KR102026964B1 - 기판처리장치 및 기판처리장치의 온도제어방법 - Google Patents

기판처리장치 및 기판처리장치의 온도제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 간단하고 정확하게 공정 온도를 유지할 수 있는 기판처리장치 및 온도제어방법을 위하여, 기판을 가열하는 히터와, 상기 기판 또는 상기 히터의 온도를 측정하는 온도측정부와, 상기 온도측정부로부터 온도정보를 수신하며, 실시간으로 제어신호를 생성하는 제1연산기 및 제2연산기와, 상기 제어신호를 기억하고 기억된 상기 제어신호를 제2연산기로 제공할 수 있으며 상기 제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 실시간으로 제어하는 제어기를 포함하는, 온도제어부를 포함하고, 상기 제1연산기는 제1구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제1제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제1구간 동안 상기 제1제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고. 상기 제1구간 후 제2구간의 시간 동안 상기 제1제어신호와 동일한 제2제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 기판처리장치 및 기판처리장치의 온도제어방법을 제공한다. .

Description

기판처리장치 및 기판처리장치의 온도제어방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND TEMPERATURE CONTROLING METHOD OF SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 기판처리장치 및 기판처리장치의 온도제어방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 종래보다 간단하고 정확하게 공정 온도를 유지할 수 있는 기판처리장치 및 기판처리장치의 온도제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 기판은 챔버 내에서 공정처리를 통해서 에칭, 확산, 증착 등의 공정을 선택적이고 반복적으로 수행된다. 이때, 기판은 히터에 의해 가열되는 된다.
히터는 기판의 공정 온도를 유지하기 위하여, 여러 가지 방법에 의해 제어된다. 일예로, PID(proportional-integral-derivative) 연산에 의한 귀환제어(feedback control)를 사용하면, 목표치(목표온도)와 실측치와의 편차가 커진 것을 인식한 후에 조작량을 변화시키는 후처리 제어하였다.
그러나 이러한 종래의 기판처리장치 및 온도제어방법은 PID연산을 위해 미리 설정하는 파라미터(parameter)의 조정을 되풀이하기 때문에, 많은 조정시간이나 비용을 요하고 있어, 작업효율의 향상 및 비용 저감의 장애가 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 간단하고 정확하게 공정 온도를 유지할 수 있도록 제어하는 기판처리장치 및 기판처리장치의 온도제어방법을 제공할 수 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 기판을 가열하는 히터와, 상기 기판 또는 상기 히터의 온도를 측정하는 온도측정부와, 상기 온도측정부로부터 온도정보를 수신하며, 실시간으로 제어신호를 생성하는 제1연산기 및 제2연산기와, 상기 제어신호를 기억하고 기억된 상기 제어신호를 제2연산기로 제공할 수 있으며 상기 제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 실시간으로 제어하는 제어기를 포함하는, 온도제어부를 포함하고, 상기 제1연산기는 제1구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제1제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제1구간 동안 상기 제1제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고. 상기 제1구간 후 제2구간의 시간 동안 상기 제1제어신호와 동일한 제2제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 기판처리장치가 제공된다.
상기 제1연산기는 제n구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제n제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하며. 상기 제n구간 후 제n+1구간의 시간 동안 상기 제n제어신호와 동일한 제n+1제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고, 상기 n은 3보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 제n구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 임시 제어신호를 생성하고, 상기 제2연산기는 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간의 제어신호와 상기 임시 제어신호를 실시간으로 평균하여 제n제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고, 상기 n은 3보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 제3구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제3제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제3제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
상기 제2연산기는 상기 제3구간 후 제n구간의 시간 동안 상기 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간에서 생성된 제어신호를 실시간으로 평균하여 제n제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고, 상기 n은 4보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
상기 제1연산기 및 상기 제2연산기는 하나일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 관점에 따르면, 기판을 가열하는 히터와, 상기 기판 또는 상기 히터의 온도를 측정하는 온도측정부와, 상기 온도측정부로부터 온도정보를 수신하며, 실시간으로 제어신호를 생성하는 제1연산기 및 제2연산기와, 상기 제어신호를 기억하고 기억된 상기 제어신호를 제2연산기로 제공할 수 있으며 상기 제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 실시간으로 제어하는 제어기를 포함하는 온도제어부를 포함하는 기판처리장치의 온도제어방법에 있어서, 상기 제1연산기는 제1구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제1제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제1제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제1단계와, 상기 제어기는 상기 제1구간 후 제2구간의 시간 동안 상기 제1제어신호와 동일한 제2제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제2단계를 포함하는 기판처리장치의 온도제어방법이 제공된다.
상기 제1연산기는 제n구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제n제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제n단계와, 상기 제어기는 상기 제n구간 후 제n+1구간의 시간 동안 상기 제n제어신호와 동일한 제n+1제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제n+1단계를 포함하고, 상기 n은 3보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 제n구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 임시 제어신호를 생성하고, 상기 제2연산기는 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간의 제어신호와 상기 임시 제어신호를 평균하여 제n제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제n단계를 포함하고, 상기 n은 3보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 제3구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제3제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제3제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는, 제3단계를 포함할 수 있다.
상기 제2연산기는 상기 제3구간 후 제n구간의 시간 동안 상기 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간에서 생성된 제어신호를 실시간으로 평균하여 제n제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제n단계를 포함하고, 상기 n은 4보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 간단하고 정확하게 공정 온도를 유지할 수 있도록 제어하는 기판처리장치 및 온도제어방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도제어방법에 따른 온도변화 및 제어신호의 변화를 개략적으로 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 온도제어방법을 개략적으로 도시하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어신호를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제어신호를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 제어신호를 개략적으로 도시하는 그래프이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시예에 따른 기판처리장치는 히터(30), 온도측정부(50), 온도제어부(40)를 포함할 수 있으며, 기판(G)이 처리되는 챔버(10)를 포함할 수 있다.
챔버(10)에는 기판(G)이 인입 및 인출되며, 챔버(10)의 내부에서 기판(G)이 처리될 수 있다. 기판(G)이 처리되는 동안 챔버(10)는 진공 또는 비진공 상태로 유지될 수 있다. 그리고 챔버(10)는 기판(G)이 안착되는 스테이지 유닛(20)이 내부에 구비될 수 있다. 그리고 챔버(10)는 공정가스가 인입 및 인출되며 이를 위한 배관(미도시)이 연결될 수 있다.
히터(30)는 기판(G)을 가열할 수 있다. 구체적으로 히터(30)는 챔버(10) 내에 구비될 수 있다. 예컨대, 히터(G)의 상부에 배치될 수 있으며, 기판(G)이 안착되는 스테이지 유닛(20)에 구비될 수도 있다. 에컨대, 히터(30)는 열선을 포함하거나 유도가열장치를 포함할 수 있다.
온도측정부(50)는 기판(G) 또는 히터(30)의 온도를 측정할 수 있다. 그리고 온도측정부(50)는 온도정보를 후술할 온도제어부(40)로 발신할 수 있다. 여기서 온도정보는 기판(G)의 현재 온도를 포함한 정보일 수 있다. 예를 들어, 온도측정부(50)는 적외선 센서를 포함하여, 기판(G) 또는 히터(30)의 온도를 측정할 수 있다. 이하에서는 온도측정부(50)가 기판(G)의 온도를 측정하는 것으로 설명하나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다.
온도제어부(40)는 온도측정부(50)로부터 온도정보를 수신하여 제어신호를 생성한 후, 제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. 따라서 히터(30)는 온도제어부(40)로부터 입력되는 전력에 의해 발열량이 변경될 수 있다.
이러한 온도제어부(40)는 제1연산기(41), 제2연산기(42), 입력기(43) 및 제어기(44)를 포함할 수 있다. 구체적으로 사용자는 입력기(43)을 통해 목표 온도, 작업 시간, 작업 조건 등을 입력할 수 있다.
제1연산기(41) 및 제2연산기(42)는 실시간으로 제어신호를 생성할 수 있다. 구체적으로 제1연산기(41)는 온도측정부(50)로부터 기판(G)의 온도정보를 수신하여 제어신호를 실시간으로 생성할 수 있다. 제2연산기(42)는 앞선 제어신호를 평균하여 새로운 제어신호를 실시간으로 생성할 수 있다. 이때 제1연산기(41) 및/또는 제2연산기(42)는 입력기(43)로 입력된 조건에 따라 제어신호를 생성할 수 있다.
이러한 제1연산기(41) 및 제2연산기(42)는 반드시 2개로 분리되어 구성될 필요가 없으며, 하나의 연산기로 통합되어 구성될 수도 있다. 예를 들어, 하나의 통합 연산기는 제1연산기(41)가 수행하는 PID 연산과 제2연산기(42)가 수행하는 평균 연산을 모두 수행하도록 구성될 수 있다.
그리고 제어기(44)는 제1연산기(41) 및 제2연산기(42)에서 생성된 제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 실시간으로 제어할 수 있다. 즉, 제어기(44)는 제어신호에 연동 또는 대응하는 전력을 히터(30)로 공급할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 입력기(43)에서 입력된 조건에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 멈출 수 있다. 이러한 온도제어부(40)는 챔버(10)의 내부 및/또는 외부에 배치될 수 있다.
또한, 제어기(44)는 제어신호를 기억할 수 있다. 따라서 제어기(44)는 기억한 제어신호를 불러오거나 제1연산기(41) 및/또는 제2연산기(42)로 제공할 수 있다. 이하에서는 제어기(44)가 제어신호를 기억하는 것을 전제로 설명한다.
한편, 제1연산기(41) 및 제2연산기(42)는 실시간으로 제어신호를 생성할 수 있고, 제어기(44)는 실시간으로 제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 변경할 수 있다. 구체적으로 제1연산기(41) 및 제2연산기(42)는 매 초마다 제어신호를 생성할 수 있고, 제어기(44)는 매 초마다 제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
도 2는 온도측정부(50)에서 측정한 기판(G)의 온도변화(200) 및 제어신호에 따라 히터(30)로 공급되는 전력(100)의 변화를 개략적으로 도시한 그래프이다. 이하에서는 온도제어부(40)가 히터(30)을 제어하여 기판(G)을 가열하는 방법에 대해 설명한다.
온도제어부(40)는 기판(G)을 가열하기 위하여, 히터(30)로 제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. 구체적으로, 온도제어부(40)는 히터(30)로 공급하는 전력량을 실시간으로 변경할 수 있다.
초기 단계인 A구간에서 온도제어부(40)는 기판(G)의 온도가 특정 온도에 도달하도록 히터(30)의 출력을 단계적으로 증가시킬 수 있다. 여기서 특정 온도는 공정 온도로써 사용자가 미리 설정한 온도일 수 있다. 그리고 공정 온도는 특정 온도일 수 있고, 특정 온도 범위일 수도 있다.
기판(G)이 공정 온도까지 가열되면, 공정 단계인 B단계에서 온도제어부(40)는 기판(G)이 공정 온도를 유지하도록 제어신호를 생성하고 이에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. 구체적으로 챔버(10) 외부로 열이 유출되거나, 공정 가스의 주입 및 배출에 의해 기판(G)의 온도가 변할 수 있다. 공정 온도에서 기판(G)을 처리하여야 불량을 감소할 수 있으므로, 기판(G)을 공정 온도로 유지하기 위하여 공정 중에 히터(30)의 출력을 변경할 필요가 있다. 따라서, 온도제어부(40)는 기판(G)이 공정 온도를 유지하도록 공정 중에 실시간으로 히터(30)로 공급되는 전력을 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치의 온도제어부(40)의 프로세스를 개략적으로 도시하는 순서도이고, 도 4는 제어신호에 따라 히터(30)로 공급되는 전력의 변화를 개략적으로 도시하는 그래프이다. 도시된 프로세스는 기판(G)의 온도를 일정하게 유지하기 위한 것이며, B구간에 적용될 수 있다.
제1연산기(41)는 제1구간(110)의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제1제어신호(111)를 생성할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제1구간(110) 동안 제1제어신호(111)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. (제1단계)
여기서 제1연산기(41)는 온도측정부(50)로부터 실시간으로 온도정보를 제공받아 제1제어신호(111)를 연산할 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 제1구간(110)의 특정 시점의 온도정보일 수도 있고, 제1구간(110) 내의 특정 시간 범위의 온도 정보일 수도 있으며, 제1구간(110) 전체의 온도 정보일 수도 있다.
비례연산은, 편차(F)를 입력하고, 미리 설정되어 있는 파라미터 (Kp)를 곱한(P연산) 값을 비례치(O)로서 출력하는 것이다. 어느 특정 시간 범위(t)에 있어서 편차(F)를 F(t), 그 때의 비례치(O)를 O(t)로 나타내면, 비례치(O)는 수학식(1)에 따라 구해진다.
Figure 112014056086004-pat00001
적분연산은, 편차(F)를 입력하여, 편차(F)를 시간적분연산(I연산)한 결과에 미리 설정되어 있는 파라미터(Ki)를 곱한 값을 적분치(N)로 하여 출력하는 것이다. 어느 특정한 시간 범위(t)에 있어서 편차(F)를 F(t), 그 때의 적분치(N)를 N(t)로 나타낸다고 하면, 적분치(N)는 수학식(2)에 따라 구해진다. 수학식(2)에 있어서, ∫F(u)du의 적분범위는 0에서 t사이이다.
Figure 112014056086004-pat00002
미분연산은, 편차(F)를 입력하고, 편차(F)를 시간 미분연산(D연산)한 결과에 미리 설정되어 있는 파라미터(Kd)를 곱한 값을 미분치(R)로서 출력하는 것이다. 어느 특정한 시간 범위(t)에 있어서 편차(F)를 F(t), 그 때의 미분치(R)를 R(t)로 나타내면, 미분치(R)는 수학식(3)에 따라 구해진다.
Figure 112014056086004-pat00003
즉 제1연산기(41)는 PID연산을 하여 제1제어신호(111)를 생성할 수 있다. 추가적으로 제1연산기(41)는 적분연산, 미분연산 및 비례연산 외에 가산연산을 수행할 수도 있다.
그리고 제어기(44)는 히터(30)로 공급하는 전력을 제1제어신호(111)에 따라 변경할 수 있다.
제어기(44)는 제1구간(110) 후 제2구간(120)의 시간 동안 제1제어신호(111)와 동일한 제2제어신호(121)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. (2단계)
구체적으로 제2구간(120)은 제1구간(110)과 동일한 시간 구간일 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제1제어신호(111)을 기억하므로 이를 불러와서, 제1제어신호(111)와 동일하게 제2제어신호(121)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. 여기서 제1구간(110) 및 제2구간(120)의 시간 범위는 사용자 또는 제조사가 미리 설정할 수 있다.
그리고 히터(30)는 제2제어신호(121)에 대응하는 전력 변화에 따라 출력이 변경될 수 있다.
이후 제1연산기(41)는 제n구간의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도 정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제n제어신호를 생성할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제n제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. (n단계)
그리고 제어기(44)는 제n구간 후 제n+1구간의 시간 동안 제n제어신호와 동일한 제n+1제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. (n+1단계)
여기서 n은 3보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
예를 들어, 제1연산기(41)는 제3구간(130)의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도 정보를 기초로 PID연산하여 제3제어신호(131)를 생성할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제3제어신호(131)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. 여기서 제3제어신호(131)는 온도측정부(50)로부터 온도 정보를 수신한 시점이 다르기 때문에, 앞서 생성한 제1제어신호(111)와는 다른 파형일 수 있다. 이는 외부 온도 변화, 공정 가스의 입출 등에 의해 기판(G)의 온도가 변하기 때문이다.
그리고 제어기(44)는 제3구간(130) 후 제4구간(140)의 시간 동안 제3제어신호(131)와 동일한 제4제어신호(141)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
이러한 작업을 종료시점까지 반복할 수 있다.
한편, 온도제어부(40)는 종료 시점이 되면 반복되는 제n단계 및 제n+1단계를 멈출 수 있다. 예를 들어, 사용자가 입력기(43)를 통해 종료 신호를 입력할 수 있다. 여기서 종료 신호는 종료 시점 또는 각 구간의 반복 횟수 등일 수 있다. 입력기(43)는 사용자의 입력을 제어기(44)로 전송하고, 제어기(44)는 종료 신호에 따라 종료 시점에 구간 반복을 멈출 수 있다.
각 단계 별로 온도제어방법을 설명하면, 제1단계는 제1구간(110)의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제1제어신호(111)를 생성하고, 제1제어신호(111)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어하는 단계일 수 있다.
그리고 제2단계는 제1구간(110) 후 제2구간(120)의 시간 동안 제1제어신호(111)와 동일한 제2제어신호(121)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어하는 단계일 수 있다.
이후 제n단계는 제n구간의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제n제어신호를 생성하고, 제n제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
제n+1단계는 제n구간 후 제n+1구간의 시간 동안 제n제어신호와 동일한 제n+1제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. 여기서 n은 3보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
도 5는 제어신호에 따라 히터(30)로 공급되는 전력의 변화를 개략적으로 도시하는 그래프이다. 이하에서 도 3 및 도 5를 참조하여 설명한다. 본 실시예에 따른 제1단계, 제2단계 및 종료 시점은 전술한 실시예에 따른 제1단계, 제2단계 및 종료 시점과 동일하거나 유사하므로 중복되는 설명은 생략한다.
제1연산기(41)는 제2구간(120) 후 제n구간의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 생성한 임시 제어신호를 생성할 수 있다. 그리고 제2연산기(42)는 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간의 제어신호를 평균하여 제n제어신호를 생성할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제n제어신호에 따라 히터로 공급되는 전력을 제어할 수 있다. 여기서 n은 3보다 크거나 같은 자연수일 수 있다. (제n단계)
구체적으로 제1연산기(41)는 제2구간(120) 후 제3구간(130)의 시간 동안 PID연산하여 임시 제어신호를 생성할 수 있다.
제3구간(133)의 이전 구간은 제1구간(110) 및 제2구간(120)이므로, 제2연산기(42)는 제1제어신호(111), 제2제어신호(121) 및 임시 제어신호의 평균하여 제3제어신호를 생성할 수 있다. 여기서 평균은 산술 평균일 수 있다. 물론 이에 한정하는 것은 아니며, 평균은 경우에 따라서는 기하 평균 또는 조화 평균일 수도 있다. 이때, 제2연산기(42)는 실시간으로 제3제어신호(134)를 생성하므로, 제3제어신호(134)는 각 구간의 시작점으로부터 동일한 시간이 지난 시점의 제1제어신호(111), 제2제어신호(121) 및 임시 제어신호의 평균일 수 있다.
제어기(44)는 제3제어신호(134)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
추가적으로 제1연산기(41)는 제3구간(133) 후 제4구간(143)의 시간 동안 PID연산하여 임시 제어신호를 생성할 수 있다.
제4구간(143)의 이전 구간은 제2구간(120) 및 제3구간(133)이므로, 제2연산기(42)는 제2제어신호(121), 제3제어신호(134) 및 임시 제어신호의 평균하여 제4제어신호(144)를 생성할 수 있다. 제어기(44)는 제4제어신호(144)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
여기서 적어도 2개의 구간을 제n-2구간 및 제n-1구간으로 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 적어도 2개의 구간은 제n-3, 제n-2구간 및 제n-1구간일 수도 있다.
온도제어방법을 설명하면, 온도제어방법은 전술한 제1단계 및 제2단계를 수행할 수 있다.
제n단계는 제2구간(120) 후 제n구간의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 생성한 임시 제어신호와 직전에 수행된 적어도 2개의 구간이 제어신호를 평균하여 제n제어신호를 생성하고, 제n제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
여기서 n은 3보다 크거나 같을 수 있다.
도 6은 제어신호에 따라 히터(30)로 공급되는 전력의 변화를 개략적으로 도시하는 그래프이다. 이하에서 도 3 및 도 5를 참조하여 설명한다. 본 실시예에 따른 온도제어방법 및 기판처리장치는 전술한 실시예들에 따른 온도제어방법 및 기판처리장치와 동일하거나 유사하다.
온도제어부(40)는 전술한 제1단계 및 제2단계를 수행할 수 있다.
제1연산기(41)는 제2구간(120) 후 제3구간(135)의 시간 동안 상기 온도측정부(50)로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제3제어신호(136)를 생성할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제3제어신호(136)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. (제3단계)
즉, 온도제어부(40)는 제3단계에서 PID연산하여 제3제어신호(136)를 생성할 수 있다.
그리고 제2연산기(42)는 제3구간(135) 후 제n구간의 시간 동안 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간에서 생성된 제어신호를 평균하여 제n제어신호로 생성할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제n제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. (제n단계)
여기서 n은 4보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
구체적으로 제2연산기(42)는 제3구간(135) 후 제4구간(145)의 시간 동안 제4구간(145)의 직전에 수행된 제2구간(120) 및 제3구간(135)에서 생성된 제2제어신호(121) 및 제3제어신호(136)를 평균하여 제4제어신호(146)로 생성할 수 있다. 그리고 제어기(44)는 제4제어신호(146)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다. (제4단계) 여기서 직전 2개의 구간을 제2구간(120) 및 제3구간(135)로 설명하였지만, 이에 한정하는 것은 아니다.
즉, 온도제어부(40)는 제3단계 후 제n단계에서 제n-1제어신호와 제n-2제어신호를 평균하여 제n제어신호를 생성하고, 제n제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어하는 제n단계를 반복 수행할 수 있다. 여기서 n은 4보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
온도제어방법을 설명하면, 온도제어방법은 전술한 제1단계 및 제2단계를 수행할 수 있다.
제3단계는 제2구간(120) 후 제3구간(135)의 시간 동안 온도측정부(50)로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제3제어신호(136)를 생성하고, 제3제어신호(136)에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
그리고 제4단계는 제3구간(135) 후 제n구간의 시간 동안 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간에서 생성된 제어신호를 실시간으로 평균하여 제n제어신호를 생성하고, 제n제어신호에 따라 히터(30)로 공급하는 전력을 제어할 수 있다.
여기서 n은 4보다 크거나 같은 자연수일 수 있다.
본 실시예들에 따른 온도제어방법 및 이 방법을 수행하는 기판처리장치는, 온도측정부(50)의 손상 및 오작동에도 불구하고 안정적으로 공정 온도를 유지할 수 있다. 또한, 본 실시예들에 따른 온도제어방법 및 이 방법을 수행하는 기판처리장치는 급격하게 출력을 변경하지 않아 히터(30)의 수명을 연장할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 챔버 20: 스테이지 유닛
30: 히터 40: 온도제어부
41: 제1연산기 42: 제2연산기
43: 입력기 44: 제어기
50: 온도측정부

Claims (11)

  1. 기판을 가열하는 히터;
    상기 기판 또는 상기 히터의 온도를 측정하는 온도측정부; 및
    상기 온도측정부로부터 온도정보를 수신하며, 실시간으로 제어신호를 생성하는 제1연산기 및 제2연산기와, 상기 제어신호를 기억하고 기억된 상기 제어신호를 상기 제2연산기로 제공할 수 있으며 상기 제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 실시간으로 제어하는 제어기를 포함하는, 온도제어부;
    를 포함하고,
    상기 제1연산기는 제1구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제1제어신호를 생성하고,
    상기 제어기는 상기 제1구간 동안 상기 제1제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고. 상기 제1구간 후 제2구간의 시간 동안 상기 제1제어신호와 동일한 제2제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고,
    상기 제2연산기는 제n구간 이전에 생성된 복수의 제어신호 중 적어도 2개를 포함한 제어신호들을 평균하여 제n제어신호를 생성하는, 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 상기 제n구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 임시 제어신호를 생성하고,
    상기 제2연산기는 상기 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간의 제어신호와 상기 임시 제어신호를 실시간으로 평균하여 상기 제n제어신호를 생성하고,
    상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고,
    상기 n은 3보다 크거나 같은 자연수인, 기판처리장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 제3구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제3제어신호를 생성하고,
    상기 제어기는 상기 제3제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는, 기판처리장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2연산기는 상기 제3구간 후 상기 제n구간의 시간 동안 상기 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간에서 생성된 제어신호를 실시간으로 평균하여 상기 제n제어신호를 생성하고,
    상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하고,
    상기 n은 4보다 크거나 같은 자연수인, 기판처리장치.
  6. 제1항, 제3항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1연산기 및 상기 제2연산기는 하나인, 기판처리장치.
  7. 기판을 가열하는 히터와, 상기 기판 또는 상기 히터의 온도를 측정하는 온도측정부와, 상기 온도측정부로부터 온도정보를 수신하며, 실시간으로 제어신호를 생성하는 제1연산기 및 제2연산기와, 상기 제어신호를 기억하고 기억된 상기 제어신호를 제2연산기로 제공할 수 있으며 상기 제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 실시간으로 제어하는 제어기를 포함하는 온도제어부를 포함하는 기판처리장치의 온도제어방법에 있어서,
    상기 제1연산기는 제1구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제1제어신호를 생성하고, 상기 제어기는 상기 제1제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제1단계;
    상기 제어기는 상기 제1구간 후 제2구간의 시간 동안 상기 제1제어신호와 동일한 제2제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 제2단계; 및
    상기 제2연산기는 제n구간 이전에 생성된 복수의 제어신호 중 적어도 2개를 포함한 제어신호들을 평균하여 제n제어신호를 생성하는 제n단계;
    를 포함하는, 기판처리장치의 온도제어방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 상기 제n구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 임시 제어신호를 생성하고,
    상기 제2연산기는 상기 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간의 제어신호와 상기 임시 제어신호를 평균하여 상기 제n제어신호를 생성하고,
    상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 상기 제n단계를 포함하고,
    상기 n은 3보다 크거나 같은 자연수인, 기판처리장치의 온도제어방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1연산기는 상기 제2구간 후 제3구간의 시간 동안 상기 온도측정부로부터 수신한 온도정보를 기초로 적분연산, 미분연산 및 비례연산 중 적어도 어느 하나를 수행하여 제3제어신호를 생성하고,
    상기 제어기는 상기 제3제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는, 제3단계를 포함하는, 기판처리장치의 온도제어방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2연산기는 상기 제3구간 후 상기 제n구간의 시간 동안 상기 제n구간의 직전에 수행된 적어도 2개의 구간에서 생성된 제어신호를 실시간으로 평균하여 상기 제n제어신호를 생성하고,
    상기 제어기는 상기 제n제어신호에 따라 상기 히터로 공급하는 전력을 제어하는 상기 제n단계를 포함하고,
    상기 n은 4보다 크거나 같은 자연수인, 기판처리장치의 온도제어방법.
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