JP4181184B2 - 半導体製造装置の制御方法 - Google Patents
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Description
半導体ウェーハやガラス基板等の基板に所定の処理を施すために、例えば電気炉においては、目標とする温度を迅速且つ正確に達成することが要求され、また、反応ガスの流量についても目標とするガス流量を迅速且つ正確に達成することが要求される。
すなわち、図5に示すように、まず、図外の入力手段からPID演算手段1へ目標とする制御量(SV)を入力して、目標値(SV)を達成するための操作量(Y)をPID演算手段1から制御対象(ヒータ制御手段)2へ入力する。そして、制御対象2から出力された制御量(PV)をPID演算手段1へ帰還させ、目標値(SV)と実際の制御量(PV)との偏差を解消させるようにPID演算手段1からの操作量(Y)を時々刻々変化させていた。
これによって、時刻(t1)以降、制御量(PV)がオーバーシュートやアンダーシュートして目標値(SV)に安定するのに長時間を要してしまうこととなり、延いては、制御対象によって制御される加熱ヒータ等を迅速且つ正確に所期の動作へ制御することができず、半導体製造装置によるプロセス処理の精度を低下させてしまうという問題があった。
また、本発明は、基本的に比例演算(P演算)、積分演算(I演算)及び微分演算(D演算)を行う場合のみならず、基本的に比例演算(P演算)及び積分演算(I演算)を行う場合にも適用することができ、いずれの場合にも偏差が所定値以上の時には積分演算による帰還処理ではなく予め求めてある操作量を用いればよい。
目標値と時々刻々の制御量との間に所定値以上の偏差が生じた場合に、積分演算による処理に換えて予め求められた操作量に基づく処理を行い、得られた操作量を制御対象へ入力するようにしたため、積分演算処理に起因したオーバーシュートやアンダーシュートを防止して、制御量を目標値に迅速且つ正確に変化させることができる。
このため、半導体製造装置の電気炉等を所定の温度や所定の反応ガス流量に迅速且つ正確に制御することができ、半導体製造装置によるプロセス処理の精度を向上させることができる。
まず、図1を参照して本実施例の制御方法を実施する制御装置を説明する。
なお、本実施例では、制御対象2は電気炉の加熱ヒータを制御するヒータ制御手段としており、制御対象は加熱用ヒータへの供給電圧を制御量(PV)として出力する。
まず、制御処理を開始するに先立って、試行処理を行って、制御対象2が安定して出力する制御量(PV)とその時に制御対象2に与えられる操作量(Y)との関係を求め、これをメモリ14に格納しておく。
このような準備の後に、図2に示す手順の制御処理が開始され、まず、制御対象2から出力される制御量(PV)と目標値(SV)との偏差(e)を加算減算器11で算出される(ステップS1)。
ここで、偏差(e)の絶対値が所定値α以下で所定値β以上である場合には、現在の経路が端子a側であるか端子b側であるかをスイッチ手段16が判断し(ステップS6)、現在の端子接続状態の処理(ステップS4又はS5)を行う。
また、制御量(PV)の時々刻々の変化に対応するために、図2に示す処理は周期的に繰り返し行われ、偏差(e)の絶対値が所定値αを上回って開始された端子b側へ切り換えた処理(ステップS4)が端子a側へ切り換えた処理(ステップS5)へ戻るのは、偏差(e)の絶対値が所定値β以下となった時点である。すなわち、端子b側へ切り換えた処理(ステップS4)は、偏差(e)の絶対値が比較的大きいときに開始され、制御処理によって偏差(e)の絶対値が比較的小さくなったところで終了する。
すなわち、偏差(e)が比較的小さな場合には、従来と同様に積分演算による帰還処理を用いて操作量(Y0)を求める。
すなわち、偏差(e)が比較的大きな場合には、積分演算による帰還処理に換えて、予め求めておいた操作量を操作量(Y0)として用い、積分演算の時間的な遅れに起因した制御量のオーバーシュートやアンダーシュートを防止する。
また、上記の実施例ではPID演算処理を基本としたが、PD演算手段12に換えて比例演算のみを行うP演算手段を用い、PI演算処理を基本とした場合にも本発明は適用することができる。
PV 制御量、
SV 目標値、
e 偏差、
Y 加算された操作量、
YS 予め求められた操作量、
YI 積分演算による操作量、
YPD 比例・微分演算による操作量、
Claims (4)
- 半導体製造装置に備えられた制御対象へ入力する操作量を変化させることにより当該制御対象による制御量を変化させ、当該制御量を目標値へ変化させることにより基板に所定の処理を施す半導体製造方法において、
目標値と制御量との偏差が第1所定値より大きい場合には、予め求められた操作量を比例・微分演算又は比例演算による帰還処理で得られる操作量に加算するように半導体製造装置に備えられた切替手段の端子接続状態の切替を行い、当該加算により得られた操作量を前記制御対象へ入力して前記制御量を目標値へ変化させ、前記偏差が第1所定値より小さい第2所定値より小さい場合には、当該偏差の積分演算により得られる操作量を比例・微分演算又は比例演算による帰還処理で得られる操作量に加算するように前記端子接続状態の切替を行い、当該加算により得られた操作量を前記制御対象へ入力して前記制御量を目標値へ変化させ、前記偏差が第1所定値以下で第2所定値以上の場合には、前記端子接続状態の切替を行わずに、前記予め求められた操作量か前記偏差の積分演算により得られる操作量のいずれか一方を比例・微分演算又は比例演算による帰還処理で得られる操作量に加算し、当該加算により得られた操作量を前記制御対象へ入力して前記制御量を目標値へ変化させる半導体製造方法であって、
前記予め求められた操作量は、前記制御対象が前記目標値で安定しているときの制御量を出力するための操作量であることを特徴とする半導体製造方法。 - 自装置に備えられた制御対象へ入力する操作量を変化させることにより当該制御対象による制御量を変化させ、当該制御量を目標値へ変化させて基板に所定の処理を施す半導体製造装置において、
目標値と制御量との偏差が第1所定値より大きい場合には、予め求められた操作量を比例・微分演算又は比例演算による帰還処理で得られる操作量に加算するように半導体製造装置に備えられた切替手段の端子接続状態の切替を行い、当該加算により得られた操作量を前記制御対象へ入力して前記制御量を目標値へ変化させ、前記偏差が第1所定値より小さい第2所定値より小さい場合には、当該偏差の積分演算により得られる操作量を比例・微分演算又は比例演算による帰還処理で得られる操作量に加算するように前記端子接続状態の切替を行い、当該加算により得られた操作量を前記制御対象へ入力して前記制御量を目標値へ変化させ、前記偏差が第1所定値以下で第2所定値以上の場合には、前記端子接続状態の切替を行わずに、前記予め求められた操作量か前記偏差の積分演算により得られる操作量のいずれか一方を比例・微分演算又は比例演算による帰還処理で得られる操作量に加算し、当該加算により得られた操作量を前記制御対象へ入力して前記制御量を目標値へ変化させる半導体製造装置であって、
前記予め求められた操作量は、前記制御対象が前記目標値で安定しているときの制御量を出力するための操作量であることを特徴とする半導体製造装置。 - 前記制御対象による制御量は温度であって、第1所定値と第2所定値は1℃以下であることを特徴とする請求項2に記載の半導体製造装置。
- 第2所定値は0.3℃以下であることを特徴とする請求項3に記載の半導体製造装置。
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