JPH06188462A - Temperature control method based on indirect type temperature controller and indirect type temperature control device - Google Patents
Temperature control method based on indirect type temperature controller and indirect type temperature control deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、加熱、冷却するための
熱冷源が発生した温熱または冷熱を、金属等の熱伝導体
を介して温度を制御する対象物に与える間接型温度調節
装置に係り、特に半導体製造工程における半導体ウエハ
の冷却、乾燥のための間接型温度調節器による温度制御
方法および間接型温度調節装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an indirect type temperature control device for supplying hot or cold heat generated by a heat and cold source for heating and cooling to an object whose temperature is controlled via a heat conductor such as metal. More particularly, the present invention relates to a temperature control method using an indirect type temperature controller for cooling and drying a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process and an indirect type temperature adjusting device.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造工程は、図7に示した
ようになっており、半導体ウエハへの薬液の塗布、現
像、洗浄等の前後に、薬液の定着、乾燥を目的として、
ベークと称する工程において半導体ウエハを一時的に高
温にする。また、ベークしたウエハは、冷却プレートと
呼ばれる間接型の温度調節器により室温付近に急冷され
る。そして、半導体ウエハは、いずれの工程において
も、図7に示したように±0.1°Kの精度で温度管理
が行われる。2. Description of the Related Art The manufacturing process of a semiconductor device is as shown in FIG. 7, and it is intended to fix and dry a chemical solution before and after applying, developing, cleaning, etc. the chemical solution to a semiconductor wafer.
In a process called baking, the semiconductor wafer is temporarily heated to a high temperature. Further, the baked wafer is rapidly cooled to around room temperature by an indirect temperature controller called a cooling plate. The temperature of the semiconductor wafer is controlled with accuracy of ± 0.1 ° K as shown in FIG.
【0003】間接型温度調節器によって冷却する場合、
半導体ウエハの温度を直接計測することが困難なことが
多く、ウエハを乗せる冷却プレートの温度を検出して制
御の指標としている。そして、温度制御を行う場合、制
御精度を確保するために、熱容量の大きい冷却プレート
の系に合わせた制御定数を設定し、冷却プレートの温度
を一定に保持する制御を行っている。When cooled by an indirect temperature controller,
Since it is often difficult to directly measure the temperature of the semiconductor wafer, the temperature of the cooling plate on which the wafer is placed is detected and used as an index for control. When temperature control is performed, in order to ensure control accuracy, a control constant is set in accordance with a cooling plate system having a large heat capacity, and control is performed to keep the temperature of the cooling plate constant.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、冷却プレー
トの系に合わせた制御定数を設定した場合、半導体ウエ
ハは、冷却プレートに比較して熱容量がはるかに小さい
ため、ウエハを冷却プレートに乗せたときに、冷却プレ
ートは熱容量が大きいために温度検出部に現れる温度変
化が小さく、しかも温度検出部における検出温度に時間
遅れがある等のため、半導体ウエハの温度が所定の温度
で安定するまでの時間が長くなる。このため、次の工程
に入るまでに時間がかかり、生産効率を向上させる上で
のネックとなっていた。However, when a control constant is set according to the cooling plate system, the semiconductor wafer has a much smaller heat capacity than the cooling plate, and therefore, when the wafer is placed on the cooling plate. In addition, since the cooling plate has a large heat capacity, the temperature change that appears in the temperature detection unit is small, and there is a time delay in the temperature detected by the temperature detection unit. Becomes longer. Therefore, it takes time to enter the next process, which is a bottleneck in improving the production efficiency.
【0005】本発明は、上記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、熱伝導部を介して加熱または冷
却する対象物の温度を、迅速に目標温度に制御できる間
接型温度調節器による温度制御方法および間接型温度調
節装置を提供することを目的としている。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and is an indirect temperature controller capable of rapidly controlling the temperature of an object to be heated or cooled through a heat conducting portion to a target temperature. It is an object of the present invention to provide a temperature control method and an indirect temperature control device according to the above.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明にかかる間接型温度調節器による温度制御
方法は、熱冷源の出力した温熱または冷熱を、熱伝導部
を介して対象物に与え、この対象物を所定の温度に加熱
または冷却する間接型温度調節器による温度制御方法に
おいて、前記熱伝導部に対象物が搬入されたときに、前
記熱冷源に予め定めた温熱または冷熱を出力させるとと
もに、前記熱伝導部が予め定めた温度になったときに、
熱伝導部の温度と基準温度との偏差に応じた温熱または
冷熱を前記熱冷源に出力させることを特徴としている。
対象物が熱伝導部に搬入されたことは、熱伝導部の温度
変化により検出することができる。In order to achieve the above-mentioned object, a temperature control method using an indirect temperature controller according to the present invention is configured so that hot or cold heat output from a heat / cool source is passed through a heat conducting section. In a temperature control method by an indirect temperature controller that applies to an object and heats or cools the object to a predetermined temperature, when the object is carried into the heat conducting unit, the heat cooling source is predetermined. While outputting hot or cold heat, when the heat conducting section reaches a predetermined temperature,
It is characterized in that hot or cold heat according to the deviation between the temperature of the heat conducting portion and the reference temperature is output to the heat / cool source.
The fact that the object is carried into the heat conducting section can be detected by the temperature change of the heat conducting section.
【0007】また、本発明に係る間接型温度調節装置
は、対象物を加熱または冷却する熱冷源と、この熱冷源
と前記対象物との間に介在し、熱冷源が出力した温熱ま
たは冷熱を前記対象物に伝える熱伝導部と、前記熱冷源
の出力する温熱量または冷熱量を制御する制御演算部
と、前記熱伝導部の温度を検出する温度検出部と、前記
対象物が前記熱伝導部に搬入されたことを検出する搬入
検出部と、前記対象物が前記熱伝導部に搬入されたとき
に、前記熱冷源に予め定めた温熱または冷熱を出力させ
るための過渡制御定数が格納してある過渡定数記憶部
と、前記熱伝導部が予め定めた温度になったときに、前
記温度検出部の検出温度と基準温度との偏差に応じた温
熱または冷熱を前記熱冷源に出力させるための安定制御
定数が格納してある安定定数記憶部と、前記搬入検出部
の検出信号に基づいて、前記対象物が前記熱伝導部に搬
入されたことを検知し、前記制御演算部に前記過渡定数
記憶部に格納してある過渡制御定数を用いた制御を行わ
せるとともに、前記温度検出部の検出温度に基づいて、
前記熱伝導部が前記予め定めた温度になったことを検知
し、前記制御演算部に前記安定定数記憶部に記憶してあ
る安定制御定数を用いた制御を行わせる制御切換部と、
を有する構成となっている。Further, the indirect temperature control device according to the present invention includes a heat-cooling source for heating or cooling an object, and a heat output from the heat-cooling source interposed between the heat-cooling source and the object. Alternatively, a heat conduction unit that transmits cold heat to the target object, a control calculation unit that controls the amount of warm heat or the amount of cold heat output from the heat cooling source, a temperature detection unit that detects the temperature of the heat conduction unit, and the target object And a carry-in detection unit that detects that the heat-conducting unit has been carried into the heat-conducting unit, and a transient for outputting a predetermined hot or cold heat to the heat-cooling source when the object is carried into the heat-conducting unit. When the transient constant storage unit storing the control constant and the heat conduction unit reach a predetermined temperature, the heat or cold heat corresponding to the deviation between the detected temperature of the temperature detection unit and the reference temperature is set to the heat. Stable with stable control constants for output to the cold source A transient control stored in the transient constant storage unit in the control calculation unit by detecting that the object has been loaded into the heat conduction unit based on a detection signal of the number storage unit and the loading detection unit. While performing control using a constant, based on the temperature detected by the temperature detection unit,
A control switching unit that detects that the heat conduction unit has reached the predetermined temperature and causes the control calculation unit to perform control using the stable control constant stored in the stable constant storage unit,
It is configured to have.
【0008】搬入検出部は、検出部の検出温度が安定し
ている場合において、温度検出部の検出温度と基準温度
との偏差が所定値を超えたときに、搬入検知信号を出力
するように構成できる。また、搬入検出部は、前記対象
物の搬送工程に設けたスイッチや、光センサまたは静電
容量センサなどの非接触型のセンサを用いることができ
る。The carry-in detection unit outputs a carry-in detection signal when the deviation between the temperature detected by the temperature detection unit and the reference temperature exceeds a predetermined value when the temperature detected by the detection unit is stable. Can be configured. Further, as the carry-in detection unit, a switch provided in the step of transporting the target object or a non-contact type sensor such as an optical sensor or a capacitance sensor can be used.
【0009】[0009]
【作用】上記の如く構成した本発明は、熱伝導部に対象
物が搬入されたとき、熱冷源を予め定めた出力、例えば
全負荷運転して対象物を急速に加熱または冷却し、対象
物の温度をできるだけ早く制御目標温度に近づける。そ
して、対象物が急加熱または急冷却されて目標温度に近
づき、熱伝導部の温度が予め定めた温度になったときに
は、熱伝導部の検出温度に基づく通常の制御(例えば比
例積分微分制御)を行い、対象物を所定の温度にする。According to the present invention configured as described above, when an object is carried into the heat conducting section, the heat and cold source is operated at a predetermined output, for example, full load, to rapidly heat or cool the object, Bring the temperature of the object closer to the control target temperature as soon as possible. Then, when the object is rapidly heated or rapidly cooled to approach the target temperature and the temperature of the heat conducting section reaches a predetermined temperature, normal control based on the detected temperature of the heat conducting section (eg proportional-plus-integral-derivative control) Is performed to bring the object to a predetermined temperature.
【0010】このように、対象物の搬入時に全負荷運転
して急速に加熱または冷却するようにしているため、対
象物の温度を早期に目標値に近づけることができる。そ
して、対象物の温度が目標値に近くなった段階で熱伝導
部の検出温度と目標温度との偏差に基づく温度を安定さ
せる制御を行うため、対象物の温度を早期に目標温度に
安定させることができる。As described above, since the object is brought into operation at full load to rapidly heat or cool it, the temperature of the object can be brought close to the target value at an early stage. Then, when the temperature of the object is close to the target value, control is performed to stabilize the temperature based on the deviation between the detected temperature of the heat conduction section and the target temperature, so the temperature of the object is stabilized at the target temperature early. be able to.
【0011】なお、対象物が熱伝導部に搬入されたこと
の検出は、光センサや静電容量センサのような専用のセ
ンサを用いてもよいが、対象物を搬送する搬送路に設け
たリミットスイッチを利用して検出してもよく、さらに
対象物が熱伝導部に搬入されたことによる熱伝導部の温
度の変化を検出して対象物が搬入されたことを検知して
もよい。温度の変化により搬入を検知するようにする
と、特別のセンサを必要とせず、装置を簡素にできる。A dedicated sensor such as an optical sensor or a capacitance sensor may be used to detect that the object has been carried into the heat conducting portion, but it is provided in the carrying path for carrying the object. It may be detected by using a limit switch, and further, the change in the temperature of the heat conducting portion due to the fact that the object is carried into the heat conducting portion may be detected to detect that the subject is carried in. If the carry-in is detected by the temperature change, a special sensor is not required and the apparatus can be simplified.
【0012】[0012]
【実施例】本発明に係る間接型温度調節器による温度制
御方法および間接型温度調節装置の好ましい実施例を、
添付図面に従って詳説する。図1は、本発明の第1実施
例に係る間接型温度調節装置の説明図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a temperature control method and an indirect temperature control device by an indirect temperature controller according to the present invention,
Detailed description will be given according to the attached drawings. FIG. 1 is an explanatory diagram of an indirect temperature control device according to a first embodiment of the present invention.
【0013】図1において、間接型温度調節器10は、
ペルチエ効果によって温熱または冷熱を発生する熱冷源
12と、この熱冷源12の上部に設けた冷却プレート1
4とから構成してあり、冷却プレート14の上に、対象
物である半導体ウエハ16を乗せるようになっている。
冷却プレート14は、一般に熱伝導率の高い金属からな
り、熱冷源12が発生した温熱または冷熱を半導体ウエ
ハ16に伝達する。そして、冷却プレート14の下部に
は、温度検出部である温度センサ18が設けてあり、冷
却プレート14の温度を検出してコントローラ20に入
力するようになっている。In FIG. 1, the indirect temperature controller 10 is
A heat and cold source 12 that generates hot or cold heat by the Peltier effect, and a cooling plate 1 provided above the heat and cold source 12.
4, and the semiconductor wafer 16 which is an object is placed on the cooling plate 14.
The cooling plate 14 is generally made of a metal having a high thermal conductivity, and transfers hot or cold heat generated by the heat cooling source 12 to the semiconductor wafer 16. A temperature sensor 18, which is a temperature detector, is provided below the cooling plate 14, and the temperature of the cooling plate 14 is detected and input to the controller 20.
【0014】コントローラ20は、制御切換部21と制
御定数記憶部26と制御演算部30とを有している。そ
して、制御切換部21は、温度センサ18が検出した冷
却プレート14の温度が入力する偏差演算部32と、こ
の偏差演算部32に制御目標温度を与える目標温度設定
部34と、偏差演算部32の出力信号に基づいて、半導
体ウエハ16が冷却プレート14の上に搬入されたこと
を検知する搬入検知部22と、搬入検知部22の切り換
え信号によって切り換えられる切換スイッチ部24とか
ら構成してある。The controller 20 has a control switching unit 21, a control constant storage unit 26, and a control calculation unit 30. Then, the control switching unit 21 inputs a deviation calculation unit 32 to which the temperature of the cooling plate 14 detected by the temperature sensor 18 is input, a target temperature setting unit 34 that gives a control target temperature to the deviation calculation unit 32, and a deviation calculation unit 32. On the basis of the output signal of the above, the carry-in detector 22 detects that the semiconductor wafer 16 is carried onto the cooling plate 14, and the changeover switch 24 that is switched by the switch signal of the carry-in detector 22. .
【0015】また、制御定数記憶部26は、過渡定数記
憶部としての急冷用制御定数メモリ27と、安定定数記
憶部である安定用制御定数メモリ28とを備えており、
これらの各メモリに格納してある制御定数が切換スイッ
チ部24を介して制御演算部30に与えられる。そし
て、制御演算部30は、駆動回路19に制御信号を出力
し、熱冷源12の出力を制御する。The control constant storage unit 26 includes a quenching control constant memory 27 as a transient constant storage unit and a stabilizing control constant memory 28 as a stable constant storage unit.
The control constants stored in these memories are given to the control calculation unit 30 via the changeover switch unit 24. Then, the control calculation unit 30 outputs a control signal to the drive circuit 19 to control the output of the heat / cold source 12.
【0016】上記の如く構成した実施例の作用は、次の
とおりである。コントローラ20の目標温度設定部34
には、冷却プレート14を所定の温度に維持するための
制御目標温度(例えば300°K)が設定してある。そ
して、コントローラ20は、通常、図2のステップ40
に示したように、冷却プレート14を制御目標温度に維
持する安定制御を行っている。The operation of the embodiment constructed as described above is as follows. Target temperature setting unit 34 of controller 20
At, a control target temperature (for example, 300 ° K) for maintaining the cooling plate 14 at a predetermined temperature is set. Then, the controller 20 normally performs step 40 of FIG.
As shown in, stable control is performed to maintain the cooling plate 14 at the control target temperature.
【0017】すなわち、制御切換部21の偏差演算部3
2は、所定の周期で温度センサ18の出力信号を読み込
み、目標温度設定部34に設定された目標温度と温度セ
ンサ18の検出温度との偏差を求め、搬入検知部22と
制御演算部30とに入力する。搬入検知部22は、偏差
演算部32が求めた温度偏差を監視しており、冷却プレ
ート14の温度と目標温度との差が所定値δTより小さ
い場合、切換スイッチ部24を安定用制御定数メモリ2
8側にし、安定用制御定数メモリ28を制御演算部30
に接続した状態を保持する(ステップ41)。そして、
制御演算部30は、安定用制御定数メモリ28から冷却
プレート14を目標温度に維持するための安定制御用の
制御定数と偏差演算部32が出力した温度偏差とに基づ
き、予め定めた演算式により熱冷源12に与える電流量
を演算し、制御信号を駆動回路19に与えて熱冷源12
を駆動し、冷却プレート14を所定の温度に維持する。That is, the deviation calculation unit 3 of the control switching unit 21
2 reads the output signal of the temperature sensor 18 in a predetermined cycle, obtains the deviation between the target temperature set in the target temperature setting unit 34 and the detected temperature of the temperature sensor 18, and determines the carry-in detection unit 22 and the control calculation unit 30. To enter. The carry-in detection unit 22 monitors the temperature deviation calculated by the deviation calculation unit 32. When the difference between the temperature of the cooling plate 14 and the target temperature is smaller than a predetermined value δT, the carry-in detection unit 22 sets the changeover switch unit 24 to a stabilization control constant memory. Two
8 side, and the stability control constant memory 28 is set to the control calculation unit 30.
The state of being connected to is held (step 41). And
The control calculation unit 30 uses a predetermined calculation formula based on the control constant for stability control for maintaining the cooling plate 14 at the target temperature from the stability control constant memory 28 and the temperature deviation output by the deviation calculation unit 32. The amount of current supplied to the thermal cooling source 12 is calculated, and a control signal is supplied to the drive circuit 19 to supply the thermal cooling source 12
To maintain the cooling plate 14 at a predetermined temperature.
【0018】半導体ウエハ16が例えばデハイドレーシ
ョンベークを終えて冷却プレート14の上に搬入される
と、図3に示したように半導体ウエハ16の温度は、冷
却プレート14によって冷却されて下降する。一方、冷
却プレート14は、半導体ウエハ16から熱を吸収して
温度TP が急上昇する。そして、コントローラ20の搬
入検知部22は、偏差演算部32の出力信号から冷却プ
レート14の温度偏差がδTより大きくなると、半導体
ウエハ16が冷却プレート14上に搬入されたと判断し
(ステップ41)、切換スイッチ部24に切り換え信号
を出力して急冷用制御定数メモリ27を制御演算部30
に接続する。When the semiconductor wafer 16 is loaded onto the cooling plate 14 after the dehydration bake, for example, the temperature of the semiconductor wafer 16 is cooled by the cooling plate 14 and drops as shown in FIG. On the other hand, the cooling plate 14 absorbs heat from the semiconductor wafer 16 and the temperature T P rapidly rises. Then, the carry-in detection unit 22 of the controller 20 determines that the semiconductor wafer 16 has been carried into the cooling plate 14 when the temperature deviation of the cooling plate 14 becomes larger than δT from the output signal of the deviation calculation unit 32 (step 41), A switching signal is output to the changeover switch unit 24 to control the rapid cooling control constant memory 27 to the control calculation unit 30.
Connect to.
【0019】制御演算部30は、急冷用制御定数メモリ
27から急冷用の制御定数(過渡制御定数)が入力して
くると、いままで行っていた安定制御を停止し、冷却プ
レート14を急冷するため、熱冷源12を全負荷運転を
するための制御信号を駆動回路19に与える(ステップ
42)。駆動回路19は、制御演算部30の出力信号に
基づき、図3に示したような操作量mvを熱冷源12に
与え、熱冷源12に大きな冷熱を発生させて冷却プレー
ト14の急速冷却を開始する。When a control constant for rapid cooling (transient control constant) is input from the control constant memory 27 for rapid cooling, the control calculation unit 30 stops the stable control that has been performed up to now and rapidly cools the cooling plate 14. Therefore, a control signal for operating the thermal cooling source 12 at full load is given to the drive circuit 19 (step 42). The drive circuit 19 supplies the operation amount mv as shown in FIG. 3 to the thermal cooling source 12 based on the output signal of the control calculation unit 30 to generate a large amount of cold heat in the thermal cooling source 12 to rapidly cool the cooling plate 14. To start.
【0020】冷却プレート14は、熱冷源12の出力し
た冷熱によって急速冷却が開始された直後は、高温の半
導体ウエハ16から熱を吸収して温度が上昇し続ける
が、やがてピークに達し、その後急速に低下する。そし
て、冷却プレート14の温度は、半導体ウエハ16の温
度が制御目標温度に近くなると、目標温度設定部34に
設定した目標温度を下回るようになる。一方、搬入検知
部22は、偏差演算部32が求めた温度偏差を監視し
て、冷却プレート14の急速冷却が必要か否かを判断し
(ステップ43)、急速冷却が必要であれば切換スイッ
チ部24を急冷用制御定数メモリ27側に維持する。そ
して、搬入検知部22は、偏差演算部32の出力する偏
差が零になると、急速冷却不要と判断して切換スイッチ
部24に切り換え信号を出力し、安定用制御定数メモリ
28と制御演算部30とを接続する。これにより、コン
トローラ20の処理はステップ40に戻り、制御演算部
30が再び安定制御を開始する。The cooling plate 14 absorbs heat from the high-temperature semiconductor wafer 16 immediately after the rapid cooling is started by the cold energy output from the thermal cooling source 12, and the temperature continues to rise, but eventually reaches a peak, and thereafter. Falls rapidly. Then, when the temperature of the semiconductor wafer 16 approaches the control target temperature, the temperature of the cooling plate 14 becomes lower than the target temperature set in the target temperature setting unit 34. On the other hand, the carry-in detection unit 22 monitors the temperature deviation obtained by the deviation calculation unit 32 to determine whether or not the rapid cooling of the cooling plate 14 is necessary (step 43). The part 24 is maintained on the side of the quenching control constant memory 27. When the deviation output from the deviation calculation unit 32 becomes zero, the carry-in detection unit 22 determines that rapid cooling is not necessary and outputs a switching signal to the changeover switch unit 24, and the stabilization control constant memory 28 and the control calculation unit 30. And connect. As a result, the processing of the controller 20 returns to step 40, and the control calculation unit 30 starts stable control again.
【0021】このように、実施例においては、搬入検知
部22が偏差演算部32の出力信号から冷却プレート1
4上に半導体ウエハ16の搬入されたことを検知し、熱
冷源12を全負荷運転して冷却プレート14を急速冷却
するため、半導体ウエハ16の温度を急速に低下させる
ことができる。そして、半導体ウエハ16の温度が制御
目標温度の近くまで低下すると、温度を一定に保持する
通常の安定制御を行うため、半導体ウエハ16を迅速に
目標温度に安定、保持することができ、次工程の処理の
開始時間を短縮でき、半導体装置の生産効率を大幅に向
上できる。As described above, in the embodiment, the carry-in detector 22 detects the output signal of the deviation calculator 32 from the cooling plate 1.
Since it is detected that the semiconductor wafer 16 has been loaded onto the wafer 4 and the thermal cooling source 12 is operated at full load to rapidly cool the cooling plate 14, the temperature of the semiconductor wafer 16 can be rapidly lowered. Then, when the temperature of the semiconductor wafer 16 decreases to near the control target temperature, the normal stable control for keeping the temperature constant is performed, so that the semiconductor wafer 16 can be quickly stabilized and kept at the target temperature. The processing start time can be shortened, and the semiconductor device production efficiency can be significantly improved.
【0022】なお、前記実施例においては、冷却プレー
ト14の急速冷却制御を解除する場合に、冷却プレート
14の制御目標温度に対する温度偏差が零になったとき
について説明したが、急速冷却制御から安定制御に移る
タイミングは実験等により適宜に定めることができる。
また、急速冷却は、半導体ウエハ16が冷却プレート1
4上に搬入されたときから予め定めた時間だけ行うよう
にしてもよい。さらに、前記実施例においては、偏差演
算部32が求めた温度偏差の大きさにより、半導体ウエ
ハ16が搬入されたことを検知する場合について説明し
たが、温度センサ18による検出温度を微分して、温度
変化の勾配によって半導体ウエハ16が搬入されたこと
を検出するようにしてもよい。そして、前記実施例にお
いては、半導体装置の製造工程における半導体ウエハ1
6を冷却する場合について説明したが、半導体装置の製
造工程以外にも適用できることは勿論であり、加熱制御
の場合にも同様に行うことができる。In the above embodiment, when the rapid cooling control of the cooling plate 14 is canceled, the temperature deviation of the cooling plate 14 from the control target temperature becomes zero. The timing to shift to control can be appropriately determined by experiments or the like.
In the rapid cooling, the semiconductor wafer 16 is cooled by the cooling plate 1.
It may be carried out only for a predetermined time from the time when it is loaded onto the container 4. Further, in the above embodiment, the case where the semiconductor wafer 16 is detected to be loaded by the magnitude of the temperature deviation obtained by the deviation calculating section 32 has been described, but the temperature detected by the temperature sensor 18 is differentiated, The loading of the semiconductor wafer 16 may be detected based on the gradient of temperature change. Further, in the above embodiment, the semiconductor wafer 1 in the manufacturing process of the semiconductor device
Although the case of cooling 6 has been described, it is needless to say that it can be applied to a process other than the manufacturing process of a semiconductor device, and the same can be applied to the case of heating control.
【0023】図4は、第2実施例を示したものである。
本実施例は、第1実施例における制御切換部21の搬入
検知部22に代えて急冷制御判断部50を設けている。
そして、第2実施例の搬入検出部は、冷却プレート14
の上方に配置した、光56を出射する発光部52と、そ
の反射光が入射する受光部54とから構成してあり、受
光部54が半導体ウエハ16の搬入を検知して検知信号
を急冷制御判断部50に入力するようにしてある。その
他は、第1実施例と同様である。FIG. 4 shows a second embodiment.
In this embodiment, a quenching control determination unit 50 is provided instead of the carry-in detection unit 22 of the control switching unit 21 in the first embodiment.
Then, the carry-in detection unit of the second embodiment includes the cooling plate 14
It is composed of a light emitting portion 52 which emits light 56 and a light receiving portion 54 which the reflected light enters, which is disposed above the light receiving portion 54. The light receiving portion 54 detects the carry-in of the semiconductor wafer 16 and rapidly cools the detection signal. The input is made to the judgment unit 50. Others are the same as those in the first embodiment.
【0024】図5は、第2実施例による制御のフローチ
ャートを示したもので、図2に示した第1実施例の制御
フローチャートと比較して、図2のステップ41に対応
したステップ61が異なっている。そして、第2実施例
においては、受光部54によって半導体ウエハ16が冷
却プレート14上に搬入されたことを検知し、急速冷却
を開始するようになっている。すなわち、搬入検出部を
構成している発光部52は、冷却プレート14の上面に
光56を照射している。この光56は、冷却プレート1
4の上面で反射され、受光部54に入射する。そして、
受光部54は、冷却プレート14の上に半導体ウエハ1
6が搬入されて反射率(反射強度)が変化すると、搬入
検知信号を急冷制御判断部50に入力する。急冷制御判
断部50は、受光部54の出力した搬入検知信号が入力
してくると、切換スイッチ部24に切り換え信号を出力
して制御演算部30に急速冷却制御を行わせる。以下は
第1実施例と同様である。この第2実施例による制御の
タイムチャートを図6に示した。FIG. 5 shows a flow chart of control according to the second embodiment. Compared with the control flow chart of the first embodiment shown in FIG. 2, step 61 corresponding to step 41 of FIG. 2 is different. ing. Then, in the second embodiment, the light receiving section 54 detects that the semiconductor wafer 16 has been loaded onto the cooling plate 14, and starts rapid cooling. That is, the light emitting unit 52 that constitutes the carry-in detection unit irradiates the upper surface of the cooling plate 14 with the light 56. This light 56 is generated by the cooling plate 1
The light is reflected by the upper surface of No. 4 and enters the light receiving unit 54. And
The light receiving portion 54 is formed on the cooling plate 14 by placing the semiconductor wafer 1 on the cooling plate 14.
When 6 is carried in and the reflectance (reflection intensity) changes, a carry-in detection signal is input to the rapid cooling control determination unit 50. When the carry-in detection signal output from the light receiving unit 54 is input, the rapid cooling control determination unit 50 outputs a switching signal to the changeover switch unit 24 and causes the control calculation unit 30 to perform rapid cooling control. The rest is the same as in the first embodiment. A time chart of control according to the second embodiment is shown in FIG.
【0025】なお、前記第2実施例においては、光56
の反射率の変化により半導体ウエハ16が搬入されたこ
とを検知する場合について説明したが、冷却プレート1
4の半導体ウエハ16が配置される部分に受光部54を
配置し、その上方に発光部52を配置して、受光部54
に入射する光が遮断されたときに搬入検知信号を出力さ
せるようにしてもよい。また、冷却プレート14上に静
電容量センサを配置し、半導体ウエハ16が冷却プレー
ト14上に配置されたことによる冷却プレート14の静
電容量の変化を検出して半導体ウエハ16の搬入を検知
するようにしてもよいし、テレビカメラを用いてもよ
い。さらに、半導体ウエハ16の搬送装置に設けてある
リミットスイッチの信号により、半導体ウエハ16の搬
入を検知するようにしてもよい。In the second embodiment, the light 56
The case where it is detected that the semiconductor wafer 16 is loaded by the change in the reflectance of the cooling plate 1 has been described.
4, the light receiving portion 54 is arranged in the portion where the semiconductor wafer 16 is arranged, and the light emitting portion 52 is arranged above the light receiving portion 54.
The carry-in detection signal may be output when the light incident on is blocked. Further, a capacitance sensor is arranged on the cooling plate 14, and a change in the capacitance of the cooling plate 14 due to the semiconductor wafer 16 being arranged on the cooling plate 14 is detected to detect the carry-in of the semiconductor wafer 16. Alternatively, a television camera may be used. Further, the loading of the semiconductor wafer 16 may be detected by a signal from a limit switch provided in the transfer device for the semiconductor wafer 16.
【0026】[0026]
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、熱伝導部に対象物が搬入されたとき、熱冷源を予め
定めた出力、例えば全負荷運転して対象物を急速に加熱
または冷却し、対象物の温度をできるだけ早く制御目標
温度に近づけ、対象物の温度が目標温度に近づき、熱伝
導部の温度が予め定めた温度になったときには、熱伝導
部の検出温度に基づく通常の制御(例えば比例積分微分
制御)を行い、対象物を所定の温度に制御するようにし
ているため、対象物の温度を迅速に目標温度に制御する
ことができる。As described above, according to the present invention, when an object is carried into the heat conducting portion, the object is rapidly operated by operating the heat / cooling source at a predetermined output, for example, full load. When heating or cooling is performed to bring the temperature of the object closer to the control target temperature as soon as possible, and when the temperature of the object approaches the target temperature and the temperature of the heat conduction part reaches a predetermined temperature, the temperature detected by the heat conduction part is set. Since the normal control (for example, proportional-plus-integral-derivative control) based on the object is controlled to a predetermined temperature, the temperature of the object can be quickly controlled to the target temperature.
【0027】なお、対象物が搬入されたことの検知を、
対象物が熱伝導部に搬入されたことによる熱伝導部の温
度の変化を検出して行えば、特別にセンサを設ける必要
がなく、装置の簡素化が図れる。It should be noted that the detection that the object has been carried in is
If the change in the temperature of the heat conducting portion due to the object being carried into the heat conducting portion is detected, it is not necessary to provide a special sensor, and the device can be simplified.
【図1】本発明の第1実施例に係る間接型温度調節装置
の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of an indirect temperature control device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】第1実施例の作用を説明するフローチャートで
ある。FIG. 2 is a flowchart illustrating the operation of the first embodiment.
【図3】第1実施例による制御のタイムチャートであ
る。FIG. 3 is a time chart of control according to the first embodiment.
【図4】本発明の第2実施例に係る間接型温度調節装置
の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an indirect temperature control device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】第2実施例の作用を説明するフローチャートで
ある。FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the second embodiment.
【図6】第2実施例による制御のタイムチャートであ
る。FIG. 6 is a time chart of control according to the second embodiment.
【図7】半導体装置の製造工程を示すフローチャートで
ある。FIG. 7 is a flowchart showing manufacturing steps of a semiconductor device.
10 間接型温度調節器 12 熱冷源 14 熱伝導部(冷却プレート) 16 対象物(半導体ウエハ) 18 温度検出部(温度センサ) 20 コントローラ 21 制御切換部 22 搬入検知部 27 過渡定数記憶部(急冷用制御定数メモ
リ) 28 安定定数記憶部(安定用制御定数メモ
リ) 30 制御演算部 50 急冷制御判断部 52、54 搬入検知部(発光部、受光部)10 Indirect Temperature Controller 12 Heat Cooling Source 14 Heat Conducting Section (Cooling Plate) 16 Object (Semiconductor Wafer) 18 Temperature Detection Section (Temperature Sensor) 20 Controller 21 Control Switching Section 22 Carrying In Detection Section 27 Transient Constant Storage Section (Rapid Cooling) Control constant memory) 28 Stability constant storage unit (stabilization control constant memory) 30 Control calculation unit 50 Quenching control determination unit 52, 54 Carry-in detection unit (light emitting unit, light receiving unit)
Claims (6)
伝導部を介して対象物に与え、この対象物を所定の温度
に加熱または冷却する間接型温度調節器による温度制御
方法において、前記熱伝導部に対象物が搬入されたとき
に、前記熱冷源に予め定めた温熱または冷熱を出力させ
るとともに、前記熱伝導部が予め定めた温度になったと
きに、熱伝導部の温度と基準温度との偏差に応じた温熱
または冷熱を前記熱冷源に出力させることを特徴とする
間接型温度調節器による温度制御方法。1. A temperature control method using an indirect temperature controller, wherein hot or cold heat output from a heat-cooling source is applied to an object via a heat conducting section, and the object is heated or cooled to a predetermined temperature. When an object is carried into the heat-conducting portion, the heat-cooling source is caused to output predetermined hot or cold heat, and when the heat-conducting portion reaches a predetermined temperature, the temperature of the heat-conducting portion. A temperature control method using an indirect temperature controller, characterized in that hot or cold heat is output to the heat / cooling source according to the deviation between the reference temperature and the reference temperature.
熱伝導部の温度変化により検出することを特徴とする請
求項1に記載の間接型温度調節器による温度制御方法。2. The carrying in of the object to the heat conducting section is
The temperature control method using an indirect temperature controller according to claim 1, wherein the temperature is detected by a temperature change of the heat conducting portion.
した温熱または冷熱を前記対象物に伝える熱伝導部と、 前記熱冷源の出力する温熱量または冷熱量を制御する制
御演算部と、 前記熱伝導部の温度を検出する温度検出部と、 前記対象物が前記熱伝導部に搬入されたことを検出する
搬入検出部と、 前記対象物が前記熱伝導部に搬入されたときに、前記熱
冷源に予め定めた温熱または冷熱を出力させるための過
渡制御定数が格納してある過渡定数記憶部と、 前記熱伝導部が予め定めた温度になったときに、前記温
度検出部の検出温度と基準温度との偏差に応じた温熱ま
たは冷熱を前記熱冷源に出力させるための安定制御定数
が格納してある安定定数記憶部と、 前記搬入検出部の検出信号に基づいて、前記対象物が前
記熱伝導部に搬入されたことを検知し、前記制御演算部
に前記過渡定数記憶部に格納してある過渡制御定数を用
いた制御を行わせるとともに、前記温度検出部の検出温
度に基づいて、前記熱伝導部が前記予め定めた温度にな
ったことを検知し、前記制御演算部に前記安定定数記憶
部に記憶してある安定制御定数を用いた制御とを行わせ
る制御切換部を有することを特徴とする間接型温度調節
装置。3. A heat-cooling source for heating or cooling an object, and a heat-conducting unit interposed between the heat-cooling source and the object for transmitting hot or cold heat output from the heat-cooling source to the object. A control calculation unit that controls the amount of heat or cold output by the heat and cold source, a temperature detector that detects the temperature of the heat transfer unit, and that the object is carried into the heat transfer unit. A carry-in detection unit for detecting, and a transient constant storage unit in which a transient control constant for outputting a predetermined hot or cold heat to the heat / cooling source is stored when the object is carried in the heat conducting unit. When the temperature of the heat conducting unit reaches a predetermined temperature, a stable control constant for causing the heat or cold source to output hot heat or cold heat according to the deviation between the detected temperature of the temperature detecting unit and the reference temperature. Stable constant storage section stored and detection of the carry-in detection section Based on the number, the object is detected to have been carried into the heat conduction section, and the control calculation section is caused to perform control using the transient control constant stored in the transient constant storage section, and Based on the temperature detected by the temperature detecting section, it is detected that the heat conducting section has reached the predetermined temperature, and control using the stable control constant stored in the stable constant storage section in the control calculating section. An indirect temperature control device having a control switching unit for performing the following.
度が安定しているときに、前記温度検出部の検出温度と
基準温度との偏差が所定値を超えたときに、搬入検知信
号を出力することを特徴とする請求項3に記載の間接型
温度調節装置。4. The carry-in detection unit receives a carry-in detection signal when the temperature detected by the temperature detection unit is stable and the deviation between the reference temperature and the temperature detected by the temperature detection unit exceeds a predetermined value. Is output. The indirect temperature control device according to claim 3, wherein
程に設けたスイッチであることを特徴とする請求項3に
記載の間接型温度調節装置。5. The indirect temperature control apparatus according to claim 3, wherein the carry-in detection unit is a switch provided in the step of carrying the object.
容量センサであることを特徴とする請求項3に記載の間
接型温度調節装置。6. The indirect temperature control device according to claim 3, wherein the carry-in detection unit is an optical sensor or a capacitance sensor.
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