JP2023032160A - 加熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの面内の温度分布にばらつきが生じるのを抑制することができる加熱処理装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係る加熱処理装置は、チャンバと、前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも１つの第１のヒータを有する第１の加熱部と、前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも１つの第２のヒータを有し、前記第１の加熱部と対向する第２の加熱部と、箱状を呈し、内部にワークが支持される空間を有し、前記第１の加熱部と、前記第２の加熱部との間に着脱自在に設けられた処理部と、前記処理部の外部の前記第１の加熱部側、および、前記処理部の外部の前記第２の加熱部側の少なくともいずれかに設けられたパネルと、前記パネルと、前記処理部との間に温度制御ガスを供給するノズルと、前記ノズルに接続されたバルブと、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、加熱処理装置に関する。

ワークを加熱して、ワークの表面に膜などを形成したり、ワークの表面を処理したりする加熱処理装置がある。
例えば、基板と、基板の表面に塗布された溶液とを有するワークを加熱することで、基板の上に有機膜を形成する加熱処理装置が提案されている。（例えば、特許文献１を参照）
この様な加熱処理装置においては、チャンバの内部空間を大気圧よりも減圧し、大気圧よりも減圧された雰囲気において、ワークを１００℃～６００℃程度の温度にまで加熱する場合がある。また、ワークの表面側（上側）と、ワークの裏面側（下側）にヒータを設け、ワークの両面側から加熱を行うことで、処理期間の短縮を図ることも行われている。

ここで、加熱処理の際に、ワークの面内の温度分布にばらつきが生じると、形成された膜や、処理された層の品質にワークの面内においてばらつきが生じるおそれがある。そこで、ワークの表面に対向する板材と、ワークの裏面に対向する板材とを設け、ワークの表面およびワークの裏面に均等に熱を加える技術が提案されている。（例えば、特許文献１および特許文献２を参照）
しかしながら、例えば、ワークの外側にはチャンバがあるので、ワークの周縁領域の熱がチャンバに奪われやすくなる。そのため、ワークの表面に対向する板材と、ワークの裏面に対向する板材とを設けても、ワークの中央領域の温度がワークの周縁領域の温度よりも高くなって、ワークの面内の温度分布にばらつきが生じる場合がある。
そこで、ワークの面内の温度分布にばらつきが生じるのを抑制することができる加熱処理装置の開発が望まれていた。

国際公開第２０１９／１１７２５０号 特開平０６－３１０４４８号公報

本発明が解決しようとする課題は、ワークの面内の温度分布にばらつきが生じるのを抑制することができる加熱処理装置を提供することである。

実施形態に係る加熱処理装置は、チャンバと、前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも１つの第１のヒータを有する第１の加熱部と、前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも１つの第２のヒータを有し、前記第１の加熱部と対向する第２の加熱部と、箱状を呈し、内部にワークが支持される空間を有し、前記第１の加熱部と、前記第２の加熱部との間に着脱自在に設けられた処理部と、前記処理部の外部の前記第１の加熱部側、および、前記処理部の外部の前記第２の加熱部側の少なくともいずれかに設けられたパネルと、前記パネルと、前記処理部との間に温度制御ガスを供給するノズルと、前記ノズルに接続されたバルブと、を備えている。

本発明の実施形態によれば、ワークの面内の温度分布にばらつきが生じるのを抑制することができる加熱処理装置が提供される。

本実施の形態に係る加熱処理装置を例示するための模式断面図である。 処理部の外観を例示するための模式斜視図である。 図１における温度制御部のＡ－Ａ線方向の模式平面図である。 ワークの加熱プロセスを例示するためのグラフである。 ワークの中央領域の温度と、ワークの周縁領域の温度とを例示するためのグラフである。 他の実施形態に係る温度制御部を例示するための模式平面図である。 他の実施形態に係る温度制御部を例示するための模式断面図である。 他の実施形態に係る温度制御部を例示するための模式断面図である。 他の実施形態に係る温度制御部を例示するための模式断面図である。 図９における温度制御部のＢ－Ｂ線方向の模式平面図である。

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。
以下においては、一例として、大気圧よりも減圧された雰囲気においてワークを加熱して、ワークの表面に有機膜を形成する加熱処理装置を説明する。しかしながら、本発明は、これに限定されるわけではない。例えば、本発明は、ワークを加熱して、ワークの表面に無機膜などを形成したり、ワークの表面を処理したりする加熱処理装置にも適用することができる。

また、加熱前のワークは、例えば、基板と、基板の表面に塗布された溶液とを有するものであってもよいし、基板のみであってもよい。以下においては、一例として、加熱前のワークが、基板と、基板の表面に塗布された溶液とを有する場合を説明する。なお、溶液には、液体が仮焼成されて半硬化状態（流れない状態）のものも含まれる。

図１は、本実施の形態に係る加熱処理装置１を例示するための模式断面図である。
なお、図１中のＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向は、互いに直交する三方向を表している。本明細書における上下方向は、Ｚ方向とすることができる。
図２は、処理部５０の外観を例示するための模式斜視図である。
図３は、図１における温度制御部６０のＡ－Ａ線方向の模式平面図である。
加熱前のワーク１００は、基板と、基板の表面に塗布された溶液とを有する。
基板は、例えば、ガラス基板や半導体ウェーハなどである。ただし、基板は、例示をしたものに限定されるわけではない。
溶液は、例えば、有機材料と溶剤を含んでいる。有機材料は、溶剤により溶解が可能なものであれば特に限定はない。溶液は、例えば、ポリアミド酸を含むワニスなどとすることができる。ただし、溶液は、例示をしたものに限定されるわけではない。

図１に示すように、加熱処理装置１には、例えば、チャンバ１０、排気部２０、加熱部３０、冷却部４０、処理部５０、温度制御部６０、およびコントローラ７０が設けられている。

コントローラ７０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算部と、メモリなどの記憶部とを備えている。コントローラ７０は、例えば、コンピュータなどである。コントローラ７０は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、加熱処理装置１に設けられた各要素の動作を制御する。

チャンバ１０は、箱状を呈している。チャンバ１０は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造を有している。チャンバ１０の外観形状には特に限定はない。チャンバ１０の外観形状は、例えば、直方体や円筒とすることができる。チャンバ１０は、例えば、ステンレスなどの金属から形成することができる。

例えば、Ｙ方向におけるチャンバ１０の一方の端部には、開閉扉１１を設けることができる。開閉扉１１を閉めた際には、Ｏリングなどのシール材により、チャンバ１０の開口が気密になるように閉鎖される。開閉扉１１を開けた際には、チャンバ１０の開口を介したワーク１００の搬入または搬出を行うことができる。

例えば、Ｙ方向におけるチャンバ１０の他方の端部には、蓋１２を設けることができる。例えば、蓋１２は、ネジなどの締結部材を用いて、チャンバ１０の他方の端部に着脱可能に設けることができる。蓋１２を取り付けた際には、Ｏリングなどのシール材により、チャンバ１０の開口が気密になるように閉鎖される。着脱可能な蓋１２が設けられていれば、加熱処理装置１のメンテナンスが容易となる。また、加熱処理装置１のメンテナンス時には、処理部５０の搬入または搬出を行うことができる。

チャンバ１０の外壁には冷却部１３を設けることができる。冷却部１３には、図示しない冷却水供給部が接続されている。冷却部１３は、例えば、ウォータージャケット（Water Jacket）とすることができる。冷却部１３が設けられていれば、チャンバ１０の外壁温度が所定の温度よりも高くなるのを抑制することができる。

排気部２０は、チャンバ１０の内部を排気する。排気部２０は、第１の排気部２１と、第２の排気部２２を有する。
第１の排気部２１は、チャンバ１０の底面に設けられた排気口１７に接続されている。 第１の排気部２１は、排気ポンプ２１ａと、圧力制御部２１ｂを有する。
排気ポンプ２１ａは、大気圧から所定の圧力まで粗引き排気を行う排気ポンプとすることができる。そのため、排気ポンプ２１ａは、後述する排気ポンプ２２ａよりも排気量が多い。排気ポンプ２１ａは、例えば、ドライ真空ポンプなどとすることができる。

圧力制御部２１ｂは、排気口１７と排気ポンプ２１ａとの間に設けられている。圧力制御部２１ｂは、チャンバ１０の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、チャンバ１０の内圧が所定の圧力となるように制御する。圧力制御部２１ｂは、例えば、ＡＰＣ（Auto Pressure Controller）などとすることができる。

第２の排気部２２は、チャンバ１０の底面に設けられた排気口１８に接続されている。 第２の排気部２２は、排気ポンプ２２ａと、圧力制御部２２ｂを有する。
排気ポンプ２２ａは、排気ポンプ２１ａによる粗引き排気の後、さらに低い所定の圧力まで排気を行う。排気ポンプ２２ａは、例えば、高真空の分子流領域まで排気可能な排気能力を有する。例えば、排気ポンプ２２ａは、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ：Turbo Molecular Pump）などとすることができる。

圧力制御部２２ｂは、排気口１８と排気ポンプ２２ａとの間に設けられている。圧力制御部２２ｂは、チャンバ１０の内圧を検出する図示しない真空計などの出力に基づいて、チャンバ１０の内圧が所定の圧力となるように制御する。圧力制御部２２ｂは、例えば、ＡＰＣなどとすることができる。

排気口１７、および排気口１８は、チャンバ１０の底面に配置されている。そのため、チャンバ１０の内部に、チャンバ１０の底面に向かうダウンフローの気流が形成される。ダウンフローの気流が形成されれば、ワーク１００を加熱した際に生じた、有機材料を含む昇華物が、ダウンフローの気流に乗ってチャンバ１０の外部に排出される。そのため、チャンバ１０の内壁などに昇華物などの異物が付着するのを抑制することができる。

なお、以上においては、排気口１７および排気口１８がチャンバ１０の底面に設けられる場合を例示したが、排気口１７および排気口１８は、例えば、チャンバ１０の天井面や側面に設けることもできる。排気口１７および排気口１８がチャンバ１０の底面、または天井面に設けられていれば、チャンバ１０の内部に、チャンバ１０の底面、または天井面に向かう気流を形成することができる。

チャンバ１０の内部空間の圧力が減圧されれば、チャンバ１０の外部に放出される熱を抑制することができる。そのため、加熱効率と蓄熱効率を向上させることができるので、ヒータ３３に印加する電力を低減できる。ヒータ３３に印加する電力を低減できれば、ヒータ３３の温度が所定の温度以上となるのを抑制できる。そのため、ヒータ３３の寿命を長くすることができる。

加熱部３０は、例えば、第１の加熱部３１、および第２の加熱部３２を有する。第１の加熱部３１、および第２の加熱部３２は、チャンバ１０の内部に設けられている。
第１の加熱部３１は、処理部５０の上方に設けられている。第２の加熱部３２は、処理部５０の下方に設けられている。第２の加熱部３２は、第１の加熱部３１と対向している。後述するように、処理部５０の内部にはワーク１００が支持されている。そのため、第１の加熱部３１は、処理部５０の内部に支持されたワーク１００の表面（上面）を加熱する。第２の加熱部３２は、処理部５０の内部に支持されたワーク１００の裏面（下面）を加熱する。

例えば、図１に示すように、複数の処理部５０が、チャンバ１０の内部において、上下方向（Ｚ方向）に並べて設けられる場合がある。この様な場合には、上側の処理部５０の下方に設けられた第２の加熱部３２を、下側の処理部５０の上方に設けられた第１の加熱部３１とすることができる。すなわち、処理部５０と処理部５０との間に設けられた第１の加熱部３１または第２の加熱部３２は、兼用することができる。

この場合、上側の処理部５０の内部に支持されたワーク１００の裏面（下面）は、兼用される第１の加熱部３１または第２の加熱部３２により加熱される。下側の処理部５０の内部に支持されたワーク１００の表面（上面）は、兼用される第１の加熱部３１または第２の加熱部３２により加熱される。この様にすれば、第１の加熱部３１または第２の加熱部３２の数を減らすことができるので消費電力の低減、製造コストの低減、省スペース化などを図ることができる。

第１の加熱部３１は、少なくとも１つのヒータ３３（第１のヒータの一例に相当する）を有する。第２の加熱部３２は、少なくとも１つのヒータ３３（第１のヒータの一例に相当する）を有する。ヒータ３３は、例えば、チャンバ１０の内部に設けられた図示しないホルダに保持される。ヒータ３３の端子側の端部は、チャンバ１０の蓋１２の外側に露出している。この様にすれば、ヒータ３３のメンテナンスが容易となる。

図１に例示をした第１の加熱部３１および第２の加熱部３２は、複数のヒータ３３を有している。複数のヒータ３３は、例えば、Ｘ方向に並べて設けることができる。複数のヒータ３３は、例えば、Ｙ方向に並べて設けることもできる。複数のヒータ３３は、例えば、等間隔に並べることができる。第２の加熱部３２に設けられるヒータ３３の仕様、数、間隔などは、第１の加熱部３１に設けられるヒータ３３の仕様、数、間隔などと同じとすることもできるし、異なるものとすることもできる。ヒータ３３の仕様、数、間隔などは、加熱する溶液の組成（溶液の加熱温度）、ワーク１００の大きさなどに応じて適宜変更することができる。ヒータ３３の仕様、数、間隔などは、シミュレーションや実験などを行うことで適宜決定することができる。

ヒータ３３は、例えば、シーズヒータ、遠赤外線ヒータ、遠赤外線ランプ、セラミックヒータ、カートリッジヒータなどである。また、各種ヒータを石英カバーで覆うこともできる。
また、ヒータ３３は、一方向に延びる棒状のヒータとすることができる。複数のヒータ３３が設けられる場合には、例えば、複数のヒータ３３が並ぶ方向と直交する方向に延びる棒状のヒータとすることができる。なお、本明細書においては、石英カバーで覆われた各種ヒータをも含めて「棒状のヒータ」と称する。また、「棒状」の外観形状には限定がなく、例えば、円柱状や角柱状などとすることができる。

また、ヒータ３３は、大気圧よりも減圧された雰囲気においてワーク１００を加熱できれば、前述したものに限定されない。すなわち、ヒータ３３は、放射による熱エネルギーを利用するものであればよい。

冷却部４０は、チャンバ１０の内部に冷却ガスを供給する。冷却部４０は、処理部５０に設けられた図示しない孔などを介して、処理部５０の内部にも冷却ガスを供給するようにしてもよい。冷却部４０は、冷却ガスにより、処理部５０を冷却する。処理部５０が冷却されることで、高温状態にあるワーク１００が間接的に冷却される。また、処理部５０が冷却されることで、処理部５０の熱がワーク１００に伝わるのを抑制することができる。冷却ガスが、処理部５０の内部に供給される場合には、高温状態にあるワーク１００が冷却ガスにより直接冷却される。

なお、冷却部４０は必ずしも必要ではなく、省くこともできる。ただし、冷却部４０が設けられていれば、ワーク１００の冷却時間を短縮することができる。また、ワーク１００の冷却の際に、処理部５０からの熱で、ワーク１００の面内の温度分布にばらつきが生じるのを抑制することができる。

冷却部４０は、例えば、ノズル４１、ガス源４２、およびガス制御部４３を有する。
ノズル４１は、例えば、チャンバ１０の壁面などに設けることができる。なお、ノズル４１の数や配置は適宜変更することができる。

ガス源４２は、ノズル４１に冷却ガスを供給する。ガス源４２は、例えば、高圧ガスボンベ、工場配管などとすることができる。また、ガス源４２は、複数設けることもできる。

冷却ガスは、加熱されたワーク１００と反応し難いガスとすることができる。冷却ガスは、例えば、窒素ガス、炭酸ガス（ＣＯ_２）、希ガスなどである。希ガスは、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスなどである。冷却ガスの温度は、例えば、室温（例えば、２５℃）以下とすることができる。

ガス制御部４３は、ノズル４１とガス源４２との間に設けられている。ガス制御部４３は、例えば、冷却ガスの供給と、供給の停止と、冷却ガスの流速および流量の少なくともいずれかの制御と、を行うことができる。

処理部５０は、第１の加熱部３１と第２の加熱部３２との間に着脱自在に設けられる。例えば、処理部５０は、メンテナンス時にチャンバ１０の、蓋１２が設けられた側の開口を介して、チャンバ１０の内部に搬入される。例えば、処理部５０は、メンテナンス時に蓋１２が設けられた側の開口を介して、チャンバ１０の外部に搬出される。

処理部５０は、少なくとも１つ設けられる。図１においては、２つの処理部５０が設けられる場合を例示したが、処理部５０の数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

図１、および図２に示すように、処理部５０は、箱状を呈し、内部にワーク１００が支持される空間を有している。処理部５０の外観形状は、例えば、直方体とすることができる。
処理部５０は、例えば、フレーム５１、上部均熱板５２、下部均熱板５３、側部均熱板５４、側部均熱板５５、支持部５６、温度センサ５７、および保持部５８を有する。

フレーム５１は、例えば、細長い板材や形鋼などを用いた骨組み構造、または、板金加工などで形成された枠体などとすることができる。フレーム５１は、例えば、ステンレスなどの金属から形成される。

上部均熱板５２は、板状を呈し、フレーム５１の上部に設けられる。上部均熱板５２は、フレーム５１の上部に着脱自在に設けることができる。上部均熱板５２は、少なくとも１つ設けることができる。図２に例示をした処理部５０には１５個の上部均熱板５２が設けられている。上部均熱板５２の平面形状は、例えば、四角形とすることができる。上部均熱板５２の数と平面形状は、フレーム５１の上部の大きさと形状に応じて適宜変更することができる。

下部均熱板５３は、板状を呈し、フレーム５１の下部に設けられる。下部均熱板５３は、フレーム５１の下部に着脱自在に設けることができる。下部均熱板５３は、上部均熱板５２と対向している。下部均熱板５３は、少なくとも１つ設けることができる。下部均熱板５３の数と平面形状は、例えば、上部均熱板５２の数と平面形状と同じとすることもできるし、異なるものとすることもできる。

側部均熱板５４は、板状を呈し、フレーム５１の、互いに対向する側部のそれぞれに設けられる。フレーム５１の、側部均熱板５４が設けられる側部は開口している。フレーム５１の側部に設けられた開口を介して、処理部５０の内部にワーク１００を搬入したり、処理部５０の内部からワーク１００を搬出したりする。そのため、一対の側部均熱板５４の少なくとも一方は、フレーム５１の側部に開閉自在、または着脱自在に設けることができる。例えば、一対の側部均熱板５４の少なくとも一方は、開閉扉１１に設けることができる。

側部均熱板５５は、フレーム５１の内部に一対設けられる。一対の側部均熱板５５は、互いに対向し、一対の側部均熱板５４の間を延びている。一対の側部均熱板５５の一方は、フレーム５１の、保持部５８が設けられる一方の側部の近傍に設けられる。一対の側部均熱板５５の他方は、フレーム５１の、保持部５８が設けられる他方の側部の近傍に設けられる。

上部均熱板５２、下部均熱板５３、側部均熱板５４、および側部均熱板５５により囲まれた空間が、ワーク１００を加熱する処理空間となる。処理部５０の内部の処理空間と、チャンバ１０の内部空間とは、例えば、複数の上部均熱板５２同士の間の隙間などを介して繋がっている。そのため、チャンバ１０の内部空間の圧力が減圧されると、処理部５０の内部の処理空間の圧力も減圧される。

ここで、前述したように、複数のヒータ３３は、棒状を呈し、所定の間隔を空けて並べて設けられている。そのため、棒状を呈する複数のヒータ３３を用いてワーク１００を直接加熱すると、加熱されたワーク１００の面内の温度分布にばらつきが生じる。

ワーク１００の面内の温度分布にばらつきが生じると、形成された有機膜の品質が低下するおそれがある。例えば、温度が高くなった部分において、泡が発生したり、有機膜の組成が変化したりするおそれがある。

上部均熱板５２、および下部均熱板５３が設けられていれば、複数のヒータ３３から放射された熱は、上部均熱板５２および下部均熱板５３に入射する。上部均熱板５２および下部均熱板５３に入射した熱は、これらの内部を面方向に伝搬しながらワーク１００に向けて放射される。そのため、ワーク１００の面内の温度分布にばらつきが生じるのを抑制することができ、ひいては形成される有機膜の品質を向上させることができる。

上部均熱板５２および下部均熱板５３の材料は、熱伝導率の高い材料とすることが好ましい。これらの材料は、例えば、アルミニウム、銅、ステンレスなどとすることができる。なお、アルミニウムや銅などの酸化しやすい材料を用いる場合には、酸化しにくい材料を含む層を表面に設けることができる。

上部均熱板５２および下部均熱板５３から放射された熱の一部は、処理空間の側方に向かう。そのため、処理部５０には側部均熱板５４、５５が設けられている。側部均熱板５４、５５に入射した熱は、側部均熱板５４、５５を面方向に伝搬しながら、その一部がワーク１００に向けて放射される。そのため、ワーク１００の加熱効率を向上させることができる。
側部均熱板５４、５５の材料は、前述した上部均熱板５２および下部均熱板５３の材料と同じとすることができる。

なお、図２においては、複数の上部均熱板５２および複数の下部均熱板５３が、設けられる場合を例示したが、上部均熱板５２および下部均熱板５３の少なくとも一方は、単一の板状部材とすることもできる。

以上に説明した様に、処理部５０の内部の処理空間に支持されたワーク１００は、上部均熱板５２、下部均熱板５３、および側部均熱板５４、５５を介して加熱される。ここで、溶液を加熱する際に生じた昇華物を含む蒸気は、加熱対象であるワーク１００の温度よりも低い温度の物に付着しやすい。この場合、上部均熱板５２、下部均熱板５３、および側部均熱板５４、５５は加熱されているので、昇華物が上部均熱板５２、下部均熱板５３、および側部均熱板５４、５５に付着するのが抑制される。また、発生した昇華物は、上部均熱板５２同士の間の隙間などを介して処理部５０の外部に排出され、前述したダウンフローの気流に乗ってチャンバ１０の外に排出される。そのため、発生した昇華物がワーク１００に付着するのを抑制できる。

また、処理部５０は、チャンバ１０の内部に着脱自在に設けられている。そのため、昇華物が処理部５０の構成要素に付着した場合には、チャンバ１０の外部において付着物の除去を行うことができる。そのため、メンテナンス性の向上を図ることができる。
また、処理部５０は予め余分に作製することができる。そのため、例えば、付着物の付いた処理部５０を清掃している間に、他の処理部５０を用いてワーク１００の処理を行うことができる。

支持部５６は、処理部５０の内部に複数設けられている。複数の支持部５６は、上部均熱板５２、下部均熱板５３、側部均熱板５４、および側部均熱板５５により囲まれた空間、すなわちワーク１００を加熱する処理空間においてワーク１００を支持する。複数の支持部５６は、上部均熱板５２と下部均熱板５３とに対向するようにワーク１００を支持する。

複数の支持部５６は、棒状体とすることができる。
複数の支持部５６の一方の端部（ワーク１００側の端部）の形状は、半球状などとすることができる。複数の支持部５６の一方の端部の形状が半球状であれば、ワーク１００の下面に損傷が発生するのを抑制することができる。また、ワーク１００の下面と複数の支持部５６との接触面積を小さくすることができるので、ワーク１００から複数の支持部５６に伝わる熱を少なくすることができる。

複数の支持部５６の他方の端部（ワーク１００側とは反対側の端部）は、フレーム５１の、下部均熱板５３が取り付けられる部分などに固定することができる。

複数の支持部５６は、例えば、ステンレスなどから形成される。
複数の支持部５６の数、配置、間隔などは、ワーク１００の大きさや剛性（撓み）などに応じて適宜変更することができる。

温度センサ５７は、処理部５０の内部に少なくとも１つ設けられている。温度センサ５７は、上部均熱板５２、下部均熱板５３、側部均熱板５４、および側部均熱板５５により囲まれた空間、すなわちワーク１００を加熱する処理空間において、ワーク１００の温度を検出する。

ここで、ワーク１００の中央領域は、ワーク１００の周縁領域に比べて、外部への放熱が生じ難い。そのため、ワーク１００の中央領域の温度が、ワーク１００の周縁領域の温度よりも高くなりやすい。この場合、複数の温度センサ５７が設けられていれば、ワーク１００の面内における温度分布を求めることができる。

例えば、図２に示すように、ワーク１００の、パネル６１に対向する中央領域（第１の領域の一例に相当する）の温度を検出する温度センサ５７（第１の温度センサの一例に相当する）を設けることができる。ワーク１００の、周縁領域（第２の領域の一例に相当する）の温度を検出する温度センサ５７（第２の温度センサの一例に相当する）を設けることができる。ただし、温度センサ５７の配置と数などは、例示をしたものに限定されるわけではなく、ワーク１００大きさや、加熱温度などに応じて適宜変更することができる。

例えば、温度センサ５７は、ワーク１００の下面近傍の空間において、ワーク１００の温度を間接的に測定する。この場合、ワーク１００が撓むなどして、ワーク１００と温度センサ５７との間の距離がばらつくと検出値の誤差が大きくなる。この場合、ワーク１００の、支持部５６により支持されている部分は撓みなどが小さいので、温度センサ５７が支持部５６の近傍に設けられていれば検出値の誤差を小さくすることができる。そのため、温度センサ５７は、支持部５６の近傍に設けることが好ましい。
なお、赤外線センサなどの非接触温度センサを用いてワーク１００の温度を直接検出してもよい。

温度センサ５７がワーク１００に接触しなければ、ワーク１００に損傷が発生することがない。また、ワーク１００の繰り返しの出し入れによる衝撃が、温度センサ５７に加わらないため、温度センサ５７が損傷するのを抑制することができる。
温度センサ５７は、例えば、熱電対、測温抵抗体、サーミスタ、赤外線センサなどとすることができる。ただし、温度センサ５７は、例示をしたものに限定されるわけではない。

温度センサ５７には、配線５７ａが電気的に接続されている。図２に示すように、配線５７ａの端部は処理部５０の外部に設けられている。配線５７ａの端部には、コネクタ５７ｂが電気的に接続されている。チャンバ１０には、例えば、コントローラ７０と電気的に接続された配線１４が設けられている。配線１４の端部には、コネクタ１４ａが設けられている。コネクタ１４ａは、コネクタ５７ｂと電気的および機械的に着脱自在となっている。処理部５０をチャンバ１０の内部に搬入した際には、コネクタ５７ｂをコネクタ１４ａに接続する。処理部５０をチャンバ１０の内部から搬出する際には、コネクタ５７ｂをコネクタ１４ａから取り外す。この様にすれば、温度センサ５７を備えた処理部５０をチャンバ１０の内部に着脱自在に設けることができる。

なお、温度センサ５７は省くこともできる。加熱プロセスにおけるワーク１００の温度は予め知ることができる。例えば、複数の温度センサが設けられたワークを加熱して加熱プロセスにおけるワーク１００の温度を求めたり、シミュレーションにより加熱プロセスにおけるワーク１００の温度を求めたりすることができる。
ただし、温度センサ５７が設けられていれば、加熱プロセスにおけるワーク１００の温度を正確、且つ、リアルタイムに求めることができる。

保持部５８は、フレーム５１の、側部均熱板５４が設けられる側面に交差する側面に設けられている。保持部５８は、一対設けられている。保持部５８は、フレーム５１の側面から外部に向けて突出し、側部均熱板５４が設けられる側面同士の間を延びている。

図１に示すように、チャンバ１０の内部には、１つの処理部５０に対して一対の桟１５が設けられている。チャンバ１０の内部に搬入された処理部５０の保持部５８は、桟１５の上に載置される。処理部５０は、一対の保持部５８と一対の桟１５とにより、チャンバ１０の内部に着脱自在に保持される。

ここで、前述したように、上部均熱板５２および下部均熱板５３が設けられていれば、ワーク１００の面内温度がばらつくのを抑制することができる。ところが、処理部５０の外側（ワーク１００の外側）にはチャンバ１０の内壁などがあるので、ワーク１００の周縁領域は、ワーク１００の中央領域に比べて外部への放熱が生じ易い。そのため、上部均熱板５２および下部均熱板５３を設けただけでは、ワーク１００の面内温度をさらに均一にするのが難しい。

そこで、本実施の形態に係る加熱処理装置１には温度制御部６０が設けられている。複数の処理部５０が設けられる場合には、複数の処理部５０毎に温度制御部６０を設けることができる。また、１つの処理部５０に対して、少なくとも１つの温度制御部６０を設けることができる。
温度制御部６０は、ワーク１００の所定の領域の温度を低下させることで、ワーク１００の面内温度のばらつきを小さくする。

図１、および図３に示すように、温度制御部６０は、例えば、パネル６１、ノズル６２、バルブ６３、流量調整部６４、およびガス源６５を有する。
パネル６１は、例えば、スペーサやブラケットなどを用いて、処理部５０、または、チャンバ１０の内壁に設けることができる。パネル６１は、板状を呈し、処理部５０の上面（上部均熱板５２）に対向している。パネル６１は、例えば、処理部５０の上面と略平行に設けられる。パネル６１の平面寸法は、処理部５０の上面の平面寸法よりも小さくすることができる。

パネル６１は、ワーク１００の、温度を低下させる領域に対向する位置に設けられる。前述したように、ワーク１００の中央領域は、ワーク１００の周縁領域に比べて温度が高くなりやすい。そのため、一般的には、パネル６１は、ワーク１００の中央領域に対向する位置に設けられる。

パネル６１と処理部５０の上面との間の隙間には、後述する温度制御ガスが供給される。そのため、パネル６１は、供給された温度制御ガスがチャンバ１０の内部に拡散するのを抑制するために設けられる。パネル６１と処理部５０の上面との間には、温度制御ガスをある程度保持することができる。そのため、パネル６１の平面寸法と平面形状は、例えば、ワーク１００の、温度を低下させる領域の平面寸法と平面形状と同程度とすることができる。ただし、パネル６１の平面寸法と平面形状は、ワーク１００の大きさや温度などに応じて適宜変更することができる。パネル６１の平面寸法と平面形状は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
パネル６１の材料は、例えば、上部均熱板５２の材料と同じとすることができる。

ノズル６２は、パネル６１と処理部５０の上面との間の隙間に温度制御ガスを供給する。ノズル６２は、例えば、パネル６１に固定することができる。ノズル６２は、少なくとも１つ設けることができる。例えば、ノズル６２はパネル６１の中央に１つ設けることもできるし、パネル６１の複数の箇所に設けることもできる。ノズル６２の数や配置は、ワーク１００の、温度を低下させる領域の大きさなどに応じて適宜変更することができる。ノズル６２の数や配置は、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。

バルブ６３は、ノズル６２に接続されている。バルブ６３は、チャンバ１０の外部であって、ノズル６２とガス源６５との間に設けられている。バルブ６３は、温度制御ガスの供給の開始と、供給の停止とを切り替える。
また、バルブ６３は、バルブ６３のオープン時に温度制御ガスの供給量を緩やかに増加させるものとすることが好ましい。例えば、バルブ６３は、いわゆるスロースタートバルブやスローオープンバルブなどとすることができる。バルブ６３のオープン時に温度制御ガスの供給量が緩やかに増加すれば、処理部５０の温度、ひいてはワーク１００の温度が急激に変化するのを抑制することができる。そのため、ワーク１００の面内において、形成された有機膜の品質にばらつきが生じるのを抑制することができる。

流量調整部６４は、バルブ６３に接続されている。流量調整部６４は、チャンバ１０の外部であって、バルブ６３とガス源６５との間に設けられている。流量調整部６４は、温度制御ガスの供給量を制御する。流量調整部６４は、例えば、マスフローコントローラ（Mass Flow Controller）などとすることができる。流量調整部６４は、前述したバルブ６３の機能をさらに有することもできる。流量調整部６４がバルブ６３の機能を有する場合には、バルブ６３を省くことができる。

ガス源６５は、チャンバ１０の外部に設けられている。ガス源６５は、バルブ６３および流量調整部６４を介して、ノズル６２に温度制御ガスを供給する。ガス源６５は、例えば、高圧ガスボンベ、工場配管などとすることができる。温度制御ガスは、加熱されたワーク１００と反応し難いガスとすることができる。温度制御ガスは、例えば、窒素ガス、炭酸ガス（ＣＯ_２）、希ガスなどである。希ガスは、例えば、アルゴンガスやヘリウムガスなどである。温度制御ガスの温度は、例えば、室温（例えば、２５℃）以下とすることができる。温度制御ガスは、前述した冷却ガスと同じであってもよいし、異なっていてもよい。

前述したように、処理部５０は、チャンバ１０の内部に着脱自在に設けられる。そのため、パネル６１とノズル６２が処理部５０に設けられる場合には、ノズル６２とバルブ６３との間に、コネクタ６６を設けることができる。コネクタ６６は、ノズル６２側の配管とバルブ６３の配管との接続、および分離を行う。コネクタ６６が設けられていれば、パネル６１とノズル６２が設けられた処理部５０を、チャンバ１０の内部に搬入、搬出する際の作業が容易となる。

次に、温度制御部６０の作用および効果についてさらに説明する。
図４は、ワーク１００の加熱プロセスを例示するためのグラフである。
図４に示すように、チャンバ１０の内部に搬入されたワーク１００は、昇温工程（１）、加熱処理工程（１）、および昇温工程（２）を経て、所定の温度まで加熱される。加熱処理工程（２）においては、ワーク１００の温度を所定の期間維持することで、例えば、基板の上に有機膜を形成する。その後、ワーク１００を冷却する冷却工程を経て、加熱処理されたワーク１００がチャンバ１０の外部に搬出される。

図５は、ワーク１００の中央領域の温度と、ワーク１００の周縁領域の温度とを例示するためのグラフである。
前述したように、ワーク１００の周縁領域は、ワーク１００の中央領域に比べて、外部への放熱が生じ易い。そのため、図５に示すように、ワーク１００の中央領域の温度が、ワーク１００の周縁領域の温度よりも高くなりやすい。この場合、ワーク１００の温度が高くなるほど、中央領域の温度と周縁領域の温度との差が大きくなる。例えば、加熱処理工程（１）における中央領域の温度と周縁領域の温度との差Ｔ１よりも、加熱処理工程（２）における中央領域の温度と周縁領域の温度との差Ｔ２の方が大きくなる。加熱処理工程（２）においては、例えば、基板の上に有機膜が形成されるので、中央領域の温度と周縁領域の温度との差Ｔ２が大きくなると、ワーク１００の面内において、形成された有機膜の品質にばらつきが生じるおそれがある。

本実施の形態に係る加熱処理装置１には温度制御部６０が設けられているので、ワーク１００の中央領域に対向する位置に温度制御ガスを供給することで、中央領域の温度と周縁領域の温度との差が小さくなる様にすることができる。そのため、ワーク１００の面内において、形成された有機膜の品質にばらつきが生じるのを抑制することができる。
なお、ワーク１００の中央領域に対向する位置に温度制御ガスを供給する場合を説明したが、ワーク１００の温度が高い領域に対向する位置に温度制御ガスを供給すればよい。

温度センサ５７が設けられている場合には、コントローラ７０は、温度センサ５７からの信号に基づいて、バルブ６３および流量調整部６４を制御することで、温度制御ガスの供給タイミングと供給量を制御することができる。

例えば、コントローラ７０は、ワーク１００の、パネル６１に対向する中央領域の温度、および、ワーク１００の周縁領域の温度に基づいて、バルブ６３を制御する。そして、コントローラ７０は、中央領域の温度が周縁領域の温度よりも高い場合には、バルブ６３を制御して、ノズル６２からパネル６１と処理部５０との間に温度制御ガスを供給する。

また、コントローラ７０は、中央領域の温度と周縁領域の温度との差に基づいて、流量調整部６４による温度制御ガスの供給量を変化させる。例えば、温度差が大きい場合には温度制御ガスの供給量を増加させ、温度差が小さい場合には温度制御ガスの供給量を減少させる。

温度センサ５７が設けられていない場合には、コントローラ７０は、予め求められた制御条件に基づいて、バルブ６３および流量調整部６４を制御することで、温度制御ガスの供給タイミングと供給量を制御することができる。前述したように、温度センサ５７が設けられていない場合の制御条件は、例えば、複数の温度センサが設けられたワークを加熱して加熱プロセスにおけるワーク１００の温度を求めたり、シミュレーションにより加熱プロセスにおけるワーク１００の温度を求めたりすることで求めることができる。

例えば、コントローラ７０は、予め定められた第１の加熱部３１および第２の加熱部３２による加熱タイミングと、予め定められたバルブ６３による温度制御ガスの供給タイミングと、予め定められた流量調整部６４による温度制御ガスの供給量と、を含む制御プログラムを格納することができる。そして、コントローラ７０は、格納された制御プログラムに基づいて、処理部５０の内部に支持されたワーク１００の処理を行うことができる。

図６は、他の実施形態に係る温度制御部６０ａを例示するための模式平面図である。
図６に示すように、温度制御部６０ａは、例えば、パネル６１、複数のノズル６２、複数のバルブ６３、複数の流量調整部６４、およびガス源６５を有する。
すなわち、温度制御部６０ａには、ノズル６２、バルブ６３、および流量調整部６４が複数組設けられている。図６に例示をした温度制御部６０ａの場合には、ノズル６２、バルブ６３、および流量調整部６４が３組設けられている。

例えば、ワーク１００の平面寸法が大きい場合などにおいては、ワーク１００の中央領域においても、さらに温度が異なる領域が生ずる場合がある。例えば、ワーク１００の中央領域の中心近傍の温度が、ワーク１００の中央領域の周縁側の温度よりも高くなる場合がある。

この場合、ノズル６２、バルブ６３、および流量調整部６４が複数組設けられていれば、温度制御を行う領域の数を増やすことができるので、ワーク１００の面内の温度分布にばらつきが生じるのをさらに抑制することができる。

図７は、他の実施形態に係る温度制御部６０ｂを例示するための模式断面図である。
図７に示すように、温度制御部６０ｂは、例えば、パネル６１ａ、ノズル６２、バルブ６３、流量調整部６４、およびガス源６５を有する。

パネル６１ａは、前述したパネル６１と同様とすることができる。ただし、パネル６１ａにはノズル６２が設けられないので、ノズル６２を挿通する孔などは設けられていない。
ノズル６２は、例えば、処理部５０のフレーム５１などに設けることができる。ノズル６２は、パネル６１ａと処理部５０の上面との間の隙間に温度制御ガスを供給する。ノズル６２の数や配置などは、前述した温度制御部６０と同様とすることができる。

ノズル６２を処理部５０側に設けるようにしても、パネル６１ａと処理部５０の上面との間の隙間に温度制御ガスを供給することができるので、前述した温度制御部６０の効果を享受することができる。

図８は、他の実施形態に係る温度制御部６０ｃを例示するための模式断面図である。
図８に示すように、温度制御部６０ｃは、例えば、パネル６１、ノズル６２、バルブ６３、流量調整部６４、およびガス源６５を有する。

前述した温度制御部６０の場合には、パネル６１およびノズル６２が、処理部５０の上面側に設けられている。すなわち、温度制御部６０は、ワーク１００の表面側からワーク１００の温度を制御する。これに対して、温度制御部６０ｃの場合には、パネル６１およびノズル６２が、処理部５０の下面側に設けられている。すなわち、温度制御部６０ｃは、ワーク１００の裏面側からワーク１００の温度を制御する。

ノズル６２は、パネル６１と処理部５０の下面（下部均熱板５３）との間の隙間に温度制御ガスを供給する。ノズル６２の数や配置などは、前述した温度制御部６０と同様とすることができる。

パネル６１およびノズル６２を処理部５０の下面側に設けるようにしても、前述した温度制御部６０の効果を享受することができる。
なお、パネル６１およびノズル６２を処理部５０の上面側および下面側に設けることもできる。
すなわち、パネル６１およびノズル６２は、処理部５０の外部の第１の加熱部３１側、および、処理部５０の外部の第２の加熱部３２側の少なくともいずれかに設けることができる。

図９は、他の実施形態に係る温度制御部６０ｄを例示するための模式断面図である。
図１０は、図９における温度制御部６０ｄのＢ－Ｂ線方向の模式平面図である。
図９および図１０に示すように、温度制御部６０ｄは、例えば、パネル６１ａ、ノズル６２ａ、バルブ６３、流量調整部６４、およびガス源６５を有する。

ノズル６２ａは、筒状を呈し、パネル６１ａと処理部５０の上面との間を延びている。例えば、ノズル６２ａは、処理部５０の長手方向に延びている。平面視において、ノズル６２ａの中心線は、処理部５０の中心線と重なるようにすることができる。平面視において、ノズル６２ａの、中心線に交差する方向の両側面には、複数の吐出口を設けることができる。図１０に示すように、ノズル６２ａに供給された温度制御ガスは、複数の吐出口から、パネル６１ａと処理部５０の上面との間の隙間に供給される。

複数の吐出口から温度制御ガスを供給すれば、広い範囲に温度制御ガスを供給することができるので、例えば、平面寸法が大きいワーク１００の温度制御が容易となる。

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、加熱処理装置１の形状、寸法、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。

１ 加熱処理装置、１０ チャンバ、２０ 排気部、３０ 加熱部、３１ 第１の加熱部、３２ 第２の加熱部、３３ ヒータ、５０ 処理部、５１ フレーム、５２ 上部均熱板、５３ 下部均熱板、５６ 支持部、５７ 温度センサ、５８ 保持部、６０ 温度制御部、６０ａ～６０ｄ 温度制御部、６１ パネル、６１ａ パネル、６２ ノズル、６２ａ ノズル、６３ バルブ、６４ 流量調整部、６５ ガス源、７０ コントローラ、１００ ワーク

Claims (6)

1. チャンバと、
   前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも１つの第１のヒータを有する第１の加熱部と、
   前記チャンバの内部に設けられ、少なくとも１つの第２のヒータを有し、前記第１の加熱部と対向する第２の加熱部と、
   箱状を呈し、内部にワークが支持される空間を有し、前記第１の加熱部と、前記第２の加熱部との間に着脱自在に設けられた処理部と、
   前記処理部の外部の前記第１の加熱部側、および、前記処理部の外部の前記第２の加熱部側の少なくともいずれかに設けられたパネルと、
   前記パネルと、前記処理部との間に温度制御ガスを供給するノズルと、
   前記ノズルに接続されたバルブと、
   を備えた加熱処理装置。
2. 前記処理部は、
   骨組み構造、または、枠体であるフレームと、
   前記フレームの上部に設けられた、少なくとも１つの板状の上部均熱板と、
   前記フレームの下部に設けられた、少なくとも１つの板状の下部均熱板と、
   を有し、
   前記ノズルは、前記パネルと、前記上部均熱板との間、および、前記パネルと、前記下部均熱板との間の、少なくともいずれかに前記温度制御ガスを供給する請求項１記載の加熱処理装置。
3. 前記バルブは、オープン時に前記温度制御ガスの供給量を緩やかに増加させる請求項１または２に記載の加熱処理装置。
4. 前記バルブに接続され、前記温度制御ガスの供給量を制御する流量調整部と、
   前記第１の加熱部、前記第２の加熱部、前記バルブ、および前記流量調整部を制御するコントローラと、
   をさらに備え、
   前記コントローラは、予め定められた前記第１の加熱部および前記第２の加熱部による加熱タイミングと、予め定められた前記バルブによる前記温度制御ガスの供給タイミングと、予め定められた前記流量調整部による前記温度制御ガスの供給量と、を含む制御プログラムを格納し、
   前記コントローラは、格納された前記制御プログラムに基づいて、前記処理部の内部に支持されたワークの処理を行う請求項１～３のいずれか１つに記載の加熱処理装置。
5. 前記処理部の内部に設けられ、前記ワークの、前記パネルに対向する第１の領域の温度を検出する第１の温度センサと、
   前記処理部の内部に設けられ、前記ワークの、前記第１の領域とは異なる第２の領域の温度を検出する第２の温度センサと、
   前記第１の温度センサにより検出された前記第１の領域の温度、および前記第２の温度センサにより検出された前記第２の領域の温度に基づいて、前記バルブを制御するコントローラと、
   をさらに備え、
   前記コントローラは、前記第１の領域の温度が前記第２の領域の温度よりも高い場合には、前記バルブを制御して、前記ノズルから前記パネルと前記処理部との間に前記温度制御ガスを供給する請求項１～３のいずれか１つに記載の加熱処理装置。
6. 前記バルブに接続され、前記温度制御ガスの供給量を制御する流量調整部をさらに備え、
   前記コントローラは、前記流量調整部をさらに制御し、前記第１の領域の温度と前記第２の領域の温度との差に基づいて、前記流量調整部による前記温度制御ガスの供給量を変化させる請求項５記載の加熱処理装置。

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