KR101055862B1 - 인라인 열처리 장치 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 기판에 대한 인라인 열처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 열처리를 위해 기판을 챔버로 로딩 및 언로딩하는 구동 롤러의 회전축 내부에 히터를 설치하여 기판에 대한 균일한 열처리를 수행할 수 있고 챔버 내부의 공간 활용도를 높일 수 있는 인라인 열처리 장치에 관한 것이다.
기판을 사용하여 LCD(Liquid crystal display), PDP(Plasma display panel) 및 EL(Electro luminescent) 등 평면 디스플레이를 제작하는 경우, 기판에 대하여 열처리 공정을 수행한다.
이를 위하여 종래에는 기판의 열처리를 위해 엔드 이펙터와 같은 이송 기구를 사용하여 챔버에 기판을 로딩한 후 열처리를 수행하였다. 그러나, 근래에 기판이 점차 대면적화 되고 있어 엔드 이펙터를 이용한 기판의 로딩 작업시 기판이 변형되거나 손상을 입는 등의 문제점이 대두되었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 복수개의 구동 롤러를 챔버의 전후에 연속적으로 배치하고, 기판은 구동 롤러에 의해 챔버로 로딩되어 열처리 되도록 하며, 열처리가 종료되면 구동 롤러에 의해 언로딩되는 인라인(in-line) 방식의 열처리 장치가 개시되었다.
하지만 인라인 열처리 장치는 챔버의 내측에 구동 롤러와 구동 롤러의 동작을 위한 기기들이 설치될 뿐만 아니라 히터와 히터의 동작을 위한 기기들이 설치되므로 챔버의 공간이 협소해지는 문제점이 있었다.
챔버의 공간 확보를 위해서 챔버의 크기를 증대시키면 챔버의 제작비가 상승되는 문제점이 있었다.
또한, 대면적인 기판에 대한 균일한 열처리를 위해 챔버 내부에 히터를 균일하게 설치할 필요가 있으나, 챔버의 내부 공간이 협소해지는 문제가 있어 히터의 설치가 어려운 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 대면적 기판을 챔버로 로딩 및 언로딩하는 구동 롤러의 회전축에 히터를 설치하여 기판에 대한 효율적인 열처리를 수행할 수 있는 인라인 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 기판을 챔버로 로딩 및 언로딩하는 구동 롤러의 회전축에 히터를 설치함으로써 챔버 내부의 공간 활용도를 높일 수 있는 인라인 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 인라인 열처리 장치는, 기판을 연속적으로 열처리할 수 있는 인라인 열처리 장치로서, 상기 기판에 대한 열처리 공간을 제공하며 전후에 개구가 대향하여 형성되어 있는 챔버; 상기 기판을 지지하면서 이동시키는 구동 롤러와 상기 구동 롤러를 관통하는 중공 형태의 회전축을 포함하는 구동 롤러 유닛; 및 상기 회전축의 내측에 배치되는 히터 를 포함하고, 상기 구동 롤러 유닛은 상기 기판의 이동 방향을 따라 복수개로 설치되어 상기 챔버로 상기 기판을 로딩 및 상기 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하며, 상기 히터의 양단은 상기 챔버의 외벽에 고정되어 상기 회전축의 동작과 연동되지 않는 것을 특징으로 한다.
상기 구동 롤러 유닛은 상기 기판의 로딩 및 언로딩 방향에 대하여 직교하여 설치될 수 있다.
상기 복수개의 구동 롤러 유닛은 서로 연동할 수 있다.
상기 회전축의 일단에는 외부의 구동력을 공급받기 위한 구동 풀리가 연결될 수 있다.
상기 히터의 양단에는 외부의 전원을 공급받기 위한 단자가 설치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 챔버의 내측에 배치되어 기판을 로딩 및 언로딩하는 구동 롤러의 회전축에 히터가 설치되어 있어 회전축에서 설치된 히터에서 기판에 대하여 균일한 열 공급이 가능하므로 효율적인 열처리가 이루어지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 대면적 기판을 챔버로 로딩 및 언로딩하는 구동 롤러의 회전축 내부에 히터를 설치함으로써 챔버 내부의 기기 설치 공간을 감소시켜 챔버의 내부 공간 활용도를 향상시킬 수 있는 인라인 열처리 장치를 제공하는 데 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 열처리 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 열처리 장치(100)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 부분의 상세도면이다.
도 4는 도 3에서 회전축(124), 구동 풀리(126) 및 히터(130)의 연결 상태를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 3의 B-B 선의 선단면도이다.
도 6은 도 1의 C-C 선의 선단면도이다.
도 7은 도 6의 D 부분의 상세도면으로서 히터(130)의 일 예를 나타낸다.
도 8은 도 6의 D 부분의 상세도면으로서 히터(130)의 다른 예를 나타낸다.
본 발명에 의한 인라인 열처리 장치는 내부에 열처리 공간이 제공되는 챔버, 기판을 가열하기 위한 히터 및 열처리 공정 분위기 조절을 위한 분위기 가스의 공급과 배기를 위한 가스 공급관 및 가스 배기관을 포함하여 구성될 수 있다. 이와 같은 인라인 열처리 장치의 일반적인 구성과 이를 이용한 열처리 공정은 이 분야에서는 널리 알려져 있는 공지 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1과 도 2를 참조하면, 도시한 바와 같이, 인라인 열처리 장치(100)는 챔버(110), 구동 롤러 유닛(120) 및 히터(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 인라인 열처리 장치(100)에 로딩되는 기판의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸 등 다양한 재질의 기판이 로딩될 수 있다. 이하에서는 LCD나 OLED와 같은 평판 디스플레이나 박막형 실리콘 태양전지 분야에 가장 일반적으로 사용되는 직사각형 형상의 글래스 기판을 상정하여 설명한다.
인라인 열처리 장치(100)는 기판에 대한 열처리 공간을 제공하는 직육면체 형상의 챔버(110)와 챔버(110)를 지지하는 프레임(미도시)을 포함하여 구성된다.
제1 개구(112)가 챔버(110)의 전면으로 형성된다. 제1 개구(112)로는 기판이 로딩될 수 있다. 제1 개구(112)에는 상하 방향으로 개폐되는 도어가 설치될 수 있다.
제2 개구(114)는 제1 개구(112)의 반대측 즉, 챔버(110)의 후면으로 형성된다. 제2 개구(114)로는 열처리된 기판이 언로딩 될 수 있다. 제2 개구(114)에는 상하 방향으로 개폐되는 도어가 설치될 수 있다.
제3 개구(116)는 챔버(110)의 상부에 형성된다. 제3 개구(116)로는 챔버(110)의 내부에 설치되는, 예를 들어 보트, 가스 공급관 및 가스 배기관 등의 수리 및 교체가 이루어 질 수 있다. 제3 개구(116)에는 개폐 가능한 커버가 설치될 수 있다.
구동 롤러 유닛(120)은 제1 개구(112)를 통해 로딩된 기판을 이동시킬 수 있고, 기판에 대한 열처리 도중 기판을 지지할 수 있으며, 열처리가 종료된 기판을 언로딩하기 위해 제2 개구(144)로 이동시킬 수 있다. 구동 롤러 유닛(120)은 챔버(110)의 내부에 기판의 이동 방향을 따라 복수개로 설치된다. 복수개의 구동 롤러 유닛(120)은 기판의 로딩 및 언로딩 방향에 대하여 직교하는 방향으로 설치되어 있고, 서로 연동함으로써 기판이 제1 및 제2 개구(112, 114)를 통하여 용이하게 로딩 및 언로딩 되도록 한다.
그리고, 구동 롤러 유닛(120)은 챔버(110) 내부에 동일한 높이로 설치됨으로써 로딩된 기판을 안정적으로 지지할 수 있다.
도시되어 있지는 않으나 구동 롤러 유닛은 챔버(110)의 전방과 후방 즉, 제1 개구(112)와 제2 개구(114) 외측에 각각 복수개로 설치되어 챔버(110)로의 기판의 로딩과 언로딩을 용이하게 할 수 있다. 챔버(110)의 전방과 후방에 설치되는 구동 롤러 유닛은 챔버(110)의 내측으로 설치되는 구동 롤러 유닛(120)과 연동하는 것이 바람직하다.
구동 롤러 유닛(120)은 구동 롤러(122), 회전축(124)을 포함하여 구성될 수 있다.
구동 롤러(122)는 기판의 하면과 접촉하며 기판을 이동 및 지지할 수 있다. 구동 롤러(122)는 후술하는 회전축(124)이 중심축에 연결된다. 기판의 이동 및 지지를 안정적으로 하기 위해 각각의 구동 롤러 유닛(120)은 복수개의 구동 롤러(122)를 포함한다. 구동 롤러(122)의 개수는 로딩되는 기판의 안정적인 이동과 지지를 할 수 있는 범위에서 결정된다.
복수개의 구동 롤러(122)는 설치 위치에 따라 다른 폭으로 형성될 수 있으나, 직경은 모두 동일하게 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 도 7과 도 8을 참조하면 복수개의 구동 롤러(122) 중 양측 외곽에 배치되는 구동 롤러(122)에는 기판이 정규 위치에서 이탈하는 것을 방지하기 위한 이탈 방지턱(122a)이 외주면 일측에 형성된다.
회전축(124)은 후술하는 모터(140)의 구동력을 전달받아 구동 롤러(122)를 회전시킨다. 회전축(124)은 중심축을 따라 내측으로 공간이 형성되어 있는 중공 형태로 형성된다. 회전축(124)은 구동 롤러(122)의 중심축을 관통하여 연결된다.
회전축(124)의 양단은 플랜지와 같은 기구를 이용하여 챔버(110)의 양측 벽에 회전 가능하게 설치된다.
그리고, 도 3과 도 4를 참조하면, 회전축(124)의 일단은 챔버(110)의 일측 벽을 통해 챔버(110)의 외부로 길게 연장되며, 연장 부위에는 외부에서 구동력을 전달받을 수 있도록 구동 풀리(126)가 설치된다. 구동 풀리(126)는 벨트(128)에 의해 후술하는 모터(140)의 구동력을 전달받고 그 구동력을 회전축(124)으로 전달한다.
도 4와 도 5를 참조하면, 회전축(124)의 일단에 설치되는 구동 풀리(126)는 한 쌍의 풀리로 구성되어 있다. 한 쌍의 풀리 중 하나의 풀리는 모터(150)의 구동력을 전달받아 회전축(124)을 동작시키기 위한 풀리이고, 다른 하나는 이웃하는 회전축으로 구동력을 전달하여 구동 롤러 유닛(120)이 연동할 수 있도록 하기 위한 풀리이다.
구동 풀리(126)는 외부의 구동력을 전달받아 회전축(124)을 회전시킬 수 있고, 다른 회전축과 연동할 수 있다면 도시한 바로 한정되지 않고 다른 방식으로도 구성될 수 있다.
텐션 풀리(154)는 벨트(128)와 밀착하며 벨트(128)의 텐션을 조절하여 구동력 전달이 용이하도록 한다. 텐션 풀리(154)는 구동 롤러 유닛(120)을 서로 연결하여 구동력을 전달하는 벨트(128)의 중간부에 밀착된다.
히터(130)는 외부에서 공급되는 전원에 의해 열을 발생시켜 기판으로 인가한다. 도 6을 참조하면, 히터(130)는 회전축(124)의 내측 공간에 배치되되, 히 터(130)의 길이는 회전축(124) 보다 길게 형성하여 히터(130)의 양단은 회전축(124)의 양단을 통해 챔버(110) 외부로 연장되도록 하고 연장된 히터(130)의 양단은 챔버(110)의 양측 외벽에 고정 브라켓(140)에 의해 고정된다. 이때 히터(130)와 고정 브라켓(140)의 연결을 견고히 하기 위해 고정 플랜지가 추가될 수 있다.
또한 히터(130) 양단의 연장된 부분에는 외부의 전원을 인가 받기 위한 단자(132)가 설치된다.
히터(130)은 양단은 고정 브라켓(140)에 의해 회전축(124)이 아닌 챔버(110)의 양측 외벽에 고정되므로 회전축(124)이 회전하여도 히터(130)는 회전하지 않는다.
고정 브라켓(140)은 금속 플레이트를 'ㄷ'형태로 절곡하여 형성될 수 있다. 고정 브라켓(140)의 양단을 챔버(110)의 외벽에 상하로 설치하면 고정 브라켓(140)의 양측은 벨트(128)가 통과할 수 있도록 개방된 상태가 된다. 고정 브라켓(140)의 개방된 양측을 통해 구동 롤러 유닛(120)이 서로 연결되어 구동 롤러 유닛(120)이 연동될 수 있다. 또한, 고정 브라켓(140)에서 모터(150)와 구동 풀리(126)를 연결하는 벨트(128)가 통과할 수 있도록 고정 브라켓(140)의 하부 측에는 벨트(128)가 통과하는 홀이 형성될 수 있다.
고정 브라켓(140)은 회전축(124)과 히터(130)가 연동하지 않도록 할 수 있다면 다른 형태로 형성될 수도 있다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에서 사용하는 히터(130)의 일 예가 도시되어 있 다.
도시되어 있는 히터(130)는 중심축상에 내부에 공간이 형성되어 있는 제1 관(130a)이 위치되고, 제2 관(130b)은 제1 관(130a)을 둘러싸는 형태로 배치되며, 제1 관(130a)의 외주면과 제2 관(130b)의 내주면은 소정 거리만큼 이격되어 있다. 이때, 제1 관(130a)의 내측 공간으로는 냉각용수 또는 냉각 가스가 흐를 수 있다. 제1 관(130a)과 제2 관(130b)의 이격 공간에는 제1 관(130a)을 감싸는 코일형 열선이 배치될 수 있다. 그리고, 제2 관(130b)의 외주면은 회전축(124)의 내주면과 소정 거리 이격되어 있다.
여기서, 열선의 재질은 니크롬을 포함할 수 있고, 제1 및 제2 관(130a, 130b)의 재질은 석영을 포함할 수 있다.
도시되어 있지는 않으나, 제1 관(130a)으로 냉각용수 또는 냉각 가스를 공급하여 흐르도록 하는 구성은 국내특허출원 2008-110813호 및 국내특허출원 2008-110814호에 기재되어 있는 구성을 사용할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
상기와 같이 구성되는 히터(130)는 열선에서 발열된 열이 구동 롤러(122)에 의해 지지되는 기판으로 인가되어 기판의 열처리를 진행할 수 있다. 또한, 열처리가 완료된 후에는 기판의 언로딩을 위해 제1 관(130a)의 내측으로 냉각용수 또는 냉각 가스가 흐르도록 하여 챔버 내부의 냉각이 빠르게 진행될 수 있다.
또한 도 8을 참조하면 본 발명에서 사용되는 히터(130)의 다른 예가 도시되어 있다.
도시되어 있는 히터(130)는 발열체(130c)와 전도체(130d)로 구성된다. 발열 체(130c)는 기판의 폭에 대응하는 길이로 형성되어 외부에서 공급되는 전원을 이용하여 열을 발생시킨 후 기판으로 인가하고, 전도체(130d)는 발열체(130c)의 양단에 연결되어 단자(132)를 통해 공급받은 외부의 전원을 발열체(130c)로 전달한다. 발열체(130c)의 재질은 니크롬 또는 칸탈(Kanthal)을 포함할 수 있고, 전도체(130d)의 재질은 SUS를 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성된 히터(130)의 경우, 발열체(130c)는 기판에 대응하는 길이로 형성되어 있고, 전도체(130d)는 열 발생이 이루어지지 않으므로 히터(130)에서 발생된 열은 기판에 우선적으로 인가될 수 있다.
회전축(124)의 내부에 배치된 상태에서 열을 발생시켜 기판에 인가할 수 있다면, 히터는 다른 형태로 구성될 수 있다.
모터(140)는 구동 롤러 유닛(120)의 동작을 위한 구동력을 발생시키며, 챔버(110)의 외부 일측에 설치될 수 있다. 모터(140)의 회전축에는 모터 풀리(142)가 연결된다. 모터 풀리(142)는 구동 풀리(126)와 벨트로 연결되어, 모터(150)의 구동력을 회전축(124)으로 전달할 수 있다.
상기와 같이 구성된 인라인 열처리 장치(100)의 동작과 이에 의한 열처리 공정은 기존의 인라인 방식 열처리 장치와 동일한 방식으로 동작하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서는 히터(130)에서 발열된 열에 의해 기판에 대한 열처리가 진행될 때, 기판의 판면은 히터(130)와 평행하게 위치되므로 히터(130)에서 발생된 열은 기판 전체에 대하여 균일하게 인가되어 균일한 열처리가 이루어질 수 있다.
또한, 히터(130)는 회전축(124)의 내부에 배치되어 있으므로 챔버(110) 내부에서 히터(130)의 설치를 위한 공간이 감소될 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 열처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 열처리 장치의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 A 부분의 상세도면이다.
도 4는 도 3에서 회전축, 구동 풀리 및 히터의 연결 상태를 나타내는 도면.
도 5는 도 3의 B-B 선의 선단면도이다.
도 6은 도 1의 C-C 선의 선단면도이다.
도 7은 도 6의 D 부분의 상세도면으로서 히터의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6의 D 부분의 상세도면으로서 히터의 다른 예를 나타내는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 인라인 열처리 장치
110: 챔버
112: 제1 개구
114: 제2 개구
116: 제3 개구
120: 구동 롤러 유닛
122: 구동 롤러
124: 회전축
126: 구동 풀리
128: 벨트
130: 히터
132: 단자
140: 고정 브라켓
150: 모터
152: 모터 풀리
154: 텐션 풀리
Claims (5)
- 기판을 연속적으로 열처리할 수 있는 인라인 열처리 장치로서,상기 기판에 대한 열처리 공간을 제공하며 전후에 개구가 대향하여 형성되어 있는 챔버;상기 기판을 지지하면서 이동시키는 구동 롤러와 상기 구동 롤러를 관통하는 중공 형태의 회전축을 포함하는 구동 롤러 유닛; 및상기 회전축의 내측에 배치되는 히터를 포함하고,상기 구동 롤러 유닛은 상기 기판의 이동 방향을 따라 복수개로 설치되어 상기 챔버로 상기 기판을 로딩 및 상기 챔버로부터 상기 기판을 언로딩하며,상기 히터의 양단은 상기 챔버의 외벽에 고정되어 상기 회전축의 동작과 연동되지 않으며,상기 히터는 중심축상의 내부에 공간이 형성되어 있는 제1 관, 상기 제1 관을 둘러싸는 형태로 배치되며 상기 제1 관의 외주면과 소정 거리만큼 이격되는 제2 관, 및 상기 제1 관과 상기 제2 관의 이격 공간에서 상기 제1 관을 감싸는 코일형 열선을 포함하고, 상기 기판의 열처리가 완료된 후에는 상기 제1 관의 내측 공간으로 냉각 용수 또는 냉각 가스가 흐르는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 구동 롤러 유닛은 상기 기판의 로딩 및 언로딩 방향에 대하여 직교하여 설치되는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 복수개의 구동 롤러 유닛은 서로 연동하는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 회전축의 일단에는 외부의 구동력을 공급받기 위한 구동 풀리가 연결되는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
- 제1항에 있어서,상기 히터의 양단에는 외부의 전원을 공급받기 위한 단자가 설치되는 것을 특징으로 하는 인라인 열처리 장치.
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