KR102167535B1 - 기판 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기판 열처리 장치에 관한 것으로서, 피처리물을 통과하도록 가열기에서 가열한 공기를 순환시켜서 상기 피처리물을 열처리하는 열처리장치에 있어서, 유입구로부터 공기가 유입되어 배출구로 배출되는 순환경로가 형성된 챔버부와, 이 챔버부로 유입된 공기를 가열하는 발열부와, 챔버부의 내부에 공기를 순환시키는 순환부와, 챔버부의 내부 모서리부위에 설치되어 공기를 균일하게 분산시키는 분산부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 챔버부의 내부 모서리부위에 분산부를 설치하여 모서리부위에서 공기를 균일하게 분산하여 순환시킴으로써, 모서리부위의 일방에 공기의 집중을 방지하고 챔버부의 승온시간을 단축시키고 챔버부의 내부온도를 균일하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

기판 열처리 장치{HEAT TREATMENT APPARATUS FOR SUBSTRATE}

본 발명은 기판 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부로 유입되는 공기를 가열한 열풍을 사용하거나 외부로부터 유입되는 열풍을 사용하여 기판을 열처리하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 제조시 사용되는 대면적 기판 처리 시스템은 크게 증착 장치와 어닐링 장치로 구분될 수 있다.

증착 장치는 평판 디스플레이의 핵심 구성을 이루는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층을 형성하는 단계를 담당하는 장치로서, LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 같은 화학 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리 증착 장치가 있다.

어닐링(annealing) 장치는 평판 디스플레이 기판상에 증착되어 있는 소정의 박막에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위한 필수적인 열처리를 담당하는 장치로서, 반도체 또는 태양전지에서 사용되는 실리콘 웨이퍼나 글래스와 같은 기판의 열처리에도 적용될 수 있다.

이와 같은 열처리 공정을 수행하기 위해서는 기판의 가열이 가능한 열처리 장치가 있어야 하며, 적정한 어닐링 효과를 위해서는 최소한 300℃ 이상의 온도로 승온하는 기판 열처리 장치가 필요하다.

이러한 기판 열처리 장치로는 1매의 기판을 열처리하는 매엽식(Single Substrate Type) 열처리 장치와, 복수매의 기판을 한번에 열처리 하는 배치식(Batch Type) 열처리 장치가 있다. 매엽식 열처리 장치는 구성이 간단한 이점이 있으나 생산성이 떨어지는 단점이 있으며 대량 생산에는 배치식 기판 처리 장치를 많이 적용하고 있다.

또한, 다른 형식의 열처리 장치로는, 별도의 열원에 의해 공기를 가열하여 열풍을 이용하여 기판을 열처리하는 열풍식 열처리 장치와, 기판의 둘레에 히터를 설치하여 히터의 가열에 의해 기판을 열처리하는 히터식 열처리 장치가 있다.

이와 같이 열풍식 열처리 장치는, 외부 공기를 가열한 열풍을 사용하므로, 기판의 열처리 분포가 균일하게 이루어지나 열처리 설비의 사이즈가 대형화되어야 하고, 히터식 열처리 장치는 설비에 히터를 다량 설치해야 하므로, 설비의 제작비용이 증가하게 된다.

종래의 열풍식 기판 열처리 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이 열처리 공간을 제공하는 챔버부(10)와, 공기를 가열하는 발열부(20)와, 가열된 공기인 열풍을 순환시키는 순환부(30)로 이루어져 있다.

따라서, 이러한 종래의 열풍식 기판 열처리 장치는, 도 2에 나타낸 바와 같이 챔버부의 내부에서 기판의 열처리시 챔버부의 모서리부위에서 열풍이 원심력이나 벨마우스에 의해 일방으로 집중되어 데드존(Dead Zone)을 형성하면서 순환되므로, 열풍의 순환성이 저하될 뿐만 아니라 챔버부의 승온시간이 장시간 소요되는 문제가 있었다.

또한, 이러한 종래의 열풍식 기판 열처리 장치는, 챔버부의 모서리부위에서 열풍의 순환성이 저하되므로, 챔버 내부의 온도분포가 불균일하게 되어 챔버의 열처리 성능이 저하되고 기판의 열처리 불량의 원인을 제공하게 되는 문제도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 챔버부의 모서리부위의 일방에 공기의 집중을 방지하고 챔버부의 승온시간을 단축시키고 챔버부의 내부온도를 균일하게 유지할 수 있는 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 발열부에서 공기의 가열효율을 향상시키고 챔버부의 열처리 효율도 향상시킬 수 있는 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 챔버부의 모서리부위에서 공기의 순환경로를 따라 공기를 분산시킬 수 있는 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 챔버부의 모서리부위에서 공기의 순환경로를 따라 공기를 균일하게 분산시킬 수 있는 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 블레이드의 입구부위에서 공기를 순차적으로 순환시켜 모서리부위에서 공기의 순환성능을 향상시킬 수 있는 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피처리물을 통과하도록 가열기에서 가열한 공기를 순환시켜서 상기 피처리물을 열처리하는 열처리장치에 있어서, 유입구로부터 공기가 유입되어 배출구로 배출되는 순환경로가 형성된 챔버부(10); 상기 챔버부(10)로 유입된 공기를 가열하는 발열부(20); 상기 챔버부(10)의 내부에 공기를 순환시키는 순환부(30); 및 상기 챔버부(10)의 내부 모서리부위에 설치되어 공기를 균일하게 분산시키는 분산부(40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 분산부(40)는, 상기 발열부(20)의 상류에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 분산부(40)는, 공기의 순환경로를 따라 만곡형성된 복수개의 블레이드로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 상기 복수개의 블레이드는, 소정의 간격으로 이격되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 상기 복수개의 블레이드는, 입구부위가 순환되는 공기와 순차적으로 접촉하도록 경사지게 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 챔버부의 내부 모서리부위에 분산부를 설치하여 모서리부위에서 공기를 균일하게 분산하여 순환시킴으로써, 모서리부위의 일방에 공기의 집중을 방지하고 챔버부의 승온시간을 단축시키고 챔버부의 내부온도를 균일하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 발열부의 상류에 분산부를 설치하여 공기를 균일하게 유입시킴으로써, 발열부에서 공기의 가열효율을 향상시키고 챔버부의 열처리 효율도 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 분산부로서 공기의 순환경로를 따라 만곡형성된 복수개의 블레이드를 배치함으로써, 챔버부의 모서리부위에서 공기의 순환경로를 따라 공기를 분산시킬 수 있게 된다.

또한, 분산부로서 복수개의 블레이드를 소정의 간격으로 이격시킴으로써, 챔버부의 모서리부위에서 공기의 순환경로를 따라 공기를 균일하게 분산시킬 수 있게 된다.

또한, 분산부로서 복수개의 블레이드를 입구부위가 순환되는 공기와 순차적으로 접촉하도록 경사지게 배치시킴으로써, 블레이드의 입구부위에서 공기를 순차적으로 순환시켜 모서리부위에서 공기의 순환성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 종래의 기판 열처리 장치를 나타내는 구성도.
도 2는 종래의 기판 열처리 장치의 공기 순환경로를 나타내는 상세도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 상면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 정면도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 측면도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 상세도.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부에 의한 공기 순환경로를 나타내는 상세도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치를 나타내는 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 상면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 정면도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 측면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부를 나타내는 상세도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 분산부에 의한 공기 순환경로를 나타내는 상세도이다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 기판 열처리 장치는, 챔버부(10), 발열부(20), 순환부(30) 및 분산부(40)를 포함하여 이루어져, 피처리물을 통과하도록 가열기에서 가열한 공기를 순환시켜서 피처리물을 열처리하는 열처리 장치이다.

본 실시예의 피처리물인 기판으로는, LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Panel), LED(Light Emitting Diode) 등과 같은 다양한 평판 디스플레이, 반도체 또는 태양전지 등의 제조시, 채용되는 다양한 사이즈의 기판을 사용하여 열처리하는 것이 가능함은 물론이다.

챔버부(10)는, 유입구로부터 공기가 유입되어 배출구로 배출되는 순환경로가 형성된 챔버부재로서, 챔버의 내부에 유입된 공기의 순환경로가 형성된 단열부재로이루어지며, 가열된 공기인 열풍의 냉각을 방지하도록 챔버의 외곽 둘레에 단열부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다.

유입구는, 챔버의 내부로 외부의 공기를 유입하도록 챔버의 일방에 형성된 입구부재로서, 차가운 외부의 공기를 유입하도록 외부와 연통되어 있고, 이러한 유입구에는 챔버의 외부로부터 유입되는 공기의 유입량을 조절하도록 밸브 등과 같은 유입량 조절수단이 설치되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

배출구는, 챔버의 내부를 순환하는 공기의 일부를 외부로 배출하도록 챔버의 타방에 형성된 출구부재로서, 오염된 공기의 일부를 외부로 배출하도록 외부와 연통되어 있고, 이러한 배출구에는 챔버의 내부로부터 배출되는 공기의 배출량을 조절하도록 밸브 등과 같은 배출량 조절수단이 설치되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

또한, 챔버의 내부에는 챔버의 내부공간을 구획하는 구획부재로서 격벽이 설치되어, 챔버 내부의 순환경로를 발열부(20)에 의해 공기를 가열하는 가열구역과, 챔버의 내부에 수납된 기판을 가열된 공기로 열처리하는 열처리구역으로 구획하게 된다.

특히, 챔버의 열처리구역의 상류에 즉, 가열구역과 열처리구역의 사이에는 분사판이 설치되어, 수납된 기판의 상류에 가열구역에서 발열부(30)에 의해 가열된 공기를 열처리구역에 고르게 분산시켜 기판을 열처리하게 된다.

발열부(20)는, 챔버부(10)로 유입된 공기를 가열하는 발열수단으로서, 챔버부(10)의 가열구역에 형성된 관로의 내부에 히터가 설치되어, 관로를 통과하는 공기를 가열하게 된다.

또한, 이러한 히터에는 공기에 포함된 이물질을 제거하도록 촉매가 부착되어, 열처리시 오염된 공기에 포함된 불순물이나 승화물 등과 같은 이물질이나 불순가스 등을 가열에 의해 제거하게 되는 것도 가능함은 물론이다.

특히, 이러한 발열체로는, 발열성능이 우수한 실리콘 카바이드(silicon carbide)와 같은 발열소재를 사용하는 것도 가능함은 물론이다. 또한, 촉매로는, 열처리시 오염된 공기에 포함된 불순물이나 승화물 등과 같은 이물질이나 불순가스 등을 제거하도록 촉매활성을 나타내는 백금(Pt)이나 팔라듐(Pd) 등과 같은 귀금속이나 이들의 귀금속 합금과 같은 촉매소재를 사용하는 것이 바람직하다.

순환부(30)는, 챔버부(10)의 내부에 형성된 순환경로를 따라 공기를 순환시키는 순환수단으로서, 공기를 송풍하는 송풍팬과, 이 송풍팬에 회전구동력을 제공하는 송풍모터로 이루어져 있다.

송풍팬은 발열부(20)의 하류에 설치되어 발열부(20)를 통해 가열된 공기를 열처리구역으로 송풍하므로, 가열구역에서 가열된 공기를 열처리구역에서 용이하게 순환시킬 수 있게 한다.

분산부(40)는, 챔버부(10)의 내부 모서리부위에 설치되어 도 8에 나타낸 바와 같이 모서리 일방에 집중되는 데드존(Dead Zone)의 형성을 상쇄하도록 공기를 분산시켜 균일하게 순환시키는 분산수단으로서, 공기의 순환경로를 따라 만곡형성거나 절곡형성된 복수개의 블레이드와 이들을 지지하는 지지편(47)으로 이루어져 있다.

도 4 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 블레이드는, 제1 블레이드(41), 제2 블레이드(42), 제3 블레이드(43), 제4 블레이드(44), 제5 블레이드(45) 및 제6 블레이드(46)의 6개의 블레이드로 이루어져 있으나, 공기의 순환경로의 사이즈에 따라 2개 내지 5개 및 7개 이상의 블레이드로 이루어져 있는 것도 가능함은 물론이다.

특히 도 7에 나타낸 바와 같이 제1 블레이드(41)는, 전방을 지지하는 전방지지대(41a)와, 후방을 지지하는 후방지지대(41b)와, 전방지지대(41a)와 후방지지대 사이에 만곡형성되거나 절곡형성된 가이드편(41c)으로 이루어져 있다.

가이드편(41c)은 전방에서 후방으로 순차적으로 공기와 접촉하도록 전방에서 후방으로 소정의 경사각도(α)로 경사지게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 가이드편(41c)의 경사각도(α)는 모서리부위의 형상이나 사이즈 또는 공기의 순환량이나 순환속도에 적합하도록 10∼20°로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이러한 복수개의 블레이드는, 도 8에 나타낸 바와 같이 공기를 균일하게 분산시키도록 공기 순환경로를 기준해서 상하방향 또는 좌우방향 소정의 간격으로 이격되어, 공기를 순환경로의 상하방향 또는 좌우방향으로 균일하게 분산시킬 수 있게 된다. 특히 복수개의 블레이드는 공기 순환경로를 기준해서 상하방향 또는 좌우방향 등간격으로 이격되어 있는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 복수개의 블레이드는, 입구부위가 순환되는 공기와 순차적으로 접촉하여 분산시키도록 공기 순환경로를 기준해서 경사지게 배치되어 있는 것도 가능함은 물론이다.

지지편(47)은, 복수개의 블레이드의 상측 부위, 중간 부위, 하측 부위에 각각 설치되어 복수개의 블레이드를 지지하므로, 블레이드에 대한 지지력을 보강하는 동시에 블레이드의 진동을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 분산부(40)는 발열부(20)의 상류에 위치하는 챔버부(10)의 모서리부위에 설치되어 있는 것도 가능함은 물론이다. 따라서 발열부(20)의 상류에서 공기를 균일하게 분산시켜 발열부(20)로 유입시키게 되므로, 발열부(20)에서 공기의 가열효율을 향상시키게 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 챔버부의 내부 모서리부위에 분산부를 설치하여 모서리부위에서 공기를 균일하게 분산하여 순환시킴으로써, 모서리부위의 일방에 공기의 집중을 방지하고 챔버부의 승온시간을 단축시키고 챔버부의 내부온도를 균일하게 유지할 수 있는 효과를 제공한다.

또한, 발열부의 상류에 분산부를 설치하여 공기를 균일하게 유입시킴으로써, 발열부에서 공기의 가열효율을 향상시키고 챔버부의 열처리 효율도 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 분산부로서 공기의 순환경로를 따라 만곡형성된 복수개의 블레이드를 배치함으로써, 챔버부의 모서리부위에서 공기의 순환경로를 따라 공기를 분산시킬 수 있게 된다.

또한, 분산부로서 복수개의 블레이드를 소정의 간격으로 이격시킴으로써, 챔버부의 모서리부위에서 공기의 순환경로를 따라 공기를 균일하게 분산시킬 수 있게 된다.

또한, 분산부로서 복수개의 블레이드를 입구부위가 순환되는 공기와 순차적으로 접촉하도록 경사지게 배치시킴으로써, 블레이드의 입구부위에서 공기를 순차적으로 순환시켜 모서리부위에서 공기의 순환성능을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

10: 챔버부 20: 발열부
30: 순환부 40: 분산부

Claims (5)

1. 피처리물을 통과하도록 가열기에서 가열한 공기를 순환시켜서 상기 피처리물을 열처리하는 열처리장치에 있어서,
   유입구로부터 공기가 유입되어 배출구로 배출되는 순환경로가 형성된 챔버부(10);
   상기 챔버부(10)로 유입된 공기를 가열하는 발열부(20);
   상기 챔버부(10)의 내부에 공기를 순환시키는 순환부(30); 및
   상기 챔버부(10)의 내부 모서리부위에 설치되어 공기를 균일하게 분산시키는 분산부(40);를 포함하고,
   상기 분산부(40)는, 공기의 순환경로를 따라 만곡형성되며 소정의 간격으로 이격되어 있는 복수개의 블레이드와, 상기 복수개의 블레이드를 지지하는 지지편으로 이루어져 있고,
   상기 블레이드는, 전방을 지지하는 전방지지대와, 후방을 지지하는 후방지지대와, 상기 전방지지대와 상기 후방지지대 사이에 만곡형성된 가이드편으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 분산부(40)는, 상기 발열부(20)의 상류에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수개의 블레이드는, 입구부위가 순환되는 공기와 순차적으로 접촉하도록 경사지게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.

Images