将控制对象分成多个区来对各区进行控制，利用原来的控制使到达目标稳态温度的时刻一致，可有效地抑制在到达设定温度后的过越或下越的发生，在制造半导体元件的过程中可适当地控制晶片的温度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
Control system
The control object is divided into a plurality of areas to control the District, using the original control to reach the steady state temperature of the target is consistent, can effectively inhibit the temperature reaches the set after more or more, to properly control the wafer in manufacturing the semiconductor element temperature. \ue5cf
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及例如在半导体制造工艺等中，在对晶片温度进行控制时利用的PID控制(Proportional，Integral and Derivativecontrol)或IMC(Internal Model Control)控制等的控制系统，涉及例如可适用于使用多个加热器将该晶片温度控制为在其整体上均匀分布时的控制系统。
技术介绍
图1是表示现有的基本PID控制系统结构的系统结构图。在图中1，224是设置在图中未表示的恒温室内的晶片，225是检测晶片224附近的温度的热电偶，226是和该热电偶225的检测温度一起输入目标稳态温度，输出操作量而使检测温度收敛至目标稳态温度的PID运算装置，227是根据该操作量来进行控制的控制装置，228是设置在晶片224附近的加热器，229是电源，230是将加热器228和电源229连接到控制装置227上的控制电路。下面说明动作。如果设定目标稳态温度，则PID运算装置226根据热电偶225的检测温度相对该目标稳态温度的温差而输出根据PID控制的操作量，控制装置227根据该操作量来控制对加热器228的通电时间。因此，在这种现有的基本PID控制系统中，可将热电偶225的配置位置及其附近的温度控制为稳定于目标稳态温度。但是，却存在着以下问题即如果作为控制对象的上述晶片224的面积变大，则无法将该晶片224的温度控制为使在其整体上均匀分布。因此，在特开平7-96168号公报中公开了将与温度控制有关的空间分割成各区后，对该各区分别进行PID控制的技术，另外，在该公报中，在象这样对一个控制对象分别进行PID控制的情况下，即使用同一目标稳态温度进行控制也会实际上因各自的区的环境或区彼此的位置关系的差异而使到达目标稳态温度的时间因各区而异，所以还公开了控制各区的PID控制的开始时间及结束时间的技术。图2是表示在该特开平7-96168号公报中公开的现有的其他PID控制系统结构的系统结构图。在图2中，231是根据给定的程序来输出设定温度的过程控制器，232是输出以该设定温度为最终温度的斜坡坡形的斜坡信号产生电路，233是将该斜坡波形作为目标稳态温度输入来计算操作量后输出的PID控制器，234是利用该PID控制器233控制温度的炉，235是多个炉内温度传感器，236是设定比较基准温度的初始设定存储器，237是测量各炉内温度传感器235的检测温度与比较基准温度一致的时刻并输出其时间差的时间差测量电路，238是存储根据该时间差来控制斜坡信号产生电路232的斜坡信号的产生定时的数据的时间差表存储器。下面说明动作。如果在存储器236设定了比较基准温度的状态下从过程控制器231输出设定温度，则斜坡信号产生电路232输出将该设定温度作为最终温度的斜坡波形，PID控制器233将该斜坡波形作为目标稳态温度输入来计算操作量后输出。其结果，炉234的温度向设定温度变化。在该温度变化的途中，各炉内温度传感器235的检测温度与该比较基准温度一致时，时间差测量电路237测量各自的一致时刻(定时)后，向时间差表存储器238输出该时间差。时间差表存储器238选择抵消该时间差的表数据后，向斜坡信号产生电路232输出。其次，从过程控制器231输出设定温度后，斜坡信号产生电路232仅利用时间差表存储器238所设定的时间调整斜坡波形的输出开始定时。然后，根据该斜坡波形将炉234的温度控制至设定温度为止。因此，可对一个炉234进行多种PID控制来控制其温度，而且理论上可使确实达到目标稳态温度的定时一致。图3是表示使用现有的控制装置的控制系统的结构图。在图3中，261是具有PID控制功能的控制装置，262是恒温槽，263是配置在恒温槽内部的晶片，264是根据来自控制装置261的操作量来控制恒温槽262的内部温度的加热器，265是检测晶片263附近的温度的温度传感器。下面说明动作。具有PID控制功能的控制装置261输入温度传感器265所检测的温度测量值后，进行使得该测量值和预先设定的目标温度设定值一致的利用PID控制功能的计算，并算出操作量。然后，向加热器264输出该操作量。加热器264通过依据该操作量例如改变通电时间来控制恒温槽262内部的温度。这样一来，控制为使晶片263的温度与预先设定的目标温度一致。但是，在上述的是控制对象的晶片263的面积大的情况下，难将其温度控制为在晶片263整体上均匀分布。在此情况下，考虑将作为控制对象的晶片263分割成多个区域后，对这些各区域使用上述的具有PID控制功能的控制装置261。因为通过对所分割的各区域设置温度传感器265及加热器264后分别进行PID控制，可使各区域的温度与预先设定的目标温度一致。但是，在这种控制方法中，具有因在各区域间发生温度的干涉而无法进行适当地控制这一问题。即，当某区域的温度利用该区域的加热器控制进行PID控制时，该区域的温度受到其他区域的加热器影响，而无法进行适当地控制。为解决该问题，一般使用图4所示的控制系统。在图4中，271是具有PID控制功能的控制装置，272是恒温槽，273是配置在恒温槽272内部的晶片，274-1是根据ch1操作量控制恒温槽272内部的第一区域273-1的温度的加热器，274-2是根据ch2操作量控制恒温槽272内部的第二区域273-2的温度的加热器，275是检测晶片273附近的温度的温度传感器，281是设定晶片273的目标温度的目标设定值设定装置，282是从温度传感器275所检测的温度测量值和利用目标设定值设定装置281所设定的设定值计算偏差的加法器，283是从加法器282所计算的偏差进行PID运算后输出操作量的PID运算装置，284是对操作量限制上限及下限的操作量限制装置，285-1及285-2是对操作量进行比例计算的第一比例计算装置及第二比例计算装置，286-1及286-2是对操作量进行偏置运算的第一偏置计算装置及第二偏置计算装置，287是将从操作量限制装置284输出的操作量分支的分支部，288是设定操作量限制装置284等的参数的例如链盘等利用手动进行操作的参数设定装置。下面说明动作。控制装置271输入温度传感器275所检测的温度测量值后，依据利用目标设定值设定装置281所设定的作为目标温度的设定值，用加法器282计算偏差后，用PID运算装置283进行PID运算，决定操作量。然后，用操作量限制装置284限制操作量的上限及下限后，用分支部287分支。所分支的操作量经由第一比例计算装置285-1和第一偏置计算装置286-1变成ch1操作量。同样，所分支的操作量经由第二比例计算装置285-2和第二偏置计算装置286-2变成ch2操作量。向加热器274-1输出该ch1操作量，加热器274-1通过依据该ch1操作量改变例如通电时间，控制在恒温槽272内部的第一区域273-1的温度。另外，同样，向加热器274-2输出该ch2操作量，加热器274-2通过依据该ch2操作量改变例如通电时间，控制在恒温槽272内部的第二区域273-2的温度。在此情况下，利用图中未表示的链输入操作在参数设定装置288在预先调整时设定操作量限制装置284、第一比例计算装置285-1、第二比例计算装置285-2、第一偏置计算装置286-1以及第二偏置计算装置28本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种控制系统，进行控制使检测出控制对象状态的检测值收敛于目标稳态值，其特征在于：包括： 输入所述目标稳态值和检测值，生成使该检测值收敛于所述目标稳态值而进行变化的操作量，并对所述控制对象进行控制的主运算装置； 向所述主运算装置输出所述检测值的主检测装置； 输入该主检测装置的检测值和其他检测值，生成使该其他检测值收敛于该目标稳态值而进行变化的操作量，并对所述控制对象进行控制的从运算装置；和 向所述从运算装置输出所述其他检测值的从检测装置。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：平山博文，
申请(专利权)人：株式会社山武，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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