JP3280618B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP3280618B2
JP3280618B2 JP07597098A JP7597098A JP3280618B2 JP 3280618 B2 JP3280618 B2 JP 3280618B2 JP 07597098 A JP07597098 A JP 07597098A JP 7597098 A JP7597098 A JP 7597098A JP 3280618 B2 JP3280618 B2 JP 3280618B2
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  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば写真製版技
術を用いて半導体素子を製造する半導体製造システム内
に組み込まれる加熱装置や冷却装置などの熱処理装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、写真製版技術を用いた半導体
製造システムでは、一つのシステム内にレジスト塗布ユ
ニットや、乾燥ユニット、加熱ユニットなどの各種処理
ユニットを組み込み、これら各種処理ユニット間を順次
移動させながら一連の処理を施すようになっている。
【０００３】図１３は典型的な熱処理ユニット２００の
垂直断面図である。
【０００４】この熱処理ユニット２００では、半導体ウ
エハ（以下、単に「ウエハ」という）Ｗは熱処理盤２０
１の上面上に載置され、このウエハＷは熱処理盤２０１
から放出される熱により熱処理される。この熱処理盤２
０１には図示しないヒータが組み込まれており、このヒ
ータから供給される熱により熱処理盤２０１が加熱され
る。そしてウエハＷは熱処理時の熱処理温度の変動によ
る影響を受けやすいため、熱処理盤２０１の温度管理は
正確に行わなければならない。そのため、熱処理盤２０
１には温度を検出するためのセンサ（図示省略）が取り
付けられており、このセンサを介して制御装置が前記ヒ
ータのオン・オフを切り換えることにより熱処理盤２０
１の温度を制御するようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構造の熱処理盤２０１では熱処理盤２０１上にウエハ
Ｗが載置されているか否かとは無関係に温度を常に一定
に保つような構造になっているため、多数のウエハＷに
ついて連続的に熱処理を行うと、熱処理盤２０１の温度
制御に支障を来す場合がある。
【０００６】即ち、電源投入後温度が安定した熱処理盤
２０１上にウエハＷを載置すると、このウエハＷにより
熱処理盤２０１表面から熱量が奪われて温度が低下する
ため、センサで温度低下を認識した制御装置がヒータへ
の電力量を増加させて加熱を開始する。このとき、この
加熱により温度が上昇途中にある熱処理盤２０１上か
ら、既に熱処理を完了したウエハＷが離間されると、熱
処理盤２０１への加熱量が過剰になり、熱処理盤２０１
の温度が上がり過ぎるという問題がある。
【０００７】図１４は従来の熱処理ユニット２００の熱
処理盤２０１の温度が変化する様子を示したタイミング
チャートである。この図１０に示したように、電源投入
後温度が安定した時間ｔ0 〜ｔ4 の状態では、温度セン
サで検出した熱処理盤２０１の温度がＴ1 以下になると
ヒータの電源がオンになり（時間ｔ0 〜ｔ1 、ｔ2 〜ｔ
3 ）、一方、温度がＴ1 より高くなるとヒータの電源が
オフになり、熱処理盤２０１の温度はほぼ一定に維持さ
れる。時間ｔ4 になって熱処理盤２０１上にウエハＷが
載置されると、このウエハＷにより熱量が奪われるた
め、熱処理盤２０１の温度は急激に低下する（ｔ4 〜ｔ
5 ）。
【０００８】ここで、熱処理盤２０１の温度がＴ1 を下
回る時間ｔ5 〜ｔ7 の間ヒータの電源はオンのまま維持
されて加熱されるが、時間ｔ6 になると熱処理盤２０１
上からウエハＷが取り除かれる。そのため、熱量を吸収
するウエハＷがなくなった分熱容量が小さくなり、熱処
理盤２０１は昇温されやすくなるが、時間ｔ6 以降も時
間ｔ5 〜ｔ6 と同じ割合で加熱され、時間ｔ7 になるま
で加熱が継続される。熱処理盤２０１の温度がＴ1 にな
る時間ｔ7 になるとヒータの電源がオフになり、加熱が
停止するが、時間ｔ6 〜ｔ7 で多量の熱量がウエハＷを
載置していない状態の熱処理盤２０１に供給されるた
め、この間に与えられた熱量が時間ｔ7以降に熱処理盤
２０１の表面に現れ、熱処理盤２０１の温度が非常に高
い温度になるまで昇温してしまう。そのため時間ｔ8 で
後続のウエハＷを熱処理盤２０１に載置する際には非常
に高温となっており、後続のウエハＷに対して高温熱処
理による悪影響が生じる。そして同様に更に後続のウエ
ハＷについても時間ｔ10〜ｔ11で供給され、蓄積された
熱量が時間ｔ11以降の熱処理盤２０１の温度を非常に高
温にするので、時間ｔ12〜ｔ14に熱処理されるウエハＷ
も高温に晒される。そして、一旦温度が上がり過ぎた熱
処理盤２０１を所定温度にまで冷却するには多大な時間
がかかるため、処理効率が低下して製造コストが上昇す
るという問題がある。
【０００９】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものである。
【００１０】即ち、本発明の目的は、熱処理盤を効率良
く温度制御できる熱処理装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１記載の本発明の熱処理装置は、被処理基板
が載置される熱処理盤と、前記熱処理盤上に被処理基板
を順次搬送する手段と、前記熱処理盤が目標温度になる
ように第１伝達関数に従って制御する第１温度制御手段
と、先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達
関数の内部変数の値を記憶する手段と、先行する被処理
基板が離間してから後続の被処理基板が載置されるまで
の間、第２伝達関数に従って前記熱処理盤を過加熱しな
いように前記目標温度に制御する第２温度制御手段と、
後続の被処理基板が載置される時に、前記記憶した内部
変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を具
備する。
【００１２】請求項２記載の本発明の熱処理装置は、被
処理基板が載置される熱処理盤と、前記熱処理盤上に被
処理基板を順次搬送する手段と、前記熱処理盤が目標温
度になるように第１伝達関数に従って制御する第１温度
制御手段であって、前記被処理基板が前記熱処理盤から
離間される直前の温度と前記目標温度との偏差を求め、
前記偏差が小さくなるように前記第１伝達関数の係数値
を修正する第１温度制御手段と、先行する被処理基板が
離間されるときの前記第１伝達関数の内部変数の値を記
憶する手段と、先行する被処理基板が離間してから後続
の被処理基板が載置されるまでの間、第２伝達関数に従
って前記熱処理盤を過加熱しないように前記目標温度に
制御する第２温度制御手段と、後続の被処理基板が載置
されるときに、前記記憶した内部変数の値で前記第１伝
達関数を初期化する手段と、を具備する。
【００１３】請求項３記載の本発明の熱処理装置は、被
処理基板が載置される熱処理盤と、前記熱処理盤上に被
処理基板を順次搬送する手段と、前記熱処理盤が目標温
度になるように第１伝達関数に従って制御する第１温度
制御手段と、先行する被処理基板が離間されるときの前
記第１伝達関数の内部変数の値を記憶する手段と、先行
する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が載置
されるまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理盤を
過加熱しないように前記目標温度に制御する第２温度制
御手段であって、前記後続の被処理基板が前記熱処理盤
に載置される直前の温度と前記目標温度との偏差を求
め、前記偏差が小さくなるように前記第２伝達関数の係
数値を修正する第２温度制御手段と、後続の被処理基板
が載置されるときに、前記記憶した内部変数の値で前記
第１伝達関数を初期化する手段と、を具備する。
【００１４】請求項４記載の本発明の熱処理装置は、被
処理基板が載置される熱処理盤と、前記熱処理盤上に被
処理基板を順次搬送する手段と、前記熱処理盤が目標温
度になるように第１伝達関数に従って制御する第１温度
制御手段であって、前記被処理基板が前記熱処理盤から
離間される直前の温度と前記目標温度との偏差を求め、
前記偏差が小さくなるように前記第１伝達関数の係数値
を修正する第１温度制御手段と、先行する被処理基板が
離間されるときの前記第１伝達関数の内部変数の値を記
憶する手段と、先行する被処理基板が離間してから後続
の被処理基板が載置されるまでの間、第２伝達関数に従
って前記熱処理盤を過加熱しないように前記目標値に制
御する第２温度制御手段であって、前記後続の被処理基
板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記目標温
度との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前記第
２伝達関数の係数値を修正する第２温度制御手段と、後
続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶した内部
変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を具
備する。
【００１５】請求項５記載の本発明の熱処理装置は、被
処理基板が載置される熱処理盤と、前記熱処理盤上に被
処理基板を順次搬送する手段と、前記熱処理盤が目標温
度になるように次の関係式（１）
【数１３】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
制御する第１温度制御手段と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の比例要素（ＫP ・ｚ）
の値を記憶する第１記憶部と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の積分要素
【数１４】 の値を記憶する第２記憶部と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の微分要素｛ＫP ・ＴD
・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する第３記憶部と、先行する
被処理基板が離間してから後続の被処理基板が載置され
るまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理盤を過加
熱しないように前記目標温度に制御する第２温度制御手
段と、後続の被処理基板が載置される時に、前記記憶部
に記憶した各内部変数（比例要素、積分要素及び微分要
素）の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を具
備する。
【００１６】
【００１７】請求項６記載の本発明の熱処理装置は、被
処理基板が載置される熱処理盤と、前記熱処理盤上に被
処理基板を順次搬送する手段と、前記熱処理盤が目標温
度になるように次の関係式（１）
【数１７】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
制御する第１温度制御手段であって、前記被処理基板が
前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記目標温度
との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前記第１
伝達関数の各係数値（比例動作係数、積分時間、及び微
分時間）を修正する第１温度制御手段と、先行する被処
理基板が離間される時の前記第１伝達関数の比例要素
（ＫP ・ｚ）の値を記憶する第１記憶部と、先行する被
処理基板が離間される時の前記第１伝達関数の積分要素
【数１８】 の値を記憶する第２記憶部と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の微分要素｛ＫP ・ＴD
・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する第３記憶部と、先行する
被処理基板が離間してから後続の被処理基板が載置され
るまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理盤を過加
熱しないように前記目標温度に制御する第２温度制御手
段と、後続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶
した内部変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段
と、を具備する。
【００１８】請求項７記載の本発明の熱処理装置は、被
処理基板が載置される熱処理盤と、前記熱処理盤上に被
処理基板を順次搬送する手段と、前記熱処理盤が目標温
度になるように次の関係式（１）
【数１９】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
制御する第１温度制御手段と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の比例要素（ＫP ・ｚ）
の値を記憶する第１記憶部と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の積分要素
【数２０】 の値を記憶する第２記憶部と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の微分要素｛ＫP ・ＴD
・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する第３記憶部と、先行する
被処理基板が離間してから後続の被処理基板が載置され
るまでの間、次の関係式（２）
【数２１】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP ´は比例
動作係数（比例ゲイン）、ＴI ´は積分時間、ＴD ´は
微分時間をそれぞれ表す。｝で表される第２伝達関数に
従って前記熱処理盤を過加熱しないように前記目標温度
に制御する第２温度制御手段であって、前記後続の被処
理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記目
標温度との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前
記第２伝達関数の係数値（比例動作係数、積分時間、及
び微分時間）を修正する第２温度制御手段と、後続の被
処理基板が載置されるときに、前記記憶した内部変数
（比例要素、積分要素及び微分要素）の値で前記第１伝
達関数を初期化する手段と、を具備する。請求項８記載
の本発明の熱処理装置は、被処理基板が載置される熱処
理盤と、前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手
段と、前記熱処理盤が目標温度になるように次の関係式
（１）
【数２２】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
制御する第１温度制御手段であって、前記被処理基板が
前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記目標温度
との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前記第１
伝達関数の各係数値（比例動作係数、積分時間、及び微
分時間）を修正する第１温度制御手段と、先行する被処
理基板が離間される時の前記第１伝達関数の比例要素
（ＫP ・ｚ）の値を記憶する第１記憶部と、先行する被
処理基板が離間される時の前記第１伝達関数の積分要素
【数２３】 の値を記憶する第２記憶部と、先行する被処理基板が離
間される時の前記第１伝達関数の微分要素｛ＫP ・ＴD
・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する第３記憶部と、先行する
被処理基板が離間してから後続の被処理基板が載置され
るまでの間、次の関係式（２）
【数２４】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP ´は比例
動作係数（比例ゲイン）、ＴI ´は積分時間、ＴD ´は
微分時間をそれぞれ表す。｝で表される第２伝達関数に
従って前記熱処理盤を過加熱しないように前記目標温度
に制御する第２温度制御手段であって、前記後続の被処
理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記目
標温度との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前
記第２伝達関数の係数値（比例動作係数、積分時間、及
び微分時間）を修正する第２温度制御手段と、後続の被
処理基板が載置されるときに、前記記憶した内部変数の
値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を具備す
る。
【００１９】請求項１の熱処理装置では、複数の被処理
基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板が載
置されている期間と、載置されていない期間の２つの期
間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段で温
度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度制御
する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数が被
処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状態に
対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理盤の
過加熱が防止される。
【００２０】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００２１】請求項２の熱処理装置では、複数の被処理
基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板が載
置されている期間と、載置されていない期間の２つの期
間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段で温
度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度制御
する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数が被
処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状態に
対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理盤の
過加熱が防止される。
【００２２】
【００２３】
【００２４】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００２５】更に、第１温度制御手段が、熱処理後の被
処理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【００２６】請求項３の熱処理装置では、複数の被処理
基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板が載
置されている期間と、載置されていない期間の２つの期
間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段で温
度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度制御
する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数が被
処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状態に
対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理盤の
過加熱が防止される。
【００２７】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００２８】更に、第２温度制御手段が、前記後続の被
処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【００２９】請求項４の熱処理装置では、複数の被処理
基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板が載
置されている期間と、載置されていない期間の２つの期
間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段で温
度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度制御
する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数が被
処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状態に
対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理盤の
過加熱が防止される。
【００３０】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００３１】更に、第１温度制御手段が熱処理後の被処
理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【００３２】また更に、第２温度制御手段が前記後続の
被処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【００３３】請求項５の熱処理装置では、複数の被処理
基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板が載
置されている期間と、載置されていない期間の２つの期
間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段で温
度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度制御
する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数が被
処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状態に
対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理盤の
過加熱が防止される。
【００３４】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００３５】更に、第１温度制御手段として積分要素や
微分要素まで加味したＰＩＤ制御を採用しているので、
目標温度との間の定常偏差（オフセット）や熱的振動が
抑えられて、より高精度の温度制御を行うことができ
る。
【００３６】請求項７の熱処理装置では、複数の被処理
基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板が載
置されている期間と、載置されていない期間の２つの期
間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段で温
度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度制御
する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数が被
処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状態に
対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理盤の
過加熱が防止される。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００４２】更に、第１温度制御手段が、熱処理後の被
処理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【００４３】また更に、第１温度制御手段として積分要
素や微分要素まで加味したＰＩＤ制御を採用しているの
で、目標温度との間の定常偏差（オフセット）や熱的振
動が抑えられて、より高精度の温度制御を行うことがで
きる。
【００４４】請求項７の熱処理装置では、複数の被処理
基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板が載
置されている期間と、載置されていない期間の２つの期
間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段で温
度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度制御
する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数が被
処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状態に
対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理盤の
過加熱が防止される。
【００４５】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００４６】更に、第２温度制御手段が、前記後続の被
処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【００４７】また更に、第１温度制御手段及び第２温度
制御手段として積分要素や微分要素まで加味したＰＩＤ
制御を採用しているので、目標温度との間の定常偏差
（オフセット）や熱的振動が抑えられて、より高精度の
温度制御を行うことができる。請求項８の熱処理装置で
は、複数の被処理基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上
に被処理基板が載置されている期間と、載置されていな
い期間の２つの期間に分け、載置されている期間は第１
温度制御手段で温度制御し、非載置の期間は第２温度制
御手段で温度制御する。この第２温度制御手段では伝達
関数の各係数が被処理基板が非載置の、熱容量の小さい
熱処理盤の状態に対応しているので、昇温が緩やかに行
われ、熱処理盤の過加熱が防止される。
【００４８】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【００４９】更に、第１温度制御手段が熱処理後の被処
理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【００５０】また更に、第２温度制御手段が前記後続の
被処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【００５１】加えて、第１温度制御手段及び第２温度制
御手段として積分要素や微分要素まで加味したＰＩＤ制
御を採用しているので、目標温度との間の定常偏差（オ
フセット）や熱的振動が抑えられて、より高精度の温度
制御を行うことができる。
【００５２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態の詳細を
図面に基づいて説明する。
【００５３】図１は本発明の一実施形態に係るレジスト
塗布ユニット（ＣＯＴ）を備えた半導体ウエハ（以下、
「ウエハ」という）の塗布現像処理システム１全体を示
した平面図である。
【００５４】この塗布現像処理システム１では、被処理
体としてのウエハＷをウエハカセットＣＲで複数枚、例
えば２５枚単位で外部からシステムに搬入・搬出した
り、ウエハカセットＣＲに対してウエハＷを搬入・搬出
したりするためのカセットステーション１０と、塗布現
像工程の中で１枚ずつウエハＷに所定の処理を施す枚葉
式の各種処理ユニットを所定位置に多段配置した処理ス
テーション１１と、この処理ステーション１１に隣接し
て設けられる露光装置（図示せず）との間でウエハＷを
受け渡しするためのインタフェース部１２とが一体的に
接続されている。このカセットステーション１０では、
カセット載置台２０上の位置決め突起２０ａの位置に、
複数個例えば４個までのウエハカセットＣＲが、夫々の
ウエハ出入口を処理ステーション１１側に向けてＸ方向
（図１中の上下方向）一列に載置され、このカセット配
列方向（Ｘ方向）およびウエハカセッ卜ＣＲ内に収納さ
れたウエハＷのウエハ配列方向（Ｚ方向；垂直方向）に
移動可能なウエハ搬送体２１が各ウエハカセットＣＲに
選択的にアクセスする。
【００５５】このウエハ搬送体２１はθ方向に回転自在
であり、後述するように処理ステーション１１側の第３
の処理ユニット群Ｇ3 の多段ユニット部に配設されたア
ライメントユニット（ＡＬＩＭ）やイクステンションユ
ニット（ＥＸＴ）にもアクセスできる。
【００５６】処理ステーション１１には、ウエハ搬送装
置を備えた垂直搬送型の主ウエハ搬送機構２２が設けら
れ、その周りに全ての処理ユニットが１組または複数の
組に亙って多段に配置されている。
【００５７】図２は上記塗布現像処理システム１の正面
図である。
【００５８】第１の処理ユニット群Ｇ1 では、カップＣ
Ｐ内でウエハＷをスピンチャックに載せて所定の処理を
行う２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレジスト塗
布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユニット（ＤＥＶ）が
下から順に２段に重ねられている。第２の処理ユニット
群Ｇ2 では、２台のスピンナ型処理ユニット、例えばレ
ジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）および現像ユニット（Ｄ
ＥＶ）が下から順に２段に重ねられている。これらレジ
スト塗布ユニット（ＣＯＴ）は、レジスト液の排液が機
構的にもメンテナンスの上でも面倒であることから、こ
のように下段に配置するのが好ましい。しかし、必要に
応じて適宜上段に配置することももちろん可能である。
【００５９】図３は上記塗布現像処理システム１の背面
図である。
【００６０】主ウエハ搬送機構２２では、筒状支持体４
９の内側に、ウエハ搬送装置４６が上下方向（Ｚ方向）
に昇降自在に装備されている。筒状支持体４９はモータ
（図示せず）の回転軸に接続されており、このモータの
回転駆動力によって、前記回転軸を中心としてウエハ搬
送装置４６と一体に回転し、それによりこのウエハ搬送
装置４６はθ方向に回転自在となっている。なお筒状支
持体４９は前記モータによって回転される別の回転軸
（図示せず）に接続するように構成してもよい。ウエハ
搬送装置４６には、搬送基台４７の前後方向に移動自在
な複数本の保持部材４８が配設されており、これらの保
持部材４８は各処理ユニット間でのウエハＷの受け渡し
を可能にしている。
【００６１】また、図１に示すようにこの塗布現像処理
システム１では、５つの処理ユニット群Ｇ1 、Ｇ2 、Ｇ
3 、Ｇ4 、Ｇ5 が配置可能であり、第１および第２の処
理ユニット群Ｇ1 、Ｇ2 の多段ユニットは、システム正
面（図１において手前）側に配置され、第３の処理ユニ
ット群Ｇ3 の多段ユニットはカセットステーション１０
に隣接して配置され、第４の処理ユニット群Ｇ4 の多段
ユニットはインタフェース部１２に隣接して配置され、
第５の処理ユニット群Ｇ5 の多段ユニットは背面側に配
置されることが可能である。
【００６２】図３に示すように、第３の処理ユニット群
Ｇ3 では、ウエハＷを保持台（図示せず）に載せて所定
の処理を行うオーブン型の処理ユニット、例えば冷却処
理を行うクーリングユニット（ＣＯＬ）、レジストの定
着性を高めるためのいわゆる疏水化処理を行うアドヒー
ジョンユニット（ＡＤ）、位置合わせを行うアライメン
トユニット（ＡＬＩＭ）、イクステンションユニット
（ＥＸＴ）、露光処理前の加熱処理を行うプリベーキン
グユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）および露光処理後の加熱
処理を行うポストベーキングユニット（Post Exposure
Bake 以下「ＰＥＢ」と記す）が、下から順に例えば８
段に重ねられている。第４の処理ユニット群Ｇ4 でも、
オーブン型の処理ユニット、例えばクーリングユニット
（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニット
（ＥＸＴＣＯＬ）、イクステンションユニット（ＥＸ
Ｔ）、クーリングユニッ卜（ＣＯＬ）、プリベーキング
ユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）およびポストベーキングユ
ニット（ＰＥＢ）が下から順に、例えば８段に重ねられ
ている。
【００６３】このように処理温度の低いクーリングユニ
ット（ＣＯＬ）、イクステンション・クーリングユニッ
ト（ＥＸＴＣＯＬ）を下段に配置し、処理温度の高いプ
リベーキングユニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）、ポストベー
キングユニット（ＰＥＢ）およびアドヒージョンユニッ
ト（ＡＤ）を上段に配置することで、ユニット間の熱的
な相互干渉を少なくすることができる。もちろん、ラン
ダムな多段配置としてもよい。
【００６４】図１に示すように、インタフェース部１２
では、奥行方向（Ｘ方向）は前記処理ステーション１１
と同じ寸法を有するが、幅方向（Ｙ方向）はより小さな
サイズである。このインタフェース部１２の正面部に
は、可搬性のピックアップカセットＣＲと、定置型のバ
ッファカセットＢＲとが２段に配置され、他方背面部に
は周辺露光装置２３が配設され、さらに中央部にはウエ
ハ搬送体２４が設けられている。このウエハ搬送体２４
は、Ｘ方向、Ｚ方向に移動して両カセットＣＲ、ＢＲお
よび周辺露光装置２３にアクセスする。
【００６５】ウエハ搬送体２４は、θ方向にも回転自在
であり、処理ステーション１１側の第４の処理ユニット
群Ｇ4 の多段ユニットに配設されたイクステンションユ
ニット（ＥＸＴ）や、隣接する露光装置側のウエハ受渡
し台（図示せず）にもアクセスできる。
【００６６】また塗布現像処理システム１では、既述の
如く主ウエハ搬送機構２２の背面側にも図１中破線で示
した第５の処理ユニット群Ｇ5 の多段ユニットを配置で
きるが、この第５の処理ユニット群Ｇ5 の多段ユニット
は、案内レール２５に沿ってＹ方向へ移動可能である。
従って、この第５の処理ユニット群Ｇ5 の多段ユニット
を図示の如く設けた場合でも、前記案内レール２５に沿
って移動することにより、空間部が確保されるので、主
ウエハ搬送機構２２に対して背後からメンテナンス作業
が容易に行える。
【００６７】次に、図４及び図５につき処理ステーショ
ン１１において第３および第４の組Ｇ3 ，Ｇ4 の多段ユ
ニットに含まれているベーキングユニット（ＰＲＥＢＡ
ＫＥ）、（ＰＥＢ）、クーリングユニット（ＣＯＬ）、
（ＥＸＴＣＯＬ）のような熱処理ユニットの構成および
作用を説明する。
【００６８】図４および図５は、本実施形態に係る熱処
理ユニットの構成を示す平面図および断面図である。な
お、図５では、図解のために水平遮蔽板５５を省略して
ある。
【００６９】この熱処理ユニットの処理室５０は両側壁
５３と水平遮蔽板５５とで形成され、処理室５０の正面
側（主ウエハ搬送機構２４側）および背面側はそれぞれ
開口部５０Ａ，５０Ｂとなっている。遮蔽板５５の中心
部には円形の開口５６が形成され、この開口５６内には
円盤状の熱処理盤５８が載置台として設けられる。
【００７０】熱処理盤５８には例えば３つの孔６０が設
けられ、各孔６０内には支持ピン６２が遊嵌状態で挿通
されており、半導体ウエハＷのローディング・アンロー
ディング時には各指示ピン６２が熱処理盤５８の表面よ
り上に突出または上昇して主ウエハ搬送機構２２の保持
部材４８との間でウエハＷの受け渡しを行うようになっ
ている。
【００７１】熱処理盤５８の外周囲には、円周方向にた
とえば２゜間隔で多数の通気孔６４を形成したリング状
の帯板からなるシャッタ６６が設けられている。このシ
ャッタ６６は、通常は熱処理盤５８より下の位置に退避
しているが、加熱処理時には図５に示すように熱処理盤
５８の上面よりも高い位置まで上昇して、熱処理盤５８
とカバー体６８との間にリング状の側壁を形成し、図示
しない気体供給系より送り込まれるダウンフローの空気
や窒素ガス等の不活性ガスを通気孔６４より周方向で均
等に流入させるようになっている。
【００７２】カバー体６８の中心部には加熱処理時にウ
エハＷ表面から発生するガスを排出するための排気口６
８ａが設けられ、この排気口６８ａに排気管７０が接続
されている。この排気管７０は、装置正面側（主ウエハ
搬送機構２２側）のダクト５３（もしくは５４）または
図示しないダクトに通じている。
【００７３】遮蔽板５５の下には、遮蔽板５５、両側壁
５３および底板７２によって機械室７４が形成されてお
り、室内には熱処理盤支持板７６、シャッタアーム７
８、支持ピンアーム８０、シャッタアーム昇降駆動用シ
リンダ８２、支持ピンアーム昇降駆動用シリンダ８４が
設けられている。
【００７４】図４に示すように、ウエハＷの外周縁部が
載るべき熱処理盤５８の表面位置に複数個たとえば４個
のウエハＷ案内支持突起部８６が設けられている。
【００７５】また、熱処理盤５８上面のウエハＷ載置部
分には図示しない小突起が複数設けられており、ウエハ
Ｗの下面がこれら小突起の頂部に載置される。そのため
ウエハＷ下面と熱処理盤５８上面との間に微小な隙間が
形成され、ウエハＷ下面が熱処理盤５８上面と直接接触
するのが避けられ、この間に塵などがある場合でもウエ
ハＷ下面が汚れたり、傷ついたりすることがないように
なっている。
【００７６】また後述するように、熱処理盤５８内部に
はニクロム線などで形成されたヒータＨが内蔵されてお
り、このヒータＨに電流を流すことにより発生する熱で
熱処理盤５８を所定温度に維持するようになっている。
【００７７】図６は本実施形態に係る熱処理ユニットの
制御系を図示したブロック図である。図６に示したよう
に、熱処理盤５８内に設けられたヒータＨ、熱処理盤５
８の温度を検出する温度センサＳｔ、熱処理ユニットに
ウエハＷを搬送する主ウエハ搬送機構２２の駆動系１１
０、及び、熱処理盤５８上にウエハＷが載置されている
か否かを検知するウエハセンサＳｗが制御部１２０と接
続されており、この制御部１２０により統括的に制御さ
れている。
【００７８】図７は本実施形態に係る熱処理ユニットの
制御部１２０内部の基本的な構成を示したブロック線図
である。
【００７９】図７に示すように、この制御部１２０には
第１温度制御機構１２１及び第２温度制御機構１２２の
二種類の温度制御機構が内蔵されている。このうち第１
温度制御機構１２１は、熱処理ユニットに電源を投入し
てから熱処理盤５８の温度が安定するまでの装置立ち上
げ時と、複数のウエハＷについて連続的に熱処理を行う
場合のウエハＷが熱処理盤５８上に載置されている間の
熱処理盤５８について温度制御を行う。一方、第２温度
制御機構は１２２は、複数のウエハＷについて連続的に
熱処理を行う場合に、先行するウエハＷが熱処理盤５８
上から離間されたあと後続のウエハＷが熱処理盤５８上
に載置されるまでの、ウエハＷ非載置間の熱処理盤５８
について温度制御を行う。
【００８０】これらの第１温度制御機構１２１と第２温
度制御機構１２２とはドライバ１２６に接続された切換
え装置１２３〜１２５を介して並列的に接続されてお
り、ドライバ１２６からの信号により、入力側ライン１
２７、出力側ライン１２８及びフィードバックライン１
２９の各々と、第１温度制御機構１２１及び第２温度制
御機構１２２との間の接続関係を切り換えるようになっ
ている。
【００８１】図７に示すように、第１温度制御機構１２
１の内部は、目標温度と観測温度との間の偏差を比例要
素、積分要素及び微分要素の３つの要素に分けて取り扱
う、いわゆるＰＩＤ制御を行う機構になっている。
【００８２】即ち、入力信号は比例要素演算子１３０、
積分要素演算子１３１及び微分要素演算子１３２の３つ
の演算子に分けられ、それぞれの演算子により各要素の
演算処理が行われる。演算に用いられる比例動作係数
（比例ゲイン）ＫP 、積分時間ＴI 、微分時間ＴD など
の各係数はこれらの演算子１３０〜１３３に設定されて
おり、これらの各係数値を用いて演算処理が行われる。
【００８３】なお、これらの演算子１３０〜１３３で
は、これらの各計数値は書き換え可能になっており、い
わゆる学習機能を備えた装置では、目標温度と実際に熱
処理盤５８を測定して得た観測温度との偏差ｅに基づい
て、より正確な値に書き替えていくようにすることも可
能である。
【００８４】また、これらの演算子１３０〜１３３には
データを記憶するメモリＭ1 〜Ｍ4がそれぞれ接続され
ており、演算子１３０〜１３３で演算処理の結果得た、
比例要素、積分要素及び微分要素といった内部変数の値
を時間データと対応させた状態で記憶するようになって
いる。これらメモリＭ1 〜Ｍ4 のそれぞれは上記ドライ
バ１２６と接続されており、このドライバ１２６にはウ
エハセンサＳｗが接続されている。
【００８５】ウエハセンサＳｗは熱処理盤５８上にウエ
ハＷが載置されているか否かを検出するものであり、こ
のウエハセンサＳｗを介してドライバ１２６が熱処理盤
５８上にウエハＷが載置されているか否かを認識できる
ようになっている。このウエハセンサＳｗとしては機械
式、光電式などさまざまな既知のものを使用できるが、
主ウエハＷ搬送機構２２への動作信号により代用させる
ことも可能である。
【００８６】ウエハセンサＳｗにより熱処理盤５８上の
状態を認識したドライバ１２６からメモリＭ1 〜Ｍ4 に
信号が送られると、このメモリＭ1 〜Ｍ4 内に記憶され
た内部変数のうち、任意の時間の内部変数が演算子１３
０〜１３３側に入力され、この内部変数に基づいて熱処
理盤５８の制御状態が再現される。即ち、過去の任意の
状態を熱処理盤５８上に再現できるようになっている。
【００８７】第２温度制御機構１２２もいわゆるＰＩＤ
制御を行う機構になっており、比例動作係数（比例ゲイ
ン）ＫP ´、積分時間ＴI ´及び微分時間ＴD ´の各係
数は演算子１３４〜１３６に設定されており、これらの
各係数値を用いて演算処理が行われる。
【００８８】なお、図７では第１温度制御機構１２１と
第１温度制御機構１２２とをそれぞれ全く別個の制御機
構として描いたが、各係数値を比例動作係数（比例ゲイ
ン）ＫP 、積分時間ＴI 及び微分時間ＴD から、比例動
作係数（比例ゲイン）ＫP ´、積分時間ＴI ´及び微分
時間ＴD ´へと変更することにより一つの制御機構で二
通りに用いることも可能である。
【００８９】次に、この制御部１２０による熱処理盤５
８の温度制御の方法について説明する。まず、熱処理ユ
ニットの装置立ち上げ時や熱処理盤５８上にウエハＷが
載置されている状態の、第１温度制御機構１２１が作動
する場合について説明する。図７に示すように、熱処理
盤５８の目標温度（ｒ）はライン１２７により入力され
る。入力された目標温度（ｒ）は切換装置１２３に入
る。本実施形態に係る熱処理ユニットでは、立ち上げ時
や熱処理盤５８上にウエハＷが載置されている状態で、
ドライバ１２６の指示に基づいて切換装置１２３〜１２
５がライン１２７〜１２９と第１温度制御機構１２１と
を接続する状態になる。そのため、切換装置１２３に入
った目標温度（ｒ）はライン１３７側に送られ、交点１
３８まで送られる。
【００９０】一方、熱処理盤５８の温度は温度センサＳ
ｔにより検出され、ライン１２９を通って観測量Ｙが検
出信号として送られる。上記したように、切換装置１２
４に入った検出信号（観測量ｙ）はライン１３７側に送
られ、交点１３８まで送られる。この交点１３８では上
記した目標温度（ｒ）と検出信号（観測量ｙ）との間で
引き算が行われ、目標温度（ｒ）と検出信号（観測量
ｙ）との間の差が偏差（ｅ）として算出される。こうし
て得た偏差（ｅ）はライン１４０を経由して交点１４１
に送られ、この交点１４１で比例成分（ｐ）、積分成分
（ｉ）及び微分成分（ｄ）の３つの成分に分けられ、各
ライン１４２〜１４４を通って各演算子１３０〜１３２
に送られる。各演算子１３０〜１３２では積分時間
ＴI 、微分時間ＴD などの各係数を用いて演算処理が行
われ、交点１４５に送られる。この交点１４５では上記
各演算子１３０〜１３２で演算処理した結果が合算さ
れ、更に演算素子１３３で係数ＫP が乗じられて下記の
式（３）で表される操作量ｕが算出される。
【００９１】
【数２５】 但し、式中
【数２６】 は偏差ｅの積分成分を示し、「ｄｅ／ｄｔ」は偏差ｅの
微分成分を示す。
【００９２】この操作量ｕを時間の関数として捉え、時
間に対する関数ｕ（ｔ）として表すと次の式（４）のよ
うになる。
【００９３】
【数２７】 但し、式中「ｅ（ｔ）」は時間ｔにおける偏差を、
【数２８】 は偏差ｅの積分成分を、「ｄｅ（ｔ）／ｄｔ」は時間ｔ
における偏差ｅ（ｔ）の微分成分をそれぞれ示す。
【００９４】このようにして得た操作量ｕ（ｔ）は切換
装置１２５に送られ、ライン１２８を介して熱処理盤５
８内に取り付けられたヒータＨへと送られる。ヒータＨ
ではこの操作量ｕ（ｔ）に基づいて、対応する熱量を熱
処理盤５８に供給する。
【００９５】以上のような制御は装置の立上時とウエハ
Ｗが熱処理盤５８上に載置されている間常に行われてお
り、ｔ0 、ｔ1 、ｔ2 、ｔ3 、…と時間が経過する毎に
操作量ｕ（ｔ0 ）、ｕ（ｔ1 ）、ｕ（ｔ2 ）、ｕ
（ｔ3 ）…をヒータＨに送る。ヒータＨではこれらの操
作量に基づいて熱処理盤５８を加熱し、その温度は温度
センサＳｔにより検出され、常に目標温度とのずれであ
る偏差に基づいて熱処理盤の温度が目標温度になるよう
にフィードバック制御が行われる。
【００９６】このようなＰＩＤ制御型のフィードバック
制御の様子は第２温度制御機構１２２においても全く同
様であるが、ＰＩＤ制御の各係数（ＫP 、ＴI 、ＴD ）
の値が上記第１温度制御機構１２１とは異なる。その点
を表すため、第２温度制御機構１２２では各係数を（Ｋ
P ´、ＴI ´、ＴD ´）のように示してある。これらの
各係数（ＫP ´、ＴI ´、ＴD ´）の値は、熱処理盤５
８上にウエハＷが載置されていない状態に合わせて設定
されており、ウエハＷが載置された状態の熱処理盤５８
に合わせて設定された上記第１温度制御機構１２１に比
べ、熱容量の小さい熱処理盤５８に合わせて設定されて
いる。
【００９７】次に、上記第１温度制御機構１２１と上記
第２温度制御機構１２２との間で温度制御機構を切り換
える際の動作について説明する。
【００９８】熱処理ユニットに電源投入後熱処理盤５８
の温度が安定するまでの間と、熱処理盤５８上にウエハ
Ｗが載置されて熱処理が施されている間は、上記の第１
温度制御機構１２１により温度制御がなされる。
【００９９】一方、熱処理が完了した１枚目のウエハＷ
が主ウエハ搬送機構２２により熱処理盤５８から取り外
され、２枚目のウエハＷが熱処理盤５８上に載置される
までの間のように、熱処理盤５８上にウエハＷが載置さ
れていない状態の間は上記第２温度制御機構１２２によ
り、比較的緩やかな加熱により熱処理盤５８の温度制御
がなされる。
【０１００】先行するウエハＷが熱処理されて離間さ
れ、後続のウエハＷが載置されるまでの制御は次のよう
に行われる。
【０１０１】先行するウエハＷが熱処理盤５８から離間
される時の時間をｔ10とし、後続のウエハＷが熱処理盤
５８に載置される時の時間をｔ20とすると、時間ｔ10で
のヒータＨへの制御量は上式（４）で与えられるｕ（ｔ
10）で表される。
【０１０２】
【数２９】 式（５）中のｅ（ｔ10）、
【数３０】 及びｄｅ（ｔ10）／ｄｔは、それぞれ時間ｔ10における
偏差の比例成分、積分成分、及び微分成分であり、これ
らの値は、それぞれ対応するメモリＭ1 、Ｍ2 、及びＭ
3 に、対応する時間ｔ10とともに記憶される。
【０１０３】次いで時間ｔ20までの間は第２温度制御機
構１２２により熱処理盤５８の大幅な過加熱が起きない
ように温度制御される。そして時間ｔ20になり、後続の
ウエハＷが載置されたことをウエハセンサＳｗが検知す
ると、ウエハセンサＳｗからドライバ１２６に検知信号
が送られる。ドライバ１２６はメモリＭ1 、Ｍ2 、及び
Ｍ3 に信号を送り、時間ｔ10における各成分ｅ
（ｔ10）、
【数３１】 及びｄｅ（ｔ10）／ｄｔを各演算素子１３０〜１３２に
入力させる。これらの各成分が与えられた第１温度制御
機構１２１は時間ｔ10における制御量ｕ（ｔ10）を算出
し、ヒータＨに送る。この制御量ｕ（ｔ10）を受けたヒ
ータＨは制御量ｕ（ｔ10）に基づいて熱量を供給するた
め、時間ｔ20では、時間ｔ10の状態が再現される。
【０１０４】次に、この熱処理ユニットをベーキングユ
ニット（ＰＲＥＢＡＫＥ）や乾燥ユニットなどの熱処理
ユニットとして用いる場合の操作について以下に説明す
る。まず、載置台２０上にセットされたウエハカセット
ＣＲ内からウエハ搬送体２１によりウエハＷが取り出さ
れ、次いでウエハ搬送体２１から主ウエハ搬送機構２２
にウエハＷが引き渡される。主ウエハ搬送機構２２は受
け取ったウエハＷをレジスト塗布ユニット（ＣＯＴ）内
に搬送、セットし、ここでウエハＷにレジスト塗布を行
なう。次いで、このウエハＷをレジスト塗布ユニット
（ＣＯＴ）内から主ウエハ搬送機構２２がウエハＷを取
り出し、上記熱処理ユニット内まで搬送し、熱処理盤５
８の上にウエハＷをセットする。
【０１０５】一方、熱処理ユニットへの電源投入と同時
に熱処理盤５８内のヒータＨへの電力供給が開始され、
所定時間の後に熱処理盤５８は所定の温度に維持され
る。
【０１０６】次にこの熱処理ユニットの熱処理盤５８の
温度制御の仕方について説明する。図８は本実施形態に
係る熱処理盤５８の制御の様子を示したタイミングチャ
ートである。
【０１０７】ヒータＨの電源を投入するとヒータＨによ
る加熱が開始され、熱処理盤５８の温度が上昇する。こ
の電源投入時から熱処理盤５８の上に一枚目のウエハＷ
が載置され、熱処理が完了して取り外されるまでの間
は、前記制御部１２０では切換装置１２３〜１２５が第
１温度制御機構１２１と各ライン１２７〜１２９とを接
続する状態となっており、この第１温度制御機構１２１
が熱処理盤５８の温度制御を行う。
【０１０８】ヒータＨの電源を投入した後暫くすると熱
処理盤５８の温度が安定する（時間ｔ0 〜ｔ4 ）。この
状態では、温度センサＳｔで検出した熱処理盤５８の温
度がＴ1 以下になるとヒータＨの電源がオンになり（時
間ｔ0 〜ｔ1 、ｔ2 〜ｔ3 ）、一方、温度がＴ1 より高
くなるとヒータＨの電源がオフになり、熱処理盤５８の
温度がほぼ一定に維持されるように制御される。
【０１０９】時間ｔ4 になって熱処理盤５８上に一枚目
のウエハＷが載置されると、このウエハＷにより熱量が
奪われるため、熱処理盤５８の温度は急激に低下する
（ｔ4〜ｔ5 ）。
【０１１０】熱処理盤５８の温度が低下してＴ1 を下回
ると、ヒータＨの電源がオンになる。このとき、熱処理
盤５８の表面からはウエハＷが熱量を吸収するので熱処
理盤５８の温度はＴ1 を相当下回る状態になるので、暫
くはヒータＨの電源がオンになったままの状態が維持さ
れる。この間加熱が継続して行われるため熱処理盤５８
の温度は上昇し、適正な温度であるＴ2 付近に到達す
る。
【０１１１】一方、時間ｔ6 になると、制御部１２０は
主ウエハ搬送機構２２の駆動系１１０に信号を発して熱
処理盤５８上から熱処理の終わったウエハＷを運び出さ
せる。すると、ウエハセンサＳｗにより熱処理盤５８上
からウエハＷが離間されたことが検出され、信号を制御
部１２０に送る。制御部１２０では、ウエハセンサＳｗ
からの信号はドライバ１２６に送られる。
【０１１２】ドライバ１２６は受け取った信号からウエ
ハＷが離間されるときの時間ｔ6 を認識し、この時間ｔ
6 での比例成分ｅ（ｔ6 ）、積分成分
【数３２】 及び微分成分ｄｅ（ｔ6 ）／ｄｔをそれぞれ対応するメ
モリＭ1 、Ｍ2 及びＭ3からピックアップする。
【０１１３】熱処理盤５８上にウエハＷが載置されてい
ない時間ｔ6 〜ｔ7 の間は上記第２熱処理機構１２２に
より熱処理盤５８の温度制御がなされ、大幅な過加熱が
起きないように制御される。
【０１１４】時間ｔ7 になって後続のウエハＷが熱処理
盤５８上に載置されると、ウエハセンサＳｗが作動して
ウエハＷの載置を制御部１２０のドライバ１２６に知ら
せる。ドライバは先程ピックアップしておいた時間ｔ6
における比例成分ｅ（ｔ6 ）、積分成分
【数３３】 及び微分成分ｄｅ（ｔ6 ）／ｄｔをそれぞれ対応する演
算素子１３０〜１３２に入力する。すると、第１温度制
御機構１２１から時間ｔ6 における制御量ｕ（ｔ6 ）が
ヒータＨに送られる。ヒータＨはこの制御量ｕ（ｔ6 ）
に基づいて発熱し、熱処理盤５８に熱量を供給するた
め、時間ｔ7 において時間ｔ6 と同じ制御状態が再現さ
れる。
【０１１５】このように、本実施形態に係る熱処理ユニ
ットでは、装置の立ち上げから複数のウエハＷについて
連続的に熱処理を施す一連の工程を、装置の立ち上げ時
及び熱処理盤５８上にウエハＷが載置されている期間
と、先行するウエハＷが熱処理盤５８から離間されたあ
と後続のウエハＷが熱処理盤５８上に載置されるまでの
熱処理盤５８上にウエハＷが載置されていない期間との
２つの期間に分け、前者の期間では第１温度制御機構１
２１を用いて温度制御するとともに、後者の期間では第
２温度制御機構１２２を用いて温度制御するようにし
た。
【０１１６】このうち、第１温度制御機構１２１は熱処
理盤５８上にウエハＷが載置された、いわば熱容量が大
きくなった熱処理盤５８を想定して比例動作係数（比例
ゲイン）ＫP 、積分時間ＴI 、及び微分時間ＴD の各係
数を設定してあるので、短い載置時間に効率よく温度制
御することができる。
【０１１７】一方、第２温度制御機構１２２は熱処理盤
５８上にウエハＷが載置されてない、熱容量が比較的小
さい熱処理盤５８を想定して比例動作係数（比例ゲイ
ン）ＫP ´、積分時間ＴI ´、及び微分時間ＴD ´の各
係数を設定してある。そのため、ウエハＷ離間後にオー
バーシュートが発生して熱処理盤５８が大幅に過加熱さ
れるという事態が未然に防止できるので、効率よく温度
制御することができる。また、この熱処理ユニットで
は、先行するウエハＷが熱処理盤５８から離間される時
の制御状態を比例成分、積分成分、及び微分成分という
内部変数の形で記憶させておき、後続のウエハＷを熱処
理盤５８に載置する際に上記記憶しておいた内部変数を
用いて上記第１温度制御機構１２１を初期化することに
より、先行するウエハＷが熱処理盤５８から離間される
時の制御状態を再現できるようにした。
【０１１８】そのため、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行するウエハＷについて行った熱処理の履歴を
反映させることができ、より円滑な熱処理をすることが
できる。
【０１１９】（第２の実施形態）以下、図面を用いて本
発明に係る第２の実施形態について詳細に鋭明する。
【０１２０】なお、上記第１の実施形態と重複する内容
については説明を省略する。
【０１２１】図９は、本発明の第２の実施形態を示すブ
ロック線図である。図９において、１５１は比例
（Ｐ）、積分（Ｉ）及び微分（Ｄ）の演算を行うＰＩＤ
調節手段、１５２はＰＩＤ演算パラメータ設定手段で、
ＰＩＤ調節手段１２１に既知の比例（Ｐ）、積分（Ｉ）
及び微分（Ｄ）の演算パラメータＰＢ、ＴI 、及びＴD
を設定する。１５３はプロセスで、ＰＩＤ調節手段１５
１からの操作信号ＭＶが印加される。このプロセス１５
３からの出力信号（プロセス値）ＰＶは、ＰＩＤ調節手
段１５１の入力側に帰還されている。
【０１２２】１５４はニューラルネットワークで、人間
の脳のニューロンに対応した多数のユニットＵ11〜Ｕmn
が複雑に接続し合って構成されており、各ユニットの動
作、及びユニット間の接続をうまく決めることで、入力
された信号を一定の規則で変換し、出力させ、パターン
認識機能を持つようにしたものである。
【０１２３】１５５はＰＩＤ調節手段１５１によって制
御されている制御系（ここではプロセス１５３）からの
閉ループ応答波形を、ニューラルネットワーク１５４に
何度も人力させ、このニューラルネットワークに学習を
させる応答波形入力手段である。
【０１２４】１５６はＰＩＤ調節計１５１に設定した既
知のＰＩＤ演算パラメータ信号ＰＢ、ＴI 及びＴD を入
力し、これらの設定した定数が適切か否かを示す教師信
号Ｔp1〜Ｔp6を出力する教師信号発生手段、１５７はニ
ューラルネットワーク１５４からの出力信号Ｏ1 〜Ｏ9
と、教師信号発生手段１５６からの教師信号Ｔp1〜Ｔp6
との比較結果を入力し、ニューラルネットワークを修正
する信号を出力するバックブロパゲーション手段であ
る。
【０１２５】１５８はニューラルネットワーク１５４か
らの信号と、教師信号発生手段１５６からの信号とを比
較する比較手段で、ここでの比較結果が、バックプロパ
ゲーション手段１５７に印加される。
【０１２６】１５９はニューラルネットワーク１５４か
らの信号に基づき、ＰＩＤ調節手段１２１に設定されて
いるＰＩＤ演算パラメータを自動的に修正するパラメー
タ修正手段である。１６０はＰＩＤ調節手段１の入力側
にステップ入力を与えるためのステップ入力手段で、ニ
ューラルネットワーク１５４を学習させるときに用いら
れる。
【０１２７】ニューラルネットワーク１５４、比較手段
１５８、バックブロパゲーション手段１５７からなるル
ープは、既知のパラメータの様々な値をＰＩＤ調節手段
１５１に設定し、その時の応答波形を何回も繰り返して
二ュ一ラルネットワーク１５４に与えて学習させること
より、演算パラメータと応答波形との関係を学習させる
手段を構成している。
【０１２８】図１０は、ニューラルネットワーク１５４
を構成しているニューロン（ユニット）の構成を示す図
である。他のユニットからの入力を受ける部分、この入
力を一定の規則で変換する部分、結果を出力する部分で
構成されている。
【０１２９】他のユニットとの結合部には、それぞれ可
変の重みＷjmが付けられる。この重みは、結合の強さを
表している。この値を変えることによりネットワークの
構造を変えることができる。そしてネットワークの学習
とは、この値を変えることを意味している。ここで、重
みＷは、正、ゼロ、負の値をとり、ゼロは結合の無いこ
とを意味している。
【０１３０】ニューラルネットワーク１５４において、
あるユ二ットが複数ユニットから入力を受けた場合、そ
の総和ｎｅｔj がユニットへの入力値となる。
【０１３１】この総和ｎｅｔ，は、（６）式で表され
る。
【０１３２】 ｎｅｔj ＝ΣＷjm・Ｏm …（６） ユニットは、この人力の総和ｎｅｔを関数ｆに変換し、
（７）式に示される出力０j を送出する。
【０１３３】 ０j ＝ｆ（ｎｅｔj ） …（７） ここで、関数ｆ（ｘ）は、各ユニット毎に違っていても
よく、例えば、図１１に示されるｓｉｇｍｏｉｄ関数が
使用される。
【０１３４】この関数は、微分可能な疑似線形関数で、
（８）式で表される。
【０１３５】 ｆ（ｘ）＝１／｛Ｉ＋ｅｘｐＫ（−ｘ＋θ）｝…（８） ただし、Ｋはゲイン、θはしきい値図９の装置におい
て、はじめにニューラルネットワーク１５４に演算パラ
メータと応答波形の関係を学習させるための動作を説明
する。
【０１３６】ここに示す制御系は、例えばプロセス特性
を無駄時間２秒、時定数１０秒、ゲイン１の特性を持つ
ものとし、ＰＩＤ調節手段１２１のＰＩＤ演算パラメー
タは、ＰＢ（比例帯）＝５０％、ＴI （積分時問）＝１
０秒、ＴD （微分時問）＝１０秒が適切であることが経
験的に知られているものとする。
【０１３７】いま、ＰＩＤパラメータ設定手段１５２
は、ＰＩＤ調節手段１５１に対して、例えば、ＰＢ＝３
０％、５０％、２００％、ＴI ＝６秒、１０秒、４０
秒、ＴD＝６秒、１０秒、４０秒の中からランダムに、
ＰＢ、ＴI 、及びＴD の組み合わせを選び、それらを設
定する。その後、ＰＩＤ調節手段１５１の人力側に設け
られているステップ入力手段１６０からステップ状に変
化するステップ信号を印加させる。
【０１３８】このステップ信号を受けたＰＩＤ調節手段
１５１は、そこに設定されているＰＩＤ演算パラメータ
に応じた操作信号ＭＶをプロセス１５３に印加する。
【０１３９】この操作信号を受けたブロセス１５３から
は、例えば、図１２のＰＶに示すような応答波形が得ら
れる。
【０１４０】応答波形入力手段１５５は、時間的に変化
するプロセス１５３からの応答波形を図１２のＸ1 ，Ｘ
2 ，Ｘ3 のようにサンプリングし、破線で示すような希
望の応答波形と比較し、その差Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を順次
ニューラルネットワーク１５４に入力する。
【０１４１】ニューラルネットワーク１５４は、これら
の入力信号を前記した（６）式〜（８）式に従って演算
し、例えば９個の出力Ｏ1 〜Ｏ9 を送出する。
【０１４２】この９個の出力は、Ｏ1 がＰＢ良好、Ｏ2
がＰＢ過小、Ｏ3 がＰＢ過大、Ｏ4がＴI 良好、Ｏ5 が
ＴI 過小、Ｏ6 がＴI 過大、Ｏ7 がＴD 良好、Ｏ8 がＴ
D 過小、Ｏ9 がＴD 過大に対応しているものとする。
【０１４３】ー方、教師信号発生手段１５６は、ＰＩＤ
パラメータ設定手段１５２からパラメータが与えられた
とき、それらの値が、当該システムの場合、前記Ｏ1 〜
Ｏ9のいずれに該当するか分かっているので、正解を教
師信号Ｔp1〜Ｔp9として出力する。すなわち、Ｔp1〜Ｔ
p3のいずれかを「１」、他は「０」とし、Ｔp4〜Ｔp6 の
いずれかを「１」、他は「０」とし、Ｔp7〜Ｔp9のいず
れかを「１」、他は「０」とする。
【０１４４】比較手段１５８は、ニューラルネットワー
ク１５４からの出力Ｏ1 〜Ｏ9 と、教師信号Ｔp1〜Ｔp6
とを比較し、その比較結果をバックブロパゲーション手
段１５７に印加する。バックプロパゲーション手段１５
７は、比較結果、即ち、教師信号Ｔpjとニューラルネッ
トワークの出力Ｏj との２乗偏差Ｅｐ（９）式が最小に
なるように、ユニットに人る信号の結合の重みＷjiを修
正する為の信号を、ニューラルネットワーク４に与え
る。
【０１４５】 Ｅｐ＝（１／２）・（Ｔpj−Ｏj ）2 …（９） 結合の重みＷjiは、（１０）式に従って次第に修正され
る。
【０１４６】 ΔＷji（ｎ＋１）＝ηδj Ｏi ＋αΔＷji（ｎ）…（１０） ただし、 η：学習定数（例えばη＝０．２５） α：安定化定数（例えばα＝０．９） ｎ：学習回数 Ｏi ：ユニットｉから出る出力 δj ：ユニットｊへの入力の総和ｎｅｔj がＥｐに及ぼ
す影響に負の符号を付けたもので、 δj ＝−（ｄＥｐ／ｄｎｅｔj ） なお、δj は中間層と最終層で異なっており、最終層の
場合（１１）式で、また、中間層の場合は、（１２）式
でそれぞれ表される。
【０１４７】 δj ＝（Ｔpj−Ｏj ）ｆ´j （ｎｅｔj ）…（１１） δj ＝ｆ´（ｎｅｔj ）ΣＷkjδk …（１２） ただし、 Ｗkj：次の層のユニットｋへの結合 δk ：次の層のユニットｋのδ ｆ´（ｘ）＝ＫＯj （１−Ｏj ） …（１３） なお、（１３）式は、（８）式を用いて得られる。
【０１４８】次に、δj の誘導について説明する。
【０１４９】（１４）式は、最終層の場合のδj の誘導
を示す式である。
【０１５０】 δj ＝−（ｄＥｐ／ｄｎｅｔj ） ＝−（ｄＥｐ／ｄＯj ）（ｄＯj ／ｄｎｅｔj ） ＝−（ｄ／ｄＯj ）｛１／２（ＴpjＯj ）2 ｝ｄＯj ／ｄｎｅｔj ＝（Ｔpj−Ｏj ）ｆ´（ｎｅｔj ）…（１４） よって、 （ｄＯj ｄ／ｄｎｅｔj ）＝ｆ´（ｎｅｔj ） また、（１５）式は、中間層の場合のδj の誘導を示す
式である。
【０１５１】 δj ＝−（ｄＥｐ／ｄｎｅｔj ） ＝−（ｄＥｐ／ｄＯj ）（ｄＯj ／ｄｎｅｔj ） ＝−｛Σ（ｄＥｐ／ｄｎｅｔj ）（ｄｎｅｔk ／ｄＯj ）｝…（１５） この式のカッコの中は、（ｄＥＰ／ｄＯj ）をＯj に接
続されている次の層のユニットのｎｅｔk へ与える影響
と、Ｅｐに与える影響に分割したことを表している。
【０１５２】ここで、 である。そして、 δk ＝−（ｄＥｐ／ｄｎｅｔk ）（ｄＯj ／ｄｎｅｔj ） ＝ｆ´（ｎｅｔj ） であるから、 δj ＝ｆ´（ｎｅｔj ）Σδk Ｗkj 次の層のδk 及び次の層への結合Ｗkjが求まれば、δj
が演算できる。
【０１５３】すなわち、最終層から前の層に順次さかの
ぼって行けば、順次δk 、ΔＷkjが計算できる。
【０１５４】このようにして、バックプロパゲーション
手段を含むループは、ニューラルネットワーク１５４を
構成してぃる各ュニットの結合の強さを順次修正する動
作を例えば、１０．０００回繰り返すことにより、ニュ
ーラルネットワーク１５４からの出力が正解を示すよう
に学習させる。
【０１５５】このようにして学習させた後では、ニュー
ラルネットワーク１５４に様々な応答波形が与えられた
場合、その応答波形を認識し、演算パラメータＰＢ、Ｔ
I 及びＴD をどの様に修正すべきかの出力が、ニューラ
ルネットワークから得られるようになる。
【０１５６】パラメータ修正手段１５９は、学習が完了
した後のニューラルネットワーク１５４からの信号を入
力する。
【０１５７】いま、一例として出力Ｏ1 （ＰＢ良好）＝
０．２２１、出力Ｏ2 （ＰＢ過小）＝０．９８３、出力
Ｏ3 （ＰＢ過大）＝０．０２５のような値がそれぞれ出
力されたものとする。この場合は、出力Ｏ2 の値が最も
大きいから、ＰＢが過小であり、ＰＢの値をもっと大き
くする必要があることを示している。
【０１５８】従って、パラメータ修正手段１５９は、こ
の信号を受け、ＰＢを例えば、 ＰＢ＝ＰＢ＋ｋp （Ｏ2 −Ｏ1 ） のように修正する。ただし、ｋp は定数とする。
【０１５９】同様な修正は、ＴI 及びＴD についても行
う。
【０１６０】なお、本発明は上記の実施形態の内容に限
定されるものではない。
【０１６１】例えば、上記実施形態では熱処理盤５８上
にウエハＷが載置されているか否かを認識するのにウエ
ハセンサＳｗを用いて検出する構成としたが、主ウエハ
搬送機構２２の駆動信号から認識するようにすることも
可能である。
【０１６２】また、第１温度制御機構１２１や第２温度
制御機構１２２として基本的な構成のＰＩＤ制御を用い
たが、より高度な構成のＰＩＤ制御機構を用いることも
もちろん可能である。
【０１６３】更に、上記実施の形態ではウエハＷについ
ての塗布現像処理システム１を例にして説明したが、本
発明はこれ以外の処理装置、例えば、ＬＣＤ基板用処理
装置などにも適用できることは言うまでもない。
【０１６４】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明によれば、複数の被処理基板に熱処理を施す工程を
熱処理盤上に被処理基板が載置されている期間と、載置
されていない期間の２つの期間に分け、載置されている
期間は第１温度制御手段で温度制御し、非載置の期間は
第２温度制御手段で温度制御する。この第２温度制御手
段では伝達関数の各係数が被処理基板が非載置の、熱容
量の小さい熱処理盤の状態に対応しているので、昇温が
緩やかに行われ、熱処理盤の過加熱が防止される。
【０１６５】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１６６】請求項２記載の本発明によれば、複数の被
処理基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板
が載置されている期間と、載置されていない期間の２つ
の期間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段
で温度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度
制御する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数
が被処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状
態に対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理
盤の過加熱が防止される。
【０１６７】
【０１６８】
【０１６９】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１７０】更に、第１温度制御手段が、熱処理後の被
処理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１７１】請求項３記載の本発明によれば、複数の被
処理基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板
が載置されている期間と、載置されていない期間の２つ
の期間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段
で温度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度
制御する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数
が被処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状
態に対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理
盤の過加熱が防止される。
【０１７２】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１７３】更に、第２温度制御手段が、前記後続の被
処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１７４】請求項４記載の本発明によれば、複数の被
処理基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板
が載置されている期間と、載置されていない期間の２つ
の期間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段
で温度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度
制御する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数
が被処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状
態に対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理
盤の過加熱が防止される。
【０１７５】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１７６】更に、第１温度制御手段が熱処理後の被処
理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１７７】また更に、第２温度制御手段が前記後続の
被処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１７８】請求項５記載の本発明によれば、複数の被
処理基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板
が載置されている期間と、載置されていない期間の２つ
の期間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段
で温度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度
制御する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数
が被処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状
態に対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理
盤の過加熱が防止される。
【０１７９】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１８０】更に、第１温度制御手段として積分要素や
微分要素まで加味したＰＩＤ制御を採用しているので、
目標温度との間の定常偏差（オフセット）や熱的振動が
抑えられて、より高精度の温度制御を行うことができ
る。
【０１８１】請求項７記載の本発明によれば、複数の被
処理基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板
が載置されている期間と、載置されていない期間の２つ
の期間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段
で温度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度
制御する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数
が被処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状
態に対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理
盤の過加熱が防止される。
【０１８２】
【０１８３】
【０１８４】
【０１８５】
【０１８６】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１８７】更に、第１温度制御手段が、熱処理後の被
処理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１８８】また更に、第１温度制御手段として積分要
素や微分要素まで加味したＰＩＤ制御を採用しているの
で、目標温度との間の定常偏差（オフセット）や熱的振
動が抑えられて、より高精度の温度制御を行うことがで
きる。
【０１８９】請求項７記載の本発明によれば、複数の被
処理基板に熱処理を施す工程を熱処理盤上に被処理基板
が載置されている期間と、載置されていない期間の２つ
の期間に分け、載置されている期間は第１温度制御手段
で温度制御し、非載置の期間は第２温度制御手段で温度
制御する。この第２温度制御手段では伝達関数の各係数
が被処理基板が非載置の、熱容量の小さい熱処理盤の状
態に対応しているので、昇温が緩やかに行われ、熱処理
盤の過加熱が防止される。
【０１９０】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１９１】更に、第２温度制御手段が、前記後続の被
処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１９２】また更に、第１温度制御手段及び第２温度
制御手段として積分要素や微分要素まで加味したＰＩＤ
制御を採用しているので、目標温度との間の定常偏差
（オフセット）や熱的振動が抑えられて、より高精度の
温度制御を行うことができる。請求項８記載の本発明に
よれば、複数の被処理基板に熱処理を施す工程を熱処理
盤上に被処理基板が載置されている期間と、載置されて
いない期間の２つの期間に分け、載置されている期間は
第１温度制御手段で温度制御し、非載置の期間は第２温
度制御手段で温度制御する。この第２温度制御手段では
伝達関数の各係数が被処理基板が非載置の、熱容量の小
さい熱処理盤の状態に対応しているので、昇温が緩やか
に行われ、熱処理盤の過加熱が防止される。
【０１９３】また、先行する被処理基板が離間される直
前の熱処理盤の状態を内部変数というパラメーターを介
して記憶しておき、後続の被処理基板を熱処理盤上に載
置される直前に第１伝達関数を前記記憶した内部変数を
用いて初期化するので、後続の被処理基板を熱処理する
工程に先行する被処理基板の熱処理工程での履歴を反映
させることができ、より円滑な熱処理をすることができ
る。
【０１９４】更に、第１温度制御手段が熱処理後の被処
理基板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記
目標温度との偏差に基づいて前記第１伝達関数の係数値
を順次修正する学習機能を備えているので、第１温度制
御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１９５】また更に、第２温度制御手段が前記後続の
被処理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前
記目標温度との偏差に基づいて前記第２伝達関数の係数
値を順次修正する学習機能を備えているので、第２温度
制御手段の制御精度を向上させることができる。
【０１９６】加えて、第１温度制御手段及び第２温度制
御手段として積分要素や微分要素まで加味したＰＩＤ制
御を採用しているので、目標温度との間の定常偏差（オ
フセット）や熱的振動が抑えられて、より高精度の温度
制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る塗布現像処理システム
の全体構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗布現像処理システム
の正面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗布現像処理システム
の背面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る熱処理ユニットの構成
を示す平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る熱処理ユニットの断面
図である。
【図６】本発明の実施形態に係る熱処理ユニットの制御
系を示したブロック図である。
【図７】本発明の実施形態に係る熱処理ユニットの制御
系を示したブロック線図である。
【図８】本発明の実施形態に係る熱処理ユニットの作動
状態を示したタイミングチャートである。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る熱処理ユニット
の制御系を示したブロック線図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るニューラルネ
ットワークのニューロンの構成を示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るｓｉｇｍｏｉ
ｄ関数を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る応答波形を示
す図である。
【図１３】従来の熱処理ユニットの垂直断面図である。
【図１４】従来の熱処理ユニットの作動状態を示したタ
イミングチャートである。
【符号の説明】
Ｗ ウエハ ５８ 熱処理盤 ２２ 主ウエハ搬送機構 Ｈ ヒータ Ｓｔ 温度センサ Ｓｗ ウエハセンサ Ｍ1 〜Ｍ4 メモリ １１０ 駆動系 １２０ 制御部 １２１ 第１温度制御機構 １２２ 第２温度制御機構
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/027 G05D 23/19

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、 前記熱処理盤が目標温度になるように第１伝達関数に従
    って制御する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の内部変数の値を記憶する手段と、 先行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理
    盤を過加熱しないように前記目標温度に制御する第２温
    度制御手段と、 後続の被処理基板が載置される時に、前記記憶した内部
    変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を具
    備することを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項２】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、 前記熱処理盤が目標温度になるように第１伝達関数に従
    って制御する第１温度制御手段であって、前記被処理基
    板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記目標
    温度との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前記
    第１伝達関数の係数値を修正する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間されるときの前記第１伝達関
    数の内部変数の値を記憶する手段と、 先行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理
    盤を過加熱しないように前記目標温度に制御する第２温
    度制御手段と、 後続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶した内
    部変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を
    具備することを特徴とする熱処理装置。
  3. 【請求項３】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、 前記熱処理盤が目標温度になるように第１伝達関数に従
    って制御する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間されるときの前記第１伝達関
    数の内部変数の値を記憶する手段と、 先行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理
    盤を過加熱しないように前記目標温度に制御する第２温
    度制御手段であって、前記後続の被処理基板が前記熱処
    理盤に載置される直前の温度と前記目標温度との偏差を
    求め、前記偏差が小さくなるように前記第２伝達関数の
    係数値を修正する第２温度制御手段と、 後続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶した内
    部変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を
    具備することを特徴とする熱処理装置。
  4. 【請求項４】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、 前記熱処理盤が目標温度になるように第１伝達関数に従
    って制御する第１温度制御手段であって、前記被処理基
    板が前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記目標
    温度との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前記
    第１伝達関数の係数値を修正する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間されるときの前記第１伝達関
    数の内部変数の値を記憶する手段と、 先行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理
    盤を過加熱しないように前記目標値に制御する第２温度
    制御手段であって、前記後続の被処理基板が前記熱処理
    盤に載置される直前の温度と前記目標温度との偏差を求
    め、前記偏差が小さくなるように前記第２伝達関数の係
    数値を修正する第２温度制御手段と、 後続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶した内
    部変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を
    具備することを特徴とする熱処理装置。
  5. 【請求項５】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、 前記熱処理盤が目標温度になるように次の関係式（１） 【数１】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
    作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
    間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
    制御する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の比例要素（ＫP ・ｚ）の値を記憶する第１記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の積分要素 【数２】 の値を記憶する第２記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の微分要素｛ＫP ・ＴD ・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する
    第３記憶部と、 先行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理
    盤を過加熱しないように前記目標温度に制御する第２温
    度制御手段と、 後続の被処理基板が載置される時に、前記記憶部に記憶
    した各内部変数（比例要素、積分要素及び微分要素）の
    値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を具備する
    ことを特徴とする熱処理装置。
  6. 【請求項６】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、 前記熱処理盤が目標温度になるように次の関係式（１） 【数５】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
    作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
    間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
    制御する第１温度制御手段であって、前記被処理基板が
    前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記目標温度
    との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前記第１
    伝達関数の各係数値（比例動作係数、積分時間、及び微
    分時間）を修正する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の比例要素（ＫP ・ｚ）の値を記憶する第１記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の積分要素 【数６】 の値を記憶する第２記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の微分要素｛ＫP ・ＴD ・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する
    第３記憶部と、 先 行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、第２伝達関数に従って前記熱処理
    盤を過加熱しないように前記目標温度に制御する第２温
    度制御手段と、 後続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶した内
    部変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を
    具備することを特徴とする熱処理装置。
  7. 【請求項７】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、 前記熱処理盤が目標温度になるように次の関係式（１） 【数７】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
    作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
    間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
    制御する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の比例要素（ＫP ・ｚ）の値を記憶する第１記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の積分要素 【数８】 の値を記憶する第２記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の微分要素｛ＫP ・ＴD ・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する
    第３記憶部と、 先行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、次の関係式（２） 【数９】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP ´は比例
    動作係数（比例ゲイン）、ＴI ´は積分時間、ＴD ´は
    微分時間をそれぞれ表す。｝で表される第２伝達関数に
    従って前記熱処理盤を過加熱しないように前記目標温度
    に制御する第２温度制御手段であって、前記後続の被処
    理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記目
    標温度との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前
    記第２伝達関数の係数値（比例動作係数、積分時間、及
    び微分時間）を修正する第２温度制 御手段と、 後続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶した内
    部変数（比例要素、積分要素及び微分要素）の値で前記
    第１伝達関数を初期化する手段と、を具備することを特
    徴とする熱処理装置。
  8. 【請求項８】 被処理基板が載置される熱処理盤と、 前記熱処理盤上に被処理基板を順次搬送する手段と、前
    記熱処理盤が目標温度になるように次の関係式（１） 【数１０】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP は比例動
    作係数（比例ゲイン）、ＴI は積分時間、ＴD は微分時
    間をそれぞれ表す。｝で表される第１伝達関数に従って
    制御する第１温度制御手段であって、前記被処理基板が
    前記熱処理盤から離間される直前の温度と前記目標温度
    との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前記第１
    伝達関数の各係数値（比例動作係数、積分時間、及び微
    分時間）を修正する第１温度制御手段と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の比例要素（ＫP ・ｚ）の値を記憶する第１記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の積分要素 【数１１】 の値を記憶する第２記憶部と、 先行する被処理基板が離間される時の前記第１伝達関数
    の微分要素｛ＫP ・ＴD ・ｄｚ／ｄｔ｝の値を記憶する
    第３記憶部と、 先行する被処理基板が離間してから後続の被処理基板が
    載置されるまでの間、次の関係式（２） 【数１２】 ｛式中、Ｙは操作量、ｚは制御動作信号、ＫP ´は比例
    動作係数（比例ゲイン）、ＴI ´は積分時間、ＴD ´は
    微分時間をそれぞれ表す。｝で表される第２伝達関数に
    従って前記熱処理盤を過加熱しないように前記目標温度
    に制御する第２温度制御手段であって、前記後続の被処
    理基板が前記熱処理盤に載置される直前の温度と前記目
    標温度との偏差を求め、前記偏差が小さくなるように前
    記第２伝達関数の係数値（比例動作係数、積分時間、及
    び微分時間）を修正する第２温度制御手段と、 後続の被処理基板が載置されるときに、前記記憶した内
    部変数の値で前記第１伝達関数を初期化する手段と、を
    具備することを特徴とする熱処理装置。
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