JP7079042B2 - 加熱装置および加熱方法 - Google Patents
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Description
加熱気体循環方式のクリーンオーブンの場合、ガラス基板などの被加熱物を多段状に収容する構造を採用しやすいので、スペース効率に優れている反面、加熱温度分布を均一化することが困難であり、加熱気体の攪拌によりクリーン度が低下する可能性が高い。また、被加熱物が比較的軽量である場合、加熱気体の循環対流によって被加熱物が所定の位置から移動することがある。
一方、上記各収容スペースの水平方向の温度分布については、中央部より周辺部の方が熱が外部に逃げやすいため、温度が低下しやすいという問題がある。このうち、左右方向の温度分布については、左右に加熱用壁体を配置することにより対策されているが、奥行方向の温度分布の問題についての対策は、開示されていない。
特に、多段式の加熱装置の奥行方向の温度分布の均一性を実現できる、加熱装置および加熱方法を提供することにある。
前記発熱手段は、前記加熱用壁体の奥行方向において、中央部よりも周辺部に高い密度で配置されている。
、ことを特徴とする。
尚、「高い密度で配置」とは、分離した発熱手段(例えばコイル状ヒータ)を高密度で配置することのみならず、連続的な発熱手段の一部(例えばコイル状ヒータの一巻き分)をその隣接部分と詰めた状態にして配置することも含む。
前記複数の加熱用壁体の各々に設けられた少なくとも一の温度センサーの検出温度が目標温度の追従するように、前記複数の加熱用壁体にそれぞれ設けられた複数の発熱手段の各々の発熱量を独立に制御する温調手段と、を有する構成を採用できる。
この構成により、加熱用壁体間の温度の不均一を補正することができ、加熱処理の均一性が高まる。
図3(a)は、発熱線11wの巻き線ピッチが均一で、長手方向で均一な発熱量が得られるコイル状ヒータ11Aの例を示している。
一方、図3(b)は、発熱線11wの巻き線ピッチが、両端部W1,W1では小さく、中央部W2では大きくし、両端部での発熱量が中央部の発熱量よりも大きくなるように形成したコイル状ヒータ11Bの例を示している。
尚、各コイル状ヒータ11の配線は、加熱装置100背面側から延出している。
なお、上記したコイル状ヒータ11の構成や配置は、温調手段により発熱手段を制御した際に、加熱用壁体10の温度の均一化を実現するためのものである。言い換えると、外乱等が原因で温調手段のみでは加熱用壁体10の温度の均一化を実現するのは難しいので、コイル状ヒータ11の構成や配置を工夫することで加熱用壁体10の温度の均一化を実現する。
なお、前面14aの開口の大きさによっては、開口部を開閉する開閉ドア(図示省略)を設けることができる。この開閉ドアは、被加熱物13の搬入・搬出時には開放され、加熱時には閉塞される。但し、開閉ドアの閉塞時にも、収容スペースの内部は完全には密閉されず、加熱されて膨張した空気が逃げられるように開閉ドアと開口部との間に隙間を形成することができる。これにより、収容スペース14の内部で加熱されて膨張した空気が外部に逃げるだけで、収容スペース14の内部には外部から空気が流入しないので、収容スペース14内で対流が形成されにくくすることができる。
尚、この気体の流れは、パーティクルを巻き上げない程度のごく弱い層流となるように流量を調整している。
加熱装置100を使用する場合、所定の搬送装置を用いて、各収容スペース14の前面14aの開口部を通じて各被加熱物をそれぞれの収容スペース14に搬入する。コイル状ヒータ11に通電を開始すれば、所定のプログラムに従って熱処理を行うことができる。
図示しない温調手段により、各温度センサ15の検出温度が目標温度になるように、複数のコイル状ヒータ11の発熱量が個々にまたはグループ毎に独立に制御される。
各加熱用壁体10が目標温度になるように加熱され、各熱放射部材12も加熱用壁体10と同じ温度に加熱されるため、収容スペース14相互間の温度均一性が高い。
ここで、コイル状ヒータ11として、発熱線11wの巻き線ピッチが、両端部で小さく、中央部で大きいコイル状ヒータ11Bを用いたので、加熱用壁体10の奥行方向において、温度が低下しがちな奥行方向(B1―B2方向)両端部の発熱量が大きくなり、温度分布が均一化されている。このため、各収容スペース14内の奥行方向の温度分布も均一化されている。
このため、それぞれの収容スペース14内はむらなく均等に加熱され、加熱装置100全体における温度分布の均一性も良好である。
例えば、奥行方向の発熱手段の配置密度を中央部よりも周辺部に高くする手段として、本実施形態では、加熱用壁体10において、発熱線11wの巻き線ピッチが両端部で小さく中央部では大きいコイル状ヒータ11Bを、奥行方向に伸びるように配置している。しかし、本発明では、これに限られず、加熱用壁体10において、コイル状ヒータ11Aまたは11Bを、上下方向に伸びるように配置し、奥行方向の配置間隔を両端部で小さく中央部では大きくしてもよい。
また、発熱手段もコイル状ヒータに限られず、その他のヒータや、ヒートパイプとでもよく、これらを上下方向に伸びるように配置し、奥行方向の配置間隔を両端部で小さく中央部では大きくしてもよい。
11,11A,11B コイル状ヒータ
11s 金属管(シース)
11w 発熱線
12 熱放射部材
13 被加熱物
14 収容スペース
14a 前面
14b 背面
15 温度センサ
16 天板
17 底板
20T、20B 断熱層
24 貫通孔
25 貫通孔
26 背壁部材
27 吸気経路
30 架台ユニット
100 加熱装置
200 チャンバ
210 吸気口
220 排気口
230 ブロワファン
W1 両端部
W2 中央部
Claims (5)
- 距離を隔てて対向して立設された複数の加熱用壁体と、前記複数の加熱用壁体の各々に設けられた複数の発熱手段と、複数の前記加熱用壁体の対向領域に上下方向に距離を隔てて棚状に配置されて前記加熱用壁体からの熱を伝導させる金属製の複数の熱放射部材と、を備え、前記複数の加熱用壁体と前記複数の熱放射部材とは、被加熱物をそれぞれ収容するための複数の収容スペースを上下方向に画定し、前記複数の収容スペースの各々の上下は、対向する前記熱放射部材により画定され、
前記発熱手段は、前記加熱用壁体の奥行方向において、中央部よりも周辺部に高い密度で配置されており、
前記収容スペースは、前記加熱用壁体と前記熱放射部材とにより画定される開口部を前面側および背面側に有し、前記背面側の開口部は、外部から前記収容スペース内に空気が流入するのを防ぐために閉塞部材により閉塞されており、
被加熱物の搬入・搬出時には開放され、加熱時には閉塞される前記前面側の開口部を開閉する開閉ドアをさらに備え、前記開閉ドアは、前記収容スペースの内部は完全には密閉されず、加熱されて膨張した空気が逃げられるように当該開閉ドアと前記前面側の開口部との間に隙間が形成されている、ことを特徴とする加熱装置。 - 対向する前記複数の加熱用壁体は、各々の前記収容スペースに面する側の各壁面の互いに対応する位置に直接形成された、平板状の被加熱物の幅方向の各側縁部の裏面を受け止める前記収容スペースの奥行方向に延在する支持面をそれぞれ有する、請求項1に記載の加熱装置。
- 前記複数の加熱用壁体の各々に設けられた少なくとも一の温度センサーと、
前記複数の加熱用壁体の各々に設けられた少なくとも一の温度センサーの検出温度が目標温度の追従するように、前記複数の加熱用壁体にそれぞれ設けられた複数の発熱手段の各々の発熱量を独立に制御する温調手段と、を有する請求項1又は2に記載の加熱装置。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の加熱装置と、
前記加熱装置を収容するチャンバをさらに有する、加熱システムであって、
前記チャンバは、底部に大気を取り込むためのる吸気口と天井部に大気を排出する排気口を通じて当該チャンバ内を換気する換気機構を有する、加熱システム。 - 請求項1ないし3のいずれかに記載の加熱装置、または、請求項4に記載の加熱システムを用いて被加熱物を加熱する、加熱方法。
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