CN104733350A - 用于处理衬底的设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于处理衬底的设备。所述设备包含具有热处理空间的热处理腔室，在所述热处理空间中执行关于衬底的热处理；衬底支架，所述衬底支架经配置以在热处理空间中支撑衬底；加热块，在所述加热块中，加热灯安装在界定在面对衬底的灯安装表面中的多个灯安装槽中的每一个中；以及单独的透光板，所述透光板安置在灯安装槽中以透射从加热灯发射且经过透光板的光。本发明的设备能够防止颗粒污染物附着到经热处理的衬底上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于处理衬底的设备，并且更具体地说，涉及一种用于处理衬底从而防止颗粒污染物附着到经热处理的衬底以及加热灯上的设备。
背景技术
热处理是用于制造半导体、显示器等的各种过程中的必需过程。使用TiN、TiSi2以及硅化钴(CoSi2)的欧姆接触合金化、离子植入损坏退火、掺杂剂活化和薄膜形成需要热处理。
存在用于执行热处理的熔炉以及快速热处理(RTP)装置。在RTP装置中，难以在衬底的整个区域上方均匀地维持温度、当替换衬底时相对于其它衬底同等地维持温度时间特性，或准确地测量以及控制衬底的温度。因此，RTP装置已经不使用石灰光灯。然而，随着温度测量和控制技术的发展，RTP装置被熔炉替代。
图1是对衬底进行热处理的衬底处理设备的截面视图。
执行热处理的衬底处理设备通过使用卤钨灯的辐射线将热量传输到衬底S。因此，执行热处理的衬底处理设备包含加热块10。此处，多个加热灯11安置在加热块10的面对衬底S的表面上。并且，热处理腔室20包含衬底支架50以及用于升高衬底S的提升销51。衬底S通过门60装载到热处理腔室20中或从所述热处理腔室卸载。用于喷射气体的进气口单元40以及用于排放气体的排放孔70安置在热处理腔室20内部。
由透明的石英材料形成的窗户30安置在热处理腔室20与加热块10之间。因此，加热块10中的加热灯11以及热处理腔室20中的进气口单元40通过窗户30彼此隔开。窗户30可以防止作为污染物的颗粒被引入到安置在加热块10之下的热处理腔室20中。并且，窗户30可以允许在安置在加热块10的上部部分上的加热块10中的加热灯11的热能向下传输，由此将热能传输到衬底。如此，窗户可以保护衬底不受污染物的影响并且透射具有近似1μm到近似4μm的波长的光的90％或90％以上，所述波长是加热灯600的主波长带。
窗户30由石英材料形成。此处，石英的尺寸可以根据待热处理的衬底的尺寸来确定。用于平板显示器(FPD)或有源矩阵有机发光二极管(ActiveMatrix/Organic Light Emitting Diode，AMOLED)的衬底是第8.5代大尺寸衬底。此衬底具有近似5.5m2(2,200cm×2,500cm)的尺寸。因此，当意图对第8.5代大尺寸衬底进行热处理时，必须将具有近似5.5m2的尺寸的石英盘用作窗户。
然而，实际上不可能制造大尺寸的石英盘，并且难以储存、传送以及安装所述大尺寸石英盘。因此，热处理在不应用窗户的场所处执行。然而，存在在衬底上发生污染的局限性，因为未应用窗户。
[现有技术文件]
专利文件1：韩国专利注册号1031226
发明内容
本发明提供一种用于处理衬底从而防止在经热处理的衬底上发生污染的设备。
本发明还提供一种用于处理衬底的设备，所述设备能够对大尺寸衬底进行热处理。
本发明提供一种用于处理衬底的设备，所述设备有效地透射从加热灯发射的光。
根据示例性实施例，用于处理衬底的设备包含：具有热处理空间的热处理腔室，在所述热处理空间中执行关于衬底的热处理；衬底支架，所述衬底支架经配置以在热处理空间中支撑衬底；加热块，在所述加热块中，加热灯安装在界定在面对衬底的灯安装表面中的多个灯安装槽中的每一个中；以及单独的透光板，所述单独的透光板安置在灯安装槽中以透射从加热灯发射且经过所述透光板的光。
所述设备可以进一步包含在灯安装槽的内表面上形成的内螺纹。
所述设备可以进一步包含围绕灯安装槽的内表面以反射从加热灯发射的光的反射器，其中可以在所述反射器的表面上形成内螺纹。
所述设备可以进一步包含在单独的透光板的圆周表面上形成的外螺纹，其中单独的透光板的外螺纹可以耦合到内螺纹上，使得单独的透光板耦合到灯安装槽上。
所述设备可以进一步包含在灯安装槽的内表面上形成的阶梯式突起。
所述设备可以进一步包含具有其上形成有外螺纹的圆周表面的固定环，其中单独的透光板可以安置在阶梯式突起上，并且固定环的外螺纹可以耦合到内螺纹上，使得单独的透光板耦合到灯安装槽上。
单独的透光板可以具有选择性地涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的表面，所述透光薄膜根据波长带选择性地透射光。
选择性地涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的单独的透光板可以耦合到界定在加热块的灯安装表面中的灯安装槽的一部分上。
根据另一示例性实施例，用于处理衬底的设备包含：具有热处理空间的热处理腔室，在所述热处理空间中执行关于衬底的热处理；衬底支架，所述衬底支架经配置以在热处理空间中支撑衬底；加热块，在所述加热块中，加热灯安装在界定在面对衬底的灯安装表面中的多个灯安装槽中的每一个中；以及单独的透光板，所述单独的透光板安置在灯安装槽中以透射从加热灯发射且经过所述透光板的光，所述单独的透光板包含以下两种透光板中的至少一个：具有凸透镜形状的凸透镜状单独透光板以及具有凹透镜形状的凹透镜状单独透光板。
凸透镜状单独透光板可以耦合到界定在加热块的灯安装表面中的灯安装槽的一部分上，并且凹透镜状单独透光板可以耦合到灯安装槽的另一部分上。
凸透镜状单独透光板可以仅耦合到界定在加热块的灯安装表面的最外侧处的灯安装槽上，并且凹透镜状单独透光板可以耦合到灯安装槽的其余部分中的每一个上。
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，在所述附图中：
图1是对衬底进行热处理的衬底处理设备的截面视图。
图2是根据示例性实施例的执行热处理的衬底处理设备的截面图。
图3是根据示例性实施例的加热块的灯安装表面的视图。
图4是根据示例性实施例的安置在加热块的灯安装槽中的加热灯的透视图。
图5是图示了根据示例性实施例的状态的视图，在所述状态中，单独的透光板螺接到灯安装槽上。
图6是图示了根据示例性实施例的状态的视图，在所述状态中，单独的透光板螺接到灯安装槽的反射器上。
图7是图示了根据示例性实施例的状态的视图，在所述状态中，单独的透光板通过使用固定环而耦合到其上形成有阶梯式突起的灯安装槽上。
图8是根据示例性实施例的固定环的视图。
图9是图示了根据示例性实施例的状态的视图，在所述状态中，单独的透光板通过使用固定环而耦合到其上形成有阶梯式突起的反射器上。
图10是图示了其中光通过凸透镜以及凹透镜透射的状态的视图。
图11是图示了根据示例性实施例的状态的视图，在所述状态中，凸透镜状单独透光板以及凹透镜状单独透光板耦合到灯安装表面上。
图12是图示了根据示例性实施例的当凸透镜状单独透光板耦合到灯安装表面的边缘上时的光量分布的视图。
图13是图示了当具有非透镜形状的透光板耦合到灯安装表面上时的光量分布的视图。
具体实施方式
下文中将参照附图详细描述具体实施例。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中所阐述的实施例。实际上，提供这些实施例以使得本发明将为透彻且完整的，并且将向所属领域的技术人员充分传达本发明的范围。相同参考标号在全文中指代相同元件。
图2是根据示例性实施例的执行热处理的衬底处理设备的截面视图，图3是根据示例性实施例的加热块的灯安装表面的视图，以及图4是根据示例性实施例的安置在加热块的灯安装槽中的加热灯的透视图。
热处理腔室100具有内部空间。内部空间是其中对衬底S执行热处理的空间，所述衬底是待热处理的目标。衬底安放在热处理空间中。尽管热处理腔室100可以具有密封的中空矩形容器形状，但本发明并不限于此，并且热处理腔室可以具有各种容器形状。也就是说，热处理腔室100可以具有圆柱形容器形状或多边形容器形状。并且，用于装载/卸载衬底的门110安置在热处理腔室100的一个侧表面以及另一个侧表面中的每一个上。门110连接到衬底传送模块(未图示)上。排气孔120界定在热处理腔室100的侧表面中。
用于支撑衬底的衬底支架200安置在热处理腔室100中。衬底支架200可以具有各种形状。当衬底支架200具有边缘环形状时，所述边缘环可以允许衬底安放在热处理空间中的所述衬底面对加热块400的位置中。衬底支架200可以连接到用于提供提升力的单元上，例如汽缸。本发明并不限于此。例如，可以使用用于支撑衬底支架200上的衬底的各种单元，例如，使用静电力(静电卡盘)或真空吸附力的单元。出于参考目的，衬底S可以是在过程中需要进行热处理的物体，例如AMOLED、太阳能灯、发光二极管(LightEmitting Diode，LED)以及半导体。并且，竖直地移动的多个提升销210可以安置在衬底支架200中。
气体喷射单元300可以将周围气体喷射到热处理空间中。气体喷射单元可以将在执行热处理时使用的周围气体(例如氮气(N2))喷射到热处理空间中，所述热处理空间是热处理腔室100的内部。出于参考目的，喷射到热处理腔室100中的热处理空间中的气体可以通过界定在热处理腔室100中的排放孔120而向外排放。
加热块400包含多个加热灯600，所述加热灯产生热能以对安置在其下的衬底进行热处理，所述衬底面对多个加热灯600。加热块400提供为上部门以密封热处理腔室100的上部部分，由此保护热处理腔室100不受外部环境(压力或污染物)影响。必要时，加热块400以及热处理腔室100中的每一个可以通过密封材料在密封特性上进行改进。替代地，加热块400可以安置在腔室的下部部分或侧表面中。此处，衬底可以安置在面对加热块400的位置处。
加热块400包含面对衬底S的灯安装表面400a。此处，多个灯安装槽410界定在灯安装表面400a中。出于参考目的，如图4中所图示，安装在灯安装槽410中的每一个中的加热灯600配备有其中具有灯丝以允许辐射热穿过其的灯体630、用于固定灯体630的灯支撑件620，以及连接到灯支撑件620上以接纳外部电源的灯插座610。
灯体630可以制造成中空管形状(也就是说，管状形状)。灯体630可以制造成T形或线性管形状。当然，灯体630不限于其形状，并且例如，灯体可以制造成弯曲的、圆形的或椭圆形的带形状。并且，灯体630可以由玻璃或石英形成。因此，灯体630可以允许辐射热穿过其而没有损耗。并且，惰性气体(例如，卤素气体或氩气)可以填充在灯体630中。
另外，如图4中所图示，尽管加热灯600具有其中灯体630、灯支撑件620以及灯插座610彼此分开的可分离的结构，但是本发明并不限于此。例如，加热灯600可以具有一种结构，其中用于接收外部电源而无需单独的灯插座610的灯支撑件620与灯体630整合。出于参考目的，加热灯600可以通过加热灯插入孔(未图示)从加热块400上拆卸，所述加热灯插入孔界定在与加热块400的灯安装表面400a相反的表面中。
单独的透光板500可以透射从安置在灯安装槽410中的每一个的加热灯600发射的光。因此，单独的透光板500经安置以与灯安装槽410相对应。根据相关技术，如图1中所图示，充当透光板的窗户30安置在热处理腔室20与加热块10之间作为单一板。当窗户30提供为单一板时，不可能将窗户30应用到用于对大尺寸衬底进行热处理的腔室上。为了解决此局限性，根据示例性实施例，单独的透光板500可以经安置以与灯安装槽410相对应，并且因此将单独的透光板500应用到用于对大尺寸衬底进行热处理的腔室上。
单独的透光板500可以防止从灯安装槽410产生的颗粒下落到衬底以保护衬底不受污染源影响。并且，单独的透光板500可以允许安装在灯安装槽410中的加热灯600的光通过，由此将光传送到衬底。
单独的透光板500可以由透射光的材料(例如石英以及蓝宝石)形成。当单独的透光板500由石英材料形成时，单独的透光板500可以透射具有近似1μm到近似4μm的波长的光的90％或90％以上，所述波长对应于加热灯600的主波长带。并且，当单独的透光板由蓝宝石材料形成时，单独的透光板可以选择性地透射具有所需波长带的光。
单独的透光板500必须耦合到灯安装槽410上。因此，如图5中所示，内螺纹411在灯安装槽410的内表面上形成，使得单独的透光板500耦合到在灯安装槽410的内表面上形成的内螺纹411上。因此，外螺纹501在单独的透光板500的圆周表面上形成。因此，单独的透光板500的外螺纹501可以螺接到在灯安装槽410的内表面上形成的内螺纹411上。
单独的反射器420可以安置在灯安装槽410的内表面上。反射器420是用于照明的反射板。反射器420可以围绕灯安装槽410的内表面以反射从加热灯600发射的光。因此，反射器420可以反射从安置在灯安装槽410中的加热灯600发射的光，使得朝向单独的透光板500传送反射光。如此，反射器420安置在灯安装槽410中，如图6中所图示，内螺纹421在反射器420的表面上形成。因此，单独的透光板500的外螺纹501可以螺接到在反射器420的表面上形成的内螺纹421上。因此，单独的透光板500可以耦合到灯安装槽410上。
如图5和图6中所图示，尽管单独的透光板500可以直接耦合到灯安装槽410上而不需要单独的固定单元，但本发明并不限于此。作为另一实施例，如图7和图9中所图示，通过使用单独的固定环，单独的透光板500可以是灯安装槽410。
如图7中所图示，圆周表面上形成有外螺纹551的固定环550耦合到在灯安装槽410的内表面上形成的阶梯式突起415上，并且因此单独的透光板500耦合到灯安装槽410上。也就是说，单独的透光板500插入到阶梯式突起415中。随后，固定环550安置在单独的透光板500上，使得固定环550的外螺纹551耦合到在灯安装槽410的内表面上形成的内螺纹411上。出于参考目的，如图8中所图示，固定环550可以对应于具有能够被插入到灯安装槽410中的直径的环。主螺纹在固定环550的圆周表面上形成。出于参考目的，如图9中所图示，阶梯式突起可以类似地应用到其上提供有反射器420的灯安装槽410上。
出于参考目的，如图5、图6、图7以及图9中所图示，因为单独的透光板500以可拆卸方式耦合到灯安装槽410上，所以单独的透光板500可以经拆卸以进行定期清洁。当单独的透光板500被损坏时，可以容易地替换所述单独的透光板500。
根据波长带选择性地透射光的用于每个波长带的透光薄膜可以选择性地涂覆在单独的透光板500的表面上。因此，将透射的光的波长带可以根据衬底处理过程进行改变。因此，可以将透射具有所需波长带的光的用于每个波长带的透光薄膜涂覆到单独的透光板500上，以通过使用具有各种波长带的光执行热处理。出于参考目的，“根据波长带选择性地透射光的用于每个波长带的透光薄膜”表示透射具有彼此不同的波长带的光的用于每个波长带的透光薄膜。并且，“其中选择性地涂覆用于每个波长带的透光薄膜的特征”表示以下特征，其中透射具有彼此不同的波长的光的用于对应的波长带的多个透光薄膜选择性地与彼此组合并且涂覆到单独的透光板500的表面上。
并且，选择性地涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的单独的透光板500可以耦合到界定在加热块400的灯安装表面400a中的灯安装槽410的一部分上，并且未涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的单独的透光板500可以耦合到灯安装槽410的另一部分上。因此，界定在加热块400中的多个灯安装槽410可以分类成以下两类：灯安装槽(涂覆安装槽)，涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的单独的透光板500耦合到所述灯安装槽上；以及灯安装槽(非涂覆安装槽)，未涂覆有透光薄膜的单独的透光板500耦合到所述灯安装槽上。例如，涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的单独的透光板500可以耦合到界定在多个灯安装槽410的偶数编号行中的每一个中的灯安装槽410上。并且，具有盘形状的未涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的单独的透射板500可以耦合到界定在多个灯安装槽410的奇数编号行中的每一个中的灯安装槽410上。
单独的透光板500可以包含以下两种透光板中的至少一个：具有凸透镜形状的凸透镜状单独透光板500a以及具有凹透镜形状的凹透镜状单独透光板500b。一般来说，如图10的(a)中所图示，凸透镜可以收集入射光以通过与光入射进入的表面相反的出射表面发射所述光。并且，如图10的(b)中所示，凹透镜可以散射入射光以通过与光入射进入的表面相反的出射表面发射所述光。因此，在示例性实施例中，通过使用凸透镜以及凹透镜的光学特性可以有效地执行对衬底的热处理。
具有凸透镜的凸透镜状单独透光板可以耦合到界定在加热块400的灯安装表面400a中的灯安装槽410的一部分上。并且，具有凹透镜的凹透镜状单独透光板可以耦合到灯安装槽410的另一部分上。因此，界定在加热块400中的多个灯安装槽410可以配备有其上耦合有凸透镜状单独透光板500a的灯安装槽(凸透镜安装槽)，以及其上耦合有凹单独透光板500b的灯安装槽(凹透镜安装槽)。
图11是图示了以下状态的视图，在所述状态中，凸透镜状单独透光板500a仅耦合到界定在加热块的灯安装表面400a的最外侧中的灯安装槽的区域S1上，并且凹透镜状单独透光板500b耦合到另一灯安装槽上。当加热块具有如图11中所图示的结构时，在灯安装表面400a的边缘侧面处可以收集而非散射光。因此，如图12中所图示，因为从灯安装表面400a的整个区域照射均匀量的光，所以可以将均匀量的光提供到衬底上。出于参考目的，安置在中心部分处而非安置在灯安装表面400a的边缘处的凹透镜可以散射光以将所述光均匀地照射到衬底上。
当将具有大体平面结构而非透镜结构的透光板应用到加热块的灯安装表面上时，从灯安装表面的边缘发射的光可以横向地分散并且因此非均匀地照射，如图13中所图示。
根据示例性实施例，单独的透光板可以安置在加热块与衬底之间以在其间阻断，由此防止衬底被污染。并且，根据示例性实施例，因为将单独的透光板应用到加热灯而非窗户上以阻断颗粒，所以可以执行关于大尺寸衬底以及小尺寸衬底的热处理而不会产生污染。并且，根据示例性实施例，单独的透光板涂覆有用于每个波长带的透光薄膜或具有透镜形状，并且因此可以有效地执行关于衬底的热处理。
尽管已经参考本发明的优选实施例具体地示出以及描述本发明，然而，本发明可以不同形式实施并且不应被理解为限于本文中阐述的实施例。因此，所属领域的技术人员将理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以在其中进行各种形式和细节的改变。
尽管已经参考具体实施例描述了用于处理衬底的设备，但是它并不限于此。因此，所属领域的技术人员将容易理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改以及改变。
Claims (11)
1.一种用于处理衬底的设备，其特征在于所述设备包括：
具有热处理空间的热处理腔室，在所述热处理空间中执行关于衬底的热处理；
衬底支架，所述衬底支架经配置以在所述热处理空间中支撑所述衬底；
加热块，在所述加热块中，加热灯安装在界定在面对所述衬底的灯安装表面中的多个灯安装槽中的每一个中；以及
单独的透光板，所述透光板安置在所述灯安装槽中以透射从所述加热灯发射且经过所述透光板的光。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于进一步包括在所述灯安装槽的内表面上形成的内螺纹。
3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于进一步包括围绕所述灯安装槽的所述内表面以反射从所述加热灯发射的所述光的反射器，
其中所述内螺纹在所述反射器的表面上形成。
4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于进一步包括在所述单独的透光板的圆周表面上形成的外螺纹，
其中所述单独的透光板的所述外螺纹耦合到所述内螺纹上，使得所述单独的透光板耦合到所述灯安装槽上。
5.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于进一步包括在所述灯安装槽的所述内表面上形成的阶梯式突起。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于进一步包括具有在其圆周表面上形成有外螺纹的固定环，
其中所述单独的透光板安置在所述阶梯式突起上，并且所述固定环的所述外螺纹耦合到所述内螺纹上，使得所述单独的透光板耦合到所述灯安装槽上。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述单独的透光板具有选择性地涂覆有用于每个波长带的透光薄膜的表面，所述透光薄膜根据波长带选择性地透射所述光。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于选择性地涂覆有用于每个波长带的所述透光薄膜的所述单独的透光板耦合到界定在所述加热块的所述灯安装表面中的所述灯安装槽的一部分上。
9.一种用于处理衬底的设备，其特征在于所述设备包括：
具有热处理空间的热处理腔室，在所述热处理空间中执行关于衬底的热处理；
衬底支架，所述衬底支架经配置以在所述热处理空间中支撑所述衬底；
加热块，在所述加热块中，加热灯安装在界定在面对所述衬底的灯安装表面中的多个灯安装槽中的每一个中；以及
单独的透光板，所述透光板安置在所述灯安装槽中以透射从所述加热灯发射且经过所述透光板的光，所述单独的透光板包括以下两种透光板中的至少一个：具有凸透镜形状的凸透镜状单独透光板以及具有凹透镜形状的凹透镜状单独透光板。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于所述凸透镜状单独透光板耦合到界定在所述加热块的所述灯安装表面中的所述灯安装槽的一部分上，并且所述凹透镜状单独透光板耦合到所述灯安装槽的另一部分上。
11.根据权利要求9所述的设备，其特征在于所述凸透镜状单独透光板仅耦合到界定在所述加热块的所述灯安装表面的最外侧处的所述灯安装槽上，并且所述凹透镜状单独透光板耦合到其余所述灯安装槽中的每一个上。
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