JP4046538B2

JP4046538B2 - 制御方法

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Publication number: JP4046538B2
Application number: JP2002111055A
Authority: JP
Inventors: 河西　　繁; 修司近藤
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: JP2003005802A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜処理の際のチャンバー内圧力を制御する制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、半導体製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、単にウエハと記す）に成膜処理やエッチング処理等の真空処理が多用されており、その処理の際にはウエハを収容したチャンバー内に所定のガスを導入し、チャンバー内の圧力を厳密に制御する必要がある。
【０００３】
このような場合の一般的な圧力制御方式として、チャンバー内の圧力を圧力ゲージで計測し、その計測値をフィードバックしてバルブの開度をＰＩＤ制御する方式が採用されている。
【０００４】
そして、従来のＰＩＤ制御による圧力制御では、試行錯誤によりＰＩＤ値を決定し、その単一の組み合わせのＰＩＤパラメータ（Ｋ_P：比例ゲイン、Ｔ_I：積分時間、Ｔ_D：微分時間）を用いて制御を行っていた。
【０００５】
しかしながら、バタフライバルブの開度とコンダクタンスとの関係は単純比例関係ではなく、またその関係もガス流量の変化や制御圧力変化によって変化してしまうため、単一の組み合わせのパラメータによる制御には限界があり、高精度で制御を行うことが困難である。また、予め予定される条件毎に最適なＰＩＤ値を求めることは極めて煩雑である。
【０００６】
【発明を解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、煩雑さを伴うことなく種々のプロセス条件に応じて高精度で処理容器内の圧力を制御することができる制御方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、処理容器内にガスを流しつつ排気バルブの開度を制御することによって前記処理容器内の圧力を制御する制御方法であって、所定のガス流量条件下において、前記排気バルブの開度に対応する処理容器内圧力を当該排気バルブの全閉時の到達圧力で除して正規化することによって得られる、バルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータを求める工程と、このバルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータにより得られるバルブ開度−圧力曲線をカーブフィッティングして、正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化を把握する工程と、ガス流量を変化させることによって得られる、ガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータを求める工程と、このガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータから制御時のガス流量に対応する排気バルブ全閉時の最大到達圧力を求める工程と、求められた最大到達圧力を用いて、前記カーブフィッティングにより求めた正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化から、目標圧力値が変化した場合のバルブの開度変化を見積もる工程とを備えたことを特徴とする制御方法を提供する。
【０００８】
本発明においては、このように所定のガス流量条件下において、前記排気バルブの開度に対応する処理容器内圧力を当該排気バルブの全閉時の到達圧力で除して正規化することによって得られる、バルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータを求め、このバルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータにより得られるバルブ開度−圧力曲線をカーブフィッティングして、正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化を把握し、ガス流量を変化させることによって得られる、ガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータを求め、このガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータから制御時のガス流量に対応する排気バルブ全閉時の最大到達圧力を求め、求められた最大到達圧力を用いて、前記カーブフィッティングにより求めた正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化から、目標圧力値が変化した場合のバルブの開度変化を見積もるので、処理装置で使用される全ガス流量域において、目標圧力値が変化する場合のバルブ開度の変化を見積もることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の実施に用いられる制御装置を備えた成膜システムを示す断面図である。図１に示すように、この成膜システム１００は、成膜装置１と制御装置２とを備えている。
【００１０】
成膜装置１は、円筒状に形成されたチャンバー１１を有しており、このチャンバー１１内の底部には半導体ウエハＷが載置される載置台１２が設けられており、載置台１２の内部にはヒーター１３が埋設されている。載置台１２の上方には相対向するようにシャワーヘッド１４が設けられており、このシャワーヘッド１４には、ガスライン１５を介して成膜のためのガスを供給するガス供給機構１６が接続されている。ガスライン１５にはバルブ１７およびマスフローコントローラ１８が設けられている。そしてガス供給機構１６から成膜ガスがガスライン１５を通ってシャワーヘッド１４に至り、その下面に形成されている多数のガス吐出孔１４ａから吐出される。チャンバー１１の底部には排気管２１が設けられており、排気管２１には排気バルブ（可変コンダクタンスバルブ）２２が取り付けられている。そして、この排気バルブ２２の開度が調節されることにより、チャンバー１１内の圧力が調節される。
【００１１】
制御装置２は、チャンバー１１内の圧力を検出する圧力センサー３１と、圧力センサー３１の検出信号から圧力を算出する圧力計３２と、この圧力計３２の圧力値と設定圧力に基づいて排気バルブ２２の開度を制御するＰＩＤ制御器３３と、ＰＩＤ制御器３３に設定圧力を出力する設定器３４とを有している。
【００１２】
本実施形態では、制御装置２の構成要素として、さらに、演算装置３５と、演算装置３５にデータを入力する入力装置３６と、演算装置３５の演算結果を記憶するメモリー３７を有している。入力装置３６からは後述する各設定圧力変化値毎の応答特性が演算装置３５に入力され、そこで各条件における最適なＰＩＤパラメータ値が演算され、それらの結果がメモリー３７に入力され、メモリー３７においてこれらデータがテーブル化された状態で記憶される。実際の制御に際しては、演算装置３５には設定器３４から以前設定圧力と設定圧力とが入力される。そして、演算装置３５は、設定圧力の変化を算出し、その値とメモリー３７に記憶されている情報と比較し、メモリー３７のデータからこの設定圧力変化に対応するＰＩＤパラメータを選択し、ＰＩＤ制御器３３に対し、設定されている制御パラメータ値を選択された制御パラメータ値に変更する指令を出力する。また、ＰＩＤ制御器３３から出力された制御信号の定常ゲインを非線形な補償要素を用いて線形制御系になるように補償する定常ゲイン線形化器３８が設けられている。この定常ゲイン線形化器３８には、設定流量も入力され、その情報も加味して処理が行われる。
【００１３】
以上のように構成される成膜システム１００においては、成膜装置１におけるチャンバー１１内の載置台１２に半導体ウエハＷを載置し、載置台１２上の半導体ウエハＷをヒーター１３により所定の温度に加熱しながら、シャワーヘッド１４から所定の成膜ガスを所定の流量で供給して成膜処理を行う。この場合に、制御装置２によりチャンバー１１内の圧力を制御する。
【００１４】
この圧力の制御に際しては、圧力設定が変化した場合、以前設定圧力と設定圧力とに基づいて、ＰＩＤ制御器３３のＰＩＤパラメータを最適化し、制御信号を出力する。以下、この制御フローの一例について図２のフローチャートを参照しながら説明する。この制御フローは、最適ＰＩＤパラメータ値テーブル化工程（ＳＴ１）、ＰＩＤパラメータ選択工程（ＳＴ２）、ＰＩＤパラメータ変更工程（ＳＴ３）、制御信号出力工程（ＳＴ４）、制御信号補償工程（ＳＴ５）、制御対象制御工程（ＳＴ６）を含んでいる。
【００１５】
まず、最適ＰＩＤパラメータ値テーブル化工程（ＳＴ１）においては、予め入力装置３６から所定の情報が演算装置３５に入力され、各設定圧力変化値毎の応答特性のフィッティングが行われ、各条件における最適なＰＩＤパラメータ値が演算され、それらの結果がメモリー３７に入力され、メモリー３７においてこれらデータがテーブル化された状態で記憶される。
【００１６】
この工程は、種々のバルブ開度変化に対する圧力値のステップ応答試験を例えば図３に示すようなテーブルに基づいて行う。また、ガス流量が変化すると同一のバルブ開度間のステップ応答でも特性が変化してくるため、このようなステップ応答試験を流量も変化させて行い、例えば制御で用いる代表的な流量２種類で行う。また、ステップ応答試験においては、例えばサンプリング周期を０．２ｓｅｃとして１００ステップの時系列データをとる。このようにして得られたデータを入力装置３６により入力することで演算装置３５は次のような方法により最適ＰＩＤパラメータを自動的に計算し（オートチューニング）、その値はメモリー３７に記憶される。
【００１７】
まず、演算装置３５は（１）式に示すモデルを用いて、伝達特性の同定を行う。
【数１】

【００１８】
ここで、Ｇ（ｓ）は制御対象の伝達関数であり、Ｋは定常ゲイン、Ｌはむだ時間、Ｔは時定数である。この（１）式に対するステップ応答は以下の（２）式で与えられる。
【００１９】
【数２】

【００２０】
応答波形に対して上記（２）式ｐ＝ｆ（ｔ，Ｌ，Ｔ）をモデルとして非線形最小２乗法を用いてフィッテイングを行い、むだ時間Ｌと時定数Ｔを決定する。ここで、伝達特性の次数ｎは最適なフィッティングができるように決定し予め与える。実験の結果その値は各応答波形ごとに異なるものとなった。
【００２１】
次に、フィッテイングにより求めたむだ時間Ｌと時定数Ｔを用いて伝達特性の限界周期Ｔ_c＝２π／ω_cを以下の（３）式に示す非線形方程式を２分法で解いて求める。解の範囲は０＜ω_c＜π／Ｌである。そして、その限界周期Ｔ_cを用いて（４）式により限界感度Ｋ_cが求められる。
【００２２】
【数３】

【００２３】
（４）式からわかるように、Ｋ_cは定常ゲインＫに依存する値である。定常ゲインＫは定常ゲイン線形化器３８により後述のようにして線形化されるので、ここでは０→９０ｄｅｇのステップ応答に対するものを用いる。すなわち、１０Torr（１３３３Ｐａ）キャパシタンスマノメータを使用して制御している時には以下の（５）式で与えられる。
【００２４】
【数４】

【００２５】
これらに基づいて、例えば、改良型限界感度法（桑田：「改良型限界感度法とＰＩＤ：Ｉ−ＰＤ制御の特性」，計測自動制御学会論文集，Vol.20,pp.232-239,1987参照）により各伝達特性に対するＰＩＤパラメータ（Ｋ_p：比例ゲイン、Ｔ_I：積分時間、Ｔ_D：微分時間）を求め、ＰＩＤパラメータのテーブルを作成する。この方法ではＫ_P、Ｔ_I、Ｔ_Dはそれぞれ、以下の（６）、（７）、（８）式で与えられる。
【００２６】
【数５】

【００２７】
ここで、Ｋ_c、Ｔ_cは上記（３）式および（４）式で与えられ、ｆ_K、ｆ_I、ｆ_Dはむだ時間を限界周期で無次元化した基準化むだ時間Ｌ_N≡Ｌ／Ｔ_cの関数として、所定の手法にて一意に決定する。この方法ではｆ_K、ｆ_I、ｆ_Dの値を基準化むだ時間Ｌ_Nおよび制御対象の特性タイプに応じて可変にしたので、従来のｆ_K、ｆ_I、ｆ_Dの値が固定の方法よりも高精度の制御が実現される。ｆ_K、ｆ_I、ｆ_Dをむだ時間を限界周期で無次元化した基準化むだ時間Ｌ_N≡Ｌ／Ｔ_cの関数として一意に決定する手法としては、閉ループ伝達関数Ｈ（ｓ）を特性が既知である参照モデルＭ（ｓ）に一致させることによりＰＩＤパラメータ（Ｋ_P：比例ゲイン、Ｔ_I：積分時間、Ｔ_D：微分時間）を決定する、北森の部分的モデルマッチング法を好適に用いることができる。
【００２８】
以上のような手法により、上記図３中の全ての応答に対してＰＩＤパラメータを算出し、テーブルを作成する。さらに異なるガス流量についても同様なテーブルを作成する。
【００２９】
このようなオートチューニングの例として図３中の０ｄｅｇ→７５ｄｅｇのステップ応答に対しフィッティングを行いＰＩＤパラメータを算出するまでの過程を示す。成膜装置は図１に示す構造を有するＴｉＮ成膜装置を用い、ガス流量は０．７５Ｌ／ｍｉｎとした。その際のフィッティング結果を図４に示す。ここで、上記（１）式および（２）式のフィッティング次数はｎ＝６とした。図４から、点で示す測定値に対して（２）式の曲線で良くフィッティングされていることがわかる。フィッティングパラメータであるむだ時間Ｌと時定数Ｔは、
Ｌ＝０．３５９８７４、Ｔ＝０．２４３９０４に収束した。
【００３０】
次にこれらの値を上記（３）式に代入し、２分法により解くことにより、限界周期Ｔ_c（＝２π／ω_c）＝３．４７６５２１が求められる。
【００３１】
定常ゲインＫは、バルブ開度９０ｄｅｇに対するものを上記（５）式により求めると、Ｋ＝０．２００３１８となり、これを上記（４）式に代入すると限界感度Ｋ_cは、Ｋ_c＝８．５０４２８２となる。次に、以上のように求められたむだ時間Ｌと限界感度Ｔ_cの値より、基準化むだ時間Ｌ_Nは、Ｌ_N＝０．１０３５１６となる。この値を用いると上記（６）、（７）、（８）式中のｆ_K、ｆ_I、ｆ_Dが北森の部分モデルマッチング法で決定され以下のように求められる。
ｆ_K＝０．５１００８１、ｆ_I＝０．３６４８０７、ｆ_D＝０．１８３５１９
これらの値とＫ_c、Ｔ_cの値を上記（６）、（７）、（８）式に代入すると、最終的にＰＩＤパラメータが以下のように求められる。
Ｋ_P＝４．３３７８６９、Ｔ_I＝１．２６８２６０、Ｔ_D＝０．６３８００７
【００３２】
このような最適ＰＩＤパラメータ値テーブル化工程（ＳＴ１）の後、ＰＩＤパラメータ選択工程（ＳＴ２）においては、実際の制御中に、演算装置３５において以前設定圧力と設定圧力との変化値と、メモリー３７に記憶されているデータとが比較され、上記変化値に対応するＰＩＤパラメータ値、すなわち図３に示すテーブルからその変化値と同じかまたは最も近い組み合わせのＰＩＤパラメータ値を選択する。
【００３３】
具体例として、あるガス流量の下、目標圧力値が変化する場合、これに対するバルブ開度の変化を見積もる。すなわち、バルブ全開を０ｄｅｇ、バルブ全閉を９０ｄｅｇとして、あるガス流量下の最大到達圧力ｐ_maxを求め、各開度ｕ_１，ｕ_２，ｕ_３……に対する圧力をｐ_１，ｐ_２，ｐ_３……とすると、ｐ_ｎ／ｐ_maxとして正規化（normalize)されたグラフは図５のようになる。
【００３４】
ガス流量を変えて同様なグラフを作成しても、正規化することで同一なものとなるため、このようにして得られたバルブ開度−圧力曲線を以下の（９）式で示す９次多項式でカーブフィッティングしておくことで、正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化を知ることができる。
【００３５】
【数６】

【００３６】
さらに、異なる流量に対するｐ_maxの変化は図６に示すようになり、これよりｐ_maxはガス流量に対してほぼ線形変化することがわかる。
【００３７】
以上より、図５、図６の関係から処理装置で使用される全ガス流量域において、目標圧力値がｐ_１からｐ_２に変化する場合のバルブ開度ｕ_１，ｕ_２を見積もることができ、このようにして見積もられた開度変化ｕ₁→ｕ₂と同じかまたは最も近い図３中のステップ応答試験から求められたＰＩＤパラメータを選択する。なお、チューニングは２流量で行っているが、この２つの流量をＦ₁、Ｆ₂（Ｆ₁＜Ｆ₂）とすると、これらの平均値（Ｆ₁＋Ｆ₂）／２以下の流量では流量Ｆ₁のテーブル、平均値（Ｆ₁＋Ｆ₂）／２以上では流量Ｆ₂のテーブルを選択するようにする。各々の流量でのバルブ全閉での最大到達圧力ｐ_maxはチューニングが終了した際にＰＩＤパラメータとともに保存しておく。制御の際の流量がチューニング時の流量Ｆ₁、Ｆ₂であればｐ_maxとして保存されている値を用いるが、Ｆ₁、Ｆ₂とことなる流量における制御の際は図６に示すガス流量−最大到達圧力の関係を用いて見積もることとする。
【００３８】
このようにしてＰＩＤパラメータ値を選択した後、ＰＩＤパラメータ変更工程（ＳＴ３）では選択されたＰＩＤパラメータ値をＰＩＤ制御器３３へ出力し、そこに設定されているＰＩＤパラメータを上記選択されたＰＩＤパラメータに変更する。
【００３９】
制御信号出力工程（ＳＴ４）では、この変更されたＰＩＤパラメータを用いて、測定圧力および設定圧力に基づいてＰＩＤ制御器３３が制御信号を出力する。ＰＩＤ制御器３３の制御方法としは、通常のＰＩＤ制御、ＰＩ−Ｄ制御（微分先行型ＰＩＤ制御）、Ｉ−ＰＤ制御が挙げられる。
【００４０】
通常のＰＩＤ制御の制御則は以下の（１０）式で与えられ、その伝達関数は以下の（１１）式で与えられ、この制御系のブロック線図は図７に示すようになる。なお、（１０）式中、ｕ：操作量、ｅ＝（ｒ−ｙ）：偏差、ｒ：目標値、ｙ：観測量であり、その右辺における第１項は比例動作、第２項は積分動作、第３項は微分動作を表す。
【００４１】
【数７】

【００４２】
ＰＩ−Ｄ制御の制御則は以下の（１２）式で与えられる。この制御は通常のＰＩＤ制御と異なり、微分動作は観測量ｙにだけ作用している。目標値がステップ関数状に変化する際に微分動作を目標値に対して行えばデルタ関数が操作量に含まれることとなりset point kickと呼ばれる入力ｕの急峻な変化が発生する。これを避けるために微分動作を観測量のみに対して行う。この制御系のブロック線図は図８に示すようになる。
【００４３】
【数８】

【００４４】
Ｉ−ＰＤ制御の制御則は以下の（１３）式で与えられる。Ｉ−ＰＤ制御では微分動作に加えて比例動作も観測量ｙにだけ作用している。これは目標値がステップ関数状に変化する際に比例動作を目標値に対して行うと操作量はステップ関数を含むことになり実用上好ましくない場合があるためである。また、一般に目標値の変化時の制御性が良好になるようにＰＩＤ値を調整すると、定常外乱が加わった時に定常偏差が生じがちになり、逆に外乱に対する制御性が良好になるように調整すると目標値変化時にオーバーシュートが大きくなる。Ｉ−ＰＤ制御を用いるとこのような目標値変化時のオーバーシュート量と外乱抑制性のトレードオフを緩和することができると報告されている。この制御系のブロック線図は図９に示すようになる。
【００４５】
【数９】

【００４６】
また、上記のＰＩＤ制御、ＰＩ−Ｄ制御、またはＩ−ＰＤ制御を用いた実際の圧力制御の際には、次のような方法で目標圧力値への到達時間をさらに短縮することが可能である。すなわち、図５および図６に示す関係から目標圧力値がＰ₁からＰ₂に変化する場合のバルブ開度Ｕ₁→Ｕ₂を見積もることができる。そこで目標圧力値がＰ₂に変化する場合、バルブ開度の値Ｕ₂を上記（１０）式、（１２）式、または（１３）式の初期積分値として与えるのである。つまり、これらの式の積分操作量は以下の（１４）式で表されるが、ここでＫ_P・Ｃ／Ｔ_I＝Ｕ₂とするのである。
【００４７】
【数１０】

【００４８】
例えばデジタル制御化されたシステムにおいて、時分割で操作量が出力されるような場合、ｔ＝ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃，・・・における積分操作量は次のようになる。
ｔ＝０における積分操作量０
ｔ＝ｔ₁ 〃 (Ｋ_p/Ｔ_I)×Ｅ(ｔ₁)＋Ｕ₂
ｔ＝ｔ₂ 〃 (Ｋ_p/Ｔ_I)×[Ｅ(ｔ₂)−Ｅ(ｔ₁)]＋Ｕ₂
ｔ＝ｔ₃ 〃 (Ｋ_p/Ｔ_I)×[Ｅ(ｔ₃)−Ｅ(ｔ₂)]＋Ｕ₂
以下同様
【００４９】
これにより時間ｔ＝ｔ₁におけるバルブ操作量は微小時間内の積分値にも関わらず、ある大きな値（オフセット値）を持つことになる。このようにすれば、制御開始時のバルブ開度が、目標圧力値を達成したときのバルブ開度に非常に近いものとなるため、到達時間が大幅に短縮され得る。
【００５０】
制御信号補償工程（ＳＴ５）では、以上のようにしてＰＩＤ制御器３３から出力された制御信号が定常ゲイン線形化器３８により線形制御系に補償される。すなわち、図５に示すとおり、定常ゲインＫ＝ｐ／ｕはバルブ開度に応じて変化するが、このような定常ゲインの変動は、定常ゲイン線形化器３８において、図５の９０ｄｅｇにおける値からバルブ開度への逆マップで補償することができる。これにより、制御対象を定数ゲインをもつ（ｎ重１次遅れ＋むだ時間系）としてモデル化することができる。すなわち、実制御の際にはＰＩＤ制御器３３側からは制御対象を図５の原点と（９０ｄｅｇ、ｐ_max）を結ぶ直線（ｐ＝Ｋｕ）と見なし、ＰＩＤの出力開度（ｕ）は定常ゲイン線形化器３８（変換テーブル）によって実際にスロットルバルブに渡される開度（ｕ_d）に変換される。このｕ→ｕ_dの開度変換テーブルは図５に示された以下の（１５）式の９次多項式を解くことにより作成する。
【００５１】
【数１１】

【００５２】
ＰＩＤ制御器３３は、上述のように制御中にテーブルより最適なＰＩＤパラメータが与えられ、一定の比例ゲインを用いて出力開度ｕを計算するのであるが、この定常ゲイン線形化にともなう開度ｕ_dへの変換は比例ゲインをリアルタイムで逐次変化させることと等価となり（（４）式を参照）、制御性をより向上させることが可能となる。この定常ゲインの線形化を行わない場合には、制御対象の非線形性が考慮されないこととなる。
【００５３】
制御対象制御工程（ＳＴ６）では、以上のようにして定常ゲイン線形化器３８で補償された制御信号が、制御対象である排気バルブ２２に出力され、排気バルブ２２の開度が制御され、これによりチャンバー１１内の圧力が所定値に制御される。
【００５４】
本実施形態では、このように予め各制御ステップ毎の最適なＰＩＤパラメータ値を求めてテーブル化しておき、このテーブルからＰＩＤ制御器３３に対する実際の設定条件変化に対応するＰＩＤパラメータ値を選択し、ＰＩＤ制御器３３に設定されているＰＩＤパラメータ値を、選択されたＰＩＤパラメータ値に変更し、ＰＩＤ制御器３３から変更されたＰＩＤパラメータに基づく制御信号を制御対象である排気バルブ２２に出力して制御を行うので、設定条件が変化した場合に常に適切なＰＩＤパラメータで制御することができ、極めて高精度の制御を行うことができる。また、予め各制御ステップ毎の最適なＰＩＤパラメータ値を求めてテーブル化しておき、その中から適切なＰＩＤパラメータ値を自動的に選択するので、煩雑さを伴うことがない。また、上述のように定常ゲインの線形化器３８によりＰＩＤ制御器３３から出力された制御信号が線形制御系に補償されるので、一層高精度の制御が実現される。
【００５５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態ではＰＩＤ制御を行う例について示したが、これに限らず他の制御、例えば制御対象の動特性が状態方程式で表現される最適レギュレータを採用することもできる。さらに、各制御ステップ毎の最適な制御パラメータ値を求めてテーブル化する手法についても上記実施形態の手法に限定されず種々の手法を採用することが可能である。さらにまた、上記実施形態では、定常ゲイン線形化器を用いて制御信号を補償しているが、このような制御信号の補償は必須なものではない。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のガス流量条件下において、前記排気バルブの開度に対応する処理容器内圧力を当該排気バルブの全閉時の到達圧力で除して正規化することによって得られる、バルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータを求め、このバルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータにより得られるバルブ開度−圧力曲線をカーブフィッティングして、正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化を把握し、ガス流量を変化させることによって得られる、ガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータを求め、このガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータから制御時のガス流量に対応する排気バルブ全閉時の最大到達圧力を求め、求められた最大到達圧力を用いて、前記カーブフィッティングにより求めた正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化から、目標圧力値が変化した場合のバルブの開度変化を見積もるので、処理装置で使用される全ガス流量域において、目標圧力値が変化する場合のバルブ開度の変化を見積もることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に用いられる制御装置を備えた成膜システムを示す断面図。
【図２】本発明の一実施形態の工程を説明するためのフローチャート。
【図３】種々のバルブ開度変化に対する圧力値のステップ応答試験を行うためのテーブルの一例を示す図。
【図４】オートチューニングにおけるフィッティング結果の一例を示す図。
【図５】バルブ開度−圧力曲線を示す図。
【図６】ガス流量−最大到達圧力の関係の一例を示す図。
【図７】通常のＰＩＤ制御系のブロック線図。
【図８】ＰＩ−Ｄ制御系のブロック線図。
【図９】Ｉ−ＰＤ制御系のブロック線図。
【符号の説明】
１；成膜装置
２；制御装置
１１；チャンバー
２２；排気バルブ
３１；圧力センサー
３２；圧力計
３３；ＰＩＤ制御器
３４；設定器
３５；演算装置
３６；入力装置
３７；メモリー
３８；定常ゲイン線形化器

Claims

処理容器内にガスを流しつつ排気バルブの開度を制御することによって前記処理容器内の圧力を制御する制御方法であって、
所定のガス流量条件下において、前記排気バルブの開度に対応する処理容器内圧力を当該排気バルブの全閉時の到達圧力で除して正規化することによって得られる、バルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータを求める工程と、
このバルブ開度−処理容器内圧力の対応付けデータにより得られるバルブ開度−圧力曲線をカーブフィッティングして、正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化を把握する工程と、
ガス流量を変化させることによって得られる、ガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータを求める工程と、
このガス流量−排気バルブ全閉時の最大到達圧力の対応付けデータから制御時のガス流量に対応する排気バルブ全閉時の最大到達圧力を求める工程と、
求められた最大到達圧力を用いて、前記カーブフィッティングにより求めた正規化された圧力変化に対するバルブ開度変化から、目標圧力値が変化した場合のバルブの開度変化を見積もる工程と
を備えたことを特徴とする制御方法。