CN102067294A - 批处理式热处理装置以及适用于该热处理装置的加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能够同时对多个基板进行热处理且各基板通过与所述各基板相对应的多个加热器被加热的批处理式热处理装置以及适用于该批处理式热处理装置的加热器。根据本发明的批处理式热处理装置包括：对多个基板(10)提供热处理空间的腔室(100)、装载多个基板(10)并支承的晶舟(108)以及沿着基板(10)的层叠方向以规定间隔配置的多个主加热单元(120)，其中，该主加热单元(120)包括多个单位主加热器(200)，基板(10)配置在多个主加热单元(120)之间。

Description

批处理式热处理装置以及适用于该热处理装置的加热器

技术领域

本发明涉及一种批处理式热处理装置以及批处理式热处理装置用的加热器，更详细地说，涉及一种能够同时对多个基板的基板整个面积进行均匀热处理，并且为了在结束热处理工序之后能够迅速地冷却热处理装置的腔室内部而使冷却用气体流过的批处理式热处理装置以及适用于该热处理装置的加热器。

背景技术

在半导体、平板显示器以及太阳能电池的制造中使用的退火装置，是对蒸镀在像硅晶片、玻璃这样的基板上的规定薄膜进行结晶化、相变化等工序所不可缺少的进行热处理步骤的装置。

作为代表性的退火装置，有在制造液晶显示器或者薄膜型晶体硅太阳能电池时将蒸镀在玻璃基板上的非晶体硅结晶化为多晶硅的硅结晶化装置。

为了执行如上所述的结晶化工序(热处理工序)，需要有能够对形成有规定薄膜的基板进行加热的热处理装置。例如，为了使非晶体硅结晶化至少需要550℃至600℃的温度。

通常，热处理装置具有能够对一个基板进行热处理的单片式和对多个基板进行热处理的批处理式。虽然单片式具有装置的结构简单的优点，但是存在生产率低的缺点。因此，最近批处理式作为大量生产用而受到瞩目。

尤其是，最近随着平板显示器以及太阳能电池玻璃基板的尺寸大面积化，上述问题更加受到关注。因此，需要开发一种能够对基板的整个面积进行均匀热处理的批处理式热处理装置。

而且，以往的热处理装置由于在结束热处理工序之后将基板从热处理装置卸载的步骤需要较长时间，所以存在降低热处理工序的生产率的问题。这种降低生产率的现象是由于以下原因产生的，即，为了防止热冲击所导致的基板损伤，需要在结束热处理工序之后将腔室内部冷却至规定温度以下后才可以卸载基板，因此降低腔室内部温度的过程需要较长时间。

发明内容

因此，本发明是为了解决上述现有技术的问题而做出的，其目的在于提供一种批处理式热处理装置以及适用于该批处理式热处理装置的加热器，在对多个基板同时进行热处理时，基板被与基板相对应的多个加热器加热，从而能够对基板整个面积进行均匀热处理。

还有，本发明是为了解决上述现有技术的问题而做出的，其目的在于提供一种批处理式热处理装置以及适用于该批处理式热处理装置的加热器，在结束热处理工序之后迅速冷却腔室内部，从而能够显著地提高制造平板显示器或者太阳能电池等时所不可缺少的热处理工序的生产率。

为了达到所述目的，根据本发明的热处理装置，可同时对多个基板进行热处理，各基板通过与所述各基板相对应的多个加热器被加热。

另外，为了达到所述目的，根据本发明的热处理装置，可同时对多个基板进行热处理，其包括：腔室，对所述多个基板提供热处理空间；晶舟，装载所述多个基板并支承；以及多个主加热单元，沿着所述基板的层叠方向以规定间隔配置，所述主加热单元包括多个单位主加热器；其中，所述基板配置在所述多个主加热单元之间。

也可以是，所述基板以安放在基板支架上的状态被装载到所述晶舟上。

也可以是，所述多个单位主加热器配置成与所述基板的短边方向平行且具有规定间隔。

也可以是，任一主加热单元的单位主加热器配置成与所述任一主加热单元的最邻接主加热单元的单位主加热器相对齐。

也可以是，任一主加热单元的单位主加热器配置成与所述任一主加热单元的最邻接主加热单元的单位主加热器相错开。

本发明的批处理式热处理装置还可以包括用于防止所述腔室内部的热损失的多个辅助加热单元。

也可以是，所述多个辅助加热单元包括与所述基板的短边方向平行配置的第一辅助加热单元、和与所述基板的长边方向平行配置的第二辅助加热单元。

也可以是，所述第一辅助加热单元包括在所述主加热单元的两侧与所述单位主加热器平行地配置的多个第一单位辅助加热器，所述第二辅助加热单元包括在所述主加热单元的两侧与所述单位主加热器垂直地配置的多个第二单位辅助加热器。

也可以是，还包括用于冷却所述腔室内部的多个冷却管。

也可以是，所述冷却管沿着所述基板的短边方向配置在所述多个单位主加热器之间。

也可以是，冷却气体流向所述冷却管的内部，并且，所述冷却管由热传导率高的材质构成。

也可以是，还包括：向所述腔室内部供给工艺气体的气体供给部；以及从所述腔室的内部排出废气的气体排出部。

也可以是，所述气体供给部包括气体供给管，在该气体供给管上形成有工艺气体流出的多个第一气孔；所述气体排出部包括气体排出管，在该气体排出管上形成有废气流入的多个第二气孔。

还有，为了达到上述目的，本发明涉及的加热器适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，其中，所述加热器包括可使冷却用气体流向所述加热器内部的空间。

另外，为了达到上述目的，本发明涉及的加热器，适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，其中，所述加热器包括：第一管；第二管，与所述第一管具有规定间隔且围绕所述第一管；以及发热体，插入到所述第一管的内部，使冷却用气体通过所述第一管和所述第二管之间的空间而流过。

也可以是，所述发热体的两端部的截面积大于中央部的截面积。

也可以是，所述发热体可以从所述第一管或所述第二管分离。

本发明涉及的加热器，适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，所述加热器包括：第一管；线圈型加热线，缠绕在所述第一管的外周面上而设置；以及第二管，与所述第一管具有规定间隔且围绕所述第一管，并且，使冷却用气体通过所述第一管的中央空间流过。

还有，为了达到上述目的，本发明涉及的加热器，适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，所述加热器包括：第一管；线圈型加热线，缠绕在所述第一管的外周面上而设置；第二管，与所述第一管具有规定间隔且围绕所述第一管；以及第三管，与所述第二管具有规定间隔且围绕所述第二管，并且，使冷却用气体通过所述第一管的中央空间、以及所述第二管和所述第三管之间的空间中的至少一个空间流过。

也可以是，所述加热线的间距与所述第一管上的位置无关地相同，或者根据所述第一管上的位置而变化。

也可以是，缠绕有所述线圈型加热线的第一管可以从所述第二管或所述第三管分离。

也可以是，在所述第三管的两端，设有使冷却所述第三管的冷却水流过的第一冷却部。

也可以是，在所述第三管的两端，还设有使冷却用气体通过所述第二管和所述第三管之间的空间流过的第二冷却部。

也可以是，所述第一冷却部包括：内部形成有空间的第一主体；使冷却水流入到所述第一主体的内部空间的冷却水流入管；以及使流入到所述第一主体的内部空间的冷却水流出的冷却水流出管。

也可以是，所述第二冷却部包括：在内部形成有空间的第二主体；以及与所述第二主体的内部空间连接的气体管，其中，所述第二主体的内部空间与所述第二管和所述第三管之间的空间连接。

也可以是，本发明的加热器还包括：对所述加热线供给电源的端子部；以及对所述端子部进行绝缘的绝缘部。

也可以是，本发明的加热器还包括设置在所述第二管的端部且与所述加热线连接的固定帽。

也可以是，所述端子部包括：设置在所述第一管上且与外部的电源连接的导电管；以及使所述导电管与所述加热器的固定帽紧密接合的固定螺母。

也可以是，所述绝缘部包括内部形成有空间且围绕所述端子部的绝缘帽，在所述绝缘帽的一侧形成有孔。

根据本发明，装载到腔室中的基板被与每个基板相对应的多个加热器加热，从而具有能够对基板的整个面积均匀地进行热处理的效果。

另外，根据本发明，能够同时对多个基板进行热处理，因此，具有提高平板显示器以及太阳能电池的生产率的效果。

另外，根据本发明，由于在加热器内部具有冷却用气体流过的空间，因此在结束热处理工序之后能够迅速冷却热处理装置的腔室内部，从而缩短卸载基板过程所需的时间，具有显著地提高制造平板显示器或者太阳能电池等时所不可缺少的热处理工序的生产率的效果。

附图说明

图1以及图2是表示本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置结构的立体图；

图3是表示本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置的基板、主加热单元以及辅助加热单元的配置状态的立体图；

图4是表示本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置的晶舟结构的立体图；

图5是表示本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置的气体供给管和气体排出管结构的立体图；

图6是表示图5的气体供给管结构的示意图；

图7和图8是本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置的单位主加热器的排列状态的示意图；

图9是表示本发明的一实施例涉及的加热器结构的立体图；

图10和图11是表示本发明的另一实施例涉及的加热器结构的截面立体图以及截面图；

图12是表示本发明的一实施例涉及的加热器端部上设置有第一冷却部以及第二冷却部、端子部以及绝缘部的状态的示意图；

图13是表示在本发明的一实施例涉及的加热器端部设置的第一冷却部以及第二冷却部结构的分解立体图；

图14是表示在本发明的一实施例涉及的加热器端部设置的端子部以及绝缘部结构的分解立体图；

图15、图16以及图17是表示本发明的一实施例涉及的导电管结构的示意图；

图18以及图19是表示本发明的一实施例涉及的第一保护螺母结构的示意图；

图20、图21以及图22是本发明的一实施例涉及的第二保护螺母结构的示意图；

图23、图24以及图25是表示本发明的一实施例涉及的绝缘帽结构的示意图；

图26以及图27是表示本发明的另一实施例涉及的加热器结构的剖视立体图以及剖视图。

附图标记

1：热处理装置；               10：基板；

12：支架；                    100：腔室；

102：框架；                   104：门；

106：盖子；                   108：晶舟；

120：主加热单元；             140a：第一辅助加热单元；

140b：第二辅助加热单元；      150a：第一单位辅助加热器；

150b：第二单位辅助加热器；    160：气体供给管；

170：气体排出管；             180：冷却管；

200：单位主加热器；           200a、200b：加热器；

220a、220b：第一管；          240a、240b：第二管；

260：第三管；                 280：固定帽；

300：第一冷却部；             310：第一主体；

320：冷却水流入管；           330：冷却水流出管；

340：法兰；                   400：冷却部；

410：第二主体；               420：气体管；

500：端子部；                 510、510b：导电管；

520：第一固定螺母；           530：第一保护螺母；

540：第二保护螺母；           600：绝缘部；

610：绝缘帽；                 620：孔；

630：第二固定螺母。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的构成。

图1以及图2是表示根据本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置1结构的立体图。在图1以及图2中，为了方便概略示出了单位主加热器200的外形，而示出在批处理式热处理装置1中的单位主加热器200的配置状态。

图3是表示根据本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置1的基板10、主加热单元120以及辅助加热单元140的配置状态的立体图。

首先，装载到批处理式热处理装置1上的基板10的材质不受特别限定，可以加载玻璃、塑料、聚合物、硅晶圆、不锈钢等各种材质的基板10。下面，采用在像液晶显示器(LCD)、有机液晶显示器(OLED)这样的平板显示器、薄膜型硅太阳能电池领域中最常用的长方形形状的玻璃基板来进行说明。

参照图1，批处理式热处理装置1包括提供热处理空间的长方体形状的腔室100和支承腔室100的框架102构成。腔室100以及框架102的材质优选为不锈钢，但并不限定于此。

在腔室100的一侧设置有为了将基板10装载到腔室100中而向上下方向开闭的门104。在门104敞开的状态下，可以利用像传输臂这样的基板装载装置(未图示)将基板10装载到腔室100中。另一方面，在结束热处理之后，通过门104能够从腔室100卸载基板10。门104的材质优选为不锈钢，但并不限定于此。

为了修理以及替换设置在腔室100内部的例如晶舟108、气体供给管160以及气体排气管170等，在腔室100的上侧可开闭地设置有盖子106。盖子106的材质优选为石英，但并不限于此。

在腔室100的内部设置有用于直接加热基板10的主加热单元120、用于防止腔室100内部的热损失的辅助加热单元140、和用于在结束热处理之后迅速冷却腔室100内部的冷却管180。

参照图2，主加热单元120包括与基板10的短边方向平行且具有规定间隔的单位主加热器200。单位主加热器200一般为长度长的棒状的加热器，是在石英管的内部插入有发热体并且通过设置在两端的端子连接外部电源而发热的构成主加热单元120的单位体。在本实施例中主加热单元120由14个单位主加热器200构成，但构成主加热单元120的单位主加热器200的个数是可以根据装载到腔室100中的基板10的大小来进行多种变更。

主加热单元120沿着基板10的层叠方向按规定间距配置多个。基板10配置在多个主加热单元120之间。在本实施例中，具有3个基板10配置在4个主加热单元120之间的结构，但主加热单元120的个数是可以根据装载到腔室100中的基板10的个数来进行多种变更。

基板10优选配置在主加热单元120之间的中央。并且，优选将基板10和主加热单元120之间隔开，以使基板输送装置的传输臂将基板10装载到腔室100中时其动作不受妨碍的程度。

如上所述，在批处理式热处理装置10的基板10的上部以及下部上设置有能够覆盖基板10的整个面积的、由14个单位主加热器200构成的主加热单元120，因此，基板10的整个面积通过28个单位主加热器200均匀地受热，从而能够实现均匀热处理。

而且，参照图2，辅助加热单元140包括沿着基板10的短边方向平行配置的第一辅助加热单元140a和沿着基板10的长边方向配置的第二辅助加热单元140b。

第一辅助加热单元140a包括在主加热单元120的两侧与单位主加热器200平行配置的多个第一单位辅助加热器150a。在本实施例中，第一辅助加热单元140a为了能够形成像主加热单元120那样的行，在4个主加热单元120的两侧分别设置一个，由共计8个第一辅助加热器150a构成。但是，构成第一辅助加热单元140a的第一单位辅助加热器150a的个数是可以根据设置在腔室100中的主加热单元120的个数来进行多种变更。另一方面，为了提高辅助加热单元的设置效果，第一辅助加热单元140a可以由在4个主加热单元120两侧分别配置2个的共计16个第一单位辅助加热器150a构成。

第二辅助加热单元140b包括在主加热单元120的两侧与单位主加热器200垂直配置的多个第二单位辅助加热器150b。在本实施例中，为了使单位加热单元120配置在构成第二辅助加热单元140b的多个第二单位辅助加热器150b之间，第二辅助加热单元140b由在4个单位加热单元120两侧分别配置1个的共计10个第二单位辅助加热器150b构成。但是，构成第二辅助加热单元140b的第二单位辅助加热器150b的个数是可以根据设置在腔室100中的主加热单元120的个数来进行多种变更。主加热单元120优选配置在第二辅助加热单元140b之间的中央。

第一单位辅助加热器150a和第二单位辅助加热器150b优选使用与如上所述的单位主加热器器200相同的、长度较长的普通棒状加热器。

如上所述，在批处理式热处理装置1的主加热单元120的4个外周部上设置有由8个第一单位辅助加热器150a构成的第一辅助加热单元140a、和由10个第二单位辅助加热器150b构成的第二辅助加热单元140b。因此，主加热单元120的4个外周部能够从18个单位辅助加热器150a、150b受热，从而防止主加热单元120的4个外周部与外部环境接触时不可避免地发生的腔室100内部的热损失。

在图3中示出了如上所述的批处理式热处理装置1上配置有基板10、主加热单元120以及辅助加热单元140的状态。但是，在图3中仅示出了在4个主加热单元120的两侧分别配置有2个第一单位辅助加热器150a的情况。

另外，参照图2，冷却管180配置在构成主加热单元120的每个单位主加热器200之间。在本实施例中，冷却管180设置在构成4个主加热单元120的56个单位主加热器200之间，共计设置有52个，但是，冷却管180的个数可以根据设置在腔室100中的主加热单元120以及单位主加热器200的个数来进行多种变更。而且，冷却管180不需要一定配置在每个单位主加热器200之间，只要能够适当地冷却腔室100的内部，也可以省略在部分单位主加热器200之间设置冷却管180。

如上所述，在批处理式热处理装置1上设置有冷却管180，因此，在结束热处理之后，腔室100内部的热量通过冷却管180传递到腔室100外部，从而能够迅速冷却腔室100内部。由于只有在结束热处理之后腔室100内部冷却至规定温度以下才能够进行基板10的卸载作业，因此如果通过冷却管180的动作能够迅速冷却腔室100的内部，则能够大幅提高平板显示器以及太阳能电池的生产率。

冷却管180的材质优选为高导热率的铜、不锈钢。将冷却用气体或者冷却用液体供给至冷却管180的内部。冷却用气体可以使用空气、氦气、氮气、氩气。冷却用液体可以使用水。冷却用气体或者冷却用液体的温度优选为常温，但可以根据需要使用冷却至常温以下的气体或液体。

图4是表示根据本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置1的晶舟108结构的立体图。

参照图4，在腔室100的内部设置有用于支承装载到腔室100中的基板10的多个晶舟108。晶舟108优选设置成支承基板10的长边侧。在本实施例中，在基板10的两长边侧分别设置3个晶舟108、共计6个，而且为了稳定支承基板10支承可以设置其以上的个数，还可以根据基板10的大小进行多种变更。晶舟108的材质优选为石英。

而且，参照图4，基板10优选以搭载在支架12上的状态装载到晶舟108上。在热处理过程中，如果热处理温度达到玻璃基板的软化(softening)温度时，则因基板自身的重量发生基板向下方向弯曲现象，特别是这种弯曲现象随着基板的大面积化而成为更大的问题。为了解决这种问题将基板10搭载在支架12上的状态下进行热处理。

图5是表示根据本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置1的气体供给管160和气体排出管170结构的立体图，图6是表示图5的气体供给管160结构的示意图。

如图所示，在腔室100内分别设置有多个棒状气体供给管160和棒状气体排出管170，其中，在该气体供给管160上形成有多个为了将用于形成热处理氛围的气氛气体供给至腔室100内部而排出气氛气体的第一气孔162，在该气体排出管170上形成有多个在热处理气氛形成中所使用的废气流入的第二气孔(未图示)。优选将气体供给管160和气体排出管170相向地设置在基板10的长边侧。热处理气氛形成用气体使用氮气、氩气等。

在本实施例中，分别设置4个气体供给管160和气体排出管170，但是气体供给管160和气体排出管170的个数可以根据基板10的大小来进行多种变更。

形成在气体供给管160上的第一气孔162的位置尽量与基板10接近，以便所喷射的气氛气体能够直接与基板10接触。因此，优选第一气孔162的个数与装载到腔室100中的基板10的个数相同。形成在气体排出管170上的第二气孔(未图示)也一样。

图7和图8是根据本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置1的单位主加热器200的排列状态的图。在本发明中，根据需要可以将主加热单元120之间的单位主加热器200的排列进行多种变更。

图7是参照图1和图2进行说明的本实施例所采用的主加热单元120之间的单位主加热器200的排列状态的示意图。如图所示，构成某一个主加热单元120a的单位主加热器200可以配置成与相邻于该主加热单元120a的、构成主加热单元120b的单位主加热器200相对齐。

另一方面，参照图8，构成某一个主加热单元120a的单位主加热器200可以配置成与相邻于该主加热单元120a的、构成主加热单元120b的单位主加热器200相错开。例如，在图8中，构成主加热单元120a的单位主加热器200排列在构成主加热单元120b的单位主加热器200之间的中间位置上。如图8所示，通过改变主加热单元120之间的单位主加热器200的排列状态，能够更加均匀地对装载到腔室100内的基板10的整个面积实施热处理。

下面，参照附图说明根据本发明的批处理式热处理装置1的动作如下。

首先，如图1所示，作业者将设置在腔室100一侧的门104向下部移动并打开。

之后，将基板10搭载在支架12上的状态安放到基板输送装置的传输臂(未图示)的上部面上，并移动传输臂将基板装载到腔室100内部。

装载到腔室100内部的基板10，如图4所示，依次层叠到设置在腔室100内部的晶舟108上。在本实施例中，3个基板10层叠到晶舟108上。

随后，在晶舟108上层叠完基板10之后，将门104向上部移动使腔室100的内部与外部环境隔离，然后对主加热单元120连接电源，从而能够进行对基板10的热处理。

设置在腔室100内的4个主加热单元120，在基板10的上部和下部隔开规定距离的位置而设置，并且每个主加热单元120由具有规定间隔而配置的14个单位主加热器200构成，因此对基板10的整个面积均匀地加热从而能够进行均匀的热处理。

另一方面，启动设置在主加热单元120的4个外周部上的第一辅助加热单元140a和第二辅助加热单元140b，防止在进行热处理工序中可能发生的腔室100内部的热损失。由此，能够实现对基板10整个面积的更加均匀的热处理。

实际上在进行热处理之前，将腔室100内部形成热处理气氛。为此，通过气体供给管160向腔室100内部供给氮气或者氩气这样的气氛气体。使用于形成热处理气氛的废气通过与气体供给管160相向设置的气体排出管170排出到腔室100外部。

如果热处理工序结束，则迅速冷却腔室100内部。为此，通过冷却管180使如氦气、氮气、氩气等冷却用气体流向腔室100内部。冷却用气体贯通腔室100内部流过的同时吸收腔室100内部的热量，从而使腔室100内部的温度急剧下降。由此，在结束热处理工序之后在较快时间内能够进行基板10的卸载作业，从而能够提高热处理工序的生产率。

最后，如果腔室100内部的温度下降至适当水平，则打开门104并利用传输臂从腔室100卸载基板10，从而最终结束热处理工序。

具有如上构成的批处理式热处理装置中，构成主加热单元120的单位主加热器200(下面称为“加热器”)可构成如下。

图9是表示根据本发明的一实施例涉及的加热器200结构的立体图。如图所示，加热器200形成为具有规定长度的棒状。参照图9，加热器200由发热体202和盖子204构成。发热体200接受外部的电源而产生对基板10的热处理所需的热量。发热体202的材质优选为铬铝钴耐热钢(kanthal)。盖子204保护发热体202，盖子204的材质优选为石英。

另外，第一单位辅助加热器150a和第二辅助加热器150b可以具有与如图9所示的加热器200相同的形状及结构。

图10和图11是表示根据本发明的另一实施例涉及的加热器200a结构的截面立体图以及截面图。在图10和图11中，由于加热器200a的两端部侧的形状以及结构相同，因此为了方便仅图示了加热器200a的一端部侧。

如图所示，加热器200a整体上具有长度较长的棒状，但并不限定于此，可根据加热器所适用的批处理式热处理装置的样式进行多种变化。

参照图10和图11，加热器200a包括：具有规定长度的第一管220；第二管240，具有规定长度且围绕在第一管220的外部；第三管260，具有规定长度且围绕在第二管240的外部；以及线圈型加热线270，以规定间隔缠绕设置在第一管220的外周面上。

由于第一管220、第二管240以及第三管260均适用于热处理装置，因此第一管220、第二管240以及第三管260的材质优选为熔点较高的材质，例如石英。

第一管220、第二管240以及第三管260的长度优选全部相同。但是，如图所示，为了与后述的端子部500的导电管510连接，第一管220的长度可以比第二管240以及第三管260的长度长出导电管510长度。而且，第一管220、第二管240以及第三管260优选均具有同轴。但是，根据需要也可以将加热器构成为第一管220和第二管240具有同轴，而第三管260与第一管220和第二管240不具有同轴。

即，可以使构成加热器200a的第一管220、第二管240、第三管260的中心轴一致形成，但是由于在加热器200a的动作途中有可能发生第一管220以及第二管240下垂，根据下垂程度第一管220或者第二管240可能会破损，因此为了防止破损，优选使第二管240位于低于第三管260中心的下部，以便在动作过程中发生下垂时能够与第三管260接触并被支承。

第一管220优选外径大致为10mm，内径大致为6mm，厚度为2mm左右。第一管220其自身具有中间空的空间224。

在第一管220的外周面上以线圈形式缠绕着相当于发热体的加热线270。加热线270的材质优选为镍或者铬铝钴耐热钢中的任一种。

铬铝钴耐热钢的主要成分为铁，属于电阻较大的合金，可加工成线材作为发热体等使用。该铬铝钴耐热钢属于铁-铬-铝系，标准成分为铬23％、铝6％，除此之外含有2％的钴。

加热线270的直径优选具有0.6mm至0.8mm的范围。

将加热线270缠绕到第一管220上时，加热线270的间距与发热量有关系。即，加热线270的间距较小的区域与间距较大的区域相比发热量较大。为了均匀地加热基板，需要在加热器220a整个面积上的发热量一定，为此，与第一管220上的位置无关加热线270的间距最好都相同。但是，根据需要，加热线270的间距可根据第一管220上的位置进行改变。例如，与第一管220的中心侧相比缩小端部侧上的加热线270的间距(即，加大端部侧上的发热量)，从而能够补充由于加热器200a的端部侧与外部环境接触而发生的热损失。

为了防止加热线270脱离，可以设置固定帽280。固定帽280结构将后述。

第二管240设置成与第一管220具有一定的间距且围绕着第一管220的形状。第二管240优选外径大致为18mm，内径大致14mm，厚度2mm左右。

第三管260设置成与第二管240具有一定的间距且围绕着第二管240的形状。第三管260优选外径大致为30mm，内径大致22mm，厚度4mm左右。在第二管240和第三管260之间形成有具有大致2mm左右间隔的空的空间264。

在第一管220的端部上设置有导电管510，以便能够对缠绕在第一管220的外周面上的加热线270接通电源。加热线270通过导电管510与外部电源(未图示)间的连接方式不进行特别限定，省略对其详细说明。

另一方面，优选加热器200a以容易地将缠绕有加热线270的第一管220从第二管240或者第三管260可拆装的结构构成。该结构具有如下优点，即，在使用加热器200a的过程中发生加热线270断线等问题时，将安装在热处理装置上的加热器200a中只分离缠绕有加热线270的第一管220进行修理或替换，从而能够简单地修理或替换发生故障的加热器200a。

另外，加热器200a虽然以第一管220、第二管240以及第三管260为基本构成，但并不限定于此，为了简化整个结构也可以省略第三管260而构成。只有由第一管和第二管构成的加热器的结构将后述。

如上所述，加热器200a包括冷却用气体可以在加热器200a内部流过的空间224、264。因此，在热处理装置1中的热处理工序结束之后，使冷却用气体经过加热器200a的空间224、264，从而迅速降低加热器200a自身的温度的同时能够迅速降低腔室内部的温度。其结果，能够缩短在热处理工序结束之后为了卸载基板10需要将腔室内部的温度降低至规定温度以下而所需的时间，从而能够大幅提高制造平板显示器以及太阳能电池所不可缺少的热处理工序的生产率。

而且，为了冷却加热器200a可以设置第一冷却部300、第二冷却部400。另外，为了加热器200a的动作而可以设置端子部500以及绝缘部600。

图12是表示根据本发明的一实施例涉及的加热器200a的端部上设置有第一冷却部300以及第二冷却部400、端子部500以及绝缘部600的示意图；

图13是表示设置在根据本发明的一实施例涉及的加热器端部上的第一冷却部300以及第二冷却部400结构的分解立体图。

首先，固定帽280可以设置在第二管240的两端部上。固定帽280防止缠绕在第一管220的外周面上的加热线270滑落。

固定帽280形成为具有规定长度的圆筒状。固定帽280以环状形成，其具有在一端内侧插入第二管240之后能够与其紧贴，且另一端能够封闭形成在第一管220和第二管240之间的空间244的大小。将固定帽280设置在第二管240的端部，则缠绕在第一管220的外周面上的加热线270的一端与固定帽280接触且移动受阻，从而无法从第一管220和第二管240之间脱落至外部。

固定帽280优选由不锈钢(SUS)材质形成，以便将从外部接通的电源能够与固定帽280接触的加热线270接通。

第一管220通过固定帽280的中央并向外部延伸，所延伸部分的外周上形成有螺纹，使与后述的端子部500容易连接。

第一冷却部300冷却加热器200a的端部。第一冷却部300利用冷却水冷却加热器200a的端部，即冷却构成加热器200a的第三管260的端部，从而能够防止第三管260被热损伤。

第二冷却部400使冷却气体流入到形成在第二管240和第三管260之间的空间中。冷却用气体可以使用空气、氦气、氮气、氩气。冷却用气体的温度优选为常温，但是，根据需要也可以使用冷却至常温以下的气体。

第一冷却部300以及第二冷却部400可以相同地设置在构成加热器200a的第三管260的两端上。

下面，说明第一冷却部300的结构。

第一冷却部300利用由外部供给的冷却水冷却第三管260的端部。第一冷却部300设置在构成加热器200a的第三管260的两端部上。

第一冷却部300可以由第一主体310和设置在第一主体310的一侧上的冷却水流入管320以及冷却水流出管330构成。

第一主体310接受从外部供给的冷却水。在第一主体310的内部形成有规定的空间。第一主体310形成为环状，为了使其通过后述的法兰340固定在腔体100上，其外周直径与法兰340的内周直径相当，，而第一主体310的内周直径与第三管260的外周直径相当。

由于第一主体310的一端紧贴在腔室100的外壁上，因此优选在紧贴腔室100的面上配置O型环312以防止气体泄漏等。

冷却水流入管320以及冷却水流出管330能够使冷却水流入以及流出第一主体310内部空间，从而冷却第三管260的端部。冷却水流入管320以及冷却水流出管330可以对第一主体310的中心轴隔开规定角距离而设置。

在设置有第一冷却部300的加热器200a的两端部上可以设置有第二冷却部400，以使冷却用气体流向加热器200a的第二管240和第三管260之间的空间264。

下面，说明第二冷却部400的结构。

第二冷却部400由环状的第二主体410和气体管420构成，其中，该第二主体410的内部形成有空间，该气体管420设置在第二主体410的一侧，且与在第二主体410内部形成的空间连接。

第二主体410的一端敞开，以便能够与在第二管240和第三管260之间形成的空间264相通。因此，通过气体管420流入的冷却用气体通过第二主体410能够流入到在第二管240和第三管260之间形成的空间264中，而且冷却之后再通过第二主体410向外部排出。

第二冷却部400分别设置在第三管260的两端，因此，通过设置在第三管260的一端上的第二冷却部400的气体管420供给冷却用气体时，冷却用气体经过在第二管240和第三管260之间形成的空间264之后，可再经过设置在第三管260另一端上的第二冷却部400的排气管420排出。

下面，说明第一冷却部300以及第二冷却部400的设置过程。

第一冷却部300可以通过法兰340紧贴在腔室100的外部面上并被固定。此时，优选使第一冷却部300能够容易固定在腔室100外壁上的方式。因此，为了通过法兰340容易固定第一冷却部300，优选使法兰340的一端与第一主体310的一端相互卡住的结构。

法兰340可以紧贴在腔室100外壁上的状态下用螺栓固定在腔室100外壁上。只要能够将第一冷却部300牢固地固定在腔室100外部上，法兰340与腔室100的固定方式除了螺栓固定方式之外，还可以采用多种方法。

为了在第一冷却部300通过法兰340固定在腔室100的状态下使第一冷却部300和第三管260的固定状态变得牢固，可以在形成于第一主体310和第三管260之间的空间内配置套圈(collar)350、以及配置在套圈350两端的O型环352，而且在套圈350的一端可以配置加热器盖子360。

套圈350以及O型环352封闭第一主体310和第三管260之间可能产生的缝隙，从而能够防止气体流入腔室100内部，因此，能够容易维持腔室100内部的真空状态。

加热器盖子360能够使第三管260和第一主体310的固定变得牢固。加热器盖子360可以螺栓固定在第一主体310的一端上。为了加固加热器盖子360的固定状态，套圈350和加热器盖子360的外周直径优选以紧贴在第一主体310内周面的程度形成。

设置第一冷却部300之后，将第二主体410设置在通过固定帽280延伸的第一管220端部上，并且在第一管220的端部螺丝连接后述的端子部500，而且所连接的端子部500紧贴在第二主体410的一端上，从而固定第二冷却部400。为了固定第二冷却部400，加热器盖子360和第二主体410也优选螺栓连接。

下面，说明端子部500和绝缘部600的设置过程。

图14是表示设置在根据本发明的一实施例涉及的加热器200a端部上的端子部500以及绝缘部600结构的分解立体图。

说明端子部500结构。

端子部500可以由导电管510和第一固定螺母520构成。

图15、图16以及图17是根据本发明的一实施例涉及的导电管510结构的示意图。

参照图15、图16以及图17，导电管510的一端与固定帽280的端部接触，并且与外部电源线连接。导电管510可以与第一管220的端部螺丝连接。为了容易使固定帽280接通电源，导电管510可以由与固定帽280一样的SUS材质形成。与导电管510连接的电源线可以通过焊接与导电管510的一侧连接，也可以通过使电源线的端部位于后述的第一固定螺母520和导电管510之间来连接。

为了能够维持导电管510与固定帽280的连接状态，第一固定螺母520按压导电管510的一端。第一固定螺母520与第一管220的端部螺丝接合。第一固定螺母520可以由石英材质形成。由于第一固定螺母520与一般螺母具有相同结构，因此省略对其详细图示。

图18以及图19是表示根据本发明的一实施例涉及的第一保护螺母530结构的示意图。而且，图20、图21以及图22是表示根据本发明的一实施例涉及的第二保护螺母540结构的示意图。

第一保护螺母530以及第二保护螺母540在将导电管510结合在第一管220的端部的状态下，可以防止受到外部冲击使得导电管510或第一管220受损伤。第一保护螺母530以及第二保护螺母540可以设置在固定帽280和绝缘帽610之间并围绕导电管510的外部。

优选设置绝缘部600，以便防止从给加热线270提供电源而设置的端子部500漏电或者其他的导电体与端子部接触。

说明绝缘部600结构。

绝缘部600可以包括绝缘帽610以及第二固定螺母630而构成。

图23、图24以及图25是表示根据本发明的一实施例涉及的绝缘帽610结构的示意图。

参照图23、图24以及图25，绝缘帽610起到使接通到导电管510的电源与外部绝缘的作用。导电管510和第一固定螺母520与第一管220的端部连接之后，绝缘帽610可以与第一管220的端部螺丝接合。此时，优选使导电管510和第一固定螺母520位于在绝缘帽610的内部形成的空间里，且其内周面与导电管510和第一固定螺母520隔开。

在绝缘帽610的一侧形成有孔620，可使对绝缘帽610内部的导电管510提供电源的电源线通过。绝缘帽610优选利用石英制作。

在绝缘帽610设置到第一管220上之后，第二固定螺母630能够维持绝缘帽610的连接状态。第二固定螺母630可以设置在第一管220的终端部。

具有如上构成的第一冷却部300以及第二冷却部400、端子部500以及绝缘部600可以进行如下动作。

利用多个加热器200a加热装载到腔室100中的基板进行热处理。为了使加热器200a发热而供电的电源通过端子部500给加热器200a的加热线270供电，从而使加热器200a的动作可持续进行，而且通过绝缘部600能够防止电源供电过程中电源漏电现象。

启动加热器200a进行热处理的过程中，利用设置在加热器200a的两端上的第一冷却部300，使冷却水流入到加热器200a的两端，从而冷却加热器200a的端部。

在结束热处理工序之后，利用设置在加热器200a两端上的第二冷却部400使冷却用气体通过加热器200a内的空间264而流过，则可迅速降低加热器200a自身的温度，进而能够迅速降低腔室100内部的温度。因此，根据本发明的热处理装置1和加热器200a能够缩短热处理工序结束之后为了卸载基板10需要将腔室100内部的温度降低到规定温度以下而所需的时间，从而能够大幅提高制造平板显示器以及太阳能电池时所不可缺少的热处理工序的生产率。

另一方面，由于持续使用加热器200a可能在第一管220、第二管240或者第三管260中的某一个管发生损坏。为了继续进行热处理需要替换损坏的管，通过如下步骤进行替换。

替换第一管220和第二管240的情况如下。

首先，拆开绝缘部600。然后，设置在第一管220的端部上的端子部500由于导电管510与第一管220螺丝连接，因此，除去第一管220两端的导电管510来解除对第一管220的固定，则可以替换第一管220。之后，拆开固定帽280和第二冷却部400，则可以分离第二管240。如上所述，将在第一管220或第二管240中需要替换的管更换为新管之后，按照上述拆开的逆顺序组装即可。

替换第三管260的情况如下。

首先，为了替换第一管220和第二管240而除去端子部500以及第二冷却部400的步骤与上述相同，因此省略详细说明。

在端子部500以及第二冷却部400被除去的状态下，对第三管260端部的固定也被解除，因此，在此状态下拆开套圈350、O型环352以及加热器盖子360，则可以将第三管260更换为新管。在替换第三管260的作业时，也可以使用拆开将第一主体310固定在腔室100的法兰340的方法，但是由于将法兰340再次设置到腔室100两端时将法兰340排列在一条直线上的作业需要较长时间，因此最好不要拆开法兰340。

将第三管260更换成新管之后，按照上述拆开顺序的逆顺序进行组装而完成加热器200a。

因此，本发明的加热器200a在构成加热器200a的管中某一个受到损伤的情况下，可以只替换受到损伤的那个管，因此加热器的修理以及管理变得容易。

图26以及图27是表示根据本发明的另一实施例涉及的加热器200b结构的截面立体图以及截面图。作为参考，在图26和图27中，由于加热器200b的两端部侧的形状以及结构相同，因此为了方便仅图示了加热器200b的一端部侧。

如图所示，加热器200b整体上为长度长的棒状，但并不限定于此，可以根据加热器所适用的批处理式热处理装置的样式进行多种变化。

参照图26和图27，加热器200b包括具有规定长度的第一管220b、具有规定长度且围绕第一管220b的第二管240b、插入到第一管220b内部的发热体270b。

由于第一管220b以及第二管240b均适用于热处理装置，因此第一管220b以及第二管240b的材质优选由熔点高的材质例如石英构成。

第一管220b以及第二管240b的长度实质上均相同，并且优选第一管220b以及第二管240b同轴。第一管220b优选外径大致10mm、内径大致6mm、厚度2mm左右。第二管240b设置成与第一管220b具有一定的间隔且围绕第一管220b的形状。第二管240b优选外径大致18mm、内径大致14mm、厚度2mm左右。在第一管220b和第二管240b之间，形成具有大致2mm左右间隔的空出的空间246b。

在第一管220b的内部插入有发热体270b。发热体270b优选具有棒状，但并不限定于此。发热体270b的材质优选为铬铝钴耐热钢。

将发热体270b插入到第一管220b时，优选使第一管220b的内周面与发热体270b的外周面相隔开。这是由于如果第一管220b的内周面与发热体270b的外周面接触时，在热处理工序中因第一管220b和发热体270b的热膨胀系数的差异，担心第一管220b被破损。因此，考虑发热体270b的热膨胀系数决定第一管220b内周面和发热体270b外周面之间的隔开距离。

在发热体270b的端部设置导电管510b，以便能够对发热体270b接通电源。通过导电管510b发热体270b与外部电源(未图示)之间的连接方式不受特别限定，省略对其说明。

另外，如上所述，由于发热体270b的端部与外部电源连接，因此需要保护发热体270b和外部电源之间的连接手段例如导线(铜线)等，以免受到发热体270b产生的热。为此，可以使发热体270b的直径在发热体270b的中央部和端部具有不同的值。

即，参照图27，优选以发热体270b的截面面积在两端部大于中央部的方式构成发热体270b。由于发热体270b所产生的热量与发热体270b的截面面积成反比，因此加大发热体270b端部的截面面积，则产生于发热体270b端部的热量变小，从而能够防止发热体270b和外部电源间的连接单元因热而受损伤。

根据本发明的加热器200b的特征结构为在第一管220b和第二管240b之间具有空间244b，以便冷却用气体流过加热器200b的内部。即，冷却用气体流过加热器200b内部的空间244b。使冷却用气体通过空间244b而流过的方法并不特别限定，省略对其详细说明。冷却用气体可以使用空气、氦气、氮气、氩气。冷却用气体的温度优选为常温，但是根据需要也可以使用冷却成不足常温的气体。

另外，加热器200b优选发热体270b从第一管220b或第二管240b容易拆装的方式构成。该构成具有以下优点，即，在使用加热器200b的过程中，发生发热体270b断开等问题的情况下，可以将安装在热处理装置上的加热器200b中只分离发热体270b进行修理或替换，从而可以简单地修理或替换发生故障的加热器200b。

图26和图27所示的加热器200b可以以与前面说明的加热器200、200a相同的方式使用。另外，在加热器200b的两端上可以设置第一冷却部300、第二冷却部400以及端子部500和绝缘部600，这些结构以及作用与前面相同，因此省略对其详细说明。

如上所述，本发明通过优选实施例和附图进行了说明，但并不限定于所述实施例，在不脱离本发明主旨的范围内，具有本发明所属技术领域的一般知识的技术人员可以进行多种变形和变更。应当认为这种变形例以及变更例属于本发明和所附的权利要求的范围内。

Claims (30)

1.一种批处理式热处理装置，其特征在于，

可同时对多个基板进行热处理，各基板通过与所述各基板相对应的多个加热器被加热。

2.一种批处理式热处理装置，可同时对多个基板进行热处理，其特征在于，包括：

腔室，对所述多个基板提供热处理空间；

晶舟，装载所述多个基板并支承；以及

多个主加热单元，沿着所述基板的层叠方向以规定间隔配置，所述主加热单元包括多个单位主加热器；其中，

所述基板配置在所述多个主加热单元之间。

3.如权利要求2所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

所述基板以安放在基板支架上的状态被装载到所述晶舟上。

4.如权利要求2所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

所述多个单位主加热器配置成与所述基板的短边方向平行且具有规定间隔。

5.如权利要求2所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

任一主加热单元的单位主加热器配置成与所述任一主加热单元的最邻接主加热单元的单位主加热器相对齐。

6.如权利要求2所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

任一主加热单元的单位主加热器配置成与所述任一主加热单元的最邻接主加热单元的单位主加热器相错开。

7.如权利要求2所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

还包括用于防止所述腔室内部的热损失的多个辅助加热单元。

8.如权利要求7所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

所述多个辅助加热单元包括与所述基板的短边方向平行配置的第一辅助加热单元、和与所述基板的长边方向平行配置的第二辅助加热单元。

9.如权利要求8所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

所述第一辅助加热单元包括在所述主加热单元的两侧与所述单位主加热器平行地配置的多个第一单位辅助加热器，

所述第二辅助加热单元包括在所述主加热单元的两侧与所述单位主加热器垂直地配置的多个第二单位辅助加热器。

10.如权利要求2所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

还包括用于冷却所述腔室内部的多个冷却管。

11.如权利要求10所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

所述冷却管沿着所述基板的短边方向配置在所述多个单位主加热器之间。

12.如权利要求10所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

冷却气体流向所述冷却管的内部，并且，所述冷却管由热传导率高的材质构成。

13.如权利要求2所述的批处理式热处理装置，其特征在于，还包括：

向所述腔室内部供给工艺气体的气体供给部；以及

从所述腔室的内部排出废气的气体排出部。

14.如权利要求13所述的批处理式热处理装置，其特征在于，

所述气体供给部包括气体供给管，在该气体供给管上形成有工艺气体流出的多个第一气孔；

所述气体排出部包括气体排出管，在该气体排出管上形成有废气流入的多个第二气孔。

15.一种加热器，适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，其特征在于，

所述加热器包括可使冷却用气体流向所述加热器内部的空间。

16.一种加热器，适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，其特征在于，所述加热器包括：

第一管；

第二管，与所述第一管具有规定间隔且围绕所述第一管；以及

发热体，插入到所述第一管的内部，

并且，使冷却用气体通过所述第一管和所述第二管之间的空间而流过。

17.如权利要求16所述的加热器，其特征在于，

所述发热体的两端部的截面积大于中央部的截面积。

18.如权利要求16所述的加热器，其特征在于，

所述发热体可以从所述第一管或所述第二管分离。

19.一种加热器，适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，其特征在于，所述加热器包括：

第一管；

线圈型加热线，缠绕在所述第一管的外周面上而设置；以及

第二管，与所述第一管具有规定间隔且围绕所述第一管，

并且，使冷却用气体通过所述第一管的中央空间流过。

20.一种加热器，适用于可同时对多个基板进行热处理的批处理式热处理装置，其特征在于，所述加热器包括：

第一管；

线圈型加热线，缠绕在所述第一管的外周面上而设置；

第二管，与所述第一管具有规定间隔且围绕所述第一管；以及

第三管，与所述第二管具有规定间隔且围绕所述第二管，

并且，使冷却用气体通过所述第一管的中央空间、以及所述第二管和所述第三管之间的空间中的至少一个空间流过。

21.如权利要求19或20所述的加热器，其特征在于，

所述加热线的间距与所述第一管上的位置无关地相同，或者根据所述第一管上的位置而变化。

22.如权利要求20所述的加热器，其特征在于，

缠绕有所述线圈型加热线的第一管可以从所述第二管或所述第三管分离。

23.如权利要求20所述的加热器，其特征在于，

在所述第三管的两端，设有使冷却所述第三管的冷却水流过的第一冷却部。

24.如权利要求23所述的加热器，其特征在于，

在所述第三管的两端，还设有使冷却用气体通过所述第二管和所述第三管之间的空间流过的第二冷却部。

25.如权利要求23所述的加热器，其特征在于，

所述第一冷却部包括：

内部形成有空间的第一主体；

使冷却水流入到所述第一主体的内部空间的冷却水流入管；以及

使流入到所述第一主体的内部空间的冷却水流出的冷却水流出管。

26.如权利要求24所述的加热器，其特征在于，

所述第二冷却部包括：

在内部形成有空间的第二主体；以及

与所述第二主体的内部空间连接的气体管，

其中，所述第二主体的内部空间与所述第二管和所述第三管之间的空间连接。

27.如权利要求20所述的加热器，其特征在于，还包括：

对所述加热线供给电源的端子部；以及

对所述端子部进行绝缘的绝缘部。

28.如权利要求27所述的加热器，其特征在于，

还包括设置在所述第二管的端部且与所述加热线连接的固定帽。

29.如权利要求27所述的加热器，其特征在于，

所述端子部包括：

设置在所述第一管上且与外部的电源连接的导电管；以及

使所述导电管与所述加热器的固定帽紧密接合的固定螺母。

30.如权利要求27所述的加热器，其特征在于，

所述绝缘部包括内部形成有空间且围绕所述端子部的绝缘帽，

在所述绝缘帽的一侧形成有孔。

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