KR20080092861A - 열처리 장치, 제어 상수의 자동 조정 방법 및 기억 매체 - Google Patents

열처리 장치, 제어 상수의 자동 조정 방법 및 기억 매체 Download PDF

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KR20080092861A
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Abstract

열처리 장치는 반응 용기와, 반응 용기 내에 설치되어 처리 분위기를 가열하는 가열 수단과, 처리 분위기의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 가열 수단을 PID 제어에 의해 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 제어부는, 처리 분위기를 목표값까지 승온할 때의 온도 특성 항목의 예측 변화량과 PID 상수의 변경율을 대응시켜 작성된 룰 테이블과, 온도 검출부의 온도 검출값에 기초하여 온도 프로파일을 취득하여 이 온도 프로파일에 기초하여 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분을 구하는 스텝과, 이 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에 룰 테이블을 참조하여, 차분에 따른 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하는 스텝을 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 반복해 실시하는 실행 수단을 갖고 있다. 제어부는, 온도 특성 항목의 실측 변화량과 1회 전의 사이클에서 예측한 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량 사이에 차가 있을 때에는, 상기 실측 변화량에 기초하여 룰 테이블에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하는 갱신 수단도 갖고 있다.
Figure P1020080033541
PID 상수, 예측 변화량, 온도 프로파일, 변경율, 룰 테이블

Description

열처리 장치, 제어 상수의 자동 조정 방법 및 기억 매체 {HEAT TREATMENT APPARATUS, AUTO-TUNING METHOD FOR CONTROL CONTANT, AND STORAGE MEDIUM}
본원은, 2007년 4월 13일에 출원된 일본 특원2007-106247에 대하여 우선권을 주장하여, 당해 일본 특원2007-106247의 모든 내용이 참조되어 여기에 포함시키는 것으로 한다.
본 발명은, P(비례 요소) I(적분 요소) D(미분 요소) 제어에 의한 온도 제어를 행하여 피처리체를 열처리하는 장치에 있어서, PID 상수를 자동으로 튜닝하는 기술에 관한다.
반도체 제조 장치 중에는, 배치식 혹은 매엽식의 열처리 장치가 있으며, 이들은 처리 분위기를 복수의 존으로 분할하여 각 존마다 온도 제어를 행하고 있다. 예를 들어 종형 열처리 장치에서는, 종형의 반응 용기 내를 상하로 복수의 존으로 분할하여, 각 존마다 히터 및 온도 컨트롤러가 설치되고, 또 온도 검출부로서는 반응 용기 내에 설치된 내부 온도 검출부, 반응 용기의 밖에 설치된 외부 온도 검출부, 혹은 기판의 근방에 배치한 프로파일용 온도 검출부 등을 이용하여, 소정의 온도 특성의 맞춤을 행하고 있다. 이 경우, 보통 PID 제어가 행해지나, 한편으로 각 단의 히터, 튜닝 대상(온도 검출부의 종별), 레시피(승온 스텝의 설정 패턴 등도 포함하는 의미임)에 따라 다양한 온도 특성 결과가 요구되며, 이 때문에 요구에 따른 최적의 PID 상수를 이용하는 것이 필요하다.
이러한 PID 상수의 튜닝을 행하는 방법으로서는, 임의의 크기의 파워를 히터에 스텝 형상으로 입력하여 그 아웃풋을, 예를 들어 내부 온도 검출부로부터 구하고, 이 때의 전달 함수, 주파수, 진폭으로부터 PID 상수를 계산하는 방법이 알려져 있으며, 구한 PID 상수를 모든 레시피에 적용하였다. 이 계산의 알고리즘으로서 한계 감도법, 퍼지, 모델 적용 등이 있으나, 다음과 같은 문제가 있다.
한계 감도법 또는 모델 적용을 복수단의 히터에 적용한 경우, 각 히터의 사이에서의 간섭이 크기 때문에 오토 튜닝을 적절하게 행할 수 없는 경우가 있고, 이들은 캐스케이드 제어에의 적용이 곤란했다. 또한 퍼지 또는 모델 적용은 하드 구성이나 튜닝하는 레시피가 바뀐 경우, 그에 따라 모델 또는 평가 함수의 계수를 변경하는 것이 필요하여, 그로 인한 개발 공정수가 방대하게 된다. 게다가 또한, 종래의 방법에서는 레시피에 따른 최적의 PID 상수를 구할 수 없어, 온도 제어 존 사이에서의 온도 특성을 조정할 수 없다. 또한 온도를 목표값까지 승온했을 때의 오버 슈트, 언더 슈트, 리커버리 시간, 존 사이의 온도차의 어디를 어떻게 개선할지에 대하여 사용자의 필요성과 다른 경우가 있다. 덧붙여 하드 구성이 바뀐 경우에는 튜닝 정밀도가 나빠지는 등, 오토 튜닝의 실시에 대해서는 많은 검토 사항을 안고 있는 것이 실정이다.
또한 일본 특허 공개소56-153404호 공보의 특허 청구 범위에는 처음에 PID 상수를 대략 설정하여, 프로세스에 외란을 부여하여 제어성 측정값을 구하고, 이 측정값에 기초하여 PID 상수를 변경하고, 이러한 조작을 순차적으로 반복하여 PID 상수를 자동적으로 조정하는 방법이 개시되어 있다. 그렇지만 이 방법은, 제어성이 양호화되거나 악화되거나 하는 것에 대응하여 PID 상수를 변경하고 있으므로, PID를 적절한 값으로 수속시키는 것이 곤란하며, 또한 수속할 수 있었다고 해도 상당한 시행 횟수를 감행해야한다.
본 발명은 이러한 사정 하에 이루어진 것으로서, PID 제어에 의한 온도 제어를 행하여 피처리체를 열처리하는 장치에 있어서, 확실하고 또한 용이하게 PID 상수의 튜닝을 행할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 열처리 장치는,
처리 분위기와 피처리체를 수납하는 반응 용기와,
상기 반응 용기 내에 설치되어, 상기 처리 분위기를 가열하는 가열 수단과,
상기 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리 분위기의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
상기 가열 수단을 PID 제어에 의해 제어하는 제어부를 구비하고,
상기 제어부는,
처리 분위기를 목표값까지 승온할 때의 온도 특성 항목의 예측 변화량과 PID 상수의 변경율을 대응시켜 작성된 룰 테이블과,
PID 상수를 설정한 후, 상기 가열 수단에 의해 처리 분위기를 목표 온도까지 승온하면서 상기 온도 검출부의 온도 검출값에 기초하여 온도 프로파일을 취득하고, 이 온도 프로파일에 기초하여 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분을 구하는 스텝과, 이 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에 상기 룰 테이블을 참조하여, 당해 차분에 따른 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하는 스텝을 상기 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 반복 실시하는 실행 수단과,
상기 룰 테이블을 참조하여 PID 상수를 변경한 것에 의한 온도 특성 항목의 실측 변화량과, 1회 전의 사이클에서 예측한 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량 사이에 차가 있을 때에는, 상기 실측 변화량에 기초하여 상기 룰 테이블에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하는 갱신 수단을 갖고 있다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 온도 특성 항목은 복수이며,
각 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 PID 상수의 변경율이 상반할 때를 위해, 각 온도 특성 항목의 사이에 우선도가 부여되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 온도 특성 항목은, 상기 온도 검출부의 온도 검출값이 목표 온도를 초과했을 때의 목표 온도와의 최대 온도차인 오버 슈트, 온도 검출값이 목표 온도를 초과한 후, 목표 온도를 하회했을 때의 목표 온도로부터의 최대 저하량인 언더 슈트 및 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 실행 수단은, 상기 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 작을 때에는, 상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 온도 특성 항목은 복수이며,
상기 실행 수단은, 상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경할 때에, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 없을 경우에는, 당해 온도 특성 항목에 영향을 주는 PID 상수를 미리 설정한 변경율만큼 변경하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 온도 특성 항목은 복수이며,
상기 실행 수단은, 상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경할 때에, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 있을 경우에는, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 사용한 PID 상수의 평균값을 변경 후의 새로운 PID 상수로서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 반응 용기는, 복수의 분할 영역으로 나누어지고,
상기 가열 수단은 복수 설치되는 동시에, 각 가열 수단은 분할 영역마다 설치되고,
이들 가열 수단 각각은, 상기 제어부에 의해 독립하여 PID 제어되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 실행 수단은, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일에 기초하여 구한 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위에 들어간 후, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일이 일치하고 있는지의 여부를 판단하여, 일치하지 않으면 미리 정한 규칙에 기초하여 복수의 분할 영역 중 적어도 하나의 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 룰 테이블의 상기 온도 특성 항목은, 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간을 갖고,
상기 실행 수단은, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일이 일치하지 않으면, 복수의 분할 영역 중의 하나의 분할 영역에 대응하는 온도 안정 시간에, 다른 분할 영역의 온도 안정 시간을 맞추도록, 당해 다른 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 열처리 장치에 있어서,
상기 실행 수단은, 상기 다른 분할 영역의 온도 안정 시간과 상기 하나의 분할 영역의 온도 안정 시간의 시간차를 구하고, 상기 룰 테이블을 참조하여, 구해진 시간차에 따른 온도 안정 시간의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해, 상기 다른 분할 영역에 관한 PID 상수를 변경하여 재설정하고,
상기 갱신 수단은, 변경된 PID 상수에 기초하여 상기 룰 테이블을 갱신하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법은,
피처리체를 처리 분위기 내에 위치 결정하는 공정과,
가열 수단에 의해 피처리체를 열처리하는 공정과,
PID 제어에 의해, 상기 가열 수단의 온도 제어를 행하는 공정과,
상기 가열 수단에 의해 가열되는 분위기의 온도를 검출하는 공정(a)과,
PID 상수를 설정한 후, 상기 가열 수단에 의해 처리 분위기를 목표 온도까지 승온하면서 상기 온도 검출부의 온도 검출값에 기초하여 온도 프로파일을 취득하고, 이 온도 프로파일에 기초하여 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분을 구하는 스텝(b1)과, 이 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에, 처리 분위기를 목표값까지 승온할 때의 온도 특성 항목의 예측 변화량과 PID 상수의 변경율을 대응시켜 작성된 룰 테이블을 참조하여, 당해 차분에 따른 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하는 스텝(b2)을 상기 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 반복해 실시하는 공정(b)과,
상기 룰 테이블을 참조하여 PID 상수를 변경한 것에 의한 온도 특성 항목의 실측 변화량과, 1회 전의 사이클에서 예측한 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량 사이에 차가 있을 때에는, 상기 실측 변화량에 기초하여 상기 룰 테이블에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하는 공정(c)을 구비하고 있다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 온도 특성 항목은 복수이며, 각 온도 특성 항목의 사이에 우선도가 부여되고,
각 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 PID 상수의 변경율이 상반할 때에는, 상기 우선도에 기초하여 어떤 온도 특성 항목을 우선하여 튜닝할지를 결정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 온도 특성 항목으로서, 상기 온도 검출부의 온도 검출값이 목표 온도를 초과했을 때의 목표 온도와의 최대 온도차인 오버 슈트, 온도 검출값이 목표 온도를 초과한 후, 목표 온도를 하회했을 때의 목표 온도로부터의 최대 저하량인 언더 슈트, 및 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간 중 적어도 하나를 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 스텝(b2)은, 상기 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 작을 때에는, 상기 룰 테이블을 이용하지 않 고 PID 상수를 변경하는 스텝을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 온도 특성 항목은 복수이며,
상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경하는 스텝은, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 없을 경우에는, 당해 온도 특성 항목에 영향을 주는 PID 상수를 미리 설정한 변경율만큼 변경하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 온도 특성 항목은 복수이며,
상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경하는 스텝은, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 있을 경우에는, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 사용한 PID 상수의 평균값을 변경 후의 새로운PID 상수로서 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 반응 용기는 복수의 분할 영역으로 나누어지고, 상기 가열 수단은 복수 설치되고, 각 가열 수단은 분할 영역마다 설치되고,
가열 수단 각각을, 독립하여 PID 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 공정(b)은, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일에 기초하여 구한 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위에 들어간 후, 각 분할 영역 에 대응하는 온도 프로파일이 일치되어 있는지의 여부를 판단하여, 일치하지 않으면 미리 정한 규칙에 기초하여 복수의 분할 영역 중 적어도 하나의 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 룰 테이블의 상기 온도 특성 항목은, 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간을 갖고,
각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일이 일치하지 않으면, 복수의 분할 영역 중의 하나의 분할 영역에 대응하는 온도 안정 시간에, 다른 분할 영역의 온도 안정 시간을 맞추도록, 당해 다른 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 제어 상수의 자동 조정 방법에 있어서,
상기 다른 분할 영역의 온도 안정 시간과 상기 하나의 분할 영역의 온도 안정 시간의 시간차를 구하고, 상기 룰 테이블을 참조하여, 구해진 시간차에 따른 온도 안정 시간의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해, 상기 다른 분할 영역에 관한 PID 상수를 변경하여 재설정하고,
상기 룰 테이블은, 변경된 PID 상수에 기초하여 상기 갱신 수단에 의해 갱신되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기억 매체는,
컴퓨터에 제어 상수의 자동 조정 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
당해 제어 상수의 자동 조정 방법은,
피처리체를 처리 분위기 내에 위치 결정하는 공정과,
가열 수단에 의해 피처리체를 열처리하는 공정과,
PID 제어에 의해, 상기 가열 수단의 온도 제어를 행하는 공정과,
상기 가열 수단에 의해 가열되는 분위기의 온도를 검출하는 공정(a)과,
PID 상수를 설정한 후, 상기 가열 수단에 의해 처리 분위기를 목표 온도까지 승온하면서 상기 온도 검출부의 온도 검출값에 기초하여 온도 프로파일을 취득하여, 이 온도 프로파일에 기초하여 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분을 구하는 스텝(b1)과, 이 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에, 처리 분위기를 목표값까지 승온할 때의 온도 특성 항목의 예측 변화량과 PID 상수의 변경율을 대응시켜 작성된 룰 테이블을 참조하여, 당해 차분에 따른 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하는 스텝(b2)을 상기 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 반복해 실시하는 공정(b)과,
상기 룰 테이블을 참조하여 PID 상수를 변경한 것에 의한 온도 특성 항목의 실측 변화량과, 1회 전의 사이클에서 예측한 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량 사이에 차가 있을 때에는, 상기 실측 변화량에 기초하여 상기 룰 테이블에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하는 공정(c)을 구비한 방법이다.
본 발명에 따르면, PID 제어에 의한 온도 제어를 행하여 피처리체를 열처리하는 장치에 있어서, 확실하고 용이하게 PID 상수의 튜닝을 행할 수 있다.
도1은 본 발명을 종형 열처리 장치에 적용한 실시 형태의 전체 구성도이다. 우선 이 종형 열처리 장치의 전체 구성에 대하여 간단히 서술해 두면, 도1 중의 부호 2는, 예를 들어 석영에 의해 종형의 원통 형상으로 형성된 반응 용기를 나타내고 있다. 이 반응 용기(2)의 하단은, 반입출구(로구)로서 개구되고, 그 개구부(21)의 주연부에는 플랜지(22)가 일체로 형성되어 있다. 상기 반응 용기(2)의 하방에는, 플랜지(22)의 하면에 당접하여 개구부(21)를 기밀하게 폐색하는 석영제의 덮개(23)가 설치되어 있다. 상기 덮개(23)의 중앙부에는 회전축(24)이 관통하여 설치되고, 그 상단부에는 기판 유지구인 웨이퍼 보트(25)가 탑재되어 있다. 이 웨이퍼 보트(25)는 다수의 기판인 웨이퍼(W)를 선반 형상으로 유지할 수 있게 구성되어 있다. 상기 회전축(24)의 하부에는, 당해 회전축(24)을 회전시키는 구동부를 이루는 모터(M)가 설치되어 있고, 덮개(23) 위에는 상기 회전축(24)을 둘러싸도록 보온 유닛(27)이 설치되어 있다.
상기 반응 용기(2)의 하부의 플랜지(22)에는 반응 용기(2) 내의 웨이퍼(W)에 가스를 공급하기 위한 L자형의 인젝터(28)가 삽입되어 설치되어 있어, 인젝터(28)를 통하여 반응 용기(2) 내로 성막에 필요한 가스를 공급할 수 있게 되어 있다. 또한 반응 용기(2)의 상방에는, 반응 용기(2) 내를 배기하기 위한 배기구가 형성되어 있고, 이 배기구에는 반응 용기(2) 내를 원하는 진공도로 감압 배기 가능한 진 공 배기 수단을 이루는 진공 펌프(29)를 구비한 배기관(30)이 접속되어 있다.
상기 반응 용기(2)의 주위에는 통 형상의 단열층(31)이 베이스체(32)에 고정되어 설치되어 있고, 이 단열층(31)의 내측에는 가열 수단을 이루는 저항 발열체로 이루어지는 히터가, 예를 들어 상하로 복수 분할되어 설치되어 있다. 이 예에서는 분할수는, 예를 들어 4단으로 되고, 분할된 히터에는 1단째부터 순서대로 41 내지 44의 부호를 할당하는 것으로 한다. 그리고 웨이퍼의 가열 처리 분위기는 가열 제어를 하는데 있어서 상하 방향으로 4개의 존(상단, 중상단, 중하단, 하단)으로 나누어져 있어, 이들 히터(41 내지 44)는 4개의 존(분할 영역)의 가열을 담당하도록 구성되어 있다.
또한 반응 용기(2) 내에는, 각 히터(41 내지 44)에 대응한 높이 위치에 각각 내부 온도 검출부에 상당하는, 예를 들어 열전쌍으로 이루어지는 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)가 설치되어 있다. 이들 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)는, 예를 들어 덮개(23)에 설치된 로드(4)에 설치되어 있다. 또한 각 히터(41 내지 44)에 대응하여 전원부(전력 공급부)(51 내지 54)가 설치되어 있다.
이 종형 열처리 장치는, 상기 4개의 존의 온도 제어를 행하기 위해 각 단의 히터의 전원부(51 내지 54)에 대응하여 설치된 4개의 온도 컨트롤러(61 내지 64)와, 각 온도 컨트롤러(61 내지 64)의 온도 설정값이나 PID 설정 등의 후술하는 제어 동작을 행하기 위한 제어부(7)를 구비하고 있다. 상기 온도 컨트롤러(61 내지 64)는, 각 히터(41 내지 44)가 담당하는 존의 온도 설정값과, 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)의 온도 검출값과의 편차분을 후술하는 PID 연산부(61a)에 의해 각각 연 산하여 각 히터(41 내지 44)의 전력 지령값을 각각 전원부(51 내지 54)에 부여하는 것이다(도2 참조). 다음에 제어부(7)에 관하여 도2를 참조하면서 상세하게 서술한다. 도2에서 참조 부호 80은 버스를 나타내고 있다. 이 버스(80)에는, 튜닝 조건 설정부(81), 레시피 실행 프로그램(82), 튜닝 프로그램(83), 룰 테이블(84), CPU(85) 등으로 이루어지고, 컴퓨터를 구성하는 제어부(7)가 접속되어 있다. 도2에서는 이들을 기능적으로 표현하고 블록화하여 도시하고 있다. 레시피 실행 프로그램(82)이나 튜닝 프로그램(83)은, 예를 들어 하드 디스크, 컴팩트 디스크, 마그넷 옵티컬 디스크, 메모리 카드 등의 기억 매체에 저장되고, 그곳으로부터 컴퓨터에 인스톨된다.
레시피 실행 프로그램(82)은, 미리 준비된 복수 종류의 레시피 중에서 선택된 레시피를 실행하기 위한 것이다. 레시피는 시간마다 처리 파라미터(온도, 압력, 가스의 종류, 가스 유량)를 어떻게 할지에 대한 정보를 기재한 것이며, 프로그램이 이 내용을 판독하여 순차적으로 제어 기기를 제어한다.
튜닝 조건 설정부(81)는, 예를 들어 소프트 스위치를 통하여 각종 튜닝 조건의 설정을 당해 종형 열처리 장치의 제어 시스템 관리자 등으로부터 접수하는 기능을 한다. 이 튜닝 조건 설정부(81)에서는, 튜닝 대상, 튜닝 제어 모드, 각종 온도 특성 항목의 목표값 및 이들 온도 특성 항목간의 우선도 등의 조건이 설정된다.
튜닝 조건 설정부(81)의 튜닝 대상은, 이미 상술한 4개의 존으로 분할된 각단의 히터(41 내지 44)에 각각 대응하여 반응 용기(2) 내에 설치된 4개의 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)이다. 튜닝 조건 설정부(81)는, 각각의 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)에 대응하는 온도 컨트롤러(61 내지 64)에 대하여, PID 상수의 튜닝을 행할 것인지의 여부를 선택할 수 있다.
그런데 열처리 장치의 종류에 따라서는, 반응 용기의 외부에 각 존의 히터(41 내지 44)에 대응하는 외부 온도 검출기를 설치하고, 이 외부 온도 검출기에 기초하여 온도 프로파일을 조정하는 경우가 있다. 또한, 배경 기술의 항목에서 기재한 바와 같이, 메인터넌스 시 등에 웨이퍼의 근방에서, 각 존마다 프로파일용의 온도 검출기를 설치할 경우도 있다. 이로 인해, 튜닝 조건 설정부(81)의 튜닝 대상은, 본 실시 형태와 같이 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)로 하는 것에 한정되지 않으며, 튜닝 조건 설정부(81)는, 어느 종별의 온도 검출부를 사용할지를 설정할 수 있다.
튜닝 제어 모드로서는, 캐스케이드 방식이나 레시오 믹스 제어 방식 등을 들 수 있다.
다음에, 이 튜닝 조건 설정부(81)에서 설정되는 각종 온도 특성 항목에 대하여 도3을 참조하면서 설명한다. 도3은, 실시 형태에 따른 온도 컨트롤러(61 내지 64)를 이용하여 히터(41 내지 44)의 온도 제어를 행한 결과이며, 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)에 의해 검출되는 반응 용기(2) 내의 온도 프로파일(온도 추이 데이터)을 모델적으로 도시하고 있다. 예를 들어 당해 반응 용기(2) 내의 온도 프로세스 온도를 예열 온도로부터 미리 결정한 목표값까지 승온하는 온도 제어(PID 제어)를 행하면, 반응 용기 내 온도는 온도 제어 개시 직후에 상승하여 목표값을 일단 초과한 후, 목표값을 하회하거나 초과하거나 하면서 점차로 목표 온도로 수렴하 는 거동을 나타낸다.
이러한 전형적인 온도 프로파일에 대하여, 본 실시 형태에서는 (1) 목표값을 초과한 반응 용기 내 온도와 목표값의 최대차(절대값)를 나타내는 「오버 슈트」(도면에서의 온도차 「a」에 상당함), (2) 일단 목표값을 초과한 후, 목표값을 하회한 반응 용기 내 온도와 목표값의 최대차(절대값)을 나타내는 「언더 슈트」(도면에서의 온도차 「b」에 상당함), (3) 반응 용기 내 온도의 온도 변화가 목표 온도 범위(목표값을 중심값으로 하는 미리 설정한, 예를 들어 중심값 플러스 마이너스 1℃의 온도 범위) 내에 수속할 때까지의 시간을 나타내는 「리커버리 시간」(도면에서의 시간 「c」에 상당함) 및 (4) 4개로 분할된 존 사이의 최대 온도차를 나타내는 「존 사이의 온도차」의 4종류의 온도 특성 항목에 대하여 목표값을 설정하고, 설정된 목표값에 기초하여 각 온도 컨트롤러(61 내지 64)의 PID 상수를 오토 튜닝할 수 있게 되어 있다.
또한, 이들 각각의 온도 특성 항목에 대하여 목표값을 설정하고, 그 목표값에 기초하여 PID 상수를 튜닝하면, 최적의 튜닝 결과가 온도 특성 항목에 따라 상이한 경우, 즉 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 PID 상수의 변경율이 상반할 경우도 발생한다. 이로 인해, 이러한 경우에, 어느 온도 특성 항목을 우선하여 튜닝할지를 결정하는 온도 특성 항목간의 우선도도, 튜닝 조건 설정부(81)에서 설정할 수 있다.
도2의 제어부(7)의 설명으로 돌아가면, 튜닝 프로그램(83)은 PID 상수의 각 값을 결정하여 승온 운전(RUN)을 행한 후, 당해 승온 운전에서의 내부 온도 센 서(TC1 내지 TC4)로부터의 온도 검출값에 기초하여 온도 프로파일(온도 추이 데이터)을 작성하고, 이 온도 프로파일을 해석한 결과 및 후술하는 룰 테이블(84)을 참조하여 PID 상수의 각 값을 조정하는 일련의 처리를 행하도록 구성되어 있다.
룰 테이블(84)은, 도4의 (a) 내지 도4의 (c)에 도시한 바와 같이 각 온도 특성 항목의 변동량의 예측값(예측 변화량)과 PID 상수의 변경율을 대응시킨 테이블이다. 룰 테이블(84)은, 온도 특성 항목마다 설치되어, 이들 각각의 온도 특성 항목에 대해서 프로세스 온도의 목표값을, 예를 들어 100℃ 단위로 구획한 프로세스 온도대마다 룰 테이블(84)이 설치되어 있다. 여기서 도4의 (a)는, 오버 슈트의 온도 특성 항목에 관한 룰 테이블(84a)이며, 도4의 (b)는 언더 슈트에 관한 룰 테이블(84b)이며, 도4의 (c)는 리커버리 시간에 관한 룰 테이블(84c)이다.
온도 특성 항목의 하나인 오버 슈트(프로세스 온도대 400℃)의 룰 테이블(84a)에 대해서, 도4의 (a)를 참조하면서 구체예를 설명한다. 룰 테이블(84a)은, 가장 좌측의 열을 제1열이라고 하면, 제1열에 당해 룰 테이블(84a)이 적용되는 프로세스 온도대, 제2열에 오버 슈트의 변동량의 예측값, 제3열 내지 제5열에 제2열의 예측값에 대응한 PID 상수의 변경율이 기재되어 있다.
예를 들어, 이 룰 테이블(84a)의 3행째에 주목하면, I의 변경율을 0.55로 했을 때, 오버 슈트의 변동량의 예측값은 3℃이며, 오버 슈트를 3℃ 작게 할 수 있을 것으로 예측된다. 여기서 변경율이란, 미리 결정된 PID 상수의 표준값에 승산되는 비율이며, 예를 들어 I의 표준값이 1000이면, 1000×0.55(=550)가 다음 RUN에서 온도 컨트롤러(61 내지 64)에서 PID 연산될 때에 이용되는 I의 값이 된다.
또한 튜닝 프로그램(83)은, 룰 테이블(84)을 이용하여 RUN을 행한 결과에 기초하여 룰 테이블(84)을 보다 적절한 것으로 수정하는 학습 기능을 실시하는 프로그램을 구비하고 있다. 이 학습 기능을 간단히 설명하면 기존의 룰 테이블(84a)에서 오버슈트가 3℃ 작아질 것으로 예측하여 RUN을 행한 결과, 실제로는 2℃ 작아진 경우에는, 실제의 RUN의 결과에 기초하여 룰 테이블(84a)의 3℃의 개소를 2℃로 변경하는 기능이다.
실제의 RUN 결과는, 도4의 (a)에 도시한 예측값 사이의 값이 될 경우가 많은데, 이러한 경우에는, 얻어진 RUN 결과에 기초하여 변경하는 예측값을 보간하거나, 미리 결정된 규칙에 의해 수정하거나 하게 되나, 이들에 대해서는 전체의 플로우의 설명의 개소에서 상세하게 서술하는 것으로 한다. 또한 튜닝 프로그램(83)은, 이 외 RUN에 의해 얻어진 온도 프로파일에 기초하여 PID 상수의 조정 작업의 내용을 다양하게 경우 나누기하여 실행하는 기능을 갖추고 있다.
또한 특허 청구 범위에서의 실행 수단은, 레시피 실행 프로그램(82) 및 튜닝 프로그램(83)의 일부에 상당하고, 갱신 수단은, 튜닝 프로그램(83)의 일부에 상당한다.
이하, 도5에 도시한 플로우차트에 기초하여 전술한 튜닝 프로그램(83)에 의해 실행되는 오토 튜닝 동작의 내용에 대하여 설명한다.
PID 상수의 오토 튜닝은, 예를 들어 장치의 구동 시나 메인터넌스 등의 후에, 종형 열처리 장치의 가동을 개시할 때 등에 행해져, 이미 상술한 튜닝 조건 설정부(81)에 의해 튜닝 조건이 설정된다(스텝 S1).
튜닝 조건의 설정에서는, 금회 튜닝 대상으로 되는 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)를 선택한다. 그리고, 각각의 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)(이하, 계통이라고도 함)에 대해서, 오버 슈트, 언더 슈트, 리커버리 시간 및 존 사이의 온도차의, 예를 들어 4개의 온도 특성 항목 모두에 관한 목표값을 설정하고, 또한 이들 온도 특성 항목간의 우선도를 설정한다. 여기서 목표값의 설정에 있어서는, 허용 범위의 설정도 행하게 되어 있어, 이하 온도 특성 항목이 목표값을 중심으로 하는 허용 범위 내에 있는 것을 「목표값 이내에 있다」라고 표현한다.
이들 설정을 끝내면, 웨이퍼 보트(25)에 더미 웨이퍼를 재치하여, 예를 들어 불활성 가스를 흘리면서 반응 용기(2) 내의 온도를, 예를 들어 200℃부터 목표값 400℃까지 승온하는 레시피를 실행하여, 당해 승온 동작에서의 온도 프로파일을 취득한다(스텝 S2). 실제의 열처리에서는 웨이퍼를 반응 용기(2) 내로 반입한 후, 반응 용기(2) 내의 온도가 안정될 때까지 대기하다가, 그 후 프로세스 온도(목표 온도)를 향하여 승온하도록 하고 있기 때문에, 오토 튜닝의 단계에서도 승온 개시의 상태는 반응 용기(2) 내의 온도가 안정되어 있는 상태이다. 이 때, 각 존의 온도는 각각의 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)에 접속된 온도 컨트롤러(61 내지 64)에 의해 PID 제어되어, 그 PID 연산은 PID 상수로서 이미 상술한 표준값[예를 들어 도4에 도시한 룰 테이블(84a)에서는，P=1000, I=1000, D=1000로 설정되어 있음]을 사용하여 행해진다.
이렇게 하여 각 존의 온도 프로파일을 취득하면, 취득한 온도 프로파일에 기초하여 각종 온도 특성 항목의 해석을 행한다(스텝 S3). 즉, 4계통 각각에 관한 온도 프로파일로부터, 오버 슈트, 언더 슈트, 리커버리 시간을 구하고, 존 사이의 온도차에 대해서는, 예를 들어 상기 레시피의 실행 중에 일정한 간격마다 샘플링한 4계통의 온도를 서로 비교하여, 그 최고 온도와 최저 온도와의 온도차를 구하는 연산을 행하고, 이렇게 하여 얻어진 온도차 프로파일의 최대값을 존 사이의 온도차로 하고 있다.
이상의 온도 특성 항목의 해석을 끝내면, 4계통 각각의 오버 슈트, 언더 슈트, 리커버리 시간(이하, 오버 슈트 등이라고 함)이 목표값 이내로 되었는지의 여부를 확인한다(스텝 S4). 전체 계통에 대하여 이들 오버 슈트 등의 실측값이 목표값 이내인 경우에는(스텝 S4 : "예"), 또한 존 사이의 온도차도 목표값 이내로 되었는지의 여부를 확인하여(스텝 S6), 그 결과가 목표값 이내인 경우에는(스텝 S6 : "예") 튜닝의 필요가 없으므로, PID 상수의 표준값을 변경하지 않고 오토 튜닝 동작을 종료한다(엔드).
한편, 오버 슈트 등의 어느 한 온도 특성 항목에 대해서, 1계통이라도 목표값 이내로 되지 않는 것이 있는 경우에는(스텝 S4 ; "아니오"), 목표값 이내로 되지 않은 온도 특성 항목에 대응하는 PID 상수의 재설정값을 산출하고(스텝 S5), 목표값을 벗어난 온도 컨트롤러(61 내지 64)에 대하여, 그 재설정의 결과를 반영한다(스텝 S8).
이렇게 하여 온도 컨트롤러(61 내지 64)에의 PID 상수의 재설정을 끝내면, 레시피의 실행과 온도 프로파일의 취득(스텝 S2), 온도 특성 항목의 해석(스텝 S3), 오버 슈트 등의 실측값을 목표값과 대비하는 동작(스텝 S4)을 전체 계통의 온 도 특성 항목의 실측값이 목표값 이내(스텝 S4 : "예")가 될 때까지 반복한다.
한편, 오버 슈트 등의 실측값이 목표값 이내로 되었음에도 불구하고(스텝 S4 : "예"), 존 사이의 온도차만이 목표값 이내로 되지 않는 경우에는(스텝 S6 : "아니오"), 당해 온도 존 사이의 온도차에 대응하는 PID 상수의 재설정값을 산출하여(스텝 S7), 목표값을 벗어난 온도 컨트롤러(61 내지 64)에 그 결과를 반영하여(스텝 S8), 오버 슈트 등의 실측값이 목표값 이내로부터 벗어난 경우와 마찬가지로, 온도 프로파일의 재취득, 온도 특성 항목의 해석(스텝 S2 내지 S4 : "예", S6)을 당해 존 사이의 온도차가 목표값 이내(스텝 S6 : "예")가 될 때까지 반복한다.
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 튜닝 프로그램(83)은, 온도 특성 항목의 실측값이 목표값 이내로 될 때까지, 온도 컨트롤러(61 내지 64)에 대하여 PID 상수의 재설정을 반복한다. 이하, 이 재설정을 행할 때에 이용하는 PID 상수의 산출법에 대해서, (가) 오버 슈트 등에 대응하는 PID 상수의 산출법과, (나) 존 사이의 온도차에 대응하는 PID 상수의 산출법으로 나누어 설명한다.
(가) 오버 슈트 등에 대응하는 PID 상수의 산출법
도6은 오버 슈트 등에 대응하는 PID 상수를 산출하는 동작의 플로우를 도시하고 있다(도5의 스텝 S5에 대응함). 이미 상술한 바와 같이, 도5의 스텝 S4에서 오버 슈트 등의 온도 특성 항목의 실측값이 목표값을 벗어난 계통이 있던 경우, 즉 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위로부터 벗어난 계통이 있는 경우에는(스텝 S4 : "아니오"), 벗어난 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차가 미리 정해 둔 규정값 이하로 되어 있는지의 여부를 판단한다(스텝 S501).
여기서 규정값이란, 후술하는 3종류의 PID 상수의 산출법 중, 어느 한 방법을 사용하는지의 판단을 행하는 기준의 하나이며, 목표값에 대한 이미 상술한 허용 범위보다도 큰 값으로 설정되어 있다. 그리고, 상술한 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차가 규정값보다도 커진 경우에는(스텝 S501 : "아니오"), 그 온도 프로파일을 취득할 때에 이용한 PID 상수를 대폭으로 변경할 필요가 있어, 상술한 룰 테이블(84)을 이용하여 PID 상수를 산출한다(스텝 S502 내지 S504). 한편, 이 차가 규정값 이하인 경우에는(스텝 S501 : "예") PID 상수를 대폭으로 변경할 필요는 없기 때문에, PID 상수의 변화가 비교적 작은 산출법을 이용한다(스텝 S505 내지 S508). 이하, 이들 PID 상수의 산출법에 대하여 도6의 플로우차트 및 도7 내지 도10의 설명도를 참조하면서 순서대로 설명한다.
우선, 룰 테이블(84)을 이용하는 경우에 대해 설명하면 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차가 규정값보다도 클 경우에는(스텝 S501 : "아니오"), 현재의 RUN이 1회째인지의 여부를 확인한다(스텝 S502). 당해 RUN이 룰 테이블(84)을 이용하여 PID 상수를 수정하는 1회째의 RUN이면(스텝 S502 : "예"), 그대로 룰 테이블(84)을 참조하여 PID 상수를 산출하는 스텝으로 진행한다(스텝 S504). 한편, 당해 RUN이 룰 테이블(84)을 이용하여 PID 상수를 수정하는 2회째 이후의 RUN인 경우에는(스텝 S502 : "아니오"), 이들 복수의 RUN에서 얻어진 온도 프로파일을 이용하여, 룰 테이블(84)을 보다 적절한 것으로 갱신하는 학습 기능을 실시한 후(스텝 S503), 갱신된 룰 테이블(84)에 기초하여 PID 상수의 산출을 행한다(스텝 S504).
룰 테이블(84)에 기초하는 PID 상수의 산출(스텝 S504)에서는, 도4의 (a)에 서 오버 슈트의 예를 이용하여 이미 설명한 바와 같이, 목표값 이내로 되지 않은 온도 특성 항목에 대해서, 이것을 목표값과 일치시키는데 필요한 변동량을 특정하여, 그 변동량에 대응하는 변경율을 PID 상수의 표준값에 승산하여 얻어진 값을 수정 후의 PID 상수로 한다.
도7에는, 도4의 (a)에 도시한 룰 테이블(84a)을 재도시하고 있다. 이 룰 테이블(84a)에 의하면, 필요한 변화량이 1.5℃, 3℃인 경우에는 각 행에 기재되어 있는 변경율을 채용하여 PID 상수를 산출하면 된다. 한편, 필요한 변화량이 이들 값과 일치하지 않는 경우에는, 도7에 도시한 바와 같이 룰 테이블(84a)에 기재된 3점의 데이터에 기초하여, 예를 들어 최소 제곱법 등에 의해 근사식을 작성하여, 이 근사식에 상기의 변화량을 대입함으로써 변경율을 얻는다.
예를 들어 도7에 도시한 예에서는, 온도대 400℃의 오버 슈트의 룰 테이블(84a)에 기초하여 얻어지는 근사식은, y=0.0556x2-0.3167x+1로 되어 있다. 여기서 「x」는 오버 슈트의 변화량이며, 「y」는, I값의 변경율이다.
이 때, 임의의 RUN을 행하여 취득한 온도 프로파일로부터, 오버 슈트를 목표값과 일치시키는데 필요한 변화량이 2℃이었다고 하자. 2℃라는 변화량은, 1.5℃, 3℃ 모두 일치하지 않으므로, 전술한 근사식에 「x=2」를 대입하는 계산을 행하여, 얻어진 값 「y=0.59」를 I의 변경율로 하여 PID 상수의 수정에 반영하게 된다.
이상에 설명한 방법에 기초하여 PID 상수의 재설정값을 산출하면(스텝 S504), 이 재설정값을 온도 컨트롤러(61 내지 64)에 반영하여, 다시 온도 프로파일 취득이 행해진다(도5, 스텝S8 내지 S3). 그리고, 2회째 이후의 RUN에서도 동일한 온도 특성 항목의 값이 목표값 이내로 되지 않고(도5의 스텝 S4 : "아니오"), 또한 그 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차가 규정값을 초과할 경우에는(도6의 스텝 S501 : "아니오", S502 : "아니오"), 당해 RUN에 의해 얻어진 온도 프로파일을 이용하여 학습 기능을 실시한다(스텝 S503).
이 학습 기능에 대해서, 도4의 (a)에 도시한 룰 테이블(84a)을 변경하는 수순을 도8, 도9를 참조하면서 설명한다. 도8은 룰 테이블(84a)의 변화량만을 수정하는 케이스의 수순이며, 도9는 변화량과 이것에 대응하는 변경율의 쌍방의 수정이 필요한 케이스의 수순이다. 또한，이하에 기재하는 오버 슈트 등의 실측값은, 룰 테이블(84a)의 변경 수순을 설명하기 위하여 편의적으로 나타낸 것으로, 예를 들어 도6의 플로우차트에 도시한 동작을 실행할 때에 얻어지는 값을 엄밀하게 나타낸 것은 아니다.
우선 도8의 케이스에 대하여 설명하면 우선 이미 상술한 바와 같이, PID 상수를 표준값으로 하여 1회째의 RUN을 행한 결과, 오버 슈트가 3℃이었다고 하자. 이 경우에는, 오버 슈트를 목표값과 일치시키는데 필요한 변화량은 3℃이기 때문에, 도8의 (a)의 표의 3행째의 변경율 0.55가 선택된다.
이 변경율에 기초하여 온도 컨트롤러(61 내지 64)의 I값을 재설정하여 2회째의 RUN을 행한 결과, 여전히 1℃의 오버 슈트가 있는 경우에는 I값에 0.55의 변경율을 승산하여 얻어지는 변화량은 실제로는 2℃이었던 것을 알 수 있다. 그래서, 룰 테이블(84a)을 보다 적절한 것으로 수정하기 위해, 도8의 (b)에 도시한 바와 같이 변경율 0.55에 대응하는 변화량을 2℃로 수정한다. 변화량만의 수정을 행할 경 우에는, 학습 기능은 이러한 수순으로 실시된다(스텝 S503). 그리고, 수정된 룰 테이블(84a)에 기초하여 새로운 근사식을 작성하여, 상기한 2회째의 RUN의 오버 슈트 1℃를 다음 변화량으로 하여 이 근사식에 입력하고, 이렇게 하여 얻어진 변경율에 기초하여 3회째의 RUN을 실행하는데 있어서의 PID 상수를 산출한다(스텝 S504).
다음에, 도9의 케이스에 관하여 설명한다. 도9의 (a)에 있어서, 1회째의 RUN을 행한 결과, 오버 슈트가 3℃인 경우에 I값의 변경율로서 0.55를 선택하는 점은 도8의 (a)와 마찬가지이다. 이 변경율에 2회째의 RUN을 행한 결과, 여전히 2℃의 오버 슈트가 있는 경우에는, I값에 0.55의 변경율을 승산하여 얻어지는 변화량은 실제로는 1℃인 것으로 된다.
이 경우에는, 도9의 (a)의 룰 테이블(84a) 중 어느 행을 수정하는 것이 적당할지 판단한다. 룰 테이블(84a)에 기재된 0℃, 1.5℃, 3℃의 3점 중，RUN2에서 실제로 얻어진 변화량에 가장 가까운 값은 2행째의 1.5℃이므로, 이 2행째의 변화량을 수정하게 된다. 또한 2행째에 설정되어 있는 I값의 변경율은 0.65이기 때문에, 이 값도 0.55로 수정해야 한다. 이 결과, 도9의 (b)에 도시한 바와 같이 변화량, 변경율의 2개의 값이 실제로 얻어진 값으로 수정된다.
이러한 수정을 행한 결과, 도9의 (b)에서는 2행째와 3행째에 있어서 I값의 변경율이 동일한 가격으로 되어 있다. 이대로는 변화량의 예측값과 I값의 변경율 사이에 1대1의 대응 관계가 성립되지 않게 되므로, 또한 3행째의 수정을 행한다. 여기서 본 실시 형태에서는, 예를 들어 도9의 (a)의 2행째와 3행째 사이에 성립되어 있던 변화량의 변화에 대한 I값의 변화의 기울기가, 수정 후에도 변화되지 않는 다고 가정하고, 이 관계가 유지되도록 3행째의 I값을 수정한다[도9의 (c)]. 변화량과 이것에 대응하는 변경율의 쌍방을 수정할 경우에는, 학습 기능은 이러한 수순으로 실시된다(스텝 S503). 이하, 수정된 룰 테이블(84a)에 기초하여 PID 상수의 재설정을 행하는 스텝 S504의 수순에 대해서는 도8의 (a)의 케이스와 마찬가지이므로 설명을 생략한다.
이상, 온도 특성 항목과 목표값의 차가 규정값보다도 큰 경우(스텝 S501 : "아니오")의 PID 상수의 산출법에 대하여, 룰 테이블(84a)을 이용하는 방법을 설명했다. 다음에, 상술한 차가 규정값 이하인 경우(스텝 S501 : "예")의 PID 상수의 산출법에 대하여 도6의 플로우차트 및 도10을 참조하면서 설명한다.
이 경우에는, 상기한 판단(스텝 S501 : "예")에 이어, 현재의 RUN이 1회째인지의 여부를 확인한다(스텝 S505). 당해 RUN이 PID 상수를 미세 조정하는 1회째의 RUN이면(스텝S505 : "예"), 대응하는 PID 상수를 미소량, 예를 들어 I의 표준값 1000을 2 내지 3％ 정도 작게 하여(스텝 S507), 이 재설정값에 기초하여 2회째의 RUN을 실행한다.
한편, 당해 RUN이 PID 상수를 미세 조정하는 2회째 이후의 RUN인 경우에는(스텝 S505 : "아니오"), 전회의 RUN과 금회의 RUN 사이에서 목표값을 벗어난 온도 특성 항목이 변화된 것인지의 여부의 판단을 행한다(스텝 S506). 온도 특성 항목이 변화되지 않는 경우에는(스텝 S506 : "아니오"), 1회째와 마찬가지로 전회의 변경 외에 PID 상수를 2 내지 3％ 더 작게 하여 다음 RUN을 행한다(스텝 S507).
여기서 목표값이 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 없었다는 것은, 도10의 (a)에 도시한 바와 같이 전회(n-1회째)의 RUN에서 취득된 온도 프로파일에 대하여, 금회(n회째)의 RUN에서 취득된 온도 프로파일의 온도 특성 항목(예를 들어 도10의 (a)에서는 오버 슈트)이 서서히 개선되고 있는 것을 뜻하고 있다. 그리고, 다음 회(n+1회째)의 RUN도 이 미세 조정을 계속함으로써, PID 상수를 너무 크게 변경하여 튜닝 결과를 발산시켜 버릴 위험을 회피하면서 온도 프로파일을 개선할 수 있다.
이에 대하여 전회의 RUN과 금회의 RUN 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목이 변화되었을 때에는(스텝 S506 : "예"), 전회, 금회의 각 RUN에서 사용한 PID 상수의 평균값을 재설정값으로 하여 다음 RUN을 행한다(스텝 S508).
목표값이 벗어난 온도 특성 항목이 변화된다는 것은, 도10의 (b)에 도시한 바와 같이 전회(n-1회째)의 RUN에서 취득된 온도 프로파일에 대하여, 금회(n회째)의 RUN에서 취득된 온도 프로파일의 온도 특성 항목이 크게 변화될 가능성이 크다[도10의 (b)에서는 오버 슈트가 없어진 대신에 리커버리 시간이 길어지고 있음]. 그래서, 다음 회(n+1회째)의 RUN은, n회째, n+1회째의 RUN에서 이용한 PID 상수의 평균값을 재설정값으로 함으로써, 오버 슈트, 리커버리 시간 모두 알맞은 값으로 되는 온도 프로파일을 얻을 수 있을 가능성이 높다.
이와 같이, 상기 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에는 상기 룰 테이블(84)을 이용하고, 그 차분이 규정값보다도 작을 때에는 상기 룰 테이블(84)을 이용하지 않고 PID 상수를, 예를 들어 상술한 바와 같이 변경하도록 하면, PID 상수의 변경율이 지나치게 커져 발산하는 등의 현상을 방지할 수 있다. 또한 PID 상수를 미세 조정하는 방법은 이미 상술한 예에 한정되는 것은 아니다.
(가) 존 사이의 온도차에 대응하는 PID 상수의 산출
도11은 존 사이의 온도차에 대응하는 PID 상수를 산출하는 동작의 플로우를 도시하고 있다(도5의 스텝 S7에 대응한다). 이미 상술한 바와 같이 오버 슈트 등의 온도 특성 항목의 실측값이 목표값 이내로 되었음에도 불구하고(스텝 S4 : "예"), 존 사이의 온도차만이 목표값 이내가 아닌 경우에는(스텝 S6 : "아니오"), 4개의 존의 온도 프로파일끼리 비교하여, 리커버리 시간이 가장 느렸던 존(이하, 최저 시간 존이라고 함)의 온도 프로파일에 대해서, 오버 슈트와 목표값의 차가 제2 규정값 이하로 되어 있는지의 여부의 확인을 한다(스텝 S601).
선행하는 동작에 의해 오버 슈트 등의 온도 특성 항목은 이미 목표값 이내(즉, 도6의 플로우차트에서 이용한 규정값보다도 작은 값)로 되어 있으므로, 제2 규정값은, 예를 들어 허용 오차보다도 작은 값으로 설정된다. 그리고, 오버 슈트와 그 목표값의 차가 규정값 이하로 되어 있는 경우에는(스텝 S601 : "예"), 최저 시간 존 이외의 3개의 존의 리커버리 시간을 최저 시간 존에 맞추도록 PID 상수의 재설정값을 산출한다(스텝 S602). 구체적으로는, 예를 들어 도4의 (c)에 예시한 리커버리 시간에 관한 룰 테이블(84c)이 존마다 설치되어 있어, 이들 룰 테이블(84c)을 이용하여 리커버리 시간을 느리게 하는 P값이 산출된다. 리커버리 시간의 산출은, 예를 들어 도7에서 설명한 오버 슈트에 관한 PID 상수의 재설정값의 산출과 마찬가지의 수순에 의해 행하면 된다.
이 결과, 도12의 (a)에 모식적으로 도시한 바와 같이 오버 슈트에 대하여 양호하게 튜닝되어 있는 최저 시간 존의 PID 상수를 변경하지 않고 존 사이의 온도 프로파일의 변동을 작게 할 수 있다. 또한, 도12에서는 도시의 편의상, 존 사이의 온도 프로파일을 3개만 도시하고 있다.
한편으로 룰 테이블(84c)을 이용하여 PID 상수를 재설정해도 존 사이의 온도차가 목표값 이내로 되지 않는 경우에는, 도8, 도9를 이용하여 설명한 오버 슈트의 경우와 마찬가지로, 학습 기능에 의하여 룰 테이블(84c)을 보다 적절한 것으로 수정한다. 이러한 후, 수정된 룰 테이블(84c)을 이용하여 PID 상수를 재설정하여, 다음 RUN을 실행하여 존 사이의 온도차가 목표값 이내로 될 때까지 동작을 반복한다.
이에 대하여 최저 시간 존의 온도 프로파일에서의 오버 슈트와 목표값의 차가 제2 규정값 이하로 되지 않는 경우에는(스텝 S601 : "아니오"), 스텝 S602와는 반대로, 최고 시간 존 이외의 3개의 존의 리커버리 시간을 최고 시간 존에 맞추도록 PID 상수를 산출한다(스텝 S603). 이 경우에도 PID 상수의 산출 시에 룰 테이블(84c)을 사용하면 되나, 변화량의 조정 방향이 마이너스 방향으로 되어 있으므로, 룰 테이블(84c)의 근사식을 리커버리 시간의 마이너스 방향까지 외삽함으로써 리커버리 시간을 빠르게 하는 변경율을 특정할 수 있다.
이 결과, 최저 시간 존의 오버 슈트가 제2 규정값 이하로 되어 있지 않은 경우에는, 도12의 (b)에 도시한 바와 같이 리커버리 시간을 들여 제어해도 오버 슈트의 튜닝 결과는 그 이상 개선되지 않으므로, 온도 프로파일의 수속을 우선시키면 서, 존 사이의 온도 프로파일의 변동을 작게 하는 튜닝이 행해진다. 또한 이 동작에서도, 룰 테이블(84c)을 이용하여 PID 상수를 재설정해도 존 사이의 온도차가 목표값 이내로 되지 않는 경우에는, 룰 테이블(84c)을 보다 적절한 것으로 수정하는 학습 기능의 실시와, PID 상수의 재설정을 존 사이의 온도차가 목표값 이내로 될 때까지 반복하게 되어 있다.
이와 같이 각 존에 대응하는 온도 프로파일이 일치하지 않는 경우에, 복수의 존 중의 하나의 존(최고 시간 존 혹은 최저 시간 존 등)에 대응하는 리커버리 시간에, 다른 존의 리커버리 시간을 맞추도록 당해 다른 존에 대응하는 PID 상수를 조정함으로써, 존 사이의 온도 프로파일을 맞출 수 있다. 상술한 실시 형태에 의하면, PID 상수를 설정한 후, 처리 분위기를 승온시켜 온도 프로파일을 취득하여, 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위로부터 벗어나 있으면 룰 테이블(84)을 참조하여 그 차분에 따른 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하고, 그 후에 상기 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 마찬가지의 스텝을 반복하고 있다. 그리고 상기 룰 테이블(84)을 사용한 후의 온도 특성 항목의 실측 변화량에 기초하여 룰 테이블(84)에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하도록 하여 룰 테이블에 학습 기능을 갖게 하고 있으므로, 확실하면서도 용이하게 PID 상수를 적절한 값으로 자동 설정할 수 있다. 또한 존 사이의 온도차를 작게 하는 기능을 갖추고 있기 때문에, 기판간의 처리의 변동을 억제할 수 있어, 수율의 향상에 기여한다. 게다가 또한, 오토 튜닝을 행하는 레시피나 온도 검출기의 종류 등에 따라 튜 닝을 할 수 있기 때문에, 사용자의 필요성에 따른 튜닝을 행할 수 있다.
<실시예>
다음에 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 행한 실험에 대하여 서술한다.
(실시예 1)
상술한 종형 열처리 장치를 이용하여 히터의 설정 온도를 300℃로 하여, 더미 웨이퍼를 유지한 웨이퍼 보트(25)를 반입했다. 반응 용기(2) 내로 웨이퍼 보트(25)를 반입한 후, 6분 정도 대기시켜 반응 용기(2) 내의 온도를 안정적으로 만들었다. 그러한 후, 히터의 설정 온도를 800℃까지 상승시켰다. 이때 반응 용기(2) 내는 불활성 가스의 감압 분위기로 되어 있다. 도13의 (a)는 1회째의 RUN에서 각 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)로부터 얻어진 온도 프로파일이다. 도13의 (b)는 도5에 도시한 플로우차트에 기초하여, 3회째의 RUN까지 오토 튜닝을 실행하여 얻어진 온도 프로파일이다. 도13의 (a), 도13의 (b)를 비교하면, RUN 횟수가 증가됨으로써, 예를 들어 상단의 내부 온도 센서(TC1)의 오버 슈트가 작아지고, 또한 각 온도 센서(TC1 내지 TC4)의 온도 프로파일의 변동을 작게 할 수 있어, 양호한 오토 튜닝이 실행되었다. 따라서, 반응 용기(2) 내의 처리 영역에서 온도 구배가 해소되어, 처리 영역의 온도가 균일해지는 것을 알았다.
(실시예 2)
반응 용기(2) 내로 웨이퍼 보트(25)를 반입할 때는 히터의 설정 온도를 400℃로 하고, 반응 용기(2) 내의 온도를 안정적으로 만든 후에는 히터의 설정 온도를 600℃로 한 것 외에는, 실시예 1과 마찬가지의 설정 조건에서 1회째의 RUN을 행하 였다. 도14의 (a)는 1회째의 RUN에서의 내부 온도 센서(TC1 내지 TC4)로부터 얻어진 온도 프로파일이며, 도14의 (b)는 4회째의 RUN을 실행한 결과이다. 도14의 (a)와 도14의 (b)를 비교하면, 1회째의 RUN에서 보인 상단의 내부 온도 센서(TC1)의 오버 슈트량이 작아져, 각 존에서의 온도 프로파일의 변동도 작아지고 있다.
(실시예 3)
반응 용기(2) 내로 웨이퍼 보트(25)를 반입할 때는 히터의 설정 온도를 400℃로 하여, 반응 용기(2) 내의 온도를 안정적으로 만든 후에는 히터의 설정 온도를 760℃로 설정하여, 실시 형태와 같이 하여 오토 튜닝을 행하여, 오버 슈트, 언더 슈트 및 리커버리 시간이 목표값에 들어가기는 하나, 존 사이의 온도차가 규정값 내에 들어가지 않는 경우의 온도 프로파일의 일례를 도15의 (a)에 도시한다. 그리고 도11에 도시하는 튜닝을 재차 행한 결과, 존 사이의 온도차가 규정값 내에 들어간 상태의 온도 프로파일을 도15의 (b)에 도시한다. 이 결과로부터도 도11의 스텝이 유효하다는 것을 본 발명자는 파악하고 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태인 종형 열처리 장치를 나타내는 종단 측면도.
도2는 본 발명의 실시 형태에서 이용되는 제어부를 도시하는 블록도.
도3은 온도 특성 해석 항목을 도시하는 설명도.
도4는 오버 슈트, 언더 슈트 및 리커버리의 룰 테이블을 도시하는 설명도.
도5는 본 발명의 실시 형태에 따른 PID의 운용 플로우를 도시하는 플로우차트.
도6은 본 발명의 실시 형태에 따른 PID의 운용 플로우를 도시하는 플로우차트.
도7은 온도 특성과 목표값의 차분이 규정 수치 이상인 경우에 PID 상수를 계산하는 방법을 도시하는 설명도.
도8은 오버 슈트의 룰 테이블의 갱신예를 도시하는 설명도.
도9는 오버 슈트의 룰 테이블의 갱신예를 도시하는 제2 설명도.
도10은 온도 특성과 목표값의 차분이 규정 수치보다 작은 경우에 PID 상수를 계산하는 방법을 도시하는 설명도.
도11은 본 발명의 실시 형태에 따른 PID의 운용 플로우를 도시하는 플로우차트.
도12는 최저 시간 존 이외의 존을 최저 시간 존에 맞추는 모습 및 최고 시간 존 이외의 존을 최고 시간 존에 맞추는 모습을 도시하는 설명도.
도13은 본 발명에 따른 튜닝의 전후에서의 온도 프로파일을 도시하는 설명 도.
도14는 본 발명에 따른 튜닝의 전후에서의 온도 프로파일을 도시하는 설명도.
도15는 본 발명에 따른 튜닝의 전후에서의 온도 프로파일을 도시하는 설명도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2 : 반응 용기
21 : 개구부
22 : 플랜지
23 : 덮개
24 : 회전축
25 : 웨이퍼 보트
W : 웨이퍼
M : 모터

Claims (21)

  1. 처리 분위기와 피처리체를 수납하는 반응 용기와,
    상기 반응 용기 내에 설치되어, 상기 처리 분위기를 가열하는 가열 수단과,
    상기 가열 수단에 의해 가열되는 상기 처리 분위기의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
    상기 가열 수단을 PID 제어에 의해 제어하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는,
    처리 분위기를 목표값까지 승온할 때의 온도 특성 항목의 예측 변화량과 PID 상수의 변경율을 대응시켜 작성된 룰 테이블과,
    PID 상수를 설정한 후, 상기 가열 수단에 의해 처리 분위기를 목표 온도까지 승온하면서 상기 온도 검출부의 온도 검출값에 기초하여 온도 프로파일을 취득하여, 이 온도 프로파일에 기초하여 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분을 구하는 스텝과, 이 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에 상기 룰 테이블을 참조하여, 당해 차분에 따른 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하는 스텝을 상기 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 반복 실시하는 실행 수단과,
    상기 룰 테이블을 참조하여 PID 상수를 변경한 것에 의한 온도 특성 항목의 실측 변화량과, 1회 전의 사이클에서 예측한 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량 사이에 차가 있을 때에는, 상기 실측 변화량에 기초하여 상기 룰 테이블에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하는 갱신 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 온도 특성 항목은 복수이며,
    각 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 PID 상수의 변경율이 상반할 때를 위해, 각 온도 특성 항목의 사이에 우선도가 부여되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 온도 특성 항목은, 상기 온도 검출부의 온도 검출값이 목표 온도를 초과했을 때의 목표 온도와의 최대 온도차인 오버 슈트, 온도 검출값이 목표 온도를 초과한 후, 목표 온도를 하회했을 때의 목표 온도로부터의 최대 저하량인 언더 슈트 및 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 실행 수단은, 상기 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 작을 때에는, 상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 온도 특성 항목은 복수이며,
    상기 실행 수단은, 상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경할 때에, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 없을 경우에는, 당해 온도 특성 항목에 영향을 주는 PID 상수를 미리 설정한 변경율만큼 변경하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 온도 특성 항목은 복수이며,
    상기 실행 수단은, 상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경할 때에, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 있을 경우에는, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 사용한 PID 상수의 평균값을 변경 후의 새로운 PID 상수로서 사용하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 반응 용기는, 복수의 분할 영역으로 나누어지고,
    상기 가열 수단은 복수 설치되는 동시에, 각 가열 수단은 분할 영역마다 설치되고,
    이들 가열 수단 각각은 상기 제어부에 의해 독립하여 PID 제어되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 실행 수단은, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일에 기초하여 구한 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위에 들어간 후, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일이 일치하고 있는지의 여부를 판단하 여, 일치하지 않으면 미리 정한 규칙에 기초하여 복수의 분할 영역 중 적어도 하나의 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 룰 테이블의 상기 온도 특성 항목은, 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간을 갖고,
    상기 실행 수단은, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일이 일치하지 않으면, 복수의 분할 영역 중의 하나의 분할 영역에 대응하는 온도 안정 시간에, 다른 분할 영역의 온도 안정 시간을 맞추도록, 당해 다른 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 실행 수단은, 상기 다른 분할 영역의 온도 안정 시간과 상기 하나의 분할 영역의 온도 안정 시간의 시간차를 구하고, 상기 룰 테이블을 참조하여, 구해진 시간차에 따른 온도 안정 시간의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해, 상기 다른 분할 영역에 관한 PID 상수를 변경하여 재설정하고,
    상기 갱신 수단은, 변경된 PID 상수에 기초하여, 상기 룰 테이블을 갱신하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  11. 피처리체를 처리 분위기 내에 위치 결정하는 공정과,
    가열 수단에 의해 피처리체를 열처리하는 공정과,
    PID 제어에 의해, 상기 가열 수단의 온도 제어를 행하는 공정과,
    상기 가열 수단에 의해 가열되는 분위기의 온도를 검출하는 공정(a)과,
    PID 상수를 설정한 후, 상기 가열 수단에 의해 처리 분위기를 목표 온도까지 승온하면서 상기 온도 검출부의 온도 검출값에 기초하여, 온도 프로파일을 취득하여, 이 온도 프로파일에 기초하여 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분을 구하는 스텝(b1)과, 이 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에, 처리 분위기를 목표값까지 승온할 때의 온도 특성 항목의 예측 변화량과 PID 상수의 변경율을 대응시켜 작성된 룰 테이블을 참조하여, 당해 차분에 따른 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하는 스텝(b2)을 상기 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 반복해 실시하는 공정(b)과,
    상기 룰 테이블을 참조하여 PID 상수를 변경한 것에 의한 온도 특성 항목의 실측 변화량과, 1회 전의 사이클에서 예측한 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량 사이에 차가 있을 때에는, 상기 실측 변화량에 기초하여 상기 룰 테이블에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하는 공정(c)을 구비한 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 온도 특성 항목은 복수이며, 각 온도 특성 항목의 사이에 우선도가 부여되고,
    각 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 PID 상수의 변경율이 상반할 때에는, 상기 우선도에 기초하여, 어떤 온도 특성 항목을 우선하여 튜닝할지를 결 정하는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 온도 특성 항목으로서, 상기 온도 검출부의 온도 검출값이 목표 온도를 초과했을 때의 목표 온도와의 최대 온도차인 오버 슈트, 온도 검출값이 목표 온도를 초과한 후, 목표 온도를 하회했을 때의 목표 온도로부터의 최대 저하량인 언더 슈트, 및 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간 중 적어도 하나를 이용하는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 스텝(b2)은, 상기 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 작을 때에는, 상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경하는 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 온도 특성 항목은 복수이며,
    상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경하는 스텝은, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 없을 경우에는, 당해 온도 특성 항목에 영향을 주는 PID 상수를 미리 설정한 변경율만큼 변경하는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 온도 특성 항목은 복수이며,
    상기 룰 테이블을 이용하지 않고 PID 상수를 변경하는 스텝은, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 목표값으로부터 벗어난 온도 특성 항목에 변화가 있을 경우에는, 서로 전후하는 사이클의 사이에서 사용한 PID 상수의 평균값을 변경 후의 새로운PID 상수로서 사용하는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  17. 제11항에 있어서, 상기 반응 용기는 복수의 분할 영역으로 나누어지고, 상기 가열 수단은 복수 설치되고, 각 가열 수단은 분할 영역마다 설치되고,
    가열 수단 각각을, 독립하여 PID 제어하는 것을 특징으로 하는 자동 조정 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 공정(b)은, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일에 기초하여 구한 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분이 허용 범위에 들어간 후, 각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일이 갖추어져 있는지의 여부를 판단하여, 일치하지 않으면 미리 정한 규칙에 기초하여 복수의 분할 영역 중 적어도 하나의 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 룰 테이블의 상기 온도 특성 항목은, 승온을 개시한 후, 온도 검출값이 목표 온도에 대하여 미리 정한 온도 범위 내에 들어갈 때까지의 온도 안정 시간을 갖고,
    각 분할 영역에 대응하는 온도 프로파일이 일치하지 않으면, 복수의 분할 영역 중의 하나의 분할 영역에 대응하는 온도 안정 시간에, 다른 분할 영역의 온도 안정 시간을 맞추도록, 당해 다른 분할 영역에 대응하는 PID 상수를 조정하는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 다른 분할 영역의 온도 안정 시간과 상기 하나의 분할 영역의 온도 안정 시간의 시간차를 구하고, 상기 룰 테이블을 참조하여, 구해진 시간차에 따른 온도 안정 시간의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해, 상기 다른 분할 영역에 관한 PID 상수를 변경하여 재설정하고,
    상기 룰 테이블은, 변경된 PID 상수에 기초하여, 상기 갱신 수단에 의해 갱신되는 것을 특징으로 하는 제어 상수의 자동 조정 방법.
  21. 컴퓨터에 제어 상수의 자동 조정 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 저장한 기억 매체에 있어서,
    당해 제어 상수의 자동 조정 방법은,
    피처리체를 처리 분위기 내에 위치 결정하는 공정과,
    가열 수단에 의해 피처리체를 열처리하는 공정과,
    PID 제어에 의해, 상기 가열 수단의 온도 제어를 행하는 공정과,
    상기 가열 수단에 의해 가열되는 분위기의 온도를 검출하는 공정(a)과,
    PID 상수를 설정한 후, 상기 가열 수단에 의해 처리 분위기를 목표 온도까지 승온하면서 상기 온도 검출부의 온도 검출값에 기초하여 온도 프로파일을 취득하여, 이 온도 프로파일에 기초하여 온도 특성 항목의 실측값과 목표값의 차분을 구하는 스텝(b1)과, 이 차분이 허용 범위로부터 벗어나고 또한 규정값보다도 클 때에, 처리 분위기를 목표값까지 승온할 때의 온도 특성 항목의 예측 변화량과 PID 상수의 변경율을 대응시켜 작성된 룰 테이블을 참조하여, 당해 차분에 따른 온도 특성 항목의 예측 변화량에 대응하는 변경율에 의해 PID 상수를 변경하여 재설정하는 스텝(b2)을 상기 차분이 허용 범위 내로 될 때까지 반복해 실시하는 공정(b)과,
    상기 룰 테이블을 참조하여 PID 상수를 변경한 것에 의한 온도 특성 항목의 실측 변화량과, 1회 전의 사이클에서 예측한 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량 사이에 차가 있을 때에는, 상기 실측 변화량에 기초하여 상기 룰 테이블에서의 PID 상수와 당해 온도 특성 항목의 예측 변화량의 대응 관계를 갱신하는 공정(c)을 구비한 방법인 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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