印加エネルギーに着目した半導体熱処理装置における昇温過程の高速化

カテゴリ：研究会(論文単位)

論文No：MEC25024

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：2025/12/10

タイトル(英語)：Fast Temperature Rise in Semiconductor Vertical Furnace by Focusing on Applied Energy

著者名：ブディオノ クリスチャン ミレニュー(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),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),大西 亘(東京大学)

著者名(英語)： Christian Milleneuve Budiono(The University of Tokyo),Akira Hirata(Tokyo Electron Technology Solutions),Tatsuya Yamaguchi(Tokyo Electron Technology Solutions),Wataru Ohnishi(The University of Tokyo)

キーワード：半導体熱処理装置,温度制御,温度依存性,データ駆動,熱容量,Semiconductor vertical furnace,Temperature control,Temperature dependency,Data-driven,Heat capacity

要約(日本語)：バッチ式半導体熱処理装置は酸化，成膜，アニーリングといった様々な半導体製造工程に広く使われている。その生産性を上げるには，昇温過程における時間短縮が欠かせない。しかし，装置の温度依存性によって，線形時不変モデルを用いた従来の最短時間制御は正確な昇温過程を達成できない。一方，伝熱に基づく微分方程式を用いた非線形モデルの構築は複雑なうえに様々な物理パラメータの数値を要する。そこで，本稿の目的はデータ駆動によるユーザフレンドリーかつ温度依存性に対処できるモデルを構築し，高速かつ正確な昇温を実現する。実験データにおける印加エネルギーと温度の関係に着目した結果，見出した関係式および熱容量のモデルを用いて様々な目標温度に対して正確な高速昇温を実現することができた。

要約(英語)：Semiconductor vertical furnace is widely used for oxidation, layer deposition, and annealing in the semiconductor manufacturing process. To raise its productivity, the reduction in the time for temperature rise process in this equipment is necessary. However, conventional time optimal control method using linear-time-invariant model finds difficulty due to the temperature dependency characteristic of the equipment. Conversely, complex nonlinear modeling using differential equations needs numerical values of various physical parameters in the heat transfer analysis. Therefore, the aim of this paper is to develop a user-friendly data-driven model which can tackle temperature dependency of the equipment and can conduct temperature rise process fast and accurately. Observation on the relationship between applied heat and temperature in the experimental data leads to a data-driven equation and an empirical modeling of heat capacity, with which fast temperature rise can be done accurately to reach various desired temperatures.

本誌：2025年12月13日メカトロニクス制御研究会

本誌掲載ページ：53-58p

原稿種別：日本語

PDFファイルサイズ：1,438Kバイト