KR20100051977A

KR20100051977A - 히터

Info

Publication number: KR20100051977A
Application number: KR1020080110814A
Authority: KR
Inventors: 강호영
Original assignee: 주식회사 테라세미콘
Priority date: 2008-11-10
Filing date: 2008-11-10
Publication date: 2010-05-19
Also published as: KR101009990B1

Abstract

복수개의 기판을 챔버에 로딩한 후 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치에 설치되어 기판에 인가되는 열을 공급하는 히터로서, 열처리 공정이 완료된 후에는 냉각용 가스를 이용하여 챔버 내부를 신속하게 냉각시킬 수 있고 구성 요소들의 분리가 용이하여 유지 관리를 용이하게 할 수 있는 히터가 개시된다. 본 발명에 따른 히터(100)는 제1 관(110); 제1 관(110)의 외주면에 감기면서 설치되는 열선(140); 제1 관(110)과의 사이에 공간을 가지면서 제1 관(110)을 둘러싸는 제2 관(120); 제2 관(120)과의 사이에 공간을 가지면서 제2 관(120)을 둘러싸는 제3 관(130); 열선(140)으로 전원을 공급하는 단자부(400); 및 단자부(400)를 절연하는 절연부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

배치식 열처리 장치, 기판, 히터, 냉각, 절연

Description

히터{Heater}

본 발명은 히터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수개의 기판을 챔버에 로딩한 후 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치에 설치되어 기판에 인가되는 열을 공급하는 히터로서, 열처리 공정이 완료된 후에는 냉각용 가스를 이용하여 챔버 내부를 신속하게 냉각시킬 수 있고 구성 요소들을 쉽게 분리할 수 있어서 유지 관리가 용이한 히터에 관한 것이다.

평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 어닐링(annealing) 장치는 글래스와 같은 기판 상에 증착되어 있는 소정의 박막에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위하여 필수적인 열처리 단계를 담당하는 장치이다.

대표적인 어닐링 장치로는 액정 디스플레이 또는 박막형 결정질 실리콘 태양전지를 제조하는 경우 글래스 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.

이와 같은 결정화 공정(열처리 공정)을 수행하기 위해서는 소정의 박막이 형성되어 있는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치가 있어야 한다. 예를 들어, 비정질 실리콘의 결정화를 위해서는 최소한 550 내지 600℃의 온도가 필요하다.

통상적으로 열처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 매엽식과 복수개의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 배치식이 있다. 매엽식은 장치의 구성이 간단한 이점이 있으나 생산성이 떨어지는 단점이 있어서 최근의 대량 생산용으로는 배치식이 각광을 받고 있다.

최근 평판 디스플레이 및 태양전지용 글래스 기판의 사이즈가 점차 대면적화 되고 있다. 예를 들어, LCD의 경우 5.5 세대용 글래스 기판의 사이즈는 1,120mm X 1,220mm에 이르고 있다.

그러나, 종래의 열처리 장치는 열처리 공정을 종료한 후 글래스 기판을 열처리 장치에서 언로딩하는 단계에서 많은 시간이 소요되어 열처리 공정의 생산성을 저하시키는 문제점이 있었다. 이와 같은 생산성이 저하되는 현상은 열 충격에 의한 글래스 기판의 손상을 방지하기 위하여 열처리 공정이 끝나고 챔버 내부를 일정 온도 미만으로 냉각시킨 후 글래스 기판을 언로딩시켜야 하는 관계로 챔버 내부의 온도를 떨어뜨리는 과정에서 시간이 많이 걸리기 때문에 발생한다.

또한, 종래의 열처리 장치는 히터에 손상이 발생한 경우에 히터 전체를 교환해야 했기 때문에 히터의 교체 및 수리시 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열처리 공정의 종료 후에 챔버 내부를 신속하게 냉각시켜서 평판 디스플레이 또는 태양전지 등의 제조에 필요한 열처리 공정의 생산성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 히터를 제공하는 데에 목적이 있다.

또한, 히터를 이루는 구성 요소들의 분리 및 조립이 용이하여 히터의 관리를 용이하게 할 수 있는 히터를 제공하는 데에 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 히터는, 복수개의 기판을 챔버에 로딩한 후 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치에 설치되어 상기 기판에 열을 인가하는 히터로서, 상기 히터는 제1 관; 상기 제1 관의 외주면에 감기면서 설치되는 열선; 상기 제1 관과의 사이에 공간을 가지면서 상기 제1 관을 둘러싸는 제2 관; 상기 제2 관과의 사이에 공간을 가지면서 상기 제2 관을 둘러싸는 제3 관; 상기 열선으로 전원을 공급하는 단자부; 및 상기 단자부를 절연하는 절연부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2 관의 단부에 설치되고 상기 열선과 연결되는 고정캡을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 관의 양단은 상기 제2 관의 양단보다 길게 연장될 수 있다.

상기 단자부는 상기 제1 관 상에 설치되고 외부의 전원이 연결되는 도전관; 및 상기 도전관이 상기 히터의 고정캡에 밀착되도록 하는 고정 너트를 포함할 수 있다.

상기 절연부는 내부에 공간이 형성되고 상기 단자부를 둘러싸는 절연캡을 포함하고, 상기 절연캡의 일측에는 홀이 형성될 수 있다.

상기 제3 관의 양단에는 상기 제3 관을 냉각시키는 냉각수가 흐르도록 하는 제1 냉각부 및 상기 제3 관의 양단에는 상기 제2 관과 상기 제3 관 사이의 공간을 통하여 냉각용 가스가 흐르도록 하는 제2 냉각부가 더 설치될 수 있다.

본 발명에 따르면, 히터 내부에 냉각용 가스가 흐를 수 있는 공간이 마련되어 열처리 공정이 종료된 후 열처리 장치의 챔버 내부를 신속하게 냉각시킬 수 있음으로써 기판의 언로딩 과정에 소요되는 시간이 단축되어 평판 디스플레이 또는 태양전지 등의 제조에 필요한 열처리 공정의 생산성을 획기적으로 향상시키는 효과가 있다.

또한, 히터를 이루는 구성 요소들을 쉽게 분리 및 조립할 수 있어서 히터의 수리 및 관리가 용이해지는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 설치되는 배치식 열처리 장치의 챔버를 나타내는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 챔버에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.

도 3은 도 2의 a 부분의 상세도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 제1 및 제2 냉각부의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 단자부와 절연부의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

도 6a 내지 도 6d는 단자부와 절연부를 이루는 구성 요소들의 구성을 여러 방향에서 나타내는 도면이다.

먼저, 배치식 열처리 장치에 로딩되는 기판(1)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸 등 다양한 재질의 기판(1)이 로딩될 수 있다. 이하에서는 LCD나 OLED와 같은 평판 디스플레이나 박막형 실리콘 태양전지 분야에 가장 일반적으로 사용되는 직사각형 형상의 글래스 기판을 상정하여 설명한다.

배치식 열처리 장치는 열처리 공간을 제공하는 직육면체 형상의 챔버(10)를 주요 구성 요소로 한다. 챔버(10)의 재질은 스테인레스 스틸인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 챔버(10)는 스테인레스 스틸 재질의 프레임에 의해 지지될 수 있다.

챔버(10)의 일측에는 챔버(10)에 기판(1)을 로딩하기 위하여 제1 개구(12)가 형성될 수 있고, 제1 개구(12)에는 상하 방향으로 개폐되는 도어가 설치될 수 있다. 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 제1 개구(12)를 통해 기판(1)을 챔버(10)로 로딩할 수 있고, 열처리가 종료된 후 제1 개구(12)를 통하여 챔버(10)로부터 기판(1)을 언로딩할 수도 있다.

챔버(10)의 상측에는 챔버(10)의 내부에 설치되는, 예를 들어 보트, 가스 공급관 및 가스 배출관 등의 수리 및 교체를 위하여 제2 개구(14)가 설치되고, 제2 개구(14)에는 개폐 가능한 커버가 설치될 수 있다.

챔버(10)의 내부에는 기판(1)을 가열하기 위하여 복수개의 히터(100)가 일정한 간격으로 설치될 수 있다.

히터(100)는 소정의 길이를 갖는 제1 관(110), 제1 관(110)의 외주면에 일정한 간격으로 감겨서 설치되는 코일형 열선(140), 소정의 길이를 가지면서 제1 관(110)의 외부를 둘러싸는 제2 관(120), 소정의 길이를 가지면서 제2 관(120)의 외부를 둘러싸는 제3 관(130)을 포함하여 구성된다.

제1 관(110), 제2 관(120) 및 제3 관(130)의 재질은 제1 관(110), 제2 관(120) 및 제3 관(130) 모두 열처리 장치에 적용되기 때문에 융점이 높은 재질, 예를 들어 석영인 것이 바람직하다.

제1 관(110)은 외경이 대략 10mm, 내경은 대략 6mm, 두께는 2mm 정도인 것이 바람직하다. 제1 관(110)은 그 자체로 중앙에 빈 공간(112)을 갖는다.

제1 관(110)의 단부는 후술하는 고정캡의 중앙을 통과하여 외부로 연장되고, 연장된 부분의 외주면에는 나사산이 형성되어 외부의 전원을 연결할 수 있도록 후술하는 단자부가 설치될 수 있도록 한다.

제1 관(110)의 외주면에는 열선(140)이 코일 형태로 감겨져 있다. 열 선(140)의 재질은 니크롬 또는 칸탈(Kanthal) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. 열선(140)의 직경은 1.0mm 내지 1.4mm의 범위를 갖는 것이 바람직하고, 직경이 1.2mm인 것이 더 바람직하다.

열선(140)을 제1 관(110) 상에 감을 때 열선(140)의 피치는 발열량과 관계가 있다. 즉, 열선(140)의 피치가 작은 영역은 피치가 큰 영역과 비교할 때 발열량이 크다. 따라서, 기판을 균일하게 가열하기 위해서는 히터(100)의 전 면적에 걸쳐서 발열량이 일정해야 하며 이를 위해서는 제1 관(110) 상의 위치에 관계없이 열선(140)의 피치는 동일한 것이 좋다. 다만, 필요에 따라서는 열선(140)의 피치를 제1 관(110) 상의 위치에 따라 변경할 수도 있다.

제2 관(120)은 제1 관(110)과 일정한 간격을 가지면서 제1 관(110)을 둘러싸는 형태로 설치된다. 제2 관(120)은 외경이 대략 18mm, 내경은 대략 14mm, 두께는 2mm 정도인 것이 바람직하다.

제3 관(130)은 제2 관(120)과 일정한 간격을 가지면서 제2 관(120)을 둘러싸는 형태로 설치된다. 제3 관(130)은 외경이 대략 30mm, 내경은 대략 22mm, 두께는 4mm 정도로 구성되는 것이 바람직하다. 제2 관(120)과 제3 관(130) 사이에는 대략 2mm 정도의 간격을 갖는 빈 공간(122)이 형성된다.

히터의 수리 등을 위해 제1 관(110)과 제2 관(120)은 제3 관(130)으로부터 각각 분리될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 제2 관(120)의 양 단부에는 제1 관(110)의 외주면에 감겨있는 열선(140)이 빠져 나오는 것을 방지하기 위해 고정캡(150)이 설치될 수 있다.

고정캡(150)은 소정의 길이를 갖는 원통형으로 형성되고, 일단으로는 제2 관(120)이 내측으로 삽입된 후 밀착될 수 있도록 형성되고, 타단으로는 제1 관(110)과 제2 관(120) 사이에 형성된 공간(112)을 폐쇄할 수 있을 정도의 크기를 갖는 링 형태로 형성한다. 고정캡(150)을 제2 관(120)의 단부에 설치하였을 때 제1 관(110)의 외주면에 감겨있는 열선(140)의 일단이 고정캡(150)에 접촉하며 이동이 방지되어 제1 관(110)과 제2 관(120)의 사이에서 외부로 이탈하지 못하도록 하는 것이 바람직하다.

고정캡(150)은 SUS 재질로 형성하여 외부에서 인가되는 전원을 고정캡(150)에 접촉하는 열선(140)으로 인가할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

제1 관(110)은 고정캡(150)의 중앙을 통과하여 외부로 연장되고, 연장된 부분의 외주에는 나사산이 형성되어 후술하는 단자부와의 연결을 용이하게 한다.

히터(100)를 구성하는 제1, 제2 및 제3 관(110, 120, 130)의 중심축은 일치되도록 구성될 수도 있지만, 히터(100)의 동작 도중에 제1 및 제2 관(110, 120)의 처짐이 발생할 수 있고 처짐 정도에 따라서는 제1 관(110) 또는 제2 관(120)이 파손될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 제2 관(120)을 제3 관(130)의 중심보다 하부에 위치되도록 하여 동작 도중 처짐이 발생되면 제3 관(130)과 접촉되어 지지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

제1 관(110)의 단부에는 제1 관(110)의 외주면에 감겨있는 열선(140)으로 인가되는 전원을 외부에서 공급받을 수 있고 한편으로는 외부 환경에 대하여 절연 기능도 담당할 수 있는 단자부(400)가 설치된다. 단자부(400)는 제2 냉각부(300)의 제2 본체(310)와 고정캡(150)을 통하여 열선(140)과 연결될 수 있다. 단자부(400)의 구성에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

히터(100)는 히터(100)의 내부에 냉각용 가스가 흐를 수 있도록 하는 공간이 형성되어 있다. 상기 공간은 제1 관(110)의 중앙 공간(112)과 제2 관(120)과 제3 관(130) 사이의 공간(122)을 포함하며, 2개의 공간(112, 122) 중 최소한 어느 하나의 공간을 통하여 냉각용 가스가 흐르게 된다.

냉각용 가스로는 공기, 헬륨, 질소, 아르곤을 사용할 수 있다. 냉각용 가스의 온도는 대략 상온인 것이 바람직하나 필요에 따라서는 상온 미만의 온도로 냉각된 가스를 사용할 수도 있다.

또한, 냉각수를 이용하여 제3 관(130)의 단부를 냉각시킴으로써 제3 관(130)이 열손상을 입는 것을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 히터(100)의 제3 관(130)의 양단으로는 히터(100) 단부를 냉각하는 제1 냉각부(200)가 설치되고, 히터(100)를 구성하는 제1 관(110)과 제2 관(120) 사이에 형성된 공간으로 냉각 가스를 유입시킬 수 있는 제2 냉각부(300)가 설치될 수 있다.

제1 및 제2 냉각부(200, 300)는 히터(100)를 구성하는 제3 관(130)의 양단에 동일하게 설치될 수 있다.

제1 냉각부(200)의 구성을 살펴보기로 한다.

히터(100)를 구성하는 제3 관(130)의 양 단부에는 외부에서 공급받은 냉각수를 이용하여 제3 관(130)의 단부를 냉각할 수 있는 제1 냉각부(200)를 설치한다.

제1 냉각부(200)는 내부를 따라 소정의 공간이 형성되어 있는 링 형태의 제1 본체(210)와 제1 본체(210)의 일측으로 설치되는 냉각수 유입관(220) 및 냉각수 유출관(230)으로 구성될 수 있다.

제1 냉각부(200)의 제1 본체(210)는 후술하는 플랜지(240)에 의해 챔버(10)에 고정될 수 있도록 외주 직경은 플랜지(240)의 내주 직경에 해당하는 정도로 형성되고, 제1 본체(210)의 내주 직경은 제3 관(130)의 외주 직경에 해당하는 수준으로 형성될 수 있다.

그리고, 제1 본체(210)의 일단은 챔버(10)의 외벽에 밀착되므로, 챔버(10)에 밀착되는 면에 오 링(212)을 배치하여 가스 누출 등이 방지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

냉각수 유입관(220) 및 냉각수 유출관(230)은 제1 본체(210) 내부의 공간으로 냉각수를 유입 및 유출이 가능하게 하여 제3 관(130)의 단부를 냉각할 수 있다.

냉각수 유입관(220) 및 냉각수 유출관(230)은 제1 본체(210)의 중심축에 대하여 소정의 각거리를 두고 이격되어 설치될 수 있다.

제1 냉각부(200)가 설치되어 있는 히터(100)의 양 단부에는 히터(100)의 제2 관(120)과 제3 관(130) 사이의 공간으로 냉각용 가스가 흐르도록 하는 제2 냉각부(300)가 설치될 수 있다.

제2 냉각부(300)의 구성을 살펴보기로 한다.

제2 냉각부(300)는 내부에 공간이 형성되어 있는 링 형태의 제2 본체(310)와 제1 본체(210)의 일측으로 설치되어 제2 본체(310)의 내부에 형성되는 공간과 연결 되는 가스관(320)으로 구성된다.

제2 본체(310)의 외주 직경은 제3 관(130)의 외주 직경에 해당하는 정도로 형성되고, 제2 본체(310)의 내주 직경은 제2 관(120)의 외주 직경에 해당하는 수준으로 형성되며, 제2 본체(310)의 일단은 제2 관(120)과 제3 관(130)의 사이에 형성된 공간과 유통할 수 있도록 개방되어 있다.

따라서, 가스관(320)을 통해 유입된 냉각용 가스가 제2 본체(310)를 통해 제2 관(120)과 제3 관(130)의 사이에 형성된 공간으로 유입될 수 있고, 냉각 후에는 다시 제2 본체(310)를 통해 외부로 배출될 수 있다.

제2 냉각부(300)는 제3 관(130)의 양단에 각각 설치되므로, 일단의 제2 냉각부(300)의 가스관(320)을 통해 냉각용 가스가 공급된다면, 냉각용 가스는 제2 관(120)과 제3 관(130)의 사이에 형성된 공간을 통과한 후, 타단의 제2 냉각부(300)의 가스관(320)을 통해 배기될 수 있다.

제1 및 제2 냉각부(200, 300)의 설치에 대하여 살펴보기로 한다.

제1 냉각부(200)는 플랜지(240)에 의해 챔버(10)의 외부면에 밀착되어 고정될 수 있다.

이때, 플랜지(240)에 의해 제1 냉각부(200)의 고정이 용이할 수 있도록 플랜지(240)의 일단과 제1 본체(210)의 일단은 서로 걸릴 수 있도록 함으로써, 제1 냉각부(200)가 챔버(10)에 용이하게 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

플랜지(240)는 챔버(10)의 외벽에 밀착된 상태에서 챔버(10)의 외벽에 볼트 고정할 수 있다. 제1 냉각부(200)가 챔버(10)의 외부에 견고하게 고정될 수 있다 면, 플랜지(240)와 챔버(10)의 고정 방식은 볼트 고정 방식 이외에도 다양한 방법으로 고정될 수 있다.

제1 냉각부(200)가 플랜지(240)에 의해 챔버(10)에 고정된 상태에서 제1 냉각부(200)와 제3 관(130)의 고정 상태를 견고히 하기 위해, 제1 본체(210)와 제3 관(130)의 사이에 형성된 공간으로는 칼라(collar)(250) 및 칼라(250)의 양단으로 배치되는 오 링(252)이 설치될 수 있고, 칼라(250)의 일단으로는 히터 커버(260)를 위치될 수 있다. 히터 커버(260)를 제1 본체(210)에 볼트 고정시킴으로써, 제3 관(130)과 제1 본체(210)의 고정을 견고히 할 수 있다. 고정 상태를 견고히 하기 위해 칼라(250)와 히터 커버(260)의 외주 직경은 제1 본체(210)의 내주면에 밀착되는 정도로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 제1 본체(210)와 제3 관(130)의 사이에 설치되는 칼라(250) 및 오 링(252)은 제1 본체(210)와 제3 관(130) 사이에 발생될 수 있는 틈새를 밀폐시킴으로써 챔버(10) 내부로의 가스의 유입을 방지할 수 있으므로, 챔버(10) 내부의 진공 유지를 용이하게 할 수 있다.

제1 냉각부(200)의 설치가 완료된 후, 고정캡(10)을 통해 연장되어 있는 제1 관(110)의 단부에 제2 본체(310)를 설치하고, 제1 관(110)의 단부로는 후술하는 단자부를 나사 연결하며, 연결된 단자부는 제2 본체(320)의 일단에 밀착시킴으로써, 제2 냉각부(300)가 고정되도록 한다. 제2 냉각부(300)의 고정을 위해 히터 커버(260)와 제2 본체(310)도 볼트 결합되는 것이 바람직하다.

제1 및 제2 냉각부(200, 300)의 설치가 완료되면, 제1 관(110)의 단부에는 열선(140)으로 전원을 인가할 수 있도록 하는 단자부(400)를 설치한다.

단자부(400)의 구성을 살펴보기로 한다.

단자부(400)는 제1 관(110)의 단부에 나사 결합될 수 있고 일단이 고정캡(150)의 단부에 접촉하며 전원선이 연결되는 도전관(410)과 제1 관(110)의 단부에 나사 결합되고 도전관(410)과 고정캡(150)의 연결 상태가 유지될 수 있도록 도전관(410)의 일단을 압착하는 제1 고정 너트(420)로 구성될 수 있다.

전원선이 연결되는 도전관(410)은 고정캡(150)으로의 전원 인가를 용이하게 하기 위해 고정캡(150)과 같은 SUS 재질로 형성될 수 있다.

도전관(410)의 구성의 일 예는 도 6a에 도시한 바와 같다.

제1 고정 너트(420)는 제1 관(110)에 단부에 나사 결합되되, 도전관(410)의 일단을 압착할 수 있도록 함으로써 도전관(410)과 고정캡(150)의 연결 상태가 유지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 도전관(410)으로 연결되는 전원선은 도전관(410)의 일측에 용접에 의해 연결할 수도 있지만, 제1 고정 너트(420)와 도전관(410)의 사이에 전원선의 단부를 위치시켜 연결할 수도 있다.

제1 고정 너트(420)는 석영 재질로 형성될 수 있다.

한편, 도전관(410)을 제1 관(110)의 단부에 결합시킨 상태에서 외부의 충격이 인가되어 도전관(410) 또는 제1 관(110)을 손상시키는 것을 방지하기 위하여 고정캡(150)과 절연캡(510) 사이에는 도전관(410)의 외부를 둘러싸는 제1 및 제2 보호 너트(430, 440)를 설치할 수 있다.

제1 및 제2 보호 너트(430, 440)의 구성을 나타내는 일 예는 도 6b와 도 6c에 도시되어 있다.

열선(140)으로 전원을 인가하기 위해 설치되는 단자부(400)에서 전원이 누설되거나 다른 도전체가 단자부에 닿는 것을 방지할 수 있도록 절연부(500)가 설치되는 것이 바람직하다.

절연부(500)의 구성을 살펴보기로 한다.

제1 관(110)의 단부에 도전관(410)과 제1 고정 너트(420)가 연결된 후, 절연캡(510)을 제1 관(110)의 단부에 나사 결합시킬 수 있다. 이때, 절연캡(510)의 내부에 형성되어 있는 공간에는 도전관(410)과 제1 고정 너트(420)가 위치되도록 하고 그 내주면은 도전관(410)과 제1 고정 너트(420)와 이격되는 것이 바람직하다.

도 6d에는 여러 방향에서 나타내는 절연캡(510)의 일 예의 구성이 도시되어 있다.

절연캡(510)은 도전관(410)으로 인가되는 전원이 외부와 절연되도록 하는 역할을 수행하므로 석영을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다.

절연캡(510)이 제1 관(110)에 설치된 후, 절연캡(510)의 연결 상태가 유지될 수 있도록 제1 관(110)의 종단부에는 제2 고정 너트(530)가 설치될 수 있다.

그리고, 절연캡(510) 내부의 도전관(410)으로 전원을 인가하기 위해 전원선의 통과를 위해 절연캡(510)의 일측으로는 홀(520)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 다음과 같이 작동할 수 있다.

챔버(10)의 일측에는 제1 개구(12)가 형성되어 챔버(100)에 기판을 로딩하기 위하여 소정의 방향으로 슬라이딩 하면서 개폐되는 도어(미도시)가 설치될 수 있고, 도어가 개방된 상태에서 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(1)을 챔버(10)로 로딩할 수 있다. 한편, 열처리가 종료된 후 도어를 통하여 챔버(10)로부터 기판(1)을 언로딩할 수도 있다.

챔버(10)의 상측으로 형성된 제2 개구(14)를 통해 챔버(10)의 내부에 설치되는 다양한 구성요소의 수리 및 교체를 할 수 있다.

챔버(10)의 내부에는 기판(1)에 열을 인가하기 위해 소정의 길이를 갖는 복수개의 히터(100)가 설치된다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에서는 챔버(10) 내부에 14개의 히터로 구성되는 히터 유닛이 4개가 설치된다. 이때, 1개의 히터 유닛을 구성하는 14개의 히터(100)는 기판(1)의 장변 방향으로 일정한 간격을 가지면서 배치되고, 4개의 히터 유닛은 기판(1)의 적층 방향으로 일정한 간격을 가지면서 배치된다. 1개의 히터 유닛을 구성하는 히터(100)의 개수 및 챔버(10) 내부에 배치되는 히터 유닛의 개수는 챔버(10)에 로딩되는 기판(1)의 크기 및 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다.

기판(1)의 로딩이 완료된 후, 히터(100)로 전원을 인가하면 전원선을 통해 공급되는 전원은 도전관(410)과 고정캡(150)을 통해 열선(140)으로 인가되고, 열처리 공정의 수행에 필요한 열이 소정 시간 동안 발생되도록 한다.

이때, 히터(100)의 양단에 설치된 제1 냉각부(200)를 이용하여 히터(100)의 양단으로 냉각수를 유입시켜 히터(100)의 단부를 냉각시킬 수 있다.

또한, 열처리 공정이 종료된 후에, 히터(100)의 양단에 설치된 제2 냉각 부(300)를 이용하여 히터(100) 내의 공간(122)을 통하여 냉각용 가스를 흘려 주면 히터(100) 자체의 온도를 신속하게 떨어뜨리고 나아가 챔버(10) 내부의 온도를 신속하게 떨어뜨릴 수 있다.

따라서, 본 발명의 히터(100)는 열처리 공정 종료 후에 기판(1)의 언로딩을 위하여 챔버(10) 내부의 온도를 소정의 온도 미만으로 떨어뜨리는 데에 걸리는 시간을 단축할 수가 있어서 평판 디스플레이 및 태양전지의 제조에 필요한 열처리 공정의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.

한편, 히터(100)의 계속적인 사용에 의해 제1 관(110), 제2 관(120) 또는 제3 관(130) 중 어느 하나의 관에 손상이 발생될 수 있다.

열처리의 진행을 계속 하기 위해서는 손상된 관의 교체가 필요하고 다음과 같은 과정을 거쳐서 교체하도록 한다.

제1 관(110)과 제2 관(120)을 교체하는 경우에는 다음과 같다.

제1 관(110)의 단부에 설치된 단자부(400)와 절연부(500)는 제1 관(110)과 나사 연결되어 있으므로, 제1 관(110) 양단의 단자부(400)와 절연부(500)를 제거하여 제1 관(110)에 대한 고정을 해제한 후, 제1 관(110)을 교체할 수 있도록 한다. 이후, 고정캡(150)과 제2 냉각부(300)를 해체하면 제2 관(120)을 분리할 수 있다. 이와 같이 제1 관(110) 또는 제2 관(120) 중 교체가 필요한 관을 새로운 관으로 교환한 후, 상기한 해체의 역순으로 조립하도록 한다.

그리고, 제2 냉각부(300), 단자부(400) 및 절연부(500) 중 어느 하나에 손상이 발생되었다면 조립 과정에서 새로운 것으로 교체하는 것이 바람직하다.

제3 관(130)을 교체하는 경우에는 다음과 같다.

우선, 제1 관(110)과 제2 관(120)의 교체를 위해 제2 냉각부(300), 단자부(400) 및 절연부(500)를 제거하는 것은 상기와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

제2 냉각부(300), 단자부(400) 및 절연부(500)가 제거된 상태에서는 제3 관(130)의 단부에 대한 고정도 해제되므로, 이 상태에서 칼라(250), 오 링(252) 및 히터 커버(260)를 해체하면 제3 관(130)을 새로운 것으로 교체할 수 있다.

제3 관(130)의 교체 작업시, 제1 본체(210)를 챔버(10)에 고정하는 플랜지(240)를 해체하는 방법도 사용될 수 있으나, 플랜지(240)를 챔버(10) 양단에 재 설치할 때 플랜지(240)를 일직선상에 서로 정렬하는 작업에는 많은 시간이 소요되는 관계로 플랜지(240)는 해체하지 않는 것이 바람직하다.

제3 관(130)을 새로운 것으로 교체한 후에는 상기한 해체 순서의 역순으로 조립하여 히터(100)를 완성한다. 그리고, 제1 냉각부(200), 제2 냉각부(300), 단자부(400) 및 절연부(500) 중 어느 하나에 손상이 발생되었다면 조립 과정에서 새로운 것으로 교체하는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 히터(100)는 히터(100)를 구성하는 구성 요소들 중 어느 하나가 손상을 입었을 경우에는 손상을 입은 구성 요소 하나만을 교체할 수 있으므로 히터의 수리 및 관리가 용이해지는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에 서 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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 설치되는 배치식 열처리 장치의 챔버를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 챔버에 설치된 상태를 나타내는 도면.

도 3은 도 2의 a 부분의 상세도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 제1 및 제2 냉각부의 구성을 나타내는 분해 사시도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 단자부와 절연부의 구성을 나타내는 분해 사시도.

도 6a 내지 도 6d는 단자부와 절연부를 이루는 구성 요소들의 구성을 여러 방향에서 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 기판

10: 챔버

100: 히터

110: 제1 관

120: 제2 관

130: 제3 관

140: 열선

150: 고정캡

200: 제1 냉각부

210: 제1 본체

220: 냉각수 유입관

230: 냉각수 유출관

240: 플랜지

300: 제2 냉각부

310: 제2 본체

320: 가스관

400: 단자부

410: 도전관

420: 제1 고정 너트

500: 절연부

510: 절연캡

520: 홀

530: 제2 고정 너트

Claims

복수개의 기판을 챔버에 로딩한 후 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치에 설치되어 상기 기판에 열을 인가하는 히터로서,

상기 히터는

제1 관;

상기 제1 관의 외주면에 감기면서 설치되는 열선;

상기 제1 관과의 사이에 공간을 가지면서 상기 제1 관을 둘러싸는 제2 관;

상기 제2 관과의 사이에 공간을 가지면서 상기 제2 관을 둘러싸는 제3 관;

상기 열선으로 전원을 공급하는 단자부; 및

상기 단자부를 절연하는 절연부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서,

상기 제2 관의 단부에 설치되고 상기 열선과 연결되는 고정캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
제2항에 있어서,

상기 제1 관의 양단은 상기 제2 관의 양단보다 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서,

상기 단자부는

상기 제1 관 상에 설치되고 외부의 전원이 연결되는 도전관; 및

상기 도전관이 상기 히터의 고정캡에 밀착되도록 하는 고정 너트를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서,

상기 절연부는 내부에 공간이 형성되고 상기 단자부를 둘러싸는 절연캡을 포함하고, 상기 절연캡의 일측에는 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.
제1항에 있어서,

상기 제3 관의 양단에는 상기 제3 관을 냉각시키는 냉각수가 흐르도록 하는 제1 냉각부 및 상기 제3 관의 양단에는 상기 제2 관과 상기 제3 관 사이의 공간을 통하여 냉각용 가스가 흐르도록 하는 제2 냉각부가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 히터.