KR102236933B1 - 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록 - Google Patents

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Abstract

개시되는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록은 상기 블록 본체 부재와, 히터 부재와, 열 전달용 홀과, 열전달 매체를 포함함에 따라, 상기 히터 부재에서 발생된 열이 상기 열 전달용 홀 및 상기 열전달 매체에 의해 상기 블록 본체 부재의 표면으로 균일하게 전달될 수 있게 되어, 상기 블록 본체 부재의 표면에서의 온도 균일도가 향상될 수 있게 되는 장점이 있다.

Description

반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록{Heat block for manufacturing semiconductor and display panel}
본 발명은 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 관한 것이다.
반도체를 제조하는 공정을 수행할 때 웨이퍼를 공정 투입 전에 일정한 온도로 미리 히팅시켜야 하는 등 반도체 및 디스플레이 패널을 제조할 때 히팅 공정이 많이 적용되는데, 이러한 히팅 공정에 적용되는 것이 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록이다.
이러한 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록의 예로 제시될 수 있는 것이 아래 제시된 특허문헌의 그 것이다.
반도체 및 디스플레이 패널 제조 공정, 특히 화학기상증착(CVD) 공정에 적용되는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에서 가장 중요한 것은 그 블록 표면의 온도 분포의 균일성이고, 그 블록 표면의 온도 분포의 균일성이 떨어질수록 반도체 및 디스플레이 패널의 제조 불량률이 높아지게 된다.
그러나, 종래의 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 의하면, 히터에서 발생된 열이 금속 재질로 이루어진 블록 본체의 상부로 그대로 전도 방식으로 전달되는 구조여서, 상기 히터에서 발생된 열이 블록 표면으로 균일하게 전달되지 못하는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 발열체(히터)를 복수 개 이상의 구조로 하여, 발열체를 각각 개별 온도 조정(temp control)함으로써, 온도의 균일성을 확보하고자 하는 노력이 있어 왔으나, 이러한 개별 온도 조정에 의한 방식으로는 그 온도의 균일성을 확보하는 데에 한계가 있었다.
공개특허 제 10-2006-0111066호, 공개일자: 2006.10.26., 발명의 명칭: 반도체 제조장비에서의 히터블록 구조 공개특허 제 10-2018-0027129호, 공개일자: 2018.03.14., 발명의 명칭: 반도체 제조장비의 히터블록 구조
본 발명은 히터에서 발생된 열이 블록 표면으로 균일하게 전달될 수 있는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록은 반도체와 디스플레이 패널 중 적어도 하나인 가열 대상체를 제조하는 공정에 적용되는 것으로서,
상기 가열 대상체가 그 상단에 얹힐 수 있는 블록 본체 부재; 상기 블록 본체 부재에 배치되어, 상기 가열 대상체에 전달될 열을 발산할 수 있는 히터 부재; 상기 히터 부재에서 발산된 열이 상기 가열 대상체가 얹히는 상기 블록 본체 부재의 상단에 균일하게 전달될 수 있도록, 상기 블록 본체 부재의 상단과 상기 히터 부재 사이의 공간에 형성되어, 상기 히터 부재에서 전달된 열이 상기 블록 본체 부재의 상단 쪽으로 갈수록 확산되도록 하는 열 전달용 홀; 및 상기 열 전달용 홀의 내부에 수용되어, 상기 히터 부재에서 전달된 열이 상기 블록 본체 부재의 상단 쪽으로 갈수록 확산되도록 하면서 상기 히터 부재에서 전달된 열을 상기 열 전달용 홀의 하부에서 그 상부 쪽으로 전달시키는 열전달 매체;를 포함하고,
상기 열 전달용 홀은 그 바닥면으로부터 그 상단면으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성됨과 함께, 상기 열 전달용 홀의 상부의 양 측단에 상기 열 전달용 홀과 각각 연통되는 형태의 확장 열 전달홀이 더 형성되고,
상기 확장 열 전달홀은 상기 열 전달용 홀의 상부의 공간을 상대적으로 더 확장시키는 형태가 되고, 그에 따라 상기 열 전달용 홀의 바닥부에 수용되어 있던 상기 열전달 매체가 상기 히터 부재에 의해 발생된 열에 의해 기화된 다음, 상기 열 전달용 홀의 하부에 비해 상대적으로 더 넓게 형성된 상기 열 전달용 홀의 상부로 확산될 수 있게 됨과 함께, 상기 열 전달용 홀의 상부로 확산된 상기 열전달 매체가 상기 확장 열 전달홀에도 진입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 의하면, 상기 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록은 상기 블록 본체 부재와, 히터 부재와, 열 전달용 홀과, 열전달 매체를 포함함에 따라, 상기 히터 부재에서 발생된 열이 상기 열 전달용 홀 및 상기 열전달 매체에 의해 상기 블록 본체 부재의 표면으로 균일하게 전달될 수 있게 되어, 상기 블록 본체 부재의 표면에서의 온도 균일도가 향상될 수 있게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 대한 수직 단면도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 대한 수평 단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록의 일부에 대한 확대도.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록의 일부에 대한 확대도.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록을 위에서 내려다본 도면.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 대한 수직 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 대한 수평 단면도이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록(100)은 반도체와 디스플레이 패널 중 적어도 하나인 가열 대상체를 제조하는 공정에 적용되는 것으로서, 블록 본체 부재(110)와, 히터 부재(130)와, 열 전달용 홀(140)과, 열전달 매체(150)를 포함한다.
상기 블록 본체 부재(110)는 상기 가열 대상체가 그 상단에 얹힐 수 있는 것으로, 일정 면적의 원형 플레이트 형태로 형성되고, 알루미늄 합금 등으로 이루어질 수 있다.
도면 번호 120은 상기 블록 본체 부재(110)의 저면 중앙부에서 하방으로 일정 길이 연장되어, 상기 블록 본체 부재(110)를 지지하는 지지대이다.
상기 히터 부재(130)는 상기 블록 본체 부재(110)에 배치되어, 상기 가열 대상체에 전달될 열을 발산할 수 있는 것으로, 전기 히터 등이 그 예로 제시될 수 있다.
상기 히터 부재(130)는 복수 개로 배치되되, 상기 블록 본체 부재(110)의 하부에 서로 이격되도록 배치된다.
상기 열 전달용 홀(140)은 상기 히터 부재(130)에서 발산된 열이 상기 가열 대상체가 얹히는 상기 블록 본체 부재(110)의 상단에 균일하게 전달될 수 있도록, 상기 블록 본체 부재(110)의 상단과 상기 히터 부재(130) 사이의 공간에 형성되어, 상기 히터 부재(130)에서 전달된 열이 상기 블록 본체 부재(110)의 상단 쪽으로 갈수록 확산되도록 하는 공간이다.
여기서, 상기 열 전달용 홀(140)은 상기 블록 본체 부재(110)의 일부가 비워진 빈 공간 형태로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열 전달용 홀(140)은 상기 블록 본체 부재(110)의 중심으로부터 상기 블록 본체 부재(110)의 외곽 쪽으로 갈수록 서로 이격되면서 복수 번 감긴 형태인 나선형으로 형성된다.
상기 열 전달용 홀(140)은 서로 이격되면서 복수 번 감긴 형태인 나선형으로 형성되되, 그 복수 번 감긴 부분 모두가 일체로 연통된 공간 형태로 형성된다.
상기 열전달 매체(150)는 상기 열 전달용 홀(140)의 내부에 수용되어, 상기 히터 부재(130)에서 전달된 열이 상기 블록 본체 부재(110)의 상단 쪽으로 갈수록 확산되도록 하면서 상기 히터 부재(130)에서 전달된 열을 상기 열 전달용 홀(140)의 하부에서 그 상부 쪽으로 전달시키는 것으로, 상기 블록 본체 부재(110)의 표면에서의 온도 균일도를 향상시키는 것이다.
본 실시예에서는, 상기 열전달 매체(150)는 물과 에탄올의 혼합 물질로 이루어지고, 상기 열 전달용 홀(140)의 바닥부에 머물러 있던 상기 열전달 매체(150)가 상기 히터 부재(130)에서 전달되는 열에 의해 가열되어 기화되면서, 상기 열 전달용 홀(140)의 상단부로 상승하면서 상기 열 전달용 홀(140)의 상단부 쪽으로 열을 균일하게 전달한다.
상기 열전달 매체(150)가 상기 물에 상기 에탄올이 혼합된 형태로 이루어짐으로써, 상기 열전달 매체(150)에 상기 물만 있는 경우에 비해 상대적으로 상기 열전달 매체(150)의 기화점이 낮아져서, 상기 물만 있는 경우에 비해 상대적으로 저온에서 상기 열전달 매체(150)가 끓을 수 있게 되고, 기화된 상태의 상기 열전달 매체(150)가 상기 열 전달용 홀(140)의 상부로 상승되면서 상기 열 전달용 홀(140)의 상부에 균일하게 분포하게 되고, 그에 따라 상기 열 전달용 홀(140)의 상부가 균일하게 가열됨으로써, 상기 블록 본체 부재(110)의 표면에서의 온도 균일도가 향상될 수 있게 된다.
상기 블록 본체 부재(110) 중 상기 열 전달용 홀(140)의 나선형 사이의 각 부분은 상기 블록 본체 부재(110)의 강성을 유지하기 위한 지지 벽체(111)가 된다.
상기 지지 벽체(111)에는 리프트 핀 홀(미도시)이 상하 방향으로 관통 형성되어, 상기 리프트 핀 홀을 통해 리프트 핀(미도시)이 승강되면서, 상기 블록 본체 부재(110)의 표면에 얹힌 상기 가열 대상체를 리프팅할 수 있게 된다.
상기와 같이, 상기 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록(100)은 상기 블록 본체 부재(110)와, 상기 히터 부재(130)와, 상기 열 전달용 홀(140)과, 상기 열전달 매체(150)를 포함함에 따라, 상기 히터 부재(130)에서 발생된 열이 상기 열 전달용 홀(140) 및 상기 열전달 매체(150)에 의해 상기 블록 본체 부재(110)의 표면으로 균일하게 전달될 수 있게 되어, 상기 블록 본체 부재(110)의 표면에서의 온도 균일도가 향상될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다른 실시예들에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록의 일부에 대한 확대도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에서는, 열 전달용 홀(240)의 바닥면으로부터 상기 열 전달용 홀(240)의 상단면으로 갈수록 상기 열 전달용 홀(240)이 점진적으로 확장되는 형태로 형성된다.
예를 들어, 상기 열 전달용 홀(240)은 역사다리꼴 형태의 단면으로 형성될 수 있다.
상기와 같이 형성되면, 상기 열 전달용 홀(240)의 바닥부에 수용되어 있던 열전달 매체(250)가 히터 부재(230)에 의해 발생된 열에 의해 기화된 다음, 상기 열 전달용 홀(240)의 하부에 비해 상대적으로 더 넓게 형성된 상기 열 전달용 홀(240)의 상부로 확산될 수 있게 됨으로써, 상기 열전달 매체(250)가 상기 열 전달용 홀(240)의 바닥부에 액상으로 존재하는 경우에 비해 상기 열 전달용 홀(240)의 상부에 기상으로 확산되는 경우에 상대적으로 더 넓은 면적으로 존재하게 될 수 있고, 그에 따라 블록 본체 부재(210)의 표면에서의 온도 균일도가 더욱 더 향상될 수 있게 된다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 대하여 설명한다. 이러한 설명을 수행함에 있어서, 상기된 본 발명의 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서 이미 기재된 내용과 중복되는 설명은 그에 갈음하고, 여기서는 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록의 일부에 대한 확대도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에서는, 상기된 제 2 실시예에서와 동일하게, 열 전달용 홀(340)의 바닥면으로부터 상기 열 전달용 홀(340)의 상단면으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성됨과 함께, 상기 열 전달용 홀(340)의 상부의 양 측단에 상기 열 전달용 홀(340)과 각각 연통되는 형태의 확장 열 전달홀(345, 346)이 더 형성된다.
상기 확장 열 전달홀(345, 346)은 상기 열 전달용 홀(340)의 상부의 공간을 상대적으로 더 확장시키는 형태가 되고, 그에 따라 상기 열 전달용 홀(340)의 바닥부에 수용되어 있던 열전달 매체(350)가 히터 부재(330)에 의해 발생된 열에 의해 기화된 다음, 상기 열 전달용 홀(340)의 하부에 비해 상대적으로 더 넓게 형성된 상기 열 전달용 홀(340)의 상부로 확산될 수 있게 됨과 함께, 상기 열 전달용 홀(340)의 상부로 확산된 상기 열전달 매체(350)가 상기 확장 열 전달홀(345, 346)에도 진입되어, 상기 열 전달용 홀(340)만 존재하는 경우에 의해 상대적으로 블록 본체 부재(310)의 상부에서 더 확산되는 형태로 존재할 수 있게 되므로, 상기 블록 본체 부재(310)의 표면에서의 온도 균일도가 더욱 더 향상될 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록을 위에서 내려다본 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록(400)에서는, 블록 본체 부재(410)에 히터 부재(430)가 형성되되, 상기 히터 부재(430)가 리프트 핀 홀(401)과 겹치지 아니하도록 상기 리프트 핀 홀(401)을 비켜서 형성되고, 열 전달용 홀(440)도 상기 리프트 핀 홀(401)과 겹치지 아니하도록 상기 리프트 핀 홀(401)을 비켜서 형성된다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 블록 본체 부재(410)의 표면으로의 열 전달이 균일해질 수 있도록, 상기 열 전달용 홀(440)이 상기 히터 부재(430)와 겹치지 아니하도록 상기 히터 부재(430)와 비켜서 형성된다. 상기 열 전달용 홀(440)은 상기 히터 부재(430)와 겹치지 아니하도록 복수 개 형성되되, 서로 간에 독립된 형태로 형성될 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 상기 히터 부재(430)가 상기 블록 본체 부재(410)에 전체적으로 열전달이 이루어질 수 있도록, 상기 블록 본체 부재(410)의 전체에 걸쳐 복수 개의 루프(loop) 형태로 형성된다.
즉, 상기 히터 부재(430)가 상기 블록 본체 부재(410)의 전체에 걸쳐 복수 개의 루프 형태로 형성되어 1차적으로 균일한 열전달을 구현하고, 상기 열 전달용 홀(440)이 상기 히터 부재(430)와 겹치지 아니하도록 상기 히터 부재(430)와 비켜서 형성됨으로써, 상기 히터 부재(430)의 바로 위의 상부는 상기 히터 부재(430)에 의해 직접 가열되고, 상기 히터 부재(430) 사이의 공간은 상기 열 전달용 홀(440)에 의해 가열될 수 있게 되므로, 상기 블록 본체 부재(410)가 전체적으로 균일하게 가열될 수 있게 된다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것임을 분명하게 밝혀두고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록에 의하면, 히터에서 발생된 열이 블록 표면으로 균일하게 전달될 수 있으므로, 그 산업상 이용가능성이 높다고 하겠다.
100 : 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록
110 : 블록 본체 부재
130 : 히터 부재
140 : 열 전달용 홀
150 : 열전달 매체

Claims (5)

  1. 반도체와 디스플레이 패널 중 적어도 하나인 가열 대상체를 제조하는 공정에 적용되는 것으로서,
    상기 가열 대상체가 그 상단에 얹힐 수 있는 블록 본체 부재;
    상기 블록 본체 부재에 배치되어, 상기 가열 대상체에 전달될 열을 발산할 수 있는 히터 부재;
    상기 히터 부재에서 발산된 열이 상기 가열 대상체가 얹히는 상기 블록 본체 부재의 상단에 균일하게 전달될 수 있도록, 상기 블록 본체 부재의 상단과 상기 히터 부재 사이의 공간에 형성되어, 상기 히터 부재에서 전달된 열이 상기 블록 본체 부재의 상단 쪽으로 갈수록 확산되도록 하는 열 전달용 홀; 및
    상기 열 전달용 홀의 내부에 수용되어, 상기 히터 부재에서 전달된 열이 상기 블록 본체 부재의 상단 쪽으로 갈수록 확산되도록 하면서 상기 히터 부재에서 전달된 열을 상기 열 전달용 홀의 하부에서 그 상부 쪽으로 전달시키는 열전달 매체;를 포함하고,
    상기 열 전달용 홀은 그 바닥면으로부터 그 상단면으로 갈수록 점진적으로 확장되는 형태로 형성됨과 함께, 상기 열 전달용 홀의 상부의 양 측단에 상기 열 전달용 홀과 각각 연통되는 형태의 확장 열 전달홀이 더 형성되고,
    상기 확장 열 전달홀은 상기 열 전달용 홀의 상부의 공간을 상대적으로 더 확장시키는 형태가 되고, 그에 따라 상기 열 전달용 홀의 바닥부에 수용되어 있던 상기 열전달 매체가 상기 히터 부재에 의해 발생된 열에 의해 기화된 다음, 상기 열 전달용 홀의 하부에 비해 상대적으로 더 넓게 형성된 상기 열 전달용 홀의 상부로 확산될 수 있게 됨과 함께, 상기 열 전달용 홀의 상부로 확산된 상기 열전달 매체가 상기 확장 열 전달홀에도 진입되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열 전달용 홀은
    상기 블록 본체 부재의 중심으로부터 상기 블록 본체 부재의 외곽 쪽으로 갈수록 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 열전달 매체는 물과 에탄올의 혼합 물질로 이루어지고,
    상기 열 전달용 홀의 바닥부에 머물러 있던 상기 열전달 매체가 상기 히터 부재에서 전달되는 열에 의해 가열되어 기화되면서, 상기 열 전달용 홀의 상단부로 상승하면서 상기 열 전달용 홀의 상단부 쪽으로 열을 균일하게 전달하는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 블록 본체 부재 중 상기 열 전달용 홀의 나선형 사이의 각 부분은 상기 블록 본체 부재의 강성을 위한 지지 벽체가 되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블록 본체 부재의 표면으로의 열 전달이 균일해질 수 있도록, 상기 열 전달용 홀은 상기 히터 부재와 비켜서 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 및 디스플레이 패널 제조용 히터 블록.
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