JP7155200B2 - 熱処理装置の基板搬送ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ガラス基板を熱処理または搬送するために熱処理装置のラック（ｒａｃｋ）に装着して使用される、熱処理装置の基板搬送ユニットに関する。

有機発光表示装置及びＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイは、いろんな種類の画像機器、例えばＴＶ、携帯電話、モニターなどに適用されており、近年、フラットパネルディスプレイの製造では、性能と歩留まりを向上させるための装備の改善が続けられている。フラットパネルディスプレイ製造工程で使用される熱処理装置（ｏｖｅｎ ｃｈａｍｂｅｒ）の性能改善も続けられている。

例えば、ＴＦＴ ＬＣＤ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などのフラットパネルディスプレイは、薄膜トランジスタ、画素電極、ＲＧＢ画素及び共通電極をガラス基板に蒸着する薄膜蒸着工程、フォトレジストコーティング工程、ベーキング（Ｂａｋｉｎｇ）工程、露光工程、現像工程、エッチング工程などを経て製造されている。

フラットパネルディスプレイ製造工程で使用される熱処理装置（ｏｖｅｎ ｃｈａｍｂｅｒ）は、内部のヒーターをホットプレート（Ｈｏｔ ｐｌａｔｅ）の熱源としてフォトレジストコーティング設備に投入する前にガラス基板に熱を加えて乾燥及び予熱させるか、或いはフォトレジスト膜がコーティングされたガラス基板を一定時間加熱してフォトレジスト膜を硬化させるベーキング工程などに使われている。

ガラス基板熱処理装置は、特許文献１及び特許文献２に「ＬＣＤガラスオーブンチャンバー」で提案されている。

一方、フラットパネルディスプレイの大きさは、持続的に大型化されている傾向にある。例えば、第５世代のガラス基板が１，１００×１，２５０ｍｍ、第６世代のガラス基板が１８００×２，１００ｍｍのサイズを持つなど、次第に大型化されている。

熱処理ガラス基板に対する熱処理作業または熱処理作業済みのガラス基板の搬送を行うためには、熱処理装置に別個の搬送ユニット（ｔｒａｎｓｆｅｒ ｕｎｉｔ）を備える。

熱処理装置に別個の搬送ユニットを備える場合、高温に耐える耐熱性と被加熱体であるガラス基板よりも低い硬度を持ってこそ、高温で腐食せずに繰り返し使用が可能である。

また、熱処理装置に別個の搬送ユニットを備える場合、ガラス基板に損傷を与えることなく、いかなる方式であれ、ガラス基板の搬送または移積載中に衝撃を吸収したり摩擦を減らしたりすることができるかについて検討されるべきである。

搬送ユニットとガラス基板とが接触するとき、ガラス基板に傷が生じると、ディスプレイの製作時に不良品と判定されるため、コスト損失が発生する。

もしガラス基板の搬送または移積載中に衝撃が吸収されず摩擦が発生した場合、ガラス基板のコーティング面にスクラッチを含むムラが発生するおそれがあり、ガラス基板が局部的な熱応力を受けて次の工程で不良が発生するか或いはわずかの衝撃でも容易に破損してしまうおそれがある。

これにより、ガラス基板を熱処理する熱処理装置の周辺部には、ガラス基板を効率よく搬送または移積載することができるように誘導することにより、製品の歩留まりの向上とコストの削減で高効率を得ることができる新しい基板搬送ユニットが求められている。

韓国公開特許第１０－２０２０－０００１６７２号公報（２０２０年１月７日公開） 韓国登録特許第１０－１４７１０２８号公報（２０１４年１２月１０日公告） 韓国登録特許第１０－２０８１８０１号公報（２０２０年２月２６日公告）

本発明の目的は、熱処理装置のラックに装着して使用することができる、熱処理装置の基板搬送ユニットを提供することにある。

本発明の他の目的は、ガラス基板を搬送または移積載する過程でガラス基板に伝達される衝撃を吸収し或いは受け流すことができるようにして、ガラス基板に対する耐スクラッチ性を確保する、熱処理装置の基板搬送ユニットを提供することにある。

本発明の別の目的は、製作コストを削減し、高温耐熱性に優れた、熱処理装置の基板搬送ユニットを提供することにある。

上記目的は、本発明によれば、ヒーターが実装配置されたチャンバー、及び前記チャンバーの内部にヒーターの表面を横切って設置された多数のラックを含む熱処理装置と、前記ラックの表面に沿って突出するように適所に配置され、前記熱処理装置による熱処理前後の基板に対する搬送と移積載を誘導するボールトランスファーと、を含む、熱処理装置の基板搬送ユニットにより達成される。

本発明の実施形態によれば、前記ボールトランスファーは、前記ラックの表面垂直方向に突出し、内部にはハウジングが形成されたヘッドブロックと、前記ハウジングに収容され、基板を垂直方向から支えるボールと、前記ヘッドブロックを弾力的に支持するために前記熱処理装置のチャンバー内部のラック上にインサート方式で組み立てられるベースブロックと、前記ヘッドブロックとベースブロックとの間に介在し、前記ヘッドブロックとベースブロックとの間を弾性変形スペースとして形成する緩衝ばねと、を含んで構成できる。

本発明の実施形態によれば、前記ヘッドブロックの下端部及び前記ベースブロックの上端部は、それぞれ緩衝ばねを定着させる広幅面のフランジ部で構成できる。

本発明の実施形態によれば、前記ヘッドブロックのハウジングには、上部に積載される基板を支えるボールの回転転がり運動を誘導する多数の粒状ローリングボールが充填されて構成できる。

本発明の実施形態によれば、前記ベースブロックは、前記熱処理装置のチャンバー内部のラック上に設けられる組立孔に沿ってインサート方式で組み立てられる下部の組立ヘッド、及び前記組立ヘッドの下方離脱を防止するために、上部が下部に比べて拡張された面積を持つフランジで構成できる。

本発明の実施形態によれば、前記緩衝ばねは、ストレート型のコイルばね、上部に比べて下部が広い円錐型螺旋式のコイルばね、上部と下部が狭く且つ中間が広い壺型螺旋式のコイルばねの中から選択されたいずれか一つで構成できる。

本発明の実施形態によれば、前記緩衝ばねはインコネル（ｉｎｃｏｎｅｌ）ばねで構成できる。

本発明に係る熱処理装置の基板搬送ユニットは、熱処理装置のラックに装着して使用できるように熱処理装置のチャンバー内部にボールトランスファーを構成することにより、比較的単純な構成を介して設備追加コストを削減しながら、熱処理装置からガラス基板を効果的に搬送または移積載することができるという効果がある。

本発明に係る熱処理装置の基板搬送ユニットは、熱処理装置からガラス基板を搬送または移積載する過程でガラス基板に伝達される衝撃を吸収し或いは受け流すことができるようにして、ガラス基板に対する耐スクラッチ性を確保することにより、高品質のガラス基板の製造歩留まりを得ることができるという効果がある。

本発明に係る熱処理装置の基板搬送ユニットは、高温でも使用可能なニッケル－クロム耐熱合金鋼であるインコネル（ｉｎｃｏｎｅｌ）ばねを使ってボールトランスファーを含む搬送ユニットを構成することにより、約７０５℃の温度で酸化せずに高温耐久性を確保することができ、弛緩に対する優れた耐性を持っており、高温で繰り返し使用することができるという効果がある。

熱処理装置のチャンバーを説明する例示である。 本発明の一実施形態に係る熱処理装置のチャンバー、及びチャンバーの内部に設置された基板搬送ユニットを示す例示である。 本発明の一実施形態に係る熱処理装置の基板搬送ユニットを説明する例示である。 本発明の一実施形態に係る熱処理装置の基板搬送ユニットを構成するボールトランスファーを抜粋して示す例示である。 本発明の一実施形態に係る基板搬送ユニットを構成するボール転がり回転式ボールトランスファーの例示である。 本発明の一実施形態に係る基板搬送ユニットを構成するボール固定式ボールトランスファーの例示である。 本発明の一実施形態に係るインコネルコイルばねを示す例示であって、（ａ）はストレート型のコイルばね、（ｂ）円錐型螺旋式のコイルばね、（ｃ）は壺型螺旋式のコイルばねを示す例示である。

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「熱処理装置の基板搬送ユニット」の具体的な内容を説明する。

本発明の説明で使用される用語のうち、「熱処理装置」は「ＬＣＤガラスオーブンチャンバー」と混用されることがある。「基板」は「ガラス基板」と混用されることがある。

図１は熱処理装置を説明する例示である。

熱処理装置１００は、図１に示すように、ヒーター２００が設置されたチャンバー１１０を備え、プロセスガスを投入して基板ＧＬを加熱または乾燥させる機能を行うように構成される。

チャンバー１１０は、加熱乾燥を必要とするガラス発光表示装置またはＬＣＤガラス基板（以下、「基板ＧＬ」または「ガラス基板」という）などの基板ＧＬを通過させる投入口１１１が一側に備えられる。

チャンバー１１０にはヒーター２００が実装され、その発熱エネルギーで投入口１１１を介して投入される基板ＧＬ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。

より具体的には、ヒーター２００の上／下部には、ヒーター２００の熱を受けて発熱する上／下部熱伝達ホットプレート（図示せず）を層構造の積層型に配置した面状発熱体から構成して、チャンバー１１０内に実装型に配置して基板ＧＬ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てもよい。

さらに、チャンバー１１０の周辺部には、基板ＧＬの加熱乾燥効率性を高めるために、プロセスガスを含む流体を流入させる吸気口１１２、及びチャンバー１１０内の流体を排気させる排気口１１３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と、ヒーター２００の発熱線を接続して電流を通電させる多数のバスバー１３１が接続された導電部１３０とを含んで構成できる。

チャンバー１１０の内部にはヒーター２００の表面を横切る多数のラック１４０を備え、熱処理工程前後のガラス基板ＧＬをのせて搬送または移積載するように構成できる。

ところが、従来の熱処理装置１００は、ガラス基板ＧＬを効果的に搬送または移積載することができる効果的な搬送ユニットが欠如している。

したがって、従来の熱処理装置１００を運用する場合には、例えば、ガラス基板ＧＬを投入して加熱工程を行った後、加熱処理された基板ＧＬを搬送または移積載する作業過程でガラス基板ＧＬに伝達される衝撃を効果的に吸収することが難しい。

また、基板ＧＬを搬送または移積載する過程で基板ＧＬの表面にスクラッチが発生することがあるので、高品質のガラス基板を製造し難く、低い製造歩留まりを示しているという問題がある。

これにより、本発明は、熱処理装置のチャンバー内部に構成されるラックを中心にボールトランスファーを配置することにより、設備追加コストを削減しながら熱処理装置からガラス基板を効果的に搬送または移積載することができる、熱処理装置の基板搬送ユニットを提示する。

また、本発明は、熱処理装置からガラス基板を搬送または移積載する過程でガラス基板に伝達される衝撃を吸収し或いは受け流すことができるようにして、ガラス基板に対する耐スクラッチ性を確保することにより、高品質のガラス基板の製造歩留まりを得るように誘導する熱処理装置の基板搬送ユニットを提示する。

また、本発明は、高温でも使用可能なニッケル－クロム耐熱合金鋼であるインコネル（ｉｎｃｏｎｅｌ）ばねを用いてボールトランスファーを含む搬送ユニットを構成することにより、約７０５℃の温度で酸化せずに高温耐久性を確保することができ、弛緩に対する優れた耐性を持つようにして、高温での繰り返し使用が可能な熱処理装置の基板搬送ユニットを提示する。

図２は本発明の一実施形態に係る熱処理装置のチャンバー、及びチャンバー内に設置された基板搬送ユニットを示す例示である。

図３は本発明の一実施形態に係る熱処理装置の基板搬送ユニットを説明する例示である。

本発明に係る熱処理装置１００の基板搬送ユニットＡは、図２及び図３に示すように、熱処理装置１００のチャンバー１１０内に設置されるラック１４０を中心に設置して構成できる。

その主要部分は、図２及び図３に示すように、ヒーター２００が配置されたチャンバー１１０と、チャンバー１１０内にヒーター２００の表面を横切って設置された多数のラック１４０とを含む熱処理装置１００で構成される。

さらに、熱処理装置の基板搬送ユニットＡは、熱処理装置１００のチャンバー１１０内に設置されるラック１４０の表面に沿って突出するように適所に配置され、基板ＧＬの搬送と移積載を誘導するボールトランスファー３００を含んで構成できる。

図４は本発明の一実施形態に係る熱処理装置の基板搬送ユニットを構成するボールトランスファーを抜粋して示す例示である。

図５は本発明の一実施形態に係る基板搬送ユニットを構成するボール転がり回転式ボールトランスファーの例示である。

図６は本発明の一実施形態に係る基板搬送ユニットを構成するボール固定式ボールトランスファーの例示である。

ボールトランスファー３００は、図４乃至図６に示すように、熱処理装置１００のチャンバー１１０内に設置されるラック１４０の表面垂直方向に突出し、内部にはハウジング３０２が形成されたヘッドブロック３０１で構成される。

さらに、ボールトランスファーは、ハウジング３０２に収容され、基板ＧＬを垂直方向から支えるボール３３０を含む。

さらに、ボールトランスファーは、ヘッドブロック３０１を弾力的に支持するために、前記熱処理装置１００のチャンバー１１０内部のラック１４０上にインサート方式で組み立てられるベースブロック３１０を含む。

さらに、ボールトランスファーは、ヘッドブロック３０１とベースブロック３１０との間に介在し、ヘッドブロック３０１とベースブロック３１０との間を弾性変形スペースとして形成する緩衝ばね３２０を含んで構成できる。

このようなボールトランスファー３００を介して、熱処理装置１００を用いたガラス基板ＧＬの熱処理前後の基板ＧＬの搬送または移積載過程でガラス基板に伝達される垂直方向の荷重Ｗ１の衝撃を緩衝ばね３２０を介して効果的に吸収することにより、基板に加わるダメージを最小限に抑えることができる。

基板ＧＬに加わる横方向荷重Ｓ１は、ボール３３０を介して摩擦抵抗なしにそのまま受け流すことができるようにして、ガラス基板ＧＬに対する耐スクラッチ性を確保することができる。

また、熱処理装置１００の基板搬送ユニットＡを構成するボールトランスファー３００は、図４乃至図６に示すように、ヘッドブロック３０１の下端部とベースブロック３１０の上端部が、それぞればね３２０を安定的に遊動なく定着させるためにヘッドブロック３０１の上部とベースブロック３１０の下部に比べて拡張された直径または幅を持つ広幅面のフランジ部３０３、３１３で構成できる。

また、熱処理装置１００の基板搬送ユニットＡを構成するボールトランスファー３００は、図４乃至図６に示すように、ヘッドブロック３０１のハウジング３０２には、上部に積載される基板ＧＬを支えるボール３３０の回転転がり運動を誘導する多数のローリングボール３３１をハウジング３０２の空きスペース内に充填して構成できる。

このように基板ＧＬを支えるボール３３０の回転転がり運動を誘導する多数のローリングボール３３１をヘッドブロック３０１のハウジング３０２の空きスペースに充填して構成し、その空間にメインボール３３０を挿入して組み立てる場合、基板ＧＬから伝達される縦横方向の荷重Ｗ１、Ｓ１に応じてメインボール３３０の自体の転がり運動を誘導することができる。

これにより、基板ＧＬに伝達される縦横方向の荷重Ｗ１、Ｓ１に対してボール３３０がローリング作用で応答することができるので、基板ＧＬに伝達される縦横方向の荷重Ｗ１、Ｓ１による摩擦抵抗を最小限に抑えて基板ＧＬの表面スクラッチまたは摩擦によるダメージを効果的に低減することができる。

また、熱処理装置１００の基板搬送ユニットＡを構成するボールトランスファー３００は、図４乃至図６に示すように、ベースブロック３１０が、熱処理装置１００のチャンバー１１０内部のラック１４０上に設けられる組立孔１４１に沿ってインサート方式で組み立てられる下部の組立ヘッド３１１を含んで構成できる。

さらに、ボールトランスファーは、組立ヘッド３１１の下方離脱を防止するために、上部が下部に比べて拡張された面積を持つフランジ部３１３で構成できる。

図７の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の一実施形態に係るインコネルコイルばねを示す例示である。

本発明に係る熱処理装置１００の基板搬送ユニットＡを構成するボールトランスファー３００は、図７に示すように、様々な形状と構造の緩衝ばね３２０が適用できる。

好ましくは、図７の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のようなインコネルコイルばねが選択的に適用できる。

例えば、ストレート型のコイルばね、上部に比べて下部が広い円錐形螺旋式のコイルばね、上部と下部が狭く且つ中間が広い壺型螺旋式のコイルばねの中から選択できる。

図７の（ａ）は緩衝ばね３２０としてストレート型のコイルばねがボールトランスファーに適用できる例である。

ストレート型のコイルばねは、上部のヘッドブロック３０１と下部のベースブロック３１０との間に弾性変形スペースを均一な力の分布で変形させることにより、ボール３３０を介して伝達される垂直荷重Ｗ１により歪むことなく収縮変形し、基板ＧＬに伝達される衝撃を比較的安定的に均一な分布で吸収緩和させることができる有利な形状であり得る。

図７の（ｂ）は緩衝ばね３２０として円錐型螺旋式のコイルばねがボールトランスファーに適用できる例である。

円錐形螺旋式のコイルばねは、上部の緩衝反応が下部に比べて敏感であって、基板ＧＬに伝達される垂直荷重Ｗ１に迅速に応答して微細な収縮変形を誘導することができるので、基板ＧＬに伝達される微細衝撃を吸収緩和させるのに有利な形状であり得る。

図７の（ｃ）は緩衝ばね３２０として壺型螺旋式のコイルばねがボールトランスファーに適用できる例である。

壺型螺旋式のコイルばねは、上部と下部の緩衝が均一であって、基板ＧＬから伝達される垂直荷重Ｗ１をばねの上部と下部で迅速に吸収緩和させ、基板ＧＬに伝達される衝撃を中間部で分散させることにより、基板ＧＬに伝達される微細衝撃を吸収緩和させるのに有利な形状であり得る。

緩衝ばね３２０は、好ましくは、高温でも使用可能なニッケル－クロム耐熱合金鋼であるインコネル（ｉｎｃｏｎｅｌ）ばねを用いて構成することが好ましい。

インコネルばねは、ニッケルを主体として１５％のクロム、６～７％の鉄、２．５％のチタン、１％以下のアルミニウム、マンガン、ケイ素を添加して製造された耐熱合金素材で製造されたばねであり得る。

このように耐熱合金素材で製造されたインコネルばねは、耐熱性が良いので、９００℃以上の熱処理装置周辺部に置かれても、酸化気流の中でも酸化せず、大気中にも浸漬されないという利点がある。

そして、伸張、引張強さ、降伏点などの機械的性質も、６００℃程度まで変化しないので、熱処理装置のチャンバー周辺部に設置することが可能な好ましい素材として選択できる。

インコネルばねが適用されたボールトランスファーを含む搬送ユニットは、熱処理装置のチャンバー周辺部の温度である約７０５℃内外の温度で酸化しないので、高温耐久性を確保することができ、弛緩に対する耐性を確保することができるので、高温の熱処理装置のチャンバーに設置して交換なしに繰り返し使用することができる。

このように、本発明に係る熱処理装置の基板搬送ユニットは、熱処理装置のラックに装着して使用することができるように熱処理装置のチャンバー内にボールトランスファーを構成することにより、比較的単純な構成を介して設備追加コストを削減しながら、熱処理装置からガラス基板を効果的に搬送または移積載することができる利点がある。

また、本発明に係る熱処理装置の基板搬送ユニットは、熱処理装置からガラス基板を搬送または移積載する過程でガラス基板に伝達される衝撃を吸収し或いは受け流すことができるようにして、ガラス基板に対する耐スクラッチ性を確保することにより、高品質のガラス基板の製造歩留まりを得ることができ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、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。

Ａ 基板搬送ユニット
ＧＬ 基板（ガラス基板）
１００ 熱処理装置
１１０ チャンバー
１４０ ラック
１４１ 組立孔
２００ ヒーター
３００ ボールトランスファー
３０１ ヘッドブロック
３０２ ハウジング
３０３ フランジ部
３１０ ベースブロック
３１１ 組立ヘッド
３２０ 緩衝ばね
３３０ ボール（メインボール）
３３１ ローリングボール（サブボール）

Claims (6)

1. ヒーターが実装配置されたチャンバー、及び前記チャンバーの内部にヒーターの表面を横切って設置された多数のラックを含む熱処理装置と、
   前記ラックの表面に沿って突出するように適所に配置され、前記熱処理装置による熱処理前後の基板に対する搬送と移積載を誘導するボールトランスファーとを含み、
   前記ボールトランスファーが、前記ラックの表面垂直方向に突出し、内部にはハウジングが形成されたヘッドブロックと、前記ハウジングに収容され、基板を垂直方向から支えるボールと、前記ヘッドブロックを弾力的に支持するために前記熱処理装置のチャンバー内部のラック上にインサート方式で組み立てられるベースブロックと、前記ヘッドブロックとベースブロックとの間に介在し、前記ヘッドブロックとベースブロックとの間を弾性変形スペースとして形成する緩衝ばねとを含み、
   前記緩衝ばねは、上部に比べて下部が広い円錐型螺旋式のコイルばねであることを特徴とする熱処理装置の基板搬送ユニット。
2. ヒーターが実装配置されたチャンバー、及び前記チャンバーの内部にヒーターの表面を横切って設置された多数のラックを含む熱処理装置と、
   前記ラックの表面に沿って突出するように適所に配置され、前記熱処理装置による熱処理前後の基板に対する搬送と移積載を誘導するボールトランスファーとを含み、
   前記ボールトランスファーが、前記ラックの表面垂直方向に突出し、内部にはハウジングが形成されたヘッドブロックと、前記ハウジングに収容され、基板を垂直方向から支えるボールと、前記ヘッドブロックを弾力的に支持するために前記熱処理装置のチャンバー内部のラック上にインサート方式で組み立てられるベースブロックと、前記ヘッドブロックとベースブロックとの間に介在し、前記ヘッドブロックとベースブロックとの間を弾性変形スペースとして形成する緩衝ばねとを含み、
   前記緩衝ばねは、上部と下部が狭く且つ中間が広い壺型螺旋式のコイルばねであることを特徴とする熱処理装置の基板搬送ユニット。
3. 前記ヘッドブロックの下端部及び前記ベースブロックの上端部が、それぞれ緩衝ばねを定着させるフランジ部で構成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の熱処理装置の基板搬送ユニット。
4. 前記ヘッドブロックのハウジングには、上部に積載される基板を支えるボールの回転転がり運動を誘導する多数のローリングボールが充填されて構成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の熱処理装置の基板搬送ユニット。
5. 前記ベースブロックが、前記熱処理装置のチャンバー内部のラック上に設けられる組立孔に沿ってインサート方式で組み立てられる下部の組立ヘッド、及び前記組立ヘッドの下方離脱を防止するために上部が下部に比べて拡張された面積を持つフランジ部で構成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の熱処理装置の基板搬送ユニット。
6. 前記ベースブロックは、前記ベースブロックのフランジ部の下側に設けられ、前記熱処理装置のチャンバー内部のラック上に設けられる組立孔に対してインサート方式で設けられる組立ヘッドを有し、
   前記ベースブロックのフランジ部は、前記組立ヘッドの下方離脱を防止するように広がることを特徴とする、請求項３に記載の熱処理装置の基板搬送ユニット。

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