CN101405841A - 基板退火装置用的遮热板 - Google Patents
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Abstract
一种基板退火装置用的遮热板,具有:被水平地支承的平板状的基板(1),位于基板的上方、通过辐射热而加热基板上表面的加热器(5),能够在遮蔽基板和加热器之间的遮蔽位置和从遮蔽位置离开的开放位置之间水平移动的遮热板(10)。遮热板(10),包括:由在遮蔽位置的温度差下几乎不变形的低热膨胀材料(碳复合材料)构成的构造部件(12),和覆盖构造部件的上表面、将该构造部件保持在其容许温度以下的隔热部件(14)。
Description
技术领域
本发明涉及一种将玻璃基板等的基板搬入至热处理炉内而进行退火的基板退火装置用的遮热板。
背景技术
在半导体设备的制造工序中,已知有如灯退火装置或CVD装置那样、向热处理炉内搬入一枚基板、例如半导体晶片,向基板照射光等而加热晶片而进行热处理的装置(例如,专利文献1)。
图1是表示专利文献1所公开的以往的灯退火装置的概略构成的示意剖面图。在该图中,50是热处理炉。52是光入射窗,54是晶片支承环,56是晶片支承圆筒架,58是灯室,60是灯,62是反射器,64是闸板。
半导体晶片W,通过未图示的开口而被搬入至热处理炉内,且水平地被支承在晶片支承环54上。闸板64,被未图示的支承/移动机构支承为能够向水平方向移动,在位于光入射窗52和灯室58之间的“工作位置”和从光入射窗和灯室之间离开的“退避位置”之间移动。该闸板64,在结束了晶片W的热处理而停止向灯60的电力供给时,从退避位置向工作位置高速地移动,遮断由于灯60熄灭之后的余热引起的向晶片W的热辐射,从而使晶体W的温度迅速地下降。
上述闸板64,以往,例如由铝、钛等的轻量材料形成,以便能够使其快速地移动。
专利文献1:特开2003-282470号公报、“基板的热处理装置”
如上所述,用于快速地加热/冷却例如玻璃基板等而在加热器和工件之间设置遮热板、通过移动该遮热板而向工件提供或遮断加热器的辐射的装置(例如,快速加热冷却式基板退火装置)中的遮蔽板,要求具有高耐热性和机械强度、及轻量性等。
特别是在耐热性中,因为遮热板的一侧的面与加热器相对,相反侧的面没有受到加热器辐射,所以在两面间产生了很大的温度差,存在由于该温度差而使遮热板变形的情况。
在为了例如玻璃基板等的快速加热而使用加热器时,加热器的温度变为得比以往高温(例如约750℃左右)。因此,例如铝因为超过了熔点而无法使用。
此外,在工作位置处,基板侧为中温(例如约400℃左右),所以遮热板的两面间的温度差达到了约350℃以上,即便在使用钛等的情况下也会产生较大的热变形。
进而,即便在将耐热温度较高的碳材料作为构造物而使用的情况下,由于高温而引起的碳材料的氧化(烧损)也是不可避免的。
发明内容
为了解决上述的问题点而提出本发明。即本发明的目的在于提供一种基板退火装置用的遮热板,即便是在一侧的面暴露在高温(例如约750℃左右)中、相反侧的面暴露在比高温低很多的温度中、在两面间产生了较大的温度差(例如约350℃以上)的情况下,也能够实现热变形小、不氧化(烧损)、且大型化和轻量化。
根据本发明,能够提够一种基板退火装置用的遮热板,所述基板退火装置具有:水平地被支承的平板状的基板、位于该基板的上方并通过辐射热而加热基板上表面的加热器、能够在遮蔽基板与加热器之间的遮蔽位置和从基板与加热器之间离开的开放位置之间水平移动的遮热板,其特征在于,
上述遮热板包括:由在遮蔽位置的温度差下几乎不变形的低热膨胀材料构成的构造部件、和覆盖该构造部件的上表面而将该构造部件保持在其容许温度以下的隔热部件。
根据本发明的优选实施方式,上述构造部件由复合碳材料(碳复合材料)构成。
此外,上述构造部件具有:使遮热板具有必要的弯曲刚性的水平地延伸的多个梁部件、
构成遮热板的下表面的底板、
连结梁部件和底板的连接部件。
此外,上述隔热部件,包括:由耐热性织物构成的袋状的外侧隔热材料、和封入在该外侧隔热材料的内侧中的纤维状的内侧隔热材料。
根据上述本发明的构成,遮热板的构造部件由在遮蔽位置的温度差下几乎不变形的低热膨胀材料构成,所以即便在两面间产生了较大的温度差(例如约350℃以上)的情况下,也能够将热变形抑制为较小。
此外,由于具有覆盖该构造部件的上表面、将该构造部件保持在其容许温度以下的隔热部件,所以即便上表面暴露在高温(例如约750℃左右)中,也能够将构造部件保持在其容许温度以下,能够防止其氧化(烧损)。
此外,由复合碳材料(碳复合材料)构成构造部件,从而与以往的金属制相比较能够实现大幅的轻量化。
此外,由在遮热板上具有必要的弯曲刚性的多个水平地延伸的梁部件、构成遮热板的下表面的底板、和连结梁部件和底板的连接部件构成构造部件,从而能够使用难以大型化的小型的底板而容易地构成超过1m见方的大面积的遮热板。
此外,由由耐热性织物构成的袋状的外侧隔热材料、和封入在该外侧隔热材料的内侧中的纤维状的内侧隔热材料构成隔热部件,从而能够通过袋状的外侧隔热材料防止纤维状的内侧隔热材料的飞散而将炉内保持为清洁。
附图说明
图1是表示专利文献1中公开的以往的灯退火装置的概略构成的示意剖面图。
图2是具有本发明的遮热板的基板退火装置的整体构成图。
图3是本发明的遮热板的立体图。
图4是图3的A向视图。
图5是图4的B部放大图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的优选实施方式。另外在各图中,对于共通的部分标注相同的附图标记,省略重复的说明。
图2是具有本发明的遮热板的基板退火装置的整体构成图。在该图中,2是热处理炉。3是光入射窗,4是基板支承部件,5是加热器,6是镜面板,7是基板出入门,10是遮热板。
平板状的基板1,是例如玻璃基板,通过能够开闭的基板出入门7而被搬入至热处理炉2内,被水平地支承在基板支承部件4的上方。
加热器5,是例如电加热器、加热灯等,位于基板1的上方,通过辐射热而加热基板1的上表面。该加热器5,例如为了基板1的快速加热而加热器侧温度变为高温(例如约750℃左右)。
遮热板10构成为,被支承/移动机构8支承为能够向水平方向移动,能够在遮蔽基板1与加热器5之间的遮蔽位置(图中的C方向)和从加热器与基板之间离开的开放位置(图中的O方向)之间水平移动。
根据该构成,遮热板10在基板1的热处理完成时,从开放位置向遮蔽位置高速地移动,能够遮蔽基板与加热器之间而使基板1的温度迅速地下降。
此外,在该遮蔽位置中,基板侧为中温(例如约400℃左右),遮热板10的两面间的温度差达到了约350℃以上。
图3是本发明的遮热板的立体图。在该图中,遮热板10的移动方向为图中箭头所表示的C-O方向。
在该图中,本发明的遮热板10包括:由在遮蔽位置的温度差下几乎不变形的低热膨胀材料构成的构造部件12、和覆盖该构造部件12的上表面而将该构造部件保持为其容许温度以下的隔热部件14。
构造部件12,可以是复合碳材料(碳复合材料)、例如具有高温耐氧化涂层的C/C复合材料。
碳复合材料是碳纤维和碳基质的复合材料,其热膨胀率,是与碳接近的约3~4×10-6/℃(在800K中),是铝或铁的1/4~1/5以下。
因此,即便在遮热板10的两面(上下面)间产生较大温度差(例如约350℃以上)的情况下,也能够将热变形抑制为较小。
图4是图3的A向视图,图5是图4的B部放大图。
如图4以及图5所示,在本例中,构造部件12具有:在遮热板上具有必要的弯曲刚性的多个(在本例中是4个)水平地延伸的梁部件12a、构成遮热板的下表面的底板12b、和连结梁部件12a与底板12b的连接部件12c。
梁部件12a,在本例中是由特别地抗燃烧性高的碳复合材料构成的平板,沿图2的C-O方向延伸,被支承/移动机构8支承O侧而保持整体为水平。该梁部件12a,具有在一端地支承O侧的情况下遮热板所必要的弯曲刚性。
另外,本发明不限定于该构成,也可以使梁部件12a为平板以外的形材,例如I形、H形、L形等。此外,只要具有抗燃烧性和耐热性,也可以使梁部件12a为碳复合材料以外的石英、SiC材料等。
此外,在不通过O侧一端地支承梁部件12a、而为其他的支承方式(例如,两宽端的支承)的情况下,构成为具有适于该支承方式的弯曲刚性。
底板12b,在本例中是由多个(在本例中是3个)的碳复合材料构成的平板,将梁部件12a的下端之间堵住。
连接部件12c,在本例中是由碳复合材料构成的L形部件,位于与梁部件12a的侧表面和底板12b的上表面密接的位置。
在本例中,构造部件12进而具有连结部件13(在本例中是螺栓和螺母),通过该连结部件13而牢固地连结连接部件12c与梁部件12a、以及连接部件12c与底板12b。
该连结部件13,可以由科罗伊镍铬铁耐热耐蚀合金等的耐热金属制或者是碳材料,以便能够承受下表面所受到的温度(约400℃左右)。
根据该构成,能够使用难以大型化的小型的底板12b而容易地构成超过1m见方的大面积的遮热板。
另外,本发明不限定于该构成,也可以通过连结部件13而在H形、L形的梁部件12a的下表面上安装底板12b,而省略连接部件12c。此外,也可以由1个底板12b而构成整体,并在其上安装梁部件12a。
如图4以及图5所示,在本例中,隔热部件14包括:由耐热性织物构成的袋状的外侧隔热材料14a、和封入在该外侧隔热材料14a的内侧中的纤维状的内侧隔热材料14b。
袋状的外侧隔热材料14a是由例如具有750℃以上的耐热性的硅石纤维、硅酸铝纤维等构成的耐热性织物,例如硅石织物。
纤维状的内侧隔热材料14b,是例如具有750℃以上的耐热性的硅石纤维、硅酸铝纤维等,例如硅石毛绒。
内侧隔热材料14b,如图所示,可以以覆盖的方式包围梁部件12a,以覆盖的方式用袋状的外侧隔热材料14a包围内侧隔热材料14b。另外,根据需要,可以用由硅石纤维、硅酸铝纤维构成的线缝合外侧隔热材料14a(硅石织物),以使内侧隔热材料14b不会露出到外部。
此外,位于梁部件12a之间的底板12b的上表面,可以没有间隙地定位预先用外侧隔热材料14a和内侧隔热材料14b形成为坐垫状的部件。
另外,本发明不限定于该构成,也可以用内侧隔热材料14b覆盖构造部件12的上表面整体,进而用外侧隔热材料14a包围其周围。此外,隔热材料也可以不仅仅包围构造材料的上表面,还包围侧面而进行保护。
根据该构成,能够通过袋状的外侧隔热材料14a而防止纤维状的内侧隔热材料14b的飞溅而清洁地保持炉内。
根据上述的本发明的构成,遮热板10的构造部件12,由在遮蔽位置的温度差下几乎不变形的低热膨胀材料(例如碳复合材料)构成,所以即便在两面间产生了较大的温度差(例如约350℃)的情况下,也能够将热变形抑制为较小,例如1/4~1/5以下。
此外,具有覆盖该构造部件12的上表面而将构造部件保持在其容许温度以下的隔热部件14,所以即便上表面暴露在高温(例如约750℃)中,也能够将构造部件保持在容许温度以下(例如450~500℃),能够防止其的氧化(烧损)。
因此,通过使用该构造,本发明的遮热板,能够遮断加热器辐射热并减缓碳材料自身的烧损速度,能够抑制由于热而引起的变形并解决由于长时间的使用而引起的构造材料的烧损的问题。
另外,本发明不限定于上述的实施方式,当然能够在不偏离本发明的主旨的范围内进行各种各样地改变。
Claims (4)
1.一种基板退火装置用的遮热板,所述基板退火装置具有:水平地被支承的平板状的基板、位于该基板的上方并通过辐射热而加热基板上表面的加热器、能够在遮蔽基板与加热器之间的遮蔽位置和从基板与加热器之间离开的开放位置之间水平移动的遮热板,其特征在于,
上述遮热板包括:由几乎不由于遮蔽位置的温度差而变形的低热膨胀材料构成的构造部件、和覆盖该构造部件的上表面而将该构造部件保持在其容许温度以下的隔热部件。
2.如权利要求1所述的基板退火装置用的遮热板,其特征在于,上述构造部件由复合碳材料(碳复合材料)构成。
3.如权利要求1所述的基板退火装置用的遮热板,其特征在于,上述构造部件具有:
使遮热板具有必要的弯曲刚性的水平地延伸的多个梁部件、
构成遮热板的下表面的底板、
连结梁部件和底板的连接部件。
4.如权利要求1所述的基板退火装置用的遮热板,其特征在于,上述隔热部件包括:由耐热性织物构成的袋状的外侧隔热材料、和封入在该外侧隔热材料的内侧中的纤维状的内侧隔热材料。
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