批处理式热处理装置以及适用于该热处理装置的加热器的制造方法_3

文档序号:9418980阅读:来源:国知局
体排出管170,其中,在该气体供给管160上形成有多个为了将用于形成热处理氛围的气氛气体供给至腔室100内部而排出气氛气体的第一气孔162,在该气体排出管170上形成有多个在热处理气氛形成中所使用的废气流入的第二气孔(未图示)。优选将气体供给管160和气体排出管170相向地设置在基板10的长边侧。热处理气氛形成用气体使用氮气、氩气等。
[0107]在本实施例中,分别设置4个气体供给管160和气体排出管170,但是气体供给管160和气体排出管170的个数可以根据基板10的大小来进行多种变更。
[0108]形成在气体供给管160上的第一气孔162的位置尽量与基板10接近,以便所喷射的气氛气体能够直接与基板10接触。因此,优选第一气孔162的个数与装载到腔室100中的基板10的个数相同。形成在气体排出管170上的第二气孔(未图示)也一样。
[0109]图7和图8是根据本发明的一实施例涉及的批处理式热处理装置I的单位主加热器200的排列状态的图。在本发明中,根据需要可以将主加热单元120之间的单位主加热器200的排列进行多种变更。
[0110]图7是参照图1和图2进行说明的本实施例所采用的主加热单元120之间的单位主加热器200的排列状态的示意图。如图所示,构成某一个主加热单元120a的单位主加热器200可以配置成与相邻于该主加热单元120a的、构成主加热单元120b的单位主加热器200相对齐。
[0111]另一方面,参照图8,构成某一个主加热单元120a的单位主加热器200可以配置成与相邻于该主加热单元120a的、构成主加热单元120b的单位主加热器200相错开。例如,在图8中,构成主加热单元120a的单位主加热器200排列在构成主加热单元120b的单位主加热器200之间的中间位置上。如图8所示,通过改变主加热单元120之间的单位主加热器200的排列状态,能够更加均匀地对装载到腔室100内的基板10的整个面积实施热处理。
[0112]下面,参照【附图说明】根据本发明的批处理式热处理装置I的动作如下。
[0113]首先,如图1所示,作业者将设置在腔室100 —侧的门104向下部移动并打开。
[0114]之后,将基板10搭载在支架12上的状态安放到基板输送装置的传输臂(未图示)的上部面上,并移动传输臂将基板装载到腔室100内部。
[0115]装载到腔室100内部的基板10,如图4所示,依次层叠到设置在腔室100内部的晶舟108上。在本实施例中,3个基板10层叠到晶舟108上。
[0116]随后,在晶舟108上层叠完基板10之后,将门104向上部移动使腔室100的内部与外部环境隔离,然后对主加热单元120连接电源,从而能够进行对基板10的热处理。
[0117]设置在腔室100内的4个主加热单元120,在基板10的上部和下部隔开规定距离的位置而设置,并且每个主加热单元120由具有规定间隔而配置的14个单位主加热器200构成,因此对基板10的整个面积均匀地加热从而能够进行均匀的热处理。
[0118]另一方面,启动设置在主加热单元120的4个外周部上的第一辅助加热单元140a和第二辅助加热单元140b,防止在进行热处理工序中可能发生的腔室100内部的热损失。由此,能够实现对基板10整个面积的更加均匀的热处理。
[0119]实际上在进行热处理之前,将腔室100内部形成热处理气氛。为此,通过气体供给管160向腔室100内部供给氮气或者氩气这样的气氛气体。使用于形成热处理气氛的废气通过与气体供给管160相向设置的气体排出管170排出到腔室100外部。
[0120]如果热处理工序结束,则迅速冷却腔室100内部。为此,通过冷却管180使如氦气、氮气、氩气等冷却用气体流向腔室100内部。冷却用气体贯通腔室100内部流过的同时吸收腔室100内部的热量,从而使腔室100内部的温度急剧下降。由此,在结束热处理工序之后在$父快时间内能够进彳丁基板10的卸载作业,从而能够提尚热处理工序的生广率。
[0121]最后,如果腔室100内部的温度下降至适当水平,则打开门104并利用传输臂从腔室100卸载基板10,从而最终结束热处理工序。
[0122]具有如上构成的批处理式热处理装置中,构成主加热单元120的单位主加热器200 (下面称为“加热器”)可构成如下。
[0123]图9是表示根据本发明的一实施例涉及的加热器200结构的立体图。如图所示,加热器200形成为具有规定长度的棒状。参照图9,加热器200由发热体202和盖子204构成。发热体200接受外部的电源而产生对基板10的热处理所需的热量。发热体202的材质优选为铬铝钴耐热钢(kanthal)。盖子204保护发热体202,盖子204的材质优选为石英。
[0124]另外,第一单位辅助加热器150a和第二辅助加热器150b可以具有与如图9所示的加热器200相同的形状及结构。
[0125]图10和图11是表示根据本发明的另一实施例涉及的加热器200a结构的截面立体图以及截面图。在图10和图11中,由于加热器200a的两端部侧的形状以及结构相同,因此为了方便仅图示了加热器200a的一端部侧。
[0126]如图所示,加热器200a整体上具有长度较长的棒状,但并不限定于此,可根据加热器所适用的批处理式热处理装置的样式进行多种变化。
[0127]参照图10和图11,加热器200a包括:具有规定长度的第一管220 ;第二管240,具有规定长度且围绕在第一管220的外部;第三管260,具有规定长度且围绕在第二管240的外部;以及线圈型加热线270,以规定间隔缠绕设置在第一管220的外周面上。
[0128]由于第一管220、第二管240以及第三管260均适用于热处理装置,因此第一管220、第二管240以及第三管260的材质优选为熔点较高的材质,例如石英。
[0129]第一管220、第二管240以及第三管260的长度优选全部相同。但是,如图所示,为了与后述的端子部500的导电管510连接,第一管220的长度可以比第二管240以及第三管260的长度长出导电管510长度。而且,第一管220、第二管240以及第三管260优选均具有同轴。但是,根据需要也可以将加热器构成为第一管220和第二管240具有同轴,而第三管260与第一管220和第二管240不具有同轴。
[0130]S卩,可以使构成加热器200a的第一管220、第二管240、第三管260的中心轴一致形成,但是由于在加热器200a的动作途中有可能发生第一管220以及第二管240下垂,根据下垂程度第一管220或者第二管240可能会破损,因此为了防止破损,优选使第二管240位于低于第三管260中心的下部,以便在动作过程中发生下垂时能够与第三管260接触并被支承。
[0131 ] 第一管220优选外径大致为10mm,内径大致为6mm,厚度为2mm左右。第一管220其自身具有中间空的空间224。
[0132]在第一管220的外周面上以线圈形式缠绕着相当于发热体的加热线270。加热线270的材质优选为镍或者铬铝钴耐热钢中的任一种。
[0133]铬铝钴耐热钢的主要成分为铁,属于电阻较大的合金,可加工成线材作为发热体等使用。该铬铝钴耐热钢属于铁-铬-铝系,标准成分为铬23 %、铝6 %,除此之外含有2 %的钴。
[0134]加热线270的直径优选具有0.6mm至0.8mm的范围。
[0135]将加热线270缠绕到第一管220上时,加热线270的间距与发热量有关系。S卩,加热线270的间距较小的区域与间距较大的区域相比发热量较大。为了均匀地加热基板,需要在加热器220a整个面积上的发热量一定,为此,与第一管220上的位置无关加热线270的间距最好都相同。但是,根据需要,加热线270的间距可根据第一管220上的位置进行改变。例如,与第一管220的中心侧相比缩小端部侧上的加热线270的间距(即,加大端部侧上的发热量),从而能够补充由于加热器200a的端部侧与外部环境接触而发生的热损失。
[0136]为了防止加热线270脱离,可以设置固定帽280。固定帽280结构将后述。
[0137]第二管240设置成与第一管220具有一定的间距且围绕着第一管220的形状。第二管240优选外径大致为18mm,内径大致14mm,厚度2mm左右。
[0138]第三管260设置成与第二管240具有一定的间距且围绕着第二管240的形状。第三管260优选外径大致为30mm,内径大致22mm,厚度4mm左右。在第二管240和第三管260之间形成有具有大致2mm左右间隔的空的空间264。
[0139]在第一管220的端部上设置有导电管510,以便能够对缠绕在第一管220的外周面上的加热线270接通电源。加热线270通过导电管510与外部电源(未图示)间的连接方式不进行特别限定,省略对其详细说明。
[0140]另一方面,优选加热器200a以容易地将缠绕有加热线270的第一管220从第二管240或者第三管260可拆装的结构构成。该结构具有如下优点,即,在使用加热器200a的过程中发生加热线270断线等问题时,将安装在热处理装置上的加热器200a中只分离缠绕有加热线270的第一管220进行修理或替换,从而能够简单地修理或替换发生故障的加热器200ao
[0141]另外,加热器200a虽然以第一管220、第二管240以及第三管260为基本构成,但并不限定于此,为了简化整个结构也可以省略第三管260而构成。只有由第一管和第二管构成的加热器的结构将后述。
[0142]如上所述,加热器200a包括冷却用气体可以在加热器200a内部流过的空间224、264。因此,在热处理装置I中的热处理工序结束之后,使冷却用气体经过加热器200a的空间224、264,从而迅速降低加热器200a自身的温度的同时能够迅速降低腔室内部的温度。其结果,能够缩短在热处理工序结束之后为了卸载基板10需要将腔室内部的温度降低至规定温度以下而所需的时间,从而能够大幅提高制造平板显示器以及太阳能电池所不可缺少的热处理工序的生产率。
[0143]而且,为了
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