KR101552522B1 - 대면적 기판의 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대면적 기판의 열처리 장치에 관한 것으로, 외형의 프레임을 이루어 각 면에 패널이 설치되는 프레임부와, 상기 패널에 양단이 고정되어 상기 프레임부의 내측에 상하로 다수 배치됨과 아울러 동일 높이에서도 다수로 마련되어 열을 발생시키는 히터부와, 상기 프레임부에는 결합 되지 않고, 상기 동일 높이에 위치하는 히터부들에 의해 저면이 지지 되어, 그 상부에 기판이 얹혀지는 지지부를 포함한다. 본 발명은 기판을 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 지지된 기판을 열처리하는 히터부 사이의 간격을 최소화하여 장치의 크기를 줄이며, 특히 동일한 높이 조건에서 동시에 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

대면적 기판의 열처리 장치{Substrate temperature control device for lamp-heater apparatus and control method thereof}

본 발명은 대면적 기판의 열처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판지지대와 히터의 구조를 일체화하여 열처리 장치의 크기를 줄일 수 있는 대면적 기판의 열처리 장치에 관한 것이다.

일반적으로 대면적 기판의 열처리 장치는, 평판 디스플레이 장치를 제조에 사용되는 유리 기판에 박막을 결정화하거나 상변화시키기 위하여 사용된다. 이때 열처리 설비는 하나의 기판을 처리할 수 있는 매엽식 또는 다수의 기판을 동시에 처리할 수 있는 배치식 열처리 장치가 있다.

이러한 대면적 기판의 열처리 장치에 대하여 등록특허 10-1016064호(히터, 등록일자 2011년 2월 11일)가 알려져 있다. 상기 등록특허는 램프형 히터에 관한 것이지만, 그 히터가 적용되는 열처리 장치의 구조 또한 상세히 기재되어 있다.

상기 등록특허 10-1016064호에 기재된 바와 같이 대면적 기판의 열처리 설비는 로봇에 의해 기판이 로딩 또는 언로딩 될 수 있는 공간이 마련되며, 기판을 지지할 수 있는 지지수단이 마련되고, 그 상부와 하부에 이격되어 기판을 열처리하기 위한 히터들이 다수로 마련된 것을 알 수 있다.

이와 같이 기판을 지지하기 위한 지지부와, 지지부에 로딩된 기판을 열처리하기 위한 히터들이 상하로 이격 되어 설치되기 때문에 열처리 장치의 높이가 증가하게 된다. 이는 장치의 높이가 동일한 경우에 처리할 수 있는 기판의 수가 매우 제한적인 문제점이 있었으며, 이와 같은 종래 대면적 기판의 열처리 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 종래 대면적 기판의 열처리 장치의 일부 단면 구성도이다.

도 1을 참조하면 종래 대면적 기판의 열처리 장치는, 열처리 장치의 외형을 이루며, 상하로 다수의 안착부(101)를 제공하는 프레임부(100)와, 상기 프레임부(100)의 안착부(101)에 각각의 가장자리가 안착 고정되는 지지프레임(110)과, 상기 지지프레임(110)의 상부에서 다수로 돌출되어 마련되어, 기판(S)의 저면을 지지하는 지지핀(111)과, 상기 지지프레임(110)의 사이마다 배치되되, 상기 지지프레임(110)과는 소정거리 이격되며, 상하로 인접한 위치에서 상호 교차 되는 방향으로 마련된 히터부(120)를 포함하여 구성된다.

상기의 구조에서 프레임부(110)는 앞서 설명한 등록특허 10-1016064호에 기재된 바와 같이 전체적으로 육면체를 이루는 프레임이며, 그 내측에 소정의 간격으로 안착부(101)이 지면과 평행하게 설치되어 있으며, 안착부(101)에는 지지프레임(110)의 양단이 안착되고, 고정수단에 의해 견고하게 고정된다.

상기 지지프레임(110)의 상부에는 다수의 지지핀(111)이 돌출되어 있다.

상기 지지프레임(110)들의 사이마다 히터부(120)가 마련되어 히터부(120)에 의해 지지프레임(110)의 지지핀(111)에 의해 지지 되는 기판(S)들을 열처리하게 된다. 이때 상기 지지프레임(110)들과 히터부(120) 사이의 간격은 로봇에 의해 기판(S)이 로딩 및 언로딩 될 수 있도록 충분한 간격이 유지되어야 한다.

이와 같은 구성에서 기판(S)이 로딩 된 후, 히터부(120)에 전원이 공급되어 기판(S)을 열처리하는 과정에서, 상기 지지프레임(110)은 열에 의해 팽창이 잘 이루어지지 않는 석영재질이기는 하지만, 기판(S)의 면적이 세대가 갈수록 급격하게 커지면서, 이를 지지하는 지지프레임(110)의 크기도 증가하면서 열팽창에 의한 문제점이 발생할 수 있다.

이처럼 지지프레임(110)이 열처리 공정 중에 열팽창이 되고, 열처리 후 언로딩 할 때 수축되는 과정을 반복하면 상기 안착부(101)와 지지프레임(110)의 결합부분이 파손되는 등의 문제점이 발생할 수 있다.

아울러 앞서 설명한 바와 같이 히터부(120)와 지지부(110) 사이의 간격을 충분히 마련해야 함으로써, 동일한 높이 조건에서 상대적으로 동시에 열처리할 수 있는 기판(S)의 수가 적어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 동일한 높이의 장치 내에서 동시에 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시킬 수 있는 대면적 기판의 열처리 장치를 제공함에 있다.

또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기판을 지지하는 지지부와 히터부를 사이에 공간이 최소화하도록 일체화하여 구성하되, 히터부의 열에 의해 지지부가 열팽창할 때 손상이 발생하는 것을 방지할 수 있는 대면적 기판의 열처리 장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명 대면적 기판의 열처리 장치는, 외형의 프레임을 이루어 각 면에 패널이 설치되는 프레임부와, 상기 패널에 양단이 고정되어 상기 프레임부의 내측에 상하로 다수 배치됨과 아울러 동일 높이에서도 다수로 마련되어 열을 발생시키는 히터부와, 상기 프레임부에는 결합 되지 않고, 상기 동일 높이에 위치하는 히터부들에 의해 저면이 지지 되어, 그 상부에 기판이 얹혀지는 지지부를 포함한다.

본 발명 대면적 기판의 열처리 장치는, 기판을 지지하는 지지부와, 상기 지지부에 지지된 기판을 열처리하는 히터부 사이의 간격을 최소화하여 장치의 크기를 줄이며, 특히 동일한 높이 조건에서 동시에 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명 대면적 기판의 열처리 장치는, 상기 지지부와 히터부를 서로 밀착시켜 일체화하되, 상기 히터부의 열에 의해 지지부가 팽창하는 경우에도 히터부 또는 지지부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 대면적 기판의 열처리 장치를 제공함에 있다.

도 1은 종래 대면적 기판의 열처리 장치의 일부 단면 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 기판의 열처리 장치의 일부 단면 구성도이다.
도 3과 도 4는 각각 본 발명의 열팽창 전과 후를 설명하기 위한 일부 단면 구성도이다.
도 5는 본 발명에 적용되는 히터부의 단면 구성도이다.

이하, 본 발명 대면적 기판의 열처리 장치의 구성과 작용을 더 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 기판의 열처리 장치의 구성도이다.

도 2를 참조하면 본 발명의 바람직한 실시에에 따른 대면적 기판의 열처리 장치는, 외형을 이루는 프레임부(10)와, 상기 프레임부(10)에 상하로 등 간격 설치되며, 동일 높이에서 다수로 설치되는 히터부(20)와, 상기 히터부(20)에 접하여 고정되며, 상기 프레임부(10)에는 결합 되지 않는 지지부(30)를 포함하여 구성된다.

상기 지지부(30)는 지면과 수평한 지지프레임(31)과, 상기 지지프레임(31)의 상부에서 돌출되는 다수의 지지핀(32)을 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대면적 기판의 열처리 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 프레임부(10)는 열처리 장치의 외형의 프레임이며, 각 면에 패널이 결합 되어 열을 유지하기 위한 구성이며, 종래의 안착부가 생략된 구성이다. 안착부가 생략된 것은 본 발명의 프레임부(10)가 지지부(30)의 양단을 고정 설치하지 않는 것을 뜻한다.

그 다음, 상기 프레임부(10)의 면에 설치되는 패널(도면 미도시)에 양단이 고정되는 히터부(20)가 다수로 설치된다. 상기 히터부(20)는 상하방향으로 소정의 간격으로 배치되며, 동일한 높이에서 필요에 따라 다수가 마련된다.

상기 히터부(20)는 열처리를 위한 가열원이고, 또한 상기 지지부(30)를 지지하기 위한 지지수단으로 사용된다.

이때 상기 지지부(30)의 지지프레임(31)의 구성은 상호 수평으로 배치되는 다수의 히터부(20) 중 일측의 가장자리 끝에 위치하는 히터부(20)를 감싸 고정되는 고정부(33)가 마련되어 있으며, 상기 고정부(33)에 고정되는 히터부(20)를 제외한 다른 히터부(20)들의 상부에 접하는 지지면을 제공하는 지지돌출부(34)가 마련되어 있다.

또한 상부측으로는 기판(S)을 지지하는 다수의 지지핀(32)이 마련되어 있다.

이와 같은 구성은 상기 프레임부(10)에 안착부를 두지 않고, 지지부(30)가 히터부(20)에 접하여 일체화된 상태로 고정되어 위치함을 뜻하며, 상기 히터부(20)와 프레임부(10) 사이의 간격을 최소화하여 전체적으로 열처리 장치의 높이를 줄일 수 있다. 이는 동일한 수의 기판(S)을 동시에 처리하는 경우이며, 종래와 동일한 높이 조건에서는 동시에 처리하는 기판(S)의 수를 늘려 생산성을 향상시킬 수 있음을 의미한다.

상기의 구성에서 히터부(20)에 전원이 공급되어 기판(S)을 열처리하는 경우 상기 지지부(30)는 열에 의해 팽창된다.

도 3과 도 4는 각각 지지부(30)의 팽창 전과 후의 상태를 비교도시한 단면 구성도이다.

이에 도시한 바와 같이 상기 지지부(30)의 지지프레임(31)은 상기 다수의 히터부(20) 중 가장 좌측에 위치하는 히터부(20)에 고정부(33)를 통해 고정되어 있으며, 가장 좌측의 히터부(20)를 제외한 다른 히터부(20)들의 상부에는 저면이 지면과 수평한 면인 지지돌출부(34)의 저면이 접하여 그 결합 상태가 유지된다.

이와 같은 상태에서 상기 히터부(20)에 전원이 공급되어 기판(S)을 열처리하는 과정에서 상기 지지프레임(31)은 팽창될 수 있으며, 그 팽창의 방향은 상기 고정부(33)에 의해 고정된 히터부(20)의 우측 방향으로 이루어진다. 즉, 상기 지지프레임(31)은 고정부(33)에 의해서 가장 좌측의 히터부(20)에 고정된 상태이며, 그 지지프레임(31)이 팽창되면 지지돌출부(34)가 히터부(20)에 접해 있는 우측으로 팽창된다.

지지프레임(31)이 팽창하는 경우에도 그 지지프레임(31)의 한쪽만이 고정되어 있기 때문에 지지프레임(31) 또는 그에 접해 있는 히터부(20)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

도 5는 본 발명에 적용될 수 있는 히터부(20)의 단면 구성도이다.

도 5를 참조하면, 히터부(20)는 내관(21)과 외관(22)을 갖는 이중관 구조이며, 상기 내관(21)에는 램프히터(23)가 설치되고, 외관(22)의 일부에는 온도센서(24)가 설치되어 램프히터(23)의 온도를 검출하여 그 램프히터(23)의 제어에 사용하게 된다.

상기 램프히터(23)는 나노 카본 히터(Nano carbon heater)가 사용됨이 바람직하다. 상기 나노 카본 히터는 기판(S)의 처리온도까지 가장 빠르게 온도를 상승시킬 수 있는 램프히터이며, 온도 제어가 용이하며 안정적인 특징이 있다.

상기 온도센서(24)는 각 히터부(20) 마다 다른 위치에 설치할 수 있으며, 여러 다른 위치에서의 온도 프로파일을 미리 측정하여, 그 프로파일에 따라 각 히터부(20)의 램프히터(23)의 온도를 제어할 수 있다.

상기 고정부(33)는 상기 히터부(20)의 길이 전체에 결합 되는 것으로 구성할 수 있으나, 그 히터부(20)의 길이 방향으로 다수로 분할하여 형성할 수 있다.

이와 같은 구성은 상기 지지부(30)가 팽창될 때 히터부(20)의 폭방향 뿐만 아니라 히터부(20)의 길이 방향을 따라서 팽창될 수 있으며, 이때 상기 고정부(33)가 히터부(20)의 길이를 따라서 변위를 가질 수 있도록 하기 위한 것이다.

이와 같은 고정부(33)의 구성과 같이 상기 돌출지지부(34)의 경우도 부분적으로 히터부(20)들의 상부에 접하도록 구성함이 바람직하다.

이처럼 본 발명은 실질적으로 기판과 기판 사이의 높이를 최소화하여, 동시에 처리할 수 있는 기판의 수를 증가시켜 생산성을 향상시킬 수 있으며, 또한 열에 의해 기판을 지지하는 지지부가 열팽창하는 경우에도 지지부나 히터부의 손상을 방지할 수 있게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시예들에 한정되는 것이 아니고, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.

10:프레임부 20:히터부
21:내관 22:외관
23:램프히터 24:온도센서
30:지지부 31:지지프레임
32:지지핀 33:고정부
34:돌출지지부

Claims (7)

1. 외형의 프레임을 이루어 각 면에 패널이 설치되는 프레임부;
   상기 패널에 양단이 고정되어 상기 프레임부의 내측에 상하로 다수 배치됨과 아울러 동일 높이에서도 다수로 마련되어 열을 발생시키는 히터부; 및
   상기 프레임부에는 결합 되지 않고, 상기 동일 높이에 위치하는 히터부들에 의해 저면이 지지 되어, 그 상부에 기판이 얹혀지는 지지부를 포함하되,
   상기 지지부는,
   저면에 위치하여, 상기 동일 높이에 위치하는 히터들 중 일측 가장자리 끝에 위치하는 히터부에 고정되는 고정부;
   상기 고정부에 의해 결합 되는 히터부를 제외한 나머지 히터부의 상부에 접하는 다수의 돌출지지부; 및
   상부에 위치하여 기판을 지지하는 지지핀을 포함하는 대면적 기판의 열처리 장치.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정부는,
   결합 되는 상기 히터부의 상부 및 측면을 감싸도록 형성된 것을 특징으로 하는 대면적 기판의 열처리 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 고정부는,
   상기 히터부의 전체에 결합 되거나, 상기 히터부의 길이 방향을 따라 다수로 마련되어, 상기 히터부의 길이 방향을 따라 부분적으로 결합 되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판의 열처리 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 돌출지지부는,
   상기 히터부에 접하는 저면이 지면과 평행한 것을 특징으로 하는 대면적 기판의 열처리 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 돌출지지부는,
   상기 히터부의 길이방향 전체의 상부에 접촉되거나, 상기 히터부의 길이 방향을 따라 다수로 마련되어, 상기 히터부의 길이 방향을 따라 부분적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판의 열처리 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 히터부는 내관과 외관의 이중관 구조이며,
   상기 내관에는 나노 카본 히터가 마련되고, 내관과 외관의 사이 공간에는 온도센서가 마련된 것을 특징으로 하는 대면적 기판의 열처리 장치.
   
   

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