KR100807633B1 - 가열·냉각장치 및 이 장치를 구비한 진공처리장치 - Google Patents

가열·냉각장치 및 이 장치를 구비한 진공처리장치 Download PDF

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Abstract

과제: 배치처리가 가능하고, 스루풋의 향상이 가능하며, 게다가 콤팩트화와 생에너지화가 가능한 가열·냉각장치.
해결수단: 동일진공 처리실(40)의 가열·냉각장치(100)에 있어서, 각각 복수개의 기판을 동시에 수용가능한 기판가열실(20)과 기판냉각실(30)에 열적으로 분리하여 설치한다. 기판가열실(20)은 연통 또는 비연통의 복수의 기판수용실(22 또는 23)을 구비한다. 기판냉각실(30)은 연통 또는 비연통의 복수의 기판수용실(32 또는 35)을 구비한다. 기판수용실(22,32)은 기판의 일괄열처리가 가능하다. 기판수용실(23,35)은 기판의 일괄 또는 개별처리가 가능하다.
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기판냉각실, 진공처리장치, 가열·냉각장치, 기판가열실, 기판수용실, 차폐수단

Description

가열·냉각장치 및 이 장치를 구비한 진공처리장치{HEATING AND COOLING APPARATUS, AND VACUUM PROCESSING APPARATUS EQUIPPED WITH THIS APPARATUS}
도 1a, b 및 c는 본 발명의 가열·냉각장치를 조립한 진공처리장치의 구성예를 각각 설명하기 위한 모식도,
도 2a, b 및 c는 본 발명의 가열·냉각장치의 구성예의 특색을 각각 설명하기 위한 모식도,
도 3a, b 및 c는 본 발명의 가열·냉각장치의 구성예의 특색을 각각 설명하기 위한 모식도,
도 4a, b 및 c는 본 발명의 가열·냉각장치의 구성예의 특색을 각각 설명하기 위한 모식도,
도 5a, b 및 c는 본 발명의 가열·냉각장치의 구성예의 특색을 각각 설명하기 위한 모식도,
도 6a와 b는 본 발명의 가열·냉각 장치의 구성예의 특색을 각각 설명하기 위한 모식도,
도 7은 본 발명의 가열·냉각장치의 제1구성예를 설명하기 위한 모식도,
도 8은 본 발명의 가열·냉각장치의 제2구성예를 설명하기 위한 모식도,
도 9는 본 발명의 가열·냉각장치의 제3구성예를 설명하기 위한 모식도,
도 10은 본 발명의 가열·냉각장치의 제4구성예를 설명하기 위한 모식도,
도 11은 본 발명의 가열·냉각장치의 기판수용실의 가열 및 냉각방법의 일예를 설명하기 위한 모식도,
도 12는 본 발명의 가열·냉각장치의 기판수용실의 가열 및 냉각방법의 다른예를 설명하기 위한 모식도,
도 13은 본 발명의 가열·냉각장치의 기판수용실에 설치된 간막이 밸브의 갯수를 설명하기 위한 모식도.
"도면의 주요부분에 대한 부호의 설명"
10: 기판 열처리실(용기 또는 기판열처리영역) 12: 천정벽
14: 저벽 15: 좌측벽 16: 우측벽
17: 차폐수단(세로벽 또는 간막이)
18,19: 차폐수단(가로벽 또는 간막이) 20: 기판가열실
30: 기판냉각실 22,32: 기판수용실(연통식의 …)
23,35: 기판수용실(비연통식의 …) 24,34: 간막이판
26: 가열가스 28,38,72: 개폐도어 36: 냉각가스
40: 진공처리실 40a,40b: 벽(진공처리실의 …)
42,48: 간막이밸브(게이트 밸브)
50: 가열냉각제어수단 60: 승강장치 70: 기판반송실
100: 가열·냉각장치 102: 로드실 104: 세퍼레이션실
106,108: 스패터링용 진공처리실 110,120,130: 차폐수단
150: 세로간막이 152: 개구 154: 간막이편
발명의 속한 기술분야
본 발명은 진공처리장치에 부착된 가열·냉각장치에 관한 것으로, 특히 대형 유리기판상에 박막을 형성하는 진공처리장치용 가열·냉각장치에 관한 것이다.
종래의 기술
기판에 각종막을 성막하거나 소자구조를 만들어내기 위하여 각종 프로세스를 사용하고 있다. 그 프로세스중에 스패터링 프로세스 등(여기서는 이것을 다른 프로세스라 함) 이외에 기판(또는 웨이퍼라고 함)을 가열하거나 냉각하거나 또는 아닐링 하거나 하는 열처리가 포함되어 있다. 특히, 가열 및 냉각의 열처리는 다른 프로세스에 비해 장시간을 요하고, 그 위에 가열 및 냉각 처리를 단시간에 행하고자 하면 기판에 뒤집힘이나 손상을 초래하는 문제가 있고, 그 결과, 스루풋을 보다 한층 높일 수 없었다.
그래서, 종래 일본 특허 제2575285호 공보 및 일본 특허 제2766774호 공보에 개시된 바와 같이, 가열챔버와 냉각챔버를 다른 프로세스챔버와는 각각 별개로 설치하여 다른 프로세스챔버로 기판처리를 행하고 있는 동안에 가열 또는 냉각 등의 열처리를 요하는 기판에 대한 가열 또는 냉각처리를 평행하여 행하는 장치가 제안되어 있다.
한편, 일본 특허공개 2000-119848호 공보에는 하나의 충전 취출 실(로드록/언로드록실에 상당) 내부를 충전 구획과 취출 구획으로 구획하며, 충전 구획에 가열수단을 설치하고, 취출 구획에 냉각수단을 설치한 진공성막장치가 개시되어 있다.
발명이 해결하고자 하는 과제
그러나, 일본 특허 제2575285호 공보 및 일본 특허 제2766774호 공보에 개시되어 있는 종래기술에서는 기판의 가열과 냉각을 각각 별개 설치한 챔버(진공처리실)로 별개로 행하고 있다. 따라서, 이들 가열전용 챔버 및 냉각전용챔버는 각각 기판의 배치처리는 가능하나, 각각 별개로 설치되어 있기 때문에 장치의 콤팩트화하는데 방해가 되고, 따라서 점유면적의 축소화에 방해가 된다. 또, 각 전용챔버는 각각 기판의 배치처리는 가능하나 각 챔버내에서는 기판의 처리온도가 예정된 일정온도로 제어되어 있기 때문에, 동일 프로세스 처리조건의 기판밖에 배치처리할 수 없다.
또, 필요에 따라 챔버를 증설할 경우, 점유면적도 늘고, 장치자체의 소비전력도 늘어 장치의 콤팩트화와 에너지 절약 요구에 충분히 응할 수 없다.
또, 일본 특개 2000-119848호 공보에 개시된 충전구획 및 취출 구획은 모두 1매의 기판처리밖에 안되고, 따라서 하나의 충전취출 실내에서는 가열 1매 및 냉각 1매의 합계 최대 2매의 기판밖에 동시 처리되지 않고, 가열 및 냉각의 쌍방처리에 있어서, 소위 다수매 동시의 배치처리가 불가능한 구성으로 되어 있다.
본 발명의 제1목적은 동일진공처리실 내에서 가열과 냉각을 동시에 배치처리 가능하고, 스루풋의 향상이 가능하며, 게다가 콤팩트화와 에너지 절약이 가능한 가열·냉각장치를 제공함에 있다.
또, 본 발명의 제2목적은 동일 진공처리실내에서 각 기판의 열처리온도를 별개로 설정하여 가열과 냉각을 동시에 배치처리할 수 있고, 스루풋의 향상이 가능하며, 콤팩트화와 에너지 절약이 가능한 가열·냉각장치를 제공함에 있다.
본 발명의 제3의 목적은 상술된 어느 하나의 가열·냉각장치를 구비한 진공처리장치를 제공함에 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 목적의 달성을 도모하기 위하여 본 발명의 가열·냉각장치에 있어서는 단일 진공처리실에 기판열처리실로서 기판가열실 및 기판냉각실을 구비한 구성으로 한다.
이 구성에 따르면, 다른 프로세스를 행하는 진공처리실과는 독립한 다른 하나의 진공처리실내에 기판가열실과 기판냉각실이 각각 별개로 설치되어 있다. 따라서, 배치처리하고자 하는 다수의 기판을 기판가열실 및 기판냉각실 각각에 설치하여 다른 프로세스와는 별개이고 또한 평행하여 가열 및 냉각을 행함과 동시에, 이들 가열 및 냉각의 동시 열처리를 단일 진공처리실 내에서 행할 수 있다. 또, 다른 프로세스 처리와 기판의 가열 및 냉각처리를 별개로 행하고 있기 때문에 스루풋의 향상을 도모함과 동시에, 기판의 오염을 경감할 수 있다. 또, 다른 프로세스를 행하는 진공처리실과는 독립된 다른 하나의 진공처리실에 기판가열실과 기판냉각실이 각각 별개로 설치되어 있으므로 가열·냉각장치는 물론 이 장치를 구비한 진공처리장치의 콤패트화와 에너지 절약이 가능해진다.
본 발명의 적합한 실시예에 있어서는, 기판가열실 및 기판냉각실 간에 가열 및 냉각이 불필요한 기판용 기판반송실을 구비한 구성으로 하는 것이 좋다.
이와 같이 구성하면, 가열 또는 냉각이 필요치 않은 기판을 그 진공처리실의 기판반송실에 퇴피시키거나, 이 기판반송실을 거쳐 외부로 이송시킬수 있어 더 한층 장치의 콤패트화가 가능하게 된다.
본 발명의 실시에 있어, 기판가열실과 기판냉각실이 진공처리실 내에서 서로 열적으로 차폐된 구성으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성함으로써 기판가열과 기판냉각을 더 확실하게 제어할 수 있다.
또, 본 발명의 실시에 있어, 기판가열실과 기판반송실이 서로 열적으로 차폐고, 또 이 기판냉각실과 기판반송실이 진공처리실 내에서 서로 열적으로 차폐되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성하면 기판가열실 및 기판냉각실에서 가열이나 냉각이 불필요한 기판에 대하여 열처리의 영향이 미치는 것을 회피할 수 있다. 또한, 가열이나 냉각이 불필요한 기판에서 가열이나 냉각이 필요한 기판으로의 온도의 영향을 억제할 수 있다.
본 발명의 실시에 있어, 바람직하게는 기판열처리실에서 처리할 기판을 유리 기판으로 한다. 그 경우에는 이들 유리기판으로 액정장치를 단시간에, 게다가 수율좋게 형성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 기판열처리실에는 기판반입출용의 적어도 하나의 개구 또는 개폐자재의 도어(또는 판) 등의 임의의 적합한 개폐수단을 구비하고 있는 것이 좋다.
본 발명의 또다른 실시예에 있어서는, 바람직하게는 기판가열실 및 기판냉각실 각각에는 기판반입출용의 임의의 적합한 개폐수단, 가령 개폐도어나 간막이밸브 등을 설치하는 것이 좋다.
이와 같은 구성으로 함으로써 인접한 성막이나 에칭 기타의 프로세스용 진공처리실 또는 세퍼레이션실과 독립하여 기판의 열처리, 진공도 제어 및 기타의 소요처리를 적절히 행할 수 있다.
본 발명의 다른 적합한 실시예에 따르면, 기판가열실 및 기판냉각실 쌍방 또는 어느 한쪽을 서로 연통하는 복수의 기판수용실로 구획해 두는 것이 좋다.
이와 같이 하면, 각 기판 수용실을 동일 온도로 설정하기가 가능하고, 그 때문에 가열하는 기판을 실질적으로 동일 온도로 설정하여 배치처리할 수 있고, 또는 기판의 체재시간을 기판별로 개개로 조정함으로써 개개의 기판의 온도제어도 가능하게 된다. 또, 동일하게, 냉각하는 기판을 실질적으로 동일온도로 설정하여 배치처리할 수 있다. 따라서, 동일 프로세스조건의 기판의 열처리를 동일 조건으로 행할 수 있으므로 스루풋의 향상이 더한층 가능하게 된다.
본 발명의 또다른 바람직한 실시예에 따르면, 기판가열실 및 기판냉각실의 쌍방 또는 어느 한쪽에 서로 비연통의 복수의 기판수용실을 설치하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 실시에 있어, 바람직하게는 기판가열실의 연통기판수용실에 수용된 모든 기판의 동시가열 및 기판냉각실의 연통기판수용실에 수용된 모든 기판의 동시냉각의 쌍방 또는 어느 한쪽의 열처리를 가하게 하기 위한 가열냉각제어수단을 설치하는 것이 좋다.
이와 같이 구성하면, 기판열처리 온도를 배치 가열에 공통이고 또 배치냉각에 공통인 적절한 온도로 각각 별개이고 또 동시에 설정가능하게 때문에 스루풋의 향상이 한층 기대된다.
본 발명의 더 바람직한 실시예에 따르면, 기판가열실의 비연통기판 수용실에 수용된 기판의 개별가열 및 기판냉각실의 비연통기판수용실에 수용된 기판의 개별냉각의 쌍방 또는 어느 한쪽의 열처리를 가능케하기 위한 가열냉각 제어수단을 설치하는 것이 좋다.
본 발명의 또다른 적합한 예에 따르면, 기판가열실 및 기판냉각실이 상하방향 및 수평방향의 쌍방 또는 어느 한쪽 방향으로 구획되어 있는 구성으로 하는 것이 좋다.
이와 같은 개별의 열처리 또는 개별의 구획의 어느 쪽에 의해서도 기판가열실내에 수용된 기판을 개별로 온도제어 가능함과 동시에, 기판냉각실에 수용된 기판을 개별로 온도제어 가능하므로 기판마다 적절한 열처리가 가능하게 되고, 스루풋의 더한층의 향상이 가능해진다.
또, 바람직하게는, 기판을 기판유지구로 유지시켜 두면서 그 기판을 기판가 열실 및 기판냉각실의 쌍방 또는 어느 한쪽에 수용가능한 구성으로 하는 것이 좋다.
상기한 적합한 구성예 모두 또는 일부로 구성된 가열·냉각장치를 진공처리장치에 설치하는 것이 좋다. 이와 같은 진공처리장치는 동일 진공처리실 내에서 가열과 냉각을 동시에 배치처리하기가 가능하게 되고, 스루풋의 향상이 가능하며, 게다가 콤팩트화와 에너지 절약이 가능하다. 또, 그 경우의 배치처리될 기판의 가열온도의 설정을 동일 또는 개별온도로 설정할 수 있음과 동시에, 배치처리될 기판의 냉각온도 설정을 동일 또는 개별온도로 설정할 수 있다. 이와 같은 온도제어에 의해 더한층의 스루풋의 향상이 가능해진다.
발명의 실시형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 가열·냉각장치 및 그것을 이용한 진공처리장치에 대해 설명한다. 또, 도면은 본 발명이 이해될 정도로 각 구성성분의 크기, 형상 및 배치관계를 개략적으로 표시하고 있음에 불과하고, 또, 본 발명은 도시예에 하등 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명이 적용되는 진공처리장치의 일구성예의 개략에 대해 간단히 설명한다.
통상, 이 진공처리장치는 매엽식(枚葉式) 스패터링장치는 인라인식 CVD장치 등이 알려져 있다. 매엽식 장치에는 세퍼레이션실의 주위에 로드실, 복수개의 스패터링용 진공처리실, 열처리용 진공처리실, 대기실, 언로드실 등의 전부 또는 소요되는 일부분의 진공처리실이 소정 순서로 설치되어 있다. 또, 인라인식 장치에는 로드실, 복수개의 스패터링용 진공처리실, 열처리용의 진공처리실, 대기실, 언로드실 등의 전부 또는 소요되는 일부분의 진공처리실이 소정 순서로 설치되어 있다. 그리고, 주지하는 바와 같이, 기판은 로드실로부터 소요되는 진공처리실로 이송되고, 소요처리를 끝내고 나서 최종적으로 언로드실로부터 외부로 꺼내진다. 그 동안의 기판 이송은 주지의 이송기구를 사용하여 행해진다. 또, 주지하는 바와 같이, 기판에의 성막처리 전후 또는 성막과 성막시이에 기판에의 가열 또는 냉각이라는 열처리가 열처리용 진공처리실에서 행해지고 있다. 이 열처리용 진공처리실에 대한 기판의 수납 및 취출의 이송도 로보트로 행해지고 있다.
또, 일본 특허 제2575285호 공보 및 일본 특허 제2766774호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 열처리용 진공처리실에 설치된 기판수용 카세트가 복수의 방으로 구분되어 있을 경우에는 각 방을 적절히 진공처리실의 간막이 밸브(게이트 밸브라함)에 대향시켜서 위치결정할 필요가 있기 때문에, 이 기판수용카세트를 상하방향으로 이동시키는 승장장치가 설치되어 있다. 각 방은 이 위치로 이동되어 이루어지고, 진공처리실의 간막이밸브가 열려 대응하는 방에 대하여 기판의 수납 및 취출이 가능하게 된다.
상기 종래의 구성요소에 대해서는 그 구체적인 구성 및 동작은 주지이기 때문에 그 상세한 설명은 특별히 필요한 경우를 제외하고는 생략한다.
본 발명의 가열·냉각장치에 따르면, 단일 전공처리실내에 기판열처리실로서 가열이나 냉각이 불필요한 기판열처리를 위한 기판가열실 및 기판냉각실만을 구비한 구성으로 하고 있다.
이하 본 발명의 구성상의 특징에 대해 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다. 도 1a, b 및 c는 본 발명의 진공처리장치의 구성예를 각각 나타내는 설명도이다. 도 2 내지 도 6은 본 발명의 특색의 일부를 설명하기 위한 개략적으로 설명도이다. 도 7 내지 도 10을 가열·냉각장치의 구조를 설명하기 위한 개략적 모식도이다.
우선, 도 1a에 도시된 진공처리장치는 매엽식 장치로서 반송기구를 구비한 세퍼레이션실(Sep; 104)과 인접시켜서 가열·냉각장치(100)와, 제1 및 제2스패터링용 진공처리실(Pro 1 및 2; 106, 108)에 설치되어 있다.
이 가열·냉각장치(100)는 진공처리실(40)과 그 내부에 기판가열실 및 기판냉각실(H/C)로 되는 기판열처리실(10)을 갖는다. 또한, 기판열처리용의 그 진공처리실(40)에 인접시켜서 로드실(이 경우는 로딩과 언로딩을 포함하고 있기 때문에 L/UL로 표시한다; 102)이 배치되어 있다.
이들 로드실(102)과 진공처리실(40) 사이, 이 진공처리실(40)과 세퍼레이션실(104) 사이, 세퍼레이션실(104)과 각 진공처리실(106, 108) 사이는 기판반입 및 반출이 될 수 있도록 각각 간막이밸브(게이트밸브)로 구획되어 있다.
이와 같은 진공처리실에서의 진공처리는, 통상은 가열→성막→냉각 순으로 행해진다. 당연한 일이지만, 필요에 따라 이 순서가 바뀔수도 있다.
도 1a에 도시된 구성예의 진공처리장치는 로드실(102)에 반송된 기판은 로드실을 소정압력까지 진공배치한 후 기판열처리실(10)을 갖는 진공처리실(열처리용 진공처리실로도 칭함; 40)의 진공가열실로 이송된다. 기판은 진공가열실에 소정 온도로 가열된 후, 세퍼레이션실(104)로 이송된다. 이 세퍼레이션실(104)에서 소요 성막처리를 행하기 때문에 기판은 제1진공처리실(108)로 보내지고, 경우에 따라서는 제1진공처리실(108)의 가열기구로 소정온도까지 가열 또는 냉각되고나서 기판에 대한 성막처리가 행해진다. 제1진공처리실(108)에서의 처리종료후, 기판은 세퍼레이션실(104)로 복귀된다. 제1진공처리실(108)에서의 처리에 연속해서 제2진공처리실(106)에서 성막을 행하는 프로세스조건의 경우는 이 기판은 제2진공처리실(106)로 이송되어 처리가 행해진다. 혹은 기판에 대하여 가열 또는 냉각이 일단 행해지고 나서 그 기판이 제2진공처리실(106)로 이송되는 프로세스 조건의 경우에는, 기판은 일단 진공처리실(40)로 이송되고, 거기서 기판은 소정온도로 열처리된 후 재차 기판은 세퍼레이션실(104)을 경유하여 제2진공처리실(106)로 이송되고, 거기서 성막처리가 행해진다. 제2진공처리실(106)에서의 처리종료 후 기판은 세퍼레이션실(104)을 경유하여 진공처리실(40)로 복귀된다. 여기서 기판냉각이 필요할 경우는 진공처리실(40)내의 기판냉각실에서 소정온도까지 냉각된다. 냉각이 불필요한 경우는 기판은 진공처리실의 기판반송부를 통하여 로드실(102)로 복귀한다.
도 1b 및 c는 진공처리장치의 다른 구성예를 나타내는 도면이다. 도 1b에 도시된 구성예는 성막이나 스패터링 등 용의 2개의 진공처리실간에 세퍼레이션실을 설치하고 있고, 또한 로드실과 기판처리실을 갖는 진공처리실 사이에 이 세퍼레이션실이 설치되어 있다.
도 1c에 도시된 구성예는 성막이나 스패터링 등용의 2개의 진공처리실 간에 세퍼레이션실을 설치한 계(系)를 2조 설치하고, 또한, 로드실, 제1세퍼레이션실, 기판열처리실을 갖는 진공처리실 및 제2세퍼레이션실 순으로 설치되어 있다.
다음에, 상기 기판열처리실(10)의 특색에 대하여 그 개략을 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한다. 또한, 이들 도시하는 구성예에 있어서, 진공처리실(40)과, 이 진공처리실(40)에 설치된 간막이밸브(48)는 종래구성과 변하지 않는다. 또, 이들 도시하는 구성예는 진공처리실(40)내에 있어서 기판열처리실(10)은 상하방향으로 가동이나, 가동수단은 주지의 수단이기 때문에 그 도시는 생략하였다. 또, 도 2 내지 도 6에 있어서, 진공처리실(40)과 내부의 기판열처리실(10)의 위치관계는 적당한 위치관계로 표시되어 있고, 따라서, 열처리후에 기판을 반출하기 위하여는 기판열처리실(10)을 상하방향의 어느 한 방향으로 이동시켜서 반출해야할 기판을 진공처리실(40)의 간막이 밸브(48)에 대향하는 위치로 되돌려 반출을 행하는 구성으로 되어 있다.
또한, 도 2 내지 도 6에 도시된 구성예는 가열 및 냉각수단에 대해서는 도시와 설명을 생략하나 이에 대해서는 후술한다.
본 발명에 따르면, 도 2a에 도시된 바와 같이, 가열·냉각장치(100)의 기판열처리실(10)은 진공처리실(40)내에 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30; 각각 도면중 파단선으로 둘러싼 영역으로 표시됨)을 구비하고 있다.
또는 도 3a에 도시된 바와 같이, 이 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30) 간에 가열 및 냉각이 불필요한 기판용 기판반송실(70)을 구비하기도 가능하다.
혹은 또, 도 4a 에 도시된 바와 같이, 기판가열실(20)과 기판냉각실(30)을 진공처리실(40)내에서 서로 열적으로 차폐하기 위한 차폐수단(110)을 설치할 수도 있다.
또한, 본 발명에 있어서는 도 5a 에 도시된 바와 같이, 이 진공처리실(40)내에서 기판가열실(20)과 기판반송실(70)을 서로 열적으로 차폐하는 차폐수단(120)과, 기판냉각실(30)과 기판반송실(70)을 서로 열적으로 차폐하는 차폐수단(130)을 설치할 수 있다.
또, 경우에 따라서는 도 2b, 도 3b, 도 4b, 도 5b 및 도 6a 에 도시된 바와 같이 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)의 쌍방 또는 어느 한쪽을 서로 연통하여 복수의 기판수용실(22,32)로 구획할 수 있다.
또, 경우에 따라서는 도 2c, 도 3c, 도 4c, 도 5c 및 도 6b 에 도시된 바와 같이, 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)의 쌍방 또는 어느 한쪽을 비연통의 복수의 기판수용실(23,35)로 구획할 수 있다.
그리고 또, 본 발명의 구성예에 있어서는 기판열처리실(10)은 기판의 반출입용 개구 또는 개폐수단으로서의 간막이 밸브를 구비하고 있다. 도 6a에 도시된 구성예는 진공처리실(40)내에 상하방향(연직 또는 수직방향이라고도 함)으로 연재시킨 고정식 세로간막이(150)를 설치하고, 간막이밸브(48)와 대향하는 위치부분에 기판을 반입 및 반출시키기 위한 개구(152)를 1개소 설치한 예이다. 따라서, 마치 이 개구(152)이외의 세로간막이(150) 부분은 연통식의 각 기판수용실(22,32)에 대하여 적어도 한쪽의 기판수용실에서 이간한 측벽의 역할을 하고 있다. 물론, 이 세로간막이(150)를 통형으로 형성하여 각 기판수용실(22,32)의 전체주위에 걸쳐 포위하듯 이 설치하여도 된다. 물론, 비연통식 기판수용실에 대해 서로 동일하게 이 세로간막이를 설치할 수 있다.
혹은 또 경우에 따라서는 비연통의 각 기판수용실(23,35)에는 이것과 이간시켜서 고정식 간막이편(154)을 설치하고, 간막이 밸브(48)에 대향하는 위치는 도 6a의 경우와 같이 개구로 해둘수가 있다.
도 6b에 도시된 구성예는 비연통의 각 기판수용실(23,35)의 한쪽(도면 중 좌측) 개구에 대응하는 위치에 이들 간막이편(154)을 개별로 또 서로 이간시켜 설치한 예이다. 물론, 연통식 기판수용실에 대해서는 동일하게 이 간막이편을 설치할 수 있다.
또 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 구성예 이외의 구성도 본 발명에 적용될 수 있다. 가령, 후술하는 구성예에서도 분명한 바와 같이, 각 기판수용실을 밀폐하듯이 개폐자재의 개폐도어, 또는 간막이 밸브를 설치할 수 있다.
다음에, 도 7 내지 도 13을 참조하여 본 발명 구성의 구체예에 대해 설명한다. 도 7 내지 도 10은 가열·냉각 장치 구조의 1예를 설명하기 위한 개략적 모식도이다.
도 7에 도시된 구성예는 가열·냉각장치(100)의 기판열처리실(가열·냉각실이라고도 함; 10)은 진공처리실(40)내에 있어서 상하방향으로 분리되어 형성되어 있다. 이 예에서는 상측에 기판가열실(20)이 형성되어 있고, 또 하측에 이와 연속하여 기판냉각실(30)이 형성되어 있다. 또, 도 7 중, 진공처리실(40)의 벽 일부분을 40a 및 40b로 표시하고 있다. 기판열처리실(10)은 전체로서 하나의 용기로 형성 되어 있다.
도 7의 구성예에서는 용기 및 진공처리실의 형상을 4각 형상으로 하고 있다. 기판가열 및 냉각용 용기(10)의 천정벽을 12, 저벽을 14, 도면중 죄측의 측벽을 15 및 우측의 측벽을 16으로 각각 표시한다. 그리고, 이 구성예에서는 용기실내를 가로방향의 벽(가로벽 또는 간막이라 함; 18)으로 간막이하고, 이 간막이(18)를 차폐수단으로 사용하여 용기실내를 상측의 기판가열실(20) 및 하측의 기판냉각실(30)로서 각각 구획하여 이들 양실(20,30)을 열적으로 차단 즉 차폐하도록 구성하고 있다.
따라서, 기판가열실(20)은 천장벽(12)과 가로벽(18)과 좌측벽(15)과 우측벽(16)과, 도시하지 않은 정면측의 측벽 및 배면측의 측벽으로 둘러싸여 형성되어 있다. 한편, 기판냉각실(30)은 저벽(14)과, 가로벽(18)과, 좌측벽(15)과 우측벽(16)과, 도시하지 않은 정면측의 측벽 및 배면측의 측벽으로 둘러싸여 형성되어 있다. 이 경우, 바람직하게는 단열효과를 높이기 위하여 이들 가열실(20) 및 냉각실(30)의 내벽의 전부 또는 일부분을 단열성이 우수한 재료로 형성하는 것이 좋다.
또, 바람직하게는 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)의 쌍방 또는 어느 한쪽을 서로 연통하는 복수의 기판수용실(22,32)로 간막이 해두는 것이 좋다. 이 경우 간막이판(24,34)으로 가령 용기측벽에 적당하게 설치된 선반 기타의 수단으로 할 수 있다. 이들 기판수용실(22,32)은 바람직하게는 기판을 기판유지구(이른바 트레이;도시생략)로 유지시킨 상태로 수용할 수 있도록 구성하는 것이 좋다. 또, 이들 기판수용실(22,32)은 이들 수용실에 수용된 기판을 가열실(20) 또는 냉각실(30) 별로 일괄하여 가열 또는 냉각하기가 가능해진다.
상술된 가열·냉각장치(100)는 기판가열실(20)의 가열 또는 기판냉각실(30)의 냉각 제어를 행하기 위한 가열 냉각수단(50)을 구비하고 있다. 도 7의 구성예는 가열 및 냉각의 각실(20,30)은 각 기판수용실(22,32)을 가령 가열가스(26) 또는 냉각가스(36)로 일괄하여 열제어하도록 구성하고 있다. 그 때문에, 도 7에는 도시하지 않으나, 기판가열실(20)용 가열제어수단으로서 가열가스를 공급 및 배기하는 가스공급 및 배기계나, 가열실(20)을 따라서 기판수용실(22)내의 온도를 제어하는 온도제어계 등을 설치할 수 있다. 동일하게, 도 7에는 도시하지 않았으나, 기판냉각실(30)용 냉각제어수단으로서 냉각가스를 공급 및 배기하는 가스공급 및 배기계나, 냉각실(30)을 따라서 기판수용실(32)내의 온도를 제어하는 온도제어계 등을 설치할 수 있다.
또, 이 열처리는 가스를 사용하는 대신 가열히터라든가, 가열 또는 냉각파이프라든가, 히트펌프라든가, 기타의 직접 또는 간접적인 적당한 가열 또는 냉각수단(50)으로 행하면 된다.
상술된 기판열처리실(가열·냉각실; 10)이 수용되어 있는 진공처리실(40)은 통상은 가령 성막프로세스용 챔버와 같은 다른 진공처리실과 인접해 있는 경우도 있으므로 그 경우에는 종래와 같이 각 진공처리실에는 간막이 밸브 즉 게이트밸브를 설치하여도 된다. 가열·냉각장치(10)의 각 열처리실(20,30)은 다수의 기판을 동시 수용할 수 있는 구성으로 되어 있으므로 이들 기판을 빼고 넣기 위해서는 기판수용실(22,32)의 각각에도 개폐밸브(28,38)를 설치하고 있다. 이 개폐밸브(28,38)는 각 기판수용실(22, 32)마다 1개소 설치하면 되나, 복수개 설치하여도 된다. 도 7에 도시된 구성예는 진공처리실(40)의 하나의 벽(40b)에 대향하는 쪽의 우측벽(16)에 각각 개폐밸브(28,38)를 설치하고 있다. 그리고, 진공처리실(40)의 벽(40b)에는 적당한 위치에 하나의 간막이밸브(42)를 설치하고 있다. 이들 개폐밸브(28,38)와 간막이밸브(42)는 기판의 빼고 넣기시에는 대향위치에 위치결정할 필요가 있다. 따라서, 가열·냉각장치(10)를 상하방향으로 이동시키는 승강장치, 가령 모터나 유압으로 승강하는 로드기구(60)가 설치되어 있다.
상술된 도 7의 구성예에 따르면, 다른 프로세스를 행하는 진공처리실과는 독립된 별도의 하나의 진공처리실(40)내에 기판가열실(20)과 기판냉각실(30)을 각각 별개로 설치하고 있다.
따라서, 배치열처리할 다수의 기판을 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)의 기판수용실(22 및 또는 32) 각각에 설치하면 다른 성막 프로세스와는 별개이고 또 평행하여 기판에 가열 및 또는 냉각을 행할 수 있음과 동시에, 이들 가열 및 냉각의 동시 열처리도 행할 수 있다.
또, 가열·냉각 이외의 다른 프로세스처리와 기판의 가열 및 냉각처리를 별실에서 행하고 있기 때문에, 스루풋의 향상이 도모된다. 또 가열·냉각 이외의 다른 프로세스를 행하는 진공처리실과는 독립된 다른 하나의 진공처리실(40)내에 기판가열실(20)과 기판냉각실(30)이 각각 별개로 설치되어 있으므로 가열·냉각장치(100)는 물론, 이 장치(100)를 구비한 진공처리장치의 콤팩트화와 에너지 절약이가 가능해진다.
다음에, 본 발명의 가열·냉각장치(100)의 다른 구성예에 대해 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8의 구성예는 기판열처리실(10)의 용기실내를 세로방향의 벽 즉 세로벽(17)으로 열적으로 차폐 가능하게 구획하여 기판가열실(20)과 기판냉각실(30)을 가로방향으로 구획하여 설치한 구성으로 되어 있다. 그 때문에, 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)의 각 기판수용실(22,32)에 기판을 빼고 넣고 하기 위한 개폐도어(28,38)는 각 기판수용실마다 1개소씩 설치하고, 이들 각 수용실(22,32)에 대하여 진공처리실(40)에는 양측의 벽(40a,40b) 각각에 1개소씩 간막이밸브(42)를 설치하고 있다. 기타 구성 등의 필요 사항을 소요에 따라 도 7에서 설명한 구성과 동일하게 적용할 수 있으므로 그 상세는 생략한다.
도 9는 본 발명의 가열·냉각장치(100)의 또 다른 적합한 구성예의 설명도이다. 이 구성예에 따르면, 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)의 쌍방 또는 어느 한쪽에 서로 비연통의 복수의 기판수용실(23,35)을 설치하고 있다.
그 때문에, 이 장치(100)의 용기(10)의 실내에는 복수의 가로벽(19)을 평행으로 설치하여 복수의 기판수용실(23,25)에 서로 열적으로 차폐할 수 있도록 구획하고 있다.
이 가로벽도 도 7의 구성예의 경우와 같이, 적어도 기판수용실측의 내벽을 단열성 좋게 형성해 두는 것이 바람직하다. 각 기판수용실(23,35)은 서로 열적으로 차폐 또는 차단되어 독립해 있기 때문에, 각 실에 대한 가열 또는 냉각은 독립하여 행할 필요가 있다. 그 때문에, 기판가열실(20)의 각 기판수용실(23) 및 기판냉각실(30)의 각 기판수용실(35)에는 도 7에 도시된 구성예에서 설명한 바와 같은 가열제어수단(50)을 대응시켜서 설치한다. 이와 같이, 기판수용실(23 또는 35)에 별개로 가열 또는 냉각수단을 설치함으로써 각 실의 온도를 독립하여 제어할 수 있으므로 수용된 기판에 적합한 열처리를 행할 수 있게 된다.
또, 이 도 9 표시의 구성예는 각 기판수용실(23,35)에는 2개소에 개폐도어(28,38)를 설치하고 있다. 그 때문에, 이들 간막이밸브에 대응하여 진공처리실(40)의 양벽(40a,40b)에도 각각 1개씩 간막이밸브(48)를 설치하고 있다. 또, 도시하지 않으나, 이 양벽(40a,40b)에 설치한 간막이밸브(48) 위치는 상하방향으로 동일 레벨에 있거나 또는 다른 레벨에 있어도 된다. 그리하면, 한쪽 간막이밸브(48)를 기판가열실(20)에 전용으로 하고, 다른쪽 간막이 밸브(48)를 기판냉각실(30)에 전용으로 하여 사용할 수 있다. 또 이들 간막이밸브(48)를 동일벽에 설치하여도 되고, 다른 벽에 설치하여도 된다. 기타 구성 등의 필요사항은 소요에 따라 도 7 및 도 8에서 설명한 구성과 동일하게 적용할 수 있으므로 그 상세는 생략한다.
도 10은 본 발명의 가열·냉각장치(100)의 또다른 구성예를 설명하기 위한 도면이다. 이 도 10의 구성예가 도 9에서 설명한 구성예와 다른 점은 기판가열실(20)과 기판냉각실(30) 사이에 가열 및 냉각이 불필요한 기판용 기판반송실(70)을 구비한 구성으로 된 점이다. 이 기판반송실(70)은 상하의 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)로부터는 열적으로 차단 또는 차폐되어 있다. 그리고, 이 기판반송실(70)에도 적어도 하나의 개폐도어(72)를 설치한다. 여기서는 기판반송실(70) 양측에 개폐도어(72)를 설치한 예를 표시하고 있다.
이와 같이 구성하면, 가열 또는 냉각을 필요로 하지 않는 기판을 그 진공처리실(40)의 기판반송실(70)에 대피시키거나, 이 진공처리실(40)을 거쳐 외부로 이송시킬수 있어 더 한층 장치의 콤팩트화를 가능케 한다.
또, 기판반송실(70)은 기판가열실(20) 및 기판냉각실(30)에서 가열이나 냉각이 불필요한 기판에 대하여 열처리의 영향이 미치는 것을 회피할 수 있다.
또, 이 기판반송실(70)과 같은 취지의 기판반송실을 도 7 및 도 8에서 설명한 구성예에 있어서도 설계에 따라 적절히 설치할 수 있다.
기타의 구성 등의 필요사항은 소요에 따라 도 7, 도 8 또는 도 9에서 설명한 구성과 같이 적용할 수 있으므로 그 상세는 생략한다.
도 11 및 도 12는 비연통의 개별 기판수용실(23,35)에 있어서의 가열 또는 냉각 방법을 설명하는 도면이다. 각 기판수용실(23,35)에는 기판(80)을 적당한 지지수단(82)을 통하여 개재시켜서 수용하고 있다.
도 11에 도시된 예는 도 7의 구성예에서 설명한 것과 같이 기판수용실(23,35)에 가스공급 및 배기계를 설치하여 외부에서 가스를 순환시켜서 기판(80)을 가열 또는 냉각하는 방법을 나타내고 있다. 또, 도 12는 기판수용실에 히트펌프 기타의 적당한 가열 또는 냉각수단을 부착하여 복사에 의해 기판(80)을 가열 또는 냉각하는 방법을 나타내고 있다.
도 11 또는 도 12 에 도시된 바와 같이 구성하면 기판가열실(20)의 비연통기판수용실(23)에 수용된 기판(80)의 개별가열 및 기판냉각실(30)의 비연통기판수용실(35)에 수용된 기판(80)의 개별냉각의 쌍방 또는 어느 한쪽의 열처리가 가능해진 다.
도 11 및 도 12를 참조하여 설명한 가열 혹은 냉각 방법은 비연통식 기판수용실(23,35)에만 적용되는 것이 아니고, 연통식 기판수용실(22,32)에 적용해도 적합하다.
또, 도 13a, b, c 및 d는 진공처리실(40)에 구비한 간막이밸브(48)의 갯수의 설명도이다. 진공처리실에 어떻게 간막이 밸브를 설치할 것인가는 이 가열·냉각장치의 진공처리실이 진공처리장치의 어느 부위에 배치되었는가에 따라 정해진다. 도 13a에 도시된 예는 진공처리실의 주위에 간막이밸브를 설치하지 않은 예이다. 도 13b에 도시된 예는 진공처리실의 주위에 1개의 간막이 밸브를 설치한 경우이고, 도 13c는 진공처리실의 주위의 대향하는 2개의 측벽에 간막이 밸브를 각각 1개씩 설치한 경우이며, 도 13d는 진공처리실의 주위의 3개의 측벽에 각각 1개씩 설치한 경우이다. 이와 같이, 진공처리실의 주위에 설계에 따라 소요되는 세퍼레이션실, 로드실, 다른 진공처리실을 배치시킬 수 있다.
또, 도 13d에 도시된 구성예는 3개소에 간막이 밸브를 설치하고 있으나, 실용화에 있어서는 진공처리실의 3개소 중의 어느 1개소 또는 2개소에 간막이 밸브를 부착해 두고, 나머지 부위에는 간막이 밸브 부착이 가능한 상태로 두고 그 부위에는 플랜지를 부착해 둘 수 있다. 그 경우, 간막이 밸브는 도 13b 또는 도 13c에 도시한 구성예와 같이 부착된다.
도 7 내지 도 10을 참조하여 설명한 구성예는 기판을 기판수용실의 이동방향에 대하여 직교하는 방향으로 탑재시키는, 즉, 기판을 수평방향으로 눕혀서 탑재하 는 예에 대해 설명하였으나, 이와는 달리, 기판을 기판수용실 이동방향으로 평행(수직방향) 또는 경사지게 탑재하는, 즉, 기판을 세워서 탑재하도록 기판수용실을 구성한 경우에 본 발명을 적용하여도 적합하다. 그러나, 이 기판을 기대어 세우는 구성으로 하면 기판을 수평방향으로 눕히는 경우에 비해 진공처리실(40)의 점유면적이 다소는 넓어진다. 그러나, 이 이외의 세퍼레이션실이나 성막 또는 스패터링용 진공처리실도 세로형이 되기 때문에 각 점유면적이 축소화하고, 그 때문에 진공처리장치 전체의 점유면적이 축소화되므로 장치자체의 콤팩트화를 실현할 수 있다.
또한, 상술된 도 7 내지 도 13을 참조하여 설명한 구성예에는 각 기판수용실(22, 23, 32, 35)의 기판반입출구에 개폐도어(28, 38)를 설치한 구성예에 대해 설명하였으나, 개폐도어를 설치하는 대신 더욱 밀폐도를 올릴 필요가 있을 경우에는 각 기판수용실(22, 23, 32, 35)의 기판반입출구에 게이트 밸브라 일컫는 간막이 밸브를 설치할 수 있다.
또, 상술된 개폐도어의 경우에는 가령, 기판의 반입 또는 반출을 필요로 하는 기판에 관한 기판수용실이 진공처리실(40)의 기판반입출구에 대향하는 위치로 이동해 와서 정지할 때, 기계적 또는 전자적 작용에 의해 이들 개폐도어가 열리고, 또, 기판의 반입 또는 반출작업이 종료하여 기판수용실이 이동할 때에 이들 개폐도어가 닫히도록 구성하는 것이 적합하다. 이 경우 이들 개폐도어의 개폐제어는 설계에 따라 임의로 행할 수 있다.
또, 본 발명에 적용되는 기판은 그 종류를 하등 제한하지 않으나 바람직하게는 기판열처리실에서 처리할 기판을 유리기판으로 하는 것이 좋다. 이 경우에는 이 들 유리기판으로 액정장치를 단시간에 게다가 수율좋게 형성할 수 있다.
상기 설명으로도 분명하듯이, 본 발명의 가열·냉각장치에 의하면 동일 진공처리실 내에서 가열과 냉각을 동시에 배치처리할 수 있어, 스루풋의 향상이 가능하고, 게다가 콤팩트화와 에너지 절약이 가능해진다.
또, 본 발명의 가열·냉각장치에 따르면, 동일 진공처리실 내에서 각 기판의 열처리온도를 개별로 설정하여 가열과 냉각을 동시에 배치처리할 수 있어, 스루풋 의 향상이 가능하고, 게다가 콤팩트화와 에너지 절약이 가능해진다.
또한, 본 발명의 진공처리장치에 따르면, 상술된 어느 하나의 가열·냉각장치가 갖는 특색을 구비함과 동시에 그 효과를 발휘할 수 있다.

Claims (16)

  1. 단일 진공처리실 내에 기판열처리실로서 기판가열실 및 기판냉각실을 구비하고, 상기 기판가열실 및 기판냉각실 사이에 가열 및 냉각이 불필요한 기판용 기판반송실을 구비한 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 진공처리실 내에서 상기 기판가열실과 기판반송실이 서로 열적으로 차폐되어 있음과 동시에, 상기 기판냉각실과 상기 기판반송실이 서로 열적으로 차폐되어 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 기판열처리실에서 처리되는 기판을 유리기판으로 하는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 기판가열실 및 상기 기판냉각실의 쌍방 또는 어느 한쪽은, 서로 연통하는 복수의 기판수용실로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  7. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 기판가열실 및 기판냉각실의 쌍방 또는 어느 한쪽은, 서로 비연통의 복수의 기판수용실을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 기판가열실의 연통하는 기판수용실에 수용된 기판의 동시 가열 및 상기 기판냉각실의 연통하는 기판수용실에 수용된 기판의 동시 냉각의 쌍방 또는 어느 한쪽의 열처리를 가능하게 하기 위한 가열냉방 제어수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 기판가열실의 비연통하는 기판수용실에 수용된 기판의 개별가열 및 상기 기판냉각실의 비연통하는 기판수용실에 수용된 기판의 개별냉각의 쌍방 또는 어느 한쪽의 열처리를 가능하게 하기 위한 가열냉각 제어수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  10. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 기판가열실 및 상기 기판냉각실이 상하방향 및 수평방향의 쌍방 또는 어느 한쪽 방향으로 구획되어 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  11. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 기판열처리실에서 처리되는 기판은 기판유지구에 유지되어 상기 기판가열실 및 상기 기판냉각실의 쌍방 또는 어느 한쪽에 수용되는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  12. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 기판열처리실은 상기 기판의 반출입용의 개폐수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  13. 제 6 항에 있어서, 상기 서로 연통하는 기판수용실은 상기 기판의 반출입용 개폐수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  14. 제 7 항에 있어서, 상기 서로 비연통하는 기판수용실은 상기 기판의 반출입용 개폐수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 가열·냉각장치.
  15. 제 1 항 또는 제 4 항에 기재된 가열·냉각장치를 구비한 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 진공처리실을 로드실과 세퍼레이션실 사이에 설치하고 있는 것을 특징으로 하는 진공처리장치.
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