JP4534909B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送中のワークを連続的に熱処理する熱処理装置に関するもので、特にワークが半導体装置で、クリーンルーム内で用いる熱処理装置に関する。

搬送中のワークを連続的に熱処理するメッシュベルト炉が、例えば、特開平７−３１６６４１号公報（特許文献１）に開示されている。

図１０（ａ），（ｂ）は、特許文献１に開示されているメッシュベルト炉と同様のスチールベルト搬送炉９０を示す図で、図１０（ａ）は、スチールベルト搬送炉９０の要部を部分的な断面で示した上面図であり、図１０（ｂ）は、スチールベルト搬送炉９０の要部を部分的な断面で示した正面図である。

図１０（ａ），（ｂ）に示すスチールベルト搬送炉９０は、半導体センサ装置の組付け工程において、センサと制御ＬＳＩを接合する接着剤のベーキングに用いられる。

センサと制御ＬＳＩの間に接着剤が塗布されたワーク１０は、ステンレス製のパレット１１に数十個単位でまとめて搭載され、前工程搬送装置８９により、スチールベルト搬送炉９０に供給される。供給されたパレット１１は、パレット投入機構（図示省略）により多数列に分配されて、スチールベルト９０ｂ上に載せられる。

スチールベルト９０ｂは、２個のローラ９０ｒによってエンドレス回転しており、連続して循環するコンベヤとなっている。ワーク１０を搭載したパレット１１は、図の左の投入口から図の右の取り出し口までゆっくり搬送され、この間にワーク１０の熱処理が行われる。スチールベルト９０ｂは、回転途中でヒータ９０ｈを埋設した加熱プレート９０ｐに接触しており、ワーク１０がパレット１１ごとスチールベルト９０ｂを介して加熱される構造となっている。尚、炉９０内には窒素ガスが導入され、接着剤のベーキングは窒素雰囲気中でおこなわれる。

ベーキング処理の終わったワーク１０は、パレット取り出し機構（図示省略）によりパレット１１に搭載されたままスチールベルト搬送炉９０から取り出され、集合されて後工程搬送装置９１に供給される。尚、前工程搬送装置８９と後工程搬送装置９１では、パレット１１の搬送は、できるだけパレット１１と搬送装置８９，９１が擦れて磨耗しないように、パレット１１を機械的に持ち上げて移動し、所定の位置に下ろす、いわゆるグリッパ搬送機構８９ｇ，９１ｇを採用している。

一方、ワークが半導体装置で、クリーンルーム内で用いられるウエハ処理装置が、例えば、特開平６−２８３５０２号公報（特許文献２）に開示されている。特許文献２に開示されたウエハ処理装置は、半導体ウエハのＣＶＤ，拡散，酸化処理等を行う熱処理装置で、複数枚の半導体ウエハをウエハ挾持ボートに搭載してバッチ処理する縦型熱処理炉と、ロボットが装備されたウエハ移載装置からなる。
特開平７−３１６６４１号公報 特開平６−２８３５０２号公報

図１０（ａ），（ｂ）のスチールベルト搬送炉９０は、特許文献２に開示されたバッチ式の熱処理炉に較べて、ワークの処理効率（スループット）が高い。接着剤の乾燥・ベーキングに代表されるような熱処理は、長い処理時間を要することから、図１０（ａ），（ｂ）のスチールベルト搬送炉９０のように、搬送中のワークを連続的に熱処理することが好ましい。

一方、図１０（ａ），（ｂ）のスチールベルト搬送炉９０では、伝熱効率の点でスチールベルト９０ｂが加熱プレート９０ｐ上を擦る構造が採用されており、スチールベルト９０ｂと加熱プレート９０ｐの摩擦磨耗による粉塵が発生する。このため、クリーンルームの清浄度低下要因となると共に、粉塵が半導体センサの微細構造体に混入すると、半導体センサの動作不良につながってしまう。

また、センサと制御ＬＳＩを接合する接着剤のベーキングでは、低酸素雰囲気での加熱を必要とするため、図１０（ａ），（ｂ）のスチールベルト搬送炉９０は、窒素ガスを炉内に封入する。このため、トンネル状の炉内を窒素で満たすために大量の窒素を吹き込む必要があり、この窒素流によってスチールベルト９０ｂのガイド部などで発生した粉塵が舞い上がり、半導体センサに付着する量が増大する要因ともなっている。

さらに、図１０（ａ），（ｂ）のスチールベルト搬送炉９０は、設備長が長くなるため、クリーンルームの利用効率の点でも、床費の高いクリーンルームには適していない。

本発明は、上記したスチールベルト搬送炉の問題を鑑みてなされたもので、ワークの処理効率（スループット）が高く、粉塵の発生が抑制され、特にクリーンルームでの使用に適する小型で安価な熱処理装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の熱処理装置は、ワークを搭載したパレットを把持して移動し、鉛直方向に往復循環して搬送する循環搬送機構と、前記循環搬送機構により搬送中のパレットに搭載されたワークを加熱するためのヒータと、前記鉛直方向において筒状で、鉛直下方の一端が開口し鉛直上方のもう一端が閉じた形状で、前記ヒータにより加熱中のワークを搭載したパレットを内部に収容する断熱壁とを有してなり、前記断熱壁の開口から露出する前記循環搬送機構に、外部から新たに供給されるワークを搭載したパレットを投入し、前記断熱壁の開口から露出する前記循環搬送機構から、熱処理の終わったワークを搭載したパレットを外部へ取り出す熱処理装置であって、前記循環搬送機構が、前記ワークを搭載したパレットを一時的に載せるためのステージが、複数段、前記鉛直方向に等間隔に並んで配置され、前記複数段のステージが、一方の端部において互いに連結されてなる第１ステージブロックと、前記第１ステージブロックと同じ間隔で前記鉛直方向に並んで配置された複数段のステージが、前記第１ステージブロックの複数段のステージと対向するように配置され、一方の端部において互いに連結されてなり、全体として前記鉛直方向に移動可能な第２ステージブロックと、前記第１ステージブロックまたは第２ステージブロックのステージ上に載せられたワークを搭載したパレットを把持し、第１ステージブロックと第２ステージブロックの間で、把持した前記パレットを載せるステージを移動するパレット移動機構とを有してなり、前記断熱壁の開口の下方にあるパレット投入機構により、前記外部の前工程から新たに供給されるワークを搭載したパレットを把持し、前記第２ステージブロックにおける最下段のステージである前記開口側の第１段のステージに載せて、前記循環搬送機構に前記ワークを搭載したパレットを投入し、前記断熱壁の開口の下方にあるパレット取り出し機構により、前記第２ステージブロックにおける前記第１段のステージ上に載せられた熱処理の終わったワークを搭載したパレットを把持し、前記循環搬送機構から前記ワークを搭載したパレットを前記外部の後工程へ取り出すことを特徴としている。

上記熱処理装置においては、循環搬送機構により搬送中のパレットに搭載されたワークを連続的に熱処理するため、ワークの処理効率（スループット）が高い。また、ワークを搭載したパレットを把持して移動（機械的に持ち上げて移動し、所定の位置に下ろす、いわゆるグリッパ搬送）するため、従来のスチールベルト搬送炉のような摩擦構造部がなく、粉塵の発生が抑制される。従って、特にクリーンルームでの使用に適しており、クリーンルームの清浄度を低下することのない連続熱処理装置となっている。

尚、上記熱処理装置は、ワークを搭載したパレットを鉛直方向に往復循環して搬送し、外部の前工程から新たに供給されるワークを搭載したパレットの投入と熱処理の終わったワークを搭載したパレットの外部の後工程への取り出しを、同じ断熱壁の開口の下方にあるパレット投入機構とパレット取り出し機構で行っている。このため断熱壁の内部の開口付近において、熱処理の終わったワークを搭載したパレットと外部の前工程から新たに供給されるワークを搭載したパレットの間で熱交換させることもでき、効率的な熱利用が可能である。

また、上記熱処理装置においては、ワークを搭載したパレットを鉛直方向に往復循環して搬送するようにしている。これにより、当該熱処理装置の床面に対する占有面積（装置設置面積）を低減でき、小型の熱処理装置とすることができる。このため、特に、床費の高いクリーンルームでの使用に適している。

また、上記熱処理装置においては、筒状で一端が閉じた形状の断熱壁の前記開口が、鉛直下方にある。これにより、空気より軽い雰囲気ガスや温まって軽くなった雰囲気ガスを、効率的に炉内に閉じ込めることができる。

さらに、上記熱処理装置においては、前記循環搬送機構が、前記ワークを搭載したパレットを一時的に載せるためのステージが、複数段、前記鉛直方向に等間隔に並んで配置され、前記複数段のステージが、一方の端部において互いに連結されてなる第１ステージブロックと、前記第１ステージブロックと同じ間隔で前記鉛直方向に並んで配置された複数段のステージが、前記第１ステージブロックの複数段のステージと対向するように配置され、一方の端部において互いに連結されてなり、全体として前記鉛直方向に移動可能な第２ステージブロックと、前記第１ステージブロックまたは第２ステージブロックのステージ上に載せられたワークを搭載したパレットを把持し、第１ステージブロックと第２ステージブロックの間で、把持した前記パレットを載せるステージを移動するパレット移動機構とを有してなり、前記断熱壁の開口の下方にあるパレット投入機構により、前記外部の前工程から新たに供給されるワークを搭載したパレットを把持し、前記第２ステージブロックにおける最下段のステージである前記開口側の第１段のステージに載せて、前記循環搬送機構に前記ワークを搭載したパレットを投入し、前記断熱壁の開口の下方にあるパレット取り出し機構により、前記第２ステージブロックにおける前記第１段のステージ上に載せられた熱処理の終わったワークを搭載したパレットを把持し、前記循環搬送機構から前記ワークを搭載したパレットを前記外部の後工程へ取り出す構成としている。

これにより、上記したグリッパ搬送によるワークを搭載したパレットの鉛直方向での往復循環搬送を実現している。

上記熱処理装置において、請求項２に記載のように、前記第１ステージブロックと前記第２ステージブロックが、同じ段数のステージを有してなる場合には、前記パレット移動機構が、同じ高さ位置にある２本一組のロッドを有してなり、前記ロッドの一方の端部に前記ワークを搭載したパレットを持ち上げるための爪が設けられ、前記ロッドのもう一方の端部において２本が互いに連結されてなり、前記２本一組のロッドが、前記第１ステージブロックのステージと同じ段数と間隔で複数段配置され、前記各段における２本一組のロッドの前記互いに連結されたもう一方の端部同士が互いに連結されて、パレット移動ロッドブロックが構成されてなり、前記パレット移動ロッドブロックが、前記第１ステージブロックまたは第２ステージブロックのステージ上に載せられた前記ワークを搭載したパレットを把持し、前記第１ステージブロックと第２ステージブロックの間で把持した前記パレットを載せるステージを移動可能とする水平面内において前記第１ステージブロックと第２ステージブロックを結ぶ方向に移動し、前記パレット移動機構が、２個の前記パレット移動ロッドブロックを有してなり、前記２個のパレット移動ロッドブロックが、互いの各段の爪が干渉しないように高さ位置を異にして配置され、連結部材を介して、鉛直方向に連結して移動するように構成することができる。

これによれば、上記２個のパレット移動ロッドブロックを操作して、第１ステージブロックと第２ステージブロックの各ステージに載せられた全てのワークを搭載したパレットを、第１ステージブロックと第２ステージブロックの間で、グリッパ搬送により載せるステージを一括して交換することができる。これによって、循環搬送機構の構造と操作が簡略化され、コストダウンを図ることができる。

例えば、請求項３に記載のように、前記パレット移動機構が、前記断熱壁の外部に配置された３本のシリンダを有してなり、２本の前記シリンダが、それぞれ、前記２個のパレット移動ロッドブロックの水平面内における移動を駆動し、もう１本の前記シリンダが、前記連結部材を介した２個のパレット移動ロッドブロックの鉛直方向における移動を駆動するように構成することができる。

このように、上記した請求項２に記載のパレット移動機構は、断熱壁の外部に配置された３本のシリンダのみを用いて駆動することができる。

請求項４に記載のように、前記ヒータは、前記第１ステージブロックおよび／または第２ステージブロックのステージに組み込まれてなるように構成することができる。また、請求項５に記載のように、前記ヒータが、前記第１ステージブロックおよび／または第２ステージブロックの連結部に組み込まれてなるように構成してもよい。

これにより、輻射や対流による加熱に較べて、ワークを搭載したパレットを高い伝熱効率で加熱することができる。

請求項６に記載のように、前記第１ステージブロックおよび／または第２ステージブロックの開口側にあるステージは、ワークを搭載したパレットの投入や取り出しに利用されるため、強制冷却されることが好ましい。

請求項７に記載のように、前記第１ステージブロックと第２ステージブロックの対向する各ステージの幅は、前記パレットの幅より狭く設定され、前記ワークを搭載したパレットが、前記各ステージの幅方向において、両端をはみ出すようにして各ステージに載せられることが好ましい。これにより、ステージからはみ出したワークを搭載したパレットの両端を２本一組のロッドの爪に載せて、パレットを持ち上げることができる。

前記第１ステージブロックは、第２ステージブロックと同様に前記鉛直方向に移動可能な構成としてもよいが、請求項８に記載のように、当該熱処理装置の本体に固定されていてもよい。第１ステージブロックが固定されていても、第２ステージブロックの移動とパレット移動機構の操作のみで、グリッパ搬送によるワークの鉛直方向での往復循環搬送を実現することができる。従って、循環搬送機構とその操作が簡略化され、コストダウンを図ることができる。

請求項９に記載のように、上記循環搬送機構においては、前記第２ステージブロックの各段のステージが、前記第１ステージブロックの対応する各段のステージと同じ位置から、一段ずれた位置へ移動するように構成することができる。

この場合には、ワークを搭載したパレットの鉛直方向での往復循環搬送を実現する第２ステージブロックの移動ストロークが最小となり、これによって、小型の熱処理装置とすることができる。

請求項１０に記載のように、上記循環搬送機構においては、前記第２ステージブロックに、前記断熱壁の外部に配置されたシリンダが連結され、前記シリンダが、前記第２ステージブロックの鉛直方向の移動を駆動するように構成することができる。

このように、上記した第２ステージブロックは、断熱壁の外部に配置された１本のシリンダを用いて駆動することができる。

請求項１１に記載のように、上記熱処理装置では、前記断熱壁の内部に、窒素ガスもしくはアルゴンガスが導入され、前記ワークの熱処理が、低酸素雰囲気中で行われるようにすることができる。従って、酸化雰囲気を嫌う半導体装置の熱処理にも利用することができる。

以上のようにして、上記熱処理装置は、請求項１２に記載のように、前記ワークが半導体装置であり、クリーンルーム内で用いられる熱処理装置として好適である。

例えば、請求項１３に記載のように、前記半導体装置が、隣接して配置された櫛歯状の可動電極と固定電極を有する、加速度センサ装置である場合にも好適である。

上記加速度センサ装置における櫛歯状の可動電極と固定電極は、微細構造体を構成している。このような微細構造体を持つ加速度センサ装置の熱処理であっても、上記した熱処理装置によれば、粉塵の発生が抑制されるため、粉塵の微細構造体への混入に起因する動作不良を抑制することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。

図１〜３は、本発明の熱処理装置の一例で、それぞれ、熱処理装置１００の模式的な正面図、上面図および側面図で、要部を部分的な断面で示した図である。図１〜３は、本発明の熱処理装置１００を、前工程搬送装置９９と後工程搬送装置１０１の中間に配置した図となっている。

図１〜３に示す熱処理装置１００は、半導体装置をワークとする、クリーンルーム内での使用に好適な熱処理装置である。熱処理装置１００は、例えば図１０に示したスチールベルト搬送炉９０と同様に、半導体センサ装置の組付け工程において、センサと制御ＬＳＩを接合する接着剤のベーキングに用いられる。

図４（ａ）〜（ｃ）は、ワークの代表例である、加速度センサ装置を示す図である。図４（ａ）は、加速度センサ１の断面を示す斜視図であり、図４（ｂ）は、ワークである加速度センサ装置１０の模式的な断面図である。また、図４（ｃ）は、ワーク１０のパレット１１への搭載状態を模式的に示した上面図および正面図である。

図４（ａ）に示す加速度センサ１は、隣接して配置された櫛歯状の可動電極１ｍと固定電極１ｓを有する、静電容量式の加速度センサである。加速度センサ１の櫛歯状の可動電極１ｍと固定電極１ｓの隙間は２μｍ程度であり、微細構造体を構成している。このような微細構造を有する加速度センサ１は、微細な異物であっても混入を嫌うため、クリーン度の高いクラス１００以上のクリーンルームで組み立てられる。

図４（ｂ）に示すように、図４（ａ）の加速度センサ１が制御ＬＳＩ２と組み合わされてボンディングワイヤ４により電気的に接続され、加速度センサ装置１０が構成される。制御ＬＳＩ２上に載せられた加速度センサ１は、接着剤３により固定され、パッケージ５内に入れられる。

パッケージ５の寸法は、５ｍｍ角程度と小さい。このため、ワークである加速度センサ装置１０は、図４（ｃ）に示すように、ステンレス製のパレット１１に数十個単位で搭載されて、加工工程間を搬送される。

図１〜３に示す熱処理装置１００は、パレット１１（ワーク１０）を把持して移動し、一方向（鉛直方向）に往復循環して搬送する循環搬送機構１００ｊと、図３に示した循環搬送機構１００ｊにより搬送中のワーク１０を加熱するためのヒータ１００ｈと、図中に破線ハッチングで示したヒータ１００ｈにより加熱中のワーク１０を内部に収容する断熱壁１００ｄとを有している。断熱壁１００ｄは、図１，３に示すように、前記一方向（鉛直方向）において筒状で、一端（鉛直下方）が開口し、もう一端（鉛直上方）が閉じた形状となっている。

このように、図１〜３に示す熱処理装置１００では、筒状で一端が閉じた形状の断熱壁１００ｄの開口が、鉛直下方にある。このため、空気より軽い雰囲気ガスや温まって軽くなった雰囲気ガスを、効率的に炉内に閉じ込めることができる。

熱処理装置１００は酸化雰囲気を嫌う半導体装置をワーク１０としているため、雰囲気ガス導入管（図示省略）によって断熱壁１００ｄの内部に窒素ガスもしくはアルゴンガスが導入され、ワーク１０の熱処理が、低酸素雰囲気中で行われる。過剰となった窒素ガスもしくはアルゴンガスは、鉛直下方にある断熱壁１００ｄの開口から放出されるため、外気の導入が防止される。以上のようにして、図１〜３に示す熱処理装置１００は、酸化雰囲気を嫌う半導体装置の熱処理に利用できる構造となっている。

熱処理装置１００においては、図１，２に示す前工程搬送装置９９で外部から新たに供給されるパレット１１（ワーク１０）を、図３に示すパレット投入機構Ｐ１により断熱壁１００ｄの開口から露出する循環搬送機構１００ｊ（後述する第２ステージブロックＪ２の最下段のステージＪ２ｓ−１）に投入する。また、断熱壁１００ｄの同じ開口から露出する循環搬送機構１００ｊ（第２ステージブロックＪ２の最下段のステージＪ２ｓ−１）から、熱処理の終わったパレット１１（ワーク１０）をパレット取り出し機構Ｐ２により外部へ取り出し、後工程搬送装置１０１で次工程へ搬送する。

図５（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図２と図３で示した熱処理装置１００における循環搬送機構１００ｊの要部のみを取り出して、簡略化して示した図である。

図５（ａ），（ｂ）に示すように、熱処理装置１００の循環搬送機構１００ｊは、第１ステージブロックＪ１，第２ステージブロックＪ２およびパレット移動機構Ｊ３とを有している。

第１ステージブロックＪ１では、ワークを搭載したパレットを一時的に載せるためのステージＪ１ｓが、複数段（図では６段）、鉛直方向に等間隔に並んで配置され、複数段のステージＪ１ｓが、一方の端部（図の右側）において互いに連結されている。尚、第１ステージブロックＪ１は、熱処理装置１００の本体に固定されている。

第２ステージブロックＪ２は、第１ステージブロックＪ１と同じ段数のステージＪ２ｓを有している。第１ステージブロックＪ１と同じ間隔で鉛直方向に並んで配置された複数段（図では６段）のステージＪ２ｓは、第１ステージブロックＪ１の複数段のステージＪ１ｓと対向するように配置され、一方の端部（図の左側）において互いに連結されている。第２ステージブロックＪ２には、１本のシリンダＣ１が連結されている。このシリンダＣ１に駆動されて、第２ステージブロックＪ２が、全体として鉛直方向に移動可能に構成されている。尚、循環搬送機構１００ｊにおける第２ステージブロックＪ２の移動ストロークは、第２ステージブロックＪ２の各段のステージＪ２ｓが、第１ステージブロックＪ１の対応する各段のステージＪ１ｓと同じ位置から、下方に一段ずれた位置（図５（ｂ）に示す状態）まで移動するように設定されている。また、図３に示すように、シリンダＣ１は、断熱壁１００ｄの外部に配置される。

図５（ａ）に示す第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の対向する各ステージの幅ｗｓは、図４（ｃ）に示すパレット１１の幅ｗｐより狭く設定されている。このため、パレット１１は、各ステージＪ１ｓ，Ｊ２ｓの幅（ｗｓ）方向において、両端をはみ出すようにして第１ステージブロックＪ１または第２ステージブロックＪ２の各ステージＪ１ｓ，Ｊ２ｓに載せられる。従って以下に示すように、ステージＪ１ｓ，Ｊ２からはみ出したパレット１１の両端を２本一組のロッドＬ１，Ｌ２の爪Ｔに載せて、パレット１１を持ち上げることができる。

パレット移動機構Ｊ３は、第１ステージブロックＪ１または第２ステージブロックＪ２のステージＪ１ｓ，Ｊ２ｓ上に載せられたパレット１１（ワーク１０）を把持し、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の間で、把持したパレットを載せるステージを移動する。

図５（ａ），（ｂ）に示す循環搬送機構１００ｊのパレット移動機構Ｊ３は、図中において疎な点のパターンと蜜な点のパターンで塗り分けられた、２個のパレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２を有している。

パレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２は、それぞれ、一方の端部（図の左側）にパレットを持ち上げるための爪Ｔが設けられ、もう一方の端部（図の右側）において互いに連結された、同じ高さ位置にある２本一組のロッドＬ１，Ｌ２を有している。２本一組のロッドＬ１，Ｌ２は、それぞれ、第１ステージブロックＪ１のステージＪ１ｓと同じ段数と間隔で複数段（図では６段）配置され、各段におけるロッドＬ１，Ｌ２のもう一方の端部（図の右側）が互いに連結されて、各パレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２が構成されている。

各パレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２には、それぞれ、シリンダＣ２，Ｃ３が連結されている。このシリンダＣ２，Ｃ３に駆動されて、各パレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２が、水平面内において、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２を結ぶ方向に移動するように構成されている。また、２個のパレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２は、互いの各段の爪Ｔが干渉しないように高さ位置を異にして配置され、連結部材Ｒを介して、鉛直方向に連結されている。連結部材Ｒには、シリンダＣ４が連結されている。このシリンダＣ４に駆動されて、２個のパレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２が、連結部材Ｒを介して、鉛直方向に連結して移動可能に構成されている。尚、図３に示すように、３本のシリンダＣ２〜Ｃ４は、断熱壁１００ｄの外部に配置される。

次に、図６〜図９を用いて、循環搬送機構１００ｊの往復循環搬送動作を説明する。

最初に、図６（ａ）に示すように、シリンダＣ１を駆動して、第２ステージブロックＪ２を下限端に移動する。

次に、外部から新たに供給される１２番のパレット１１（ワーク１０）をパレット投入機構Ｐ１により把持し、図３に示す断熱壁１００ｄの開口に露出する第１段（最下段）の開いたステージＪ２ｓ−１に載せて、循環搬送機構１００ｊにパレット１１を投入する。尚、図６（ａ）では、循環搬送機構１００ｊに投入されているパレット１１が、投入順の番号を付されて示されている。

次に、図６（ｂ）に示すように、シリンダＣ１を駆動して、第２ステージブロックＪ２を上限端に移動する。これによって、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の各段のステージが、同じ高さ位置に揃う。

次に、シリンダＣ３を駆動して、パレット移動ロッドブロックＬＢ２を左限端に移動する。これによって、パレット移動ロッドブロックＬＢ２における各段の爪Ｔが、第２ステージブロックＪ２の各段のステージ位置まで移動する。

次に、図７（ａ）に示すように、シリンダＣ４を駆動し、パレット移動機構Ｊ３の２個のパレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２を、連結部材Ｒを介して上限端に移動する。これによって、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の各段のステージ上にあるパレット１１（ワーク１０）が、爪Ｔによって持ち上げられて把持される。

次に、シリンダＣ２，Ｃ３をそれぞれ駆動して、パレット移動ロッドブロックＬＢ１を左限端に移動すると共に、パレット移動ロッドブロックＬＢ２を右限端に移動する。これによって、爪Ｔに把持されたパレット１１を載せるステージが、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の間で交換される。

次に、図７（ｂ）に示すように、シリンダＣ４を駆動し、パレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２を下限端に移動する。これによって、爪Ｔに把持されていたパレット１１（ワーク１０）が、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の各段のステージ上に載せられる。

以上の動作によって、図７（ｂ）では、先の図６（ｂ）に示した第１ステージブロックＪ１側に載っていたパレット１１が第２ステージブロックＪ２側に、また第２ステージブロックＪ２側に載っていたパレット１１が第１ステージブロックＪ１側に移動している。

次に、シリンダＣ２を駆動して、パレット移動ロッドブロックＬＢ１を右限端に移動する。これによって、２個のパレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２の各段の爪Ｔが、第１ステージブロックＪ１の各段のステージ位置まで戻る。

次に、図８（ａ）に示すように、シリンダＣ１を駆動して、第２ステージブロックＪ２を下限端に移動する。

次に、第２ステージブロックＪ２の第１段（最下段）のステージＪ２ｓ−１上にある熱処理の終わった１番のパレット１１（ワーク１０）を、パレット取り出し機構Ｐ２により把持し、図３に示す断熱壁１００ｄの開口に露出する循環搬送機構１００ｊから外部に取り出す。

次に、図８（ｂ）に示すように、シリンダＣ３を駆動して、パレット移動ロッドブロックＬＢ２を左限端に移動する。

次に、シリンダＣ４を駆動し、パレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２を上限端に移動する。これによって、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の各段のステージ上にあるパレット１１が、爪Ｔによって持ち上げられて把持される。

次に、図９（ａ）に示すように、シリンダＣ２，Ｃ３をそれぞれ駆動して、パレット移動ロッドブロックＬＢ１を左限端に移動すると共に、パレット移動ロッドブロックＬＢ２を右限端に移動する。これによって、爪Ｔに把持されたパレット１１を載せるステージが、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の間で交換される。

次に、シリンダＣ４を駆動し、パレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２を下限端に移動する。これによって、最上にある７番を除いた残りの全てのパレット１１（ワーク１０）が、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の各段のステージ上に載せられる。

次に、図９（ｂ）に示すように、シリンダＣ２を駆動して、パレット移動ロッドブロックＬＢ１を右限端に移動する。これによって、爪Ｔ上に残っていた７番のパレット１１が、第１ステージブロックＪ１の第６段（最上段）のステージ上に載せられる。尚、簡単化のために図示を省略したが、第１ステージブロックＪ１の最上段のステージには、第２ステージブロックＪ２に対向する端面（図の左側）から連結部（図の右側）に向ってテーパが形成されている。このため、パレット移動ロッドブロックＬＢ１の右限端への移動に伴って、７番のパレット１１を第１ステージブロックＪ１の最上段のステージ上にスムーズに載せることができる。また、上記のように第１ステージブロックＪ１の最上段のステージにテーパを形成する代わりに、シリンダＣ１，Ｃ４を連動して上昇駆動し、７番のパレット１１が第１ステージブロックＪ１の最上段のステージと干渉しない高さで、パレット移動ロッドブロックＬＢ１を右限端に移動するようにしてもよい。

最後に、外部から新たに供給される１３番のパレット１１（ワーク１０）をパレット投入機構Ｐ１により把持し、第２ステージブロックＪ２の第１段（最下段）の開いたステージＪ２ｓに載せて、循環搬送機構１００ｊにパレット１１を投入する。

以上、図６〜図９に示した動作を繰り返すことで、熱処理装置１００の循環搬送機構１００ｊに投入されたパレット１１（ワーク１０）は、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の各ステージ上を、一方向（鉛直方向）で往復循環搬送される。この往復循環搬送の間に、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２に備えられたヒータ１００ｈによって熱処理がなされる。

図３に示すように、熱処理装置１００のヒータ１００ｈは、循環搬送機構１００ｊの第１ステージブロックＪ１および第２ステージブロックＪ２において、上方にある第３〜６段のステージ近くの連結部に組み込まれている。このため、図中に波線パターンで塗りつぶした部分が加熱領域となり、この第１ステージブロックＪ１および第２ステージブロックＪ２の上方にある第３〜６段のステージが、加熱プレートとして作用する。例えば、先に説明したように熱処理装置１００を加速度センサ装置１０の接着剤のベーキングに用いる場合には、上方にある第３〜６段のステージが、温度制御装置により１７０℃に温度調節される。搬送中のパレット１１（ワーク１０）は、この第３〜６段のステージ上に直置きされて、熱伝導により加熱される。この熱伝導を用いた加熱機構は、輻射や対流による加熱機構に較べて、パレット１１（ワーク１０）を高い伝熱効率で加熱することができる。尚、ヒータの設置は、上記連結部に限らず、第１ステージブロックＪ１および第２ステージブロックＪ２のステージＪ１ｓ，Ｊ２ｓに組み込むようにしてもよい。

また、図３に示すように、第２ステージブロックＪ２の第１段のステージＪ２ｓ−１は、パレット１１（ワーク１０）の投入や取り出しに利用されるため、強制冷却されることが好ましい。例えば、熱処理装置１００を加速度センサ装置１０の接着剤のベーキングに用いる場合には、ステージＪ２ｓ−１が、温度制御装置により４０℃以下に温度調節される。尚、パレット１１の投入や取り出しに利用されるステージＪ２ｓ−１だけでなく、断熱壁１００ｄの開口側にある第１ステージブロック１および／または第２ステージブロックＪ２の他のステージについても、必要に応じて強制冷却するようにしてもよい。

以上のようにして、図１〜３に示す熱処理装置１００では、熱伝導を用いた加熱機構を採用し、熱処理時間を確保するため、加熱プレートとして機能する第１ステージブロック１と第２ステージブロックＪ２の複数段のステージＪ１ｓ，Ｊ２ｓが、一方向に等間隔に配置された構造となっている。さらに、これらの複数段のステージＪ１ｓ，Ｊ２ｓを包み込むようにして、下方端が開口し、上方端が閉じた筒状（釣鐘状）の断熱壁１００ｄが設けられている。この断熱壁１００ｄ内に、上部から窒素ガスもしくはアルゴンガスを流すことによって、容器内が低酸素雰囲気に保たれる構造となっている。

図１〜３に示す熱処理装置１００は、循環搬送機構１００ｊにより搬送中のワーク１０を連続的に熱処理するため、ワーク１０の処理効率（スループット）が高い。また、熱処理装置１００では、パレット１１（ワーク１０）を、擦らずに把持して移動する（機械的に持ち上げて移動し、所定の位置に下ろす、いわゆるグリッパ搬送方式）。このため、図１０に示す従来のスチールベルト搬送炉９０のような摩擦構造部がなく、粉塵の発生が抑制される。従って、熱処理装置１００は、特にクリーンルームでの使用に適しており、クリーンルームの清浄度を低下することのない連続熱処理装置となっている。このため、図４に示した微細構造体を持つ加速度センサ装置１０の熱処理であっても、上記した熱処理装置１００によれば、粉塵の発生が抑制されるため、粉塵の微細構造体への混入に起因する動作不良を抑制することができる。尚、第２ステージブロックＪ２を駆動するシリンダＣ１や、２個のパレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２を駆動するシリンダＣ１〜Ｃ３および連結部材Ｒは、パレット１１（ワーク１０）の熱処理室の外部に、分離されて設置されている。このため、これら駆動部で発生する異物が、ワーク１０に付着することもない。

また、図１〜３に示す熱処理装置１００は、ワーク１０を鉛直方向で往復循環して搬送している。このため、図１０に示す従来のスチールベルト搬送炉９０に較べて、熱処理装置１００の床面に対する占有面積（装置設置面積）を低減でき、小型の熱処理装置とすることができる。このため、これによっても、床費の高いクリーンルームでの使用に特に適している。

さらに、図１〜３に示す熱処理装置１００は、ワーク１０を鉛直方向の一方向に往復循環して搬送し、外部から新たに供給されるワーク１０の投入と熱処理の終わったワーク１０の外部の取り出しを、断熱壁１００ｄの同じ開口付近で行っている。このため断熱壁１００ｄの内部の開口付近において、熱処理の終わったワークと外部から新たに供給されるワークの間で熱交換させることもでき、効率的な熱利用が可能である。また、熱処理装置１００では、外部から新たに供給されるワーク１０の投入と熱処理の終わったワーク１０の外部の取り出しを第２ステージブロックＪ２の第１段のステージＪ２ｓ−１に統合しており、これによって装置の小型化が図られている。

図６〜図９で示したように、熱処理装置１００の循環搬送機構１００ｊは、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の間で、各ステージ上に載せられたパレット１１（ワーク１０）を把持して移動（グリッパ搬送）し、パレット１１を摺動磨耗することなく各ステージ上を一方向（鉛直方向）に往復循環して搬送する。循環搬送機構１００ｊでは、２個のパレット移動ロッドブロックＬＢ１，ＬＢ２を操作して、第１ステージブロックＪ１と第２ステージブロックＪ２の各ステージ上に載せられた全パレット１１について、載せるステージを一括して交換することができる。このように、循環搬送機構１００ｊでは、構造と操作が簡略化されており、これによってコストダウンが図られている。

また、循環搬送機構１００ｊにおける第１ステージブロックＪ１は固定されており、第２ステージブロックＪ２の移動とパレット移動機構Ｊ３の操作のみで、グリッパ搬送によるパレット１１（ワーク１０）の一方向での往復循環搬送を実現することができる。従って、これによっても構造と操作が簡略化されており、コストダウンが図られている。尚、上記のように第１ステージブロックＪ１を固定する構造に限らず、第２ステージブロックＪ２と同様に、鉛直方向に移動可能な構成としてもよい。

さらに、循環搬送機構１００ｊにおいては、第２ステージブロックＪ２の各段のステージが、第１ステージブロックＪ１の対応する各段のステージと同じ位置から、一段ずれた位置へ移動する構成となっている。この場合には、ワークの一方向での往復循環搬送を実現する第２ステージブロックＪ２の移動ストロークが最小となる。従って、これによって、小型の熱処理装置１００の小型化が図られている。

以上のようにして、図１〜３に示す熱処理装置１００は、ワーク１０の処理効率（スループット）が高く、粉塵の発生が抑制され、特にクリーンルームでの使用に適する小型で安価な熱処理装置となっている。

尚、図１〜３に示す熱処理装置１００は、ヒータ１００ｈが第１ステージブロックＪ１および第２ステージブロックＪ２の上方にある第３〜６段のステージ近くの連結部に組み込まれ、冷却２段、加熱４段の構成となっていた。しかしながらこれに限らず、第１ステージブロックＪ１および第２ステージブロックＪ２のステージの段数は必要に応じ増減可能であり、それによって装置設置面積が増大することもなく、処理能力を高めることが可能である。

本発明の熱処理装置の一例で、熱処理装置１００の模式的な正面図で、要部を部分的な断面で示した図である。 熱処理装置１００の模式的な上面図で、要部を部分的な断面で示した図である。 熱処理装置１００の模式的な側面図で、要部を部分的な断面で示した図である。 ワークの代表例である加速度センサ装置を示す図で、（ａ）は、加速度センサ１の断面を示す斜視図であり、（ｂ）はワークである加速度センサ装置１０の模式的な断面図である。また、（ｃ）は、ワーク１０のパレットへの搭載状態を模式的に示した上面図および正面図である。 （ａ），（ｂ）は、それぞれ、図２と図３で示した熱処理装置１００における循環搬送機構１００ｊの要部のみを取り出して、簡略化して示した図である。 （ａ），（ｂ）は、循環搬送機構１００ｊの往復循環搬送動作を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、循環搬送機構１００ｊの往復循環搬送動作を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、循環搬送機構１００ｊの往復循環搬送動作を説明する図である。 （ａ），（ｂ）は、循環搬送機構１００ｊの往復循環搬送動作を説明する図である。 従来のスチールベルト搬送炉９０を示す図で、（ａ）は、スチールベルト搬送炉９０の要部を部分的な断面で示した上面図であり、（ｂ）は、スチールベルト搬送炉９０の要部を部分的な断面で示した正面図である。

符号の説明

１０ ワーク（加速度センサ装置）
１１ パレット
１００ 熱処理装置
１００ｊ 循環搬送機構
Ｊ１ 第１ステージブロック
Ｊ２ 第２ステージブロック
Ｊ１ｓ，Ｊ２ｓ ステージ
Ｊ３ パレット移動機構
ＬＢ１，ＬＢ２ パレット移動ロッドブロック
Ｌ１，Ｌ２ ロッド
Ｔ 爪
Ｒ 連結部材
Ｃ１〜Ｃ４ シリンダ
１００ｈ ヒータ
１００ｄ 断熱壁
Ｐ１ パレット投入機構
Ｐ２ パレット取り出し機構

Claims (13)

1. ワークを搭載したパレットを把持して移動し、鉛直方向に往復循環して搬送する循環搬送機構と、
   前記循環搬送機構により搬送中のパレットに搭載されたワークを加熱するためのヒータと、
   前記鉛直方向において筒状で、鉛直下方の一端が開口し鉛直上方のもう一端が閉じた形状で、前記ヒータにより加熱中のワークを搭載したパレットを内部に収容する断熱壁とを有してなり、
   前記断熱壁の開口から露出する前記循環搬送機構に、外部から新たに供給されるワークを搭載したパレットを投入し、
   前記断熱壁の開口から露出する前記循環搬送機構から、熱処理の終わったワークを搭載したパレットを外部へ取り出す熱処理装置であって、
   前記循環搬送機構が、
   前記ワークを搭載したパレットを一時的に載せるためのステージが、複数段、前記鉛直方向に等間隔に並んで配置され、前記複数段のステージが、一方の端部において互いに連結されてなる第１ステージブロックと、
   前記第１ステージブロックと同じ間隔で前記鉛直方向に並んで配置された複数段のステージが、前記第１ステージブロックの複数段のステージと対向するように配置され、一方の端部において互いに連結されてなり、全体として前記鉛直方向に移動可能な第２ステージブロックと、
   前記第１ステージブロックまたは第２ステージブロックのステージ上に載せられたワークを搭載したパレットを把持し、第１ステージブロックと第２ステージブロックの間で、把持した前記パレットを載せるステージを移動するパレット移動機構とを有してなり、
   前記断熱壁の開口の下方にあるパレット投入機構により、前記外部の前工程から新たに供給されるワークを搭載したパレットを把持し、前記第２ステージブロックにおける最下段のステージである前記開口側の第１段のステージに載せて、前記循環搬送機構に前記ワークを搭載したパレットを投入し、
   前記断熱壁の開口の下方にあるパレット取り出し機構により、前記第２ステージブロックにおける前記第１段のステージ上に載せられた熱処理の終わったワークを搭載したパレットを把持し、前記循環搬送機構から前記ワークを搭載したパレットを前記外部の後工程へ取り出すことを特徴とする熱処理装置。
2. 前記第１ステージブロックと前記第２ステージブロックが、同じ段数のステージを有してなり、
   前記パレット移動機構が、同じ高さ位置にある２本一組のロッドを有してなり、
   前記ロッドの一方の端部に前記ワークを搭載したパレットを持ち上げるための爪が設けられ、前記ロッドのもう一方の端部において２本が互いに連結されてなり、
   前記２本一組のロッドが、前記第１ステージブロックのステージと同じ段数と間隔で複数段配置され、
   前記各段における２本一組のロッドの前記互いに連結されたもう一方の端部同士が互いに連結されて、パレット移動ロッドブロックが構成されてなり、
   前記パレット移動ロッドブロックが、前記第１ステージブロックまたは第２ステージブロックのステージ上に載せられた前記ワークを搭載したパレットを把持し、前記第１ステージブロックと第２ステージブロックの間で把持した前記パレットを載せるステージを移動可能とする水平面内において前記第１ステージブロックと第２ステージブロックを結ぶ方向に移動し、
   前記パレット移動機構が、２個の前記パレット移動ロッドブロックを有してなり、
   前記２個のパレット移動ロッドブロックが、互いの各段の爪が干渉しないように高さ位置を異にして配置され、連結部材を介して、鉛直方向に連結して移動することを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記パレット移動機構が、前記断熱壁の外部に配置された３本のシリンダを有してなり、
   ２本の前記シリンダが、それぞれ、前記２個のパレット移動ロッドブロックの水平面内における移動を駆動し、
   もう１本の前記シリンダが、前記連結部材を介した２個のパレット移動ロッドブロックの鉛直方向における移動を駆動することを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
4. 前記ヒータが、前記第１ステージブロックおよび／または第２ステージブロックのステージに組み込まれてなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
5. 前記ヒータが、前記第１ステージブロックおよび／または第２ステージブロックの連結部に組み込まれてなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の熱処理装置。
6. 前記第１ステージブロックおよび／または第２ステージブロックの開口側にあるステージが、強制冷却されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
7. 前記第１ステージブロックと第２ステージブロックの対向する各ステージの幅が、前記パレットの幅より狭く設定され、
   前記ワークを搭載したパレットが、前記各ステージの幅方向において、両端をはみ出すようにして各ステージに載せられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱処理装置。
8. 前記第１ステージブロックが、当該熱処理装置の本体に固定されてなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の熱処理装置。
9. 前記第２ステージブロックの各段のステージが、前記第１ステージブロックの対応する各段のステージと同じ位置から、一段ずれた位置へ移動することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
10. 前記第２ステージブロックに、前記断熱壁の外部に配置されたシリンダが連結され、
    前記シリンダが、前記第２ステージブロックの鉛直方向の移動を駆動することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の熱処理装置。
11. 前記断熱壁の内部に、窒素ガスもしくはアルゴンガスが導入され、
    前記ワークの熱処理が、低酸素雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱処理装置。
12. 前記ワークが、半導体装置であり、
    前記熱処理装置が、クリーンルーム内で用いられることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の熱処理装置。
13. 前記半導体装置が、隣接して配置された櫛歯状の可動電極と固定電極を有する、加速度センサ装置であることを特徴とする請求項１２に記載の熱処理装置。

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