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HEAT TREATMENT APPARATUS AND HEAT TREATMENT METHOD achieved

Patent code P130009738
File No. KG0055-JP01
Posted date Aug 5, 2013
Application number P2007-168708
Publication number P2009-007193A
Patent number P5251015
Date of filing Jun 27, 2007
Date of publication of application Jan 15, 2009
Date of registration Apr 26, 2013
Inventor
  • (In Japanese)金子 忠昭
  • (In Japanese)山本 高稔
  • (In Japanese)砂田 英範
Applicant
  • (In Japanese)学校法人関西学院
Title HEAT TREATMENT APPARATUS AND HEAT TREATMENT METHOD achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat treatment apparatus of simple constitution, which is excellent in thermal efficiency and throughput, and can quickly elevate the temperature of an object to be treated.
SOLUTION: This apparatus is a high temperature vacuum furnace equipped with a main heating chamber 21 for heating an object to be treated to a temperature of 1,000-2,400°C, a preliminary heating chamber 22 adjoining the main heating chamber 21, and a moving mechanism 27 for moving the object to be treated between the preliminary heating chamber 22 and the main heating chamber 21. In the inside of the main heating chamber 21, a mesh heater 33 for heating the object to be treated and a first multilayer heat-reflecting metal plate 41 arranged so as to reflect the heat from the mesh heater 33 toward the object to be treated are provided. The moving mechanism 27 is equipped with a second multilayer heat-reflecting metal plate 42 movable with the object to be treated. When the object to be treated is located in the preliminary heating chamber 22, the second multilayer heat-reflecting metal plate 42 severs the main heating chamber 21 from the preliminary heating chamber 22, and a part of the heat generated from the mesh heater 33 is fed to the preliminary heating chamber 22 through the second multilayer heat-reflecting metal plate 42.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)等を行うための結晶成長炉や化学反応炉と呼ばれる熱処理装置の中には、真空雰囲気又はガス雰囲気を高温状態に維持する加熱室と、当該加熱室内で被処理物を加熱するための加熱手段とを備え、この加熱室に配置された被処理物に対して熱処理を行う構成のものが知られている。



例えば特許文献1は、この種の熱処理装置において、本加熱室と予備加熱室を備え、先ず予備加熱室で予備加熱処理を行った後、予備加熱室から本加熱室へ被処理物を移動させることで本加熱処理を行う構成を開示する。特許文献2~5においても、同様の構成を有する熱処理装置が開示されている。
【特許文献1】
特開2004-292305号公報
【特許文献2】
特開2004-297034号公報
【特許文献3】
特開2004-271072号公報
【特許文献4】
特開2005-273931号公報
【特許文献5】
特開2006-41544号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、主要には、高真空且つ高温に維持した雰囲気、又は不活性ガスを若干含む高温雰囲気を形成し、この雰囲気下において、結晶成長、化学反応又は成膜等の化学変化及び物理変化を被処理物に生じさせるための熱処理装置の構成に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
被処理物を1,000℃以上2,400℃以下の温度に加熱するための第1室と、
この第1室に隣接する第2室と、
この第2室と前記第1室との間で前記被処理物を移動させるための移動機構と、
を備え、
前記第1室の内部には、前記被処理物を周囲から加熱できるように配置される加熱ヒータと、この加熱ヒータの熱を前記被処理物に向けて反射するように配置される第1多層熱反射金属板と、が備えられ、
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第2多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第2室内にあるときには、前記第2多層熱反射金属板が前記第1室と前記第2室とを隔てるように位置し、前記加熱ヒータから発生する熱の一部が前記第2多層熱反射金属板を介して前記第2室に供給されて、これにより当該第2室内の被処理物を予備加熱することが可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項2】
 
請求項1に記載の熱処理装置であって、
前記第2多層熱反射金属板の積層枚数は、前記第1多層熱反射金属板の積層枚数よりも少ないことを特徴とする熱処理装置。

【請求項3】
 
請求項1又は2に記載の熱処理装置であって、
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第3多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第2室内にあるときには、前記第3多層熱反射金属板が前記第2室とその外部とを隔てるように位置し、
前記被処理物が前記第1室内にあるときには、前記第3多層熱反射金属板が前記第1室と前記第2室とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項4】
 
請求項3に記載の熱処理装置であって、
前記第3多層熱反射金属板は、多数の貫通孔を有する金属板を、当該貫通孔の位置を異ならせながら積層して構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項5】
 
請求項3又は4に記載の熱処理装置であって、
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第4多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第1室内にあるときには、前記第4多層熱反射金属板が前記第2室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項6】
 
請求項3又は4に記載の熱処理装置であって、
多層熱反射金属板に囲われた第3室を、前記第2室の外側に隣接させて備え、
前記第2室は前記第1室に対して上下方向に隣接しており、
前記第3室は前記第2室に対して上下方向に隣接しており、
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第4多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第1室内にあるときには、前記第4多層熱反射金属板が前記第2室と前記第3室とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項7】
 
請求項6に記載の熱処理装置であって、
前記被処理物が前記第2室内にあるときには、前記第4多層熱反射金属板が前記第3室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項8】
 
請求項7に記載の熱処理装置であって、
前記第4多層熱反射金属板にはロッドが連結されており、
このロッドは、前記被処理物が前記第2室内にあるときには、前記第3室を挟んで前記第2室と反対側に位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項9】
 
請求項5から8までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第4多層熱反射金属板は、多数の貫通孔を有する金属板を、当該貫通孔の位置を異ならせながら積層して構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項10】
 
請求項6又は7に記載の熱処理装置であって、
前記移動機構は、前記被処理物とともに移動可能な第5多層熱反射金属板を備え、
前記被処理物が前記第1室内にあるときは、前記第5多層熱反射金属板が前記第3室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項11】
 
請求項10に記載の熱処理装置であって、
多層熱反射金属板に囲われた第4室を、前記第3室の外側かつ下側に隣接させて備え、
前記被処理物が前記第2室内にあるときには、前記第5多層熱反射金属板が前記第4室とその外部とを隔てるように位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項12】
 
請求項11に記載の熱処理装置であって、
前記第5多層熱反射金属板にはロッドが連結されており、
このロッドは、前記被処理物が前記第1室内にあるときには、前記第3室を挟んで前記第2室と反対側に位置することを特徴とする熱処理装置。

【請求項13】
 
請求項1から12までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第2室内の被処理物を500℃以上の温度に予備加熱できることを特徴とする熱処理装置。

【請求項14】
 
請求項1から13までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記移動機構は、前記被処理物を支持する支持体と、この支持体に連結されるロッドと、を備え、
前記ロッドは、温度絶縁体を介して前記支持体に連結されることを特徴とする熱処理装置。

【請求項15】
 
請求項1から14までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記移動機構は、前記被処理物を支持する支持体と、この支持体に連結されるロッドと、を備え、
前記被処理物が前記第1室内にあるときに、前記ロッドと前記支持体との連結を切離し可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項16】
 
請求項15に記載の熱処理装置であって、
前記第2室は多層熱反射金属板を備え、この多層熱反射金属板には通路孔が形成されて、この通路孔を通じて前記第2室に対し被処理物を出し入れ可能に構成したことを特徴とする熱処理装置。

【請求項17】
 
請求項16に記載の熱処理装置であって、前記通路孔を開閉可能な開閉部材が設けられていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項18】
 
請求項14に記載の熱処理装置であって、
前記第2室は多層熱反射金属板を備え、この多層熱反射金属板の少なくとも一部が移動することで通路空間を形成可能に構成され、
この通路空間を通じて、前記第2室に対し被処理物を出し入れ可能に構成したことを特徴とする熱処理装置。

【請求項19】
 
請求項1から18までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第2室に対し被処理物を出し入れ可能な搬送機構を備え、
この搬送機構はアームを備え、このアームによって被処理物を搬送するように構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項20】
 
請求項1から19までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第2室に対し被処理物を出し入れ可能な搬送機構を備え、
この搬送機構は回転テーブル式に構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項21】
 
請求項1から20までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
被処理物を上下方向に並べて複数ストックすることが可能なストック室と、
被処理物を前記第2室と前記ストック室との間で水平方向に搬送可能な搬送機構と、
を備え、
前記第2室は前記第1室に対し上下方向に隣接していることを特徴とする熱処理装置。

【請求項22】
 
請求項21に記載の熱処理装置であって、
前記ストック室は、当該ストック室にストックされる被処理物を冷却するための冷却機構を備えていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項23】
 
請求項1から22までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
被処理物を大気中から装置内に導入するための導入室を備え、
この導入室に導入された被処理物を前記第2室に搬送可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項24】
 
請求項1から23までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第1室は、10-2Pa以下の真空とすることが可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項25】
 
請求項1から23までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第1室は、10-2Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下とすることが可能に構成されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項26】
 
請求項1から25までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記移動機構は、前記被処理物を載置するための受け台を備え、
この受け台は、タンタルカーバイド、タングステンカーバイド、タングステン、タンタル、モリブデン又はグラファイトの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理装置。

【請求項27】
 
請求項26に記載の熱処理装置であって、
前記受け台は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる固定ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項28】
 
請求項1から27までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記加熱ヒータは、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理装置。

【請求項29】
 
請求項28に記載の熱処理装置であって、
前記加熱ヒータは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項30】
 
請求項1から29までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記加熱ヒータは、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなるカバーによって覆われていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項31】
 
請求項30に記載の熱処理装置であって、
前記カバーは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項32】
 
請求項1から31までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第1多層熱反射金属板及び第2多層熱反射金属板は、タングステンカーバイド、タングステン、タンタル又はモリブデンの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理装置。

【請求項33】
 
請求項32に記載の熱処理装置であって、
前記第1多層熱反射金属板又は第2多層熱反射金属板の少なくとも何れか一方は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項34】
 
請求項1から33までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記移動機構において、被処理物の周囲に、タングステン、モリブデン、又はタンタルの少なくとも何れかよりなるシールドが配置されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項35】
 
請求項34に記載の熱処理装置であって、
前記シールドは、タンタルカーバイド処理を施したタンタルよりなる取付ネジによって他の部材に固定されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項36】
 
請求項1から35までの何れか一項に記載の熱処理装置であって、
前記第1多層熱反射金属板において、積層されている金属板の間に温度検知部が配置されていることを特徴とする熱処理装置。

【請求項37】
 
請求項1から36までの何れか一項に記載の熱処理装置を用いて被処理物を熱処理する熱処理方法であり、
前記第2室で被処理物を500℃以上1,000℃以下の温度に予備加熱する予備加熱処理と、
前記第2室から前記第1室へ被処理物を移動させることで、前記第1室において被処理物を1,000℃以上2,400℃以下の温度に加熱する本加熱処理と、
この本加熱処理の終了後に、前記第1室から前記第2室へ被処理物を移動させることで被処理物を冷却する冷却処理と、
を行うことを特徴とする熱処理方法。

【請求項38】
 
請求項1から36までの何れか一項に記載の熱処理装置を用いて被処理物を熱処理する熱処理方法であり、
前記第2室で被処理物を500℃以上1,000℃以下の温度に予備加熱する予備加熱処理と、
前記第2室から前記第1室へ被処理物を移動させた後に、設定された温度プロフィルに従って前記第1室の温度を制御することで、被処理物を1,000℃以上2,400℃以下の温度に加熱する本加熱処理と、
この本加熱処理の終了後に、設定された温度プロフィルに従って前記第1室の温度を制御することで、前記第1室内の被処理物を冷却する冷却処理と、
を行うことを特徴とする熱処理方法。

【請求項39】
 
請求項37又は38に記載の熱処理方法であって、
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、10-2Pa以下の真空において行われることを特徴とする熱処理方法。

【請求項40】
 
請求項37又は38に記載の熱処理方法であって、
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、10-2Pa以下の真空に到達した後に不活性ガスを導入した希薄ガス雰囲気下において行われることを特徴とする熱処理方法。

【請求項41】
 
請求項39又は40に記載の熱処理方法であって、
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、上容器と下容器からなる容器に前記被処理物を収納し、前記上容器と前記下容器とを嵌合させた状態で行うものとし、
この容器は、タンタルカーバイド処理を施したタンタルにより構成されていることを特徴とする熱処理方法。

【請求項42】
 
請求項39又は40に記載の熱処理方法であって、
前記予備加熱処理及び前記本加熱処理は、上容器と下容器からなる容器に前記被処理物を収納し、前記上容器と前記下容器とを嵌合させた状態で行うものとし、
この容器は、タングステンカーバイド、タングステン、又はグラファイトの少なくとも何れかよりなることを特徴とする熱処理方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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