CN1199895C - 具有过滤器排尘处理功能的热处理装置 - Google Patents

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Abstract

一种具有过滤器排尘处理功能的热处理装置，净化炉是在入口框(1)处通过夹入衬垫(2)安装过滤器(3)、并使气体从具有送风机(4)的热处理用气体循环路径(5)经过过滤器(3)进入到热处理室(6)内的装置，具有将在衬垫的室内侧形成的间隙部分(71)隔开的出口框(7)和通过送风机(4)吸入侧的抽气口(8)。来自出口框(7)与过滤器(3)的围框(31)之间的室内气体会时常进入到间隙部分(71)内并从抽气口(8)通过循环路径(5)被送风机(4)吸入，当升降温、衬垫(2)因受到应力而排尘时，这些尘埃从间隙部分被排出而不会进入到槽内。这种净化炉不会使从衬垫部分产生的颗粒进入到热处理室内并使其保持良好的清洁度。

Description

具有过滤器排尘处理功能的热处理装置
技术领域
本发明涉及一种热处理装置，即，在结构部件上通过夹入密封部件安装过滤器，并从具有送风机的热处理用的气体的循环路径使所述气体通过所述过滤器进入到热处理室内，尤其是作为对包括需要在净化环境条件下热处理的液晶玻璃基板等半导体产品在内的电气·电子产品、用高温实施热处理的热处理装置能很方便地加以利用。
背景技术
液晶玻璃基板等半导体产品，由于在保证其质量方面要极力减少产生微小灰尘形成的颗粒，所以在热处理时，在称为炉(oven)的恒温槽内，通过一般称为HEPA过滤器的高性能过滤器把热处理用的循环空气提供给热处理室。
其结果如图8中的例子所示，在达到以往的通常为300℃左右的热处理温度时的装置中，把从100℃左右的预热温度到300℃左右热处理温度的升温运转中的(T1)及达到升温后300℃的一定温度运转中的(T2)下的颗粒数设定在100个以下，这样就大致上满足了所需要的清洁度。而且，所述100个是指热处理室内的1cf(ft3)(约28升)容积中的粒径为0.5μm以上的颗粒数。
然而，最近作为电子部件生产线及试验·研究用的净化炉，制造出了热处理温度高达500℃的装置，在这样的净化炉中已知满足不了热处理室的清洁度。
即，在这样的净化炉中，为缩短工序时间，有时把温度上升时的速度从以往的4～5℃/min提高到2倍的8～10℃/min，由于热处理温度本身就是高温、同时升温速度变快，所以如图6的以往净化炉图所示，当在升温过程中，在介于高性能的过滤器3的围框31与净化炉入口框1之间的衬垫2的一部分上，两框的热变形量会产生差异，这样在衬垫2上就施加如图所示的压缩力P和宽方向及长方向(在附图中是与图面垂直的方向)的剪切力T等变动的外力，由此会产生压缩应力和剪切应力以及随之出现的变形，尤其是用粘合剂粘合玻璃纤维的结构件等各种密封会排尘，这样一来，颗粒就会被带入到如箭头A所示的热处理室6内，从而造成整个颗粒数会超过目标值。
根据发明者的试验，如图7所示，对于热处理温度为410℃，从热处理室中央部分采样的空气在升温时及降温时所产生的颗粒数，其粒径0.3μm以上的超过了100个，结果很难达到所要求的清洁度。
因此，本发明要解决以往技术中存在的所述问题，其目的在于提供一种减少带入到热处理室内的颗粒量，能良好地保持处理室的清洁度的热处理装置。
发明内容
为解决所述课题，本发明之1所述的热处理装置，在结构部件上、通过夹入密封部件安装过滤器、并且从具有送风机的热处理用气体的循环路径、经过所述过滤器使所述气体进入到热处理室内，其特征在于：
设置有把在包括所述密封部件的热处理室一侧所产生的间隙部分从所述热处理室隔开的隔壁部件，和能抽出流经所述间隙部分的气体的间隙气体抽出机构。
本发明之2的发明，是在上述发明的基础上，其特征在于：所述隙间气体抽出机构，也是能把流经所述间隙部分的气体导入到所述循环路径内的间隙气体导入机构。
本发明之3的发明，是在上述发明的基础上，其特征在于：所述的间隙气体导入机构，能把所述气体导入到所述循环路径中的所述送风机吸入一侧。
附图说明
图1是表示作为应用本发明热处理装置的净化炉整体结构例的说明图。
图2是表示所述净化炉运转中的颗粒测定结果的说明图。
图3是表示所述净化炉整体结构其他例子的说明图。
图4是表示所述净化炉整体结构另外例子的说明图。
图5是表示所述净化炉整体结构其他例子的说明图。
图6是表示以往高温用净化炉整体结构一例的说明图。
图7是表示所述净化炉在高温运转中的颗粒测定结果的说明图。
图8是表示以往的通常热处理温度净化炉在程序运转时试验室内清洁度的说明图。
图中：1—入口框(结构部件)，2—衬垫(密封部件)，3—过滤器，4—送风机，5—循环路径，6—热处理室，7—出口框(隔壁部件)，8—抽气口(间隙气体抽出机构，间隙气体导入机构)，11—排气口(间隙气体抽出机构)，12—排气管(间隙气体抽出机构)，13—排气送风机(间隙气体抽出机构)，71—间隙部分，82、83—管子(间隙气体抽出机构，间隙气体导入机构)，84—返程送风机(间隙气体抽出机构，间隙气体导入机构)，100—净化炉(热处理装置)。
具体实施方式
图1所示的是作为应用本发明热处理装置的净化炉结构例。
净化炉100，是在作为结构部件的入口框1处、通过作为密封部件的衬垫2安装过滤器3并从具有送风机4的热处理用的气体循环路径5、使气体通过过滤器3后进入到热处理室6内的装置，具有作为隔壁部件的出口框7和作为间隙气体抽出机构、间隙气体导入机构的抽气口8。热处理室6及循环路径5，由成为绝热壁内侧壁面的炉体101围起来，并在循环路径5内配置有热处理用的加热器9。
另外，本实施例的净化炉是能升温到500℃的高温用的装置，并设有(由未图示的风门能进行转换)室内速冷用的冷却器10。为加热并用于进行热处理而循环的气体，是空气或作为惰性气体的富氮空气等、要与被热处理的对象物和热处理温度相对应地使用。
过滤器3的周围用围框31围起来，循环气体如箭头所示，通过除了其边缘31a之外的中央部分。衬垫2夹装在围框的边缘31a全周上与入口框1之间。
出口框7用于把包括衬垫2在内的热处理室6一侧所产生的间隙部分71与热处理室6隔开。即：由于衬垫2把热处理室6与其入口处的循环路径5的一部分之间进行了密封，所以在热处理室6一侧也形成了间隙部分，在本实施例中，该间隙部分71是由衬垫2、与衬垫直接接触的入口框1及过滤器3的围框31的边缘31a、围框31、净化炉100的炉体101及热处理室6与循环路径5之间的隔板102等、以过滤器3为主、在上下左右部分的四周形成，出口框7是以隔开该部分而围起来的。因此，该部分与热处理室6之间没有形成密封，但通路部分变得比较狭窄。
并且，隔壁部件不一定要设置在图1所示的出口框1的位置上，只要是隔开包括衬垫2在内间隙部分的部件，也可以使用能隔开成更狭窄的部件。
抽气口8作为能抽出间隙部分71的气体的间隙气体抽出机构及导入机构，在本实施例中，以抽出间隙部分的气体后导入到循环路径5内送风机4的吸入侧的方式而形成。即：在本实施例的净化炉100中，在隔板102侧形成间隙部分71的一部分，由于该部分面向送风机4的吸入侧，因此，把间隙气体抽出并导入机构作为最简单的结构构成了仅形成了开口的抽气口8。
再有，为了能调整该部分的大小也可以设置由双点划线所表示的具有节流功能的滑动板81。这样一来，调整送风机吸入侧的回流气体量就能用最小量的气体以相当的概率吸入从衬垫2上产生的颗粒。
以上所述的净化炉100实施下述运转可发挥其作用及效果。
在热处理室6内如图中双点划线所示，作为热处理的对象物，由液晶玻璃基板等构成的基板W被多层地重叠装载在框组合结构的盒体200内。然后使送风机4及加热器9运转，空气或被调整了浓度的富氮气体等气体，从循环路径5开始经由过滤器3并经过热处理室6进行循环。另外，当热处理结束后加热器9停止运转，这时冷却器10开始运转。
在这样的运转中的热处理室6内的温度，由通常程序进行控制。即，在该运转中例如如图2及图7所示，先预热到100℃、然后再把温度升到400℃左右的热处理温度、将基板W加热到升温后的热处理温度、再使温度降到200℃以下冷却等的各个运转，均是在适当的升、降温速度及温度保持时间下进行的。
当以这样的方式对加热气体进行循环时，在升温及降温时，由于构成热处理装置的各机器和部件其形状、尺寸、热容量及与气体接触的情况等不同，因此温度变化状态也各有不同，另外，由于这些部件由不锈钢材料制成，要分别选择适合其各自部分的材料，其种类也有所不同而使得膨胀系数有相当程度的不同，因此各自的变形量不一样，这样在各自部分上会产生相对变位。
其结果是，在衬垫2的一部分上与这些接触的入口框1和过滤器3的围框31之间产生了不相等的变形，并使衬垫2上受到如前所述的压缩力和剪切力等，这样就会在衬垫内部产生对应于这些力的应力及应变，因而来自衬垫2的那些细微成份的颗粒会飞散。
这时，由于在本实施例的装置上在间隙部分71处设置了抽气口8，所以在间隙部分71中的气体会产生从热处理室6流向循环路径5的送风机吸入侧的气流，在产生颗粒时，这些颗粒因气流的作用从间隙部分71通过抽气口8排出，并由送风机4送出后再次通过过滤器3。其结果，颗粒被过滤器3过滤。而且不会从间隙部分71排放到热处理室6一侧。
图2表示的是上述的净化炉100经运转试验测定的颗粒发生状态的结果。
在该试验中使用的净化炉具有下述的规格：
基板处理方式：分批(间歇)式
处理能力：20片/1次
最高热处理温度：500℃
加热器输出：54.6W
过滤器形式：特殊耐热过滤器
衬热材质：无机质纤维
抽气口8的尺寸：直径80mm×4个
该净化炉除了具有抽气口8这点外与图7中表示的运转结果基本相同。根据图2及图7的测定结果，在未设置抽气口8的通常结构的净化炉中，粒径为0.3μm以上的颗粒在升温时T1及降温时T3的情况下每1cf大幅度超过50个，粒径为0.5μm以上的颗粒也接近50个，而且粒径为1.0μm以上的颗粒也有相当的数量，与此相反，在设置有应用本发明的本实施例抽气口8的装置中，即使是粒径为0.3μm以上的颗粒其数量也在50个以下，整体来看颗粒的个数是图7所示的情况的一半左右或下降到一半以下。
在这些图2及图7的运转中，升温速度及不导入空气下使用冷却器11进行速冷时的降温速度大约都是8℃/min，成为如图8所示的以往通常温度运转下升温速度约6℃/min的1.3倍以上，这样就形成了颗粒发生量变多的条件，但在本实施例的装置中如上记所述的能使试验室内的颗粒数成为相当低的值。因此，使用本发明的图1所示的装置，在极其简单的结构下即使是升温速度很快的净化炉、也能减少带入到热处理室6内的颗粒量，并能保持其良好的清洁度。另外，在通常热处理温度的装置上更能使清洁度具有充裕的水平程度。
并且，在间隙部分71中，由于把过滤器3的围框31与出口框7的间隙留的比较小，所以设置了80mm比较大口径的抽气口8，但通过抽气口的气体流量约是2～3m3/min，是循环空气量的约3～5％的很少量。因此，即使设置这样的气体回流系统不会影响净化炉的性能。
(其他实施例)
图3表示了应用本发明净化炉的其他的例子。
本例中的净化炉与图1所示的相比较，在抽气口8位置的上流一侧设置了送风机4、并从抽气口8到送风机吸入一侧设置了管子82这点上有所不同。本例的净化炉可获得与图1所示的净化炉完全一样的作用和效果。
图4表示了应用本发明净化炉的另外的例子。
在本例的净化炉中，由于送风机4离开图1及图3所示的抽气口8的位置，很难使间隙部分71的气体返回到循环路径5内的送风机4的吸入侧，所以把抽气口8设置在上方的炉体101上，并配置了管子83及回程送风机84，使间隙部分71的气体可返回循环路径中过滤器3的上游一侧。在本例的净化炉中，虽然需要回程送风机84，但由于它的容量很小，所以对电的消耗及安装成本也影响不大。
图5表示的是适用本发明净化炉的其他的例子。
在本例的净化炉中，不是使间隙部分71的气体再一次返回到循环路径5内，与图4的装置同样是在上方的炉体101上设置排气口11及从此处导出的排气管12，通常，净化炉是从所设置的净化室或由此延伸的配管向外部的大气中排放气体。并且热处理室6内由于形成了具有通常程度的正压，所以气体不会从外部流入，但为了进行完全的排气，如图中双点划线所示也可以设置排气送风机13。该排气送风机也同样可以是小容量。
如使用本实施例装置，由于摄入与循环气排放量相应的气体，所以仅仅是产生热损失。但是，在液晶玻璃基板等热处理对象物上，为了降低用于在基板上形成电路而使用的光致抗蚀剂和各种溶剂中产生的升华性气体等的浓度，要时常进行换气，在这样的装置中可把来自排气口8的排气作为换气气体的一部分使用。
(发明效果)
根据如上所述的本发明，在本发明之1的发明中，在热处理装置的结构部件上、通过夹入密封部件安装过滤器、并且使气体从具有送风机的热处理用气体的循环路径经过过滤器进入到热处理室内，在这样的热处理装置上，由于设置了把在包括密封部件的热处理室一侧所产生的间隙部分从热处理室隔开的隔壁部件，因此在间隙部分与热处理室之间能防止气体的自由导通。
而且，由于设置了能抽出间隙部分气体的间隙气体抽出机构，所以，可利用隔壁部件使来自与间隙部分隔开的热处理室的少量气体一边进入一边抽出隙间部分的气体。即，能够使间隙部分进行换气。
另一方面，由于间隙部分包括有密封部件，因此，当热处理装置运转、并在运转状态成为升温过程和降温过程时，热处理装置的结构部件及过滤器的结构部件会产生不相等的变形而在密封部件上产生各种应力及变形，因此会从密封部件上产生的具有灰尘成份的颗粒并进入到间隙部分内。这时，如上所述，由于能使间隙部分进行换气，所以通过换气能把这样的颗粒从间隙部分内排除掉。其结果能很好地保持热处理室内的清洁度。而且，能使对净化环境有较高要求的半导体产品等在清洁度良好的环境下进行热处理。
在本发明之2的发明中，由于把隙间气体抽出机构作为能把气体导入到循环路径内的间隙气体导入机构，所以能使该气体再度通过过滤器进入到热处理室内。其结果是用过滤器捕捉从衬垫上产生的并进入到间隙部分内的颗粒。而且能使热处理室保持净化的环境。这种情况下，由于从间隙部分抽出的气体被回收到循环路径内，所以在不会产生热损失的同时，也无需补充气体。其结果是不会影响热处理装置的热效率，另外，根据简单的结构能够处理由衬垫上产生的颗粒。
在本发明之3的发明中，由于是把所述的间隙气体导入机构作为可把气体导入到循环路径中的送风机吸入一侧的结构，所以能够使间隙部分的气体依靠送风机的吸入力返回到循环路径内。其结果是在具备所述作用及效果的基础上，在间隙部分设置与送风机吸入侧导通的导通口，或设置用于使其导通的管子这样的极其简单的结构。

Claims (3)

1.一种热处理装置，在结构部件上、通过夹入密封部件安装过滤器、并且从具有送风机的热处理用气体的循环路径、经过所述过滤器使所述气体进入到热处理室内，其特征在于：
设置有把在包括所述密封部件的热处理室一侧所产生的间隙部分从所述热处理室隔开的隔壁部件，和能抽出流经所述间隙部分的气体的间隙气体抽出机构。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：所述隙间气体抽出机构，也是能把流经所述间隙部分的气体导入到所述循环路径内的间隙气体导入机构。
3.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：所述的间隙气体导入机构，能把所述气体导入到所述循环路径中的所述送风机吸入侧。
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