KR100642030B1 - 기판 가열장치 및 반입장치 - Google Patents

Abstract

(과제)

기판 가열장치에 관한 것으로, 특히, 유리기판 등의 투명한 기판을, 램프를 사용하여 가열할 수 있는 기판 가열장치에 관한 것이다.

(해결수단)

기판 가열장치 (1) 는, 파장변환판 (3) 을 갖고 있고, 파장변환판 (3) 은 할로겐램프 (2) 로부터 방사된 광의 최대강도파장을, 장파장측으로 시프트시켜, 유리기판 (4) 에 조사하고 있다. 파장변환판 (3) 으로부터 방사되어, 최대강도파장이 장파장측으로 시프트된 광은, 유리기판 (4) 에도 효율적으로 흡수되므로, 유리기판 (4) 을 고속으로 승온시킬 수 있다.

기판 가열장치

Description

기판 가열장치 및 반입장치 {SUBSTRATE HEATING APPARATUS AND APPARATUS FOR CARRYING IN THE SUBSTRATE}

도 1 은 할로겐램프의 분광강도분포와, 액정표시패널에 사용되는 유리기판의 흡수효율을 나타내는 그래프.

도 2 는 액정표시패널에 사용되는 유리기판의 분광투과율을 나타내는 그래프.

도 3 은 흑색체의 온도가 149.2 ℃ 의 상태에서의 흑색체의 분광투과율을 설명하는 그래프.

도 4 는 흑색체의 온도가 149.2 ℃ 의 상태에서의 흑색체로부터 방사되는 광의 스펙트럼 강도분포를 나타내는 그래프.

도 5 는 본 발명의 일 실시형태의 진공처리장치를 설명하는 평면도.

도 6 은 본 발명의 일 실시형태의 반입·취출실과 기판 가열장치를 설명하는 단면도.

도 7 에 있어서, 도 7 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태의 기판 가열장치를 설명하는 평면도이고, 도 7 의 (b) 는 본 발명의 일 실시형태의 기판 가열장치를 설명하는 단면도.

도 8 은 본 발명의 일 실시형태의 기판 가열장치에 있어서, 기판온도가 균일 하지 않은 상태를 설명하는 사시도.

도 9 에 있어서, 도 9 의 (a) 는 본 발명의 일 실시형태의 파장변환판을 설명하는 평면도이고, 도 9 의 (b) 는 본 발명의 일 실시형태의 파장변환판을 설명하는 단면도.

도 10 은 본 발명의 일 실시형태의 기판 가열장치에 있어서, 기판온도가 균일한 상태를 설명하는 사시도.

도 11 에 있어서, 도 11 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판 가열장치를 설명하는 평면도이고, 도 11 의 (b) 는 본 발명의 다른 실시형태의 기판 가열장치를 설명하는 단면도.

도 12 에 있어서, 도 12 의 (a) 는 본 발명의 다른 실시형태의 파장변환판을 설명하는 평면도이고, 도 12 의 (b) 는 본 발명의 다른 실시형태의 파장변환판을 설명하는 단면도.

도 13 에 있어서, 도 13 의 (a) 는 본 발명의 기타 파장변환판을 설명하는 평면도이고, 도 13 의 (b) 는 본 발명의 기타 파장변환판을 설명하는 단면도.

도 14 에 있어서, 도 14 의 (a) 는 종래의 기판 가열장치를 설명하는 평면도이고, 도 14 의 (b) 는 종래의 기판 가열장치를 설명하는 단면도.

도 15 에 있어서, 도 15 의 (a) 는 종래의 다른 기판 가열장치를 설명하는 평면도이고, 도 15 의 (b) 는 종래의 다른 기판 가열장치를 설명하는 단면도.

※도면 주요 부분에 대한 부호의 설명※

1 : 기판 가열장치 2, 12₁ ∼ 12₅ … : 할로겐램프 (발광수단)

3, 13 : 파장변환판 4 : 유리기판 (기판)

5₁, 5₂, 5₃ …: 기판지지핀 7, 17 : 교류전원

8, 18 : 알루미박 20 : 반입·취출장치 (반입장치)

본 발명은 기판 가열장치의 기술분야에 관련된 것으로, 특히, 진공처리장치 등에 사용되는 기판 가열장치에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 진공처리장치에 있어서는, 진공처리시에 기판을 가열할 필요가 있으므로, 처리실 외에, 가열전용의 가열실을 설치해 놓고, 그 내부에서 기판을 가열하여 소정의 온도로 한 후에, 처리실내로 반입하였다.

그러나, 상기의 진공처리장치에서는, 가열실을 설치한만큼 진공처리장치가 커지는 문제점이 있었다. 특히, 액정표시장치 등에 사용되는 유리기판은 크므로, 가열실도 그만큼 크게 만들어야 되기 때문에, 진공처리장치도 커진다.

따라서, 진공처리장치외와의 사이에서 기판의 출납을 하는 반입·취출실에, 기판 가열장치를 형성하여, 반입·취출실내에서 기판을 가열함으로써, 가열전용의 가열실을 형성하지 않은 진공처리장치가 고려되고 있다.

일반적으로 사용되고 있는 기판 가열장치의 일례를 도 14 의 (a), (b) 의 부호 (110) 에 나타낸다. 도 14 의 (b) 는 도 14 의 (a) 의 X-X 선 단면도이다. 이 기판 가열장치 (110) 는 2 장의 카본플레이트 (111,112) 와 시스히터 (113) 와, 교류전원 (117) 을 갖고 있다. 시스히터 (113) 는 2 장의 카본플레이트 (111, 112) 와의 사이에 끼워져 배치되어, 교류전원 (117) 에 접속되어 있다. 또, 2 장의 카본플레이트 (111, 112) 중 일방의 카본플레이트 (111) 에는, 기판을 얹어놓을 수 있도록 되어 있다.

미리 일방의 카본플레이트 (111) 상에 기판 (114) 을 얹어놓은 상태에서, 교류전원 (117) 을 기동하면, 시스히터 (113) 에 교류전원이 공급되어, 시스히터 (113) 가 발열하고, 그 열이 일방의 카본플레이트 (111) 를 통하여 기판 (114) 에 전도되어, 전도된 열에 의해 기판 (114) 의 온도가 상승된다.

이와 같이, 상술의 기판 가열장치 (110) 에서는, 열전도를 이용하여 기판 (114) 을 가열할 수 있기 때문에, 모든 재질의 기판 (114) 을 가열할 수 있는 이점이 있으나, 기판의 온도를 소정의 온도까지 상승시킬 때까지 장시간을 필요로 하는 결점이 있었다.

한편, 기판을 고속으로 승온시킬 수 있는 기판 가열장치로서는, 도 15 의 (a),(b) 에 나타내는 기판 가열장치 (120) 가 알려져 있다. 도 15 의 (b) 는 도 15 의 (a) 의 Y-Y 선의 단면도이다.

이 기판 가열장치 (120) 는, 할로겐램프 (121) 와, 3 개의 기판지지핀 (122₁, 122₂, 122₃) 과, 교류전원 (127) 을 갖고 있다.

할로겐램프 (121) 는, 링형상으로 성형되어 있고, 교류전원 (127) 에 접속되어 있다. 할로겐램프 (121) 의 주위에는, 기판지지핀 (122₁, 122₂, 122₃) 이 세 워설치되어 있다.

3 개의 기판지지핀 (122₁, 122₂, 122₃) 의 상부선단에 기판 (124) 을 얹어놓은 상태로, 교류전원 (127) 을 기동하여, 할로겐램프 (121) 에 교류전류를 흘려보내면, 할로겐램프 (121) 로부터 광이 방출된다. 할로겐램프 (121) 로부터 방출된 광은 기판 (124) 의 이면에 조사되어, 흡수되면, 그 광의 에너지에 의해 기판 (124) 이 가열된다.

기판 (124) 이, 광의 투과율이 낮은 물질로 이루어지는 경우에는, 광은 기판 (124) 을 투과하지 않고 효율적으로 흡수되므로, 광에너지가 효율적으로 흡수되어, 기판 (124) 은 단시간에 소정의 온도까지 승온된다.

그러나, 예를 들면 유리기판과 같이, 투과율이 높은 물질로 기판 (124) 이 구성되는 경우에는, 할로겐램프 (121) 로부터 방출되는 광의 대부분은 기판 (124) 을 투과해버려, 방사광이 기판 (124) 에 흡수되는 비율이 매우 낮으므로, 기판 (124) 을 고속으로 승온시킬 수 없는 문제가 있었다.

또한, 비투명체의 배선막이 표면에 형성된 유리기판을 가열하는 경우에는, 기초의 유리기판이 승온되기 전에, 배선막만이 광을 흡수하여 국부적으로 승온되어, 그 결과 열에 의한 디바이스 파괴가 발생하는 등의 문제도 있었다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로, 유리기판 및 배선막이 부착된 유리기판을 급속하게 가열할 수 있는 기술을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1 기재의 발명은, 기판 가열장치로, 발광수단과, 기판을 지지가능하게 구성된 지지장치와, 상기 지지수단에 지지된 상기 기판과 상기 발광수단의 사이에 위치하여 상기 발광수단으로부터 조사되는 광을 흡수하여 조사광중의 최대강도를 나타내는 파장을 장파장측으로 시프트시켜 상기 기판에 조사하는 파장변환판을 갖는다.

청구항 2 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 기판 가열장치로, 상기 파장변환판은, 상기 지지수단에 지지된 기판에 대하여, 평행이 되도록 배치되어 있다.

청구항 3 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 기판 가열장치로, 상기 파장변환판은, 3.5 ㎛ 미만의 단파장측에 있는 최대강도파장을, 3.5 ㎛ 이상의 장파장측으로 시프트시키도록 구성된 것을 특징으로 한다.

청구항 4 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 기판 가열장치로, 상기 파장변환판은, 흑색 카본을 주성분으로 하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 기판 가열장치로, 상기 파장변환판은, 방사율이 높은 물질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 6 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 기판 가열장치로, 상기 파장변환판은, 그라파이트, 알루미나, 실리카 및 지르코니아 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 7 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 기판 가열장치로, 상기 파장변환판보다도 방사율이 낮은 저방사율 물질이, 상기 파장변환판의 일부에 형성되어 이 루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 8 기재의 발명은, 청구항 7 기재의 기판 가열장치로, 상기 저방사율 물질은, 상기 발광수단으로부터 상기 파장변환판을 향하여 수직선을 그었을 때에, 상기 파장변환판의 표면으로, 상기 수직선상의 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.

청구항 9 기재의 발명은, 청구항 7 기재의 기판 가열장치로, 상기 저방사율 물질은, 금속박으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

청구항 10 기재의 발명은, 반입장치로, 진공펌프에 접속된 반입실과, 상기 반입실내에 배치된 발광수단과, 상기 반입실에 형성된 도어와, 상기 도어를 열어 상기 반입실내로 반입된 기판을 상기 반입실내에서 지지하는 지지수단과, 상기 지지수단에 지지된 상기 기판과 상기 발광수단의 사이에 위치하여 상기 발광수단으로부터 조사되는 광을 흡수하고 조사광중의 최대강도를 나타내는 파장을 장파장측으로 시프트시켜 상기 기판에 조사하는 파장변환판을 갖는다.

일반적으로, 기판가열용의 램프히터로서는 할로겐램프가 많이 사용되고 있다.

도 1 의 곡선 (A) 에, 할로겐램프의 분광강도비를 나타낸다. 곡선 (A) 으로부터, 할로겐램프로부터는 0.5 ㎛ 이상 4.5 ㎛ 이하의 파장영역의 광이 방출되고, 특히 약 0.8 ㎛ 이상 1.4 ㎛ 이하의 파장영역의 강도비는 0.8 이상으로, 할로겐램프로부터는 이 파장영역의 광이 강하게 방출되는 것을 알 수 있다.

유리기판의 분광투과율을 도 2 의 곡선 (C) 에 나타낸다. 곡선 (C) 에 나타낸 바와 같이, 파장이 약 0.5 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하의 범위에서는, 투과율은 약 90% 로 된다. 따라서, 할로겐램프로부터 주로 방출되는 0.8 ㎛ 이상 1.4 ㎛ 이하의 파장영역의 광은, 그 대부분이 유리기판을 투과하고, 유리기판에는 흡수되지 않는다.

이에 대하여, 도 2 의 곡선 (C) 으로부터, 3.5 ㎛ 이상의 파장영역에서는, 분광투과율이 10% 이하로 되어 있어, 유리기판에 90% 이상의 광이 흡수되지만, 도 1 의 곡선 (A) 으로부터 3.5 ㎛ 이상의 파장영역에서는, 할로겐램프로부터 방출되는 광의 강도비는 0.1 이하이기 때문에, 할로겐램프로부터 발광되는 약한 광밖에 흡수되지 않는다.

이와 같이, 할로겐램프로부터 유리기판에 광을 조사하여도, 그 광은 유리기판에는 대부분은 흡수되지 않는다. 도 1 의 곡선 (B) 에, 할로겐램프로부터 광을 유리기판에 조사한 경우에 있어서의 광의 흡수효율을 나타낸다. 여기에서 흡수효율이란, 할로겐램프가 발하는 광의 각 파장에서의 강도비에, (1-(분광투과율)) 을 곱한 값이다. 곡선 (B) 에 나타낸 바와 같이, 파장 0.5 ㎛ ∼ 3.5 ㎛ 의 범위에서는, 각 파장에서의 광의 흡수효율은 0.1 이하이기 때문에, 할로겐램프로부터 유리기판으로 조사된 광은, 유리기판에 10% 이하밖에 흡수되지 않는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이, 할로겐램프로부터 방출된 광은 대부분 유리기판에 흡수되지 않으므로, 할로겐램프로부터 방출된 광을 그대로 유리기판에 조사한 경우에는, 유리기판을 고속으로 승온시킬 수는 없다.

그러나, 상술한 바와 같이 도 2 의 곡선 (C) 으로부터, 파장이 3.5 ㎛ 이상 의 장파장의 범위에서는, 유리기판의 분광투과율이 10% 이하이고, 유리기판에는 90% 이상의 광이 흡수되어 있으므로, 예를 들면 3.5 ㎛ 이상의 장파장으로 강도비가 최대가 되는 광을 유리기판에 조사할 수 있으면, 유리기판에 다량의 광을 흡수시킬 수 있는 것이 추정된다.

따라서, 본 발명의 발명자들은, 할로겐램프와 기판의 사이에 판형상의 흑색체를 삽입하는 시도를 하였다.

도 3 의 곡선 (D) 에, 흑색체에 광을 조사한 경우의 분광투과율을 나타냈다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 할로겐램프가 주로 방출하는 광의 파장영역인 1.1 ㎛ 이상 2.0 ㎛ 이하에서는, 투과율은 약 1% 이하로 낮고, 광의 99% 이상이 흡수되고 있다. 이 때문에, 할로겐램프로부터 흑색체에 광을 조사하면, 조사된 광의 대부분은 흑색체에 흡수되므로, 흡수된 광의 에너지에 의해 흑색체가 승온한다. 온도가 상승된 흑색체로부터는, 온도에 따른 광이 방사된다.

도 4 의 곡선 (E) 에, 흑색체의 온도가 149.2℃ 까지 상승한 경우의, 흑색체로부터 복사되는 광의 스펙트럼강도를 나타낸다. 곡선 (E) 으로부터, 흑색체로부터는 6.5 ㎛ 를 피크로 한 4 ㎛ 이상 12 ㎛ 이하의 파장영역의 광이 18% 이상의 스펙트럼강도로 방사되고 있고, 이 파장범위에서의 광이 주로 흑색체로부터 방사되는 것을 알 수 있다.

도 2 의 곡선 (C) 으로부터, 파장이 4 ㎛ 이상의 광의 투과율은 10% 이하이고, 90% 이상의 광이 유리기판에 흡수된다. 한편, 곡선 (E) 으로 설명한 바와 같이, 흑색체로부터는, 6.5 ㎛ 를 피크로 한 4 ㎛ 이상 12 ㎛ 이하의 파장영역의 광이 주로 방출되므로, 흑색체로부터 방출된 광의 대부분은, 90% 이상 유리기판에 흡수되므로, 흑색체를 형성하지 않은 경우에 비하여 유리기판에 다량의 광에너지가 흡수되어, 기판을 단시간에 소정의 온도까지 승온시킬 수 있다.

이상의 고찰을 감안하여, 본 발명에서는 파장변환판을 형성하여, 발광수단 (할로겐램프) 로부터 방출되는 광의 최대강도파장을 장파장측으로 시프트시켜, 기판에 조사하고 있다. 이 때문에, 유리기판과 같이 투명한 기판에 광을 조사한 경우에서도, 파장변환판으로부터 방사된 광은 기판을 투과하지 않고 기판에 흡수되므로, 기판을 효율적으로 가열할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 파장변환판을 흑색 카본을 주성분으로서 구성하여도 된다. 이 경우에는 파장변환판에 광을 조사하면, 조사된 광의 대부분은 파장변환판에 흡수되어 온도가 상승하고, 상승된 온도에 따른 파장의 광이 파장변환판으로부터 방사된다.

본 발명에 있어서, 할로겐램프와 대향하는 영역의 파장변환판은, 다른 영역에 비하여 할로겐램프와 가깝기 때문에, 파장변환판의 할로겐램프와 대향하는 영역의 온도는, 다른 영역의 온도에 비하여 높아지고, 할로겐램프와 대향하는 영역의 파장변환판으로부터 방사되는 광의 에너지강도는, 다른 영역으로부터 방사되는 광의 에너지강도보다도 강해진다.

이 때문에 기판상에서는, 파장변환판을 통하여 할로겐램프와 대향하는 영역에, 다른 영역보다도 강한 에너지강도를 갖는 광이 조사되어, 다른 영역보다도 고온으로 가열되어 버리므로, 기판을 균일하게 가열할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명에 있어서, 예를 들면 금속박과 같이, 파장변환판의 방사율보다도 낮은 방사율을 갖는 저방사율 물질을 파장변환판의 일부에 형성하여도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 파장변환판의 일부로부터 방사되는 광의 에너지강도가, 다른 영역으로부터 방사되는 광의 에너지강도보다도 낮아지도록 할 수 있고, 기판에 조사되는 광의 에너지강도를 균일하게 하도록 할 수 있으므로, 기판을 균일한 온도로 가열하는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 반입장치에 의하면, 본 발명의 기판 가열장치가 반입실내에 형성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써, 반입실내에서 기판을 가열하여 진공조에 반송할 수 있기 때문에, 진공처리장치에 가열전용의 가열실을 형성할 필요가 없어, 가열실의 분량만큼 진공처리장치를 작게 할 수 있다.

(발명의 실시형태)

이하에서 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

도 5 의 부호 (21) 에, 본 발명의 실시형태의 진공처리장치를 나타낸다. 이 진공처리장치 (21) 는, 멀티챔버방식의 매엽(枚葉)식의 장치로, 도시하지 않은 반송로봇이 형성되어 있는 반송실 (22) 의 주위에, 기판의 출납을 행하기 위한 반입·취출장치 (20) 와, 제 1 ∼ 제 3 막형성실 (23 ∼ 25) 이 형성되고, 이들은 전부 도시하지 않은 게이트밸브를 통하여 연결되어 있다.

또, 이들의 반송실 (22), 반입·취출장치 (20), 제 1 ∼ 제 3 막형성실 (23 ∼ 25) 은, 도시하지 않은 진공펌프 등을 갖는 진공배기계에 연결되어 있다. 또한, 기판은, 반송로봇에 의해 반입·취출장치 (20) 와 제 1 ∼ 제 3 막형성실 (23 ∼ 25) 의 사이를 자유롭게 반송할 수 있도록 되어 있다.

상술의 반입·취출장치 (20) 의 구성을 도 6 에 나타낸다. 반입·취출장치 (20) 는 진공배기가능한 반입·취출실 (12) 을 갖고 있다. 반입·취출실 (12) 의 측면에는, 기판을 출납하기 위한 도어 (27) 가 형성되어 있고, 내부바닥면에는 도 6 에 나타낸 바와 같이 지지체 (6) 가 형성되어 있다. 지지체 (6) 에는, 그 표면으로부터 연직방향으로 돌출되도록, 3 개의 기판지지핀 (5₁, 5₂, 5₃) 이 배치되어 있고, 기판지지핀 (5₁, 5₂, 5₃) 의 상부 선단에 기판 (4) 을 얹어놓을 수 있도록 되어 있다.

상기의 반입·취출실 (12) 내에는 기판 가열장치 (1) 가 형성되어 있다.

도 7 의 부호 (1) 에, 본 실시형태의 기판 가열장치의 일례를 나타낸다. 도 7 의 (b) 는, 도 7 의 (a) 의 A-A 선의 단면도이다. 이 기판 가열장치 (1) 는, 램프부 (61) 와, 상술한 기판지지핀 (5₁, 5₂, 5₃) 으로 구성되고, 램프부 (61) 는, 할로겐램프 (2) 와 파장변환판 (3) 을 갖고 있다.

할로겐램프 (2) 는, 링형상으로 만곡되어 성형되어 있는 유리관을 갖고, 그 유리관내에 도시하지 않은 필라멘트가 형성되어, 할로겐가스가 봉입되어 이루어진다. 할로겐램프 (2) 에는 교류전원 (7) 이 접속되어 있고, 교류전원 (7) 을 기동하면 필라멘트에 통전가능하도록 되어 있다.

파장변환판 (3) 은 흑색의 카본이 판형상으로 성형되어 구성되어 있고, 할로겐램프 (2) 의 하방에, 할로겐램프 (2) 와 소정간격을 두어 배치되어 있다. 여 기에서는 그 소정간격을 10 ㎜ 로 한다.

상기의 진공처리장치 (21) 를 이용하여, 액정표시패널에 사용되는 유리기판 (4) 에 3층막을 막형성하기 위해서는, 먼저 반입·취출실 (12) 에 형성된 도어 (27) 를 열어 유리기판 (4) 을 반입·취출실 (12) 의 실내에 넣어, 기판지지핀 (5₁, 5₂, 5₃) 의 상부선단에 얹어놓는다. 이 상태에서는 도 6 에 나타낸 바와 같이, 파장변환판 (3) 은 할로겐램프 (2) 와 유리기판 (4) 의 상면과의 사이에, 유리기판 (4) 과 소정간격을 두어 배치되어 있다. 여기에서는 그 소정간격을 20 ㎜ 로 한다.

이 상태에서, 반입·취출실 (12) 에 접속된 진공펌프 (50) 를 기동하여, 반입·취출실 (12) 을 진공배기하여, 반입·취출실 (12) 내를 소정의 진공도로 함과 동시에, 교류전원 (7) 을 기동하여 필라멘트에 통전하면, 필라멘트가 발광하여 할로겐램프 (2) 로부터 광이 방출된다.

방출된 광 중, 유리기판 (4) 방향으로 향하는 광은, 파장변환판 (3) 에 조사된다.

파장변환판 (3) 은 흑색체로, 광을 대부분 투과하지 않으므로, 파장변환판 (3) 에 조사된 광은 그 대부분이 파장변환판 (3) 에 흡수되어, 흡수된 광에너지에 의해, 파장변환판 (3) 의 온도가 상승된다.

파장변환판 (3) 의 온도가 상승되면, 상승된 온도에 따른 광이, 파장변환판 (3) 으로부터 방사된다. 여기에서는 파장변환판 (3) 의 온도가 149.2℃ 까지 상 승하여, 최대강도파장이 6.5 ㎛ 의 광이 방사된다. 할로겐램프 (2) 로부터 방출되는 광의 최대강도파장은 1.1 ㎛ 이므로, 파장변환판 (3) 으로부터 방사되는 광의 최대강도파장은, 할로겐램프 (2) 로부터 방출되는 광의 최대강도파장보다, 장파장측으로 시프트되어 있다.

할로겐램프 (2) 로부터 방사되는 광 (가시광) 과 달리, 파장변환판 (3) 으로부터 방사되는 광은 적외선영역의 파장이기 때문에, 가시광의 대부분을 투과하는 유리기판 (4) 에도 효율적으로 흡수되므로, 파장변환판 (3) 을 형성하지 않았던 종래에 비하여, 유리기판 (4) 을 효율적으로 가열할 수 있어, 단시간에 소정의 온도까지 승온할 수 있다.

이상의 공정을 거쳐, 유리기판 (4) 을 반입·취출실 (12) 에서 가열한 후에, 가열된 유리기판 (4) 을 반송로봇이 반입·취출실 (12) 로부터 반송실 (22) 을 통하여 제 1 막형성실 (23) 로 반송한다.

제 1 막형성실 (23) 에서 제 1 층의 막을 유리기판 (4) 상에 막형성한 후에, 반송로봇이 제 2 막형성실 (24), 제 3 막형성실 (25) 로 순차적으로 반송하고, 각 막형성실 (24, 25) 내에서 제 2 층, 제 3 층의 박막을 유리기판 (4) 상에 순차적으로 막형성한다.

제 3 층의 박막이 막형성되면, 반송로봇이 제 3 막형성실 (25) 로부터 반입·취출실 (12) 로 유리기판 (4) 을 반송하고, 반입·취출실 (12) 내의 기판지지핀 (5₁, 5₂, 5₃) 의 상부선단에 유리기판 (4) 을 얹어놓는다. 그 후 진공펌프 (50) 를 정지시켜, 반입·취출실 (12) 을 대기압으로 한 후에 도어 (27) 를 열어, 반입·취출실 (12) 로부터 유리기판 (4) 을 꺼낸다.

상술한 진공처리장치 (21) 에서는, 반입·취출실 (12) 이 기판 가열장치 (1) 를 갖고 있어, 그 실내에서 기판을 단시간에 가열할 수 있으므로, 가열전용의 가열실을 형성할 필요가 없어, 그 만큼 진공처리장치를 작게 할 수 있다.

그런데, 상술의 파장변환판 (3) 에서는, 면내에서의 방사율 (ε) 은 균일해지도록 구성되어 있다 (ε≒0.9). 균일한 방사율 (ε) 의 파장변환판 (3) 을 사용하여 유리기판 (4) 을 가열하면, 도 8 에 나타낸 바와 같이, 유리기판 (4) 에서, 파장변환판 (3) 을 통하여 할로겐램프 (2) 와 대향하는 영역 (이하에서 램프영역이라 함 ; 4b) 은, 다른 영역 (4a) 보다도 에너지강도가 높은 광이 조사되어, 온도가 높아지므로, 기판을 균일하게 가열할 수 없었다.

본 발명의 발명자들이, 가열된 유리기판 (4) 의 온도를 측정한 바, 램프영역 (4b) 의 온도는 200 ℃ 까지 상승한 것에 대하여, 다른 영역의 온도는 100 ℃ 까지밖에 상승하지 않고, 램프영역 (4b) 과 다른 영역 (4a) 의 사이에 100℃ 나 되는 온도차가 발생하였다.

따라서, 도 9 의 (a), (b) 에 나타낸 바와 같이, 할로겐램프 (2) 의 형상에 맞추어 성형된 알루미박 (8) 을 파장변환판 (3) 상에 접착하여, 알루미박 (8) 과, 할로겐램프 (2) 가 대향하도록 하였다. 도 9 의 (b) 는 도 9 의 (a) 의 B-B 선의 단면도이다. 알루미늄의 방사율 (ε) 은 약 0.1 로, 파장변환판 (3) 의 방사율 (ε) 보다도 작으므로, 할로겐램프 (2) 와 대향하는 영역의 파장변환판 (3) 의 방사율 (ε) 은, 다른 영역의 방사율에 비하여 작아진다.

이 때문에, 다른 영역보다도 큰 광에너지가 할로겐램프 (2) 와 대향하는 영역에 조사되어도, 그 영역의 파장변환판 (3) 으로부터 방사되는 광의 에너지량을 작게 할 수 있다.

따라서, 할로겐램프 (2) 와 대향하는 영역의 파장변환판 (3) 의 방사율 (ε) 을 미리 적당한 값으로 설정함으로써, 기판상의 램프영역 (4b) 에서 흡수되는 광의 에너지강도가, 다른 영역 (4a) 에서 흡수되는 광의 에너지강도와 같아지도록 할 수 있어, 도 10 에 나타낸 바와 같이 균일한 에너지강도의 광을 유리기판 (4) 에 조사하여, 유리기판 (4) 을 균일하게 가열할 수 있다.

본 발명의 발명자들이, 알루미박 (8 ; ε=0.1) 이 접착된 파장변환판 (3 ; ε＝0.9) 를 갖는 기판 가열장치 (1) 를 사용하여, 유리기판 (4) 을 가열하여 면내의 온도를 측정한 바, 기판면이 도달하는 곳에서 100 ℃로 되어, 유리기판 (4) 이 균일하게 가열되는 것을 확인할 수 있었다.

또한, 상술의 기판 가열장치 (1) 에서는, 1 개의 할로겐램프 (2) 를 대략 원형형상으로 만곡시켰는데, 본 발명의 기판 가열장치의 구성은, 이것에 한정되지 않고, 도 11 의 (a), (b) 의 부호 (11) 에 나타낸 바와 같이, 복수의 할로겐램프 (12₁ ∼ 12₅) 와, 카본으로 이루어지는 흑색의 파장변환판 (13) 을 갖는 구성으로 하여도 된다. 또한, 도 11 의 (b) 는, 도 11 의 (a) 의 C-C 선의 단면도이다.

이 기판 가열장치 (11) 는, 램프부 (71) 와, 상술한 기판지지핀 (5₁, 5₂, 5₃) 으로 구성되고, 램프부 (71) 는, 복수의 할로겐램프 (12₁ ∼ 12₅) 와, 파장변환판 (13) 을 갖고 있다.

이 중 복수의 할로겐램프 (12₁ ∼ 12₅) 는, 일정간격을 두어 평행으로 파장변환판 (13) 의 상방에 배치되어, 각 할로겐램프 (12₁ ∼ 12₅) 가 교류전원 (17) 에 접속되어 있다.

교류전원 (17) 을 기동하면, 모든 할로겐램프 (12₁ ∼ 12₅) 가 발광하고, 파장변환판 (13) 에 광을 방출하여, 파장변환판 (13) 의 온도를 상승시켜, 온도에 따른 파장의 광을 파장변환판 (13) 으로부터 방사시킬 수 있다. 이 때, 파장변환판 (13) 은 흑색체이므로, 할로겐램프 (12) 로부터 방사된 광을 흡수하여, 그 광보다도 장파장의 광을 유리기판 (4) 에 조사한다.

파장이 긴 광이 유리기판 (4) 에 조사되면, 유리기판 (4) 이 투명한 경우에서도 광이 흡수되기 쉬워지므로, 유리기판 (4) 을 효율적으로 가열할 수 있다.

또한, 도 11 의 기판 가열장치 (11) 에서는, 파장변환판 (13) 을, 주로 흑색의 카본플레이트로 구성하여, 방사율 (ε) 을 일정하게 하면, 유리기판 (4) 의 중앙부분이 다른 영역보다도 가열되어 버려, 유리기판 (4) 을 균일하게 가열할 수 없기때문에, 도 12 의 (a), (b) 에 나타낸 바와 같이 파장변환판 (13) 의 중앙부에 알루미박 (18) 을 접착하여, 방사율 (ε) 이 다른 영역의 방사율 (ε) 보다도 낮아지도록 구성하고 있다. 도 12 의 (b) 는 도 12 의 (a) 의 D-D 선의 단면도이다.

이와 같은 방법으로 알루미박 (18) 을 접착한 상태로, 유리기판 (4) 을 가열하여, 유리기판 (4) 의 온도분포를 측정한 바, 유리기판 (4) 이 도달하는 곳에서 온도분포가 균일해져, 균일하게 가열할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

또, 상기의 실시형태에서는, 파장변환판 (3, 13) 이, 흑색의 카본이 판형상으로 성형되는 것으로 되어 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 조사된 광의 파장을 장파장으로 변환하여 방사하는 구성으로 되어 있으면 되고, 예를 들면, 도 13 의 (a), (b) 에 나타낸 바와 같이, 금속판 (23) 상에, 흑색의 카본 (29) 을 증착하여 파장변환판을 구성하여도 된다. 도 13 의 (b) 은 도 13 의 (a) 의 E-E 선의 단면도이다. 이 카본 (29) 에는, 할로겐램프와 대향하는 영역에 개구 (28) 가 형성되어, 이 개구 (28) 로부터 금속판 (23) 이 노출되도록 구성되어 있고, 개구 (28) 가 형성된 영역의 방사율 (ε) 을 작게함으로써, 유리기판을 균일하게 가열할 수 있다.

또한, 상기의 실시형태에서는, 파장변환판 (3, 13) 이, 최대강도파장이 1.1 ㎛ 인 할로겐램프 (2) 로부터 방출되는 광을 장파장측으로 시프트하여, 최대강도파장을 6.5 ㎛ 로 하여 유리기판 (4) 에 방사하고 있으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 3.5 ㎛ 이하의 단파장측에 있는 최대강도파장을, 3.5 ㎛ 이상의 장파장측으로 시프트하도록 구성되어 있으면 된다.

또한, 상기의 실시형태에서는, 금속박을 알루미박으로 하고 있는데, 본 발명는 이것에 한정되지 않고, 파장변환판보다도 방사율이 낮은 재료로 이루어지는 것이면 된다.

또, 일부 영역의 파장변환판의 두께를 다른 영역의 파장변환판보다도 두껍게 하면, 일부 영역의 파장변환판으로부터 방사되는 광의 에너지강도를 낮게 할 수 있다. 이 경우에는 두께를 조정함으로써, 기판에 흡수되는 광에너지 강도를 균일하게 하여, 기판을 균일하게 가열할 수 있으므로, 특히 알루미박 등을 파장변환판으로 형성하지 않아도 된다.

또한, 발광수단으로서 할로겐램프 (2) 를 사용하고 있으나, 본 발명의 구성은 이것에 한정되지 않는다.

또, 파장변환판으로서 흑색의 카본을 사용하고 있는데, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 그라파이트나 알루미나나, 실리카나, 지르코니아와 같이, 방사율이 높은 물질을 파장변환판으로 사용하여도 된다.

본 발명의 기판 가열장치에서는, 투명한 기판을, 할로겐램프를 사용하여 고속으로 가열할 수 있다.

또, 본 발명의 반입실에서는, 본 발명의 기판 가열장치를 실내에 구비함으로써, 실내에서 기판을 가열할 수 있어, 진공처리장치에 가열전용의 가열실을 형성할 필요가 없으므로 진공처리장치를 작게 할 수 있다.

Claims (10)

1. 발광수단과,

   기판을 지지가능하게 구성된 지지장치와,

   상기 지지수단에 지지된 상기 기판과 상기 발광수단의 사이에 위치하여, 상기 발광수단으로부터 조사되는 광을 흡수하여, 조사광중의 최대강도를 나타내는 파장을 장파장측으로 시프트시켜, 상기 기판에 조사하는 파장변환판을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 파장변환판은, 상기 지지수단에 지지된 기판에 대하여, 평행이 되도록 배치된 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 파장변환판은, 3.5 ㎛ 미만의 단파장측에 있는 최대강도파장을, 3.5 ㎛ 이상의 장파장측으로 시프트시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 파장변환판은, 흑색 카본을 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
5. 삭제
6. 제 1 항에 있어서, 상기 파장변환판은, 그라파이트, 알루미나, 실리카 및 지르코니아 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 파장변환판의 방사율보다 더 낮은 방사율을 갖는 물질이, 상기 파장변환판의 일부에 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 물질은, 상기 발광수단으로부터 상기 파장변환판을 향하여 수직선을 그었을 때에, 상기 파장변환판의 표면으로, 상기 수직선상의 위치에 형성된 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 물질은, 금속박으로 구성되는 것을 특징으로 하는 기판 가열장치.
10. 진공펌프에 접속된 반입실과,

    상기 반입실내에 배치된 발광수단과,

    상기 반입실에 형성된 도어와,

    상기 도어를 열어 상기 반입실내로 반입된 기판을 상기 반입실내에서 지지하 는 지지수단과,

    상기 지지수단에 지지된 상기 기판과 상기 발광수단의 사이에 위치하여, 상기 발광수단으로부터 조사되는 광을 흡수하고, 조사광중의 최대강도를 나타내는 파장을 장파장측으로 시프트시켜, 상기 기판에 조사하는 파장변환판을 갖는 것을 특징으로 하는 반입장치.

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