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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-31
(45)【発行日】2024-02-08
(54)【発明の名称】有機膜形成装置、および有機膜の製造方法
(51)【国際特許分類】
F26B 25/00 20060101AFI20240201BHJP
F26B 5/04 20060101ALI20240201BHJP
B05C 9/14 20060101ALI20240201BHJP
B05C 11/00 20060101ALI20240201BHJP
B05D 3/00 20060101ALI20240201BHJP
B05D 3/02 20060101ALI20240201BHJP
【ＦＩ】
F26B25/00 A
F26B5/04
B05C9/14
B05C11/00
B05D3/00 E
B05D3/02 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2022109584
(22)【出願日】2022-07-07
(65)【公開番号】P2023011522
(43)【公開日】2023-01-24
【審査請求日】2023-01-25
(31)【優先権主張番号】P 2021114812
(32)【優先日】2021-07-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2022082072
(32)【優先日】2022-05-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002428
【氏名又は名称】芝浦メカトロニクス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100146592
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 浩
(72)【発明者】
【氏名】高橋 崇史
(72)【発明者】
【氏名】磯 明典
【審査官】伊藤 紀史
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－２０５９９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１８４２３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１８４２２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１９／１１７２５０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１５－０９２５３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００４－５０２５３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－０５６３６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３１７４３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１２４１０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－１２４２８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１４１１７６（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１１／０７８３０９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】中国特許出願公開第１１０２４９４０９（ＣＮ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２６Ｂ ２５／００
Ｂ０５Ｃ ９／１４
Ｂ０５Ｃ １１／００
Ｂ０５Ｄ ３／００
Ｂ０５Ｄ ３／０２
Ｆ２６Ｂ ５／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
排気部により排気され、大気圧よりも低い所定圧力以下となったチャンバ内に支持されるワークを加熱処理した後に、加熱された前記ワークを冷却する工程を、順次前記ワークを搬入／搬出して連続的に実行する有機膜形成装置において、前記ワークは、基板と、前記基板の上面に塗布された有機材料と溶媒とを含む溶液と、
を有し、
前記チャンバ内に支持された前記ワークに対向して設けられ、前記ワークを加熱する加熱部と、
前記加熱部に対して冷却ガスを供給する冷却部と、
前記加熱部、前記排気部および前記冷却部を制御するコントローラと、
を備え、
前記冷却部は、
酸素を含まない第１の冷却ガスを前記加熱部の内部に供給する第１のガス供給経路と、
酸素を含む第２の冷却ガスを前記加熱部の内部に供給する第２のガス供給経路と、
前記第１のガス供給経路および前記第２のガス供給経路が共用する共用部と、
前記第１のガス供給経路によって供給される前記第１の冷却ガスと前記第２のガス供給経路によって供給される前記第２の冷却ガスとを選択的に前記共用部に供給する第１のバルブと、
を有し、
前記コントローラは、
前記排気部により前記チャンバの内圧を前記所定圧力以下とするよう制御し、
前記チャンバの内圧が前記所定圧力以下となった後に、前記加熱部により前記ワークを閾値より高い温度である所定温度に加熱されるよう前記加熱部を制御し、
前記加熱部による加熱処理が完了した後、前記ワークが前記閾値より高い温度の場合、前記第１の冷却ガスを前記加熱部に供給するように前記第１のバルブを制御し、
前記第１の冷却ガスの供給によって前記ワークが前記閾値以下の温度となった場合、前記第２の冷却ガスを前記加熱部に供給するように前記第１のバルブを制御し、
前記チャンバの内圧が前記第１の冷却ガスおよび前記第２の冷却ガスの供給によって大気圧に戻った後に、前記チャンバから処理の完了した前記ワークを搬出することを開始してから、次に処理が行われるワークを前記チャンバに搬入し、次に処理が行われる前記ワークが前記加熱部によって昇温されるまでの間に、前記第１の冷却ガスを前記チャンバ内に供給するように前記第１のバルブを制御する有機膜形成装置。
【請求項2】
前記チャンバ内の酸素濃度を検出する酸素濃度計をさらに備え、前記コントローラは、
前記ワークを前記チャンバ内に搬入後、前記チャンバ内を減圧し、
減圧された前記チャンバ内に前記第１の冷却ガスを供給し、
前記チャンバ内の酸素濃度を前記酸素濃度計で検出し、
検出した前記チャンバ内の酸素濃度の値が、閾値以下となってから前記加熱部に電力を供給する請求項１に記載の有機膜形成装置。
【請求項3】
前記冷却部は、前記共用部に、前記加熱部に供給する前記冷却ガスの供給と停止を制御する第２のバルブをさらに有する請求項１または請求項２に記載の有機膜形成装置。
【請求項4】
基板と前記基板の上面に塗布された有機材料と溶媒とを含む溶液とを有するワークに対する処理を順次前記ワークを搬入／搬出して連続的に実行する有機膜の製造方法において、前記ワークを大気圧よりも減圧された所定圧力以下の雰囲気を維持可能なチャンバ内に搬入するワーク搬入工程と、
大気圧よりも減圧された前記所定圧力以下の雰囲気において、前記ワークを加熱する工程と、
前記加熱を行うことで有機膜が形成されたワークを冷却する工程と、
前記有機膜が形成された前記ワークを搬出する工程と、
を備え、
前記ワークを加熱する工程においては、前記チャンバの内圧が前記所定圧力以下となった後に前記ワークに対向して設けられた加熱部により前記ワークが閾値よりも高い所定温度に加熱され、
前記ワークを冷却する工程において、
前記加熱部による加熱処理が完了した後、前記ワークが前記閾値より高い温度の場合には、前記加熱部に酸素を含まない第１の冷却ガスを供給し、
前記第１の冷却ガスの供給によって前記ワークが前記閾値以下の温度となった場合には、前記加熱部に酸素を含む第２の冷却ガスを供給し、
前記チャンバの内圧が前記第１の冷却ガスおよび前記第２の冷却ガスの供給によって前記チャンバの内圧が大気圧に戻った後に、前記ワークを搬出する工程を実行し、前記ワークを搬出する工程から、前記ワーク搬入工程までの間において、前記第１の冷却ガスを前記チャンバ内に供給する有機膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、有機膜形成装置、および有機膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
有機膜形成装置は、例えば、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバと、チャンバの内部に設けられ、ワークを加熱するヒータと、を備えている。この様な有機膜形成装置は、有機材料と溶媒を含む溶液が塗布された基板を、大気圧よりも減圧された雰囲気において加熱し、溶液に含まれている溶媒を蒸発させることで、有機膜を形成する（例えば、特許文献１を参照）。
【0003】
有機膜が形成された基板は、処理が行われたチャンバなどの内部から取り出され、次工程などに搬送される。加熱して有機膜を形成した場合、基板の温度が高くなるので、温度の高い基板をチャンバから取り出したり、搬送したりするのは困難である。また、高温で取り出すと有機膜が酸化して機能を満たさなくなる可能性もある。したがって、基板を冷却する必要がある。
【0004】
この場合、チャンバの内部に冷却ガスを供給し、冷却ガスを基板に吹きかけることで基板を冷却する方法が考えられる。ところが、有機膜を形成する際には、２５０℃～６００℃程度の極めて高い温度での処理が必要となる。そのため、基板が搬送可能な温度となるまでに消費される冷却ガスの量が膨大となる。また、２５０℃～６００℃程度の有機膜は、反応性が高い。そのため、冷却ガス中に酸素が含まれていると有機膜が酸化してしまう。有機膜の酸化を防ぐため、冷却ガスとして不活性ガスを冷却中ずっと使用すると、コストも増大する。
【0005】
そこで、有機膜が形成されたワークの冷却にかかるコストを低減し、且つ、有機膜の品質を維持することができる技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１９－１８４２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、有機膜が形成されたワークの冷却にかかるコストを低減し、且つ、有機膜の品質を維持することができる有機膜形成装置、および有機膜の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
実施形態に係る有機膜形成装置は、排気部により排気され、大気圧よりも低い所定圧力以下となったチャンバ内に支持されるワークを加熱処理した後に、加熱された前記ワークを冷却する工程を、順次前記ワークを搬入／搬出して連続的に実行する有機膜形成装置において、前記ワークは、基板と、前記基板の上面に塗布された有機材料と溶媒とを含む溶液と、を有し、前記チャンバ内に支持された前記ワークに対向して設けられ、前記ワークを加熱する加熱部と、前記加熱部に対して冷却ガスを供給する冷却部と、前記加熱部、前記排気部および前記冷却部を制御するコントローラと、を備え、前記冷却部は、酸素を含まない第１の冷却ガスを前記加熱部の内部に供給する第１のガス供給経路と、酸素を含む第２の冷却ガスを前記加熱部の内部に供給する第２のガス供給経路と、前記第１のガス供給経路および前記第２のガス供給経路が共用する共用部と、前記第１のガス供給経路によって供給される前記第１の冷却ガスと前記第２のガス供給経路によって供給される前記第２の冷却ガスとを選択的に前記共用部に供給する第１のバルブと、を有し、前記コントローラは、前記排気部により前記チャンバの内圧を前記所定圧力以下とするよう制御し、前記チャンバの内圧が前記所定圧力以下となった後に、前記加熱部により前記ワークを閾値より高い温度である所定温度に加熱されるよう前記加熱部を制御し、前記加熱部による加熱処理が完了した後、前記ワークが前記閾値より高い温度の場合、前記第１の冷却ガスを前記加熱部に供給するように前記第１のバルブを制御し、前記第１の冷却ガスの供給によって前記ワークが前記閾値以下の温度となった場合、前記第２の冷却ガスを前記加熱部に供給するように前記第１のバルブを制御し、前記チャンバの内圧が前記第１の冷却ガスおよび前記第２の冷却ガスの供給によって大気圧に戻った後に、前記チャンバから処理の完了した前記ワークを搬出することを開始してから、次に処理が行われるワークを前記チャンバに搬入し、次に処理が行われる前記ワークが前記加熱部によって昇温されるまでの間に、前記第１の冷却ガスを前記チャンバ内に供給するように前記第１のバルブを制御する。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施形態によれば、有機膜が形成されたワークの冷却にかかるコストを低減し、且つ、有機膜の品質を維持することができる有機膜形成装置、および有機膜の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本実施の形態に係る有機膜形成装置を例示するための模式斜視図である。
【図2】ワークの処理工程および冷却ガスの供給タイミングを例示するためのグラフである。
【図3】本実施の形態に係る有機膜形成装置を例示するための模式断面図である。
【図4】他の実施形態に係る有機膜形成装置を例示するための模式斜視図である。
【図5】他の実施形態に係る有機膜形成装置を例示するための模式斜視図である。
【図6】他の実施形態に係る有機膜形成装置を例示するための模式断面図である。
【図7】他の実施形態に係る有機膜形成装置を例示するための模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
図１は、本実施の形態に係る有機膜形成装置１を例示するための模式斜視図である。
図３は、本実施の形態に係る有機膜形成装置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。また、煩雑となるのを避けるために、図３は、チャンバ１０の内部に設けられる要素などを省略して描いている。
図３は、本実施の形態に係る有機膜形成装置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。また、煩雑となるのを避けるために、図３は、チャンバ１０の内部に設けられる要素などを省略して描いている。
【0013】
有機膜を形成する前のワーク１００は、基板と、基板の上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とすることができる。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。また、液体が仮焼成されて半硬化状態（流れない状態）も含む。
基板は、例えば、ガラス基板や半導体ウェーハなどとすることができる。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。また、液体が仮焼成されて半硬化状態（流れない状態）も含む。
【0014】
図１に示すように、有機膜形成装置１には、例えば、チャンバ１０、排気部２０、処理部３０、冷却部４０、およびコントローラ６０が設けられている。
【0015】
コントローラ６０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６０は、例えば、コンピュータなどとすることができる。コントローラ６０は、記憶部に格納されている制御プログラムに基づいて、有機膜形成装置１に設けられた各要素の動作を制御する。
【0016】
例えば、コントローラ６０は、有機膜形成装置１に設けられた排気部２０、およびヒータ３２ａを制御する。コントローラ６０は、排気部２０を制御してチャンバ１０の内圧が所定の値以下となった後に、ヒータ３２ａに電力を印加する。例えば、コントローラ６０は、排気部２０を制御してチャンバ１０の内圧が、チャンバ内の酸素濃度が所定の濃度１００ｐｐｍ以下となる圧力となった後に、ヒータ３２ａに電力を印加することができる。
【0017】
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は、箱状を呈している。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。また、チャンバ１０には酸素濃度を検出する酸素濃度計２１ｃが設けられている。
チャンバ１０は、本体１０ａ、扉１３および蓋１５を有する。
チャンバ１０は、本体１０ａ、扉１３および蓋１５を有する。
【0018】
Ｙ方向において、本体１０ａの一方の端部にはフランジ１１を設けることができる。フランジ１１には、Ｏリングなどのシール材１２を設けることができる。チャンバ１０の、フランジ１１が設けられた側の開口１１ａは、扉１３により開閉可能となっている。図示しない駆動装置により、扉１３がフランジ１１（シール材１２）に押し付けられることで、チャンバ１０の開口１１ａが気密になるように閉鎖される。図示しない駆動装置により、扉１３がフランジ１１から離隔することで、チャンバ１０の開口１１ａが解放され、開口１１ａを介したワーク１００の搬入または搬出が可能となる。
【0019】
Ｙ方向において、本体１０ａの他方の端部にはフランジ１４を設けることができる。フランジ１４には、Ｏリングなどのシール材１２を設けることができる。チャンバ１０の、フランジ１４が設けられた側の開口は、蓋１５により開閉可能となっている。例えば、蓋１５は、ネジなどの締結部材を用いてフランジ１４に着脱可能に設けることができる。メンテナンスなどを行う際には、蓋１５を取り外すことで、チャンバ１０の、フランジ１４が設けられた側の開口を露出させる。
【0020】
チャンバ１０の外壁、および扉１３の外面には冷却部１６を設けることができる。冷却部１６には、図示しない冷却水供給部が接続されている。冷却部１６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１６が設けられていれば、チャンバ１０の外壁の温度や、扉１３の外面の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。
【0021】
排気部２０は、チャンバ１０の内部を排気する。排気部２０は、例えば、第１の排気部２１、第２の排気部２２、および第３の排気部２３を有する。
第１の排気部２１は、例えば、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、例えば、排気ポンプ２１ａと、圧力制御部２１ｂとを有する。
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。
第１の排気部２１は、例えば、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、例えば、排気ポンプ２１ａと、圧力制御部２１ｂとを有する。
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。
【0022】
圧力制御部２１ｂは、例えば、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。
【0023】
なお、排気口１７と圧力制御部２１ｂとの間には、排気された昇華物をトラップするためのコールドトラップ２４が設けられている。また、排気口１７とコールドトラップ２４との間にバルブ２５が設けられている。バルブ２５は、後述の冷却工程において、第１の排気部２１とチャンバ１０を仕切るためのバルブである。
【0024】
第２の排気部２２は、例えば、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。なお、排気口１８は本実施形態においては２つ設けられているが、１つでも３つ以上設けられていても良い。
第２の排気部２２は、例えば、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。
第２の排気部２２は、例えば、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。
【0025】
圧力制御部２２ｂは、例えば、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。なお、排気口１８と圧力制御部２１ｂとの間には、第１の排気部２１と同様に、コールドトラップ２４およびバルブ２５を設けることができる。
【0026】
第３の排気部２３は、排気口１８と第２の排気部２２のバルブ２５との間に接続されている。第３の排気部２３は、工場の排気系に接続されている。第３の排気部２３は、例えばステンレスなどの配管とすることができる。第３の排気部は、排気口１８と工場の排気系との間にバルブ２５が設けられている。
【0027】
処理部３０は、例えば、フレーム３１、加熱部３２、支持部３３、均熱部３４、均熱板支持部３５、および、カバー３６を有する。
処理部３０の内部には、処理領域３０ａおよび処理領域３０ｂが設けられている。処理領域３０ａ、３０ｂは、ワーク１００に処理を施す空間となる。ワーク１００は、処理領域３０ａ、３０ｂの内部に支持される。処理領域３０ｂは、処理領域３０ａの上方に設けられている。なお、２つの処理領域が設けられる場合を例示したが、これに限定されるわけではない。１つの処理領域のみが設けられるようにすることもできるし、３つ以上の処理領域が設けられるようにすることもできる。本実施の形態においては、一例として、２つの処理領域が設けられる場合を例示するが、１つの処理領域、および、３つ以上の処理領域が設けられる場合も同様に考えることができる。
処理部３０の内部には、処理領域３０ａおよび処理領域３０ｂが設けられている。処理領域３０ａ、３０ｂは、ワーク１００に処理を施す空間となる。ワーク１００は、処理領域３０ａ、３０ｂの内部に支持される。処理領域３０ｂは、処理領域３０ａの上方に設けられている。なお、２つの処理領域が設けられる場合を例示したが、これに限定されるわけではない。１つの処理領域のみが設けられるようにすることもできるし、３つ以上の処理領域が設けられるようにすることもできる。本実施の形態においては、一例として、２つの処理領域が設けられる場合を例示するが、１つの処理領域、および、３つ以上の処理領域が設けられる場合も同様に考えることができる。
【0028】
処理領域３０ａ、３０ｂは、加熱部３２と加熱部３２との間に設けられている。処理領域３０ａ、３０ｂは、均熱部３４（上部均熱板３４ａ、下部均熱板３４ｂ、側部均熱板３４ｃ、側部均熱板３４ｄ）により囲まれている。
【0029】
後述するように、均熱部３４は、複数の均熱板によって構成されている。そのため、均熱部３４は、密閉構造ではない。そのため、チャンバ１０の内壁と処理部３０との間の空間の圧力が減圧されると、処理領域３０ａ、３０ｂの内部の空間も減圧される。
【0030】
チャンバ１０の内壁と処理部３０との間の空間の圧力が減圧されていれば、処理領域３０ａ、３０ｂから外部に放出される熱を抑制することができる。すなわち、加熱効率や蓄熱効率を向上させることができる。そのため、後述するヒータ３２ａに印加する電力を低減させることができる。また、ヒータ３２ａに印加する電力を低減させることができれば、ヒータ３２ａの温度が所定の温度以上となるのを抑制することができるので、ヒータ３２ａの寿命を長くすることができる。
【0031】
フレーム３１は、細長い板材や形鋼などからなる骨組み構造を有している。フレーム３１の外観形状は、チャンバ１０の外観形状と同様とすることができる。フレーム３１の外観形状は、例えば、直方体とすることができる。
【0032】
加熱部３２は、複数設けられている。加熱部３２は、処理領域３０ａ、３０ｂの下部、および処理領域３０ａ、３０ｂの上部に設けることができる。処理領域３０ａ、３０ｂの下部に設けられた加熱部３２は、下部加熱部（第２の加熱部の一例に相当する）となる。処理領域３０ａ、３０ｂの上部に設けられた加熱部３２は、上部加熱部（第１の加熱部の一例に相当する）となる。下部加熱部は、上部加熱部と対向している。なお、複数の処理領域が上下方向に重ねて設けられる場合には、下側の処理領域に設けられた上部加熱部は、上側の処理領域に設けられた下部加熱部と兼用することができる。
【0033】
加熱部３２は、チャンバ１０の内部に設けられ、ワーク１００を加熱する。
例えば、処理領域３０ａに支持されたワーク１００の下面（裏面）は、処理領域３０ａの下部に設けられた加熱部３２により加熱される。処理領域３０ａに支持されたワーク１００の上面（表面）は、処理領域３０ａと処理領域３０ｂとにより兼用される加熱部３２により加熱される。
例えば、処理領域３０ａに支持されたワーク１００の下面（裏面）は、処理領域３０ａの下部に設けられた加熱部３２により加熱される。処理領域３０ａに支持されたワーク１００の上面（表面）は、処理領域３０ａと処理領域３０ｂとにより兼用される加熱部３２により加熱される。
【0034】
処理領域３０ｂに支持されたワーク１００の下面（裏面）は、処理領域３０ａと処理領域３０ｂとにより兼用される加熱部３２により加熱される。処理領域３０ｂに支持されたワーク１００の上面（表面）は、処理領域３０ｂの上部に設けられた加熱部３２により加熱される。
【0035】
複数の加熱部３２のそれぞれは、少なくとも１つのヒータ３２ａと、一対のホルダ３２ｂを有する。なお、以下においては、複数のヒータ３２ａが設けられる場合を説明する。
ヒータ３２ａは、棒状を呈し、一対のホルダ３２ｂの間をＹ方向に延びている。複数のヒータ３２ａは、Ｘ方向に並べて設けることができる。複数のヒータ３２ａは、例えば、等間隔に設けることができる。ヒータ３２ａ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とすることができる。また、各種ヒータを石英カバーで覆うこともできる。
ヒータ３２ａは、棒状を呈し、一対のホルダ３２ｂの間をＹ方向に延びている。複数のヒータ３２ａは、Ｘ方向に並べて設けることができる。複数のヒータ３２ａは、例えば、等間隔に設けることができる。ヒータ３２ａ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とすることができる。また、各種ヒータを石英カバーで覆うこともできる。
【0036】
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」の断面形状には限定がなく、例えば、円柱状や角柱状なども含まれる。
また、ヒータ３２ａは、例示をしたものに限定されるわけではない。例えば、ヒータ３２ａ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。
また、ヒータ３２ａは、例示をしたものに限定されるわけではない。例えば、ヒータ３２ａ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。
【0037】
上部加熱部および下部加熱部における複数のヒータ３２ａ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決定することができる。複数のヒータ３２ａ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。
【0038】
また、複数のヒータ３２ａが設けられた空間は、ホルダ３２ｂ、上部均熱板３４ａ、下部均熱板３４ｂ、側部均熱板３４ｃ、および側部均熱板３４ｄにより囲まれている。そのため、複数のヒータ３２ａが設けられた空間に冷却部４０から冷却ガスを供給することで、複数のヒータ３２ａ、上部均熱板３４ａ、下部均熱板３４ｂ、側部均熱板３４ｃ、および側部均熱板３４ｄを冷却することができる。なお、上部均熱板３４ａ同士の間、下部均熱板３４ｂ同士の間には隙間が設けられている。そのため、後述する冷却部４０から、複数のヒータ３２ａが設けられた空間に供給された冷却ガスの一部が処理領域３０ａあるいは、処理領域３０ｂに流入する。
【0039】
一対のホルダ３２ｂは、Ｘ方向（例えば、処理領域３０ａ、３０ｂの長手方向）に延びている。一対のホルダ３２ｂは、Ｙ方向において、互いに対向している。一方のホルダ３２ｂは、フレーム３１の、扉１３側の端面に固定されている。他方のホルダ３２ｂは、フレーム３１の、扉１３側とは反対側の端面に固定されている。一対のホルダ３２ｂは、例えば、ネジなどの締結部材を用いてフレーム３１に固定することができる。一対のホルダ３２ｂは、ヒータ３２ａの端部近傍の非発熱部を保持する。一対のホルダ３２ｂは、例えば、細長い金属の板材や形鋼などから形成することができる。一対のホルダ３２ｂの材料には特に限定はないが、耐熱性と耐食性を有する材料とすることが好ましい。一対のホルダ３２ｂの材料は、例えば、ステンレスなどとすることができる。
【0040】
支持部３３は、チャンバ１０の内部に設けられ、ワーク１００を支持する。例えば、支持部３３は、上部加熱部と下部加熱部との間にワーク１００を支持する。支持部３３は、複数設けることができる。複数の支持部３３は、処理領域３０ａの下部、および、処理領域３０ｂの下部に設けられている。複数の支持部３３は、棒状体とすることができる。
【0041】
複数の支持部３３の一方の端部（上方の端部）は、ワーク１００の下面（裏面）に接触する。そのため、複数の支持部３３の一方の端部の形状は、半球状などとすることが好ましい。
【0042】
ワーク１００は、大気圧よりも減圧された雰囲気において、放射による熱エネルギーにより加熱される。したがって、上部加熱部からワーク１００の上面までの距離、及び下部加熱部からワーク１００の下面までの距離は、放射による熱エネルギーがワーク１００に到達できる距離となっている。
【0043】
複数の支持部３３の他方の端部（下方の端部）は、例えば、一対のフレーム３１の間に架け渡された複数の棒状部材または板状部材などに固定することができる。
【0044】
複数の支持部３３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。
複数の支持部３３の材料には特に限定はないが、耐熱性と耐食性を有する材料とすることが好ましい。複数の支持部３３の材料は、例えば、ステンレスなどとすることができる。
複数の支持部３３の材料には特に限定はないが、耐熱性と耐食性を有する材料とすることが好ましい。複数の支持部３３の材料は、例えば、ステンレスなどとすることができる。
【0045】
均熱部３４は、複数の上部均熱板３４ａ（第１の均熱板の一例に相当する）、複数の下部均熱板３４ｂ（第２の均熱板の一例に相当する）、複数の側部均熱板３４ｃ、および、複数の側部均熱板３４ｄを有する。複数の上部均熱板３４ａ、複数の下部均熱板３４ｂ、複数の側部均熱板３４ｃ、および、複数の側部均熱板３４ｄは、板状を呈している。
【0046】
複数の上部均熱板３４ａは、上部加熱部において下部加熱部側（ワーク１００側）に設けられている。複数の上部均熱板３４ａは、複数のヒータ３２ａと離隔して設けられている。複数の上部均熱板３４ａは、Ｘ方向に並べて設けられている。複数の上部均熱板３４ａ同士の間には隙間が設けられている。前述したように、この隙間を介して、処理領域３０ａ、３０ｂの空間の圧力を減圧することができる。
【0047】
複数の下部均熱板３４ｂは、下部加熱部において上部加熱部側（ワーク１００側）に設けられている。複数の下部均熱板３４ｂは、複数のヒータ３２ａと離隔して設けられている。複数の下部均熱板３４ｂは、Ｘ方向に並べて設けられている。複数の下部均熱板３４ｂ同士の間には隙間が設けられている。前述したように、この隙間を介して、処理領域３０ａ、３０ｂの空間の圧力を減圧することができる。
【0048】
側部均熱板３４ｃは、Ｘ方向において、処理領域３０ａ、３０ｂの両側の側部のそれぞれに設けられている。側部均熱板３４ｃは、カバー３６の内側に設けることができる。また、前述したように、側部均熱板３４ｃは、上部均熱板３４ａあるいは、下部均熱板３４ｂとの間に隙間が設けられている。この隙間を介して、処理領域３０ａ、３０ｂの空間の圧力を減圧することができる。
【0049】
側部均熱板３４ｄは、Ｙ方向において、処理領域３０ａ、３０ｂの両側の側部のそれぞれに設けられている。扉１３側に設けられる側部均熱板３４ｄは、カバー３６と間隔をあけて扉１３に設けることができる。蓋１５側に設けられる側部均熱板３４ｄは、カバー３６の内側に設けることができる。また、前述したように、側部均熱板３４ｄは、上部均熱板３４ａあるいは、下部均熱板３４ｂとの間に隙間が設けられている。この隙間を介して、処理領域３０ａ、３０ｂの空間の圧力を減圧することができる。
【0050】
本実施形態では、上部均熱板３４ａ同士の間、および下部均熱板３４ｂ同士の間などに設けられた隙間は、上部均熱板３４ａ（下部均熱板３４ｂ）と側部均熱板３４ｃとの間、および上部均熱板３４ａ（下部均熱板３４ｂ）と側部均熱板３４ｄとの間に設けられた隙間よりも大きくなるように形成されている。その理由については後述する。
【0051】
前述したように、複数のヒータ３２ａ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。棒状を呈する複数のヒータ３２ａ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の温度の面内分布にばらつきが生じる。
【0052】
ワーク１００の温度の面内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泡が発生したり、温度が高くなった部分において有機膜の組成が変化したりするおそれがある。
【0053】
本実施の形態に係る有機膜形成装置１には、前述した複数の上部均熱板３４ａおよび複数の下部均熱板３４ｂが設けられている。そのため、複数のヒータ３２ａから放射された熱は、複数の上部均熱板３４ａおよび複数の下部均熱板３４ｂに入射し、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。その結果、ワーク１００の温度に面内分布にばらつきが生じるのを抑制することができ、ひいては形成された有機膜の品質を向上させることができる。
【0054】
複数の上部均熱板３４ａおよび複数の下部均熱板３４ｂは、入射した熱を面方向に伝搬させるので、これらの材料は、熱伝導率の高い材料とすることが好ましい。複数の上部均熱板３４ａおよび複数の下部均熱板３４ｂ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好ましい。
【0055】
複数の上部均熱板３４ａおよび複数の下部均熱板３４ｂから放射された熱の一部は、処理領域の側方に向かう。そのため、処理領域の側部には、前述した側部均熱板３４ｃ、３４ｄが設けられている。側部均熱板３４ｃ、３４ｄに入射した熱は、側部均熱板３４ｃ、３４ｄ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。
【0056】
側部均熱板３４ｃ、３４ｄの材料は、前述した上部均熱板３４ａおよび下部均熱板３４ｂの材料と同じとすることができる。
【0057】
なお、以上においては、複数の上部均熱板３４ａおよび複数の下部均熱板３４ｂが、Ｘ方向に並べて設けられる場合を例示したが、上部均熱板３４ａおよび下部均熱板３４ｂ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。
【0058】
複数の均熱板支持部３５は、Ｘ方向に並べて設けられている。均熱板支持部３５は、上部均熱板３４ａ同士の間の直下に設けることができる。複数の均熱板支持部３５は、ネジなどの締結部材を用いて一対のホルダ３２ｂに固定することができる。隣り合う均熱板支持部３５は、上部均熱板３４ａの両端を着脱自在に支持する。なお、複数の下部均熱板３４ｂを支持する複数の均熱板支持部３５も同様の構成を有することができる。
【0059】
カバー３６は、板状を呈し、フレーム３１の上面、底面、および側面を覆っている。すなわち、カバー３６によりフレーム３１の内部が覆われている。ただし、扉１３側のカバー３６は、例えば、扉１３に設けることができる。
【0060】
カバー３６は処理領域３０ａ、３０ｂを囲っているが、フレーム３１の上面と側面の境目、フレーム３１の側面と底面の境目、扉１３の付近には、隙間が設けられている。
【0061】
また、フレーム３１の上面および底面に設けられるカバー３６は複数に分割されている。また、分割されたカバー３６同士の間には隙間が設けられている。すなわち、処理部３０（処理領域３０ａ、処理領域３０ｂ）の内部空間は、これらの隙間を介して、チャンバ１０の内部空間に連通している。そのため、処理領域３０ａ、３０ｂの圧力が、チャンバ１０の内壁とカバー３６との間の空間の圧力と同じとなるようにすることができる。カバー３６は、例えば、ステンレスなどから形成することができる。
【0062】
冷却部４０は、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスを供給する。例えば、冷却部４０は、冷却ガスＧにより、処理領域３０ａ、３０ｂを囲む均熱部３４を冷却し、冷却された均熱部３４により高温状態にあるワーク１００を間接的に冷却する。また、例えば、冷却部４０は、上部均熱板３４ａ同士の隙間、あるいは、下部均熱板３４ｂ同士の隙間からワーク１００に冷却ガスを供給して、高温状態にあるワーク１００を直接的に冷却することもできる。
つまり、冷却部４０は、ワーク１００を、間接的および直接的に冷却することができる。
つまり、冷却部４０は、ワーク１００を、間接的および直接的に冷却することができる。
【0063】
冷却部４０は、例えば、第１のガス供給経路４０ａと、第２のガス供給経路４０ｂと、有する。
まず、第１のガス供給経路４０ａについて説明する。第１のガス供給経路４０ａは、後述する冷却工程において、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ１を供給する。第１のガス供給経路４０ａは、ノズル４１、ガス源４２、ガス制御部４３および切替バルブ５４を有する。
まず、第１のガス供給経路４０ａについて説明する。第１のガス供給経路４０ａは、後述する冷却工程において、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ１を供給する。第１のガス供給経路４０ａは、ノズル４１、ガス源４２、ガス制御部４３および切替バルブ５４を有する。
【0064】
図１に示すように、ノズル４１は、複数のヒータ３２ａが設けられた空間に接続することができる。ノズル４１は、例えば、カバー３６を貫通し、側部均熱板３４ｃやフレーム３１などに取り付けることができる。ノズル４１は、Ｙ方向において、複数個設けることができる（図３参照）。なお、ノズル４１の数や配置は適宜変更することができる。例えば、Ｘ方向において、処理部３０の一方の側にノズル４１を設けることもできるし、処理部３０の両側にノズル４１を設けることもできる。例えば、複数のノズル４１をＹ方向に並べて設けることもできる。
【0065】
ガス源４２は、ノズル４１に第１の冷却ガスに相当する冷却ガスＧ１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。
【0066】
冷却ガスＧ１は、加熱されたワーク１００と反応し難いガスとすることが好ましい。冷却ガスＧ１は、例えば、窒素ガス、希ガスなどとすることができる。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Ｇ１が窒素ガスであれば、ランニングコストの低減を図ることができる。ヘリウムガスの熱伝導率は高いので、冷却ガスＧ１としてヘリウムガスを用いれば、冷却時間の短縮を図ることができる。
冷却ガスＧ１の温度は、例えば、室温（例えば、２５℃）以下とすることができる。
冷却ガスＧ１の温度は、例えば、室温（例えば、２５℃）以下とすることができる。
【0067】
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、冷却ガスの供給と停止や、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を行うことができる。
【0068】
また、冷却ガスＧ１の供給タイミングは、ワーク１００に対する加熱処理が完了した後とすることができる。なお、加熱処理の完了とは、有機膜が形成される温度を所定時間維持した後とすることができる。
【0069】
切替バルブ５４は、第１のガス供給経路４０ａと第２のガス供給経路４０ｂとを接続し、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ１または冷却ガスＧ２のどちらかを供給することを選択可能とするためのバルブ（第１のバルブの一例に相当する。）である。切替バルブ５４は、ノズル４１とガス制御部４３との間であって、チャンバ１０の外部に設けられる。
【0070】
次に、第２のガス供給経路４０ｂについて説明する。第２のガス供給経路４０ｂは、冷却工程において、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ１とは異なる冷却ガスＧ２を供給するために設けられている。これにより、冷却ガスＧ１の供給によって閾値となる温度まで冷却されたワーク１００を冷却ガスＧ１に代わって冷却する。
【0071】
第２のガス供給経路４０ｂは、例えば、ノズル４１、ガス源５２、ガス制御部５３、および切替バルブ５４を有する。この場合、第２のガス供給経路４０ｂは、第１のガス供給経路４０ａと切替バルブ５４を介して接続されている。
【0072】
ガス源５２は、複数のノズル４１に第２の冷却ガスに相当する冷却ガスＧ２を供給する。ガス源５２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５２は、複数設けることもできる。
【0073】
冷却ガスＧ２は、例えば、クリーンドライエア（ＣＤＡ）とすることができる。冷却ガスＧ２がクリーンドライエアであれば、ランニングコストの低減を図ることができる。また、例えば、クリーンルーム内の外気を工場配管からフィルタを通して導入するようにしてもよい。
冷却ガスＧ２の温度は、例えば、室温（例えば、２５℃）とすることができる。
冷却ガスＧ２の温度は、例えば、室温（例えば、２５℃）とすることができる。
【0074】
ガス制御部５３は、切替バルブ５４とガス源５２との間に設けられている。ガス制御部５３は、例えば、冷却ガスＧ２の供給と、供給の停止とを制御することができる。また、ガス制御部５３は、例えば、冷却ガスＧ２の流速および流量の少なくともいずれかの制御を行うこともできる。冷却ガスＧ２の流速や流量は、チャンバ１０の大きさや、ノズル４１の形状、数、配置などに応じて適宜変更することができる。冷却ガスＧ２の流速や流量は、例えば、実験やシミュレーションを行うことで適宜求めることができる。
【0075】
切替バルブ５４とノズル４１とを接続する配管は、第１のガス供給経路４０ａと第２のガス供給経路４０ｂとが共用する部分であり、以下、この配管を共用部と呼ぶ。
【0076】
次に、有機膜形成装置１の動作について例示をする。
図２は、ワーク１００の処理工程を例示するためのグラフである。
図２に示すように、有機膜の形成工程は、ワークの搬入工程と、昇温工程と、加熱処理工程と、冷却工程、ワークの搬出工程とを含む。
図２は、ワーク１００の処理工程を例示するためのグラフである。
図２に示すように、有機膜の形成工程は、ワークの搬入工程と、昇温工程と、加熱処理工程と、冷却工程、ワークの搬出工程とを含む。
【0077】
まず、ワークの搬入工程では、開閉扉１３がフランジ１１から離隔し、ワーク１００がチャンバ１０の内部空間に搬入される。ワークの搬入工程と同時に第１のガス供給経路４０ａから冷却ガスＧ１をチャンバ１０の内部空間に供給する。チャンバ１０の内部空間にワーク１００が搬入されると、排気部２０によりチャンバ１０の内部空間が所定の圧力まで減圧される。
【0078】
チャンバ１０の内部空間が所定の圧力まで減圧されると、コントローラ６０によってヒータ３２ａに電力が印加される。すると、図２に示すように、ワーク１００の温度が上昇する。ワーク１００の温度が上昇する工程を昇温工程と呼ぶ。本実施形態では、昇温工程が二回（昇温工程（１）、（２））実施される。なお、所定の圧力は、溶液中のポリアミド酸がチャンバ１０の内部空間に残留する酸素と反応して酸化されない圧力であればよい。所定の圧力は、例えば、１×１０ －２ ～１００Ｐａとすればよい。つまり、第２の排気部２２で排気することは、必ずしも必要ではなく、第１の排気部２１で排気が開始された後、チャンバ１０の内部空間が１０～１００Ｐａの範囲内の圧力となったら、加熱部３２によるワーク１００の加熱を開始するようにしてもよい。
【0079】
昇温工程の後、加熱処理工程が行われる。加熱処理工程は、所定の温度を所定時間維持する工程である。本実施形態では、加熱処理工程（１）および加熱処理工程（２）を設けることができる。
加熱処理工程（１）は、例えば、第１の温度でワーク１００を所定時間加熱し、溶液に含まれている水分やガスなどを排出させる工程とすることができる。第１の温度は、例えば、１００℃～２００℃とすればよい。
加熱処理工程（１）は、例えば、第１の温度でワーク１００を所定時間加熱し、溶液に含まれている水分やガスなどを排出させる工程とすることができる。第１の温度は、例えば、１００℃～２００℃とすればよい。
【0080】
加熱処理工程（１）を実施することで、溶液に含まれている水分やガスが完成品である有機膜に含まれることを防ぐことができる。なお、溶液の成分などによっては第１の加熱処理工程は、温度を変えて複数回実施することもできるし、第１の加熱処理工程を省くこともできる。
【0081】
加熱処理工程（２）は、溶液が塗布された基板（ワーク１００）を、所定の圧力および温度（第２の温度）で所定時間維持し、有機膜を形成する工程である。第２の温度は、イミド化が起きる温度とすればよく、例えば、３００℃以上とすればよい。本実施形態では、分子鎖の充填度の高い有機膜を得るため、４００℃～６００℃で加熱処理工程（２）を実施している。
【0082】
冷却工程は、有機膜が形成されたワーク１００の温度を低下させる工程である。本実施形態では加熱処理工程（２）の後に行われる。冷却工程では、ワーク１００の温度が閾値よりも高い温度の場合は、第１のガス供給経路４０ａから冷却ガスＧ１が供給され、ワーク１００の温度が閾値以下となったら、第２のガス供給経路４０ｂから冷却ガスＧ２が供給される。なお、冷却ガスＧ１から冷却ガスＧ２に切替える温度（閾値）は、材料によって異なるので適宜設定する。閾値は、例えば、１５０℃～２５０℃の範囲内の温度である。ワーク１００は、搬出可能な温度まで冷却される。例えば、搬出されるワーク１００の温度が常温であれば、ワーク１００の搬出が容易である。ところが、ワーク１００を搬出するたびにワーク１００の温度を常温にすると、次のワーク１００を昇温させる時間が長くなる。すなわち、生産性が低下するおそれがある。搬出するワーク１００の温度は、例えば、５０℃～１２０℃とすればよい。この搬出温度を第３の温度とする。
【0083】
コントローラ６０は、第１の排気部２１のバルブ２５を閉じる。そして、冷却部４０を制御して、複数のヒータ３２ａが設けられた空間に冷却ガスＧ１または冷却ガスＧ２を供給することで、間接的および直接的にワーク１００の温度を低下させる。
【0084】
そのため、上部均熱板３４ａ同士の間、および下部均熱板３４ｂ同士の間などに設けられた隙間は、上部均熱板３４ａ（下部均熱板３４ｂ）と側部均熱板３４ｃとの間、および上部均熱板３４ａ（下部均熱板３４ｂ）と側部均熱板３４ｄとの間に設けられた隙間よりも大きい。このようにすることで、冷却部４０が冷却ガスＧ１または冷却ガスＧ２を供給する場合、ワーク１００に向かう冷却ガスＧ１または冷却ガスＧ２の量を増加させることができる。また、処理領域３０ａ、３０ｂから排気される冷却ガスＧ１または冷却ガスＧ２の量を減少させることができる。したがって、ワーク１００を効率的に冷却することができる。
【0085】
また、有機膜が形成された直後においては、処理領域３０ａ、３０ｂからチャンバ１０の内部に冷却ガスＧ１が拡散する速度は、遅い方が好ましい。処理領域３０ａ、３０ｂからチャンバ１０の内部に冷却ガスＧ１が拡散する速度が遅いと、供給された冷却ガスＧ１により、昇華物がチャンバ１０の内部で飛散するのを抑制することができる。そのため、有機膜が形成された直後においては、冷却ガスＧ１の供給量を少なくし、徐々に供給量を増加させることが好ましい。
【0086】
コントローラ６０は、チャンバ１０の内圧を検出する図示しない真空計の出力が大気圧と同じ圧力となったら、第２の排気部２２のバルブ２５を閉じ、第３の排気部２３のバルブ２５を開け、冷却ガスＧ１を常時排気する。
【0087】
コントローラ６０は、不図示の温度計の検出値が閾値となったら切替バルブ５４を制御し、複数のヒータ３２ａが設けられた空間に冷却ガスＧ２を供給する。このようにすることで、Ｎ２や希ガスの使用量を低減することができる。また、後述する搬出工程において、酸素濃度が高い状態で扉１３を開けることができる。そのため、Ｎ２や希ガスによる酸欠のおそれが抑制される。
【0088】
ワークの搬出工程では、有機膜が形成されたワーク１００の温度が第３の温度となったら、チャンバ１０内に導入していた冷却ガスＧ２の供給を停止する。そして、開閉扉１３がフランジ１１から離隔し、上記ワーク１００が搬出される。
【0089】
前述したように、有機膜が形成されたワーク１００は、処理が行われたチャンバ１０などの内部から取り出され、次工程などに搬送される。加熱して有機膜を形成した場合、ワーク１００の温度が高くなるので、温度の高いワーク１００をチャンバ１０から取り出したり、搬送したりするのは困難である。また、高温で取り出すと有機膜が酸化して機能を満たさなくなる可能性もある。したがって、チャンバ１０の内部に冷却ガスＧ１を供給し、ワーク１００を冷却する必要がある。
【0090】
しかしながら、有機膜を形成する際には、２５０℃～６００℃程度の極めて高い温度での処理が必要となる。そのため、ワーク１００が搬送可能な温度となるまでに消費される冷却ガスＧ１の量が膨大となる。また、２５０℃～６００℃程度の有機膜は、反応性が高い。そのため、冷却ガスＧ１中に酸素が含まれていると有機膜が酸化してしまう。しかしながら、有機膜の酸化を防ぐため、冷却ガスＧ１として不活性ガスを冷却中ずっと使用すると、コストも増大する。
【0091】
本発明者らは、鋭意研究した結果、有機膜（ワーク１００）の温度が２００℃前後であれば、冷却ガス中に酸素が含まれていたとしても、有機膜が酸化されることがないことを見出した。
【0092】
そこで、本発明者らは、有機膜（ワーク１００）の温度が２００℃以下となってから、冷却ガスＧ１から冷却ガスＧ２（ＣＤＡ）に切り替える冷却工程を含む有機膜の形成工程を複数回実行した。すると、一部が酸化された有機膜が発生した。
本発明者らは、さらに鋭意研究した結果、ノズル４１と切替バルブ５４とを接続する配管（共用部）内に冷却工程で使用した冷却ガスＧ２が残留していることを突き止めた。
本発明者らは、さらに鋭意研究した結果、ノズル４１と切替バルブ５４とを接続する配管（共用部）内に冷却工程で使用した冷却ガスＧ２が残留していることを突き止めた。
【0093】
本実施の形態に係る有機膜形成装置１は、チャンバ１０の内部空間を減圧した後、ワーク１００の加熱を行う。チャンバ１０の内部空間を減圧する際に、共用部内も減圧されると考えられていた。しかし、実際には、共用部内に冷却工程で使用した冷却ガスＧ２が残留した。おそらく、ノズル４１の冷却ガスＧ１あるいは冷却ガスＧ２を吐出する吐出口の径が小さいために、共用部内を十分排気することができないためと考えられる。
【0094】
そこで、本実施の形態に係る有機膜形成装置１は、処理済みのワーク１００をチャンバ１０から搬出することを開始してから、次に処理を行うワーク１００をチャンバ１０に搬入し、昇温するまでの間に、チャンバ１０の内部に冷却ガスＧ１を供給する。このようにすることで、共用部内に残留する冷却ガスＧ２を排出することができる。
また、処理済みのワーク１００の次に加熱処理工程（２）が行われたワーク１００の冷却工程を開始する際に、共用部内に残留した冷却ガスＧ２がチャンバ１０内に供給され、２５０℃以上のワーク１００と接触することを防止することができる。
また、処理済みのワーク１００の次に加熱処理工程（２）が行われたワーク１００の冷却工程を開始する際に、共用部内に残留した冷却ガスＧ２がチャンバ１０内に供給され、２５０℃以上のワーク１００と接触することを防止することができる。
【0095】
ところで、ワーク搬出工程およびワーク搬入工程において、チャンバ１０の内部空間は、外部雰囲気に開放される。そのため、共用部内を冷却ガスＧ１で置換したとしても、外部雰囲気中の空気がノズル４１から上記配管内に侵入するおそれがある。したがって、ワーク搬入工程において、冷却ガスＧ１を供給することが好ましい。特に、全てのワーク１００をチャンバ１０内に搬入し、前扉１３で開口１１ａを塞ぐ直前に行うのが好ましい。
【0096】
なお、冷却ガスＧ１を供給する時間は、上記配管内に残留した冷却ガスＧ２の濃度が有機膜の品質に悪影響を及ぼさない程度まで希釈される時間とすればよい。また、冷却ガスＧ１の供給量は、冷却工程で供給される量よりも少なくてよい。上記配管内に残留した冷却ガスＧ２の濃度が有機膜の品質に悪影響を及ぼさない程度まで希釈される時間や冷却ガスＧ１の供給量は、シミュレーションや実験などを行うことで適宜決定すればよい。
【0097】
また、チャンバ１０の内部空間を減圧するのと同時に冷却ガスＧ１を供給してもよい。この場合も冷却ガスＧ１を供給する時間は、有機膜の品質に悪影響を及ぼさない程度まで希釈される時間とすればよい。
なお、本発明者らの得た知見によれば、チャンバ１０内の酸素濃度が１００ｐｐｍ程度にまで下がれば、酸化反応を抑制することができる。この場合、酸素濃度が１００ｐｐｍとなるチャンバ１０の内圧は１００Ｐａ程度である。したがって、チャンバ１０の内圧を１Ｐａ未満まで減圧後、チャンバ１０の内圧が１００Ｐａ以上とならないように冷却ガスＧ１を供給することが好ましい。冷却ガスＧ１の供給を行い、チャンバ１０内の酸素濃度を酸素濃度計２１ｃで検出する。酸素濃度が閾値以下となったら、ヒータ３２ａに電力を印加する。このようにすることで、有機膜の品質への悪影響を確実に抑制することができる。この場合、閾値は、０．１ｐｐｍ～１００ｐｐｍの範囲内の値である。
なお、本発明者らの得た知見によれば、チャンバ１０内の酸素濃度が１００ｐｐｍ程度にまで下がれば、酸化反応を抑制することができる。この場合、酸素濃度が１００ｐｐｍとなるチャンバ１０の内圧は１００Ｐａ程度である。したがって、チャンバ１０の内圧を１Ｐａ未満まで減圧後、チャンバ１０の内圧が１００Ｐａ以上とならないように冷却ガスＧ１を供給することが好ましい。冷却ガスＧ１の供給を行い、チャンバ１０内の酸素濃度を酸素濃度計２１ｃで検出する。酸素濃度が閾値以下となったら、ヒータ３２ａに電力を印加する。このようにすることで、有機膜の品質への悪影響を確実に抑制することができる。この場合、閾値は、０．１ｐｐｍ～１００ｐｐｍの範囲内の値である。
【0098】
図４は、他の実施形態に係る有機膜形成装置１ａを例示するための模式斜視図である。
冷却部４０は、切替バルブ５４に代えて、２つのバルブ５４ａ（第１のバルブの一例に相当する。）を有する。２つのバルブを有することで、２つの異なるガスをチャンバ１０の内部に同時に供給することができる。そのため、チャンバ１０の内部に供給できる冷却ガスの流量を増加させることができ、冷却工程の時間を短縮することができる。この場合、冷却ガスＧ１の供給量を冷却ガスＧ２の供給量よりも多くすることが好ましい。
冷却部４０は、切替バルブ５４に代えて、２つのバルブ５４ａ（第１のバルブの一例に相当する。）を有する。２つのバルブを有することで、２つの異なるガスをチャンバ１０の内部に同時に供給することができる。そのため、チャンバ１０の内部に供給できる冷却ガスの流量を増加させることができ、冷却工程の時間を短縮することができる。この場合、冷却ガスＧ１の供給量を冷却ガスＧ２の供給量よりも多くすることが好ましい。
【0099】
また、冷却部４０は、各ノズル４１に対し１つのバルブ５４ｂ（第２のバルブの一例に相当する。）を有する。このようにすることで、ノズル４１毎に冷却ガスＧの供給と停止を制御することが可能となる。
【0100】
有機膜形成装置１ａの場合、図４に示すＡ部の配管、バルブ５４ｂおよびノズル４１が共用部となる。有機膜形成装置１ａでは、Ａ部の配管内に冷却工程で用いた冷却ガスＧ２が残留する。前述の通り、共用部内に残留した冷却ガスＧ２は、ノズル４１を介して排気部２０から排気することが困難である。また、排気部２０によってＡ部の配管内に残留する冷却ガスＧ２を排気しようとすると、チャンバ１０内の密閉性が悪くなるおそれがある。
【0101】
そのため、処理済みのワーク１００をチャンバ１０から搬出し、次に処理を行うワーク１００をチャンバ１０に搬入するまでの間に、チャンバ１０の内部に冷却ガスＧ１を供給する。このようにすることで、共用部内に残留する冷却ガスＧ２を排出することができる。したがって、有機膜形成装置１ａは、有機膜が形成されたワーク１００の冷却にかかるコストを低減し、かつ、有機膜の品質への悪影響を確実に抑制することができ、かつ、バルブ５４ｂの破損を防止することができる。
【0102】
図５は、他の実施形態に係る有機膜形成装置１ｂを例示するための模式斜視図である。
図５に示すように、有機膜形成装置１ｂは、もう一つの冷却部１４０（第２の冷却部の一例に相当する。）をさらに有することができる。
図５に示すように、有機膜形成装置１ｂは、もう一つの冷却部１４０（第２の冷却部の一例に相当する。）をさらに有することができる。
【0103】
冷却部１４０は、処理領域３０ａ、３０ｂの内部にあるワーク１００に冷却ガスを供給する。つまり、冷却部１４０は、ワーク１００を直接的に冷却する。
冷却部１４０は、冷却部４０同様、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ１を供給する第１の供給経路、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ２を供給する第２の供給経路および共用部を有する。冷却部１４０は、ノズル４１に変えてノズル１４１を有する点で冷却部４０と相違する。
冷却部１４０は、冷却部４０同様、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ１を供給する第１の供給経路、加熱部３２が設けられた領域に冷却ガスＧ２を供給する第２の供給経路および共用部を有する。冷却部１４０は、ノズル４１に変えてノズル１４１を有する点で冷却部４０と相違する。
【0104】
図６は、他の実施形態に係る有機膜形成装置１ｂを例示するための模式断面図である。
ノズル１４１は、処理領域３０ａ、３０ｂの内部に少なくとも１つ設けることができる。ノズル１４１は、例えば、蓋１５およびカバー３６を貫通し、側部均熱板３４ｄやフレーム３１などに取り付けることができる。本実施形態では、ワーク１００の裏面に冷却ガスを供給できる位置にノズル１４１が取り付けられる。また、ノズル１４１は、Ｘ方向に複数個設けることができる。あるいは、ノズル１４１は、先端が閉塞された筒状とすることができる。そして、ノズル１４１の側面に複数の孔が設けられ、チャンバ１０の側面か
ら挿入されるようにしてもよい。
ノズル１４１は、処理領域３０ａ、３０ｂの内部に少なくとも１つ設けることができる。ノズル１４１は、例えば、蓋１５およびカバー３６を貫通し、側部均熱板３４ｄやフレーム３１などに取り付けることができる。本実施形態では、ワーク１００の裏面に冷却ガスを供給できる位置にノズル１４１が取り付けられる。また、ノズル１４１は、Ｘ方向に複数個設けることができる。あるいは、ノズル１４１は、先端が閉塞された筒状とすることができる。そして、ノズル１４１の側面に複数の孔が設けられ、チャンバ１０の側面か
ら挿入されるようにしてもよい。
【0105】
ワーク１００を間接的および直接的に冷却する場合には、冷却工程において、ワーク１００の温度が閾値より高い温度の場合、冷却ガスＧ１を加熱部３２が設けられた領域に供給し、ワーク１００の温度が閾値以下の場合、冷却ガスＧ２を加熱部３２が設けられた領域に冷却部４０および冷却部１４０から供給する。このようにすることで、実質的な冷却時間の短縮を図ることができる。
つまり、ワーク１００の温度が閾値（２００℃）を超え酸素と反応しやすい状況であるときには、酸素ガスを含まない（あるいは酸素濃度が有機膜の品質に悪影響を及ぼさない程度である）冷却ガスＧ１によってワーク１００を冷却することによりワーク１００の酸化を防ぎながらワーク１００を冷却することができる。一方、ワーク１００の温度が閾値以下であり酸素と反応しにくい状況にあるときには、酸素を含む冷却ガスＧ２によってワーク１００を冷却することにより、コストを低減しながらワーク１００を冷却することができるとともに、ワーク１００を搬出時の酸欠を防ぐことができる。なお冷却ガスＧ２に含まれる酸素ガスは、Ｎ２や希ガスによる酸欠のおそれを抑制するのに十分な量であり、酸素中毒を起こすことのない濃度となる量であることが望ましい。
つまり、ワーク１００の温度が閾値（２００℃）を超え酸素と反応しやすい状況であるときには、酸素ガスを含まない（あるいは酸素濃度が有機膜の品質に悪影響を及ぼさない程度である）冷却ガスＧ１によってワーク１００を冷却することによりワーク１００の酸化を防ぎながらワーク１００を冷却することができる。一方、ワーク１００の温度が閾値以下であり酸素と反応しにくい状況にあるときには、酸素を含む冷却ガスＧ２によってワーク１００を冷却することにより、コストを低減しながらワーク１００を冷却することができるとともに、ワーク１００を搬出時の酸欠を防ぐことができる。なお冷却ガスＧ２に含まれる酸素ガスは、Ｎ２や希ガスによる酸欠のおそれを抑制するのに十分な量であり、酸素中毒を起こすことのない濃度となる量であることが望ましい。
【0106】
図７は、他の実施形態に係る有機膜形成装置を例示するための模式斜視図である。
図１に例示をした有機膜形成装置には、切替バルブ５４が設けられていた。しかしながら、図７に示すように、切替バルブ５４を設けずに、開閉バルブ５４１を、第１のガス供給経路４０ａと第２のガス供給経路４０ｂとの共用部に設け、開閉バルブ５４３を第２のガス供給経路４０ｂに設けるようにしても良い。
図１に例示をした有機膜形成装置には、切替バルブ５４が設けられていた。しかしながら、図７に示すように、切替バルブ５４を設けずに、開閉バルブ５４１を、第１のガス供給経路４０ａと第２のガス供給経路４０ｂとの共用部に設け、開閉バルブ５４３を第２のガス供給経路４０ｂに設けるようにしても良い。
【0107】
この場合、ワーク１００の連続処理を行う際の２回目以降の処理において、冷却ガスＧ１の供給を行うときに、ガス制御部４３から開閉バルブ５４１の間の配管に残留する冷却ガスＧ２も一緒に供給されてしまうことになる。前述のとおり、冷却ガスＧ１の供給は、ワーク１００の温度が高温であるとき（閾値よりも高い温度であるとき）に行うので、冷却ガスＧ１と一緒に残存する冷却ガスＧ２が供給されると、冷却ガスＧ２に含まれる酸素とワーク１００が反応して、ワーク１００が酸化してしまう。
【0108】
これを防ぐために、冷却ガスＧ１の供給前（開閉バルブ５４１を開ける前）に、排気バルブ５４２と開閉バルブ５４３を開けることによって、第２のガス供給経路４０ｂと第１のガス供給経路４０ａの接続部分から開閉バルブ５４３の間に残留する冷却ガスＧ２を排気するようにする。これにより、第１のガス供給経路４０ａと第２のガス供給経路４０ｂとの共用部に残存する冷却ガスＧ２が、チャンバに流れ込むことを確実に防止できる。
【0109】
また、第１のガス供給経路４０ａと第２のガス供給経路４０ｂとの共用部、および第２のガス供給経路４０ｂに残存する冷却ガスＧ２の排気は、排気部２０による排気時に行うようにしても良い。つまり、排気部２０による排気開始から、チャンバ１０の内圧が所定の酸素濃度１００ｐｐｍ以下となる圧力となるまでの間（ヒータ３２ａによる加熱前までの間、あるいは、ワーク１００が酸素と反応して酸化することのない温度となるまでの間）に、ガス制御部４３、開閉バルブ５４１を開状態にするとともに、ガス制御部５３、排気バルブ５４２、開閉バルブ５４３を閉状態として、冷却ガスＧ１を供給する。その後、開閉バルブ５４１、ガス制御部５３を閉状態にするとともに、ガス制御部４３、開閉バルブ５４３、排気バルブ５４２を開けて排気する。これにより、第１のガス供給経路４０ａと第２のガス供給経路４０ｂとの共用部、および第２のガス供給経路４０ｂは、冷却ガスＧ１によりパージされるので、冷却ガスＧ２が残留していない状態となる。また、以上のパージを複数回繰り返すことにより、より確実に、残留する冷却ガスＧ２を排気することがさらに好ましい。
【0110】
以上に説明した様に、本実施の形態に係る有機膜の製造方法は、基板と、前記基板の上面に塗布された有機材料と溶媒とを含む溶液と、を有するワークを大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能なチャンバ内に搬入するワーク搬入工程と、大気圧よりも減圧された雰囲気において、前記ワークを加熱する工程と、前記加熱を行うことで有機膜が形成されたワークを冷却する工程と、前記有機膜が形成された前記ワークを搬出する工程と、を備え、前記ワークを加熱する工程においては、第１の加熱部と、第２の加熱部と、の間の処理領域において前記ワークが加熱され、前記ワークを冷却する工程においては、前記ワークが２００℃より高い温度の場合、前記第１の加熱部、および、前記第２の加熱部の少なくともいずれかの内部に加熱された前記ワークと反応し難い第１のガスを供給し、前記ワークが２００℃以下の温度の場合、前記第１の加熱部、および、前記第２の加熱部の少なくともいずれかの内部にＣＤＡを供給し、前記ワーク搬入工程においては、前記ワークを前記チャンバ内に搬入する際に、前記第１の冷却ガスを供給する。
【0111】
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、有機膜形成装置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。
例えば、切替バルブ５４とバルブ５４ｂを組み合わせて用いてもよい。
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、有機膜形成装置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。
例えば、切替バルブ５４とバルブ５４ｂを組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【0112】
１ 有機膜形成装置、１０ チャンバ、１１ａ 開口、２０ 排気部、２１ｃ 酸素濃度計、３０ 処理部、３０ａ 処理領域、３０ｂ 処理領域、３２ 加熱部、３２ａ ヒータ、４０ 冷却部、５２ ガス源、５３ ガス制御部、５４ 切替バルブ、５５ 筐体、６０ コントローラ、１００ ワーク、Ｇ１ 冷却ガス、Ｇ２ 冷却ガス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
