(57)【要約】      （修正有）【課題】温度制御に対する応答性の向上を図ることができ、且つ、ヒータの温度を許容温度以下に制限することができる温度制御装置、処理装置、および温度制御方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る温度制御装置１は、加熱部１２０の温度を検出する第１の温度センサ５ａと、加熱部により加熱される加熱対象部２００の温度を検出する第２の温度センサ５ｂと、加熱対象部の温度目標値８と、第２の温度センサからの温度情報と、の差に基づいて第１の操作量を演算する第１の制御演算部２ａと、入力された前記第１の操作量７が、所定の値を超える場合には、第１の操作量未満の値を加熱部の温度目標値として出力する制限部６と、加熱部の温度目標値と、第１の温度センサからの温度情報と、の差に基づいて第２の操作量９を演算する第２の制御演算部２ｂと、第２の操作量に基づいて、加熱部に供給する電力を制御する電力制御部３と、を備えている。【選択図】図６
2015170042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部の温度を検出する第１の温度センサと、
前記加熱部により加熱される加熱対象部の温度を検出する第２の温度センサと、
前記加熱対象部の温度目標値と、前記第２の温度センサからの温度情報と、の差に基づいて第１の操作量を演算する第１の制御演算部と、
入力された前記第１の操作量が、所定の値を超える場合には、前記第１の操作量未満の値を前記加熱部の温度目標値として出力する制限部と、
前記加熱部の温度目標値と、前記第１の温度センサからの温度情報と、の差に基づいて第２の操作量を演算する第２の制御演算部と、
前記第２の操作量に基づいて、前記加熱部に供給する電力を制御する電力制御部と、
を備えた温度制御装置。
【請求項２】
前記制限部は、前記入力された前記第１の操作量が、前記所定の値以下の場合には前記第１の操作量を前記加熱部の温度目標値として出力し、前記所定の値を超える場合には、前記所定の値を前記加熱部の温度目標値として出力する請求項１記載の温度制御装置。
【請求項３】
前記第１の制御演算部は、ＰＩＤ演算により前記第１の操作量を演算し、
前記第２の制御演算部は、ＰＩＤ演算により前記第２の操作量を演算する請求項１または２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の温度制御装置と、
加熱部と、
前記加熱部により加熱される加熱対象部と、
を備えた処理装置。
【請求項５】
加熱部により加熱される加熱対象部の温度目標値と、前記加熱対象部の温度情報と、の差に基づいて第１の操作量を求める工程と、
前記第１の操作量が、所定の値を超える場合には、前記第１の操作量未満の値を前記加熱部の温度目標値として出力する工程と、
前記加熱部の温度目標値と、前記加熱部の温度情報と、の差に基づいて第２の操作量を求める工程と、
前記第２の操作量に基づいて、前記加熱部に供給する電力を制御する工程と、
を備えた温度制御方法。
【請求項６】
前記加熱部の温度目標値を出力する工程において、前記第１の操作量が、前記所定の値以下の場合には前記第１の操作量を前記加熱部の温度目標値として出力し、前記所定の値を超える場合には、前記所定の値を前記加熱部の温度目標値として出力する請求項５記載の温度制御方法。
【請求項７】
前記第１の操作量を求める工程において、ＰＩＤ演算により前記第１の操作量を求め、
前記第２の操作量を求める工程において、ＰＩＤ演算により前記第２の操作量を求める請求項５または６に記載の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、温度制御装置、処理装置、および温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置などを製造する際に用いられる処理装置においては、ＰＩＤ制御装置（Proportional Integral Derivative Controller）を用いた温度制御が行われている。  
例えば、ＰＩＤ制御装置を用いて、比例動作に関するパラメータ、積分動作に関するパラメータ、および微分動作に関するパラメータの少なくともいずれかを演算し、演算した値を用いて加熱部の温度制御を行っている。  
ところが、加熱部と、加熱部により加熱される加熱対象部との間には、伝熱に対する時間遅れがあるので応答の立ち上がりが遅くなる。そのため、加熱部の温度のオーバーシュートが生じ得る。    
この場合、パラメータを変化させて加熱部の温度のオーバーシュートを抑制すると、温度制御に対する応答性が悪くなるという新たな問題が生じ得る。    
また、加熱部の温度制御を行うＰＩＤ制御装置と、加熱部により加熱される加熱対象部の温度制御を行うＰＩＤ制御装置とを直列接続したカスケード制御による温度制御が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。  
カスケード制御による温度制御を行えば、温度制御の精度を高めることができる。  
ところが、カスケード制御による温度制御を行っても加熱部の温度のオーバーシュートが生じ得ることには変わりがない。  
加熱部の温度のオーバーシュートが生じると、加熱部の温度が許容温度以上となり、故障などの原因となるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３２６９８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、温度制御に対する応答性の向上を図ることができ、且つ、加熱部の温度を許容温度以下に制限することができる温度制御装置、処理装置、および温度制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る温度制御装置は、加熱部の温度を検出する第１の温度センサと、前記加熱部により加熱される加熱対象部の温度を検出する第２の温度センサと、前記加熱対象部の温度目標値と、前記第２の温度センサからの温度情報と、の差に基づいて第１の操作量を演算する第１の制御演算部と、入力された前記第１の操作量が、所定の値を超える場合には、前記第１の操作量未満の値を前記加熱部の温度目標値として出力する制限部と、前記加熱部の温度目標値と、前記第１の温度センサからの温度情報と、の差に基づいて第２の操作量を演算する第２の制御演算部と、前記第２の操作量に基づいて、前記加熱部に供給する電力を制御する電力制御部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の実施形態によれば、温度制御に対する応答性の向上を図ることができ、且つ、加熱部の温度を許容温度以下に制限することができる温度制御装置、処理装置、および温度制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る処理装置１００を例示するための模式図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、第１の比較例に係る温度制御装置７１を例示するための模式図である。
【図３】第２の比較例に係る温度制御装置７１ａを例示するためのブロック図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る温度制御装置１を例示するための模式図である。
【図５】制限部６の構成を例示するための回路図である。
【図６】第２の実施形態に係る処理装置１０１を例示するための模式図である。
【図７】第３の実施形態に係る処理装置１０２を例示するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
[第１の実施形態]  
図１は、第１の実施形態に係る処理装置１００を例示するための模式図である。  
処理装置１００は、基板２００の表面処理を行うものである。  
例えば、処理装置１００は、基板２００の表面に形成されたレジストマスクの除去を行うものである。  
基板２００は、例えば、半導体ウェーハやフラットパネルディスプレイに用いられるガラス基板などである。
【０００９】
図１に示すように、処理装置１００には、基板保持部１０、処理液保持部１５、加熱部２０、伝熱体２１、回転部３０、昇降部４０、処理液供給部５０、温度制御装置１、および制御部６０が設けられている。
【００１０】
基板保持部１０は、中心軸Ｃを中心に回転する。基板保持部１０の一方の面には、基板２００を支持する支持ピン１１が複数設けられている。  
処理液保持部１５は、基板保持部１０と対峙させて設けられている。処理液保持部１５は、中心軸Ｃに沿って昇降する。処理液保持部１５は、例えば、後述する処理液に対する耐性を有する材料（例えば、石英）から形成されている。処理液保持部１５の基板保持部１０側とは反対側の面には凹部が設けられている。凹部の内部には、伝熱体２１を介して、加熱部２０が設けられている。  
本実施の形態においては、処理液保持部１５が、加熱部２０により加熱される加熱対象部となる。
【００１１】
加熱部２０は、例えば、円形シート状を呈し、ジュール熱を発生させるヒータとすることができる。加熱部２０には、後述する処理液供給管５５を通すための孔２０ａが設けられている。  
伝熱体２１は、例えば、加熱部２０と処理液保持部１５との間に設けられた伝熱シートなどとすることができる。  
回転部３０は、サーボモータなどの制御モータを備え、基板保持部１０の回転動作の制御を行う。  
昇降部４０は、サーボモータなどの制御モータを備え、処理液保持部１５の昇降動作の制御を行う。
【００１２】
処理液供給部５０は、処理液を貯留する４つの処理液槽５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを有している。  
例えば、処理液槽５１ａには処理液として硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が貯留され、処理液槽５１ｂには処理液として過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）が貯留され、処理液槽５１ｃには処理液として純水（Ｈ２Ｏ）が貯留され、処理液槽５１ｄには処理液としてアンモニア水（ＮＨ３）が貯留されている。
【００１３】
処理液槽５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｃには、送通管５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの一端がそれぞれ接続されている。送通管５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄの他端には、流量制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄがそれぞれ接続されている。  
処理液供給管５５の一端側は、４つに分岐されている。処理液供給管５５の一端側には、流量制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄがそれぞれ接続されている。  
処理液供給管５５の４つに分岐されている部分には、流量計５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄがそれぞれ接続されている。  
そのため、処理液槽５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄに貯留されている処理液毎に流量の測定と流量の制御を行うことができる。
【００１４】
処理液槽の数や、処理液の種類は、例示をしたものに限定されるわけではなく、処理の内容などに応じて適宜変更することができる。
【００１５】
処理液供給管５５の他端側は、加熱部２０の孔２０ａを通り、処理液保持部１５の基板保持部１０側の面に露出している。  
そのため、処理液槽５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄに貯留されている処理液を、基板保持部１０に保持された基板２００の表面に供給することができる。
【００１６】
処理液供給管５５を通すための孔２０ａは、基板保持部１０の中心軸Ｃからずれた位置に設けられている。  
すなわち、基板２００に対する処理液の供給位置は、基板保持部１０の中心軸Ｃからずれた位置となっている。  
そのため、基板２００の回転に伴って、処理液が供給される位置が変化するので、基板２００の表面と、処理液保持部１５との間に保持されている処理液の温度分布の均一化を図ることができる。
【００１７】
温度制御装置１は、加熱部２０および処理液保持部１５の温度制御を行う。  
またさらに、温度制御装置１は、加熱部２０の温度が許容温度以下となるように制限する。  
なお、温度制御装置１に関する詳細は、後述する。
【００１８】
制御部６０は、処理装置１００が備える各要素の動作を制御する。  
例えば、制御部６０は、回転部３０を制御して、基板保持部１０の回転の開始、回転の停止、および回転数などを制御する。  
制御部６０は、昇降部４０を制御して、処理液保持部１５の昇降方向における位置の制御、ひいては、処理液保持部１５と、基板保持部１０に保持された基板２００の表面との間の寸法を制御する。  
制御部６０は、流量制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを制御して、処理液毎の供給の開始、供給の停止、および供給量を制御する。この際、制御部６０は、流量計５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄからの信号に基づいて、流量制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを制御して、処理液毎の制御を行う様にすることができる。  
制御部６０は、温度制御装置１による温度制御の開始、および温度制御の停止を制御する。また、制御部６０は、温度制御装置１からの信号に基づいて、処理の開始および処理の停止を制御する。
【００１９】
次に、温度制御装置１についてさらに説明する。  
図２（ａ）〜（ｃ）は、第１の比較例に係る温度制御装置７１を例示するための模式図である。  
図２（ａ）は、温度制御装置７１を例示するためのブロック図である。  
図２（ｂ）は、昇温プロファイルを例示するためのグラフ図である。  
なお、図２（ｂ）においては処理液保持部１５の温度目標値を２００℃としている。  
図２（ｃ）も、昇温プロファイルを例示するためのグラフ図である。  
なお、図２（ｃ）においては処理液保持部１５の温度目標値を２００℃としている。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、温度制御装置７１には、制御演算部７２、電力制御部３、および温度センサ５ａが設けられている。  
温度制御系においては、制御演算部７２、電力制御部３、加熱部２０、伝熱体２１、処理液保持部１５、および温度センサ５ａが直列接続されている。  
制御演算部７２は、ＰＩＤ制御装置である。  
制御演算部７２には、処理液保持部１５の温度目標値と、処理液保持部１５の温度情報（温度センサ５ａからの温度情報）との差が入力され、制御演算部７２により演算された操作量が出力される。
【００２１】
出力された操作量は、電力制御部３に入力される。  
電力制御部３は、入力された操作量に基づいて、加熱部２０に供給する電力を制御する。  電力制御部３により制御された電力は、加熱部２０に供給され、加熱部２０における発熱量が制御される。  
加熱部２０からの熱は、伝熱体２１を介して処理液保持部１５に伝わり、処理液保持部１５の温度が上昇する。  
温度センサ５ａは、処理液保持部１５の温度を検出し、検出した処理液保持部１５の温度情報を出力する。  
出力された処理液保持部１５の温度情報と、処理液保持部１５の温度目標値との差が、制御演算部７２に入力される。
【００２２】
以降、この手順を繰り返すことで、処理液保持部１５の温度が温度目標値と同じ値となるように制御される。  
そのため、図２（ｂ）に示すように、処理液保持部１５の温度は、温度目標値である２００℃に収束する。  
ところが、加熱部２０と、温度制御の対象である処理液保持部１５との間には、伝熱に対する時間遅れがあるので応答の立ち上がりが遅くなる。  
そのため、図２（ｂ）中のＡ部に示すように、処理液保持部１５の温度が収束する過程で加熱部２０の温度がオーバーシュートする場合がある。  
また、処理装置１００における処理中に、外乱や処理条件の変更（例えば、処理液の流量や種類の変更など）などにより、処理液保持部１５の温度が急激に変動する場合がある。  処理液保持部１５の温度が急激に変動すると、図２（ｂ）中のＢ１部に示すように、加熱部２０の温度がオーバーシュートする場合がある。  
ここで、オーバーシュートについて説明する。  
まず、処理液保持部１５の温度が安定（収束）し、加熱部２０が安定的に制御されているときの温度が基準となる。例えば、図２（ｂ）における加熱部２０の温度においては、約３００℃辺りが安定的に制御されている。この安定的に制御されている温度、つまり、約３００℃が基準となる。
本明細書においては、この基準となる温度（安定している状態の温度）を超えているときをオーバーシュートしているとしている。
この場合、Ａ部やＢ１部は、この基準となる温度（安定している状態の温度）に比べて高い温度となっているので、オーバーシュートしている。
また、図２（ｂ）中のＢ２部のように処理液保持部１５の温度が急激に低下したとき、制御演算部７２と電力制御部３によって加熱部２０は目標温度値になるように加熱される。この加熱をするときに、Ｂ１部のように加熱部２０の温度がオーバーシュートする。
加熱部２０の温度がオーバーシュートすると、加熱部２０の温度が許容温度以上となり、故障などの原因となるおそれがある。
また、加熱部２０の温度がオーバーシュートすると、加熱部２０の故障以外に、待機時間が長くなるという不具合が生じ得る。  
すなわち、加熱部２０の温度がオーバーシュートすると、オーバーシュートによって加熱される処理液保持部１５の温度が目標温度値を超えてしまうことがある。つまり、処理液保持部１５の温度もオーバーシュートすることがある。そして、処理液保持部１５の温度がオーバーシュートすると、温度目標値になるように制御することになり、温度目標値の温度に収束させるまでに時間がかかる。
【００２３】
この場合、制御演算部７２における比例動作に関するパラメータ、積分動作に関するパラメータ、および微分動作に関するパラメータの少なくともいずれかを変化させることで、加熱部２０の温度のオーバーシュート量を抑制することができる。  
例えば、比例動作に関するパラメータと微分動作に関するパラメータを小さくすることで、図２（ｃ）に示すように、加熱部２０の温度のオーバーシュート量を抑制することができる。  
ところが、制御演算部７２におけるパラメータを変化させることで加熱部２０の温度のオーバーシュート量を抑制しようとすると、応答時間が長くなるという新たな問題が生じる。  
応答時間が長くなると、待機時間が長くなり、生産性の低下を招くことになる。
【００２４】
図３は、第２の比較例に係る温度制御装置７１ａを例示するためのブロック図である。  図３に示すように、温度制御装置７１ａには、制御演算部７２ａ、制御演算部７２ｂ、電力制御部３、温度センサ５ａ、および温度センサ５ｂが設けられている。  
温度制御系においては、制御演算部７２ａ、制御演算部７２ｂ、電力制御部３、加熱部２０、伝熱体２１、処理液保持部１５、および温度センサ５ａが直列接続されている。また、温度センサ５ｂと伝熱体２１が並列接続されている。  
処理液保持部１５の温度情報（温度センサ５ａからの温度情報）と、処理液保持部１５の温度目標値との差は、制御演算部７２ａに入力され、加熱部２０の温度情報（温度センサ５ｂからの温度情報）と、制御演算部７２ａから出力された操作量（加熱部２０の温度目標値）との差は、制御演算部７２ｂに入力される。  
すなわち、温度制御装置７１ａは、カスケード制御による温度制御を行う。
【００２５】
制御演算部７２ａは、処理液保持部１５の温度目標値と、処理液保持部１５の温度情報（温度センサ５ａからの温度情報）との差に基づいて、処理液保持部１５の温度制御を行う。  制御演算部７２ｂは、制御演算部７２ａから出力された操作量を加熱部２０の温度目標値として、加熱部２０の温度制御を行う。  
カスケード制御においては、制御演算部７２ａから出力された操作量を制御演算部７２ｂに入力される目標値としているので、温度制御の精度を高めることができる。
【００２６】
ところが、処理液保持部１５の温度が収束する過程や、外乱や処理条件の変更などによって、加熱部２０の温度がオーバーシュートする場合があることには変わりがない。  
そのため、温度制御装置７１ａの場合も、図２（ｂ）に例示をした加熱部２０の温度のオーバーシュートが発生し、加熱部２０の温度が許容温度以上となるおそれがある。  
またさらに、前述したように加熱部２０の温度がオーバーシュートすると、処理液保持部１５の温度もオーバーシュートし得る。処理液保持部１５の温度がオーバーシュートすると、処理液保持部１５の温度が温度目標値となるまでに時間がかかり、生産性が低下することになる。
この場合、制御演算部７２ａ、７２ｂにおけるパラメータを変化させることで加熱部２０の温度のオーバーシュート量を抑制しようとすると、図２（ｃ）に例示をしたように応答時間が長くなる。
【００２７】
図４（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態に係る温度制御装置１を例示するための模式図である。  
図４（ａ）は、温度制御装置１を例示するためのブロック図である。  
図４（ｂ）は、昇温プロファイルを例示するためのグラフ図である。  
なお、図４（ｂ）においては処理液保持部１５の温度目標値を２００℃としている。  
図４（ａ）に示すように、温度制御装置１には、制御演算部２ａ、制限部６、制御演算部２ｂ、電力制御部３、温度センサ５ａ、および温度センサ５ｂが設けられている。  
温度制御系においては、制御演算部２ａ、制限部６、制御演算部２ｂ、電力制御部３、加熱部２０、伝熱体２１、処理液保持部１５、および温度センサ５ａが直列接続されている。また、温度センサ５ｂと伝熱体２１が並列接続されている。
【００２８】
処理液保持部１５の温度情報（温度センサ５ａからの温度情報）と、処理液保持部１５の温度目標値との差は、制御演算部２ａに入力され、加熱部２０の温度情報（温度センサ５ｂからの温度情報）と、制限部６から出力された加熱部２０の温度目標値８との差は、制御演算部２ｂに入力される。  
すなわち、温度制御装置１は、カスケード制御による温度制御を行う。
【００２９】
制御演算部２ａは、ＰＩＤ制御装置である。  
制御演算部２ａには、処理液保持部１５の温度目標値と、処理液保持部１５の温度情報（温度センサ５ａからの温度情報）との差が入力され、比例動作に関するパラメータ、積分動作に関するパラメータ、および微分動作に関するパラメータに基づいてＰＩＤ演算することで第１の操作量７が演算される。
【００３０】
演算された第１の操作量７は、制限部６に入力される。  
制限部６は、入力された第１の操作量７が、所定の値を超える場合には、第１の操作量７未満の値を加熱部２０の温度目標値８として出力する。  
ここで、加熱部２０の温度目標値８は、加熱部２０の許容温度以下の値とされている。
例えば、加熱部２０の許容温度が３５０℃の場合には、加熱部２０の温度目標値８は、３５０℃とすることができる。  
なお、制限部６に関する詳細は後述する。
【００３１】
制御演算部２ｂは、ＰＩＤ制御装置である。  
制御演算部２ｂには、温度目標値８と、加熱部２０の温度情報（温度センサ５ｂからの温度情報）との差が入力され、比例動作に関するパラメータ、積分動作に関するパラメータ、および微分動作に関するパラメータに基づいてＰＩＤ演算することで第２の操作量９が演算される。  
演算された第２の操作量９は、電力制御部３に入力される。
【００３２】
電力制御部３は、入力された第２の操作量９に基づいて、加熱部２０に供給する電力を制御する。  
電力制御部３は、例えば、サイリスタユニットなどとすることができる。  
電力制御部３により制御された電力は、加熱部２０に供給され、加熱部２０における発熱量が制御される。  
温度センサ５ｂは、例えば、熱電対や測温抵抗体などとすることができる。  
温度センサ５ｂは、加熱部２０の温度を検出し、検出した加熱部２０の温度情報を出力する。  
出力された加熱部２０の温度情報と、温度目標値８との差が制御演算部２ｂに入力される。
【００３３】
加熱部２０からの熱は、伝熱体２１を介して処理液保持部１５に伝わり、処理液保持部１５の温度が上昇する。  
温度センサ５ａは、例えば、熱電対や測温抵抗体などとすることができる。  
温度センサ５ａは、処理液保持部１５の温度を検出し、検出した処理液保持部１５の温度情報を出力する。  
出力された処理液保持部１５の温度情報と、処理液保持部１５の温度目標値との差は、は、制御演算部２ａに入力される。  
以降、この手順を繰り返すことで、処理液保持部１５の温度が温度目標値と同じ値となるように制御される。  
そのため、図４（ｂ）に示すように、処理液保持部１５の温度は、温度目標値である２００℃に収束する。
【００３４】
次に、制限部６についてさらに説明する。  
図５は、制限部６の構成を例示するための回路図である。  
図５に示すように、制限部６には、増幅器６ａ、抵抗６ｂ、ダイオード６ｃ、ダイオード６ｄ、および電源６ｅが設けられている。  
電源６ｅは、前述した上限値を規定する。例えば、電源６ｅにより印加される電圧Ｖｄｄの値を上限値とする。この場合、電源６ｅにより印加される電圧Ｖｄｄの値を変化させることで、上限値を変更することもできる。
【００３５】
ダイオード６ｃは電源６ｅに接続され、ダイオード６ｄはグランドに接続されている。  そのため、第１の操作量７が電源６ｅにより印加される電圧Ｖｄｄの値を超える場合には、ダイオード６ｃがオンとなり、電圧Ｖｄｄの値が温度目標値８として出力される。  
第１の操作量７が電源６ｅにより印加される電圧Ｖｄｄの値以下の場合には、ダイオード６ｃがオフとなり、第１の操作量７が温度目標値８として出力される。  
そのため、制御演算部２ｂに入力される温度目標値８が、所定の上限値以下となるように制限される。  
なお、制限部６の構成は例示をしたものに限定されるわけではない。  
例えば、制限部６は演算装置と記憶装置を有し、記憶装置に格納されたソフトウエアにより演算装置を動作させて、制御演算部２ｂに入力される温度目標値８が、所定の上限値以下となるように制限してもよい。
【００３６】
以上に説明したように、本実施の形態に係る温度制御方法は、以下の工程を備えている。  加熱部２０により加熱される処理液保持部１５（加熱対象部）の温度目標値と、処理液保持部１５の温度情報と、の差に基づいて第１の操作量７を求める工程。  
第１の操作量７が、所定の値を超える場合には、第１の操作量７未満の値を加熱部の温度目標値８として出力する工程。  
加熱部２０の温度目標値８と、加熱部２０の温度情報と、の差に基づいて第２の操作量９を求める工程。  
第２の操作量９に基づいて、加熱部２０に供給する電力を制御する工程。  
この場合、加熱部２０の温度目標値８を出力する工程において、第１の操作量７が、所定の値以下の場合には第１の操作量７を加熱部２０の温度目標値８して出力し、所定の値を超える場合には、所定の値を加熱部２０の温度目標値８として出力することができる。  また、第１の操作量７を求める工程において、ＰＩＤ演算により第１の操作量７を求めることができる。  
第２の操作量９を求める工程において、ＰＩＤ演算により第２の操作量９を求めることができる。  
なお、各工程における内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施の形態に係る温度制御装置１には、制限部６が設けられているので、図４（ｂ）中のＣ部およびＤ部に示すように、加熱部２０の温度がオーバーシュートした場合であっても、加熱部２０の温度が所定の値を超えないようにすることができる。  
そのため、加熱部２０の温度が許容温度以上となるのを抑制することができ、ひいては故障の低減を図ることができる。  
また、加熱部２０の温度のオーバーシュート量の低減、ひいては、前述した処理液保持部１５の温度のオーバーシュート量の低減を図ることができる。そのため、処理液保持部１５の温度が温度目標値となるまでの時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることもできる。
この場合、制御演算部２ａ、２ｂにおけるパラメータを調整して応答時間が短くなるようにしても、加熱部２０の温度が所定の値を超えないようにすることができる。  
そのため、待機時間の短縮、ひいては生産性の向上を図ることができる。  
またさらに、制御演算部２ａから出力された第１の操作量７を制御演算部２ｂに入力される温度目標値８としているので、温度制御の精度を高めることができる。
【００３８】
次に、処理装置１００の作用について説明する。  
まず、加熱部２０に電力を供給し、発熱させる。加熱部２０により、処理液保持部１５の基板保持部１０側とは反対側の面が均等に加熱される。  
この際、温度制御装置１により、処理液保持部１５の温度が所定の温度（例えば、温度範囲１００℃〜４００℃内の温度）となるように制御される。  
また、制限部６により、加熱部２０の温度上昇が制限される。  
そのため、図４（ｂ）中のＣ部に示したように、処理液保持部１５の温度が収束する過程で加熱部２０の温度がオーバーシュートしたとしても、加熱部２０の温度が許容温度以上となるのを防ぐことができる。
【００３９】
次に、搬送装置により、基板２００が搬入され、支持ピン１１の上に載置される。  
支持ピン１１の上に基板２００が載置されると、基板２００の中心は基板保持部１０の中心軸Ｃと合致する。  
次に、基板２００の表面と処理液保持部１５との間の寸法が所定の寸法（例えば、４ｍｍ以下）となるように、昇降部４０により、処理液保持部１５を下降させる。  
次に、回転部３０により、基板保持部１０を所定の回転数（例えば、５０ｒｐｍ程度）で回転させる。
【００４０】
次に、基板２００の表面における処理や洗浄などを行う。  
まず、処理液供給部５０により、所望の処理液が、基板２００表面と処理液保持部１５との間に供給される。  
例えば、流量制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄにより、処理液槽５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｃに貯留されている処理液を選択的に供給する。  
この際、流量制御バルブ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄにより、供給される処理液の流量を制御する。  
なお、処理液槽５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｃに貯留されているいずれかの処理液が供給される場合もあるし、処理液槽５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｃに貯留されている２種類以上の処理液が処理液供給管５５の内部で混合されて供給される場合もある。
【００４１】
例えば、処理液槽５１ａに貯留されていた硫酸と、処理液槽５１ｂに貯留されていた過酸化水素水とを混合してＳＰＭ（Sulfuric acid Hydrogen-Peroxide Mixture）を生成し、生成したＳＰＭを供給する。
【００４２】
また、処理液槽５１ｂに貯留されていた過酸化水素水と、処理液槽５１ｃに貯留されていた純水と、処理液槽５１ｄに貯留されていたアンモニア水とを混合してＡＭＰ（Ammonium Hydrogen-peroxide mixture）を生成し、生成したＡＰＭを供給する。
【００４３】
回転する基板２００の表面に処理液が供給されると、処理液は基板２００の外周方向に向けて広がって行く。  
そして、基板２００の表面と、処理液保持部１５との間が処理液で満たされる。  
処理液は、表面張力により、基板２００の表面と、処理液保持部１５との間に保持される。  
基板２００の表面と、処理液保持部１５との間に保持された層状の処理液は、処理液保持部１５により、所定の温度（例えば、温度範囲１００℃〜４００℃内の温度）まで加熱される。  
この様にすれば、層状の処理液を加熱することになるので、処理液をより効率的に加熱することができる。  
また、加熱された層状の処理液が基板２００の表面に常に保持されているので、処理液を無駄なく効率的に使用することができる。
【００４４】
また、処理液を加熱すれば、基板２００の表面における反応性を高めることができる。  例えば、前述したＳＰＭが供給される場合には、処理液保持部１５により加熱されたＳＰＭにより、基板２００の表面にあるレジストマスクが効率よく除去される。  
前述したＡＰＭが供給される場合には、処理液保持部１５により加熱されたＡＰＭにより、基板２００の表面にある酸性残留物が効率よく除去される。
【００４５】
また、新たな処理液が供給されると、基板２００の表面にある処理液が、新たに供給された処理液と置換される。溶解した除去物（例えば、レジストマスクや酸性残留物）を含む使用済みの処理液は、回転する基板２００の外周部分から排出される。そのため、常に新しい処理液により処理を行うことができる。
【００４６】
本実施の形態に係る温度制御装置１には、制限部６が設けられているので、新しい処理液が供給されることで、図４（ｂ）中のＤ部に示したように、加熱部２０の温度がオーバーシュートしたとしても、加熱部２０の温度が許容温度以上となるのを防ぐことができる。
【００４７】
続いて、基板２００の表面を洗浄する。  
例えば、流量制御バルブ５２ａ、５２ｂにより、硫酸と過酸化水素水の供給を停止する。  その後、流量制御バルブ５２ｃにより、処理液槽５１ｃに貯留されている純水を基板２００表面と処理液保持部１５との間に供給する。  
この際、流量制御バルブ５２ｃにより、供給される純水の流量を制御する。  
回転する基板２００の表面に純水が供給されると、基板２００の表面にある処理液が純水と置換され、処理液が回転する基板２００の外周部分から排出される。そのため、基板２００の表面を洗浄することができる。
【００４８】
本実施の形態に係る温度制御装置１には、制限部６が設けられているので、純水が供給されることで、図４（ｂ）中のＤ部に示したように、加熱部２０の温度がオーバーシュートしたとしても、加熱部２０の温度が許容温度以上となるのを防ぐことができる。  
また、加熱部２０の温度のオーバーシュート量の低減、ひいては、前述した処理液保持部１５の温度のオーバーシュート量の低減を図ることができる。そのため、処理液保持部１５の温度が温度目標値となるまでの時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることもできる。
【００４９】
次に、流量制御バルブ５２ｃにより、純水の供給を停止する。
次に、基板２００を乾燥させる。  
まず、昇降部４０により、処理液保持部１５を上昇させる。  
続いて、回転部３０により、処理の際の回転数よりも速い回転数（例えば、１５００ｒｐｍ程度）で、基板保持部１０を回転させる。基板保持部１０が回転することで、基板２００も回転する。  
速い回転数で基板２００を回転させると、基板２００の表面に残留している純水が、基板２００の外周部分から排出される。そのため、基板２００の表面を乾燥させることができる。  
次に、回転部３０により、基板保持部１０の回転を停止させ、搬送装置により基板２００を排出させる。  
以後、前述した手順を繰り返すことで、基板２００を連続的に処理することができる。
【００５０】
[第２の実施形態]  
図６は、第２の実施形態に係る処理装置１０１を例示するための模式図である。  
処理装置１０１は、基板２００の熱処理を行うものである。  
図６に示すように、処理装置１０１には、基板保持部１１０、内側容器１１１、外側容器１１２、加熱部１２０、温度制御装置１、および制御部１１３が設けられている。
【００５１】
基板保持部１１０は、複数の基板２００を所定の間隔をあけて、積層方向に保持する。  内側容器１１１は、基板保持部１１０を覆うように設けられている。  
外側容器１１２は、内側容器１１１を覆うように設けられている。  
加熱部１２０は、例えば、ジュール熱を発生させるヒータとすることができる。  
加熱部１２０は、外側容器１１２と内側容器１１１との間に３つ設けられている。なお、加熱部１２０の配設数は、例示をしたものに限定されるわけではなく、外側容器１１２や内側容器１１１の大きさなどに応じて適宜変更することができる。
【００５２】
温度制御装置１は、３つの加熱部１２０毎に設けられている。  
温度制御装置１には、制御演算部２ａ、制限部６、制御演算部２ｂ、電力制御部３、温度センサ５ａ、および温度センサ５ｂが設けられている。  
温度制御系においては、制御演算部２ａ、制限部６、制御演算部２ｂ、電力制御部３、加熱部１２０、内側容器１１１、基板保持部１１０および温度センサ５ａが直列接続されている。また、温度センサ５ｂと内側容器１１１が並列接続されている。  
本実施の形態においては、基板保持部１１０が、加熱部１２０により加熱される加熱対象部となる。  
基板保持部１１０の温度情報（温度センサ５ａからの温度情報）と、基板保持部１１０の温度目標値との差は、制御演算部２ａに入力され、加熱部１２０の温度情報（温度センサ５ｂからの温度情報）と、加熱部１２０の温度目標値８との差は、制御演算部２ｂに入力される。
【００５３】
制御部１１３は、処理装置１０１が備える各要素の動作を制御する。  
制御部１１３は、温度制御装置１による温度制御の開始、および温度制御の停止を制御する。また、制御部１１３は、温度制御装置１からの信号に基づいて、処理の開始および処理の停止を制御する。
【００５４】
本実施の形態においても、温度制御装置１には、制限部６が設けられているので、図４（ｂ）中のＣ部およびＤ部に示すように、加熱部１２０の温度がオーバーシュートしようとする場合であっても、加熱部１２０の温度が所定の値を超えないようにすることができる。  
そのため、加熱部１２０の温度が許容温度以上となるのを抑制することができ、ひいては故障の低減を図ることができる。  
また、加熱部２０の温度のオーバーシュート量の低減、ひいては、前述した処理液保持部１５の温度のオーバーシュート量の低減を図ることができる。そのため、処理液保持部１５の温度が温度目標値となるまでの時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることもできる。
この場合、制御演算部２ａ、２ｂにおけるパラメータを調整して応答時間が短くなるようにしても、加熱部１２０の温度が所定の値を超えないようにすることができる。  
そのため、待機時間の短縮、ひいては生産性の向上を図ることができる。  
またさらに、制御演算部２ａから出力された第１の操作量７を温度目標値８としているので、温度制御の精度を高めることができる。
【００５５】
[第３の実施形態]  
図７は、第３の実施形態に係る処理装置１０２を例示するための模式図である。  
処理装置１０２は、溶液２２２の加熱処理を行うものである。  
図７に示すように、処理装置１０２には、容器２２３、加熱部２２０、保護部２２１、溶液２２２、温度制御装置１、および制御部２２４が設けられている。
【００５６】
容器２２３は、内部に溶液２２２を収納する。  
加熱部２２０は、例えば、ジュール熱を発生させるヒータとすることができる。加熱部２２０は、溶液２２２の内部に浸漬される。  
保護部２２１は、加熱部２２０を覆う絶縁体２２１ａと、絶縁体２２１ａを覆う金属ケース２２１ｂを有する。
【００５７】
温度制御装置１には、制御演算部２ａ、制限部６、制御演算部２ｂ、電力制御部３、温度センサ５ａ、および温度センサ５ｂが設けられている。  
温度制御系においては、制御演算部２ａ、制限部６、制御演算部２ｂ、電力制御部３、加熱部２２０、保護部２２１、溶液２２２、および温度センサ５ａが直列接続されている。また、温度センサ５ｂと保護部２２１が並列接続されている。  
本実施の形態においては、溶液２２２が、加熱部２２０により加熱される加熱対象部となる。
【００５８】
溶液２２２の温度情報（温度センサ５ａからの温度情報）と、溶液２２２の温度目標値との差は、制御演算部２ａに入力され、加熱部２２０の温度情報（温度センサ５ｂからの温度情報）と、加熱部２２０の温度目標値８との差は、制御演算部２ｂに入力される。
【００５９】
制御部２２４は、処理装置１０２が備える各要素の動作を制御する。  
制御部２２４は、温度制御装置１による温度制御の開始、および温度制御の停止を制御する。また、制御部２２４は、温度制御装置１からの信号に基づいて、処理の開始および処理の停止を制御する。
【００６０】
本実施の形態においても、温度制御装置１には、制限部６が設けられているので、図４（ｂ）中のＣ部およびＤ部に示すように、加熱部２２０の温度がオーバーシュートしようとする場合であっても、加熱部２２０の温度が所定の値を超えないようにすることができる。  
そのため、加熱部２２０の温度が許容温度以上となるのを抑制することができ、ひいては故障の低減を図ることができる。  
また、加熱部２０の温度のオーバーシュート量の低減、ひいては、前述した処理液保持部１５の温度のオーバーシュート量の低減を図ることができる。そのため、処理液保持部１５の温度が温度目標値となるまでの時間を短縮することができ、生産性の向上を図ることもできる。
この場合、制御演算部２ａ、２ｂにおけるパラメータを調整して応答時間が短くなるようにしても、加熱部２２０の温度が所定の値を超えないようにすることができる。  
そのため、待機時間の短縮、ひいては生産性の向上を図ることができる。  
またさらに、制御演算部２ａから出力された第１の操作量７を制御演算部２ｂに入力される温度目標値８としているので、温度制御の精度を高めることができる。
【００６１】
以上、実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。  
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。  
例えば、処理装置１００、１０１、１０２が備える各要素の形状、寸法、材質、数、配置などは、例示をしたものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。  
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００６２】
１  温度制御装置、２ａ  制御演算部、２ｂ  制御演算部、３  電力制御部、５ａ  温度センサ、５ｂ  温度センサ、６  制限部、６ａ  増幅器、６ｂ  抵抗、６ｃ  ダイオード、６ｄ  ダイオード、６ｅ  電源、７  第１の操作量、８  目標値、９  第２の操作量、１０  基板保持部、１５  処理液保持部、２０  加熱部、２１  伝熱体、３０  回転部、４０  昇降部、５０  処理液供給部、１００  処理装置、１０１  処理装置、１０２  処理装置、１１０  基板保持部、１１１  内側容器、１１２  外側容器、１２０  加熱部、２００  基板、２２０  加熱部、２２１  保護部、２２２  溶液、２２３  容器
【図１】
2015170042.tif 000003
【図２】
2015170042.tif 000004
【図３】
2015170042.tif 000005
【図４】
2015170042.tif 000006
【図５】
2015170042.tif 000007
【図６】
2015170042.tif 000008
【図７】
2015170042.tif 000009