JP4291117B2

JP4291117B2 - クリーンオーブン

Info

Publication number: JP4291117B2
Application number: JP2003398552A
Authority: JP
Inventors: 博信山村
Original assignee: 大邦工業株式会社
Priority date: 2003-11-28
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2023-11-28
Also published as: JP2005156089A

Description

本発明は、半導体部品や精密材料などの乾燥や焼成などに使用されるクリーンオーブン（無塵恒温器）に関する。

この種のクリーンオーブンは、各種半導体製造、液晶ディスプレイパネル製造などの塵埃を嫌う恒温接着処理分野などにおいて広く用いられており、ヒータで加熱され、ＨＥＰＡフィルタ（米国ケンブリッジ社の商品名）を通過させた清浄な空気あるいは窒素などの付活性ガスを、ファンで循環させるようになっている。従って、一般的にこの種のクリーンオーブンは、清浄な気体が送り込まれる内槽を、付帯設備が設けられた外層で覆った二槽構造を有している。

一方、近年、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイの実用化がはかられつつあり、その製造に際しては、細かい塵埃の侵入は勿論のこと、ガス状の有機物の混入も許されず、クリーンオーブンに一層高い清浄度が要求されるようになってきている。

しかしながら上述したようにクリーンオーブンは、高温の気体をフィルタを通過させて循環させる構成であることから、フィルタが規定温度以上の高温に曝されると、自ら発塵するおそれがあり、また、内槽への塵埃の侵入を防ぐために設けられたシール部材やパッキン部材も高温に曝されると、劣化して次第にその機能が低下すると共に、自らも発塵し、なかなか所望の清浄度が得られないという問題点があった。

この問題点を解決した従来のものとしては、フィルタの前側（上流側）に冷却器を設け、内槽から出た気体を冷却してフィルタに通し、その後、この気体をフィルタの後側（下流側）に設けられたヒータで加熱して内槽に戻すようにしたものがあった。（例えば、特許文献１参照）。

また、この他に３００℃程度の高温に曝されても発塵性が極めて小さい高温用ヘパフィルタを用いると共に、このフィルタをフッ素樹脂系ガスケットを介してクリーンオーブン器内に気密に取り付けることにより、ガスケット部分からの自己発塵や塵埃漏洩を少なくし、清浄度の向上をはかったものもあった。（例えば、特許文献２参照）。
実公平５−４６２７６号公報（第１−２頁、図面）実開平２−３０８２９号公報（第９頁、第１図）

上述した従来のクリーンオーブンのうち、前者の冷却器を設けたものは、フィルタやその周囲のシール部材に内槽を通過した高温の空気がそのまま触れないので、これらからの自己発塵やシール部分からの塵埃の漏洩が効果的に防止されるが、冷却器で一度、冷却した空気を再度ヒータで所定の温度まで加熱しなくてはならず、エネルギーの無駄が多く、ランニングコストが高くなり、結果として、このクリーンオーブンを用いた製品の製造コストが高くなるという問題点があった。

また、後者の高温用ヘパフィルタの固定にフッ素樹脂系ガスケットを用いたものは、この部分からの自己発塵や、塵埃の漏洩は低減されるものの、他の個所、例えばファンの軸受け部分や開閉扉のシール部分などからの発塵については、全く配慮されていなかったので、清浄度の向上には限界が有り、高い清浄度を要する有機ＥＬディスプレイなどの製造に用いた場合、歩留りが悪いという問題点があった。

本発明は、上記従来のクリーンオーブンが有していた問題点の解決を課題とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載のクリーンオーブンは、外槽と内槽の二槽構造に構成してなり、前記内槽内に気体を供給するためのファンと、前記内槽内に送り込まれる気体から塵埃を除去し、清浄化するための捕集率グレードのフィルタと、前記循環する気体を加熱するためのヒータを設け、前記フィルタを通して前記ヒータで加熱した気体を前記内槽に循環させるようにしてなるクリーンオーブンにおいて，
前記内槽と前記外槽との間に、窒素等の不活性ガスを内槽に循環させるための
前記内槽の下側に位置に、前記内槽の底面に貫通させて設けられるシャフトによって被処理物のカセットを支持して上下に移動させる昇降装置を設け，
前記外槽の前面側に、前記内槽内に連通し、裏面に枠状にシール部材が取り付けられた第１の開閉扉によって気密に塞がれる開口を設けると共に、前記外槽の裏面側に前記第１の開閉扉よりも小型の第２の開閉扉を設け，
前記第１の開閉扉の裏面に設けられたシール部材を、発塵性の少ないフッ素ゴムで構成し、前記ファンの回転軸の周囲を、フェローシールと称される低蒸発性の磁性流体を磁気回路で封止してなるシール機構によりガスや蒸気、霧、微細粒子が通過できないようにシールすると共に、このシール部分からの発塵が生じないように構成し，
前記第１の開閉扉の前記シール部材が接する前記開口の周縁部に、冷却水を循環させるための冷却水路を設けると共に、前記ファンの回転軸の周囲に冷却水を循環させるための冷却水路を設けることにより、上記従来の問題点を解決した。
また、上記課題を解決するため請求項２に記載のクリーンオーブンは、請求項１に記載のクリーンオーブンにおける前記クリーンオーブンに，前記内槽に窒素ガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガスの供給口と、前記内槽から送出される窒素ガスなどの不活性ガスを排気する不活性ガスの排気口とを設け，前記不活性ガスの供給管路中にソレノイドバルブとニードルバルブを設けることにより，上記従来の問題点を解決した。
さらに、上記課題を解決するため請求項３に記載のクリーンオーブンは、請求項１又は２に記載のクリーンオーブンにおける前記被処理物のカセットの清浄度を，ガラスなどの基板に液体を接触させた際に形成される液滴の液滴頂点と液滴端とを結ぶ線が固液界面（水平線）となす角θB と、液滴端での接線が固液界面となす角度θA とが１：２の関係とすることにより、上記従来の問題点を解決した。
さらにまた、上記課題を解決するため請求項３に記載のクリーンオーブンは、請求項３に記載のクリーンオーブンにおいて、前記液滴頂点と液滴端とを結ぶ線が固液界面（水平線）となす角θB を，５度にすることによって、上記従来の問題点を解決した。

上述したように、本発明のクリーンオーブンでは、開閉扉のシール部分をフッ素ゴムで構成すると共に、ファンの回転軸の周囲を磁性流体でシールし、かつこれらのシール個所の近傍に冷却水を循環させるようにしたので、開閉扉のシール部分やファンの回転軸廻りが過熱することが防止され、このことでフッ素ゴムの劣化や磁性流体によるシール機能の低下が防止される。よって、シールした個所から塵埃が漏洩するおそれがなく、また、それ自体が発塵することも防止され、このことで高いクリーン度を要する有機ＥＬディスプレイなどの製造に適合させることができると共に、その製造歩留りを向上させることができるという効果がある。

以下、本発明を図示した実施の形態に基づき詳細に説明する。

図２は、本発明のクリーンオーブンを示した簡略正面図、図３と図４は、それぞれその右側面図と平面図である。図示したように、このクリーンオーブン１は、従来のものと同様に、外槽３と内槽２とからなる二槽構造になっており、この内槽２と外槽３との間に、空気や窒素などの不活性ガスを内槽２に循環させるための通気路１３を形成すると共に、この通気路１３中に気体を循環させるためのファン５や、循環する気体を加熱するためのヒータ４を設けている。また、内槽２の気体流入側（図２において右側）には、送り込まれる気体から塵埃を除去し、清浄化するためのＨＥＰＡあるいはＵＬＰＡと称される捕集率グレードのフィルタ６が取り付けられている。なお、このフィルタ６は、内槽２との間に隙間を生じないように、その間に図示しないシール部材を介在させて取り付けられている。

また、内槽２の下側には、内槽２内で被処理物のカセット１２を支持して上下に移動させるための昇降装置７が、シャフト７ａを内槽２の底面に貫通させて設けられている。

外槽３の前面（図２において紙面の手前側）には、内槽２内に連通する開口（図３に符号２０で示す）が設けられ、この開口２０は、裏面に枠状にシール部材（図４に符号８ａで示す）が取り付けられた開閉扉８で気密に塞がれるようになっている。また、外槽３の裏面側（図３において右側）にも同様に小型の開閉扉９が設けられている。

ここにおいて、本発明のクリーンオーブン１では、上記開閉扉８の裏面に設けられたシール部材８ａを、発塵性の少ないフッ素ゴムで構成し、また、ファン５の回転軸の周囲を、フェローシールと称される低蒸発性の磁性流体を磁気回路で封止してなるシール機構によりガスや蒸気、霧、微細粒子などが通過できないようにシールすると共に、このシール部分からの発塵も生じないようにしている。

さらに、本発明のクリーンオーブン１では、開閉扉８のシール部材８ａが接する開口２０の周縁部２０ａに、冷却水を循環させるための冷却水路（図示せず）を設けると共に、ファン５の回転軸の周囲にも同様に冷却水を循環させるための冷却水路を設けている。

本発明のクリーンオーブン１は、上記の構成を有している。

なお、図３において符号１０は、外槽３の外側に突出するようにして設けられたファン駆動用のモータを示し、図２において符号１１は、操作パネルを示す。

図１は上記クリーンオーブン１の動作説明図であり、同図において符号１４は、窒素ガスなどの不活性ガスの供給口、１５は、同じく不活性ガスの排気口を示し、１６は、この不活性ガスの供給管路中に設けられたソレノイドバルブ、１７はニードルバルブを示している。また、１８と１９は、それぞれ不活性ガスの供給側と排気側に設けられたフローメータを示している。

次に上記構成を有する本発明のクリーンオーブン１の一連動作について述べる。

まず、被処理物のカセット１２を内槽２内のシャフト７ａ上側の所定位置にセットし、開閉扉８を閉めた後、ヒータ４とファン５を作動させると、ヒータ４で加熱された空気は、ファン５により図１に矢印で示すように、フィルタ８を通過して清浄化された上で、内槽２の内側に送り込まれ、内槽２内の被処理物の周囲を通過し、その後、パンチングメタルなどで構成された内槽２の他方側（図１において左側）から通気路１３に排出され、再度、ヒータ４で加熱されて、内槽２に送り込まれる。

このようにして、高温の空気が内槽２を循環することにより、被処理物を高温の環境下に置き、所定の熱処理加工が行われるものである。

また、この時、図示しない排気弁を開放して槽内の空気を排気すると共に、不活性ガスの供給口１４から窒素ガスなどの不活性ガスを供給して、槽内を不活性ガス雰囲気にパージ（置換）しても良く、このようにすれば、被処理物を酸化反応させること無く、より高温で処理することができる。

そして、この時、槽内が高温の環境下に曝されるので、シール部分のゴムの劣化を生じたり、あるいはファン５の軸受け部分などから潤滑油が揮発したりして、内部環境を汚染するおそれが有るが、本発明のクリーンオーブン１では、上述したように開閉扉８のシール部材８ａが極めて発塵性の少ないフッ素ゴムで構成され、かつ、その近傍が冷却水の循環により常に冷却されているので、このフッ素ゴムが劣化したり、軟化して固着するほどの高温に曝されることはない。また、ファン５の回転軸が、揮発性の少ない磁性流体でシールされ、かつ、その周囲が冷却水の循環により、常に冷却されているので、シール機能の低下が防がれ、ここからの粉塵の侵入が確実に防止されると共に、自己発塵も殆ど生じることはない。

よって、槽内環境が、極めて清浄な状態に保たれることとなり、ガス状の有機物が侵入するだけで製造不良を生じる虞れの有る有機ＥＬ素子などの被処理物を歩留り良く製造する事が可能となる。

なお、この清浄度を評価する基準としては、ガラスなどの基板に液体を接触させた際に形成される液滴の接触角を測るという方法が有る。この接触角は、図５に示すように液滴頂点と液滴端とを結ぶ線が固液界面（水平線）となす角θ_Bのことを言い、液体に僅かでも異物の混入があると、表面張力が大きく作用し、この接触角θ_Bが大きくなるものである。なお、この接触角θ_Bは、液滴端での接線が固液界面となす角度θ_Aと１：２の関係にある。したがって、この角度θ_Aを測定することにより、接触角θ_Bを容易に導き出すことができる。

ここにおいて、従来のクリーンオーブンと称されるものは、シール部やファンの回転軸などからの塵埃漏洩や、これらの個所からの自己発塵について全く配慮されていなかったので、清浄度の向上には限界が有り、純水を一定時間、槽内環境に曝した後、その接触角を測定すると、１０〜２０度を示すものが殆どであった。

本発明のクリーンオーブンでは、同様の測定により、この接触角が５度という一段階高い基準を達成することができた。

以上のようにして本発明のクリーンオーブンは、有機ＥＬ素子などの精密電子機器の製造に好適に利用されるものであり、被処理物のロボットによる搬入／搬出や温度制御など、具体的な工程や手法は、従来のクリーンオーブンと何ら変わるところはない。

本発明のクリーンオーブンの動作説明図である。本発明のクリーンオーブンの実施形態を示した簡略正面図である。図２の右側面図である。図２の平面図である。接触角の説明図である。

符号の説明

１クリーンオーブン
２内槽
３外槽
４ヒータ
５ファン
６フィルタ
７昇降装置
７ａシャフト
８，９開閉扉
１０モータ
１１操作パネル
１２被処理物のカセット
１３通気路

Claims

外槽と内槽の二槽構造に構成してなり、前記内槽内に気体を供給するためのファンと、前記内槽内に送り込まれる気体から塵埃を除去し、清浄化するための捕集率グレードのフィルタと、前記循環する気体を加熱するためのヒータを設け、前記フィルタを通して前記ヒータで加熱した気体を前記内槽に循環させるようにしてなるクリーンオーブンにおいて，
前記内槽と前記外槽との間に、窒素等の不活性ガスを内槽に循環させるための通気路を形成し、前記ファンによって前記通気路中に気体を循環させ，
前記内槽の下側に位置に、前記内槽の底面に貫通させて設けられるシャフトによって被処理物のカセットを支持して上下に移動させる昇降装置を設け，
前記外槽の前面側に、前記内槽内に連通し、裏面に枠状にシール部材が取り付けられた第１の開閉扉によって気密に塞がれる開口を設けると共に、前記外槽の裏面側に前記第１の開閉扉よりも小型の第２の開閉扉を設け，
前記第１の開閉扉の裏面に設けられたシール部材を、発塵性の少ないフッ素ゴムで構成し、前記ファンの回転軸の周囲を、フェローシール（登録商標）と称される低蒸発性の磁性流体を磁気回路で封止してなるシール機構によりガスや蒸気、霧、微細粒子が通過できないようにシールすると共に、このシール部分からの発塵が生じないように構成し，
前記第１の開閉扉の前記シール部材が接する前記開口の周縁部に、冷却水を循環させるための冷却水路を設けると共に、前記ファンの回転軸の周囲に冷却水を循環させるための冷却水路を設け，
たことを特徴とするクリーンオーブン。
前記クリーンオーブンには，
前記内槽に窒素ガスなどの不活性ガスを供給する不活性ガスの供給口と、前記内槽から送出される窒素ガスなどの不活性ガスを排気する不活性ガスの排気口とを設け，
前記不活性ガスの供給管路中にソレノイドバルブとニードルバルブを設け，
たことを特徴とする請求項１に記載のクリーンオーブン。
前記被処理物のカセットの清浄度は，
ガラスなどの基板に液体を接触させた際に形成される液滴の液滴頂点と液滴端とを結ぶ線が固液界面（水平線）となす角θB と、液滴端での接線が固液界面となす角度θA とが１：２の関係である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーンオーブン。
前記液滴頂点と液滴端とを結ぶ線が固液界面（水平線）となす角θB は，
５度であることを特徴とする請求項３に記載のクリーンオーブン。