CN104576358A - 衬底处理设备 - Google Patents

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尹斗永
池尙炫
李成龙
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Abstract

本发明涉及一种衬底处理设备，尤其涉及一种在衬底上执行热处理的衬底处理设备。本发明的示例性实施例包含：热处理腔室，其具有用于衬底的热处理空间；衬底支架，其用于在所述热处理空间中支撑所述衬底；加热块，其包含产生热能的加热灯和用于朝向所述衬底支架注射气体的气体入口孔，其中所述加热灯和所述气体入口孔设置为面向所述衬底支架。

Description

衬底处理设备
技术领域
本发明涉及一种衬底处理设备，尤其涉及一种在衬底上执行热处理的衬底处理设备。
背景技术
热处理是在用于半导体、显示器等的各种过程中的必需程序。欧姆接触合金化(ohmic contact alloying)、离子植入损伤退火(ion-implantation damageannealing)、掺杂剂活化(dopant activation)、TiN、TiSi2和CoSi2的薄膜形成等都需要热处理。
热处理设备的实例包含熔炉和快速热过程(rapid thermal process，RTP)设备。RTP设备未曾引起关注，因为它难以在衬底上方均匀地维持温度、难以在每当衬底被更换时维持衬底的相同温度-时间特征以及难以精确地测量和控制衬底的温度。然而，由于近年来已经开发出了温度测量和控制技术，所以广泛地使用RTP设备来替代熔炉。
图1是执行热处理的衬底处理设备的配置框图。
执行热处理的衬底处理设备通过使用从钨卤素灯辐射的辐射将热传递到衬底S。因此，执行热处理的衬底处理设备包含加热块10和在面向衬底S的加热块10的表面上的多个加热灯11。热处理腔室20配备有衬底支架(substratesupporter)50和允许衬底上下移动的起模顶杆(lift pin)51，并且衬底S通过门60被加载到热处理腔室20或者从热处理腔室20卸载。热处理腔室20在其内侧上具有用于注射气体的气体入口40和用于排放气体的排气口70。
由透明石英材料制成的窗口30设置在热处理腔室20与加热块10之间以将加热块10中的加热灯11与热处理腔室20中的气体入口40分开。窗口30防止颗粒(即，污染物)流入到安置在加热块10下方的热处理腔室20中，并且向下传送从加热块10中的加热灯11产生的热能以将热能传递到衬底。
因此，在执行热处理的现有技术衬底处理设备中，气体入口40设置在热处理腔室20的一侧处以在一个方向上注射气体，并且因此气体不是均匀地供应的。并且，如图2中所说明，在热处理腔室20的相应区域之间存在气体温度差。这影响了热处理过程。尤其是，用于制造AMOLED、太阳能光、LED、半导体等的大尺寸RTP设备需要在80℃到850℃之间的温度下均匀地执行热处理，这引起热处理腔室20中的不均匀的温度。
并且，气体入口40安置在热处理腔室20中，并且因此当将要经受热处理的衬底S破裂时气体入口40可能被破坏。此外，由于气体入口40安置在热处理腔室20内部，因此不便于清洁气体入口40。
[现有技术文献]
[专利文献]
(专利文献1)第1031226号韩国专利
发明内容
本发明提供了一种衬底处理设备，其中热处理腔室的相应区域之间的温差被最小化。本发明还提供了一种衬底处理设备，其中腔室中的气体均匀性和温度均匀性得到提高。本发明还提供了一种衬底处理设备，其中气体入口孔安置在热处理腔室的外部以便于清洁。
根据示例性实施例，一种衬底处理设备包含：热处理腔室，其具有用于衬底的热处理空间；衬底支架，其经配置以在所述热处理空间中支撑所述衬底；以及加热块，其包含加热灯和气体入口孔，所述加热灯经配置以产生热能，所述气体入口孔经配置以朝向所述衬底支架注射气体，其中所述加热灯和所述气体入口孔设置为面向所述衬底支架。
所述加热块可以包含：加热块外壳，其具有与衬底支架相对的灯安装表面，并且具有气流路径；多个加热灯，其嵌入在所述加热块外壳中并且暴露在灯安装表面处；以及多个气体入口孔，其安置在所述加热灯之间、连接到所述气流路径，并且设置在灯安装表面上。
气体入口孔可以安置在加热灯之间。
当X方向垂直于Y方向时，多个加热灯可以在X方向上沿多个行线安置，并且多个气体入口孔可以在X方向上平行于所述行线并且在所述行线之间安置。
安置在行线中的奇数编号的行线上的奇数编号的行线上的加热灯和安置在行线中的偶数编号的行线上的偶数编号的行线上的加热灯可以在Y方向上安置在彼此不同的列线上。
当X方向垂直于Y方向时，多个加热灯可以沿多个倾斜线沿X方向和Y方向之间的倾斜方向安置，并且多个气体入口孔可以与倾斜线具有相同的斜率并且安置在所述倾斜线之间。
安置在行线中的奇数编号的行线上的奇数编号的行线加热灯以及安置在行线中的偶数编号的行线上的偶数编号的行线加热灯可以在Y方向上安置在彼此不同的列线上。
多个加热灯可以安置在多个线上并且多个气体入口孔可以沿加热灯的周边安置。
加热块外壳可以具有凹陷在灯安装表面中的灯凹槽，加热灯安置在所述灯凹槽中。
所述灯凹槽可以以介于其间的分隔表面间隔开，并且所述气体入口孔可以安置在所述分隔表面上。
可以平行于上面安置有加热灯的行线并且在所述行线之间提供气流路径。
可以平行于上面安置有加热灯的倾斜线并且在所述倾斜线之间形成气流路径。
可以沿灯凹槽的周边形成气流路径。
附图说明
通过结合附图进行的以下描述可以更详细地理解示例性实施例，其中：
图1是执行热处理的衬底处理设备的配置框图。
图2是图示根据所注射气流的热处理腔室中的温度的非均匀性的视图。
图3是根据示例性实施例的执行热处理的衬底处理设备的横截面图。
图4是根据示例性实施例的加热灯的视图。
图5是根据示例性实施例的加热块外壳的横截面图。
图6是图示根据实施例的加热灯和安置在灯安装表面上的气体入口孔的布置结构的视图。
图7是图示根据另一实施例的加热灯和安置在灯安装表面上的气体入口孔的布置结构的视图。
图8和图9是图示根据再一实施例的加热灯和安置在灯安装表面上的气体入口孔的布置结构的视图。
附图标记说明：
10    加热块
11    加热灯
20    热处理腔室
30    窗口
40    气体入口
50    衬底支架
51    起模顶杆
60    门
70    排气口
100   加热块
100a  加热块外壳
110   灯安装表面
200   热处理腔室
300   加热灯
310   灯插座
320   灯支架
330   灯主体
350   灯凹槽
400   气体入口孔
400a  气体入口孔
400b  气体入口孔
410   气流路径
500   衬底支架
510   起模顶杆
600   门
700   排气口
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细地描述具体实施例。然而，本发明可以用不同形式实施，并且不应被解释为限于本文所阐述的实施例。实际上，提供这些实施例是为了使得本发明将是彻底并且完整的，并且将把本发明的范围完整地传达给所属领域的技术人员。在附图中，相同的参考标号指代相同的元件。
图3是根据示例性实施例的执行热处理的衬底处理设备的横截面图，图4是根据示例性实施例的加热灯的视图，图5是根据示例性实施例的加热块外壳的横截面图，图6是图示根据实施例的加热灯和安置在灯安装表面上的气体入口孔的布置结构的视图，图7是图示根据另一实施例的加热灯和安置在灯安装表面上的气体入口孔的布置结构的视图，并且图8和图9是图示根据再一实施例的加热灯和安置在灯安装表面上的气体入口孔的布置结构的视图。
热处理腔室200具有内部空间，提供所述内部空间以用于在待热处理的衬底上执行热处理。衬底放置在所述内部空间中以用于热处理。为此，热处理腔室200是以闭合的四边形且中空的容器的形状制造的，但是它并不限于此，并且各种容器形状可为可能的。也就是说，可以使用圆柱形和多边形容器。热处理腔室200具有分别设置在其一侧和另一侧上的门600，用于衬底的进入和离开，并且门600连接到衬底传递模块(未图示)。
热处理腔室200在其中具有用于支撑衬底的衬底支架500。衬底支架500可以多种形式实现。举例来说，当衬底支架500以边缘环的形状形成时，边缘环可以允许衬底放置在面向热处理空间中的加热块100的相对位置处。衬底支架500可以连接到用于提供上升/下降力的构件，例如，圆柱体。
并且，衬底支架500可以配备有在其中竖直地移动的多个起模顶杆510。然而，衬底支架500并不限于此，并且因此也可以使用用于在衬底支架500上支撑衬底的各种构件，例如使用静电力的构件(静电卡盘(electrostaticchuck))或使用真空抽吸力的构件。出于参考起见，衬底是必须经受热处理的待热处理的对象(例如，AMOLED、太阳能光，LED和半导体)。
加热块100包含产生热能的加热灯300和用于朝向衬底支架500注射气体的气体入口孔400，并且加热灯300和气体入口孔400面向衬底支架500安置在灯安装表面110上。加热块100是顶部门的形状并且密封热处理腔室200的上部以保护热处理腔室200免受外部环境(例如，压力和污染物)影响。根据情况，加热块100和热处理腔室200可以进一步通过使用密封剂来密封。未在加热块100与热处理腔室200之间提供额外的窗口。
加热块100包含：加热块外壳100a，其具有与衬底支架500相对的灯安装表面110和气流路径410；多个加热灯300，其嵌入在加热块外壳100a中并且暴露在相对的表面处；以及多个气体入口孔400，其安置在加热灯300之间、连接到气流路径410，并且形成在灯安装表面110上。
加热块外壳100a具有用于将环境气体注射到热处理空间中的气流路径410。从外部气体供应部分(未图示)供应的环境气体(例如，N2气体)可以沿加热块外壳100a中的气流路径410通过气体入口孔400注射到热处理空间中。
气体入口孔400连接到气流路径410并且安置在气体加热灯300之间。通过气体入口孔400，可以朝向热处理空间注射环境气体(例如，N2气体)。出于参考起见，注射到热处理腔室200中的热处理空间中的气体可以通过形成在热处理腔室200上的排气口700排放到外部。
设置在加热块外壳100a的灯安装表面110上的加热灯300通过接收来自外部电力供应部分(未图示)的电力而被加热。加热灯300可以通过使用辐射热来加热安置在热处理空间中的衬底。通过将更多电力供应到加热灯300，热处理温度可以维持在近似80℃到850℃之间。
如图4中所说明，加热灯300包含：灯主体330，在所述灯主体330中具有灯丝以允许辐射热从中穿过；用于固定灯主体330的灯支架320；以及耦合到灯支架320以用于接收外部电力的灯插座310。
灯主体330可以具有中空管道的形状，即，管形状。灯主体330可以是T形或线性管形的。当然，灯主体330不限于上述内容，并且因此可以具有弯曲、圆形或椭圆形带的形状。并且，灯主体330可以由玻璃或石英制成。这可以允许辐射热穿过灯主体330而不会有任何损耗。此外，灯主体330可以填充有惰性气体，例如氩气。
如图4中所说明，加热灯300可以具有分隔类型的结构，其中灯主体330、灯支架320和灯插座310是能够被分开的，或替代地，可以具有整合类型的结构，其中可以接收外部电力而无需额外的灯插座的灯支架320与灯主体330一体地形成。
在所述示例性实施例中，加热灯300和气体入口孔400一起形成在灯安装表面110上。加热灯300布置在灯安装表面110上，并且为此目的，如图5中所说明，加热块外壳100a配备有凹陷在灯安装表面110中的灯凹槽350，加热灯300安置在所述灯凹槽350中。灯凹槽350以介于其间的分隔表面间隔开，并且气体入口孔400安置在所述分隔表面上。换句话说，气体入口孔400安置在加热灯300之间。
存在位于加热灯300之间的气体入口孔400的三种布置类型，其如下。
首先，加热灯300和气体入口孔400可以布置在相同方向的相隔的线上。参考在图6中所说明的灯安装表面110的正视图，当横向的X方向和纵向的Y方向彼此垂直时，多个加热灯300在X方向上沿多个行线安置，多个气体入口孔400在X方向上的行线之间平行安置。因此，多个气体入口孔400安置在一行线上并且加热灯300安置在另一行线上。出于参考起见，加热灯300沿行线安置意味着加热灯300的中心点(举例来说，定位灯丝的点)经布置以沿第一行线R1、第二行线R2等定位。类似地，气体入口孔400在X方向上在行线之间安置意味着气体入口孔400的中心点在布置加热灯300所沿的行线之间平行安置。
同时，当安置在多个行线上的加热灯300在纵向Y方向上安置在直的列线上时，可能不会均匀地执行加热。需要对加热灯300进行布置以实现均匀的加热。为此，如图6中所说明，安置在行线中的奇数编号的行线上的奇数编号的行线加热灯300以及安置在行线中的偶数编号的行线上的偶数编号的行线加热灯300需要在Y方向上安置在彼此不同的列线上。举例来说，首先安置在奇数编号的行线R1、R3、R5和R7中的第一灯安置在相同的第一列线C1上，而首先安置在偶数编号的行线R2、R4和R6中的第一灯安置在相同的第二列线C2上，使得安置在奇数编号的行线R1、R3、R5和R7中的灯以及安置在偶数编号的行线R2、R4、R6中的灯在Y方向上沿列线彼此偏离。
用于在加热灯300之间布置气体入口孔400的第二布置类型是加热灯300和气体入口孔400以倾斜形式布置。如图7中所说明，当X方向和Y方向彼此垂直时，多个加热灯300沿多个倾斜线在X方向与Y方向之间的倾斜方向上安置，并且所述多个气体入口孔400具有与倾斜线相同的斜率并且安置在所述倾斜线之间。当加热灯300和气体入口孔400沿这些倾斜线布置时，可以均匀地执行通过加热的温度升高和气体分布。
用于在加热灯300之间布置气体入口孔400的第三布置类型是气体入口孔400围绕加热灯300安置。如图8和图9中所说明，多个加热灯300安置在多个线上，并且多个气体入口孔400a沿加热灯300的周边安置。举例来说，如图8中所说明，多个加热灯300可以在X轴方向上沿多个行线安置，并且多个气体入口孔400a可以沿加热灯300的周边安置。为此目的，灯凹槽350的中心点沿位于加热块外壳100a的灯安装表面110上的多个线定位，并且多个气体入口孔400a分别形成在灯凹槽350的周边上。
此外，多个气体入口孔400b可以额外地安置在上面安置有多个加热灯300的相同的线上。举例来说，如图8中所说明，加热灯300沿第一行线安置，并且多个气体入口孔400b额外地安置在上面安置有加热灯300的第一行线上。
因此，可以通过在灯安装表面110上均匀地分布气体入口孔400a和400b来执行均匀的气体注射。
如图9中所说明，多个加热灯300在Y轴方向上沿多个列线安置，并且多个气体入口孔400沿加热灯300的周边和行线安置。
根据气流路径的形状，确定安置在气流路径上的多个气体入口孔的位置。换句话说，气体入口孔的位置可以随着气流路径的形状而改变。
形成在加热块100上的气流路径410以各种形状形成并且如图9中所说明，平行于上面安置有加热灯的列线并且在所述列线之间形成气流路径410，使得气体入口孔400形成在平行的气流路径410上。
如图7中所说明，可以平行于上面安置有加热灯300的倾斜线并且在所述倾斜线之间形成气流路径410。如图8和图9中所说明，气流路径410可以沿灯凹槽350的周边形成。
根据示例性实施例，加热块配备有气体入口，并且因此可以最小化热处理腔室的相应区域之间的温差。因此，可以提高被热处理的衬底的均匀性。根据示例性实施例，气体入口孔定位在加热块中，因此使得易于清洁气体入口孔。并且，不需要物理地分隔加热块与热处理腔室的额外的窗口。
虽然已经参考具体实施例描述了本发明，但是其并不限于此，并且本发明的范围是由所附权利要求界定。因此，所属领域的技术人员将容易理解，在不脱离由所附权利要求界定的本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改和改变。

Claims (13)

1.一种衬底处理设备，其特征在于包括：
热处理腔室，具有用于衬底的热处理空间；
衬底支架，经配置以在所述热处理空间中支撑所述衬底；以及
加热块，包括加热灯和气体入口孔，所述加热灯经配置以产生热能，所述气体入口孔经配置以朝向所述衬底支架注射气体，其中所述加热灯和所述气体入口孔设置为面向所述衬底支架。
2.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其中所述加热块包括：
加热块外壳，具有与所述衬底支架相对的灯安装表面，并且具有气流路径；
多个所述加热灯，嵌入在所述加热块外壳中并且暴露在所述灯安装表面处；以及
多个所述气体入口孔，安置在所述加热灯之间、连接到所述气流路径，并且设置在所述灯安装表面上。
3.根据权利要求1所述的衬底处理设备，其中所述气体入口孔安置在所述加热灯之间。
4.根据权利要求3所述的衬底处理设备，其中当X方向垂直于Y方向时，多个所述加热灯在所述X方向上沿多个行线安置，并且多个所述气体入口孔在所述X方向上平行于所述行线并且在所述行线之间安置。
5.根据权利要求4所述的衬底处理设备，其中安置在所述行线中的奇数编号的行线上的奇数编号行线的所述加热灯以及安置在所述行线中的偶数编号的行线上的偶数编号行线的所述加热灯在所述Y方向上安置在彼此不同的列线上。
6.根据权利要求3所述的衬底处理设备，其中当X方向垂直于Y方向时，多个所述加热灯沿多个倾斜线沿所述X方向和所述Y方向之间的倾斜方向安置，并且多个所述气体入口孔与所述倾斜线具有相同的斜率并且安置在所述倾斜线之间。
7.根据权利要求3所述的衬底处理设备，其中多个所述加热灯安置在多个线上并且多个所述气体入口孔沿所述加热灯的周边安置。
8.根据权利要求7所述的衬底处理设备，其中所述多个气体入口孔安置在上面安置有所述多个加热灯的相同的所述线上。
9.根据权利要求2所述的衬底处理设备，其中所述加热块外壳具有灯凹槽，凹陷在所述灯安装表面中，所述加热灯安置在所述灯凹槽中。
10.根据权利要求9所述的衬底处理设备，其中所述灯凹槽以介于其间的分隔表面间隔开，并且所述气体入口孔安置在所述分隔表面上。
11.根据权利要求4所述的衬底处理设备，其中平行于上面安置有所述加热灯的所述行线并且在所述行线之间提供气流路径。
12.根据权利要求6所述的衬底处理设备，其中平行于上面安置有所述加热灯的所述倾斜线并且在所述倾斜线之间形成气流路径。
13.根据权利要求9所述的衬底处理设备，其中沿所述灯凹槽的周边形成气流路径。
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Date Code Title Description
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PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150429