JP2008292012A - 熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理の際に被熱処理物から発生した昇華物を気体導出孔以降へ流出し難くすることができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】互いに連通する加熱室１２と熱処理室１１とを内蔵する装置本体１０の熱処理室１１に被熱処理物Ｗが出し入れ可能に収容され、かつ装置本体１０の加熱室１２に対応する箇所に設けた気体導入孔１４から導入した熱処理用気体を加熱室１２で加熱することにより被熱処理物Ｗを熱処理し、装置本体１０の熱処理室１１に対応する箇所に設けた気体導出孔１６から熱処理済みの気体を導出する熱処理装置１Ａにおいて、熱処理済みの気体に含まれる被熱処理物Ｗから発生した昇華物Ａを分解するための触媒２２が、気体導出孔１６の入口１６ａを塞ぐように設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被熱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、熱処理部の熱処理室に被熱処理物が収容された状態で、前記熱処理室内の空気を循環させながら加熱することにより前記被熱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熱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室内に送り込みつつ前記熱処理室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室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

ところで、上述した熱処理室内の換気に代えてまたは換気に加えて、熱処理室内に昇華物を除去するための触媒を配置することが考えられる。しかしながら、触媒を配置する位置によっては、熱処理により発生した昇華物が触媒により処理されずに気体導出孔へ流出し、気体導出孔やこれに接続させた導出ダクトなどに昇華物の再結晶化したものが付着するため、改善の余地が残されていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、熱処理の際に被熱処理物から発生した昇華物を気体導出孔以降へ流出し難く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、互いに連通する加熱室と熱処理室とを内蔵する装置本体の前記熱処理室に被熱処理物が出し入れ可能に収容され、かつ前記装置本体の前記加熱室に対応する箇所に設けた気体導入孔から導入した熱処理用気体を前記加熱室で加熱することにより上記被熱処理物を熱処理し、前記装置本体の前記熱処理室に対応する箇所に設けた気体導出孔から熱処理済みの気体を導出する熱処理装置において、前記熱処理済みの気体に含まれる前記被熱処理物から発生した昇華物を分解するための触媒が、前記気体導出孔の入口を塞ぐように設けられていることを特徴とする。

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、前記触媒が、熱処理室の内側に設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の熱処理装置において、前記気体導出孔の内側に装置本体の外側から先端部が挿脱される導出ダクトを有し、該導出ダクトの先端部に気体導出孔の入口を塞ぐ大きさの触媒が配設され、かつその触媒が気体導出孔の入口に配置される構成となっていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装置において、前記気体導出孔から排気される気体の一部を前記気体導入孔に戻すように構成されていることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の熱処理装置において、前記装置本体には、前記加熱室と前記熱処理室との間に、前記加熱室から前記熱処理室へのみ気体の流れを許容する仕切板が設けられていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、気体導出孔の入口を塞ぐように触媒が設けられているので、被熱処理物から発生した昇華物を含む熱処理済みの気体の全てが触媒に接触して気体導出孔から排気されるので、昇華物を気体導出孔へ流出し難くすることができる。加えて、昇華物を含む熱処理済みの気体が導出ダクトで冷却される前に触媒で昇華物を分解することが可能である。よって、触媒の処理効率を向上させ得るとともに、触媒の温度低下を抑制することが可能になる。

請求項２に係る発明によれば、触媒が熱処理室の内側に設けられるので、熱処理室内に手を入れて触媒を交換することができる。また、触媒の大きさを気体導出孔よりも大きくすることができるので、昇華物を含む熱処理済みの気体を熱処理室内で循環させるようにすると、触媒に接触する頻度を向上させ得、これにより触媒による昇華物の酸化分解反応の促進をより向上させ得る。

請求項３に係る発明によれば、導出ダクトの先端部を気体導出孔へ挿入することにより、触媒が気体導出孔の入口を塞ぐように配置される。逆に導出ダクトを気体導出孔から抜き出すことで、触媒の交換を容易に行うことが可能となる。

請求項４に係る発明によれば、気体導出孔から排気された熱処理済みの気体が気体導入孔へ戻されるので、熱処理済みの気体が持つ熱を、被熱処理物の熱処理に再利用することが可能になる。

請求項５に係る発明によれば、気体導入孔から導入された気体が、加熱室、熱処理室および気体導出孔へとこの順に供給されるので、気体導入孔から導入されたフレッシュな気体で熱処理を行うことができるとともに、触媒が劣化しても熱処理室内での昇華物濃度の増加を抑制することが可能になる。また、熱処理室に気体の淀みが発生することを抑制することが可能となり、これによっても触媒の劣化に伴う熱処理室内での昇華物濃度の増加を抑制することが可能になる。

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。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る熱処理装置の概略構成を示す正面図である。この熱処理装置１Ａは、例えば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。

熱処理装置１Ａは、被熱処理物（ワークとも言う）Ｗが出し入れ可能に収容される熱処理室１１と、この熱処理室１１へ加熱エアを供給するための加熱室１２とを内部に有する装置本体１０を有する。この図示例では、加熱室１２は熱処理室１１の上側に配されている。

装置本体１０は、断面が矩形状をした４側面と、天井面と、底面とを有する箱状に形成されている。ここで、右側側面を１０ａ、奥側側面を１０ｂ、左側側面を１０ｃ、天井面を１０ｄ、底面を１０ｅという。

右側側面１０ａの加熱室１２に対応する高さ位置には、気体導入孔１４が設けられ、この気体導入孔１４には、右側側面１０ａの外側に取付けられた導入ダクト１５が連通連結されている。また、右側側面１０ａの熱処理室１１に対応する高さ位置、図示例では熱処理室１１の底に近い下側位置には、気体導出孔１６が設けられ、この気体導出孔１６には、右側側面１０ａの外側に取付けられた導出ダクト１７が連通連結されている。

導入ダクト１５および気体導入孔１４は外気を加熱室１２に導入するもので、気体導出孔１６および導出ダクト１７は熱処理室１１のエアを外部に導出するものである。

上記加熱室１２と熱処理室１１との間には分離板１３が設けられている。この分離板１３は、奥側側面１０ｂと、これに対向する図に表れていない手前側側面とに掛け渡して水平に設けられていて、分離板１３と右側側面１０ａとの間には隙間１３ａが、分離板１３と左側側面１０ｃとの間には隙間１３ｂが形成されている。

分離板１３の上側の加熱室１２には、加熱器２０と送風機２１が設けられている。加熱器２０は導入ダクト１５および気体導入孔１４から導入された外気を加熱するもので、送風機２１は加熱されたエアを熱処理室１１へ供給するためのものである。

熱処理室１１の右側側面１０ａには、気体導出孔１６の前側に触媒２２が図示しない固定部材を介して取付けられていて、この触媒２２により気体導出孔１６の入口１６ａが塞がれている。また、熱処理室１１の内側には、例えば１または２以上の被熱処理物Ｗを所定状態で保持できる保持部材（図示せず）が二点鎖線で示す箇所に設けられている。

触媒２２は、熱処理済みエアに含まれる昇華物の酸化分解反応を促進するためのものであり、例えば白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の貴金属や、これらの貴金属の合金などの活性金属が採用される。このような触媒２２は、約１５０〜２００℃程度の温度雰囲気下において触媒活性を示す。

このように構成された熱処理装置１Ａにあっては、導入ダクト１５および気体導入孔１４から導入されたエアが、加熱室１２に供給され、加熱器２０により加熱されて送風機２１により熱処理室１１へ前記隙間１３ｂから供給される。熱処理室１１に供給された加熱エアは、前記隙間１３ａを経て加熱室１２に再度供給されて循環するか、気体導出孔１６および導出ダクト１７を経て排気される。なお、隙間１３ａを経て加熱室１２に再度供給される循環エアは、気体導入孔１４から導入されたエアと混合される。

そして、このように流れるエアにより、熱処理室１１にセットされた被熱処理物Ｗが熱処理される。このとき、被熱処理物Ｗから昇華物Ａが発生し、その昇華物Ａは熱処理済みエアに含まれて移動していき、触媒２２に接触することで酸化分解反応を起こして除去され、昇華物Ａの除去されたエアが気体導出孔１６および導出ダクト１７から排気される。

したがって、第１実施形態に係る熱処理装置１Ａによる場合には、以下のような効果が得られる。
（ａ）気体導出孔１６の入口１６ａを塞ぐように触媒２２が設けられているので、被熱処理物Ｗから発生した昇華物Ａを含む熱処理済みの気体の全てが触媒２２に接触して気体導出孔１６から排気されるので、昇華物Ａを気体導出孔１６以降へ流出し難くすることができる。
（ｂ）また、昇華物Ａを含む熱処理済みの気体が導出ダクト１７で冷却される前に触媒２２で昇華物Ａを分解することが可能であるので、触媒２２の処理効率を向上させ得るとともに、触媒２２の温度低下を抑制することが可能になる。
（ｃ）更に、触媒２２が熱処理室１１内に設けられているので、気体導出孔１６よりも大きいものを用いることができ、加えて昇華物Ａを含む熱処理済みの気体を熱処理室１１内で循環するので、触媒に接触する頻度を向上させ得、これにより触媒による昇華物の酸化分解反応の促進をより向上させ得る。

（第２実施形態）
図２は、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。なお、図１と同一部分には、同一符号を付している。

この熱処理装置１Ｂは、第１実施形態の熱処理装置１Ａの分離板１３に代えて、加熱室１２と熱処理室１１との間に仕切板３０を用いている。この仕切板３０は、装置本体１０の右側側面１０ａ、奥側側面１０ｂおよび手前側側面にて水平に支持されていて、左側側面１０ｃとの間にのみ隙間３０ａが形成されている。つまり、この隙間３０ａは、気体導入孔１４および気体導出孔１６が設けられた右側側面１０ａとは反対側に設けられている。

この熱処理装置１Ｂにあっては、導入ダクト１５および気体導入孔１４から導入されたエアが、加熱室１２に供給され、加熱器２０により加熱されて送風機２１により前記隙間３０ａから熱処理室１１へ供給され、その後、加熱室１２に戻ることなく、触媒２２により昇華物Ａが除去されて気体導出孔１６および導出ダクト１７から排気される。つまり、気体導入孔１４から導入されたエアは、加熱室１２、熱処理室１１、気体導出孔１６の順に移動し、熱処理室１１から加熱室１２に戻って循環することがない。

したがって、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、（ａ）と（ｂ）の効果と、下記の（ｄ）の効果が得られる。
（ｄ）エアが熱処理室１１から加熱室１２に戻らないので、気体導入孔１４から導入されたフレッシュなエアで熱処理を行うことができるとともに、触媒２２が劣化しても熱処理室１１内での昇華物濃度の増加を抑制することが可能になる。また、熱処理室１１にエアの淀みが発生することを抑制することが可能となり、これによっても触媒２２の劣化に伴う熱処理室１１内での昇華物濃度の増加を抑制することが可能になる。

（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付している。

この熱処理装置１Ｃは、導入ダクト１５の途中と導出ダクト１７の途中に、両端が連通連結され、かつ送風機１９を内部に有する還流ダクト１８が設けられている点だけが、第１実施形態の熱処理装置１Ａとは異なる。

したがって、この熱処理装置１Ｃによる場合には、第１実施形態と同様に（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の効果に加えて、下記（ｅ）の効果が得られる。
（ｅ）還流ダクト１８により気体導出孔１６から排気された熱処理済みの気体が気体導入孔１４へ戻されるので、熱処理済みの気体が持つ熱を、被熱処理物Ｗの熱処理に再利用することが可能になる。

なお、この効果（ｅ）は、図４に示すように、図２と同一の熱処理装置１Ｂに対して本実施形態の還流ダクト１８を設けた構成の熱処理装置１Ｄにおいても、同様に得られる。

（第４実施形態）
図５は、本発明の第４実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。なお、図２と同一部分には、同一符号を付している。

この熱処理装置１Ｅは、第２実施形態の熱処理装置１Ｂとは、導出ダクト先端部の構成と、触媒の配置の仕方が異なっており、その相違点につき以下に詳述する。即ち、導出ダクト３１は、その先端部には触媒３２が図示しない手段により着脱可能に設けられ、外側には外方へ突出形成したフランジ３１ａを有する。そして、この導出ダクト３１は、気体導出孔１６の内側へ触媒３２を入れて挿入していき、フランジ３１ａが右側側面１０ａの外壁面に当接すると、フランジ３１ａを右側側面１０ａにねじ等により固定することで、触媒３２が気体導出孔１６の入口１６ａに配置されるようになっている。この触媒３２の大きさは、気体導出孔１６の内部断面とほぼ同じ断面形状でかつほぼ同一寸法となっている。なお、触媒３２と気体導出孔１６の入口１６ａとの位置関係は、触媒３２の熱処理室１１側端面が気体導出孔１６の入口１６ａと面一か、或いは触媒３２の熱処理室１１側端面とは反対側の端面が気体導出孔１６内に入った状態で、かつ触媒３２の熱処理室１１側端面が気体導出孔１６の入口１６ａよりも熱処理室１１に突出する状態であればよい。

したがって、この熱処理装置１Ｅによる場合には、第２実施形態と同様に（ａ）および（ｂ）の効果に加えて、下記（ｆ）の効果が得られる。
（ｆ）導出ダクト３１の先端部を気体導出孔１６へ挿入することにより、触媒３２が気体導出孔１６の入口１６ａを塞ぐように配置できる。逆に導出ダクト３１を気体導出孔１６から抜き出すことで、触媒３２の交換を容易に行うことが可能となる。

なお、この第４実施形態では導出ダクト３１の先端よりも先に触媒３２を配設しているが、触媒を導出ダクト３１の先端部の内側に配設することも可能である。但し、気体導出孔１６と導出ダクト３１との間に隙間の無い構成にする必要性がある。また、触媒３２は、導出ダクト３１とは別体に設けておき、気体導出孔１６に入れた触媒３２を導出ダクト３１で押して入口１６ａを覆うようにしてもよい。この場合は、入口１６ａに、孔あきのストッパを設けておくと位置決めと抜け防止を簡単に行い得る。

ところで、上記効果（ｆ）は、図１の熱処理装置１Ａ、図３の熱処理装置１Ｃおよび図４の熱処理装置１Ｄに、第４実施形態の導出ダクト３１の先端部の構成と、触媒３２の配置の仕方を組み合わせた構成とした場合にも同様に得られることは勿論である。

上述した第１〜第４実施形態では、気体導入孔１４と気体導出孔１６とを同じ右側側面１０ａに配置した構成のものに適用しているが、本発明はこれに限らず、他の３側面の１つに配置した構成のものや、気体導入孔１４と気体導出孔１６とを異なる側面に配置した構成のものにも同様に適用することができる。

また、上述した第１〜第４実施形態では加熱室を熱処理室の上側に配置した熱処理装置を例に挙げているが、本発明はこれに限らず、加熱室を熱処理室の下側、或いは横側に配置した熱処理装置にも同様に適用することが可能である。

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。 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。 本発明の第３実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。 本発明の第３実施形態の他の熱処理装置の概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る熱処理装置の概略構成図である。

符号の説明

１Ａ〜１Ｅ 熱処理装置
１０ 装置本体
１１ 熱処理室
１２ 加熱室
１４ 気体導入孔
１６ 気体導出孔
１６ａ 入口
１７、３１ 導出ダクト
２２、３２ 触媒
Ｗ 被熱処理物
Ａ 昇華物

Claims (5)

1. 互いに連通する加熱室と熱処理室とを内蔵する装置本体の前記熱処理室に被熱処理物が出し入れ可能に収容され、かつ前記装置本体の前記加熱室に対応する箇所に設けた気体導入孔から導入した熱処理用気体を前記加熱室で加熱することにより上記被熱処理物を熱処理し、前記装置本体の前記熱処理室に対応する箇所に設けた気体導出孔から熱処理済みの気体を導出する熱処理装置において、
   前記熱処理済みの気体に含まれる前記被熱処理物から発生した昇華物を分解するための触媒が、前記気体導出孔の入口を塞ぐように設けられていることを特徴とする熱処理装置。
2. 請求項１に記載の熱処理装置において、
   前記触媒が、熱処理室の内側に設けられていることを特徴とする熱処理装置。
3. 請求項１に記載の熱処理装置において、
   前記気体導出孔の内側に装置本体の外側から先端部が挿脱される導出ダクトを有し、該導出ダクトの先端部に気体導出孔の入口を塞ぐ大きさの触媒が配設され、かつその触媒が気体導出孔の入口に配置される構成となっていることを特徴とする熱処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記気体導出孔から排気される気体の一部を前記気体導入孔に戻すように構成されていることを特徴とする熱処理装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の熱処理装置において、
   前記装置本体には、前記加熱室と前記熱処理室との間に、前記加熱室から前記熱処理室へのみ気体の流れを許容する仕切板が設けられていることを特徴とする熱処理装置。

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