KR100951688B1 - 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

소자 특성을 향상시키기 위하여 복수개의 기판 상에 형성된 막을 열처리 하는 열처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 열처리 장치는 복수개의 기판(10)에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버(2); 및 챔버(2) 내에 배치되어 복수개의 기판(10)이 로딩되는 보트(5); 및 보트(5)에 복수개로 형성되어 보트(5)에 로딩된 기판(10)을 지지하는 제1 로드(110)를 포함하고, 보트(5)는 기판(10)의 일측에 설치되는 제1 로드(110) 및 제1 로드(110)를 연결해 주는 제2 로드(120)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

열처리 장치, 챔버, 보트, 기판, 로드, 변형

Description

열처리 장치{Heat Treatment Apparatus}

본 발명은 평판 디스플레이 제조용 열처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 평판 디스플레이 제조를 위하여 유리 기판 상에 형성되는 소자의 특성을 향상시키기 위하여 열처리 공정이 수행되는 배치식 열처리 장치에서 기판이 로딩되는 보트에서 기판을 지지하는 제1 로드에 기판과 선 접촉하며 기판을 지지하는 구조물을 추가하여 열처리 진행 도중 기판의 변형을 방지할 수 있는 열처리 장치에 관한 것이다.

평판 디스플레이 제조시 사용되는 대면적 기판 처리 시스템은 크게 증착 장치와 어닐링 장치로 구분될 수 있다.

증착 장치는 평판 디스플레이의 핵심 구성을 이루는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층을 형성하는 단계를 담당하는 장치로서, 예를 들어 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 같은 화학 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리 증착 장치가 있다. 또한, 어닐링 장치는 증착 공정 후에 증착된 막의 특성을 향상시키는 단계를 담당하는 장치로서, 예를 들어 증착된 막을 결정화 또는 상 변화시키기 위 한 열처리 장치가 있다.

LCD 제조를 예를 들어 설명하자면, 대표적인 증착 장치로는 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)의 액티브 물질에 해당하는 비정질 실리콘을 유리 기판 상에 증착하는 실리콘 증착 장치가 있고, 대표적인 어닐링 장치로는 유리 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.

일반적으로, 증착 공정과 어닐링 공정은 모두 기판을 소정의 온도로 열처리 공정을 수행해야 한다.

이와 같은 열처리 공정을 수행하기 위해서는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치의 사용이 필수적이다.

도 1a는 종래기술에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.

도시한 바와 같이, 열처리 장치(1)는 기판(10)를 다량으로 로딩하는 배치식의 보트(5), 보트(5)에 로딩된 기판(10)에 대한 열처리 공간을 제공하는 석영 재질로 이루어지는 챔버(2), 챔버(2) 내에서 열처리 환경을 조성하기 위해 챔버(2)의 외주를 감싸도록 설치된 히터(3), 챔버(2)의 내부에 설치되어 기판(10) 처리에 필요한 소스 가스를 챔버(2) 내부로 공급하는 가스 공급관(4a), 및 공정에 사용된 소스 가스를 배출하는 가스 배출관(4b)을 포함하여 구성되어 있다.

도 1b는 종래기술에 따른 기판이 로딩되어 있는 보트의 일 예의 구성을 나타내는 사시도로서, 보트(5)에는 기판을 로딩 및 언로딩 하는 엔드 이펙터(미도시)에 의해 기판(10)이 로딩되어 있음을 알 수 있다.

기판(10)이 보트에 로딩될 때 기판(10)의 양측은 보트(5)에 수평으로 돌출 형성된 로드(6)에 의해 기판(10)의 양측 장변이 지지된다. 로드(6)는 기판(10)의 안정적 지지를 위해서 보트(5)의 내부 양측으로 각각 3개씩 형성되어 있다. 여기서, 로드(6)의 형성 개수는 3개로 한정되지 않고 기판(10)의 크기에 따라 변경될 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같은 보트는 로드(6)에 의해 기판(10)이 지지될 때 로드(6)의 단부가 기판(10)의 하부면과 점 접촉에 의해서만 이루어지기 때문에 로드(6)와 기판(10)이 접촉되는 부분에는 응력이 집중되어 기판(10)에 휨과 같은 부분적 변형이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 로드(6)와 기판(10)이 접촉되어 응력이 집중되는 부분에서 예를 들어 실리콘 막 특성이 변화되어 기판 전 면적에 걸쳐 제조되는 TFT의 소자 특성이 균일하지 못하게 되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판이 로딩되어 있는 보트에서 기판을 지지하는 각각의 제1 로드 단부에 선 접촉하며 기판을 지지하는 제2 로드를 형성함으로써 기판의 소정 부위에 응력이 집중되면서 기판의 휨이 발생하고 소자 특성이 불균일해지는 것을 방지할 수 있는 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열처리 장치는 소자 특성을 향상시키기 위하여 복수개의 기판 상에 형성된 막을 열처리 하는 열처리 장치로서, 상기 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버; 및 상기 챔버 내에 배치되어 상기 복수개의 기판이 로딩되는 보트를 포함하고, 상기 보트는 상기 기판의 일측에 설치되는 제1 로드 및 상기 제1 로드를 연결해 주는 제2 로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1 로드는 상기 기판의 장변측에 설치될 수 있다.

상기 기판은 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드 중 적어도 하나에 접촉되어 지지될 수 있다.

상기 기판은 상기 제1 로드 및 제2 로드와 동시에 접촉되어 지지될 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 열처리 공정 진행시 보트의 내측으로 형성되는 제1 로드에 기판과 선 접촉하는 제2 로드를 추가로 형성하여 기판을 지지하도록 함으로써 지지되는 기판의 하중을 분산시켜 열처리 공정 수행 도중 기판에 부분적인 변형이 발생하거나 소자 특성이 불균일해지는 현상을 방지하는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.

복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하기 위한 챔버가 설치되고, 챔버의 내부에는 복수개의 기판이 로딩되는 보트가 설치되는 것은 종래의 기술과 동 일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에서 사용하는 보트의 일 실시예의 구성을 나타내는 사시도이다.

도면에 도시되어 있는 바와 같이, 배치식 열처리 장치에서 사용되는 보트(100)는 보트(100)의 중앙을 중심으로 하여 양측으로 분리되어 있으며, 보트에 로딩된 기판(10)을 양측에서 지지할 수 있도록 보트(100) 내부의 좌측과 우측에 각각 3개의 제1 로드(110)가 평행하게 형성되어 있다. 또한, 보트(100)의 좌측과 우측에 형성된 제1 로드(110)는 내측을 향하여 형성되어 있기 때문에 서로 대향하고 있다.

기판(10)을 지지하는 제1 로드(110)는 보트(100)에 로딩된 복수개의 기판(10)에 각각 대응하도록 형성되어 있고, 기판(10)의 안정적 지지를 위해 기판(10)의 단변측이 아닌 장변측을 지지하도록 형성되어 있다.

그리고, 제1 로드(110)의 단부에는 제1 로드(110)와 직교하는 방향으로 소정의 길이와 폭을 갖는 제2 로드(120)가 설치되어 있음을 알 수 있다.

즉, 소정의 길이와 폭을 갖는 제2 로드(120)를 준비하고, 제2 로드(120)의 측면을 제1 로드(110)의 단부에 밀착시켜 맞댄 후, 용접에 의해 제2 로드(120)와 제1 로드(110)를 결합시킨다. 여기서, 제1 로드(110)와 제2 로드(120)의 접촉 부위에 서로 맞물리는 형태를 갖는 결합 구조를 형성하여, 제1 로드(110)와 제2 로드(120)의 결합 상태가 유지되도록 할 수도 있다. 이와 같은 제1 로드(110)와 제2 로드(120)의 결합 상태는 도 3에 도시되어 있는 바와 같다. 이때, 제1 로드(110)와 제2 로드(120)의 접촉 부위에 형성되는 맞물리는 결합 구조는 도 3에 도시된 구조로 한정되지 않고, 사용자의 편의에 따라 변경될 수 있다.

제2 로드(120)는 기판(10)의 장변측을 지지하면서 기판(10)의 변형을 방지하므로 제2 로드(120)의 길이는 로딩되는 기판(10)의 장변측 길이와 동일하거나 그 이상으로 형성되는 것이 바람직하다.

제1 로드(110)의 단부에 형성된 제2 로드(120)는 이웃하고 있는 제1 로드(110)의 단부에 형성된 제2 로드(120)와 연속적으로 연결되어 있어, 도면에 도시되어 있는 바와 같이 보트(100)의 좌측과 우측에 각각 형성되어 있는 제1 로드(110)의 단부를 일체로 연결하고 있음을 알 수 있다. 그러나, 기판(10)의 장변 측을 선 접촉하며 지지할 수 있다면 제2 로드(120)는 각각의 제1 로드(110) 마다 별개로 형성될 수도 있다.

보트(100) 내부 양측의 제1 로드(110)에 형성된 제2 로드(120)는 서로 평행하게 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 서로 평행하게 형성된 제2 로드(120)간의 거리는 필요에 따라 변경 가능하게 할 수 있다. 즉, 본 발명의 보트(100)는 보트(100)의 중앙을 중심으로 하여 양측으로 분리되어 있는 보트(100)의 좌측과 우측간의 길이를 조절 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이는 보트(100)의 좌측을 이동시키거나 우측을 이동시킴으로써 이루어질 수 있을 것이다. 물론, 보트(100)의 양측 모두를 이동시켜 제2 로드(120)간의 거리 조절이 이루어질 수도 있을 것이다. 위와 같이, 본 발명에 따른 보트(100)는 제2 로드(120)간의 거리 조절이 가능함으로써 다양한 크기를 가지는 기판(10)을 적절하게 수용할 수 있다는 이점이 있다.

기판(10)의 하부면에 접촉하는 제2 로드(120)의 상부면은 제1 로드(110)의 상부면과 같은 높이로 형성시켜, 제1 로드(110)와 제2 로드(120)의 상부면이 기판(10)과 동시에 접촉할 수 있도록 한다.

또한, 제2 로드(120)의 상부면 높이를 제1 로드(110)의 높이보다 높게 형성하여 제2 로드(120)만이 기판(10)의 하부면에 접촉하며 지지할 수 있도록 할 수도 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명은 다음과 같이 작용하게 된다.

복수개의 기판에 대하여 열처리 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 챔버의 내부에는 복수개의 기판(10)이 로딩되는 보트(5)가 설치된다. 보트(5)에는 엔드 이펙터(미도시)를 이용하여 복수개의 기판(10)을 로딩한 후, 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화 시키기 위한 열처리 공정을 수행하게 된다.

복수개의 기판(10)이 보트(100)에 로딩되면 제1 로드(110)에 의해 기판(10)의 장변측이 지지될 수 있다. 이때, 제1 로드(110)의 단부에는 제1 로드(110)와 직교하는 방향으로 소정의 폭을 갖는 제2 로드(120)가 형성되어 있기 때문에, 기판(10)은 제1 로드(110)에 의해 점 접촉되며 지지되고, 제1 로드(110)의 단부에 형성되어 있는 제2 로드(120)에 의해 선 접촉되기 때문에 기판(10)의 하중이 분산되고, 이에 따라 기판(10)의 변형이 방지될 수 있다.

또한, 제2 로드(120)의 상부면이 제1 로드(110)의 하부면보다 높게 형성되어 있다면, 기판(10)은 제2 로드(120)에 의해서만 지지될 수도 있다. 즉, 제2 로드(120)는 기판(10)의 장변측 길이와 동일하거나 그 이상의 길이 그리고 소정의 폭을 갖도록 형성되어 있기 때문에, 기판(10)이 제2 로드(120)에 의해서만 지지되는 경우에도 제2 로드(120)는 기판(10)의 장변측을 선 접촉에 의해 지지하면서 기판(10)의 하중을 분산하여 기판(10)의 변형을 방지할 수 있다.

기판(10)이 보트(100)에 로딩된 후, 제1 로드(110)와 제2 로드(120)에 의해 기판(10)이 지지되는 상태는 도 4에 도시되어 있는 바와 같다.

제2 로드(120)의 상부면과 제1 로드(110)의 상부면의 높이가 동일하게 형성되어 있는 경우에는 기판(10)의 하부면은 제2 로드(120)와 제1 로드(110)에 동시에 접촉하게 되고, 보트(100)에 로딩된 기판(10)의 하중은 제1 로드(110)와 제2 로드(120)로 분산되며, 이 상태에서 열처리 공정이 진행된다.

제2 로드(120)의 상부면만이 기판(10)의 하부면에 접촉하는 경우에는 보트(100)에 로딩된 기판(10)의 하중은 제2 로드(120)로 분산되고, 이 상태에서 열처리 공정이 진행된다.

일반적으로 소자 특성 향상을 위해 증착된 박막을 어닐링시키기 위한 열처리 공정이 진행될 때 챔버 내부의 온도는 유리 기판의 원하지 않는 변형을 방지하기 위하여 최대 500℃를 초과하지 않도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 기판(10)이 열처리 공정을 수행하는 도중 인가되는 고온의 열에 의해 기판의 물성이 약화되어 기판이 변형될 수 있다. 특히, 기판(10)을 지지하는 제1 로드(110)는 기판(10)과의 접촉 위치에 기판(10)의 하중이 집중될 수 있지만, 제2 로드(120)와 제1 로드(110)가 기판(10)의 장변측 하부면에 동시에 접촉하거나 또는 제2 로드(120)가 기판(10)의 장변측 하부면에 접촉하면서 기판(10)의 하중을 분산시킨다. 따라서, 기판(10)의 특정 부위로 집중되는 응력에 의해 기판(10)에 부분적인 휨 현상이 발생하거나 막 특성 변화로 인하여 소자 특성이 불균일해지는 현상이 방지된다.

보트(100)에 로딩된 기판(10)에 대한 열처리 공정이 완료되면 히터의 동작을 정지시키고, 기판(10) 전체적으로 균일한 냉각이 이루어지도록 하여, 비정질 실리콘을 결정화시키기 위한 공정을 수행할 수 있도록 한다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으 나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

도 1a는 종래기술에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 단면도.

도 1b는 종래기술에서 사용하는 보트에 기판이 로딩되어 있는 상태를 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 열처리 장치에서 사용하는 보트의 일 실시예의 구성을 나타내는 사시도.

도 3은 본 발명에 따른 열처리 장치에서 사용하는 보트 조립의 일 예를 설명하기 위한 사시도.

도 4는 본 발명에 따른 열처리 장치에서 사용하는 보트의 사용 상태를 나타내는 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 열처리 장치

2: 챔버

3: 히터

4a: 가스 공급관

4b: 가스 배출관

10: 기판

100: 보트

110: 제1 로드

120: 제2 로드

Claims (4)

1. 소자 특성을 향상시키기 위하여 복수개의 기판 상에 형성된 막을 열처리 하는 열처리 장치로서,

   상기 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버; 및

   상기 챔버 내에 배치되어 상기 복수개의 기판이 로딩되는 보트

   를 포함하고,

   상기 보트는 상기 기판의 양 장변측에 설치되는 복수개의 제1 로드 및 상기 기판의 장변측 방향으로 상기 복수개의 제1 로드를 연결해 주는 제2 로드를 포함하며,

   상기 제2 로드간의 거리는 변경 가능한 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 상기 제1 로드 및 상기 제2 로드 중 적어도 하나에 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 기판은 상기 제1 로드 및 제2 로드와 동시에 접촉되어 지지되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.

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