(57)【要約】【課題】制御量を迅速且つ正確に目標値へ変化させることができて、速やかに制御量を目標値に追従させることができ、しかもそれらの調整を自動で行うことができ、プロセスの生産効率を向上させることができる半導体製造装置を得る。【解決手段】目標値と制御検出値とが加算器１を介して入力されるＰＩＤ調節部２と、パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じてそのパターン出力を変化可能としたパターン発生部８と、少なくともパターン発生部８の出力を含む出力と、ＰＩＤ調節部２の出力とを切替えて出力する切替器６とを備えた。【選択図】図１
2010147486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、
前記半導体製造装置は、
前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが加算器を介して入力される第１の調節部と、
パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、
前記パターン発生部の出力と、前記第１の調節部の出力とを切替えて前記熱処理炉への操作量として出力する切替器と、
前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部を有する温度制御装置を備えた半導体製造装置。
【請求項２】
プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、
前記半導体製造装置は、
前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが第１の加算器を介して入力される第１の調節部と、
パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、
前記パターン発生部の出力と、前記第１の調節部の出力とを切替えて前記熱処理炉への操作量として出力する切替器と、
前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部と、
前記切替器の出力側に設けられ、前記切替器からの出力と前記熱処理炉からの第２の温度検出値とが第２の加算器を介して入力されて前記熱処理炉への操作量として出力する第２の調節部とを有する温度制御装置を備えた半導体製造装置。
【請求項３】
プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、
前記半導体製造装置は、
前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが第１の加算器を介して入力される、Ｉ要素を含む第３の調節部及びＩ要素を含まない第４の調節部と、
パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、
少なくとも前記第３の調節部の出力と、前記第４の調節部の出力と前記パターン発生部の出力とが加算された出力とを切り替える切替手段と、
前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部と、
前記切替手段の出力と前記熱処理炉からの第２の温度検出値とが第２の加算器を介して入力され、前記熱処理炉への操作量として出力する第２の調節部とを有する温度制御装置を備えた半導体製造装置。
【請求項４】
プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、
前記半導体製造装置は、
前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが第１の加算器を介して入力される、Ｉ要素を含む第３の調節部及びＩ要素を含まない第４の調節部と、
パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、
前記第３の調節部の出力と、前記第４の調節部の出力と前記パターン発生部の出力とが加算された出力と、前記パターン発生部の出力とを切り替える切替器と、
前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部と、
前記切替器の出力と前記熱処理炉からの第２の温度検出値とが第２の加算器を介して入力され、前記熱処理炉への操作量として出力する第２の調節部とを有する温度制御装置を備えた半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、拡散装置やＣＶＤ装置など、半導体ウェハをバッチ処理する熱処理装置を有する半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
拡散装置やＣＶＤ装置など、たとえば電気炉を有する半導体製造装置の熱処理装置では、炉内の温度を適切な温度に維持し、もしくは炉内を指定した温度変化に追従させる必要がある。炉内の温度制御は、精度や外乱が生じたときの補償あるいは目標温度の変化に対する追従性に関して高性能であることが求められる。従来、このような熱処理装置の温度制御には、例えば図２８に示す制御方法が用いられてきた。
【０００３】
図２８に示す制御方法は、温度目標値入力端ＩＮを備え、目標値入力端ＩＮより入力された目標値と後述する熱処理炉３からの温度検出値（制御量）の偏差を出力する加算器１と、加算器１の出力側に設けられ、加算器１の出力に基づいてＰＩＤ（比例、積分、微分）演算し熱処理炉３への操作量を出力するＰＩＤ調節部２と、ＰＩＤ調節部２の出力側に設けられ、ＰＩＤ調節部２の出力をその操作量として入力端ａから入力し温度検出値（制御量）を出力端ｂから出力する熱処理炉（熱処理炉装置）３とを備えて構成され、熱処理炉３の出力端ｂから出力される温度検出値（制御量）が所望の値となるよう制御する。
【０００４】
ＰＩＤ調節部２は、必要ならば、公知の積分ワインドアップ対策やバンプ対策を機能に含むものである。そして、図２８のうち、熱処理炉３は、例えば概略的には図２９の様な構成を有する。すなわち図２９（ａ）に示す熱処理炉３は、操作量の入力端ａと制御量の出力端ｂを備え、底部に半導体ウェハ投入口を有する
電気炉３１と、半導体ウェハを保持するボート３２と、ボート３２を支持し電気炉３１の投入口を塞ぐキャップ３３と、入力端ａからの制御信号に応じて図示しない電力供給がなされて電気炉３１内を加熱するヒータ３４と、電気炉３１内の温度を計測し出力端ｂへ出力する温度センサ３５とで構成され、電気炉３１内の温度をある特定のパターンに追従または維持させることによって、ボート３２に保持している半導体ウェハに化学的処理を施す。
【０００５】
また、図２９に代表される熱処理炉３は、炉内における均熱性を考慮して、加熱要素を複数ゾーンに分割し、夫々独立して電力供給し、温度制御を行うことがなされている。例えば、図２９（ａ）の例において４分割した場合は、図３０のような構成になる。
【０００６】
図３０に示す熱処理炉３Ａは、図２９（ａ）と同様に電気炉３１と、ボート３２と、キャップ３３と、ヒータ４４を構成要素に持つ。そして、ヒータ４４は４分割されているためａ１〜ａ４の４つの操作量入力端を備え、さらに４つに分割されたそれぞれのゾーンの温度を測定するための温度センサ４５と、その４つの制御量出力端ｂ１〜ｂ４を備える構成となっている。
操作量の入力端ａ１から制御量の出力端ｂ１までの経路における要素の集合をゾーン１、ａ２から入力しｂ２へ出力する過程における要素の集合をゾーン２、以下、同様にゾーン３、ゾーン４と表現することがある。
【０００７】
熱処理炉が、複数加熱ゾーン構成である場合、例えば図３０に示されるような４分割の場合、従来では図３１に示すような、図２８の構成をそのまま複数並列化した構成による制御がよく用いられている。図３１のうち、熱処理炉３Ａは、上述した図３０で示されるような４つの操作量の入力端ａ１〜ａ４と４つの制御量の出力端ｂ１〜ｂ４を備えている。また１−１〜１−４は複数並列された加算器を示し、２−１〜２−４は複数並列されたＰＩＤ調節部を示している。
【０００８】
図３０や図３１で示したような構成を有する熱処理炉は、例えば図３２に示す温度制御手順でプロセス処理を行っている。
ここで、図３２を用いて、従来の熱処理炉で行われるプロセス処理の一例について説明する。図３２（ａ）は熱処理炉で行われるプロセス処理の一例のフローチャートを示す。図３２（ｂ）はそのときの熱処理炉内の温度の概略を示したものであり、図中の符号は、図３２（ａ）における同一の符号が付されている処理を示す。
【０００９】
ステップＳ１０１は、電気炉３１内の温度を比較的低い温度Ｔ0に維持および安定させる処理である。ステップＳ１０１では、ボート３２はまだ電気炉３１内へ投入されていない。ステップＳ１０２は、半導体ウェハを保持しているボート３２を電気炉３１内に投入する処理である。半導体ウェハの温度は通常Ｔ0より低いので、ボート３２を電気炉３１内に投入した結果、炉内の温度は一時的にＴ０より低い温度になるが、前述した温度制御によって電気炉３１内の温度はいくらかの時間を経て再びＴ０に安定する。
【００１０】
ステップＳ１０３は、温度Ｔ0から、半導体ウェハに成膜処理等のプロセス処理を施すための温度Ｔ1まで、徐々に電気炉３１内の温度を上昇させる処理である。ステップＳ１０４は半導体ウェハにプロセス処理を施すために電気炉３１内の温度をＴ1に維持および安定させる処理である。ステップＳ１０５は、プロセス処理終了後、温度Ｔ1から再び比較的低い温度Ｔ0まで徐々に電気炉３１内の温度を下降させる処理である。ステップＳ１０６は、プロセス処理が施された半導体ウェハを保持しているボート３２を電気炉３１内から引き出す処理である。その後、ボート上の処理済みウェハは未処理のウェハと入替される。これら一連の処理Ｓ１０１からＳ１０６までの処理は、すべての未処理の半導体ウェハに施される。
【００１１】
そして、すべての半導体ウェハにプロセス処理が施された場合は一連の温度制御処理を終了し、一方、すべての半導体ウェハにプロセス処理が施されていない場合はボート上のウェハを入替えて、再びステップＳ１０１に戻り手順を繰り返すようになっている。ステップＳ１０１、Ｓ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６の処理は、いずれも電気炉３１内の温度が目標温度に対し予め定められた微小温度範囲内にあり、且つ予め定められた時間、その状態が続くといった安定状態を得た後、次の処理へ進むようになっている。
【００１２】
しかし、図２８または図３１に示すような構成を有する従来の温度制御装置および温度制御方法を用いた場合において、温度目標値が急激に変化した場合、温度検出値（制御量）が目標値の値を維持できなくなり、制御量が目標値に追従する際に遅れが生じ、その結果として制御量が目標値に対し許容範囲内で安定状態を得るまでに長い時間を要してしまうという問題がある。
【００１３】
例えば図３２に示したプロセス処理のうちステップＳ１０３は、熱処理装置全体の時間的生産効率を高めるために短時間で終了することが必要であるため、目標値の上昇速度を増加させることが望まれ、従って図５の点線に示すように、従来の温度制御装置および温度制御方法による追従の遅れは無視できないほど大きくなっていた。
【００１４】
そこで、図３３に示すような構成による制御を行うことで追従性を高めるとともに制御の精度を損なわない方法が知られている。
図３３に示す制御ブロックは、図２８に示した構成と同様な部分として、目標値入力端ＩＮを備え、加算器１とＰＩＤ調節部２と熱処理炉３を有し、さらに異なる部分として、熱処理炉３への操作量として最適と思われる信号を出力するパターン発生部５と、ＰＩＤ調節部２の出力とパターン発生部５の出力のうちいづれか１つを切替制御信号によって選択し、操作量として出力する切替器６と、加算器１の出力を監視し、特定の条件（例えば後述するような所定時刻、あるいは加算器１の出力の所定値以上の変動）に対応して切替器６を制御する切替制御信号を出力する切替制御部７とで構成され、熱処理炉３の出力端ｂから出力される温度検出値（制御量）を制御するものである。パターン発生部５と切替制御部７は、夫々内部に同一時刻を示す時計を有するとともに、温度制御の開始時間から目標値が急激に変化するまでの時間が予め記憶されており、該時刻を知ることができる。
【００１５】
図３３に示した制御ブロックによる制御方法では、目標値入力端ＩＮからの温度目標値と制御対象となる熱処理炉３の出力端ｂからの温度検出値（制御量）に対し、加算器１とＰＩＤ調節部２とでフィードバック制御がなされる。そして、目標値入力端ＩＮからの目標値に急激な変化が発生する場合、切替制御部７は切替制御信号を切替器６に出力し、切替器６の出力をＰＩＤ調節部２側からパターン発生部５の出力側へ切替える。その結果、パターン発生部５からの出力に従って開ループ制御が開始される。そして、再び加算器１の出力が零近傍となる予定時刻となると、切替制御部７は再び切替制御信号を切替器６に出力し、切替器６の出力をパターン発生部５側からＰＩＤ調節部２の出力側へ切替え、再びフィードバック制御が行われる。
【００１６】
すなわち、図３３に示した制御方法は、例えば図３２に示したプロセス処理のＳ１０３などのように、目標値が急激に変化する場合、切替制御部７が予めその時刻を予期し、切替器６の出力をＰＩＤ調節部２側よりパターン発生部５側に切替え、パターン発生部５から最適とされた信号を適切なタイミングで出力することによって、一時的にフィードバックループを切断して開ループ制御を行い、追従性を高めることができる。そして、その後加算器１の出力がほぼ零になると予定された時刻、あるいは実際に当該出力を監視して、ほぼ零となったとき、切替器６の出力をＰＩＤ調節部の出力に切替制御することによって、従来と同様なフィードバック制御も行えるようになっている。
【００１７】
なお、この図３３に示した制御ブロックによる制御方法は、また図３４、図３５に示した制御ブロックによる制御方法においても同様に考えることができる。ここで、図３４に示す制御ブロックは、図３３に示された制御ブロックにおける切替器６の後段にさらにＰＩＤ調節部１２を備えるとともに、切替器６とＰＩＤ調節部１２の間に加算器４を設けて第２の温度検出値（副制御量）をフィードバックし、フィードバックループ２０を構成してカスケード制御を実行する構造としたものである。この場合、熱処理炉３は、図２９（ｂ）に示すような構造であり、図２９（ａ）における第１の温度検出値（主制御量）の出力端ｂに加え、第２の温度検出値（副制御量）の出力端ｃを備えている。ここでは、第１、第２の温度検出値は夫々反応管内、ヒータ近傍の温度を検出している。このような方法によれば、熱処理炉３の応答が変化したときフィードバックループ２０でその変動を軽減し、制御の応答性を高めるなど、副制御量を有効に活用することができ、全体の制御性能を高めることができる。
【００１８】
また、図３５に示す制御ブロックは、図３３に示された制御ブロックにおけるパターン発生部５と切替器６との間に加算器１４とＰＩＤ調節部１５とを設けてフィードバックループ２１を構成するようにしたものである。
そして、このような方法によっても、パターン発生部５の出力を第２の温度検出値（副制御検出値）のフィードバック制御により修正しつつ、熱処理炉３への操作量を出力することができるので、操作量を現実の制御対象により的確に調整しつつ制御を行い、その変動を軽減することができる。ここで、パターン発生部５の出力値は、メモリなどに格納された記憶値を出力することにより与えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかしながら、このような、パターン発生部を用いて図３３〜図３５に示したような構成で制御を行う場合には、熟練した特定の技術者が、例えば、図３２に示したようなプロセス処理を何度も行いつつパターン発生部５の出力の調整（記憶値の調整）を行う必要があり、この調整に多大の労力や時間を要する。しかもその調整方法は、技術者の熟練度、個人差によって様々であるために、調整後の制御品質に調整者によるばらつきが生じる。
【００２０】
特に、図２８に示した制御ブロックを複数並列化してなる図３１の制御ブロックのように、図３３乃至図３５に示した制御ブロックを複数並列化した場合には、複数のパターン発生部５の出力を調整しなければならず、調整時間がさらにかかると共に、制御品質のばらつきがさらに大きくなってしまうという問題がある。また、パターン発生部の出力値を記憶値より得ることとした場合は、膨大なメモリが必要になるという問題もある。
【００２１】
この発明は、上記実情に鑑みて為されたもので、温度目標値の急激な変化が発生したときでも、速やかに温度検出値（制御量）を目標値に追従維持させることができて時間的生産効率を向上させることができ、また膨大なメモリも必要としない半導体製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決するため、この発明の請求項１に係る半導体製造装置は、プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、前記半導体製造装置は、前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが加算器を介して入力される第１の調節部と、パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、前記パターン発生部の出力と、前記第１の調節部の出力とを切替えて前記熱処理炉への操作量として出力する切替器と、前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部を有する温度制御装置を備えたものである。
【００２３】
また、この発明の請求項２に係る半導体製造装置は、プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、前記半導体製造装置は、前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが第１の加算器を介して入力される第１の調節部と、パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、前記パターン発生部の出力と、前記第１の調節部の出力とを切替えて前記熱処理炉への操作量として出力する切替器と、前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部と、前記切替器の出力側に設けられ、前記切替器からの出力と前記熱処理炉からの第２の温度検出値とが第２の加算器を介して入力されて前記熱処理炉への操作量として出力する第２の調節部とを有する温度制御装置を備えたものである。
【００２４】
また、この発明の請求項３に係る半導体製造装置は、プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、前記半導体製造装置は、前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが第１の加算器を介して入力される、Ｉ要素を含む第３の調節部及びＩ要素を含まない第４の調節部と、パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、少なくとも前記第３の調節部の出力と、前記第４の調節部の出力と前記パターン発生部の出力とが加算された出力とを切り替える切替手段と、前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部と、前記切替手段の出力と前記熱処理炉からの第２の温度検出値とが第２の加算器を介して入力され、前記熱処理炉への操作量として出力する第２の調節部とを有する温度制御装置を備えたものである。
【００２５】
また、この発明の請求項４に係る半導体製造装置は、プロセス処理を施す温度よりも低い温度Ｔ0で維持及び安定させるステップと、ウェハを保持するボートを熱処理炉内に投入するステップと、前記ウェハにプロセス処理を施す温度に上昇させるステップと、前記プロセス処理を施す温度から前記熱処理炉内の温度を下降させるステップと、前記ボートを前記熱処理炉内より引き出すステップとを有する半導体製造装置であって、前記半導体製造装置は、前記熱処理炉への温度目標値と前記熱処理炉からの第１の温度検出値とが第１の加算器を介して入力される、Ｉ要素を含む第３の調節部及びＩ要素を含まない第４の調節部と、パターン出力を算出する近似関数を有し、該近似関数のパラメータ値に応じて前記パターン出力を変化可能としたパターン発生部と、前記第３の調節部の出力と、前記第４の調節部の出力と前記パターン発生部の出力とが加算された出力と、前記パターン発生部の出力とを切り替える切替器と、前記第１の温度検出値に基づいて、前記パターン発生部の有する近似関数のパラメータを補正するための補正値を出力するパラメータ補正値出力部と、前記切替器の出力と前記熱処理炉からの第２の温度検出値とが第２の加算器を介して入力され、前記熱処理炉への操作量として出力する第２の調節部とを有する温度制御装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、熱処理装置に対する目標値が急激に変化した場合もっとも速やかに制御量を追従させることができる出力パターンを設定し、特定の時刻からＰＩＤ演算出力の代わりに操作量として出力し、偏差のうちの大部分が消去したときは再びＰＩＤ演算出力を操作量として出力するようにするとともに、設定する出力パターンを予め複数パラメータを含む関数で定式化し、干渉行列を用いてパラメータを最適化するよう更新（補正）するようにしたため、制御量を迅速且つ正確に目標値へ変化させることができ、速やかに制御量を目標値に追従させることができ、しかもそれらの調整を自動で行うことができ、プロセスの生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】発明の実施の形態１におけるゾーンが一つの場合の制御ブロック図である。
【図２】発明の実施の形態１におけるゾーンが４つの場合の制御ブロック図である。
【図３】干渉行列の作成手順を示す図である。
【図４】パラメータの更新手順を示す図である。
【図５】実施の形態１の動作結果を示す図である。
【図６】実施の形態１におけるパターン発生部の出力パターンを示す図である。
【図７】実施の形態１における評価項目を示す図である。
【図８】実施の形態１における変形例を示すブロック図である。
【図９】実施の形態２におけるゾーンが一つの場合の制御ブロック図である。
【図１０】実施の形態２におけるゾーンが４つの場合の制御ブロック図である。
【図１１】実施の形態２の動作結果を示す図である。
【図１２】実施の形態２におけるパターン発生部の出力パターンを示す図である。
【図１３】実施の形態２における評価項目を示す図である。
【図１４】実施の形態２の変形例の動作を説明する図である。
【図１５】干渉行列作成および評価項目を示す図である。
【図１６】実施の形態２の第２変形例におけるパターン発生部の出力を示す図である。
【図１７】実施の形態２の第１変形例を示すブロック図である。
【図１８】実施の形態２の第２変形例を示すブロック図である。
【図１９】実施の形態３におけるゾーンが一つの場合の制御ブロック図である。
【図２０】実施の形態３におけるゾーンが４つの場合の制御ブロック図である。
【図２１】実施の形態３の第１変形例を示すブロック図である。
【図２２】実施の形態３の第２変形例を示すブロック図である。
【図２３】実施の形態４を示すブロック図である。
【図２４】実施の形態５を示すブロック図である。
【図２５】実施の形態６を示すブロック図である。
【図２６】実施の形態７を示すブロック図である。
【図２７】実施の形態７の動作を示す図である。
【図２８】従来のフィードバック制御を示すブロック図である。
【図２９】ゾーンが１つの場合の熱処理炉を示す概略図である。
【図３０】ゾーンが４つの場合の熱処理炉を示す概略図である。
【図３１】ゾーンが４つの場合の従来のフィードバック制御を示すブロック図である。
【図３２】半導体製造装置における熱処理（温度制御）の手順を示す図である。
【図３３】パターン発生部を備えた第１の温度制御ブロック図である。
【図３４】パターン発生部を備えた第２の温度制御ブロック図である。
【図３５】パターン発生部を備えた第３の温度制御ブロック図である。
【図３６】干渉行列の作成手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
実施の形態１．
まず、実施の形態１の構成について図１を使って説明する。図１に示すブロック図において図３３と同様の部分については同一の符号を付して説明する。
図１に示す構成は、図３３に示した従来の構成と同様な部分として、入力端子ＩＮより入力される熱処理炉の温度目標値と熱処理炉３からの制御量である第１の温度検出値が入力される加算器１と、加算器１の出力側に設けられ、加算器１の出力に基づいてＰＩＤ制御を行うＰＩＤ調節部２と、ＰＩＤ調節部２の出力側に設けられ、ＰＩＤ調節部の出力と、後述するパターン発生部の出力とを切り替えて熱処理炉３へ操作量として入力する切替器６と、加算器１の出力側に設けられ、切替器６を切り替える制御信号を出力する切替制御部７とを備え、更に特徴部分として、加算器１の出力側に設けられたパラメータ補正値出力部９と、パラメータ補正値出力部９の出力側に設けられたパターン発生部８とを備えている。
【００２９】
切替制御部７は加算器１の出力に基づいて、温度制御動作と同時に計時を開始する時計を有し、温度目標値の急激な変化が発生する予定の時刻になると切替器６の出力をＰＩＤ調節部２側からパターン発生部８側に切り替える。目標値の急激な変化が発生する時刻（制御動作開始からの時間）は予め切替制御部７内の図示しないメモリに設定されている。
【００３０】
パターン発生部８は、切替制御部７が有する時計と同一時刻を示す時計を有し、温度目標値の急激な変化が発生する設定された時刻になると、時刻（時間）と複数のパラメータを因数とする、予めパターン発生部８内に設定された関数に従ってパターン出力を演算し出力するものであり、その出力は切替器６の一方の入力端に入力される。
【００３１】
予め設定される関数は、実験的に求められるものであり、例えば図３２のＳ１０３のように温度目標値が変化した場合に、速やかに第１の温度検出値（制御量）を追従させることができる出力パターンを特定の関数で近似したものである。これはまた、図２８に示したような制御ブロック構成による制御を、例えばダミーウェハ等を用いて実験的に行った結果得られる、入力端ａへの操作量のパターンを特定の関数で近似することによっても得ることができる。
【００３２】
パラメータ補正値出力部９は、加算器１の出力値に関し、予め定められた評価方法によって評価を行い、パラメータを補正するための補正値（補正量）を算出する。この算出においては、後述する所定の評価項目の値（例えば、目標値と制御量との偏差、偏差の傾き、オーバーシュート量など）がパラメータを変数とする一次方程式（線形代数）であると近似することにより、評価値とパラメータの変化量（補正値）を行列（干渉行列）を用いて表し、この干渉行列を用いて、所望の評価値を得られるようにパラメータの補正値を定めるようにしている。干渉行列は、パラメータの補正に先だって、予め後述するように求められる。実施の形態１では１ゾーンを取り扱うので、干渉行列は一行一列（１×１行列）により表される。
【００３３】
パラメータ補正値出力部９により算出されたパラメータの補正値は、パターン発生部８に入力され、パターン発生部８はこの補正値を用いて、自己の関数のパラメータを補正（例えば補正値を補正時のパラメータに加算）し、この補正されたパラメータによる関数値をパターンとして出力する。
以下、図１及び図２に示された制御ブロックによる動作説明を行う。
【００３４】
図２は熱処理炉３Ａが複数ゾーンを有する場合、例えば図３０に示したような４ゾーンを有する場合に、図１の制御ブロックを適用した場合の形態を示すブロック図である。図１および図３１と同様の部分については同一の符号を付して説明する。
【００３５】
図２に示す構成は、図３１に示した従来の構成と同様な部分として、加算器１−１〜１−４とＰＩＤ調節部２−１〜２−４と熱処理炉３Ａと切替器６−１〜６−４と切替制御部７−１〜７−４を備えるとともに、パターン発生部８−１〜８−４、パラメータ補正値出力部９Ａとを備えて構成されている。熱処理炉３Ａ及びパラメータ補正値出力部９Ａ以外の構成要素はそれぞれ熱処理炉３Ａが有するゾーン数と同数だけ存在し、それらには夫々対応するゾーン番号に従った番号がハイホンに引き続いて示されている。この場合、後述する干渉行列によるパラメータ修正を可能とするため、複数のパターン発生部８−１〜８−４の有する関数形はすべて同じである。関数形が同じでなければ、各関数におけるパラメータ数が違ったり、また、数が同じでも、パラメータの性質が異なることにより、各評価値に対する影響の性質が異なるからである。
【００３６】
パラメータ補正値出力部９Ａは、全ての加算器１−ｉ（ｉはゾーン番号を表し図２では１〜４のいずれかを示している）からの出力値に関し、図１の場合と同様、予め定められた評価方法によって評価を行い、予め作成されている干渉行列を用いて、全てのパターン発生部８−ｉが用いる複数のパラメータの補正値を算出し、それぞれのパターン発生部８−ｉへ出力する。
【００３７】
次に、実施の形態１の動作について、熱処理炉が有するゾーン数をＭゾーンとして説明する。図１および図２の制御ブロックの動作は、それぞれＭ＝１およびＭ＝４として説明され、以下の説明は図２に従って行うこととする。
この実施の形態では、評価値（各評価項目における加算器の出力であって、例えば図７で示された１温度目標値と温度検出値（制御量）との偏差、２温度制御検出値（制御量）の傾き、３オーバーシュートの値に対応する値）とパターン発生部８による関数の各パラメータの値とが一次線形代数で与えられると近似して、これら評価値とパラメータの間の関係式（後述する干渉行列Ｍ）を求めておき、この干渉行列を用いて、現在の評価値を理想的な所望の評価値とするべく、各パラメータの補正値を算出するようにしたものである。
【００３８】
図２に示した構成による制御では、図３３での説明と同様にフィードバック制御と開ループ制御の切替制御が行われる。パラメータの補正（更新）時には、パラメータ補正値出力部９Ａには、例えば図３２を用いて説明したようなプロセス処理中における加算器１−ｉの出力が入力され、パラメータ補正値出力部９Ａは、その入力されたデータを用いて加算器１−ｉの出力を評価すると共に、その評価値の変化量（評価値を所望の値に変化させたい量）と干渉行列を用いてパラメータ補正値を生成する。
【００３９】
この補正値は、パターン発生部８−ｉの出力に作用する複数のパラメータをそのときのＩＮから入力される目標値の変化に応じて最適の値とするように、加算器１−ｉの出力に基づいて算出される。この補正値の算出は、Ｍ個のパターン発生部８−ｉすべてについて行う。
【００４０】
求められたパラメータ補正値は、パターン発生部８−ｉ（ｉ＝１，２・・・）へ入力され、パターン発生部８−ｉは入力されたパラメータ補正値を使って（加算して）複数のパラメータを更新（補正）し、これら補正されたパラメータを用いて予め設定された関数（関数形は共通）の演算結果を出力するようになっている。なお、パターン発生部８−ｉの出力は、切替器６−ｉがパターン発生部８−ｉの出力側を選択しているとき、熱処理炉３Ａからの温度検出値（制御量）に拘わらず、直接に熱処理炉３Ａへ入力されるため、熱処理炉３Ａへの操作量はＰＩＤ調節部２−ｉの出力とは無関係に定められる。
【００４１】
パターン発生部８−ｉの出力は、１番目からＭ番目のパターン発生部８−ｉに予め設定される共通の関数をｆとすると、一般的には次式で表される。
【００４２】
（数１）
（パターン発生部８−ｉの出力）
＝ｆ（ｔ−ｔ0，ｐ１i，ｐ２i，…，ｐＮi）  ………（１）
ｉ＝１，２，…，Ｍ
ここで、ｔは現在時刻（時間）、ｔ0は切替制御部７−ｉやパターン発生部８−ｉに予め設定された目標値の急激な変化が発生する時刻である。またｐ１i，ｐ２i，…ｐＮiは、パターン発生部８−ｉの出力に関するＮ個のパラメータである。
【００４３】
ところで、パラメータ補正値出力部９Ａで用いられる干渉行列は、予め例えば図３のような手順を行って導出される。
ここで、図３を用いて、予め行われる干渉行列導出のため手順の一例について説明する。一連の手順は、実際のプロセス処理に先立って行われるものであり、通常ダミーウェハを用いて行われる。
【００４４】
図３（ａ）は全体のフローチャートを示す。ステップＳ１−ｊは、１からＮまでのうち１つのパラメータｐｊ（ｊはパラメータ番号で、ステップＳ１−１では１である）に関する干渉行列作成処理であり、詳細は図３（ｂ）に示されている。ここでパラメータｐｊとは、ｊ番目のパラメータをゾーン１からゾーンＭまでひとまとめにした次式で表されるＭ個の要素をもつ列ベクトルである。
【００４５】
（数２）
ｐｊ＝［ｐｊ1  ｐｊ2  …ｐｊM  ］T  …………（２）
ｊ＝１，２，…，Ｎ
【００４６】
なお、［］Tは転置行列を示す。
図３（ｂ）において、ステップＳ１１は、パターン発生部８−ｉでパラメータｐｊの暫定値を設定する処理であり、その初期値はこれまでの実績による平均値でもよいし、または、図３１のような構成による制御を行った結果、ＰＩＤ調節部２−ｉから出力されるパターンを近似する値でもよい。また既にパラメータが更新されている場合は、その時点までに更新された値が設定される。
【００４７】
ステップＳ１２は、図３２で説明したようなプロセス処理を行う処理である。ステップＳ１３は、ステップＳ１２での制御性能の評価をする処理である。すなわち、ステップＳ１２中に出力される加算器１の出力の全部または一部のデータから特定の評価項目にしたがって評価する。ここで行われる評価項目は、温度制御の良否が評価でき、又パラメータｐｊの変化に対し相関が大きい（パラメータの変化を反映してその評価値が大きく変化する）ものが望ましい。評価の結果求められる評価値は、次式で表されるＭ個の要素をもつ列ベクトルｅｊで表すこととする。
【００４８】
（数３）
ｅｊ＝［ｅｊ1  ｅｊ2  …ｅｊM  ］T  …………（３）
ｊ＝１，２，…，Ｎ
【００４９】
ステップＳ１４は、パラメータｐｊのうちｉゾーンに関するパラメータｐｊiを、微小量Δｐｊiだけ変更して設定する処理である。ステップＳ１５は、ステップＳ１２と同じであるが、後の説明のため異なる番号を付してある。ステップＳ１３ＡはステップＳ１３と同じ処理である。ステップＳ１６は、直前に得られた２つの評価値ベクトルを用いて、パラメータｐｊに関する干渉行列Ｍｊのｉ列目の列ベクトルｍｊiを次式で算出する処理である。
【００５０】
（数４）
ｍｊi＝（ｅｊ−ｅｊ´）／Δｐｊi  ………………（４）
ｉ＝１，２，…，Ｍ，  ｊ＝１，２，…，Ｎ
【００５１】
ここで、ｅｊは直前（ステップＳ１３Ａ）の評価値ベクトルであり、ｅｊ´は２つ前（ステップＳ１３）の評価値ベクトルである。具体的に説明すれば、ｐｊについてステップＳ１２の後、ステップＳ１３の処理を行い、続いてステップＳ１４およびステップＳ１５の後、Ｓ１３Ａを行ったとすると、ステップＳ１２に対する評価結果がｅｊ´であり、ステップＳ１５に対する評価結果がｅｊである。続くステップＳ１６では、これらｅｊとｅｊ´を用いてｍｊiを算出する。干渉行列Ｍｊはｍｊiを用いた次式で表されるＭ×Ｍ行列である。
【００５２】
（数５）
Ｍｊ＝［ｍｊ1  ｍｊ2  …ｍｊM  ］  ………………（５）
ｊ＝１，２，…，Ｎ
【００５３】
ステップＳ１７およびステップＳ１８は、Ｍゾーン全てについてステップＳ１４とＳ１５とＳ１３ＡとＳ１６を行うよう指示する処理である。Ｍゾーン全てについて既に終了している場合は、図３（ａ）に戻ってステップＳ１を終了する。図３（ａ）に戻って、ステップＳ２−１は、得られた干渉行列を用いて次式
【００５４】
（数６）
Δｐｊ＝μ×Ｍｊ-1×Δｅｊ  …………（６）
【００５５】
によりパラメータ補正値出力部９Ａでパラメータ補正値を算出する処理である。ここでΔｐｊはｊ番目のパラメータｐｊに関する補正値、μはたとえば０．７〜１．０（本実施の形態では１）の値をもつステップサイズパラメータ、Ｍｊ-1は干渉行列（Ｍ×Ｍ行列）の逆行列である。Δｅｊは評価値ベクトルｅｊに関する修正すべき値であって、例えば評価値ベクトルｅｊが最終的に零ベクトルになることを望む場合は、［０  ０…０］T−ｅｊ＝−ｅｊがΔｅｊに設定される。ここで得られた補正値Δｐｊは、図４において、後述するように、パターン発生部８−ｉに入力されて、そのときまでのパラメータｐｊに加算されてパラメータの補正が行われる。
【００５６】
ここで、μはパラメータの修正の際に、過修正や誤修正が生じた場合の影響を小さくするために用いられている。なお、誤修正は、主に雑音、外乱、周囲環境の変化による評価値のバラツキから生じる。また、このステップサイズパラメータが無くても（μ＝１の場合）、パラメータ補正値によって補正される結果、最終的には、最適値に収束することとなるが、補正における修正値が小さくなってくると、バラツキの影響が大きくなり、最適値の近傍を振動して収束し難くなるという可能性があるので、この場合にμを小さくして、パラメータを少しずつ修正することで、より速く収束させることができる。このμの値の設定方法は、経験的に行われ、例えばパラメータの修正過程において、評価値の変化が振動的ならμを小さくし、パラメータの変化が小さく、期待通りの評価値が迅速に得られないときは大きくするようにして設定する。
【００５７】
上述の説明の理解のため、パラメータＹＩについて、簡単のため２ゾーンの場合に例をとって、具体的に数式で説明する。パラメータＹＩは２ゾーンについて、それぞれＹＩ1，ＹＩ2とする。
今、これらのパラメータについて、評価値ＥＹIが−α１と−α２（ＥＹI＝［−α１  −α２］T）であった場合に、次の連立一次方程式を用いてこれらパラメータと評価値とを関係付ける。
【００５８】
（数７）
ＹＩ1×（ｇｒａｄ１）＋ＹＩ2×（ｇｒａｄ２）＋Ｃ１＝−α１
ＹＩ1×（ｇｒａｄ３）＋ＹＩ2×（ｇｒａｄ４）＋Ｃ２＝−α２
【００５９】
ここで、（ｇｒａｄ１）〜（ｇｒａｄ４）は、本来非線形である温度特性をある特定の温度帯に限定して線形近似したときの傾き（定数）であり、Ｃ１、Ｃ２は未知定数である。
今、ＹＩ＝［ＹＩ1＋ｄ1  ＹＩ2］TのときＥＹI＝［−α１＋β１  −α２＋β２］Tが得られるとすると、
（数８）
（ＹＩ1＋ｄ１）×（ｇｒａｄ１）＋ＹＩ2×（ｇｒａｄ２）＋Ｃ１＝−α１＋β１
（ＹＩ1＋ｄ１）×（ｇｒａｄ３）＋ＹＩ2×（ｇｒａｄ４）＋Ｃ２＝−α２＋β２
【００６０】
が成立するので、ｇｒａｄ１＝β１／ｄ１、ｇｒａｄ３＝β２／ｄ１が得られる。
次に、ＹＩ＝［ＹＩ1  ＹＩ2＋ｄ２］TのときＥＹI＝［−α１＋γ１−α２＋γ２］Tが得られるとすると、
（数９）
ＹＩ1×（ｇｒａｄ１）＋（ＹＩ2＋ｄ２）×（ｇｒａｄ２）＋Ｃ１＝−α１＋γ１
ＹＩ1×（ｇｒａｄ３）＋（ＹＩ2＋ｄ２）×（ｇｒａｄ４）＋Ｃ２＝−α２＋γ２
【００６１】
が成立するので、ｇｒａｄ２＝γ１／ｄ２、ｇｒａｄ４＝γ２／ｄ２が得られる。
したがって、以上の関係より、ＹＩ＝［ＹＩ1＋ｘ１  ＹＩ2＋ｘ２］Tと設定したとき、ＥＹI＝［０  ０］Tになるとすると、
【００６２】
（数１０）
（ＹＩ1＋ｘ１）×（ｇｒａｄ１）＋（ＹＩ2＋ｘ２）×（ｇｒａｄ２）＋Ｃ１＝０
（ＹＩ1＋ｘ１）×（ｇｒａｄ３）＋（ＹＩ2＋ｘ２）×（ｇｒａｄ４）＋Ｃ２＝０
【００６３】
なる連立方程式が成立するので、これら連立方程式を組み合わせれば、次式が得られ、ｘ１、ｘ２を求めることができる。
【００６４】
（数１１）
ｘ１×（β１／ｄ１）＋ｘ２×（γ１／ｄ２）＝α１
ｘ１×（β２／ｄ１）＋ｘ２×（γ２／ｄ２）＝α２
【００６５】
この方程式は、干渉行列ＭＹＩを用いた次式
（数１２）
ＭＹＩ×［ｘ１  ｘ２］T＝［α１  α２］T
と表され、ｘ１、ｘ２が（６）式に示したΔｐｊに該当し、α１、α２が（６）式に示したΔｅｊに対応していることが理解される。
【００６６】
図３（ａ）において、ステップＳ２−１からＳ２−Ｎでは、１からＮ番目のパラメータについてそれぞれ補正処理を行うようになっており、図３（ａ）では対応するパラメータ番号ｊがハイホンに引き続いて示されている。
なお、パラメータの補正（ステップＳ２−１〜Ｎ）は、その次のステップ（ステップＳ１−２〜Ｎ）で行われる干渉行列の作成をより精度良くするために行われるものであり（補正されたパラメータによるパターン発生部出力を用いて図３（ｂ）のステップＳ１３やステップＳ１３Ａの評価を行うことにより精度を高めることができる）、かかる精度が不要の場合は、干渉行列作成手順（図３（ａ））の処理から省略しても良い。
【００６７】
また、図３に示した手順では、それぞれパラメータ毎に１つずつ干渉行列を作成したが、干渉行列作成手順を簡素化するために、適当な特定のパラメータに関する干渉行列を選択し、その干渉行列を全てのパラメータについて共通のものとしてもよい。すなわち、選択した特定のパラメータに関する干渉行列のみを作成し、該パラメータおよびその他のパラメータの更新（補正）は、全てその干渉行列を使って行うようにしてもよい。そうすることによって、図３に示した手順のうち、その他のパラメータに関する干渉行列作成手順を省くことができ（例えばパラメータ１の干渉行列を選択したとすると、ステップＳ１−１のみを行えばよい）、干渉行列作成に費やす時間を大幅に短縮することができる。
【００６８】
例えば、各パラメータがゲインに基づいて定められるような場合は、熱処理炉への操作量と熱処理炉からの温度検出値（制御量）との関係を表す伝達ゲインを各要素とする行列を作成し、その干渉行列を全てのパラメータについて共通のものとすることができる。
ここで、伝達ゲインとは、定常状態において操作量の微少な変化に対して制御量が変化した割合のことである。伝達ゲインを要素とした干渉行列Ｍは、図２において切替器６−ｉをパターン発生部８−ｉ側に常時接続している状態で、例えば図３６に示す手順で得ることができる。
【００６９】
図３６において、ステップＳ２１は、パターン発生器８−ｉから任意の一定出力ｕｉを設定する処理である。この時の出力値について特に制約はないが、後述する次のステップＳ２２で得られる制御量の安定値が、プロセス処理を行う温度の範囲内（図３２のＴ0〜Ｔ1）であることが望ましい。この時のパターン発生器８−ｉからの出力をベクトルｕで表す。
（数１３）
ｕ＝〔ｕ1  ｕ2  ……  ｕM  〕T
【００７０】
ステップＳ２２は、Ｓ２１までの操作量入力に対し、制御量の検出値が安定したときの値（温度）を取得する手順である。このとき得られた１〜Ｍゾーンにおける制御量の安定値をベクトルｙで表す。
（数１４）
ｙ＝〔ｙ1  ｙ2  ……  ｙM  〕T
【００７１】
ステップＳ２３は、ある特定のｉゾーンのパターン発生器８−ｉの出力を、Ｓ２１で設定した値から微少量Δｕｉ  ずらして設定する手順である。ステップＳ２４は、Ｓ２２と同じ手順である。ステップＳ２５は、直前に得られた２つの安定値ベクトルを用いて干渉行列Ｍのｉ列目のベクトルｍiを次式で算出する処理である。
（数１５）
ｍi＝（ｙ−ｙ’）／Δｕｉ
【００７２】
ここで、ｙは直前に得た制御量の安定値であり、ｙ’は２つ前に得た安定値である。具体的に説明すれば、ステップＳ２１の後、ステップＳ２２を行い、続いてステップＳ２３の後、ステップＳ２４を行ったとすると、続くステップＳ２５で得た安定値がｙであり、ステップＳ２２で得た安定値がｙ’である。干渉行列Ｍはｍｉ  を用いた次式で表されるＭ×Ｍ行列である。
（数１６）
Ｍ＝〔ｍ1  ｍ2  ……  ｍM  〕
【００７３】
ステップＳ２６とステップＳ２７は、Ｍゾーン全てについてステップＳ２３〜ステップＳ２５を行うよう指示する処理である。Ｍゾーン全てについて既に終了している場合は、干渉行列作成手順を終了する。
図３６で示した手順で干渉行列を作成することによって、図３に示した干渉行列作成手順を省くことができ、特に時間がかかるＳ１２、Ｓ１５を省くことができ、干渉行列作成に費やす時間を大幅に短縮することができる。
【００７４】
そして、上述の手順によって全てのパラメータの干渉行列が設定されると、これら干渉行列を用いて、パターン発生部８−ｉの出力に作用するＮ個のパラメータを最適の値に設定するために、例えば図４に示す手順によってパラメータの更新（補正）を行うことが可能となる。このパラメータの補正は、パターン発生部８−ｉにおいて、設定されているパラメータに（６）式で得られるパラメータ補正値を加算することにより行われる。
【００７５】
次に、図４を用いて、パラメータの更新（図３に説明した補正後に、必要に応じて行われる補正）の手順の一例について説明する。パラメータの補正は図３の干渉行列作成時においても、上述のように必要に応じて行われるが、図４に示した一連の手順は、主にパラメータの更新が必要であると判断された場合に行われるものであり、実際のプロセス処理に先立って行われるパラメータ最適化（調整）のとき、および例えば熱処理炉の立ち上げの際に生じる周囲温度の変化などに伴うパラメータ更新のときに１〜３サイクル程度行われるものである。
【００７６】
図４に示される手順において、図３に示した処理と同じ処理を行う場合は、図３での記号と同一符号を付している。図４（ａ）は全体のフローチャートを示す。ステップＳ３−１，３−２，３−Ｎは、直前のＳ２−１，２−２，２−Ｎで行われるパラメータ更新の結果を評価する処理であり、詳細は図４（ｂ）に示されている。図４のうち、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３は、図３で示したものと同じ処理であるので説明を省略する。なお、図４に示した手順は、パラメータの補正を１パラメータずつ行うものであるが、手順の簡素化のため、複数パラメータを一度に補正する手順でもよい。
【００７７】
次に、この発明の制御方法を用いて、図３２に示したプロセス処理のうちステップＳ１０３を行う場合の具体的な関数と評価方法の一例について、図５〜図７を用いて説明する。図５は制御量応答（温度検出値）の従来技術と本発明を比較したものであり、温度目標値の変化を実線で表し、従来の制御量応答の変化を点線で表わし、本発明の制御量応答の変化を破線で表わしたものである。
【００７８】
これらの図において、ｔ0は目標温度上昇開始時刻、ｔ1は目標温度上昇終了時刻である。切替器６−ｉの動きを説明すると、時刻ｔ0から目標値と制御量の偏差が零近傍になるまでの間（時刻ｔ1後しばらくの間であり、例えば３０分と時間を定めるようにしてもよいし、偏差が所定値、例えば１％内になることを検出できる時刻としてもよい）、切替器６−ｉは第２のパターン発生部８−ｉ側に切り替えられており、パターン発生部８−ｉの出力端を選択するようになっている。それ以外の時間は、ＰＩＤ調節部２−ｉからの入力端を選択するようになっている。図５の実線で表される目標値が与えられたとき、（１）式で導入した本発明のパターン発生部８−ｉの関数ｆは、例えば、図６で示すように次式
【００７９】
【数１７】
2010147486.tif 000003
【００８０】
で表されるパターンが設定される。図中、ｔ2は一次関数ＹＩi＋ＹＧi・（ｔ−ｔ0）がＹＦiに達する時刻、Ｙ0は制御量が温度Ｔ0で安定しているときの熱処理炉３Ａの当該ゾーンへの入力値でありＹ0≦ＹＩiである。Ｍａｘ、Ｍｉｎはそれぞれ熱処理炉３Ａへ入力することができる最大値、最小値である。ｔ0以前など切替器６−ｉがＰＩＤ調節部２−ｉからの入力端を選択しているときの信号を、図６では破線で示している。また、ＴＩi，ＹＩi，ＹＧi，ＹＦiは４つのパラメータであるが、パラメータＹＩiはＹＧiのα（ここで詳述はしないが、電気炉の特性によって考慮される定数であり、電気炉の特性を２次遅れ近似Ｇ／（１＋αｓ）（１＋βｓ）した場合の時定数であってα＞βを満たす）倍とおくことにより、実質的にＹＧiとＹＩiは、いずれか一つのパラメータで表される。
【００８１】
そして、図７は図３で示した干渉行列の作成および図４に示したパラメータ更新のための評価方法の説明図である。４つのパラメータに関する評価のうち、ＴＩiの評価項目は図７の１で示されている時刻ｔ2の数分前（あるいは時刻ｔ2）の目標値と制御量の偏差を、ＹＧiあるいはＹＩiの評価項目は２で示されている時刻ｔ2の数分前（あるいは時刻ｔ2）の制御量の上昇速度を、ＹＦiの評価項目は３で示されている時刻ｔ1後の制御量のオーバーシュート量をそれぞれ選択している。なお、これら評価項目における評価値は加算器１−ｉに入力される目標値に対する制御量の差において判断され、この実施の形態では、加算器の出力値で１の評価を行い、加算器の出力の傾きで２の評価を行い、時刻ｔ1後における加算器１の出力値の最大値（絶対値における）を用いて３の評価を行うようにしており、いずれも、これらの評価値が所望の値となるように干渉行列を用いたパラメータの更新が行われる。
【００８２】
そして、パラメータの更新においては、まず、パラメータＴＩiの更新（図４のステップＳ２−１とそれに続くステップＳ３−１に対応）を行った後、パラメータＹＧiあるいはＹＩiの更新（図４のステップＳ２−２とそれに続くステップＳ３−２に対応）を行い、最後にパラメータＹＦiの更新（図４のステップＳ２−Ｎとそれに続くステップＳ３−ＮのＮ＝３に対応）を行う。
【００８３】
なお、この実施の形態においては、評価値の一つとしてオーバーシュート量を用いたが、これに代えて、切替器がパターン発生部側からＰＩＤ調節側に切り替わる時点における目標値と制御量の偏差（加算器の出力）を用い、例えばこの偏差が零となるようにパラメータを更新するようにしても良い。
また、以上のようにパラメータが更新された関数出力は、温度制御による加熱処理実行時に先だって予め算出して、図示しないメモリに記憶しておき、加熱処理時には、このメモリからの出力をもってパターン発生部からの出力としても良い。
このように制御量に基づき、パターン発生部８−ｉの有する近似関数のパラメータを補正することは、勿論、後述する他の実施の形態に対しても適用できる。
【００８４】
図８は、図１に示した実施の形態１における変形例を示すブロック図であり、図１と同一又は相当物には同一の数字符号を付しており、ここでの説明を省略する。
図８に示される熱処理炉３Ｂは、図２９（ｂ）に示したものと同じであり、第１の温度検出値（制御量）が出力される端子ｂと第２の温度検出値（副制御量）が出力される端子ｃとを有する。そして、これら２つの端子ａ，ｂからの第１及び第２の温度検出値が平均化処理部１７を介して加算器１に入力されている。
【００８５】
この温度制御装置では、第１の温度検出値及び第２の温度検出値とを、予め所定の比率で平均し、その平均出力を加算器１に入力するようにしたものである。なお、上記比率は予め経験的に求めておく。
【００８６】
このような構成によれば、実施の形態１において示した効果に加えて、更に、炉内各所（例えば２点）において検出した複数の温度検出値が所定の比率で平均化されてなる値を制御量として扱うことができ、炉内温度を短時間で所望の設定温度に安定させることができるという効果も生じる。この変形例は、後述する実施の形態にも、勿論、適用可能である。
【００８７】
実施の形態２．
図９、図１０は実施の形態２を示す制御ブロック図であり、図１、図２と同一または相当物には同一数字符号を付している。
図９に示される制御ブロックは、図１に示された制御ブロックにおける切替器の後段にさらにＰＩＤ調節部１２を備えるとともに、切替器６とＰＩＤ調節部１２の間に加算器４を設けてフィードバックループ２０を構成してカスケード制御を実行する構造としたものである。
【００８８】
また、図１０に示される制御ブロックは、図９に示された構成を複数ゾーンに適用するようにしたものであり、図２に示された制御ブロックにおける切替器６−ｉの後段にさらにＰＩＤ調節部１２−ｉを備えるとともに、切替器６−ｉとＰＩＤ調節部１２−ｉの間に加算器４−ｉを設けてフィードバックループ２０−ｉを構成してカスケード制御を実行する構造としたものである。
【００８９】
この場合、熱処理炉３Ｂ（図９）、または３Ｃ（図１０）における端子ｃ（またはｃ−ｉ）から第２の温度検出値（副制御量）が出力されて加算器４（または４−ｉ）に入力される。また熱処理炉３Ｂの端子ｂ（またはｂ−ｉ）からは第１の温度検出値（主制御量）が出力されて加算器１（または１−ｉ）に入力される。図９に示される熱処理部３Ｂは図２９（ｂ）に示したものと同じであり、第１の温度検出値用端子ｂに接続された温度センサ３５は反応室の基板近傍に配置され、第２の温度検出値用端子ｃに接続された温度センサはヒータ３４の近傍に配置されている。
【００９０】
このようなカスケード制御によれば、熱処理炉３Ｂの応答が変化したときフィードバックループ２０でその変動を軽減し、制御の応答性を高めるなど、第２の温度検出値を有効に活用することができ、全体の制御性能を高めることができる。
実施の形態２におけるパターン発生部８Ａ（または８Ａ−ｉ）は、例えば、次の近似関数およびパラメータをパターン出力のために用いることができる。
【数１８】
2010147486.tif 000004
ここに、ｔは時間変数、ｔ0は目標温度上昇開始時刻、ｔ2はＹＩi＋ＹＧi・（ｔ−ｔ0）がＹＦiに達する時刻であり、パラメータはＹＩi，ＹＧi，ＹＦiで表される。
【００９１】
実施の形態２においても、実施の形態１と全く同様の動作により、干渉行列の作成、パラメータの更新（補正）が行われ、同様の作用、効果を奏する。
なお、実施の形態２では、パターン発生部８Ａ−ｉの後段のＰＩＤ調節部１２−ｉにおいて、微分要素をもつため、近似関数に矩形状の変化部分（実施の形態１のＭａｘ：パラメータＴＩiに相当する）を持たせなかったが、ＰＩＤ調節部１２−ｉが積分と比例要素のみからなる場合は、実施の形態１と同様の近似関数を用いるようにしてもよい。
【００９２】
次に、この実施の形態２を用いて、図３２に示したプロセス処理のうちステップＳ１０３を行う場合の具体的な関数と評価方法の一例について、図１１〜図１３を用いて説明する。図１１は制御量応答（第１の温度検出値）の従来技術と本発明を比較したものであり、目標値の変化を実線で表し、従来の制御量応答の変化を点線で表わし、本発明の制御量応答の変化を破線で表わしたものである。
【００９３】
これらの図において、ｔ0は目標温度上昇開始時刻、ｔ1は目標温度上昇終了時刻である。切替器６−ｉの動きを説明すると、時刻ｔ0から目標値と制御量の偏差が零近傍になるまでの間（時刻ｔ1後しばらくの間であり、例えば３０分）、切替器６−ｉはパターン発生部８Ａ−ｉ側に切り替えられており、パターン発生部８Ａ−ｉの出力端を選択するようになっている。それ以外の時間は、ＰＩＤ調節部２−ｉからの入力端を選択するようになっている。図１１の実線で表される目標値が与えられたとき、パターン発生部８Ａ−ｉの関数ｆは、上式（８）を用いることができる。ここに、ｔは時間変数、ｔ0は目標温度上昇開始時刻であり、パラメータはＹＩi，ＹＧi，ＹＦiで表される。
【００９４】
図１２は式（８）で示されるパターンを示したもので、図中、ｔ2は一次関数ＹＩi＋ＹＧi・（ｔ−ｔ0）がＹＦiに達する時刻、Ｙ0は制御量（第１の温度検出値）が温度Ｔ0で安定しているときの熱処理炉３Ｃの当該ゾーンへの入力値（操作量）でありＹ0≦ＹＩiである。ｔ0以前など切替器６−ｉがＰＩＤ調節部２−ｉからの入力端を選択しているときの信号を、図１２では破線で示している。
【００９５】
そして、図１３は図３で示した干渉行列の作成および図４に示したパラメータ更新のための評価方法の説明図である。３つのパラメータに関する評価のうち、ＹＩiの評価項目は図１２の１で示されているｔ2（あるいはｔ2直前）の目標値と制御量の偏差を、ＹＧiの評価項目は２で示されているｔ2（あるいはｔ2直前）の制御量の上昇速度を、ＹＦiの評価項目は３で示されているｔ1後の制御量のオーバーシュート量をそれぞれ選択している。
【００９６】
なお、これら評価項目における評価値は加算器１−ｉに入力される目標値に対する制御検出値の差により判断され、この実施の形態では、加算器の出力値で１の評価を行い、加算器の出力の傾きで２の評価を行い、時刻ｔ1後における加算器１の出力値の最大値（絶対値における）を用いて３の評価を行うようにしており、いずれも、これらの評価値が所望の値となるように干渉行列を用いたパラメータの更新が行われる。
【００９７】
次に、実施の形態２の変形例について説明する。
この変形例における第１変形例は、図１７に示されるように、切替制御部７´によって、切替器６の出力をパターン発生部８Ａ´の出力からＰＩＤ調節部２´の出力に切り替える際、切替直前のパターン発生部８Ａ´からの出力の値に応じて切り替え直後のＰＩＤ調節部２´の出力の値を調整するようにしたものである。
【００９８】
この調整は、切替直前のパターン発生部の出力をそのままプリセット値にしたり、切替直前のパターン発生部の出力値と安定時（定常時）の出力との一定比率の組み合わせ値とすることによる。
【００９９】
そして、このような構成において、図３２（ｂ）に示したステップＳ１０２の処理を行う場合の具体的な関数と評価方法の一例を図１４と図１５を用いて説明する。
【０１００】
図１４（ａ）は、従来技術と実施の形態２の変形例を比較したものであり、目標値の変化を実線で表し、従来の制御量応答（第１の温度検出値）の変化を点線で表し、この発明による制御量応答の変化を破線で表したものである。ｔ0は、ボート投入開始時刻、ｔ1はボート投入終了時刻である。切替器の動きを説明すると、ｔ0からｔ1後しばらくして目標値と制御量（第１の温度検出値）の偏差が零近傍となるまでの時間、切替器はパターン発生部からの入力端を選択するようになっている。それ以外の時間は、ＰＩＤ調節部からの入力端を選択するようになっている。ボート投入時では、（１）式で導入したパターン発生部の関数ｆは、図１４（ｂ）で示すように、次式、
【０１０１】
（数１９）
ｆ（ｔ−ｔ0，ＹＩi，ＹＧi）
＝ＹＩi＋ＹＧi×（ｔ−ｔ0）
ｔ0≦ｔ，ｉ＝１，２，・・・Ｍ  （９）
【０１０２】
で表されるパターンを用いるのが適当である。この場合は、図１７に示したように、切替器６の出力をパターン発生部８Ａ´の出力からＰＩＤ調節部２´の出力へ切り替えるとき、切替制御部７´からの切替制御タイミングでパターン発生部８Ａ´の出力値をＰＩＤ調節部２´が受け取り、ＰＩＤ調節部２´の切替直後の出力値を調節する。
【０１０３】
このような構成によれば、図１４（ｂ）で示されるようなパターンで、パターン発生部の出力からＰＩＤ調節部の出力に切り替わるとき、パターン発生部の出力パターンが一定値ではなく時々刻々変化し、更に加えて切替条件がいつ（どの時点で）満たされるか分からないような場合でも、切替器による切替時に最適の値にプリセットを行うことができ、もって、切替前後に大きな出力変動を与えず、切替をスムーズに行い制御量を振動させず、過度状態（安定時以外）でも対処できるようになる。
【０１０４】
図１５は干渉行列作成およびパラメータ更新のための評価方法の説明図である。２つのパラメータに関する評価のうち，ＹＩiの評価は、図１５の１で示されている所定時刻での目標値と制御量（第１の温度検出値）の偏差を、ＹＧiの評価は２で示されている所定時刻付近の制御量の上昇または下降速度をそれぞれ選択している。
【０１０５】
次に、第２変形例について図１８を用いて説明する。
第２変形例は、切替制御部７´´によって、切替器６の出力をＰＩＤ調節部２´´の出力からパターン発生部８Ａ´´の出力に切り替える際に、切替直前のＰＩＤ調節部２´´からの出力値に応じて、切替直後のパターン発生部８Ａ´´の出力値を調整するようにしたものである。
なお、このパターン発生部８Ａ´´の調整は、後述する式（８）´、（９）´によって行われる。
【０１０６】
現実の温度制御に際しては、周囲（設備）環境や熱処理の特性が長期的に変化した場合、ヒータ近傍に配置した第２の温度検出値がその変化の影響を受けやすく、第１の温度検出値に対する第２の温度検出値の相対的な関係に変化が生じることがある。例えば、周囲気温が常より低く、あるいは高くなった場合、または電源電圧が常より小さく、あるいは、大きい場合、前者の場合は、冷却度が大きく（小さく）、後者の場合は、指示値に対して炉に与えるパワーが小さく（大きく）なるため、ＰＩＤ調節部の出力が常より大きい（小さい）値で安定することとなる。すなわち、周囲環境の変化の影響が安定時のＰＩＤ調節部の出力値の大小に現れる。
【０１０７】
この変化を無視したパターン発生部からの出力で制御を行うと、当然ながら常より炉内温度が低い（高い）という状況となり、温度目標値への追従誤差が生じる。そこで、この例では、パターン発生部による開ループ制御の欠点を上述の長期的な変動に対して補償しようとするものであり、上述した（８）式（炉内温度をプロセス温度に上昇させる場合：ステップＳ１０３）や（９）式（ボート投入時の場合：ステップＳ１０２）を修正した次式
【０１０８】
【数２０】
2010147486.tif 000005
（数２１）
ｆ（ｔ−ｔ0，ΔＹＩi，ＹＧi）
＝ΔＹＩi＋ＹＧi×（ｔ−ｔ0）＋Ｙ0，
ｔ0≦ｔ，ｉ＝１，２…，Ｍ          …（９）´
【０１０９】
で表されるパターンを用いると、それらの長期的な変化を吸収し、ばらつきを少なくすることができる。ここで、ΔＹＩi，ΔＹＦiはそれぞれＹＩi，ＹＦiのＹ0からの差である。図で表せば、図１２の代わりに図１６（ａ）、図１４（ｂ）の代わりに図１６（ｂ）のようになる。また、Ｙ0は切替直前（ｔ0）におけるＰＩＤ調節部２´´の出力値である。
【０１１０】
図１８に示した構成は、ＰＩＤ調節部２´´の出力値をパターン発生部８Ａ´´が受け取って、パターン発生部８Ａ´´への切替直後の出力値を調節するようにしたものであり、このような構成によって、ＰＩＤ調節部からパターン発生部への切替に際して、切替時に最適の値にプリセットを行うことができ、もって、周囲（設備）環境や熱処理の特性が長期的に変化した場合に発生する第２の温度検出値の長期的な変動を補償することができる。
以上で述べた実施の形態２の変形例、即ち、切替器６−ｉの出力の切替の際に、切替直前において該切替器から出力されていた出力値に基づいて、切替直後の切替器からの出力値を調整することは、他の実施の形態においても適用できることは、勿論である。
【０１１１】
実施の形態３
図１９、図２０は実施の形態３を示す制御ブロック図であり、図１、図２と同一または相当物には同一符号を付している。  図１９に示される制御ブロックは、図１に示された制御ブロックにおける切替器６の入力側とパターン発生部８との間に加算器４ＡおよびＰＩＤ調節部１２Ａを備えるようにしたものであり、この加算器４ＡとＰＩＤ調節部１２Ａとによりフィードバックループ２１を構成する構造としたものである。
【０１１２】
また、図２０に示される制御ブロックは、図１９の構成を複数ゾーンに適用するようにしたものであり、図２に示された制御ブロックにおける切替器の入力側とパターン発生部の出力側との間に加算器４Ａ−ｉとＰＩＤ調節部１２Ａ−ｉを備え、加算器４Ａ−ｉとＰＩＤ調節部１２Ａ−ｉとによりフィードバックループ２１−ｉを構成する構造としたものである。
【０１１３】
この場合、熱処理炉３Ｄ（図１９）、３Ｅ（図２０）においては端子ｃ（またはｃ−ｉ）から第２の温度検出値（副制御量）が出力されて加算器４Ａ（または４Ａ−ｉ）に入力される。また熱処理炉３Ｂの端子ｂ（またはｂ−ｉ）からは第１の温度検出値（主制御量）が出力されて加算器１（または１−ｉ）に入力される。図９に示される熱処理部３Ｂは図２９（ｂ）に示したものと同じであり、第１の温度検出値用端子ｂに接続された温度センサ３５は反応室の基板近傍に配置され、第２の温度検出値用端子ｃに接続された温度センサはヒータ３４の近傍に配置されている。
【０１１４】
このようなカスケード制御によれば、熱処理炉３Ｄ，３Ｅの応答が変化したとき、フィードバックループ２１，２１−ｉでその変動を軽減し、制御の速応性を高めるなど、第２の温度検出値を有効に活用することができ、全体の制御性能を高めることができる。
実施の形態３におけるパターン発生部８Ｂ（または８Ｂ−ｉ）は、実施の形態２と同様、次の近似関数およびパラメータをパターン出力のために用いている。
【０１１５】
【数２２】
2010147486.tif 000006
ここに、ｔは時間変数、ｔ0は温度上昇開始時刻であり、ｔ2はＹＩi＋ＹＧi・（ｔ−ｔ0）がＹＦiに達する時刻であり、パラメータはＹＩi，ＹＧi，ＹＦiで表される。
【０１１６】
以上に述べた実施の形態３においても、実施の形態２と全く同様の動作により、干渉行列の作成、パラメータの更新（補正）が行われ、図１１乃至図１３で示したと同様の作用、効果を奏する。
【０１１７】
次に、実施の形態３の変形例について説明する。
図２１に示す構成は、第１変形例を示すブロック図であり、図１９に示した構成に破線で示したデータおよびデータの流れを付け加えている。
【０１１８】
図２１において、切替制御部７´は切替器６を制御する切替制御信号を、ＰＩＤ調節部２´，１２Ａ´へ出力するよう構成されている。ＰＩＤ調節部２´は、加算器１の出力に応じて、ＰＩＤ演算して切替器６へ出力するほかに、切替器６がＰＩＤ調節部１２Ａ´の出力からＰＩＤ調節部２´の出力へ切り替えたとき、切替直前のＰＩＤ調節部１２Ａ´の出力値もしくはＰＩＤ演算の積分値を受け取って、切替直後のＰＩＤ調節部２´の初期出力値かもしくは、積分のプリセット値を調節するよう構成されている。
【０１１９】
ＰＩＤ調節部１２Ａ´も同様に、加算器３の出力に応じてＰＩＤ演算し、切替器６に出力するほかに、切替器６が熱処理炉３Ｄへの出力をＰＩＤ調節部２´の出力からＰＩＤ調節部１２Ａ´の出力へ切り替えたとき、切替直前のＰＩＤ調節部２´の出力値もしくはＰＩＤ演算の積分値を受け取って、切替直後のＰＩＤ調節部１２Ａ´の初期出力値かもしくは積分のプリセット値を調節するようになっている。
このようにＰＩＤ調節部の出力値を切替時に調節することによって、切替前後の熱処理炉３Ｄへの入力端ａの入力値（操作量）が不適当にならないようにしている。
【０１２０】
そして、図２１に示した実施の形態３の動作については、図１７、図１８に示した実施の形態２の第１、第２変形例と同様であり、ボート投入処理、炉内温度をプロセス温度に上昇させる処理において同様な作用、効果を得ることができる。
【０１２１】
図２２は実施の形態３の第２変形例を示すブロック図である。
図２２においては、切替器６がＰＩＤ調節部２´の出力からＰＩＤ調節部１２Ａ´の出力へ切り替えるとき、切替制御部７´からの切替制御のタイミングで切り替え直前の熱処理炉の出力端ｃからの出力値（第２の温度検出値）を受け取ってパターン発生部８Ｂ´の切替直後の出力値を調節するよう構成されている。このような構成によって、切替器６が、ＰＩＤ調節部２´の出力からＰＩＤ調節部１２Ａ´の出力へ切り替えるとき、切替時のパターン発生部８Ｂ´の出力値を最適値にすることができ、もって周囲（設備）環境や熱処理の特性が長期的に変化した場合に発生する第２の温度検出値の長期的な変動を補償することができる。このような構成によれば、環境状況に変動が生じても、安定した温度制御を行うことができる。
【０１２２】
実施の形態４．
図２３は実施の形態４を示すブロック図である。
実施の形態４は、熱処理炉３の温度目標値と熱処理炉３からの第１の温度検出値とが加算器１を介して入力されるＩ要素を含むＩ調節部２０１（第３の調節部）、及びＩ要素を含まないＰＤ調節部２０２（第４の調節部）とを備え、パターン出力を算出する近似関数を有し、近似関数のパラメータに応じてパターン出力を変化させるパターン発生部８Ｅと、加算器１の出力側に接続され、加算器１の出力に基づいてパターン発生部８Ｅのパラメータ補正値を出力するパラメータ補正値出力部９Ｅと、Ｉ調節部２０１の出力をパターン発生部８Ｅの出力に切替えることにより、Ｉ調節部２０１の出力とＰＤ調節部２０２の出力との加算出力を、パターン発生部８Ｅの出力とＰＤ調節部２０２の出力とが加算された出力に切り替えるための切替器２０３及び加算器２０４からなる切替手段と、該切替手段の出力（加算器２０４の出力）と熱処理炉３からの第２の温度検出値とが加算器４Ｅを介して入力され、熱処理炉３への操作量を出力する調節部１２Ｅ（第２の調節部）とを備えている。
【０１２３】
このような構成によれば、パターン発生部８Ｅからの出力している場合に、ゲインに関係する外乱が生じた場合に、ＰＤ調節部２０２がその外乱を抑制するよう作用して、良好な制御を行うことができる。
【０１２４】
実施の形態４及び後述する実施の形態７までは、パターン発生部の使用時に熱処理炉とＰＤ調節部が閉ループを構成し、該ＰＤ調節部の出力が、該パターン発生部の出力パターンに加算されるよう構成されるため、ゲインを用いる干渉行列の作成においては、操作量と主制御量検出値（第１の温度検出値）との関係を表す伝達ゲインを各要素とする行列Ｇを作成し、その行列を用いて次式（１０）に従って干渉行列を作成することができる。そして、この場合、得られた干渉行列を特定のパラメータについて共通のものとすることができる。
【０１２５】
（数２３）
Ｍ＝（Ｅｕ＋ＧＫp）-1・Ｇ  …（１０）
【０１２６】
ここで、Ｅｕは単位行列である。また、伝達ゲインとは定常状態において、操作量の微少な変化に対して制御量が変化した割合のことである。上式において、Ｋｐは各ゾーンの積分切り替えＰＩＤ調節部のＰ（比例）定数をｋｐｉとすると、それらのＰ定数を対角要素とする対角行列である。
【０１２７】
【数２４】
2010147486.tif 000007
【０１２８】
（１０）式を用いて干渉行列Ｍを求めれば、図３に示した干渉行列作成手順を省くことができ、干渉行列作成に費やす時間を大幅に短縮することができる。
【０１２９】
実施の形態５．
図２４は実施の形態５を示すブロック図である。
実施の形態５は実施の形態４のＩ調節部２０１をＰＩＤ調節部２０１Ａで構成したものである。
実施の形態４では、切替器２０３によりＩ調節部２０１の出力からパターン発生部８Ｅの出力に切り替えた後に、該パターン発生部８Ｅの出力にＰＤ調節部２０２の出力を加算するよう、切替器２０３と加算器２０４から成る切替手段が構成されているが、実施の形態５では、パターン発生部８Ｅの出力とＰＤ調節部２０２の出力を加算したものを、ＰＩＤ調節部２０１Ａの出力に切り替えるように、切替器６と加算器２０５から成る切替手段が構成されている。
【０１３０】
実施の形態６．
図２５は実施の形態６を示すブロック図である。
実施の形態６は、熱処理炉３の温度目標値と熱処理炉３からの第１の温度検出値とが加算器１を介して入力され調節部出力を出力するＩ要素を含むＰＩＤ調節部２０１Ａ、及びＩ要素を含まないＰＤ調節部２０２を備え、更に、ＰＤ調節部２０２の出力とパターン発生部８Ｅの出力とを加算する加算器２０５と、この加算器２０５の出力を熱処理炉３からの第２の温度検出値と加算する加算器４Ｅと、この加算器４Ｅの出力が入力されるＰＩＤ調節部１２Ｅとを備え、更にＰＩＤ調節部１２Ｅの出力とＰＩＤ調節部２０１Ａの出力を切替える切替器６とを備えて構成されている。
そして、このような構成によっても、実施の形態４や実施の形態５と同様な効果を有する。
【０１３１】
実施の形態７．
図２６は実施の形態７を示すブロック図である。
実施の形態７は、熱処理炉３の温度目標値と熱処理炉３からの第１の温度検出値とが加算器１を介して入力されるＰＩＤ調節部２０１Ａ、及びＩ要素を含まないＰＤ調節部２０２を備え、３段階の切替段（ｓｗ１〜ｓｗ３）を有する切替器６Ｅにより、ＰＩＤ調節部２０１Ａの第１出力（ｓｗ１への切替による）と、ＰＤ調節部２０２の出力とパターン発生部８Ｅの出力とが加算された第２出力（ｓｗ２への切替による）と、パターン発生部８Ｅの第３出力（ｓｗ３への切替による）とを切り替えるよう構成したものである。
【０１３２】
実施の形態７は、目標値（パターン）の時間的変化が相対的に小さい場合は前記切替器による第１出力を用いて温度制御を実行し、目標値（パターン）の時間的変化が相対的に大きい場合は前記第２出力を用いて温度制御を実行し、目標値（パターン）の時間的変化が相対的に大きい場合から小さい場合（或いは時間的変化率が変化する場合）に移行する場合は前記第３出力を用いて温度制御を実行するようにしたものである。
【０１３３】
図２７は実施の形態７の動作の一例を示す図である。
この場合ランプアップ時の制御を対象としており、図２７（Ｃ）に示すタイムチャートにおいて、目標値の時間的変化が相対的に大きくほぼ一定であるランプアップ時（パターンがＹＩiからＹＦiに達するまでの間）は第２出力を用いるようにし、前記目標値の時間的変化が相対的に大きい場合から小さい場合に移行する場合（ランプアップ終了時であるＹＦi到達以降、図２７（Ａ）のｔ2以降）は第３出力を用い、それ以外の目標値の時間的変化が相対的に小さい場合は第１の出力を用いて温度制御を実行するようにする。
【０１３４】
このような構成によれば、ランプアップ時はパターン発生部８Ｅからのパターン出力に加わって、微分動作が働き、応答性を高めると共に、ランプアップ終了時には、微分動作を用いずパターン出力のみにすることにより、図２７（Ａ）に示されるように、従来に比べて、オーバーシュートの発生を防止できる。
なお、ランプアップ時に図２７（Ｃ）に示されるように、ＹＩiからＹＦiまで直線的に温度が上昇し、ＹＦiから直線的に所定時間ｔ3まで直線的に下降するようなパターンを使用しているが、ＹＦiより水平となる、図１２で示したパターンを用いることもできることは言うまでもない。
以上のように、図２７（Ｃ）に示されるように、パターンの時間的変化が比較的大きくても、一定でなく、変化するような場合も、変化後、所定時間の間はパターン発生部の出力のみを用いるようにすれば、応答性を効率的に高めることができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１，４，４Ａ，４Ｅ，２０５  加算器、２，２´，１２，１２Ａ，１２Ａ´，１２Ｅ，２０１Ａ  ＰＩＤ調節部、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ  熱処理炉、６，６Ｅ  切替器、７，７Ｅ  切替制御部、８，８Ａ，８Ａ´，８Ａ´´，８Ｂ，８Ｂ´，８Ｅ  パターン発生部、９，９Ａ，９Ｂ，９Ｂ´，９Ｂ´´，９Ｃ，９Ｄ，９Ｅ  パラメータ補正値出力部、１７  平均化処理部、２０１    Ｉ調節部、２０２  ＰＤ調節部
【図１】
2010147486.tif 000008
【図２】
2010147486.tif 000009
【図３】
2010147486.tif 000010
【図４】
2010147486.tif 000011
【図５】
2010147486.tif 000012
【図６】
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【図７】
2010147486.tif 000014
【図８】
2010147486.tif 000015
【図９】
2010147486.tif 000016
【図１０】
2010147486.tif 000017
【図１１】
2010147486.tif 000018
【図１２】
2010147486.tif 000019
【図１３】
2010147486.tif 000020
【図１４】
2010147486.tif 000021
【図１５】
2010147486.tif 000022
【図１６】
2010147486.tif 000023
【図１７】
2010147486.tif 000024
【図１８】
2010147486.tif 000025
【図１９】
2010147486.tif 000026
【図２０】
2010147486.tif 000027
【図２１】
2010147486.tif 000028
【図２２】
2010147486.tif 000029
【図２３】
2010147486.tif 000030
【図２４】
2010147486.tif 000031
【図２５】
2010147486.tif 000032
【図２６】
2010147486.tif 000033
【図２７】
2010147486.tif 000034
【図２８】
2010147486.tif 000035
【図２９】
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【図３０】
2010147486.tif 000037
【図３１】
2010147486.tif 000038
【図３２】
2010147486.tif 000039
【図３３】
2010147486.tif 000040
【図３４】
2010147486.tif 000041
【図３５】
2010147486.tif 000042
【図３６】
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