JP3833479B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば半導体製造装置において制御対象であるウエハの温度を制御するときに使用されるＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｔｅｇｒａｌ ａｎｄ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）などの制御機能を備えた制御装置に係り、そのウエハの温度を全体に渡って均一に制御することに好適に使用することができる制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の制御装置を用いた制御システムの構成図である。図において、６１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、６２は恒温槽、６３は恒温槽の内部に配置されたウエハ、６４は制御装置６１からの操作量に基づいて恒温槽６２の内部の温度を制御するヒータ、６５はウエハ６３の近傍の温度を検出する温度センサである。
【０００３】
次に動作について説明する。
ＰＩＤ制御機能を備えた制御装置６１は、温度センサ６５が検出した温度測定値を入力し、この測定値と予め設定した目標温度設定値とが一致するようにＰＩＤ制御機能による演算を施し、操作量を算出する。そして、この操作量をヒータ６４に出力する。ヒータ６４は、この操作量により例えば通電時間を変化させることで恒温槽６２の内部の温度を制御する。このようにして、ウエハ６３の温度を予め設定した目標温度に一致させるように制御が行われる。
【０００４】
ところで、上記の制御対象であるウエハ６３の面積が大きい場合には、その温度をウエハ６３全体に渡って均一に制御することが難しくなる。この場合、制御対象であるウエハ６３を複数の領域に分割し、これらの領域毎に上記のＰＩＤ制御機能を備えた制御装置６１を使用することが考えられる。分割した領域毎に温度センサ６５及びヒータ６４を設置して個別にＰＩＤ制御を施すことにより、各領域の温度を予め設定した目標温度に一致させることができるからである。
【０００５】
ところが、このような制御方法では、各領域間で温度の干渉が起こり適切な制御がなされないという問題がある。すなわち、ある領域の温度はその領域のヒータにより制御されＰＩＤ制御が行われるところ、この領域の温度は他の領域のヒータの影響を受けてしまい、適切な制御がなされないというものである。
【０００６】
この問題を解決するため、一般に、図５に示す制御システムが使用される。
図において、７１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、７２は恒温槽、７３は恒温槽７２の内部に配置されたウエハ、７４−１はｃｈ１操作量に基づいて恒温槽７２の内部の第１の領域７３−１の温度を制御するヒータ、７４−２はｃｈ２操作量に基づいて恒温槽７２の内部の第２の領域７３−２の温度を制御するヒータ、７５はウエハ７３の近傍の温度を検出する温度センサ、８１はウエハ７３の目標温度を設定する目標設定値設定手段、８２は温度センサ７５が検出した温度測定値と目標設定値設定手段８１により設定された設定値から偏差を算出する加算器、８３は加算器８２が算出した偏差からＰＩＤ演算を施し操作量を出力するＰＩＤ演算手段、８４は操作量に上限及び下限の制限を施す操作量制限手段、８５−１及び８５−２は操作量にレシオ演算を施す第１のレシオ演算手段及び第２のレシオ演算手段、８６−１及び８６−２は操作量にオフセット演算を施す第１のオフセット演算手段及び第２のオフセット演算手段、８７は操作量制限手段８４から出力された操作量を分岐する分岐部、８８は操作量制限手段８４などのパラメータを設定する例えばキーボードなどの手動操作によるパラメータ設定手段である。
【０００７】
次に動作について説明する。
制御装置７１は、温度センサ７５が検出した温度測定値を入力し、目標値設定手段８１により設定された目標温度である設定値により、加算器８２で偏差を算出した後、ＰＩＤ演算手段８３でＰＩＤ演算を施し操作量を決定する。そして、操作量は、操作量制限手段８４で上限及び下限の制限が施された後、分岐部８７で分岐される。
【０００８】
分岐された操作量は、第１のレシオ演算手段８５−１と第１のオフセット演算手段８６−１を経てｃｈ１操作量となる。同様に、分岐された操作量は第２のレシオ演算手段８５−２と第２のオフセット演算手段８６−２を経てｃｈ２操作量となる。
【０００９】
上記ｃｈ１操作量はヒータ７４−１に出力され、ヒータ７４−１は、このｃｈ１操作量により例えば通電時間を変化させることで恒温槽７２の内部における第１の領域７３−１の温度を制御する。また、同様にして、上記ｃｈ２操作量はヒータ７４−２に出力され、ヒータ７４−２は、このｃｈ２操作量により恒温槽７２の内部における第２の領域７３−２の温度を制御する。
【００１０】
この場合、操作量制限手段８４、第１のレシオ演算手段８５−１、第２のレシオ演算手段８５−２、第１のオフセット演算手段８６−１、及び第２のオフセット演算手段８６−２のパラーメータは、図示しないキーの入力操作によりパラメータ設定手段８８で、ウエハ７３の温度を目標温度に一致するように、予め調整時に設定されている。
【００１１】
このようにして、第１の領域７３−１に配置されたヒータ７４−１、及び第２の領域７３−２に配置されたヒータ７４−２の制御により、各々の領域の温度を予め設定した目標温度に一致させるように制御が行われる。すなわち、ウエハ７３の全体の温度を予め設定した目標温度に一致させるように制御が行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制御装置は上記のように構成されているので、制御対象の面積が大きい場合であっても、制御対象全体に渡って均一な温度に制御することが可能であるといえる。
【００１３】
しかしながら、制御対象を別の制御対象に変更した場合や制御対象の大きさが変わった場合、あるいは、ヒータに経年変化が生じた場合や制御対象の周辺温度が変化した場合には、制御対象全体に渡って均一な温度に制御することができないという問題があった。
【００１４】
例えば、図５の制御システムにおいて、制御対象であるウエハ７３を別の種類のウエハに変更した場合には、温度センサ７５は第１の領域７３−１に配置されているので、第１の領域７３−１の温度の制御は適切に行われるが、ウエハ７３の熱伝導率の違いなどにより、第２の領域７３−２の温度の制御が適切に行われなくなる。仮に、温度センサ７５を恒温槽７２の中央部に配置したとしても、第２の領域７３−２だけでなく第１の領域７３−１の温度の制御が適切になされなくなる。
【００１５】
図６は、図５に示した従来の制御システムにおける恒温槽７２内部の温度特性図である。図６において、（１）はあるウエハの温度特性図であり、（２）は別の種類のウエハの温度特性図である。９１及び９４は目標設定値設定手段８１により設定された目標温度設定値、９２及び９５は第１の領域７３−１における温度センサー７５が検出した温度測定値、９３及び９６は第２の領域７３−２における図示しない温度センサが検出した温度測定値である。
【００１６】
（１）の温度特性によると、予め調整時において、温度測定値９２及び９３が目標設定温度に一致するように、操作量制限手段８４、第１のレシオ演算手段８５−１、第２のレシオ演算手段８５−２、第１のオフセット演算手段８６−１及び第２のオフセット演算手段８６−２のパラメータが設定されているため、温度測定値９１及び９３は目標設定温度に一致し適切な制御が行われる。
（２）の温度特性によると、別の種類のウエハに変更する前のウエハに対し予め調整したパラメータにより制御が行われるため、第２の領域７３−２の温度測定値９６に一定の偏差が生じ、全体に渡って均一な温度にならない。
【００１７】
この場合、変更後のウエハについて全体に渡って均一な温度に制御できるように、第２のレシオ演算手段８５−２と第２のオフセット演算手段８６−２のパラメータを改めて設定し直す必要ある。これでは、制御対象を変更する毎にパラメータを設定し直す必要があり煩に耐えない。同様に、制御対象の周辺の環境条件が変化した場合においても、パラメータを適切な値に再度設定する必要が生じるという課題があった。
【００１８】
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、制御対象や環境条件などが変わっても、何らのパラメータを変更することなく、引き続き制御対象全体に渡ってその状態の測定値を予め設定した目標設定値に一致させる制御を行うことができる制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る制御装置は、複数の領域から成る制御対象の状態を表す測定値と予め設定した設定値を一致させるように操作量を演算し、これらの領域毎に操作量を出力して制御を行う制御装置において、前記制御対象の第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて第１の操作量と第２の操作量を演算し、この第１の操作量を前記第１の領域に対して第１の領域操作量として出力する操作量演算手段と、前記制御対象の他の領域の 測定値と予め設定した設定値又は前記第１の領域の測定値とに基づいて第３の操作量を演算する偏差制御手段と、前記操作量演算手段により演算した第２の操作量と前記偏差制御手段により演算した第３の操作量に基づいて算出した操作量を他の領域に対して他の領域操作量として出力する加算器を備え、さらに、前記操作量演算手段は、第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施す第１の操作量制限手段と、この第１の操作量制限手段から出力された操作量を分岐し、この分岐された一方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第１のレシオ演算手段と、この第１のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第１の操作量を算出する第１のオフセット演算手段とを備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係る制御装置の操作量演算手段は、操作量演算手段は、第１の操作量制限手段から出力された操作量から分岐された他方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第２のレシオ演算手段と、この第２のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第２の操作量を算出する第２のオフセット演算手段とを備えたものである。
また、この発明に係る制御装置の操作量演算手段は、前記偏差制御手段は、他の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施し、第３の操作量を算出する第２の操作量制限手段を備えたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
参考例１．
図１はこの発明の制御装置を用い、制御対象であるウエハの全体に渡って均一な温度に制御する制御システムの構成図である。図において、１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、２は恒温槽、３は恒温槽２の内部に配置されたウエハ、４−１，４−２は制御装置１からの操作量に基づいて恒温槽２の内部の温度を制御するヒータ、５−１，５−２はウエハ３の第１，第２の領域３−１，３−２近傍の温度を検出する温度センサ、６はウエハ３の目標温度を設定する目標設定値設定手段、７−１，７−２は加算器、８は操作量演算手段、９は偏差制御手段、１０は加算器である。
【００２２】
次に動作について説明する。制御装置１は、制御対象であるウエハ３の第１の領域３−１における温度センサ５−１が検出する温度測定値であるｃｈ１測定値と目標設定値設定手段６からの設定値との偏差を第１の加算器７−１で算出するとともに、第２の領域３−２における温度センサ５−２が検出する温度測定値であるｃｈ２測定値と目標設定値設定手段６からの設定値との偏差を第１の加算器７−２で算出する。操作量演算手段８は第１の加算器７−１から出力された偏差に基づいて例えばＰＩＤ制御を施し操作量を演算する。ここで、制御装置１は、演算した操作量をｃｈ１操作量（第１の領域操作量）として、第１の領域３−１に配置したヒータ４−１に対して出力する。
【００２３】
一方、偏差制御手段９は第２の加算器７−２から出力された偏差に基づいて例えばＰＩＤ制御を施し操作量を演算する。また、加算器１０は、操作量演算手段８により演算した操作量と偏差制御手段９により演算した操作量とを加算し、ｃｈ２操作量（他の領域操作量）として、第２の領域３−２に配置したヒータ４−２に対して出力する。
【００２４】
以上のように、参考例１によれば、制御対象であるウエハ３の種類や制御対象の環境などが変わった場合には、第１の領域３−１に対して出力されるｃｈ１操作量は、目標設定温度と第１の領域３−１における温度測定値であるｃｈ１測定値との偏差に基づいてＰＩＤ制御などにより演算された値であるから、第１の領域３−１の制御は適切に行われる。これに対して、第２の領域３−２に対して出力されるｃｈ２操作量が操作量演算手段８により演算された操作量であるとすれば、上記のように、第２の領域３−２の温度測定値には一定の偏差が生じることになる。
【００２５】
そこで、この偏差を解消するために、偏差制御手段９が設けられている。すなわち、偏差制御手段９は、目標温度設定値と第２の領域３−２における温度測定値であるｃｈ２測定値との偏差に基づいて、ＰＩＤ制御などにより演算して操作量を生成する。そして、加算手段１０は、操作量演算手段８により演算された操作量に偏差制御手段９により演算された操作量を加えてｃｈ２操作量を出力する。つまり、第２の領域３−２で生じる温度測定値の一定の偏差を、偏差制御手段９が演算した操作量により解消することができる。
【００２６】
このように、参考例１によれば、従来、ウエハ３の種類や制御対象の環境などが変わった場合に生じる第２の領域の温度測定値の一定の偏差を、偏差制御手段９及び加算手段１０を設けることにより、解消することができる。
【００２７】
実施の形態１．
次に、実施の形態１について説明する。
図２は、この発明の制御装置を用いた制御システムの構成図である。図において、１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、２は恒温槽、３は恒温槽の内部に配置されたウエハ、４−１はｃｈ１操作量に基づいて恒温槽２の内部の上部温度（第１の領域３−１に対応）を制御するヒータ、４−２はｃｈ２操作量に基づいて恒温槽２の内部の下部温度（第２の領域３−２に対応）を制御するヒータ、５−１はウエハ３の近傍に配置され恒温槽２の内部の上部温度を検出する温度センサ、５−２はウエハ３の近傍に配置され恒温槽２の内部の下部温度を検出する温度センサである。
【００２８】
また、６はウエハ３の目標温度を設定する目標設定値設定手段、７−１は温度センサ５−１が検出した温度のｃｈ１測定値と目標設定値設定手段６により設定された設定値から偏差を算出する第１の加算器、１１は加算器７−１が算出した偏差からＰＩＤ演算を施し操作量を出力するＰＩＤ演算手段（第１のＰＩＤ演算手段）、１２は操作量に上限及び下限の制限を施す操作量制限手段（第１の操作量制限手段）、１５−１及び１５−２は操作量ｂにレシオ演算を施す第１のレシオ演算手段及び第２のレシオ演算手段、１６−１，１６−２は操作量ｃ，ｅにオフセット演算を施す第１のオフセット演算手段及び第２のオフセット演算手段、１３は操作量制限手段１２からの操作量ｂを分岐する分岐部、１４は操作量制限手段１２などのパラメータを設定する例えばキーボードなどの手動操作によるパラメータ設定手段、１０はオフセット演算手段１６−２が演算した操作量ｆと後述する操作量制限手段１８が制限した操作量ｈからｃｈ２操作量を算出する加算器である。
【００２９】
７−２は温度センサ５−２が検出した温度のｃｈ２測定値と目標設定値設定手段６により設定された設定値から偏差を算出する第２の加算器、１７は第２の加算器７−２が算出した偏差からＰＩＤ演算を施し操作量ｇを出力するＰＩＤ演算手段（第２のＰＩＤ演算手段）、１８は操作量ｇに上限又は下限の制限を施す操作量制限手段（第２の操作量制限手段）である。
【００３０】
次に動作について説明する。
制御装置１は、第１の領域３−１に配置された温度センサ５−１が検出した温度であるｃｈ１測定値、及び、第２の領域３−２に配置された温度センサ５−２が検出した温度であるｃｈ２測定値を入力する。そして、ｃｈ１操作量及びｃｈ２操作量を生成し、ｃｈ１操作量の信号を第１の領域３−１に配置されたヒータ４−１に出力し、ｃｈ２操作量の信号を第２の領域３−２に配置されたヒータ４−２に出力する。
【００３１】
ヒータ４−１は、このｃｈ１操作量の信号により例えば通電時間を変化させることで恒温槽２の内部における第１の領域３−１の温度を制御する。同様に、ヒータ４−２は、このｃｈ２操作量の信号により恒温槽２の内部における第２の領域３−２の温度を制御する。
【００３２】
次に、制御装置１の内部の処理について説明する。
目標設定値設定手段６は、ウエハ３に対して所望の目標温度である設定値を、図示しないキーの入力操作により設定する。設定した目標温度設定値は、第１の加算器７−１及び第２の加算器７−２へ出力する。パラメータ設定手段１４は、操作量制限手段１２、第１のレシオ演算手段１５−１、第１のオフセット演算手段１６−１、第２のレシオ演算手段１５−２、第２のオフセット演算手段１６−２及び操作量制限手段１８のパラメータを図示しないキーの入力操作により設定する。
【００３３】
操作量制限手段１２及び操作量制限手段１８のパラメータは、各々、上限値と下限値である。第１のレシオ演算手段１５−１及び第２のレシオ演算手段１５−２のパラメータは、各々、レシオ値である。第１のオフセット演算手段１６−１及び第２のオフセット演算手段１６−２のパラメータは、各々、オフセット値である。なお、パラメータの意味は、各手段の説明の中で説明する。
【００３４】
第１の加算器７−１は、目標設定値設定手段６により設定された目標温度である設定値とｃｈ１測定値との偏差を算出し、ＰＩＤ演算手段１１に対して出力する。例えば、設定値が１００℃、ｃｈ１測定値が９０℃の場合は、偏差は９０−１００＝−１０℃であり、第２の加算器７−１はこの値を出力する。
【００３５】
ＰＩＤ演算手段１１は、図示しないＰＩＤ値設定手段のキーの入力操作により、ＰＩＤ値が設定されている。第１の加算器７−１により算出された偏差を入力し、ＰＩＤ制御の演算を施して操作量ａを算出し、この操作量ａを操作量制限手段１２に対して出力する。操作量ａは、通常０％〜１００％の値をとる。
【００３６】
操作量制限手段１２は、ＰＩＤ演算手段１１により算出された操作量ａにパラメータ設定手段１４により設定された上限値及び下限値の制限を施し、操作量ｂを分岐部１３に対して出力する。例えば、上限値８０％、下限値２０％が設定されている場合、操作量ａが９０％のときは上限値により８０％に制限され、操作量ａが１０％のときは下限値により２０％に制限される。操作量制限手段１２は、前者のときは操作量ｂ＝８０％を出力し、後者のときは操作量ｂ＝２０％を出力する。操作量ａが５０％のときは上限値及び下限値の制限を受けないから、操作量ｂ＝５０％をそのまま出力する。
【００３７】
分岐部１３は、操作量制限手段１２により制限された操作量ｂをそのままｃｈ１操作量を生成する経路とｃｈ２操作量を生成する経路へ分岐させる。第１のレシオ演算手段１５−１は、分岐部１３により分岐された操作量ｂにパラメータ設定手段１４により設定されたレシオ値を乗算し、操作量ｃを第１のオフセット演算手段１６−１に対して出力する。例えば、レシオ値０．８が設定されている場合、操作量ｂが５０％のときは、５０×０．８＝４０％を算出する。第１のレシオ演算手段１５−１は、操作量ｃ＝４０％を出力する。
【００３８】
第１のオフセット演算手段１６−１は、第１のレシオ演算手段１５−１により出力された操作量ｃにパラメータ設定手段１４により設定されたオフセット値を加算し、換作量ｄをｃｈ１操作量としてヒータ４−１に対して出力する。例えば、オフセット値１０が設定されている場合、操作量ｃが５０％のときは、５０＋１０＝６０％を算出する。第１のオフセット演算手段１６−１は、操作量ｄ＝６０％を出力する。
【００３９】
第２のレシオ演算手段１５−２は、分岐部１３により分岐した操作量ｂにパラメータ設定手段１４により設定したレシオ値を乗算し、操作量ｅをオフセット演算手段１６−２に対して出力する。第２のオフセット演算手段１６−２は、第２のレシオ演算手段１５−２により出力された操作量ｅにパラメータ設定手段１４により設定されたオフセット値を加算し、操作量ｆを加算器１０に対して出力する。
【００４０】
一方、第２の加算器７−２は、目標設定値設定手段６により設定された目標温度である設定値とｃｈ２測定値との偏差を算出し、ＰＩＤ演算手段１７に対して出力する。ＰＩＤ演算手段１７は、図示しないＰＩＤ値設定手段のキーの入力操作により、ＰＩＤ値が設定されている。第２の加算器７−２により算出された偏差を入力し、ＰＩＤ制御の演算を施して操作量ｇを算出し、この操作量ｇを操作量制限手段１８に対して出力する。操作量ｇは、通常０％〜１００％の値をとる。
【００４１】
操作量制限手段１８は、ＰＩＤ演算手段１７により算出した操作量ｇにパラメータ設定手段により設定した上限値及び下限値の制限を施し、操作量ｈを加算器１０に対して出力する。
【００４２】
加算器１０は、第２のオフセット演算手段１６−２により算出さらた操作量ｆに操作量制限手段１８により制限された操作量ｈを加算し、ｃｈ２操作量をヒータ４−２に対して出力する。例えば、操作量ｆが５０％、操作量ｈが５％の場合は、５０＋５＝５５％を算出する。加算器１０は、ｃｈ２操作量＝５５％を出力する。
【００４３】
次に、図３を用いて、図２における実施の形態１による制御装置を用いた制御システムの温度特性図について説明する。図３は、制御対象のウエハを別の種類のウエハに変更した後の温度特性図を示している。図３において、３１は目標設定値設定手段６により設定した目標温度設定値、３２は第１の領域３−１における温度センサ５−１が検出した温度測定値、３３は第２の領域３−２における温度センサ５−２が検出した温度測定値である。
【００４４】
別の種類のウエハに変更する前のウエハの温度制御において、予め調整時に、温度測定値３２及び３３が目標設定温度に一致するように、操作量制限手段１２、操作量制限手段１８、第１のレシオ演算手段１５−１、第２のレシオ演算手段１５−２、第１のオフセット演算手段１６−１、及び第２のオフセット演算手段１６−２のパラメータが設定されているため、図６（１）の温度特性図のように、温度測定値３２及び３３は目標設定温度に一致しており適切な制御が行われる。別の種類のウエハに変更した場合も、図３に示すように、温度測定値３２及び３３は目標設定温度に一致しており適切な制御が行われる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、制御対象であるウエハ３の種類や制御対象の環境などが変わった場合には、第１の領域３−１に対して出力されるｃｈ１操作量は、目標設定温度と第１の領域３−１における温度測定値であるｃｈ１測定値との偏差に基づいてＰＩＤ制御などにより演算された値であるから、第１の領域３−１の制御は適切に行われる。
【００４６】
これに対して、第２の領域３−２に対して出力されるｃｈ２操作量はｃｈ１測定値に基づいてＰＩＤ演算手段１１などにより演算された操作量ｆであるとすれば、第２の領域３−２の温度測定値には一定の偏差が生じることになる。
【００４７】
そこで、この偏差を解消するために、第２の加算器７−２，ＰＩＤ演算手段１７、操作量制限手段１８、及び加算器１０が設けられている。すなわち、ＰＩＤ演算手段１７，第２の加算器７−２を有する偏差制御手段９は、第２の加算器７−２により目標温度設定値と第２の領域３−２における温度測定値であるｃｈ２測定値から算出した偏差に基づいてＰＩＤ演算を施して操作量ｈを生成する。
【００４８】
そして、加算器１０は、ｃｈ１測定値に基づいて演算した操作量ｆにｃｈ２測定値に基づいて演算した操作量ｈを加えてｃｈ２操作量としてヒータ４−２に対して出力する。つまり、第２の領域３−２で生じる温度測定値の一定の偏差を、ｃｈ２測定値に基づいて演算した操作量ｈにより解消することができる。
【００４９】
このように、実施の形態１によれば、従来ウエハの種類や制御対象の環境などが変わった場合に生じる第２の領域３−２の温度測定値の一定の偏差を、第２の加算器７−２，ＰＩＤ演算手段１７、操作量制限手段１８、及び加算器１０を設けることにより、解消することができる。
【００５０】
また、上記の実施の形態１においては、目標設定値設定手段６により設定した設定値を第２の加算器７−２に入力することにより、ウエハ３全体に渡って均一な温度に制御しているが、設定値の代わりに、ｃｈ１測定値を入力してもよい。ｃｈ１測定値を第２の加算器７−２に入力する構成をとることにより、ウエハ３の第２の領域３−２の温度特性は第１の領域３−１の温度特性に追従させることができる。つまり、ウエハの温度を一定の勾配で上昇させる場合や下降させる場合に有効である。
【００５１】
なお、上記の各実施の形態においては、ＰＩＤ制御を例にして説明したが、他にもＩＭＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｍｏｄｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御などにも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の領域から成る制御対象の状態を表す測定値と予め設定した設定値を一致させるように操作量を演算し、これらの領域毎に操作量を出力して制御を行う制御装置において、前記制御対象の第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて第１の操作量と第２の操作量を演算し、この第１の操作量を前記第１の領域に対して第１の領域操作量として出力する操作量演算手段と、前記制御対象の他の領域の測定値と予め設定した設定値又は前記第１の領域の測定値とに基づいて第３の操作量を演算する偏差制御手段と、前記操作量演算手段により演算した第２の操作量と前記偏差制御手段により演算した第３の操作量に基づいて算出した操作量を他の領域に対して他の領域操作量として出力する加算器を備え、さらに、前記操作量演算手段は、第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施す第１の操作量制限手段と、この第１の操作量制限手段から出力された操作量を分岐し、この分岐された一方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第１のレシオ演算手段と、この第１のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第１の操作量を算出する第１のオフセット演算手段とを備えるように構成したので、制御対象を別の種類の制御対象に変更した場合や制御対象の大きさが変わった場合、あるいは、ヒータに経年変化が生じた場合や制御対象の周辺温度が変化した場合その環境が変化した場合などにより生じる他の領域における温度測定値の偏差を、前記偏差制御手段及び加算器により解消することができる効果がある。
【００５３】
従って、このような変化が生じた場合であっても、何らのパラメータを変更することなく、引き続き制御対象全体に渡ってその状態の測定値を予め設定した目標設定値に一致させる制御を行うことができる効果がある。
【００５４】
また、この発明によれば、操作量に対して上限及び下限の制限、レシオ演算及びオフセット演算を施し、制御対象全体に渡る制御をより好適に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の参考例１による制御装置を用いた制御システムの構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による制御装置を用いた制御システムの構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による制御装置を用いた制御システムの温度特性図である。
【図４】 従来の制御装置を用いた制御システムの構成図である。
【図５】 従来の制御装置を用いた他の制御システムの構成図である。
【図６】 従来の制御装置を用いた制御システムの温度特性図である。
【符号の説明】
１ 制御装置
２ 恒温槽
３ ウエハ
３−１，３−２ 第１及び第２の領域
４−１，４−２ 第１及び第２のヒータ
５−１，５−２ 第１及び第２の温度センサ
６ 目標設定値設定手段
７−１，７−２ 第１及び第２の加算器
８ 操作量演算手段
９ 偏差制御手段
１０ 加算器
１１ ＰＩＤ演算手段（第１のＰＩＤ演算手段）
１２ 操作量制限手段（第１の操作量制限手段）
１３ 分岐部
１４ パラメータ設定手段
１５−１，１５−２ 第１のレシオ演算手段及び第２のレシオ演算手段
１６−１，１６−２ 第１のオフセット演算手段及び第２のオフセット演算手段
１７ ＰＩＤ演算手段（第２のＰＩＤ演算手段）
１８ 操作量制限手段（第２の操作量制限手段）
３１ 設定値
３２ 第１の領域の温度測定値
３３ 第２の領域の温度測定値
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば半導体製造装置において制御対象であるウエハの温度を制御するときに使用されるＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｔｅｇｒａｌ ａｎｄ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）などの制御機能を備えた制御装置に係り、そのウエハの温度を全体に渡って均一に制御することに好適に使用することができる制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の制御装置を用いた制御システムの構成図である。図において、６１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、６２は恒温槽、６３は恒温槽の内部に配置されたウエハ、６４は制御装置６１からの操作量に基づいて恒温槽６２の内部の温度を制御するヒータ、６５はウエハ６３の近傍の温度を検出する温度センサである。
【０００３】
次に動作について説明する。
ＰＩＤ制御機能を備えた制御装置６１は、温度センサ６５が検出した温度測定値を入力し、この測定値と予め設定した目標温度設定値とが一致するようにＰＩＤ制御機能による演算を施し、操作量を算出する。そして、この操作量をヒータ６４に出力する。ヒータ６４は、この操作量により例えば通電時間を変化させることで恒温槽６２の内部の温度を制御する。このようにして、ウエハ６３の温度を予め設定した目標温度に一致させるように制御が行われる。
【０００４】
ところで、上記の制御対象であるウエハ６３の面積が大きい場合には、その温度をウエハ６３全体に渡って均一に制御することが難しくなる。この場合、制御対象であるウエハ６３を複数の領域に分割し、これらの領域毎に上記のＰＩＤ制御機能を備えた制御装置６１を使用することが考えられる。分割した領域毎に温度センサ６５及びヒータ６４を設置して個別にＰＩＤ制御を施すことにより、各領域の温度を予め設定した目標温度に一致させることができるからである。
【０００５】
ところが、このような制御方法では、各領域間で温度の干渉が起こり適切な制御がなされないという問題がある。すなわち、ある領域の温度はその領域のヒータにより制御されＰＩＤ制御が行われるところ、この領域の温度は他の領域のヒータの影響を受けてしまい、適切な制御がなされないというものである。
【０００６】
この問題を解決するため、一般に、図５に示す制御システムが使用される。
図において、７１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、７２は恒温槽、７３は恒温槽７２の内部に配置されたウエハ、７４−１はｃｈ１操作量に基づいて恒温槽７２の内部の第１の領域７３−１の温度を制御するヒータ、７４−２はｃｈ２操作量に基づいて恒温槽７２の内部の第２の領域７３−２の温度を制御するヒータ、７５はウエハ７３の近傍の温度を検出する温度センサ、８１はウエハ７３の目標温度を設定する目標設定値設定手段、８２は温度センサ７５が検出した温度測定値と目標設定値設定手段８１により設定された設定値から偏差を算出する加算器、８３は加算器８２が算出した偏差からＰＩＤ演算を施し操作量を出力するＰＩＤ演算手段、８４は操作量に上限及び下限の制限を施す操作量制限手段、８５−１及び８５−２は操作量にレシオ演算を施す第１のレシオ演算手段及び第２のレシオ演算手段、８６−１及び８６−２は操作量にオフセット演算を施す第１のオフセット演算手段及び第２のオフセット演算手段、８７は操作量制限手段８４から出力された操作量を分岐する分岐部、８８は操作量制限手段８４などのパラメータを設定する例えばキーボードなどの手動操作によるパラメータ設定手段である。
【０００７】
次に動作について説明する。
制御装置７１は、温度センサ７５が検出した温度測定値を入力し、目標値設定手段８１により設定された目標温度である設定値により、加算器８２で偏差を算出した後、ＰＩＤ演算手段８３でＰＩＤ演算を施し操作量を決定する。そして、操作量は、操作量制限手段８４で上限及び下限の制限が施された後、分岐部８７で分岐される。
【０００８】
分岐された操作量は、第１のレシオ演算手段８５−１と第１のオフセット演算手段８６−１を経てｃｈ１操作量となる。同様に、分岐された操作量は第２のレシオ演算手段８５−２と第２のオフセット演算手段８６−２を経てｃｈ２操作量となる。
【０００９】
上記ｃｈ１操作量はヒータ７４−１に出力され、ヒータ７４−１は、このｃｈ１操作量により例えば通電時間を変化させることで恒温槽７２の内部における第１の領域７３−１の温度を制御する。また、同様にして、上記ｃｈ２操作量はヒータ７４−２に出力され、ヒータ７４−２は、このｃｈ２操作量により恒温槽７２の内部における第２の領域７３−２の温度を制御する。
【００１０】
この場合、操作量制限手段８４、第１のレシオ演算手段８５−１、第２のレシオ演算手段８５−２、第１のオフセット演算手段８６−１、及び第２のオフセット演算手段８６−２のパラーメータは、図示しないキーの入力操作によりパラメータ設定手段８８で、ウエハ７３の温度を目標温度に一致するように、予め調整時に設定されている。
【００１１】
このようにして、第１の領域７３−１に配置されたヒータ７４−１、及び第２の領域７３−２に配置されたヒータ７４−２の制御により、各々の領域の温度を予め設定した目標温度に一致させるように制御が行われる。すなわち、ウエハ７３の全体の温度を予め設定した目標温度に一致させるように制御が行われる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制御装置は上記のように構成されているので、制御対象の面積が大きい場合であっても、制御対象全体に渡って均一な温度に制御することが可能であるといえる。
【００１３】
しかしながら、制御対象を別の制御対象に変更した場合や制御対象の大きさが変わった場合、あるいは、ヒータに経年変化が生じた場合や制御対象の周辺温度が変化した場合には、制御対象全体に渡って均一な温度に制御することができないという問題があった。
【００１４】
例えば、図５の制御システムにおいて、制御対象であるウエハ７３を別の種類のウエハに変更した場合には、温度センサ７５は第１の領域７３−１に配置されているので、第１の領域７３−１の温度の制御は適切に行われるが、ウエハ７３の熱伝導率の違いなどにより、第２の領域７３−２の温度の制御が適切に行われなくなる。仮に、温度センサ７５を恒温槽７２の中央部に配置したとしても、第２の領域７３−２だけでなく第１の領域７３−１の温度の制御が適切になされなくなる。
【００１５】
図６は、図５に示した従来の制御システムにおける恒温槽７２内部の温度特性図である。図６において、（１）はあるウエハの温度特性図であり、（２）は別の種類のウエハの温度特性図である。９１及び９４は目標設定値設定手段８１により設定された目標温度設定値、９２及び９５は第１の領域７３−１における温度センサー７５が検出した温度測定値、９３及び９６は第２の領域７３−２における図示しない温度センサが検出した温度測定値である。
【００１６】
（１）の温度特性によると、予め調整時において、温度測定値９２及び９３が目標設定温度に一致するように、操作量制限手段８４、第１のレシオ演算手段８５−１、第２のレシオ演算手段８５−２、第１のオフセット演算手段８６−１及び第２のオフセット演算手段８６−２のパラメータが設定されているため、温度測定値９１及び９３は目標設定温度に一致し適切な制御が行われる。
（２）の温度特性によると、別の種類のウエハに変更する前のウエハに対し予め調整したパラメータにより制御が行われるため、第２の領域７３−２の温度測定値９６に一定の偏差が生じ、全体に渡って均一な温度にならない。
【００１７】
この場合、変更後のウエハについて全体に渡って均一な温度に制御できるように、第２のレシオ演算手段８５−２と第２のオフセット演算手段８６−２のパラメータを改めて設定し直す必要ある。これでは、制御対象を変更する毎にパラメータを設定し直す必要があり煩に耐えない。同様に、制御対象の周辺の環境条件が変化した場合においても、パラメータを適切な値に再度設定する必要が生じるという課題があった。
【００１８】
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、制御対象や環境条件などが変わっても、何らのパラメータを変更することなく、引き続き制御対象全体に渡ってその状態の測定値を予め設定した目標設定値に一致させる制御を行うことができる制御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る制御装置は、複数の領域から成る制御対象の状態を表す測定値と予め設定した設定値を一致させるように操作量を演算し、これらの領域毎に操作量を出力して制御を行う制御装置において、前記制御対象の第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて第１の操作量と第２の操作量を演算し、この第１の操作量を前記第１の領域に対して第１の領域操作量として出力する操作量演算手段と、前記制御対象の他の領域の 測定値と予め設定した設定値又は前記第１の領域の測定値とに基づいて第３の操作量を演算する偏差制御手段と、前記操作量演算手段により演算した第２の操作量と前記偏差制御手段により演算した第３の操作量に基づいて算出した操作量を他の領域に対して他の領域操作量として出力する加算器を備え、さらに、前記操作量演算手段は、第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施す第１の操作量制限手段と、この第１の操作量制限手段から出力された操作量を分岐し、この分岐された一方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第１のレシオ演算手段と、この第１のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第１の操作量を算出する第１のオフセット演算手段とを備えたものである。
【００２０】
また、この発明に係る制御装置の操作量演算手段は、操作量演算手段は、第１の操作量制限手段から出力された操作量から分岐された他方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第２のレシオ演算手段と、この第２のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第２の操作量を算出する第２のオフセット演算手段とを備えたものである。
また、この発明に係る制御装置の操作量演算手段は、前記偏差制御手段は、他の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施し、第３の操作量を算出する第２の操作量制限手段を備えたものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態について説明する。
参考例１．
図１はこの発明の制御装置を用い、制御対象であるウエハの全体に渡って均一な温度に制御する制御システムの構成図である。図において、１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、２は恒温槽、３は恒温槽２の内部に配置されたウエハ、４−１，４−２は制御装置１からの操作量に基づいて恒温槽２の内部の温度を制御するヒータ、５−１，５−２はウエハ３の第１，第２の領域３−１，３−２近傍の温度を検出する温度センサ、６はウエハ３の目標温度を設定する目標設定値設定手段、７−１，７−２は加算器、８は操作量演算手段、９は偏差制御手段、１０は加算器である。
【００２２】
次に動作について説明する。制御装置１は、制御対象であるウエハ３の第１の領域３−１における温度センサ５−１が検出する温度測定値であるｃｈ１測定値と目標設定値設定手段６からの設定値との偏差を第１の加算器７−１で算出するとともに、第２の領域３−２における温度センサ５−２が検出する温度測定値であるｃｈ２測定値と目標設定値設定手段６からの設定値との偏差を第１の加算器７−２で算出する。操作量演算手段８は第１の加算器７−１から出力された偏差に基づいて例えばＰＩＤ制御を施し操作量を演算する。ここで、制御装置１は、演算した操作量をｃｈ１操作量（第１の領域操作量）として、第１の領域３−１に配置したヒータ４−１に対して出力する。
【００２３】
一方、偏差制御手段９は第２の加算器７−２から出力された偏差に基づいて例えばＰＩＤ制御を施し操作量を演算する。また、加算器１０は、操作量演算手段８により演算した操作量と偏差制御手段９により演算した操作量とを加算し、ｃｈ２操作量（他の領域操作量）として、第２の領域３−２に配置したヒータ４−２に対して出力する。
【００２４】
以上のように、参考例１によれば、制御対象であるウエハ３の種類や制御対象の環境などが変わった場合には、第１の領域３−１に対して出力されるｃｈ１操作量は、目標設定温度と第１の領域３−１における温度測定値であるｃｈ１測定値との偏差に基づいてＰＩＤ制御などにより演算された値であるから、第１の領域３−１の制御は適切に行われる。これに対して、第２の領域３−２に対して出力されるｃｈ２操作量が操作量演算手段８により演算された操作量であるとすれば、上記のように、第２の領域３−２の温度測定値には一定の偏差が生じることになる。
【００２５】
そこで、この偏差を解消するために、偏差制御手段９が設けられている。すなわち、偏差制御手段９は、目標温度設定値と第２の領域３−２における温度測定値であるｃｈ２測定値との偏差に基づいて、ＰＩＤ制御などにより演算して操作量を生成する。そして、加算手段１０は、操作量演算手段８により演算された操作量に偏差制御手段９により演算された操作量を加えてｃｈ２操作量を出力する。つまり、第２の領域３−２で生じる温度測定値の一定の偏差を、偏差制御手段９が演算した操作量により解消することができる。
【００２６】
このように、参考例１によれば、従来、ウエハ３の種類や制御対象の環境などが変わった場合に生じる第２の領域の温度測定値の一定の偏差を、偏差制御手段９及び加算手段１０を設けることにより、解消することができる。
【００２７】
実施の形態１．
次に、実施の形態１について説明する。
図２は、この発明の制御装置を用いた制御システムの構成図である。図において、１はＰＩＤ制御機能を備えた制御装置、２は恒温槽、３は恒温槽の内部に配置されたウエハ、４−１はｃｈ１操作量に基づいて恒温槽２の内部の上部温度（第１の領域３−１に対応）を制御するヒータ、４−２はｃｈ２操作量に基づいて恒温槽２の内部の下部温度（第２の領域３−２に対応）を制御するヒータ、５−１はウエハ３の近傍に配置され恒温槽２の内部の上部温度を検出する温度センサ、５−２はウエハ３の近傍に配置され恒温槽２の内部の下部温度を検出する温度センサである。
【００２８】
また、６はウエハ３の目標温度を設定する目標設定値設定手段、７−１は温度センサ５−１が検出した温度のｃｈ１測定値と目標設定値設定手段６により設定された設定値から偏差を算出する第１の加算器、１１は加算器７−１が算出した偏差からＰＩＤ演算を施し操作量を出力するＰＩＤ演算手段（第１のＰＩＤ演算手段）、１２は操作量に上限及び下限の制限を施す操作量制限手段（第１の操作量制限手段）、１５−１及び１５−２は操作量ｂにレシオ演算を施す第１のレシオ演算手段及び第２のレシオ演算手段、１６−１，１６−２は操作量ｃ，ｅにオフセット演算を施す第１のオフセット演算手段及び第２のオフセット演算手段、１３は操作量制限手段１２からの操作量ｂを分岐する分岐部、１４は操作量制限手段１２などのパラメータを設定する例えばキーボードなどの手動操作によるパラメータ設定手段、１０はオフセット演算手段１６−２が演算した操作量ｆと後述する操作量制限手段１８が制限した操作量ｈからｃｈ２操作量を算出する加算器である。
【００２９】
７−２は温度センサ５−２が検出した温度のｃｈ２測定値と目標設定値設定手段６により設定された設定値から偏差を算出する第２の加算器、１７は第２の加算器７−２が算出した偏差からＰＩＤ演算を施し操作量ｇを出力するＰＩＤ演算手段（第２のＰＩＤ演算手段）、１８は操作量ｇに上限又は下限の制限を施す操作量制限手段（第２の操作量制限手段）である。
【００３０】
次に動作について説明する。
制御装置１は、第１の領域３−１に配置された温度センサ５−１が検出した温度であるｃｈ１測定値、及び、第２の領域３−２に配置された温度センサ５−２が検出した温度であるｃｈ２測定値を入力する。そして、ｃｈ１操作量及びｃｈ２操作量を生成し、ｃｈ１操作量の信号を第１の領域３−１に配置されたヒータ４−１に出力し、ｃｈ２操作量の信号を第２の領域３−２に配置されたヒータ４−２に出力する。
【００３１】
ヒータ４−１は、このｃｈ１操作量の信号により例えば通電時間を変化させることで恒温槽２の内部における第１の領域３−１の温度を制御する。同様に、ヒータ４−２は、このｃｈ２操作量の信号により恒温槽２の内部における第２の領域３−２の温度を制御する。
【００３２】
次に、制御装置１の内部の処理について説明する。
目標設定値設定手段６は、ウエハ３に対して所望の目標温度である設定値を、図示しないキーの入力操作により設定する。設定した目標温度設定値は、第１の加算器７−１及び第２の加算器７−２へ出力する。パラメータ設定手段１４は、操作量制限手段１２、第１のレシオ演算手段１５−１、第１のオフセット演算手段１６−１、第２のレシオ演算手段１５−２、第２のオフセット演算手段１６−２及び操作量制限手段１８のパラメータを図示しないキーの入力操作により設定する。
【００３３】
操作量制限手段１２及び操作量制限手段１８のパラメータは、各々、上限値と下限値である。第１のレシオ演算手段１５−１及び第２のレシオ演算手段１５−２のパラメータは、各々、レシオ値である。第１のオフセット演算手段１６−１及び第２のオフセット演算手段１６−２のパラメータは、各々、オフセット値である。なお、パラメータの意味は、各手段の説明の中で説明する。
【００３４】
第１の加算器７−１は、目標設定値設定手段６により設定された目標温度である設定値とｃｈ１測定値との偏差を算出し、ＰＩＤ演算手段１１に対して出力する。例えば、設定値が１００℃、ｃｈ１測定値が９０℃の場合は、偏差は９０−１００＝−１０℃であり、第２の加算器７−１はこの値を出力する。
【００３５】
ＰＩＤ演算手段１１は、図示しないＰＩＤ値設定手段のキーの入力操作により、ＰＩＤ値が設定されている。第１の加算器７−１により算出された偏差を入力し、ＰＩＤ制御の演算を施して操作量ａを算出し、この操作量ａを操作量制限手段１２に対して出力する。操作量ａは、通常０％〜１００％の値をとる。
【００３６】
操作量制限手段１２は、ＰＩＤ演算手段１１により算出された操作量ａにパラメータ設定手段１４により設定された上限値及び下限値の制限を施し、操作量ｂを分岐部１３に対して出力する。例えば、上限値８０％、下限値２０％が設定されている場合、操作量ａが９０％のときは上限値により８０％に制限され、操作量ａが１０％のときは下限値により２０％に制限される。操作量制限手段１２は、前者のときは操作量ｂ＝８０％を出力し、後者のときは操作量ｂ＝２０％を出力する。操作量ａが５０％のときは上限値及び下限値の制限を受けないから、操作量ｂ＝５０％をそのまま出力する。
【００３７】
分岐部１３は、操作量制限手段１２により制限された操作量ｂをそのままｃｈ１操作量を生成する経路とｃｈ２操作量を生成する経路へ分岐させる。第１のレシオ演算手段１５−１は、分岐部１３により分岐された操作量ｂにパラメータ設定手段１４により設定されたレシオ値を乗算し、操作量ｃを第１のオフセット演算手段１６−１に対して出力する。例えば、レシオ値０．８が設定されている場合、操作量ｂが５０％のときは、５０×０．８＝４０％を算出する。第１のレシオ演算手段１５−１は、操作量ｃ＝４０％を出力する。
【００３８】
第１のオフセット演算手段１６−１は、第１のレシオ演算手段１５−１により出力された操作量ｃにパラメータ設定手段１４により設定されたオフセット値を加算し、換作量ｄをｃｈ１操作量としてヒータ４−１に対して出力する。例えば、オフセット値１０が設定されている場合、操作量ｃが５０％のときは、５０＋１０＝６０％を算出する。第１のオフセット演算手段１６−１は、操作量ｄ＝６０％を出力する。
【００３９】
第２のレシオ演算手段１５−２は、分岐部１３により分岐した操作量ｂにパラメータ設定手段１４により設定したレシオ値を乗算し、操作量ｅをオフセット演算手段１６−２に対して出力する。第２のオフセット演算手段１６−２は、第２のレシオ演算手段１５−２により出力された操作量ｅにパラメータ設定手段１４により設定されたオフセット値を加算し、操作量ｆを加算器１０に対して出力する。
【００４０】
一方、第２の加算器７−２は、目標設定値設定手段６により設定された目標温度である設定値とｃｈ２測定値との偏差を算出し、ＰＩＤ演算手段１７に対して出力する。ＰＩＤ演算手段１７は、図示しないＰＩＤ値設定手段のキーの入力操作により、ＰＩＤ値が設定されている。第２の加算器７−２により算出された偏差を入力し、ＰＩＤ制御の演算を施して操作量ｇを算出し、この操作量ｇを操作量制限手段１８に対して出力する。操作量ｇは、通常０％〜１００％の値をとる。
【００４１】
操作量制限手段１８は、ＰＩＤ演算手段１７により算出した操作量ｇにパラメータ設定手段により設定した上限値及び下限値の制限を施し、操作量ｈを加算器１０に対して出力する。
【００４２】
加算器１０は、第２のオフセット演算手段１６−２により算出さらた操作量ｆに操作量制限手段１８により制限された操作量ｈを加算し、ｃｈ２操作量をヒータ４−２に対して出力する。例えば、操作量ｆが５０％、操作量ｈが５％の場合は、５０＋５＝５５％を算出する。加算器１０は、ｃｈ２操作量＝５５％を出力する。
【００４３】
次に、図３を用いて、図２における実施の形態１による制御装置を用いた制御システムの温度特性図について説明する。図３は、制御対象のウエハを別の種類のウエハに変更した後の温度特性図を示している。図３において、３１は目標設定値設定手段６により設定した目標温度設定値、３２は第１の領域３−１における温度センサ５−１が検出した温度測定値、３３は第２の領域３−２における温度センサ５−２が検出した温度測定値である。
【００４４】
別の種類のウエハに変更する前のウエハの温度制御において、予め調整時に、温度測定値３２及び３３が目標設定温度に一致するように、操作量制限手段１２、操作量制限手段１８、第１のレシオ演算手段１５−１、第２のレシオ演算手段１５−２、第１のオフセット演算手段１６−１、及び第２のオフセット演算手段１６−２のパラメータが設定されているため、図６（１）の温度特性図のように、温度測定値３２及び３３は目標設定温度に一致しており適切な制御が行われる。別の種類のウエハに変更した場合も、図３に示すように、温度測定値３２及び３３は目標設定温度に一致しており適切な制御が行われる。
【００４５】
以上のように、実施の形態１によれば、制御対象であるウエハ３の種類や制御対象の環境などが変わった場合には、第１の領域３−１に対して出力されるｃｈ１操作量は、目標設定温度と第１の領域３−１における温度測定値であるｃｈ１測定値との偏差に基づいてＰＩＤ制御などにより演算された値であるから、第１の領域３−１の制御は適切に行われる。
【００４６】
これに対して、第２の領域３−２に対して出力されるｃｈ２操作量はｃｈ１測定値に基づいてＰＩＤ演算手段１１などにより演算された操作量ｆであるとすれば、第２の領域３−２の温度測定値には一定の偏差が生じることになる。
【００４７】
そこで、この偏差を解消するために、第２の加算器７−２，ＰＩＤ演算手段１７、操作量制限手段１８、及び加算器１０が設けられている。すなわち、ＰＩＤ演算手段１７，第２の加算器７−２を有する偏差制御手段９は、第２の加算器７−２により目標温度設定値と第２の領域３−２における温度測定値であるｃｈ２測定値から算出した偏差に基づいてＰＩＤ演算を施して操作量ｈを生成する。
【００４８】
そして、加算器１０は、ｃｈ１測定値に基づいて演算した操作量ｆにｃｈ２測定値に基づいて演算した操作量ｈを加えてｃｈ２操作量としてヒータ４−２に対して出力する。つまり、第２の領域３−２で生じる温度測定値の一定の偏差を、ｃｈ２測定値に基づいて演算した操作量ｈにより解消することができる。
【００４９】
このように、実施の形態１によれば、従来ウエハの種類や制御対象の環境などが変わった場合に生じる第２の領域３−２の温度測定値の一定の偏差を、第２の加算器７−２，ＰＩＤ演算手段１７、操作量制限手段１８、及び加算器１０を設けることにより、解消することができる。
【００５０】
また、上記の実施の形態１においては、目標設定値設定手段６により設定した設定値を第２の加算器７−２に入力することにより、ウエハ３全体に渡って均一な温度に制御しているが、設定値の代わりに、ｃｈ１測定値を入力してもよい。ｃｈ１測定値を第２の加算器７−２に入力する構成をとることにより、ウエハ３の第２の領域３−２の温度特性は第１の領域３−１の温度特性に追従させることができる。つまり、ウエハの温度を一定の勾配で上昇させる場合や下降させる場合に有効である。
【００５１】
なお、上記の各実施の形態においては、ＰＩＤ制御を例にして説明したが、他にもＩＭＣ（Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｍｏｄｅｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御などにも適用できる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、複数の領域から成る制御対象の状態を表す測定値と予め設定した設定値を一致させるように操作量を演算し、これらの領域毎に操作量を出力して制御を行う制御装置において、前記制御対象の第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて第１の操作量と第２の操作量を演算し、この第１の操作量を前記第１の領域に対して第１の領域操作量として出力する操作量演算手段と、前記制御対象の他の領域の測定値と予め設定した設定値又は前記第１の領域の測定値とに基づいて第３の操作量を演算する偏差制御手段と、前記操作量演算手段により演算した第２の操作量と前記偏差制御手段により演算した第３の操作量に基づいて算出した操作量を他の領域に対して他の領域操作量として出力する加算器を備え、さらに、前記操作量演算手段は、第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施す第１の操作量制限手段と、この第１の操作量制限手段から出力された操作量を分岐し、この分岐された一方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第１のレシオ演算手段と、この第１のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第１の操作量を算出する第１のオフセット演算手段とを備えるように構成したので、制御対象を別の種類の制御対象に変更した場合や制御対象の大きさが変わった場合、あるいは、ヒータに経年変化が生じた場合や制御対象の周辺温度が変化した場合その環境が変化した場合などにより生じる他の領域における温度測定値の偏差を、前記偏差制御手段及び加算器により解消することができる効果がある。
【００５３】
従って、このような変化が生じた場合であっても、何らのパラメータを変更することなく、引き続き制御対象全体に渡ってその状態の測定値を予め設定した目標設定値に一致させる制御を行うことができる効果がある。
【００５４】
また、この発明によれば、操作量に対して上限及び下限の制限、レシオ演算及びオフセット演算を施し、制御対象全体に渡る制御をより好適に行うことができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の参考例１による制御装置を用いた制御システムの構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による制御装置を用いた制御システムの構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による制御装置を用いた制御システムの温度特性図である。
【図４】 従来の制御装置を用いた制御システムの構成図である。
【図５】 従来の制御装置を用いた他の制御システムの構成図である。
【図６】 従来の制御装置を用いた制御システムの温度特性図である。
【符号の説明】
１ 制御装置
２ 恒温槽
３ ウエハ
３−１，３−２ 第１及び第２の領域
４−１，４−２ 第１及び第２のヒータ
５−１，５−２ 第１及び第２の温度センサ
６ 目標設定値設定手段
７−１，７−２ 第１及び第２の加算器
８ 操作量演算手段
９ 偏差制御手段
１０ 加算器
１１ ＰＩＤ演算手段（第１のＰＩＤ演算手段）
１２ 操作量制限手段（第１の操作量制限手段）
１３ 分岐部
１４ パラメータ設定手段
１５−１，１５−２ 第１のレシオ演算手段及び第２のレシオ演算手段
１６−１，１６−２ 第１のオフセット演算手段及び第２のオフセット演算手段
１７ ＰＩＤ演算手段（第２のＰＩＤ演算手段）
１８ 操作量制限手段（第２の操作量制限手段）
３１ 設定値
３２ 第１の領域の温度測定値
３３ 第２の領域の温度測定値
Claims (3)
- 複数の領域から成る制御対象の状態を表す測定値と予め設定した設定値を一致させるように操作量を演算し、これらの領域毎に操作量を出力して制御を行う制御装置において、前記制御対象の第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて第１の操作量と第２の操作量を演算し、この第１の操作量を前記第１の領域に対して第１の領域操作量として出力する操作量演算手段と、前記制御対象の他の領域の測定値と予め設定した設定値又は前記第１の領域の測定値とに基づいて第３の操作量を演算する偏差制御手段と、前記操作量演算手段により演算した第２の操作量と前記偏差制御手段により演算した第３の操作量に基づいて算出した操作量を他の領域に対して他の領域操作量として出力する加算器を備え、さらに、
前記操作量演算手段は、第１の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施す第１の操作量制限手段と、この第１の操作量制限手段から出力された操作量を分岐し、この分岐された一方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第１のレシオ演算手段と、この第１のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第１の操作量を算出する第１のオフセット演算手段とを備えていることを特徴とする制御装置。 - 前記操作量演算手段は、前記第１の操作量制限手段から出力された操作量から分岐された他方の操作量に予め設定した設定値を乗算する第２のレシオ演算手段と、この第２のレシオ演算手段から出力された操作量にそれぞれに予め設定した設定値を加算して第２の操作量を算出する第２のオフセット演算手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
- 前記偏差制御手段は、他の領域の測定値と予め設定した設定値に基づいて演算した操作量に上限及び下限の制限を施し、第３の操作量を算出する第２の操作量制限手段を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の制御装置。
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