이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 구성을 나타내는 사시도이다. 참고로, 도 1 및 도 2에서, 단위 메인 히터(200)의 외형은 편의상 개략적으로 도시한 것으로서 배치식 열처리 장치(1)에서 단위 메인 히터(200)의 배치 상태를 나타내고 있다.1 and 2 are perspective views showing the configuration of a batch heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. For reference, in FIG. 1 and FIG. 2, the external shape of the unit main heater 200 is schematically illustrated for convenience and shows the arrangement state of the unit main heater 200 in the batch heat treatment device 1.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 기판(10), 메인 히터 유닛(120) 및 보조 히터 유닛(140)의 배치 상태를 나타내는 사시도이다.3 is a perspective view illustrating an arrangement state of the substrate 10, the main heater unit 120, and the auxiliary heater unit 140 of the batch heat treatment apparatus 1 according to the exemplary embodiment.
먼저, 배치식 열처리 장치(1)에 로딩되는 기판(10)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸 등 다양한 재질의 기판(10)이 로딩될 수 있다. 이하에서는 LCD나 OLED와 같은 평판 디스플레이나 박막형 실리콘 태양전지 분야에 가장 일반적으로 사용되는 직사각형 형상의 글래스 기판을 상정하여 설명한다.First, the material of the substrate 10 loaded in the batch heat treatment apparatus 1 is not particularly limited, and the substrate 10 of various materials such as glass, plastic, polymer, silicon wafer, stainless steel, and the like may be loaded. Hereinafter, a description will be given assuming a rectangular glass substrate that is most commonly used in the field of flat panel displays such as LCDs and OLEDs or thin film silicon solar cells.
도 1을 참조하면, 배치식 열처리 장치(1)는 열처리 공간을 제공하는 직육면체 형상의 챔버(100)와, 챔버(100)를 지지하는 프레임(102)을 포함하여 구성된다. 챔버(100) 및 프레임(102)의 재질은 스테인레스 스틸인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 1, the batch heat treatment apparatus 1 includes a cuboid-shaped chamber 100 that provides a heat treatment space, and a frame 102 that supports the chamber 100. The material of the chamber 100 and the frame 102 is preferably stainless steel, but is not necessarily limited thereto.
챔버(100)의 일측에는 챔버(100)에 기판(10)을 로딩하기 위하여 상하 방향으로 개폐되는 도어(104)가 설치된다. 도어(104)가 개방된 상태에서 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(10)을 챔버(100)로 로딩할 수 있다. 한편, 열처리가 종료된 후 도어(104)를 통하여 챔버(100)로부터 기판(10)을 언로딩할 수도 있다. 도어(104)의 재질은 스테인레스 스틸인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.One side of the chamber 100 is provided with a door 104 that opens and closes in the vertical direction to load the substrate 10 in the chamber 100. With the door 104 open, the substrate 10 may be loaded into the chamber 100 using a substrate loading device (not shown) such as a transfer arm. Meanwhile, after the heat treatment is completed, the substrate 10 may be unloaded from the chamber 100 through the door 104. The material of the door 104 is preferably stainless steel, but is not necessarily limited thereto.
챔버(100)의 상측에는 챔버(100)의 내부에 설치되는, 예를 들어 보트(108), 가스 공급관(160) 및 가스 배출관(170) 등의 수리 및 교체를 위하여 커버(106)가 개폐 가능하도록 설치된다. 커버(106)의 재질은 석영인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The cover 106 may be opened and closed at the upper side of the chamber 100 for repair and replacement of the boat 108, the gas supply pipe 160, the gas discharge pipe 170, and the like, which are installed inside the chamber 100. To be installed. The material of the cover 106 is preferably quartz, but is not necessarily limited thereto.
챔버(100)의 내부에는 기판(10)을 직접 가열하기 위한 메인 히터 유닛(120)과, 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지하기 위한 보조 히터 유닛(140)과, 열처리가 종료된 후 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시키기 위한 냉각관(180)이 설치된다. Inside the chamber 100, the main heater unit 120 for directly heating the substrate 10, the auxiliary heater unit 140 for preventing heat loss inside the chamber 100, and the chamber after the heat treatment is completed. Cooling tube 180 for quickly cooling the inside 100 is installed.
도 2를 참조하면, 메인 히터 유닛(120)은 기판(10)의 단변 방향과 평행하게 일정한 간격을 가지면서 단위 메인 히터(200)를 포함한다. 단위 메인 히터(200)는 통상적인 길이가 긴 봉형의 히터로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가 받아 열을 발생시키는 메인 히터 유닛(120)을 구성하는 단위체이다. 본 실시예에서 메인 히터 유닛(120)은 14개의 단위 메인 히터(200)로 구성되어 있으나, 메인 히터 유닛(120)을 구성하는 단위 메인 히터(200)의 개수는 챔버(100)에 로딩되는 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다. Referring to FIG. 2, the main heater unit 120 includes a unit main heater 200 at regular intervals in parallel with the short side direction of the substrate 10. The unit main heater 200 is a rod-shaped heater having a conventional long length, and the heating element is inserted into the quartz tube, and the main heater unit 120 generates heat by receiving external power through terminals installed at both ends. It is a unit. In the present exemplary embodiment, the main heater unit 120 includes 14 unit main heaters 200, but the number of unit main heaters 200 constituting the main heater unit 120 is loaded in the chamber 100. It may be variously changed according to the size of (10).
메인 히터 유닛(120)은 기판(10)의 적층 방향을 따라 일정 간격을 가지면서 복수개가 배치된다. 기판(10)은 복수개의 메인 히터 유닛(120) 사이에 배치된다. 본 실시예에서는 3개의 기판(10)이 4개의 메인 히터 유닛(120)의 사이에 배치되는 것으로 구성되어 있으나, 메인 히터 유닛(120)의 개수는 챔버(100)에 로딩되는 기판(10)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다. The plurality of main heater units 120 are disposed at regular intervals along the stacking direction of the substrate 10. The substrate 10 is disposed between the plurality of main heater units 120. In this embodiment, the three substrates 10 are configured to be disposed between the four main heater units 120, but the number of the main heater units 120 is the number of the substrates 10 loaded in the chamber 100. It may vary depending on the number.
기판(10)은 메인 히터 유닛(120) 사이의 중앙에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)과 메인 히터 유닛(120) 사이는 챔버(100)에 기판(10)을 로딩할 때 기판 이송 장치의 트랜스퍼 암의 거동에 방해가 되지 않을 정도로 이격되어 있는 것이 바람직하다. The substrate 10 is preferably disposed at the center between the main heater units 120. In addition, it is preferable that the substrate 10 and the main heater unit 120 are spaced apart from each other so as not to interfere with the behavior of the transfer arm of the substrate transfer device when loading the substrate 10 into the chamber 100.
이와 같이, 배치식 열처리 장치(10)에는 기판(10)의 상부 및 하부에 기판(10)의 전면적을 커버할 수 있는 14개의 단위 메인 히터(200)로 구성되는 메인 히터 유닛(120)이 설치됨으로써, 기판(10)은 28개의 단위 메인 히터(200)로부터 전면적에 걸쳐서 균일하게 열을 인가 받아 열처리가 균일하게 이루어질 수 있다. In this way, the batch type heat treatment apparatus 10 is provided with a main heater unit 120 composed of 14 unit main heaters 200 that can cover the entire area of the substrate 10 on the upper and lower portions of the substrate 10. As a result, the substrate 10 may be uniformly heat-treated by uniformly applying heat from the 28 unit main heaters 200 over the entire area.
또한, 도 2를 참조하면, 보조 히터 유닛(140)은 기판(10)의 단변 방향을 따라 평행하게 배치되는 제1 보조 히터 유닛(140a)과 기판(10)의 장변 방향을 따라 배치되는 제2 보조 히터 유닛(140b)을 포함한다. In addition, referring to FIG. 2, the auxiliary heater unit 140 is disposed along the long side direction of the first auxiliary heater unit 140a and the substrate 10 arranged in parallel along the short side direction of the substrate 10. Auxiliary heater unit 140b is included.
제1 보조 히터 유닛(140a)은 메인 히터 유닛(120)의 양측에 단위 메인 히터(200)와 평행하게 배치되는 복수개의 제1 단위 보조 히터(150a)를 포함한다. 본 실시예에서 제1 보조 히터 유닛(140a)은 메인 히터 유닛(120)과 같은 열(row)을 이룰 수 있도록 4개의 메인 히터 유닛(120)의 양측에 1개씩 모두 8개의 제1 단위 보조 히터(150a)로 구성되어 있으나, 제1 보조 히터 유닛(140a)을 구성하는 제1 단위 보조 히터(150a)의 개수는 챔버(100)에 설치되는 메인 히터 유닛(120)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 한편, 본 발명에서 보조 히터 유닛의 설치 효과를 더 높이기 위하여 제1 보조 히터 유닛(140a)은 4개의 메인 히터 유닛(120)의 양측에 2개씩 배치되는 모두 16개의 제1 단위 보조 히터(150a)로 구성될 수도 있다.The first auxiliary heater unit 140a includes a plurality of first unit auxiliary heaters 150a disposed in parallel with the unit main heater 200 on both sides of the main heater unit 120. In the present embodiment, the first auxiliary heater unit 140a includes eight first unit auxiliary heaters, one on each side of the four main heater units 120 so as to form the same row as the main heater unit 120. Although it is configured as 150a, the number of first unit auxiliary heaters 150a constituting the first auxiliary heater unit 140a is changed in various ways depending on the number of main heater units 120 installed in the chamber 100. Can be. On the other hand, in order to further increase the installation effect of the auxiliary heater unit in the present invention, the first auxiliary heater unit 140a is all 16 first unit auxiliary heaters 150a which are disposed on both sides of the four main heater units 120. It may be configured as.
제2 보조 히터 유닛(140b)은 메인 히터 유닛(120)의 양측에 단위 메인 히터(200)와 수직으로 배치되는 복수개의 제2 단위 보조 히터(150b)를 포함한다. 본 실시예에서 메인 히터 유닛(120)이 제2 보조 히터 유닛(140b)을 구성하는 복수개의 제2 단위 보조 히터(150b)의 사이에 배치되도록 제2 보조 히터 유닛(140b)은 4개의 메인 히터 유닛(120)의 양측에 1개씩 배치되는 모두 10개의 제2 단위 보조 히터(150b)로 구성되어 있으나, 제2 보조 히터 유닛(140b)을 구성하는 제2 단위 보조 히터(150b)의 개수는 챔버(100)에 설치되는 메인 히터 유닛(120)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 메인 히터 유닛(120)은 제2 보조 히터 유닛(140b) 사이의 중앙에 배치하는 것이 바람직하다.The second auxiliary heater unit 140b includes a plurality of second unit auxiliary heaters 150b disposed on both sides of the main heater unit 120 to be perpendicular to the unit main heater 200. In the present embodiment, the second auxiliary heater unit 140b includes four main heaters such that the main heater unit 120 is disposed between the plurality of second unit auxiliary heaters 150b constituting the second auxiliary heater unit 140b. The second unit auxiliary heater 150b constituting the second auxiliary heater unit 140b is formed of all ten second unit heaters 150b which are arranged one by one on both sides of the unit 120. It may be variously changed according to the number of the main heater unit 120 installed in the (100). The main heater unit 120 is preferably disposed in the center between the second auxiliary heater unit 140b.
제1 단위 보조 히터(150a)와 제2 단위 보조 히터(150b)는 전술한 바와 같은 단위 메인 히터(200)와 동일한 통상적인 길이가 긴 봉형의 히터를 사용하는 것이 바람직하다.As the first unit auxiliary heater 150a and the second unit auxiliary heater 150b, it is preferable to use a rod-shaped heater having the same general length as the unit main heater 200 as described above.
이와 같이, 배치식 열처리 장치(1)에는 메인 히터 유닛(120)의 4 외주부에 8개의 제1 단위 보조 히터(150a)로 구성되는 제1 보조 히터 유닛(140a)과 10개의 제2 단위 보조 히터(150b)로 구성되는 제2 보조 히터 유닛(140b)이 설치됨으로써, 메인 히터 유닛(120)의 4 외주부는 18개의 단위 보조 히터(150a, 150b)로부터 열을 인가 받아 메인 히터 유닛(120)의 4 외주부가 외부 환경과 접함으로써 불가피하게 발생하는 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지할 수 있다.In this way, the batch type heat treatment apparatus 1 includes a first auxiliary heater unit 140a composed of eight first unit auxiliary heaters 150a and ten second unit auxiliary heaters at four outer circumferences of the main heater unit 120. By installing the second auxiliary heater unit 140b including the 150b, the four outer circumferences of the main heater unit 120 receive heat from 18 unit auxiliary heaters 150a and 150b so that the main heater unit 120 4 The outer circumferential portion can be in contact with the external environment to prevent heat loss inside the chamber 100 inevitably occurring.
상술한 바와 같은 배치식 열처리 장치(1)에서 기판(10), 메인 히터 유닛(120) 및 보조 히터 유닛(140)의 배치 상태를 도 3에 나타내었다. 다만 도 3에서는 제1 단위 보조 히터(150a)가 4개의 메인 히터 유닛(120)의 양측에 2개씩 배치되는 경우를 나타내고 있다.The arrangement of the substrate 10, the main heater unit 120, and the auxiliary heater unit 140 in the batch heat treatment apparatus 1 as described above is illustrated in FIG. 3. 3 illustrates a case where two first unit auxiliary heaters 150a are disposed at both sides of the four main heater units 120.
또한, 도 2를 참조하면, 냉각관(180)은 메인 히터 유닛(120)을 구성하는 단위 메인 히터(200) 사이마다 배치된다. 본 실시예에서 냉각관(180)은 4 개의 메인 히터 유닛(120)을 구성하는 56개의 단위 메인 히터(200)의 사이마다 모두 52개가 설치되는 것으로 되어 있으나, 냉각관(180)의 개수는 챔버(100)에 설치되는 메인 히터 유닛(120) 및 단위 메인 히터(200)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 냉각관(180)은 반드시 단위 메인 히터(200) 사이마다 배치될 필요는 없으며 챔버(100)의 내부를 적절하게 냉각시킬 수만 있다면 일부 단위 메인 히터(200)의 사이에는 냉각관(180)의 설치를 생략할 수도 있다.In addition, referring to FIG. 2, the cooling tube 180 is disposed between the unit main heaters 200 constituting the main heater unit 120. In the present exemplary embodiment, 52 cooling tubes 180 are installed between each of the 56 unit main heaters 200 constituting the four main heater units 120, but the number of the cooling tubes 180 is the chamber. According to the number of the main heater unit 120 and the unit main heater 200 installed in the 100 may be variously changed. In addition, the cooling tube 180 does not necessarily need to be disposed between the unit main heaters 200, and the cooling tube 180 may be disposed between some unit main heaters 200 as long as the interior of the chamber 100 may be properly cooled. You can also omit the installation of.
이와 같이, 배치식 열처리 장치(1)에는 냉각관(180)이 설치됨으로써, 열처리 종료 후 챔버(100) 내부의 열이 냉각관(180)을 통하여 챔버(100) 외부로 전도되어 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 열처리 종료 후 챔버(100) 내부가 소정의 온도 이하로 냉각되어야 기판(10)의 언로딩 작업이 진행될 수 있기 때문에 냉각관(180)의 작동으로 챔버(100)의 내부를 신속하게 냉각시킬 수 있다면 평판 디스플레이 및 태양전지의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.As such, since the cooling tube 180 is installed in the batch type heat treatment apparatus 1, the heat inside the chamber 100 is conducted to the outside of the chamber 100 through the cooling tube 180 after the heat treatment is completed, and thus, the chamber 100. The interior can be cooled quickly. If the interior of the chamber 100 can be rapidly cooled by the operation of the cooling pipe 180 because the inside of the chamber 100 may be cooled to a temperature lower than a predetermined temperature after the end of the heat treatment. The productivity of flat panel displays and solar cells can be greatly improved.
냉각관(180)의 재질은 열전도율이 높은 구리, 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다. 냉각관(180)의 내부로 냉각용 가스 또는 냉각용 액체가 공급된다. 냉각용 가스로는 공기, 헬륨, 질소, 아르곤을 사용할 수 있다. 냉각용 액체로는 물을 사용할 수 있다. 냉각용 가스 또는 냉각용 액체의 온도는 대략 상온인 것이 바람직하나 필요에 따라서는 상온 미만의 온도로 냉각된 가스나 액체를 사용할 수도 있다.The material of the cooling tube 180 is preferably copper and stainless steel having high thermal conductivity. The cooling gas or the cooling liquid is supplied into the cooling tube 180. As the cooling gas, air, helium, nitrogen, argon may be used. Water may be used as the cooling liquid. Although the temperature of the cooling gas or the cooling liquid is preferably about room temperature, a gas or liquid cooled to a temperature below the normal temperature may be used, if necessary.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 보트(108)의 구성을 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view showing the configuration of the boat 108 of the batch heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 챔버(100)의 내부에는 챔버(100)로 로딩된 기판(10)을 지지하기 위한 복수개의 보트(108)가 설치되어 있다. 보트(108)는 기판(10)의 장변측을 지지하도록 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 보트(108)는 기판(10)의 양 장변측에 3개씩 모두 6개가 설치되어 있으나, 기판(10)의 안정적인 지지를 위하여 그 이상의 개수로 설치될 수도 있으며 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 보트(108)의 재질은 석영인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 4, a plurality of boats 108 for supporting the substrate 10 loaded into the chamber 100 are installed in the chamber 100. The boat 108 is preferably installed to support the long side of the substrate 10. In the present embodiment, six boats 108 are provided on both sides of the board 10 in the three long sides. However, the boats 108 may be installed in a larger number than the boat 10 in order to stably support the board 10. It can be changed in various ways. The material of the boat 108 is preferably quartz.
또한, 도 4를 참조하면, 기판(10)은 홀더(12)에 탑재된 상태로 보트(108)에 로딩되는 것이 바람직하다. 열처리 과정 중에 열처리 온도가 글래스 기판의 연화(softening) 온도에 도달하면 기판 자체의 무게 때문에 기판의 아래 방향으로의 휨 현상이 발생하는데, 특히 이러한 휨 현상은 기판이 대면적화 됨에 따라 더 큰 문제가 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기판(10)을 홀더(12)에 탑재한 상태로 열처리를 진행한다.In addition, referring to FIG. 4, the substrate 10 is preferably loaded in the boat 108 while being mounted in the holder 12. When the heat treatment temperature reaches the softening temperature of the glass substrate during the heat treatment process, a warp phenomenon occurs in the downward direction of the substrate due to the weight of the substrate itself. . In order to solve this problem, heat treatment is performed while the substrate 10 is mounted on the holder 12.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 가스 공급관(160)과 가스 배출관(170)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 6은 도 5의 가스 공급관(160)의 구성을 나타내는 도면이다.5 is a perspective view showing the configuration of the gas supply pipe 160 and the gas discharge pipe 170 of the batch heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. 6 is a diagram illustrating a configuration of the gas supply pipe 160 of FIG. 5.
도시한 바와 같이, 챔버(100)에는 열처리 분위기를 조성하기 위한 분위기 가스를 챔버(100) 내부에 공급하기 위하여 분위기 가스를 배출하는 제1 가스 구멍(162)이 복수개로 형성된 봉 형태의 가스 공급관(160)과, 열처리 분위기 조성에 사용된 폐가스가 유입되는 제2 가스 구멍(미도시)이 복수개로 형성된 봉 형태의 가스 배출관(170)이 각각 복수개로 설치된다. 가스 공급관(160)과 가스 배출관(170)은 기판(10)의 장변측에 대향하여 설치하는 것이 바람직하다. 열처리 분위기 조성용 가스는 질소, 아르곤 등을 사용한다.As shown, the chamber 100 has a rod-shaped gas supply pipe having a plurality of first gas holes 162 for discharging the atmosphere gas in order to supply the atmosphere gas for forming the heat treatment atmosphere into the chamber 100. 160 and a plurality of rod-shaped gas discharge pipes 170 each including a plurality of second gas holes (not shown) through which waste gas used in the heat treatment atmosphere is introduced are provided. The gas supply pipe 160 and the gas discharge pipe 170 are preferably provided to face the long side of the substrate 10. Nitrogen, argon, etc. are used for the heat processing atmosphere composition gas.
본 실시예에서 가스 공급관(160)과 가스 배출관(170)은 각각 4개씩 설치되는 것으로 되어 있으나, 가스 공급관(160)과 가스 배출관(170)의 개수는 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.In this embodiment, four gas supply pipes 160 and four gas discharge pipes 170 are installed, but the number of the gas supply pipes 160 and the gas discharge pipes 170 is changed in various ways according to the size of the substrate 10. Can be.
가스 공급관(160)에 형성되는 제1 가스 구멍(162)의 위치는 분사되는 분위기 가스가 기판(10)에 바로 접촉할 수 있도록 가능한 기판(10)에 근접하도록 한다. 따라서, 제1 가스 구멍(162)의 개수는 챔버(100)에 로딩되는 기판(10)의 개수와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 가스 배출관(170)에 형성되는 제2 가스 구멍(미도시)도 마찬가지이다.The position of the first gas hole 162 formed in the gas supply pipe 160 may be as close to the substrate 10 as possible so that the injected atmospheric gas may directly contact the substrate 10. Therefore, the number of first gas holes 162 is preferably equal to the number of substrates 10 loaded in the chamber 100. The same applies to the second gas hole (not shown) formed in the gas discharge pipe 170.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 단위 메인 히터(200)의 배열 상태를 나타내는 도면이다. 본 발명에서는 필요에 따라 메인 히터 유닛(120)간의 단위 메인 히터(200)의 배열을 다양하게 변경할 수 있다.7 and 8 are views showing the arrangement of the unit main heater 200 of the batch heat treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. In the present invention, the arrangement of the unit main heaters 200 between the main heater units 120 may be variously changed as necessary.
도 7은 도 1과 도 2를 참조하여 설명한 본 실시예에서 채택하고 있는 메인 히터 유닛(120)간의 단위 메인 히터(200)의 배열 상태를 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 어느 하나의 메인 히터 유닛(120a)을 구성하는 단위 메인 히터(200)는 해당 메인 히터 유닛(120a)과 이웃하고 있는 메인 히터 유닛(120b)을 구성하는 단위 메인 히터(200)와 정렬되게 배치될 수 있다.FIG. 7 is a diagram illustrating an arrangement state of the unit main heaters 200 between the main heater units 120 employed in the present embodiment described with reference to FIGS. 1 and 2. As illustrated, the unit main heater 200 constituting any one main heater unit 120a is the unit main heater 200 constituting the main heater unit 120b adjacent to the main heater unit 120a. It may be arranged to be aligned with.
한편, 도 8을 참조하면, 어느 하나의 메인 히터 유닛(120a)을 구성하는 단위 메인 히터(200)는 해당 메인 히터 유닛(120a)과 이웃하고 있는 메인 히터 유닛(120b)을 구성하는 단위 메인 히터(200)와 어긋나게 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 8에서, 메인 히터 유닛(120a)을 구성하는 단위 메인 히터(200)는 메인 히터 유닛(120b)를 구성하는 단위 메인 히터(200) 사이의 중간 위치에 정렬되어 있다. 도 8에서와 같이 메인 히터 유닛(120)간의 단위 메인 히터(200)의 배열 상태를 변경함으로써 챔버(100)에 로딩된 기판(10)의 전면적에 걸쳐 열처리가 보다 균일하게 이루어질 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 8, the unit main heater 200 constituting any one main heater unit 120a includes the unit main heater constituting the main heater unit 120b adjacent to the corresponding main heater unit 120a. It may be disposed to deviate from 200. For example, in FIG. 8, the unit main heater 200 constituting the main heater unit 120a is aligned at an intermediate position between the unit main heaters 200 constituting the main heater unit 120b. As shown in FIG. 8, the heat treatment may be performed more uniformly over the entire area of the substrate 10 loaded in the chamber 100 by changing the arrangement state of the unit main heaters 200 between the main heater units 120.
이하 본 발명에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 동작을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the operation of the batch heat treatment apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to the drawings.
먼저, 도 1에서와 같이, 작업자는 챔버(100)의 일측에 설치된 도어(104)를 하부로 이동시켜 개방한다. First, as shown in Figure 1, the operator moves the door 104 installed on one side of the chamber 100 to the lower side to open.
이후, 기판 이송 장치의 트랜스퍼 암(미도시)의 상부면에 기판(10)을 홀더(12)에 탑재한 상태로 안착시키고, 트랜스퍼 암을 이동시켜서 챔버(100) 내부로 기판을 로딩한다. Subsequently, the substrate 10 is mounted on the upper surface of the transfer arm (not shown) of the substrate transfer apparatus while being mounted on the holder 12, and the transfer arm is moved to load the substrate into the chamber 100.
챔버(100) 내부로 로딩되는 기판(10)은 도 4에 도시한 바와 같이 챔버(100) 내부에 설치되어 있는 보트(108)에 차례로 적층된다. 본 실시예에서는 3개의 기판(10)이 보트(108)에 적층된다.The substrate 10 loaded into the chamber 100 is sequentially stacked on the boat 108 installed inside the chamber 100 as shown in FIG. 4. In this embodiment, three substrates 10 are stacked on the boat 108.
이후, 보트(108)에 기판(10)의 적층이 완료되면 도어(104)를 상부로 이동시켜 챔버(100)의 내부를 외부 환경과 격리시킨 후 메인 히터 유닛(120)에 전원을 인가하여 기판(10)에 대한 열처리가 진행될 수 있도록 한다. Subsequently, when the stacking of the substrate 10 is completed on the boat 108, the door 104 is moved upward to isolate the interior of the chamber 100 from the external environment, and then the power is applied to the main heater unit 120. Allow heat treatment for (10) to proceed.
챔버(100)에 설치되어 있는 4개의 메인 히터 유닛(120)은 기판(10)의 상부와 하부에 소정 거리만큼 이격된 위치에 설치되어 있고, 각 메인 히터 유닛(120)은 일정 간격을 가지면서 배치되는 14개의 단위 메인 히터(200)로 이루어져 있어서, 기판(10)의 전면적에 걸쳐 균일하게 열이 인가되어 균일한 열처리가 진행되도록 한다. Four main heater units 120 installed in the chamber 100 are installed at positions spaced apart by a predetermined distance from the upper and lower portions of the substrate 10, and each main heater unit 120 has a predetermined interval 14 unit main heaters 200 are arranged, the heat is uniformly applied over the entire surface of the substrate 10 to perform a uniform heat treatment.
한편, 메인 히터 유닛(120)의 4 외주부에 설치된 제1 보조 히터 유닛(140a)과 제2 보조 히터 유닛(140b)을 작동시켜서 열처리 공정의 진행 중에 발생할 수 있는 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지한다. 이로써 기판(10)의 전면적에 걸쳐 보다 균일한 열처리가 이루어질 수 있다.On the other hand, by operating the first auxiliary heater unit 140a and the second auxiliary heater unit 140b installed at the four outer circumferences of the main heater unit 120 to prevent heat loss inside the chamber 100 that may occur during the heat treatment process. prevent. As a result, a more uniform heat treatment may be performed over the entire surface of the substrate 10.
실제로 열처리를 진행하기 전에 챔버(100) 내부를 열처리 분위기로 조성한다. 이를 위하여 가스 공급관(160)을 통해 챔버(100) 내부로 질소 또는 아르곤과 같은 분위기 가스를 공급한다. 열처리 분위기 조성에 사용된 폐가스는 가스 공급관(160)과 대향하여 설치되어 있는 가스 배출관(170)을 통하여 챔버(100) 외부로 배출된다. Before actually performing the heat treatment, the chamber 100 is formed in a heat treatment atmosphere. To this end, an atmosphere gas such as nitrogen or argon is supplied into the chamber 100 through the gas supply pipe 160. The waste gas used for the heat treatment atmosphere composition is discharged to the outside of the chamber 100 through the gas discharge pipe 170 installed to face the gas supply pipe 160.
열처리 과정이 완료되면 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시킨다. 이를 위하여 냉각관(180)을 통해 챔버(100) 내부로 헬륨, 질소, 아르곤과 같은 냉각용 가스가 흐르도록 한다. 냉각용 가스는 챔버(100) 내부를 관통하여 흐르면서 챔버(100) 내부의 열을 빼앗아 챔버(100) 내부의 온도를 급격하게 하강시킨다. 이로써, 열처리 공정이 완료된 후 이른 시간 내에 기판(10)의 언로딩 작업을 진행할 수 있어서 열처리 공정의 생산성이 향상된다.When the heat treatment process is complete, the chamber 100 is cooled quickly. To this end, a cooling gas such as helium, nitrogen, and argon flows into the chamber 100 through the cooling tube 180. The cooling gas flows through the inside of the chamber 100 and takes heat from the inside of the chamber 100 to drastically lower the temperature inside the chamber 100. Thereby, unloading of the board | substrate 10 can be performed within the early time after a heat processing process is completed, and productivity of a heat processing process improves.
끝으로, 챔버(100) 내부의 온도가 적정 수준으로 하강하면, 도어(104)를 개방한 후 트랜스퍼 암을 이용하여 챔버(100)에서 기판(10)을 언 로딩하여 열처리 공정이 최종 완료된다.Finally, when the temperature inside the chamber 100 drops to an appropriate level, the heat treatment process is finally completed by opening the door 104 and unloading the substrate 10 from the chamber 100 using the transfer arm.
상기와 같이 구성된 배치식 열처리 장치에서 메인 히터 유닛(120)을 구성하는 단위 메인 히터(이하에서는 '히터'로 칭함)(200)는 다음과 같이 구성될 수 있다. In the batch heat treatment apparatus configured as described above, the unit main heater (hereinafter, referred to as a “heater”) constituting the main heater unit 120 may be configured as follows.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(200)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이, 히터(200)는 소정의 길이를 갖는 봉형으로 이루어져 있다. 도 9를 참조하면, 히터(200)는 발열체(202)와 커버(204)로 구성되어 있다. 발열체(202)는 외부의 전원을 공급받아 기판(10)의 열처리에 필요한 열을 발생시킨다. 발열체(202)의 재질은 칸탈(Kanthal)인 것이 바람직하다. 커버(204)는 발열체(202)를 보호한다. 커버(204)의 재질은 석영인 것이 바람직하다. 9 is a perspective view showing the configuration of a heater 200 according to an embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the heater 200 has a rod shape having a predetermined length. Referring to FIG. 9, the heater 200 includes a heating element 202 and a cover 204. The heating element 202 is supplied with external power to generate heat for heat treatment of the substrate 10. It is preferable that the material of the heating element 202 is Kanthal. The cover 204 protects the heating element 202. The material of the cover 204 is preferably quartz.
또한, 제1 및 제2 단위 보조 히터(150a, 150b)는 도 9에 도시된 히터(200)와 동일한 형상 및 구조를 가질 수 있다.In addition, the first and second unit auxiliary heaters 150a and 150b may have the same shape and structure as the heater 200 illustrated in FIG. 9.
도 10과 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 히터(200a)의 구성을 나타내는 단면 사시도 및 단면도이다. 참고로, 도 10과 도 11에서, 히터(200a)의 양단부측의 형상 및 구조는 동일하므로 편의상 히터(200a)의 일단부측 만을 도시하였다. 10 and 11 are cross-sectional perspective and sectional views showing the configuration of the heater 200a according to another embodiment of the present invention. For reference, in FIGS. 10 and 11, since the shape and structure of both end sides of the heater 200a are the same, only one end side of the heater 200a is illustrated for convenience.
도시한 바와 같이, 히터(200a)는 전체적으로 길이가 긴 봉 형상을 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 히터가 적용되는 배치식 열처리 장치의 사양에 따라 다양하게 변경할 수 있다.As shown, the heater 200a has a long rod shape as a whole, but is not necessarily limited thereto, and may be variously changed according to the specifications of the batch heat treatment apparatus to which the heater is applied.
도 10과 도 11을 참조하면, 히터(200a)는 소정의 길이를 갖는 제1 관(220), 소정의 길이를 가지면서 제1 관(220)의 외부를 둘러싸는 제2 관(240), 소정의 길이를 가지면서 제2 관(240)의 외부를 둘러싸는 제3 관(260) 및 제1 관(220)의 외주면에 일정한 간격으로 감겨서 설치되는 코일형 열선(270)을 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 10 and 11, the heater 200a includes a first tube 220 having a predetermined length, a second tube 240 surrounding the outside of the first tube 220 while having a predetermined length, It comprises a coil-shaped hot wire 270 wound around the outer surface of the third tube 260 and the first tube 220 having a predetermined length and installed at regular intervals surrounding the outer side of the second tube 240. do.
제1 관(220), 제2 관(240) 및 제3 관(260)의 재질은 제1 관(220), 제2 관(240) 및 제3 관(260) 모두 열처리 장치에 적용되기 때문에 융점이 높은 재질, 예를 들어 석영인 것이 바람직하다.Since the material of the first tube 220, the second tube 240, and the third tube 260 is that the first tube 220, the second tube 240, and the third tube 260 are all applied to the heat treatment apparatus. It is preferable that it is a material with high melting point, for example, quartz.
제1 관(220), 제2 관(240) 및 제3 관(260)의 길이는 모두 실질적으로 동일한 것이 바람직하다. 다만, 도시한 바와 같이, 후술할 단자부(500)의 도전관(510)과의 연결을 위하여 제1 관(220)의 길이는 제2 관(240) 및 제3 관(260)의 길이보다 도전관(510)의 길이만큼 더 길 수도 있다. 또한, 제1 관(220), 제2 관(240) 및 제3 관(260)은 모두 동축을 갖도록 하는 것이 바람직하나, 필요에 따라서는 제1 관(220)과 제2 관(240)은 서로 동축을 가지지만 제3 관(260)은 제1 관(220)과 제2 관(240)에 대하여 동축을 가지지 않도록 히터를 구성할 수도 있다. It is preferable that the lengths of the first tube 220, the second tube 240, and the third tube 260 are all substantially the same. However, as shown in the drawing, the length of the first tube 220 is greater than the length of the second tube 240 and the third tube 260 for connection with the conductive tube 510 of the terminal unit 500 to be described later. It may be as long as the length of the tube 510. In addition, the first tube 220, the second tube 240 and the third tube 260 are preferably all coaxial, but if necessary, the first tube 220 and the second tube 240 is Although coaxial with each other, the third tube 260 may configure the heater so as not to have a coaxial with respect to the first tube 220 and the second tube 240.
즉, 히터(200a)를 구성하는 제1, 제2 및 제3 관(220, 240, 260)의 중심축은 일치되도록 구성될 수도 있지만, 히터(200a)의 동작 도중에 제1 및 제2 관(220, 240)의 처짐이 발생할 수 있고 처짐 정도에 따라서는 제1 관(220) 또는 제2 관(240)이 파손될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 제2 관(240)을 제3 관(260)의 중심보다 하부에 위치되도록 하여 동작 도중 처짐이 발생되면 제3 관(260)과 접촉되어 지지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. That is, the center axes of the first, second and third tubes 220, 240, and 260 constituting the heater 200a may be configured to coincide with each other, but the first and second tubes 220 may be in operation during the operation of the heater 200a. , 240 may occur and the first tube 220 or the second tube 240 may be damaged depending on the degree of deflection, so that the second tube 240 may be replaced with the third tube 260. It is preferable to be positioned below the center so that the deflection occurs during operation so that the third tube 260 can be contacted and supported.
제1 관(220)은 외경이 대략 10mm, 내경은 대략 6mm, 두께는 2mm 정도인 것이 바람직하다. 제1 관(220)은 그 자체로 중앙에 빈 공간(224)을 갖는다.The first tube 220 preferably has an outer diameter of about 10 mm, an inner diameter of about 6 mm, and a thickness of about 2 mm. The first tube 220 itself has an empty space 224 in the center.
제1 관(220)의 외주면에는 발열체에 해당하는 열선(270)이 코일 형태로 감겨져 있다. 열선(270)의 재질은 니크롬 또는 칸탈(Kanthal) 중 어느 하나인 것이 바람직하다. The heating wire 270 corresponding to the heating element is wound in a coil form on the outer circumferential surface of the first tube 220. The material of the hot wire 270 is preferably any one of nichrome and Kanthal.
칸탈은 철을 주체로 하고 전기저항이 큰 합금으로서, 선재(線材)로 가공되어 발열체 등으로 사용되며, 철-크롬-알루미늄계에 속하며, 표준 성분은 크롬 23%, 알루미늄 6%로 그 외에 코발트 2%를 함유한다. Kanthal is an alloy composed mainly of iron and has high electrical resistance. It is processed into wire and used as a heating element. It belongs to iron-chromium-aluminum system, and standard components include 23% chromium and 6% aluminum. It contains 2%.
열선(270)의 직경은 0.6mm 내지 0.8mm의 범위를 갖는 것이 바람직하다.The diameter of the hot wire 270 preferably has a range of 0.6 mm to 0.8 mm.
열선(270)을 제1 관(220) 상에 감을 때 열선(270)의 피치는 발열량과 관계가 있다. 즉, 열선(270)의 피치가 작은 영역은 피치가 큰 영역과 비교할 때 발열량이 크다. 따라서, 기판을 균일하게 가열하기 위해서는 히터(200a)의 전 면적에 걸쳐서 발열량이 일정해야 하며 이를 위해서는 제1 관(220) 상의 위치에 관계없이 열선(270)의 피치는 동일한 것이 좋다. 다만, 필요에 따라서는 열선(270)의 피치를 제1 관(220) 상의 위치에 따라 변경할 수도 있다. 예를 들어, 제1 관(220)의 중심부측보다 단부측에서 열선(270)의 피치를 적게 하여(즉, 단부측에서 발열량을 많게 하여) 히터(200a)의 단부측이 외부 환경과 접함으로써 발생하는 열 손실을 보충할 수 있다.When the heating wire 270 is wound on the first tube 220, the pitch of the heating wire 270 is related to the amount of heat generated. In other words, the heat generation amount of the heat wire 270 is small compared to the area of the large pitch. Therefore, in order to uniformly heat the substrate, the heat generation amount must be constant over the entire area of the heater 200a. For this purpose, the pitch of the heating wire 270 is the same regardless of the position on the first tube 220. However, if necessary, the pitch of the heating wire 270 may be changed according to the position on the first tube 220. For example, by making the pitch of the heating wire 270 smaller on the end side than on the central side of the first tube 220 (that is, increasing the amount of heat generated at the end side), the end side of the heater 200a is in contact with the external environment. It can compensate for the heat loss that occurs.
열선(270)의 이탈을 방지하기 위해 고정캡(280)이 설치될 수 있다. 고정캡(280)의 구성은 후술하기로 한다. The fixing cap 280 may be installed to prevent the hot wire 270 from being separated. The configuration of the fixed cap 280 will be described later.
제2 관(240)은 제1 관(220)과 일정한 간격을 가지면서 제1 관(220)을 둘러싸는 형태로 설치된다. 제2 관(240)은 외경이 대략 18mm, 내경은 대략 14mm, 두께는 2mm 정도인 것이 바람직하다.The second tube 240 is installed in a form surrounding the first tube 220 while having a predetermined distance from the first tube 220. The second tube 240 preferably has an outer diameter of about 18 mm, an inner diameter of about 14 mm, and a thickness of about 2 mm.
제3 관(260)은 제2 관(240)과 일정한 간격을 가지면서 제2 관(240)을 둘러싸는 형태로 설치된다. 제3 관(260)은 외경이 대략 30mm, 내경은 대략 22mm, 두께는 4mm 정도로 구성되는 것이 바람직하다. 제2 관(240)과 제3 관(260) 사이에는 대략 2mm 정도의 간격을 갖는 빈 공간(264)이 형성된다.The third tube 260 is installed in a form surrounding the second tube 240 while having a predetermined distance from the second tube 240. The third tube 260 is preferably configured to have an outer diameter of about 30 mm, an inner diameter of about 22 mm, and a thickness of about 4 mm. An empty space 264 having an interval of about 2 mm is formed between the second tube 240 and the third tube 260.
제1 관(220)의 단부에는 제1 관(220)의 외주면에 감겨있는 열선(270)으로 전원을 인가할 수 있도록 후술하는 도전관(510)이 설치된다. 도전관(510)을 통한 열선(270)과 외부 전원(미도시)간의 연결 방식은 특별하게 제한되지 않으며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.At the end of the first tube 220 is provided a conductive tube 510 which will be described later to apply power to the heating wire 270 wound around the outer circumferential surface of the first tube 220. The connection method between the heating wire 270 and the external power source (not shown) through the conductive tube 510 is not particularly limited and a detailed description thereof will be omitted.
한편, 히터(200a)는 열선(270)이 감겨져 있는 제1 관(220)이 제2 관(240) 또는 제3 관(260)으로부터 용이하게 탈착이 가능하도록 구현되는 것이 바람직하다. 이는 히터(200a)의 사용 도중에 열선(270)이 끊어지는 등의 문제점이 발생한 경우에 열처리 장치에 장착되어 있는 히터(200a)에서 열선(270)이 감겨져 있는 제1 관(220)만을 분리시켜 이를 수리 또는 교체함으로써 불량이 난 히터(200a)를 간단하게 수리 또는 교체할 수 있는 이점이 있다.On the other hand, the heater (200a) is preferably implemented so that the first tube 220 is wound around the heating wire 270 can be easily detached from the second tube 240 or the third tube (260). This is to separate only the first pipe 220 in which the heating wire 270 is wound from the heater 200a mounted on the heat treatment apparatus when a problem such as the heating wire 270 is cut off during the use of the heater 200a. By repairing or replacing, there is an advantage of simply repairing or replacing the defective heater 200a.
한편, 히터(200a)는 제1 관(220), 제2 관(240) 및 제3 관(260)을 기본적인 구성으로 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 전체적인 구성의 간략화를 위해 제3 관(260)을 생략하여 구성할 수도 있다. 제1 관과 제2 관으로만 구성되어 있는 히터의 구성에 대하여는 후술하기로 한다. On the other hand, the heater (200a) has a basic configuration of the first tube 220, the second tube 240 and the third tube 260, but is not necessarily limited to this, and the third tube 260 to simplify the overall configuration May be omitted. The structure of the heater which consists only of a 1st pipe | tube and a 2nd pipe | tube is mentioned later.
상술한 바와 같이, 히터(200a)는 히터(200a) 내부로 냉각용 가스가 흐를 수 있는 공간(224, 264)을 포함하고 있다. 따라서, 열처리 장치(1)에서 열처리 공정이 종료된 후에 히터(200a)의 공간(224, 264)을 통하여 냉각용 가스를 흘려 주면 히터(200a) 자체의 온도를 신속하게 떨어뜨리고 나아가 챔버 내부의 온도를 신속하게 떨어뜨릴 수 있다. 그 결과, 열처리 공정 종료 후에 기판(10)의 언로딩을 위하여 챔버 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.As described above, the heater 200a includes spaces 224 and 264 through which a cooling gas may flow into the heater 200a. Therefore, if the cooling gas flows through the spaces 224 and 264 of the heater 200a after the heat treatment process is completed in the heat treatment apparatus 1, the temperature of the heater 200a itself is rapidly lowered, and the temperature inside the chamber is further reduced. Can be dropped quickly. As a result, it is possible to shorten the time it takes to lower the temperature inside the chamber below a predetermined temperature for the unloading of the substrate 10 after the end of the heat treatment process, so that the productivity of the heat treatment process required for manufacturing flat panel displays and solar cells is reduced. Can greatly improve.
한편, 히터(200a)의 냉각을 위해 제1 및 제2 냉각부(300, 400)가 설치될 수 있다. 또한, 히터(200a)의 동작을 위해 단자부(500) 및 절연부(600)가 설치될 수 있다. Meanwhile, the first and second cooling units 300 and 400 may be installed to cool the heater 200a. In addition, the terminal unit 500 and the insulation unit 600 may be installed to operate the heater 200a.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(200a)의 단부에 제1 및 제2 냉각부(300, 400), 단자부(500) 및 절연부(600)가 설치된 상태를 나타내는 도면이다. 12 is a view illustrating a state in which the first and second cooling units 300 and 400, the terminal unit 500, and the insulation unit 600 are installed at ends of the heater 200a according to the exemplary embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터의 단부에 설치되는 제1 및 제2 냉각부(300, 400)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.FIG. 13 is an exploded perspective view illustrating a configuration of the first and second cooling units 300 and 400 installed at the end of the heater according to the embodiment of the present invention.
우선, 고정캡(280)이 제2 관(240)의 양 단부에 설치될 수 있다. 고정캡(280)은 제1 관(220)의 외주면에 감겨있는 열선(270)이 빠져 나오는 것을 방지한다. First, the fixing cap 280 may be installed at both ends of the second tube 240. The fixing cap 280 prevents the heating wire 270 wound around the outer circumferential surface of the first tube 220 to escape.
고정캡(280)은 소정의 길이를 갖는 원통형으로 형성된다. 고정캡(280)은 일단이 제2 관(240)이 내측으로 삽입된 후 밀착될 수 있도록 형성되고, 타단은 제1 관(220)과 제2 관(240) 사이에 형성된 공간(244)을 폐쇄할 수 있을 정도의 크기를 갖는 링 형태로 형성된다. 고정캡(280)이 제2 관(240)의 단부에 설치되면 제1 관(220)의 외주면에 감겨있는 열선(270)의 일단이 고정캡(280)에 접촉하며 이동이 방지되어 제1 관(220)과 제2 관(240)의 사이에서 외부로 이탈하지 못하게 된다. The fixing cap 280 is formed in a cylindrical shape having a predetermined length. Fixed cap 280 is formed so that one end can be in close contact with the second tube 240 is inserted into the inside, the other end is a space 244 formed between the first tube 220 and the second tube 240 It is formed in the shape of a ring that is large enough to be closed. When the fixing cap 280 is installed at the end of the second tube 240, one end of the heating wire 270 wound around the outer circumferential surface of the first tube 220 contacts the fixing cap 280 and is prevented from moving. Between the 220 and the second tube 240 can not escape to the outside.
고정캡(280)은 SUS 재질로 형성하여 외부에서 인가되는 전원을 고정캡(280)에 접촉하는 열선(270)으로 인가할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. The fixing cap 280 is preferably made of SUS material so that the power applied from the outside may be applied to the heating wire 270 in contact with the fixing cap 280.
제1 관(220)은 고정캡(280)의 중앙을 통과하여 외부로 연장되고, 연장된 부분의 외주에는 나사산이 형성되어 후술하는 단자부(500)와의 연결을 용이하게 한다. The first tube 220 extends to the outside through the center of the fixing cap 280, the thread is formed on the outer periphery of the extended portion to facilitate the connection with the terminal portion 500 to be described later.
제1 냉각부(300)는 히터(200a)의 단부를 냉각한다. 제1 냉각부(300)는 냉각수를 이용하여 히터(200a)의 단부, 즉, 히터(200a)를 구성하는 제3 관(260)의 단부를 냉각시킴으로써 제3 관(260)이 열손상을 입는 것을 방지할 수 있다. The first cooling unit 300 cools the end of the heater 200a. The first cooling unit 300 cools an end portion of the heater 200a, that is, an end portion of the third tube 260 constituting the heater 200a by using the coolant, so that the third tube 260 is damaged. Can be prevented.
제2 냉각부(400)는 제2 관(240)과 제3 관(260) 사이에 형성된 공간으로 냉각 가스를 유입시킨다. 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.The second cooling unit 400 introduces the cooling gas into the space formed between the second tube 240 and the third tube 260. As the cooling gas, air, helium, nitrogen, argon may be used. The temperature of the gas for cooling is preferably about room temperature, but if necessary, a gas cooled to a temperature below room temperature may be used.
제1 및 제2 냉각부(300, 400)는 히터(200a)를 구성하는 제3 관(260)의 양단에 동일하게 설치될 수 있다. The first and second cooling units 300 and 400 may be equally installed at both ends of the third pipe 260 constituting the heater 200a.
제1 냉각부(300)의 구성을 살펴보기로 한다. The configuration of the first cooling unit 300 will be described.
제1 냉각부(300)는 외부에서 공급받은 냉각수를 이용하여 제3 관(260)의 단부를 냉각한다. 제1 냉각부(300)는 히터(200a)를 구성하는 제3 관(260)의 양 단부에 설치된다. The first cooling unit 300 cools an end portion of the third pipe 260 using cooling water supplied from the outside. The first cooling unit 300 is installed at both ends of the third pipe 260 constituting the heater 200a.
제1 냉각부(300)는 제1 본체(310)와 제1 본체(310)의 일측으로 설치되는 냉각수 유입관(320) 및 냉각수 유출관(330)으로 구성될 수 있다. The first cooling unit 300 may include a coolant inlet pipe 320 and a coolant outlet pipe 330 installed to one side of the first body 310 and the first body 310.
제1 본체(310)는 외부에서 냉각수를 공급받는다. 제1 본체(310)는 내부에 소정의 공간이 형성되어 있다. 제1 본체(310)는 링 형태로 형성되고, 후술하는 플랜지(340)에 의해 챔버(100)에 고정될 수 있도록 외주 직경은 플랜지(340)의 내주 직경에 해당하는 정도로 형성되고, 제1 본체(310)의 내주 직경은 제3 관(260)의 외주 직경에 해당하는 수준으로 형성될 수 있다. The first body 310 is supplied with cooling water from the outside. The first body 310 has a predetermined space formed therein. The first body 310 is formed in a ring shape, the outer circumferential diameter is formed to correspond to the inner circumferential diameter of the flange 340 to be fixed to the chamber 100 by the flange 340 to be described later, the first body The inner diameter of the 310 may be formed at a level corresponding to the outer diameter of the third tube 260.
제1 본체(310)의 일단은 챔버(100)의 외벽에 밀착되므로, 챔버(100)에 밀착되는 면에 오 링(312)을 배치하여 가스 누출 등이 방지될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. Since one end of the first body 310 is in close contact with the outer wall of the chamber 100, the O-ring 312 may be disposed on the surface closely contacting the chamber 100 to prevent gas leakage.
냉각수 유입관(320) 및 냉각수 유출관(330)은 제1 본체(310) 내부의 공간으로 냉각수를 유입 및 유출이 가능하게 하여 제3 관(260)의 단부를 냉각할 수 있다. 냉각수 유입관(320) 및 냉각수 유출관(330)은 제1 본체(310)의 중심축에 대하여 소정의 각거리를 두고 이격되어 설치될 수 있다. The coolant inlet pipe 320 and the coolant outlet pipe 330 may cool the end of the third pipe 260 by allowing the coolant to flow in and out of the space inside the first body 310. The coolant inlet pipe 320 and the coolant outlet pipe 330 may be spaced apart from each other at a predetermined angular distance with respect to the central axis of the first body 310.
제1 냉각부(300)가 설치되어 있는 히터(200a)의 양 단부에는 히터(200a)의 제2 관(240)과 제3 관(260) 사이의 공간(264)으로 냉각용 가스가 흐르도록 하는 제2 냉각부(400)가 설치될 수 있다. Cooling gas flows into the space 264 between the second tube 240 and the third tube 260 of the heater 200a at both ends of the heater 200a in which the first cooling unit 300 is installed. The second cooling unit 400 may be installed.
제2 냉각부(400)의 구성을 살펴보기로 한다. The configuration of the second cooling unit 400 will be described.
제2 냉각부(400)는 내부에 공간이 형성되어 있는 링 형태의 제2 본체(410)와 제2 본체(410)의 일측으로 설치되어 제2 본체(410)의 내부에 형성되는 공간과 연결되는 가스관(420)으로 구성된다. The second cooling unit 400 is connected to a space formed inside the second body 410 by being installed at one side of the second body 410 and the second body 410 in a ring shape having a space formed therein. The gas pipe 420 is formed.
제2 본체(410)의 일단은 제2 관(240)과 제3 관(260)의 사이에 형성된 공간(264)과 유통할 수 있도록 개방되어 있다. 따라서, 가스관(420)을 통해 유입된 냉각용 가스가 제2 본체(410)를 통해 제2 관(240)과 제3 관(260)의 사이에 형성된 공간(264)으로 유입될 수 있고, 냉각 후에는 다시 제2 본체(410)를 통해 외부로 배출될 수 있다. One end of the second body 410 is open to allow flow to the space 264 formed between the second tube 240 and the third tube 260. Accordingly, the cooling gas introduced through the gas pipe 420 may be introduced into the space 264 formed between the second pipe 240 and the third pipe 260 through the second body 410, and may be cooled. Afterwards, it may be discharged to the outside through the second body 410 again.
제2 냉각부(400)는 제3 관(260)의 양단에 각각 설치되므로, 제3 관(260) 일단에 설치된 제2 냉각부(400)의 가스관(420)을 통해 냉각용 가스가 공급된다면, 냉각용 가스는 제2 관(240)과 제3 관(260)의 사이에 형성된 공간(264)을 통과한 후, 제3 관(260)의 타단에 설치된 제2 냉각부(400)의 가스관(420)을 통해 배기될 수 있다.Since the second cooling unit 400 is installed at both ends of the third tube 260, respectively, the cooling gas is supplied through the gas pipe 420 of the second cooling unit 400 installed at one end of the third tube 260. After the gas for cooling passes through the space 264 formed between the second tube 240 and the third tube 260, the gas tube of the second cooling unit 400 installed at the other end of the third tube 260. May be exhausted through 420.
제1 및 제2 냉각부(300, 400)의 설치 과정에 대하여 살펴보기로 한다. The installation process of the first and second cooling units 300 and 400 will be described.
제1 냉각부(300)는 플랜지(340)에 의해 챔버(100)의 외부면에 밀착되어 고정될 수 있다. 이때, 제1 냉각부(300)가 챔버(100)의 외벽에 용이하게 고정될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 따라서, 플랜지(340)에 의해 제1 냉각부(300)의 고정이 용이하도록 플랜지(340)의 일단과 제1 본체(310)의 일단은 서로 걸릴 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. The first cooling unit 300 may be fixed to the outer surface of the chamber 100 by the flange 340. In this case, the first cooling unit 300 may be easily fixed to the outer wall of the chamber 100. Therefore, one end of the flange 340 and one end of the first body 310 is preferably configured to be caught by each other so that the first cooling unit 300 is easily fixed by the flange 340.
플랜지(340)는 챔버(100)의 외벽에 밀착된 상태에서 챔버(100)의 외벽에 볼트 고정될 수 있다. 제1 냉각부(300)가 챔버(100)의 외부에 견고하게 고정될 수 있다면, 플랜지(340)와 챔버(100)의 고정 방식은 볼트 고정 방식 이외에도 다양한 방법으로 고정될 수 있다. The flange 340 may be bolted to the outer wall of the chamber 100 in close contact with the outer wall of the chamber 100. If the first cooling unit 300 may be firmly fixed to the outside of the chamber 100, the fixing method of the flange 340 and the chamber 100 may be fixed in various ways in addition to the bolt fixing method.
제1 냉각부(300)가 플랜지(340)에 의해 챔버(100)에 고정된 상태에서 제1 냉각부(300)와 제3 관(260)의 고정 상태를 견고히 하기 위해, 제1 본체(310)와 제3 관(260)의 사이에 형성된 공간으로는 칼라(collar)(350) 및 칼라(350)의 양단으로 배치되는 오 링(352)이 배치될 수 있고, 칼라(350)의 일단으로는 히터 커버(360)가 배치될 수 있다. In order to secure the fixed state of the first cooling unit 300 and the third tube 260 in a state where the first cooling unit 300 is fixed to the chamber 100 by the flange 340, the first main body 310 is fixed. ) And an o-ring 352 disposed at both ends of the collar 350 and the collar 350 may be disposed as a space formed between the third tube 260 and one end of the collar 350. The heater cover 360 may be disposed.
칼라(350) 및 오 링(352)은 제1 본체(310)와 제3 관(260) 사이에 발생될 수 있는 틈새를 밀폐시킴으로써 챔버(100) 내부로의 가스의 유입을 방지할 수 있으므로, 챔버(100) 내부의 진공 유지를 용이하게 할 수 있다. Since the collar 350 and the o-ring 352 may prevent the inflow of gas into the chamber 100 by closing a gap that may occur between the first body 310 and the third tube 260, It is easy to maintain the vacuum in the chamber 100.
히터 커버(360)는 제3 관(260)과 제1 본체(310)의 고정을 견고히 할 수 있다. 히터 커버(360)는 제1 본체(310)의 일단에 볼트 고정될 수 있다. 히터 커버(360)의 고정 상태를 견고히 하기 위해 칼라(350)와 히터 커버(360)의 외주 직경은 제1 본체(310)의 내주면에 밀착되는 정도로 형성되는 것이 바람직하다. The heater cover 360 may firmly fix the third tube 260 and the first body 310. The heater cover 360 may be bolted to one end of the first body 310. In order to secure the fixing state of the heater cover 360, the outer circumference diameters of the collar 350 and the heater cover 360 are preferably formed to be in close contact with the inner circumferential surface of the first body 310.
제1 냉각부(300)의 설치가 완료된 후, 고정캡(280)을 통해 연장되어 있는 제1 관(220)의 단부에 제2 본체(410)를 설치하고, 제1 관(220)의 단부로는 후술하는 단자부(500)를 나사 연결하며, 연결된 단자부(500)는 제2 본체(410)의 일단에 밀착시킴으로써, 제2 냉각부(400)가 고정되도록 한다. 제2 냉각부(400)의 고정을 위해 히터 커버(360)와 제2 본체(410)도 볼트 결합되는 것이 바람직하다.After the installation of the first cooling unit 300 is completed, the second body 410 is installed at the end of the first tube 220 extending through the fixing cap 280, the end of the first tube 220 The furnace is screwed to the terminal unit 500 to be described later, the connected terminal unit 500 is in close contact with one end of the second body 410, so that the second cooling unit 400 is fixed. In order to fix the second cooling unit 400, the heater cover 360 and the second body 410 may also be bolted.
단자부(500)와 절연부(600)의 설치 과정에 대하여 살펴보기로 한다.The installation process of the terminal unit 500 and the insulation unit 600 will be described.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(200a)의 단부에 설치되는 단자부(500) 및 절연부(600)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.14 is an exploded perspective view showing the configuration of the terminal unit 500 and the insulating unit 600 installed at the end of the heater 200a according to an embodiment of the present invention.
단자부(500)의 구성을 살펴보기로 한다. The configuration of the terminal unit 500 will be described.
단자부(500)는 도전관(510)과 제1 고정 너트(520)로 구성될 수 있다. The terminal unit 500 may be composed of a conductive pipe 510 and a first fixing nut 520.
도 15, 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 도전관(510)의 구성을 나타내는 도면이다.15, 16 and 17 are views showing the configuration of the conductive pipe 510 according to an embodiment of the present invention.
도 15, 16 및 도 17을 참조하면, 도전관(510)은 일단이 고정캡(280)의 단부에 접촉하며 외부의 전원선이 연결된다. 도전관(510)은 제1 관(220)의 단부에 나사 연결될 수 있다. 도전관(510)은 고정캡(280)으로의 전원 인가를 용이하게 하기 위해 고정캡(280)과 같은 SUS 재질로 형성될 수 있다. 도전관(510)으로 연결되는 전원선은 도전관(510)의 일측에 용접에 의해 연결할 수도 있지만, 후술하는 제1 고정 너트(520)와 도전관(510)의 사이에 전원선의 단부를 위치시켜 연결할 수도 있다. 15, 16 and 17, one end of the conductive tube 510 is in contact with the end of the fixing cap 280 and the external power line is connected. The conductive tube 510 may be screwed to the end of the first tube 220. The conductive tube 510 may be formed of a SUS material such as the fixing cap 280 to facilitate the application of power to the fixing cap 280. The power line connected to the conductive tube 510 may be connected to one side of the conductive tube 510 by welding, but the end of the power line may be positioned between the first fixing nut 520 and the conductive tube 510 which will be described later. You can also connect.
제1 고정 너트(520)는 도전관(510)과 고정캡(280)의 연결 상태가 유지될 수 있도록 도전관(510)의 일단을 압착한다. 제1 고정 너트(520)는 제1 관(220)에 단부에 나사 결합된다. 제1 고정 너트(520)는 석영 재질로 형성될 수 있다. 제1 고정 너트(520)는 일반적인 너트와 동일한 구성이므로 이에 대한 상세한 도시는 생략한다. The first fixing nut 520 compresses one end of the conductive tube 510 so that the connection state between the conductive tube 510 and the fixing cap 280 is maintained. The first fixing nut 520 is screwed to the end of the first tube 220. The first fixing nut 520 may be formed of quartz material. Since the first fixing nut 520 has the same configuration as a general nut, a detailed illustration thereof will be omitted.
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 보호 너트(530)의 구성을 나타내는 도면이다. 또한, 도 20, 도 21 및 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 보호 너트(540)의 구성을 나타내는 도면이다. 18 and 19 are views showing the configuration of the first protective nut 530 according to an embodiment of the present invention. 20, 21 and 22 are views showing the configuration of the second protective nut 540 according to an embodiment of the present invention.
제1 및 제2 보호 너트(530, 540)는 도전관(510)을 제1 관(220)의 단부에 결합시킨 상태에서 외부의 충격이 인가되어 도전관(510) 또는 제1 관(220)을 손상시키는 것을 방지한다. 제1 및 제2 보호 너트(530, 540)는 고정캡(280)과 절연캡(610) 사이에 도전관(510)의 외부를 둘러싸는 형태로 설치될 수 있다. The first and second protective nuts 530 and 540 are provided with an external impact in a state in which the conductive pipe 510 is coupled to the end of the first pipe 220 so that an external impact is applied to the conductive pipe 510 or the first pipe 220. To prevent damage. The first and second protection nuts 530 and 540 may be installed to surround the outside of the conductive pipe 510 between the fixing cap 280 and the insulating cap 610.
열선(270)으로 전원을 인가하기 위해 설치되는 단자부(500)에서 전원이 누설되거나 다른 도전체가 단자부에 닿는 것을 방지할 수 있도록 절연부(600)가 설치되는 것이 바람직하다. The insulation unit 600 may be installed to prevent the power from leaking from the terminal unit 500 installed to apply the power to the hot wire 270 or the other conductor from contacting the terminal unit.
절연부(600)의 구성을 살펴보기로 한다. The configuration of the insulation unit 600 will be described.
절연부(600)는 절연캡(610) 및 제2 고정 너트(630)를 포함하여 구성될 수 있다. The insulation unit 600 may include an insulation cap 610 and a second fixing nut 630.
도 23, 도 24 및 도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 절연캡(610)의 구성을 나타내는 도면이다.23, 24 and 25 are views showing the configuration of the insulating cap 610 according to an embodiment of the present invention.
도 23, 도 24 및 도 25을 참조하면, 절연캡(610)은 도전관(510)으로 인가되는 전원이 외부와 절연되도록 하는 역할을 수행한다. 절연캡(610)은 제1 관(220)의 단부에 도전관(510)과 제1 고정 너트(520)가 연결된 후, 제1 관(220)의 단부에 나사 결합될 수 있다. 이때, 절연캡(610)의 내부에 형성되어 있는 공간에는 도전관(510)과 제1 고정 너트(520)가 위치되도록 하고 그 내주면은 도전관(510)과 제1 고정 너트(520)와 이격되는 것이 바람직하다. Referring to FIGS. 23, 24, and 25, the insulating cap 610 serves to insulate the power applied to the conductive tube 510 from the outside. The insulating cap 610 may be screwed to the end of the first tube 220 after the conductive tube 510 and the first fixing nut 520 are connected to the end of the first tube 220. In this case, the conductive tube 510 and the first fixing nut 520 are positioned in a space formed inside the insulating cap 610, and an inner circumferential surface thereof is spaced apart from the conductive tube 510 and the first fixing nut 520. It is desirable to be.
절연캡(610)의 일측으로는 홀(620)이 형성되어, 절연캡(610) 내부의 도전관(510)으로 전원을 인가하기 위한 전원선이 통과할 수 있다. 절연캡(610)은 석영을 이용하여 제작하는 것이 바람직하다. A hole 620 is formed at one side of the insulating cap 610, and a power line for applying power to the conductive tube 510 inside the insulating cap 610 may pass therethrough. The insulating cap 610 is preferably manufactured using quartz.
제2 고정 너트(630)는 절연캡(610)이 제1 관(220)에 설치된 후, 절연캡(610)의 연결 상태가 유지될 수 있도록 한다. 제2 고정 너트(630)는 제1 관(220)의 종단부에 설치될 수 있다. The second fixing nut 630 allows the insulating cap 610 to be connected to the insulating cap 610 after the insulating cap 610 is installed in the first tube 220. The second fixing nut 630 may be installed at the end of the first tube 220.
상기와 같이 구성된 제1 및 제2 냉각부(300, 400), 단자부(500) 및 절연부(600)는 다음과 같이 작동할 수 있다. The first and second cooling units 300 and 400, the terminal unit 500, and the insulating unit 600 configured as described above may operate as follows.
챔버(100)로 로딩된 기판에 대하여 복수개의 히터(200a)를 이용하여 열을 가하여 열처리를 수행한다. 히터(200a)에서의 발열을 위해 공급되는 전원은 단자부(500)를 통해 히터(200a)의 열선(270)으로 공급되어 히터(200a)의 동작이 지속적으로 이루어질 수 있고, 전원이 공급되는 도중 절연부(600)에 의해 전원의 누설이 방지될 수 있다. Heat is performed by applying heat to the substrate loaded into the chamber 100 using a plurality of heaters 200a. The power supplied for the heat generation from the heater 200a is supplied to the heating wire 270 of the heater 200a through the terminal unit 500 so that the operation of the heater 200a can be continuously performed and insulated while the power is supplied. The leakage of power may be prevented by the unit 600.
히터(200a)를 동작시켜 열처리가 진행되는 도중, 히터(200a)의 양단에 설치된 제1 냉각부(300)를 이용하여 히터(200a)의 양단으로 냉각수를 유입시켜 히터(200a)의 단부를 냉각시킬 수 있다.While the heat treatment is performed by operating the heater 200a, the cooling water is introduced into both ends of the heater 200a by using the first cooling units 300 provided at both ends of the heater 200a to cool the end of the heater 200a. You can.
열처리 공정이 종료된 후에, 히터(200a)의 양단에 설치된 제2 냉각부(400)를 이용하여 히터(200a) 내의 공간(264)을 통하여 냉각용 가스를 흘려 주면 히터(200a) 자체의 온도를 신속하게 떨어뜨리고, 나아가 챔버(100) 내부의 온도를 신속하게 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 열처리 장치(1)와 히터(200a)는 열처리 공정 종료 후에 기판(10)의 언로딩을 위하여 챔버(100) 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.After the heat treatment process is completed, when the cooling gas flows through the space 264 in the heater 200a using the second cooling units 400 installed at both ends of the heater 200a, the temperature of the heater 200a itself is increased. The temperature may be dropped quickly, and further, the temperature inside the chamber 100 may be rapidly dropped. Therefore, the heat treatment apparatus 1 and the heater 200a according to the present invention reduce the time taken to drop the temperature inside the chamber 100 below a predetermined temperature for the unloading of the substrate 10 after the heat treatment process is completed. Since it can shorten, productivity of the heat processing process required for manufacture of a flat panel display and a solar cell can be improved significantly.
한편, 히터(200a)의 계속적인 사용에 의해 제1 관(220), 제2 관(240) 또는 제3 관(260) 중 어느 하나의 관에 손상이 발생될 수 있다. 열처리의 진행을 계속 하기 위해서는 손상된 관의 교체가 필요하고 다음과 같은 과정을 거쳐서 교체하도록 한다. Meanwhile, damage to any one of the first tube 220, the second tube 240, and the third tube 260 may occur due to the continuous use of the heater 200a. In order to continue the heat treatment, the damaged tube needs to be replaced.
제1 관(220)과 제2 관(240)을 교체하는 경우에는 다음과 같다. When replacing the first tube 220 and the second tube 240 is as follows.
우선, 절연부(600)를 해체한다. 그리고, 제1 관(220)의 단부에 설치된 단자부(500)는 도전관(510)이 제1 관(220)과 나사 연결되어 있으므로, 제1 관(220) 양단의 도전관(510)을 제거하여 제1 관(220)에 대한 고정을 해제하면, 제1 관(220)을 교체할 수 있다. 이후, 고정캡(280)과 제2 냉각부(400)를 해체하면 제2 관(240)을 분리할 수 있다. 이와 같이 제1 관(220) 또는 제2 관(240) 중 교체가 필요한 관을 새로운 관으로 교환한 후, 상기한 해체의 역순으로 조립하도록 한다. First, the insulation part 600 is disassembled. In addition, since the conductive tube 510 is screw-connected with the first tube 220, the terminal portion 500 provided at the end of the first tube 220 removes the conductive tube 510 at both ends of the first tube 220. By releasing the fixing on the first tube 220, the first tube 220 can be replaced. Thereafter, when the fixing cap 280 and the second cooling unit 400 are dismantled, the second tube 240 may be separated. As such, after replacing the tube requiring replacement of the first tube 220 or the second tube 240 with a new tube, it is assembled in the reverse order of dismantling.
제3 관(260)을 교체하는 경우에는 다음과 같다. When replacing the third tube 260 is as follows.
우선, 제1 관(220)과 제2 관(240)의 교체를 위해 단자부(500) 및 제2 냉각부(400)를 제거하는 것은 상기와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. First, the removal of the terminal unit 500 and the second cooling unit 400 for the replacement of the first tube 220 and the second tube 240 is the same as above, and thus a detailed description thereof will be omitted.
단자부(500) 및 제2 냉각부(400)가 제거된 상태에서는 제3 관(260)의 단부에 대한 고정도 해제되므로, 이 상태에서 칼라(350), 오 링(352) 및 히터 커버(360)를 해체하면 제3 관(260)을 새로운 것으로 교체할 수 있다. 제3 관(260)의 교체 작업시, 제1 본체(310)를 챔버(100)에 고정하는 플랜지(340)를 해체하는 방법도 사용될 수 있으나, 플랜지(340)를 챔버(100) 양단에 재 설치할 때 플랜지(340)를 일직선상에 서로 정렬하는 작업에는 많은 시간이 소요되는 관계로 플랜지(340)는 해체하지 않는 것이 바람직하다. In the state in which the terminal portion 500 and the second cooling portion 400 are removed, the fixing of the end of the third tube 260 is also released. In this state, the collar 350, the O-ring 352, and the heater cover 360 are removed. ), The third pipe 260 can be replaced with a new one. In the replacement of the third tube 260, a method of dismantling the flange 340 that fixes the first body 310 to the chamber 100 may be used, but the flange 340 may be replaced at both ends of the chamber 100. Since the installation of the flanges 340 takes a long time to align the flanges 340 with each other in a straight line, the flange 340 is preferably not dismantled.
제3 관(260)을 새로운 것으로 교체한 후에는 상기한 해체 순서의 역순으로 조립하여 히터(200a)를 완성한다.After replacing the third tube 260 with a new one, the heater 200a is completed by assembling in the reverse order of the dismantling procedure.
따라서, 본 발명의 히터(200a)는 히터(200a)를 구성하는 관 중 어느 하나가 손상을 입었을 경우에는 손상을 입은 관 하나만을 교체할 수 있으므로 히터의 수리 및 관리가 용이해질 수 있다. Therefore, when any one of the tubes constituting the heater 200a is damaged, the heater 200a of the present invention may replace only one damaged tube, thereby facilitating repair and management of the heater.
도 26과 도 27은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 히터(200b)의 구성을 나타내는 단면 사시도 및 단면도이다. 참고로, 도 26과 도 27에서, 히터(200b)의 양단부측의 형상 및 구조는 동일하므로 편의상 히터(200b)의 일단부측 만을 도시하였다. 26 and 27 are a cross-sectional perspective view and a cross-sectional view showing the configuration of a heater 200b according to another embodiment of the present invention. For reference, FIGS. 26 and 27 show only one end side of the heater 200b because the shape and structure of both end sides of the heater 200b are the same.
도시한 바와 같이, 히터(200b)는 전체적으로 길이가 긴 봉 형상을 하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 히터가 적용되는 배치식 열처리 장치의 사양에 따라 다양하게 변경할 수 있다. As shown, the heater 200b has a long rod shape as a whole, but is not necessarily limited thereto, and may be variously changed according to specifications of a batch heat treatment apparatus to which the heater is applied.
도 26과 도 27을 참조하면, 히터(200b)는 소정의 길이를 갖는 제1 관(220b), 소정의 길이를 가지면서 제1 관(220b)을 둘러싸는 제2 관(240b), 제1 관(220b) 내부에 삽입되는 발열체(270b)를 포함하여 구성된다.Referring to FIGS. 26 and 27, the heater 200b may include a first tube 220b having a predetermined length, a second tube 240b having a predetermined length, and a second tube 240b surrounding the first tube 220b. It is configured to include a heating element (270b) is inserted into the tube (220b).
제1 관(220b) 및 제2 관(240b)의 재질은 제1 관(220b) 및 제2 관(240b) 모두 열처리 장치에 적용되기 때문에 융점이 높은 재질, 예를 들어 석영인 것이 바람직하다.The material of the first tube 220b and the second tube 240b is preferably a material having a high melting point, for example, quartz, since both the first tube 220b and the second tube 240b are applied to the heat treatment apparatus.
제1 관(220b) 및 제2 관(240b)의 길이는 모두 실질적으로 동일하며, 제1 관(220b) 및 제2 관(240b)은 모두 동축을 갖도록 하는 것이 좋다. 제1 관(220b)은 외경이 대략 10mm, 내경은 대략 6mm, 두께는 2mm 정도인 것이 바람직하다. 제2 관(240b)은 제1 관(220b)과 일정한 간격을 가지면서 제1 관(220b)을 둘러싸는 형태로 설치된다. 제2 관(240b)은 외경이 대략 18mm, 내경은 대략 14mm, 두께는 2mm 정도인 것이 바람직하다. 제1 관(220b)과 제2 관(240b) 사이에는 대략 2mm 정도의 간격을 갖는 빈 공간(246b)이 형성된다.The lengths of the first tube 220b and the second tube 240b are substantially the same, and the first tube 220b and the second tube 240b may be coaxial. The first tube 220b preferably has an outer diameter of about 10 mm, an inner diameter of about 6 mm, and a thickness of about 2 mm. The second tube 240b is installed in a form surrounding the first tube 220b with a predetermined distance from the first tube 220b. The second tube 240b preferably has an outer diameter of about 18 mm, an inner diameter of about 14 mm, and a thickness of about 2 mm. An empty space 246b having an interval of about 2 mm is formed between the first tube 220b and the second tube 240b.
제1 관(220b)의 내부에는 발열체(270b)가 삽입되어 있다. 발열체(270b)는 봉 형상을 가지는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 발열체(270b)의 재질은 칸탈(Kanthal)인 것이 바람직하다. The heating element 270b is inserted into the first tube 220b. The heating element 270b preferably has a rod shape, but is not necessarily limited thereto. The material of the heating element 270b is preferably Kanthal.
발열체(270b)를 제1 관(220b)에 삽입시킬 때 제1 관(220b)의 내주면과 발열체(270b)의 외주면은 떨어져 있게 하는 것이 좋다. 이는 만일 제1 관(220b)의 내주면과 발열체(270b)의 외주면이 접하게 되면 열처리 공정 중에 제1 관(220b)과 발열체(270b)의 열 팽창 계수의 차이로 인하여 제1 관(220b)이 파손될 우려가 있기 때문이다. 따라서, 제1 관(220b)의 내주면과 발열체(270b)의 외주면 사이의 이격 거리는 발열체(270b)의 열 팽창 계수를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. When the heating element 270b is inserted into the first tube 220b, the inner circumferential surface of the first tube 220b and the outer circumferential surface of the heating element 270b may be separated from each other. This is because if the inner circumferential surface of the first tube 220b and the outer circumferential surface of the heating element 270b come into contact with each other, the first tube 220b may be damaged due to a difference in thermal expansion coefficient between the first tube 220b and the heating element 270b during the heat treatment process. This is because there is concern. Therefore, the separation distance between the inner circumferential surface of the first tube 220b and the outer circumferential surface of the heating element 270b is preferably determined in consideration of the thermal expansion coefficient of the heating element 270b.
발열체(270b)의 단부에는 발열체(270b)에 전원을 인가할 수 있도록 도전관(510b)이 설치된다. 도전관(510b)을 통한 발열체(270b)와 외부 전원(미도시)간의 연결 방식은 특별하게 제한되지 않으며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.At the end of the heating element 270b, a conductive tube 510b is installed to apply power to the heating element 270b. The connection method between the heating element 270b and the external power source (not shown) through the conductive tube 510b is not particularly limited, and a detailed description thereof will be omitted.
한편, 상술한 바와 같이, 발열체(270b)의 단부는 외부 전원과 연결되기 때문에 발열체(270b)로부터 발생하는 열로부터 발열체(270b)와 외부 전원간의 연결 수단, 예를 들어 도선(구리선) 등을 보호할 필요가 있다. 이를 위하여, 발열체(270b)의 직경은 발열체(270b)의 중앙부와 단부에서 서로 다른 값을 갖도록 할 수 있다. On the other hand, as described above, since the end of the heating element 270b is connected to an external power source, the connecting means between the heating element 270b and the external power source, for example, a conductor (copper wire), etc., is protected from heat generated from the heating element 270b. Needs to be. To this end, the diameter of the heating element 270b may have different values at the center and the end of the heating element 270b.
즉, 도 27을 참조하면, 발열체(270b)의 단면적은 중앙부보다 양 단부에서 더 크도록 발열체(270b)를 구성하는 것이 바람직하다. 발열체(270b)에서 발생하는 열의 양은 발열체(270b)의 단면적에 반비례하기 때문에 발열체(270b)의 단부의 단면적을 크게 하면 발열체(270b)의 단부에서 발생하는 열의 양이 작아져서 발열체(270b)와 외부 전원간의 연결 수단이 열에 의해 손상을 입는 것을 예방할 수 있다.That is, referring to FIG. 27, it is preferable to configure the heating element 270b such that the cross-sectional area of the heating element 270b is larger at both ends than the center portion. Since the amount of heat generated in the heat generating element 270b is inversely proportional to the cross-sectional area of the heat generating element 270b, increasing the cross-sectional area of the end portion of the heat generating element 270b decreases the amount of heat generated at the end of the heat generating element 270b, and thus the heat generating element 270b and the outside. The connection means between the power sources can be prevented from being damaged by heat.
본 발명에 따른 히터(200b)는 히터(200b)의 내부를 냉각용 가스가 흐를 수 있도록 제1 관(220b)과 제2 관(240b) 사이에 공간(244b)을 갖는 것을 특징적 구성으로 한다. 즉, 히터(200b) 내부의 공간(244b)을 통하여 냉각용 가스가 흐르게 된다. 공간(244b)을 통하여 냉각용 가스가 흐르도록 하는 방식은 특별하게 제한되지 않으며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 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.The heater 200b according to the present invention is characterized by having a space 244b between the first tube 220b and the second tube 240b so that the gas for cooling flows inside the heater 200b. That is, the gas for cooling flows through the space 244b inside the heater 200b. The manner in which the cooling gas flows through the space 244b is not particularly limited, and a detailed description thereof will be omitted. As the cooling gas, air, helium, nitrogen, argon may be used. The temperature of the gas for cooling is preferably about room temperature, but if necessary, a gas cooled to a temperature below room temperature may be used.
한편, 히터(200b)는 발열체(270b)가 제1 관(220b) 또는 제2 관(240b)으로부터 용이하게 탈착이 가능하도록 구현되는 것이 바람직하다. 이는 히터(200b)의 사용 도중에 발열체(270b)가 끊어지는 등의 문제점이 발생한 경우에 열처리 장치에 장착되어 있는 히터(200b)에서 발열체(270b)만을 분리시켜 이를 수리 또는 교체함으로써 불량이 난 히터(200b)를 간단하게 수리 또는 교체할 수 있는 이점이 있다.On the other hand, the heater 200b is preferably implemented so that the heating element 270b can be easily detached from the first tube 220b or the second tube 240b. When a problem such as the heating element 270b is cut off during use of the heater 200b occurs, the heater that is defective by removing only the heating element 270b from the heater 200b mounted on the heat treatment apparatus and repairing or replacing it. There is an advantage that the 200b) can be easily repaired or replaced.
도 26과 도 27에 도시된 히터(200b)는 이전에 설명한 히터(200, 200a)와 동일한 방식으로 사용할 수 있다. 또한, 히터(200b)의 양단으로 제1 및 제2 냉각부(300, 400) 그리고 단자부(500)와 절연부(600)가 설치될 수 있고, 이들의 구성 및 작용도 이전과 동일하므로 여기서는 그 자세한 설명은 생략한다. The heater 200b illustrated in FIGS. 26 and 27 may be used in the same manner as the heaters 200 and 200a described above. In addition, the first and second cooling units 300 and 400, the terminal unit 500, and the insulating unit 600 may be installed at both ends of the heater 200b. Detailed description will be omitted.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 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.Although the present invention has been illustrated and described with reference to the preferred embodiments as described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Modifications and variations are possible. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the invention and the appended claims.