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Notes
技術專文

行為，將造成積分控制產生PI控制
圖6、新式黃光機台對PCW溫度與PID演算之影響 圖8、獨立供應系統架構
輸出值過衝 圖7 ，而影響PCW供應
溫度不穩定。 PCW 回水溫度(˚C)
PCW 供應溫度(˚C) Run Run Run
PCW PID OP%(%)
Only EUV Tool

DCS
解決策略與方法
12C Chill Water Supply
From UPW Chill Water Return
[5]
PID控制演算法 如其名包含三項基 system
PT
本係數：比例、積分、微分，可通 VSD DCS
PT
過進行控制參數調整以獲得最佳響 Expansion PT
TT Vessels HEX
應。比例控制是一種最簡單且直觀
的控制方式，當僅有比例控制時， TT
系統輸出會存在穩態誤差(Steady- Filter PT
state error)，且無法完全消除外界
CI PH HEX
所加入的固定擾動。積分控制主要
圖7、PCW系統溫度控制過衝行為
目的在於消除穩態誤差off-set。 TT
為了消除穩態誤差，將系統的誤差 PCW 回水溫度(˚C)
PCW 供應溫度(˚C) Filter TT
量對時間做積分累加，隨著時間的 PCW PID OP%(%)
To RCW HEX PT
增加，積分量會增加。PCW系統
FIQ
使用PI控制來進行Pump與溫度的 TT
加減載動作，一般而言，PI係數調
整主要針對穩態系統內產生瞬間變 供應溫度下降
冰水閥開度下降
化後，快速且穩定回到穩態系統，
以獲得最佳響應。但對於非線性系 供應溫度回升
冰水閥開度持續下降
統，且動態特性隨時間變化，較難
ρ ：流動液體密度 量的增加來緩衝壓力瞬間突波以及 現有廠區的實際使用情形提出比例
獲得較佳響應，產生穩態誤差值較
V ：流體流速 非連續式的回水溫度變化行為。而 原則為(參考 圖10、表3)
大現象。
系統循環水量的增加又以共用供應 – 共同架構混溫效應水量比例：
在水錘峰值時間與PID演算時間關 系統，可取得最大循環水量。
Others tool usage: Large Tool
係 圖5可觀察到水槌產生的壓差上
usage=5.15 : 1
升並非P值過小，是因為水槌產生 其中，
約4秒壓力突波，而PID輸出值變化 E f 為流體的彈性係數 獨立供應系統架構 – 共同架構混溫效應溫度變化：
是在突波產生2秒後反應，因此， 表 2、PID 參數 PI 值調配影響 [5] E c 為管壁材料的彈性係數 17+/-0.15℃
– 系統供應對象：只供應新式黃光
控制行為的產生約有2秒空窗期， K R 為管路縱向位移的限制係數
PID P值變化 機台 圖8 – 共同架構壓差變化：
此行為並非PI值參數調配不當所造 D 為管內徑 4.5+/-0.05kg/cm 2
成。 P值大 P值小 t 為管壁厚度 – 獨立供應缺點：系統buffer小，
ρ 為流體密度 要增加buffer，需開啟PCW sub-
而非連續式的回水溫度( 圖5新式黃
I值 I值大 短時間過衝，長時間產生震盪值 短時間衝量不足，長時間產生震盪值 main bypass，增加總循環量，
光機台對PCW溫度與PID演算之影 變化 混溫效應，吸熱量等於放熱量公式 但會增加pump能耗及管路振動
響)變化行為，無法藉由PI控制(比 I值小 短時間過衝，長時間有偏差值 短時間衝量不足，長時間有偏差值
吸熱量=放熱量 與噪音問題。 結論
例/積分控制)得到修飾 表2 ，因此，
必須針對水槌產生的本質面來探
討，在水槌壓力公式可得知，水槌 共用供應系統架構 廠務設備的領域中，水錘是很常見
壓力為衝擊波速度與流體流速和流 以由吸熱量等於放熱量的公式得 水槌壓力計算公式： 也同樣討人厭的現象。管道中如果
體密度的乘積，因此，若要降低水 Tf：混合最終溫度 – 系統供應對象：供應新式黃光機
知，若要降低混溫後的最終溫度， 台及fab其他tool 圖9 存在著無法渲洩的瞬間衝擊力，延
槌壓力，可經由減少水槌衝擊波速 Tr：PCW系統回水溫度
增加相對低溫的PCW系統回水量來 著管道產生撞擊並產生噪音，最重
度或流體流速來得到改善，所以系 Teuv：EUV機台回水溫度 – 共用供應缺點：若與其他機台共
要的是它產生的衝擊及震動會造成
統容積量增加為改善方法水槌效應 與EUV機台回水溫度進行混溫，可 Mr：PCW系統回水流量 用，需在系統維持穩定供應的情
t ：水槌最高壓力值的維持時間 管件設備的損壞，本文藉由壓差與
的方法之一。 得到較低的最終回水溫度，藉此來 L ：管路長度 Meuv：EUV機台回水流量 況下同時進行系統擴充 溫度的控制行為，提出PI控制器在
而回水溫度的變化量緩和方法，可 緩和EUV機台放熱造成的變化量。 C ：水槌衝擊波速度 歸納上述討論，考慮從系統循環水 共用供應系統循環量評估，可藉由 於壓差瞬間變化與回水溫度非連續

76 300mm FABS FACILITY JOURNAL SEPTEMBER 2018 77