KR102495458B1 - 기판 공정처리용 히터 - Google Patents
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Abstract
"기판 공정처리용 히터"가 개시된다. 본 발명에 의한 "기판 공정처리용 히터"는, 기판의 형상에 대응되게 유리로 형성되는 히터본체(110)와; 상기 히터본체(110)의 판면에 형성되는 투명도전성코팅층(120)과; 상기 투명도전성코팅층(120)의 판면에 식각되어 상기 투명도전성코팅층(120)의 단위면적당 저항값을 기준값으로 일정하게 조절하는 복수개의 저항조절패턴(130)과; 상기 히터본체(110)의 양측 표면에 구비된 한 쌍의 전극패드(140)와; 상기 한 쌍의 전극패드(140)에 결합되어 전원을 공급하는 한 쌍의 전선(150)을 포함한다.
여기서, 상기 투명도전성코팅층(120)은 불소 도핑된 산화주석(FTO)를 상기 히터본체(110)의 표면에 증착하여 형성되거나, ITO 박막을 상기 히터본체(110)의 표면에 증착하여 형성되며, 상기 저항조절패턴(130)은 상기 투명도전성코팅층(120)의 두께에 따라 상기 투명도전성코팅층(120)에 식각되는 면적이 상이하게 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극패드(140)는 은합금을 이빔 증착하여 상기 히터본체(110)에 결합되고, 상기 한 쌍의 전선(150)은 상기 한 쌍의 전극패드(140)에 브레이징 용접되어 결합되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 투명도전성코팅층(120)은 불소 도핑된 산화주석(FTO)를 상기 히터본체(110)의 표면에 증착하여 형성되거나, ITO 박막을 상기 히터본체(110)의 표면에 증착하여 형성되며, 상기 저항조절패턴(130)은 상기 투명도전성코팅층(120)의 두께에 따라 상기 투명도전성코팅층(120)에 식각되는 면적이 상이하게 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극패드(140)는 은합금을 이빔 증착하여 상기 히터본체(110)에 결합되고, 상기 한 쌍의 전선(150)은 상기 한 쌍의 전극패드(140)에 브레이징 용접되어 결합되는 것이 바람직하다.
Description
본 발명은 기판 공정처리용 히터에 관한 것으로, 보다 자세히는 전 면적에 걸쳐 기판을 규일하게 가열할 수 있는 기판 공정처리용 히터에 관한 것이다.
반도체 기판의 제조과정 또는 OLED 패널의 제조과정에는 히팅과정이 요구되는 경우가 많다. 일례로 박막증착 공정, 와이어본딩 공정, 베이크 공정 및 어닐링 공정 등에 히팅과정이 요구된다.
기판은 히터의 상부 또는 하부에 배치되어 가열된다. 이 과정에서 히터는 기판의 전영역을 복사열에 의해 가열하게 된다.
최근에는 기판 제조에 사용되는 히터로 FTO 투명전도막을 유리 표면에 형성한 투명발열 히터 형태가 사용된다.
이러한 종래 투명 발열히터는 고온, 고전압에 대한 안전성이 높고 투명하며 전기를 통하는 소재로 각광받고 있으나, 유리 표면에 FTO 투명전도막을 형성할 때 전 영역에 두께가 균일하게 형성되지 않는 경우가 있다.
이렇게 FTO 투명전도막이 전 영역에 걸쳐 균일하게 형성되지 않는 경우, 단위면적당 저항값이 상이하여 기판의 전영역으로 열이 균일하게 전달되지 않는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 기판의 전영역을 균일하게 가열할 수 있는 기판 공정처리용 히터를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적은 기판 공정처리용 히터에 의해 달성될 수 있다. 본 발명의 기판 공정처리용 히터는, 기판의 형상에 대응되게 유리로 형성되는 히터본체(110)와; 상기 히터본체(110)의 판면에 형성되는 투명도전성코팅층(120)과; 상기 투명도전성코팅층(120)의 판면에 식각되어 상기 투명도전성코팅층(120)의 단위면적당 저항값을 기준값으로 일정하게 조절하는 복수개의 저항조절패턴(130)과; 상기 히터본체(110)의 양측 표면에 구비된 한 쌍의 전극패드(140)와; 상기 한 쌍의 전극패드(140)에 결합되어 전원을 공급하는 한 쌍의 전선(150)을 포함한다.
여기서, 상기 투명도전성코팅층(120)은 불소 도핑된 산화주석(FTO)를 상기 히터본체(110)의 표면에 증착하여 형성되거나, ITO 박막을 상기 히터본체(110)의 표면에 증착하여 형성되며, 상기 저항조절패턴(130)은 상기 투명도전성코팅층(120)의 두께에 따라 상기 투명도전성코팅층(120)에 식각되는 면적이 상이하게 조절되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극패드(140)는 은합금을 이빔 증착하여 상기 히터본체(110)에 결합되고, 상기 한 쌍의 전선(150)은 상기 한 쌍의 전극패드(140)에 브레이징 용접되어 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기판 공정처리용 히터는 투명도전성코팅층을 히터표면에 형성하고, 투명도전성코팅층의 코팅두께에 따른 저항값 불균형을 저항조절패턴에 의해 일정하게 조절한다.
복수개의 저항조절패턴을 투명도전성코팅층의 두께에 따라 작업자가 개별적으로 레이저로 차등적인 크기로 식각하여 단위면적당 저항값을 전 영역에 동일하게 조절한다.
이에 의해 기판의 전영역에 대한 균일한 히팅을 가능하게 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 히터의 구성을 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 히터의 제조과정을 개략적으로 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 히터의 저항조절패턴을 통한 저항조절과정을 도시한 예시도
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 히터의 구성을 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 히터의 제조과정을 개략적으로 도시한 예시도,
도 3은 본 발명에 따른 히터의 저항조절패턴을 통한 저항조절과정을 도시한 예시도
도 4는 본 발명의 변형예에 따른 히터의 구성을 도시한 평면도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 공정처리용 히터(100)의 구성을 도시한 사시도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 히터(100)는 처리되는 기판에 대응되는 형상으로 형성된 히터본체(110)와, 히터본체(110)의 상면에 형성되는 투명도전성코팅층(120)과, 투명도전성코팅층(120)의 단위면적당 저항을 일정하게 조절하는 복수개의 저항조절패턴(130)과, 투명도전성코팅층(120)의 표면에 결합되는 한 쌍의 전극패드(140)와, 전극패드(140)로 전원을 공급하는 전선(150)을 포함한다.
히터본체(110)는 기판의 형상에 대응되게 원형 형태로 구비된다. 히터본체(110)는 박판 글래스로 구비된다. 히터본체(110)는 세라믹계, 세라믹 합금계, 도핑계, 금속계, 탄소계, 유기계 및 유무기 하이브리드계 중 어느 하나일 수 있다.
히터본체(110)는 휘어질 수 있는 소재로 형성될 수 있으며, 0.7mm, 0. 5mm. 0.3mm 등 다양한 두께로 형성될 수 있다.
투명도전성코팅층(120)은 히터본체(110)의 일면에 형성되어 히터본체(110)에 전기전도성이 형성되게 한다. 투명도전성코팅층(120)은 SnO2, ZnO와 In2O3 등 같은 산화물 투명전도막, ITO (Indium Tin Oxide), ATO (Antimon Tin Oxide), ATO (Aluminum Tin Oxide), FTO(F-doped Tin Oxide) 등과 같은 합금계 (또는 도핑계) 투명전도막, 탄소나노튜브, 그래핀과 같은 탄소계 투명전도막, 금속박막, 금속나노입자, 금속나노와이어 등과 같은 금속계 투명전도막, 전도성 폴리머계열의 투명전도막 및 상술한 소재들의 유무기 하이브리드계 소재들 중 하나로 형성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 기판 공정처리용 히터(100)의 제조과정을 개략적으로 도시한 개략도이다. 도시된 바와 같이 기판 공정처리용 히터(100)를 제조하기 위해서는 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 먼저 히터본체(110)를 준비한다.
그리고, 히터본체(110)의 판면에 투명도전성코팅층(120)을 형성한다. 투명도전성코팅층(120)은 ITO, FTO, AZO, ATO 및 ZnO 중 어느 하나일 수 있으나, FTO 코팅을 수행하는 것을 일례로 설명한다.
FTO 프리커서 용액은 SnCl45H20를 3차 증류수에 녹여 0.68M이 되게 하고, F 도핑제로서 NH4F를 에탄올 용매에 녹여 1.2M로 한 후, 이 두 용액을 혼합 교반시키고 필터링하여 제조한다. 그리고 코팅용액은 SnCl45H20를 순수한 D.I 물에 5%의 에탄올을 혼합한 용매에 0.68M이 되도록 혼합하고 교반하여 제조하였으며, F의 소스로는 NH4F를 F/Sn의 비가 1.76이 되도록 하여 합성할 수 있다.
여기서, 상술한 용액 조성 이외에도 알콜류, 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)을 부수적으로 첨가할 수 있으며, F 도핑량을 조절하기 위하여 NH4F의 량을 0.1에서 3 M까지 변화시키거나 불산(HF)를 0-2M 첨가할 수도 있다.
FTO 프리커서를 기상으로 무화시켜 프리커서 플로우를 얻기 위하여 프리커서 소스부에는 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법, 초음파 스프레이 분무법 3가지 장치가 별도로 연결될 수 있다.
이 세 가지 마이크로 액적 프리커서 형성 기술을 간단히 살펴보면, 스프레이 코팅법은 미세한 노즐부를 통하여 외부의 가스가 팽창되어 나갈 때 액체를 끌어당기는 힘이 생겨 액상 프리커서를 마이크로 액적으로 분무시키는 방법이다.
초음파 분무법은 일반 초음파 가습기처럼 액상 전구체를 초음파 진동자로 진동시켜 무화 시킨 후 단순히 캐리어 기체로 운반시켜서 코팅하는 방법이다.
마지막으로 초음파 스프레이 분무법은 초음파 진동자 부분을 스프레이 노즐처럼 변화 시켜서 무화된 프리커서를 스프레이 원리에 의하여 분사 시켜서 코팅하는 방법이다.
조금 더 자세한 예를 들면 초음파 단자(1.6Hz) 1개를 이용하였을 경우(1개 노즐, 1개 배기 시스템), 분무 압력 0.15, 석션 압력 520W로 하여 분무량 및 박막의 증착 속도를 조절함과 동시에 막의 균질성을 위한 플로우 콘트롤이 가능하며, 이에 따른 FTO 투명도전성코팅층(120)의 증착시간은 약 25분이다. 이때, 히터본체(110)의 가열 온도는 350~550℃로 한다.
복수개의 저항조절패턴(130)은 투명도전성코팅층(120)의 판면에 전영역에 걸쳐 형성되어 투명도전성코팅층(120)의 전영역의 저항값을 동일하게 조절한다.
복수개의 저항조절패턴(130)은 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 투명도전성코팅층(120)에 식각되어 형성된다. 여기서, 본 발명의 저항조절패턴(130)은 형성되는 위치의 투명도전성코팅층(120)의 두께에 따라 상이한 크기로 형성되어 단위면적당 저항값이 일정해지게 조절한다.
이를 위해 작업자는 레이저를 이용해 각각의 저항조절패턴(130)을 개별적으로 식각한다.
도 3은 작업자가 저항조절패턴(130)을 형성하며 단위면적당 저항값이 같아지게 조절하는 과정을 도시한 예시도들이다.
여기서, 본 발명에 따른 저항조절패턴(130)은 단면이 육각형 형태로 형성된다. 이는 육각형이 전영역으로 균일하게 열전달이 가능한 형태이기 때문이다. 그러나, 경우에 따라 저항조절패턴(130)은 사각형을 비롯한 다양한 다각형 형태로 형성되거나, 원형으로 형성될 수도 있다.
저항조절패턴(130)은 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 투명도전성코팅층(120)의 두께에 따라 크기가 상이하게 형성되어 저항값을 조절할 수 있다. 작업자는 저항측정장비를 이용하여 각 영역별로 저항을 측정하고, 기준 저항값이 나오도록 해당 영역에 저항조절패턴(130)을 식각한다.
작업자는 점 형태의 최소 크기의 저항조절패턴(130)을 처음에 식각하고, 측정된 저항값에 따라 점차 저항조절패턴(130)의 크기를 크게 식각한다. 이에 따라 투명도전성코팅층(120)의 두께가 두꺼울수록 저항조절패턴(130)의 크기가 커지게 된다.
일례로, 인접하게 배치된 제1저항조절패턴(130a), 제2저항조절패턴(130b) 및 제3저항조절패턴(130c)를 형성할 때, 이들이 위치된 투명도전성코팅층(120)의 각 영역의 제1두께(d1), 제2두께(d2) 및 제3두께(d3)가 서로 상이하게 형성된다(d2<d1<d3).
두께에 정확하게 비례하지는 않지면 작업자는 각 영역별로 측정된 저항값을 기준으로 각 영역의 저항조절패턴을 점차 커지게 식각하고, 식각된 저항조절패턴들의 크기는 제3저항조절패턴(130c), 제1저항조절패턴(130a), 제2저항조절패턴(130b) 순으로 형성된다(ℓ3>ℓ1>ℓ2).
이렇게 서로 크기가 다른 저항조절패턴(130a,130b,130c)가 형성된 각 영역의 저항값은 모두 동일하게 일치된다.
이에 따라 히터(100)로 전원이 인가될 경우 동일하게 발열되어 기판을 균일하게 히팅할 수 있게 된다.
한편, 저항조절패턴(130)은 투명도전성코팅층(120)의 두께에 따라 서로 다른 크기로 식각될 수도 있으나, 경우에 따라 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 크기는 서로 동일하고(ℓ로 동일) 영역별도 저항조절패턴(130)의 식각 깊이가 상이하게 형성될 수도 있다.
즉, 제1두께(d1), 제2두께(d2) 및 제3두께(d3)가 서로 상이하게 형성된 경우(d2<d1<d3), 제1저항조절패턴(130a), 제2저항조절패턴(130b) 및 제3저항조절패턴(130c)의 식각 깊이가 상이하게 형성될 수 있다(W2<W1<W3).
투명도전성코팅층(120)의 코팅두께가 두꺼울 수록 저항조절패턴의 식각 깊이를 점차 깊게 식각하여 모든 영역의 단위면적당 저항값이 목표값에 도달하게 조절할 수 있다.
히터(100)의 투명도전성코팅층(120)의 양측에는 한 쌍의 전극패드(140)가 구비된다. 전극패드(140)는 전선(150)과 결합되어 투명도전성코팅층(120)으로 전원이 공급되게 한다. 투명도전성코팅층(120)은 고온에도 안정적으로 사용될 수 있으나, 전극패드(140)는 상대적으로 열저항성이 낮아 고온에서 박리되어 탈루될 수 있다.
이에 따라 본 발명의 전극패드(140)는 고온에서 견딜 수 있도록 열저항성을 갖는 Ag 합금으로 형성된다. 전극패드(140)는 본딩을 할 경우 박리될 수 있으므로 이빔과정을 거쳐 진공에서 증착한다.
또한, 한 쌍의 전선(150)은 전극패드(140)에 블레이징 용접에 의해 결합된다. 블레이징 용접을 하기 위해서는 베이스가 되는 모재가 두꺼워야 하므로 본 발명의 전극패드(140)는 일반적인 전극패드에 비해 상대적으로 두께가 두껍게 형성된다.
이러한 구성을 갖는 본 발명의 기판 공정처리용 히터(100)의 제조과정과 사용과정을 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
히터(100)의 제조를 위해 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 히터본체(110)를 준비한다. 그리고, 히터본체(110)의 일면에 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 투명도전성코팅층(120)을 형성한다.
그리고, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 투명도전성코팅층(120)에 복수개의 저항조절패턴(130)을 식각하여 형성한다. 이 때, 작업자는 레이저를 이용해 각각의 저항조절패턴(130)을 개별적으로 식각하며, 단위면적당 저항값이 기준값에 일치되도록 저항조절패턴(130)의 식각크기를 차등적으로 조절한다.
작업자는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 투명도전성코팅층(120)의 두께에 따라 저항조절패턴(130)의 크기를 차등적으로 조절하여 식각한다. 이에 의해 히터본체(110)에 형성된 투명도전성코팅층(120)의 전영역의 단위면적당 저항값이 기준값으로 일치될 수 있다.
저항조절패턴(130)의 식각과정과 저항값 조절과정이 완료되면, 도 2의 (d)에 도시된 바와 같이 전극패드(140)와 전선(150)을 결합시켜 제조과정을 종료한다.
이렇게 제조된 본 발명의 기판 공정처리용 히터(100)는 기판 제조를 위한 다양한 공정에 사용된다. 이 때, 히터본체(110)의 투명도전성코팅층(120)의 저항값이 전영역에 균일하게 조절되므로 기판으로 가해지는 히팅량도 전면적에 균일해진다. 이에 의해 공정 품질이 향상될 수 있다.
한편, 앞서 설명한 기판 공정처리용 히터(100)는 기판을 처리하기 위한 것이나, 경우에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 디스플레이 패널용으로 사각형 형태의 히터(100a)로 제조될 수 있다.
이 경우에도 전영역에 차등적인 크기의 저항조절패턴(130)이 형성되어 저항값이 일정하게 조절된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 기판 공정처리용 히터는 투명도전성코팅층을 히터표면에 형성하고, 투명도전성코팅층의 코팅두께에 따른 저항값 불균형을 저항조절패턴에 의해 일정하게 조절한다.
복수개의 저항조절패턴을 투명도전성코팅층의 두께에 따라 작업자가 개별적으로 레이저로 차등적인 크기로 식각하여 단위면적당 저항값을 전 영역에 동일하게 조절한다.
이에 의해 기판의 전영역에 대한 균일한 히팅을 가능하게 구현할 수 있다.
이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.
100 : 기판 공정처리용 히터 110 : 히터본체
120 : 투명도전성코팅층 130 : 저항조절패턴
140 : 전극패드 150 : 전선
151 : 용접비드
120 : 투명도전성코팅층 130 : 저항조절패턴
140 : 전극패드 150 : 전선
151 : 용접비드
Claims (3)
- 기판 공정처리용 히터에 있어서,
기판의 형상에 대응되게 유리로 형성되는 히터본체(110)와;
상기 히터본체(110)의 판면에 형성되는 투명도전성코팅층(120)과;
상기 투명도전성코팅층(120)의 판면에 식각되어 상기 투명도전성코팅층(120)의 단위면적당 저항값을 기준값으로 일정하게 조절하는 복수개의 저항조절패턴(130)과;
상기 히터본체(110)의 양측 표면에 구비된 한 쌍의 전극패드(140)와;
상기 한 쌍의 전극패드(140)에 결합되어 전원을 공급하는 한 쌍의 전선(150)을 포함하며,
상기 투명도전성코팅층(120)은 불소 도핑된 산화주석(FTO)를 상기 히터본체(110)의 표면에 증착하여 형성되며,
상기 불소 도핑된 산화주석(FTO)은, SnCl45H20를 3차 증류수 용매에 녹여 0.68M이 된 용액과, NH4F를 에탄올 용매에 녹여 1.2M이 된 용액을 혼합 교반하여 제조하되, 상기 NH4F를 F/Sn의 비가 1.76이 되도록 하여 혼합하며,
상기 투명도전성코팅층(120)의 증착에는 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법, 초음파 스프레이 분무법 중 어느 하나의 방법이 이용되며,
상기 투명도전성코팅층(120)의 증착시, 상기 히터본체(110)는 350~550℃로 가열되며,
상기 투명도전성코팅층(120)이 상기 히터본체(110)의 판면에 균일하게 도포되지 않은 경우, 상기 투명도전성코팅층(120)의 도포 두께에 따라 상기 투명도전성코팅층(120)에 식각되는 깊이가 상이하게 조절되며,
상기 히터본체(110)에 증착된 상기 투명도전성코팅층(120)의 두께가 두꺼울수록 상기 저항조절패턴(130)의 깊이가 깊게 식각되며,
상기 복수개의 저항조절패턴(130)은 단면이 육각형 형상으로 상기 히터본체(110)의 전면적에 동일한 크기로 형성되며,
상기 전극패드(140)는 은합금을 이빔 증착하여 상기 히터본체(110)에 결합되고,
상기 한 쌍의 전선(150)은 상기 한 쌍의 전극패드(140)에 브레이징 용접되어 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 공정처리용 히터. - 삭제
- 삭제
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| KR1020200123089A KR102495458B1 (ko) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 기판 공정처리용 히터 |
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| KR20220040175A KR20220040175A (ko) | 2022-03-30 |
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- 2020-09-23 KR KR1020200123089A patent/KR102495458B1/ko active IP Right Grant
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