CN112153761A - 加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供加热装置，能够将加热器(30)插入真空腔室内并抑制由于电热丝(32)的光而端子部(33)被加热。一种加热装置，对基板(W)进行加热，具备收纳基板(W)的真空腔室(S2)以及插入真空腔室(S2)的内部的加热器(30)，加热器(30)具有：管状体(31)，贯通配置基板(W)的真空腔室(S2)的壁部设置；电热丝(32)，收纳在管状体(31)的内部，并且至少一部分配置在真空腔室(S2)内；以及端子部(33)，与电热丝(32)连接，端子部(33)配置在真空腔室(S2)的外部。

Description

加热装置
技术领域
本发明涉及加热装置。
背景技术
以往，如专利文献1所示，作为对基板进行加热的加热装置，存在有如下构成的装置：在真空腔室的外部设置有加热器，并且透过形成于真空腔室的窗户对基板进行加热。
作为比该专利文献1所示的加热装置实现提高加热效率的方法，例如可以考虑将卤素灯加热器等棒状加热器插入真空腔室的内部的方法。
但是，在将加热器整体插入真空腔室内的情况下，端子部被构成加热器的电热丝的光加热为高温，造成构成端子部的钼箔、钼棒等热膨胀，从内侧对覆盖端子部的石英管施加应力，有可能使端子部破损。另外，如果由于上述的热膨胀而在端子部与石英管之间产生间隙，则存在如下的可能性：卤素等气体从该间隙泄漏、在端子部的周围产生放电。
由于该原因，即使通过将加热器插入真空腔室内来实现提高加热效率，也有可能产生由于卤素气体等的泄漏引起的放电、端子部的破损。
专利文献1：日本专利公开公报特开2016-178322号
发明内容
因此，本发明是用于解决上述的问题而完成的，本发明的主要课题在于能够将加热器插入真空腔室内并抑制端子部被电热丝的光加热。
即，本发明的加热装置对基板进行加热，其特征在于，所述加热装置具备：真空腔室，收纳所述基板；以及加热器，插入所述真空腔室的内部，所述加热器具有：管状体，贯通所述真空腔室的壁部，设置在真空气氛内；电热丝，收纳在所述管状体的内部，并且至少一部分配置在所述真空腔室内；以及端子部，与所述电热丝连接，所述端子部配置在所述真空腔室的外部。
如果是如此构成的加热装置，则由于端子部配置在真空腔室的外部，所以能够利用真空腔室的壁面遮蔽从电热丝朝向端子部的光，能够将加热器插入真空腔室内并抑制端子部被电热丝的光加热。
由此，与将加热器整体配置在真空腔室的外部的情况相比，能够提高加热效率，并且不用担心将加热器整体配置在真空腔室内时所担心的气体泄漏引起的放电。另外，在假设将端子部配置在真空腔室内的情况下，即使不发生气体泄漏也可能在端子部的附近产生放电，但是如果是上述的加热装置，则由于将端子部配置在真空腔室的外部，所以也不用担心这样的放电。
进而，在假设将端子部配置在真空腔室内的情况下，由于与端子部连接的引线等也配置在真空腔室内，所以有可能在真空腔室内产生起因于该引线等的杂质，但是如果是本发明的加热器，则由于端子部配置在真空腔室的外部，所以与端子部连接的引线也配置在真空腔室的外部，能够防止在真空腔室内产生起因于引线等的杂质。
此外，假设将端子部配置在真空腔室内，在将真空腔室向大气开放的情况下，如果端子部被加热为高温则变得容易氧化，端子部的密封部位有可能由于伴随着氧化的膨胀而破损，但是如果是上述的加热装置，则由于能够抑制因电热丝的光而端子部被加热，所以能够抑制端子部的氧化，能够降低密封部位破损的可能性。
优选的是，所述管状体贯通形成在所述壁部的贯通孔，并且在该管状体的外周面设置有环形密封部件，与所述电热丝中配置在所述真空腔室内的部分的发热量相比，贯通所述贯通孔的部分的发热量低。
如果是这样的结构，则由于通过设置在管状体的外周面的环形密封部件能够密封贯通孔而将真空腔室内保持为气密，并且能够降低贯通贯通孔的部分的发热量，所以能够降低对环形密封部件的热影响。
作为具体的实施方式，可以举出如下的实施方式：与所述电热丝中配置在所述真空腔室内的部分的电阻相比，贯通所述贯通孔的部分的电阻低。
优选的是，所述加热装置还具备光泄漏抑制部件，所述光泄漏抑制部件设置在所述管状体的内部，对所述电热丝发出的光中向所述端子部侧漏出的光进行遮蔽。
如果是这样的结构，则能够更多地遮蔽从电热丝朝向端子部的光，能够更有效地抑制端子部被电热丝的光加热。
优选的是，所述管状体内的所述光泄漏抑制部件的位置位于从所述壁部的内壁面的高度到设置有所述环形密封部件的高度之间。
如果是这样的方式，则不仅能够减少从电热丝朝向端子部的光，而且能够减少从电热丝朝向环形密封部件的光，因此能够防止环形密封部件的劣化。
优选的是，在所述管状体中贯通所述壁部的部分的内周面设置有向内侧突出的突起部，所述加热装置还具备支承部件，所述支承部件设置在所述管状体的内部，支承在所述突起部，并且安装于所述电热丝。
如果是这样的结构，则能够抑制电热丝因自重而下垂。
优选的是，所述管状体的一端部以及另一端部贯通所述壁部，并且具有长条部，所述长条部从所述一端部以及所述另一端部弯折并配置在所述真空腔室内。
如果是这样的结构，则能够将分别收纳在管状体的一端部以及另一端部的端子部配置在真空腔室的外部。
根据如此构成的本发明，能够将加热器插入真空腔室内并抑制端子部被电热丝的光加热。
附图说明
图1是表示本实施方式的离子束照射装置的整体结构的示意图。
图2是表示该实施方式的加热器的配置的示意图。
图3是表示该实施方式的加热器的结构的剖视图。
图4是表示该实施方式的加热器的结构的示意图。
图5是表示其他实施方式的加热器的结构的示意图。
图6的(a)和图6的(b)是表示其他实施方式的加热器的结构的示意图。
附图标记说明：
100：离子注入装置(离子束照射装置)；W：基板；IB：离子束；S1：处理室；S2：闸室；S3：输送室；30：加热器；31：管状体；32：电热丝；321：发热部分；322：贯通部分；33：端子部；37：光泄漏抑制部件。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的加热装置以及组装有该加热装置的离子束照射装置的一个实施方式进行说明。
<<装置结构>>
本实施方式的离子束照射装置100向例如用于平板显示器等的基板W照射离子束IB而将离子注入基板W内。此处的基板W为大致矩形的薄板，例如是玻璃基板、单晶硅基板、多晶硅基板、半导体基板、其他的照射离子束IB的基板。另外，基板W并不限定于矩形，也可以是圆形等各种形状。
具体而言，如图1所示，该离子注入装置100具备：处理室S1，在真空气氛下向基板W照射离子束IB而对该基板W进行处理；闸室S2，切换为大气压气氛或真空气氛，在将处理室S1维持为真空气氛的状态下存取基板W，并且收纳该基板W；以及输送室S3，在处理室S1与闸室S2之间与它们相邻地设置，在真空气氛下在处理室S1与闸室S2之间输送基板W。这样，各室S1～S3是保持为真空气氛的真空腔室，在各室S1～S3的连接部分设置有闸阀等真空阀，能够将各室S1～S3单独地维持为真空状态。
在处理室S1设置有束导入口H，通过引出电极从未图示的离子源引出并通过了分析电磁铁以及分析狭缝等未图示的质量分析系统的离子束IB导入该束导入口H。
如图1所示，在该处理室S1设置有：支架10，保持基板W；以及支架移动机构20，使所述支架10移动。
支架10被称为台板，此处形成为多个(例如4个)梳齿11以规定间隔排列的梳形。在图1中，为了便于说明，图示了处于互不相同的姿势(后述的倒伏姿势P以及立起姿势Q)的相同的支架10，但是在处理室S1中可以设置一个支架10，也可以设置两个以上的支架10。
支架移动机构20使支架10在载置基板W的倒伏姿势P与从倒伏姿势P立起的立起姿势Q之间旋转，使处于立起姿势Q的支架10在规定方向上扫描。由此，保持于支架10的基板W以横穿离子束IB的方式进行扫描并被照射离子束IB。
此处，如图1以及图2所示，本实施方式的离子束照射装置100还具备加热装置200，所述加热装置200对被照射离子束IB的基板W进行加热。
该加热装置200具备作为闸室S2的真空腔室S2以及插入真空腔室S2的加热器30，如图2所示，在该实施方式中，多个加热器30贯通真空腔室S2的上壁部40，悬挂在真空腔室S2内。
如果更具体地进行说明，则如图2以及图3所示，各加热器30的一端部以及另一端部贯通上壁部40，并且呈在真空腔室S2内弯曲的コ形，该加热器30互相平行地配置有多个。
如图3所示，各加热器30具备：管状体31，贯通真空腔室S2的上壁部40设置；电热丝32，收纳在管状体31的内部，并且至少一部分配置在真空腔室S2的内部；以及端子部33，与电热丝32连接，具体而言，各加热器30是卤素灯加热器。以下，对各构成部件进行说明。
[管状体31]
管状体31是一端开口以及另一端开口被密封的玻璃管，在内部封入有卤素气体。如图2以及图3所示，该管状体31贯通形成在上壁部40的圆形的贯通孔40h，设置在真空腔室S2的真空气氛内，具体而言，该管状体31呈コ形，一端部31a以及另一端部31b贯通真空腔室S2的上壁部40，并且具有长条部31c，所述长条部31c从一端部31a以及另一端部31b弯折并位于真空腔室S2内。另外，一端部31a、另一端部31b以及长条部31c是一体的，长条部31c呈以与收纳在真空腔室S2内的基板W的被加热面平行的状态设置的直管状。
在管状体31的外周面设有密封贯通孔40h的O形环等环形密封部件6，以便保持真空腔室S2的气密性。
更详细地说，在上壁部40的外壁面41(上表面)例如通过螺丝等安装有安装部件50，该安装部件50具有与贯通孔40h连通的连通孔50h，通过将上述的环形密封部件6嵌入形成在该安装部件50的内周面的环形凹部50x，由此将环形密封部件6夹设在环形凹部50x与管状体31的外周面之间，密封贯通孔40h。另外，根据该环形密封部件6的安装位置(管状体31的外周面的高度位置)，确定管状体31的真空腔室S2内的高度位置。
[电热丝32]
如图3所示，电热丝32是将例如钨等导线卷绕成螺旋状而构成的发热体，沿着管状体31的管轴设置。
此处的电热丝32与管状体31同样地呈コ形，具有配置在真空腔室S2内的发热部分321以及通过上壁部40的贯通孔40h的贯通部分322，与发热部分321的发热量相比，贯通部分322的发热量低。
发热部分321是设置在管状体31的长条部31c内的部分，以与收纳在真空腔室S2中的基板W平行的方式延伸。另一方面，贯通部分322是设置在管状体31的一端部31a以及另一端部31b内的部分，从发热部分321的一端以及另一端向端子部33延伸。此外，与发热部分321的电阻相比，贯通部分322的电阻低，具体而言，与发热部分321的线径相比，贯通部分322的线径粗。
如图3所示，如此构成的电热丝32通过弯曲抑制机构34抑制发热部分321的弯曲，并且通过下垂抑制机构35抑制贯通部分322的下垂。
弯曲抑制机构34是将支承环341配置在长条部31c内的多个部位而构成的机构，所述支承环341是沿着管状体31的内周面设置的支承部件，各支承环341分别安装在电热丝32的发热部分321，以使发热部分321沿着长条部31c的管轴的状态保持发热部分321。
下垂抑制机构35是将支承环351配置在管状体31的一端部31a内以及另一端部31b内的一个或多个部位而构成的机构，所述支承环351是沿着管状体31的内周面设置的支承部件，各支承环351分别安装在电热丝32的贯通部分322，抑制贯通部分322因自重而下垂。此处的下垂抑制机构35具有突起部352，所述突起部352从管状体31的一端部31a以及另一端部31b的内周面向内侧突出，该突起部352支承支承环351。
[端子部33]
端子部33是与上述的电热丝32电连接并且与外部引线L电连接的供电端子部，将经由外部引线L供给的电力传递给电热丝3。在对该端子部33供给例如100V或200V的直流电压的情况下，在断线时电流不会立即停止，在断线部位发生电弧放电，有可能使管状体31膨胀或破裂，因此优选的是，对端子部33供给交流电压。但是，并不从本发明的加热装置中排除对端子部33供给直流电压。
具体而言，端子部33是由钼构成的箔，收纳在管状体31的一端部31a而被密封，并且与外部引线L的连接部位被绝缘物夹入。
但是，如图3所示，该端子部33配置在真空腔室S2的外部。另外，此处所说的真空腔室S2的外部是指比真空腔室S2的上壁部40的内壁面42靠外侧，在本实施方式中，在上壁部40的外壁面41的更外侧配置端子部33。
如果更详细地进行说明，则在真空腔室S2保持在真空气氛的状态下，端子部33配置在作为从该真空气氛隔开的空间的大气压气氛下。此处的端子部33设置在从上述的发热部分321发出的光不能直接到达端子部33的位置，能够抑制由于该光而端子部33被加热。另外，端子部33由钼构成，例如在变为350℃以上时，氧化得到促进，由于与管状体31的膨胀系数的差异，管状体31的密封部位等有可能断裂。
此处，如上所述，即使是发热部分321发出的光不能直接到达端子部33这样的配置，该光的一部分如果在管状体31的内侧进行折射、反射等，则有时也到达端子部33，在贯通部分322发光的情况下，该光也到达端子部33。
[光泄漏抑制部件37]
因此，如图4所示，本实施方式的加热器30还具备光泄漏抑制部件37，所述光泄漏抑制部件37设置在管状体31的内部，遮蔽电热丝32发出的光中的、从真空腔室S2的内侧向端子部33侧漏出的光的至少一部分。
该光泄漏抑制部件37是具有遮光性的例如金属制的板状部件，此处以分隔管状体31的内部空间的方式设置，并且形成有用于连通这些分隔开的空间的通气部371。
光泄漏抑制部件37支承在形成于管状体31的一端部31a以及另一端部31b的内周面的上述的突起部352，此处，将管状体31内的光泄漏抑制部件37的位置设在与真空腔室S2的上壁部40的内壁面42的高度大致相同的高度。另外，管状体31内的光泄漏抑制部件37的位置并不限定于此，优选设置在从内壁面42的高度到设置有环形密封部件6的高度之间。如果这样地设置光泄漏抑制部件37，则不仅能够减少从电热丝32朝向端子部33的光，而且能够减少从电热丝32朝向环形密封部件6的光，也能够防止环形密封部件6的劣化。
[冷却机构]
另外，如图3所示，本实施方式的加热装置200还具备冷却机构7，该冷却机构7冷却环形密封部件6。
该冷却机构7具有内部流路7L，该内部流路7L形成在真空腔室S2的上壁部40，供冷却介质流动。该内部流路7L连通导入口7a和导出口7b，所述导入口7a设置在上壁部40，导入冷却介质，所述导出口7b设置在上壁部40，导出冷却介质(参照图2)，例如构成为冷却介质从导入口7a到导出口7b一边蛇行一边流动。另外，此处的冷却介质是冷却水，但是作为冷却介质，也可以使用气体等各种介质。
另外，设置内部流路7L的部位并不限定于图3所示的部位，可以设置在安装部件50、贯通孔40h附近的上壁部40。进而，如果将气体作为冷却介质，则也可以是从安装部件50的上方朝向环形密封部件6送出气体的结构。
<<作用效果>>
根据如此构成的加热装置200，由于加热器30的端子部33配置在真空腔室S2的外部，所以能够利用真空腔室S2的上壁部40的内壁面42遮蔽从电热丝32朝向端子部33的光，能够将加热器30插入真空腔室S2内并抑制由于电热丝32的光而端子部33被加热。
由此，与将端子部33配置在真空腔室S2内的结构相比，能够提高端子部33的允许瓦数(wattage)，如果相应地提高电热丝32的温度，则能够提高加热效率，如果向电热丝32供给的供给电力为相同程度，则能够提高加热器30的寿命。
进而，由于引线L也与端子部33一起配置在真空腔室S2的外部，所以能够防止在真空腔室S2内产生起因于引线L的杂质。
而且，在假设将端子部33配置在真空腔室S2内的情况下，存在封入管状体31的卤素气体从安装于端子部33的绝缘物的附近泄漏、在端子部33的周围产生放电的可能性，但是如果是本实施方式的加热器30，则由于端子部33配置在真空腔室S2的外部，所以不用担心上述的气体泄漏引起的放电。
并且，由于降低电热丝32的贯通部分322的发热量，所以能够降低对环形密封部件6的热影响，能够降低环形密封部件6的劣化。
进而，由于设置有抑制从发热部分321、贯通部分322发出的光向端子部33侧漏出的光泄漏抑制部件37，所以能够更多地遮蔽从电热丝32朝向端子部33的光，能够更有效地抑制由于电热丝32的光而端子部33被加热。
<<其他的实施方式>>
另外，本发明并不限定于上述实施方式。
例如，在所述实施方式中，对将加热器30设置在闸室S2的情况进行了说明，但是可以将加热器30设置在处理室S1中来对基板W进行加热，也可以将加热器30设置在输送室S3中来对基板W进行加热。在该情况下，处理室S1、输送室S3成为在所述实施方式中叙述的真空腔室。另外，在对保持在处于倒伏姿势P的台板的基板W进行加热的情况下，优选将加热器30设置在处理室S1的上壁部40，在对保持在处于立起姿势Q的台板10的基板W进行加热的情况下，优选将加热器30设置在处理室S1的侧壁部。
另外，所述实施方式的加热器30是卤素灯加热器，但是也可以使用例如碳加热器等其他类型的加热器。另外，作为碳加热器的具体实施方式，可以举出如下的实施方式等：将例如氮气、氩气等不活泼气体封入管状体31的内部，使用碳灯丝作为电热丝32。
在所述实施方式中，贯通部分322的线径比电热丝32的发热部分321粗，但是并不限定于所述实施方式，例如也可以采用下述的方式：改变发热部分321以及贯通部分322的材料等，使贯通部分322的电阻比发热部分321的电阻低。
此外，作为离子束照射装置100，也可以具备例如通过水冷等对环形密封部件6进行冷却的冷却机构，以便进一步降低对该环形密封部件6的热影响。作为这种冷却机构，例如可以举出在真空腔室S2的壁部的内部形成使冷却水等通过的流路的机构等。
进而，在所述实施方式中，构成为根据设置在管状体31的外周面的环形密封部件6的位置，将管状体31在真空腔室S2内定位，但是如图5所示，也可以在管状体31的外周面设置向外侧突出的卡止部8，将该卡止部8与例如安装部件50、壁部的外壁面卡止，由此对管状体31进行定位。
此外，也可以在设置有加热器30的壁部的内壁面42设置对来自加热器30的热进行反射的反射板，由此将来自加热器30的热用反射板反射而导向基板W。如果这样做，则能够更高效地加热基板W。
所述实施方式的管状体31具有从一端部31a以及另一端部31b弯折的直管状的长条部31c，但是如图6的(a)所示，长条部31c也可以是呈从一端部31a到另一端部31b延伸的圆形的部件。另外，此处所说的圆形包括椭圆形、部分圆弧形。
此外，如图6的(b)所示，在一端部以及另一端部配置在相同侧的情况下，长条部31c也可以是呈从一端部以及另一端部不弯折而延伸的直线形。
在所述实施方式中，将导线卷绕成螺旋状而构成的电热丝32的一部分配置在真空腔室S2内，但是也可以采用下述结构：也可以仅将连接一对端子部33的导线中配置在真空腔室S2内的部分形成为螺旋状，并将电热丝32的整体配置在真空腔室S2内。
进而，作为加热装置200，也可以还具备挡板机构，在管状体31贯通形成在上壁部40的贯通孔40h的状态下，所述挡板机构封闭管状体31的外周面与形成贯通孔31的内周面之间的间隙。
作为这种挡板机构，可以举出如下的机构：例如具有形成有沿着管状体31的外周面的切口并且从径向夹入管状体31的一对挡板部件，这些挡板部件构成为在封闭上述的间隙的封闭位置与开放间隙的位置之间沿着上壁部40的内壁面42移动。
如果是这样的结构，则通过使挡板部件移动到封闭位置，能够进一步遮蔽从电热丝32朝向端子部33的光。
另外，并不是一定要构成为通过挡板机构移动挡板部件。也可以是下述的结构：在通过一对挡板部件从径向夹入管状体31之后，将挡板部件固定在上壁部40的内壁面42。
所述实施方式的加热装置200构成离子束照射装置100的一部分，但只要是在真空腔室S2内对基板进行加热的结构，则也可以组装于例如真空蒸镀装置等各种装置进行使用。
另外，本发明并不限定于所述实施方式，当然可以在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。

Claims (8)

1.一种加热装置，对基板进行加热，其特征在于，
所述加热装置具备：
真空腔室，收纳所述基板；以及
加热器，插入所述真空腔室的内部，
所述加热器具有：
管状体，贯通所述真空腔室的壁部，设置在真空气氛内；
电热丝，收纳在所述管状体的内部，并且一部分配置在所述真空腔室内；以及
端子部，与所述电热丝连接，
所述端子部配置在所述真空腔室的外部。
2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，
所述管状体贯通形成在所述壁部的贯通孔，并且在该管状体的外周面设置有环形密封部件，
与所述电热丝中配置在所述真空腔室内的部分的发热量相比，贯通所述贯通孔的部分的发热量低。
3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，
与所述电热丝中配置在所述真空腔室内的部分的电阻相比，贯通所述贯通孔的部分的电阻低。
4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，
所述加热装置还具备光泄漏抑制部件，所述光泄漏抑制部件设置在所述管状体的内部，遮蔽所述电热丝发出的光中向所述端子部侧漏出的光。
5.根据权利要求2或3所述的加热装置，其特征在于，
所述加热装置还具备光泄漏抑制部件，所述光泄漏抑制部件设置在所述管状体的内部，遮蔽所述电热丝发出的光中向所述端子部侧漏出的光。
6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，
所述管状体内的所述光泄漏抑制部件的位置位于从所述壁部的内壁面的高度到设置有所述环形密封部件的高度之间。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的加热装置，其特征在于，
在所述管状体中贯通所述壁部的部分的内周面设置有向内侧突出的突起部，
所述加热装置还具备支承部件，所述支承部件设置在所述管状体的内部，支承在所述突起部，并且安装于所述电热丝。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的加热装置，其特征在于，
所述管状体的一端部以及另一端部贯通所述壁部，并且具有长条部，所述长条部从所述一端部以及所述另一端部弯折并配置在所述真空腔室内。
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