JPH0328376A - 温度制御方法 - Google Patents
温度制御方法Info
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- JPH0328376A JPH0328376A JP16120289A JP16120289A JPH0328376A JP H0328376 A JPH0328376 A JP H0328376A JP 16120289 A JP16120289 A JP 16120289A JP 16120289 A JP16120289 A JP 16120289A JP H0328376 A JPH0328376 A JP H0328376A
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- Japan
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコンエビタキシャル膜等の気相反応装置
において、サセプタの温度を制御すべく複数の加熱源の
出力を調節する温度制御方法に関する。
において、サセプタの温度を制御すべく複数の加熱源の
出力を調節する温度制御方法に関する。
一般にこの種の装置における温度制御は被加熱物の温度
を検出し、この検出温度を設定温度と比較し、その偏差
を解消すべ＜ ＰＩＤ演算，スパン量設定を施して加熱
源に対する制御出力を求め、加熱源を調節し温度を制御
する方法が採用されている． 第６図は気相反応装置におけるサセブタ温度に対する従
来の温度制御系を示すブロック線図であり、図中１はウ
エーハ等を載置するサセプタ、２はハロゲンランブ２ａ
を有する加熱ランプユニット、３は温度設定器を示して
いる。温度設定器３から出力された、設定温度ｔ０は比
較器４にてフィードバックデータであるサセブタ１の温
度ｔと比較され、その温度差Δｔが信号変換器５に入力
される。信号変換器５はＰＩＤコントローラ５ａ，スパ
ン設定器５ｂを備えており、温度差Δｔは先ずＰＩＤコ
ントローラ５ａにて予め入力されているＰ，Ｉ，Ｄ制御
パラメータ（例えば設定ゲイン）に基づいてＰＩＤ演算
を施され、次いでスパン設定器５ｂにて予め入力されて
いるスパン量設定係数に基づいてスパン量を設定され、
トリガ回路６に出力される．トリガ回路６は入力信号レ
ベルが一定値を越えるとＳＣＩ？（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）コントロー
ラ７に信号を出力し、その点弧角を変更して加熱ランプ
ユニット２に対する供給電力を調節し、サセブタ１の温
度を制御するようになっている。
を検出し、この検出温度を設定温度と比較し、その偏差
を解消すべ＜ ＰＩＤ演算，スパン量設定を施して加熱
源に対する制御出力を求め、加熱源を調節し温度を制御
する方法が採用されている． 第６図は気相反応装置におけるサセブタ温度に対する従
来の温度制御系を示すブロック線図であり、図中１はウ
エーハ等を載置するサセプタ、２はハロゲンランブ２ａ
を有する加熱ランプユニット、３は温度設定器を示して
いる。温度設定器３から出力された、設定温度ｔ０は比
較器４にてフィードバックデータであるサセブタ１の温
度ｔと比較され、その温度差Δｔが信号変換器５に入力
される。信号変換器５はＰＩＤコントローラ５ａ，スパ
ン設定器５ｂを備えており、温度差Δｔは先ずＰＩＤコ
ントローラ５ａにて予め入力されているＰ，Ｉ，Ｄ制御
パラメータ（例えば設定ゲイン）に基づいてＰＩＤ演算
を施され、次いでスパン設定器５ｂにて予め入力されて
いるスパン量設定係数に基づいてスパン量を設定され、
トリガ回路６に出力される．トリガ回路６は入力信号レ
ベルが一定値を越えるとＳＣＩ？（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃ
ｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ）コントロー
ラ７に信号を出力し、その点弧角を変更して加熱ランプ
ユニット２に対する供給電力を調節し、サセブタ１の温
度を制御するようになっている。
ところでＰＩＤコントローラ５ａ，スパン量設定器５ｂ
に対し設定する各Ｐ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ，スパン量
設定係数は炉体形状，被加熱物であるサセブタ１の温度
，熱容量その他の設備条件等によって最適制御のための
設定値が夫々微妙に異なっている。
に対し設定する各Ｐ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ，スパン量
設定係数は炉体形状，被加熱物であるサセブタ１の温度
，熱容量その他の設備条件等によって最適制御のための
設定値が夫々微妙に異なっている。
このため、各設備，被加熱物の温度，熱容量等に応じて
これら設定値を変更する必要があり、熟練したオペレー
タがこれを行っているが、人によって制御内容が異なり
、安定した制御を維持するのが難しいという問題があっ
た。
これら設定値を変更する必要があり、熟練したオペレー
タがこれを行っているが、人によって制御内容が異なり
、安定した制御を維持するのが難しいという問題があっ
た。
このため、近時にあっては予め経験的に適正と考える複
数個のＰ，Ｉ．Ｄ制御パラメータ，スパン量設定係数を
用意し、ハードリレー等を用いて例えば被加熱物の温度
に応じてＰ．Ｉ，Ｄ制御パラメータ，スパン量設定等の
設定値を切り変えることが行われているが、設備が大が
かりとなり、また設定植の種類も限られたものとなるた
め、精細な温度制御が出来ていないのが現状である。
数個のＰ，Ｉ．Ｄ制御パラメータ，スパン量設定係数を
用意し、ハードリレー等を用いて例えば被加熱物の温度
に応じてＰ．Ｉ，Ｄ制御パラメータ，スパン量設定等の
設定値を切り変えることが行われているが、設備が大が
かりとなり、また設定植の種類も限られたものとなるた
め、精細な温度制御が出来ていないのが現状である。
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、その
目的とするところは、Ｐ，Ｉ，Ｄ制で卸パラメータ，ス
パン量設定係数の設定をコンピュータ等の演算制御装置
を用いることによって稼動条件に応じて、精細に、しか
も自動的に行うことを可能とした温度制御方法を提供す
るにある。
目的とするところは、Ｐ，Ｉ，Ｄ制で卸パラメータ，ス
パン量設定係数の設定をコンピュータ等の演算制御装置
を用いることによって稼動条件に応じて、精細に、しか
も自動的に行うことを可能とした温度制御方法を提供す
るにある。
本発明の係る温度制御方法は、被加熱物の温度を検出し
、この温度を被加熱物に対する設定温度と比較し、その
温度偏差にＰＩＤ演算処理，スパン量設定を行って複数
の加熱源に対する制御信号を求め、加熱源の出力を制御
する方法において、予め温度偏差と各加熱源に対するＰ
，Ｉ，ＤＩＩＪ？１１パラメータ，スパン量設定係数と
の関係を求めて演算制御装置に記憶しておき、この関係
に基づいて、求めた温度偏差に対応して各加熱源に対す
るＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ．スパン量設定係数を決定
し、決定したＰ．Ｉ，Ｄ制御パラメータ，スパン量設定
係数に従ってＰＩＤ演算処理，スパン量設定を行って加
熱源に対する制御信号を出力する。
、この温度を被加熱物に対する設定温度と比較し、その
温度偏差にＰＩＤ演算処理，スパン量設定を行って複数
の加熱源に対する制御信号を求め、加熱源の出力を制御
する方法において、予め温度偏差と各加熱源に対するＰ
，Ｉ，ＤＩＩＪ？１１パラメータ，スパン量設定係数と
の関係を求めて演算制御装置に記憶しておき、この関係
に基づいて、求めた温度偏差に対応して各加熱源に対す
るＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ．スパン量設定係数を決定
し、決定したＰ．Ｉ，Ｄ制御パラメータ，スパン量設定
係数に従ってＰＩＤ演算処理，スパン量設定を行って加
熱源に対する制御信号を出力する。
本発明にあってはこれによって、被加熱物温度を加熱条
件に応じて無段階に、制御することが可能となる。
件に応じて無段階に、制御することが可能となる。
以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。
明する。
第１図は、本発明に係る温度制御方法の実施に用いる演
算制御装置の概念図、第２図は温度制御系を示すブロッ
ク線図であり、図中１１は演算制御装置を構或するパー
ソナル・コンピュータ （以下単にコンピュータという
）の本体部、１５は拡張ユニット部、２１は被加熱物で
あるサセプタ、２２は加熱源である、例えばハロゲンラ
ンプを示している。
算制御装置の概念図、第２図は温度制御系を示すブロッ
ク線図であり、図中１１は演算制御装置を構或するパー
ソナル・コンピュータ （以下単にコンピュータという
）の本体部、１５は拡張ユニット部、２１は被加熱物で
あるサセプタ、２２は加熱源である、例えばハロゲンラ
ンプを示している。
第２図に示す如＜１０個のハロゲンランプ２２の位置及
び加熱炉の形状に合わせて、ハロゲンランプ２２をＮａ
ｌ−Ｎａ５迄の第１ゾーンＡに属するものと、ぬ６〜ｆ
ｆｉｌＯ迄の第２ゾーンＢに属するものとに分けて各ハ
ロゲンランプ２２への給電電力を調節する場合につき説
明する。
び加熱炉の形状に合わせて、ハロゲンランプ２２をＮａ
ｌ−Ｎａ５迄の第１ゾーンＡに属するものと、ぬ６〜ｆ
ｆｉｌＯ迄の第２ゾーンＢに属するものとに分けて各ハ
ロゲンランプ２２への給電電力を調節する場合につき説
明する。
第２図において第１ゾーンＡに属するハロゲンランブ２
２によって平均的に加熱されるサセブタの領域、例えば
ａ点、第２ゾーンＢに属するハロゲンランプ２２によっ
て加熱されるサセブタの領域、例えばｂ点の温度を夫々
熱電対で検出し、各熱電対の出力（例えば電圧値）を夫
々温度フィードハック信号として、第１図に示す如く拡
張ユニフト部１５におけるＡ／Ｄ変換器１６でディジタ
ル信号に変換してデータバス１８、バソファＩ９、更に
本体部ｉｔにおけるバソファ１２を経て本体部１１内の
ＣＰＵ （図示せず）に取り込む。
２によって平均的に加熱されるサセブタの領域、例えば
ａ点、第２ゾーンＢに属するハロゲンランプ２２によっ
て加熱されるサセブタの領域、例えばｂ点の温度を夫々
熱電対で検出し、各熱電対の出力（例えば電圧値）を夫
々温度フィードハック信号として、第１図に示す如く拡
張ユニフト部１５におけるＡ／Ｄ変換器１６でディジタ
ル信号に変換してデータバス１８、バソファＩ９、更に
本体部ｉｔにおけるバソファ１２を経て本体部１１内の
ＣＰＵ （図示せず）に取り込む。
ＣＰＵには予め求めた第４図（イ），第５図（イ〉に示
す如き変換テーブルＴ．， Ｔｔが入力され記憶せしめ
られており、第３図に示す如きフロチャートに従ってＰ
（比例），■（積分），ＤＣＦａ分）制御パラメータ及
びスパン量設定係数に変換する。即ちフィードバックデ
ータである熱電対の出力を第３図に示す如く、先ず第４
図に示す変換テーブルＴ１にて温度値（サセプタ温度）
に変換し（ステップＳ＋）、次いで第５図に示す如き変
換テーブルＴ２にて温度値をＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ
及びスパン量設定係数に変換し（ステップＳ２）、得ら
れた各Ｐ．Ｔ，Ｄ制御パラメータ及びスパン量設定係数
を第１図に示す如くバフファ１２． １９データパス１
８を経て、Ｄ／Ａ変換器１７にてアナログ信号に変換さ
れて第１．２図に示す信号変換器２５ａ， ２５ｂに出
力される（ステップＳ．）ようになっている。
す如き変換テーブルＴ．， Ｔｔが入力され記憶せしめ
られており、第３図に示す如きフロチャートに従ってＰ
（比例），■（積分），ＤＣＦａ分）制御パラメータ及
びスパン量設定係数に変換する。即ちフィードバックデ
ータである熱電対の出力を第３図に示す如く、先ず第４
図に示す変換テーブルＴ１にて温度値（サセプタ温度）
に変換し（ステップＳ＋）、次いで第５図に示す如き変
換テーブルＴ２にて温度値をＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ
及びスパン量設定係数に変換し（ステップＳ２）、得ら
れた各Ｐ．Ｔ，Ｄ制御パラメータ及びスパン量設定係数
を第１図に示す如くバフファ１２． １９データパス１
８を経て、Ｄ／Ａ変換器１７にてアナログ信号に変換さ
れて第１．２図に示す信号変換器２５ａ， ２５ｂに出
力される（ステップＳ．）ようになっている。
なお実施例においては調節対象となるハロゲンランブ２
２はｌＯ箇あり、ｐ．ｙ．ｏ＊Ｉｉｎパラメータについ
てはゾーンＡ，Ｂ毎に２種類の設定がなされ、またスパ
ン量設定係数については各位置条件等を考慮して各ハロ
ゲンランプ毎に個別に設定されるから、ＰＩＤパラメー
タについては各２箇の設定値が、また各スパン量設定係
数は１０箇の設定値を得ることとなる。
２はｌＯ箇あり、ｐ．ｙ．ｏ＊Ｉｉｎパラメータについ
てはゾーンＡ，Ｂ毎に２種類の設定がなされ、またスパ
ン量設定係数については各位置条件等を考慮して各ハロ
ゲンランプ毎に個別に設定されるから、ＰＩＤパラメー
タについては各２箇の設定値が、また各スパン量設定係
数は１０箇の設定値を得ることとなる。
変換テーブルＴ，は第４図（イ）に示す如く各熱電対の
検出出力である電圧値毎にこれと対応する温度値を求め
て、相対応させて表示しており、また変換テーブルＴ２
は第５図（イ）に示す如く各熱電対の検出出力である電
圧値に対応する温度値とＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ及び
スパン量設定係数とを同様に夫々相対応させて表示して
ある。なお、前述の如＜Ｐ．Ｉ，Ｄ制御パラメータにつ
いては夫々各２個、またスパン量設定係数は１０箇求め
るが、図面には各１個のみを略示してある。第４図（口
）、第５図（ロ）は夫々変換テーブルＴＩ＋ Ｔｚに表
示する関係を示すグラフであり、夫々横軸に熱電対出力
（ｍｖ） ，温度（”Ｃ）を、また縦軸には温度（’Ｃ
）、Ｐ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ出力をとって示してある
。
検出出力である電圧値毎にこれと対応する温度値を求め
て、相対応させて表示しており、また変換テーブルＴ２
は第５図（イ）に示す如く各熱電対の検出出力である電
圧値に対応する温度値とＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ及び
スパン量設定係数とを同様に夫々相対応させて表示して
ある。なお、前述の如＜Ｐ．Ｉ，Ｄ制御パラメータにつ
いては夫々各２個、またスパン量設定係数は１０箇求め
るが、図面には各１個のみを略示してある。第４図（口
）、第５図（ロ）は夫々変換テーブルＴＩ＋ Ｔｚに表
示する関係を示すグラフであり、夫々横軸に熱電対出力
（ｍｖ） ，温度（”Ｃ）を、また縦軸には温度（’Ｃ
）、Ｐ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ出力をとって示してある
。
第２図において２３はサセブタ２１に対する温度設定器
であり、該温度設定器２３からの設定温度出力は夫々比
較器２４ａ， ２４ｂに出力され、各比較ｎ２４ａ，２
４ｂにて熱電対で検出されたサセブタ温度をと比較され
、その温度偏差を信号変換器２５ａ，信号変換器２５ｂ
に夫々出力する。
であり、該温度設定器２３からの設定温度出力は夫々比
較器２４ａ， ２４ｂに出力され、各比較ｎ２４ａ，２
４ｂにて熱電対で検出されたサセブタ温度をと比較され
、その温度偏差を信号変換器２５ａ，信号変換器２５ｂ
に夫々出力する。
信号変換器２５ａ， ２５ｂは前述したコンピュータに
おける拡張ユニット部１５から入力された各Ｐ，Ｉ，Ｄ
制御パラメータに基づいて温度偏差にＰＩＩＩ演算を施
し、信号変換器２５ａの出力はトリガ回路２６ａ〜２６
ｅに、また第２信号変換器２５ｂの出力はトリガ回路２
６ｆ〜２６ｊに夫々出力される。
おける拡張ユニット部１５から入力された各Ｐ，Ｉ，Ｄ
制御パラメータに基づいて温度偏差にＰＩＩＩ演算を施
し、信号変換器２５ａの出力はトリガ回路２６ａ〜２６
ｅに、また第２信号変換器２５ｂの出力はトリガ回路２
６ｆ〜２６ｊに夫々出力される。
信号変換器２５ａから各トリガ回路２６ａ〜２６ｅへ、
また信号変換器２５ｂから各トリガ回路２６ｆ〜２６ｊ
に入力される過程で夫々スパン量設定係数を乗算せしめ
られて各トリガ回路２６ａ〜２６ｊに出力される。各ト
リガ回路２６ａ〜２６ｊは入力された信号出力レベルが
一定以上に達したとき、ＳＣＲパワーコントローラ２７
ａ〜２７ｊに対して夫々各制御信号を出力し、ＳＣＲバ
ワーコントローラ２７ａ〜２７ｊ の点弧角を変更し、
各ハロゲンランプに対する給電電力を調節し、サセブタ
２工に対する温度が制御されることとなる。
また信号変換器２５ｂから各トリガ回路２６ｆ〜２６ｊ
に入力される過程で夫々スパン量設定係数を乗算せしめ
られて各トリガ回路２６ａ〜２６ｊに出力される。各ト
リガ回路２６ａ〜２６ｊは入力された信号出力レベルが
一定以上に達したとき、ＳＣＲパワーコントローラ２７
ａ〜２７ｊに対して夫々各制御信号を出力し、ＳＣＲバ
ワーコントローラ２７ａ〜２７ｊ の点弧角を変更し、
各ハロゲンランプに対する給電電力を調節し、サセブタ
２工に対する温度が制御されることとなる。
以上の如く本発明方法にあっては、各Ｐ，Ｉ，Ｄ制御パ
ラメータのスパン量設定係数を加熱条件等に合わせて連
続的に設定し得ることとなり、気相戒長装置のサセプタ
温度が、加熱条件の変化の如何にかかわらず安定した最
適温度を維持することが出来る等優れた効果を奏するも
のである。
ラメータのスパン量設定係数を加熱条件等に合わせて連
続的に設定し得ることとなり、気相戒長装置のサセプタ
温度が、加熱条件の変化の如何にかかわらず安定した最
適温度を維持することが出来る等優れた効果を奏するも
のである。
第１図は本発明方法に用いる演算制御装置の概念図、第
２図は温度制御系のブロック線図、第３図は演算制御装
置におけるＰ，Ｅ，Ｄ制御パラメータ，スパン量設定係
数を求める過程を示すフローチャート、第４図（イ）は
熱電対出力と温度との変換テーブル、第４図（ロ）は第
４図（イ）の関係を示すグラフ、第５図（イ〉は温度と
スパン量設定係数との変換テーブル、第５図（口）は第
５図（イ）の関係を示すグラフ、第６図は従来の温度制
御系を示すブロンク線図である． ■・・・サセブタ １１・・・コンピュータの本体部 １６・・・八／Ｄ変換器 ｌ８・・・データパス ２１・・・サセブタ ２３・・・温度設定器 ２５ａ，２５ｂ・・・信号変換器 ２７・・・パワーコントローラ ２・・・ハロゲンランブ １５・・・拡張ユニット部 １７・・・Ｄ／Ａ変換器 １９・・・バッファ ２２・・・ハロゲンランプ ２４ａ，２４ｂ ・−・比較器 ２６ａ〜２６ｊ・・・トリガ回路
２図は温度制御系のブロック線図、第３図は演算制御装
置におけるＰ，Ｅ，Ｄ制御パラメータ，スパン量設定係
数を求める過程を示すフローチャート、第４図（イ）は
熱電対出力と温度との変換テーブル、第４図（ロ）は第
４図（イ）の関係を示すグラフ、第５図（イ〉は温度と
スパン量設定係数との変換テーブル、第５図（口）は第
５図（イ）の関係を示すグラフ、第６図は従来の温度制
御系を示すブロンク線図である． ■・・・サセブタ １１・・・コンピュータの本体部 １６・・・八／Ｄ変換器 ｌ８・・・データパス ２１・・・サセブタ ２３・・・温度設定器 ２５ａ，２５ｂ・・・信号変換器 ２７・・・パワーコントローラ ２・・・ハロゲンランブ １５・・・拡張ユニット部 １７・・・Ｄ／Ａ変換器 １９・・・バッファ ２２・・・ハロゲンランプ ２４ａ，２４ｂ ・−・比較器 ２６ａ〜２６ｊ・・・トリガ回路
Claims (1)
- １．気相成長装置のサセプタの温度を検出し、この温度
を被加熱物に対する設定温度と比較し、その温度偏差に
ＰＩＤ演算処理，スパン量設定を行って複数の加熱源に
対する制御信号を求め、加熱源の出力を制御する方法に
おいて、 予め温度偏差と各加熱源に対するＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメ
ータ，スパン量設定係数との関係を求めて演算制御装置
に記憶しておき、この関係に基づいて、求めた温度偏差
に対応して各加熱源に対するＰ，Ｉ，Ｄ制御パラメータ
，スパン量設定係数を決定し、決定したＰ，Ｉ，Ｄ制御
パラメータ，スパン量設定係数に従ってＰＩＤ演算処理
，スパン量設定を行って加熱源に対する制御信号を出力
することを特徴とする温度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16120289A JPH0328376A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16120289A JPH0328376A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 温度制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0328376A true JPH0328376A (ja) | 1991-02-06 |
Family
ID=15730537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16120289A Pending JPH0328376A (ja) | 1989-06-23 | 1989-06-23 | 温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0328376A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359693A (en) * | 1991-07-15 | 1994-10-25 | Ast Elektronik Gmbh | Method and apparatus for a rapid thermal processing of delicate components |
| US5650082A (en) * | 1993-10-29 | 1997-07-22 | Applied Materials, Inc. | Profiled substrate heating |
| US5809211A (en) * | 1995-12-11 | 1998-09-15 | Applied Materials, Inc. | Ramping susceptor-wafer temperature using a single temperature input |
-
1989
- 1989-06-23 JP JP16120289A patent/JPH0328376A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5359693A (en) * | 1991-07-15 | 1994-10-25 | Ast Elektronik Gmbh | Method and apparatus for a rapid thermal processing of delicate components |
| US5650082A (en) * | 1993-10-29 | 1997-07-22 | Applied Materials, Inc. | Profiled substrate heating |
| US5790750A (en) * | 1993-10-29 | 1998-08-04 | Applied Materials, Inc. | Profiled substrate heating utilizing a support temperature and a substrate temperature |
| US5809211A (en) * | 1995-12-11 | 1998-09-15 | Applied Materials, Inc. | Ramping susceptor-wafer temperature using a single temperature input |
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