JP5407691B2 - 均熱処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、均熱処理装置に関し、特に、たとえば半導体ウェハや液晶ガラス基板などの加熱処理対象物を均熱状態に加熱処理する熱処理プレートに関する。

加熱処理対象物を均熱状態に加熱処理する熱処理プレートに関する従来の技術は、たとえば、特許文献１または特許文献２に開示されている。

図２１は、従来の熱処理プレートの一例の構成を示す斜視図である。図２１に示す均熱処理プレートは、プレート１の内部に形成された複数個の貫通穴２ａの両端を蓋７ａおよび７ｂで閉塞して密閉容器７を形成し、この密閉容器７の内部を真空排気後に所定量の作動液を封入し、プレート１の底面に伝熱ブロック４を介してヒータ６を熱的に接触させた構成を有する。また、プレート１に形成された上記複数個の密閉容器７の間にヒータ６を埋込む方式の熱処理プレートも、特許文献１に記載されている。

図２２は、従来の熱処理プレートの他の例の構成を示す平面図である。図２３は、従来の熱処理プレートの他の例の構成を示す側面図である。図２２および図２３に示す熱処理プレートは、プレート１の内部に形成された複数個の穴の内部にパイプ３を配置して、パイプ容器の蛇行回路を形成し、蛇行回路の一端となる入り口４１が上部に、回路の他端となる出口４２が下部にそれぞれ接続されて蛇行回路との間で単一の連通回路を形成する蒸発器４３を有する。この単一の連通回路の内部を真空排気後に所定量の作動液３１を封入し、蒸発器４３の内部に装着されたヒータ６で作動液３１を加熱する。

特開平９−３１４５６１号公報 特開２００７−２９４６８８号公報

図２１に示す従来の均熱装置は、プレートの裏面に接触して取り付けられている伝熱ブロックにヒータが接触して取り付けられている構成であり、ヒータから伝熱ブロックを介したプレートへの熱伝導により、プレートが加熱される。この場合、ヒータや伝熱ブロックの接触状態の不均一や、ヒータ自体の発熱分布の不均一、およびプレート中央部とプレート端面部からの放熱の差などにより、プレート表面に温度ムラが発生する。この温度ムラを低減する目的で、内部に作動液が封入された密閉容器が、ヒータと並行して配置され、この作動液の蒸発および凝縮作用により、上記の温度ムラを均一化する作用を有する。

しかしながら、ヒータはプレートに接触しているため、ヒータからプレートへ直接に伝熱する影響が大きい。そのため、プレート表面に発生する温度分布を完全に解消するだけの均熱能力を、上記の密閉容器の機能に期待することはできない。したがって、この方式ではプレート表面を高精度の均一温度分布に保つことは困難であった。また、プレートに複数個の穴加工を行なう必要があるため、プレートの製作コストが高くなるという問題点もあった。また、プレートに穴加工をして、密閉容器を形成する必要があるため、プレートの厚みは密閉容器の直径以上の寸法を必要とするので、プレートの熱容量が大きくなり、熱応答性の高い装置を実現できないという問題点があった。

一方、図２２および図２３に示す従来の均熱処理装置は、前述のとおり、単一の連通回路を構成し、ヒータが収納される蒸発器を別置きにした構造である。そのため、ヒータの加熱により発生する作動液の蒸気を連通回路の各部に行き渡らせて、作動液の蒸気の凝縮作用によりプレートを均一に加熱することができ、プレートの温度分布を高精度に保つことが可能である。

しかしながら、この装置は、プレートの下方に蒸発器の設置スペースが別途必要であり、装置の全体高さが高くなり、装置が大形化するという問題点がある。また、プレートに設けた管路とは別に蒸発器を製作して、蒸発器と管路とを接続することが必要であるとともに、プレートに複数個の穴加工をおこなう必要があるので、製作コストが高くなるという問題点があった。また、図２１に示す従来の均熱装置と同様に、プレートに穴加工をして管路を形成する必要があるので、プレートを薄型化できず、熱応答性の高い装置が得られないという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、コンパクト、低コストで高精度の均熱化を実現可能な、均熱処理装置を得ることを目的とする。

この発明の一の局面に係る均熱処理装置は、加熱処理対象物を均熱状態に加熱する均熱処理装置であって、複数の並行する溝が片面に形成されたプレートと、外周面を有し、内部空間を真空排気して作動液が封入されたパイプ容器と、パイプ容器の外周面の一部を加熱する加熱手段とを備える。パイプ容器は、部分的に溝に嵌入され、溝に嵌入された部分の外周面がプレートに熱的に接触する。加熱手段は、溝外部にあるパイプ容器の外周面の一部に熱的に接触する。

上記均熱処理装置において、パイプ容器は、蛇行状、ループ状、または渦巻き状に形成されていてもよい。

上記均熱処理装置において、パイプ容器は、隣接する溝に嵌入され互いに並行に延在する並行部を有し、並行部の隣接する二箇所の外周面と、一箇所の加熱手段とを熱的に接触させてもよい。

上記均熱処理装置において、パイプ容器の内周面に沸騰伝熱促進面が形成されていてもよい。

この発明の他の局面に係る均熱処理装置は、加熱処理対象物を均熱状態に加熱する均熱処理装置であって、複数の並行する溝が片面に形成されたプレートと、溝に沿って延在し、溝を覆うように片面に接合されて、プレートとの間に管状空間を形成する容器部材と、容器部材の外周面に熱的に接触して外周面を加熱する加熱手段とを備える。管状空間を真空排気して作動液が封入されている。

上記均熱処理装置において、容器部材の内周面に沸騰伝熱促進面が形成されていてもよい。

この発明の均熱処理装置によれば、コンパクト、低コストで高精度の均熱化を実現することができる。

この発明の一実施の形態に係る均熱処理装置の平面図である。 図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 図２中の領域ＩＩＩ付近を拡大して示す断面図である。 図３中に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 実施の形態２の均熱処理装置の平面図である。 図５中に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 実施の形態３の均熱処理装置の平面図である。 図７中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 実施の形態４の均熱処理装置の平面図である。 図９中に示すＸ−Ｘ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 実施の形態５の均熱処理装置の平面図である。 図１１中に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 実施の形態６の均熱処理装置の平面図である。 図１３中に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 実施の形態７の均熱処理装置の平面図である。 図１５中に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 図１６に示す均熱処理装置の断面の他の例を示す断面図である。 実施の形態８の均熱処理装置の平面図である。 図１８中に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う均熱処理装置の断面図である。 実施の形態９の均熱処理装置の平面図である。 従来の熱処理プレートの一例の構成を示す斜視図である。 従来の熱処理プレートの他の例の構成を示す平面図である。 従来の熱処理プレートの他の例の構成を示す側面図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、この発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、この発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の一実施の形態に係る均熱処理装置の平面図である。図２は、図１中に示すＩＩ−ＩＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。図３は、図２中の領域ＩＩＩ付近を拡大して示す断面図である。図４は、図３中に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う均熱処理装置の断面図である。

図１〜図４に示すように、実施の形態１の均熱処理装置は、矩形板状のプレート１を備える。プレート１の一方の片面である表面１ａは、たとえば半導体ウェハや液晶ガラス基板などの加熱処理対象物を搭載可能なように、平坦に形成されている。プレート１の他方の片面である裏面１ｂには、複数の溝２が形成されている。図２に示すように、溝２は、断面形状半円状に加工されている。複数の溝２は、プレート１の一方方向である縦断面方向（図１中の左右方向、図２中の紙面に垂直な方向）に沿って延び、互いに並行するように形成されている。

溝２の内部には、直管状のパイプ容器３が嵌め込まれている。パイプ容器３は、溝２に沿って延在している。断面形状円形のパイプ容器３の一部分である上半円部が、半円状の溝２に嵌入され、パイプ容器３の一部である上半円部は、溝２の表面と面接触している。パイプ容器３の他の部分である下半円部は、溝２にはめ込まれておらず、外周面がプレート１の外部に露出している。プレート１の外部に位置しているパイプ容器３の下半円部に、伝熱ブロック４が取り付けられている。

プレート１の裏面に加工された半円状の溝２にパイプ容器３の上半円部がはめ込まれる構造で、プレート１と、溝２に嵌入された部分のパイプ容器３の外周面とが、熱的に接触している。また、プレート１の外部に位置しているパイプ容器３の下半円部の一部には、伝熱ブロック４の一方側が熱的に接触している。

伝熱ブロック４の他方側に加工された溝部に、加熱手段の一例としてのヒータ６が組み込まれている。ヒータ６は、たとえば電気ヒータであってもよい。伝熱ブロック４の上記溝部は、伝熱材料５によって封入されている。ヒータ６は、伝熱材料５によって、伝熱ブロック４の溝部内に保持されている。伝熱ブロック４は、パイプ容器３の下半円部と熱的に接触しており、伝熱ブロック４内に保持されたヒータ６によって、パイプ容器３の外周面の一部が加熱される。

パイプ容器３の内部空間３０は、真空排気され、所定量の作動液３１が充填されている。

以上の構成を備える均熱処理装置の動作について、均熱処理装置内部の熱輸送原理を説明する横断面図である図３および縦断面図である図４を参照して、説明する。図３および図４の熱輸送原理図において、ヒータ６が通電されて発熱すると、その熱は伝熱材料５および伝熱ブロック４を介して、パイプ容器３の下半円部を加熱する。パイプ容器３の壁面の伝熱による熱流を、矢印２１で示す。熱はさらに、パイプ容器３の管壁を伝って、プレート１の内部に伝熱されて、プレート１を加熱する。プレート１内部の伝熱による熱流を、矢印２２で示す。

一方、ヒータ６によってパイプ容器３が加熱されることにより、パイプ容器３の内部に滞留する作動液３１も加熱される。パイプ容器３の内部は真空減圧状態にあるので、作動液３１が加熱されると、作動液３１はすみやかに蒸気化し、蒸気泡３２を発生する。蒸気泡３２は作動液３１中を上昇して、作動液３１の液面から、蒸気３３となって、パイプ容器３の内部の各部に移動する。

蒸気３３は、パイプ容器３の内面各部で凝縮液化して、プレート１のパイプ容器３と熱的に接触している部分に凝縮潜熱を放出し、プレート１を均一温度で加熱する。蒸気３３は、プレート１に放熱することで凝縮し、凝縮液３４へと状態変化する。凝縮液３４は、パイプ容器３の内部で下方へ移動し、もとの作動液３１の位置へ還流する。本実施の形態の均熱処理装置では、以上述べたヒータ６からプレート１への熱輸送が繰り返し行なわれる。

以上のように、実施の形態１の均熱処理装置によれば、プレート１に接触していないパイプ容器３の下半円部に、加熱源となるヒータ６を熱的に接触させている。ヒータ６はプレート１に直接接触しておらず、パイプ容器３を介してヒータ６からプレート１へ伝熱される。そのため、ヒータ６の熱がプレート１に直接伝熱されることを抑制しながら、パイプ容器３内の作動液３１を蒸発させ、この作動液３１の蒸気３３をパイプ容器３の各部に拡散させることができる。これにより、プレート１に接触しているパイプ容器３の上半円部で、作動液３１の蒸気３３を凝縮させて、プレート１を加熱することができるので、プレート１の均熱性を改善することができる。

ここで、直管状のパイプ容器３の中央部が埋設されたプレート中央部では、図４中に矢印２３ａに示すプレート１の外表面１ａからの放熱がある。また、パイプ容器３の両端部が埋設されたプレート端部では、矢印２３ｂに示すプレート１の表面１ａからの放熱がある。プレート端部では、端部放熱２３ｂの影響をうけて、温度が低下する現象が生じる可能性がある。また、ヒータ６とパイプ容器３との間で熱接触の不均一および、ヒータ６の発熱不均一などがあると、矢印２１に示すパイプ容器３の管壁を経由する伝熱量の分布不均一により、プレート１の表面１ａの温度ムラとなって現れる。

ところで、上記実施の形態では、パイプ容器３は円形断面を有しているので、作動液３１が気化した蒸気３３の蒸気圧に耐えるためのパイプ容器３の管壁の厚みを薄くすることが可能である。パイプ容器３の管壁厚みを最小にすることで、この管壁を伝わる熱流２１を極力低減することができる。したがって、この熱流２１を抑制しながら、作動液３１の沸騰・凝縮作用により、パイプ容器３の各部を一様温度に加熱することで、プレート１の表面温度を均一に保つように動作させることができる。これにより、プレート１の表面１ａにおける放熱の影響による両端部の温度低下を改善するとともに、ヒータ６の接触状態ならびにヒータ６自体の発熱ムラの影響を解消することができる。

また、上記のプレート１には、パイプ容器３の上半円部分を収納するように半円状の溝２を加工すればよい。そのため、図２１〜図２３の従来技術に示す穴加工方式に比べて、プレート１の加工が容易となる。加えて、パイプ容器３の全体がプレート１に埋設されないために、プレート１の材料の厚みを半分程度に低減できる。したがって、均熱処理装置の小型化および低コスト化が可能になるとともに、プレート１の熱容量を低減することができるので、熱応答性の高い均熱処理装置を得ることができる。

ここで、「熱的に接触」とは、プレート１とパイプ容器３との間、パイプ容器３と伝熱ブロック４との間、および、伝熱ブロック４とヒータ６との間において、熱が直接的に伝達される、熱伝達効率が十分に高い状態とされていることをいう。これらの部材が相互に当接して、直接機械的に接触している場合に限られない。たとえば、パイプ容器３がプレート１の半円状の溝２あるいは伝熱ブロック４とロウ付け、溶接などで一体化されている場合、また、熱伝導性の高い物質を中間に介在させて間接的に接触している場合をも、熱的に接触している状態に含むものとする。この定義は以下の実施の形態についても同じである。

（実施の形態２）
図５は、実施の形態２の均熱処理装置の平面図である。図６は、図５中に示すＶＩ−ＶＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。上記実施の形態１では、独立した直管状のパイプ容器３を並行して複数本配置し、それぞれのパイプ容器３の下半円部に伝熱ブロック４およびヒータ６を配置した例について示したが、図５に示すように、各直管の端部をＵ字状管３ａ，３ｂ，３ｃなどで接続することで蛇行管形状を形成して、連通された蛇行状のパイプ容器３を形成するようにしてもよい。

実施の形態１では、各パイプ容器３での均熱性は確保されるが、パイプ容器３の並び方向、すなわちプレート１の横断面方向（図５中の上下方向、図６中の左右方向）についての均熱性を十分に発揮させることはできない。これに対し、実施の形態２の構成にすると、蛇行管状のパイプ容器３の内部全体が連通されることで、連通されたパイプ容器３の内部が均一圧力になる。そのため、発生した作動液３１の蒸気３３は、連通されたパイプ容器３の各部において、一様温度で凝縮する。したがって、プレート１の横断面方向の均熱性を大幅に改善することができる。

（実施の形態３）
図７は、実施の形態３の均熱処理装置の平面図である。図８は、図７中に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。上記実施の形態２では、パイプ容器３の直管部分の下半円部にヒータ６をそれぞれ設けた例について示したが、実施の形態２で説明したように、各直管を接続して連通された蛇行管状のパイプ容器３を形成することで、パイプ容器３の全体で均熱効果が発揮される。そのため、ヒータ６をパイプ容器３の全体にわたって配置することは必ずしも必要ではない。

つまり、パイプ容器３の断面寸法が、プレート１からの放熱負荷に見合う熱輸送能力を有するように形成されていれば、ヒータ６の取り付け部は、連通されたパイプ容器３の一部分としてもよい。図７はこの実施例を示す。図７では、プレート１の裏面に配置された蛇行管を形成するパイプ容器３の、横断面方向の中央部の下半円部のみに、ヒータ６が設置されている。これにより、上記実施の形態２の場合に比べて、ヒータ６の本数を大幅に低減（図７の例では半減）できるという効果がある。したがって、ヒータ６の本数低減と、ヒータ６の温度制御の簡素化とにより、さらに低コスト化を図ることができる。

なお、上記実施例では、プレート１の裏面に配置された蛇行管を形成するパイプ容器３の、中央部の下半円部にヒータ６を２本設置する例について説明した。ヒータ６は、プレート１の横方向断面の最外部に配置されるパイプ容器３の下半円部に設置されてもよい。このようにすると、プレート１の最外部の端面からの放熱を補償することができるので、プレート１全体の温度分布を改善することができる。

また、上記実施例では、プレート１の裏面に配置された蛇行管を形成するパイプ容器３の下部に、ヒータ６を２本設置する例について説明した。プレート１全体としての温度分布が大きく損なわれず、プレート１の放熱負荷に見合うようにパイプ容器３の断面積が確保されていれば、ヒータ６の本数は最小数の一本であっても構わない。また、ヒータ６の配置長さは、必ずしもプレート１の長手方向の端面近くまで延伸させる必要はなく、プレート１に要求される均熱性に応じて、ヒータ６の配置長さを適宜設計検討すればよい。

（実施の形態４）
図９は、実施の形態４の均熱処理装置の平面図である。図１０は、図９中に示すＸ−Ｘ線に沿う均熱処理装置の断面図である。上記の実施の形態３では、プレート１の裏面に蛇行管を形成するパイプ容器３を配置し、中央部のパイプ容器３の下半円部にヒータ６を２本設置する例について説明した。図９に示すように、パイプ容器３は、プレート１中央部の隣接する溝２に嵌入され、互いに並行に延在する並行部８，９を有し、この並行部８，９の隣り合う二箇所の外周面１３ａ，１３ｂに熱的に接触する伝熱ブロック４を設け、この伝熱ブロック４に単一のヒータ６を熱的に接触させて、プレート１を加熱してもよい。

このようにすると、パイプ容器３の並び方向すなわちプレート１の横断面方向についての温度分布は、実施の形態３の図７で説明した二本のヒータを用いた場合と同様に、プレート１の中央部から、ヒータ６の無い両外側に向かう対称形となる。したがって、一本のヒータ６でプレート１全体の温度制御を行うことが可能となるので、一層均熱処理装置の低コスト化が図れる。

なお、この実施例において、プレートからの放熱負荷がプレート全体で４Ｑ（単位：Ｗ（ワット））であるとすると、図９に記載のように、最外部のパイプ容器の加熱量Ｑ（Ｗ）に必要な作動液の蒸気が、パイプ容器３の接合部であるＵ字状管３ａまたは３ｃの内部を通過してそれぞれ搬送される。そこで、この熱輸送Ｑ（Ｗ）を行なうために作動液の蒸気および還流する凝縮液の通過に必要とされる断面積をもつ形状の、パイプ容器３が選定される。

（実施の形態５）
図１１は、実施の形態５の均熱処理装置の平面図である。図１２は、図１１中に示すＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。上記の実施の形態３および４では、蛇行管形状のパイプ容器３の下半円部にヒータ６を配置する構造の例について説明した。図１１に示すように、ループ管系状の一対のパイプ容器３を設け、プレート１中央部の隣り合うそれぞれのループ管であるパイプ容器３に熱的に接触する伝熱ブロック４を設け、この伝熱ブロック４に単一のヒータ６を熱的に接触させて、プレート１を加熱してもよい。

このようにすると、プレート１からの放熱負荷が全体として４Ｑ（Ｗ：ワット）であるとして、図１１に記載のように、パイプ容器３の接合部であるＵ字状管３ａ，３ｂまたは３ｃ，３ｄの内部を通過して、最外部のパイプ容器の加熱量Ｑ（Ｗ）に必要な作動液の蒸気がそれぞれ搬送される。

このとき、パイプ容器３がループ管で形成されていることより、ループ状のパイプ容器３の最外部の加熱に必要な熱量の半分Ｑ／２（Ｗ）に相当する作動液３１の蒸気３３が上記Ｕ字状管３ａ，３ｂまたは３ｃ，３ｄのそれぞれを通過する。そのため、実施の形態４の場合に比べて、各Ｕ字状管における熱輸送量が半分となり、作動液の蒸気および還流する凝縮液の通過に必要とされるＵ字状管３ａ，３ｂ，３ｃおよび３ｄの断面積を小さくすることができ、パイプ容器の小形化が図れる。これにより、実施の形態４に比べて、さらに小形で低コストの均熱処理装置を得ることができる。

（実施の形態６）
図１３は、実施の形態６の均熱処理装置の平面図である。図１４は、図１３中に示すＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿う均熱処理装置の断面図である。上記の実施の形態１〜５においては、パイプ容器３の内面が平滑の例について示した。図１４に示すように、パイプ容器３の内面で、少なくともヒータ６により加熱され、作動液３１が滞留する部分に、沸騰特性を改善するための沸騰伝熱促進面としての、高性能沸騰面３９を設けてもよい。この高性能沸騰面３９は、金属メッシュ、焼結金属などの多孔質面、細溝を加工したグルーブ面などを用いて構成することができる。

このようにすると、図３を参照して説明した作動液３１の沸騰による蒸気化が促進され、ヒータ６からパイプ容器３の管壁を経由してプレート１に直接伝熱される伝熱量を相対的に低減することができる。したがって、ヒータ６の発熱ムラ、伝熱ブロック４およびヒータ６の接触ムラに基づくプレート１の表面温度アンバランスを低減でき、さらに高精度の温度分布を発揮する均熱処理装置を得ることができる。

（実施の形態７）
図１５は、実施の形態７の均熱処理装置の平面図である。図１６は、図１５中に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う均熱処理装置の断面図である。上記の実施の形態１〜６においては、パイプ容器３をプレート１の裏面１ｂに形成された半円状の溝２に設置した例について説明した。実施の形態７の均熱処理装置では、図１５および図１６に示すように、プレート１の片面である裏面１ｂに、複数の断面形状半円状の溝２が、互いに並行するように形成されている。

この溝２に合わせて、断面形状半円状の容器部材３５が、プレート１の裏面１ｂにロウ付け、溶接などの方法で接合されている。容器部材３５は、溝２に沿って延在し、溝２を覆うように裏面１ｂに接合されている。プレート１と容器部材３５との間には、円形断面の管状空間３７が形成されている。管状空間３７は密閉された空間であり、その内部は真空排気されて、所定量の作動液３１が充填されている。作動液３１は、管状空間３７の内部に封入されている。

断面形状半円状の容器部材３５の外周面３８に、伝熱ブロック４が取り付けられている。実施の形態１と同様に、伝熱ブロック４内に保持されたヒータ６によって、容器部材３５の外周面３８が加熱される。ヒータ６は、容器部材３５の外周面３８に、熱的に接触している。

このようにすると、パイプ容器３とプレート１との間の接合による熱抵抗を無くすことが可能となる。つまり、管状空間３７内に滞留する作動液３１が気化した蒸気は、プレート１の裏面１ｂに形成された溝２へ移動し、溝２の内面において凝縮液化して、プレート１へ直接凝縮潜熱を放出する。実施の形態１〜６と異なり、ヒータ６からプレート１への熱伝達経路にパイプ容器３を介在させていない構成のため、ヒータ６からプレート１への熱伝達効率を大幅に改善することができる。したがって、一層高精度の温度分布を有する均熱処理装置を得ることができる。

図１７は、図１６に示す均熱処理装置の断面の他の例を示す断面図である。図１７に示すように、半円状の容器部材３５を伝熱ブロック４と一体化した構造としてもよい。このようにすると、ヒータ６と伝熱ブロック４との間の接合による熱抵抗を無くすことができるので、ヒータ６からプレート１への熱伝達効率をさらに改善することができ、より効率の高い均熱処理装置を得ることができる。

なお、この実施の形態７において、容器部材３５の肉厚は、ヒータ６からプレート１への熱伝導による直接伝熱を大きくしないようにするため、厚みを最小にすることが必要である。そのため、薄肉であっても内部の作動液３１の蒸気圧に耐えるように、容器部材３５を半円形の形状にしておくのが好ましいが、強度を確保できるのであれば、その形状は半円状に限定されるものではない。

実施の形態１〜７の一連の説明において、パイプ容器３が４本の直管を有する場合について図示して説明しているが、パイプ容器３は数量を限定されるものではなく、上記実施の形態に示した本数は一例を示すにすぎない。また、加熱手段としてヒータ６を使用した例について記載しているが、加熱手段はこの他に温水、ガス炎、誘導加熱などでもよく、電気ヒータに限定されるものではない。これは以下の実施の形態の説明においても同様である。

（実施の形態８）
図１８は、実施の形態８の均熱処理装置の平面図である。図１９は、図１８中に示すＸＩＸ−ＸＩＸ線に沿う均熱処理装置の断面図である。上記の実施の形態１〜７では、プレート１が角形状の例を示したが、図１８に示すように、プレート１は円板状であってもよい。

図１８および図１９では、プレート１の裏面に同心状に配置された半円状の溝２を加工し、この半円状の溝２のそれぞれに対応する位置に半円状の容器部材３６を同心円状に配置して接合して、同心状の管状空間３７を複数構成する例を示している。この場合の熱輸送および均熱動作については、いずれも実施の形態１で詳細に説明したものと同様であるので、記述を省略するが、この均熱処理装置の構造は角形プレートに限らず、丸形プレートにも適用が可能である。

（実施の形態９）
図２０は、実施の形態９の均熱処理装置の平面図である。上記の実施の形態８では、プレート１の裏面に同心状に配置した複数の管状空間３７を構成するようにした例について説明した。図２０に示すように、プレート１の裏面に半円状の溝２を渦巻き状に加工し、この半円状の溝２に対応する位置に、渦巻き状に形成された断面形状半円状の容器部材３６を配置して接合するようにしてもよい。

このようにすると、ヒータ６を渦巻き状に一部品化することができ、管状空間３７の回路が全て連通されるので、上記実施の形態２と同様の原理により、管状空間３７の全体で均熱性が発揮される。したがって、低コストで温度分布精度が大幅に向上する、丸形プレート形状の均熱処理装置を得ることができる。なお、実施の形態１〜６で説明したパイプ容器３を、実施の形態８および９に示すように、同心状または渦巻き状に形成してもよいことは勿論である。

以上のようにこの発明の実施の形態について説明を行なったが、各実施の形態の構成を適宜組合せてもよい。また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、半導体ウェハや液晶ガラス基板などの加熱処理対象物を均熱状態に加熱する均熱処理装置に、特に有利に適用され得る。

１ プレート、１ａ 表面、１ｂ 裏面、２ 溝、３ パイプ容器、３ａ，３ｂ，３ｃ Ｕ字状管、４ 伝熱ブロック、５ 伝熱材料、６ ヒータ、８，９ 並行部、１３，１３ａ，１３ｂ 外周面、３０ 内部空間、３１ 作動液、３２ 蒸気泡、３３ 蒸気、３４ 凝縮液、３５，３６ 容器部材、３７ 管状空間、３８ 外周面、３９ 高性能沸騰面。

Claims (6)

1. 加熱処理対象物を均熱状態に加熱する均熱処理装置であって、
   複数の並行する溝が片面に形成されたプレートと、
   外周面を有し、内部空間を真空排気して作動液が封入されたパイプ容器と、
   前記パイプ容器の前記外周面の一部を加熱する加熱手段とを備え、
   前記パイプ容器は、部分的に前記溝に嵌入され、前記溝に嵌入された部分の前記外周面が前記プレートに熱的に接触し、
   前記加熱手段は、前記溝外部にある前記パイプ容器の前記外周面の一部に熱的に接触する、均熱処理装置。
2. 前記パイプ容器は、蛇行状、ループ状、または渦巻き状に形成されている、請求項１に記載の均熱処理装置。
3. 前記パイプ容器は、隣接する前記溝に嵌入され互いに並行に延在する並行部を有し、
   前記並行部の隣接する二箇所の外周面と、一箇所の加熱手段とを熱的に接触させた、請求項２に記載の均熱処理装置。
4. 前記パイプ容器の内周面に沸騰伝熱促進面が形成された、請求項１から請求項３のいずれかに記載の均熱処理装置。
5. 加熱処理対象物を均熱状態に加熱する均熱処理装置であって、
   複数の並行する溝が片面に形成されたプレートと、
   前記溝に沿って延在し、前記溝を覆うように前記片面に接合されて、前記プレートとの間に管状空間を形成する容器部材と、
   前記容器部材の外周面に熱的に接触して前記外周面を加熱する加熱手段とを備え、
   前記管状空間を真空排気して作動液が封入された、均熱処理装置。
6. 前記容器部材の内周面に沸騰伝熱促進面が形成された、請求項５に記載の均熱処理装置。

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