CN101046349A - 洁净烘箱 - Google Patents

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Abstract

为了实现几乎没有热损失的、具有高洁净性能的、而且降低设备负担的洁净烘箱，本发明的洁净烘箱(1)中，在环境气体的压力相等的连接部(B)和连接部(C)处，使设置于炉外的输送管(11)与炉内连接，以连接该连接部(B)和连接部(C)，输送管(11)内部具有冷却器(6)和冷却器用风扇(12)。由于冷却器(6)设置于炉外，几乎没有热损失，而且由于没有设置风闸阀，所以具有不产生灰尘的高洁净性能。另外，在加热过程中停止冷却水的供给的情况下，由于冷却器用风扇(12)停止，所以不需要用于将蒸汽排出洁净室外的输送管。

Description

洁净烘箱
技术领域
本发明涉及在特定的环境气体中进行被热处理物的热处理的洁净烘箱。
背景技术
所谓洁净烘箱是用于热处理半导体设备、液晶显示设备等的装置，在被隔热材料包围的炉内具有：收容热处理样品的处理室、加热器等加热机构、风扇等送风机构以及过滤器。过滤器被设置在处理室的入口，加热到高温并通过过滤器而被清洁过的环境气体被吹向样品并在炉内循环。
而且，现有技术中提出了一种洁净烘箱(例如，参照日本专利第3525074号公报(2000年11月30日公开，以下称为“专利文献1”)、以及日本专利公开公报特开2004-353928号公报(2004年12月16日公开，以下称为“专利文献2”))，将用于迅速进行热处理后的冷却的冷却器(水冷散热片)设置在炉内，为了抑制热处理时的热损失而设置风闸阀(转换板)，只在冷却时使炉内的环境气体流入冷却器。例如，在低温多晶硅TFT(LTPS)等的热处理中，向炉内导入通常的氮气，使其成为氧浓度100ppm以下的特定环境气体，并在300℃～500℃下进行热处理，但是，在热处理后使温度下降，直到取出样品的期间，必须维持炉内处于热处理时的特定环境气体。在上述洁净烘箱中，冷却器在炉内，由于是在封住炉内的环境气体的情况下进行冷却，所以可以维持炉内为特定的环境气体。
图7(a)和图7(b)是表示专利文献1所记载的洁净烘箱101的结构的剖视图。洁净烘箱101中，在与外部绝热的炉内设置有：加热器102、风扇103、过滤器104、冷却器106以及两个风闸阀107a、107b，并且样品105被收容在热处理室108内。被加热器102加热的环境气体通过风扇103向热处理室108侧输送，并经由过滤器104被吹向样品105，并在炉内循环。
图7(a)表示加热时的状态，由于风闸阀107a、107b堵塞冷却室110的入口，所以被加热器102加热的环境气体几乎不通过冷却器106，从而可以抑制热损失。图7(b)表示冷却时的状态，在停止向加热器102的供电后，顺时针旋转风闸阀107a 90°，并逆时针旋转风闸阀107b 90°，使冷却室110开放。由此，循环的环境气体经由冷却器106，可以在维持炉内为特定的环境气体的状态下进行冷却。
另外，图8表示专利文献2记载的洁净烘箱201的结构。洁净烘箱201中，在与外部绝热的炉内设置有：加热器202、风扇203、过滤器204、冷却器206以及两个风闸阀207a、207b，并且热处理后的样品(未图示)被收容在热处理室208内。被加热器202加热的环境气体通过风扇203向热处理室208侧输送，并经由过滤器204被吹向样品，并通过整流板209在炉内循环。
图8表示加热时的状态，由于关闭风闸阀207a、207b以使环境气体不通过冷却器206，从而可以抑制热损失。冷却时，顺时针旋转风闸阀207a 90°，并逆时针旋转风闸阀207b 90°，由此环境气体通过冷却器206，并在维持炉内为特定的环境气体的状态下进行冷却。
但是，风闸阀通常是不锈钢等金属板，并不是隔热结构。因此，在上述以往的结构中，加热室内的热量从风闸阀向冷却器传递，从而产生热损失。
另外，在热处理过程中，由于风闸阀的靠冷却器侧和靠炉内侧的环境气体温度不同，所以风闸阀的热膨胀在靠冷却器侧的表面和靠炉内侧的表面变化，风闸阀随着炉内的温度上升而弯曲。因此，热处理过程中，不能完全隔断炉内的环境气体以使其不向冷却器流动，从而产生不能避免热损失的问题。
另外，风闸阀是机械机构，因擦动而在开关工作时产生灰尘。而且，风闸阀在加热时弯曲并在冷却时还原，如此反复，但由于风闸阀的各零件形状不同，所以热容量不同，由此温度变化时的各部分的温度不同，因此弯曲程度在各零件上也不同。由此，引起各零件之间的擦动，风闸阀不仅在开关工作时产生灰尘，在加热/冷却时也产生灰尘。这里，炉内的过滤器使用捕获效率高的HEPA过滤器的情况下，因风闸阀产生的灰尘几乎不流入加热室内，但是由于HEPA过滤器耐热温度低，所以不能在例如低温多晶硅TFT(LTPS)等的300℃～500℃的热处理中使用。这种情况下，使用耐热温度为500℃左右的耐热过滤器时，耐热过滤器与HEPA过滤器相比捕获效率低，所以不能捕获因风闸阀产生的灰尘，灰尘的一部分吹到样品上，而产生炉内的洁净性能恶化的问题。
而且，在高温下运转过程中，停止向冷却器供给冷却水时，由于冷却器位于炉内而使冷却器内的水温上升并汽化，从而冷却器内的压力上升。因此，为了安全必须使用安全阀，但由于洁净烘箱在洁净室内使用，所以不能使从安全阀放出的蒸汽在该状态下进入洁净室内。因此，需要设置将从安全阀放出的蒸汽排到洁净室外的专用输送管，从而产生设备负担的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的是实现具有高洁净性能的洁净烘箱。
另外，本发明的目的是进一步抑制热损失并实现消费电力少的洁净烘箱。
另外，本发明的目的是不需要将蒸汽向洁净烘箱外排出的专用输送管，实现设备负担小的洁净烘箱。
本发明涉及的洁净烘箱为解决上述课题而提供一种洁净烘箱，在与外部隔热的炉内具有加热部、烘箱用送风机构和烘箱用过滤器，上述烘箱用送风机构将被上述加热部加热的环境气体经由上述烘箱用过滤器吹向热处理物，使其在上述炉内循环，其中，具有冷却部和冷却器用送风机构的输送管在上述炉内的第1连接部和第2连接部处分别与第1连接部和第2连接部连接，炉内的环境气体通过上述冷却器用送风机构在上述第1连接部处流入上述输送管内，上述输送管内的环境气体通过上述冷却器用送风机构在上述第2连接部处流入炉内，上述第1连接部和第2连接部处的环境气体的压力相等，上述输送管被设置在炉外。
根据上述结构，由于在输送管内没有设置风闸阀，所以不会发生因风闸阀部产生灰尘的问题，即使炉内的过滤器不是捕获效率高的HEPA过滤器，也能实现高洁净性能的效果。另外，具有冷却部的输送管被设置在炉外，而且第1连接部和第2连接部处的环境气体的压力相等，由此除了冷却时使冷却器用送风机构工作时以外，炉内的环境气体不流入输送管，所以可以达到几乎没有热损失的效果。
另外，本发明涉及的洁净烘箱，在与外部隔热的炉内具有加热部、烘箱用送风机构和烘箱用过滤器，上述烘箱用送风机构将被上述加热部加热的环境气体经由上述烘箱用过滤器吹向热处理物，使其在上述炉内循环，其中，具有冷却部和风闸阀的输送管在上述炉内的第1连接部和第2连接部处分别与第1连接部和第2连接部连接，炉内的环境气体只在打开上述风闸阀的情况下，在上述第1连接部处流入上述输送管内，上述输送管内的环境气体只在打开上述风闸阀的情况下，在上述第2连接部处流入炉内，上述第1连接部和第2连接部处的环境气体的压力互不相等，上述输送管被设置在炉外。
根据上述结构，在风闸阀部中产生灰尘，但在加热处理过程中通过关闭上述风闸阀，可以防止炉内的环境气体流入输送管内，由于冷却器位于炉外，所以可以达到几乎没有热损失的效果。另外，由于第1连接部和第2连接部处的环境气体的压力不同，所以在冷却时通过只打开风闸阀就可以使环境气体流入输送管内，可以达到不使用输送管内的冷却器用送风机构的效果。
本发明的其他目的、特征、以及优点，可以通过以下的叙述得以充分的了解。而且，通过以下参照附图的说明，可以明白本发明的优点。
附图说明
图1表示本发明的实施方式，是表示洁净烘箱1的结构的图2的A-A方向视图。
图2表示本发明的实施方式，是表示洁净烘箱1的结构的剖视图。
图3表示本发明的实施方式，是表示洁净烘箱20的结构的图4的A-A方向视图。
图4表示本发明的实施方式，是表示洁净烘箱20的结构的剖视图。
图5表示本发明的实施方式，是表示洁净烘箱30的结构的剖视图。
图6表示本发明的实施方式，是表示洁净烘箱40的结构的剖视图。
图7(a)和图7(b)表示现有技术，是表示洁净烘箱101的结构的剖视图。
图8表示现有技术，是表示洁净烘箱201的结构的剖视图。
具体实施方式
实施方式1
根据图1～图4说明本发明的一个实施方式如下。
图1是表示本实施方式1涉及的洁净烘箱1的结构的A-A方向视图，图2是洁净烘箱1的剖视图。洁净烘箱1形成为以由隔热壁形成的顶壁1a、侧壁1b以及底壁1c构成的箱型，并安装有由隔热壁形成的门1d。在炉内具有加热器2(加热部)、烘箱用风扇3(烘箱用送风机构)、过滤器4(烘箱用过滤器)。加热器2被安装于顶壁1a的内侧，用于加热炉内的环境气体。烘箱用风扇3被安装于与门1d相对的侧壁1b的内侧，通过烘箱用风扇驱动马达3a的驱动而工作。过滤器4位于烘箱用风扇3的下部，样品5(热处理物)被收容在过滤器4和门1d之间。
而且，如图1所示，在洁净烘箱1中，输送管11(输送管)连接到炉内的烘箱用风扇3的附近的连接部B(第1连接部)和连接部C(第2连接部)，连接部B和连接部C中的各环境气体的压力相等。输送管11由厚度大约为1.0mm、直径大约为125mm的不锈钢制成，在输送管11的内部，设置有冷却器6(冷却部)以及冷却器用风扇12(冷却器用送风机构)。冷却器风扇12通过冷却器用风扇驱动马达12a的驱动而工作。从输送管11和炉内的连接点到冷却器6为止的、输送管11的长度大约为1090mm。从供水管6a供给冷却水，冷却水通过冷却器6从排水管6b排出。在供水管6a中设置流量开关6c，以控制冷却水的流量。
如图2所示，加热时以及热处理时，利用烘箱用风扇3，被加热器2加热的环境气体通过过滤器4，并被吹向样品5。环境气体通过样品5之后，再次被加热器2加热并在炉内循环。此时，使炉内为特定的环境气体的氮气等从在输送管11内的冷却器6的附近设置的导入口(未图示)导入，并通过与炉内连接的输送管11，而使炉内为特定的环境气体。
在加热时以及热处理时，停止冷却器用风扇12。此时，由于在连接部B和连接部C处的各环境气体的压力相等，所以即使没有在输送管11的内部设置控制环境气体流入/流出的风闸阀，处于高温的炉内的环境气体也不会流入输送管11。由此，没有在加热时以及热处理时的热损失，从而可以减少消耗电力。
而且，由于不需要如以往的洁净烘箱那样设置有为了不使炉内的环境气体通过冷却器的风闸阀，所以不会产生因风闸阀引起灰尘的问题。
因此，即使炉内的过滤器4是比HEPA过滤器的捕获效率低的耐热过滤器，也可以以简单的结构提供更洁净的环境气体。因此，即使在因高温而不能在炉内的过滤器4上使用HEPA过滤器的、低温多晶硅TFT(LTPS)等的热处理中，也可以进行洁净的热处理。
如图1所示，在冷却时，停止向加热器2的供电，而使冷却器用风扇12工作。炉内的环境气体从连接部B流入输送管11内，并经由冷却器6而被冷却，再被冷却器用风扇12送到连接部C。由于输送管11与外气隔断，从而可以在维持特定的环境气体的状态下冷却炉内的环境气体。
这里，在冷却时停止向冷却器6供给冷却水的情况下，流量开关6c检测出供给的停止，根据该检测使冷却器用风扇12停止。冷却器用风扇停止时，由于连接部B和连接部C处的各环境气体的压力相等，所以在炉内的高温环境气体不流入输送管11。
此时，在输送管11内成为高温的只是从连接部B到冷却器6之间的输送管11的部分及其内侧的环境气体，而且由于冷却器6位于炉外，所以冷却器6的热容量比输送管11的成为高温的部分及其内部的环境气体的热容量充分地大。由此，即使停止冷却水的供给，也不会出现冷却器6内的冷却水的水温上升及汽化的现象。
因此，不需要安全阀，并且不需要设置用于将汽化的冷却水排出到洁净室外的专用输送管。
其次，图3以及图4所示为本实施方式1的变形例。
图3是表示本实施方式1的变形例涉及的洁净烘箱20的结构的A-A方向视图，图4是洁净烘箱20的剖视图。输送管与炉内的连接位置，只要使相互的环境气体的压力相等，可以是任意位置，在洁净烘箱20中，输送管11被连接到样品5的收容位置下部的连接部D(第1连接部)以及连接部E(第2连接部)，在连接部D以及连接部E处的各环境气体的压力相等。洁净烘箱20的结构以及作用，除了输送管与炉内的连接位置以外，都与洁净烘箱1大致相同，在图3以及图4中，与洁净烘箱1相同的部件使用相同的标记，并省略其结构以及作用的说明。
实施方式2
根据图5以及图6说明本发明的其它实施方式如下。
图5是本实施方式2涉及的洁净烘箱30的剖视图。洁净烘箱30的炉内与实施方式1涉及的洁净烘箱1以及洁净烘箱20大致相同，对于与洁净烘箱1以及洁净烘箱20相同的部件使用相同的序号。
在洁净烘箱30中，连接有输送管31，使得烘箱用风扇3和过滤器4之间的位置(连接部F/第1连接部)与炉内的加热器2和烘箱用风扇3之间的位置(连接部G/第2连接部)连接。在输送管31的内部，设置有冷却器6以及电动风闸阀32(风闸阀)。冷却水从供水管6a供给，并通过冷却器6从排水管6b排出。在排水管6b中，设置有流量开关6c，以控制冷却水的流量。
上述连接部F和连接部G处的环境气体的压力互不相同，连接部F的压力比连接部G高。由此，与实施方式1中的输送管11不同，在风闸阀31内，冷却器6的出口侧设置有电动风闸阀32，防止了在加热时以及热处理时炉内的环境气体流入输送管31内。另一方面，打开电动风闸阀32时，炉内的环境气体从连接部F流入输送管31内，通过冷却器6被连接部G送到炉内，由此可以通过电动风闸阀32的开关控制输送管31内的环境气体的流动。因此，在输送管31内与实施方式1中的输送管11不同，不用设置冷却器风扇。
在加热时以及热处理时关闭电动风闸阀32，炉内的环境气体不流入输送管31内。冷却时通过打开电动风闸阀32，炉内的环境气体从连接部F流入，通过冷却器6、电动风闸阀32，并通过连接部G向炉内回流。
这里，由于电动风闸阀32位于冷却器6的出口侧，所以通过电动风闸阀32的环境气体的温度低。因此，可以用耐热性低的硅橡胶等橡胶制成电动风闸阀32的阀部，从而可以可靠地阻断输送管31内的环境气体的流动。而且，由于电动风闸阀32的阀部是由橡胶制成的，所以因电动风闸阀32产生的灰尘少，对炉内的清洁度的影响小。
另外，在冷却时停止向冷却器6供给冷却水的情况下，供给的停止被流量开关6c检测到，根据该检测关闭电动风闸阀32。由此，炉内的环境气体不流入输送管31内。
此时，在输送管31内成为高温的只是从连接部F到冷却器6之间的输送管31的部分及其内侧的环境气体，而且由于冷却器6位于炉外，所以冷却器6的热容量比输送管31的成为高温的部分及其内部的环境气体的热容量充分地大。由此，即使停止冷却水的供给，也不会出现冷却器6内的冷却水的水温上升及汽化的现象。
因此，在输送管31中也与实施方式1中的输送管11的情况相同，不需要安全阀，则不需要设置用于将汽化的冷却水排出到洁净室外的专用输送管。
其次，关于因电动风闸阀32产生的灰尘对炉内的清洁度产生影响的情况进行说明。
图6是本实施方式2涉及的洁净烘箱40的剖视图。洁净烘箱40是在洁净烘箱30中的电动风闸阀32的出口侧进一步设置有HEPA过滤器41的结构，除了HEPA过滤器以外的结构与洁净烘箱30的结构相同。
如上所述，在电动风闸阀32中产生一些灰尘，但电动风闸阀32产生的灰尘被HEPA过滤器41捕获。HEPA过滤器41的捕获效率为99.97％以上(at0.3μm)，电动风闸阀32产生的灰尘对炉内的清洁度的影响可以几乎不计。并且，通过HEPA过滤器41的环境气体在刚通过冷却器6之后温度降低，所以耐热性低的HEPA过滤器41没有破损。
另外，如实施方式1的洁净烘箱1以及20那样，在输送管内也可以设置冷却器用风扇，由此更容易地控制输送管内的环境气体的流动。
本发明不限于上述各实施方式，在权利要求的保护范围内可以进行各种变更，将分别公开的技术手段适当组合到不同的实施方式中而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
本发明涉及的洁净烘箱如上所述，在与外部隔热的炉内具有加热部、烘箱用送风机构和烘箱用过滤器，上述烘箱用送风机构将被上述加热部加热的环境气体经由上述烘箱用过滤器吹向热处理物，使其在上述炉内循环，其中，具有冷却部的输送管在上述炉内的第1连接部和第2连接部处分别与该第1连接部和第2连接部连接，上述输送管被设置在炉外。
因此，由于在输送管内没有设置风闸阀，所以不会发生因风闸阀部产生灰尘的问题，即使炉内的过滤器不是捕获效率高的HEPA过滤器，也能实现高洁净性能的效果。另外，具有冷却部的输送管被设置在炉外，由此可以达到抑制热损失以及降低电力消耗的效果。
本发明涉及的洁净烘箱，优选在停止向上述冷却部供给冷却水的情况下，停止对上述冷却器用送风机构的驱动。
根据上述结构，即使在处理中停止向冷却器供给冷却水，若不驱动冷却器用送风机构，由于上述第1连接部和第2连接部处的环境气体的压力相等，所以炉内的环境气体也不流入输送管内。因此，冷却水不发生汽化，不需要设置用于将蒸汽排到洁净室外的专用输送管，从而可以达到减轻设备负担的效果。
本发明涉及的洁净烘箱，优选上述风闸阀设置在上述冷却部和第2连接部之间，上述风闸阀的阀部由橡胶制成。
根据上述结构，由于风闸阀的阀部由橡胶制成，所以关闭风闸阀时可以可靠地防止炉内的环境气体流入输送管内，所以可以进一步达到消除热损失的效果。另外，与金属的风闸阀相比，由于可以进一步减少因风闸阀产生的灰尘，所以可以达到进一步使炉内的环境气体清洁的效果。
另外，本发明涉及的洁净烘箱，优选上述输送管还具有输送管用过滤器，该输送管用过滤器被设置在上述风闸阀和第2连接部之间。
根据上述结构，由于输送管用过滤器捕获风闸阀产生的灰尘，所以可以达到进一步使炉内的环境气体清洁的效果。
本发明涉及的洁净烘箱，优选上述输送管用过滤器为HEPA过滤器。
根据上述结构，由于HEPA过滤器的捕获效率非常高，所以可以达到风闸阀产生的灰尘几乎不流入炉内的效果。
本发明涉及的洁净烘箱，优选在停止向上述冷却部供给冷却水的情况下，关闭上述风闸阀。
根据上述结构，即使在热处理过程中停止向冷却部供给冷却水，若关闭风闸阀，炉内的环境气体也不会流入输送管内。因此，冷却水不发生汽化，不需要设置用于将蒸汽排到洁净室外的专用输送管，从而可以达到减轻设备负担的效果。
本发明涉及的洁净烘箱，可以良好地适用于低温多晶硅TFT(LTPS)等的热处理中。
本发明的详细说明中的具体实施方式或实施例能彻底明确本发明的技术内容，但不应该侠义地只限定于该具体例，在本发明的思想和权利要求书的保护范围内可以实施各种变更。

Claims (7)

1、一种洁净烘箱，在与外部隔热的炉内具有加热部、烘箱用送风机构和烘箱用过滤器，上述烘箱用送风机构将被上述加热部加热的环境气体经由上述烘箱用过滤器吹向热处理物，使其在上述炉内循环，其特征在于，
具有冷却部和冷却器用送风机构的输送管在上述炉内的第1连接部和第2连接部处分别与第1连接部和第2连接部连接，
炉内的环境气体通过上述冷却器用送风机构在上述第1连接部处流入上述输送管内，上述输送管内的环境气体通过上述冷却器用送风机构在上述第2连接部处流入炉内，
上述第1连接部和第2连接部处的环境气体的压力相等，
上述输送管被设置在炉外。
2、根据权利要求1所述的洁净烘箱，其特征在于，在停止向上述冷却部供给冷却水的情况下，停止对上述冷却器用送风机构的驱动。
3、一种洁净烘箱，在与外部隔热的炉内具有加热部、烘箱用送风机构和烘箱用过滤器，上述烘箱用送风机构将被上述加热部加热的环境气体经由上述烘箱用过滤器吹向热处理物，使其在上述炉内循环，其特征在于，
具有冷却部和风闸阀的输送管在上述炉内的第1连接部和第2连接部处分别与第1连接部和第2连接部连接，
炉内的环境气体只在打开上述风闸阀的情况下，在上述第1连接部处流入上述输送管内，上述输送管内的环境气体只在打开上述风闸阀的情况下，在上述第2连接部处流入炉内，
上述第1连接部和第2连接部处的环境气体的压力互不相等，
上述输送管被设置在炉外。
4、根据权利要求3所述的洁净烘箱，其特征在于，上述风闸阀设置在上述冷却部和第2连接部之间，上述风闸阀的阀部由橡胶制成。
5、根据权利要求3或4所述的洁净烘箱，其特征在于，上述输送管还具有输送管用过滤器，
该输送管用过滤器被设置在上述风闸阀和第2连接部之间。
6、根据权利要求5所述的洁净烘箱，其特征在于，上述输送管用过滤器为HEPA过滤器。
7、根据权利要求3所述的洁净烘箱，其特征在于，在停止向上述冷却部供给冷却水的情况下，关闭上述风闸阀。
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