JP2009170909A - 半導体素子の熱処理システム - Google Patents

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Abstract

【課題】加熱炉を２段にし、システム全長を短くし、システムの設置空間を減らした半導体素子の熱処理システムを提供する。
【解決手段】半導体素子が形成された基板を熱処理する半導体素子の熱処理システムは、移動可能な基板移送板１５０を備えるローディング部１００と、熱処理部フレームの上部に位置する上部炉２２０、前記上部炉の下部に位置する下部炉２３０、および前記上部炉または前記下部炉に連結される移動炉２４０を備え、前記ローディング部から前記基板を受けて前記上部炉、前記移動炉および前記下部炉で熱処理する熱処理部と、前記移動炉が積載され移動可能な水平移動移送板３２５と、前記水平移動移送板の下部に設けられ、移動可能な垂直移動移送板３１５を備え、前記水平移動移送板と前記垂直移動移送板を移動させ、前記移動炉を前記上部炉または前記下部炉に連結させるバッファエレベータ部３００とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱炉を２段に積載してシステムの全長を短くすることによって、システムの設置空間を減らすことができる半導体素子の熱処理システムに関するものである。
平板ディスプレイ装置中で液晶表示装置(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ)または有機発光ディスプレイ(Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ)は、活性素子としてガラス基板の表面に形成される薄膜トランジスタ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)を含んで形成される。この薄膜トランジスタは、一般的に透明なガラス基板または石英基板の表面に非晶質シリコン薄膜を蒸着させた後、これを結晶シリコン薄膜に結晶化させ、ここに必要なドーパント(ｄｏｐａｎｔ)を注入し活性化させて形成する。
このようなガラス基板に形成された非晶質シリコン薄膜は、一般的に化学蒸着法(Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ:ＣＶＤ)によって形成され、所定の熱処理過程によって多結晶シリコン薄膜に結晶化されて、必要なドーパントを注入して活性化する。
非晶質シリコン薄膜を結晶化する方法は、既に様々な方法が提示されており、固相結晶化方法(Ｓｏｌｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｏｎ:ＳＰＣ)、金属誘導結晶化方法(Ｍｅｔａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ:ＭＩＣ)、エキシマレーザ結晶化方法(Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ:ＥＬＣ)等がある。
そして、ドーパント活性化工程は非晶質シリコン薄膜の結晶化方法と類似して、レーザ照射または熱処理方法が用いられる。例えば、エキシマレーザアニーリング(Ｅｘｃｉｍｅｒ Ｌａｓｅｒ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ:ＥＬＡ)方法、急速アニーリング(Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ:ＲＴＡ)方法、または炉アニーリング(Ｆｕｒｎａｃｅ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ:ＦＡ)方法等がある。
このように熱処理を利用してガラス基板に形成された非晶質シリコン薄膜を結晶化したり、ドーパントを注入して活性化させるために熱処理システムが備えられる。
従来の熱処理システムは複数の熱処理炉のそれぞれが独立した構造で相互連結してなる。ところが、熱処理システムを構成する複数の熱処理炉は、通常、それぞれが一列に配列されるため、システムの設置において空間制約が伴うという問題点がある。
本発明の目的は、加熱炉を２段に積載してシステムの全長を短くすることによって、システムの設置空間を減らすことができる半導体素子の熱処理システムを提供することにある。
このような目的を達成するために完成された、本発明に係る半導体素子が形成された基板を熱処理する半導体素子の熱処理システムは、移動可能な基板移送板を備えるローディング部と、熱処理部フレームの上部に位置する上部炉、前記上部炉の下部に位置する下部炉、および前記上部炉または前記下部炉に連結される移動炉を備え、前記ローディング部から前記基板を受けて前記上部炉、前記移動炉および前記下部炉で熱処理する熱処理部と、前記移動炉が積載され移動可能な水平移動移送板と、前記水平移動移送板の下部に設けられ移動可能な垂直移動移送板を備え、前記水平移動移送板と前記垂直移動移送板を移動させ、前記移動炉を前記上部炉または前記下部炉に連結させるバッファエレベータ部とを含むことを特徴とする。
前記の上部炉、下部炉および移動炉のそれぞれは、少なくとも１つ以上の加熱炉(ｆｕｒｎａｃｅ)で構成され、前記加熱炉の内部は例えば石英材質からなる。
前記上部炉、前記下部炉および前記移動炉の間で前記基板の往来ができるように、互いに対向する前記上部炉における最後の加熱炉と、前記移動炉における加熱炉のそれぞれの側面、および前記移動炉における加熱炉と対向する前記下部炉における一番目の加熱炉の側面にゲートドアが備えられる。
前記ゲートドアは、外観となり、プレート状に形成されるボディー部と、前記基板が前記加熱炉に出入りできるように前記ボディー部に溝状に形成されるゲートと、前記ゲートが開閉できるように前記ボディー部に設けられるシャッタープレートと、前記シャッタープレートの下部に取り付けられ前記シャッタープレートを移動させるシリンダと、前記シャッタープレートの両側に前記シャッタープレートと連結される形態で設けられ前記シャッタープレートの移動時に前記シャッタープレートが均衡にスライドするようにガイドするエルエムガイドとを含むことができる。
前記シャッタープレートは、石英、不透明石英、アルミナ、セラミックスガラスおよびカーボン複合材から選択されたいずれか１つから形成することができる。
前記ボディー部はアルミニウム材質で形成することができる。
前記ゲートドアは、前記ボディー部に巻く形態で設けられ、銅材質からなるパイプをさらに含むことができる。
前記ローディング部は、外観となるローディング部フレームと、前記ローディング部フレームの内部の下部に設けられ、電源の印加によって駆動されるサーボモータと、前記サーボモータと連結され、前記サーボモータの駆動によって回転するマイターギアと、垂直に接する二軸を有し前記マイターギアの両側にそれぞれ設けられ、一軸が前記マイターギアと連結されて前記マイターギアの回転によって回転するワーム減速器と、前記ワーム減速器の他軸に連結されて前記ローディング部の上部に延び、前記基板移送板と連結され前記ワーム減速器の回転によって回転して前記基板移送板を上下に移動させるボールスクリューと、前記ボールスクリューの両側に前記ボールスクリューと平行に設けられ前記基板移送板と連結して前記基板移送板の移動時に前記基板移送板が均衡にスライドするようにガイドするエルエムガイドとを含むことができる。
前記ローディング部は、前記ローディング部フレームの内部の上部および下部にそれぞれ設けられ、前記基板移送板の上下移動位置をセンシングする位置センサと、前記ローディング部フレームの内部に前記基板移送板の原点となる位置に設けられ、前記サーボモータが前記基板移送板の原点をキャッチできるようにセンシングするホームセンサとをさらに含むことができる。
前記バッファエレベータ部は、外観となるバッファエレベータ部フレーム内で前記移動炉を垂直方向に移動させる垂直移動部と、前記移動炉を水平方向に移動させる水平移動部とを含んでなる。
前記垂直移動部は、前記バッファエレベータ部フレームの内部の下部に設けられ、電源の印加によって駆動する第１サーボモータと、前記第１サーボモータと連結され、前記第１サーボモータの駆動によって回転するマイターギアと、垂直に接する二軸を有し前記マイターギアの両側にそれぞれ設けられ、一軸が前記マイターギアと連結されて前記マイターギアの回転によって回転するワーム減速器と、前記ワーム減速器の他軸に連結されて前記バッファエレベータ部の上部に延び、前記垂直移動移送板と連結されて前記ワーム減速器の回転によって回転して前記垂直移動移送板を上下に移動させる第１ボールスクリューと、前記第１ボールスクリューの両側に前記第１ボールスクリューと平行に設けられ前記垂直移動移送板と連結して前記垂直移動移送板の移動時に前記垂直移動移送板が均衡にスライドするようにガイドする第１エルエムガイドとを含むことができる。
前記垂直移動部は、前記バッファエレベータ部フレームの内部の上部および下部にそれぞれ設けられ、前記垂直移動移送板の上下移動位置をセンシングする位置センサと、前記バッファエレベータ部フレームの内部に前記垂直移動移送板の原点となる位置に設けられ、前記第１サーボモータが前記垂直移動移送板の原点をキャッチできるようにセンシングするホームセンサとをさらに含むことができる。
前記水平移動部は、前記水平移動移送板と前記垂直移動移送板との間に設けられ、電源の印加によって駆動される第２サーボモータと、前記第２サーボモータと連結され、前記第２サーボモータの駆動によって回転して前記水平移動移送板を左右に移動させる第２ボールスクリューと、前記第２ボールスクリューの両側に前記第２ボールスクリューと平行に設けられ前記水平移動移送板と連結して前記水平移動移送板の移動時に前記水平移動移送板が均衡にスライドするようにガイドする第２エルエムガイドとを含むことができる。
本発明に係る半導体素子の熱処理システムは、半導体素子が形成された基板を熱処理する加熱炉を２段に積載することによってシステムの全長を短くすることができる。したがって、システムの設置に必要な空間を減らすことができ、システムの設置空間に対する活用度を高めることができる。
本発明の一実施例に係る半導体素子の熱処理システムの構成図である。 図１に示されたローディング部の詳細構成を図示した正面図である。 図１におけるＡ-Ａ線に沿って切断されたローディング部の側面図である。 図１に示されたゲートドアの斜視図である。 図１に示されたバッファエレベータ部の詳細構成を図示した正面図である。 図１におけるＢ-Ｂ線に沿って切断されたバッファエレベータ部の側面図である。
以下、図面を参照しながら実施例によって本発明をより詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
図１は本発明の一実施例に係る半導体素子の熱処理システムの構成図である。
図１に示すように、本発明の一実施例に係る半導体素子の熱処理システムは連続的な工程が可能なように一連の装置が連結されたインライン(ｉｎ-ｌｉｎｅ)システムからなる。
より詳しくは、本発明の一実施例に係る半導体素子の熱処理システムは、ローディング部１００、熱処理部２００、およびバッファエレベータ部３００を含んでなる。半導体素子の熱処理システムは、熱処理する半導体素子をローディング部１００およびバッファエレベータ部３００によって、加熱炉が上下の２段に積載されてなる熱処理部２００に移送して熱処理する。半導体素子の熱処理システムによって熱処理される半導体素子は、熱処理が必要な様々な半導体素子を意味し、上部に非晶質シリコン薄膜が形成されたガラス基板、多結晶シリコンＴＦＴ(Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ)が形成されたガラス基板を含む。また、半導体素子は上面に半導体薄膜を形成するために先収縮(ｐｒｅ-ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ)が必要なガラス基板を含む。以下では、半導体素子が非晶質シリコン薄膜の形成されたガラス基板である場合について説明する。
先ず、半導体素子の熱処理システムのローディング部１００の構成について説明する。
図２ａは図１に示されたローディング部の詳細構成を図示した正面図であり、図２ｂは図１におけるＡ-Ａ線に沿って切断されたローディング部の側面図である。
図２ａおよび図２ｂに示すように、ローディング部１００は、外観となるローディング部フレーム１０５内にサーボモータ(ｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ)１１０、マイターギア(ｍｉｔｅｒ ｇｅａｒ)１２０、ワーム減速器(ｗａｒｍ ｒｅｄｕｃｅｒ)１３０、ボールスクリュー(ｂａｌｌ ｓｃｒｅｗ)１４０、基板移送板(ｓｅｔｔｅｒ)１５０、エルエムガイド(ＬＭ(Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ) ｇｕｉｄｅ)１６０、位置センサ(ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ)１７０、およびホームセンサ(ｈｏｍｅ ｓｅｎｓｏｒ)１８０を含んでなる。このようなローディング部１００はロボット(ｒｏｂｏｔ;図示せず)からガラス基板を受けて熱処理部２００に移送する役割をする。
サーボモータ１１０はローディング部フレーム１０５の内部の下部に設けられ、電源(図示せず)の印加によって駆動される。このサーボモータ１１０は後述する基板移送板１５０の上下移動を制御する役割をする。
マイターギア１２０はサーボモータ１１０と連結されてサーボモータ１１０の駆動によって回転する。このマイターギア１２０は両側に連結されるワーム減速器１３０の回転を同期化させる役割をする。
ワーム減速器１３０はマイターギア１２０の両側にそれぞれ設けられ、それぞれがマイターギア１２０と連結される。具体的に、ワーム減速器１３０は垂直に接する二軸間に回転運動を伝達する歯車からなり、ワーム減速器１３０の一軸がマイターギア１２０と連結される。ワーム減速器１３０の一軸は、サーボモータ１１０の駆動によって回転するマイターギア１２０により回転する。このワーム減速器１３０は、一軸の回転運動の回数を制御することによって基板移送板１５０の自由落下を防止する役割をする。また、ワーム減速器１３０はマイターギア１２０により回転が同期化される。ここで、ワーム減速器１３０はマイターギア１２０の両側に２つが設けられる。
ボールスクリュー１４０は、ワーム減速器１３０の他軸に連結され、ローディング部１００の上部まで延びて形成される。このワーム減速器１３０の他軸に連結されたボールスクリュー１４０は、マイターギア１２０と連結されたワーム減速器１３０の一軸が回転すると同時に回転する。ここで、ボールスクリュー１４０はワーム減速器１３０に連結されて形成されるため、ワーム減速器１３０の個数に相応する個数に設けられる。このボールスクリュー１４０は基板移送板１５０と連結され、回転時に実質上基板移送板１５０の上下移動を可能にする。また、ボールスクリュー１４０は、マイターギア１２０の両側に連結されたワーム減速器１３０の同時回転によって基板移送板１５０が片側に傾かないように、基板移送板１５０全体を同時に垂直移動させることにより基板移送板１５０が水平に維持されたまま垂直移動できるようにする。
基板移送板１５０は、プレート状に形成され、ボールスクリュー１４０と連結されボールスクリュー１４０の回転によってローディング部１００内で上下に移動する。この基板移送板１５０はロボット(ｒｏｂｏｔ;図示せず)から受けたガラス基板をボールスクリュー１４０の回転によって熱処理部２００中の予め決められた位置に移送する役割をする。
エルエムガイド１６０は、ボールスクリュー１４０の両側にボールスクリュー１４０と平行に設けられ、基板移送板１５０と連結される形態でローディング部１００の垂直方向、すなわち上部から下部に延びて形成される。このエルエムガイド１６０は、基板移送板１５０の上下移動時に基板移送板１５０が均衡にスライドするようにガイドする役割をする。
位置センサ１７０は、ローディング部フレーム１０５の内部の上部および下部にそれぞれ設けられ、基板移送板１５０の上下移動位置をセンシングする役割をする。
ホームセンサ１８０は、ローディング部フレーム１０５の内部に基板移送板１５０の原点となる位置に設けられ、サーボモータ１１０が基板移送板１５０の原点をキャッチできるようにセンシングする役割をする。
次は、ローディング部１００により移送されるガラス基板を熱処理する熱処理部２００の構成について説明する。
図１に示すように、熱処理部２００は上部炉２２０、下部炉２３０および移動炉２４０を含んで構成される。この熱処理部２００は、上部炉２２０と下部炉２３０を２段に積載してなり、半導体素子の熱処理システムの設置空間を減らす役割をする。
上部炉２２０は、熱処理部フレーム２１０の上部に位置し、ガラス基板の熱処理温度を考慮して適正な数の加熱炉(ｆｕｒｎａｃｅ)で構成され、少なくとも１つ以上の加熱炉、例えば図１に示すように３つの加熱炉からなる。この上部炉２２０はローディング部１００からガラス基板を受けて熱処理するためのものであり、各加熱炉がガラス基板の熱処理温度により各々段階別に適正な温度に維持され独立的に制御される。また、好ましくは上部炉２２０は、ガラス基板が熱処理される加熱炉中の最後の加熱炉の設定温度をガラス基板の熱処理温度に設定し、上部炉２２０で一部熱処理が進められるようにする。ここでガラス基板は、ロボットによってローディング部１００に含まれた基板移送板１５０に安着し、上部炉２２０の一番目の加熱炉に移送されて熱処理が開始される。
下部炉２３０は、熱処理部フレーム２１０の内部、すなわち上部炉２２０の下部に位置し、上部炉２２０と同様に少なくとも１つ以上の加熱炉、例えば図１に示すように３つの加熱炉からなる。この下部炉２３０は、上部炉２２０で加熱したガラス基板を変形しない所定温度以下に冷却させる。下部炉２３０は、ガラス基板を段階的に十分低い温度に冷却させる場合に加熱炉の数を増設することができる。下部炉２３０の加熱炉は、ガラス基板の熱処理温度よりも低い温度に段階的に設定して維持し、移送されるガラス基板を所定温度に冷却して維持する。ここでガラス基板は、上部炉２２０から下部炉２３０に直ぐ移送されるのではなく、上部炉２２０から移動炉２４０を経て下部炉２３０に移送される。
移動炉２４０は加熱炉で構成され、後述するバッファエレベータ部３００の垂直移動移送板３１５の上部に設けられた水平移動移送板３２５に積載された状態で位置し、垂直移動移送板３１５の上下移動および水平移動移送板３２５の左右移動によって上部炉２２０と連結されるか、あるいは下部炉２３０と連結される。この移動炉２４０は上部炉２２０からガラス基板を受けてガラス基板を熱処理し、バッファエレベータ部３００により下降して下部炉２３０にガラス基板を移送する。
一方、上述した加熱炉の内部は熱でほとんど変形しない石英材質で形成されてなる。
次は、上部炉２２０、下部炉２３０、および移動炉２４０間にガラス基板が往来可能なように加熱炉に設けられたゲートドア２５０について説明する。
図３は図１に示されたゲートドアの斜視図である。
図３に示すように、ゲートドア２５０は、互いに対向する前記上部炉２２０における最後の加熱炉と移動炉２４０における加熱炉のそれぞれの側面、および移動炉２４０の加熱炉と対向する下部炉２３０における一番目の加熱炉の側面に形成される。このゲートドア２５０は、ボディー部２５１、ゲート２５２、シャッタープレート２５３、シリンダ２５５、エルエムガイド２５７、およびパイプ２５９を含んで構成される。
ボディー部２５１はゲートドア２５０の外観となり、プレート状に形成される。このボディー部２５１は軽く、且つ耐腐食性を有する例えばアルミニウム材質からなる。
ゲート２５２は、ボディー部２５１に形成され、ガラス基板が加熱炉に出入りできるようにガラス基板より大きい溝状からなる。
シャッタープレート２５３はゲート２５２が開閉できるようにボディー部２５１に設けられる。このシャッタープレート２５３は、高温に設定される加熱炉の内部に設けられるため、冷却水がなくても高温の熱により変形しないように石英、不透明石英、アルミナ、セラミックスガラスおよびカーボン複合材から選択されたいずれか１つから形成される。
シリンダ２５５はシャッタープレート２５３の下部に取り付けられ、シャッタープレート２５３を上下に移動させる役割をする。すなわち、シリンダ２５５は、シャッタープレート２５３がゲート２５２を開閉できるようにシャッタープレート２５３を上下に移動させる。
エルエムガイド２５７はシャッタープレート２５３の両側にシャッタープレート２５３と繋がる形態で設けられる。このエルエムガイド２５７は、シャッタープレート２５３の上下移動時にシャッタープレート２５３が均衡にスライドするようにガイドする役割をする。
パイプ２５９はボディー部２５１に巻く形態で設けられ、銅材質からなる。このパイプ２５９は、冷却水を循環させる経路を提供し、高温によるボディー部２５１の変形を防止する役割をする。
次は、移動炉２４０から熱処理されたガラス基板を下部炉２３０に移送するために、移動炉２４０を移動させて下部炉２３０に連結させるバッファエレベータ部３００について説明する。
図４ａは図１に示されたバッファエレベータ部の詳細構成を図示した正面図であり、図４ｂは図１におけるＢ-Ｂ線に沿って切断されたバッファエレベータ部の側面図である。
図４ａおよび図４ｂに示すように、バッファエレベータ部３００は、外観となるバッファエレベータ部フレーム３０５内で、移動炉２４０を垂直方向に移動させる垂直移動部と、移動炉２４０を水平方向に移動させる水平移動部とを含んで構成される。
垂直移動部は、第１サーボモータ(ｓｅｒｖｏ ｍｏｔｏｒ)３１１、マイターギア(ｍｉｔｅｒ ｇｅａｒ)３１２、ワーム減速器(ｗａｒｍ ｒｅｄｕｃｅｒ)３１３、第１ボールスクリュー(ｂａｌｌ ｓｃｒｅｗ)３１４、垂直移動移送板(ｓｅｔｔｅｒ)３１５、第１エルエムガイド(ＬＭ(Ｌｉｎｅａｒ Ｍｏｔｉｏｎ) ｇｕｉｄｅ)３１６、位置センサ(ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒ)３１７、およびホームセンサ(ｈｏｍｅ ｓｅｎｓｏｒ)３１８を含んで構成される。第１サーボモータ３１１は、バッファエレベータ部フレーム３０５の内部の下部に設けられ、電源(図示せず)の印加によって駆動される。この第１サーボモータ３１１は後述する垂直移動移送板３１５の上下移動を制御する役割をする。
マイターギア３１２は、第１サーボモータ３１１と連結して第１サーボモータ３１１の駆動によって回転する。このマイターギア３１２は、マイターギア３１２と連結するワーム減速器３１３の回転を同期化させる役割をする。ここで、マイターギア３１２は、垂直移動移送板３１５に固定された重い移動炉２４０を考慮して２つを設けるが、マイターギア３１２の個数を限定するのではない。
ワーム減速器３１３はマイターギア３１２の両側にそれぞれ設けられ、それぞれがマイターギア３１２と連結する。具体的に、ワーム減速器３１３は垂直に接する二軸間に回転運動を伝達する歯車からなり、ワーム減速器３１３の一軸がマイターギア３１２と連結する。ワーム減速器３１３の一軸は第１サーボモータ３１１の駆動によって回転するマイターギア３１２により回転する。このワーム減速器３１３は、一軸の回転運動の回数を制御することによって、垂直移動移送板３１５の自由落下を防止する役割をする。また、ワーム減速器３１３はマイターギア３１２により回転が同期化される。ここで、ワーム減速器３１３は２つのマイターギア３１２の両側に設けられるため４つを設ける。
第１ボールスクリュー３１４は、ワーム減速器３１３の他軸に連結され、バッファエレベータ部３００の中間、すなわち、移動炉２４０が積載された垂直移動移送板３１５が最大限高くなる高さまで延びて形成される。このワーム減速器３１３の他軸に連結された第１ボールスクリュー３１４は、マイターギア３１２と連結したワーム減速器３１３の一軸が回転すると同時に回転する。ここで、第１ボールスクリュー３１４は、ワーム減速器３１３に連結されて形成されるため、ワーム減速器３１３の個数と相応する個数を設ける。この第１ボールスクリュー３１４は垂直移動移送板３１５と連結され、回転時に実質上垂直移動移送板３１５の上下移動を可能にする。また、第１ボールスクリュー３１４は、マイターギア３１２の両側に連結されたワーム減速器３１３の同時回転によって、垂直移動移送板３１５が片側に傾かないように垂直移動移送板３１５全体を同時に垂直移動させることにより、垂直移動移送板３１５が水平に維持されたまま垂直移動できるようにする。
垂直移動移送板３１５は、プレート状に形成され、第１ボールスクリュー３１４と連結され、第１ボールスクリュー３１４の回転によってバッファエレベータ部３００内で上下に移動する。これにより、上部炉２２０と連結された移動炉２４０を下部炉２３０と連結する場合、垂直移動移送板３１５は第１ボールスクリュー３１４の回転によってバッファエレベータ部３００の上部から下部に移動する。
第１エルエムガイド３１６は、第１ボールスクリュー３１４の両側に第１ボールスクリュー３１４と平行に設けられ、垂直移動移送板３１５と連結される。この第１エルエムガイド３１６は、垂直移動移送板３１５の上下移動時に垂直移動移送板３１５が均衡にスライドするようにガイドする役割をする。
位置センサ３１７は、バッファエレベータ部フレーム３０５内部の上部および下部にそれぞれ設けられ、垂直移動移送板３１５の上下移動位置をセンシングする役割をする。
ホームセンサ３１８は、バッファエレベータ部フレーム３０５の内部に垂直移動移送板３１５の原点となる一定位置に設けられ、第１サーボモータ３１１が垂直移動移送板３１５の原点をキャッチできるようにセンシングする役割をする。
水平移動部は、第２サーボモータ３２１、第２ボールスクリュー３２４、水平移動移送板３２５、および第２エルエムガイド３２６を含んで構成される。
第２サーボモータ３２１は、垂直移動移送板３１５の上部に設けられ、第１サーボモータ３１１と共に電源(図示せず)の印加によって駆動し、移動炉２４０の左右移動を制御する役割をする。
第２ボールスクリュー３２４は、第２サーボモータ３２１に連結され第２サーボモータ３２１の駆動によって回転する。この第２ボールスクリュー３２４は、水平移動移送板３２５と連結され回転時に実質上水平移動移送板３２５の左右移動を可能にする。
水平移動移送板３２５は、プレート状に形成し、第２ボールスクリュー３２４と連結され第２ボールスクリュー３２４の回転によってバッファエレベータ部３００内で左右に移動する。これにより、水平移動移送板３２５は、移動炉２４０を上部炉２２０または下部炉２３０に最大限密着させるように移動し、外部空気が流れ込まなくても上部炉２２０から移動炉２４０にガラス基板を移送させたり、移動炉２４０から下部炉２３０にガラス基板を移送させることができる。
第２エルエムガイド３２６は、第２ボールスクリュー３２４の両側に第２ボールスクリュー３２４と平行に設けられ水平移動移送板３２５と連結される。この第２エルエムガイド３２６は、水平移動移送板３２５の左右移動時に水平移動移送板３２５が均衡にスライドするようにガイドする役割をする。
次は、本発明の一実施例に係る半導体素子の熱処理システムの動作について説明する。
先ず、ロボット(図示せず)から熱処理するガラス基板がローディング部１００の基板移送板１５０に積載されると、ローディング部１００は、基板移送板１５０に積載されたガラス基板を上部炉２２０の一番目の加熱炉に移送させる。ここで、基板移送板１５０は、ロボットからガラス基板を受けて直ぐ上部炉２２０の一番目の加熱炉に移送させるために、ローディング部１００の上部に位置させる。
次に、基板移送板１５０により上部炉２２０の一番目の加熱炉に移送されたガラス基板を上部炉２２０の複数の加熱炉によって段階的に熱処理する。すなわち、上部炉２２０の一番目の加熱炉に移送されたガラス基板を上部炉２２０の各加熱炉に順次移送させ、各加熱炉で熱処理する。
次に、上部炉２２０で熱処理が完了したガラス基板を互いに対向する上部炉２２０の最後の加熱炉と移動炉２４０の加熱炉のそれぞれに設けられたゲートドア２５０のゲート２５２を通じて移動炉２４０に移送して熱処理する。ここで移動炉２４０は、上部炉２２０に連結され、上部炉２２０からガラス基板を受けるために垂直移動移送板３１５の垂直移動によってバッファエレベータ部３００の上部に位置させる。また、移動炉２４０は、上部炉２２０から移動炉２４０にガラス基板を移送させる場合、外部空気を遮断するために水平移動移送板３２５の水平移動によって上部炉２２０の最後の加熱炉に最大限密着させる。一方、上部炉２２０の最後の加熱炉と移動炉２４０の加熱炉のそれぞれに設けられたゲートドア２５０のゲート２５２の開閉は、シリンダ２５５によりシャッタープレート２５３の上下移動によって行われる。この時、シャッタープレート２５３はエルエムガイド２５７により均衡にスライドする。
次に、移動炉２４０でのガラス基板の熱処理が完了すると、バッファエレベータ部３００は、移動炉２４０から下部炉２３０にガラス基板を移送させるために移動炉２４０が固定された垂直移動移送板３１５をバッファエレベータ３００の下部に移動させて移動炉２４０を下部炉２３０に連結させる。垂直移動移送板３１５の移動は、第１サーボモータ３１１の駆動によってマイターギア３１２が回転し、マイターギア３１２の回転によってワーム減速器３１３が回転し、ワーム減速器３１３の回転によって第１ボールスクリュー３１４が回転して、第１ボールスクリュー３１４と連結した垂直移動移送板３１５が、第１エルエムガイド３１６によりスライドすることによって行われる。ここで、移動炉２４０と下部炉２３０との間でのガラス基板の移送は、もちろん互いに対向する移動炉２４０の加熱炉と下部炉２３０の一番目の加熱炉のそれぞれに設けられたゲートドア２５０のゲート２５２を通じて行われる。また、移動炉２４０は、移動炉２４０から下部炉２３０にガラス基板を移送させる場合、外部空気を遮断するために水平移動移送板３２５の水平移動によって下部炉２３０の一番目の加熱炉に最大限密着する。
次に、下部炉２３０に移送されたガラス基板を下部炉２３０の複数の加熱炉によって段階的に熱処理する。すなわち、ガラス基板を下部炉２３０の一番目の加熱炉に設けられたゲートドア２５０のゲート２５２を通じて下部炉２３０の一番目の加熱炉に移送させて熱処理し、ガラス基板を順次的に下部炉２３０の各加熱炉に移送させて熱処理する。ここで、下部炉２３０の一番目の加熱炉に設けられたゲートドア２５０のゲート２５２の開閉は、シリンダ２５５によりシャッタープレート２５３の上下移動によって行われる。この時、シャッタープレート２５３はエルエムガイド２５７により均衡にスライドする。
次に、下部炉２３０でガラス基板の熱処理が完了すると、ガラス基板はローディング部１００の基板移送板１５０に移送される。すると、ローディング部１００は、基板移送板１５０をローディング部１００の上部に移動させ、ローディング部の上部に待機中のロボットは熱処理が完了したガラス基板をピックできるようになる。ここで基板移送板１５０の移動は、サーボモータ１１０の駆動によってマイターギア１２０が回転し、マイターギア１２０の回転によってワーム減速器１３０が回転し、ワーム減速器１３０の回転によってボールスクリュー１４０が回転して、ボールスクリュー１４０と連結した基板移送板１５０がエルエムガイド１６０によりスライドすることによって行われる。
上述のように、本発明の一実施例に係る半導体素子の熱処理システムは、複数の加熱炉を上部炉と下部炉に分けて２段に設け、移動炉の移動によって半導体素子を上部炉、移動炉および下部炉で順次的に熱処理する。このように、複数の加熱炉が２段に設けられるため、システムの全長が短くなることになる。したがって、システムの設置空間を減らすことができ、システムの設置空間に対する活用度を高めることができる。
１００ ローディング部
１５０ 基板移送板
２００ 加熱処理部
２２０ 上部炉
２３０ 下部炉
２４０ 移動炉
３００ バッファエレベータ部
３１５ 垂直移動移送板
３２５ 水平移動移送板

Claims (13)

  1. 半導体素子が形成された基板を熱処理する半導体素子の熱処理システムにおいて、
    移動可能な基板移送板を備えるローディング部と、
    熱処理部フレームの上部に位置する上部炉、前記上部炉の下部に位置する下部炉、および前記上部炉または前記下部炉に連結される移動炉を備え、前記ローディング部から前記基板を受けて前記上部炉、前記移動炉および前記下部炉で熱処理する熱処理部と、
    前記移動炉が積載され移動可能な水平移動移送板と、前記水平移動移送板の下部に設けられ、移動可能な垂直移動移送板を備え、前記水平移動移送板と前記垂直移動移送板を移動させ、前記移動炉を前記上部炉または前記下部炉に連結させるバッファエレベータ部とを含むことを特徴とする半導体素子の熱処理システム。
  2. 前記上部炉、前記下部炉、および前記移動炉のそれぞれは、少なくとも１つ以上の加熱炉(ｆｕｒｎａｃｅ)で構成され、前記加熱炉の内部は石英材質からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の熱処理システム。
  3. 前記上部炉、前記下部炉および前記移動炉間で前記基板の往来が可能なように、互いに対向する前記上部における最後の加熱炉と前記移動炉における加熱炉のそれぞれの側面、および前記移動炉の加熱炉と対向する前記下部炉における一番目の加熱炉の側面にゲートドアが備えられることを特徴とする請求項２に記載の半導体素子の熱処理システム。
  4. 前記ゲートドアは、
    外観となり、プレート状に形成されるボディー部と、
    前記基板が前記加熱炉に出入りできるように前記ボディー部に溝状に形成されるゲートと、
    前記ゲートを開閉できるように前記ボディー部に設けられるシャッタープレートと、
    前記シャッタープレートの下部に取り付けられ、前記シャッタープレートを移動させるシリンダと、
    前記シャッタープレートの両側に前記シャッタープレートと連結される形態で設けられ、前記シャッタープレートの移動時に前記シャッタープレートが均衡スライドするようにガイドするエルエムガイドとを含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体素子の熱処理システム。
  5. 前記シャッタープレートは、石英、不透明石英、アルミナ、セラミックスガラスおよびカーボン複合材から選択されたいずれか１つから形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の熱処理システム。
  6. 前記ボディー部はアルミニウム材質から形成されることを特徴とする請求項４に記載の半導体素子の熱処理システム。
  7. 前記ゲートドアは、前記ボディー部に巻く形態で設けられ、銅材質からなるパイプをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の半導体素子の熱処理システム。
  8. 前記ローディング部は、
    外観となるローディング部フレームと、
    前記ローディング部フレームの内部の下部に設けられ、電源の印加によって駆動されるサーボモータと、
    前記サーボモータと連結され、前記サーボモータの駆動によって回転するマイターギアと、
    垂直に接する二軸を有し前記マイターギアの両側にそれぞれ設けられ、一軸が前記マイターギアと連結されて前記マイターギアの回転によって回転するワーム減速器と、
    前記ワーム減速器の他軸に連結されて前記ローディング部の上部に延び、前記基板移送板と連結され、前記ワーム減速器の回転によって回転して前記基板移送板を上下に移動させるボールスクリューと、
    前記ボールスクリューの両側に前記ボールスクリューと平行に設けられ、前記基板移送板と連結して前記基板移送板の移動時に前記基板移送板が均衡にスライドするようにガイドするエルエムガイドとを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の熱処理システム。
  9. 前記ローディング部は、
    前記ローディング部フレーム内部の上部および下部にそれぞれ設けられ、前記基板移送板の上下移動位置をセンシングする位置センサと、
    前記ローディング部フレームの内部に前記基板移送板の原点となる位置に設けられ、前記サーボモータが前記基板移送板の原点をキャッチできるようにセンシングするホームセンサとをさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の半導体素子の熱処理システム。
  10. 前記バッファエレベータ部は、
    外観となるバッファエレベータ部フレーム内で前記移動炉を垂直方向に移動させる垂直移動部と、前記移動炉を水平方向に移動させる水平移動部とを含んでなることを特徴とする請求項１に記載の半導体素子の熱処理システム。
  11. 前記垂直移動部は、
    前記バッファエレベータ部フレーム内部の下部に設けられ、電源の印加によって駆動する第１サーボモータと、
    前記第１サーボモータと連結され、前記第１サーボモータの駆動によって回転するマイターギアと、
    垂直に接する二軸を有し前記マイターギアの両側にそれぞれ設けられ、一軸が前記マイターギアと連結して前記マイターギアの回転によって回転するワーム減速器と、
    前記ワーム減速器の他軸に連結されて前記バッファエレベータ部の上部に延び、前記垂直移動移送板と連結され、前記ワーム減速器の回転によって回転して前記垂直移動移送板を上下に移動させる第１ボールスクリューと、
    前記第１ボールスクリューの両側に前記第１ボールスクリューと平行に設けられ、前記垂直移動移送板と連結して前記垂直移動移送板の移動時に前記垂直移動移送板が均衡にスライドするようにガイドする第１エルエムガイドとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体素子の熱処理システム。
  12. 前記垂直移動部は、
    前記バッファエレベータ部フレームの内部の上部および下部にそれぞれ設けられ、前記垂直移動移送板の上下移動位置をセンシングする位置センサと、
    前記バッファエレベータ部フレームの内部に前記垂直移動移送板の原点となる位置に設けられ、前記第１サーボモータが前記垂直移動移送板の原点をキャッチできるようにセンシングするホームセンサとをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の半導体素子の熱処理システム。
  13. 前記水平移動部は、
    前記水平移動移送板と前記垂直移動移送板との間に設けられ電源の印加によって駆動される第２サーボモータと、
    前記第２サーボモータと連結され、前記第２サーボモータの駆動によって回転して前記水平移動移送板を左右に移動させる第２ボールスクリューと、
    前記第２ボールスクリューの両側に前記第２ボールスクリューと平行に設けられ、前記水平移動移送板と連結して前記水平移動移送板の移動時に前記水平移動移送板が均衡にスライドするようにガイドする第２エルエムガイドとを含むことを特徴とする請求項１０に記載の半導体素子の熱処理システム。
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