JP3269894B2 - 半導体製造装置の制御装置の制御方法及びその制御装置 - Google Patents
半導体製造装置の制御装置の制御方法及びその制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置として
の電気加熱炉等の温度制御に用いるカスケード制御方式
の制御装置及びその制御方法に係り、特に、目標値の温
度に安定化させる時間を短縮し、安定した温度制御特性
が得られる半導体製造装置の制御装置の制御方法及びそ
の制御装置に関する。
の電気加熱炉等の温度制御に用いるカスケード制御方式
の制御装置及びその制御方法に係り、特に、目標値の温
度に安定化させる時間を短縮し、安定した温度制御特性
が得られる半導体製造装置の制御装置の制御方法及びそ
の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置の電気加熱炉等の温度制
御を行う制御装置としては、ＤＤＣ（Direct Digital C
ontrol）の１種であるカスケード制御によるものがあっ
た。従来の電気加熱炉の温度制御を行う制御装置及びそ
の制御方法について図６を用いて説明する。図６は、従
来の半導体製造装置の制御装置の概略構成ブロック図で
ある。
御を行う制御装置としては、ＤＤＣ（Direct Digital C
ontrol）の１種であるカスケード制御によるものがあっ
た。従来の電気加熱炉の温度制御を行う制御装置及びそ
の制御方法について図６を用いて説明する。図６は、従
来の半導体製造装置の制御装置の概略構成ブロック図で
ある。
【０００３】従来の電気加熱炉の制御装置としては、１
次制御を行うＰＩＤ（比例＋積分＋微分）制御系の１次
演算部（ＰＩＤ）１と、２次制御を行うＰＩＤ制御系の
２次演算部（ＰＩＤ）２と、ヒータ３と、炉内４とを、
図６に示すように直列に接続し、炉内４の温度の実測値
を１次演算部１にフィードバックし、ヒータ３の温度を
２次演算部２にフィードバックするように接続したカス
ケード制御系があった。
次制御を行うＰＩＤ（比例＋積分＋微分）制御系の１次
演算部（ＰＩＤ）１と、２次制御を行うＰＩＤ制御系の
２次演算部（ＰＩＤ）２と、ヒータ３と、炉内４とを、
図６に示すように直列に接続し、炉内４の温度の実測値
を１次演算部１にフィードバックし、ヒータ３の温度を
２次演算部２にフィードバックするように接続したカス
ケード制御系があった。
【０００４】ここで、１次演算部１には目標値と炉内４
からフィードバックされた１次系制御量との差（偏差）
が入力され、１次演算部１からは１次系操作量（＝２次
系目標値）が出力され、２次演算部２には２次系目標値
とヒータ３からフィードバックされた２次系制御量との
差（偏差）が入力され、２次演算部２からは２次系操作
量が電力としてヒータ３に出力され、ヒータ３では２次
系制御量として温度が制御されて炉内４の温度を調整し
ている。
からフィードバックされた１次系制御量との差（偏差）
が入力され、１次演算部１からは１次系操作量（＝２次
系目標値）が出力され、２次演算部２には２次系目標値
とヒータ３からフィードバックされた２次系制御量との
差（偏差）が入力され、２次演算部２からは２次系操作
量が電力としてヒータ３に出力され、ヒータ３では２次
系制御量として温度が制御されて炉内４の温度を調整し
ている。
【０００５】１次制御系は、予め設定された目標値と実
測した炉内４の温度を比較して、ヒータ３の温度を上下
させることにより炉内４の温度を調整するものであり、
２次制御系は、１次制御系の操作量を目標値として、ヒ
ータ３への供給電力を制御することにより、ヒータ３の
温度を調整するものである。このように、カスケード制
御では、１次制御系の操作量を２次制御系の目標値に反
映させることにより、細かい制御を可能にし、炉内４の
温度を目標値に安定化させるようになっていた。
測した炉内４の温度を比較して、ヒータ３の温度を上下
させることにより炉内４の温度を調整するものであり、
２次制御系は、１次制御系の操作量を目標値として、ヒ
ータ３への供給電力を制御することにより、ヒータ３の
温度を調整するものである。このように、カスケード制
御では、１次制御系の操作量を２次制御系の目標値に反
映させることにより、細かい制御を可能にし、炉内４の
温度を目標値に安定化させるようになっていた。
【０００６】１次制御系、２次制御系の操作量には操作
可能な範囲があり、ここでは、１次制御系の操作量はヒ
ータ３の温度０℃を０％、１４００℃を１００％と設定
し、２次制御系の操作量は最小電力Ｍｉｎを０％、最大
電力Ｍａｘを１００％と設定している。
可能な範囲があり、ここでは、１次制御系の操作量はヒ
ータ３の温度０℃を０％、１４００℃を１００％と設定
し、２次制御系の操作量は最小電力Ｍｉｎを０％、最大
電力Ｍａｘを１００％と設定している。
【０００７】次に、従来の電気加熱炉の制御装置におけ
る制御方法について、図７〜９のフローチャート図を用
いて説明する。図７は、カスケード制御全体を示すフロ
ーチャート図であり、図８は、１次制御系の制御を示す
フローチャート図であり、図９は、２次制御系の制御を
示すフローチャート図である。
る制御方法について、図７〜９のフローチャート図を用
いて説明する。図７は、カスケード制御全体を示すフロ
ーチャート図であり、図８は、１次制御系の制御を示す
フローチャート図であり、図９は、２次制御系の制御を
示すフローチャート図である。
【０００８】カスケード制御全体の流れは、図７に示す
ように、操作パネルから目標値ＳＶを入力し（６０
１）、熱電対を利用した入力回路等により炉内４の温度
を測定し、１次系制御量ＰＶを設定する（６０２）。そ
して、ＰＩＤ演算における比例ゲインＫの設定（６０
３）、積分時間ＴI の設定（６０４）、微分時間ＴD の
設定（６０５）を１次系、２次系それぞれについて行
う。次に、１次制御系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ１）を行っ
て炉内４の温度を制御するための１次系操作量Ｐ1 を求
め（６１１）、得られた１次系操作量Ｐ1 を２次系目標
値ＳＶ′として入力し（６１２）、更に２次制御系のＰ
ＩＤ処理（ＰＩＤ２）を行って２次系操作量Ｐ2を求め
（６１３）、この２次系操作量Ｐ2 を電力に変換して
（６１４）、ヒータ３への電力を制御することによりヒ
ータ３の温度を調整し、炉内４の温度を目標値ＳＶに近
付けるように動作するようになっている。
ように、操作パネルから目標値ＳＶを入力し（６０
１）、熱電対を利用した入力回路等により炉内４の温度
を測定し、１次系制御量ＰＶを設定する（６０２）。そ
して、ＰＩＤ演算における比例ゲインＫの設定（６０
３）、積分時間ＴI の設定（６０４）、微分時間ＴD の
設定（６０５）を１次系、２次系それぞれについて行
う。次に、１次制御系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ１）を行っ
て炉内４の温度を制御するための１次系操作量Ｐ1 を求
め（６１１）、得られた１次系操作量Ｐ1 を２次系目標
値ＳＶ′として入力し（６１２）、更に２次制御系のＰ
ＩＤ処理（ＰＩＤ２）を行って２次系操作量Ｐ2を求め
（６１３）、この２次系操作量Ｐ2 を電力に変換して
（６１４）、ヒータ３への電力を制御することによりヒ
ータ３の温度を調整し、炉内４の温度を目標値ＳＶに近
付けるように動作するようになっている。
【０００９】また、図８に示すように、１次制御系のＰ
ＩＤ処理（ＰＩＤ１）では、予め設定された目標温度Ｓ
Ｖと実測した炉内４の温度である１次系制御量ＰＶとを
比較して、偏差Ｅ（ＳＶ−ＰＶ）を求め（６２１）、Ｐ
ＩＤ演算を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ1 を算出し（６２
２）、ＰＩＤ演算出力Ｘ1 を１次系操作量Ｐ1 とする
（６２３）。ここで、１次系操作量Ｐ1 は、炉内４の温
度を目標値ＳＶに近付けるために要するヒータ３の温度
の操作量であり、これが２次制御系の目標値ＳＶ′とな
るものである。
ＩＤ処理（ＰＩＤ１）では、予め設定された目標温度Ｓ
Ｖと実測した炉内４の温度である１次系制御量ＰＶとを
比較して、偏差Ｅ（ＳＶ−ＰＶ）を求め（６２１）、Ｐ
ＩＤ演算を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ1 を算出し（６２
２）、ＰＩＤ演算出力Ｘ1 を１次系操作量Ｐ1 とする
（６２３）。ここで、１次系操作量Ｐ1 は、炉内４の温
度を目標値ＳＶに近付けるために要するヒータ３の温度
の操作量であり、これが２次制御系の目標値ＳＶ′とな
るものである。
【００１０】図９に示すように、２次制御系のＰＩＤ処
理（ＰＩＤ２）では、１次制御系のＰＩＤ処理によって
求められた１次系操作量Ｐ1 を２次系目標値ＳＶ′とし
て、実測したヒータ３の温度である２次系制御量ＰＶ′
と比較し、偏差Ｅ′（ＳＶ′−ＰＶ′）を求め（６３
１）、ＰＩＤ演算を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出し
（６３２）、ＰＩＤ演算出力Ｘ2 を２次系操作量Ｐ2 と
してヒータ３に入力する（６３３）ようになっている。
理（ＰＩＤ２）では、１次制御系のＰＩＤ処理によって
求められた１次系操作量Ｐ1 を２次系目標値ＳＶ′とし
て、実測したヒータ３の温度である２次系制御量ＰＶ′
と比較し、偏差Ｅ′（ＳＶ′−ＰＶ′）を求め（６３
１）、ＰＩＤ演算を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出し
（６３２）、ＰＩＤ演算出力Ｘ2 を２次系操作量Ｐ2 と
してヒータ３に入力する（６３３）ようになっている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体製造装置の制御装置及びその制御方法では、
１次制御系のＰＩＤ処理におけるＩ動作（積分動作）出
力によっては、１次系操作量である２次系目標値が２次
系操作量の限界を超えて設定されることがあり、そうな
ると、炉内の温度を安定化する過程でオーバーシュート
状態となって温度制御が不安定となるという問題点があ
った。
来の半導体製造装置の制御装置及びその制御方法では、
１次制御系のＰＩＤ処理におけるＩ動作（積分動作）出
力によっては、１次系操作量である２次系目標値が２次
系操作量の限界を超えて設定されることがあり、そうな
ると、炉内の温度を安定化する過程でオーバーシュート
状態となって温度制御が不安定となるという問題点があ
った。
【００１２】具体的には、１次制御系において１次系制
御量が目標値を超えてしまって、１次操作量を減少させ
るようになっても、２次制御系において２次系操作量が
１００％以下になるまでは、ヒータを上昇させるように
電力が供給され、結果的には１次系制御量を増やしてし
まい、オーバーシュート状態となって安定化に時間がか
かり、更にオーバーシュートが大きくなるとヒータを破
損するという問題点があった。
御量が目標値を超えてしまって、１次操作量を減少させ
るようになっても、２次制御系において２次系操作量が
１００％以下になるまでは、ヒータを上昇させるように
電力が供給され、結果的には１次系制御量を増やしてし
まい、オーバーシュート状態となって安定化に時間がか
かり、更にオーバーシュートが大きくなるとヒータを破
損するという問題点があった。
【００１３】本発明は上記実情に鑑みて為されたもの
で、２次系操作量の値からの１次系操作量を適切な操作
量に補正することで２次系操作量の安定化を図り、炉内
における安定した温度制御特性が得られる半導体製造装
置の制御装置の制御方法及びその制御装置を提供するこ
とを目的とする。
で、２次系操作量の値からの１次系操作量を適切な操作
量に補正することで２次系操作量の安定化を図り、炉内
における安定した温度制御特性が得られる半導体製造装
置の制御装置の制御方法及びその制御装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、炉内の温度を調整
するヒータと、前記炉内の温度の目標値となる第１の目
標値と前記炉内で測定された温度である第１の被制御量
に基づいてＰＩＤ演算を行い、第１の操作量を算出する
第１の演算部を有する第１の制御系と、前記第１の演算
部において算出された第１の操作量を第２の目標値と
し、前記第２の目標値と前記ヒータの出力温度である第
２の被制御量に基づいてＰＩＤ演算を行い、第２の操作
量を算出する第２の演算部を有する第２の制御系とがカ
スケード制御系に接続された半導体製造装置の制御装置
の制御方法において、前記第２の演算部から出力された
第２の操作量が予め設定された範囲内であるかどうか判
定し、前記範囲外であれば前記第１の演算部から出力さ
れた第１の操作量に代えて前記範囲内であった時に記憶
した適切な操作量を前記第２の制御系に出力することを
特徴としている。
決するための請求項１記載の発明は、炉内の温度を調整
するヒータと、前記炉内の温度の目標値となる第１の目
標値と前記炉内で測定された温度である第１の被制御量
に基づいてＰＩＤ演算を行い、第１の操作量を算出する
第１の演算部を有する第１の制御系と、前記第１の演算
部において算出された第１の操作量を第２の目標値と
し、前記第２の目標値と前記ヒータの出力温度である第
２の被制御量に基づいてＰＩＤ演算を行い、第２の操作
量を算出する第２の演算部を有する第２の制御系とがカ
スケード制御系に接続された半導体製造装置の制御装置
の制御方法において、前記第２の演算部から出力された
第２の操作量が予め設定された範囲内であるかどうか判
定し、前記範囲外であれば前記第１の演算部から出力さ
れた第１の操作量に代えて前記範囲内であった時に記憶
した適切な操作量を前記第２の制御系に出力することを
特徴としている。
【００１５】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、請求項１記載の半導体製造装置の制
御装置において、第２の演算部から出力される第２の操
作量を読み取り、予め設定された範囲内であるかどうか
判定する判定部と、前記範囲内である時に第１の演算部
から出力される第１の操作量を適切な操作量として記憶
し、前記範囲外である時に前記第１の演算部から出力さ
れる第１の操作量に代えて前記適切な操作量を出力する
記憶部とを設けたことを特徴としている。
項２記載の発明は、請求項１記載の半導体製造装置の制
御装置において、第２の演算部から出力される第２の操
作量を読み取り、予め設定された範囲内であるかどうか
判定する判定部と、前記範囲内である時に第１の演算部
から出力される第１の操作量を適切な操作量として記憶
し、前記範囲外である時に前記第１の演算部から出力さ
れる第１の操作量に代えて前記適切な操作量を出力する
記憶部とを設けたことを特徴としている。
【００１６】
【作用】請求項１記載の発明によれば、第２の演算部か
ら出力される第２の操作量が予め設定された範囲内であ
るかどうか判定し、範囲外であれば第１の演算部から出
力された第１の操作量に代えて範囲内であった時に第１
の操作量を適切な操作量として記憶しておいた該適切な
操作量を第２の制御系に出力する半導体製造装置の制御
装置の制御方法としているので、第２の操作量が範囲外
となっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値として
第２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行うことが
でき、第２の操作量を常に範囲内となるように制御でき
るため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させること
ができ、安定した温度制御を行うことができる。
ら出力される第２の操作量が予め設定された範囲内であ
るかどうか判定し、範囲外であれば第１の演算部から出
力された第１の操作量に代えて範囲内であった時に第１
の操作量を適切な操作量として記憶しておいた該適切な
操作量を第２の制御系に出力する半導体製造装置の制御
装置の制御方法としているので、第２の操作量が範囲外
となっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値として
第２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行うことが
でき、第２の操作量を常に範囲内となるように制御でき
るため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させること
ができ、安定した温度制御を行うことができる。
【００１７】請求項２記載の発明によれば、判定部で第
２の演算部から出力される第２の操作量を読み取り、予
め設定された範囲内であるかどうか判定し、範囲内であ
る時に第１の演算部から出力される第１の操作量を適切
な操作量として記憶部に記憶し、範囲外である時に第１
の演算部から出力される第１の操作量に代えて記憶部か
ら適切な操作量を出力する請求項１記載の半導体製造装
置の制御装置としているので、第２の操作量が範囲外と
なっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値として第
２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行うことがで
き、第２の操作量を常に範囲内となるように制御できる
ため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させることが
でき、安定した温度制御を行うことができる。
２の演算部から出力される第２の操作量を読み取り、予
め設定された範囲内であるかどうか判定し、範囲内であ
る時に第１の演算部から出力される第１の操作量を適切
な操作量として記憶部に記憶し、範囲外である時に第１
の演算部から出力される第１の操作量に代えて記憶部か
ら適切な操作量を出力する請求項１記載の半導体製造装
置の制御装置としているので、第２の操作量が範囲外と
なっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値として第
２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行うことがで
き、第２の操作量を常に範囲内となるように制御できる
ため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させることが
でき、安定した温度制御を行うことができる。
【００１８】
【実施例】本発明の一実施例について図面を参照しなが
ら説明する。図１は、本発明の一実施例に係る半導体製
造装置の制御装置の概略構成ブロック図である。尚、図
６と同様の構成をとる部分については同一の符号を付し
て説明する。また、本実施例では、半導体製造装置の１
種である電気加熱炉の温度制御を行うカスケード制御系
の制御システムを例にとって説明する。
ら説明する。図１は、本発明の一実施例に係る半導体製
造装置の制御装置の概略構成ブロック図である。尚、図
６と同様の構成をとる部分については同一の符号を付し
て説明する。また、本実施例では、半導体製造装置の１
種である電気加熱炉の温度制御を行うカスケード制御系
の制御システムを例にとって説明する。
【００１９】本実施例の半導体製造装置の制御装置の基
本的な構成は、図６に示した従来の制御装置とほぼ同様
であり、ヒータ３の温度を調整することによって、炉内
４の温度を制御する１次制御系と、１次制御系の操作量
を目標値としてヒータ３への供給電力を調整することに
よりヒータ３の温度を制御する２次制御系とを有するカ
スケード制御系となっている。
本的な構成は、図６に示した従来の制御装置とほぼ同様
であり、ヒータ３の温度を調整することによって、炉内
４の温度を制御する１次制御系と、１次制御系の操作量
を目標値としてヒータ３への供給電力を調整することに
よりヒータ３の温度を制御する２次制御系とを有するカ
スケード制御系となっている。
【００２０】本実施例の半導体製造装置の制御装置は、
１次制御系の演算部である１次演算部（ＰＩＤ１）１
と、２次制御系の演算部である２次演算部（ＰＩＤ２）
２と、ヒータ３と、炉内４とが直列に接続され、炉内４
の温度は熱伝対を用いたセンサによって測定されて、Ｐ
ＩＤ１にフィードバックされ、ヒータ３の温度はＰＩＤ
２にフィードバックされるようになっている。
１次制御系の演算部である１次演算部（ＰＩＤ１）１
と、２次制御系の演算部である２次演算部（ＰＩＤ２）
２と、ヒータ３と、炉内４とが直列に接続され、炉内４
の温度は熱伝対を用いたセンサによって測定されて、Ｐ
ＩＤ１にフィードバックされ、ヒータ３の温度はＰＩＤ
２にフィードバックされるようになっている。
【００２１】具体的には、ＰＩＤ１には目標値ＳＶと炉
内４からフィードバックされた１次系制御量ＰＶとの差
（偏差Ｅ＝ＳＶ−ＰＶ）が入力され、ＰＩＤ１からは１
次系操作量Ｐ1 （一般的に２次系目標値ＳＶ′となる）
が出力され、ＰＩＤ２には２次系目標値ＳＶ′とヒータ
３からフィードバックされた２次系制御量ＰＶ′との差
（偏差Ｅ′＝ＳＶ′−ＰＶ′）が入力され、ＰＩＤ２か
らは２次系操作量Ｐ2が電力に変換されてヒータ３に出
力され、ヒータ３では２次系制御量ＰＶ′としての温度
が制御されて炉内４の温度を調整している。
内４からフィードバックされた１次系制御量ＰＶとの差
（偏差Ｅ＝ＳＶ−ＰＶ）が入力され、ＰＩＤ１からは１
次系操作量Ｐ1 （一般的に２次系目標値ＳＶ′となる）
が出力され、ＰＩＤ２には２次系目標値ＳＶ′とヒータ
３からフィードバックされた２次系制御量ＰＶ′との差
（偏差Ｅ′＝ＳＶ′−ＰＶ′）が入力され、ＰＩＤ２か
らは２次系操作量Ｐ2が電力に変換されてヒータ３に出
力され、ヒータ３では２次系制御量ＰＶ′としての温度
が制御されて炉内４の温度を調整している。
【００２２】そして、本実施例の特徴部分として、ＰＩ
Ｄ１のＰＩＤ演算出力Ｘ1 を１次系操作量Ｐ1 として格
納するメモリ５ａと、２次系操作量Ｐ2 が操作可能範囲
となった時の最新の適切な１次系操作量Ｐ1 ′を格納す
るメモリ５ｂと、１次系操作量Ｐ1,Ｐ1 ′に基づいてＰ
ＩＤ２で算出したＰＩＤ演算出力Ｘ2 を２次系操作量Ｐ
2 として格納するメモリ５ｃと、２次系操作量Ｐ2 が操
作可能な範囲内であるか否かを判定する判定部６とが設
けられており、判定部６の判定結果に基づいて出力され
た制御信号によって、メモリ５ａ，５ｂ，５ｃにアクセ
スするようになっている。
Ｄ１のＰＩＤ演算出力Ｘ1 を１次系操作量Ｐ1 として格
納するメモリ５ａと、２次系操作量Ｐ2 が操作可能範囲
となった時の最新の適切な１次系操作量Ｐ1 ′を格納す
るメモリ５ｂと、１次系操作量Ｐ1,Ｐ1 ′に基づいてＰ
ＩＤ２で算出したＰＩＤ演算出力Ｘ2 を２次系操作量Ｐ
2 として格納するメモリ５ｃと、２次系操作量Ｐ2 が操
作可能な範囲内であるか否かを判定する判定部６とが設
けられており、判定部６の判定結果に基づいて出力され
た制御信号によって、メモリ５ａ，５ｂ，５ｃにアクセ
スするようになっている。
【００２３】また、本実施例の半導体製造装置の制御装
置においては、１次系操作量Ｐ1 はヒータ３の温度０℃
を０％、１４００℃を１００％と設定し、２次系操作量
Ｐ2は最小電力Ｍｉｎを０％、最大電力Ｍａｘを１００
％と設定しており、０％≦Ｐ1 ≦１００％、０％≦Ｐ2
≦１００％の範囲で操作可能となっている。
置においては、１次系操作量Ｐ1 はヒータ３の温度０℃
を０％、１４００℃を１００％と設定し、２次系操作量
Ｐ2は最小電力Ｍｉｎを０％、最大電力Ｍａｘを１００
％と設定しており、０％≦Ｐ1 ≦１００％、０％≦Ｐ2
≦１００％の範囲で操作可能となっている。
【００２４】次に、本実施例の特徴部分である判定部６
と、メモリ５ａ，５ｂ，５ｃの動作について図１を用い
て具体的に説明する。従来例では、１次制御系から出力
された１次系操作量Ｐ1 をそのまま２次系目標値ＳＶ′
としていたので、ＰＩＤ２のＰＩＤ演算によって求めら
れた２次系操作量Ｐ2 （＝ヒータ３への供給電力）が、
大き過ぎたり小さ過ぎたりして、炉内４の温度がオーバ
ーシュートして、なかなか安定しないということがあっ
たが、本実施例の半導体製造装置の制御装置では、１次
系操作量Ｐ1 をそのまま２次系目標値ＳＶ′として適切
かどうかをチェックする機構として、判定部６及びメモ
リ５ａ，５ｂ，５ｃとを設けている。
と、メモリ５ａ，５ｂ，５ｃの動作について図１を用い
て具体的に説明する。従来例では、１次制御系から出力
された１次系操作量Ｐ1 をそのまま２次系目標値ＳＶ′
としていたので、ＰＩＤ２のＰＩＤ演算によって求めら
れた２次系操作量Ｐ2 （＝ヒータ３への供給電力）が、
大き過ぎたり小さ過ぎたりして、炉内４の温度がオーバ
ーシュートして、なかなか安定しないということがあっ
たが、本実施例の半導体製造装置の制御装置では、１次
系操作量Ｐ1 をそのまま２次系目標値ＳＶ′として適切
かどうかをチェックする機構として、判定部６及びメモ
リ５ａ，５ｂ，５ｃとを設けている。
【００２５】まず、メモリ５ａは、１次制御系の目標値
ＳＶと炉内４の温度の実測値（１次系制御量ＰＶ）に基
づいて、ＰＩＤ１において算出されたＰＩＤ演算出力Ｘ
1 を１次系操作量Ｐ1 として格納しておくメモリであ
る。従って、メモリ５ａの内容は、１次制御系のＰＩＤ
演算が行われる毎に更新されるものである。そして、こ
の１次系操作量Ｐ1 を２次系目標値ＳＶ′として、２次
系操作量Ｐ2 を計算するために、１次系操作量Ｐ1 がメ
モリ５ａからＰＩＤ２へ送出されるようになっている。
ＳＶと炉内４の温度の実測値（１次系制御量ＰＶ）に基
づいて、ＰＩＤ１において算出されたＰＩＤ演算出力Ｘ
1 を１次系操作量Ｐ1 として格納しておくメモリであ
る。従って、メモリ５ａの内容は、１次制御系のＰＩＤ
演算が行われる毎に更新されるものである。そして、こ
の１次系操作量Ｐ1 を２次系目標値ＳＶ′として、２次
系操作量Ｐ2 を計算するために、１次系操作量Ｐ1 がメ
モリ５ａからＰＩＤ２へ送出されるようになっている。
【００２６】メモリ５ｃは、ＰＩＤ２において算出され
たＰＩＤ演算出力Ｘ2 が電力に変換され、２次系操作量
Ｐ2 としてその電力値が読み取られて一旦格納されるメ
モリである。メモリ５ｃは、判定部６に接続されてお
り、判定部６において２次系操作量Ｐ2 が適切な範囲の
値であるか否か、すなわち、２次系操作量Ｐ2 を算出す
る際の目標値となった１次系操作量Ｐ1 が適切であるか
否かを判断するようになっている。従って、メモリ５ｃ
の内容もＰＩＤ２で演算が行われる度に更新されるもの
である。
たＰＩＤ演算出力Ｘ2 が電力に変換され、２次系操作量
Ｐ2 としてその電力値が読み取られて一旦格納されるメ
モリである。メモリ５ｃは、判定部６に接続されてお
り、判定部６において２次系操作量Ｐ2 が適切な範囲の
値であるか否か、すなわち、２次系操作量Ｐ2 を算出す
る際の目標値となった１次系操作量Ｐ1 が適切であるか
否かを判断するようになっている。従って、メモリ５ｃ
の内容もＰＩＤ２で演算が行われる度に更新されるもの
である。
【００２７】判定部６は、２次系操作量Ｐ2 の操作範囲
（電力最小Ｍｉｎ〜電力最大Ｍａｘ）が設定されてお
り、電力最小Ｍｉｎを０％、電力最大Ｍａｘを１００％
としてメモリ５ｃから２次系操作量Ｐ2 の電力値を読み
取って、設定された範囲内かどうか判定する手段であ
り、マイコン等により実現されている。
（電力最小Ｍｉｎ〜電力最大Ｍａｘ）が設定されてお
り、電力最小Ｍｉｎを０％、電力最大Ｍａｘを１００％
としてメモリ５ｃから２次系操作量Ｐ2 の電力値を読み
取って、設定された範囲内かどうか判定する手段であ
り、マイコン等により実現されている。
【００２８】そして、判定部６において、ＰＩＤ２で算
出されたＰＩＤ演算出力Ｘ2 の２次系操作量Ｐ2 が操作
可能な範囲内、すなわち、０％≦Ｐ2 ≦１００％である
か否かを判定し、０％≦Ｐ2 ≦１００％を満たす２次系
操作量Ｐ2 を与える１次系操作量Ｐ1 は適切な操作量と
し、Ｐ2 ＜０％又はＰ2 ＞１００％となる場合の１次系
操作量Ｐ1 は不適切な操作量としてこの不適切な操作量
を無効とするものである。
出されたＰＩＤ演算出力Ｘ2 の２次系操作量Ｐ2 が操作
可能な範囲内、すなわち、０％≦Ｐ2 ≦１００％である
か否かを判定し、０％≦Ｐ2 ≦１００％を満たす２次系
操作量Ｐ2 を与える１次系操作量Ｐ1 は適切な操作量と
し、Ｐ2 ＜０％又はＰ2 ＞１００％となる場合の１次系
操作量Ｐ1 は不適切な操作量としてこの不適切な操作量
を無効とするものである。
【００２９】これは、Ｐ2 ＜０％の場合に２次系操作量
Ｐ2 をそのまま出力し続けると、電力出力０％が続き、
Ｐ2 ＞１００％の場合は電力出力１００％が続いてしま
い、オーバーシュートの原因となるため、そのような２
次系操作量Ｐ2 を与える１次系操作量Ｐ1 を補正して設
定し直して、より適切な２次系操作量Ｐ2 が求められる
ようにするためである。つまり、２次系操作量Ｐ2 の目
標値としての１次系操作量Ｐ1 （２次系目標値ＳＶ′）
のチェックを行い、ヒータ３への電力が出力０％や１０
０％の状態が持続するのを防ぐようにするものである。
Ｐ2 をそのまま出力し続けると、電力出力０％が続き、
Ｐ2 ＞１００％の場合は電力出力１００％が続いてしま
い、オーバーシュートの原因となるため、そのような２
次系操作量Ｐ2 を与える１次系操作量Ｐ1 を補正して設
定し直して、より適切な２次系操作量Ｐ2 が求められる
ようにするためである。つまり、２次系操作量Ｐ2 の目
標値としての１次系操作量Ｐ1 （２次系目標値ＳＶ′）
のチェックを行い、ヒータ３への電力が出力０％や１０
０％の状態が持続するのを防ぐようにするものである。
【００３０】メモリ５ｂは、適切と判断された１次系操
作量Ｐ1 を格納するメモリであり、判定部６において２
次系操作量Ｐ2 が操作範囲内、つまり１次系操作量Ｐ1
が適切と判断された時に、メモリ５ａに格納されている
１次系操作量Ｐ1 を適切な１次系操作量Ｐ1 ′として格
納するものである。そのため、メモリ５ｂの内容は、１
次系操作量Ｐ1 が適切と判断される毎に書き替えられる
ようになっており、常に、操作可能範囲の２次系操作量
Ｐ2 を与える最新の１次系操作量Ｐ1 が適切な１次系操
作量Ｐ1 ′として格納されているものである。
作量Ｐ1 を格納するメモリであり、判定部６において２
次系操作量Ｐ2 が操作範囲内、つまり１次系操作量Ｐ1
が適切と判断された時に、メモリ５ａに格納されている
１次系操作量Ｐ1 を適切な１次系操作量Ｐ1 ′として格
納するものである。そのため、メモリ５ｂの内容は、１
次系操作量Ｐ1 が適切と判断される毎に書き替えられる
ようになっており、常に、操作可能範囲の２次系操作量
Ｐ2 を与える最新の１次系操作量Ｐ1 が適切な１次系操
作量Ｐ1 ′として格納されているものである。
【００３１】２次系操作量Ｐ2 が操作範囲内であると判
定部６で判定された場合には、上記のようにメモリ５ａ
の１次系操作量Ｐ1 でメモリ５ｂの内容の更新を行っ
て、ＰＩＤ２からヒータ３へ２次系操作量Ｐ2 を送出
し、２次系操作量Ｐ2 の電力に基づいてヒータ３の温度
を制御するようになっている。尚、通常の動作として
は、メモリ５ａから１次系操作量Ｐ1 が出力され、ＰＩ
Ｄ２には１次系操作量Ｐ1 （２次系目標値ＳＶ′）と２
次系制御量ＰＶ′との偏差Ｅ′（＝ＳＶ′−ＰＶ′）が
入力されてＰＩＤ演算が為される。
定部６で判定された場合には、上記のようにメモリ５ａ
の１次系操作量Ｐ1 でメモリ５ｂの内容の更新を行っ
て、ＰＩＤ２からヒータ３へ２次系操作量Ｐ2 を送出
し、２次系操作量Ｐ2 の電力に基づいてヒータ３の温度
を制御するようになっている。尚、通常の動作として
は、メモリ５ａから１次系操作量Ｐ1 が出力され、ＰＩ
Ｄ２には１次系操作量Ｐ1 （２次系目標値ＳＶ′）と２
次系制御量ＰＶ′との偏差Ｅ′（＝ＳＶ′−ＰＶ′）が
入力されてＰＩＤ演算が為される。
【００３２】そして、判定部６において２次系操作量Ｐ
2 が操作範囲外と判定された場合、つまり１次系操作量
Ｐ1 が不適切と判断された場合には、判定部６よりメモ
リ５ｂに制御信号が送出され、メモリ５ａの１次系操作
量Ｐ1 に代えてメモリ５ｂに格納されている適切な１次
系操作量Ｐ1 ′が出力され、ＰＩＤ２には適切な１次系
操作量Ｐ1 ′（これが適切な２次系目標値ＳＶ′とな
る）と２次系制御量ＰＶ′との偏差Ｅ′（＝ＳＶ′−Ｐ
Ｖ′）が入力されるようになっている。
2 が操作範囲外と判定された場合、つまり１次系操作量
Ｐ1 が不適切と判断された場合には、判定部６よりメモ
リ５ｂに制御信号が送出され、メモリ５ａの１次系操作
量Ｐ1 に代えてメモリ５ｂに格納されている適切な１次
系操作量Ｐ1 ′が出力され、ＰＩＤ２には適切な１次系
操作量Ｐ1 ′（これが適切な２次系目標値ＳＶ′とな
る）と２次系制御量ＰＶ′との偏差Ｅ′（＝ＳＶ′−Ｐ
Ｖ′）が入力されるようになっている。
【００３３】メモリ５ｂから適切な１次系操作量Ｐ1 ′
を出力した場合は、判定部６におけるチェックは行わず
に、適切な１次系操作量Ｐ1 ′に基づいてＰＩＤ２で算
出されたＰＩＤ演算出力Ｘ2 を電力に変換して２次系操
作量Ｐ2 とし、この２次系操作量Ｐ2 をヒータ３へ出力
するものである。また、この場合は、メモリ５ｂの更新
は行わず、適切な１次系操作量Ｐ1 ′の値は変わらない
ままである。
を出力した場合は、判定部６におけるチェックは行わず
に、適切な１次系操作量Ｐ1 ′に基づいてＰＩＤ２で算
出されたＰＩＤ演算出力Ｘ2 を電力に変換して２次系操
作量Ｐ2 とし、この２次系操作量Ｐ2 をヒータ３へ出力
するものである。また、この場合は、メモリ５ｂの更新
は行わず、適切な１次系操作量Ｐ1 ′の値は変わらない
ままである。
【００３４】このように、１次系操作量Ｐ1 を２次系目
標値ＳＶ′としてＰＩＤ２で算出したＰＩＤ演算出力Ｘ
2 を、そのまま２次系操作量Ｐ2 としてヒータ３の制御
を行うのではなく、１次系操作量Ｐ1 を目標値として計
算した２次系操作量Ｐ2 が操作可能な範囲内であるか否
かを判定部６で判定し、これにより目標値となった１次
系操作量Ｐ1 が適切であるか否かを判断し、１次系操作
量Ｐ1 が不適切な場合には、予めメモリ５ｂに格納して
おいた適切な１次系操作量Ｐ1 ′を出力することによ
り、２次系操作量Ｐ2 が不必要に大きくなったり小さく
なったりして２次系操作量Ｐ2 であるヒータ３への電力
が最小出力０％や最大出力１００％の状態を続けること
を防ぎ、１次系制御量ＰＶとなる炉内４の温度のオーバ
ーシュート状態を抑えて、安定した制御特性が得られる
ようにしている。
標値ＳＶ′としてＰＩＤ２で算出したＰＩＤ演算出力Ｘ
2 を、そのまま２次系操作量Ｐ2 としてヒータ３の制御
を行うのではなく、１次系操作量Ｐ1 を目標値として計
算した２次系操作量Ｐ2 が操作可能な範囲内であるか否
かを判定部６で判定し、これにより目標値となった１次
系操作量Ｐ1 が適切であるか否かを判断し、１次系操作
量Ｐ1 が不適切な場合には、予めメモリ５ｂに格納して
おいた適切な１次系操作量Ｐ1 ′を出力することによ
り、２次系操作量Ｐ2 が不必要に大きくなったり小さく
なったりして２次系操作量Ｐ2 であるヒータ３への電力
が最小出力０％や最大出力１００％の状態を続けること
を防ぎ、１次系制御量ＰＶとなる炉内４の温度のオーバ
ーシュート状態を抑えて、安定した制御特性が得られる
ようにしている。
【００３５】次に、本実施例の半導体製造装置の制御装
置の制御方法について、図２のフローチャート図を用い
て具体的に説明する。まず、操作パネルより、目標とな
る炉内４の温度である１次制御系の目標値ＳＶを入力し
（１０１）、熱伝対を利用したセンサによって炉内４の
温度を実測し、入力回路等より１次系制御量ＰＶをフィ
ードバックとして入力し（１０２）、１次制御系のＰＩ
Ｄ処理（ＰＩＤ１）を行う（１０３）。１次制御系のＰ
ＩＤ処理（ＰＩＤ１）は、ＳＶ−ＰＶを偏差Ｅとして、
１次演算部（ＰＩＤ１）１においてＰＩＤ演算を行い、
ＰＩＤ演算出力Ｘ1 を求める（１０３）ものである。
置の制御方法について、図２のフローチャート図を用い
て具体的に説明する。まず、操作パネルより、目標とな
る炉内４の温度である１次制御系の目標値ＳＶを入力し
（１０１）、熱伝対を利用したセンサによって炉内４の
温度を実測し、入力回路等より１次系制御量ＰＶをフィ
ードバックとして入力し（１０２）、１次制御系のＰＩ
Ｄ処理（ＰＩＤ１）を行う（１０３）。１次制御系のＰ
ＩＤ処理（ＰＩＤ１）は、ＳＶ−ＰＶを偏差Ｅとして、
１次演算部（ＰＩＤ１）１においてＰＩＤ演算を行い、
ＰＩＤ演算出力Ｘ1 を求める（１０３）ものである。
【００３６】本実施例の半導体製造装置の制御装置の制
御方法で用いられているＰＩＤ演算の演算式は、以下の
数式に示すようになっており、数式に各パラメータを代
入してＰＩＤ演算出力Ｘを求めるものである。ここで、
中カッコ内の各項に定数Ｋを掛けたものが、第１項は比
例動作による出力Ｘp 、第２項は積分動作による出力Ｘ
i 、第３項は微分動作による出力Ｘd にそれぞれ対応し
ており、それらの和によってＰＩＤ演算出力Ｘを算出す
るようになっている。
御方法で用いられているＰＩＤ演算の演算式は、以下の
数式に示すようになっており、数式に各パラメータを代
入してＰＩＤ演算出力Ｘを求めるものである。ここで、
中カッコ内の各項に定数Ｋを掛けたものが、第１項は比
例動作による出力Ｘp 、第２項は積分動作による出力Ｘ
i 、第３項は微分動作による出力Ｘd にそれぞれ対応し
ており、それらの和によってＰＩＤ演算出力Ｘを算出す
るようになっている。
【００３７】
【数１】
【００３８】このようにして算出されたＰＩＤ１のＰＩ
Ｄ演算出力Ｘ1 を、１次系操作量Ｐ1 としてメモリ５ａ
に格納する（１０４）。そして、メモリ５ａから１次系
操作量Ｐ1 を２次演算部（ＰＩＤ２）２に送出し（１０
５）、２次制御系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ２）を行う（１
０６）。２次制御系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ２）は、２次
系目標値ＳＶ′（１次系操作量Ｐ1 ）とヒータ３からフ
ィードバックされたヒータ温度（２次系制御量ＰＶ′）
より偏差Ｅ（＝ＳＶ′−ＰＶ′）を求めて、ＰＩＤ演算
を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出し（１０６）、ＰＩ
Ｄ演算出力Ｘ2を電力に変換して２次系操作量Ｐ2 の電
力値としてメモリ５ｃに格納する（１０７）。
Ｄ演算出力Ｘ1 を、１次系操作量Ｐ1 としてメモリ５ａ
に格納する（１０４）。そして、メモリ５ａから１次系
操作量Ｐ1 を２次演算部（ＰＩＤ２）２に送出し（１０
５）、２次制御系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ２）を行う（１
０６）。２次制御系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ２）は、２次
系目標値ＳＶ′（１次系操作量Ｐ1 ）とヒータ３からフ
ィードバックされたヒータ温度（２次系制御量ＰＶ′）
より偏差Ｅ（＝ＳＶ′−ＰＶ′）を求めて、ＰＩＤ演算
を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出し（１０６）、ＰＩ
Ｄ演算出力Ｘ2を電力に変換して２次系操作量Ｐ2 の電
力値としてメモリ５ｃに格納する（１０７）。
【００３９】次に、判定部６において、２次系操作量Ｐ
2 が操作可能な範囲内であるかどうか、すなわち、０％
≦Ｐ2 ≦１００％であるか否かを判定し（１０８）、０
％≦Ｐ2 ≦１００％であれば、１次系操作量Ｐ1 は適切
と判断され、判定部６からの制御信号によりメモリ５ａ
に格納されている１次系操作量Ｐ1 を読み出して、適切
な１次系操作量Ｐ1 ′としてメモリ５ｂに書き込み、メ
モリ５ｂの内容を更新する（１０９）。これにより、操
作可能範囲の２次系操作量Ｐ2 を与える最新の１次系操
作量Ｐ1 が適切な１次系操作量Ｐ1 ′としてメモリ５ｂ
に格納されることになる。そして、ＰＩＤ２から出力さ
れた２次系操作量Ｐ2 がヒータ３に送出される（１２
０）。
2 が操作可能な範囲内であるかどうか、すなわち、０％
≦Ｐ2 ≦１００％であるか否かを判定し（１０８）、０
％≦Ｐ2 ≦１００％であれば、１次系操作量Ｐ1 は適切
と判断され、判定部６からの制御信号によりメモリ５ａ
に格納されている１次系操作量Ｐ1 を読み出して、適切
な１次系操作量Ｐ1 ′としてメモリ５ｂに書き込み、メ
モリ５ｂの内容を更新する（１０９）。これにより、操
作可能範囲の２次系操作量Ｐ2 を与える最新の１次系操
作量Ｐ1 が適切な１次系操作量Ｐ1 ′としてメモリ５ｂ
に格納されることになる。そして、ＰＩＤ２から出力さ
れた２次系操作量Ｐ2 がヒータ３に送出される（１２
０）。
【００４０】また、判定部６において、２次系操作量Ｐ
2 が操作可能な範囲外、すなわち、Ｐ2 ＜０％又はＰ2
＞１００％となって、１次系操作量Ｐ1 が不適切と判断
された場合は、判定部６からの制御信号により、メモリ
５ｂに格納されている適切な１次系操作量Ｐ1 ′を出力
する（１１１）。そして、適切な１次系操作量Ｐ1 ′に
基づいて２次系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ２）を行う（１１
２）。適切な１次系操作量Ｐ1 ′は２次系操作量Ｐ2 が
前回操作範囲内になったときの１次系操作量の出力値で
ある。
2 が操作可能な範囲外、すなわち、Ｐ2 ＜０％又はＰ2
＞１００％となって、１次系操作量Ｐ1 が不適切と判断
された場合は、判定部６からの制御信号により、メモリ
５ｂに格納されている適切な１次系操作量Ｐ1 ′を出力
する（１１１）。そして、適切な１次系操作量Ｐ1 ′に
基づいて２次系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ２）を行う（１１
２）。適切な１次系操作量Ｐ1 ′は２次系操作量Ｐ2 が
前回操作範囲内になったときの１次系操作量の出力値で
ある。
【００４１】２次系のＰＩＤ処理（ＰＩＤ２）は、適切
な１次系操作量Ｐ1 ′を目標値としてＰＩＤ演算を行っ
てＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出するものである。そして、
ＰＩＤ演算出力Ｘ2 を電力に変換して２次系操作量Ｐ2
とし（１１３）、その２次系操作量Ｐ2 をヒータ３へ出
力する（１２０）ようになっている。
な１次系操作量Ｐ1 ′を目標値としてＰＩＤ演算を行っ
てＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出するものである。そして、
ＰＩＤ演算出力Ｘ2 を電力に変換して２次系操作量Ｐ2
とし（１１３）、その２次系操作量Ｐ2 をヒータ３へ出
力する（１２０）ようになっている。
【００４２】そして、カスケード制御系によって上記の
動作を繰り返すことにより、１次系制御量ＰＶである炉
内４の温度を目標値ＳＶに近付けるように作用するよう
になっている。このようにして本実施例の半導体製造装
置の制御装置の制御方法が為されるものである。
動作を繰り返すことにより、１次系制御量ＰＶである炉
内４の温度を目標値ＳＶに近付けるように作用するよう
になっている。このようにして本実施例の半導体製造装
置の制御装置の制御方法が為されるものである。
【００４３】次に、本実施例の半導体製造装置の制御装
置及び制御方法を用いて、実際に加熱炉の温度制御を行
った場合の制御例について、図３、図４、図５の概略構
成ブロック図を用いて説明する。まず、図３の状態で
は、１次制御系の目標値ＳＶの炉内４の温度１０００℃
に対して、実測した炉内４の温度（１次系制御量ＰＶ）
は７００℃であり、偏差Ｅは３００℃となる。これを１
次演算部（ＰＩＤ１）１に入力し、ＰＩＤ演算を行って
ＰＩＤ演算出力Ｘ1 が１２００℃という結果が得られた
とすると、これを１次系操作量Ｐ1 として、メモリ５ａ
に格納する。そして、２次系目標値ＳＶ′を１２００℃
として２次演算部（ＰＩＤ２）へ送出する。この時、ヒ
ータ温度の実測値（２次系制御量ＰＶ′）は９００℃で
あったため、入力される偏差Ｅ′は３００℃となる。
置及び制御方法を用いて、実際に加熱炉の温度制御を行
った場合の制御例について、図３、図４、図５の概略構
成ブロック図を用いて説明する。まず、図３の状態で
は、１次制御系の目標値ＳＶの炉内４の温度１０００℃
に対して、実測した炉内４の温度（１次系制御量ＰＶ）
は７００℃であり、偏差Ｅは３００℃となる。これを１
次演算部（ＰＩＤ１）１に入力し、ＰＩＤ演算を行って
ＰＩＤ演算出力Ｘ1 が１２００℃という結果が得られた
とすると、これを１次系操作量Ｐ1 として、メモリ５ａ
に格納する。そして、２次系目標値ＳＶ′を１２００℃
として２次演算部（ＰＩＤ２）へ送出する。この時、ヒ
ータ温度の実測値（２次系制御量ＰＶ′）は９００℃で
あったため、入力される偏差Ｅ′は３００℃となる。
【００４４】そして２次演算部（ＰＩＤ２）２において
ＰＩＤ演算を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出し、これ
を電力に変換して２次系操作量Ｐ2 としてヒータ３に出
力すると供にメモリ５ｃに２次系操作量Ｐ2 の電力値を
格納する。ここでは２次系操作量Ｐ2 が９５％となった
とする。
ＰＩＤ演算を行ってＰＩＤ演算出力Ｘ2 を算出し、これ
を電力に変換して２次系操作量Ｐ2 としてヒータ３に出
力すると供にメモリ５ｃに２次系操作量Ｐ2 の電力値を
格納する。ここでは２次系操作量Ｐ2 が９５％となった
とする。
【００４５】次に、判定部６において、２次系操作量Ｐ
2 が０％≦Ｐ2 ≦１００％であるか否かを判定する。こ
こでは２次系操作量Ｐ2 は９５％であり、上記の条件を
満たしている。そして、判定部６からの制御信号によ
り、メモリ５ａに格納されている１２００℃が適切な１
次系操作量Ｐ1 ′としてメモリ５ｂに書き込まれ、メモ
リ５ｂの更新が行われる。
2 が０％≦Ｐ2 ≦１００％であるか否かを判定する。こ
こでは２次系操作量Ｐ2 は９５％であり、上記の条件を
満たしている。そして、判定部６からの制御信号によ
り、メモリ５ａに格納されている１２００℃が適切な１
次系操作量Ｐ1 ′としてメモリ５ｂに書き込まれ、メモ
リ５ｂの更新が行われる。
【００４６】図４は、図３の次の段階の概略構成ブロッ
ク図である。図３の制御により炉内４の温度は９００℃
に上昇し、１次制御系の目標値ＳＶとの偏差Ｅは１００
℃となった。ＰＩＤ１の演算による１次系操作量Ｐ1 は
１３００℃となり、これをメモリ５ａに格納し、ＰＩＤ
２へ２次系目標値ＳＶ′として送出する。この時のヒー
タ温度が１０００℃になっていたとすると、偏差Ｅ′が
３００℃となってＰＩＤ２の演算を行うと２次系操作量
Ｐ2 は１２０％となり、これをメモリ５ｃに格納する。
ク図である。図３の制御により炉内４の温度は９００℃
に上昇し、１次制御系の目標値ＳＶとの偏差Ｅは１００
℃となった。ＰＩＤ１の演算による１次系操作量Ｐ1 は
１３００℃となり、これをメモリ５ａに格納し、ＰＩＤ
２へ２次系目標値ＳＶ′として送出する。この時のヒー
タ温度が１０００℃になっていたとすると、偏差Ｅ′が
３００℃となってＰＩＤ２の演算を行うと２次系操作量
Ｐ2 は１２０％となり、これをメモリ５ｃに格納する。
【００４７】ここで、判定部６によって２次系操作量Ｐ
2 を判定すると、Ｐ2 ＞１００％であるから判定部６は
１次系操作量Ｐ1 は不適切と判断し、メモリ５ｂに対し
て制御信号を送出し、メモリ５ｂから適切な１次系操作
量Ｐ1 ′を読み出して、ＰＩＤ２に出力する。この時の
適切な１次系操作量Ｐ1 ′は、図３に示したように１２
００℃となっているので、ＰＩＤ２で２次系目標値Ｓ
Ｖ′が１２００℃となり、偏差Ｅ′が２００℃となって
ＰＩＤ演算を行うと２次系操作量Ｐ2 は９５％となり、
この２次系操作量Ｐ2 の電力がヒータ３へ送出される。
2 を判定すると、Ｐ2 ＞１００％であるから判定部６は
１次系操作量Ｐ1 は不適切と判断し、メモリ５ｂに対し
て制御信号を送出し、メモリ５ｂから適切な１次系操作
量Ｐ1 ′を読み出して、ＰＩＤ２に出力する。この時の
適切な１次系操作量Ｐ1 ′は、図３に示したように１２
００℃となっているので、ＰＩＤ２で２次系目標値Ｓ
Ｖ′が１２００℃となり、偏差Ｅ′が２００℃となって
ＰＩＤ演算を行うと２次系操作量Ｐ2 は９５％となり、
この２次系操作量Ｐ2 の電力がヒータ３へ送出される。
【００４８】従来の制御方法であれば、２次系操作量Ｐ
2 が１２０％の場合、操作可能範囲の最大値である１０
０％で出力し、ヒータ３はフルパワーで加熱し続けるこ
とになってしまうが、本実施例では、ヒータ３の不要な
加熱を抑制し、１次系制御量ＰＶが目標値ＳＶに近付い
た場合には２次系操作量Ｐ2 を速やかに小さくするよう
に作用するものである。
2 が１２０％の場合、操作可能範囲の最大値である１０
０％で出力し、ヒータ３はフルパワーで加熱し続けるこ
とになってしまうが、本実施例では、ヒータ３の不要な
加熱を抑制し、１次系制御量ＰＶが目標値ＳＶに近付い
た場合には２次系操作量Ｐ2 を速やかに小さくするよう
に作用するものである。
【００４９】次に、図４のように制御した結果を、図５
の概略構成ブロック図に示す。炉内４の温度は１０００
℃となり、１次制御系の目標値ＳＶとの偏差Ｅは０℃と
なったとすると、ＰＩＤ１によって演算を行うと、１次
系操作量Ｐ1 は１１５０℃となったとする。これを２次
系目標値ＳＶ′とし、ヒータ温度（２次系制御量Ｐ
Ｖ′）の１２００℃に基づいて偏差Ｅ′の−５０℃をＰ
ＩＤ２に入力し、ＰＩＤ演算を行うと、２次系操作量Ｐ
2 は２０％となり、ヒータ３の温度上昇が素早く抑制さ
れることになる。
の概略構成ブロック図に示す。炉内４の温度は１０００
℃となり、１次制御系の目標値ＳＶとの偏差Ｅは０℃と
なったとすると、ＰＩＤ１によって演算を行うと、１次
系操作量Ｐ1 は１１５０℃となったとする。これを２次
系目標値ＳＶ′とし、ヒータ温度（２次系制御量Ｐ
Ｖ′）の１２００℃に基づいて偏差Ｅ′の−５０℃をＰ
ＩＤ２に入力し、ＰＩＤ演算を行うと、２次系操作量Ｐ
2 は２０％となり、ヒータ３の温度上昇が素早く抑制さ
れることになる。
【００５０】このように、例えば、１次系制御量ＰＶで
ある炉内４の温度を上昇させて目標値ＳＶに近付けてい
る場合に、従来は、炉内４の温度が目標値ＳＶに近くな
っても、１次系操作量Ｐ1 がＰＩＤ１のＩ動作のために
大きい値として算出されると、２次系操作量Ｐ2 が１０
０％を越えて算出され、ヒータ３への供給電力は１００
％となったままでヒータ温度が上昇を続け、その結果、
炉内４の温度は目標値を大きく上回ってしまう場合があ
ったが、本実施例では、判定部６を設け、判定部６によ
って２次系操作量Ｐ2 が１００％を越えたと判断された
場合は、１次系操作量Ｐ1 を前回１００％を越えなかっ
た時の値（適切な１次系操作量Ｐ1 ′）に補正して設定
し直すことにより、２次系操作量Ｐ2 が１００％を越え
ないように制御して、ヒータ温度が高くなり過ぎるのを
防ぎ、２次制御系が１次系制御量ＰＶの変化に迅速に応
答できるようにしている。
ある炉内４の温度を上昇させて目標値ＳＶに近付けてい
る場合に、従来は、炉内４の温度が目標値ＳＶに近くな
っても、１次系操作量Ｐ1 がＰＩＤ１のＩ動作のために
大きい値として算出されると、２次系操作量Ｐ2 が１０
０％を越えて算出され、ヒータ３への供給電力は１００
％となったままでヒータ温度が上昇を続け、その結果、
炉内４の温度は目標値を大きく上回ってしまう場合があ
ったが、本実施例では、判定部６を設け、判定部６によ
って２次系操作量Ｐ2 が１００％を越えたと判断された
場合は、１次系操作量Ｐ1 を前回１００％を越えなかっ
た時の値（適切な１次系操作量Ｐ1 ′）に補正して設定
し直すことにより、２次系操作量Ｐ2 が１００％を越え
ないように制御して、ヒータ温度が高くなり過ぎるのを
防ぎ、２次制御系が１次系制御量ＰＶの変化に迅速に応
答できるようにしている。
【００５１】本実施例によれば、ＰＩＤ１によって算出
された１次系操作量Ｐ1 を２次系目標値ＳＶ′としてＰ
ＩＤ２で算出した２次系操作量Ｐ2 がヒータ３へ出力さ
れると供に、２次系操作量Ｐ2 が操作可能な範囲内、す
なわち、０％≦Ｐ2 ≦１００％であるか否かを判定する
判定部６を設け、２次系操作量Ｐ2 が０％≦Ｐ2 ≦１０
０％であれば、１次系操作量Ｐ1 を適切な１次系操作量
Ｐ1 ′としてメモリ５ｂに格納し、また、２次系操作量
Ｐ2 がＰ2 ＜０％又はＰ2 ＞１００％であれば、既にメ
モリ５ｂに格納されている適切な１次系操作量Ｐ1 ′を
２次系目標値ＳＶ′として２次系操作量Ｐ2 を求め、ヒ
ータ３へ送出する半導体製造装置の制御装置及びその制
御方法としているので、２次系操作量Ｐ2 を常に操作可
能範囲内として、１次系制御量ＰＶである炉内４の温度
が目標値ＳＶを越えそうになった場合はヒータ３の温度
が必要以上に上がり過ぎないように、また炉内４の温度
が目標値ＳＶより下がりそうになった場合にはヒータ３
の温度が必要以上に下がり過ぎないように１次系操作量
Ｐ1 を適切な１次系操作量Ｐ1 ′に設定し直すことで、
１次系制御量ＰＶの変化に対する２次制御系の応答速度
を速くして、炉内４の温度が目標値ＳＶに到達するまで
の時間を短縮することができ、また、目標値ＳＶに到達
するまでのオーバーシュート状態を抑制して安定した制
御特性を得ることができる効果がある。
された１次系操作量Ｐ1 を２次系目標値ＳＶ′としてＰ
ＩＤ２で算出した２次系操作量Ｐ2 がヒータ３へ出力さ
れると供に、２次系操作量Ｐ2 が操作可能な範囲内、す
なわち、０％≦Ｐ2 ≦１００％であるか否かを判定する
判定部６を設け、２次系操作量Ｐ2 が０％≦Ｐ2 ≦１０
０％であれば、１次系操作量Ｐ1 を適切な１次系操作量
Ｐ1 ′としてメモリ５ｂに格納し、また、２次系操作量
Ｐ2 がＰ2 ＜０％又はＰ2 ＞１００％であれば、既にメ
モリ５ｂに格納されている適切な１次系操作量Ｐ1 ′を
２次系目標値ＳＶ′として２次系操作量Ｐ2 を求め、ヒ
ータ３へ送出する半導体製造装置の制御装置及びその制
御方法としているので、２次系操作量Ｐ2 を常に操作可
能範囲内として、１次系制御量ＰＶである炉内４の温度
が目標値ＳＶを越えそうになった場合はヒータ３の温度
が必要以上に上がり過ぎないように、また炉内４の温度
が目標値ＳＶより下がりそうになった場合にはヒータ３
の温度が必要以上に下がり過ぎないように１次系操作量
Ｐ1 を適切な１次系操作量Ｐ1 ′に設定し直すことで、
１次系制御量ＰＶの変化に対する２次制御系の応答速度
を速くして、炉内４の温度が目標値ＳＶに到達するまで
の時間を短縮することができ、また、目標値ＳＶに到達
するまでのオーバーシュート状態を抑制して安定した制
御特性を得ることができる効果がある。
【００５２】
【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、第２の演
算部から出力される第２の操作量が予め設定された範囲
内であるかどうか判定し、範囲外であれば第１の演算部
から出力された第１の操作量に代えて範囲内であった時
に第１の操作量を適切な操作量として記憶しておいた該
適切な操作量を第２の制御系に出力する半導体製造装置
の制御装置の制御方法としているので、第２の操作量が
範囲外となっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値
として第２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行う
ことができ、第２の操作量を常に範囲内となるように制
御できるため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させ
ることができ、安定した温度制御を行うことができる効
果がある。
算部から出力される第２の操作量が予め設定された範囲
内であるかどうか判定し、範囲外であれば第１の演算部
から出力された第１の操作量に代えて範囲内であった時
に第１の操作量を適切な操作量として記憶しておいた該
適切な操作量を第２の制御系に出力する半導体製造装置
の制御装置の制御方法としているので、第２の操作量が
範囲外となっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値
として第２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行う
ことができ、第２の操作量を常に範囲内となるように制
御できるため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させ
ることができ、安定した温度制御を行うことができる効
果がある。
【００５３】請求項２記載の発明によれば、判定部で第
２の演算部から出力される第２の操作量を読み取り、予
め設定された範囲内であるかどうか判定し、範囲内であ
る時に第１の演算部から出力される第１の操作量を適切
な操作量として記憶部に記憶し、範囲外である時に第１
の演算部から出力される第１の操作量に代えて記憶部か
ら適切な操作量を出力する請求項１記載の半導体製造装
置の制御装置としているので、第２の操作量が範囲外と
なっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値として第
２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行うことがで
き、第２の操作量を常に範囲内となるように制御できる
ため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させることが
でき、安定した温度制御を行うことができる効果があ
る。
２の演算部から出力される第２の操作量を読み取り、予
め設定された範囲内であるかどうか判定し、範囲内であ
る時に第１の演算部から出力される第１の操作量を適切
な操作量として記憶部に記憶し、範囲外である時に第１
の演算部から出力される第１の操作量に代えて記憶部か
ら適切な操作量を出力する請求項１記載の半導体製造装
置の制御装置としているので、第２の操作量が範囲外と
なっても範囲内の適切な操作量を第２の目標値として第
２の制御系の第２の演算部でＰＩＤ演算を行うことがで
き、第２の操作量を常に範囲内となるように制御できる
ため、炉内の温度を目標値に迅速に安定化させることが
でき、安定した温度制御を行うことができる効果があ
る。
【図１】本発明の一実施例に係る半導体製造装置の制御
装置の概略構成ブロック図である。
装置の概略構成ブロック図である。
【図２】本実施例の半導体製造装置の制御装置の制御方
法を示すフローチャート図である。
法を示すフローチャート図である。
【図３】本実施例の半導体製造装置の制御装置での制御
例を示す概略構成ブロック図である。
例を示す概略構成ブロック図である。
【図４】本実施例の半導体製造装置の制御装置での制御
例を示す概略構成ブロック図である。
例を示す概略構成ブロック図である。
【図５】本実施例の半導体製造装置の制御装置での制御
例を示す概略構成ブロック図である。
例を示す概略構成ブロック図である。
【図６】従来の半導体製造装置の制御装置の概略構成ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図７】従来の半導体製造装置の制御装置のカスケード
制御全体を示すフローチャート図である。
制御全体を示すフローチャート図である。
【図８】従来の半導体製造装置の制御装置の１次制御系
の制御を示すフローチャート図である。
の制御を示すフローチャート図である。
【図９】従来の半導体製造装置の制御装置の２次制御系
の制御を示すフローチャート図である。
の制御を示すフローチャート図である。
１…１次演算部、 ２…２次演算部、 ３…ヒータ、
４…炉内、 ５…メモリ、 ６…判定部
４…炉内、 ５…メモリ、 ６…判定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 11/00 - 13/04 G05D 23/00 - 213/32
Claims (2)
- 【請求項１】 炉内の温度を調整するヒータと、前記炉
内の温度の目標値となる第１の目標値と前記炉内で測定
された温度である第１の被制御量に基づいてＰＩＤ演算
を行い、第１の操作量を算出する第１の演算部を有する
第１の制御系と、前記第１の演算部において算出された
第１の操作量を第２の目標値とし、前記第２の目標値と
前記ヒータの出力温度である第２の被制御量に基づいて
ＰＩＤ演算を行い、第２の操作量を算出する第２の演算
部を有する第２の制御系とがカスケード制御系に接続さ
れた半導体製造装置の制御装置の制御方法において、前
記第２の演算部から出力された第２の操作量が予め設定
された範囲内であるかどうか判定し、前記範囲外であれ
ば前記第１の演算部から出力された第１の操作量に代え
て前記範囲内であった時に記憶した適切な操作量を前記
第２の制御系に出力することを特徴とする半導体製造装
置の制御装置の制御方法。 - 【請求項２】 第２の演算部から出力される第２の操作
量を読み取り、予め設定された範囲内であるかどうか判
定する判定部と、前記範囲内である時に第１の演算部か
ら出力される第１の操作量を適切な操作量として記憶
し、前記範囲外である時に前記第１の演算部から出力さ
れる第１の操作量に代えて前記適切な操作量を出力する
記憶部とを設けたことを特徴とする請求項１記載の半導
体製造装置の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26553593A JP3269894B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 半導体製造装置の制御装置の制御方法及びその制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26553593A JP3269894B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 半導体製造装置の制御装置の制御方法及びその制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07104805A JPH07104805A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3269894B2 true JP3269894B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=17418478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26553593A Expired - Lifetime JP3269894B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 半導体製造装置の制御装置の制御方法及びその制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3269894B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6252756B1 (en) * | 1998-09-18 | 2001-06-26 | Illinois Tool Works Inc. | Low voltage modular room ionization system |
| JP5113199B2 (ja) * | 1998-10-07 | 2013-01-09 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置 |
| JP4551515B2 (ja) * | 1998-10-07 | 2010-09-29 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置およびその温度制御方法 |
| US6098409A (en) * | 1998-12-03 | 2000-08-08 | Superconductor Technologies, Inc. | Temperature control of high temperature superconducting thin film filter subsystems |
| US7006900B2 (en) * | 2002-11-14 | 2006-02-28 | Asm International N.V. | Hybrid cascade model-based predictive control system |
| CN101866190B (zh) * | 2010-07-02 | 2013-06-26 | 西安电炉研究所有限公司 | 高温高压试验装置温度串级pid控制系统及其控制方法 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP26553593A patent/JP3269894B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07104805A (ja) | 1995-04-21 |
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