JP2010181091A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】炉内の清掃作業等の煩雑な後処理の追加やランニングコストの増加を招くことなく、開口部の開放時に低温の雰囲気の流入によるシャッタの内側面への昇華物の付着を抑制でき、処理基板の汚損を未然に防止できるようにする。
【解決手段】複数のシャッタ部材２のそれぞれの背面に、ヒータ４を装着した。ヒータ４は、ヒータ素線４１が埋設又は取り付けられた絶縁板４２の両面をマイカ等の耐熱性を有する絶縁材料４３，４４で被覆して構成されている。ヒータ４は、シャッタ部材２の背面に、例えばネジ止めされる。ヒータ４は、例えば１５０℃程度の温度以上に発熱する容量があればよい。
【選択図】 図２

Description

この発明は、液晶カラーフィルタの製造に用いられる枚葉式クリーンオーブン等の熱処理装置に関し、特に炉内の圧力を炉外に対して負圧にした熱処理装置に関する。

枚葉式クリーンオーブン等の熱処理装置では、炉内で加熱された処理基板の表面の処理膜の一部が気化し、気化物質を含むガスが発生する。このガスが炉外に漏出すると温度低下によって気化物質が昇華物として析出し、外部環境が汚染される。

そこで、従来の熱処理装置では、炉内の圧力を炉外に対して負圧にし、炉内のガスが外部に漏出しないようにしている。

また、炉内における熱風流路の最下流側に触媒壁を設け、処理基板から発生するガスの酸化分解を促進することで、昇華物の発生を抑制するようにした熱処理装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

さらに、炉内における開口部の下方に排気管を配置し、排気管の上面に穿設された吸引孔を介して炉内のガスを吸引するようにした熱処理装置もある（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−１７３５７号公報 特開２００８−９６００３号公報

しかし、炉内への処理基板の搬入出時に開口部のシャッタが開放されると、炉外の低温の雰囲気が炉内に流入し、シャッタの内側面に昇華物が付着し、後に搬入出される処理基板が、シャッタの内側面から落下した昇華物によって汚損される可能性がある。

特許文献１に記載された熱処理装置では、開口部の開放時に低温の雰囲気が炉内に流入することによるシャッタの内側面への昇華物の付着について考慮されておらず、シャッタの内側面から落下した昇華物による処理基板の汚損を防止することができなかった。また、特許文献２に記載された熱処理装置では、吸引後のガスから昇華物を除去するための後処理が必要になるとともに、吸引によって低下した炉内温度を上昇させるためにランニングコストが増加する。

この発明の目的は、炉内の清掃作業等の煩雑な後処理の追加やランニングコストの増加を招くことなく、開口部の開放時に低温の雰囲気の流入によるシャッタの内側面への昇華物の付着を抑制でき、処理基板の汚損を未然に防止できる熱処理装置を提供することにある。

この発明に係る熱処理装置は、炉、シャッタ及びヒータを備えている。炉は、処理基板が搬入出される開口部を有する。シャッタは、開口部を開閉する。ヒータは、シャッタに設けられ、少なくとも開口部の開放時にシャッタを加熱する。開口部が開放されることによって炉外から炉内に流入する
この構成によれば、炉内への処理基板の搬入出時には、少なくとも開口部を開放するシャッタとともにシャッタの内側面の周囲の雰囲気がヒータによって加熱される。開放した開口部を経由して炉外の雰囲気が炉内に流入しても炉内の開口部近傍の壁面や雰囲気の温度が急激に低下することがなく、昇華物の発生が抑制され、シャッタの内側面に昇華物が付着することがない。また、ヒータの駆動によって炉内の温度低下が抑制されるため、ヒータの駆動コストは炉内の処理温度を維持するために使用されることになる。したがって、シャッタに設けたヒータの駆動コストは炉内に温風を供給する手段の駆動コストの低下で相殺され、シャッタをヒータに設けない場合に比較して炉内温度を所定の処理温度に維持するためのランニングコストが大きく上昇することはない。

この構成は、炉内を炉外に対して負圧にする圧力調整部を備えた場合に好適である。炉内の雰囲気中に生じた昇華物による炉外の汚染を防止すべく圧力調整部を備えた装置では、炉内外の圧力差により開口部が開放された時に炉外から炉内に外気が流入し易いが、上記の構成を備えることで炉内における開口部近傍での昇華物の発生を抑制でき、シャッタの内側面への昇華物の付着を防止できる。

また、シャッタをそれぞれが開口部の一部を選択的に開閉する複数のシャッタ部材で構成した場合、ヒータを複数のシャッタ部材のそれぞれに独立して配置し、少なくとも開口部の一部を開放するシャッタ部材の内側面をヒータによって加熱することが好ましい。複数のシャッタ部材のそれぞれの内側面を個別に加熱でき、処理基板の搬入出に際して開放された部分から炉内に流入する外気を確実に加熱できる。

本発明によれば、煩雑な後処理の追加やランニングコストの増加を招くことなく、開口部の開放時に低温の雰囲気の流入によるシャッタの内側面への昇華物の付着を抑制でき、処理基板の汚損を未然に防止できる。

この発明の実施形態に係る熱処理装置の側面断面図である。 同熱処理装置に用いられるシャッタ部材の背面側から見た斜視図である。 同熱処理装置における処理基板の搬入出時の要部の断面図である。 熱処理装置における処理基板の搬入出時の要部の断面図である。 この発明のさらに別の実施形態に係る熱処理装置のシャッタ部材の背面側から見た斜視図である。

図１は、この発明の実施形態に係る熱処理装置の側面断面図である。熱処理装置１０は、炉１の炉内１１に収納した複数枚の処理基板１００を所定の処理温度で所定時間加熱する。炉１は、前面に開口部１２が形成されている。開口部１２には、全面に複数のシャッタ部材２が配置されている。複数のシャッタ部材２は、この発明のシャッタとしてスライド式シャッタを構成している。各シャッタ部材２は、開口部１２の前面側で上下方向に移動自在にされている。複数のシャッタ部材２のうち、炉内１２で処理基板１００を搬入出すべき位置を挟んで、上側のシャッタ部材２が上方に移動することで、開口部１２の一部が開放される。

炉１の前面側には、ロボット装置２００が配置されている。ロボット装置２００は、炉内１１における所定の上下方向の位置に処理基板１００を搬入出する。

炉１には、熱風循環装置３が配置されている。熱風循環装置３は、炉内１１の温度を所定の処理温度に維持するために、炉内１１の雰囲気を加熱して炉内１１に供給する。熱風循環装置３は、この発明の圧力調整部を兼ねており、炉内１１を炉外に対して微負圧に維持する。

処理膜が塗布されたガラス基板等の処理基板が炉内１１で加熱されると、処理膜を構成する物質の一部が昇華し、炉内１１の雰囲気中に含まれる。炉内１１が炉外と等圧又は陽圧であると、処理基板の搬入出時に開口部１２が開放された際に、炉内１１の雰囲気中の昇華物が炉外に漏出し、クリーンルームである炉外の雰囲気が汚損される。

そこで、炉内１１を炉外に対して微負圧に維持することで、開口部１２の開放時にも昇華物を含んだ炉内１１の雰囲気が炉外に漏出しないようにしている。

図２は、熱処理装置に用いられるシャッタ部材の背面側（炉内側）から見た斜視図である。複数のシャッタ部材２のそれぞれの背面には、ヒータ４が装着されている。ヒータ４は、ヒータ素線４１が埋設又は取り付けられた絶縁板４２の両面をマイカ等の耐熱性を有する絶縁材料４３，４４で被覆して構成されている。ヒータ４は、シャッタ部材２の背面に、例えばネジ止めされる。

ヒータ４は、例えば１５０℃程度の温度以上に発熱する容量があればよく、複雑な制御手段を備える必要はない。但し、ヒータ４の応答性が十分に早いことを条件に、処理基板１００（図１参照。）の搬入出位置を上下に挟むシャッタ部材２に設けられているヒータ４のみを選択的に駆動するように制御することもできる。この場合でも、熱処理装置１０全体の加熱に要する電力は大きく変化することはない。ヒータ４の駆動によって炉内１１が加熱され、熱風循環装置３（図１参照。）で発生すべき熱量が減少する。したがって、ヒータ４を駆動することによってもランニングコストの著しい上昇を招くことはない。

なお、ヒータ４の配置位置は、シャッタ部材２の背面に限るものではない。シャッタ部材２の前面又は内部に装着してもよい。

図３は、熱処理装置における処理基板の搬入出時の要部の断面図である。炉内１１に対する処理基板１００の搬入出時には、炉内１１における処理基板１００の収納位置を挟んで、上側のシャッタ部材２が上方に移動することで開口部１２の一部が搬入出口１２Ａとして開放される。

炉内１１は炉外に対して負圧であるため、搬入出口１２Ａが開放されると、炉外の雰囲気が炉内１１に流入する。炉外の雰囲気は、炉内１１の雰囲気に比較して十分に低温であるため、搬入出口１２Ａの近傍では、炉内１１の雰囲気の温度が１００〜１５０℃程度低下する場合がある。

炉内１１の雰囲気の温度低下を放置すると、加熱処理によって処理基板１００の処理膜から気化した物質が、冷却されて析出し、昇華物としてシャッタ部材２の内側面（背面）に付着する。シャッタ部材２の内側面に付着した昇華物は、シャッタ部材２の上下動作時の振動等の作用によって落下し、搬入出中の処理基板１００を汚損する。

そこで、この発明の熱処理装置１０では、ヒータ４によってシャッタ部材２を加熱する。これによって、搬入出口１２Ａを経由して炉内１１に流入する外気が温められ、炉内１１における搬入出口１２Ａの近傍の温度が低下することがなく、処理膜から気化した物質の昇華物がシャッタ２の内側面に付着することがない。

図４は、熱処理装置における処理基板の搬入出時の要部の断面図である。この実施形態では、シャッタ２の背面にマイクロヒータ（小径のシーズドヒータ）１０４を止め具１４１を介して固定している。マイクロヒータ１０４は、可撓性を有しており、シャッタ２の背面の全面に高い密度で配置することが容易である。

なお、シャッタ２の背面に対するマイクロヒータ１０４の固定には、必ずしも止め具１４１を用いる必要はない。マイクロヒータ１４１は、ヒータ素線を絶縁材及び小径のＳＵＳ管等で順に被覆したものであり、柔軟性を有し、任意の形状に加工することが容易であるため、任意の方法でシャッタ２の背面に固定できる。

図５は、この発明のさらに別の実施形態に係る熱処理装置のシャッタ部材の背面側から見た斜視図である。この実施形態では、各シャッタ部材１０２を複数のシャッタ片１２１で構成している。複数のシャッタ片１２１は、シャッタ部材１０２の長手方向に並べて配置されている。シャッタ部材１０２の前面側と背面側とに温度差を生じた場合でも、各シャッタ片１２１が長手方向に変位することで、シャッタ部材１０の湾曲を防止する。

この場合には、各シャッタ片１２１の背面に個別のヒータ２０４を固定する。シャッタ片１２１が変位した場合にもヒータ２０４の破損を防止できる。なお、ヒータ２０４のそれぞれをマイクロヒータ又はマイカヒータで構成することにより、電源ラインを容易に配線できる。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、複数のシャッタ部材を上端部又は下端部をヒンジに回動自在にされたヒンジ式シャッタを備えた熱処理装置においてもこの発明を同様に実施することができる。

１−炉体
２−シャッタ部材
３−熱風循環装置
４−ヒータ
１０−熱処理装置
１１−炉内
１２−開口部
１００−処理基板

Claims (3)

1. 処理基板が搬入出される開口部を有する炉と、
   前記開口部を開閉するシャッタと、
   前記シャッタに設けられ、少なくとも前記開口部の開放時に前記シャッタを加熱するヒータと、
   を備えた熱処理装置。
2. 前記炉内を炉外に対して負圧にする圧力調整部を含む請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記シャッタは、それぞれが前記開口部の一部を選択的に開閉する複数のシャッタ部材から構成され、
   前記ヒータは、前記複数のシャッタ部材のそれぞれに独立して配置され、
   前記複数のシャッタ部材のうちで少なくとも前記開口部の一部を開放するシャッタ部材に配置されたヒータを駆動する駆動部を備えた請求項１又は２に記載の熱処理装置。

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