JPH06161510A - Plant identifying method - Google Patents

Plant identifying method

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JPH06161510A
JPH06161510A JP4151579A JP15157992A JPH06161510A JP H06161510 A JPH06161510 A JP H06161510A JP 4151579 A JP4151579 A JP 4151579A JP 15157992 A JP15157992 A JP 15157992A JP H06161510 A JPH06161510 A JP H06161510A
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JP
Japan
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plant
wafer
output
identification
identified
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JP4151579A
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Japanese (ja)
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Shigeru Kasai
河西  繁
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Tel Varian Ltd
Original Assignee
Tel Varian Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to easily identify the plant to be identified even when it is difficult or impossible to directly investigate the response characteristic of an identified plant or even when the identified plant is changed in a system including plural plants. CONSTITUTION:A plant indentifying part is composed of microcomputers and functionally has an identifying input generation part 12, an identifying output recovering part 14 and an identifying arithmetic processing part 16. The identifying input generation part 12 generates a prescribed input Sin for plant identification. The identifying output recovering part 14 fetches a system output Sout (20, 30) and holds it in a storage device. The identifying arithmetic processing part 16 calculates the parameter of an wafer heating plant (identified plant) based on the data of the input Sin generated from the identifying input generation part 12, the data of the system output Sout (20, 30) fetched by the identifying output recovering part 14 and the response output of the mathematical model of an wafer temperature measuring plant 30 having known parameters.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プラントをモデル化す
るために未知パラメータを求めて同定する方法に関す
る。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for determining and identifying unknown parameters for modeling a plant.

【0002】[0002]

【従来の技術】フィードバック形の制御システムでは、
制御されるべき物理量つまり制御量が観測され、その観
測値が目標値と比較され、比較誤差(偏差)に応じた操
作量がプラント(制御対象)に与えられる。
2. Description of the Related Art In a feedback type control system,
A physical quantity to be controlled, that is, a controlled quantity is observed, the observed value is compared with a target value, and a manipulated variable corresponding to a comparison error (deviation) is given to a plant (controlled object).

【0003】従来から、この種のシステムにおいて、プ
ラントの時間遅れが2次以下に近似できる場合は、PI
Dコントローラが用いられてきた。PIDコントローラ
は、制御量検出値と設定値との差(偏差)を基に比例動
作(P)、積分動作(I)、微分動作(D)を組み合わ
せた所定の方程式を演算して操作量を求める。しかし制
御量が観測不可の場合や時間遅れが3次以上の場合、、
PIDコントローラは有効に機能しない。PIDコント
ローラは、検出される物理量を設定値に一致させる制御
を行うものの、観測不可の制御量を目標値に正確に一致
させるための制御を行うことはできず、また3次以上の
時間遅れを完全に補償することはできない。
Conventionally, in this type of system, if the time delay of the plant can be approximated to second order or less, PI
D controllers have been used. The PID controller calculates a manipulated variable by calculating a predetermined equation that combines proportional action (P), integral action (I), and derivative action (D) based on the difference (deviation) between the control amount detection value and the set value. Ask. However, if the controlled variable is not observable or if the time delay is 3rd or more,
The PID controller does not work effectively. Although the PID controller controls the detected physical quantity to match the set value, it cannot control the unobservable control quantity to exactly match the target value. It cannot be fully compensated.

【0004】上記のようなPIDコントローラの限界を
解決するものとして、最適フィードバック制御法があ
る。この制御法は、プラントのすべての状態量をフィー
ドバックして所定の評価関数を極小にするような制御入
力(操作量)を求めるもので、状態観測器と併用するこ
とで観測不可の制御量を目標値に一致させることが可能
である。
There is an optimum feedback control method for solving the above-mentioned limitations of the PID controller. This control method is to feed back all the state variables of the plant to obtain the control input (manipulation amount) that minimizes the predetermined evaluation function. It is possible to match the target value.

【0005】最適フィードバック制御法では、観測不可
の状態量を推定するために、同一次元オブザーバ、最小
次元オブザーバ等のオブザーバを用いる。この種のオブ
ザーバは、当該プラントの数学的モデルを用いたアルゴ
リズムであって、プラントの入力および出力に応答して
観測不可の状態量を演算出力する。
In the optimal feedback control method, observers such as the same dimension observer and the minimum dimension observer are used to estimate the unobservable state quantity. This type of observer is an algorithm that uses a mathematical model of the plant, and calculates and outputs the unobservable state quantity in response to the input and output of the plant.

【0006】このようなオブザーバを構築するに当たっ
ては、当該プラントの数学的モデルを決定しなければな
らず、そのためには当該プラントを同定する必要があ
る。一般に、この種の数学的モデルは多項式の伝達関数
として表されるので、当該プラントの応答特性から多項
式の係数つまりパラメータを求めることによって、当該
プラントが同定される。
In constructing such an observer, a mathematical model of the plant must be determined, and for that purpose, the plant must be identified. In general, this kind of mathematical model is expressed as a transfer function of a polynomial, so that the plant is identified by obtaining the coefficient of the polynomial, that is, the parameter from the response characteristic of the plant.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、プラントの応
答特性を調べるのが実際上不可能なために、同定が難し
い場合がある。たとえば、半導体デバイス製造のCVD
工程で半導体ウエハの温度を所定温度に加熱制御する場
合、本来の制御量はウエハの被処理面つまり表面の温度
である。ところが、CVD工程中にウエハの被処理面に
熱電対等の温度センサを直接接触させるわけにはいかな
いため、一般にはウエハの裏面周縁部に温度センサを接
触させてその箇所の温度を検出するようにしている。
However, since it is practically impossible to examine the response characteristics of the plant, identification may be difficult in some cases. For example, CVD for semiconductor device manufacturing
When the temperature of the semiconductor wafer is controlled to be heated to a predetermined temperature in the process, the original control amount is the temperature of the surface to be processed, that is, the surface. However, since a temperature sensor such as a thermocouple cannot be brought into direct contact with the surface to be processed of the wafer during the CVD process, it is common practice to bring the temperature sensor into contact with the peripheral portion of the back surface of the wafer to detect the temperature at that location. ing.

【0008】このことから、従来は、加熱機構からウエ
ハの裏面周縁部の温度センサまでのシステム全体を1つ
のプラントとし、このシステム全体の応答特性を調べて
システム全体としてのパラメータを求めていた。しか
し、このようにシステム全体を同定して、数学的モデル
ないしオブザーバを構築しても、数学的モデルの状態量
と実際の制御量とが一致することは稀であり、本来の制
御量であるウエハ表面温度の状態量を推定することが難
しく、事実上最適制御を行うことができかった。
For this reason, conventionally, the entire system from the heating mechanism to the temperature sensor at the peripheral portion of the back surface of the wafer is set as one plant, and the response characteristics of the entire system are investigated to obtain the parameters of the entire system. However, even if the entire system is identified in this way and a mathematical model or observer is constructed, it is rare that the state quantity of the mathematical model and the actual control quantity match, which is the original control quantity. It was difficult to estimate the state quantity of the wafer surface temperature, and it was practically impossible to perform optimum control.

【0009】また、同定用のウエハの表面に温度センサ
を取り付け、加熱機構からウエハ表面までの系を1つの
プラントとして、該温度センサの出力信号に基づいてこ
のプラントの応答特性を調べ、パラメータを求めること
が考えられる。しかし、実際にCVD工程で処理される
ウエハの温度特性が同定(実験)モデルにおけるウエハ
の温度特性とは違う場合、あるいは加熱機構が変更・改
造された場合は、プラントのパラメータが変わるため、
新たに同定し直さなければならない。そのようにプラン
ト・パラメータが変わる度毎に、上記のような実験モデ
ルによってプラントの再同定を行うことは、多大な労力
とコストを要し、実際上は難しい。
Further, a temperature sensor is attached to the surface of the wafer for identification, the system from the heating mechanism to the wafer surface is used as one plant, the response characteristic of this plant is investigated based on the output signal of the temperature sensor, and the parameters are set. It is possible to ask. However, if the temperature characteristics of the wafer actually processed in the CVD process are different from the temperature characteristics of the wafer in the identification (experimental) model, or if the heating mechanism is changed or modified, the plant parameters change,
It has to be re-identified. It is practically difficult to re-identify the plant by the above-described experimental model every time the plant parameters are changed as described above, which requires a great deal of labor and cost.

【0010】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、被同定プラントの応答特性を直接調べるのが困
難ないし不可能であっても、あるいは被同定プラントが
変更された場合でも、容易に目的の被同定プラントを同
定できる方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and it is easy even if it is difficult or impossible to directly investigate the response characteristic of the identified plant, or if the identified plant is changed. It is an object of the present invention to provide a method capable of identifying a target identified plant.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のプラント同定方法は、未知のパラメータ
を有する被同定プラントと既知のパラメータを有する1
つまたは複数の関連プラントとからなる所定のシステム
に対して所定の入力を与えて前記システムの出力を観測
する段階と、前記入力のデータと前記システム出力のデ
ータと前記関連プラントの数学的モデルの応答特性とに
基づいて前記被同定プラントのパラメータを求める段階
とを有する方法とした。
In order to achieve the above-mentioned object, the plant identification method of the present invention has a plant to be identified having an unknown parameter and a known plant.
Applying a predetermined input to a predetermined system consisting of one or more related plants and observing the output of the system; data of the input, data of the system output, and a mathematical model of the related plant. Determining the parameters of the identified plant based on the response characteristics.

【0012】[0012]

【作用】たとえば、未知のパラメータを有する被同定プ
ラントと既知のパラメータを有する関連プラントとが直
列に結合されてシステムが構成され、それらのプラント
がそれぞれ線形系である場合、それらのプラントに対応
する数学的モデルの間では両者を置き換えることができ
る。そうすると、関連プラントに対応する既知のモデル
にシステム入力を与えたときの応答出力を演算し、その
応答出力を未知のモデルに対する既知の入力とすること
で、この既知の入力と既知のシステム出力とから未知モ
デルの応答特性を推定することができる。未知モデルの
応答特性が推定されたならば、たとえば最小2乗法やカ
ルマン・フィルタ等の所定のパラメータ算定法を用い
て、未知モデルのパラメータが求められる。こうして求
められたパラメータから被同定モデルの数学的モデルな
いしオブザーバが得られる。
For example, if the identified plant having an unknown parameter and the related plant having the known parameter are connected in series to form a system, and each of these plants is a linear system, the system corresponds to those plants. Both can be interchanged between mathematical models. Then, by calculating the response output when the system input is given to the known model corresponding to the related plant, and setting the response output as the known input to the unknown model, the known input and the known system output are The response characteristics of the unknown model can be estimated from. Once the response characteristics of the unknown model are estimated, the parameters of the unknown model are obtained using a predetermined parameter calculation method such as the least square method or Kalman filter. From the parameters thus obtained, a mathematical model or observer of the model to be identified can be obtained.

【0013】[0013]

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の実施例を説
明する。図8に、本実施例において同定方法が使用され
る制御システムを示す。この制御システム100は、半
導体デバイス製造のCVD工程において半導体ウエハの
温度を所定温度に制御するためのウエハ温度制御機構で
ある。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 8 shows a control system in which the identification method is used in this embodiment. The control system 100 is a wafer temperature control mechanism for controlling the temperature of a semiconductor wafer to a predetermined temperature in a CVD process for manufacturing a semiconductor device.

【0014】このウエハ温度制御機構において、真空チ
ャンバ102内には、被処理体として半導体ウエハ10
4が所定の支持部材(図示せず)によって所定位置に配
置され、ウエハ104の下方のチャンバ底部にクォーツ
ウィンドウ106が配設される。チャンバ102の外部
に加熱ランプ108が配設され、加熱ランプ108から
の光はクォーツウィンドウ106を通ってウエハ104
の裏面に照射し、その光エネルギによってウエハ104
が加熱される。ウエハ104の表面(上面)は被処理面
であり、この被処理面の温度が本来の制御量である。ウ
エハの裏面周縁部には温度センサとして熱電対110が
取付され、この熱電対110の出力電圧はシステム10
0の出力yとして補償ケーブル112を介してコントロ
ーラ140に与えられる。
In this wafer temperature control mechanism, the semiconductor wafer 10 as an object to be processed is placed in the vacuum chamber 102.
4 is arranged at a predetermined position by a predetermined supporting member (not shown), and a quartz window 106 is arranged at the bottom of the chamber below the wafer 104. A heating lamp 108 is disposed outside the chamber 102, and light from the heating lamp 108 passes through the quartz window 106 and the wafer 104.
The back surface of the wafer is irradiated with the light energy of the wafer 104.
Is heated. The surface (upper surface) of the wafer 104 is a surface to be processed, and the temperature of the surface to be processed is an original controlled amount. A thermocouple 110 is attached as a temperature sensor to the peripheral portion of the back surface of the wafer, and the output voltage of the thermocouple 110 is the system 10
The output y of 0 is given to the controller 140 via the compensation cable 112.

【0015】加熱ランプ108は、PWM増幅器114
からの電力をスリップリング116を介して受け取り、
モータ118および歯車120,122からなる回転駆
動機構によって回転軸124と一体に回転しながらウエ
ハ104側に光を放射するように構成されている。
The heating lamp 108 has a PWM amplifier 114.
Receives power from the slip ring 116,
A rotation drive mechanism including a motor 118 and gears 120 and 122 is configured to emit light toward the wafer 104 side while rotating integrally with the rotation shaft 124.

【0016】PWM増幅器114は、コントローラ14
0からの温度制御電圧を制御入力uとして入力し、温度
制御電圧を電力増幅した上でPWM信号として加熱ラン
プ108に供給する。電力制御部124は立ち上げ時や
異常時にPWM増幅器114のオン・オフ制御を行う。
The PWM amplifier 114 includes a controller 14
A temperature control voltage from 0 is input as a control input u, and the temperature control voltage is power-amplified and then supplied to the heating lamp 108 as a PWM signal. The power control unit 124 performs on / off control of the PWM amplifier 114 at the time of start-up or abnormality.

【0017】なお、真空チャンバ102において、ウエ
ハ104とクォーツウィンドウ106との間には、光フ
ァイバ126の一端が臨んでおり、この光ファイバ12
6の他端は光束モニタ128に接続されている。光束モ
ニタ128は、ウエハ104に供給される光の光束(強
度)を光ファイバ126を介して検出し、その光束検出
値をガラス破壊インターロック部130に与える。クォ
ーツウィンドウ106が濁ってくると、そこで吸収され
る光が増大する分、ウエハ114に供給される光エネル
ギが減少するとともに、クォーツウィンドウ106が破
壊する危険性が高まる。そこで、光束モニタ値が所定値
まで減少した時は、ガラス破壊インターロック部130
より加熱停止信号がPWM増幅器114に与えられ、加
熱ランプ108が消灯するようになっている。
In the vacuum chamber 102, one end of an optical fiber 126 faces between the wafer 104 and the quartz window 106.
The other end of 6 is connected to the luminous flux monitor 128. The light flux monitor 128 detects the light flux (intensity) of the light supplied to the wafer 104 via the optical fiber 126, and supplies the detected light flux value to the glass breaking interlock unit 130. When the quartz window 106 becomes turbid, the amount of light absorbed therein increases, so that the light energy supplied to the wafer 114 decreases, and the risk of breaking the quartz window 106 increases. Therefore, when the luminous flux monitor value decreases to a predetermined value, the glass breaking interlock unit 130
Further, a heating stop signal is given to the PWM amplifier 114, and the heating lamp 108 is turned off.

【0018】かかる構成のウエハ温度制御機構100に
おいて、システム100の出力yはウエハ104の裏面
の温度を表すものであって、制御量であるウエハ104
の表面(処理面)の温度を表すものではない。コントロ
ーラ140は、そのような観測不可のウエハ表面温度を
目標値に一致させるために、最適フィードバック制御法
による温度制御を行う。したがって、コントローラ14
0には、前述のようにすべての状態量が観測できるわけ
ではないので、最適フィードバック制御のためのオブザ
ーバが備えられる。本実施例による同定方法は、この最
適フィードバック制御とオブザーバを構築するうえで用
いられる。
In the wafer temperature control mechanism 100 having such a configuration, the output y of the system 100 represents the temperature of the back surface of the wafer 104 and is the control amount of the wafer 104.
It does not represent the temperature of the surface (treated surface). The controller 140 performs temperature control by the optimal feedback control method in order to match such an unobservable wafer surface temperature with a target value. Therefore, the controller 14
Since not all state quantities can be observed at 0 as described above, an observer for optimal feedback control is provided. The identification method according to the present embodiment is used in constructing this optimal feedback control and observer.

【0019】図1は、本実施例による同定方法を実施す
るための同定システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the arrangement of an identification system for carrying out the identification method according to this embodiment.

【0020】プラント同定部10は、マイクロコンピュ
ータからなり、機能的には、同定入力発生部12、同定
出力回収部14および同定演算処理部16を有してい
る。同定入力発生部12は、プラント同定のための入力
信号たとえばステップ信号、正規乱数信号等を発生す
る。同定出力回収部14は、プラントの応答出力または
システム出力を取り込み、その出力データをたとえばR
OMからなるルック・アップ・テーブルによって線形近
似したうえで、記憶装置に保持する。同定演算処理部1
6は、後述するような同定処理の演算を実行して、被同
定プラントのパラメータを求める。
The plant identification section 10 is composed of a microcomputer and functionally has an identification input generation section 12, an identification output recovery section 14 and an identification calculation processing section 16. The identification input generation unit 12 generates an input signal for plant identification, such as a step signal or a normal random number signal. The identification output recovery unit 14 takes in the response output or system output of the plant, and outputs the output data as, for example, R
It is linearly approximated by a look-up table composed of OM and then stored in a storage device. Identification calculation processing unit 1
6 executes the calculation of the identification process as described later to obtain the parameter of the identified plant.

【0021】ウエハ加熱プラント20は、図8のウエハ
温度制御機構100において、コントローラ140から
の操作量に応じてウエハ104の表面温度を加熱する部
分に相当する内部プラントである。このウエハ加熱プラ
ント20は、加熱ランプ108からウエハ104の表面
(被処理面)までの熱伝達系としてのウエハプラント2
2のほかに、電気信号処理系のPWM増幅器114およ
びコントローラ140内の出力部のD/A変換器140
a等も含んでいる。
The wafer heating plant 20 is an internal plant corresponding to the portion of the wafer temperature control mechanism 100 of FIG. 8 which heats the surface temperature of the wafer 104 in accordance with the manipulated variable from the controller 140. The wafer heating plant 20 is a wafer plant 2 as a heat transfer system from the heating lamp 108 to the surface (processed surface) of the wafer 104.
In addition to 2, the D / A converter 140 of the output section in the PWM amplifier 114 and the controller 140 of the electric signal processing system
Also includes a and the like.

【0022】ウエハ温度測定プラント30は、図8のウ
エハ温度制御機構100において、ウエハ104の温度
をコントローラ104にフィードバックする部分に相当
する内部プラントである。このウエハ温度測定プラント
30は、ウエハ104の表面からウエハ裏面周縁部を感
圧する熱電対110の出力端子までの熱伝達・熱電変換
系としてのセンサプラント32のほかに、センサ出力信
号(y)を伝送する補償ケーブル112等のセンサ出力
伝送部34およびコントローラ140内の入力部のA/
D変換器140b等も含んでいる。センサ出力伝送部3
4には、熱電対110の出力信号と、後述するような実
測による同定用の熱電対40の出力信号との切り換えを
行うためのスイッチまたはマルチプレクサが含まれてい
る。
The wafer temperature measuring plant 30 is an internal plant corresponding to the portion of the wafer temperature control mechanism 100 of FIG. 8 which feeds back the temperature of the wafer 104 to the controller 104. The wafer temperature measuring plant 30 is provided with a sensor output signal (y) in addition to a sensor plant 32 as a heat transfer / thermoelectric conversion system from the front surface of the wafer 104 to the output terminal of the thermocouple 110 that senses the peripheral edge of the back surface of the wafer. A / A of the sensor output transmission unit 34 such as the compensation cable 112 for transmission and the input unit in the controller 140
The D converter 140b etc. are also included. Sensor output transmitter 3
4 includes a switch or a multiplexer for switching between the output signal of the thermocouple 110 and the output signal of the thermocouple 40 for identification by actual measurement as described later.

【0023】ウエハ温度制御機構(制御システム)10
0において、ウエハ加熱プラント20およびウエハ温度
測定プラント30はそれぞれ線形系の内部プラントであ
る。また、両プラント20,30は、直列に結合してい
る点で互いに関連するプラントである。
Wafer temperature control mechanism (control system) 10
At 0, the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30 are each a linear internal plant. Both plants 20 and 30 are plants related to each other in that they are connected in series.

【0024】次に、本実施例におけるプラント同定の作
用を説明する。本実施例によるプラント同定法は、未知
のパラメータを有するときのウエハ加熱プラント20の
同定に適用される。本実施例によるプラント同定方法を
実施するに当たっては、ウエハ加熱プラント20に対し
て関連プラントであるウエハ温度測定プラント30のパ
ラメータが既知で、その数学的モデルが確定されている
必要がある。
Next, the operation of plant identification in this embodiment will be described. The plant identification method according to the present embodiment is applied to the identification of the wafer heating plant 20 when it has an unknown parameter. In carrying out the plant identification method according to the present embodiment, the parameters of the wafer temperature measuring plant 30 which is a related plant to the wafer heating plant 20 must be known and the mathematical model thereof must be established.

【0025】そこで、実測によって予めウエハ温度測定
プラント30を同定しておく。この同定を行うため、図
2に示すように、同定用のウエハ104’を真空チャン
バ102内に配置し、ウエハ104’の表面中心部には
同定用の熱電対40を取付する。この熱電対40の出力
端子は、ケーブル42を介してセンサ出力伝送部34内
の切換スイッチの他方の入力端子に接続される。ウエハ
104’の裏面周縁部にはCVD工程時と同じ熱電対1
10が熱伝導性のキャップ110aを介して接触する。
この熱伝導性のキャップ110aは、熱電対110とウ
エハ104との接触具合を安定化し、さらにCVD工程
時に熱電対110の感温部が雰囲気ガスから受ける熱的
影響を少なくする働きがある。
Therefore, the wafer temperature measuring plant 30 is previously identified by actual measurement. In order to perform this identification, as shown in FIG. 2, an identification wafer 104 'is placed in the vacuum chamber 102, and an identification thermocouple 40 is attached to the center of the surface of the wafer 104'. The output terminal of the thermocouple 40 is connected to the other input terminal of the changeover switch in the sensor output transmission section 34 via the cable 42. The same thermocouple 1 as in the CVD process is provided on the peripheral portion of the back surface of the wafer 104 '
10 contacts via the thermally conductive cap 110a.
The thermally conductive cap 110a stabilizes the contact condition between the thermocouple 110 and the wafer 104, and further reduces the thermal influence of the ambient gas on the temperature sensing portion of the thermocouple 110 during the CVD process.

【0026】最初に、ウエハ加熱プラント20の応答特
性が実測される。このために、センサ出力伝送部34は
同定用の熱電対40側に切り換えられる。プラント同定
部10の同定入力発生部12より同定用の入力として所
定のディジタル信号Sinが発生される。このディジタル
の同定入力信号Sinは、D/A変換器140aでアナロ
グ信号に変換されてPWM増幅器114に温度制御電圧
として入力される。PWM増幅器114は、その温度制
御電圧に応じたPWM信号(電力)をランプ108に供
給する。この電力供給を受けて加熱ランプ108が発光
し、加熱ランプ108より照射される光のエネルギによ
ってウエハ104’が加熱される。その結果、ウエハプ
ラント22に固有の時間遅れでウエハ104’の表面温
度が上昇する。このウエハ表面温度は熱電対40によっ
て検出される。熱電対40の出力信号は、センサ出力伝
送部34を介してA/D変換器140bに送られ、そこ
でディジタル信号に変換されたうえで、ウエハ加熱プラ
ント20の応答出力Sout(20) としてプラント同定部1
0の同定出力回収部14に取り込まれる。同定出力回収
部14に取り込まれたウエハ加熱プラント20の応答出
力データSout(20)は、同定出力回収部14内の記憶装
置に保持される。
First, the response characteristic of the wafer heating plant 20 is actually measured. For this reason, the sensor output transmission unit 34 is switched to the identification thermocouple 40 side. A predetermined digital signal Sin is generated as an input for identification from the identification input generation unit 12 of the plant identification unit 10. The digital identification input signal Sin is converted into an analog signal by the D / A converter 140a and input to the PWM amplifier 114 as a temperature control voltage. The PWM amplifier 114 supplies the lamp 108 with a PWM signal (power) according to the temperature control voltage. Upon receiving this power supply, the heating lamp 108 emits light, and the energy of the light emitted from the heating lamp 108 heats the wafer 104 ′. As a result, the surface temperature of the wafer 104 'rises with a time delay unique to the wafer plant 22. The wafer surface temperature is detected by the thermocouple 40. The output signal of the thermocouple 40 is sent to the A / D converter 140b via the sensor output transmission unit 34, converted into a digital signal there, and then identified as the response output Sout (20) of the wafer heating plant 20. Part 1
It is taken into the identification output recovery unit 14 of 0. The response output data Sout (20) of the wafer heating plant 20 fetched by the identification output recovery unit 14 is held in the storage device in the identification output recovery unit 14.

【0027】次に、ウエハ温度測定プラント30の応答
特性が実測される。このために、センサ出力伝送部34
は通常の温度検出用の熱電対110側に切り換えられ
る。そして、プラント同定部10の同定入力発生部12
より上記と同じディジタル同定入力信号Sinがウエハ加
熱プラント20のD/A変換器140aに与えられる。
これにより、ランプ108が発光し、その光エネルギに
よってウエハ104’が加熱され、ウエハプラント22
に固有の時間遅れでウエハ104’の表面温度が上昇す
る。そして、ウエハ104’の裏面周縁部の温度が熱電
対110によって検出される。熱電対110の出力信号
は、センサ出力伝送部34を介してA/D変換器140
bに送られ、そこでディジタル信号に変換されてから、
ウエハ加熱プラント20とウエハ温度測定プラント30
を含むシステムの出力Sout(20,30)としてプラント同定
部10の同定出力回収部14に取り込まれる。
Next, the response characteristic of the wafer temperature measuring plant 30 is measured. For this purpose, the sensor output transmission unit 34
Is switched to the normal temperature detecting thermocouple 110 side. Then, the identification input generation unit 12 of the plant identification unit 10
The same digital identification input signal Sin as described above is applied to the D / A converter 140a of the wafer heating plant 20.
As a result, the lamp 108 emits light, and the light energy heats the wafer 104 ′, and the wafer plant 22 is heated.
The surface temperature of the wafer 104 'rises with a time delay peculiar to the above. Then, the temperature of the peripheral portion of the back surface of the wafer 104 ′ is detected by the thermocouple 110. The output signal of the thermocouple 110 is sent to the A / D converter 140 via the sensor output transmission unit 34.
b, where it is converted to a digital signal,
Wafer heating plant 20 and wafer temperature measurement plant 30
Is output to the identification output recovery unit 14 of the plant identification unit 10 as the output Sout (20,30) of the system including the.

【0028】この場合、ウエハ温度測定プラント30
は、ウエハ加熱プラント20の出力Sout(20) を入力と
して受け取って、出力Sout(20,30)を出力している。と
ころでウエハ加熱プラント20の出力S(20)は、先のウ
エハ加熱プラント20の応答特性の実測において同定出
力回収部14内の記憶装置に保持されている。したがっ
て、ウエハ温度測定プラント30における入力S(20)と
出力Sout(20,30)のデータが揃い、ウエハ温度測定プラ
ント30の応答特性が実測されたことになる。同定演算
処理部16は、その応答特性を基に、所定のパラメータ
算定法たとえば最小2乗法を用いてウエハ温度測定プラ
ント30のパラメータを求める。このようにしてウエハ
温度測定プラント30のパラメータが求められることに
よって、ウエハ温度測定プラント30が同定され、その
数学モデルが確定される。
In this case, the wafer temperature measuring plant 30
Receives the output Sout (20) of the wafer heating plant 20 as an input and outputs the output Sout (20, 30). By the way, the output S (20) of the wafer heating plant 20 is held in the storage device in the identification output recovery unit 14 in the previous measurement of the response characteristic of the wafer heating plant 20. Therefore, the data of the input S (20) and the output Sout (20, 30) in the wafer temperature measuring plant 30 are complete, and the response characteristic of the wafer temperature measuring plant 30 is actually measured. The identification calculation processing unit 16 obtains the parameters of the wafer temperature measuring plant 30 based on the response characteristics by using a predetermined parameter calculation method, for example, the least square method. By thus determining the parameters of the wafer temperature measuring plant 30, the wafer temperature measuring plant 30 is identified and its mathematical model is determined.

【0029】なお、ウエハ加熱プラント20について
も、その応答出力S(20)に基づいてパラメータを求める
ことができる。ただし、実際のCVD工程におけるウエ
ハ104が同定用のウエハ104’と違ったり、あるい
は加熱ランプ108やPWM増幅器114等で変更・改
造がなされた場合は、ウエハ加熱プラント20のパラメ
ータが変わってしまう。この点、ウエハ温度測定プラン
ト30においては、同定用のウエハ104’が実際のウ
エハ104に置き換えられても応答特性に影響が及ぶわ
けでもなく、また装置回路の変形・改造もめったにない
ので、パラメータが変わることはなく、変わった場合で
もパラメータ既知の参照ウエハを使って後述の方法で再
同定することが可能である。したがって、上記のように
実験モデルを用いて求められたウエハ温度測定プラント
30のパラメータないし数学的モデルは、実際のCVD
工程時においてもそのまま妥当するものである。
With respect to the wafer heating plant 20 as well, the parameters can be obtained based on the response output S (20). However, if the wafer 104 in the actual CVD process is different from the identification wafer 104 ′, or if the heating lamp 108, the PWM amplifier 114, or the like is changed or modified, the parameters of the wafer heating plant 20 are changed. In this respect, in the wafer temperature measurement plant 30, even if the identification wafer 104 ′ is replaced with the actual wafer 104, the response characteristics are not affected, and the device circuit is rarely deformed or modified. Does not change, and even if it does change, it can be re-identified by the method described below using a reference wafer with known parameters. Therefore, the parameters or mathematical model of the wafer temperature measuring plant 30 obtained by using the experimental model as described above is the actual CVD.
It is valid even during the process.

【0030】図3および図4は、上記のような実測によ
って得られるウエハ加熱プラント20およびウエハ温度
測定プラント30の応答特性例を示す。図3は入力Sin
としてステップ波形を用いた場合であり、図4は入力S
inとして正規乱数を用いた場合である。
3 and 4 show examples of response characteristics of the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30 obtained by the above-described actual measurement. Figure 3 shows the input Sin
4 is a case where a step waveform is used as shown in FIG.
This is the case where a normal random number is used as in.

【0031】さて、上記のような理由でウエハ加熱プラ
ント20のパラメータが変わった場合、本実施例による
プラント同定方法が使用される。この同定方法では、同
定用の熱電対40を用いない。したがって、センサ出力
伝送部34は通常の温度検出用の熱電対110側に接続
される。プラント同定部10の同定入力発生部12は同
定用の入力として適当なディジタル信号Sinを発生す
る。このディジタル信号Sinは、上記の実測による同定
で用いたものと同じ信号であっても、異なる信号であっ
てもよい。このディジタルの同定入力信号Sinは、D/
A変換器140aでアナログ信号に変換されてPWM増
幅器114に温度制御電圧として入力される。PWM増
幅器114は、その温度制御電圧に応じたPWM信号
(電力)をランプ108に供給する。この電力供給を受
けて加熱ランプ108が発光し、加熱ランプ108より
照射される光のエネルギによってウエハ104が加熱さ
れる。その結果、ウエハプラント22に固有の時間遅れ
でウエハ104の表面温度が上昇する。そして、ウエハ
104の裏面周縁部の温度が熱電対110によって検出
される。熱電対110の出力信号は、センサ出力伝送部
34を介してA/D変換器140bに送られ、そこでデ
ィジタル信号に変換されてから、ウエハ加熱プラント2
0およびウエハ温度測定プラント30を含むシステムの
出力Sout(20,22)としてプラント同定部10の同定出力
回収部14に取り込まれる。
When the parameters of the wafer heating plant 20 are changed for the above reasons, the plant identification method according to this embodiment is used. In this identification method, the thermocouple 40 for identification is not used. Therefore, the sensor output transmission unit 34 is connected to the thermocouple 110 side for normal temperature detection. The identification input generation unit 12 of the plant identification unit 10 generates an appropriate digital signal Sin as an input for identification. This digital signal Sin may be the same signal as that used in the above identification by actual measurement, or may be a different signal. This digital identification input signal Sin is D /
It is converted into an analog signal by the A converter 140a and input as a temperature control voltage to the PWM amplifier 114. The PWM amplifier 114 supplies the lamp 108 with a PWM signal (power) according to the temperature control voltage. Upon receiving this power supply, the heating lamp 108 emits light, and the energy of the light emitted from the heating lamp 108 heats the wafer 104. As a result, the surface temperature of the wafer 104 rises with a time delay unique to the wafer plant 22. Then, the temperature of the peripheral portion of the back surface of the wafer 104 is detected by the thermocouple 110. The output signal of the thermocouple 110 is sent to the A / D converter 140b via the sensor output transmission unit 34, where it is converted into a digital signal, and then the wafer heating plant 2
0 and the output Sout (20,22) of the system including the wafer temperature measurement plant 30 are taken into the identification output recovery unit 14 of the plant identification unit 10.

【0032】本実施例では、プラント同定部10の同定
演算処理部16において、次のようなアルゴリズムによ
り、未知パラメータを有するウエハ加熱プラント20を
同定する。図1に示すようにウエハ加熱プラント20と
ウエハ温度測定プラント30は内部プラントとして互い
に直列に結合されているので、図5の(A) に示すように
それらのプラント20,30に対応する数学的モデルG
1(Z-1),G2(Z-1)も互いに直列に結合されたものとして
表される。
In this embodiment, the identification calculation processing section 16 of the plant identification section 10 identifies the wafer heating plant 20 having an unknown parameter by the following algorithm. As shown in FIG. 1, since the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30 are connected to each other in series as an internal plant, as shown in FIG. Model G
1 (Z -1 ) and G2 (Z -1 ) are also represented as being connected in series with each other.

【0033】これらの数学的モデルG1(Z-1),G2(Z-1)
は、たとえば離散ARMA(自己回帰移動平均)モデル
を用いると、 G1(Z-1)=(a11Z-1+…a1nZ-1) /(1+b11Z-1+…b1nZ-1)…(1) G2(Z-1)=(a21Z-1+…a2nZ-1) /(1+b21Z-1+…b2nZ-1)…(2) と表される。
These mathematical models G1 (Z -1 ) and G2 (Z -1 )
Using, for example, a discrete ARMA (autoregressive moving average) model, G1 (Z -1 ) = (a11Z -1 + ... a1nZ -1 ) / (1 + b11Z -1 + ... b1nZ -1 ) ... (1) G2 ( Z -1 ) = (a21Z -1 + ... a2nZ -1 ) / (1 + b21Z -1 + ... b2nZ -1 ) ... (2)

【0034】ここで、ウエハ加熱プラント20は被同定
プラントであるから、数学的モデルG1(Z-1)のパラメー
タa11,…,a1n,b11,…,b1nは未知である。一
方、ウエハ温度測定プラント30は、上記のように実測
によって予め同定されており、その数学的モデルG2(Z
-1)のパラメータa21,…,a2n,b21,…,b2nは既
知である。
Since the wafer heating plant 20 is an identified plant, the parameters a11, ..., A1n, b11, ..., B1n of the mathematical model G1 (Z -1 ) are unknown. On the other hand, the wafer temperature measuring plant 30 is previously identified by actual measurement as described above, and its mathematical model G2 (Z
, A2n, b21, ..., B2n of ( -1 ) are known.

【0035】これらの数学的モデルG1(Z-1),G2(Z-1)
はそれぞれ線形モデルであるから、図5の(B) に示すよ
うにG1(Z-1),G2(Z-1)を互いに置き換えても、同一の
入力Sinに対して図5の(A) の場合のシステム出力Sou
t(20,30)と同一のシステム出力Sout(30,20)が得られ
る。そうすると、図5の(B) に示すシステムにおいて、
[入力Sin]に対するウエハ温度測定プラント30の数
学的モデルG2(Z-1)の応答出力[Sout(30) ]は次の演
算式で求められる。 [Sout(30) ]=G2(Z-1)・Sin ……(3) ここで、[Sin]は上記の測定で同定入力発生部12よ
り発生されたディジタル信号Sinの値(データ)であ
る。
These mathematical models G1 (Z -1 ) and G2 (Z -1 )
Since each is a linear model, even if G1 (Z -1 ) and G2 (Z -1 ) are replaced with each other as shown in (B) of FIG. 5, (A) of FIG. System output Sou
The same system output Sout (30,20) as t (20,30) is obtained. Then, in the system shown in FIG.
The response output [Sout (30)] of the mathematical model G2 (Z -1 ) of the wafer temperature measuring plant 30 with respect to the [input Sin] is obtained by the following arithmetic expression. [Sout (30)] = G2 (Z −1 ) · Sin (3) where [Sin] is the value (data) of the digital signal Sin generated by the identification input generator 12 in the above measurement. .

【0036】上記の式(3) で求められたモデルG2(Z-1)
の応答出力[Sout(30) ]は、ウエハ加熱プラント20
の数学的モデルG1(Z-1)の入力である。したがって、数
学的モデルG1(Z-1)について次式が成立する。 G1(Z-1)・[Sout(30) ]=[Sout(30,20 ) ] =Sout(20,30 ) ……(4) ここで、[Sout(30,20 ) ]は図5の(B) の数学的モデ
ルG2(Z-1)・G1(Z-1)の応答出力であり、[Sout(20,3
0 ) ]は図5の(A) の数学的モデルG1(Z-1)・G2(Z-1)
の応答出力であり、Sout(20,30)は上記の実測で同定出
力回収部14に取り込まれたシステム出力Sout(20,30)
の値である。
The model G2 (Z -1 ) obtained by the above equation (3)
Response output [Sout (30)] of the wafer heating plant 20
Is the input of the mathematical model G1 (Z -1 ). Therefore, the following equation holds for the mathematical model G1 (Z -1 ). G1 (Z -1 ) * [Sout (30)] = [Sout (30,20)] = Sout (20,30) (4) where [Sout (30,20)] is ( B) is the response output of the mathematical model G2 (Z -1 ) ・ G1 (Z -1 ) of [Sout (20,3
0)] is the mathematical model G1 (Z -1 ) ・ G2 (Z -1 ) of Fig. 5 (A).
Is the response output of Sout (20,30), and Sout (20,30) is the system output Sout (20,30) fetched by the identification output recovery unit 14 in the above actual measurement.
Is the value of.

【0037】モデルG1(Z-1)の未知パラメータa11,
…,a1n,b11,…,b1nの個数が2n個の場合、[S
out(30) ]とそれに対応する[Sout(20,30)]の組み合
わせが2n個与えられれば、上式(4) から2n個の方程
式が得られるので、それらの方程式を解くことによっ
て、未知パラメータa11,…,a1n,b11,…,b1nを
全部求めることができる。より精度の高いパラメータを
求める場合は、たとえば最小2乗法やカルマン・フィル
タ等によるパラメータ算定法を用いてよい。
The unknown parameter a11 of the model G1 (Z -1 ),
, A1n, b11, ..., b1n are 2n, [S
If 2n combinations of out (30)] and the corresponding [Sout (20,30)] are given, 2n equations can be obtained from the above equation (4). All parameters a11, ..., A1n, b11, ..., B1n can be obtained. To obtain more accurate parameters, a parameter calculation method such as the least square method or Kalman filter may be used.

【0038】上記のようにして求められたパラメータa
11,…,a1n,b11,…,b1nによってウエハ加熱プラ
ント20の数学的モデルG1(Z-1)が確定される。そし
て、このモデルG1(Z-1)を基に設計されたオブザーバ、
たとえば同一次元オブザーバあるいは最小次元オブザー
バが図8のコントローラ140に組み込まれ、また最適
フィードバックパラメータが決定される。これにより、
ウエハ温度制御機構100においては、ウエハ104の
被処理面(表面)温度を目標値に一致させるような最適
フィードバック制御が行われる。
Parameter a obtained as described above
, ..., A1n, b11, ..., B1n define the mathematical model G1 (Z -1 ) of the wafer heating plant 20. And an observer designed based on this model G1 (Z -1 ),
For example, the same dimension observer or the minimum dimension observer is incorporated into the controller 140 of FIG. 8 and the optimal feedback parameters are determined. This allows
In the wafer temperature control mechanism 100, optimal feedback control is performed so that the surface to be processed (surface) of the wafer 104 matches the target value.

【0039】ウエハ加熱プラント20において、たとえ
ばウエハ104の種類が変わり、パラメータが変わった
場合は、上記した本実施例のプラント同定方法を再度実
施すればよい。本実施例のプラント同定方法は、実験モ
デルを用いずに、既知パラメータを有するウエハ温度測
定プラント30の数学的モデルG2(Z-1)を用いてアルゴ
リズムによってウエハ加熱プラント20のパラメータを
求めるので、容易に実施することができる。また、シス
テム全体を1つのプラントとして同定するのではなく、
ウエハ加熱プラント20およびウエハ温度測定プラント
30の内部プラントに分けて、被同定プラント(ウエハ
加熱プラント20)を絞り込んで同定するので、精度の
高いパラメータを得ることができ、ひいては推定能力の
高いオブザーバを設計することができる。
In the wafer heating plant 20, for example, when the type of the wafer 104 is changed and the parameters are changed, the plant identification method of this embodiment described above may be performed again. Since the plant identification method of the present embodiment obtains the parameters of the wafer heating plant 20 by an algorithm using the mathematical model G2 (Z -1 ) of the wafer temperature measuring plant 30 having known parameters without using the experimental model, It can be easily implemented. Also, instead of identifying the entire system as one plant,
Since the plants to be identified (wafer heating plant 20) are narrowed down and identified by dividing them into the internal plants of the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measurement plant 30, highly accurate parameters can be obtained, and thus an observer with a high estimation capability can be obtained. Can be designed.

【0040】図6は、ウエハ加熱プラント20の数学的
モデルG1(Z-1)の応答出力を実測によるプラント20の
応答出力と対比した検証例を示す。数学的モデルG1(Z
-1)の応答出力[Sout(20) ]は、次式によって演算さ
れた値である。 [Sout(20) ]=G1(Z-1)・[Sin] ……(5) 一方、実測によるプラント20の応答出力Sout(20)
は、図2に示すような実験モデルを用いて同定用の熱電
対40より得られる実測値である。図6に示されるよう
に、数学的モデルG1(Z-1)の応答出力[Siut(20) ]
は、実測によるプラント20の応答出力Sout(20) によ
く近似している。なお、図6には、センサプラントが変
更された場合、既知のG1(Z-1)を使用してG2(Z-1)を推
定したときのパラメータによる図5の(A) の数学的モデ
ルG2(Z-1)の応答出力[Sout(20,30)]を実測によるプ
ラント20,30の応答出力(熱電対110の検出温
度)Sout(20,30)と対比した検証例も示してある。
FIG. 6 shows a verification example in which the response output of the mathematical model G1 (Z -1 ) of the wafer heating plant 20 is compared with the response output of the plant 20 by actual measurement. Mathematical model G1 (Z
The response output [Sout (20)] of -1 ) is a value calculated by the following equation. [Sout (20)] = G1 (Z −1 ) · [Sin] (5) On the other hand, the response output Sout (20) of the plant 20 by actual measurement
Is a measured value obtained from the identifying thermocouple 40 using the experimental model as shown in FIG. As shown in FIG. 6, the response output of the mathematical model G1 (Z -1 ) [Siut (20)]
Is well approximated to the measured response output Sout (20) of the plant 20. In addition, in FIG. 6, when the sensor plant is changed, the mathematical model of (A) of FIG. 5 by the parameters when G2 (Z -1 ) is estimated using the known G1 (Z -1 ). A verification example is also shown in which the response output [Sout (20,30)] of G2 (Z -1 ) is compared with the response output of the plants 20 and 30 (temperature detected by the thermocouple 110) Sout (20,30) by actual measurement. .

【0041】上記した実施例では、システム100をウ
エハ加熱プラント20とウエハ温度測定プラント30と
の2つの内部プラントで表したが、他の内部プラントを
考慮することも可能である。たとえば、フィードバック
用の熱電対110に加熱ランプ108からの光が直接照
射する場合は、このバイパス分の熱伝達系が“直接熱伝
達プラント”としてウエハ加熱プラント20およびウエ
ハ温度測定プラント30に対して並列に結合されるもの
としてよい。この場合、直接熱伝達プラントの応答特性
は、ウエハ104を外した状態での同定入力発生部12
からの入力Sinに対する熱電対110の出力信号Sout
(50) として実測が可能である。この実測による応答特
性から直接熱伝達プラントのパラメータが求められる。
In the above-described embodiment, the system 100 is represented by two internal plants, the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30, but other internal plants can be considered. For example, when the feedback thermocouple 110 is directly irradiated with the light from the heating lamp 108, the heat transfer system of this bypass is a “direct heat transfer plant” to the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30. It may be connected in parallel. In this case, the response characteristic of the direct heat transfer plant is determined by the identification input generation unit 12 with the wafer 104 removed.
Output signal Sout of thermocouple 110 for input Sin from
(50) can be measured. The parameters of the heat transfer plant can be obtained directly from the response characteristics obtained by this measurement.

【0042】直接熱伝達プラントはウエハ加熱プラント
20およびウエハ温度測定プラント30に対して並列に
結合された内部プラントであるから、入力Sinに対する
ウエハ加熱プラント20およびウエハ温度測定プラント
30の応答出力Sout(20,30)と入力Sinに対する直接熱
伝達プラントの応答出力Sout (50)とが加算された出力
がシステム全体の応答出力(熱電対110の応答出力)
Sout(20,30/50) として得られる。
Since the direct heat transfer plant is an internal plant connected in parallel to the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30, the response output Sout () of the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30 to the input Sin is obtained. 20,30) and the response output Sout (50) of the direct heat transfer plant with respect to the input Sin, the output is the response output of the entire system (response output of the thermocouple 110).
Obtained as Sout (20,30 / 50).

【0043】したがって、本実施例においてアルゴリズ
ムによりウエハ加熱プラント20を同定する場合は、図
7に示すような数学的モデルを用いてよい。G3(Z-1)は
直接熱伝達プラントの数学的モデルで、そのパラメータ
a31,…,a3n,b31,…,b3nは上記のような実測か
ら求められており、既知のパラメータである。
Therefore, when the wafer heating plant 20 is identified by the algorithm in this embodiment, a mathematical model as shown in FIG. 7 may be used. G3 (Z- 1 ) is a mathematical model of the direct heat transfer plant, and its parameters a31, ..., A3n, b31, ..., B3n are known from the above-mentioned actual measurement.

【0044】入力[Sin]に対する数学的モデルG3(Z
-1)の応答出力[Sout (50)]をシステム出力Sout(20,
30/50) から減算することで、ウエハ加熱プラント20
およびウエハ温度測定プラント30の応答出力Sout(2
0,30)が求められる。この後は、図5の(A) の場合と同
様の処理となり、図5の(B) のように両モデルG1
(Z-1),G2(Z-1)を置き換えて、システム入力Sinとシ
ステム出力Sout(20,30)と既知のモデルG2(Z-1)の応答
特性とを基にモデルG1(Z-1)の応答特性ないしパラメー
タa11,…,a1n,b11,…,b1nを求めることができ
る。
Mathematical model G3 (Z for input [Sin]
-1 ) response output [Sout (50)] to system output Sout (20,
30/50), the wafer heating plant 20
And the response output Sout (2
0,30) is required. After that, the same processing as in the case of FIG. 5A is performed, and both models G1 are processed as shown in FIG. 5B.
(Z -1), substituting G2 (Z -1), the system input Sin and the system output Sout (20, 30) and based on the response characteristics of the known model G2 (Z -1) the model G1 (Z - The response characteristic of 1 ) or the parameters a11, ..., A1n, b11 ,.

【0045】このように、多数のプラントが含まれて
も、被同定プラント以外の全てのプラントが既知のパラ
メータを有するものであれば、システムの入出力のデー
タとそれら他のプラントの数学的モデルの応答特性とに
基づいて被同定プラントの数学的モデルの応答特性を求
め、その数学的モデルの応答特性から所定のパラメータ
算定法によって被同定プラントのパラメータを求めるこ
とができる。
As described above, even if a large number of plants are included, if all the plants other than the plant to be identified have known parameters, the input / output data of the system and the mathematical models of those other plants. The response characteristic of the mathematical model of the plant to be identified can be obtained based on the response characteristic of 1 and the parameter of the plant to be identified can be obtained from the response characteristic of the mathematical model by a predetermined parameter calculation method.

【0046】上記した実施例におけるアルゴリズムの同
定処理では、図5の(B) のように、数学的モデルG1(Z
-1),G2(Z-1)を置き換えて、既知のモデルG2(Z-1)に
入力[Sin] を与えたときの応答出力[Sout(30) ]を
演算し、その応答出力[Sout(30) ]を未知のモデルG
1(Z-1)の既知の入力とし、この既知の入力[Sout(3
0)]と既知のシステム出力Sout(20,30)に対応するモデ
ルG1(Z-1)の応答出力[Sout(30,20)]とから未知モデ
ルG1(Z-1)の応答特性を求めた。この方法は、演算処理
が簡単に済むという利点がある。
In the algorithm identification process in the above-described embodiment, as shown in FIG. 5B, the mathematical model G1 (Z
-1 ), G2 (Z -1 ) are replaced, and the response output [Sout (30)] when the input [Sin] is given to the known model G2 (Z -1 ) is calculated, and the response output [Sout (30)] is the unknown model G
1 (Z -1 ) is a known input, and this known input [Sout (3
0)] and the response output [Sout (30,20)] of the model G1 (Z -1 ) corresponding to the known system output Sout (20,30), and the response characteristic of the unknown model G1 (Z -1 ) is obtained. It was This method has an advantage that the arithmetic processing can be easily completed.

【0047】しかし、両モデルG1(Z-1),G2(Z-1)を置
き換えずに、つまり図5の(A) に示す状態のままで、未
知モデルG1(Z-1)の応答特性ないしパラメータを求める
こともできる。すなわち、既知モデルG2(Z-1)のパラメ
ータと既知のシステム出力Sout(20,30)とからモデルG
2(Z-1)の入力を逆算し、その逆算したモデルG2(Z-1)の
入力を既知の入力[Sin]に対する未知のモデルG1(Z
-1)の応答出力[Sout(20) ]とすることで、モデルG1
(Z-1)の応答特性ないしパラメータを求めることができ
る。
However, the response characteristics of the unknown model G1 (Z -1 ) without replacing both models G1 (Z -1 ) and G2 (Z -1 ), that is, in the state shown in FIG. 5A. It is also possible to obtain parameters. That is, the model G is calculated from the parameters of the known model G2 (Z -1 ) and the known system output Sout (20,30).
The input of 2 (Z -1 ) is back-calculated, and the input of the back-calculated model G2 (Z -1 ) is unknown model G1 (Z
-1 ) response output [Sout (20)]
The response characteristic or parameter of (Z -1 ) can be obtained.

【0048】なお、上記した実施例はウエハ温度制御機
構に適用した例であったが、本発明のプラント同定方法
は他の温度制御機構や各種制御機構に適用可能である。
Although the above embodiment is an example applied to the wafer temperature control mechanism, the plant identification method of the present invention can be applied to other temperature control mechanisms and various control mechanisms.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラント
同定方法によれば、被同定プラントと同一のシステムに
含まれる関連プラントの既知の数学的モデルを利用して
該被同定プラントのパラメータを求めるようにしたの
で、被同定プラントの応答特性を直接調べるのが困難な
いし不可能であっても、あるいは被同定プラントが変更
された場合でも、容易に被同定プラントを同定すること
ができる。
As described above, according to the plant identification method of the present invention, the parameters of the identified plant can be calculated by using the known mathematical model of the related plant included in the same system as the identified plant. Since it is determined, even if it is difficult or impossible to directly investigate the response characteristic of the identified plant, or even if the identified plant is changed, the identified plant can be easily identified.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例による同定方法を実施するた
めの同定システムの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an identification system for implementing an identification method according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例においてウエハ温度測定プラント30の
応答特性を実測するための実験モデルの要部を示す図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a main part of an experimental model for actually measuring a response characteristic of a wafer temperature measuring plant 30 in an example.

【図3】実施例においてステップ波形入力に対するウエ
ハ加熱プラント20およびウエハ温度測定プラント30
の応答特性例を示す図である。
FIG. 3 shows a wafer heating plant 20 and a wafer temperature measuring plant 30 for step waveform input in the embodiment.
It is a figure which shows the example of the response characteristic of.

【図4】実施例において正規乱数入力に対するウエハ加
熱プラント20およびウエハ温度測定プラント30の応
答特性例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of response characteristics of the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30 with respect to a normal random number input in the embodiment.

【図5】実施例において未知のパラメータを有する被同
定プラントを同定するアルゴリズムで用いる数学的モデ
ルを示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a mathematical model used in an algorithm for identifying an identified plant having an unknown parameter in the example.

【図6】実施例において同定されたウエハ加熱プラント
20およびウエハ温度測定プラント30の数学的モデル
の応答出力を実測による応答出力と対比して示す検証例
を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a verification example showing the response output of the mathematical model of the wafer heating plant 20 and the wafer temperature measuring plant 30 identified in the embodiment in comparison with the response output by the actual measurement.

【図7】実施例において直接熱伝達プラントを考慮した
場合の同定アルゴリズムで用いる数学的モデルを示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a mathematical model used in an identification algorithm when a direct heat transfer plant is considered in the example.

【図8】実施例におけるプラント同定方法が使用される
制御システムを示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing a control system in which the plant identification method according to the embodiment is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 プラント同定部 12 システム入力発生部 14 システム出力回収部 20 ウエハ加熱プラント 30 ウエハ温度測定プラント 40 同定用熱電対 100 ウエハ温度制御機構(制御システム) 104 半導体ウエハ 110 フィードバック用熱電対 10 Plant Identification Unit 12 System Input Generation Unit 14 System Output Recovery Unit 20 Wafer Heating Plant 30 Wafer Temperature Measurement Plant 40 Identification Thermocouple 100 Wafer Temperature Control Mechanism (Control System) 104 Semiconductor Wafer 110 Feedback Thermocouple

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 未知のパラメータを有する被同定プラン
トと既知のパラメータを有する1つまたは複数の関連プ
ラントとからなる所定のシステムに対して所定の入力を
与えて前記システムの出力を観測する段階と、 前記入力のデータと前記システム出力のデータと前記関
連プラントの数学的モデルの応答特性とに基づいて前記
被同定プラントのパラメータを求める段階と、を有する
ことを特徴とするプラント同定方法。
1. A step of applying a predetermined input to a predetermined system consisting of an identified plant having unknown parameters and one or a plurality of related plants having known parameters, and observing an output of the system. And a step of obtaining parameters of the plant to be identified based on the input data, the system output data, and the response characteristics of the mathematical model of the related plant.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210294286A1 (en) * 2018-08-02 2021-09-23 Siemens Aktiengesellschaft Method for Synchronization, Method for Operating an Industrial System, Apparatus, Computer-Readable Medium

Cited By (2)

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