KR101547458B1 - 개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치 - Google Patents

개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 기판 열처리 챔버는 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징을 포함하되, 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징은 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터로 구성되는 히터 유닛; 상기 복수의 컷오프부 사이의 복수의 몸체부 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀; 상기 복수의 냉각홀의 일단부와 각각 연결되며, 냉각 매체가 유입되는 유입홀; 상기 복수의 냉각홀의 타단부와 각각 연결되며, 상기 냉각 매체가 배출되는 배출홀; 및 상기 하부 가동 플레이트 하우징의 상부에 각각 제공되며, 기판을 장착하기 위한 복수의 리프트 핀으로 구성되는 리프트 핀 유닛을 포함하고, 상기 열처리 챔버 하우징 및 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징은 상기 기판을 열처리하기 위한 열처리 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치{Improved Heat Treatment Chamber and Method of Substrate, and Heat Treatment Apparatus of Substrate Having the Same}
본 발명은 개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 열처리 챔버 내에서 각각이 복수의 램프를 포함하는 램프 유닛이 장착되고, 복수의 램프 사이에 복수의 냉각홀(cooling hole)이 형성되며, 그 표면 상에 복수의 리프트 핀이 제공되는 복수의 플레이트 하우징(plate housing)을 제공하고, 복수의 플레이트 하우징 사이에 복수의 기판을 배치하며, 상기 복수의 램프가 장착되는 방향의 기판의 양 단부 상에 별도의 하나 이상의 램프를 제공하고, 복수의 리프트 핀과 기판의 하부를 비접촉 상태로 유지함으로써, 복수의 램프 히터 간의 열간섭이 배제되고, 기판 뿐만 아니라 기판 상에 도포된 필름 내의 유기물 및 무기물을 효과적으로 신속하게 제거할 수 있으며, 가열과 냉각 효율이 향상되어 열처리 시간이 현저하게 감소되며, 흄 제거 공정 및 복수의 램프의 고장 발생 시의 교체 공정이 매우 편리하고 용이하게 이루어지고, 미세 입자 발생 및 기판의 휨 발생이 최소화되거나 제거되며, 기판의 열 손실이 최소화되거나 실질적으로 제거되어 열처리 챔버 내부 온도 균일성이 크게 향상되고, 기판 하부의 스크래치 및 그에 따른 이물 발생의 가능성과 리프트 핀과 기판 간의 접촉시 발생할 수 있는 온도 차이 및 그에 따른 필름 상의 무라 현상 발생 가능성이 제거되므로 기판의 불량 발생 가능성이 방지되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 최소화되는 개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 어닐링(annealing) 장치는 실리콘 웨이퍼나 글래스와 같은 기판 상에 증착되어 있는 소정의 필름에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위하여 필수적인 열처리를 수행하는 장치이다.
대표적인 어닐링 장치로는 액정 디스플레이 또는 박막형 결정질 실리콘 태양전지를 제조하는 경우 글래스 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.
이와 같은 결정화 공정을 수행하기 위해서는 소정의 박막 필름(이하 "필름"이라 함)이 형성되어 있는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치가 있어야 한다. 예를 들어, 비정질 실리콘의 결정화를 위해서는 최소한 550 내지 600℃의 온도가 필요하다.
통상적으로 열처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 매엽식과 복수의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 배치식이 있다. 매엽식은 장치의 구성이 간단한 이점이 있으나 생산성이 떨어지는 단점이 있어서 최근의 대량 생산용으로는 배치식이 각광을 받고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 챔버의 구성을 도시한 사시도이며, 도 2b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 도시한 사시도이다. 이러한 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치는 예를 들어, 허판선 등에 의해 2008년 7월 16일자에 "배치식 열처리 장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2008-0069329로 출원된 후, 2011년 2월 11일자로 등록된 대한민국 특허 제10-1016048호에 상세히 기술되어 있다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)에서는 열처리 공간을 제공하는 직육면체 형상의 챔버(100)와, 챔버(100)를 지지하는 프레임(110)을 포함하여 구성된다.
챔버(100)의 일측에는 챔버(100)에 기판(10)을 로딩하기 위하여 상하 방향으로 개폐되는 도어(140)가 설치된다. 도어(140)가 개방된 상태에서 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(10)을 챔버(100)로 로딩할 수 있다. 한편, 열처리가 종료된 후 도어(140)를 통하여 챔버(100)로부터 기판(10)을 언로딩할 수도 있다.
챔버(100)의 상측에는 챔버(100)의 내부에 설치되는, 예를 들어 보트(120), 가스 공급관(300) 및 가스 배출관(320) 등의 수리 및 교체를 위하여 커버(160)가 개폐 가능하도록 설치된다.
챔버(100)의 내부에는 기판(10)을 직접 가열하기 위한 메인 히터 유닛(200)과, 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지하기 위한 보조 히터 유닛(220)과, 열처리가 종료된 후 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시키기 위한 냉각관(250)이 설치된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 메인 히터 유닛(200)은 기판(10)의 단변 방향과 평행하게 일정한 간격을 가지면서 단위 메인 히터(210)를 포함한다. 단위 메인 히터(210)는 길이가 긴 원통형의 히터로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가받아 열을 발생시키는 메인 히터 유닛(200)을 구성하는 단위체이다. 메인 히터 유닛(200)은 기판(10)의 적층 방향을 따라 일정 간격을 가지면서 복수개가 배치된다. 기판(10)은 복수의 메인 히터 유닛(200) 사이에 배치된다.
상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)에서는 기판(10)의 상부 및 하부에 기판(10)의 전면적을 커버할 수 있는 단위 메인 히터(210)로 구성되는 메인 히터 유닛(200)이 설치됨으로써, 기판(10)은 단위 메인 히터(210)로부터 전면적에 걸쳐서 균일하게 열을 인가받아 열처리가 균일하게 이루어질 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 보조 히터 유닛(220)은 기판(10)의 단변 방향을 따라 평행하게 배치되는 제1 보조 히터유닛(220a)과 기판(10)의 장변 방향을 따라 배치되는 제2 보조 히터 유닛(220b)을 포함한다. 제1 보조 히터 유닛(220a)은 메인 히터 유닛(200)의 양측에 단위 메인 히터(210)와 평행하게 배치되는 복수의 제1 단위 보조 히터(230a)를 포함한다.
또한, 종래 기술에서는 복수의 기판(10)을 지지하기 위한 보트(120)가 사용된다.
좀 더 구체적으로, 도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 보트의 구성을 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 챔버(100)의 내부에는 챔버(100)로 로딩된 기판(10)을 지지하기 위한 보트(120)가 설치되어 있다. 보트(120)는 기판(10)의 장변측을 지지하도록 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 기판(10)은 홀더(12)에 장착된 상태로 보트(120)에 로딩되는 것이 바람직하다. 열처리 과정 중에 열처리 온도가 복수의 기판(10)의 연화(softening) 온도에 도달하면 기판 자체의 무게 때문에 기판의 아래 방향으로의 휨 현상이 발생하는데, 특히 이러한 휨 현상은 기판이 대면적화 됨에 따라 더 큰 문제가 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래 기술에서는 기판(10)을 홀더(12)에 장착한 상태로 열처리를 진행한다.
상술한 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)는 챔버에 로딩되는 복수의 기판에 대해 동시에 열처리가 가능함으로써 기판의 생산성을 향상시키는 효과가 달성되지만, 여전히 다음과 같은 문제점을 갖는다.
1. 기판(10)을 가열하기 위한 메인 히터 유닛(200)과 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지하기 위한 보조 히터 유닛(220)이 모두 챔버(100)를 가로질러 제공되고 메인 히터 유닛(200)과 보조 히터 유닛(220)의 양단부는 모두 챔버(100)의 외부에 돌출되어 체결된다. 이러한 상태에서, 열처리에 의해 기판(10) 및 기판(10) 상의 필름에서 발생하는 흄(fume)이 메인 히터 유닛(200) 및 보조 히터 유닛(220) 상에 증착된다. 그에 따라, 시간이 경과함에 따라 메인 히터 유닛(200)과 보조 히터 유닛(220)의 열효율이 크게 저하된다. 따라서, 메인 히터 유닛(200)과 보조 히터 유닛(220)의 열효율을 유지하기 위해서는 흄을 제거하여야 한다. 이를 위해, 챔버(100)의 외부에 돌출되어 체결된 메인 히터 유닛(200)과 보조 히터 유닛(220)의 양단부를 모두 해제한 후, 흄을 제거하고, 다시 챔버(100)의 외부에 돌출되도록 체결하여야 한다. 통상적으로, 챔버(100)의 사이즈는 가로, 세로, 및 높이가 각각 수 미터로 상당히 크고, 사용되는 메인 히터 유닛(200)과 보조 히터 유닛(220)을 구성하는 복수의 단위 메인 히터(210) 및 복수의 제1 단위 보조 히터(230a)의 길이도 수 미터로 상당히 길어, 작업자가 챔버(100) 내부로 진입하여 복수의 단위 메인 히터(210) 및 복수의 제1 단위 보조 히터(230a)를 일일이 해제, 흄 제거, 및 재체결 공정을 수행하여야 한다.
따라서. 흄 세정에 따른 전체 공정 시간 및 비용이 크게 증가한다.
2. 또한, 메인 히터 유닛(200)과 보조 히터 유닛(220)를 구성하는 복수의 단위 메인 히터(210) 및 복수의 제1 단위 보조 히터(230a) 중 하나 이상이 고장이 발생한 경우, 고장이 발생한 단위 메인 히터(210) 또는 제1 단위 보조 히터(230a)를 교체하기 위해서는 상술한 바와 같이 해제, 교체, 및 재체결 공정을 수행하여야 한다. 이 때, 고장이 발생한 단위 메인 히터(210) 또는 제1 단위 보조 히터(230a)가 챔버(100)의 도어를 기준으로 내측에 위치된 경우, 도어와 고장이 발생한 단위 메인 히터(210) 또는 제1 단위 보조 히터(230a) 사이의 정상 상태의 단위 메인 히터(210) 또는 제1 단위 보조 히터(230a)를 해제, 교체, 및 재체결 공정을 수행하여야 한다. 따라서, 복수의 단위 메인 히터(210) 및 복수의 제1 단위 보조 히터(230a) 중 하나 이상의 고장 발생에 따른 교체 공정에 소요되는 시간이 지나치게 길어지게 되어 전체 공정 시간 및 비용이 크게 증가한다.
3. 또한, 종래 기술에서는 복수의 기판(10)이 복수의 메인 히터 유닛(200) 사이에 배치되어 있다. 이 경우, 메인 히터 유닛(200a) 및 이웃하는 메인 히터 유닛(200b)을 각각 구성하는 단위 메인 히터(210)의 배열 상태로부터 종래 기술에서는 각각의 단위 메인 히터(210)로부터 방출된 열이 서로 간섭을 일으켜 기판(10) 상에 균일하게 전달되지 않는다. 그에 따라, 복수의 기판(10) 각각의 열처리 온도를 균일하게 제어하는 것이 매우 어렵거나 실질적으로 불가능하였으며, 그에 따라 기판(10)의 불량 발생 가능성이 상당히 높다.
4. 또한, 종래 기술에서는 복수의 기판(10)을 지지하기 위한 보트(120)가 사용되어 다음과 같은 문제점을 갖는다.
좀 더 구체적으로, 도 3c는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 보트의 일부 확대 단면도이다.
도 3c를 참조하면, 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 보트(120)에서는, 기판(10)이 장착된 홀더(12)는 보트(120)의 지지 부재(122) 상에 면접촉 상태로 지지된다. 이 경우, 챔버(100)(도 2a 참조) 내에서 열처리가 진행되면서, 챔버(100) 내부의 온도가 상승한다. 그에 따라, 홀더(12)와 지지 부재(122)는 열팽창에 의해 서로 반대 방향으로(도 3c의 수평 방향 화살표 참조) 이동한다. 이 때, 홀더(12)와 지지 부재(122)는 면접촉 상태에 있으므로 접촉 영역(C)에서 마찰이 발생한다. 이러한 접촉 영역(C)에서 발생하는 마찰에 의해 홀더(12)와 지지 부재(122)는 스크래치가 발생하고 또한 그에 따른 미세 입자(fine particles)가 발생한다. 특히, 기판(10)이 장착된 홀더(12)는 기판(10)과 홀더(12)의 자중에 의해 아래방향으로 휘어지므로, 지지 부재(122)의 단부가 홀더(12)의 하부와 접촉하는 선 접촉 영역(A)에서 미세 입자가 가장 많이 발생한다. 발생된 미세 입자는 부유 또는 낙하에 의해 복수의 기판(10)을 오염시킨다. 이러한 미세 입자의 발생은 열처리가 종료된 후 챔버(100)를 냉각시킬 때에도 홀더(12)와 지지 부재(122)는 열수축에 의해 서로 반대 방향으로(도 3c의 수평 방향 화살표와 반대방향) 이동하여, 마찬가지로 스크래치 및 미세 입자가 발생하여 기판(10)을 추가로 오염시킨다. 이러한 미세 입자에 의한 기판(10)의 오염 문제는 대면적 기판의 경우 지지 부재(122)의 수가 증가하고 또한 자중이 증가하게 되므로 더욱 더 심하게 발생하므로, 대면적 기판의 제조에 큰 장애가 되어 왔다.
또한, 종래 기술에서는 기판(10)이 장착된 홀더(12)가 보트(120)의 지지 부재(122)와 면접촉 상태로 지지되므로, 접촉 영역(C)을 통해 가장 고온인 기판(10)으로부터 홀더(12)를 통해 지지 부재(122)로 열손실이 발생한다. 이 경우, 열손실은 접촉 영역(C)의 면적에 비례한다. 그에 따라, 열처리 시 면접촉에 의한 열 손실에 의해 기판의 열처리 온도가 균일하게 유지되지 못하는 경우가 발생한다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
대한민국 특허 제10-1016048호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 각각이 복수의 램프를 포함하는 램프 유닛이 장착되고, 복수의 램프 사이에 복수의 냉각홀(cooling hole)이 형성되며, 그 표면 상에 복수의 리프트 핀이 제공되는 복수의 플레이트 하우징(plate housing)을 제공하고, 복수의 플레이트 하우징 사이에 복수의 기판을 배치하며, 상기 복수의 램프가 장착되는 방향의 기판의 양 단부 상에 별도의 하나 이상의 램프를 제공하고, 복수의 리프트 핀과 기판의 하부를 비접촉 상태로 유지함으로써, 복수의 램프 히터 간의 열간섭이 배제되고, 기판 뿐만 아니라 기판 상에 도포된 필름 내의 유기물 및 무기물을 효과적으로 신속하게 제거할 수 있으며, 가열과 냉각 효율이 향상되어 열처리 시간이 현저하게 감소되며, 흄 제거 공정 및 복수의 램프의 고장 발생 시의 교체 공정이 매우 편리하고 용이하게 이루어지고, 미세 입자 발생 및 기판의 휨 발생이 최소화되거나 제거되며, 기판의 열 손실이 최소화되거나 실질적으로 제거되어 열처리 챔버 내부 온도 균일성이 크게 향상되고, 기판 하부의 스크래치 및 그에 따른 이물 발생의 가능성과 리프트 핀과 기판 간의 접촉시 발생할 수 있는 온도 차이 및 그에 따른 필름 상의 무라 현상 발생 가능성이 제거되므로 기판의 불량 발생 가능성이 방지되어 최종 제품의 불량 발생 가능성이 최소화되는 개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 리프트 핀 유닛에 있어서, 상기 기판 열처리 챔버는 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징을 포함하고, 상기 리프트 핀 유닛은 상기 하부 가동 플레이트 하우징의 상부에 제공되며, 기판을 장착하기 위한 복수의 리프트 핀; 상기 복수의 리프트 핀의 내부에 각각 제공되며, 가스를 분사하기 위한 수직 노즐홀; 상기 수직 노즐홀과 연결되며, 상기 수직 노즐홀로 상기 가스를 공급하기 위한 가스 공급관; 및 상기 가스 공급관과 연결되는 가스 공급 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 열처리 챔버는 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징을 포함하되, 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징은 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터로 구성되는 히터 유닛; 상기 복수의 컷오프부 사이의 복수의 몸체부 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀; 상기 복수의 냉각홀의 일단부와 각각 연결되며, 냉각 매체가 유입되는 유입홀; 상기 복수의 냉각홀의 타단부와 각각 연결되며, 상기 냉각 매체가 배출되는 배출홀; 및 상기 하부 가동 플레이트 하우징의 상부에 각각 제공되며, 기판을 장착하기 위한 복수의 리프트 핀으로 구성되는 리프트 핀 유닛을 포함하고, 상기 열처리 챔버 하우징 및 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징은 상기 기판을 열처리하기 위한 열처리 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 기판 열처리 장치는 복수의 기판 열처리 챔버를 포함하되, 상기 복수의 기판 열처리 챔버는 각각 열처리 챔버 하우징; 상기 열처리 챔버 하우징의 상부에 고정 장착되는 상부 고정 플레이트 하우징; 및 상기 상부 고정 플레이트 하우징의 하부에 제공되며, 상기 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징을 포함하고, 상기 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징은 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부를 따라 배열되는 복수의 램프 히터로 구성되는 히터 유닛; 상기 복수의 컷오프부 사이의 복수의 몸체부 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀; 상기 복수의 냉각홀의 일단부와 각각 연결되며, 냉각 매체가 유입되는 유입홀; 및 상기 복수의 냉각홀의 타단부와 각각 연결되며, 상기 냉각 매체가 배출되는 배출홀을 포함하며, 상기 열처리 장치는 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징 각각의 상부에 각각 제공되며, 기판을 장착하기 위한 복수의 리프트 핀으로 구성된 리프트 핀 유닛을 포함하고, 상기 열처리 챔버 하우징, 상기 상부 고정 플레이트 하우징, 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징은 각각 상기 기판을 열처리하기 위한 열처리 공간을 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 열처리 방법은 a) 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징에 의해 열처리 공간을 형성하는 단계; b) 상기 하부 가동 플레이트 하우징의 상부에 각각 제공되는 복수의 리프트 핀으로 구성되는 리프트 핀 유닛 상에 기판을 장착하는 단계; c) 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징 각각에 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터를 이용하여 상기 기판을 가열하는 단계; 및 d) 상기 복수의 컷오프부 사이의 복수의 몸체부 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀을 통해 냉각 매체를 공급하여 상기 기판을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 5 특징에 따른 기판 열처리 방법은 a) 열처리 챔버 하우징의 상부에 고정 장착되는 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 상부 고정 플레이트 하우징의 하부에서 상기 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징에 의해 복수의 열처리 공간을 구비한 복수의 기판 열처리 챔버를 제공하는 단계; b) 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징 각각의 상부에 제공되며, 각각이 복수의 리프트 핀으로 구성되는 리프트 핀 유닛 상에 각각 기판을 장착하는 단계; c) 상기 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징에 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터를 이용하여 상기 각각의 기판을 가열하는 단계; 및 d) 상기 복수의 컷오프부 사이의 복수의 몸체부 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀을 통해 각각 냉각 매체를 공급하여 상기 각각의 기판을 냉각시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개선된 기판 열처리 챔버 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 장치를 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 복수의 램프 히터 간의 열간섭이 배제되어 열처리 챔버 내부 온도 균일성이 크게 향상된다.
2. 기판 뿐만 아니라 기판 상에 도포된 필름 내의 유기물 및 무기물을 효과적으로 신속하게 제거될 수 있다.
3. 가열과 냉각 효율이 향상되어 열처리 시간이 현저하게 감소된다.
4. 흄 제거 공정 및 복수의 램프의 고장 발생 시의 교체 공정이 매우 편리하고 용이하게 이루어진다.
5. 미세 입자 발생 및 기판의 휨 발생이 최소화되거나 제거된다.
6. 기판의 열 손실이 최소화되거나 실질적으로 제거되어 열처리 챔버 내부 온도 균일성이 추가적으로 크게 향상된다.
7. 복수의 리프트 핀과 기판의 하부가 비접촉 상태를 가지므로, 기판 하부의 스크래치 및 그에 따른 이물 발생의 가능성과 리프트 핀과 기판 간의 접촉시 발생할 수 있는 온도 차이 및 그에 따른 필름 상의 무라 현상 발생 가능성이 제거되므로 기판의 불량 발생 가능성이 방지된다.
8. 상술한 1 내지 7의 장점으로 인하여 최종 제품의 불량 발생 가능성이 최소화된다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 챔버의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 보트의 구성을 도시한 사시도 및 단면도이다.
도 3c는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 보트의 일부 확대 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 평면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4c는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 플레이트 하우징의 구체적인 구현예를 도시한 도면이다.
도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 하우징의 구체적인 구현예에서 A-A 라인을 따라 절개한 B 부분의 확대 단면도를 도시한 도면이다.
도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치의 일부 절개 사시도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4f는 도 4e에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치의 절개부 중 C 부분의 확대 사시도를 도시한 도면이다.
도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 유닛에 사용되는 각각의 리프트 핀이 기판의 하부와 접촉한 상태 및 그에 따른 발생가능한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 유닛에 사용되는 각각의 리프트 핀이 기판과 비접촉 상태를 유지하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4i는 도 4h에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 유닛의 제 1 실시예를 도시한 도면이다.
도 4j는 도 4h에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 유닛의 제 2 실시예를 도시한 도면이다.
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 열처리 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 열처리 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치의 단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 평면도를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4c는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 플레이트 하우징의 구체적인 구현예를 도시한 도면이고, 도 4d는 도 4c에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 하우징의 구체적인 구현예에서 A-A 라인을 따라 절개한 B 부분의 확대 단면도를 도시한 도면이며, 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치의 일부 절개 사시도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4f는 도 4e에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치의 절개부 중 C 부분의 확대 사시도를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 열처리 챔버 하우징(470)에 각각 착탈가능하게 장착되는 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)을 포함하되, 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부(cut-off: 422)를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터(412)로 구성되는 히터 유닛(410); 상기 복수의 컷오프부(422) 사이의 복수의 몸체부(421) 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀(486); 상기 복수의 냉각홀(486)의 일단부와 각각 연결되며, 냉각 매체가 유입되는 유입홀(482); 상기 복수의 냉각홀(486)의 타단부와 각각 연결되며, 상기 냉각 매체가 배출되는 배출홀(484); 및 상기 하부 가동 플레이트 하우징(420)의 상부에 각각 제공되며, 기판(10)을 장착하기 위한 복수의 리프트 핀(424)으로 구성되는 리프트 핀 유닛(424a)을 포함하고, 상기 열처리 챔버 하우징(470) 및 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 상기 기판(10)을 열처리하기 위한 열처리 공간(472)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)는 복수의 기판 열처리 챔버(400)를 포함하되, 상기 복수의 기판 열처리 챔버(400)는 각각 열처리 챔버 하우징(470); 상기 열처리 챔버 하우징(470)의 상부에 고정 장착되는 상부 고정 플레이트 하우징(420a); 및 상기 상부 고정 플레이트 하우징(420a)의 하부에 제공되며, 상기 열처리 챔버 하우징(470)에 각각 착탈가능하게 장착되는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)을 포함하며, 상기 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부(422)를 따라 배열되는 복수의 램프 히터(412)로 구성되는 히터 유닛(410); 상기 복수의 컷오프부(422) 사이의 복수의 몸체부(421) 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀(486); 상기 복수의 냉각홀(486)의 일단부와 각각 연결되며, 냉각 매체가 유입되는 유입홀(482); 및 상기 복수의 냉각홀(486)의 타단부와 각각 연결되며, 상기 냉각 매체가 배출되는 배출홀(484)을 포함하고, 상기 기판 열처리 장치(401)는 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420) 각각의 상부에 각각 제공되며, 기판(10)을 장착하기 위한 복수의 리프트 핀(424)으로 구성된 리프트 핀 유닛(424a)을 포함하며, 상기 열처리 챔버 하우징(470), 상기 상부 고정 플레이트 하우징(420a), 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 상기 기판(10)을 열처리하기 위한 열처리 공간(472)을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상술한 복수의 제 1 램프 히터(412a)로 구성되는 제 1 히터 유닛(410a) 및 각각이 복수의 제 2 램프 히터(412)로 구성되는 복수의 제 2 히터 유닛(410)의 파워 출력은 각각의 히터 유닛 단위로 그룹으로 제어되거나(그룹 제어 방식), 또는 각각의 램프 히터(412a 또는 412) 단위로 개별적으로 제어될 수 있다(개별 제어 방식).
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)의 구체적인 구성 및 동작에 대해 상세히 기술하기로 한다.
다시 도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 열처리 챔버 하우징(470)에 각각 착탈가능하게 장착되는 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)을 포함한다. 이러한 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 모두 동일한 가동 플레이트 하우징(420)으로 구현되므로 이하에서는 통칭하여 가동 플레이트 하우징(420)으로 지칭하기로 한다. 그러나, 당업자라면 도 4a 및 도 4c를 참조하여 후술하는 바와 같이, 상부 가동 플레이트 하우징(420)은 예를 들어 열처리 챔버 하우징(470)의 상부에 고정 장착되는 상부 고정 플레이트 하우징(420a)으로 구현될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 가동 플레이트 하우징(420)에는 복수의 컷오프부(422)가 일정 간격으로 형성되어 있다(도 4a 및 도 4c 참조). 이러한 복수의 컷오프부(422)를 따라 복수의 램프 히터(412)가 각각 착탈 가능하게 장착된다. 복수의 램프 히터(412)는 가동 플레이트 하우징(420)의 복수의 컷오프부(422)를 따라 장착되는 히터 유닛(410)을 구성한다.
또한, 복수의 냉각홀(486)이 복수의 컷오프부(422) 사이의 복수의 몸체부(421) 내부를 관통하여 형성되어 있다. 이러한 복수의 냉각홀(486)의 일단부는 각각 유입홀(482)과 연결되고, 타단부는 각각 배출홀(484)과 연결된다. 유입홀(482)의 유입구(481)로 유입되는 냉각 매체는 복수의 냉각홀(486)을 통해 분산되어 흐른 후 배출홀(484)로 모아진 다음 배출구(483)를 통해 배출된다. 여기서, 냉각 매체는 예를 들어 물 또는 질소일 수 있다.
또한, 가동 플레이트 하우징(420)의 상부에는 각각 복수의 리프트 핀(424)이 제공된다. 복수의 리프트 핀(424)은 리프트 핀 유닛(424a)을 구성하며, 이러한 리프트 핀 유닛(424a)(또는 복수의 리프트 핀(424)) 상에는 기판(10)이 장착된다.
또한, 열처리 챔버 하우징(470) 및 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 기판(10)을 열처리하기 위한 열처리 공간(472)을 형성한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 상기 기판(10)의 장변 방향의 엣지(edge) 상부에 제공되며, 상기 복수의 램프 히터(412)와 수직한 방향을 따라 상기 상부 가동 플레이트 하우징(420)의 하부에 착탈 가능하게 장착되는 하나 이상의 보조 램프 히터(414)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 상기 열처리 챔버 하우징(470)의 전방 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간(472) 내로 가스를 공급하기 위한 급기 부재(490a); 및 상기 열처리 챔버 하우징(470)의 후방 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간(472)으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 배기 부재(490b)를 추가로 포함한다.
상술한 가동 플레이트 하우징(420)은 알루미늄(Al) 재질로 구현될 수 있으며, 복수의 램프 히터(412)와 하나 이상의 보조 램프 히터(414)는 각각 적외선(IR) 램프 히터로 구현될 수 있다.
한편, 도 4a를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)는 복수의 기판 열처리 챔버(400)를 포함한다. 이러한 복수의 기판 열처리 챔버(400)는 각각 열처리 챔버 하우징(470)을 포함한다. 열처리 챔버 하우징(470)의 상부에는 상부 고정 플레이트 하우징(420a)이 고정 장착되고, 상부 고정 플레이트 하우징(420a)의 하부에는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)이 제공된다. 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 열처리 챔버 하우징(470)에 각각 착탈가능하게 장착된다. 이 경우, 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 도 4b에 도시된 바와 같이 좌우 방향(L 방향)으로 이동 가능한 반면, 기판(10)은 좌우 방향(L 방향)과 수직한 전진 방향(도 4b에서 H 방향)으로 이동가능하다.
상술한 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)에는 각각 복수의 컷오프부(422)가 일정 간격으로 형성되어 있다(도 4a 및 도 4c 참조). 복수의 램프 히터(412)는 각각 복수의 컷오프부(422)를 따라 착탈 가능하게 장착된다. 복수의 컷오프부(422)를 따라 장착되는 복수의 램프 히터(412)는 히터 유닛(410)을 구성한다. 복수의 냉각홀(486)이 복수의 컷오프부(422) 사이의 복수의 몸체부(421)의 내부를 관통하여 형성되어 있다. 이러한 복수의 냉각홀(486)의 일단부는 각각 유입홀(482)과 연결되고, 타단부는 각각 배출홀(484)과 연결된다. 유입홀(482)의 유입구(481)로 유입되는 냉각 매체는 복수의 냉각홀(486)을 통해 분산되어 흐른 후 배출홀(484)로 모아진 다음 배출구(483)를 통해 배출된다.
한편, 상부 고정 플레이트 하우징(420a)의 상부에는 복수의 리프트 핀(424)이 제공되지 않는다는 점에 유의하여야 한다. 반면에, 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)의 상부에는 각각 복수의 리프트 핀(424)으로 구성되는 리프트 핀 유닛(424a)이 제공된다. 이러한 각각의 하부 가동 플레이트 하우징(420)의 상부에 제공되는 리프트 핀 유닛(424a)(또는 복수의 리프트 핀(424)) 상에는 각각 기판(10)이 장착된다.
또한, 열처리 챔버 하우징(470)과 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 최상부 하부 가동 플레이트 하우징(420), 및 열처리 챔버 하우징(470)과 서로 인접한 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 기판(10)을 열처리하기 위한 열처리 공간(472)을 형성한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)는 상기 기판(10)의 장변 방향의 엣지(edge) 상부에 제공되며, 상기 복수의 램프 히터(412)에 대해 수직한 방향을 따라 상기 상부 고정 플레이트 하우징(420), 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)의 각각의 하부에 착탈 가능하게 장착되는 하나 이상의 보조 램프 히터(414)를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(401)는 상기 열처리 챔버 하우징(470)의 전방 내측에 제공되며, 상기 복수의 열처리 공간(472) 내로 각각 가스를 공급하기 위한 복수의 급기 부재(490a); 및 상기 열처리 챔버 하우징(470)의 후방 내측에 제공되며, 상기 복수의 열처리 공간(472)으로부터 각각 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기 부재(490b)를 추가로 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 알루미늄(Al) 재질로 구현될 수 있으며, 복수의 램프 히터(412)는 각각 적외선(IR) 램프 히터로 구현될 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)에서는, 복수의 램프 히터(412)가 각각 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)에 각각 형성된 복수의 컷오프부(422) 내에 착탈가능하게 제공된다. 이 경우, 복수의 컷오프부(422)의 사이에 구비된 복수의 몸체부(421)에 의해 복수의 램프 히터(412) 간의 열간섭이 배제되고, 아울러 알루미늄으로 구현될 수 있는 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 복수의 램프 히터(412)에서 방출되는 열에너지를 반사하여 기판(10)에 대한 가열 효율이 증가된다. 또한, 복수의 램프 히터(412)에 의한 기판(10)의 열처리 공정이 완료된 직후, 복수의 냉각홀(486)을 통해 냉각 매체가 제공되므로, 냉각 효율이 향상된다. 따라서, 가열 및 냉각 효율이 증가되어 기판(10) 뿐만 아니라 기판(10) 상에 도포된 필름 내의 유기물 및 무기물을 효과적으로 신속하게 제거될 수 있으며, 열처리 시간이 현저하게 감소된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)에서는, 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420) 또는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)(이하 통칭하여 "가동 플레이트 하우징(420)"이라 합니다)은 각각 열처리 챔버 하우징(470)에 착탈 가능하게 장착된다. 좀 더 구체적으로, 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 열처리 챔버 하우징(470)에 슬라이딩 방식으로 착탈 가능하게 장착된다. 따라서, 복수의 램프 히터(412) 상에 증착된 흄을 제거하거나 또는 복수의 램프 히터(412) 중 일부에 고장이 발생하여 교체가 필요한 경우에도, 가동 플레이트 하우징(420)을 열처리 챔버 하우징(470)로부터 예를 들어 슬라이딩 방식으로 탈착시켜 흄 제거 공정 또는 고장이 발생한 램프 히터만을 교체하면 되므로, 세정 공정 및 교체 공정이 매우 편리하고 용이하게 이루어질 수 있다. 그에 따라, 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)에서는, 기판(10)이 가동 플레이트 하우징(420)의 상부에 제공되는 리프트 핀 유닛(424a)(또는 복수의 리프트 핀(424)) 상에서 점접촉 방식으로 장착되므로, 미세 입자 발생 가능성 및 기판(10)의 휨 발생 가능성이 최소화되거나 제거된다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)에서는, 열처리 챔버 하우징(470)의 전방 내측 및 후방 내측에 제공되는 급기 부재(490a) 및 배기 부재(490b)에 의해 기판(10)의 전체 표면 상에서 가스가 균일하게 확산된 층류(laminar flow)가 형성되어, 기판(10)의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포를 형성할 수 있다. 그에 따라, 기판(10) 상에 형성된 필름에서 발생하는 흄 등과 같은 오염물질이 각각의 열처리 공간(472)의 외부로 원활하게 배출된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(401)에서는, 알루미늄 재질로 구현될 수 있는 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)이 복수의 열처리 공간(472)을 구획하고 또한 복수의 열처리 공간(472) 사이의 열 이동을 차단하여 기판(10)의 열 손실이 최소화되거나 실질적으로 제거된다.
또한, 기판(10)의 장변 방향의 양쪽 엣지 상부에 제공되는 하나 이상의 보조 램프 히터(414)에 의해 기판(10)의 장변 방향의 양쪽 엣지의 열처리 온도의 불균일성이 해소되어, 열처리 챔버 내부 온도 균일성이 추가적으로 크게 향상된다.
상술한 장점들로 인하여 본 발명에서는 최종 제품의 불량 발생 가능성이 최소화된다.
한편, 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 유닛에 사용되는 각각의 리프트 핀이 기판의 하부와 접촉한 상태 및 그에 따른 발생가능한 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 4g를 도 4a 내지 도 4f와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 유닛(424a)(도 4a 및 도 4e 참조)에 사용되는 각각의 리프트 핀(424)은 기판(10)의 하부와 접촉한 상태를 유지한다(도 4g의 참조부호 424b 참조). 그 결과, 도 4a에 도시된 기판 열처리 챔버(400) 내에서 기판(10)의 열처리 동작이 진행됨에 따라 리프트 핀(424)과 기판(10) 간의 열팽창 량의 차이로 인하여 리프트 핀(424)과 기판(10) 간의 접촉부분에서 스크래치(Scratch) 및 그에 따른 이물 발생하여 기판(10)의 불량이 발생할 가능성이 있다.
또한, 리프트 핀(424)과 기판(10)의 접촉부분에서 리프트 핀(424)과 기판(10) 간의 온도 차이가 발생할 수 있으며, 그에 따라 기판(10) 상에 형성된 필름(10a) 상에 얼룩(10b)이 발생하는 무라(Mura) 현상에 의해 기판(10)의 불량이 발생할 가능성이 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같이 리프트 핀(424)과 기판(10) 간의 접촉한 상태에 따른 발생 가능한 문제점에 대응하기 위해서는 리프트 핀(424)이 기판(10)과 비접촉 상태를 유지하는 것이 좀 더 바람직하다.
좀 더 구체적으로, 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 유닛에 사용되는 각각의 리프트 핀이 기판과 비접촉 상태를 유지하기 위한 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4h를 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 유닛(424a)은 상기 리프트 핀 유닛(424a)을 구성하는 복수의 리프트 핀(424)의 내부에 각각 제공되며, 가스(gas:427)를 분사하기 위한 수직 노즐홀(425); 상기 수직 노즐홀(425)과 연결되며, 상기 수직 노즐홀(425)로 상기 가스(427)를 공급하기 위한 가스 공급관(426); 및 상기 가스 공급관(426)과 연결되는 가스 공급 부재(미도시)를 포함한다.
상술한 가스(427)는 기판 열처리 챔버(400) 내의 열처리 동작에 사용되는 상술한 처리 가스와 동일한 가스 또는 다른 가스(예를 들어, 에어)가 사용될 수 있다. 이 때, 가스(427)로 처리 가스가 사용되는 경우, 예를 들어 도 4a에 도시된 복수의 급기 부재(490a)가 가스 공급 부재(미도시)로 사용될 수 있다(즉, 가스 공급관(426)이 급기 부재(490a)와 연결된다). 그러나, 가스(427)로 에어가 사용되는 경우, 가스 공급 부재(미도시)는 예를 들어 기판 열처리 챔버(400)의 외부에 별도로 제공되는 에어 공급 부재로 구현될 수 있다. 상술한 가스(427)는 기판 열처리 챔버(400) 내의 열처리 동작에 사용되는 처리 가스와 동일한 온도를 가져야 한다는 점은 자명하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 핀 유닛(424a)에서는 복수의 리프트 핀(424)의 내부에 각각 제공되는 수직 노즐홀(425)을 통해 가스(427)가 분사되어, 복수의 리프트 핀(424)과 기판(10)의 하부가 비접촉 상태를 갖는다(도 4h의 참조부호 424b 참조). 그에 따라, 복수의 리프트 핀(424)과 기판(10) 간의 접촉부분이 제거되므로, 기판(10) 하부의 스크래치(Scratch) 및 그에 따른 이물 발생의 가능성과 리프트 핀(424)과 기판(10) 간의 접촉 시 발생할 수 있는 온도 차이 및 그에 따른 필름(10a) 상의 무라 현상 발생 가능성이 제거되므로 기판(10)의 불량 발생 가능성이 방지된다.
도 4i는 도 4h에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 유닛의 제 1 실시예를 도시한 도면이고, 도 4j는 도 4h에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 유닛의 제 2 실시예를 도시한 도면이다.
도 4i 및 도 4j를 도 4a 내지 도 4h와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리프트 유닛(424a)에서는, 가스 공급관(426)이 서로 인접하여 제공되는 복수의 몸체부(421)를 가로지르는 방향(Lx 방향)을 따라 제공되거나(도 4i에 도시된 제 1 실시예 참조), 또는 가스 공급관(426)이 복수의 몸체부(421)의 길이 방향(Ly 방향)을 따라 제공되거나(도 4j에 도시된 제 1 실시예 참조), 또는 가스 공급관(426)이 복수의 몸체부(421)를 가로지르는 방향(Lx 방향) 및 복수의 몸체부(421)의 길이 방향(Ly 방향)을 따라 제공될 수 있다(도 4i 및 도 4j에 도시된 제 1 및 제 2 실시예가 함께 제공되는 경우).
도 5a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 열처리 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5a를 도 4a 내지 도 4f와 함께 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 열처리 방법(500)은 a) 열처리 챔버 하우징(470)에 각각 착탈가능하게 장착되는 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)에 의해 열처리 공간(472)을 형성하는 단계(510); b) 상기 하부 가동 플레이트 하우징(420)의 상부에 각각 제공되는 복수의 리프트 핀(424)으로 구성되는 리프트 핀 유닛(424a) 상에 기판(10)을 장착하는 단계(520); c) 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420) 각각에 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부(422)를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터(412)를 이용하여 상기 기판(10)을 가열하는 단계(530); 및 d) 상기 복수의 컷오프부(422) 사이의 복수의 몸체부(421) 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀(486)을 통해 냉각 매체를 공급하여 상기 기판(10)을 냉각시키는 단계(540)를 포함한다.
상술한 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 열처리 방법(500)에서, 상기 복수의 램프 히터(412)는 개별적으로 제어되거나 또는 그룹 방식으로 제어된다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기판 열처리 방법(500)의 상기 c) 단계에서, 상기 상부 및 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 상기 복수의 램프 히터(412)에서 방출되는 열에너지를 반사하여 상기 기판(10)에 대한 가열 효율을 증가시킨다.
도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 열처리 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5b를 도 4a 내지 도 4f와 함께 참조하면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 열처리 방법(500)은 a) 열처리 챔버 하우징(470)의 상부에 고정 장착되는 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 상기 상부 고정 플레이트 하우징(420a)의 하부에서 상기 열처리 챔버 하우징(470)에 각각 착탈가능하게 장착되는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)에 의해 복수의 열처리 공간(472)을 구비한 복수의 기판 열처리 챔버(400)를 제공하는 단계(510); b) 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420) 각각의 상부에 제공되며, 각각이 복수의 리프트 핀(424)으로 구성되는 리프트 핀 유닛(424a) 상에 각각 기판(10)을 장착하는 단계(520); c) 상기 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)에 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부(422)를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터(412)를 이용하여 상기 각각의 기판(10)을 가열하는 단계(530); 및 d) 상기 복수의 컷오프부(422) 사이의 복수의 몸체부(421) 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀(486)을 통해 각각 냉각 매체를 공급하여 상기 각각의 기판(10)을 냉각시키는 단계(540)를 포함한다.
상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 열처리 방법(501)에서, 상기 복수의 램프 히터(412)는 각각 개별적으로 제어되거나 또는 그룹 방식으로 제어된다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 기판 열처리 방법(501)의 상기 c) 단계에서, 상기 상부 고정 플레이트 하우징(420a) 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징(420)은 각각 상기 복수의 램프 히터(412)에서 각각 방출되는 열에너지를 반사하여 상기 각각의 기판(10)에 대한 가열 효율을 증가시킨다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
1,401: 기판 열처리 장치 10: 기판 10a: 필름 10b: 얼룩
12: 홀더 100,400: 챔버 110,410: 프레임 120: 보트
140: 도어 160: 커버 122: 지지 부재 200: 메인 히터 유닛
210: 단위 메인 히터 220,220a,220b: 보조 히터 유닛
230a: 제1 단위 보조 히터 250: 냉각관 300: 가스 공급관
320: 가스 배출관 410,410a: 히터 유닛 412,412a: 램프 히터
414: 보조 램프 히터 420: 가동 플레이트 하우징
420a: 고정 플레이트 하우징 421,421a: 몸체부 422: 컷오프부
424: 리프트 핀 424: 리프트 핀 424a: 리프트 핀 유닛
425: 수직 노즐홀 426: 가스 공급관 427: 가스 470: 챔버 하우징
472: 열처리 공간 481: 유입구 482: 유입홀
483: 배출구 484: 배출홀 486: 냉각홀
490a: 급기 부재 490b: 배기 부재

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  10. 기판 열처리 장치에 있어서,
    복수의 기판 열처리 챔버를 포함하되, 상기 복수의 기판 열처리 챔버는 각각
    열처리 챔버 하우징;
    상기 열처리 챔버 하우징의 상부에 고정 장착되는 상부 고정 플레이트 하우징; 및
    상기 상부 고정 플레이트 하우징의 하부에 제공되며, 상기 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징
    을 포함하고,
    상기 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징은 각각
    일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부를 따라 배열되는 복수의 램프 히터로 구성되는 히터 유닛;
    상기 복수의 컷오프부 사이의 복수의 몸체부 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀;
    상기 복수의 냉각홀의 일단부와 각각 연결되며, 냉각 매체가 유입되는 유입홀; 및
    상기 복수의 냉각홀의 타단부와 각각 연결되며, 상기 냉각 매체가 배출되는 배출홀
    을 포함하며,
    상기 열처리 장치는 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징 각각의 상부에 각각 제공되며, 기판을 장착하기 위한 복수의 리프트 핀으로 구성된 리프트 핀 유닛을 포함하고,
    상기 열처리 챔버 하우징, 상기 상부 고정 플레이트 하우징, 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징은 각각 상기 기판을 열처리하기 위한 열처리 공간을 형성하는
    기판 열처리 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 램프 히터는 개별적으로 제어되거나 또는 그룹 방식으로 제어되는 기판 열처리 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 기판 열처리 장치는 상기 기판의 장변 방향의 엣지(edge) 상부에 제공되며, 상기 복수의 램프 히터와 수직한 방향을 따라 상기 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징의 각각의 하부에 착탈 가능하게 장착되는 하나 이상의 보조 램프 히터를 추가로 포함하는 기판 열처리 장치.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 복수의 기판 열처리 챔버는 각각
    상기 열처리 챔버 하우징의 전방 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간 내로 가스를 공급하기 위한 급기 부재; 및
    상기 열처리 챔버 하우징의 후방 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 배기 부재
    를 추가로 포함하는 기판 열처리 장치.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 리프트 핀 유닛은
    상기 복수의 리프트 핀의 내부에 각각 제공되며, 가스를 분사하기 위한 수직 노즐홀;
    상기 수직 노즐홀과 연결되며, 상기 수직 노즐홀로 상기 가스를 공급하기 위한 가스 공급관; 및
    상기 가스 공급관과 연결되는 가스 공급 부재
    를 추가로 포함하는 기판 열처리 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 가스는 상기 기판 열처리 챔버 내의 열처리 동작에 사용되는 처리 가스와 동일한 종류의 가스이거나 또는 다른 종류의 가스이고,
    상기 가스는 상기 처리 가스와 동일한 온도를 갖는
    기판 열처리 장치.
  16. 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징은 각각 알루미늄 재질로 구현되는 기판 열처리 장치.
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  20. 기판 열처리 방법에 있어서,
    a) 열처리 챔버 하우징의 상부에 고정 장착되는 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 상부 고정 플레이트 하우징의 하부에서 상기 열처리 챔버 하우징에 각각 착탈가능하게 장착되는 복수의 하부 가동 플레이트 하우징에 의해 복수의 열처리 공간을 구비한 복수의 기판 열처리 챔버를 제공하는 단계;
    b) 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징 각각의 상부에 제공되며, 각각이 복수의 리프트 핀으로 구성되는 리프트 핀 유닛 상에 각각 기판을 장착하는 단계;
    c) 상기 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징에 각각 일정 간격으로 형성된 복수의 컷오프부를 따라 착탈 가능하게 장착되는 복수의 램프 히터를 이용하여 상기 각각의 기판을 가열하는 단계; 및
    d) 상기 복수의 컷오프부 사이의 복수의 몸체부 내부를 관통하여 형성되는 복수의 냉각홀을 통해 각각 냉각 매체를 공급하여 상기 각각의 기판을 냉각시키는 단계
    를 포함하는 기판 열처리 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 복수의 램프 히터는 개별적으로 제어되거나 또는 그룹 방식으로 제어되는 기판 열처리 방법.
  22. 제 20항 또는 제 21항에 있어서,
    상기 c) 단계에서, 상기 상부 고정 플레이트 하우징 및 상기 복수의 하부 가동 플레이트 하우징은 각각 상기 복수의 램프 히터에서 각각 방출되는 열에너지를 반사하여 상기 각각의 기판에 대한 가열 효율을 증가시키는 기판 열처리 방법.
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