专利名称：热处理装置及热处理方法
技术领域：
本发明涉及一种热处理装置及热处理方法。
背景技术：
在专利文献1中公开有如下内容，使处理室内部压力大于大气压，同时使设置在接近处理对象即工件周边的位置的加热器工作，从而对工件进行加热处理。专利文献1 日本国特许第沈22356号公报在使用加热器的工件加热处理中，尤其是在加热处理对象为大型基板时，有可能因加热不均而在基板面内产生较大的温差，以至于破损。并且，在专利文献1中，虽然用风扇在加热室内产生气流，但是该气流不一定均勻地接触到工件的被处理面，另外气流未被加热，因此不足以均等地加热工件被处理面。
发明内容
本发明是基于上述问题而进行的，提供一种即使在大型基板的情况下也可以在面内均等地进行热处理的热处理装置及热处理方法。根据本发明的一个形态，提供一种热处理装置，其特征为，具备密封容器，对于大气可实现密封；处理空间，设置在所述密封容器内且可收容基板；加热器，设置成在所述密封容器内与所述处理空间相对；及喷头，具有导入对于所述基板呈惰性的加热或冷却所述基板的气体的气体导入孔和设置成与所述基板相对且向所述基板吹出通过所述气体导入孔导入内部的所述气体的多个气体吹出孔，设置在所述密封容器内，在所述喷头的内部，设有隔开所述气体导入孔侧的上游室和所述气体吹出孔侧的下游室的分散板，在所述分散板上形成有连通所述上游室与所述下游室的多个通孔。另外，根据本发明的另一个形态，提供一种热处理方法，其特征为，减压收容有基板的处理空间内部，在所述减压后，通过设置成与所述处理空间相对的加热器来加热所述基板，当由于所述加热器的加热而所述基板或所述处理空间内部达到所希望的温度时，从设置成与所述基板相对的喷头向所述基板喷射对于所述基板呈惰性且被加热的气体而加热所述基板。根据本发明，提供一种即使在大型基板的情况下也可以在面内均等地进行热处理的热处理装置及热处理方法。
图1是例示本发明实施方式所涉及的热处理装置的主要部分构成的模式图。图2是从下侧观察图1所示的喷头的立体图。图3是该喷头的剖视图。图4是图3所示的喷头的主要部分放大图。符号说明
5-基板；10-喷头；12-簇射板；13-上游室；14-下游室；15-气体导入孔；17-分散板；18-内部加热器；20-处理空间；21-上部加热器；22-下部加热器；26-排气口 ；31-气体吹出孔；32-通孔。
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是例示本发明实施方式的热处理装置的主要部分构成的模式图。本发明实施方式的热处理装置具有如下结构，在可维持对于大气的密封环境的密封容器1内，设有上部加热器21、下部加热器22及喷头10。上部加热器21、下部加热器22 是例如在金属管中保持有发热线的护套加热器，或者是灯加热器。上部加热器21与下部加热器22设置成相对，在上部加热器21与下部加热器22之间形成处理空间20。在处理空间20的上部设有包围其周围的上部罩23，在处理空间20的下部设有包围其周围的下部罩24。上部罩23及下部罩M的一部分开口，形成基板5的搬运出入口 25。 通过该搬运出入口 25将处理对象即基板5搬出、搬入于处理空间20内。喷头10设置在上部加热器21的上边。在下方加热器22的下方设有排气口 26。 未图示的真空泵等排气系统连接于排气口 26，通过该排气口沈对包含处理空间20的密封容器1内部进行排气。另外，从喷头10吹出的气体也通过排气口沈而从处理空间20内排出。当考虑从喷头10向基板5喷射的气体的流动时，优选排气口沈位于下部加热器22的下方。下面，详细说明喷头10。图2是从下侧观察喷头10的立体图。图3是喷头10的剖视图，图4是图3中的主要部分的放大图。喷头10形成为具有接近处理对象即基板5的面积的平面尺寸的四角形块状，如图 3所示，在其内部形成有由分散板17隔开的上游室13与下游室14。在喷头10的厚度方向的大致中间位置，分散板17设置成大致平行于喷头10的面方向。在喷头10的顶板部11的中心，形成有气体导入孔15 (参照图3)，该气体导入孔15 通向上游室13。另外，气体导入管16连接于气体导入孔15，气体导入管16连接于未图示的气体供给源。在顶板部11与分散板17之间形成有上游室13。在喷头10的底部设有簇射板12。在该簇射板12与分散板17之间形成有下游室14。在簇射板12上形成有多个气体吹出孔31。如图2所示，各气体吹出孔31形成为相互平行延伸的狭缝状。簇射板12隔着上部加热器21与处理空间20相对。上部加热器 21例如由多个护套加热器或灯加热器构成，从簇射板12的气体吹出孔31吹出的气体经过上述多个护套加热器或灯加热器之间的间隙而喷射到收容在处理空间20内的基板5上。在分散板17上形成有连通上游室13与下游室14的多个通孔32 (参照图4)。从气体导入孔15导入上游室13内的气体，经过分散板17的通孔32而流入下游室14，流入下游室14内的气体从簇射板12的气体吹出孔31吹出到簇射板外部。在此，在本实施方式中，在从气体进入喷头10内到出去为止的流动中，呈逐渐增加传导(conductance)的结构，以便产生上游侧的压力高、下游侧的压力低的压力差。具体而言，错开通孔32与气体吹出孔31在面方向上的位置，以便气体吹出孔31不位于(不重叠)分散板17的通孔32的位置(分散板17在面方向上的位置)的正下方。 通孔32的中心位于簇射板12的未形成有气体吹出孔31的部分的正上方。而且，使所有气体吹出孔31的开口总面积大于所有通孔32的开口总面积。例如， 使各个通孔32的开口面积小于各个气体吹出孔31的开口面积，并且使通孔32的数量少于气体吹出孔31的数量。或者，使通孔32及气体吹出孔31的每个开口的面积相同，只是在个数上使通孔32的数量少。通过采用上述结构，由于存在分散板17而且形成在该分散板17上的通孔32的开口总面积不是很大，因此在比较高压的状态下导入上游室13内的气体不会立刻流入下游室14，而是在面方向上扩散于上游室13内，同时充满在上游室13内。充满在上游室13内的气体经过分散板17的通孔32而流入下游室14。而且，由于通孔32与簇射板12的气体吹出孔31位置错开，因此从分散板17的通孔32流入下游室14内的气体不会立刻从气体吹出孔31吹出到外部，而是在面方向上扩散于下游室14内并在下游室14内散开。因此，导入喷头10内的气体，随着在喷头10内从上游侧向下游侧推进，势头(速度、压力)逐渐变弱，在面方向上均勻分布，从而可以不偏向于特定的气体吹出孔31而在簇射板12的面方向的整体跨度上从所有气体吹出孔31均勻地吹出气体。另外，在喷头10内设有多个内部加热器18。各个内部加热器18支撑于分散板17 上且配置在上游室13内，其两端贯穿喷头10的侧壁，连接于未图示的电源。下面，对使用了本实施方式的热处理装置的处理方法进行说明。在本发明的实施方式中作为处理对象的基板5是例如用于平板显示、太阳电池等中的基板，本实施方式的热处理装置尤其有效于对于1边长度为Im以上的大型基板的均等加热、冷却处理中。例如通过搬运机器人将基板5从搬运出入口 25搬入到处理空间20内。基板5在处理空间20内位于上部加热器21与下部加热器22之间，被未图示的支撑部所支撑。上部加热器21与基板5的上面相对，下部加热器22与基板5的下面相对，分别主要通过辐射热来加热基板5。对包含收容保持有基板5的处理空间20的密封容器1内部进行减压。在对处理空间20内部减压到例如0. 6Pa左右之后，开启上部加热器21及下部加热器22而开始加热基板5。通过未图示的温度测定单元来监控基板5或处理空间20内的温度，当该温度达到所希望的温度时，向喷头10内导入气体，从气体吹出孔31吹出气体。在此使用的气体是对于基板5呈惰性的气体，例如氮气等。通过上述减压后的气体置换，在大气压或稍高于大气压的气体压力下加热基板5。 从气体导入孔15导入的气体如上所述地充满于上游室13内，此时由设置在上游室13内的内部加热器18加热上游室13内的气体。而且，该被加热的气体经过分散板17的通孔32 而流入下游室14，并且从气体吹出孔31吹出到喷头10的下方。向基板5喷射该气体而加热基板5。通过向基板5喷射被加热的气体，可以在不降低已经接受上部加热器21及下部加热器22加热的基板5的温度的情况下，进行效率均勻的加热处理。虽然只通过上部加热器21及下部加热器22的加热也可以在较短时间内将基板5升温到所希望的温度，但是尤其在基板5尺寸较大时，在面方向上容易产生加热不均。但是，在本实施方式中，由于在上部加热器21及下部加热器22加热的基础上，从在基板5的面方向上扩展的簇射板12向基板5 喷射被加热的气体，因此可以抑制在基板5的面方向上加热不均而均等地进行加热处理。而且，如前所述，在气体进入喷头10内时，使其不会立刻出去，通过在面方向上扩散而一定程度充满于喷头10内，从而可以在面方向上不偏离地均等地吹出气体。因此，可以实现进一步抑制在基板5的面方向上的加热不均的均等加热。另外，如图1所示，在处理空间20的上下，由于设有包围处理空间20周围的罩23、 24，因此可以使从喷头10吹出的气体充满于处理空间20内。由此，受排气口沈的位置的影响较少，可以使加热气体在基板5的面方向上均勻地分布存在，这个也有利于均等加热基板5。并且，在对基板5喷射被加热的气体时，也可以在喷头10内部不设置加热器18，将在喷头10的外部被加热的气体导入喷头10内。但是，在喷头10内加热气体时，更加能够抑制到达基板5的气体温度的降低，可进行有效的加热处理。另外，由于内部加热器18设置在通孔32及气体吹出孔31的上游，因此可以在通过多个小孔来分散气体之前加热气体， 也可以实现在面方向上的气体温度分布的均勻化。通过上部加热器21、下部加热器22及气体的喷射，基板5例如在100 1000°C的温度下接受数分钟到数十小时的加热处理。并且，也可以只设置上部加热器21与下部加热器22当中的某一个。但是，从在加热初期将基板5短时间内升温到所希望的温度并缩短全体处理时间的观点考虑，优选设置上部加热器21及下部加热器22双方。另外，由于在上部加热器21上设置喷头10，因此喷头10不遮挡上部加热器21的辐射热，而且，使从喷头10吹出的气体在通过上部加热器21的多个护套加热器之间或灯加热器之间时被加热，可以使到达基板5时的温度难以降低。在对基板5的加热处理后，关闭上部加热器21及下部加热器22，并且停止来自喷头10的加热气体的供给，从而降低基板5的温度(回到常温)。此时，想较快地将基板5的温度降低到常温时，从喷头10向基板5喷射未被加热的气体比较有效。即，在关闭内部加热器18的状态下将气体导入喷头10内，从气体吹出孔31吹出而喷射到基板5上。此时，与前述的加热时相同，气体在基板5的面方向上均等地喷射，由此，可以防止由于在基板5的面方向上的温差而发生的裂开等破损。根据如以上说明的本发明实施方式，由于在通过上部加热器21及下部加热器22 迅速地将基板5升温到所希望的温度的基础上，使用喷头10供给气体，因此可以在均等地将气体喷射到基板5的全部面上的同时进行加热、冷却。由此，在基板面内不易产生温差， 提高处理品质，而且可以防止破损。以上，参照具体例对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不局限于上述内容，可以在本发明的技术思想的基础上进行各种变形。向基板喷射的气体只要是使基板(也包含形成在基板上的膜等)材料不发生反应、不产生变质的呈惰性的气体即可，不局限于在上述实施方式中举出的气体。另外，也可以改变加热基板与冷却基板时的气体种类。
权利要求
1.一种热处理装置，其特征为，具备密封容器，对于大气可实现密封；处理空间，设置在所述密封容器内且可收容基板；加热器，设置成在所述密封容器内与所述处理空间相对；及喷头，具有导入对于所述基板呈惰性的加热或冷却所述基板的气体的气体导入孔和设置成与所述基板相对且向所述基板吹出通过所述气体导入孔导入内部的所述气体的多个气体吹出孔，设置在所述密封容器内，在所述喷头的内部，设有隔开所述气体导入孔侧的上游室和所述气体吹出孔侧的下游室的分散板，在所述分散板上形成有连通所述上游室与所述下游室的多个通孔。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征为，所述通孔在所述分散板的面方向上的位置错开于所述气体吹出孔的位置。
3.根据权利要求1或2所述的热处理装置，其特征为，所述多个气体吹出孔的所有开口的总面积大于所述多个通孔的所有开口的总面积。
4.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征为，在所述喷头内设有内部加热器。
5.根据权利要求4所述的热处理装置，其特征为，所述内部加热器设置在所述通孔及所述气体吹出孔的上游。
6.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征为，所述加热器具有夹着所述处理空间而相对的一对加热器。
7.一种热处理方法，其特征为，减压收容有基板的处理空间内部，在所述减压后，通过设置成与所述处理空间相对的加热器来加热所述基板，当由于所述加热器的加热而所述基板或所述处理空间内部达到所希望的温度时，从设置成与所述基板相对的喷头向所述基板喷射对于所述基板呈惰性且被加热的气体而加热所述基板。
8.根据权利要求7所述的热处理方法，其特征为，在所述喷头内部的上游侧与下游侧之间被分散板隔开多个空间，导入所述喷头内的所述气体在所述多个空间内扩散，同时随着向下游侧的推进，压力逐渐降低。
9.根据权利要求7或8所述的热处理方法，其特征为，在通过所述加热器及所述气体的喷射来加热所述基板后，关闭所述加热器，并且从所述喷头向所述基板喷射不被加热的气体而冷却所述基板。
全文摘要
本发明的热处理装置具备密封容器(1)；处理空间(20)，设置在密封容器(1)内且可收容基板(5)；加热器(21)、(22)，设置成在密封容器(1)内与处理空间(20)相对；及喷头(10)，具有导入对于基板(5)呈惰性的加热或冷却基板(5)的气体的气体导入孔(15)和设置成与基板(5)相对且向基板(5)吹出通过气体导入孔(15)导入内部的气体的多个气体吹出孔(31)，设置在密封容器(1)内，在喷头(10)的内部，设有隔开气体导入孔(15)侧的上游室(13)和气体吹出孔(31)侧的下游室(14)的分散板(17)，在分散板(17)上形成有连通上游室(13)与下游室(14)的多个通孔(32)。
文档编号F27B17/00GK102177407SQ20098013993
公开日2011年9月7日 申请日期2009年7月30日 优先权日2008年8月8日
发明者高桥清 申请人:芝浦机械电子株式会社