JPH032912A - 温度制御方法 - Google Patents

温度制御方法

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JPH032912A
JPH032912A JP1137181A JP13718189A JPH032912A JP H032912 A JPH032912 A JP H032912A JP 1137181 A JP1137181 A JP 1137181A JP 13718189 A JP13718189 A JP 13718189A JP H032912 A JPH032912 A JP H032912A
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JP
Japan
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temperature
control
error
fall
rise
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Pending
Application number
JP1137181A
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English (en)
Inventor
Hidekazu Shirakawa
英一 白川
Akinobu Eto
衛藤 昭信
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Tokyo Electron Kyushu Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Kyushu Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Electron Kyushu Ltd filed Critical Tokyo Electron Kyushu Ltd
Priority to JP1137181A priority Critical patent/JPH032912A/ja
Publication of JPH032912A publication Critical patent/JPH032912A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
    • G03F7/70875Temperature, e.g. temperature control of masks or workpieces via control of stage temperature

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
この発明は、例えば熱板の温度制御に使用して好適な温
度制御方法に関する。
【従来の技術】
例えば、半導体製造工程のフォトリングラフイー工程に
おいては、フォトレジストの塗布前に、フォトレジスト
膜の塗布が円滑に行われるようにするため、ウェーハを
所定の設定温度に加熱する処理をしたり、フォトレジス
ト塗布後に、レジスト中の溶媒を除去し、レジストを重
合させてフォトレジスト膜を固化させるなめにウェーハ
を所定温度に加熱する処理をしたりする。 このように、ウェーハを所定の設定温度に加熱する場合
、従来−船釣には、内部に発熱抵抗体を備えた金属板か
らなる熱板上に半導体ウェーハを載置してこの熱板を通
じて熱を与えることにより行なっている。このとき、熱
板はウェーハが設定された温度になるように温度制御方
法によって温度調整される。
【発明が解決しようとする課題】
この種の温度制御器としては、−船釣には第4図に示す
ような、PIDコントローラ等の線形制御器が用いられ
る。 すなわち、第4図において、被温度制御部材1の温度y
は、例えば熱電対等の温度センサにより検知され、その
検知された温度yが誤差検出器2で設定温度と比較され
、その比較誤差(=設定温度−現在温度)が、PIDコ
ントローラ3に供給される。このPIDコントローラ3
は、比例動作(P)、積分動作(I)、微分動作(D)
を組み合わせたもので、温度誤差eから被温度制御部材
1に与える操作量(電力)Uを、 ・ ・ ・ (1) から求め、これにより′tL温度制御部材1の温度をコ
ントロールする。 この場合、従来のPIDコントローラは、比例項の定数
にp、積分項の定数にi、微分項の定数Kdを定めるこ
とにより、第5図に示すような、これら定数Kp、にi
、 Kdに応じた一定の傾きの線形特性を有する。
【発明が解決しようとする課題) ところで、前述した半導体ウェーハの加熱用の熱板は、
昇温原理は抵抗発熱であるのに対し、降温原理は自然冷
却であるので、上記のような線形制御器を用いて温度制
御すると、昇温変化特性(昇温勾配)と降温変化特性(
降温勾配)とは異なってしまう。 このため、上記のPIDコントローラ等の線形制御器を
そのまま熱板の制御に使用した場合、次のような不都合
を生じる。 すなわち、被温度制御部材の設定温度付近での温度変化
の状態を微視的に見ると、昇温と降温とを繰り返し、熱
板温度が設定温度となるように発熱体への供給電力が調
節される。このとき、昇温変化特性と降温変化特性とが
ほぼ等しければ、線形制御であっても熱板温度の平均値
と設定温度とは十分な制度で一致する。 ところが、例えば実際に熱板の温度を単に線形制御する
と、昇温変化特性と降温変化特性とは一般に異なるため
、熱板温度の平均値は第6図に示すように、設定温度と
誤差Δを生じ、設定温度にならない。 その理由は次のように説明できる。すなわち、温度制御
には時間遅れがあるが、昇温変化特性と降温変化特性と
が異なると、この時間遅れの間に生じる温度変化が昇温
時とVjh温時とで異なる。したかって、例えば昇温変
化の勾配が降温変化の勾配よりも急峻であるときは、第
6図に示すように、設定温度よりも熱板温度の平均値は
上昇してしまうのである。 また、このように昇温変化特性が降温変化特性よりも急
峻であるときは、設定温度を大きく変更したときに、そ
の過渡応答として生じる熱板温度のオーバーシュートか
大きくなりやすい欠点もある。 この発明は、以上の欠点を改善したもので、昇温、降温
制御特性に応じた適切な温度制御を達成し得るようにし
た温度制御方法を提供するものである。 【課題を解決するための手段】 昇温原理と降温原理とが異なる被温度制御部材の温度を
、線形温度制御器を用いて自動制御する温度制御方法に
おいて、 上記被温度制御部材の現在温度と設定温度との誤差が、
正のときと負のときとで、上記線形温度制御器の制御特
性を上記昇温原理及び降温原理に応じて変えるようにし
たことを特徴とする。
【作用】
設定温度と現在温度との温度誤差の正、負により温度制
御特性が変えられるので、昇温変化特性と降温変化特性
とを、昇温原理と降温原理との違いに対応して変えるこ
とができ、最適な温度制御を行なうことかできる。
【実施例】
以下、この発明の一実施例を、前述したフォトリソグラ
フィー工程において、熱板を用いて半導体ウェーハを加
熱するベーキング工程に適用した場合を例にとって、図
を参照しながら説明する。 第1図において、11は熱板で、金属板からなり、その
内部には発熱抵抗体12が埋め込まれている。この熱板
11の上には半導体ウェーハ13が載置されており、所
定温度(例えは溶媒を除去してフォトレジストを固化す
る場合には、例えば100℃程度)に加熱制御されるよ
うにされている。 熱板11の発熱抵抗体12には、例えば商用交流電源1
4からスイッチング素子、この例ではSSR(Soli
d 5tate Re1al/ ) 15を介して電力
が供給される。この場合、5SR15は、後述する温度
制御回路且からのPWM信号信号S上ってスイッチング
制御され、発熱抵抗体12には信号SMのパルス幅に応
じた時間分たけ交流電流が流れ、発熱抵抗体12はその
供給電力に応じて発熱する。したがって、PWM信号信
号S上ルス幅を変えることによって発熱抵抗体12に供
給される信号SMの1周期T当たりの電力を調節し、熱
板11の温度を制御することができる。例えは、信号S
Mの1周期Tにおけるパルス幅Wが1/2T、つまりデ
ユーティ比50%時の、熱板11の温度を基準にしたと
き、第2図Aに示すように、信号SMのパルス幅Wか1
/2Tより広くなれば、供給電力量は大となって、熱板
11の温度は上昇し、逆に、第2図Bに示すように、信
号SMのパルス幅Wが1/2Tより狭くなれば、供給電
力量が小となって、熱板11の温度は降下する。 熱板11のウェーハ13の載置面近傍には、例えば熱電
対からなる温度センサ16が設けられ、その検知温度に
応じた出力信号が誤差検出回路17に供給される。誤差
検出口#117には、温度設定手段18からの予め設定
された温度(例えば100℃)に応じた信号か供給され
る。この誤差検出回路17からは、〈設定温度)−(セ
ンサ16で検知された熱板11の現在温度)=温度誤差
eが得られる。この温度誤差eは温度制御図!i20に
供給される。 この温度制御図′#120は、この例ではPIDコント
ロールを行なうものであるか、その制御特性が以下のよ
うに温度誤差eの正負に応じて変更される。 すなわち、温度誤差eは、温度制御回路20の演算部2
1及び温度誤差正負判別回路22に供給される。 演算部21は、前述しなPIDコントローラの操作量U
を求める式(1)の演算を行なうが、この式(1)にお
ける各定数にp、 Ki、 Kdが、次のようにして温
度誤差eの正負により変更される。 すなわち、温度誤差正負判別回路22では、温度誤差e
が正であるか、負であるか判別され、その判別出力によ
りスイッチ回路23が切り換えられる。そして、温度誤
差eが正(昇温時)には、スイッチ回路23は入力端A
側に切り替えられ、昇温時の定数記憶手段24からの各
定数K(11、に11、にdlがスイッチ回路23を介
して、演算部21に供給され、演算部21では昇温時の
供給電力制御量U1か求められる。 また、温度誤差eが負(降温時)には、スイッチ回路2
3は入力#AB側に切り替えられ、降温時の定数記憶手
段25からの各定数Kp2、に12、にd2がスイッチ
回路23を介して演算部21に供給され、演算部21で
は降温時の供給電力制御iU2が求められる。 この場合、定数Kp1、に11、にdlによる昇温時の
温度制御特性は第3図において実線27で示すような傾
きとなり、一方、定数Kp2、に12、にd2による降
温時の温度制御特性は第3図において、実線28で示す
傾きとなり、昇温原理である抵抗発熱と、降温原理であ
る自然冷却との違いに応じて昇温時の制御特性か降温時
の制御特性よりも緩い傾斜を有するようにされている。 ここで、実線27で示した傾き及び実線28で示した傾
きは、例えば温度誤差eに対する熱板11での昇温時の
温度変化特性と、降温時の温度変化特性とがほぼ一致す
るように定められている。 こうして、演算部21で求められた供給電力制御量Uは
、PWM信号形成回路26に供給されて、供給電力制御
量に応じたパルス幅の信号SMに一変換される。そして
、このPWM信号信号S上前述したように5SR15に
供給されて、発熱抵抗体12への周期T当たりの供給電
力量が制御され、熱板11の温度制御が行われる。 こうして、温度制御回路且において、温度誤差に応じた
発熱抵抗体12への供給電力量の演算時、その温度誤差
eの正負により、各定数にp、にi、にdを切り替える
ことにより、熱板11の昇温時の温度変化特性と降温時
の温度変化特性をほぼ一致させることかでき、十分な精
度で設定温度に熱板温度を制御することができると共に
、オーバーシュートの低減も実現する。 なお、第1図例はディスクリート回路で温度制御回路を
構成した場合であるか、温度制御回路l旦は、コンピュ
ータを用いて容易に構成することもできる。 また、以上の例では昇温変化特性と降温変化特性とが一
致するように、温度誤差の正負に応じて制御特性を変更
したが、両者を一致させるのではなく、それぞれの変化
特性を所望のものにするように制御するようにしてもよ
い。 また、以上の例は、この発明を半導体ウェーハを所定温
度に加熱制御する際の熱板の温度制御に適用した場合を
例にとって説明したが、この発明は、昇温原理と降温原
理が異なり、単なる線形制御では昇温時と降温時とで温
度変化特性が異なってしまう場合の全ての温度制御に適
用することができる。 また、加熱方式として熱板を発熱抵抗体で加熱する方式
について説明したが、これに限るものではなく、例えば
赤外線や紫外線ランプを用いなランプ加熱や誘電加熱、
誘導加熱などを用いても良い。 さらに、線形制御はPID制御に限らず、IPD制御そ
の他の線形制御であってもよいことはいうまでもない。 また、さらに、この発明は、加熱制御の場合に限らず、
所定温度に冷却制御する場合にも同様にて供給すること
ができる。
【発明の効果】
この発明によれは、設定温度と被温度制御部材の現在温
度との温度誤差に応じて、線形制御器の制御特性を変更
して、見掛上非線形制御器を構成することにより、昇温
原理と降温原理とが異なっていても、昇温特性及び降温
特性に応じた適切な温度制御を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による温度制御方法の一実施例のブロ
ック図、第2図はその制御波形を説明するだめの図、第
3図はその制御特性を示す図、第4図はPIDコントロ
ーラによる温度制御の概要を説明するための図、第5図
はPIDコントローラの制御特性を示す図、第6図は従
来の温度制御方法による設定温度付近の温度変化状態を
説明するための図である。 11;熱板 12:発熱抵抗体 16;温度センサ 17;誤差検出回路 且;温度制御回路 21:演算部 22:温度誤差の正負判別回路 23;スイッチ回路 24;昇温時の定数記憶手段 25;降温時の定数記憶手段 実鐙例 第1図 代理人 弁理士 佐 藤 正 美 PWMll、11臂阪静 第2図 制御特糀 第3図 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 昇温原理と降温原理とが異なる被温度制御部材の温度を
    、線形温度制御器を用いて自動制御する温度制御方法に
    おいて、 上記被温度制御部材の現在温度と設定温度との誤差が正
    のときと負のときとで、上記線形温度制御器の制御特性
    を上記昇温原理及び降温原理に応じて変えるようにした
    ことを特徴とする温度制御方法。
JP1137181A 1989-05-30 1989-05-30 温度制御方法 Pending JPH032912A (ja)

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JP1137181A JPH032912A (ja) 1989-05-30 1989-05-30 温度制御方法

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