(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体と、
その炉体内に形成される処理室と、
その処理室内において、板状の処理対象物を厚さ方向が上下方向となるように下方から支持する支持部材と、
その処理室への加熱用ガスの入口と、
その処理室からの加熱用ガスの出口とを備え、
その入口から処理室に導入された加熱用ガスを、その処理対象物の下面から上面を経由して出口に導く流動路が形成されていることを特徴とする熱処理装置。
【請求項２】
その処理室において、その処理対象物の下方領域を囲む仕切りが設けられ、
その処理対象物の下面と仕切りの上端との間に隙間が形成され、
その入口から処理室に導入される加熱用ガスは、その処理対象物の下面と仕切りとで囲まれる領域に導入されると共に、その領域から前記隙間を通って処理対象物の上面に導かれる請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
その隙間の寸法が調節可能とされている請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
その処理対象物の周方向における互いに異なる複数の位置において、その隙間の寸法が互いに異なるように調節可能とされている請求項３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
その処理対象物の下面に対向する吹き出し板が設けられ、
その吹き出し板に加熱用ガスの通過口が形成され、
その吹き出し板の下方に加熱用ガスが導入されるように前記入口が配置され、
その仕切りは、その吹き出し板上で処理対象物の周方向に沿って並列する複数の可動板と、各可動板の高さ調節機構とを有し、
各可動板の上端と処理対象物の下面との間が前記隙間とされ、
その隙間の寸法が各可動板の高さ調節により変化する請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
その出口から排出された加熱用ガスを、その入口に還流させる還流通路と、
その出口を、その還流通路と炉体の外部とに選択的に接続する切り換え機構とが設けられている請求項１〜５の中の何れかに記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記処理室は複数とされ、それら処理室は上下に並列され、
前記炉体は加熱用ガスの導入口と排出口とを有し、
各処理室の入口と前記導入口とを接続する導入路と、各処理室の出口と前記排出口とを接続する排出路と、各処理室を囲む加熱用ガスの循環用通路とが設けられ、
その循環用通路は、その導入路の下流側に循環空気導入口を介して接続され、その導入路の上流側に循環空気出口を介して接続されている請求項１〜６の中の何れかに記載の熱処理装置。
【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のような電子部品として利用される板状の処理対象物を熱処理するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
板状の処理対象物の一方の面に有機溶剤によって希釈された液体状のコーティング剤を塗布し、そのコーティング剤を固化させるために熱処理を行い、しかる後に他方の面をエッチング処理することで電子回路用配線等を形成することが行われている。
【０００３】
その熱処理工程において、コーティング剤の一部は有機溶剤と共に蒸発する。その蒸発したコーティング剤が処理対象物の他方の面に再付着すると、その他方の面に所望のエッチング処理を行うことができなくなる。
【０００４】
従来、そのような処理対象物の熱処理を行うために図１０に示す熱処理装置１００が用いられている。その熱処理装置１００は、炉体１０１内に形成した処理室１０２に配置されるホットプレート１０３を備える。そのホットプレート１０３に真空ポンプ（図示省略）に通じる吸引孔１０３′が形成されている。そのホットプレート１０３に載置される処理対象物１０４は、真空ポンプにより吸引されることでホットプレート１０３に密着する。そのホットプレート１０３に載置された処理対象物１０４の上面１０４ａにコーティング剤が塗布されている。そのホットプレート１０３上で処理対象物１０４を加熱することでコーティング剤が固化される。そのホットプレート１０３と処理対象物１０４との密着により、蒸発したコーティング剤が処理対象物１０４の下面１０４ｂに再付着するのが防止されている。
【０００５】
その処理対象物１０４を搬送する時、処理対象物１０４の上面１０４ａには固化前のコーティング剤が塗布されているため、搬送装置は処理対象物１０４を下面１０４ｂから保持する必要がある。その搬送装置とホットプレート１０３の上面１０３ａとの干渉を避けるため、ホットプレート１０３の上面１０３ａから突出可能な支持部材１０５が必要とされている。その搬送装置により処理対象物１０４が支持部材１０５上により支持された後、処理対象物１０４の下面１０４ｂとホットプレート１０３の上面とを密着させるため、支持部材１０５は駆動機構（図示省略）により下降させられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の熱処理装置１００において、処理対象物１０４の下面１０４ｂとホットプレート１０３の上面１０３ａとを完全に密着状態にすることは、密着面の加工精度や吸引力に限界があるため不可能である。そのため、蒸発したコーティング剤が真空ポンプにより吸引されることで、微量ではあるが処理対象物１０４の下面１０４ｂに再付着するという問題がある。
【０００７】
従来の熱処理装置１００は支持部材１０５を昇降させる駆動機構を必要とする。しかし、コーティング剤を固化するためには処理室１０２内の温度を例えば２５０〜３００℃程度にする必要がある。そのような高温領域において、発塵が少なく熱膨張を吸収できる駆動機構を、安価で、簡単に設計するのは非常に困難である。そのためコストが増大するという問題があった。さらに、熱処理装置１００の処理能力を大きくすると共に設置スペースを小さくするため、処理室１０２を上下方向に沿って多数配列することが望まれる。しかし、ホットプレート１０３に駆動機構を取り付けると処理室１０２の配列ピッチを小さくするのが困難であるため、処理室１０２の数を十分に多くすることができないという問題がある。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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の熱処理装置は、炉体と、その炉体内に形成される処理室と、その処理室内において、板状の処理対象物を厚さ方向が上下方向となるように下方から支持する支持部材と、その処理室への加熱用ガスの入口と、その処理室からの加熱用ガスの出口とを備え、その入口から処理室に導入された加熱用ガスを、その処理対象物の下面から上面を経由して出口に導く流動路が形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、処理室における処理対象物は入口から導入された加熱用ガスにより対流加熱される。その加熱用ガスは流動路により処理対象物の下面から上面を経由して出口に導かれる。よって、処理対象物の上面に塗布されるコーティング剤等の材料が蒸発することで発生するガスは、処理対象物の下面に至ることなく、加熱用ガスと共に出口から排出される。これにより、蒸発したコーティング剤等の材料が処理対象物の下面に再付着するのを防止できる。
また、処理対象物の下面を別の部材に密着させる必要はないため、処理対象物の支持部材を昇降させる駆動機構を必要としない。これにより、駆動機構による発塵やコスト増大の問題なく、多くの処理室を熱処理装置全体の上下寸法を大きくすることなく配列できる。
【０００９】
その処理室において、その処理対象物の下方領域を囲む仕切りが設けられ、その処理対象物の下面と仕切りの上端との間に隙間が形成され、その入口から処理室に導入される加熱用ガスは、その処理対象物の下面と仕切りとで囲まれる領域に導入されると共に、その領域から前記隙間を通って処理対象物の上面に導かれるのが好ましい。
その隙間を通過する加熱用ガスが絞られることで、処理対象物の下面の下方領域の圧力を周囲の圧力よりも高くすることができる。これにより、処理対象物の下面から上面に向かう加熱用ガスが逆流するのを阻止できるので、処理対象物の上面に塗布されるコーティング剤等の材料が蒸発することで発生するガスが処理対象物の下面に至るのを確実に防止できる。
【００１０】
その隙間の寸法が調節可能とされているのが好ましい。
これにより、加熱用ガスを必要以上に絞ることなく、処理対象物の下面から上面に向かう加熱用ガスが逆流するのを確実に防止できる。
【００１１】
その処理対象物の周方向における互いに異なる複数の位置において、その隙間の寸法が互いに異なるように調節可能とされているのが好ましい。
その隙間の寸法を互いに異なる複数の位置において互いに異なるように調節することで、処理対象物の上下面における加熱用ガスの流量を流動方向に関わらず均一化することができる。これにより、処理対象物をその形状の如何に関わらず均一に加熱できると共に、処理対象物の下面から上面に向かう加熱用ガスが逆流するのをより確実に防止できる。
【００１２】
その処理対象物の下面に対向する吹き出し板が設けられ、その吹き出し板に加熱用ガスの通過口が形成され、その吹き出し板の下方に加熱用ガスが導入されるように前記入口が配置され、その仕切りは、その吹き出し板上で処理対象物の周方向に沿って並列する複数の可動板と、各可動板の高さ調節機構とを有し、各可動板の上端と処理対象物の下面との間が前記隙間とされ、その隙間の寸法が各可動板の高さ調節により変化するのが好ましい。
これにより、流動路と、その流動路に形成される隙間と、その隙間の寸法の調節機構とを、構造を複雑化することなく構成できる。
【００１３】
その出口から排出された加熱用ガスを、その入口に還流させる還流通路と、その出口を、その還流通路と炉体の外部とに選択的に接続する切り換え機構とが設けられているのが好ましい。
これにより、コーティング剤等の蒸発によるガスの発生が完了した後に、切り換え機構により出口を炉体の外部との接続状態から還流通路との接続状態に切り換えることで、熱を有効利用することができる。
【００１４】
前記処理室は複数とされ、それら処理室は上下に並列され、前記炉体は加熱用ガスの導入口と排出口とを有し、各処理室の入口と前記導入口とを接続する導入路と、各処理室の出口と前記排出口とを接続する排出路と、各処理室を囲む加熱用ガスの循環用通路とが設けられ、その循環用通路は、その導入路の下流側に循環空気導入口を介して接続され、その導入路の上流側に循環空気出口を介して接続されているのが好ましい。
その循環用通路を加熱用ガスが通過することで、各処理室内を均一な温度に加熱して処理対象物を精度良く熱処理できる。その循環用通路を通過する加熱用ガスは、蒸発したコーティング剤を含む処理室内の加熱用ガスと混合することがないので排気する必要がなく、熱を有効利用できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１、図２に示す熱処理システムＳは、複数の熱処理装置１と搬送装置２と保管ステーション３とを備え、その搬送装置２により各熱処理装置１と保管ステーション３とに対して板状の処理対象物４の出し入れを行う。その搬送装置２は、処理対象物４を持ち上げ状に保持するアーム２ａを上下前後左右の任意方向に移動させる機構を有する公知の構成のものを用いることができる。その処理対象物４は、例えばフラットパネルディスプレイ用ガラス基板である。その処理対象物４の一方の面に有機溶剤によって希釈された液体状のコーティング剤が塗布され、そのコーティング剤を固化させるために熱処理装置１により熱処理が行われる。
【００１６】
図３、図４に示すように、その熱処理装置１は、炉体１１と、その炉体１１内に形成される複数の処理室１２とを備える。その炉体１１は搬送装置２に対向する面が前面とされている。それら処理室１２は、炉体１１の内部前側上方において上下に並列する。それら処理室１２を炉体１１の内部において覆うインナーハウジング１９が設けられている。その炉体１１の側面に加熱用ガスの導入口１３が設けられ、後面に加熱用ガスの排出口１４が設けられている。その加熱用ガスとして本実施形態では空気が用いられる。各処理室１２は加熱用ガスの入口１５と出口１６とを有する。各入口１５と導入口１３とを接続する導入路１７と、各出口１６と排出口１４とを接続する排出路１８とが炉体１１に設けられている。
【００１７】
その導入路１７は、炉体１１の一側面において開口する導入口１３から下方に延びる第１部分１７ａと、炉体１１の下方の第２部分１７ｂと、インナーハウジング１９の一側方に位置する第３部分１７ｃとを有する。その第３部分１７ｃは各処理室１２の入口１５にインナーハウジング１９に形成された通孔を介して接続される。その排出路１８は、インナーハウジング１９の他方側に位置する第１部分１８ａと、この第１部分１８ａを炉体１１の後面において開口する排出口１４に接続するダクトにより構成される第２部分１８ｂとを有する。その第１部分１８ａは各処理室１２の出口１６にインナーハウジング１９に形成された通孔を介して接続される。
【００１８】
その導入路１７の第２部分１７ｂに、ヒーター２１と吸気ファン２２とＨＥＰＡフィルター２３とが設けられている。そのファン２２の回転により、炉体１１の外部の空気が導入口１３から導入路１７の第１部分１７ａに導入される。その導入路１７の第１部分１７ａに導入された空気は、図４において矢印で示すように、第２部分１７ｂにおいてヒーター２１により加熱された後にファン２２を介してＨＥＰＡフィルター２３を通過することで第３部分１７ｃに至り、しかる後に各処理室１２に入口１５から導入される。各処理室１２に導入された空気は、各出口１６から排出路１８の第１部分１８ａ、第２部分１８ｂを介して排出口１４に至る。その排出路１８の第２部分１８ｂには排気ファン２４が設けられている。これにより、各処理室１２にヒーター２１により加熱された空気を分配できるので、各処理室１２毎の温度制御を必要としない。よって、操作を簡単化してコストを低減できる。
【００１９】
図５〜図７に示すように、各処理室１２は炉体１１により支持される上下壁３１、３２、左右壁３３、３４、後壁３５により囲まれ、前方は処理対象物４の出入口１２ａとされている。その出入口１２は、炉体１１により支持されるシャッター３６をアクチュエータ（図示省略）により左右軸３６ａ中心に揺動させることで開閉される。
【００２０】
各処理室１２の内部において、下壁３２から上方に延びるバッフルプレート４１が、左右壁３３、３４の間に亘って後壁３５に対向するように設けられている。各処理室１２内において、そのバッフルプレート４１、後壁３５、上下壁３１、３２、左右壁３３、３４により囲まれる領域に、処理対象物４を厚さ方向が上下方向となるように下方から支持する支持部材４０が設けられている。その支持部材４０は、本実施形態では下壁３２から上方に突出する４本のピンにより構成されている。その支持部材４０により支持される処理対象物４の上面４ａにコーティング剤が塗布されり。その支持部材４０により支持される処理対象物４の上面４ａは、バッフルプレート４１の上端面４１ａよりも下方に位置される。
【００２１】
その入口１５から支持部材４０に導入された空気を、図５、図６において矢印で示すように、処理対象物４の下面４ｂから上面４ａを経由して出口１６に導く流動路５０が形成されている。すなわち、支持部材４０により支持された処理対象物４の下面４ｂに対向する吹き出し板５１が、左右壁３３、３４に取り付けられている。支持部材４０は吹き出し板５１から上方に突出する。その吹き出し板５１に空気の通過口５１ａが複数形成されている。その吹き出し板５１の下方に加熱用ガスが導入されるように入口１５が配置されている。
【００２２】
各処理室１２において、その吹き出し板５１上に、支持部材４０により支持された処理対象物４の下方領域を囲む仕切り５２が設けられている。その仕切り５２は、吹き出し板５１上で処理対象物４の周方向に沿って並列する複数の可動板５３を有する。図８に示すように、各可動板５３は、弾性変形可能な鋼板を２位置５３ａ、５３ｂにおいて互いに逆方向に屈曲することで構成される。各可動板５３の一方の屈曲位置５３ａを貫通するネジ５４により、他方の屈曲位置５３ｂと一端５３ｃとが吹き出し板５１に押し付けられる。各可動板５３の他端５３ｄは仕切り５２の上端を構成する。その仕切り５２の上端と処理対象物４の下面４ｂとの間に微小な隙間δが形成されている。その隙間δの寸法が調節可能とされている。すなわち、上記ネジ５４の吹き出し板５１へのねじ込み量を変更することで、各可動板５３は実線で示す状態から二点鎖線で示す状態に状態に弾性変形する。これにより、そのネジ５４により可動板５３の高さ調節機構が構成され、各可動板５３の高さ調節により隙間δの寸法が変化する。各可動板５３の高さは互いに独立して調節可能である。よって、処理対象物４の周方向における互いに異なる複数の位置において、隙間δの寸法が互いに異なるように調節可能である。
【００２３】
各処理室１２において、支持部材４０により支持された処理対象物４の上方に位置する整流板６１が左右壁３３、３４に取り付けられている。その整流板６１の中央に空気の通過口６１ａが形成されている。その整流板６１の上方から加熱用ガスが処理室１２の外部に排出されるように出口１６が配置されている。
【００２４】
各処理室１２において、入口１５から吹き出し板５１の下方に導入される空気は、図５、図６において矢印で示すように、吹き出し板５１の下方から通過口５１ａを介して処理対象物４の下面４ｂと仕切り５２とで囲まれる領域に導入される。その空気は、処理対象物４の下面４ｂの中央から周縁に向かうように放射状に流動することで、その領域から隙間δを通って処理対象物４の上面４ａに導かれ、その上面４ａを経由して整流板６１の通過口６１ａを介して出口１６に導かれる。これにより上記空気の流動路５０が形成されている。
【００２５】
各処理室１２の出口１６から排出された空気は上記排出路１８から排出口１４に至る。図３に示すように、その排出路１８の第２部分１８ｂを構成するダクトと、導入路１７の第１部分１７ａを構成するダクトとが、還流ダクト７１により接続されている。その還流ダクト７１により、その出口１６から排出された空気を入口１５に還流させる還流通路が構成されている。その還流ダクト７１内の還流通路を開閉する第１開閉バルブ７２と、排出口１４を開閉する第２開閉バルブ７３とが設けられている。その出口１６は、図において実線で示すように第１開閉バルブ７２を閉じて第２開閉バルブ７３を開くことで炉体１１の外部に通じ、破線で示すように第１開閉バルブ７２を開いて第２開閉バルブ７３を閉じることで還流通路に接続される。これにより、出口１６を還流通路と炉体１１の外部とに選択的に接続する切り換え機構が構成されている。上記コーティング剤等の蒸発によるガスの発生が完了した後に、その切り換え機構により出口１６を炉体１１の外部との接続状態から還流通路との接続状態に切り換えることで、熱を有効利用することができる。その切り換えのため、各処理室１２におけるコーティング剤の溶剤濃度測定センサと、そのセンサの検出値に応じて両開閉バルブ７２、７３を制御する制御装置や、両開閉バルブ７２、７３を処理対象物４の加熱時間に応じて切り替える制御装置を設けてもよい。
【００２６】
図９に示すように、各処理室１２を囲む空気の循環用通路８１が設けられている。すなわち、各処理室１２は互いに間隔をおいて配置され、インナーハウジング１９の内面と各処理室１２の外面との間の空間により循環用通路８１が構成されている。その循環用通路８１を、導入路１７の下流側である第３部分１７ｃに接続するための循環空気導入口８１ｃと、導入路１７の上流側である第１部分１７ａに図３において破線で示すようにダクト８１ｄを介して接続するための循環空気出口８１ｅとが、インナーハウジング１９に形成されている。その循環用通路８１を加熱された空気が通過することで、各処理室１２内を均一な温度に加熱して処理対象物４を精度良く熱処理できる。その循環用通路８１を通過する空気は、蒸発したコーティング剤を含む処理室１２内の空気と混合することがないので排気する必要がなく、熱を有効利用できる。
【００２７】
上記実施形態によれば、各処理室１２における処理対象物４はヒーター２１により加熱されて入口１５から導入された空気により対流加熱される。その空気は流動路５０により処理対象物４の下面４ｂから上面４ａを経由して出口１６に導かれる。よって、処理対象物４の上面４ａに塗布されるコーティング剤等の材料が蒸発することで発生するガスは、処理対象物４の下面４ｂに至ることなく、空気と共に出口１６から排出される。これにより、蒸発したコーティング剤等の材料が処理対象物４の下面４ｂに再付着するのを防止できる。また、処理対象物４の下面４ｂを別の部材に密着させる必要はないため、処理対象物４の支持部材４０を昇降させる駆動機構を必要としない。これにより、駆動機構による発塵やコスト増大の問題なく、多くの処理対象物４を熱処理装置１全体の上下寸法を大きくすることなく配列できる。
その処理対象物４の下面４ｂと仕切り５２との間の隙間δを通過する空気が絞られることで、処理対象物４の下面４ｂの下方領域の圧力を周囲の圧力よりも高くすることができる。本実施形態では、加熱ガスとして炉体１１外部の空気が用いられるので、その処理対象物４の下面４ｂの下方領域の圧力は大気圧よりも大きくされる。これにより、処理対象物４の下面４ｂから上面４ａに向かう加熱用ガスの逆流を阻止できるので、処理対象物４の上面４ａに塗布されるコーティング剤等の材料が蒸発することで発生するガスが処理対象物４の下面４ｂに至るのを確実に防止できる。その隙間δの寸法を調節できるので、空気を必要以上に絞ることなく処理対象物４の下面４ｂから上面４ａに向かう空気の逆流を確実に防止できる。その隙間δの寸法を処理対象物４の周方向における互いに異なる複数の位置において互いに異なるように調節することで、処理対象物４の上下面４ｂにおける加熱用ガスの流量を流動方向に関わらず均一化することができる。例えば処理対象物４が長方形板状である場合は四隅に向かう空気量を多くすることができる。これにより処理対象物４を均一に加熱することができ、また、処理対象物４の下面４ｂから上面４ａに向かう空気が逆流するのをより確実に防止できる。さらに、各処理室１２における空気の流動路５０と、隙間δと、隙間δの寸法の調節機構とを簡単な構造により設けることができる。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば加熱ガスとして空気以外のガスを使用してもよい。また、吹き出し板５１をなくして仕切り５２を下壁３２上に直接設け、下壁３２を貫通する開口から加熱用ガスを処理対象物４の下方に導入するようにしてもよい。さらに、処理対象物の加熱源として上記実施形態では加熱用ガスのみを用いたが、これに限定されるものではなく、例えば、処理対象物の下面に対向するパネルヒーターのような他の加熱源を備えるようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、板状の処理対象物の一方の面におけるコーティング剤等を加熱する際に、蒸発したコーティング剤等が他方の面に再付着するのを確実に防止でき、処理対象物の支持構造を簡単化することでコストを低減でき、処理能力が大きく、熱効率が良く、設置スペースの小さな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平面図
【図２】本発明の実施形態の熱処理システムの側面図
【図３】本発明の実施形態の熱処理装置の側断面図
【図４】本発明の実施形態の熱処理装置の正断面図
【図５】本発明の実施形態の熱処理装置における処理室の側断面図
【図６】本発明の実施形態の熱処理装置における処理室の正断面図
【図７】本発明の実施形態の熱処理装置における処理室の平断面図
【図８】本発明の実施形態の熱処理装置における仕切りの作用説明図
【図９】本発明の実施形態の熱処理装置における循環用通路の構成説明図
【図１０】従来の熱処理装置の説明図
【符号の説明】
４  処理対象物
１１  炉体
１２  処理室
１３  導入口
１４  排出口
１５  入口
１６  出口
１７  導入路
１８  排出路
４０  支持部材
５１  吹き出し板
５２  仕切り
５３  可動板
５４  ネジ
７１  還流ダクト
７２  第１開閉バルブ
７３  第２開閉バルブ
８１  循環用通路
δ  隙間
【図１】
0003860469.tif 000002
【図２】
0003860469.tif 000003
【図３】
0003860469.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003860469.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003860469.tif 000008
【図８】
0003860469.tif 000009
【図９】
0003860469.tif 000010
【図１０】
0003860469.tif 000011