従来技術の熱処理装置は、被加熱物を出し入れするための開口や隙間等があり、完全な密閉状態とはなっておらず、前記した開口や隙間の近傍は比較的低温になりやすい。そのため、熱処理に伴って基板上に塗布されていた特定の溶液等が気化して発生した生成ガスは、開口や隙間の近傍で冷却されて固化し、いわゆる昇華物となる。昇華物は、粒子状やタール状になっており、熱処理装置内を汚染して被加熱物の品質を低下させてしまうばかりか、被加熱物の出し入れの際に熱処理装置の外部に漏出してしまうという問題があった。また、生成ガスが開口から流出した場合は、熱処理装置外において生成ガスが冷却されていわゆる昇華物となり、熱処理装置の周辺環境を汚染してしまうという問題があった。
通常、熱処理装置は、比較的清浄度の高いクリーンルーム等に設置されている。そのため、従来技術の熱処理装置のように昇華物が熱処理装置から漏出してしまうと、クリーンルームの清浄度までも低下させてしまうという問題があった。
上記した問題に鑑み、上記特許文献1に開示されている熱処理装置では、熱処理装置内を熱処理装置の設置雰囲気圧力よりも若干低圧に維持させることにより熱処理装置内の空気や生成ガスが外部に漏出してしまうのを防止する構成とされている。かかる構成とした場合、熱処理装置から昇華物が外部に排出されるという問題に対しては一定の効果を有するが、被加熱物を出し入れするための開口や隙間から流入した空気の影響によって幾分の昇華物が発生してしまうおそれがあった。
また、上記特許文献1に開示されている熱処理装置は、装置内に流入する空気の影響により熱処理室内において温度ムラが発生する可能性があった。そのため、上記特許文献1に開示されている熱処理装置では、被加熱物を出し入れするための開口の近傍に熱処理室側から外部に漏出しようとする生成ガスや外部から熱処理室側に流入しようとする空気を吸引捕集するための機構を別途設けねばならず、装置構成が複雑化してしまうという問題があった。
そこで、本発明では、被加熱物の熱処理に伴って発生する生成ガスや、生成ガスが冷却されて発生するいわゆる昇華物の漏出を抑制可能な熱処理装置の提供を目的とする。
そこで、上記した課題を解決すべく提供される請求項1に記載の発明は、熱風を供給する熱風供給手段と、当該熱風供給手段において発生する熱風が導入され、当該熱風によって被加熱物を加熱する熱処理室と、当該熱処理室に被加熱物を出し入れするための換装部とを有し、換装部を介する被加熱物の出し入れに伴って被加熱物によって分割される二領域の双方側から当該二領域の境界部分に向けて気体を噴出することにより気体流を形成し、当該気体流により、気体流よりも熱処理室の内側の領域と当該領域よりも外側の領域とを分離可能な気体噴出手段が設けられていることを特徴とする熱処理装置である。
本発明の熱処理装置では、気体噴出手段によって形成される気体流により熱処理室の内側の領域が外側の領域から分離される。そのため、本発明の熱処理装置では、熱処理室内における被加熱物の加熱に伴って発生する気体(生成ガス)や、この気体が冷却されることにより発生するいわゆる昇華物が熱処理室から漏出しない。
本発明の熱処理装置では、気体噴出手段によって形成される気体流により外気や塵等が熱処理室の外側から内側に進入できない。そのため、本発明の熱処理装置では、熱処理装置内に外気等が流入することによる熱処理室内の温度変動や、塵等の進入に伴う熱処理室内の汚染が殆ど起こらない。また、本発明の熱処理装置では、外気が熱処理室内に殆ど進入しないため、熱処理室内に存在する生成ガスが高温に維持される。そのため、本発明の熱処理装置では、生成ガスが冷却されることにより発生するいわゆる昇華物の発生量が少ない。
また、上記したように、気体噴出手段によって形成される気体流は、換装部を介する被加熱物の出し入れの際に、被加熱物によって分割される二つの領域の双方からこれらの領域の境界部分に向けて気体を噴出することによって形成されるものである。そのため、熱処理室に対して被加熱物を出し入れしても、被加熱物が通過する部分以外では気体流が横切られることなく維持される。従って、本発明の熱処理装置は、熱処理室に対する被加熱物の出し入れを行っても熱処理室に対する気体や昇華物の流出が起こらない。
上記請求項1に記載の熱処理装置は、換装部が熱処理室内を流れる熱風の流れ方向に対して交差する方向に被加熱物を出し入れ可能なものであり、気体噴出手段から噴出される気体の動圧が、熱処理室内を流れる熱風の静圧以上であることを特徴とするものであってもよい。(請求項2)
かかる構成によれば、熱処理室の内外を確実に分離することができる。従って、本発明によれば、熱処理室内で発生した生成ガスを含む気体や昇華物等が換装部を介して外部に漏出したり、外気や熱処理室外に存在する塵等が熱処理室内に流入するのを防止できる。
上記請求項1または2に記載の熱処理装置は、気体噴出手段が、熱処理室に導入される熱風の流れ方向に対して交差する方向に気体を噴出可能なものであってもよい。(請求項3)
また、上記請求項1乃至3のいずれかに記載の熱処理装置は、気体噴出手段が、熱処理室に導入される熱風の流れ方向に対して沿う方向に気体を噴出可能な構成としてもよい。(請求項4)
かかる構成によれば、熱処理室側の内側の領域と外側の領域とを分離し、両領域間における気体や昇華物、塵等の出入りを確実に防止できる。
また、請求項5に記載の発明は、熱風を供給する熱風供給手段と、当該熱風供給手段において発生する熱風が導入され、当該熱風によって被加熱物を加熱する熱処理室と、当該熱処理室内を流れる熱風の流れ方向に対して交差する方向に被加熱物を出し入れ可能な換装部と、熱処理室に導入される熱風の流れ方向に沿う方向に気体を噴出可能な気体噴出手段とを有し、当該気体噴出手段から噴出される気体の動圧が、熱処理室内を流れる熱風の静圧以上であることを特徴とする熱処理装置である。
本発明の熱処理装置では、気体噴出手段から熱風の流れ方向に沿う方向に噴出される気体の動圧が、熱処理室内を流れる熱風の静圧よりも高い。そのため、本発明の熱処理装置は、気体噴出手段から気体を噴出させることにより発生する気体流によって熱処理室の内側の領域とこれよりも外側の領域とに分離される。従って、本発明の熱処理装置では、熱処理室において何らかの気体(生成ガス)が発生したり、この気体が冷えることによって昇華物と称されるようなものが発生してもこれらが殆ど外部に漏出しない。
また、本発明の熱処理装置では、気体噴出手段によって形成される気体流によって外気や装置外に存在する塵や埃の進入が阻まれる。そのため、本発明の熱処理装置では、被加熱物の出し入れを行っても外気の流入に伴う熱処理室内の温度変動や、塵等の進入に伴う熱処理室内の汚染が殆ど起こらない。
ここで、本発明者らは、被加熱物の出し入れのために換装部と熱処理室とを連通させると、換装部の上流側において熱処理室の外部から内部に向かって外気が流入し、換装部の下流側近傍において熱処理室の内部に存在する空気や生成ガスが換装部を介して外部に流出する傾向にあることを見いだした。
そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項6に記載の発明は、気体噴出手段が、熱処理室に導入される熱風の流れ方向下流側から上流側に向けて気体を噴出可能であることを特徴とする請求項4または5に記載の熱処理装置である。
気体噴出手段から気体を噴出する場合、気体噴出手段に近い領域ほど気体の動圧が高く、熱処理室の内外を確実に分離することができる。本発明の熱処理装置は、熱処理室内において発生する生成ガスを含む気体や昇華物が外部に漏出する可能性が高いと想定される熱風の流れ方向下流側から上流側に向けて気体を噴出する構成である。そのため、本発明の熱処理装置では、生成ガスや昇華物の漏出が殆ど起こらない。
上記請求項1乃至6のいずれかに記載の熱処理装置は、気体噴出手段に気体を供給する気体供給配管を有し、当該気体供給配管を流れる気体が熱処理室内を流れる熱風との熱交換によって加熱されるものであってもよい。(請求項7)
本発明の熱処理装置では、気体噴出手段に供給される気体が予熱される。そのため、本発明の熱処理装置では、被加熱物を熱処理室に出し入れする際に被加熱物に対して作用する熱的ストレスが小さい。
本発明の熱処理装置では、熱処理室内を流れる熱風との熱交換によって気体噴出手段に供給される気体を予熱するものであるため、熱処理室内を流れる熱風の持つ熱エネルギーを有効利用できる。また、本発明の熱処理装置は、熱風との熱交換によって気体噴出手段に供給される気体を加熱するものであるため、気体噴出手段から噴出される気体は過剰に高温になったり熱処理室の雰囲気温度程度よりも過度に低温となったりしない。そのため、本発明によれば、気体の噴出温度を熱処理室の雰囲気温度程度に調整し、被加熱物の出し入れに伴って被加熱物に作用する熱的ストレスを緩和することができる。
上記請求項1乃至7のいずれかに記載の熱処理装置は、気体噴出手段が、換装部と熱処理室との境界部分において気体を噴出する構成としてもよい。(請求項8)
かかる構成によれば、熱処理室内において発生した生成ガスや昇華物等が外部に漏出するといった不具合を確実に解消できる。
上記請求項1乃至8のいずれかに記載の熱処理装置は、換装部が熱処理室に連通する開口を有し、当該開口の周囲に熱処理室内を流れる熱風の流れを換装部側から遠ざかる方向に誘導する誘導手段が設けられていることを特徴とするものであってもよい。(請求項9)
また、同様の知見に基づいて提供される請求項10に記載の発明は、熱風を供給する熱風供給手段と、当該熱風供給手段において発生する熱風が導入され、当該熱風によって被加熱物を加熱する熱処理室と、当該熱処理室に被加熱物を出し入れするための換装部とを有し、換装部が熱処理室に連通する開口を有し、当該開口の周囲に熱処理室内を流れる熱風の流れを換装部側から遠ざかる方向に誘導する誘導手段が設けられていることを特徴とする熱処理装置である。
上記したように換装部の開口の周囲に誘導手段を設けると、熱処理室内において発生した生成ガスを含む気体が換装部から遠ざけられ、換装部の開口近傍の領域における気体の流量が減少し、場合によってはほぼ無風状態となる。そのため、本発明の熱処理装置では、換装部の開口近傍の領域に熱処理室内において発生した生成ガスを含む気体が殆ど流れ込まず、熱処理室内において発生した生成ガスや昇華物の漏出が起こらない。
上記請求項9または10に記載の熱処理装置は、誘導手段が、換装部の開口に対して熱風の流れ方向上流側又は上流側と下流側の双方に隣接する位置に配されており、換装部の開口に対して熱風の流れ方向上流側および下流側から前記開口側に近接するに連れて換装部側から熱処理室側に向けて離反する傾斜面を有するものであってもよい。(請求項11)
かかる構成によれば、熱処理室を流れる生成ガスや熱風をスムーズに熱処理室の内側に向けて誘導できる。
請求項11に記載の熱処理装置は、誘導手段が、傾斜面に連続し、熱風の流れ方向に沿う方向に広がる離反面を有するものであってもよい。(請求項12)
かかる構成によれば、誘導手段の傾斜面によって熱処理室の内側に誘導された熱風や生成ガスの流れに乱れが発生するのを防止できる。従って、本発明によれば、熱処理室内を流れる熱風や生成ガスの漏出を確実に防止できる。
上記請求項9乃至12のいずれかに記載の熱処理装置は、誘導手段が、傾斜面に対して交差する方向に広がり、誘導手段と換装部との間に形成される空間を遮蔽する遮断面を有するものであってもよい。(請求項13)
かかる構成によれば、傾斜面に沿って誘導された熱風や生成ガスが誘導手段の裏側に回り込むのを防止し、熱処理室内における気流の乱れを抑制できる。従って、本発明によれば、換装部近傍を熱処理室の内側の領域に比べて無風状態に近い状態に維持し、熱処理室内を流れる熱風や生成ガスの漏出を確実に防止できる。
請求項9乃至13のいずれかに記載の熱処理装置において、誘導手段は湾曲していることが望ましい。(請求項14)
かかる構成によれば、熱処理室内を流れる熱風や生成ガスによって形成される気流の乱れを最小限に抑制し、熱風や生成ガスの外部への漏出を阻止できる。
本発明によれば、熱処理室に対して被加熱物を出し入れする際に基板の熱処理に伴って発生する生成ガスや昇華物の漏出を最小限に抑制可能な熱処理装置を提供できる。
続いて、本発明の一実施形態である熱処理装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態である熱処理装置を示す正面図である。図2は、図1に示す熱処理装置の内部構造を示す破断斜視図である。図3は、図1に示す熱処理装置の内部構造を示す平面図である。図4は、図1に示す熱処理装置における気体噴出手段の概略を示す概念図である。図5は、図1に示す熱処理装置の正面側近傍を示す断面図である。図6(a)は遮蔽板を示す正面図であり、(b)は遮蔽板の挿通孔を介した基板の出し入れの様子を模式的に示した斜視図である。図7は、図5のA部拡大図である。図8は、図1に示す熱処理装置の換装部近傍の構造を示す破断斜視図である。図9は、図1に示す熱処理装置の換装部近傍の構造を熱処理室側から観察した状態示す破断斜視図である。図10は、図1に示す熱処理装置において基板を出し入れする際の基板近傍における気流の状態を模式的に示す概念図である。図11は、図1に示す熱処理装置の換装部近傍の構造の変形例を熱処理室側から観察した状態示す破断斜視図である。図12は、図1に示す熱処理装置の換装部近傍の構造の別の変形例を熱処理室側から観察した状態示す破断斜視図である。
図1において、1は本実施形態の熱処理装置である。熱処理装置1は、金属製で箱形の本体ケース2の下方に機器収容部3が設けられており、その上方に基板処理部5が設けられた構成となっている。機器収容部3は、基板処理部5に電力を供給する電源装置(図示せず)や基板処理部5の動作を制御する制御装置(図示せず)等を内蔵している。
基板処理部5は、図2や図3に示すように中心に熱処理室12を有し、その周りを空気調整部11によって取り囲んだ構成とされている。空気調整部11は、断熱材によって構成される周壁13a〜13dによって四方が包囲されている。空気調整部11は、空気を所定温度に加熱して熱処理室12内に吹き込むと共に、熱処理室12から排出された空気を上流側に循環させるためのものである。
さらに具体的に説明すると、空気調整部11は、図2や図3に示すように熱風供給手段14、ダクト17および機器室18に大別される。熱風供給手段14は、空気等を加熱する加熱機能と、加熱された空気等を熱処理室12内に送り込む送風機能とを有する。また、熱風供給手段14は、熱処理室12との境界部分に空気等を浄化するためのフィルタ21を有する。ダクト17は、熱処理室12の周囲を包囲するように配された空気流路であり、熱処理室12から排出された空気を熱風供給手段14に戻す空気流路を形成するものである。
熱処理室12は、熱風供給手段14との境界をなす上流壁20aおよび仕切壁41,43によって取り囲まれた空間である。図1や図2に示すように、熱処理室12の正面側には、正面側に図示しないロボットアーム等の移載装置によって基板W(被加熱物)を出し入れするための換装部6が設けられている。さらに具体的に説明すると、熱処理室12の正面側に設けられた周壁13bには、図5に示すように上下方向に4つの開口40が形成されている。また、周壁13bに対して平行に配されている仕切壁41には、周壁13bの開口40に対向する位置に開口50が設けられている。仕切壁41の裏面側、すなわち熱処理室12側には、遮蔽板44が固定されている。遮蔽板44は、開口50の一部を遮蔽する板状の部材であり、換装部6と熱処理室12との境界部分に配されている。遮蔽板44は、図6に示すように開口40や開口50と同様に、熱処理室12の幅方向(図1において横方向)に長細い基板挿通孔44aと、基板挿通部44aの下方に設けられた2つのハンド挿通孔44b,44bとが連なった挿通孔44cを有する。挿通孔44cは、熱処理室12と換装部6とを繋ぐ開口のうち最も熱処理室12側に存在するものである。
基板挿通孔44aは、図6(b)に示すように熱処理室12に対して基板Wを出し入れするための開口部であり、基板Wの幅および厚みよりもやや大きめの開口である。また、ハンド挿通孔44b,44bは、基板Wの出し入れの際に基板Wを下方から支持するロボットアーム42を抜き差しするための開口である。遮蔽板44は、基板挿通孔44aが開口40および開口50の上下方向略中央位置に基板挿通孔44aが位置するように仕切壁41に対して固定されている。
図5や図7に示すように、周壁13bと仕切壁41との間には、隔壁47a,47bが固定されている。隔壁47a,47bは、それぞれ周壁13bと仕切壁41とを橋渡すように固定されるものである。これにより、熱処理装置1の正面側には、開口40から開口50に繋がり、周壁13bと仕切壁41との間に形成されたダクト17から隔絶された換装部6が形成されている。
周壁13bの開口40には、エアシリンダー8の作動に連動して動作するシャッター10が装着されている。シャッター10は、上下にスライドするものや、内側あるいは外側に向けて開くもの等から適宜選択される。
図5や図7、図9等に示すように、上記した換装部6の内側、さらに具体的には遮蔽板44の熱処理室12側に隣接する位置であって、挿通孔44cの上下に隣接する位置にはエアノズル65,66(気体噴出手段)が設けられている。エアノズル65,66は、図4に示すように清浄な空気を噴出するためのノズルであり、それぞれ分岐管69を介して熱処理室12の外部に配された空気供給源(図示せず)に繋がる空気配管68に接続されている。
空気供給源からエアノズル65,66に空気を供給する空気配管68は、図3や図4に示すように熱処理室12内に引き回されている。さらに具体的には、空気配管68は、熱処理室12の背面側であって、熱処理室12内を流れる熱風の最下流側の底面から立ち上がり、4つの流路68a〜68dに分岐している。空気配管68の分岐流路68a〜68dは、それぞれ熱処理室12の最下流側を横切り、熱処理室12の正面側において分岐管69によってさらに分岐され、エアノズル65,66に接続されている。
上記したように空気配管68が熱処理室12内に引き回されているため、空気供給源から供給された空気は、空気配管68内を流れる間に熱交換され加熱される。また、空気配管68は、熱処理室12の最下流側を横切るように配されているため、基板Wの熱処理を終えた気流が持つ排熱を有効利用して内部を流れる空気を加熱できる。本実施形態の熱処理装置1では、熱処理室12内が所定の焼成温度に達すると、エアノズル65,66に熱処理室12内を流れる空気や生成ガスと同程度の温度の清浄な空気が供給される。
エアノズル65,66は、図7や図9に示すように空気供給源から圧送されてくる空気を同時に噴出し、換装部6と熱処理室12との境界部分を構成する遮蔽板44の裏面側にいわゆるエアカーテンCを形成する。すなわち、エアノズル65,66は、換装部6から抜き差しされる基板Wが通過すると想定される仮想平面Hに対して清浄な空気を吹き付けることによって空気流を幕状に形成し、熱処理室12の内外における空気やガスの交流を遮断するためのものである。さらに具体的には、本実施形態では、熱処理室12内を約1.8×105[リットル/分]程度の空気や生成ガスが流れるのに対して、エアノズル65,66から合計で約1.6×102〜3.2×102[リットル/分]程度の流量で清浄な空気が噴出される。また、エアノズル65,66から噴出される空気の動圧は、熱処理室12内を流れる空気や生成ガスの静圧よりも高い。そのため、熱処理装置1では、エアカーテンCによって熱処理室12内を流れる空気等が換装部6に流れ込むことが確実に阻止される。
エアノズル65,66は、それぞれ遮蔽板44の基板挿通孔44aの長手方向に沿って延伸した配管に複数のエア噴出孔67を設けたものである。エア噴出孔67は、いずれも換装部6を介して出入りする基板W側を向くように配されている。さらに具体的には、換装部6の上方側に配されているエアノズル65のエア噴出孔67は、下方に向けて空気を噴出可能なように形成されている。そのため、エアノズル65から空気が噴出されると、図7にハッチングで示すように基板挿通孔44aの上方の領域Xから下方(仮想平面H側)に向かって空気が流れるエアカーテンC1が形成される。エアカーテンC1を構成する空気の一部は、仮想平面Hを越えて下方の領域まで到達する。
また、換装部6の下方側に配されているエアノズル66のエア噴出孔67は、上方に向けて空気を噴出可能なように形成されている。そのため、エアノズル66から空気が噴出されると、図7にハッチングで示すように基板挿通孔44aの下方の領域Yから上方(仮想平面H側)に向かって空気が流れるエアカーテンC2が形成される。エアカーテンC2を構成する空気は、一部が仮想平面Hを越えて上方の領域まで到達する。よって、エアカーテンCは、仮想平面H近傍においてエアカーテンC1とエアカーテンC2とが重複している。
上記したように、エアカーテンCは、基板挿通孔44aの上方に形成されるエアカーテンC1と、基板挿通孔44aの下方に形成されるエアカーテンC2とによって構成されており、エアカーテンC1とエアカーテンC2との重複部分を仮想平面Hが通過する構成とされている。そのため、換装部6を介して基板Wを出し入れする際に、遮蔽板44の基板挿通孔44aを基板Wが通過しても、基板Wの表面側(上方側の面よりも上方)および裏面側(下方側の面よりも下方)の双方にエアカーテンC1,C2が形成された状態を維持する。すなわち、エアノズル65,66から噴出される空気によって形成されるエアカーテンCは、基板Wの出し入れを行っても遮られない。そのため、図10に矢印で示すように基板Wから上方あるいは下方に離れた位置に熱処理室12内を流れる空気や生成ガスの流れが到達しても、これらの流れはエアカーテンC1,C2によって遮られ、外部に漏出しない。また同様に、熱処理室12の外部に存在する外気についても、エアカーテンC1,C2によって流れが遮られ、熱処理室12の内部に進入できない。
さらに、本実施形態の熱処理装置1において、基板WがエアカーテンCに差し掛かると図10に矢印で示すようにエアノズル65,66から基板Wに向けて噴出された空気流が基板Wの表面あるいは裏面側において跳ね返り、基板Wの表面および裏面の近傍に渦流が発生する。そのため、熱処理装置1では、基板Wの表面および裏面の近傍はエアノズル65,66から噴出された空気の密度が高く、熱処理室12内を流れる空気や生成ガスが流出したり、外気が熱処理室12側に進入する余地が殆どない。従って、熱処理装置1は、基板Wの出し入れを行っても熱処理室12内を流れる生成ガスを含む熱風が外部に漏出したり、外気が熱処理室12内に進入するといった不具合が発生しない。さらに、熱処理装置1では、換装部6を介して熱処理室12内に外気が流入することによって熱処理室12内の雰囲気温度が不安定になったり、熱処理室12内に存在する生成ガスの冷却に伴う昇華物の発生が起こりがたい。
図2に示すように、熱処理室12の背面側には、メンテナンス時に使用する扉7が設けられている。仕切壁43は、扉7に相当する位置に固定されており、メンテナンス等を行う際に必要に応じて取り外し可能な構成とされている。
図3に示すように、熱処理室12の略中央部には、基板を載置するための載置棚70が配置されている。載置棚70は、従来公知の熱処理装置において採用されているものと同様に基板Wを載置するための段を多数有している。載置棚70は、図示しない昇降装置に接続されており、必要に応じて熱処理室12内で上下動できる。
上記したように、本実施形態の熱処理装置1は、エアノズル65,66から清浄な空気が噴出され、換装部6と熱処理室12の境界部にあたる遮蔽板44の背面側(熱処理室12側)にエアカーテンCが形成されるため、熱処理室12を流れる熱風や基板Wの熱処理(焼成)に伴って発生する生成ガスを含む混合気が換装部6に流れ込まない。そのため、基板Wの換装動作の際にシャッター10が開閉しても、熱処理室12内で発生した生成ガス等のガスが熱処理装置1が設置されているクリーンルーム等の設置領域に漏出しない。
熱処理装置1は、換装部6の境界部分にエアカーテンCを形成する構成であるため、何らかの理由で熱処理室12内において昇華物が発生したとしても、この昇華物は熱処理室12から漏出しない。
また、熱処理装置1は、基板Wの出し入れの際に換装部6が開閉しても熱処理室12の内部空間と、熱処理装置1の外部との間における空気や生成ガス、昇華物等の出入りがない。そのため、熱処理装置1では、基板Wの出し入れのために換装部6が頻繁に開閉する場合であっても熱処理室12内の内部温度の変動が少ない。従って、熱処理装置1は、熱処理室12の内部温度を安定化するのに要する消費エネルギーが少なく、基板Wの焼成不良等の不具合が起こりにくい。さらに、本実施形態の熱処理装置では、外気が熱処理室12内に殆ど流入しないため、熱処理室12内において発生する生成ガスが外気によって冷却され、いわゆる昇華物が発生する可能性が低い。
上記したように、エアノズル65,66に供給される清浄な空気は、空気配管68を流れる間に加熱され、熱処理室12の内部雰囲気と同程度の温度になる。そのため、エアノズル65,66から空気を噴出することによる熱処理室12の雰囲気温度の変動が起こりにくく、熱処理室12内に抜き差しされる基板Wに対して作用する熱的ストレスが小さい。
上記実施形態において、空気配管68は、表面が平坦な配管であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、表面にフィンを設けたり、蛇腹管を用いる等して伝熱面積を増大させてもよい。かかる構成によれば、空気配管68内を流れる空気と熱処理室12内を流れる熱風(空気)やガスとの熱交換効率を向上させることができ、エアノズル65,66から噴出される空気を確実に加熱することができ、空気配管68を短縮することも可能である。
上記実施形態では、空気配管68を熱処理室12内に晒すことにより外部の空気供給源から供給される空気を加熱する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば外部にエアノズル65,66から噴出される空気を加熱するための加熱源を別途設けてもよい。かかる構成によれば、別途設ける加熱源の分だけ一連の熱処理に要するエネルギー消費量が増加するが、エアノズル65,66から噴出される空気の温度を的確に調整できる。
また、本実施形態の熱処理装置1では、基板Wに作用する熱的ストレス等を考慮して、エアノズル65,66に供給される空気を予熱する構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば室温程度の空気をそのまま噴出する構成としてもよい。
上記実施形態では、換装部6と熱処理室12との境界部分である遮蔽板44近傍にエアノズル65,66を配し、熱処理室12内の雰囲気温度と略同一温度の空気を噴出させてエアカーテンCを形成しているため、エアカーテンCを通過することにより基板Wに付与される熱的ストレスが小さい。また、熱処理装置1は、換装部6のうち、生成ガスや昇華物の発生源となる熱処理室12に最も近い遮蔽板44の裏面側にエアノズル65,66を配したものであるため、生成ガスや昇華物が換装部6内に殆ど進入せず、換装部6内を清浄に維持することができる。
上記したように、換装部6を介して出し入れされる基板Wに作用する熱的ストレスを最小限に抑制するためには、エアノズル65,66を熱処理室12と換装部6との境界部分に配することが望ましい。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、エアノズル65,66は、例えば上記したようにダクト17と換装部6とを隔絶するために設けられた隔壁47aや隔壁47bに沿って配されたり、シャッター10が配されている外枠部材48の内部や外部に配されていてもよい。かかる構成とした場合についても、熱処理室12に出し入れされる基板Wに作用する熱的ストレスがなるべく小さくなるようにエアノズル65,66から噴出される空気の温度を調整することが望ましい。
熱処理装置1は、エアノズル65,66から約1.6×102〜3.2×102[リットル/分]程度の流量で空気を噴出させてエアカーテンCを形成するものであったが、エアノズル65,66から噴出される空気の流量はこれに限定されるものではなく適宜調整することができる。基板Wの出し入れの際に熱処理室12における基板Wの加熱によって発生した生成ガスや熱風が外部に排出されるのを防止するためには、基板Wの出し入れに支障のない範囲でなるべく多くすることが望ましい。
上記した熱処理装置1は、遮蔽板44の近傍のみにエアノズル65,66を配してエアカーテンCを形成する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の場所にエアノズル65,66に相当するものを配し、複数のエアカーテンCを形成する構成としてもよい。かかる構成とすれば、熱処理装置1の装置構成がやや複雑となるものの基板Wの熱処理によって発生する生成ガスや、生成ガスが冷却されて発生する昇華物が熱処理装置1の外部に排出される不具合を確実に防止できる。
上記実施形態では、仮想平面Hの上下にエアカーテンC1,C2を形成する例を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えば熱処理室12に出し入れされる基板Wが通過する仮想平面Hが換装部6の下端側に偏在している場合は、換装部6の上方から下方に向けて空気を噴出するエアノズル65のみを設け、基板Wの上方のみにエアカーテンC1を形成する構成としてもよい。かかる構成とすれば、熱処理装置1の装置構成を簡略化しつつ、熱処理室12と熱処理装置1の外部との間における空気や生成ガス、昇華物等の出入りを防止することができる。
上記実施形態では、エアノズル65,66によって仮想平面Hよりも上方側および下方側から空気を吹き付けてエアカーテンCを形成するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図11に示すように仮想平面Hの側方、すなわち遮蔽板44の基板挿通孔44aの左右のいずれか一方あるいは双方側から空気を吹き付ける構成としてもよい。
さらに具体的には、熱処理装置1は、例えば図11に示すように遮蔽板44の裏面側(熱処理室12側)に上下方向に延伸したエアノズル85,86(気体噴出手段)を設け、換装部6の幅方向、すなわち図11に矢印Aで示すように熱処理室12内を流れる熱風の流れに沿う方向に空気を噴出し、熱処理室12と換装部6との境界部分にエアカーテンを形成する構成としてもよい。かかる構成とした場合であっても、換装部6の開閉に伴って熱処理室12内において発生した生成ガスや熱風が外部に漏出することを防止できる。
ここで、図20に示す熱処理装置200のように、従来技術の熱処理装置は、エアノズル65,66等が設けられておらず、換装部6と熱処理室12とが連通している。そのため、熱処理装置200の熱処理室12内において矢印Aで示すように気流が発生している状態で換装部6が開くと、図20に矢印Bで示すように熱処理室12内を流れる空気等の流れ方向上流側では外気が巻き込まれ、下流側では矢印Cで示すように熱処理室12内に存在する生成ガスや昇華物等を外部に排出するような気流が発生する可能性がある。よって、このような気流が発生することが想定される場合、熱処理室12内の生成ガスや昇華物等の漏出を防止するためには、熱処理室12を流れる熱風の流れ方向上流側よりも下流側近辺に換装部6と熱処理室12とを遮断するエアカーテンを形成することが望ましい。従って、例えば上記したようにエアノズル85,86を設ける場合は、下流側に配されるエアノズル86から噴出される空気流の圧力をエアノズル85よりも高く設定したり、エアノズル86側から噴出される空気量をエアノズル85側から噴出される空気量より増量することにより、熱処理室12内を流れる空気等が外部に漏出するのを確実に防止できる。
また、熱処理装置1は、エアノズル85,86のいずれか一方のみを設けた構成としてもよい。ここで、換装部6が開くと、図20に示す熱処理装置200において起こるような外気の巻き込みや熱処理室12内で発生した生成ガスや昇華物が熱風と共に排出される懸念がある場合は、熱処理室12内を流れる熱風の流れ方向下流側に配されているエアノズル86のみを設ける構成とすることにより生成ガスや昇華物の熱処理室12外への漏出を確実に防止することができる。
熱処理装置1は、図12に示すようにエアノズル65,66とエアノズル85,86とを組み合わせ、換装部6の挿通孔44cの四方から清浄な空気を噴射させてエアカーテンを形成する構成とされてもよい。また、熱処理装置1は、エアノズル65,66,85,86のうちのいくつかを選択して組み合わせ、挿通孔44cの周囲に配した構成とされてもよい。さらに具体的には、熱処理装置1は、例えばエアノズル65,66,86を組み合わせて挿通孔44cの周囲に配した構成とされてもよい。かかる構成とすることによっても、熱処理室12と換装部6との間における空気や生成ガス、昇華物等の出入りを防止することができる。
上記した熱処理装置1は、載置棚70が熱処理室12内において上下動可能な構成であったため、載置棚70を上下動させることにより載置棚70の所定の段に基板Wを出し入れすることができるものであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、熱処理装置1は、載置棚70が熱処理室12内において上下動しない構成であってもよい。
熱処理装置1は、載置棚70の基板Wを載置するための段の位置にあわせて多数の換装部6を設け、それぞれの換装部6に対してエアノズル65,66を配した構成としてもよい。また、熱処理装置1は、基板Wを出し入れすべき位置にあわせて換装部6が上下動する構成としてもよい。かかる構成とした場合は、換装部6の上下動にあわせてエアノズル65,66が上下動する構成としたり、換装部6が上下動する範囲の上方側や下方側にエアノズル65,66を配した構成とすることが望ましい。
上記した熱処理装置1は、換装部6と熱処理室12との境界部分にエアノズル65,66を配することによりエアカーテンを形成して換装部6の開閉に伴う気流の乱れを抑制し、熱処理室12において発生した生成ガスや昇華物が熱処理室12の外部に漏出するのを防止するものであった。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図13に示す熱処理装置100のように換装部6と熱処理室12との境界部分に翼状で、熱処理室12内を流れる熱風や生成ガスの流れを案内する案内板101,102を設けた構成としてもよい。以下、熱処理装置100について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、熱処理装置100は、大部分が上記した熱処理装置1と同一の構成であるため、重複する部分についは同一の符号を付し、詳細の説明については省略する。
図13は、本発明の第二実施形態である熱処理装置100の内部構造を示す平面図である。また、図14は、図13に示す熱処理装置の換装部近傍の構造を熱処理室側から観察した状態示す破断斜視図である。図15(a)は、図13に示す熱処理装置において採用されている案内板を示す斜視図であり、(b),(c)は(a)に示す案内板と気流の関係を模式的に示す概念図である。図16は、図13に示す熱処理装置において発生する気流を模式的に示した概念図である。図17は、図1および図13に示す熱処理装置の変形例である熱処理装置の内部構造を示す平面図である。図18は、図17に示す熱処理装置の換装部近傍の構造を熱処理室側から観察した状態示す破断斜視図である。図19は、図15に示す案内板の変形例を示す断面図である。
熱処理装置100は、上記した熱処理装置1とほぼ同様の構成の換装部6を有する。熱処理装置100は、図13や図14に示すように、上記した熱処理装置1が備えていたエアノズル65,66に代えて換装部6と熱処理室12との境界をなす遮蔽板44の裏面側に案内板101,102を設けている点が大きく異なる。
案内板101,102は、図15に示すように固定面103、離反面105、湾曲面106(傾斜面)、遮断面107とろう付けしろ108が一体的に形成されたものである。案内板101,102は、耐熱性等の観点から金属板や耐熱性を有する樹脂等で作製されることが望ましい。
固定面103および離反面105は、それぞれ平面状の部位であり、互いに略平行な位置関係にある。案内板101,102は、固定面103と離反面105とが湾曲面106を介して段状に形成されたものである。すなわち、固定面103と離反面105との間には一定の勾配を有する。湾曲面106は、固定面103と離反面105とをなだらかに繋ぐ面である。固定面103および離反面105と湾曲面106との境界部分は湾曲している。案内板101,102は、固定面103から湾曲面106および離反面105に続く部分の断面形状が略「S」字形である。すなわち、案内板101,102は、固定面103と湾曲面106と離反面105とが繋がって流線型となっている。
遮断面107は、離反面105の端部を固定面103側に向けて略垂直に折り返して形成される面である。遮断面107は、案内板101に沿って流れる熱風や生成ガスが図15(b)に矢印Bで示すように離反面105や湾曲面106の裏側に回り込んだり、図15(c)に矢印Cで示すように熱処理室12内を流れる熱風や生成ガスが案内板102の離反面105や湾曲面106の裏側に流入するのを防止するためのものである。これにより、熱処理室12内を流れる熱風や生成ガスは、図15(b),(c)に矢印A,Dで示すように案内板101,102の表面に沿って流れる。ここで、熱処理室12内を流れる空気や生成ガスが換装部6の裏側の空間に流れるのを防止するためには、遮断面107の幅、すなわち固定面103と離反面105との間隔Lは、熱処理室12の大きさ等を考慮しつつなるべく大きくとることが望ましい。遮断面107の末端部分には、内側(湾曲面106側)に向けて折り曲げられたろう付けしろ108が設けられている。
案内板101,102は、図14に示すようにそれぞれ固定面103およびろう付けしろ108が遮蔽板44に面接触するようにろう付けされている。案内板101,102は、基板挿通孔44aの左右に隣接する位置に固定されている。すなわち、案内板101,102は、熱処理室12内に露出する位置に固定されている。案内板101,102は、それぞれ基板挿通孔44aに対して熱処理室12内を流れる熱風や生成ガスの流れ方向上流側および下流側に隣接する位置に固定されている。案内板101,102は、それぞれ固定面103が熱処理室12内を流れる生成ガスを含む熱風の流れ方向上流側あるいは下流側に向き、遮断面107が換装部6側を向くように固定されている。
上記したように熱処理装置100は、案内板101,102を設けた構成であり、熱処理室12内を流れる熱風や基板Wの焼成によって発生する生成ガスの流れに特徴を有する。さらに具体的に説明すると、熱処理装置100は、上記した熱処理装置1と同様に基板Wの焼成中に送風部15から熱処理室12内に加熱された空気が吹き込まれる。そのため、熱処理室12内には、図14や図16に矢印Aで示すように左方から右方に向かう気流が発生する。
熱処理装置100は、基板Wを連続的に熱処理室12に対して出し入れして熱処理(焼成)するものである。そのため、熱処理装置100では、図16に矢印Aで示すように熱処理室12内において熱風が流れている間に換装部6のシャッター10が開閉し、熱処理室12の内外が連通する。
ここで、熱処理装置100では、換装部6よりも上流側を流れる気流は、図16に矢印Bで示すように案内板101に沿って流れ、換装部6から遠ざかる方向に案内される。また、案内板101に案内された気流は、換装部6から離れた位置をまっすぐ下流側に流れ換装部6が設けられた領域を通過し、案内板102側に到達する。案内板102側に到達した気流は、案内板102の表面に沿って流れる。そのため、熱処理装置100では、図16にハッチングで示すように、換装部6がほぼ無風状態となっている。
上記したように、熱処理装置100は、換装部6が無風に近い状態であるため、基板Wの出し入れのためにシャッター10が開閉しても熱処理室12内における気流の乱れが生じにくい。従って、熱処理装置100は、熱処理室12の外側から内側に向けて空気を巻き込んだり、熱処理室12内の空気等の気体や昇華物等が漏出するなどの不具合を殆ど起こさない。
上記したように、案内板101,102の湾曲面106は、遮蔽板44の挿通孔44cに対して熱風の流れ方向上流側あるいは下流側から挿通孔44cに近づくに連れて換装部6から離反する方向に傾斜している。そのため、換装部6近傍を流れる熱風や生成ガスの大部分は、湾曲面106に誘導されて換装部6から離れて流れる。
また、案内板101,102は、湾曲面106に連続し、熱処理室12内を流れる熱風の流れ方向に沿う方向に延伸した離反面105を有する。そのため、熱風や生成ガスの流れは、離反面105に沿って流れることによって整流される。さらに、案内板101,102は、遮断面107を有するため、湾曲面106に沿って流れる熱風や生成ガスは案内板101,102と換装部6の遮蔽板44との間に流入しない。そのため、本実施形態の熱処理装置100では、換装部6近傍がほぼ無風状態となり、熱処理室12内を流れる生成ガスや熱風、昇華物等が外部に漏出しない。
上記したように熱処理装置100は、案内板101,102を設けることにより換装部6のシャッター10の開閉に伴い熱処理室12内において発生している気流の乱れを抑制するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図17や図18に示す熱処理装置110のように遮蔽板44の裏面側(熱処理室12側)にエアノズル65,66と案内板101,102とを配した構成としてもよい。かかる構成によれば、シャッター10を開閉しても熱処理室12内を流れる生成ガスを含む熱風や昇華物が外部に漏出するといった不具合をより一層確実に防止することができる。
上記実施形態では、案内板101,102の双方を遮蔽板44の裏面側に配した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば熱処理室12内を流れる熱風の流れ方向下流側に配した案内板102を省略した構成としてもよい。
上記各実施形態において、エアノズル65,66,85,86は、清浄な空気を噴出するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、外気を特に清浄化することなく噴出するものであったり、空気とは異なる気体を噴出するものであってもよい。
また、上記実施形態では、エアノズル65,66やエアノズル85,86に清浄な空気を供給する空気配管68を熱処理室12の背面側で分岐流路68a〜68dに分岐し、それぞれを正面側に引き回す構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば空気配管68を分岐せずに熱処理室12の正面側まで引き回し、正面側で分岐流路68a〜68dに分岐する構成としてもよい。また、上記実施形態では、分岐管69によって分岐流路68a〜68dのそれぞれを分岐する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、換装部6の上下において空気配管68を分岐し、これにエアノズル65,66を接続したり、これ自体をエアノズル65,66とした構成としてもよい。すなわち、熱処理室12の正面側において空気配管68を分岐した配管にエア噴出孔67を設け、これをエアノズル65,66としてもよい。
上記実施形態において例示した案内板101,102は、いずれも熱処理室12内を流れる空気や生成ガスの気流が裏側に回り込むのを防止するための遮断面107を設けたものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく図19(a)のように遮断面107を設けない構成としてもよい。また、案内板101,102は、図19(b)のように離反面105を持たない構成としてもよく、図19(c)のように固定面103と離反面105とを持たない構成としてもよい。またさらに、図19(d)のように遮断面107に加えて離反面105を持たない構成としてもよい。
また、上記実施形態では、熱処理室12内を流れる熱風の流れ方向上流側および下流側の双方に案内板101,102を配した構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば下流側の案内板102を省略した構成としてもよい。
上記実施形態の熱処理装置1,100,110は、いずれも熱処理室12に対して基板Wを水平な姿勢として出し入れするものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば基板Wを上下方向に向く姿勢として熱処理室12に出し入れする構成としてもよい。かかる構成とした場合についても、上記実施形態と同様にエアノズル65,66,85,86を設けたり、案内板101,102を設けることにより換装口部6のシャッター10の開閉時における気体や昇華物等の流出を防止することができる。
上記実施形態では、換装部6と熱処理室12との境界部分に基板Wの出し入れに最低限必要な大きさの挿通孔44cを有する遮蔽板44を設け、この遮蔽板44の挿通孔44cに隣接する位置にエアノズル65,66,85,86や案内板101,102を設けた例を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば遮蔽板44を持たない構成として仕切壁41の開口50に隣接する位置にエアノズル65,66,85,86や案内板101,102を設ける構成としてもよい。またさらに、仕切壁41やダクト17を形成せず、周壁13dの開口40に隣接する位置にエアノズル65,66,85,86や案内板101,102を設ける構成としてもよい。