TWI616633B - Chamber for heat treatment device and heat treatment device - Google Patents

Abstract

關於本發明之熱處理裝置用之腔室，即使為大型亦可減少於製作時所耗費之工時。

熱處理裝置1之腔室4係具有：筒狀之側壁12，其用於將被處理物加以包圍；及端壁13，其將側壁12之一側的開口部12b加以封堵。腔室4係將以氧化矽為主成分之複數個構件(側壁12、端壁13、第1連結構件14、及第2連結構件15)加以機械結合而形成。

Description

熱處理裝置用之腔室及熱處理裝置

本發明係關於一種用以於經加熱之環境氣體下處理被處理物的熱處理裝置之腔室、及熱處理裝置。

習知有用以對玻璃基板等處理基板進行熱處理之熱處理裝置(例如參照專利文獻1)。作為熱處理裝置之一例，專利文獻1所記載之熱處理裝置具有熱處理容器。該熱處理容器為石英管。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2010-177653號公報([0017])

近年來，伴隨著處理基板之大型化，石英管之尺寸亦有大型化之傾向。此處，由於強度上之原因等，難以使用金屬製之管以代替石英管。因此，需要更大尺寸之石英管。然而，製作大型之石英管之難度較高。具體而言，上述石英管為單一構件。因此，例如於製作石英管時，產生如下作業：分別製作石英管之側壁與端壁，其後，將該等大型之側壁與端壁焊接。此種焊接作業耗費工時。

本發明因鑒於上述情況，故目的在於使熱處理裝置用 之腔室即便為大型亦可進一步減少製作所耗費之工時。

(1)為了解決上述問題，本發明之某一態樣之熱處理裝置用之腔室之特徵在於具備有：筒狀之側壁，其用於將被處理物加以包圍；及端壁，其將上述側壁之一側的開口部加以封堵；並且上述腔室係將以氧化矽為主成分之複數個構件加以機械結合而形成。

再者，所謂上述之「機械結合」，係指將複數個構件於維持相互為分開之構件(可分離)之狀態之狀態下，相互結合。

根據該構成，腔室由以氧化矽為主成分之構件形成。藉此，腔室之強度及耐熱性優異，而可充分承受高溫環境下之使用。又，腔室係將複數個構件機械結合而形成。根據該構成，於製作腔室時，可儘可能減少使複數個構件焊接之耗費工時之作業。因此，無論腔室之尺寸如何，均可進一步減少製作腔室所耗費之工時。由於上述原因，根據本發明，熱處理裝置用之腔室即便為大型亦可進一步減少製作耗費之工時。

(2)較佳為，上述複數個構件之材質係包含有玻璃、石英、及陶瓷之至少一者。

根據該構成，可相對較容易地實現強度及耐熱性優異之腔室。

(3)較佳為，上述複數個構件係包含有複數個平板狀構件、及複數個第1連結構件，複數個上述平板狀構件係以作為整體而構成筒形狀之方式加以排列，並且上述第1連結構件係將鄰接之上述平板狀構件彼此加以連結。

根據該構成，可藉由將複數個平板狀構件組合而實現筒狀之側壁。又，複數個平板狀構件可例如以重疊之狀態被搬送。 因此，可容易地進行平板狀構件之搬送作業、即側壁之搬送作業。又，藉由將平面形狀之平板狀構件組合，可形成立體形狀之側壁。因此，可進一步減少製造側壁所耗費之工時。

(4)更佳為，上述複數個構件係包含有樑狀之第2連結構件，並且上述第2連結構件係以將複數個上述平板狀構件彼此加以連結之方式架設於複數個上述平板狀構件。

根據該構成，複數個平板狀構件藉由樑構件而相互結合。藉此，可防止側壁之平板狀構件倒下。

(5)較佳為，上述端壁係形成為平板狀，且載置於上述側壁之一端。

根據該構成，可藉由將平板狀之端壁載置於側壁之一端之簡易之作業，實現以端壁覆蓋側壁之一端之構成。

(6)為解決上述問題，本發明之某一態樣之熱處理裝置具備有：上述熱處理裝置用之腔室；及氣壓調整機構，其用於使上述腔室內之空間的氣壓，高於上述腔室外之空間的氣壓。

根據該構成，腔室由以氧化矽為主成分之構件形成。藉此，腔室之強度及耐熱性優異，而可充分承受高溫環境下之使用。又，腔室係將複數個構件機械結合而形成。根據該構成，於製作腔室時，可儘可能減少使複數個構件焊接之耗費工時之作業。因此，無論腔室之尺寸如何，均可進一步減少製作腔室所耗費之工時。由於上述原因，根據本發明，熱處理裝置用之腔室即便為大型亦可進一步減少製作所耗費之工時。又，氣壓調整機構以使腔室內之空間之氣壓變得高於腔室外之空間之氣壓的方式動作。藉此，可抑制存在於腔室之外部之異物(微粒)進入腔室內之空間。因此，即便於組 裝式之腔室之側壁與端壁之間等產生間隙，亦可抑制腔室之外部之異物進入腔室內之空間。因此，可抑制上述異物附著於被處理物。因此，根據本發明之熱處理措施，可與腔室作為單一零件形成之情形同樣地，抑制因異物附著於被處理物而導致被處理物產生不良。

根據本發明，熱處理裝置用之腔室即便為大型亦可進一步減少製作所耗費之工時。

1‧‧‧熱處理裝置

2‧‧‧基底板

3‧‧‧加熱器

3a、4a、12a‧‧‧開口部

4‧‧‧腔室

4b‧‧‧空間

5、6‧‧‧密封構件

7‧‧‧舟皿

8‧‧‧升降機構

9‧‧‧氣體供給裝置(氣壓調整機構)

10‧‧‧氣體管

11‧‧‧泵

12‧‧‧側壁(複數個構件)

13‧‧‧端壁(複數個構件)

14‧‧‧第1連結構件(複數個構件)

14a、14b、18a、18b‧‧‧溝部

14c、15e‧‧‧凸部

15‧‧‧第2連結構件(複數個構件)

15a‧‧‧樑部

15b、15c‧‧‧端部

15d‧‧‧凹陷部

16、16a~16h、19、19a~19c‧‧‧平板狀構件

100‧‧‧被處理物

圖1係本發明之實施形態之熱處理裝置之剖面圖。

圖2係熱處理裝置之腔室之立體圖。

圖3係腔室之分解立體圖。

圖4係腔室之剖面圖，表示自上方觀察腔室之狀態。

圖5係圖3之主要部之放大圖。

圖6係變形例之主要部之剖面圖。

以下，一方面參照圖式，一方面對用以實施本發明之形態進行說明。再者，本發明可作為用以對被處理物進行熱處理之熱處理裝置而廣泛應用。

圖1係本發明之實施形態之熱處理裝置1之剖面圖，表示自側方觀察熱處理裝置1之狀態。圖2係熱處理裝置1之腔室4之立體圖。圖3係腔室4之分解立體圖。圖4係腔室4之剖面圖，表示自上方觀察腔室4之狀態。

參照圖1，熱處理裝置1係構成為可對被處理物100 之表面實施熱處理。更具體而言，熱處理裝置1係構成為：可藉由向被處理物100供給經加熱之氣體，而對被處理物100之表面實施熱處理。

被處理物100例如為玻璃基板或半導體基板等，於本實施形態中，形成為矩形之平板狀。

熱處理裝置1具有基底板2、加熱器3、腔室4、密封構件5、6、舟皿7、升降機構8、及氣體供給裝置9。

基底板2係作為支持加熱器3及腔室4之構件而設置。於基底板2之中央，形成有貫通孔。以自上方封堵該貫通孔之方式，配置有加熱器3。

加熱器3例如為電熱加熱器，於本實施形態中，構成為可將氣體加熱至600℃左右。加熱器3整體形成為箱狀，具有向下打開之開口部3a。加熱器3之開口部3a由基底板2支承。於由加熱器3包圍之空間配置有腔室4。

腔室4作為用以對被處理物100進行熱處理之處理室而構成。腔室4整體形成為箱狀，具有向下打開之開口部4a。腔室4之開口部4a與密封構件5接觸，而隔著該密封構件5被基底板2支承。密封構件5係具有耐熱性之環狀構件，將腔室4之開口部4a與基底板2之上表面之間氣密地密封。腔室4內之空間4b通過基底板2之貫通孔，而與基底板2之下方之空間連續。腔室4之詳細之構成將於下文進行敍述。於熱處理裝置1中之熱處理動作時，在腔室4內之空間4b配置被處理物100。被處理物100例如以垂直地豎立之狀態，被舟皿7支持。

舟皿7係為了將被處理物100配置於腔室4內而設 置。舟皿7例如形成為圓板狀，且於中央具有台座。將複數個被處理物100之下端部固定於該台座。各被處理物100以相互平行地排列之狀態，被台座支持。於舟皿7之外周部之上表面配置有密封構件6。密封構件6係具有耐熱性之環狀構件，將舟皿7之外周部之上表面與基底板2之下表面之間氣密地密封。舟皿7由升降機構8支持，而可藉由升降機構8之動作，與被處理物100一併沿上下方向位移。於舟皿7安裝有氣體供給裝置9。

氣體供給裝置9係以對腔室4之內部供給用於熱處理之氣體之方式構成。氣體供給裝置9係本發明之「氣壓調整裝置」之一例。氣體供給裝置9具有氣體管10及泵11。氣體管10貫通舟皿7，從而氣體管10之一端向腔室4內之空間4b打開。泵11通過氣體管10將來自未圖示之氣體槽之氣體向腔室4內之空間4b供給。藉此，腔室4內之空間4b被略微加壓(微加壓)。因此，腔室4內之空間4b之氣壓高於腔室4外之氣壓。

作為熱處理裝置1中之熱處理時之動作，首先，將被處理物100以被舟皿7支持之狀態配置於腔室4內之空間4b。繼而，一方面由氣體供給裝置9將氣體供給至空間4b內，一方面進行藉由加熱器3之加熱動作。藉此，將腔室4內之空間4b加熱，而進行被處理物100之熱處理。

其次，對腔室4之詳細之構成進行說明。參照圖1~圖4，腔室4係將以氧化矽(SiO₂)為主成分之複數個構件機械結合而形成。

具體而言，腔室4具有側壁12、端壁13、第1連結構件14、及第2連結構件15。

於本實施形態中，腔室4之各構件(側壁12、端壁13、第1連結構件14、及第2連結構件15)均為石英製之材料。再者，腔室4之各構件之材質並不限於石英，可為玻璃，亦可為陶瓷。如此，腔室4只要包含例如玻璃、石英、及陶瓷之至少一者即可。

側壁12係為了包圍被處理物100而設置，整體形成為筒狀。於本實施形態中，側壁12整體形成為多邊形形狀(八邊形形狀)。側壁12形成為可收容複數個被處理物100之大小。

側壁12具有複數個(於本實施形態中為8個)平板狀構件16(16a~16h)。再者，於對複數個平板狀構件16a~16h進行統稱之情形時，簡稱為平板狀構件16。

各平板狀構件16形成為矩形之平板狀。各平板狀構件16之厚度例如為數mm左右。平板狀構件16可以相互重疊之狀態被搬送。各平板狀構件16之緣部係藉由機械加工而被整形。平板狀構件16以整體成為筒狀之方式排列。具體而言，將相鄰之2個平板狀構件16以於俯視下相互傾斜之狀態配置。相鄰之2個平板狀構件16藉由第1連結構件14而相互連結。

圖5係圖3之主要部之放大圖。參照圖3~圖5，於本實施形態中，第1連結構件14之數量與平板狀構件16之數量相同。第1連結構件14係配置於相鄰之2個平板狀構件16間。

各第1連結構件14係於上下細長地延伸之柱構件，於本實施形態中，形成為四角柱狀。各第1連結構件14具有一對溝部14a、14b。

溝部14a、14b作為連結鄰接之2個平板狀構件16之部分而設置。溝部14a、14b形成於第1連結構件14之一對側面， 自第1連結構件14之上端延伸至下端。於俯視下，溝部14a、14b形成為相互傾斜之朝向。溝部14a、14b與對應之平板狀構件16之一緣部嵌合。藉此，鄰接之2個平板狀構件16經由第1連結構件14而連結。於各第1連結構件14之上表面形成有凸部14c。該凸部14c作為嵌入至端壁13之下述貫通孔之突起而設置。根據上述構成，複數個平板狀構件16藉由柱狀之第1連結構件14而沿著側壁12之周向依序連結，從而形成多邊形狀(筒狀)之封閉之側面。

第2連結構件15係作為連結2個平板狀構件16a、16e之樑狀之構件而設置，架設於該等平板狀構件16a、16e。

於本實施形態中，第2連結構件15係設置有2個。各第2連結構件15係連結相互平行地排列之2個平板狀構件16a、16e彼此。

各第2連結構件15係具有樑部15a、及一對端部15b、15c。

樑部15a係形成為細長之棒狀，於本實施形態中，形成為四角柱狀。樑部15a係配置於相互平行地排列之2個平板狀構件16a、16e之上端部間。於樑部15a形成有一對端部15b、15c。

一對端部15b、15c係作為與對應之平板狀構件16a、16e結合之部分而設置。一對端部15b、15c係分別形成為塊狀。一對端部15b、15c係分別與對應之平板狀構件16a、16e之上端部結合。

具體而言，於平板狀構件16a之上端部形成有溝部18a、18a，於平板狀構件16e之上端部形成有溝部18b、18b。溝部18a、18a對應於第2連結構件15之一端部15b、15b而形成。各溝 部18a、18a係形成為例如於側視下為矩形之溝。於溝部18a、18a嵌入有一端部15b、15b。於一端部15b、15b之下表面分別形成有凹陷部15d。該凹陷部15d被對應之溝部18a、18a之底部支承。再者，關於各第2連結構件15之另一端部15c與平板狀構件16e之對應之溝部18b的機械結合之態樣，亦與上述相同，故而省略說明。

根據上述構成，第1連結構件14之上表面之高度、第2連結構件15之上表面之高度、與平板狀構件16(16a~16h)之上端部之高度一致。於各第2連結構件15之一對端部15b、15c之上表面，形成有例如2個凸部15e。該凸部15e係作為嵌入至端壁13之下述貫通孔之突起而設置。

參照圖2、圖3及圖5，端壁13係作為將側壁12之上部之開口部12a封堵之部分而設置。端壁13整體形成為平板狀，載置於側壁12之上端。於俯視下，端壁13之形狀對應於側壁12之形狀。具體而言，於本實施形態中，端壁13形成為八邊形形狀。於本實施形態中，端壁13之厚度係設定為與側壁12之厚度相同。

端壁13具有複數個(於本實施形態中為3個)平板狀構件19(19a~19c)。再者，於對平板狀構件19a~19c進行統稱之情形時，簡稱為平板狀構件19。

平板狀構件19b形成為矩形之平板狀。平板狀構件19a、19c形成為大致梯形狀。依照平板狀構件19a、19b、19c之順序，配置有該等平板狀構件19，藉此，整體形成八邊形形狀之端壁13。平板狀構件19a~19c可以相互重疊之狀態被搬送。各平板狀構件19a~19c之緣部係藉由機械加工而被整形。

於端壁13之平板狀構件19，形成有嵌合於第1連結 構件14之凸部14c之貫通孔、及嵌合於第2連結構件15之凸部15e之貫通孔。於端壁13之平板狀構件19之該等貫通孔嵌入對應之凸部14c、15e。又，端壁13之平板狀構件19被側壁12之平板狀構件16、第1連結構件14、及第2連結構件15支承。

藉此，端壁13與第1連結構件14、第2連結構件15、及側壁12之平板狀構件16機械結合。根據上述構成，由側壁12及端壁13包圍之空間成為腔室4內之空間4b。

於腔室4之各構件(側壁12、端壁13、第1連結構件14、及第2連結構件15)間，並未特別設置密封機構。因此，可想到於腔室4之外部之空間浮游之微粒等自例如平板狀構件16與第1連結構件14之間、或平板狀構件16與端壁13之間進入的可能性。然而，藉由圖1所示之氣體供給裝置9，將腔室4內之空間4b之氣壓設定為高於腔室4之外部之氣壓。藉此，即便於腔室4之各構件間未設置密封構造，亦可抑制微粒進入至腔室4內之空間4b。

具有上述構成之腔室4於搬送時成為被拆開之狀態。於搬送腔室4時，側壁12之各平板狀構件16及端壁13之各平板狀構件19以例如重合之狀態被搬送。而且，於作業人員組裝腔室4時，作業人員首先使用第1連結構件14，將鄰接之2個平板狀構件16彼此相互結合。藉此，完成側壁12。其次，作業人員於側壁12之相互平行之2個平板狀構件16a、16e間架設第2連結構件15。藉此，防止側壁12之各平板狀構件16倒下。繼而，作業人員將端壁13設置於側壁12之上端。端壁13藉由被第1連結構件14、第2連結構件15及平板狀構件16支承，而得以抑制撓曲。藉此，完成腔室4。

如以上所說明般，根據本實施形態之熱處理裝置1，腔室4藉由以氧化矽為主成分之構件(側壁12、端壁13、第1連結構件14、及第2連結構件15)而形成。藉此，腔室4之強度及耐熱性優異，而可充分承受高溫環境下之使用。又，腔室4係將複數個構件(側壁12、端壁13、第1連結構件14、及第2連結構件15)機械結合而形成。根據該構成，於製作腔室4時，可儘可能減少使複數個構件焊接之耗費工時之作業。因此，無論腔室4之尺寸如何，均可進一步減少製作腔室4所耗費之工時。由於上述原因，熱處理裝置1之腔室4即便為大型亦可進一步減少製作所耗費之工時。

此處，對藉由焊接等將複數個構件一體化而成之習知之石英製之大型腔室進行說明，若為此種腔室，則於製作時工具等易與石英接觸，而於石英腔室易產生破損。又，習知之大型腔室於被搬送時，無法拆開，而必須為了不產生因接觸等導致之破損而謹慎處理，故難以操作。又，大型腔室之製造成本變高。

相對於此，根據本實施形態之腔室4，於製作腔室4時，分開形成腔室4之各零件(側壁12、端壁13、第1連結構件14、及第2連結構件15)。因此，於製作腔室4時可減少工具等接觸之虞，其結果，於腔室4不易產生破損。又，於搬送腔室4時，可分別搬送上述各零件。因此，可容易地抑制於搬送腔室4時上述各零件與工具等接觸而破損。因此，腔室4之處理較容易。又，無需藉由焊接等使腔室4之上述各零件一體化，從而可進一步降低腔室4之製造成本。

又，根據熱處理裝置1，腔室4之材質包含玻璃、石英、及陶瓷之至少一者(於本實施形態中為石英)。根據該構成，可 相對較容易地實現強度及耐熱性優異之腔室。

又，根據熱處理裝置1，可藉由將複數個平板狀構件16(16a~16h)組合，而實現筒狀之側壁12。又，各平板狀構件16a~16h可例如以重疊之狀態被搬送。因此，可容易地進行平板狀構件16之搬送作業、即側壁12之搬送作業。又，藉由將平面形狀之平板狀構件16組合，可形成立體形狀之側壁12。因此，可進一步減少製造側壁12所耗費之工時。

又，根據熱處理裝置1，複數個平板狀構件16a、16e藉由樑狀之第2連結構件15而相互結合。藉此，可防止側壁12之平板狀構件16倒下。

又，根據熱處理裝置1，端壁13形成為平板狀，載置於側壁12之上端。根據該構成，可藉由將平板狀之端壁13載置於側壁12之上端之簡易之作業，實現以端壁13覆蓋側壁12之上端之構成。

又，根據熱處理裝置1，氣體供給裝置9以使腔室4內之空間4b之氣壓變得高於腔室4外之空間之氣壓的方式動作。藉此，可抑制存在於腔室4之外部之異物(微粒)進入腔室4內之空間4b。因此，即便於組裝式之腔室之側壁12與端壁13之間等產生間隙，亦可抑制腔室4之外部之異物進入腔室4之內部之空間。因此，可抑制上述異物附著於被處理物100。因此，可與腔室4作為單一零件形成之情形同樣地，抑制因異物附著於被處理物100而導致被處理物100產生不良。

以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限於上述實施形態。只要記載於申請專利範圍內，則本發明可進 行各種變更。

(1)於上述實施形態中，以藉由配置於腔室4之下方之氣體供給裝置9對腔室4內之空間4b之氣體加壓之形態為例進行了說明。然而，亦可不如上所述般。例如，亦可使用於柱狀之第1連結構件14與側壁12之平板狀構件16之間導入氮氣等惰性氣體的構成。只要為將惰性氣體導入至腔室4內之空間4b之構成，則可將本發明應用於低氧濃度之步驟。

(2)又，於上述實施形態中，以於俯視下側壁12為八邊形形狀之形態為例進行了說明。然而，亦可不如上所述般。例如，側壁12亦可於俯視下為四邊形形狀。於此情形時，如圖6所示般，第1連結構件14之溝部14a、14b以於俯視下相互正交之方式形成。於此情形時，平板狀構件16使用4片，且端壁13形成為矩形。

(產業上之可利用性)

本發明可作為用以於經加熱之環境氣體下處理被處理物的熱處理裝置用之腔室、及熱處理裝置而廣泛應用。

4‧‧‧腔室

12‧‧‧側壁(複數個構件)

13‧‧‧端壁(複數個構件)

14‧‧‧第1連結構件(複數個構件)

14c、15e‧‧‧凸部

15‧‧‧第2連結構件(複數個構件)

16、16a~16c、19、19a~19c‧‧‧平板狀構件

Claims (4)

1. 一種熱處理裝置用之腔室，其特徵在於具備有：筒狀之側壁，其用於將被處理物加以包圍；及端壁，其將上述側壁之一側的開口部加以封堵；並且上述腔室係將以氧化矽為主成分之複數個構件加以機械結合而形成，區隔成在上述被處理物之熱處理時被加熱並且被供給用以對上述被處理物進行熱處理之氣體的空間，上述複數個構件係包含有複數個平板狀構件、複數個第1連結構件、及樑狀之第2連結構件，複數個上述平板狀構件係以作為整體而構成筒形狀之方式加以排列，上述第1連結構件係將鄰接之上述平板狀構件彼此加以連結，上述第2連結構件係以將複數個上述平板狀構件彼此加以連結之方式架設於複數個上述平板狀構件。
2. 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置用之腔室，其中，上述複數個構件之材質係包含有玻璃、石英、及陶瓷之至少一者。
3. 如申請專利範圍第1項之熱處理裝置用之腔室，其中，上述端壁係形成為平板狀，且載置於上述側壁之一端。
4. 一種熱處理裝置，其特徵在於具備有：申請專利範圍第1至3項中任一項之熱處理裝置用之腔室；及氣壓調整機構，其用於使上述腔室內之空間的氣壓，高於上述腔室外之空間的氣壓。