(57)【要約】【課題】熱電モジュールの個数が増大しても簡易な構成で駆動する熱電モジュール駆動回路を提供することを目的とする。【解決手段】第１配線６３と第２配線６４との交差部において各熱電モジュール２１を接続することで、熱電モジュール２１を電気的にマトリクス状に接続する。これにより、６個の第１、第２スイッチ６５、６６によって９個数の熱電モジュール２１を個別に選択することができる。なお、全ての熱電モジュール２１を一括して選択することも可能である。このように、熱電モジュール２１の個数が増加しても、第１、第２スイッチ６５、６６の個数と第１、第２配線６３、６４の本数の増加は比較的抑えられ、配線スペースやコストの増大を抑制でき、熱電モジュール駆動回路６１を簡易に構成することができる。【選択図】図４
2007201130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電モジュールを駆動する熱電モジュール駆動回路において、
正極電源に接続される複数の第１配線と、
負極電源に接続され、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、
前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、
前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、
前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、
前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、
前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【請求項２】
熱電モジュールを駆動する熱電モジュール駆動回路において、
正極電源および負極電源に接続可能な複数の第１配線と、
正極電源および負極電源に接続可能で、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、
前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、
前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第１配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、
前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、
前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、
前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の熱電モジュール駆動回路において、
前記制御手段は、各熱電モジュールについて操作量が等しいときは全ての熱電モジュールを同時に選択させ、各熱電モジュールについて操作量が異なるときは熱電モジュールを１個ずつ個別に選択させることを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の熱電モジュール駆動回路において、
前記制御手段は、熱電モジュールが選択されている時間を調節することを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の熱電モジュール駆動回路において、
熱電モジュールの温度を検出する検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて制御することを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の熱電モジュール駆動回路において、
熱電モジュールを１個ずつ個別に選択する場合、全ての熱電モジュールを選択し終わる時間は、１０マイクロ秒以上１秒以下であることを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱電モジュールを駆動する熱電モジュール駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の回路を備えた基板熱処理装置がある。基板熱処理装置は、熱電モジュールが付設されている熱処理プレートを備えて、熱電モジュールを駆動して温調された熱処理プレートに基板を載置して熱処理を行う（例えば、特許文献１参照）。なお、基板とは、半導体基板、液晶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が例示される。
【０００３】
熱電モジュールには電源回路が接続されており、この電源回路を開放、短絡することにより、熱電モジュールへの供給電力を制御する。また、熱電モジュールごとにこのような回路を設けて個別に制御することで、熱処理プレートの温度をきめ細かく管理できる。
【特許文献１】特開２００３−３１６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、従来の装置は、複数個の熱電モジュールを個別に操作する場合、熱電モジュールごとに電気配線とスイッチ等の電源回路やスイッチを駆動する制御回路を設ける必要がある。このため、熱電モジュールの個数の増加に応じて、配線スペースやコストが増大するという不都合がある。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱電モジュールの個数が増大しても簡易な構成で駆動する熱電モジュール駆動回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、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、熱電モジュールを駆動する熱電モジュール駆動回路において、正極電源に接続される複数の第１配線と、負極電源に接続され、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００７】
［作用・効果］請求項１に記載の発明によれば、任意の熱電モジュールは、それが接続されている第１、第２配線を正極、負極電源との間で短絡することで選択的に給電される。このように、第１、第２配線の各本数の積に相当する個数の熱電モジュールに対して、第１、第２配線の各本数の和に相当する個数の第１、第２開閉手段を駆動することによって個別に選択することができる。なお、全ての第１、第２配線を正極、負極電源との間で短絡することで、全ての熱電モジュールを一括して選択することも可能である。したがって、熱電モジュールの個数が増加しても、第１、第２開閉手段の個数と第１、第２配線の本数の増加は比較的抑えられ、熱電モジュール駆動回路を簡易に構成することができる。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、熱電モジュールを駆動する熱電モジュール駆動回路において、正極電源および負極電源に接続可能な複数の第１配線と、正極電源および負極電源に接続可能で、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第１配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
［作用・効果］請求項２に記載の発明によれば、任意の熱電モジュールは、それが接続されている第１、第２配線を互いに異なる極性の電源との間で短絡することで選択的に給電される。このように、第１、第２配線の各本数の積に相当する個数の熱電モジュールに対して、第１、第２配線の各本数の和に相当する個数の第１、第２開閉手段を駆動することによって個別に選択することができる。なお、複数の熱電モジュールを一括して選択することも可能である。したがって、熱電モジュールの個数が増加しても、第１、第２開閉手段の個数と第１、第２配線の本数の増加は比較的抑えられ、熱電モジュール駆動回路を簡易に構成することができる。
【００１０】
また、第１、第２配線にそれぞれ正極電源と負極電源、または、負極電源と正極電源を接続するように、適宜に電源の極性を反転させることで、各熱電モジュールに流れる電流の向きを変えることができる。これにより、熱電モジュールによる加熱、冷却を切り換え制御することができる。
【００１１】
また、制御手段は、各熱電モジュールについて操作量が等しいときは全ての熱電モジュールを同時に選択させ、各熱電モジュールについて操作量が異なるときは熱電モジュールを１個ずつ個別に選択させることが好ましい（請求項３）。
【００１２】
［作用・効果］請求項３に記載の発明によれば、各熱電モジュールについて操作量が等しいときは、一括して熱電モジュールの出力を制御することで制御に要する時間を短縮することができる。また、各熱電モジュールについて操作量が異なるときは、各熱電モジュールの出力を１個ずつ個別に制御することができる。なお、操作量とは、具体的には熱電モジュールへ供給する電流の向きと給電量であり、これら電流の向きと給電量とが一致するときに操作量が等しくなる。
【００１３】
また、制御手段は、熱電モジュールが選択されている時間を調節することが好ましい（請求項４）。
【００１４】
［作用・効果］請求項４に記載の発明によれば、熱電モジュールに電流を通じている時間によって、熱電モジュールへの給電量を好適に制御することができる。
【００１５】
また、熱電モジュールの温度を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて制御することが好ましい（請求項５）。
【００１６】
［作用・効果］請求項５に記載の発明によれば、制御手段は熱電モジュールの出力を的確に制御することができる。
【００１７】
また、熱電モジュールを１個ずつ個別に選択する場合、全ての熱電モジュールを選択し終わる時間は、１０マイクロ秒以上１秒以下であることが好ましい（請求項６）。
【００１８】
［作用・効果］請求項６に記載の発明によれば、熱電モジュールの温度が脈動することを防止して、適切に制御することができる。
【００１９】
なお、本明細書は、次のような基板熱処理装置に係る発明も開示している。
【００２０】
（１）  請求項１に記載の熱電モジュール駆動回路において、前記第１開閉手段は、前記第１配線と正極電源との間を短絡／開放する第１スイッチング素子を備え、前記第２開閉手段は、前記第２配線と負極電源との間を短絡／開放する第４スイッチング素子を備え、前記駆動手段は、前記第１、第４スイッチング素子を駆動することを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【００２１】
（２）  （１）に記載の熱電モジュール駆動回路において、前記第１スイッチング素子と前記第４スイッチング素子とは、それぞれトランジスタであることを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【００２２】
（３）  請求項２に記載の熱電モジュール駆動回路において、前記第１開閉手段は、前記第１配線と正極電源との間を短絡／開放する第１スイッチング素子と、前記第１配線と負極電源との間を短絡／開放する第２スイッチング素子と、を備え、前記第２開閉手段は、前記第２配線と正極電源との間を短絡／開放する第３スイッチング素子と、前記第２配線と負極電源との間を短絡／開放する第４スイッチング素子と、を備え、前記駆動手段は、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子を駆動することを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【００２３】
（４）  （３）に記載の熱電モジュール駆動回路において、前記第１、第２、第３、第４スイッチング素子は、それぞれトランジスタであることを特徴とする熱電モジュール駆動回路。
【００２４】
（１）から（４）に記載の熱電モジュール駆動回路によれば、第１、第２開閉手段を好適に実現することができる。
【００２５】
（５）  基板に熱処理を行う基板熱処理装置において、基板を載置または近接載置する熱処理プレートと、正極電源に接続される複数の第１配線と、負極電源に接続され、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、を備え、熱電モジュールは、前記熱処理プレートを区分する複数の領域に応じた位置に配置されていることを特徴とする基板熱処理装置。
【００２６】
（６）  基板に熱処理を行う基板熱処理装置において、基板を載置または近接載置する熱処理プレートと、正極電源および負極電源に接続可能な複数の第１配線と、正極電源および負極電源に接続可能で、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第１配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、を備え、熱電モジュールは、前記熱処理プレートを区分する複数の領域に応じた位置に配置されていることを特徴とする基板熱処理装置。
【００２７】
（７）  基板に熱処理を行う基板熱処理装置において、基板を載置または近接載置する熱処理プレートと、前記熱処理プレートに付設され、前記熱処理プレートを加熱する加熱手段と、正極電源に接続される複数の第１配線と、負極電源に接続され、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、を備え、熱電モジュールは、前記熱処理プレートに載置または近接載置される基板の上方であって、前記熱処理プレートを区分する複数の領域に対向した位置に配置されていることを特徴とする基板熱処理装置。
【００２８】
（８）  基板に熱処理を行う基板熱処理装置において、基板を載置または近接載置する熱処理プレートと、前記熱処理プレートに付設され、前記熱処理プレートを加熱する加熱手段と、正極電源および負極電源に接続可能な複数の第１配線と、正極電源および負極電源に接続可能で、前記第１配線に交差する複数の第２配線と、前記第１配線と前記第２配線との交差部に設けられて前記第１、第２配線にそれぞれ接続される複数個の熱電モジュールと、前記第１配線ごとに設けられ、前記第１配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第１配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第１開閉手段と、前記第２配線ごとに設けられ、前記第２配線と正極電源との間で短絡／開放、および、前記第２配線と負極電源との間で短絡／開放を切り換える第２開閉手段と、前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを駆動して熱電モジュールを選択する駆動手段と、前記駆動手段を操作して、熱電モジュールの出力を制御する制御手段と、を備え、熱電モジュールは、前記熱処理プレートに載置または近接載置される基板の上方であって、前記熱処理プレートを区分する複数の領域に対向した位置に配置されていることを特徴とする基板熱処理装置。
【００２９】
（５）から（８）に記載の基板熱処理装置によれば、熱処理プレートを加熱または冷却する熱電モジュールを簡易に駆動制御することができ、基板に熱処理を好適に行うことができる。
【発明の効果】
【００３０】
この発明に係る熱電モジュール駆動回路によれば、任意の熱電モジュールは、それが接続されている第１、第２配線を正極、負極電源との間で短絡することで選択的に給電される。このように、第１、第２配線の各本数の積に相当する個数の熱電モジュールに対して、第１、第２配線の各本数の和に相当する個数の第１、第２開閉手段を駆動することによって個別に選択することができる。なお、全ての第１、第２配線を正極、負極電源との間で短絡することで、全ての熱電モジュールを一括して選択することも可能である。したがって、熱電モジュールの個数が増加しても、第１、第２開閉手段の個数と第１、第２配線の本数の増加は比較的抑えられ、熱電モジュール駆動回路を簡易に構成することができる。
【実施例１】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。
図１は、実施例１に係る基板熱処理装置の概略構成を示す垂直断面図である。
【００３２】
処理対象である基板Ｗを載置する熱処理プレート１は、ヒートパイプ構造のハウジング３と伝熱部５とを備えている。ハウジング３は熱処理プレート１の下部に、伝熱部５は熱処理プレート１の上部にそれぞれ配置されている。
【００３３】
ハウジング３の内部には密閉された空間Ａが形成されている。ハウジング３の材質としては良伝熱性材料が好ましく、アルミニウム等が例示される。この空間Ａは、減圧状態であるとともに、作動液Ｌが収容されている。作動液Ｌとしては、水等が例示される。また、強度確保のための複数本の柱１１が設けられている。空間Ａの底面には溝部によって２つの作動液室１３が形成される。各作動液室１３には、棒状ヒータ１５が作動液Ｌに浸漬するように配置されている。
【００３４】
伝熱部５はハウジング３の上面に積層されている。この伝熱部５の上面が熱処理プレート１の上面となる。伝熱部５の材質としては、セラミック等が例示される。伝熱部５内には、複数個の熱電モジュール２１が設けられている。
【００３５】
図２は、伝熱部の水平断面図である。図示するように、伝熱部５の内部は内壁３ａにより複数（９個）の小空間Ｂを形成して、熱処理プレート１を小空間Ｂに対応した複数の領域に区分している。この小空間Ｂに熱電モジュール２１が設けられている。なお、図２において、後述する受け渡し部材３７の図示を省略している。
【００３６】
各小空間Ｂは、熱電モジュール２１が同心円状に配置できるように形成されている。具体的には、熱処理プレート１の中心に単一の熱電モジュール２１−１が配置され、この中心と同心の円周上に８個の熱電モジュール２１−２〜熱電モジュール２１−９が配置されている（以下では、特に区別する必要のない場合は熱電モジュール２１と略記する）。
【００３７】
図３は、熱電モジュールの断面図である。熱電モジュール２１は、Ｐ型ペルチェ素子２３ｐおよびＮ型ペルチェ素子２３ｎを備えており、これらが電極２５を介して電気的に直列に接続されている。その両側には、２枚のセラミック板２７ａ、２７ｂが設けられ、電気的絶縁を図るとともに、外部との間で熱の伝達を行う。なお、図３に示す熱電モジュール２１は、Ｐ型ペルチェ素子２３ｐとＮ型ペルチェ素子２３ｎとがそれぞれ複数個設けられているが、熱電モジュール２１は少なくとも一対のＰ型ペルチェ素子２３ｐおよびＮ型ペルチェ素子２３ｎによって構成することができる。
【００３８】
この熱電モジュール２１に図示する向きに直流電流を流すと、熱電モジュール２１の上面が発熱（放熱）し、下面が吸熱する。電流を流す向きを変えると、逆に下面が発熱し、上面が吸熱する。以下では、熱電モジュール２１の発熱により熱処理プレート１の上面を加熱する際に流れる電流の方向を正方向といい、これと逆の向きを逆方向という。
【００３９】
また、伝熱部５の上面には、各熱電モジュール２１の温度をそれぞれ検出する９個の第１センサ３１が設けられている。ハウジング３の上面には温度を検出する単一の第２センサ３３が設けられている。第１センサ３１はこの発明における検出手段に相当する。
【００４０】
さらに、伝熱部５の上面には、プロキシミティギャップを形成して基板Ｗを近接載置する複数個の支持部材３５が設けられている。本実施例では、平面視正三角形の各頂点の位置に３個の支持部材３５を配置している。支持部材３５の形状は球形であり、材質としてはセラミック等が例示される。熱処理プレート１の上面には、支持部材３５の径より若干浅い３個の凹部（図示省略）が形成されており、支持部材３５はこれら各凹部にそれぞれ嵌め込まれている。
【００４１】
さらに、図示しない搬送手段との間で基板Ｗの受け渡しを行う受け渡し部材３７を備えている。本実施例では、支持部材３５の位置を避けた、平面視正三角形の各頂点の位置に３つの受け渡し部材３７を配置している。この受け渡し部材３７の形状は棒状体であり、材質としてはセラミック等が例示される。受け渡し部材３７の各位置には、熱処理プレート１をその上面から下面にかけて貫通している貫通孔３９が形成されており、各貫通孔３９にそれぞれ受け渡し部材３７が挿通されている。各受け渡し部材３７の下端は、単一の支持ベース４１に共通して接続されている。支持ベース４１は、エアシリンダ４３の作動軸に連結されている。エアシリンダ４３は、支持ベース４１を上下に昇降駆動する。これら受け渡し部材３７と支持ベース４１とエアシリンダ４３とは、基板受け渡し部として機能している。
【００４２】
熱処理プレート１の上方には、カバー５１が設けられている。カバー５１の中央部は開口が形成されている。この開口には、排気ダクト５３が接続されている。カバー５１の側部にはアーム５５の一端が接続されている。アーム５５の他端は、螺子軸５７に螺合されている。この螺子軸５７の下端は電動モータ５９に接続されている。電動モータ５９はこの螺子軸５７を回転させることで、カバー５１を上下に昇降させる。アーム５５と螺子軸５７と電動モータ５７は、カバー昇降部として機能している。
【００４３】
次に熱電モジュール２１と棒状ヒータ１５の制御系について説明する。図４は、熱電モジュールと棒状ヒータの制御系の概略を示すブロック図である。図示するように、制御系は、大きく熱電モジュール駆動回路６１は、ヒータ駆動回路６２とに分けられる。
【００４４】
まず、熱電モジュール駆動回路６１について説明する。複数（３本）の第１配線６３ａ、６３ｂ、６３ｃ（以下では、特に区別する必要のない場合は第１配線６３と略記する）と、複数（３本）の第２配線６４ａ、６４ｂ、６４ｃ（以下では、特に区別する必要のない場合は第２配線６４と略記する）は、各熱電モジュール２１が配置されている位置付近で、互いに交差するように敷設されている。そして、各交差部において、第１配線６３と第２配線６４とが熱電モジュール２１の両端と接続されている。これにより、９個の熱電モジュール２１を、第１配線６３および第２配線６４に沿う２軸方向に３行３列に電気的に配列し、各列の熱電モジュール２１を第１配線６３に共通接続し、かつ、各行の熱電モジュール２１を第２配線６４に共通接続する。すなわち、各熱電モジュール２１は電気的にマトリクス状に接続される。
【００４５】
なお、本実施例では、第１配線６３から熱電モジュール２１に電流が流入する方向が正方向と、第２配線６４から熱電モジュール２１に電流が流入する方向が逆方向となるように第１、第２配線６３、６４を熱電モジュール２１に接続する。
【００４６】
各第１配線６３には第１スイッチ６５ａ、６５ｂ、６５ｃ（以下では、特に区別する必要のない場合は第１スイッチ６５と略記する）が設けられている。同様に、各第２配線６４には第２スイッチ６６ａ、６６ｂ、６６ｃ（以下では、特に区別する必要のない場合は第２スイッチ６６と略記する）が設けられている。
【００４７】
各第１スイッチ６５ａ、６５ｂ、６５ｃは同じ構造であるので、第１スイッチ６５ａを例に説明する。第１スイッチ６５ａは、ＮＰＮ形の第１トランジスタＴｒ１ａとＰＮＰ形の第２トランジスタＴｒ２ａとを備えている。第１トランジスタＴｒ１ａと第２トランジスタＴｒ２ａの各エミッタには、第１配線６３ａが共通接続されている。また、第１トランジスタＴｒ１ａのコレクタには正極電源ライン６７が接続されており、第２トランジスタＴｒ２ａのコレクタには負極電源ライン６８が接続されている。
【００４８】
各第２スイッチ６６ａ、６６ｂ、６６ｃも同じ構造であるので、第２スイッチ６６ａを例に説明する。第２スイッチ６５ａは、ＮＰＮ形の第３トランジスタＴｒ３ａとＰＮＰ形の第４トランジスタＴｒ４ａとを備えている。第３トランジスタＴｒ３ａと第４トランジスタＴｒ４ａの各エミッタには、第２配線６４ａが共通接続されている。また、第３トランジスタＴｒ３ａと第４トランジスタＴｒ４ａのコレクタにはそれぞれ正極電源ライン６７と負極電源ライン６８が接続されている。
【００４９】
ここで、正極電源ライン６７と負極電源ライン６８は、それぞれ直流電源６９の正極電源、負極電源と接続されている。直流電源６９は、熱電モジュール２１の仕様に応じた比較的低電圧の直流電力を供給する。
【００５０】
第１トランジスタＴｒ１ａと第２トランジスタＴｒ２ａの各ベースには、第１ゲート線７０ａが接続されている。第３トランジスタＴｒ３ａと第４トランジスタＴｒ４ａの各ベースには、第２ゲート線７１ａが接続されている。第１、第２ゲート線７０ａ、７１ａの他端には、ゲート回路７３が接続されている。ゲート回路７３は、第１、第２、第３、第４トランジスタＴｒ１ａ、Ｔｒ２ａ、Ｔｒ３ａ、Ｔｒ４ａをオン／オフさせるゲートパルスを出力する。第１、第２、第３、第４トランジスタＴｒ１ａ、Ｔｒ２ａ、Ｔｒ３ａ、Ｔｒ４ａは、オン状態でコレクタ−エミッタ間が導通し、オフ状態でコレクタ−エミッタ間が非導通となる。
【００５１】
したがって、第１トランジスタＴｒ１ａをオン状態とし、第２トランジスタＴｒ２ａをオフ状態とすることで、第１スイッチ６５ａは第１配線６３ａと正極電源ライン６７との間を短絡する。また、第１トランジスタＴｒ１ａをオフ状態とし、第２トランジスタＴｒ２ａをオン状態とすることで、第１スイッチ６５ａは第１配線６３ａと負極電源ライン６８との間を短絡する。さらに、第１、第２トランジスタＴｒ１ａ、Ｔｒ２ａをともにオフ状態とすることで、第１スイッチ６５ａは第１配線６３ａを開放する。
【００５２】
同様に、第３トランジスタＴｒ３ａをオン状態とし、第４トランジスタＴｒ４ａをオフ状態とすることで、第２スイッチ６６ａは第２配線６４ａと正極電源ライン６７との間を短絡する。また、第３トランジスタＴｒ３ａをオフ状態とし、第４トランジスタＴｒ４ａをオン状態とすることで、第２スイッチ６６ａは第２配線６４ａと負極電源ライン６８との間を短絡する。さらに、第３、第４トランジスタＴｒ３ａ、Ｔｒ４ａをともにオフ状態とすることで、第２スイッチ６６ａは第２配線６４ａを開放する。
【００５３】
このように、第１スイッチ６５は、第１配線６３を正極電源または負極電源と接続するか、あるいは、第１配線６３を開放するかのいずれかに切り換える。また、第２スイッチ６６は、第２配線６４を正極電源または負極電源と接続するか、あるいは、第２配線６４を開放するかのいずれかに切り換える。第１スイッチ６５と第２スイッチ６６とは、それぞれこの発明における第１開閉手段と第２開閉手段に相当する。また、ゲート回路７３は、この発明における駆動手段に相当する。
【００５４】
ゲート回路７３は、熱電モジュール制御部７４に接続されている。熱電モジュール制御部７４には、さらに、ユーザーによる熱電モジュール２１の目標温度の入力を受け付ける入力部７５と、第１検出センサ３１とが接続されている。熱電モジュール制御部７４は、第１検出センサ３１の検出結果と熱電モジュール２１の目標温度とに基づいて操作量を決定する。操作量は、熱電モジュール２１へ供給する電流の向き（「正方向」、「逆方向」の別）と熱電モジュール２１への給電量である。熱電モジュール制御部７４は、このような操作量によってゲート回路７３を操作し、熱電モジュール２１の出力を制御する。
【００５５】
なお、入力部７５は、マウスやキーボード等によって構成されている。また、熱電モジュール制御部７４は、各種処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）や、演算処理の作業領域となるＲＡＭ（Random-Access Memory）や、各種情報を記憶する固定ディスク等の記憶媒体等によって実現されている。熱電モジュール制御部７４は、この発明における制御手段に相当する。
【００５６】
次に、ヒータ駆動回路６２について説明する。各棒状ヒータ１５は、電源スイッチ８１を介して交流電源８２に電気的に接続されている。ヒータ制御部８３は、熱電モジュール制御部７４と相互に連携しており、熱電モジュール２１の目標温度を参照してハウジング３の目標温度を得る。そして、この目標温度と第２センサ３３の検出結果に基づいて電源スイッチ８１を「入」「切」操作する。ヒータ制御部８３も、各種処理を実行する中央演算処理装置や、演算処理の作業領域となるＲＡＭや、各種情報を記憶する固定ディスク等の記憶媒体等によって実現されている。
【００５７】
次に、上記のように構成されている基板熱処理装置の動作について図５を参照して説明する。図５は、基板熱処理装置による処理手順を示すフローチャートである。
【００５８】
＜ステップＳ１＞  熱処理プレート１の温度を制御する
熱電モジュール駆動回路６１とヒータ駆動回路６２は、熱電モジュール２１と棒状ヒータ１５とを操作して熱処理プレート１の温度を制御する。この温度制御については後述する。
【００５９】
＜ステップＳ２＞  基板Ｗを搬入する
電動モータ５９を駆動してカバー５１を上昇させる。図示しない搬送手段によって基板Ｗが横方向から搬入されると、エアシリンダ４３を駆動して受け渡し部材３７を上昇させ、上昇した受け渡し部材３７が基板Ｗを受け取る。その後、エアシリンダ４３を下降させて、受け渡し部材３７から支持部材３５に基板Ｗを渡す。また、電動モータ５９を駆動してカバー５１を下降させる。
【００６０】
＜ステップＳ３＞  基板Ｗを加熱処理する
所定の期間、基板Ｗに熱処理を行う。このとき、熱処理プレート１付近の熱せられた気体（例えば、窒素）は、排気ダクト５３を通じて基板熱処理装置から排出される。
【００６１】
＜ステップＳ４＞  基板Ｗを搬出する
ステップＳ２と逆の動作を行い、基板Ｗを基板熱処理装置から搬出する。
【００６２】
＜ステップＳ５＞  熱処理する基板Ｗがあるか？
熱処理する基板Ｗが他にある場合は、ステップＳ１に戻る。そして、必要に応じて熱処理プレート１の温度を変更制御する。熱処理する基板Ｗがない場合は終了する。
【００６３】
次に、ステップＳ１に示す熱処理プレート１の温度制御について、熱電モジュール駆動回路６１とヒータ駆動回路６２とに分けて説明する。なお、熱電モジュール２１およびハウジング３の目標温度はすでに取得されているものとする。
【００６４】
＜ヒータ駆動回路６２＞
ヒータ制御部８３は、ハウジング３の目標温度と第２センサ３３の検出結果を比較する。そして、第２センサ３３の検出結果がハウジング３の目標温度に達していない場合は、電源スイッチ８１を「入」状態にする。これにより、交流電源８２は棒状ヒータ１５に給電し、棒状ヒータ１５は発熱する。この棒状ヒータ１５により、作動液室１３に貯留される作動液Ｌは加熱され、やがて蒸発する。蒸発した作動液（以下、単に「蒸気Ｇ」という）は、空間Ａの天井面に到達するとともに対流する。この蒸気Ｇが凝縮することで、ハウジング３の上面を均一に加熱する。
【００６５】
棒状ヒータ１５に給電している間、ヒータ制御部８３は第２センサ３３の検出結果を継続的に得て、ハウジング３の目標温度に達したか否かを判断する。そして、目標温度に達するまで棒状ヒータ１５への給電を継続し、その後、給電を停止する。
【００６６】
＜熱電モジュール駆動回路６１＞
熱電モジュール制御部７４は操作量を決定する。すなわち、各熱電モジュール２１の目標温度と第１センサ３１の検出結果とを比較し、熱電モジュール２１へ供給する電流の向きを決定する。具体的には、第１センサ３１の検出結果が、目標温度より低い場合は「正方向」と決定し、目標温度より高い場合は「逆方向」と決定する。さらに、本実施例では一致する場合は「停止」と決定する。
【００６７】
また、各熱電モジュール２１の目標温度と第１センサ３１の検出結果との差分に応じて、熱電モジュール２１への給電量を決定する。本実施例では、最大給電量に対する百分率で表現している。
【００６８】
図６を参照して具体的に説明する。図６（ａ）は、熱電モジュール制御部により決定された操作量の情報の一例を模式的に示す図である。図示するように、電流の向きと給電量は、熱電モジュール２１ごとに決定される。
【００６９】
さらに、熱電モジュール制御部７４は、各熱電モジュール２１について操作量（電流の向きと給電量）が異なるときは熱電モジュール２１の出力を個別に制御する。また、操作量が等しいときは各熱電モジュール２１を一括して制御する。以下では、個別制御と一括制御とに分けて説明する。
【００７０】
［個別制御］
ゲート回路７３は、９個の熱電モジュール２１に応じて時間的に９期間に分割して、各期間に１個ずつ熱電モジュール２１を選択する。そして、この９期間を１周期として繰り返す。なお、１周期の期間としては、短いほど望ましい。具体的には１マイクロ秒から１秒であることが望ましい。
【００７１】
各期間においては、その期間が割り当てられた単一の熱電モジュール２１が接続されている第１配線６３と第２配線６４とをそれぞれ正極電源と負極電源とに、あるいは、負極電源と正極電源とに短絡させるように第１、第２スイッチ６５、６６を駆動する。このように、第１配線６３と第２配線６４を互いに異なる極性の電源に接続することで、熱電モジュール２１へ選択的に給電することができる。ここで、接続される電源の極性は、その熱電モジュール２１に供給する電流の向きに応じて反転させる。すなわち、正方向であれば第１配線６３を正極電源に接続し、逆方向であれば第１配線６３を負極電源に接続する。なお、その他の第１、第２スイッチ６５、６６は、それぞれ第１、第２配線６３、６４を開放している。このため、割り当てられている熱電モジュール２１以外へは給電しない。
【００７２】
また、熱電モジュール２１への給電量に応じて、ゲートパルスのパルス幅を変えて、第１、第２スイッチ６５、６６がオン状態にある時間を変更する。これにより、熱電モジュール２１に割り当てられた期間内において、実際にその熱電モジュール２１が選択されている時間を調節する。
【００７３】
図６（ｂ）にしたがって説明する。図６（ｂ）は、ゲート回路による第１スイッチと第２スイッチの駆動のタイミングチャートである。なお、図中において、「＋」は第１（第２）配線６３（６４）と正極電源との間を短絡していることを示し、「−」は第１（第２）配線６３（６４）と負極電源との間を短絡していることを示し、「ｏｆｆ」は第１（第２）配線６３（６４）を開放していることを示す。
【００７４】
ここで、期間ｔ１から期間ｔ９は、１周期を９分割した期間であり、それぞれ熱電モジュール２１−１から熱電モジュール２１−９に割り当てられた期間である。
【００７５】
図６（ａ）に例示するように、熱電モジュール２１−１に供給する電流の向きは「正方向」であり、給電量は１００％である。したがって、期間ｔ１の全体にわたって、第１スイッチ６５ａは第１配線６３ａと正極電源との間を短絡し、第２スイッチ６６ａは第２配線６４ａと負極電源との間を短絡している。これにより、熱電モジュール２１−１には電流が正方向に流れ、熱電モジュール２１−１は発熱し、熱処理プレート１を加熱する。
【００７６】
なお、その他の第１スイッチ６５ｂ、６５ｃ、第２スイッチ６６ｂ、６６ｃは、それぞれ第１配線６３ｂ、６３ｃ、第２配線６４ｂ、６４ｃを開放する。よって、熱電モジュール２１−２から２１−９へは給電されず、停止状態となる。
【００７７】
期間ｔ２においては、第１配線６３ｂと負極電源との間で短絡し、第２配線６４ａと正極電源と接続させるように各第１、第２スイッチ６５ｂ、６６ａが駆動する。この結果、熱電モジュール２１−２のみに電流が逆方向に流れ、熱電モジュール２１−２は吸熱する。よって、熱処理プレート１は冷却される。
【００７８】
期間ｔ３においては、第１、第２スイッチ６５、６６が全ての第１、第２配線６３、６４を開放している。この結果、期間ｔ３が割り当てられている熱電モジュール２１−３は停止していることになる。
【００７９】
期間ｔ４においては、その期間の前半分のみ第１配線６３ａを正極電源と接続させ、第２配線６４ｂを負極側と接続させるように駆動されている。そして、期間ｔ４の後半は第１配線６３ａと第２配線６４ｂを開放している。これにより、熱電モジュール２１−４には期間ｔ４の半分の時間のみ電流が流れ、熱電モジュール２１−４は最大給電量に応じた熱量の５０％分を発熱する。
【００８０】
期間ｔ５から期間ｔ９までも、熱電モジュール２１−５から熱電モジュール２１−９を１個ずつ個別に選択し、熱電モジュール２１を発熱、吸熱、または停止させる。そして、期間ｔ９が終了すると、再び期間ｔ１が開始される。
【００８１】
熱電モジュール２１に給電している間、熱電モジュール制御部７４は第１センサ３１の検出結果を継続的に得て、目標温度と一致したか否かを判断する。その結果、目標温度と一致すると、熱電モジュール２１の出力制御を終了する。
【００８２】
［一括制御］
各熱電モジュール２１の操作量が等しい場合は、全ての熱電モジュール２１の出力を一括して制御することができる。
【００８３】
たとえば、熱電モジュール制御部７４が、全ての熱電モジュール２１について電流の向きが「正方向」で給電量が「１００％」と決定した場合は、全ての第１配線６３と正極電源との間を短絡し、かつ、全ての第２配線６４と負極電源との間を短絡するように、各第１スイッチ６５と各第２スイッチ６６とを駆動する。これにより、全ての熱電モジュール２１に電流が正方向に流れる。なお、電流の向きが「逆方向」の場合は、第１スイッチ６５により全ての第１配線６３を負極電源に接続させ、かつ、第２スイッチ６６により全ての第２配線６４を正極電源に接続させればよい。
【００８４】
このように、本実施例に係る基板熱処理装置が備える熱電モジュール駆動回路６１によれば、各熱電モジュール２１を電気的にマトリクス状に接続しているので、３個の第１スイッチ６５と３個の第２スイッチ６６によって、９個の熱電モジュール２１を個別に選択することができる。したがって、熱電モジュール２１の個数が増加しても第１スイッチ６５と第２スイッチ６６の個数の増加を抑えることが可能である。これに伴い、第１配線６３、第２配線６４の本数や、第１ゲート線７０、第２ゲート線７１の本数の増大も抑制することができ、熱電モジュール駆動回路６１を簡易に構成することができる。
【００８５】
また、第１スイッチ６５と第２スイッチ６６は、第１配線６３を正極電源または負極電源と接続するか、あるいは、第１配線６３、第２配線６４を開放するかのいずれかに切り換え可能に構成させるので、各熱電モジュール２１に流れる電流の向きを変えることができる。これにより、熱電モジュール２１による加熱、冷却を切り換え制御することができる。
【００８６】
また、各第１スイッチ６５と各第２スイッチ６６との駆動により、全ての熱電モジュール２１を同時に選択することができるので、全ての熱電モジュール２１を一括して発熱または吸熱させることができる。これにより、熱電モジュール２１の出力制御を短時間に行える。
【００８７】
また、ゲートパルスのパルス幅を変えて、熱電モジュール２１が選択されている時間を調節するように構成することで、熱電モジュール２１への給電量を好適に制御可能である。
【００８８】
また、熱電モジュール制御部７４は、第１センサ３１の検出結果に基づいて操作量を決定するので、的確に熱電モジュール２１の出力を制御できる。
【００８９】
また、１周期の期間が１マイクロ秒から１秒と比較的短いので、各熱電モジュール２１の温度が脈動することを防止できる。
【００９０】
また、このような熱電モジュール駆動回路６１を備えているので、基板熱処理装置は熱処理プレート１の温度管理を好適に行うことができ、適切に基板を熱処理することができる。
【００９１】
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００９２】
（１）上述した実施例では、第１スイッチ６５と第２スイッチ６６とは、正極電源または負極電源との接続、あるいは、第１、第２配線６３、６４の開放を切り換えるように構成されていたがこれに限られない。
【００９３】
図７を参照する。各第１スイッチ９５には単一のトランジスタを設けられており、このトランジスタのコレクタが正極電源ライン６７に接続され、エミッタが第１配線６３に接続されている。同様に、各第２スイッチ９６にも単一のトランジスタを設けられており、このトランジスタのコレクタが負極電源ライン６８に接続され、エミッタが第２配線６４に接続されている。
【００９４】
このように構成することで、第１スイッチ９５は第１配線６３を正極電源と接続させるか、否かを切り換え、第２スイッチ９６は第２配線６４を負極電源と接続させるか、否かを切り換える。このように構成しても、熱電モジュール２１の出力を制御することができる。ただし、熱電モジュール２１の出力は、吸熱または発熱のいずれかに限られる。
【００９５】
（２）上述した実施例では、熱電モジュール制御部７４による「個別制御」において、選択される熱電モジュール２１以外に接続されている第１、第２配線６３、６４は、第１、第２スイッチ６５、６６により開放されていた。また、割り当てられた熱電モジュール２１が「停止」である場合も、その熱電モジュール２１が接続されている第１、第２配線６３、６４は、第１、第２スイッチ６５、６６により開放されていた。しかし、熱電モジュール２１に給電しない場合における第１、第２スイッチ６５、６６の駆動はこれに限られない。たとえば、熱電モジュール２１に接続される第１、第２配線６３、６４をともに同一の極性の電源との間で短絡することで、その熱電モジュール２１へは給電されない。また、熱電モジュール２１に接続される第１、第２配線６３、６４のいずれか一方を開放することで、その熱電モジュール２１へは給電されない。このように、第１、第２スイッチ６５、６６の駆動は、任意の熱電モジュール２１が選択できれば、適宜に設計変更することができる。
【００９６】
（３）上述した実施例では、第１スイッチ６５、第２スイッチ６６ともにスイッチング素子として第１〜第４トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ４を設けているが、これに限られない。たとえば、電界効果トランジスタＦＥＴ(Field Effect Transistor)等の半導体や、リレーなどのスイッチング素子に適宜に置き換えることができる。
【００９７】
（４）上述した実施例では、熱電モジュール２１の目標温度の入力を受け付ける入力部７５を備える構成であったが、これに限られない。たとえば、熱電モジュール制御部７４に含まれる記憶媒体等に予め熱電モジュール２１の目標温度を設定しておくことで、入力部７５を省くことができる。
【００９８】
（５）上述した実施例では、熱電モジュール２１への給電量は、ゲートパルスのパルス幅を変えて、熱電モジュール２１が選択されている時間を調節することで実現したが、これに限られない。たとえば、熱電モジュール２１に印加される電圧や供給される電流を変えることで熱電モジュール２１への給電量を調節してもよい。
【００９９】
（６）上述した実施例では、各熱電モジュール２１には単一の直流電源６９によって給電可能に構成されていたが、これに限られない。各熱電モジュール２１間で適切な電圧値が異なる場合は、熱電モジュール２１ごとに出力電圧の異なる別個の直流電源を設けてもよい。
【０１００】
（７）上述した実施例では、第１配線６３から熱電モジュール２１に電流が流入する方向が正方向と、第２配線６４から熱電モジュール２１に電流が流入する方向が逆方向となるように第１、第２配線６３、６４を熱電モジュール２１に接続したが、これに限られない。適宜に第１、第２配線６３、６４の接続を振り替えてもよい。
【０１０１】
（８）上述した実施例では、第１、第２配線６３、６４の本数はそれぞれ３本であり、熱電モジュール２１の個数は９個であったが、これらの数は適宜に変更できる。また、熱電モジュール２１の個数は、第１、第２配線６３、６４の各本数の積に一致する必要はない。
【０１０２】
（９）上述した実施例では、熱電モジュール２１を同心円状に配置する例示したが、これに限られない。熱電モジュール２１の形状は自由に変更でき、任意の区画に配置することができる。たとえば、熱電モジュール２１を環状（リング状）に配置してもよい。すなわち、径の異なる複数の環状の熱電モジュール２１を配置することで、基板Ｗの中心と周縁との間に温度勾配を効率よく付けることができる。
【０１０３】
（１０）上述した実施例では、熱電モジュール２１を熱処理プレート１に付設する構成であったが、これに限られない。たとえば、熱処理プレート１の上方に配置するように構成してもよい。
【０１０４】
図８は、変形例に係る基板熱処理装置の概略構成を示す垂直断面図である。変形例に係る熱処理プレート１は、下部にマイカヒータ９１が付設されており、マイカヒータ９１と熱処理プレート１の上面との間に伝熱体９３が設けられている。なお、伝熱体９３内に熱電モジュールは配置されていない。
【０１０５】
そして、熱処理プレート１の上方に設けられているカバー５１内には、熱処理プレート１を区分する複数の領域と対向するように複数個の熱電モジュール２１が配置されている。なお、熱処理を行う際に熱電モジュール２１の下面が基板Ｗの上方１ｍｍから１０ｍｍの高さとなるように、熱電モジュール２１が設置されることが望ましい。
【０１０６】
各熱電モジュール２１の上面側には、所定の一定温度に調節されている恒温体９４が設けられている。恒温体９４としては、一定温度に調節された恒温水が循環する熱交換器等が例示される。
【０１０７】
各熱電モジュール２１は、上述した第１、第２配線６３、６４と第１、第２スイッチ６５（９５）、６６（９６）とゲート回路７３と熱電モジュール制御部７４等とともに熱電モジュール駆動回路６１を構成する。このように構成することで、熱電モジュール２１から熱処理プレート１の上面へ熱を輻射し、熱処理プレート１の温度管理を好適に行うことができる。
【０１０８】
（１１）上述した実施例では、熱電モジュール駆動回路６１を基板熱処理装置に適用した実施例であったが、これに限られず、各種産業分野における装置に利用することができる。また、熱電モジュール駆動回路６１単独で、加熱装置、冷却装置、または温調装置として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】実施例１に係る基板熱処理装置の概略構成を示す垂直断面図である。
【図２】伝熱部の水平断面図である。
【図３】熱電モジュールの断面図である。
【図４】熱電モジュールと棒状ヒータの制御系の概略を示すブロック図である。
【図５】基板熱処理装置による処理手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は熱電モジュール制御部により決定された操作量の情報の一例を模式的に示す図であり、（ｂ）はゲート回路による第１スイッチと第２スイッチの駆動のタイミングチャートである。
【図７】変形例に係る熱電モジュールと棒状ヒータの制御系の概略を示すブロック図である。
【図８】変形例に係る基板熱処理装置の概略構成を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
【０１１０】
Ｗ  …  基板
１  …  熱処理プレート
３  …  ハウジング
５  …  伝熱部
１５  …  棒状ヒータ
Ｌ  …  作動液
Ａ  …  空間
２１  …  熱電モジュール
３１  …  第１センサ
６１  …  熱電モジュール駆動回路
６３  …  第１配線
６４  …  第２配線
６５  …  第１スイッチ
６６  …  第２スイッチ
６７  …  正極電源ライン
６８  …  負極電源ライン
６９  …  直流電源
７０  …  第１ゲート線
７１  …  第２ゲート線
７３  …  ゲート回路
７４  …  熱電モジュール制御部
７５  …  入力部
【図１】
2007201130.tif 000003
【図２】
2007201130.tif 000004
【図３】
2007201130.tif 000005
【図４】
2007201130.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007201130.tif 000008
【図７】
2007201130.tif 000009
【図８】
2007201130.tif 000010