(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱室と、
その加熱室内において板状被処理物を加熱する熱風を発生する手段と、
その熱風を通過させる除塵用フィルターと、
その加熱室内において複数枚の板状被処理物を、厚さ方向を上下方向として上下に間隔をおいて支持可能な支持体と、
その支持体を上下方向軸回りに回転駆動する手段と、
その支持体により支持された各板状被処理物に横方向から吹き付けられるように熱風を循環させる手段と、
その加熱室に通じる冷却室と、
その加熱室と冷却室との間で前記支持体を往復移動させる手段と、
その加熱室と冷却室との接続口の開閉機構と、
その冷却室において板状被処理物を強制空冷する手段とを備え、
その加熱室における熱風は、板状被処理物の表裏面に沿って上流から下流に向かい流れるものとされ、
その加熱室の内部に、その下流に至った熱風を上流に還流させる熱風通路が形成され、
その加熱室と冷却室とが上下に並列するように配置されている熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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の熱処理を行う熱風加熱式熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒素（Ｎ２  ）等の雰囲気ガス中において液晶ディスプレイ装置用ガラス基板等の板状被処理物の熱処理を行うため、加熱室内において板状被処理物を熱風により加熱する熱処理装置が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱処理装置では、熱風の上流側と下流側とで板状被処理物に温度差が生じ、板状被処理物の加熱温度が不均一になるという問題がある。
【０００４】
また、板状被処理物をロット単位（例えば液晶ディスプレイ装置用ガラス基板の場合２０枚）で処理する場合、加熱室内でラックにより支持した状態で熱処理を行っている。その熱処理が終了した後、複数の板状被処理物をロボット等を有する搬送装置によりラックから一枚ずつ取り出しているが、長時間を要する。そのため、その搬送装置の耐熱性不足に対応するために加熱室の温度を低下させていた。そうすると、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。しかし、そのような温度の昇降により、加熱室内の温度分布特性が悪化し、また、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。また、冷却に要する時間が長くならないように、加熱室内を急冷させるためのフィンクーラー等の付帯機器が必要になる。さらに、熱風用フィルターとして通常使用されているＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ  ＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙＰａｒｔｉｃｌｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）フィルターに、急激な温度変化による熱膨張が生じると、フィルター濾材を構成するグラスファイバーから発塵するためクリーン度が低下する。
【０００５】
また、板状被処理物をロット単位で処理する場合、カセットに収納した状態で加熱室内に出し入れし、そのカセットに収納した状態で熱処理していた。そのようなカセットを用いる場合、板状被処理物をカセットに出し入れする搬送装置と、カセットを熱処理装置に出し入れする搬送装置とが必要となりコストアップ、設置面積拡大の問題がある。また、複数の熱処理装置からなる熱処理システムを構成する場合、各熱処理装置の処理状況を管理しつつ両搬送装置を運転する必要があるので、運転操作が複雑になる。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決することのできる熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱処理装置は、加熱室と、その加熱室内において板状被処理物を加熱する熱風を発生する手段と、その熱風を通過させる除塵用フィルターと、その加熱室内において複数枚の板状被処理物を、厚さ方向を上下方向として上下に間隔をおいて支持可能な支持体と、その支持体を上下方向軸回りに回転駆動する手段と、その支持体により支持された各板状被処理物に横方向から吹き付けられるように熱風を循環させる手段とを備え、その加熱室における熱風は、板状被処理物の表裏面に沿って上流から下流に向かい流れるものとされ、その加熱室の内部に、その下流に至った熱風を上流に還流させる熱風通路が形成されている。
【０００８】
本発明の構成によれば、熱風の上流側と下流側とで板状被処理物に温度差が生じるのを防止し、板状被処理物の加熱温度を平均化でき、複数の板状被処理物を加熱温度の偏りなく効率良く加熱できる。
【０００９】
その加熱室に通じる冷却室と、その加熱室と冷却室との間で前記支持体を往復移動させる手段と、その加熱室と冷却室との接続口の開閉機構とを備え、その加熱室と冷却室とが上下に並列するように配置されているのが好ましい。
これにより、支持体を加熱室から冷却室に移動させた後に、板状被処理物を支持体から取り出して冷却することができる。よって、板状被処理物を支持体から取り出す時でも、加熱室を常に処理温度に保持し、あるいは処理温度からの温度低下を小さくして処理温度への昇温時間を短縮でき、急激な温度変化をなくすことができる。また、支持体は加熱室と冷却室との間で往復移動させるだけでよく、その往復移動の位置決めや速度に高い精度は不要である。よって、その支持体を往復移動させる機構は複雑な構成を必要とせず、且つ、同時に複数の熱処理装置を運転する場合でも複雑な運転操作を必要としない。また、加熱室を冷却する必要がないので、急冷フィンクーラーや冷却水ユーティリティー等が不要になる。さらに、支持体への板状被処理物の出し入れは室温付近で行えるので搬送装置の耐熱性は不要になる。そして、加熱室と冷却室とが上下に並列するように配置されることで、設置面積を可及的に小さくできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示す熱風加熱式熱処理システム１は、横方向に並列する３台の熱風加熱式熱処理装置２と、単一の搬送装置４と、それら熱処理装置２と搬送装置４とを覆うカバー６とを備える。
【００１１】
各熱処理装置２は、支持台１１により支持される炉体１２の内部空間により構成される加熱室１３と、その炉体１２の底面の接続口１２ａを介して加熱室１３に通じる冷却室１４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を支持する支持体であるラック１５と、その加熱室１３内おいてラック１５により支持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１６と、その熱風を通過させる除塵用フィルター１７と、そのラック１５を加熱室１３と冷却室１４との間で直線的に往復移動させる移動機構１８と、そのラック１５を上下方向軸まわりに回転駆動する回転機構１９とを有する。
【００１２】
その冷却室１４は炉体１２の下方の空間により構成され、これにより加熱室１３と冷却室１４とは上下に並列するように配置されている。この冷却室１４において板状被処理物３は放冷可能とされている。図３に示すように、板状被処理物３を強制空冷する手段として、その冷却室１４を挟むように送風ファンユニット３１ａと排気ファンユニット３１ｂとが設けられている。
【００１３】
そのラック１５は、加熱室１３と冷却室１４とにおいて、複数枚の板状被処理物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支持するもので、例えば支柱から突出するツメを介して支持するものを用いることができる。
【００１４】
その熱風加熱機構１６は、加熱室１３内で板状被処理物３を加熱する熱風を発生して循環させる。すなわち、図１に示すように、その加熱室１３の内部に内壁２１が設けられる。この内壁２１の前後面と上面と炉体１２の内面との間は熱風通路を構成する。その内壁２１の内部に上記ラック１５が配置可能とされ、この内壁２１の後方において炉体１２にヒータ２２と熱風循環用ファン２３が取り付けられる。その内壁２１の後面に上記フィルター１７としてＨＥＰＡフィルターが取り付けられ、前面に複数の通風口２５が形成されている。図１において矢印で示すように、そのヒータ２２により加熱された加熱室１３内の窒素等の雰囲気は、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により支持された各板状被処理物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、急激な温度変化による熱膨張が生じると、フィルター濾材を構成するグラスファイバーから発塵する低コストのものが用いられている。
【００１５】
その回転機構１９は、ラック１５を支持する回転台１９ａと、この回転台１９ａの支持台１９ｂと、その回転台１９ａを上下方向軸まわりに回転駆動するアクチュエータ１９ｃとを有する。その回転台１９ａの回転は連続回転でも間欠的回転でもよい。その支持台１９ｂは上記接続口１２ａを閉鎖可能な大きさとされている。これにより、ラック１５により支持された板状被処理物３を、その板状被処理物３への熱風の吹き付け方向である横方向に交叉する上下方向まわりに回転させることができる。
【００１６】
図１に示すように、その移動機構１８は、その冷却室１４内に配置された支持台４１と、この支持台４１により支持される駆動機構４３により上下方向に直線的に往復駆動されるスライダー４２とを有する。その駆動機構４３は例えば空圧シリンダーにより構成される。そのスライダー４２の移動方向は加熱室１３と冷却室１４の並列方向に一致する。そのスライダー４２により上記ラック１５が回転機構１９を介して支持される。そのスライダー４２の往復移動により、ラック１５は回転機構１９と共に図１において実線で示すように冷却室１４内に配置される位置と、２点鎖線で示すように加熱室１３内に配置される位置とに位置決めされる。
【００１７】
上記接続口１２ａを開閉する機構として保温シャッター５１が設けられている。その保温シャッター５１は駆動装置（図示省略）により、図１において実線で示すように接続口１２ａを閉鎖する位置と、２点鎖線で示すように接続口１２ａを開放する位置との間で駆動可能とされている。
【００１８】
その搬送装置４は、板状被処理物３を冷却室１４内のラック１５に支持させ、また、冷却室１４内のラック１５により支持された板状被処理物３を取り出す機構として、ロボット６１と、このロボット６１を図１における実線位置と２点鎖線位置との間で昇降させる昇降機構６２と、そのロボット６１と昇降機構６２を熱処理装置２の並列方向に沿って横方向に駆動する走行機構６３とを有する。そのロボット６１は、板状被処理物３の支持フォーク６１ａと、このフォーク６１ａの伸縮アーム６１ｂとを有し、ラック１５に板状被処理物３を出し入れする。その昇降機構６２は、ロボット６１を昇降させる。その走行機構６３は、そのロボット６１と昇降機構６２をラック１５に対向する位置に位置決めする。
【００１９】
図１に示すように、カバー６の側方に別の工程から搬送されるカセット２０が配置される。そのカセット２０により複数枚の板状被処理物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支持される。上記搬送装置４は、走行機構６３によりロボット６１と昇降機構６２をカセット２０に対向する位置に位置決めし、そのカセット２０に板状被処理物３を支持させ、また、そのカセット２０により支持された板状被処理物３を取り出すことができる。
【００２０】
そのカバー６に、そのカセット２０に対向する開閉可能な開口が設けられる。また、カバー６に内部空気の清浄装置７１が取り付けられている。
【００２１】
上記構成により熱処理を行う場合、各炉体１２の接続口１２ａを保温シャッター５１により閉鎖し、加熱室１３の内部を熱風加熱機構１６により処理温度（例えば２３０℃）に維持し、ラック１５を冷却室１４に配置させる。次に、板状被処理物３を搬送装置４によりカセット２０から取り出し、次いでラック１５に支持させる。次に接続口１２ａを開いて移動機構１８によりラック１５を加熱室１３内に移動させる。そして、回転機構１９の支持台１９ｂにより接続口１２ａを閉鎖する。しかる後に熱風加熱機構１６により板状被処理物３を加熱する。この加熱時に、図２に示すようにラック１５を回転機構１９により上下方向軸回りに回転させる。熱処理が終了すれば、ラック１５の回転を停止させ、移動機構１８によりラック１５を冷却室１４内に移動させ、接続口１２ａを再び保温シャッター５１により閉鎖する。その冷却室１４において、板状被処理物３を例えば２００℃まで放冷し、続いて送風ファンユニット３１ａと排気ファンユニット３１ｂにより強制空冷する。その強制空冷用の冷却風は、冷却室１４においてラック１５により支持された板状被処理物３に、熱処理装置２の並列方向に沿って横方向から吹き付けられる。しかる後に、板状被処理物３を搬送装置４によりラック１５から取り出し、次いでカセット２０に支持させる。
【００２２】
上記構成によれば、加熱室１３内でラック１５を上下方向軸まわりに回転駆動することで、板状被処理物３を上下方向軸まわりに回転させ、熱風の上流側と下流側とで板状被処理物３に温度差が生じるのを防止し、板状被処理物３の加熱温度の平均化を計ることができる。特に、ラック１５により板状被処理物３を、厚さ方向を上下方向として上下に間隔をおいて支持し、熱風を横方向から吹き付けるので、その回転により複数の板状被処理物３を加熱温度の偏りなく効率良く加熱できる。また、加熱室１３と冷却室１４とが上下に並列するので、両室１３、１４の設置に必要な面積は両室を横方向に並列する場合の略１／２になり、システム１の設置面積を可及的に小さくできる。さらに、ラック１５を加熱室１３から冷却室１４に移動させた後に、板状被処理物３をラック１５から取り出して冷却することができる。よって、板状被処理物３をラック１５から取り出す時でも、加熱室１３を常に処理温度に保持し、あるいは処理温度からの温度低下を小さくして処理温度への昇温時間を短縮できる。これにより、加熱室１３内の温度分布特性を向上し、処理時間を短縮してコストを低減し、急激な温度変化をなくしてＨＥＰＡフィルター１７の採用時におけるクリーン度を向上できる。また、加熱室１３を冷却する必要がないので、急冷フィンクーラーや冷却水ユーティリティー等が不要で、さらに、ラック１５への板状被処理物３の出し入れは室温付近で行えるので搬送装置４の耐熱性は不要で、コストを抑制できる。また、ラック１５は加熱室１３と冷却室１４との間で移動機構１８により往復移動させるだけでよく、その往復移動の位置決めや速度に高い精度は不要である。よって、その移動機構１８は複雑な構成を必要とせず、且つ、同時に複数の熱処理装置２を運転する場合でも複雑な運転操作を必要としない。また、冷却室１４においてラック１５により支持された板状被処理物３を、２００℃程度までは放冷することで破損を防止し、その後は強制空冷することで冷却時間を短縮できる。
【００２３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、熱風加熱式熱処理装置の数は限定されない。冷却室はカバーにより被覆されていなくてもよい。また、板状被処理物への熱風の吹き付け方向に限定されず、その吹き付け方向回りに板状被処理物が回転するのでなければよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、板状被処理物の加熱温度を平均化でき、設置面積を可及的に小さくし、しかも、運転操作や構造を複雑化することなく、加熱室内の温度分布特性を向上し、処理時間を短縮し、板状被処理物の破損を防止し、コストを低減し、ＨＥＰＡフィルター採用時におけるクリーン度を向上できる熱処理装置を提供できる。
【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側断面図
【図２】本発明の実施形態の熱処理システムの平断面図
【図３】本発明の実施形態の熱処理装置の正断面図
【符号の説明】
２  熱処理装置
３  板状被処理物
１２ａ  接続口
１３  加熱室
１４  冷却室
１５  ラック
１６  熱風加熱機構
１８  移動機構
１９  回転機構
５１  保温シャッター
【図１】
0003623685.tif 000002
【図２】
0003623685.tif 000003
【図３】
0003623685.tif 000004