JP7048678B2 - 基板の熱処理オーブン - Google Patents

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Description

本発明は、フラットパネルディスプレイを熱処理する熱処理オーブンに係り、特に、熱処理オーブンを構成するドア(door)及びシャッター(shutter)、並びに密閉性能を改善する基板の熱処理オーブンに関する。
有機発光表示装置及びLCDガラス基板(以下、「フラットパネルディスプレイ」という)などは、いろんな種類の画像機器、例えば画像スクリーン、TV、携帯電話、モニターなどに使用されている。有機発光表示装置及びLCDガラス基板などは、次世代ディスプレイの一つであって、様々な分野に適用されており、近年、この分野のフラットパネルディスプレイ製造技術は、性能と歩留まりを向上させるための技術開発が続けられている。
フラットパネルディスプレイの代表的な有機発光表示装置やLCDガラス基板(以下、「基板」または「ガラス基板」という)を製造する上での温度管理と温度均一度は、良品基板の品質の確保及び歩留まりの維持のために必ず必要である。
例えば、有機発光表示装置の製造工程では、基板の表面に有機物層が形成されて一定量の水分を含むことができるので、水分を蒸発させる乾燥工程を必要としている。
LCDガラス基板の製造工程では、基板の表面に感光膜をコーティングする前に洗浄過程を経るが、洗浄過程後には、水分を除去するための加熱乾燥工程を行っている。
そして、感光膜をLCDガラス基板にコーティングした後には、露光及び現像工程を行う。このような露光及び現像工程の前にはプレベーキング(pre-baking)、露光及び現像工程の後にはポストベーキング(post-baking)工程を順次行っている。
このように、基板製造工程のほとんどは、加熱及び乾燥工程を行って基板を製造している。基板製造工程で発生する水分は、赤外線の活用によって、或いはヒーター(シーズヒーター(sheath heater))などの発熱体を含む熱処理オーブンのチャンバーに入れて加熱乾燥によって除去している。
基板の熱処理オーブンに関連して、特許文献1に提案されている。
熱処理オーブンのチャンバーを介してフラットパネルディスプレイ基板を熱処理するには、工程ごとに要求される条件がある。これらのすべての条件を満たすためには、チャンバーに及ぼす外気の影響を防ぎ、チャンバー外への熱放出損失を最小限に抑えなければならないが、基板の熱処理性能低下を防止し、単一工程での製品不良率を下げて所望の工程条件を満たすことができる。
また、熱処理オーブンの熱処理を用いた完成品の歩留まり向上のためには熱処理時の基板の面内ばらつきが少ないほど良いので、高性能の熱処理オーブンに対する需要が持続的に要求されているが、従来の熱処理オーブンは、そのニーズを満たしていない。
一方、熱処理オーブンを用いる基板の熱処理前後過程で基板をチャンバー内に取り込んだり熱処理済みの基板をチャンバーから取り出したりするとともに、外気のチャンバー内への流入とチャンバー内のプロセスガスの放出を遮断するために、ドアとシャッターを備えている。
熱処理オーブンのドア及びシャッターに関連して、特許文献2には「熱処理オーブンのシャッター装置」、特許文献3には「ガラス熱処理用オーブンのシャッター駆動装置」がそれぞれ提案されている。
例えば、従来の熱処理オーブンのドア及びシャッターは、チャンバーの外部にドアを設置して左右に開閉する形式、またはハンドルを用いて左右に開閉する形式、ボルトで固定する形式などが提案されている。
しかしながら、従来の熱処理オーブンのチャンバードア開閉形式は、開閉操作が面倒で複雑であるだけでなく、チャンバー内の熱損失を発生させる原因となっている。つまり、ドアとチャンバーとの密着接触による密閉(sealing)性能を提供するにはドアとチャンバーの表面が均一に密着しないため、隙間を介してチャンバー内の熱が放出されたり外気が流入したりして熱損失が発生している。
したがって、熱処理オーブンのチャンバーに適するドア及びシャッターの密閉構造と高温仕様に合う密閉性能を確保することができる形式の、基板の熱処理オーブンが求められている。
これにより、本発明者は、左右に開閉する形式のドア開閉方式をシリンダーとベアリングを用いて上下に開閉するようにし、ブラケットとシール材を用いてドアをチャンバーと緊密な状態で密着させて密閉性能を確保することにより、チャンバー内の熱損失を低減する高性能の基板の熱処理オーブンを提案しようとする。
韓国登録特許第10-2094763号公報(公告日:2020年3月31日) 韓国登録特許第10-1663262号公報(公告日:2016年10月7日) 韓国登録特許第10-1327920号公報(公告日:2013年11月20日)
本発明の目的は、熱処理オーブンのドアの開閉方式を上下開閉作動式に変更して操作安定性と設置スペースの効率性を提供することにある。
本発明の他の目的は、熱処理オーブンのチャンバーに適するドア及びシャッターの密閉構造と高温仕様に合う密閉性能を確保してチャンバーの熱損失を最小限に抑えることにある。
上記目的は、本発明によれば、基板をチャンバー内に設けられたスペースに取り込んだり熱処理工程済みの基板をチャンバーから取り出したりするために、前面部には少なくとも一つのドア、背面部には少なくとも一つのシャッターを備える熱処理オーブンと、前記ドアの両側方に水平方向に突設されたベアリングシャフトと、前記ベアリングシャフトが結合される上下移動トラックを備え、前記ドアの移動を上下移動に案内するために前記ドアの両側方に垂直方向に設置された上下移動ガイドと、前記ドアの側面に結合する可動シリンダーを備え、前記ドアを前記上下移動トラックに沿って上下移動開閉させるドア作動機構部と、を含んで構成できる。
本発明の実施形態によれば、前記ベアリングシャフトは、前記ドアのベアリングシャフト装着用ブロックに結合できる。
本発明の実施形態によれば、前記ドアには支持用ブラケットが設置され、前記支持用ブラケットには移動スクリューが結合し、前記チャンバーの外部で前記移動スクリューを回転させてドアをチャンバー側に密着させるドア密着用ノブを備えることができる。
本発明の実施形態によれば、前記ドアとチャンバーとの間にはシリコーン密閉部材が挿入できる。
本発明の実施形態によれば、前記シリコーン密閉部材は、ドアが位置する外部方向に偏って形成された弾性変形スペースを備えることができる。
本発明の実施形態によれば、前記シャッターとチャンバーとの間にはシリコーン密閉部材が挿入できる。
本発明の実施形態によれば、前記シリコーン密閉部材は、シャッターが位置する外部方向に偏って形成された弾性変形スペースを備えることができる。
本発明の実施形態によれば、前記シリコーン密閉部材が位置する周辺部には、シリコーン密閉部材を冷却させて硬化による密閉性能の低下を防止する冷却水ラインを備えることができる。
本発明の実施形態によれば、前記シャッターは、前記チャンバーの内部から外部へ放出される熱を遮蔽させる複数の遮蔽板を備えることができる。
本発明の実施形態によれば、前記遮蔽板は、チャンバーと対面する内側遮蔽板、前記内側遮蔽板から離隔した位置に置かれる中間遮蔽板、及び前記中間遮蔽板から離隔した位置に置かれる外側遮蔽板から構成できる。
本発明の実施形態によれば、前記中間遮蔽板を経由するように冷却水が流動する冷却水ラインを備えて周囲の温度を下げるように構成できる。
本発明に係る基板の熱処理オーブンは、熱処理オーブンのドアの開閉方式をシリンダーによる上下開閉作動式に変更することにより、左右に開閉するドア開閉方式に比べて無駄なスペースを最小化して熱処理オーブンの設置余裕スペースを十分に確保し、ドアの開閉による操作安定性を改善するという効果がある。
本発明に係る基板の熱処理オーブンは、熱処理オーブンのチャンバーに適するドア及びシャッターの密閉構造と高温仕様に合う密閉性能を確保してチャンバーの熱損失を最小限に抑えるという効果がある。
本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンの前面部を示す例示である。 本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンの背面部を示す例示である。 本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンの正面を示す例示である。 図3のA-A線に沿った断面図の例示である。 本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンのドア上下作動部を示す例示である。 本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンのドア上下移動ガイド部を抜粋して示す例示である。 図4及び図6のC部を抜粋して断面図で詳細に示す例示である。 図4のD部を抜粋して断面図で詳細に示す例示である。 本発明の一実施形態に係るチャンバーとシャッターに設置されるシリコーン密閉部材の熱硬化を防止する冷却ユニットを示す例示である。 本発明の一実施形態に係るシャッターに設置される冷却ユニットを示す例示である。
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係る「基板の熱処理オーブン」の内容を具体的に説明する。
一般に、基板を熱処理するための熱処理オーブンには、図1及び図2に示すように、熱処理対象基板をチャンバー内に設けられた各段に取り込んだり熱処理工程済みの基板をチャンバーから取り出したりするために、前面部にはドア、背面部にはシャッターをそれぞれ備えることができる。
基板の熱処理オーブンのドア及びシャッターは、熱処理工程中には密閉構造であること、高温での使用にも問題がないこと、及びドア開閉時に干渉がなく且つ安全であることを要求する。
また、基板の熱処理オーブンを製作するとき、装備の基本的な仕様はいろんなものの中から選択することができるが、熱処理工程中にチャンバー内の熱損失を最小限に抑えることができる高性能の密閉構造が重要である。
ところが、従来の熱処理オーブンのドアは、例えば、チャンバーの外部にドアを設置して左右スライドで開閉する形式、またはハンドルを用いて左右に開閉する形式、ボルトで固定する形式なので、開閉操作が厄介で複雑であるだけでなく、ドアの開閉スペースが十分に確保されなければならない配置スペース上の制約があり、チャンバー内の熱損失を十分に制御していない。
つまり、ドアとチャンバーとの密着接触による密閉(sealing)性能を提供するにはドアとチャンバーの表面が均一に密着しないので、隙間を介してチャンバー内の熱が放出されたり外気が流入したりして持続的に熱損失が発生している。
このため、本発明では、従来の熱処理オーブンのドア左右開閉方式をシリンダーとベアリングを用いた上下開閉作動式に変更することにより、ドアの操作安定性と設置スペースの効率性を提供する熱処理オーブンを提示する。
また、本発明では、ブラケットを用いてチャンバーにドアを密着させ、熱処理オーブンのチャンバーに適するドア及びシャッターの密閉構造と高温仕様に合う密閉性能を確保してチャンバーの熱損失を最小限に抑えることができる熱処理オーブンを提示する。
すなわち、本発明では、シリンダーとベアリングを用いてドアを上下に開閉し、ブラケットを用いてドアをチャンバーと緊密な状態で密着させることにより、高性能の熱処理オーブンを提示する。
次に、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態に係るより具体的な内容を説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンの前面部を示す例示である。図2は本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンの背面部を示す例示である。図3は本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンの正面を示す例示である。
熱処理オーブン100は、図1乃至図3に示すように、加熱または乾燥を必要とする基板(図示せず)を通過させる投入口が設けられたチャンバー110を備え、チャンバー110内にはヒーターからなる発熱体を実装して、ヒーターから発生する熱で基板を加熱するか或いは水分を蒸発乾燥させるように構成される。そして、ヒーターの上下部に上/下部熱伝達プレートを密着するように設置して構成できる。
熱処理オーブン100のチャンバー110の一側には、プロセスガスを含む流体を流入させる給気口、及びチャンバー110内の流体を排気させる排気口を備え、チャンバー110を支持及びサポートするラグ121付きフレーム120、及びヒーターの発熱線を接続して電流を通電させる多数のバスバーが接続された導電部を含んで構成できる。
一方、図1乃至図3を参照すると、熱処理オーブンを構成する基本的な構成、例えば、ヒーター、上/下部熱伝達プレート、プロセスガスの給気及び排気系統、ヒーターに電源を供給する導電部を含む電源供給系統の構成は、本発明と直接関係がない。そして、熱処理オーブンの基本的な該当構成は、本発明の要旨とは無関係であり、公知の構成なので、本発明を説明する図面ではその図示を省略する。
本発明に係る基板の熱処理オーブン100は、図1乃至図3に示すように、熱処理対象基板をチャンバー110内に設けられた各段に取り込んだり熱処理工程済みの基板をチャンバー110から取り出したりするために、前面部には少なくとも一つのドア200、背面部にはシャッター300をそれぞれ備えることができる。
本発明に係る基板の熱処理オーブン100の主要部分の構成は、図4乃至図8に示されているとおりである。
図4は図3のA-A線に沿った断面図の例示である。図5は本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンのドア上下作動部を示す例示である。図6は本発明の一実施形態に係る基板の熱処理オーブンのドア上下移動ガイド部を抜粋して示す例示である。図7は図4及び図6のC部を抜粋して断面図で詳細に示す例示である。図8は図4のD部を抜粋して断面図で詳細に示す例示である。
本発明に係る基板の熱処理オーブン100は、ドア200の両側方に水平方向に突設されたベアリングシャフト210が構成される。
さらに、ベアリングシャフト210が結合される上下移動トラック230を備え、ドア200の移動を上下移動に案内するためにドア200の両側方に垂直方向に設置された上下移動ガイド220が構成される。
さらに、ドア200の側面に結合する可動シリンダー410を備えてドア200を上下移動トラック230に沿って上下移動開閉させるドア作動機構部400を含んで構成できる。
また、ベアリングシャフト210は、ドア200のベアリングシャフト装着用ブロック240に結合して構成できる。
また、ドア200には支持用ブラケット260が設置され、支持用ブラケット260にはスクリュー251が結合し、前記チャンバーの外部でスクリュー251を回転させてドア200をチャンバー110側に密着させるドア密着用ノブ250を設置して構成できる。
また、ドア200とチャンバー110との間にはシリコーン密閉部材500を挿入することにより、ドア200とチャンバー110の接触面同士の間を緊密な密閉状態に維持させて、チャンバー110内の熱が外部へ放出されないように制御することができる。
また、シャッター300とチャンバー110との間にはシリコーン密閉部材500を挿入することにより、シャッター300とチャンバー110の接触面同士の間を緊密な密閉状態に維持させてチャンバー110内の熱が外部へ放出されないように制御することができる。
また、シリコーン密閉部材500は、ドア200が位置する外部方向に偏って形成された弾性変形スペース510を備えて構成できる。
これにより、ドア200を閉じる場合、シリコーン密閉部材500の弾性変形スペース510がドア200を閉じると同時に先に変形しながらドア200とチャンバー110の接触面同士の間の隙間を塞いで緊密な状態の接触面を形成することにより、ドア200とチャンバー110の接触面同士間の気密性を維持させる。
また、シリコーン密閉部材500は、シャッター300が位置する外部方向に偏って形成された弾性変形スペース510を備えて構成できる。
これにより、シャッター300を閉じる場合、シリコーン密閉部材500の弾性変形スペース510がシャッター300を閉じると同時に先に変形しながらシャッター300とチャンバー110の接触面同士の間の隙間を塞いで緊密な状態の接触面を形成することにより、シャッター300とチャンバー110の接触面同士間の気密性を維持させる。
ここで、シリコーン密閉部材500は、チャンバー110とドア200側との間、及びチャンバー110とシャッター300側との間に挿入され、密閉材として好ましい性能を示すことができる。シリコーン密閉部材は、チャンバー及び周辺構造物に比べて豊富な引張力と弾性を有し且つ高温仕様にも耐える物性を有する好ましい密閉材として選択できる。
本発明の実施形態に係る基板の熱処理オーブンは、図9及び図10に示すように、冷却ユニットを含んで構成できる。
図9は本発明の一実施形態に係るチャンバーとシャッターに設置されるシリコーン密閉部材の熱硬化を防止する冷却ユニットを示す例示である。
図9に示すように、シリコーン密閉部材500が位置する周辺部には、冷却水ライン520を設置することが好ましい。図9はシャッター側に設置されたシリコーン密閉部材500の冷却構造を説明する例示であるが、同じ原理と構造でドア側にも冷却ユニットが設置されてもよい。
これにより、それぞれドア側とシャッター側に設置されるシール用シリコーン密閉部材500を冷却させて硬化による密閉性能の低下を効果的に防止することができる。
図10は本発明の一実施形態に係るシャッターに設置される冷却ユニットを示す例示である。
図10に示すように、シャッターはチャンバーの内部から外部へ放出される熱を遮蔽させる複数の遮蔽板310を備えるように構成することが好ましい。
遮蔽板310は、好ましくは、チャンバー110と対面する内側遮蔽板311、内側遮蔽板311から離隔した位置に置かれる中間遮蔽板312、及び中間遮蔽板312から離隔した位置に置かれる外側遮蔽板313から構成することが好ましい。
さらに、中間遮蔽板312を基準に冷却水が流動する冷却水ライン320を備えて構成できる。
これにより、シャッター300の周囲温度を下げることができ、周辺部に設置されるシリコーン密閉部材500の熱硬化を防止して密閉性能の低下を防止し、安定的に密閉性能を維持することができる。
次に、本発明に係る基板の熱処理オーブン100の作動について図4乃至図8を参照して説明する。
まず、ドア200を開く動作は、ドア作動機構部400の可動シリンダー410を作動させると、可動シリンダー410の可動ロッド420がドア200を上方に押し上げる。
このとき、ドア200から突出したベアリングシャフト210は、上下移動ガイド220の上下移動トラック230に沿って上方に移動し、可動シリンダー410の作動を停止させると、ドア200は、現在位置で開状態として待機する。
次いで、逆にドア200を閉じる動作は、ドア作動機構部400の可動シリンダー410を作動させて可動シリンダー410の可動ロッド420を元の位置の方向にリターンさせると、ドア200を元の位置の方向に引く。
このとき、ドア200から突出したベアリングシャフト210は、上下移動ガイド220の上下移動トラック230に沿って下方に移動し、可動シリンダー410の作動を停止させると、ドア200は、現在位置で閉状態が維持される。
ここで、ベアリングシャフト210は、ドア200のベアリングシャフト装着用ブロック240に結合して破損が防止され、安全かつ円滑なドア200の開閉作用を助ける。
一方、ドア200には支持用ブラケット260が設置され、支持用ブラケット260には移動スクリュー251が結合し、前記チャンバーの外部で移動スクリュー251を回転させてドア200をチャンバー110側に密着させるドア密着用ノブ250を設置して構成できる。
ドア密着用ノブ250を手で持って回転させると、移動スクリュー251が支持用ブラケット260に沿って直線方向に移動しながら、ドア200をチャンバー110の接触面方向に密着するように移動させる。
これにより、ドア200とチャンバー110の接触対応面の間は、浮きや隙間が減って緊密な密着状態を維持させる。
また、ドア200とチャンバー110との間にはシリコーン密閉部材500が挿入されている。ドア200を閉じると、シリコーン密閉部材500は、ドア200とチャンバー110の接触面同士の間を緊密な密閉状態で密着させてチャンバー110内の熱がドア200の外部へ放出されないように制御する作用を示す。
また、シャッター300とチャンバー110との間にはシリコーン密閉部材500が挿入されることにより、シャッター300を閉じると、シリコーン密閉部材500は、シャッター300とチャンバー110の接触面同士の間を緊密な密閉状態で密着させてチャンバー110内の熱がシャッター300の外部へ放出されないように制御する作用を示す。
これにより、ドア200とシャッター300を閉じる場合、シリコーン密閉部材500の弾性変形スペース510がドア200とシャッター300を閉じると同時に先に変形しながらドア200とシャッター300の各チャンバー110の接触面同士の間の隙間を塞いで緊密な状態の接触面を形成することにより、シャッター300とチャンバー110の接触面同士の間の気密性を維持させる。
本発明に係る熱処理オーブンは、熱処理工程中には密閉構造を効果的に維持することができ、高温での使用にも問題がなく、ドアの作動が上下開閉作動式であるため、ドアの作動に必要な別の作動スペースが不要であり、ドアの作動による干渉がない。そして、可動シリンダーを介してドアを開閉することができるので、作業安全性が改善できる。
本発明に係る基板の熱処理オーブンは、熱処理オーブンのドアの開閉方式をシリンダーを用いる上下開閉作動式に変更することにより、左右に開閉するドア開閉方式に比べて無駄なスペースを最小化して熱処理オーブンの設置余裕スペースを十分に確保し、ドア開閉による操作安定性を改善するという利点がある。
本発明に係る基板の熱処理オーブンは、熱処理オーブンのチャンバーに適するドア及びシャッターの密閉構造と高温仕様に合う密閉性能を確保してチャンバーの熱損失を最小限に抑える高信頼性の熱処理オーブンを提供するという利点がある。
本発明は、図示された一実施形態を参照して説明されたが、一実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱することなく修正及び変更して実施することができ、それらの修正と変更も本発明の技術思想に含まれると理解されるべきである。
100 熱処理オーブン
110 チャンバー
200 ドア
210 ベアリングシャフト
220 上下移動ガイド
230 上下移動トラック
240 ベアリングシャフト装着用ブロック
250 ドア密着用ノブ
251 移動スクリュー
260 支持用ブラケット
300 シャッター
310 遮蔽板
311 内側遮蔽板
312 中間遮蔽板
313 外側遮蔽板
320 冷却水ライン(cooling pipe)
400 ドア作動機構部
410 可動シリンダー
420 可動ロッド
500 シリコーン密閉部材
510 弾性変形スペース
520 冷却水ライン(cooling pipe)

Claims (11)

  1. 基板をチャンバー内に設けられたスペースに取り込んだり熱処理工程済みの基板をチャンバーから取り出したりするために、前面部には少なくとも一つのドア、背面部には少なくとも一つのシャッターを備える熱処理オーブンと、
    前記ドアの両側方に水平方向に突設されたベアリングシャフトと、
    前記ベアリングシャフトが結合される上下移動トラックを備え、前記ドアの移動を上下移動に案内するために前記ドアの両側方に垂直方向に設置された上下移動ガイドと、
    前記ドアの側面に結合する可動シリンダーを備え、前記ドアを前記上下移動トラックに沿って上下移動開閉させるドア作動機構部とを含む、基板の熱処理オーブン。
  2. 前記ベアリングシャフトが前記ドアのベアリングシャフト装着用ブロックに結合したことを特徴とする、請求項1に記載の基板の熱処理オーブン。
  3. 前記ドアには支持用ブラケットが設置され、前記支持用ブラケットには移動スクリューが結合し、前記チャンバーの外部で前記移動スクリューを回転させてドアをチャンバー側に密着させるドア密着用ノブを備えることを特徴とする、請求項1に記載の基板の熱処理オーブン。
  4. 前記ドアとチャンバーとの間にはシリコーン密閉部材が挿入されたことを特徴とする、請求項1に記載の基板の熱処理オーブン。
  5. 前記シリコーン密閉部材が、ドアが位置する外部方向に偏って形成された弾性変形スペースを備えることを特徴とする、請求項4に記載の基板の熱処理オーブン。
  6. 前記シャッターとチャンバーとの間にはシリコーン密閉部材が挿入されたことを特徴とする、請求項1に記載の基板の熱処理オーブン。
  7. 前記シリコーン密閉部材が、シャッターが位置する外部方向に偏って形成された弾性変形スペースを備えることを特徴とする、請求項6に記載の基板の熱処理オーブン。
  8. 前記シリコーン密閉部材が位置する周辺部には、シリコーン密閉部材を冷却させて硬化による密閉性能の低下を防止する冷却水ラインを備えることを特徴とする、請求項4乃至7のいずれか一項に記載の基板の熱処理オーブン。
  9. 前記シャッターが、前記チャンバーの内部から外部へ放出される熱を遮蔽させる複数の遮蔽板を備えることを特徴とする、請求項1に記載の基板の熱処理オーブン。
  10. 前記遮蔽板が、チャンバーと対面する内側遮蔽板、前記内側遮蔽板から離隔した位置に置かれる中間遮蔽板、及び前記中間遮蔽板から離隔した位置に置かれる外側遮蔽板から構成されたことを特徴とする、請求項9に記載の基板の熱処理オーブン。
  11. 前記中間遮蔽板を経由するように冷却水が流動する冷却水ラインを備えて周囲の温度を下げるように構成されたことを特徴とする、請求項10に記載の基板の熱処理オーブン。
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