Abstract
We have implemented a fast pressure control system for the transport chamber of a high vacuum cluster tool for advance semiconductor fabrication and evaluated its performance. To overcome the typically slow response of mass flow controllers, the modified experimental method is used very effectively to optimize the pressure control procedure. We successfully obtained quite fast pressure control by adjusting the starting time and eht tuning constants by the Ziegler-Nichols method. In the transport pressure $10\times 10^{-5}$ torr, actual pressure control starts from 4 sec after an initial gas load of 2.1 sccm. As a result, optimum conditions for the tuning constants are the rise rate of 0.02 torr/sec, the lag time of 0.15 sec, and the sampling period of 0.5 sec. Then the settling time is about 9 sec within about $\pm$0.5% for the referenced value. This settling time is enhanced above 75 percents in comparison with conventional experimental method. To account for the experimental effects observed, a theoretical model was developed. This experimental result has a tendency to fit with the theoretical result of $\omega$=-1.0.
차세대 반도체 제조공정을 위한 고진공 클러스터 장비용 반송모듈에 대해 고속 응답이 가능한 압력제어 장치의 구현과 그 성능시험을 수행하였다. 일반적인 자동 유량조절기가 가지고 있는 저속 응답에 대한 문제점을 해결하기 위하여 압력제어 순서를 매우 효과적으로 최적화하기 위하여 새로운 실험방법이 제시되었다. 압력제어를 시작하는 시점과 Ziegler-Nichols 제어방법에 의한 조율 상수들을 조절함으로써 매우 안정되고 빠른 응답이 가능한 압력제어를 성공적으로 달성하였다. 반송압력이 $10\times 10^{-5}$ torr인 경우, 질소의 초기유량을 21 sccm으로 설정한 수 4초 시각부터 실제적인 압력제어가 시작되었다. 그 결과, 최대 압력오차가 설정값에 대해 $\pm$0.5% 이하에서 안정화 시간은 10 sec 이내로 기존 실험방법과 비교해 볼 때 70% 정도 개선된 우수한 성능을 얻을 수 있었다. 이때 rise rate는 0.02 torr/sec, the lag time는 0.15sec, the sampling period는 0.5 sec이였다. 이러한 실험결과를 설명하기 위하여 이론적인 모델이 유도되었으며, $\omega$=-1.0일 때 실험결과와 잘 일치함을 알 수 있었다.
