KR101561094B1 - 개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치 - Google Patents

개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부와 이격되어 제공되는 제 2 지지부; 일측이 상기 제 1 지지부에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부에 체결되는 복수의 크로스 바; 상기 복수의 크로스 바 상에 각각 제공되며, 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀; 및 상기 복수의 지지핀 상에서 상기 복수의 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바를 포함하되, 상기 복수의 상부 지지바는 상기 기판과 면접촉하는 것을 특징으로 한다.

Description

개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치{Improved Bar-Type Boat, and Heat Treatment Chamber and Apparatus of Substrate Having the Same}
본 발명은 개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 기판을 지지하기 위한 보트를 금속 재질로 구현하고, 또한 보트를 각각이 복수의 지지 핀을 구비하며 쿼츠 재질로 구현되는 복수의 크로스 바를 이용하여 연결하되, 복수의 지지 핀 상에 쿼츠 재질의 상부 지지바를 제공하며, 선택적으로 보트와 복수의 크로스 바의 일측에서는 정홀을 이용하여 고정 상태로 체결하고, 타측에서는 상이한 열팽창에 따른 변형에 대응하도록 장홀(slit hole)을 이용하여 체결함으로써, 기판이 상부 지지바에 의해 면접촉 방식으로 지지되어 응력 집중을 분산시켜 얼룩(mura) 발생이 최소화되거나 방지되고, 기판의 대형화에 대응하여 기판의 처짐량을 최소화할 수 있으며, 그에 따라 박막 필름의 얼룩 발생 방지 및 두께의 균일 유지가 가능하고, 대면적 기판의 열처리가 가능하며, 열팽창률의 차이에 따른 보트의 파손이 방지되고, 기판의 불량 발생이 현저하게 감소되는 개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 어닐링(annealing) 장치는 실리콘 웨이퍼나 글래스와 같은 기판 상에 증착되어 있는 소정의 필름(유기물 및 무기물)에 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 공정(열처리 공정)을 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 보트가 사용된 기판 처리 장치의 개략 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 지지유닛과 보트의 사시도이며, 도 2b는 도 2a에 도시된 보트의 확대도이다. 이러한 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치는 예를 들어, 강호영 등에 의해 2011년 4월 1일자에 "기판 지지용 보트"는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2011-0030216호로 출원된 후, 2012년 10월 10일자로 공개된 대한민국 공개특허 제10-2012-0111623호에 상세히 기술되어 있다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치(10)는 대략 직육면체 형상으로 형성되어 외관을 이루는 챔버 몸체(11)를 포함하고, 챔버 몸체(11)의 내부에는 기판(50)이 처리되는 챔버(13)가 형성된다. 챔버 몸체(11)는 직육면체 형상뿐만 아니라 기판(50)의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있고, 챔버(13)는 밀폐된 공간을 제공한다. 챔버 몸체(11)의 전면에는 도어(15)가 설치되는데, 도어(15)는 챔버(13)를 개폐한다. 도어(15)를 열어 챔버(13)를 개방한 상태에서, 지그(미도시) 등으로 기판(50)을 지지하여 기판(50)을 챔버(13)의 내부로 로딩한다. 그 후, 도어(15)를 닫아 챔버(13)를 폐쇄한 상태에서, 기판(50)을 처리한다.
챔버 몸체(11)의 상면도 개방될 수 있으며 이를 위하여 커버(17)가 설치되는데, 챔버(13)는 커버(17)에 의하여도 개폐된다. 커버(17)는 챔버(13)의 내부에 설치된, 기판(50)의 처리에 필요한, 부품들의 수리 또는 교체시 챔버(13)의 내부를 개방한다. 이러한 부품으로는 지지유닛(100), 지지유닛(100)에 탑재 지지되며 기판(50)이 탑재 지지되는 보트(200), 기판(50)을 가열하기 위한 히터(미도시), 기판(50)을 냉각시키기 위한 냉각관(미도시) 등이 있다. 기판 열처리 장치(10)는 지지프레임(30) 상에 지지된다. 도 2a 내지 도 2b를 참조하면, 지지유닛(100)은 서포터(110)를 가진다. 서포터(110)는 챔버(13)를 형성하는 챔버 몸체(11)의 바닥면에 접촉되는 받침대(111), 받침대(111)의 일단부에서 수직으로 연장 형성된 지지대(113), 지지대(113)의 일측면에서 수평으로 연장 형성되며 상호 간격을 가지면서 상하로 적층된 형태로 형성된 복수의 지지리브(115)를 가진다. 서포터(110)는 한쌍이 대향하면서 배치되어 세트를 이루며, 세트를 이루는 서포터(110)는 지지리브(115)가 상호 대향하게 배치된다. 도 2a에 도시된 서포터(110)는 두 세트의 서포터(110)가 상호 대향하게 배치된다. 서포터(110)의 지지리브(115)에는 크로스 지지바(120)의 일단부측 및 타단부측이 각각 고정되어 지지된다. 이 경우, 크로스 지지바(120)는 각 서포터(110)에 의하여 이루어지는 형상인 직사각형의 단변과 평행을 이루고, 크로스 지지바(120)에 지지되는 보트(200)의 외측 메인바(210)(도 2b 참조)가 장변과 평행을 이룬다. 지지리브(115)에 지지된 크로스 지지바(120)는 상하로 배치되어 상호 평행을 이루고, 각각의 크로스 지지바(120)는 동일 높이에 위치된다.
종래 기술에 따른 보트(200)는 상호 간격을 가지면서 대향되게 배치된 한 쌍의 외측 메인바(210)와 한 쌍의 외측 메인바(210)를 상호 연결하는 복수의 연결바(230)를 가진다. 외측 메인바(210)의 전단부측은 전방에 위치된 서포터(110)에 결합된 크로스 지지바(120)에 각각 고정 지지되고, 후단부측은 후방에 위치된 서포터(110)에 결합된 크로스 지지바(120)에 각각 탑재되어 지지된다. 외측 메인바(210)의 전단부에는 크로스 지지바(120)에 걸려서 고정되는 걸림편(212)이 형성된다. 또한, 외측 메인바(210)의 후단부에는 크로스 지지바(120)에 탑재 지지되는 바 형상의 지지편(214)이 형성된다. 걸림편(212)이 크로스 지지바(120)에 삽입 결합되고, 지지편(214)이 크로스 지지바(120)에 탑재 지지되므로, 보트(200)는 견고하게 지지된다. 또한, 보트(200)의 걸림편(212)이 반원형으로 형성되어 크로스 지지바(120)에 삽입되어 있으므로, 보트(200)를 상측으로 들면, 보트(200)가 크로스 지지바(120)로부터 분리된다.
외측 메인바(210)에는 복수의 제 1 메인 지지핀(220)의 하부측이 외측 메인바(210)에 형성된 복수의 제 1 결합홈(216)에 각각 삽탈됨에 따라, 외측 메인바(210)에 착탈된다. 이 경우, 제 1 메인 지지핀(220)의 상단부는 라운딩지게 형성되어 기판(50)과 점접촉하는 것이 바람직하며, 기판(50)의 자중에 의하여 기판(50)이 처지는 부위에 제 1 메인 지지핀(220)을 집중적으로 배치하여 기판(50)이 변형되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 연결바(230)는 외측 메인바(210)와 대략 직각을 이루면서, 한 쌍의 외측 메인바(210)를 상호 일체로 연결한다. 연결바(230)는 한 쌍의 외측 메인바(210) 사이에 위치되며 외측 메인바(210) 보다 하측에 위치되는 수평바(231), 및 수평바(231)의 양단부에서 각각 상측으로 벤딩 형성되어 외측 메인바(210)에 각각 결합되는 결합바(233)를 가진다. 또한, 수평바(231)에는 복수의 보조 지지핀(240)이 수평바(231)에 형성된 복수의 제 2 결합홈(235)에 각각 삽탈됨에 따라 수평바(231)에 착탈된다. 복수의 보조 지지핀(240)의 상단부도 라운딩지게 형성되어 기판(50)과 점접촉하는 것이 바람직하다. 기판(50)의 자중에 의하여 기판(50)이 처지는 부위에 복수의 보조 지지핀(240)을 집중적으로 배치하여 기판(50)이 변형되는 것을 추가적으로 방지할 수 있다.
또한, 기판(50)을 동일 높이에서 지지하기 위하여, 보조 지지핀(240)의 상단부와 제 1 메인 지지핀(220)의 상단부는 외측 메인바(210)를 기준으로 동일 높이에 위치되어야 한다.
그러나, 상술한 종래 기술의 보트(120)는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
좀 더 구체적으로, 도 3a는 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치에 사용되는 보트에서의 복수의 지지핀에 의해 기판이 지지된 보트의 휨 변형 정도를 보여주는 시뮬레이션 자료를 도시한 도면이고, 도 3b는 3개의 기판에 대해 동일 지지핀 상에서의 평균 두께 기준 높이 오차 정도를 도시한 그래프이다.
도 3a를 도 2a 및 도 2b와 함께 참조하면, 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치에 사용되는 보트(200)에서는, 제 1 메인 지지핀(220)과 보조 지지핀(240)에 의해 도 1에 도시된 기판(50)이 지지된다. 그에 따라, 제 1 메인 지지핀(220)과 보조 지지핀(240)에 의한 점접촉 지지 부분에서는 응력 집중이 발생하지만, 제 1 메인 지지핀(220)과 보조 지지핀(240)이 제공되지 않는 부분에서는 응력 집중이 발생하지 않는다. 그 결과, 제 1 메인 지지핀(220)과 보조 지지핀(240)에 의한 점접촉 지지 부분과 제 1 메인 지지핀(220)과 보조 지지핀(240)이 제공되지 않는 미접촉 지지 부분 간의 압력 편차로 인하여 도 3a에 도시된 바와 같이 -Y 축방향으로 변형이 발생하여 기판(50) 상에 도포된 필름에 얼룩(mura)이 발생한다. 구체적으로는, 제 1 메인 지지핀(220)과 보조 지지핀(240)에 의한 점접촉 지지 부분에서 기판(50)의 중앙 부분으로 갈수록 변형이 커지고 그에 따라 변형이 발생하여 기판(50) 상에 도포된 필름에 발생하는 얼룩(mura)의 정도도 심해진다는 것을 알 수 있다. 구체적으로, 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치에 사용되는 보트(200)에서는 기판(50)의 처짐량이 한 쌍의 외측 메인바(210)를 가로지는 방향(X축 방향) 및 그 수직 방향(Z축 방향) 전체에 걸쳐 테두리 부분에서의 최소값(0.032761mm)과 중앙 부분 근처에서의 최대값(-1.5505mm)(여기서 -는 -Y축 방향을 의미함)을 나타내며, 그에 따라 1.587762mm의 처짐 편차량이 발생한다.
또한, 도 3b를 참조하면, 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치에 사용되는 보트(200)에 각각 3개의 기판(#1,#2,#3)을 장착한 후 동일한 동일 지지핀 상에서의 기판 상에 도포된 필름을 열처리한 두께를 측정한 결과가 그래프로 도시되어 있다. 좌측의 3개 그래프에서 세로축은 필름의 두께(㎛)이고, 가로축은 지지핀의 위치(하늘색으로 표시된 위치)를 나타내고 있다. 우측의 그래프에서 세로축은 지지핀이 없는 부분의 필름의 두께를 기준값인 1.0으로 표시하고, 가로축을 따라 상대적으로 나타낸 필름의 두께 비율(thickness ratio)을 나타내고 있다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 종래 기술에서는 동일 지지핀 상에서 3개의 기판에 대해 지지핀에 의해 지지되지 않는 부분에 비해 지지핀에 의해 지지된 부분에서의 필름의 두께가 대략 20% 정도 더 높은 값을 보이는 것으로 나타났다. 여기서, 지지핀은 기준점(0)에서 대략 5,000㎛, 즉 5mm에 위치되어 있다. 기판 상에 도포된 필름의 열처리에 의한 두께는 온도의 영향을 받으며, 온도가 낮을수록 필름의 두께가 두꺼워진다. 따라서, 도 3b의 그래프로부터 종래 기술에서는 지지핀에 의해 지지된 부분에서 점접촉에 의해 필름에 충분한 열전달이 이루어지지 않았으며, 그 결과 필름의 두께가 대략 20% 정도 더 높은 값을 나타낸 것으로 해석된다.
상술한 바와 같이, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이 지지핀의 점접촉 및 지지핀이 없는 경우의 미접촉에 따른 압력 편차로 인하여 종래 기술의 보트(200)에서는 기판(50)에 형성된 필름(미도시)에 얼룩이 형성되거나 필름 두께의 균일도(uniformity)가 유지되지 못하는 등과 같은 문제점이 발생하고, 그에 따라 종래 기술에서는 최종 생성된 기판의 불량 발생 가능성이 상당히 높다.
또한, 상술한 문제점은 기판의 대형화 및 대면적화에 따라 기판(50)의 처짐 편차량이 필연적으로 증가할 수 밖에 없으므로, 대면적 기판의 경우 초미세 박막의 형성이 실질적으로 불가능하다는 문제가 발생한다.
또한, 종래 기술의 보트(200)는 상술한 바와 같이 석영(쿼츠) 재질로 이루어지고, 그에 따라 보트(200)의 연결 부분이 용접에 의해 체결된다. 따라서, 챔버(13) 내에서 기판(50)의 열처리를 위해 가열에 의한 온도 상승에 따라 보트(200)도 열팽창이 일어난다. 이 때, 용접에 의해 체결된 보트(200)의 연결 부분과 비연결 부분의 열팽창률이 서로 상이하여 보트(200)가 변형되거나 심한 경우 파손되는 문제가 발생한다. 이러한 보트(200) 자체의 열변형 또는 파손은 기판(50)의 불량 발생의 직접적인 원인이 된다는 점에서 심각한 문제를 야기한다.
따라서, 상술한 종래 기술들의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
대한민국 공개 특허 제10-2012-0111623호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판을 지지하기 위한 보트를 금속 재질로 구현하고, 또한 보트를 각각이 복수의 지지 핀을 구비하며 쿼츠 재질로 구현되는 복수의 크로스 바를 이용하여 연결하되, 복수의 지지 핀 상에 쿼츠 재질의 상부 지지바를 제공하며, 선택적으로 보트와 복수의 크로스 바의 일측에서는 정홀을 이용하여 고정 상태로 체결하고, 타측에서는 상이한 열팽창에 따른 변형에 대응하도록 장홀(slit hole)을 이용하여 체결함으로써, 기판이 상부 지지바에 의해 면접촉 방식으로 지지되어 응력 집중을 분산시켜 얼룩(mura) 발생이 최소화되거나 방지되고, 기판의 대형화에 대응하여 기판의 처짐량을 최소화할 수 있으며, 그에 따라 박막 필름의 얼룩 발생 방지 및 두께의 균일 유지가 가능하고, 대면적 기판의 열처리가 가능하며, 열팽창률의 차이에 따른 보트의 파손이 방지되고, 기판의 불량 발생이 현저하게 감소되는 개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부와 이격되어 제공되는 제 2 지지부; 일측이 상기 제 1 지지부에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부에 체결되는 복수의 크로스 바; 상기 복수의 크로스 바 상에 각각 제공되며, 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀; 및 상기 복수의 지지핀 상에서 상기 복수의 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바를 포함하되, 상기 복수의 상부 지지바는 상기 기판과 면접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트는 제 1 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 1 수직 지지부로 구성되는 제 1 보트 프레임; 상기 제 1 보트 프레임과 이격되어 제공되며, 제 2 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 2 수직 지지부로 구성되는 제 2 보트 프레임; 일측이 상기 제 1 상하 지지부에 각각 체결되며, 타측이 상기 제 2 상하 지지부에 각각 체결되는 복수의 상부 및 하부 크로스 바; 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바 상에 각각 제공되며, 상부 및 하부 기판을 지지하기 위한 복수의 상부 및 하부 지지핀; 및 상기 복수의 상부 및 하부 지지핀 상에서 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바를 포함하되, 상기 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바는 상기 상부 및 하부 기판과 면접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 기판 열처리 챔버는 내부에 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징; 상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 보트; 상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및 상기 상부 및 하부 하우징 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원을 포함하고, 상기 보트는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부와 이격되어 제공되는 제 2 지지부; 일측이 상기 제 1 지지부에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부에 체결되는 복수의 크로스 바; 상기 복수의 크로스 바 상에 각각 제공되며, 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀; 및 상기 복수의 지지핀 상에서 상기 복수의 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바를 포함하며, 상기 복수의 상부 지지바는 상기 기판과 면접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 열처리 장치는 각각이 기판의 열처리 공간을 제공하는 복수의 챔버; 상기 복수의 챔버가 각각 착탈 가능하게 지지되는 프레임; 및 상기 복수의 챔버 각각의 전면에 제공되는 복수의 도어를 포함하고, 상기 복수의 챔버는 각각 내부에 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징; 상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 보트; 상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및 상기 상부 및 하부 하우징 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원을 포함하며, 상기 보트는 제 1 지지부; 상기 제 1 지지부와 이격되어 제공되는 제 2 지지부; 일측이 상기 제 1 지지부에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부에 체결되는 복수의 크로스 바; 상기 복수의 크로스 바 상에 각각 제공되며, 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀; 및 상기 복수의 지지핀 상에서 상기 복수의 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바를 포함하고, 상기 복수의 상부 지지바는 상기 기판과 면접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 개선된 바 타입 보트, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리 장치를 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 기판이 상부 지지바에 의해 지지되어 응력 집중을 분산시켜 얼룩(mura) 발생이 최소화되거나 방지된다.
2. 기판의 대형화에 대응하여 기판의 처짐량을 최소화할 수 있다.
3. 기판 상에서 박막 필름의 얼룩 발생이 방지되고, 두께가 균일하게 유지될 수 있다.
4. 대면적 기판의 열처리가 가능하다.
5. 열팽창률의 차이에 따른 보트의 파손이 방지된다.
6. 상술한 1 내지 5의 장점에 의해 기판의 불량 발생 가능성이 현저하게 감소된다.
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 보트가 사용된 기판 처리 장치의 개략 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 지지유닛과 보트의 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 도시된 보트의 확대도이다.
도 2c는 종래 기술에 따른 보트의 사용 상태를 도시한 사시도이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 기판 열처리 장치에 사용되는 보트에서의 복수의 지지핀에 의해 기판이 지지된 보트의 휨 변형 정도를 보여주는 시뮬레이션 자료를 도시한 도면이다.
도 3b는 3개의 기판에 대해 동일 지지핀 상에서의 평균 두께 기준 높이 오차 정도를 도시한 그래프이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 바 타입 보트를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4b는 도 4a에 도시된 바 타입 보트 상에 기판이 장착된 것을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4c는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트를 F 방향에서 본 단면도를 도시한 도면이다.
도 4d는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트의 일측 부분(A 부분)의 확대도이다.
도 4e는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트의 타측 부분(B 부분)의 확대도이다.
도 4f는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트의 상면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4g는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예의 대안적인 실시예에 따른 보트를 F 방향에서 본 단면도를 도시한 도면이다.
도 4h는 본 발명의 일 실시예 따른 바 타입 보트에서의 상부 지지바에 의해 기판이 지지된 보트의 휨 변형 정도를 보여주는 시뮬레이션 자료를 도시한 도면이다.
도 4i는 3개의 기판에 대해 동일 상부 지지바 상에서의 평균 두께 기준 높이 오차 정도를 도시한 그래프이다.
도 4j는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 구성을 도시한 단면도이다.
도 4k는 도 4j에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4l은 도 4j에 도시된 본 발명의 일 실시예의 대안적인 실시예에 따른 보트를 구비한 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 기판 열처리 챔버를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4m은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 바 타입 보트를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 4b는 도 4a에 도시된 바 타입 보트 상에 기판이 장착된 것을 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4c는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트를 F 방향에서 본 단면도를 도시한 도면이고, 도 4d는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트의 일측 부분(A 부분)의 확대도이며, 도 4e는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트의 타측 부분(B 부분)의 확대도이다.
도 4a 내지 도 4e를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트(420)는 제 1 상하 지지부(422a) 및 상기 제 1 상하 지지부(422a) 사이에 제공되는 복수의 제 1 수직 지지부(424a)로 구성되는 제 1 보트 프레임(421a); 상기 제 1 보트 프레임(421a)과 이격되어 제공되며, 제 2 상하 지지부(422b) 및 상기 제 1 상하 지지부(422b) 사이에 제공되는 복수의 제 2 수직 지지부(424b)로 구성되는 제 2 보트 프레임(421b); 일측이 상기 제 1 상하 지지부(422a)에 각각 체결되며, 타측이 상기 제 2 상하 지지부(422b)에 각각 체결되는 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d); 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d) 상에 각각 제공되며, 상부 및 하부 기판(50a,50b)을 지지하기 위한 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d); 및 상기 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d) 상에서 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)를 포함하되, 상기 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)는 상기 상부 및 하부 기판(50a,50b)과 면접촉하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상부 및 하부 기판(50a,50b)은 기판(50)으로 통칭되고, 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)는 복수의 크로스 바(426)로 통칭되며, 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d)은 복수의 지지핀(428)으로 통칭되고, 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(429s1,429s2)는 복수의 상부 지지바(sb)로 통칭될 수 있다.
상술한 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)의 일측은 상기 제 1 상하 지지부(422a)에 각각 고정 체결되며, 타측은 상기 제 2 상하 지지부(422b)에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는 것이 바람직하다(후술하는 도 4d 및 도 4e 참조).
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상부 및 하부 기판(50a,50b)이 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2) 상에 직접 지지되는 것으로 예시적으로 도시되어 있지만, 당업자라면 상부 및 하부 기판(50a,50b)이 장착된 상부 및 하부 홀더(미도시)가 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2) 상에 지지될 수도 있다는 점에 유의하여야 한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 바 타입 보트(420)에서는, 제 1 및 제 2 상하 지지부(422a,422b) 및 복수의 제 1 및 제 2 수직 지지부(424a,424b)가 각각 금속 재질로 구현될 수 있다. 또한, 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d), 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d), 및 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)는 각각 쿼츠 재질로 구현될 수 있다.
한편, 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)의 일측은 복수의 제 1 상부 및 하부 고정핀(430a)(도 4d에는 제 1 상부 고정핀만 도시됨)에 의해 제 1 상하 지지부(422a)에 각각 고정 체결된다. 이를 위해, 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)에는 복수의 제 1 상부 및 하부 관통홀(431a)(도 4d에는 제 1 상부 관통홀만 도시됨)이 형성되어 있고, 제 1 상하 지지부(422a)에는 복수의 제 1 상부 및 하부 관통홀(431a)과 대응되는 위치에 복수의 제 2 상부 및 하부 관통홀(423a)(도 4d에는 제 2 상부 관통홀만 도시됨)이 형성되어 있다. 이 경우, 복수의 제 1 및 제 2 상부 및 하부 관통홀(431a,423a)은 각각 복수의 제 1 상부 및 하부 고정핀(430a)이 고정 체결될 수 있도록 정홀로 구현되는 것이 바람직하다.
반면에, 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)의 타측은 복수의 제 2 상부 및 하부 고정핀(430b)(도 4e에는 제 2 상부 고정핀만 도시됨)에 의해 제 2 상하 지지부(422b)에 각각 이동 가능하게 체결된다. 이를 위해, 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)에는 복수의 제 3 상부 및 하부 관통홀(431b)(도 4e에는 제 3 상부 관통홀만 도시됨)이 형성되어 있고, 제 2 상하 지지부(422b)에는 복수의 제 3 상부 및 하부 관통홀(431b)과 대응되는 위치에 복수의 제 4 상부 및 하부 관통홀(423b)(도 4e에는 제 4 상부 관통홀만 도시됨)이 형성되어 있다. 이 경우, 복수의 제 3 상부 및 하부 관통홀(431b)은 각각 복수의 제 2 상부 및 하부 고정핀(430b)이 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)의 길이방향(도 4e에서 L1 방향)을 따라 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀(slit hole)로 구현되고, 또한 복수의 제 4 상부 및 하부 관통홀(423b)은 각각 복수의 제 2 상부 및 하부 고정핀(430b)이 각각 제 2 상하 지지부(422b)의 길이방향(도 4e에서 L2 방향)을 따라 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀로 구현되는 것이 바람직하다. 여기서, 복수의 제 1 및 제 2 상부 및 하부 고정핀(430a,430b)은 각각 쿼츠 재질로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(420)에서는, 제 1 및 제 2 보트 프레임(421a,421b)는 금속 재질로 구현되는 반면, 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d), 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d), 및 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)는 각각 쿼츠 재질로 구현된다. 이 경우, 금속 재질과 쿼츠 재질은 열팽창률이 상이하므로, 후술하는 기판 열처리 챔버(400) 내에서의 열처리 진행 시 온도 상승에 따른 제 1 및 제 2 보트 프레임(421a,421b)과 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d)의 열팽창량도 상이하다. 그러나, 본 발명에서는 복수의 상부 및 하부 크로스 바(426u,426d) 및 제 2 상하 지지부(422b)에 각각 유격을 갖는 장홀로 구현되는 복수의 제 3 및 제 4 상부 및 하부 관통홀(431b,423b)을 구비함으로써, 상이한 재질에 따른 상이한 열팽창량이 발생하더라도 각각의 길이 방향(L1 및 L2 방향)의 편차를 충분히 보상할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 종래 기술의 보트(200)에서의 용접에 따른 문제점이 발생하지 않으며, 또한 보트(420)의 변형 또는 파손이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에서는 상부 및 하부 기판(50a,50b), 또는 상부 및 하부 기판(50a,50b)이 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d) 상에 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)에 의해 면접촉 방식으로 지지된다.
좀 더 구체적으로, 도 4f는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트의 상면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4f를 도 4a 내지 도 4e와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(420)에서는, 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d) 상에 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)가 상부 및 하부 기판(50a,50b)을 양측면 부분 및 중앙 부분에서 지지하므로, 상부 및 하부 기판(50a,50b)의 처짐량의 처짐량이 최소화된다. 이 경우, 본 발명의 일 실시예에서는 복수의 상부 및 하부 지지핀(428u,428d) 및 그 상부에 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)의 수는 상부 및 하부 기판(50a,50b)의 사이즈가 증가함에 따라 증가될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보트(420)를 사용하면 상부 및 하부 기판(50a,50b)의 처짐량이 최소화될 뿐만 아니라, 특히 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)에 의한 상부 및 하부 기판(50a,50b)의 면접촉이 제공되므로, 얼룩 발생 및 박막 필름(14)의 두께가 균일하게 유지될 수 있으며, 대면적 기판의 열처리가 가능해진다는 장점이 달성될 수 있다.
도 4g는 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예의 대안적인 실시예에 따른 보트를 F 방향에서 본 단면도를 도시한 도면이다.
도 4g를 도 4a 내지 도 4f와 함께 참조하면, 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 보트(420)는 제 1 지지부(422a); 상기 제 1 지지부(422a)와 이격되어 제공되는 제 2 지지부(422b); 일측이 상기 제 1 지지부(422a)에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부(422b)에 체결되는 복수의 크로스 바(426); 상기 복수의 크로스 바(426) 상에 각각 제공되며, 기판(50)을 지지하기 위한 복수의 지지핀(428); 및 상기 복수의 지지핀(428) 상에서 상기 복수의 크로스 바(426)와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바(sb)를 포함하되, 상기 복수의 상부 지지바(sb)는 상기 기판(50)과 면접촉하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 보트(420)에서는, 제 1 및 제 2 지지부(422a,422b)는 각각 금속 재질로 구현되고, 복수의 크로스 바(426), 복수의 지지핀(428), 및 복수의 상부 지지바(sb)는 각각 쿼츠 재질로 구현될 수 있다.
또한, 상술한 복수의 크로스 바(426)의 일측은 상기 제 1 지지부(422a)에 각각 고정 체결되며, 타측은 상기 제 2 지지부(422b)에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는 것이 바람직하다(상술한 도 4d 및 도 4e 참조). 좀 더 구체적으로, 복수의 크로스 바(426)의 일측은 복수의 제 1 고정핀(430a)에 의해 제 1 지지부(422a)에 각각 고정 체결된다. 이를 위해, 복수의 크로스 바(426)에는 복수의 제 1 관통홀(431a)이 형성되어 있고, 제 1 지지부(422a)에는 복수의 제 1 관통홀(431a)과 대응되는 위치에 복수의 제 2 관통홀(423a)이 형성되어 있다. 이 경우, 복수의 제 1 및 제 2 관통홀(431a,423a)은 각각 복수의 제 1 고정핀(430a)이 고정 체결될 수 있도록 정홀로 구현되는 것이 바람직하다. 반면에, 복수의 크로스 바(426)의 타측은 복수의 제 2 고정핀(430b)에 의해 제 2 지지부(422b)에 각각 이동 가능하게 체결된다. 이를 위해, 복수의 크로스 바(426)에는 복수의 제 3 관통홀(431b)이 형성되어 있고, 제 2 지지부(422b)에는 복수의 제 3 관통홀(431b)과 대응되는 위치에 복수의 제 4 관통홀(423b)이 형성되어 있다. 이 경우, 복수의 제 3 관통홀(431b)은 각각 복수의 제 2 고정핀(430b)이 복수의 크로스 바(426u,426d)의 길이방향(도 4e에서 L1 방향)을 따라 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀로 구현되고, 또한 복수의 제 4 관통홀(423b)은 각각 복수의 제 2 고정핀(430b)이 각각 제 2 지지부(422b)의 길이방향(도 4e에서 L2 방향)을 따라 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀로 구현되는 것이 바람직하다. 여기서, 복수의 제 1 및 제 2 고정핀(430a,430b)은 각각 쿼츠 재질로 구현될 수 있다.
상술한 바와 같이, 도 4g에 도시된 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 보트(420)는 하나의 제 1 및 제 2 지지부(422a,422b), 복수의 크로스 바(426), 복수의 지지핀(428), 및 복수의 상부 지지바(sb)만이 사용되어 하나의 기판(50)만을 면접촉 방식으로 지지할 수 있다는 점을 제외하고는 도 4a 내지 도 4f에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(420)와 실질적으로 동일하다는 점에 유의하여야 한다.
도 4h는 본 발명의 일 실시예 따른 바 타입 보트에서의 상부 지지바에 의해 기판이 지지된 보트의 휨 변형 정도를 보여주는 시뮬레이션 자료를 도시한 도면이고, 도 4i는 3개의 기판에 대해 동일 상부 지지바 상에서의 평균 두께 기준 높이 오차 정도를 도시한 그래프이다.
도 4h를 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명에 따른 보트(420)에서는, 기판(50)이 복수의 상부 지지바(sb) 또는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바(sb1,sb2)에 의해 면접촉 방식으로 지지된다. 그에 따라, 면접촉 부분에서의 응력 집중이 분산되거나 발생하지 않아, 기판(50)의 처짐량이 실질적으로 제 1 및 제 2 지지부(422a,422b)를 가로지는 방향(X축 방향)으로만 발생하지만, 도 3a에 도시된 종래 기술과는 달리 수직 방향(Z축 방향)을 따라서는 기판(50)의 처짐량이 실질적으로 발생하지 않음을 나태내고 있다. 또한, X축 방향의 기판(50)의 처짐량은 양 측면 부분에서의 최소값(0.040647mm)과 중앙 부분에서의 최대값(-1.4485mm)(여기서 -는 -Y축 방향을 의미함)을 나타내며, 그에 따라 1.489147mm의 처짐 편차량이 발생하여, 종래 기술의 처짐 편차량(1.587762mm)에 비해 X축 방향에서 대략 98.6㎛의 처짐 편차량 감소가 달성된다.
또한, 도 4i를 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명에 따른 보트(420)에 각각 3개의 기판(#1,#2,#3)을 장착한 후 동일한 동일 상부 지지바 상에서의 기판 상에 도포된 필름을 열처리한 두께를 측정한 결과가 그래프로 도시되어 있다. 좌측의 3개 그래프에서 세로축은 필름의 두께(㎛)이고, 가로축은 2개의 상부 지지바의 위치(하늘색으로 표시된 위치로 2개의 상부 지지바가 대략 17,000㎛, 즉 대략 17.0mm 이격되어 있음)를 나타내고 있다. 우측의 그래프에서 세로축은 상부 지지바가 없는 부분의 필름의 두께를 기준값인 1.0으로 표시하고, 가로축을 따라 상대적으로 나타낸 필름의 두께 비율(thickness ratio)을 나타내고 있다.
도 4i에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 2개의 동일 상부 지지바 상에서 3개의 기판에 대해 상부 지지바에 의해 지지되지 않는 부분에 비해 상부 지지바에 의해 지지된 부분에서의 필름의 두께가 대략 10% 미만의 더 낮은 값을 보이는 것으로 나타났다. 여기서, 2개의 상부 지지바는 기준점(0)에서 대략 3,000㎛ 및 20,000㎛, 즉 대략 3.0mm 및 20mm에 위치되어 있다. 도 4i의 그래프로부터 본 발명에서는 2개의 동일 상부 지지바에 의해 지지된 부분에서 면접촉에 의해 필름에 충분한 열전달이 이루어지지고, 그 결과 필름의 두께가 대략 10% 미만의 더 낮은 값을 나타낸 것으로 해석된다. 따라서, 종래 기술에 비해 필름의 두께 균일도가 대략 10% 이상 향상되었음을 알 수 있다.
도 4j는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 구성을 도시한 단면도이고, 도 4k는 도 4j에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버를 개략적으로 도시한 단면도이며, 도 4l은 도 4j에 도시된 본 발명의 일 실시예의 대안적인 실시예에 따른 보트를 구비한 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 기판 열처리 챔버를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4j 내지 도 4l을 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 내부에 기판(50)의 열처리 공간(heat process space: 472)을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징(470a,470b); 상기 열처리 공간(472) 내에 제공되며, 상기 기판(50)이 로딩 및 지지되는 보트(420); 상기 상부 하우징(470a)의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징(470b)의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b); 및 상기 상부 및 하부 하우징(470a,470b) 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b) 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)을 포함한다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)의 구체적인 구성 및 동작에 대해 상세히 기술하기로 한다.
다시 도 4i 내지 도 4l을 도 4a 내지 도 4g와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 상부 및 하부 하우징(470a,470b)을 포함한다. 상부 및 하부 하우징(470a,470b)은 내부에 기판의 열처리 공간(472)을 형성한다. 여기서, 기판(50)은 1개의 기판(50)(도 4l 참조)이거나, 또는 2개의 기판(50a,50b)(도 4j 및 도 4k 참조)일 수 있다.
상기 열처리 공간(472) 내에는 기판(50)을 로딩 및 지지하는 보트(420)가 제공되어 있다. 보트(420)는 도 4c에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(420)(도 4k 참조) 또는 도 4g에 도시된 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 보트(420)(도 4l 참조)로 구현될 수 있다. 이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 보트(420) 및 대안적인 실시예에 따른 보트(420)의 구체적인 구성 및 동작은 도 4a 내지 도 4g를 참조하여 상세히 기술하였으므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 상부 하우징(470a)의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징(470b)의 내측 상부면에는 각각 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)가 제공된다. 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)는 각각 쿼츠(quartz) 또는 네오 세라믹(neo ceramic) 재질로 구현될 수 있다.
또한, 상부 및 하부 하우징(470a,470b) 및 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b) 사이에는 각각 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)이 제공되어 있다. 상부 및 하부 하우징(470a,470b)은 각각 알루미늄(Al) 재질로 구현될 수 있으며, 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)은 각각 근적외선 램프 히터로 구현될 수 있다. 이 경우, 근적외선 램프 히터는 SiO2 재질의 기판(50) 및 기판(50) 상에 도포된 필름(14)(예를 들어, 폴리이미드(PI))(도 4f 참조)을 가열하여 건조 및 소성하기에 적합한 대략 1 내지 5㎛ 범위의 파장 대역의 근적외선을 방출하는 것이 바람직하다. 또한, 각각 근적외선 램프 히터로 구현될 수 있는 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)의 출력 파워(output power)는 개별적으로 제어되거나 그룹 방식으로 제어될 수 있다. 여기서 그룹 방식이란 예를 들어 복수의 상부 열원(450a)을 제 1 열원 그룹으로 하여 동시에 제어하고, 복수의 하부 열원(450b)을 제 2 열원 그룹으로 하여 동시에 제어하는 방식일 수 있다. 이러한 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)의 출력 파워의 개별 제어 또는 그룹 방식 제어에 의해 기판(50)의 온도를 균일하게 제어하는 것이 가능하다. 따라서, 기판(50)의 온도 균일도가 향상되므로 궁극적으로 기판(50)의 불량 발생 가능성이 크게 감소된다.
또한, 상기 상부 및 하부 하우징(470a,470b)은 각각 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)의 배면에 제공되는 상부 및 하부 반사부(412a,412b)를 구비하여, 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)으로부터 방출되는 열 에너지를 반사하여 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)를 통해 상기 기판(50)으로 상기 열 에너지를 복사 방식으로 전달할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)이 상부 및 하부 반사부(412a,412b)를 사용하여 기판(50) 및 기판(50) 상부에 도포된 필름(14)(도 4f 참조)의 열처리에 적합한 열 에너지를 균일하게 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)에서는, 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)이 처리 공간(472)의 외부에 제공된다. 따라서, 기판(50) 및 기판(50) 상의 필름(미도시)의 열처리에 의해 발생하는 흄(fume)이 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b) 상에 증착되지 않으므로 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)의 열효율을 유지할 수 있다. 또한, 흄 세정이 불필요하므로 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소된다.
도 4m은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 4m을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(10)는 복수의 챔버(400a,...,400e)를 포함한다. 복수의 챔버(400a,...,400e)는 각각 기판(50)의 열처리 공간(472)을 제공한다.
복수의 챔버(400a,...,400e)는 각각 프레임(410) 상에서 착탈 가능하게 지지된다. 복수의 챔버(400a,...,400e) 각각의 전면에는 복수의 도어(미도시)가 제공되어 있다. 복수의 도어(미도시)는 복수의 챔버(400a,...,400e) 각각에 제공되는 열처리 공간(472)으로 기판(50)을 로딩하기 위한 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(50)을 로딩하거나 열처리가 종료된 기판(50)을 언로딩하기 위해 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(10)에 사용되는 복수의 챔버(400a,...,400e)는 각각 도 4j 내지 도 4l에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)와 동일한 구성을 갖는다는 점에 유의하여야 한다. 이러한 도 4j 내지 도 4l에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)의 구체적인 구성 및 동작은 이미 상세히 설명하였으므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리 장치(10)의 복수의 챔버(400a,...,400e) 각각에서는, 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)이 각각의 처리 공간(472)의 외부에 제공된다. 따라서, 기판(50) 및 기판(50) 상의 필름(14)(도 4f 참조)의 열처리에 의해 발생하는 흄(fume)이 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b) 상에 증착되지 않으므로 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b)의 열효율을 유지할 수 있다. 또한, 흄 세정이 불필요하므로 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(10)에서는, 복수의 챔버(400a,...,400e)에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b) 중 일부에 고장 등이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 4m의 실시예에서, 복수의 챔버(400a,...,400e) 중 챔버(400a) 내의 복수의 상부 및 하부 열원(450a,450b) 중 일부에 고장 등이 발생하더라도, 나머지 챔버(400b,400c,400d,400e) 내의 각각의 기판(50)은 정상적인 열처리가 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 복수의 챔버(400a,...,400e)의 개별 프로세싱이 가능하고, 그에 따라 복수의 챔버(400a,...,400e) 내의 복수의 기판(50) 전체에 불량이 발생할 가능성이 실질적으로 제거된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(10)에서는, 고장이 발생한 챔버(400a)만을 수리 또는 교체하면 되고, 나머지 챔버(400b,400c,400d,400e)는 정상적으로 동작이 가능하다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 복수의 챔버(400a,...,400e)의 개별적인 유지 보수가 가능하고, 나머지 챔버(400b,400c,400d,400e) 내의 열처리 동작이 중단될 필요가 없으므로 전체 열처리 공정 시간(tact time)이 크게 감소된다.
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.
10: 기판 열처리 장치 50,50a,50b: 기판
11: 챔버 몸체 3,400,400a,400b,400c,400d,400e: 챔버
15: 도어 17: 커버 30,410: (지지) 프레임 100: 지지유닛
110: 서포터 111: 받침대 113: 지지대
115: 지지리브 120: 크로스 지지바 200,420: 보트
210: 외측 메인바 212: 걸림편 214: 지지편
216,235: 결합홈 220: 메인 지지핀 230: 연결바
231: 수평바 233: 결합바 240: 보조 지지핀
410a,410b: 열원 412a,412b: 반사부 421a,421b: 보트 프레임
422a,422b: 지지부 423a,423b,431a,431b: 관통홀
424a,424b: 수직 지지부 426,426u,426d: 크로스 바
428,428u,428d: 지지핀 430a,430b: 고정핀 470a,470b: 하우징
472: 열처리 공간 474a,474b: 윈도우 플레이트
sb,sb1,sb2: 상부 지지바

Claims (18)

  1. 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트에 있어서,
    제 1 지지부;
    상기 제 1 지지부와 이격되어 제공되는 제 2 지지부;
    일측이 상기 제 1 지지부에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부에 체결되는 복수의 크로스 바;
    상기 복수의 크로스 바 상에 각각 제공되며, 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀; 및
    상기 복수의 지지핀 상에서 상기 복수의 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바
    를 포함하되,
    상기 복수의 상부 지지바는 상기 기판과 면접촉하고,
    상기 복수의 크로스 바의 상기 일측은 상기 제 1 지지부에 각각 고정 체결되며, 상기 타측은 상기 제 2 지지부에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는
    보트.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 크로스 바, 상기 복수의 지지핀, 및 상기 복수의 상부 지지바는 각각 쿼츠 재질로 구현되는 보트.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 복수의 크로스 바의 일측에는 복수의 제 1 관통홀이 형성되고 타측에는 복수의 제 3 관통홀이 형성되어 있고, 상기 복수의 제 1 및 제 3 관통홀은 각각 복수의 제 1 고정핀이 고정 체결될 수 있도록 정홀로 구현되며,
    상기 제 1 지지부의 타측에는 상기 복수의 제 1 관통홀 및 상기 복수의 제 3 관통홀과 각각 대응되는 위치에 복수의 제 2 관통홀 및 복수의 제 4 관통홀이 각각 형성되어 있고, 상기 복수의 제 3 관통홀 및 상기 복수의 제 4 관통홀은 각각 복수의 제 2 고정핀이 상기 복수의 크로스 바의 길이방향 및 상기 제 2 지지부의 길이방향을 따라 각각 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀로 구현되는
    보트.
  5. 기판 열처리 챔버에 사용되는 보트에 있어서,
    제 1 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 1 수직 지지부로 구성되는 제 1 보트 프레임;
    상기 제 1 보트 프레임과 이격되어 제공되며, 제 2 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 2 수직 지지부로 구성되는 제 2 보트 프레임;
    일측이 상기 제 1 상하 지지부에 각각 체결되며, 타측이 상기 제 2 상하 지지부에 각각 체결되는 복수의 상부 및 하부 크로스 바;
    상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바 상에 각각 제공되며, 상부 및 하부 기판을 지지하기 위한 복수의 상부 및 하부 지지핀; 및
    상기 복수의 상부 및 하부 지지핀 상에서 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바
    를 포함하되,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바는 상기 상부 및 하부 기판과 면접촉하고,
    상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바의 상기 일측은 상기 제 1 상하 지지부에 각각 고정 체결되며, 상기 타측은 상기 제 2 상하 지지부에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는
    보트.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바, 상기 복수의 상부 및 하부 지지핀, 및 상기 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바는 각각 쿼츠 재질로 구현되는 보트.
  8. 제 5항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 복수의 상하 크로스 바의 일측에는 각각 복수의 제 1 관통홀이 형성되고 타측에는 복수의 제 3 관통홀이 형성되어 있고, 상기 복수의 제 1 및 제 3 관통홀은 각각 복수의 제 1 상부 및 하부 고정핀이 고정 체결될 수 있도록 정홀로 구현되며,
    상기 제 1 상하 지지부의 타측에는 상기 복수의 제 1 관통홀 및 상기 복수의 제 3 관통홀과 각각 대응되는 위치에 복수의 제 2 관통홀 및 복수의 제 4 관통홀이 각각 형성되어 있고, 상기 복수의 제 3 관통홀 및 상기 복수의 제 4 관통홀은 각각 복수의 제 2 상부 및 하부 고정핀이 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바의 길이방향 및 상기 제 2 상하 지지부의 길이방향을 따라 각각 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀로 구현되는
    보트.
  9. 기판 열처리 챔버에 있어서,
    내부에 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징;
    상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 보트;
    상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및
    상기 상부 및 하부 하우징 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원
    을 포함하고,
    상기 보트는
    제 1 지지부;
    상기 제 1 지지부와 이격되어 제공되는 제 2 지지부;
    일측이 상기 제 1 지지부에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부에 체결되는 복수의 크로스 바;
    상기 복수의 크로스 바 상에 각각 제공되며, 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀; 및
    상기 복수의 지지핀 상에서 상기 복수의 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바
    를 포함하며,
    상기 복수의 상부 지지바는 상기 기판과 면접촉하고,
    상기 복수의 크로스 바의 상기 일측은 상기 제 1 지지부에 각각 고정 체결되며, 상기 타측은 상기 제 2 지지부에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는
    기판 열처리 챔버.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 크로스 바의 일측에는 복수의 제 1 관통홀이 형성되고 타측에는 복수의 제 3 관통홀이 형성되어 있고, 상기 복수의 제 1 및 제 3 관통홀은 각각 복수의 제 1 고정핀이 고정 체결될 수 있도록 정홀로 구현되며,
    상기 제 1 지지부의 타측에는 상기 복수의 제 1 관통홀 및 상기 복수의 제 3 관통홀과 각각 대응되는 위치에 복수의 제 2 관통홀 및 복수의 제 4 관통홀이 각각 형성되어 있고, 상기 복수의 제 3 관통홀 및 상기 복수의 제 4 관통홀은 각각 복수의 제 2 고정핀이 상기 복수의 크로스 바의 길이방향 및 상기 제 2 지지부의 길이방향을 따라 각각 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀로 구현되는
    기판 열처리 챔버.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 보트는
    제 1 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 1 수직 지지부로 구성되는 제 1 보트 프레임;
    상기 제 1 보트 프레임과 이격되어 제공되며, 제 2 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 2 수직 지지부로 구성되는 제 2 보트 프레임;
    일측이 상기 제 1 상하 지지부에 각각 체결되며, 타측이 상기 제 2 상하 지지부에 각각 체결되는 복수의 상부 및 하부 크로스 바;
    상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바 상에 각각 제공되며, 상부 및 하부 기판을 지지하기 위한 복수의 상부 및 하부 지지핀; 및
    상기 복수의 상부 및 하부 지지핀 상에서 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바
    를 포함하며,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바는 상기 상부 및 하부 기판과 면접촉하는
    기판 열처리 챔버.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바의 상기 일측은 상기 제 1 상하 지지부에 각각 고정 체결되며, 상기 타측은 상기 제 2 상하 지지부에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는 기판 열처리 챔버.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 복수의 상하 크로스 바의 일측에는 각각 복수의 제 1 관통홀이 형성되고 타측에는 복수의 제 3 관통홀이 형성되어 있고, 상기 복수의 제 1 및 제 3 관통홀은 각각 복수의 제 1 상부 및 하부 고정핀이 고정 체결될 수 있도록 정홀로 구현되며,
    상기 제 1 상하 지지부의 타측에는 상기 복수의 제 1 관통홀 및 상기 복수의 제 3 관통홀과 각각 대응되는 위치에 복수의 제 2 관통홀 및 복수의 제 4 관통홀이 각각 형성되어 있고, 상기 복수의 제 3 관통홀 및 상기 복수의 제 4 관통홀은 각각 복수의 제 2 상부 및 하부 고정핀이 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바의 길이방향 및 상기 제 2 상하 지지부의 길이방향을 따라 각각 이동할 수 있는 유격을 갖도록 체결될 수 있는 장홀로 구현되는
    기판 열처리 챔버.
  15. 기판 열처리 장치에 있어서,
    각각이 기판의 열처리 공간을 제공하는 복수의 챔버;
    상기 복수의 챔버가 각각 착탈 가능하게 지지되는 프레임; 및
    상기 복수의 챔버 각각의 전면에 제공되는 복수의 도어
    를 포함하고,
    상기 복수의 챔버는 각각
    내부에 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징;
    상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 보트;
    상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및
    상기 상부 및 하부 하우징 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원
    을 포함하며,
    상기 보트는
    제 1 지지부;
    상기 제 1 지지부와 이격되어 제공되는 제 2 지지부;
    일측이 상기 제 1 지지부에 체결되며, 타측이 상기 제 2 지지부에 체결되는 복수의 크로스 바;
    상기 복수의 크로스 바 상에 각각 제공되며, 기판을 지지하기 위한 복수의 지지핀; 및
    상기 복수의 지지핀 상에서 상기 복수의 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 상부 지지바
    를 포함하고,
    상기 복수의 상부 지지바는 상기 기판과 면접촉하고,
    상기 복수의 크로스 바의 상기 일측은 상기 제 1 지지부에 각각 고정 체결되며, 상기 타측은 상기 제 2 지지부에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는
    기판 열처리 장치.
  16. 삭제
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 보트는
    제 1 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 1 수직 지지부로 구성되는 제 1 보트 프레임;
    상기 제 1 보트 프레임과 이격되어 제공되며, 제 2 상하 지지부 및 상기 제 1 상하 지지부 사이에 제공되는 복수의 제 2 수직 지지부로 구성되는 제 2 보트 프레임;
    일측이 상기 제 1 상하 지지부에 각각 체결되며, 타측이 상기 제 2 상하 지지부에 각각 체결되는 복수의 상부 및 하부 크로스 바;
    상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바 상에 각각 제공되며, 상부 및 하부 기판을 지지하기 위한 복수의 상부 및 하부 지지핀; 및
    상기 복수의 상부 및 하부 지지핀 상에서 상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바와 수직한 방향으로 가로질러 제공되는 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바
    를 포함하고,
    상기 복수의 제 1 및 제 2 상부 지지바는 상기 상부 및 하부 기판과 면접촉하는
    기판 열처리 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 복수의 상부 및 하부 크로스 바의 상기 일측은 상기 제 1 상하 지지부에 각각 고정 체결되며, 상기 타측은 상기 제 2 상하 지지부에 각각 유격(gap)을 갖도록 체결되는 기판 열처리 장치.
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