JP2000183071A - 基板加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各種の目標温度に対して常に高精度に基板を
加熱処理する。 【解決手段】 設定機構３から加熱プレート１の目標温
度が設定されると、制御係数決定部２１は、ＨＰ制御部
２２で用いる所定の制御式に含まれる制御係数として、
目標温度と制御係数との関係式を用いて、設定機構３か
ら設定された目標温度に適した制御係数を決定する。Ｈ
Ｐ制御部２２は、温度センサ１２で検知される加熱プレ
ート１の現在温度を監視し、決定された制御係数を用い
て所定の制御式に基づき、加熱プレート１の現在温度と
設定された目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器
１１に対する操作量を順次決定して操作機器５を操作し
つつ、フィードバック制御によって加熱プレート１の温
度制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハや液
晶表示器用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基
板、光ディスク用の基板などの基板を加熱プレートに支
持させて加熱処理を行う基板加熱処理装置に係り、特に
は、加熱プレートの温度制御をフィードバック制御で行
う基板加熱処理装置の改良技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の基板加熱処理装置は、ヒーター
などの加熱機器を有し、基板を支持して基板に加熱処理
を施す加熱プレートと、加熱機器への電力供給を操作す
る操作機器と、加熱プレートの目標温度を設定する設定
機構と、加熱プレートの現在温度を検知する温度センサ
と、加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む
所定の制御式に基づき、加熱プレートの現在温度と設定
された加熱プレートの目標温度との偏差を打ち消すよう
な加熱機器に対する操作量を順次決定して操作機器を操
作しつつ、フィードバック制御によって加熱プレートの
温度制御を行うＨＰ制御部とを備えている。そして、Ｈ
Ｐ制御部は、通常、フィードバック制御の動作機能のう
ち、Ｐ（比例）動作やＩ（積分）動作、Ｄ（微分）動作
を適宜に併用した制御動作で加熱プレートの温度制御を
行っている。

【０００３】周知にように、このような制御動作で加熱
プレートの温度制御を行うためには、Ｐ制御用の制御定
数（比例帯、あるいは、比例ゲイン）を含むＰ制御用の
制御式や、Ｉ制御用の制御定数（積分時間）を含むＩ制
御用の制御式、Ｄ制御用の制御定数（微分時間）を含む
Ｄ制御用の制御式を用いて、加熱プレートの現在温度と
設定された目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器
に対する操作量（電力供給量）を順次決定し、その操作
量で操作機器を操作するようにしている。

【０００４】このようにして加熱プレートの温度制御を
フィードバック制御で行う装置では、従来、制御式に含
まれる制御定数を１種類だけ持ち、いかなる目標温度に
対しても常に同じ制御定数を用いて加熱プレートの温度
制御を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大きな
温度差がある目標温度に対して、常に同じ制御定数を用
いて加熱プレートの温度制御を行うと、制御動作が変動
するような不都合が起こる。

【０００６】例えば、目標温度が比較的低温（例えば、
７０℃）の場合と比較的高温（例えば、１５０℃）の場
合とを比較すると、低温の目標温度の場合は加熱プレー
トからの放熱量が比較的少なく、一方、高温の目標温度
の場合は加熱プレートからの放熱量が比較的多くなる。
そのため、上記２種類の目標温度に対して同じ制御定数
を用いて加熱プレートの温度制御を行い、基板への加熱
処理を実施すると、低温の目標温度の場合は放熱量が少
ないので加熱プレートの温度がオーバーシュートし、高
温の目標温度の場合は放熱量が多いので加熱プレート
（処理中の基板）の温度が目標温度に到達するまでに要
する時間が長くなる。

【０００７】ところで、近年、基板への加熱処理の高精
度化の要求が強まっている。そのような状況下におい
て、上記低温の目標温度の場合のように加熱プレートの
温度がオーバーシュートすれば、基板の加熱履歴に悪影
響を与え、基板への加熱処理精度が要求される加熱処理
精度を満たさなくなるという不都合を招来する。また、
基板への加熱処理時間は予め決まっているが、上記高温
の目標温度の場合のように加熱プレート（処理中の基
板）の温度が目標温度に到達するまでに要する時間が長
くなると、所定の加熱処理時間の間に基板を目標温度に
まで加熱することができない事態も生じ、その結果、基
板への加熱処理精度が要求される加熱処理精度を満たさ
なくなるという不都合を招来する。

【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、多種多様な目標温度に対して常に高精
度に基板を加熱処理することができる基板加熱処理装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項１に記載の発明は、加熱手段を有し、基板を
支持して基板に加熱処理を施す加熱プレートと、前記加
熱手段への電力供給を操作する操作手段と、前記加熱プ
レートの目標温度を設定する目標温度設定手段と、前記
加熱プレートの現在温度を検知する温度検知手段と、前
記加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む所
定の制御式に基づき、前記加熱プレートの現在温度と設
定された前記加熱プレートの目標温度との偏差を打ち消
すような前記加熱手段に対する操作量を順次決定して前
記操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によって
前記加熱プレートの温度制御を行う制御手段と、を備え
た基板加熱処理装置において、前記制御式に用いる制御
定数として、複数種類の目標温度に関する予め決められ
た目標温度と制御定数との関係情報に基づいて、前記目
標温度設定手段から設定された目標温度に適した制御定
数を決定する制御定数決定手段をさらに備え、前記制御
手段は、前記制御定数決定手段によって決定された制御
定数を用いて前記加熱プレートの温度制御を行うことを
特徴とするものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、上記請求項１に
記載の基板加熱処理装置において、前記制御定数決定手
段は、複数種類の目標温度と各目標温度に適した制御定
数とに基づいて予め求められた目標温度と制御定数との
関係式を用いて、前記目標温度設定手段から設定された
目標温度に適した制御定数を決定することを特徴とする
ものである。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明の作用は次のとおりであ
る。目標温度設定手段によって加熱プレートの目標温度
が設定されると、制御定数決定手段は、制御手段が加熱
手段に対する操作量を決定するために用いる所定の制御
式に含まれる制御定数として、複数種類の目標温度に関
する予め決められた目標温度と制御定数との関係情報に
基づいて、目標温度設定手段から設定された目標温度に
適した制御定数を決定する。この目標温度と制御定数と
の関係情報としては、例えば、各種類の目標温度とそれ
に適した制御定数との関係テーブルであってもよいし、
請求項２に記載の発明のような目標温度と制御定数との
関係式であってもよい。また、目標温度と制御定数との
関係は、１対１に対応する関係でもよいし、加熱プレー
トに対する目標温度の最大温度範囲を複数の温度範囲に
分割して各々の温度範囲に対してそれぞれ１つの制御定
数を対応させる関係であってもよい。

【００１２】設定された加熱プレートの目標温度に適し
た制御定数が目標温度設定手段によって決定されると、
制御手段は、温度検知手段で検知される加熱プレートの
現在温度を監視し、決定された制御定数を用いて所定の
制御式に基づき、加熱プレートの現在温度と設定された
加熱プレートの目標温度との偏差を打ち消すような加熱
手段に対する操作量を順次決定して操作手段を操作しつ
つ、フィードバック制御によって加熱プレートの温度制
御を行う。このように温度制御される加熱プレートに基
板が支持されて基板への加熱処理が行われる。

【００１３】請求項２に記載の発明によれば、制御定数
決定手段は、複数種類の目標温度と各目標温度に適した
制御定数とに基づいて予め求められた目標温度と制御定
数との関係式に、目標温度設定手段から設定された目標
温度を代入して、この目標温度に適した制御定数を算出
して制御定数を決定する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は本発明の一実施例に係る基
板加熱処理装置の全体構成図である。

【００１５】この実施例に係る基板加熱処理装置は、加
熱機器１１を有し、上面に基板Ｗを支持して基板Ｗに加
熱処理を施す加熱プレート１や、コントローラー２、加
熱プレート１の目標温度を設定する目標温度設定手段に
相当する設定機構３、電源ボックスや工場のユーティリ
ティなどで構成される電力供給源４から加熱プレート１
内の加熱機器１１への電力供給を操作する操作機器５な
どを備えている。

【００１６】加熱プレート１には、加熱手段に相当する
加熱機器１１と、加熱プレート１の温度を検知する温度
検知手段に相当する温度センサ１２とが内設されてい
る。加熱機器１１は、マイカヒーターなどの主加熱機器
だけで構成されることもあるし、上記主加熱機器と、そ
れに加えてペルチェ素子などで構成される補助加熱機器
を含んで構成されることもある。

【００１７】また、図１では、加熱プレート１の上面に
複数個のプロキシミティボール１３が配設され、加熱プ
レート１の上面から微小間隔隔てて基板Ｗを支持して基
板Ｗに加熱処理を施すように構成しているが、これらプ
ロキシミティボール１３を省略して、基板Ｗを加熱プレ
ート１の上面に直接載置支持して基板Ｗに加熱処理を施
すように構成することもある。

【００１８】さらに、加熱プレート１には、複数本の基
板支持ピン１４が昇降可能に貫通されている。これら基
板支持ピン１４は、加熱プレート１に対する基板Ｗの搬
入／搬出を行うためのものであり、エアシリンダなどの
アクチュエータ１５によって同期して昇降されるように
構成されている。図の二点鎖線で示すように、基板支持
ピン１４が上昇された状態で、加熱プレート１の上方に
おいて、図示しない基板搬送装置から基板支持ピン１４
に基板Ｗが受け渡されると、図の実線で示すように、基
板支持ピン１４の先端部が加熱プレート１の内部に納ま
る下降位置まで基板支持ピン１４が下降し、受け取った
基板Ｗをプロキシミティボール１３に（あるいは、加熱
プレート１の上面に直接）載置支持させて、加熱プレー
ト１に基板Ｗを搬入させる。また、加熱処理が終わる
と、基板支持ピン１４が下降位置から上昇して、基板Ｗ
を加熱プレート１の上方に持ち上げて加熱プレート１か
ら基板Ｗを搬出する。加熱プレート１の上方に持ち上げ
られた基板Ｗは、基板搬送装置によって基板支持ピン１
４から受け取られて装置の外部に運び出される。

【００１９】コントローラー２は、制御定数決定手段に
相当する制御定数決定部２１と、制御手段に相当するＨ
Ｐ制御部２２と、基板支持ピン昇降制御部２３とを備え
ている。このコントローラー２は、例えば、各部２１〜
２３の処理制御をプログラムに従って実行するマイクロ
コンピューターなどで構成されている。

【００２０】制御定数決定部２１はメモリ２１ａを有す
る。このメモリ２１ａには、目標温度と制御定数との関
係式が記憶される。詳細は後述するが、制御定数決定部
２１は、設定機構３から設定された複数種類の目標温度
と各目標温度に適した制御定数とに基づいて目標温度と
制御定数との関係式を求めてメモリ２１ａに記憶する。
そして、制御定数決定部２１は、設定機構３から加熱プ
レート１に対する目標温度が設定されると、メモリ２１
ａに記憶している関係式を用いて、設定された目標温度
に適した制御定数を決定する。決定された制御定数は、
設定された目標温度とともにＨＰ制御部２２に与えられ
る。

【００２１】ＨＰ制御部２２は、制御定数決定部２１か
ら制御定数と目標温度とが与えられると、温度センサ１
２からの検知信号によって加熱プレート１の現在温度を
監視し、制御定数決定部２１によって決定された制御定
数を用いて後述する制御式に基づき、加熱プレート１の
現在温度と設定機構３によって設定された加熱プレート
１の目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器１１に
対する操作量（電力供給源４から加熱機器１１へ供給す
る電力量）を順次決定して、その電力量の電力を加熱機
器１１に与えるような操作を行う操作信号を操作機器５
に与えて操作機器５を操作しつつ、フィードバック制御
によって加熱プレート１の温度制御を行う。

【００２２】この実施例では、例えば、ＨＰ制御部２２
は、フィードバック制御の動作機能のうち、Ｐ（比例）
動作とＩ（積分）動作とＤ（微分）動作とを併用した制
御動作（ＰＩＤ動作）で加熱プレート１の温度制御を行
うものとする。

【００２３】従って、ＨＰ制御部２２は、Ｐ制御用の制
御定数（比例帯、あるいは、比例ゲイン）を含むＰ制御
用の制御式と、Ｉ制御用の制御定数（積分時間）を含む
Ｉ制御用の制御式と、Ｄ制御用の制御定数（微分時間）
を含むＤ制御用の制御式とを併用した以下の（１）式ま
たは（２）式で表される制御式に基づいて、加熱機器１
１に対する操作量を順次決定して操作機器５を操作しつ
つ、加熱プレート１の温度制御を行う。

【００２４】 ｍ(t) ＝（１００／ＰＢ）× 〔ｅ(t) ＋（１／ＴＩ）∫ｅ(t)dt ＋ＴＤ×(dｅ(t) ／dt）〕 ……… （１） ｍ(t) ＝ＫＰ×〔ｅ(t) ＋（１／ＴＩ）∫ｅ(t)dt ＋ＴＤ×(dｅ(t) ／dt）〕 ……… （２）

【００２５】但し、ｍ(t) は操作量、ＰＢは比例帯
（％）、ＴＩは積分時間、ＴＤは微分時間、ｅ(t) は加
熱プレート１の現在温度（温度センサ１２の計測値）と
設定機構３から設定された加熱プレート１の目標温度と
の偏差、ＫＰは比例ゲインである。なお、（１００／Ｐ
Ｂ）＝ＫＰであるので、Ｐ制御用の制御定数を比例帯と
する場合には（１）式、比例ゲインとする場合には
（２）式で表されることになる。

【００２６】制御定数決定部２１は、Ｐ制御用の制御式
に用いるＰ制御用の制御定数である比例帯ＰＢまたは比
例ゲインＫＰのいずれか一方と、Ｉ制御用の制御式に用
いるＩ制御用の制御定数である積分時間ＴＩと、Ｄ制御
用の制御式に用いるＤ制御用の制御定数である微分時間
ＴＤとを設定機構３から設定された目標温度に応じて決
定することになる。

【００２７】ＨＰ制御部２２は、最初に目標温度が設定
されると、加熱プレート１の温度が設定された目標温度
になるようにＰＩＤ制御によって加熱プレート１の温度
を制御し、加熱プレート１がその目標温度に到達する
と、設定機構３から新たな目標温度が設定されるまで、
加熱プレート１の温度を現在の目標温度に維持するよう
に加熱プレート１の温度を制御する。また、基板Ｗに対
する加熱処理を行う際も、現在の目標温度を目標として
ＰＩＤ制御によって加熱プレート１の温度制御を行う。

【００２８】基板支持ピン昇降制御部２３は、アクチュ
エーター１５を駆動して基板支持ピン１４を昇降制御し
て、加熱プレート１に対する基板Ｗの搬入／搬出を行わ
せる。加熱プレート１に対する基板Ｗの搬入／搬出は、
基板搬送装置の動作制御を行う本装置の上位のメインコ
ントローラ（図示せず）からの指令などに基づき、基板
搬送装置の動作とタイミングを取りながら行われる。

【００２９】設定機構３は、オペレータが所要のデータ
を設定する設定器であってもよいし、上位のメインコン
トローラーから通信などによって設定される構成であっ
てもよい。

【００３０】次に、目標温度と制御定数との関係式を求
めるときの動作と、設定された目標温度に適した制御定
数を決定するときの動作について説明する。

【００３１】目標温度と制御定数との関係式を求める動
作は、装置が基板製造に用いられるのに先立ち少なくと
も１回行われる。

【００３２】まず、実験などによって、複数種類の目標
温度に各々適した制御定数が決定され、この実験結果が
設定機構３から制御定数決定部２１に設定されるととも
に、目標温度と制御定数との関係式を求める指示が設定
機構３から制御定数決定部２１に与えられる。これによ
り、制御定数決定部２１は設定された複数種類の目標温
度と各目標温度に適した制御定数の実験値に基づき目標
温度と制御定数との関係式を求める。

【００３３】本発明者による実験の結果、目標温度（Ｔ
ｔとする）とＰ制御用の制御定数である比例帯ＰＢ（あ
るいは比例ゲインＫＰ）との関係、目標温度ＴｔとＩ制
御用の制御定数である積分時間ＴＩとの関係、及び、目
標温度ＴｔとＤ制御用の制御定数である微分時間ＴＤと
の関係はいずれも、以下の（３）式〜（６）式で表され
る一次式で近似できることが判明した。

【００３４】 ＰＢ＝ｆ１（Ｔｔ）＝ａ１×Ｔｔ＋ｂ１ ……… （３） ＫＰ＝ｆ２（Ｔｔ）＝ａ２×Ｔｔ＋ｂ２ ……… （４） ＴＩ＝ｆ３（Ｔｔ）＝ａ３×Ｔｔ＋ｂ３ ……… （５） ＴＤ＝ｆ４（Ｔｔ）＝ａ４×Ｔｔ＋ｂ４ ……… （６）

【００３５】但し、ａ１、ｂ１は、複数種類の目標温度
と各目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実験値との関係
から求められる関係定数であり、同様に、ａ２、ｂ２
は、複数種類の目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した
比例ゲインＫＰの実験値との関係から求められる関係定
数、ａ３、ｂ３は、複数種類の目標温度Ｔｔと各目標温
度Ｔｔに適した積分時間ＴＩの実験値との関係から求め
られる関係定数、ａ４、ｂ４は、複数種類の目標温度Ｔ
ｔと各目標温度Ｔｔに適した微分時間ＴＤの実験値との
関係から求められる関係定数である。

【００３６】なお、（１）式、（２）式に示すように、
操作量ｍ(t) は、Ｐ制御式、Ｉ制御式、Ｄ制御式の複合
結果である。従って、上記実験において、ある目標温度
Ｔｔに適した制御定数を求める場合も、Ｐ制御用の制御
定数、Ｉ制御用の制御定数、Ｄ制御用の制御定数を個別
に求めるのではなく、ある目標温度Ｔｔに適したＰ制御
用の制御定数、Ｉ制御用の制御定数、Ｄ制御用の制御定
数を同時に求める。

【００３７】ここで、比例帯ＰＢは、大きく設定する
と、操作量の変化が小さく、加熱プレート１の温度変化
が鈍くなり、オーバーシュートなどが抑制され、逆に、
小さく設定すると、操作量の変化が大きく、加熱プレー
ト１の温度変化が速くなり、目標温度Ｔｔに達する時間
が短くなる。また、積分時間ＴＩも大きく（長く）設定
すると操作量の変化が小さく、加熱プレート１の温度変
化が鈍くなり、オーバーシュートなどが抑制され、逆
に、小さく（短く）設定すると、操作量の変化が大き
く、加熱プレート１の温度変化が速くなり、目標温度Ｔ
ｔに達する時間が短くなる。さらに、微分時間ＴＤは、
大きく（長く）設定すると、Ｐ制御及びＩ制御に対する
抑制力が大きく働いて、オーバーシュートなどが抑制さ
れ、逆に、小さく（短く）設定すると、Ｐ制御及びＩ制
御に対する抑制力が小さくなって、Ｐ制御及びＩ制御が
活かされる。

【００３８】従って、目標温度Ｔｔが低温になるに従っ
て比例帯ＰＢ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤのいずれも
大きくし、目標温度Ｔｔが高温になるに従って比例帯Ｐ
Ｂ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤのいずれも小さくする
ようにすれば、低温側の目標温度Ｔｔではオーバーシュ
ートを抑制することができ、高温側の目標温度Ｔｔでは
目標温度Ｔｔに到達するまでの時間を短縮することがで
きる。

【００３９】すなわち、上述した（３）式、（５）式、
（６）式の関数ｆ１（Ｔｔ）、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔ
ｔ）は、ａ１＜０、ａ３＜０、ａ４＜０となり、図２
（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようになる。

【００４０】なお、上述したように（１００／ＰＢ）＝
ＫＰであるので、比例帯ＰＢと比例ゲインＫＰとは反比
例の関係にある。従って、比例帯ＰＢに代えて比例ゲイ
ンＫＰで考えると、目標温度Ｔｔが低温になるに従って
比例ゲインＫＰを小さくし、目標温度Ｔｔが高温になる
に従って比例ゲインＫＰを大きくすればよく、上述した
（４）式の関数ｆ２（Ｔｔ）は、ａ２＞０となり、図２
（ｂ）に示すようになる。

【００４１】ところで、上述したように、目標温度Ｔｔ
と各制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関
係は一次式で近似できるので、少なくとも２種類の目標
温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢ（比例ゲインＫＰ）の
実験値が与えられれば、（３）式（（４）式）の関係定
数ａ１、ｂ１（ａ２、ｂ２）が確定し、同様に、少なく
とも２種類の目標温度Ｔｔに各々適した積分時間ＴＩ及
び微分時間ＴＤの実験値が与えられれば、（５）式及び
（６）式の関係定数ａ３、ｂ３及びａ４、ｂ４が確定す
る。なお、以下の説明において、特に断らない限り、比
例帯ＰＢについて述べる説明は、基本的に、比例ゲイン
ＫＰ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤについても同様であ
るので、重複する説明は省略する。

【００４２】上述したように、２種類の目標温度Ｔｔに
各々適した比例帯ＰＢの実験値に基づき、関係定数ａ
１、ｂ１を確定した場合、少なくとも一方の目標温度Ｔ
ｔに適した比例帯ＰＢの実験値に誤差が含まていれば、
確定した関係定数ａ１、ｂ１にその誤差が大きく反映さ
れる場合もある。従って、３種類以上の目標温度Ｔｔに
各々適した比例帯ＰＢの実験値に基づき、最小自乗法な
どにより、より精度よい関係定数ａ１、ｂ１を確定する
ことが好ましい。

【００４３】なお、２種類の目標温度Ｔｔに各々適した
比例帯ＰＢの実験値で関係定数ａ１、ｂ１を確定する場
合には、加熱プレート１に対する目標温度Ｔｔの最大温
度範囲、すなわち、基板Ｗに対して行う加熱処理の温度
範囲において、下限付近と上限付近の目標温度Ｔｔに各
々適した比例帯ＰＢの実験値に基づき関係定数ａ１、ｂ
１を確定すれば、近接した２種類の目標温度Ｔｔに各々
適した比例帯ＰＢの実験値に基づき関係定数ａ１、ｂ１
を確定するよりも、一方の目標温度Ｔｔに適した比例帯
ＰＢの実験値に誤差が含まれていた場合の関係定数ａ
１、ｂ１の誤差を少なくすることができる。例えば、基
板Ｗを７０℃〜１５０℃の範囲内の任意の温度に加熱し
得る装置であれば、目標温度Ｔｔが７０℃付近と１５０
℃付近に各々適した比例帯ＰＢの実験値から関係定数ａ
１、ｂ１を確定すれば、例えば、目標温度Ｔｔが７０℃
付近と８０℃付近に各々適した比例帯ＰＢの実験値から
関係定数ａ１、ｂ１を確定するよりも関係定数ａ１、ｂ
１の誤差を少なくすることができる。

【００４４】また、目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢを
実験で決定する際は、同じ目標温度Ｔｔに適した比例帯
ＰＢを求める実験を複数回行い、それら全ての実験値の
平均値や、誤差が大きい実験値を除いた他の実験値の平
均値をその目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実験値と
して決定すれば、目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実
験値の誤差自体を軽減することができる。

【００４５】以上のようにして求められた目標温度Ｔｔ
と比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）との関係式ｆ
１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、目標温度Ｔｔと
積分時間ＴＩとの関係式ｆ３（Ｔｔ）及び目標温度Ｔｔ
と微分時間ＴＤとの関係式ｆ４（Ｔｔ）はメモリ２１ａ
に記憶され、後述するように、設定機構３から目標温度
Ｔｔが設定されたときに、それに適した各制御定数ＰＢ
（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定する際に参照され
る。

【００４６】なお、目標温度Ｔｔと各制御定数ＰＢ（あ
るいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの各関係式は、最初に１回
求めればよいが、メモリ２１ａに記憶されている各関係
式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔ
ｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を事後的に変更することもできる。
すなわち、複数種類の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯
ＰＢ（あるいは、比例ゲインＫＰ）または／および積分
時間ＴＩまたは／および微分時間ＴＤの新たな実験値を
設定機構３から設定して所望の制御定数に関する関係式
ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））または／および
ｆ３（Ｔｔ）または／およびｆ４（Ｔｔ）を求めさせる
指示を与えれば、制御定数決定部２１は、新たに設定さ
れたデータに基づいて目標温度Ｔｔと所望の制御定数Ｐ
Ｂ（あるいはＫＰ）または／およびＴＩまたは／および
ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））
または／およびｆ３（Ｔｔ）または／およびｆ４（Ｔ
ｔ）を求めて、それに対応する現在の関係式に代えて新
たに求めた関係式をメモリ２１ａに記憶し、新たな関係
式を以後の制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤ
の決定に用いる。

【００４７】目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（ある
いはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤの決定は、目標温度Ｔｔが設定
されたときに行われる。このとき、メモリ２１ａには、
目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、
ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔ
ｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）が記憶されてい
る。

【００４８】例えば、装置の立ち上げ時の加熱プレート
１の目標温度Ｔｔを設定機構３から設定されたり、装置
が立ち上がった後、実稼働中に現在の加熱プレート１の
目標温度Ｔｔを変更するために、新たな目標温度Ｔｔが
設定機構３から設定されると、設定された目標温度Ｔｔ
が制御定数決定部２１に与えられる。

【００４９】制御定数決定部２１は、予め求められてメ
モリ２１ａに記憶されている目標温度Ｔｔと比例帯ＰＢ
（あるいは比例ゲインＫＰ）との関係式ｆ１（Ｔｔ）
（あるいはｆ２（Ｔｔ））、目標温度Ｔｔと積分時間Ｔ
Ｉとの関係式ｆ３（Ｔｔ）及び目標温度Ｔｔと微分時間
ＴＤとの関係式ｆ４（Ｔｔ）にそれぞれ、設定された目
標温度Ｔｔを代入して、この目標温度Ｔｔに適した比例
帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）、積分時間ＴＩ及び
微分時間ＴＤを算出して決定する。

【００５０】ＨＰ制御部２２は、決定された比例帯ＰＢ
（あるいは比例ゲインＫＰ）、積分時間ＴＩ及び微分時
間ＴＤを用いてＰＩＤ制御によって加熱プレート１の温
度を制御する。

【００５１】以上のように、本実施例によれば、加熱プ
レート１の目標温度Ｔｔが設定されると、その目標温度
Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、Ｔ
Ｄを決定し、決定した制御定数を用いて加熱プレート１
の温度を制御するので、低温側の目標温度Ｔｔではオー
バーシュートが抑制され、高温側の目標温度Ｔｔでは目
標温度Ｔｔに到達するまでの時間が短縮されるなど、多
種多様な目標温度Ｔｔに対して常に高精度に基板Ｗを加
熱処理することができる。

【００５２】また、本実施例では、設定された目標温度
Ｔｔを、予め求められた目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ
（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）
（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔ
ｔ）に代入して設定された目標温度Ｔｔに適した制御定
数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定するので、
簡単な演算によって、設定された目標温度Ｔｔに適した
制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定する
ことができる。しかも、後述するように各種類の目標温
度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるい
はＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係テーブルをメモリ２１ａ
に記憶するよりもメモリ２１ａの記憶容量を削減するこ
とができる。さらに、設定される目標温度Ｔｔの種類数
が多い場合、各種類の目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに
適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの
関係テーブルをメモリ２１ａに記憶する構成は、実現し
難いが、そのような場合でも、本実施例のように目標温
度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤと
の関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３
（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を用いれば、多種類の目標温度
Ｔｔそれぞれに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、
ＴＩ、ＴＤを決定することができる。また、目標温度Ｔ
ｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関
係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔ
ｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を用いれば、各種類の目標温度Ｔｔ
に対して１対１に対応する制御定数ＰＢ（あるいはＫ
Ｐ）、ＴＩ、ＴＤを決定することも可能になり、各種類
の目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫ
Ｐ）、ＴＩ、ＴＤをきめ細かく決定することもできる。

【００５３】上記実施例では、複数種類の目標温度Ｔｔ
に各々適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、Ｔ
Ｄの実験値を設定することで、装置内でそれら実験値に
基づいて目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫ
Ｐ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ
２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を求めるよ
うに構成したが、複数種類の目標温度Ｔｔに各々適した
制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤの実験値に
基づいて、オペレーターが目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ
（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）
（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔ
ｔ）を求め、求めた関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２
（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を装置に設定
するように構成してもよい。

【００５４】また、上記実施例では、目標温度Ｔｔと制
御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ
１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、
ｆ４（Ｔｔ）を用いて、設定された目標温度Ｔｔに適し
た制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定す
るように構成したが、設定される目標温度Ｔｔの種類数
が少ない場合、例えば、７０℃〜１５０℃の範囲におい
て１０ ℃ごとの目標温度Ｔｔ（７０℃、８０℃、９０
℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０
℃、１５０℃）のみが設定される（設定される目標温度
Ｔｔは９種類）場合には、それら各目標温度Ｔｔと各目
標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、Ｔ
Ｉ、ＴＤとの関係をテーブル化した関係テーブルを予め
作成してメモリ２１ａに記憶しておき、制御定数決定部
２１がその関係テーブルを検索して設定された目標温度
Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、Ｔ
Ｄを決定してもよい。

【００５５】このような関係テーブルは、例えば、上述
したような関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔ
ｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）をまず求めて、使
用予定の各目標温度Ｔｔに適した各制御定数ＰＢ（ある
いはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを、求めた関係式ｆ１（Ｔｔ）
（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔ
ｔ）で算出して関係テーブルを作成するようにしてもよ
いし、使用予定の各目標温度Ｔｔに適した各制御定数Ｐ
Ｂ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを直接実験によって決
定して関係テーブルを作成するようにしてもよい。

【００５６】また、ある程度の温度範囲内の目標温度Ｔ
ｔに対しては、１種類の制御定数ＰＢ（あるいはＫ
Ｐ）、ＴＩ、ＴＤを用いて加熱プレート１の温度制御を
行っても、略同じ制御動作で加熱プレート１の温度制御
を行うことができる。従って、例えば、図３に示すよう
に、加熱プレート１に対する目標温度Ｔｔの最大温度範
囲（例えば、７０℃〜１５０℃）を複数、例えば、低温
度域、中温度域、高温度域の３つの温度範囲（７０℃以
上１００℃未満の温度範囲、１００℃以上１３０℃未満
の温度範囲、１３０℃以上１５０℃以下の温度範囲）に
分割して各々の温度範囲に対してそれぞれ１種類の制御
定数ＰＢＬ、ＰＢＭ、ＰＢＳ（あるいはＫＰＳ、ＫＰ
Ｍ、ＫＰＬ）、ＴＩＬ、ＴＩＭ、ＴＩＳ及びＴＤＬ、Ｔ
ＤＭ、ＴＤＳを割り当てるようにし、設定された目標温
度Ｔｔが属する温度範囲に割り当てられた制御定数を選
択するようにしてもよい。このような構成の場合、上記
温度範囲と制御定数との関係を関係式で規定してもよい
し関係テーブルにしてもよい。

【００５７】また、ＰＩＤ制御において、制御に最も大
きな影響を与えるのはＰ制御であるので、Ｉ制御用とＤ
制御用の各制御定数である積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤ
は、いかなる目標温度Ｔｔに対しても常に同じ制御定数
を用い、Ｐ制御用の制御定数である比例帯ＰＢ（あるい
は比例ゲインＫＰ）のみ設定された目標温度Ｔｔに適し
た制御定数を決定して、その制御定数を用いて加熱プレ
ート１の温度制御を行うようにしても十分な効果が得ら
れる。なお、この場合には、メモリ２１ａには、目標温
度Ｔｔと比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）との関
係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））あるいは関
係テーブルのみを記憶し、制御定数決定部２１は、比例
帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）のみを、設定された
目標温度Ｔｔに応じて決定すればよい。

【００５８】また、上記実施例では、ＰＩＤ制御によっ
て加熱プレート１の温度制御を行う場合について説明し
たが、Ｐ制御のみやＰＩ制御、ＰＤ制御、あるいは、適
宜の制御定数を含む制御式を用いたフィードバック制御
方式によって加熱プレート１の温度制御を行う場合も本
発明は同様に適用することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に記載の発明によれば、目標温度設定手段によって加
熱プレートの目標温度が設定されると、制御手段が加熱
手段に対する操作量を決定するために用いる所定の制御
式に含まれる制御定数として、設定された目標温度に適
した制御定数を決定し、制御手段は、決定された制御定
数を用いて加熱プレートの温度制御を行うように構成し
たので、多種多様な目標温度に対して常に高精度に基板
を加熱処理することができる基板加熱処理装置を実現す
ることができる。

【００６０】請求項２に記載の発明によれば、目標温度
設定手段によって設定された目標温度を、予め求められ
た目標温度と制御定数との関係式を用いて、設定された
目標温度に適した制御定数を決定するように構成したの
で、簡単な演算によって、設定された目標温度に適した
制御定数を決定することができる。また、設定される目
標温度の種類数が多く、多種類の目標温度に適した制御
定数を決定する必要がある場合にも容易に対応すること
ができる。さらに、各種類の目標温度に対して１対１に
対応する制御定数を決定することも可能になり、各種類
の目標温度に適した制御定数をきめ細かく決定すること
もできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る基板加熱処理装置の全
体構成図である。

【図２】目標温度と制御定数との関係をグラフ化した図
である。

【図３】適宜の温度範囲に対して１種類の制御定数を割
り当てる場合の目標温度と制御定数との関係をグラフ化
した図である。

【符号の説明】

１：加熱プレート ２：コントローラー ３：設定機構 ４：電力供給源 ５：操作機器 １１：加熱機器 １２：温度センサ ２１：制御定数決定部 ２１ａ：メモリ ２２：ＨＰ制御部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱手段を有し、基板を支持して基板に
   加熱処理を施す加熱プレートと、 前記加熱手段への電力供給を操作する操作手段と、 前記加熱プレートの目標温度を設定する目標温度設定手
   段と、 前記加熱プレートの現在温度を検知する温度検知手段
   と、 前記加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む
   所定の制御式に基づき、前記加熱プレートの現在温度と
   設定された前記加熱プレートの目標温度との偏差を打ち
   消すような前記加熱手段に対する操作量を順次決定して
   前記操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によっ
   て前記加熱プレートの温度制御を行う制御手段と、 を備えた基板加熱処理装置において、 前記制御式に用いる制御定数として、複数種類の目標温
   度に関する予め決められた目標温度と制御定数との関係
   情報に基づいて、前記目標温度設定手段から設定された
   目標温度に適した制御定数を決定する制御定数決定手段
   をさらに備え、 前記制御手段は、前記制御定数決定手段によって決定さ
   れた制御定数を用いて前記加熱プレートの温度制御を行
   うことを特徴とする基板加熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の基板加熱処理装置にお
   いて、 前記制御定数決定手段は、複数種類の目標温度と各目標
   温度に適した制御定数とに基づいて予め求められた目標
   温度と制御定数との関係式を用いて、前記目標温度設定
   手段から設定された目標温度に適した制御定数を決定す
   ることを特徴とする基板加熱処理装置。