(57)【要約】【課題】加熱対象物を均一に加熱することができる加熱装置及び板状部材の製造方法を提供する。【解決手段】加熱装置１は、加熱対象部材Ｗに与える熱を発する加熱器１０と、加熱器１０の表面１１ｆに設けられて加熱対象部材Ｗの面Ｗｆを支持する支持部材２０とを備える。支持部材２０は、加熱対象部材Ｗの面Ｗｆと支持部材２０とに直接的な熱伝達を生じさせず、表面１１ｆと加熱対象部材Ｗの面Ｗｆとの間を流体が存在しつつ流体が対流しない所定の間隔Ｓに保つように加熱対象部材Ｗを支持する。板状部材の製造方法は、支持部材２０で加熱対象部材Ｗを支持し、加熱器１０で加熱対象部材Ｗを加熱して板状部材を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の加熱対象部材を加熱する装置であって；
前記加熱対象部材の面を包含する大きさを有する表面が形成され、前記加熱対象部材に与える熱を発する加熱器と；
前記加熱対象部材の面を支持する支持部材であって、前記加熱対象部材が支持されたときに、前記加熱対象部材の面と前記支持部材とに直接的な熱伝達を生じさせず、前記表面と前記加熱対象部材の面との間を流体が存在しつつ前記流体が対流しない所定の間隔に保つように前記加熱対象部材を支持する支持部材とを備える；
加熱装置。
【請求項２】
前記支持部材が前記加熱器の前記表面に設けられている；
請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記加熱器が、
外部エネルギーを入力して熱に変換する加熱源と、
前記表面が形成された治具であって、前記加熱源から受熱して前記所定の間隔に存在する前記流体に熱を伝達する治具とを有する；
請求項１又は請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記治具が、前記加熱源に対向した対向位置にある状態と、前記対向位置にない状態との間を移動可能に構成された；
請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記治具が前記対向位置にない状態で、前記加熱対象部材を前記加熱源から受熱できる位置で保持する保持具を備える；
請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記治具及び前記支持部材を収容するチャンバと；
前記チャンバ内に不活性ガス又は還元性ガスを供給するガス供給部とを備え；
前記所定の間隔に存在する前記流体が前記不活性ガス又は前記還元性ガスである；
請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記加熱源が前記チャンバの外側に配置された赤外線ランプで構成された；
請求項３乃至請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記加熱器からの発熱量を制御する制御装置であって、前記加熱対象部材の温度に応じて前記加熱器からの発熱量を制御するように構成された制御装置を備える；
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の加熱装置に板状の加熱対象部材を提供する加熱対象部材提供工程と；
前記支持部材で前記加熱対象部材を支持する支持工程と；
前記加熱器で前記加熱対象部材を加熱して板状部材を製造する加熱工程とを備える；
板状部材の製造方法。
【請求項１０】
板状の加熱対象部材を加熱して板状の部材を製造する方法であって；
前記加熱対象部材に与える熱を発する発熱部と前記加熱対象部材の面との間を、流体が存在しつつ前記流体が対流しない所定の間隔に保つように、かつ、前記発熱部から前記加熱対象部材の面への直接的な熱伝達が生じないように、前記加熱対象部材を支持する支持工程と；
前記発熱部で発した熱を前記流体を介して前記加熱対象部材に伝達させて板状部材を製造する加熱工程とを備える；
板状部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱装置及び板状部材の製造方法に関し、特に加熱対象物を均一に加熱することができる加熱装置及び板状部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの半田付けを行う半田付け装置のような加熱接合装置では、加熱接合する対象物の加熱が行われる。加熱接合する対象物を加熱する加熱接合装置として、当該対象物の一面全体が接触するように当該対象物が載置される載置台と、当該対象物の反対側から載置台を加熱する熱放射ヒータとを備え、熱放射ヒータから受熱して温度が上昇した載置台を介して当該対象物を加熱するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４３３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、加熱対象物の一面全体を載置台に接触させて当該対象物を加熱すると、載置台から当該対象物への熱伝達が均一に行われず、当該対象物を均一に加熱することができない場合があった。
【０００５】
本発明は上述の課題に鑑み、加熱対象物を均一に加熱することができる加熱装置及び板状部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、板状の加熱対象部材Ｗを加熱する装置１であって；加熱対象部材Ｗの面Ｗｆを包含する大きさを有する表面１１ｆが形成され、加熱対象部材Ｗに与える熱を発する加熱器１０と；加熱対象部材Ｗの面Ｗｆを支持する支持部材２０であって、加熱対象部材Ｗが支持されたときに、加熱対象部材Ｗの面Ｗｆと支持部材２０とに直接的な熱伝達を生じさせず、表面１１ｆと加熱対象部材Ｗの面Ｗｆとの間を流体が存在しつつ流体が対流しない所定の間隔Ｓに保つように加熱対象部材Ｗを支持する支持部材２０とを備える。ここで、支持部材に関して、直接的な熱伝達を生じさせないとは、直接的な熱伝達を実質的に生じさせないことであり、典型的には、加熱対象部材に温度ムラが生じるような熱伝達を生じさせないことである。また、流体が対流しないとは、流体が実質的に対流しないことであり、典型的には、支持部材に載置された加熱対象部材が流体に煽られるような対流が生じないことである。
【０００７】
このように構成すると、支持部材によって加熱器の表面と加熱対象部材の面との間に流体が存在する所定の間隔を形成して、加熱器から流体を介して加熱対象部材に熱伝達させることができ、加熱対象部材の面を均一に加熱することができる。
【０００８】
また、本発明の第２の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様に係る加熱装置１において、支持部材２０が加熱器１０の表面１１ｆに設けられている。
【０００９】
このように構成すると、簡便な構成で加熱対象部材を支持することができる。
【００１０】
また、本発明の第３の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様又は第２の態様に係る加熱装置１において、加熱器１０が、外部エネルギーを入力して熱に変換する加熱源１３と、表面１１ｆが形成された治具１１であって、加熱源１３から受熱して所定の間隔Ｓに存在する流体に熱を伝達する治具１１とを有する。
【００１１】
このように構成すると、加熱源と治具とを分離させることができ、加熱源及び治具の構成の自由度を高めることができる。
【００１２】
また、本発明の第４の態様に係る加熱装置は、例えば図４に示すように、上記本発明の第３の態様に係る加熱装置１Ａにおいて、治具１１が、加熱源１３に対向した対向位置にある状態と、対向位置にない状態（図４中破線で表示）との間を移動可能に構成されている。
【００１３】
このように構成すると、治具を対向位置にない状態に移動させることができるので（揮発物洗浄等の）メンテナンスが容易になると共に、加熱対象部材を治具の表面に設けられた支持部材に支持させたまま治具を移動させることで、治具及び加熱対象部材を周囲環境温度から昇温させることができて温度変化が推測しやすくなる。
【００１４】
また、本発明の第５の態様に係る加熱装置は、例えば図４に示すように、上記本発明の第４の態様に係る加熱装置１Ａにおいて、治具１１が対向位置にない状態で、加熱対象部材Ｗを加熱源１３から受熱できる位置（図４中二点鎖線で表示）で保持する保持具３８を備える。
【００１５】
このように構成すると、治具を介さずに加熱対象部材を加熱源から直接加熱することが可能になり、治具を介した加熱対象部材の加熱を含めて加熱態様を選択することができ、状況に応じた利用の多様性を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の第６の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第３の態様乃至第５の態様のいずれか１つの態様に係る加熱装置１において、治具１１及び支持部材２０を収容するチャンバ３０と；チャンバ３０内に不活性ガス又は還元性ガスを供給するガス供給部４０とを備え；所定の間隔Ｓに存在する流体が不活性ガス又は還元性ガスである。
【００１７】
このように構成すると、加熱対象部材に酸化しやすい部分がある場合でも、当該部分の酸化を抑制することができる。
【００１８】
また、本発明の第７の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第３の態様乃至第６の態様のいずれか１つの態様に係る加熱装置１において、加熱源１３がチャンバ３０の外側に配置された赤外線ランプで構成されている。
【００１９】
このように構成すると、チャンバ内の構成の簡素化を図ることができ、チャンバ内のメンテナンスを簡便に行うことができる。
【００２０】
また、本発明の第８の態様に係る加熱装置は、例えば図１に示すように、上記本発明の第１の態様乃至第７の態様のいずれか１つの態様に係る加熱装置１において、加熱器１０からの発熱量を制御する制御装置６０であって、加熱対象部材Ｗの温度に応じて加熱器１０からの発熱量を制御するように構成された制御装置６０を備える。
【００２１】
このように構成すると、加熱対象部材を過熱させることなく適切に加熱することができる。
【００２２】
また、本発明の第９の態様に係る板状部材の製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、上記本発明の第１の態様乃至第８の態様のいずれか１つの態様に係る加熱装置１に板状の加熱対象部材Ｗを提供する加熱対象部材提供工程（Ｓ１）と；支持部材２０で加熱対象部材Ｗを支持する支持工程（Ｓ２）と；加熱器１０で加熱対象部材Ｗを加熱して板状部材を製造する加熱工程（Ｓ３）とを備える。
【００２３】
このように構成すると、発熱部から流体を介して加熱対象部材に熱伝達させて加熱対象部材の面を均一に加熱して板状部材を製造することができる。
【００２４】
上記目的を達成するために、本発明の第１０の態様に係る板状部材の製造方法は、例えば図１及び図３を参照して示すと、板状の加熱対象部材Ｗを加熱して板状の部材を製造する方法であって；加熱対象部材Ｗに与える熱を発する発熱部１０と加熱対象部材Ｗの面Ｗｆとの間を、流体が存在しつつ流体が対流しない所定の間隔Ｓに保つように、かつ、発熱部１０から加熱対象部材Ｗの面Ｗｆへの直接的な熱伝達が生じないように、加熱対象部材Ｗを支持する支持工程（Ｓ２）と；発熱部１０で発した熱を流体を介して加熱対象部材Ｗに伝達させて板状部材を製造する加熱工程（Ｓ３）とを備える。
【００２５】
このように構成すると、発熱部から流体を介して加熱対象部材に熱伝達させて加熱対象部材の面を均一に加熱して板状部材を製造することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、加熱器又は発熱部から流体を介して加熱対象部材に熱伝達させることができ、加熱対象部材の面を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係る加熱装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態に係る加熱装置の支持部材を示す斜視図、（Ｂ）は支持部材の第１の変形例を示す平面図、（Ｃ）は支持部材の第２の変形例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る板状部材の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態の変形例に係る加熱装置の概略構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において互いに同一又は相当する部材には同一あるいは類似の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２９】
まず図１を参照して、本発明の実施の形態に係る加熱装置１を説明する。図１は、加熱装置１の概略構成を示す断面図である。加熱装置１は、加熱対象部材としての基板Ｗを加熱する装置であり、基板Ｗに熱を与える加熱器１０と、基板Ｗを支持する支持部材２０と、チャンバ３０と、チャンバ３０内に処理用ガスＧを供給するガス供給部４０と、制御装置６０とを備えている。
【００３０】
加熱装置１で加熱される基板Ｗは、本実施の形態では、平坦な面Ｗｆを有する薄型基板となっている。面Ｗｆは、本実施の形態では６０ｍｍ×９０ｍｍの矩形に形成されているが、短辺は４０ｍｍ、５０ｍｍ、７０ｍｍなど６０ｍｍ以外でもよく、長辺は８０ｍｍ、１００ｍｍ、１１０ｍｍなど９０ｍｍ以外でもよい。基板Ｗの厚さは約１ｍｍ以下であり、例えば０．４ｍｍや０．８ｍｍやこれらに近い任意の厚さのものが用いられることもある。このような薄型基板は、周囲の気体の流れが強いと煽られる場合があり、加熱されると反る場合がある。基板Ｗの面Ｗｆは、レジストの有無等により、面Ｗｆ内で輻射率が異なる部分が存在する場合がある。基板Ｗは、本実施の形態では、一方の面に半田（不図示）が載置され、半田が溶融するように加熱される。半田の溶け具合を良好にするために、基板Ｗは均一に加熱されることが好ましい。
【００３１】
加熱器１０は、治具１１と、加熱源としての赤外線ランプ１３（以下「ＩＲランプ１３」という。）とを有している。ＩＲランプ１３は、外部エネルギーの一種である電気エネルギーを入力して熱に変換する赤外線ランプヒータである。ＩＲランプ１３は、入力する電気エネルギーを変化させることにより出力する熱エネルギーを応答よく変化させることができ、温度レスポンスに優れている。治具１１は、ＩＲランプ１３で発生した熱を受けて、ＩＲランプ１３から熱を受けた側の反対側に配置された基板Ｗに向けて熱を放出する、温度調節用の部材として機能する。治具１１が設けられていることにより、ＩＲランプ１３の光が直接基板Ｗに照射されることを回避することができる。したがって、基板Ｗが高反射の部材の場合であっても、ＩＲランプ１３の光が基板Ｗで反射して加熱効率が低下することを回避することができる。治具１１は、本実施の形態では矩形の板状部材に形成されている。治具１１は、支持部材２０が設けられる面である表面１１ｆが、基板Ｗの面Ｗｆを包含することができる大きさ及び形状に形成されている。治具１１は、典型的にはアルミニウムやグラファイトが加工されて形成されており、これら以外の材料で形成されていてもよいが、熱伝導率が高い材料が用いられることが好ましい。治具１１は、黒体で形成されていてもよい。ＩＲランプ１３は、治具１１の表面１１ｆの裏側の面１１ｒに隣接して、治具１１から離れて配置されている。つまり、本実施の形態では、治具１１と加熱源（ＩＲランプ１３）とが分離して（別体に）構成されている。このように構成されていると、治具及び加熱源の構成の自由度（治具及び加熱源として何を採用するか）を高めることができる。ＩＲランプ１３は、裏面１１ｒの全体にできるだけ均等に熱を与えることができるように、裏面１１ｒに対して概ね同様の面積に広がって配置されている。裏面１１ｒは、放射率が高いことが好ましい。治具１１は、熱応答性を向上させる観点から、熱容量をできるだけ小さくするために、本実施の形態では厚さ２ｍｍ程度の矩形板状に形成されている。
【００３２】
支持部材２０は、本実施の形態では、治具１１の表面１１ｆに設けられた複数の突起２１から構成されている。支持部材２０ｈを構成する各突起２１は、本実施の形態では、表面１１ｆに固定されており、治具１１と一体に構成されている。支持部材２０は、複数の突起２１の上に基板Ｗが載置されることで、基板Ｗを支持することができるように構成されている。基板Ｗは、典型的には面Ｗｆが突起２１に接するように支持部材２０に載置される。支持部材２０を構成する各突起２１は、支持部材２０に基板Ｗが載置されたときに、治具１１の表面１１ｆと基板Ｗの面Ｗｆとの間が所定の間隔Ｓとなるような高さに形成されている。所定の間隔Ｓは、治具１１の表面１１ｆと基板Ｗの面Ｗｆとの間に存在する流体（本実施の形態では処理用ガスＧ）の対流が生じない間隔である。ここでいう流体の対流が生じないとは、実質的に対流が生じなければ足り、典型的には、支持部材２０に載置された基板Ｗが流体に煽られる程の対流が生じないことをいう。所定の間隔Ｓは、約０．５ｍｍであってもよい。支持部材２０を構成する突起２１の先端（表面１１ｆに接する側とは反対の側）は、突起２１と基板Ｗとの間で直接的な熱伝達が生じないように、できる限り小さい面積に形成されている。仮に、突起２１と基板Ｗとの間で直接的な熱伝達が生じる場合、基板Ｗの面Ｗｆ全体にわたって均一に熱を伝達させることが難しく、基板Ｗの面Ｗｆ内で温度ムラが生じ、基板Ｗに載置された半田（不図示）の溶融ムラが発生する等の悪影響が及ぶおそれがある。したがって、ここでいう突起２１と基板Ｗとの間で直接的な熱伝達が生じないとは、実質的に直接的な熱伝達が生じなければ足り、典型的には、加熱器１０で基板Ｗを加熱したときに基板Ｗに温度ムラが生じるような熱伝達を生じさせないことをいい、具体的な構成例として線又は点で基板Ｗを支持することが挙げられる。線又は点で基板Ｗを支持するとは、基板Ｗに載置された半田（不図示）の溶融ムラ等の悪影響を与えるような不均一な熱伝達（接触ムラ）が発生するのを防ぐ態様で支持することを意図している。本実施の形態では、垂直断面において、突起２１の先端が尖っている。
【００３３】
図２（Ａ）の斜視図に示すように、本実施の形態では、支持部材２０は、短い直線状の突起２１が整列配置されて構成されている。各突起２１は、基板Ｗの面Ｗｆに接する部分が直線状に形成されており、複数の線で基板Ｗを支持することによって、突起２１と基板Ｗとの間で直接的な熱伝達が生じない構成になっている。なお、図２（Ａ）に示す構成のほか、図２（Ｂ）に示すように治具１１Ｂの表面に点状の突起２１Ｂを複数配置して複数の点で基板Ｗを支持する構成であってもよく、図２（Ｃ）に示すように治具１１Ｃの表面に渦巻きの線状の突起２１Ｃを１つ配置して１本の曲線（又は折れ線）で基板Ｗを支持する構成であってもよい。また、図示は省略するが、支持部材は、治具の表面に設けられるのではなく、チャンバ３０（図１参照）の上部に取り付けられた吊り部材等で構成されて基板Ｗが上部から吊り下げられることとしてもよい。
【００３４】
再び図１に戻って加熱装置１の構成の説明を続ける。チャンバ３０は、治具１１及び支持部材２０を収容し、内部を密閉することができるように構成されている。チャンバ３０は、典型的には直方体状に形成されている。チャンバ３０は、基板Ｗの出し入れを行うことができる開口３０ｈが側面に形成されていると共に、開口３０ｈを開け閉めすることができるシャッタ３３が設けられている。チャンバ３０の底には、治具１１が配置されている。加熱器１０を構成する要素のうち、治具１１がチャンバ３０内に配置されている一方で、ＩＲランプ１３はチャンバ３０の外側に配置されている。ＩＲランプ１３がチャンバ３０の外側に配置されていることで、チャンバ３０内の構成の簡素化を図ることができると共に、チャンバ３０内のメンテナンスを簡便に行うことができる。チャンバ３０の、治具１１が配置される部分、換言すれば治具１１とＩＲランプ１３との間のチャンバ３０の部分は、石英ガラス３０Ｑで構成されている。このように構成されていることで、ＩＲランプ１３から照射された赤外線が、チャンバ３０の床（区画面）を透過して治具１１に到達することができる。なお、石英ガラス３０Ｑ以外の、発熱原因となる電磁波を透過させる材料で構成されていてもよい。
【００３５】
ガス供給部４０は、基板Ｗを加熱する際に好ましい雰囲気にする処理用ガスＧを、チャンバ３０内に供給するものである。ガス供給部４０は、ガス供給管４１と、ガス供給弁４２とを有している。ガス供給管４１は、処理用ガスＧをチャンバ３０内に導く流路を構成する管である。ガス供給管４１は、一端がチャンバ３０に接続されており、他端が外部の処理用ガス供給源（不図示）に接続されている。ガス供給弁４２は、ガス供給管４１に配設され、処理用ガスＧがガス供給管４１内を流れるのを許可又は遮断する弁である。ガス供給弁４２は、典型的には、流量調節が可能な制御弁が用いられる。処理用ガスＧは、典型的には、基板Ｗの種類に応じて、窒素やアルゴン等の不活性ガス、又はギ酸等のカルボン酸を還元性ガスが用いられる。
【００３６】
制御装置６０は、加熱装置１の動作を司る機器である。制御装置６０は、ＩＲランプ１３に有線又は無線で制御信号を送信することで、ＩＲランプ１３の出力を変化させることができるように構成されている。また、制御装置６０は、ガス供給弁４２と有線又は無線で電気的に接続されており、制御信号を送信することでガス供給弁４２の開度を調節することができるように構成されている。
【００３７】
引き続き図３を参照して、本発明の実施の形態に係る板状部材の製造方法を説明する。図３は、板状部材の製造過程を示すフローチャートである。以下には、これまで説明した加熱装置１（図１参照）を用いた板状部材の製造方法を説明するが、加熱装置１を用いずに板状部材を製造してもよい。以下の加熱装置１を用いた板状部材の製造方法の説明は、加熱装置１の作用の説明を兼ねている。以下の説明において、加熱装置１の構成に言及しているときは、適宜図１を参照することとする。
【００３８】
板状部材の製造を開始したら、チャンバ３０のシャッタ３３を開け、面Ｗｆの裏側に半田（不図示）を載せた基板Ｗを、チャンバ３０内に搬入する（加熱対象部材提供工程：Ｓ１）。次に、基板Ｗの面Ｗｆが治具１１の表面１１ｆに対向した状態で、基板Ｗを支持部材２０に載置して、支持部材２０に基板Ｗを支持させる（支持工程：Ｓ２）。次に、制御装置６０は、ＩＲランプ１３に通電させて赤外線を出力させることで、治具１１を介した基板Ｗの加熱を開始する（加熱工程：Ｓ３）。基板Ｗの加熱は、以下の要領で行われる。ＩＲランプ１３から照射された赤外線は、石英ガラス３０Ｑを透過して治具１１の裏面１１ｒに到達し、治具１１及び支持部材２０を昇温させる。治具１１は、熱伝導率が比較的高く、熱容量が比較的小さいので、全体が迅速に昇温する。このようにして治具１１の表面１１ｆの温度が上昇したら、治具１１の熱は、基板Ｗに伝達する。このとき、基板Ｗは、支持部材２０に接触しているが、支持部材２０に線で支持されているので、支持部材２０からの直接的な熱伝達は実質的に生じない。結果として、治具１１から基板Ｗへの熱伝達は、処理用ガスＧを介した熱伝達が主となり、対流熱伝達があるとしても、処理用ガスＧを介した熱伝達よりも小さい。つまり、治具１１から基板Ｗへの熱伝達は、専ら治具１１と基板Ｗとの間に存在する処理用ガスＧを介して行われることになる。したがって、簡便な構成で均一に基板Ｗを加熱することができる。また、治具１１の温度は、例えば基板Ｗとの温度差が５０℃程度以下とするのが好ましい。
【００３９】
基板Ｗの加熱を開始したら、制御装置６０は、ガス供給弁４２を開にして、チャンバ３０内に処理用ガスＧを導入する（Ｓ４）。チャンバ３０内に処理用ガスＧを導入する際には、導入した処理用ガスＧに起因した対流によって支持部材２０に支持されている基板Ｗが煽られることがない流速で、処理用ガスＧをチャンバ３０内に導入するとよい。チャンバ３０内を処理用ガスＧの雰囲気とすることで、後に基板Ｗを加熱したときに、基板Ｗに金属膜等の酸化しやすい部分がある場合でも、当該部分の酸化を抑制することができる。治具１１と基板Ｗとの隙間Ｓを含めて、チャンバ３０内に処理用ガスＧが充満したら、シャッタ３３を閉じてチャンバ３０を密閉し、制御装置６０はガス供給弁４２を閉じる。あるいは、チャンバ３０に空気抜き部（不図示）を設けた場合は、チャンバ３０内への基板Ｗの搬入後に速やかにシャッタ３３を閉じ、チャンバ３０内に対してガス供給部４０から処理用ガスＧを供給しながら空気抜き部（不図示）から空気を抜くこととしてもよい。
【００４０】
チャンバ３０内に処理用ガスＧが充満したら、制御装置６０は、板状部材が完成したか否かを判断する（Ｓ５）。板状部材は、基板Ｗに載置された半田（不図示）が溶融した状態の、中間材として所望の部材である。したがって、板状部材が完成したか否かは、基板Ｗが半田（不図示）の溶融温度まで上昇したか否かと関連がある。本実施の形態では、ＩＲランプ１３の出力と基板Ｗの温度上昇との関係をあらかじめ把握して制御装置６０に記憶しておき、制御装置６０に記憶された関係に基づいて、ＩＲランプ１３から赤外線を照射した時間が、基板Ｗを過熱させることなく、基板Ｗに載置された半田（不図示）が溶融するのに必要な熱量を基板Ｗに与えるのに足りる分だけ経過したことを見ることで、板状部材が完成したか否かを判断している。板状部材が完成したか否かを判断する工程（Ｓ５）において、完成していない場合は再び板状部材が完成したか否かを判断する工程（Ｓ５）に戻る。他方、完成した場合は、制御装置６０は、ＩＲランプ１３を停止させて基板Ｗの加熱を停止する（Ｓ６）。なお、基板Ｗの加熱を開始（Ｓ３）してから、基板Ｗの加熱を停止する（Ｓ６）直前までが、加熱工程に相当する。基板Ｗの加熱を停止したら、チャンバ３０のシャッタ３３を開け、製造された板状部材をチャンバ３０から取り出す（Ｓ７）。このようにして板状部材が製造される。なお、シャッタ３３の開閉は、手動で行うこととしてもよく、制御装置６０に作動させることとしてもよい。
【００４１】
以上で説明したように、本実施の形態に係る加熱装置１によれば、板状部材を製造する対象の基板Ｗが、治具１１の表面１１ｆに設けられた支持部材２０によって複数の線で支持されることにより、面Ｗｆと表面１１ｆとの間を所定の間隔Ｓに保った状態で、治具１１と基板Ｗとの間に介在する処理用ガスＧを介した熱伝達によって加熱されるので、治具１１から基板Ｗへの直接的な熱伝達を生じさせず、簡便な構成で基板Ｗを均一に加熱することができる。仮に、治具１１と基板Ｗとの間に所定の間隔Ｓが形成されず、基板Ｗの面Ｗｆ全体が治具１１の表面１１ｆに接した状態で基板Ｗの加熱を行った場合、つまり、基板Ｗと治具１１との接触に起因する熱伝導による熱伝達が生じる態様で基板Ｗの加熱を行った場合は、基板Ｗに反りが発生すると、基板Ｗと治具１１との接触面が部分的に存在することとなり、基板Ｗ全体を均一に加熱することが難しくなる。この点、本実施の形態に係る加熱装置１のように、基板Ｗの面Ｗｆと治具１１の表面１１ｆとの間を所定の間隔Ｓに保った状態で、治具１１と基板Ｗとの間に介在する処理用ガスＧを介した熱伝達によって加熱すると、治具１１から基板Ｗへの熱伝達は、実質的に処理用ガスＧを介した熱伝導によって行われることとなる。このとき、処理用ガスＧを介した熱伝導は、所定の間隔Ｓの多少の不均一によって大きく変わることはない。
【００４２】
次に図４を参照して、本発明の実施の形態の変形例に係る加熱装置１Ａを説明する。図４は、加熱装置１Ａの概略構成を示す断面図である。加熱装置１Ａは、加熱装置１（図１参照）と比較して、主に以下の点で異なっている。加熱装置１Ａは、支持部材２０が表面１１ｆに設けられた治具１１（以下「キャリアプレート１１２０」という。）が、チャンバ３０内に固定されていない。そして、開口３０ｈを挟んだチャンバ３０の内側と外側には複数のローラー３５が配列されており、キャリアプレート１１２０が、各ローラー３５の回転によってチャンバ３０の内外に出入りすることができるように構成されている。なお、複数のローラー３５に代えて、チャンバ３０の内外にベルトコンベヤを設けてもよい。加熱装置１Ａは、キャリアプレート１１２０がチャンバ３０内にあるときは治具１１がＩＲランプ１３に対向した位置にある状態（図４中実線で表示）となり、キャリアプレート１１２０がチャンバ３０の外にあるときは治具１１がＩＲランプ１３に対向した位置にない状態（図４中破線で表示）となる。また、加熱装置１Ａは、基板Ｗが載置されたキャリアプレート１１２０がチャンバ３０内のローラー３５の上に置かれている状態で基板Ｗよりも上方の位置に、保持具３８が設けられている。保持具３８は、基板Ｗが水平な状態で基板Ｗの端部を支えることができるように、複数が設けられている。加熱装置１Ａは、キャリアプレート１１２０がＩＲランプ１３に対向した位置にない状態で、各保持具３８が基板Ｗを支えることにより、基板ＷがＩＲランプ１３からの赤外線を受けることができる、換言すれば基板ＷがＩＲランプ１３から熱を直接受けることができるように構成されている。加熱装置１Ａの上記以外の構成は、図４ではガス供給部４０及び制御装置６０の図示を省略しているが、加熱装置１（図１参照）と同様である。
【００４３】
上述のように構成された加熱装置１Ａでは、チャンバ３０内において治具１１を介して基板Ｗを加熱して板状部材を製造する際は、チャンバ３０内への基板Ｗの搬入態様を除き、加熱装置１（図１参照）と同様に作用する。加熱装置１Ａでは、キャリアプレート１１２０がチャンバ３０の外にある状態で基板Ｗを支持部材２０の上に載置し（支持工程）、その状態で、基板Ｗとキャリアプレート１１２０とを同時にチャンバ３０内に搬入する。なお、加熱装置１Ａでは、基板Ｗを支持部材２０に載置したときには基板Ｗを加熱装置１Ａに提供していることになるので、支持工程の前あるいは支持工程と同時に加熱対象部材提供工程が行われていることになる。その後、ＩＲランプ１３を起動して基板Ｗの加熱を開始し、チャンバ３０内に処理用ガスＧを導入し、板状部材が完成したら、ＩＲランプ１３を停止して基板Ｗの加熱を停止するのは、加熱装置１（図１参照）と同様である。加熱装置１Ａでは、基板Ｗの加熱を停止後、チャンバ３０内から板状部材を搬出する際、キャリアプレート１１２０に板状部材が載置された状態でキャリアプレート１１２０ごとチャンバ３０内から搬出する。加熱装置１Ａは、板状部材の製造（基板Ｗの加熱）を行っていないときに、キャリアプレート１１２０をチャンバ３０の外に搬出するので、基板Ｗの加熱時に発生した揮発物を洗浄する等のメンテナンスが容易になる。また、チャンバ３０内への基板Ｗの搬入時には、チャンバ３０の外にある基板Ｗとキャリアプレート１１２０とを同時にチャンバ３０内へ搬入するので、搬入前にチャンバ３０の外で共に周囲環境温度に近い状態から、チャンバ３０内で温度を上昇させていくことができ、基板Ｗの温度変化を推測しやすくなる。
【００４４】
また、加熱装置１Ａでは、基板Ｗを加熱する際に、キャリアプレート１１２０を使用せずに、半田が載置された基板Ｗを、チャンバ３０内に搬入し、保持具３８に載置した状態（図４中二点鎖線で表示）で、チャンバ３０内に処理用ガスＧを導入し、ＩＲランプ１３を起動して基板Ｗの加熱を開始し、板状部材が完成したら、ＩＲランプ１３を停止して基板Ｗの加熱を停止することとしてもよい。この場合、基板Ｗは、主にＩＲランプ１３からの赤外線による輻射熱で加熱されることとなる。基板Ｗが、輻射熱による加熱によって悪影響が生じない場合、治具１１を介在させずに基板ＷがＩＲランプ１３から直接受熱することで、基板Ｗの昇温速度を早めることができ、ひいては板状部材の製造に要する時間を短縮することができる。なお、加熱装置１Ａにおいて、キャリアプレート１１２０を使用しない基板Ｗの加熱を行わない場合は、保持具３８を設けなくてもよい。
【００４５】
以上の説明では、加熱源がＩＲランプ１３であるとしたが、ホットプレート（温度上昇可能な板状部材）やジュール熱を発生する電気機器等、ＩＲランプ１３以外の加熱源であってもよい。しかしながら、ＩＲランプ１３とすると、温度制御を行いやすいため好ましい。また、以上の説明では、加熱器１０が、治具１１と加熱源（ＩＲランプ１３）とを有していて両者が分離して構成されているとしたが、治具１１と加熱源とが一体に構成されていてもよい。
【００４６】
以上の説明では、基板Ｗの加熱を開始（Ｓ３）した後にチャンバ３０内に処理用ガスＧを導入する（Ｓ４）こととしたが、チャンバ３０内に処理用ガスＧを導入した後に基板Ｗの加熱を開始することとしてもよく、基板Ｗの加熱の開始とチャンバ３０内への処理用ガスＧの導入とを同時におこなうこととしてもよい。
【００４７】
以上の説明では、基板Ｗの加熱を行う際に、チャンバ３０内を、不活性ガス又は還元性ガスが用いられる処理用ガスＧの雰囲気にすることとしたが、基板Ｗの酸化が問題とならない場合は、処理用ガスＧを用いずに空気雰囲気下で基板Ｗの加熱を行うこととしてもよい。空気雰囲気下で基板Ｗの加熱を行う場合は、チャンバ３０を設けなくてもよい。
【００４８】
以上の説明では、ＩＲランプ１３からの発熱量の制御は、あらかじめ把握しておいたＩＲランプ１３の出力と基板Ｗの温度上昇との関係に基づいた時間で行うこととしたが（オープンループ制御）、基板Ｗ又は治具１１の温度を熱電対や放射温度計で検出して、これをＩＲランプ１３の出力調節にフィードバックして行うこととしてもよい（クローズドループ制御）。基板Ｗの温度を検出する場合は、基板Ｗに隣接してダミー基板を支持部材２０に載置し、ダミー基板の温度を検出することとしてもよい。
【実施例】
【００４９】
以下、基板Ｗの加熱態様の相違による温度分布のバラツキを検証した結果を示す。検証対象の基板Ｗとして、６０ｍｍ×９０ｍｍの矩形で厚さ０．８ｍｍのガラスエポキシ基板の両面に３５μｍの銅箔を貼り付けたものを用いた。この基板Ｗを、それぞれ、図１に示す治具１１の表面１１ｆに配置された支持部材２０に載置（実施例）、図１に示す構成から支持部材２０を省略して治具１１の表面１１ｆに直接載置（比較例１）、図４に示す保持具３８に載置（比較例２）し、基板Ｗを加熱して、基板Ｗの温度上昇過程を検出した。比較例１では、治具１１の表面１１ｆに基板Ｗの面全体が接触するように表面１１ｆに基板Ｗを載置し、基板Ｗが加熱によって反ろうとしたときに極力基板Ｗを表面１１ｆに接触させたままにするためにピンで押さえることとした。基板Ｗの温度は、矩形の基板Ｗの面Ｗｆの１つの角から重心を結ぶ仮想直線上に等間隔で６点の熱電対を設置して検出した。基板Ｗの加熱態様は、基板Ｗの温度が概ね１秒あたり２℃上昇するようにＩＲランプ１３の出力を制御した。
【００５０】
実施例では、加熱開始時に、治具１１の温度上昇に対して基板Ｗの温度上昇は比較的緩やかとなり、加熱開始から概ね２５０秒経過後に治具１１と基板Ｗの温度上昇率が同じになった。この間、６点検出した温度におけるバラツキは、３〜４℃であった。なお、実施例では、比較例１のようなピンによる押さえを行っていない。
【００５１】
比較例１では、加熱開始時から、治具１１の温度上昇に基板Ｗの温度上昇が追従しており、基板Ｗの温度変化が急激に行われる部分があった。６点検出した温度におけるバラツキは、３〜６℃であった。比較例１では、温度のバラツキは比較的小さいが、これは、基板Ｗに反りが発生しないようにピンによる押さえを行うことで、基板Ｗの面Ｗｆ全体を強制的に治具１１に接触させている影響でもある。基板Ｗ押さえ用のピンを設けると、ピンを駆動させる駆動部が存在することとなって構造が複雑になるのみならず、基板Ｗの加熱時に発生した揮発物が複雑な構造に入り込んだ際の清掃等のメンテナンスが困難になる。
【００５２】
比較例２では、加熱開始後、概ね１５０秒を過ぎたあたりから２６０秒頃まで、６点の検出した温度に大きなバラツキが見られ、その差は最大４５℃に到達した。比較例２では、気体の対流による伝熱のバラツキが大きいと見られる。
【００５３】
以上の結果、実施例では、比較例１で用いた押さえピンを用いなくても、基板Ｗを均一に加熱できることが確認できた。
【符号の説明】
【００５４】
１    加熱装置
１０  加熱器
１１  治具
１１ｆ  表面
１３  ＩＲランプ
２０  支持部材
３０  チャンバ
３８  保持具
４０  ガス供給部
６０  制御装置
Ｓ    所定の間隔
Ｗ    加熱対象部材
Ｗｆ  面
【図１】
2018049727.tif 000003
【図２】
2018049727.tif 000004
【図３】
2018049727.tif 000005
【図４】
2018049727.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月5日(2017.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の加熱対象部材を加熱する装置であって；
前記加熱対象部材の面を包含する大きさを有する表面が形成され、前記加熱対象部材に与える熱を発する加熱器と；
前記加熱対象部材の面を支持する支持部材であって、前記加熱対象部材が支持されたときに、前記加熱対象部材の面と前記支持部材とに直接的な熱伝達を生じさせず、前記表面と前記加熱対象部材の面との間を流体が存在しつつ前記流体が対流しない所定の間隔に保つように前記加熱対象部材を支持する支持部材とを備え；
前記加熱器が、
外部エネルギーを入力して熱に変換する加熱源と、
前記表面が形成された治具であって、発熱原因となる電磁波が直接前記加熱対象部材に照射されることを回避しつつ、前記加熱源から受熱して前記所定の間隔に存在する前記流体に熱を伝達する治具とを有する；
加熱装置。
【請求項２】
前記治具が、前記加熱源に対向した対向位置にある状態と、前記対向位置にない状態との間を移動可能に構成された；
請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
板状の加熱対象部材を加熱する装置であって；
前記加熱対象部材の面を包含する大きさを有する表面が形成され、前記加熱対象部材に与える熱を発する加熱器と；
前記加熱対象部材の面を支持する支持部材であって、前記加熱対象部材が支持されたときに、前記加熱対象部材の面と前記支持部材とに直接的な熱伝達を生じさせず、前記表面と前記加熱対象部材の面との間を流体が存在しつつ前記流体が対流しない所定の間隔に保つように前記加熱対象部材を支持する支持部材とを備え；
前記加熱器が、
外部エネルギーを入力して熱に変換する加熱源と、
前記表面が形成された治具であって、前記加熱源から受熱して前記所定の間隔に存在する前記流体に熱を伝達する治具とを有し；
前記治具が、前記加熱源に対向した対向位置にある状態と、前記対向位置にない状態との間を移動可能に構成された；
加熱装置。
【請求項４】
前記治具が前記対向位置にない状態で、前記加熱対象部材を前記加熱源から受熱できる位置で保持する保持具を備える；
請求項２又は請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記支持部材が前記加熱器の前記表面に設けられている；
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項６】
前記治具及び前記支持部材を収容するチャンバと；
前記チャンバ内に不活性ガス又は還元性ガスを供給するガス供給部とを備え；
前記所定の間隔に存在する前記流体が前記不活性ガス又は前記還元性ガスである；
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記加熱源が前記治具及び前記支持部材を収容するチャンバの外側に配置された赤外線ランプで構成された；
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項８】
前記加熱器からの発熱量を制御する制御装置であって、前記加熱対象部材の温度に応じて前記加熱器からの発熱量を制御するように構成された制御装置を備える；
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の加熱装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の加熱装置に板状の加熱対象部材を提供する加熱対象部材提供工程と；
前記支持部材で前記加熱対象部材を支持する支持工程と；
前記加熱器で前記加熱対象部材を加熱して板状部材を製造する加熱工程とを備える；
板状部材の製造方法。
【請求項１０】
板状の加熱対象部材を加熱して板状の部材を製造する方法であって；
前記加熱対象部材に与える熱を発する発熱部と前記加熱対象部材の面との間を、流体が存在しつつ前記流体が対流しない所定の間隔に保つように、かつ、前記発熱部から前記加熱対象部材の面への直接的な熱伝達が生じないように、前記加熱対象部材を支持する支持工程と；
前記発熱部で発した熱を、発熱原因となる電磁波として直接前記加熱対象部材に照射することを回避しつつ、前記流体を介して前記加熱対象部材に伝達させて板状部材を製造する加熱工程とを備える；
板状部材の製造方法。