(57)【要約】【課題】基板に可及的に均一な熱処理を施すことができ且つ生産性に優れたＦＰＤ用真空加熱炉を提供する。【解決手段】支持体２０により支持された複数枚の基板１６の相互間にその基板１６と略平行になるように複数枚の板状加熱装置２２が設けられており、それらの板状加熱装置２２はそれぞれの温度が略均一となるとなるように温度制御装置４４によりその温度が制御されるものである為、炉体１２内に形成された高真空空間内におけるかかる板状加熱装置２２からの放射により、上記基板１６に可及的に均一な熱処理を施すことができ、たとえば５００℃程度にて基板面内温度差が±３℃以内といった温度精度が得られる。また、１バッチにつき複数枚の上記基板１６に熱処理を施すことができる為、生産性に優れたＦＰＤ用真空加熱炉１０を提供することができる。【選択図】　図１
2004037044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に高真空空間を形成する為の炉体と、該炉体内の気体を外部に排出する排気装置とを備えて構成され、該炉体内に形成された高真空空間内において基板に熱処理を施す型式のＦＰＤ用真空加熱炉であって、
複数枚の前記基板を互いに略平行となるように支持する支持体と、
該支持体により支持された複数枚の前記基板の相互間に該基板と略平行となるように設けられた複数枚の板状加熱装置と、
該板状加熱装置それぞれの温度が略均一となるとなるように該板状加熱装置の温度を制御する温度制御装置と
を、備えていることを特徴とするＦＰＤ用真空加熱炉。
【請求項２】
前記板状加熱装置は、熱放射の効率を高める為の放射層が表面に設けられた金属板の内部に棒状発熱体が埋設されたものである請求項１のＦＰＤ用真空加熱炉。
【請求項３】
前記板状加熱装置は、冷却流体を流通させる為の流通路を備えたものであり、前記温度制御装置は、該流通路内の冷却流体の流量を調節することにより前記板状加熱装置の温度を制御するものである請求項１または２のＦＰＤ用真空加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえばＥＬあるいはＦＥＤなど、高い温度精度が要求されるＦＰＤ用基板の熱処理に好適に用いられるＦＰＤ用真空加熱炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｄｉｓｐｌａｙ：エレクトロルミネセンスディスプレイ）あるいはＦＥＤ（ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｄｉｓｐｌａｙ：フィールドエミッションディスプレイ）など、次世代のＦＰＤ（ｆｌａｔ　ｐａｎｅｌ　ｄｉｓｐｌａｙ：フラットパネルディスプレイ）が実用化されつつある。これらＥＬあるいはＦＥＤは、比較的薄型の構造においても広い視野角および優れた解像度を保証するものであり、とりわけ２０型以下の小・中型表示装置の分野においてたとえば次世代のワークステーション端末用表示装置などとして高い期待が寄せられている。
【０００３】
かかるＥＬあるいはＦＥＤの製造においては、たとえばソーダライムガラスに代表されるガラス製基板あるいはアルミナに代表されるセラミックス基板の上に、金属あるいは無機材料をガラスボンド成分の溶融や、材料自体の軟化、溶融、あるいは焼結により固着させて、所定の機能を備えた膜を形成する。従来、そのような熱処理には、たとえばローラハースキルンのような加熱炉が用いられてきたが、実用化に向けての製造プロセスの進歩により、上記基板を比較的高温にて均一に加熱し得る加熱炉が求められるようになってきた。最近の製造プロセスでは、たとえば５００℃程度にて基板面内温度差が±５℃以内といった温度精度が要求される為、上記従来の加熱炉では対応が困難であった。
【０００４】
そこで、炉内に形成された高真空空間内において前記基板に熱処理を施す型式の真空加熱炉が開発されている。たとえば、特開２０００−１６１８５８号公報の明細書などに記載されたガラス基板の熱処理装置がそれである。かかる真空加熱炉によれば、たとえば１×１０−３Ｐａ程度といった高真空空間内において前記基板に熱処理を施すものである為、熱の対流および伝導がほとんど発生せず、放射のみによって前記基板に可及的に均一な熱処理が施される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる従来の真空加熱炉は、１バッチにつき１枚の基板のみを加熱する構成とされたものであり、生産性に劣る為に実用的ではなかった。そこで、１バッチにつき複数枚の基板を加熱し得る真空加熱炉として、図６の概略断面図に示すような真空加熱炉５０が考えられる。この図に示すように、かかる真空加熱炉５０は、高真空空間を形成する為の円筒状の炉体５２と、その炉体５２内に埋設されたヒータ５４とを備え、そのヒータ５４により発生させられた熱の上記炉体５２の内周面からの放射により複数枚の基板５６に熱処理を施すものである。しかし、そのような構成では、上記基板５６の面内温度差が±３０℃以上と大きくなってしまい、均一に加熱することは不可能である。すなわち、基板に可及的に均一な熱処理を施すことができ且つ生産性に優れたＦＰＤ用真空加熱炉は未だ開発されていないのが現状である。
【０００６】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、基板に可及的に均一な熱処理を施すことができ且つ生産性に優れたＦＰＤ用真空加熱炉を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成する為に、本発明の要旨とするところは、内部に高真空空間を形成する為の炉体と、その炉体内の気体を外部に排出する排気装置とを備えて構成され、その炉体内に形成された高真空空間内において基板に熱処理を施す型式のＦＰＤ用真空加熱炉であって、複数枚の前記基板を互いに略平行となるように支持する支持体と、その支持体により支持された複数枚の前記基板の相互間にその基板と略平行となるように設けられた複数枚の板状加熱装置と、その板状加熱装置それぞれの温度が略均一となるとなるようにその板状加熱装置の温度を制御する温度制御装置とを備えていることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の効果】
このようにすれば、前記支持体により支持された複数枚の前記基板の相互間にその基板と略平行になるように複数枚の板状加熱装置が設けられており、それらの板状加熱装置はそれぞれの温度が略均一となるとなるように前記温度制御装置によりその温度が制御されるものである為、前記炉体内に形成された高真空空間内におけるかかる板状加熱装置からの放射により、前記基板に可及的に均一な熱処理を施すことができる。また、１バッチにつき複数枚の前記基板に熱処理を施すことができる為、生産性に優れたＦＰＤ用真空加熱炉を提供することができる。
【０００９】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記板状加熱装置は、熱放射の効率を高める為の放射層が表面に設けられた金属板の内部に棒状発熱体が埋設されたものである。このようにすれば、前記金属板の表面に放射層が設けられていることにより、その金属板の表面からの熱放射の効率が高められることに加え、前記金属板の内部に棒状発熱体が埋設されて構成されていることにより、その棒状発熱体から発生させられた熱は伝導により速やかに前記金属板にゆき渡るので、前記板状加熱装置の温度が略均一とされるという利点がある。
【００１０】
また、好適には、前記板状加熱装置は、冷却流体を流通させる為の流通路を備えたものであり、前記温度制御装置は、その流通路内の冷却流体の流量を調節することにより前記板状加熱装置の温度を制御するものである。このようにすれば、必要に応じて前記流通路に冷却流体を流通させることにより、前記板状加熱装置を速やかに冷却することができ、前記ＦＰＤ用真空加熱炉による１バッチの処理時間が短縮されることに加え、比較的簡単な構成により前記板状加熱装置の温度を制御することができるという利点がある。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施例であるＦＰＤ用真空加熱炉１０の構成を説明する視断面図である。この図に示すように、かかる真空加熱炉１０は、内部に高真空空間を形成する為の円筒状の炉体１２と、その炉体１２内の気体を外部に排出する排気装置１４とを備えて構成され、その炉体１２内に形成された高真空空間内においてＦＰＤ用基板１６に熱処理を施すものである。上記炉体１２は、たとえばステンレス鋼などから成り、その内部に１×１０−７〜１×１０−３Ｐａ程度の高真空を張ることができる構造的な強度を備えたものである。また、上記排気装置１４は、たとえば上記炉体１２内の気体分子を力学的に外部に移送するターボ分子ポンプであり、その炉体１２の炉壁に設けられた貫通穴１６から延びる排気管１８に連結されている。
【００１３】
上記炉体１２内には、複数枚（図では４枚）の上記基板１６を互いに略平行となるように支持する支持体２０と、その支持体２０により支持された複数枚の上記基板１６の相互間にその基板１６と略平行となるように設けられた複数枚（図では各基板に対応して４枚ずつ計１６枚）の板状加熱装置２２とが設けられている。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ視断面図である。この図２に示すように、上記板状加熱装置２２は、たとえば扁平な長手状を成すものであり、その長手方向が互いに平行となるように複数枚（図では４枚）が一面に並べられた状態で上記支持体１２に支持されている。そのように一面に並べられた複数枚の板状加熱装置２２の上にたとえばステンレス鋼などから成る複数本（図では３本）のパイプ２４が固設され、さらにそれぞれのパイプ２４の上に複数個（図では３個）の錐状のピン２６が設けられており、上記基板１６は、かかる複数個のピン２６によって可及的に小さな接触面積で支持される。すなわち、本実施例の板状加熱装置２２は、専らその上側に設置された上記基板１６に放射による熱処理を施すものである。
【００１４】
図３は、上記板状加熱装置２２の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ視断面図である。この図に示すように、上記板状加熱装置２２は、好適には、熱放射の効率を高める為の放射層２６が表面に設けられた金属板２４から成るものであり、たとえばｔ１５ｍｍ×１４０ｍｍ×６００ｍｍ程度の寸法を備えたアルミニウム合金あるいはステンレス鋼などから構成されたものである。かかる金属板２４の厚み寸法はたとえばアルミニウム合金ではｔ１５ｍｍ以上、ステンレス鋼ではｔ２５ｍｍ以上であることが好ましく、そのような厚み寸法を備えた金属板２４によれば、加熱に際して金属板２４それ自体に温度むらが生じ難くなるのである。また、上記放射層２６は、たとえば塗装焼付けなどにより形成されたセラミックス被膜、あるいは溶射などにより形成された金属被膜などであり、上記板状加熱装置２２が比較的高温たとえば４００℃以上となることが予想される場合にはＮｉ−Ｃｏ―Ｃｒ−Ｙ−Ａｌ系合金被膜などが好適に用いられる。
【００１５】
また、図３（ｂ）に示すように、上記金属板２４は、その内部に複数本（図では２本）の棒状発熱体２８が埋設されると共に、冷却流体を流通させる為の複数本（図では２本）の流通路３０が形成されたものである。上記棒状発熱体２８は、たとえば電熱線が電気絶縁状態で収容された管状のシーズヒータなどであり、上記金属板２４の長手方向に形成された貫通穴３２に挿入されてその貫通穴３２の内周面に略密着して設けられていることにより、その金属板２４との間に高い熱伝導性を有している。また、上記流通路３０は、上記貫通穴３２と同様に上記金属板２４の長手方向に貫通して形成されたものであり、その貫通穴３２と同程度たとえば８ｍｍφ程度の径寸法を備えたものである。すなわち、上記流通路３０と貫通穴３２とは互換性を有するものであり、図３においては内側の２本の貫通穴が流通路３０とされ、外側の２本の貫通穴３２に上記棒状発熱体２８が挿入されているが、これらの組み合わせは適宜変更可能とされている。
【００１６】
図４は、上記棒状発熱体２８を詳しく説明する図である。この図に示すように、上記棒状発熱体２８は、前記基板１６をより均一に加熱する為にその長手方向において発熱量に勾配が設けられたものであり、たとえばその中央部２８ｃにおける発熱量が両側部２８ｓの発熱量よりも小さくなるように、たとえばシーズヒータにおいて内部に埋設された電熱線がその中央部２８ｃにおいて比較的疎、両端部２８ｃにおいて比較的密とされたものである。
【００１７】
前記２本の流通路３０は、その一端において相互に連結されており、且つ他端において流入パイプ３４および流出パイプ３６にそれぞれ連結されている。その流入パイプ３４および流出パイプ３６は、前記流通路３０内の冷却流体の流量を調節する流体制御装置３８に連結されており、その流体制御装置３８から送り出された冷却流体は、上記流入パイプ３４を介して上記流通路３０に流入し、その流通路３０内を流通した後に上記流出パイプ３６を介して上記流体制御装置３８に送り戻される。そのようにして、前記板状加熱装置２２内を冷却流体が循環する。
【００１８】
図５は、前記真空加熱炉１０の制御系統を説明する図である。この図に示すように、前記真空加熱炉１０は、前記棒状発熱体２８の温度を制御する発熱体制御装置４０と、前記板状加熱装置２２の温度を検出する温度センサ４２と、その温度センサ４２により検出された温度に基づいて上記流体制御装置３８および発熱体制御装置４０の動作を制御する温度制御装置４４とを備えたものである。ここで、上記温度センサ４２はたとえば熱電対であり、前記金属板２４の複数箇所に配設されてその温度分布を検出するものである。
【００１９】
以上のように構成された真空加熱炉１０により前記基板１６に熱処理を施す際には、先ず前記炉体１２に設けられた図示しない扉を開放して複数枚の基板１６をそれぞれ所定の位置に設置する。続いてその扉を封鎖して前記排気装置１４を作動させ、前記炉体１２内に高真空空間を形成する。そうして形成された真空空間内において前記板状加熱装置２２により前記基板１６に熱処理を施す。ここで、前記支持体１４の上端部および四方の側部、および一面に並べられた複数枚の前記板状加熱装置２２の下側にはそれぞれ反射板４６が設けられており、放射による熱の発散を遮断すると共に、それぞれの基板１６の上側に設けられて一面に並べられた複数枚の前記板状加熱装置２２による放射がその基板１６の熱処理に影響を与えないようにされている。
【００２０】
このように、本実施例によれば、前記支持体２０により支持された複数枚の前記基板１６の相互間にその基板１６と略平行になるように複数枚の板状加熱装置２２が設けられており、それらの板状加熱装置２２はそれぞれの温度が略均一となるとなるように前記温度制御装置４４によりその温度が制御されるものである為、前記炉体１２内に形成された高真空空間内におけるかかる板状加熱装置２２からの放射により、前記基板１６に可及的に均一な熱処理を施すことができ、たとえば５００℃程度にて基板面内温度差が±３℃以内といった温度精度が得られる。また、１バッチにつき複数枚の前記基板１６に熱処理を施すことができる為、生産性に優れたＦＰＤ用真空加熱炉１０を提供することができる。
【００２１】
また、前記板状加熱装置２２は、熱放射の効率を高める為の放射層２６が表面に設けられた金属板２４の内部に棒状発熱体２８が埋設されたものである為、前記金属板２４の表面に放射層２６が設けられていることにより、その金属板２４の表面からの熱放射の効率が高められることに加え、前記金属板２４の内部に棒状発熱体２８が埋設されて構成されていることにより、その棒状発熱体２８から発生させられた熱は伝導により速やかに前記金属板２４にゆき渡るので、前記板状加熱装置２２の温度が略均一とされるという利点がある。また、かかる比較的小さな板状加熱装置２２を用いることにより、前記ＦＰＤ用真空加熱炉１０を小型化できるという利点がある。
【００２２】
また、前記板状加熱装置２２は、冷却流体を流通させる為の流通路３０を備えたものであり、前記温度制御装置４４は、その流通路３０内の冷却流体の流量を調節することにより前記板状加熱装置２２の温度を制御するものである為、必要に応じて前記流通路３０に冷却流体を流通させることにより、前記板状加熱装置２２を可及的に速やかたとえばかかる流通路３０を設けていないものに比べて１／１０程度の時間で冷却することができ、前記ＦＰＤ用真空加熱炉１０による１バッチの処理時間が従来の真空加熱炉の１／２程度に短縮されることに加え、比較的簡単な構成により前記板状加熱装置２２の温度を制御することができるという利点がある。
【００２３】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに別に態様においても実施される。
【００２４】
たとえば、前述の真空加熱炉１０は、前記炉体１２の内部に高真空空間すなわち１×１０−７〜１×１０−３Ｐａ程度に減圧された空間を形成するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じては炉体の内部に超高真空空間すなわち１×１０−７Ｐａ以下に減圧された空間を形成するものであっても構わない。
【００２５】
また、前述の真空加熱炉１０は、円筒状の炉体１２を備えたものであったが、たとえば直方体状の炉体を備えたものであっても構わない。すなわち、要求される高真空をその内部に張ることができる構造的な強度を備えたものであればその形状は問わない。
【００２６】
また、前述の板状加熱装置２２は、扁平な長手状を成し、その長手方向が互いに平行となるように複数枚が一面に並べられた状態でその複数枚の板状加熱装置２２が１枚の前記基板１６に熱処理を施すものであったが、たとえば平面視において正方形に近い形状を成し、その１枚の板状加熱装置が１枚の前記基板１６に熱処理を施すものであっても構わない。
【００２７】
また、前述の板状加熱装置２２には流通路３０が形成されており、その流通路３０内に冷却流体を流通させることにより強制冷却が可能とされたものであったが、たとえばかかる流通路３０が設けられていない板状加熱装置を備えた真空加熱炉の炉体内に、比較的反応性の低い冷却気体たとえば窒素などを導入することによりその板状加熱装置を強制冷却するものであっても構わない。
【００２８】
また、前述の板状加熱装置２２は、専らその上側に配設された前記基板１６に放射による熱処理を施すものであったが、たとえばその下側に配設された前記基板１６に熱処理を施すものであってもよく、さらには前記基板１６に上下両方向から放射による熱処理を施すものであっても構わない。
【００２９】
また、前述の排気装置１４は、気体分子を力学的に外部に移送するターボ分子ポンプであったが、これは油回転ポンプ、ドライポンプ、または拡散ポンプ、あるいはそれらが併用されたものであっても構わない。また、比較的高い真空度が要求される場合には、気体を溜め込む型式のゲッタポンプまたはスパッタイオンポンプなどが併用される。
【００３０】
また、前述の真空加熱炉１０は、ＥＬあるいはＦＥＤ用基板の熱処理に限定されるものではなく、たとえばＰＤＰ（ｐｌａｓｍａ　ｄｉｓｐｌａｙ　ｐａｎｅｌ：プラズマディスプレイパネル）用基板の熱処理などにも好適に用いられるものである。
【００３１】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるＦＰＤ用真空加熱炉の構成を説明する視断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ視断面図である。
【図３】図１に示すＦＰＤ用真空加熱炉に設けられる板状加熱装置の構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ視断面図である。
【図４】図３に示す板状加熱装置に挿入される棒状発熱体を詳しく説明する図である。
【図５】図１に示すＦＰＤ用真空加熱炉の制御系統を説明する図である。
【図６】従来の真空加熱炉の構成を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
１０：ＦＰＤ用真空加熱炉
１２：炉体
１４：排気装置
１６：基板
２０：支持体
２２：板状加熱装置
２４：金属板
２６：放射層
２８：棒状発熱体
３０：流通路
４４：温度制御装置
【図１】
2004037044.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004037044.tif 000006
【図５】
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【図６】
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