热处理装置以及热处理方法

热处理装置以及热处理方法
【专利摘要】本发明提供一种能够与基材的种类无关地在所需要的条件下加热被处理体的热处理装置以及热处理方法。通过卷对卷的方式从送出辊（11）向卷取辊（12）以恒定速度搬运带状的被处理体（8）。被处理体（8）是在PEN等树脂的基材的表面上层叠纳米墨等功能层而成的。一边以恒定速度搬运被处理体（8），一边从加热光源（20）的氙灯（21）向被处理体（8）的表面照射光，由此向被处理体（8）的表面的各位置照射短时间的光。由此，不会过度地对耐热性差的基材（81）进行加热，而能够仅将功能层（82）加热至所需要的温度。
【专利说明】热处理装置以及热处理方法 【技术领域】
[0001]本发明涉及一种一边通过卷对卷(roll to roll)的方式搬运将树脂等作为基材 的柔软的带状的被处理体一边向该被处理体照射光来进行加热的热处理装置以及热处理方法。
【背景技术】
[0002]以往，作为短时间地对半导体晶片等进行加热的装置，广泛使用高速灯退火装置。 高速灯退火装置利用卤素灯所照射的光的能量来以每秒几百度左右的速度使半导体晶片 的温度上升，而其退火时间为几秒左右。
[0003]另外，作为能够进行更短时间的退火的装置，也使用闪光灯退火装置。闪光灯退火 装置从闪光灯向半导体晶片的表面照射闪烁的光来进行加热。闪光灯的发光时间为10毫 秒以下左右的极其短的时间。通过照射这样极其短的时间的闪烁的光，能够仅对半导体晶 片的表面急速地进行加热。
[0004]但是，作为退火时间，也存在处于高速灯退火装置和闪光灯退火装置之间的中间 区域(即，10毫秒?I秒)的需求。因此，在专利文献I中公开了如下的技术，即，通过使卤素 灯以规定速度对半导体晶片进行扫描，来使向晶片表面的各位置照射的照射时间为10毫 秒?I秒左右。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2009-4410号公报
[0008]另一方面，近几年，电子纸等所代表的既薄且柔软的电子设备引人注目。在这样的 柔性的电子设备的制造工序中，对在树脂等具有挠性的基材的表面上层叠了电极等功能层 的被处理体进行退火处理也是必须的。
[0009]以往，将树脂作为基材的被处理体的退火处理，一般通过温度比较低的烤炉 (oven)来进行几个小时。树脂的耐热性比硅和玻璃的基板的耐热性显著低，因此烤炉的温 度不得不比较低。
[0010]但是，根据近几年急速发展的柔性的电子设备的种类，也存在必须将功能层加热 至树脂的耐热温度界限以上的情况。另外，随着功能层的种类不同，也存在若退火时间不是 与上述半导体晶片的热处理同样的更短的时间则无法得到所期望的特性的问题。而且，若 退火时间需要几个小时，则也存在生产性降低的问题。

【发明内容】

[0011]本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够不管基材的种类如何 都在所需要的条件下加热被处理体的热处理装置以及热处理方法。
[0012]为了解决上述问题，技术方案I的发明的热处理装置，通过向带状的被处理体照 射光来加热该被处理体，其特征在于，具有:搬运部，其通过第二辊卷取第一辊所送出的被处理体，来向第一方向连续地搬运被处理体；光源，其在与上述第一方向垂直的第二方向上 具有长轴，并且与在上述第一辊和上述第二辊之间被搬运的被处理体的表面相向配设，由 此向该被处理体的表面照射光来进行加热。
[0013]另外，技术方案2的发明，根据技术方案I所述的热处理装置，其特征在于，具有: 照射宽度规定部，其规定上述被处理体的表面上的沿着上述第一方向的光的照射宽度；控 制部，其基于由上述照射宽度规定部规定的照射宽度控制上述搬运部，来通过使对上述被 处理体的表面的照射时间成为0.1毫秒以上且I秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
[0014]另外，技术方案3的发明，根据技术方案2所述的热处理装置，其特征在于，上述被 处理体包括树脂的基材。
[0015]另外，技术方案4的发明，根据技术方案3所述的热处理装置，其特征在于，上述 控制部控制上述搬运部，来通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为0.6毫秒以上且
0.9毫秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
[0016]另外，技术方案5的发明，根据技术方案2所述的热处理装置，其特征在于，上述被 处理体包括玻璃的基材。
[0017]另外，技术方案6的发明，根据技术方案5所述的热处理装置，其特征在于，上述控 制部控制上述搬运部，来通过使上述被处理体的表面的照射时间成为1.0毫秒以上且I秒 以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
[0018]另外，技术方案7的发明，根据技术方案I至6中任一项所述的热处理装置，其特 征在于，在上述光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的上游侧还具有预备加热 部，该预备加热部对上述被处理体进行预备加热。
[0019]另外，技术方案8的发明，根据技术方案7所述的热处理装置，其特征在于，上述预 备加热部具有与上述被处理体的背面相向配设的卤素灯。
[0020]另外，技术方案9的发明，根据技术方案7所述的热处理装置，其特征在于，在上述 光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的下游侧还具有冷却部，该冷却部对上述被 处理体进行冷却。
[0021]另外，技术方案10的发明，根据技术方案9所述的热处理装置，其特征在于，上述 冷却部具有送风单元，该送风单元向上述被处理体吹送冷却气体。
[0022]另外，技术方案11的发明，根据技术方案I所述的热处理装置，其特征在于，上述 光源具有能够连续照射光的氙灯。
[0023]另外，技术方案12的发明的热处理方法，通过向带状的被处理体照射光来加热该 被处理体，其特征在于，一边通过第二辊卷取第一辊所送出的被处理体来向第一方向连续 地搬运被处理体，一边从光源向该被处理体的表面照射光来进行加热。
[0024]另外，技术方案13的发明，根据技术方案12所述的热处理方法，其特征在于，规定 上述被处理体的表面上的沿着上述第一方向的光的照射宽度，并且基于该照射宽度，通过 使对上述被处理体的表面的照射时间成为0.1毫秒以上且I秒以下的搬运速度，搬运上述 被处理体。
[0025]另外，技术方案14的发明，根据技术方案13所述的热处理方法，其特征在于，上述 被处理体包括树脂的基材。
[0026]另外，技术方案15的发明，根据技术方案14所述的热处理方法，其特征在于，通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为0.6毫秒以上且0.9毫秒以下的搬运速度，搬运 上述被处理体。
[0027]另外，技术方案16的发明，根据技术方案13所述的热处理方法，其特征在于，上述 被处理体包括玻璃的基材。
[0028]另外，技术方案17的发明，根据技术方案16所述的热处理方法，其特征在于，通过 使对上述被处理体的表面的照射时间成为1.0毫秒以上且I秒以下的搬运速度，搬运上述 被处理体。
[0029]另外，技术方案18的发明，根据技术方案12至17中任一项所述的热处理方法，其 特征在于，在上述光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的上游侧对上述被处理体 进行预备加热。
[0030]另外，技术方案19的发明，根据技术方案18所述的热处理方法，其特征在于，在上 述光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的下游侧对上述被处理体进行冷却。
[0031 ] 另外，技术方案20的发明，根据技术方案12所述的热处理方法，其特征在于，上述 光源具有能够连续照射光的氙灯。
[0032]根据技术方案I至技术方案11的发明，通过第二辊卷取第一辊所送出的被处理 体，来向第一方向连续地搬运被处理体，并且从光源向该被处理体的表面照射光来进行加 热，因此向被处理体表面的各位置照射短时间的光，从而能够在不会过度地对基材进行加 热的情况下仅将表面层加热至所需要的温度，并且能够与基材的种类无关地在所需要的条 件下对被处理体进行加热。
[0033]尤其，根据技术方案2的发明，基于照射宽度规定部所规定的照射宽度，通过使被 处理体的表面的照射时间成为0.1毫秒以上且I秒以下的搬运速度搬运被处理体，因此能 够准确地规定照射时间。
[0034]尤其，根据技术方案4的发明，通过使被处理体的表面的照射时间成为0.6毫秒以 上且0.9毫秒以下的搬运速度搬运被处理体，因此适用于包括树脂的基材的被处理体。
[0035]尤其，根据技术方案6的发明，通过使被处理体的表面的照射时间成为1.0毫秒以 上且I秒以下的搬运速度搬运被处理体，因此适用于包括玻璃的基材的被处理体。
[0036]尤其，根据技术方案7的发明，在光源进行照射的光照射位置的第一方向上的上 游侧还具有预备加热部来对被处理体进行预备加热，因此能够将被处理体加热至更高的温 度。
[0037]根据技术方案12至技术方案20的发明，通过第二辊卷取第一辊所送出的被处理 体，来向第一方向连续地搬运被处理体，并且从光源向该被处理体的表面照射光来进行加 热，因此向被处理体表面的各位置照射短时间的光，从而能够在不会过度地对基材进行加 热的情况下仅将表面层加热至所需要的温度，并且能够与基材的种类无关地在所需要的条 件下对被处理体进行加热。
[0038]尤其，根据技术方案13的发明，基于照射宽度，通过使被处理体的表面的照射时 间成为0.1毫秒以上且I秒以下的搬运速度搬运被处理体，因此能够准确地规定照射时间。
[0039]尤其，根据技术方案15的发明，通过使被处理体的表面的照射时间成为0.6毫秒 以上且0.9毫秒以下的搬运速度搬运被处理体，因此适用于包括树脂的基材的被处理体。
[0040]尤其，根据技术方案17的发明，通过使被处理体的表面的照射时间成为1.0毫秒以上且I秒以下的搬运速度搬运被处理体，因此适用于包括玻璃的基材的被处理体。
[0041]尤其，根据技术方案18的发明，在光源进行照射的光照射位置的第一方向上的上 游侧对被处理体进行预备加热，因此能够将被处理体加热至更高的温度。
【专利附图】

【附图说明】
[0042]图1是示出本发明的热处理装置的整体结构的图。
[0043]图2是示出主加热光源以及预备加热光源相对于被处理体的配置关系的图。
[0044]图3是示出被处理体的结构的剖视图。
[0045]图4是示出被处理体的关注位置的温度变化的图。
[0046]图5是用于说明主加热光源照射的照射时间的图。
【具体实施方式】
[0047]下面，参照附图，对本发明的实施方式进行详细的说明。
[0048]图1是示出本发明的热处理装置I的整体结构的图。此外，在图1以及以后的各 图中，为了明确上述结构的方向关系，适当地标注将Z轴方向作为铅垂方向且将XY平面作 为水平面的XYZ正交坐标系。另外，在图1以及以后的各图中，为了便于理解，按照需要夸 大或者简化各部的尺寸和数量。
[0049]该热处理装置I通过向在树脂的基材上层叠有电极用材料等功能层的带状的被 处理体8照射光，来对被处理体8进行加热。热处理装置I具有用于搬运被处理体8的搬 运部10、主加热光源20、预备加热光源30、冷却部40，作为主要的要素。另外，热处理装置 I具有控制部9，该控制部9控制在装置上设置的各种动作机构来进行处理。
[0050]搬运部10具有送出辊(第一辊)11、卷取辊(第二辊)12、多个辅助辊13。送出辊11 以及卷取辊12通过省略图示的旋转驱动机构以沿着Y轴方向的轴为中心在图1的纸面上 向顺时针方向旋转。卷绕在送出辊11上的被处理体8通过送出辊11旋转被送出，并被卷 取辊12卷取。通过卷取辊12卷取送出辊11所送出的被处理体8，将带状的被处理体8沿 着X轴方向朝向图中箭头ARl所示的方向(向(+X))搬运。S卩，搬运部10通过卷对卷的方 式搬运带状的被处理体8。在处理中，以恒定速度连续地搬运被处理体8，并且控制部9通 过控制上述的旋转驱动机构来规定搬运速度。
[0051]多个辅助辊13于在送出辊11和卷取辊12之间被搬运的被处理体8的搬运路径 的正下方沿着X方向排列设置。各辅助辊13以沿着Y轴方向的轴为中心自由地旋转。多 个辅助辊13从下方支撑在送出辊11和卷取辊12之间被搬运的被处理体8，来防止被处理 体8向下方下垂，从而发挥稳定搬运的辅助功能。此外，在多个辅助辊13上没有附设旋转 驱动机构。另外，至于辅助辊13的设置数量以及设置位置，可以是能够稳定地搬运被处理 体8的设置数量以及设置位置。
[0052]在热处理装置I上设置有两个加热源。即，在由搬运部10搬运的被处理体8的上 方设置有主加热光源20，并且在下方设置有预备加热光源30。图2是示出主加热光源20 以及预备加热光源30与被处理体8之间的配置关系的图。
[0053]主加热光源20具有一个氙灯21。氙灯21是具有沿着Y轴方向的长轴的棒状的 灯，该Y轴方向是与被处理体8的搬运方向(X轴方向)垂直的水平方向。氙灯21的长度与被处理体8的宽度大致相同。氙灯21以与在送出辊11和卷取辊12之间被搬运的被处理体 8的表面相向的方式配设。氣灯21通过在向玻璃管内封入的氣气(Xe)中的电弧放电来连 续地发光，并向被处理体8连续地照射光。氣灯21的发射光谱(emission spectroscopy) 分布处于从紫外线到近红外线的区域，具有比后述的卤素灯偏向短波长侧的特征。此外，主 加热光源20也可以具有两个或者3个氙灯21。
[0054]在氣灯21的正下方配设有光学系统25。光学系统25具有省略图不的透镜和狭 缝等，将氙灯21所发射的光集中在被处理体8的表面上。被光学系统25集中的光的照射 区域在被处理体8的表面上沿着X轴方向具有规定的照射宽度。通过该照射宽度和被处理 体8的搬运速度，来规定从氙灯21向被处理体8的表面的各位置照射的照射时间，对于该 内容在后面进一步详细地叙述。
[0055]另一方面，预备加热光源30具有3个卤素灯31。各卤素灯31也是具有沿着Y轴 方向的长轴的棒状的灯，并且各卤素灯31的长度与被处理体8的长度相同。3个卤素灯31 以与在送出辊11和卷取辊12之间被搬运的被处理体8的背面相向的方式配设，并且沿着 被处理体8的搬运方向(X轴方向)以恒定间隔排列设置。卤素灯31是灯丝式的光源，对配 设于玻璃管内部的灯丝通电来使灯丝白热化并发光。在玻璃管的内部封入有在氮和氩等非 活性气体中微量地导入卤素元素(碘、溴等)的气体。通过导入卤素元素，能够抑制灯丝折损 并且将灯丝的温度设定得高。卤素灯31也连续地向被处理体8照射光。此外，卤素灯31 的个数也并不限定于3个，可以是适当的数量。
[0056]如图1以及图2所示，主加热光源20的氙灯21设置于被处理体8的上方，预备加 热光源30的卤素灯31设置于被处理体8的下方。并且，氙灯21和卤素灯31并不隔着被 处理体8正对，而卤素灯31设置在氙灯21的被处理体8的搬运方向的上游侧。S卩，从卤素 灯31向氙灯21所照射的光照射位置的被处理体8的搬运方向的上游侧照射光。搬运方向 的上游侧指，更接近送出辊11的一侧，是朝向(-X)的侧。根据这样的配置结构，能够防止 因来自氙灯21的光的照射引起卤素灯31损伤，也能够防止因来自卤素灯31的光的照射引 起氙灯21损伤。
[0057]冷却部40具有送风单元41。送风单元41设置于被处理体8的下方。送风单元41 将图外的从送风源送来的温度以及湿度被管理的洁净的冷却气体(例如，氦等非活性气体) 朝向上方的被处理体8吹送。送风单元41设置于氙灯21的被处理体8的搬运方向的下游 侧。由此，冷却部40向主加热光源20的氙灯21所照射的光照射位置的被处理体8的搬运 方向的下游侧供给冷却气体来进行冷却。此外，搬运方向的下游侧指，更接近卷取辊12的 一侧，是朝向(+X )的一侧。
[0058]另外，热处理装置I具有上侧框体50以及下侧框体60，以便覆盖在送出辊11和 卷取辊12之间被搬运的被处理体8的上下两面。上侧框体50是下表面开放的箱状构件。 上侧框体50的内部由隔壁划分为5个区域51a、51b、51c、51d、51e。其中，由于上侧框体50 的下表面是开放的，因此5个区域51a、51b、51c、51d、51e的环境气体并不相互完全地分离。 主加热光源20的氙灯21以及光学系统25配置于上侧框体50的中央的区域51c内。
[0059]上侧框体50的5个区域51a、51b、51c、51d、51e分别经由气体配管52与处理气体 供给源53相连通连接。处理气体供给源53根据被处理体8的种类和处理目的来供给适当 的工艺气体，在本实施方式中供给氮气(N2)。气体配管52的基端侧与处理气体供给源53相连接，并且前端侧分支为5个管并分别与5个区域51a、51b、51c、51d、51e相连接。在气 体配管52的前端侧的分支为5个管的部分分别设置有流量调整阀54a、54b、54c、54d、54e。 流量调整阀54a、54b、54c、54d、54e在控制部9的控制下被调整通过的气体的流量。
[0060]当处理气体供给源53向气体配管52送来氮气时，分别向上侧框体50的5个区域 51a、51b、51c、51d、51e供给氮气。分别向5个区域51a、51b、51c、51d、51e供给的氮气的流 量由流量调整阀54a、54b、54c、54d、54e规定。在本实施方式中，向中央的区域51c供给流 量最大的氮气，向区域51c的两个相邻的区域51b、51d供给流量大的氮气，而向两端的区域 51a、51e供给的氮气的流量最小。因此，在被处理体8的上侧，中央的区域51c内的压力最 高，而两端的区域51a、51e内的压力最低。区域51b、51d内的压力处于它们的中间。结果， 在被处理体8的表面附近形成如从中央的区域51c朝向两端的区域51a、51e流动那样的氮 气的气流，从而能够防止外部的环境气体流入。尤其，外部的环境气体几乎不会向压力最高 的中央的区域51c流入。
[0061]同样地，下侧框体60是上表面开放的箱状构件。下侧框体60的内部由隔壁划分 为5个区域61a、61b、61c、61d、61e。但是，由于下侧框体60的上表面是开放的，因此5个区 域61a、61b、61c、61d、61e的环境气体并不相互完全地分离。下侧框体60的5个区域61a、 61b、61c、61d、61e分别与上侧框体50的5个区域5la、5lb、51c、5Id、5Ie相向。预备加热光 源30的卤素灯31配置于下侧框体60的区域61b内，冷却部40的送风单元41配置于下侧 框体60的区域61d内。
[0062]下侧框体60的5个区域61a、61b、61c、61d、61e分别经由气体配管62与处理气体 供给源63相连通连接。处理气体供给源63根据被处理体8的种类和处理目的来供给适当 的工艺气体，而在本实施方式中供给氮气。处理气体供给源53和处理气体供给源63也可 以是共用的结构。气体配管62的基端侧与处理气体供给源63相连接，并且前端侧分支为 5个管并分别与5个区域61a、61b、61c、61d、61e相连接。在气体配管62前端侧的分支为5 个管的部分分别设置有流量调整阀64a、64b、64c、64d、64e。流量调整阀64a、64b、64c、64d、 64e在控制部9的控制下被调整通过的气体的流量。
[0063]当处理气体供给源63向气体配管62送来氮气时，向下侧框体60的5个区域61a、 61b、61c、61d、61e供给氮气。分别向5个区域61a、61b、61c、61d、61e供给的氮气的流量由 流量调整阀64a、64b、64c、64d、64e规定。在本实施方式中，与上述的结构同样地，向中央的 区域61c供给流量最大的氮气，向中央的区域61c的两个相邻的区域61b、61d供给流量大 的氮气，而向两端的区域61a、61e供给的氮气的流量最小。因此，在被处理体8的下侧，中 央的区域61c内的压力最高,两端的区域61a、61e内的压力最低。区域61b、61d内的压力 处于它们的中间。结果，在被处理体8的背面附近形成如从中央的区域61c朝向两端的区 域61a、61e流动那样的氮气的气流，从而能够防止外部的环境气体流入。尤其，外部的环境 气体几乎不会向压力最高的中央的区域61c流入。
[0064]控制部9用于控制在热处理装置I中设置的各种动作机构(搬运部10的旋转驱动 机构、主加热光源20的电源单元、预备加热光源30的电源单元、各流量调整阀等)。控制部 9的硬件结构与通常的计算机相同。即，控制部9具有:CPU，其用于进行各种运算处理；只 读存储器即R0M，其用于存储基本程序；读写存储器即RAM (随机存储器)，其用于存储各种 信息；磁盘，其用于存储控制用软件和数据等。控制部9的CPU执行规定的处理程序，由此进行热处理装置I的处理。
[0065]接着，对具有上述结构的热处理装置I的处理动作进行说明。通过由卷取辊12 卷取送出辊11所送出的被处理体8，带状的被处理体8沿着X轴方向以恒定速度连续地被 搬运。图3是示出被处理体8的结构的剖视图。本实施方式的被处理体8是在树脂的基 材81的上表面上层叠功能层82来形成的。基材81的树脂能够采用PEN (polyethylene naphthalate,聚萘二甲酸乙二醇酯)、PET (Polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙 二醇酯)等。另外，功能层82是电极形成用的银(Ag)的纳米墨(nano ink)的层。PEN、PET 等树脂材料柔软且具有挠性，因此若利用上述材料作为基材81，则能够通过卷对卷的方式 从送出辊11向卷取辊12搬运被处理体8。
[0066]另外，向上侧框体50以及下侧框体60供给氮气，来作为氮环境气体。如上述那样， 向中央的区域51c、61c供给最多流量的氮气，因此中央的区域51c、61c的压力最高。因此， 在沿着X轴方向被搬运的被处理体8的上下部分形成有如从中央的区域51c、61c向两端流 动那样的氮气的气流，从而防止周边的外部的环境气体流入。尤其，外部的环境气体几乎不 向中央的区域51c、61c流入，因此将区域51c、61c中的氧浓度维持地极其低。
[0067]将被处理体8的形成有功能层82的表面朝向上面来搬运。图4是示出被处理体 8的关注部位的温度变化的图。图4的横轴表示关注部位在送出辊11和卷取辊12之间的 位置，纵轴表示该关注部位的功能层82的温度。一边通过卷对卷的方式搬运被处理体8，一 边连续地对被处理体8进行处理，关注部位可以是被处理体8的长度方向上的任意的部位。
[0068]在被处理体8的关注部位被送出辊11送出并通过区域51a、61a为止，被处理体8 的温度是与周边的环境气体相同的常温。当被处理体8的关注部位进入区域51b、61b并到 达预备加热光源30的3个卤素灯31的照射区域(预备加热区域)时，对关注部位的功能层 82进行预备加热(辅助加热)。即，预备加热光源30的卤素灯31所发射的光从被处理体8 的背面照射，并透过关注部位的树脂的基材81而到达至功能层82。关注部位的功能层82 吸收卤素灯31的光而升温。继续进行这样的预备加热，直到关注部位通过预备加热区域为 止，结果，关注部位的功能层82的温度上升至预备加热温度Tl。就预备加热温度Tl而言， 在不损伤树脂的基材81范围(在PEN、PET的情况下为大约120°C以下)内适当地设定。
[0069]接着，被处理体8的关注部位从区域51b、61b进入中央的区域51c、61c并到达至 主加热光源20的氙灯21的照射区域(主加热区域)。图5是用于说明主加热光源20照射 的照射时间的图。主加热光源20的氙灯21所发射的光通过光学系统25集中在被处理体8 的表面上，由此规定氙灯21的照射区域。氙灯21的照射区域在被处理体8的表面上沿着 X轴方向具有规定的照射宽度d。被处理体8的关注部位仅在通过氙灯21照射的照射区域 的期间，受到来自氙灯21的光照射。
[0070]沿着X轴方向被搬运的被处理体8的关注部位通过由光学系统25规定的照射宽 度d所需的时间，依赖于搬运部10搬运被处理体8的搬运速度X。即，照射宽度d除以搬运 速度X而得出的值为关注部位通过照射区域所需的时间。并且，被处理体8的关注部位通 过氙灯21的照射区域所需的时间，也是氙灯21照射关注部位的照射时间。例如，设由光学 系统25规定的照射宽度d为5mm且被处理体8的搬运速度x为5m/s,则关注部位通过氣灯 21的照射区域的时间即氙灯21照射关注部位的照射时间为I毫秒。
[0071]在本实施方式中，控制部9基于由光学系统25规定的照射宽度d，控制搬运部10以特定搬运速度X搬运被处理体8，其中，在特定搬运速度X下，被处理体8的表面的照射 时间为0.1毫秒以上且I秒以下。此夕卜，由光学系统25规定的照射宽度d,在0.5mm?5mm 的范围内进行调整。另外，搬运部10搬运的被处理体8的搬运速度X为20m/s以下。
[0072]这样，从主加热光源20的氙灯21向被处理体8的关注部位执行照射时间为0.1 毫秒以上且I秒以下的短时间的光照射。由于主加热光源20设置于被处理体8的上方，因 此氙灯21所照射的光直接到达至关注部位的功能层82。关注部位的功能层82吸收氙灯 21的光而升温。氙灯21所照射的光的强度显著地比卤素灯31的光的强度强。因此，即使 照射时间为0.1毫秒以上且I秒以下的短时间，关注部位的功能层82的温度也急速上升， 并且在通过主加热区域的期间内温度上升至目标处理温度T2。若功能层82为银的纳米墨， 则目标处理温度T2为大约180°C。
[0073]在此，从氙灯21向关注部位照射的照射时间为0.1毫秒以上且I秒以下，是与氙 气闪光灯相同的短时间，因此仅有位于被处理体8的表面侧的功能层82的温度上升至目标 处理温度T2，而基材81的温度几乎不上升。本实施方式的目标处理温度T2 (180°C)是超 过PEN或者PET的基材81的耐热温度的温度，但是仅有功能层82的温度上升至目标处理 温度T2，而基材81的温度几乎不上升，因此防止给耐热性差的基材81带来热损伤。另一方 面，功能层82的温度上升至所需要的目标处理温度T2，因此能够可靠地进行所期望的热处 理。即，根据本实施方式，即使是耐热性差的基材81，也使功能层82的温度上升至超过基材 81的耐热温度的目标处理温度T2，从而能够进行可靠的热处理。
[0074]返回图4，在被处理体8的关注部位通过了主加热区域之后，关注部位的功能层82 的温度急速地下降。然后，被处理体8的关注部位从中央的区域51c、61c进入区域51d、61d， 并到达来自冷却部40的送风单元41的冷却气体吹送区域(冷却区域)。当关注部位进入冷 却区域时，送风单元41所喷出的冷却气体从被处理体8的背面吹送，从而对包括功能层82 的整个关注部位进行冷却。继续进行这样的加热处理之后的冷却处理，直到关注部位通过 冷却区域为止。此外，不必一定将被处理体8的关注部位冷却至常温，只要冷却至能够由卷 取辊12卷取的温度即可。
[0075]被处理体8的关注部位在通过了冷却区域之后，从区域51d、61d穿过区域51e、61e 并被卷取辊12卷取。这样，结束热处理装置I中的处理。此外，以上针对被处理体8的关 注部位的温度的经历进行说明，但是由于连续地搬运被处理体8且预备加热光源30、主加 热光源20以及冷却部40也连续地动作，因此沿着带状的被处理体8的长度方向，连续地执 行与对上述的关注部位执行的处理同样的处理。
[0076]在本实施方式中，一边通过搬运部10以恒定速度搬运带状的被处理体8 —边从强 度强的主加热光源20的氙灯21向被处理体8的表面照射光，由此向被处理体8表面的各 位置照射短时间的光。因此，能够在不会过度地对耐热性差的基材81进行加热的情况下仅 将功能层82加热至所需要的温度。
[0077]尤其，通过光学系统25规定氙灯21的照射宽度d，并且通过控制被处理体8的搬 运速度，从而能够准确地调整向被处理体8表面的各位置照射的照射时间。结果，能够更准 确地仅将功能层82加热至所需要的温度。
[0078]另外，主加热光源20所具有的氙灯21的个数为I个?3个而比较少，因此能够抑 制热处理装置I的成本增加。而且，由于主加热光源20的加热时间短，因此能够提高热处理装置I的生产性。
[0079]上面，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明在不脱离其宗旨的情况下，能 够进行除了上述结构之外的各种变更。例如，在上述实施方式中，将在PEN或者PET的基材 81的上表面层叠有银的纳米墨的功能层82的结构作为被处理体8，但是被处理体8并不限 定于此，而能够进行各种变更。并且，能够按照被处理体8的种类以及处理内容来对热处理 装置I的结构适当地进行变更。
[0080]例如，作为被处理体8的基材81，也可以使用聚酰亚胺或聚碳酸酯等其它树脂材 料。由于这些树脂材料也是柔软的，因此能够通过卷对卷的方式从送出辊11向卷取辊12 搬运被处理体8。是否能够通过卷对卷的方式搬运被处理体8，依赖于基材81的材料的弯 曲强度、送出辊11以及卷取辊12的半径(弯曲半径)、基材81的厚度等。若是柔软且具有 挠性的树脂材料，则即使送出辊11以及卷取辊12的半径比较小且基材81的厚度比较厚， 也能够通过卷对卷的方式来搬运。此外，在上述实施方式中例示的PEN以及PET的弯曲强 度分别是280MPa以及230MPa。另外，聚酰亚胺以及聚碳酸酯的弯曲强度分别是280MPa以 及 98MPa。
[0081]在使用树脂材料作为被处理体8的基材81的情况下，优选从氙灯21向被处理体 8的上表面照射的照射时间为0.6毫秒以上且0.9毫秒以下。这是因为，在基材81为树脂 材料的情况下，若氙灯21的照射时间小于0.6毫秒，则由于功能层82的温度没有充分地上 升，因此改性不充分，若照射时间超过0.9毫秒，则对树脂的基材81带来热损伤。具体地， 若由光学系统25规定的照射宽度d是与上述实施方式相同的5mm,则将被处理体8的搬运 速度X设为5.56m/s以上且8.33m/s以下即可。
[0082]在基材81为树脂材料的情况下，最优选从氙灯21向被处理体8照射的照射时间 为0.8毫秒，能够在完全不损伤基材81的情况下对功能层82进行充分的改性。具体地，若 由光学系统25规定的照射宽度d为5mm,则将被处理体8的搬运速度x设为6.25m/s即可。
[0083]另外，被处理体8的基材81并不限定于树脂材料，也可以是金属箔。作为金属箔， 例如可以使用铜箔、铝箔、不锈钢箔等。通常，金属材料的柔软性比树脂材料的柔软性差，但 是只要是厚度足够薄的箔，就能够被送出辊11以及卷取辊12卷取，从而能够通过卷对卷的 方式搬运。但是，金属箔的基材81不透过来自预备加热光源30的卤素灯31的光。因此， 吸收了卤素灯31所照射的光的金属箔的基材81被加热而温度上升，并且通过基材81的热 传导对功能层82进行预备加热。
[0084]另外，被处理体8的基材81也可以是具有柔软性的玻璃基板(所谓的柔性玻璃)。 根据辊径等条件的不同，能够通过卷对卷的方式搬运这样的柔性玻璃。只要基材81是耐热 性好的金属或者玻璃，就能够通过从预备加热光源30以及主加热光源20照射光来将基材 81加热至高的温度。
[0085]在使用玻璃基板作为被处理体8的基材81的情况下，优选从氙灯21向被处理体8 的上表面照射的照射时间为1.0毫秒以上且I秒以下。玻璃的耐热性比树脂材料的耐热性 好，从而能够向被处理体8照射长至I秒的长时间的光。另一方面，在基材81为玻璃基板 的情况下，若氙灯21的照射时间小于1.0毫秒，则可能不能充分地对功能层82进行改性。 具体地，若由光学系统25规定的照射宽度d是与上述实施方式相同的5mm，则将被处理体8 的搬运速度X设为5.0mm/s以上且5.0m/s以下即可。[0086]另外，在基材81上层叠的功能层82也并不限定于银的纳米墨，也可以是铜等其它 金属的纳米墨(或者纳米线(nano wire))。若功能层82为铜,则上述实施方式中的目标处 理温度T2为大约400°C。
[0087]功能层82也可以是非晶硅、IGZO (氧化物半导体)、ITO (氧化铟锡)等。在功能 层82为ITO的情况下，目标处理温度T2为大约220°C。另外，在功能层82为IGZO的情况 下，目标处理温度T2为350°C?400°C。而且，若功能层82为非晶硅，则目标处理温度T2 为 900 °C~ IOOO0Co
[0088]这样，能够根据本发明的热处理技术，对作为处理对象的被处理体8进行各种各 样的变更，而且随着基材81和功能层82的组合不同，被处理体8的特性以及目标处理温度 T2的差异也很大。无论是怎样的组合，都一边通过卷对卷的方式以恒定速度搬运被处理体 8，一边从强度强的氙灯21向被处理体8的表面照射光，从而能够在不过度地加热基材81 的情况下仅将功能层82加热至所需要的温度。即，根据本发明的热处理技术，能够与基材 81的种类无关地在所需要的条件下对被处理体8进行加热。另外，通过控制氙灯21的照射 宽度d以及被处理体8的搬运速度X，来通过与闪光灯相同的短时间的照射来加热功能层 82。
[0089]另外，随着基材81和功能层82的组合不同而被处理体8的特性以及目标处理温 度T2的差异也很大，与此对应地，热处理装置I的结构也只要适当即可。例如，在处理目标 处理温度T2比较低的功能层82的情况下，能够仅通过主加热光源20进行热处理来使功能 层82的温度上升至目标处理温度T2，因此预备加热光源30并不是必须的结构。
[0090]另外，在基材81为金属箔那样的不透明的材质的情况下，由于不透过来自氙灯21 以及卤素灯31的光，因此也可以将主加热光源20和预备加热光源30相向配置。这样，通 过被处理体8遮挡氙灯21以及卤素灯31所发射的光，从而能够防止相互损伤。
[0091]另外，在上述实施方式中，主加热光源20具有氙灯21，但是也可以使用氪等其它 稀有气体的灯来代替。无论在使用哪种稀有气体的情况下，与上述实施方式同样地，通过电 弧放电来将灯连续点亮，从而连续地照射光。或者，主加热光源20也可以具有卤素灯。但 是，氙灯和卤素灯的发射光谱分布不同，氙灯更偏向短波长侧。因此，在作为处理对象的功 能层82比较难以吸收短波长的光的情况下，优选在主加热光源20上设置卤素灯。
[0092]方式中，冷却部40具有送风单元41，但是也可以通过如下结构来代替，即，在设置 于主加热光源20照射的光照射位置的下游侧的辅助辊13上具有温度调节机构，使温度被 调节的辅助辊13与被处理体8的背面相接触，由此对被处理体8进行冷却。作为这样的温 度调节机构，例如只要使恒温水在辅助辊13的内部循环即可。
[0093]同样地，也可以通过如下结构来代替预备加热光源30，S卩，在设置于主加热光源 20照射的光照射位置的上游侧的辅助辊13上具有加热机构，使被加热的辅助辊13与被处 理体8的背面相接触，由此对被处理体8进行预备加热。作为这样的加热机构，例如只要在 辅助辊13的内部设置加热器即可。
[0094]本发明的热处理装置以及热处理方法能够适用于能够通过卷对卷的方式搬运的 各种被处理体，尤其能够优选利用于在电子纸等上利用的柔性装置。
【权利要求】
1.一种热处理装置，通过向带状的被处理体照射光来加热该被处理体，其特征在于， 具有:搬运部，其通过第二辊卷取第一辊所送出的被处理体，来向第一方向连续地搬运被处理体；光源，其在与上述第一方向垂直的第二方向上具有长轴，并且与在上述第一辊和上述第二辊之间被搬运的被处理体的表面相向配设，由此向该被处理体的表面照射光来进行加热。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，具有:照射宽度规定部，其规定上述被处理体的表面上的沿着上述第一方向的光的照射宽度；控制部，其基于由上述照射宽度规定部规定的照射宽度控制上述搬运部，来通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为0.1毫秒以上且I秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
3.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于，上述被处理体包括树脂的基材。
4.根据权利要求3所述的热处理装置，其特征在于，上述控制部控制上述搬运部，来通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为0.6毫秒以上且0.9毫秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
5.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于，上述被处理体包括玻璃的基材。
6.根据权利要求5所述的热处理装置，其特征在于，上述控制部控制上述搬运部，来通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为1.0毫秒以上且I秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。`
7.根据权利要求1至6中任一项所述的热处理装置，其特征在于，在上述光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的上游侧还具有预备加热部，该预备加热部对上述被处理体进行预备加热。
8.根据权利要求7所述的热处理装置，其特征在于，上述预备加热部具有与上述被处理体的背面相向配设的卤素灯。
9.根据权利要求7所述的热处理装置，其特征在于，在上述光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的下游侧还具有冷却部，该冷却部对上述被处理体进行冷却。
10.根据权利要求9所述的热处理装置，其特征在于，上述冷却部具有送风单元，该送风单元向上述被处理体吹送冷却气体。
11.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，上述光源具有能够连续照射光的氙灯。
12.一种热处理方法，通过向带状的被处理体照射光来加热该被处理体，其特征在于， 一边通过第二辊卷取第一辊所送出的被处理体来向第一方向连续地搬运被处理体，一边从光源向该被处理体的表面照射光来进行加热。
13.根据权利要求12所述的热处理方法，其特征在于，规定上述被处理体的表面上的沿着上述第一方向的光的照射宽度，并且基于该照射宽度，通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为0.1毫秒以上且I秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
14.根据权利要求13所述的热处理方法，其特征在于，上述被处理体包括树脂的基材。
15.根据权利要求14所述的热处理方法，其特征在于，通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为0.6毫秒以上且0.9毫秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
16.根据权利要求13所述的热处理方法，其特征在于，上述被处理体包括玻璃的基材。
17.根据权利要求16所述的热处理方法，其特征在于，通过使对上述被处理体的表面的照射时间成为1.0毫秒以上且I秒以下的搬运速度，搬运上述被处理体。
18.根据权利要求12至17中任一项所述的热处理方法，其特征在于，在上述光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的上游侧对上述被处理体进行预备加热。
19.根据权利要求18所述的热处理方法，其特征在于，在上述光源进行照射的光照射位置的上述第一方向上的下游侧对上述被处理体进行冷却。
20.根据权利要求 12所述的热处理方法，其特征在于，上述光源具有能够连续照射光的氙灯。
【文档编号】H01L21/26GK103515204SQ201310211205
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2012年6月19日
【发明者】木村贵弘, 涩田浩二, 锹田豊 申请人:大日本网屏制造株式会社