(57)【要約】      （修正有）【課題】基板等を熱処理する熱処理装置に関し、赤外線ヒータを使用した場合と同等の熱処理ができ、且つ生成ガスの濃度上昇を抑制することができる装置を提供する。【解決手段】熱処理室１２の中に棚部材があり、この棚部材の裏面に遠赤外線プレート１００が取り付けられている。遠赤外線プレートは、単独で発熱する機能を持たず、加熱されると赤外線を放射する。棚部材に搭載された基板Ｗは、熱処理室内に流れる熱風に晒されて加熱されるが、このとき、遠赤外線プレートも熱風よって昇温し、赤外線を放射する。基板は、遠赤外線プレートから輻射される赤外線によっても加熱される。生成ガスは、大量の熱風に運ばれて熱処理室の外に排出される。【選択図】図６
2007010186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風を供給する熱風供給手段と、当該熱風供給手段によって発生する熱風が導入され内部で被加熱物を加熱する加熱室と、加熱することによって輻射熱を放射する輻射熱発生部材を備え、前記輻射熱発生部材は加熱室内に設けられ、前記輻射熱発生部材は加熱室に導入される熱風によって加熱されて輻射熱を放射することを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
輻射熱発生部材は板状であり、加熱室内には被加熱物を載置する棚部材が設けられ、棚部材は板状の被加熱物を載置可能であり、輻射熱発生部材は板状の被加熱物と略平行となる様に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
輻射熱発生部材は板状であって複数有り、輻射熱発生部材は棚部材を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
輻射熱発生部材は棚部材に取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
輻射熱発生部材は赤外線を輻射するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の熱処理装置。
【請求項６】
輻射熱発生部材は自己の熱源を持たないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板等の被加熱物を熱処理する熱処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記特許文献１に開示されているような熱処理装置が液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）やプラズマディスプレイ（ＰＤＰ：Plasma Display）、有機ELディスプレイ等のようなフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ：Flat Panel display）の製作に使用されている。
【特許文献１】特開２００５−９７４９号  公報
【０００３】
特許文献１に開示された熱処理装置は、ガラス板等の基板（被加熱物）に対して特定の溶液を塗布したものを加熱室内に収容し、熱処理（焼成）する装置である。特許文献１に開示された熱処理装置では、加熱のための熱源として赤外線ヒータが活用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ガラス板等の基板を加熱すると基板上に塗布されていた特定の溶液等が気化してガスが発生する（以下  生成ガスという）。そして加熱室内の温度が低下した時や、加熱室の温度の低い部位等に気化物が凝縮して装置の各部に付着するという問題があった。そのため従来の熱処理装置では、加熱室の内外を掃除して付着した凝縮物を取り除く作業を頻繁に行わなければならなかった。
さらに前記した凝縮物がガラス基板上に落下して製品の歩留りを低下させるという問題があった。
【０００５】
この問題を解決するためには加熱室を換気して生成ガスの濃度を低下させるとよい。しかしながら、従来技術の熱処理装置では、加熱室の換気量を増加させることができない事情があった。
即ち従来技術の熱処理装置では、赤外線ヒータを利用して基板を加熱しているが、赤外線ヒータは風の影響を受けやすく、加熱室の換気量を増大させると基板に温度ばらつきが生じてしまう。即ち従来技術の熱処理装置では、赤外線ヒータの発熱面を分割制御したり、赤外線ヒータの配置に疎密を作ることによって基板の温度分布を整え、基板を均一に加熱していた。そのため従来技術の構造によると、赤外線ヒータの発熱量や配置のばらつきによる温度分布の正常ばらつきがあり、大風量の通気を行うと、この正常なばらつきが乱れ、結果的に基板の温度分布が一様でなくなる。
そのため換気の為に通風量を増大させると、熱処理にムラが生じ、かえって歩留りが低下してしまうという問題があった。そこで従来技術の熱処理装置では、加熱室の換気量は、毎分２０リットル程度の少量とせざるを得ず、生成ガスが高濃度化してしまうのは避けがたいことであった。
【０００６】
この様に、従来技術の熱処理装置は、加熱室の換気を十分に行うことが困難であり、生成ガスの濃度が高まり易く、生成ガスによる悪影響が懸念される。
そこで本発明は、従来技術の問題点に注目し、赤外線ヒータを使用した場合と同等の熱処理が可能であり、且つ生成ガスの濃度上昇を抑制することができる熱処理装置の開発を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そして、上記した課題を解決すべく提供される請求項１に記載の発明は、熱風を供給する熱風供給手段と、当該熱風供給手段によって発生する熱風が導入され内部で被加熱物を加熱する加熱室と、加熱することによって輻射熱を放射する輻射熱発生部材を備え、前記輻射熱発生部材は加熱室内に設けられ、前記輻射熱発生部材は加熱室に導入される熱風によって加熱されて輻射熱を放射することを特徴とする熱処理装置である。
【０００８】
本発明の熱処理装置では、加熱することによって輻射熱を放射する輻射熱発生部材を備え、この輻射熱発生部材から輻射される熱と熱風によって被加熱物を加熱する。そのため赤外線ヒータを使用した場合と同等の熱処理が可能である。また本発明の熱処理装置では、加熱室内を通過する熱風によって輻射熱発生部材を加熱するので、熱風の流れによって生成ガスを加熱室から排出することができ、実質的に加熱室の換気を行うことができる。そのため本発明の熱処理装置では、生成ガスの濃度上昇が抑制される。
また輻射熱発生部材は換気による風の影響を受けにくいので、通風量を増大させることもできる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、輻射熱発生部材は板状であり、加熱室内には被加熱物を載置する棚部材が設けられ、棚部材は板状の被加熱物を載置可能であり、輻射熱発生部材は板状の被加熱物と略平行となる様に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱処理装置である。
【００１０】
本発明の熱処理装置では、輻射熱発生部材が板状であり、輻射熱発生部材が被加熱物と略平行となる様に配置されている。そのため輻射熱発生部材から輻射される熱が直接的に被加熱物に照射され、熱効率が高い。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、輻射熱発生部材は板状であって複数有り、輻射熱発生部材は棚部材を挟む位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の熱処理装置である。
【００１２】
本発明の熱処理装置では、棚部材を挟む位置に輻射熱発生部材が配置されているので、被加熱物を両面もしくは片面から加熱することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、輻射熱発生部材は棚部材に取り付けられていることを特徴とする請求項２又は３に記載の熱処理装置である。
【００１４】
本発明の熱処理装置では、輻射熱発生部材が棚部材に取り付けられているので、場所を取らず、被加熱物の収容スペースを減じることがない。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、輻射熱発生部材は赤外線を輻射するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の熱処理装置である。
【００１６】
本発明の熱処理装置は、輻射熱発生部材から輻射される赤外線及び熱風によって被加熱物を加熱するので、被加熱物を効率よく加熱することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、輻射熱発生部材は自己の熱源を持たないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の熱処理装置である。
【００１８】
本発明の熱処理装置では、輻射熱発生部材が自己熱源を持たないので、輻射熱発生部材に対するヒータ配線等は不要である。そのため加熱室の空間を有効に使用することができ、一度に処理できる量が多い。また本発明の熱処理装置であって従来と同一処理能力のものは、従来のものに比べて全高が低い。即ち従来技術の熱処理装置は、赤外線ヒータを備えていたのに対し、本発明では、これに代わって熱源を持たない輻射熱発生部材を使用する。ここで赤外線ヒータと輻射熱発生部材を比べると輻射熱発生部材の方が全高が低い。そのため本発明の熱処理装置は、従来のものに比べて全高が低い。
また従来の熱処理装置では、加熱室を循環する空気の温度と、赤外線ヒータの発熱量の双方を制御しなければならなかったが、本発明では、熱風の温度を制御するだけで足り、制御が容易である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の熱処理装置によれば、赤外線ヒータを使用した場合と同等の熱処理が可能であり、且つ生成ガスの濃度上昇を抑制することができる。そのため熱処理した製品の歩留りが高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
続いて、本発明の一実施形態である熱処理装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態である熱処理装置を示す正面図である。図２は、図１に示す熱処理装置の内部構造の一部を示す破断斜視図である。図３は、図１に示す熱処理装置の内部構造の概略を示す平面図である。図４は、図１に示す熱処理装置で採用される載置棚の斜視図である。図５は、図４の載置棚の棚部材と赤外線輻射プレート及びガラス基板の斜視図である。図６は、図１に示す熱処理装置の加熱室の内部構造を模式的に示す説明図である。
【００２１】
図１において、１は本実施形態の熱処理装置である。熱処理装置１は、金属製で箱形の本体ケース２の下方に機器収容部３が設けられており、その上方に基板処理部５が設けられた構成となっている。機器収容部３は、基板処理部５に電力を供給する電源装置（図示せず）や基板処理部５の動作を制御する制御装置（図示せず）等を内蔵している。
【００２２】
基板処理部５は、図１や図２に示すように正面側に図示しないロボットアーム等の移載装置によって基板Ｗを出し入れするための換装口６を有し、背面側にメンテナンス時に使用する扉７が設けられている。換装口６には、エアシリンダー８の作動に連動して開閉するシャッター１０が装着されている。
【００２３】
基板処理部５は、図２や図３に示すように中心に熱処理室１２（加熱室）を有し、その周りを空気調整部１１によって取り囲んだ構成とされている。空気調整部１１は、断熱材によって構成される周壁１３ａ〜１３ｄによって四方が包囲されている。空気調整部１１は、空気を所定温度に加熱して熱処理室１２内に吹き込むと共に、熱処理室１２から排出された空気を上流側に循環させるためのものである。
【００２４】
さらに具体的に説明すると、空気調整部１１は、図２や図３に示すように熱風供給手段１４、ダクト１７および機器室１８に大別される。熱風供給手段１４は、空気等を加熱する加熱機能と、加熱された空気等を熱処理室１２内に送り込む送風機能とを有する。また、熱風供給手段１４と熱処理室１２との境界部分には、空気等を浄化するためのフィルタ２１が設置されている。
【００２５】
熱風供給手段１４の近傍には、熱処理室１２の正面側および背面側に、ダクト１７を介して熱処理室１２から戻ってくる空気や生成ガスと、外部から取り入れられた外気とが合流する空気合流部１６，１６を有する。空気合流部１６，１６は、それぞれダクト１７に連通している。空気合流部１６は、外気導入口（図示せず）から導入された空気と、ダクト１７から流入するガスとを合流させ、これらを混合するための予混合空間としての機能を有する。
【００２６】
ダクト１７は、熱処理室１２の周囲を包囲するように配された空気流路であり、熱処理室１２から排出された空気を空気合流部１６に戻す空気流路を形成するものである。
【００２７】
熱処理室（加熱室）１２は、上流壁２０ａおよび仕切壁４１，４３によって取り囲まれた空間である。上流壁２０ａと仕切壁４１，４３は、いずれも基板処理部５の天面４５から底面４６に届く高さを有する。熱処理室１２は、熱風供給手段１４と上流壁２０ａを構成するフィルタ２１の開口を介して連通している。熱処理室１２の下流側は、直接的にダクト１７と連通している。
【００２８】
仕切壁４１は、基板処理部５に設けられた換装口６に相当する位置に開口５０を有する。開口５０は、基板Ｗおよびロボットハンドが出入りするのに最低限必要な大きさおよび形状とされている。開口５０は、開口５０の周囲を取り囲むように設けられた防護壁５１によってダクト１７から隔絶されると共に換装口６と連通している。そのため、ダクト１７内を流れるガスは、開口５０を介して熱処理室１２内に侵入したり、換装口６を介して外部に漏出したりしない。一方、仕切壁４３は、扉７に相当する位置に固定されており、メンテナンス等を行う等際に必要に応じて取り外し可能な構成とされている。
【００２９】
熱処理室１２の中には、基板Ｗを載置するための載置棚５５が配されている。
載置棚５５は、図４に示すように、棚枠７０に対して多数の棚部材５６を上下方向に所定の間隔を開けて装着した構造とされている。
【００３０】
棚部材５６は、図５に示すように、金属製の枠部材５７に対して複数（本実施形態では４本）の桟５８を一体化した構成とされている。枠部材５７は四隅が棚枠７０の支柱６９に対して固定されている。
【００３１】
棚部材５６には、棚部材５６に搭載される基板Ｗに裏面側から当接して基板Ｗを支持す支持体５２が設けられている。
【００３２】
ここで本実施形態に特有の構成として、各棚部材５６の裏面（下面）に遠赤外線プレート１００が取り付けられている。遠赤外線プレート１００は、厚さが０．５〜２ｍｍ程度の薄い板であり、加熱されると赤外線を放射する。遠赤外線プレート１００の構成は、ステンレス等の金属からなるベース材に、ガラスやセラミック等の薄膜を形成したものである。薄膜を構成するセラミックには、例えばジルコニア系、珪酸系、チタニア系のものが採用可能である。
本実施形態で採用する遠赤外線プレート１００は、片面側（薄膜側  下面側）から赤外線を輻射する。
遠赤外線プレート１００には、ヒータ等の熱源はなにも接続されていない。そのため遠赤外線プレート１００は単独で発熱する機能を持たず、外部からの加熱によってのみ昇温して赤外線を発する。
【００３３】
本実施形態では、各棚部材５６の下面に遠赤外線プレート１００が取り付けられており、且つ熱処理室１２の中では、棚部材５６が複数、積み重ね状に設けられているから、各棚部材５６は、遠赤外線プレート１００で挟まれた状態となる。なお図６に示すように、熱処理室１２の最上部に設けられた遠赤外線プレート１００だけは、図示しない取付金具によって最上部の棚部材５６のさらに上部に取り付けられている。
上記した様に、遠赤外線プレート１００は厚さの薄い板であり、かつヒータ等を内蔵しないからエネルギーを供給するための配線や配管は不要である。そのため遠赤外線プレート１００は邪魔にならず、収容空間を過度に狭めることはない。
【００３４】
基板Ｗは、支持体５２の上に載置されるから、基板Ｗは棚部材５６に対して平行に載置される。また前記した遠赤外線プレート１００は、棚部材５６の下面に設けられており、棚部材５６と平行であるから、遠赤外線プレート１００は基板Ｗに対して平行である。即ち遠赤外線プレート１００は基板Ｗに面した位置に設けられている。即ち遠赤外線プレート１００は、基板Ｗと対向する。
【００３５】
枠部材５７は、図２や図３、図４に示すように熱処理室１２の内部に配された棚枠７０に対して固定されている。棚枠７０は、熱処理室１２の天面４５および底面４６に対して垂直な方向に立設された４本の支柱６９を有し、隣接する支柱６９，６９間を上梁部材７２，７３および下梁部材７５，７６で連結し、骨格構造を形成したものである。棚枠７０は、支柱６９の下端が熱処理室１２の底面４６に対して水平に配された台座板７８に対して垂直に固定されている。即ち棚枠７０は、底面が台座板７８によって構成されている。棚枠７０は、側方（熱処理室１２内を流れる空気流の上流側および下流側の面）において隣接する支柱６９，６９間にたすき状に固定された複数の補強板（図示せず）によって補強され、撓みが防止されている。
【００３６】
熱処理室１２には、雰囲気温度を計測するための温度センサが設置されている。熱処理装置１は、温度センサの検知温度に応じて図示しない制御装置に入力され、熱風の温度にフィードバックされて熱処理室１２内の温度が所定の温度（本実施形態では２３０〜２５０℃）に調整される。本実施形態では、熱風の温度を制御するたけで熱処理室１２内の温度をコントロールできるので、制御が容易である。
【００３７】
次に本実施形態の熱処理装置１の機能について説明する。
熱処理の開始に先立ち、熱処理装置１の制御装置（図示せず）は、熱風供給手段１４を構成する図示しない送風機や加熱器等を起動し、加熱された空気を熱処理室１２内に導入する。これにより、熱処理装置１内には空気が熱処理室１２およびダクト１７を流れ、熱風供給手段１４に戻る循環流が発生する。熱処理室１２から出入りする熱風は、毎分２００リットル以上である。
【００３８】
そして熱風供給手段１４から供給される熱風によって遠赤外線プレート１００が加熱され、遠赤外線プレート１００はしだいに赤外線を放射する様になる。
また熱処理装置１内に空気を循環させていくうちに熱風供給手段１４において空気が徐々に加熱されていき、熱処理室１２内の雰囲気温度が所定の熱処理温度（本実施形態では２３０℃〜２５０℃）に達する。
【００３９】
熱処理室１２の雰囲気温度が熱処理温度に達すると、熱処理装置１の外部に配されているロボットアーム等の移載装置に、熱処理を行うべき基板Ｗが搭載される。一方、熱処理装置１は、エアシリンダー８を作動させて換装口６を閉塞していたシャッター１０を開く。シャッター１０が開くと、基板Ｗがロボットアームによって換装口６から水平に差し込まれ、各棚部材５６上に載置される。載置棚５５の棚部材５６に基板Ｗが載置されると、シャッター１０が閉じられる。なお前記した様に、遠赤外線プレート１００には、エネルギーを供給するための配線等が無いから、基板Ｗを挿入する際に配線が邪魔になる様なことはない。
【００４０】
上記したようにして載置棚５５の棚部材５６に搭載された基板Ｗは、熱処理室１２内に流れる熱風に晒され、加熱される。また本実施形態では、基板Ｗは、遠赤外線プレート１００から輻射される赤外線によっても加熱される。
即ち本実施形態では、熱処理室１２内に多数の遠赤外線プレート１００が設けられており、遠赤外線プレート１００は熱風に晒されて昇温する。その結果、遠赤外線プレート１００が赤外線を輻射する。ここで本実施形態では、遠赤外線プレート１００は、基板Ｗと平行に配されており、且つ遠赤外線プレート１００の輻射面は、基板Ｗと対向している。そのため遠赤外線プレート１００の表面から放射される赤外線は、直接的に基板Ｗに照射され、基板Ｗが加熱される。
加えて、本実施形態では、遠赤外線プレート１００は、棚部材５６を挟む様に配置されており、遠赤外線プレート１００は、下面側から赤外線を輻射するから、基板Ｗの上面に遠赤外線プレート１００から放射される赤外線が当たる。そのため基板Ｗはよりむら無く加熱される。
【００４１】
基板Ｗが加熱され、基板Ｗが熱処理されると、表面に予め塗布されている溶液が気化するなどして高温で有機性の生成ガスが発生する。本実施形態では、生成ガスと空気とを含む混合ガスは、熱処理室１２の下流側に向けて流れる。本実施形態では、毎分２００リットル以上の熱風が熱処理室１２を通過するので、生成ガスは、大量の熱風に運ばれて熱処理室１２の外に排出される。
【００４２】
そのため熱処理室１２は、熱風の通過に伴って換気され、熱処理室１２に生成ガスが滞留することは無い。
【００４３】
本実施形態の熱処理装置１では、上記した様に大量の熱風によって熱処理室１２が換気され、熱処理室１２に生成ガスが滞留することが無いので、熱処理室１２内における生成ガスの濃度は低い状態を維持している。そのため生成ガスの成分が凝縮することが少ない。従って凝縮物を掃除する頻度が少なくて済む。また凝縮物によってガラス基板を汚すことも少なく、製品の歩留りが高い。
【００４４】
以上説明した実施形態では、遠赤外線プレートは、片面側からのみ赤外線を輻射するものを採用したが、表裏両面から赤外線を輻射するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態である熱処理装置を示す正面図である。
【図２】図１に示す熱処理装置の内部構造の一部を示す破断斜視図である。
【図３】図１に示す熱処理装置の内部構造の概略を示す平面図である。
【図４】図１に示す熱処理装置で採用される載置棚の斜視図である。
【図５】図４の載置棚の棚部材と赤外線輻射プレート及びガラス基板の斜視図である。
【図６】図１に示す熱処理装置の加熱室の内部構造を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１      熱処理装置
１２    熱処理室（加熱室）
１４    熱風供給手段
１００  遠赤外線プレート
Ｗ      基板
【図１】
2007010186.tif 000003
【図２】
2007010186.tif 000004
【図３】
2007010186.tif 000005
【図４】
2007010186.tif 000006
【図５】
2007010186.tif 000007
【図６】
2007010186.tif 000008