[發明專利]熱處理裝置、控制常數的自動調整方法和存儲介質

有效

• 申請號: 200810092446.6
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101286043A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 高橋五郎;井上久司;神田莊一;王文凌
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;G05D23/19;H01L21/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 劉春成

技術領域

本發明涉及在進行利用P(比例要素)I(積分要素)D(微分要素)控制的溫度控制，對被處理體進行熱處理的裝置中，自動調諧PID常數的技術。

背景技術

在半導體制造裝置中，有批量式或單片式熱處理裝置，它們是將處理氣氛分割成多個區域，對每個區域進行溫度控制。例如，在立式熱處理裝置中，立式的反應容器內沿上下分割成多個區域，每個區域設有加熱器和溫度控制器，且作為溫度檢測部，使用設在反應容器內的內部溫度檢測部、設在反應容器外的外部溫度檢測部、或配置在基板附近的曲線用溫度檢測部等，進行規定的溫度特性的調整。在這種情況下，通常進行PID控制，但另一方面，根據各段的加熱器、調諧對象(溫度檢測部種類)、方案(是還包括升溫步驟的設定模式等的意味)，要求各種各樣的溫度特性結果，為此，需要采用適應要求的最優PID常數。

作為這樣的實施PID常數的調諧的方法，已知有將某個大小的功率，分段式輸入加熱器，由例如內部溫度檢測部求得其輸出，由此時傳遞函數、頻率、振幅計算PID常數的方法，求得的PID的常數適用于所有方案。作為該計算的算法，有極限靈敏度法、模糊數學法、模型應用等，但存在如下所述的問題。

極限靈敏度法或模型應用在用于多級加熱器時，各加熱器之間的干擾大，因此不能恰到好處地進行自動調諧，它們難以適用于級聯控制。此外，模糊數學法或模型應用在硬件構成或調諧方案發生變化時，需要與之相應地變更模型或評價函數的系數，為此花費的開發工時就會增加。并且，在現有方法中，無法求得與方案相應的最優PID常數，且不能調節溫度控制區域之間的溫度特性。且有時溫度升溫至目標值時的溢出、欠程、回歸時間、區域間的溫度差中的任一參數的如何改善因用戶的需求而異。再加上實際情況是，硬件構成發生變化時調諧精度變差等，在自動調諧的實施方面尚有多項研究事項懸而未決。

另外，在日本特開昭56-153404號公報的權利要求的范圍內，揭示了先是粗設定PID常數，給工藝施加擾動，求取控制性測定值，根據該測定值，變更PID常數，依次反復進行這樣的操作，自動調整PID常數的方法。但是，由于該方法是與優化、惡化對應來變更PID常數，所以難以將PID收斂至適當值，且即使可以收斂也不得不進行相當多次的嘗試。

發明內容

本發明就是在這樣的情況下作出的發明，其目的在于，提供在進行通過PID控制的溫度控制對被處理體進行熱處理的裝置中，能夠可靠且簡便地進行PID常數的調諧的技術。

根據本發明的熱處理裝置具備：收納處理氣氛和被處理體的反應容器；設在上述反應容器內，加熱上述處理氣氛的加熱機構；檢測利用上述加熱機構加熱的上述處理氣氛的溫度的溫度檢測部；和采用PID控制來控制上述加熱機構的控制部，上述控制部具有：規則表，使處理氣氛升溫到目標值時的溫度特性項目的預測變化量和PID常數的變化率對應而生成；執行機構，在設定PID常數后，反復執行利用上述加熱機構，將處理氣氛升溫到目標溫度，同時根據上述溫度檢測部的溫度檢測值，取得溫度曲線，根據該溫度曲線，求取溫度特性項目的實測值和目標值的差分的步驟，和當該差分偏離允許范圍且比規定值大時，參照上述規則表，通過與對應于該差分的溫度特性項目的預測變化量對應的變化率，變更PID常數，進行再設定的步驟，直至上述差分達到允許范圍內；和更新機構，參照上述規則表，變更PID常數，在溫度特性項目的實測變化量和上一次循環中預測的該溫度特性項目的預測變化量之間存在差異時，根據該實測變化量，更新上述規則表中的PID常數和該溫度特性項目的預測變化量的對應關系。

在根據本發明的熱處理裝置中，上述溫度特性項目有多個，為將對應各溫度特性項目的預測變化量的PID常數的變化率倒易時，優選在各溫度特性項目之間附加優先級。

在根據本發明的熱處理裝置中，上述溫度特性項目優選為作為上述溫度檢測部的溫度檢測值超過目標溫度時的與目標溫度的最大溫度差的溢出值，溫度檢測值超過目標溫度后，在低于目標溫度時，為從目標溫度起算的最大落差量的欠程值，和開始升溫后，溫度檢測值相對于目標溫度收斂至預定溫度范圍內的溫度穩定時間這三者中的至少一個。

在根據本發明的熱處理裝置中，上述執行機構在上述溫度特性項目的實測值與目標值的差分偏離允許范圍且比規定值小時，優選為不使用上述規則表就變更PID常數。