(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱手段を有し、基板を支持して基板に加熱処理を施す加熱プレートと、
前記加熱手段への電力供給を操作する操作手段と、
前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）を設定する目標温度設定手段と、
前記加熱プレートの現在温度を検知する温度検知手段と、
前記加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む所定の制御式に基づき、前記加熱プレートの現在温度と設定された前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）との偏差（ｅ(t)）を打ち消すような前記加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を順次決定して前記操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によって前記加熱プレートの温度制御を行う制御手段と、
を備えた基板加熱処理装置において、
前記制御式に用いる制御定数として、複数種類の目標温度（Ｔｔ）と各目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数とに基づいて予め求められた目標温度（Ｔｔ）と制御定数との関係式を記憶するメモリを有し、前記メモリに記憶された前記関係式を用いて、前記目標温度設定手段から設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定する制御定数決定手段をさらに備え、
前記制御定数は、比例帯（ＰＢ）と積分時間（ＴＩ）と微分時間（ＴＤ）とからなり、前記制御式は数式ｍ(t) ＝（１００／ＰＢ）×〔ｅ(t) ＋（１／ＴＩ）∫ｅ(t)dt ＋ＴＤ×(dｅ(t) ／dt)〕であり、前記関係式は、６個の定数（ａ１、ｂ１、ａ３、ｂ３、ａ４、ｂ４）を用いて、数式ＰＢ＝ａ１×Ｔｔ＋ｂ１と数式ＴＩ＝ａ３×Ｔｔ＋ｂ３と数式ＴＤ＝ａ４×Ｔｔ＋ｂ４とであり、
前記制御手段は、前記制御定数決定手段によって決定された制御定数を用いて前記加熱プレートの温度制御を行うことを特徴とする基板加熱処理装置。
【請求項２】
加熱手段を有し、基板を支持して基板に加熱処理を施す加熱プレートと、
前記加熱手段への電力供給を操作する操作手段と、
前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）を設定する目標温度設定手段と、
前記加熱プレートの現在温度を検知する温度検知手段と、
前記加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む所定の制御式に基づき、前記加熱プレートの現在温度と設定された前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）との偏差（ｅ(t)）を打ち消すような前記加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を順次決定して前記操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によって前記加熱プレートの温度制御を行う制御手段と、
を備えた基板加熱処理装置において、
前記制御式に用いる制御定数として、複数種類の目標温度（Ｔｔ）と各目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数とに基づいて予め求められた目標温度（Ｔｔ）と制御定数との関係式を記憶するメモリを有し、前記メモリに記憶された前記関係式を用いて、前記目標温度設定手段から設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定する制御定数決定手段をさらに備え、
前記制御定数は、比例ゲイン（ＫＰ）と積分時間（ＴＩ）と微分時間（ＴＤ）とからなり、前記制御式は数式ｍ(t) ＝ＫＰ×〔ｅ(t) ＋（１／ＴＩ）∫ｅ(t)dt ＋ＴＤ×(dｅ(t) ／dt)〕であり、前記関係式は、６個の定数（ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３、ａ４、ｂ４）を用いて、数式ＫＰ＝ａ２×Ｔｔ＋ｂ２と数式ＴＩ＝ａ３×Ｔｔ＋ｂ３と数式ＴＤ＝ａ４×Ｔｔ＋ｂ４とであり、
前記制御手段は、前記制御定数決定手段によって決定された制御定数を用いて前記加熱プレートの温度制御を行うことを特徴とする基板加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハや液晶表示器用のガラス基板、フォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板などの基板を加熱プレートに支持させて加熱処理を行う基板加熱処理装置に係り、特には、加熱プレートの温度制御をフィードバック制御で行う基板加熱処理装置の改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の基板加熱処理装置は、ヒーターなどの加熱機器を有し、基板を支持して基板に加熱処理を施す加熱プレートと、加熱機器への電力供給を操作する操作機器と、加熱プレートの目標温度を設定する設定機構と、加熱プレートの現在温度を検知する温度センサと、加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む所定の制御式に基づき、加熱プレートの現在温度と設定された加熱プレートの目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器に対する操作量を順次決定して操作機器を操作しつつ、フィードバック制御によって加熱プレートの温度制御を行うＨＰ制御部とを備えている。そして、ＨＰ制御部は、通常、フィードバック制御の動作機能のうち、Ｐ（比例）動作やＩ（積分）動作、Ｄ（微分）動作を適宜に併用した制御動作で加熱プレートの温度制御を行っている。
【０００３】
周知にように、このような制御動作で加熱プレートの温度制御を行うためには、Ｐ制御用の制御定数（比例帯、あるいは、比例ゲイン）を含むＰ制御用の制御式や、Ｉ制御用の制御定数（積分時間）を含むＩ制御用の制御式、Ｄ制御用の制御定数（微分時間）を含むＤ制御用の制御式を用いて、加熱プレートの現在温度と設定された目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器に対する操作量（電力供給量）を順次決定し、その操作量で操作機器を操作するようにしている。
【０００４】
このようにして加熱プレートの温度制御をフィードバック制御で行う装置では、従来、制御式に含まれる制御定数を１種類だけ持ち、いかなる目標温度に対しても常に同じ制御定数を用いて加熱プレートの温度制御を行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大きな温度差がある目標温度に対して、常に同じ制御定数を用いて加熱プレートの温度制御を行うと、制御動作が変動するような不都合が起こる。
【０００６】
例えば、目標温度が比較的低温（例えば、７０℃）の場合と比較的高温（例えば、１５０℃）の場合とを比較すると、低温の目標温度の場合は加熱プレートからの放熱量が比較的少なく、一方、高温の目標温度の場合は加熱プレートからの放熱量が比較的多くなる。そのため、上記２種類の目標温度に対して同じ制御定数を用いて加熱プレートの温度制御を行い、基板への加熱処理を実施すると、低温の目標温度の場合は放熱量が少ないので加熱プレートの温度がオーバーシュートし、高温の目標温度の場合は放熱量が多いので加熱プレート（処理中の基板）の温度が目標温度に到達するまでに要する時間が長くなる。
【０００７】
ところで、近年、基板への加熱処理の高精度化の要求が強まっている。そのような状況下において、上記低温の目標温度の場合のように加熱プレートの温度がオーバーシュートすれば、基板の加熱履歴に悪影響を与え、基板への加熱処理精度が要求される加熱処理精度を満たさなくなるという不都合を招来する。また、基板への加熱処理時間は予め決まっているが、上記高温の目標温度の場合のように加熱プレート（処理中の基板）の温度が目標温度に到達するまでに要する時間が長くなると、所定の加熱処理時間の間に基板を目標温度にまで加熱することができない事態も生じ、その結果、基板への加熱処理精度が要求される加熱処理精度を満たさなくなるという不都合を招来する。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、多種多様な目標温度に対して常に高精度に基板を加熱処理することができる基板加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】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、加熱手段を有し、基板を支持して基板に加熱処理を施す加熱プレートと、前記加熱手段への電力供給を操作する操作手段と、前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）を設定する目標温度設定手段と、前記加熱プレートの現在温度を検知する温度検知手段と、前記加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む所定の制御式に基づき、前記加熱プレートの現在温度と設定された前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）との偏差（ｅ(t)）を打ち消すような前記加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を順次決定して前記操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によって前記加熱プレートの温度制御を行う制御手段と、を備えた基板加熱処理装置において、前記制御式に用いる制御定数として、複数種類の目標温度（Ｔｔ）と各目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数とに基づいて予め求められた目標温度（Ｔｔ）と制御定数との関係式を記憶するメモリを有し、前記メモリに記憶された前記関係式を用いて、前記目標温度設定手段から設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定する制御定数決定手段をさらに備え、  前記制御定数は、比例帯（ＰＢ）と積分時間（ＴＩ）と微分時間（ＴＤ）とからなり、前記制御式は数式ｍ(t) ＝（１００／ＰＢ）×〔ｅ(t) ＋（１／ＴＩ）∫ｅ(t)dt ＋ＴＤ×(dｅ(t) ／dt)〕であり、前記関係式は、６個の定数（ａ１、ｂ１、ａ３、ｂ３、ａ４、ｂ４）を用いて、数式ＰＢ＝ａ１×Ｔｔ＋ｂ１と数式ＴＩ＝ａ３×Ｔｔ＋ｂ３と数式ＴＤ＝ａ４×Ｔｔ＋ｂ４とであり、前記制御手段は、前記制御定数決定手段によって決定された制御定数を用いて前記加熱プレートの温度制御を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、加熱手段を有し、基板を支持して基板に加熱処理を施す加熱プレートと、前記加熱手段への電力供給を操作する操作手段と、前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）を設定する目標温度設定手段と、前記加熱プレートの現在温度を検知する温度検知手段と、前記加熱プレートの現在温度を監視し、制御定数を含む所定の制御式に基づき、前記加熱プレートの現在温度と設定された前記加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）との偏差（ｅ(t)）を打ち消すような前記加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を順次決定して前記操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によって前記加熱プレートの温度制御を行う制御手段と、を備えた基板加熱処理装置において、前記制御式に用いる制御定数として、複数種類の目標温度（Ｔｔ）と各目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数とに基づいて予め求められた目標温度（Ｔｔ）と制御定数との関係式を記憶するメモリを有し、前記メモリに記憶された前記関係式を用いて、前記目標温度設定手段から設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定する制御定数決定手段をさらに備え、前記制御定数は、比例ゲイン（ＫＰ）と積分時間（ＴＩ）と微分時間（ＴＤ）とからなり、前記制御式は数式ｍ(t) ＝ＫＰ×〔ｅ(t) ＋（１／ＴＩ）∫ｅ(t)dt ＋ＴＤ×(dｅ(t) ／dt)〕であり、前記関係式は、６個の定数（ａ２、ｂ２、ａ３、ｂ３、ａ４、ｂ４）を用いて、数式ＫＰ＝ａ２×Ｔｔ＋ｂ２と数式ＴＩ＝ａ３×Ｔｔ＋ｂ３と数式ＴＤ＝ａ４×Ｔｔ＋ｂ４とであり、前記制御手段は、前記制御定数決定手段によって決定された制御定数を用いて前記加熱プレートの温度制御を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
制御定数決定手段は、制御手段が加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を決定するために用いる所定の制御式に含まれる制御定数として、複数種類の目標温度（Ｔｔ）と各目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数とに基づいて予め求められた目標温度（Ｔｔ）と制御定数との関係式を記憶するメモリを有している。
目標温度設定手段によって加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）が設定されると、制御定数決定手段は、メモリに記憶された関係式に目標温度設定手段から設定された目標温度（Ｔｔ）を代入して、この目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を算出して制御定数を決定する。
【００１３】
設定された加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数が目標温度設定手段によって決定されると、制御手段は、温度検知手段で検知される加熱プレートの現在温度を監視し、決定された制御定数を用いて所定の制御式に基づき、加熱プレートの現在温度と設定された加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）との偏差（ｅ(t)）を打ち消すような加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を順次決定して操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によって加熱プレートの温度制御を行う。このように温度制御される加熱プレートに基板が支持されて基板への加熱処理が行われる。
さらに、制御定数は、比例動作によるＰ制御用の制御定数である比例帯（ＰＢ）と、積分動作によるＩ制御用の制御定数である積分時間（ＴＩ）と、微分動作によるＤ制御用の制御定数である微分時間（ＴＤ）とからなる。そして、目標温度（Ｔｔ）と各制御定数（ＰＢ、ＴＩ、ＴＤ）との関係式は、それぞれ一次式で表すことができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、制御手段が加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を決定するために用いる所定の制御式に含まれる制御定数として、複数種類の目標温度（Ｔｔ）と各目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数とに基づいて予め求められた目標温度（Ｔｔ）と制御定数との関係式を記憶するメモリを有している。
目標温度設定手段によって加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）が設定されると、制御定数決定手段は、メモリに記憶された関係式に目標温度設定手段から設定された目標温度（Ｔｔ）を代入して、この目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を算出して制御定数を決定する。
【００１５】
設定された加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数が目標温度設定手段によって決定されると、制御手段は、温度検知手段で検知される加熱プレートの現在温度を監視し、決定された制御定数を用いて所定の制御式に基づき、加熱プレートの現在温度と設定された加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）との偏差（ｅ(t)）を打ち消すような加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を順次決定して操作手段を操作しつつ、フィードバック制御によって加熱プレートの温度制御を行う。このように温度制御される加熱プレートに基板が支持されて基板への加熱処理が行われる。
さらに、制御定数は、比例動作によるＰ制御用の制御定数である比例ゲイン（ＫＰ）と、積分動作によるＩ制御用の制御定数である積分時間（ＴＩ）と、微分動作によるＤ制御用の制御定数である微分時間（ＴＤ）とからなる。そして、目標温度（Ｔｔ）と各制御定数（ＫＰ、ＴＩ、ＴＤ）との関係式は、それぞれ一次式で表すことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係る基板加熱処理装置の全体構成図である。
【００１８】
この実施例に係る基板加熱処理装置は、加熱機器１１を有し、上面に基板Ｗを支持して基板Ｗに加熱処理を施す加熱プレート１や、コントローラー２、加熱プレート１の目標温度を設定する目標温度設定手段に相当する設定機構３、電源ボックスや工場のユーティリティなどで構成される電力供給源４から加熱プレート１内の加熱機器１１への電力供給を操作する操作機器５などを備えている。
【００１９】
加熱プレート１には、加熱手段に相当する加熱機器１１と、加熱プレート１の温度を検知する温度検知手段に相当する温度センサ１２とが内設されている。加熱機器１１は、マイカヒーターなどの主加熱機器だけで構成されることもあるし、上記主加熱機器と、それに加えてペルチェ素子などで構成される補助加熱機器を含んで構成されることもある。
【００２０】
また、図１では、加熱プレート１の上面に複数個のプロキシミティボール１３が配設され、加熱プレート１の上面から微小間隔隔てて基板Ｗを支持して基板Ｗに加熱処理を施すように構成しているが、これらプロキシミティボール１３を省略して、基板Ｗを加熱プレート１の上面に直接載置支持して基板Ｗに加熱処理を施すように構成することもある。
【００２１】
さらに、加熱プレート１には、複数本の基板支持ピン１４が昇降可能に貫通されている。これら基板支持ピン１４は、加熱プレート１に対する基板Ｗの搬入／搬出を行うためのものであり、エアシリンダなどのアクチュエータ１５によって同期して昇降されるように構成されている。図の二点鎖線で示すように、基板支持ピン１４が上昇された状態で、加熱プレート１の上方において、図示しない基板搬送装置から基板支持ピン１４に基板Ｗが受け渡されると、図の実線で示すように、基板支持ピン１４の先端部が加熱プレート１の内部に納まる下降位置まで基板支持ピン１４が下降し、受け取った基板Ｗをプロキシミティボール１３に（あるいは、加熱プレート１の上面に直接）載置支持させて、加熱プレート１に基板Ｗを搬入させる。また、加熱処理が終わると、基板支持ピン１４が下降位置から上昇して、基板Ｗを加熱プレート１の上方に持ち上げて加熱プレート１から基板Ｗを搬出する。加熱プレート１の上方に持ち上げられた基板Ｗは、基板搬送装置によって基板支持ピン１４から受け取られて装置の外部に運び出される。
【００２２】
コントローラー２は、制御定数決定手段に相当する制御定数決定部２１と、制御手段に相当するＨＰ制御部２２と、基板支持ピン昇降制御部２３とを備えている。このコントローラー２は、例えば、各部２１〜２３の処理制御をプログラムに従って実行するマイクロコンピューターなどで構成されている。
【００２３】
制御定数決定部２１はメモリ２１ａを有する。このメモリ２１ａには、目標温度と制御定数との関係式が記憶される。詳細は後述するが、制御定数決定部２１は、設定機構３から設定された複数種類の目標温度と各目標温度に適した制御定数とに基づいて目標温度と制御定数との関係式を求めてメモリ２１ａに記憶する。そして、制御定数決定部２１は、設定機構３から加熱プレート１に対する目標温度が設定されると、メモリ２１ａに記憶している関係式を用いて、設定された目標温度に適した制御定数を決定する。決定された制御定数は、設定された目標温度とともにＨＰ制御部２２に与えられる。
【００２４】
ＨＰ制御部２２は、制御定数決定部２１から制御定数と目標温度とが与えられると、温度センサ１２からの検知信号によって加熱プレート１の現在温度を監視し、制御定数決定部２１によって決定された制御定数を用いて後述する制御式に基づき、加熱プレート１の現在温度と設定機構３によって設定された加熱プレート１の目標温度との偏差を打ち消すような加熱機器１１に対する操作量（電力供給源４から加熱機器１１へ供給する電力量）を順次決定して、その電力量の電力を加熱機器１１に与えるような操作を行う操作信号を操作機器５に与えて操作機器５を操作しつつ、フィードバック制御によって加熱プレート１の温度制御を行う。
【００２５】
この実施例では、例えば、ＨＰ制御部２２は、フィードバック制御の動作機能のうち、Ｐ（比例）動作とＩ（積分）動作とＤ（微分）動作とを併用した制御動作（ＰＩＤ動作）で加熱プレート１の温度制御を行うものとする。
【００２６】
従って、ＨＰ制御部２２は、Ｐ制御用の制御定数（比例帯、あるいは、比例ゲイン）を含むＰ制御用の制御式と、Ｉ制御用の制御定数（積分時間）を含むＩ制御用の制御式と、Ｄ制御用の制御定数（微分時間）を含むＤ制御用の制御式とを併用した以下の（１）式または（２）式で表される制御式に基づいて、加熱機器１１に対する操作量を順次決定して操作機器５を操作しつつ、加熱プレート１の温度制御を行う。
【００２７】
0003592111.tif 000002
【００２８】
但し、ｍ(t) は操作量、ＰＢは比例帯（％）、ＴＩは積分時間、ＴＤは微分時間、ｅ(t) は加熱プレート１の現在温度（温度センサ１２の計測値）と設定機構３から設定された加熱プレート１の目標温度との偏差、ＫＰは比例ゲインである。なお、（１００／ＰＢ）＝ＫＰであるので、Ｐ制御用の制御定数を比例帯とする場合には（１）式、比例ゲインとする場合には（２）式で表されることになる。
【００２９】
制御定数決定部２１は、Ｐ制御用の制御式に用いるＰ制御用の制御定数である比例帯ＰＢまたは比例ゲインＫＰのいずれか一方と、Ｉ制御用の制御式に用いるＩ制御用の制御定数である積分時間ＴＩと、Ｄ制御用の制御式に用いるＤ制御用の制御定数である微分時間ＴＤとを設定機構３から設定された目標温度に応じて決定することになる。
【００３０】
ＨＰ制御部２２は、最初に目標温度が設定されると、加熱プレート１の温度が設定された目標温度になるようにＰＩＤ制御によって加熱プレート１の温度を制御し、加熱プレート１がその目標温度に到達すると、設定機構３から新たな目標温度が設定されるまで、加熱プレート１の温度を現在の目標温度に維持するように加熱プレート１の温度を制御する。また、基板Ｗに対する加熱処理を行う際も、現在の目標温度を目標としてＰＩＤ制御によって加熱プレート１の温度制御を行う。
【００３１】
基板支持ピン昇降制御部２３は、アクチュエーター１５を駆動して基板支持ピン１４を昇降制御して、加熱プレート１に対する基板Ｗの搬入／搬出を行わせる。加熱プレート１に対する基板Ｗの搬入／搬出は、基板搬送装置の動作制御を行う本装置の上位のメインコントローラ（図示せず）からの指令などに基づき、基板搬送装置の動作とタイミングを取りながら行われる。
【００３２】
設定機構３は、オペレータが所要のデータを設定する設定器であってもよいし、上位のメインコントローラーから通信などによって設定される構成であってもよい。
【００３３】
次に、目標温度と制御定数との関係式を求めるときの動作と、設定された目標温度に適した制御定数を決定するときの動作について説明する。
【００３４】
目標温度と制御定数との関係式を求める動作は、装置が基板製造に用いられるのに先立ち少なくとも１回行われる。
【００３５】
まず、実験などによって、複数種類の目標温度に各々適した制御定数が決定され、この実験結果が設定機構３から制御定数決定部２１に設定されるとともに、目標温度と制御定数との関係式を求める指示が設定機構３から制御定数決定部２１に与えられる。これにより、制御定数決定部２１は設定された複数種類の目標温度と各目標温度に適した制御定数の実験値に基づき目標温度と制御定数との関係式を求める。
【００３６】
本発明者による実験の結果、目標温度（Ｔｔとする）とＰ制御用の制御定数である比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）との関係、目標温度ＴｔとＩ制御用の制御定数である積分時間ＴＩとの関係、及び、目標温度ＴｔとＤ制御用の制御定数である微分時間ＴＤとの関係はいずれも、以下の（３）式〜（６）式で表される一次式で近似できることが判明した。
【００３７】
ＰＢ＝ｆ１（Ｔｔ）＝ａ１×Ｔｔ＋ｂ１  ………  （３）
ＫＰ＝ｆ２（Ｔｔ）＝ａ２×Ｔｔ＋ｂ２  ………  （４）
ＴＩ＝ｆ３（Ｔｔ）＝ａ３×Ｔｔ＋ｂ３  ………  （５）
ＴＤ＝ｆ４（Ｔｔ）＝ａ４×Ｔｔ＋ｂ４  ………  （６）
【００３８】
但し、ａ１、ｂ１は、複数種類の目標温度と各目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実験値との関係から求められる関係定数であり、同様に、ａ２、ｂ２は、複数種類の目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した比例ゲインＫＰの実験値との関係から求められる関係定数、ａ３、ｂ３は、複数種類の目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した積分時間ＴＩの実験値との関係から求められる関係定数、ａ４、ｂ４は、複数種類の目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した微分時間ＴＤの実験値との関係から求められる関係定数である。
【００３９】
なお、（１）式、（２）式に示すように、操作量ｍ(t) は、Ｐ制御式、Ｉ制御式、Ｄ制御式の複合結果である。従って、上記実験において、ある目標温度Ｔｔに適した制御定数を求める場合も、Ｐ制御用の制御定数、Ｉ制御用の制御定数、Ｄ制御用の制御定数を個別に求めるのではなく、ある目標温度Ｔｔに適したＰ制御用の制御定数、Ｉ制御用の制御定数、Ｄ制御用の制御定数を同時に求める。
【００４０】
ここで、比例帯ＰＢは、大きく設定すると、操作量の変化が小さく、加熱プレート１の温度変化が鈍くなり、オーバーシュートなどが抑制され、逆に、小さく設定すると、操作量の変化が大きく、加熱プレート１の温度変化が速くなり、目標温度Ｔｔに達する時間が短くなる。また、積分時間ＴＩも大きく（長く）設定すると操作量の変化が小さく、加熱プレート１の温度変化が鈍くなり、オーバーシュートなどが抑制され、逆に、小さく（短く）設定すると、操作量の変化が大きく、加熱プレート１の温度変化が速くなり、目標温度Ｔｔに達する時間が短くなる。さらに、微分時間ＴＤは、大きく（長く）設定すると、Ｐ制御及びＩ制御に対する抑制力が大きく働いて、オーバーシュートなどが抑制され、逆に、小さく（短く）設定すると、Ｐ制御及びＩ制御に対する抑制力が小さくなって、Ｐ制御及びＩ制御が活かされる。
【００４１】
従って、目標温度Ｔｔが低温になるに従って比例帯ＰＢ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤのいずれも大きくし、目標温度Ｔｔが高温になるに従って比例帯ＰＢ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤのいずれも小さくするようにすれば、低温側の目標温度Ｔｔではオーバーシュートを抑制することができ、高温側の目標温度Ｔｔでは目標温度Ｔｔに到達するまでの時間を短縮することができる。
【００４２】
すなわち、上述した（３）式、（５）式、（６）式の関数ｆ１（Ｔｔ）、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）は、ａ１＜０、ａ３＜０、ａ４＜０となり、図２（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようになる。
【００４３】
なお、上述したように（１００／ＰＢ）＝ＫＰであるので、比例帯ＰＢと比例ゲインＫＰとは反比例の関係にある。従って、比例帯ＰＢに代えて比例ゲインＫＰで考えると、目標温度Ｔｔが低温になるに従って比例ゲインＫＰを小さくし、目標温度Ｔｔが高温になるに従って比例ゲインＫＰを大きくすればよく、上述した（４）式の関数ｆ２（Ｔｔ）は、ａ２＞０となり、図２（ｂ）に示すようになる。
【００４４】
ところで、上述したように、目標温度Ｔｔと各制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係は一次式で近似できるので、少なくとも２種類の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢ（比例ゲインＫＰ）の実験値が与えられれば、（３）式（（４）式）の関係定数ａ１、ｂ１（ａ２、ｂ２）が確定し、同様に、少なくとも２種類の目標温度Ｔｔに各々適した積分時間ＴＩ及び微分時間ＴＤの実験値が与えられれば、（５）式及び（６）式の関係定数ａ３、ｂ３及びａ４、ｂ４が確定する。なお、以下の説明において、特に断らない限り、比例帯ＰＢについて述べる説明は、基本的に、比例ゲインＫＰ、積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤについても同様であるので、重複する説明は省略する。
【００４５】
上述したように、２種類の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢの実験値に基づき、関係定数ａ１、ｂ１を確定した場合、少なくとも一方の目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実験値に誤差が含まれていれば、確定した関係定数ａ１、ｂ１にその誤差が大きく反映される場合もある。従って、３種類以上の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢの実験値に基づき、最小自乗法などにより、より精度よい関係定数ａ１、ｂ１を確定することが好ましい。
【００４６】
なお、２種類の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢの実験値で関係定数ａ１、ｂ１を確定する場合には、加熱プレート１に対する目標温度Ｔｔの最大温度範囲、すなわち、基板Ｗに対して行う加熱処理の温度範囲において、下限付近と上限付近の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢの実験値に基づき関係定数ａ１、ｂ１を確定すれば、近接した２種類の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢの実験値に基づき関係定数ａ１、ｂ１を確定するよりも、一方の目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実験値に誤差が含まれていた場合の関係定数ａ１、ｂ１の誤差を少なくすることができる。例えば、基板Ｗを７０℃〜１５０℃の範囲内の任意の温度に加熱し得る装置であれば、目標温度Ｔｔが７０℃付近と１５０℃付近に各々適した比例帯ＰＢの実験値から関係定数ａ１、ｂ１を確定すれば、例えば、目標温度Ｔｔが７０℃付近と８０℃付近に各々適した比例帯ＰＢの実験値から関係定数ａ１、ｂ１を確定するよりも関係定数ａ１、ｂ１の誤差を少なくすることができる。
【００４７】
また、目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢを実験で決定する際は、同じ目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢを求める実験を複数回行い、それら全ての実験値の平均値や、誤差が大きい実験値を除いた他の実験値の平均値をその目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実験値として決定すれば、目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢの実験値の誤差自体を軽減することができる。
【００４８】
以上のようにして求められた目標温度Ｔｔと比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）との関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、目標温度Ｔｔと積分時間ＴＩとの関係式ｆ３（Ｔｔ）及び目標温度Ｔｔと微分時間ＴＤとの関係式ｆ４（Ｔｔ）はメモリ２１ａに記憶され、後述するように、設定機構３から目標温度Ｔｔが設定されたときに、それに適した各制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定する際に参照される。
【００４９】
なお、目標温度Ｔｔと各制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの各関係式は、最初に１回求めればよいが、メモリ２１ａに記憶されている各関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を事後的に変更することもできる。すなわち、複数種類の目標温度Ｔｔに各々適した比例帯ＰＢ（あるいは、比例ゲインＫＰ）または／および積分時間ＴＩまたは／および微分時間ＴＤの新たな実験値を設定機構３から設定して所望の制御定数に関する関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））または／およびｆ３（Ｔｔ）または／およびｆ４（Ｔｔ）を求めさせる指示を与えれば、制御定数決定部２１は、新たに設定されたデータに基づいて目標温度Ｔｔと所望の制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）または／およびＴＩまたは／およびＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））または／およびｆ３（Ｔｔ）または／およびｆ４（Ｔｔ）を求めて、それに対応する現在の関係式に代えて新たに求めた関係式をメモリ２１ａに記憶し、新たな関係式を以後の制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤの決定に用いる。
【００５０】
目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤの決定は、目標温度Ｔｔが設定されたときに行われる。このとき、メモリ２１ａには、目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）が記憶されている。
【００５１】
例えば、装置の立ち上げ時の加熱プレート１の目標温度Ｔｔを設定機構３から設定されたり、装置が立ち上がった後、実稼働中に現在の加熱プレート１の目標温度Ｔｔを変更するために、新たな目標温度Ｔｔが設定機構３から設定されると、設定された目標温度Ｔｔが制御定数決定部２１に与えられる。
【００５２】
制御定数決定部２１は、予め求められてメモリ２１ａに記憶されている目標温度Ｔｔと比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）との関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、目標温度Ｔｔと積分時間ＴＩとの関係式ｆ３（Ｔｔ）及び目標温度Ｔｔと微分時間ＴＤとの関係式ｆ４（Ｔｔ）にそれぞれ、設定された目標温度Ｔｔを代入して、この目標温度Ｔｔに適した比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）、積分時間ＴＩ及び微分時間ＴＤを算出して決定する。
【００５３】
ＨＰ制御部２２は、決定された比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）、積分時間ＴＩ及び微分時間ＴＤを用いてＰＩＤ制御によって加熱プレート１の温度を制御する。
【００５４】
以上のように、本実施例によれば、加熱プレート１の目標温度Ｔｔが設定されると、その目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定し、決定した制御定数を用いて加熱プレート１の温度を制御するので、低温側の目標温度Ｔｔではオーバーシュートが抑制され、高温側の目標温度Ｔｔでは目標温度Ｔｔに到達するまでの時間が短縮されるなど、多種多様な目標温度Ｔｔに対して常に高精度に基板Ｗを加熱処理することができる。
【００５５】
また、本実施例では、設定された目標温度Ｔｔを、予め求められた目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）に代入して設定された目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定するので、簡単な演算によって、設定された目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定することができる。しかも、後述するように各種類の目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係テーブルをメモリ２１ａに記憶するよりもメモリ２１ａの記憶容量を削減することができる。さらに、設定される目標温度Ｔｔの種類数が多い場合、各種類の目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係テーブルをメモリ２１ａに記憶する構成は、実現し難いが、そのような場合でも、本実施例のように目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を用いれば、多種類の目標温度Ｔｔそれぞれに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定することができる。また、目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を用いれば、各種類の目標温度Ｔｔに対して１対１に対応する制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定することも可能になり、各種類の目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤをきめ細かく決定することもできる。
【００５６】
上記実施例では、複数種類の目標温度Ｔｔに各々適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤの実験値を設定することで、装置内でそれら実験値に基づいて目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を求めるように構成したが、複数種類の目標温度Ｔｔに各々適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤの実験値に基づいて、オペレーターが目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を求め、求めた関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を装置に設定するように構成してもよい。
【００５７】
また、上記実施例では、目標温度Ｔｔと制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）を用いて、設定された目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定するように構成したが、設定される目標温度Ｔｔの種類数が少ない場合、例えば、７０℃〜１５０℃の範囲において１０  ℃ごとの目標温度Ｔｔ（７０℃、８０℃、９０℃、１００℃、１１０℃、１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃）のみが設定される（設定される目標温度Ｔｔは９種類）場合には、それら各目標温度Ｔｔと各目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤとの関係をテーブル化した関係テーブルを予め作成してメモリ２１ａに記憶しておき、制御定数決定部２１がその関係テーブルを検索して設定された目標温度Ｔｔに適した制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを決定してもよい。
【００５８】
このような関係テーブルは、例えば、上述したような関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）をまず求めて、使用予定の各目標温度Ｔｔに適した各制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを、求めた関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））、ｆ３（Ｔｔ）、ｆ４（Ｔｔ）で算出して関係テーブルを作成するようにしてもよいし、使用予定の各目標温度Ｔｔに適した各制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを直接実験によって決定して関係テーブルを作成するようにしてもよい。
【００５９】
また、ある程度の温度範囲内の目標温度Ｔｔに対しては、１種類の制御定数ＰＢ（あるいはＫＰ）、ＴＩ、ＴＤを用いて加熱プレート１の温度制御を行っても、略同じ制御動作で加熱プレート１の温度制御を行うことができる。従って、例えば、図３に示すように、加熱プレート１に対する目標温度Ｔｔの最大温度範囲（例えば、７０℃〜１５０℃）を複数、例えば、低温度域、中温度域、高温度域の３つの温度範囲（７０℃以上１００℃未満の温度範囲、１００℃以上１３０℃未満の温度範囲、１３０℃以上１５０℃以下の温度範囲）に分割して各々の温度範囲に対してそれぞれ１種類の制御定数ＰＢＬ、ＰＢＭ、ＰＢＳ（あるいはＫＰＳ、ＫＰＭ、ＫＰＬ）、ＴＩＬ、ＴＩＭ、ＴＩＳ及びＴＤＬ、ＴＤＭ、ＴＤＳを割り当てるようにし、設定された目標温度Ｔｔが属する温度範囲に割り当てられた制御定数を選択するようにしてもよい。このような構成の場合、上記温度範囲と制御定数との関係を関係式で規定してもよいし関係テーブルにしてもよい。
【００６０】
また、ＰＩＤ制御において、制御に最も大きな影響を与えるのはＰ制御であるので、Ｉ制御用とＤ制御用の各制御定数である積分時間ＴＩ、微分時間ＴＤは、いかなる目標温度Ｔｔに対しても常に同じ制御定数を用い、Ｐ制御用の制御定数である比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）のみ設定された目標温度Ｔｔに適した制御定数を決定して、その制御定数を用いて加熱プレート１の温度制御を行うようにしても十分な効果が得られる。なお、この場合には、メモリ２１ａには、目標温度Ｔｔと比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）との関係式ｆ１（Ｔｔ）（あるいはｆ２（Ｔｔ））あるいは関係テーブルのみを記憶し、制御定数決定部２１は、比例帯ＰＢ（あるいは比例ゲインＫＰ）のみを、設定された目標温度Ｔｔに応じて決定すればよい。
【００６１】
また、上記実施例では、ＰＩＤ制御によって加熱プレート１の温度制御を行う場合について説明したが、Ｐ制御のみやＰＩ制御、ＰＤ制御、あるいは、適宜の制御定数を含む制御式を用いたフィードバック制御方式によって加熱プレート１の温度制御を行う場合も本発明は同様に適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、目標温度設定手段によって加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）が設定されると、制御手段が加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を決定するために用いる所定の制御式に含まれる制御定数として、設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を予めメモリに記憶された関係式を用いて決定し、制御手段は、決定された制御定数を用いて加熱プレートの温度制御を行うように構成したので、多種多様な目標温度（Ｔｔ）に対して常に高精度に基板を加熱処理することができる基板加熱処理装置を実現することができる。そして、メモリに記憶された関係式は一次式であるので、簡単な演算によって、設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定することができる。また、設定される目標温度（Ｔｔ）の種類数が多く、多種類の目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定する必要がある場合にも容易に対応することができる。さらに、各種類の目標温度（Ｔｔ）に対して１対１に対応する制御定数を決定することも可能になり、各種類の目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数をきめ細かく決定することもできる。
【００６３】
請求項２に記載の発明によれば、目標温度設定手段によって加熱プレートの目標温度（Ｔｔ）が設定されると、制御手段が加熱手段に対する操作量（ｍ(t)）を決定するために用いる所定の制御式に含まれる制御定数として、設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を予めメモリに記憶された関係式を用いて決定し、制御手段は、決定された制御定数を用いて加熱プレートの温度制御を行うように構成したので、多種多様な目標温度（Ｔｔ）に対して常に高精度に基板を加熱処理することができる基板加熱処理装置を実現することができる。そして、メモリに記憶された関係式は一次式であるので、簡単な演算によって、設定された目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定することができる。また、設定される目標温度（Ｔｔ）の種類数が多く、多種類の目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数を決定する必要がある場合にも容易に対応することができる。さらに、各種類の目標温度（Ｔｔ）に対して１対１に対応する制御定数を決定することも可能になり、各種類の目標温度（Ｔｔ）に適した制御定数をきめ細かく決定することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る基板加熱処理装置の全体構成図である。
【図２】目標温度と制御定数との関係をグラフ化した図である。
【図３】適宜の温度範囲に対して１種類の制御定数を割り当てる場合の目標温度と制御定数との関係をグラフ化した図である。
【符号の説明】
１：加熱プレート
２：コントローラー
３：設定機構
４：電力供給源
５：操作機器
１１：加熱機器
１２：温度センサ
２１：制御定数決定部
２１ａ：メモリ
２２：ＨＰ制御部
【図１】
0003592111.tif 000003
【図２】
0003592111.tif 000004
【図３】
0003592111.tif 000005