JP4048242B2

JP4048242B2 - Heat treatment equipment

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Publication number: JP4048242B2
Application number: JP2002155659A
Authority: JP
Inventors: 秀樹田中
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2008-02-20
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発熱部を備えていて平板状の対象物であって加熱されると排除されるべき特殊気体を発生させる対象物に対向するように配設され前記対象物を一様に加熱可能なように形成された熱処理用の加熱装置に関し、特に、ＬＣＤ、有機ＥＬ、ＰＤＰ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板であって製造工程においてフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ処理を行うものの熱処理工程に好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＰＤガラス基板等の熱処理工程では、通常、遠赤外線加熱器であるＩＲヒータを多段に積層支持し、その間に多数枚の基板を配置し、ＩＲヒータで基板を所定の温度まで加熱して熱処理するようにしている。この場合、このような基板はフォトリソ処理をされているために、熱処理中に高温に加熱されると、フォトレジスト中に含まれる昇華性のガスや各種溶剤から揮発したガスが発生する。
【０００３】
そのため、熱処理室内で発生したこのようなガスである特殊気体Ｇの濃度を下げて排除する必要があり、従来では、図１４（ａ）に熱処理装置１００の一部分として示すように、ＩＲヒータＨに立設された基板支持ピンＰで基板Ｗを支持し、ＩＲヒータＨから下方に熱を放射して基板Ｗを加熱すると共に、加熱によって基板Ｗから発生した特殊気体Ｇを試験室１０１から排除するために、送気ダクト１０２及び吸気ダクト１０３を含む送排気系を設け、矢印で示すうに、試験室１０１の全体に基板Ｗに平行に流れる空気を送り、その中に特殊気体Ｇを随伴させて排出するようにしている。
【０００４】
しかしながら、このような装置では、熱処理室１００を全体的に換気するため、換気する容積が広くなると共に、発生した特殊気体Ｇと送気空気とが混合した混合気体が拡散した後に吸気ダクト１０３に吸入されるので、特殊気体Ｇの換気効率が悪くなるため、換気風量が多くなって熱損失が増大すると共に、多量の空気を吸入する吸気ダクトが必要になって熱処理装置が大型化し、装置コストも高くなるという問題があった。
【０００５】
又、基板面上を多量の空気が通過することになるので、基板Ｗに対する送気空気の温度の影響が大きくなり、空気流の上流側では基板の温度が下がり、下流側では高くなり、基板を熱処理するときの温度分布が悪くなるという問題がある。この場合、ＩＲヒータを平面上の位置に対応して分割した温度制御をするとすれば、装置構成が複雑になって装置コストが高くなる。
【０００６】
一方、同図（ｂ）に示す如く、ＩＲヒータＨから空気を吹き出させて、これに発生ガスを随伴させ、この空気を両側の吸気ダクト１０３を含む排気系から排出するようにした熱処理装置も知られている。この例では、特開平３−６２４８９号公報に示されている多孔質セラミックス焼結体からなる遠赤外線発生源を備えたＩＲヒータを使用し、その多孔から空気を吹き出させることができる。
【０００７】
しかしながら、この構造のＩＲヒータでも、吸気ダクトを設けて熱処理室全体の空気を排出するので、（ａ）の装置と同様に、熱損失の増大や装置の大型化及びコスト上昇を招くという問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、対象物が発生させる処理されるべき気体を少量の空気で熱効率良く排除でき熱処理装置に設けられたときにその小型化を可能にする加熱装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、発熱部を備えていて、平板状の対象物であって前記発熱部で加熱されると排除されるべき特殊気体を発生させる対象物に対向するように配設され、前記対象物を一様に加熱可能なように形成された熱処理用の加熱装置を備えた熱処理装置において、
前記対象物に向かって空気を供給するように前記対象物の少なくとも一方側に設けられた送気ダクトを有し、前記加熱装置が、前記供給される空気と前記特殊気体とからなる混合気体が吸い出されるように形成された気体吸出部であって前記対象物に対向する側に均一状に分布し前記混合気体を吸出可能なように設けられた複数の気体吸出孔を備えた気体吸出部を有することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した加熱装置である遠赤外線放射加熱器Ｈ（以下「ＩＲヒータＨ」という）の全体構造の一例を示し、図２は一部分だけ示している熱処理装置にＩＲヒータＨを取り付けた状態を示す。図３はその発熱部の概略構造の一例を示し、図４はＩＲヒータＨを熱処理装置に装備して使用するときの送気系及び吸気系の一例を示す。図１を基本として他の図を参照しつつ説明する。
【００１２】
ＩＲヒータＨは、発熱部１を備えていて、図２にも示すように平板状の対象物としてのフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板Ｗ（以下単に「基板Ｗ」という）に対向するように配設され、基板Ｗを一様に加熱可能なように形成された熱処理用の装置であり、本例では、気体供給部である送気通路２及び気体吸出部である吸気通路３を備えている。そして、本体構造部分として、上板４、中間板５及び下板６で構成された放熱体７が設けられている。発熱部１は、この放熱体７と一体化され、放熱体７を介して基板Ｗを加熱することができる。又、送気通路２及び吸気通路３はこの放熱体７に形成されている。
【００１３】
基板Ｗは、加熱されると排除されるべき特殊気体を発生させる。即ち、ＦＰＤ等の基板Ｗは、画像ディスプレイのためにフォトリソ処理をされているので、熱処理工程で高温に加熱されると、フォトレジストから出る昇華ガスや各種溶剤から出る揮発ガスからなる特殊気体が発生する。この特殊気体は、物体に特有の固体化温度以下で一定の濃度以上になると再凝固し、熱処理装置関係の各部を汚染したり、トランジスタ回路の形成等の以後の工程で有害物になるため、その濃度が一定以下になるように排除される。
【００１４】
発熱部１は、図３に示す如く、スクリーン印刷によって薄膜状に形成された絶縁体１１、保護コーティング１２、及びこれらの間の端子部１３と抵抗体１４と接続用銀配線１５によって構成されている。絶縁体１１及び保護コーティング１２は、抵抗体１４の発熱によって遠赤外線ＩＲを発生させるようにセラミック等の適当な材料にされる。従って、本例では、ＩＲは図３（ｂ）において主として上方に放射される。なお図示の如く、放熱体７の下面側に保護コーティング１２と同様のＩＲ放射材１０のコーティングを追加するようにすれば、下方にもＩＲを放射させ基板Ｗを上面からも照射することができる。
【００１５】
この場合、基板Ｗの回路構造等によってこれを主として上面側から照射する必要があるときには、図示のＩＲ放射材１０に代えて、放熱体７の下面側である下板６側に、吹出孔２１及び吸込孔３１を回避するように抵抗体１４を敷設すると共に絶縁体１１や保護コーティング１２を施した発熱部１を設けるようにする。なお、以上において薄膜状のＩＲ放射材は厚み数十ミクロン程度のごく薄いものであるが、構造を明瞭にするために図面では厚みが厚いように図示している。
【００１６】
送気通路２は、基板Ｗに対向する範囲に発熱部１の熱を受けるように配設されていると共に、気体として図４（ａ）に示すような空気供給系８から空気が供給されるように形成されていて、基板Ｗに対向する側として図１では下方に均一状に分布した多数の気体吹出孔である吹出孔２１を備えている。なお、図１（ａ）では吹出孔２１の中心位置を＋記号で図示している。
【００１７】
吸気通路３も同様に、基板Ｗに対向する範囲に発熱部１の熱を受けるように配設されていると共に、供給される気体として本例では図４（ｂ）に示すような空気吸入系９によって吹出孔２１から吹き出された空気及び基板Ｗから発生した前記特殊気体からなる混合気体が吸い出されるように形成されていて、基板Ｗに対向する下方側に均一状に分布していると共に前記混合気体を吸入可能なように設けられた多数の気体吸入孔としての吸込孔３１を備えている。吸込孔３１の中心位置も同様に＋記号で示されている。
【００１８】
送気通路２及び吸気通路３は、本例では前記の如く放熱体７に形成されている。即ち、これらは、中間板５にその厚み方向に貫通した溝を加工し、その上下を上板４及び下板６で覆うことによって形成されている。板４、５、６間は、ネジ止め、溶接、接着等の適当な方法によって結合される。下板６には、予め吹出孔２１及び吸込孔３１が空けられている。
【００１９】
板４、５、６としては、ある程度の強度や耐熱性や耐蝕性が要求されるので、例えばステンレス鋼やアルミニウム等が好都合に使用される。特にステンレス鋼は、高強度で且つ比重従って熱容量が大きいため、放熱体７を厚みの薄いものに形成可能であるので、適当な材料である。実際の製品においては、例えば長さが１０００mmにもなる大型の基板Ｗを加熱するＩＲヒータ用のものであっても、全体の厚みを１０mm以下で５mm程度までにすることができる。なお、板４、５、６は、温度変化による熱変形量を等しくして熱歪みの発生を防止するように通常同材料にされる。
【００２０】
送気通路２及び吸気通路３は、基板Ｗに対向する範囲に設けられればよいが、通常、熱処理の対象になる基板Ｗのうちの最大寸法のものより少し広い範囲まで設けられる。又、発熱部１の熱を受けるように配設される必要があるが、本例では、放熱体７が発熱部１の熱を受けて目的とする温度まで昇温して熱保有体になり、通路２、３をその中に形成することにより、放熱体７と共に発熱部１の熱を受けられるようにしている。なお、例えばステンレスパイプを通路のないソリッドな放熱体７に沿わせて接合し、その熱を受けられるパイプを通路２、３にするような構造にすることも可能である。
【００２１】
又、送気通路２は気体が供給されるように形成され、吸気通路３は混合気体が吸い出されるように形成される。そのため本例では、多数の通路２、３のそれぞれから発熱部１を貫通してその上方に短管７１を突出させ、これらに図４に示す空気供給系８及び空気吸入系９の分岐管８４及び９４を接続するようにしている。
【００２２】
空気供給系８は、熱処理装置１００において熱処理室１０１の外に配設されていて、吹出孔２１から適当な流速で空気を吹き出せるだけの例えば0.3〜0.4ＭＰａ程度の吐出圧力を持つ小容量の圧縮機やブロアからなる送気装置８１、多段に配設されるＩＲヒータＨのそれぞれに送気するための主送気ヘッダ８２、各ＩＲヒータＨに設けられている複数の送気通路２に送気するための副送気ヘッダ８３、前記それぞれの短管７１に接続される副送気分岐管８４、等によって構成されている。又、必要に応じて送気空気を予熱する加熱器８５が設けられる。
空気吸入系９も同様に、熱処理装置１００において熱処理室１０１の外に配設されていて、前記混合気体を吸入可能なように例えば３００ｍｍＡｑ程度の負圧を形成することができ送気装置８１とほぼ同容量を持つ真空ポンプや吸気送風機から成る吸気装置９１、主吸気ヘッダ９２、副吸気ヘッダ９３、副吸気分岐管９４、等によって構成されている。
【００２３】
なお、基板Ｗには例えば５００℃のような高温で熱処理されるものもあり、そのような場合には、空気に代えて、基板Ｗの酸化防止等のために、気体として窒素のような不活性ガスや酸素量の低い酸素貧化空気が用いられることもあり、そのときには、空気供給系８及び供給吸入系９はそのような気体を取り扱うことになる。
【００２４】
それぞれ多数の吹出孔２１及び吸込孔３１は、共に基板Ｗに対向して均一状に分布するように設けられるが、本例では、送気通路２と吸気通路３とをＩＲヒータＨの幅Ｂ方向に一列毎に配置して長さＬ方向に延設し、それぞれの列に孔２１及び３１を等ピッチで設けることにより、これらを基板Ｗに対して均一状に分布させている。
【００２５】
又本例では、幅Ｂ方向の両端に吸込孔３１を配設すると共に、長さＬ方向には、吹出孔２１より端の位置に追加の吸込孔３１を配設している。このようにすれば、周囲の端の吸込孔３１によってある程度のエアーカーテン的効果が得られ、吹出孔２１から吹き出した空気をより確実に吸込孔３１に回収することができる。但し、吸込孔３１の吸入能力が十分であれば、吹き出した空気は何れ吸込孔３１に回収されることになるので、必ずしもこのような配置にしなくてもよい。
【００２６】
又本例では、図示の如く吹出孔２１及び吸込孔３１を、幅Ｂ方向に狭いピッチで長さＬ方向に広いピッチで長方形状に配列すると共に、吸込孔３１の開口直径を吹出孔２１の開口直径より大きくしているが、両方向のピッチを同程度にしたり、正方形状や千鳥状に配列したり、両孔の開口面積を同程度にしたり反対に更に大きさ変えるようなことも可能である。このような孔の配列や大きさは、ＩＲヒータＨの平面形状や基板Ｗとの間隔距離や送吸気量等の諸条件によって適当に変更され、空気が吹出孔２１から良好に吹き出されて基板Ｗ上に広がると共に、広がった空気が吸込孔３１に良好に吸入・回収されるように定められる。
【００２７】
ＩＲヒータＨには、更に、通常の構造のものと同様に、図示を省略しているが基板Ｗを乗せる支持ピンＰを取り付けられるようにねじ等の取付座が設けられている。支持ピンＰは、例えば幅Ｂ及び長さＬ方向に３列及び４列に合計１２本設けられる。なお、支持ピンＰに代えて、幅Ｂ方向の両側に橋桁状の支持管を設けるようにしてもよい。又、このような支持ピンや支持管を必要に応じて昇降可能にしてもよい。
【００２８】
以上のようなＩＲヒータＨは、熱処理装置１００に装備されて次のように使用され、その作用効果を発揮する。
図２に示すように、熱処理されるべき基板Ｗは、ロボットハンド２００に吸着支持され、多段に配設されたＩＲヒータＨのうち最上段のものを除く二段目以下のものの支持ピンＰの上に乗せられ、それぞれその上段のＩＲヒータＨによって主として上方から加熱される。
【００２９】
ＩＲヒータＨでは、発熱部１の端子部１３に電源が供給される。それにより、抵抗体１４が発熱し、その熱が放熱体７に伝達され、放熱体７が時間の経過と共に昇温して本例では２５０℃程度の制御された温度になり、ＩＲ放射材１０を介して下方に遠赤外線ＩＲを放射し、上記のように下方に配置された基板Ｗを２３０℃程度の目的とする熱処理温度に加熱する。これにより、基板Ｗから、昇華ガスや揮発ガス等からなる少量の特殊気体Ｇが発生する。
【００３０】
この特殊気体Ｇを処理するために空気供給系８及び空気吸入系９が作動する。即ち、空気供給系８では、送気装置８１が空気を吐出し、この空気が、順次主送気ヘッダ８２、副送気ヘッダ８３及び副送気分岐管８４を経由して各段、各列の全ての送気通路２に供給され、その中の静圧を例えば５０ｍｍＡｑ程度にし、図５に示す如く、外部との静圧差によって吹出孔２１から吹出空気Ａ₁となって吹き出され、基板Ｗの表面に到達してその上に広がる。このように吹出孔２１から吹き出した吹出空気Ａ₁は、基板Ｗから発生した前記少量の特殊気体Ｇを随伴し、これを低濃度で混合した混合気体Ａ₂になる。
【００３１】
この場合、吹出空気Ａ₁が高温になっている発熱部１の送気通路２を通過して十分高温になるので、発生した特殊気体を高温の状態で混合させることができる。又、高温の吹出空気Ａ₁が基板Ｗの表面に一様に広がるので、これを一様に加熱し、基板Ｗの温度分布をより均一化する作用をなす。即ち、ＩＲヒータＨは放熱体７を介して基板Ｗに均一的に熱を与えるが、一定の幅を持った抵抗体１４がある程度間隔を開けて配列されるため、基板Ｗ表面では、抵抗体１４に対応する位置とその間隔に開いた所に対応する位置とで多少の温度差を生ずることがあるが、加熱された吹出空気Ａ₁が基板Ｗの表面に一様に当たることにより、そのような温度差をより均一化させる作用をなす。なお、図４に二点鎖線で示す如く、必要に応じて空気を予熱する加熱器８５を設ければ、このような作用をより完全にさせることができる。
【００３２】
空気吸入系９では、吸気装置９１が主として吹出空気であり低濃度で特殊気体を含んだ混合気体からなる吸込空気Ａ₂を吸入する。この吸入空気Ａ₂は、吸気装置９１によって形成された吸気通路３内の１００ｍｍＡｑ程度の負圧によって吸込孔３１からその中に吸入され、順次副吸気分岐管９４、副吸気ヘッダ９３、主吸気ヘッダ９２を経由して吸気装置９１に吸入され、排出可能な所まで送られて排出される。
【００３３】
この場合、吸込空気Ａ₂が高温になっている吸気通路３を通過するので、高温状態が維持される。その結果、吸入され吸気装置９１で排出される吸入気体が排出されるまで適当な温度に維持され、配管中等において温度が下がり過ぎて再凝固するという不具合の発生が防止される。又、吹出孔２１と吸込孔３１とを基板Ｗに対して共に均一的に配置するために、送気通路２と吸気通路３とが本例のように通常交互に設けられるため、温度の高くなった吸入空気と温度上昇されるべき供給空気との間で熱交換作用が生じたり、放熱体７の発熱を主として供給空気が取り入れることができるために、熱効率が良い。
【００３４】
以上のようなＩＲヒータＨによれば、図２に示す如く、空気の吹き出し及び吸入がＩＲヒータＨと基板Ｗとの間の短い高さ距離Ｚ₁に相当する小容積の空間内で行われるので、換気効率が極めて良い。即ち、例えば幅８００ｍｍで長さ１０００ｍｍのような大型の基板Ｗを１０段装備した熱処理装置において、支持ピンＰの高さ距離Ｚ₂に相当する容積も含めて熱処理装置の全体を対象として換気する従来の装置では、換気量が約３ｍ³／分であったのに対して、本発明を適用した熱処理装置では、吹出空気Ａ₁の量Ｑ₁又はこれとほぼ同じ量の吸込空気Ａ₂の量Ｑ₂からなる換気量が、従来の装置の約１／６である０．５ｍ³/分程度の量にされる。
【００３５】
その結果、本発明のＩＲヒータＨによれば、昇華ガス等の特殊気体を効果的に低濃度の段階で確実に排除でき、大きな送吸気ダクト等が不要になり、熱処理装置の小型化とコスト低減を図ることができる。
【００３６】
図６乃至図９は本発明を適用したＩＲヒータＨの他の構成例を示す。
そのうち図６のものは、図１のものに較べて、送気通路２及び吸気通路３がそれぞれ独立して溝状に形成されていること、発熱部１が下板６の下側即ち下の基板Ｗ側に配設されていること、従って送気通路２及び吸気通路３は下から発熱部１の熱を受けて下板６と共に放熱体７を構成していること、等の点が相違する。この構造のものでは、図１のＩＲ放射材１０に代えて発熱体１を構成する絶縁体１１及び保護コーティング１２がＩＲ放射材になる。又この例のものでは、支持ピンＰを通路２、３に適当な間隔で装着することができる。
【００３７】
本例のＩＲヒータＨも図１のものと同様の作用効果を有する。この場合、発熱体１が直接基板Ｗに対向するので、熱伝達性が一層良い。但し、抵抗線１４のピッチによって加熱むらが出やすいが、加熱された空気が吹き出すためこれを緩和する効果が生ずる。
【００３８】
図７のＩＲヒータＨは、図６のものと同様の構造の送気通路２及び吸気通路３を備えているが、発熱体１が上板４を介して上側に配設されている。吹出孔２１及び吸込孔３１は直接通路２、３に設けられている。本例のものも図１、図６のものと同様の作用効果を有する。
【００３９】
図８のＩＲヒータＨは、アルマイトを施したアルミニウム等のそれ自体がＩＲ放射材からなり例えば１０ｍｍ程度の比較的厚みの厚い上板４、同様の材料からなる中間板５、これらの間に挟持された発熱体１、中間板５に溝加工によって形成された送気通路２及び吸気通路３、これらを覆い吹出孔２１及び吸込孔３１を備えた下板６、等によって構成されている。本例のＩＲヒータＨも図１等のものと同等の作用効果を有する。
【００４０】
図９のＩＲヒータＨは、図８のものと同様にアルマイトを施したアルミニウム等のＩＲ放射材からなる発熱体１と、ステンレス鋼からなり送気孔２１及び吸気孔３１が形成され発熱体１とは別体として製造される放熱体７とを備えた構造のものである。発熱体１と放熱体７とは間隔Ｃを空けてそれぞれ別個に図示しない熱処理室に取り付けられる。
【００４１】
この構造のＩＲヒータＨもこれまでのものと同様の作用効果を有するが、このＩＲヒータＨでは、放熱体７が発熱体１から熱を受けて出入りする空気を加熱すると共に下方の基板Ｗを上方から加熱するが、基板Ｗは主として下方から直接発熱体１によって加熱されることになる。この構造のＩＲヒータＨもこれまでのものと同様の作用効果を有する。そして、このものでは、発熱体１としては通常の市販のＩＲヒータをそのまま使用することができる利点がある。
【００４２】
なお、図１、図６及び図７のステンレス鋼を使用したＩＲヒータでは、その厚みを薄くできるので、その薄型化や軽量化により、ＩＲヒータが装備される熱処理装置を一層小型化及び軽量化できる効果が生ずる。
【００４３】
又、本発明のような送気通路及び吸気通路を基板Ｗに対向させるように設けた技術思想を応用すれば、例えばシリコンウエハのように小サイズで加熱すべき熱量が小さいものを熱処理の対象にするときには、基板Ｗを直接加熱する発熱部１を省略して、送気通路に予め加熱された空気を流すだけような加熱部材を熱処理用に使用することも可能になる。
【００４４】
図１０乃至図１２は本発明を適用したＩＲヒータの更に他の構成例及びこのＩＲヒータを装備した熱処理装置の一部分を示す。
本例のＩＲヒータＨも図１等のものと同様の構造になっているが、中間板５の部分には吸気通路３のみが形成されている。そして、供給される気体は、図１のように吸気通路３と共に中間板５に形成された送気通路２からではなく、図１１又は図１２に示す如く熱処理装置１００のダクト１０２から供給される。ダクト１０２には、図４に示すような送気装置８１から必要に応じて設けられる加熱器８５を介して空気が供給される。吸気通路３に対しては、図４に示す吸気装置９１を含む空気吸入系９が設けられる。
【００４５】
なお、本例のＩＲヒータＨでは、上板４と下板６との間の中間板５の部分には図１のような送気通路２がなく、吸気通路３だけが形成された吸込み専用の構造になっているので、幅Ｂ方向で吸気通路３を仕切っている中間板の部分及び吸気用の短管７１の数を図示の６列の状態よりも更に減らすことが可能である。
【００４６】
本例のＩＲヒータＨも図１のものに近い作用効果を発揮する。即ち、熱処理されるときに基板Ｗから発生する特殊気体Ｇを処理するために、吸気装置９１及び送気装置８１が運転され、図示しない送気経路からダクト１０２に空気が供給され、これから少量の空気が基板Ｗの方向に流され、この空気にＩＲヒータＨによって加熱された基板Ｗの表面から発生した小量の特殊気体Ｇが加わって低濃度の混合気体Ａ₂になり、これが空気吸入系９によって予め負圧にされている吸気通路３に吸込孔３１を介して吸入される。ダクト１０２から供給される空気は通常加熱器８５によって基板Ｗの熱処理温度程度に加熱される。
【００４７】
本例のようなＩＲヒータＨによれば、送気空気は基板Ｗの側方から送られ、ある程度試験室１００内に拡散するが、基板Ｗに対抗する位置に狭い間隔で吸込孔３１の開口した吸気通路３を備えたＩＲヒータＨが設けられているので、基板Ｗから発生した特殊気体Ｇは、基板Ｗの表面から離れて多方面に拡散することなく、供給された空気に随伴されて直接的に吸込孔３１に吸入されるため、特殊気体Ｇの換気効率が極めて良い。
【００４８】
従って、供給する空気量を少なくしても、熱処理室１０１内の特殊気体の濃度を目的とする低い濃度以下にすることができる。その結果、熱処理装置としての空気供給量を、図１のＩＲヒータＨを使用した場合よりは少し多いが、従来の場合の装置の１／３程度以下にすることができた。そして、大きな吸気ダクトが不要になり、熱処理装置の小型化とコスト低減を図ることができる。
【００４９】
この場合、図１２の装置では、送気用のダクト１０２を１０２₁及び１０２₂として基板Ｗの両側に設けているので、図１１のダクト１０２から供給される空気のほぼ半分の空気が両側のダクト１０２₁、１０２₂のそれぞれから供給されることになるが、ダクトが両側に分かれているため、その分だけ装置の構造部分が追加されることになる。しかし、このようにダクトを両側に設けて両側から対称状に送気するようにすれば、ＩＲヒータＨの温度制御が容易になると共に基板Ｗの熱処理温度をより精度良く制御することができる。
【００５０】
図１３は図１２の装置で基板Ｗを熱処理するときの各部の温度状態の一例及び図３（ａ）に示す発熱用の抵抗体１４の制御の概略を示す。
例えば、基板Ｗの熱処理温度をＴｗ＝２５０℃とすると、ＩＲヒータＨの平均的発熱温度をＴｈｍ＝２８０℃とし、両側のダクト１０２₁、１０２₂から供給される空気の温度をＴａ＝２５０℃にする。この状態では、温度Ｔａの空気が基板Ｗの端の部分に到達すると、それから中央に流れるに従ってＩＲヒータＨから熱を吸収して昇温し、基板Ｗに与える熱影響が変化し、基板Ｗを均一にＴｗにできなくなる。そのため、ＩＲヒータＨの温度を全面積にわたって同じ温度Ｔｈｍにするのではなく、抵抗線１４の加熱出力密度を変える等の方法により、ＴｈｍをＩＲヒータＨの平面位置に対応して変化させることになる。
【００５１】
その場合、両側のダクトから対称状に空気が供給されるため、ＩＲヒータＨを両側方向に対称に温度制御することができる。即ち、同図（ｂ）の最も簡単な制御状態で説明すれば、全体的には熱処理温度より低温になっている熱処理室１０１側部への放熱によって空気が最も冷えやすいと共にＩＲヒータＨによる昇温効果の発生前になる４隅部分を区画Ｈ₁、その中間部分を区画Ｈ₂、放熱がないと共にヒータ熱で昇温する中央部分を区画Ｈ₃、この部分における空気供給方向に直角の中間端部分を区画Ｈ₄としたときに、抵抗線１４の発熱密度を、Ｈ₁が最大、Ｈ₃が最小、Ｈ₂とＨ₄が中間になるようにする。
【００５２】
その結果、温度制御が容易になると共に、基板の平面上の各位置における熱処理温度をより精度良く均一化することができる。更に、基板サイズが変わっても、ＩＲヒータＨを同じ設計条件にすることができる。
【００５３】
なお、図１１の装置では、構造の簡素化は図られるが、上記のような対称制御ができないため温度制御的に難しくなるので、熱処理温度や基板サイズ等が定形化されていて同一製品を熱処理する場合のように、実験等で十分な温度特性を把握して設計及び製造できるような熱処理装置等に適用されることになる。
【００５４】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、発熱部を備えていて平板状の対象物であって加熱されると排除されるべき特殊気体を発生させる対象物に対向するように配設され対象物を一様に加熱可能なように形成された熱処理用の加熱装置に所定の構成を備えた気体吸出部を設けるので、対象物から発生した特殊気体を極めて効率的に処理することができる。
【００５５】
即ち、気体吸出部が、対象物に対向する側に均一状に分布し供給される空気と前記特殊気体とからなる混合気体を吸出可能なように設けられた複数の気体吸出孔を備えていて、対象物に対向する範囲に配設され混合気体が吸い出されるように形成されているので、対象物から発生した処理されるべき特殊気体を供給された空気との混合気体として吸い出して排出することができる。
【００５６】
その結果、この加熱装置が熱処理装置に装備されると、加熱装置自体によって対象物の発生する特殊気体を処理し、その高濃度化による対象物及び熱処理装置関連部分の周辺への再凝固を防止することができる。
【００５７】
この場合、対象物に対向する範囲からこの気体を吸い出すので、少量の気体の供給により、極めて効率的に対象物から発生した特殊気体を排出処理することができる。
【００５８】
即ち、従来の装置のように、熱処理装置に吸入ダクトを設けて、熱処理室の全体に拡散した特殊気体を排除する場合には、広い容積の気体置換が必要になり、供給気体量が多くなると共に、気体の排除効率が悪く、熱処理室内で特殊気体の濃度が上がり易いが、対象物と気体吸出部とが対向する狭く限定された容積部分だけで特殊気体を混合させて排出することになるので、熱処理室の全体に較べて十分小さいこの対向容積部分に対応して供給気体量が少なくなると共に、特殊気体を散逸させないので、気体の回収効率が良く、熱処理室内の特殊気体の濃度を確実に低いレベルに維持することができる。
【００５９】
そして、供給気体量の低減や吸気ダクト等の不要化により、加熱装置が熱処理装置に装着されるときに、熱処理装置の小型化及び構造の簡素化を図り、更にコスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したＩＲヒータの全体構成の一例を示し、（ａ）は平面図で（ｂ）は（ａ）の幅方向断面図で（ｃ）は（ａ）の長さ方向断面図である。
【図２】上記ＩＲヒータを熱処理装置に装備した状態の一部分を示す説明図である。
【図３】上記ＩＲヒータの発熱部分の構造例を示し、（ａ）は平面図で（ｂ）は断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は上記ＩＲヒータへの空気供給系及び空気吸入系の一例を示す説明図である。
【図５】上記ＩＲヒータの空気の吹き出し及び吸込み状態を示す説明図である。
【図６】本発明を適用したＩＲヒータの他の構成例を示す部分断面図である。
【図７】本発明を適用したＩＲヒータの更に他の構成例を示す部分断面図である。
【図８】本発明を適用したＩＲヒータの更に他の構成例を示す断面図である。
【図９】本発明を適用したＩＲヒータの更に他の構成例を示す断面図である。
【図１０】本発明を適用したＩＲヒータの更に他の構成例を示し、（ａ）は平面図で（ｂ）は（ａ）の幅方向断面図である。
【図１１】上記ＩＲヒータを装備した熱処理装置の一部分の構造を示す説明図である。
【図１２】上記ＩＲヒータを装備した熱処理装置の一部分の構造の他の例を示す説明図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は上記他の例における温度状態の説明図である。
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は従来のＩＲヒータの発生ガスの排出状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１発熱部
２送気通路（気体供給部）
３吸気通路（気体吸出部）
２１吹出孔（気体吹出孔）
３１吸込孔（気体吸込孔）
Ａ₁ 吹出空気（気体）
Ａ₂ 混合気体、吸込空気（混合気体）
Ｇ特殊気体
ＨＩＲヒータ（加熱装置）
Ｗ基板、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板（平板状の対象物）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a heating unit, is a flat object, and is disposed so as to face an object that generates a special gas to be excluded when heated, and can uniformly heat the object. In particular, the heat treatment apparatus is a glass substrate for a flat panel display (FPD) such as an LCD, an organic EL, or a PDP, and performs a photolithography process using a photoresist in the manufacturing process. Conveniently used in the process.
[0002]
[Prior art]
In a heat treatment process for an FPD glass substrate or the like, normally, IR heaters that are far-infrared heaters are stacked and supported in multiple stages, a large number of substrates are arranged between them, and the substrates are heated to a predetermined temperature by the IR heaters for heat treatment. I am doing so. In this case, since such a substrate is subjected to photolithography treatment, when heated to a high temperature during the heat treatment, sublimable gas contained in the photoresist and gas volatilized from various solvents are generated.
[0003]
Therefore, it is necessary to reduce and eliminate the concentration of the special gas G, which is such a gas generated in the heat treatment chamber. Conventionally, as shown as a part of the heat treatment apparatus 100 in FIG. The substrate W is supported by the erected substrate support pins P, heat is radiated downward from the IR heater H to heat the substrate W, and the special gas G generated from the substrate W by heating is excluded from the test chamber 101. Therefore, an air supply / exhaust system including an air supply duct 102 and an air intake duct 103 is provided, and air flowing parallel to the substrate W is sent to the entire test chamber 101 as indicated by arrows, and a special gas G is accompanied therein. It is trying to discharge.
[0004]
However, in such an apparatus, since the heat treatment chamber 100 is ventilated as a whole, the volume to be ventilated is widened, and after the mixed gas in which the generated special gas G and the supplied air are mixed diffuses into the intake duct 103. Since it is inhaled, the ventilation efficiency of the special gas G deteriorates, so the ventilation air volume increases and heat loss increases, and an intake duct for inhaling a large amount of air is required, which increases the size of the heat treatment apparatus, and the equipment cost There was also a problem of becoming higher.
[0005]
In addition, since a large amount of air passes over the substrate surface, the influence of the temperature of the air supplied to the substrate W increases, the substrate temperature decreases on the upstream side of the air flow, and increases on the downstream side. There is a problem that the temperature distribution during heat treatment becomes worse. In this case, if the temperature control is performed by dividing the IR heater in accordance with the position on the plane, the apparatus configuration becomes complicated and the apparatus cost increases.
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 5B, there is also a heat treatment apparatus in which air is blown out from the IR heater H, accompanied by generated gas, and discharged from an exhaust system including the intake ducts 103 on both sides. Are known. In this example, an IR heater provided with a far infrared ray generation source made of a porous ceramic sintered body disclosed in JP-A-3-62489 is used, and air can be blown out from the pores.
[0007]
However, even with the IR heater having this structure, since the intake duct is provided and the air in the entire heat treatment chamber is discharged, there is a problem in that, similarly to the apparatus (a), an increase in heat loss, an increase in the size of the apparatus, and a cost increase are caused. is there.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the present invention solves the above-described problems in the prior art, and a heating device that can reduce the size of a gas to be processed generated by an object when it is provided in a heat treatment apparatus that can be efficiently removed with a small amount of air. It is an issue to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is provided with a heat generating part, and generates a special gas that is a flat object and should be excluded when heated by the heat generating part. In a heat treatment apparatus provided with a heating device for heat treatment that is disposed so as to face an object and is formed so that the object can be uniformly heated,
The air supply duct is provided on at least one side of the object so as to supply air toward the object, and the heating device supplies the supplied air. When Special gas When A gas suction portion formed so that a mixed gas consisting of the above is sucked out, and is uniformly distributed on the side facing the object, and the mixed gas is Suction Provided as possible Multiple Gas Suction It has the gas suction part provided with the hole, It is characterized by the above-mentioned.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows an example of the entire structure of a far-infrared radiation heater H (hereinafter referred to as “IR heater H”), which is a heating apparatus to which the present invention is applied, and FIG. 2 shows an IR heater H added to the heat treatment apparatus shown only partially. The attached state is shown. FIG. 3 shows an example of a schematic structure of the heat generating portion, and FIG. 4 shows an example of an air supply system and an intake system when the IR heater H is used in a heat treatment apparatus. A description will be given based on FIG. 1 with reference to other drawings.
[0012]
The IR heater H includes a heat generating portion 1 so as to face a flat panel display (FPD) glass substrate W (hereinafter simply referred to as “substrate W”) as a flat object as shown in FIG. In this example, the apparatus includes a gas supply passage 2 that is a gas supply portion and an air intake passage 3 that is a gas suction portion. ing. And as a main-body structure part, the heat radiator 7 comprised by the upper board 4, the intermediate | middle board 5, and the lower board 6 is provided. The heat generating portion 1 is integrated with the heat radiating body 7 and can heat the substrate W via the heat radiating body 7. The air supply passage 2 and the intake passage 3 are formed in the heat radiating body 7.
[0013]
The substrate W generates a special gas to be excluded when heated. That is, since the substrate W such as FPD is subjected to photolithography for image display, when heated to a high temperature in the heat treatment process, a special gas composed of a sublimation gas emitted from the photoresist and a volatile gas emitted from various solvents is generated. appear. This special gas resolidifies when it reaches a certain concentration below the solidification temperature specific to the object, contaminates each part related to the heat treatment equipment, and becomes a harmful substance in subsequent processes such as the formation of transistor circuits. The concentration is excluded so that it is below a certain level.
[0014]
As shown in FIG. 3, the heat generating portion 1 is composed of an insulator 11 formed in a thin film by screen printing, a protective coating 12, and a terminal portion 13, a resistor 14 and a connecting silver wiring 15 therebetween. Yes. The insulator 11 and the protective coating 12 are made of a suitable material such as ceramic so that the infrared rays IR is generated by the heat generated by the resistor 14. Therefore, in this example, IR is mainly emitted upward in FIG. As shown in the figure, if a coating of the IR radiation material 10 similar to the protective coating 12 is added to the lower surface side of the heat radiating body 7, IR can be emitted downward and the substrate W can be irradiated from the upper surface. .
[0015]
In this case, when it is necessary to irradiate the substrate W mainly from the upper surface side due to the circuit structure or the like of the substrate W, the blowout holes 21 are formed on the lower plate 6 side, which is the lower surface side of the radiator 7, instead of the illustrated IR radiation material 10. In addition, the resistor 14 is laid so as to avoid the suction hole 31 and the heat generating portion 1 provided with the insulator 11 and the protective coating 12 is provided. In the above description, the thin-film IR radiation material is very thin with a thickness of about several tens of microns. However, in order to clarify the structure, the thickness is shown as being thick.
[0016]
The air supply passage 2 is disposed in a range facing the substrate W so as to receive the heat of the heat generating portion 1, and air is supplied as a gas from an air supply system 8 as shown in FIG. As shown in FIG. 1, there are provided air outlets 21 which are a large number of gas outlets uniformly distributed downward in FIG. In addition, in Fig.1 (a), the center position of the blowing hole 21 is shown with + symbol.
[0017]
Similarly, the intake passage 3 is disposed so as to receive heat from the heat generating portion 1 in a range facing the substrate W, and in this example, an air intake system as shown in FIG. 9 is formed so as to suck out the air blown out from the blowout hole 21 by the airflow 9 and the special gas generated from the substrate W, and is uniformly distributed on the lower side facing the substrate W. Suction holes 31 are provided as a large number of gas suction holes provided so that the mixed gas can be sucked. Similarly, the center position of the suction hole 31 is indicated by a + symbol.
[0018]
In this example, the air supply passage 2 and the intake passage 3 are formed in the radiator 7 as described above. That is, these are formed by processing a groove penetrating in the thickness direction in the intermediate plate 5 and covering the upper and lower sides with the upper plate 4 and the lower plate 6. The plates 4, 5, 6 are connected by an appropriate method such as screwing, welding, or adhesion. The lower plate 6 has a blowout hole 21 and a suction hole 31 in advance.
[0019]
As the plates 4, 5, 6, a certain degree of strength, heat resistance, and corrosion resistance are required, and therefore, for example, stainless steel or aluminum is conveniently used. In particular, stainless steel is a suitable material because it has a high strength and has a large specific capacity and thus a large heat capacity, and thus the heat radiator 7 can be formed with a small thickness. In an actual product, for example, even for an IR heater that heats a large substrate W having a length of 1000 mm, the overall thickness can be reduced from 10 mm to 5 mm. The plates 4, 5, 6 are usually made of the same material so that the amount of thermal deformation due to temperature change is made equal to prevent the occurrence of thermal distortion.
[0020]
The air supply passage 2 and the intake passage 3 may be provided in a range facing the substrate W, but are usually provided in a range slightly wider than the maximum dimension of the substrates W to be subjected to heat treatment. In addition, in this example, the radiator 7 receives the heat of the heat generating part 1 and rises to a target temperature to become a heat holding body. By forming the passages 2 and 3 therein, the heat of the heat generating portion 1 can be received together with the radiator 7. For example, a stainless steel pipe may be joined along the solid heat radiating body 7 without a passage, and the pipe that can receive the heat may be formed into the passages 2 and 3.
[0021]
The air supply passage 2 is formed so as to be supplied with gas, and the intake passage 3 is formed so as to suck out the mixed gas. Therefore, in this example, the short pipe 71 is protruded through the heat generating portion 1 from each of the multiple passages 2 and 3, and the branch pipe 84 of the air supply system 8 and the air suction system 9 shown in FIG. And 94 are connected.
[0022]
The air supply system 8 is disposed outside the heat treatment chamber 101 in the heat treatment apparatus 100 and has a small capacity having a discharge pressure of, for example, about 0.3 to 0.4 MPa that can blow out air from the blow hole 21 at an appropriate flow rate. An air supply device 81 including a compressor and a blower, a main air supply header 82 for supplying air to each of the IR heaters H arranged in multiple stages, and a plurality of air supply passages 2 provided in each IR heater H A sub-air supply header 83 for supplying air, a sub-air supply branch pipe 84 connected to each of the short pipes 71, and the like are configured. Moreover, the heater 85 which preheats air supply air as needed is provided.
Similarly, the air suction system 9 is disposed outside the heat treatment chamber 101 in the heat treatment apparatus 100, and can form a negative pressure of, for example, about 300 mmAq so that the mixed gas can be sucked. The air intake device 91 includes a vacuum pump or an intake air blower having substantially the same capacity, a main intake header 92, an auxiliary intake header 93, an auxiliary intake branch pipe 94, and the like.
[0023]
Note that some substrates W are heat-treated at a high temperature such as 500 ° C. In such a case, in order to prevent oxidation of the substrate W instead of air, the substrate W is used as a gas such as nitrogen. An active gas or oxygen-poor air having a low oxygen amount may be used. At that time, the air supply system 8 and the supply suction system 9 handle such a gas.
[0024]
Each of the large number of blowout holes 21 and suction holes 31 is provided so as to face the substrate W and be uniformly distributed. In this example, the air supply passage 2 and the intake passage 3 are separated from each other by the width B of the IR heater H. Each row is arranged in the direction and extends in the length L direction, and holes 21 and 31 are provided at equal pitches in each row, so that they are uniformly distributed with respect to the substrate W.
[0025]
In this example, the suction holes 31 are disposed at both ends in the width B direction, and the additional suction holes 31 are disposed at the end of the blowing hole 21 in the length L direction. In this way, a certain air curtain effect is obtained by the suction holes 31 at the peripheral ends, and the air blown out from the blow holes 21 can be more reliably collected in the suction holes 31. However, if the suction capability of the suction hole 31 is sufficient, the blown air will be collected in the suction hole 31 anyway, so it is not always necessary to make such an arrangement.
[0026]
Further, in this example, as shown in the figure, the blow holes 21 and the suction holes 31 are arranged in a rectangular shape with a narrow pitch in the width B direction and a wide pitch in the length L direction, and the opening diameter of the suction holes 31 is set to the width of the blow hole 21. Although it is larger than the opening diameter, it is also possible to make the pitch in both directions the same, arrange it in a square shape or a staggered shape, make the opening area of both holes the same or vice versa. is there. The arrangement and size of the holes are appropriately changed according to various conditions such as the planar shape of the IR heater H, the distance from the substrate W, the air intake / intake amount, and the like, and the air is blown out from the blowout holes 21 and the substrate. It is determined so that the air that spreads over W and the spread air is sucked and collected well into the suction hole 31.
[0027]
The IR heater H is further provided with a mounting seat such as a screw so that a support pin P on which the substrate W is placed can be mounted, although not shown, as in the case of the normal structure. For example, a total of 12 support pins P are provided in three rows and four rows in the width B and length L directions. Instead of the support pins P, bridge girder-shaped support pipes may be provided on both sides in the width B direction. Moreover, you may enable such a support pin and a support tube to raise / lower as needed.
[0028]
The IR heater H as described above is installed in the heat treatment apparatus 100 and used as follows and exhibits its operational effects.
As shown in FIG. 2, the substrate W to be heat-treated is sucked and supported by the robot hand 200, and the support pins P of the second and lower stages excluding the uppermost one of the IR heaters H arranged in multiple stages. It is put on and heated mainly from above by the IR heater H on the upper stage.
[0029]
In the IR heater H, power is supplied to the terminal portion 13 of the heat generating portion 1. As a result, the resistor 14 generates heat, and the heat is transmitted to the heat radiating body 7. The heat radiating body 7 is heated with time and reaches a controlled temperature of about 250 ° C. in this example. The far-infrared IR is radiated downward through the substrate, and the substrate W disposed below as described above is heated to a target heat treatment temperature of about 230 ° C. As a result, a small amount of special gas G made of sublimation gas, volatile gas, or the like is generated from the substrate W.
[0030]
In order to process the special gas G, the air supply system 8 and the air suction system 9 are operated. That is, in the air supply system 8, the air supply device 81 discharges air, and this air sequentially passes through the main air supply header 82, the sub air supply header 83, and the sub air supply branch pipe 84 in each stage and each row. The static pressure in the air supply passage 2 is set to about 50 mmAq, for example, and as shown in FIG. ₁ Is blown out, reaches the surface of the substrate W, and spreads thereon. The blown air A thus blown out from the blowout hole 21 ₁ Is accompanied by a small amount of the special gas G generated from the substrate W, and mixed gas A is mixed at a low concentration. ₂ become.
[0031]
In this case, the blown air A ₁ Passes through the air supply passage 2 of the heat generating portion 1 that is at a high temperature and becomes sufficiently high in temperature, so that the generated special gas can be mixed in a high temperature state. Hot air A ₁ Is uniformly spread on the surface of the substrate W, so that it is heated uniformly to make the temperature distribution of the substrate W more uniform. That is, the IR heater H uniformly applies heat to the substrate W through the heat radiating body 7, but the resistors 14 having a certain width are arranged with a certain distance therebetween. 14 and a position corresponding to a position opened in the interval may cause a slight temperature difference, but the heated blown air A ₁ Uniformly strikes the surface of the substrate W, thereby making the temperature difference more uniform. In addition, as shown with the dashed-two dotted line in FIG. 4, if the heater 85 which preheats air as needed is provided, such an effect | action can be made more complete.
[0032]
In the air suction system 9, the suction device 91 is mainly blown air, and is a suction air A composed of a mixed gas containing a special gas at a low concentration. ₂ Inhale. This intake air A ₂ Is sucked into the suction hole 31 by a negative pressure of about 100 mmAq in the intake passage 3 formed by the intake device 91, and sequentially passes through the auxiliary intake branch pipe 94, the auxiliary intake header 93, and the main intake header 92. The air is sucked into the intake device 91, sent to a place where it can be discharged, and discharged.
[0033]
In this case, suction air A ₂ Passes through the intake passage 3 where the temperature is high, so that the high temperature state is maintained. As a result, it is maintained at an appropriate temperature until the inhaled gas that is inhaled and exhausted by the intake device 91 is exhausted, and the occurrence of a problem that the temperature is excessively lowered and re-solidified in the piping or the like is prevented. Further, in order to uniformly arrange the blowout holes 21 and the suction holes 31 with respect to the substrate W, the air supply passages 2 and the intake passages 3 are normally provided alternately as in this example, so that the temperature is high. Since the heat exchange effect is generated between the intake air thus formed and the supply air whose temperature is to be increased, or the supply air can mainly take in the heat generated by the radiator 7, the heat efficiency is good.
[0034]
According to the IR heater H as described above, as shown in FIG. 2, air blowing and suction are performed at a short height distance Z between the IR heater H and the substrate W. ₁ Since it is performed in a small volume space corresponding to, ventilation efficiency is very good. That is, for example, in a heat treatment apparatus equipped with 10 large substrates W having a width of 800 mm and a length of 1000 mm, the height distance Z of the support pins P ₂ In the conventional device that ventilates the entire heat treatment device including the volume corresponding to ^Three In the heat treatment apparatus to which the present invention is applied, the blown air A ₁ Amount of Q ₁ Or almost the same amount of intake air A ₂ Amount of Q ₂ The ventilation volume which consists of 0.5m which is about 1/6 of the conventional device ^Three The amount is about a minute.
[0035]
As a result, according to the IR heater H of the present invention, special gases such as sublimation gas can be effectively removed at a low concentration stage, a large air intake / intake duct is not required, and the heat treatment apparatus is reduced in size and cost. Reduction can be achieved.
[0036]
6 to 9 show other configuration examples of the IR heater H to which the present invention is applied.
Among them, in FIG. 6, the air supply passage 2 and the intake passage 3 are independently formed in a groove shape, and the heat generating portion 1 is located on the lower side of the lower plate 6, that is, lower than that in FIG. 1. The difference is that the air supply passage 2 and the intake passage 3 receive heat from the heat generating portion 1 from below and constitute the heat radiating body 7 together with the lower plate 6 because they are arranged on the substrate W side. To do. In this structure, instead of the IR radiation material 10 of FIG. 1, the insulator 11 and the protective coating 12 constituting the heating element 1 become the IR radiation material. In this example, the support pins P can be mounted in the passages 2 and 3 at appropriate intervals.
[0037]
The IR heater H of this example also has the same effect as that of FIG. In this case, since the heating element 1 directly faces the substrate W, heat transferability is further improved. However, although uneven heating tends to occur due to the pitch of the resistance wires 14, the heated air blows out, so that the effect of alleviating this is produced.
[0038]
The IR heater H of FIG. 7 includes an air supply passage 2 and an intake passage 3 having the same structure as that of FIG. 6, but the heating element 1 is disposed on the upper side via the upper plate 4. The blowout hole 21 and the suction hole 31 are provided directly in the passages 2 and 3. The thing of this example also has the same effect as the thing of FIG. 1, FIG.
[0039]
The IR heater H in FIG. 8 is made of an anodized aluminum itself made of an IR radiation material, for example, a relatively thick upper plate 4 of about 10 mm, an intermediate plate 5 made of the same material, and sandwiched between them. The heating element 1, the air supply passage 2 and the intake passage 3 formed by groove processing in the intermediate plate 5, the lower plate 6 provided with the blowout holes 21 and the suction holes 31, and the like are formed. The IR heater H of this example also has the same operation effect as that of FIG.
[0040]
The IR heater H in FIG. 9 has a heating element 1 made of an IR radiation material such as anodized aluminum as in the case of FIG. 8, an air supply hole 21 and an intake hole 31 made of stainless steel, and the heating element 1. Is a structure provided with a radiator 7 manufactured separately. The heat generating body 1 and the heat radiating body 7 are separately attached to a heat treatment chamber (not shown) with an interval C therebetween.
[0041]
The IR heater H having this structure also has the same effect as the conventional one, but in this IR heater H, the heat radiating body 7 receives heat from the heat generating body 1 and heats the incoming and outgoing air, and the lower substrate W is heated. Although the substrate W is heated from above, the substrate W is heated directly by the heating element 1 mainly from below. The IR heater H having this structure also has the same operational effects as the conventional ones. And in this thing, there exists an advantage which can use a normal commercially available IR heater as the heat generating body 1 as it is.
[0042]
In addition, since the thickness of the IR heater using the stainless steel of FIGS. 1, 6 and 7 can be reduced, the heat treatment apparatus equipped with the IR heater is further reduced in size and weight by making the IR heater thinner and lighter. An effect that can be produced.
[0043]
In addition, if a technical idea in which the air supply passage and the intake passage are provided so as to face the substrate W as in the present invention is applied, a small size heat amount to be heated, such as a silicon wafer, is subject to heat treatment. When heating, the heating member 1 that directly heats the substrate W can be omitted, and a heating member that allows only preheated air to flow through the air supply passage can be used for heat treatment.
[0044]
10 to 12 show still another configuration example of an IR heater to which the present invention is applied and a part of a heat treatment apparatus equipped with the IR heater.
The IR heater H of this example has the same structure as that of FIG. 1 and the like, but only the intake passage 3 is formed in the intermediate plate 5 portion. The supplied gas is not supplied from the air supply passage 2 formed in the intermediate plate 5 together with the intake passage 3 as shown in FIG. 1 but from the duct 102 of the heat treatment apparatus 100 as shown in FIG. 11 or FIG. . Air is supplied to the duct 102 from a gas supply device 81 as shown in FIG. 4 via a heater 85 provided as necessary. An air intake system 9 including an intake device 91 shown in FIG. 4 is provided for the intake passage 3.
[0045]
In the IR heater H of this example, the intermediate plate 5 between the upper plate 4 and the lower plate 6 does not have the air supply passage 2 as shown in FIG. Therefore, it is possible to further reduce the number of intermediate plate portions and intake short pipes 71 partitioning the intake passage 3 in the width B direction as compared to the six rows shown in the figure.
[0046]
The IR heater H of this example also exhibits an effect similar to that of FIG. That is, in order to process the special gas G generated from the substrate W during the heat treatment, the air intake device 91 and the air supply device 81 are operated, and air is supplied to the duct 102 from an air supply path (not shown). Air is flowed in the direction of the substrate W, and a small amount of special gas G generated from the surface of the substrate W heated by the IR heater H is added to the air, so that the low concentration gas mixture A ₂ This is sucked through the suction hole 31 into the intake passage 3 which has been previously made negative by the air suction system 9. The air supplied from the duct 102 is usually heated to about the heat treatment temperature of the substrate W by the heater 85.
[0047]
According to the IR heater H as in this example, the air supply air is sent from the side of the substrate W and diffuses into the test chamber 100 to some extent, but the suction holes 31 are opened at narrow intervals at positions facing the substrate W. Since the IR heater H provided with the intake passage 3 is provided, the special gas G generated from the substrate W is accompanied by the supplied air without diffusing in many directions away from the surface of the substrate W. Since it is directly sucked into the suction hole 31, the ventilation efficiency of the special gas G is very good.
[0048]
Therefore, even if the amount of air to be supplied is reduced, the concentration of the special gas in the heat treatment chamber 101 can be made lower than the intended low concentration. As a result, the amount of air supplied as the heat treatment apparatus was slightly larger than when the IR heater H of FIG. 1 was used, but could be reduced to about 1/3 or less of the conventional apparatus. And a big intake duct becomes unnecessary and it can attain size reduction and cost reduction of a heat processing apparatus.
[0049]
In this case, in the apparatus shown in FIG. ₁ And 102 ₂ 11 is provided on both sides of the substrate W, so that almost half of the air supplied from the duct 102 in FIG. ₁ , 102 ₂ However, since the duct is divided on both sides, the structural part of the device is added accordingly. However, if ducts are provided on both sides and air is supplied symmetrically from both sides, the temperature control of the IR heater H can be facilitated and the heat treatment temperature of the substrate W can be controlled more accurately.
[0050]
FIG. 13 shows an example of the temperature state of each part when the substrate W is heat-treated with the apparatus of FIG. 12 and the outline of the control of the heating resistor 14 shown in FIG.
For example, when the heat treatment temperature of the substrate W is Tw = 250 ° C., the average heat generation temperature of the IR heater H is Thm = 280 ° C., and the ducts 102 on both sides are set. ₁ , 102 ₂ The temperature of the air supplied from is set to Ta = 250 ° C. In this state, when the air at the temperature Ta reaches the end portion of the substrate W, the temperature is increased by absorbing heat from the IR heater H as it flows to the center, and the thermal effect on the substrate W is changed. It becomes impossible to make Tw uniformly. Therefore, instead of setting the temperature of the IR heater H to the same temperature Thm over the entire area, the Thm is changed corresponding to the planar position of the IR heater H by a method such as changing the heating output density of the resistance wire 14. Become.
[0051]
In that case, since air is supplied symmetrically from the ducts on both sides, the temperature of the IR heater H can be controlled symmetrically on both sides. That is, in the case of the simplest control state in FIG. 5B, the air is most easily cooled by the heat radiation to the side of the heat treatment chamber 101 which is lower than the heat treatment temperature as a whole, and the temperature is increased by the IR heater H. 4 corners before the temperature effect occurs ₁ , The middle part of the section H ₂ In the center part where there is no heat dissipation and the temperature rises with the heater heat _Three The intermediate end portion perpendicular to the air supply direction in this portion is defined as the section H. _Four When the heat generation density of the resistance wire 14 is ₁ Is the maximum, H _Three Is minimum, H ₂ And H _Four To be in the middle.
[0052]
As a result, temperature control is facilitated, and the heat treatment temperature at each position on the plane of the substrate can be made more uniform. Furthermore, even if the substrate size changes, the IR heater H can be set to the same design condition.
[0053]
In the apparatus of FIG. 11, the structure can be simplified, but since the symmetry control as described above cannot be performed, it becomes difficult in terms of temperature control. Therefore, the heat treatment temperature, the substrate size, etc. are standardized, and the same product is heat treated. As in the case of, it is applied to a heat treatment apparatus or the like that can be designed and manufactured by grasping sufficient temperature characteristics through experiments or the like.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in the first aspect of the present invention, a flat plate-like object that includes a heat generating portion and faces a target that generates a special gas that should be excluded when heated. The special heat generated from the object is very efficiently processed by providing a gas suction part with a predetermined configuration in the heating device for heat treatment that is arranged to heat the object uniformly. can do.
[0055]
That is, the gas suction part is uniformly distributed and supplied on the side facing the object. With air Special gas When A mixed gas consisting of Suction Provided as possible Multiple Gas Suction Since it is provided with holes and is arranged in the range facing the object and mixed gas is sucked out, it was supplied with special gas to be processed generated from the object air Can be sucked out and discharged as a mixed gas.
[0056]
As a result, when this heating device is installed in a heat treatment device, the special gas generated by the object is processed by the heating device itself, and re-solidification of the object and the heat treatment device related parts around the object due to its high concentration is prevented. can do.
[0057]
In this case, since this gas is sucked out from the range facing the object, the special gas generated from the object can be discharged very efficiently by supplying a small amount of gas.
[0058]
That is, when a special gas diffused throughout the heat treatment chamber is excluded by providing a suction duct in the heat treatment device as in the conventional device, a large volume of gas replacement is required, and the amount of supplied gas increases. At the same time, the gas exclusion efficiency is poor and the concentration of the special gas tends to increase in the heat treatment chamber, but the special gas is mixed and discharged only in the narrow limited volume portion where the object and the gas suction portion face each other. Therefore, the amount of gas to be supplied is reduced corresponding to this facing volume part which is sufficiently small compared to the whole heat treatment chamber, and the special gas is not dissipated, so the gas recovery efficiency is good and the concentration of the special gas in the heat treatment chamber is ensured. Can be maintained at a low level.
[0059]
Further, when the heating device is mounted on the heat treatment device by reducing the amount of supply gas and making the intake duct unnecessary, the heat treatment device can be reduced in size and the structure can be simplified, and the cost can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of the overall configuration of an IR heater to which the present invention is applied, wherein (a) is a plan view, (b) is a sectional view in the width direction of (a), and (c) is a length direction of (a). It is sectional drawing.
FIG. 2 is an explanatory view showing a part of a state in which the IR heater is installed in a heat treatment apparatus.
FIG. 3 shows a structural example of a heat generating portion of the IR heater, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view.
4A and 4B are explanatory views showing an example of an air supply system and an air suction system for the IR heater. FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing air blowing and suction states of the IR heater.
FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing another configuration example of an IR heater to which the present invention is applied.
FIG. 7 is a partial cross-sectional view showing still another configuration example of an IR heater to which the present invention is applied.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another configuration example of an IR heater to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing still another configuration example of an IR heater to which the present invention is applied.
FIG. 10 shows still another configuration example of an IR heater to which the present invention is applied, in which (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view in the width direction of (a).
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a partial structure of a heat treatment apparatus equipped with the IR heater.
FIG. 12 is an explanatory view showing another example of a partial structure of a heat treatment apparatus equipped with the IR heater.
FIGS. 13A and 13B are explanatory diagrams of temperature states in the other examples.
FIGS. 14A and 14B are explanatory views showing the state of discharge of gas generated by a conventional IR heater. FIGS.
[Explanation of symbols]
1 Heating part
2 Air supply passage (gas supply part)
3 Intake passage (gas suction part)
21 Blowout holes (gas blowout holes)
31 Suction hole (gas suction hole)
A ₁ Blowing air (gas)
A ₂ Mixed gas, suction air (mixed gas)
G Special gas
H IR heater (heating device)
W substrates, glass substrates for flat panel displays (flat objects)

Claims

A heating unit is provided, and is disposed so as to face a target object that generates a special gas to be excluded when heated by the heating unit. In a heat treatment apparatus including a heating apparatus for heat treatment formed so as to be heatable, an air supply duct provided on at least one side of the object so as to supply air toward the object, the heating device, wherein the air supplied to a gas suction portion which is formed so as to mixed gas consisting of a special gas is sucked distributed uniformly shaped on the side facing the object the mixed gas A heat treatment apparatus comprising a gas suction portion having a plurality of gas suction holes provided so as to be able to suck out the gas.