JP2010164269A

JP2010164269A - 大型基板用熱処理炉

Info

Publication number: JP2010164269A
Application number: JP2009008374A
Authority: JP
Inventors: Takeki Fujita; 雄樹藤田; Akikazu Iwata; 晃和岩田; Minoru Yamaguchi; 実山口
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2010-07-29

Abstract

【課題】大型基板の熱処理に際してワークの面内温度を均一に保つことができ、しかも省エネルギー対応の大型基板用熱処理炉を提供すること。
【解決手段】加熱ゾーン及び徐冷ゾーンを有する大型基板用熱処理炉であって、徐冷ゾーンには、ワーク搬送面と並行に、冷却手段が設けられ、該冷却手段は、炉幅方向および炉長方向に分割された冷却手段分割ユニットからなり、該冷却手段分割ユニットは、冷却手段を構成する冷却媒体の流れ制御手段を備える大型基板用熱処理炉。
【選択図】図３

Description

本発明は大型基板用熱処理炉に関するものであり、特にガラス基板を含むワークを熱処理するのに最適な大型基板用熱処理炉に関するものである。

プラズマディスプレイパネル等の、ガラス基板を含むワークの熱処理においては、熱処理中のワーク面内温度を均一に保つことが厳しく要求されている。熱処理中のワーク面内温度のばらつきはワークの歪み、即ち、表示デバイスの歪みの要因となり、製品不良の問題を生じるためである。特に大型のワークの熱処理を行う場合、ワーク面内温度のばらつきが生じやすくなる問題がある。

プラズマディスプレイパネル等の熱処理工程は、加熱ゾーンにおいて所定の温度条件で加熱される加熱工程と、徐冷ゾーンにおいて所定の温度プロファイルにしたがってワークを徐冷する徐冷工程とから構成される。当該加熱工程でワーク内温度を均一に保つ手段として、複数に分割された加熱ヒーターを用い、各分割部分の発熱温度を任意に設定する技術が開示されている(特許文献１)。また、徐冷工程で所定の温度プロファイルをみたしつつ、炉幅方向に均一な温度分布を確実に実現する手段として、炉幅方向に複数の冷却装置を備え、各冷却装置の冷却能を独立に調整可能とする技術が開示されている(特許文献２)。

しかし特許文献２に記載の技術等、従来の徐冷工程では、所定の温度プロファイルを得るために加熱装置による加熱と合わせて冷却を行っており、省エネルギーの観点から好ましくないという問題があった。

特開２００１−３１７８７２号公報特開２００４−１２５３４５号公報

本発明の目的は、大型基板の熱処理に際してワークの面内温度を均一に保つことができ、しかも省エネルギー対応の大型基板用熱処理炉を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明に係る大型基板用熱処理炉は、加熱ゾーン及び徐冷ゾーンを有する大型基板用熱処理炉であって、徐冷ゾーンには、ワーク搬送面と並行に、冷却手段が設けられ、該冷却手段は、炉幅方向および炉長方向に分割された冷却手段分割ユニットからなり、該冷却手段分割ユニットは、冷却手段を構成する冷却媒体の流れ制御手段を備えることを特徴とするものである。冷却媒体の流れ制御手段は、冷却媒体の流量および冷却媒体の流れ方向を制御するものである。

請求項２記載の発明は、請求項1記載の大型基板用熱処理炉であって、全ての冷却手段分割ユニットに各々冷却媒体の流れ制御手段を備えることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項1または２記載の大型基板用熱処理炉であって、加熱手段がワーク搬送面と並行に設けられ、該加熱手段は、各々炉幅方向および炉長方向に分割された加熱手段分割ユニットからなることを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の大型基板用熱処理炉において、冷却手段と加熱手段が、同一の分割パターンで分割されていることを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の大型基板用熱処理炉において、徐冷ゾーンが、加熱ゾーンの後段に設けられていることを特徴とするものである。

加熱ゾーンで加熱処理された大型基板を徐冷ゾーンで冷却する場合、ワークの中心部分は冷却しにくく、ワークの面内温度にバラツキが生じやすい。これに対し、本発明に係る大型基板用熱処理炉は、徐冷ゾーンでワーク搬送面と並行に設けられる徐冷手段を、炉幅方向および炉長方向に分割された冷却手段分割ユニットとして構成し、更に該冷却手段分割ユニットを、冷却媒体の流れ制御手段を備える構成としたことにより、大型のワーク面の冷却に用いる冷却媒体の冷却能を均一に調整することが可能となり、これによりワークの面内温度を均一に保つことが可能となる。

冷却媒体の流れ制御手段は、冷却媒体の流量および冷却媒体の流れ方向を制御するものである。従って、当該冷却媒体の流れ制御手段を備えることにより、冷却手段分割ユニットの冷却能を均一に保つことが可能となり、ワークの面内温度管理をより正確にすることが可能となる。従って本発明によれば、従来、徐冷ゾーンにおける所定の温度プロファイルを得るために、冷却手段と併用して用いていた加熱手段が不要となり、省エネルギー対応の大型基板用熱処理炉を実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、全ての冷却手段分割ユニットに各々冷却媒体の流れ制御手段を備えることにより、より正確なワークの面内温度管理が可能となる。

請求項３または４記載の発明によれば、加熱手段の併用により、さらに正確なワークの面内温度管理が可能となる。

本発明に係る大型基板用熱処理炉の全体構成と、当該熱処理炉内を搬送されるワークの温度プロファイルの一例を示す図である。本発明に係る大型基板用熱処理炉を構成する徐冷室＊の垂直断面図を示す図である。図２の冷却配管の全体構成をＡ−Ａ方向から見た図を示している。他の実施形態における冷却配管＊の全体構成図を示している。図３の冷却配管分割ユニット構成と、これに対応する天井ヒーターの分割ユニット構成を示す図である。図４の冷却配管分割ユニット構成と、これに対応する天井ヒーターの分割ユニット構成を示す図である。

図１には、本発明の大型基板用熱処理炉１の全体構成と、当該大型基板用熱処理炉１内を搬送されるワーク２の温度プロファイル３の一例を示している。ワーク２が所定の温度条件に従い加熱処理が行われたのち、図１に示すように段階的に徐冷が行われる。図１には、４段階の徐冷工程からなる温度プロファイルと、当該温度プロファイルを実現するための徐冷ゾーンであって、複数の徐冷室４により構成される徐冷ゾーンとを示している。ワークは、各徐冷室間をタクト送りで搬送され、各徐冷室に所定時間滞在しながら徐冷されていく。

図２には、徐冷室４の垂直断面図を示している。徐冷室４には、徐冷手段５と加熱手段６がワーク搬送面と並行に設けられている。徐冷手段５は、一般的には金属製の配管を蛇管状にしたものを用いるが、より熱交換効率を高めるために、表面積を大きくとった構造とすることが好ましく、具体的にはコルゲートタイプまたはフィンタイプの冷却配管を用いることが好ましい。

図３には、図２の冷却配管の全体構成をＡ−Ａ方向から見た図を示している。図３に示すように、本発明では、冷却配管を、炉幅方向および炉長方向に分割されたユニットとして構成している。一般に分割単位を多くするほど、正確なワークの面内温度管理が可能となる。

加熱ゾーンで加熱処理された大型基板を徐冷ゾーンで冷却する場合、ワークの中心部分は冷却しにくいため、当該部分の冷却能を高めるように、分割ユニットを構成することが好ましい。図３に示す実施形態では、炉幅方向の分割比を１：２：１：２：１とした分割ユニット構成を採用している。また、図４に示す実施形態では、炉幅方向の分割比を１：２：２：２：１とした冷却配管分割ユニット構成を採用している。ただし、冷却配管分割ユニット構成はこれらに限定されるものではなく、ワークの中心部分の冷却能を高める構成であればどのような構成を採用してもよい。

ワークの徐冷は、冷却配管内を流れる冷却媒体と、ワークとの熱交換により行われる。従って、冷却配管分割ユニット内の冷却媒体出口付近において冷却媒体の有する熱量は、冷冷却媒体入口付近において冷却媒体の有する熱量よりも大きくなり、各冷却配管分割ユニット内でも冷却能にバラツキが生じてしまう問題がある。この点に関し、本発明では、冷却配管分割ユニットに冷却媒体の流れ制御手段（図示しない）を設け、冷却媒体出入口を適宜切り替えて、冷却媒体の流れ方向を変えることにより、冷却配管分割ユニット内での冷却能のバラツキを解消している。なお、より正確なワークの面内温度管理を行うためには、全ての冷却配管分割ユニットに各々冷却媒体の流れ制御手段を備えることが好ましい。また、冷却媒体の流れ制御手段は、ワークの温度バラツキを検出して、当該バラツキを解消可能とする制御を行うものとすることが好ましい。

また、冷却媒体の流れ制御手段は、冷却媒体の流量を適宜調整することもできる。たとえば、図３に示す５a部分の分割ユニットの冷却媒体流量を大きくする等の調整を行うことができる。このように、本発明では、徐冷ゾーンに設ける冷却手段を、炉幅方向および炉長方向に分割した分割ユニット構成とし、更に、当該分割ユニットに冷却媒体の流れ制御手段を備えることにより、冷却媒体の冷却能を均一に調整することが可能となり、これによりワークの面内温度を均一に保つことを可能としている。

図５及び図６には、各々図３及び図４の冷却配管分割ユニット構成と対応する天井ヒーターの分割ユニット構成を示す図である。このように、炉幅方向および炉長方向に分割した冷却手段と加熱手段とを併用することにより、さらに正確なワークの面内温度管理が可能となる。

１大型基板用熱処理炉
２ワーク
３温度プロファイル
４徐冷室
５徐冷手段
６加熱手段

Claims

徐冷ゾーンを有する大型基板用熱処理炉であって、
徐冷ゾーンには、ワーク搬送面と並行に、冷却手段が設けられ、
該冷却手段は、炉幅方向および炉長方向に分割された冷却手段分割ユニットからなり、
該冷却手段分割ユニットは、冷却手段を構成する冷却媒体の流れ制御手段を備えることを特徴とする大型基板用熱処理炉。
全ての冷却手段分割ユニットに各々冷却媒体の流れ制御手段を備えることを特徴とする請求項1記載の大型基板用熱処理炉。
加熱手段がワーク搬送面と並行に設けられ、
該加熱手段は、各々炉幅方向および炉長方向に分割された加熱手段分割ユニットからなることを特徴とする請求項1または２記載の大型基板用熱処理炉。
冷却手段と加熱手段が、同一の分割パターンで分割されていることを特徴とする請求項３記載の大型基板用熱処理炉。
徐冷ゾーンが、加熱ゾーンの後段に設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の大型基板用熱処理炉。