KR100974018B1 - 급속열처리장치의 가열램프 제어장치 및 제어방법 - Google Patents

급속열처리장치의 가열램프 제어장치 및 제어방법 Download PDF

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본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가열램프 제어방법은, 복수개의 가열램프로 이루어지는 가열램프군을 복수개의 서브그룹으로 분할하여 상기 서브그룹별로 전력을 공급하여 기판을 가열하는 급속열처리 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 상기 서브그룹에 획일적으로 적용되는 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터를 정하는 단계; 상기 서브그룹별로 전력을 공급할 때에 상기 서브그룹에 각각 인가되는 실제 입력전류를 측정하여 입력전압-실제입력전류 그래프 데이터를 얻는 단계; 상기 기준입력전류와 상기 실제입력전류의 차이를 연산하여 상기 서브그룹별로 보정용 차이값을 얻는 단계; 및 상기 서브그룹별로 전력을 인가할 때에 상기 각 서브그룹마다 해당 보정용 차이값을 반영하여 상기 서브그룹별로 전압을 인가하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터에 대한 각 서브그룹의 보정 차이값을 미리 확보한 다음에, 실제 열처리공정 시에 각 서브그룹으로 인가되는 실제입력전류를 상기 전력보드로 피드백시켜 상기 전력보드가 상기 실제입력전류에 상기 보정 차이값을 반영하여 상기 서브그룹에 전압을 인가하기 때문에 기판 가열이 균일하게 이루어진다.
급속열처리, 보정, 입력전류, 변류기, 가열램프, 서브그룹

Description

급속열처리장치의 가열램프 제어장치 및 제어방법{Apparatus and method for controlling heat lamp of rapid thermal processor}
본 발명은 급속열처리장치의 가열램프 제어장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 복수개의 가열램프로 이루어지는 가열램프군을 복수개의 서브그룹으로 분할하여 각 서브그룹별로 전력을 독립적으로 공급하여 기판을 급속열처리 시킬 때에 기판 가열 균일도를 향상시킬 수 있는 급속열처리 장치의 가열램프 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
급속열처리장치는 복수개의 가열램프를 통하여 기판을 가열한다. 이 때 동일한 회사에서 만들어진 제품이라 할지라도 가열램프마다 발열특성이 약간 차이가 나게 마련이다. 현재까지는 이러한 제품자체의 발열특성의 차이까지는 보정하고 있지 않다.
도 1은 가열램프 자체의 발열특성의 차이를 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이 램프 1, 램프 2, 램프 3은 동일한 회사에 출시된 램프이지만 입 력전압 대 입력전류 그래프 데이터가 다소 차이가 날 수 있다. 여기서 "입력전압 대 입력전류 그래프 데이터"라고 함은 통계의 내용을 시각적으로 포착할 수 있도록 그래프화할 수 있는 입력전압 대 입력전류의 좌표값 쌍들을 말한다. 만약에 실제 급속열처리 공정에 이러한 램프들이 함께 사용되었다면 세 개의 램프에 똑같은 전압이 인가되었음에도 불구하고 램프 1, 램프 2, 램프 3이 서로 다르게 발열된다는 것을 의미한다. 종래에는 이러한 제품 자체의 발열특성의 차이를 고려하지 않고 하나의 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터를 기준으로 하여 복수개의 가열램프를 획일적으로 제어하였다. 이때의 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터는 램프 1의 것이 될 수도 있고 램프 2의 것이 될 수도 있으며 이는 선택의 문제이다. 통상적으로 복수개의 램프에 대해서 평균적인 것이 선택될 것이다. 따라서 각 램프에 동일한 전압이 인가되더라도 램프마다 밝기가 달라 기판이 불균일하게 가열되는 문제가 발생하였다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 가열램프가 제조시의 오차로 인하여 가열램프들 사이에 나타나는 입력전류의 오프셋(offset)을 고려하여 가열램프를 제어함으로써 가열램프군 전체가 균일하게 열을 발산하도록 하는 급속열처리 장치의 가열램프 제어장치 및 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가열램프 제어방법은, 복수개의 가열램프로 이루어지는 가열램프군을 복수개의 서브그룹으로 분할하여 상기 서브그룹별로 전력을 공급하여 기판을 가열하는 급속열처리 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 상기 서브그룹에 획일적으로 적용되는 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터를 정하는 단계; 상기 서브그룹별로 전력을 공급할 때에 상기 서브그룹에 각각 인가되는 실제 입력전류를 측정하여 입력전압-실제입력전류 그래프 데이터를 얻는 단계; 상기 기준입력전류와 상기 실제입력전류의 차이를 연산하여 상기 서브그룹별로 보정용 차이값을 얻는 단계; 및 상기 서브그룹별로 전력을 인가할 때에 상기 각 서브그룹마다 해당 보정용 차이값을 반영하여 상기 서브그룹별로 전압을 인가하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가열램프 제어장치는, 복수개의 가열램프로 이루어지는 가열램프군을 복수개의 서브그룹으로 분할하여 상기 서브그룹별로 전력을 공급하여 기판을 가열하는 급속열처리 장치에 관한 것으로서, 구체적으로,
상기 서브그룹에 전압을 인가하기 위하여 상기 서브그룹에 일대일 대응하도록 설치되는 복수개의 전력보드; 상기 서브그룹에 흘러들어가는 실제입력전류를 측정하기 위하여 상기 전력보드와 상기 서브그룹 사이에 상기 서브그룹에 일대일 대응하도록 설치되는 복수개의 전류측정수단; 및 상기 서브그룹에 획일적으로 적용되는 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터가 저장되며, 상기 복수개의 전력보드와 통신하도록 상기 복수개의 전력보드에 통합적으로 연결되도록 설치되는 메인 컨트롤러; 를 구비하며,
상기 전류측정수단이 측정한 실제입력전류를 상기 전력보드로 피드백시키면 상기 전력보드는 상기 피드백되는 실제입력전류를 상기 메인 컨트롤러로 전송하고, 상기 메인 컨트롤러는 상기 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터와 입력전류-실제입력전류 그래프 데이터를 비교하여 상기 기준입력전류와 상기 실제입력전류의 차이를 연산하여 상기 서브그룹별로 보정용 차이값을 얻어서 각각의 해당 전력보드로 상기 보정용 차이값을 전송하고, 상기 전력보드는 열처리시에 해당 서브그룹에 상기 보정용 차이값을 반영하여 전압을 인가함으로써 상기 기판이 균일하게 가열되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터에 대한 각 서브그룹의 보정 차이값을 미리 확보한 다음에, 실제 열처리공정 시에 각 서브그룹으로 인가되는 실제입력전류를 상기 전력보드로 피드백시켜 상기 전력보드가 상기 실제입력전류에 상기 보정 차이값을 반영하여 상기 서브그룹에 전압을 인가하기 때문에 기판 가열이 균일하게 이루어진다.
이하에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시된 것일 뿐이며 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상 내에서 많은 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 권리범위가 이러한 실시예에 한정되는 것으로 해석돼서는 안 된다. 본 발명의 실시예에 있어서, "그래프 데이터"는 종래기술의 설명에서 정의된 바와 마찬가지로 그래프화하여 시각적으로 나타낼 수 있는 좌표값 쌍들을 말한다.
도 2는 본 발명에 따른 급속열처리장치의 가열램프 제어장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가열램프 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 복수개의 가열램프(31, 32, 33, 34)로 이루어지는 가열램프군(30)은 복수개의 서브그룹(30a, 30b)으로 나뉘고, 각 서브그룹(30a, 30b)마다 전력보드(50a, 50b)가 하나씩 연결된다(S10). 즉, 서브그룹별(30a, 30b)로 독립적으로 전력공급이 이루어진다. 메인 컨트롤러(40)에는 서브그룹(30a, 30b)을 획일적으로 제어하기 위하여 하나의 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터가 저장된다(S20).
[보정화 작업]
본격적인 열처리 공정을 진행하기 전에 먼저 보정화 작업을 진행한다. 이는 각 서브그룹(50a, 50b)마다 전압-전류 특성이 차이나는 것을 보정하기 위한 것이다.
메인 컨트롤러(40)를 통해 각 전력보드(50a, 50b)에서 0-10V의 입력전압을 서브그룹(30a, 30b)에 인가하도록 제어하면 각 서브그룹(30a, 30b)에는 Ia와 Ib라는 실제입력전류가 흐르게 된다. 각 서브그룹(30a, 30b)에 입력되는 실제입력전류 Ia 및 Ib 값은 전류측정수단인 변류기(current transformer, 41a, 41b)를 통하여 측정된다(S30).
이 때 입력전압에 따른 실제입력전류 Ia 및 Ib의 그래프는 각 서브그룹(30a, 30b)에 설치되는 가열램프(31-34)의 제조과정에서의 오차에 따른 발광특성의 차이로 인하여 상기 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터와 약간의 차이(offset)를 나타낸다.
전력보드(50a, 50b)는 변류기(41a, 41b)를 통해서 측정된 실제입력전류 Ia 및 Ib를 피드백 받아 이를 CAN(controller area network) 통신을 통하여 메인 컨트롤러(40)로 전송한다. 그러면 메인 컨트롤러(40)는 각 서브그룹(30a, 30b)에 대해 실제입력전류(Ia, Ib)와 기준입력전류의 차이(offset)인 보정용 차이값을 연산하여 이를 각 전력보드(50a, 50b)로 전송하여 준다(S40). 이 때 보정용 차이값은 각 전력보드(50a, 50b)마다 다를 것이다.
입력전압-기준입력전류 그래프 데이터가 메인 컨트롤러(40)가 아닌 각 전력보드(50a, 50b)에 저장되는 경우에는 전력보드(50a, 50b)는 입력전압-실제입력전류 그래프 데이터와 함께 입력전압-기준입력 그래프 데이터를 함께 메인 컨트롤러(40)로 전송하여 준다.
[급속열처리]
열처리 공정이 진행되는 동안에 변류기(41a, 41b)는 각 서브그룹(30a, 30b)으로 흘러가는 실제입력전류 측정하여 이를 전력보드(50a, 50b)로 피드백 시킨다. 그러면 전력보드(50a, 50b)는 이 때 측정되는 실제입력전류에 상기 보정용 차이값을 반영하여 각 서브그룹(30a, 30b)에 보정된 전압을 인가한다(S50). 그러면 각 서브그룹(30a, 30b)마다의 발광이 같아지도록 각 서브그룹(30a, 30b)마다 입력전류가 다르게 흘러들어간다. 전력보드(50a, 50b)는 SCR(52)를 통하여 각 서브그룹(30a, 30b)에 전력을 인가한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터에 대한 각 서브그룹(30a, 30b)의 보정 차이값을 미리 확보한 다음에, 실제 열처리공정 시에 각 서브그룹(30a, 30b)으로 인가되는 실제입력전류를 전력보드(50a, 50b)로 피드백시켜 전력보드(50a, 50b)가 상기 실제입력전류에 상기 보정 차이값을 반영하여 상기 서브그룹(30a, 30b)에 전압을 인가시키기 때문에, 기판이 균일하게 가열된다.
도 1은 가열램프 자체의 발열특성의 차이를 설명하기 위한 도면;
도 2는 본 발명에 따른 급속열처리장치의 가열램프 제어장치를 설명하기 위한 도면;
도 3은 본 발명에 따른 급속열처리 장치의 가열램프 제어방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 참조번호의 설명>
31, 32, 33, 34: 가열램프
30a, 30b: 서브그룹
40: 메인 컨트롤러
41a, 41b: 변류기
50a, 50b: 전력보드

Claims (4)

  1. 복수개의 가열램프로 이루어지는 가열램프군을 복수개의 서브그룹으로 분할하여 상기 서브그룹별로 전력을 공급하여 기판을 가열하는 급속열처리 방법에 있어서,
    상기 서브그룹에 획일적으로 적용되는 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터를 정하는 단계;
    상기 서브그룹별로 전력을 공급할 때에 상기 서브그룹에 각각 인가되는 실제 입력전류를 측정하여 입력전압-실제입력전류 그래프 데이터를 얻는 단계;
    상기 기준입력전류와 상기 실제입력전류의 차이를 연산하여 상기 서브그룹별로 보정용 차이값을 얻는 단계; 및
    상기 서브그룹별로 전력을 인가할 때에 상기 각 서브그룹마다 해당 보정용 차이값을 반영하여 상기 서브그룹별로 전압을 인가하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 급속열처리 방법.
  2. 복수개의 가열램프로 이루어지는 가열램프군을 복수개의 서브그룹으로 분할하여 상기 서브그룹별로 전력을 공급하여 기판을 가열하는 급속열처리 장치에 있어서,
    상기 서브그룹에 전압을 인가하기 위하여 상기 서브그룹에 일대일 대응하도록 설치되는 복수개의 전력보드;
    상기 서브그룹에 흘러들어가는 실제입력전류를 측정하기 위하여 상기 전력보드와 상기 서브그룹 사이에 상기 서브그룹에 일대일 대응하도록 설치되는 복수개의 전류측정수단; 및
    상기 서브그룹에 획일적으로 적용되는 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터가 저장되며, 상기 복수개의 전력보드와 통신하도록 상기 복수개의 전력보드에 통합적으로 연결되도록 설치되는 메인 컨트롤러; 를 구비하며,
    상기 전류측정수단이 측정한 실제입력전류를 상기 전력보드로 피드백시키면 상기 전력보드는 상기 피드백되는 실제입력전류를 상기 메인 컨트롤러로 전송하고, 상기 메인 컨트롤러는 상기 입력전압-기준입력전류 그래프 데이터와 입력전류-실제입력전류 그래프 데이터를 비교하여 상기 기준입력전류와 상기 실제입력전류의 차이를 연산하여 상기 서브그룹별로 보정용 차이값을 얻어서 각각의 해당 전력보드로 상기 보정용 차이값을 전송하고, 상기 전력보드는 열처리시에 해당 서브그룹에 상기 보정용 차이값을 반영하여 전압을 인가함으로써 상기 기판이 균일하게 가열되도록 하는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전류측정수단이 변류기인 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 메인 컨트롤러와 상기 전력보드는 CAN(controller area network) 통신을 통하여 데이터 전송이 이루어지는 것을 특징으로 하는 급속열처리 장치.
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