KR101643329B1 - 기판 냉각 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 냉각 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기판 냉각 장치(100)는, 복수의 기판(10)이 각각 적재 보관된 복수의 보트(50)가 로딩되는 공간인 챔버(115)가 형성되고 전면에는 출입구(111)가 형성된 본체(110) 및 본체(110)의 전면에 전후방향 및 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 출입구(111)를 개폐하는 도어 유닛(120)을 포함하고, 도어 유닛(120)에 의해 출입구(111)가 폐쇄되면 챔버(115)가 밀폐되는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 냉각 장치 {APPARATUS FOR COOLING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 냉각 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 도어 유닛에 의해 보트가 로딩되는 챔버를 밀폐시키고, 챔버 내에서 보트의 위치정렬을 용이하게 수행할 수 있는 기판 냉각 장치에 관한 것이다.
반도체 소자, 태양전지 소자 등을 제조하기 위해서는 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 상에 필요한 박막을 증착시키는 공정, 열처리 공정 등의 기판처리 공정이 진행된다. 이러한 기판처리 공정 후에는 고온의 기판을 냉각시키기 위한 기판 냉각 공정이 필요하다.
종래의 기판 냉각 장치는 전면이 개방되어 기판 각각을 로딩/언로딩 하였고, 기판이 미세 입자에 의해 오염되는 것을 방지하기 위해 챔버 내부를 진공처리 하는 것이 일반적이었다.
하지만, 종래의 기판 냉각 장치는, 기판 각각을 로딩/언로딩 하는 과정에서 미세 입자에 의해 기판이 오염되는 문제점이 있었다. 이를 방지하고자, 보트 내에 복수의 기판을 적재 보관시켜, 보트를 로딩/언로딩 하려는 시도가 있었으나, 보트의 하중으로 인해 기판 냉각 장치 내부에서 보트의 위치정렬(alignment)을 수행하기 어려운 문제점이 있었다. 보트의 위치정렬이 어긋나게 로딩된 경우, 냉각 공정 후에 보트를 언로딩하는 과정에서 보트의 이송이 불안정하게 진행되거나, 다시 위치정렬 과정을 거쳐야 하는 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 기판 냉각 장치는, 챔버 내부를 진공으로 만들기 위한 추가 공정을 필요로 하기 때문에 공정 시간이 늘어나고, 생산성이 낮아지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 도어 유닛에 의해 챔버의 내부를 밀폐시킬 수 있는 기판 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 보트의 위치정렬을 용이하기 할 수 있는 기판 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 복수의 기판을 포함하는 보트를 챔버에 로딩함으로써 미세입자에 의한 오염을 방지함과 동시에 상압에서 기판 냉각을 수행할 수 있는 기판 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 냉각 장치는, 복수의 기판이 각각 적재 보관된 복수의 보트가 로딩되는 공간인 챔버가 형성되고 전면에는 출입구가 형성된 본체; 및 상기 본체의 전면에 전후방향 및 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 출입구를 개폐하는 도어 유닛을 포함하고, 상기 도어 유닛에 의해 상기 출입구가 폐쇄되면 상기 챔버가 밀폐되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 도어 유닛에 의해 챔버의 내부를 밀폐시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 보트의 위치정렬을 용이하기 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 기판을 포함하는 보트를 챔버에 로딩함으로써 미세입자에 의한 오염을 방지함과 동시에 상압에서 기판 냉각을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 냉각 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 냉각 장치의 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 기판 냉각 장치의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어 유닛의 동작 상태를 나타내는 확대 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보트의 위치정렬 과정을 나타내는 확대 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치결정부 상에서 보트의 위치정렬 과정을 나타내는 측단면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 냉각 장치(100)를 나타내는 사시도, 도 2는 도 1에 도시된 기판 냉각 장치(100)의 일부 분해 사시도, 도 3은 도 1에 도시된 기판 냉각 장치(100)의 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 냉각 장치(100)는 본체(110) 및 도어 유닛(120)을 포함할 수 있다.
본체(110)는 기판 냉각 장치(100)의 외곽을 형성할 수 있다. 본체(110)는 대략 직육면체 형상으로 형성되며, 본체(110)의 내부에는 복수의 기판(10)이 적재 보관된 보트(50)가 로딩되는 공간인 챔버(115)가 형성될 수 있다. 도 3에는 챔버(115) 내에 두 개의 보트(50)가 로딩되는 것으로 도시되어 있으나, 챔버(115)의 크기에 따라서 로딩되는 보트(50)의 개수는 변경이 가능하다. 이하에서는 두 개의 보트(50)가 로딩되는 챔버(115)를 상정하여 설명한다.
본체(110)의 전면에는 보트(50)가 출입하는 출입구(111)가 형성될 수 있다. 또한, 본체(110)의 전면에는 출입구(111)와 소정 거리 이격되도록 실링부재(113)가 설치될 수 있다. 본체(110)는 지지 프레임(151)에 의해 지지될 수 있다.
도어 유닛(120)은 본체(110)의 전면에 설치될 수 있다. 도어 유닛(120)은 전후방향 및 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되어 출입구(111)를 개폐할 수 있다.
도어 유닛(120)은 상하로 대향하는 상부 도어(121) 및 하부 도어(125)를 포함할 수 있다.
상부 도어(121)는 상부 외측도어(121a) 및 상부 내측도어(121b)를 포함할 수 있다. 상부 외측도어(121a)는 본체(110)의 전면에 상하로 승강가능하게 설치될 수 있다. 상부 내측도어(121b)는 상부 외측도어(121a)에 지지되고, 상부 외측도어(121a)와 함께 승강함과 동시에 상부 외측도어(121a)에 대하여 전후로 슬라이딩 가능하게 설치되어 출입구(111)를 개폐할 수 있다.
상부 외측도어(121a)는 본체(110)의 전면 양측면에 각각 설치된 실린더 또는 모터 등의 구동부(122)에 의해 상하로 슬라이딩 되고, 상부 내측도어(121b)는 상부 외측도어(121a)에 설치된 복수의 실린더(124)에 의하여 상부 외측도어(121a)에 대하여 전후로 슬라이딩 될 수 있다.
하부 도어(125)는 하부 외측도어(125a) 및 하부 내측도어(125b)를 포함할 수 있다. 하부 외측도어(125a) 및 하부 내측도어(125b)의 형태와 동작은 상부 외측도어(121a) 및 상부 내측도어(121b)와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
본 발명의 기판 냉각 장치(100)는 도어 유닛(120)에 의해 출입구(111)가 폐쇄되면 챔버(115)가 밀폐되는 것을 특징으로 한다. 특히, 챔버(115) 내부는 상압 상태를 유지하면서 보트(50)에 적재 보관된 복수의 기판(10)을 냉각할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도어 유닛(120)의 동작 상태를 나타내는 확대 측단면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상부 도어(121) 및 하부 도어(125)가 상하로 대향된 도어 유닛(120)이 출입구(111)를 완전히 폐쇄하여 챔버(115)가 밀폐될 수 있도록, 상부 도어(121)의 하단 및 하부 도어(125)의 상단에는 이중 실링부재(123)가 설치될 수 있다. 구체적으로, 상부 내측도어(121b)의 하단 및 하부 내측도어(125b)의 상단에 이중 실링부재(123)가 설치될 수 있다.
이중 실링부재(123)는 상부 도어(121)가 하강하고 하부 도어(125)가 상승하여, 상부 도어(121)의 하부[또는, 상부 내측도어(121b)의 하부]와 하부 도어(125)의 상부[또는, 하부 내측도어(125b)의 상부]가 접할 때, 상부 도어(121)와 하부 도어(125) 사이(R)를 실링할 수 있다.
이중 실링부재(123)는 상부 도어(121)의 하부[또는, 상부 내측도어(121b)의 하부]와 상기 하부 도어(125)의 상부[또는, 하부 내측도어(125b)의 상부]가 접할 때, 일차적으로 실링을 수행하는 제1 실링부재(123a), 및 제1 실링부재(123a)의 일측에 제1 실링부재(123a)와 일체로 결합되고, 제1 실링부재(123a)가 압착될 때, 이차적으로 실링을 수행하는 제2 실링부재(123b)를 포함할 수 있다. 제1 실링부재(123a)는 단면 형상이 "∪"와 같고, 제2 실링부재(125a)는 단면 형상이 "○"와 같을 수 있다.
도어 유닛(120)의 챔버(115)를 폐쇄하는 동작 과정을 설명하면 아래와 같다.
먼저, 상부 도어(121)는 본체(110)의 전면에서 구동부(122)에 의해 상사점에 위치하고, 하부 도어(125)는 본체(110)의 전면에서 구동부(126)에 의해 하사점에 위치한다. 이때, 상부 도어(121)의 상부 내측도어(121b)는 전면으로 슬라이딩 된 상태로 상부 외측도어(121a)에 지지될 수 있고, 하부 도어(125)의 하부 내측도어(125b)는 전면으로 슬라이딩 된 상태로 하부 외측도어(125a)에 지지될 수 있다.
이어서, 상부 도어(121)는 구동부(122)에 의해 하강하고, 하부 도어(125)는 구동부(126)에 의해 상승할 수 있다. 상부 도어(121)의 하부[또는, 상부 내측도어(121b)의 하부]와 상기 하부 도어(125)의 상부[또는, 하부 내측도어(125b)의 상부]가 접할 때, 제1 실링부재(123a)가 일차적으로 상부 도어(121)와 하부 도어(125) 사이를 실링하고, 제1 실링부재(123a)가 더 압착이 되면, 제2 실링부재(123b)가 이차적으로 상부 도어(121)와 하부 도어(125) 사이를 실링할 수 있다.
이어서, 상부 도어(121)와 하부 도어(125)가 접한 상태에서, 상부 내측도어(121b) 및 하부 내측도어(125b)가 후면으로 슬라이딩 될 수 있다. 상부 내측도어(121b) 및 하부 내측도어(125b)가 후면으로 슬라이딩 되면, 출입구(111)를 감싸는 형태로 본체(110)의 전면에 설치된 실링부재(113)를 압착하면서 실링부재(113)와 접촉하고, 이로 인해 챔버(115)가 밀폐될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(50)의 위치정렬 과정을 나타내는 확대 사시도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 위치결정부(130) 상에서 보트(50)의 위치정렬 과정을 나타내는 측단면도이다.
도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 챔버(115) 하측면 상에는 위치결정부(130) 및 얼라인부(140)가 더 포함될 수 있다.
위치결정부(130)는 보트(50)의 4코너측 하부에 설치될 수 있다. 위치결정부(130)는 보트(50)가 챔버(115)에 로딩될 때, 보트(50)의 하측(51)을 지지함과 동시에 보트(50)의 위치를 결정하고, 결정된 위치에서 보트(50)가 고정될 수 있는 역할을 할 수 있다. 챔버(115) 내에 두 개의 보트(50)가 로딩되는 경우, 위치결정부(130)는 각 보트(50)의 하측(51) 모서리를 지지하도록, 총 8개를 구비하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하여 위치결정부(130)에 대해 간단히 설명하면, 위치결정부(130)는 평면상에서 유동할 수 있는 유동판(131) 및 공기의 공급/배출 방향에 따라 유동판(131)을 유동시키거나 고정시킬 수 있는 바디부(135)를 포함할 수 있다. 위치결정부(130)는 주식회사 TPC 메카트로닉스의 "ACU 시리즈" 또는 한국등록특허공보 제10-0982303호의 "위치결정장치" 일 수 있다.
도 6의 (a)를 참조하면, 보트(50)가 로딩되기 전, 유동판(131)은 평면상에서 자유롭게 유동할 수 있다. 바디부(135)는 유동판(131)이 유동할 수 있도록 공기의 공급/배출 방향을 설정할 수 있다.
도 6의 (b)를 참조하면, 보트(50)가 로딩되면, 유동판(131)은 보트(50)의 하측(51)을 지지함과 동시에, 보트(50)를 이동시킬 수 있는 최소의 힘으로 유동되어 보트(50)의 위치를 결정할 수 있다. 바디부(135)에서 공기의 공급/배출 방향은 도 6의 (a)와 동일하도록 설정하여 유동판(131)이 유동할 수 있다. 이때 보트(50)의 위치 결정은 후술하는 얼라인부(140)와 연동하여 이루어진다.
도 6의 (c)를 참조하면, 보트(50)의 위치가 결정되었을 때, 바디부(135)에서 공기의 공급/배출 방향을 반대로 설정하여, 유동판(131)이 유동하지 않고 고정되도록 할 수 있다. 유동판(131)은 기판(10)이 냉각될 동안 계속 결정된 위치에서 고정되어 있을 수 있다.
종래의 기판 냉각 장치는 복수의 기판(10)이 적재 보관된 보트(50)의 하중이 크기 때문에 챔버(115) 내부에서 위치정렬을 수행하기 어려운 문제점이 있었으나, 본 발명은 위치결정부(130)를 이용하여 최소의 힘으로 보트(50)를 위치결정부(130) 상에서 위치 결정 및 위치 고정을 할 수 있는 이점이 있다.
얼라인부(140)는 보트(50)가 챔버(115)에 로딩될 때, 위치결정부(130) 상에서의 위치를 결정할 수 있도록 보트(50)에 힘을 가하여 정렬해주는 역할을 할 수 있다. 얼라인부(140)도 위치결정부(130)와 마찬가지로, 각 보트(50)의 하측(51) 모서리 부분에서 정렬을 수행할 수 있도록, 총 8개를 구비하는 것이 바람직하다. 즉, 얼라인부(140)는 보트(50)의 4코너측에 설치될 수 있다.
얼라인부(140)는 얼라인 이동부(141)에 고정되는 얼라인 브라켓(143) 및 얼라인 브라켓 상에 설치되는 얼라인 캡(145a, 145b)을 포함할 수 있다. 도 5에는 두개의 얼라인 캡(145a, 145b)이 하나의 얼라인 이동부(141) 및 하나의 얼라인 브라켓(143)에 연결되어 얼라인부(140)를 구성하는 것으로 도시되어 있으나, 얼라인부(140)는 하나의 얼라인 이동부(141), 하나의 얼라인 브라켓(143) 및 하나의 얼라인 캡(145a, 145b)으로 구성될 수도 있다.
얼라인 이동부(141)는 레일, 가이드, 모터 등의 이동 수단을 채용하여 얼라인 브라켓(143) 및 얼라인 캡(145a, 145b)을 이동시킬 수 있다. 얼라인 브라켓(143) 상에 설치된 얼라인 캡(145a, 145b)은 각각 보트(50)[또는 보트의 하측(51)]의 일 측에 접촉하여 미세하게 보트(50)를 정렬시킬 수 있다.
도 6의 (b)와 같이 유동판(131) 상에 보트(50)가 위치할 때, 얼라인 이동부(141)를 통해 얼라인 캡(145a, 145b)이 이동할 수 있고, 얼라인 캡(145a, 145b)이 보트(50)[또는 보트의 하측(51)]의 일측에 접촉하여 보트(50)를 밀어냄에 따라 보트(50)가 정렬되는 위치를 결정할 수 있다. 보트(50)의 위치가 결정되었을 때, 유동판(131)이 고정되어 보트(50)의 정렬을 완료할 수 있다.
한편, 기판 냉각 장치(100)는 N2와 같은 냉각 가스를 챔버(115)로 공급하는 냉각 가스 공급부(미도시)와 챔버(115) 내부의 냉각 가스를 외부로 배출할 수 있는 냉각 가스 배출부(155)를 더 구비할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 기판 냉각 장치(100)는 보트(50) 내에 복수의 기판(10)을 적재 보관하므로, 챔버(115) 내부를 진공 상태로 만들지 않고 상압 상태를 유지해도 기판(10)이 미세입자에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있으며, 엄격하게 실링된 도어 유닛(120)에 의해 챔버(115)의 내부를 밀폐시킴에 따라 외부의 미세입자가 챔버(115) 내부로 침투하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 위치결정부(130)와 얼라인부(140)를 이용하여, 챔버(115) 내부로 로딩된 보트(50)의 위치정렬을 최소한의 힘만으로 용이하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하여 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 기판
50: 보트
51: 보트의 하측
100: 기판 냉각 장치
110: 본체
111: 출입구
113: 실링부재
115: 챔버
120: 도어 유닛
121: 상부 도어
122, 126: 구동부
123: 이중 실링부재
125: 하부 도어
130: 위치결정부
131: 유동판
135: 바디부
140: 얼라인부
151: 프레임
155: 냉각 가스 배출부

Claims (12)

  1. 복수의 기판이 각각 적재 보관된 복수의 보트가 로딩되는 공간인 챔버가 형성되고 전면에는 출입구가 형성된 본체;
    상기 본체의 전면에 전후방향 및 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되며, 상기 출입구를 개폐하는 도어 유닛; 및
    상기 보트를 정렬하며, 상기 보트의 4코너측에 설치되는 얼라인부
    를 포함하고,
    상기 도어 유닛에 의해 상기 출입구가 폐쇄되면 상기 챔버가 밀폐되는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보트의 4코너측 하부에 설치되고, 상기 보트가 상기 챔버에 로딩될 때, 상기 보트의 하측을 지지하며, 상기 보트의 위치를 결정하고 고정하는 위치결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서
    상기 얼라인부는 얼라인 이동부에 고정되는 얼라인 브라켓 및 상기 얼라인 브라켓 상에 설치되는 얼라인 캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출입구에는 상기 도어 유닛과 실링되는 실링부재가 배치된 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도어 유닛은,
    상부 외측도어 및 상부 내측도어를 포함하는 상부 도어; 및
    하부 외측도어 및 하부 내측도어를 포함하는 하부 도어를
    포함하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 상부 외측도어 및 상기 하부 외측도어는 상기 본체의 전면에 상하로 승강가능하게 설치되고,
    상기 상부 내측도어는 상기 상부 외측도어에 지지되어 상기 상부 외측도어와 함께 승강함과 동시에 상기 상부 외측도어에 대하여 전후로 슬라이딩 가능하게 설치되고,
    상기 하부 내측도어는 상기 하부 외측도어에 지지되어 상기 하부 외측도어와 함께 승강함과 동시에 상기 하부 외측도어에 대하여 전후로 슬라이딩 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 상부 도어의 하단 및 상기 하부 도어의 상단에 이중 실링부재가 설치되고,
    상기 이중 실링부재는 상기 상부 도어와 상기 하부 도어가 접할 때, 상기 상부 도어와 상기 하부 도어 사이를 실링하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이중 실링부재는,
    상기 상부 도어와 상기 하부 도어가 접할 때, 상기 상부 도어와 상기 하부 도어 사이를 일차적으로 실링하는 제1 실링부재; 및
    상기 제1 실링부재의 일측에 상기 제1 실링부재와 일체로 결합되고, 상기 제1 실링부재가 압착될 때, 상기 상부 도어와 상기 하부 도어 사이를 이차적으로 실링하는 제2 실링부재
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 챔버의 내부는 상압 상태인 것을 특징으로 하는 기판 냉각 장치.
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