JP2001255945A

JP2001255945A - 温度調節器および熱処理装置

Info

Publication number: JP2001255945A
Application number: JP2000068742A
Authority: JP
Inventors: Kiyonari Narimatsu; 聖也成松; Kosaku Ando; 功策安藤; Hiroki Kataoka; 裕樹片岡; Ikuo Minamino; 郁夫南野
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】温度調節器から制御対象近傍までの配線の数
を削減する。【解決手段】温度調節器本体６の制御演算部５で演算
される操作量に応じた出力を、操作手段としてのヒータ
７に与える出力器８を、前記温度調節器本体６と別体に
構成するとともに、出力器８と温度調節器本体６との間
でシリアル通信を行うようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、温度調節器および
それを用いた熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体製造プロセスでは、半導
体ウェハを加熱プレート上に載置して熱処理する熱処理
装置が用いられている。

【０００３】図１７は、かかる熱処理装置１の概略構成
図であり、図１８は、それに用いられる温度調節器３ａ
のブロック図である。

【０００４】熱処理装置１では、複数枚の加熱プレート
２を備えており、各加熱プレート２の温度を、温度調節
器３ａで制御するのであるが、高精度に半導体ウェハを
熱処理するために、その温度制御点数が多く、例えば、
一枚の加熱プレート２に約１０点の温度センサ１０とヒ
ータ７とが設置されている。

【０００５】すなわち、図１８に示されるように、一枚
の加熱プレート２に設置された複数の温度センサ１０か
ら入力が、多点の温度調節器３ａの入力部４ａに入力さ
れ、この入力部４ａからの温度入力と予め設定されてい
る設定値とに基づいて、制御演算部５ａでは、加熱プレ
ート２の温度が目標温度になるように複数の操作量を演
算し、出力部８ａでは、操作量に応じて加熱プレート２
に配設されている複数のヒータ７の通電をそれぞれ制御
するものである。なお、３２は、ヒータ電源である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような従来例で
は、一台の温度調節器３ａで複数の温度制御点を制御す
るので、温度調節器３ａと加熱プレート２との間の配線
数が増加することになる。例えば、一台の多点温度調節
器で仮りに温度制御点数１０点の加熱プレートの８枚を
制御すると、＋と−との２本線を考えると、１６０本
（＝８×１０×２）の配線となる。この本数は、流れる
電流が大きいために線形が太い出力線の方で大きな問題
となり、１６０本もの出力線の束を、熱処理装置の隙間
を通して配線するのは容易でなく、加熱プレート２と温
度調節器３ａとの間は、１〜３ｍ程度離れているので、
出力線の束であるケーブルによって占有される容積も無
視できないものとなっている。

【０００７】特に、クリーンルームでは、１ｍ²当たり
の面積単価が高まっており、半導体製造装置のクリーン
ルームにおける床面占有面積を小さくする要求があるた
めに、上述の課題の解決は重要である。

【０００８】本発明は、上述の点に鑑みて為されたもの
であって、大きな電流が流れる配線の引き回しを短く
し、さらには、配線数を削減した温度調節器およびそれ
を用いた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】本発明では、上述の目的
を達成するために、次のように構成している。

【００１０】すなわち、本発明の温度調節器は、温度セ
ンサからの入力が与えられる入力部と、この入力部から
の温度入力に基づいて、操作量を演算する制御演算部
と、制御演算部からの操作量に対応した出力を操作手段
に与える出力部とを備える温度調節器において、前記出
力部を、出力器として本体から独立させて構成するとと
もに、該出力器および前記本体にシリアル通信回路をそ
れぞれ設け、前記出力器と前記本体との間でシリアル通
信を行うものである。

【００１１】本発明によると、出力部を、出力器として
独立した別体に構成して本体との間でシリアル通信を行
うので、出力器を、ヒータなどの操作手段の近傍位置に
配置することができ、操作手段から離れた位置の温度調
節器本体と出力器との間は、大きな電流が流れる配線を
引き回す必要がない。

【００１２】本発明の一実施態様においては、前記入力
部には、複数の温度センサからの入力が与えられ、前記
制御演算部は、前記入力部からの複数の温度入力に基づ
いて複数の操作量を演算し、前記出力器は、制御演算部
からの複数の操作量を、複数の操作手段にそれぞれ出力
する多点構成のものである。

【００１３】本発明によると、出力器を、操作手段の近
傍位置に配置できるので、操作手段から離れた位置の温
度調節器本体と出力器との間の配線を大幅に削減でき
る。

【００１４】本発明の好ましい実施態様においては、前
記出力器を複数備えるとともに、前記本体との間のシリ
アル通信ラインが、複数の出力器に順次的に縦続接続さ
れるものである。

【００１５】本発明によると、温度調節器本体と各出力
器とを個別にそれぞれ接続するのではなく、温度調節器
と一台の出力器とを接続し、他の出力器は、前記一台の
出力器に順次に縦続接続するので、温度調節器本体と各
出力器との間の配線数が削減されることになる。

【００１６】本発明の他の実施態様においては、前記入
力部を、入力器として本体からさらに独立させて構成す
るとともに、該入力器および前記本体にシリアル通信回
路をそれぞれ設け、前記入力器と前記本体との間でシリ
アル通信を行うものである。

【００１７】本発明によると、入力部を、入力器として
独立した別体に構成して本体との間でシリアル通信を行
うので、入力器を、温度センサの近傍位置に配置するこ
とができ、温度センサから離れた位置の温度調節器本体
と入力器との間の配線数が削減される。

【００１８】本発明のさらに他の実施態様においては、
前記出力器は、断線検出のための電流センサおよびその
検出回路を内蔵するものである。

【００１９】本発明によると、出力器側でヒータなどの
操作手段の断線などを検出できることになる。

【００２０】本発明の熱処理装置は、本発明に係る温度
調節器を備え、該温度調節器によって温度制御されるも
のである。

【００２１】本発明によると、配線数が削減された熱処
理装置を得ることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面によって、本発明の実
施の形態について、詳細に説明する。

【００２３】（実施の形態１）図１は、本発明の一つの
実施の形態に係る熱処理装置１の概略構成図であり、図
２は、そのブロック図であり、この実施の形態では、温
度制御点数が例えば１０点の加熱プレート２の一枚を制
御する構成を示している。

【００２４】この実施の形態では、温度調節器と加熱プ
レート２との間の配線数を削減するするとともに、その
引き回しをなくすために、温度調節器３を、入力部４お
よび制御演算部５を備える温度調節器本体６と、この温
度調節器本体６からの操作量を、操作手段としてのヒー
タ７に出力する出力部を独立の筺体の出力器８として構
成し、温度調節器本体６と出力器８との間でシリアル通
信を行うように構成している。

【００２５】このように従来の図１８に示される出力部
８ａを、出力器８として別体に構成してシリアル通信を
行えるようにしたので、出力器８は、操作手段としての
複数のヒータ７が配置されている加熱プレート２の近
傍、この実施の形態では、加熱プレート２が組み込まれ
た熱処理ユニット９に内蔵させることができ、この熱処
理ユニット９と温度調節器本体６との間は、シリアル通
信ラインで接続すればよく、したがって、図１７の従来
例のように、温度調節器３と加熱プレート２との間を、
大きな電流が流れる複数の出力線で接続する必要がな
く、配線数を削減できることになる。

【００２６】図３は、図２のさらに詳細な構成を示すブ
ロック図であり、この図３に示されるように、温度調節
器本体６は、加熱プレート２に配設された複数の温度セ
ンサ１０からの入力をそれぞれ増幅する複数の増幅器１
１と、この複数の増幅器１１の出力を切り換え選択する
入力選択回路１２と、この入力選択回路１２の出力を、
ディジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路１３と、こ
のＡ／Ｄ変換回路１３のディジタルデータを、温度デー
タに変換して出力するとともに、入力選択回路１２を制
御する温度変換回路１４とを有しており、これらによっ
て、上述の入力部４が構成される。さらに、温度調節器
本体６は、温度変換回路１４から与えられる温度入力と
予め設定されている設定値とに基づいて、制御対象とし
ての加熱プレート２が目標温度となるように操作量を演
算出力する制御演算部５と、出力器８とシリアル通信を
行って前記操作量を送信するシリアル通信回路１５とを
備えている。

【００２７】なお、本発明の他の実施の形態として、入
力部は、図４に示されるように、複数の増幅器１１に個
別的に対応する複数のＡ／Ｄ変換回路１３を設けて入力
選択回路１２を省略する構成としてもよい。

【００２８】一方、出力器８は、図３に示されるよう
に、温度調節器本体６との間でシリアル通信を行うため
のシリアル通信回路１６と、この通信制御などを行う制
御部１７と、温度調節器本体６からの操作量を対応する
出力として複数のヒータ７にそれぞれ与える出力回路１
８とを備えている。

【００２９】この出力回路１８は、例えば、図５に示さ
れるように、ＳＳＲ１９とその駆動回路２０とを備えて
おり、さらに、電流を検出するＣＴセンサ２１と、この
ＣＴセンサ２１の出力に基づいて断線を検出する断線検
知部２２とを備えており、ヒータ７に対して出力を与え
ているにも拘わらず、ＣＴセンサ２１で電流が検出され
ないときには、断線と判断して対応する出力を、シリア
ル通信で温度調節器本体６に送信し、温度調節器本体６
では、断線表示等を行って報知するものである。

【００３０】なお、この出力回路１８は、ＳＳＲ１９に
代えて、図６に示されるようにリレー２３を用いる構成
としてもよい。

【００３１】以上の構成を有する温度調節器３では、複
数の温度センサ１０からの温度入力に基づいて、加熱プ
レート２の温度が目標温度なるように操作量を演算し、
出力器８にシリアル通信で送信し、出力器８は、その操
作量に応じた出力で複数のヒータ７の通電を制御するも
のである。

【００３２】この温度調節器３によれば、従来例のよう
に、温度調節器と加熱プレート２との間を、大きな電流
が流れる複数の出力線で接続する必要がなく、配線数
が、大幅に削減され、また、大きな電流が流れる配線の
引き回し距離が短くなるので、電力損失も低減される。
さらに、従来のように、狭い隙間を通して配線するとい
った必要がなく、配線の被覆が損傷等を防止できる。

【００３３】（実施の形態２）図７は、本発明の他の実
施の形態のブロック図であり、図８は、さらに詳細な構
成を示すブロック図であり、上述の実施の形態に対応す
る部分には、同一の参照符号を付す。

【００３４】上述の実施の形態では、出力部を温度調節
器本体から独立した筺体の出力器８として構成してシリ
アル通信を行うように構成したけれども、この実施の形
態では、さらに、入力部を、制御演算部５を備える温度
調節器本体６ａとは、独立した筺体の入力器２４として
構成するとともに、この入力器２４と温度調節器本体６
ａとの間でシリアル通信を行うようにしている。

【００３５】このため、入力器２４は、図８に示される
ように、複数の温度センサ１０からの入力をそれぞれ増
幅する複数の増幅器１１と、この複数の増幅器１１の出
力を切り換え選択する入力選択回路１２と、この入力選
択回路１２の出力を、ディジタルデータに変換するＡ／
Ｄ変換回路１３と、このＡ／Ｄ変換回路１３のディジタ
ルデータを、温度データに変換して出力するとともに、
入力選択回路１２を制御する温度変換回路１４と、温度
調節器本体６ａとシリアル通信を行って温度変換回路１
４の出力を送信するシリアル通信回路２５とを備えてい
る。

【００３６】一方、温度調節器本体６ａは、入力器２４
とシリアル通信を行って温度入力を受信するシリアル通
信回路２６と、温度入力と予め設定されている設定値と
に基づいて、制御対象としての加熱プレート２の温度が
目標温度となるように操作量を演算出力する制御演算部
５と、出力器８とシリアル通信を行って前記操作量を送
信するシリアル通信回路１５とを備えている。

【００３７】その他の構成は、上述の実施の形態１と同
様である。

【００３８】この実施の形態によれば、入力器２４を、
加熱プレート２に配設される温度センサ１０の近傍位置
に配置できるので、温度センサ１０の近傍の入力器２４
と温度調節器本体６ａとの間は、シリアル通信ラインで
接続すればよく、したがって、図１７の従来例のよう
に、温度調節器と温度センサとの間を、複数の入力線で
接続する必要がなく、入力用の配線数を削減できること
なる。

【００３９】なお、入力器２４の内部構成は、上述の図
４と同様の構成としてもよい。

【００４０】（実施の形態３）図９は、本発明の他の実
施の形態の概略構成図であり、上述の実施の形態に対応
する部分には、同一の参照符号を付す。

【００４１】温度制御点数が増加した場合には、温度調
節器本体６，６ａは、変更することなく、出力器８を増
設するとともに、この図９に示されるように、複数の出
力器８を、シリアル通信ライン２７で順次的に縦続接続
する、いわゆるマルチドロップ構成とすることによって
例えば、ＲＳ−４８５などのマルチドロップ通信を行う
ようしてもよく、これによって、省配線のまま容易に増
設することができる。

【００４２】（その他の実施の形態）シリアル通信を行
う機器間、例えば、温度調節器本体６と出力器８とは、
コネクタを介して接続すればよいが、図１０に示される
ように、端子台構造として端子ネジ２８でシリアル信号
線を接続するようにしてもよい。

【００４３】また、操作手段は、ヒータ７に限らず、例
えば、図１１に示されるように、電動弁２９あるいは空
圧弁であってもよく、さらに、図１２に示されるよう
に、電力調整器３０であっもよい。なお、電力調整器３
０などの場合には、出力器８の出力回路１８は、図１３
に示されるように、上述のＳＳＲ１９等に代えて、電圧
あるいは電流のリニア出力回路３１を備えた構成とすれ
ばよい。

【００４４】このように本発明では、制御対象の出力仕
様に応じて、出力器のみを変更すればよく、熱処理装置
の構成変更に容易に対応できることになる。

【００４５】なお、図１４に示されるように、温度調節
器本体６に、上位機器との通信回路３４を設けて上位パ
ソコン３３との間でシリアル通信を行えるようにして温
度データをパソコン３３に取り込んだり、あるいは、パ
ソコン３３から設定を行えるようにしてもよく、あるい
は、図１５に示されるように、デジタルインタフェース
３５を設けてオンオフの接点入出力４０を行えるように
してもよく、さらに、インタフェース３６を設けてＬＣ
Ｄ４１などの表示やキースイッチの操作信号を取り込む
ように構成してもよい。

【００４６】上述の各実施の形態では、多点の温度調節
器に適用して説明したけれども、１点（１ｃｈ）の温度
調節器に適用してもよい。この場合にも、大きな電流が
流れる出力線の引き回しを短くできることなる。

【００４７】入力部だけを入力器として温度調節器本体
と分離し、出力部は、温度調節器本体に内蔵させたまま
の構成でもよい。

【００４８】本発明の温度調節器は、熱酸化装置、拡散
炉、ＣＶＤ装置あるいは射出成形機のシリンダ部の温度
制御や包装機のヒータ台の温度制御に適用できるもので
ある。

【００４９】上述の実施の形態では、操作手段としてヒ
ータなどの加熱手段を用いた温度制御に適用して説明し
たけれども、ペルチェ素子や冷却器などを用いた温度制
御に適用してもよいし、さらに、加熱手段と冷却手段と
を併用する温度制御に適用してもよい。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、出力部
を、出力器として独立した別体に構成して温度調節器本
体との間でシリアル通信を行うようにしたので、出力器
を、ヒータなどの操作手段の近傍位置に設置することが
でき、温度調節器本体と出力器との間の配線数を削減で
き、電力損失も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態に係る熱処理装置の
概略構成図である。

【図２】図１の温度調節器のブロック図である。

【図３】図２の温度調節器の詳細構成を示すブロック図
である。

【図４】入力部の他の構成を示すブロック図である。

【図５】図３の出力回路の構成図である。

【図６】出力回路の他の構成を示す図である。

【図７】本発明の他の実施の形態の温度調節器のブロッ
ク図である。

【図８】図７の温度調節器の詳細構成を示すブロック図
である。

【図９】本発明のさらに他の実施の形態の温度調節器の
構成図である。

【図１０】本発明の他の実施の形態の温度調節器の構成
図である。

【図１１】本発明の他の実施の形態の温度調節器の構成
図である。

【図１２】本発明のさらに他の実施の形態の構成図であ
る。

【図１３】出力回路の他の構成を示す図である。

【図１４】本発明の他の実施の形態の構成図である。

【図１５】本発明のさらに他の実施の形態の構成図であ
る。

【図１６】本発明の他の実施の形態の構成図である。

【図１７】従来例の熱処理装置の概略構成図である。

【図１８】図１７の温度調節器のブロック図である。

【符号の説明】

１熱処理装置２加熱プレート３温度調節器４入力部５制御演算部６，６ａ温度調節器本体７ヒータ８出力器１０温度センサ２１ＣＴセンサ２２断線検知部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０５Ｂ 3/00 ３１０ＤＨ０５Ｂ 3/00 ３１０３５５Ａ３５５Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６７ (72)発明者片岡裕樹京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者南野郁夫京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内Ｆターム(参考） 2F056 AE01 AE07 2F073 AA16 AB01 BB04 BC01 CC05 DD04 EE02 FG01 FG04 GG01 3K058 AA81 AA93 BA19 CA04 CA32 CA92 CB10 CB23 CE19 CE22 CF01 5F046 KA04 5H323 AA05 BB11 BB17 CA06 CB04 KK05 MM02 MM06 NN02 QQ03 RR01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】温度センサからの入力が与えられる入力
部と、この入力部からの温度入力に基づいて、操作量を
演算する制御演算部と、制御演算部からの操作量に対応
した出力を操作手段に与える出力部とを備える温度調節
器において、前記出力部を、出力器として本体から独立させて構成す
るとともに、該出力器および前記本体にシリアル通信回
路をそれぞれ設け、前記出力器と前記本体との間でシリ
アル通信を行うことを特徴とする温度調節器。
【請求項２】前記入力部には、複数の温度センサから
の入力が与えられ、前記制御演算部は、前記入力部から
の複数の温度入力に基づいて複数の操作量を演算し、前
記出力器は、制御演算部からの複数の操作量を、複数の
操作手段にそれぞれ出力する多点構成のものである請求
項１記載の温度調節器。
【請求項３】前記出力器を複数備えるとともに、前記
本体との間のシリアル通信ラインが、複数の出力器に順
次的に縦続接続される請求項２記載の温度調節器。
【請求項４】前記入力部を、入力器として本体からさ
らに独立させて構成するとともに、該入力器および前記
本体にシリアル通信回路をそれぞれ設け、前記入力器と
前記本体との間でシリアル通信を行う請求項１ないし３
のいずれかに記載の温度調節器。
【請求項５】前記出力器は、断線検出のための電流セ
ンサおよびその検出回路を内蔵する請求項１ないし４の
いずれかに記載の温度調節器。
【請求項６】前記請求項１ないし５のいずれかに記載
の温度調節器を備え、該温度調節器によって温度制御さ
れることを特徴とする熱処理装置。