JP6006734B2 - 基板支持用ボートおよびこれを用いた支持ユニット - Google Patents

Description

本発明は、基板の全面を均一に支持し、基板の処理途中に基板が自重により変形することを防止することができる基板支持用ボートおよびこれを用いた支持ユニットに関する。

基板処理装置は、平板ディスプレイの製造時に用いられ、蒸着（Vapor Deposition）装置と、アニーリング（Annealing）装置とに大別される。

蒸着装置は、平板ディスプレイの核心構成をなす透明導電層、絶縁層、金属層またはシリコン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）などのような化学気相蒸着装置と、スパッタリング（Sputtering）などのような物理気相蒸着装置とがある。

そして、アニーリング装置は、基板に膜を蒸着した後、蒸着された膜の特性を向上させる装置であって、蒸着された膜を結晶化または相変化させる熱処理装置である。

一般的に、熱処理装置は、１つの基板を熱処理する枚葉式（Single Substrate Type）と、複数の基板を熱処理するバッチ式（Batch Type）とがある。枚葉式熱処理装置は、構成が簡単であるという利点があるが、生産性が低下するという欠点があり、大量生産にはバッチ式熱処理装置が多く用いられる。

バッチ式熱処理装置には熱処理空間を提供するチャンバが形成され、チャンバにはチャンバに搬入された複数の基板をそれぞれ支持する支持手段が必須的に用いられる。

しかしながら、従来の支持手段は、基板の縁部側を支えて支持するため、基板が熱処理されるときに、基板の自重により基板が撓み変形するおそれがあった。これにより、平板ディスプレイの特性が低下するため、基板処理工程の信頼性が低下するという問題があった。

本発明は、上記の従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、基板の全面を均一に支持し、基板の処理途中に基板が自重により変形することを防止することができる基板支持用ボートおよびこれを用いた支持ユニット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支持用ボートは、基板処理装置のチャンバに投入されて処理される基板を支持するボートであって、互いに対向する一対のメインバーと、前記一対のメインバーを互いに連結する複数の連結バーと、前記メインバーに設けられ、前記基板が搭載支持される複数の第１の支持ピンとを含む。一実施形態では、前記メインバーの一端部側には、半円形状に形成されて相対物に係合支持されるアーク状支持片が設けられ、前記メインバーの他端部側に位置する前記連結バーには、相対物に搭載支持される直線状支持片が設けられる。

また、上記の目的を達成するための本発明にかかる基板支持用支持ユニットは、基板処理装置のチャンバに投入されて処理される基板を支持する支持ユニットであって、前記チャンバの底面と接触する台座と、前記台座の一端部から垂直に延設された支持台と、前記支持台の一側面から水平に延設され、互いに間隔を有して上下に積層された形態で形成された複数の支持リブとをそれぞれ有し、互いに対向する一対がセットをなして前記チャンバの前面側および後面側にそれぞれ設けられたサポータと、セットをなす前記サポータの前記支持リブに一端部側および他端部側がそれぞれ支持されたクロス支持バーと、前記チャンバの前面側に位置する前記クロス支持バーおよび前記チャンバの後面側に位置する前記クロス支持バーに一端部側および他端部側がそれぞれ支持され、前記基板が搭載支持される複数の第１の支持ピンを有するボートとを含む。

本発明にかかる基板支持用ボートおよびこれを用いた支持ユニットは、複数の第１の支持ピンおよび第２の支持ピンにより基板の全面が均一に支持されるため、基板の処理時に、基板が自重により垂れることが防止される。そのため、基板を処理しても、基板の特性に変化がないことから、基板処理工程の信頼性が向上するという効果がある。

本発明の一実施形態にかかる基板支持用支持ユニットが設けられた基板処理装置の斜視図である。 図１に示す支持ユニットの拡大図である。 図２に示すサポータの拡大図である。 図３の「Ｂ」部の拡大図である。 図２に示すボートの拡大図である。 図２の「Ａ」部の拡大図である。 図５の「Ｃ」部の拡大図である。 本発明の一実施形態にかかるボートの使用状態を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかるボートの斜視図である。 本発明の他の実施形態にかかる第１の支持ピンの多様な形状を示す図である。 本発明の他の実施形態にかかる第１の支持ピンの多様な形状を示す図である。

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として示す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、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、限定的な意味で受け止めるものではなく、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の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、長さおよび面積、厚さなどとその形態は、便宜上、誇張して表現されることもある。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態にかかる基板支持用ボートおよびこれを用いた支持ユニットを詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる基板支持用支持ユニットが設けられた基板処理装置の斜視図である。

図示のように、基板処理装置１００は、略直方体形状に形成されて外観をなす本体１１０を含み、本体１１０の内部には、基板５０が処理されるチャンバ１１０ａが形成される。本体１１０は、直方体形状のみならず、基板５０の形状に応じて多様な形状に形成可能であり、チャンバ１１０ａは、密閉された空間として設けられる。

以下、基板５０の処理とは、基板５０を加熱および冷却する工程、基板５０上に所定の膜を蒸着するための全ての工程、基板５０上に蒸着された所定の膜をアニーリング、結晶化または相変化するための全ての熱処理工程などを含む概念として理解されなければならない。そして、基板５０の材質は、特に限定されず、ガラス、プラスチック、ポリマー、シリコンウエハまたはステンレススチールなどのような材質で形成可能である。

本体１１０の前面は開放されてドア１１３が設けられるが、ドア１１３はチャンバ１１０ａを開閉する。ドア１１３を開けてチャンバ１１０ａを開放した状態で、ロボットのアーム（図示せず）などで基板５０を支持し、基板５０をチャンバ１１０ａに搬入する。そして、ドア１１３を閉じてチャンバ１１０ａを閉鎖した状態で、基板５０を処理する。

本体１１０の内部には、基板５０を支持する支持ユニット１２０と、基板５０を加熱するためのヒータ（図示せず）と、基板５０を冷却させるための冷却管（図示せず）などが設けられる。

本実施形態にかかる支持ユニット１２０について、図１〜図４を参照して説明する。図２は、図１に示す支持ユニットの拡大図であり、図３は、図２に示すサポータの拡大図であり、図４は、図３の「Ｂ」部の拡大図である。

図示のように、本実施形態にかかる支持ユニット１２０は、サポータ１３０と、クロス支持バー１４０と、ボート１５０とを含む。

サポータ１３０は、チャンバ１１０ａを形成する本体１１０の底面に接触する台座１３１と、台座１３１の一端部から垂直に延設された支持台１３３と、支持台１３３の一側面から水平に延設され、互いに間隔を有して上下に積層された形態で形成された複数の支持リブ１３５とを有する。

サポータ１３０は、互いに対向する一対としてセットをなし、セットをなすサポータ１３０は、本体１１０の前面側の両角部および後面側の両角部にそれぞれ設けられる。そして、セットをなすサポータ１３０の支持リブ１３５は互いに対向する。

図２には、２セットのサポータ１３０が配置されていることを示し、互いに隣接する各々のサポータ１３０を互いに連結した仮想の線によりなる形状は略矩形である。すなわち、各サポータ１３０は、矩形の頂点部位に位置し、各サポータ１３０によりなる形状は、基板５０の形状に略対応する。

セットをなして互いに対向するサポータ１３０間の距離およびセットをなすサポータ１３０間の距離は、基板５０の大きさに応じて適切に調整することができる。

セットをなすサポータ１３０の支持リブ１３５には、クロス支持バー１４０の左端部側および右端部側がそれぞれ固定支持される。そして、チャンバ１１０ａの前面側および後面側に位置してそれぞれセットをなすサポータ１３０の支持リブ１３５にそれぞれ支持されたクロス支持バー１４０は、それぞれ上下に配置されて互いに平行をなすことはいうまでもない。また、チャンバ１１０ａの前面側に位置してセットをなすサポータ１３０の支持リブ１３５にそれぞれ支持された各々のクロス支持バー１４０と、チャンバ１１０ａの後面側に位置してセットをなすサポータ１３０の支持リブ１３５にそれぞれ支持された各々のクロス支持バー１４０とは、同じ高さに位置することはいうまでもない。

クロス支持バー１４０がサポータ１３０に安定して支持されるように、支持リブ１３５には、クロス支持バー１４０に対応する形状に形成され、クロス支持バー１４０の端部側が係合支持される載置溝１３５ａが形成される。そして、載置溝１３５ａが形成された支持リブ１３５の部位には、載置溝１３５ａの長さ方向と垂直に係止溝１３５ｂが形成され、クロス支持バー１４０の端部側の外周面には、係止溝１３５ｂに挿入係止される係止リング１４１がそれぞれ形成される。

載置溝１３５ａにクロス支持バー１４０が係合支持されるため、クロス支持バー１４０が支持リブ１３５上において前後方向に変位することが防止される。そして、載置溝１３５ａに垂直な係止溝１３５ｂおよび係止リング１４１により、クロス支持バー１４０が支持リブ１３５上において左右方向に変位することが防止される。

図２には、クロス支持バー１４０が台座１３１にも支持されていることが示されており、この場合には、台座１３１の上面にも、支持リブ１３５の上面に形成された載置溝１３５ａおよび係止溝１３５ｂが同様に形成できる。

チャンバ１１０ａの前面側に位置するクロス支持バー１４０と後面側に位置するクロス支持バー１４０には、基板５０が搭載支持されるボート１５０が搭載支持される。ボート１５０について、図２、図５〜図７を参照して説明する。図５は、図２に示すボートの拡大図であり、図６は、図２の「Ａ」部の拡大図であり、図７は、図５の「Ｃ」部の拡大図である。

図示のように、ボート１５０は、互いに間隔を有して対向して配置された一対のメインバー１６１と、メインバー１６１を互いに連結する複数の連結バー１７１とを有する。

メインバー１６１の前端部側は、チャンバ１１０ａ（図１参照）の前面側に位置するいずれか１つのクロス支持バー１４０にそれぞれ持設され、後端部側は、チャンバ１１０ａの後面側に位置する他の１つのクロス支持バー１４０にそれぞれ持設される。

ボート１５０がクロス支持バー１４０に強固に支持されるように、メインバー１６１の前端部には、チャンバ１１０ａの前面側に位置するクロス支持バー１４０に係止固定されるアーク状支持片１６３が設けられる。アーク状支持片１６３の形状は、クロス支持バー１４０の外形に対応する形状である半円形に形成される。

そして、メインバー１６１の後端部側に位置する連結バー１７１には、クロス支持バー１４０に搭載支持されるバー形状の直線状支持片１６４が設けられる。直線状支持片１６４は、クロス支持バー１４０と垂直に配置されてクロス支持バー１４０に搭載支持される。

アーク状支持片１６３がクロス支持バー１４０に係合支持され、直線状支持片１６４がクロス支持バー１４０に搭載支持されるため、ボート１５０はクロス支持バー１４０に強固に搭載支持される。また、アーク状支持片１６３が半円形に形成されてクロス支持バー１４０に係合支持され、直線状支持片１６４がバー形状に形成されてクロス支持バー１４０に搭載支持されるため、ボート１５０を上側へ持ち上げるだけで、ボート１５０がクロス支持バー１４０から分離される。したがって、ボート１５０をクロス支持バー１４０から容易に分離することができる。

メインバー１６１および連結バー１７１には、基板５０が搭載支持される第１および第２の支持ピン１６６、１７３がそれぞれ複数個設けられる。第１および第２の支持ピン１６６、１７３がメインバー１６１および連結バー１７１に一定間隔で複数個設けられるため、基板５０の全面が均一に支持される。したがって、基板５０の処理時に、基板５０が自重により垂れることが防止される。

基板５０が接触支持される第１および第２の支持ピン１６６、１７３の上端部は、ラウンド状に形成されて基板５０と点接触することが好ましい。すると、基板５０の下面も、上面と同様に全て露出した状態になるため、基板５０がより均一に処理される。

図２に示すように、ボート１５０は、基板５０の大きさに応じて、大きさが互いに異なる２つのボート１５０ａ、１５０ｂがクロス支持バー１４０に搭載支持できる。

そして、クロス支持バー１４０には、ボート１５０が、クロス支持バー１４０上において、クロス支持バー１４０に沿って変位することを防止するストッパ１４３（図６参照）が複数個設けられる。ストッパ１４３は、チャンバ１１０ａの前面側に位置するクロス支持バー１４０に設けられてアーク状支持片１６３と接触する。

１つのボート１５０で１つの基板５０を支持することができ、また、図２に示すように、複数のボート１５０ａ、１５０ｂで１つの基板５０を支持することもできる。したがって、ボート１５０のメインバー１６１に設けられたアーク状支持片１６３の個数に対応してストッパ１４３の個数が設けられることはいうまでもない。

連結バー１７１は、メインバー１６１と略直角をなし、一対のメインバー１６１を互いに一体に連結する。連結バー１７１は、メインバー１６１より低い位置に配置されて結合されることが好ましい。このために、連結バー１７１は、一対のメインバー１６１の間に位置してメインバー１６１より下側に配置され、第２の支持ピン１７３が設けられた水平バー１７１ａと、水平バー１７１ａの両端部からそれぞれ上側にベンディング形成され、メインバー１６１にそれぞれ結合される結合バー１７１ｂとを有することができる。結合バー１７１ｂは、ボート１５０の構造に応じて、水平バー１７１ａから複数回ベンディング形成できることはいうまでもない。

連結バー１７１をメインバー１６１より低く配置させる理由は、第１および第２の支持ピン１６６、１７３に基板５０を搭載して基板５０を処理するときに、基板５０と連結バー１７１との間に十分な間隔が形成されるようにし、基板５０の処理時に投入される基板の処理ガスが円滑に流れるようにするためである。

連結バー１７１は互いに異なる間隔を有することができる。連結バー１７１が互いに異なる間隔で配置される場合、互いに異なる間隔を有する連結バー１７１に設けられた第２の支持ピン１７３は、複数回ベンディング形成できる。

詳細に説明すると、第２の支持ピン１７３（図７参照）の中間部位はベンディング１７３ａされ、第２の支持ピン１７３の上側部位および下側部位の長さ方向の中心をそれぞれ通る仮想の直線Ｌ１、Ｌ２は、互いに平行に形成される。すなわち、連結バー１７１に結合された第２の支持ピン１７３の下側部位の外側に上側部位が位置するため、第２の支持ピン１７３の下側部位の外側に離隔した上側部位が基板５０を支持する。すると、連結バー１７１間の間隔が一定でないときに、連結バー１７１に設けられた第２の支持ピン１７３が一定の間隔を有して基板５０の全面を均一に支持することができる。

第２の支持ピン１７３の下側部位が円形に形成されて第２の支持ピン１７３が回転できる場合、第２の支持ピン１７３を回転させ、基板５０（図１参照）が垂れる部位を容易に支持することができる。

ボート１５０のメインバー１６１の端部側には、基板５０の角部側と接触し、基板５０が第１および第２の支持ピン１６６、１７３上で変位することを防止する第３の支持ピン１６７がそれぞれ設けられる。

１つのボート１５０を用いて基板５０を支持する場合には、第３の支持ピン１６７が一対のメインバー１６１の両端部側にそれぞれ設けられる。しかし、図２に示すように、２つのボート１５０ａ、１５０ｂを用いて１つの基板５０を支持する場合には、互いに離隔したボート１５０ａの外側のメインバー１６１およびボート１５０ｂの外側のメインバー１６１にのみ第３の支持ピン１６７がそれぞれ設けられる。

そして、メインバー１６１の両端部側には、ロボットのアーム（図示せず）が係合係止される係止フック１６９がそれぞれ設けられる。前記ロボットのアームが係止フック１６９に係合されて係止フック１６９を昇降させると、ボート１５０が昇降する。

前記ロボットのアームを係止フック１６９に係止するときに、前記ロボットのアームが第１の支持ピン１６６と干渉しないように、係止フック１６９の高さおよび位置を適切に調整することができる。

図８は、本発明の一実施形態にかかるボートの使用状態を示す図であり、これを説明する。

図示のように、ボート１５０は、基板５０の大きさに応じて、幅の広いボート１５０ａと、幅の狭いボート１５０ｂとがともに使用可能である。互いに隣接するボート１５０ａの内側のメインバー１６１とボート１５０ｂの内側のメインバー１６１には第３の支持ピン１６７が設けられず、互いに離隔したボート１５０ａの外側のメインバー１６１およびボート１５０ｂの外側のメインバー１６１に第３の支持ピン１６７がそれぞれ設けられる。

本実施形態にかかる基板支持用ボートおよびこれを用いた支持ユニットは、複数の第１および第２の支持ピン１６６、１７３により基板５０の全面が均一に支持されるため、基板５０の処理時に、基板５０が自重により垂れることが防止される。

図９は、本発明の他の実施形態にかかるボートの斜視図であり、これを説明する。

図示のように、本発明の他の実施形態にかかるボート２５０において、第１の支持ピン２６６の下部側および第２の支持ピン２７３の下部側は、メインバー２６１および連結バー２７１にそれぞれ着脱可能に結合される。このために、メインバー２６１および連結バー２７１には、第１の支持ピン２６６および第２の支持ピン２７３が挿脱される第１の結合溝２６１ａおよび第２の結合溝２７１ａがそれぞれ形成される。

第１および第２の支持ピン２６６、２７３が着脱されるため、基板５０の処理時に、基板５０の自重により基板５０が垂れる部位に第１および第２の支持ピン２６６、２７３を集中的に配置することができる。したがって、基板５０が変形することをより完全に防止することができる。

第１および第２の支持ピン２６６、２７３の下部側の形状と第１および第２の結合溝２６１ａ、２７１ａの形状は、それぞれ互いに対応することはいうまでもない。

図１０および図１１は、本発明の他の実施形態にかかる第１の支持ピンの多様な形状を示す図であり、これを説明する。

図１０は、第１の支持ピン３６６の下部側の断面形状が楕円形であることを示し、図１１は、第１の支持ピン４６６の下部側の断面形状が角形であることを示す。第１の支持ピン３６６、４６６が挿脱される第１の結合溝３６１ａ、４６１ａの形状は、第１の支持ピン３６６、４６６の形状に対応すべきことはいうまでもない。

そして、図９で説明した第２の支持ピン２７３および第２の結合溝２７１ａの形状も、互いに対応する断面形状が楕円形または断面形状が角形にそれぞれ形成できる。

第１の支持ピン１６６、２６６、３６６、４６６の形状が互いに異なり、第２の支持ピン１７３、２７３の形状が互いに異なると、第１の支持ピン１６６、２６６、３６６、４６６の結合位置および第２の支持ピン１７３、２７３の結合位置を表示する機能を果たす。

上述した本発明の実施形態に関する図面は、詳細な輪郭ラインを省略したものであり、本発明の技術思想に属する部分が容易に分かるように概略的に示したものである。また、上記の実施形態は、本発明の技術思想を限定する基準になるのではなく、本発明の請求の範囲に含まれた技術事項を理解するための参照的な事項に過ぎない。

Claims (10)

1. 基板処理装置のチャンバに挿入され処理される基板を支持するボートであって、
   互いに対向する一対のメインバーと、
   前記一対のメインバーを互いに連結する複数の連結バーと、
   前記メインバーに設けられ、前記基板が搭載支持される複数の第１の支持ピンとを含み、
   前記メインバーの一端部側には、半円形状に形成されて相対物に係合支持されるアーク状支持片が設けられ、
   前記メインバーの他端部側に位置する前記連結バーには、相対物に搭載支持される直線状支持片が設けられていることを特徴とする基板支持用ボート。
2. 前記連結バーには、前記基板を支持する複数の第２支持ピンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持用ボート。
3. 前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンは、前記メインバーおよび前記連結バーにそれぞれ着脱可能に結合されていることを特徴とする請求項２に記載の基板支持用ボート。
4. 前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンの一側部位は、断面形状が円形、楕円形または角形の中から選択されたいずれか１つの形状に形成され、
   前記メインバーおよび前記連結バーには、前記第１支持ピンの一側部位および前記第２支持ピンの一側部位がそれぞれ挿脱される第１結合溝および第２結合溝が、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンの形状にそれぞれ対応して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の基板支持用ボート。
5. 前記連結バーは、
   前記第２支持ピンが設けられて一対の前記メインバーの間に位置する水平バーと、
   前記水平バーの両端部でそれぞれベンディング形成され、一対の前記メインバーのいずれか１つの前記メインバーと他の１つの前記メインバーにそれぞれ結合される結合バーを有し、前記メインバーの下側に位置することを特徴とする請求項２に記載の基板支持用ボート。
6. 前記結合バーは、前記水平バーから複数回ベンディング形成されていることを特徴とする請求項５に記載の基板支持用ボート。
7. 前記連結バーのうち、一部は互いに異なる間隔を有し、
   互いに異なる間隔を有する前記連結バーに設けられた前記第２支持ピンは、中間部位がベンディングされて前記連結バーに回転可能に設けられ、
   前記連結バーに設けられた前記第２支持ピンの一側部位および前記基板が支持される前記第２支持ピンの他側部位の長さ方向の中心をそれぞれ通る仮想の直線は、互いに平行であることを特徴とする請求項２に記載の基板支持用ボート。
8. 前記第２支持ピンの中間部位は、複数回ベンディングされていることを特徴とする請求項７に記載の基板支持用ボート。
9. 一対の前記メインバーの一端部側および他端部側には、前記基板の角部側を支持する第３支持ピンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持用ボート。
10. 前記メインバーの両端部側には、ロボットのアームが係合係止される係止フックがそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の基板支持用ボート。

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