CN1973365A - 半导体器件的热处理系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于半导体器件的热处理系统。所述热处理系统用于半导体器件的热处理过程，例如用于在包括液晶显示器(LCD)或有机发光器件(OLED)的平面显示面板的玻璃衬底表面上形成的非晶硅薄膜的结晶过程或形成的多晶硅薄膜的掺杂剂活化过程。在均匀预热半导体器件以防止在热处理过程中半导体器件的变形之后，所述热处理系统转移该半导体器件，在高温条件下利用灯加热器和来自感应电动势的感应供热来快速实施热处理过程，在均匀冷却半导体器件以防止当热处理过程完成时半导体器件变形之后，卸下半导体器件。所述热处理系统快速实施热处理过程，同时通过逐步加热或冷却半导体器件而防止半导体器件的变形。

Description

半导体器件的热处理系统

技术领域

本发明涉及用于半导体器件的热处理系统。更具体而言，本发明涉及用于热处理过程的半导体器件热处理系统，所述热处理过程例如形成在包括液晶显示器(LCD)或有机发光器件(OLED)的平面显示面板的玻璃衬底表面上的非晶硅薄膜的结晶过程或多晶硅薄膜的掺杂剂活化过程，其中根据本发明的热处理系统在均匀预热半导体器件之后将半导体器件转移以防止在热处理过程中半导体器件变形，在高温条件下利用灯加热器和来自感应电动势的感应供热来加热半导体器件从而快速实施热处理过程，在均匀冷却半导体器件之后卸下半导体器件以防止半导体器件在热处理过程完成时变形。所述热处理系统可以快速实施热处理过程，同时通过逐步加热或冷却半导体器件而防止半导体器件变形。

背景技术

在平面显示器件中，液晶显示器(LCD)或有机发光显示器(OLED)是包括形成在玻璃衬底表面上的薄膜晶体管的有源器件。通常，这种薄膜晶体管通过下列各步骤制造：在透明玻璃衬底或石英衬底的表面上沉积非晶硅薄膜，使非晶硅薄膜结晶为结晶硅薄膜，以及通过将掺杂剂注入结晶硅薄膜中来活化结晶硅薄膜。

通常，非晶硅薄膜是通过化学气相沉积(CVD)过程沉积在玻璃衬底上并通过预定的热处理过程结晶成为多晶硅薄膜。另外，掺杂剂被掺杂到多晶硅薄膜中，以活化多晶硅薄膜。

沉积在玻璃衬底上的非晶硅薄膜可以通过各种结晶过程而结晶，例如固相结晶(SPC)过程、金属诱导结晶(MIC)过程，受激准分子激光结晶(ELC)过程。

根据SPC过程，在预定温度下实施热处理过程，以使非晶硅薄膜结晶。通常，在高于600℃温度下，使形成有非晶硅薄膜的玻璃衬底经历热处理过程。

根据MIC过程，将预定金属元素加入非晶硅薄膜中，从而在相对低的温度下使非晶硅薄膜结晶。但是，如果热处理温度太低，则晶粒尺寸可能减小并且其结晶度可能下降，由此使半导体器件的激励特性降低。具体地，如果所加入的金属元素被引入到晶体管的沟道区，则漏电流可能增加。为了解决MIC过程的上述问题，已经发展出了金属诱导横向结晶(MILC)过程。但是，根据MILC过程，热处理过程必须在高于500℃的温度下实施，以诱导横向结晶。

根据ELC过程，通过将高能激光照射在非晶硅薄膜上，使得形成在玻璃衬底上的非晶硅薄膜瞬时熔化，并且再冷却熔融的硅薄膜，由此使非晶硅薄膜结晶。虽然ELC过程可以使非晶硅薄膜结晶而不使衬底变形，但是可能由于高能激光而产生线图案连接，或者如果高能激光不均匀照射在非晶硅薄膜上而可能产生不均匀的结晶相，由此使半导体器件的激励特性降低。另外，ELC过程需要昂贵的设备，因此ELC过程增加初始投资费用，从而为大规模生产半导体器件设置了限制。

同时，在实施上述结晶过程之后，采用多晶硅薄膜的薄膜晶体管可以经历将预定金属元素作为掺杂剂注入多晶硅薄膜中和活化掺杂剂的附加过程。

通常，通过离子注入过程或等离子体掺杂过程将掺杂剂例如砷、磷或硼掺杂到多晶硅薄膜的预定部分，以在薄膜晶体管中形成n型区或p型区，例如源或漏区。之后，利用激光或热处理过程来活化掺杂剂。

与非晶硅薄膜的结晶过程类似，实施激光或热处理过程以活化掺杂剂。例如，可以实施受激准分子激光退火(ELA)过程、快速热退火(RTA)过程或炉退火(FA)过程以活化掺杂剂。

根据ELA过程，通过与用于使非晶硅薄膜结晶的ELC过程相同的机理来活化掺杂剂，其中，可以在非晶硅薄膜通过纳秒脉冲被快速熔融并结晶的同时活化掺杂剂。因此，ELA过程也具有ELC过程中所存在的问题。亦即，如果由于高能激光不均匀地照射在非晶硅薄膜上导致非晶硅薄膜不均匀地结晶或熔融，则ELA过程可引起对多晶硅薄膜的热应力，由此使半导体器件的可靠性降低。

根据RTA过程，通过利用加热源例如钨卤素灯或氙弧灯，在高于600℃温度下使玻璃衬底经历热处理过程。但是，如果在高于600℃温度下连续实施热处理过程超过几分钟，则RTA过程可引起玻璃衬底的变形。相反，如果在低于600℃温度下实施热处理过程，则掺杂剂不能够被充分活化，由此使半导体器件的特性降低。

根据FA过程，使形成有多晶硅薄膜的玻璃衬底在具有预定热处理温度的气氛下保持几个小时，由此活化掺杂剂。然而，如果降低热处理温度，则FA过程不能成分活化掺杂剂。另外，由于FA过程需要几个小时的处理时间，因此可能降低其生产率。

当实施上述用于非晶硅薄膜的结晶过程或掺杂剂活化过程时，热处理温度可以对处理时间、多晶硅薄膜的质量以及半导体器件的可靠性有严重影响。

通常，用于LCD或OLED的玻璃衬底是硼硅酸盐基玻璃衬底，其中，如果玻璃长时间暴露于具有高于500℃温度的气氛中，则玻璃的流动性可增加，使得玻璃衬底的机械强度降低，同时导致其热变形。如果在玻璃衬底中发生局部温度偏差，则玻璃衬底可严重变形或损伤。亦即，可以采用相互不同的加热或冷却速度来加热或冷却玻璃衬底的内部、边缘部和外部，使得在它们之间可产生温差。因此玻璃衬底经受由于温差所导致的热应力，使得玻璃衬底容易变形。另外，即使当玻璃衬底保持在恒定温度时，如果玻璃衬底具有不均匀的温度分布，则由于热应力而引起玻璃衬底变形，或者玻璃衬底由于致密化行为而不均匀地收缩，引起玻璃衬底的变形。

为此，有必要提供一种装置，该装置在能够防止当玻璃衬底在高于600℃的温度下热处理时由于局部温度偏差和不均匀的热应力所引起的玻璃衬底变形。

传统上，已经使用水平连续炉或垂直管式炉，通过SPC过程或MIC过程来热处理玻璃衬底。利用用于热处理过程的传送装置或辊，使玻璃衬底沿着具有约几十米长的水平连续炉的内部移动。水平连续炉平滑地增加或降低玻璃衬底的温度，以防止在热处理过程中玻璃衬底变形或受损，因而可以增加水平连续炉的总长度。为此，对于热处理过程，水平连续炉需要约几个小时或几十个小时的长处理时间。由于热处理过程的长处理时间，使得水平连续炉不可能显著增加热处理温度，以避免玻璃衬底的变形。

同时，通过在安装于垂直管式炉中的石英船或碳化硅(SiC)船上垂直装配多个玻璃衬底，垂直管式炉相对于多个玻璃衬底同时实施热处理过程。利用施加在玻璃衬底外部的热来热处理玻璃衬底。因此，在玻璃衬底的外部和内部可能产生温差。具体地，在大尺寸玻璃衬底的情况下，在玻璃衬底的外部和内部之间加热和冷却速度存在大的差异，使得玻璃衬底可能严重变形。另外，与船接触的玻璃衬底的接触部分可具有与不接触船的玻璃衬底的非接触部分不同的加热和冷却速度，使得玻璃衬底不均匀地受热或冷却。因此，垂直管式炉必须缓慢加热或冷却玻璃衬底(例如，它每一分钟加热或冷却五个玻璃衬底)，以减少在玻璃衬底的内部和外部之间的加热和冷却速度的差异，因此需要相对长的处理时间。另外，因为玻璃衬底安装在垂直管式炉中同时由船支撑，如果热处理过程在高于500℃的温度下长时间实施，则玻璃衬底可能由于其自身重量而下垂，因此垂直管式炉不可应用于在600℃以上温度下实施的掺杂剂活化过程或SPC过程，而仅可应用于在500℃以下温度下实施的热处理过程。

发明内容

因此，针对上述问题作出本发明，本发明的目的是提供一种用于半导体器件的热处理系统，其用于热处理过程，例如用于在包括液晶显示器(LCD)或有机发光器件(OLED)的平面显示面板的玻璃衬底表面上形成的非晶硅薄膜的结晶过程或多晶硅薄膜的掺杂剂活化过程，其中根据本发明的热处理系统在均匀预热半导体器件之后转移该半导体器件以防止在热处理过程中半导体器件变形，在高温条件下通过利用灯加热器和来自感应电动势的感应供热来快速实施热处理过程，在均匀冷却半导体器件后卸下该半导体器件以防止当热处理过程完成时半导体器件变形。

为了实现上述目的，提供一种用于半导体器件的热处理系统，该热处理系统包含：装载单元，用于运送半导体器件和在其上支撑半导体器件的支撑板并利用预定的预热温度来预热半导体器件和支撑板；加热单元，包括至少两个保持在预定温度水平的炉，预定温度水平逐步增加直到半导体器件的预定热处理温度，两个炉单独控制，从装载单元运送到加热单元的半导体器件通过加热单元加热到预定热处理温度；处理单元，该处理单元邻近加热单元安装，以利用由灯加热器产生的热和来自感应电动势的感应供热来加热半导体器件至预定热处理温度；冷却单元，包括至少两个炉，所述炉保持在预定热处理温度和预定冷却温度范围内的预定温度水平，两个炉单独控制，从处理单元运送到冷却单元的半导体器件通过冷却单元冷却到预定冷却温度；和卸载单元，用于卸下半导体器件的，其在利用预定卸载温度均匀冷却半导体器件之后，卸下已经利用预定冷却温度冷却的半导体器件。

装载单元包括基座，其中在基座上部中心部分形成有绝热槽并且在其上安置有支撑板、加热基座的加热装置、使基座上下移动的升降装置和水平移动支撑板的水平运送装置。基座由选自下列物质中的一种制成：铝、铝合金、石墨、氧化铝、氮化铝和氮化硼。基座具有比支撑板更大的面积。绝热槽具有的面积相当于支撑在基座上表面上的支撑板面积的20～70％。以沟槽的形式提供多个绝热槽，其中沟槽的宽度等于或小于沟槽之间的间隔。沟槽的中心部分的宽度大于沟槽的两侧端的宽度。绝热槽具有多边形截面形状。

加热装置容纳在基座中或排列在基座的下部。加热装置包括电阻加热器或灯加热器。升降装置包括安装在基座下部的气压缸、滚珠螺旋装置或同步带。水平运送装置包括辊和用于转动辊的电动机，辊容纳在形成在基座上表面处的预定长度的辊凹槽中，以运送接触辊上部的支撑板。

处理单元包括形成半导体器件热处理空间的内壳体、灯加热器、第一黑体、磁芯以及缠绕磁芯的感应线圈，其中灯加热器具有多个安装在内壳体的内上部或内下部的灯，第一黑体具有单片形状或由多个块(blocks)组成并且安装在内壳体和灯加热器之间形成的对应于灯加热器安装区的区域中，磁芯为块状并且安装在对应于内壳体上部和下部的内壳体外部。

处理单元还包括第二黑体，其排列在内壳体中，关于半导体器件与第一黑体相对。处理单元还包括安装在内壳体下部的辊，以运送半导体器件和支撑板，同时支撑半导体器件和支撑板。处理单元还包括绝热板，该绝热板具有对应于内壳体面积的面积并且安装在内壳体和磁芯之间。灯加热器包括卤素灯。第一和第二黑体包括碳化硅或涂覆有碳化硅的碳元件。内壳体和绝热板由石英制成。

感应线圈安装在形成于磁芯中的感应线圈凹槽中，同时与内壳体面对。磁芯与绝热板间隔预定的距离并且利用从外部输入到磁芯的冷却气体来冷却。磁芯包括具有环氧树脂和铁氧体粉末或铁的复合材料。

根据本发明，处理单元包括形成半导体器件的热处理空间的内壳体、安装在内壳体的内上部和内下部的灯加热器、加热黑体、磁芯以及缠绕磁芯的感应线圈，其中加热黑体为片状并具有对应于灯加热器安装区的面积，并且安装在灯加热器的内上部和内下部，磁芯为块状并且安装在对应于内壳体的上部和下部的内壳体外部。此时，加热黑体包括碳化硅或涂覆有碳化硅的碳元件。

另外，卸载单元包括喷气喷嘴、冷却基座、升降装置和水平运送装置，其中气体喷嘴用于当从冷却单元运送支撑板和半导体器件到卸载单元时以预定喷射角度将气体喷射到支撑板和半导体器件上，冷却基座在其预定区域处形成有用于喷射气体的喷射孔并且在其上安置有支撑板，升降装置用于上下移动冷却基座，水平运送装置用于水平运送支撑板。

本发明的热处理系统还可以包括安装在加热单元附近的处理单元，以便利用由灯加热器产生的热和来自感应电动势的感应供热以预定热处理温度来加热半导体器件。另外，卸载单元还可以包括安装在冷却基座上方的上加热装置，以加热支撑板和半导体器件的上部。在这种情况下，冷却基座由选自下列物质的一种物质制成：铝、铝合金、石墨、氧化铝、氮化铝和氮化硼。冷却基座具有比支撑板更大的面积。形成有喷射孔的冷却基座预定区域具有相当于至少50％的位于冷却基座上表面的支撑板面积的面积，喷射孔具有圆形截面形状或多边形截面形状。喷射孔具有约0.5～3mm的直径或宽度。喷射孔之间的间隔大于喷射孔的直径或宽度。喷气喷嘴包括上喷嘴和下喷嘴，上喷嘴与下喷嘴间隔预定的距离，该距离大于半导体器件和支撑板的总厚度，目的是将气体喷射到半导体器件和支撑板的上部和下部。喷气喷嘴喷射气体的同时，与支撑板的运送方向形成钝角。此时，喷射的气体的宽度至少相当于支撑板的宽度。

另外，升降装置包括安装在冷却基座下部的气压缸、滚珠螺旋装置或同步带。水平运送装置包括辊和用于转动辊的电动机，辊容纳在形成于冷却基座上表面处的预定长度的辊凹槽中，以运送接触辊上部的支撑板。安装在冷却基座之上的上加热装置的安装面积大于支撑板的面积，使得上加热装置有效地加热半导体器件和支撑板的上部。上加热装置包括多个灯加热器。

根据本发明，半导体器件包括玻璃衬底、沉积在玻璃衬底上的非晶硅薄膜和沉积在玻璃衬底上的多晶硅薄膜。半导体器件包括用于液晶显示器或有机发光显示器的薄膜晶体管。

热处理过程包括选自下列过程中的一种：用于非晶硅薄膜的固相结晶过程、金属诱导结晶过程、金属诱导横向结晶过程、用于离子注入多晶硅薄膜的活化过程以及用于玻璃衬底的预压过程。热处理过程在约400～1000℃的温度下实施。

半导体器件在被运送的同时，支撑在由约3～10mm厚度的石英制成的支撑板上。支撑板的宽度和长度比半导体器件的宽度和长度大至少10mm。支撑板形成有至少四个真空孔，它们对角排列在半导体器件的安装区域中。真空孔排列在距离半导体器件的侧边10mm之内并且为直径小于3mm的圆形或宽度小于3mm的矩形。

根据本发明的另一实施方案，提供用于半导体器件的热处理系统，所述半导体器件在被运送的同时支撑在支撑板上，该热处理系统包含：装载单元，用于以预定预热温度加热半导体器件和支撑板，其中该装载单元包括基座，在其上部中心部分处形成有绝热槽并且在其上安置有支撑板、用于加热基座的加热装置、用于上下移动基座的升降装置和用于水平移动支撑板的水平运送装置。

根据本发明的又一实施方案，提供用于半导体器件的热处理系统，所述半导体器件在被运送的同时支撑在支撑板上，该热处理系统包含：处理单元，用于以预定热处理温度加热半导体器件，其中该处理单元包括形成半导体器件的热处理空间的内壳体、形成在内壳体的内上部或内下部的灯加热器、第一黑体、磁芯以及缠绕磁芯的感应线圈，其中第一黑体为片状并且安装在内壳体和灯加热器之间形成的对应于灯加热器安装区的区域中，磁芯为块状并且安装在对应于内壳体的上部和下部的内壳体外部。处理单元还包括第二黑体，第二黑体排列在内壳体中并关于半导体器件与第一黑体相对。处理单元还包括安装在内壳体下部的辊，使得在运送半导体器件和支撑板的同时支撑半导体器件和支撑板。处理单元还包括绝热板，该绝热板具有对应于内壳体面积的面积并且被安装在内壳体和磁芯之间。

根据本发明的又一实施方案，提供用于半导体器件的热处理系统，所述半导体器件在被运送的同时支撑在支撑板上，该热处理系统包含：卸载单元，用于在利用预定卸载温度均匀冷却半导体器件之后，卸下已经过热处理的半导体器件和支撑板，其中卸载单元包括冷却基座、喷气喷嘴、升降装置和水平运送装置，所述冷却基座在其预定区域形成有用于喷射气体的喷射孔并且在其上安置有支撑板，所述喷气喷嘴安装在冷却基座的一侧，用于当支撑板和半导体器件被运送到卸载单元时以预定喷射角度将气体喷射到支撑板和半导体器件上，所述升降装置用于上下移动冷却基座，所述水平运送装置用于水平运送支撑板。卸载单元还包括安装在冷却基座上方的上加热装置，以加热支撑板和半导体器件的上部。

发明效果

根据本发明的半导体器件热处理系统可以通过逐步升高半导体器件的温度来快速实施半导体器件的热处理过程。具体地，本发明的热处理系统可以快速地实施热处理过程，例如在玻璃衬底上表面上形成的非晶硅薄膜的结晶过程、由多晶硅薄膜组成的TFT器件的掺杂剂活化过程或玻璃衬底的预压过程，从而在玻璃衬底的上表面上形成硅薄膜，同时防止半导体器件变形。另外，本发明的热处理系统均匀加热半导体器件，同时利用支撑板支撑半导体器件，因此可以防止玻璃衬底变形或受损。

根据本发明，半导体器件和基座之间的接触面积在其中心部分处相对较小，这样传递到半导体器件中心部分的热量少于传递到半导体器件外周部分的热量。因此，半导体器件可以均匀地在其整个面积上被预热，这样可以防止由于半导体器件中局部温差所引起的半导体器件变形。

此外，根据本发明，处理单元利用灯加热器产生的热以及来自感应电动势的感应供热来将热施加到半导体器件，使得半导体器件的热处理过程可以在更高温度的气氛下实施，同时防止半导体器件变形或受损。

根据本发明，卸载单元将冷却气体喷射到所运送的半导体器件上，由此均匀冷却半导体器件。因此，半导体器件的热处理过程可以快速实施，同时防止半导体器件变形或受损。

另外，根据本发明，卸载单元利用加热装置将热施加到半导体器件的上部，同时将气体喷射到支撑半导体器件的支撑板的下表面上，这样半导体器件和支撑板可以被均匀地冷却，同时可以防止由于半导体器件中的局部温差所引起的半导体器件变形。

附图说明

从下面结合附图的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征以及优点将变得更加显而易见，其中：

图1是图示说明根据本发明一个实施方案的半导体器件热处理系统结构的视图；

图2是根据本发明一个实施方案的半导体器件热处理系统的装载单元的前视图；

图3a是基座的平面图，该基座是根据本发明的一个实施方案的装载部分的部件；

图3b是沿图3a中所示线A-A的截面图；

图4是根据本发明另一实施方案的基座的平面图；

图5是根据本发明又一实施方案的基座的平面图；

图6a是形成加热单元的加热炉的截面透视图；

图6b是图6a中所示加热炉的连接部件的截面透视图；

图7是根据本发明一个实施方案的处理单元的透视图；

图8是图示说明根据本发明一个实施方案的处理单元的内壳体、灯加热器和辊的透视图；

图9是根据本发明一个实施方案的处理单元的截面图；

图10是图示说明根据本发明一个实施方案的磁芯和感应线圈的透视图；

图11是图示说明根据本发明一个实施方案的磁芯和感应线圈的感应供热部件的示意性截面图。

图12是根据本发明另一个实施方案的处理单元的截面图；

图13是图示说明根据本发明另一个实施方案的磁芯和感应线圈的感应供热部件的示意性截面图；

图14a是卸载单元的前视图，该卸载单元是根据本发明一个实施方案的半导体器件热处理系统的一部分；

图14b是图14a的侧视图；

图15a是形成卸载单元的冷却基座的平面图；

图15b是沿图15a中所示的线A-A的截面图；

图16是图示说明由根据本发明一个实施方案的热处理系统来实施的热处理过程的工艺条件的视图；

图17是图示说明UV斜率的图，其表示非晶硅薄膜的结晶度作为感应线圈的电流的函数；

图18a～18d是图示说明当感应线圈的电流分别为0A、20A、30A和40A时，结晶硅薄膜的拉曼光谱位移的图；

图19是图示说明在MILC过程完成之后，MILC层的生长厚度作为感应线圈电流的函数的图；

图20是图示说明电阻率和UV斜率值作为处理单元的加热温度和卤素灯功率的函数的变化的图；和

图21是图示说明玻璃衬底的各个部分作为时间的函数的温度变化的图。

本发明最佳实施方式

下文中，将参考附图说明本发明的优选实施方案。

图1是图示说明根据本发明一个实施方案的半导体器件热处理系统的结构的视图。

如图1所示，根据本发明的半导体器件热处理系统包括装载单元100、加热单元200、处理单元300、冷却单元400和卸载单元500，它们相互顺序邻接安装，从而防止外部空气渗透到在加热单元200、处理单元300和冷却单元400中形成的热处理空间中。热处理系统的上述单元分别具有温度控制模块和水平运送装置，使得每一个单元在实施热处理过程的同时可以单独升高或降低热处理温度。此外，根据本发明的半导体器件热处理系统通过将半导体器件装配在独立的定位器(setter)上来转移半导体器件，由此防止半导体器件在热处理过程中变形。根据本发明的半导体器件热处理系统可以快速地对半导体器件实施热处理过程，同时逐渐增加或降低半导体器件的温度，由此防止半导体器件变形或受损。另外，由于热处理系统可以快速实施热处理过程而不使半导体器件变形，因此包括玻璃衬底的半导体器件可以在更高温度即在超过600℃温度的气氛下进行热处理。利用根据本发明的热处理系统热处理的半导体器件是指所要热处理的各种半导体器件，例如在其上表面上形成有非晶硅薄膜的玻璃衬底或具有多晶TFT的玻璃衬底。另外，半导体器件包括需要预压过程以在其上形成半导体薄膜的玻璃衬底。在下面的说明中，术语“半导体器件”是指在其上表面形成有非晶硅薄膜的玻璃衬底。

首先，将对根据本发明一个实施方案的半导体器件热处理系统的结构进行说明。

装载单元100预热半导体器件并将预热的半导体器件运送到加热单元200。此时，装载单元100以预定的温度(例如200℃)预热半导体器件，即具有非晶硅薄膜的玻璃衬底，同时支撑玻璃衬底以便防止玻璃衬底变形。装载单元100可以单独用于结构不同于根据本发明热处理系统的结构的其他热处理系统。

加热单元200用预定加热温度加热半导体器件并将加热的半导体器件运送到处理单元300中。加热单元200包括至少两个炉210，其温度可以单独控制。炉210的数量可根据热处理的温度来确定。亦即，加热单元200的炉210的温度根据热处理过程的步骤而单独控制。优选地，最后的炉的温度等于热处理温度，使得半导体器件可以在加热单元200中进行部分热处理。例如，如果半导体器件的热处理温度是600℃，则加热单元200优选由三个炉210组成，其中连接装载单元100的第一炉根据装载单元100的预热温度而保持在300℃以上的温度，第二炉和第三炉保持在600℃以上的温度，该温度相当于热处理温度。即，在较低温度的气氛中，可以防止半导体器件变形，即使其加热温度快速增加也如此。但是，在较高温度的气氛中，如果加热温度快速增加，则半导体器件可能变形。因此，在较高温度的气氛中优选逐渐增加半导体器件的加热温度。为此，加热单元200的炉210在较低温度的气氛中快速加热，在较高温度的气氛中缓慢加热。

当从加热单元200接收半导体器件时，处理单元300处理具有预定热处理温度的半导体器件，并将该半导体器件运送到保持在预定温度的冷却单元400中。处理单元300邻接加热单元200安装，并利用包括卤素灯的灯加热器以及来自感应电动势的感应供热来瞬时高温加热半导体器件。也就是说，处理单元300利用高温瞬时加热半导体器件，同时防止半导体器件变形。为此，处理单元300包括用于产生电动势的磁芯和感应线圈。如果本发明的热处理系统用于玻璃衬底的预压过程，则处理单元300可以从热处理系统中省略。也就是说，由于预压过程在相对低温度的气氛下实施，因此具有高温的处理单元300是不必要的。但是，由于处理单元300可以保持在适合于预压过程的温度，因此，当对玻璃衬底实施预压过程时，也可在根据本发明的热处理系统中提供处理单元300。另外，处理单元300可以单独用于结构不同于根据本发明热处理系统的结构的其他热处理系统。

与加热单元200类似，冷却单元400包括至少两个炉410，炉的温度可以单独控制。炉410的数量根据热处理的温度来确定。例如，如果热处理温度是600℃，冷却单元400优选由三个炉410组成，其中连接处理单元300的第一炉保持在与处理单元300的热处理温度相同的温度，第二炉保持在约500℃的温度，考虑半导体器件的卸载温度，第三炉保持在低于300℃的温度。因此，冷却单元400可以在短时间内快速冷却半导体器件。在冷却半导体器件之后，冷却单元400将半导体器件运送到卸载单元500中。

当从冷却单元400接收半导体器件时，卸载单元500以预定卸载温度(通常低于100℃)冷却半导体器件的同时防止半导体器件变形，并将半导体器件运送到下一个处理阶段。因此，冷却单元400可以包括各种能够均匀冷却半导体器件的冷却装置。另外，卸载单元500可具有用于加热半导体器件上表面的加热装置，使得半导体器件可以被均匀地冷却。卸载单元500可以单独用于结构不同于根据本发明热处理系统的结构的其他热处理系统。

装载单元100、加热单元200、处理单元300、冷却单元400和卸载单元500依次安置，使得对于沿上述单元100到500移动的半导体器件实施热处理过程。优选地，在加热单元200和处理单元300之间和在处理单元300和冷却单元400之间提供的连接部件可以密封，以便防止外部空气渗透到热处理空间中。

下文中，将关于根据本发明的半导体器件热处理系统的元件进行说明。

图2是根据本发明一个实施方案的半导体器件热处理系统的装载单元的前视图，图3a是基座的平面图，该视图是根据本发明的一个实施方案的部分装载截面，图3b是沿图3a中所示线A-A的截面图。

参考图2，装载单元100包括基座110，在其上支撑和预热半导体器件10和支撑板20、用于使基座110上下移动的升降装置和用于在左或右方向上运送支撑板20的水平运送装置140。另外，装载单元100还可以包括安装在基座110上部的辅助预热装置150，用于额外预热半导体器件10。在利用预定温度预热半导体器件10之后，装载单元100将半导体器件10运送到保持高温的加热单元200中，以防止半导体器件10由于突然温度变化及其局部温差而变形或受损。如图2所示，当半导体器件处于等待状态时，装载单元100预热该半导体器件。但是，如果需要，可以在装载单元100中提供独立的箱(未示出)，以将基座110与外部屏蔽。在这种情况下，可以将特定的气体输入箱中，以形成预热气氛。

支撑板20优选由具有约3～10mm厚度的石英制成，并在热处理过程中运送放置在支撑板20上的半导体器件10。如果支撑板20的厚度小于3mm，则支撑板20在热处理过程中可能变形。相反，如果支撑板20的厚度大于10mm，则必须要相对长的加热时间，由此降低半导体器件的热处理效率。另外，由于支撑板20在加热半导体器件10的同时支撑半导体器件10，因此支撑板20必须具有大于半导体器件10的长度和宽度，以均匀地预热半导体器件10。优选地，支撑板20的尺寸比半导体器件10的尺寸大至少10mm。虽然支撑板20优选由石英制成，但是本发明并不限于此。例如，支撑板20可以利用包括氮化铝或氮化硼的陶瓷材料来制造。

支撑板20形成有真空孔22，用于将半导体器件10附着在支撑板20或将半导体器件10从支撑板20分离。优选的是，在放置半导体器件10的支撑板20的预定区域内，在支撑板20中形成相互对角的至少四个真空孔22。真空孔22可以在对应于半导体器件10的支撑板20的预定区域侧边的每一个边缘或中心处形成。真空孔22为直径小于3mm的圆形或宽度小于3mm的矩形。优选的是，真空孔22排列在距离半导体器件10的侧边10mm之内。如果真空孔22排列在上述范围之外，则半导体器件10的温度分布在真空孔22的附近不均匀，引起半导体器件10的玻璃衬底变形。另外，如果真空孔22的尺寸大于3mm，则半导体器件10的玻璃衬底在热处理过程中可能局部下垂。

参考图3a和3b，基座110为基本水平的板状并且尺寸大于置于基座110上表面上的支撑板20的尺寸。基座110包括用于加热基座110的加热装置114和使支撑板20均匀加热的绝热槽116。基座110具有相当于加热单元进口的高度。另外，基座110可包括在其中接收水平运送装置的辊的辊凹槽118。基座110由具有优异导热性的材料制成，使得基座110可以有效地将热从加热单元传递到支撑板20。例如，基座110由选自下列物质的一种制成：铝、铝合金、石墨、氧化铝、氮化铝和氮化硼。但是本发明并不限于上述材料。虽然支撑板20被置于基座110上，但是支撑板20在图3b中以虚线表示，这仅仅是为了图示的目的。另外，在支撑板20的边缘部分处形成的真空孔22也以虚线表示。

加热装置114包括加热元件，例如加热丝或灯。优选的是，加热装置114容纳在基座110中，以均匀提高基座110的上表面111的温度。即，可以在基座110中安装多个加热元件，同时在其间形成预定间隔。此时，加热装置114可以与基座110一起整体形成或被安装在基座110中形成的孔中。另外，加热装置114安装在基座110的下表面112处。优选的是，加热装置114具有足以在高于200℃的温度下加热基座110的能力。

绝热槽116以预定图案排列在基座110的上表面111的中心区域。绝热槽116可以减少基座110和支撑板20之间的接触面积，由此调整由基座110传递到支撑板20中心区域的热量。即，传递到与绝热槽116接触的支撑板20中心区域的热的温度不同于传递到与绝热槽116不接触的支撑板20边缘区域的热的温度，因此在支撑在基座110上表面111上的支撑板20的整个区域上，温度增加不均匀。具体而言，利用加热装置114均匀加热基座110的上表面111，支撑板20物理接触基座110的上表面111，以便利用由基座110传递到支撑板20的热来预热支撑板20。但是，由于支撑板20预热时完全暴露于外部，因此传递到支撑板20的热部分散发到外部。因此，由于散发到外部的热导致在支撑板20的中心区域和边缘区域之间可产生温差。即，中心区域的温度高于边缘区域的温度。在这种情况下，支撑在支撑板20的上表面上的半导体器件10也依照支撑板20的温差而在其中心区域和边缘区域之间表现出温差，因此半导体器件10可变形。但是，如果在基座110的上表面111的中心区域中形成绝热槽116，则传递到与基座110中心区域接触的支撑板20的热的温度低于传递到支撑板20的边缘区域的热的温度。因此，即使传递到支撑板20的边缘区域的热部分散发到外部，支撑板20的边缘区域的温度也基本等于支撑板20的中心区域的温度，使得支撑板20被均匀加热。

考虑到支撑板20和半导体器件10的尺寸及其预热温度，可以在基座110的中心区域上形成各种尺寸和形状的绝热槽116。如图3a和3b所示，可以以沟槽的形式在基座110的上表面111的中心区域中提供绝热槽116，其在垂直方向或水平方向上以预定的宽度和深度延伸。另外，沟槽形式的绝热槽116以预定的间隔相互隔离。优选的是，形成有绝热槽116的基座110的中心区域相当于安置在基座110上表面上的支撑板20的总面积的20～70％，更预选相当于支撑板20的总面积的20～50％。如果形成有绝热槽116的基座110中心区域小于支撑板20的总面积的20％，则传递到支撑板20的中心区域的热屏蔽不充分。在这种情况下，支撑板20的中心区域的温度会明显上升，使得难于均匀预热支撑板20。相反，如果形成有绝热槽116的基座110中心区域大于支撑板20的总面积的70％，则传递到支撑板20的边缘区域的热被部分屏蔽。这种情况下，传递到支撑板20的边缘区域的热的温度变低，使得难于均匀预热支撑板20。

另外，如果施加到支撑板20和半导体器件10的预热温度相对低，也就是如果正常温度和预热温度之间的差异变小，则由支撑板20的侧边散发的热量也相对减少。因此，即使绝热槽116形成在相对小的面积中也可均匀预热支撑板20。

另外，当绝热槽116形成为沟槽时，必须适当调整沟槽的宽度和沟槽之间的间隔。如果沟槽的宽度太大，则热被不均匀地传递到支撑板20的中心区域，因此会在支撑板20的中心区域内产生温差。在这种情况下，还会在安置在支撑板20上表面上的半导体器件的中心区域产生温差，使得半导体器件可能变形或受损。因此，优选在减少沟槽的宽度的同时增加沟槽的数量。另外，优选沟槽的宽度等于或小于沟槽之间的间隔。更优选的是，沟槽的宽度相当于沟槽之间间隔的一半。如果沟槽的宽度大于沟槽之间的间隔，则会过度屏蔽传递到支撑板20的热，使得与绝热槽116接触的支撑板20中心区域的温度低于支撑板20边缘区域的温度。例如沟槽的宽度优选为1～3mm，沟槽之间的间隔优选为3～6mm。

另外，绝热槽116具有预定的深度，使得支撑板20不直接与基座110接触。然而，如果绝热槽116的深度过大，那么容纳在基座110中的加热装置114可能远离基座110的上表面。因此，有必要适当调节绝热槽116的深度。

在基座110的前后侧以预定间隔形成辊凹槽118。辊凹槽118具有预定长度，使得安置在基座110上表面的支撑板20的前后部分可以部分接触辊凹槽118。另外，当基座110为了在预热的同时支撑支撑板20而向上移动时，辊凹槽118具有预定的深度，以防止其中容纳的辊伸出辊凹槽118。因此，在预热过程中，支撑板20均匀接触基座110的上表面111。当预热过程已经完成时，借助容纳在辊凹槽118中的辊140使基座110向下移动并向左或右方运送。只有当水平运送装置140包含所述辊时才选择性地形成辊凹槽118，所述水平运送装置用来向左或右方运送支撑板20。

参考图2，为了上下移动基座110，使升降装置130与基座110的下表面连在一起。为了预热支撑板20，基座110借助于升降装置130向上移动，同时支撑支撑板20。预热过程完成以后，将基座110再次向下移动，以便通过所述辊支撑支撑板20。升降装置130包含气压缸、滚珠螺旋单元或同步带。优选地，将气压缸用作升降装置130。然而，本发明不限制升降装置的种类，只要能够上下移动基座110即可。此外，考虑到基座110的重量和面积，至少可以提供两个升降装置130。

水平运送装置140通过水平运送支撑板20而将支撑板20转移到加热单元200。优选地，水平运送装置140包含可旋转容纳在基座110的辊凹槽118中的辊。辊140根据支撑板20的尺寸来调整预定的间隔。利用分立的支撑单元(未显示)可旋转地支撑辊140并利用分立的传动单元(未显示)使之旋转。所以，为了水平运送位于辊140上的支撑板20，使多个辊140水平放置的同时，在其间形成预定的间隔并使其旋转。

除了辊以外，可将气压缸、滚珠螺旋单元作为水平运送装置140。本发明不限制水平运送装置的种类。例如，如果使用气压缸作为水平运送装置140，如图2所示，则为了从左向右水平运送支撑板20，将气压缸安装在基座110的外部，同时通过分立的支撑单元支撑气压缸。在这种情况下，不需要在基座110的上表面中形成辊凹槽118。

图4是图示说明根据本发明的另一实施方案的基座110a的平面图。

参考图4，根据本发明的另一实施方案的基座110a在其上表面处形成有沟槽形状的绝热槽116a，其中沟槽的中心部分宽度大于其两端部分的宽度。因此，当支撑板20a安置在基座110a的上表面时，在与绝热槽116a接触的支撑板20a的中心区域内可能产生温差，使得支撑板20a可以均匀预热。优选地，最外侧绝热槽116a的中心部分的宽度与其两端部分的宽度相等。

图5是根据本发明的又一实施方案的基座110b的平面图。

参考图5，根据本发明的又一实施方案的基座110b在其上表面处形成有多个环形的绝热孔116b。本发明不限制绝热孔116b的形状。例如，绝热孔116b可以形成为矩形、三角形或多边形。另外，绝热孔116b可以放射状图案排列，使得绝热孔116b的直径围绕中心绝热孔递减。在这种情况下，可以调节基座110b和支撑板20b的接触面积，同时在与绝热孔116b接触的支撑板20b的中心区域内产生温差，使得支撑板20b可被均匀预热。

再次参考图1，加热单元200包括至少两个炉210。根据热处理温度来适当地选择炉210的数量。加热单元200的炉210的温度可以根据热处理过程的步骤分别控制。优选地，加热单元200的最后的炉的温度等于热处理温度，使得半导体器件可以在加热单元200中进行部分热处理。

图6a是形成加热单元的加热炉的截面透视图，图6b是图6a中所示加热炉的连接部分的截面透视图。

参考图6a，加热炉210包括壳体部分220、容纳在壳体部分220中用来产生热的加热装置230和用于水平运送半导体器件10和支撑板20的辊240。加热炉210在其一端形成有将支撑板20和半导体器件10装载入加热炉210的入口。另外，加热炉210在其另一端形成有将支撑板20和半导体器件10从加热炉210卸载或释放的出口。加热炉210可以在其内部提供有检测支撑板20加热位置的位置检测器(未显示)。另外，可以在炉210中安装进气单元(未显示)，以便恒定地输入惰性气体，例如氮化物气体。由于气体输入炉210中，使得炉210内部可保持正压气氛。另外，防止外部空气渗入炉210，以使炉210的内部温度保持不变。优选地，进气单元通过炉210的上部将气体输入炉210。通过炉210的下部将输入炉子210的气体排到外部。

壳体部分220包括形成炉210外观的外壳体222、安装在外壳体222内同时彼此纵向间隔预定距离的绝热元件223a和223b和排列在绝热元件223a和223b之间以在其间形成热处理空间的内壳体224a和224b。优选地，内壳体224a和224b由石英制造，以便防止热处理空间被污染。

加热装置230包括第一加热元件232和热电偶236。另外，加热装置230可以进一步包括安装在炉210的进口和出口段212和214的上部和下部的第二加热元件234。而且，加热装置230还包括安装在内壳体224a、224b和靠近内壳体224a和224b的第一加热元件232之间的导热板238。

第一加热元件232以预定间隔安装在内壳体224a、224b和绝热元件232a和232b之间，从而以预定温度向热处理空间施加热。尽管图6a显示加热元件232安装在加热炉210的上部，但是加热元件232也可以安装在加热炉210的下部。根据炉210的温度可以适当地选择加热元件232的数量。优选分别排列多个加热元件232，而不是将加热元件232组装在一个模块中，从而可以分别控制各个加热元件232。优选地，加热元件232安装在炉210的预定区域中，所述区域关于炉的水平面分隔。例如，炉210分隔成9个区域，为了控制炉210的内部温度，将加热元件232安装在所述9个区域中。由于在加热炉210内部形成的预定区域之间可以产生温差，因此安装在预定区域的加热元件232被分别控制，由此补偿预定区域之间的温差。电阻加热器或灯加热器被用作加热元件232。然而，本发明不限制加热元件232的种类。

为了防止炉210的入口和出口段212和214的温度降至低于炉的内部温度，将第二加热元件234安装在炉210的入口和出口段212和214的上部和下部。也就是说，由于炉210的入口和出口段212和214的热可以散发到外部，因而炉210的入口和出口段212和214可以具有相对低的温度。因此，将第二加热元件234安装在炉210的入口和出口段212和214，以使炉210的入口和出口段212和214的温度与炉210的内部温度一致。

热电偶236置于内壳体224a附近，以便测量炉温度。根据热电偶236的测量结果来控制加热元件232。当加热元件242分别安装在炉210的各个区域时，热电偶也安装在对应于加热元件242的炉210的各个区域。另外，为了准确测量热处理空间中的温度，将热电偶236安装在热处理空间内。

在加热元件232与内壳体224a和224b之间提供导热板238，并且为了将加热元件232的热均匀转移到内壳体224a和224b，导热板238具有对应于热处理空间水平面积的面积。也就是说，由于在排列加热元件232的同时在其间形成预定间隔，从而在内壳体224a和224b内和在内壳体224a和224b之间形成的热处理空间内可能产生局部温差。因此，导热板238具有将加热元件232的热均匀转移至内壳体224a和224b的作用。导热板238由具有优良导热性的金属或陶瓷材料制造。例如，由不锈钢、铜、铝或氧化铝制造导热板238。

辊240具有圆柱形状并排列在炉210的内壳体224a和224b内部。辊240以对应于炉210和所运送的支撑板20的尺寸的预定距离被彼此隔开。辊240垂直于支撑板20的运送方向或入口和出口段212和214安装。另外，辊240延伸到外壳体222之外并借助分立旋转单元(未显示)而旋转。辊240以预定高度容纳在内壳体224a和224b内。优选地，辊240的位置高于炉210的入口和出口段212和214的底面，使得由辊240运送的支撑板20的下表面不与炉子210的入口和出口段212和214接触。另外，辊240优选由石英制造，石英也被用来制造内壳体224a和224b，因而可以使运送支撑板20时由于摩擦所引起的污染材料的产生最小化。

参考图6b，当炉210与加热单元200连接时，加热单元200使得内壳体224a和224b彼此结合，由此防止外部空气渗入炉210，同时防止炉210中的空气排放到外部。

图7是根据本发明的一个实施方案的处理单元的透视图，图8是图示说明根据本发明的一个实施方案的处理单元的内壳体、灯加热器和辊的透视图，图9是根据本发明的一个实施方案的处理单元的截面图，图10是图示说明根据本发明的一个实施方案的磁芯和感应线圈的透视图，图11是图示说明根据本发明的一个实施方案的磁芯和感应线圈的感应供热部分的图解截面图。

参考图7-9，处理单元300包括外壳体310、内壳体315、灯加热器320、第一黑体330、磁芯340和感应线圈350。处理单元300还可包括第二黑体335、绝热板360和辊270。处理单元300利用灯加热器320和第一黑体330，将热施加到半导体器件10，使得已经通过加热单元200加热到预定温度的半导体器件10可以保持在至少预定温度下。另外，处理单元300可以在很短的时间周期内，通过使用磁芯340和感应线圈350的感应供热来均匀加热半导体器件10而升高半导体器件10的局部温度。同时，尽管处理单元300被用作根据本发明的半导体器件热处理系统的一部分，但是处理单元300可以分别的用作热处理设备或半导体器件热处理设备的一部分。

参考图7，外壳体310形成处理单元300的外观并屏蔽散发到外部的热。外壳体310在其两个侧面形成装载和卸载半导体器件10的入口和出口段312。优选外壳体310被分成上外壳体和下外壳体。

附图标记314是测量在处理单元300内形成的热处理空间的温度的高温计。为了将热处理空间中的污染材料的产生降到最低，使用高温计代替热电偶。参考图9，为了测量热处理空间的温度，高温计314位于半导体器件10的上方。

参考图8和9，内壳体315被分成上内壳体315a和下内壳体315b，它们以预先确定的距离彼此隔开从而形成半导体器件10的热处理空间。另外，在内壳体315内安装灯加热器320、第一黑体330、第二黑体335和辊370。因此，上内壳体315a与下内壳体315b隔开，从而提供安装灯加热器320、第一黑体330、第二黑体335和辊370的空间。优选地，为了使热处理空间的温度均匀，在上下内壳体315a和315b之间形成的空间必须最小化。在内壳体315的预定部分处提供对应于外壳体310的入口和出口段的内部入口和出口段317，使得可以从内壳体315引入或卸载半导体器件10和支撑板20。优选地，为了防止在保持高温气氛的热处理空间内产生污染材料，用石英制造内壳体315。

灯加热器320由多个卤素灯组成并安装在内壳体315的内上部或内下部。优选地，为了最大化半导体器件10的加热面积，灯加热器320沿着内壳体315的宽度方向延伸排列。另外，优选将灯加热器320安装在内壳体315的下部，在其中安装辊370，以使热处理空间的高度最小化。在这种情况下，灯加热器320从半导体器件10的下部加热半导体器件10。优选地，将卤素灯垂直于半导体器件10的运送方向排列，其间隔可以根据热处理空间的温度和温度均匀性调节。另外，灯加热器320可以进一步包括安装在内壳体315的入口和出口段317的辅助灯加热器322。由于灯加热器320的卤素灯是沿着垂直于半导体器件10运送方向的灯加热器320的宽度方向排列的，因此灯加热器320可以沿半导体器件10的长度方向均匀加热半导体器件10。尽管灯加热器预选包括卤素灯，但本发明不限于此。例如，能够产生具有可见光波长的热的灯或能够产生具有红外光波长的热的红外灯可以用于灯加热器320。

为了选择性加热半导体器件10的预定部分，灯加热器320产生具有可见光波长的热。半导体器件10包括涂覆有硅薄膜或金属薄膜的玻璃衬底，并且半导体器件10在运送的同时被安置在石英制造的支撑板上。在这种情况下，由于支撑板和玻璃衬底具有对灯加热器320的卤素灯发射的可见光的低吸收特性，因而灯加热器320表现出对于支撑板和玻璃衬底相对低的加热效率。相反，涂覆在玻璃衬底上的非晶硅薄膜或金属薄膜(例如，经过掺杂剂活化过程的TFT器件的栅极颗粒(gate meal))表现出对可见光的高吸收特性，因此灯加热器320相对于涂覆在玻璃衬底上的非晶硅薄膜或金属薄膜表现出相对高的加热效率。也就是说，灯加热器320在短时间周期内快速加热涂覆在玻璃衬底上的非晶硅薄膜或金属薄膜。

第一黑体330包括碳化硅板或涂覆碳化硅的碳元件。第一黑体330可以制成具有预定尺寸的板块(plate block)形式。第一黑体330的面积与灯加热器320的面积相对应。另外，第一黑体330安装在内壳体315和内壳体315的上部或下部的灯加热器320之间。也就是说，在灯加热器320的后部提供第一黑体330，并且从半导体器件10运送方向观察时，第一黑体330与灯加热器320以相同方向排列。在这种情况下，灯加热器320加热第一黑体330，同时从半导体器件10的下部直接加热半导体器件10，因此第一黑体330可以被有效加热。然而，也可以将第一黑体330排列在灯加热器320关于半导体器件10的相对面。

第一黑体330具有吸收可见波长光的特性，因此第一黑体330通过吸收由灯加热器320产生的辐射热而具有800℃以上的温度并产生具有红外线波长的热。因此，第一黑体330可以选择性地加热半导体器件10的玻璃衬底的预定部分或支撑板20。由于半导体器件10的非晶硅薄膜或金属薄膜通过灯加热器320选择性加热，因而如果将具有高温的热施加到非晶硅薄膜或金属薄膜上则会使玻璃衬底变形。因此，当加热半导体器件的非晶硅薄膜时，有必要适当加热玻璃衬底和支撑板。第一黑体330使得半导体器件10的玻璃衬底和由石英制造的支撑板20被有效加热，从而降低玻璃衬底和非晶硅薄膜或支撑板20和非晶硅薄膜之间的温差。

第一黑体330可以进一步包括位于内壳体315的内部入口和出口段337与灯加热器320的最外面的卤素灯之间的绝热黑体332，以防止灯加热器320的热从内壳体315的入口和出口段337处泄漏。绝热黑体332具有对应于灯加热器20的高度和对应于内壳体315的入口和出口段337的长度。

与第一黑体330类似，第二黑体335包含碳化硅板或涂覆碳化硅的碳元件。第二黑体335安装在对应于第一黑体330的安装面积的区域上。另外，第二黑体335安装在第一黑体330关于半导体器件10的相对面，并通过灯加热器320加热，由此加热半导体器件10。因此，当第一黑体安装在内壳体315的下部时，为了加热半导体器件10，将第二黑体335安装在内壳体315的上部，同时面对被运送的半导体器件10的上表面。如果将第一黑体330安装在内壳体315的上部，则将第二黑体335安装在内壳体315的下部。

参考图9，磁芯340由具有磁特性的材料制造。优选地，磁芯340由包括例如铁或铁氧体的磁粉和树脂的复合材料制成。如果磁芯340由金属或磁氧化物材料制成，则在高频率带下可产生大量能量损失。然而，如果磁芯340由包括磁粉和树脂的复合材料制成，则可以使高频率带的能量损失最小化。此时，可以使用各种树脂，例如环氧树脂制成磁芯340。

磁芯340包括上磁芯340a和下磁芯340b，其提供在内壳体315的外侧并对应于内壳体的上下部排列，同时与内壳体315以预定距离隔开。上下磁芯340a和340b关于内壳体315对称地形成，使得在第一和第二黑体330和335的对应区域中产生来自感应电动势的感应供热。优选地，磁芯340在其面对内壳体315的一个表面处形成接收感应线圈350的感应线圈凹槽342。分别在上磁芯340a的下表面和下磁芯的上表面形成感应线圈凹槽342。为了使半导体器件10在其长度方向被均匀加热，磁芯340的长度至少对应于半导体器件10的长度(即，垂直于半导体器件运送方向延伸的半导体器件长度)。另外，为了局部加热半导体器件10的预定部分以及感应线圈350，磁芯340具有预定的宽度。也就是说，设计磁芯340使得感应线圈凹槽342之间的距离等于半导体器件10的加热宽度。优选地，设计磁芯340使得其可以加热约5-200mm的区域。

磁芯340以预定距离与内壳体315隔开。另外，在磁芯340和内壳体315之间输入冷却气体，使得内壳体315内产生的热不能被转移到磁芯340。因此，优选在感应线圈凹槽342之间的磁芯340的中心区形成冷却气体喷射孔344，使得气体输入磁芯340的中心区并流经磁芯340的外围区，从而冷却磁芯340。根据磁芯340的长度适当确定冷却气体喷射孔344的尺寸、直径和数量。也可以在磁芯340的侧面提供分立的气体管道，而不形成冷却气体喷射孔344。为了从外部气体源接收冷却气体，将冷却喷射孔344与分立的冷却气体输入管道连接。

附图标记346是通过连接磁芯340与外壳体310来支撑磁芯340的支架。

参考图10，感应线圈350包含上感应线圈350a和下感应线圈350b，其安装在内壳体315的上部和下部提供的上下磁芯340a和340b的感应线圈凹槽342内。优选地，上感应线圈350a与下感应线圈350b电连接，从而可以同时控制它们。在感应线圈350内可以形成空心段，使得冷却水可以流过感应线圈350。

参考图11，磁芯340和感应线圈350通过来自感应电动势的感应供热来局部加热第一和第二黑体330和335。感应线圈350与高频AC电源(未显示)和校正电源和感应线圈阻抗的匹配系统(未显示)相连接，以使具有预定频率的电流施加到感应线圈350。也就是说，将具有约10KHz-100MHz频率的电流施加到感应线圈350，并且磁芯340和感应线圈350基于施加到感应线圈350的电流，从而在第一和第二黑体330和335的预定区域产生感应电流。因此，第一和第二黑体330和335可以局部高温加热半导体器件10。如上所述，灯加热器320产生具有可见光波长的热，由此直接加热半导体器件10的预定部分和间接加热第一和第二黑体330和335。此时，第一和第二黑体330和335可以发射红外线，由此加热半导体器件10的其它部分。可以通过调节施加在灯加热器320的卤素灯上的电流来控制由灯加热器320产生具有可见光波长的热。如果增加施加给卤素灯的电流，则第一和第二黑体330和335的温度也增加，从而可以增加红外线的量。因此，很难单独控制可见光热和红外线热。为此，磁芯340和感应线圈350通过不同于灯加热器320的感应供热局部加热第一和第二黑体330和335，从而控制红外线加热。如果通过感应供热加热第一和第二黑体330和335，那么与电阻加热相比可以改善其加热效率。另外，与电阻加热不同，感应供热可以不需要电极和连接第一黑体330的电线，因此如果使用感应供热可以简化热处理系统的结构。

绝热板360优选由石英制造。然而，本发明不限制绝热板360的材料。可以使用各种材料制造绝热板，只要它们有绝热特性即可。绝热板360具有至少对应于内壳体315面积的面积并且安装在内壳体315和磁芯340之间。绝热板360包括安装在上内壳体315a和上磁芯340a之间的上绝热板360a与安装在下内壳体315b和下磁芯340b之间的下绝热板360b。绝热板360防止内壳体315的热转移到磁芯340、感应线圈350和外壳体310。

为了使内壳体315中污染材料的产生最小化，辊370优选由石英制造。辊370具有圆柱形状并排列在内壳体315内同时彼此隔开预定距离，所述预定距离对应于内壳体315和所运送的支撑板20的尺寸。由于处理单元的宽度小于加热单元200或冷却单元400的宽度，因而可以提供数量相对少的辊370，例如，两个辊370。如果灯加热器20安装在内壳体315的下部，则有必要增加灯加热器20的数量同时减少用于均匀加热半导体器件的辊370的数量。辊370垂直于支撑板20的运送方向排列并延伸到外壳体310外。另外，为了在预定方向上传送支撑板20和半导体器件10，通过分立旋转单元(未显示)来旋转辊370。

图12是根据本发明的另一实施方案的处理单元的截面图，图13是图示说明根据本发明的另一实施方案的磁芯和感应线圈的感应加热部分的图解截面图。

参考图12和13，根据本发明的另一实施方案的处理单元1300包括外壳体1310、内壳体1315、灯加热器1320、加热黑体1330、磁芯1340和感应线圈1350。另外，处理单元1300还可以包括绝热板(未显示)和辊1370。由于外壳体1310、内壳体1315、磁芯1340、感应线圈1350和辊1370的结构与图7中显示的处理单元300的相同，下面将不再进一步描述。因此，下面的描述集中在与处理单元300不同的处理单元1300的部件上。

内壳体1315包括上内壳体1315a和下内壳体1315b并在其中形成用于半导体器件10的热处理空间。在下内壳体1315b中，形成具有面积对应于灯加热器1320和加热黑体1330的安装面积的预定高度的突起1319。由于为了运送半导体器件10而将辊1370安装在下内壳体1315b上，因而半导体器件10和下内壳体1315b之间的距离大于半导体器件10和上内壳体1315a之间的距离。为此，在下内壳体1315b上形成突起1319，使得位于半导体器件10下方的灯加热器1320和加热黑体1330可以与半导体器件10隔开，间隔距离与位于半导体器件10上方的灯加热器1320和加热黑体1330的距离相同。然而，不需要与下内壳体1315b整体形成突起1319。突起1319可以制成单独的块。

灯加热器1320安装在内壳体1315的内上部和内下部，垂直于半导体器件10的运送方向。另外，灯加热器1320与半导体器件10的表面平行排列。可以根据半导体器件的热处理特性、半导体器件的热处理温度和高温加热时间来调节灯加热器1320的安装面积。

另外，为了额外加热半导体器件10和支撑板20，辅助灯加热器1322分别安装在内壳体1315的入口段和出口段，由此防止突然的温度变化。

将加热黑体1330安装在灯加热器1320和半导体器件10之间的内壳体1315的上部和下部，对应于灯加热器1320的安装面积，同时与半导体器件10以预定距离隔开。因此，加热黑体1330通过接收来自灯加热器1320的热发射红外线，从而加热被运送的半导体器件10。加热黑体1330邻近半导体器件10和支撑板20排列。优选地，为了均匀加热半导体器件10和支撑板20，以相同的距离将加热黑体1330的上部与半导体器件10的上表面隔开，加热黑体1330的下部与支撑板20的下表面隔开。因此，灯加热器1320的下部和加热黑体1330安装在突起1317上，所述突起从下内壳体1315b突出或形成为单独的块。

加热黑体1330可以另外安装在辅助灯加热器1322的安装区域内。在这种情况下，加热黑体1330通过接收来自辅助灯加热器1322的热发射红外线，从而防止半导体器件10和支撑板20在内壳体1315的入口和出口段的突然温度变化。

磁芯1340和感应线圈1350分别安装在内壳体1315的上部和下部，通过感应供热来加热安装在内壳体1315的中心区域的加热黑体1330。

辊1370以预定间隔排列在内壳体1315的下部来运送支撑板20。优选地，辊1370安装在半导体器件10的热处理区的外部，在其中提供灯加热器1320，从而均匀保持半导体器件10的热处理区温度。优选地，辊1370安装在内壳体1315的入口段和灯加热器1320的安装区之间。

参考图13，由于根据本发明的另一实施方案的处理单元1300通过加热黑体1330的红外线热来进行热处理过程，因而加热黑体1330由灯加热器1320和感应供热加热，玻璃衬底和支撑板可以与非晶硅薄膜或多晶硅薄膜一起在结晶处理或掺杂剂活化过程期间同时被加热。

与加热单元200相似，冷却单元400包括至少两个炉410，以便冷却支撑板20和半导体器件10，所述支撑板20和半导体器件10已经通过加热单元200或处理单元300被加热，从而防止支撑板20和半导体器件10变形。如果需要以足够低的温度逐步冷却支撑板20和半导体器件10，则冷却单元400可以包括多个炉410。为了冷却支撑板20和半导体器件10并保持支撑板20和半导体器件10的温度，冷却单元400的炉410保持在预定的温度水平，根据低于热处理温度的温度范围内的热处理过程的步骤将温度预先调整至彼此不同。另外，炉410可提供有从外部气体源接收气体的进气单元(未显示)。在这种情况下，通过向支撑板20和半导体器件10上输入冷却气体，炉410可以更有效地和均匀地冷却支撑板20和半导体器件10。为了避免冗余，省略关于与加热单元200的炉210部分相同的冷却单元400的炉410部分的描述。

图14a是卸载单元的正视图，所述卸载单元是根据本发明的一个实施方案的半导体器件热处理系统的一部分，图14b是图14a的侧视图，图15a是形成卸载单元的冷却基座的平面图，图15b是沿着图15a中显示的线A-A的截面图。

参考图14a和14b，本发明的卸载单元500包括冷却基座510、升降装置520、喷气喷嘴530和水平运送装置540。另外，卸载单元500还包括上加热装置550。

参考图15a和15b，冷却基座510具有面积大于安置在冷却基座510上表面上的支撑板20的面积的水平板形状。此外，喷射孔514形成在冷却基座510中。冷却基座510的上表面511位于对应于冷却单元400的出口段。另外，冷却基座510可以包含容纳用来水平移动支撑板20的水平传送装置540的辊的冷却辊凹槽518。冷却基座510由具有优良热传导性的材料制造，使得支撑板20和半导体器件10的传导热可以快速散发到外部。冷却基在510由选自铝、铝合金、石墨、氧化铝、氮化铝和氮化硼中的一种制造。然而，本发明不限于上述材料。

喷射孔514排列在冷却基座510的预定部分，同时穿过冷却基座510。因此，冷却气体通过喷射孔514输入位于冷却基座510的上表面511上的支撑板20和半导体器件10的下表面上，从而可以均匀冷却支撑板20。也就是说，当从冷却单元400运送的支撑板20暴露于外部时，支撑板20的外周部分可以比支撑板20的中心更快冷却，这引起支撑板20内的温差。因此，当支撑板20被运送到冷却基座510的上表面时，通过喷射孔514将冷却气体从支撑板20的下部喷射到支撑板20上，从而均匀冷却支撑板20。

根据支撑板20和半导体器件10的尺寸和卸载温度，适当选择喷射孔514的尺寸和形状。喷射孔514是在冷却基座510的中心区形成的圆柱形孔，同时穿过冷却基座510在冷却基座510的厚度方向延伸。然而，喷射孔514可以具有多边形截面，例如三角形或矩形。优选地，具有喷射孔514的冷却基底510的中心区的宽度对应于运送到冷却基座510上表面上的支撑板20宽度的至少50％。如果喷射孔514的安装区(即，冷却基座510的中心区)的宽度小于支撑板20宽度的50％，则在其宽度方向不能均匀冷却支撑板20和半导体器件10，使得支撑板20和半导体器件10可由于其局部温差而变形。其中，在对应于冷却基则510的辊凹槽518的前后侧的区域不形成喷射孔514。另外，可以沿着冷却基则510的整个长度形成喷射孔514。

可以适当调节喷射孔514的尺寸和喷射孔514之间的间隔。优选地，喷射孔514的直径为约0.5-3mm，更优选为0.5-1.5mm。如果喷射孔514具有多边形截面，则优选喷射孔514的宽度为0.5-3mm。如果喷射孔514的直径小于0.5mm，则会减少喷射气体的量，从而降低冷却效率和引起喷射孔514的堵塞。相反，如果喷射孔514的直径大于3mm，则会大大增加喷射气体的量，从而引起局部温差。另外，喷射孔514之间的间隔大于喷射孔514的直径。优选地，所述间隔至少五倍于喷射孔514的直径。如果所述间隔小于喷射孔514的直径，则会使喷射孔514变形或阻塞，从而降低冷却基则510的耐久性。

冷却基座510的下表面512与将气体输入喷射孔514的进气单元516连接。可以在对应于喷射孔514排列的冷却基座510的侧面提供进气单元516。

在冷却基座510的前后侧以预定间隔形成冷却辊凹槽518，并且冷却辊凹槽518具有足以与位于冷却基座510上的支撑板20的前后侧连接的长度。另外，冷却辊凹槽519具有预定的深度，使得当冷却基座510和支撑板20向上移动时，防止辊540伸出冷却辊凹槽519。在冷却处理期间，支撑板20均匀接触升降装置520的冷却基座510的上表面511。当完成冷却处理时，将冷却基座510向下移动并向左或右方运送，同时通过容纳在冷却辊凹槽518内的辊540支撑。只有当辊被用作水平运送装置540时，才可以使用冷却辊凹槽518。

将升降装置520与冷却基座510的下表面512结合，以便向上和向下移动冷却基座510。当从冷却单元400运送支撑板20时，升降装置520使冷却基座510保持在较低的位置，以使辊540从支撑板20的上表面伸出。相反，如果已经将支撑板20运送到升降装置510，则升降装置520使冷却基座510向上移动，使得支撑板20可以安置在冷却基座510的上表面上。另外，当支撑板20和半导体器件10的冷却处理结束时，升降装置520使冷却基座510向下移动，使得支撑板20可以通过辊而向左右方向运送。升降装置520包括气压缸、滚珠螺旋单元或同步带。优选地，气压缸用作升降装置520。然而，本发明不限制升降装置的种类，只要可以将基座510上下移动即可。另外，根据基座510的重量和面积可以适当地选择升降装置的数量。

喷气喷嘴530包括上喷嘴530a和下喷嘴530b，其中上喷嘴530a和下喷嘴530b可以由多个彼此连接的喷嘴组成，同时形成预定宽度或具有预定宽度的一个喷嘴。为了强制冷却支撑板20和半导体器件10，喷气喷嘴530喷射气体，例如氮化物气体。喷气喷嘴530的出口尺寸可以根据支撑板20所需冷却速度和运送速度来确定。因此，如果需要提高支撑板20的冷却速度和运送速度，则优选通过增大喷气喷嘴530的出口尺寸来增加所喷射的气体量。相反，如果需要降低支撑板20的冷却速度和运送速度，则优选通过减小喷气喷嘴530的出口尺寸来降低所喷射的气体量。优选地，为了沿支撑板20横向均匀冷却支撑板20，喷气喷嘴530的宽度大于支撑板20的宽度。喷气喷嘴530的上喷嘴530a和下喷嘴530b排列在邻近冷却单元400的冷却基座510的一侧，同时它们以预定距离关于冷却基座510彼此隔开，所述预定距离大于支撑板20和半导体器件10的总厚度。另外，喷气喷嘴530的上喷嘴530a和下喷嘴530b可以将气体喷射到支撑板20上，同时形成相对于支撑板20的运送方向的预定喷射角。优选地，喷射角是钝角。另外，可以允许喷气喷嘴530的上喷嘴530a和下喷嘴530b具有互相不同的喷射角。喷气喷嘴530的上喷嘴530a和下喷嘴530b也可以冷却支撑板20的各部分。为了冷却支撑板20和半导体器件10而不中断支撑板20的移动，从喷气喷嘴530喷射的气体可以流过支撑板20和半导体器件10的表面。

水平运送装置540通过从卸载单元500水平运送支撑板20而将支撑板20转移到下一处理阶段。优选地，水平运送装置540包括可旋转容纳在冷却基座510的冷却辊凹槽518中的辊。在这种情况下，根据所运送的支撑板20的尺寸将辊540以预定间隔彼此隔开。通过分立支撑单元(未显示)可旋转地支撑辊540并通过分立传动单元(未显示)旋转辊540。所以，为了水平运送位于辊540上的支撑板20，将多个辊540水平放置，同时在它们之间形成预定间隔并旋转。

除了辊以外，可以使用气压缸或滚珠螺旋单元作为水平运送装置540。本发明不限制水平运送装置的种类。如果使用气压缸或滚珠螺旋单元作为水平运送装置540，则需要在冷却基座510上表面上形成辊凹槽518。

上加热装置550包括多个电阻加热器或灯加热器。优选地，上加热装置550由包含红外卤素灯的灯加热器组成。然而，本发明不限制上加热装置的种类，只要它们可以加热半导体器件10而不污染半导体器件10的上表面即可。上加热装置550以预定高度安置在冷却基座510的上部，并且其面积大于被运送的支撑板20的面积。由此，排列在半导体器件10的上表面的上加热装置550均匀地将热施加至安置在支撑板20上的半导体器件10的上表面的整个区域，从而防止半导体器件10的上表面快速冷却。在支撑板20和半导体器件10移动到冷却基座510的上表面时，半导体器件10的上表面暴露于外部，使得半导体器件10可以将热散发到外部。因此，半导体器件10的上表面比半导体器件10的下表面可以更快速地冷却。在这种情况下，由于冷却速度快和半导体器件10上下表面之间的温差，可以使半导体器件10损坏或变形。因此，根据冷却单元400中支撑板20和半导体器件10的温度，控制上加热装置550使其具有适当的温度。另外，上加热装置550具有热容量，能够使半导体器件10的上表面温度在初始冷却阶段保持在100℃以上。当支撑板20和半导体器件10的温度降至100℃以下时，温度由分立温度检测装置(未显示)检测，上加热装置550停止运行。

以下，将描述根据本发明的半导体器件的热处理系统的运行。

首先，当装载单元100的基座110通过升降装置130向上移动时，支撑板20和半导体器件10被装载到基座110的上表面。因此，通过容纳在基座110内的加热装置114将支撑板20和半导体器件10预热到预定温度。此时，由于在基底110的中心部分形成的绝热槽116，使得热被分别转移到支撑板20和半导体器件10的中心部分和外周部分，从而可以均匀加热支撑板20和半导体器件10。支撑板20和半导体器件10已经预热到预定温度时，通过升降装置130将基座110向下移动，并通过辊140将支撑板20和半导体器件10传送到加热单元200的炉210内。

由于加热单元200的炉210具有根据热处理过程的步骤彼此不同预置的预定温度水平，通过加热单元200的炉210可以将支撑板20和半导体器件10以预定温度逐步加热。此时，最后一个炉的温度与热处理温度相同，使得半导体器件10可以在加热单元200中被部分热处理。

处理单元300用预定的热处理温度处理半导体器件10，当完成半导体器件的热处理时，将半导体器件10运送到保持在预定温度的冷却单元400内。处理单元300通过使用灯加热器320选择性加热形成在半导体器件10上的非晶硅薄膜或金属薄膜。另外，也通过灯加热器320产生的热和磁芯340和感应线圈350产生的热来加热第一和第二黑体330和335，从而均匀加热半导体器件10，具体是半导体器件10的玻璃衬底和支撑板20。此时，因为感应供热集中在第一和第二黑体330和335的预定部分处，使得第一和第二黑体330和335可以发生红外线，这样半导体器件10的预定部分可以相对高的温度通过红外线加热。

冷却单元400利用具有根据热处理过程的步骤彼此不同预置的预定温度水平的炉410逐步冷却半导体器件，半导体器件10被运送到卸载单元500的冷却基座510的上表面上。

当从冷却单元400接收半导体器件10时，卸载单元500以预定卸载温度冷却半导体器件10。此时，卸载单元500的喷气喷嘴530将冷却气体喷射到支撑板20和半导体器件10的上下表面，从而冷却支撑板20和半导体器件10。当通过水平运送装置(即，辊540)将支撑板20运送到冷却基座510的上部时，通过升降装置520将冷却基座510向上移动，使得支撑板20和半导体器件10安置在冷却基座510的上表面上。此时，将气体通过冷却基座510的喷射孔514喷射到支撑板20和半导体器件10上，从而均匀冷却支撑板20和半导体器件10。另外，上加热装置550将热施加到支撑板20和半导体器件10的上表面，从而防止支撑板20和半导体器件10被突然冷却。当位于冷却基座510上表面上的支撑板20和半导体器件10具有低于100℃的温度或为常温时，所述温度不会使半导体器件10变形，卸载单元500将半导体器件运送到下一个阶段。

图16是图示说明通过根据本发明的一个实施方案的热处理系统进行的热处理过程的工艺条件图。在图16中，过程(I)在相对低的约500℃的温度下进行，其包括去除沉积在玻璃衬底上的非晶硅薄膜中残留的氢的过程，或将氢输入沉积在玻璃衬底上的多晶硅薄膜中的过程。过程(II)在高于600℃的温度下进行，包括在玻璃衬底上形成的非晶硅薄膜的结晶过程、多晶硅薄膜的掺杂剂活化过程或MIC和MICL过程。过程(III)在高于700℃的温度下进行，包括玻璃衬底的预压过程或缺陷退火过程。上述过程建议作为适用于半导体器件热处理系统的实施例。然而，除了上述过程之外，本发明的热处理系统可以应用于各种过程。

如果热处理过程采用图16中所示工艺条件进行，则装载单元100可以预热支撑板20和半导体器件10，使得半导体器件10的温度为约200℃，并将半导体器件10运送到加热单元200。加热单元200通过使用具有各种热处理温度的炉210，经过三个热处理步骤加热支撑板20和半导体器件10。处理元件300在短时间周期内将支撑板20和半导体器件10加热最高到热处理温度，并且冷却支撑板20和半导体器件10。可以从图16所示的过程(I)中看到，如果热处理过程不需要处理单元300，则热处理系统中可以省略处理单元300。冷却单元400利用炉410逐步冷却半导体器件10，直到半导体器件10的温度为约300℃。卸载单元500也冷却支撑板20和半导体器件10，直到半导体器件10的温度基本上等于常温。此时，如上所述，为了均匀冷却支撑板20和半导体器件10而不引起半导体器件10的变形，卸载单元500可以包括分立的冷却装置。

所以，根据本发明的热处理系统可以在400-1000℃的温度下进行半导体器件的热处理过程。具体而言，根据本发明的热处理系统可以在600℃以上的玻璃衬底的变形温度下有效地进行半导体器件的热处理过程，而不引起半导体器件10的变形。

下文中，将对根据本发明的半导体器件的热处理系统的应用实施例进行描述。应用实施例1

根据应用实施例1，本发明的热处理系统用于沉积在半导体器件即玻璃衬底上的非晶硅薄膜的SPC过程。

图17是说明UV斜率的图，UV斜率表示在相同的玻璃衬底热处理时间下，非晶硅薄膜的结晶度作为感应线圈的电流的函数，其中X-轴表示感应线圈的电流，Y-轴表示UV曲线。根据UV透射率光谱的非晶硅薄膜的结晶度可以根据UV斜率值来估计，其中UV斜率值增大时，可以得到具有高质量结晶的硅薄膜。

图18a-18d是感应线圈的电流为0A、20A、30A和40A时晶体硅薄膜的拉曼光谱位移图，其中X-轴表示拉曼位移，Y-轴表示强度。

首先，通过化学气相沉积过程在其上沉积非晶硅薄膜的玻璃衬底(产品名称：Corning 1737)被装载到支撑板20上，并在200℃的温度下在装载单元10中预热。随后，将玻璃衬底和支撑板运送到加热单元200中，逐步将支撑板和玻璃衬底加热到最高约640℃的温度，该温度是非晶硅薄膜的固相结晶需要的期望预热温度。随后，将玻璃衬底和支撑板运送到处理单元300中，在此通过瞬时加热玻璃衬底和支撑板来进行对于玻璃衬底和支撑板的结晶过程。此后，经过冷却单元400和卸载单元500将玻璃衬底和支撑板冷却到常温。可以通过调节玻璃衬底和支撑板通过处理单元300的传送速度来控制处理单元300中的SPC过程的热处理时间。

另外，可以通过调节施加于感应线圈350的电流量来控制感应线圈350的感应供热。当电流量减少时，施加于第一和第二黑体330和335的感应供热温度升高，使得玻璃衬底和支撑板的温度也升高。如图17中所示，如果没有电流施加到感应线圈，UV斜率值小于0.2，表示没有进行硅薄膜的结晶。然而，当施加到感应线圈的电流量增加时(20A、30A或40A)，也就是说，当感应供热的强度增加时，可以促进硅薄膜的结晶。当将40A的电流施加到感应线圈时，UV斜率值超过1，表示已经完成了硅薄膜的结晶。另外，如图18a-18d所示，当施加到感应线圈的电流量增加时，非晶硅相的峰值变低，晶体相的峰值变高。当将40A的电流施加到感应线圈时，表示结晶度为95％。

应用实施例2

根据应用实施例2，本发明的热处理系统用于沉积在半导体器件即玻璃衬底上的非晶硅薄膜的MILC过程。

图19是MILC过程结束后MILC层的生长长度(growing length)作为感应线圈的电流的函数的图。

通过化学气相沉积过程将非晶硅薄膜沉积在玻璃衬底上，为了进行MILC过程，将金属元素(Ni)涂布在非晶硅薄膜的预定部分处。在此，除了将炉的预热温度设定为低于应用实施例1温度的600℃之外，MILC过程以与应用实施例1的结晶过程相同的方式进行。此时，处理单元300进行热处理过程，同时调节施加于灯加热器320的卤素灯的电流，以防止玻璃衬底变形。

如图19中所示，当施加到感应线圈的电流量增加时，在相同的热处理时间下，MILC层的生长长度增加。当将40A的电流施加到感应线圈时，晶体硅薄膜以约3-4μm/min的速度从非晶硅薄膜快速生长。

应用实施例3

根据应用实施例3，本发明的热处理系统用于掺杂剂活化过程，以活化掺入晶体硅薄膜的掺杂剂。

图20是掺杂剂的活化度作为卤素灯的加热温度和功率的函数的图。

通过化学气相沉积过程将非晶硅薄膜沉积在玻璃衬底上，通过ELC过程将非晶硅薄膜结晶为多晶硅薄膜。随后，将二氧化硅(SiO₂)层沉积为绝缘层，通过使用掺杂设备将n-型掺杂剂掺入多晶硅薄膜。根据应用实施例3，除了将炉的预热温度设定为低于应用实施例1温度的580-620℃之外，使用与应用实施例1和2中的结晶过程和MILC过程相同的方式来进行掺杂剂活化过程。另外，为了促进掺杂剂活化，进行掺杂剂活化过程的同时将处理单元300的卤素灯的功率变为38-50％。

如图20所示，通过比较代表根据掺杂剂活化过程的结晶恢复度的UV斜率值与表示掺杂剂的电活化度的电阻率值(RS)来估计掺杂剂活化度。根据掺杂剂活化过程，在离子注入过程期间，加速的掺杂剂可以与硅(Si)离子碰撞从而破坏结晶。这种破碎的结晶可以作为中断掺杂剂电活化的缺陷，从而使TFT的可靠性降低。因此，破碎的结晶必须在掺杂剂活化过程期间恢复，破碎的结晶的恢复度可以是掺杂剂活化过程中非常重要的因素。如图20所示，当施加到卤素灯的电流升高时，电阻率减小并且UV斜率值增大。也就是说，电阻率的减小表示掺入的掺杂剂被活化，UV斜率值的增大表示在离子注入过程期间产生的缺陷已经被克服，使得TFT装置的可靠性得到改善。

应用实施例4

在应用实施例4中，通过使用支撑板，在沉积在玻璃衬底上的非晶硅薄膜结晶过程中估计玻璃衬底的温度均匀性。

图21是说明玻璃衬底的各部分中温度变化作为时间的函数的图。

根据应用实施例4，估计尺寸为370×470mm和形成有非晶硅薄膜的玻璃衬底的温度均匀性，同时利用处理单元升高玻璃衬底的温度。为了估计玻璃衬底的温度均匀性，将热电偶附在玻璃衬底的四边和中心部分并测量其温度。如图21所示，装载玻璃衬底之后，使玻璃衬底的温度在1分钟之内快速地从常温升高到500℃。经过4分钟之后，玻璃衬底的温度升高到最高640℃。另外，尽管玻璃衬底的温度快速升高，但玻璃衬底内的温差被限制在30℃范围内。在这种情况下，支撑板可以稳定地支撑玻璃衬底，即使由于上述温差导致玻璃衬底有轻微的变形，因此可以在高温气氛下防止玻璃衬底变形。

虽然已经结合目前认为最实用和优选的实施方案对本发明进行了描述，但是可以理解本发明不限于公开的实施方案和附图，相反，本发明意图覆盖所附权利要求的实质和范围内的各种改进和变化。

Claims (56)

1.一种用于半导体器件的热处理系统，所述热处理系统包含：

装载单元，用于运送半导体器件和支撑板，半导体器件安置在支撑板上，利用预定的预热温度来预热半导体器件和支撑板；

加热单元，包括至少两个保持在预定温度水平的炉，所述预定温度水平逐步增加直至半导体器件的预定热处理温度，单独控制所述两个炉，从装载单元运送到加热单元的半导体器件由加热单元在预定的热处理温度下加热；

冷却单元，包括至少两个炉，所述至少两个炉保持在预定热处理温度和预定冷却温度范围内的预定温度水平，单独控制所述两个炉，从处理单元运送到冷却单元的半导体器件由冷却单元在预定冷却温度下冷却；和

卸载单元，用于在利用预定卸载温度均匀冷却半导体器件之后，卸下已经利用预定冷却温度冷却的半导体器件。

2.如权利要求1所要求的热处理系统，还包含处理单元，所述处理单元邻近加热单元安装，从而利用由灯加热器产生的热和来自感应电动势的感应供热以预定热处理温度来加热半导体器件。

3.如权利要求1或2所要求的热处理系统，其中装载单元包括基座，基座上部中心部分处形成有绝热槽并且在其上安置支撑板、用于加热基座的加热装置、用于使基座上下移动的升降装置和用于水平移动支撑板的水平运送装置。

4.如权利要求3所要求的热处理系统，其中基座由选自铝、铝合金、石墨、氧化铝、氮化铝和氮化硼中的一种制成。

5.如权利要求3所要求的热处理系统，其中基座具有比支撑板更大的面积。

6.如权利要求3所要求的热处理系统，其中绝热槽具有的面积相当于安置在基座上表面上的支撑板面积的20～70％。

7.如权利要求3所要求的热处理系统，其中以沟槽的形式提供多个绝热槽。

8.如权利要求7所要求的热处理系统，其中沟槽的宽度等于或小于沟槽之间的间隔。

9.如权利要求7所要求的热处理系统，其中沟槽中心部分的宽度大于沟槽两侧端的宽度。

10.如权利要求3所要求的热处理系统，其中绝热槽具有多边形截面形状。

11.如权利要求3所要求的热处理系统，其中加热装置容纳在基座中或排列在基座的下部。

12.如权利要求3所要求的热处理系统，其中加热装置包括电阻加热器或灯加热器。

13.如权利要求3所要求的热处理系统，其中升降装置包括安装在基座下部的气压缸、滚珠螺旋装置或同步带。

14.如权利要求3所要求的热处理系统，其中水平运送装置包括辊和用于转动辊的电动机，辊容纳在形成于基座上表面处的预定长度的辊凹槽中，以运送接触辊上部的支撑板。

15.如权利要求1或2所要求的热处理系统，其中处理单元包括形成半导体器件的热处理空间的内壳体、灯加热器、第一黑体、磁芯以及缠绕磁芯的感应线圈，所述灯加热器具有多个安装在内壳体的内上部或内下部的灯，所述第一黑体具有单片形状或由多个块组成并且安装在内壳体和灯加热器之间形成的对应于灯加热器的安装区的区域中，所述磁芯为块状并且安装在对应于内壳体的上部和下部的内壳体的外部。

16.如权利要求15所要求的热处理系统，其中处理单元还包括第二黑体，所述第二黑体排列在内壳体中并关于半导体器件与第一黑体相对。

17.如权利要求15所要求的热处理系统，其中处理单元还包括安装在内壳体下部的辊，从而在运送半导体器件和支撑板的同时支撑半导体器件和支撑板。

18.如权利要求15所要求的热处理系统，其中处理单元还包括绝热板，所述绝热板具有对应于内壳体面积的面积并且安装在内壳体和磁芯之间。

19.如权利要求15所要求的热处理系统，其中灯加热器包括卤素灯。

20.如权利要求16所要求的热处理系统，其中第一和第二黑体包括碳化硅或涂覆有碳化硅的碳元件。

21.如权利要求18所要求的热处理系统，其中内壳体和绝热板由石英制成。

22.如权利要求15所要求的热处理系统，其中感应线圈安装在形成于磁芯中的感应线圈凹槽中，同时与内壳体面对。

23.如权利要求15所要求的热处理系统，其中磁芯与绝热板间隔预定的距离并且利用从外部输入到磁芯的冷却气体来冷却。

24.如权利要求15所要求的热处理系统，其中磁芯包括具有包括环氧树脂和铁氧体粉末或铁的复合材料。

25.如权利要求1或2所要求的热处理系统，其中处理单元包括形成半导体器件的热处理空间的内壳体、安装在内壳体的内上部和内下部的灯加热器、加热黑体、磁芯以及缠绕磁芯的感应线圈，所述加热黑体为片状并具有对应于灯加热器的安装区的面积，并且安装在灯加热器的内上部和内下部，所述磁芯为块状并且安装在对应于内壳体的上部和下部的内壳体的外部。

26.如权利要求25所要求的热处理系统，其中加热黑体包括碳化硅或涂覆有碳化硅的碳元件。

27.如权利要求1或2所要求的热处理系统，其中卸载单元包括喷气喷嘴、冷却基座、升降装置和水平运送装置，所述喷气喷嘴用于当从冷却单元运送支撑板和半导体器件到卸载单元时以预定喷射角度将气体喷射到支撑板和半导体器件上，所述冷却基座在其预定区域处形成用于喷射气体的喷射孔并在冷却基座上安置所述支撑板，所述升降装置用于上下移动冷却基座，所述水平运送装置用于水平运送支撑板。

28.如权利要求27所要求的热处理系统，其中卸载单元还包括安装在冷却基座上方的上加热装置，以加热支撑板和半导体器件的上部。

29.如权利要求27所要求的热处理系统，其中冷却基座由选自铝、铝合金、石墨、氧化铝、氮化铝和氮化硼中的一种制成。

30.如权利要求27所要求的热处理系统，其中冷却基座具有比支撑板更大的面积。

31.如权利要求27所要求的热处理系统，其中形成有喷射孔的冷却基座的预定区域具有的面积相当于至少50％的安置在冷却基座上表面上的支撑板面积。

32.如权利要求27所要求的热处理系统，其中喷射孔具有圆形截面形状或多边形截面形状。

33.如权利要求32所要求的热处理系统，其中喷射孔具有约0.5～3mm的直径或宽度。

34.如权利要求27所要求的热处理系统，其中喷射孔之间的间隔大于喷射孔的直径或宽度。

35.如权利要求27所要求的热处理系统，其中喷气喷嘴包括上喷嘴和下喷嘴，所述上喷嘴与下喷嘴间隔预定的距离，所述距离大于半导体器件和支撑板的总厚度，从而将气体喷射到半导体器件和支撑板的上部和下部。

36.如权利要求27所要求的热处理系统，其中喷气喷嘴喷射气体，同时相对于支撑板的运送方向形成钝角。

37.如权利要求27所要求的热处理系统，其中喷射的气体的宽度至少相当于支撑板的宽度。

38.如权利要求27所要求的热处理系统，其中升降装置包括安装在冷却基座下部的气压缸、滚珠螺旋装置或同步带。

39.如权利要求27所要求的热处理系统，其中水平运送装置包括辊和用于转动辊的电动机，辊容纳在形成在冷却基座上表面处的预定长度的辊凹槽中，从而运送接触辊上部的支撑板。

40.如权利要求28所要求的热处理系统，其中安装在冷却基座上方的上加热装置的安装面积大于支撑板的面积，使得上加热装置有效加热半导体器件和支撑板的上部。

41.如权利要求28所要求的热处理系统，其中上加热装置包括多个灯加热器。

42.如权利要求1或2所要求的热处理系统，其中半导体器件包括玻璃衬底、沉积在玻璃衬底上的非晶硅薄膜和沉积在玻璃衬底上的多晶硅薄膜。

43.如权利要求42所要求的热处理系统，其中半导体器件包括用于液晶显示器或有机发光显示器的薄膜晶体管。

44.如权利要求2所要求的热处理系统，其中热处理过程包括选自下列过程中的一种：用于非晶硅薄膜的固相结晶过程、金属诱导结晶过程、金属诱导横向结晶过程、用于离子注入多晶硅薄膜的活化过程和用于玻璃衬底的预压过程。

45.如权利要求1所要求的热处理系统，其中热处理过程在约400～1000℃的温度下实施。

46.如权利要求1或2所要求的热处理系统，其中半导体器件在被运送的同时安置在由厚度约3～10mm的石英制成的支撑板上。

47.如权利要求46所要求的热处理系统，其中支撑板的宽度和长度比半导体器件的宽度和长度大至少10mm。

48.如权利要求46所要求的热处理系统，其中支撑板形成有至少四个真空孔，所述真空孔对角排列在半导体器件的安装区域中。

49.如权利要求48所要求的热处理系统，其中真空孔排列在距离半导体器件的侧边10mm之内并且为直径小于3mm的圆形或宽度小于3mm的矩形。

50.一种用于半导体器件的热处理系统，所述半导体器件在被运送的同时安置在支撑板上，所述热处理系统包含：

装载单元，用于以预定预热温度加热半导体器件和支撑板，

其中所述装载单元包括基座，在其上部中心部分处形成有绝热槽并且在其上安置有支撑板、用于加热基座的加热装置、用于上下移动基座的升降装置和用于水平移动支撑板的水平运送装置。

51.一种用于半导体器件的热处理系统，所述半导体器件在被运送的同时安置在支撑板上，所述热处理系统包含：

处理单元，用于以预定热处理温度加热半导体器件，

其中所述处理单元包括形成半导体器件的热处理空间的内壳体、形成在内壳体的内上部或内下部的灯加热器、第一黑体、磁芯以及缠绕磁芯的感应线圈，所述第一黑体为片状并且安装在内壳体和灯加热器之间形成的对应于灯加热器的安装区的区域中，所述磁芯为块状并且安装在对应于内壳体的上部和下部的内壳体的外部。

52.如权利要求51所要求的热处理系统，其中处理单元还包括第二黑体，所述第二黑体排列在内壳体中并关于半导体器件与第一黑体相对。

53.如权利要求51所要求的热处理系统，其中处理单元还包括安装在内壳体下部的辊，以运送半导体器件和支撑板，同时支撑半导体器件和支撑板。

54.如权利要求51所要求的热处理系统，其中处理单元还包括绝热板，所述绝热板具有对应于内壳体面积的面积并且安装在内壳体和磁芯之间。

55.一种用于半导体器件的热处理系统，所述半导体器件在被运送的同时安置在支撑板上，所述热处理系统包含：

卸载单元，用于在利用预定卸载温度均匀冷却半导体器件之后，卸下已经利用预定冷却温度冷却的半导体器件，其中

所述卸载单元包括冷却基座、喷气喷嘴、升降装置和水平运送装置，所述冷却基座在其预定区域形成有用于喷射气体的喷射孔并且在其上安置支撑板，所述喷气喷嘴安装在冷却基座的一侧，用于当支撑板和半导体器件被运送到卸载单元时以预定喷射角度将气体喷射到支撑板和半导体器件上，所述升降装置用于上下移动冷却基座，所述水平运送装置用于水平运送支撑板。

56.如权利要求55所要求的热处理系统，其中卸载单元还包括安装在冷却基座上方的上加热装置，以加热支撑板和半导体器件的上部。

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