JP2000274952A - 熱処理システム - Google Patents

熱処理システム

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JP2000274952A
JP2000274952A JP11080172A JP8017299A JP2000274952A JP 2000274952 A JP2000274952 A JP 2000274952A JP 11080172 A JP11080172 A JP 11080172A JP 8017299 A JP8017299 A JP 8017299A JP 2000274952 A JP2000274952 A JP 2000274952A
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JP
Japan
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plate
rack
workpiece
heat treatment
heating chamber
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JP11080172A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kawamoto
浩 河本
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JTEKT Thermo Systems Corp
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Koyo Thermo Systems Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】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、クリーン度を
向上できる熱風加熱式熱処理システムを提供する。 【解決手段】熱処理装置2は、加熱室13内においてラ
ック15により支持された複数枚の板状被処理物3を加
熱する熱風を発生し、そのラック15を加熱室13と冷
却室14との間で往復移動させ、その加熱室13と冷却
室14との接続口12aの開閉機構を有する。その熱風
の通過する除塵用フィルターが設けられる。その冷却室
14においてラック15により支持された板状被処理物
3は放冷可能とされ、且つ、その板状被処理物を強制空
冷する手段を備える。

Description

【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を、クリーンな環境下で熱処理
を行う熱風加熱式熱処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】窒素(N2 )等の雰囲気ガス中におい
て、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、バ
ッチ処理が必要である。従来、それら板状被処理物は、
熱風加熱式熱処理装置内に固定されたラックにより支持
された状態で熱処理されていた。あるいは、ロット単位
の板状被処理物をカセットに収納し、そのカセットを熱
風加熱式熱処理装置に出し入れし、そのカセットにより
支持された状態で熱処理されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなラックを
用いる場合、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すには長時間
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 Ef
ficiencyParticle 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。
【0004】上記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。
【0005】本発明は、上記問題を解決することのでき
る熱処理システムを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の熱処理システム
は、加熱室と、この加熱室に通じる冷却室と、複数枚の
板状被処理物を支持するラックと、その加熱室内におい
てラックにより支持された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、そのラックを加熱室と冷却室との間で往復移動
させる機構と、その加熱室と冷却室との接続口の開閉機
構とを有する熱風加熱式熱処理装置を備え、前記冷却室
においてラックにより支持された板状被処理物は放冷可
能とされ、且つ、その板状被処理物を強制空冷する手段
を備える。本発明の構成によれば、ラックを加熱室から
冷却室に移動させた後に、板状被処理物をラックから取
り出して冷却することができる。よって、板状被処理物
をラック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、ラック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、そのラック
を往復移動させる機構は複雑な構成を必要しない。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、ラック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。
【0007】前記冷却室においてラックにより支持され
た板状被処理物は放冷可能とされ、且つ、その板状被処
理物を強制空冷する手段を備えるので、板状被処理物を
200℃程度までは放冷することで急冷による破損を防
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。
【0008】本発明の熱処理システムは、前記熱風加熱
式熱処理装置を複数備え、単一の搬送装置を備え、その
搬送装置は板状被処理物を冷却室内のラックに支持させ
ると共に、冷却室内のラックにより支持された板状被処
理物を取り出す機構を有するのが好ましい。本発明の熱
処理システムによれば、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。
【0009】前記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、設置面
積を可及的に小さくできる。
【0010】
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1〜図3に示
す第1実施形態の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、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を別の工程との間で受渡しするための4
つの受渡しステーション5と、それら熱処理装置2と搬
送装置4と受渡しステーション5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の側面の接続口12aを介して加熱室
13に通じる冷却室14と、板状被処理物3を支持する
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1
4との間で直線的に往復移動させる移動機構18とを有
する。
【0012】その冷却室14は炉体12の一側方の空間
により構成され、これにより加熱室13と冷却室14と
は横方向に並列する。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。また、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に送風ファ
ンユニット31が設けられている。
【0013】そのラック15は、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】その受渡しステーション5に別の工程から
搬入されるカセット20は、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上下に間隔をおいて支
持するもので、公知のものを用いることができる。
【0015】図3に示すように、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、その加熱室13の内部に
内壁21が設けられる。この内壁21の両側面と上面と
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の上方において炉体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の一側面
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、他側面に複数の通風口25が形成されてい
る。図3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。
【0016】その移動機構18は、その加熱室13と冷
却室14の下方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により横方向に直線
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1
4の並列方向に一致する。そのスライダー42は、炉体
12の底壁よりも上方に位置する第1部分42aと、下
方に位置する第2部分42bと、第1、第2部分42
a、42bを連結する第3部分42cとを有する。その
第1部分42aにより上記ラック15が支持される。そ
のスライダー42の往復移動により、ラック15は第1
部分42a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可能される。
【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。なお、ラック15が加熱室13内
に配置される時、保温シャッター51は上記スライダー
42の第1部分42aと共に接続口12aを閉鎖する。
【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と受渡しステーション5のカセッ
ト20とに支持させ、また、冷却室14内のラック15
と受渡しステーション5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とカセット20とに板状被処理物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とカセット20とに対向する位置に位置決
めする。
【0019】そのカバー6には、各受渡しステーション
5に対向する開口の開閉扉6aが設けられる。板状被処
理物3はカセット20により支持された状態でカバー6
外から受渡しステーション5に搬入され、また、カセッ
ト20により支持された状態で受渡しステーション5か
らカバー6外に搬出される。また、カバー6には内部空
気の清浄装置71が取り付けられている。
【0020】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1
4に配置させる。次に、板状被処理物3を搬送装置4に
より受渡しステーション5のカセット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
に移動させたならば、接続口12aを再び閉鎖する。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。熱処理が終了すれば接続口12aを開き、移動機
構18によりラック15を冷却室14内に移動させる。
次に接続口12aを再び閉鎖する。そして、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31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1
5から取り出し、次いで受渡しステーション5のカセッ
ト20に支持させる。
【0021】上記構成によれば、ラック15を加熱室1
3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。
【0022】図4は、上記構成により熱処理した板状被
処理物3の上限温度、下限温度、加熱室13内の制御温
度、加熱室13内における粒径0.3μm以上のパーテ
ィクル数の時間変化を示す。図5は、冷却室がなく、加
熱室内にラックが固定された従来の熱処理システムによ
り熱処理した板状被処理物の上限温度、下限温度、加熱
室内の制御温度、加熱室内における粒径0.3μm以上
のパーティクル数の時間変化を示す。これにより、処理
時間を短縮してクリーン度を向上できることを確認でき
る。
【0023】(第2実施形態)図6〜図8に示す本発明
の第2実施形態の熱風加熱式熱処理システム101は、
横方向に並列する3台の熱風加熱式熱処理装置102
と、単一の搬送装置104と、それら熱処理装置102
と搬送装置104とを覆うカバー106とを備える。
【0024】各熱処理装置102は、支持台111によ
り支持される炉体112の内部空間により構成される加
熱室113と、その炉体112の底面の接続口112a
を介して加熱室113に通じる冷却室114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103を
支持するラック115と、その加熱室113内おいてラ
ック115により支持された板状被処理物103を加熱
する熱風を発生する熱風加熱機構116と、その熱風を
通過させる除塵用フィルター117と、そのラック11
5を加熱室113と冷却室114との間で直線的に往復
移動させる移動機構118と、そのラック115を上下
方向軸まわりに回転駆動する回転機構119とを有す
る。
【0025】その冷却室114は炉体112の下方の空
間により構成され、これにより加熱室113と冷却室1
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114において板状被処理物103は放冷可能とさ
れている。また、板状被処理物103を強制空冷する手
段として、その冷却室114を挟むように送風ファンユ
ニット131aと排気ファンユニット131bとが設け
られている。
【0026】そのラック115は、複数枚の板状被処理
物103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。
【0027】その回転機構119は、ラック115を支
持する回転台119aと、この回転台119aの支持台
119bと、その回転台119aを上下方向軸まわりに
回転駆動するアクチュエータ119cとを有する。その
回転台119aの回転は連続回転でも間欠的回転でもよ
い。その支持台119bは上記接続口112aを閉鎖可
能な大きさとされている。
【0028】その熱風加熱機構116は、加熱室113
内で板状被処理物103を加熱する熱風を発生して循環
させる。すなわち、図6に示すように、その加熱室11
3の内部に内壁121が設けられる。この内壁121の
前後面と上面と炉体112の内面との間は熱風通路を構
成する。その内壁121の内部に上記ラック115が配
置可能とされ、この内壁121の後方において炉体11
2にヒータ122と熱風循環用ファン123が取り付け
られる。その内壁121の後面に上記フィルター117
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125が形成されている。図6において矢印で
示すように、そのヒータ122により加熱された加熱室
113内の窒素等の雰囲気は、ファン123により循環
されることで、フィルター117を介してラック115
により支持された板状被処理物103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10
3の表裏面に沿って流れ、しかる後に通風口125を介
してヒータ122により再び加熱される。そのフィルタ
ー117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。
【0029】図6に示すように、その移動機構118
は、その冷却室114内に配置された支持台141と、
この支持台141により支持される駆動機構143によ
り上下方向に直線的に往復駆動されるスライダー142
とを有する。その駆動機構143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142の移動方向
は加熱室113と冷却室114の並列方向に一致する。
そのスライダー142により上記ラック115が回転機
構119を介して支持される。そのスライダー142の
往復移動により、ラック115は回転機構119と共に
図6において実線で示すように冷却室114内に配置さ
れる位置と2点鎖線で示すように加熱室113内に配置
される位置とに位置決めされる。
【0030】上記接続口112aを開閉する機構として
保温シャッター151が設けられている。その保温シャ
ッター151は駆動装置(図示省略)により、図6にお
いて実線で示すように接続口112aを閉鎖する位置
と、2点鎖線で示すように接続口112aを開放する位
置との間で駆動可能とされている。
【0031】その搬送装置104は、板状被処理物10
3を冷却室114内のラック115に支持させ、また、
冷却室114内のラック115により支持された板状被
処理物103を取り出す機構として、ロボット161
と、このロボット161を図6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162と、そのロ
ボット161と昇降機構162を熱処理装置102の並
列方向に沿って横方向に駆動する走行機構163とを有
する。そのロボット161は、板状被処理物103の支
持フォーク161aと、このフォーク161aの伸縮ア
ーム161bとを有し、ラック115に板状被処理物1
03を出し入れする。その昇降機構162は、ロボット
161を昇降させる。その走行機構163は、そのロボ
ット161と昇降機構162をラック115に対向する
位置に位置決めする。
【0032】図6に示すように、カバー106の側方に
別の工程から搬送されるカセット120が配置される。
そのカセット120により複数枚の板状被処理物103
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104は、走行機構163に
よりロボット161と昇降機構162をカセット120
に対向する位置に位置決めし、そのカセット120に板
状被処理物103を支持させ、また、そのカセット12
0により支持された板状被処理物103を取り出すこと
ができる。
【0033】そのカバー106に、そのカセット120
に対向する開閉可能な開口が設けられる。また、カバー
106に内部空気の清浄装置171が取り付けられてい
る。
【0034】上記構成により熱処理を行う場合、各炉体
112の接続口112aを保温シャッター151により
閉鎖し、加熱室113の内部を熱風加熱機構116によ
り処理温度(例えば230℃)に維持し、ラック115
を冷却室114に配置させる。次に、板状被処理物10
3を搬送装置104によりカセット120から取り出
し、次いでラック115に支持させる。次に接続口11
2aを開いて移動機構118によりラック115を加熱
室113内に移動させる。そして、回転機構119の支
持台119bにより接続口112aを閉鎖する。しかる
後に熱風加熱機構116により板状被処理物103を加
熱する。この加熱時に、図7に示すようにラック115
を回転機構119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115の回転を停止させ、
移動機構118によりラック115を冷却室114内に
移動させ、接続口112aを再び保温シャッター151
により閉鎖する。その冷却室114において、板状被処
理物103を例えば200℃まで放冷し、続いて送風フ
ァンユニット131aと排気ファンユニット131bに
より強制空冷する。その強制空冷用の冷却風は、冷却室
114においてラック115により支持された板状被処
理物103に、熱処理装置102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1
03を搬送装置104によりラック115から取り出
し、次いでカセット120に支持させる。
【0035】上記構成によれば、第1実施形態と同様の
作用効果を奏することができる。さらに、加熱室113
と冷却室114とが上下に並列するので、両室113、
114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101の設置面積を可及
的に小さくできる。また、加熱室113内でラック11
5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103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103に温度差が生じるの
を防止し、板状被処理物103の加熱温度の平均化を計
ることができる。
【0036】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。
【0037】
【発明の効果】本発明によれば、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
度を向上し、設置面積を可及的に小さくし、板状被処理
物の加熱温度を平均化できる熱風加熱式熱処理システム
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の熱処理システムの側断
面図
【図2】本発明の第1実施形態の熱処理システムの平断
面図
【図3】本発明の第1実施形態の熱処理装置の正断面図
【図4】本発明の第1実施形態の熱処理システムによる
板状被処理物の上限温度、下限温度、加熱室の制御温
度、加熱室のパーティクル数の時間変化を示す図
【図5】従来の熱処理システムによる板状被処理物の上
限温度、下限温度、加熱室の制御温度、加熱室のパーテ
ィクル数の時間変化を示す図
【図6】本発明の第2実施形態の熱処理システムの側断
面図
【図7】本発明の第2実施形態の熱処理システムの平断
面図
【図8】本発明の第2実施形態の熱処理装置の正断面図
【符号の説明】
1、101 熱処理システム 2、102 熱処理装置 3、103 板状被処理物 4、104 搬送装置 12a、112a 接続口 13、113 加熱室 14、114 冷却室 15、115 ラック 16、116 熱風加熱機構 17、117 フィルター 18、118 移動機構 31、131a 送風ファンユニット 51、151 保温シャッター 119 回転機構 131b 排気ファンユニット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱室と、この加熱室に通じる冷却室と、
    複数枚の板状被処理物を支持するラックと、その加熱室
    内においてラックにより支持された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、そのラックを加熱室と冷却室との間で
    往復移動させる機構と、その加熱室と冷却室との接続口
    の開閉機構とを有する熱風加熱式熱処理装置を備え、前
    記冷却室においてラックにより支持された板状被処理物
    は放冷可能とされ、且つ、その板状被処理物を強制空冷
    する手段を備える熱処理システム。
  2. 【請求項2】前記熱風加熱式熱処理装置を複数備え、単
    一の搬送装置を備え、その搬送装置は板状被処理物を冷
    却室内のラックに支持させると共に、冷却室内のラック
    により支持された板状被処理物を取り出す機構を有する
    請求項1に記載の熱処理システム。
  3. 【請求項3】前記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請求項1または2に記載の熱処理シ
    ステム。
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