JP4477559B2 - Control apparatus and control method - Google Patents
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Description
本発明は、プロセス制御技術に係り、特に少なくとも2個以上の制御量を適宜切り換えながら制御する制御装置および制御方法に関するものである。 The present invention relates to a process control technique, and more particularly to a control device and a control method for controlling at least two or more control amounts while switching appropriately.
例えば半導体製造プロセスにおけるボンディング工程では、再現性のよい温度制御(対象製品毎にばらつきのない温度制御)が要求されている。その具体例としては、フリップチップ工法がある。この工法では、チップにバンプを形成し、バンプを形成した面が下になるようにチップをツールに保持させて電子部品実装基板に近付ける。電子部品実装基板上にはパッドが形成されており、バンプをパッドに接触(当接)させた後、ツールに内蔵されたヒータの発熱によりチップのバンプを溶融させて、基板のパッドと接合させる。 For example, in a bonding process in a semiconductor manufacturing process, temperature control with good reproducibility (temperature control without variation for each target product) is required. A specific example is a flip chip method. In this construction method, bumps are formed on a chip, and the chip is held by a tool so that the surface on which the bumps are formed faces down, and brought close to the electronic component mounting substrate. A pad is formed on the electronic component mounting substrate. After the bump is brought into contact (contact) with the pad, the chip bump is melted by the heat generated by the heater incorporated in the tool and bonded to the pad on the substrate. .
通常のボンディング工程では、チップを保持するヒータ内蔵ツール(説明簡略化のため以降はヒータと記述する)の温度を可能な限り一定の高温に保つように制御している。この制御手法では、実際に制御されているのは電子部品実装基板上のパッド(説明簡略化のため以降は電子部品実装基板と記述する)の温度ではなく、ヒータの温度である。ヒータの温度を制御するのは、電子部品実装基板の温度(実体温度)をリアルタイムで計測するのが難しいことが理由の1つである。また、ヒータを高温に維持することで実体温度が短時間で高温になることを狙ったからでもある。したがって、ボンディングのための接触がなされていないときでもヒータを所望の温度に維持する必要があることから、ヒータの温度が継続的に制御されることになる。 In a normal bonding process, the temperature of a tool with a built-in heater for holding a chip (hereinafter referred to as a heater for the sake of simplification) is controlled to be as high as possible. In this control method, what is actually controlled is not the temperature of the pad on the electronic component mounting board (hereinafter referred to as an electronic component mounting board for the sake of simplicity), but the temperature of the heater. One reason for controlling the temperature of the heater is that it is difficult to measure the temperature (substance temperature) of the electronic component mounting board in real time. Moreover, it is also because it aimed at the substantial temperature becoming high temperature in a short time by maintaining a heater at high temperature. Therefore, even when the contact for bonding is not made, the heater needs to be maintained at a desired temperature, so that the heater temperature is continuously controlled.
一方、実体温度を計測できない場合に、実体温度を推定して制御する手法も提案されている。例えば特許文献1に開示された半導体製造装置では、ウエハ温度を推定し、ウエハを載せるホットプレートに設けられたヒータへの供給電力をウエハ温度の推定値に基づいて制御している。この特許文献1の手法に代表される実体温度推定値制御を応用すれば、前記ボンディング工程においても対象製品毎にばらつきのない温度制御が高い水準で達成されるものと予測できる。 On the other hand, a method of estimating and controlling the actual temperature when the actual temperature cannot be measured has been proposed. For example, in the semiconductor manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1, the wafer temperature is estimated, and the power supplied to the heater provided on the hot plate on which the wafer is placed is controlled based on the estimated value of the wafer temperature. If the actual temperature estimated value control represented by the method of Patent Document 1 is applied, it can be predicted that even in the bonding process, temperature control without variation for each target product can be achieved at a high level.
特許文献1に開示された半導体製造装置は、ホットプレート上に載置したウエハを加熱する形式を採用し、基本的には首尾一貫してウエハ温度推定値に基づいて温度制御を行っている。よって、ウエハが載置されていない状態では、ホットプレートのヒータ出力はオフの状態になっている。 The semiconductor manufacturing apparatus disclosed in Patent Document 1 adopts a method of heating a wafer placed on a hot plate, and basically performs temperature control consistently based on the estimated wafer temperature value. Therefore, when the wafer is not placed, the heater output of the hot plate is off.
一方、前記ボンディング工程では、ヒータを常時高温に維持しつつ電子部品実装基板に接触させて、電子部品実装基板を昇温する。このようなボンディング工程に特許文献1に開示された技術を適用する場合、図4(A)のようにヒータ100が電子部品実装基板101に接触していない間は、ヒータ100が高温になるようにヒータ100への供給電力を制御し、図4(C)のようにヒータ100が電子部品実装基板101に接触した後は、電子部品実装基板101の温度(実体温度)を推定して、この実体温度が所望の値になるようにヒータ100への供給電力を制御することになる。図4(B)は、ヒータ100が電子部品実装基板101に接触する前の制御対象の温度、すなわちヒータ温度を示しており、図4(D)は、ヒータ100が電子部品実装基板101に接触したときに、制御対象の温度がヒータ温度から実体温度に切り換わることを示している。
On the other hand, in the bonding step, the temperature of the electronic component mounting substrate is increased by bringing the heater into contact with the electronic component mounting substrate while maintaining the temperature at a high temperature. When the technique disclosed in Patent Document 1 is applied to such a bonding process, the
しかしながら、ボンディング工程に特許文献1の技術を適用した温度制御では、高温に維持されているヒータ温度と昇温前の実体温度に大きな温度差があるため、制御対象温度を単純に切り換えると、制御対象温度が見かけ上急激に低下することになり、制御動作が不連続になって、制御特性が悪化するという問題点があった。例えばコントローラの制御演算にPIDを用いている場合、コントローラは、図5(A)のような制御対象温度の急激な下降に対して、図5(B)のように操作量MVを急上昇させる。この操作量MVの急上昇により、電子部品実装基板を良好な特性で昇温することが難しくなる。 However, in the temperature control in which the technique of Patent Document 1 is applied to the bonding process, there is a large temperature difference between the heater temperature maintained at a high temperature and the actual temperature before the temperature rise. There is a problem that the target temperature is suddenly lowered apparently, the control operation becomes discontinuous, and the control characteristics deteriorate. For example, when PID is used for the control calculation of the controller, the controller suddenly increases the manipulated variable MV as shown in FIG. 5B in response to the rapid decrease in the temperature to be controlled as shown in FIG. This rapid increase in the manipulated variable MV makes it difficult to raise the temperature of the electronic component mounting board with good characteristics.
また、ボンディング工程に特許文献1の技術を適用した温度制御で良好な昇温特性が得られない他の理由として、通常の整定状態から昇温する制御とは異なり、非整定状態からの昇温動作になるという点がある。ボンディング工程に特許文献1の技術を適用した温度制御の場合、ヒータが電子部品実装基板に接触する以前にコントローラから出力されている操作量MV(図6(B)の例では20%)はヒータ温度を200℃に整定させるための操作量であって、電子部品実装基板の温度を整定させるための操作量ではない。ここで、ヒータが電子部品実装基板に接触して、制御対象温度がヒータ温度から電子部品実装基板の温度(実体温度)に切り換わると、図6(B)のように操作量MVが急激に増大するが、この操作量MVの変化が急激かつ大き過ぎるために、ヒータへの供給電力が過度に増大して、実体温度は図6(A)の破線で表される理想的な実体温度と異なる軌跡を示す。すなわち、図6(A)の実線で表される昇温動作は、コントローラから不適切な値の操作量MVが出力されることにより温度が乱れるのと実質的に同じ現象である。 Another reason why the temperature control using the technique of Patent Document 1 in the bonding process cannot obtain a good temperature rise characteristic is different from the control in which the temperature rises from the normal settling state, and the temperature rise from the non-settling state. There is a point that it becomes operation. In the case of temperature control in which the technique of Patent Document 1 is applied to the bonding process, the operation amount MV (20% in the example of FIG. 6B) output from the controller before the heater contacts the electronic component mounting board is the heater. This is an operation amount for setting the temperature to 200 ° C., not an operation amount for setting the temperature of the electronic component mounting board. Here, when the heater comes into contact with the electronic component mounting board and the temperature to be controlled is switched from the heater temperature to the temperature (substance temperature) of the electronic component mounting board, the manipulated variable MV suddenly increases as shown in FIG. Although the change in the manipulated variable MV is abrupt and too large, the power supplied to the heater is excessively increased, and the substantial temperature is equal to the ideal substantial temperature represented by the broken line in FIG. Showing different trajectories. That is, the temperature raising operation represented by the solid line in FIG. 6A is substantially the same phenomenon as the temperature is disturbed by the operation amount MV having an inappropriate value output from the controller.
以上のように、ボンディング工程に特許文献1の技術を適用した温度制御は、計測することが難しい実体温度を推定することができ、製品毎の温度制御のばらつきを抑えることができるという利点を有するが、制御対象温度を切り換えた際に良好な制御特性が得られないという問題点があった。以上の問題点は、ボンディング工程に限らず、他のプロセス制御に特許文献1の技術を適用して、ヒータ等の操作部が制御対象に対する操作を開始していない時点では操作部の出力量を制御量とし、操作部が制御対象に対する操作を開始する時点で制御量を操作部の出力量から制御対象の物理量の推定値に切り換える場合には、同様に発生する。 As described above, the temperature control in which the technique of Patent Document 1 is applied to the bonding process has an advantage that a substantial temperature that is difficult to measure can be estimated and variation in temperature control among products can be suppressed. However, there is a problem that good control characteristics cannot be obtained when the temperature to be controlled is switched. The above problems are not limited to the bonding process, and the technique disclosed in Patent Document 1 is applied to other process control. When the operation unit such as a heater has not started an operation on the control target, the output amount of the operation unit is reduced. The same occurs when the control amount is switched from the output amount of the operation unit to the estimated value of the physical amount of the control target at the time when the operation unit starts an operation on the control target.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、操作部が制御対象を操作しない第1の制御期間では操作部の出力量を制御量とし、操作部が制御対象を操作する第2の制御期間では制御対象の物理量の推定値を制御量とする場合において、第1の制御期間から第2の制御期間に切り換えたときに、制御量が良好な特性で設定値に追従するように制御が可能な制御装置および制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem. In the first control period in which the operation unit does not operate the control target, the output amount of the operation unit is set as the control amount, and the operation unit operates the control target. In the control period, when the estimated value of the physical quantity to be controlled is used as the control quantity, the control quantity follows the set value with good characteristics when switching from the first control period to the second control period. It is an object of the present invention to provide a control device and a control method that can be controlled.
本発明は、操作部が制御対象を操作しない第1の制御期間では前記操作部の温度を第1の制御量とし、前記操作部が前記制御対象を操作する第2の制御期間では前記制御対象の温度を第2の制御量として制御量を切り換える制御装置であって、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、前記第1の制御量は、前記第2の制御量よりも高温に維持されており、前記操作部と、前記第1の制御量に対する第1の設定値を取得する第1の設定値入力部と、前記第1の制御量を取得する第1の制御量入力部と、前記第2の制御量に対する第2の設定値を取得する第2の設定値入力部と、前記第2の制御量を取得する第2の制御量入力部と、前記操作部が前記制御対象に対して接触することにより昇温する操作を開始する際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換える切換部と、前記第2の制御期間においては前記第2の設定値を1次遅れ演算によりフィルタリング処理したフィルタリング設定値を生成し、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、この切り換え時点の前記第2の制御量を前記フィルタリング設定値の初期値とする設定値フィルタ部と、前記第1の制御期間においては前記第1の制御量と前記第1の設定値に基づいてPID制御演算により前記操作部に出力する操作量を算出し、前記第2の制御期間においては前記第2の制御量と前記フィルタリング設定値に基づいてPID制御演算により前記操作量を算出する制御演算部と、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときに、前記制御演算部によるPID制御演算の状態が、前記切り換え時点の操作量と前記切り換え時点の第2の制御量と前記切り換え時点のフィルタリング設定値で整定している状態と等価になるように、前記PID制御演算における過去の制御偏差及び過去の制御偏差の変化量をゼロにリセットするリセット実行部とを備え、前記1次遅れ演算のフィルタ時定数は、高温に維持された前記操作部からの熱の伝達により前記第2の制御量が上昇する際に前記フィルタリング設定値が前記第2の設定値に収束する速度と前記第2の制御量が上昇する速度とが概ね等しくなるように設計されることを特徴とするものである。 In the first control period in which the operation unit does not operate the control target, the temperature of the operation unit is set as a first control amount, and the control target is controlled in the second control period in which the operation unit operates the control target. The control device switches the control amount using the temperature of the second control amount as the second control amount, and when the first control period is switched to the second control period, the first control amount is the second control amount. The operation unit, a first set value input unit for acquiring a first set value for the first control amount, and a first for acquiring the first control amount are maintained at a temperature higher than the amount . A control amount input unit; a second set value input unit that acquires a second set value for the second control amount; a second control amount input unit that acquires the second control amount; when the operation unit starts the operation of raising the temperature by contact with the control target A switching unit that switches from the first control period to the second control period; and a filtering setting value obtained by filtering the second setting value by a first-order lag calculation in the second control period; When switching from the first control period to the second control period, in the first control period, a set value filter unit that uses the second control amount at the time of switching as the initial value of the filtering set value; Calculates an operation amount to be output to the operation unit by PID control calculation based on the first control amount and the first set value, and the second control amount and the filtering are calculated in the second control period. A control calculation unit that calculates the manipulated variable by PID control calculation based on a set value; and when the control is switched from the first control period to the second control period, the control The PID control calculation is performed so that the state of the PID control calculation by the arithmetic unit is equivalent to the state set by the manipulated variable at the switching point, the second control amount at the switching point, and the filtering setting value at the switching point. And a reset execution unit that resets the past control deviation and the amount of change in the past control deviation to zero, and the filter time constant of the first-order lag calculation is a heat transfer from the operation unit maintained at a high temperature. When the second control amount rises, the speed at which the filtering set value converges to the second set value is designed to be approximately equal to the speed at which the second control amount rises. It is a feature .
また、本発明の制御装置の1構成例は、さらに、前記第2の制御量として前記制御対象の温度の推定値を推定する推定部を備え、前記操作部は、ヒータであり、前記制御対象は、電子部品実装基板であり、前記第1の制御量は、前記ヒータの温度であり、前記第2の制御量は、前記電子部品実装基板の温度推定値であり、前記切換部は、前記ヒータが前記電子部品実装基板に接触する際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換えるものである。
また、本発明の制御装置の1構成例は、さらに、前記第2の制御量として前記制御対象の温度の推定値を推定する推定部を備え、前記操作部は、ホットプレートであり、前記制御対象は、半導体ウエハであり、前記第1の制御量は、前記ホットプレートの温度であり、前記第2の制御量は、前記半導体ウエハの温度推定値であり、前記切換部は、前記半導体ウエハが前記ホットプレート上に載置される際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換えるものである。
In addition, one configuration example of the control device of the present invention further includes an estimation unit that estimates an estimated value of the temperature of the control target as the second control amount, the operation unit is a heater, and the control target Is an electronic component mounting board, the first control amount is a temperature of the heater, the second control amount is a temperature estimated value of the electronic component mounting board, and the switching unit is When the heater contacts the electronic component mounting board, the heater is switched from the first control period to the second control period.
Further, one configuration example of the control device of the present invention further includes an estimation unit that estimates an estimated value of the temperature of the control target as the second control amount, the operation unit is a hot plate, and the control The object is a semiconductor wafer, the first control amount is the temperature of the hot plate, the second control amount is an estimated temperature value of the semiconductor wafer, and the switching unit is the semiconductor wafer. Is switched from the first control period to the second control period when placed on the hot plate.
また、本発明は、操作部が制御対象を操作しない第1の制御期間では前記操作部の温度を第1の制御量とし、前記操作部が前記制御対象を操作する第2の制御期間では前記制御対象の温度を第2の制御量として制御量を切り換える制御方法であって、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、前記第1の制御量は、前記第2の制御量よりも高温に維持されており、前記第1の制御量に対する第1の設定値を取得する第1の設定値入力手順と、前記第1の制御量を取得する第1の制御量入力手順と、前記第2の制御量に対する第2の設定値を取得する第2の設定値入力手順と、前記第2の制御量を取得する第2の制御量入力手順と、前記操作部が前記制御対象に対して接触することにより昇温する操作を開始する際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換える切換手順と、前記第2の制御期間においては前記第2の設定値を1次遅れ演算によりフィルタリング処理したフィルタリング設定値を生成し、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、この切り換え時点の前記第2の制御量を前記フィルタリング設定値の初期値とする設定値フィルタ手順と、前記第1の制御期間においては前記第1の制御量と前記第1の設定値に基づいてPID制御演算により前記操作部に出力する操作量を算出し、前記第2の制御期間においては前記第2の制御量と前記フィルタリング設定値に基づいてPID制御演算により前記操作量を算出する制御演算手順と、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときに、前記制御演算手順によるPID制御演算の状態が、前記切り換え時点の操作量と前記切り換え時点の第2の制御量と前記切り換え時点のフィルタリング設定値で整定している状態と等価になるように、前記PID制御演算における過去の制御偏差及び過去の制御偏差の変化量をゼロにリセットするリセット実行手順とを備え、前記1次遅れ演算のフィルタ時定数は、高温に維持された前記操作部からの熱の伝達により前記第2の制御量が上昇する際に前記フィルタリング設定値が前記第2の設定値に収束する速度と前記第2の制御量が上昇する速度とが概ね等しくなるように設計されることを特徴とするものである。 In the first control period in which the operation unit does not operate the control target , the present invention sets the temperature of the operation unit as a first control amount, and in the second control period in which the operation unit operates the control target, A control method for switching a control amount using a temperature to be controlled as a second control amount, and when switching from the first control period to the second control period, the first control amount is the second control amount. A first set value input procedure for obtaining a first set value for the first control amount, and a first control amount for obtaining the first control amount. An input procedure; a second set value input procedure for acquiring a second set value for the second control amount; a second control amount input procedure for acquiring the second control amount; when starting the operation of raising the temperature by contact with the control target A switching procedure for switching from the first control period to the second control period, and a filtering setting value obtained by filtering the second setting value by a first-order lag calculation in the second control period; When switching from the first control period to the second control period, in the first control period, a set value filtering procedure using the second control amount at the time of switching as the initial value of the filtering set value; Calculates an operation amount to be output to the operation unit by PID control calculation based on the first control amount and the first set value, and the second control amount and the filtering are calculated in the second control period. A control calculation procedure for calculating the manipulated variable by a PID control calculation based on a set value, and when switching from the first control period to the second control period, The PID control calculation state according to the control calculation procedure is equivalent to a state in which the operation amount at the switching time, the second control amount at the switching time, and the filtering setting value at the switching time are set. And a reset execution procedure for resetting the past control deviation in the control computation and the amount of change in the past control deviation to zero, and the filter time constant of the first-order lag computation is the heat of the operation unit maintained at a high temperature. When the second control amount increases due to transmission, the speed at which the filtering set value converges to the second set value is designed to be approximately equal to the speed at which the second control amount increases. It is characterized by .
本発明によれば、計測することが難しい制御対象の温度を推定することができ、製品毎の温度制御のばらつきを抑えることができる。そして、本発明では、制御量を第1の制御量から第2の制御量に切り換えた瞬間に、制御演算部による制御演算の状態が、切り換え時点の操作量と切り換え時点の第2の制御量と切り換え時点の設定値で整定している状態と等価になるように、制御演算における過去の制御量に関わる変量をリセットし、さらに第2の制御期間で制御演算に用いるフィルタリング設定値を本来目指すべき第2の設定値に徐々に近付けていくようにするので、制御量を切り換えたときに、第2の制御量が良好な特性で第2の設定値に追従するように制御することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature of the control object difficult to measure can be estimated, and the dispersion | variation in the temperature control for every product can be suppressed. In the present invention, at the moment when the control amount is switched from the first control amount to the second control amount, the state of the control calculation by the control calculation unit is the operation amount at the time of switching and the second control amount at the time of switching. The variable related to the past control amount in the control calculation is reset so as to be equivalent to the state set at the setting value at the time of switching, and the filtering setting value used for the control calculation in the second control period is originally aimed. Since it gradually approaches the second set value, it is possible to control the second control amount to follow the second set value with good characteristics when the control amount is switched. It becomes.
[発明の原理]
本発明は、制御対象の制御量PVが切り換わった時点における非整定な状態において、通常の制御演算により結果的に過度な制御動作が加わることが、前述の問題点の発生要因であることに着眼する。そこで、本発明では、制御対象の制御量PVが切り換わった時点では、過度な制御動作が加わらないようにするために、コントローラ内部の制御演算が、制御対象の制御量PVが切り換わった時点における操作量MVを維持するようなコントローラ内部状態を生成し、その状態から段階的に本来の制御目標を達成する状態へと近付けていくようにする。
[Principle of the Invention]
In the present invention, in the non-settling state at the time when the control amount PV to be controlled is switched, an excessive control operation is added as a result of a normal control calculation as a cause of the above-described problem. Pay attention. Therefore, in the present invention, when the control amount PV to be controlled is switched, in order to prevent an excessive control operation from being applied, the control calculation inside the controller is performed when the control amount PV to be controlled is switched. The controller internal state is maintained so as to maintain the operation amount MV at, and the state is gradually approached to a state where the original control target is achieved.
コントローラ内部の制御演算が、制御対象の制御量PVが切り換わった時点における操作量MVを維持するようなコントローラ内部状態を生成するためには、コントローラ内部の制御演算の状態が、切り換え時点の操作量MVと切り換え時点の制御量PV_cur と切り換え時点の設定値SP=PV_cur で整定している状態と等価になるように、制御演算における過去の制御量PVに関わる変量をリセットする。 In order to generate a controller internal state in which the control calculation inside the controller maintains the operation amount MV at the time when the control amount PV to be controlled is switched, the state of the control calculation inside the controller is the operation at the time of switching. The variables related to the past control amount PV in the control calculation are reset so as to be equivalent to the state set by the amount MV, the control amount PV_cur at the time of switching, and the set value SP = PV_cur at the time of switching.
例えば制御演算にPIDを用いる場合は、制御量PVの切り換え時に、過去の制御偏差及び過去の制御偏差の変化量をゼロにリセットして、設定値SPをSP=PV_cur にする。同時に、制御対象の制御量PVが切り換わった時点の操作量MV_cur を直前の値にする。これにより、制御対象の制御量PVが切り換わる以前に設定値SP=PV_cur 、制御量PV=PV_cur (すなわちSP=PV=PV_cur )、操作量MV=MV_cur で整定していた状況と実質的に等価になる。 For example, when PID is used for the control calculation, at the time of switching the control amount PV, the past control deviation and the change amount of the past control deviation are reset to zero, and the set value SP is set to SP = PV_cur. At the same time, the manipulated variable MV_cur at the time when the controlled variable PV to be controlled is switched to the previous value. This is substantially equivalent to the situation where the set value SP = PV_cur, the controlled variable PV = PV_cur (that is, SP = PV = PV_cur), and the manipulated variable MV = MV_cur before the controlled variable PV to be controlled is switched. become.
次に、この切り換え時点の状態から段階的に本来の制御目標を達成する状態へと近付けていくためには、設定値SPをSP=PV_cur から本来目指すべき値に徐々に近付けていくようにする。このような処理を実現する方法としては、例えば本来目指すべき値に対して1次遅れのフィルタリング処理を適用して、設定値SPが本来目指すべき値に徐々に近づいていくようにする方法が考えられる。 Next, in order to gradually approach the state where the original control target is achieved from the state at the time of switching, the set value SP is gradually approached from SP = PV_cur to the value originally intended. . As a method for realizing such a process, for example, a method of applying a first-order lag filtering process to a value that should be originally aimed so that the set value SP gradually approaches the value that should be originally aimed can be considered. It is done.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の第1の実施の形態となる制御装置の構成を示すブロック図、図2は図1の制御装置の動作を示すフローチャートである。本実施の形態の制御装置は、第1の制御量PV1に対する第1の設定値SP1を取得する第1の設定値SP1入力部1と、第2の制御量PV2に対する第2の設定値SP2を取得する第2の設定値SP2入力部2と、第1の制御量PV1を取得する第1の制御量PV1入力部3と、第2の制御量PV2を取得する第2の制御量PV2入力部4と、操作量MVを出力する操作量MV出力部5と、制御対象に対して操作量MVに応じた操作を行う操作部6と、PID制御演算を実行するPIDコントローラ7と、操作部6が制御対象を操作しない第1の制御期間のための第1のPIDパラメータを予め記憶する第1のPIDパラメータ記憶部8と、操作部6が制御対象を操作する第2の制御期間のための第2のPIDパラメータを予め記憶する第2のPIDパラメータ記憶部9と、第1の制御期間から第2の制御期間に切り換わるときに制御量切換信号を受ける制御量切換信号入力部10と、切換時制御量PV_cur を記憶する切換時制御量PV_cur 記憶部11と、切換時操作量MV_cur を記憶する切換時操作量MV_cur 記憶部12と、第2の制御期間においては第2の設定値SP2をフィルタリング処理したフィルタリング設定値SP’を生成し、第1の制御期間から第2の制御期間に切り換わるときには、切換時制御量PV_cur をフィルタリング設定値SP’の初期値とする設定値SPフィルタ部13と、第1の制御期間から第2の制御期間に切り換わるときに、過去の制御偏差及び過去の制御偏差の変化量をゼロにリセットするリセット実行部14と、第2の制御量PV2を推定する推定部15とを備える。PIDコントローラ7が制御演算部を構成し、制御対象に対する操作を操作部6に開始させる手段(不図示)と制御量切換信号入力部10が、第1の制御期間から第2の制御期間に切り換える切換部を構成している。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a control device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the control device of FIG. The control device according to the present embodiment obtains a first set value SP1 input unit 1 for obtaining a first set value SP1 for the first control amount PV1, and a second set value SP2 for the second control amount PV2. The second set value
以下、図1の制御装置において、第1の制御量PV1を制御対象として制御を実行する第1の制御期間から、第2の制御量PV2を制御対象として制御を実行する第2の制御期間に切り換わる場合の動作を図2を用いて説明する。また説明を簡略化するため、制御周期1秒のデジタルコントローラをコンピュータにより実現した場合で説明する。 1, from the first control period in which the control is performed with the first control amount PV1 as the control target, to the second control period in which the control is performed with the second control amount PV2 as the control target. The operation when switching is described with reference to FIG. In order to simplify the description, a case where a digital controller having a control cycle of 1 second is realized by a computer will be described.
まず、第1の制御期間において、第1の設定値SP1入力部1は、制御装置のオペレータによって設定された第1の設定値SP1を取得してPIDコントローラ7に出力する(図1ステップS1)。
第1の制御量PV1入力部3は、図示しない第1の検出手段によって検出された第1の制御量PV1を取得してPIDコントローラ7に出力する(ステップS2)。この第1の制御量PV1は、操作部6の出力量である。したがって、操作部6が例えばヒータである場合、第1の制御量PV1はヒータの温度であり、第1の検出手段は温度センサであり、第1の設定値SP1はヒータの温度設定値である。
First, in the first control period, the first set value SP1 input unit 1 acquires the first set value SP1 set by the operator of the control device and outputs it to the PID controller 7 (step S1 in FIG. 1). .
The first control amount PV1 input unit 3 acquires the first control amount PV1 detected by the first detection means (not shown) and outputs it to the PID controller 7 (step S2). The first control amount PV1 is an output amount of the
次に、PIDコントローラ7は、第1の設定値SP1入力部1から出力された第1の設定値SP1、第1の制御量PV1入力部3から出力された第1の制御量PV1、及び第1のPIDパラメータ記憶部8に予め記憶されている第1のPIDパラメータ(比例帯Pb1、積分時間Ti1、微分時間Td1)に基づいて、次式のようなPID制御演算を行い、操作量MVを算出して操作量MV出力部5に出力する(ステップS3)。
MV=MV’+MD ・・・(1)
MD=(100/Pb1){EP+(ER/Ti1)+Td1ED} ・・・(2)
Next, the
MV = MV ′ + MD (1)
MD = (100 / Pb1) {EP + (ER / Ti1) + Td1ED} (2)
式(1)、式(2)において、MV’は1制御周期前の操作量、MDは操作量更新量、ERは現制御周期の制御偏差、EPは制御偏差ERの1制御周期あたりの変化量、EDは制御偏差変化量EPの1制御周期あたりの変化量である。制御偏差ER、制御偏差変化量EP、制御偏差変化量EPの変化量EDは、それぞれ次式のように求められる。
ER=SP1−PV1 ・・・(3)
EP=ER−ER’ ・・・(4)
ED=EP−EP’ ・・・(5)
ER’は1制御周期前の制御偏差、EP’は1制御周期前の制御偏差変化量である。そして、PIDコントローラ7は、次の制御周期の演算のために、ER’、EP’、MV’を以下のように更新する。
ER’=ER ・・・(6)
EP’=EP ・・・(7)
MV’=MV ・・・(8)
In equations (1) and (2), MV ′ is the operation amount before one control cycle, MD is the operation amount update amount, ER is the control deviation of the current control cycle, and EP is the change of the control deviation ER per control cycle. The amount, ED, is a change amount per control cycle of the control deviation change amount EP. The control deviation ER, the control deviation change amount EP, and the change amount ED of the control deviation change amount EP are respectively obtained by the following equations.
ER = SP1-PV1 (3)
EP = ER−ER ′ (4)
ED = EP−EP ′ (5)
ER ′ is a control deviation before one control cycle, and EP ′ is a control deviation change amount before one control cycle. Then, the
ER '= ER (6)
EP ′ = EP (7)
MV ′ = MV (8)
なお、PIDコントローラ7は、算出した操作量MVが所定の操作量下限値OLより小さい場合、操作量MV=OLとし、算出した操作量MVが所定の操作量上限値OHより大きい場合、操作量MV=OHとする操作量上下限処理を行った上で、操作量MVを出力する。
操作量MV出力部5は、PIDコントローラ7から出力された操作量MVを操作部6に出力する(ステップS4)。操作部6は、操作量MVに基づいて動作する。
The
The operation amount
次に、制御量切換信号入力部10は、制御量PVを操作部6の出力量から制御対象の物理量に切り換える(すなわち、第1の制御期間から第2の制御期間に切り換える)ことを指示する制御量切換信号が入力されたかどうか判定する(ステップS5)。制御量切換信号が入力されない場合はステップS1に戻る。こうして、制御量切換信号が入力されるまで、操作部6の出力量を第1の制御量PV1とするステップS1〜S4の制御が制御周期毎に繰り返される。
Next, the control amount switching
また、制御量切換信号入力部10は、外部から制御量切換信号が入力された場合は、この制御量切換信号を第1の設定値SP1入力部1、第2の設定値SP2入力部2、第1の制御量PV1入力部3、第2の制御量PV2入力部4、PIDコントローラ7、切換時制御量PV_cur 記憶部11、切換時操作量MV_cur 記憶部12、設定値SPフィルタ部13、及びリセット実行部14に転送する。
Further, when a control amount switching signal is input from the outside, the control amount switching
制御量切換信号については、操作部6が制御対象に対する操作を開始する際に制御装置のオペレータが手動で入力してもよいし、制御対象に対する操作を操作部6に開始させる手段(例えば操作部6がヒータで、制御対象が電子部品実装基板である場合は、ヒータを電子部品実装基板に接触させる駆動装置)から自動的に制御量切換信号が送られるようにしてもよい。
The control amount switching signal may be manually input by the operator of the control device when the
制御量切換信号を受け取った第1の設定値SP1入力部1と第1の制御量PV1入力部3とは、第1の設定値SP1と第1の制御量PV1の出力を停止し、制御装置の処理はステップS6以降の第2の制御期間に切り換わる。
制御量切換信号を受け取った第2の設定値SP2入力部2は、制御装置のオペレータによって設定された第2の設定値SP2を取得して設定値SPフィルタ部13に出力する(ステップS6)。
The first set value SP1 input unit 1 and the first control amount PV1 input unit 3 that have received the control amount switching signal stop the output of the first set value SP1 and the first control amount PV1, and the control device This process is switched to the second control period after step S6.
The second set value
推定部15は、例えば第1の制御量PV1に基づいて第2の制御量PV2を推定する。なお、推定部15は、制御量切換信号を受け取った制御周期においては、所定の値(例えば制御対象が電子部品実装基板の場合は雰囲気温度)を第2の制御量PV2の初期値とする。
For example, the
制御量切換信号を受け取った第2の制御量PV2入力部4は、推定部15によって推定された第2の制御量PV2を取得してPIDコントローラ7と切換時制御量PV_cur 記憶部11に出力する(ステップS7)。この第2の制御量PV2は、制御対象の物理量の推定値である。したがって、制御対象が電子部品実装基板である場合、第2の制御量PV2は電子部品実装基板の温度推定値であり、第2の設定値SP2は電子部品実装基板の温度推定値に対する設定値である。
The second control amount PV2 input unit 4 that has received the control amount switching signal acquires the second control amount PV2 estimated by the
制御量切換信号を受け取った切換時制御量PV_cur 記憶部11は、第2の制御量PV2入力部4から出力された第2の制御量PV2を切換時制御量PV_cur として記憶する(ステップS8)。
制御量切換信号を受け取った切換時操作量MV_cur 記憶部12は、1制御周期前に出力された操作量MVを切換時操作量MV_cur として記憶する(ステップS9)。
The switching control amount
The switching operation amount
制御量切換信号を受け取ったリセット実行部14は、1制御周期前の制御偏差ER’をゼロにリセットすると共に(ER’=0)、1制御周期前の制御偏差変化量EP’をゼロにリセットして(EP’=0)、リセットした制御偏差ER’と制御偏差変化量EP’をPIDコントローラ7に出力する(ステップS10)。
The
制御量切換信号を受け取った設定値SPフィルタ部13は、切換時制御量PV_cur 記憶部11に記憶された切換時制御量PV_cur を制御量切換後のフィルタリング設定値SP’の初期値としてPIDコントローラ7に出力する(ステップS11)。
SP’=PV_cur ・・・(9)
なお、制御量切換信号が入力された現制御周期では、設定値SPフィルタ部13は第2の設定値SP2を使用しない。また、設定値SPフィルタ部13は、次の制御周期の演算のために、1制御周期前のフィルタリング設定値の初期値SP”を以下のように設定する。
SP”=PV_cur ・・・(10)
The setting value
SP ′ = PV_cur (9)
In the current control cycle in which the control amount switching signal is input, the set value
SP "= PV_cur (10)
制御量切換信号を受け取ったPIDコントローラ7は、設定値SPフィルタ部13から出力されたフィルタリング設定値SP’、第2の制御量PV2入力部4から出力された第2の制御量PV2、切換時操作量MV_cur 記憶部12に記憶された切換時操作量MV_cur 、及び第2のPIDパラメータ記憶部9に予め記憶されている第2のPIDパラメータ(比例帯Pb2、積分時間Ti2、微分時間Td2)に基づいて、次式のようなPID制御演算を行い、操作量MVを算出して操作量MV出力部5に出力する(ステップS12)。
MV=MV_cur +MD ・・・(11)
MD=(100/Pb2){EP+(ER/Ti2)+Td2ED} ・・(12)
The
MV = MV_cur + MD (11)
MD = (100 / Pb2) {EP + (ER / Ti2) + Td2ED} (12)
現制御周期の制御偏差ERは、次式のように求められる。
ER=SP’−PV2 ・・・(13)
現制御周期の制御偏差変化量EP、制御偏差変化量EPの変化量EDについては、前記の式(4)、式(5)で求めることができるが、このとき使用される1制御周期前の制御偏差ER’と1制御周期前の制御偏差変化量EP’は、リセット実行部14でリセットされた値である。ER、EP、ED、MVの演算後、PIDコントローラ7は、次の制御周期の演算のために、ER’、EP’、MV’をそれぞれ前記の式(6)、式(7)、式(8)のように更新する。
The control deviation ER of the current control cycle is obtained as follows.
ER = SP′−PV2 (13)
The control deviation change amount EP of the current control cycle and the change amount ED of the control deviation change amount EP can be obtained by the above formulas (4) and (5). The control deviation ER ′ and the control deviation change amount EP ′ one control cycle before are values reset by the
PIDコントローラ7は、前述と同様に、操作量上下限処理を行った上で操作量MVを出力する。
操作量MV出力部5は、PIDコントローラ7から出力された操作量MVを操作部6に出力する(ステップS13)。
The
The operation amount
次に、制御装置の動作は、制御量切換信号が入力された制御周期(以下、第1の制御周期と呼ぶ)から次の制御周期(以下、第2の制御周期と呼ぶ)へと進む。
ステップS14の第2の設定値SP2入力部2の処理はステップS6と同様であり、ステップS15の第2の制御量PV2入力部4の処理はステップS7と同様である。
Next, the operation of the control device proceeds from the control cycle (hereinafter referred to as the first control cycle) in which the control amount switching signal is input to the next control cycle (hereinafter referred to as the second control cycle).
The process of the second set value
設定値SPフィルタ部13は、第2の設定値SP2入力部2から出力された第2の設定値SP2に基づいて、フィルタリング設定値SP’を次式により算出してPIDコントローラ7に出力する(ステップS16)。
SP’=(SP”Tsp+SP2)/(Tsp+1) ・・・(14)
式(14)において、Tspは予め設定されたSPフィルタ時定数、SP”は1制御周期前のフィルタリング設定値である。第2の制御周期におけるSP”は、制御量切換後の第1の制御周期で設定値SPフィルタ部13が設定したフィルタリング設定値の初期値である。フィルタリング設定値SP’の算出後、設定値SPフィルタ部13は、次の制御周期の演算のために、SP”を以下のように更新する。
SP”=SP’ ・・・(15)
Based on the second setting value SP2 output from the second setting value
SP ′ = (SP ″ Tsp + SP2) / (Tsp + 1) (14)
In Expression (14), Tsp is a preset SP filter time constant, and SP ″ is a filtering setting value before one control cycle. SP ″ in the second control cycle is the first control after switching the control amount. This is the initial value of the filtering set value set by the set value
SP ″ = SP ′ (15)
PIDコントローラ7は、設定値SPフィルタ部13から出力されたフィルタリング設定値SP’、第2の制御量PV2入力部4から出力された第2の制御量PV2、及び第2のPIDパラメータ記憶部9に予め記憶されている第2のPIDパラメータに基づいて、次式のようなPID制御演算を行い、操作量MVを算出して操作量MV出力部5に出力する(ステップS17)。
MV=MV’+MD ・・・(16)
MD=(100/Pb2){EP+(ER/Ti2)+Td2ED} ・・(17)
The
MV = MV ′ + MD (16)
MD = (100 / Pb2) {EP + (ER / Ti2) + Td2ED} (17)
1制御周期前の操作量MV’は、直前の制御周期(現制御周期が第2の制御周期の場合は第1の制御周期)において出力した値をPIDコントローラ7が記憶しておいたものである。現制御周期の制御偏差ERは、前記の式(13)で求めることができる。また、現制御周期の制御偏差変化量EP、制御偏差変化量EPの変化量EDについては、前記の式(4)、式(5)で求めることができる。ER、EP、ED、MVの演算後、PIDコントローラ7は、次の制御周期の演算のために、ER’、EP’、MV’をそれぞれ前記の式(6)、式(7)、式(8)のように更新する。
The manipulated variable MV ′ before one control cycle is a value stored in the
PIDコントローラ7は、前述と同様に、操作量上下限処理を行った上で操作量MVを出力する。
操作量MV出力部5は、PIDコントローラ7から出力された操作量MVを操作部6に出力する(ステップS18)。
The
The operation amount
以上のようなステップS14〜S18の処理が例えばオペレータによって制御の終了が指示されるまで(ステップS19においてYes)、制御周期毎に繰り返し実行される。なお、第2の制御周期の次の第3の制御周期以降では、設定値SPフィルタ部13が用いるSP”は、直前の制御周期において算出したフィルタリング設定値SP’を設定値SPフィルタ部13が記憶しておいたものとなる。
The processes in steps S14 to S18 as described above are repeatedly executed for each control cycle until the end of control is instructed by an operator (Yes in step S19), for example. In addition, after the third control period after the second control period, the SP ″ used by the set value
以上のように、本実施の形態では、制御量を第1の制御量PV1から第2の制御量PV2に切り換えた瞬間に、PIDコントローラ7による制御演算の状態が、切換時操作量MV_cur と切換時制御量PV_cur と切換時設定値SP=PV_cur で整定している状態と等価になるように、制御演算における過去の制御量に関わる変量をリセットし、さらに第2の制御期間で制御演算に用いるフィルタリング設定値SP’を本来目指すべき第2の設定値SP2に徐々に近付けていくようにするので、制御量を切り換えたときに、第2の制御量PV2が良好な特性で第2の設定値SP2に追従するように制御することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, at the moment when the control amount is switched from the first control amount PV1 to the second control amount PV2, the state of the control calculation by the
[第2の実施の形態]
次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1の実施の形態をより具体的に説明するものであり、第1の実施の形態の制御装置を半導体製造プロセスのボンディング工程に適用したものである。すなわち、ヒータが操作部6となり、電子部品実装基板(以下、LCD基板と記述する)が制御対象となる。これにより、ヒータ温度計測値PVHが第1の制御量PV1となり、LCD基板温度推定値PVDが第2の制御量PV2となり、ヒータ温度に対する設定値SPHが第1の設定値SP1となり、LCD基板温度推定値に対する設定値SPDが第2の設定値SP2となり、ヒータ入力MVHが操作量MVとなる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the first embodiment will be described more specifically, and the control device of the first embodiment is applied to the bonding process of the semiconductor manufacturing process. That is, the heater serves as the
まず、ボンディング対象のLCD基板がワークエリアに供給される以前は、図2のステップS1〜S4の処理により、ヒータ温度計測値PVHが制御対象温度として制御されており、例えばヒータ入力MVH=20%でヒータ温度計測値PVHが200℃に維持されている。 First, before the bonding target LCD substrate is supplied to the work area, the heater temperature measurement value PVH is controlled as the control target temperature by the processing in steps S1 to S4 in FIG. 2, for example, heater input MVH = 20%. Thus, the heater temperature measurement value PVH is maintained at 200 ° C.
次に、ワークエリアにLCD基板が供給される際、推定部15は、雰囲気温度(常温25℃)をLCD基板温度推定値PVDの初期値とする。
ワークエリアにLCD基板が供給され、ヒータがLCD基板に接すると、例えばヒータを下降させた駆動装置から制御量切換信号入力部10に制御量切換信号が入力される。
Next, when the LCD substrate is supplied to the work area, the
When the LCD substrate is supplied to the work area and the heater comes into contact with the LCD substrate, a control amount switching signal is input to the control amount switching
制御量切換信号が入力されたことにより、切換時制御量PV_cur 記憶部11は、LCD基板温度推定値の初期値PVD=25℃を切換時制御量PV_cur として記憶し(ステップS8)、切換時操作量MV_cur 記憶部12は、ヒータ入力MVH=20%を切換時操作量MV_cur として記憶する(ステップS9)。
Due to the input of the control amount switching signal, the switching-time control amount
リセット実行部14は、1制御周期前の制御偏差ER’をゼロにリセットすると共に、1制御周期前の制御偏差変化量EP’をゼロにリセットする(ステップS10)。
設定値SPフィルタ部13は、切換時制御量PV_cur 記憶部11に記憶された切換時制御量PV_cur =25℃をフィルタリング設定値SP’の初期値とする(ステップS11)。ここで、実際の制御目標としては、LCD基板温度推定値に対する設定値SPD=175℃が与えられているものとする。
The
The set value
PIDコントローラ7は、制御対象温度(制御量)を切り換えた後の第1の制御周期ではステップS12のPID制御演算を行い、第2の制御周期以降ではステップS17のPID制御演算を行う。
第2の制御周期以降において、推定部15は、予め設計された次式のようなLCD基板温度推定モデルにより、LCD基板温度推定値PVDを算出する。
PVD=(PVD’Tpv+PVH)/(Tpv+1) ・・・(18)
Tpvはヒータからの熱伝達時定数、PVD’は1制御周期前のLCD基板温度推定値である。ただし、式(18)では制御周期を1秒としている。
The
After the second control period, the
PVD = (PVD′Tpv + PVH) / (Tpv + 1) (18)
Tpv is a time constant of heat transfer from the heater, and PVD ′ is an estimated LCD substrate temperature before one control cycle. However, in the expression (18), the control cycle is 1 second.
こうして、フィルタリング設定値SP’の初期値25℃とLCD基板温度推定値PVDの初期値25℃を制御の初期値として、PIDコントローラ7によりヒータ入力MVHが算出され、このヒータ入力MVHに応じたヒータの発熱によりLCD基板温度推定値PVDが昇温する。第2の制御周期以降では、設定値SPフィルタ部13で算出されるフィルタリング設定値SP’に追従する形でLCD基板温度推定値PVDが昇温する。最終的にはフィルタリング設定値SP’が第2の設定値SPDと同じ175℃に収束することになり、すなわちLCD基板温度推定値PVDが175℃に昇温する。
Thus, the heater input MVH is calculated by the
本実施の形態では、制御対象温度をLCD基板温度推定値PVDに切り換えた瞬間に、PIDコントローラ7による制御演算の全てが、この切り換えた瞬間のヒータ入力MVHと同値のヒータ入力MVHによりLCD基板温度推定値PVDが設定値SP’=25℃に整定していた状況と等価な状態になるので、制御対象温度を切り換えた瞬間にヒータ入力MVHが急激に増大することはなく、過度な昇温動作は発生しない。制御対象温度を切り換えた後は、高温に維持されたヒータからの熱の伝達により短時間でLCD基板温度推定値PVDが上昇するが、フィルタリング設定値SP’も本来の設定値SPD=175℃に収束する。
In the present embodiment, at the moment when the control target temperature is switched to the LCD substrate temperature estimated value PVD, all of the control calculations by the
図3(A)に示すように、フィルタリング設定値SP’が本来の設定値SPD=175℃に収束する速度と、LCD基板温度推定値PVDが上昇する速度とが概ね等しくなるように、SPフィルタ時定数Tspを設計しておけば、PIDコントローラ7で算出される制御偏差ER=SP’−PVDが大きな値に変わらないまま推移する。その結果、ヒータ入力MVHは、図3(B)のように過度に大きくなることなく、LCD基板温度推定値PVDが設定値SP’にきれいに追従するためだけに変動する。すなわち、ヒータ入力MVHがPIDコントローラ7の操作量上下限処理で制限されることがなく、またヒータ入力MVHが短時間で急激に上下動することもないので、LCD基板温度推定値PVDを設定値SP’に確実に追従させることができ、結果的に良好な制御特性(昇温軌道)を得ることができる。
As shown in FIG. 3A, the SP filter is set so that the speed at which the filtering set value SP ′ converges to the original set value SPD = 175 ° C. is substantially equal to the speed at which the LCD substrate temperature estimated value PVD rises. If the time constant Tsp is designed, the control deviation ER = SP′−PVD calculated by the
なお、第1の実施の形態では説明していないが、ヒータがLCD基板に接触した後に所定の時間が経過すると、駆動装置がヒータを上昇させることにより、ヒータがLCD基板から離れる。このとき、駆動装置から制御量切換信号入力部10に制御量切換信号が入力されることにより、制御対象温度はLCD基板温度推定値PVDからヒータ温度計測値PVHに切り換わる。
Although not described in the first embodiment, when a predetermined time elapses after the heater contacts the LCD substrate, the drive device raises the heater so that the heater is separated from the LCD substrate. At this time, when the control amount switching signal is input from the drive device to the control amount switching
また、本実施の形態では、第1の実施の形態の制御装置をボンディング工程に適用した例を説明したが、これに限るものではなく、例えば高温に制御されたホットプレート上に、低温の半導体ウエハを載置してウエハ温度推定値を昇温制御する場合にも、全く同じ手順で適用できる。すなわち、ホットプレート上に半導体ウエハを載置した瞬間に、制御対象温度をホットプレートの温度計測値からウエハ温度推定値に切り換えるようにすればよい。また、同様のアプリケーションであれば、これらに限られない。
また、第1、第2の実施の形態では、第2の制御量として制御対象の物理量の推定値を用いているが、物理量の測定値を用いるようにしてもよい。物理量の測定値を用いる場合、推定部15は不要である。
In the present embodiment, the example in which the control device of the first embodiment is applied to the bonding process has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, a low-temperature semiconductor is formed on a hot plate controlled to a high temperature. The same procedure can be applied to the case where the temperature of the wafer temperature estimated value is controlled by placing the wafer. That is, at the moment when the semiconductor wafer is placed on the hot plate, the control target temperature may be switched from the hot plate temperature measurement value to the wafer temperature estimation value. Moreover, if it is the same application, it will not be restricted to these.
In the first and second embodiments, the estimated value of the physical quantity to be controlled is used as the second control quantity, but the measured value of the physical quantity may be used. When the measured value of the physical quantity is used, the
なお、第1、第2の実施の形態で説明した制御装置は、CPU、記憶装置およびインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って第1、第2の実施の形態で説明した処理を実行する。 The control device described in the first and second embodiments can be realized by a computer having a CPU, a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU executes the processing described in the first and second embodiments in accordance with a program stored in the storage device.
本発明は、プロセス制御技術に適用することができる。 The present invention can be applied to a process control technique.
1…第1の設定値SP1入力部、2…第2の設定値SP2入力部、3…第1の制御量PV1入力部、4…第2の制御量PV2入力部、5…操作量MV出力部、6…操作部、7…PIDコントローラ、8…第1のPIDパラメータ記憶部、9…第2のPIDパラメータ記憶部、10…制御量切換信号入力部、11…切換時制御量PV_cur 記憶部、12…切換時操作量MV_cur 記憶部、13…設定値SPフィルタ部、14…リセット実行部、15…推定部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st setting value SP1 input part, 2 ... 2nd setting value SP2 input part, 3 ... 1st control amount PV1 input part, 4 ... 2nd control amount PV2 input part, 5 ... Manipulation amount MV output , 6 ... operation unit, 7 ... PID controller, 8 ... first PID parameter storage unit, 9 ... second PID parameter storage unit, 10 ... control amount switching signal input unit, 11 ... switching time control amount PV_cur storage unit , 12 ... switching operation amount MV_cur storage unit, 13 ... set value SP filter unit, 14 ... reset execution unit, 15 ... estimation unit.
Claims (4)
前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、前記第1の制御量は、前記第2の制御量よりも高温に維持されており、
前記操作部と、
前記第1の制御量に対する第1の設定値を取得する第1の設定値入力部と、
前記第1の制御量を取得する第1の制御量入力部と、
前記第2の制御量に対する第2の設定値を取得する第2の設定値入力部と、
前記第2の制御量を取得する第2の制御量入力部と、
前記操作部が前記制御対象に対して接触することにより昇温する操作を開始する際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換える切換部と、
前記第2の制御期間においては前記第2の設定値を1次遅れ演算によりフィルタリング処理したフィルタリング設定値を生成し、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、この切り換え時点の前記第2の制御量を前記フィルタリング設定値の初期値とする設定値フィルタ部と、
前記第1の制御期間においては前記第1の制御量と前記第1の設定値に基づいてPID制御演算により前記操作部に出力する操作量を算出し、前記第2の制御期間においては前記第2の制御量と前記フィルタリング設定値に基づいてPID制御演算により前記操作量を算出する制御演算部と、
前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときに、前記制御演算部によるPID制御演算の状態が、前記切り換え時点の操作量と前記切り換え時点の第2の制御量と前記切り換え時点のフィルタリング設定値で整定している状態と等価になるように、前記PID制御演算における過去の制御偏差及び過去の制御偏差の変化量をゼロにリセットするリセット実行部とを備え、
前記1次遅れ演算のフィルタ時定数は、高温に維持された前記操作部からの熱の伝達により前記第2の制御量が上昇する際に前記フィルタリング設定値が前記第2の設定値に収束する速度と前記第2の制御量が上昇する速度とが概ね等しくなるように設計されることを特徴とする制御装置。 In the first control period in which the operation unit does not operate the control target, the temperature of the operation unit is set as the first control amount, and in the second control period in which the operation unit operates the control target, the temperature of the control target is set to the first control amount. A control device that switches a control amount as a control amount of 2.
When switching from the first control period to the second control period, the first control amount is maintained at a higher temperature than the second control amount;
The operation unit;
A first set value input unit for acquiring a first set value for the first control amount;
A first control amount input unit for acquiring the first control amount;
A second set value input unit for acquiring a second set value for the second control amount;
A second control amount input unit for acquiring the second control amount;
A switching unit that switches from the first control period to the second control period when the operation unit starts an operation of raising the temperature by contacting the control target;
In the second control period, a filtering setting value obtained by filtering the second setting value by first-order lag calculation is generated, and this switching is performed when switching from the first control period to the second control period. A set value filter unit having the second control amount at the time as an initial value of the filtering set value;
In the first control period, an operation amount to be output to the operation unit is calculated by a PID control calculation based on the first control amount and the first set value, and in the second control period, the first control amount is calculated. A control calculation unit that calculates the operation amount by PID control calculation based on the control amount of 2 and the filtering setting value;
When switching from the first control period to the second control period, the state of the PID control calculation by the control calculation unit is the operation amount at the switching time, the second control amount at the switching time, and the switching. A reset execution unit that resets the past control deviation in the PID control calculation and the amount of change in the past control deviation to zero so as to be equivalent to the state that is set at the filtering setting value at the time ,
The filter time constant of the first-order lag calculation is such that the filtering set value converges to the second set value when the second control amount increases due to heat transfer from the operation unit maintained at a high temperature. A control device , wherein the speed and the speed at which the second control amount increases are designed to be substantially equal .
さらに、前記第2の制御量として前記制御対象の温度の推定値を推定する推定部を備え、
前記操作部は、ヒータであり、
前記制御対象は、電子部品実装基板であり、
前記第1の制御量は、前記ヒータの温度であり、
前記第2の制御量は、前記電子部品実装基板の温度推定値であり、
前記切換部は、前記ヒータが前記電子部品実装基板に接触する際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換えることを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1,
Furthermore, an estimation unit that estimates an estimated value of the temperature of the control target as the second control amount is provided,
The operation unit is a heater,
The control object is an electronic component mounting board,
The first control amount is a temperature of the heater;
The second control amount is an estimated temperature value of the electronic component mounting board,
The control unit, wherein the switching unit switches from the first control period to the second control period when the heater contacts the electronic component mounting board.
さらに、前記第2の制御量として前記制御対象の温度の推定値を推定する推定部を備え、
前記操作部は、ホットプレートであり、
前記制御対象は、半導体ウエハであり、
前記第1の制御量は、前記ホットプレートの温度であり、
前記第2の制御量は、前記半導体ウエハの温度推定値であり、
前記切換部は、前記半導体ウエハが前記ホットプレート上に載置される際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換えることを特徴とする制御装置。 The control device according to claim 1,
Furthermore, an estimation unit that estimates an estimated value of the temperature of the control target as the second control amount is provided,
The operation unit is a hot plate,
The control object is a semiconductor wafer,
The first control amount is a temperature of the hot plate,
The second control amount is an estimated temperature value of the semiconductor wafer,
The switching device switches from the first control period to the second control period when the semiconductor wafer is placed on the hot plate.
前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、前記第1の制御量は、前記第2の制御量よりも高温に維持されており、
前記第1の制御量に対する第1の設定値を取得する第1の設定値入力手順と、
前記第1の制御量を取得する第1の制御量入力手順と、
前記第2の制御量に対する第2の設定値を取得する第2の設定値入力手順と、
前記第2の制御量を取得する第2の制御量入力手順と、
前記操作部が前記制御対象に対して接触することにより昇温する操作を開始する際に、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換える切換手順と、
前記第2の制御期間においては前記第2の設定値を1次遅れ演算によりフィルタリング処理したフィルタリング設定値を生成し、前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときには、この切り換え時点の前記第2の制御量を前記フィルタリング設定値の初期値とする設定値フィルタ手順と、
前記第1の制御期間においては前記第1の制御量と前記第1の設定値に基づいてPID制御演算により前記操作部に出力する操作量を算出し、前記第2の制御期間においては前記第2の制御量と前記フィルタリング設定値に基づいてPID制御演算により前記操作量を算出する制御演算手順と、
前記第1の制御期間から前記第2の制御期間に切り換わるときに、前記制御演算手順によるPID制御演算の状態が、前記切り換え時点の操作量と前記切り換え時点の第2の制御量と前記切り換え時点のフィルタリング設定値で整定している状態と等価になるように、前記PID制御演算における過去の制御偏差及び過去の制御偏差の変化量をゼロにリセットするリセット実行手順とを備え、
前記1次遅れ演算のフィルタ時定数は、高温に維持された前記操作部からの熱の伝達により前記第2の制御量が上昇する際に前記フィルタリング設定値が前記第2の設定値に収束する速度と前記第2の制御量が上昇する速度とが概ね等しくなるように設計されることを特徴とする制御方法。 In the first control period in which the operation unit does not operate the control target, the temperature of the operation unit is set as the first control amount, and in the second control period in which the operation unit operates the control target, the temperature of the control target is set to the first control amount. A control method for switching a control amount as a control amount of 2,
When switching from the first control period to the second control period, the first control amount is maintained at a higher temperature than the second control amount;
A first set value input procedure for obtaining a first set value for the first control amount;
A first control amount input procedure for acquiring the first control amount;
A second set value input procedure for obtaining a second set value for the second control amount;
A second control amount input procedure for acquiring the second control amount;
A switching procedure for switching from the first control period to the second control period when the operation unit starts an operation of raising the temperature by contacting the control target;
In the second control period, a filtering setting value obtained by filtering the second setting value by first-order lag calculation is generated, and this switching is performed when switching from the first control period to the second control period. A set value filtering procedure in which the second control amount at the time is the initial value of the filtering set value;
In the first control period, an operation amount to be output to the operation unit is calculated by a PID control calculation based on the first control amount and the first set value, and in the second control period, the first control amount is calculated. A control calculation procedure for calculating the manipulated variable by a PID control calculation based on the control amount of 2 and the filtering setting value;
When switching from the first control period to the second control period, the state of the PID control calculation by the control calculation procedure is the operation amount at the switching time, the second control amount at the switching time, and the switching. A reset execution procedure for resetting the past control deviation in the PID control calculation and the amount of change in the past control deviation to zero so as to be equivalent to a state where the set value is set with the filtering setting value at the time point ,
The filter time constant of the first-order lag calculation is such that the filtering set value converges to the second set value when the second control amount increases due to heat transfer from the operation unit maintained at a high temperature. A control method, wherein the speed and the speed at which the second control amount increases are designed to be substantially equal .
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