KR20160007284A - 기판 온도 측정장치, 기판 지지장치 및 기판 열처리 장치 - Google Patents

기판 온도 측정장치, 기판 지지장치 및 기판 열처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판의 온도를 측정하는 기판 온도 측정장치, 챔버 내부에서 기판 하부를 지지하는 기판 지지장치 및 기판의 열처리를 위한 기판 열처리 장치에 관한 것이다. 기판 온도 측정장치는, 챔버 내부에서 기판 하부를 지지하는 복수개의 지지핀을 구비한 지지바에 설치되는 기판 온도 측정장치로서, 지지바에 결합되며 상단이 기판 하부면과 이격하여 설치되는 센서 본체; 센서 본체에 구비되는 온도센서; 및 온도센서와 연결되어 챔버 외부로 인출되는 센서와이어; 를 포함한다. 이에 의해 기판에 스크래치가 발생하는 것을 방지하고, 기판 지지장치로부터 탈착 가능하게 함으로써 기판 온도 측정장치의 위치 변경과 수리 및 교체를 용이하게 하며, 기판의 온도를 정확한 위치에서 측정하여 기판의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있다.

Description

기판 온도 측정장치, 기판 지지장치 및 기판 열처리 장치{SUBSTRATE TEMPERATURE SENSING APPARATUS, SUBSTRATE SUPPORTING APPARATUS AND SUBSTRATE HEAT TREATMENT APPARATUS}
본 발명은 기판의 온도를 측정하는 기판 온도 측정장치, 챔버 내부에서 기판 하부를 지지하는 기판 지지장치 및 기판의 열처리를 위한 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
디스플레이용 유리 기판이나 반도체용 웨이퍼와 같은 기판 제조공정 중 상온보다 고온의 상태에서 진행되는 공정의 경우, 기판의 주변에 기판을 가열하기 위한 히터가 구비된다.
기판 처리 공정에서 기판의 온도를 균일하게 유지하는 것은 기판의 어룩을 방지하는 등 제품의 수율 및 품질에 큰 영향을 미친다. 최근 기판 처리 공정을 줄이고, 생산 원가를 낮추기 위해 기판의 크기가 커지고 있어, 기판 처리 장치에 사용되는 히터는 기판의 온도를 균일하게 유지시키는 것이 매우 중요하게 되었다.
일반적으로 발열량이 균일한 히터를 기판의 상부 또는 하부에 일정 간격으로 평행하게 배치하여 기판을 가열하는 경우, 기판의 에지부는 외부환경과 접해 있고, 히터의 영향을 더 적게 받아 중앙부에 비해 온도가 낮아 에지부의 발열량을 증가시킨 히터를 사용하였다. 따라서 기판의 중앙부와 에지부의 발열량을 조절하기 위해 각 발열영역에서 기판의 온도를 측정할 수 있는 기술이 요구된다.
종래 국내 공개특허공보 제10-1998-0708461호에 의하면, 온도 센서를 감싼 피복부재를 기판의 하부면에 접촉시켜 기판의 온도를 측정하였다.
그러나 이에 의하면 온도 센서가 기판 하부면에 접촉하여 기판의 이송과정이나 열팽창 발생시 스크래치가 발생하는 위험이 크다. 특히 기판의 대형화 추세에 따라 기판 중앙부의 온도를 측정하기 위해서는 피복부재를 챔버 내부로 길게 연장하여 설치해야만 하고, 이 경우 피복부재가 고온에 의해 열화 또는 화재 발생의 위험이 있었다.
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 기판과 이격되어 설치되고, 기판 지지장치로부터 탈착 가능하며, 센서 와이어가 지지바 내부를 통해 챔버 외부로 인출되는 기판 온도 측정장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 기판 온도 측정장치를 견고하고 안정되게 지지하기 위한 기판 지지장치를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 중앙부와 에지부 발열영역으로 분할된 히터에 의해 가열되는 기판의 정확한 온도를 측정할 수 있는 기판 열처리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판 온도 측정장치는, 챔버 내부에서 기판 하부를 지지하는 복수개의 지지핀을 구비한 지지바에 설치되는 기판 온도 측정장치로서, 상기 지지바에 결합되며 상단이 기판 하부면과 이격하여 설치되는 센서 본체; 상기 센서 본체에 구비되는 온도센서; 및 상기 온도센서와 연결되어 상기 챔버 외부로 인출되는 센서와이어; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 센서 본체는, 하단이 상기 지지바 외주면에 형성된 결합구에 끼움 결합된다.
바람직하게, 상기 센서 본체는, 하부 외주면에 걸림부가 돌출 형성되고, 상기 걸림부 하부에 상기 결합구에 끼워지는 돌출부를 포함한다.
바람직하게, 상기 지지바는, 상기 돌출부가 끼워지고 상기 걸림부의 하부면이 안착되는 끼움부가 형성된다.
바람직하게, 상기 돌출부는 단자가 형성되고, 상기 끼움부에 삽입되어 상기 센서와이어와 연결된다.
바람직하게, 상기 센서 본체는 상기 지지핀과 평행하게 설치되고, 상기 센서 본체의 상단은 상기 지지핀의 상단보다 높이가 낮게 배치된다.
바람직하게, 상기 온도센서는 상기 센서 본체 하단에 형성된 삽입 홈 내부에 구비된다.
바람직하게, 상기 센서와이어는, 상기 센서 본체의 하단에 고정되고, 상기 지지바의 내부를 통해 인출된다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판 지지장치는, 챔버 내부에서 기판 하부를 지지하는 기판 지지장치에 있어서, 상기 챔버 내부에 수평 방향으로 설치되는 복수의 지지바; 상기 지지바 상부에 일렬로 수직하게 배치되어 상기 기판을 지지하는 복수의 지지핀; 상기 지지바에 결합되며 상단이 기판 하부면과 이격하여 설치되는 센서 본체; 상기 센서 본체에 구비되는 온도센서; 및 상기 온도센서와 연결되어 상기 챔버 외부로 인출되는 센서와이어; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 지지바 양단에 결합되는 슬라이드부재; 및 상기 챔버 내부에 구비되어 상기 지지바의 회전을 제한하며 상기 지지바의 길이방향 변형에 대응하도록 상기 슬라이드부재를 가이드하는 가이드부재; 를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 슬라이드부재는, 상부에 수직방향으로 장공형의 결합구가 형성되며 상기 가이드부재와 면접촉되고, 상기 지지바의 이탈을 방지하도록 상기 결합구에 삽입되어 상기 가이드부재에 고정되는 이탈 방지 핀; 을 더 포함한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판 열처리 장치는, 기판의 열처리를 위한 기판 열처리 장치에 있어서, 상기 기판을 열처리하는 내부공간을 갖는 챔버; 상기 기판에 열을 공급하는 히터; 상기 챔버 내부에 수평 방향으로 설치되는 복수의 지지바; 상기 지지바 상부에 일렬로 수직하게 배치되어 상기 기판을 지지하는 복수의 지지핀; 상기 지지바에 결합되며 상단이 기판 하부면과 이격하여 설치되는 센서 본체; 상기 센서 본체에 구비되는 온도센서; 및 상기 온도센서와 연결되어 상기 챔버 외부로 인출되는 센서와이어; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 히터는, 상기 지지바와 평행하게 배치되며, 중앙부 발열영역과 상기 중앙부 양측의 에지부 발열영역으로 분할되고, 상기 센서 본체는 상기 발열영역의 해당 부분 각각에 적어도 1 이상 배치된다.
바람직하게, 상기 센서 본체 각각에 구비된 온도센서로부터 측정된 온도를 기초로 상기 히터의 중앙부와 에지부 발열영역의 발열량을 제어하는 히터 제어부; 를 더 포함한다.
본 발명의 기판 온도 측정장치에 의하면, 기판 온도 측정장치의 상단이 기판 하부면과 이격되게 설치함으로써 기판에 스크래치가 발생하는 것을 방지하고, 기판 지지장치로부터 탈착 가능하게 함으로써 기판 온도 측정장치의 위치 변경과 수리 및 교체를 용이하게 하며, 센서 와이어를 지지바 내부를 통해 인출함으로써 챔버 내부의 고온으로부터 센서 와이어를 보호할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 지지장치에 의하면, 기판 지지바 양단의 슬라이드부재가 챔버 내부의 가이드부재에 의해 가이드되어 지지바의 회전을 방지함으로써 일정한 위치에서 기판의 온도를 측정할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 장치에 의하면, 발열량에 따라 분할된 영역의 해당 부분에 각각 기판 온도 측정장치를 배치하여 각 영역의 온도를 정확히 측정하고 각 영역의 발열량을 제어함으로써 기판의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 기판 열처리 장치의 측단면도.
도 2는 도 1의 A부분 확대도.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 기판 온도 측정장치가 기판 지지장치에 탈거된 상태를 나타낸 측단면도.
도 4는 도 1의 B-B 부분의 단면도.
도 5는 도 4의 C부분 확대사시도.
도 6은 본 발명을 구성하는 히터의 개략도.
이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 기판 온도 측정장치, 기판 지지장치 및 기판 열처리 장치를 차례대로 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 의한 기판 온도 측정장치(100)는 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이 챔버(1) 내부에서 기판 하부를 지지하는 복수의 지지핀(220)을 구비한 지지바(210)에 설치되는 기판 온도 측정장치(100)로서, 센서 본체(110), 온도센서(120) 및 센서와이어(130)로 이루어진다.
센서 본체(110)는 지지바(210)에 기립한 형태로 결합되며, 상단은 기판 하부면과 이격하여 설치되고, 하단은 지지바(210)의 외주면에 형성된 결합구(212)에 끼움 결합되며, 센서 본체(110)의 길이방향으로 삽입 홈(121)이 형성된다.
센서 본체(110)는 하부 외주면에 돌출된 걸림부(111)가 형성되고, 걸림부(111) 하부에 돌출부(112)가 형성된다. 걸림부(111)는 결합구(212) 보다 크게 형성되어 지지바(210)에 의해 센서 본체(110)의 삽입길이를 제한할 수 있다. 돌출부(112)는 결합구(212)에 삽입되어 센서 본체(110)를 고정한다. 이때 지지바(210)의 결합구(212) 외측에 끼움부(211)를 형성하여, 끼움부(211)에 걸림부(111)의 하부면이 안착되고, 돌출부(112)가 끼워지도록 하여, 센서 본체(110)를 지지바(210)에 탈착 할 수 있다. 이로 인하여 센서 본체(110)의 위치를 변경하기에 용이할 뿐 아니라 기판 온도 측정장치(100)의 수리 및 교체 또한 용이하게 할 수 있다.
또한, 센서 본체(110)는 지지바(220)에 구비된 지지핀(220)과 평행하게 설치되고, 센서 본체(110)의 상단은 지지핀(220)의 상단보다 낮은 높이에 배치되어 기판의 하부면과 이격되도록 한다. 이로써 기판 하부면에 센서 본체(110)에 의한 스크래치 발생을 방지하여 기판을 보호할 수 있다.
온도센서(120)는 센서 본체(110) 하단에 형성된 삽입 홈(121)의 내부에 구비된다. 온도센서(120)가 센서 본체(110)의 상단에 근접할수록 기판의 온도를 정확하게 측정할 수 있다.
센서와이어(130)는 센서 본체(110)의 삽입 홈(121) 내부에 온도센서(120)와 연결되며, 센서 본체(110)의 하단에 고정되고, 지지바(210) 내부를 통해 챔버(1) 외부로 인출된다. 이로써 챔버(1) 내의 고열로부터 센서 와이어(130)를 보호함으로써 열화나 화재의 위험을 방지할 수 있다.
한편, 센서 본체(110)의 돌출부(112)에 단자를 형성하여, 끼움부(211)에 삽입 시 센서와이어(130)와 연결되도록 할 수 있다. 이로 인하여 센서 본체(110)를 지지바(210)로부터 용이하게 탈착할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 기판 지지장치(200)는 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이 상술한 기판 온도 측정장치(100)를 포함한다. 이하에서는 상술한 기판 온도 측정장치(100)의 구성요소에 대한 설명은 생략하며, 기판 지지장치(200)의 부가적인 구성요소를 중심으로 설명한다.
본 발명의 기판 지지장치(200)는 챔버(1) 내부에서 기판 하부를 지지하는 기판 지지장치(200)로서, 지지바(210), 지지핀(220), 슬라이드부재(230), 가이드부재(240), 이탈 방지 핀(250), 센서 본체(110), 온도센서(120) 및 센서와이어(130)로 이루어진다.
지지바(210)는 챔버(1) 내부에 수평 방향으로 복수개가 설치되고, 상부에 지지핀(220)과 센서 본체(110)를 구비한다.
지지핀(220)은 지지바(210) 상부에 일렬로 수직하게 복수개가 배치되어 지지핀(220)의 상단은 기판을 지지한다. 지지핀(220)의 상단은 라운딩처리하여 기판 하부면에 점접촉되게 할 수 있다. 이로 인하여 기판 하부면에 접촉되는 지지핀(220)의 면적을 최소화하여 기판 처리 공정에서 얼룩의 발생을 최소화할 수 있다.
슬라이드부재(230)는 지지바(210) 양단에 결합되고, 상부에 수직방향으로 결합구(231)가 형성되며, 가이드부재(240)와 면접촉된다.
가이드부재(240)는 챔버(1) 내부에 구비되고, 면접촉된 슬라이드부재(230)와 결합된 지지바(210)의 회전을 제한한다. 이에 의해 온도센서(120)가 일정한 위치에서 기판의 온도 측정을 가능하게 하고, 지지바(210)의 열팽창에 의한 길이방향 변형에 대응하도록 유격을 가지며 슬라이드부재(230)를 가이드한다.
이탈 방지 핀(250)은 결합구(231)에 삽입되어 가이드부재(240)에 고정된다. 이로써, 지지바(210)가 가이드부재(240)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이탈 방지핀(250)이 삽입되는 결합구(231)를 지지바(210)의 길이방향이 긴 장공형으로 형성할 수 있다. 이로써, 지지바(210)의 길이방향 변형 시 고정된 이탈 방지 핀(250)에 의한 손상을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 기판 열처리 장치(300)는 도 4에 도시한 바와 같이 상술한 기판 지지장치(200)를 포함한다. 이하에서는 상술한 기판 지지장치(200)의 구성요소에 대한 설명은 생략하며, 기판 열처리 장치(300)의 부가적인 구성요소를 중심으로 설명한다.
본 발명의 기판 열처리 장치(300)는 기판을 열처리 하기 위한 기판 열처리 장치(300)로서, 챔버(1), 히터(310), 히터 제어부, 지지바(210), 지지핀(220), 슬라이드부재(230), 가이드부재(240), 이탈 방지 핀(250), 센서 본체(110), 온도센서(120) 및 센서와이어(130)로 이루어진다.
챔버(1)는 기판을 열처리하는 내부공간을 가진다.
히터(310)는 지지바(210)와 평행하게 배치되며, 챔버(1) 내부의 기판에 열을 공급한다.
히터(310)는 도 6에 도시한 바와 같이 중앙부 발열영역(311)과 중앙부 양측의 에지부 발열영역(312)으로 분할되고, 발열영역의 해당 부분 각각에 적어도 하나 이상의 기판 온도 측정장치(100)가 배치된다. 이로 인하여 발열영역의 온도를 각각 측정하여 기판(1)의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있다.
히터 제어부는 기판 온도 측정장치(100) 각각에 구비된 온도센서(120)로부터 측정된 온도를 기초로 히터(310)의 중앙부와 에지부 발열영역(311, 312)의 발열량을 제어한다. 이로써 기판의 온도를 균일하게 유지시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상을 중심으로 그 변형물 또는 균등물에까지 미침은 자명하다 할 것이다.
100 : 기판 온도 측정장치
110 : 센서 본체
120 : 온도센서
130 : 센서와이어
200 : 기판 지지장치
210 : 지지바
220 : 지지핀
230 : 슬라이드부재
240 : 가이드부재
250 : 이탈 방지 핀
300 : 기판 열처리 장치
310 : 히터

Claims (14)

  1. 챔버(1) 내부에서 기판 하부를 지지하는 복수개의 지지핀(220)을 구비한 지지바(210)에 설치되는 기판 온도 측정장치로서,
    상기 지지바(210)에 결합되며 상단이 기판 하부면과 이격하여 설치되는 센서 본체(110);
    상기 센서 본체(110)에 구비되는 온도센서(120); 및
    상기 온도센서(120)와 연결되어 상기 챔버(1) 외부로 인출되는 센서와이어(130); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 본체(110)는, 하단이 상기 지지바(210) 외주면에 형성된 결합구(212)에 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서 본체(110)는, 하부 외주면에 걸림부(111)가 돌출 형성되고, 상기 걸림부(111) 하부에 상기 결합구(212)에 끼워지는 돌출부(112)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 지지바(210)는, 상기 돌출부(112)가 끼워지고 상기 걸림부(111)의 하부면이 안착되는 끼움부(211)가 형성된 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 돌출부(112)는 단자가 형성되고, 상기 끼움부(211)에 삽입되어 상기 센서와이어(130)와 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서 본체(110)는 상기 지지핀(220)과 평행하게 설치되고,
    상기 센서 본체(110)의 상단은 상기 지지핀(220)의 상단보다 높이가 낮게 배치된 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 온도센서(120)는 상기 센서 본체(110) 하단에 형성된 삽입 홈(121) 내부에 구비된 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 센서와이어(130)는, 상기 센서 본체(110)의 하단에 고정되고, 상기 지지바(210)의 내부를 통해 인출되는 것을 특징으로 하는 기판 온도 측정장치.
  9. 챔버(1) 내부에서 기판 하부를 지지하는 기판 지지장치에 있어서,
    상기 챔버(1) 내부에 수평 방향으로 설치되는 복수의 지지바(210);
    상기 지지바(210) 상부에 일렬로 수직하게 배치되어 상기 기판을 지지하는 복수의 지지핀(220);
    상기 지지바(210)에 결합되며 상단이 기판 하부면과 이격하여 설치되는 센서 본체(110);
    상기 센서 본체(110)에 구비되는 온도센서(120); 및
    상기 온도센서(120)와 연결되어 상기 챔버(1) 외부로 인출되는 센서와이어(130); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지바(210) 양단에 결합되는 슬라이드부재(230);
    상기 챔버(1) 내부에 구비되어 상기 지지바(210)의 회전을 제한하며 상기 지지바(210)의 길이방향 변형에 대응하도록 상기 슬라이드부재(230)를 가이드하는 가이드부재(240); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 슬라이드부재(230)는, 상부에 수직 방향으로 장공형의 결합구(231)가 형성되며 상기 가이드부재(240)와 면접촉되고,
    상기 지지바(210)의 이탈을 방지하도록 상기 결합구(231)에 삽입되어 상기 가이드부재(240)에 고정되는 이탈 방지 핀(250); 을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 지지장치.
  12. 기판의 열처리를 위한 기판 열처리 장치에 있어서,
    상기 기판을 열처리하는 내부공간을 갖는 챔버(1);
    상기 기판에 열을 공급하는 히터(310);
    상기 챔버(1) 내부에 수평 방향으로 설치되는 복수의 지지바(210);
    상기 지지바(210) 상부에 일렬로 수직하게 배치되어 상기 기판을 지지하는 복수의 지지핀(220);
    상기 지지바(210)에 결합되며 상단이 기판 하부면과 이격하여 설치되는 센서 본체(110);
    상기 센서 본체(110)에 구비되는 온도센서(120); 및
    상기 온도센서(120)와 연결되어 상기 챔버(1) 외부로 인출되는 센서와이어(130); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 히터(310)는, 상기 지지바(210)와 평행하게 배치되며, 중앙부 발열영역(311)과 상기 중앙부 양측의 에지부 발열영역(312)으로 분할되고,
    상기 센서 본체(110)는 상기 발열영역의 해당 부분 각각에 적어도 1 이상 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 센서 본체(110) 각각에 구비된 온도센서(120)로부터 측정된 온도를 기초로 상기 히터(310)의 중앙부와 에지부 발열영역(311, 312)의 발열량을 제어하는 히터 제어부; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
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CN108955944A (zh) * 2018-05-16 2018-12-07 洛阳北方玻璃技术股份有限公司 一种用于玻璃钢化炉中的测温探头安装位置的选取方法

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