JP2013531363A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、基板処理装置が開示される。
【解決手段】本発明にかかる基板処理装置は、基板ホルダの使用が欠かせない工程にのみ基板ホルダが用いられるため、基板の処理工程の効率性が向上するという効果がある。また、複数の基板を同時に処理するため、基板の処理工程の生産性が向上するという効果がある。さらに、基板の冷却が行われる冷却部の空間の活用を極大化するという効果がある。なお、基板と基板ホルダとの分離過程において、基板ホルダの貫通孔と基板支持ピンとのアラインメントが合わずに発生する基板および／または基板ホルダの破損が防止されるという効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置に関し、より詳細には、基板ホルダの使用が欠かせない工程にのみ基板ホルダが用いられるようにすることにより、基板の処理工程の効率性を向上させることができる基板処理装置に関する。

太陽電池または液晶ディスプレイの製造のために用いられる装置としては、大別して、蒸着装置と、熱処理装置とに分けられる。

蒸着装置は、太陽電池または液晶ディスプレイを構成する半導体層を形成する装置であって、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）またはＰＥＣＶＤ（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition）のような化学気相蒸着装置や、スパッタリング（sputtering）のような物理蒸着装置がある。また、熱処理装置は、蒸着工程後に、結晶化、相変化などのために伴われる熱処理段階を担当する装置である。

蒸着装置および熱処理装置の具体例を挙げると、ＬＣＤの場合において、代表的な蒸着装置には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）の活性物質に相当する非晶質シリコンをガラス基板上に蒸着するシリコン蒸着装置があり、代表的な熱処理装置には、ガラス基板上に蒸着された非晶質シリコンをポリシリコンに結晶化させるシリコン結晶化装置がある。

一般的に、このような蒸着工程および熱処理工程の両方では、基板を所定の温度以上に加熱することが要求される。このように基板を所定の温度以上に加熱するために、チャンバ内のボートに基板を搬入させ、チャンバの外部または内部に設けられたヒータで基板を加熱する方法が主に利用されている。

このように、基板がボートに搬入された場合、基板のエッジ部のみがボートによって支持されると、基板の中間部分が垂れてしまい、基板の変形をもたらし得る。この場合、基板の変形を防止するための基板ホルダの使用が欠かせなくなる。そこで、基板が基板ホルダに載置された状態で基板を加熱し、また、基板を冷却する方法が利用されている。しかし、このような従来の方式は、基板ホルダを要しない冷却工程にも基板ホルダを用いるようになり、工程の効率性を低下させる。

このような問題を解決するために、基板を加熱するチャンバのボート内に基板ホルダを予め設け、基板を加熱する工程にのみ基板ホルダを用いる方法が提案された。しかし、従来の方式は、基板の加熱が完了した後、基板ホルダから基板を分離させることが容易でないだけでなく、基板の変形を防止するために、基板の冷却がある程度行われた後に基板を分離しなければならないため、工程の生産性が低下するという問題があった。

本発明は、上記の従来技術の諸問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、基板ホルダの使用が欠かせない工程にのみ基板ホルダが用いられるようにすることにより、基板の処理工程の効率性を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、複数の基板を同時に処理することにより、基板の処理工程の生産性を向上させることができる基板処理装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、基板の冷却が行われる冷却部の空間の活用を極大化することができる基板処理装置を提供することにある。

本発明のさらなる目的は、基板と基板ホルダとの分離過程において、基板ホルダの貫通孔と基板支持ピンとのアラインメントが合わずに発生する基板および／または基板ホルダの破損を防止することができる基板処理装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明にかかる基板処理装置は、基板を予熱する予熱部と、前記基板を移送する移送部と、前記基板を基板処理する基板処理部と、処理された前記基板を冷却する冷却部とを含み、前記予熱部および前記冷却部は、垂直に積層されて一体に配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかる基板処理装置は、基板を予熱する予熱部と、前記基板を移送する移送部と、前記基板を処理する基板処理部と、処理された前記基板を冷却する冷却部とを含み、前記予熱部は、予熱チャンバと、前記予熱チャンバの内部に設けられ、前記基板を支持する基板支持ピンと、前記予熱チャンバの内部に設けられ、前記基板が支持される基板ホルダを支持する基板ホルダ支持ピンとを含み、前記基板ホルダには、前記基板支持ピンが貫通する貫通孔が形成され、前記基板支持ピンは、前記基板ホルダ支持ピンに弾性的に挿入可能に設けられることを特徴とする。

本発明にかかる基板処理装置は、基板ホルダの使用が欠かせない工程にのみ基板ホルダが用いられるため、基板の処理工程の効率性が向上するという効果がある。

また、複数の基板を同時に処理するため、基板の処理工程の生産性が向上するという効果がある。

さらに、基板の冷却が行われる冷却部の空間の活用を極大化するという効果がある。
なお、基板と基板ホルダとの分離過程において、基板ホルダの貫通孔と基板支持ピンとのアラインメントが合わずに発生する基板および／または基板ホルダの破損が防止されるという効果がある。

本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す概略的な平面図である。 本発明の一実施形態にかかる予熱部の構成を示す概略的な断面図である。 本発明の一実施形態にかかる予熱部および冷却部の構成を示す概略的な断面図である。 本発明の一実施形態にかかる予熱部の支持台に設けられた基板支持ピンおよび基板ホルダ支持ピンの構成を示す断面図である。 図４の支持台上で基板ホルダが基板支持ピンを加圧する作動状態図である。 本発明の一実施形態にかかる基板処理部の構成を概略的に示す図である。 本発明の一実施形態にかかる第１の基板処理チャンバの構成を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる第１の基板処理チャンバのボートの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態にかかる冷却部の構成を示す図である。

後述する本発明に関する詳細な説明は、本発明が実施できる特定の実施形態を例示する添付図面を参照する。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できるように十分に詳細に説明される。本発明の多様な実施形態は、互いに異なるが、相互排他的である必要はないことが理解されなければならない。例えば、ここに記載されている特定の形状、特定の構造、および特性は一実施形態に関連し、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で他の実施形態で実現可能である。また、各々の開示された実施形態における個別構成要素の位置または配置は、本発明の精神および範囲を逸脱しない範囲内で変更可能であることが理解されなければならない。したがって、後述する詳細な説明は、限定的な意味として受け取るものではなく、本発明の範囲は、適切に説明された場合、その請求項が主張するのと均等なすべての範囲とともに添付した請求項によってのみ限定される。図面において、類似の参照符号は、様々な側面にわたって同一または類似の機能を指し示し、長さ、面積、厚さ、および形態は、便宜上、誇張されて表現されることもある。

以下では、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように、添付した図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態にかかる基板処理装置に搬入される基板の材質は、特に限定されず、ガラス、プラスチック、ポリマー、シリコンウエハ、ステンレススチールなどのように、多様な材質の基板が搬入可能である。

以下では、ＬＣＤやＯＬＥＤのような平板ディスプレイや薄膜型シリコン太陽電池分野において、最も一般的に用いられる矩形状のガラス材の基板を想定して説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す概略的な平面図である。

図１を参照すると、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１は、基板カセット１００を含んでいる。基板カセット１００には、基板処理される複数の基板１０が保管される。基板カセット１００に保管されている基板１０は、インデックス移送部１１０によって冷却部５００に移送された後、再び予熱部２００に移送することができる。

また、図１を参照すると、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１は、所定の温度まで基板１０（図２を参照）を予熱（pre-heating）する予熱部２００を含んでいる。予熱部２００は、基板１０を処理する前に、所定の温度まで基板１０を予熱する機能を果たすものである。この予熱部２００は、基板１０の処理時間を短縮することで基板１０の処理工程の生産性を向上させ、急激な温度変化による基板１０の変形を防止することができる。

予熱部２００で基板１０を予熱する温度および時間は、特に限定されず、本発明の利用目的に応じて多様に変更可能である。例えば、非晶質シリコンを結晶化するために非晶質シリコンを予熱する場合、予熱温度は約３５０℃〜５００℃であることが好ましく、予熱時間は約１分〜１時間であることが好ましい。

図２は、本発明の一実施形態にかかる予熱部の構成を示す概略的な断面図である。

図２を参照すると、本発明の一実施形態にかかる予熱部２００は、予熱チャンバ２１０を含むことができる。予熱チャンバ２１０は、工程が行われている間に実質的に内部空間が密閉されるように構成され、基板１０を予熱するための空間を提供する機能を果たすものである。予熱チャンバ２１０は、最適な工程条件を維持するように構成され、形態は、四角形または円形の形状に製造可能である。予熱チャンバ２１０の材質は、特に限定されず、石英ガラスまたは一般的なＳＵＳなどが使用可能である。

また、図２を参照すると、本発明の一実施形態にかかる予熱部２００は、予熱ヒータ２２０を含んで構成できる。予熱ヒータ２２０は、予熱チャンバ２１０の内部または外部に設けられ、基板１０を所定の温度で予熱する機能を果たすことができる。予熱ヒータ２２０の種類は、特に限定されず、熱線の材質がタングステンであるハロゲンランプまたは一般的なカンタル（kanthal）ヒータであれば、予熱ヒータ２２０として採用可能である。

さらに、図２を参照すると、本発明の一実施形態にかかる予熱部２００は、基板支持ピン２３０を含んでいる。基板支持ピン２３０は、予熱チャンバ２１０の内部に設けられ、基板１０を支持する機能を果たすものである。基板支持ピン２３０は、基板１０をより安定的に支持するために４つ以上設けられることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、個数は、基板の面積によって変更可能である。

また、図２を参照すると、本発明の一実施形態にかかる予熱部２００は、基板ホルダ支持ピン２４０を含んでいる。基板ホルダ支持ピン２４０は、予熱チャンバ２１０の内部に設けられ、基板ホルダ２０を支持する機能を果たすものである。基板ホルダ支持ピン２４０は、中空筒状に構成されており、基板支持ピン２３０の下端部が挿入されている。基板ホルダ支持ピン２４０の個数は、基板支持ピン２３０の個数と同じであることが好ましい。一方、基板ホルダ支持ピン２４０は、基板ホルダ２０をより安定的に支持するために、基板支持ピン２３０と同様に４つ以上設けられることが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、対応する基板ホルダの面積によって変更が可能である。

一方、基板支持ピン２３０および基板ホルダ支持ピン２４０は、後述するインデックス移送部１１０および基板移送部３００の動きを妨げないように設けられることが好ましい。例えば、基板移送部３００が基板支持ピン２３０の間で円滑に動くことができるように、基板支持ピン２３０は、基板１０の周縁付近を支持するように設置することができる。

また、基板ホルダ２０には、基板支持ピン２３０を貫通させることができるように、基板支持ピン２３０の個数と同数の貫通孔２１（図５を参照）が形成されている。貫通孔２１の直径は、基板支持ピン２３０の直径よりも大きく、基板ホルダ支持ピン２４０の直径よりも小さいことが好ましい。これにより、図２に示すように、基板支持ピン２３０が基板ホルダ２０の貫通孔２１を貫通した状態で、基板ホルダ支持ピン２４０によって基板ホルダ２０を支持することができる。

図２をさらに参照すると、予熱部２００において、基板１０は、基板ホルダ２０と分離された状態で予熱または保管される。より具体的には、基板１０が基板支持ピン２３０によって支持され、基板ホルダ２０が基板ホルダ支持ピン２４０によって支持されることにより、基板１０は、基板ホルダ２０と分離された状態で予熱されることが好ましい。このように基板１０を基板ホルダ２０と分離して予熱するのは、相対的に低温工程である予熱工程では基板１０が基板ホルダ２０上に載置された状態で予熱される必要がない点を考慮して、工程の効率性を向上させるためである。

ただし、基板１０の予熱が完了した場合、基板１０は、基板処理部４００に移送されて処理されるが、このときは、基板１０を基板ホルダ２０に載置させて基板処理部４００に移送させることが好ましい。基板処理部４００では、予熱温度より高い温度で基板１０が処理されるようになるため、基板１０の変形を防止するための基板ホルダ２０の使用が欠かせないからである。基板１０を基板ホルダ２０に載置させて移送するために、後述する基板移送部３００が基板ホルダ２０の下側で基板ホルダ２０を基板支持ピン２３０の高さより高く持ち上げて基板ホルダ２０上に基板１０を載置させた後に、基板１０を移送する方法が利用可能である。

図３は、本発明の一実施形態にかかる予熱部および冷却部の構成を示す図である。

図３に示すように、本発明では、予熱部２００と後述する冷却部５００とが垂直に積層されて一体に配置される。このとき、予熱部２００は、冷却部５００の上側に配置されることが好ましい。予熱部２００と冷却部５００とが一体に配置されることによって発生可能な特徴的な構成については後述する。

図１を参照すると、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１は、インデックス移送部１１０と、基板移送部３００とを含んで構成できる。

インデックス移送部１１０は、基板１０が基板ホルダ２０に載置されていない状態での移送を行うことができる。前記移送は、基板カセット１００、予熱部２００、冷却部５００の間の移送を意味することができる。例えば、インデックス移送部１１０は、基板カセット１００から冷却部５００への移送、冷却部５００から予熱部２００への移送、予熱部２００から冷却部５００への移送を行うことができる。

次に、基板移送部３００は、基板１０が基板ホルダ２０に載置された状態での移送を行うことができる。前記移送は、基板処理部４００と予熱部２００との間の移送を意味することができる。例えば、基板移送部３００は、基板処理部４００から予熱部２００への移送、予熱部２００から基板処理部４００への移送を行うことができる。

インデックス移送部１１０および基板移送部３００は、上下および左右方向に移動させることができるロボットアームを含んで構成されることにより、移送動作を円滑に行うことができる。このため、公知の基板トランスファロボットアームの構成原理がインデックス移送部１１０および基板移送部３００に採用可能である。

図１をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１は、基板処理部４００を含んで構成できる。基板処理部４００は、基板１０の処理工程の目的に合致するように基板１０を処理する機能を果たすことができる。例えば、基板処理部４００は、基板１０をプラズマ処理して基板１０の表面状態を改質するか、あるいは基板１０上に所定の物質を蒸着または熱処理することができる。ただし、以下では、説明の便宜上、基板処理部４００が基板１０を予熱温度よりも高い温度で熱処理する装置であると想定して説明する。

また、基板処理部４００は、一度に１枚の基板１０を処理する枚葉式で構成されてもよいが、好ましくは、ボート４５０を含んで構成されることにより、一度に複数の基板１０を処理するバッチ式で構成できる。このような意味で、以下の説明では、本発明の基板処理部４００がバッチ式であると想定して記述する。

図４は、本発明の一実施形態にかかる予熱部の支持台に設けられた基板支持ピンおよび基板ホルダ支持ピンの構成を示す断面図であり、図５は、図４の支持台上で基板ホルダが基板支持ピンを加圧する作動状態図である。

図４および図５を参照すると、基板支持ピン２３０は、基板ホルダ支持ピン２４０に弾性的に挿入可能に設けられている。基板ホルダ２０が基板ホルダ支持ピン２４０上に配置されるとき、基板支持ピン２３０が基板ホルダ２０の貫通ホール２１を通過しない場合、基板支持ピン２３０は、基板ホルダ２０によって加圧され、基板ホルダ支持ピン２４０の内部に挿入される。

より具体的には、基板１０が載置された基板ホルダ２０が予熱部２００に移送されるとき、基板ホルダ２０の貫通孔２１と基板支持ピン２３０とのアラインメント（位置）が合った場合、基板支持ピン２３０は基板ホルダ２０の貫通孔２１を通過して基板１０を支持し、基板ホルダ支持ピン２４０は基板ホルダ２０を支持するようになる。

しかし、移送過程中において、振動や外部干渉などによって基板ホルダ２０の貫通孔２１と基板支持ピン２３０とのアラインメント（位置）が合わない場合、複数の基板支持ピン２３０のうちの一部またはすべてが基板ホルダ２０と接触することがある。このとき、基板ホルダ２０と接触した基板支持ピン２３０は、基板ホルダ２０によって加圧され、そのまま基板ホルダ支持ピン２４０の内部に挿入される。このため、前記アラインメント（位置）が合わない場合が発生しても、基板ホルダ２０は、平衡を保ちながら下降して基板ホルダ支持ピン２４０上に支持できる。

また、図４を参照すると、基板支持ピン２３０の下端には、基板ホルダ支持ピン２４０の内部に変位可能に挿入される支持板２４１が結合される。基板ホルダ支持ピン２４０は、中空管状体であって、基板支持ピン２３０が通過するガイド孔（２４０ａ）が上面部に形成されており、基板ホルダ支持ピン２４０の内部には、支持板２４１を支持するコイルばね２４２が設けられている。このような構造により、基板支持ピン２３０は、コイルばね２４２を圧縮しながら基板ホルダ支持ピン２４０の内部に挿入することができる。

支持板２４１は、基板ホルダ支持ピン２４０の内壁に接触または近接してスライド可能な形状になることができる。コイルばね２４２は、支持板２４１の底面を十分に支持することができ、基板ホルダ支持ピン２４０の内壁によって支持可能な幅を有することが好ましい。別途に示していないが、基板支持ピン２３０の下端には、支持板２４１とコイルばね２４２を代替できる機能がある弾性体が具備できる。前記弾性体としては、気孔があるスポンジやゴムまたは合成樹脂を採用することができる。ただし、前記弾性体は、コイルばね２４２のように、基板支持ピン２３０が基板ホルダ支持ピン２４０の内部に挿入可能な変位を提供しなければならない。

基板支持ピン２３０の下方には、基板支持ピン２３０が基板ホルダ支持ピン２４０の内部に挿入された状態を検知するセンサ２４３が設けられる。例えば、図４に示すように、センサ２４３は、基板ホルダ支持ピン２４０が設けられた支持台２３５の底面に設置することができる。センサ２４３は、基板支持ピン２３０の下部で機械的な変位を提供する移動ピン２４４を検知し、基板支持ピン２３０が基板ホルダ支持ピン２４０の内部に挿入された状態を検知することができる。このとき、センサ２４３は、移動ピン２４４が近接することを検知する近接センサになることができる。センサ２４３および移動ピン２４４は、機械的に接触して内部スイッチを作動させる構造や、発光素子がある非接触構造としても提供可能である。

また、図４および図５を参照すると、センサ２４３は、基板支持ピン２３０の挿入された状態を検知して、基板１０と基板ホルダ２０とのアラインメント動作（位置合わせ）を停止させる制御部２４５に接続され、制御部２４５は、アラーム機能を果たすことができる。制御部２４５は、基板処理装置１全体の動作を制御するメイン制御部の一部に相当することができ、センサ２４３に対して別途に構成され、予熱部２００の外側に設けられてもよい。

制御部２４５は、アナログ的にもデジタル的にも可能で、コンパックな構造を提供し、設置と作動の柔軟性を向上させるために、プログラミング可能なマイクロコントローラを用いることができる。

また、制御部２４５は、ネットワーク的に外部に設けられ、装置の状態を監視し、作動と整備を行うことができる汎用コンピュータであってもよい。

制御部２４５のアラーム機能とは、基板支持ピン２３０が基板ホルダ２０の貫通孔２１を通過せずに、基板支持ピン２３０が基板ホルダ２０によって圧力を受けた状態を知らせる機能である。アラーム機能は、連動する表示手段によって基板処理装置１の作業エラーを知らせる手段である。前記表示手段は、聴覚的にブザー、スピーカ、機械的な打撃音、または視覚的に発光体を用いることができる。アラーム機能のアラーム表示は、ネットワーク上に接続された遠距離の作業者にも提供可能である。

このように、予熱部２００において基板１０と基板ホルダ２０とを分離する過程において、基板ホルダ２０の貫通孔２１と基板支持ピン２３０とのアライメント（位置）が合わない場合でも、基板ホルダ２０によって基板支持ピン２３０を基板ホルダ支持ピン２４０の内部に弾性的に挿入することができる。その結果、移動ピン２４４によってセンサ２４３が作動して前記分離過程を直ちに中止させ、基板１０および／または基板ホルダ２０が基板支持ピン２３０にかかって平衡を保てないことによって発生し得る基板１０および／または基板ホルダ２０の破損を未然に防ぐことができる。

これは、基板処理部４００で基板処理が完了した後、予熱部２００に移送して基板１０と基板ホルダ２０とを分離する過程中において、基板１０および／または基板ホルダの移動上の安定性を確保することができ、このような移動安定性が確保されないときに生じ得る大型安全事故を未然に防ぐことができる。

図６は、本発明の一実施形態にかかる基板処理部の構成を概略的に示す図である。

図６を参照すると、本発明の一実施形態にかかる基板処理部４００は、基板１０の処理空間を提供する複数の基板処理チャンバを含んで構成できる。より具体的には、基板処理部４００は、第１の基板処理チャンバ４１０と、第１の基板処理チャンバ４１０とは独立して配置される第２の基板処理チャンバ４２０とから構成できる。

図６をさらに参照すると、第１の基板処理チャンバ４１０と第２の基板処理チャンバ４２０とが互いに垂直に積層されていることを確認することができる。また、第１の基板処理チャンバ４１０および第２の基板処理チャンバ４２０は、それぞれチャンバを支持するチャンバフレーム４３０によって支持されていることを確認することができる。このように、本発明では、１つの基板処理部４００が複数の基板処理チャンバを含んで構成できるため、一度により多数の基板１０を処理できるようになり、基板１０の処理工程の生産性を向上させることができる。

第１の基板処理チャンバ４１０と第２の基板処理チャンバ４２０とは、実質的に同一に構成できる。このような意味で、以下では、第１の基板処理チャンバ４１０の構成要素についてのみ説明し、前記第１の基板処理チャンバ４１０の構成要素が第２の基板処理チャンバ４２０に同様に適用されるものと見なす。

図７を参照すると、本発明の一実施形態にかかる第１の基板処理チャンバ４１０の構成を示す図である。この第１の基板処理チャンバ４１０は、基板１０を処理するための空間を提供する機能を果たすことができる。予熱チャンバ２１０（図２を参照）と同様に、第１の基板処理チャンバ４１０の一側には、第１の基板処理チャンバ４１０に基板１０を搬入および搬出するためのドア（図示せず）が設置可能である。第１の基板処理チャンバ４１０の材質は、特に限定されず、石英ガラスまたは一般的なＳＵＳなどが使用可能である。

図７をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかる第１の基板処理チャンバ４１０は、基板処理ヒータ４４０を含んで構成できる。基板処理ヒータ４４０は、第１の基板処理チャンバ４１０の内部または外部に設けられ、基板１０を所定の温度で熱処理する機能を果たすことができる。

図７に示すように、基板処理ヒータ４４０は、複数のメインヒータユニット４４２で構成され、基板１０の積層方向に沿って一定間隔を有して配置可能である。このとき、基板１０は、複数のメインヒータユニット４４２の間に配置できる。基板１０は、メインヒータユニット４４２間の中央に配置されることが好ましい。これにより、基板１０は、各基板１０に対応する上側および下側のメインヒータユニット４４２によって加熱されて熱処理できる。

この場合、メインヒータユニット４４２は、基板１０の短辺方向と平行に一定の間隔を有する複数の単位メインヒータ４４４で構成できる。この単位メインヒータ４４４は、長い棒状のヒータであって、石英管の内部に発熱体が挿入されており、両端に設けられた端子を介して外部の電源を受けて熱を発生させる単位体であり得る。また、基板１０とメインヒータユニット４４２との間は、第１の基板処理チャンバ４１０で基板ホルダ２０に載置された基板１０を搬入するとき、基板移送部３００の挙動を妨げない程度に離隔していることが好ましい。

図８は、本発明の一実施形態にかかる第１の基板処理チャンバのボートの構成を示す斜視図である。

図８を参照すると、本発明の一実施形態にかかる第１の基板処理チャンバ４１０（図７を参照）は、ボート４５０を含んで構成できる。ボート４５０は、第１の基板処理チャンバ４１０の内部に設けられ、第１の基板処理チャンバ４１０に搬入された基板１０を支持する機能を果たすことができる。ボート４５０は、基板１０の長辺側を支持するように設けられることが好ましい。

本実施形態において、ボート４５０は、基板１０の両長辺側に３ヶ所ずつ、１枚の基板あたり計６ヶ所を支持する形態になっているが、このようなボート４５０の形態は、基板１０の安定的な支持のために、基板１０の大きさによって多様に変更可能である。また、図８には、ボート４５０に３枚の基板１０が搬入されるものとして示されているが、ボート４５０に搬入される基板１０の個数は、特に限定されず、本発明の利用目的に応じて多様に変更可能である。一方、ボート４５０の材質は、石英であることが好ましい。

図８をさらに参照すると、基板１０は、基板ホルダ２０に載置された状態でボート４５０に搬入されることが好ましい。これは、前述したように、高い温度で基板１０を加熱するに伴って発生し得る基板１０の変形を防止するためである。このため、基板移送部３００によって基板１０が基板ホルダ２０に載置された状態で基板処理部４００に移送できることは前述したとおりである。

図８をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかる第１の基板処理チャンバ４１０は、複数の基板処理ガス供給部４６０を含んで構成できる。基板処理ガス供給部４６０は、熱処理雰囲気を作るための基板１０の処理ガスを第１の基板処理チャンバ４１０の内部に供給する機能を果たす。

図８に示すように、基板処理ガス供給部４６０は、基板１０の処理ガスを排出するガス穴４６２が複数個形成された棒状に構成できる。基板処理ガス供給部４６０は、基板１０の長辺側に設けることが好ましい。基板１０の処理ガスとしては、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅ、Ｎ_２などのような不活性ガスを使用することができる。基板処理ガス供給部４６０の反対側には、第１の基板処理チャンバ４１０内の基板１０の処理ガスを第１の基板処理チャンバ４１０の外部に排出する基板処理ガス排出部（図示せず）が設けられてもよい。前記基板処理ガス排出部は、基板処理ガス供給部４６０と同様に、熱処理ガスを吸入するガス穴（図示せず）が複数個形成された棒状に構成できる。

一方、図１をさらに参照すると、本発明の基板処理装置１は、複数の基板処理部４００を含んで構成されることが好ましい。すなわち、同一の構成を有する基板処理部４００が基板移送部３００の周囲に複数個配置されることが好ましい。このような構成により、一度により多数の基板１０を処理できるようになるため、基板１０の処理工程の生産性を向上させることができる。また、１つの基板処理部４００をメンテナンスする場合にも、他の基板処理部４００を稼働することにより、継続的に基板１０の処理工程を行うことができる。

前述したように、基板１０が基板ホルダ２０に載置された状態で処理できる。この場合、基板１０の処理が完了すると、基板１０は、基板ホルダ２０とともに再び予熱部２００に移送されることが好ましい。このように予熱部２００に移送された基板１０と基板ホルダ２０とは再分離できる。

より具体的には、基板１０は、基板支持ピン２３０によって支持され、基板ホルダ２０は、基板支持ピン２３０が貫通した状態で基板ホルダ支持ピン２４０によって支持されることにより、基板１０と基板ホルダ２０とは分離できる。すなわち、図２に示された形態で基板１０と基板ホルダ２０とは再分離可能である。

基板１０と基板ホルダ２０とが分離された後は、インデックス移送部１１０によって基板１０のみが後述する冷却部５００に移送されることが好ましい。これにより、予熱部２００では、基板ホルダ２０のみが基板ホルダ支持ピン２４０によって支持されるようになる。その後は、新しい基板１０が予熱部２００に再搬入され、基板支持ピン２３０によって支持されて基板ホルダ２０と分離された状態で予熱できる。

次に、図１をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１は、冷却部５００を含んで構成できる。冷却部５００は、基板処理部４００で基板処理された基板１０を冷却する機能を果たすことができる。冷却部５００で基板１０を冷却する方式は、特に限定されない。したがって、水冷式または空冷式を含む公知の様々な冷却原理が本発明の冷却部５００に採用可能である。

図９は、本発明の一実施形態にかかる冷却部５００の構成を示す図である。

図３および図９を参照すると、本発明の一実施形態にかかる冷却部５００は、基本的に、冷却フレーム５１０を含んで構成される。冷却フレーム５１０の内部には、基板１０の迅速な冷却のために冷却水が流れることができる。また、図示していないが、冷却フレーム５１０の一側には、基板１０に冷却ガスを噴射する冷却ファン（図示せず）が設置可能である。

図９をさらに参照すると、本発明の一実施形態にかかる冷却部５００は、トレイ５２０を含んで構成できる。トレイ５２０は、基板１０の冷却が行われている間に複数の基板１０を支持する機能を果たすことができる。

図９をさらに参照すると、１枚の基板１０が第１の支持ピン群５３０によって支持されていることを確認することができる。ここで、第１の支持ピン群５３０は、１枚の基板１０を支持するためにトレイ５２０に設けられる複数の第１の支持ピン５３２を意味することができる。すなわち、１枚の基板１０は、複数の第１の支持ピン５３２で構成される第１の支持ピン群５３０によって支持されて冷却できる。

図９に示すように、第１の支持ピン群５３０の第１の支持ピン５３２は、トレイ５２０の内側に向かって互いに対向して形成されるロッド５２２と、ロッド５２２と一定の間隔を有し、ロッド５２２の下側に配置されるプレート５２４とに設置可能である。一方、図９には、１つの第１の支持ピン群５３０が４つの第１の支持ピン５３２で構成されるものとして示されているが、必ずしもこれに限定されない。

また、図９に示すように、第１の支持ピン群５３０は、複数個であることが好ましい。つまり、本発明の冷却部５００は、第１の支持ピン群５３０を複数個備え、複数の基板１０を一度に冷却することができる。図９の冷却部５００は、第１の支持ピン群５３０を６つ備えているため、一度に６枚の基板１０を冷却することができる。しかし、冷却部５００に備えられる第１の支持ピン５３２の個数は、特に限定されず、本発明の利用目的に応じて多様に変更可能である。

一方、予熱部２００で予熱される基板１０は、冷却部５００を経て予熱部２００に移送可能である。より具体的には、インデックス移送部１１０は、基板カセット１００で予熱工程が行われる新しい基板１０を取り出して冷却部５００に先に移送させ、前記移送された新しい基板１０を冷却部５００にしばらく待機させてから予熱部２００に移送させることができる。

ここで、冷却部５００に予熱される新しい基板１０をしばらく待機させる理由は、処理が完了した基板１０が予熱部２００で基板ホルダ２０と分離されて冷却部５００に移送されることにより、予熱部２００に基板ホルダ２０のみが存在する時期を待つためである。つまり、予熱部２００で基板１０と基板ホルダ２０とが分離された後に、基板１０のみが搬出される時期を待つためである。

予熱部２００で基板１０のみが搬出される場合、予熱部２００には、基板ホルダ２０のみが残るため、このときに新しい基板１０を予熱部２００に移送させることができる。この場合、高温の工程でのみ用いられる基板ホルダ２０を不要に冷却させることなく、加熱された状態で再使用することができるため、基板１０の処理工程の効率性を向上させることができる。

このように、冷却部５００に新しい基板１０をしばらく待機させるために、本発明の一実施形態にかかる冷却部５００は、第２の支持ピン群５４０を含んで構成できる。ここで、第２の支持ピン群５４０は、１枚の新しい基板１０、すなわち、予熱部２００で予熱される基板１０を支持するためにトレイ５２０に設けられる複数の第２の支持ピン５４２を意味することができる。

図９に示すように、第２の支持ピン群５４０は、トレイ５２０の上側に設けられ、新しい基板１０を支持する機能を果たすことができる。新しい基板１０は、第２の支持ピン５４２によってしばらく支持されてから、予熱部２００に基板ホルダ２０のみが残ったときに予熱部２００に移送可能である。

第１の支持ピン群５３０とは異なり、冷却部５００に備えられる第２の支持ピン群５４０は、１つであることが好ましい。また、第２の支持ピン群５４０に備えられる第２の支持ピン５４２の個数は、特に限定されず、本発明の利用目的に応じて多様に設定可能である。

本発明の予熱部２００と冷却部５００とが垂直に積層されて一体に配置できることについてはすでに説明した。図３では、このように予熱部２００と冷却部５００とが垂直に積層されて一体に配置される構成を示している。この場合、図３に示すように、予熱部２００が冷却部５００の上側に位置することが好ましいが、必ずしもこれに限定されるものではなく、冷却部５００が予熱部２００の上側に位置することもできる。

本発明では、予熱部２００と冷却部５００とが垂直に積層されて一体に配置されることにより、インデックス移送部１１０が予熱部２００から冷却部５００へ、冷却部５００から予熱部２００へと迅速に基板１０を移送できるようになるため、上述した移送過程をより円滑に行うことができ、結果的に、基板１０の処理工程の生産性をさらに向上させることができる。

一方、基板処理部４００が動作しない場合は、本発明の冷却部５００には、複数の基板ホルダ２０が保管できる。ここで、基板処理部４００が動作しない場合は、複数の基板処理部４００のうち、１つの基板処理部４００に異常が発生し、異常発生した基板処理部４００のメンテナンスを行う場合を含む。

このとき、基板ホルダ２０は、トレイ５２０のロッド５２２によって支持されながら保管可能である。すなわち、本発明の基板ホルダ２０には、第１の支持ピン５３２が貫通できるように貫通孔２１が形成されているため、基板ホルダ２０は、プレート５２４に設けられた第１の支持ピン５３２を貫通した状態で、ロッド５２２によって支持されながら保管可能である。これにより、基板ホルダ２０を冷却部５００に保管するとしても、冷却部５００を稼働させて基板１０を冷却させるには何ら支障がないため、冷却部５００の空間の活用を極大化することができる。

以下では、複数の基板ホルダ２０が冷却部５００に保管される一例について説明する。

まず、複数の基板処理部４００のうち、１つの基板処理部４００に異常が発生したとする。この場合、異常発生した基板処理部４００に用いられる複数の基板ホルダ２０は、冷却部５００に保管可能である。より具体的には、上述したように、複数の基板ホルダ２０は、プレート５２４に設けられた第１の支持ピン５３２を貫通した状態で、ロッド５２２によって支持されながら保管可能である。この状態で異常が発生していない残りの基板処理部４００は、継続的に基板１０を処理し、処理された基板１０は、冷却部５００に保管されている基板ホルダ２０に何ら影響を及ぼさずに冷却部５００で冷却できる。

本発明は、上述したように、好ましい実施形態を図示および説明したが、上記の実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲内で当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって多様な変形および変更が可能である。そのような変形例および変更例は、本発明と添付した特許請求の範囲の範囲内に属すると見なさなければならない。

１０：基板
１００：基板カセット
１１０：インデックス移送部
２００：予熱部
２１０：予熱チャンバ
２２０：予熱ヒータ
２３０：基板支持ピン
２４０：基板ホルダ支持ピン
３００：基板移送部
４００：基板処理部
５００：冷却部

Claims (24)

1. 基板処理装置であって、
   基板を予熱する予熱部と、
   前記基板を移送する移送部と、
   前記基板を処理する基板処理部と、
   処理された前記基板を冷却する冷却部とを含み、
   前記予熱部と前記冷却部とが互いに垂直に積層されて一体的に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
2. 前記予熱部は、前記冷却部の上側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記予熱部は、予熱チャンバと、前記予熱チャンバの内部に設けられ、前記基板を支持する基板支持ピンと、前記予熱チャンバの内部に設けられ、前記基板を載置する基板ホルダを支持する基板ホルダ支持ピンとを含み、
   前記基板ホルダには、前記基板支持ピンを貫通させることができる貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
4. 前記基板は、前記予熱部で、前記基板ホルダと分離された状態で予熱されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
5. 前記予熱部で予熱された前記基板は、前記基板ホルダに載置された状態で前記基板処理部に移送されることを特徴とする請求項４に記載の基板処理装置。
6. 前記基板処理部は、互いに独立して配置された第１の基板処理チャンバと第２の基板処理チャンバとを含み、
   前記第１の基板処理チャンバと前記第２の基板処理チャンバとが互いに垂直に積層されて配置されていることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
7. 前記基板処理部は、複数個であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
8. 前記基板は、前記基板処理部で、前記基板ホルダに載置された状態で処理されることを特徴とする請求項３に記載の基板処理装置。
9. 前記基板処理部で処理が完了した前記基板は、前記基板ホルダに載置された状態で前記予熱部に移送されることを特徴とする請求項８に記載の基板処理装置。
10. 前記基板は、前記予熱部で前記基板ホルダと分離させて、前記冷却部に移送されることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
11. 前記予熱部で予熱される前記基板は、前記冷却部を経て前記予熱部に移送されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
12. 前記冷却部は、
    前記基板処理部で処理された前記基板を支持する複数の第１の支持ピンで構成された第１の支持ピン群と、
    前記予熱部で予熱される前記基板を支持する複数の第２の支持ピンで構成された第２の支持ピン群とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の基板処理装置。
13. 前記第１の支持ピン群は、複数個であることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
14. 前記第２の支持ピン群は、１つであり、前記第１の支持ピン群よりも上側に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の基板処理装置。
15. 前記基板処理部が動作しない場合、前記冷却部には、複数の基板ホルダが保管されることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
16. 基板を予熱する予熱部と、前記基板を移送する移送部と、前記基板を処理する基板処理部と、処理された前記基板を冷却する冷却部とを含み、
    前記予熱部は、予熱チャンバと、前記予熱チャンバの内部に設けられ、前記基板を支持する基板支持ピンと、前記予熱チャンバの内部に設けられ、前記基板を載置する基板ホルダを支持する基板ホルダ支持ピンとを含み、
    前記基板ホルダには、前記基板支持ピンを貫通させることができる貫通孔が形成されており、
    前記基板支持ピンは、前記基板ホルダ支持ピンの内部に弾性的に挿入可能に設けられていることを特徴とする基板処理装置。
17. 前記基板支持ピンの下端には、前記基板ホルダ支持ピンの内部に変位変位可能に挿入される支持板が結合されており、
    前記基板ホルダ支持ピンは、中空管状体であって、前記基板支持ピンを通過させることができるガイド孔が上面部に形成されており、かつ
    前記基板ホルダ支持ピンの内部には、前記支持板を支持するコイルばねが配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
18. 前記基板支持ピンの一側には、前記基板支持ピンが前記基板ホルダ支持ピンの内部に挿入された状態を検知するセンサが設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
19. 前記センサは、前記基板支持ピンの挿入された状態を検知して、前記基板と前記基板ホルダとのアラインメント動作を停止させる制御部に接続されることを特徴とする請求項１８に記載の基板処理装置。
20. 前記制御部は、アラーム機能を果たすことを特徴とする請求項１９に記載の基板処理装置。
21. 前記基板処理部は、互いに独立して配置された第１の基板処理チャンバと第２の基板処理チャンバとを含み、
    前記第１の基板処理チャンバと前記第２の基板処理チャンバとが互いに垂直に積層されて配置されていることを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
22. 前記冷却部は、
    前記基板処理部で処理された前記基板を支持する複数の第１の支持ピンで構成された第１の支持ピン群と、
    前記予熱部で予熱される前記基板を支持する複数の第２の支持ピンで構成された第２の支持ピン群とを含むことを特徴とする請求項１６に記載の基板処理装置。
23. 前記第１の支持ピン群は、複数個であることを特徴とする請求項２２に記載の基板処理装置。
24. 前記第２の支持ピン群は、１つであり、前記第１の支持ピン群よりも上側に配置されていることを特徴とする請求項２２に記載の基板処理装置。

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