JP2001318702A

JP2001318702A - 制御システム

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Publication number: JP2001318702A
Application number: JP2000135167A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Hirayama; 博文平山
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2000-05-08
Filing date: 2000-05-08
Publication date: 2001-11-16

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の出力に所定
のレシオ係数を乗算（１３）し、これに基づいて複数の
ヒータ５，・・・，５を制御するようにしたものであ
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，ＩｎｔｅｇｒａｌａｎｄＤｅｒｉｖａｔｉｖｅ
ｃｏｎｔｒｏｌ）やＩＭＣ（ＩｎｔｅｒｎａｌＭｏ
ｄｅｌＣｏｎｔｒｏｌ）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６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、３
１は図示外の恒温室内に設置されたウェハ、３２はウェ
ハ３１の近傍の温度を検出するサーモカップル、３３は
このサーモカップル３２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、３４はこの操作量に
基づいて制御を行う制御手段、３５はウェハ３１の近傍
に設置されるヒータ、３６は電源、３７はヒータ３５お
よび電源３６を制御手段３４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３３は、目標定常温度が設定されると、サーモカップ
ル３２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
３４はこの操作量に基づいてヒータ３５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３２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
３１の面積が大きくなったりすると、当該ウェハ３１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７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、３８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、３９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、４０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、４１はこのＰＩＤコントロー
ラ４０により温度制御される炉、４２は複数の炉内温度
センサ、４３は比較基準温度が設定されるメモリ、４４
は各炉内温度センサ４２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、４５はこの時間差に基づいてランプ信号発
生回路３９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４３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
３８から設定温度が出力されると、ランプ信号発生回路
３９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４０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４１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４２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４４はそ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４５へ出力する。時間差テ
ーブルメモリ４５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３９へ出力する。

【０００９】次にプロセスコントローラ３８から設定温
度が出力されると、ランプ信号発生回路３９は時間差テ
ーブルメモリ４５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４１の温度が設定温度まで制御され
る。従って、１つの炉４１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、当該検出値が上
記目標定常値に収束するように変化する第一の操作量を
出力する演算手段と、当該第一の操作量が入力され、予
め設定されている所定のレシオ係数値をこれに乗算して
第二の操作量を出力する複数の乗算手段とを備え、第二
の操作量に基づいて制御対象の制御を行うものである。

【００１５】この発明に係る制御システムは、各乗算手
段にレシオ係数値の値を設定するレシオ係数入力手段を
設けたものである。

【００１６】この発明に係る制御システムは、前記複数
の乗算手段に対応して設けられた制御対象の検出値に基
づいて、上記制御対象の検出値の上記目標定常値に対す
る誤差を抑制するレシオ係数値を各乗算手段毎に演算し
てそれぞれに設定するレシオ係数設定手段とを設けたも
のである。

【００１７】この発明に係る制御システムは、演算手段
を乗算手段と同数設けるとともに、各乗算手段の入力元
をこれら複数の演算手段の間で切り替える第一セレクタ
を設けたものである。

【００１８】この発明に係る制御システムは、第一の操
作量および第二の操作量が入力され、これらの内の一方
を選択して出力する第二セレクタを設け、この第二セレ
クタの出力に基づいて制御対象の制御を行うものであ
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は恒温室１の中心部に配設さ
れ、温度を検出するサーモカップル（検出手段）、４は
このサーモカップル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
に配設されたヒータ（制御手段）、６はそれぞれ各ヒー
タ５毎に設けられた電源（制御手段）、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（制御手段）、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、１１は上
記サーモカップル３の検出温度からこの目標定常温度を
減算して偏差温度を出力する減算器（演算手段）、１２
はこの偏差温度が０に収束するようにＰＩＤ制御演算に
基づく第一の操作量を出力するＰＩＤ演算回路（演算手
段）、１３はそれぞれこの第一の操作量に予め設定され
た所定のレシオ係数値を乗算して第二の操作量を出力す
る乗算手段、１４はそれぞれこの第二の操作量が入力さ
れ、その第二の操作量に応じて各制御ループ７の通電制
御を行う制御回路（制御手段）、１５はテンキーを備
え、このテンキーから入力された数値を上記複数の乗算
手段１３，・・・，１３に対してレシオ係数値として設
定する数値入力回路（レシオ係数入力手段）である。

【００２１】次に動作について説明する。図２はこの発
明の実施の形態１に係るレシオ係数の設定までの処理手
順を示すフローチャートである。図において、ステップ
ＳＴ１は全ての乗算手段１３，・・・，１３にレシオ係
数「１」を初期値として設定する初期設定ステップ、ス
テップＳＴ２は目標定常温度メモリ１０に所望の目標定
常温度（例えば１００度）を設定する目標定常温度設定
ステップ、ステップＳＴ３はこれらの設定の下で温度制
御を開始する制御開始ステップ、ステップＳＴ４はサー
モカップル３の検出温度を測定するサンプリングステッ
プ、ステップＳＴ５はこの検出温度と目標定常温度との
差に基づいてサーモカップル３の検出温度が目標定常温
度に安定したか否かを判断する安定度判断ステップ、ス
テップＳＴ６は検出温度が目標定常温度に安定した状態
で各ヒータ５の近傍（例えば図１で「＊」として示す位
置の温度）を測定するゾーン温度測定ステップ、ステッ
プＳＴ７はこの各ゾーンの温度の上記目標定常温度に対
する偏差に応じたレシオ係数を演算するレシオ係数演算
ステップ、ステップＳＴ８は各レシオ係数を各乗算手段
１３に設定するレシオ係数設定ステップ、ステップＳＴ
９はこの新たなレシオ係数の組み合わせの設定の下で温
度制御を行いその時の各ヒータ５の近傍温度の偏差が許
容偏差以下であるか否かを判断する設定確認判断ステッ
プである。

【００２２】このようなレシオ係数の設定処理におい
て、例えば目標定常温度を１００度、あるゾーンの計測
温度が１２０度、このときの第一の操作量がそのフルス
ケールの３１％であるとした場合、レシオ係数は下記式
１および式２に基づいて「０．８」と求めることができ
る。

【００２３】｛１２０（度）−１００（度）｝／｛１００（度）×１００（％）／２５（％）｝＝２０／４００＝５（％）・・・式１ＲＡＴＩＯ＝｛２５（％）−５（％）｝／２５（％）＝０．８・・・式２

【００２４】以上の処理により演算されたレシオ係数を
数値入力回路１５から各乗算手段１３に設定した後、実
際に恒温室１に所定のウェハ２を設置し、その状態でＰ
ＩＤ制御ユニット４の上位において温度制御プログラム
を動作させ、そのプログラムによる温度設定を目標定常
温度として目標定常温度メモリ１０に設定し、必要に応
じてその温度を変更して、ウェハ２の温度を管理制御す
る。具体的には、目標定常温度メモリ１０に目標定常温
度が設定されると、減算器１１はサーモカップル３の現
在の検出温度からこの目標定常温度を減算し、ＰＩＤ演
算回路１２はこの偏差温度が０に収束するようにＰＩＤ
制御演算に基づく第一の操作量を出力し、各乗算手段１
３はそれぞれに設定されたレシオ係数を当該第一の操作
量に乗算して第二の操作量を出力し、各制御回路１４は
その第二の操作量に応じて各制御ループ７の通電制御を
行う。この通電制御は、例えば昇温時には第二の操作量
の大きさが大きくなればなるほど単位時間当たりのオン
時間（デューティ）を増加するように制御し、降温時に
は第二の操作量の大きさが大きくなればなるほど単位時
間当たりのオン時間（デューティ）を減少するように制
御すればよい。

【００２５】そして、このように単一のＰＩＤ演算回路
１２の出力に基づいて複数のヒータ５，・・・，５の通
電時間を制御しつつも、各ヒータ５の通電時間をレシオ
係数にて異ならせているので、それぞれのヒータ５に放
熱特性ばらつきなどがあったとしてもゾーン間に温度差
を生じない状態で昇温、降温させることができる。

【００２６】従って、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、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、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。そして、フ
ァン９などによる外乱があったとしても、ＣＣＤセンサ
などの半導体素子のウェハ２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効果が
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、１６は入力に応じて各乗算手段１３
に対してレシオ係数値を設定する数値入力回路（レシオ
係数設定手段）、１７はそれぞれ各ヒータ５の近傍に配
設されたサーモカップル（検出温度入力手段）、１８は
この複数のサーモカップル１７，・・・，１７の検出温
度などが入力され、各サーモカップル１７の検出温度を
用いて各乗算手段１３に設定するレシオ係数を演算し、
これを数値入力回路１６を用いて各乗算手段１３に設定
する測定回路（レシオ係数設定手段）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。測定回路１８
は、図２に示すフローチャートを実行して全ての乗算手
段１３，・・・，１３に設定するレシオ係数を演算し、
これを数値入力回路１６を用いて各乗算手段１３に設定
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ＰＩＤ制御ユニット４
内に測定回路１８を設け、測定から設定までの処理を自
動化することにより、実施の形態１に比べて設定作業者
は使用環境下において測定処理のみを行えば、その環境
下において最適な設定を行うことができ、非常に利便性
に富んだものとすることができるなどの効果がある。

【００３０】実施の形態３．図４はこの発明の実施の形
態３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。このＰＩＤ制御ユニット４は目標定常温度メ
モリ１０、減算器１１およびＰＩＤ演算回路１２を、制
御回路１４と同数（同図では４個ずつ）備えている。図
において、１９は各減算器１１の減算入力元を複数の目
標定常温度メモリ１０，・・・，１０の間で任意に切り
替える第一切替回路、２０はそれぞれサーモカップルな
どからの検出温度が入力される入力端子、２１は各減算
器１１の加算入力元を複数の入力端子２０，・・・，２
０の間で任意に切り替える第二切替回路、２２は各乗算
手段１３の入力元を複数のＰＩＤ演算回路１２，・・
・，１２の間で任意に切り替える第三切替回路（第一セ
レクタ）、２３は各制御回路１４の入力元を乗算手段１
３と第三切替回路２２との間で任意に切り替える第四切
替回路（第二セレクタ）、２４は数値入力回路１６を用
いて全ての乗算手段１３，・・・，１３に演算したレシ
オ係数を設定したり、温度制御プログラムなどに応じて
これら４つの切替回路１９，２１，２２，２３の切替設
定を行ったりする制御本体である。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。

【００３１】そして、制御本体２４によって第一切替回
路１９を切り替えることで、各減算器１１に対して別々
の目標定常温度メモリ１０，・・・，１０の目標定常温
度を入力したり、全ての減算器１１，・・・，１１に対
して共通の目標定常温度メモリ１０の目標定常温度を入
力することができる。第二切替回路２１を切り替えるこ
とで、各減算器１１に対して別々の検出温度を入力した
り、全ての減算器１１，・・・，１１に対して共通の検
出温度を入力することができる。従って、各減算器１１
において共通の検出温度から共通の目標定常温度を減算
させたり、別々の検出温度から別々の目標定常温度を減
算させたりすることができる。

【００３２】また、制御本体２４によって第三切替回路
２２を切り替えることで、各乗算手段１３に対して別々
の第一の操作量を入力したり、全ての乗算手段１３，・
・・，１３に対して共通の第一の操作量を入力すること
ができる。従って、各乗算手段１３において共通の第一
の操作量にレシオ係数を乗算させて第二の操作量を出力
させたり、別々の第一の操作量に対してそれぞれのレシ
オ係数を乗算させて第二の操作量を出力させたりするこ
とができる。

【００３３】更に、制御本体２４によって第四切替回路
２３を切り替えることで、各制御回路１４に対して乗算
手段１３の出力（第三の操作量）を入力したり、第三切
替回路２２の出力（第二の操作量）を入力することがで
きる。従って、各制御回路１４において共通の制御をさ
せたり、別々の制御をさせたりすることができる。

【００３４】そして、以上の切替制御は任意且つ独立に
可能であるので、実施の形態２と同様に、１つの検出温
度に基づく１つのＰＩＤ演算回路１２の出力に基づいて
全ての制御回路１４，・・・，１４を動作させたり、各
制御回路１４を別々のＰＩＤ演算回路１２の出力に基づ
いて動作させたりすることができ、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１４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、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。特に、
安定状態において全ての制御ループ７を１つの目標定常
温度メモリ１０の目標定常値に基づいて制御させること
で、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１０，・・・，１０を意識することな
く制御をさせることが可能となりる。その結果、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。

【００３５】また、各制御手段１４の入力元をＰＩＤ演
算回路１２（第三切替回路２２）と乗算手段１３との間
で切り替えるようにしたので、例えば新たにレシオ係数
値の設定を行うために一々乗算手段１３に設定されてい
る値を１に修正することなく測定が可能である。その結
果、一々乗算手段１３を意識することなく新たなレシオ
係数の測定が可能であると共に以前の値を残して置くこ
とができ、初期設定時や設定変更時においても非常に利
便性に富んだシステムとすることができる効果がある。

【００３６】さらに、複数のＰＩＤ演算回路１２，・・
・，１２の出力をそれぞれ複数の乗算手段１３，・・
・，１３に入力させることもできるので、恒温室１内を
複数のゾーン毎に分け、その複数のゾーンからなる各グ
ループ毎に温度を制御することもできる。

【００３７】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４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、２５はそれぞれ各乗算手段１３から
出力される第二の操作量にオフセット値を加算して第三
の操作量として出力するオフセット加算手段、２６はそ
れぞれ動作モード設定信号などが入力され、この動作モ
ードに応じて上記第三の操作量などをそれぞれの制御回
路１４へ出力する運転モード切替手段、２７は例えば−
１００％〜２００％の範囲内のオフセット値が制御機器
のキー操作などにより入力され、これを上記複数のオフ
セット加算手段２５，・・・，２５に設定するオフセッ
ト値入力手段、２８はマニュアルモードおよびオートモ
ードのうちのいずれか一方の選択入力と、レディモード
およびランモードのうちのいずれか一方の選択入力とが
なされ、これらの組み合わせで選択された４種類の運転
モードのうちの１つの運転モードに関する情報を動作モ
ード設定信号として出力する運転モード選択手段、２９
はレディモード時に利用する操作量が設定され、これを
運転モード切替手段２６，・・・，２６へ出力するレデ
ィ時操作量設定手段、３０はマニュアルモード時に利用
する操作量が設定され、これを運転モード切替手段２
６，・・・，２６へ出力する手動時操作量設定手段であ
る。

【００３８】そして、運転モード切替手段２６は、動作
モード設定信号として「マニュアルモード×レディモー
ド」が入力された場合には、手動時操作量設定手段３０
から入力される操作量をそれぞれの制御回路１４へ出力
し、動作モード設定信号として「マニュアルモード×ラ
ンモード」が入力された場合には、手動時操作量設定手
段３０から入力される操作量をそれぞれの制御回路１４
へ出力し、動作モード設定信号として「オートモード×
レディモード」が入力された場合には、レディ時操作量
設定手段２９から入力される操作量をそれぞれの制御回
路１４へ出力し、動作モード設定信号として「オートモ
ード×ランモード」が入力された場合には、第三の操作
量をそれぞれの制御回路１４へ出力する。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。

【００３９】次に動作について説明する。ＰＩＤ制御シ
ステムが起動された状態で運転モード選択手段２８に対
する操作がなされると、マニュアルモードとオートモー
ドと、レディモードとランモードとの組み合わせで選択
される運転モードに関する情報が動作モード設定信号と
して全ての運転モード切替手段２６に入力される。各運
転モード切替手段２６はこの動作モードの設定に応じて
第三の操作量、手動時操作量設定手段３０の操作量、レ
ディ時操作量設定手段２９の操作量のうちから１つを選
択し、これをそれぞれの制御回路１４へ出力する。

【００４０】従って、例えば「マニュアルモード×レデ
ィモード」の設定あるいは「マニュアルモード×ランモ
ード」の設定を行うと共に、手動時操作量設定手段３０
に操作量を設定すると、この操作量に基づいて全ての制
御回路１４は温度制御を行い、「オートモード×レディ
モード」の設定を行うと共に、レディ時操作量設定手段
２９に操作量を設定すると、この操作量に基づいて全て
の制御回路１４は温度制御を行い、「オートモード×ラ
ンモード」の設定を行うと、それぞれの第三の操作量に
基づいて各制御回路１４は温度制御を行うことができ
る。

【００４１】また、「オートモード×ランモード」の設
定を行った状態で、オフセット値入力手段２７からオフ
セット値を入力すると、このオフセット値がそれぞれの
オフセット加算手段２５に設定され、このオフセット値
が設定されたオフセット加算手段２５は、第二の操作量
にオフセット値を加算した第三の操作量を出力する。

【００４２】なお、以上の説明においてはＰＩＤ演算回
路１２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言うまでも無
い。また、以上の説明では、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は
いうまでもない。

【００４３】

【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、当該検出値が上記目標定常値
に収束するように変化する第一の操作量を出力する演算
手段と、当該第一の操作量が入力され、予め設定されて
いる所定のレシオ係数値をこれに乗算して第二の操作量
を出力する複数の乗算手段とを備え、第二の操作量に基
づいて制御対象の制御を行うので、第二の操作量に基づ
いて制御されるそれぞれの受け持ちゾーンのにおける放
熱特性ばらつきなどがあったとしてもそれをレシオ係数
値にて抑制した状態で温度を制御することができる。

【００４４】従って、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、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
ェハの温度などを好適に制御することができる効果があ
る。

【００４５】そして、上記各乗算手段に設定されるレシ
オ係数値は、例えば各乗算手段にレシオ係数値の値を設
定するレシオ係数入力手段を設けたり、あるいは、前記
複数の乗算手段に対応して設けられた制御対象の検出値
に基づいて、上記制御対象の検出値の上記目標定常値に
対する誤差を抑制するレシオ係数値を各乗算手段毎に演
算してそれぞれに設定するレシオ係数設定手段とを設け
たりして、予め設定すればよい。特に、後者の場合には
前者に比べて設定作業者は使用環境下において測定処理
のみを行えば、その環境下において最適な設定を行うこ
とができるなどの効果がある。

【００４６】この発明によれば、演算手段を乗算手段と
同数設けるとともに、各乗算手段の入力元をこれら複数
の演算手段の間で切り替える第一セレクタを設けたの
で、これにより各ゾーンを１つの演算手段の第一の操作
量に基づいて動作させることも、複数の演算手段の第一
の操作量に基づいて動作させ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。

【００４７】この発明によれば、第一の操作量および第
二の操作量が入力され、これらの内の一方を選択して出
力する第二セレクタを設け、この第二セレクタの出力に
基づいて制御対象の制御を行うので、例えば新たにレシ
オ係数値の設定を行うために一々乗算手段に設定されて
いる値を１に修正することなく測定が可能である。その
結果、一々乗算手段を意識することなく新たなレシオ係
数の測定が可能であると共に以前の値を残して置くこと
ができ、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に係るレシオ係数の設
定までの処理手順を示すフローチャートである。

【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３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５】この発明の実施の形態４によるＰＩＤ制御シス
テムを示すシステム構成図である。

【図６】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７】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（検出手段）４ＰＩＤ制御ユニット５ヒータ（制御手段）６電源（制御手段）７制御ループ（制御手段）８通風口９ファン１０目標定常温度メモリ１１減算器（演算手段）１２ＰＩＤ演算回路（演算手段）１３乗算手段１４制御回路（制御手段）１５数値入力回路（レシオ係数入力手段）１６数値入力回路（レシオ係数設定手段）１７サーモカップル（検出値入力手段）１８測定回路（レシオ係数設定手段）１９第一切替回路２０入力端子２１第二切替回路２２第三切替回路（第一セレクタ）２３第四切替回路（第二セレクタ）２４制御本体２５オフセット加算手段２６運転モード切替手段２７オフセット値入力手段２８運転モード選択手段２９レディ時操作量設定手段３０手動時操作量設定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０ＥＦターム(参考） 3K058 AA41 CA71 3L054 BE02 5F045 EK22 EK27 GB17 5H004 GA03 GB15 HA01 HB01 JA01 KA65 KA71 KB02 KB04 KB06 LA18 5H323 AA29 BB05 CA10 CB02 CB42 DA03 DB11 EE01 FF01 GG02 KK05 LL01 LL02 LL22 MM02 QQ05

Claims

【特許請求の範囲】

【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、当該検出値が
上記目標定常値に収束するように変化する第一の操作量
を出力する演算手段と、当該第一の操作量が入力され、予め設定されている所定
のレシオ係数値をこれに乗算して第二の操作量を出力す
る複数の乗算手段とを備え、第二の操作量に基づいて制御対象の制御を行う制御シス
テム。
【請求項２】各乗算手段にレシオ係数値の値を設定す
るレシオ係数入力手段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。
【請求項３】前記複数の乗算手段に対応して設けられ
た制御対象の検出値に基づいて、上記制御対象の検出値
の上記目標定常値に対する誤差を抑制するレシオ係数値
を各乗算手段毎に演算してそれぞれに設定するレシオ係
数設定手段と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。
【請求項４】演算手段を乗算手段と同数設けるととも
に、各乗算手段の入力元をこれら複数の演算手段の間で
切り替える第一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。
【請求項５】第一の操作量および第二の操作量が入力
され、これらの内の一方を選択して出力する第二セレク
タを設け、この第二セレクタの出力に基づいて制御対象
の制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４の
うちのいずれか１項記載の制御システム。