周波数領域における閉ループシステム同定を用いた縦型バッチ式半導体熱処理成膜装置の温度依存性の解析

カテゴリ: 研究会(論文単位)

論文No: MEC22038

グループ名: 【D】産業応用部門 メカトロニクス制御研究会

発行日: 2022/11/30

タイトル(英語): Analysis of Temperature Dependency in Batch Type Semiconductor Vertical Furnace through Frequency Domain Closed-loop System Identification

著者名: ブディオノ クリスチャン ミレニュー(東京大学),大西 亘(東京大学),古関 隆章(東京大学),平田 輝(東京エレクトロン テクノロジーソリューションズ),柴辻 亮介(東京エレクトロン テクノロジーソリューションズ),山口 達也(東京エレクトロン テクノロジーソリューションズ)

著者名(英語): Christian Milleneuve Budiono(The University of Tokyo),Wataru Ohnishi(The University of Tokyo),Takafumi Koseki(The University of Tokyo),Akira Hirata(Tokyo Electron Technology Solutions Ltd.),Ryosuke Shibatsuji(Tokyo Electron Technology Solutions Ltd.),Tats

キーワード: 縦型半導体熱処理成膜装置|閉ループシステム同定|周波数領域システム同定|温度制御|温度依存性|Semiconductor Vertical Furnace|Closed-loop System Identification|Frequency Domain System Identification|Temperature Control|Temperature Dependency

要約(日本語): 半導体製造過程の一つである成膜では、縦型バッチ式半導体熱処理成膜装置が使われている。今後、半導体素子の微細化及び構造の複雑化につれ本装置の温度制御の性能向上が必要不可欠である。その実現にあたって、システム同定による正確なプラントモデルの取得が必要である。しかし、本プラントの特性は温度によって変化するため、システム同定時にその温度を固定しなければならない。そこで、本稿の目的は閉ループ同定を用い様々な平均温度帯における装置の周波数応答を取得することである。閉ループ同定を用いることによって、装置が所望の平均温度帯に動作することを確かめ、実験に必要な調整の手間を減らすことができる。行ったシミュレーションと実機を用いた実験より、様々な温度帯において高SN比の異なる周波数応答を取得し、装置の温度依存性を確認した。この情報は温度依存性を考慮した制御器設計に活用することができると視察している。

要約(英語): In semiconductor manufacturing process, the batch type semiconductor vertical furnace is mainly used for layer deposition. As the shrink of critical dimension* and structure complexity of the manufactured chips proceed, the temperature control performance of the furnace needs to be improved. This requires a more accurate model of the furnace, which can be obtained from system identification. However, as the furnace characteristics are known to be temperature dependent, the identification process should run at a fixed temperature range during the whole time. Therefore, this paper aims to obtain and analyze plant responses at different temperatures through closed-loop system identification, which ensures the system to operate at desired average temperature ranges and reduces the effort to adjust experimental conditions. Through conducted simulations and experiments using the full-scale actual furnace, different frequency responses with high signal-to-noise ratio at different temperatures are obtained, which shows that the furnace characteristic indeed depends on the operating temperature. This information is valuable to design controllers which consider the temperature dependency of the furnace.

本誌: 2022年12月3日メカトロニクス制御研究会

本誌掲載ページ: 101-106 p

原稿種別: 日本語

PDFファイルサイズ: 2,817 Kバイト