KR101777761B1 - 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 열처리 장치는 내부에 기판 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
공정 챔버 외부에 설치되어 광을 출력하여, 상기 공정 챔버 내에 장입된 기판 상에 광을 조사하는 광원 및 공정 챔버 내부에서 기판의 상측에 설치되고, 광원으로부터 출사된 광과 불활성 가스가 통과하여 기판으로 인도될 수 있도록 하는 내부 공간을 가지고, 하부로부터 상측 방향으로 형성되어, 불활성 가스가 수용되어 정체될 수 있는 정체홈이 마련된 가스 분사 모듈을 을 포함한다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 가스 분사 모듈의 하부에 불활성 가스가 수용되어 정체될 수 있는 정체홈이 마련된다. 따라서, 가스 분사 모듈의 하측으로 토출된 불활성 가스는 외측으로 바로 빠져나가지 않고, 정체홈 내에서 정체되어 있게 된다. 이로 인해, 가스 분사 모듈의 하부와 기판 상면 사이의 공간이 정체되어 있는 불활성 가스로 채워짐에 따라, 공정 챔버 내에서 가스 분사 모듈의 외측에 산소 및 불순물 존재하더라도, 상기 산소가 기판과 가스 분사 모듈 사이의 공간으로 유입되는 것이 차단된다.

Description

열처리 장치{treatment equipment}
본 발명은 열처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판이 산소 및 불순물에 노출되지 않도록 불활성 가스를 분사하는 가스 분사 모듈이 마련된 열처리 장치에 관한 것이다.
액정디스플레이 장치, 태양광 장치 등을 제조하는데 있어서, 비정질 다결정 박막(예컨대, 비정질 다결정 실리콘 박막)을 결정화시키는 열처리 공정이 수반된다. 이때, 기판으로 유리(glass)를 사용할 경우, 레이저를 이용하여 비정질 다결정 박막을 결정화시키는데, 이때 비정질 다결정 박막이 산소(O2)와 반응하면, 산화되어 산화물 박막이 되는 문제가 발생된다.
도 1은 종래의 레이저 열처리 장치를 도시한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 종래의 레이저 열처리 장치는 내부에 기판(1)이 처리되는 공간을 가지는 공정 챔버(10), 공정 챔버(10)의 상부에 설치되며, 레이저(8)의 투과가 가능한 투과창(40), 공정 챔버(10)의 외측에서 투과창(40)의 상측에 설치되어 레이저(8)를 출력하는 광원(30)을 포함한다. 이러한 레이저 열처리 장치에 의하면, 광원(30)으로부터 출력된 레이저(8)가 투과창(40)을 투과하여 수평 이동 중인 기판(1) 상에 조사된다.
한편, 레이저(8)가 조사되는 기판(1) 상부 영역이 산소에 노출되면, 기판(1) 상부면에 증착되어 있는 다결정 박막(11)이 결정화되는 과정에서, 결정질 실리콘이 되지 못하고 산화물이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일본공개특허 2002-93738호에서와 같이, 레이저가 조사되는 기판(1) 상측 영역을 불활성 가스 분위기로 조사할 수 있는 열처리 장치를 적용하였다. 이러한 열처리 장치는 도 2에 도시된 바와 같이, 레이저 및 불활성 가스가 통과할 수 있는 내부 공간을 가지는 국소 실드(9), 국소 실드(9)의 측부에 연결되어 불활성 가스를 공급하는 가스 도입부(10), 국소 실드(9)의 상측에 위치하여 상기 국소 실드(9)의 내측으로 레이저를 출력하는 광원(6)을 포함한다. 그리고, 국소 실드(9)의 하측에는 기판(1)이 위치하고, 국소 실드(9)의 하단부에는 레이저 및 불활성 가스가 기판(1)을 향해 토출되는 슬릿(9a)이 마련된다. 이에, 광원(6)으로부터 조사된 레이저(8)를 기판(1) 상에 형성된 다결정 박막(11)에 조사할 때, 국소 실드(9)로 불활성 가스를 공급함으로써, 기판(1) 표면의 분위기를 불활성 분위기로 조성할 수 있다.
하지만, 국소 실드(9)를 통해 기판(1)으로 불활성 가스를 분사하더라도, 분사된 불활성 가스가 국소 실드(9) 또는 기판(1)의 측 방향으로 빠르게 빠져나간다. 따라서, 산소가 기판(1)과 국소 실드(9) 사이의 공간으로 침투되는 것을 방지하지 못하는 문제가 여전히 발생된다. 이러한 산소의 침투는 상술한 바와 같이 기판(1) 상면에 형성된 박막(11)을 산화시키며, 이는 제품의 불량을 야기시키는 요인이 된다.
일본공개특허 2002-93738호
본 발명은 기판이 산소 및 불순물에 노출되지 않도록 불활성 가스를 분사하는 가스 분사 모듈이 마련된 열처리 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 레이저가 조사되는 기판 상측으로 분사되는 불활성 가스가 상기 기판의 외측으로 바로 빠져나가지 않고, 상기 기판 상측에 정체될 수 있도록 하는 열처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 열처리 장치는 내부에 기판 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
공정 챔버 외부에 설치되어 광을 출력하여, 상기 공정 챔버 내에 장입된 기판 상에 광을 조사하는 광원; 및 상기 공정 챔버 내부에서 기판의 상측에 설치되고, 상기 광원으로부터 출사된 광과 불활성 가스가 통과하여 기판으로 인도될 수 있도록 하는 내부 공간을 가지고, 하부로부터 상측 방향으로 형성되어, 상기 불활성 가스가 수용되어 정체될 수 있는 정체홈이 마련된 가스 분사 모듈;을 포함한다.
상기 공정 챔버의 상부에 설치되어, 광원으로부터 출력된 광원이 투과하는 투과창을 포함하고, 상기 가스 분사 모듈은 투과창과 기판 사이에 설치된다.
상기 가스 분사 모듈은, 상기 투과창과 기판 사이에 위치하며, 광 및 불활성 가스가 통과하는 내부 공간을 가지며, 하단부에 상기 광 및 불활성 가스가 통과하는 제 1 슬릿이 마련된 불활성 가스 챔버; 및 상기 불활성 가스 챔버와 기판 사이에 위치하며, 상기 제 1 슬릿과 연통되는 제 2 슬릿을 구비하는 플레이트를 포함하고, 상기 정체홈은 플레이트의 하부면으로부터 상측 방향으로 오목한 형상으로 형성된 홈이다.
상기 플레이트 및 상기 정체홈의 폭은 상기 불활성 가스 챔버의 내부 공간의 폭이 비해 넓다.
상기 플레이트의 하부면 또는 상기 정체홈의 상부면은 곡률을 가지는 형상이다.
상기 플레이트의 하부면 또는 상기 정체홈의 상부면은 원호(圓弧) 또는 아치(arch) 형상이다.
상기 정체홈의 상부면은 평면이다.
본 발명의 실시형태들에 의하면, 가스 분사 모듈의 하부에 불활성 가스가 수용되어 정체될 수 있는 정체홈이 마련된다. 따라서, 가스 분사 모듈의 하측으로 토출된 불활성 가스는 외측으로 바로 빠져나가지 않고, 정체홈 내에서 소정 시간 정체되어 있게 된다. 이로 인해, 가스 분사 모듈의 하부와 기판 상면 사이의 공간이 정체되어 있는 불활성 가스로 채워짐에 따라, 가스 분사 모듈과 기판 사이의 공간의 압력이 상기 가스 분사 모듈 외측에 비해 높다. 따라서, 공정 챔버 내에서 가스 분사 모듈의 외측에 산소 및 불순물이 존재하더라도, 상기 산소 및 불순물이 기판과 가스 분사 모듈 사이의 공간으로 유입되는 것이 차단된다. 이로 인해, 적어도 레이저가 조사되고 있는 기판 상부 영역이 산소 및 불순물에 노출되지 않으므로, 기판 상부면에 형성된 박막을 결정화시키는 과정에 있어서, 박막이 산소에 의해 산화되지 않으며, 불순물로 인한 공정 불량이 발생되지 않는다.
도 1은 종래의 레이저 열처리 장치를 도시한 개략도
도 2는 종래의 다른 레이저 열처리 장치를 도시한 개략도
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열처리 장치를 도시한 단면도
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트를 설명하기 위해 열처리 장치의 일부를 확대 도시한 단면도
도 5는 제 2 실시예에 따른 플레이트를 설명하기 위해 열처리 장치의 일부를 확대 도시한 단면도
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열처리 장치를 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트를 설명하기 위해 열처리 장치의 일부를 확대 도시한 단면도이다. 도 5는 제 2 실시예에 따른 플레이트를 설명하기 위해 열처리 장치의 일부를 확대 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 열처리 장치는 기판이 처리될 수 있는 내부 공간을 가지는 공정 챔버(100), 공정 챔버(100) 내부에 설치되어 상부에 기판(S)이 안치되며, 상기 기판(S)을 공정 진행 방향으로 수평 이송시키는 스테이지(200), 공정 챔버(100)의 외부에 배치되어 기판(S)을 처리하기 위한 광 예컨대, 레이저를 출력하는 광원(300), 공정 챔버(100)의 상부벽 일부에 설치되며, 광원(300)으로부터 출력된 레이저가 투과 가능한 투과창(400), 공정 챔버(100)의 내부에서 상부에 기판(S)이 안치된 스테이지(200)와 투과창(400) 사이에 위치하며, 투과창(400)을 투과한 레이저를 기판(S)을 향해 조사하고, 불활성 가스를 기판(S)을 향해 분사하는 가스 분사 모듈(500)을 포함한다.
공정 챔버(100)는 그 단면이 사각형인 통 형상이나, 이에 한정되지 않고 기판(S)과 대응하는 다양한 형상으로 변경 가능하다. 이러한 공정 챔버(100)의 상부벽에는 예컨대, 석영(quartz)으로 이루어진 투과창(400)이 설치되는데, 상기 투과창(400)은 공정 챔버(100)의 상부벽의 일부에 설치되되, 가스 분사 모듈(500)의 상부를 커버하도록 설치되는 것이 바람지하다. 물론 투과창(400)은 가스 분사 모듈(500)의 상부를 커버하거나, 공정 챔버(100)의 상부벽에 설치되는데 한정되지 않고, 광원(300)으로부터 출력된 레이저가 가스 분사 모듈(500) 내부로 인도될 수 있도록 하는 어떠한 위치에 설치되어도 무방하다.
한편, 공정 챔버(100)는 밀폐되어 있는 구조이기는 하나, 그 내부에는 산소(O2) 또는 불순물이 있을 수 있다. 여기서 산소(O2)는 기판(S) 상에 형성된 박막(11)을 산화시키며, 불순물은 공정 중에 발생된 미립자 상태의 파우더 또는 기체 상태의 공정 부산물이거나 다른 오염 물질일 수 있으며, 이러한 불순물은 박막(11)의 품질을 저하시키거나 성질을 변화시켜, 불량 발생의 요인이 된다.
이러한 산소(O2) 및 불순물의 침투에 따른 문제를 해결하기 위하여, 가스 분사 모듈(500)은 불활성 가스를 불어넣어 레이저가 조사되는 기판(S) 영역을 불활성 가스 분위기로 조성한다. 이러한 가스 분사 모듈(500)은 탈산소 모듈(oxygen partial degassing module, OPDM)로 명명될 수 있다.
가스 분사 모듈(500)은 상부에 기판(S)이 안치된 스테이지(200)의 상측에 위치하는 바디(510)를 포함하고, 투과창(400)과 기판(S) 사이 영역에 대응하는 바디(510) 영역을 관통하도록 소정의 공간의 마련되며, 상기 소정의 공간으로 투과창(400)을 통과한 레이저가 기판(S)을 향해 조사되고, 불활성 가스가 기판(S) 상측으로 분사된다. 이에, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 투과창(400)과 기판(S) 사이 영역에 대응하는 바디(510) 영역을 관통하도록 형성되어, 레이저 및 불활성 가스가 통과하는 소정의 공간을 "불활성 가스 챔버(520)"라 명명한다.
이에, 가스 분사 모듈(500)에 대해 다시 설명하면, 본 발명에 따른 가스 분사 모듈(500)은 바디(510)와, 투과창(400)과 스테이지(200) 사이에 대응하는 바디(510)의 적어도 일부를 관통하도록 마련되어, 레이저 및 불활성 가스가 통과하는 내부 공간을 포함하는 불활성 가스 챔버(520)와, 바디(510) 내에 마련되며, 일단이 불활성 가스 챔버(520)의 내부와 연통되도록 연결되어 상기 불활성 가스 챔버(520)로 불활성 가스 예컨대 질소(N2) 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관(530)과, 불활성 가스 챔버(520)의 하부에 연결되어 상기 불활성 가스 챔버(520)와 기판(S) 사이에 위치하며, 하부면으로부터 상측 방향으로 형성된 정체홈(540b)이 마련된 플레이트(540)를 포함한다. 여기서, 바디(510)의 위치를 다시 설명하면, 불활성 가스 챔버(520)의 외부를 둘러싸도록 설치된 구조일 수 있다.
불활성 가스 챔버(520)는 상술한 바와 같이 투과창(400)과 기판(S) 사이에 대응하는 바디(510)를 관통하여 형성된 내부 공간을 가지는데, 도 3에 도시된 바와 같이, 바디(510)의 상하 방향(즉, 높이 방향)으로 관통되도록 형성되며, 소정의 폭을 가지도록 형성된다. 이때, 실시예에 따른 불활성 가스 챔버(520)는 상하 방향의 길이(또는 높이)가, 좌우 방향의 폭에 비해 길도록 형성된다. 이러한 불활성 가스 챔버(520)의 상측 개구는 투과창(400)에 의해 밀폐 또는 폐쇄되며, 불활성 가스 챔버(520)의 하부에는 라인 형태의 레이저 즉, 레이저 빔과 불활성 가스가 통과할 수 있는 슬릿(520a)(이하, 제 1 슬릿(520a))이 마련된다. 또한 불활성 가스 챔버(520)의 내벽 중 하부는 하측으로 갈수록 그 내경이 좁아지는 형상이 되도록 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 불활성 가스 챔버(520) 내부의 하부는 제 1 슬릿(520a)이 위치한 방향으로 갈수록 그 내경이 좁아지도록 형성되는데, 소정의 곡률을 가지거나 또는 만곡된 형상일 수 있다.
상기에서는 바디(510)와 불활성 가스 챔버(520)를 분리하여 설명하였지만, 바디(510)와 불활성 가스 챔버(520)는 일체형일 수 있다.
불활성 가스 공급관(530)은 불활성 가스 챔버(520) 내부로 불활성 가스를 공급하는 수단으로서, 실시예에 따른 불활성 가스 공급관(530)은 불활성 가스 챔버(520)의 측방향에 연결되도록 바디(510)에 마련된다. 즉, 불활성 가스 공급관(530)은 바디(510) 내에서 연장 형성되며, 일단이 불활성 가스 챔버(520)의 측부에 연결되고, 타단이 불활성 가스가 저장된 가스 저장부(미도시)와 연결된다. 이러한 불활성 가스 공급관(530)은 파이프 형태의 관을 바디(510) 내에 삽입하여, 일단이 불활성 가스 챔버(520)의 측부와 연결되도록 설치하거나, 바디(510) 내부 자체를 가공하여 불활성 가스 챔버(520)의 측부와 연통되도록 마련할 수도 있다. 또한, 불활성 가스 공급관(530)은 예컨대, 최외곽 관 즉, 외관과, 외관의 내측에 위치하는 내관으로 이루어진 이중관 구조일 수도 있다. 이때, 불활성 가스 챔버(520)와 연결되어 상기 불활성 가스 챔버(520) 내부로 불활성 가스를 토출하는 불활성 가스 공급관(530)의 일단을 토출 슬릿이라 할 때, 토출 슬릿은 도 3에 도시된 바와 같이 라인 형태로서, 하방으로 경사지도록 마련될 수 있다. 또한 토출 슬릿 전단에 해당하는 불활성 가스 공급관(530)의 영역의 적어도 일부가 복수번 절곡된 다른 말로하면 복수번 굴곡진 유로 형태일 수 있다.
물론 불활성 가스 공급관(530)의 형상은 상술한 형상에 한정되지 않고, 불활성 가스 챔버(520)로 불활성 가스를 공급할 수 있는 다양한 형상 및 구성으로 변경 가능하다.
가스 분사 모듈(500)로부터 토출되어 기판(S)을 향해 분사되는 불활성 가스 예컨대 질소(N2) 가스는 기판(S) 상측, 보다 구체적으로는 레이저가 조사되고 있는 기판(S) 영역에 존재하는 산소(O2) 및 불순물을 외측으로 몰아내어, 가스 분사 모듈(500)과 기판(S) 사이의 공간을 불활성 가스 분위기로 조성한다. 이때, 불활성 가스 챔버(520)의 제 1 슬릿(520a)으로부터 토출된 불활성 가스가 기판(S) 상측의 전면으로 잘 퍼지도록, 플레이트(540)가 마련되며, 상기 플레이트(540)는 불활성 가스 챔버(520) 및 기판(S)의 좌우 방향(또는 폭 방향)으로 연장 형성된다.
이하, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트에 대해 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 플레이트(540)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 바디(510) 및 불활성 가스 챔버(520)의 하부에 연결되며, 그 단면의 형상이 사각형인 판재 형상이고, 제 1 슬릿(520a)의 하측에 레이저 및 불활성 가스가 통과할 수 있는 슬릿(540a)(이하, 제 2 슬릿(540a))이 마련된다. 보다 상세하게 플레이트(540)는 불활성 가스 챔버(520)에 마련된 제 1 슬릿(520a)으로부터 양 방향으로 연장 형성된 판 형상일 수 있으며, 플레이트(540)의 좌우 방향의 길이 즉, 폭은 불활성 가스 챔버(520)의 폭에 비해 크며, 기판(S)의 폭에 비해 작다.
이러한 플레이트(540)에는 플레이트(540)의 하부면과 기판(S) 사이의 공간(또는 틈)에 불활성 가스가 채워지는 정체홈(540b)이 마련되며, 상기 정체홈(540b)으로 채워지는 불활성 가스에 의해 가스 분사 모듈(500) 외측의 산소 및 불순물이 상기 플레이트(540)와 기판 사이의 공간으로 침투하는 것이 차단된다. 즉, 플레이트(540)에는 상기 플레이트(540)의 하부로부터 상측 방향으로 마련되어, 불활성 가스가 수용될 수 있는 홈 즉, 정체홈(540b)이 마련된다. 이에, 실시예에 따른 플레이트(540)의 하부면은 평평한 수평면이 아니라, 높이 차를 가지도록 형성된다. 다시 설명하면, 플레이트(540) 하부면의 좌우 방향(즉, 폭 방향)에서, 플레이트(540) 하부면의 가장자리 영역, 보다 바람직하게는 최외각 가장자리 영역의 높이가 상기 가장자리 영역의 내측 방향 영역의 높이에 비해 낮다. 이에, 불활성 가스 챔버(520)로부터 플레이트(540)의 하측으로 불활성 가스를 공급되면, 상기 불활성 가스가 플레이트(540)의 가장 자리 영역에 의해 그 이동이 차단 또는 차폐되어, 바로 빠져나가지 못하고 소정시간 정체되어 있다. 이에, 제 2 슬릿(540a)을 통해 토출된 불활성 가스가 기판(S)의 외측 방향으로 빠져나가는 시간이 종래에 비해 길다. 그리고 불활성 가스를 연속하여 계속 공급하면, 정체홈(540b) 내부의 압력이 가스 분사 모듈(500) 외측의 압력에 비해 높아진다. 이러한 압력 차이에 의해 가스 분사 모듈(500) 외측에 잔류하는 산소 및 불순물이 플레이트(540)와 기판(S) 사이의 공간으로 침투되지 못한다.
이러한 플레이트(540)의 하부면, 다른 말로 정체홈(540b)의 상부면은 소정의 곡률을 가질 수 있다. 즉, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 플레이트(540)의 하부면이 가장자리로부터 제 2 슬릿(540a)이 위치한 방향으로 점차 높이가 높아지는 원호(圓弧) 또는 아치(arch) 형상일 수 있다.
상기에서는 플레이트(540)의 하부면 또는 정체홈(540b)의 상부면이 곡률을 가지는 원호(圓弧) 또는 아치(arch) 형상인 것을 설명하였다. 하지만 이에 한정되지 않고, 도 5에 도시된 제 2 실시예에서와 같이, 정체홈(540b)의 상부면이 평면일 수 있다. 다시 말하면, 제 2 실시예에 따른 플레이트(540)의 정체홈(540b)이 하측이 개방된 구형(矩型)일 수 있다. 즉, 플레이트(540)의 하부로부터 상측으로 홈이 마련되는데, 홈의 상부면이 곡면이 아닌 평면이다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 의하면, 제 2 슬릿(540a)을 통해 토출된 불활성 가스는 가스 분사 모듈(500) 하측에 존재하는 산소 및 불순물을 외측으로 밀어내면서 플레이트(540)의 하부면의 연장 방향으로 퍼지되, 상기 플레이트(540) 하부면의 가장자리 영역에 의해 외측으로의 이동이 차단 또는 방해된다. 이에, 가스 분사 모듈(500) 하측으로 분사된 불활성 가스가 종래와 같이 바로 외측으로 빠져나가지 않고, 플레이트(540)의 하부에 마련된 정체홈(540b) 내에서 소정 시간 정체되어 있게 된다. 그리고 불활성 가스를 연속하여 계속 공급하면, 정체홈(540b) 내부의 압력이 가스 분사 모듈(500) 외측의 압력에 비해 높아지고, 이로 인해 공정 챔버(100) 내에서 가스 분사 모듈(500)의 외측에 산소 및 불순물이 존재하더라도, 상기 산소 및 불순물이 기판(S)과 가스 분사 모듈(500) 사이의 공간으로 유입되는 것이 차단된다. 따라서, 적어도 레이저가 조사되고 있는 기판(S) 상부 영역이 산소 및 불순물에 노출되지 않으므로, 기판(S) 상부면에 형성된 비정질 다결정 박막(11)이 산소에 의해 산화되지 않으며, 불순물에 의해 박막이 오염되거나, 성질이 바뀌는 문제가 발생되지 않는다.
상기에서는 광원(300)으로부터 출력되는 광 또는 기판(S) 처리를 위해 상기 기판(S)에 조사되는 광이 레이저인 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고 공정 목적에 따라 기판(S) 처리를 위해 조사될 수 있는 다양한 광이 적용될 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 열처리 장치를 이용한 박막의 결정화 방법을 설명한다.
먼저, 유리(glass) 기판(S) 상에 비정질 다결정 박막(11), 예컨대 비정질 다결정 실리콘 박막을 형성한다. 그리고, 비정질 다결정의 실리콘 박막이 형성된 기판(S)을 열처리 장치의 공정 챔버(100) 내로 장입시켜, 스테이지(200) 상에 안착시킨다.
스테이지(200) 상에 기판(S)이 안착되면, 상기 스테이지(200)를 통해 기판(S)을 공정 진행 방향으로 수평 이송시키면서, 상기 기판(S) 상에 형성된 박막(11) 상에 레이저를 조사한다. 즉, 광원(300)을 동작시켜 상기 광원(300)으로부터 광원 즉, 레이저를 출력하고, 출력된 레이저는 투과창(400)을 통해 불활성 가스 챔버(520) 내부와, 제 1 슬릿(520a) 및 제 2 슬릿(540a)을 통과하여 기판(S) 상에 형성된 박막(11)에 조사된다. 이에, 기판(S) 상에 형성된 비정질 다결정의 실리콘 박막이 레이저와 반응하여 결정질 실리콘 박막이 된다.
이와 같이 기판(S)을 향해 레이저를 조사하는 동안, 기판(S) 또는 박막(11) 상측으로 불활성 가스를 분사한다. 이를 위해, 불활성 가스 공급관(530)을 통해 불활성 가스 챔버(520)로 불활성 가스 예컨대, 질소(N2) 가스를 공급하면, 상기 질소 가스는 불활성 가스 챔버(520)의 제 1 슬릿(520a)을 거쳐 플레이트(540)에 마련된 제 2 슬릿(540a)을 통해 기판(S) 상측으로 분사된다. 그리고 제 2 슬릿(540a)을 통해 기판(S) 상측으로 토출된 질소 가스는 상기 제 2 슬릿(540a)을 중심으로 측 방향으로 퍼지며, 이때 플레이트(540)와 기판(S) 사이에 존재할 수 있는 산소 및 불순물이 측 방향으로 밀린다. 다시 설명하면, 제 2 슬릿(540a)을 통해 토출된 질소 가스는 플레이트(540)의 하부에 마련된 정체홈(540b)을 채우도록 퍼지며, 이때 플레이트(540)와 기판(S) 사이에 존재하는 산소 및 불순물이 질소 가스에 의해 가스 분사 모듈(500) 및 기판(S) 외측으로 밀려나간다. 또한, 상술한 바와 같이 제 2 슬릿(540a)을 통해 토출된 질소 가스가 플레이트(540)의 하부면과 기판(S) 사이의 공간 또는 틈으로 퍼져나가되, 플레이트(540) 하부면의 가장자리 영역에 의해 외측으로의 이동이 차폐된다. 이에, 플레이트(540)의 하측으로 분사된 질소 가스는 상기 플레이트(540)의 외측으로 바로 빠져나가지 않고, 플레이트(540)의 하부에 마련된 정체홈(540b) 내에서 소정시간 정체되어 있게 된다. 이에 종래에 비해 불활성 가스가 플레이트(540)와 기판(S) 사이에 정체되어 있는 시간이 길다. 그리고 불활성 가스를 연속하여 계속 공급하면, 정체홈(540b) 내부의 압력이 가스 분사 모듈(500) 외측의 압력에 비해 높아진다. 이러한 압력 차이에 의해 가스 분사 모듈(500)의 외측에 존재할 수 있는 산소 및 불순물이 기판(S)과 플레이트(540) 사이의 공간으로 유입되는 것이 차단된다.
이에, 기판(S) 및 상기 기판(S) 상부에 형성된 실리콘 박막이 산소 및 불순물이 노출되지 않아, 종래와 같이 산화되지 않는다. 보다 구체적으로는, 적어도 레이저가 조사되고 있는 영역의 기판(S) 또는 박막(11)이 산소 및 불순물에 노출되지 않으므로, 레이저가 조사되는 영역의 실리콘 박막이 산화되지 않고, 결정질 실리콘 박막이 된다.
300: 광원 400: 투과창
500: 가스 분사 모듈 520: 불활성 가스 챔버
530: 불활성 가스 공급관 540: 플레이트
540a: 제 2 슬릿 540b: 정체홈

Claims (7)

  1. 내부에 기판 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버 외부에 설치되어 광을 출력하여, 상기 공정 챔버 내에 장입된 기판 상에 광을 조사하는 광원;
    상기 공정 챔버의 상부에 설치되어, 광원으로부터 출력된 광원이 투과하는 투과창; 및
    상기 공정 챔버 내부에서 기판의 상측에 설치되고, 상기 광원으로부터 출사된 광과 불활성 가스가 통과하여 기판으로 인도될 수 있도록 하는 내부 공간을 가지고, 하부로부터 상측 방향으로 형성되어, 상기 불활성 가스가 수용되어 정체될 수 있는 정체홈을 가지고, 상기 투과창과 기판 사이에 설치되는 가스 분사 모듈;
    을 포함하고,
    상기 가스 분사 모듈은,
    상기 투과창과 기판 사이에 위치하며, 광 및 불활성 가스가 통과하는 내부 공간을 가지며, 하단부에 상기 광 및 불활성 가스가 통과하는 제 1 슬릿이 마련된 불활성 가스 챔버;
    상기 제 1 슬릿의 하측에 위치되어, 상기 제 1 슬릿과 연통되며, 상기 제 1 슬릿을 통과한 광 및 불활성 가스가 통과하는 제 2 슬릿을 가지며, 상기 불활성 가스 챔버와 기판 사이에 위치되는 플레이트를 포함하고,
    상기 정체홈은 상기 플레이트의 하부면으로부터 상측 방향으로 오목한 형상이며,
    상기 플레이트는 상기 제 2 슬릿을 중심으로 양 방향으로 연장 형성되고,
    상기 플레이트 하부면의 가장자리 영역의 높이가 상기 광 및 불활성 가스가 통과하는 상기 제 2 슬릿이 마련된 내측 영역의 높이에 비해 낮은 열처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 플레이트 및 상기 정체홈의 폭은 상기 불활성 가스 챔버의 내부 공간의 폭이 비해 넓은 열처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 플레이트의 하부면 또는 상기 정체홈의 상부면은 곡률을 가지는 형상인 열처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 플레이트의 하부면 또는 상기 정체홈의 상부면은 원호(圓弧) 또는 아치(arch) 형상인 열처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 정체홈의 상부면은 평면인 열처리 장치.
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