JP4372806B2

JP4372806B2 - 熱処理装置

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Publication number: JP4372806B2
Application number: JP2007125730A
Authority: JP
Inventors: 由亀雄長野; 永充手錢
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2007-05-10
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2027-05-10
Also published as: KR20080007097A; TW200821526A; JP2008039376A; KR101380553B1; TWI354761B

Description

本発明は、被処理物を熱処理する熱処理装置に関するものである。

従来、熱処理装置としては、熱処理部内に被処理物が収容された状態で、前記熱処理部内の空気を循環させながら加熱することにより前記被処理物を熱処理するものが知られている。

このような熱処理装置は、例えばＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）の製造工程におけるフォトレジストや有機物薄膜のプリベーク、ポストベーク工程に用いられることがある。これらの工程では、ガラス基板等からなる被処理物が熱処理される際に、フォトレジスト等に含まれる揮発性成分が気化して多量の昇華物が発生し、この昇華物が再結晶化して熱処理装置周辺に飛散したり周辺に付着したりする等の問題があった。

この問題の対策として、例えば特許文献１には、外気を加熱して前記熱処理部内に送り込みつつ前記熱処理部内の空気を導出ダクト内に流出させることにより前記熱処理部内を換気することが記載されている。このように換気することにより、昇華物の再結晶化および周辺への付着を抑制することができる。
特開平１０−１４１８６８号公報

しかしながら、前記のように換気した場合には、熱処理部から流出した空気が導出ダクト内を流れる際に冷却されて、昇華物が導出ダクト内で堆積するおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑み、昇華物が導出ダクト内で堆積することを抑制することができる熱処理装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、被処理物が収容される熱処理部と、加熱器が設けられる空調部と、前記熱処理部及び前記空調部を連通させる連通路とを有し、この連通路を通じて前記熱処理部と前記空調部との間で空気を循環させながら加熱することにより前記被処理物を熱処理する断熱室と、前記断熱室内に外気を吸い込むための吸気ダクトと、前記熱処理部内の空気を流出させることにより前記断熱室内を換気する導出ダクトと、前記導出ダクトに設けられ、前記被処理物を熱処理する際に当該被処理物から発生する昇華物を分解可能な触媒と、を備え、前記導出ダクトは、前記熱処理部から流出した空気を直接外部に排出するための排気ダクトと、この排気ダクトから分岐して前記吸気ダクトにつながり、前記熱処理部から流出した空気を前記吸気ダクトを介して再度熱処理部内に送り込むための還流ダクトとを有しており、前記触媒は、前記排気ダクトにおける還流ダクトが分岐する位置よりも上流側の部分または還流ダクトに設けられていることを特徴とする熱処理装置である。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記触媒は、前記排気ダクトにおける還流ダクトが分岐する位置よりも上流側の部分に設けられており、前記吸気ダクト内を流れる外気と前記排気ダクトにおける還流ダクトが分岐する位置よりも下流側の部分を流れる空気とで熱交換を行わせる熱交換器をさらに備えることを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、熱処理部内の空気が導出ダクト内を流れる際に触媒に接触して、当該空気中に含まれる被処理物から発生した昇華物が触媒によって分解されるようになるため、昇華物が導出ダクト内で堆積することを抑制することができる。

そして、熱処理部から流出した空気が触媒に接触した後に還流ダクトおよび吸気ダクトを介して再度熱処理部内に送り込まれるようになっているので、熱処理部から流出した空気が再利用されるようになる。これにより、吸気ダクトに吸い込まれる外気の吸気量および排気ダクトから外部に排出される排気量を共に小さく抑えることができ、省エネを図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、熱交換器によって熱処理部から流出した空気の熱を利用して外気を加熱することができるため、省エネを図ることができる。しかも、熱交換器によって外気と熱交換が行われる空気は触媒に接触した後のその空気中に含まれる昇華物が既に分解されたものであるので、熱交換によって前記空気が冷却されても、熱交換器内で昇華物が堆積することを抑制することができる。また、還流ダクトおよび吸気ダクトによって熱処理部から流出した空気が再利用され省エネを図ることができ、吸気量が小さく抑えられるようになっているので、熱交換器による熱交換が効果的に行われるようになる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る熱処理装置１Ａの概略構成図である。この熱処理装置１Ａは、ＦＰＤの製造工程に用いられるものであり、クリーンルーム内に設置されるいわゆるクリーンオーブンと呼ばれるものである。

前記熱処理装置１Ａは、断熱壁で空間が囲繞された断熱室２０を有する装置本体２を備えている。前記断熱室２０は、内部が仕切り壁２４によって仕切られていて、仕切り壁２４よりも左側の部分が熱処理部２１、右側の部分が空調部２３となっている。仕切り壁２４には開口が形成され、この開口内にフィルタ３１が配設されていて、フィルタ３１を通じた通気が可能となっている。また、図示は省略するが、装置本体２には、熱処理部２１の内部と空調部２３の内部とを連通する連通路が設けられている。

前記熱処理部２１の内部には、ガラス基板等からなる複数の被処理物（以下、単にワークという）Ｗを上下に並んだ状態で保持可能なワーク保持部２２が設けられており、このワーク保持部２２にワークＷが保持されることにより、当該ワークＷが熱処理部２１内に収容されるようになる。

前記空調部２３には、加熱器３２および送風機３３が設けられている。加熱器３２は、空調部２３内の空気を加熱するものであり、送風機３３は、空調部２３内の空気をフィルタ３１を通じて熱処理部２１内に送り込むものである。そして、送風機３３によって熱処理部２１内に空気が送り込まれると、熱処理部２１内の空気は、図略の連通路を通じて空調部２３内に戻される。そして、空調部２３内に戻された空気は、再度加熱器３２によって加熱される。すなわち、熱処理部２１内の空気は、循環しながら加熱されるようになっており、これにより熱処理部２１内に収容されたワークＷが熱処理されるようになる。

さらに、前記空調部２３には、吸気ダクト４が接続され、前記熱処理部２１には、導出ダクト５が接続されている。そして、吸気ダクト４から吸い込まれた外気が空調部２３およびフィルタ３１を介して熱処理部２１内に送り込まれるとともに、熱処理部２１内の空気が導出ダクト５内に流出することにより、熱処理部２１内が換気されるようになっている。

前記導出ダクト５は、一端が熱処理部２１に接続されるとともに他端が外部に開放される排気ダクト５１と、この排気ダクト５１から分岐して前記吸気ダクト４につながる還流ダクト５２とを有している。排気ダクト５１は、前記熱処理部２１から流出した空気を直接外部に排出するためのものであり、還流ダクト５２は、前記熱処理部２１から流出した空気を前記吸気ダクト４を介して再度熱処理部２１内に送り込むためのものである。

前記還流ダクト５２の途中には、ブロア７が設けられている一方、前記排気ダクト５１における還流ダクト５２が分岐する位置よりも上流側の部分には、触媒６が設けられている。なお、触媒６は、図１中に二点線で示すように還流ダクト５２のブロア７の上流側の部分に設けられていてもよい。

前記触媒６は、前記ワークＷを熱処理する際に当該ワークＷから発生する昇華物の酸化分解反応を促進するためのものである。本実施形態では、活性金属が白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の貴金属や、これらの貴金属の合金のようなものが採用される。これらの触媒６は、約１５０〜２００℃程度の温度雰囲気下から触媒活性を示す。触媒６を通過する空気の温度は、熱処理温度やダクトの引き回し方によって変わるので、触媒活性に十分な温度にて触媒６を通過しない場合には、触媒６の前にヒーター１０を取り付け、触媒活性温度まで空気の温度を上昇させればよい。また、ワークＷから発生する昇華物に触媒毒といわれる物質（Ｓｉ、Ｐ、Ｓ等を含む有機化合物）が入っている場合には、触媒６が被毒することがある。このような場合は、触媒６の前に前処理材（アルミナ、セラミック等）を配設すればよい。

なお、前記吸気ダクト４および導出ダクト５には、適所に風量調整用のダンパー８が設けられている。

そして、前述した熱処理が行われるとともに、ブロア７が駆動されると、熱処理部２１内の空気が排気ダクト５１の一端から吸引されて排気ダクト５１内に流れ込む。排気ダクト５１内に流れ込んだ空気は、触媒６に接触してその空気中に含まれるワークＷから発生した昇華物が分解され、その後にその一部は排気ダクト５１の途中から還流ダクト５２内に流れ込んでブロア７に吸引され、残りは排気ダクト５１の他端から外部に排出される。また、熱処理部２１内の空気が排気ダクト５１内に流出すると、それに伴って吸気ダクト４から外気が吸い込まれて空調部２３内に送り込まれ、ここで加熱器３２によって加熱された後に、フィルタ３１を通じて熱処理部２１内に送り込まれる。すなわち、加熱器３２は、外気を加熱する機能と前述したように熱処理部２１内の空気を循環させながら加熱する機能の２つの機能を有している。

なお、ブロア７から排出される空気は、還流ダクト５２から吸気ダクト４に供給されて、再度熱処理部２１内に送り込まれるようになる。

このように第１実施形態に係る熱処理装置１Ａでは、熱処理部２１内の空気が導出ダクト５内を流れる際に触媒６に接触して、当該空気中に含まれるワークＷから発生した昇華物が触媒６によって分解されるようになるため、昇華物が導出ダクト５における触媒６が設けられた位置から下流側の部分に堆積することを抑制することができる。また、触媒６は、ブロア７よりも上流側に設けられているので、ブロア７内に昇華物が堆積することも抑制することができる。

さらに、熱処理部２１から流出した空気が触媒６に接触した後に還流ダクト５２および吸気ダクト４を介して再度熱処理部２１内に送り込まれるようになっているので、熱処理部２１から流出した空気が再利用されるようになる。これにより、吸気ダクト４に吸い込まれる外気の吸気量および排気ダクト５１から外部に排出される排気量を共に小さく抑えることができ、省エネを図ることができる。

次に、図２を参照して、参考例に係る熱処理装置１Ｂを説明する。なお、以下に示す参考例および第２実施形態では、第１実施形態に係る熱処理装置１Ａと同一構成部分には同一符号を付して、その説明を省略する。

参考例に係る熱処理装置１Ｂでは、導出ダクト５は、排気ダクト５１から還流ダクト５２が分岐しておらず１本の排気ダクト５１のみで構成されている。すなわち、参考例では、排気ダクト５１によって、熱処理部２１から流出した空気が全て熱処理装置１Ｂの外部に排出されるようになっている。また、排気ダクト５１の下流端近傍には、ブロア７が設けられており、このブロア７の上流側には、触媒６が設けられている。

さらに、参考例に係る熱処理装置１Ｂでは、排気ダクト５１のブロア７が設けられた位置と触媒６が設けられた位置との間に介在するとともに、吸気ダクト４の途中に介在する熱交換器９が設けられている。そして、この熱交換器９によって、吸気ダクト４内を流れる外気と導出ダクト５１における触媒６が設けられた位置よりも下流側の部分を流れる空気とで熱交換が行われるようになる。

このように熱交換器９が設けられていれば、熱交換器９によって熱処理部２１から流出した空気の熱を利用して外気を加熱することができるため、省エネを図ることができる。しかも、熱交換器９によって外気と熱交換が行われる空気は触媒６に接触した後のその空気中に含まれる昇華物が既に分解されたものであるので、熱交換によって前記空気が冷却されても、熱交換器９内で昇華物が堆積することを抑制することができる。

ここで、第１実施形態では、還流ダクト５２が設けられていて、触媒６に接触した後の空気が再び熱処理部２１内に送り込まれるようになっているために、触媒６が何らかの理由で劣化した場合には、昇華物を含む空気が再び熱処理部２１内に送り込まれることによって熱処理部２１内の昇華物濃度が上昇するおそれがある。これに対し参考例では、熱処理部２１から流出した空気は、排気ダクト５１によって全て熱処理装置１Ｂの外部に排出されるようになっているので、触媒６に接触した後の空気が再び熱処理部２１内に送り込まれることがない。このため、たとえ触媒６が劣化したとしても、熱処理部２１内の昇華物濃度が上昇することがない。しかも、常にフレッシュな外気が吸気ダクト４を通じて断熱室２０に導入されるようになる。

さらに、参考例では、構成によってはブロア７を省略することも可能になる。

次に、図３を参照して、本発明の第２実施形態に係る熱処理装置１Ｃを説明する。第２実施形態に係る熱処理装置１Ｃは、第１実施形態に係る熱処理装置１Ａの構成と参考例に係る熱処理装置１Ｂの構成とを組み合わせたものであり、熱処理部２１から流出した空気の再利用および熱処理部２１から流出した空気の熱を利用した外気の加熱の両方の効果を得ることができるようになっている。

すなわち、第２実施形態では、触媒６は、排気ダクト５１における還流ダクト５２が分岐する位置よりも上流側の部分に設けられており、ブロア７は、排気ダクト５１の還流ダクト５２が分岐する位置よりも下流側に設けられている。さらには、熱交換器９は、排気ダクト５１における還流ダクト５２が分岐する位置とブロア７が設けられた位置との間に介在するとともに、吸気ダクト４の途中に介在している。

このようにすれば、第１実施形態および参考例の効果を得るだけでなく、還流ダクト５２および吸気ダクト４によって熱処理部２１から流出した空気が再利用されるようになっていて、吸気量が小さく抑えられるようになっているので、熱交換器９による熱交換が効果的に行われるようになる。

なお、本実施形態では、排気ダクト５１における還流ダクト５２が分岐する位置よりも上流側の部分に触媒６が設けられているが、触媒６は、還流ダクト５２および排気ダクト５１における還流ダクト５２が分岐する位置よりも下流側であって熱交換器９の上流側の部分にそれぞれ設けられていてもよい。

次に、図４を参照して、参考例に係る熱処理装置１Ｄを説明する。参考例に係る熱処理装置１Ｄでは、仕切り壁２４によって断熱室２０が上下に仕切られていて、空調部２３に側方から吸気ダクト４が接続され、熱処理部２１に吸気ダクト４と同じ側の側方から導出ダクト５が接続されている。また、参考例では、第１実施形態のような図略の連通路が設けられておらず、仕切り壁２４が吸気ダクト４側寄りに設けられていて、仕切り壁２４と断熱室２０の内壁面との間に通風口２５が形成されており、この通風口２５のみによって空調部２３の内部と熱処理部２１の内部とが連通している。

導出ダクト５は、図２の参考例と同様に、排気ダクト５１のみで構成されていて、熱処理部２１から流出した空気が全て熱処理装置１Ｄの外部に排出されるようになっている。なお、排気ダクト５１には、ブロア７は設けられておらず、触媒６およびヒーター１０のみが設けられている。

このような構成の熱処理装置１Ｄでは、空調部２３に設けられた送風機３３を稼動させると、吸気ダクト４から外気が吸い込まれて空調部２３内に送り込まれ、ここで加熱器３２によって加熱される。その後、加熱された外気は、送風機３３により通風口２５を通って熱処理部２１内に送り込まれる。これにより、図略のワークが熱処理されるとともに、熱処理部２１内の空気が排気ダクト５１内に流出する。すなわち、参考例では、図中の矢印ａで示すように、熱処理部２１内の空気を循環させずに全て排気ダクト５１内に流出させている。このように、参考例の空調部２３は、外気を熱処理部２１内に送り込むことにより、熱処理部２１内の空気を当該空調部２３に戻すことなく排気ダクト５１内に流出させる機能を有する。そして、熱処理部２１内の空気が全て排気ダクト５１内に流出するようになっているので、熱処理部２１内で発生した昇華物を含む空気が空調部２３に流入することがない。

このような構成においても、排気ダクト５１に触媒６を設けることで、昇華物が排気ダクト５１内で堆積することを抑制することができる。

なお、排気ダクト５１のみで構成された導出ダクト５の効果は、図２の参考例と同様である。

本発明の第１実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。参考例に係る熱処理装置の概略構成図である。本発明の第２実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。参考例に係る熱処理装置の概略構成図である。

１Ａ〜１Ｄ熱処理装置
２１熱処理部
２３空調部
４吸気ダクト
５導出ダクト
５１排気ダクト
５２還流ダクト
６触媒
９熱交換器

Claims

被処理物が収容される熱処理部と、加熱器が設けられる空調部と、前記熱処理部及び前記空調部を連通させる連通路とを有し、この連通路を通じて前記熱処理部と前記空調部との間で空気を循環させながら加熱することにより前記被処理物を熱処理する断熱室と、
前記断熱室内に外気を吸い込むための吸気ダクトと、
前記熱処理部内の空気を流出させることにより前記断熱室内を換気する導出ダクトと、
前記導出ダクトに設けられ、前記被処理物を熱処理する際に当該被処理物から発生する昇華物を分解可能な触媒と、を備え、
前記導出ダクトは、前記熱処理部から流出した空気を直接外部に排出するための排気ダクトと、この排気ダクトから分岐して前記吸気ダクトにつながり、前記熱処理部から流出した空気を前記吸気ダクトを介して再度熱処理部内に送り込むための還流ダクトとを有しており、
前記触媒は、前記排気ダクトにおける還流ダクトが分岐する位置よりも上流側の部分または還流ダクトに設けられていることを特徴とする熱処理装置。
前記触媒は、前記排気ダクトにおける還流ダクトが分岐する位置よりも上流側の部分に設けられており、
前記吸気ダクト内を流れる外気と前記排気ダクトにおける還流ダクトが分岐する位置よりも下流側の部分を流れる空気とで熱交換を行わせる熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。