JP2005243684A - Cooling method of substrate, method of manufacturing vacuum housing, substrate cooling device and apparatus of manufacturing vacuum housing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱処理した基板の冷却方法および基板冷却装置に係り、例えば平面型ディスプレイ装置等に用いられる大型基板の冷却に適用して好適な基板の冷却方法および基板冷却装置に関する。さらに本発明は前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する際に適用して好適な真空外囲器の製造方法および製造装置に関する。 The present invention relates to a heat-treated substrate cooling method and a substrate cooling apparatus, and more particularly to a substrate cooling method and a substrate cooling apparatus suitable for cooling a large substrate used in a flat display device or the like. Furthermore, the present invention relates to a manufacturing method and a manufacturing apparatus for a vacuum envelope that are suitable for use in manufacturing a flat rectangular vacuum envelope by joining peripheral portions of a front substrate and a rear substrate via side walls. .
近年、半導体関連、平面型ディスプレイ関連などの分野では、基板を効率良く加熱冷却するプロセスの開発が進められている。従来、加熱処理した基板を冷却する技術として、冷却室に冷却水路を設けて冷却を速やかに行うようにした構造、冷却管に液体窒素を流して基板を急速冷却する構造等が存在した。しかしながら加熱処理した基板を冷却する際の基板の平坦面精度に関して、安定した信頼性の高い冷却技術が存在しなかった。 In recent years, processes for efficiently heating and cooling a substrate have been developed in fields such as semiconductors and flat panel displays. Conventionally, as a technique for cooling a heat-treated substrate, there have been a structure in which a cooling water channel is provided in a cooling chamber to quickly cool, a structure in which liquid nitrogen is passed through a cooling pipe, and the substrate is rapidly cooled. However, there has been no stable and reliable cooling technique regarding the flat surface accuracy of the substrate when the heat-treated substrate is cooled.
基板の冷却に於いては、基板の反りや破壊を防ぐために、基板温度を均一に保ちながら冷却しなければならない。一般に、基板の放熱は中央部よりも周辺部の方が大きく、基板温度は中央から周辺に至るにしたがって温度が低くなる分布となる。基板の大きさ(板面積)が小さい場合には、この温度分布も小さいため、従来技術による冷却手段であっても基板の反りや破壊はさほど問題とはならなかった。しかしながら、基板の大きさが大きい場合には、中央部と周辺部の放熱の差が無視できず、近年問題となっていた。とくに、平面型ディスプレイ関連では基板の形状がおおむね長方形であるため、コーナー部分の放熱がさらに大きくなることから、中央部に対してコーナー部の温度が20℃以上低くなるケースも発生していた。これは上記した従来技術のように基板を急冷した場合に於いて特に著しい。このような大型で長方形の基板の例としては、電界放出型電子放出素子の電子ビームにより蛍光体を発光させるフィールドエミッションディスプレイ(以下FEDと称す)がある。FEDでは、動作中に不要なガスが発生しないよう、製造工程において各種部材を400℃の温度に加熱して表面吸着ガスを放出させるベーキング工程が行われる。この際、従来のような基板冷却技術では温度分布を均一に保つことができないため、基板の熱膨張が不均一となり、基板の撓み、反り等により基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題が発生していた。
上述したように従来では加熱処理した基板の冷却技術に関して高い平坦面精度を維持するための安定した信頼性の高い技術が存在しなかった。とくに従来の基板冷却技術では温度分布を均一に保つことができないため、基板の熱膨張が不均一となり、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題が発生していた。 As described above, conventionally, there has been no stable and reliable technique for maintaining high flat surface accuracy with respect to a cooling technique for a heat-treated substrate. In particular, since the temperature distribution cannot be kept uniform with the conventional substrate cooling technology, the thermal expansion of the substrate becomes non-uniform, the elements and wiring on the substrate are destroyed, and the spacer for maintaining the vacuum withstand voltage is detached from the substrate. Or other problems occurred.
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、基板全体の温度を均一に維持しながら短時間で安定して冷却を行うことができる基板の冷却方法および基板冷却装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a substrate cooling method and a substrate cooling apparatus capable of stably cooling in a short time while maintaining the temperature of the entire substrate uniform. .
本発明は、加熱処理した基板を冷却手段により所定の温度に冷却する基板の冷却方法に於いて、前記冷却手段は、前記基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従って前記基板を冷却することを特徴とする。 The present invention provides a substrate cooling method in which a heat-treated substrate is cooled to a predetermined temperature by a cooling means, wherein the cooling means cools the substrate according to a temperature condition set for each of a plurality of regions of the substrate. It is characterized by.
また本発明は、前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する真空外囲器の製造方法に於いて、前記各基板を加熱処理する加熱工程と、前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温処理する冷却工程とを具備したことを特徴とする。 The present invention also relates to a vacuum envelope manufacturing method for manufacturing a flat rectangular vacuum envelope by joining peripheral portions of a front substrate and a back substrate through side walls, and heating each substrate. And a cooling step of lowering the temperature of the heated substrate to a predetermined temperature while equalizing the temperature of the entire substrate.
また本発明は、加熱処理した基板を冷却手段により所定温度に冷却する基板冷却装置に於いて、前記加熱処理した基板を当該基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従い冷却する冷却手段を具備したことを特徴とする。 The present invention also provides a substrate cooling apparatus for cooling a heat-treated substrate to a predetermined temperature by a cooling means, comprising cooling means for cooling the heat-treated substrate according to temperature conditions set for each of a plurality of regions of the substrate. It is characterized by that.
また本発明は、前面基板および背面基板の各周辺部を側壁を介し接合して扁平な矩形状の真空外囲器を製造する真空外囲器の製造装置に於いて、前記各基板を予め設定した温度に加熱する加熱処理手段と、前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温する冷却処理手段とを具備したことを特徴とする。 Further, the present invention provides a vacuum envelope manufacturing apparatus that manufactures a flat rectangular vacuum envelope by joining peripheral portions of a front substrate and a rear substrate through side walls, and sets each substrate in advance. Heat treatment means for heating to the above-mentioned temperature; and cooling treatment means for lowering the temperature of the heat-treated substrate to a predetermined temperature while equalizing the temperature of the entire substrate.
上述した本発明の方法および装置によれば、加熱処理した基板を所定の温度に冷却する際に、基板の温度ばらつきを吸収でき、これにより、基板の熱膨張が均一となり、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題を抑えることができる。よって基板全体の温度を均一に維持しながら短時間で安定して冷却を行うことができる。 According to the above-described method and apparatus of the present invention, when the heat-treated substrate is cooled to a predetermined temperature, the temperature variation of the substrate can be absorbed, whereby the thermal expansion of the substrate becomes uniform, and the elements on the substrate and Problems such as the destruction of the wiring and the separation of the spacer for maintaining the vacuum withstand voltage from the substrate can be suppressed. Therefore, it is possible to stably cool in a short time while maintaining the temperature of the entire substrate uniform.
本発明によれば、基板を均熱化しながら冷却することが可能になり、基板の熱膨張を均一化できる。これによって、従来発生していた基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題を抑えることができ、基板全体の温度を均一に維持しながら短時間で安定して冷却を行うことができる。 According to the present invention, the substrate can be cooled while the temperature is equalized, and the thermal expansion of the substrate can be made uniform. As a result, problems such as destruction of elements and wiring on the substrate that have occurred in the past and spacers for maintaining vacuum withstand pressure coming off from the substrate can be suppressed, and the temperature of the entire substrate can be kept uniform. However, it can cool stably in a short time.
以下図面を参照しながら、この発明に係る基板の冷却装置について説明する。 A substrate cooling apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1はこの発明の第1の実施形態に於ける冷却装置の要部の構成を示している。図1において、気密密閉された冷却装置1の内部には、2セットの冷却プレート2a,2bが一定距離離間して配置されている。冷却装置1内に設けられた冷却プレート2a,2bは冷却対象となる基板に対して基板面全体をカバーする冷却領域を有する。冷却装置1の内部は、真空ポンプによって、1.0×10−5〜1.0×10−4Paの間に維持されるように真空排気されている。真空排気系、冷却プレートの保持機構、基板移送機構は、本発明の本質ではないので、図示を省略している。
FIG. 1 shows the structure of the main part of the cooling device according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, two sets of
図2は上記冷却装置1の内部に設けられた冷却プレート2aの正面図である。この例では、冷却プレート2aが冷却処理の対象となる基板の中央部分と長辺部分と短辺部分とコーナー部分とに合わせて9分割されており、それぞれに温度制御手段として冷却用流路を有し、それぞれ以下の領域に対応して温度を制御することができるようになっている。
FIG. 2 is a front view of the
第1領域41:基板中央領域
第2領域42:基板長辺領域
第3領域43:基板短辺領域
第4領域44:基板コーナー領域
この実施形態では、上記各領域毎に温度が制御されるもので、たとえば第2領域42の2つの冷却プレート部材は同温度となるように同時に制御される。
First region 41: Substrate center region Second region 42: Substrate long side region Third region 43: Substrate short side region Fourth region 44: Substrate corner region In this embodiment, the temperature is controlled for each of the above regions. Thus, for example, the two cooling plate members in the
図3は上記冷却装置1の内部に設けられた冷却プレート2bの正面図である。この冷却プレート2bも、上記した冷却プレート2aと同様に基板領域に合わせて9分割され、それぞれに温度制御手段として冷却用流路を有し、それぞれ以下の領域に対応して温度を制御することができるようになっている。
FIG. 3 is a front view of the
第1領域51:基板中央領域
第2領域52:基板長辺領域
第3領域53:基板短辺領域
第4領域54:基板コーナー領域
上記各冷却プレート2a,2bの第1領域41,51の内部には、温度制御手段として、図4に示すように冷却管3が設けられており、この冷却管3に冷却水を循環させることによって、冷却プレート2a,2bの第1領域41,51を一定温度に保つことができるようになっている。また、上記各冷却プレート2a,2bの第2〜4領域42〜44,52〜54の内部には、温度制御手段として、図5に示すように、シースヒーター4、および冷却管5が設けられている。この冷却管5に大気を循環させることによって冷却ができるようになっており、シースヒーター4による加熱と冷却管5による冷却とによって、これらの冷却プレートの温度を可変できるようになっている。
First region 51: Substrate central region Second region 52: Substrate long side region Third region 53: Substrate short side region Fourth region 54: Substrate corner region Inside the
これらの冷却プレートの材料にはアルミニウムが用いられ、冷却効率を高めるために、表面には輻射率を大きくするための表面処理が施されている。この表面処理としては、黒色陽極酸化処理、アルミナ薄膜の溶射などがある。 Aluminum is used as the material of these cooling plates, and the surface is subjected to a surface treatment for increasing the emissivity in order to increase the cooling efficiency. Examples of the surface treatment include black anodizing treatment and thermal spraying of an alumina thin film.
つぎに、上記した冷却装置1による基板の冷却方法について図6乃至図8を参照して説明する。
Next, a method for cooling the substrate by the
上述の冷却装置1に隣接する加熱処理室において表面吸着ガスを放出させるために真空雰囲気で400℃まで加熱された基板は、その真空状態を維持したまま、冷却装置1に移送され、図6に示すように冷却プレート2a,2bの間に設置される。この図6では冷却プレート2a,2bの間に基板6を保持するジグについて図示を省略している。基板6の移送完了時、上記各冷却プレート2a,2bは以下の温度になるように設定されている。
The substrate heated to 400 ° C. in a vacuum atmosphere in order to release the surface adsorption gas in the heat treatment chamber adjacent to the above-described
第1領域41,51:20℃
第2領域42,52:415℃
第3領域43,53:415℃
第4領域44,54:420℃
この後は、冷却管3に冷却水を循環し続けることによって、冷却プレート2a,2bの第1領域41,51を20℃に維持し続ける。また、冷却管5への大気循環を開始し、同時にシースヒーター4への通電を弱めることによって、冷却プレート2a,2bの第2、第3、第4領域を降温させる。この際、第4領域は基板コーナーに対応する領域であり、この領域は放熱が最も大きいため、相対的に温度が最も高くなるように降温する。つぎに放熱が大きいのは基板長辺に対応する第2領域であり、第2領域を第3領域よりも相対的に高い温度となるように降温する。また、冷却プレート2a,2bの対応するそれぞれの領域は、挿入された基板が1枚なので、同温度となるように降温する。これらの温度制御に於ける冷却プレート2a,2bの降温履歴を図7に示している。この図7に示すように上記各降温条件は基板温度が均一となるように設定され、この結果、基板温度は図8に示すように冷却される。
After this, by continuing to circulate cooling water through the
図8において、曲線111は冷却プレート2a,2bそれぞれの4つの領域に対応する基板位置における温度測定データであるが、図示の通り、ほとんど温度差が存在せず、重なって冷却されていることがわかる。曲線112は基板面内温度分布の最高温度と最低温度の差をプロットしたものであり、本実施形態においては、この温度差が2.5℃以内となった。つまり、冷却プレート2a,2bをそれぞれ基板領域に合わせて9分割し、それらを4つの領域に分けて温度制御することにより、基板温度を均一に維持した状態で冷却することが可能になった。
In FIG. 8, a
つぎに、この発明の第2の実施形態について説明する。
この第2の実施形態では、冷却装置および冷却プレートの構成は第1の実施形態と同様であるが、移送される基板の枚数が2枚となる。ここでは、図9に示すように、冷却プレート2a,2bの間に2枚の基板6,7が配置される。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the second embodiment, the configuration of the cooling device and the cooling plate is the same as that of the first embodiment, but the number of transferred substrates is two. Here, as shown in FIG. 9, two
冷却装置1内への上記基板6,7の移送完了時、冷却プレート2a,2bは以下の温度になるように設定されている。
When the transfer of the
冷却プレート2aの第1領域41:20℃
冷却プレート2aの第2領域42:415℃
冷却プレート2aの第3領域43:415℃
冷却プレート2aの第4領域44:425℃
冷却プレート2bの第1領域51:20℃
冷却プレート2bの第2領域52:410℃
冷却プレート2bの第3領域53:410℃
冷却プレート2bの第4領域54:415℃
本実施形態では、下側の基板7が上側の基板6よりも、その大きさ(板面積)が大きいため、下側の基板7の辺部、コーナー部の放熱は、上側の基板6よりも大きくなる。このため、下側の冷却プレート2aの温度が対応する上側の冷却プレート2bの温度よりも高くなるように降温する。この実施形態においても、冷却管3に冷却水を循環し続けることによって、第1領域41,51を20℃に維持し続け、さらに冷却管5への大気循環を開始してシースヒーター4への通電を弱めることにより、第2、第3、第4領域の冷却プレートを降温させる。第4領域は、基板の放熱が最も大きいため、相対的に温度が高くなるように降温する。この結果、冷却プレートの降温履歴は図10のようになる。この図10に示すように、冷却プレート2a,2bの降温条件は、2枚の基板6,7の温度が均一となるように設定され、この結果、基板温度は図11に示すように冷却される。
1st area |
3rd area |
4th area |
1st area |
3rd area |
4th area |
In the present embodiment, the
図11において、曲線113は2枚の冷却プレート2a,2bそれぞれの分割領域に対応する基板位置における温度測定データであるが、図示の通りほとんど温度差が存在せず重なって冷却されていることがわかる。曲線114は基板面内温度分布の最高温度と最低温度の差をプロットしたものであり、本実施形態においては、この温度差が3.0℃以内となった。つまり、2枚の冷却プレート2a,2bをそれぞれ基板領域に合わせて9分割し、それらを各々4つの領域に分けて温度制御することにより、基板温度を均一に維持した状態で冷却することが可能になった。
In FIG. 11, a
次に上述した実施形態をFEDに適用した場合について図12乃至図17を参照して以下に説明する。 Next, a case where the above-described embodiment is applied to an FED will be described below with reference to FIGS.
FEDは、図12に示すように、それぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板11、および背面基板12を備え、これらの基板11,12は所定の間隔で対向配置されている。背面基板12は前面基板11よりも大きな寸法に形成されている。そして、前面基板11および背面基板12は、矩形枠状の側壁18を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器10を構成している。
As shown in FIG. 12, the FED includes a
真空外囲器10の内部には、図13に示すように、前面基板11および背面基板12に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材14が設けられている。これらの支持部材14は、真空外囲器10の一辺と平行な方向にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。
As shown in FIG. 13, a plurality of plate-
前面基板11の内面には、図14に示すように、画像表示面として機能する蛍光体スクリーン16が形成されている。この蛍光体スクリーン16は、図15に示すように、赤、緑、青の蛍光体層R、G、B、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色光吸収層20を並べて構成されている。蛍光体層R、G、Bは、真空外囲器10の上記一辺と平行な方向に延在しているとともに、この一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。なお、図14に示すように、蛍光体スクリーン16上には、たとえばアルミニウムからなるメタルバック層17とバリウムからなるゲッター膜13が形成されている。
As shown in FIG. 14, a
背面基板12の内面上には、蛍光体スクリーン16の蛍光体層を励起する電子放出源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の電子放出素子22が設けられている。これらの電子放出素子22は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。詳細に述べると、背面基板12の内面上には、導電性カソード層24が形成され、この導電性カソード層上には多数のキャビティ25を有した二酸化シリコン膜26が形成されている。二酸化シリコン膜26上には、モリブデンやニオブ等からなるゲート電極28が形成されている。そして、背面基板12の内面上において各キャビティ25内にはモリブデンなどからなるコーン状の電子放出素子22が設けられている。、導電性カソード層とゲート電極は、それぞれ直交する方向にストライプ状に形成されており、背面基板12の周縁部には、これら導電性カソード層およびゲート電極に電位を供給する多数本の配線23が形成されている。
On the inner surface of the
上記のように構成されたFEDにおいて、映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放出素子22とゲート電極28に入力される。電子放出素子を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、+100Vのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリーン16には+10kVが印加される。これにより、電子放出素子22から電子ビームが放出される。そして、電子放出素子から放出される電子ビームの大きさは、ゲート電極28の電圧によって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン16の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表示する。
In the FED configured as described above, a video signal is input to the electron-emitting
上述のFEDは、つぎのようにして製造される。
まず、前面基板11となる板ガラスに蛍光体スクリーン16を形成する。これは、前面基板11と同じ大きさの板ガラスを準備し、この板ガラスにプロッターマシンで蛍光体ストライプパターンを形成する。この蛍光体ストライプパターンを形成した板ガラスと前面基板用の板ガラスとを位置決め治具に載せて露光台にセットする。この状態で、露光、現像することにより、前面基板11となるガラス板上に蛍光体スクリーンを形成する。その後、蛍光体スクリーン16に重ねてメタルバック層17を形成する。
The above-mentioned FED is manufactured as follows.
First, the
続いて、背面基板12用の板ガラスに電子放出素子22を形成する。これはまず、導電性カソード層24を板ガラス上に形成し、このカソード層上に例えば熱酸化法やCVD法あるいはスパッタリング法により2酸化シリコン膜の絶縁膜を形成する。この後、この絶縁膜上に、例えばスパッタリング法や電子ビーム蒸着法によりモリブデンやニオブなどのゲート電極形成用の金属膜を形成する。次に、この金属膜上に、形成すべきゲート電極に対応した形状のレジストパターンをリソグラフィーにより形成する。このレジストパターンをマスクとして金属膜をウェットエッチング法またはドライエッチング法によりエッチングし、ゲート電極28を形成する。
Subsequently, the electron-emitting
この後、レジストパターン及びゲート電極28をマスクとして絶縁膜をウェットエッチングまたはドライエッチング法によりエッチングして、キャビティ25を形成する。そして、レジストパターンを除去した後、背面基板表面に対して所定角度傾斜した方向から電子ビーム蒸着を行うことにより、ゲート電極28上に例えばアルミニウムやニッケルからなる剥離層を形成する。その後、背面基板表面に対して垂直な方向からカソード形成用の材料として例えばモリブデンを電子ビーム蒸着法により蒸着する。これによって、キャビティ25の内部に電子放出素子22が形成される。次に、剥離層をその上に形成された金属膜とともにリフトオフ法により除去する。
After that, the
続いて、大気中で低融点ガラス19により側壁18および支持部材14を背面基板12の内面上に封着する。その後、側壁18の封着面の全周に亘ってインジウムを所定の幅および厚さに充填する。同様に、前面基板11の側壁と対向する封着面にインジウムを所定の幅および厚さで矩形枠状に充填する。なお、側壁18および前面基板11の封着面に対する封着層の充填は、溶融したインジウムを封着面に塗布する方法、あるいは、固体状態のインジウムを封着面に載置する方法等によって行う。
Subsequently, the
続いて、図16に示すように、側壁18が接合されている背面基板12に一対の電極30a、30bを装着する。これらは、背面基板12に弾性的に係合した状態で取り付けられている。すなわち、電極30a、30bは、クリップ部32により背面基板12の周縁部を弾性的に挟持した状態で真空外囲器10に取り付けられている。この際、側壁18上で各電極30a、30bの接触部36を封着層に接触させることにより、電極を封着層に対して電気的に接続する。上記各電極30a、30bは、封着層21に通電する際の電極として用いられ、基板上で+極と−極の一対を必要とし、一対の電極間で並列に通電される封着層の各々の通電経路はその長さを等しくすることが望ましい。そこで、一対の電極30は、背面基板12の対角方向に対向する2つの角部に装着され、電極間に位置した封着層の長さは、各電極の両側でほぼ等しく設定されている。
Then, as shown in FIG. 16, a pair of
電極30a、30bを装着した後、これら背面基板12、前面基板11を所定間隔離して対向配置し、この状態で、真空処理装置内に投入する。ここでは、例えば図17に示すような真空処理装置100を用いる。真空処理装置100は、並んで配設されたロード室101、ベーキング、電子線洗浄室102、冷却室103、ゲッター膜の蒸着室104、組立室105、冷却室106、およびアンロード室107を備えている。組立室105には、通電用の直流の電源120と、この電源を制御するコンピュータ121とが接続されている。また、真空処理装置100の各室は、真空処理が可能な処理室として構成され、FEDの製造時には全室が真空排気されている。これら各処理室間は図示しないゲートバルブ等により接続されている。
After the
所定間隔離して配置された上述の前面基板11および背面基板12は、まず、ロード室101に投入される。そして、ロード室101内の雰囲気を真空雰囲気とした後、ベーキング、電子線洗浄室102へ送られる。
The above-described
ベーキング、電子線洗浄室102では、各種部材を400℃の温度に加熱し、各基板の表面吸着ガスを放出させる。同時にベーキング、電子線洗浄室102に取り付けられた図示しない電子線発生装置から電子線を、前面基板11の蛍光体スクリーン面、および背面基板12の電子放出素子面に照射する。その際、電子線発生装置外部に装着された偏向装置によって電子線を偏向走査することにより、蛍光体スクリーン面および電子放出素子面の全面をそれぞれ電子線洗浄する。
In the baking and electron
脱ガスを行った前面基板11および背面基板12は、冷却室103に送られ、上記第2の実施形態で記述した冷却方法により、約120℃の温度まで冷却される。この冷却方法では、例えば冷却プレート2a,2bをそれぞれ基板領域に合わせて9分割し、それらを4つの領域に分けて温度制御することにより、基板温度を均一に維持した状態で冷却する。このように冷却プレートを分割制御して冷却することにより、基板が大型で長方形の場合であっても、基板の温度分布が均一となるように、本実施形態では3.0℃の範囲に収まるように降温することが可能になる。これにより、従来発生していた、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題を抑え、短時間で安定して冷却を行うことができるようになった。
The
上記冷却室103で冷却された前面基板11および背面基板12は、ゲッター膜の蒸着室104へと送られる。この蒸着室104では、蛍光体層の外側にゲッター膜としてバリウム膜を蒸着形成する。バリウム膜は表面が酸素や炭素などで汚染されることを防止することができ、活性状態を維持することができる。
The
続いて、前面基板11および背面基板12は組立室105に送られる。この組立室では、前面基板11および背面基板12を対向配置し、各々の基板を加圧して、両基板の封着層間に各電極30a、30bを挟み込む。これにより、各電極は、両基板の封着層に同時に電気的に接触する。この状態で、電源120から一対の電極30a、30bを通してインジウムに140Aの直流電流を定電流モードで通電し、インジウムを均一に溶融する。その後、通電を停止することにより、溶融したインジウムが冷却されて固まり、外囲器10が形成される。封着後の外囲器は、冷却室206に送られ、常温まで冷却されて、アンロード室207から取り出される。
Subsequently, the
以上の工程により、表示装置(FED)が完成する。 Through the above process, a display device (FED) is completed.
以上のようなFEDの製造方法によれば、冷却プレートを基板領域に合わせて分割し、そのそれぞれについて温度制御を行い、基板周辺部へ至るにしたがって温度が高くなるように設定することにより、基板の温度を均熱化しながら降温することができる。これにより、基板の熱膨張が一様になるので、基板上の素子や配線が破壊されたり、真空耐圧を維持するためのスペーサが基板から外れたりするなどの問題が防ぐことが可能になる。 According to the FED manufacturing method as described above, the cooling plate is divided in accordance with the substrate region, the temperature is controlled for each, and the substrate is set so that the temperature increases as it reaches the peripheral portion of the substrate. The temperature can be lowered while equalizing the temperature. Thereby, since the thermal expansion of the substrate becomes uniform, it is possible to prevent problems such as destruction of elements and wirings on the substrate and separation of the spacer for maintaining the vacuum withstand voltage from the substrate.
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で、種々変形することができる。例としては以下のようなものがある。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Examples include the following:
図18、および図19は、それぞれ本発明に係る第3の実施形態に於ける冷却プレートの構成を示している。図18に示す冷却プレート61は、上述した第1、第2実施形態の場合と同様に、冷却プレート2a,2bをそれぞれ9分割しているが、その領域区分を異にしている。この例では基板コーナー領域4d,4d,…をそれぞれ矩形状に領域区分している。図19に示す冷却プレート62は、基板長辺領域4b、基板短辺領域4c、基板コーナー領域4dをそれぞれ、さらに区分して、各区分領域(4b−1、4b−2、4c−1、4c−2、4d−1、4d−2)毎に温度制御できるようにした例を示している。なお、冷却プレートの分割数、分割構造は、上記した構成の他、基板の形状、大きさ、冷却装置の特性により、適宜最適となるように構成することができる。例えば冷却プレートを基板平面だけでなく基板側面にも対応させて配置した冷却構造であってもよい。また変形例として、冷却プレートの表面の輻射率を分割領域に応じて変えることにより、基板の温度分布を均一にしながら冷却する構成であってもよい。例えば冷却プレート表面に、凹凸、傾斜等を形成してプレートの表面積を段階的にあるいは連続的に変化させることにより基板の温度分布を均一にして冷却する構成であってもよい。
18 and 19 show the configuration of the cooling plate in the third embodiment according to the present invention. The cooling
図20は本発明の第4の実施形態に於ける冷却装置の構成を示している。ここでは、加熱手段と冷却手段を同一の装置内に設けた場合の構成例を示している。熱処理室70の内部に、熱処理の対象となる基板6,7と冷却プレート2a,2bとの間に介在するようにランプヒーター71,71,…を配備し、加熱処理時はランプヒーター71,71,…によって基板6,7を加熱し、冷却時はランプヒーター71,71,…の通電を停止し、冷却プレート2a,2bにより基板6,7を冷却する。この実施形態の変形例として、例えば、プレート内部にシースヒーターと冷却管を埋め込み、基板の加熱時にはシースヒーターを動作させ、冷却時にはシースヒーターへの通電を弱めて冷却管に大気を循環させて冷却し、温度が低下してきたらシースヒーターを停止して冷却管に冷却水を循環させて基板を冷却するようにしてもよい。
FIG. 20 shows the configuration of the cooling device in the fourth embodiment of the present invention. Here, a configuration example in which the heating unit and the cooling unit are provided in the same apparatus is shown. In the
図21は本発明の第5の実施形態に於ける基板冷却装置の構成を示している。この実施形態に於ける基板冷却装置8は、複数の冷却室8a,8b,…を連接して設けた構成としている。この各冷却室8a,8b,…は、真空処理が可能な処理室として構成され、全室が1.0×10−5〜1.0×10−4Paの間に維持されるように真空排気されている。各冷却室8a,8b,…には、それぞれ上記第1実施形態と同様に複数領域に分割され制御される冷却プレート2a,2bが設けられている。各各冷却室8a,8b,…は図示しないゲートバルブ等により接続されている。
FIG. 21 shows the configuration of the substrate cooling apparatus in the fifth embodiment of the present invention. The substrate cooling device 8 in this embodiment has a configuration in which a plurality of cooling chambers 8a, 8b,. Each of the cooling chambers 8a, 8b,... Is configured as a processing chamber capable of vacuum processing, and is evacuated so that all the chambers are maintained between 1.0 × 10 −5 and 1.0 × 10 −4 Pa. Has been. Each of the cooling chambers 8a, 8b,... Is provided with
各冷却室8a,8b,…の冷却プレート2a,2bは一定温度で維持され、基板が最初に移送される各冷却室8aに設けた冷却プレート2a,2bの温度が相対的に最も高く、基板が移送される室順にしたがって対応する冷却プレート2a,2bの温度が低くなるように温度設定されている。冷却室8aに投入された加熱処理後の基板は、逐次、隣接する冷却室8b,8c,…に移送されながら冷却されていくが、この際、各冷却室8a,8b,…毎に冷却プレート2a,2bが領域分割されて温度制御されているため、基板温度はその面内で均一となるように冷却されていく。よって本実施形態においても、従来発生していた基板上の素子や配線の破壊などの不具合を抑えることができる。
The
なお、上記した各実施形態は、冷却プレートを用いて基板を冷却する冷却装置を例に採って示したが、例えばプレート形状ではなく、管状その他の形状で冷却手段を構成してもよい。また、本発明に係る冷却手段は、装置内部が真空ではない場合についても適用することができる。また、適用される基板の例としては、上述のFEDに限定されることなく、例えばSED、PDP、LCD等の他の表示装置、あるいは半導体ウェハーなどにも適用することができる。 In the above-described embodiments, the cooling device that cools the substrate using the cooling plate is taken as an example. However, the cooling means may be configured in a tubular or other shape, for example, instead of the plate shape. The cooling means according to the present invention can also be applied to the case where the inside of the apparatus is not vacuum. Further, examples of the substrate to be applied are not limited to the above-described FED, but can be applied to other display devices such as SED, PDP, and LCD, or semiconductor wafers.
1…冷却装置、2a,2b,61,62…冷却プレート、3,5…冷却管、4…シースヒーター、6,7…基板、8…基板冷却装置、8a,8b,…8f…冷却室、10…真空外囲器、11…前面基板、12…背面基板、13…ゲッター膜、14…支持部材、15…、16…蛍光体スクリーン、17メタルバック層、18…側壁、19…低融点ガラス、20…黒色光吸収層、21…封着層、22…電子放出素子、24…導電性カソード層、25…キャビティ、26…二酸化シリコン膜、28…ゲート電極、30a、30b…電極、41,51…第1領域(基板中央領域)、42,52…第2領域(基板長辺領域)、43,53…第3領域(基板短辺領域)、44,54…第4領域(基板コーナー領域)、70…熱処理室、71…ランプヒーター、100…真空処理装置、101…ロード室、102…ベーキング、電子線洗浄室、103…冷却室、104…ゲッター膜の蒸着室、105…組立室、106…冷却室、107…アンロード室、120…電源、121…コンピュータ。
DESCRIPTION OF
Claims (37)
前記冷却手段は、前記基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従って前記基板を冷却することを特徴とする基板の冷却方法。 In the substrate cooling method of cooling the heat-treated substrate to a predetermined temperature by a cooling means,
The said cooling means cools the said board | substrate according to the temperature conditions set for every some area | region of the said board | substrate, The cooling method of the board | substrate characterized by the above-mentioned.
前記各基板を加熱処理する加熱工程と、
前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温処理する冷却工程と
を具備したことを特徴とする真空外囲器の製造方法。 In the process of manufacturing a flat rectangular vacuum envelope by joining the peripheral portions of the front substrate and the rear substrate via side walls,
A heating step of heat-treating each of the substrates;
A method for manufacturing a vacuum envelope, comprising: a cooling step of lowering the temperature of the heat-treated substrate to a predetermined temperature while equalizing the temperature of the entire substrate.
前記加熱処理した基板を当該基板の複数の領域毎に設定した温度条件に従い冷却する冷却手段を具備したことを特徴とする基板冷却装置。 In a substrate cooling apparatus for cooling a heat-treated substrate to a predetermined temperature by a cooling means,
A substrate cooling apparatus comprising cooling means for cooling the heat-treated substrate according to a temperature condition set for each of a plurality of regions of the substrate.
前記各基板を予め設定した温度に加熱する加熱処理手段と、
前記加熱処理した前記基板を当該基板全体の温度を均熱化しながら所定の温度まで降温する冷却処理手段と
を具備したことを特徴とする真空外囲器の製造装置。 In an apparatus for manufacturing a flat rectangular vacuum envelope by joining peripheral portions of a front substrate and a rear substrate via side walls,
Heat treatment means for heating each of the substrates to a preset temperature;
An apparatus for manufacturing a vacuum envelope, comprising: cooling processing means for lowering the temperature of the heat-treated substrate to a predetermined temperature while equalizing the temperature of the entire substrate.
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JP2008153273A (en) * | 2006-12-14 | 2008-07-03 | Ulvac Japan Ltd | Vacuum cooling member and vacuum apparatus |
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- 2004-02-24 JP JP2004047854A patent/JP2005243684A/en not_active Abandoned
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