JP2004071172A - 加熱装置およびその製造方法並びに被膜形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】極めて低コストで製造でき、クリープ変形を大幅に抑制でき、高温加熱可能なこと。
【解決手段】アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、被加熱体１０８を支持する支持台１１と、支持台１１の内部に設けられて、被加熱体１０８を加熱する加熱手段１２と、支持台１１の内部に設けられて、８５０℃以上の融点を有する金属材料からなる補強構造体１３とを備え、補強構造体１３としては、細長の板状の補強部材１３ａを複数枚互いに所定の間隔を存して格子状となるように配置してなる菓子折構造とする。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱装置およびその製造方法、並びにこれを使用する被膜形成装置に係り、特に極めて低コストで製造でき、しかもクリープ変形を大幅に抑制できる高温加熱可能な加熱装置およびその製造方法並びに被膜形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、基板の表面に被膜を形成して半導体や液晶等を製造する被膜形成装置は、例えば、真空環境下で基板を加熱しながら当該基板に被膜原料のガスのプラズマを放射することにより、基板の表面に被膜を形成するようにしている（プラズマ型化学蒸着法）。
【０００３】
図２１（ａ）および（ｂ）は、このような被膜形成装置に使用される従来の加熱装置（サセプタ）の概略構成例を示す平面図および断面図である。
【０００４】
図２１に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる支持台１１１の内部には、加熱手段である電気抵抗式のシーズヒータ１１２が埋設され、当該シーズヒータ１１２の端部が、支持台１１１の下部から外部へ電気的に接続できるようになっている。
【０００５】
このような加熱装置１１０は、例えばシーズヒータ１１２の埋設形状に合わせた溝１１１ａを支持台１１１に切削加工し、当該溝１１１ａ内にシーズヒータ１１２を敷設して、当該溝１１１ａに嵌合する蓋１１１ｂで、当該溝１１１ａを塞いで当該蓋１１１ｂを溶接接合した後、支持台１１１上を研磨仕上げすることにより、製造される。
【０００６】
このような加熱装置１１０を備えたプラズマ型化学蒸着式の被膜形成装置においては、加熱装置１１０の支持台１１１上に基板を載置し、加熱装置１１０のシーズヒータ１１２に通電すると、支持台１１１が加熱されて（約３５０℃以下）も、基板が加熱され、真空環境下で当該基板へ向けて被膜原料のガスのプラズマを放射することにより、基板上に被膜を形成することができる。
【０００７】
この時、加熱装置１１０の支持台１１１は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなるため、軽量で熱伝導率が高く基板を効率よく加熱することができると共に、組成成分（アルミニウム）が基板に蒸着し難く、製造された半導体や液晶に対して悪影響を及ぼすことはない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したような加熱装置１１０においては、以下のような問題がある。
【０００９】
（ａ）被膜形成装置において、被膜形成の効率向上や形成被膜の高性能化等を図るために、基板をさらに高く加熱する（現在の運転温度は３００℃であるが、近い将来には４００〜５００℃となることが予想されるため）ことが要求されている。
【００１０】
しかしながら、前述したような従来の加熱装置１１０で、基板を４００〜５００℃にまで加熱しようとすると、アルミニウムの融点（約６６０℃）近くにまで加熱することから、支持台１１１（５００〜１６００ｍｍ四方）が軟化して自重により曲がってしまい（以下、クリープ変形と称する）、基板を安定して支持することができなくなってしまう。
【００１１】
このため、クリープ変形が数ｍｍに達すると加熱装置１１０を取り替え等のメンテナンスが必要となり、半導体性能およびコストの点で大きな問題となっている。
【００１２】
（ｂ）支持台１１１に溝１１１ａを切削加工して、当該溝１１１ａ内にシーズヒータ１１２を敷設した後、溝１１１ａに嵌合する蓋１１１ｂを溶接接合して製造するため、製造に非常に手間がかかってしまい、高コスト化の要因の一つとなっている。
【００１３】
以上のような問題は、半導体や液晶等を製造する前述したようなプラズマ型化学蒸着式の被膜形成装置に限らず、被加熱体を保持して加熱する加熱装置と、被加熱体に対して被膜原料を放射する被膜原料放射手段とを備えて構成される被膜形成装置であれば、十分にあり得ることである。
【００１４】
本発明の目的は、極めて低コストで製造でき、しかもクリープ変形を大幅に抑制できる高温加熱可能な加熱装置およびその製造方法並びに被膜形成装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明の加熱装置は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、被加熱体を支持する支持台と、支持台の内部に設けられて、前記被加熱体を加熱する加熱手段と、前記支持台の内部に設けられて、８５０℃以上の融点を有する金属材料からなる補強構造体とを備えて成り、前記補強構造体としては、細長の板状の補強部材を複数枚互いに所定の間隔を存して格子状となるように配置してなる菓子折構造としている。
【００１６】
従って、請求項１に対応する発明の加熱装置においては、細長の板状の補強部材を複数枚互いに所定の間隔を存して格子状となるように配置してなる菓子折構造の補強構造体を備えることにより、加熱手段で支持台を４００〜５００℃にまで加熱しても、補強構造体で支持台をクリープ変形させることなく保持することができ、支持台上に載置した被加熱体を安定して保持することができる。
【００１７】
また、請求項２に対応する発明の加熱装置は、前記請求項１に対応する発明の加熱装置において、前記補強構造体としては、前記加熱手段を中心にして上下方向にほぼ対称となるように一対配設し、かつ当該各補強構造体同士を機械的に結合している。
【００１８】
従って、請求項２に対応する発明の加熱装置においては、補強構造体を、加熱手段を中心にして上下方向にほぼ対称となるように一対配設することにより、加熱手段による支持台の上下方向の加熱速度が等しくなり、支持台の上下方向における熱膨張差をなくすことができるため、加熱に伴なう支持台の反り返りを防止することができ、支持台上に載置した被加熱体をさらに確実に安定して保持することができる。
また、各補強構造体同士を機械的に結合することにより、各補強構造体が自由に動かないように保持することができる。
【００１９】
さらに、請求項３に対応する発明の加熱装置は、前記請求項１または請求項２に記載の加熱装置において、前記各補強部材間の所定の間隔としては、２５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲となるようにしている。
【００２０】
ここで、特に前記各補強部材間の所定の間隔としては、より好ましくは、例えば請求項４に記載したように、５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲となるようにし、さらにより好ましくは、例えば請求項５に記載したように、１００ｍｍとなるようにしている。
【００２１】
従って、請求項３乃至請求項５に対応する発明の加熱装置においては、各補強部材間の所定の間隔を、２５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、より好ましくは５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲、さらにより好ましくは１００ｍｍとなるようにすることにより、補強構造体の補強部材をできる限り稠密として、支持台と補強構造体とを一体化することができる。
【００２２】
一方、請求項６に対応する発明の加熱装置は、前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に対応する発明の加熱装置において、前記補強部材に、凹凸を形成している。
【００２３】
従って、請求項６に対応する発明の加熱装置においては、補強構造体の補強部材に凹凸を形成することにより、支持台と補強構造体とが滑らない（ずれない）ようにすることができる。
【００２４】
また、請求項７に対応する発明の加熱装置は、前記請求項１乃至請求項６のいずれか１項に対応する発明の加熱装置において、前記アルミニウム合金としては、マグネシウムおよび銅の含有量の少ないものとしている。
【００２５】
従って、請求項７に対応する発明の加熱装置においては、アルミニウム合金を、マグネシウムおよび銅の含有量の少ないものとすることにより、悪影響を与えることなく半導体や液晶を製造することができる。
【００２６】
さらに、請求項８に対応する発明の加熱装置は、前記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の加熱装置において、前記補強構造体としては、ステンレス、軟鋼、セラミックス、鉄、鉄鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金のうちのいずれかからなるものとしている。
【００２７】
従って、請求項８に対応する発明の加熱装置においては、補強構造体を、ステンレス、軟鋼、セラミックス、鉄、鉄鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金のうちのいずれかからなるものとすることにより、ステンレスや軟鋼や鉄や鉄鋼であると、補強構造体を低コストで製造することができ、ニッケルやニッケル合金であると、補強構造体の耐熱性を向上させることができ、銅や銅合金であると、補強構造体の熱伝導率を高めることができ、セラミックスやチタンやチタン合金であると、補強構造体の軽量化を図ることができる。
【００２８】
一方、請求項９に対応する発明は、前記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に対応する発明の加熱装置の製造方法であって、下部側が金型からなると共に側面側が砂型からなる鋳型の内部に、前記加熱手段および前記補強構造体を配設し、前記鋳型内にアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を鋳込むと共に、当該溶湯の湯面上を発熱性保温材で覆うことにより、当該溶湯を下方側から上方側へ向かって指向性凝固させて鋳造するようにしている。
【００２９】
従って、請求項９に対応する発明の加熱装置の製造方法においては、下部側が金型からなると共に側面側が砂型からなる鋳型の内部に加熱手段および補強構造体を配設し、当該鋳型内にアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を鋳込むと共に、当該溶湯の湯面上を発熱性保温材で覆うことによって、当該溶湯を下方側から上方側へ向かって指向性凝固させて鋳造することにより、前述した従来のように、支持台に溝を切削加工して加熱手段等を当該溝内に敷設した後に蓋を嵌合して溶接接合する場合よりも、連続して製造することが簡単にでき、製造コストを大幅に低減することができる。
【００３０】
また、請求項１０に対応する発明は、前記請求項９に対応する発明の加熱装置の製造方法において、前記補強構造体を構成する一部の補強部材の端部を、前記鋳型に固定するようにしている。
【００３１】
従って、請求項１０に対応する発明の加熱装置の製造方法においては、加熱装置を製造する際に、補強構造体を構成する一部の補強部材の端部を、鋳型に固定することにより、作業性を良好とすることができる。
【００３２】
さらに、請求項１１に対応する発明の被膜形成装置は、被加熱体を保持して加熱する前記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に対応する発明の加熱装置と、前記被加熱体に対して被膜原料を放射する被膜原料放射手段とを備えている。
【００３３】
従って、請求項１１に対応する発明の被膜形成装置においては、被加熱体を保持して加熱する加熱装置と、当該被加熱体に対して被膜原料を放射する被膜原料放射手段とを備えることにより、被加熱体を４００〜５００℃の温度に加熱しながら被加熱体に被膜を形成することが何ら問題なくできるため、例えば、半導体や液晶の製造に適用すれば、高性能な半導体や液晶を効率よく製造することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による加熱装置およびその製造方法、並びにこれを使用する被膜形成装置の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００３５】
本発明による加熱装置およびその製造方法並びにこれを使用する被膜形成装置の本実施の形態を図１乃至図３を用いて説明する。
【００３６】
図１は本実施の形態による被膜形成装置の概略構成図、図２は本実施の形態による加熱装置の概略構成図、図３は本実施の形態による加熱装置の製造方法の説明図である。
【００３７】
図１に示すように、チャンバ１０１の内部下方には、被加熱体である基板１０８を保持して加熱する加熱装置（サセプタ）１０を配設している。
【００３８】
また、チャンバ１０１の内部の加熱装置１０の上方には、基板１０８に対して被膜原料のガス１０６のプラズマ１０７を放射することにより、基板１０８上に被膜１０９を形成する被膜原料放射手段であるプラズマ発生装置１０２を配設している。
【００３９】
さらに、プラズマ発生装置１０２には、被膜原料のガス１０６を送給するガス供給源１０３および電源１０４を接続している。
【００４０】
さらにまた、チャンバ１０１には、減圧手段である減圧ポンプ１０５を連結している。
【００４１】
以上により、被膜形成装置１００を構成している。
【００４２】
次に、本実施の形態による加熱装置１０の構成例について、図２を用いて説明する。
【００４３】
一方、前記加熱装置１０は、図２に示すように、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、被加熱体である基板１０８を支持する支持台１１の内部に、加熱手段である電気抵抗式のシーズヒータ（ニクロム線をステンレスやニッケル合金等の管の内部に配設したもの）１２を埋設すると共に、８５０℃以上（好ましくは１０００℃以上）の融点を有する金属材料からなる一対の補強構造体１３を、当該シーズヒータ１２を上下で挟んで包囲する、すなわち当該シーズヒータ１２を中心にして上下方向にほぼ対称となるようにして埋設し、かつ当該各補強構造体１３同士を機械的に結合（例えば、菓子折構造等の結合手段により）している。
【００４４】
ここで、支持台１１を、例えばアルミニウム合金で構成する場合には、当該アルミニウム合金としては、マグネシウムおよび銅の含有量の少ないものとすることが好ましい。
【００４５】
一方、前記補強構造体１３としては、例えば、図４に概略平面図を、図５に概略斜視図をそれぞれ示すように、細長の板状の補強部材１３ａを複数枚、互いに縦，横所定の間隔ｂを存して格子状となるように配置してなる菓子折構造としている。
【００４６】
図６（ａ）は前記補強部材１３ａの菓子折構造の一部分を示す概略平面図、図６（ｂ）は同図６（ａ）の“Ａ”部分の結合状態を示す分解斜視図である。
【００４７】
図６に示すように、補強構造体１３を構成する上側の補強部材１３ａおよび下側の補強部材１３ａのそれぞれ対応する箇所に切欠き１３ｂを設けて、これらを互いに嵌め込み、かつ当該嵌め込みを、例えば溶接等により互いに接続するようにしている。
【００４８】
図７は、以上のような構成の一対の補強構造体１３で、前記シーズヒータ１２を上下で挟んで組み込んだ状態の一例を示す外観斜視図である。
【００４９】
ここで、前記各補強部材１３ａ間の所定の間隔ｂとしては、補強構造体１３の縦，横のサイズ、補強部材１３ａの材質、厚さ、幅等に基づいて、例えば、２５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、より好ましくは、５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲、さらにより好ましくは、１００ｍｍとなるように、適切に選定することができる。
【００５０】
また、前記補強構造体１３としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）、軟鋼（ＳＳ４００、ＳＳ４２０等）、セラミックス、鉄、鉄鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金のうちのいずれかからなるものとしている。
【００５１】
次に、以上のような本実施の形態による加熱装置１０の製造方法について、図３を用いて説明する。
【００５２】
まず、溶解炉（重油燃焼炉、ガス燃焼炉、電気炉等）でアルミニウムまたはアルミニウム合金を溶融して溶湯を取鍋に移し、溶湯中に窒素ガスを吹き込んで１１０〜１５分程度）・溶湯を脱ガス（脱水素ガス）処理する。
【００５３】
他方、対をなす補強構造体１３でシーズヒータ１２を上下方向に挟み、互いにずれないように補強構造体１３とシーズヒータ１２との間をスポット溶接等で仮止めし、図３に示すように、中央部分に穴１ａを開けられた平板状の金型１（冷し金）の当該穴１ａ内に、シーズヒータ１２の端部側を通過させ、当該シーズヒータ１２および補強構造体１３が金型１の表面から所定の高さに位置するように、シーズヒータ１２の端部側を支承する。
【００５４】
続いて、前記シーズヒータ１２およびサポートプレート１３を包囲するように、金型１の上面に口字状の砂型２を配設すると共に、金型１の前記穴１ａの下端側とシーズヒータ１２の端部側との間に、セラミックス製のシール材３を充填して当該間を塞ぎ、金型１および砂型２を予熱する（約５０〜８０℃）。
【００５５】
次に、前記金型１および前記砂型２からなる鋳型内に前記溶湯５を鋳込むと共に、金属酸化物（例えば酸化鉄等）粉末とアルミニウム粉末とを混合した発熱性保温材４で、前記溶湯５の表面を覆う。
【００５６】
ここで、溶湯５の温度は、アルミニウムの場合には６８０〜７５０℃、アルミニウム合金の場合には６５０〜７００℃とすることが好ましい。
【００５７】
これにより、溶湯５は、発熱性保温材４の発熱反応により湯面側が保温されると共に、砂型２により側面側が保温される一方、金型（冷し金）１により下方側が冷却されるため、下方側から上方側へ向かう一方向で冷却凝固していく（指向性凝固）。
【００５８】
このようにして鋳造凝固することにより、気泡巣や引け巣等の欠陥を生じさせることなく、溶湯５を凝固させることができる。
【００５９】
次に、溶湯５が全体にわたって凝固したら、鋳型（金型１および砂型２）から取り出し、研磨等の仕上げ処理を行なうことにより、加熱装置１０を製造することができる。
【００６０】
なお、このようにして加熱装置１０を製造する際に、補強構造体１３を構成する一部の補強部材１３ａの端部を、鋳型に固定するようにすることにより、作業性を良好とすることができる。
【００６１】
以上のようにして製造される加熱装置１０を使用したプラズマ型化学蒸着式の被膜形成装置１００においては、図１に示すように、加熱装置１０の支持台１１上に基板（例えば、シリコン材料製）１０８を載置し、加熱装置１０のシーズヒータ１２に通電する一方、減圧ポンプ１０５を作動してチャンバ１０１内を減圧すると共に、ガス供給源１０３からプラズマ発生装置１０２にガス１０６（例えば、水素化シリコンガスと水素ガスとの混合ガス）を供給しながら電源１０４を作動させると、支持台１１１が加熱されて（４００〜５００℃）、基板１０８が加熱される一方、プラズマ発生装置１０２でガス１０６がプラズマ化されて、プラズマ発生装置１０２から基板１０８へ向けてプラズマ１０７が放射されることにより、基板１０８上に高性能な被膜（例えば、多結晶シリコン膜）１０９を効率よく形成して、半導体を製造することができる。
【００６２】
従って、本実施の形態によれば、次のような種々の作用効果を得ることが可能となる。
【００６３】
（ａ）アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる支持台１１内に、８５０℃以上の融点を有する金属材料からなる細長の板状の補強部材を複数枚互いに所定の間隔を存して格子状となるように配置してなる菓子折構造の補強構造体１３を備えて、加熱装置１０を構成するようにしているので、シーズヒータ１２で支持台１１を４００〜５００℃にまで加熱しても、補強構造体１３で支持台１１をクリープ変形させることなく保持することができ、支持台１１上に載置した被加熱体である基板１０８を安定して保持することができる。
【００６４】
（ｂ）各補強部材１３ａ間の所定の間隔を、２５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、より好ましくは５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲、さらにより好ましくは１００ｍｍとなるようにするようにしているので、補強構造体１３の補強部材１３ａをできる限り稠密として、支持台１１と補強構造体１３とを一体化することができる。
【００６５】
（ｃ）シーズヒータ１２および補強構造体１３を支持台１１の内部に鋳込むようにして、加熱装置１０を鋳造法により製造するようにしているので、前述した従来のように、支持台１１１に溝１１１ａを切削加工してシーズヒータ１１２等を敷設した後に、当該溝１１１ａに蓋１１１ｂを嵌合して溶接接合するようにした加熱装置１１０に比較べて、連続して製造することが簡単にでき、製造コストを大幅に低減することができる。
【００６６】
（ｄ）溶湯５を下方側から上方側へ向かう一方向で冷却凝固（指向性凝固）していくようにしているので、気泡巣や引け巣等の欠陥を生じさせることなく、溶湯５を凝固させることができる。
【００６７】
（ｅ）一対の補強構造体１３でシーズヒータ１２を上下方向に挟んで包囲する、すなわち当該シーズヒータ１２を中心にして上下方向にほぼ対称となるように支持台１１の内部に設けるようにしているので、シーズヒータ１２による支持台１１の上下方向の加熱速度が等しくなり、支持台１１の上下方向における熱膨張差をなくすことができる。
このため、加熱に伴なう支持台１１の反り返りを防止することができ、支持台１１上に載置した被加熱体である基板１０８をさらに確実に安定して保持することができる。
また、各補強構造体１３同士を機械的に結合するようにしているので、各補強構造体１３が自由に動かないように保持することができる。
【００６８】
（ｆ）加熱装置１０を製造する際に、補強構造体１３を構成する一部の補強部材１３ａの端部を、鋳型に固定するようにしているので、作業性を良好とすることができる。
【００６９】
（ｇ）被加熱体である基板１０８を保持して加熱する加熱手段であるシーズヒータ１２と、当該基板１０８に対して被膜原料を放射する被膜原料放射手段であるプラズマ発生装置１０２とから、被膜形成装置１００を構成するようにしているので、基板１０８を４００〜５００℃の温度に加熱しながら基板１０８に被膜１０９を形成することが何ら問題なくできるため、例えば、半導体や液晶の製造に適用すれば、高性能な半導体や液晶を効率よく製造することができる。
【００７０】
なお、前記加熱装置１０の支持台１１の材料としては、軽量で熱伝導率が高く基板１０８を効率よく加熱することができると共に、鋳造性が良好であり、組成成分が基板に蒸着し難く、製造された半導体や液晶に対して悪影響を及ぼすことのないアルミニウムやアルミニウム合金が望ましい。
【００７１】
このアルミニウム合金においては、蒸発し易いマグネシウムを基板に蒸着すると、製造された半導体や液晶に対して悪影響を及ぼす可能性のあるマグネシウムや銅の含有量の少ないものが好ましく、例えば、日本工業規格（ＪＩＳ）で規定された「ＡＣ３Ａ」，「ＡＣ４Ｃ」，「ＡＣ４ＣＨ」等が好ましい。
【００７２】
また、補強構造体１３の材料としては、融点が８５０℃以上（好ましくは１０００℃以上）の金属材料であればよい。
【００７３】
なぜなら、融点が８５０℃未満であると、製造時に溶湯１０５の熱により変形してしまう虞があると共に、支持台１１を４００〜５００℃にまで加熱した時に、当該支持台１１を十分な剛性をもって保持することが困難になってしまうからである。
【００７４】
特に、融点が１０００℃以上であれば、前記問題を生じることが全くなくなるので、非常に好ましい。
【００７５】
さらに、前記金属材料が、ステンレス、軟鋼、セラミックス、鉄、鉄鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金のうちのいずれかであると、特に好ましい。
【００７６】
なぜなら、ステンレス、軟鋼、鉄や鉄鋼（ステンレス等）であると、補強構造体１３を低コストで製造することができ、ニッケルやニッケル合金であると、補強構造体１３の耐熱性を向上させることができ、銅や銅合金であると、補強構造体１３の熱伝導率を高めることができ、セラミックス、チタンやチタン合金であると、補強構造体１３の軽量化を図ることができるからである。
【００７７】
ちなみに、セラミックス（融点：８５０℃以上）からなる補強構造体１３を用いると、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる支持台１１と補強構造体１３との熱膨張率に大きな差を生じてしまい、補強構造体１３に割れやヒビ等を生じてしまう虞があるため、適用することが困難である。
【００７８】
【実施例】
以下、本発明による加熱装置およびその製造方法、並びにこれを使用する被膜形成装置の一実施例について、図面を参照して具体的に説明する。
【００７９】
（各補強部材間の最適な間隔の選定方法）
まず、前述した各補強部材１３ａ間の最適な間隔ｂの選定方法について、図８乃至図１３を用いて定量的に説明する。
【００８０】
板厚５ｍｍの各補強部材（ＳＵＳ）１３ａを、１００ｍｍの間隔ｂを存して格子状となるように配置することが最も好ましい理由は、高い温度になってアルミニウムの剛性が低下しても、各補強部材１３ａの剛性で補なうためである。
【００８１】
図８は、各補強部材１３ａ間の間隔ｂと、各補強部材１３ａの剛性（ＥＩ）_ＳＵＳ／アルミニウムの剛性（ＥＩ）_ＡＬとの関係を示す特性図である。
【００８２】
各補強部材１３ａ間の間隔ｂ＝１００ｍｍで、ＳＵＳ補強部材１３ａの剛性（ＥＩ）_ＳＵＳは約０．５になり、アルミニウムの剛性（ＥＩ）_ＡＬの１／２となることがわかる。
【００８３】
各補強部材１３ａ間の間隔ｂ＝１００ｍｍは、アルミニウムが剛性を無くしても（クリープで）、各補強部材１３ａで剛性を５０％補償することが期待できる。
【００８４】
各補強部材１３ａ間の間隔ｂ＝３００ｍｍでは、補強部材の剛性が１７％になり不十分である。
【００８５】
従って、各補強部材１３ａ間の所定の間隔ｂを、５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲とすることが好ましい。
【００８６】
次に、各補強部材１３ａ間の間隔ｂを１００ｍｍにした場合（ケース１）、各補強部材１３ａ間の間隔ｂを２００ｍｍにした場合（ケース２）のそれぞれにおける補強部材１３ａの剛性（ＥＩ）_１、（ＥＩ）_２について、図９を用いて比較して説明する。
【００８７】

図１０に示すように、上下面の温度差△ｔによる弾性変位δｅは、

（Ｔ＝３００℃の場合）
図１１に示すように、
【数１】

△ｔ＝２×２４×３６５＝１．７５２×１０^４　　Ｈｒ
Ｋ＝ｋ／｛Ｂ・２ｎ／（２ｎ＋１）・（Ｈ／２）^{２＋１／ｎ}｝^ｎ
Ｍ_０＝ＢＨ^２Ｅα・△Ｔ／（１２（１−ν））
Ｌ＝３７５ｍｍ
Ｂ＝１００ｍｍ
Ｈ＝６０ｍｍ
ｋ＝１．３１５９７×１０^−１１
ｎ＝４．３０５５
Ｅ＝３×１０^５ＭＰａ
α＝２３×１０^−６／℃
ν＝０．３５５
図１２は、以上説明した△Ｔと変位との関係について整理して示した図である。
【００８８】
図１２から、補強は有効であることがわかる。
【００８９】

（Ｔ＝５００℃の場合）
図１３に示すように、
【数２】

Ｋ＝ｋ／｛Ｂ・２ｎ／（２ｎ＋１）・（Ｈ／２）^{２＋１／ｎ}｝^ｎ
Ｍ_０＝ＢＨ^２Ｅα・△Ｔ／１２（１−ν）
Ｌ＝３７５ｍｍ
Ｂ＝１００ｍｍ
Ｈ＝６０ｍｍ
ｋ＝１．０４２４×１０^{− ５}
ｎ＝４．３０５５
Ｅ＝３×１０^５ＭＰａ
α＝２３×１０^−６／℃
ν＝０．３５５
図１４は、以上説明した△Ｔと変位との関係について整理して示した図である。
【００９０】
５００℃では、補強が特に有効であることがわかる。
【００９１】
（加熱装置のクリープ試験結果）
次に、本発明による加熱装置のクリープ試験結果について、図１５乃至図２０を用いて具体的に説明する。
【００９２】
我々は、供試体として、４００×２００×６０ｍｍの加熱装置（ホットプレート　材質：主にアルミニウム）の高温クリープ試験を行ない、加熱装置内部に井げた状の補強を行なった結果を確認するために、試験温度３００℃および５００℃にて、１００時間（Ｈ）のクリープ試験を実施した。
【００９３】
なお、比較材として、補強を行なわないものについても実施した。
【００９４】
（ａ）供試体
供試体として、補強材なし（３００℃および５００℃クリープ試験）のものを供試体Ｎｏ．１およびＮｏ．２とし、補強材あり（３００℃および５００℃クリープ試験）のものを供試体Ｎｏ．３およびＮｏ．４とした。
【００９５】
（ｂ）試験条件
図１５に、試験条件を一覧表として示している。
【００９６】
なお、負荷荷重の値は、供試体と同一寸法の加熱装置単純支持条件での中央部集中荷重におけるクリープ変形予測値から算出したものである。
【００９７】
（ｃ）試験結果
（ｃ−１）５００℃、１００Ｈクリープ（供試体Ｎｏ．１、Ｎｏ．２）
図１６に試験結果一覧表、図１７に変異履歴をそれぞれ示している。
【００９８】
補強なしの１００Ｈクリープ変位は、３．５５ｍｍ、補強ありの１００Ｈクリープ変位は、０．０５ｍｍであった。
【００９９】
この試験結果から、補強ありのクリープ変位は、補強なしのクリープ変位の１．４％程度であり、補強の効果が出ていることがわかる。
【０１００】
（ｃ−２）３００℃、１００Ｈクリープ（供試体Ｎｏ．３、Ｎｏ．４）
図１８に試験結果一覧表、図１９に変異履歴をそれぞれ示している。
【０１０１】
補強なしの１００Ｈクリープ変位は、２．８９ｍｍ、補強ありの１００Ｈクリープ変位は、０．３４ｍｍであった。
【０１０２】
この試験結果から、補強ありのクリープ変位は、補強なしのクリープ変位の１１．７％程度であり、補強の効果が出ていることがわかる。
【０１０３】
以上から、図２０に示すように、５００℃、３００℃の条件下では、加熱装置内部に補強を行なうことにより、クリープ変形を大幅に低減できることが確認できた。
【０１０４】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形して実施することが可能である。
例えば、前述した実施の形態において、前記補強部材１３ａに、凹凸を形成するようにしてもよい。
【０１０５】
すなわち、補強構造体１３の補強部材１３ａに凹凸を形成するようにすることにより、支持台１１と補強構造体１３とが滑らない（ずれない）ようにすることが可能となる。
【０１０６】
また、前述した実施の形態では、金型１を介して溶湯５を自然冷却するようにしたが、金型１を水冷して溶湯５を強制冷却するようにしてもよい。
【０１０７】
さらに、前述した実施の形態では、加熱装置１０，２０，３０で基板１０８を保持して加熱し、プラズマ発生装置１０２から基板１０８へ向けて被膜原料のガス１０６のプラズマ１０７を放射することにより、基板１０８に被膜１０９を形成して半導体や液晶等を製造するプラズマ型化学蒸着式被膜形成装置１００の場合について説明したが、これに限らず、被加熱体を保持して加熱する加熱装置と、被加熱体に対して被膜原料を放射する被膜原料放射手段とを備えて成る被膜形成装置であれば、前述した実施の形態の場合と同様に本発明を適用することができる。
【０１０８】
一方、各実施の形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、前記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の加熱装置によれば、細長の板状の補強部材を複数枚互いに所定の間隔を存して格子状となるように配置してなる菓子折構造の補強構造体を備えるようにしているので、加熱手段で支持台を４００〜５００℃にまで加熱しても、補強構造体で支持台をクリープ変形させることなく保持することができ、支持台上に載置した被加熱体を安定して保持することが可能となる。
【０１１０】
また、本発明の加熱装置によれば、補強構造体を、加熱手段を中心にして上下方向にほぼ対称となるように一対配設するようにしているので、加熱手段による支持台の上下方向の加熱速度が等しくなり、支持台の上下方向における熱膨張差をなくすことができるため、加熱に伴なう支持台の反り返りを防止することができ、支持台上に載置した被加熱体をさらに確実に安定して保持することが可能となる。
【０１１１】
また、各補強構造体同士を機械的に結合するようにしているので、各補強構造体が自由に動かないように保持することが可能となる。
【０１１２】
さらに、本発明の加熱装置によれば、各補強部材間の所定の間隔を、２５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲、より好ましくは５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲、さらにより好ましくは１００ｍｍとなるようにしているので、補強構造体の補強部材をできる限り稠密として、支持台と補強構造体とを一体化することが可能となる。
【０１１３】
一方、本発明の加熱装置によれば、補強構造体の補強部材に凹凸を形成するようにしているので、支持台と補強構造体とが滑らない（ずれない）ようにすることが可能となる。
【０１１４】
また、本発明の加熱装置によれば、アルミニウム合金を、マグネシウムおよび銅の含有量の少ないものとするようにしているので、悪影響を与えることなく半導体や液晶を製造することが可能となる。
【０１１５】
さらに、本発明の加熱装置によれば、補強構造体を、ステンレス、軟鋼、セラミックス、鉄、鉄鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金のうちのいずれかからなるものとするようにしているので、ステンレスや軟鋼や鉄や鉄鋼であると、補強構造体を低コストで製造することができ、ニッケルやニッケル合金であると、補強構造体の耐熱性を向上させることができ、銅や銅合金であると、補強構造体の熱伝導率を高めることができ、セラミックスやチタンやチタン合金であると、補強構造体の軽量化を図ることが可能となる。
【０１１６】
一方、本発明の加熱装置の製造方法によれば、下部側が金型からなると共に側面側が砂型からなる鋳型の内部に加熱手段および補強構造体を配設し、当該鋳型内にアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を鋳込むと共に、当該溶湯の湯面上を発熱性保温材で覆うことによって、当該溶湯を下方側から上方側へ向かって指向性凝固させて鋳造するようにしているので、前述した従来のように、支持台に溝を切削加工して加熱手段等を当該溝内に敷設した後に蓋を嵌合して溶接接合する場合よりも、連続して製造することが簡単にでき、製造コストを大幅に低減することが可能となる。
【０１１７】
また、本発明の加熱装置の製造方法によれば、加熱装置を製造する際に、補強構造体を構成する一部の補強部材の端部を、鋳型に固定するようにしているので、作業性を良好とすることが可能となる。
【０１１８】
さらに、本発明の被膜形成装置によれば、被加熱体を保持して加熱する加熱装置と、当該被加熱体に対して被膜原料を放射する被膜原料放射手段とを備えるようにしているので、被加熱体を４００〜５００℃の温度に加熱しながら被加熱体に被膜を形成することが何ら問題なくできるため、例えば、半導体や液晶の製造に適用すれば、高性能な半導体や液晶を効率よく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による被膜形成装置の一実施の形態を示す概略構成図。
【図２】本発明による加熱装置の一実施の形態を示す概略構成図。
【図３】本発明による加熱装置の製造方法を説明するための断面図。
【図４】本発明による加熱装置における補強構造体の一構成例を示す概略平面図。
【図５】本発明による加熱装置における補強構造体の一構成例を示す概略斜視図。
【図６】本発明による加熱装置における補強構造体の補強部材の菓子折構造の一部分を示す概略平面図および分解斜視図。
【図７】本発明による加熱装置における補強構造体で、シーズヒータを上下で挟んで組み込んだ状態の一例を示す外観斜視図。
【図８】本発明による加熱装置の実施例に基づく、各補強部材間の間隔と、各補強部材の剛性（ＥＩ）_ＳＵＳ／アルミニウムの剛性（ＥＩ）_ＡＬとの関係を示す特性図。
【図９】本発明による加熱装置の実施例に基づく、補強部材の剛性（ＥＩ）_１、（ＥＩ）_２について説明するための図。
【図１０】本発明による加熱装置の実施例に基づく、上下面の温度差△ｔによる弾性変位δｅの状態を示す図。
【図１１】本発明による加熱装置の実施例に基づく、クリープ変位について説明するための図（Ｔ＝３００℃の場合）。
【図１２】本発明による加熱装置の実施例に基づく、△Ｔと変位との関係について整理して示す図。
【図１３】本発明による加熱装置の実施例に基づく、クリープ変位について説明するための図（Ｔ＝５００℃の場合）。
【図１４】本発明による加熱装置の実施例に基づく、△Ｔと変位との関係について整理して示す図。
【図１５】本発明による加熱装置の試験条件の一覧を示す図。
【図１６】本発明による加熱装置の試験結果の一覧を示す図。
【図１７】本発明による加熱装置の変異履歴を示す図。
【図１８】本発明による加熱装置の試験結果の一覧を示す図。
【図１９】本発明による加熱装置の変異履歴を示す図。
【図２０】本発明による加熱装置内部に補強を行なうことにより、クリープ変形を大幅に低減できることを説明するための図。
【図２１】従来の加熱装置の一例を示す概略構成図。
【符号の説明】
１…金型
１ａ…穴
２…砂型
３…シール材
４…発熱性保温材
５…溶湯
１０…加熱装置
１１…支持台
１２…シーズヒータ
１３…補強構造体
１３ａ…補強部材
１３ｂ…切欠き
１００…被膜形成装置
１０１…チャンバ
１０２…プラズマ発生装置
１０３…ガス供給源
１０４…電源
１０５…減圧ポンプ
１０６…ガス
１０７…プラズマ
１０８…基板
１０９…被膜。

Claims (11)

1. アルミニウムまたはアルミニウム合金からなり、被加熱体を支持する支持台と、
   前記支持台の内部に設けられて、前記被加熱体を加熱する加熱手段と、
   前記支持台の内部に設けられて、８５０℃以上の融点を有する金属材料からなる補強構造体とを備えて成り、
   前記補強構造体としては、細長の板状の補強部材を複数枚互いに所定の間隔を存して格子状となるように配置してなる菓子折構造としたことを特徴とする加熱装置。
2. 前記請求項１に記載の加熱装置において、
   前記補強構造体としては、前記加熱手段を中心にして上下方向にほぼ対称となるように一対配設し、かつ当該各補強構造体同士を機械的に結合したことを特徴とする加熱装置。
3. 前記請求項１または請求項２に記載の加熱装置において、
   前記各補強部材間の所定の間隔としては、２５ｍｍ〜５００ｍｍの範囲となるようにしたことを特徴とする加熱装置。
4. 前記請求項３に記載の加熱装置において、
   前記各補強部材間の所定の間隔としては、５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲となるようにしたことを特徴とする加熱装置。
5. 前記請求項４に記載の加熱装置において、
   前記各補強部材間の所定の間隔としては、１００ｍｍとなるようにしたことを特徴とする加熱装置。
6. 前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の加熱装置において、
   前記補強部材に、凹凸を形成したことを特徴とする加熱装置。
7. 前記請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置において、
   前記アルミニウム合金としては、マグネシウムおよび銅の含有量の少ないものとしたことを特徴とする加熱装置。
8. 前記請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の加熱装置において、
   前記補強構造体としては、ステンレス、軟鋼、セラミックス、鉄、鉄鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金のうちのいずれかからなるものとしたことを特徴とする加熱装置。
9. 前記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の加熱装置の製造方法であって、
   下部側が金型からなると共に側面側が砂型からなる鋳型の内部に、前記加熱手段および前記補強構造体を配設し、
   前記鋳型内にアルミニウムまたはアルミニウム合金の溶湯を鋳込むと共に、当該溶湯の湯面上を発熱性保温材で覆うことにより、当該溶湯を下方側から上方側へ向かって指向性凝固させて鋳造するようにしたことを特徴とする加熱装置の製造方法。
10. 前記請求項９に記載の加熱装置の製造方法において、
    前記補強構造体を構成する一部の補強部材の端部を、前記鋳型に固定するようにしたことを特徴とする加熱装置の製造方法。
11. 被加熱体を保持して加熱する前記請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の加熱装置と、
    前記被加熱体に対して被膜原料を放射する被膜原料放射手段と、
    を備えて成ることを特徴とする被膜形成装置。

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