JP3696505B2 - 熱処理装置および熱処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばフラットパネルディスプレイ用ガラス基板や、その基板を用いた電子部品等の板状被処理物を、高温で熱処理するのに適した熱処理装置と熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液晶ディスプレイ装置用ガラス基板等の板状被処理物を熱処理するための熱処理装置においては、ラックやカセットに収納された複数の板状被処理物を、加熱室内で加熱した後に外気中に取り出して冷却している。そのような熱処理装置において、その加熱室から複数の板状被処理物を一枚ずつ取り出すための技術(日本特許出願公開番号P2000−169169A)や、その加熱室から複数の板状被処理物を一挙に取り出す技術(日本特許出願公開番号P2000−274952A、P2000−274955A)が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
その加熱室における加熱温度が例えば300℃といった高温である場合、板状被処理物を加熱室内で加熱した後に外気中に取り出して冷却すると、加熱室温度と外気温度との差が大きいため、板状被処理物が割れるという問題がある。
【0004】
そこで、その加熱室における加熱の終了後に板状被処理物を外気中に取り出す前に、その加熱室の温度を徐々に低下させることが考えられる。しかし、その後に別のロットの板状被処理物を処理する際に加熱室の温度を上昇させる必要がある。そのように加熱室の温度を上下させると、加熱室内の温度分布特性が悪化し、炉内の蓄熱エネルギーがロスし、さらに処理時間が長くなるという問題がある。また、熱風加熱を行う場合は、除塵用フィルターを構成するグラスファイバー等に温度変動による膨張収縮が生じ、パーティクルが発生するためクリーン度が低下するという問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題を解決することのできる熱処理装置と熱処理方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱処理装置は、炉体と、その炉体内に設けられる第1加熱室と、その第1加熱室に通じるように炉体内に設けられる第2加熱室と、複数の板状被処理物を載置可能な載置体と、その載置体を第1加熱室の内部と第2加熱室の内部との間で往復移動させる移動機構と、その第1加熱室に通じるように炉体に設けられる板状被処理物の出入り口と、その第1加熱室内の載置体に板状被処理物を一枚ずつ載置すると共に、その載置体から板状被処理物を一枚ずつ取り出し可能な搬送機構とを備え、その第1加熱室における加熱温度は第2加熱室における加熱温度よりも低温に保持されていることを特徴とする。
本発明の熱処理方法は、本発明の熱処理装置を用いて板状被処理物を熱処理するに際して、第1加熱室内において載置体に複数の板状被処理物を載置させ、その複数の板状被処理物を載置した載置体を第2加熱室内に移動させ、その第2加熱室内において、その載置体に載置された複数の板状被処理物を、その第2加熱室の保持温度まで加熱し、その第2加熱室の保持温度まで加熱された複数の板状被処理物を載置した載置体を第1加熱室内に移動させ、その第1加熱室内において、その載置体に載置された複数の板状被処理物の温度を、その第1加熱室の保持温度まで低下させ、その第1加熱室内における保持温度となった複数の板状被処理物を、その第1加熱室から取り出すことを特徴とする。
本発明の熱処理装置によれば、本発明の熱処理方法を実施することができる。
本発明によれば、板状被処理物を第2加熱室において例えば300℃といった高温に加熱して熱処理を施した後に、第1加熱室において第2加熱室における加熱温度よりも低い温度まで低下させ、しかる後に第1加熱室から外気中に取り出すことができる。これにより、板状被処理物を熱処理後に外気中に取り出す際に、板状被処理物の温度と外気温度との差を低減し、板状被処理物が割れるのを防止できる。しかも、その第2加熱室の温度を低下させる必要がないので、第2加熱室内の温度分布特性を良好に維持し、第2加熱室内のエネルギーロスをなくし、処理時間が長くなるのを防止できる。さらに熱風加熱を行う場合、第1加熱室における除塵用フィルターを構成するグラスファイバー等は温度変動がないので膨張収縮することはなく、パーティクル発生によるクリーン度低下を防止できる。また、板状被処理物を第1加熱室における載置体に直接に載置したり、その載置体に載置された板状被処理物を第1加熱室から直接に取り出すことができ、構成を簡単化することができる。
【0007】
その第1加熱室は第2加熱室の下方に配置されているのが好ましい。
これにより、第2加熱室内の高温雰囲気内に第1加熱室内の低温雰囲気が流入するのを抑制し、第2加熱室内の温度分布特性を良好に維持し、エネルギーロスを防止できる。また、装置設置面積を低減できる。
【0008】
その第1加熱室と第2加熱室との間に、その載置体が通過可能な接続口が設けられ、その載置体が第1加熱室に位置する時に接続口を熱遮蔽可能に閉鎖する第1閉鎖部材と、その載置体が第2加熱室に位置する時に接続口を熱遮蔽可能に閉鎖する第2閉鎖部材とが設けられ、その第1閉鎖部材は、接続口の閉鎖時に、その接続口の周囲部と隙間を介して対向し、その第2閉鎖部材は、接続口の閉鎖時に、その接続口の周囲部に密接するのが好ましい。
これにより、第2加熱室内の高温雰囲気内に第1加熱室内の低温雰囲気が流入するのを抑制し、エネルギーロスを防止できる。さらに、第2閉鎖部材により接続口を閉鎖する時は第2加熱室内の高温雰囲気内に第1加熱室内の低温雰囲気が流入するのを完全に阻止して第2加熱室内の温度分布特性を良好に維持できる。
しかも、その載置体が第1加熱室に位置する時に接続口を閉鎖する第1閉鎖部材は接続口の周囲部と接触することがないので、そのような接触によりパーティクル発生が生じることはない。これにより、第1加熱室に位置する載置体上の板状被処理物にパーティクルが降りかかって汚されることはない。
【0009】
その第1閉鎖部材と第2閉鎖部材は前記載置体と同行して移動可能とされているのが好ましい。
これにより、各閉鎖部材を閉鎖位置と開放位置との間で移動させるための専用の機構が不要で構造を簡単化できる。
【0010】
本発明方法において、複数の板状被処理物を載置した載置体を第1加熱室から第2加熱室に移動させる前に、第1加熱室内において、その載置体に載置された複数の板状被処理物を、その第1加熱室の保持温度まで加熱するのが好ましい。
これにより、板状被処理物を第1加熱室から第2加熱室に移動させた時に、第2加熱室内の温度変動を小さくして温度分布を良好を維持できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1に示す熱処理システム1は、複数の熱風加熱式熱処理装置2と、液晶ディスプレイ装置用ガラス基板等の板状被処理物3を各熱処理装置2と中継ステーション4との間で搬送する第1搬送機構5と、その板状被処理物3を中継ステーション4と複数の受渡しステーション6との間で搬送する第2搬送機構7とを備える。各受渡しステーション6には別の工程からカセット8が搬出入される。そのカセット8に、複数の板状被処理物3が、横方向に一枚ずつ取り出し可能に上下に間隔をおいて載置される。
【0012】
図2、図3に示すように、各熱処理装置2は耐熱材製の炉体12により構成される。その炉体12の内部に第1加熱室13と第2加熱室14とが設けられる。その第1加熱室13は第2加熱室14の下方に配置される。その第1加熱室13と第2加熱室14とは、炉体12に形成される接続口12aを介して互いに通じる。その第1加熱室13に通じるように、その炉体に板状被処理物3の出入り口12bが設けられている。その出入り口12bは扉12cにより開閉される。
【0013】
その炉体12の内部に、複数の板状被処理物3を載置可能な載置体としてラック15が配置される。そのラック15は、複数の板状被処理物3を横方向に一枚ずつ取り出し可能に、厚さ方向を上下方向として、上下に間隔をおいて載置するもので、例えば図4に示すように、支柱15aから突出するツメ15bを介して板状被処理物3を載置するものを用いることができる。上記中継ステーション4に、複数の板状被処理物3を横方向に一枚ずつ取り出し可能に上下に間隔をおいて載置可能な載置台9が設けられている。
【0014】
そのラック15は、第1加熱室13の内部と第2加熱室14の内部との間で上下移動できるように、上記接続口12aを通過可能な寸法とされている。そのラック15を第1加熱室13の内部と第2加熱室14の内部との間で上下移動させる移動機構18が設けられている。その移動機構18は、炉体12の下方に配置される駆動装置18aと、炉体12の底部を貫通するロッド18bとを有する。そのロッド18bの上端により後述の第2閉鎖部材32を介してラック15が支持され、そのロッド18bの下端は駆動装置18aにおける上下移動体18a′に連結されている。
【0015】
上記第1搬送機構5と第2搬送機構7は、それぞれにより構成されている。図4に示すように、そのロボットは、フォーク19aと、このフォーク19aを図中矢印で示すように伸縮旋回させるアーム19b、19cと、そのフォーク19aとアーム19b、19cを図中矢印で示すように昇降させる昇降装置19dと、そのフォーク19a、アーム19b、19c、ロボット19を横方向に走行させる走行装置19eとを備えている。その第1搬送機構5を構成するロボットにより、第1加熱室13内のラック15と中継ステーション4上の載置台9とに対して、板状被処理物3が一枚ずつ載置され、また、載置された板状被処理物3が取り出される。その第2搬送機構7を構成するロボットにより、中継ステーション4上の載置台9と受渡しステーション6上のカセット8とに対して、板状被処理物3が載置され、また、載置された板状被処理物3が取り出される。その第1搬送機構5と第2搬送機構7は公知のものを用いることができる。
【0016】
その第1加熱室13内においてラック15に載置された板状被処理物3を加熱する熱風を発生する熱風加熱機構16aが設けられている。また、その第2加熱室14内においてラック15に載置された板状被処理物3を加熱する熱風を発生する熱風加熱機構16bが設けられている。両熱風加熱機構16a、16bは本実施形態では同様の構成とされ、炉体12に取り付けられるヒータ22と熱風循環用ファン23とを有する。また。炉体12の内部に設けられた内壁21の一側面に除塵用フィルター17が取り付けられている。その内壁21の他側面に通風口25が形成されている。図3において矢印で示すように、炉体12内の雰囲気はヒータ22により加熱され、ファン23により循環されることで、フィルター17を介してラック15に載置された板状被処理物3に横方向から吹き付けられる熱風となる。その熱風は各板状被処理物3の表裏面に沿って流れ、しかる後に通風口25を介してヒータ22に至って再び加熱される。そのフィルター17は、グラスファイバーにより濾材が主構成されるHEPAフィルターが用いられている。
【0017】
その第1加熱室13における加熱温度は第2加熱室14における加熱温度よりも低温に保持される。例えば、第1加熱室13における加熱温度は200℃〜250℃とされ、第2加熱室14における加熱温度は300℃とされる。
【0018】
図2に示すように、上記接続口12aを熱遮蔽可能に閉鎖する手段として、第1閉鎖部材31と第2閉鎖部材32とが設けられている。
その第1閉鎖部材31は、上記ラック15の上部に同行して移動可能に取り付けられている。そのラック15が第1加熱室13に位置する時、その第1閉鎖部材31は接続口12aを熱遮蔽可能に閉鎖する。すなわち、その第1閉鎖部材31は、接続口12aの閉鎖時に接続口12aの内部に配置され、また、接続口12aの周囲部である内周面と隙間δを介して対向する。
その第2閉鎖部材32は、上記ラック15の下部に同行移動可能に取り付けられる。そのラック15が第2加熱室14に位置する時、その第2閉鎖部材32は接続口12aを熱遮蔽可能に閉鎖する。すなわち、その第2閉鎖部材32は、接続口12aの閉鎖時に接続口12aの下方に配置され、また、接続口12aの周囲部下面に密接する。
【0019】
上記構成により熱処理を行う場合、第1加熱室13を例えば200〜250℃程度の温度に保持し、第2加熱室14を例えば300℃程度の温度に保持する。次に、第2搬送機構7により、受渡しステーション6上のカセット8から取り出した板状被処理物3を中継ステーション4上の載置台9に載置させ、第1搬送機構5により、その中継ステーション4上の載置台9から取り出した板状被処理物3を出入り口12bを介して第1加熱室13内のラック15に載置させる。これを繰り返すことで、カセット8内の全ての板状被処理物3をラック15に移す。次に、そのラック15に載置された複数の板状被処理物3を第1加熱室13の保持温度まで加熱する。次に、その複数の板状被処理物3を載置したラック15を移動機構18により第2加熱室14に移動させる。次に、そのラック15に載置された複数の板状被処理物3を第2加熱室14の保持温度まで加熱し、設定時間の高温熱処理を行う。次に、その複数の板状被処理物3を載置したラック15を移動機構18により第1加熱室13に移動させ、そのラック15に載置された板状被処理物3の温度を第1加熱室13の保持温度まで低下させる。次に、その第1加熱室13の保持温度となった複数の板状被処理物3を第1搬送機構5により出入り口12bを介してラック15から一枚ずつ取り出し、中継ステーション4上の載置台9に載置させる。その中継ステーション4において載置台9に載置された板状被処理物3を放冷し、しかる後に第2搬送機構7により中継ステーション4の載置台9から取り出した板状被処理物3を受渡しステーション6上のカセット8に載置させる。
【0020】
上記構成によれば、板状被処理物3を第2加熱室14において例えば300℃といった高温で加熱した後に、第1加熱室13において第2加熱室の加熱温度よりも低い温度まで低下させ、しかる後に第1加熱室13から外気中に取り出すことができる。これにより、板状被処理物3を外気中に取り出す際に、板状被処理物3の温度と外気温度との差を低減し、板状被処理物3が割れるのを防止できる。しかも、第2加熱室14の温度を低下させる必要がないので、第2加熱室14内の温度分布特性を良好に維持し、第2加熱室14内のエネルギーロスをなくし、加熱に要する時間を短縮して処理時間が長くなるのを防止できる。また、第2加熱室14において除塵用フィルター17を構成するグラスファイバーは、温度変動がないので膨張収縮することはなく、パーティクル発生によるクリーン度低下を防止できる。さらに、ラック15に載置された板状被処理物3を、第1加熱室13から第2加熱室14に移動させる前に、第1加熱室13の保持温度まで加熱しているので、板状被処理物3を第1加熱室13から第2加熱室14に移動させた時に、第2加熱室14内の温度変動を小さくして温度分布を良好を維持できる。
また、第1搬送機構5により、板状被処理物3を第1加熱室13のラック15に直接に載置したり、そのラック15に載置された板状被処理物3を第1加熱室13から直接に取り出すことができるので、構成を簡単化することができる。
その第1加熱室13は第2加熱室14の下方に配置され、接続口12aは第1、第2閉鎖部材31、32により熱遮蔽可能に閉鎖されるので、第2加熱室14内の高温雰囲気内に第1加熱室13内の低温雰囲気が流入するのを抑制し、エネルギーロスを防止できる。また、装置設置面積を低減できる。さらに、第2閉鎖部材32により接続口12aを閉鎖する時は、第2加熱室14内の高温雰囲気内に第1加熱室13内の低温雰囲気が流入するのを完全に阻止し、第2加熱室14内の温度分布特性を良好に維持できる。しかも、ラック15が第1加熱室13に位置する時に第1閉鎖部材31は接続口12aの周囲部と接触することがないので、そのような接触によりパーティクル発生が生じることはない。これにより、第1加熱室13に位置するラック15上の板状被処理物3にパーティクルが降りかかることはなく、汚染を防止できる。両閉鎖部材31、32はラック15と同行移動するので、その接続口12aの閉鎖位置と開放位置との間で移動させるための専用の機構が不要で構造を簡単化できる。
【0021】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば各加熱室13、14の加熱方法は特に限定されず、第1加熱室13と第2加熱室14とで異なる加熱方法を採用してもよく、例えば第1加熱室13においてマッフル付の遠赤外線加熱方式を採用してもよい。また、第1閉鎖部材31をラック15とは独立して移動させる駆動機構を設けてもよい。
【0022】
【発明の効果】
本発明によれば、高温で板状被処理物を熱処理する際に、エネルギーロスを生じることなく板状被処理物の割れを防止でき、処理時間を短縮し、加熱室温度分布特性を良好に維持できる、クリーン度を低下させることのないコンパクトで簡単な構成の熱処理装置および熱処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の熱処理システムの構成説明図
【図2】本発明の実施形態の熱処理システムの部分破断側面図
【図3】本発明の実施形態の熱処理装置の部分破断平面図
【図4】本発明の実施形態の搬送機構の斜視図
【符号の説明】
2 熱処理装置
3 板状被処理物
5 第1搬送機構
12 炉体
12a 接続口
12b 出入り口
13 第1加熱室
14 第2加熱室
15 ラック(載置体)
18 移動機構
31 第1閉鎖部材
32 第2閉鎖部材
Claims (4)
- 炉体と、
その炉体内に設けられる第1加熱室と、
その第1加熱室に通じるように炉体内に設けられる第2加熱室と、
複数の板状被処理物を載置可能な載置体と、
その載置体を第1加熱室の内部と第2加熱室の内部との間で往復移動させる移動機構と、その第1加熱室に通じるように炉体に設けられる板状被処理物の出入り口と、
その第1加熱室内の載置体に板状被処理物を一枚ずつ載置すると共に、その載置体から板状被処理物を一枚ずつ取り出し可能な搬送機構とを備え、
その第1加熱室における加熱温度は第2加熱室における加熱温度よりも低温に保持され、その第1加熱室は第2加熱室の下方に配置され、
その第1加熱室と第2加熱室との間に、その載置体が通過可能な接続口が設けられ、
その載置体が第1加熱室に位置する時に接続口を熱遮蔽可能に閉鎖する第1閉鎖部材と、その載置体が第2加熱室に位置する時に接続口を熱遮蔽可能に閉鎖する第2閉鎖部材とが設けられ、
その第1閉鎖部材は、接続口の閉鎖時に、その接続口の周囲部と隙間を介して対向し、
その第2閉鎖部材は、接続口の閉鎖時に、その接続口の周囲部に密接する熱処理装置。 - その第1閉鎖部材と第2閉鎖部材は前記載置体と同行して移動可能とされている請求項1に記載の熱処理装置。
- 請求項1または2に記載の熱処理装置を用いて板状被処理物を熱処理するに際して、
第1加熱室内において載置体に複数の板状被処理物を載置させ、
その複数の板状被処理物を載置した載置体を第2加熱室内に移動させ、
その第2加熱室内において、その載置体に載置された複数の板状被処理物を、その第2加熱室の保持温度まで加熱し、
その第2加熱室の保持温度まで加熱された複数の板状被処理物を載置した載置体を第1加熱室内に移動させ、
その第1加熱室内において、その載置体に載置された複数の板状被処理物の温度を、その第1加熱室の保持温度まで低下させ、
その第1加熱室内における保持温度となった複数の板状被処理物を、その第1加熱室から取り出すことを特徴とする熱処理方法。 - 複数の板状被処理物を載置した載置体を第1加熱室から第2加熱室に移動させる前に、第1加熱室内において、その載置体に載置された複数の板状被処理物を、その第1加熱室の保持温度まで加熱する請求項3に記載の熱処理方法。
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