(57)【要約】【課題】熱損失が少なく、しかも安定した焼成温度が得られる循環式の基板焼成炉を提供する。【解決手段】炉体本体部１０の内部に熱風を吹き出すことによりガラス基板Ｗの焼成処理が進行する。炉体本体部１０から排出された熱風は循環ファン４０によって循環経路２０内を循環され、有機物を分解する触媒フィルタ部７０から分解生成物を吸着する吸着塔３０を経てメインヒータ５２にて再加熱される。炉体本体部１０から排出された熱風がそのまま触媒フィルタ部７０に流入して熱風中に含まれる有機物が分解されため、触媒を加熱するための別途のヒータが不要となり、熱損失を少なくすることができる。また、炉体本体部１０の内部の焼成温度はメインヒータ５２のみの制御によって調整することができるため、温度制御が容易となり、安定した焼成温度を得ることができる。【選択図】図１
2010144939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風を循環させて基板の焼成処理を行う循環式の基板焼成炉であって、
内部に基板を収容する炉体本体部と、
前記炉体本体部から排出された熱風を循環させて前記炉体本体部に再度供給する循環経路と、
前記循環経路に設けられて熱風を循環させる循環ファンと、
前記循環経路を循環される熱風を加熱するメインヒータと、
前記循環経路に設けられ、触媒を担持するメタルフィルタを有する触媒フィルタ部と、
前記循環経路に設けられ、二酸化炭素および／または水分をトラップするトラップ手段と、
を備えることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項２】
請求項１記載の循環式の基板焼成炉において、
前記トラップ手段は、前記循環経路の途中にて二叉に分岐されて再度合流する２つの流路に並列に設けられた２つのトラップ塔を含み、
前記２つのトラップ塔のうちのいずれか一方を熱風が通過するように、前記２つの流路を択一的に切り替える切替手段と、
前記切替手段の切り替えのタイミングを制御する切替制御部と、
を備えたことを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項３】
請求項２記載の循環式の基板焼成炉において、
前記２つのトラップ塔は、二酸化炭素および／または水分を吸着する２つの吸着塔であることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項４】
請求項２記載の循環式の基板焼成炉において、
前記２つのトラップ塔は、二酸化炭素を吸収する２つの吸収塔であることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項５】
請求項４記載の循環式の基板焼成炉において、
前記２つの吸収塔のそれぞれは、
二酸化炭素の吸収材と、
吸収した二酸化炭素を前記吸収材から放出するための放出用ヒータと、
前記吸収材から放出された二酸化炭素を回収するための回収系と、
を備えることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の循環式の基板焼成炉において、
前記触媒フィルタ部は、前記循環経路のうち前記炉体本体部よりも下流側であって前記トラップ手段に至るまでの間に設けられることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の循環式の基板焼成炉において、
前記触媒フィルタ部は、前記循環経路のうち前記メインヒータよりも下流側であって前記炉体本体部に至るまでの間に設けられることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項８】
請求項２から請求項５のいずれかに記載の循環式の基板焼成炉において、
前記触媒フィルタ部は、前記２つの流路のそれぞれに設けられることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の循環式の基板焼成炉において、
前記触媒は光触媒を含み、
前記触媒フィルタ部は、前記光触媒に光を照射する光照射手段を備えることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の循環式の基板焼成炉において、
前記炉体本体部の熱風導入口にメタルフィルタを備えることを特徴とする循環式の基板焼成炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱風を循環させつつ液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板や半導体ウェハー等の薄板状電子部品用基板（以下、単に「基板」と称する）の焼成処理を行う循環式の基板焼成炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルタの製造工程の一つにカラーインクをインクジェットで着弾させたガラス基板を焼成する工程がある。この焼成工程は、所定の焼成温度に昇温した焼成炉中にて大気雰囲気下でガラス基板を所定時間保持することによって進行する。また、ガラス基板上に金属配線を形成する場合には、同様の焼成炉中にて窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下でガラス基板を焼成する。いずれの焼成処理工程においても、ガラス基板上のカラーインク等の被焼成物に含まれる有機溶剤が揮発或いは酸化することによって多くの有機物が発生して雰囲気中に拡散する。
【０００３】
このため、焼成処理中は絶えず清浄な熱風を焼成炉に送風するとともに、排気も継続して行って焼成炉中に有機物が滞留しないようにしている。焼成炉から排気された有機物を多量に含む気体をそのまま外気に放出することはできないため、スクラバー等によって排気中の有機物を捕集する処理がなされていた。
【０００４】
ところが、焼成炉からの熱排気をスクラバーで処理すると持ち去られる熱エネルギー量が非常に多くなってエネルギー効率が悪いため、一旦排気された熱風を循環利用することによって無駄に排出される熱エネルギーをなるべく少なくした循環式の焼成炉も使用されている。循環式の焼成炉においては、焼成炉の熱排気の一部を外部に排気するとともに、それに相当する量の新鮮な外気を導入するようにしている。
【０００５】
循環式の焼成炉であっても、排気ラインまたは循環ラインに触媒を設けて有機物を分解除去するようにしていた。有機物を十分に分解するためには触媒温度を所定温度以上としておく必要があり、特に排気ラインに触媒を設ける場合には排気温度の低下が大きいため、触媒を加熱するための別途のヒータが必須の要素となっていた。排気ラインにヒータと触媒とを設け、触媒の出口側温度を検知してヒータ温度を制御する技術については、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−３３８８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、外部に排出するための排気ラインに触媒を加熱するためだけのヒータを付加することは大きな熱損失となって高コストの要因となる。また、循環ラインに触媒を設けた場合であってもやはり付加的なヒータを設けるとコストアップの要因となるだけでなく、焼成温度の制御性が困難になるという問題もあった。すなわち、焼成炉に循環するためのメインとなるヒータと触媒用の補助ヒータとのそれぞれについて温度制御が必要となり、それら両ヒータがいずれも循環ラインに設けられているため互いに外乱要因となって温度の変動が大きくなる。その結果、焼成炉の焼成温度の安定性が損なわれることとなり、焼成処理の再現性に問題が生じていた。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱損失が少なく、しかも安定した焼成温度が得られる循環式の基板焼成炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、熱風を循環させて基板の焼成処理を行う循環式の基板焼成炉において、内部に基板を収容する炉体本体部と、前記炉体本体部から排出された熱風を循環させて前記炉体本体部に再度供給する循環経路と、前記循環経路に設けられて熱風を循環させる循環ファンと、前記循環経路を循環される熱風を加熱するメインヒータと、前記循環経路に設けられ、触媒を担持するメタルフィルタを有する触媒フィルタ部と、前記循環経路に設けられ、二酸化炭素および／または水分をトラップするトラップ手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記トラップ手段は、前記循環経路の途中にて二叉に分岐されて再度合流する２つの流路に並列に設けられた２つのトラップ塔を含み、前記２つのトラップ塔のうちのいずれか一方を熱風が通過するように、前記２つの流路を択一的に切り替える切替手段と、前記切替手段の切り替えのタイミングを制御する切替制御部と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記２つのトラップ塔は、二酸化炭素および／または水分を吸着する２つの吸着塔であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項２の発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記２つのトラップ塔は、二酸化炭素を吸収する２つの吸収塔であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記２つの吸収塔のそれぞれは、二酸化炭素の吸収材と、吸収した二酸化炭素を前記吸収材から放出するための放出用ヒータと、前記吸収材から放出された二酸化炭素を回収するための回収系と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記触媒フィルタ部は、前記循環経路のうち前記炉体本体部よりも下流側であって前記トラップ手段に至るまでの間に設けられることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１から請求項５のいずれかの発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記触媒フィルタ部は、前記循環経路のうち前記メインヒータよりも下流側であって前記炉体本体部に至るまでの間に設けられることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項２から請求項５のいずれかの発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記触媒フィルタ部は、前記２つの流路のそれぞれに設けられることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項９の発明は、請求項１から請求項８のいずれかの発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記触媒は光触媒を含み、前記触媒フィルタ部は、前記光触媒に光を照射する光照射手段を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、請求項１から請求項９のいずれかの発明に係る循環式の基板焼成炉において、前記炉体本体部の熱風導入口にメタルフィルタを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、炉体本体部から排出された熱風が循環経路を循環される過程で触媒フィルタ部に流入して熱風中に含まれる有機物が分解されるため、触媒を加熱するための別途のヒータが不要となり、熱損失を少なくすることができる。また、炉体本体部の内部の焼成温度はメインヒータのみの制御によって調整することができるため、温度制御が容易となり、安定した焼成温度を得ることができる。
【００２０】
特に、請求項２の発明によれば、熱風が通過するトラップ塔をいずれか一方に択一的に切り替えるため、いずれか一方のトラップ塔を使用している間に他方のトラップ塔の再生処理を行うことができ、メンテナンスに伴う基板焼成炉の稼働率低下を抑制することができる。
【００２１】
特に、請求項６の発明によれば、触媒フィルタ部が循環経路のうち炉体本体部よりも下流側であってトラップ手段に至るまでの間に設けられているため、炉体本体部から排出された熱風がそのまま触媒フィルタ部に流入することとなり、熱風中に含まれる有機物を高い効率にて分解することができる。
【００２２】
特に、請求項７の発明によれば、触媒フィルタ部が循環経路のうちメインヒータよりも下流側であって炉体本体部に至るまでの間に設けられているため、メインヒータによって加熱された直後の熱風が触媒フィルタ部に流入することとなり、熱風中に含まれる有機物を高い効率にて分解することができる。
【００２３】
特に、請求項８の発明によれば、触媒フィルタ部が２つの流路のそれぞれに設けられているため、トラップ塔が切り替えられるのと同時に使用する触媒フィルタ部も切り替えられることとなり、トラップ塔の再生処理を行うのと併せて触媒フィルタ部のメンテナンスを行うことができ、触媒フィルタ部のメンテナンスのために基板焼成炉を停止する必要がなくなって基板焼成炉の稼働率を向上させることができる。
【００２４】
特に、請求項９の発明によれば、メタルフィルタに担持される触媒が光触媒を含むため、メタルフィルタ上に残留付着する有機物をも完全に分解することができる。
【００２５】
特に、請求項１０の発明によれば、炉体本体部の熱風導入口にメタルフィルタを備えるため、触媒フィルタ部で完全には分解されずに残留している有機物も取り除かれ、炉体本体部に導入される熱風の清浄度をより向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書において、「トラップ」とは、二酸化炭素等の分解生成物を物理的に吸引して取り込む「吸着」および分解生成物を化学反応によって取り込む「吸収」の双方を含む概念の用語である。
【００２７】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明に係る循環式の基板焼成炉の第１実施形態の全体構成を示す図である。この基板焼成炉は熱風を循環利用しつつカラーフィルタ用のカラーインクなどを載せた角型のガラス基板Ｗの焼成処理を行うものであり、ガラス基板Ｗを収容して焼成処理を行う炉体本体部１０と、熱風を循環する循環経路２０と、有機物を分解する触媒をフィルタに担持させた触媒フィルタ部７０と、熱風中に含まれる水分および二酸化炭素を吸着する吸着塔３０と、循環ファン４０と、熱風を加熱するメインヒータ５２と、メタルフィルタ５４と、を備えている。また、基板焼成炉には制御部９０が設けられている。
【００２８】
炉体本体部１０は、ガラス基板Ｗを多段（本実施形態では４０段）に収容可能な筐体である。炉体本体部１０の内側は、略四角柱形状の熱処理空間とされている。炉体本体部１０の内壁面には図示を省略する多数のフォークが内設されている。各フォークは、炉体本体部１０の内壁面から熱処理空間に向けて水平方向に沿って延設されている。水平方向に沿って並んだ複数本のフォークでもって１段の棚が構成されており、そのような棚が４０段形成されている。各段の棚には１枚のガラス基板Ｗを水平姿勢にて載置することが可能である。
【００２９】
炉体本体部１０の正面側（図１の紙面左側）には、ルーバタイプのシャッター１１が設けられている。シャッター１１は、複数個のルーバを多段に積層して構成されている。各ルーバには図示を省略する昇降駆動機構が付設されており、ルーバごとに昇降可能とされている。図外の搬送ロボットが炉体本体部１０に対してガラス基板Ｗの搬出入を行うときには、搬出入先の棚に対向する部位のみをアクセス用開口とするように、当該棚とほぼ同じ高さ位置のルーバが上昇する。このようにすれば、ガラス基板Ｗの搬出入時の開口を必要最小限として、搬出入に伴う熱エネルギーの漏出を最小限に抑制することができる。なお、シャッター１１の比較的下部のルーバを駆動するときには、当該ルーバよりも上段のルーバも連動して駆動することとなるため、下部のルーバ程大きな出力の得られる駆動機構を設けておく必要がある。
【００３０】
炉体本体部１０の側面には、内部の熱処理空間に熱風を導入するための熱風導入口１２および熱風を排気するための熱風排気口１４が相対向して設けられている。すなわち、炉体本体部１０の一方側面から供給された熱風がガラス基板Ｗの面に沿って水平方向に熱処理空間内を流れて反対側側面へと流れ込むのである。熱風導入口１２および熱風排気口１４は、炉体本体部１０の内壁面のうち少なくともガラス基板Ｗを収容する多段の棚全体に対応する高さ位置に設けられている。このため、炉体本体部１０に収容されている複数枚のガラス基板Ｗには均一に熱風を供給して均質な焼成処理を行うことができる。
【００３１】
循環経路２０は、炉体本体部１０の熱風排気口１４と熱風導入口１２とを連通し、炉体本体部１０から排出された熱風を循環させて炉体本体部１０に再度供給する気体通過可能な流路である。循環経路２０の経路途中には、触媒フィルタ部７０、吸着塔３０、循環ファン４０およびメインヒータ５２が介設されている。第１実施形態においては、循環経路２０のうち炉体本体部１０よりも下流側であって吸着塔３０に至るまでの間に触媒フィルタ部７０が設けられている。なお、循環経路２０の上流側とは炉体本体部１０の熱風排気口１４に近い側であり、逆に下流側とは熱風導入口１２に近い側である。
【００３２】
触媒フィルタ部７０は、耐熱性に優れた金属製のメッシュ（第１実施形態ではステンレス製のメッシュ）にて構成されるメタルフィルタに触媒として機能する白金（Ｐｔ）または白金ロジウム（Ｐｔ−Ｒｈ）の粒子を担持させた触媒フィルタ７１を備える。触媒フィルタ部７０は、熱風中に含まれる有機物を分解するための触媒としての機能とパーティクルを取り除くフィルタとしての機能とを兼ね備える。
【００３３】
２つの吸着塔３０，３０は、循環経路２０の途中に並列に設けられている。すなわち、循環経路２０は、その経路途中の一部において２つの流路２０ａ，２０ｂに分岐されており、それら分岐された２つの流路２０ａ，２０ｂのそれぞれに吸着塔３０が設けられている。二叉に分岐された２つの流路２０ａ，２０ｂは再度合流する。各吸着塔３０は、二酸化炭素（ＣＯ2）および水分（Ｈ2Ｏ）を吸着する吸着剤（第１実施形態では活性炭）を内部に充填している。循環経路２０を流れる熱風が吸着塔３０を通過することによって、熱風から二酸化炭素および水分が除去される。
【００３４】
また、２つの吸着塔３０のそれぞれには二酸化炭素および水分を回収するためのバイパスライン３４が設けられるとともに、吸着した二酸化炭素および水分を吸着剤から放出するための再生用ヒータ３３が付設されている。二酸化炭素および水分を吸着した吸着剤を再生用ヒータ３３によって加熱すると、その吸着剤から吸着した二酸化炭素および水分が放出される。バイパスライン３４は、循環経路２０の流路２０ａ，２０ｂとは逆方向の圧力差を吸着塔３０に加えることによって吸着剤から放出された二酸化炭素および水分を回収する。
【００３５】
２つの吸着塔３０，３０は択一的に使用されるものである。具体的には、分岐された２つの流路２０ａ，２０ｂのうちの一方のみが選択的に開放されており、循環経路２０を流れる熱風は２つの吸着塔３０のうちのいずれか一方のみを通過することとなる。このような流路の切り替えは４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂによって実行される。バタフライダンパ３１ａ，３１ｂを開放し、バタフライダンパ３２ａ，３２ｂを閉鎖しているときには流路２０ａが開放されて図１の紙面左側の吸着塔３０のみが選択的に使用されることとなる。逆に、バタフライダンパ３２ａ，３２ｂを開放し、バタフライダンパ３１ａ，３１ｂを閉鎖しているときには流路２０ｂが開放されて図１の紙面右側の吸着塔３０のみが選択的に使用されることとなる。すなわち、バタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは、２つの吸着塔３０，３０のうちのいずれか一方を熱風が通過するように、熱風の流路２０ａ，２０ｂを択一的に切り替える切替手段として機能する。
【００３６】
循環ファン４０は、図示を省略するモータと旋回翼とを備えており、モータが旋回翼を回転させることによって循環経路２０中に上流側から下流側へと向かう熱風の循環気流（つまり、熱風排気口１４から熱風導入口１２へと向かう気流）を生じさせる。メインヒータ５２は、通電によって発熱することにより循環経路２０を循環される熱風を加熱する熱源である。
【００３７】
メタルフィルタ５４は、炉体本体部１０の熱風導入口１２に付設されている。すなわち、メタルフィルタ５４は循環経路２０の終端に設けられており、メタルフィルタ５４の熱風出口が炉体本体部１０の熱風導入口１２に直接接続されている。メタルフィルタ５４は、熱風中に含まれるパーティクルを取り除いて清浄な熱風とする。
【００３８】
基板焼成炉に設けられている制御部９０のハードウェアとしての構成は一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部９０は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭおよび制御用アプリケーションやデータなどを記憶しておく磁気ディスク等を備えている。制御部９０は、４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂのそれぞれと電気的に接続されており、それらの動作を制御する。また、制御部９０は、基板焼成炉の全体の各動作機構（循環ファン４０、メインヒータ５２、シャッター１１の昇降駆動機構など）の動作も制御する。
【００３９】
次に、上記構成を有する循環式の基板焼成炉における動作内容について説明する。まず、焼成処理中においては、搬送ロボットが一定間隔でガラス基板Ｗを順次炉体本体部１０に搬入して所定の段の棚に渡す。棚を構成するフォークに載置されたガラス基板Ｗは熱風導入口１２からの熱風によって焼成温度にまで昇温する。そして、炉体本体部１０内にて所定の焼成時間が経過したガラス基板Ｗは搬送ロボットによって搬出される。
【００４０】
本実施形態のようにガラス基板Ｗに載せられた被焼成物がカラーインクである場合には加熱空気が循環されて炉体本体部１０が空気雰囲気とされるが、被焼成物が金属配線材料（有機金属）である場合には窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とされる（つまり、加熱不活性ガスが循環される）。被焼成物がいずれであっても、ガラス基板Ｗ上の被焼成物に含まれる有機溶剤が焼成処理により揮発或いは酸化することによって多くの有機物が発生して炉体本体部１０内の雰囲気中に放散する。そして、有機物を含んだ熱雰囲気は炉体本体部１０の熱風排気口１４から熱排気（熱風）として排出される。
【００４１】
熱風排気口１４から排出された熱排気は循環ファン４０によって循環経路２０内を循環されることとなる。この循環過程において、熱風排気口１４から排出された熱風はまず触媒フィルタ部７０に送給される。排出された熱風が触媒フィルタ部７１を通過することによって、熱風中に含まれる有機物の分解反応が生じる。具体的には、有機物が水と二酸化炭素とに分解される。第１実施形態においては、金属製のメッシュにて構成されるメタルフィルタに触媒の粒子を担持させた触媒フィルタ７１を熱風が通過することとなるため、排気される熱風と触媒との接触効率が高くなり、有機物の分解効率を高いものとすることができる。また、熱風中にパーティクル状態で通過する有機物や昇華物が固形化した物質が含まれていたとしても、それらの物質は触媒フィルタ７１によって捕集されることとなる。
【００４２】
第１実施形態のように被焼成物がカラーインクである場合には熱風として加熱空気が循環されており、触媒フィルタ部７０では有機物の加熱分解と酸化分解とが同時に生じる。このため、酸化分解により発生する熱によって触媒フィルタ７１の温度がさらに上昇し、有機物の分解効率をより高いものとすることができる。また、被焼成物が金属配線材料である場合には熱風として加熱された不活性ガス（窒素ガス）が循環されるため、触媒フィルタ部７０では有機物の加熱分解のみが生じる。なお、焼成処理を不活性ガス雰囲気で行う場合であっても、触媒フィルタ部７０に酸素（または空気）を補助的に供給する酸化性雰囲気供給機構を備え、触媒フィルタ７１にて有機物の加熱分解と酸化分解との双方を生じさせて有機物の分解効率を高めるようにしても良い。
【００４３】
上述のように、触媒フィルタ部７０においては有機物が水と二酸化炭素とに分解される。分解によって生じたこれらの分解生成物は熱風中に気相として含まれることとなる。熱風中におけるこれらの濃度が高くなり過ぎると焼成処理を妨害するおそれがある。このため、第１実施形態の循環式基板焼成炉には、２つの吸着塔３０，３０が循環経路２０の途中に設けられている。吸着塔３０は、内部に活性炭を充填しており、熱風が通過することによって分解生成物たる水分および二酸化炭素が吸着除去される。これにより、熱風中における水蒸気および二酸化炭素の濃度が必要以上に高くなることは無く、基板焼成炉を長期間安定して稼働させることができる。
【００４４】
２つの吸着塔３０，３０は循環経路２０の途中に並列に設けられており、それらのうちのいずれか一方のみを熱風が通過するように、熱風の流路２０ａ，２０ｂは４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂによって択一的に切り替えられる。よって、触媒フィルタ部７０を通過して有機物が分解された熱風は２つの吸着塔３０，３０のうちのいずれかに流入して水分および二酸化炭素の除去処理がなされることとなる。
【００４５】
熱風が通過している方の吸着塔３０においては、徐々に活性炭の吸着能が低下してくるため、十分に水分および二酸化炭素が吸着除去できなくなる。このため、適当なタイミングにて使用する吸着塔３０を切り替える。すなわち、２つの吸着塔３０に交互に熱風が通過するように、制御部９０が４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの切り替えのタイミングを制御する。使用する吸着塔３０を切り替えるタイミングとしては、吸着塔３０の稼働時間が所定時間を経過した時点で切り替えるようにしても良いし、また熱風中に含有される水蒸気または二酸化炭素の濃度が所定値を超えた時点で切り替えるようにしても良い。
【００４６】
使用する吸着塔３０の切り替えが実行された後、それまで使用されていた吸着塔３０の再生処理を行う。再生処理は、再生用ヒータ３３によって吸着剤を加熱して吸着した水分および二酸化炭素を離脱させ、バイパスライン３４によって循環ライン２０とは逆方向の圧力差を吸着塔３０に加えて離脱した水分および二酸化炭素を回収することで吸着能を回復させるようにすれば良い。このときの再生用ヒータ３３の温度制御を制御部９０によって自動で行うようにしても良い。また、再生処理としては吸着塔３０の活性炭を単に新しいものに交換する形態であっても良い。
【００４７】
やがて、再生処理が終了して吸着能が回復した吸着塔３０を熱風が通過するように、再び制御部９０によって４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが切り替えられる。そして、もう一方の吸着塔３０の再生処理が同様にして行われる。このように２つの吸着塔３０，３０を交互に使用すれば、基板焼成炉を停止することなく連続して稼働させることが可能となる。
【００４８】
吸着塔３０にて水分および二酸化炭素が除去された熱風は循環ファン４０によってメインヒータ５２に送り出されて再加熱される。メインヒータ５２にて昇温した熱風はメタルフィルタ５４に送給される。メタルフィルタ５４において、触媒フィルタ部７０で完全には分解されずに残留している有機物も取り除かれ、熱風の清浄度をより向上させることができる。メタルフィルタ５４を通過した熱風は再び熱風導入口１２から炉体本体部１０の内部に供給される。
【００４９】
第１実施形態の基板焼成炉においては、炉体本体部１０から排出された熱風がそのまま触媒フィルタ部７０に流入して熱風中に含まれる有機物が分解される。従って、触媒を加熱するための別途のヒータが不要となり、熱損失を少なくすることができる。また、炉体本体部１０の内部の焼成温度はメインヒータ５２のみの制御によって調整することができるため、温度制御が容易となり、安定した焼成温度を得ることができる。
【００５０】
＜２．第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、第２実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。図２において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第２実施形態の基板焼成炉が第１実施形態と相違するのは、触媒フィルタ部７０が触媒フィルタ７１の他に光源７２を備える点である。
【００５１】
第２実施形態においては、触媒フィルタ７１が担持する触媒の一部に光触媒として機能する酸化チタン（ＴｉＯ2）を混入している。触媒フィルタ部７０が備える光源７２は、触媒フィルタ７１に光を照射する。触媒フィルタ７１に担持されている光触媒は光源７２からの光を受けることによって触媒作用を示す。第２実施形態の基板焼成炉の残余の構成については第１実施形態と同じである。
【００５２】
第２実施形態の基板焼成炉における動作内容も第１実施形態と概ね同様であり、第１実施形態と同様に、熱損失を少なく抑制して、しかも安定した焼成温度を得ることができる。また、第２実施形態においては、適当なタイミングにて光源７２から触媒フィルタ７１に光を照射している。このようにすれば、触媒フィルタ７１の光触媒が光を受けることによって触媒作用を示し、一部メタルフィルタ上に残留付着していた有機物を効率良く分解することができる。すなわち、光源７２から触媒フィルタ７１に光を照射することによって一種のクリーニング処理を実行することができる。
【００５３】
＜３．第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。図３は、第３実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。図３において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第３実施形態の循環式基板焼成炉が第１実施形態と相違するのは、触媒フィルタ部７０の配置位置である。
【００５４】
図３に示すように、第３実施形態においては、循環経路２０のうちメインヒータ５２よりも下流側であって炉体本体部１０に至るまでの間の触媒フィルタ部７０が設けられている。第２実施形態の基板焼成炉の残余の構成については第１実施形態と同じである。
【００５５】
第３実施形態においては、炉体本体部１０の熱風排気口１４から排出されて循環ファン４０によって循環経路２０内を循環される熱風が吸着塔３０からメインヒータ５２を経て触媒フィルタ部７０に流入する。メインヒータ５２によって加熱された直後の熱風が触媒フィルタ部７０に流入するため、触媒フィルタ部７０の触媒温度も高温となり、熱風に含まれる有機物が高い効率にて分解されることとなる。すなわち、メインヒータ５２の後段に触媒フィルタ部７０を配置することによって、メインヒータ５２から触媒フィルタ部７０までの熱風の温度低下を少なくし、触媒フィルタ部７０の分解効率を高めているのである。熱風として酸素を含む雰囲気または加熱空気が循環されていれば、触媒フィルタ部７０では有機物の加熱分解と酸化分解とが同時に生じる。このため、酸化分解により発生する熱によって触媒フィルタ７１の温度がさらに上昇し、有機物の分解効率をより高いものとすることができる。
【００５６】
第３実施形態のようにしても、触媒を加熱するための別途のヒータが不要となり、熱損失を少なくすることができる。また、炉体本体部１０の内部の焼成温度はメインヒータ５２のみの制御によって調整することができるため、温度制御が容易となり、安定した焼成温度を得ることができる。
【００５７】
＜４．第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図４は、第４実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。図４において、第２実施形態および第３実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第４実施形態の循環式基板焼成炉が第３実施形態と相違するのは、触媒フィルタ部７０が触媒フィルタ７１の他に光源７２を備える点である。
【００５８】
第４実施形態においては、第３実施形態と同じく、循環経路２０のうちメインヒータ５２よりも下流側であって炉体本体部１０に至るまでの間の触媒フィルタ部７０が設けられている。また、第２実施形態と同じく、触媒フィルタ７１が担持する触媒の一部に光触媒として機能する酸化チタン（ＴｉＯ2）を混入している。触媒フィルタ部７０が備える光源７２は、触媒フィルタ７１に光を照射する。触媒フィルタ７１に担持されている光触媒は光源７２からの光を受けることによって触媒作用を示す。第４実施形態の基板焼成炉の残余の構成については第３実施形態と同じである。
【００５９】
第４実施形態の基板焼成炉における動作内容も第３実施形態と概ね同様であり、第３実施形態と同様に、熱損失を少なく抑制して、しかも安定した焼成温度を得ることができる。また、第４実施形態においては、適当なタイミングにて光源７２から触媒フィルタ７１に光を照射している。このようにすれば、触媒フィルタ７１の光触媒が光を受けることによって触媒作用を示し、一部メタルフィルタ上に残留付着していた有機物を効率良く分解することができる。すなわち、光源７２から触媒フィルタ７１に光を照射することによって一種のクリーニング処理を実行することができる。
【００６０】
＜５．第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図５は、第５実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。図５において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第５実施形態の循環式基板焼成炉が第１実施形態と相違するのは、触媒フィルタ部７０の配置位置である。
【００６１】
図５に示すように、第５実施形態においては、吸着塔３０，３０が設けられた２つの流路２０ａ，２０ｂのそれぞれに触媒フィルタ部７０が設けられている。第５実施形態の基板焼成炉の残余の構成については第１実施形態と同じである。
【００６２】
第５実施形態においては、炉体本体部１０の熱風排気口１４から排出されて循環ファン４０によって循環経路２０内を循環される熱風が触媒フィルタ部７０から吸着塔３０を経てメインヒータ５２に流入する。この熱風の通過順序自体は第１実施形態と同じである。よって、第１実施形態と同様に、熱損失を少なく抑制して、しかも安定した焼成温度を得ることができる。
【００６３】
それに加えて、第５実施形態においては、２つの流路２０ａ，２０ｂのそれぞれに触媒フィルタ部７０が設けられているため、４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂによって使用する吸着塔３０が切り替えられるのと同時に使用する触媒フィルタ部７０も切り替えられることとなる。このため、吸着塔３０の再生処理を行うのと併せて触媒フィルタ部７０のメンテナンスやクリーニングを行うことができ、触媒フィルタ部７０のメンテナンスのために基板焼成炉を停止する必要がなくなり、基板焼成炉の稼働率を向上させることができる。なお、必ずしも吸着塔３０および触媒フィルタ部７０のメンテナンスを同じタイミングで行う必要はなく、それぞれのメンテナンスサイクルに応じていずれか一方のみのメンテナンスを行うようにしても良い。
【００６４】
＜６．第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図６は、第６実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。図６において、第２実施形態および第５実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。第６実施形態の循環式基板焼成炉が第５実施形態と相違するのは、触媒フィルタ部７０が触媒フィルタ７１の他に光源７２を備える点である。
【００６５】
第６実施形態においては、第５実施形態と同じく、吸着塔３０，３０が設けられた２つの流路２０ａ，２０ｂのそれぞれに触媒フィルタ部７０が設けられている。また、第２実施形態と同じく、触媒フィルタ７１が担持する触媒の一部に光触媒として機能する酸化チタン（ＴｉＯ2）を混入している。触媒フィルタ部７０が備える光源７２は、触媒フィルタ７１に光を照射する。触媒フィルタ７１に担持されている光触媒は光源７２からの光を受けることによって触媒作用を示す。第６実施形態の基板焼成炉の残余の構成については第５実施形態と同じである。
【００６６】
第６実施形態の基板焼成炉における動作内容も第５実施形態と概ね同様であり、第５実施形態と同様に、熱損失を少なく抑制して、しかも安定した焼成温度を得ることができる。また、第６実施形態においては、適当なタイミングにて光源７２から触媒フィルタ７１に光を照射している。このようにすれば、触媒フィルタ７１の光触媒が光を受けることによって触媒作用を示し、一部メタルフィルタ上に残留付着していた有機物を効率良く分解することができる。すなわち、光源７２から触媒フィルタ７１に光を照射することによって一種のクリーニング処理を実行することができる。
【００６７】
＜７．第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について説明する。第７実施形態においては、二酸化炭素および水分を吸着する吸着剤を内部に充填した吸着塔３０に代えて比較的高温にて二酸化炭素を吸収する吸収材６１を備えた吸収塔６０を設けている。図７は、第７実施形態の吸収塔６０を示す図である。図７において、第１実施形態と同一の要素については同一の符号を付している。
【００６８】
２つの吸収塔６０，６０は、循環経路２０の途中に並列に設けられている。第１実施形態と同様に、循環経路２０は、その経路途中の一部において２つの流路２０ａ，２０ｂに分岐されており、それら分岐された２つの流路２０ａ，２０ｂのそれぞれに吸収塔６０が設けられている。二叉に分岐された２つの流路２０ａ，２０ｂは再度合流する。各吸収塔６０は、比較的高温にて二酸化炭素を吸収する吸収材６１を備えている。第７実施形態においては、吸収材６１としてリチウムシリケート（Ｌｉ4ＳｉＯ4）を用いている。例えば特開２００６−１０２５６１号公報に開示されるように、リチウムシリケートは室温から４００℃の温度範囲においても二酸化炭素を吸収する。炉体本体部１０内での焼成温度は概ね２００℃〜３００℃であり、これはリチウムシリケートが二酸化炭素を吸収する温度範囲内である。従って、吸収材６１は、循環経路２０を流れる熱風から二酸化炭素を吸収して除去することができる。
【００６９】
また、各吸収塔６０は、吸収した二酸化炭素を吸収材６１から放出するための放出用ヒータ６２および吸収材６１から放出された二酸化炭素を回収するための回収系６４を備えている。リチウムシリケートは、二酸化炭素を吸収する温度範囲よりもさらに高温に加熱されると二酸化炭素を放出する性質を有している。よって、二酸化炭素を吸収した吸収材６１を放出用ヒータ６２が加熱すると、その吸収材６１から吸収した二酸化炭素が放出される。回収系６４は、バルブ６３ａ，６３ｂを備えており、両バルブ６３ａ，６３ｂを開放することによって吸収材６１から放出された二酸化炭素を回収する。具体的には、バルブ６３ｂを開放することに吸収材６１にキャリアガス（例えば、窒素ガス）が送給される。加熱された吸収材６１から放出された二酸化炭素は、バルブ６３ａを開放することによってそのキャリアガスとともに回収されることとなる。
【００７０】
第１実施形態と同様に、２つの吸収塔６０，６０は択一的に使用されるものである。すなわち、４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂによって熱風の流路２０ａ，２０ｂが択一的に切り替えられ、循環経路２０を流れる熱風は２つの吸収塔６０，６０のうちのいずれか一方のみを通過することとなる。吸着塔３０を吸収塔６０に代えた点を除いては、第７実施形態の基板焼成炉の構成は第１実施形態と同じである。
【００７１】
第７実施形態の基板焼成炉における動作内容も第１実施形態と概ね同様である。すなわち、炉体本体部１０の熱風排気口１４から排出されて循環ファン４０によって循環経路２０内を循環される熱風が触媒フィルタ部７０から吸収塔６０を経てメインヒータ５２に流入する。炉体本体部１０から排出された熱風がそのまま触媒フィルタ部７０に流入して熱風中に含まれる有機物が分解されるため、触媒を加熱するための別途のヒータが不要となり、熱損失を少なくすることができる。また、炉体本体部１０の内部の焼成温度はメインヒータ５２のみの制御によって調整することができるため、温度制御が容易となり、安定した焼成温度を得ることができる。
【００７２】
また、循環経路２０内を循環される熱風は２つの吸収塔６０，６０のうちのいずれか一方のみを通過するようにバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが切り替えられる。よって、触媒フィルタ部７０を通過して有機物が分解された熱風は２つの吸収塔６０，６０のうちのいずれかに流入して二酸化炭素の除去処理がなされる。
【００７３】
そして、第１実施形態と同様に、適当なタイミングにて使用する吸収塔６０が切り替えられる。すなわち、２つの吸収塔６０，６０に交互に熱風が通過するように、制御部９０が４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの切り替えのタイミングを制御する。
【００７４】
使用する吸収塔６０の切り替えが実行された後、それまで使用されていた吸収塔６０の再生処理を行う。吸収塔６０の再生処理は、放出用ヒータ６２によって吸収材６１を加熱するとともに、バルブ６３ａ，６３ｂを開放するというものである。これによって、吸収材６１から吸収した二酸化炭素が放出され、その放出された二酸化炭素が回収系６４によって回収される。
【００７５】
やがて、再生処理が終了した吸収塔６０を熱風が通過するように、再び制御部９０によって４つのバタフライダンパ３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが切り替えられる。そして、もう一方の吸収塔６０の再生処理が同様にして行われる。このようにすれば、基板焼成炉を停止することなく連続して稼働させることが可能となる。
【００７６】
吸収塔６０は、第１実施形態〜第６実施形態（図１〜図６）のすべてにおいて、吸着塔３０に代えて用いることができる。すなわち、循環経路２０がその経路途中の一部において分岐された２つの流路２０ａ，２０ｂのそれぞれに二酸化炭素および／または水分をトラップするトラップ塔を設ける形態であれば良い。
【００７７】
＜８．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記各実施形態においては、トラップ塔（吸着塔３０または吸収塔６０）を循環経路２０の途中に並列に設け、いずれか一方のトラップ塔を使用している間に他方の再生処理を行って基板焼成炉の稼働率を向上させるようにしていたが、循環経路２０の途中にトラップ塔を１つのみ設けるようにしても良い。このようにしても、上記各実施形態と同様に、熱損失を少なく抑制して、しかも安定した焼成温度を得ることができる。
【００７８】
また、第２，第４，第６実施形態において、光源７２を設けることなく、室内照明器具などからの光を利用して触媒フィルタ７１に触媒作用を生じさせても良い。
【００７９】
また、第１実施形態〜第６実施形態においては、吸着塔３０の吸着剤として活性炭を使用していたが、これに限定されるものではなく、二酸化炭素および／または水分を吸着する素材であれば良く、例えばシリカゲルやゼオライトを使用するようにしても良い。また、吸着剤としては高分子膜またはゼオライト膜、シリカ膜、炭素膜等の無機質膜を用いるようにしても良い。
【００８０】
また、上記各実施形態のメタルフィルタ５４に代えて、焼結セラミックスを用いるようにしても良い。さらに、触媒フィルタ部７０が十分なフィルタとしての機能を有していて有機物やパーティクルを確実に取り除くことができるのであれば、メタルフィルタ５４は必ずしも設ける必要は無い。もっとも、第１，第２，第５，第６実施形態のように、触媒フィルタ部７０よりも下流側に循環ファン４０およびメインヒータ５２が設けられる場合には、それらから発生したパーティクルを除去する目的で炉体本体部１０の熱風導入口１２にメタルフィルタ５４を付設する方が好ましい。
【００８１】
また、上記各実施形態においては、基板焼成炉の循環経路２０を完全に閉じた系としていたが、これに一部の雰囲気を排出しつつ新しい雰囲気を導入する雰囲気交換機構を備えるようにしても良い。
【００８２】
また、基板焼成炉の炉体本体部１０に収容可能なガラス基板Ｗの枚数は４０枚に限定されるものではなく任意の数とすることができる。
【００８３】
また、本発明に係る循環式の基板焼成炉によって焼成処理の対象となる基板はガラス基板Ｗに限定されるものではなく、半導体ウェハーであっても良い。また、基板に載せられる被焼成物もカラーインクや金属配線材料に限定されるものではなく、バンク用材料、ＩＴＯ電極（インジウム錫酸化物の透明電極）用材料、有機絶縁膜用材料、光透過性有機膜用材料、有機溶媒を有する各種インクなどであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。
【図２】第２実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。
【図３】第３実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。
【図４】第４実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。
【図５】第５実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。
【図６】第６実施形態の循環式基板焼成炉の全体構成を示す図である。
【図７】第７実施形態の吸収塔を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０  炉体本体部
１２  熱風導入口
１４  熱風排気口
２０  循環経路
２０ａ，２０ｂ  流路
３０  吸着塔
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ  バタフライダンパ
４０  循環ファン
５２  メインヒータ
５４  メタルフィルタ
６０  吸収塔
６２  放出用ヒータ
６４  回収系
７０  触媒フィルタ部
７１  触媒フィルタ
７２  光源
９０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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