KR101035828B1

KR101035828B1 - 균일한 기판 가열을 위한 챔버

Info

Publication number: KR101035828B1
Application number: KR1020030091832A
Authority: KR
Inventors: 마코토 이나가와; 아키히로 호소가와
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2003-12-16
Publication date: 2011-05-20
Also published as: CN1748285B; TWI279828B; KR20040054514A; TW200416798A; CN1748285A; JP2006515433A; AU2003297065A8; AU2003297065A1; WO2004061914A2; WO2004061914A3

Abstract

제1 형태에서 가열 기판에 제1 장치가 제공된다. 제1 장치는 (1) 하단부 및 상단부를 갖는 챔버; (2) 챔버 내에 배치되어 상부에 적어도 2개의 기판을 지지하는 다수의 가열 지지부; 및 (3) 챔버 내에서 챔버의 측벽과 다수의 기판 지지부 사이에 배치되며 엣지 영역 및 중앙 영역을 갖는 히터를 구비한다. 히터는 히터의 중앙 영역보다 엣지 영역 내에 더 많은 열을 발생시킨다. 다른 여러 형태가 제공된다.

챔버, 기판, 가열, 히터, 열

Description

균일한 기판 가열을 위한 챔버{CHAMBER FOR UNIFORM SUBSTRATE HEATING}

도1은 본 발명이 보다 효과적으로 사용되는 반도체 장치 제조용으로 사용되는 통상의 프로세싱 시스템의 평면도이다.

도2는 도1의 가열 챔버의 사시도의 일 예이다.

도3은 기판 가열 프로세스에 적용하는 도2의 가열 챔버의 일 실시예의 단면도이다.

도4는 도1-3의 가열 챔버 및 전송 챔버의 단면도이다.

도5는 도1-4의 가열 챔버의 일례의 평면 단면도이다.

도6은 도1-3의 가열 챔버의 부분 단면도이다.

도7 및 8은 도6의 가열기의 제1 실시예를 나타낸 도면이다.
도9는 가열된 기판 지지부 및 지지핀의 실시예를 나타내며, 기판은 가열 공간의 하부를 형성하기 위해 지지핀에 의해 지지되고 가열된 기판 지지부로부터 이격된다.
도 10은 도 9의 가열 기판 지지부의 예시적인 일 시시예의 상부도이며, 여기서 가열 기판 지지부는 섬유유리, 유리, 세라믹, 석면, 또는 유사한 물질과 같은 열적 및 전기적 절연 물질의 층 내에 배치되는 다수의 플레이트 히터들을 포함한다.
도 11은 약 500℃에서의 열 프로세싱 동안에 정규화 값으로써 주변(perimeter) 온도를 사용하여, 기판의 몸체에 걸쳐 정규화된 온도 변화를 개시하는 기판의 온도 등고선 지도(contour map)이다.
도 12는 도 1-11의 가열 챔버의 대안적 일 실시예의 개략도이다.
도 13은 기판 카세트를 둘러싸는 2차 히터들을 노출시키도록 제거된 상부 섹션을 갖는 도 12의 가열 챔버의 개락도이다.
도 14는 기판 카세트를 노출시키도록 제거된 2차 히터들 및 상부 섹션을 갖는 도 12의 가열 챔버의 개략도이다.
도 15는 상부 섹션의 측벽들에 결합되는 2차 히터들을 보여주는 가열 챔버의 상부 섹션의 개략도이다.
도 16은 하부 섹션의 측벽들에 결합되는 2차 히터들을 보여주는 가열 챔버의 하부 섹션의 개략도이다.
도 17은 본 발명에 따라 제공되는 도 6-8, 13, 15 및/또는 16의 2차 히터의 대안적 일 실시예의 정면도이다.
도 18은 가열 챔버의 상부 섹션 및 하부 섹션 내에 함께 결합될 수 있는 2개의 2차 히터들을 도시한다.
도 19는 도 17의 2차 히터의 예시적인 일 실시예를 도시한다.
도 20은 저항성 히터 엘리먼트를 각각 이용하는 2개의 2차 히터들을 도시하며, 이들은 가열 챔버의 상부 섹션 및 하부 섹션 내에 함께 결합될 수 있다.

삭제

※ 도면의 주요 부분에 대한 설명 ※

307: 캐비티 310: 기판 카세트

315: 히터 328: 기판

340: 기판 지지부 390: 진공 펌프

본 발명은 2001년 12월 18일 출원된 미국 특허 출원(No.10/025,152)의 연속출원이며, 이는 2000년 12월 29일 출원된 미국 특허 가출원(No.60/259,035)을 우선권으로 주장한다. 본 발명은 또한 2002년 12월 17일 출원된 미국 특허 가출원(No.60/434,064)을 우선권으로 주장한다. 상기한 모든 특허 출원은 본 명세서에서 참조된다.

본 발명은 통상적으로 기판을 가열하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

평판 디스플레이(FPD)의 제조에서, 박막 트랜지스터, 액정 셀, 금속 상호연결부재 및 기타 구조물을 증착하고, 유리 기판으로부터 도전층, 반도체층 및/또는 유전재료층의 다중층을 제거함으로써 형성된다. 형성된 다양한 구조물은 디스플레이 상태가 FPD의 개별 픽셀에 전기적으로 발생된 예를 들어, 능동 매트릭스 디스플레이를 생성하는데 총체적으로 사용되는 시스템에 집적된다. FPD를 생성하기 위해 사용되는 프로세싱 기술은 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD), 물리적 기상 증착(PVD), 에칭 등을 포함한다. 플라즈마 프로세스는 막 증착동안 사용된 상대적으로 낮은 프로세스 온도 및 플라즈마 프로세스로 인한 우수한 막 품질 때문에, 평판 디스플레이의 생산에 특히 적합하다.

FPD 프로세스 동안, 기판에 형성된 막의 균일하고 제어된 열 프로세스는 종종 적절하게 기능하기 위해 FPD에 대해 중요하다. 요구된 가열 온도는 프로세싱될 막의 형태 및 실행될 프로세스에 의존한다. 예를 들어, FPD의 제조에 사용된 막의 일례는 저온 폴리 실리콘(LTPS)이다. LTPS 막 프로세싱의 일부는 막으로부터 수소를 제거하기 위해 약 600℃까지 LTPS 막이 가열될 것을 필요로 하는 반면, 비결정형 실리콘(α-Si) 막에 대한 가열 온도는 실질적으로 약 450℃ 이하의 낮은 온도이다.

통상적으로, 온도 비 균일성은 막의 박피(peel) 및 침식을 초래하는 바람직하지 않은 불순물을 불충분하게 제거하므로, 막 가열 프로세스는 상당히 온도에 민감하다. 온도 비균일성을 보상하기 위해, 가열 플로세스 시간은 연장될 수 있다. 바람직하지 않게, 가열 프로세스 시간을 연장하는 것은 생산비용을 증가시키고, 만일 프로세스가 완성되지 않으면(예를 들어, 가열 프로세스 시간이 불충분하게 연장된 경우) 사용불가능한 막을 산출할 수도 있다.

통상의 가열 챔버는 가스 전도 및 열 방사의 조합에 의해 하나 이상의 기판을 가열함으로써 열 프로세스를 제공한다. 바람직하지 않게, 챔버 벽 및 다른 내부 챔버 소자는 챔버 내로 열 전도 경로를 제공하여, 전도성 열 손실을 초래한다. 전도성 열 손실은 일정하게 요동하는 기판-열 환경을 발생시킨다. 온도가 증가함에 따라, 전도성 열 손실은 보다 명백하게 되고 기판 가열 환경 내의 열 비균일성을 악화시킨다. 더욱이, 통상의 열 챔버는 (기판 주변을 수용하기 위해) 매우 크며, 가열될 영역 및 체적이 증가함으로 인한 열 비균일성이 더욱더 악화된다. 예를 들어, 더 큰 컴퓨터 디스플레이, 모니터, 평면 텔레비젼 등에 대한 필요를 충족시키기 위해, 더 큰 기판이 사용되어야 한다. 통상의 FPD 기판은 730mm×920mm 또는 그 이상이다.

더 큰 기판, 더 큰 챔버 체적 및 열 손실의 잇따른 증가를 보상하기 위해, 더 많은 가열 소자가 사용될 수 있으며, 그로 인해, 장치의 비용, 에너지의 사용 및 온도 비균일성이 증가한다. 온도가 증가함에 따라, 구리 가열 소자가 에너지 비용을 보상하고 효율적인 가열을 제공하기 위해 종종 사용된다. 구리 가열기는 통상적으로 다른 가열 소자 보다 에너지 효율이 좋다. 바람직하지 않게, 온도가 올라감에 따라, 구리 가열기로부터 구리 원자가 종종 가열 챔버로 이탈하여 막을 오염시킨다. 따라서, 통상의 가열 챔버 및 가열 프로세스는 효율적이고 가격이 저렴한 기판 가열 프로세스에 대해 만족할 만한 균일성 및 오염 없는 기판 가열을 제공하지 못한다.

따라서, 복수의 기판을 균일하게 가열하기 위한 방법 및 장치에 대한 필요성이 있다.

본 발명의 제 1 실시예에서, 기판을 가열하기 위한 제1 장치가 제공된다. 상기 제1 장치는 (1) 하부 및 상부를 구비한 챔버; (2) 적어도 두 개의 기판을 지지하기 위해 챔버 내에 배치된 복수의 가열된 지지부; 및 (3) 챔버의 측벽과 복수의 기판 지지부 사이에서 챔버에 배치되고 엣지 영역과 중앙 영역을 구비한 가열기를 포함한다. 가열기는 가열기의 중앙 영역 보다는 엣지 영역을 보다 가열시키는 데 적용된다.

본 발명의 제 2 실시예에서, 제2 장치가 기판을 가열하기 위해 제공된다. 상기 제2 장치는 (1) 상부 및 하부를 포함하는 챔버; (2) 챔버 내에 복수의 기판을 저장하기 위해 적용된 복수의 가열된 지지부를 구비한 카세트; (3) 챔버의 중앙 상부 및 하부 섹션들의 중앙 근처의 측벽 영역보다 챔버의 상부 및 하부의 코너 근처의 측벽 영역에 보다 많은 열을 제공하도록 적용된 복수의 가열기를 포함한다.

본 발명의 제 3 실시예에서, 제3 장치가 가열 기판용으로 제공된다. 제3 장치는 상부 및 상부에 연결된 하부를 갖는 챔버를 포함한다. 상부 및 하부는 복수의 기판을 수용하도록 적용된 캐비티를 한정한다. 제3 장치는 또한 (1) 캐비티 내에 배치되고 복수의 기판을 가열 및 지지하는 복수의 가열 지지부(heated support)를 구비한 카세트; (2) 챔버의 중앙 측벽 영역 보다 챔버의 코너 측벽 영역에 더 많은 열을 제공함으로써 카세트에 열을 제공하도록 캐비티 내에 배치된 하나 이상의 가열기; (3) 캐비티 내에 배치되고 캐비티 내로 직접 향하는 반사 표면을 형성하기 위해 가열된 지지부의 적어도 일부를 둘러싸는 열 반사기를 포함한다. 본 발명의 여러 특징에 따른 시스템 및 방법을 포함하여 다양한 다른 특징이 제공된다.

본 발명의 다른 특징 및 구조는 이하의 설명, 첨부된 청구항 및 도면으로부터 보다 명확하게 될 것이다.

본 발명의 실시예는 반도체 산업에서 공통적으로 사용되고 여기서 설명하는 기판-가열 챔버를 지원하기에 매우 적합한 클러스터 툴과 같은 다중-챔버 프로세싱 시스템에서 매우 유리하다. 클러스터 툴은 기판 가열, 중앙-파인딩(finding) 및 지향(orientation), 어닐링, 증착 및/또는 에칭을 포함하는 다양한 기능을 수행할 수 있는 다중 챔버를 포함하는 모듈 시스템이다. 통상적으로 다중 챔버는 챔버들 사이에서 기판을 이송시키기에 적합한 로봇을 하우징하는 중앙 이동 챔버에 장착되어 있다. 이송 챔버는 진공 상태에서 유지되고 하나의 챔버에서 또 다른 챔버로 및/또는 예컨대 클러스터 툴의 전단부에 위치한 로드 락 챔버로 기판을 이송시키기 위한 중간 단계를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명이 유리하게 사용될 수 있는 반도체 장치(device) 제조를 위한 통상적인 프로세싱 시스템(100)에 대한 평면도이다. 또한 본 발명은 다른 프로세싱 시스템에서 사용될 수 있다.

일반적으로 프로세싱 시스템(100)은 다수의 챔버와 로봇을 포함하며 프로세싱 시스템(100) 내에서 수행된 다양한 프로세싱 방법을 실행하도록 프로그래밍된 프로세스 시스템 제어기(102)를 장착할 수 있다. 팩토리 인터페이스(factory interface)와 같은 전단 포위부(front-end environment)(104)는 한 쌍의 로드 락 챔버(106)와 선택적으로 통신하도록 위치한 것으로 도시되어 있다. 특히, 전단 포위부는 기판 캐리어 또는 포드(pod)(105) 내에 담겨진 기판이 로드 락 챔버(106)로 이송될 수 있게 한다. 다른 인터페이스 구조물이 사용될 수 있다. 전단 포위부(104) 내에 배치된 포드 로더 로봇(108a-b)은 로드 락 챔버(106)와 (전단 포위부(104) 상에 장착 및/또는 인터페이싱할 수 있는) 다수의 포드(105) 사이에서 기판을 이송하기 위해 선형, 회전, 및/또는 수직 이동을 할 수 있다.

로드 락 챔버(106)는 전단 포위부(104)와 이송 챔버(110) 사이에서 제 1 진공 인터페이스를 제공한다. 이송 챔버(110) 및 전단 포위부(104)와 교대로(atlernately) 통신함으로써 수율을 증가시키기 위한 두 개의 로드 락 챔버(106)가 제공된다. 따라서, 하나의 로드 락 챔버(106)가 이송 챔버(110)와 통신하지만, 제 2 로드 락 챔버(106)는 전단 포위부(104)와 통신할 수 있다.

로봇(113)은 로드 락 챔버(106)로부터 하나 이상의 프로세싱 챔버(114) 또는 홀딩 챔버(116)로 기판을 이송시키기 위해 이송 챔버(110) 중앙에 배치된다. 프로세싱 챔버(114)는 막 증착, 어닐링, 에칭 또는 이와 유사한 임의의 수의 프로세스들을 수행하기에 적합하게 되어 있지만, 홀딩 챔버(116)는 기판 지향, 냉각 등을 수행하기에 적합하게 되어 있다. 프로세싱 시스템(100)은 수소 제거 및/또는 어닐링과 같은 가열 프로세스 동안 기판을 가열하는데 사용될 수 있는 가열 챔버(140)를 포함한다. 일반적으로 가열 챔버(140)는 프로세싱 시스템(100) 내에서 가장 유효한 프로세싱 위치에 배치되지만, 일반적으로 프로세싱 시스템(100) 내의 어느 곳에도 위치할 수 있다. 예컨대, 가열 프로세스 단계는 증착 프로세스 단계 이후에 수행될 수 있다. 따라서, 로봇(113)의 이동을 감소시키기 위해, 가열 챔버(140)는 증착 프로세스 단계를 위해 사용된 프로세싱 챔버(114)중 하나에 인접하여 위치할 수 있다.

도 2는 도 1의 가열 챔버(140)의 일 실시예에 대한 사시도이다. 도 2를 참조하여, 가열 챔버(140)는 상부 섹션(215)(상부 벨 단지(upper bell jar))과 하부 섹션(217)(하부 벨 단지)를 포함하며, 상부 섹션(215)은 로딩 윈도우(235)를 갖는 연결 몸체(230)에 의해 하부 섹션(217)으로부터 분리된다. 상부 및 하부 섹션(215,217)은 연결 몸체(230)에 밀봉가능하게 부착되어 있고 일반적으로 대칭적으로 연결 몸체(230) 중앙에 위치한다. 상부 섹션(215)과 하부 섹션(217)은 예컨대, 마찰에 의한 결합제(frictional fit), 고온에 견디기 적합한 개스킷 또는 퍼티(putty)와 같은 밀봉 재료, 압력 반응(sensitive) 접착제와 같은 접착제, 세라믹 결합제, 풀, 및 구리와 같은 오염물이 없고 프로세스 내성(process resistant)인 것들을 사용하여 연결 몸체(230)에 밀봉될 수 있다. 상부 섹션(215)과 하부 섹션(217)은 용접과 같은 종래 수단, 또는 볼트, 클램프 또는 공지된 다른 패스너를 사용하여 연결 몸체(230)에 연결될 수 있다.

가열 챔버(140)는 상부 섹션(215)와 하부 섹션(217)을 지지하기 위해 장착 프레임(255) 상에 장착되어 있다. 일 실시예에서, 장착 프레임(255)은 가열 챔버(140)를 이동시키기 위해 장착 프레임(255)의 하단부 상에서 회전가능하게 장착된 캐스터(caster)(245,246,247)를 포함할 수 있다. 장착 프레임(255)은 볼트, 클램프 또는 공지된 패스너와 같은 종래 수단에 의해 가열 챔버(140) (및 연결 몸체(230))에 부착될 수 있다. 가열 챔버(140)는 장착 프레임(255) 상에 장착된 것으로 도시되었지만, 선택적으로 또는 부가적으로 가열 챔버(140)는 (나사, 볼트, 클립 등과 같은 패스너를 사용하여) 도 1의 이송 챔버(110)에 장착 및/또는 이송 챔버(110)에 의해 지지될 수 있다.

모터(285)는 가열 챔버(140)에 연결될 수 있으며 (하기 설명하는 기판을 지지하는 플랫폼(287)을 들어올리고 내림으로써) 가열 챔버(140) 내의 기판을 이송하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 모터(285)는 리드 나사(288)에 연결되고 리드 나사(288)를 회전시키기 적합하게 될 수 있다. 리드 나사(288)는 장착 프레임(255)에 경사지게 연결된 플랫폼(287)에 회전가능하게 연결되어 있다. 리드 나사(288)가 모터(285)에 의해 회전할 때, 플랫폼(287)은 장착 프레임(255)과 관련하여 수직으로 상승 또는 하강한다.

일 실시예에서, 열 절연층(도시 안됨)은 가열 챔버(140)로부터 열 손실을 최소화하기 위해 가열 챔버(140)를 둘러싸거나, 랩핑(wrap)하는데 사용될 수 있다. 열 절연층은 섬유유리, 세라믹 섬유, 석면, 또는 열 손실로부터의 절연을 제공하기에 적합한 다른 재료와 같은 절연체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 절연층은 약 30℃의 표면 온도에서 안정화되는 약 0.035 watt/m°K 미만의 열 전도율을 갖는 연질 절연 세라믹 섬유 블랭킷을 포함한다.

도 3은 기판 가열 프로세싱에 적합한 도 2의 가열 챔버(heating chamber)(140)의 일 실시예에 대한 단면도이다. 도 3의 가열 챔버(140)는 몸체(305), 뚜껑(335) 및 다수의 기판(328)을 가열하기 위한 캐비티(cavity)(307)가 형성된 바닥부(316)를 포함한다. 일 실시예로서, 몸체(305)는 프로세스 온도를 견디기도록 적응된 알루미늄, 스틸, 니켈 등과 같은 프로세스 내성 재료(process resistant material)로 형성되고, 대개 구리와 같은 오염물에 자유롭다. 몸체(305)는 통과하는 프로세싱 가스를 운반하기 위하여 가열 챔버(140)를 프로세스 가스 공급원(미도시)에 연결하기 위한 캐비티(307) 내로 연장된 가스 주입부(gas inlet)(360)를 포함할 수 있다. 다른 실시예로서, 진공 펌프(390)는 캐비티(307) 내에서 진공을 유지하기 위하여 진공 포트(392)를 통하여 캐비티(307)에 결합될 수 있다.

기판 카세트(310)는 캐비티(307) 내에서 이동가능하게 배치되고 이동가능 부재(330)의 상단부에 결합된다. 이동가능 부재(330)은 프로세스 온도를 견디도록 적응된, 알루미늄, 스틸, 니켈 등과 같은 프로세스 내성 재료를 포함하고 대개 구리와 같은 오염물에 자유롭다. 이동가능 부재(330)는 몸체(305)의 바닥부(316)를 관통하여 캐비티(307)에 진입한다. 이동가능 부재(330)는 슬라이딩 가능하고 밀봉 가능하게 바닥부(316)를 통하여 배치되고 플랫폼(287)에 의해 상승 및 하강된다. 즉, 플랫폼(287)은 플랫폼(287)의 상승 또는 하강에 따라 이동가능 부재(330)가 수직으로 상승 또는 하강되도록 이동가능 부재(330)의 하단부를 지지한다. 이동가능 부재(330)는 윈도우(235)를 통해 연장되는 기판 전달 평면(332)을 가로질러 기판(328)을 이동시키기 위하여 캐비티(307) 내에서 카세트(310)를 수직으로 상승 및 하강시킨다. 기판 전달 평면(332)은 기판이 로봇(113)에 의하여 (윈도우(235)를 통하여) 카세트(310)의 내부 및 외부로 이동하는 경로에 의해 정해진다.

카세트(310)는 프레임(325)에 의해 지지되는 다수 개의 기판 가열 선반(336)을 포함한다. 비록 도 3은 카세트(310) 내에 있는 12개의 기판 가열 선반을 예시하고 있으나, 임의의 개수의 선반이 사용될 수 있음을 알 수 있다. 각각의 기판 가열 선반(336)은 브래킷(317)에 의해 프레임(325)에 연결된 가열된 기판 지지부(340)(예를 들어, 가열 플레이트)를 포함한다. 다른 연결 메커니즘이 채택될 수도 있다. 브래킷(317)은 가열된 기판 지지부(340)의 엣지를 프레임(325)에 연결하고, 감압 접착물(pressure sensitive adhesive), 세라믹 본딩, 풀 등과 같은 접착물 또는 스크류, 볼트, 클립 등과 같은 고정물을 사용하여 프레임(325) 및 가열된 기판 지지부(340) 둘 다에 부착될 수 있으며, 프로세스 내성이 있으며 구리와 같은 오염물에 자유롭다.

프레임(325) 및 브래킷(9317)은 프로세스 내성이 있고 대체로 구리와 같은 오염물에 자유로운, 세라믹, 알루미늄, 스틸, 니켈 등과 같은 재료를 포함할 수 있다. 프레임(325) 및 브래킷(317)은 별개의 아이템일 수도 있으나, 가열된 기판 지지부(340)용 지지 부재를 형성하기 위하여 브래킷(317)이 프레임(325)과 일체형으로 이루어질 수도 있다. 한편, 하나의 실시예로서, 가열된 기판 지지부(340)는 생성된 대부분의 열을 기판(328)에 가함으로써 가열 효율을 최대화시키기 위하여 기판(328)에 컨포멀할 수 있고/있거나 기판(328)보다 약간 더 클 수 있으며, 일반적으로 가열된 기판 지지부(340)는 목적하는 기판 가열을 제공하도록 적응된 임의의 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 가열된 기판 지지부(340)는 기판(328)이 가열된 기판 지지부(340)로부터 나오는 열에 완전히 노출됨을 보장하기 위하여 기판(328)보다 상당히 더 클 수 있다. 대안적으로, 가열된 기판 지지부(340)은 다양한 크기의 기판(328)을 수용하도록 형성될 수 있다.

기판 가열 선반(336)은 다수의 기판 가열 공간(322)을 형성하기 위하여 카세트(310) 내에서 수직으로 간격을 두고 평행하게 배치된다. 각각의 기판 가열 공간(322)은 그 안에 포함된 적어도 하나의 기판(328)을 가열시키도록 적응되고 다수 개의 지지 핀(342) 상에서 지지된다. 각 기판(328)의 위아래에 있는 기판 가열 선반(336)은 기판(328)의 최상부측 및 바닥부측이 열에 노출되도록 기판 가열 공간(322)의 상하부 경계를 형성한다. 일 실시예에서, 상하부 경계는 기판(328)의 양측의 균일한 가열을 보장하기 위하여 기판(328)으로부터 등거리에 있다. 카세트(310)의 최상부 기판(328)의 유사한 가열을 보장하기 위하여, 최상부 가열 공간(322)을 위한 상부 경계는 빈 가열된 기판 지지부(340)에 의해 설정된다. 다른 실시예에서, 간격 및 기판 위치는 어닐링, 수소 제거 등과 같은 상이한 프로세스에 대한 상이한 가열 요구조건을 수용하도록 조정될 수 있다.

각각의 가열 공간(322)의 상하부 경계 사이의 간격은 가열의 비율, 및 각각의 기판 측면에 가해지는 열의 양을 증가 또는 감소시키도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 가열 공간(322)의 상하부 경계 사이의 간격은 가열 공간(320)을 형성하는 가열된 기판 지지부(340)로부터 나오는 방사 에너지를 증가시켜 기판 가열의 온도 및 비율을 증가시키기 위하여 감소될 수 있거나, 또는 입사 방사 에너지를 감소시켜 기판 온도를 낮추고 기판 가열을 둔화시키기 위하여 증가될 수 있다. 더욱이, 기판(328)은 기판(328)의 양 측면에 상이한 가열량을 제공하기 위하여 가열 공간(322)의 상부 또는 하부 경계에 더 가까이 배치될 수 있다. 일 실시예로서, 생산 효율을 증가시키기 위하여, 각각의 가열 공간(322)의 상부 및 하부 경계 사이의 간격은 카세트(310)가 가능한 많은 기판 가열 선반(336)을 유지할 수 있도록 하는 한편, 목적하는 비율 및 온도에서 기판(328)을 가열시키도록 조정될 수 있다. 일 실시예로서, 각각의 가열 공간(322)의 상부 및 하부 경계 사이의 간격은 약 45 mm이다. 약 45 mm의 상부와 하부 경계 사이의 간격은 기판 가열 선반(336)의 개수를 증가/최대화시키기 위하여 기판(328)을 수취하기에 적절한 공간, 균일한 기판 가열 및 챔버(307) 내부의 효과적인 공간 이용을 제공할 것으로 믿는다. 다른 간격이 채택될 수도 있다.

도 4는 도 1-3의 가열 챔버(140) 및 전달 챔버(110)의 단면도를 예시한다. 도 4에 도시된 것처럼, 가열 챔버(140)는 윈도우(235)가 전달 챔버(110)의 측벽에 형성된 개구(109)와 맞추어지도록(예를 들어, 정렬되도록) 배치된다. 그러한 포지션으로, 전달 챔버 개구부(109) 및 윈도우(235)는 기판(328)이 로봇(113)에 의해 전달될 수 있는 기판 전달 구멍(372)을 형성한다(도 1). 기판 전달 구멍(372)은 게이트 밸브 또는 슬릿 밸브와 같은 밀봉 장치(미도시)에 의해 선택적으로 밀봉된다.

기판(328)을 카세트(310) 안으로 로딩하기 위하여, 로봇(113)은 로봇(113)의 암(111) 상에서 지지되는 블레이드(118) 상의 기판(328)을 수취한다. 예를 들어, 기판은 로드 락 챔버(106) 중 하나, 홀딩 챔버(116) 중 하나 또는 프로세싱 쳄버(114) 중 하나로부터 수취될 수 있다. 그 다음에 블레이드(118)는 기판 전달 구멍(372)을 통하여 가열 챔버(140)로 기판(328)을 운반하도록 배치된다. 카세트(310)는 기판(328)을 수취하기 위해 기판 전달 평면(332)과 일렬로(inline) 빈 가열 공간(322)을 배치시키기 위하여 수직으로 위 또는 아래로 이동된다. 그 다음에 암(111)은 가열 챔버(140) 내에서 기판(328)을 배치시키기 위하여, 이어서 카세트(310)의 빈 가열 공간(322) 내에 기판(328)을 배치시키기 위하여 기판 전달 구멍(372)을 통하여 연장된다. 암(111)은 가열 공간(322) 안으로 기판(328)을 내밀고 기판(328)을 핀(342) 위로 배치시킨다. 일 실시예에서, 카세트(310)는 핀(342)이 기판(328)과 접촉할 때까지, 기판(328)을 브레이드(118)에서 들어올리면서 수직으로 이동한다. 암(111) 및 블레이드(118)는 그 다음에 전달 챔버(110)로 다시 들어온다. 다른 실시예에서, 암(111) 및 블레이드(118)는 기판(328)이 핀(342)과 접촉할 때까지 수직으로 하방으로 이동된다. 암(111)과 블레이드(118)는 기판(328)이 핀에 의해 완전히 지지될 때까지 계속하여 하방으로 이동된다. 카세트(310)로부터 기판(328)을 제거하기 위하여 역 프로세스가 수행될 수 있다.

도 5는 도 1-4의 가열 챔버(140)에 대한 전형적인 실시예의 단면 평면도이다. 가열 챔버(140)의 캐비티(307)는 다수의 기판(328)을 수용하기 때문에, 캐비티(307)는 전형적으로 프로세싱 챔버(114) 및 홀딩 챔버(116)와 같이 단지 하나의 기판(328)을 수용하는 챔버들보다 부피면에서 훨씬 더 크다. 캐비티(307)의 부피가 증가되기 때문에, 챔버(140) 상의 외부 대기압은 챔버(140)가 진공 하에 있을 때 상당히 크다. 구조적 강도를 제공하고 캐비티 부피를 감소시키기 위해, 바람직하게는 상기 캐비티(307)는 반원 모양이고 카세트(310)와 등각을 이루면서 약간 더 크다. 다른 실시예에서, 캐비티(307)의 모양은 원, 정사각형 또는 기판(328)을 수용하기 위해, 그리고 외부 대기압을 견디기에 충분한 구조적 완결성을 가지기 위해 적용된 임의의 모양일 수 있다.

도 6은 도 1 내지 도 3의 가열 챔버(140)의 부분 단면도이다. 도 6에서 도시된 바와 같이, 열 반사기(320)가 가열 챔버(140)의 캐비티(307) 내에 배치되고 가열 챔버(140)의 본체(305)의 내측 표면(311)에 인접하여 위치되어, 캐비티(307) 내에 반사면을 형성한다. 열 반사기(320)는 캐비티(307)와 내측 표면(311) 사이에 방사열 절연물을 제공함으로써 본체(305)를 통한 전도 열 손실을 최소화하기 위해 적용된다. 열 반사기(320)는 내측 표면(311)으로부터 떨어져서 캐비티(307)의 중앙 방향으로 캐비티(307) 내에서 방사열을 반사한다. 열 반사기(320)는 단일층을 포함할 수 있다. 택일적으로, 열 반사기(320)는 다중층, 또는 합체된 본체를 형성하도록 조합되는 여러 조각을 포함할 수 있다. 예를 들어, 열 반사기(320)는, 알루미늄, 니켈, 스틸 등과 같이, 프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는 하나 이상의 열 전도체를 포함할 수 있다. 추가적인 절연 물질이 캐비티(307)와 내측 표면(311) 사이에서 바람직할 때, 열 반사기(320)는, 금속 도금 세라믹, 유리 등과 같이, 프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는 하나 이상의 절연체를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 실시예에서, 열 반사기(320)는, 알루미늄, 니켈, 금 등과 같이, 열을 반사하기 위해 적용되며 프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는 물질로 도금된 내측 열 반사면(327)을 포함할 수 있다.

열 반사기(320)는 내측 표면(311)에 결합과 같은 여러 방법을 사용하여, 압력 민감성 부착제, 세라믹 결합제, 아교 등을 사용하여, 또는 (프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는, 예를 들어, 스크류, 볼트, 클립 등의) 패스너에 의해 내측 표면(311)에 부착될 수 있다. 부가적으로, 열 반사기(320)는 전기도금, 스퍼터링, 산화피막법(anodizing) 등과 같은 기술을 사용하여 내측 표면(311) 상에 증착될 수 있다.

일 실시예에서, 열 반사기(320)는 절연된 스크류, 볼트, 클립 등과 같은 절연 패스너를 사용하여 내측 표면(311)으로부터 이격되어, 내측 표면(311)과 열 반사기(320) 사이에 갭(gap)을 형성한다.

히터(315)는 열 반사기(320)와 카세트(310) 사이의 캐비티(307) 내에 배치된다. 히터(315)는 카세트(310)에 합치하고 카세트를 둘러싸는 가열 부재를 형성하도록 적용된다. 히터(315)는 니켈, 스틸, 알루미늄 등과 같이, 열을 방사하는 열 전도 물질 층 또는 층들 내에 배치되는, 예를 들어, 저항성 히터, 가열 램프 등과 같은 하나 이상의 가열 장치를 포함할 수 있다. 비록 일 실시예에서, 바람직하게는 히터(315)의 내부 표면(331)은 캐비티(307) 내에 방사열 전달을 개선시키기 위해 더 높은 열 방사율이 제공되도록 비드 블래스트(bead blast)되거나 산화 피막이 생성되지만, 제공된 더 큰 표면 방사율에 적용된 다른 타입의 표면 조건(conditioning)이 사용될 수 있다. 히터(315)의 외측 표면(333)은 낮은 방사율을 제공하도록 폴리싱될 수 있고, 그에 의해 챔버 본체(305)로의 방사열의 이송을 최소화한다. 기판 열 프로세싱 동안에, 히터(315)는 전원(미도시)에 의해 동작되어 목표된 온도로 가열된다. 일 실시예에서 열 반사기(320)로의 전도성을 통한 열 전달을 최소화하기 위해 히터(315)와 열 반사기(320) 사이에 갭이 형성되지만, 다른 실시예에서 히터(315)가 열 반사기(320)와 직접 접촉할 수 있다.

도 7과 도 8은 도 6의 히터(315)의 바람직한 제 1 실시예를 도시한다. 도 7과 도 8을 참조하면, 히터(315)는, 알루미늄, 니켈, 스틸 등과 같이, 캐비티(307) 내의 열을 균일하게 방사하기 위해 적용되며 프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는 하나 이상의 열 전도성 물질을 포함하는 재킷(jacket)(319)을 포함한다. 연속적인 가열 부재(717)가 재킷(319) 내에 형성된 슬롯(314) 내에 배치된다. 연속적인 가열 부재(717)는 재킷(319) 내에 열을 방사하기 위해 적용된다. 연속적인 가열 부재(717)는 마찰 피트(frictional fit), 용접, 구리 및/또는 은과 같은 오염 물질이 대체로 없는 충진 물질(313), 압력 민감성 부착제, 세라믹 결합제, 아교와 같은 부착제, 및/또는 스크류, 볼트, 클립 등과 같이 프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는 패스너에 의해 슬롯(314) 내에 배치된다. 일 실시예에서, 재킷(319)과 연속적인 가열 부재(717) 사이의 더 타이트한 피트를 제공하기 위해서, 연속적인 가열 부재(717)는 재킷(319)의 것보다 더 높은 확장 계수를 가진다. 비록, 일실시예에서, 연속적인 가열 부재(717)에 대한 열 팽창 계수가 약 α=17이고, 재킷(319)에 대한 열 팽창 계수는 약 α=13이지만, 다른 열 팽창 계수도 바람직하게 사용될 수 있다.

한 쌍의 커플링(318)이 연속적인 가열 부재(717)에 전력을 공급하기 위해서, 외부 전력원과 같은, 전력원(도시되지 않음)에 연결된다. 연속적인 가열 부재(717)는 재킷(319)을 통해 균일한 열을 제공하기 위해 일체화되고 동질의 가열 부재로서 형성되는 것이 바람직하지만, 저항성 히터, 램프 등과 같은 다수의 개별적인 가열 부재들이 연속적인 가열 부재(717)를 형성하기 위해 함께 결합될 수 있다. 부가적으로, 재킷(319)은 재킷(319)을 통해 개별적으로 분산되고 결합된 다수의 개별 히터들에 의해 가열될 수 있다.

히터(315)는 여러 방법들 중 임의의 방법을 사용하여 캐비티(307) 내에 고정될 수 있다. 예를 들어, 히터(315)는 결합과 같은 부착 방법, 압력 민감성 접착제, 세라믹 결합제, 아교와 같은 접착제, 및/또는 스크류, 볼트, 클립 등과 같이 프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는 패스너를 사용하여 내측 표면(311)에 부착될 수 있다. 특정 실시예에서, 히터(315)는 히터(315)를 본체(305)에 실장하기 위한 실장 플렌지(mounting flange)(312)를 갖는 상부를 포함한다. 실장 플렌지(312)가 히터(315)에 통합되는 것이 바람직하지만, 실장 플렌지(312)는 별개의 구성품일 수 있다. 실장 플렌지(312)는 압력 민감성 부착제, 세라믹 결합제, 아교와 같은 접착제 및/또는 스크류, 볼트, 클립 등과 같이 프로세스 내성이고 구리와 같은 오염물질이 대체로 없는 패스너를 사용하여 본체(305)에 부착될 수 있다.

도 9는 가열된 기판 지지대(340)와 지지핀(342)의 바람직한 실시예를 도시하는데, 여기서 기판(328)은 가열된 기판 지지대(340)에서 이격되어 지지핀(342)에 의해 지지되어 가열 공간(322)의 하부를 형성한다.

일실시예에서, 지지핀(342)의 개수는 적어도 여섯개인데, 도 5에 도시된 바와 같이, 네개의 지지핀(342)은 기판(328)의 엣지를 완전히 지지하도록 기판(328)의 외측 주위를 따라 실질적으로 균일하게 간격지워지고, 두개의 지지핀(342)은 기판(328)의 중간에 인접하여 위치된다. 택일적으로, 임의의 개수의 지지핀(342)은 기판(328)을 지지하기 위해 적용된 임의의 장치에서 사용될 수 있다. 바람직하게는 지지핀(342)은 폴리머, 세라믹 등과 같은, 기판(328)과 접촉을 최소화하고 가열된 기판 지지대(340)와 기판(328) 사이의 전도를 방해/감소시키기 위해 적용된 단면적을 갖는 절연체를 포함한다. 부가적인 지지 강도를 위해, 지지핀(342)은 또한 스틸, 알루미늄, 니켈 등과 같은 전도체를 포함할 수 있는데, 상기 전도체는 전도를 최소화하기 위해 충분히 작은 표면적을 가지고, 프로세스 내성이며, 구리와 같은 오염물질이 대체로 없다. 일실시예에서 지지핀(342)은 기판(328)과 접촉을 최소화하기 위해 뽀족한 팁(pointed tip)을 포함하지만, 일반적으로 지지핀(342)은 라운딩된 팁, 정사각형 팁, 평탄한 팁 등과 같은 기판(328)을 지지하기 위해 적용되고 가열된 기판 지지대(340)에의 열 전도를 최소화하기 위해 적용된 임의의 팁 단면적 및 프로파일(profile)을 가질 수 있다.

도 10은 도 9의 가열된 기판 지지대(340)의 바람직한 실시예의 평면도인데, 여기서 가열된 기판 지지대(340)는 섬유유리, 유리, 세라믹, 석면 또는 유사한 물질과 같은 열적 전기적 절연 물질 층 내에 배치된 다수의 플레이트 히터(347)를 포함한다. 플레이트 히터(347)는 저항성 히터, 방사 램프 등등 일 수 있다. 플레이트 히터(347)는 커넥터(345)를 통해 히터(347)에 결합된 외부 전원과 같은 전원(도시되지 않음)에 의해 공급되는 전력에 의해 동작될 수 있다. 통상적으로, 기판 표면에 걸친 온도는 가열 챔버(140) 내의 대류 및 전도, 가열된 기판 지지대(340)에의 기판의 근접성, 기판 핀(342) 및/또는 히터(315)의 특성, 및 캐비티(307) 내의 전반적인 열 프로파일에 기인한 기판 본체 열 전이의 함수로서 변화한다. 일 실시예에서, 플레이트 히터(347)는 기판 열 손실에 부합하고 상기 열 손실을 보상하는 방 즉, 기판 열 손실 프로파일에 부합하고 상기 열 손실을 보상하는 방사 가열 프로파일(radiant heating profile), 즉, 기판 열 손실 프로파일을 제공하도록 패턴화된다. 예를 들어, 도 10에 도시된 플레이트 히터(347)는 상당량의 전도 및/또는 방사 열 손실이 발생하는 기판(328) 코너 및 엣지에 보다 집중적인 가열이 제공되도록 가열된 기판 지지체(340)의 중앙부에 비해 가열된 기판 지지체(340)의 코너 부근에 보다 근접하게 간격을 두고 있다. 일반적으로 열은 기판 엣지로부터 방사되지만, 패턴화된 가열 프로파일은 기판 열 손실 프로파일에서 임의의 변형을 초래하도록 조절될 수 있다. 예를 들어, 플레이트 히터(347)는 크기, 간격, 고유 저항, 조도, 입력 전력 등을 변화시킴으로써 기판 열 손실 프로파일에 보다 근접하게 부합하도록 가변하는 열 출력량을 제공하도록 조절될 수 있다. 또한, 가열된 기판 지지체(340)는 도 3,4 및 6에 도시된 것처럼 지지 핀(342)에 의해 기판(328)으로부터 간격을 두고 있어 기판(328)의 하부 표면과 가열된 지지체(340)의 상부 표면 사이에 방사된 열이 혼합되게 한다(즉, 보다 균일하게 분포되도록 한다). 일면에서 가열된 기판 지지체(340)와 기판(328) 사이의 간격은 약 20㎜ 이지만, 다른 간격이 사용될 수도 있다. 기판(328)이 가열되기 이전에 가열된 기판 지지체(340)로부터 방사열이 혼합되어, 플레이트 히터 형태로 형성된 핫스폿(hotspot)을 최소화시키는 것으로 여겨지지만, 기판(328)은 기판 열 손실 프로파일과 거의 부합되도록 조절된 플레이트 히터(347)를 갖는 가열된 기판 지지체(340) 상에 바로 놓일 수도 있다.

동작시에, 가열 챔버(140)의 가열 프로세스는 가열된 기판 지지체(340) 상의(또는 위로) 가열 챔버(140)의 캐비티(307) 내에 (윈도우를 통해) 기판(328)을 위치시키는 로봇(113)에 의해 개시된다. 질소와 같은 불활성 프로세스 가스가 가스 입구(360)를 통해 캐비티(307)속으로 흘러가 진공 펌프(390)에 의해 요구되는 챔버 압력으로 유지된다. 선택적으로, 프로세스 가스는 특정 프로세스를 위해 조절된 플루오르와 같은 활성 가스일 수 있다. 캐비티(307)는 균일한 기판 가열 프로파일을 제공하기에 충분한 원하는 분위기 레벨로 가열 반사기(320)와 협력하여, 히터(315) 및 가열된 기판 지지체(340)에 의해, 또는 히터(315) 단독에 의해 방사 열로 가열된다. 하나 이상의 실시예에서, 개별 기판(328)은 약 350℃ 내지 약 600℃ 사이의 기판 몸체 온도로 균일하게 가열될 수 있다. 기판 몸체 상의 온도에 관련된 온도 편차(즉, 평균화된 온도 편차)는 약 ±5℃ 및 약 ±10℃이다. 다른 온도 범위가 사용될 수 있다.

예를 들어, 동작의 일 방법에서, 가열 챔버(140)의 가열 프로세스는 가열된 기판 지지체(340) 상의 캐비티(307) 내에 (윈도우(235)를 통해) 기판(328)을 위치시키는 로봇(113)에 의해 개시된다. 캐비티(307) 내의 진공은 약 0 내지 약 0.5Torr 에서 진공 펌프(390)에 의해 제공된다. 질소와 같은 프로세스 가스는 가스 입구(360)를 통해 캐비티(307)로 흐르고 진공 펌프(390)에 의해 약 0Torr 내지 약 0.5Torr에서 챔버 압력을 유지한다. 각각 약 450℃ 내지 약 600℃의 온도로 각각 기판을 균일하게 가열하기 위해 히터(315) 및 가열된 지지체(340)를 통해 각각의 기판(328)에 열이 인가된다. 각각의 기판은 약 450℃의 기판 몸체 온도에서 약 ±5℃ 내지 약 600℃의 기판 몸체 온도에서 약 ±10℃의 평균화된 가열 프로파일을 유지한다. 예를 들어, 도 11은 기판(328)의 몸체에 대한 평균화된 온도 편차를 나타내는 기판(328)의 온도 윤곽선 맵으로, 약 500℃에서의 가열 프로세싱 동안, 평균화된 값으로서 주변 온도를 사용한다. 영역(350A)은 기준 영역으로 0의 온도 편차를 갖는다. 영역(350B)은 약 ±1℃의 평균화된 온도 편차를 갖는다. 영역(350C)은 약 ±2℃의 평균화된 온도 편차를 갖는다. 영역(350D)은 약 ±3℃의 평균화된 온도 편차를 갖는다. 영역(350E)은 약 ±5℃의 평균화된 온도 편차를 갖는다. 따라서, 기판(328)에 대한 평균화된 온도 편차는 약 ±5℃이다.

도 12는 도 1-11의 가열 챔버(140)의 또다른 실시예를 개략적으로 나타내는 것으로, 도 12에서 가열 챔버(140)는 가열 챔버 140'로 도시된다. 도 12를 참조로, 가열 챔버(140')는 상부 섹션(215)(예를 들어, 상부 종모양 그릇) 및 하부 섹션(217)(예를 들어, 하부 종모양 그릇(bell jar))을 포함한다. 그러나, 도 12의 가열 챔버(140')에서, 로딩 윈도우(235)는 도시된 것처럼 하부 섹션(217) 부분(예를 들어, 일체식으로 형성되거나 또는 하부 섹션에 부착됨)을 포함한다. 본 방법에서, 상부 섹션(215) 및 하부 섹션(217)은 직접 접촉된다. 선택적으로, 로딩 윈도우(230)는 상부 섹션(215) 부분을 포함할 수 있다. 또한 접속 몸체(230)는 하부 섹션(217)과 상부 섹션(215)을 접속시키는데 사용될 수 있고, 윈도우(235)는 접속 몸체(230) 부분을 형성하거나 형성하지 않을 수 있다.

도 13은 기판 카세트(310)를 둘러싸는 제 2 히터(315)가 노출되도록 제거된 상부 섹션(215)을 갖는 도 12의 가열 챔버(140')의 개략도이다. 유사하게 제 2 히터(315)는 하부 섹션(217) 내의 기판 카세트(310)를 둘러싼다. 도 14는 기판 카세트(310)가 노출되도록 제거된 상부 섹션(215) 및 제 2 히터(315)를 갖는 도 12의 가열 챔버(140')의 개략도이다. 도 15는 (예를 들어, 클립 또는 다른 패스너(1502)를 통해) 상부 섹션(215)의 측면에 접속된 제 2 히터(315)의 개략도이고; 도 16은 (예를 들어, 클립 또는 다른 패스너(1502)를 통해) 하부 섹션(217)의 측면에 접속된 제 2 히터(315)의 개략도이다. 가열 챔버(140')는 도 1-11의 가열챔버(140)와 유사하게 동작한다.

앞서 설명된 것처럼, 대형 기판(예를 들어 730㎜×920㎜ 또는 그 이상)의 균일성을 제어하는 능력은 플랫 패널 디스플레이 제조에 있어 중요하다. 비균일한 가열은 막두께 및/또는 품질 편차, 오염물의 부적절 및/또는 불균일한 제거 또는 열처리 동안 어닐링 등에서 야기된다. 기판 불균일의 원인중 하나는 기판 엣지에서의 열 손실로, 이는 기판의 중앙 영역에 비해 기판의 엣지에서 낮은 온도를 갖는 기판을 야기시킨다. 불균일한 온도의 문제는 기판 크기가 증가할 수록 커지며, 플랫 패널 디스플레이 산업에 있어 매우 중요하다.

본 발명은 상부 및 하부 섹션(215, 217)의 중앙/측벽 영역 부근에서 보다 가열 챔버(140, 140')의 상부 및 하부 섹션(215, 217)의 코너/측벽 영역 부근에 열을 인가하는 경우 가열 챔버(140, 140')내에서 기판 가열 균일성이 크게 개선될 수 있다는 것을 발견했다.

도 17은 본 발명에 따라 제공된, 도 17 내의 제 2 히터(315')로서 참조되는 도 6-8, 13,15 및/또는 16의 제 2 히터(315)의 또다른 실시예의 정면도이다. 도 17의 일 실시에에서, 제 2 히터(315')는 기판 카세트(310) 안팎으로 기판이 로드되도록 도 2-4 및/또는 12-14의 윈도우(235)와 정렬되도록 조절된 개구부(1700)를 포함한다. 가열 챔버(140, 140')내에 사용되는 또다른 제 2 히터(315')가 유사하게 구성될 수 있으나, 개구부(1700)를 포함할 필요는 없다. 특정 실시예에서, 8개의 제 2 히터(315')가 사용될 수 있다(예를 들어, 가열 챔버(140, 140')의 상부 섹션(215)의 각각의 측벽 부근 및 하부 섹션(217)의 각각의 측벽 부근). 일반적으로, 섹션 측벽당 하나 이상 또는 이하의 제 2 히터가 사용될 수 있다.

도 17을 참조로, 제 3 히터(315')는 제 1 히터 영역(1702) 및 제 2 히터 영역(1704)을 포함한다. 제 1 히터 영역(1702)은 도시된 것처럼 제 2 히터(315')의 각각의 엣지(E_1-3)로부터 간격(D)으로 제 2 히터(315')로 연장된다. 제 2 히터(315')의 나머지는 제 2 히터 영역(1704)를 형성한다. 도시된 것처럼, 제 2 히터(315')의 상부 엣지(E₄)는 제 2 히터 영역(1704)에 포함된다. 이런 방식으로, 도 17의 제 2 히터(315')는 가열 챔버(140, 140')의 하부 섹션(217) 내에(예를 들어 하부 섹션(217)의 측벽 및/또는 내부에 윈도우(235)가 형성된 접속 몸체(230) 부근에) 위치될 수 있고, 추가의 제 2 히터(315')가 가열 챔버(140, 140')의 상부 및 하부 섹션(215, 217)이 가열되도록 가열 챔버(140, 140')의 상부 섹션(215) 내에 위치될 수 있다. 도 18은 히터 챔버(140, 140')의 상단부 및 하단부(215, 217) 내에서 서로 결합될 때의 2개의 제2 히터(315')를 나타낸다. 임의의 적절한 장치가 채용되어 제2 히터(315')를 서로 결합한다. 도 18에는 개구(1700)의 전형적인 위치가 도시된다.

도 17 및 도 18을 참조하면, 제2 히터(315')의 제1 히터 영역(1702)은 가열시 제2 히터 영역(1704)보다 많은 열(예를 들어 보다 큰 와트 밀도)을 제공하도록 구성된다. 상술한 바와 같이, 또한 후술하는 바와 같이, 이러한 "불균일" 또는 "제어된" 가열은 기판 엣지에서의 열 손실을 보상할 수 있다. 예를 들어 제2 히터 영역(1704)에 비해 제1 히터 영역(1702)에 추가 전력을 전달함으로써 제1 히터 영역(1702) 내에서 가열이 증가될 수 있다. 도 19를 참조하여 후술하는 일 실시예에서 이는 제2 히터 영역(1704)에 비해 제1 히터 영역(1702) 내의 저항성 히터 엘리먼트의 밀도를 증가시킴으로써 달성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 저항성 히터 엘리먼트가 채용될 경우, 개별적인 전원이 사용되어 제1 히터 영역(1702) 및 제2 히터 영역(1704)의 저항성 히터 엘리먼트에 전력을 전달한다. 이와 같이 제1 히터 영역(1702)에 보다 많은 전력이 전달되어 그 영역에서의 열 발생을 증가시킬 수 있다. 다른 실시예에서는, 하나 이상의 추가 열 소스(예를 들어 램프 히터)가 채용되어 제1 히터 영역(1702)의 열 발생을 증가시킬 수 있다. 이러한 추가 열 소스는 제2 히터(315')의 부품이 될 수도 있고 아닐 수도 있다. 제2 히터 영역(1704)에 대한 제1 히터 영역(1702)의 가열을 조정하기 위해 또는 상단부 및 하단부(215, 217)의 측벽 코너 부근의 가열을 증가시키기 위해 다른 구성이 채용될 수도 있다.

도 19는 도 17의 제2 히터(315')의 바람직한 실시예를 나타낸다. 도 19를 참조하면, 제2 히터(315')는 히터(315') 도처에 연속한 S자 경로를 형성하는 저항성 히터 엘리먼트(1902)를 포함한다. 제1 및 제2 히터 영역(1702, 1704)의 저항성 히터 엘리먼트를 구분하여 하나 이상의 저항성 히터 엘리먼트가 채용된다. 도 19에 나타낸 바와 같이, 저항성 히터 엘리먼트(1902)는 제2 히터 영역(1704)보다 제1 히터 영역(1702) 내에 더 많은 굴곡부 및/또는 회전부를 구비하여 제2 히터 영역(1704)에 비해 제1 히터 영역(1702) 내에 효과적으로 보다 높은 단위 면적당 히터 엘리먼트 밀도를 형성한다. 이에 따라, 저항성 히터 엘리먼트(1902)에 전력이 공급될 때 제2 히터 영역(1704)보다 제1 히터 영역(1702) 내에 보다 많은 열이 발생한다. 후술하는 바와 같이, 제1 히터 영역(1702) 및 제2 히터 영역(1704)의 적절한 가열 조작을 통해, 가열 챔버(140, 140') 내에서 매우 균일한 기판 가열 프로세스가 행해질 수 있다. 이러한 프로세스는 큰 기판(예를 들어 730 ㎜ × 920 ㎜ 또는 더 큰)에 대해서도 균일한 가열을 제공한다. 도 20은 각각 저항성 히터 엘리먼트(1902)를 채용하며 히터 챔버(140, 140')의 상단부 및 하단부(215, 217) 내에서 서로 결합될 수 있는 2개의 제2 히터(315')를 나타낸다.

저항성 히터 엘리먼트(1902)는 도 7 및 도 8의 가열 엘리먼트(717)와 유사하며, 예를 들어 스테인레스 강철, 니켈 또는 다른 비슷한 재료로 이루어진다. 각각의 저항성 히터 엘리먼트(1902)는 저항성 히터 엘리먼트(1902)로부터 열을 흡수하고 흡수된 열을 기판 카세트(310) 쪽으로 균일하게 방출하기에 적합한 스테인레스 강철 등 도 7의 재킷(319)과 유사한 한 층 이상의 도전 물질(도시 생략) 내에 배치된다. 적어도 일 실시예에서, 상부 도전층은 코발트 기재 또는 그 밖의 높은 방사율을 갖는 물질(예를 들어 니켈 또는 스테인레스 강철과 비교하여)로 이루어져 히터(315')의 방사 효율 및/또는 균일성을 향상시킨다. 제2 히터(315') 전부 또는 일부 또한 세라믹 코팅과 같이 높은 방사율을 갖는 물질로 코팅되어 방사 효율 및/또는 균일성을 더 높일 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 히터 영역(1702, 1704) 중 하나 또는 둘 다 높은 방사율의 코팅을 포함한다. 바람직하게는 제2 히터(315')의 적어도 최외측 코팅/층은 프로세스 내성이며, 일반적으로 오염이 없다(예를 들어 구리). 이러한 히터는 예를 들어 Watlow사로부터 "두꺼운 막 히터"라는 명칭으로 상용화되어 있다. 어떤 적절한 히터 엘리먼트 패턴이 채용될 수 있다.

약 730 ㎜ × 920 ㎜의 치수를 갖는 유리 기판을 가열하도록 히터 챔버(140, 140')가 채용되는 본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 각 제2 히터(315')는 제1 히터 영역(1702)이 제2 히터 영역(1704)보다 약 20% 더 높은 와트 밀도를 생성하도록 구성된다. 제1 및 제2 히터 영역(1702, 1704) 사이의 다른 와트 밀도 편차가 채용될 수도 있다. 상술한 바와 같이, 제1 히터 영역(1702)은 제2 히터(315')의 각 엣지(E_1-3)로부터 거리(D)만큼 제2 히터(315')로 연장한다(도 17).

730 ㎜ × 920 ㎜ 기판의 일 실시예에서, 제1 히터 영역(1702)이 제1 히터영역(1702)의 각 엣지(E_1-3)로부터 연장하는 거리(D)는 약 5 인치이며, 제2 히터 영역(1704)의 폭은 약 24.4 인치(제2 히터(315')의 전체 폭이 약 34.4 인치가 되도록)이다. 이 실시예에서, 전체 히터 폭에 대한 제1 히터 영역(1702)의 거리(D) 비는 약 5/35 = 1/7이다. 본 발명의 적어도 일 실시예에서, 히터 챔버(140, 140')가 다른 크기의 기판을 가열하도록 구성되는 경우 이 비율이 유지된다. 예를 들어, 히터 챔버(140, 140')가 1460 ㎜ × 1840 ㎜의 기판을 가열하도록 구성되면, 거리(D)는 약 10 인치이고 전체 히터 폭은 약 70 인치가 된다(히터(315')의 제1/엣지 히터 영역(1702)은 제2 히터 영역(1704)보다 약 20% 더 높은 와트 밀도를 생성함).

제2 히터(315')의 높이는 히터가 채용되는 상단부 또는 하단부(215, 217)의 높이에 좌우된다. 다른 히터 치수 및 제1 및 제2 히터 영역(1702, 1704)의 다른 치수가 채용될 수도 있다.

적어도 일 실시예에서, 제2 히터(315')는 히터 챔버(140, 140')의 상단부 및 하단부(215, 217)로부터 약 2 인치 및 기판 카세트(310)로부터 약 1.7 인치의 거리 에 배치된다. 다른 거리가 채용될 수도 있다.

제2 히터(315')의 중앙 영역(예를 들어 제2 히터 영역(1704))에 비해 제2 히터(315')(예를 들어 제1 히터 영역(1702))의 엣지들을 따라 가열을 증가시킴으로써, 그리고/또는 제2 히터(315') 상에 세라믹과 같이 높은 방사율을 갖는 코팅을 채용함으로써, 가열 챔버(140, 140') 내에 매우 균일한 온도 프로파일이 달성될 수 있다. 예를 들어 본 발명자들은 증가된 엣지 가열 및 세라믹 코팅을 모두 채용하는 730 ㎜ × 920 ㎜ 기판(약 518 ℃의 평균 온도를 갖는)에 걸쳐 +/- 1.5 ℃의 온도 변화를 달성했다.

상기는 본 발명의 실시예를 나타내지만, 본 발명의 다른 실시예가 기본 범위를 벗어나지 않으면서 안출될 수 있으며, 그 범위는 다음의 청구항에 의해 결정된다.

따라서, 본 발명에 따른 가열 챔버 및 가열 프로세스에 의하면, 효율적이고 가격이 저렴하며, 기판 가열 프로세스에서 균일하고 오염 없는 기판 가열을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

기판들을 가열하기 위한 장치로서,

바닥부와 최상부를 갖는 챔버;

상부에 적어도 2개의 기판을 지지하기 위해 상기 챔버 내에 배치되는 다수의 가열 지지부(heated support)들; 및

상기 챔버의 측벽과 상기 다수의 가열 지지부들 사이에서 상기 챔버 내에 배치되고, 엣지 영역과 중앙 영역을 갖는 히터

를 포함하고, 상기 히터는 상기 중앙 영역 내에서보다 상기 엣지(edge) 영역 내에서 더 많은 열을 생성하도록 구성되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 히터 내부에 배치되는 하나 이상의 저항성 히터 엘리먼트를 더 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 가열 지지부들은 다수의 가열 엘리먼트들을 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 히터는 세라믹 물질로 코팅되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 히터의 엣지 영역은 상기 히터의 중앙 영역 보다 20% 더 높은 와트 밀도를 생성하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 챔버는 450℃를 초과하는 프로세스 온도에서 - 1.5℃ 내지 + 1.5℃의 온도 프로파일을 유지하도록 구성되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 다수의 가열 지지부들은 730mm × 920mm 이상의 크기를 갖는 기판들을 지지하도록 구성되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 챔버는 450℃를 초과하는 프로세스 온도에서 - 1.5℃ 내지 + 1.5℃의 온도 프로파일을 유지하도록 구성되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
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기판 가열 장치로서,

상부 섹션과 하부 섹션을 갖는 챔버;

상기 챔버 내에 다수의 기판들을 보관하도록 구성되는 다수의 가열 지지부들을 갖는 카세트; 및

상기 챔버의 상기 상부 섹션 및 상기 하부 섹션의 측벽 영역들의 중앙 부분 부근보다 상기 챔버의 상기 상부 섹션 및 상기 하부 섹션의 측벽 영역들의 에지 부분 부근에 더 많은 열을 인가하도록 구성되는 다수의 히터들

을 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
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기판들을 가열하기 위한 장치로서,

상부 섹션, 및 상부 섹션에 결합되는 하부 섹션을 포함하는 챔버 ― 상기 상부 섹션과 상기 하부 섹션은 내부에 다수의 기판들을 고정하도록 구성되는 캐비티(cavity)를 형성함 ― ;

상기 다수의 기판들을 지지하고 가열하도록 구성되고 상기 캐비티 내에 배치되는 다수의 가열 지지부들을 갖는 카세트;

상기 챔버의 측벽 영역들의 중앙 부분보다 상기 챔버의 측벽 영역들의 에지 부분에 더 많은 열을 인가함으로써 상기 카세트에 열을 제공하도록 상기 캐비티 내에 위치되는 하나 이상의 히터들; 및

상기 캐비티로 지향되는 반사 표면을 형성하기 위하여 상기 가열 지지부들의 적어도 일부분을 둘러싸고 상기 캐비티 내에 배치되는 열 반사기

를 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 하부 섹션에 위치하는 로딩 윈도우(loading window)를 더 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 하나 이상의 히터들은 세라믹 물질로 코팅되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 상부 섹션 및 상기 하부 섹션을 결합시키는 커넥팅 몸체를 더 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 25 항에 있어서,

상기 커넥팅 몸체는 로딩 윈도우를 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 하나 이상의 히터들은 상기 하부 섹션 및 상기 상부 섹션 중 적어도 하나 내부에서 상기 카세트를 둘러싸는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 하나 이상의 히터들은 상기 하부 섹션 및 상기 상부 섹션 중 적어도 하나의 하나 이상의 측벽들에 결합되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 히터들 중 적어도 하나는 기판을 상기 카세트 내부로 로딩시키고 상기 카세트 외부로 배출시키기 위하여 로딩 윈도우와 정렬하도록 구성되는 개구를 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 히터들 중 적어도 하나는 제 1 히터 영역과 제 2 히터 영역을 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 제 1 히터 영역은 상기 적어도 하나의 히터의 다수의 엣지들 각각으로부터 이격되게 상기 제 2 히터 영역으로 연장하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 31 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 히터의 하나의 엣지는 상기 제 2 히터 영역에 포함되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 제 1 히터 영역은 상기 제 2 히터 영역보다 더 많은 열을 제공하도록 구성되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 히터는 상기 적어도 하나의 히터를 통과하는 연속적인 구불구불한 경로를 형성하는 하나 이상의 저항성 히터 엘리먼트들을 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 하나 이상의 저항성 히터 엘리먼트들은 상기 제 2 히터 영역에 비해 상기 제 1 히터 영역 내에 더 높은 단위 면적당 히터 엘리먼트 밀도를 형성하도록, 상기 제 2 히터 영역 내에서보다 상기 제 1 히터 영역 내에서 더 많은 회전(turn)들을 포함하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 하나 이상의 저항성 히터 엘리먼트들은 상기 하나 이상의 저항성 히터 엘리먼트들로부터 열을 흡수하여 흡수된 열을 상기 카세트를 향해 방사하도록 구성되는 하나 이상의 도전 물질층 내에 배치되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 33 항에 있어서,

상기 제 1 히터 영역은 상기 제 2 히터 영역보다 20% 더 높은 와트 밀도를 생성하는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
제 22 항에 있어서,

상기 카세트는 730mm × 920mm 이상의 크기를 갖는 기판들을 지지하도록 구성되는, 기판들을 가열하기 위한 장치.
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