KR100694501B1 - 기판의 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판의 열처리 장치를 제공하기 위한 것으로, 전방에 도어를 구비한 챔버 내에서 다수개의 기판을 적재하여 가열하는 기판의 열처리 장치에 있어서, 상기 챔버 내에 다수의 기판이 각각 적재될 수 있도록 다수개의 층으로 형성되어, 다수의 핫플레이트가 상호 인접하여 하나 층을 이루며 상기 기판을 가열하는 가열부와; 상기 다수개의 층으로 형성된 가열부의 영역을 각 층별로 온도분포에 따라 상기 다수개의 핫플레이트 수보다 적은 복수개의 영역으로 나누고, 상기 적재되는 기판의 온도분포를 균일하게 형성하도록 복수개로 나누어진 영역에 따라 온도제어를 별개로 수행하는 복수개의 제어부로 구성된다.

열처리, 기판, 그룹핑

Description

기판의 열처리 장치{Apparatus For heat-treating a substrate}

도 1은 본 발명의 일실시예 의한 기판의 열처리 장치의 간략도,

도 2는 도 1의 기판 열처리 장치에 설치되는 한 층의 가열부가 영역별로 구획되어 별개의 제어부에 의해 제어되는 상태를 나타내는 개념도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 기판의 열처리 장치의 가열부의 한 층을 나타내는 측단면도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 기판의 열처리 장치의 가열부에서 한 층을 이루는 가열부의 서로 인접하는 핫플레이트을 나타내는 확대 사시도,

도 5는 본 발명의 또다른 일실시예에 의한 열처리 장치의 가열부에서 한 층을 이루는 가열부의 서로 인접하는 핫플레이트을 나타내는 확대 사시도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 기판의 열처리 장치의 세팅방법을 나타내는 흐름도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 챔버 20: 가열부

21: 핫플레이트 40: 리플렉터

50: 지지플레이트 51: 지지핀

100: 기판

본 발명은 기판의 열처리 장치에 관한 것으로, 특히 기판을 가열시키는 가열부를 여러개의 영역으로 그룹핑하여, 각 해당영역에 대응되게 제어부를 설치하여 각 제어부별로 별개로 온도제어를 수행함으로써, 기판의 온도분포를 균일하게 할 수 있는 기판의 열처리 장치에 관한 것이다.

최근들어 정보처리 기기는 다양한 형태와 기능, 더욱 빨라진 정보처리 속도를 갖도록 급속하게 발전하고 있으며, 이러한 정보처리 장치는 가공된 정보를 표시하는 디스플레이 장치를 필요로 한다. 그러한 디스플레이 장치에 일예로 LCD나 PDP 등이 사용된다.

일반적으로 LCD(Liquid Crystal Display)나 PDP(Plasma Display Penel) 패널의 제조에 있어서, 세척액과 코팅액 내에 함유된 용제를 제거하기 위해 기판을 챔버(Chamber) 내로 이송시켜 안착시킨 후, 건조 및 가열단계를 수행하는 것이 필수적이다.

근래에는 이런 기판의 크기가 점점 대형화 되어가고 있어서 상기 건조 및 가열단계를 수행하는 과정에서 기판내의 일정한 온도분포를 유지하기가 어려워지고 있다. 이런 대형기판의 일정한 온도분포를 얻기 위해서는 보다 많은 히터(heater)를 투입해야 하고, 이에 따라 제어기의 숫자도 비례에서 많아지기 때문에 제조원가 상승의 원인이 되고 있다.

종래에는 제조원가의 측면을 고려하여 히터 유닛(heater unit)을 한 개의 히터로 제작하여 이 히터 전체를 한 개의 온도센서를 통해 제어하는 한 개의 제어부를 구비하여 가열온도를 제어하는 방법을 사용하였다.

그러나 이는 유리기판의 대형화로 인해 모서리 및 변 부분의 열손실이 발생하고, 이로 인해 기판의 균일한 온도분포를 얻지 못하여 제품의 불량을 초래하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 기판을 가열시키는 가열부를 온도분포에 따라 히터의 수량보다는 적은 복수개의 영역으로 그룹핑하여, 각 해당영역에 대응되게 제어부를 설치하여 각 제어부별로 별개로 온도제어를 수행함으로써, 기판의 온도분포를 균일하게 할 수 있는 기판의 열처리 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 각 영역별로 별개의 그룹핑 온도제어를 하여 기판의 온도분포를 균일하게 유지면서도 그룹핑제어되는 영역의 수를 최소로하여 원가절감을 이룰 수 있다는 또다른 목적이 있다.

본 발명에 따른 기판의 열처리 장치는 전방에 도어를 구비한 챔버 내에서 다수개의 기판을 적재하여 가열하는 기판의 열처리 장치에 있어서, 상기 챔버 내에 다수의 기판이 각각 적재될 수 있도록 다수개의 층으로 형성되어, 다수의 핫플레이트가 상호 인접하여 하나 층을 이루며 상기 기판을 가열하는 가열부와; 상기 다수 개의 층으로 형성된 가열부의 영역을 각 층별로 온도분포에 따라 상기 다수개의 핫플레이트 수보다 적은 복수개의 영역으로 나누고, 상기 적재되는 기판의 온도분포를 균일하게 형성하도록 복수개로 나누어진 영역에 따라 온도제어를 별개로 수행하는 복수개의 제어부로 구성된다.

그리고 상기 핫플레이트의 개수보다 적은 수로 온도제어가 되는 영역을 마련하는 이유는, 핫플레이트에 수량에 따라 1대 1로 제어부를 설치하여 별개의 온도제어를 하는 방법은 핫플레이트의 개수가 늘어남에 따라 막대한 제조원가 상승 요인이 되기 때문이다.

따라서 그룹핑하여 제어되는 영역의 개수가 많아지면 많아질수록 기판의 온도분포는 균일해지나 제조원가가 상승하고, 그 수를 줄이면 줄일수록 기판 온도분포의 균일성이 떨어지기에 이를 적절히 조절하는 것이 중요하다. 따라서 그룹핑제어하는 제어부의 개수나 그에 해당하는 영역은 다양하게 변형될 수 있다. 다만 종래의 문제점을 해결하기 위해서 제어부의 개수를 2개 이상의 복수개로 하되, 핫플레이트의 수보다는 적은 개수로 하는 것이 바람직하다.

이하는 바람직한 일례로 제조원가 절감의 측면과 기판의 온도분포 균일이라는 두가지 측면을 다 고려하여 그룹핑 제어되는 영역을 6개로 분할하는 것을 설명하도록 하겠다.

즉, 동일한 가열온도로 제어되는 영역을 6개로 그룹을 만든다. 그룹을 만드는 방법은 가열부의 각 층별로 가장 중심영역을 1영역, 상기 1영역을 기준으로 챔버의 도어측 영역을 2영역, 상기 1영역을 기준으로 2영역의 반대측 영역을 3영역, 상기 1영역의 좌우 모서리측 영역을 4영역, 상기 2영역의 좌우 모서리측 영역을 5영역, 상기 3영역의 좌우 모서리측 영역을 6영역으로 그룹핑한다. 그리고 상기 각 영역마다 제어부를 설치하여 별개로 온도제어를 수행한다. 상기 같은 기준으로 영역을 분할하는 이유는 온도분포가 동일하거나 유사하기 때문이다. 예를 들면, 1영역은 가열부의 가장중심 영역으로 열손실이 거의 없어 온도가 높은 반면, 5영역은 도어측의 양모서리 부분으로 챔버 벽에 위치하여 외부와의 온도차로 인하여 열손실이 발생하기 때문에 온도가 낮게 형성된다. 상기와 같은 기준으로 다른 영역들도 분할한 것이다. 따라서 각 영역마다 각각 제어부를 설치하여 서로다른 가열온도로 제어하게 된다. 상기와 같은 그룹핑 제어방식으로 기판은 온도분포를 균일하게 형성할 수 있는 것이다.

또한, 상기 핫플레이트는 서로 인접하는 핫플레이트와 소정간격으로 이격되어 배치되고, 상호 대향되는 면이 경사지게 마주보도록 마련되거나, 상기 핫플레이트는 인접하는 핫플레이트와 소정간격으로 이격되어 배치되고, 상호 인접하는 측면과 맞물릴 수 있도록 측면의 상부영역 또는 하부영역 중 어느 하나의 영역이 돌출되어 형성된 것이 인접하는 핫플레이트의 경계에서의 열분포를 일정하게 유지할 수 있어 바람직하다.

또한, 상기 기판의 열처리 장치는 상기 가열부 위에 적재된 기판 위에 마련되어 상기 가열부로부터 발산된 열을 상기 가열부로 반사하는 리플렉터를 더 포함하여 구성할 수 있다. 상기의 리플렉터는 가열부로부터 발생된 열이 기판을 투과할 경우 그 투과된 열을 가열부 방향으로 반사시켜 열효율을 좋게하는 역할을 한다.

이하, 상기와 같은 본 발명, 기판의 열처리 장치의 기술적 사상에 따른 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예 의한 기판의 열처리 장치의 간략도이다.

이에 도시된 바와 같이, 챔버(10) 안에는 다수개의 가열부(20)가 이격간격을 두고 적층되어 있다. 적층된 각 층의 가열부(20) 위에는 지지핀(51)에 의해 기판(100)이 안착되어져 있는 형태이다. 그리고 상기 각 층별로 적재된 기판(100) 위에는 상기 가열부(20)와 대향되게 리플렉터(40)가 설치되어져 있다.

도 2는 도 1의 기판 열처리 장치에 설치되는 한 층의 가열부가 영역별로 구획되어 별개의 제어부에 의해 제어되는 상태를 나타내는 개념도이다.

이에 도시된 바와 같이, 상기 가열부(20)는 r1 내지 r6의 6개의 영역으로 분할된다. 상기 r1 내지 r6의 영역은 온도분포가 동일 또는 유사한 분포를 나타내는 영역을 동일영역으로하여 분할한 것이다. 따라서 상기 각 영역(r1~r6)에 대응되게 제어부(c1~c6)가 각각 설치된다. 상기 제어부(c1~c6)는 각 해당영역(r1~r6)별로 별개로 온도제어를 수행한다. 예를 들면 r1에 연결된 c1에서는 가열온도를 250℃로하여 기판(100)을 가열하고, r5에 연결된 c5에서는 가열온도를 280℃로하여 기판(100)의 가열을 수행한다. 상기와 같이 영역을 분할하여 그룹핑 온도제어를 하는 것은 각 영역별로 온도차이가 발생하기 때문이다. 예를 들면 r1 영역은 외부와 온도차로 생기는 열손실이 거의 없으므로 상대적으로 다른 영역들 보다는 온도분포가 높게 나타난다. 그러나 벽 쪽 모서리 부분에 위치에 r5는 외부와의 온도차에 의한 열손실로 인해 r1보다는 상대적으로 온도분포가 낮게 나타난다. 즉, 상기와 같은 이유로 이유로 인해 각 영역마다 가열온도를 달리하여 별개로 온도제어를 수행하면 기판(100)의 온도분포가 보다 균일해진다. 상기와 같이 가열영역을 6개로 분할하는 것은 본 발명에 따른 일예를 나타내는 것이고, 이에 한정되지는 않는다. 따라서 다양한 형태로의 분할이 가능하다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 의한 기판의 열처리 장치의 가열부의 한 층을 나타내는 측단면도이다. 도시된 바와 같이, 가열부(20) 하면에 가열부(20)를 지지해 주는 지지플레이트(51)가 구비되며, 상기 기판(100)은 가열부(20) 위로 지지핀(51)에 의해 지지되어 안착되어진다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 기판의 열처리 장치의 가열부에서 한 층을 이루는 가열부의 서로 인접하는 핫플레이트을 나타내는 확대 사시도이다.

도4에 도시된 바와 같이, 하나의 핫플레이트(21)는 서로 인접하는 핫플레이트(21)의 경계에서 발생하는 열분포의 불균형을 제거하기 위하여 측면(22)에 가열면에 대하여 경사를 이루도록 형성되어 있다. 서로 인접하는 핫플레이트(21)의 측면이 가열면에 대하여 수직을 이루어 서로 마주보게 되면 인접하는 영역에 열이 미치지 않는 공간이 형성되어 열분산이 발생하므로 이를 방지하기 위함이다.

도 5는 본 발명의 또다른 일실시예에 의한 열처리 장치의 가열부에서 한 층을 이루는 가열부의 서로 인접하는 핫플레이트을 나타내는 확대 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 핫플레이트(21) 측면이 서로 인접하는 핫플레이트(21)의 측면에 서로 대응될 수 있도록 상부 또는 하부영역이 돌출된 형상을 가진다. 즉, 하나의 핫플레이트(21) 측면의 상부영역(22a)이 돌출되어 형성된다면, 이 웃하는 다른 핫플레이트(21) 측면은 하부영역(22b)이 돌출형성되어 서로 간섭없이 인접할 수 있는 구조를 가진다. 이러한 구성에 의해서도 도 4에서와 같은 동일한 작동 및 효과를 가질 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 의한 기판의 열처리 장치의 세팅방법을 나타내는 흐름도이다.

S10은 다수개의 기판(100)에 대응되게 다수개의 층으로 형성된 다수개의 가열부(20)를 각 층별로 온도구배를 모티터링하여 동일 또는 유사한 온도분포를 나타내는 영역에 따라 가열부(20)를 구성하는 다수개의 핫플레이트(21) 수보다 적은 복수개의 영역으로 나누는 가열부(20) 분할단계이다. 이와 같이, 핫플레이트(21) 개수보다 가열부(20)의 영역을 적게 분할하는 이유는 핫플레이트(21)에 수량에 따라 1대 1로 제어부를 설치하여 별개의 온도제어를 하는 방법이 핫플레이트의 개수가 늘어남에 따라 막대한 제조원가 상승 요인이 되기 때문이다.

S20은 상기 S10단계에서 분할된 복수개의 영역에 대응되게 온도를 제어하는 제어부를 매치하는 단계이다.

S30은 S20단계에서 매치된 제어부가 각 영역별로 온도제어를 별개로 수행하며 기판을 가열하는 단계이다.

S40은 상기 S30단계에서 기판(100)의 가열상태를 감지하여 기판의 영역별 온도차의 최대값이 일정값 이상이 되면 상기 가열부 분할단계(S10)와 제어기 매칭단계(S20)를 재수행하여 기판을 가열하는 가열 오류수정단계(S40)이다.

또한, 상기 S10단계는 도 2에 도시된 바와 같은 장치를 사용하여 열처리하는 방법을 수행하기 위해 가열부(20)의 분할영역을 6개로 할 수 있다. 그 분할하는 방법은 도 2를 설명하면서 이미 설명되었으므로 여기서는 생략하기로 한다.

또한, 본 발명에서와 같은 기판의 열처리 장치는 가열부의 사이즈를 어느 정도 줄이더라도 가열부의 면적이 기판의 면적보다 적어도 같거나 큰 범위에서는 균일한 기판의 온도분포를 유지할 수 있다. 이렇게 가열부의 사이즈를 줄이더라도 균일한 기판의 온도분포를 유지할 수 있는 것은 각 영역별로 온도제어가 수행되기 때문이다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의한 기판의 열처리 장치 및 그 방법은 기판을 가열시키는 가열부를 온도분포에 따라 히터의 수량보다는 적은 복수개의 영역으로 그룹핑하여, 각 해당영역에 대응되게 제어부를 설치하여 각 제어부별로 별개로 온도제어를 수행함으로써, 기판의 온도분포를 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명은 그룹핑제어되는 영역의 수를 최소로하여 원가절감을 이룰 수 있다는 또다른 효과가 있다.

Claims (5)

1. 전방에 도어를 구비한 챔버 내에서 다수개의 기판을 적재하여 가열하는 기판의 열처리 장치에 있어서,

   상기 챔버 내에 다수의 기판이 각각 적재될 수 있도록 다수개의 층으로 형성되어, 다수의 핫플레이트가 상호 인접하여 하나 층을 이루며 상기 기판을 가열하는 가열부와;

   상기 다수개의 층으로 형성된 가열부의 영역을 각 층별로 온도분포에 따라 상기 다수개의 핫플레이트 수보다 적은 복수개의 영역으로 나누고, 상기 적재되는 기판의 온도분포를 균일하게 형성하도록 복수개로 나누어진 영역에 따라 온도제어를 별개로 수행하는 복수개의 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판의 열처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 복수개의 제어부는 상기 복수개의 영역을 6개의 영역으로 나눠 해당영역에 대응되게 6개를 설치하되, 상기 6개의 영역은 상기 가열부의 각 층별로 가장 중심영역을 1영역, 상기 1영역을 기준으로 챔버의 도어측 영역을 2영역, 상기 1영역을 기준으로 2영역의 반대측 영역을 3영역, 상기 1영역의 좌우 모서리측 영역을 4영역, 상기 2영역의 좌우 모서리측 영역을 5영역, 상기 3영역의 좌우 모서리측 영역을 6영역으로 그룹핑하여 각 영역에 설치된 제어부 각각이 별개로 온도제어를 수 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 열처리 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 핫플레이트는 인접하는 핫플레이트와 소정간격으로 이격되어 배치되고, 상호 인접하는 측면이 가열면에 대하여 대하여 경사지게 마련되어 상호 마주보도록 형성된 것을 특징으로 하는 기판의 열처리 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 핫플레이트는 인접하는 핫플레이트와 소정간격으로 이격되어 배치되고, 상호 인접하는 측면과 맞물릴 수 있도록 측면의 상부영역 또는 하부영역 중 어느 하나의 영역이 돌출되어 형성된 것을 특징으로 하는 기판의 열처리 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 기판의 열처리 장치는 상기 가열부 위에 적재된 기판 위에 마련되어 상기 가열부로부터 발산된 열을 상기 가열부로 반사하는 리플렉터를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 기판의 열처리 장치.

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