JP3959141B2 - 昇華物対策付き熱処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被処理物を通過するように加熱した空気を循環させて前記被処理物を熱処理する熱処理装置に関し、特に熱処理するときに発生する昇華物対策技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱処理装置では、例えばＬＣＤパネルのように、その製造工程においてフォトレジストを用いたフォトリソグラフィ技術を利用するため、熱処理時に高温に加熱されることによってフォトレジスト中に含まれる昇華性成分が気化し、その再凝固と周辺への付着が問題になるような対象物を熱処理するものがある。この問題の対策として、従来では、発生した昇華物をダクト等で吸い出したり、熱処理装置内にトラップを設けてこの部分に意図的に昇華物を凝固させるような装置が用いられていた。
【０００３】
しかしながら、昇華物を吸い出す装置では、昇華物の凝固・付着を完全に防止することができなかった。又、トラップを用いる装置でも、昇華物を完全に除去できないと共に、取扱いや保守が面倒であるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来技術に於ける上記問題を解決し、取扱や保守性が良く昇華物の発生・凝固を完全に防止できる熱処理装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、熱処理部と空調部とダクト部とを備えていて液晶ガラス基板から成る被処理物を通過するように前記空調部に設けられた加熱器で加熱した空気を循環させて前記被処理物を熱処理する熱処理装置において、
外気の吸気口を備えていて前記熱処理をするときに常時換気するように吸入した前記外気を加熱して前記加熱器の入口側位置に設けられた空調部の吸気口に導入する加熱空気導入手段と、排気ファンを備えていて前記熱処理をするときに前記被処理物を通過した空気の一部分を前記外気で常時換気するように前記入口側位置より前記循環の上流側に離れた位置に設けられた空調部の排気口から入れて前記外気の吸気口から離れた位置に排出する空気排出手段と、を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、上記に加えて、前記加熱空気導入手段で導入する加熱空気の温度は前記加熱器で加熱されて循環される空気の温度以下で該空気の温度に近い温度であることを特徴とする。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１の発明の特徴に加えて、前記空気排出手段で排出される空気を冷却する冷却手段と該冷却された空気を通過させるフィルタとを有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した熱処理装置の全体構成の一例を示し、図２及び図３は加熱空気導入部の構造例を示す。又、図４はこのような熱処理装置の断面構造の一例を示す。
まず図１及び図４により熱処理装置の本体部分の構造について説明する。
熱処理装置であるクリーンオーブンは、被処理物としての多段に積載支持された液晶ガラス基板から成るワークＷを通過するように加熱器で加熱した空気を循環させてワークＷを熱処理する装置であり、断熱壁１、断熱壁で囲われ熱処理部２１と空調部２２とダクト部２３とで構成された内槽２、これに隣接した機械室３、内槽２内にあってワークＷを積載して昇降するゴンドラ４、空調部２２に配設された前記加熱器５、加熱空気を短い矢印の如く循環させる送風機６、ダクト部２３に配設された高性能フィルタ７、機械室３内に設けられゴンドラ４が長い矢印で示す上下方向に動くように支持・ガイドしてこれを昇降させるゴンドラ昇降駆動部４ａ、ゴンドラ４の昇降と共に巻き出し／巻き込みされ内槽２と機械室３との間の開口部Ｏをシールするシート状のシール部材４ｂ等によって構成されている。
【０００９】
ゴンドラが昇降する熱処理部２１には、図４において紙面の直角方向の両側の断熱壁に、ワークＷを１枚づつ搬入、搬出するための図示しないワーク搬入口及び搬出口が設けられる。空調部２２には、排気口２２ａ及び吸気口２２ｂが設けられる。機械室３内は図示しないファンによって適当に換気される。
【００１０】
次に、図１乃至図３により、熱処理装置の附属部分を成す昇華物対策部分について説明する。昇華物対策部分としては、加熱空気導入手段としての外気吸入加熱装置８及び空気排出手段としての排気装置９が設けられている。
【００１１】
外気吸入加熱装置８は、金網８１ａが設けられた吸気口８１ｂを備えた吸気ケーシング８１、その中に設けられシャッタ８２ａを備えた吸気ノズル８２、これと連続して加熱室８３ａを形成するように設けられた断熱ケーシング８３、加熱室８３ａ内に配設されたヒータ８４、等によって構成されていて、加熱室８３ａが断熱ケーシング８３の空気出口８３ｂ及び前記吸気口２２ｂを介して空調部２２と連通するように断熱ケーシングの一端側を介してクリーンオーブンの本体部分の断熱壁１に取り付けられる。図１では、外気吸入加熱装置８を、クリーンオーブンから離れた位置に実線で示すと共に、クリーンオーブンに取り付けられた状態として二点鎖線で示している。図示の如く、このような外気吸入装置は極めて簡単な構造のものである。なお、必要によっては、吸気ノズル８２部分を外気押し込み用のファンにしてもよい。
【００１２】
ヒータ８４は、自己温度制御性のある抵抗体を備えたシーズヒータであり、後述するように例えば２３０°Ｃ程度の循環空気温度の場合には、これ以下で且つこれに近い温度として、例えば２００°Ｃ〜２２０°Ｃ程度に発熱するものが望ましい。但し、このようなヒータでなく、加熱空気の温度を検出してヒータ出力を制御する通常の電気ヒータであってもよい。又、温度を制御することなく、排気装置と連動してオン／オフするヒータを用いることも可能である。
【００１３】
外気吸入加熱装置８で加熱された空気は、後述するようにワークＷから発生する昇華物ガスの濃度を下げるための換気用空気になる。従って、この空気はワークＷを通過する循環空気の上流側位置に導入されればよいが、本例では、図４にも示すように加熱器５の上流側に導入されている。加熱器５は、通常、ワーク処理に適当な温度として例えば２３０°Ｃ程度に温度制御されるので、その前に空気出口８３ｂを接続して換気用空気を導入すれば、循環空気と共にその空気も加熱器５で加熱されるため、導入空気の温度を正確に制御する必要がなくなる。又、加熱器５の出口空気は、換気用空気を含んで温度制御された空気になるので、精度良く且つ均一化された状態で目的とする温度になる。その結果、槽内の温度分布を良好に維持することができる。
【００１４】
又、加熱器５が送風機６の吸い込み側にあるため、その前に換気用空気を導入するようにすれば、送風機の吸い込み負圧によって外気吸入加熱装置８の吸気口８１ｂから外気が吸入される。従って、外気吸入加熱装置８にファンを設ける必要がない。但し、換気用空気の温度が循環空気の温度と同程度の温度になるようにヒータ８４を精度よく温度制御したり、外気吸入加熱装置８の吸気ノズル８２の位置に独立のファンを設けるようにすれば、より応答性のよい熱風加熱が可能になり、大風量の熱風換気が実施できることによって、より多量の昇華物が発生するワークにも対応できる。
【００１５】
排気装置９は、ワークＷを通過した空気の一部分を排出する装置で、図４にも示す空調部２２の排気口２２ａと導通するように取り付けられた短管９１、接続管９２、排気ファン９３、排気管９４等によって構成されている極めて簡単な装置である。短管９１には、ハンドル９１ａで操作されるダンパーが挿入されている。排気ファン９３は、ワークＷから発生する昇華物ガスの量によっても異なるが、例えば循環用送風機６の風量の１０〜２０％程度の風量のものである。
【００１６】
このように、独立の排気ファン９３を設けてワークＷを通過した空気を排出するようにすれば、外気吸入加熱装置８により排気ファンの風量とほぼ同じ量の外気が吸引される。その結果、ワークＷから発生した直後の濃度の高い昇華物ガスを常に一定量だけ排出し、内槽２内の昇華物の濃度を精度良く且つ効果的に低い値に規制することができる。但し、ダクト部２３や熱処理部２１の正圧部分に排気口を設け、排気ファン９３を省略し、排気装置９をダンパーや排気管等で構成することも可能である。
【００１７】
以上のようなクリーンオーブンは次のように運転される。
熱処理系としては、送風機６及び加熱器５が運転され、例えば２３０°Ｃ程度に加熱した空気が内槽２内を循環している。ゴンドラ４は、昇降駆動部４ａによって１段づつ上昇される。例えば、ゴンドラ４の各段にワークＷが積載されていて、これが図４の二点鎖線で示す最下段の位置にあるとすれば、この位置からゴンドラが１段づつ上昇し、図示しないワーク搬入／搬出装置により、ゴンドラに積載されたワークが搬入／搬出口から１枚づつ出し入れされ、１枚づつ熱処理されると共に１枚づつ新たなワークが投入される。ゴンドラが最上段まで上昇すると、再び２点鎖線の位置まで下降して同じ動作を繰り返す。このようにして、ワークは１タクトに１枚づつ連続的に熱処理される。
【００１８】
このような熱処理運転においては、ワークが高温に曝されてそのフォトリソ材料中に含まれる昇華性物質から昇華物ガスが発生するため、昇華物対策部分を運転する。この運転では、外気吸入加熱装置８のヒータ８４をオンにして吸気口８１ｂのシャッタ８１ａを開くと共に、排気ファン９３を起動してダンパ９１ａを開く。このような運転操作は極めて簡単である。これにより、送風機６で循環される空気の一部分として例えばその１０％程度の空気が常時換気され、内槽２内で連続的に発生する昇華物ガスの濃度が低い値に押さえられる。その結果、昇華物ガスが冷却されて析出しても、結晶の成長が防止されて微粒子にしかならないため、これを熱排気と共にクリーンオーブンやこれが設置される工場等の外に容易に排出することができる。なお、以上のように常時換気を行えば、安定した運転状態を持続して昇華物を確実に低い濃度に押さえられるが、ワークの種類やサイズによって昇華物の発生量が少ない場合等には、適当な間隔で間欠換気する運転も可能である。
【００１９】
上記において、外気吸入加熱装置８の空気が例えば２００°〜２２０°Ｃ程度に加熱されているので、これを槽内に導入しても、循環空気を冷却して昇華物を発生させたり付着、堆積させることがない。又、加熱空気の導入により、槽内の温度分布を良好に維持することができる。更に、本例の場合には、加熱空気が加熱器５の上流側に導入されるので、この空気も循環空気と共に加熱器５で加熱されるため、外気を導入しても槽内温度は全く影響を受けない。なお、ワークの大きさや種類等により昇華物ガスの発生量が異なるので、ダンパのハンドル９１ａを調整し、昇華物の発生・付着の生じない範囲で排気量に従って導入する外気量を少なくし、省エネ運転を行うことが望ましい。
【００２０】
図５は、外気吸入加熱装置８の本体部分の出口８３ｂが上方に開口していて、これとオーブンの空調部２２とを連通させる連通管８４を設けた例を示す。このようにすれば、空調部２２の幅方向の中央位置に出口８３ｂ−１を設け、これから換気用の補充空気を導入することができる。その結果、循環空気の流れを良くすると共に、外気吸入加熱装置８の空気の吸引力を高めることができる。なお、図１及び図５のような装置は、ワークＷが大型で昇華物の発生量の多い場合に有力な装置である。
【００２１】
図６は昇華物対策部分の他の例を示す。
この例では、外気吸入加熱装置８が空気導入管８５及び空気導入箱８６を備え、排気装置９の接続管９２は、その中を流れる空気と空気導入管８５内を流れる空気とが熱交換可能なように形成されている。即ち、両方の管８５、９２は互いに接触するように導設され、両方の管が一体として断熱材８７で覆われている。このようにすれば、排熱を利用して換気用の加熱空気を送ることができ、昇華物の発生・付着防止に当たって省エネを図ることができる。このような装置は小型の熱処理装置に適している。なお、管８５と管９２とを二重管として形成してもよい。その場合には、両管の間の熱交換性能を上げることができる。
【００２２】
図７は昇華物対策装置の更に他の例を示す。
この例では、外気吸入加熱装置８及び排気装置９に加えて、排気装置で排出される空気を冷却する冷却手段としての外気取入口１１及び冷却された空気を通過させるカートリッジ式のフィルタ１２を備えた昇華物分離装置１０が設けられている。外気吸入加熱装置８及び昇華物分離装置１０は、クリーンオーブンの上に配置され、それぞれの空気出口及び入口８３ｂ´及び１３が空調部２２の吸気口２２ｂ´及び排気口２２ａ´と連通する。なお、図では外気吸入加熱装置８、昇華物分離装置１０及びフィルタ１２がそれぞれの装着位置から分離して表されている。
【００２３】
この例の昇華物対策装置によれば、外気吸入加熱装置８によって昇華物ガスの濃度規制をして昇華物の槽内における発生・付着を防止できると共に、排気側でも外気取入口１１から外気を取り入れて排気と混合し、排気を冷却して積極的に昇華物を析出させ、これをフィルタ１２で除去することができる。その結果、昇華物の発生を一層確実に防止することができる。特に排気管９４が長く導設される場合等には、昇華物ガスの管内での自然冷却による管内又は管出口における析出・堆積を防止することができる。
【００２４】
なお以上では、熱処理装置がゴンドラ昇降式のものである場合の例を上げたが、本発明は、ピッチ昇降搬送式の装置、バッチ式の装置等、各種の熱処理装置に適用できることは勿論である。又、被処理物がＬＣＤパネルである場合について述べたが、電気・電子製品等で昇華物を発生させる他のどのような被処理物に対しても本発明を有効に適用することができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、加熱空気導入手段によって外気を加熱して被処理物を通過する空気の上流側に導入すると共に、空気排出手段によって被処理物を通過した空気の一部分を排出することにより、被処理物を流れる空気の一部分を換気して、高温で熱処理されるときに被処理物から発生する昇華物ガスを排出し、その熱処理装置内における濃度を下げることができる。その結果、昇華物ガスが冷却されたときに析出する昇華物の結晶の成長が阻止され、昇華物が微粒子の状態で存在することになり、これを空気排出手段によって熱処理装置又は熱処理装置が設置される工場等の外に容易に排出することができる。
【００２６】
一方、吸入される外気が加熱されているので、これを熱処理空気の循環系に導入しても、その部分で循環空気を冷却して昇華物を発生させ、これを装置内部に付着、堆積させることがない。又、加熱空気の導入により、熱処理装置内の温度分布を維持することができる。この場合、加熱空気を、熱処理のための循環空気の加熱器の上流側に導入すれば、その空気が加熱器によって再加熱されるので、熱処理装置内の温度分布が一層良くなる。
【００２７】
又、加熱空気導入手段及び空気排出手段は、通常、ヒータ、ファン、ダクト等によって構成されるので、それらの構造は簡単で取扱いも極めて容易である。そして、両手段により、昇華物の凝固・発生そのものを防止できるので、従来のように発生した昇華物をダクトで吸い取ったり熱処理装置内のトラップに凝集するような方法と異なり、熱処理装置の熱処理室、機械室、被処理物搬入／搬出用の開口部、ロボット等の被処理物搬入／搬出装置部分、排気ダクトやその出口周辺等における昇華物の発生・付着を完全に防止できる。従って、請求項１の発明は、昇華物問題を解決するための簡易且つ根本的な対策を提供することができる。その結果、熱処理装置のクリーン度を維持し、被処理物である製品の品質の維持、向上を図ることができる。又、加熱空気導入手段で加熱空気を導入する位置を循環空気用の加熱器の入口側位置にするので、加熱器では、循環空気と導入空気とを一体として目的とする循環空気温度に制御することが可能になる。
【００２８】
請求項２の発明においては、加熱空気導入手段で導入する加熱空気の温度を加熱器で加熱されて循環される空気の温度以下で且つこの空気の温度に近い温度にしているので、加熱器出口温度の制御性が良くなる。その結果、循環空気を目的とする温度に精度良く且つ均一に制御し、熱処理装置内の温度分布を良好に維持し、外気導入による温度乱れを効果的に防止することができる。
【００２９】
請求項３の発明においては、請求項１の発明の特徴に加えて、加熱空気導入手段の空気導入管と空気排出手段の空気排出管との間でそれらを流れる空気が相互に熱交換可能なように両手段を形成するので、導入管を流れる空気が排出管を流れる熱処理用の高温空気の熱を受け入れて温度上昇し、加熱された空気となって熱処理装置内に導入される。その結果、排熱を利用し、昇華物の発生・付着の防止に当たって省エネを図ることができる。
【００３０】
請求項４の発明においては、請求項１の発明の特徴に加えて、空気排出手段で排出される空気を冷却する冷却手段と冷却された空気を通過させるフィルタとを設けるので、排出される空気中の昇華物を除去することができ、排気管や排気口周辺等における昇華物の付着を一層完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したクリーンオーブンの概略構成を示す斜視図である。
【図２】上記クリーンオーブンの外気吸入加熱装置部分の横断面図である。
【図３】上記外気吸入加熱装置部分の縦断面図である。
【図４】上記クリーンオーブンの縦断面図である。
【図５】本発明を適用したクリーンオーブンの他の例を示す斜視図である。
【図６】本発明を適用したクリーンオーブンの更に他の例を示す斜視図である。
【図７】本発明を適用したクリーンオーブンの更に他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
８ 外気吸入加熱装置（加熱空気導入手段）
９ 排気装置（空気排出手段）
１１ 外気取入口（冷却手段）
１２ フィルタ
８５ 空気導入管
９２ 接続管（空気排出管）
Ｗ ワーク、ＬＣＤパネル（被処理物）

Claims (4)

1. 熱処理部と空調部とダクト部とを備えていて液晶ガラス基板から成る被処理物を通過するように前記空調部に設けられた加熱器で加熱した空気を循環させて前記被処理物を熱処理する熱処理装置において、
   外気の吸気口を備えていて前記熱処理をするときに常時換気するように吸入した前記外気を加熱して前記加熱器の入口側位置に設けられた空調部の吸気口に導入する加熱空気導入手段と、排気ファンを備えていて前記熱処理をするときに前記被処理物を通過した空気の一部分を前記外気で常時換気するように前記入口側位置より前記循環の上流側に離れた位置に設けられた空調部の排気口から入れて前記外気の吸気口から離れた位置に排出する空気排出手段と、を有することを特徴とする熱処理装置。
2. 前記加熱空気導入手段で導入する加熱空気の温度は前記加熱器で加熱されて循環される空気の温度以下で該空気の温度に近い温度であることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
3. 前記加熱空気導入手段は空気導入管を備え、前記空気排出手段は空気排出管であって該空気排出管を流れる空気と前記空気導入管を流れる空気とが熱交換可能なように形成された空気排出管と、を有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
4. 前記空気排出手段で排出される空気を冷却する冷却手段と該冷却された空気を通過させるフィルタとを有することを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。

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