JPH03177396A - 半導体製造装置の温度制御装置 - Google Patents
半導体製造装置の温度制御装置Info
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- JPH03177396A JPH03177396A JP31819989A JP31819989A JPH03177396A JP H03177396 A JPH03177396 A JP H03177396A JP 31819989 A JP31819989 A JP 31819989A JP 31819989 A JP31819989 A JP 31819989A JP H03177396 A JPH03177396 A JP H03177396A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Control Of Temperature (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（ａ）産業上の利用分野
この発明はプラズマＣＶＤ装置などの半導体製造装置に
おいて、反応炉の温度制御を行う温度制御装置に関する
。
おいて、反応炉の温度制御を行う温度制御装置に関する
。
（ｂｌ従来の技術
第４図は従来の半導体製造装置および温度制御装置の構
成図を示している。図では半導体製造装置としてスパン
タリング装置を示している。真空容器（チャンバ）ｌ内
に高周波電極２が配置され、この高周波電極２に薄膜用
材料３がつけられる。電極２に対向してサセプタ４が置
かれる。サセプタ４には試料５が置かれている。試料５
はガラス基板、セラミックなどで作成されている。チャ
ンバ１には触媒ガス流入口６と排気ロアが取り付けられ
ている。ガスにはアルゴンガスが使用されることが多い
。サセプタ４には冷却パイプ８とヒータ９が組み込まれ
ている。バルブ１０は冷却水量調整用であり、温度コン
トローラ１）はヒータ電源１２を制御している。また、
チャンバｌ内には試料５の温度を検出する温度センサ１
３が取り付けられており、この温度センサ１３には熱電
対などが使用される。１４は高周波電源、１５はアルゴ
ンガスのガスボンベ、１６は排気ポンプである。
成図を示している。図では半導体製造装置としてスパン
タリング装置を示している。真空容器（チャンバ）ｌ内
に高周波電極２が配置され、この高周波電極２に薄膜用
材料３がつけられる。電極２に対向してサセプタ４が置
かれる。サセプタ４には試料５が置かれている。試料５
はガラス基板、セラミックなどで作成されている。チャ
ンバ１には触媒ガス流入口６と排気ロアが取り付けられ
ている。ガスにはアルゴンガスが使用されることが多い
。サセプタ４には冷却パイプ８とヒータ９が組み込まれ
ている。バルブ１０は冷却水量調整用であり、温度コン
トローラ１）はヒータ電源１２を制御している。また、
チャンバｌ内には試料５の温度を検出する温度センサ１
３が取り付けられており、この温度センサ１３には熱電
対などが使用される。１４は高周波電源、１５はアルゴ
ンガスのガスボンベ、１６は排気ポンプである。
上記のスパンタリング装置はセラミック表面（試料５）
に金属、半導体、絶縁物の薄膜を成長させる装置である
。この装置の動作は概ね次の通りである。
に金属、半導体、絶縁物の薄膜を成長させる装置である
。この装置の動作は概ね次の通りである。
（１）チャンバｌを排気ポンプ１６で真空状態にした後
、少量のアルゴンガスを入れながら排気し、一定の真空
度にする。
、少量のアルゴンガスを入れながら排気し、一定の真空
度にする。
（２）高周波電源１４によって高周波電圧（１３゜５６
ＭＨｚ）を加えると、電極２と試料５間でグロー放電す
る。アルゴンガスはプラズマ状態となる。
ＭＨｚ）を加えると、電極２と試料５間でグロー放電す
る。アルゴンガスはプラズマ状態となる。
（３）電極２に負バイアスをかけるか、もしくは直流磁
場をかけると、アルゴンガスイオンが電極側に引きつけ
られ、薄膜材料３に衝突し、材料の原子を弾き出す。
場をかけると、アルゴンガスイオンが電極側に引きつけ
られ、薄膜材料３に衝突し、材料の原子を弾き出す。
（４）弾き出された原子は試料５上に積層され、薄膜を
生成する。
生成する。
試料５上に生成された薄膜の性質は、試料温度の影響を
強く受ける。この試料温度を決める要因の１つに高周波
電極２からの熱放射があるが、膜の材料、成膜速度によ
り電極２に加える印加電力が変わる。つまり、作業の度
に印加電力が変わることになる。
強く受ける。この試料温度を決める要因の１つに高周波
電極２からの熱放射があるが、膜の材料、成膜速度によ
り電極２に加える印加電力が変わる。つまり、作業の度
に印加電力が変わることになる。
（Ｃ）発明が解決しようとする課題
薄膜生成のキーポイントとなる温度制御は従来、冷却水
を一定量流しつつヒータ側をＰＩＤ制御する方法をとっ
ている。しかし、この方法では以下の欠点がある。
を一定量流しつつヒータ側をＰＩＤ制御する方法をとっ
ている。しかし、この方法では以下の欠点がある。
■ヒータしか制御していないので外乱に対する収束性が
悪い。
悪い。
■ＰＩＤ制御の宿命であるが、システムを立ち上げたと
きの目標値応答を最適に調整したＰＩＤパラメータでは
、グロー放電の不安定さによる外乱応答を最適に制御で
きない。逆に外乱応答の最適化を図ると、立ち上げ時の
目標値応答大きなオーバーシュートを起こす。
きの目標値応答を最適に調整したＰＩＤパラメータでは
、グロー放電の不安定さによる外乱応答を最適に制御で
きない。逆に外乱応答の最適化を図ると、立ち上げ時の
目標値応答大きなオーバーシュートを起こす。
■ヒータ、 冷却水量を２つのＰＩＤコントローラで制
御しても、温度に対する互いの干渉度合が認識できない
ために調整が困難になる。
御しても、温度に対する互いの干渉度合が認識できない
ために調整が困難になる。
この発明の目的は、ファジィ制御を行うことによって上
記の欠点を解決することのできる温度制御装置を提供す
ることにある （ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、チャンバ内の圧力Ｐを検出する圧力センサ
と、 試料温度Ｔｉを検出する温度センサと、前記試料温度Ｔ
ｉと目標温度Ｔｓとの偏差Δ］′およびその変化ｄΔＴ
と、前記圧力Ｐを入力情報としてファジィ推論によりヒ
ータ操作量および冷却水バルブ操作量を出力するファジ
ィコントローラと、 を備えてなることを特徴とする。
記の欠点を解決することのできる温度制御装置を提供す
ることにある （ｄ）課題を解決するための手段 この発明は、チャンバ内の圧力Ｐを検出する圧力センサ
と、 試料温度Ｔｉを検出する温度センサと、前記試料温度Ｔ
ｉと目標温度Ｔｓとの偏差Δ］′およびその変化ｄΔＴ
と、前記圧力Ｐを入力情報としてファジィ推論によりヒ
ータ操作量および冷却水バルブ操作量を出力するファジ
ィコントローラと、 を備えてなることを特徴とする。
＋８）作用
この発明の温度制御装置では、試料温度と目標温度との
偏差およびその変化と、圧力を入力情報としてファジィ
推論によってヒータ操作量および冷却水バルブ操作量を
出力するようにしている。
偏差およびその変化と、圧力を入力情報としてファジィ
推論によってヒータ操作量および冷却水バルブ操作量を
出力するようにしている。
これによってファジィルールおよびメンバーシップ関数
を適当なものにすることにより、ヒータコントロールお
よびバルブコントロールを総合的に行うことができる。
を適当なものにすることにより、ヒータコントロールお
よびバルブコントロールを総合的に行うことができる。
つまり、従来のＰＩＤ制御のようにヒータコントロール
と冷却性コントロールを独立に行うのではなく、両方の
コントロールを総合的に行うことができる。また、ファ
ジィ推論動作により、外乱に対して非常に強くすること
ができ、制御精度を高くすることができる。
と冷却性コントロールを独立に行うのではなく、両方の
コントロールを総合的に行うことができる。また、ファ
ジィ推論動作により、外乱に対して非常に強くすること
ができ、制御精度を高くすることができる。
（ｆ）実施例
第１図はこの発明の実施例の温度制御装置のブロック図
を示している。
を示している。
サセプタ４に設けられるヒータは本実施例では３本のヒ
ータ２０，２１．２２で構成されている。センサとして
は試料５の温度を検出する温度センサ１３とは別にチャ
ンバｌ内の圧力を検出する圧力センサ２３が設けられて
いる。
ータ２０，２１．２２で構成されている。センサとして
は試料５の温度を検出する温度センサ１３とは別にチャ
ンバｌ内の圧力を検出する圧力センサ２３が設けられて
いる。
前記圧力センサ２３および温度センサ１３の出力は、そ
れぞれ変換器３１および変換器３２．アンプ３４および
アンプ３５を通して演算器３６に導かれる。この演算器
３６には、目標温度設定器３０でオペレータによって設
定される目標温度がアンプ３３を通して導かれる。結局
、演算器３６に入力するデータは試料温度Ｔｉ、圧力Ｔ
、目標温度Ｔｓの３つのデータである。
れぞれ変換器３１および変換器３２．アンプ３４および
アンプ３５を通して演算器３６に導かれる。この演算器
３６には、目標温度設定器３０でオペレータによって設
定される目標温度がアンプ３３を通して導かれる。結局
、演算器３６に入力するデータは試料温度Ｔｉ、圧力Ｔ
、目標温度Ｔｓの３つのデータである。
スイッチ切換器３７は、上記目標温度Ｔｓと試料’ＩＬ
度Ｔ ｉに基づいて、スイッチユニットのスイッチＬ
ｌ−Ｌ３の何れかを選択する。このスイッチＬＬ−Ｌ３
は上記ヒータ２０〜２２を駆動するためのサイリスタ５
ＣＲＩ−３ＣＲ３をオンする。例えば、スイッチＬｌが
選択されたときにはサイリスタ５ＣＲＩがオンしてヒー
タ２０が駆動される。また、スイッチＬＬ、′Ｌ２が選
択されたときにはサイリスタ５ＣＲ１，５ＣＲ２がオン
してヒータ２０．２１が駆動される。本実施例では、こ
のように３本のヒータ２０〜２２を使用し、ヒータ電力
を３段階で切り換えることができるようにしているが、
これによって高周波電極の大きさが変わり温度プロセス
が変化しても、それに適応したヒータの能力範囲内で、
精度のよい制御が可能になる。
度Ｔ ｉに基づいて、スイッチユニットのスイッチＬ
ｌ−Ｌ３の何れかを選択する。このスイッチＬＬ−Ｌ３
は上記ヒータ２０〜２２を駆動するためのサイリスタ５
ＣＲＩ−３ＣＲ３をオンする。例えば、スイッチＬｌが
選択されたときにはサイリスタ５ＣＲＩがオンしてヒー
タ２０が駆動される。また、スイッチＬＬ、′Ｌ２が選
択されたときにはサイリスタ５ＣＲ１，５ＣＲ２がオン
してヒータ２０．２１が駆動される。本実施例では、こ
のように３本のヒータ２０〜２２を使用し、ヒータ電力
を３段階で切り換えることができるようにしているが、
これによって高周波電極の大きさが変わり温度プロセス
が変化しても、それに適応したヒータの能力範囲内で、
精度のよい制御が可能になる。
前記演算器３６では、試料温度Ｔｉと目標温度Ｔｓとの
偏差ΔＴを演算し、また、その変化ｄΔＴを演算する。
偏差ΔＴを演算し、また、その変化ｄΔＴを演算する。
この演算器３６の出力は、目標温度Ｔｉ、上記偏差ΔＴ
、その変化ｄΔＴ、圧力Ｔである。これらの出力は、フ
ァジィコントローラ３９にファジィ推論動作を行うため
の入力情報として与えられる。このファジィコントロー
ラ３９は、スイッチユニット３８によって選択されてい
るヒータに対する供給電力を制御するためのヒータ操作
ＩＨと、冷却水量を制御するための冷却水バルブ操作Ｉ
Ｖとが出力される。両方の操作量ともアナログ値である
。冷却水バルブ操作量Ｖは流量調節弁４０の制御部４１
に出力され、ここで流量調節弁４０の弁調整が行われる
。
、その変化ｄΔＴ、圧力Ｔである。これらの出力は、フ
ァジィコントローラ３９にファジィ推論動作を行うため
の入力情報として与えられる。このファジィコントロー
ラ３９は、スイッチユニット３８によって選択されてい
るヒータに対する供給電力を制御するためのヒータ操作
ＩＨと、冷却水量を制御するための冷却水バルブ操作Ｉ
Ｖとが出力される。両方の操作量ともアナログ値である
。冷却水バルブ操作量Ｖは流量調節弁４０の制御部４１
に出力され、ここで流量調節弁４０の弁調整が行われる
。
第２図は上記ファジィコントローラ３９にセットされる
温度制御ルールを示し、第３図はメンバーシップ関数を
示している。
温度制御ルールを示し、第３図はメンバーシップ関数を
示している。
公知のようにファジィルールはｉｆ・・・ｔｈｅｎで表
され、本実施例では前件部の変数にΔＴ、ｄΔＴ、
Ｐが使用される。また、後件部の変数にはヒータ操作Ｉ
Ｈおよび冷却水バルブ操作１ｖが使用される。合計１３
個のルールのうち、例えば、ルールＴｈ１Ｏは次の意味
を持つ。
され、本実施例では前件部の変数にΔＴ、ｄΔＴ、
Ｐが使用される。また、後件部の変数にはヒータ操作Ｉ
Ｈおよび冷却水バルブ操作１ｖが使用される。合計１３
個のルールのうち、例えば、ルールＴｈ１Ｏは次の意味
を持つ。
「もし、ΔＴが目標温度よりも少し小さく （ＮＳ）、
かつその変化が負の方向にかなり太きく （ＮＢ）、か
つ圧力が低い（Ｓ）ならヒータ操作量を大きく （ヒー
タへの供給電力を大きく） Ｌ（Ｂ） 、冷却水バルブ
操作量はそのままにせよ」。
かつその変化が負の方向にかなり太きく （ＮＢ）、か
つ圧力が低い（Ｓ）ならヒータ操作量を大きく （ヒー
タへの供給電力を大きく） Ｌ（Ｂ） 、冷却水バルブ
操作量はそのままにせよ」。
ファジィコントローラ３９は、上記のファジィ制御ルー
ルに基づいての推論動作を行うとき、第３図に示すメン
バーシップ関数を使用するが、前件部の演算においては
、第３図の上と中央のメンバーシップ関数を使用し、ｍ
１ｎｉルールによる演算結果を後段の後件部の演算処理
部に渡す。後件部の演算では第３図の下段のメンバーシ
ップ関数を使用してｍａｘルールによってトランケート
処理により推論確定値を得る。
ルに基づいての推論動作を行うとき、第３図に示すメン
バーシップ関数を使用するが、前件部の演算においては
、第３図の上と中央のメンバーシップ関数を使用し、ｍ
１ｎｉルールによる演算結果を後段の後件部の演算処理
部に渡す。後件部の演算では第３図の下段のメンバーシ
ップ関数を使用してｍａｘルールによってトランケート
処理により推論確定値を得る。
上記のファジィ演算動作により、チャンバ１内における
成膜条件を総合的に判断して冷却水とヒータを同時に高
精度に制御することができる。また、実施例ではヒータ
電力を３段階に切り換えているため、冷却水温度制御と
相まって温度制御幅の広範囲な設定が可能になる。例え
ば、実験によると上記のようにヒータ電力を３段階に切
り換えることで７０〜８００℃程度の範囲で温度制御を
行うことができた。また、ファジィルールおよびメンバ
ーシップ関数はオペレータが持つ制御ノウハウを反映さ
せることができるから、従来のＰＩＤ制御では得られな
い柔軟な制御が可能になる。
成膜条件を総合的に判断して冷却水とヒータを同時に高
精度に制御することができる。また、実施例ではヒータ
電力を３段階に切り換えているため、冷却水温度制御と
相まって温度制御幅の広範囲な設定が可能になる。例え
ば、実験によると上記のようにヒータ電力を３段階に切
り換えることで７０〜８００℃程度の範囲で温度制御を
行うことができた。また、ファジィルールおよびメンバ
ーシップ関数はオペレータが持つ制御ノウハウを反映さ
せることができるから、従来のＰＩＤ制御では得られな
い柔軟な制御が可能になる。
（０発明の効果
この発明によれば、ファジィ推論によってヒータ操作量
および冷却水バルブ操作量を同時に制御するために、ｐ
ｌＤａｉｌ制御など、それらを独立に制御する装置に比
較して種々の性質を持つ薄膜を高精度に制御することが
できるようになる。また、ファジィ推論によって温度制
御を行うために外乱に対しても強く、しかもオペレータ
の制御ノウハウをメンバーシップ関数やファジィルール
に反映できるために高精度でかつ柔軟な制御が可能にな
る。
および冷却水バルブ操作量を同時に制御するために、ｐ
ｌＤａｉｌ制御など、それらを独立に制御する装置に比
較して種々の性質を持つ薄膜を高精度に制御することが
できるようになる。また、ファジィ推論によって温度制
御を行うために外乱に対しても強く、しかもオペレータ
の制御ノウハウをメンバーシップ関数やファジィルール
に反映できるために高精度でかつ柔軟な制御が可能にな
る。
第１図は本発明の実施例の温度制御装置のブロック図、
第２図はファジィルールを示す図、第３図はメンバーシ
ップ関数を示す図である。また、第４図は従来の温度制
御装置および半導体製造装置の概略構成図である。 １３−温度センサ、 ２３−圧力センサ、 ９−ファジィコントローラ。
第２図はファジィルールを示す図、第３図はメンバーシ
ップ関数を示す図である。また、第４図は従来の温度制
御装置および半導体製造装置の概略構成図である。 １３−温度センサ、 ２３−圧力センサ、 ９−ファジィコントローラ。
Claims (1)
- （１）チャンバ内の圧力Ｐを検出する圧力センサと、 試料温度Ｔｉを検出する温度センサと、 前記試料温度Ｔｉと目標温度Ｔｓとの偏差ΔＴおよびそ
の変化ｄΔＴと、前記圧力Ｐを入力情報としてファジィ
推論によりヒータ操作量および冷却水バルブ操作量を出
力するファジィコントローラと、 を備えてなる半導体製造装置の温度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31819989A JPH03177396A (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 半導体製造装置の温度制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31819989A JPH03177396A (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 半導体製造装置の温度制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03177396A true JPH03177396A (ja) | 1991-08-01 |
Family
ID=18096550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31819989A Pending JPH03177396A (ja) | 1989-12-07 | 1989-12-07 | 半導体製造装置の温度制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03177396A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2666043A1 (fr) * | 1990-08-27 | 1992-02-28 | Nissei Plastics Ind Co | Procede de regulation de temperature pour une machine de moulage par injection. |
| FR2668097A1 (fr) * | 1990-10-18 | 1992-04-24 | Nissei Plastics Ind Co | Procede de regulation de temperature pour une machine de moulage par injection. |
| WO1999063134A1 (de) * | 1998-06-04 | 1999-12-09 | Leybold Systems Gmbh | Einrichtung und verfahren zum züchten von kristallen |
| JP2015218994A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社テイエルブイ | 加熱冷却装置 |
| CN107918418A (zh) * | 2016-10-31 | 2018-04-17 | 淄博中材金晶玻纤有限公司 | 漏板温度自动控制方法 |
| CN112680789A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-04-20 | 山东大学 | 一种基于模糊控制的hvpe温度控制系统及方法 |
-
1989
- 1989-12-07 JP JP31819989A patent/JPH03177396A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2666043A1 (fr) * | 1990-08-27 | 1992-02-28 | Nissei Plastics Ind Co | Procede de regulation de temperature pour une machine de moulage par injection. |
| FR2668097A1 (fr) * | 1990-10-18 | 1992-04-24 | Nissei Plastics Ind Co | Procede de regulation de temperature pour une machine de moulage par injection. |
| WO1999063134A1 (de) * | 1998-06-04 | 1999-12-09 | Leybold Systems Gmbh | Einrichtung und verfahren zum züchten von kristallen |
| JP2015218994A (ja) * | 2014-05-21 | 2015-12-07 | 株式会社テイエルブイ | 加熱冷却装置 |
| CN107918418A (zh) * | 2016-10-31 | 2018-04-17 | 淄博中材金晶玻纤有限公司 | 漏板温度自动控制方法 |
| CN112680789A (zh) * | 2019-12-13 | 2021-04-20 | 山东大学 | 一种基于模糊控制的hvpe温度控制系统及方法 |
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