(57)【要約】【課題】処理物１０１を迅速にかつ温度むらを生じさせることなく処理することができる加熱冷却装置を提供すること。【解決手段】処理物１０１を収容する処理室１０２と、処理物１０１を収容した状態で処理室１０２内に固定されて処理物１０１を支持する支持部材１７３と、処理物１０１を加熱する加熱機構１０３と、処理室１０２の壁部１０２ｂ又は支持部材１７３を冷却する冷媒流路を有する冷却機構１０９と、を備えていることを特徴とする加熱冷却装置１００とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理物を収容する処理室と、
前記処理物を収容した状態で前記処理室内に固定されて前記処理物を支持する支持部材と、
前記処理物を加熱する加熱機構と、
前記処理室の壁部又は前記支持部材を冷却する冷媒流路を有する冷却機構と、
を備えていることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱冷却装置において、
前記冷却機構に、前記冷媒流路と接続されるとともに前記処理室の壁部又は前記支持部材と接触する伝熱部材が設けられていることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項３】
請求項１に記載の加熱冷却装置において、
前記冷却機構が、前記処理室の壁部又は前記支持部材と接触する冷媒流路を備えていることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の加熱冷却装置において、
前記加熱機構が、前記処理物と直接、又は前記処理室の壁部を介して対向して配置され、
前記冷却機構が、前記処理物を挟んで前記加熱機構と反対側に配置されていることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の加熱冷却装置において、
前記加熱機構及び前記冷却機構の少なくとも一方が複数の領域に区画されており、各領域が独立に駆動可能であることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の加熱冷却装置において、
前記加熱機構と前記処理物との間の前記処理室の前記壁部が石英で形成されていることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の加熱冷却装置において、
前記加熱機構及び前記冷却機構の少なくとも一方が、前記処理室内に配置されていることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の加熱冷却装置において、
前記加熱機構及び前記冷却機構の少なくとも一方が、前記処理物に対して進退自在であることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の加熱冷却装置において、
前記冷却機構の前記処理室側に反射体が設置されていることを特徴とする加熱冷却装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の加熱冷却装置において、
前記処理室の前記壁部、前記支持部材、及び前記冷却機構の少なくとも１つが反射性を有することを特徴とする加熱冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハや液晶パネル用処理物などのＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を行う処理装置として、例えば特許文献１のものが知られている。
【特許文献１】特開２００７−００５３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載の基板処理装置は加熱装置（第一処理ユニット６１、第二処理ユニット６２）であり、この加熱装置で加熱された基板を、別途設けられた冷却装置（第一クーリングユニット６３、第二クーリングユニット６４）に搬送して基板の冷却を行うようになっている。
【０００４】
しかし、上記基板処理装置では、加熱装置における加熱温度によっては、加熱された基板を加熱装置からすぐに取り出すと基板に反りや歪みが生じてしまう。そのため、このような不具合が生じない温度に下がるまで、基板を加熱装置内で待機させる必要がある。そうすると、加熱装置における処理時間が長くなるために、スループットが低くなってしまう。また、加熱装置から取り出して冷却装置に搬送するため、搬送中の基板の状態を制御することができず、結果として基板に温度むらが生じてしまうことになる。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、処理物を迅速にかつ温度むらを生じさせることなく処理することができる加熱冷却装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
処理物を収容する処理室と、前記処理物を収容した状態で前記処理室内に固定されて前記処理物を支持する支持部材と、前記処理物を加熱する加熱機構と、前記処理室の壁部又は前記支持部材を冷却する冷媒流路を有する冷却機構と、を備えていることを特徴とする。
この構成によれば、処理室内に処理物を固定した状態で加熱、冷却することができるので、処理物を均一に加熱することができ、また冷却に際しては、前記処理室の壁部又は前記支持部材を冷却する前記冷媒流路に排熱することができ、加熱後の冷却を効率よく行うことができる。したがって本発明の加熱冷却装置によれば、処理物への処理時間を短縮することができるので、スループットを向上させることができる。
【０００７】
前記冷却機構に、前記冷媒流路と接続されるとともに前記処理室の壁部又は前記支持部材と接触する伝熱部材が設けられていることが好ましい。
この構造を備えることで、前記処理室の壁部又は前記支持部材と接触する前記伝熱部材に排熱することができ、加熱後の冷却を効率よく行うことができる加熱冷却装置とすることができる。これにより、処理物への熱処理時間を短縮することができるので、スループットを向上させることができる。また、前記冷媒流路と別に前記伝熱部材を設けているので、前記伝熱部材を進退させて冷却状態を制御しやすい。
【０００８】
前記冷却機構が、前記処理室の壁部又は前記支持部材と接触する冷媒流路を備えていることが好ましい。
この構造を備えることで、前記処理室の熱を効率的に前記冷却装置へ移し、前記処理室を短時間で冷却できるので、前記処理物の冷却時間を短縮する加熱冷却装置とすることができる。これにより、前記処理物の処理時間を短縮することができる。
【０００９】
前記加熱機構が、前記処理物と直接、又は前記処理室の壁部を介して対向して配置され、前記冷却機構が、前記処理物を挟んで前記加熱機構と反対側に配置されていることが好ましい。
このような構成とすれば、冷却機構と加熱機構とが処理物を挟んだ両側に配置されるので、加熱機構と冷却機構とが互いに悪影響を及ぼすのを防止でき、前記処理物を均一に加熱冷却できる加熱冷却装置とすることができる。
【００１０】
前記加熱機構及び前記冷却機構の少なくとも一方が複数の領域に区画されており、各領域が独立に駆動可能であることが好ましい。
このような構成を備えることで、各領域ごとに出力を調整することができるので、加熱動作、冷却動作時において前記処理物の温度を均一にすることができる加熱冷却装置とすることができる。これにより、熱処理による処理物の損傷を抑え、製造歩留りを向上させることができる。
【００１１】
前記加熱機構と前記処理物との間の前記処理室壁が石英で形成されていることが好ましい。
この構造を備えることで、処理室の壁面から発塵しにくくなり、処理物が汚染されにくくなるので、加熱冷却処理における良品率を高めることができる。
【００１２】
前記加熱機構及び前記冷却機構の少なくとも一方が、前記処理室内に配置されていることが好ましい。
この構造を備えることで、前記加熱機構又は前記冷却機構が前記処理室内に設置されて前記処理物に接近するので、短時間で前記処理物を加熱又は冷却できる加熱冷却装置とすることができる。
【００１３】
前記加熱機構及び前記冷却機構の少なくとも一方が、前記処理物に対して進退自在であることが好ましい。
この構造を備えることで、前記加熱機構と前記処理物との距離を変えて、処理物の加熱温度を自在に設定できる加熱冷却装置とすることができる。
【００１４】
前記冷却機構の前記処理室側に反射体が設置されていることが好ましい。
この構造を備えることで、前記加熱機構による熱が冷却機構に達するのを防止でき、また反射体により反射された熱により処理物を加熱できるため熱効率を向上させることができるので、信頼性に優れ、かつ前記処理物を加熱することができる加熱冷却装置となる。
【００１５】
前記処理室の前記壁部、前記支持部材、及び前記冷却機構の少なくとも１つが反射性を有することが好ましい。
この構造を備えることで、前記加熱機構による熱が冷却機構に達するのを防止でき、また反射体により反射された熱により処理物を加熱できるため熱効率を向上させることができるので、信頼性に優れ、かつ前記処理物を加熱することができる加熱冷却装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、図面を用いて本発明における加熱冷却装置１００について説明する。なお、この実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下に示す各図においては、各部材を図面上で認識可能な大きさとするため、各部材ごとに縮尺を変えている。
【００１７】
図１は、本発明における加熱冷却装置１００の断面図である。加熱冷却装置１００は、処理室１０２と、支持部材１７３と、反射体１１０と、蓋部１２０と、ガス導入管１４０と、加熱機構１０３と、冷却機構１０９と、棚１５０と、筐体１６０とを備えている。
【００１８】
筐体１６０内には、棚１５０上に処理室１０２が載置されている。棚１５０と処理室１０２との間には隙間が形成されており、この隙間に冷却機構１０９が配置されている。処理室１０２の内部には、支持部材１７３が配置されている。さらに、処理室１０２の内部には、支持部材１７３と冷却機構１０９との間に反射体１１０が配置されている。処理室１０２の１つの側壁には、蓋部１２０が配置され、蓋部１２０と対向する側壁には、筐体１６０の外部まで達するガス導入管１４０が配置されている。処理室１０２に対して冷却機構１０９と反対側には、加熱機構１０３が配置されている。これらの部材は筐体１６０に収容されている。
【００１９】
処理室１０２は、平面視略矩形の直方体状であり、筒状の本体部１０２Ａと、本体部１０２Ａの開口部に設けられた枠状の側壁部材１０２ｃと、図１左側に位置する一方の側壁部材１０２ｃに装着された蓋部１２０と、他方（図示右側）の側壁部材１０２ｃに装着された封止蓋１２１とを備えている。側壁部材１０２ｃは、本体部１０２Ａに蓋部１２０及び封止蓋１２１を取り付けるためのアダプタとして機能する。
【００２０】
本体部１０２Ａの天井壁１０２ａ及び底壁１０２ｂは略矩形の平板状である。側壁部材１０２ｃは、本体部１０２Ａに取り付けられた状態で天井壁１０２ａの上面及び、底壁１０２ｂの下面から突き出るようになっており、底壁１０２ｂから突き出た側壁部材１０２ｃによって処理室１０２は棚１５０上に支持されている。底壁１０２ｂと棚１５０との間の空間には、冷却機構１０９が収容されている。
【００２１】
処理室１０２のうち、少なくとも本体部１０２Ａは、単一材料で一体に形成されたものであることが好ましい。また本実施形態において、封止蓋１２１が設けられている側壁部を本体部１０２Ａと一体に形成してもよい。部材の継ぎ目を設けないようにすることで、処理室１０２の封止性を向上させることができる。ただし、複数の部材によって処理室１０２を構成する組み立て式構造の採用を妨げるものではない。本体部１０２Ａの材質としては石英のほか、金属やセラミックスを用いてもよい。
【００２２】
また、処理室１０２は、上記直方体のもののほか、円筒状のものであってもよい。図２は円筒状の処理室１０２ｍを採用した加熱冷却装置１００ａの断面図である。加熱冷却装置１００ａは、支持部材１７３を内部に備えた円筒状の処理室１０２ｍと、処理室１０２ｍを挟んで上下に対向するように、加熱機構１０３と冷却機構１０９とが配置されている。
【００２３】
図１に戻り、側壁部材１０２ｃの一部には、蓋部１２０が設置されており、蓋部１２０の開閉により、処理物１０１及び支持部材１７３の出し入れを行う。処理室１０２において、蓋部１２０は少なくとも１つ以上設けられ、封止蓋１２１に代えて蓋部１２０を設け、処理室１０２の２箇所以上から処理物１０１を出し入れできるようにしてもよい。蓋部１２０の材質及び形状は制限されない。
【００２４】
支持部材１７３は、平面視略矩形の平板形状の部材であり、処理室１０２の中央部に設置される。蓋部１２０が閉じられると、支持部材１７３は処理室１０２の内部で固定されるようになっている。また、支持部材１７３は、処理室１０２から出し入れできないように処理室１０２内に固定されていてもよい。支持部材１７３は、処理物１０１を支持する支持体として用いられる。支持部材１７３は金属、セラミックスなどの高熱伝導性や低熱膨張性を有する材質が用いられる。
【００２５】
支持部材１７３上には、処理物１０１が平置きに支持される。処理物１０１は、平面視で略矩形の平板、及び平面視で略円形の平板など支持部材１７３の平面領域内に設置できれば、その形状は限定されない。処理物１０１の材質は、例えばガラスや半導体などである。なお、支持部材１７３には、反射性を有する材質も採用することができる。
【００２６】
図３は、処理物１０１が支持部材１７３に平置きにされた場合の一例を示す、（ａ）平面図、及び（ｂ）側面図である。本図では、平坦化された略矩形状の支持部材１７３の上面１７３ａに板状の処理物１０１が平置きにされている。支持部材１７３の周縁部には、処理物１０１の支持部材１７３の上面１７３ａでの移動を制限するための位置決めピン１７４が配置されている。
【００２７】
また、支持部材１７３には、処理物１０１を点支持する多数の支持体が立設されていてもよく、処理物１０１を線支持する支持体が設けられていてもよい。図４は、処理物１０１が支持部材１７３上で点支持された場合の一例を示す、（ａ）平面図、及び（ｂ）側面図である。本図では、支持部材１７３の上面１７３ａに複数の支持ピン１７３ｂが配置されている。処理物１０１は、支持ピン１７３ｂ上に配置されて支持ピン１７３ｂによって支持されている。
【００２８】
反射体１１０は、本実施形態では略矩形の板状の部材であり、支持部材１７３と冷却機構１０９との間に設置されている。反射体１１０の材質としては、熱を反射できるものであれば特に限定されず、アルミニウムなどの反射性を有する金属材料のほか、場合によってはセラミックス（白色系のもの）も使用可能である。
反射体１１０を設けることで、加熱機構１０３の熱を処理物１０１側に反射させることができ、効率よく処理物１０１を加熱することができるようになる。
また、反射体１１０は処理室１０２の冷却機構１０９側に配置されているので、加熱機構１０３の熱が冷却機構１０９に達して悪影響を及ぼすのを防止することができる。
【００２９】
なお、反射体１１０は、本実施形態では処理物１０１側から見て冷却機構１０９を覆うように設けられているが、反射体１１０が処理室１０２の側壁をも覆うように設けられた配置でもよい。
また、反射体１１０としては、板状のもののほか、反射性を有する材料を処理室１０２の内側又は外側に成膜したものを用いてもよい。
さらに、反射体１１０は、板状のものを支持部材１７３に取り付けて使用してもよく、支持部材１７３に反射性の皮膜を形成したものであってもよい。支持部材１７３自体が反射性を有する部材であり、反射体１１０の機能を兼ね備えている場合には、別途に反射体１１０を設ける必要はない。
また、冷却機構１０９が、反射性を有する材質で形成されていてもよい。
【００３０】
封止蓋１２１にはガス導入管１４０が接続されている。ガス導入管１４０は、石英、金属などの材質を用いることができる。ガス導入管１４０を介して、処理室１０２内部にガスが導入される。導入されるガスはＮ２（窒素）、Ａｒ（アルゴン）、Ｘｅ（キセノン）などの不活性ガス、あるいは反応性ガスを用いることができ、用途に応じて適宜変更することができる。導入されるガスの温度調節を行うことにより、このガスによっても処理物１０１を加熱、冷却することができる。
【００３１】
図１に戻り、加熱機構１０３は平面視略矩形状で、処理室１０２の天井壁１０２ａを介して処理物１０１と対向して、支持部材１７３の平面領域を覆うように設置されている。加熱機構１０３としては、ランプ加熱方式、ＩＲ（Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ）方式、抵抗加熱方式、及び誘導加熱方式など特に限定されない。加熱機構１０３は、複数の領域に分割して、各領域を独立に駆動させることが好ましい。このような構造を有することで、処理物１０１の中央部と周辺部との温度差を緩和させ、温度むらを抑えることができる。また、加熱機構１０３は、処理物１０１に対して傾いて配置されていてもよい。このような場合でも、複数の領域に分割した加熱機構の出力を調整することで、処理物１０１の温度を均一にすることができる。
【００３２】
冷却機構１０９は、本実施形態の場合、平面視略矩形の平板形状であり、底壁１０２ｂと棚１５０との間に、支持部材１７３の平面領域を覆うように設置されている。冷却機構１０９は、処理室１０２の冷却によって処理物１０１を冷却する冷却装置として機能する。冷却機構１０９は、冷媒を内部に流通させた板状の部材を備えている。また、処理室１０２の底壁１０２ｂに冷風を送る送風装置、これに接触式あるいは非接触式のヒートシンクを組み合わせたものなどを用いることもできる。冷媒としては、気体、液体の何れも用いることができるが、液体を用いる場合には結露、冷媒の凍結などを発生させないように０℃以上であることが好ましい。冷媒の冷却にはヒートポンプなどを用いることができる。
なお、本実施形態では平板形状のものが示されているが、処理室１０２を冷却し、処理物１０１の冷却処理が可能であればその形状が限定されることはない。
【００３３】
冷却機構１０９は、複数の領域に分割して、各領域を独立に駆動させることが好ましい。このような構造を有することで、処理室１０２の底壁１０２ｂの温度を調節することで処理室１０２を冷却し、冷却処理において処理物１０１の中央部と周縁部との温度差を緩和させ、温度むらを抑えることができる。また、冷却機構１０９は、処理物１０１に対して傾いて配置されていてもよい。このような場合でも、複数の領域に分割した冷却機構の出力を調整することで、底壁１０２ｂの温度むらを抑え、処理物１０１の温度を均一にすることができる。
【００３４】
図５は、複数の領域に分割された冷却機構１０９の一例を示す図である。本図の冷却機構１０９は、冷却ゾーン１０９ａから冷却ゾーン１０９ｉまで９つの領域に分割されている。これらの冷却ゾーンの冷却能力を調整して底壁１０２ｂの温度を調節することで処理室１０２を冷却し、処理物１０１の温度むらを抑えながら、冷却することができる。
【００３５】
図６は、冷却機構の構成例を具体的に示す図である。本例の冷却機構２０９は、冷媒流路２１０と、冷媒流路２１０内に流通された冷媒２１２とを備えた構成となっている。図６には、冷媒流路２１０の天井壁２１０ａが、本体部１０２Ａの底壁１０２ｂに接触して配置された状態を示している。
【００３６】
冷媒流路２１０は、可撓性を有するとともに、相応の耐熱性を有する材料を用いて構成することが好ましい。
より詳細に説明すると、処理室１０２に接触させて底壁１０２ｂを冷却する際に、処理室１０２と冷媒流路２１０との温度差に起因する応力が底壁１０２ｂと冷媒流路２１０とに作用する。このとき、冷媒流路２１０に柔軟性がないと、石英の底壁１０２ｂが破損するおそれがあるため、冷媒流路２１０は可撓性を有する材料を用いて構成することが好ましい。
【００３７】
また、冷媒流路２１０は高温の処理室１０２に直接接触させるので、冷媒流路２１０の壁面が溶融して変形したり穿孔したりするのを防止するために、冷媒流路２１０の構成材料には相応の耐熱性が要求される。
【００３８】
冷媒流路２１０の構成材料としては、例えば、フッ素樹脂、ナイロン、ポリエチレンなどの耐熱性に優れる樹脂材料を例示することができる。ただし、一般に樹脂材料は熱伝導性に劣るため、冷媒流路２１０の壁が厚すぎると、冷却が不十分になり、冷媒流路２１０自体が破損してしまうおそれもある。そこで、樹脂材料を用いて冷媒流路２１０を構成する場合には、耐久性を確保できる範囲で可能な限り薄くすることが好ましい。
なお、柔軟性を有し、上述した処理室１０２の破損を防止できるのであれば、金属やセラミックスなどを用いて冷媒流路２１０を構成してもよい。
【００３９】
本例の冷却機構２０９は、図５に示したように、複数の領域に区画されており、各領域で独立して冷却動作を制御できるようになっている。本例では、各領域ごとに冷媒流路２１０を独立させて冷媒２１２の温度を調節している。これにより、処理室１０２の底壁１０２ｂの温度を調節して、処理物１０１の温度を均一にして冷却することができる。
【００４０】
また、冷媒流路２１０を直接処理室１０２の底壁１０２ｂに接触させるので、冷却効率を高くできる。これにより、処理室１０２の冷却を短時間で行うと、処理物１０１の冷却時間を短縮できるので、スループットを向上させることができる。
【００４１】
図７は、冷却機構の他の構成例を示す図である。本例の冷却機構３０９は、冷媒流路３１０、冷媒３１２、及び複数の伝熱部材３１１を有する構成となっている。冷媒流路３１０の内部には、冷媒３１２が流通されており、冷媒流路３１０の天井壁３１０ａを貫通して、複数の伝熱部材３１１が配置されている。伝熱部材３１１は上部で折れ曲がり、上端部３１１ａが形成されている。伝熱部材３１１の上端部３１１ａは、処理室１０２の底壁１０２ｂと接しており、処理室１０２との熱交換が行われる。伝熱部材３１１の下端部３１１ｂは、冷媒流路３１０内部に延びて冷媒３１２と接触しており、上端部３１１ａから伝導された熱を冷媒３１２に放出する。
【００４２】
伝熱部材３１１としては、例えば、金属、セラミックなどの熱伝導性に優れた材質を用いることが好ましく、これらを用いることで冷却性能に優れた伝熱部材３１１とすることができる。
伝熱部材３１１は、可撓性を有していることが好ましい。伝熱部材３１１が可撓性を有していれば、石英等からなる本体部１０２Ａの壁面に伝熱部材３１１を接触させても、本体部１０２Ａと伝熱部材３１１との熱膨張率差による破損を回避することができる。例えば金属を用いて伝熱部材３１１を構成する場合には、伝熱部材３１１を薄い板状として弾性変形可能なバネ体とする。またセラミックを用いた伝熱部材３１１では、伝熱部材３１１それ自体に可撓性を付与することは難しいので、伝熱部材３１１を処理室１０２に対して進退させる機構にバネ等の弾性部材を設け、処理室１０２の変形に対して伝熱部材３１１が移動できるように構成するとよい。
【００４３】
冷媒流路３１０は、内部に冷媒３１２を流通でき、伝熱部材３１１との接続構造を設けられるものであれば、その材質や形状に限定はない。したがって冷媒流路３１０は、金属、セラミックのほか、フッ素樹脂やナイロンなどの樹脂材料を用いて構成することができる。
本実施形態では、伝熱部材３１１が冷媒流路３１０の天井壁３１０ａを貫通しており、伝熱部材３１１と冷媒３１２とが接触しているので、冷媒３１２への放熱は良好なものとなっている。ただし、冷媒流路３１０の伝熱性が良好なものであれば、伝熱部材３１１の一端が冷媒流路３１０の壁面に接続されていても問題ない。
【００４４】
本例の冷却機構３０９は、複数の領域に区画されており、各領域で独立して冷却動作を制御できるようになっている。本例では、冷媒３１２の流路を独立させて冷媒３１２の温度により温度調節を行うことができる。あるいは、一部の伝熱部材３１１を選択的に処理室１０２に接触させて温度調節を行うことができる。これらにより、本体部１０２Ａの壁面の温度を調節して処理室１０２を冷却することで、処理物１０１の温度を均一にして冷却することができる。
【００４５】
本実施形態において、冷却機構１０９としては、図６及び図７に示した冷却機構２０９，３０９のいずれを用いてもよい。
図６に示した冷媒流路２１０を処理室１０２に直接接触させる構成では、極めて簡素な構成によって冷却機構を構成できるため、コスト面で有利である。その反面、処理室１０２や冷媒流路２１０の壁面を保護するために、冷媒流路２１０の材質や厚みを適切に選択する必要がある。
一方、図７に示した構成では、伝熱部材３１１を設けた分だけ構造が複雑になり、装置コストも上昇するが、冷媒流路３１０と処理室１０２とが直接接触しないため、冷媒流路３１０の材質や厚みが制限されることが無く、冷媒流路３１０に関しては信頼性や製造性の点で有利になる。また、伝熱部材３１１の数や配置を調整したり、伝熱部材３１１に冷風を供給する送風装置を追加したりすることで、冷却性能を容易に調整できるという利点もある。
【００４６】
（熱処理工程）
以上の構成の加熱冷却装置１００を用いた処理物１０１の熱処理工程について以下に説明する。本発明に係る加熱冷却装置１００による熱処理工程は、典型的には、処理物設置工程、待機工程、加熱工程、冷却工程、処理物取り出し工程の順で行われる。
【００４７】
ここで、図８は、以下に説明する熱処理工程における処理物１０１の温度変化の一例を示す図である。図８には、本発明の加熱冷却装置１００を用いた場合の処理物１０１の中央部及び周縁部の温度変化とともに、従来から用いられている加熱機構のみを備えた加熱装置を用いた場合の処理物１０１の温度変化を示している。
【００４８】
まず、処理物設置工程について説明する。図１の処理室１０２から取り出した支持部材１７３の上面に、処理物１０１を平置きに配置する。処理物１０１は、図２の位置決めピン１７４で囲われた領域に設置される。処理物１０１が設置された支持部材１７３を処理室１０２内部に収容した後、蓋部１２０を閉じて処理室１０２を密閉する。この間、加熱機構１０３の発熱量は、処理物１０１をある待機温度（Ｔ１）で均一化する発熱量に設定されている。また、ガス導入管１４０から、処理室１０２内部にガスが導入されている。
【００４９】
引き続いて、待機工程に移行する。待機工程では、処理物１０１の温度が待機温度（Ｔ１）に均一化されるまでの時間（ｔ１）、前述した加熱機構１０３の発熱量が維持される。ガス導入管１４０からは、例えば窒素ガスを導入し、そのガス流量は、処理室１０２内を所定の圧力に維持できるように制御される。
【００５０】
処理物１０１の温度が待機温度で均一化されると、加熱機構１０３からの発熱量を増加させ、第１の加熱工程に移行する。第１の加熱工程では、処理物１０１の温度が所定の温度（Ｔ２）となるまで所定時間（ｔ２）の加熱を行い処理物１０１の温度を上昇させる。
【００５１】
引き続いて、第２の加熱工程に移行する。第２の加熱工程では、処理物１０１を到達温度（Ｔ２）で所定時間（ｔ３）保持する。加熱機構１０３の発熱量は、処理物１０１を到達温度（Ｔ２）に保持できる第１の加熱工程と同一であってもよく、処理物１０１が過熱しないように発熱量を調整してもよい。
【００５２】
加熱工程が終了すると冷却工程に移行する。冷却工程では、再び処理物１０１の温度を待機温度まで低下させるように加熱機構１０３の発熱量を抑える。そして、加熱機構１０３の発熱量を抑えるとともに、冷却機構１０９の内部に冷媒（例えば水）を流通させて、処理室１０２から冷却機構１０９に熱を移動させることで、処理室１０２を冷却し、処理物１０１が所定の待機温度（Ｔ１）となるまで、所定時間（ｔ４）の冷却を行う。
【００５３】
処理物１０１の温度が待機温度（Ｔ１）にまで低下したならば、処理物１０１取り出し工程に移行する。すなわち、蓋部１２０を開け、支持部材１７３を処理室１０２から取り出して処理物１０１の熱処理工程を完了する。熱処理工程が完了した処理物１０１は、次の製造工程に流される。
【００５４】
図８に点線で示すグラフは、従来例の温度変化を示している。従来の加熱装置を用いた場合、第２の加熱工程までは、処理物１０１の温度は本発明に係る加熱冷却装置１００を用いた場合とほぼ同じ経過を辿る。しかしながら、従来の加熱装置では冷却機構を備えていないため、処理物１０１を処理室から取り出して搬送できる温度Ｔ１まで低下させるための冷却工程に長時間を要する。一方、加熱後の待機時間を短くすると、処理物１０１が軟化しているために反りや歪みを生じて良品率を低下させることになる。
【００５５】
また、従来の加熱装置では、加熱機構の発熱量を抑えるか停止させるしか処理物１０１の温度を低下させる手段がないため、処理物１０１の温度をほとんど制御することができない。そのため、図８に示すように、処理物１０１の中央部と周縁部とで大きな温度差が生じることとなり、処理物１０１上に形成されているデバイスの特性に分布が生じるおそれがある。
【００５６】
これに対して本発明では、冷却機構１０９（２０９，３０９）によって処理物１０１の温度を調整しつつ冷却を行うことができるため、図８に示すように、処理物１０１の温度均一性を保持しつつ、短時間で待機温度（Ｔ１）にまで処理物１０１を冷却することができる。したがって本発明によれば、温度分布の均一性を保持しつつ、迅速に、処理物１０１を加熱及び冷却することができる。
【００５７】
また、本発明の加熱冷却装置１００では、支持部材１７３を処理室１０２内部で固定した状態で処理物１０１の加熱、冷却を行いながら、熱処理工程を行うことができる。これにより、処理物１０１の温度分布を均一にして熱処理工程を行うことが可能となるので、熱処理工程による処理物１０１の加熱むらを抑えることができる。
【００５８】
処理室１０２の高さは、処理物１０１の出し入れに不具合が生じなければ低くすることができるので、処理室１０２を小型化できる。これにより、処理室１０２の製造コストを削減することができる。また、処理室１０２が小型化されることで、加熱機構１０３を処理物１０１の近くに設置できるので、加熱機構１０３の出力を低下させ、あるいは処理物１０１の加熱時間を短縮することができる。これにより、装置の製造コストを削減できるとともに、本装置を用いた処理物１０１の処理工程におけるタクトタイムを短縮することができる。
【００５９】
処理物１０１は、天井壁１０２ａを介して加熱機構１０３と対向しているので、処理物１０１の全面を均一に加熱できる。これにより、加熱機構１０３の出力を低下させ、あるいは処理物１０１の加熱時間を短縮することができる。さらに、製造コストを削減し、製造工程におけるタクトタイムを短縮することができる。
【００６０】
加熱機構１０３を分割し独立して駆動させることで、処理物１０１の温度を均一にできるので、熱処理工程における処理物１０１の加熱むらを抑えることができる。
【００６１】
冷却機構１０９が設けられていることで、急速にかつ均一に処理物１０１を冷却できるようになっている。これにより、加熱後短時間で処理物１０１を取り出すことができるので、製造工程におけるタクトタイムを短縮することができる。
【００６２】
反射体１１０を備えたことで、処理室１０２内部の熱効率を向上させることができる。これにより、処理物１０１の加熱時間を短縮することができ、製造工程におけるタクトタイムを短縮することができる。また、反射体１１０は冷却機構１０９を覆っているので、加熱工程における冷却機構１０９への熱流出を抑え、冷却機構１０９へのダメージを防ぐことができる。
【００６３】
また本実施形態では、不活性ガスを側壁部材１０２ｃのガス導入部１４０から導入するようになっている。
従来よく知られている加熱装置では、処理物１０１と対向する位置にシャワープレートなどを配置してガスを導入するようになっていたため、加熱の効率が損なわれていた。これに対して本実施形態では、上述のガス導入機構を採用したことで、加熱機構１０３と処理物１０１との間にシャワープレートなどを設ける必要がなくなり、加熱機構１０３と処理物１０１とを直接対向させることができ、処理室１０２内部の熱効率を高めることができる。これにより、処理物１０１の加熱時間を短縮したり、加熱機構１０３の出力を削減できるので、製造コストを削減し、製造工程におけるタクトタイムを短縮することができる。
【００６４】
ガス導入管１４０を、処理物１０１を挟んで蓋部１２０と反対側に配置しておくことで、ガスの流れが処理室１０２の奥から蓋部１２０に向かう方向となるので、処理物１０１の出し入れに伴う酸化性物質の混入を抑えることができる。また、混入した不要なガス成分が処理室１０２の外に排出されやすくなる。
【００６５】
また、加熱冷却装置１００は、加熱機構１０３を処理物１０１に対して進退させる加熱機構移動機構と、冷却機構１０９（２０９、３０９）を処理物１０１に進退させる冷却機構移動機構とを備えていてもよい。
【００６６】
加熱機構１０３の動作時には、冷却機構１０９を処理物１０１から遠ざけておくことで、加熱効率を向上させることができる。図６の冷却機構２０９では、冷却機構２０９ごと移動させる。図７の冷却機構３０９では、冷却機構３０９ごと移動させるか、あるいは伝熱部材３１１のみを退避させてもよい。
【００６７】
冷却機構１０９（２０９、３０９）の動作時には、加熱機構１０３を処理物１０１から遠ざけることで、冷却効率を向上させることができる。加熱機構１０３が複数の領域に分割されている場合には、退避させた位置において区画された領域ごとに出力を調整してもよい。これにより、加熱機構１０３と処理物１０１との距離の変化に伴う加熱むらに対応することができる。
【００６８】
また、これらの移動機構はそれぞれ独立して動いてもよく、連動して動いてもよい。連動する場合には、加熱機構１０３と冷却機構１０９（２０９、３０９）とが一定の間隔を保ったままで処理物１０１の厚さ方向に一体的に移動する。これにより、加熱工程と、冷却工程とを確実に切り替えることができる。
【００６９】
（変形例）
図９は、本実施形態の変形例である加熱冷却装置４００の断面図である。本変形例の加熱冷却装置４００は、加熱機構４０３が処理室１０２内部に配置されており、処理物１０１に対して反射体１１０と反対側に配置されている。
【００７０】
このような構成を備えることで、加熱機構２０３は処理物１０１を直接対向させて加熱できるので、加熱機構２０３の熱効率を向上させることができる。これにより、加熱機構２０３の出力を削減し、処理物１０１の加熱時間を短縮できるので、装置の製造コストを削減し、熱処理工程におけるタクトタイムを短縮することができる。
【００７１】
また、図９において加熱機構２０３に代えて、冷却機構１０９を処理室１０２内部に配置されてもよい。あるいは、加熱機構２０３及び冷却機構１０９両者が、処理室１０２内部に配置されてもよい。また、冷却機構１０９が加熱機構１０３及び処理室１０２を内包する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】加熱冷却装置１００の断面図である。
【図２】加熱冷却装置１００ａの断面図である。
【図３】支持部材１７３の平面図及び断面図である。
【図４】支持部材１７３の平面図及び断面図である。
【図５】区画された冷却機構１０３の一例を示す図である。
【図６】冷却機構２０９の断面図である。
【図７】冷却機構３０９の断面図である。
【図８】加熱冷却処理における温度変化を示す図である。
【図９】加熱冷却装置４００の断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１００…加熱冷却装置、１０１…処理物、１０２…処理室、１０３…加熱機構、１０９…冷却機構、１１０…反射体、１２０…蓋部、１４０…ガス導入管、１５０…棚、１７３…支持部材、１７３ｂ…位置決めピン、２０９…冷却機構、２１０…冷媒室、２１１…伝熱部材、２１２…冷媒、３０９…冷却機構、３１０…冷媒室、３１２…冷媒、４００…加熱冷却装置、４０３…加熱機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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