KR102251676B1 - 기판 처리용 히터 장치 - Google Patents

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KR102251676B1
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오상욱
한동연
이석훈
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주식회사 한화
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Abstract

본 발명은 히터 부재의 결선 상태가 개선된 기판 처리용 히터 장치에 관한 것이다.
본 발명은 기판을 처리하기 위해 발열하는 히터 부재; 상기 히터 부재가 착탈 가능하게 삽입되는 히터 블록을 포함하고,
상기 히터 부재는 히터 블록의 전체 면적에 대하여 복수로 마련되며, 상기 복수의 히터 부재중 일부의 히터 부재의 단부는 히터 케이블로 연결하여 하나의 히터 부재가 되는 기판 처리용 히터 장치가 제공될 수 있다.

Description

기판 처리용 히터 장치{Substrate Treatment Heater Apparatus}
본 발명은 히터 부재의 결선 상태가 개선된 기판 처리용 히터 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 히터는 인가되는 전원에 의해 열을 발산하는 것으로, 통상 막대 형상으로 길게 형성된다. 이때, 히터의 양단부는 가운데 부분과는 다른 발열 상태를 나타내기 때문에 히터의 길이 방향으로 균일한 열처리가 어렵다.
또한, 피가열물, 예를 들어 반도체, 솔라셀, 평판 디스플레이 부에 사용되는 기판의 크기가 큰 경우에는 기판 전체 면적에 대하여 균일하게 열이 전달되지 못한다.
대한민국 등록특허공보 제10-0835588호
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 히터 블록안에 마련되는 히터 부재의 결선 상태를 개선하기 위한 기판 처리용 히터 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결 수단은 기판을 처리하기 위해 발열하는 히터 부재; 상기 히터 부재가 착탈 가능하게 삽입되는 히터 블록을 포함하고,
상기 히터 부재는 히터 블록의 전체 면적에 대하여 복수로 마련되며, 상기 복수의 히터 부재중 일부의 히터 부재의 단부는 히터 케이블로 연결하여 하나의 히터 부재가 되는 기판 처리용 히터 장치가 제공될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상기 히터 부재는 히터 블록의 전체 면적에 대하여 복수로 마련되며, 상기 복수의 히터 부재중 일부의 히터 부재의 단부는 히터 케이블로 연결하여 하나의 히터 부재가 되게 함으로써, 그 만큼 구조가 단순화되고 설치 및 관리가 용이해질 수 있다.
본 발명의 히터 장치를 구성하는 히터 블록은 알루미늄과 같은 재질로 압출 성형하여 제작하기 때문에, 히터 블록에 복수의 히터 통로부와 가스 통로부를 일시에 형성할 수 있고, 생산 시간이 대폭 단축되어 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 히터 장치는 히터 부재가 삽입되는 히터 블록을 소정의 규격을 가지는 단위 히터 블록으로 조립함으로써, 단위 히터 블록의 갯수 및 단위 크기를 조절할 수 있고, 그에 따라 필요한 면적의 히터 장치를 자유 자재로 제작하여 사용할 수 있다.
본 발명은 히터 블록의 일측 또는 양측에 배관 유니트를 마련하고, 가스를 공급하여 히터 블록에 일체로 형성된 가스 통로부의 분사공을 통해 챔버내에 원활하게 분사할 수 있다.
본 발명은 단위 히터 블록을 조립한 구조이므로, 히터 부재에 문제가 있거나 가스 통로부의 일부가 이물질이 쌓여서 청소를 해주어야 하는 경우, 해당 위치의 단위 히터 블록만을 분리하여 히터 부재를 교체 또는 수리하거나 가스 통로부를 청소하고 다시 조립하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명은 대형 기판을 처리하는 경우, 그에 맞추어서 히터 블록의 크기도 대형이 되어야 하고, 따라서, 히터 블록을 하나로 구성하는 조립하여 구성하는 경우에는 운반 및 조립 과정이 불편할 수 있지만, 본 발명의 히터 장치는 단위 히터 블록을 적절한 크기로 조립할 수 있으므로, 간편하게 운반 및 취급할 수 있다.
도 1은 본 발명의 히터 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 A부 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 히터 장치에 배관 유니트가 구비된 구조의 사시도이다.
도 4는 도 3의 일부 확대 저면 사시도이다.
도 5는 도 3의 히터 장치가 챔버내에 구비된 모습의 평면도이다.
도 6은 도 5의 B부 확대 단면도이다.
도 7은 도 3의 측면도이다.
도 8은 도 7의 C부 확대도이다.
도 9는 본 발명의 히터 장치의 설치 상태도이다.
도 10은 도 8의 D부 확대도이다.
도 11은 기판 처리 장치에 본 발명의 히터 장치가 설치된 모습의 개략적인 평면도이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 히터 장치의 평면도, 도 2는 도 1의 A부 확대 단면도, 도 3은 본 발명의 히터 장치에 배관 유니트가 구비된 구조의 사시도, 도 4는 도 3의 일부 확대 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 히터 장치(100)는 피대상물을 가열시키도록 발열하는 히터 부재(200), 히터 부재(200)가 삽입되는 히터 블록(300)으로 이루어질 수 있다.
히터 부재(200)는 다양한 히터로 구성될 수 있고, 본 발명의 실시 예에서는 시즈 히터(sheath heater)를 예로 들어 설명한다.
시즈 히터는 메탈 시즈(금속 파이프)에 MgO 파더(마그네샤 : 절연체)를 고밀도로 충전, 압축하고, 시즈의 중심에 발열선과 단자핀을 연결, 고정하여 절연물의 열전도를 높이고, 발열선과 메탈 시즈와의 온도차를 최소화한 것이다. 비교적 히터 수명이 길고, 나선 히터(열선만으로 된 히터)와 비교하여 금속 파이프로 감싸 있어 내진성이 우수하고 다양한 형상으로 성형이 가능하며, 히터 장비의 응용 부품으로 광범위하게 사용할 수 있다.
시즈 히터는 금속 파이프로 되어 있으므로, 다양한 형상으로 성형할 수 있다.
시즈 히터는 열전도가 우수하여 효율이 좋고 절연체의 고밀도 압축으로 열선의 산화가 없어 수명이 길고, 세라믹 코팅, 메탈리콜처리, 테프론 튜빙, 코팅 등을 사용하여 내식성 및 내산성, 내열성을 향상시킬 수 있다.
히터 블록(300)은 복수의 단위 히터 블록(310)으로 조립된 구조를 가질 수 있다. 각각의 단위 히터 블록(310)에는 하나 이상의 히터 부재(200)가 삽입되는 히터 통로부(311), 가스를 공급하여 분사되게 하는 가스 통로부(312)가 형성될 수 있다.
히터 통로부(311)에는 히터 부재(200)가 착탈 가능하게 삽입될 수 있다.
히터 부재(200)는 히터 블록(310)의 전체 면적이 걸쳐서 복수로 마련되고, 각 히터 부재(200)는 히터 케이블(210)로 연결될 수 있으며, 또한 히터 블록(300)의 한쪽 측면에서 전기적 접속이 이루어지게 할 수 있다.
다시 말해서, 몇개의 히터 부재(200)를 히터 블록(310)의 외부 측면에서 결선용 히터 케이블(210)로 연결하여 하나로 연결된 구조로 마련하고, 히터 블록(300)의 한쪽 측면으로 전기적 접속이 이루어지도록 히터 부재(200)의 단자부(202)가 배치되게 할 수 있다. 즉, 몇개의 히터 부재(200)를 히터 블록(300)안에 삽입한 구조가 될 수 있다.
도 1을 참조하면, 히터 부재(200)는 히터 블록(300)의 하부에서부터 4개, 8개, 4개씩 순차적으로 히터 케이블(210)로 연결하여 각각 하나의 히터 부재(200)로 구성할 수 있다.
히터 케이블(210)에는 히터 부재(200)의 발열에 의해 변질되는 것을 방지하기 위해 테프론재, 캡톤, 세라믹 등으로 피복시킬 수 있다.
히터 블록(300)의 양 측면에 전기적 접속이 이루어지면, 그 만큼 복잡하고, 설치 및 관리가 용이하지 않을 수 있다. 본 발명은 히터 블록(300)이 한쪽 측면에서 모든 히터 부재(200)의 전기 접속이 이루어지므로, 그 만큼 구조가 단순화되고 설치 및 관리가 용이해질 수 있다.
도 2를 참조하면, 히터 부재(200)는 히터 블록(300)의 중앙 위치보다 가장자리 위치로 갈 수록 조밀한 상태로 히터 통로부(311)안에 권선되는 구조를 가질 수 있다.
히터 부재(200)는 히터 케이블(210), 히터 케이블(210)의 외부를 보호해주는 보호관(220)으로 이루어질 수 있고, 히터 블록(300)의 히터 통로부(311)안에 삽입될 수 있다.
히터 부재(200)의 전체 길이에 대하여 중앙에 해당하는 제1 구간(A1), 제1 구간(A1)으로부터 가장 자리 방향으로 나뉘는 제2 구간(A2) 및 제3 구간(A3)로 정의할 때, 제1 구간(A1)에서 제3 구간(A3)으로 갈 수록 히터 케이블(210)이 권선수가 조밀하게 많아지도록 권선 간격이 좁아질 수 있다.
피대상물로서 기판의 처리시, 기판의 중앙 위치보다 가장 자리로 갈 수록 온도가 낮을 수 있기 때문에, 기판을 가열하는 히터 블록(310)에 삽입된 히터 부재(200)의 권선 상태를 달리함으로써 균일한 온도가 전달될 수 있다.
다시 말해서, 히터 부재(200)를 이루는 히터 케이블(210)이 조밀할 수록 발열 온도가 높아질 수 있으므로, 히터 케이블(210)은 히터 블록(310)의 중앙 위치보다 가장자리 위치로 갈 수록 조밀한 상태로 히터 통로부(311)안에 권선되는 구조를 가질 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 히터 블록(300)은 복수의 단위 히터 블록(310)의 조립으로 구성될 수 있다.
또한, 히터 블록(300)의 일측면에는 가스 공급을 위한 배관 유니트(400)를 마련할 수 있다. 또한, 히터 블록(300)에는 복수의 가스 통로부(312)가 형성될 수 있다.
가스 통로부(312)에는 길이 방향을 따라 간격을 두고 가스를 분사하기 위한 복수의 분사공(313)이 형성될 수 있다.
본 발명의 히터 블록(300)은 복수의 단위 히터 블록(310)의 조립으로 구성될 수 있다.
단위 히터 블록(310)은 예를 들어 알루미늄과 같은 재질의 압출재로서 이루어질 수 있다. 따라서, 히터 통로부(311)와 가스 통로부(312)는 압출 성형시 형성될 수 있다. 단위 히터 블록(310)은 6면체를 이루고, 복수의 단위 히터 블록(310)을 조립하여 히터 블록(300)을 구성할 수 있다.
히터 블록(300)을 하나의 큰 면적으로 제작하는 경우, 크기 및 중량으로 인해 취급이 용이하지 않고, 다양한 크기의 기판을 열처리하는데 적합하지 않을 수 있다.
또한, 하나의 히터 블록(300)으로 제작후 사용시, 히터 블록(300)의 히터 통로부(311)에 삽입되는 히터 부재(200)에 문제가 생겨서 교체 또는 수리하는 경우, 해당 히터 부재(200)만을 분리하고 새로운 히터 부재(200)로 교체하여 사용할 수 있지만, 사이즈가 크므로 취급이 용이하지 않아 작업시 불편할 수 있다.
또한, 가스 통로부(312)안에 이물질이 쌓여 공급되는 가스가 이동하여 분사공(313)을 통해 확실하게 분사되지 않는 경우, 적절히 청소를 해주어야 할 필요가 있다. 청소 작업시, 히터 블록(300)이 하나로 구성된 경우에는 해당 가스 통로부(312)를 포함하는 히터 블록(300) 전체를 취급해야 하므로, 그 만큼 청소 작업도 비효율적일 수 있다.
본 발명의 히터 블록(300)은 복수의 단위 히터 블록(310)으로 조립된 구조이므로, 히터 부재(200)중 특정 히터 부재(200)에 문제가 발생하거나 또는 특정 가스 통로부(312)가 막히는 경우, 해당 단위 히터 블록(310)만을 분리하고, 해당 히터 부재(200)를 교체하거나 또는 가스 통로부(312)를 청소하고 다시 조립할 수 있다.
도 3을 참조하면, 히터 블록(300)의 일측면에는 배관 유니트(400)가 마련될 수 있다. 배관 유니트(400)는 가스가 공급되는 공급관(410), 공급관(410)으로부터 분기되어서 히터 블록(300)의 측면에 복수로 연결되는 연결관(420)으로 이루어질 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 히터 블록(300)은 각종 기판을 처리하는 챔버(10)내에 구비될 수 있고, 이때 배관 유니트(400)는 챔버(10)의 외벽(12)과 내벽(14) 사이의 공간부(15)안에 마련될 수 있다. 그러나, 반드시 이러한 구조에 한정되지 않고 다양한 지지 구조를 통해 히터 장치(100)가 챔버(10)안에 설치될 수 있다.
도 6은 도 5의 B부 확대 단면도로서, 히터 블록(300)의 가스 통로부(312) 끝단부에 플러그(320)가 결합된 상태를 나타낸 것이다. 도 6을 참조하면, 플러그(320)는 가스 통로부(312)의 단부측에 나사 결합될 수 있다. 플러그(320)가 가스 통로부(312)에 나사 결합됨으로써 가스 통로부(312)의 단부는 폐쇄되고 유입된 가스는 분사공(313)을 통해서만 히터 블록(300)의 외부로 분사될 수 있다. 분사공(313)을 통해 분사된 가스는 챔버(10)안에 공급될 수 있고, 비치된 기판의 처리시에 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 히터 장치의 정면도, 도 8은 도 7의 C부 확대도이다. 도 7 및 도 8을 참조하면, 복수의 단위 블록(310)이 서로 대면된 상태로 배열되는 구조이고, 히터 블록(300)의 측면을 따라 배관 유니트(400)를 이루는 공급관(410)과 연결관(420)이 복수로 마련될 수 있다.
배관 유니트(400)는 히터 블록(300)의 양 측면에 구비될 수 있다.
배관 유니트(400)는 챔버(10)의 양측 공간부(15)안에 마련될 수 있다. 이런 경우에는 히터 블록(300) 각각의 가스 통로부(312) 양쪽에서 공급관(410)과 연결되는 연결관(420)이 연통되게 체결되므로, 별도의 플러그(320)로 가스 통로부(312)의 어느 한쪽을 밀폐시킬 필요는 없다.
도 9는 본 발명에 따른 히터 장치의 설치 상태도, 도 10은 도 9의 D부 확대도이다. 도 9 및 도 10을 참조하면, 챔버(10)안에 투입되어 처리되는 기판(S)은 높이 방향을 따라 간격을 두고 복수로 적재될 수 있다. 기판(S)을 지지해줄 수 있는 거치대(500)가 마련되고, 적층되는 기판(S)과 기판(S)의 사이에 히터 장치(100)가 구비될 수 있다. 이러한 히터 장치(100)에 의해 기판(S)이 가열되어서 소정의 공정(열처리 공정 등)을 진행할 수 있다.
거치대(500)는 간격을 두고 복수로 마련되는 제 1지지 프레임(510), 제1 지지 프레임(510)의 사이를 따라 고정되는 제2 지지 프레임(520), 제2 지지 프레임(520)의 상부에 마련되는 서포트(530)로 이루어질 수 있다.
서포트(530)는 제2 지지 프레임(520)의 길이 방향을 따라 간격을 두고 복수로 마련될 수 있고, 제2 지지 프레임(520)으로부터 소정의 높이로 형성되는 제1 서포트(532), 제1 서포트(532)의 끝단부에 형성되는 제2 서포트(534)로 이루어질 수 있다.
제2 서포트(534)는 가로 방향으로 배치될 수 있고, 제2 서포트(534)의 상면에는 간격을 두고 복수의 지지편(536)이 돌출되어 형성될 수 있다.
서포트(530)는 금속재, 예를 들어 스테인레스재로 절곡하여 구성될 수 있다. 또는 알루미늄재로 압출 성형하여 제1 서포트(532)와 제2 서포트(534)를 구성할 수 있다.
지지편(536)은 금속재로 구성하지 않고 플라스틱재로 구성될 수 있고, 예를 들어 엔지니어링 플라스틱재로 구성될 수 있다. 지지편(536)은 기판(S)을 지지하기 때문에, 기판(S)의 표면과 접촉되고, 접촉시 기판(S)에 손상을 주지 않아야 하므로, 금속재가 아닌 플라스틱재로 구성할 수 있다.
도 11은 기판 처리 장치에 본 발명의 히터 장치가 설치된 모습의 개략적인 평면도이다. 도 10을 참조하면, 기판 처리 장치로서 챔버(10)의 제1 면 또는 제2 면에 기판의 출입이 가능한 셔터(20)가 마련될 수 있다.
10... 챔버 12... 외벽
14... 내벽 15... 공간부
100... 히터 장치 200... 히터 부재
202... 단자부 210... 히터 케이블
300... 히터 블록 310... 단위 히터 블록
311... 히터 통로부 312... 가스 통로부
313... 분사공 320... 플러그
400... 배관 유니트
410... 공급관 420... 연결관
500... 거치대 510... 제1 지지 프레임
520... 제2 지지 프레임 530... 서포트
532... 제1 서포트 534... 제2 서포트
536... 지지편 A1... 제1 구간
A2... 제2 구간 A3... 제3 구간
S... 기판

Claims (9)

  1. 기판을 처리하기 위해 발열하는 히터 부재;
    상기 히터 부재가 착탈 가능하게 삽입되는 히터 블록;
    상기 히터 블록의 일측에 마련되는 배관 유니트;
    을 포함하고,
    상기 히터 부재는 히터 블록의 전체 면적에 대하여 복수로 마련되며,
    상기 히터 블록은 6면이 일체로 형성되도록 압출 성형되고,
    상기 히터 블록은 기판의 면적에 따라 크기를 조절할 수 있도록 복수의 단위 히터 블록으로 조립되며,
    상기 복수의 단위 히터 블록은 각각 상기 히터 부재가 삽입될 수 있는 히터 통로부, 가스를 공급하여 분사할 수 있는 가스 통로부를 복수로 형성하며,
    상기 히터 통로부는 각각의 상기 가스 통로부의 양측에 마련되고,
    서로 이웃하는 상기 단위 히터 블록에 걸쳐서 히터 케이블로 연결하여 하나의 히터 부재가 되며,
    상기 히터 부재는 상기 히터 블록의 히터 통로부내에서 중앙 위치로부터 가장 자리 위치로 갈 수록 단선의 히터 케이블의 권선수가 많아지게 배열하며,
    상기 배관 유니트는,
    상기 히터 블록내에 가스를 공급하는 하나의 공통된 공급관, 상기 하나의 공통된 공급관의 길이 방향을 따라 간격을 두고 각각 분기되고 상기 각각의 단위 히터 블록에 형성되는 가스 통로부와 연결되는 연결관으로 이루어지며,
    상기 히터 블록에서 배관 유니트의 설치되는 일측면의 반대 측면에는 각각의 단위 히터 블록의 가스 통로부를 밀폐시키는 플러그가 마련되는 기판 처리용 히터 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 히터 케이블로 하나의 히터 부재를 구성하는 경우, 상기 히터 블록의 한쪽 측면으로만 히터 부재의 단자부가 배치되는 기판 처리용 히터 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 통로부에는 간격을 두고 복수의 분사공이 형성되는 기판 처리용 히터 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 히터 부재를 연결하는 결선용 히터 케이블은 기판을 처리하는 챔버의 외벽과 내벽 사이의 공간부 안에 마련되는 기판 처리용 히터 장치.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100835588B1 (ko) 2007-12-05 2008-06-05 에이스하이텍 주식회사 챔버용 히터
KR20150077842A (ko) * 2013-12-30 2015-07-08 엘지디스플레이 주식회사 표시소자용 큐어링 장치
KR20150129918A (ko) * 2014-05-12 2015-11-23 주식회사 제우스 기판 열처리용 히터 및 이를 이용한 기판 열처리 장치
KR20160030727A (ko) * 2014-09-11 2016-03-21 주식회사 제우스 기판 열처리용 히터장치 및 이를 구비한 기판 처리 장치
KR20160082830A (ko) * 2014-12-29 2016-07-11 주식회사 비아트론 기판 열처리용 평판 히터 장치

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