KR101396603B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR101396603B1
KR101396603B1 KR1020130020435A KR20130020435A KR101396603B1 KR 101396603 B1 KR101396603 B1 KR 101396603B1 KR 1020130020435 A KR1020130020435 A KR 1020130020435A KR 20130020435 A KR20130020435 A KR 20130020435A KR 101396603 B1 KR101396603 B1 KR 101396603B1
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heater
door
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KR1020130020435A
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이영호
허관선
임현옥
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주식회사 테라세미콘
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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부에는 기판(50)이 처리되는 공간인 챔버(110a)가 형성되고, 일면에는 챔버(110a)와 연통되며 기판(50)이 출입하는 출입구(110b)가 형성된 본체(110); 본체(110)의 일면에 설치되어 출입구(110b)를 개폐하는 도어(120); 및 도어(120)의 외면 상에 설치되어 상기 도어의 열변형을 방지하는 히터(122)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 처리 장치 {APPARATUS FOR PROCESSING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 도어의 외측면에 히터를 설치하여 도어의 열변형을 방지하는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
기판 처리 장치는 증착(Vapor Deposition) 장치와 열처리(Annealing) 장치로 대별된다.
증착 장치는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등의 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층을 형성하는 장치로서, LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등과 같은 화학 기상 증착 장치와 스퍼터링(Sputtering) 등과 같은 물리 기상 증착 장치가 있다.
그리고, 열처리 장치는 기판에 막을 증착한 후, 증착된 막의 특성을 향상시키는 장치로서, 증착된 막을 열처리하여 결정화 또는 상 변화시키기 위한 장치이다.
도 1은 종래의 기판 처리 장치를 나타내는 측단면도이다. 도 1의 (a)에는 열변형 발생 전의 도어(10), 도 1의 (b)에는 열변형 발생 후의 도어(10')가 도시되어 있다.
도 1의 (a)를 참조하면, 기판 처리 장치는 기판(50)이 로딩되어 처리되는 공간인 챔버(2)를 형성하는 본체(1)를 포함한다. 본체(1)의 전면에는 복수개의 기판(50)이 적재된 보트(3)가 출입하는 출입구(5)가 형성되고, 출입구(5)를 개폐하는 도어(10)가 설치된다. 본체(1)의 외부 측면에는 챔버(2)를 가열하는 히터(4)가 설치된다.
위와 같은 종래의 기판 처리 장치, 특히 열처리 장치는 히터(4)에 의해 챔버(2) 내부의 온도가 약 500 ~ 700℃로 유지된다. 이때 일반적으로 상온 상태인 챔버(2) 외부와 챔버(2) 내부의 온도 차이로 인해 도어(10')에서 열변형에 의한 휨이 발생된다. 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 챔버(2)와 도어(10)의 접촉면에서 열변형이 발생되어 휜 도어(10')는 출입구(5)와의 실링이 제대로 되지 않고, 챔버(2) 내부의 가스(g)가 누설되는 문제점이 있었다. 특히, 기판 처리 공정에서 사용되는 가스(g)는 인체에 치명적인 유독 성분이 포함되어 있으므로 더욱 문제가 된다.
또한, 챔버(2)의 내부를 진공 환경으로 유지하고 기판 처리 공정을 수행하는 경우가 많은데, 열변형이 발생된 도어(10')와 출입구(5) 사이로 외부의 오염물질을 포함한 가스가 챔버(2) 내부로 유입될 수 있어, 진공 환경이 유지되지 못하고, 결국 기판 처리 공정의 안정성이 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 기판 처리 장치는 단일의 본체(1)에 의하여 챔버(2)가 형성되므로, 챔버(2)로 투입된 가스가 외부로 누설될 우려가 있었다. 또한, 기판(50)을 가열하는 히터(4)가 본체(1)의 외부에 설치되므로, 가열 성능이 저하되는 단점이 있었다.
위와 같은 종래의 기판 처리 장치와 관련한 선행기술은 한국특허출원 제10-2012-0095198호 등에 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도어의 외측면에 히터를 설치하여 온도차를 보정함으로써, 도어의 열변형을 방지하는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 도어의 열변형을 방지하여, 챔버 내부의 가스가 누설되는 것을 막고, 챔버 내부의 분위기를 유지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 챔버가 내부에 형성된 내부본체를 감싸는 외부본체를 설치하여, 챔버 내부의 가스가 외부로 누설되는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 내부본체의 내부에 기판을 가열하는 챔버 히터를 설치하므로, 가열성능이 향상되는 기판 처리 장치 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 내부에는 기판이 처리되는 공간인 챔버가 형성되고, 일면에는 상기 챔버와 연통되며 기판이 출입하는 출입구가 형성된 본체; 상기 본체의 일면에 설치되어 상기 출입구를 개폐하는 도어; 및 상기 도어의 외면 상에 설치되어 상기 도어의 열변형을 방지하는 히터를 포함하는 기판 처리 장치에 의해 달성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 도어의 외면에 히터를 설치하여 온도차를 보정함으로써, 도어의 열변형을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 도어의 열변형을 방지하여, 챔버 내부의 가스가 누설되는 것을 막고, 챔버 내부의 분위기를 유지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 챔버가 내부에 형성된 내부본체를 감싸는 외부본체를 설치하여, 챔버 내부의 가스가 외부로 누설되는 것을 방지하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 내부본체의 내부에 기판을 가열하는 챔버 히터를 설치하므로, 가열 성능이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 도어의 외면에 히터를 설치함으로써, 챔버 내부의 열 균일성을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기판 처리 장치를 나타내는 측단면도이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터가 설치된 도어를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 제2 이송장치의 확대 사시도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시하여 도시한 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있도록 충분히 상세하게 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 상호 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 특정 구조 및 특성은 일 실시예와 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미가 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에 도시된 실시예들의 길이, 면적, 두께 및 형태는, 편의상, 과장되어 표현될 수도 있다.
본 명세서에 있어서, 기판은 반도체 기판, LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 태양전지 기판 등을 모두 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기판 처리 공정이란 증착 공정, 열처리 공정 등을 모두 포함하는 의미로 이해될 수 있다. 다만, 이하에서 기판 처리 장치는 열처리 장치를 예로 들어 설명한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 상세히 설명한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 분해 사시도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 본체(110), 도어(120)를 포함할 수 있다.
본체(110)에는 내부에 웨이퍼, 유리 등의 기판(50)이 로딩되어 처리되는 밀폐된 공간인 챔버(110a)가 형성되고, 일면[일 예로, 전면]에는 기판(50)이 로딩/언로딩 되는 통로인 출입구(110b)가 형성될 수 있다.
본체(110)는 내부에 챔버(110a)가 형성된 내부본체(111)와 내부본체(111)를 감싸는 외부본체(115)를 포함할 수 있다. 출입구(110b)는 내부본체(111)의 일면에 형성된 내부출입구(110ba)와 내부출입구(110ba)와 대향되게 외부본체(115)의 일면에 형성된 외부출입구(110bb)로 이루어질 수 있다.
도어(120)는 외부본체(115)의 일면[즉, 출입구(110b)가 형성된 면]에 본체(110)의 전후방향 및 좌우방향으로 슬라이딩가능하게 설치될 수 있다. 도어(120)는 외부출입구(110bb)를 개폐할 수 있고, 외부출입구(110bb)의 개폐 여부에 따라서 챔버(110a)도 물론 개폐될 수 있다. 또한, 도어(120)에 의하여 외부출입구(110bb)가 완전하게 실링되도록 도어(120)와 외부본체(115)의 전면 사이에는 오링(O-ring) 등의 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
내부본체(111)의 내부에는 기판(50)을 가열하는 챔버 히터(130)가 설치될 수 있다. 구체적으로, 챔버 히터(130)는 판형으로 형성되어 내부본체(111)의 내부 측면, 전후면 및 상하면에 각각 설치될 수 있다. 챔버 히터(130)는 그라파이트(Graphite), 카본(Carbon) 복합체, 실리콘 카바이드(Silicon carbide), 몰리브덴, 칸탈(Kanthal), 열분해 질화 붕소(pyrolytic boron nitride, PBN), 텅스텐(tungsten) 또는 니크롬(nichrome) 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 내부본체(111)의 내부에 챔버(110a)가 형성되고, 내부본체(111)를 감싸는 형태로 외부본체(115)가 설치되므로, 챔버(110a)로 유입된 가스가 외부로 누설되는 것이 방지될 수 있다. 그리고, 챔버 히터(130)가 내부본체(111)의 내부에 설치되어 기판(50)을 가열하므로, 가열 성능이 향상되는 이점이 있다.
도 2를 더 참조하면, 도어(120)의 외면 상에는 복수개의 보강리브(121)를 결합할 수 있다. 도어(120)는 본체(110)와 완전하게 실링을 이루어야 하므로 도어(120)의 양면은 외부의 강한 힘을 받을 수 있다. 이 힘에 의해 도어(120)가 파손되거나 변형되지 않도록 보강리브(121)를 결합하여 도어(120)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 보강리브(121)는 용접 방식 등을 이용하여 도어(120)의 외측면 상에 결합할 수 있다.
한편, 보강리브(121)는 도어(120)와 동일한 재질을 채용할 수 있기 때문에 도어(120)와 열변형되는 특성이 유사할 수 있어, 보강리브(121)만으로는 챔버 히터(130)에 의해 온도가 약 500 ~ 700℃로 유지되는 챔버(110a) 내부와 상온인 챔버(110a) 외부의 온도 차이로 인한 도어(120)의 열변형 문제를 해소하기는 부족할 수 있다. 따라서, 본 발명은 도어(120)의 외면 상에 히터(122)를 설치하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 히터(122)가 설치된 도어(120)를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 도어(120)의 외면 상에 히터(122)를 설치하는 실시 형태는 도 3에 도시된 실시예에 한정되지 않음을 밝혀둔다.
히터(122)는 선 형상을 가지는 복수개의 라인 히터(122a, 122c)를 포함하거나, 판 형상을 가지는 적어도 하나의 판 히터(122b, 122d)를 포함할 수 있다. 또한, 히터(122)는 챔버 히터(130)와 동일한 재질을 채용할 수 있다.
이미, 챔버(110a) 내부에서 챔버 히터(130)에 의한 열이 도어(120)로 어느 정도 전달될 수 있으므로, 히터(122)는 챔버(110a)의 내부와 동일한 온도로 가열될 필요는 없고, 도어(120)가 챔버(110a) 내부와 챔버(110a) 외부의 온도차에 의한 열변형이 발생하지 않을 정도로 가열되면 충분하다. 이러한 관점에서 히터(122)는 50 ~ 400℃, 바람직하게는 50 ~ 200℃로 가열될 수 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 도어(120)의 외측면 상에는 보강리브(121)를 결합할 수 있고, 보강리브(121) 상에 복수개의 라인 히터(122aa)를 포함하는 히터(122)를 설치할 수 있다. 라인 히터(122aa)는 보강리브(121)에 히터 홈(h)을 형성하고, 히터 홈 안에 라인 히터(122aa)가 삽입 지지되도록 설치할 수도 있고[도 3의 (a)의 위 확대부분 참조], 보강리브(121)의 상면에 라인 히터(122ab)를 설치할 수도 있다[도 3의 (a)의 아래 확대부분 참조].
도 3의 (b)를 참조하면, 도어(120)의 외면 상에는 보강리브(121)를 결합할 수 있고, 보강리브(121)가 결합된 부분을 제외한 도어(120)의 외면 상에 복수개의 판 히터(122b)를 포함하는 히터(122)를 설치할 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 도어(120)의 외면 상에는 보강리브(121)를 결합함이 없이, 도어(120)의 외면 상에 히터 홈(h)을 형성하고, 히터 홈(h) 안에 라인 히터(122ca)가 삽입 지지되도록 설치할 수도 있고[도 3의 (c)의 위 확대부분 참조], 도어(120)의 외면 상에 라인 히터(122cb)를 설치할 수도 있다[도 3의 (c)의 아래 확대부분 참조].
도 3의 (d)를 참조하면, 도어(120)의 외측면 상에는 보강리브(121)를 결합함이 없이, 판 히터(122c)를 포함하는 히터(122)를 설치할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치는 도어(120)의 외면 상에 히터(122)를 설치하여 열처리 공정 중 도어(120)의 온도를 보정함으로써, 챔버(110a) 내부와 외부의 온도차 때문에 발생하는 도어(120)의 열변형을 방지하고, 도어(120)가 휘지 않도록 하여 챔버(110a)가 완전히 실링되도록 하는 이점이 있다. 따라서, 챔버(110a) 내부의 가스가 출입구(110b)와 도어(120) 사이로 누설되는 것을 막고, 진공 또는 특정 압력 상태를 가지는 챔버(110a) 내부의 분위기를 계속 유지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 출입구(110b) 부분을 제외하고 챔버(110a) 내부에 설치되는 챔버 히터(130)를 보완하여, 출입구(110b) 부분[또는, 도어(120) 부분]을 도어(120) 외면 상에 설치된 히터(122)가 가열하기 때문에, 챔버(110a) 내부 전체에 걸쳐 열 균일성이 향상되는 이점이 있다.
한편, 도어(120)의 내면 상에 보조 히터(미도시)를 더 설치할 수 있다. 보조 히터는 열변형이 일어나지 않도록 히터(122)가 도어(120)의 온도를 보정하는 것을 보조함과 동시에, 출입구(110b) 부분에서 챔버(110a) 내부를 가열함으로써, 챔버(110a) 내부 전체에 걸쳐 더욱 열 균일성이 향상되도록 할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 일 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 기판 처리 장치는 후술하는 기판 처리 시스템에만 적용되는 것은 아님을 밝혀둔다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 포함하는 기판 처리 시스템의 사시도, 도 5는 도 4에 도시된 제2 이송장치의 확대 사시도이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템은 기판 처리 장치(100), 제 1 이송장치(200), 제 2 이송장치(300) 및 냉각장치(400)를 포함한다.
본체(110)의 전면 일측에는 도어(120)를 본체(110)의 전후방향 및 좌우방향으로 슬라이딩시키는 제 1 이송장치(200)가 설치된다. 제 1 이송장치(200)는 지지프레임(210), 모터(미도시) 및 실린더(미도시) 등을 포함할 수 있다.
본체(110)의 전방측에는 기판(50)이 적재 저장된 보트(500)를 이송시켜 챔버(110a)에 로딩하거나 챔버(110a)로부터 언로딩하는 제 2 이송장치(300)가 설치될 수 있다.
제 2 이송장치(300)는 본체(110)의 좌우방향과 평행하게 설치된 안내레일(310), 안내레일(310)에 설치되어 안내레일(310)을 따라 이동하며 보트(500)가 탑재 지지되는 지지프레임(320)을 포함할 수 있다.
이때, 보트(500)가 탑재된 지지프레임(320)의 부위는 본체(110)의 전후방향으로 신축되면서 보트(500)를 챔버(110a)에 로딩하거나, 챔버(110a)에 언로딩할 수 있다. 보트(500)가 탑재된 지지프레임(320)의 부위는 내측프레임(321), 내측프레임(321)을 감싸는 중간프레임(323), 중간프레임(323)을 감싸는 외측프레임(325)으로 마련되어, 중간프레임(323)이 내측프레임(321)의 외측으로 돌출되고, 외측프레임(325)이 중간프레임(323)의 외측으로 돌출되면서 신장될 수 있다. 그리고, 중간프레임(323)이 내측프레임(321)의 내측으로 삽입되고, 외측프레임(325)이 중간프레임(323)의 내측으로 삽입되면서 수축될 수 있다. 즉, 중간프레임(323)은 모터(미도시) 또는 실린더(미도시) 등에 의하여 내측프레임(321)을 출입하고, 외측프레임(325)은 모터(미도시) 또는 실린더(미도시) 등에 의하여 중간프레임(323)을 출입하므로, 보트(500)가 탑재된 지지프레임(320)의 부위는 신축되는 것이다. 보트(500)를 이송하는 제 2 이송장치(300)는 본 출원인이 출원한 한국특허출원 10-2012-0053970호 또는 한국특허출원 10-2012-0053971호에 개시된 "보트 이송장치"로 대체될 수 있다.
본체(110)의 전면 일측에는 냉각장치(400)가 설치된다. 냉각장치(400)는 처리된 기판(50)이 적재 저장된 보트(500)를 제 2 이송장치(300)로부터 전달받아 기판(50)을 냉각시킨다. 냉각장치(400)는 공지의 냉각장치를 사용할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 예로 들어 도시하여 설명하였으나, 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.
50: 기판
100: 기판 처리 장치
110: 본체
110a: 챔버
110b: 출입구
111: 내부본체
115: 외부본체
120: 도어
121: 보강리브
122: 히터
130: 챔버 히터
200: 제 1 이송장치
300: 제 2 이송장치
400: 냉각장치
h: 히터 홈

Claims (11)

  1. 내부에는 기판이 처리되는 공간인 챔버가 형성되고, 일면에는 상기 챔버와 연통되며 기판이 출입하는 출입구가 형성된 본체;
    상기 본체의 일면에 설치되어 상기 출입구를 개폐하는 도어; 및
    상기 도어의 외면 상에 설치되어 상기 도어의 열변형을 방지하는 히터
    를 포함하고,
    상기 도어의 외면 상에 복수개의 보강리브를 결합한 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 복수개의 라인 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 적어도 하나의 판 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 도어에는 히터 홈이 형성되고,
    상기 라인 히터는 상기 히터 홈에 삽입 지지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 복수개의 라인 히터를 포함하며,
    상기 라인 히터는 상기 보강리브 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 보강리브에는 히터 홈이 형성되고,
    상기 라인 히터는 상기 히터 홈에 삽입 지지되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도어의 내면 상에 설치되는 보조 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 히터는 그라파이트(Graphite), 카본(Carbon) 복합체, 실리콘 카바이드(Silicon carbide), 몰리브덴, 칸탈(Kanthal), 열분해 질화 붕소(pyrolytic boron nitride, PBN), 텅스텐(tungsten) 또는 니크롬(nichrome) 중 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 본체는 상기 챔버가 형성된 내부본체와 상기 내부본체를 감싸는 외부본체를 포함하고,
    상기 출입구는 상기 내부본체의 일면에 형성된 내부출입구와 상기 내부출입구와 대향되게 상기 외부본체의 일면에 형성된 외부출입구를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 내부본체의 내부 측면, 전후면 및 상하면에 챔버 히터가 설치된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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