Bang-Bang plus PID Temperature Control Scheme for Rapid Thermal Processing

급속 열처리 공정을 위한 Bang-Bang/PID 온도제어기법

This paper describes the quick and precise control of the wafer temperature essential in rapid thermal processing(RTP). The bang-bang plus PID controller structure is introduced to satisfy rapid ramp-up rate and reduce overshoot and steady state error. The controller employs the PID action when the magnitude of the error between reference signal and the output temperature signal is smaller than some prescribed value. To find PID gains, the plant(autoregressive) model is first identified and Kappa-Tau tuning rule is used. The developed controller is applied to experimental RTP apparatus, and performances are evaluated.

본 논문에서는 급속 열처리 공정에서 필수적인 빠르고 정밀한 웨이퍼의 온도제어기법을 제안하였다. Bang- Bang/PID 제어기법은 빠른 온도상승률을 만족하고, 오버슈트와 정상상태 오차를 줄이도록 한다. 즉 초기에 허용 가능한 최대전력을 공급하는 일종의 Bang-Bang 방식의 제어를 하고, 설정온도와 출력에서 측정되는 온도와의 차이가 어느 정해진 범위보다 작을 때 PID 제어를 수행한다. 또한 PID 이득을 정하기 위해 ARX 모델로 식별된 플랜트에 Kappa-Tau 동조법이 사용되었다. 개발된 제어기는 실험용 RTP 장비에 적용하여 그 성능을 평가하였다.