KR100574831B1 - Ｐｉｄ제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법 및이를 이용한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도제어 방법은 저장부의 온도를 측정하는 단계와 측정된 온도를 제1 기준 수치에 따라 제어하는 단계와 참조수치에 의한 제2기준 수치를 도출하는 단계와 제2 PID제어부에 의해 상기 측정된 온도를 제2 기준 수치에 따라 제어하는 단계와 상기 저장부의 매체를 측정지점으로 공급하는 단계로 이루어진다. 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 장치는 냉각용 매체를 저장하는 저장부와 매체를 냉각시키는 냉각부와 매체를 가열하는 가열부와 상기 가열부를 통과한 매체를 상기 저장부로부터 전달받는 펌프부와 상기 펌프부로부터 매체를 전달받는 발열원과 상기 저장부의 온도에 따라 상기 냉각부와 상기 가열부의 동작을 결정하는 제1 PID제어부와 측정지점의 온도에 따라 상기 가열부를 통과시키지 않고 매체를 전달하는 밸브부와 상기 측정지점의 온도에 따라 상기 밸브부의 동작을 제어하는 제2 PID제어부로 이루어 진다. 본 발명에 따르면, 온도 변화에 대한 신속한 응답 성능을 발휘하여 온도를 제어할 수 있고, CPU에 오류가 발생해도 독립적인 PID 제어기를 사용함으로써 온도 제어에 오류가 발생하는 것을 방지 하는 효과가 있다.

PID제어부, 저장부, 냉각부, 웨이퍼(Wafer)

Description

ＰＩＤ제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법 및 이를 이용한 장치 {METHOD OF CONTROLLING TEMPERATURE AND DEVICE THEREOF}

도1은 종래기술에 의한 반도체 장비용 온도제어 장치의 구성요소를 보여주는 블럭도.

도2는 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도제어 장치의 구성요소를 보여주는 블럭도.

도3은 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도제어 방법을 보여주는 플로우 차트.

도4는 CPU와 독립적으로 구성된 PID제어기를 보여주는 블록도.

본 발명은 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로, 특히 CPU와 독립적으로 구성된2개의 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.

도1은 종래기술에 의한 반도체 장비용 온도제어 장치의 구성요소를 보여주는 블록도이다.

도1에서 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의하면 1개의 PID 제어기를 사용함으로써 측정지점의 온도는 측정하지 않고, 저장고에 있는 물의 온도를 측정하여 상기 PID제어기에 의해 가열(Heating)과 냉각(Cooling)제어를 함으로써 상기 저장고의 온도를 설정수치에 맞추었다.

그러나 상기와 같은 일반적인 제어 구조는 저장고의 온도와 측정지점의 온도가 같아야 하고 냉각이 필요할 때 측정지점과 저장고를 동시에 냉각해야 하기 때문에 측정지점의 온도를 빠르게 냉각할 수 없는 문제가 있어왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 두개의 PID 제어기를 사용함으로써 온도 상승에 대해 신속하게 제어할 수 있는 것을 목적으로 한다.

또한 CPU에 오류가 발생해도 CPU와 독립적인 PID 제어기를 사용함으로써 온도 제어에 오류가 발생하는 것을 방지 하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적 달성을 위해서, 본 발명의 일 실시예로 반도체 웨이퍼(Wafer) 제조 공정에서 사용되는 PID제어기에 의한 온도 제어 장치 및 이를 이용한 제어 방법을 이하 도면에 따라 상기 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

도2는 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도제어 장치의 구성요소를 보여주는 블록도이다.

도2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도제어 장치의 구성요소는 냉각용 매체(일반적으로 물(Water))를 저장하는 저장부(20)와 상기 저장고의 매체를 냉각시키는 냉각부(21)와 상기 냉각부를 통과한 저장부의 매체를 가열하는 가열부(22)와 상기 매체를 상기 저장부로부터 전달받는 펌프부(23)와 상기 펌프부로부터 매체를 전달받는 발열원(24)과 상기 발열원의 온도 변화를 감지하기 위한 온도 측정지점(25)과 상기 저장부(20)의 온도에 따라 상기 냉각부와 상기 가열부의 동작을 결정하는 제1 PID제어부(26)와 상기 측정지점(25)의 온도에 따라 상기 가열부를 통과시키지 않고 상기 저장부의 매체를 상기 펌프부로 전달하는 밸브부(27)와 상기 측정지점의 온도에 따라 상기 밸브부의 동작을 제어하는 제2 PID제어부(28) 로 구성된다.

상기 저장부(20)는 냉각부(21)와 가열부(22)에 의한 온도처리를 받는 매체가 각각 분리되어 저장된다. 상기 냉각부(21)로 처리된 매체와 상기 가열부(22)로 처리된 매체는 분리되어 저장되고 상기 냉각부(21)로 처리된 매체는 상기 가열부(22)를 통과하여 펌프부(23)로 전달된다. 다만, 측정지점의 가열에 의해 제2 PID제어부(28)가 상기 밸브부(27)를 작동시키게 되면 상기 냉각부(21)에 의해 처리된 매체는 상기 가열부(22)를 거치지 않고 펌프부(23)로 전달된다.

상기 냉각부(21)는 열교환기(210 Heat Exchanger)와 압축기(211 Compressor)로 이루어진다.

상기 냉각부(21)와 가열부(22)는 본 발명의 일실시예처럼 상기 저장부(20)내에 일체형으로 구성될수 있고 상기 저장부(20)와 분리된 형태로도 구현할 수 있다.

상기 제1 PID제어부(26)는 상기 저장부(20)의 온도를 입력받아 펌프부(23)로 적당한 온도의 매체가 전달되게 하기위해 상기 냉각부(21)와 상기 가열부(22)를 제어한다.

상기 제2 PID제어부(28)는 상기 측정지점(25)의 급격한 온도상승을 제어하기 위해 상기 밸브부를 제어한다. 일례로,웨이퍼 제어 공정과정 중 RF 플라즈마(Plasma) 의해 상기 측정지점(25)에서 측정한 온도가 급격히 증가하는 경우가 발생한 경우 제2 PID제어부(28)는 상기 발열원(24)에 낮은 온도의 매체를 공급하기 위해 상기 밸브부(27)를 오픈시키고 상기 발열원(24)에 상기 가열부(22)를 통과하지 않은 낮은 온도의 매체를 공급하여 온도를 낮추게 된다.

상기 제2 PID제어부(28)가 동작할 때 상기 제1PID제어부(26)의 동작은 상기 발열원(24)의 온도 상승에 대해 공급해야할 적절한 매체의 온도를 결정하여 미리 상기 PID 제어부에 입력된 수치에 따라 결정된다. 예를들어 상기 발열원(24)의 온도 상승이 발생해 상기 제2 PID제어부(28)가 동작하여 상기 밸브부(27)를 오픈시켰을 경우 상기 제1 PID제어부(26)가 동작을 멈쳐 상기 가열부(22)에 의한 매체의 가열을 막을 것인지, 아니면 상기 가열부(22)를 일정 수준만 작동시킬 것인지는 미리 입력된 공급 매체의 온도 수치에 따라 결정된다.

상기 밸브부(27)는 상기 제2 PID제어부(28)의 제어를 받아 밸브의 열림과 닫힘을 조절한다. 상기 밸브부(27)의 밸브가 열리면 상기 냉각부(21)만에 의해 냉각된 매체가 직접 상기 펌프부(23)로 공급된다.

상기 펌프부(23)는 상기 제2 PID제어부(28)가 동작하지 않는 경우에는 상기 저장부(20)로부터 상기 가열부(22)를 거친 매체만을 공급 받지만, 상기 제2 PID 제 어부(28)가 동작하면 상기 가열부(22)를 거친 매체 뿐만이 아니라 상기 냉각부(21)만 통과하고 상기 가열부(22)를 거치지 않아 온도가 낮은 매체도 공급받는다. 다만 상기 가열부(22)를 거친 매체의 온도는 상기 제2 PID 제어부(28)가 동작할 때 상기 제1 PID 제어부(26)의 동작 정도에 따라 결정된다. 상기 제1 PID 제어부(26)의 동작 정도는 상술한 바와 같이 미리 입력된 수치에 따라 결정된다.

도3은 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도제어 방법을 보여주는 플로우 차트 이다.

도3에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예로 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도제어 방법은 저장부의 온도를 측정하는 단계(S30)와 제1 PID제어부에 의해 상기 측정된 온도를 제1 기준 수치에 따라 제어하는 단계(S32)와 측정지점 발열시(S34) 참조수치에 의한 제2기준 수치를 도출하는 단계(S36)와 제2 PID제어부에 의해 상기 측정된 온도를 제2 기준 수치에 따라 제어하는 단계(S38)와 상기 저장부의 매체를 측정지점으로 공급하는 단계(S39)로 이루어진다.

상기 제1 기준 수치에 의한 제어 단계(S32)는 제1 PID제어부가 냉각부와 가열부를 통해 상기 저장부의 매체의 온도를 제어하게 된다. 저장부의 현재 수치와 제1기준 수치가 동일할 때까지 상기 제1 PID제어부는 상기 냉각부와 가열부를 제어하여 저장부의 매체의 온도를 변화시킨다. 상기 제1기준 수치는 냉각이 필요한 발열원의 환경에 맞추어 공급되어야할 매체의 온도로서 미리 결정되어 상기 제1 PID 제어부(26)의 메모리에 저장되어 있다.

상기 제2기준 수치를 도출하는 단계(36)는 상기 제1기준 수치에서 참조수치 를 뺀 수치를 상기 제2기준 수치로 도출하도록 이루어 진다. 상기 참조 수치는 측정지점 온도가 제1기준 수치보다 증가한 만큼에 해당한다. 예를 들어 제1 기준 수치가 20도이고 측정지점의 온도가 23도이면, 상기 참조 수치는 측정지점의 온도 23도에서 제1기준 수치 온도를 뺀 3도가 된다. 또한 제2기준 수치는 제1기준 수치인 20도에서 상기 참조 수치인 3도를 뺀 값이 되므로 17도가 된다.

상기 제2 기준 수치에 따라 제어하는 단계(S38)는 제2 PID제어부가 밸브부를 작동시켜 발열원에 가열부를 통과하지 않아 낮은 온도를 가지는 매체를 공급할 수 있다. 상기 제2 PID제어부가 동작할 때 상기 제1PID제어부의 동작은 상기 발열원의 온도 상승에 대해 공급해야할 적절한 매체의 온도를 결정하여 미리 상기 PID 제어부에 입력된 수치에 따라 결정된다.

도4는 CPU와 독립적으로 구성된 PID제어기를 보여주는 블록도이다.

도4에 도시한 바와 같이, CPU(40)와 PID제어기(42)가 독립적으로 구성되므로 CPU(40)에 오류가 발생하더라도 온도제어 오류를 방지 할 수 있다.

일반적으로 온도제어 오류는 시스템의 전원이 갑자기 끊기거나 장비 수리시에 CPU(40)에 의해 발생한다. 그러나 본 발명과 같이 PID제어기(42)를 독립적으로 구성하면 PID제어기의 내장 메모리에 저장된 기존의 PID 수치를 이용하여 온도 제어 오류 발생을 방지할 수 있는 것이다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당해 분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

본 발명에 의하면, 두개의 PID 제어기를 사용함으로써 온도 상승에 대해 신속하게 제어할 수 있는 것제어할 수 있는 효과가 있다.

또한 CPU에 오류가 발생해도 CPU와 독립적인 PID 제어기를 사용함으로써 온도 제어에 오류가 발생하는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (7)

1. 냉각용 매체를 냉각시키는 냉각부;

   상기 냉각부를 통과한 매체를 가열하는 가열부;

   상기 냉각부 및 상기 가열부에 의해 냉각 및 가열 처리된 매체를 분리하여 저장하는 저장부;

   상기 가열부를 통과한 매체를 상기 저장부로부터 전달받는 펌프부;

   상기 펌프부로부터 매체를 전달받는 발열원;

   상기 발열원의 온도를 측정하는 측정지점;

   상기 저장부의 매체 온도에 따라 상기 냉각부와 상기 가열부의 동작을 결정하는 제 1PID제어부;

   상기 저장부의 매체가 상기 가열부의 처리없이 상기 펌프부로 전달되도록 하는 밸브부; 및

   상기 측정지점의 온도에 따라 상기 밸브부를 제어하는 제 2PID제어부를 포함하는 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 PID제어부는 상기 제2 PID제어부가 동작하는 경우 미리 저장된 정보에 따라 제어 정도를 결정하는 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 장치.
4. 냉각용 매체를 냉각시키는 냉각부, 상기 냉각부를 통과한 매체를 가열하는 가열부, 상기 냉각부 및 상기 가열부에 의해 냉각 및 가열처리된 매체를 분리하여 저장하는 저장부, 상기 가열부를 통과한 매체를 상기 저장부로부터 전달받는 펌프부, 상기 펌프부로부터 매체를 전달받는 발열원, 상기 발열원의 온도를 측정하는 측정지점 및 상기 저장부의 매체가 상기 가열부의 처리없이 상기 펌프부로 전달되도록 하는 밸브부를 포함하는 PID 제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 장치의 제어 방법으로,

   상기 저장부의 온도를 측정하는 단계;

   상기 측정된 온도에 따라 제 1PID제어부가 상기 냉각부와 상기 가열부를 제어하는 단계;

   상기 저장부의 매체를 상기 발열원으로 전달하는 단계; 및

   상기 측정지점의 온도에 따라 제 2PID제어부가 상기 밸브부를 제어하여 상기 저장부의 매체가 상기 펌프부로 직접 전달되도록 하는 단계로 이루어지는 PID 제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법.
5. 제 4항에 있어서, 상기 제 1PID제어부는, 상기 냉각부와 상기 가열부를 통해 상기 저장부의 온도를 제 1기준 수치에 따라 제어하는 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법.
6. 제 4항에 있어서, 상기 제 2PID제어부는, 제 2기준 수치에 따라 상기 밸브부를의 동작을 제어하여 상기 저장부의 매체가 상기 가열부의 처리없이 상기 펌프부로 전달되도록 하는 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법.
7. 제 6항에 있어서, 상기 제 2기준 수치는, 제 1기준 수치에서 참조 수치를 뺀 수치로 이루어지는 PID제어기에 의한 반도체 장비용 온도 제어 방법.

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