(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液晶ガラス基板が入れられる熱処理室を備えていて構造部材にシール部材を介してフィルタを取り付けて送風機を備えた熱処理用の気体の循環経路から前記フィルタを通過させて前記気体を前記熱処理室に入れるようにした熱処理装置において、
前記シール部材を含み前記熱処理室側に生ずる隙間部分を前記熱処理室と導通させて導通する部分が狭くなるように前記熱処理室から仕切る仕切部材と、前記熱処理室と前記循環経路とはケーシングで囲われていて前記隙間部分の気体を取り出して前記ケーシングの外に放出可能にする隙間気体取り出し手段と、を有することを特徴とする熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造部材にシール部材を介してフィルタを取り付けて送風機を備えた熱処理用の気体の循環経路から前記フィルタを通過させて前記気体を熱処理室に入れるようにした熱処理装置に関し、特にクリーンな環境条件で熱処理する必要のある液晶ガラス基板等の半導体製品を含む電気・電子部品を高い温度で熱処理する熱処理装置として好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ガラス基板等の半導体製品は、その品質保持上、微小ダストであるパーティクルの発生を極力少なくする必要があるため、熱処理するときには、クリーンオーブンと称される恒温槽において、通常ＨＥＰＡフィルタと称される高性能フィルタを介して熱処理用の循環空気を熱処理室に供給するようにしている。
【０００３】
その結果、図８に一例を示す如く、従来の通常の３００℃程度までの熱処理温度の装置では、１００℃位までの予熱温度から３００℃位の熱処理温度までの昇温運転中（Ｔ1 ）及び昇温到達後の３００℃一定温度運転中（Ｔ2 ）におけるパーティクルの粒子数を１００個以下にし、一応要求される清浄度を満たしていた。なお、上記１００個は、熱処理室内の１cf( ｆｔ3 ) （約２８リットル）の容積中の粒径０．５μｍ以上の粒子の個数である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近では、電子部品の生産ラインや試験・研究用のクリーンオーブンとして５００℃程度の熱処理温度の高いものが製造されてきていて、そのようなクリーンオーブンでは、熱処理室の清浄度が満たされなくなってきていることが分かった。
【０００５】
即ち、このようなクリーンオーブンでは、プロセス時間を短縮するために温度上昇時の速度を従来の４〜５℃／min からその２倍の８〜１０℃／min にすることがあり、熱処理温度自体が高温であると共に昇温速度が速くなるため、図６の従来のクリーンオーブンの図中に示す如く、昇降温過程では、高性能のフィルタ３の周囲枠３１とクリーンオーブンの入口枠１との間に介在するパッキン２の部分において、両枠の熱変形量に差が生じ、パッキン２に図示のような圧縮力Ｐや幅方向及び長さ方向（図において紙面に直角な方向）の剪断力Ｔ等の変動する外力が加わり、圧縮応力や剪断応力及びこれらに伴うひずみが生じ、特にガラス繊維をバインダーで固着したものなどの各種パッキンが発塵し、それによって矢印Ａの如く熱処理室６にパーティクルが持ち込まれ、全粒子数が目標値を超えることが判明した。
【０００６】
発明者等の実験によれば、図７に示す如く、熱処理温度４１０℃に対して、熱処理室の中央部分から採取したサンプル空気の昇温時及び降温時のパーティクルの発生個数は、粒径０．３μｍ以上のもので１００個を超え、目的とする清浄度が得られないという結果になった。
【０００７】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、熱処理室に持ち込まれるパーティクルの量を低減させ熱処理室の清浄度を良好に維持できると共に、基板から発生する昇華性ガスの濃度低下も可能にする熱処理装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【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、液晶ガラス基板が入れられる熱処理室を備えていて構造部材にシール部材を介してフィルタを取り付けて送風機を備えた熱処理用の気体の循環経路から前記フィルタを通過させて前記気体を前記熱処理室に入れるようにした熱処理装置において、
前記シール部材を含み前記熱処理室側に生ずる隙間部分を前記熱処理室と導通させて導通する部分が狭くなるように前記熱処理室から仕切る仕切部材と、前記熱処理室と前記循環経路とはケーシングで囲われていて前記隙間部分の気体を取り出して前記ケーシングの外に放出可能にする隙間気体取り出し手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
なお、本発明を構成しないが、前記隙間気体取り出し手段を前記隙間部分の気体を前記循環経路に導入可能にする隙間気体導入手段にする場合には、本発明の課題の一部分を解決することができる。
【００１０】
又、同様に本発明を構成しないが、前記隙間気体導入手段を前記気体を前記循環経路のうちの前記送風機の吸入側に導入可能にする手段にする場合には、本発明の課題の一部分を解決することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用可能な熱処理装置としてのクリーンオーブンの構成例を示すと共に、これに本発明とは異なるが本発明の課題の一部分を解決できる構造を加えた状態を示す。
クリーンオーブン１００は、構造部材としての入口枠１にシール部材であるパッキン２を介してフィルタ３を取り付けて送風機４を備えた熱処理用の気体の循環経路５からフィルタ３を通過させて気体を熱処理室６に入れるようにした装置であり、仕切部材としての出口枠７及び隙間気体取り出し手段であり隙間気体導入手段である抽気口８を有する。熱処理室６及び循環経路５は断熱壁の内側壁面になっているケーシング１０１で囲われていて、循環経路５には熱処理用の加熱器９が配設されている。
【００１２】
又、本例のクリーンオーブンは５００℃まで昇温可能な高温用のものであり、図示しないダンパで切換可能にされた室内急冷用の冷却器１０が設けられている。加熱され熱処理のために循環される気体としては、空気や不活性ガス雰囲気として窒素富化空気等が熱処理される対象物や熱処理温度等に対応して使用される。
【００１３】
フィルタ３は、その周囲が周囲枠３１で囲われていて、その縁３１ａ部分を除いた中央部分を矢印のように循環気体が通過するようになっている。パッキン２は、周囲枠の縁３１ａの全周に対応する入口枠１との間に介装されている。
【００１４】
出口枠７は、パッキン２を含み熱処理室６側に生ずる隙間部分７１を熱処理室６から仕切るように構成されている。即ち、パッキン２は熱処理室６とその入口側の循環経路５の部分との間をシールするので、熱処理室６側にも隙間部分ができるが、本例では、この隙間部分７１は、パッキン２、これに直接接触する入口枠１及びフィルタ３の周囲枠３１の縁３１ａ、周囲枠３１、クリーンオーブン１００のケーシング１０１及び熱処理室６と循環経路５との間の仕切板１０２、等によってフィルタ３の主として上下左右部分の周囲に形成されていて、出口枠７はこの部分を仕切るように囲っている。従って、この部分と熱処理室６との間は気密にはならないが、導通部分は狭くなっている。
【００１５】
なお、仕切部材は、必ずしも図１に示す出口枠１の位置に設けられる必要はなく、パッキン２を含む隙間部分を仕切るものであれば、より狭く仕切るような部材であってもよい。
【００１６】
抽気口８は、隙間部分７１の気体を取り出し可能にする隙間気体取り出し手段であり導入手段として、本例では、隙間部分の気体を取り出して循環経路５のうち送風機４の吸入側に導入するように形成されている。即ち、本例のクリーンオーブン１００では、隙間部分７１の一部分が仕切板１０２側に形成されていて、その部分が送風機４の吸入側に面しているので、隙間気体取り出し兼導入手段を最も簡単な構成として単なる開口からなる抽気口８にしている。
【００１７】
なお、この部分の大きさを調整できるように二点鎖線で示すような絞り機能を持つスライド板８１を設けてもよい。そのようにすれば、送風機吸入側への戻し気体の量を調整し、最小量の気体でパッキン２から発生するパーティクルを相当の確率で吸い込むことができる。
【００１８】
以上のようなクリーンオーブン１００は次のように運転され、その作用効果を発揮する。
熱処理室６内には、図において二点鎖線で示すように、熱処理される対象物として液晶ガラス基板等からなる基板Ｗが枠組み構造のカセット２００に多段に積載されて入れられる。そして、送風機４及び加熱器９が運転され、空気又は濃度調整された窒素富化ガス等の気体が循環経路５からフィルタ３を経由し熱処理室６を通過するように循環される。又、熱処理が終了すると、加熱器９の運転が停止されて冷却器１０が運転される。
【００１９】
このように運転中における熱処理室６内の温度は、通常プログラム制御される。即ち、この運転では、例えば図２及び図７に示す如く、１００℃程度までの予熱、これから４００℃程度の熱処理温度への昇温、昇温到達後の熱処理温度での基板Ｗの加熱、２００℃程度以下の温度への冷却、等の各運転が適当な昇降温速度及び温度維持時間のもとに行われる。
【００２０】
このように加熱気体が循環されると、昇温及び降温時には、熱処理装置を構成する各機器や部材では、その形状や寸法や熱容量や気体の当たり具合等の相違により、温度変化の状態がまちまちになり、又、これらの部材がステンレス系の材料でできているもののそれぞれの部分に適した材料が選択されているためその種類が異なって熱膨張係数も相当程度異なるため、それぞれ変形量が異なり、それぞれの部分で相対変位が生ずる。
【００２１】
その結果、パッキン２の部分では、これに接触する入口枠１とフィルタ３の周囲枠３１との間でも不等変形が起こり、パッキン２には前述の如く圧縮力や剪断力等がかかり、その内部にそれらに対応した応力及び歪みが生じ、パッキン２からその微細成分がパーティクルとなって飛散することになる。
【００２２】
このとき、本例の装置では隙間部分７１に対して抽気口８を設けているので、隙間部分７１では、その中の気体が常時熱処理室６から循環経路５の送風機吸入側に流れる気体流が生じていて、パーティクルが発生したときには、それが気体流によって隙間部分７１から抽気口８を通って出て行き、送風機４で送出されて再びフィルタ３に通される。その結果、パーティクルはフィルタ３で捕捉される。そして、隙間部分７１から熱処理室６側に排出されることがない。
【００２３】
図２は、以上のようなクリーンオーブン１００の運転試験をしてパーティクルの発生状態を測定した結果を示す。
この試験で使用したクリーンオーブンは次の仕様のものである：
基板処理方式      ；バッチ式
処理能力          ；２０枚／１回
最高熱処理温度    ；５００℃
加熱器出力        ；５４．６Ｗ
フィルタ形式      ；耐熱特殊フィルター
パッキン材質      ；無機質系繊維
抽気口８の大きさ  ；直径８０ｍｍ×４個
このクリーンオーブンは抽気口８を備えている点を除いて図７に運転結果を示すものと同じである。図２及び図７の測定結果によれば、抽気口８を設けない通常の構造のものでは、粒径０．３μｍ以上のパーティクルでは、昇温時Ｔ1 及び降温時Ｔ3 に１cf当たり５０個を大幅に超えていて、粒径０．５μｍ以上のパーティクルも５０個近くまであり、更に粒径１．０μｍ以上のパーティクルも相当数あったのに対して、本発明を適用した本例の抽気口８を設けた装置では、粒径０．３μｍ以上のパーティクルであっても、その数が５０個以下になり、全体的にパーティクルの個数が図７の場合の半分程度又はそれ以下に低下している。
【００２４】
これらの図２及び図７の運転では、昇温速度及び外気を導入することなく冷却器１１を使用して急冷したときの降温速度が共に約８℃／min であり、図８に示す従来の通常温度の運転における昇温速度約６℃／min の１．３倍以上になっていて、パーティクルの発生量が多くなる条件になっていたが、本例の装置では上記の如く試験室内の粒子数を十分低い値にすることができた。従って、本発明を適用した図１の装置によれば、極めて簡単な構成の下に、昇降温速度の速いクリーンオーブンであっても、熱処理室６へのパーティクルの持ち込み量を低減し、その清浄度を良好な状態に維持することができる。又、通常の熱処理温度のものでは、その清浄度を更に余裕のある低いレベルまで下げることができる。
【００２５】
なお、隙間部分７１では、フィルタ３の周囲枠３１と出口枠７との隙間を小さくしているため、８０ｍｍという比較的大きい口径の抽気口８を設けているが、これを通過する気体流量は約２〜３ｍ3/min であり、循環空気量の約３〜５％で十分少量であった。従って、このような気体戻し系を設けても、クリーンオーブンの性能に影響を与えることはない。
【００２６】
図３は本発明とは異なるが本願発明の課題の一部分を解決できる構造を加えたクリーンオーブンの他の例を示す。
本例のものは、図１のものに較べて、抽気口８の位置の上流側に送風機４が配置されていて、その吸込側まで抽気口８から管８２を導設している点が異なる。本例のものでも、図１のものと全く同様の作用効果を得ることができる。
【００２７】
図４は本発明とは異なるが本願発明の課題の一部分を解決できる構造を加えたクリーンオーブンの更に他の例を示す。
本例のものでは、図１、３に示す抽気口８の位置から送風機４が離れているため、隙間部分７１の気体を循環経路５のうちの送風機４の吸入側には戻し難いため、抽気口８を上方のケーシング１０１に設けて、管８３及び戻し送風機８４を配設し、隙間部分７１の気体を循環経路のうちフィルタ３の上流側に戻すようにしている。本例のものでは、戻し送風機８４が必要になるが、これは十分小容量のものでよいので、電力消費や装置コストへの影響は軽微である。
【００２８】
図５は本発明を適用したクリーンオーブンの構成例を示す。
本例のものでは、隙間部分７１の気体をもう一度循環経路５に戻すのではなく、図４の装置と同様に上方のケーシング１０１に排気口１１及びこれから排気管１２を導設し、通常クリーンオーブンが設置されるクリーンルーム又はこれから更に配管を延ばして外の大気中に放出するようにしている。なお、熱処理室６内は通常ある程度正圧になっているので、外から気体が流入することはないが、より完全に排気するために、図において二点鎖線で示すように、排気送風機１３を設けるようにしてもよい。この排気送風機も同様に小容量のものでよい。
【００２９】
本例の装置によれば、循環気体として放出した量に見合う気体を取り入れることになるので、僅かであるが熱損失は生ずる。但し、液晶ガラス基板等の熱処理対象物では、基板上に回路形成をするために使用されたフォトレジストや各種溶剤等から発生する昇華性ガス等の濃度低下のために常時換気する場合もあり、そのような装置では、抽気口８からの排気をそのような換気気体の一部として使用することも可能である。
【００３０】
【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、熱処理装置の構造部材にシール部材を介してフィルタを取り付け、送風機を備えた熱処理用の気体の循環経路からこのフィルタを通過させて気体を熱処理室に入れるようにした熱処理装置において、シール部材を含み熱処理室側に生ずる隙間部分を熱処理室から仕切る仕切部材を設けるので、隙間部分と熱処理室との間で気体の自由な導通を防止することができる。
【００３１】
そして、隙間部分の気体を取り出し可能にする隙間気体取り出し手段を設けるので、これにより、仕切部材によって隙間部分から仕切られた熱処理室から小量の気体が入りつつ隙間部分の気体を取り出すことができる。即ち、隙間部分を換気することができる。
【００３２】
一方、隙間部分がシール部材を含んでいるので、熱処理装置が運転され、運転状態が昇温過程や降温過程になると、熱処理装置の構造部材やフィルタの構造材が不等変形してシール部材に各種の応力及び歪みを発生させ、シール部材からダスト成分であるパーティクルを発生させることになり、それが隙間部分に入る。このとき、上記の如く隙間部分を換気することができるので、換気によってこのようなパーティクルを隙間部分から排除することができる。その結果、熱処理室内の清浄度を良くすることができる。そして、クリーン環境の求められる半導体製品等を許容される清浄度の環境で良好に熱処理することができる。
【００３３】
又、熱処理室が液晶ガラス基板を入れられるように構成されていて、隙間気体取り出し手段が隙間部分の気体を取り出して熱処理室と熱処理用の気体の循環経路とを囲っているケーシングの外に放出可能にする手段にされているので、この手段で放出される隙間気体を、液晶ガラス基板から発生する昇華性ガスの濃度低下のための換気気体の一部にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明を適用可能な熱処理装置としてのクリーンオーブンの構成例を示すと共に、これに本発明とは異なるが本発明の課題の一部分を解決できる構造を加えた状態を示す。
【図２】  上記クリーンオーブンの運転におけるパーティクルの測定結果を示す説明図である。
【図３】  図３は本発明とは異なるが本発明の課題の一部分を解決できる構造を加えたクリーンオーブンの他の例を示す。
【図４】  図４は本発明とは異なるが本発明の課題の一部分を解決できる構造を加えたクリーンオーブンの更に他の例を示す。
【図５】  図５は本発明を適用したクリーンオーブンの構成例を示す。
【図６】  従来の高温用のクリーンオーブンの全体構成の一例を示す説明図である。
【図７】  上記クリーンオーブンの高温運転におけるパーティクルの測定結果を示す説明図である。
【図８】  従来の通常の熱処理温度のクリーンオーブンのプログラム運転時の試験室内の清浄度を示す説明図である。
【符号の説明】
１              入口枠（構造部材）
２              パッキン（シール部材）
３              フィルタ
４              送風機
５              循環経路
６              熱処理室
７              出口枠（仕切部材）
１１            排気口（隙間気体取り出し手段）
１２            排気管（隙間気体取り出し手段）
１３            排気送風機（隙間気体取り出し手段）
７１            隙間部分
１００          クリーンオーブン（熱処理装置）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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