(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源が供給される直流用電気ヒータ部と、該直流用電気ヒータ部により加熱されるプレートと、初期昇温時に交流電源が供給されるよう前記直流用電気ヒータ部に隣接して設けた交流用電気ヒータ部とを含む加熱装置において、
前記プレートに設けた温度検出器と、前記プレートの一平面上に搭載する被加熱物の温度を設定温度に保つよう前記温度検出器により検出した前記プレートの温度を前記設定温度に制御する温度制御部と、前記直流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して前記直流電源を供給する直流電源部と、前記交流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して交流電源を供給する交流電源部とを有し、
前記温度制御部は、前記初期昇温時に前記直流電源部から前記直流用電気ヒータ部へ前記直流電源を供給し前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記直流用電気ヒータ部により前記設定温度付近に前記プレートの前記温度を保つよう動作する直流用スイッチ部と、前記初期昇温時に前記交流電源部から前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源を供給し前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記設定温度付近にて前記交流用電気ヒータ部への前記交流電源の供給を一時停止させるよう動作するとともに前記設定温度を前記温度制御部によりさらに高い高温設定温度に設定したときに前記交流電源の供給を前記一時停止した状態から前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源を供給し前記プレートの前記温度を前記高温設定温度に昇温させるよう動作する交流用スイッチ部とを有することを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の加熱装置において、前記被加熱物を搭載する前記プレートの前記一平面とは反対側のもう一方の面に前記直流用電気ヒータ部を介して前記交流用電気ヒータ部が設けられていることを特徴とする加熱装置。
【請求項３】
請求項１記載の加熱装置において、前記被加熱物を搭載する前記プレートの前記一平面とは反対側のもう一方の面に前記直流用電気ヒータ部及び前記交流用電気ヒータ部が一平面上に設けられていることを特徴とする加熱装置。
【請求項４】
直流電源が供給される直流用電気ヒータ部と、該直流用電気ヒータ部により加熱されるプレートと、初期昇温時に交流電源が供給されるよう前記直流用電気ヒータ部に隣接して設けた交流用電気ヒータ部とを含む加熱装置の温度制御方法において、
前記プレートに設けた温度検出器と、前記プレートの一平面上に搭載する前記被加熱物の温度を設定温度に保つよう前記温度検出器により検出した前記プレートの温度を前記設定温度に制御する温度制御部と、
前記直流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して前記直流電源を供給する直流電源部と、前記交流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して交流電源を供給する交流電源部とを有し、
前記温度制御部は、直流用スイッチ部と、交流用スイッチ部とを有し、
前記初期昇温時には、前記温度制御部により前記直流用スイッチ部及び前記交流用スイッチ部を動作させることによって、前記直流用電気ヒータ部へ前記直流電源が供給され、前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源が供給され、前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記直流用電気ヒータ部によって前記設定温度付近に前記プレートの前記温度を保ち、かつ前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したときに前記温度制御部により前記交流用スイッチ部を動作させ前記交流用電気ヒータ部への前記交流電源の供給を一時停止させるとともに、前記温度制御部により前記設定温度をさらに高い高温設定温度に設定したときに前記交流電源の供給を前記一時停止した状態から前記温度制御部により前記交流用スイッチ部が動作されることにより前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源が供給され、前記プレートの前記温度を前記高温設定温度に昇温させることを特徴とする加熱装置の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を所定温度に加熱する加熱装置に属し、特に半導体の製造工程においてウェハのような被加熱物を加熱し、製品を所定温度としてから各種の電気的特性を測定し、被加熱物の品質をチェックするために用いる加熱装置、及びその温度制御方法に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術では、半導体の製造工程において、ウェハのような被加熱物を一定の温度条件下で耐えられるかを検査するために被加熱物を一定の温度に保温し各種の電気的特性を測定し、被加熱物の品質をチェックする検査が行われている。
【０００３】
加熱装置は、図４に示すように、直流電源が供給される発熱線１１ａを含む直流用電気ヒータ部１１と、直流用電気ヒータ部１１により加熱されるプレート（トッププレートとも呼ばれている）１３と、このプレート１３に設けられている温度検出器１５と、プレート１３の一平面１３ａ上に搭載する被加熱物（図示せず）の温度を設定温度に保つように温度検出器１５により検出したプレート１３の温度を設定温度に制御する温度制御部１７と、直流用電気ヒータ部１１へ温度制御部１７を介して直流電源を供給する直流電源部１９とを有している。
【０００４】
温度制御部１７は、直流用電気ヒータ部１１に直流電源を供給し設定温度付近までプレート１３の温度が昇温したことを温度検出器１５により検出し、設定温度付近にてプレート１３の温度を保つスイッチ部１７ａを有している。
【０００５】
なお、このような加熱装置では、被加熱物を加熱するために直流用電気ヒータ部１１に代えて交流用電気ヒータ部を用いて交流電源を供給して昇温するようにしたものがある（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平５−２１６５４３号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術において、被加熱物をより高温域で検査することが要求される場合には、直流用電気ヒータ部１１の容量を大きくしなければ、容量が放熱量に対し不足してしまうことにより応答性が悪くなり、プレート１３に要求される必要な温度が得られないという問題がある。
【０００７】
また、直流用電気ヒータ部１１の容量を大きくすれば、直流電源部や温度制御部１７がその負荷により変更となってしまうので、大幅に見直さなければならないという問題がある。
【０００８】
さらに、被加熱物を加熱するために直流用電気ヒータ部１１に代えて交流用電気ヒータ部を用いて交流電源を供給して昇温するようにした加熱装置では、その電気的特性から誘導ノイズが発生するので正確な検査ができないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、直流電源が供給される直流用電気ヒータ部と、該直流用電気ヒータ部により加熱されるプレートと、初期昇温時に交流電源が供給されるよう前記直流用電気ヒータ部に隣接して設けた交流用電気ヒータ部とを含む加熱装置において、前記プレートに設けた温度検出器と、前記プレートの一平面上に搭載する被加熱物の温度を設定温度に保つよう前記温度検出器により検出した前記プレートの温度を前記設定温度に制御する温度制御部と、前記直流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して前記直流電源を供給する直流電源部と、前記交流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して交流電源を供給する交流電源部とを有し、前記温度制御部は、前記初期昇温時に前記直流電源部から前記直流用電気ヒータ部へ前記直流電源を供給し前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記直流用電気ヒータ部により前記設定温度付近に前記プレートの前記温度を保つよう動作する直流用スイッチ部と、前記初期昇温時に前記交流電源部から前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源を供給し前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記設定温度付近にて前記交流用電気ヒータ部への前記交流電源の供給を一時停止させるよう動作するとともに前記設定温度を前記温度制御部によりさらに高い高温設定温度に設定したときに前記交流電源の供給を前記一時停止した状態から前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源を供給し前記プレートの前記温度を前記高温設定温度に昇温させるよう動作する交流用スイッチ部とを有することを特徴とする加熱装置が得られる。
【００１０】
また、本発明によれば、直流電源が供給される直流用電気ヒータ部と、該直流用電気ヒータ部により加熱されるプレートと、初期昇温時に交流電源が供給されるよう前記直流用電気ヒータ部に隣接して設けた交流用電気ヒータ部とを含む加熱装置の温度制御方法において、前記プレートに設けた温度検出器と、前記プレートの一平面上に搭載する被加熱物の温度を設定温度に保つよう前記温度検出器により検出した前記プレートの温度を前記設定温度に制御する温度制御部と、前記直流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して前記直流電源を供給する直流電源部と、前記交流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して交流電源を供給する交流電源部とを有し、前記温度制御部は、直流用スイッチ部と、交流用スイッチ部とを有し、前記初期昇温時には、前記温度制御部により前記直流用スイッチ部及び前記交流用スイッチ部を動作させることによって、前記直流用電気ヒータ部へ前記直流電源が供給され、前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源が供給され、前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記直流用電気ヒータ部によって前記設定温度付近に前記プレートの前記温度を保ち、かつ前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したときに前記温度制御部により前記交流用スイッチ部を動作させ前記交流用電気ヒータ部への前記交流電源の供給を一時停止させるとともに、前記温度制御部により前記設定温度をさらに高い高温設定温度に設定したときに前記交流電源の供給を前記一時停止した状態から前記温度制御部により前記交流用スイッチ部が動作されることにより前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源が供給され、前記プレートの前記温度を前記高温設定温度に昇温させることを特徴とする加熱装置の温度制御方法が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る加熱装置、及びその温度制御方法によれば、初期昇温時において温度が十分に昇温するまでは、直流用電気ヒータ部、及び交流用電気ヒータ部に直流電源、及び交流電源が供給されることにより、ヒータ容量が大きくなり応答性の維持が可能となる。
【００１２】
また、本発明に係る加熱装置によれば、被加熱物の高温域での使用に際し、直流電源部や温度制御部の見直しを最小限に抑えると共に応答性を維持することを可能とする加熱装置及びその温度制御方法を提供することができる。
【００１３】
また、温度が十分に昇温した後は、交流用電気ヒータ部への交流電源の供給を一時停止させることで、直流電源のみの供給にて直流用電気ヒータ部を制御することが可能であるため、交流による誘導ノイズの発生がなく、誘導ノイズの影響を回避することができ、電力消費エネルギーの損失を低減できるので、被加熱物を一定の温度に保温し各種の電気的特性を測定し、被加熱物の品質をチェックする検査においても正確な検査を遂行することが可能となる。
【００１４】
さらに、本発明に係る加熱装置によれば、交流電源を追加するといった容易な変更で応答性の維持と共に、高温域での使用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の加熱装置は、直流電源が供給される直流用電気ヒータ部と、該直流用電気ヒータ部により加熱されるプレートと、初期昇温時に交流電源が供給されるよう前記直流用電気ヒータ部に隣接して設けた交流用電気ヒータ部とを含む加熱装置において、前記プレートに設けた温度検出器と、前記プレートの一平面上に搭載する被加熱物の温度を設定温度に保つよう前記温度検出器により検出した前記プレートの温度を前記設定温度に制御する温度制御部と、前記直流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して前記直流電源を供給する直流電源部と、前記交流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して交流電源を供給する交流電源部とを有し、前記温度制御部は、前記初期昇温時に前記直流電源部から前記直流用電気ヒータ部へ前記直流電源を供給し前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記直流用電気ヒータ部により前記設定温度付近に前記プレートの前記温度を保つよう動作する直流用スイッチ部と、前記初期昇温時に前記交流電源部から前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源を供給し前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記設定温度付近にて前記交流用電気ヒータ部への前記交流電源の供給を一時停止させるよう動作するとともに前記設定温度を前記温度制御部によりさらに高い高温設定温度に設定したときに前記交流電源の供給を前記一時停止した状態から前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源を供給し前記プレートの前記温度を前記高温設定温度に昇温させるよう動作する交流用スイッチ部とを有することにより実現した。
【００１６】
また、本発明の加熱装置の制御方法は、直流電源が供給される直流用電気ヒータ部と、該直流用電気ヒータ部により加熱されるプレートと、初期昇温時に交流電源が供給されるよう前記直流用電気ヒータ部に隣接して設けた交流用電気ヒータ部とを含む加熱装置の温度制御方法において、前記プレートに設けた温度検出器と、前記プレートの一平面上に搭載する被加熱物の温度を設定温度に保つよう前記温度検出器により検出した前記プレートの温度を前記設定温度に制御する温度制御部と、前記直流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して前記直流電源を供給する直流電源部と、前記交流用電気ヒータ部へ前記温度制御部を介して交流電源を供給する交流電源部とを有し、前記温度制御部は、直流用スイッチ部と、交流用スイッチ部とを有し、前記初期昇温時には、前記温度制御部により前記直流用スイッチ部及び前記交流用スイッチ部を動作させることによって、前記直流用電気ヒータ部へ前記直流電源が供給され、前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源が供給され、前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したことを前記温度検出器により検出したときに前記直流用電気ヒータ部によって前記設定温度付近に前記プレートの前記温度を保ち、かつ前記設定温度付近まで前記プレートの前記温度が昇温したときに前記温度制御部により前記交流用スイッチ部を動作させ前記交流用電気ヒータ部への前記交流電源の供給を一時停止させるとともに、前記温度制御部により前記設定温度をさらに高い高温設定温度に設定したときに前記交流電源の供給を前記一時停止した状態から前記温度制御部により前記交流用スイッチ部が動作されることにより前記交流用電気ヒータ部へ前記交流電源が供給され、前記プレートの前記温度を前記高温設定温度に昇温させることにより実現した。
【実施例１】
【００１７】
以下に、本発明に係る加熱装置の実施例１について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１における加熱装置を示している。なお、図４によって説明した加熱装置と同じ部分には同じ符号を付して説明する。
【００１８】
図１を参照して、加熱装置は直流電源が供給される直流用電気ヒータ部１１と、直流用電気ヒータ部１１により加熱されるプレート１３と、このプレート１３に設けられている温度検出器１５と、プレート１３の一平面１３ａ上に搭載する被加熱物（図示せず）の温度を設定温度に保つように温度検出器１５により検出したプレート１３の温度を設定温度に制御する温度制御部１７と、直流用電気ヒータ部１１へ温度制御部１７を介して直流電源を供給する直流電源部１９とを有している。
【００１９】
温度制御部１７は、直流電源部から直流用電気ヒータ部１１へ直流電源を供給し設定温度付近までプレート１３の温度が昇温したことを温度検出器１５により検出し、設定温度付近にてプレート１３の温度を保つスイッチ部（直流用スイッチ部）１７ａを有している。
【００２０】
さらに、加熱装置は、交流電源が供給されるように直流用電気ヒータ部１１に隣接して設けられている交流用電気ヒータ部２１と、交流用電気ヒータ部２１へ温度制御部１７を介して交流電源を供給する交流電源部２３とを有している。
【００２１】
したがって、加熱装置は、発熱線１１ａを含む直流用電気ヒータ部１１と発熱線２１ａを含む交流用電気ヒータ部２１との２系統の電気ヒータを有している。また、温度制御部１７は、交流電源部から交流用電気ヒータ部２１へ交流電源の供給を一時停止させるスイッチ部（交流用スイッチ部）１７ｂを有している。
【００２２】
加熱装置では、被加熱物を搭載するプレート１３の一平面１３ａとは反対側のもう一方の面に直流用電気ヒータ部１１を介して交流用電気ヒータ部２１が設けられている。直流用電気ヒータ部１１と交流用電気ヒータ部２１との間には、マイカ板のような絶縁体４１が設けられている。
【００２３】
直流用電気ヒータ部１１と交流用電気ヒータ部２１は、シーズヒータをプレート１３にカシメ接合したもの、シーズヒータをプレート１３に鋳込み接合したもの、発熱線をマイカ板に巻着したものをプレート１３に設けたもの、シーズヒータをＨＩＰ（熱間静水圧）により結合したもの、発熱線を耐熱ゴム材に貼り付けたものをプレート１３に設けたものなどの一種によって作られている。なお、直流用電気ヒータ部１１は、プレート１３を鋳込みにより作る際に、シーズヒータを同時に鋳込み結合して一体のものとしてもよい。
【００２４】
プレート１３としては、アルミニウム板、鋼板、セラミックス板などから選ばれた一種を採用する。
【００２５】
温度検出器１５は、白金測温抵抗体、若しくは熱電対などを採用しており、温度検出器１５の検出端がプレート１３の温度を感知するようにプレート１３の所望個所に取り付けられている。
【００２６】
以下、図２をも参照して、実施例１の加熱装置における温度制御方法を説明する。
【００２７】
図２において横軸は、直流用電気ヒータ部１１及び交流用電気ヒータ部２１の加熱、保温時間ｈを示しており、縦軸は、常温（大気温）Ｔ0から設定温度Ｔ1までの温度を示している。なお、図２において、符号２１ｃにより示した部分は、交流用電気ヒータ部２１による加熱時間と温度との関係を示しており、符号２１ｄにより示した部分は交流用電気ヒータ部２１の交流電源の供給を一時停止させた後の残存温度を示している。
【００２８】
図１の加熱装置によって示したように初期昇温時には、直流用電気ヒータ部１１及び交流用電気ヒータ部２１のそれぞれへ直流電源及び交流電源が供給される。そして、図２に示したように常温Ｔ0から設定温度Ｔ1付近までプレート１３の温度が昇温したことを温度検出器１５により検出した後、設定温度Ｔ1付近にて交流用電気ヒータ部２１への交流電源の供給を、スイッチ部１７ｂを動作させることによって一時停止させる。交流用電気ヒータ部２１への交流電源の供給が停止された後は、直流用電気ヒータ部１１は、温度検出器１５、スイッチ部１７ａ及び温度制御部１７によってプレート１３の温度を設定温度Ｔ1付近の温度に保つ。
【００２９】
さらに具体的には、温度制御部１７にて設定された設定温度Ｔ1を１５０℃とすると、常温Ｔ0から設定温度Ｔ1の間近の温度まで接近した経過時間Ａ点付近において交流用電気ヒータ部２１への交流電源の供給が一時停止され、以降は直流用電気ヒータ部１１のみによる設定温度での保温とする。なお、保温の際には、制御出力も大きな電力を必要としないため、これに適した電力回路を作成すればよいので変換の損失が小さくなる。
【００３０】
また、設定温度Ｔ1をさらに高い高温設定温度、例えば２００℃へ変更した場合には、温度制御部１７によってスイッチ部（交流用スイッチ部）１７ｂを動作させることにより、交流用電気ヒータ部２１へ交流電源が供給されるようにして高温設定温度に昇温するようにすればよい。このように直流のみにて温度制御を行うよりも使用エネルギー量を削減できることとなる。
【００３１】
また、交流用電気ヒータ部２１に交流電源が供給される初期昇温時には、プレート１３を介して誘導ノイズが発生し測定に影響を及ぼすため、交流用電気ヒータ部２１の交流電源の供給を一時停止させた後に、被加熱物の測定を行う。なお、直流にて直流用電気ヒータ部１１に直流電源を供給した場合には、交流の時のような誘導ノイズによる測定への影響はない。
【実施例２】
【００３２】
図３は、加熱装置の実施例２を示している。なお、実施例１において説明した構成で同じ要素の部分については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３３】
図３に示す加熱装置の実施例２では、被加熱物を搭載するプレート１３の一平面１３ａとは反対側のもう一方の面に発熱線１１ａ、及び発熱線２１ａを含む直流交流共用電気ヒータ部３１が同一平面上に設けられている。このような発熱線１１ａ及び発熱線２１ａを含む直流・交流共用の電気ヒータ部３１とすると、実施例１に示した絶縁体４１が除かれている構成となるので、更に応答性がよく電力消費エネルギーの損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る加熱装置の実施例１を概略構成により示した側面図である。
【図２】図１に示した加熱装置の温度制御方法を説明するためのグラフである。
【図３】本発明に係る加熱装置の実施例２を概略構成により示した側面図である。
【図４】従来技術における加熱装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１  直流用電気ヒータ部
１３  プレート
１５  温度検出器
１７  温度制御部
１７ａ スイッチ部（直流用スイッチ部）
１７ｂ スイッチ部（交流用スイッチ部）
１９  直流電源部
２１  交流用電気ヒータ部
２３  交流電源部
３１  直流交流共用電気ヒータ部
４１  絶縁板
Ｔ1   設定温度
Ｔ0   常温
【図１】
0004171691.tif 000002
【図２】
0004171691.tif 000003
【図３】
0004171691.tif 000004
【図４】
0004171691.tif 000005