Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics S (전자공학회논문지S)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

$H^{\infty}$ Controller Design for RTP System using Weighted Mixed Sensitivity Minimization

하중 혼합감도함수를 이용한 RTP 시스템의 $H^{\infty}$ 제어기 설계

  • Lee, Sang-Kyung (School of Electronic & Electrical Eng., Kyungpook Nat'l Univ.) ;
  • Kim, Jong-Hae (School of Electronic & Electrical Eng., Kyungpook Nat'l Univ.) ;
  • Oh, Do-Chang (Dept. of Elec. Information, Konyang Univ.) ;
  • Park, Hong-Bae (School of Electronic & Electrical Eng., Kyungpook Nat'l Univ.)
  • 이상경 (慶北大學校 電子電氣工學部) ;
  • 김종해 (慶北大學校 電子電氣工學部) ;
  • 오도창 (建陽大學校 情報電子工學部) ;
  • 박홍배 (慶北大學校 電子電氣工學部)
  • Published : 1998.06.01
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Abstract

In industrial fields, RTP(rapid thermal processing) system is widely used for improving the oxidation and the annealing in semiconductor manufacturing process. The main control factors are temperature control of wafer and uniformity in the wafer. In this paper, we propose an $H^{\infty}$ controller design of RTP system satisfying robust stability and performance using weighted mixed sensitivity miniimization and loop shaping technique. And we need reduction technique because of the difficulty of implementation with the obtained high order controller for original model and reduced models, namely, Hankel, square-root balanced, and Schur balanced methods. An example is proposed to show the validity of the proposed method.

산업현장에서는 반도체 공정의 산화막(oxidation)과 소둔(annealing) 공정에서 생산성을 향상시키기 위해 기존의 확산로(furnace)보다 RTP(rapid thermal processing) 시스템을 많이 사용하고 있다. 이러한 RTP 시스템의 주요 제어대상은 정확한 웨이퍼(wafer)의 온도조절과 웨이퍼 내의 균일성이다. 본 논문에서는 RTP 시스템의 온도변화와 같은 외란에 대한 견실안정성 문제를 해결하기 위해 하중 혼합감도함수를 이용하여 $H^{\infty}$ 제어기를 설계하고, 온도추적 및 웨이퍼 내의 균일성 등의 견실성능 개선은 루프쉐이핑 방법을 이용한다. 온도에 따른 선형화된 모델은 차수문제로 인하여 실 시스템 구현시 제약조건이 있으므로 한켈(Hankel), 자승근 균형(square-root balanced) 및 슈어 균형(Schur balanced) 방법을 사용하여 모델 차수축소를 하여 제어기를 설계한다. 원래의 모델과 축소된 모델에 대해 성능을 비교하고 시뮬레이션을 통하여 설계한 제어기의 견실안정성과 성능을 확인한다.

Keywords