(57)【要約】【課題】ヒータ加熱のエネルギー効率の改善と急速な冷却を両立することができる熱処理装置を提供する。【解決手段】熱処理装置１では、ヒータ５と能動冷却プレート７との間に設けられた円柱１１は、伝熱部１５および断熱部１７を有している。回転駆動部１３は、載置プレート３の加熱時に、円柱１１の伝熱部１５を能動冷却プレート７側に配置させると共に、円柱１１の断熱部１７をヒータ５側に配置させる。ヒータ５側に断熱部１７が配置されるので、ヒータ５の熱の放出が抑えられる。また、能動冷却プレート７で伝熱部１が十分に冷却される。一方、回転駆動部１３は、載置プレート３の冷却時に、伝熱部１５をヒータ５側に配置させると共に、断熱部１７を能動冷却プレート７側に配置させる。ヒータ５側に伝熱部１５が配置されるので、十分に冷却された伝熱部１５で載置プレート３の熱が一気に吸熱される。【選択図】図１
2015213128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する載置プレートと、
前記載置プレートの基板が載置される反対側の面に設けられ、前記載置プレートを加熱するヒータと、
前記ヒータを挟んで前記載置プレートの反対側でかつ、前記ヒータから離して設けられ、自身を冷却する能動冷却プレートと、
前記ヒータと前記能動冷却プレートとの間に設けられ、伝熱部および断熱部を有する受動冷却部と、
前記載置プレートの加熱時に、前記伝熱部を前記能動冷却プレート側に配置させると共に、前記断熱部を前記ヒータ側に配置させ、また、前記載置プレートの冷却時に、前記伝熱部を前記ヒータ側に配置させると共に、前記断熱部を前記能動冷却プレート側に配置させる駆動部とを備えていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱処理装置において、
前記受動冷却部は、前記ヒータと前記能動冷却プレートとの間に回転可能に設けられ、前記反対側の面に沿うように複数で構成され、
前記受動冷却部は各々、２つの領域に分けたとき、一方の領域が前記伝熱部で構成され、他方の領域が断熱部で構成され、
前記駆動部は、前記受動冷却部を回転させることを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の熱処理装置において、
前記ヒータの能動冷却プレート側の面に設けられ、回転可能な前記複数の受動冷却部の形状に対応して複数の凹部が形成されたヒータ側伝熱補助部と、
前記能動冷却プレートの前記ヒータ側の面に、前記ヒータ側伝熱補助部と隙間を有して設けられ、回転可能な前記複数の受動冷却部の形状に対応して複数の凹部が形成された能動冷却プレート側伝熱補助部とを更に備えることを特徴とする熱処理装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の熱処理装置において、
前記受動冷却部は、並列に配置された複数の柱体で構成され、
前記柱体は各々、中心軸に沿った面で２つの領域に分けたとき、一方の領域が前記伝熱部で構成され、他方の領域が前記断熱部で構成され、
前記駆動部は、前記柱体の中心軸周りに前記柱体を回転させることを特徴とする熱処理装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の熱処理装置において、
前記受動冷却部は、２次元状に配置された複数の球体および多面体のいずれかで構成され、
前記球体または前記多面体は各々、永久磁石を有し、
前記球体または前記多面体は各々、２つの領域に分けたとき、一方の領域が前記伝熱部で構成され、他方の領域が前記断熱部で構成され、
前記駆動部は、電磁石で構成され、前記電磁石の磁力により前記球体または前記多面体を回転させることを特徴とする熱処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の熱処理装置において、
前記受動伝熱部は、前記ヒータおよび前記能動冷却プレートと接して設けられ、真空層および気体層のいずれかを収容する密閉容器と、その密閉容器内に設けられた伝熱部とを有し、
前記駆動部は、前記伝熱部を前記密閉容器内の前記ヒータ側の内壁と前記冷却プレート側の内壁との間で移動させることを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、載置プレートに載置された、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の基板に対して、熱処理を行う熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板に対し、塗布処理や現像処理などの一連の処理を行う基板処理装置は、基板に対して熱処理を行う熱処理装置を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
熱処理装置は、図１１のように、載置された基板Ｗを加熱するベークプレート部１０２と、ベークプレート部１０２の基板載置面１０２ａの反対側に設けられ、ベークプレート部１０２を冷却するための冷却プレート部１０４とを備えている。ベークプレート部１０２は、加熱するためのヒータ１０５を備えている。一方、冷却プレート部１０４は、水冷式の能動冷却プレート１０７と、ベークプレート部１０２と能動冷却プレート１０７との間を移動可能に構成された受動冷却プレート１１１とを備えている。また、受動冷却プレート１１１は、図示しないエアシリンダにより昇降されるようになっている。
【０００４】
ベークプレート部１０２の加熱時に、受動冷却プレート１１１を下降させて能動冷却プレート１０７と接触させる。これにより、受動冷却プレート１１１は、能動冷却プレート１０７により強制的に冷却される。また、ベークプレート部１０２の冷却時に、受動冷却プレート１１１を上昇させてベークプレート部１０２と接触させる。これにより、ベークプレート部１０２の熱を受動冷却プレート１１１側に移動させることができる。そのため、ベークプレート部１０２の温度変更に要する時間を短縮させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２３８６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の熱処理装置には、ヒータ加熱のエネルギー効率が悪い問題がある。すなわち、熱処理装置は、受動冷却プレート１１１を上昇させてベークプレート部１０２に押し当てることで、ベークプレート部１０２を急速に冷却させている。このような構成の場合、受動冷却プレート１１１と接触するベークプレート部１０２の面１０２ｂは、熱伝導率の高い部材で構成する必要がある。しかしながら、その面１０２ｂを熱伝導率の高い材料で構成すると、ベークプレート部１０２の加熱時に、その熱伝導率の高い面１０２ｂが空気中に晒されることとなり、その面１０２ｂから熱が放出されてしまう。すなわち、ベークプレート部１０２と可動冷却プレート１１１との隙間には、空気の流れが存在しており、ベークプレート部１０２に接している空気の流れがベークプレート部１０２の熱を奪っている。
【０００７】
また、その面１０２ｂが空気中に晒されることで温度変化の影響を受けやすくなり、面内温度均一性が崩れる可能性がある。そのため、基板Ｗに対する安定した熱処理を実現できない問題がある。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ヒータ加熱のエネルギー効率の改善と急速な冷却を両立することができる熱処理装置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】
【０００９】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る熱処理装置は、基板を載置する載置プレートと、前記載置プレートの基板が載置される反対側の面に設けられ、前記載置プレートを加熱するヒータと、前記ヒータを挟んで前記載置プレートの反対側でかつ、前記ヒータから離して設けられ、自身を冷却する能動冷却プレートと、前記ヒータと前記能動冷却プレートとの間に設けられ、伝熱部および断熱部を有する受動冷却部と、前記載置プレートの加熱時に、前記伝熱部を前記能動冷却プレート側に配置させると共に、前記断熱部を前記ヒータ側に配置させ、また、前記載置プレートの冷却時に、前記伝熱部を前記ヒータ側に配置させると共に、前記断熱部を前記能動冷却プレート側に配置させる駆動部とを備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る熱処理装置によれば、ヒータと能動冷却プレートとの間に設けられた受動冷却部は、伝熱部および断熱部を有している。駆動部は、載置プレートの加熱時に、受動冷却部の伝熱部を能動冷却プレート側に配置させると共に、受動冷却部の断熱部をヒータ側に配置させる。ヒータ側に断熱部が配置されるので、ヒータの熱の放出を抑えることができる。また、能動冷却プレート側に伝熱部が配置されるので、能動冷却プレートで伝熱部を十分に冷却することができる。一方、駆動部は、載置プレートの冷却時に、伝熱部をヒータ側に配置させると共に、断熱部を能動冷却プレート側に配置させる。ヒータ側に伝熱部が配置されるので、十分に冷却された伝熱部で載置プレートの熱を一気に吸熱させることができる。したがって、ヒータ加熱のエネルギー効率の改善と急速な冷却を両立することができる。
【００１１】
また、載置プレートの加熱時に、ヒータ側に断熱部が配置されるので、ヒータ側の面が空気中に晒されることによる温度変化の影響により、載置プレートの載置面の面内温度均一性が崩れる可能性を抑えることができる。そのため、基板Ｗに対する安定した熱処理を実現することができる。
【００１２】
また、載置プレートの加熱時および冷却時で、受動冷却部における伝熱部と断熱部との配置を入れ替えている。そのため、載置プレートの基板の載置面に沿った方向に設置面積が広がることを抑えることができる。
【００１３】
また、本発明に係る熱処理装置の一例は、前記受動冷却部は、前記ヒータと前記能動冷却プレートとの間に回転可能に設けられ、前記反対側の面に沿うように複数で構成され、前記受動冷却部は各々、２つの領域に分けたとき、一方の領域が前記伝熱部で構成され、他方の領域が断熱部で構成され、前記駆動部は、前記受動冷却部を回転させることである。これにより、駆動部は、受動冷却部を回転させることで、受動冷却部に形成された伝熱部および断熱部の配置を入れ替えることができる。
【００１４】
また、本発明に係る熱処理装置において、前記ヒータの能動冷却プレート側の面に設けられ、回転可能な前記複数の受動冷却部の形状に対応して複数の凹部が形成されたヒータ側伝熱補助部と、前記能動冷却プレートの前記ヒータ側の面に、前記ヒータ側伝熱補助部と隙間を有して設けられ、回転可能な前記複数の受動冷却部の形状に対応して複数の凹部が形成された能動冷却プレート側伝熱補助部とを更に備えることが好ましい。これにより、ヒータ側伝熱補助部および能動冷却プレート側伝熱補助部が、受動冷却部の伝熱部と接しやすくなり、熱を伝達しやすくすることができる。また、ヒータ側伝熱補助部は、ヒータと受動冷却部との間の空間を埋め、また、能動冷却プレート側伝熱補助部は、能動冷却プレートと受動冷却部との間の空間を埋めるので、流通する空気を抑えることができ、熱が奪われることを抑えることができる。
【００１５】
また、本発明に係る熱処理装置において、前記受動冷却部は、並列に配置された複数の柱体で構成され、前記柱体は各々、中心軸に沿った面で２つの領域に分けたとき、一方の領域が前記伝熱部で構成され、他方の領域が前記断熱部で構成され、前記駆動部は、前記柱体の中心軸周りに前記柱体を回転させることが好ましい。これにより、駆動部は、柱体を回転させることで、柱体に形成された伝熱部および断熱部の配置を入れ替えることができる。
【００１６】
また、本発明に係る熱処理装置において、前記受動冷却部は、２次元状に配置された複数の球体および多面体のいずれかで構成され、前記球体または前記多面体は各々、永久磁石を有し、前記球体または前記多面体は各々、２つの領域に分けたとき、一方の領域が前記伝熱部で構成され、他方の領域が前記断熱部で構成され、前記駆動部は、電磁石で構成され、前記電磁石の磁力により前記球体または前記多面体を回転させることが好ましい。これにより、駆動部は、球体または多面体を回転させることで、球体または多面体に形成された伝熱部および断熱部の配置を入れ替えることができる。
【００１７】
また、本発明に係る熱処理装置の一例は、前記受動伝熱部は、前記ヒータおよび前記能動冷却プレートと接して設けられ、真空層および気体層のいずれかを収容する密閉容器と、その密閉容器内に設けられた伝熱部とを有し、前記駆動部は、前記伝熱部を前記密閉容器内の前記ヒータ側の内壁と前記冷却プレート側の内壁との間で移動させることである。受動伝熱部の断熱部は、密閉容器に収容された真空層および気体層のいずれかである。駆動部は、伝熱部を移動させることで、伝熱部と、断熱部として機能する真空層および気体層のいずれかとの配置を入れ替えることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る熱処理装置によれば、ヒータと能動冷却プレートとの間に設けられた受動冷却部は、伝熱部および断熱部を有している。駆動部は、載置プレートの加熱時に、受動冷却部の伝熱部を能動冷却プレート側に配置させると共に、受動冷却部の断熱部をヒータ側に配置させる。ヒータ側に断熱部が配置されるので、ヒータの熱の放出を抑えることができる。また、能動冷却プレート側に伝熱部が配置されるので、能動冷却プレートで伝熱部を十分に冷却することができる。一方、駆動部は、載置プレートの冷却時に、伝熱部をヒータ側に配置させると共に、断熱部を能動冷却プレート側に配置させる。ヒータ側に伝熱部が配置されるので、十分に冷却された伝熱部で載置プレートの熱を一気に吸熱させることができる。したがって、ヒータ加熱のエネルギー効率の改善と急速な冷却を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施例１に係る熱処理装置の概略構成を示し、載置プレートの加熱時の状態を示す縦断面図である。
【図２】円柱の構成を示す平面図である。
【図３】回転駆動部の構成を示す側面図である。
【図４】（ａ）は、円柱の動作を説明するための図であり、（ｂ）は、載置プレートの冷却時の状態を示す図である。
【図５】（ａ）は、実施例２に係る熱処理装置の概略構成を示し、載置プレートの加熱時の状態を示す縦断面図であり、（ｂ）は、載置プレートの冷却時の状態を示す図である。
【図６】球体の構成を示す平面図である。
【図７】（ａ）は、実施例３に係る熱処理装置の概略構成を示し、載置プレートの加熱時の状態を示す縦断面図であり、（ｂ）は、載置プレートの冷却時の状態を示す図である。
【図８】板状の伝熱部の構成を示す平面図である。
【図９】実施例３の変形例に係る熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】実施例３の変形例に係る熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】従来の熱処理装置の概略構成を示す縦断面図である。
【実施例１】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は、実施例１に係る熱処理装置の概略構成を示し、載置プレートの加熱時の状態を示す縦断面図である。図２は、円柱の構成を示す平面図であり、図３は、回転駆動部の構成を示す側面図である。図４（ａ）は、円柱の動作を説明するための図であり、図４（ｂ）は、載置プレートの冷却時の状態を示す図である。
【００２１】
図１を参照する。熱処理装置１は、レジスト等の塗布処理装置や、露光後の現像処理装置と共に、基板処理装置に設けられるものである。熱処理装置１は、基板Ｗを載置する載置プレート３と、載置プレート３の基板Ｗが載置される載置面３ａの反対側の面３ｂに設けられ、載置プレート３を加熱するヒータ５と、ヒータ５を挟んで載置プレート３の反対側にヒータ５から離して設けられ、自身を冷却する能動冷却プレート７とを備えている。
【００２２】
載置プレート３は、Ｆｅ（鉄）等の金属材料、Ａｌ（アルミニウム）やＣｕ（銅）等の高い熱伝導率を有する金属材料、それらの合金、およびＳｉＣ（炭化珪素）等の高い熱伝導率を有するセラミックスのいずれかで構成されている。ヒータ５は、基板Ｗの平らな面を均一に加熱するものであり、例えば、ヒータ５は、載置プレート３の基板Ｗの載置面３ｂに沿って２次元状に配置された複数のゾーンヒータで構成されている。
【００２３】
能動冷却プレート７は、Ｆｅ等の金属材料、ＡｌやＣｕ等の高い熱伝導率を有する金属材料、それらの合金、およびＳｉＣ等のセラミックスのいずれか構成されている。能動冷却プレート７には、冷却水が流れる通路７ａが形成されており、冷却水は、図示しないポンプにより供給されるようになっている。なお、冷却水は、熱処理装置１の動作中、すなわち、載置プレート３の加熱時および載置プレート３の冷却時に常に供給されるようになっている。
【００２４】
＜円柱１１および回転駆動部１３＞
本発明の特徴部分の概略を説明する。図１のように、ヒータ５と能動冷却プレート７との間に設けられた受動冷却部として、複数の円柱１１が設けられている。円柱１１は、伝熱部１５および断熱部１７を備えている。円柱１１は、回転駆動部１３により回転される。なお、回転駆動部１３は、本発明の駆動部に相当する。
【００２５】
回転駆動部１３は、ヒータ５による載置プレート３の加熱時に、図１のように、伝熱部１５を能動冷却プレート７側に配置させると共に、断熱部１７をヒータ５側に配置させる。また、回転駆動部１３は、載置プレート３の冷却時に、図４（ｂ）のように、伝熱部１５をヒータ５側に配置させると共に、断熱部１７を能動冷却プレート７側に配置させる。
【００２６】
これにより、載置プレート３の加熱時において、断熱部１７がヒータ５側に配置されるので、ヒータ５側では、断熱されて加熱効率がよくなる。また、熱伝導性の高い面が空気中に晒されることの影響により載置プレート３の面内温度均一性が崩れる可能性を低下させ、基板Ｗに対する安定した熱処理を実現できる。また、載置プレート３の冷却時において、十分に冷却された伝熱部１５がヒータ５側に配置されるので、載置プレート３の熱を一気に吸熱させることができる。
【００２７】
次に、円柱１１および回転駆動部１３等の詳細を説明する。円柱１１は、ヒータ５と能動冷却プレート７の間に設けられている。円柱１１は、伝熱部１５と断熱部１７とを備えている。円柱１１は、図２のように、複数で構成され、載置プレート３の基板Ｗが載置される反対側の面３ｂに沿うように並列に配置されている。伝熱部１５および断熱部１７は共に半円柱状であり、円柱１１は、半円柱状の伝熱部１５および半円柱状の断熱部１７で構成されている。すなわち、円柱１１は各々、中心軸Ｃに沿った面で２つの領域に分けたとき、一方の半分領域が伝熱部１５で構成され、他方の半分領域が断熱部１７で構成されている。
【００２８】
なお、円柱１１は、楕円柱や、８角形等の多角形の角柱で構成されていてもよい。この場合も円柱１１と同様に、例えば、楕円柱の中心軸Ｃに沿った平面で２つの領域に分けたとき、一方の半分領域が伝熱部１５で構成され、他方の半分領域が断熱部１７で構成される。なお、中心軸Ｃは、円柱１１、楕円柱および角柱などの柱体の底面（例えば円柱であれば円）の中心を直交する線である。また、円柱１１等の柱体の断熱部１７が真空層等で構成される場合、円柱１１等の柱体を円筒等の筒状体と称してもよい。
【００２９】
伝熱部１５は、Ｆｅ等の金属材料、ＡｌやＣｕ等の高い熱伝導率を有する金属材料、それらの合金、およびＳｉＣ等のセラミックスのいずれか構成されている。
【００３０】
一方、断熱部１７は、断熱材、真空層を収容した密閉容器およびそれらを組み合わせたものいずれかで構成されている。断熱材としては、耐熱性を有するもので構成され、テフロン（登録商標）等の樹脂、樹脂等の発泡成形体、グラスウールやアスベスト等の繊維状物を収容した密閉容器が挙げられる。なお、他に断熱材として、公知の材料を用いるようにしてもよい。また、密閉容器に収容された真空層は、減圧された気体層である。また、真空層に代えて、減圧されていない気体層を密閉容器に収容してもよい。なお、密閉容器は、Ｆｅ等の金属およびガラス等のいずれかで構成されていてもよい。また、ヒータ５は、載置プレート３を最高４００℃程度に加熱するが、加熱する温度によって断熱材が選択される。
【００３１】
円柱１１は、例えば熱処理装置１の図示しない筐体等に、中心軸Ｃ周りに回転可能に支持されている。円柱１１は、回転駆動部１３により中心軸Ｃ周りに回転するようになっている。すなわち、熱処理装置１は、円柱１１の中心軸Ｃ周りに円柱１１を回転させる回転駆動部１３を備えている。
【００３２】
例えば、回転駆動部１３は、図３のように、可動部であるピストン１９ａおよび固定部であるシリンダ本体１９ｂで構成されるエアシリンダ等のシリンダ１９と、ピストン１９ａに固定されたラック２１と、ラック２１と噛み合わせるための、各円柱１１の中心軸Ｃに固定されたピニオン２３とを備えている。エアシリンダ１９は、ピストン１９を前進および後退させることで、ラック２３と噛み合うピニオン２３を回転させる。ピニオン２３は、円柱１１に固定されており、円柱１１は、ピニオン２３の回転と共に回転する。なお、回転駆動部１３は、モータで駆動し、円柱１１への回転の伝達を、ベルトやチェーンで行うようにしてもよい。
【００３３】
また、図１のように、ヒータ５の能動冷却プレート７側の面５ａには、ヒータ５側の伝熱補助部２５が設けられ、一方、能動冷却プレート７のヒータ５側の面７ｂには、能動冷却プレート７側の伝熱補助部２７が設けられている。また、伝熱補助部２５と伝熱補助部２７は、隙間を有している。伝達補助部２５，２７は、回転可能な複数の円柱１１の形状に対応して複数の凹状の曲面２５ａ，２７ａが形成されている。凹状の曲面２５ａ，２７ａは、必要に応じて、曲面でなく平面の組合せであってもよい。なお、凹状の曲面２５ａ，２７ａは、本発明の凹部に相当する。
【００３４】
また、熱処理装置１は、制御部２９と操作部３１とを備えている。制御部２９は、熱処理装置１の各構成を統括的に制御する。制御部２９は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成される。操作部３１は、熱処理装置１を操作するものであり、例えばタッチパネルや各種スイッチで構成される。また、操作部３１は、パーソナルコンピュータで構成され、マウスやキーボード等で操作を入力するものであってもよい。
【００３５】
＜熱処理装置の動作＞
次に、熱処理装置１の動作を説明する。載置プレート３に基板Ｗが搬送される。基板Ｗの搬送は、図示しない搬送機構により行われる。制御部２９は、載置プレート３を加熱および冷却させるために各構成を制御する。
【００３６】
ヒータ５は、載置プレート３を加熱する。ヒータ５の加熱は、載置プレート３に基板Ｗ載置された後であってもよいし、載置プレート３に基板Ｗが載置される前であってもよい。ヒータ５による載置プレート３の加熱時には、基板Ｗも載置プレート３と共に加熱される。
【００３７】
載置プレート３の加熱時、図１のように、回転駆動部１３は、円柱１１を回転させて、
半円柱状の伝熱部１５を能動冷却プレート７側に配置させ、一方、半円柱状の断熱部１７をヒータ５側に配置させる。円柱１１の断熱部１７がヒータ５と伝熱部１５との間に配置されてヒータ５を覆うと、ヒータ５と能動冷却プレート７との熱の出入りが断たれる。そのため、まず、ヒータ５は、載置プレート３を効率よく加熱することができる。また、円柱１１の伝熱部１５は、能動冷却プレート７の冷却水で十分に冷やされる。そのため、能動冷却プレート７は、円柱１１の伝熱部１５を効率よく冷却することができる。
【００３８】
なお、載置プレート３の加熱時は、基板Ｗの処理時、載置プレート３の昇温時、および基板Ｗが載置プレート３に存在しない待機時を含んでいる。また、基板Ｗの処理時および待機時は、載置プレート３の温度を保持するため、ヒータ５の加熱と加熱の停止を繰り返す断続した加熱も含むものとする。すなわち、載置プレート３の加熱時は、連続した加熱と断続した加熱を含んでいる。
【００３９】
また、載置プレート３の加熱後であって載置プレート３を冷却させる際に、図４（ａ）のように、回転駆動部１３は、円柱１１を回転させる。すなわち、図４（ｂ）のように、回転駆動部１３は、円柱１１を１８０°回転させて、円柱１１の伝熱部１５をヒータ５側に配置させ、円柱１１の断熱部１７を能動冷却プレート７側に配置させる。
【００４０】
円柱１１の伝熱部１５がヒータ５側に配置されると、伝熱部１５は、ヒータ５側の熱を一気に吸熱することができる。そのため、冷却時間を短時間で行うことが可能である。また、断熱部１７が能動冷却プレート７と伝熱部１５との間に配置されるので、能動冷却プレート７自身を冷却水で十分に冷やすことができる。
【００４１】
なお、図４（ｂ）の載置プレート３の冷却時に、円柱１１の伝熱部１５による冷却が十分で無い場合は、再度、円柱１１を回転させて、図１の状態にし、円柱１１の伝熱部１５を十分に冷却させた後、円柱１１を回転させて、図４（ｂ）の状態にしてもよい。また、図４（ａ）の状態にしてもよい。
【００４２】
本実施例によれば、ヒータ５と能動冷却プレート７との間に設けられた円柱１１は、伝熱部１５および断熱部１７を有している。回転駆動部１３は、載置プレート３の加熱時に、円柱１１の伝熱部１５を能動冷却プレート７側に配置させると共に、円柱１１の断熱部１７をヒータ５側に配置させる。ヒータ５側に断熱部１７が配置されるので、ヒータ５の熱の放出を抑えることができる。また、能動冷却プレート７側に伝熱部１５が配置されるので、能動冷却プレート７で伝熱部１５を十分に冷却することができる。一方、回転駆動部１３は、載置プレート３の冷却時に、伝熱部１５をヒータ５側に配置させると共に、断熱部１５を能動冷却プレート７側に配置させる。ヒータ５側に伝熱部１５が配置されるので、十分に冷却された伝熱部１５で載置プレート３の熱を一気に吸熱させることができる。したがって、ヒータ加熱のエネルギー効率の改善と急速な冷却を両立することができる。
【００４３】
また、載置プレート３の加熱時に、ヒータ５側に断熱部１７が配置されるので、ヒータ５側の面５ａが空気中に晒されることによる温度変化の影響により、載置プレート３の載置面３ａの面内温度均一性が崩れる可能性を抑えることができる。そのため、基板Ｗに対する安定した熱処理を実現することができる。
【００４４】
また、円柱１１は各々、中心軸Ｃに沿った面で２つの領域に分けたとき、一方の半分領域（半円柱）が伝熱部１５で構成され、他方の半分領域（半円柱）が断熱部１７で構成されている。これにより、回転駆動部１３は、円柱１１を回転させることで、円柱１１に形成された伝熱部１５および断熱部１７の配置を入れ替えることができる。
【００４５】
また、載置プレート３の加熱時および冷却時で、円柱１１における伝熱部１５と断熱部１７との配置を入れ替えている。そのため、載置プレート３の基板Ｗの載置面３ａに沿った方向に設置面積が広がることを抑えることができる。例えば、載置プレート３の加熱時に断熱部でヒータ５を覆い、載置プレート３の冷却時にヒータ５と能動冷却プレート７との間をヒータ５の面５ａに沿って、断熱部を横方向にスライドさせる構成があるとする。この場合、設置面積が広がってしまう。
【００４６】
また、熱処理装置１は、ヒータ５の能動冷却プレート７側の面５ａに設けられ、回転可能な複数の円柱１１の形状に対応して複数の凹状の曲面２５ａが形成されたヒータ５側の伝熱補助部２５と、能動冷却プレート７のヒータ５側の面７ｂに、ヒータ５側の伝熱補助部２５と隙間を有して設けられ、回転可能な複数の円柱１１の形状に対応して複数の凹状の曲面２７ａが形成された能動冷却プレート７側の伝熱補助部２７とを備えている。これにより、ヒータ５側の伝熱補助部２５および能動冷却プレート７側の伝熱補助部２７が、円柱１１の伝熱部１５と接しやすくなり、熱を伝達しやすくすることができる。また、伝熱補助部２５は、ヒータ５と円柱１１との間の空間を埋め、また、伝熱補助部２７は、能動冷却プレート７と円柱１１との間の空間を埋めるので、流通する空気を抑えることができ、熱が奪われることを抑えることができる。
【実施例２】
【００４７】
次に、図面を参照して本発明の実施例２を説明する。図５（ａ）は、実施例２に係る熱処理装置の概略構成を示し、載置プレートの加熱時の状態を示す縦断面図である。図５（ｂ）は、載置プレートの冷却時の状態を示す図である。図６は、球体の構成を示す平面図である。なお、実施例１と重複する説明は省略する。
【００４８】
上述した実施例１では、受動冷却部として、並列に配置された複数の円柱１１を説明した。円柱１１は、半円柱状の伝熱部１５および半円柱状の断熱部１７で構成されており、回転駆動部１３は、円柱１１の中心軸Ｃ周りに円柱１１を回転させていた。実施例２では、図５（ａ）のように、受動冷却部として、実施例１の円柱１１に代えて球体３３を備えている。
【００４９】
熱処理装置１は、ヒータ５と能動冷却プレート７との間に設けられ、図６のように、載置プレート３の基板Ｗが載置される反対側の面３ｂに沿って２次元状に配置された複数の球体３３を備えている。球体３３は、半円球状の伝熱部１５および半円球状の断熱部１７で構成されており、更に、球体３３は、永久磁石３５を備えている。球体３３の伝熱部１５は、ＡｌやＣｕ等の非磁性体が用いられる。断熱部１７も、密閉容器の材料として、非磁性体が用いられる。球体３３は、能動冷却プレート７側の伝熱補助部２７上に載置されている。
【００５０】
回転駆動部１３は、能動冷却プレート７を挟んで球体３３の反対側に設けられている。回転駆動部１３は、Ｎ極とＳ極とを切り換え可能な磁石で構成されており、例えば電磁石で構成されている。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）の球体３３において、永久磁石３５は、伝熱部１５側にＮ極が配置され、断熱部１７側にＳ極が配置されているが、Ｎ極およびＳ極の配置が、逆であってもよい。
【００５１】
なお、能動冷却プレート７および能動冷却プレート７側の伝熱補助部２７等の金属部分は、回転駆動部１３による球体３３の回転が妨げられないように、ＡｌやＣｕ等の非磁性体で構成されている。
【００５２】
次に、実施例２の熱処理装置１の動作を説明する。載置プレート３の加熱時に、回転駆動部１３は、図５（ａ）のように、能動冷却プレート７側をＳ極にする。これにより、回転駆動部１３の電磁石のＳ極に対し、Ｓ極の断熱部１７が反発し、また、Ｎ極の伝熱部１５が引き寄せられて、球体３３が回転する。そのため、Ｎ極の伝熱部１５が能動冷却プレート７側に配置されると共に、Ｓ極の断熱部１７がヒータ５側に配置される。
【００５３】
また、載置プレート３の冷却時に、回転駆動部１３は、図５（ｂ）のように、能動冷却プレート７側をＮ極にする。これにより、回転駆動部１３の電磁石のＮ極に対し、Ｎ極の伝熱部１５が反発し、また、Ｓ極の断熱部１７が引き寄せられて、球体３３が回転する。そのため、Ｎ極の伝熱部１５がヒータ５側に配置されると共に、Ｓ極の断熱部１７が能動冷却プレート７側に配置される。
【００５４】
本実施例によれば、受動冷却部は、２次元状に配置された複数の球体３３で構成されている。球体３３は各々、永久磁石３５を有し、球体３３は各々、２つの領域に分けたとき、一方の半分領域が伝熱部１５で構成され、他方の半分領域が断熱部１７で構成されている。そして、回転駆動部１３は、電磁石で構成され、電磁石の磁力により球体３３を回転させている。これにより、回転駆動部１３は、球体３３を回転させることで、球体３３に形成された伝熱部１５および断熱部１７の配置を入れ替えることができる。
【００５５】
なお、上述の実施例２では、受動冷却部として、球体３３を用いたが、切頂二十面体などの多面体であってもよい。
【実施例３】
【００５６】
次に、図面を参照して本発明の実施例３を説明する。図７（ａ）は、実施例３に係る熱処理装置の概略構成を示し、載置プレートの加熱時の状態を示す縦断面図である。図７（ｂ）は、載置プレートの冷却時の状態を示す図である。図８は、板状の伝熱部の構成を示す平面図である。なお、実施例１および２と重複する説明は省略する。
【００５７】
上述した実施例１および２では、受動冷却部として、円柱１１または球体３３を用い、円柱１１または球体３３を回転駆動部１３で回転させることにより、伝熱部１５または断熱部１７の位置を入れ替えていた。この点、実施例３では、真空層４１が形成された密封容器４３内に伝熱部４５が設けられている。
【００５８】
実施例３の熱処理装置１は、図７（ａ）のように、ヒータ５と能動冷却プレート７との間に設けられた受動冷却容器４７と、後述する伝熱部４５を移動させる移動駆動部４９とを備えている。なお、受動冷却容器４７は、本発明の受動冷却部に相当し、移動駆動部４９は、本発明の駆動部に相当する。
【００５９】
受動冷却容器４７は、内部空間に真空層４１を収容する密閉容器４３と、その密閉容器４３内に設けられた伝熱部４５とを備えている。密閉容器４３および伝熱部４５は、ＡｌやＣｕ等の高い熱伝導率を有し、非磁性を有する金属材料で構成されている。密閉容器４３は、ヒータ５および能動冷却プレート７と接して設けられている。伝熱部４５は、図７（ａ）および図８のように、板状で構成され、少なくとも１つの永久磁石３５を備えている。永久磁石３５は、Ｓ極がヒータ５側を向き、Ｎ極が能動冷却プレート７側を向いている。
【００６０】
また、移動駆動部４９は、実施例２の回転駆動部１３と同様に、電磁石で構成されており、伝熱部４５を、ヒータ５と能動冷却プレート７との間で移動させるようになっている。
【００６１】
次に、実施例３の熱処理装置１の動作を説明する。載置プレート３の加熱時に、移動駆動部４９は、図７（ａ）のように、能動冷却プレート７側をＳ極にする。これにより、移動駆動部４９の電磁石のＳ極に対し、伝熱部４５が、密閉容器４３内の能動冷却プレート７側の内壁に引き寄せられる。そのため、伝熱部４５が能動冷却プレート７側に配置されると共に、断熱部として機能する真空層４１がヒータ５側に配置される。なお、載置プレート３の加熱時に、移動駆動部４９は、磁力を発生させずに、伝熱部４５の自重により、伝熱部４５を能動冷却プレート７側に配置させてもよい。
【００６２】
また、載置プレート３の冷却時に、移動駆動部４９は、図７（ｂ）のように、能動冷却プレート７側をＮ極にする。これにより、伝熱部４５が反発して、密閉容器４３内のヒータ５側の内壁に移動する。そのため、伝熱部４５がヒータ５側に配置されると共に、断熱部として機能する真空層４１が能動冷却プレート７側に配置される。
【００６３】
なお、密閉容器４３の内部空間には、真空層４１が形成されていたが、空気などの気体層であってもよい。すなわち、密閉容器４３の内部空間には、真空層４１および気体層のいずれかが形成されている。また、図７（ａ）の破線のように、伝熱部４５を安定して移動させるためのガイド５１を設けてもよい。
【００６４】
本実施例によれば、断熱部は、ヒータ５および能動冷却プレート７と接して設けられた密閉容器４３に収容された真空層４１である。伝熱部４５は、板状で構成されて密閉容器４３内に設けられている。移動駆動部４９は、密閉容器４３内に設けられた伝熱部４５を、密閉容器４３内のヒータ５側の内壁と能動冷却プレート７側の内壁との間で移動させる。これにより、伝熱部４５が能動冷却プレート７側の内壁に位置しているときは、ヒータ５側の真空層４１が断熱部として機能する。一方、伝熱部４５がヒータ５側の内壁に位置しているときは、能動冷却プレート７側の真空層４１が断熱部として機能する。これにより、移動駆動部４９は、伝熱部４５を移動させることで、伝熱部４５および断熱部の配置を入れ替えることができる。
【００６５】
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。
【００６６】
（１）上述した実施例１では、円柱１１は、図３のように、シリンダ１９等により、駆動されていた。この点、実施例２のように、永久磁石３５を円柱１１に設け、回転駆動部１３は、電磁石で構成されてもよい。回転駆動部１３は、電磁石の磁力により円柱１１を回転させる。
【００６７】
（２）上述した実施例１において、図１では、円柱１１の伝熱部１５と能動冷却プレート７側の伝熱補助部２７との間に隙間が存在し、図４（ｂ）では、円柱１１の伝熱部１５とヒータ５側の伝熱補助部２５との間に隙間が存在する。この点、回転駆動部１３は、円柱１１の回転に加えて、円柱１１を上下方向に、すなわち、ヒータ５側および能動冷却プレート７側に移動させるように構成してもよい。これにより、図１では、円柱１１を図１の状態にした後、円柱１１の伝熱部１５を能動冷却プレート７側の伝熱補助部２７に接触させる。また、図４（ｂ）では、円柱１１を図４（ｂ）の状態にした後、円柱１１の伝熱部１５をヒータ５側の伝熱補助部２５に接触させる。なお、回転駆動部１３は、エアシリンダやモータ等で構成され、円柱１１の上下方向に移動させる。
【００６８】
（３）上述した実施例２では、図５（ｂ）のように、伝熱部１５とヒータ５側の伝熱補助部２５との間に隙間が存在する。この点、回転駆動部１３は、球体３３の回転に加えて、球体３３を上下方向に移動させるように構成してもよい。回転駆動部１３は、球体３３を図５（ｂ）の状態にした後、球体３３が載置された伝熱補助部２７を少なくとも上昇させて、球体３３の伝熱部１５をヒータ５側の伝熱補助部２５に接触させるようにしてもよい。また、回転駆動部１３は、載置プレート３、ヒータ５および伝熱補助部２５を下降させて、伝熱補助部２５を球体３３の伝熱部１５に接触させるようにしてもよい。なお、回転駆動部１３は、エアシリンダやモータ等で構成される。
【００６９】
（４）上述した実施例１および２、変形例（１）〜（３）では、例えば図１のように、能動冷却プレート７と伝熱補助部２７は分かれて構成されているが、能動冷却プレート７と伝熱補助部２７は一体で構成されていてもよい。
【００７０】
（５）上述した実施例３では、密閉容器４３の内部空間に設けられ、永久磁石３５を有する伝熱部４５は、電磁石で構成される移動駆動部４９により移動されていた。この点、移動駆動部は、伝熱部４５を機械的に移動させるように構成してもよい。例えば、図９のように、移動駆動部は、モータ６１と、モータ６１の回転を伝えるねじ軸６３と、ねじ軸６３のねじ山と噛み合うように構成され、ねじ軸６３の回転運動を直線運動に変える可動部６５と、伝熱部４５をヒータ５と能動冷却プレート７との間で案内するガイド６７とを備えている。移動駆動部は、モータ６１を回転させることにより、伝熱部４５をヒータ５と能動冷却プレート７との間で移動させることができる。なお、この場合、密閉容器４３の内部空間の真空を保つように構成する。なお、図３のようなシリンダで構成してもよい。この場合、シリンダ本体は密閉容器４３外に設けられていてもよい。
【００７１】
（６）上述した実施例３では、伝熱部４５は、板状物で構成されていた。この点、例えば、伝熱部７１は、粉状物および粒状物のいずれかで構成してもよい。すなわち、図１０のように、密閉容器４３の内部空間には、粉状物および粒状物のいずれかで構成される伝熱部７１が設けられている。伝熱部７１は、Ｆｅ等の磁性体で構成されている。また、電磁石で構成される移動駆動部７３は、ヒータ５と密閉容器４３との間に設けられている。隣接する移動駆動部７３の間には、ヒータ５および受動冷却容器４７と接触する伝熱補助部７５が設けられている。
【００７２】
載置プレート３の加熱時に、移動駆動部７３は、電磁石により磁力を発生させない。そのため、粉状物および粒状物のいずれかで構成される伝熱部７１は、自重により、能動冷却プレート７側に配置される。図１０において、伝熱部７１を破線で示す。一方、載置プレート３の冷却時に、移動駆動部７３は、電磁石により磁力を発生させ、伝熱部７１を吸い寄せる。図１０において、移動駆動部７３は、能動冷却プレート７側にＮ極を生成する。これにより、実線の伝熱部７１のように、伝熱部７１は、移動駆動部７３およびヒータ５側に配置される。
【符号の説明】
【００７３】
１      …  熱処理装置
３      …  載置プレート
３ａ    …  載置面
３ｂ    …  反対側の面
５      …  ヒータ
５ａ    …  ヒータの能動冷却プレート側の面
７      …  能動冷却プレート
７ｂ    …  能動冷却プレートのヒータ側の面
１１    …  円柱
１３    …  回転駆動部
１５，４５，７１  …  伝熱部
１７    …  断熱部
２５，２７，７５  …  伝熱補助部
２５ａ，２７ａ  …  凹状の曲面
２９    …  制御部
３３    …  球体
３５    …  永久磁石
４１    …  真空層
４３    …  密封容器
４７    …  受動冷却容器
４９，７３  …  移動駆動部
Ｗ      …  基板
【図１】
2015213128.tif 000003
【図２】
2015213128.tif 000004
【図３】
2015213128.tif 000005
【図４】
2015213128.tif 000006
【図５】
2015213128.tif 000007
【図６】
2015213128.tif 000008
【図７】
2015213128.tif 000009
【図８】
2015213128.tif 000010
【図９】
2015213128.tif 000011
【図１０】
2015213128.tif 000012
【図１１】
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