JP2000294473A - 熱処理装置 - Google Patents
熱処理装置Info
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Abstract
行えるような熱処理装置を提供する。 【解決手段】 基板Wは加熱源たるホットプレート20
に載置されて加熱処理に供される。ホットプレート20
の温度は温度センサ25によって計測される。温度制御
部15は温度センサ25による測温結果に基づいてホッ
トプレート20の温度をPID制御により制御する。P
ID定数決定部16は温度制御部15によるPID制御
のPID定数を決定する。PID定数決定部16が決定
するPID定数は、ホットプレート20が基板Wの実処
理を行うか或いはその設定温度の変更を行うかによって
異なり、また設定温度の変更を行う場合であってもその
変更する温度幅や温度帯によって異なる。
Description
表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光
ディスク用基板等(以下、単に「基板」と称する)に加
熱処理を行う熱処理装置に関する。
は、種々の熱処理が行われている。一般には、レジスト
塗布の前後や現像処理の前後において基板の熱処理が行
われる。
ットプレートを備えた熱処理装置によって行われる。基
板は装置内のホットプレート上に載置され、熱処理の目
的に応じて、所定の温度にて所定時間加熱されるのであ
る。
ットプレートは所定の温度に温調制御されており、通常
は、PID(Proportional-Integral-Derivative)制御に
よって温調されている。PID制御はフィードバック制
御の一態様であり、ホットプレートに設けられた温度セ
ンサからの検知信号に基づいて、ホットプレートへの出
力を制御するのである。
の内容は、いわゆるPID定数によって異なる。そし
て、従来においては、処理する基板ごとの温度履歴が一
定となるように、すなわち複数の基板間での温度履歴に
差が生じないようにPID定数を設定していた。
の設定温度に維持されているホットプレートに常温の基
板が載置されると、ホットプレートの温度が若干低下す
る。そこで、ホットプレートへの出力を大きくし、その
温度を上昇させて元の設定温度に戻すように制御するの
であるが、このときにPID制御といえども多少のオー
バーシュートが生じた後に、元の設定温度に戻るような
温調となる。つまり、基板の熱処理を行う際に、ホット
プレートは厳密には一定の設定温度に維持されているの
ではなく、基板搬入に伴って若干の温度の揺らぎが生じ
るのである。そして、この温度の揺らぎが熱処理時の基
板の温度履歴となる。
に差が生じないような、具体的には基板搬入に伴うホッ
トプレートの温度の揺らぎが基板ごとに同一となるよう
なPID制御を行うようにPID定数が設定されていた
のである。その結果、熱処理時における各基板の温度履
歴は常に一定のものとなり、基板の品質が均一になる。
プレートの温度の揺らぎを一定にすることには優れてい
るものの、例えばホットプレートの設定温度を変更する
ような場合には必ずしも最適なPID定数設定とはなっ
ておらず、設定温度変更に長時間を要する場合も少なく
なかった。
であり、加熱源が行う処理内容に応じた最適な制御が行
えるような熱処理装置を提供することを目的とする。
め、請求項1の発明は、基板に加熱処理を行う熱処理装
置であって、基板を加熱するための加熱源と、前記加熱
源の温度を測定する測温手段と、前記測温手段の測温結
果に基づいて前記加熱源の温度をフィードバック制御す
る温度制御手段と、前記加熱源が行う処理内容に応じて
前記フィードバック制御の態様を決定する制御態様決定
手段と、を備える。
に係る熱処理装置において、前記温度制御手段に、前記
加熱源の温度についてPID制御を行わせ、前記制御態
様決定手段に、前記加熱源が行う処理内容に応じて前記
PID制御のPID定数を決定させる。
に係る熱処理装置において、前記制御態様決定手段に、
前記加熱源が実処理を行うかまたは前記加熱源の設定温
度の変更を行うかに応じて、前記PID定数を決定させ
る。
請求項3の発明に係る熱処理装置において、前記制御態
様決定手段に、前記加熱源の設定温度を変更する温度幅
に応じて、前記PID定数を決定させる。
実施の形態について詳細に説明する。
発明に係る熱処理装置の概略構成を示す図である。この
装置は基板Wに加熱処理を施す装置であり、通常は基板
Wにレジスト塗布処理、現像処理等を行う枚葉式の基板
処理装置の一部として組み込まれている。
めの加熱源たるホットプレート20と、ホットプレート
20の温度調整を行う温調部10とを備えている。
固定的に設置されている。ホットプレート20の内部に
は通電によって発熱する抵抗加熱体が設けられている。
また、ホットプレート20には、その温度を測定する測
温手段として温度センサ25が取り付けられている。温
度センサ25は、その先端がホットプレート20内部に
埋め込まれており、ホットプレート20内の上面近傍の
温度を測温する。
20を貫通するようにして昇降自在に支持ピン31が設
けられている。装置に未処理の基板Wを搬入するときに
は搬送ロボット(図示省略)が筐体30の開口部(図示
省略)から基板Wを搬入し、支持ピン31に渡す。基板
Wを渡された支持ピン31が下降することによって、ホ
ットプレート20上に基板Wが載置される。熱処理が終
了した基板Wを装置外部に搬出するときにはこれと逆の
動作を行う。
されており、ホットプレート20の温度をPID制御に
よって制御する温度制御部15と、PID定数を決定
し、その決定されたPID定数を温度制御部15に付与
するPID定数決定部16とを備える。温度制御部15
は、温度センサ25およびホットプレート20と電気的
に接続されており、温度センサ25の測温結果に基づい
てホットプレート20の温度のPID制御を行う。具体
的には、温度制御部15は、温度センサ25から送られ
る測温結果の信号に基づいてホットプレート20への通
電量、すなわちホットプレート20への出力を決定し、
その旨の信号を図示を省略する電力供給部に送るのであ
る。
20が行う処理内容に応じて上記PID制御のPID定
数を決定する。具体的には、ホットプレート20が行う
処理内容ごとに予め実験的に定めた基準PID定数をメ
モリに記憶させておき、ホットプレート20が行う処理
内容を識別したPID定数決定部16がその処理内容に
対応する基準PID定数を選択する。そして、ホットプ
レート20の設定温度等に応じてその基準PID定数を
演算手段により補正し、最終的なPID定数を決定す
る。
定数を温度制御部15に伝達する。温度制御部15は、
PID定数決定部16によって決定されたPID定数を
使用してホットプレート20の温度のPID制御を行
う。すなわち、PID定数決定部16は、加熱源たるホ
ットプレート20が行う処理内容に応じて温度制御部1
5の制御の態様を決定しているのである。ホットプレー
ト20が行う処理内容に応じて、PID定数決定部16
が如何なるPID定数を決定するかについて以下に説明
する。
D定数決定部16が決定するPID定数は、ホットプレ
ート20が基板Wの実処理を行うか或いはその設定温度
の変更を行うかによって異なり、また設定温度の変更を
行う場合であってもその変更する温度幅や温度帯によっ
て異なる。
が基板Wの実処理を行うとき、すなわち基板Wを載置し
て加熱処理を行うときには、各基板の温度履歴を常に一
定とし、かつ1枚の基板Wを処理する間に基板温度を安
定させることが重要である。このためPID定数決定部
16は、従来と同じPID定数、すなわちホットプレー
ト20の温度の揺らぎを各基板Wごとに一定にし、基板
処理時間内に安定させるのに適したPID定数に決定す
る。そして、温度制御部15は該PID定数を使用して
ホットプレート20の温度の制御を行う。
処理を行うときの温度制御部15による温度制御の様子
を示す図である。所定の設定温度に維持されているホッ
トプレート20に室温の基板Wが搬入されると、ホット
プレート20の温度が若干(1℃以下)低下する。低下
したホットプレート20の温度を元の設定温度に戻すべ
く、温度制御部15がホットプレート20への出力を大
きくし、ホットプレート20の温度を上昇させる。ホッ
トプレート20の温度がある程度上昇した時点にて温度
制御部15が出力を低下させ、設定温度において温度上
昇が停止するように制御するのであるが、実際には図示
の如く若干オーバーシュートした後、元の設定温度に戻
る。そして、ホットプレート20の温度が元の設定温度
に戻ってから暫時経過の後、基板Wが搬出される。な
お、1枚の基板Wが搬入されてから搬出されるまでに要
する時間(基板処理時間)は加熱処理の目的によって異
なるが、概ね60秒〜90秒程度である。
いて2枚目の基板Wが搬入され、上記と同様の経過をた
どる。以降、同様の手順が繰り返されて順次基板Wが加
熱処理に供されるのである。ここで、図2に示すよう
に、順次各基板Wが搬入されたときのホットプレート2
0の温度の揺らぎは基板W間で差がなく一定であり、各
基板Wの基板処理時間内に安定したものとなっている。
よって、熱処理時における各基板Wの温度履歴は一定の
安定したものとなり、処理後の基板Wの品質も均一なも
のとなる。
ト20の設定温度は常に同じに設定されているものでは
なく、加熱処理の目的、内容に応じて適宜変更されるこ
とも多い。そして、ホットプレート20の設定温度変更
時には、PID定数決定部16が上記実処理時とは異な
るPID定数を決定するのである。
レート20の設定温度を変更するときには、設定温度の
変更開始から終了までの時間を短くすること、すなわち
目標とする設定温度まで迅速に到達させることが重要で
ある。このため、PID定数決定部16は、設定温度の
変更開始から終了までの時間を短時間化するのに適した
PID定数に決定する。そして、温度制御部15は該P
ID定数を使用してホットプレート20の設定温度変更
の制御を行う。
変更には、設定温度を上昇させる場合と降下させる場合
との2通りがある。ホットプレート20の設定温度を上
昇させる場合と降下させる場合とでは、設定温度の変更
開始から終了までの時間を短時間化するための温度制御
部15の制御内容を異なるものとした方が好ましいた
め、PID定数決定部16はそれぞれに適した異なるP
ID定数を決定する。
昇温するときの温度制御部15による温度制御の様子を
示す図である。また、図4は、ホットプレート20の設
定温度を降温するときの温度制御部15による温度制御
の様子を示す図である。
旨の指示を受けると、PID定数決定部16が設定温度
の昇温開始から終了までの時間を短時間化するのに適し
たPID定数を決定する。温度制御部15はそのPID
定数を使用してホットプレート20の設定温度上昇を制
御する。具体的には、まず温度制御部15がホットプレ
ート20への出力を上限まで大きくし、ホットプレート
20の温度を急速に上昇させる。ある程度までホットプ
レート20の温度が上昇するとホットプレート20への
出力を徐々に低下させ、その温度が目標とする変更後の
設定温度に近づくと、当該設定温度にて安定するように
出力を制御する。昇温開始直後においてホットプレート
20への出力を上限まで大きくしているため、図3に示
すように、目標設定温度近傍においてホットプレート2
0の温度が多少振動した後、目標設定温度に安定する。
そして、ホットプレート20の温度が目標設定温度に安
定した時点が昇温終了時である。
制御部15が上記実処理時に適したPID定数を使用し
てホットプレート20の設定温度上昇を制御した場合、
図3中の一点鎖線にて示すような温度上昇を示す。つま
り、実処理時に適したPID定数は、ホットプレート2
0の温度の揺らぎを各基板Wごとに一定にするのに適し
たPID定数であるため、昇温開始直後であっても温度
制御部15はホットプレート20への出力を上限まで大
きくすることはない。このため、図3に示す如く、従来
の熱処理装置におけるホットプレート20の温度上昇速
度は本発明に係る熱処理装置よりも遅くなり、その結果
設定温度の昇温開始から終了までの時間も長時間化する
のである。
の設定温度を降温する旨の指示を受けると、PID定数
決定部16が設定温度の降温開始から終了までの時間を
短時間化するのに適したPID定数を決定する。温度制
御部15はそのPID定数を使用してホットプレート2
0の設定温度降下を制御する。具体的には、まず温度制
御部15がホットプレート20への出力を完全に停止
し、ホットプレート20の温度を自然冷却に任せて下降
させる。ある程度までホットプレート20の温度が降温
するとホットプレート20への出力を徐々に上昇させ、
その温度が目標とする変更後の設定温度に近づくと、当
該設定温度にて安定するように出力を制御する。降温開
始直後においてホットプレート20への出力を停止して
いるため、図4に示すように、目標設定温度近傍におい
てホットプレート20の温度が多少振動した後、目標設
定温度に安定する。そして、ホットプレート20の温度
が目標設定温度に安定した時点が降温終了時である。
5が実処理時に適したPID定数を使用してホットプレ
ート20の設定温度降下を制御した場合、図4中の一点
鎖線にて示すような温度降下を示す。つまり、実処理時
に適したPID定数は、ホットプレート20の温度の揺
らぎを各基板Wごとに一定にするのに適したPID定数
であるため、降温開始直後であっても温度制御部15は
ホットプレート20への出力を完全に停止することはな
い。このため、図4に示す如く、従来の熱処理装置にお
けるホットプレート20の温度降下速度は本発明に係る
熱処理装置よりも遅くなり、その結果設定温度の降温開
始から終了までの時間も長時間化するのである。
温度上昇時に適したPID定数を使用してホットプレー
ト20の設定温度降下を制御した場合も、温度変更開始
直後におけるホットプレート20への出力態様が全くこ
となるため、設定温度降下に適した制御とはならない。
なお、これとは逆の場合、すなわち設定温度降下時に適
したPID定数を使用してホットプレート20の設定温
度上昇を制御した場合も同様である。
いては、ホットプレート20の設定温度変更時に、PI
D定数決定部16が実処理に適したPID定数とは異な
る設定温度変更に適したPID定数を決定し、そのPI
D定数を使用して温度制御部15がホットプレート20
の温度変更を制御するため、設定温度の変更開始から終
了までの時間を短時間化することができる。また、ホッ
トプレート20の設定温度上昇または設定温度降下のそ
れぞれに適したPID定数をPID定数決定部16が決
定するため、設定温度上昇および設定温度降下に要する
時間を短時間化することができる。
また、本発明に係る熱処理装置においては、ホットプレ
ート20の設定温度変更時に、その設定温度を変更する
温度幅に応じてPID定数決定部16がPID定数を決
定する。例えば、変更する温度幅が10℃以内である場
合には、ホットプレート20への出力を上限まで大きく
すると、時間遅れでオーバーシュートが生じ易いため、
出力をある程度まで抑制してオーバーシュートが生じ難
いPID定数を決定する。
い場合には、ホットプレート20への出力を上限近くま
で大きくして急速にホットプレート20の温度を上昇さ
せるのが好ましいため、PID定数決定部16はそのよ
うな制御を行えるPID定数を決定する。
度を変更する温度幅に応じてPID定数を決定すれば、
当該温度幅が狭い場合または広い場合のそれぞれに適し
た設定温度変更の制御が行われることとなる。
温度幅を10℃を境界として2段階に区分し、それぞれ
の区分に応じたPID定数を決定するようにしていた
が、これに限定されるものではなく、任意の温度を境界
として区分することが可能であり、また例えば10℃、
20℃を境界として3段階に区分するようにしてもよ
い。
さらに、本発明に係る熱処理装置においては、ホットプ
レート20の設定温度変更時に、その設定温度を変更す
る温度帯に応じてPID定数決定部16がPID定数を
決定する。例えば、ホットプレート20の設定温度を3
00℃から250℃に変更する場合は、ホットプレート
20への出力を停止すると急速に温度が低下するため、
ホットプレート20の温度が250℃を下回り過ぎない
ようにPID定数を決定する。
00℃から50℃に変更する場合は、温度低下の速度が
遅いため、設定温度の変更開始から相当時間の間ホット
プレート20への出力を完全に停止するようにPID定
数を決定する。
度を変更する温度帯に応じてPID定数を決定すれば、
当該温度帯が高温帯にある場合またはそれよりも低い低
温帯にある場合のそれぞれに適した設定温度変更の制御
が行われることとなる。
について説明したが、この発明は上記の例に限定される
ものではない。上記実施形態においては、熱処理装置の
温調部10内にPID定数決定部16を備えていたが、
このPID定数決定部16は装置外部、例えば熱処理装
置が組み込まれている基板処理装置本体のコンピュータ
内に設けるようにしても良い。
レート20が行う処理内容ごとに予め実験的に定めた基
準PID定数をメモリに記憶させておき、ホットプレー
ト20が行う処理内容を識別したPID定数決定部16
がその処理内容に対応する基準PID定数を選択し、こ
れをホットプレート20の設定温度等に応じて基準PI
D定数を演算手段により補正して最終的なPID定数を
決定するようにしていたが、これに限られるものではな
く、例えば、設定温度、設定温度変更時の温度幅、各設
定温度において基板の連続処理を行う場合の各基板の温
度履歴の一定化などを予め加味してホットプレート20
が行いうる所定の処理内容に応じたPID定数を多数メ
モリに記憶させておき、その中からホットプレート20
が行う処理内容を識別したPID定数決定部16がその
処理内容に対応するPID定数を選択してこれを最終的
なPID定数として決定するようにしてもよい。
御によってホットプレート20の温度の制御を行ってい
たが、本発明に係る熱処理装置の制御はPID制御に限
定されるものではなく、温度センサ25の測温結果に基
づいてホットプレート20の温度のフィードバック制御
を行う形態であれば良い。この場合は、加熱源たるホッ
トプレート20が行う処理内容に応じて温度制御部15
のフィードバック制御の態様を決定することとなる。
よれば、加熱源が行う処理内容に応じてフィードバック
制御の態様を決定するため、その態様により温度制御手
段が加熱源を制御することにより、加熱源が行う処理内
容に応じた最適な制御を行うことができる。
行う処理内容に応じてPID制御のPID定数を決定し
ているため、そのPID定数を使用して温度制御手段が
加熱源をPID制御することにより、加熱源が行う処理
内容に応じた最適な制御を行うことができる。
実処理を行うかまたは加熱源の設定温度の変更を行うか
に応じて、PID定数を決定しているため、加熱源が実
処理を行うときには各基板の温度履歴は一定の安定した
ものとできるとともに、加熱源の設定温度の変更を行う
ときには設定温度の変更開始から終了までの時間を短時
間化することができる。
設定温度を変更する温度幅に応じてPID定数を決定し
ているため、温度幅が狭い場合または広い場合のそれぞ
れに適した設定温度変更の制御を行うことができる。
ある。
きの温度制御部による制御の様子を示す図である。
きの温度制御部による温度制御の様子を示す図である。
きの温度制御部による温度制御の様子を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 基板に加熱処理を行う熱処理装置であっ
て、 基板を加熱するための加熱源と、 前記加熱源の温度を測定する測温手段と、 前記測温手段の測温結果に基づいて前記加熱源の温度を
フィードバック制御する温度制御手段と、 前記加熱源が行う処理内容に応じて前記フィードバック
制御の態様を決定する制御態様決定手段と、を備えるこ
とを特徴とする熱処理装置。 - 【請求項2】 請求項1記載の熱処理装置において、 前記温度制御手段は、前記加熱源の温度についてPID
制御を行い、 前記制御態様決定手段は、前記加熱源が行う処理内容に
応じて前記PID制御のPID定数を決定することを特
徴とする熱処理装置。 - 【請求項3】 請求項2記載の熱処理装置において、 前記制御態様決定手段は、前記加熱源が実処理を行うか
または前記加熱源の設定温度の変更を行うかに応じて、
前記PID定数を決定することを特徴とする熱処理装
置。 - 【請求項4】 請求項2または請求項3記載の熱処理装
置において、 前記制御態様決定手段は、前記加熱源の設定温度を変更
する温度幅に応じて、前記PID定数を決定することを
特徴とする熱処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09454599A JP3628905B2 (ja) | 1999-04-01 | 1999-04-01 | 熱処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000294473A true JP2000294473A (ja) | 2000-10-20 |
JP3628905B2 JP3628905B2 (ja) | 2005-03-16 |
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- 1999-04-01 JP JP09454599A patent/JP3628905B2/ja not_active Expired - Fee Related
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