JP2001273002A - 制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のＰＩＤ制御では、例えば恒温室１の温
度を複数のヒータ５，・・・，５でＰＩＤ制御しようと
した場合に、複数のヒータ５，・・・，５の加熱能力の
差などに起因して温度勾配が発生し、その温度勾配に起
因するオーバシュートやアンダーシュートを効果的に抑
制することができないなどの課題があった。 【解決手段】 １つのＰＩＤ演算回路１２を目標定常温
度に基づいて制御すると共に、他のＰＩＤ演算回路１７
は上記ＰＩＤ演算回路１２に係る検出温度に基づいて制
御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えば半導体プロ
セスなどにおいてウェハの温度を制御するときなどにお
いて利用されるＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａ
ｌ，Ｉｎｔｅｇｒａｌ ａｎｄ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ）やＩＭＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｍｏ
Ｄｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御などの制御システムに係
り、例えば、複数のヒータを用いて当該ウェハの温度を
その全体に渡って均一に制御する際などにおいて好適に
利用することができる制御システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図９は従来の基本的なＰＩＤ制御システ
ムの構成を示すシステム構成図である。図において、２
４は図示外の恒温室内に設置されたウェハ、２５はウェ
ハ２４の近傍の温度を検出するサーモカップル、２６は
このサーモカップル２５の検出温度と共に目標定常温度
が入力され、検出温度が目標定常温度に収束するように
操作量を出力するＰＩＤ演算手段、２７はこの操作量に
基づいて制御を行う制御手段、２８はウェハ２４の近傍
に設置されるヒータ、２９は電源、３０はヒータ２８お
よび電源２９を制御手段２７に接続する制御ループであ
る。

【０００３】次に動作について説明する。ＰＩＤ演算手
段２６は、目標定常温度が設定されると、サーモカップ
ル２５の検出温度のこの目標定常温度に対する温度差に
基づいてＰＩＤ制御に基づく操作量を出力し、制御手段
２７はこの操作量に基づいてヒータ２８への通電時間を
制御する。

【０００４】従って、このような従来の基本的なＰＩＤ
制御システムでは、サーモカップル２５の配設位置およ
びその近傍の温度が目標定常温度に安定するように制御
することができる。

【０００５】しかしながら、制御対象となる上記ウェハ
２４の面積が大きくなったりすると、当該ウェハ２４の
温度をその全体に渡って均一に制御することができない
などの問題があった。

【０００６】そこで、特開平７−９６１６８号公報に
は、温度制御に係る空間をゾーン毎に分割して捉え、そ
のゾーン毎に別々にＰＩＤ制御を行う技術が開示されて
いる。また、当該公報では、このように１つの制御対象
に対して別々にＰＩＤ制御を行った場合には、同一の目
標定常温度を用いて制御を行ったとしても実際にはそれ
ぞれのゾーンの環境やゾーン相互の位置関係の違いに起
因して目標定常温度に到達するタイミングがゾーン毎に
異なってしまうので、それぞれのゾーンにおけるＰＩＤ
制御の開始タイミングおよび終了タイミングを制御する
技術も開示されている。

【０００７】図１０はこの特開平７−９６１６８号公報
に開示された従来の他のＰＩＤ制御システムの構成を示
すシステム構成図である。図において、３１は所定のプ
ログラムに基づいて設定温度を出力するプロセスコント
ローラ、３２はこの設定温度を最終温度とするランプ波
形を出力するランプ信号発生回路、３３はこのランプ波
形が目標定常温度として入力されて操作量を演算して出
力するＰＩＤコントローラ、３４はこのＰＩＤコントロ
ーラ３３により温度制御される炉、３５は複数の炉内温
度センサ、３６は比較基準温度が設定されるメモリ、３
７は各炉内温度センサ３５の検出温度が比較基準温度に
一致したタイミングを計測し、その時間差を出力する時
間差計測回路、３８はこの時間差に基づいてランプ信号
発生回路３２のランプ信号の発生タイミングを制御する
データを記憶する時間差テーブルメモリである。

【０００８】次に動作について説明する。メモリ３６に
比較基準温度が設定された状態でプロセスコントローラ
３１から設定温度が出力されると、ランプ信号発生回路
３２はこの設定温度を最終温度とするランプ波形を出力
し、ＰＩＤコントローラ３３はこのランプ波形が目標定
常温度として入力されて操作量を演算して出力する。そ
の結果、炉３４の温度は設定温度に向かって変化する。
この温度変化の途中において、各炉内温度センサ３５の
検出温度が上記比較基準温度に一致すると、時間差計測
回路３７はそれれぞれの一致タイミングを計測し、その
時間差を時間差テーブルメモリ３８へ出力する。時間差
テーブルメモリ３８はこの時間を相殺するテーブルデー
タを選択し、これをランプ信号発生回路３２へ出力す
る。

【０００９】次にプロセスコントローラ３１から設定温
度が出力されると、ランプ信号発生回路３２は時間差テ
ーブルメモリ３８により設定された時間だけランプ波形
の出力開始タイミングを調整する。そして、そのランプ
波形に基づいて炉３４の温度が設定温度まで制御され
る。従って、１つの炉３４に対して複数のＰＩＤ制御を
行ってその温度を制御することができ、しかも、確かに
目標定常温度に到達するタイミングを揃えることが理論
的には可能である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の他のＰＩＤ制御
システムは以上のように構成されているので、確かに目
標定常温度に到達するタイミングを揃えることが理論上
では可能ではあるが、単に各ＰＩＤ制御の開始タイミン
グ（終了タイミング）を変更しているだけなので、同図
に示すように別途目標定常温度自体を最終的な目標定常
温度となるまで連続的に変化させるランプ発生回路を追
加しなければ、当該タイミングを揃えることは難しく、
しかも、例え各ＰＩＤ制御における係数がオーバシュー
トやアンダーシュートが発生しないように設定されてい
たとしても、当該目標定常温度の温度に到達した後にお
けるオーバシュートやアンダーシュートが発生してしま
うなどの課題があった。そして、そのようなオーバシュ
ートやアンダーシュートが発生した場合、目的とする定
常温度において検出温度を安定させることができなくな
ってしまう場合がある。

【００１１】つまり、上記従来の他のＰＩＤ制御システ
ムでは、全てのＰＩＤ制御に対して同じ目標定常温度を
設定した時の昇温期間における任意の比較基準温度に到
達するタイミングの時間差をデータとして保持し、その
時間差を相殺するように上記タイミングを変更してい
る。そして、これは、各ＰＩＤ制御が同じ昇温カーブに
て目標定常温度まで変化することを前提とするものであ
る（そのために上記ランプ信号発生回路が用いられてい
る）。しかしながら、各ＰＩＤ制御におけるヒータの熱
変換効率のばらつき、各ゾーンの環境毎に違う放熱特性
ばらつきなどがあるため、実際にはこの各ＰＩＤ制御の
昇温カーブはそれぞれに相違するのが一般的であり（つ
まり、各ＰＩＤ制御の時定数は相違するのが一般的であ
り）、最終的な目標定常温度を各ＰＩＤ制御に直接入力
した場合には、上記比較基準温度への到達タイミングを
一致させるように制御したとしても、昇温期間における
温度変化の仕方が各ゾーン毎に異なり、ゾーン間におい
て温度勾配による熱の行き来が発生してしまうので、そ
れだけ各ゾーンが所望の設定温度となるタイミングは異
なることになり、設定温度到達後においてオーバシュー
トやアンダーシュートが発生してしまうことになる。

【００１２】なお、以上の説明においてはＰＩＤ制御シ
ステムを例に上述した課題を説明したが、他にもＩＭＣ
制御システムなどにおいても同様の課題が生じる。

【００１３】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、制御対象を複数のゾーンに分
けてゾーン毎に制御をしつつも、ランプ信号発生回路な
どに頼ることなく本来の制御によって目標定常温度への
到達タイミングを揃え、しかも、目標定常温度に到達し
た後におけるオーバシュートやアンダーシュートの発生
を効果的に抑制することができ、例えばＣＣＤセンサな
どの半導体素子を製造するプロセスにおいてウェハの温
度を好適に制御することができる制御システムを得るこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る制御シス
テムは、制御対象の状態を検出した検出値が目標定常値
に収束するように制御を行う制御システムにおいて、上
記目標定常値および検出値が入力され、この検出値が上
記目標定常値に収束するように変化する操作量を生成
し、上記制御対象の制御を行う主演算手段と、上記主演
算手段へ上記検出値を出力する主検出手段と、当該主検
出手段の検出値および他の検出値が入力され、この他の
検出値が当該検出値に収束するように変化する操作量を
生成し、上記制御対象の制御を行う従演算手段と、上記
従演算手段へ上記他の検出値を出力する従検出手段とを
備えるものである。

【００１５】この発明に係る制御システムは、目標定常
値および主検出手段の検出値が入力され、これらのうち
の一方を選択して従演算手段へ出力する第一セレクタを
設けたものである。

【００１６】この発明に係る制御システムは、従演算手
段が、入力された目標定常値あるいは入力された主検出
手段の検出値に所定のオフセット値を加算し、これに基
づいて制御対象の状態を制御するものである。

【００１７】この発明に係る制御システムは、主演算手
段および従演算手段に対して記憶している目標定常値を
出力する目標定常値メモリを設けたものである。

【００１８】この発明に係る制御システムは、目標定常
値を出力する目標定常値メモリを主演算手段と従演算手
段とのトータルの数と同数設けるとともに、上記主演算
手段あるいは上記各従演算手段の入力元をこれら複数の
目標定常値メモリの間で切り替える第二セレクタを設け
たものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１によるＰ
ＩＤ制御システムを示すシステム構成図である。図にお
いて、１は恒温室、２はこの恒温室１内に設置されたＣ
ＣＤセンサ用のウェハ、３はそれぞれウェハ２の近傍に
配設され、温度を検出するサーモカップル、４はこの複
数のサーモカップル３，・・・，３の検出温度を用いて
所定の制御を行うＰＩＤ制御ユニット、５はそれぞれウ
ェハ２の近傍において各サーモカップル３と１対１対応
に設けられたヒータ、６はそれぞれ各ヒータ５毎に設け
られた電源、７はそれぞれヒータ５と電源６とをＰＩＤ
制御ユニット４に直列に接続する制御ループ、８はそれ
ぞれ恒温室１に開設された通風口、９は通風口８の内側
に設置されたファンである。

【００２０】ＰＩＤ制御ユニット４において、１０は目
標定常温度が設定される目標定常温度メモリ（目標定常
温度メモリ）、１１は１つのサーモカップル３（以下、
主サーモカップル３（主検出手段）とよぶ）の検出温度
からこの目標定常温度を減算して主偏差温度を出力する
主減算器（主ＰＩＤ演算手段）、１２はこの主偏差温度
が０に収束するようにＰＩＤ制御演算に基づく主操作量
を出力する主ＰＩＤ演算回路（主ＰＩＤ演算手段）、１
３はこの主操作量が入力され、その主操作量に応じて上
記主サーモカップル３に対応する制御ループ７（以下、
主制御ループ７とよぶ）の通電制御を行う主制御回路
（主演算手段）である。

【００２１】また、１４はそれぞれ残りの１つのサーモ
カップル３（以下、従サーモカップル３（従検出手段）
とよぶ）の検出温度から上記主サーモカップル３の検出
温度を減算して従偏差温度を出力する従減算器（従ＰＩ
Ｄ演算手段）、１５はそれぞれこの従偏差温度が０に収
束するようにＰＩＤ制御演算に基づく従操作量を出力す
る従ＰＩＤ演算回路（従ＰＩＤ演算手段）、１６はそれ
ぞれこの従操作量が入力され、その従操作量に応じて上
記従サーモカップル３に対応する制御ループ７（以下、
従制御ループ７とよぶ）の通電制御を行う従制御回路
（従演算手段）である。

【００２２】次に動作について説明する。全てのサーモ
カップル３，・・・，３の検出温度が例えば室温におい
て安定した状態において目標定常温度メモリ１０に所望
の目標定常温度を設定すると、主減算器１１は主サーモ
カップル３の検出温度からこの目標定常温度を減算して
主偏差温度を出力する。主ＰＩＤ演算回路１２はこの主
偏差温度が０に収束するようにＰＩＤ制御演算に基づく
主操作量を出力し、主制御回路１３はその主操作量に応
じて主制御ループ７の通電制御を行う。なお、この主制
御回路１３は例えば昇温時（主偏差温度がマイナス）に
は主操作量の値が大きければ大きいほど通電時間を長く
するような通電制御を行い、降温時（主偏差温度がプラ
ス）には主操作量の値が大きければ大きいほど通電時間
を短くするような通電制御を行えば良い。

【００２３】このような主制御ループ７の制御により主
サーモカップル３の温度が上昇すると、各従減算器１４
から出力される従偏差温度の値はマイナス側に大きくな
るように変化する。逆に、主サーモカップル３の温度が
降下すると、各従減算器１４から出力される従偏差温度
の値はプラス側に大きくなるように変化する。そして、
各従ＰＩＤ演算回路１５はこの従偏差温度が０に収束す
るようにＰＩＤ制御演算に基づく従操作量を出力し、各
従制御回路１６はそれぞれの従制御ループ７の通電制御
を行う。なお、この従制御回路１６においても、従偏差
温度がマイナスである場合にはその値が大きければ大き
いほど通電時間を長くするような通電制御を行い、従偏
差温度がプラスである場合にはその値が大きければ大き
いほど通電時間を短くするような通電制御を行えば良
い。

【００２４】従って、主サーモカップル３にて検出され
る主制御ループ７の検出温度が上昇すると、これに追従
して全ての従サーモカップル３，・・・，３の検出温度
も上昇し、逆に主サーモカップル３にて検出される主制
御ループ７の検出温度が降下すると、これに追従して全
ての従サーモカップル３，・・・，３の検出温度も降下
し、恒温室１内の温度は一定以下の温度差を維持した状
態で目標定常温度まで制御され、その全体が目標定常温
度に収束するように制御される。

【００２５】その結果、主ＰＩＤ演算回路１２に対応す
る目標定常温度メモリ１０に目標定常温度を設定するだ
けで、恒温室１の全体を例えば同様の昇温カーブにて目
標定常温度まで上昇させることができ、しかも、事前に
何の設定処理などをすることなく温度の差が生じない状
態で目標定常温度に安定させることができるので、目標
定常温度に到達した後におけるオーバシュートやアンダ
ーシュートの発生を効果的に抑制することができる。そ
して、ＣＣＤセンサなどの半導体素子を製造するプロセ
スにおいてウェハ２の温度を好適に制御することができ
る。

【００２６】次に、どのヒータ５の制御ループ７，・・
・，７を主制御ループとして選択するのか、その選択方
法について説明する。図２はこの発明の実施の形態１に
おいて、主制御ループの選択方法を説明するための説明
図である。図において、（ａ）は目標制御温度の波形、
（ｂ）は全ての制御ループ７，・・・，７に対してその
目標制御温度を入力した場合の各サーモカップル３，・
・・，３の検出温度波形である。からは各サーモカ
ップル３の検出温度波形である。そして、このように各
制御ループ７の検出温度変化が同図（ｂ）のような結果
となった場合には、最も温度変化が遅い、すなわち時定
数が大きいのサーモカップル３に対応する制御ループ
７を主制御ループとして選択する。同図（ｃ）はこのよ
うな主制御ループの選択に基づいて上記温度制御を行っ
た場合の全てのサーモカップル３，・・・，３の検出温
度波形である。そして、全てのサーモカップル３，・・
・，３の検出温度を一定以下の温度差に抑えたまま、目
標定常温度に安定させることができる。なお、これらの
各波形図において横軸は経過時間、（ａ）の縦軸は目標
制御温度の値、（ｂ），（ｃ）の縦軸は検出温度であ
る。

【００２７】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２によるＰＩＤ制御システムを示すシステム構成図で
ある。図において、１７はそれぞれ各従減算器１４に対
する目標定常温度が設定される目標定常温度メモリ（目
標定常温度メモリ）、１８はそれぞれ主サーモカップル
３の検出温度とこの目標定常温度メモリ１７の目標定常
温度とのうちの一方を選択して各従減算器１４の減算値
入力へ出力する基準値セレクタ（第一セレクタ）であ
る。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり説明を
省略する。

【００２８】次に動作について説明する。各基準値セレ
クタ１８が主サーモカップル３の検出温度を選択する
と、各従減算器１４は従サーモカップル３の検出温度か
らこの検出温度を減算し、それを従偏差温度として出力
する。また、各基準値セレクタ１８が各目標定常温度メ
モリ１７の目標定常温度を選択すると、各従減算器１４
は従サーモカップル３の検出温度から目標定常温度を減
算し、それを従偏差温度として出力する。これ以外の動
作は実施の形態１と同様であり説明を省略する。

【００２９】そして、このように各従制御ループ７を別
々の目標定常温度に基づいて動作をさせることもできる
ので、各従制御ループ７を主サーモカップル３の検出温
度に基づいて同じように制御することも、目標定常温度
メモリ１７の目標定常温度に基づいて別々に制御するこ
とも可能となり、これらを組み合わせて利用することで
別途新たな制御回路などを設けることなく全体を均一な
温度で制御したり、一部のみの温度を独立に制御したり
することができる効果がある。

【００３０】その結果、例えば以下に示す効果を得るこ
とができる。図４はこの発明の実施の形態２による温度
制御の一例を示す説明図である。図において、（ａ）は
目標制御温度の波形、（ｂ）は全てのサーモカップル
３，・・・，３の検出温度波形である。からは各サ
ーモカップル３の検出温度波形である。そして、このよ
うに温度制御サイクルの途中において各基準値セレクタ
１８の選択を主サーモカップル３の検出温度から目標定
常温度メモリ１７の目標定常温度に切り替えることで、
各従サーモカップル３の配設されたゾーン毎の温度を任
意に変更させることができる効果がある。

【００３１】図５はこの発明の実施の形態２による温度
制御の他の一例を示す説明図である。図において、
（ａ）は目標制御温度の波形、（ｂ），（ｃ）は全ての
サーモカップル３，・・・，３の検出温度波形である。
からは各サーモカップル３の検出温度波形である。
同図（ｂ）に示すように常に主サーモカップル３の検出
温度を基準として各従制御ループ７を制御させた場合に
は、この主サーモカップル３の検出温度が目標定常温度
到達後に振動しつづけてしまった場合には、それに遅れ
た状態で各従サーモカップル３の検出温度も振動してし
まうことになり、場合によっては発振してしまうことも
有りえる。そして、同図（ｃ）に示すように各サーモカ
ップル３の検出温度が目標定常温度に到達した後におい
ては基準値セレクタ１８の選択を主サーモカップル３の
検出温度から目標定常温度メモリ１７の目標定常温度に
切り替えることで、各従サーモカップルの配設されたゾ
ーン毎の温度を目標定常温度に安定させることができ、
応答遅れなどによる発振を防止することができる効果が
ある。

【００３２】また、逆に、当初は各従制御ループ７をそ
れぞれの目標定常温度に基づいて動作させて当該目標定
常温度に早期に到達させると共に、目標定常温度の近傍
の温度になったら各従制御ループ７を主サーモカップル
３の検出温度基準に切り替えることで、当該目標定常温
度に早期に安定させることができる効果がある。

【００３３】実施の形態３．図６はこの発明の実施の形
態３によるＰＩＤ制御システムを示すシステム構成図で
ある。図において、１９はそれぞれオフセット値が設定
されるオフセット温度メモリ、２０はそれぞれ基準値セ
レクタ１８の出力値にこのオフセット値を加算する加算
器、２１はそれぞれこの加算器２０の加算値と基準値セ
レクタ１８の出力値とのうちの一方を選択して従減算器
１４へ減算値として出力するオフセットセレクタであ
る。これ以外の構成は実施の形態２と同様であり説明を
省略する。

【００３４】次に動作について説明する。加算器２０は
基準値セレクタ１８の出力値にオフセット温度メモリ１
９に設定されたオフセット値を加算する。オフセットセ
レクタ２１はこの加算器２０の加算値と基準値セレクタ
１８の出力値とのうちの一方を選択して従減算器１４へ
減算値として出力し、従減算器１４は、従サーモカップ
ル３の検出温度からこの減算値を減算した従偏差温度を
出力する。従って、従減算器１４には、主サーモカップ
ル３の検出温度、主サーモカップル３の検出温度に所定
のオフセット値を加算した温度、目標定常温度、目標定
常温度に所定のオフセット値を加算した温度のうちのい
ずれか１つを選択して入力することができる。これ以外
の動作は実施の形態２と同様であり説明を省略する。

【００３５】そして、このように各従制御ループ７をオ
フセット値を考慮した状態で動作をさせることもできる
ので、各従制御ループ７を主サーモカップル３の検出温
度に基づいて同じように制御することも、オフセット温
度メモリ１９のオフセット値に基づいて一定の温度差を
維持した状態で制御することも、ひいては従制御系の応
答遅れなどをこのオフセット値として設定することで実
際に発生する遅れを相殺して従制御系の発振を効果的に
抑制することも可能となる。

【００３６】図７はこの発明の実施の形態３による温度
制御の一例を示す説明図である。図において、（ａ）は
目標制御温度の波形、（ｂ）は全てのサーモカップル
３，・・・，３の検出温度波形である。からは各サ
ーモカップル３の検出温度波形である。そして、同図に
示すように温度制御サイクルの途中においてオフセット
セレクタ２１の選択を基準値セレクタ１８の出力値から
加算器２０の加算値へ切り替えることで、一定の温度差
を維持した状態で制御することができる。

【００３７】実施の形態４．図８はこの発明の実施の形
態４によるＰＩＤ制御ユニット４の構成を示すブロック
図である。図において、２２はそれぞれサーモカップル
３などからの検出温度が入力される入力端子、２３は全
ての目標定常温度メモリ１０，１７，・・・，１７およ
び全ての入力端子２２，・・・，２２に接続され、プロ
グラムなどによる設定に応じて各減算器１１の減算入力
元および各加算器２０の入力元をこれらの間で任意に切
り替える基準値セレクタ（第二セレクタ）である。これ
以外の構成は実施の形態３と同様であり説明を省略す
る。

【００３８】次に動作について説明する。基準値セレク
タ２３は、制御プログラムなどによる設定に応じて全て
の目標定常温度メモリ１０，１７，・・・，１７および
全ての入力端子２２，・・・，２２のうちから１つずつ
を選択し、各減算器１０（１４）などへその減算値とし
て出力する。そして、各加算器２０はそれぞに対応する
オフセット温度メモリ１９の値をこの出力に加算し、各
減算器１１（１４）はそれぞれに対応する入力端子２２
から入力されたサーモカップル３の検出温度などからこ
の減算値を減算してそれぞれのＰＩＤ制御回路へ出力す
る。これ以外の動作は実施の形態３と同様であり説明を
省略する。

【００３９】そして、このように減算器１４に入力され
る減算値を、これら複数の目標定常温度メモリ１０，１
７，・・・，１７および複数の入力端子２２，・・・，
２２の中から適宜選択し、これに基づいて各ＰＩＤ演算
回路１２を動作させることができるので、それぞれのＰ
ＩＤ演算回路１２，１５を相互に関連付けて制御した
り、それぞれ別個に制御することができ、これらを適宜
組み合わせて動作させることで別途新たな構成を追加す
ることなく非常に利便性に富んだシステムとすることが
できる効果がある。例えば、従ＰＩＤ制御回路１５の目
標定常温度として、その従ＰＩＤ制御回路１５に対応付
けられた目標定常温度メモリ１７の設定温度、もしくは
任意に指定可能な他のＰＩＤ制御回路の検出値を選択し
て利用することが可能である。

【００４０】その結果、例えば、目標定常温度メモリ１
０に目標定常温度を設定した後、当初は主制御ループ７
をこれに基づいて制御するとともに、他の従制御ループ
７はこの主制御ループ７に対応する主サーモカップル３
の検出温度に基づいて制御し、安定状態になったら、全
ての制御ループ７，・・・，７を上記目標定常温度メモ
リ１０の目標定常温度に基づいて制御させるようにする
ことで、実施の形態２と同様に外乱や応答遅れなどによ
るチャンネル間干渉による発振を効果的に防止すること
ができるとともに、上位で動作する制御プログラムにお
いては複数の目標定常温度メモリを意識することなくこ
れらの処理をすることが可能となる。その結果、実施の
形態２よりも制御プログラムを簡便で判り易いものとす
ることができる効果がある。なお、以上の説明において
はＰＩＤ演算回路１２，１５を備えるＰＩＤ制御システ
ムを例にとって本願発明の実施の形態を説明したが、例
えばこのＰＩＤ演算回路１２，１５をＩＭＣ制御回路に
置きかえるだけでＩＭＣ制御システムとすることができ
る。そして、このＩＭＣ制御システムであっても、検出
温度を目標定常温度に収束するように制御を行うことが
できることはいうまでもない。また、以上の説明ではＣ
ＣＤセンサなどの半導体素子を製造するプロセスにおい
てウェハの温度を好適に制御する場合を例に説明した
が、本願発明は制御対象の状態を検出した検出値が目標
定常値に収束するように制御を行うものであればいずれ
にも適用可能であることもいうまでもない。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、制御
対象の状態を検出した検出値が目標定常値に収束するよ
うに制御を行う制御システムにおいて、上記目標定常値
および検出値が入力され、この検出値が上記目標定常値
に収束するように変化する操作量を生成し、上記制御対
象を制御する主演算手段と、上記主演算手段へ上記検出
値を出力する主検出手段と、当該主検出手段の検出値お
よび他の検出値が入力され、この他の検出値が当該検出
値に収束するように変化する操作量を生成し、上記制御
対象を制御する従演算手段と、上記従演算手段へ上記他
の検出値を出力する従検出手段とを備えるので、主演算
手段および各従演算手段はそれぞれの受け持ちゾーンに
おける放熱特性ばらつきなどがあったとしても非常に小
さい一定以下の温度差にて温度を制御することができ
る。

【００４２】従って、主演算手段に目標定常温度を設定
するだけで、各ゾーンの温度を例えば同様の昇温カーブ
にて目標定常温度まで上昇させることができ、しかも、
何の設定処理などをすることなくゾーン毎の温度の差が
生じない状態で目標定常温度に安定させることができる
ので、目標定常温度に到達した後におけるオーバシュー
トやアンダーシュートの発生を効果的に抑制することが
できる。その結果、例えば、ＣＣＤセンサなどの半導体
素子を製造するプロセスにおいてウェハの温度を好適に
制御することができる効果がある。

【００４３】この発明によれば、目標定常値および主検
出手段の検出値が入力され、これらのうちの一方を選択
して従演算手段へ出力する第一セレクタを設けたので、
各ゾーンを同じように制御することも、別々に制御する
ことも可能となり、これらを組み合わせて利用すること
で別途新たな制御手段などを設けることなく全体を均一
な温度で制御したり、一部のみの温度を独立に制御した
りすることができる効果がある。

【００４４】この発明によれば、従演算手段が、入力さ
れた目標定常値あるいは入力された主検出手段の検出値
に所定のオフセット値を加算し、これに基づいて制御対
象の状態を制御するので、ゾーン毎の温度差をこのオフ
セット値として設定することで一定の温度差を維持した
状態で全てのゾーンを制御したり、従制御系の応答遅れ
などをこのオフセット値として設定することで実際に発
生する遅れを相殺して従制御系の発振を効果的に抑制す
ることができる効果がある。

【００４５】なお、このような発明において、主演算手
段および従演算手段に対して記憶している目標定常値を
出力する目標定常値メモリを設けても、あるいは、目標
定常値を出力する目標定常値メモリを主演算手段と従演
算手段とのトータルの数と同数設けるとともに、主演算
手段あるいは各従演算手段の入力元をこれら複数の目標
定常温度メモリの間で切り替える第二セレクタを設けて
もよい。前者の場合には、各ゾーンを単一の目標定常値
メモリにて制御することができ、後者の場合には前者と
同様な動作に加えて各従演算手段を主演算手段とは別個
に制御することもでき、非常に利便性に富んだシステム
とすることができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１によるＰＩＤ制御シ
ステムを示すシステム構成図である。

【図２】 この発明の実施の形態１において、主制御ル
ープの選択方法を説明するための説明図である。

【図３】 この発明の実施の形態２によるＰＩＤ制御シ
ステムを示すシステム構成図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による温度制御の一
例を示す説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による温度制御の他
の一例を示す説明図である。

【図６】 この発明の実施の形態３によるＰＩＤ制御シ
ステムを示すシステム構成図である。

【図７】 この発明の実施の形態３による温度制御の一
例を示す説明図である。

【図８】 この発明の実施の形態４によるＰＩＤ制御ユ
ニットの構成を示すブロック図である。

【図９】 従来の基本的なＰＩＤ制御システムの構成を
示すシステム構成図である。

【図１０】 従来の他のＰＩＤ制御システムの構成を示
すシステム構成図である。

【符号の説明】

１ 恒温室 ２ ウェハ ３ サーモカップル（主検出手段、従検出手段） ４ ＰＩＤ制御ユニット ５ ヒータ ６ 電源 ７ 制御ループ ８ 通風口 ９ ファン １０ 目標定常温度メモリ（目標定常値メモリ） １１ 主減算器（主演算手段） １２ 主ＰＩＤ演算回路（主演算手段） １３ 主制御回路（主演算手段） １４ 従減算器（従演算手段） １５ 従ＰＩＤ演算回路（従演算手段） １６ 従制御回路（従演算手段） １７ 目標定常温度メモリ（目標定常値メモリ） １８ 基準値セレクタ（第一セレクタ） １９ オフセット温度メモリ ２０ 加算器 ２１ オフセットセレクタ ２２ 入力端子 ２３ 基準値セレクタ（第二セレクタ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H004 GA03 GA35 GB15 HA01 HB01 JA04 JA13 JA22 JB08 KA71 KB02 KB04 KB06 LA15 LA18 5H323 AA27 AA40 BB05 CA06 CB02 CB42 DA01 EE05 EE06 FF01 FF10 GG02 KK05 LL01 LL02 LL07 MM06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象の状態を検出した検出値が目標
   定常値に収束するように制御を行う制御システムにおい
   て、 上記目標定常値および検出値が入力され、この検出値が
   上記目標定常値に収束するように変化する操作量を生成
   し、上記制御対象の制御を行う主演算手段と、上記主演
   算手段へ上記検出値を出力する主検出手段と、 当該主検出手段の検出値および他の検出値が入力され、
   この他の検出値が当該検出値に収束するように変化する
   操作量を生成し、上記制御対象の制御を行う従演算手段
   と、 上記従演算手段へ上記他の検出値を出力する従検出手段
   とを備える制御システム。
2. 【請求項２】 目標定常値および主検出手段の検出値が
   入力され、これらのうちの一方を選択して従演算手段へ
   出力する第一セレクタを設けたことを特徴とする請求項
   １記載の制御システム。
3. 【請求項３】 従演算手段は、入力された目標定常値あ
   るいは入力された主検出手段の検出値に所定のオフセッ
   ト値を加算し、これに基づいて制御対象の状態を制御す
   ることを特徴とする請求項１または請求項２記載の制御
   システム。
4. 【請求項４】 主演算手段および従演算手段に対して記
   憶している目標定常値を出力する目標定常値メモリを設
   けたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのい
   ずれか１項記載の制御システム。
5. 【請求項５】 目標定常値を出力する目標定常値メモリ
   を主演算手段と従演算手段とのトータルの数と同数設け
   るとともに、上記主演算手段あるいは上記各従演算手段
   の入力元をこれら複数の目標定常値メモリの間で切り替
   える第二セレクタを設けたことを特徴とする請求項１か
   ら請求項３のうちのいずれか１項記載の制御システム。