KR101713196B1 - 인라인 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

인라인 열처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 인라인 열처리 장치는, 상부 라인(TL)에 연속적으로 배치되며, 기판(50)이 열처리되는 공간을 각각 제공하는 복수개의 가열로(Furnace; 120a-140a); 하부 라인(BL)에 연속적으로 배치되며, 기판(50)이 상부 라인(TL)과 반대 방향으로 이송되면서 냉각되는 공간을 제공하는 복수개의 냉각부(510-540); 상부 라인(TL) 및 하부 라인(BL)의 일단부에 배치되는 제1 승강부(110); 상부 라인(TL) 및 하부 라인(BL)의 타단부에 배치되는 제2 승강부(150); 각각의 가열로(120a-140a) 및 각각의 냉각부(510-540)의 내부에 설치되어 기판(50)을 이송시키는 기판 이송부(350); 및 기판(50)의 이송방향에 수직한 방향으로 일정 간격을 가지면서, 각각의 가열로(120a-140a)를 관통하도록 설치되며, 기판(50)을 승온시키는 복수개의 히터(200)를 포함하며, 제2 승강부(150)에는 기판(50)을 임시 보관하는 버퍼부(151)가 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

인라인 열처리 장치 {IN-LINE TYPE HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 인라인 열처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 열처리 공정 중에 기판에 문제가 생기거나, 인라인 열처리 장치에 문제가 생기는 경우에 버퍼부에 기판을 임시 보관하거나 중도 반출할 수 있는 인라인 열처리 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치의 제조시 사용되는 열처리(Annealing) 장치는 기판에 증착된 막의 특성을 향상시키기 위하여 증착된 막을 결정화 또는 상 변화시키는 장치이다.
종래의 열처리 장치는 한 개의 가열로를 이용하여 기판을 가열 및 냉각하는 열처리 공정을 수행하였으나, 한 개의 가열로를 이용한 종래의 열처리 장치는 기판을 제품으로 제조하는데 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하되는 단점이 있었다. 따라서, 이를 해소하기 위하여 복수의 가열로를 연속적으로 배치하고, 기판을 각각의 상기 가열로에 순차적으로 이송시켜 기판을 열처리하는 인라인 열처리 장치가 개발되어 사용되고 있다.
종래의 인라인 열처리 장치는 연속적으로 배치되는 복수개의 가열로 및 복수개의 냉각부를 기판이 이송하면서 열처리하는 형태로 구성된다. 기판은 한번 인라인 열처리 장치에 로딩되면 복수개의 가열로 및 복수개의 냉각부를 모두 순환하여야 언로딩 될 수 있다. 이러한 종래의 인라인 열처리 장치는 열처리 공정 중에 특정 기판에 문제가 생기거나, 특정 가열로의 히터 단선, 센서 등에 문제가 생겨 열처리 공정을 중단해야 할 필요가 있는 경우에도, 기판을 가열로 및 냉각부를 순환시킨 후에야 언로딩해야 하는 문제점이 있었다. 결국, 장치의 일부에 문제가 발생한 경우에 인라인 열처리 장치에서 공정이 진행중이던 기판 모두가 불량이 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 공정에 문제가 발생한 경우, 기판의 이송거리를 최소화하여 기판의 불량을 최소화 할 수 있는 인라인 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 공정에 문제가 발생한 경우, 기판의 이송거리를 최소화하여 문제에 대응하는 시간을 최소화 하고, 불량이 된 기판은 곧바로 반출할 수 있는 인라인 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 열처리 장치는, 상부 라인에 연속적으로 배치되며, 기판이 열처리되는 공간을 각각 제공하는 복수개의 가열로(Furnace); 하부 라인에 연속적으로 배치되며, 기판이 상기 상부 라인과 반대 방향으로 이송되면서 냉각되는 공간을 제공하는 복수개의 냉각부; 상기 상부 라인 및 상기 하부 라인의 일단부에 배치되는 제1 승강부; 상기 상부 라인 및 상기 하부 라인의 타단부에 배치되는 제2 승강부; 각각의 상기 가열로 및 각각의 상기 냉각부의 내부에 설치되어 기판을 이송시키는 기판 이송부; 및 기판의 이송방향에 수직한 방향으로 일정 간격을 가지면서, 각각의 상기 가열로를 관통하도록 설치되며, 기판을 승온시키는 복수개의 히터 를 포함하며, 상기 제2 승강부에는 기판을 임시 보관하는 버퍼부가 형성된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 공정에 문제가 발생한 경우, 기판의 이송거리를 최소화하여 기판의 불량을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공정에 문제가 발생한 경우, 기판의 이송거리를 최소화하여 문제에 대응하는 시간을 최소화 하고, 불량이 된 기판은 곧바로 반출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 열처리 장치의 개략적 구성을 나타내는 정단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 승온부의 가열로를 나타내는 확대 정단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 승온부의 가열로를 나타내는 확대 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부재의 사시도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼부의 기판 보관부를 나타내는 사시도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 기판을 중도 반출하는 동작을 나타내는 사시도이다.
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.
본 명세서에 있어서, 기판은 LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 반도체 기판, 태양전지 기판 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 인라인 열처리 장치를 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 인라인 열처리 장치는 기판(50)이 열처리되는 상부 라인(TL) 및 가열된 기판(50)이 냉각되는 하부 라인(BL)을 포함한다.
상부 라인(TL)은 승온부(120), 공정부(130), 반출부(140)를 포함하며, 승온부(120)와 공정부(130)와 반출부(140)는 차례로 연속적으로 배치될 수 있다. 승온부(120), 공정부(130), 반출부(140)는 각각 가열로(Furnace)(120a, 120b, 130a, 140a)를 포함할 수 있다.
하부 라인은(BL)은 복수개의 냉각부(510, 520, 530, 540)을 포함하며, 복수의 냉각부(510, 520, 530, 540)는 차례로 연속적으로 배치될 수 있다. 복수의 냉각부(510, 520, 530, 540)는 각각 냉각챔버(chamber)(510a, 520a, 530a, 540a)를 포함할 수 있다. 냉각부(510, 520, 530, 540)의 개수는 상부 라인(TL)의 가열로(120a, 120b, 130a, 140a)의 개수와 실질적으로 동일할 수 있다.
그리고, 상부 라인(TL) 및 하부 라인(BL)의 일단부[즉, 승온부(120)와 냉각부(540)의 일측]에는 제1 승강부(110), 상부 라인(TL) 및 하부 라인(BL)의 타단부[즉, 반출부(140)와 냉각부(510)의 일측]에는 제2 승강부(150)가 배치될 수 있다. 제1 승강부(110)는 기판(50)이 로딩/언로딩되고 이송되는 공간을 제공하는 제1 승강챔버(110a)를 포함할 수 있고, 제2 승강부(150)는 기판(50)이 상부 라인(TL)에서 하부 라인(BL)으로 이송되는 공간을 제공하는 제2 승강챔버(150a)를 포함할 수 있다. 제1 승강챔버(110a)의 상부 라인(TL) 측은 승온부(120)와, 제1 승강챔버(110a)의 하부 라인(BL) 측은 냉각부(540)와 연결될 수 있다. 동일하게, 제2 승강챔버(150a)의 상부 라인(TL) 측은 반출부(140)와, 제2 승강챔버(150a)의 하부 라인(BL) 측은 냉각부(510)와 연결될 수 있다.
상부 라인(TL)에서, 기판(50)은 기판 이송 로봇(미도시)에 의해 제1 승강부(110)로 로딩된 후 승온부(120)로 이송될 수 있다. 제1 승강부(110)의 일측에는 외부의 로봇 아암(미도시)으로부터 기판(50)이 로딩되거나, 제1 승강부(110)로부터 로봇 아암(미도시)으로 기판(50)이 언로딩되는 통로인 도어(미도시)가 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 기판(50)이 로딩되는 도어(미도시)와 기판(50)이 언로딩되는 도어(미도시)가 별도로 제1 승강부(110)의 일측에 형성되어도 무방하다. 또한, 제1 승강챔버(110a) 내부를 소정의 온도로 유지하기 위한 히터(미도시)가 설치될 수 있다. 히터(미도시)는 후술할 히터(200)와 동일한 구조 또는 판형상의 구조를 가질 수 있다.
승온부(120)에 대하여 도 2 및 도 3을 더 참조하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 승온부(120)의 가열로(120a)를 나타내는 확대 정단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 승온부(120)의 가열로(120a)를 나타내는 확대 측단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 승온부(120)는 기판(50)을 소정 온도로 가열하여 공정부(130)로 이송할 수 있다. 승온부(120)는 독립적으로 온도가 제어되는 적어도 2개의 가열로(120a, 120b)를 포함할 수 있다. 승온부(120)의 가열로(120a, 120b)의 개수는 기판(50)의 열처리 온도를 고려하여 적정하게 마련될 수 있다. 승온부(120)의 각 가열로(120a, 120b)의 구성은 동일할 수 있다.
기판(50)은 저온에서는 빠르게 가열 온도를 상승시켜도 쉽게 변형되지 않지만, 고온에서는 빠르게 가열 온도를 상승시키면 변형될 수 있다. 따라서, 승온부(120)의 가열로(120a, 120b)는 저온에서는 빠르게 가열 온도가 상승되도록 설정하고, 고온에서는 서서히 가열 온도가 상승되도록 설정하는 것이 바람직하다.
가열로(120a, 120b)의 내부에는 기판(50)을 가열하기 위한 복수의 히터(200)가 설치될 수 있다. 히터(200)는 가열로(120a, 120b)를 통과하면서 이송되는 기판(50)의 이송방향에 수직한 방향으로 일정한 간격을 가지도록 설치될 수 있다. 히터(200)는 가열로(120a, 120b)의 일측면에서 타측면을 관통하거나, 소정의 한 측면을 관통하도록 설치될 수 있으며, 봉 형상을 가질 수 있다. 도 1에서는 승온부(120), 공정부(130) 및 냉각부(140)에 히터(200)가 배치된 것으로 도시되어 있으나, 로딩부(110) 및 언로딩부(150)에도 히터(200)가 배치될 수 있다.
히터(200)는 기판(50)을 사이에 두고 상하측에 설치되는 상부 히터(210) 및 하부 히터(220)를 포함할 수 있다.
상부 히터(210)는 복수의 단위 상부 히터(210a, 210b, 210c, ...)를 포함할 수 있다. 복수의 단위 상부 히터(210a, 210b, 210c, ...)는 기판(50)의 상부에 일정한 간격을 가지며 배치되어 기판(50)의 상면을 가열할 수 있다. 하부 히터(220)는 복수의 단위 하부 히터(220a, 220b, 220c, ...)를 포함할 수 있다. 복수의 단위 하부 히터(220a, 220b, 220c, ...)는 기판(50)의 하부에 일정한 간격을 가지며 배치되어 기판(50)의 하면을 가열할 수 있다. 단위 상부 히터(210a, 210b, 210c, ...)와 단위 하부 히터(220a, 220b, 220c, ...)의 개수 및 배치 간격은 가열로(120a, 120b)의 내부 온도를 균일하게 유지하는 목적의 범위 내에서 적절하게 조절될 수 있다.
상부 히터(210)는 가열로(120a, 120b)의 일측면에서 타측면을 관통하여 가열로(120a, 120b)의 내부에 설치되는 상부 히터 바디(211)와, 가열로(120a, 120b)의 외부 일측면 및 외부 타측면에 배치되어 상부 히터 바디(211)를 고정되게 지지함과 동시에 상부 히터 바디(211)에 전력을 공급하는 단선이 연결될 수 있는 상부 히터 지지부(212)를 포함할 수 있다. 하부 히터(220)도 상부 히터(210)와 동일하게 하부 히터 바디(221)와 하부 히터 지지부(222)를 포함할 수 있다.
도 2의 (a)를 참조하면, 상부 히터(210)와 하부 히터(220)는 정렬되게 배치될 수 있다. 이는 상부 히터(210)의 특정 단위 상부 히터(210a)가 최인접하는 하부 히터(220)의 특정 단위 하부 히터(220a)와 정렬되게 배치됨으로써 가능하다. 다시 말해, 상부 히터(210)의 특정 단위 상부 히터(210a)는 하부 히터(220)의 특정 단위 하부 히터(220a)와 동일한 수직선 상에 배치될 수 있다.
도 2의 (b)를 참조하면, 상부 히터(210)와 하부 히터(220)는 어긋나게 배치될 수 있다. 이는 상부 히터(210)의 특정 단위 상부 히터(210a)가 최인접하는 하부 히터(220)의 특정 단위 하부 히터(220a)와 어긋나게 배치됨으로써 가능하다. 다시 말해, 상부 히터(210)의 특정 단위 상부 히터(210a)와 이에 이웃하는 단위 상부 히터(210b)의 중간지점과, 하부 히터(220)의 특정 단위 하부 히터(220a)가 동일한 수직선 상에 배치될 수 있다. 하부 히터(220)의 특정 단위 하부 히터(220a)와 이에 이웃하는 단위 하부 히터(220b)의 중간지점과, 상부 히터(210)의 특정 단위 상부 히터(210b)가 동일한 수직선 상에 배치될 수 있음은 당연하다.
위와 같이, 본 발명은 기판(50)의 상부 및 하부에 상부 히터(210) 및 하부 히터(220)를 가열로(120a, 120b)를 관통하도록 일정한 간격을 가지게 설치하였으므로, 가열로(120a, 120b) 내부의 전 영역의 온도를 균일하게 유지할 뿐만 아니라, 기판(50)의 전면적에 걸쳐서 균일한 열처리가 가능한 이점이 있다.
히터(200)는 상부 히터(210) 및 하부 히터(220) 외에, 가열로(120a, 120b)의 열 손실을 방지하기 위한 복수개의 사이드 히터(230)를 더 포함할 수 있다.
사이드 히터(230)는 상부 히터(210) 및 하부 히터(220)와 마찬가지로 기판(50)의 이송방향에 수직한 방향으로 일정한 간격을 가지도록 설치될 수 있으며, 가열로(120a, 120b)의 하부 측면을 관통하여 내벽측과 인접하게 설치될 수 있다. 본 명세서에서는 사이드 히터(230)가 가열로(120a, 120b)의 하부 측면을 관통하는 것으로 도시되어 있으나 상부 측면을 관통하여 설치되어도 무방하다.
사이드 히터(230)는 가열로(120a, 120b)의 하부 측면을 관통하여 가열로(120a, 120b)의 내부에 설치되는 사이드 히터 바디(231)와, 가열로(120a, 120b)의 하부 외측면에 배치되어 사이드 히터 바디(231)를 고정되게 지지함과 동시에 사이드 히터 바디(231)에 전력을 공급하는 단선이 연결될 수 있는 사이드 히터 지지부(232)를 포함할 수 있다.
본 발명은, 사이드 히터(230)가 배치된 가열로(120a, 120b)의 양 측벽을 통해 가열로(120a, 120b) 내부의 열이 외부로 전도되어 빠져나가 기판(50)의 균일한 열처리를 방해할 수 있으므로, 기판(50) 양측에 사이드 히터(230)를 배치함으로써 보다 균일한 열처리가 가능한 이점이 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 공정부(130)는 승온부(120)에서 이송된 기판(50)을 소정의 열처리 온도에서 열처리하며, 공정부(130)의 가열로(130a)의 구성은 승온부(120)의 가열로(120a, 120b)의 구성과 동일할 수 있다.
반출부(140)는 공정부(130)에서 이송된 기판(50)을 제2 승강부(150)로 이송할 수 있다. 반출부(140)의 가열로(140a)의 구성은 승온부(120)의 가열로(120a, 120b)의 구성과 동일할 수 있으며, 반출부(140)의 가열로(140a)의 개수는 기판(50)의 열처리 온도를 고려하여 적정한 수로 마련될 수 있다. 연속적으로 배치된 로딩부(110), 승온부(120), 공정부(130) 및 반출부(140)의 온도 차가 완만한 구배를 가지면서 선형적으로 변하도록, 승온부(120), 공정부(130) 및 반출부(140)의 히터(200)는 각각 독립적으로 설치되어, 독립적으로 제어될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지지부재(60)의 사시도이다.
기판(50)은 지지부재(60)[또는, 홀더]에 하면이 지지된 상태로 이송될 수 있다. 기판(50)이 재치된 지지부재(60)는 기판 이송부(350) 상에 탑재될 수 있다.
도 4의 (a)를 참조하면, 판 형상의 지지부재(60a)를 기판 이송부(350)에 탑재하고, 지지부재(60a) 상에 기판(50)을 탑재할 수 있다. 도 4의 (b)를 참조하면, 프레임의 형상의 지지부재(60b)를 기판 이송부(350)에 더 탑재하고, 지지부재(60b) 상에 기판(50)을 탑재할 수 있다. 이때, 지지부재(60a, 60b)에는 기판(50)이 점 접촉 지지될 수 있는 복수의 지지돌기(65)가 형성될 수 있다.
한편, 지지부재(60a, 60b)에는 얼라인 홈(61)이 형성될 수 있다. 얼라인 홈(61)은 후술할 센서부(310)가 형성된 수직축에 대응하는 지지부재(60)의 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 센서부(310)는 지지부재(60)의 하측에서 감지 신호를 방출하여 지지부재(60)의 위치를 감지할 수 있고, 얼라인이 제대로 됐는지 여부를 판단할 수 있으나, 지지부재(60)에 형성된 얼라인 홈(61)에 감지 신호를 방출함에 따라 보다 명확한 감지를 행할 수 있다.
기판 이송부(350)는 외부의 기판 이송부 구동유닛(미도시)과 연결되어, 구동력을 전달받을 수 있다.
기판 이송부(350)는 이송바(351), 롤러(353), 지지홀더(미도시), 스토퍼(미도시) 등을 포함할 수 있다.
이송바(351)는 기판(50) 및 지지부재(60)의 이송방향과 수직을 이루면서 가열로(120a, 120b)의 일측 및 타측이 지지되어 회전가능하게 설치될 수 있다.
롤러(353)는 이송바(351)의 외주면에 설치되어 이송바(351)와 함께 회전할 수 있다. 롤러(353)는 실질적으로 지지부재(60))를 접촉지지할 수 있다.
이송바(351)의 일단부측 및 타단부측은 가열로(110a)의 일측 및 타측 외측으로 노출되고, 가열로(110a)의 외측으로 노출된 이송바(351)의 일단부측 및 타단부측 외주면을 지지홀더(미도시)가 감싸면서 지지할 수 있다. 이송바(351)의 일단부측 또는 타단부측 중 어느 하나에는, 이송바(351)가 길이방향으로 유동하는 것을 방지하는 스토퍼(미도시)가 삽입 결합될 수 있다.
센서부(310)는 지지부재(60)의 하측에 위치될 수 있다. 센서부(310)는 가열로(110a-150a)의 하측부 외벽에 설치되고 수직 방향으로 연장된 형태를 가질 수 있고, 센서부(310)는 하부에서 상부로 감지 신호[또는, 센싱 빔]를 방출할 수 있다. 다시 말해, 센서부(310)는 지지부재(60)의 하측을 향해 감지 신호를 방출하여 지지부재(60)의 위치를 감지할 수 있다.
센서부(310)는 기판(50)과 지지부재(60)가 가열로(110a-150a)에서 기판 이송부(350)에 의해 수평 방향으로 이송될 때, 가열로(110a-150a) 내부의 중심부에서 열처리되기 적절한 곳에 기판(50)과 지지부재(60)가 위치하면, 그것을 감지하여, 외부의 제어부(미도시)에 신호를 전달함에 따라 기판 이송부(350)의 운동을 멈추거나 이송되는 속도를 줄이는 등의 제어를 행할 수 있다.
센서부(310)는 가열로(110a-150a) 하측의 네 모서리 부근에 설치되는 것이 바람직하다. 그리하여, 기판(50)과 지지부재(60)가 가열로(110a-150a) 내부의 중심부에서 열처리되기 적절한 위치를 감지할 수 있고, 얼라인이 어긋난 경우 얼라인을 수행할 수 있다. 이를 위해, 기판(50)과 지지부재(60)의 얼라인을 수행하기 위한 별도의 얼라인 수단(미도시)이 가열로(110a-150a) 내에 더 구비될 수 있다.
센서부(310)는 센서튜브(311) 및 센서(315)를 포함할 수 있다. 센서튜브(311)는 가열로(110a-150a)의 하측부 외벽을 관통하여 설치될 수 있다. 센서튜브(311)는 가열로(110a-150a)의 내부에 배치되기 때문에, 내열성이 높은 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 한편, 센서(315)로부터 감지 신호가 생성되어 센서튜브(311)의 상부를 통해 방출되어야 하므로, 센서튜브(311)의 내부는 투명한 재질로 형성되고, 외벽은 불투명한 재질로 형성되어 감지 신호(S)의 이동 경로를 확보하는 것이 바람직하다.
센서튜브(311)의 하단부에는 센서(315)가 연결될 수 있다. 센서(315)가 고온 분위기의 가열로(110a-150a) 내부에 위치하게 되면 오작동, 고장의 위험이 높아지기 때문에, 센서(315)는 외부에 배치되는 것이 바람직하다. 센서(315)는 공지의 센서를 제한없이 사용할 수 있다.
센서부(310)의 상단부는 지지부재(60)의 하측과 히터(200)[하부 히터(220)]의 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 즉, 센서부(310)는 가열로(110a-150a)의 하측부 외벽에서부터 지지부재(50)와 하부 히터(220)의 사이의 높이까지 연장 형성될 수 있다.
단순히 가열로(110a-150a)의 하측 벽에서 곧바로 감지 신호를 방출하면, 히터(200)에서 발생되는 열로 인해, 난반사에 의한 감도가 떨어지는 문제점이 발생한다. 따라서, 센서부(310)를 수직 방향으로 형성하여 상단부에서 감지 신호가 방출되게 하는 것이 바람직하다.
한편, 하부 히터(220) 근처에서는 하부 히터(220)가 발생하는 열에 영향을 받아 대류가 활발하게 일어날 수 있다. 만약, 센서부(310)의 상단부가 하부 히터(220)와 동일한 높이 또는 그 하부에 위치되면, 센서부(310)의 상단부에서 방출되는 감지 신호가 이 대류에 의해서 난반사를 일으키거나, 감도가 떨어지는 등의 악영향이 생길 수 있다. 따라서, 센서부(310))의 상단부가 지지부재(60)의 하측과 하부 히터(220)의 사이에 위치되도록 함으로써, 최대한 지지부재(60)에 가깝게 접근하여 감도를 향상시키고, 대류에 의한 난반사 등을 방지할 수 있다.
복수개의 냉각부(510-540)는 각각 동일한 구성을 가질 수 있으며, 기판 이송부(350)의 구성은 상부 라인(TL)의 승온부(120), 공정부(130) 및 반출부(140)와 동일할 수 있다. 다만, 냉각부(510-540)에는 히터(200), 센서부(310) 등의 구성을 생략할 수 있고, 기판(50)을 균일하게 냉각시키기 위한 다양한 냉각수단(미도시)이 마련될 수 있다. 또한, 냉각부(510, 520, 530, 540)의 외부 측면에는 외부로부터의 미세 먼지의 유입을 막는 필터(미도시)가 설치될 수 있으며, 온도 조절을 위한 팬 유닛(미도시)이 설치될 수 있다.
제2 승강부(150)로 이송된 기판(50)은 승강 유닛(155)에 의해 하부가 지지된 상태로 상부 라인(TL)에서 하부 라인(BL)으로 이송될 수 있다.
제2 승강부(150)의 하부 라인(BL)에서 기판(50)은 상부 라인(TL)의 이송 방향과는 반대 방향, 즉, 냉각부 510 -> 520 -> 530 -> 540의 방향으로 이송될 수 있다. 그리고, 제1 승강부(110)에서 승강 유닛(115)에 의해 하부가 지지된 상태로 하부 라인(BL)에서 상부 라인(TL)으로 이송된 후, 기판 이송 로봇(미도시)에 의해 언로딩 될 수 있다.
한편, 본 발명의 인라인 열처리 장치는 제2 승강부(150)에 기판(50)을 임시 보관하는 버퍼부(151)가 형성된 것을 특징으로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼부(151)의 기판 보관부(400)를 나타내는 사시도이다. 도 6은 기판(50)이 재치되고 냉각판(430)이 더 설치된 기판 보관부(400)를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 버퍼부(151)는 기판(50)을 임시 보관하는 공간을 제공하는 역할을 한다. 기판(50)은 버퍼부(151) 내부에 배치되는 기판 보관부(400)에 재치된 형태로 버퍼부(151)에 임시 보관될 수 있다.
버퍼부(151)에 의해, 결함이 생긴 기판(50)은 인라인 열처리 장치 내에서 순환되지 않고, 중도 반출될 수 있고, 결함을 해소한 후에 재투입될 수 있다. 또한, 버퍼부(151)에 의해 인라인 열처리 장치 내부에 존재하는 모든 기판(50)이 수리/관리 등의 시간 동안 임시로 보관된 후에 다시 열처리 공정에 배치될 수 있다. 자세한 사항은 도 7 및 8을 참조하여 후술한다.
버퍼부(151)는 제2 승강부(150)의 상단부에 형성될 수 있다. 하지만, 이에 한정되지는 않고 승강 유닛(155)과의 간섭을 일으키지 않는 범위에서 제2 승강부(150)의 하단부에 형성될 수도 있다.
기판 보관부(400)는 기판(50)이 재치될 수 있는 보트(boat)와 같은 역할을 하며, 동시에 제2 승강부(150) 내에서 승강 가능하게 설치되어 승강 유닛(115, 155)과 같은 역할을 할 수도 있다. 제2 승강부(150) 내부에는 기판 보관부(400)를 승강 가능하게 하는 공지의 엘리베이팅 수단이 제한없이 설치될 수 있다.
제2 승강부(150)의 일측에는 기판 보관부(400)와 연통되도록 기판 반출구(157)가 형성될 수 있다. 기판 반출구(157)는 공지의 도어 개폐 수단을 제한없이 채용할 수 있다. 기판 보관부(400)는 기판 반출구(157)에 대응하는 높이로 승강할 수 있다.
결함이 생긴 기판(50)은 하부 라인의 냉각부(510-540)로 이송하지 않고, 기판 보관부(400)에 재치한 후 기판 반출구(157)를 통해 외부로 중도 반출할 수 있다. 그 후에 기판(50)의 결함을 해소하여 인라인 열처리 장치로 재투입 할 수 있다.
한편, 기판 보관부(400)는 복수의 기판(50)을 보관할 수 있는 복수의 층을 가질 수 있다. 도 5 및 도 6에는 기판(50)을 5개 보관할 수 있도록 5개의 층을 가지는 기판 보관부(400)가 도시되어 있으나, 이는 인라인 열처리 장치의 크기, 가열로(120a-140a)의 개수 등을 고려하여 증감이 가능하다.
기판 보관부(400)는 기판(50)의 이송이 용이하도록 버퍼 기판 이송부(450)를 구비할 수 있다. 버퍼 기판 이송부(450)는 각각의 층에 구비될 수 있다.
버퍼 기판 이송바(451)는 기판(50)[및 지지부재(60)]의 이송방향과 수직을 이루면서 기판 보관부(400)의 양측에서 돌출 형성될 수 있다. 버퍼 기판 이송부(451)는 회전가능하도록 모터 등의 구동 수단(미도시)과 연결될 수 있다.
버퍼 기판 이송 롤러(453)는 버퍼 기판 이송바(451)의 단부 외주면에 설치되어 버퍼 기판 이송바(451)와 함께 회전할 수 있다. 버퍼 기판 이송 롤러(453)는 실질적으로 기판(50)[및 지지부재(60)]를 접촉 지지할 수 있다.
기판 보관부(400)는 기판(50)이 보관되는 각각의 층(S, 슬롯)과 층 사이를 구분할 수 있도록 슬롯 프레임(410)이 설치될 수 있다. 슬롯 프레임(410)은 기판 보관부(400)의 테두리 부분에 배치되는 메인 슬롯 프레임(411)을 포함할 수 있다. 한편, 기판(50)의 크기가 커질수록 자중에 의하여 중앙 부분이 쳐질 수 있다. 이를 지지하기 위하여, 슬롯 프레임(410)은 기판 보관부(400)의 중앙 방향으로 연장형성된 보조 슬롯 프레임(415)을 더 포함할 수 있다. 보조 슬롯 프레임(415)의 양단은 메인 슬롯 프레임(411)에 일체로 연결될 수 있다.
버퍼 기판 이송부(450)는 보조 버퍼 기판 이송부(455)를 더 포함할 수 있다. 보조 버퍼 기판 이송부(455)는 보조 슬롯 프레임(415) 상에 회전가능하게 설치될 수 있다. 보조 버퍼 기판 이송부(455)는 실질적으로 기판(50)[및 지지부재(60)]의 중앙부를 접촉 지지할 수 있다.
한편, 기판 보관부(400)는 기판 반출구(157)에 연통하도록 승강 높이가 조절되는 것뿐만 아니라, 필요에 따라서는 제2 승강부(150) 내에서 승강 유닛(115, 155)과 같은 역할도 할 수 있음은 전술한 바 있다. 이에 따르면, 기판 보관부(400)는 상부 라인(TL)에서 기판(50)이 이송되는 경로, 즉, 반출부(140)의 가열로(140a)에 대응하는 높이로 승강 높이가 조절되어 반출부(140)로부터 기판(50)을 이송 받을 수 있고, 하부 라인(BL)에서 기판이 이송되는 경로, 즉, 냉각부(510)의 냉각챔버(510a)에 대응하는 높이로 승강 높이가 조절되어 기판 보관부(400)에서 냉각부(510)로 기판(50)을 이송할 수도 있을 것이다. 승강 유닛(155)과 기판 보관부(400)는 간섭되지 않도록 배치될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 기판 보관부(400)는 임시 보관되는 기판(50')을 냉각할 수 있는 냉각판(430)을 더 포함할 수 있다. 냉각판(430)은 기판(50')의 하부, 즉, 슬롯 프레임(410) 상에 배치되는 것이 바람직하다.
가열로(120a-140a)에서의 열처리로 인해, 결함이 있어 외부로 반출하려고 하는 기판(50')은 고온 상태일 수 있다. 따라서, 냉각판(430)을 구비하여 기판(50')을 보다 빨리 냉각시킨 후에 외부로 중도 반출함에 따라 공정 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 불량 기판(50')을 중도 반출하는 동작을 나타내는 사시도이다.
인라인 열처리 장치에서 열처리 공정 중에 특정 기판(50) 또는 특정 장치에 결함이 있음이 밝혀진 경우, 열처리 공정을 잠시 중단하고, 결함을 해소한 후 다시 공정을 진행해야 한다.
하지만, 일 예로, 특정 기판(50)에 결함이 발생한 것이 확인된 경우, 상부 라인(TL) 및 하부 라인(BL)을 따라 기판(50)을 순환시킨 후에 언로딩 하는 것은 공정 효율상 좋지 않고, 결함이 미미하여 그것을 해소할 수 있음에도 불구하고 기판(50)을 계속 인라인 열처리 장치 내에서 순환시키면 결함이 더 커져 기판(50)을 재사용조차 못하는 상황이 발생할 수 있다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 버퍼부(151)에 배치된 기판 보관부(400)가 반출부(140)와 높이가 대응하도록 하강할 수 있다. 이어서, 기판 보관부(400)는 불량 기판(50')을 보관할 수 있다. 이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판 보관부(400)는 제2 승강부(150)의 일측에 형성된 기판 반출구(157)와 높이가 대응하도록 더 하강할 수 있다. 이어서, 기판 반출구(157)가 열리면 외부에서 기판 이송 로봇(미도시)이 접근하여 불량 기판(50')을 회수해 갈 수 있다.
한편, 다른 예로, 특정 가열로(120a)의 히터(200)가 단선되거나, 센서부(310)가 오작동 하는 등의 이유로 수리가 필요한 경우, 인라인 열처리 장치 내부에 존재하는 모든 기판(50)을 외부로 언로딩하고, 장치의 수리를 거친 후, 기판(50)을 다시 인라인 열처리 장치 내부로 로딩하기에는 공정 시간의 낭비가 너무 큰 문제점이 있다. 다시 말해, 4개의 가열로(120a-140a)에 기판(50)이 모두 수용된 상황에서 가열로(120b)에서 히터 단선 등의 문제가 발생하였을 때, 4개의 가열로(120a-140a) 내의 기판(50)을 하부 라인(BL)으로 순환시키거나, 기판 이송부(350)를 역방향으로 운동시켜 제1 승강부(110)에서 기판 이송 로봇(미도시)을 통해 기판(50)을 외부로 반출하기에는 공정 시간의 낭비가 커질 수 있다.
따라서, 제2 승강부(150) 방향으로 기판(50)을 이송하여 복수의 층을 가진 기판 보관부(400)에 복수의 기판(50)을 보관시킨 후에 가열로(120b)의 수리를 진행할 수 있다. 수리가 완료된 후에 기판 이송부(350) 및 버퍼 기판 이송부(450)를 역방향으로 운동하여 기판 보관부(400)로부터 가열로(120a-140a)로 기판(50)을 다시 원위치시켜 열처리 공정을 재개할 수 있다. 물론, 기판 보관부(400)는 하나의 기판(50)을 가열로(140a)로 이송한 후, 다시 승강 운동하여 높이를 조절한 후 다른 기판(50)을 가열로(140a)로 이송하는 공정을 반복하여 모든 기판(50)을 원위치시킬 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 열처리 공정에서 기판(50)에 문제가 발생한 경우, 기판(50)의 이송거리를 최소화, 즉, 기판 반출구(157)로 기판(50)을 신속하게 중도 반출하여 기판(50)의 불량을 최소화 할 수 있는 효과가 있다. 그리고, 열처리 공정에서 장치에 문제가 발생한 경우, 기판(50)의 이송거리를 최소화, 즉, 버퍼부(151)의 기판 보관부(400)로 기판(50)을 이송하고, 문제 해결 후에 곧바로 기판 보관부(400)로부터 기판(50)을 장치로 원위치 시킴에 따라 문제 대응 시간을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 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.
50: 기판
60: 지지부재
110: 제1 승강부
115: 제1 승강유닛
120: 승온부
130: 공정부
140: 반출부
150: 제2 승강부
151: 버퍼부
155: 제2 승강유닛
157: 기판 반출구
110a: 제1 승강챔버
120a, 120b, 130a, 140a: 가열로
150a: 제2 승강챔버
200: 히터
210: 상부 히터
220: 하부 히터
230: 사이드 히터
310: 센서부
350: 기판 이송부
400: 기판 보관부
410: 슬롯 프레임
430: 냉각판
450: 버퍼 기판 이송부
S: 각각의 층, 슬롯

Claims (17)

  1. 상부 라인에 연속적으로 배치되며, 기판이 열처리되는 공간을 각각 제공하는 복수개의 가열로(Furnace);
    하부 라인에 연속적으로 배치되며, 기판이 상기 상부 라인과 반대 방향으로 이송되면서 냉각되는 공간을 제공하는 복수개의 냉각부;
    상기 상부 라인 및 상기 하부 라인의 일단부에 배치되는 제1 승강부;
    상기 상부 라인 및 상기 하부 라인의 타단부에 배치되는 제2 승강부;
    각각의 상기 가열로 및 각각의 상기 냉각부의 내부에 설치되어 기판을 이송시키는 기판 이송부;
    기판의 이송방향에 수직한 방향으로 일정 간격을 가지면서, 각각의 상기 가열로를 관통하도록 설치되며, 기판을 승온시키는 복수개의 히터;
    상기 기판 이송부 상에 탑재되어 상기 기판을 지지하는 지지부재; 및
    상기 지지부재의 하측에 위치되고, 각각의 상기 가열로의 내부에서 상기 지지부재의 위치를 감지하는 센서부
    를 포함하며,
    상기 제2 승강부의 상단부 또는 하단부에는 버퍼부가 형성되어,
    상기 상부 라인, 상기 제2 승강부, 상기 하부 라인에 걸쳐 형성되는 기판 이송 경로 상에서 상기 기판이 이송되는 중간에 기판을 임시 보관할 수 있는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 버퍼부는 기판 보관부를 포함하고,
    상기 기판 보관부는 상기 제2 승강부 내에서 승강 가능한 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 승강부의 일측에는 상기 기판 보관부와 연통되도록 기판 반출구가 형성되고, 상기 기판 반출구를 통해 상기 기판을 중도 반출할 수 있는 것을 특징으로 인라인 열처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 기판 보관부는 복수의 기판을 보관할 수 있는 복수의 층을 가지는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기판 보관부는 각각의 상기 층에 상기 기판을 이송시키는 버퍼 기판 이송부가 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 버퍼 기판 이송부는 상기 기판 보관부의 양측에서 돌출 형성된 버퍼 기판 이송바를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 기판 보관부는 각각의 상기 층을 구분하는 슬롯 프레임이 설치된 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬롯 프레임은 상기 기판 보관부의 중앙 방향으로 연장형성된 보조 슬롯 프레임을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 버퍼 기판 이송부는 보조 버퍼 기판 이송부를 더 포함하며, 상기 보조 버퍼 기판 이송부는 상기 보조 슬롯 프레임 상에 회전가능하게 설치된 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 기판 보관부는 상기 상부 라인에서 상기 기판이 이송되는 경로, 상기 하부 라인에서 상기 기판이 이송되는 경로 또는 상기 기판 반출구에 대응하는 높이에 대응하도록 승강 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  12. 제3항에 있어서,
    상기 기판 보관부는 기판을 냉각할 수 있는 냉각판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서,
    상기 히터는,
    상기 기판의 상부에 배치되어 상기 기판의 상면을 가열하는 상부 히터; 및
    상기 기판의 하부에 배치되어 상기 기판의 하면을 가열하는 하부 히터
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 상부 히터의 단위 상부 히터는 최인접하는 상기 하부 히터의 단위 하부 히터와 정렬되게 배치되거나, 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 상기 가열로의 열 손실을 방지하기 위한 복수개의 사이드 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 복수개의 사이드 히터는 상기 가열로의 하부 측면 또는 상부 측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
KR1020150092943A 2015-06-30 2015-06-30 인라인 열처리 장치 KR101713196B1 (ko)

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