(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】2024-05-17
(45)【発行日】2024-05-27
(54)【発明の名称】有機膜形成装置
(51)【国際特許分類】
B05C 9/14 20060101AFI20240520BHJP
B05C 11/10 20060101ALI20240520BHJP
B05C 15/00 20060101ALI20240520BHJP
H10K 50/10 20230101ALI20240520BHJP
H05B 33/02 20060101ALI20240520BHJP
F26B 9/06 20060101ALI20240520BHJP
F26B 23/04 20060101ALI20240520BHJP
【FI】
B05C9/14
B05C11/10
B05C15/00
H05B33/14 A
H05B33/02
F26B9/06 A
F26B23/04 Z
(21)【出願番号】P 2022015393
(22)【出願日】2022-02-03
【審査請求日】2023-08-03
(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
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100146592
【氏名又は名称】市川 浩
(72)【発明者】
【氏名】黒澤 雅彦
【審査官】當間 庸裕
(56)【参考文献】
【文献】特開2019-029102(JP,A)
【文献】特開2016-040496(JP,A)
【文献】特開2005-071835(JP,A)
【文献】特開2014-067655(JP,A)
【文献】特開2019-184229(JP,A)
【文献】国際公開第2010/024481(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B05C 9/14
B05C 11/10
B05C 15/00
H10K 50/10
H05B 33/02
F26B 9/06
F26B 23/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
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で加熱可能な有機膜形成装置であって、
前記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、
前記チャンバの内部を排気可能な第1の排気部と、
前記チャンバ内に支持される前記
ワークに対向し、筒状を呈し、一方向に延びた形体を有し、開口した両側の端部が前記チャンバの内部に設けられた案内部と、
前記案内部の内部に設けられ、軸方向に貫通する第1の孔を有する支持部と、
前記第1の孔に着脱自在に設けられ、前記案内部に沿って延びる発熱部を有するヒータと、
を備えた有機膜形成装置。
【請求項2】
前記
ワークの面に垂直な方向から見て、前記支持部は、前記
ワークの周縁と重なる位置に設けられている請求項
1記載の有機膜形成装置。
【請求項3】
前記チャンバの外壁には、前記ヒータを前記案内部に挿入するための孔が設けられ、
前記外壁には、前記ヒータを前記外壁に対して気密に接続するためのホルダが設けられている請求項1
または2記載の有機膜形成装置。
【請求項4】
前記第1の孔の開口には、テーパ面が設けられている請求項1
~3のいずれか1つに記載の有機膜形成装置。
【請求項5】
前記案内部の内部に、流体を供給可能な少なくとも1つの流体供給部をさらに備えた請求項1~4のいずれか1つに記載の有機膜形成装置。
【請求項6】
前記流体供給部は複数設けられ、
前記複数の流体供給部のそれぞれは、前記案内部の内部に供給される前記流体を制御可能な流体制御部を有する請求項5記載の有機膜形成装置。
【請求項7】
前記流体制御部は、前記案内部の内部に供給された前記流体の排出をさらに制御可能であり、
前記流体制御部の前記流体の排出側は、第2の排気部に接続され、
前記第2の排気部は、前記流体制御部から排出された前記流体を前記チャンバの内圧よりも低い圧力で吸引可能である請求項6記載の有機膜形成装置。
【請求項8】
前記支持部は、軸方向に貫通する第2の孔を有し、
前記第2の孔を介して、前記案内部の内部空間と、前記チャンバの内部空間と、が繋がっている請求項1~7のいずれか1つに記載の有機膜形成装置。
【請求項9】
前記チャンバの内壁面の、前記第2の孔と対向する領域には、複数の凹部、および複数の凸部の少なくともいずれかが設けられている請求項8記載の有機膜形成装置。
【請求項10】
前記チャンバの外壁面に設けられた冷却部をさらに備え、
前記チャンバの外壁面の、前記第2の孔と対向する領域における前記冷却部の冷却能力は、前記チャンバの外壁面の、前記第2の孔と対向する領域以外の領域における前記冷却部の冷却能力よりも高い請求項8または9に記載の有機膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、有機膜形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
有機ELディスプレイなどに設けられる基板として、有機膜が用いられている。例えば、有機膜には、ポリイミド膜がある。例えば、ポリイミド膜は、基板と、基板の上面に塗布されたポリアミド酸を含む溶液と、を有するワークを、100℃~600℃程度に加熱して、ポリアミド酸をイミド化することで形成される。形成されたポリイミド膜は基板から剥離され、例えば、有機ELディスプレイなどに用いられる。
【0003】
ポリイミド膜などの有機膜を形成する装置として、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、を備えた有機膜形成装置が提案されている。
【0004】
ここで、有機膜形成装置の製造時やメンテナンス時などにおいて、チャンバの内部からヒータを取り外したり、チャンバの内部にヒータを取り付けたりする必要がある。そのため、単に、チャンバの内部にヒータを取り付けると、有機膜形成装置の製造やメンテナンスなどが困難となる。
【0005】
そこで、チャンバに対してヒータの着脱を容易に行うことができる有機膜形成装置の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明が解決しようとする課題は、チャンバに対してヒータの着脱を容易に行うことができる有機膜形成装置を提供することである。
【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、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で加熱可能な有機膜形成装置であって、前記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、
前記チャンバの内部を排気可能な第1の排気部と、前記チャンバ内に支持される前記ワークに対向し、筒状を呈し、一方向に延びた形体を有し、開口した両側の端部が前記チャンバの内部に設けられた案内部と、前記案内部の内部に設けられ、軸方向に貫通する第1の孔を有する支持部と、前記第1の孔に着脱自在に設けられ、前記案内部に沿って延びる発熱部を有するヒータと、を備えている。
【発明の効果】
【0009】
本発明の実施形態によれば、チャンバに対してヒータの着脱を容易に行うことができる有機膜形成装置が提供される。
【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】温度制御部を例示するための模式断面図である。
【
図3】(a)~(c)は、支持部と、ワークとの位置関係を例示するための模式断面図である。
【
図4】有機膜の形成工程を例示するためのグラフである。
【
図5】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6】他の実施形態に係る支持部を例示するための模式断面図である。
【
図7】
図6における支持部のA-A線方向の模式断面図である。
【
図8】
図6における開閉扉のB-B線方向の模式断面図である。
【
図9】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10】流体制御部の作用を例示するための模式図である。
【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。
また、以下においては、基板の上面に塗布された有機材料を含む溶液を減圧雰囲気で焼成して有機膜を形成する有機膜形成装置について説明する。
【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。
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。
【0013】
ワーク100は、基板と、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。
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、有機材料と溶媒を含んでいる。有機材料は、溶媒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。
【0014】
有機膜形成装置1は、ワーク100を、大気圧よりも減圧された雰囲気で加熱することができる。
図1に示すように、有機膜形成装置1には、チャンバ10、排気部20(第1の排気部の一例に相当する)、処理部30、冷却部40、およびコントローラ50が設けられている。
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、直方体とすることができる。チャンバ10は、例えば、本体10a、開閉扉13、蓋15を有する。
【0015】
本体10aは、筒状を呈している。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。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。本体10a、フランジ11、およびフランジ14は、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている。なお、本体10aの両端部を接続する外壁を側面10a1と呼ぶ。
【0016】
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。本体10aの、フランジ11が設けられる側の開口は、開閉扉13により開閉可能となっている。
【0017】
開閉扉13は、板状を呈し、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている。図示しない駆動装置により、開閉扉13がフランジ11(シール材12)に押し付けられることで、本体10aのフランジ11が設けられた側の開口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、開閉扉13がフランジ11から離隔することで、チャンバ10の開口を介したワーク100の搬入または搬出が可能となる。
【0018】
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。本体10aの、フランジ14が設けられた側の開口は、蓋15により閉鎖されている。
【0019】
蓋15は、板状を呈し、例えば、ステンレスなどの金属から形成されている。蓋15には、孔15aが設けられている。また、蓋15には、後述するヒータ32aを取り付けるためのホルダ32dが設けられている(
図2参照)。例えば、ホルダ32dと孔15aの数は、後述するヒータ32aの数と同じとすることができる。
なお、開閉扉13、または本体10aの側面10a1に孔15aと同様の孔を設け、ヒータ32aを取り付けるようにしても良い。
【0020】
ネジなどの締結部材を用いて、蓋15がフランジ14に取り付けられた際には、蓋15がフランジ14(シール材12)に押し付けられる。また、ヒータ32aが蓋15に設けられたホルダ32dと気密に接続されることで、本体10aのフランジ14が設けられた側の開口が気密になるように閉鎖される(
図2参照)。
【0021】
また、メンテナンスなどを行う際には、蓋15を取り外すことで、本体10aの、フランジ14が設けられた側の開口を露出させることができる。なお、蓋15は、必ずしも必要ではなく、例えば、蓋15と本体10aとが一体となっていてもよい。つまり、一端が閉塞された筒状形状の本体10aとしてもよい。
また、メンテナンスを行う際には、ヒータ32aを取り外して蓋15を取り外すことができる。
【0022】
本体10aの側面10a1には冷却部16を設けることができる。冷却部16は、開閉扉13および蓋15にも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。
【0023】
排気部20は、チャンバ10の内部空間を排気する。そのため、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って加熱される。
排気部20は、第1の排気部21、第2の排気部22、および第3の排気部23を有することができる。
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を有することができる。 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。
【0024】
また、排気口17と第1の排気部21(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を設けることができる。また、排気口17とコールドトラップ24との間にはバルブ25を設けることができる。バルブ25は、後述する冷却工程において、流体101がコールドトラップ24に流入するのを抑制するために設けられる。
【0025】
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を有することができる。 第2の排気部22は、高真空の分子流領域まで排気可能な排気能力を有する。排気ポンプ22aは、例えば、ターボ分子ポンプ(TMP:Turbo Molecular Pump)などとすることができる。
【0026】
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。
【0027】
また、第1の排気部21の場合と同様に、排気口18と第2の排気部22(圧力制御部22b)との間にコールドトラップ24を設けることができる。また、排気口18とコールドトラップ24との間にはバルブ25を設けることができる。
【0028】
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、工場の排気管などに接続されている。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23と工場の排気管との間にはバルブ25を設けることができる。
【0029】
チャンバ10の内部空間を減圧する場合には、まず、第1の排気部21によりチャンバ10の内圧が10Pa程度になるようにする。次に、第2の排気部22によりチャンバ10の内圧が10Pa~1×10-2Pa程度となるようにする。
【0030】
第1の排気部21は、大気圧から所定の内圧まで粗引き排気を行うので、第1の排気部21の排気量は第2の排気部22の排気量よりも多い。また、第2の排気部22は、粗引き排気の完了後、さらに低い所定の内圧まで排気を行う。なお、第3の排気部23は、後述する冷却工程において流体101を工場の排気管に排出するために用いられる。
【0031】
処理部30は、フレーム31、温度制御部32、ワーク支持部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に加熱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。また、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。
図1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基本的な構成は同様である。
【0032】
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。処理領域30a、30bと、チャンバ10の内部の、処理領域30a、30bの外側の空間とは、上部均熱板34a同士の間の隙間、および下部均熱板34b同士の間の隙間、カバー36同士の隙間、カバー36に設けられた孔やスリットなどを介して繋がっている。そのため、チャンバ10の内部の、処理領域30a、30bの外側の空間の圧力が減圧されると、処理領域30a、30bの圧力も減圧される。
【0033】
また、チャンバ10の内部の、処理領域30a、30bの外側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少なくすることができる。そのため、蓄熱効率を向上させることができるので、ヒータ32aに印加する電力を低減させることができる。印加電力を低減させることができれば、省エネルギー化とヒータ32aの長寿命化を図ることができる。また、蓄熱効率が向上すれば、急激な温度上昇を必要とする処理に対応するのが容易となる。また、チャンバ10の外壁の温度が高くなるのを抑制することができるので、冷却部16を簡易なものとすることができる。
【0034】
フレーム31は、細長い板材や形鋼などを用いた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。
【0035】
また、フレーム31には、複数の梁31aが設けられている。複数の梁31aは、処理領域30a、30bの長手方向(
図1中のX方向)に延びている。フレーム31の開閉扉13側に設けられた梁31aは、フレーム31の蓋15側に設けられた梁31aと対向している。梁31aには、複数の均熱板支持部35を所定の間隔で並べて設けることができる。
【0036】
温度制御部32は、複数設けることができる。複数の温度制御部32は、処理領域30a、30bの長手方向(
図1中のX方向)に並べて設けられている。温度制御部32は、ワーク100を加熱する。温度制御部32の数、間隔などは、加熱する溶液の組成(必要となる溶液の加熱温度など)、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。温度制御部32の数、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。
【0037】
温度制御部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温度制御部32は、処理領域30a、30bの上部に設けられた温度制御部32と対向している。
【0038】
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、下側の処理領域と上側の処理領域との間に設けられた温度制御部32を、上下の処理領域におけるワーク100の温度制御に用いることができる。つまり、処理領域30aと処理領域30bとの間に温度制御部32を設ける。この様にすれば、温度制御部32の数を減らすことができるので、加熱の際の消費電力の低減、冷却の際の後述する流体101の消費量の低減、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。
【0039】
処理領域30aの内部に支持されたワーク100の下面(基板の裏面)は、処理領域30aの下部に設けられた複数の温度制御部32(温度制御群3a)により加熱または冷却される。処理領域30aの内部に支持されたワーク100の上面(溶液)は、処理領域30aと処理領域30bとにより兼用される複数の温度制御部32(温度制御群3ab)により加熱または冷却される。処理領域30bの内部に支持されたワーク100の下面(基板の裏面)は、温度制御群3abにより加熱または冷却される。処理領域30bの内部に支持されたワーク100の上面(溶液)は、処理領域30bの上部に設けられた複数の温度制御部32(温度制御群3b)により加熱または冷却される。なお、温度制御群を区別しない場合には、単に、温度制御群3と呼ぶ。
【0040】
図2は、温度制御部32を例示するための模式断面図である。
図2に示すように、温度制御部32は、例えば、ヒータ32a、案内部32b、支持部32c、およびホルダ32dを有する。
ヒータ32aは、例えば、発熱部32a1、フランジ32a2、および端子32a3を有する。
発熱部32a1は、案内部32bの内部に、着脱自在に設けられている。発熱部32a1は、案内部32bに沿って延びている。発熱部32a1は、電力を熱に変換する。発熱部32a1は、例えば、シーズヒータ、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、発熱部32a1の外面を覆う石英カバーをさらに設けることもできる。
【0041】
フランジ32a2は、板状を呈し、発熱部32a1の、一方の端部の近傍に設けられている。フランジ32a2は、例えば、発熱部32a1の外面に気密に溶接することができる。これによって、発熱部32a1が蓋15に設けられたホルダ32d、フランジ32a2を介して気密に接続される。フランジ32a2の材料は、例えば、ステンレスなどの金属とすることができる。
【0042】
チャンバ10の外部において、フランジ32a2は、ネジなどの締結部材を用いて、ホルダ32dのフランジ32d1に着脱自在に設けられる。ヒータ32aのフランジ32a2を、ホルダ32dのフランジ32d1に取り付けた際には、チャンバ10の内部空間が気密となるように封止される。
【0043】
端子32a3は、発熱部32a1の、フランジ32a2が設けられる側の端部に設けられている。端子32a3は、発熱部32a1に設けられた発熱体と電気的に接続されている。端子32a3には、有機膜形成装置1の外部に設けられた電源や制御装置などが電気的に接続される。つまり、端子32a3を介して、発熱部32a1に設けられた発熱体に電力が供給される。この場合、端子32a3は、蓋15の外側、すなわち有機膜形成装置1(チャンバ10)の外側に露出している。そのため、電源ケーブルを端子32a3に着脱するのが容易となる。なお、端子32a3を覆う絶縁カバーをさらに設けることもできる。
【0044】
案内部32bは、ワーク100の基板表面に対向するように設けられている。案内部32bは、筒状を呈し、一方向に延びた形体を有している。案内部32bの両側の端部は、チャンバ10(処理領域30a、30b)の内部に設けられている。案内部32bの両側の端部は開口している。案内部32bは、処理領域30a、30bの短手方向(
図2中のY方向)に延びている。案内部32bには、一対のブラケット32b1を設けることができる。例えば、案内部32bの両側の端部のそれぞれに、ブラケット32b1を溶接することができる。ブラケット32b1は、例えば、ネジなどの締結部材を用いて、フレーム31の梁31aに取り付けられる。
案内部32bは、熱伝導率が高く、耐熱性を有する材料から形成される。例えば、案内部32bの材料は、ステンレスなどの金属とすることができる。
この案内部32bを有することにより、発熱部32a1はチャンバ10内の他の部材に干渉することなく抜き差しをすることができる。
【0045】
支持部32cは、案内部32bの内部に設けられている。支持部32cは、案内部32bの内部において、ヒータ32a(発熱部32a1)を支持する。例えば、支持部32cには、軸方向に貫通する孔32c1(第1の孔の一例に相当する)が設けられている。発熱部32a1は、孔32c1に着脱自在に設けられる。そのため、孔32c1の内壁と発熱部32a1との間には僅かな隙間を設けることができる。
【0046】
案内部32bの内部空間と、チャンバ10(処理領域30a、30b)の内部空間とは、孔32c1の内壁と発熱部32a1との間の隙間、あるいは、案内部32bの内壁と支持部32cとの間の隙間を介して繋がっている。そのため、案内部32bの内部空間と、チャンバ10の内部空間との間に圧力差が生じるのを抑制することができる。
【0047】
支持部32cは、少なくとも1つ設けることができる。例えば、案内部32bの、ホルダ32d側とは反対側の端部の近傍に1つの支持部32cを設けることができる。この様にすれば、1つの支持部32cと、ホルダ32dとにより発熱部32a1を支持することができる。
【0048】
複数の支持部32cが設けられていれば、支持部32cと支持部32cとの間の領域において、案内部32bの内壁と、発熱部32a1との間の距離を略一定にすることができる。そのため、例えば、案内部32bの外面における温度にばらつきが生じるのを抑制することができる。
【0049】
ただし、ヒータ32aの発熱と冷却に伴い、発熱部32a1には膨張と収縮が生じるので、発熱部32a1と支持部32cとの間に擦れが生じるおそれがある。また、後述するように、案内部32bの、支持部32cと対向する領域の温度が高くなる。そのため、支持部32cの数を多くすると、パーティクルが発生しやすくなり、また、ワーク100の面内において温度のばらつきが大きくなるおそれがある。
また、支持部32cが案内部32bの中央領域に設けられると、ヒータ32aの熱がワーク100の中央付近に伝わりやすくなり、ワーク100面内における温度のばらつきを均等に近づける目的を果たすことができない。したがって、支持部32cは案内部32bの中央部を避けた両端に、パーティクルが発生しにくい数(例えば一つずつ)だけ設けられることが最も好ましい。
【0050】
また、支持部32cの孔32c1の、ホルダ32d側の開口には、テーパ面32c2を設けることができる。テーパ面32c2が設けられていれば、孔32c1の内部にヒータ32a(発熱部32a1)を挿入するのが容易となる。
支持部32cは、熱伝導率が高く、耐熱性を有する材料から形成される。例えば、支持部32cの材料は、ステンレスなどの金属とすることができる。
なお、支持部32cの形状は、案内部32bの断面形状である円形に沿って設けられる例以外にも、例えば半円状(発熱部32a1の下方のみを支える形状)であっても良い。
【0051】
ホルダ32dはフランジ32d1を有し、蓋15の外面に設けられている。加熱処理を行う際には、チャンバ10の内部空間が大気圧よりも減圧された雰囲気となる。そのため、ホルダ32dは、例えば、蓋15に気密となるように溶接される。ホルダ32dの材料は、例えば、ステンレスなどの金属とすることができる。
【0052】
ホルダ32dには、蓋15に設けられた孔15aと連通する孔32d2が設けられている。ヒータ32aは、チャンバ10の外部から、孔32d2および孔15aを介して、支持部32cの孔32c1に挿入することができる。
また、ヒータ32aのフランジ32a2は、例えば、ネジなどの締結部材を用いて、ホルダ32dのフランジ32d1に着脱自在に取り付けられる。
【0053】
以上のように、本実施の形態に係る有機膜形成装置1によれば、案内部32bを有することにより、チャンバ10に対してヒータ32aの着脱を容易に行うことができる。そのため、有機膜形成装置1の組立作業やメンテナンス作業が容易となる。
【0054】
なお、ヒータ32aのフランジ32a2と、ホルダ32dのフランジ32d1との間には、シール部材を設けることもできる。シール部材が設けられていれば、チャンバ10の内部空間を気密に保つのが容易となる。
【0055】
また、ホルダ32dには、ヒータ32a(発熱部32a1)において発生した熱が伝わる。そのため、ホルダ32dに冷却部を設けることもできる。冷却部は、例えば、ホルダ32dにガスを吹き付けるものとすることもできるし、ホルダ32dの内部に設けられた流路にガスや液体を流すものとすることもできる。冷却部が設けられていれば、ホルダ32dの温度、ひいては蓋15の温度が高くなり過ぎるのを抑制することができる。
【0056】
前述した様に、案内部32bの内部空間には、発熱部32a1が設けられる。案内部32bの内壁と、発熱部32a1との間に空間がある領域においては、発熱部32a1において発生した熱は、輻射により、案内部32bに伝わる。案内部32bの内壁と、発熱部32a1との間に支持部32cがある領域においては、発熱部32a1において発生した熱は、支持部32cを介した熱伝導により、案内部32bに伝わる。この場合、輻射よりも熱伝導の方が熱が伝わり易いので、案内部32bの、支持部32cと対向する領域の温度が、案内部32bの、支持部32cと対向していない領域の温度よりも高くなる。
【0057】
一方、ワーク100の周縁領域は、ワーク100の中央領域よりもチャンバ10の内壁に近くに位置する。そのため、ワーク100の周縁領域の熱は、ワーク100の中央領域の熱よりもチャンバ10の内壁に伝わり易くなる。その結果、ワーク100の周縁領域の温度が、ワーク100の中央領域の温度よりも低くなりやすくなる。
【0058】
前述した様に、案内部32bの、支持部32cと対向する領域の温度は、案内部32bの、支持部32cと対向していない領域の温度よりも高くなる。そのため、案内部32bの、支持部32cと対向する領域が、ワーク100の周縁領域の近傍に設けられていれば、ワーク100の周縁領域の温度を上昇させることができる。その結果、ワーク100の周縁領域の温度と、ワーク100の中央領域の温度との差を小さくすることができるので、ワーク100がその表面全体において均等に熱せられ、形成される有機膜の品質を向上させることができる。
【0059】
図3(a)~(c)は、支持部32cと、ワーク100との位置関係を例示するための模式断面図である。
なお、
図3(a)~(c)においては、ワーク100の一方の周縁側を描いているが、ワーク100の他方の周縁側も同様である。また、
図3(a)~(c)においては、ワーク100の上方に支持部32cが設けられる場合を描いているが、ワーク100の下方に支持部32cが設けられる場合も同様である。
【0060】
図3(a)に示すように、平面視において(ワーク100の基板の面に垂直な方向から見て)、支持部32cは、ワーク100の周縁の外側に設けることができる。この様にすれば、下部均熱板34bまたは上部均熱板34aの周縁領域の温度を上昇させることができる。ワーク100の周縁領域の熱は、下部均熱板34bまたは上部均熱板34aを介してチャンバ10の内壁に伝わるので、下部均熱板34bまたは上部均熱板34aの周縁領域の温度が高くなれば、チャンバ10の内壁に奪われてしまう熱を補うことができる。
そのため、ワーク100の周縁領域の温度と、ワーク100の中央領域の温度との差を小さくすることができる。
【0061】
図3(b)に示すように、平面視において、支持部32cは、ワーク100の周縁の内側に設けることができる。この様にすれば、
図3(a)同様、下部均熱板34bまたは上部均熱板34aの周縁領域の温度が高くなり、これによって、熱が奪われやすいワーク100の周縁領域の温度を補うことができる。
そのため、ワーク100の周縁領域の温度と、ワーク100の中央領域の温度との差を小さくすることができる。
【0062】
図3(c)に示すように、平面視において、支持部32cは、ワーク100の周縁と重なる位置に設けることができる。この様にすれば、
図3(a)において説明した様に、ワーク100の周縁領域の熱がチャンバ10の内壁に奪われても、これを補うことができる。またさらに、
図3(b)において説明した様に、熱が逃げやすいワーク100の周縁領域の温度を上昇させることができる。
そのため、ワーク100の周縁領域の温度と、ワーク100の中央領域の温度との差を小さくすることがさらに容易となる。
【0063】
なお、支持部32cを設ける位置は、前述したとおり、
図3(a)に示す位置、および
図3(b)に示す位置においても一定の効果はあるものの、
図3(c)に示す位置(ワーク100の周縁と重なる位置)が最も好ましい。
図3(a)に示す位置の場合には、下部均熱板34b(上部均熱板34a)の位置がチャンバ10の内壁に近いことから、下部均熱板34b(上部均熱板34a)の周縁領域の熱が奪われやすくなる。また、
図3(b)に示す位置の場合には、ワーク100の周縁位置がチャンバ10の内壁に近いことから、ワーク100の周縁領域の熱が奪われやすくなる。したがって、
図3(c)に示す位置(ワーク100の周縁と重なる位置)に支持部32cを設けることが最も効果的である。
【0064】
また、案内部32bの軸方向における支持部32cの長さを変えることで、ワーク100の、支持部32cにより加熱される領域の大きさを変えることができる。例えば、ワーク100の周縁近傍における温度の低い領域の大きさに応じて、支持部32cの長さを変えることができる。
【0065】
図1に示すように、ワーク支持部33は、処理領域30a、30bの内部において、ワーク100の下面を支持する。ワーク支持部33は、複数設けることができる。複数のワーク支持部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。複数のワーク支持部33は、棒状体とすることができる。
【0066】
複数のワーク支持部33の上端は、処理領域30a、30bの内部に位置し、ワーク100の下面に接触する。そのため、複数のワーク支持部33の上端の形状は、半球状などとすることが好ましい。この様にすれば、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の下面と複数のワーク支持部33との接触面積を小さくすることができるので、ワーク100から複数のワーク支持部33に熱が伝わり難くなる。
【0067】
複数のワーク支持部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。複数のワーク支持部33の数、配置、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。
【0068】
均熱部34は、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。
【0069】
複数の上部均熱板34aは、ワーク100の上方に設けられた複数の温度制御部32とワーク100との間に設けられている。複数の上部均熱板34aは、複数の温度制御部32と離隔している。複数の上部均熱板34aは、複数の温度制御部32が並ぶ方向(
図1中のX方向)に並べて設けられている。
【0070】
複数の下部均熱板34bは、ワーク100の下方に設けられた複数の温度制御部32とワーク100との間に設けられている。複数の下部均熱板34bは、複数の温度制御部32と離隔している。複数の下部均熱板34bは、複数の温度制御部32が並ぶ方向(
図1中のX方向)に並べて設けられている。
【0071】
側部均熱板34cは、複数の温度制御部32が並ぶ方向において、処理領域30a、30bの両側(
図1のX方向)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、側部均熱板34cとカバー36との間に、側部均熱板34cおよびカバー36と離隔して設けられた少なくとも1つの温度制御部32を設けることもできる。
このように側部均熱板34cとカバーとの間に温度制御部32を設けることによって、側部均熱板34cにワーク100を焼成することによって生じた昇華物が付着するのを防止することができる。
【0072】
側部均熱板34dは、複数の温度制御部32が並ぶ方向と直交する方向(
図1の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。
処理領域30a、30bは、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により囲まれている。また、これらの外側をカバー36が囲んでいる。
なお、開閉扉13側の側部均熱板34dは、カバー36とともに開閉扉13に設けられるようにし、開閉扉13を開閉したときにワーク100の搬入および搬出をスムーズに行えるようにしても良い。
【0073】
複数の上部均熱板34aおよび複数の下部均熱板34b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の材料は、例えば、アルミニウム、銅、ステンレスなどの金属とすることができる。
また、側部均熱板34c、34dの材料は、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。
【0074】
ここで、ヒータ32aは、一方向に延びた形体を有しているので、熱の放射は、ヒータ32aの中心軸を中心として放射状に行われる。この場合、温度制御部32の中心軸と、加熱の対象領域との間の距離が短くなるほど温度が高くなる。そのため、複数のヒータ32aが、ワーク100に対向して設けられている場合、ワーク100の面内に温度のばらつきが生じ易くなる。
【0075】
この場合、上部均熱板34aおよび下部均熱板34bが設けられていれば、複数のヒータ32aによる加熱は、上部均熱板34aおよび下部均熱板34bを介して行われる。すなわち、複数のヒータ32aから放射された熱は、上部均熱板34aおよび下部均熱板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。そのため、ワーク100の面内に温度の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。
【0076】
なお、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、単一の板状部材であってもよい。
【0077】
複数の均熱板支持部35(上部均熱板支持部)は、複数の上部均熱板34aが並ぶ方向に並べて設けられている。均熱板支持部35は、複数の上部均熱板34aが並ぶ方向において、上部均熱板34a同士の間の直下に設けることができる。複数の下部均熱板34bを支持する複数の均熱板支持部(下部均熱板支持部)も同様の構成を有することができる。
【0078】
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。この場合、開閉扉13側のカバー36は、前述のとおり、例えば、開閉扉13に設けることができる。カバー36は処理領域30a、30bを囲っているが、例えば、カバー36同士の間に隙間を設けたり、孔やスリットなどを設けたりすることができる。この様にすれば、チャンバ10の内壁とカバー36との間の空間と、処理領域30a、30bとが繋がるので、処理領域30a、30bの内部空間の圧力が、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。また、フレーム31の側面を覆うカバー36には、流体101を、温度制御群3が設けられた空間に供給、または、温度制御群3が設けられた空間から排出するための孔36aが設けられている。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。
【0079】
冷却部40は、第1の流路40aを介して、温度制御群3が設けられた空間に流体101を供給する。なお、前述した様に、温度制御群3が設けられた空間は、梁31a、上部均熱板34a、下部均熱板34b、カバー36によって囲まれている。
冷却部40は、温度制御群3を冷却することで、温度制御群3に対向するワーク100を間接的に冷却する。
【0080】
冷却部40は、例えば、供給源41、および流量制御部42を有する。
供給源41は、流体101を供給する。供給源41は、例えば、高圧ガスボンベや工場配管などとすることができる。
流体101は、例えば、ドライエアー、あるいは、窒素ガス、アルゴン、ヘリウムなどの不活性ガスとすることができる。ただし、流体101の種類は例示をしたものに限定されるわけではない。
【0081】
ここで、流体101が酸素を含むガスである場合には、高温状態にある案内部32bが酸化するおそれがある。そのため、流体101は、酸素を含まないガス、例えば、窒素ガスなどの不活性ガスとすることが好ましい。
【0082】
また、流体101の温度は、例えば、常温(25℃)以下とすることができる。この場合、流体101を冷却する冷却器を設けたり、液状の流体101を気化させた際の気化熱により、ガス状の流体101の温度を低下させたりすることができる。
流体101の温度が低ければ、温度制御群3の温度を迅速に低下させることができ、ひいてはワーク100の温度を迅速に低下させることができる。
【0083】
流量制御部42は、例えば、流体101の供給と供給の停止、流量や圧力の制御などを行う。流体制御部42は、例えば、マスフローコントローラや、ニードルバルブなどとすることができる。
【0084】
コントローラ50は、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50は、例えば、コンピュータである。
コントローラ50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。
例えば、コントローラ50は、処理領域30a、30bに設けられた図示しない温度計の検出値に基づいて、ヒータ32aに印加する電力や、第1の流路40aを介して温度制御群3に供給する流体101の流量を制御する。
また、後述するように、コントローラ50は、例えば、処理領域30a、30bに設けられた図示しない温度計の検出値に基づいて、第2の流路40bを介して流体供給部32e、232
eに供給する流体101の流量や、流体101の供給位置を制御する(
図5、
図9~
図11を参照)。
【0085】
次に、有機膜形成装置1の動作について例示をする。
まず、コントローラ50は、開閉扉13をフランジ11から離隔させる。そして、図示しない搬送装置により、ワーク100がチャンバ10の内部に搬入される。
次に、コントローラ50が、有機膜形成装置1に設けられた各要素の動作を制御して、有機膜の形成工程を実施する。
【0086】
図4は、有機膜の形成工程を例示するためのグラフである。
図4に示すように、有機膜の形成工程においては、昇温工程(1)、加熱処理工程(1)、昇温工程(2)、加熱処理工程(2)、および冷却工程が順次実行される。
【0087】
まず、昇温工程(1)が実施される。昇温工程(1)においては、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。減圧する際の圧力は、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。例えば、減圧する際の圧力は、100Pa~1×10-2Paとすればよい。つまり、第2の排気部22による減圧は、必ずしも必要ではなく、第1の排気部21により、チャンバ10の内部空間の圧力が10Pa~100Paとなれば、ヒータ32aによるワーク100の加熱を開始してもよい。
また、昇温工程(1)、加熱処理工程(1)、昇温工程(2)、および加熱処理工程(2)においては、減圧された圧力が維持される。
【0088】
チャンバ10の内部空間が所定の圧力まで減圧されると、ヒータ32aに電力が印加される。すると、
図4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。本実施の形態に係る有機膜の形成工程においては、昇温工程が2回(昇温工程(1)、(2))実施される。
【0089】
例えば、コントローラ50は、昇温工程(1)において、図示しない温度計の検出値に基づいて、ヒータ32aに印加する電力を制御する。
この場合、コントローラ50の記憶部は、加熱処理工程(1)における第1の温度、および昇温工程(1)の時間を予め記憶している。コントローラ50の演算部は、昇温工程(1)の時間が経過する前に、加熱処理工程(1)における第1の温度となるように、ヒータ32aを制御する。
【0090】
昇温工程(1)の後、加熱処理工程(1)が実施される。加熱処理工程(1)においては、第1の温度を所定時間維持する。本実施の形態に係る有機膜の形成工程においては、加熱処理工程が2回(加熱処理工程(1)、(2))実施される。
【0091】
加熱処理工程(1)においては、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。第1の温度は、例えば、100℃~200℃とすればよい。
例えば、コントローラ50は、図示しない温度計により、ワーク100の温度を検出し、ワーク100が第1の温度となるようにヒータ32aに印加する電力を制御する。
【0092】
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、形成された有機膜に含まれるのを抑制することができる。なお、溶液の成分などによっては加熱処理工程(1)を、温度を変えて複数回実施することもできるし、加熱処理工程(1)を省くこともできる。
【0093】
加熱処理工程(1)の後、昇温工程(2)が実施される。例えば、コントローラ50は、図示しない温度計の検出値に基づいて、ヒータ32aに印加する電力を制御する。
この場合、コントローラ50の記憶部は、加熱処理工程(2)における第2の温度、および昇温工程(2)の時間を予め記憶している。コントローラ50の演算部は、昇温工程(2)の時間が経過する前に、加熱処理工程(2)における第2の温度となるように、ヒータ32aを制御する。
【0094】
昇温工程(2)の後、加熱処理工程(2)が実施される。加熱処理工程(2)においては、第2の温度を所定の時間維持し、溶液から有機膜を形成する。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。例えば、分子鎖の充填度の高い有機膜を形成する場合には、第2の温度を400℃~600℃とすればよい。 例えば、コントローラ50は、図示しない温度計により、ワーク100の温度を検出し、ワーク100が第2の温度となるようにヒータ32aに印加する電力を制御する。
【0095】
加熱処理工程(2)の後、冷却工程が実施される。冷却工程は、有機膜が形成されたワーク100の温度を冷却部40によって低下させる工程である。冷却工程においては、ワーク100を、搬出可能な温度まで冷却する。
なお、搬出可能な温度とは、少なくとも、ワーク100に形成されている膜の膜質が酸素を含む空気に触れても変化しない温度(例えば100℃以下)である。
【0096】
例えば、搬出されるワーク100の温度が常温となっていれば、ワーク100の搬出がより容易となる。ところが、ワーク100の温度が常温となるような冷却を行えば、チャンバ10の内部空間やヒータ32aの温度が常温に近くなる、そのため、次のワーク100を処理する際の昇温工程(1)の時間が長くなる。すなわち、生産性が低下するおそれがある。
【0097】
そこで、本実施の形態に係る冷却工程においては、ワーク100の温度が、50℃~90℃程度(第3の温度)となるようにする。この様にすれば、チャンバ10の内部空間の温度やヒータ32aの温度が過度に低くなることがないので、次のワーク100を加熱処理する際の昇温工程(1)の時間が長くなるのを抑制することができる。
【0098】
また、冷却工程において、チャンバ10の内部空間に流体101を供給して、ワーク100を直接冷却することもできる。しかしながら、チャンバ10の内部空間の体積は大きいため、高温となっている部材、例えば、ヒータ32aおよび均熱部34を冷却するのは困難である。ワーク100に流体101を供給して冷却したとしても、ワーク100の周囲の部材の温度が高いと、周囲の部材からワーク100へ熱が伝わる。結果として、ワーク100を直接冷却しても、ワーク100を冷却するのに時間を要する。また、多量の流体101を必要とするのでランニングコストが増大する。またさらに、チャンバ10の内部空間に流体101を供給すると、溶液を加熱した際に生じ、チャンバ10の内壁などに付着している昇華物が剥離して、有機膜の上に付着するおそれがある。有機膜の上に昇華物が付着すると、有機膜の品質が悪くなる。
【0099】
そこで、本実施の形態に係る冷却工程においては、温度制御群3が設けられた空間(梁31a、上部均熱板34a、下部均熱板34b、カバー36によって囲まれた空間)に流体101を供給して、ワーク100を間接的に冷却している。この様にすれば、ワーク100の周囲の部材(ヒータ32aおよび均熱部34)を直接冷却することができる。ワーク100の周囲の部材の温度が下がれば、結果として、ワーク100を冷却する時間を短縮することができる。また、温度制御群3が設けられた空間の体積は小さいので、流体101の量を低減させることができる。そのため、ランニングコストの低減を図ることができる。
【0100】
冷却工程においては、コントローラ50は、第1の排気部21および第2の排気部22のバルブ25を閉じる。また、コントローラ50は、冷却部40を制御して、温度制御群3が設けられた空間に流体101を供給する。温度制御群3が設けられた空間に流体101が供給されることで、ワーク100が間接的に冷却される。コントローラ50は、図示しない温度計の検出値が第3の温度となるまで流体101の供給を維持する。コントローラ50は、チャンバ10の内圧を検出する図示しない真空計の検出値が大気圧と同じ圧力となったら、第3の排気部23のバルブ25を開け、流体101をチャンバ10の外部に排出する。
【0101】
なお、後述するように、冷却工程においては、温度制御部132、232に設けられた案内部32bの内部に流体101を供給してもよい。この様にしても、ワーク100を間接的に冷却することができる。また、温度制御群3が設けられた空間と、温度制御部132、232に設けられた案内部32bの内部に流体101を供給すれば、冷却工程の時間を短縮することができる。
【0102】
次に、コントローラ50は、開閉扉13をフランジ11から離隔させる。そして、図示しない搬送装置により、ワーク100がチャンバ10の外部に搬出される。
以降、前述した手順を繰り返すことで、複数の有機膜を形成することができる。
【0103】
図5は、他の実施形態に係る温度制御部132を例示するための模式断面図である。
図5に示すように、温度制御部132は、例えば、ヒータ32a、案内部32b、支持部32c、ホルダ32d、および流体供給部32eを有する。
前述した様に、ワーク100の周縁領域の熱は、ワーク100の中央領域の熱よりもチャンバ10の内壁に伝わり易くなる。そのため、ワーク100の周縁領域の温度が、ワーク100の中央領域の温度よりも低くなりやすい。この場合、ワーク100の周縁領域の近傍に支持部32cが設けられていれば、ワーク100の周縁領域の温度を上昇させることができる。しかしながら、この様にしても、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の差が依然として大きい場合がある。また、例えば、ワーク100の周縁領域の温度を上昇させるべく、ヒータ32aの出力値を高くした場合には、ワーク100の中央領域の温度までもが高くなり過ぎてしまうことがある。
【0104】
そこで、温度制御部132には、案内部32bの、ワーク100の中央領域と対向する領域の温度を制御する流体供給部32eが設けられている。
図5に示すように、流体供給部32eは、案内部32bの内部に、例えば、流体101を供給する。例えば、案内部32bの内部の、ワーク100の中央領域と対向する位置に流体101を供給する。案内部32bの内部に供給された流体101は、孔32c1の内壁と発熱部32a1との間の隙間や、あるいは、案内部32bの内壁と支持部32cとの間の隙間を介して、案内部32bの外部に排出される。
【0105】
流体供給部32eは、例えば、
図1に示す第2の流路40bに接続することができる。また、流体101の供給と供給の停止、流体101の流量や圧力の制御などを行う流体制御部32e1を設けることもできる。流体制御部32e1は、例えば、マスフローコントローラや、ニードルバルブなどとすることができる。
【0106】
流体101が供給されることで、案内部32bの、ワーク100の中央領域と対向する領域の温度が低下する。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過ぎるのを抑制することができる。つまり、ワーク100の中央領域と周縁領域との温度差を少なくすることができる。
【0107】
また、流体制御部32e1により、流体101の流量や圧力を制御することで、案内部32bの、ワーク100の中央領域と対向する領域の温度、ひいてはワーク100の中央領域の温度を制御することもできる。
また、流体101が供給される位置を変えることで、ワーク100の、温度を制御する領域の位置を変えることができる。
また、流体101の制御は、ヒータ32aに印加される電力の制御とともに行ってもよいし、ヒータ32aへの電力の印加を停止した後に行っても良い。
【0108】
なお、この様な制御は、前述した昇温工程(1)、加熱処理工程(1)、昇温工程(2)、および加熱処理工程(2)における場合である。前述した冷却工程においては、単に冷却を行えばよいので、ヒータ32aへの電力の印加を停止して、所定の流量の流体101を流せば良い。
また、昇温工程(1)、加熱処理工程(1)、昇温工程(2)、加熱処理工程(2)においては、前述したとおり、それぞれ所定の圧力下での処理が求められるため、流体101を供給するときには、処理領域30aおよび処理領域30bの圧力が所定の圧力を維持できるよう、後述する排気部60によって排気を行うことが好ましい。
【0109】
図6は、他の実施形態に係る支持部132cを例示するための模式断面図である。
図7は、
図6における支持部132cのA-A線方向の模式断面図である。
図6および
図7に示すように、支持部132cには、軸方向を貫通する孔132c1(第2の孔の一例に相当する)が設けられている。案内部32bの内部空間と、チャンバ10の内部空間とは、孔132c1を介して繋がっている。孔132c1は、案内部32bの内部に供給された流体101の排出口となる。孔132c1が設けられていれば、流体101の排出が容易となるので、案内部32bの内部に供給する流体101の流量を増加させることができる。そのため、案内部32bの温度制御、ひいてはワーク100の温度制御が容易となる。本実施形態においても、流体101は昇温工程(1)、加熱処理工程(1)、昇温工程(2)、および加熱処理工程(2)において供給される。
なお、流体101は、
図5に示す流体供給部32eと同様の機構によって供給される。
【0110】
孔132c1は、少なくとも1つ設けることができる。
図6および
図7に例示をした支持部132cには、複数の孔132c1が設けられている。孔132c1の数と配置は、例示をしたものに限定されるわけではない。孔132c1の数と配置は、例えば、支持部132cの径寸法、流体101の流量などに応じて適宜変更することができる。
【0111】
図6に示すように、流体101は発熱部32a1に接することにより加熱されて発熱部32a1の温度と同じ温度程度の高温の流体となり、孔132c1から排出された高温の流体101aは、チャンバ10の内壁(開閉扉13)に到達する。そのため、チャンバ10の内壁(開閉扉13)に絶えず熱が供給され、開閉扉13の温度が下がりにくい状態となってしまう。開閉扉13の温度が高いまま保たれていると、加熱処理工程から冷却工程にうつったときに、冷却効率が悪くなり、冷却時間が長くかかってしまうことがある。そのため、以降において、開閉扉13の温度を適切に保つ(冷却工程において冷却を妨げることのない程度の温度に保つ)ための構成について説明する。
【0112】
図8は、
図6における開閉扉13のB-B線方向の模式断面図である。
図8に示すように、開閉扉13の、孔132c1から排出された流体101aが到達する領域は、凹凸面13aとすることができる。凹凸面13aは、複数の凹部、および複数の凸部の少なくともいずれかを有することができる。すなわち、チャンバ10の内壁面の、孔132c1と対向する領域には、複数の凹部、および複数の凸部の少なくともいずれかが設けられている。凹部は、溝であってもよいし、孔であってもよい。凸部は、突起であってもよいし、線状体であってもよい。つまり、流体101aが到達する領域の表面積が、平坦な場合と比較して大きくなるようにすることができる。複数の凹部、および複数の凸部の数、大きさ、配置、形体などは、流体101aの流量や温度などに応じて適宜変更することができる。
【0113】
流体101aが到達する領域が凹凸面13aとなっていれば、流体101aの熱を開閉扉13に伝えるのが容易となる。そのため、流体101aの熱を開閉扉13の外部に効率良く排出することができる。このような構成を有する場合には、加熱処理工程中に開閉扉13の温度が高くなりすぎることを防止し、その後の冷却工程においてチャンバ10の内部空間の冷却が容易となる。
【0114】
また、前述したように開閉扉13の外面には、冷却部16(例えば、ウォータージャケット)を設けることができる。そのため、
図8に示すように、凹凸面13aに対向する位置に設けられた冷却部16の冷却能力を、開閉扉13の他の領域に設けられた冷却部16の冷却能力よりも高くすることができる。すなわち、チャンバ10の外壁面の、孔132c1と対向する領域における冷却部16の冷却能力を、チャンバ10の外壁面の、孔132c1と対向する領域以外の領域における冷却部16の冷却能力よりも高くすることができる。
【0115】
例えば、
図8に示すように、凹凸面13aに対向する位置に設けられた冷却部16の配管ピッチを狭くすることができる。また、凹凸面13aに対向する位置に設けられる冷却部16と、他の領域に設けられ冷却部16とを別個に設けることもできる。そして、例えば、凹凸面13aに対向する位置に設けられる冷却部16に流す冷媒の量を多くしたり、冷媒の温度を低くしたりすることができる。
【0116】
この様にすれば、流体101aの熱を開閉扉13の外部にさらに効率良く排出することができる。また、チャンバ10の内部空間の冷却がさらに容易となる。
【0117】
次に、
図9および
図10を用いて他の実施形態について説明する。
図9は、他の実施形態に係る温度制御部232を例示するための模式断面図である。
図9に示すように、温度制御部232は、例えば、ヒータ32a、案内部32b、支持部32c、ホルダ32d、および、複数の流体供給部232eを有する。
流体供給部232eは、案内部32bの内部に、例えば、流体101を供給する。また、流体供給部232eは、案内部32bの内部に供給された流体101を排出することもできる。
【0118】
流体供給部232eには、流体制御部232e1を設けることができる。流体制御部232e1は、例えば、
図1に示す第2の流路40bに接続することができる。流体制御部232e1は、案内部32bの内部への流体101の供給と供給の停止、流体101の流量や圧力の制御、および、案内部32bの内部に供給された流体101の排出を行う。流体制御部232e1は、例えば、開閉弁を2つ有するものとしたり、3方弁としたりすることができる。また、流体制御部232e1は、流体101の流量や圧力を制御する機能をさらに有することもできる。
【0119】
図10は、流体制御部232e1の作用を例示するための模式図である。
図10に例示をした流体制御部232e1は、2つの開閉弁を有している。一方の開閉弁は、第2の流路40bに接続することができる。他方の開閉弁は、排気部60(第2の排気部の一例に相当する)に接続したり、工場の配管などに接続したりすることができる。なお、排気部60に関する説明は後述する。
【0120】
例えば、
図10に示すように、中央にある流体制御部232e1の一方の開閉弁を開いて案内部32bの内部へ流体101を供給する。中央にある流体制御部232e1の他方の開閉弁は閉じた状態にする。例えば、左側にある流体制御部232e1の一方の開閉弁を閉じて案内部32bの内部へ流体101が供給されないようにする。左側にある流体制御部232e1の他方の開閉弁を開いて、案内部32bの内部に供給された流体101を排出する。例えば、右側にある流体制御部232e1の2つの開閉弁は閉じた状態にする。
【0121】
この様にすれば、
図10に示すように、案内部32bの内部において、中央側から左側に流体101を流すことができる。そのため、案内部32bの、左側の領域の温度を制御することができる。
【0122】
また、例えば、右側にある流体制御部232e1の一方の開閉弁を閉じて案内部32bの内部へ流体101が供給されないようにする。右側にある流体制御部232e1の他方の開閉弁を開いて、案内部32bの内部に供給された流体101を排出する。例えば、左側にある流体制御部232e1の2つの開閉弁は閉じた状態にする。
【0123】
この様にすれば、
図10に示すように、案内部32bの内部において、中央側から右側に流体101を流すことができる。そのため、案内部32bの、右側の領域の温度を制御することができる。
【0124】
以上に説明した様に、流体制御部232e1を有する複数の流体供給部232eが設けられていれば、案内部32bの、温度制御を行う領域を変えることができる。そのため、ワーク100の温度をより適切に制御することができる。
【0125】
なお、この様な制御は、前述した昇温工程(1)、加熱処理工程(1)、昇温工程(2)、および加熱処理工程(2)における場合である。前述した冷却工程においては、単に冷却を行えばよいので、ヒータ32aへの電力の印加を停止して、所定の流量の流体101を流せば良い。
【0126】
図11は、流体101の配管系統図である。
図11に示すように、第1の流路40aは、温度制御群3a、3ab、3bが設けられた空間に接続されている。
第1の流路40aは、例えば、供給源41、配管43、
流量制御部42、および配管44を有する。流量制御部42は、配管44と供給源41との間に1つ設けられている。具体的には、流量制御部42は、配管43と接続されている。
【0127】
配管43は、3つの端部43a、43b、43cを有する三つ又構造の配管である。配管43は、例えば、ステンレスなどの金属から形成される。例えば、配管43の端部43aは、供給源41と接続されている。配管43の端部43bは、例えば、流量制御部42と接続されている。なお、配管43は、三つ又の継手に、ストレートの配管が3本接続された構造でもよい。
配管43は、流量制御部42を介して、配管44と接続される。
【0128】
配管44は、流量制御部42と接続されていない端部が3つに分岐した構造を有する。例えば、3つに分岐した端部を、分岐部44a、分岐部44ab、分岐部44bとする。分岐部44a、44abおよび44bのそれぞれは、複数の温度制御部32が設けられた空間に接続される。
【0129】
分岐部44a、44abおよび44bは、フレーム31の側面を覆っている一方のカバー36に設けられた孔36aに接続されている。温度制御群3a、3ab、3bが設けられた空間に供給されたほとんどの流体101は、他方のカバー36の孔36aからチャンバ10の内部空間へと排出される。
【0130】
温度制御群3が設けられた空間を形成する上部均熱板34aおよび下部均熱板34bと、梁31aあるいはカバー36との間には、僅かに隙間が空いている。そのため、温度制御群3a、3ab、3bが設けられた空間に供給された流体101の一部は、上部均熱板34aの隙間および下部均熱板34bの隙間から処理領域30a、30bに排出される。なお、温度制御群3a、3ab、3bが設けられた空間に供給されたほとんどの流体101が他方のカバー36の孔36aから排出されるように、上部均熱板34aの隙間および下部均熱板34bの隙間のコンダクタンスが他方のカバー36の孔36aのコンダクタンスよりも大きくなるようにすることが好ましい。
【0131】
第2の流路40bは、温度制御群3a、3ab、3bに設けられた温度制御部32、232(32e1、232e1)に接続されている。
第2の流路40bは、例えば、供給源41、配管43、配管45、流量制御部42、および配管46を有する。供給源41は、第1の流路40aと共有することができる。なお、流量制御部42は省くこともできる。
【0132】
配管45の一方の端部は、図示しない継手により、配管43の端部43cと接続される。配管45の他方の端部は、3つに分岐している。各分岐した部分を、分岐部45a、分岐部45ab、分岐部45bとする。本実施形態では、分岐部45a、分岐部45abおよび分岐部45bは、同じ構造であるので、説明を簡略化するために分岐部45aについてのみ説明する。
【0133】
分岐部45aは、さらに複数の分岐を有することができる。本実施形態では、処理領域30a(30b)を中央部分とその両側の部分とに分けて温度制御を行うため、分岐部45aは、3つの分岐を有する。
【0134】
分岐部45aの3つの分岐を、分岐部45a1、分岐部45a2、分岐部45a3とする。
分岐部45a1、分岐部45a2、および分岐部45a3は、流量制御部42と接続される。そして、分岐部45a1、分岐部45a2、および分岐部45a3は、流量制御部42を介して配管46と各々接続される。
【0135】
配管46の、流量制御部42と接続された端部とは反対の端部は、処理領域30a(30b)の中央部分とその両側の部分に設けられた温度制御部32の数だけ分岐している。本実施の形態においては、配管46は、6つの端部を有する6又構造である。なお、配管46は、複数の継手と複数の真っ直ぐな配管を組み合わせた構造、あるいは、複数の継手と複数のチューブを組み合わせた構造を有していてもよい。
配管46は、例えば、流体制御部32e1、232e1に接続することができる(
図5、
図9を参照)。
【0136】
流体制御部232e1からの排気は、例えば、工場の配管に接続すれば良い。
この場合、
図10、および
図11に示すように、流体制御部232e1の排気側を排気部60に接続することもできる。排気部60は、流体制御部232e1から排出された流体101をチャンバ10の内圧よりも低い圧力で吸引する。排気部60は、例えば、タンクと、排気ポンプを備えたものとすることができる、この様にすれば、案内部32bの内部に供給された流体101を、案内部32bの外部に排出するのが容易となる。そのため、前述した案内部32bの内部における流体101の流れが円滑になる。その結果、案内部32bの部分的な制御が容易となる。
【0137】
また、処理領域30a(30b)における中央領域の温度は、中央領域の両側に位置する領域の温度よりも高くなりやすい。処理領域30a(30b)内で温度にばらつきが生じると、ワーク100の面内において温度のばらつきが発生するおそれがある。ワーク100の面内において温度のばらつきあれば、有機膜の組成が不均一となり品質が低下するおそれがある。この場合、処理領域30a(30b)における中央領域と、中央領域の両側に位置する領域とで、流体101の制御を別々に行えば、ワーク100に温度のばらつきが生じるのを抑制することができる。
【0138】
例えば、分岐部45a2の流体101の流量が、分岐部45a1、45a3の流体101の流量よりも多くなるように、分岐部45aに設けられた各
流量制御部42を制御するようにすればよい(
図11を参照)。分岐部45ab、分岐部45bも同様に制御すればよい。
【0139】
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。
また、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。
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。
【符号の説明】
【0140】
1 有機膜形成装置、3 温度制御群、10 チャンバ、20 排気部、30 処理部、30a 処理領域、30b 処理領域、32 温度制御部、32a ヒータ、32a1 発熱部、32b 案内部、32c 支持部、32c1 孔、32c2 テーパ面、32e 流体供給部、32e1 流体制御部、40 冷却部、50 コントローラ、60 排気部、100 ワーク、101 流体、132 温度制御部、132c1 孔、232 温度制御部、232e 流体供給部、232e1 流体制御部