KR101138209B1 - 냉각수단이 구비된 기판 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)나 태양전지(Solar cell) 제조장비에 구비되는 기판 가열장치에 관한 것으로서, 하측면에 특정 패턴으로 히팅라인이 삽입 결합될 수 있도록 일정 깊이의 삽입홈이 형성되는 메인바디와 상기 히팅라인에 면접촉되어 메인바디를 냉각시킬 수 있는 냉각수단을 구비하여 히팅라인과 메인바디를 신속하게 냉각시킬 수 있게 함으로써, 쿨링 효율이 극대화될 수 있게 함과 동시에 유지보수가 용이하도록 하여 장비 가동률을 현저히 향상시킬 수 있는 냉각수단이 구비된 기판 가열장치에 관한 것이다.

Description

냉각수단이 구비된 기판 가열장치{Substrate heating apparatus with cooling device}

본 발명은 LCD(Liquid Crystal Display)나 태양전지(Solar cell) 제조장비에 구비되는 기판 가열장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 하측면에 특정 패턴으로 히팅라인이 내설된 메인바디에 상기 히팅라인과 면접촉될 수 있는 냉각수단을 설치함으로써, 쿨링효율의 극대화를 통한 상기 히팅라인과 메인바디의 신속한 냉각은 물론 유지보수 또한 용이하도록 하여 장비 가동률을 현저히 향상시킬 수 있는 냉각수단이 구비된 기판 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 액정표시장치(LCD:Liquid Crystal Display)나 태양전지(Solar Cell)는 유리기판(glass substrate) 또는 웨이퍼(wafer)와 같은 기판 표면상에 특정 기능을 수행할 수 있는 다수의 박막층이 증착됨으로써, 액정표시장치와 같이 화상을 표시할 수 있게 하거나 또는 태양전지와 같이 빛 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하여 전력 생산이 가능하도록 제조되고 있다.

따라서 기판은 상기와 같은 특정 기능을 수행할 수 있도록 스퍼터 증착(Sputter Deposition)이나 화학 기상 증착(CVD:Chemical Vapor Deposition) 또는 플라즈마 화학 기상 증착 (PECVD:Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등과 같은 다양의 증착 방법을 통해 표면상에 증착 공정이 수행됨으로써 박막층이 적층 형성되어 지고 있다.

이때 기판은 증착 공정이 수행될 수 있도록 챔버 내에 설치되어 지며, 이때 특정 온도로 가열될 수 있도록 기판 가열장치에 로딩된 후 증착 공정이 수행되어 진다.

따라서 상기 기판 가열장치는 기판을 고정 지지할 수 있는 기판 지지체에 히팅라인을 설치하여 기판을 고정시킴과 동시에 가열시키게 되는 것이다.

이때, 기판 가열장치에는 유지 보수가 신속하게 이루어질 수 있도록 히팅라인과 기판 지지체를 신속하게 냉각시킬 수 있는 냉각수단이 설치된다.

냉각수단은 냉매가 순환될 수 있는 냉각파이프를 히팅라인에 대응되도록 설치하여 히팅라인과 기판 지지체를 냉각시키는 방법이 제시되고 있다.

즉 기판 지지체를 상판과 하판으로 분리 구성하여 히팅라인과 냉각파이프를 상기 상판과 하판에 각각 설치한 후 상판과 하판을 결합시키는 브레이징 타입의 기판 지지체가 제시되고 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 기판 가열장치는 다음과 같은 문제점들이 있었다.

첫째, 종래의 냉각파이프는 원형으로 구비되어 기판 지지체에 삽입되는 구조이기 때문에 히팅라인 또는 기판 지지체와 선 접촉을 형성하는 것은 물론 전도에 의한 열전달로 인해 쿨링 효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었고, 둘째, 히팅라인과 기판 지지체의 냉각 속도가 저하되어 장비의 유지 보수를 위한 장비의 down time이 연장됨으로써 장비 가동률을 현저히 저하시키는 문제점이 있었으며, 셋째, 냉각파이프를 기판 지지체에 용접 결합시키는 구조로서 조립성이 떨어지게 되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 첫째, 히팅라인과 냉각라인의 선접촉 구조를 면접촉 구조로 변환함으로써, 냉각 효율이 현저히 향상될 수 있게 하고, 둘째, 히팅라인과 메인바디의 신속한 냉각을 통해 장비의 유지 보수를 위한 장비의 down time이 최소화되도록 하며, 셋째, 메인바디 내에 중공부를 형성하여 냉매가 이동할 수 있는 냉각라인 내부의 면적을 극대화함으로써, 냉각 속도가 현저히 향상될 수 있게 하고, 넷째, 삽입홈에 구배를 형성하여 냉각라인이 압입되어 끼워 맞춤되도록 함으로써, 조립성 향상은 물론 밀착도가 증대될 수 있게 하여 대면적 기판에도 효과적으로 적용할 수 있는 기판 가열장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하측면에 특정 패턴이 형성되도록 일정 깊이의 삽입홈이 형성되는 메인바디와, 상기 삽입홈에 삽입 설치되는 히팅라인과, 상기 히팅라인에 면접촉되도록 상기 삽입홈에 내설되며 냉매가 순환 가능하도록 순환유로가 구비되는 냉각수단, 및 상기 삽입홈의 입구부에 결합되는 커버를 포함하여 구성된다.

또한 상기 냉각수단은 상기 히팅라인의 하측면에 밀착 가능하도록 상부면에 밀착홈이 형성되고, 내부에는 상기 순환유로가 형성되는 중공형 냉각라인으로 구성될 수 있다.

이때 상기 순환유로의 상측부와 하측부에는 방열부가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

여기서 상기 방열부는 일정 간격으로 이격되어 돌출되는 다수개의 방열핀으로 구성될 수 있다.

한편 상기 냉각수단은 상기 히팅라인의 하측면에 밀착 가능하도록 상부면에 밀착홈이 형성되며 상기 삽입홈에 삽입 결합되는 열전달체, 및 상기 냉매가 순환할 수 있게 상기 열전달체와 상기 커버사이에 형성되는 순환유로로 구성된다.

또한 상기 삽입홈은 상기 열전달체가 삽입되는 열전달체결합부를 형성하되, 상기 열전달체결합부는 양측면이 서로 대칭되게 상측으로 갈수록 외측 방향으로 경사지도록 형성되고, 상기 열전달체는 상기 열전달체결합부에 압입 변형되어 결합되게 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 냉각효율을 극대화하여 히팅라인과 메인바디의 신속한 냉각이 가능하도록 함으로써, 장비의 유지보수에 따른 장비의 Down time을 최소화하여 장비 가동률의 향상을 통해 공정 효율 향상은 물론 생산성 향상을 얻을 수 있는 효과가 있고, 조립성이 우수할 뿐 아니라, 설치 및 해체가 간편하여 대면적 기판에도 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 냉각수단이 구비된 기판 가열장치의 사시도,
도 2는 도 1의 측면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예의 A-A 단면의 분해사시도,
도 4는 도 3의 실시예의 결합 상태도,
도 5는 도 4의 다른 실시예의 결합 상태도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예의 A-A 단면의 분해사시도,
도 7은 도 6의 실시예의 결합 상태도이다.

이하 본 발명에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 냉각수단이 구비된 기판 가열장치의 사시도를 나타낸 것이고 도 2는 도 1의 측면도를 나타낸 것이다.

본 발명의 냉각수단이 구비된 기판가열장치(1)는 메인바디(10), 히팅라인(20), 냉각수단(60), 및 커버(80)로 구성된다.

도시된 바와 같이, 메인바디(10)는 기판의 하면을 지지하는 것으로서, 일정 면적을 가지는 알루미늄 소재의 블록(block) 형태로 구비되며, 하측 중앙부에는 중공형 샤프트(5)가 수직 방향으로 설치된다.

샤프트(5)는 메인바디(10)에 설치되는 히팅라인(20)에 전원을 공급하는 파워케이블과 온도를 측정하는 열전대(T/C:Thermocouple)가 관통 설치된다.

한편 히팅라인(20)은 도시된 바와 같이, 내측히팅라인(22)과 외측히팅라인(25)으로 구성될 수 있으며, 파워케이블과 열전대도 내측히팅라인(22) 및 외측히팅라인(25)에 각각 연결되는 내,외측파워케이블(100,110)과 내,외측열전대(120,130)로 구성된다.

히팅라인(20)은 스테인레스 스틸(SUS)이나 인코넬(inconel) 소재가 사용될 수 있으며, 히팅라인(20)이 형성하는 특정 패턴은 기판의 크기와 공정 특성을 고려하여 다양하게 형성될 수 있을 것이다.

이하 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 냉각수단이 구비된 기판 가열장치(1)의 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 A-A 단면의 분해사시도를 나타낸 것이고, 도 4는 도 3의 일 실시예의 결합된 상태를 나타낸 것이며, 도 5는 도 4의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 메인바디(10)에는 하측이 개방된 일정 깊이의 삽입홈(50)이 형성된다.

여기서 삽입홈(50)은 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 설치되는 히팅라인(20)이 특정 패턴을 형성할 수 있도록 상기 패턴을 따라 형성되는 것이다.

이때 삽입홈(50)의 내측 상부에는 히팅라인(20)의 상부 외주면에 밀착될 수 있도록 안착홈(51)이 형성되고, 하측부에는 하기에서 설명하는 커버(80)가 결합되는 입구부(56)가 형성된다.

냉각수단(60)은 히팅라인(20) 및 메인바디(10)와 접촉되어 기판가열장치(1)를 냉각시키기 위한 것으로서, 히팅라인(20)의 하측면에 밀착 가능하도록 상부면에 밀착홈(62)이 형성되고, 내부에는 순환유로(65)가 형성되는 중공형 냉각라인(67)으로 구성된다.

냉각라인(67)은 히팅라인(20)에 대응되도록 형성되어 히팅라인(20)과 동일한 패턴을 형성하는 냉각튜브로 구성될 수 있으며, 알루미늄 소재가 사용되는 것이 바람직하다.

냉각라인(67)은 도시된 바와 같이, 상부에 밀착홈(62)이 형성된 직사각형으로 구비되며, 외주면은 메인바디(10)의 삽입홈(50) 내주면에 밀착되도록 삽입홈(50)에 삽입되어 용접 결합된다.

여기서 냉각라인(67)을 따라 순환하는 냉매는 에어(Air) 또는 냉각수가 사용될 수 있으며, 냉각라인(67)은 별도로 구비되는 일반적인 냉매공급장치(도시하지 않음)와 연결되어 상기 냉매가 유입 및 배출될 수 있도록 구비되는 것이다.

한편 커버(80)는 알루미늄 소재가 사용될 수 있으며, 특정 패턴을 따라 형성되는 삽입홈(50)의 입구부(56)에 삽입되어 용접 결합됨으로써, 상부면이 냉각라인(67)의 하면과 접촉하게 되는 것이다.

따라서 히팅라인(20)과 냉각수단(60) 및 커버(80)는 메인바디(10)의 삽입홈(50)에 순차적으로 삽입 설치되어 서로 접촉되도록 구비되는 것이다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 냉각수단(60)의 중앙부에 형성되는 순환유로(65)의 상측부와 하측부에는 방열부(70)가 각각 형성되는 것이 바람직하다.

방열부(70)는 순환유로(65)를 따라 형성되는 것으로서, 순환유로(65)를 이동하는 냉매와 순환유로(65)의 내측면과의 접촉 면적을 증대시켜 히팅라인(20)과 메인바디(10)가 신속하게 냉각되도록 하기 위한 것이다.

여기서 방열부(70)는 일정 간격으로 이격되어 돌출되는 다수개의 방열핀(72)으로 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 접촉면적을 향상시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있을 것이다.

따라서 냉각수단(60)은 냉매와의 접촉면적이 증대되어 냉각효율을 한층 더 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

이하 도 6과 도 7을 참조하여 본 발명의 냉각수단이 구비된 기판 가열장치(1)의 또 다른 일 실시예를 상세히 설명한다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예의 A-A 단면의 분해사시도를 개략적으로 나타낸 것이고, 도 7은 도 6의 결합 상태를 나타낸 것이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 메인바디(10)에 형성되는 삽입홈(50')은 내측 상부에 히팅라인(20)이 밀착되는 안착홈(51')이 형성되고, 안착홈(51')의 하측부에는 냉각수단(60')의 연전달체(61')가 삽입 결합되는 열전달체결합부(52')가 형성된다.

또한 열전달체결합부(52') 하측에는 유로형성부(53')와 입구부(56')가 순차적으로 연결 형성된다.

이때 열전달체결합부(52')는 양측면이 서로 대칭되게 상측으로 갈수록 외측 방향으로 경사지도록 형성되어 일정 각도의 구배를 형성한다.

한편 유로형성부(53')는 삽입홈(50')의 입구부(56')에 커버(80)가 결합되었을 때, 순환유로(65')를 형성하게 된다.

여기서 열전달체(61')는 알루미늄 소재가 사용될 수 있으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 상측면에 밀착홈(62')이 형성된 직사각형으로 형성된다.

따라서 열전달체(61')는 열전달체결합부(52')에 압입되어 끼워 맞춤되는 것으로서, 열전달체결합부(52')에 압입됨과 동시에 강한 압력으로 가압됨으로써, 열전달체(61')의 몸체가 열전달체결합부(52')에 대응되게 변형되어 결합되게 하는 것이다.

여기서 열전달체(61')는 별도의 용접 결합이 필요 없게 되며, 또한 냉각수단(60')의 순환유로(65')는 열전달체(61') 및 커버(80)의 결합을 통해 삽입홈(50') 자체에 형성됨으로써, 조립성이 현저히 향상될 수 있다.

따라서 본 발명은 히팅라인(20)과 냉각라인(67)의 선접촉 구조를 면접촉 구조로 변환시켜 접촉면적의 증대를 통한 냉각 효율의 향상을 얻음으로써, 히팅라인(20)과 메인바디(10)의 신속한 냉각을 통해 장비의 유지 보수를 위한 장비의 down time이 최소화될 수 있고, 또한 삽입홈(50')에 구배를 형성하여 열전달체(61')가 압입 끼워 맞춤되도록 함으로써, 조립성 향상은 물론 대면적 기판에도 효과적으로 적용할 수 있게 되는 것이다.

이상, 상기의 실시 예는 단지 설명의 편의를 위해 예시로서 설명한 것에 불과하므로 특허청구범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술 범주 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 기판가열장치 5 : 샤프트
10 : 메인바디 20 : 히팅라인
50,50' : 삽입홈 51.51' : 안착홈
52' : 열전달체결합부 53' : 유로형성부
56,56' : 입구부 60,60' : 냉각수단
61' : 열전달체 62,62' : 밀착홈
65,65' : 순환유로 67 : 냉각라인
70 : 방열부 72 : 방열핀
80 : 커버 100 : 내측파워케이블
110 : 외측파워케이블 120 : 내측열전대
130 : 외측열전대

Claims (6)

1. 하측면에 특정 패턴이 형성되도록 일정 깊이의 삽입홈이 형성되는 메인바디;
   상기 삽입홈의 상단에 상부면이 면접촉 되도록 삽입 설치되는 히팅라인;
   상기 히팅라인의 하측 수직 방향에서 면접촉되도록 상기 삽입홈에 내설되며, 냉매가 순환 가능하도록 순환유로가 구비되는 냉각수단; 및
   상기 냉각수단의 하면을 지지할 수 있도록 상기 삽입홈의 입구부에 결합되는 커버;를 포함하여 구성하되,
   상기 냉각수단은,
   상기 히팅라인의 하부 전체를 감싸며 밀착 가능하도록 상부면에 밀착홈이 형성되고, 내부에는 상기 순환유로가 형성되는 중공형 냉각라인으로 구성된 것을 특징으로 하는 냉각수단이 구비된 기판 가열장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 순환유로의 상측부와 하측부에는 방열부가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 냉각수단이 구비된 기판 가열장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 방열부는 일정 간격으로 이격되어 돌출되는 다수개의 방열핀으로 구성되는 것을 특징으로 하는 냉각수단이 구비된 기판 가열장치.
5. 삭제
6. 삭제

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