述したように、先行例のヒータの比率算出処理方法では、取得したデータの計算は、セットアップ作業者がオフラインで実施することになるが、データ量が多いため、データ編集に時間がかかる。また、データ収集用のロガーの準備、データ編集用の機材が別途必要になるため、作業効率が悪い。

そのため、作業者の負担を軽減し、作業者にやさしい使い勝手の良い装置を提供するためには、キャリブレーションの作業効率を改善する必要がある。

そこで、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法では、作業者の負担を軽減するために、平均温度の差も含め比率を自動決定できるキャリブレーション工程をオンラインで実行する温度制御システムを設けることにより、自動化している。

＜本実施の形態のキャリブレーション工程＞
本発明の一実施の形態のキャリブレーション工程は次の通りである。
（１）複数、例えば１７個のＴＣが取り付けられたウエハ（キャリブレーション基板）を処理室の基板支持部に載置する。ＴＣ線は、直接ＴＣ入力ターミナルに接続される。従って、キャリブレーション基板を処理室の基板支持部に載置した状態で、キャリブレーション基板の表面温度の情報をリアルタイムに記憶手段に取り込むことができる。
（２）キャリブレーション基板を基板支持部に載置して設定温度になるまで加熱する。
（３）記憶手段が、温度検出手段から温度データを取得する。
（４）記憶手段に接続されている演算手段が、温度データを演算する（オンライン処理）。
（５）演算手段に接続されている補正手段が、演算されたデータを基に、加熱手段の設定温度を補正する。
（２）〜（５）を繰り返し、ヒータへの設定温度をキャリブレーションする

よって、先行例と異なり、取得したデータの計算はオンラインで行うため、時間短縮になる。また、（２）〜（５）が自動化されているので、作業効率が向上する。

＜一実施の形態の半導体装置の製造方法＞
このような温度制御システムを設けた基板処理装置を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハなどの基板上に成膜する半導体装置の製造方法について説明する。

半導体装置の製造方法は、基板搬送手段が被処理基板を処理室に搬入するステップと、加熱手段が設定温度に基づいて前記被処理基板を加熱するステップと、処理室で前記被処理基板を処理するステップと、前記基板搬送手段が前記被処理基板を前記処理室から搬出するステップと、を有する本処理工程と、この本処理工程の前に行うキャリブレーション工程とを有する。本処理工程の前に行うキャリブレーション工程の概要は次の通りである。

キャリブレーション工程は、被処理基板の搬送空間となる搬送室に設けられた基板搬送手段が、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板を処理室に搬入するステップＡと、前記処理室内に設けられた基板支持部に前記キャリブレーション基板を載置するステップＢと、前記基板支持部内に少なくとも１つ以上設けられた加熱手段が、設定温度に基づいて前記キャリブレーション基板を加熱するステップＣと、温度記憶手段が、前記少なくとも１つ以上設けられた温度検出手段で検出した前記表面温度を記録するステップと、を有する。

さらに、演算手段が、前記設定温度で、前記加熱手段に供給する電力のパラメータを振って、前記記憶手段が記録した各パラメータ時の前記キャリブレーション基板の表面温度から各パラメータ時の平均温度及び温度差を計算し、前記計算結果に基づいて、前記加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータを取得するステップと、補正手段が、前記パラメータに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正するステップと、を有する。

そして、さらに前記基板搬送手段が、前記補正ステップの後に、前記キャリブレーション基板を前記処理室から搬出するステップと、を有する。

基板表面の温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板を用いることによって、実際の基板表面の温度を直接測定しながら、加熱手段における設定温度のキャリブレーションをすることができるので、加熱手段を精密にキャリブレーションすることができる。また、データの編集等、人が介在することがないので、キャリブレーション時の時間を短縮できる。

上述した説明では、加熱手段に供給する電力の比率（パラメータ）を振ってヒータの設定温度をキャリブレーションしたが、処理室（モジュール）内で平均温度を合わせる場合、さらにはモジュール間の機差で平均温度を合わせる場合、変更した比率の可否を判定するために、パラメータに加えて設定温度を振って基準温度差を所定値内に収束させることが好ましい。

＜キャリブレーション工程の概要＞
図５に、キャリブレーション工程の概要を示す。この概要は、図６〜図９に示す実施例のキャリブレーション工程に対応する。

図５に示すように、キャリブレーション工程は、工程１０１〜工程１０９から構成される。

このうち、工程１０１〜工程１０７では、概ね図４に示すような処理を行っている。ヒータ設定温度に対して、設定した比率Ａを基準に、等間隔αに比率を振り、温度検出手段からの入力情報であるΔＴ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が最小値をとる比率Ｂを算出する。比率Ｂは、設定した比率Ａをマイナス方向に値を小さくし、△Ｔの最小値を取得算出した各比率Ｂの△Ｔのデータの反転動作（Ｍ１）（ΔＴ（Ｎ＋１）≠ΔＴ）を捉える。反転動作（Ｍ１）を捉えた場合において、ΔＴ（Ｎ＋１）＜ΔＴときは、比率Ｂをさらにマイナス方向に値を大きくし、△Ｔのデータの反転動作（Ｍ２）を捉える。このときの好適な比率は振る一つ手前のＤ＝Ｃ＋αとなる。逆にΔＴ（Ｎ＋１）＞ΔＴのときは、比率Ｂをプラス方向に戻し、△Ｔのデータの反転動作（Ｍ３）を捉える。このときのΔＴが最小値をとる好適な比率は振る一つ手前のＤ＝Ｃ−αとなる。

図４に示す最適比率Ｄを求める処理は、基準温度差（平均温度と基準温度との差）が所定範囲に収まるまで繰り返す。すなわち、最適比率Ｄを求めたうえで、今度は、この比率Ｄにおける制御時の基準温度差が所定範囲にはいるよう、ヒータ設定温度を振って、比率Ｄが最適か否かを求めて行く。このようにして比率、及びヒータ設定温度をキャリブレーションする。

なお、図４では、初期状態（比率Ａ）から比率を小さくなる方向にのみ変更して最適値を見出すようにしている。その理由は次の通りである。ΔＴは、Ｕ字特性、平均温度は比率が小さいほど大きくなる特性を示し、比率を大きくなる方向（＋α）に変更すると、平均温度を下げる方向に動く。このため、放熱と吸収の関係にもよるが、設定温度が低いほど温度安定までの時間がかかり、温度帯によって、温度安定時間が一定とならないためである。また、比率を小さくなる方向に動作させるための比率の初期状態は、例えば０．７以上である。

図５を用いて、キャリブレーション工程を説明する。
（１）工程１０１
まず、初期値を設定して、初期値における温度データを求める。
初期状態の設定温度Ｔｓ及び設定比率Ａに基づいて加熱手段を制御して、キャリブレーション基板の表面温度を得る。この表面温度から、初期状態の平均温度Ａｖｅ（Ｎ）と、その最大値と最小値との差ΔＴ（Ｎ）（ばらつき）を演算する。

２つ以上の異なる電力の比率が設定比率Ａである時の前記キャリブレーション基板面内の温度を記憶し、その平均値Ａｖｅ（Ｎ）と、最大値と最小値の差ΔＴ（Ｎ）を演算する。

（２）工程１０３
次に、比率を下げてばらつきの変化を見る。
初期状態の比率Ａを所定幅下げて比率Ｂとし、比率Ｂ時の基板の表面温度を得る。比率を下げることによって生じる温度差と平均温度とのずれを演算する。演算結果の温度差と初期状態の温度差とを比較する。前記ばらつきに変化を生じさせるために、比較結果が不一致になるまで上記比率の下げ、演算、比較を繰り返し、不一致になったとき、ばらつき
に変化が生じたと判断する。

前記設定比率Ａを小さくなる方向へ所定幅ずつ変更しながら、その変更後の比率Ｂ時の温度を新たに記憶し、その平均値Ａｖｅ（Ｎ＋１）と、最大値と最小値の差ΔＴ（Ｎ＋１）とを演算する。変更後の前記ΔＴ（Ｎ＋１）と変更前の前記ΔＴ（Ｎ）とを比較し、
ΔＴ（Ｎ＋１）＝ΔＴ（Ｎ）
の関係にあるときは、上記比較をΔＴ（Ｎ＋１）≠ΔＴ（Ｎ）が成立するまで繰り返す。

（３）工程１０５
次に、ばらつき変化の判断内容に応じて、比率を減らして（振らして）より好適な比率を見出す。
比率を下げたときの方が初期状態の時よりも温度差が小さいために不一致になったときは、比率をさらに下げれば温度差のばらつきがさらに小さくなると仮定して、前記比率Ｂをさらに低下して比率Ｃとし、比率Ｃ時の基板の表面温度を新たに得る。比率を低下することによって生じる温度差と平均温度のずれを演算する。演算結果の温度差と初期状態の温度差とを比較する。その結果が初期状態の時の温度差の方が大きくなるまで上記変更、演算、比較を繰り返し、初期状態の温度差の方がおおきくなったとき、初期状態の温度差よりも小さい温度差を確保するために、そのときの比率よりも１つ手前の比率を好適な比率（Ｄ＝ｃ＋α）とする。

ΔＴ（Ｎ＋１）≠ΔＴ（Ｎ）が成立した場合において、
ΔＴ（Ｎ＋１）＜ΔＴ（Ｎ）のとき、比率Ｂをさらに小さくなる方向へ前記所定幅ずつ変更しながら、その変更後の比率Ｃ時の温度を新たに記憶し、その平均値Ａｖｅと、最大値と最小値の差ΔＴを演算する。変更後の前記ΔＴと、前記成立したときのΔＴ（Ｎ＋１）とを比較し、ΔＴ（Ｎ＋１）≧ΔＴの関係にあるときは、上記比較をΔＴ（Ｎ＋１）＜ΔＴが成立するまで繰り返す。成立したとき、比率を
Ｄ＝Ｃ＋α
に補正する。

（４）工程１０７
次に、ばらつき変化の判断内容に応じて、比率を増やして（振らして）より好適な比率を見出す。
比率を変更したときの方が初期状態の時よりも温度差が大きいために不一致になったときは、比率を大きくなる方向に戻せば、温度差のばらつきが大きくなる方向に変わったと判断し、比率を逆に大きくなる方向に戻して、基板の表面温度を得る。比率を変更することによって生じる温度差と平均温度のずれを演算し、演算結果の温度差と初期状態の温度差とを比較する。その結果がΔＴ（Ｎ＋１）＞ΔＴなるまで上記変更、演算、比較を繰り返し、ΔＴ（Ｎ＋１）≦ΔＴになったとき、一つ手前の比率を最適な比率を（Ｄ＝ｃ−α）とする。

ΔＴ（Ｎ＋１）≠ΔＴ（Ｎ）が成立した場合において、ΔＴ（Ｎ＋１）＞ΔＴのとき、比率Ｂを逆に大きくなる方向へ所定幅ずつ変更しながら、その変更後の比率Ｃ時の温度を新たに記憶し、その平均値Ａｖｅと、最大値と最小値の差ΔＴを演算する。変更後のΔＴと前記成立したときのΔＴ（Ｎ＋１）とを比較し、ΔＴ（Ｎ＋１）＞ΔＴの関係にあるときは、上記比較をΔＴ（Ｎ＋１）≦ΔＴが成立するまで繰り返す。成立したとき、比率を
Ｄ＝Ｃ−α
に補正する。

（５）工程１０９
より好適な比率で制御したときに得られるヒータ温度が基準温度以内に収束するまで、
より好適な比率を振って、最適な設定温度を決定する。

前記平均値Ａｖｅと基準温度との差を判定し、
基準温度≦±β℃
その差が判定条件内に収まっていない場合は、収まるまで、ヒータ設定温度の変更量を求める。この変更量から求めたヒータの更新温度を新たなヒータ設定温度Ｔ（Ｎ＋１）とするとともに、前記比率Ｄを設定温度に対する新たな比率Ａとし、その差が判定条件内
基準温度＞±β℃
に収まったとき、そのときの比率を最適比率とし、ヒータ設定温度を標準温度とすることによって、キャリブレーションを終了する。

＜作用＞
上述したようにキャリブレーション工程では、まず、初期値を求める。
初期状態の設定温度Ｔｓ及び設定比率Ａに基づいて加熱手段を制御して、キャリブレーション基板の温度を得る。この温度から、初期状態の平均温度Ａｖｅ（Ｎ）と、その最大値と最小値との差ΔＴ（Ｎ）（ばらつき）を演算する。

次に、比率を下げてばらつきの変化を見る。
初期状態の比率Ａを所定幅下げて比率Ｂとし、比率Ｂ時の基板の表面温度を得る。比率を下げることによって生じる温度差と平均温度のずれを演算する。演算結果の温度差と初期状態の温度差とを比較する。前記ばらつきに変化を生じさせるために、比較結果が不一致になるまで上記比率の下げ、演算、比較を繰り返し、不一致になったとき、ばらつきに変化が生じたと判断する。

次に、ばらつき変化の判断内容に応じて、比率を増減して（振らして）より好適な比率を見出す。
比率を下げたときの方が初期状態の時よりも温度差が小さいために不一致になったときは、比率をさらに下げれば温度差のばらつきがさらに小さくなると仮定して、前記比率Ｂをさらに低下して比率Ｃとし、比率Ｃ時の基板の表面温度を新たに得る。比率を低下することによって生じる温度差と平均温度のずれを演算する。演算結果の温度差と初期状態の温度差とを比較する。その結果が初期状態の時の温度差の方が大きくなるまで上記変更、演算、比較を繰り返し、初期状態の温度差の方がおおきくなったとき、初期状態の温度差よりも小さい温度差を確保するために、そのときの比率よりも１つ手前の比率を好適な比率（Ｄ＝ｃ＋α）とする。

次に比率を変更したときの方が初期状態の時よりも温度差が大きいために不一致になったときは、比率を大きくなる方向に戻せば、温度差のばらつきが大きくなる方向に変わったと判断し、比率を逆に大きくなる方向に戻して、基板の表面温度を得る。比率を変更することによって生じる温度差と平均温度のずれを演算し、演算結果の温度差と初期状態の温度差とを比較する。その結果が、変更時の比率の時の方が温度差が大きいときは、
（変更時の温度差）＞（初期状態の温度差）
となるまで上記変更、演算、比較を繰り返し、
そして、その結果に基づいて比率の補正を行い、
（変更時の温度差）＜（初期状態の温度差）
になったとき、一つ手前の比率を最適な比率とする。

次に、前記平均値Ａｖｅと基準温度との差（基準温度差）を判定し、
その差が判定条件内
基準温度≦±β℃
に収まっていない場合は、収まるまで、ヒータ設定温度の変更量を求め、
この変更量から求めたヒータの更新温度を新たなヒータ設定温度Ｔ（Ｎ＋１）とするとともに、前記比率Ｄを設定温度に対する新たな比率Ａとし、
その差が判定条件内
基準温度＞±β℃
に収まったとき、そのときの比率を最適比率とし、ヒータ設定温度を標準温度とすることによって、キャリブレーション工程を終了する。

＜概要の構成＞
上述したようにキャリブレーション工程及び本処理工程を実施するための基板処理装置は、被処理基板を処理する少なくとも一つ以上の処理室と、前記被処理基板の搬送空間となる搬送室と、前記搬送室に設けられ、前記被処理基板を任意の場所に移載可能な基板搬送手段と、前記処理室と前記搬送室に搬入出され、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板と、前記処理室内に設けられ、前記被処理基板を加熱する加熱手段が少なくとも１つ以上設けられた基板支持部と、を有する。

さらに、少なくとも１つ以上設けられた温度検出手段で検出した前記表面温度データを記録する前記温度記憶手段と、前記キャリブレーション基板を前記処理室内の基板支持部に載置した状態で、前記設定温度で、前記加熱手段に供給する電力のパラメータを振って、前記記憶手段が記録した各パラメータ時の前記キャリブレーション基板の表面温度から各パラメータ時の平均温度及び温度差を計算し、前記計算結果に基づいて、前記加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータを取得する演算手段と、前記パラメータに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正する補正手段と、前記補正された設定温度に基づいて前記被処理基板を加熱する前記加熱手段と、前記基板搬送手段と前記加熱手段と前記温度記憶手段と前記演算手段とを制御するコントローラと、を有する。

前記温度記憶手段、演算手段、補正手段は、キャリブレーション手段を構成する。このキャリブレーション手段はコントローラ内で実現することもできるが、他の端末装置内で実現することもできる。コントローラまたは端末装置などの制御システムは、ＴＣ入力ターミナルを介してキャリブレーション基板に設けられた温度検出手段に接続される。

＜概要の効果＞
このような工程を実行することによって、加熱手段の設定比率と、加熱手段の設定温度とを自動的にキャリブレーションできる。したがって、ウエハ（被処理基板）を均一に加熱するために設けられた複数のヒータの最適比率を短時間で、自動的に取得することができる。

これにより、温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板を用いることによって、実際の基板表面の温度を直接測定しながら、ヒータ設定温度のキャリブレーションをすることができるので、ヒータを精密にキャリブレーションすることができる。

また、温度検出手段と接続されるＴＣターミナルを制御システムにオンライン接続することによって、データロガー接続の場合と異なり、オンラインで基板の温度を制御きるので、データの編集等、人の介在が不要で、キャリブレーション時の時間を短縮できる。

以下、上述した半導体装置の製造方法及び基板処理装置について具体的に説明する。

＜温度制御システム構成＞
図２に、本実施の形態の基板処理装置を含む温度制御システムの構成図を示す。

基板処理装置は、被処理基板としての被処理基板を真空中で処理するための少なくとも一つ以上の処理室１と、処理室１と連接されて被処理基板の搬送空間となる搬送室１４と、搬送室１４に設けられ、被処理基板を任意の場所に移載可能な基板搬送手段１５と、が設けられている。また、処理室１にガスを供給するためのガスユニット２と、処理室１を真空排気するための排気ユニット３と、処理室１を調圧するためのＡＰＣバルブ４と、が設けられている。

上記被処理基板は、本処理工程では被処理基板となり、キャリブレーション工程ではキャリブレーション基板６となる。このキャリブレーション基板６は、処理室１と搬送室１４に搬入出され、少なくとも１つ以上の基板表面温度を検出する温度検出手段１６としての熱電対（ＴＣ）が設けられている。処理室１内に、被処理基板を支持する基板支持部１７が設けられる。この基板支持部１７には、被処理基板を加熱するための加熱手段としての抵抗加熱ヒータ５が設けられている。

上記加熱手段は少なくとも２つ以上に分割され、温度検出手段は分割された加熱手段の対応する位置に少なくとも１つ以上設けられていることが好ましい。このように構成すると、分割された加熱手段を精密にゾーン制御することができる。抵抗加熱ヒータ５は、被処理基板やキャリブレーションウエハ６の外周部を加熱する外側ゾーンヒータ５ａと、内周部を加熱する内側ゾーンヒータ５ｂとに二分割することができる。

温度制御システムは、抵抗加熱ヒータ５を温度制御するための温度調節器（単に、温調器というときもある）７と、電力調節器９、１０の制御出力操作量を操作するためのヒータ制御出力比率調節器８と、抵抗加熱ヒータ５のうち外側ゾーンヒータ５ａに電力を供給するための外側ゾーン用電力調節器９と、抵抗加熱ヒータ５のうち内側ゾーンヒータ５ｂに電力を供給するための内側ゾーン用電力調節器１０と、温度調節器７の入力となる温度検出手段としての熱電対１１と、ガスユニット２、排気ユニット３、ＡＰＣバルブ４、及び温度調節器７を制御するためのコントローラ１２と、を備える。

図２の右側半分に示すように、処理炉を破断することにより見える処理室１の内部には、基板支持部１７上に設置する複数（例えば１７点）のＴＣ１６付きウエハ６が搬入されている。このＴＣ１６付きウエハ６には、本実施例で追加された１７点ＴＣ１６付きウエハ６のＴＣ線１６ａと接続されるＴＣ入力ターミナル３０が設けられている。

ＴＣ入力ターミナル３０は、入力ポートに接続したＴＣの温度情報を、出力ポートに接続したコントローラ１２に送信するインタフェースである。コントローラ１２からログインすることで、ダイレクトにＴＣ温度情報を確認できるため、キャリブレーション基板を処理室内のサセプタに載置した状態で、キャリブレーション基板の表面温度の情報を取り込むことができる。ＴＣ温度情報は、ＴＣ入力ターミナル３０を介して、図２で示したコントローラ１２で処理される。

図３に示すように、上記コントローラ１２には、キャリブレーション工程を実行するキャリブレーション手段２７が設けられている。このキャリブレーション手段２７には、ＴＣ１６が検出した温度データを、ＴＣ入力ターミナル３０を介して記録する温度記憶手段２９と、設定温度で、加熱手段５に供給する電力のパラメータを振って、記憶手段２９が記録した各パラメータ時のキャリブレーション基板６の表面温度から各パラメータ時の平均温度及び温度差を計算し、この計算結果に基づいて、加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータを取得する演算手段２８と、取得したパラメータに基づいて加熱手段の設定温度を補正する補正手段２６とが設けられている。

＜基板を加熱するヒータのキャリブレーション方法＞
ここで、上記温度制御システムを用いた基板を加熱するヒータの校正方法について、図６〜図９に示す比率算出処理フローを用いて説明する。

［１］最初の一連のステップ５０〜５５では、設定比率及び設定温度に基づいて温度制御されたキャリブレーション基板の平均温度Ａｖｅと、複数の点における表面温度の最大値と最小値との差ΔＴとを求める。

ステップ５０に先立ち、１７点ＴＣ付きウエハ１６のＴＣ入力情報はＴＣ入力ターミナル３０からコントローラ１２に取り込まれ、比率及び１７点のＴＣ入力情報の平均温度、１７点ＴＣ入力情報のΔＴ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）値が演算手段２８によって自動的に演算される。演算結果は、温度記憶手段２９に自動的に記録される。

ステップ５０は、作業者の操作で、または予め設定されたヒータ５の設定温度を格納するヒータ設定温度設定処理であり、設定された設定温度は、
ヒータ設定温度（Ｎ）＝ヒータ設定温度
として温度記憶手段２９に格納される。ステップ５１は、操作で、または予め設定されたヒータ５の設定比率を格納する比率設定処理で、設定された比率は、
比率＝Ａ
とする。
ステップ５２は、ヒータ５の実測温度が設定温度設定処理（ステップ５０）で設定された温度に到達しているかを演算手段２８によって判定するヒータ設定温度到達持ち分岐処理である。

ステップ５３は、ヒータ設定温度到達待ち分岐処理（ステップ５２が『Ｙｅｓ』のときに演算手段２８によって実行される処理で、ヒータ設定温度設定処理（ステップ５０）で設定した温度及び、比率設定処理（ステップ５１）で設定した比率Ａで、ヒータ温度が設定温度到達後に一定時間の温度安定時間を確保するための温度安定待ち分岐処理である。ステップ５４は、温度安定待ち分岐処理（ステップ５３）が『Ｙｅｓ』のときに実行される処理で、１７点ＴＣ付きウエハ１６から取得される１７ポイントの入力温度情報を格納するデータ取得処理、ステップ５５は、データ取得処理（ステップ５４）で取得した１７ポイントのデータの平均値の算出と１７ポイントデータの最大値と最小値の差（△Ｔ）を算出する取得データ算出処理である。ここで、算出した平均値と△Ｔ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）を
△Ｔ（Ｎ）＝ΔＴ （１）
Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ）＝Ａｖｅｒａｇｅ（略称Ａｖｅ） （２）
として格納される。

［２］次の一連のステップ５６〜６１では、設定温度において、設定比率Ａを基準に、その比率を等間隔（α）にマイナス方向に振り、各比率Ｂの△Ｔデータの反転動作を捉えるまで繰り返す。

ステップ５６は、比率を変更して１７ポイントの平均温度及び、ΔＴ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）がどのように推移するかを測定するための、補正手段２６による比率更新処理である。ここで、比率は、
比率Ｂ＝Ａ−（α×ループ回数） （３）
Ａ：比率設定処理（ステップ５１）で設定された値
α：比率を変更するための変更幅（例えば、α＝０．０２幅でデータ更新）
ループ回数：比率更新処理（ステップ５６）から取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ６０）が演算手段２８により実行される回数である。

例えば比率Ａを０．７とすれば、式（３）は
比率Ｂ＝０．７−（０．０２×ループ回数） （４）
となる。これを図４に適用すれば、反転動作Ｍ１は、ループ回数５で、比率Ｂ＝０．６で起きていることになる。

ステップ５７は、比率更新処理（ステップ５６）で比率Ｂに変更したことによる、温度安定待ち時間を一定時間確保するための、演算手段２８による温度安定持ち分岐処理である。

ステップ５８は、温度安定待ち分岐処理（ステップ５７）が『Ｙｅｓ』のときに温度記憶手段２９により実行される処理で、１７点ＴＣ付きウエハから取得される１７ポイントの入力温度情報を格納するデータ取得処理である。
ステップ５９は、データ取得処理（ステップ５８）で取得した１７ポイントのデータの平均値と、１７ポイントデータの最大値と最小値の差（△Ｔ）とを演算手段２８により算出する取得データ算出処理である。ここで、算出した平均値と△Ｔ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）とは
△Ｔ（Ｎ＋１）＝△Ｔ （５）
Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ＋１）＝Ａｖｅｒａｇｅ （６）
として温度記憶手段２９に格納される。

ステップ６０は、比率Ａで取得された△Ｔと比率Ｂで取得されたΔＴ（Ｎ＋１）との大小関係を演算手段２８により比較する取得ΔＴ判定分岐処理であり、判定条件は、
△Ｔ（Ｎ＋１）＝ΔＴ（Ｎ） （７）
である。ステップ６１は、取得ΔＴ判定分岐処理（ステップ６０）が『Ｙｅｓ』の時に演算手段２８により実行される処理で、比率更新処理（ステップ５６）から取得ΔＴ判定分岐処理（ステップ６０）が実行される回数をカウントするループカウンタ加算処理である。
ループ回数は、
ループ回数＝ループ回数＋１ （８）
で表される。

［３］次の一連のステップ６２〜７９では、ΔＴのデータの反転動作を捉えた場合において、その反転動作がマイナス方向（−ΔＴ）のときは、さらに比率をマイナス方向に振り、各比率Ｃの△Ｔデータの反転動作を捉えるまで繰り返す。逆に、その反転動作がプラス方向（＋ΔＴ）のときは、比率をプラス方向に振り、各比率Ｃの△Ｔデータの反転動作を捉えるまで繰り返す。反転動作を捉えた場合、捉えた前後の比率を最適比率とし、平均温度と基準温度との差（基準温度差）を求める。

ステップ６２は、取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ６０）が『Ｎｏ』の時に演算手段２８により実行される処理で、比率Ａで取得された△Ｔと比率Ｂで取得された△Ｔの大小関係を比較する取得ΔＴ判定分岐処理で、判定条件は、
△Ｔ（Ｎ＋１）＜△Ｔ（Ｎ） （９）
で表される。

ステップ６３は、取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ６２）が『Ｙｅｓ』の時に補正手段２６により実行される処理で、比率を変更して１７ポイントの平均温度及び、△Ｔ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）がどのように推移するかを測定するための比率更新処理である。ここで、比率は、
比率Ｃ＝Ｂ−（α×ループ回数） （１０）
Ｂ：比率設定処理（ステップ５６）で設定された値
α：比率を変更するための変更幅（例えば、α＝０．０２幅でデータ更新）
ループ回数：比率更新処理（ステップ６３）から取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ６７）が実行される回数である。

ステップ６４は、比率更新処理（ステップ６３）で、比率Ｃに変更したことによる、温度安定待ち時間を一定時間確保するための、演算手段２８による温度安定待ち分岐処理である。ステップ６５は、温度安定待ち分岐処理（ステップ６４）が『Ｙｅｓ』のときに温度記憶手段２９により実行される処理であり、１７点ＴＣ付きウエハ１６から取得される１７ポイントの入力温度情報を格納するデータ取得処理である。ステップ６６は、データ取得処理（ステップ６５）で取得した１７ポイントのデータの平均値と、１７ポイントデータの最大値と最小値の差（ΔＴ）とを演算手段２８により算出する取得データ算出処理である。ここで、算出した平均値とΔＴ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）は
ΔＴ（Ｎ）＝△Ｔ （１１）
Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ）＝Ａｖｅｒａｇｅ （１２）
として温度記憶手段２９に格納される。ステップ６７は、比率Ｂで取得された△Ｔ（Ｎ＋１）と比率Ｃで取得されたΔＴとの大小関係を演算手段２８により比較する取得ΔＴ判定分岐処理で、判定条件は、
△Ｔ（Ｎ＋１）＜ΔＴ（Ｎ） （１３）
である。

ステップ６８は、取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ６７）が『Ｎｏ』の時に温度記憶手段２９により実行される処理で、取得データ算出処理（ステップ６６）で算出した平均値及び△Ｔを
△Ｔ（Ｎ＋１）＝△Ｔ（Ｎ） （１４）
Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ＋１）＝Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ） （１５）
として格納するための算出データ待避処理である。ステップ６９は、比率更新処理（ステップ６３）から取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ６７）が演算処理２８により実行される回数をカウントするループカウンタ加算処理で、ループ回数は、
ループ回数＝ループ回数＋１ （１６）
で表される。ステップ７０は、取得△Ｔ判定分岐処理（６７）が『Ｙｅｓ』の時に補正手段２６により実行される処理で、測定したΔＴが最小値となった比率を抽出する最適比率抽出処理である。最適比率Ｄは、
Ｄ＝Ｃ＋α （１７）
で求められる。

ステップ７１は、取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ６２）が『Ｎｏ』の時に実行される処理で、比率を変更して１７ポイントの平均温度、及び△Ｔ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）がどのように推移するかを測定するための、補正手段２６による比率更新処理である。ここで、比率は、
比率Ｃ＝Ｂ＋（α×ループ回数） （１８）
Ｂ：比率設定処理（５６）で設定された値
α：比率を変更するための変更幅（例えば、α＝０．０２幅でデータ更新）
ループ回数：比率更新処理（ステップ７１）から取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ７５）が実行される回数である。

ステップ７２は、比率更新処理（ステップ７１）で、比率Ｃに変更したことによる、温度安定待ち時間を一定時間確保するための、演算手段２８による温度安定待ち分岐処理である。ステップ７３は、温度安定待ち分岐処理（ステップ７２）が『Ｙｅｓ』のときに温度記憶手段２９により実行される処理で、１７点ＴＣ付きウエハから取得される１７ポイ
ントの入力温度情報を格納するデータ取得処理である。ステップ７４は、データ取得処理（ステップ７３）で取得した１７ポイントのデータの平均値の算出と１７ポイントデータの最大値と最小値の差（ΔＴ）を演算手段２８により算出する取得データ算出処理である。ここで、算出した平均値と△Ｔ（Ｍａｘ・−Ｍｉｎ）を
△Ｔ（Ｎ）＝ΔＴ （１９）
Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ）＝Ａｖｅｒａｇｅ （２０）
として格納される。

ステップ７５は、比率Ｂで取得された△Ｔと比率Ｃで取得されたΔＴの大小関係を演算手段２８により比較する取得△Ｔ判定分岐処理で、判定条件は、
ΔＴ（Ｎ＋１）＜△Ｔ（Ｎ） （２１）
である。ステップ７６は、取得ΔＴ判定分岐処理（ステップ７５）が『Ｎｏ』の時に温度記憶手段２９により実行される処理で、取得データ算出処理（ステップ７４）で算出した平均値及びΔＴを
△Ｔ（Ｎ＋１）＝△Ｔ（Ｎ） （２２）
Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ＋１）＝Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ） （２３）
として格納するための算出データ待避処理である。

ステップ７７は、比率更新処理（ステップ７１）から取得△Ｔ判定分岐処理（ステップ７５）が演算手段２８により実行される回数をカウントするループカウンタ加算処理で、ループ回数は、
ループ回数＝ループ回数＋１ （２４）
で表される。ステップ７８は、取得ΔＴ判定分岐処理（ステップ７５）が『Ｙｅｓ』の時に補正手段２６により実行される処理で、測定したΔＴが最小値となった比率を抽出する最適比率抽出処理である。最適比率Ｄは、
Ｄ＝Ｃ−α （２５）
で求められる。

ステップ７９は、最適比率抽出処理（ステップ７０）、（ステップ７８）で抽出した比率時の平均温度と目標とする平均温度（基準温度）との差を補正手段２６により算出する基準温度差算出処理で、計算式は、
基準温度差＝基準温度一取得平均温度 （２６）
である。ここで、基準温度は、装置間及びモジュール間の平均温度を統一するための基準温度である。本基準温度は、また、被処理物のプロセス温度となる。

［４］次の一連のステップ８０〜９０では、取得した最適比率において、今度は、設定温度を更新して、基準温度差＞±β℃となるように再度比率を振り、最終的な最適比率、平均温度、ΔＴを求めて、キャリブレーション工程を終了する。

ステップ８０は、取得された平均温度が基準温度の使用偏差内に収まっているかを演算手段２８により判定する基準温度差判定分岐処理で、判定条件は、
基準温度差＞±β℃（例えば、β＝３℃） （２７）
である。
上記判定条件は、取得した平均温度が、目標平均温度の±Ｎ％にはいっているか否かとしてもよい。

ステップ８４は、基準温度差判定分岐処理（ステップ８０）が『Ｙｅｓ』の時に演算手段２８により実行される処理で、ヒータ設定温度に対する取得平均温度の変化率を決定するための比率係数算出処理である。計算式は、
比率係数＝ヒータ設定温度／取得平均温度 （２８）
である。ステップ８５は、ヒータ設定温度の変更量を演算手段２８により決定するためのヒータ設定温度変更量算出処理で、計算式は、
変更量＝基準温度差×比率係数 （２９）
である。

ステップ８６は、基準温度差算出処理（ステップ７９）の計算結果の符合を演算手段２８により判定する基準温度差符号判定分岐処理で、判定条件は、
符号＝＋（プラス） （３０）
である。ステップ８７は、基準温度差符号判定分岐処理（ステップ８６）が『Ｙｅｓ』の時に補正手段２６により実行される処理で、ヒータの更新温度を決定するヒータ設定温度加算処理で、計算式は、
ヒータ設定温度（Ｎ＋１）＝ヒータ設定温度（Ｎ）＋変更量 （３１）
である。ステップ８８は、基準温度差符号判定分岐処理（ステップ８６）が『Ｎｏ』の時に補正手段２６により実行される処理で、ヒータの更新温度を決定するヒータ設定温度減算処理で、計算式は、
ヒータ設定温度（Ｎ＋１）＝ヒータ設定温度（Ｎ）−変更量 （３２）
である。

ステップ８９は、ヒータ設定温度加算処理（ステップ８７）及びヒータ設定温度加算処理（ステップ８８）で算出したヒータ設定温度を温調器７にキャリブレーション手段２７により転送するヒータ設定温度更新処理である。ステップ９０は、設定温度に対する比率を演算手段２８により設定する比率更新処理である。設定される比率は、最適比率抽出処理（ステップ７０）、（ステップ７８）で算出した値で、
Ａ＝Ｄ （３３）
として、ヒータ設定温度到達待ち分岐処理（ステップ５２）へ移行し、繰返しヒータ設定温度到達待ち分岐処理（ステップ５２）〜基準温度差算出処理（ステップ７９）までの処理が実行される。

ステップ８１は、基準温度差判定分岐処理（ステップ８０）が『Ｎｏ』の時に実行される処理で、最適比率抽出処理（ステップ７０）、（ステップ７８）で算出した最適比率：Ｄを温度調節器７に通知する最適比率通知処理、ステップ８２は、最適比率時の平均温度：Ａｖｅｒａｇｅ（Ｎ＋１）を温度調節器７に通知する平均温度通知処理、ステップ８３は、最適比率時のΔＴ：ΔＴ（Ｎ＋１）を温度調節器７に通知する△Ｔ通知処理である。これらのステップ８１〜８３の通知処理は、キャリブレーション手段２７ないしコントローラ１２が実行する。これらの通知処理後に、基板搬送手段１５がキャリブレーション基板６を処理室１から搬出する。これによりキャリブレーション工程が終了する。

本処理工程では、基板搬送手段１５が被処理基板を処理室１に搬入するステップと、処理室１で被処理基板を処理するステップと、基板搬送手段１５が被処理基板を処理室１から搬出するステップと、を実行する。上記被処理基板を処理するステップでは、キャリブレーション工程において温度調節器７に通知された比率に基づいて外側ヒータ５ａ、内側ヒータ５ｂに電力が供給され、ＴＣ１１の検出温度が通知された設定温度になるように、被処理基板の温度が制御される。

＜実施例の効果＞
本発明の処理を実行することにより、平均温度を含めた最適比率を自動取得することが可能となり、作業者が実施していた温度データ編集、データ編集機材準備が一切不要で、温度測定時間も短縮でき、作業者にやさしい使い勝手の良い装置を提供できる。

加熱手段に供給する電力の比率値決定方法は、自動温度測定によって決定されるので、
データ編集に時間がかからない。また、データ収集用のロガーの準備、データ編集用の機材が不要となるため、作業効率が向上する。さらに、モジュール間の機差で発生する１７点ポイントの平均温度の差も含め比率を自動決定でき、且つ、温度測定時間を現状よりも短縮でき、作業者にやさしい使い勝手が向上する。

このほかにも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。

＜比較例＞
図１０は、比較例による温度制御システム構成図を示す。本実施例を示す図２と異なる点は、１７点ＴＣ付きウエハの温度情報を収集するのがＴＣ入力ターミナルではなく、データロガー１８である点である。また、データロガーで収集した温度情報は、コントローラ１２で記憶、演算、処理、補正されるのではなく、別途用意するデータ編集用の機材によって処理される点である。

図９に従来例の抵抗加熱ヒータの比率処理フロー図を示す。ステップ３５は、ヒータの外側ゾーンと内側ゾーンの目標比率設定値が変更されたかを監視する比率データ変更判定分岐処理、ステップ３６は、設定された比率を記憶する設定比率退避処理、ステップ３７は、設定比率退避処理（ステップ３６）で記憶された比率設定値を温調器に転送する設定比率転送処理である。

ここで、取得したデータの計算は、セットアップ作業者が実施することになるが、データ量が多いため、データ編集に時間がかかる。また、データ収集用のロガーの準備、データ編集用の機材が別途、必用になるため、作業効率が悪い。

以下に本発明の好ましい態様を付記する。
＜付記１＞
本発明の一実施の形態によれば、
被処理基板の搬送空間となる搬送室に設けられた基板搬送手段が、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板を処理室に搬入するステップと、
前記処理室内に設けられた基板支持部に前記キャリブレーション基板を載置するステップと、
前記基板支持部内に少なくとも１つ以上設けられた加熱手段が設定温度に基づいて、前記キャリブレーション基板を加熱するステップと、
温度記憶手段が、前記温度検出手段で検出した前記表面温度を記録するステップと、
演算手段が、前記温度記憶手段が記録した前記表面温度を演算して温度データを求めるステップと、
演算手段が、前記キャリブレーション基板を前記処理室内の基板支持部に載置した状態で、前記加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータ（電力比率）を取得するステップと、
補正手段が、前記パラメータ及び前記演算して求めた前記温度データに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正するステップと、
前記基板搬送手段が、前記補正ステップの後に、前記キャリブレーション基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有するキャリブレーション工程と、
前記基板搬送手段が前記被処理基板を前記処理室に搬入するステップと、
前記処理室で前記被処理基板を処理するステップと、
前記基板搬送手段が前記被処理基板を前記処理室から搬出するステップと、
を有する本処理工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

＜付記２＞
この場合、前記加熱手段は少なくとも２つ以上に分割され、前記温度検出手段は前記分割された加熱手段の対応する位置に少なくとも１つ以上設けられていることが好ましい。

＜付記３＞
また、前記加熱手段が少なくとも２つ以上設けられる半導体装置の製造方法において、
前記演算手段が、前記加熱手段に加える２つ以上の異なる電力の比率が設定比率Ａの時に、前記温度記憶手段が記録した前記表面温度の平均値Ａｖｅ（Ｎ）と、最大値と最小値の差ΔＴ（Ｎ）とを演算して求める第１ステップと、
前記補正手段が、前記設定比率Ａをマイナス方向に補正して第１の比率Ｂを求める第２ステップと、
前記温度記憶部、第１の比率時の前記キャリブレーション基板表面の温度を記憶する第３ステップと、
前記演算手段が、前記補正後の前記表面温度の平均値Ａｖｅ（Ｎ＋１）と、最大値と最小値の差ΔＴ（Ｎ＋１）とを演算して求め、前記第１の比率時の前記ΔＴ（Ｎ＋１）と、前記設定比率時の前記ΔＴ（Ｎ）とを比較する第４ステップと、
前記比較結果に基づき、前記補正手段が、前記第１の比率Ｂをさらに補正して第２の比率Ｃを求めるステップと、
前記温度記憶部が、第２の比率Ｃ時の前記キャリブレーション基板表面の温度を記憶する第５ステップと、
前記演算手段が、前記第２の比率Ｃ時の前記表面温度の平均値Ａｖｅ（Ｎ＋１）と、最大値と最小値の差ΔＴとを演算して求め、前記第１の比率Ｂ時の前記ΔＴ（Ｎ＋１）と、前記第２の比率Ｃ時の前記ΔＴとを比較する第６ステップと、
前記比較結果に基づき、前記補正手段が、前記第２の比率Ｃを修正して修正比率Ｄを求める第７ステップと、
前記温度記憶部が、前記修正比率Ｄ時の前記キャリブレーション基板表面の温度を記憶する第８ステップと、
前記演算手段が、第２の比率Ｃ時の平均値Ａｖｅ（Ｎ＋１）と前記設定温度（基準温度）との差が判定条件内に収まるまで、前記設定温度を、（設定温度）／（平均温度）で求められる比率係数に基づいて補正するとともに、前記修正比率Ｄを前記設定比率Ａにセットする第９ステップと、
演算手段が、前記第１ステップから前記第９ステップを繰り返す第１０ステップと、
を含むことが好ましい。

＜付記４＞
また、キャリブレーション工程は、
（１）２つ以上の異なる電力の比率が設定比率Ａである時の前記キャリブレーション基板面内の温度を記憶し、その平均値Ａｖｅ（Ｎ）と、最大値と最小値の差ΔＴ（Ｎ）を演算し、
（２）前記設定比率Ａを小さくなる方向へ所定幅ずつ変更しながら、その変更後の比率Ｂ時の温度を新たに記憶し、その平均値Ａｖｅ（Ｎ＋１）と、最大値と最小値の差ΔＴ（Ｎ＋１）とを演算し、
（３）変更後の前記ΔＴ（Ｎ＋１）と変更前の前記ΔＴ（Ｎ）とを比較し、
ΔＴ（Ｎ＋１）＝ΔＴ（Ｎ）
の関係にあるときは、上記比較をΔＴ（Ｎ＋１）≠ΔＴ（Ｎ）が成立するまで繰り返し、（４）成立した場合において、
ΔＴ（Ｎ＋１）＜ΔＴ（Ｎ）のとき、比率Ｂをさらに小さくなる方向へ前記所定幅ずつ変更しながら、その変更後の比率Ｃ時の温度を新たに記憶し、その平均値Ａｖｅと、最大値
と最小値の差ΔＴを演算し、
（５）変更後の前記ΔＴと、前記成立したときのΔＴ（Ｎ＋１）とを比較し、ΔＴ（Ｎ＋１）≧ΔＴの関係にあるときは、上記比較をΔＴ（Ｎ＋１）＜ΔＴが成立するまで繰り返し、
（６）成立したとき、比率を
Ｄ＝Ｃ＋α
に補正し、
（７）ΔＴ（Ｎ＋１）＞ΔＴのとき、比率Ｂを逆に大きくなる方向へ所定幅ずつ変更しながら、その変更後の比率Ｃ時の温度を新たに記憶し、その平均値Ａｖｅと、最大値と最小値の差ΔＴを演算し、
（８）変更後のΔＴと前記成立したときのΔＴ（Ｎ＋１）とを比較し、ΔＴ（Ｎ＋１）＞ΔＴの関係にあるときは、上記比較をΔＴ（Ｎ＋１）≦ΔＴが成立するまで繰り返し、
（９）成立したとき、比率を
Ｄ＝Ｃ−α
に補正する
（１０）その上で、
前記平均値Ａｖｅと基準温度との差を判定し、
その差が判定条件内に収まっていない
基準温度≦±β℃
の場合は、収まるまで、ヒータ設定温度の変更量を求め、
（１１）この変更量から求めたヒータの更新温度を新たなヒータ設定温度Ｔ（Ｎ＋１）とするとともに、前記比率Ｄを設定温度に対する新たな比率Ａとし、
（１２）その差が判定条件内
基準温度＞±β℃
に収まったとき、そのときの比率を最適比率とし、ヒータ設定温度を標準温度とすることによって、実行することが好ましい。

＜付記５＞
本発明の他の実施の形態は、複数のＴＣ付きウエハのＴＣ入力情報を取込み、比率及び１７点のＴＣ入力情報の平均温度、１７点ＴＣ入力情報のΔＴ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）値を自動取得する半導体装置の製造方法が提供される。

＜付記６＞
この場合、ヒータ設定温度に対して、設定した比率を基準に、等間隔に比率をふり、複数点のＴＣ入力情報であるΔＴ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）が最小値となる比率を算出することが好ましい。

＜付記７＞
上記比率は、設定した比率をマイナス方向に値を小さくし、△Ｔの最小値を取得算出した各比率の△Ｔのデータの反転動作を捉えることが好ましい。

＜付記８＞
設定した比率に対して、算出データでＡＴのデータの反転動作を捉えた場合は、第１に設定した比率をプラス方向に値を大きくし、△Ｔのデータの反転動作を捉えることが好ましい。

＜付記９＞
また、複数点のＴＣ入力情報であるΔＴ（Ｍａｘ−Ｍｉｎ）値の最小値検出後、複数のＴＣ入力情報の平均温度が目標平均温度の±Ｎ％にはいっているか判定することが好ましい。

＜付記１０＞
取得した平均温度が、±Ｎ％にはいっていない場合、ヒータ設定温度を上下に振ることが好ましい。

＜付記１１＞
ヒータ設定温度を上下に振った後、再度、比率をふり、平均目標温度±Ｎ％範囲となる平均温度、且つ、△Ｔが最小値となる比率を算出することが好ましい。

＜付記１２＞
また、本発明の他の実施の形態によれば、
被処理基板を処理する少なくとも一つ以上の処理室と、
前記被処理基板の搬送空間となる搬送室と、
前記搬送室に設けられ、前記被処理基板を任意の場所に移載可能な基板搬送手段と、
前記処理室と前記搬送室に搬入出され、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板と、
前記処理室内に設けられ、前記被処理基板を加熱する加熱手段が少なくとも１つ以上設けられた基板支持部と、
前記温度検出手段が検出した温度データを記録する温度記憶手段と、
前記記録された温度データを演算する演算手段と、
前記キャリブレーション基板を前記処理室内の基板支持部に載置した状態で、前記加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータ（電力比率）を取得する演算手段と、
前記演算手段で取得した前記パラメータに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正する補正手段と、
前記基板搬送手段と前記加熱手段と前記温度記憶手段と前記演算手段と前記演算手段とを制御するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。

１ 処理室
２ ガスユニット
３ 排気ユニット
４ ＡＰＣバルブ
５ 抵抗加熱ヒータ（加熱手段）
６ キャリブレーション基板（被処理物、ウエハ）
７ 温度調節器（温調器）
８ ヒータ制御出力比率調節器
９ 外側ゾーン用電力調節器
１０ 内側ゾーン用電力調節器
１１ 熱電対（温度検出手段、ＴＣ）
１２ コントローラ
１４ 搬送室
１５ 基板搬送手段
１６ ＴＣ（温度検出手段）
１７ 基板支持部
１８ データロガー（データ収集ユニット）
３０ ＴＣ入力ターミナル
２１７ サセプタ（基板支持部）

Claims (3)

1. キャリブレーション基板を搬入した状態で加熱手段のキャリブレーションを行うキャリブレーション工程と、キャリブレーションされた加熱手段により被処理基板を加熱処理する本処理工程とを含む半導体装置の製造方法であって、
   前記キャリブレーション工程は、
   被処理基板の搬送空間となる搬送室に設けられた基板搬送手段が、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板を処理室に搬入するステップと、
   前記処理室内に設けられた基板支持部に前記キャリブレーション基板を載置するステップと、
   前記基板支持部内に少なくとも１つ以上設けられた加熱手段が、設定温度に基づいて前記キャリブレーション基板を加熱するステップと、
   温度記憶手段が、前記少なくとも１つ以上設けられた温度検出手段で検出した前記表面温度を記録するステップと、
   演算手段が、前記設定温度で、前記加熱手段に供給する電力のパラメータを振って、前記記憶手段が記録した各パラメータ時の前記キャリブレーション基板の表面温度から各パラメータ時の平均温度及び温度差を計算し、前記計算結果に基づいて、前記加熱手段の設定温度を補正するためのパラメータを取得するステップと、
   補正手段が、前記パラメータに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正するステップと、
   前記基板搬送手段が、前記補正ステップの後に、前記キャリブレーション基板を前記処理室から搬出するステップと、
   を有し、
   前記本処理工程は、
   前記基板搬送手段が前記被処理基板を前記処理室に搬入するステップと、
   前記加熱手段が前記補正された設定温度に基づいて前記被処理基板を加熱するステップと、
   前記処理室で前記被処理基板を処理するステップと、
   前記基板搬送手段が前記被処理基板を前記処理室から搬出するステップと、
   を有する
   半導体装置の製造方法。
2. 前記加熱手段は少なくとも２つ以上に分割され、前記温度検出手段は前記分割された加熱手段の対応する位置に少なくとも１つ以上設けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
3. 被処理基板を処理する少なくとも一つ以上の処理室と、
   前記被処理基板の搬送空間となる搬送室と、
   前記搬送室に設けられ、前記被処理基板を任意の場所に移載可能な基板搬送手段と、
   前記処理室と前記搬送室に搬入出され、少なくとも１つ以上の表面温度を検出する温度検出手段が設けられたキャリブレーション基板と、
   前記処理室内に設けられ、前記被処理基板を加熱する加熱手段が少なくとも１つ以上設けられた基板支持部と、
   前記少なくとも１つ以上設けられた温度検出手段で検出した前記表面温度データを記録する前記温度記憶手段と、
   前記キャリブレーション基板を前記処理室内の前記基板支持部に載置した状態で、前記設定温度で、前記加熱手段に供給する電力のパラメータを振って、前記記憶手段が記録した各パラメータ時の前記キャリブレーション基板の表面温度から各パラメータ時の平均温度及び温度差を計算し、前記計算結果に基づいて、前記加熱手段の設定温度を補正するた
   めのパラメータを取得する演算手段と、
   前記パラメータに基づいて前記加熱手段の設定温度を補正する補正手段と、
   前記補正された設定温度に基づいて前記被処理基板を加熱する前記加熱手段と、
   前記基板搬送手段と前記加熱手段と前記温度記憶手段と前記演算手段とを制御するコントローラと、
   を有する基板処理装置。

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