JP3874151B2

JP3874151B2 - Heating device

Info

Publication number: JP3874151B2
Application number: JP13235399A
Authority: JP
Inventors: 智行渡辺
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 1999-05-13
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2019-05-13
Also published as: JP2000323485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス基板などの半導体材料、加工素材などの熱処理に使用する加熱装置に係り、特に加圧状態で加熱する加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウエハや基板上に形成された半導体膜を処理するためのアニール炉、拡散炉、酸化炉や膜を形成するための減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の加熱炉が従来から多く用いられている。近年、これらの加熱炉は、装置の省スペース化を図るため反応管を横置きするタイプに代わり縦置きするタイプ（例えば、特開平８−８１９４の図３に開示されている。）が主流となっている。また、酸化炉においては反応容器内ガス雰囲気を高圧することによって、圧力に依存した高い反応レートを得ることができる（例えば、特開昭５３−１１２０６４、特開昭５６−２４９３８に開示されている。）ことも知られている。また、近年、液晶ディスプレイ等に大面積角型ガラス基板が用いられるため、従来の丸型シリコンウエハに代わって大面積角型ガラス基板を処理する装置が求められている。
【０００３】
図４は従来の加熱装置の断面図である。図において１は、加工素材などの被加熱物である。なお、酸化炉など加熱中に反応ガスを導入する場合は、被加熱物は内部の汚染防止のため石英などで製作される密閉された反応容器内に収容し、反応容器内に反応ガスを導入する。反応ガスを高圧にする場合には、反応容器内外の圧力を等しくするため反応容器外にも高圧空気を導入する。
【０００４】
２はヒータ容器で被加熱物１に上から被せるように囲繞し、下部が解放され、上部が密閉された竪型円筒状で、内面にヒータ２ａが貼付してある。２ｂは下部ヒータで、上記ヒータ容器２の下端からわずかに離れて下方に設けられ、被加熱物１を下から加熱するようになっており、上面にヒータ２ａが埋め込まれている。３は密閉容器で、竪型円筒状で上部容器３ａと下部容器３ｂとからなり、これらがフランジ３ｃにより連結されており、被加熱物１の出し入れのため開放可能になっている。なお、３ｄはＯリングなどのシールである。４は密閉容器３の外面に取付けられた冷却ジャケットである。密閉容器内には１〜５０気圧の気体を封入することができる。
【０００５】
この加熱装置で被加熱物を加熱して熱処理するやり方を説明する。
密閉容器３を開放して被加熱物１を挿入し、再び密閉し、ヒータ２ａにより加熱を開始する。加熱装置内は昇温し、所定の熱処理温度、例えば６００℃まで昇温したら、その温度を所定時間保持して熱処理を行う。熱処理が完了したら冷却ジャケット４に通水して自然冷却し、例えば内部が２００℃程度まで冷却したら、通水を止め、密閉容器３を開放し、被加熱物１を装置内から取り出す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように被加熱物１の熱処理をするのに、所定時間一定温度に保つ必要がある。しかし、ヒータ容器２内部では高温の気体は軽く、ヒータ容器１の上部に集り、低温の気体は重くヒータ容器下部に集るので、被加熱物の均熱化が図れない。また、熱処理温度から被加熱物１を取り出す温度まで冷却するのに対流が起りにくく伝熱による熱の放出にたよっているため長時間かかり、熱処理のサイクルが長くなって生産性が低下してしまう。
【０００７】
本発明は従来の加熱装置のかかる問題点に鑑み案出されたもので、被加熱物の均熱性を高めて品質向上を図るとともに、冷却時間を短縮して生産性の向上を図ることができる熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の加熱装置は被加熱物に上から被せるように所用の隙間を介して囲繞し、下部が解放され上部が密閉された竪型円筒状で内面にヒータが貼付してあるヒータ容器と、上記ヒータ容器の下端からわずかに離れて下方に設けられ、被加熱物を下から加熱する下部ヒータと、ヒータ容器に上から被せるように所用の隙間を介して囲繞し、下部が解放され上部が密閉された竪型円筒状のシールド容器と、これらを収容する竪型円筒状で底部が開放可能で、外面に、熱処理が完了して被加熱物を冷却するときに通水する冷却ジャケットが取り付けられた密閉容器とを有してなる加熱装置であって、上記ヒータ容器と上記シールド容器の天井中心には同心状に孔が開けられているとともに、それらの孔を塞ぐ昇降可能な蓋が設けられていて、蓋が最下位置にあるときはヒータ容器の孔が塞がれていて、ヒータ容器内部では高温の気体が上部に集まり、低温の気体が下部に集まった状態で昇温が行われ、蓋が中間位置にあるときにはヒータ容器の孔は開き、シールド容器の孔が塞がれていて、ヒータ容器内部の高温の気体はヒータ容器内部を上昇してヒータ容器の孔を通ってシールド容器内に流出し、ヒータ容器内部の温度よりも低温になっているシールド容器内面で冷やされて、ヒータ容器とシールド容器の隙間を下降し、再びヒータ容器内に流入する対流によって、ヒータ容器内の均熱化が図られ、蓋が最上位置にあるときには、ヒータ容器の孔とシールド容器の孔はともに開いていて、ヒータ容器内部の高温の気体はヒータ容器内部を上昇してヒータ容器の孔を通って外部に流出し、その一部はヒータ容器とシールド容器の隙間を下降して再びヒータ容器内に流入し、残部はシールド容器の孔を通って密閉容器内に流出し、冷却ジャケットによって冷却された密閉容器内面で冷やされて、シールド容器と密閉容器の隙間を下降し、再びヒータ容器内に流入する対流によって、ヒータ容器内が急激に冷却されるようになっている。
【０００９】
密閉容器内には、１〜５０気圧の気体が封入されていると熱処理時間の短縮が図れるので好ましい。
【００１０】
密閉容器の外面には、冷却ジャッケトが取り付けられているのが好ましい。
【００１１】
以下、本発明の作用を説明する。
密閉容器を開放して被加熱物を挿入し、再び密閉し、ヒータにより加熱を開始する。加熱装置内は所定の熱処理温度まで昇温する。この間蓋は最下位置にあってヒータ容器の孔が塞がれている。したがって、加熱装置内での対流はほとんど起らず、放熱量が少いので速やかに昇温する。
【００１２】
所定の熱処理温度に到達したらその温度を所定時間保持した熱処理を行う。この間蓋は中間位置にあって、ヒータ容器の孔は開き、シールド容器の孔が塞がれている。ヒータ容器内では加熱された高温の気体はヒータ容器内を上昇し、ヒータ容器の孔を通って外部に流出する。シールド容器の外側の密閉容器は低温なので、シールド容器の温度もヒータ容器内部よりも低温になっており、ヒータ容器から流出した高温の気体は冷されて、ヒータ容器外側とシールド容器内側の隙間を下降し、ヒータ容器下端から再びヒータ容器内に流入し、ヒータ容器内で加熱されて上昇する。このように対流が行われるため、ヒータ容器内の温度は、従来の加熱装置のように上方が高温で下方が低温になるようなことがなく、均熱化が図れる。
【００１３】
熱処理が完了したらヒータを切り、密閉容器外面に取付けられた冷却ジャケットに通水する。この間蓋は最上位置にあり、ヒータ容器の孔とシールド容器の孔は共に開いている。ヒータ容器内で被加熱物により昇温した気体はヒータ容器内を上昇し、ヒータ容器の孔から外部に流出する。ヒータ容器から流出した気体の一部はヒータ容器外側とシールド容器内側の隙間を下降し、残部はシールド容器の孔から外部に流出する。シールド容器から流出した気体は密閉容器内面が冷却ジャケットにより低温になっているのでそこで冷され、シールド容器外面と密閉容器内面の隙間を下降する。シールド容器の内面および外面の隙間を下降した低温の気体はヒータ容器下端からヒータ容器内に流入し、被加熱物を冷却しつつ昇温し、ヒータ容器内を上昇する。このように対流が行われるため、被加熱物は急速に冷却される。
【００１４】
このように蓋の位置が最下位置、中間位置、最上位置の３段階に変化するのに対応して、被加熱物の昇温、均熱、冷却が行われるので、均熱化による品質の向上と、昇温および冷却時間の短縮による生産性の向上が図れる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は本発明の加熱装置の断面図であり、蓋が最下位置にある状態を示している。図２は同様の断面図で、蓋が中間位置にある状態を示している。図３は同様の断面図で蓋が最上位置にある状態を示している。なお、これらの図において、図４に示した従来の加熱装置と共通の部分については、同一の符号を付しており、重複した説明を省略する。これらの図において、１は被加熱物である。２はヒータ容器であり、被加熱物１に上から被せるように囲繞し、下部が開放され上部が密閉された竪型円筒状であり、内面にヒータ２ａが貼付してある。２ｂは下部ヒータであり、ヒータ容器２の下端からわずかに離れて下方に設けられ、上面にヒータ２ａを有して被加熱物１を加熱する。５はシールド容器であり、ヒータ容器２に上から被せるように囲繞し、下部が開放され上部が密閉された竪型円筒状の形状をしている。３は密閉容器であり、ヒータ容器２、下部ヒータ２ｂ、シールド容器５などを収容しており、竪型円筒状の形状をしている。密閉容器３は、上部容器３ａと、下部容器３ｂとからなり、これらがフランジ３ｃにより連結されていて、被加熱物１の出し入れのため開放可能になっている。密閉容器３の外面には冷却ジャケット４が取付けられている。
【００１６】
２ｃはヒータ容器２の天井中心にあけられた孔であり、５ａはシールド容器５の天井中心にあけられた孔であり、上下に同心状にあけられている。５ｂはヒータ容器２とシールド容器５とを連結するサポートである。６は蓋であり、エアシリンダ６ａのピストンロッドに連結されたロッド６ｂの下端に固着されている。ロッド６ｂは密閉容器３の上部容器３ａの天井中心にあけられた孔３ｅを上下に摺動可能に貫通している。３ｆはシールである。蓋６はエアシリンダ６ａにより昇降する。蓋６が最下位置にあるときにはヒータ容器２の孔２ｃが塞がれており、蓋６が中間位置にあるときにはヒータ容器２の孔２ｃに開き、シールド容器５の孔５ａが塞がれており、蓋６が最上位置にあるときにはヒータ容器２の孔２ｃとシールド容器５の孔５ａは共に開いているようになっている。
【００１７】
以下、本実施形態の作用を説明する。
密閉容器３を開放して被加熱物を挿入し、再び密閉し、ヒータ２ａにより加熱を開始する。加熱装置内は所定の熱処理温度まで昇温する。この間蓋６は図１に示すように最下位置にあってヒータ容器２の孔２ｃが塞がれている。したがって、加熱装置内での対流はほとんど起らず、放熱量が少いので速やかに昇温する。
【００１８】
所定の熱処理温度に到達したら、その温度を所定時間保持して熱処理を行う。この間蓋６は図２に示すように中間位置にあってヒータ容器２の孔２ｃは開き、シールド容器５の孔５ａが塞がれている。ヒータ容器２内では、加熱された高温の気体は矢印で示すようにヒータ容器２内を上昇し、ヒータ容器２の孔２ｃを通って外部に流出する。シールド容器５の外側の密閉容器３は低温なので、シールド容器５の温度もヒータ容器２内部よりも低温になっており、ヒータ容器２から流出した高温の気体は冷されて、ヒータ容器２外側とシールド容器５内側の隙間７を下降し、ヒータ容器２下端から再びヒータ容器２内に流入し、ヒータ容器２内で加熱されて上昇する。このように、対流が行われるためヒータ容器２内の温度は、従来の加熱装置のように上方が高温で下方が低温になるようなことがなく、均熱化が図れる。
【００１９】
熱処理が完了したらヒータ２ａを切り、密閉容器３外面に取付けられた冷却ジャケット４に通水する。この間蓋６は図３に示すように最上位置にあり、ヒータ容器２の孔２ｃとシールド容器５の孔５ａは共に開いている。ヒータ容器２内で被加熱物により昇温した気体はヒータ容器２内を上昇し、ヒータ容器２の孔２ｃから外部に流出する。ヒータ容器２から流出した気体の一部は、ヒータ容器２外側とシールド容器５内側の隙間７を下降し、残部はシールド容器５の孔５ｃから外部に流出する。シールド容器５から流出した気体は密閉容器３内面が冷却ジャケット４により低温になっているのでそこで冷され、シールド容器５外面と密閉容器３内面の隙間８を下降する。シールド容器５の内面および外面の隙間７、８を下降した低温の気体はヒータ容器２下端からヒータ容器２内に流入し、被加熱物を冷却しつつ昇温し、ヒータ容器２内を上昇する。このように対流が行われるため、被加熱物１は急速に冷却される。
【００２０】
このように、蓋６の位置が最下位置、中間位置、最上位置の３段階に変化するのに対応して、被加熱物の昇温、均熱、冷却が行われるので、均熱化による品質の向上と昇温および冷却時間の短縮による生産性の向上が図れる。
【００２１】
本発明は以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、酸化炉など熱処理中に反応ガスを導入する場合には、被加熱物は密閉された反応容器内に収容し、反応容器内に反応ガスを導入するようにしてもよい。また、図では密閉容器の天井と底は円板として画かれているが、高圧容器とするためには皿形にすることが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
以上、述べたように本発明の加熱装置はヒータ容器の外側にシールド容器を設け、ヒータ容器およびシールド容器の天井の中心に孔を明け、昇降可能な蓋によって、それらの孔のいずれか一方を塞ぐか両方を開くようにしたので、熱処理中の被加熱物の均熱化が図れて品質が向上するとともに、昇温および冷却が急速に行われて熱処理のサイクルタイムの短縮が図られ、加熱装置の生産性が向上するなどの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱装置の断面図であり、蓋が最下位置の状態を示している。
【図２】本発明の加熱装置の断面図であり、蓋が中間位置の状態を示している。
【図３】本発明の加熱装置の断面図であり、蓋が最上位置の状態を示している。
【図４】従来の加熱装置の断面図である。
【符号の説明】
１被加熱物
２ヒータ容器
２ａヒータ
２ｂ下部ヒータ
２ｃ孔
３密閉容器
４冷却ジャケット
５シールド容器
５ａ孔
６蓋[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heating device used for heat treatment of a semiconductor material such as a glass substrate and a processed material, and more particularly to a heating device that heats in a pressurized state.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, heating furnaces such as annealing furnaces, diffusion furnaces, oxidation furnaces and low-pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) for forming semiconductor films formed on silicon wafers and substrates have been used. . In recent years, these heating furnaces are mainly of a type in which a reaction tube is placed vertically instead of a type in which a reaction tube is placed horizontally (for example, disclosed in FIG. 3 of JP-A-8-8194) in order to save the space of the apparatus. It has become. In an oxidation furnace, a high reaction rate depending on the pressure can be obtained by increasing the pressure of the gas atmosphere in the reaction vessel (for example, disclosed in JP-A-53-112064 and JP-A-56-24938). .) Is also known. In recent years, since a large-area square glass substrate is used for a liquid crystal display or the like, an apparatus for processing a large-area square glass substrate is required instead of the conventional round silicon wafer.
[0003]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional heating device. In the figure, reference numeral 1 denotes an object to be heated such as a processed material. When introducing a reaction gas during heating, such as in an oxidation furnace, the object to be heated is housed in a sealed reaction vessel made of quartz or the like to prevent internal contamination, and the reaction gas is introduced into the reaction vessel. To do. When the reaction gas is set to a high pressure, high-pressure air is also introduced outside the reaction vessel in order to equalize the pressure inside and outside the reaction vessel.
[0004]
Reference numeral 2 denotes a heater container which surrounds the article to be heated 1 from above, has a lower cylindrical shape in which the lower part is released and the upper part is sealed, and a heater 2a is attached to the inner surface. Reference numeral 2b denotes a lower heater, which is provided at a position slightly below the lower end of the heater container 2 so as to heat the article 1 to be heated from below, and a heater 2a is embedded on the upper surface. Reference numeral 3 denotes an airtight container, which has a bowl-shaped cylindrical shape and includes an upper container 3a and a lower container 3b, which are connected by a flange 3c, and can be opened for taking in and out the object 1 to be heated. 3d is a seal such as an O-ring. Reference numeral 4 denotes a cooling jacket attached to the outer surface of the sealed container 3. A gas of 1 to 50 atm can be enclosed in the sealed container.
[0005]
A method of heating the object to be heated with this heating apparatus will be described.
The sealed container 3 is opened, the article to be heated 1 is inserted, the sealed container 3 is sealed again, and heating is started by the heater 2a. When the temperature in the heating apparatus is increased and the temperature is increased to a predetermined heat treatment temperature, for example, 600 ° C., the temperature is maintained for a predetermined time to perform the heat treatment. When the heat treatment is completed, water is passed through the cooling jacket 4 and naturally cooled. For example, when the inside is cooled to about 200 ° C., the water flow is stopped, the sealed container 3 is opened, and the object to be heated 1 is taken out from the apparatus.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Thus, in order to heat-treat the to-be-heated material 1, it is necessary to maintain a constant temperature for a predetermined time. However, since the high-temperature gas is light inside the heater container 2 and gathers at the upper part of the heater container 1, and the low-temperature gas is heavy and gathers at the lower part of the heater container, the temperature of the heated object cannot be equalized. In addition, cooling from the heat treatment temperature to the temperature at which the object to be heated 1 is taken out is difficult to cause convection, and it takes a long time because heat is released by heat transfer, resulting in a long heat treatment cycle and reduced productivity. .
[0007]
The present invention has been devised in view of such problems of the conventional heating apparatus, and can improve the quality by increasing the temperature uniformity of the object to be heated, and can improve the productivity by reducing the cooling time. An object is to provide a heat treatment apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the heating device of the present invention surrounds the object to be heated from above with a necessary gap, and a heater is attached to the inner surface in the shape of a vertical cylinder with the lower part opened and the upper part sealed. A heater container, a lower heater that is provided slightly below the lower end of the heater container, and that heats an object to be heated from below, and that surrounds the heater container from above with an appropriate gap. A vertical cylindrical shield container with the lower part opened and the upper part sealed, and a vertical cylindrical container that accommodates these can be opened at the bottom, and when the heat treatment is completed on the outer surface to cool the object to be heated A heating device having a sealed container to which a cooling jacket for passing water is attached , wherein a hole is concentrically formed in the center of the ceiling of the heater container and the shield container. Lid that can be lifted Provided by, when the lid is in the lowermost position is not blocked the pores of the heater vessel, hot gas is gathered in the upper portion inside the heater chamber, heating in a state where the low temperature gas is gathered in the lower part When the lid is in the intermediate position, the hole of the heater container is opened, the hole of the shield container is closed, and the high temperature gas inside the heater container rises inside the heater container and passes through the hole of the heater container. The heater container flows out into the shield container and is cooled by the inner surface of the shield container that is lower than the temperature inside the heater container, descends the gap between the heater container and the shield container, and flows into the heater container again. temperature control of the inner is achieved, the lid when in the uppermost position has the holes of the hole and the shielding container heater vessels have both open, the high temperature of the gas inside the heater vessel heater vessel was elevated internal heater vessel Part of which flows out to the outside, part of which descends the gap between the heater container and the shield container and flows into the heater container again, and the rest flows out into the sealed container through the hole in the shield container, and is cooled by the cooling jacket. Refrigerated in cooled closed vessel inner surface by convection down the gap between the shield container and sealed container, flows into the heater vessel again, it has become so that the heater container is rapidly cooled.
[0009]
It is preferable that a gas of 1 to 50 atm is enclosed in the sealed container because the heat treatment time can be shortened.
[0010]
It is preferable that a cooling jacket is attached to the outer surface of the sealed container.
[0011]
Hereinafter, the operation of the present invention will be described.
The sealed container is opened, the object to be heated is inserted, sealed again, and heating is started by the heater. The temperature inside the heating device is raised to a predetermined heat treatment temperature. During this time, the lid is at the lowest position and the hole of the heater container is closed. Therefore, almost no convection occurs in the heating device, and the temperature is quickly raised because the amount of heat radiation is small.
[0012]
When a predetermined heat treatment temperature is reached, heat treatment is performed while maintaining that temperature for a predetermined time. The cover is in an intermediate position, the heater container hole is opened, and the shield container hole is closed. In the heater container, the heated hot gas rises in the heater container and flows out through the holes of the heater container. Since the sealed container outside the shield container is cold, the temperature of the shield container is also lower than the inside of the heater container, and the high-temperature gas flowing out of the heater container is cooled, leaving a gap between the heater container outside and the shield container inside. It descends, flows into the heater container again from the lower end of the heater container, and is heated and raised in the heater container. Since convection is performed in this way, the temperature in the heater vessel can be equalized without causing the upper part to be hot and the lower part to be low, unlike the conventional heating device.
[0013]
When the heat treatment is completed, the heater is turned off and water is passed through a cooling jacket attached to the outer surface of the sealed container. During this time, the lid is in the uppermost position, and both the hole of the heater container and the hole of the shield container are open. The gas heated by the object to be heated in the heater container rises in the heater container and flows out from the hole of the heater container. Part of the gas flowing out of the heater container descends through the gap between the heater container outer side and the shield container inner side, and the remaining part flows out from the hole of the shield container. The gas that has flowed out of the shield container is cooled by the cooling jacket because the inner surface of the sealed container is cooled by a cooling jacket, and descends through the gap between the outer surface of the shield container and the inner surface of the sealed container. The low-temperature gas descending the gap between the inner surface and the outer surface of the shield container flows into the heater container from the lower end of the heater container, rises in temperature while cooling the object to be heated, and rises in the heater container. Since the convection is thus performed, the object to be heated is rapidly cooled.
[0014]
In this way, the temperature of the object to be heated, soaking, and cooling are performed in response to the change of the lid position to the lowest position, the middle position, and the uppermost position. Productivity can be improved by improving the temperature and shortening the cooling time.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the heating device of the present invention, showing a state where the lid is at the lowest position. FIG. 2 is a similar cross-sectional view showing the lid in an intermediate position. FIG. 3 shows a similar cross-sectional view with the lid in the uppermost position. In these drawings, parts common to those of the conventional heating apparatus shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In these figures, 1 is an object to be heated. Reference numeral 2 denotes a heater container, which is a bowl-shaped cylinder that surrounds the object to be heated 1 so as to be covered from above, is open at the bottom and is sealed at the top, and has a heater 2a attached to the inner surface. Reference numeral 2b denotes a lower heater, which is provided slightly below the lower end of the heater container 2 and provided below, and has a heater 2a on the upper surface to heat the article 1 to be heated. Reference numeral 5 denotes a shield container, which surrounds the heater container 2 so as to be covered from above, and has a bowl-shaped cylindrical shape in which the lower part is opened and the upper part is sealed. Reference numeral 3 denotes an airtight container, which accommodates the heater container 2, the lower heater 2b, the shield container 5, and the like, and has a bowl-shaped cylindrical shape. The hermetic container 3 includes an upper container 3a and a lower container 3b, which are connected by a flange 3c and can be opened for taking in and out the article 1 to be heated. A cooling jacket 4 is attached to the outer surface of the sealed container 3.
[0016]
2c is a hole opened in the center of the ceiling of the heater container 2, and 5a is a hole opened in the center of the ceiling of the shield container 5, which is concentrically opened up and down. Reference numeral 5 b denotes a support for connecting the heater container 2 and the shield container 5. Reference numeral 6 denotes a lid, which is fixed to a lower end of a rod 6b connected to a piston rod of the air cylinder 6a. The rod 6b penetrates a hole 3e formed in the center of the ceiling of the upper container 3a of the sealed container 3 so as to be slidable up and down. 3f is a seal. The lid 6 is moved up and down by an air cylinder 6a. When the lid 6 is at the lowest position, the hole 2c of the heater container 2 is closed, and when the lid 6 is at the intermediate position, the hole 2c of the heater container 2 is opened and the hole 5a of the shield container 5 is blocked. When the lid 6 is at the uppermost position, the hole 2c of the heater container 2 and the hole 5a of the shield container 5 are both open.
[0017]
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described.
The sealed container 3 is opened, an object to be heated is inserted, sealed again, and heating is started by the heater 2a. The temperature inside the heating device is raised to a predetermined heat treatment temperature. As shown in FIG. 1, the lid 6 is at the lowest position, and the hole 2c of the heater container 2 is closed. Therefore, almost no convection occurs in the heating device, and the temperature is quickly raised because the amount of heat radiation is small.
[0018]
When a predetermined heat treatment temperature is reached, the heat treatment is performed while maintaining the temperature for a predetermined time. As shown in FIG. 2, the cover 6 is in an intermediate position, the hole 2c of the heater container 2 is opened, and the hole 5a of the shield container 5 is closed. In the heater container 2, the heated high-temperature gas rises in the heater container 2 as indicated by an arrow, and flows out through the hole 2c of the heater container 2. Since the sealed container 3 outside the shield container 5 is low temperature, the temperature of the shield container 5 is also lower than the inside of the heater container 2, and the high-temperature gas flowing out of the heater container 2 is cooled, The gap 7 inside the shield container 5 is lowered, flows into the heater container 2 again from the lower end of the heater container 2, and is heated and raised in the heater container 2. Thus, since convection is performed, the temperature in the heater container 2 can be equalized without causing the upper portion to be hot and the lower portion to be low, unlike the conventional heating device.
[0019]
When the heat treatment is completed, the heater 2a is turned off and water is passed through the cooling jacket 4 attached to the outer surface of the sealed container 3. The cover 6 is at the uppermost position as shown in FIG. 3, and the hole 2c of the heater container 2 and the hole 5a of the shield container 5 are both open. The gas heated by the object to be heated in the heater container 2 rises in the heater container 2 and flows out from the hole 2c of the heater container 2 to the outside. Part of the gas flowing out of the heater container 2 descends through the gap 7 between the outer side of the heater container 2 and the inner side of the shield container 5, and the remaining part flows out from the hole 5 c of the shield container 5. The gas that has flowed out of the shield container 5 is cooled by the cooling jacket 4 because the inner surface of the sealed container 3 is cooled to a low temperature, and descends the gap 8 between the outer surface of the shield container 5 and the inner surface of the sealed container 3. The low-temperature gas that descends the gaps 7 and 8 between the inner surface and the outer surface of the shield container 5 flows into the heater container 2 from the lower end of the heater container 2, raises the temperature while cooling the object to be heated, and rises in the heater container 2. . Since convection is performed in this way, the article to be heated 1 is rapidly cooled.
[0020]
In this way, the temperature of the object to be heated, soaking, and cooling are performed in response to the change of the position of the lid 6 to the lowermost position, the intermediate position, and the uppermost position. Productivity can be improved by improving quality and shortening heating and cooling times.
[0021]
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, when the reaction gas is introduced during heat treatment such as an oxidation furnace, the object to be heated may be accommodated in a sealed reaction vessel and the reaction gas may be introduced into the reaction vessel. In the figure, the ceiling and bottom of the sealed container are depicted as discs, but in order to obtain a high-pressure container, it is preferable to use a dish shape.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the heating device of the present invention is provided with a shield container outside the heater container, and a hole is formed in the center of the ceiling of the heater container and the shield container. Since it is closed or both are opened, the temperature of the object to be heated during the heat treatment can be equalized and the quality can be improved, and the temperature can be raised and cooled rapidly to shorten the cycle time of the heat treatment. It has excellent effects such as improved productivity of the apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a heating apparatus according to the present invention, showing a state where a lid is in a lowest position.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the heating device of the present invention, showing a state where the lid is in an intermediate position.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the heating device of the present invention, showing a state where the lid is in the uppermost position.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional heating device.
[Explanation of symbols]
1 Heated Object 2 Heater Container 2a Heater 2b Lower Heater 2c Hole 3 Sealed Container 4 Cooling Jacket 5 Shield Container 5a Hole 6 Lid

Claims

A heater container that is surrounded by a necessary gap so that an object to be heated is covered from above, a lower cylinder is opened and the upper part is sealed, and a heater is attached to the inner surface, and a lower end of the heater container. A lower cylinder that is provided slightly below and heats the object to be heated from below, and a vertical cylinder that surrounds the heater container from above with a gap that is open, with the lower part open and the upper part sealed. And a sealed container in which the bottom is open and the bottom is open, and a cooling jacket is attached to the outer surface to allow water to pass through when heat treatment is completed and the object to be heated is cooled. A heating device having a concentric hole at the center of the ceiling of the heater container and the shield container, and a lid that can be moved up and down to close the hole. When in the lowest position Have been blocked are over data container hole, hot gas is gathered in the upper portion inside the heater chamber, cold gas is performed raising the temperature at a state gathered at the bottom of the heater chamber when the lid is in the intermediate position The hole is opened, the hole of the shield container is closed, and the hot gas inside the heater container rises inside the heater container and flows out through the hole of the heater container into the shield container. The inside of the heater container is soaked by the convection that is cooled by the inner surface of the shield container that has become cold, descends the gap between the heater container and the shield container, and flows into the heater container again, and the lid is in the uppermost position. The heater container and the shield container are both open, and the high-temperature gas inside the heater container rises inside the heater container and flows out through the hole in the heater container. Heater capacity And the shield container is lowered and flows into the heater container again, and the remainder flows through the hole of the shield container into the sealed container and is cooled by the inner surface of the sealed container cooled by the cooling jacket. lowered the gap of the closed container, by convection flowing into the heater vessel again, characterized in that the heater vessel is turned so that the rapidly cooled heating device

The heating apparatus according to claim 1, wherein a gas of 1 to 50 atm is enclosed in the reaction container and the sealed container.