KR20160011972A - 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치 - Google Patents

기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 열처리하는 기판 열처리 시스템의 챔버 내에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 챔버를 냉각시키는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치에 관한 것으로서, 냉각매체가 저장되는 저장부와, 저장된 냉각매체를 공급하는 공급부와, 공급된 냉각매체를 사용하여 기판 열처리 시스템의 챔버를 냉각시키는 냉각부와, 이 냉각부로부터 냉각매체를 배출시키는 배출부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 기판 열처리 시스템의 챔버에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 냉각매체를 사용하여 챔버를 냉각시킴으로써, 챔버의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시켜 열처리의 전체 공정시간을 단축시킬 수 있는 효과를 제공한다.

Description

기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치{APPARATUS FOR COOLING HEAT TREATMENT SYSTEM FOR SUBSTRATE AND METHOD THEREOF AND HEAT TREATMENT APPARATUS FOR SUBSTRATE COMPRISING THE SAME}
본 발명은 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 열처리하는 기판 열처리 시스템의 챔버 내에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 챔버를 냉각시키는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 제조 시 사용되는 대면적 기판 처리 시스템은 크게 증착 장치와 어닐링 장치로 구분될 수 있다.
증착 장치는 평판 디스플레이의 핵심 구성을 이루는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층을 형성하는 단계를 담당하는 장치로서, LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 같은 화학 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리 증착 장치가 있다.
어닐링(annealing) 장치는 평판 디스플레이 기판상에 증착되어 있는 소정의 박막에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위한 필수적인 열처리를 담당하는 장치로서, 반도체 또는 태양전지에서 사용되는 실리콘 웨이퍼나 글래스 등과 같은 기판의 열처리에도 적용될 수 있다.
이와 같은 열처리 공정을 수행하기 위해서는 기판의 가열이 가능한 열처리 장치가 있어야 하며, 적정한 어닐링 효과를 위해서는 최소한 300℃ 이상의 온도로 승온하는 기판 열처리 시스템이 필요하다.
이러한 기판 열처리 시스템으로는 1매의 기판을 열처리하는 매엽식(Single Substrate Type) 열처리 장치와, 복수매의 기판을 한번에 열처리 하는 배치식(Batch Type) 열처리 장치가 있다. 매엽식 열처리 장치는 구성이 간단한 이점이 있으나 생산성이 떨어지는 단점이 있으며 대량 생산에는 배치식 기판 처리 장치를 많이 적용하고 있다.
또한, 다른 형식의 기판 열처리 시스템으로는, 별도의 열원에 의해 공기를 가열하여 열풍을 이용하여 기판을 열처리하는 열풍식 열처리 장치와, 기판의 둘레에 히터를 설치하여 히터의 가열에 의해 기판을 열처리하는 히터식 열처리 장치가 있다.
열풍식 열처리 장치는 외부 공기를 가열한 열풍을 사용하므로, 기판의 열처리 분포가 균일하게 이루어지나 열처리 설비의 사이즈가 대형화되어야 하고, 히터식 열처리 장치는 설비에 히터를 다량 설치해야 하므로, 설비의 제작비용이 증가하게 된다.
이러한 기판 열처리 시스템에서의 처리공정은, 기판이 투입된 챔버를 승온하는 승온공정과, 챔버의 내부에서 고온으로 기판을 열처리하는 열처리공정과, 열처리된 기판을 반출하기 전에 챔버를 냉각시키는 냉각공정으로 이루어진다.
특히, 고온으로 열처리된 기판을 외부로 반출시 챔버의 내부와 외부 사이의 온도차이가 큰 경우에 공기의 밀도차에 의해 의해 기판에 크랙이나 손상이 발생되어 생산성이 저하되는 문제를 방지하기 위해, 냉각공정에서는 챔버에 외기 또는 에어를 공급하여 일정온도로 냉각시킨후 기판을 반출하게 된다.
이와 같은 종래의 기판 열처리 시스템에서의 냉각공정은, 챔버에 외기 또는 에어를 공급하여 냉각시키는 공냉식의 냉각장치를 사용하므로, 냉각시간이 지연되고 장시간이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 냉각공정에서는 공냉식 냉각장치에 의해 챔버의 냉각시간이 과다하게 소요되므로, 기판의 열처리 공정시간 전체가 장시간으로 연장되어 기판의 열처리 효율이 저하되고 기판의 생산성도 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로서, 기판 열처리 시스템의 챔버의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시켜 열처리의 전체 공정시간을 단축시키는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열처리 승온시 잔류된 냉각매체에 의한 챔버의 손상을 방지할 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 챔버의 냉각속도 및 냉각시간을 조절할 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉각매체의 사용량을 절감하는 동시에 냉각매체의 냉각효율을 향상시킬 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉각매체의 공급량을 측정하여 공급량을 조절하고 냉각매체의 공급을 단속할 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 냉각매체를 챔버의 상면 및 하면에 일정하게 분배하거나 서로 다르게 분배하여 배출할 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 챔버의 내부공간에 대한 냉각매체의 냉각유로를 다양하게 배치하는 동시에 냉각효율을 향상시킬 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열처리 승온시 냉각부에 잔류된 냉각매체를 신속하게 제거할 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치 및 냉각방법과 이를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열풍식 기판 열처리 장치의 챔버에서 열처리후 기판의 반출시 냉각 사이클 시간을 단축시켜 열풍식 열처리 공정의 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 구비한 열풍식 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판을 열처리하는 기판 열처리 시스템의 챔버 내에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 챔버를 냉각시키는 기판 열처리 시스템의 냉각장치로서, 냉각매체가 저장되는 저장부(10); 상기 저장된 냉각매체를 공급하는 공급부(20); 상기 공급된 냉각매체를 사용하여 기판 열처리 시스템의 챔버를 냉각시키는 냉각부(30); 상기 냉각부(30)로부터 냉각매체를 배출시키는 배출부(40); 및 상기 공급부(20)에서 냉각매체의 공급차단시 상기 냉각부(30)에 잔류된 냉각매체를 제거하는 제거부(50);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 공급부(20)에서 냉각매체의 공급량을 조절하도록 냉각매체의 온도를 측정하는 온도측정부(60);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 온도측정부(60)는, 상기 냉각부(30)의 상류 및 하류 중 적어도 하나에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 저장부(10)에는 냉각매체를 냉각시키는 냉각수단이 구비되어, 상기 배출부(40)로부터 냉각매체가 상기 저장부(10)로 배출되고 상기 냉각수단에 의해 냉각된 후 상기 공급부(20)로 공급되어 순환되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 공급부(20)는, 냉각매체의 공급량을 조절하는 공급량조절밸브; 상기 공급량조절밸브의 하류에 설치되어 냉각매체의 공급량을 조절하도록 냉각매체의 공급량을 측정하는 유량계; 및 상기 유량계의 하류에 설치되어 냉각매체의 공급을 단속하는 공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 냉각부(30)의 상류에 설치되어 냉각매체를 분배하는 분배부(70); 및 상기 냉각부(30)의 하류에 설치되어 냉각매체를 합류하는 합류부(80);를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 냉각부(30)는, 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나를 냉각시키는 냉각배관;을 포함하고, 상기 냉각배관은, 냉각매체가 투입되는 투입관과, 상기 투입관의 하류에서 분기된 복수의 냉각관과, 상기 냉각관의 하류에서 합류된 배출관으로 이루어져 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 배출부(40)는, 냉각매체의 배출을 단속하는 배출스위치; 상기 배출스위치의 하류에 설치되어 냉각매체의 역류를 방지하는 역류방지밸브; 및 상기 역류방지밸브의 하류에 설치되어 냉각매체의 배출량을 조절하는 배출량조절밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 제거부(50)는, 상기 냉각부(30)의 내부에 에어를 공급하는 에어펌프; 및 상기 에어펌프의 하류에 설치되어 에어의 공급을 단속하는 에어공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 이용한 기판 열처리 시스템의 냉각방법으로서, 냉각매체를 공급하는 공급단계(S10); 상기 공급된 냉각매체를 사용하여 기판 열처리 시스템의 챔버를 냉각시키는 냉각단계(S20); 상기 챔버를 냉각시킨 냉각매체를 배출시키는 배출단계(S30); 및 상기 배출단계(S30)에서 챔버의 내부에 잔류된 냉각매체를 제거하는 제거단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 배출단계(S30)에서 배출된 냉각매체를 냉각수단에 의해 냉각하여 상기 공급단계(S10)로 투입하여 냉각매체를 순환시키는 순환단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 기재된 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 구비한 기판 열처리 장치로서, 가열부에 의해 가열된 열풍을 챔버의 내부에 순환시켜 챔버에 장입된 기판을 열처리하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 기판 열처리 시스템의 챔버에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 냉각매체를 사용하여 챔버를 냉각시킴으로써, 챔버의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시켜 열처리의 전체 공정시간을 단축시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제거부를 사용하여 냉각부에 잔류된 냉각매체를 제거함으로써, 열처리 승온시 잔류된 냉각매체에 의한 챔버의 손상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 냉각부의 상류나 하류에서 냉각매체의 온도를 측정하여 냉각부로 공급되는 냉각매체의 공급량을 조절함으로써, 챔버의 냉각속도 및 냉각시간을 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 챔버를 냉각시킨 냉각매체를 저장부로 배출하고 저장부의 내부에 설치된 냉각수단에 의해 냉각매체를 냉각시켜 재사용하도록 순환시킴으로써, 냉각매체의 사용량을 절감하는 동시에 냉각매체의 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 공급부로서 공급량조절밸브, 유량계, 공급밸브를 구비함으로써, 냉각매체의 공급량을 측정하여 공급량을 조절하고 냉각매체의 공급을 단속할 수 있게 된다.
또한, 냉각부의 상류 및 하류에 분배부와 합류부를 설치함으로써, 냉각매체를 챔버의 상면 및 하면에 일정하게 분배하거나 서로 다르게 분배하여 배출할 수 있게 된다.
또한, 냉각부의 냉각관을 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나에 배치함으로써, 챔버의 내부공간에 대한 냉각매체의 냉각유로를 다양하게 배치하는 동시에 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 제거부로서 에어펌프와 에어공급밸브를 구비함으로써, 열처리 승온시 냉각부에 잔류된 냉각매체를 신속하게 제거할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 열풍식 기판 열처리 장치에 냉각장치를 구비함으로써, 열풍식 기판 열처리 장치의 챔버에서 열처리후 기판의 반출시 냉각 사이클 시간을 단축시켜 열풍식 열처리 공정의 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 시스템의 냉각장치의 냉각부를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 이용한 기판 열처리 시스템의 냉각방법을 나타내는 흐름도.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 더욱 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 시스템의 냉각장치의 냉각부를 나타내는 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 이용한 기판 열처리 시스템의 냉각방법을 나타내는 흐름도이다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 의한 기판 열처리 시스템의 냉각장치는, 저장부(10), 공급부(20), 냉각부(30) 및 배출부(40)를 포함하여 이루어져, 기판을 열처리하는 기판 열처리 시스템의 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 챔버(100)의 기판처리공간(110)을 냉각매체로 냉각시키는 기판 열처리 시스템의 냉각장치이다.
저장부(10)는, 냉각매체가 저장되는 저장수단으로서, 냉각수, 냉각액 또는 냉각가스 등과 같이 액체 또는 기체상태의 냉각매체를 저장하도록 저장조 또는 저장용기로 형성되며, 이러한 저장부(10)는 내부에는 냉각매체를 냉각시키는 냉각코일이나 냉각기 등과 같은 냉각수단이 구비되어 있는 냉각탑으로 이루어지는 것도 가능함은 물론이다.
따라서, 저장부(10)로부터 공급부(20)에 의해 공급되는 냉각매체가 냉각부(30)를 거쳐서 배출부(40)를 통해 배출되고, 배출부(40)에서 배출된 냉각매체가 다시 저장부(10)로 유입되는 경우에는, 저장부(10)의 내부에 구비된 냉각수단에 의해 냉각매체가 냉각된 후 공급부(20)로 재공급하게 되므로, 냉각매체를 냉각시켜 순환시키는 것이 가능하게 된다.
특히, 냉각매체가 고온상태의 챔버(100)의 기판처리공간(110)의 냉각시 고온상태로 유지되므로, 저장부(10)의 내부에 냉각수단이 구비되어 있지 않은 경우에는 냉각매체를 순환시키지 않고서 외부로 배출시키거나 배수시키는 것도 가능함은 물론이다.
공급부(20)는, 저장부(10)에 저장된 냉각매체를 공급하는 공급수단으로서, 공급량조절밸브(21), 유량계(22), 공급밸브(23), 분기밸브(24), 공급펌프(25)를 포함하여 이루어져 있다.
공급량조절밸브(21)는, 저장부(10)로부터 공급되는 냉각매체의 공급량을 조절하는 유량조절수단으로서, 챔버의 내부온도 또는 냉각매체의 온도에 따라 냉각매체의 유량을 조절하여 챔버의 냉각속도나 냉각시간을 조절할 수 있게 된다.
유량계(22)는, 공급량조절밸브(21)의 하류에 설치되어 냉각매체의 공급량을 조절하도록 냉각매체의 공급량을 측정하는 유량측정수단으로서, 냉각매체의 공급관에 설치되어 공급관을 통해 공급되는 냉각매체의 유량을 측정하여 공급량조절밸브(21)에서 냉각매체의 공급량을 조절하게 된다.
공급밸브(23)는, 유량계(22)의 하류에 설치되어 냉각매체의 공급을 단속하는 제어수단으로서, 냉각매체의 공급관에 설치되어 기판의 반출시에는 공급관을 통해 냉각매체의 공급을 진행하고 기판의 열처리시에는 냉각매체의 공급을 차단하도록 공급관을 개폐하여 냉각매체의 공급을 단속하게 된다.
분기밸브(24)는, 공급밸브(23)의 하류에 설치되며 냉각매체의 공급관에서 분기된 복수개의 분기관에 각각 설치된 유량제어수단로서, 각각의 분기관을 통해 분기되는 냉각매체의 공급량을 조절하게 된다.
공급펌프(25)는, 공급량조절밸브(21)의 상류에 설치되어 냉각매체를 가압하는 가압수단으로서, 저장부(10)의 설치위치가 공급부(20) 보다 낮거나 저장부(10)의 냉각매체의 수위가 낮은 경우에도 냉각매체를 가압하여 공급할 수 있게 된다.
다만, 저장부(10)의 설치위치가 공급부(20) 보다 높거나 저장부(10)의 냉각매체의 수위가 높은 경우에는 냉각매체의 자중에 의해 자연낙하되어 공급되므로, 공급펌프(25) 없이 공급부(20)를 구성하는 것도 가능함은 물론이다.
냉각부(30)는, 저장부(10)로부터 공급부(20)에 의해 공급된 냉각매체를 사용하여 기판 열처리 시스템의 챔버(100)를 냉각시키는 냉각수단으로서, 챔버(100)의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나를 냉각시키는 냉각배관을 포함하여 이루어져 있다.
또한, 냉각배관은, 챔버(100)의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나에 설치되어 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)을 냉각시키는 냉각수단으로서, 냉각매체가 투입되는 투입관과, 이 투입관의 하류에서 분기된 복수의 냉각관과, 각각의 냉각관의 하류에서 합류된 배출관으로 이루어져 있다.
이러한 냉각배관은, 챔버(100)의 상면에 설치된 제1 냉각배관(31), 챔버(100)의 하면에 설치된 제2 냉각배관(32) 및 챔버(100)의 측면에 설치된 제3 냉각배관으로 이루어져 있는 것도 가능하다.
제1 냉각배관(31) 및 제2 냉각배관(32)과 제3 냉각배관은, 챔버(100)에서 설치위치만 상이하고 구성은 동일하므로, 제1 냉각배관(31) 및 제2 냉각배관(32)에 대해서만 구체적으로 설명한다.
제1 냉각배관(31)은, 챔버(100)의 상면, 즉 상벽에 설치된 냉각배관으로서, 냉각매체가 투입되는 제1 투입관(31a)과, 이 제1 투입관(31a)의 하류에서 분기되어 투입된 냉각매체에 의해 챔버(100)의 상면을 냉각시키는 복수의 제1 냉각관(31b)과, 각각의 제1 냉각관(31b)의 하류에서 합류되어 냉각매체를 배출시키는 제1 배출관(31c)으로 이루어져 있다.
제2 냉각배관(32)은, 챔버(100)의 하면, 즉 바닥에 설치된 냉각배관으로서, 냉각매체가 투입되는 제2 투입관(32a)과, 이 제2 투입관(32a)의 하류에서 분기되어 투입된 냉각매체에 의해 챔버(100)의 하면을 냉각시키는 복수의 제2 냉각관(32b)과, 각각의 제2 냉각관(32b)의 하류에서 합류되어 냉각매체를 배출시키는 제2 배출관(32c)으로 이루어져 있다.
배출부(40)는, 냉각부(30)로부터 냉각매체를 배출시키는 배출수단으로서, 냉각부(30)에서 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)을 냉각매체에 의해 냉각시킨후 냉각매체를 외부 또는 저장부(10)로 배출시키게 되며, 이러한 배출부(40)는, 배출스위치(41), 역류방지밸브(42), 배출량조절밸브(43), 배출펌프(44)로 이루어져 있다.
배출스위치(41)는, 냉각부(30)로부터 냉각매체의 배출을 단속하는 제어수단으로서, 냉각부(30)로부터 냉각매체를 배출시키는 배출관에 설치되어 배출관을 개폐하는 플로어스위치로 이루어져 있는 것이 바람직하다.
역류방지밸브(42)는, 배출스위치(41)의 하류에 설치되어 냉각매체의 역류를 방지하는 역류방지수단으로서, 냉각부(30)로부터 냉각매체를 배출시키는 배출관에 설치된 체크밸브로 이루어져 배출관을 통해서 배출되는 냉각매체의 역류를 방지하게 된다.
배출량조절밸브(43)는, 역류방지밸브(42)의 하류에 설치되어 냉각매체의 배출량을 조절하는 유량조절수단으로서, 냉각부(30)로부터 냉각매체를 배출시키는 배출관에 설치되어 냉각매체의 배출량을 조절하게 된다.
배출펌프(44)는, 배출량조절밸브(43)의 하류에 설치되어 냉각매체를 가압하는 가압수단으로서, 저장부(10)의 설치위치가 냉각부(30) 보다 높거나 냉각부(30)의 냉각매체의 수위가 낮은 경우에도 냉각매체를 가압하여 배출할 수 있게 된다.
다만, 저장부(10)의 설치위치가 냉각부(30) 보다 낮거나 냉각부(30)의 냉각매체의 수위가 높은 경우에는 냉각매체의 자중에 의해 자연낙하되어 공급되므로, 배출펌프(44) 없이 배출부(40)를 구성하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 시스템의 냉각장치는, 냉각매체의 공급차단시 냉각부(30)에 잔류된 냉각매체를 제거하는 제거부(50)를 더 포함하는 것도 가능함은 물론이다.
제거부(50)는, 공급부(20)에서 냉각매체의 공급차단시 냉각부(30)에 잔류된 냉각매체를 제거하는 제거수단으로서, 기판의 열처리시 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)의 온도가 300℃ 이상의 고온으로 유지되므로, 공급부(20)에서 냉각매체의 공급을 차단하고 냉각부(30)에 잔류된 냉각매체에 의해 냉각관의 팽창이나 열파손을 방지하기 위해 냉각매체를 에어로 제거하게 된다.
이러한 제거부(50)로는 에어펌프(51)와 에어공급밸브(52)로 이루어지며, 에어펌프(51)에 의해 에어를 가압하고 가압된 에어를 냉각부(30)의 냉각관 내부로 투입시켜 냉각관의 내부에 잔류하는 냉각매체를 제거하게 된다.
이때, 에어펌프(51)의 하류에는 에어의 공급을 단속하도록 에어공급밸브(52)가 설치되어, 에어 공급관을 개폐하여 냉각부(30)에 대한 에어의 공급을 단속하게 된다.
에어펌프(51)와 같은 압축공기의 공급원으로는, 컴프레서를 사용하거나 공장설비의 유틸리티에서 제공되는 압축공기의 공급관에 직접 연결하여 사용하는 것도 가능함은 물론이다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 시스템의 냉각장치는, 공급부(20)에서 냉각매체의 공급량을 조절하도록 냉각매체의 온도를 측정하는 온도측정부(60)를 더 포함하는 것도 가능함은 물론이다.
온도측정부(60)는, 공급부(20)에서 냉각매체의 공급량을 조절하도록 냉각매체의 온도를 측정하는 온도측정수단으로서, 냉각부(30)의 상류 및 하류 중 적어도 하나에 설치되어 있는 온도센서로 이루어져 있다.
따라서, 냉각부(30)로 공급되는 냉각매체의 온도 또는 냉각부(30)에서 배출되는 냉각매체의 온도를 측정하여 냉각매체의 공급량을 조절하여 챔버의 냉각속도나 냉각시간을 조절할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 시스템의 냉각장치는, 냉각부(30)의 상류에 설치되어 냉각매체를 분배하는 분배부(70)와, 냉각부(30)의 하류에 설치되어 냉각매체를 합류하는 합류부(80)를 더 포함하는 것도 가능함은 물론이다.
분배부(70)는, 냉각부(30)의 상류에 설치되어 냉각매체를 챔버(100)의 상면이나 하면으로 분배하는 분배수단으로서, 냉각매체를 복수개의 냉각관으로 분배하는 다기관이나 헤더로 이루어져 냉각매체를 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)의 다양한 구역으로 분배하여 챔버(100)의 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.
합류부(80)는, 냉각부(30)의 하류에 설치되어 냉각매체를 챔버(100)의 상면이나 하면으로 분배된 냉각매체를 합류하는 합류수단으로서, 복수개의 냉각관으로 분배된 냉각매체를 합류하는 다기관이나 헤더로 이루어져 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)의 다양한 구역으로 분배된 냉각매체를 합류하여 배출하게 되므로, 챔버(100)에서 냉각매체의 배출효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 시스템의 냉각장치는, 챔버를 구비한 다양한 기판 열처리 장치에서 사용이 가능하며, 특히 가열부에 의해 가열된 열풍을 챔버의 내부에 순환시켜 챔버에 장입된 기판을 열처리하는 열풍식 기판 열처리 장치에 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 열풍식 기판 열처리 장치는, 챔버(100)의 내부에 열풍을 순환시켜 기판을 열처리하는 구성이므로, 본 실시예와 같이 냉각매체를 투입하는 수냉식의 냉각장치를 구비하여 챔버의 냉각속도를 향상시켜 냉각시간을 단축할 수 있게 된다.
또한, 챔버(100)에 외기 또는 냉기를 투입하여 챔버(100)를 냉각시키는 공냉식의 냉각장치를 추가하여, 공냉식과 수냉식의 병합에 의해 챔버의 냉각속도를 향상시켜 냉각시간을 더욱 단축할 수 있게 되는 것도 가능함은 물론이다.
이하 도 3을 참조하여 본 실시예의 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 이용한 기판 열처리 시스템의 냉각방법을 구체적으로 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 이용한 기판 열처리 시스템의 냉각방법은, 공급단계(S10), 냉각단계(S20), 배출단계(S30) 및 제거단계(S40)를 포함하여 이루어져, 기판을 열처리하는 기판 열처리 시스템의 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)을 냉각매체로 냉각시키는 기판 열처리 시스템의 냉각방법이다.
공급단계(S10)는, 기판 열처리 시스템의 챔버(100)에 냉각매체를 공급하는 단계로서, 저장부(10)에 저장된 냉각매체를 공급부(20)에 의해 챔버(100)로 공급하게 된다.
이때, 챔버(100)에 설치되는 냉각부(30)의 하류에서 배출되는 냉각매체의 온도를 측정하여 공급부(20)에서 냉각매체의 공급량을 조절하여 공급하는 것이 바람직하다.
냉각단계(S20)는, 기판 열처리 시스템의 챔버(100)에 공급된 냉각매체를 사용하여 기판 열처리 시스템의 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)을 냉각시키는 단계로서, 챔버(100)의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나의 면에 배치된 냉각부(30)에 냉각매체를 공급하여 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)을 냉각시키게 된다.
배출단계(S30)는, 기판 열처리 시스템의 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)을 냉각시킨 냉각매체를 배출시키는 단계로서, 챔버(100)를 냉각시키는 냉각부(30)로부터 냉각에 사용된 냉각매체를 배출부(40)에 의해 외부 또는 저장부(10)로 배출시키게 된다.
제거단계(S40)는, 배출단계(S30)에서 챔버(100)의 내부에 잔류된 냉각매체를 제거하는 단계로서, 냉각부(30)의 냉각관의 내부에 잔류된 냉각매체를 에어에 의해 제거하게 된다.
따라서, 챔버(100)의 내부에 잔류된 냉각매체를 에어를 사용하여 제거하므로, 기판의 열처리시 챔버(100) 내의 기판처리공간(110)의 온도가 300℃ 이상의 고온으로 유지되어 잔류된 냉각매체에 의한 냉각관의 팽창이나 열파손을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 기판 열처리 시스템의 냉각방법은, 배출단계(S30)에서 배출된 냉각매체를 냉각수단에 의해 냉각하여 공급단계(S10)로 투입하여 냉각매체를 순환시키는 순환단계(S50)를 더 포함하는 것도 가능함은 물론이다.
순환단계(S50)는, 배출단계(S30)에서 배출된 냉각매체를 냉각수단에 의해 냉각하고 공급단계(S10)로 투입하여 냉각매체를 순환시키는 단계로서, 배출단계(S30)에서 냉각부(30)로부터 배출부(40)에 의해 저장부(10)로 배출된 냉각매체를 저장부(10)에 설치된 냉각코일 또는 냉각기 등과 같은 냉각수단에 의해 냉각하여 냉각부(30)로 재공급하여 냉각매체를 순환시키게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기판 열처리 시스템의 챔버에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 냉각매체를 사용하여 챔버를 냉각시킴으로써, 챔버의 냉각속도 및 냉각효율을 향상시켜 열처리의 전체 공정시간을 단축시킬 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 제거부를 사용하여 냉각부에 잔류된 냉각매체를 제거함으로써, 열처리 승온시 잔류된 냉각매체에 의한 챔버의 손상을 방지할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 냉각부의 상류나 하류에서 냉각매체의 온도를 측정하여 냉각부로 공급되는 냉각매체의 공급량을 조절함으로써, 챔버의 냉각속도 및 냉각시간을 조절할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 챔버를 냉각시킨 냉각매체를 저장부로 배출하고 저장부의 내부에 설치된 냉각수단에 의해 냉각매체를 냉각시켜 재사용하도록 순환시킴으로써, 냉각매체의 사용량을 절감하는 동시에 냉각매체의 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 공급부로서 공급량조절밸브, 유량계, 공급밸브를 구비함으로써, 냉각매체의 공급량을 측정하여 공급량을 조절하고 냉각매체의 공급을 단속할 수 있게 된다.
또한, 냉각부의 상류 및 하류에 분배부와 합류부를 설치함으로써, 냉각매체를 챔버의 상면 및 하면에 일정하게 분배하거나 서로 다르게 분배하여 배출할 수 있게 된다.
또한, 냉각부의 냉각관을 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나에 배치함으로써, 챔버의 내부공간에 대한 냉각매체의 냉각유로를 다양하게 배치하는 동시에 냉각효율을 향상시킬 수 있게 된다.
또한, 제거부로서 에어펌프와 에어공급밸브를 구비함으로써, 열처리 승온시 냉각부에 잔류된 냉각매체를 신속하게 제거할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 열풍식 기판 열처리 장치에 냉각장치를 구비함으로써, 열풍식 기판 열처리 장치의 챔버에서 열처리후 기판의 반출시 냉각 사이클 시간을 단축시켜 열풍식 열처리 공정의 열처리 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
이상 설명한 본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러 가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서 상기 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
10: 저장부 20: 공급부
30: 냉각부 40: 배출부
50: 제거부 60: 온도측정부
70: 분배부 80: 합류부

Claims (13)

  1. 기판을 열처리하는 기판 열처리 시스템의 챔버 내에서 열처리된 기판을 반출하기 전에 챔버를 냉각시키는 기판 열처리 시스템의 냉각장치로서,
    냉각매체가 저장되는 저장부(10);
    상기 저장된 냉각매체를 공급하는 공급부(20);
    상기 공급된 냉각매체를 사용하여 기판 열처리 시스템의 챔버를 냉각시키는 냉각부(30); 및
    상기 냉각부(30)로부터 냉각매체를 배출시키는 배출부(40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급부(20)에서 냉각매체의 공급차단시 상기 냉각부(30)에 잔류된 냉각매체를 제거하는 제거부(50);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급부(20)에서 냉각매체의 공급량을 조절하도록 냉각매체의 온도를 측정하는 온도측정부(60);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 온도측정부(60)는, 상기 냉각부(30)의 상류 및 하류 중 적어도 하나에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장부(10)에는 냉각매체를 냉각시키는 냉각수단이 구비되어, 상기 배출부(40)로부터 냉각매체가 상기 저장부(10)로 배출되고 상기 냉각수단에 의해 냉각된 후 상기 공급부(20)로 공급되어 순환되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공급부(20)는,
    냉각매체의 공급량을 조절하는 공급량조절밸브;
    상기 공급량조절밸브의 하류에 설치되어 냉각매체의 공급량을 조절하도록 냉각매체의 공급량을 측정하는 유량계; 및
    상기 유량계의 하류에 설치되어 냉각매체의 공급을 단속하는 공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부(30)의 상류에 설치되어 냉각매체를 분배하는 분배부(70); 및
    상기 냉각부(30)의 하류에 설치되어 냉각매체를 합류하는 합류부(80);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부(30)는, 챔버의 상면, 하면 및 측면 중 적어도 하나를 냉각시키는 냉각배관;을 포함하고,
    상기 냉각배관은, 냉각매체가 투입되는 투입관과, 상기 투입관의 하류에서 분기된 복수의 냉각관과, 상기 냉각관의 하류에서 합류된 배출관으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 배출부(40)는,
    냉각매체의 배출을 단속하는 배출스위치;
    상기 배출스위치의 하류에 설치되어 냉각매체의 역류를 방지하는 역류방지밸브; 및
    상기 역류방지밸브의 하류에 설치되어 냉각매체의 배출량을 조절하는 배출량조절밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제거부(50)는,
    상기 냉각부(30)의 내부에 에어를 공급하는 에어펌프; 및
    상기 에어펌프의 하류에 설치되어 에어의 공급을 단속하는 에어공급밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각장치.
  11. 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 이용한 기판 열처리 시스템의 냉각방법으로서,
    냉각매체를 공급하는 공급단계(S10);
    상기 공급된 냉각매체를 사용하여 기판 열처리 시스템의 챔버를 냉각시키는 냉각단계(S20);
    상기 챔버를 냉각시킨 냉각매체를 배출시키는 배출단계(S30); 및
    상기 배출단계(S30)에서 챔버의 내부에 잔류된 냉각매체를 제거하는 제거단계(S40);를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 배출단계(S30)에서 배출된 냉각매체를 냉각수단에 의해 냉각하여 상기 공급단계(S10)로 투입하여 냉각매체를 순환시키는 순환단계(S50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 시스템의 냉각방법.
  13. 제 1 항에 기재된 기판 열처리 시스템의 냉각장치를 구비한 기판 열처리 장치로서,
    가열부에 의해 가열된 열풍을 챔버의 내부에 순환시켜 챔버에 장입된 기판을 열처리하는 것을 특징으로 하는 열풍식 기판 열처리 장치.
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