KR102163096B1 - 기판 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내부에 기판의 열처리 공간이 형성되며, 전측에 상기 기판이 로딩 또는 언로딩되는 챔버 출입구를 구비하는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버의 내부에서 복수 개의 상기 기판을 상하 방향으로 이격시켜 지지하는 복수 개의 기판 지지부 및 상기 기판 지지부에 대응되는 위치에서 상기 챔버 출입구를 차폐하며, 상기 기판 및 상기 기판을 이송하는 로봇 암의 이동 경로를 개방하는 배리어부를 포함하는 기판 열처리 장치를 개시한다.

Description

기판 열처리 장치{Substrate Heat Treatment Apparatus}
본 발명은 유리 기판과 같은 평판 기판을 열처리하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 패널에 사용되는 유리 기판과 같은 평판 기판은 기판 열처리 장치에서 무기물, 유기물 및/또는 반도체 소자의 형성을 위한 다양한 열처리 공정을 거친다. 이때, 상기 기판은 통상 기판 열처리 장치의 공정 챔버의 내부에 다수개가 상하로 이격되면서 적층되어 열처리된다.
상기 기판 열처리 장치는 일반적으로 공정 챔버와 기판 지지부 및 셔터를 포함하여 형성된다. 상기 공정 챔버는 기판이 로딩 또는 언로딩되는 기판 입출구가 형성되는 전면을 제외한 다른 면들에 단열재가 부착되어 단열된다. 상기 기판 지지부는 복수 개의 기판을 상하 방향으로 이격시켜 적층한다. 또한, 상기 셔터는 공정 챔버의 기판 입출구를 차단 또는 개방하며, 공정 챔버의 내부로 기판이 반입 또는 반출되도록 한다.
상기 기판 열처리 장치는 공정 챔버에서 기판을 로딩 또는 언로딩할 때 챔버 출입구를 차단하는 셔터를 개방한다. 상기 셔터가 개방되면, 공정 챔버는 자연 대류 현상에 의하여 내부의 더운 공기가 외부로 유출되고, 외부의 찬 공기가 내부로 유입되면서 내부 온도가 크게 저하될 수 있다. 따라서, 상기 기판 열처리 장치가 새로 유입되는 기판을 열처리하고자 하는 경우에, 공정 챔버의 내부 온도를 열처리 온도까지 승온시켜 안정화시키는데 상대적으로 많은 시간이 소요될 수 있다. 또한, 상기 기판을 열처리하는데 소요되는 시간이 전체적으로 길어지며 생산성을 저하시킬 수 있다.
본 발명은 평판 기판이 로딩 또는 언로딩되는 과정에서 공정 챔버의 내부 열 손실을 감소시킬 수 있는 기판 열처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치는 내부에 기판의 열처리 공간이 형성되며, 전측에 상기 기판이 로딩 또는 언로딩되는 챔버 출입구를 구비하는 공정 챔버와, 상기 공정 챔버의 외부에서 상기 챔버 출입구를 차폐하는 셔터와, 상기 공정 챔버의 내부에서 적어도 1 개의 상기 기판을 지지하는 적어도 1 개의 기판 지지부 및 상기 기판 지지부에 대응되는 위치에서 상기 챔버 출입구를 차폐하며, 상기 기판 및 상기 기판을 이송하는 로봇 암의 이동 경로를 개방하는 배리어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판 지지부는 상기 챔버 출입구의 내측에서 상하 방향으로 이격되어 상기 챔버 출입구를 복수 개의 기판 출입구로 구분하는 지지 프레임을 구비할 수 있다. 또한, 상기 배리어부는 상기 기판 출입구를 차폐하는 배리어 본체와, 상기 배리어 본체의 전면에서 후면으로 관통되며 상기 기판의 이동 경로를 제공하는 기판 홀 및 상기 배리어 본체의 전면에서 후면으로 관통되며 상부가 상기 기판 홀의 하부와 연결되어 상기 기판을 이송하는 로봇 암의 이동 경로를 제공하는 하는 암 홀을 구비할 수 있다.
또한, 상기 배리어 본체는 상기 기판 출입구의 폭보다 큰 폭과 상기 기판 출입구의 높이에 대응되는 높이를 갖는 판상으로 형성되며, 상기 기판 홀은 상기 배리어 본체의 수평 방향으로 상기 기판의 폭보다 큰 폭과 상기 기판의 두께보다 큰 높이로 형성되며, 상기 암 홀은 상기 로봇 암의 폭보다 큰 폭과 상기 로봇 암의 두께보다 큰 높이로 형성될 수 있다.
또한, 상기 지지 프레임은 상기 챔버 출입구의 폭에 대응되는 길이 또는 긴 길이의 바로 형성되어 상기 공정 챔버의 전측 내부에 상하 방향으로 이격되며 수평 방향으로 결합되어 복수 개의 상기 기판 출입구를 형성하는 전측 프레임 및 상기 공정 챔버의 후측 내부에서 상기 전측 프레임과 동일한 높이에 결합되는 복수 개의 후측 프레임을 포함하며, 상기 기판 지지부는 복수 개가 상기 전측 프레임의 길이 방향으로 이격되어 위치하는 전측 고정 바와, 상기 전측 고정 바에 대응되는 개수가 상기 후측 프레임의 길이 방향으로 이격되면서 상기 전측 프레임에서 상기 후측 프레임으로 연장되는 동일 선상에 위치하는 후측 고정 바를 포함하는 고정 바 및 상기 전측 고정 바와 후측 고정 바의 상단부에 고정되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지 바를 더 포함하며, 상기 암 홀은 상기 전측 고정 바들 사이에 형성될 수 있다.
또한, 상기 배리어부는 상기 기판 홀의 폭에 대응되는 길이로 형성되고 상기 기판 홀의 상부에서 상기 배리어 본체의 전면에 결합되는 외측 상부 바를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배리어부는 상기 암 홀의 폭에 대응되는 길이로 형성되어 상기 배리어 본체의 후면에서 상기 암 홀의 하부에 결합되는 내측 제 1 바 및 상기 기판 홀의 하부 폭에 대응되는 길이로 형성되어 상기 배리어 본체의 후면에서 상기 기판 홀의 하부에 결합되는 내측 제 2 바를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배리어부는 상기 배리어 본체의 후면에서 상기 암 홀의 양측에 상기 내측 제 1 바와 내측 제 2 바와 연결되도록 결합되는 내측 제 3 바를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배리어부는 상기 배리어 본체의 후면 또는 전면에 결합되는 가열 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 배리어부는 상기 배리어 본체의 전면 또는 후면과 평행하면서 상기 기판 홀 또는 암홀을 차단하도록 차단 가스를 분사하는 차단 가스 분사 수단을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 챔버 출입구는 상하로 이격되는 복수 개로 형성되며, 상기 셔터는 상기 챔버 출입구에 대응되는 개수로 형성되어 각각 독립적으로 상기 챔버 출입구를 차폐하도록 형성될 수 있다.
본 발명의 기판 열처리 장치는 기판의 로딩 또는 언로딩 과정에서 공정 챔버의 챔버 출입구가 개방되는 면적이 감소되므로, 공정 챔버의 내부와 외부 사이에 자연 대류가 감소되면서 공정 챔버의 내부 열손실이 감소 또는 최소화되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 장치는 기판의 로딩 또는 언로딩 과정에서 공정 챔버 내부의 열손실이 최소화되므로, 새로운 기판의 로딩 후에 공정 챔버의 내부 온도를 열처리 온도까지 다시 승온시키는데 소요되는 시간이 감소되어 공정 소요 시간을 감소시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 장치는 공정 챔버의 상부와 하부에서 고온의 공기가 외부로 대류되는 정도가 유사하므로 공정 챔버의 상부와 하부의 온도 감소 정도가 균일해지는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 장치는 공정 챔버의 상부와 하부에서 외부의 저온의 내부로 대류되는 정도가 유사하므로 공정 챔버의 상부와 하부의 온도 감소 정도가 균일해지는 효과가 있다.
도 1a은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 수직 단면도이다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1a의 A-A에 대한 수직 단면도이다.
도 3은 도 1a의 B-B에 대한 수평 단면도이다.
도 4는 도 1a의 C-C에 대한 수평단면도이다.
도 5a는 도 1a의 배리어 판에 대한 전면도이다.
도 5b는 도 5a의 D-D에 대한 수직 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 판의 정면도이다.
도 6b는 도 6a의 E-E에 대한 수직 단면도이다.
도 6c는 도 6a의 F-F에 대한 수직 단면도이다.
도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 판의 배면도이다.
도 7b는 도 7a의 G-G에 대한 수직 단면도이다.
도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 판의 배면도이다.
도 8b는 도 8a의 H-H에 대한 수직 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 작용을 나타내는 수직 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판 열처리 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치에 대하여 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 수직 단면도이다. 도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 수직 단면도이다. 도 2는 도 1a의 A-A에 대한 수직 단면도이다. 도 3은 도 1a의 B-B에 대한 수평 단면도이다. 도 4는 도 1a의 C-C에 대한 수평단면도이다. 도 5a는 도 1a의 배리어 판에 대한 전면도이다. 도 5b는 도 5a의 D-D에 대한 수직 단면도이다. 도 6a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 판의 정면도이다. 도 6b는 도 6a의 E-E에 대한 수직 단면도이다. 도 6c는 도 6a의 F-F에 대한 수직 단면도이다. 도 7a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 판의 배면도이다. 도 7b는 도 7a의 G-G에 대한 수직 단면도이다. 도 8a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배리어 판의 배면도이다. 도 8b는 도 8a의 H-H에 대한 수직 단면도이다.
본 발명에 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(100)는, 도 1a 내지 도 5b를 참조하면, 공정 챔버(110)와 셔터(120)와 기판 지지부(130) 및 배리어부(140)를 포함하여 형성된다.
상기 기판 열처리 장치(100)는 액정 표시 장치(LCD), 유기발광 표시 장치(OLED)와 같은 평판 표시 장치에 사용되는 유리 기판, 플렉서블 기판과 같은 평판 기판(10)의 열처리에 사용된다. 또한, 상기 기판 열처리 장치(100)는 태양 전지에 사용되는 기판(10)의 열처리에도 사용될 수 있다.
상기 기판 열처리 장치(100)는 공정 챔버(110)로부터 기판(10)을 언로딩하고, 새로운 기판(10)을 로딩하는 과정에서 배리어부(140)가 공정 챔버(110)의 내부의 고온의 공기가 외부로 유출되는 것을 차단하여 공정 챔버(110)의 내부 온도가 저하되는 것을 감소시킬 수 있다.
이하의 설명에서 내측은 공정 챔버(110)의 내부 방향을 의미하며, 외측은 공정 챔버(110)의 외부 방향을 의미한다. 또한, 일측 또는 전측은 도 1a을 기준으로 왼쪽 방향을 의미하며, 타측 또는 후측은 오른쪽 방향을 의미한다.
상기 공정 챔버(110)는 전측에 챔버 출입구(111)를 포함하며, 내부가 중공인 대략 육면체 형상으로 형성된다. 상기 공정 챔버(110)는 내부에 기판(10)이 장입되어 열처리되는 열처리 공간을 제공한다. 상기 공정 챔버(110)는 기판(10)을 열처리하는 열처리 장치에 사용되는 다양한 구조의 공정 챔버로 형성될 수 있다.
상기 공정 챔버(110)는, 구체적으로 도시하지 않았지만, 외부 하우징과 내부 하우징 및 단열재를 포함하는 이중 챔버로 형성될 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버(110)는 외부 하우징과 내부 하우징의 구분 없이 하나의 하우징으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 단열재는 단일 하우징의 외측 또는 내측에 설치될 수 있다. 한편, 상기 공정 챔버(110)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 열처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 다수의 급기관(미도시) 및 열처리 공간으로부터 공정 가스를 배출하는 다수의 배기관(미도시)을 구비한다. 또한, 상기 공정 챔버(110)는 내측 또는 외측에 열처리를 위한 가열 히터(미도시)가 장착된다. 또한, 상기 공정 챔버(110)는 기판(10) 사이에 위치하는 평판 히터를 구비할 수 있다.
상기 챔버 출입구(111)는 공정 챔버(110)의 내측에서 외측으로 관통되어 형성된다. 상기 챔버 출입구(111)는 폭이 내부에 반입되는 기판(10)의 폭보다 큰 폭으로 형성된다. 또한, 상기 챔버 출입구(111)는 높이가 서로 이격되어 적층되는 전체 기판(10)의 높이보다 높게 형성될 수 있다.
한편, 상기 챔버 출입구(111)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 복수 개가 상하로 이격되어 배치되는 구조로 형성될 수 있다. 상기 챔버 출입구(111)는 공정 챔버(110)의 내부에서 열처리될 수 있는 기판(10)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 또한, 상기 챔버 출입구(111)는 열처리될 수 있는 기판(10)의 개수보다 작은 개수로 형성될 수 있다.
상기 셔터(120)는 적어도 챔버 출입구(111)에 대응되는 면적을 갖는 판상으로 형성된다. 상기 셔터(120)는 소정 두께를 가지며, 내부에 단열재가 충진된 판상 형상 또는 내부가 중공인 직육면체 형상으로 형성될 수 있다. 상기 셔터(120)는 챔버 출입구(111)의 외측에 결합되며, 기판(10)의 열처리가 진행되는 동안 챔버 출입구(111)를 밀폐한다. 상기 셔터(120)는 외부에서 기판(10)을 공정 챔버(110)의 내부로 로딩하거나, 공정 챔버(110)의 내부에서 열처리된 기판(10)을 언로딩하는 경우에 챔버 출입구(111)를 개방한다.
상기 셔터(120)는 챔버 출입구(111)에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 챔버 출입구(111)가 1 개로 형성되는 경우에, 셔터(120)는 1 개로 형성될 수 있다. 또한, 상기 챔버 출입구(111)가 복수 개로 형성되는 경우에, 셔터(120)는 챔버 출입구(111)의 개수에 대응되는 복수 개로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 셔터(120)는 각각 독립적으로 챔버 출입구(111)를 차폐할 수 있다.
한편, 상기 셔터(120)는 챔버 출입구(111)에 대향하는 면에 반사판(미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 반사판은 열을 공정 챔버(110)의 내부로 반사시켜 열 손실을 감소시킨다.
상기 기판 지지부(130)는 지지 프레임(131)과 고정 바(132) 및 기판 지지 바(133)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 지지부(130)는 기판 지지 블록(미도시)를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 기판 지지부(130)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 캔틸레버 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 지지부(130)는 지지 기둥(미도시)과 캔틸레버(미도시) 및 지지핀(미도시)을 포함하여 형성될 수 있다. 이러한 경우에 상기 기판 지지부(130)는 공정 챔버(110)의 내부에서 복수의 기판(10)을 상하로 이격시켜 지지한다.
상기 기판 지지부(130)는 적어도 1개로 형성된다. 상기 기판 지지부(130)는 적어도 1개의 기판을 지지하도록 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 기판 지지부(130)는 공정 챔버(110)의 내부에서 열처리되는 기판(10)의 수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 지지부(130)는 7개로 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판 지지부(130)는 2개의 기판을 지지하도록 형성될 수 있다. 상기 기판 지지부(130)는 공정 챔버(110)의 내부에서 상하 방향으로 서로 이격되어 위치할 수 있다. 상기 기판 지지부(130)는 상부에 기판(10)을 안착시켜 지지할 수 있다.
상기 지지 프레임(131)은 전측 프레임(131a) 및 후측 프레임(131b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 지지 프레임(131)은 측부 프레임(미도시)을 더 포함할 수 있다. 상기 지지 프레임(131)은 복수 개가 공정 챔버(110)의 내측벽에 수평 방향으로 배열되면서 상하 방향을 서로 이격되어 결합된다. 예를 들면, 상기 지지 프레임(131)은 7개로 형성될 수 있다. 상기 지지 프레임(131)은 챔버 출입구(111)의 내측에 위치하며, 챔버 출입구(111)를 상하 방향으로 복수 개로 구분할 수 있다.
상기 전측 프레임(131a)은 바 또는 파이프로 형성될 수 있다. 상기 전측 프레임(131a)은 공정 챔버(110)의 전측의 내부 폭에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전측 프레임(131a)은 챔버 출입구(111)의 폭에 대응되는 길이 또는 긴 길이로 형성될 수 있다. 상기 전측 프레임(131a)은 공정 챔버(110)의 전측 내부에 수평 방향으로 결합된다. 또한, 상기 전측 프레임(131a)은 챔버 출입구(111)에 수평 방향으로 결합될 수 있다. 상기 전측 프레임(131a)은 챔버 출입구(111)에서 상하 방향으로 이격되어 위치한다. 상기 전측 프레임(131a)들은 챔버 출입구(111)를 상하로 분할하여 복수 개의 기판 출입구(111a)로 형성할 수 있다. 상기 기판 출입구(111a)는 소정 높이와 폭으로 형성될 수 있다. 상기 기판 출입구(111a)는 챔버 출입구(111)와 동일한 폭으로 형성될 수 있다. 상기 기판 출입구(111a)는 챔버 출입구(111)에 상하로 위치하는 전측 프레임(131a)의 이격 높이에 대응되는 높이로 형성될 수 있다.
상기 후측 프레임(131b)은 바 또는 파이프로 형성될 수 있다. 상기 후측 프레임(131b)은 전측 프레임(131a)의 길이에 대응되는 길이 또는 더 긴 길이로 형성될 수 있다. 상기 후측 프레임(131b)은 공정 챔버(110)에서 챔버 출입구(111)의 반대측인 후측의 내측벽에 수평 방향으로 결합된다. 상기 후측 프레임(131b)은 상하 방향으로 이격되어 위치한다. 상기 후측 프레임(131b)은 전측 프레임(131a)과 동일한 높이에 위치한다.
상기 측부 프레임(미도시)은 바 또는 파이프로 형성될 수 있다. 상기 측부 프레임은 전측 프레임(131a)과 후측 프레임(131b)의 양측을 연결하여 지지할 수 있다.
상기 고정 바(132)는 전측 고정 바(132a) 및 후측 고정 바(132b)를 포함할 수 있다. 상기 고정 바(132)는 소정 길이의 바 또는 파이프로 형성된다. 상기 고정 바(132)는 기판(10)을 이송하는 로봇 팔의 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있다. 상기 고정 바(132)는 기판(10)을 지지 프레임(131)의 상부로 소정 높이로 이격시킬 수 있다. 또한, 상기 로봇 팔은 기판(10)을 이송할 때 기판(10)의 하면과 접촉되지 않고 지지 프레임(131)의 상면과 기판(10)의 하면 사이로 유입되어 기판(10)의 하면을 지지할 수 있다.
상기 전측 고정 바(132a)는 복수 개가 전측 프레임(131a)의 길이 방향을 따라 이격되어 전측 프레임(131a)의 상부에 결합된다. 상기 전측 고정 바(132a)는 기판 지지부(130)가 지지하는 기판(10)의 폭에 따라 적정한 개수로 형성될 수 있다. 상기 전측 고정 바(132a)는 적어도 3개로 형성될 수 있다. 상기 전측 고정 바(132a)는 5개로 형성될 수 있다.
또한, 상기 후측 고정 바(132b)는 복수 개가 후측 프레임(131b)의 길이 방향을 따라 이격되어 후측 프레임(131b)의 상부에 결합된다. 상기 후측 고정 바(132b)는 전측 고정 바(132a)와 동일한 위치에 위치할 수 있다. 즉, 상기 전측 고정 바(132a)와 후측 고정 바(132b)는 전측 프레임(131a)에서 후측 프레임(131b)으로 연장되는 동일 선상에 위치할 수 있다.
상기 기판 지지 바(133)는 소정 길이를 갖는 바 형상으로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 바(133)는 내부가 중공인 파이프 형상 또는 내부가 충진된 바 형상으로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 바(133)는 전측 고정 바(132a)와 후측 고정바를 연결하는 길이로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 바(133)는 상부에 안착되는 기판(10)의 길이에 대응되는 길이 또는 기판(10)의 길이보다 긴 길이로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 바(133)는 스테인레스 스틸 또는 쿼쯔로 형성될 수 있다.
상기 기판 지지 바(133)는 고정 바(132)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 바(133)는 지지 프레임(131)의 상부에서 각각 양측이 전측 고정 바(132a)와 후측 고정 바(132b)의 상단부에 결합되어 고정될 수 있다. 상기 기판 지지 바(133)는 고정 바(132)의 길이에 대응되는 높이로 지지 프레임(131)의 상부에 위치할 수 있다. 상기 기판 지지 바(133)는 상부에 위치하는 기판(10)을 지지한다.
상기 기판 지지 블록(미도시)은 소정 크기의 블록 형상으로 형성되며, 상부에 유동 지지 볼(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 기판 지지 블록은 복수 개가 기판 지지 바(133)의 길이 방향으로 따라 이격되면서 기판 지지 바(133)의 상부에 결합된다. 상기 기판 지지 블록은 기판 지지 바(133)의 폭 또는 두께보다 작은 크기로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 블록은 소정 높이로 형성될 수 있다. 상기 기판 지지 블록(134)은 상부에 위치하는 유동 지지 볼에 의하여 기판(10)을 유동 가능하게 지지할 수 있다. 상기 기판 지지 블록은 기판(10)의 하면과 접촉하면서 기판(10)을 지지할 수 있다. 또한, 상기 기판 지지 블록은 지지 유동 볼에 의하여 기판(10)의 유동에 따른 손상을 유발하지 않고 기판(10)을 지지할 수 있다.
상기 배리어부(140)는 배리어 본체(141)와 기판 홀(141a) 및 암 홀(141b)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 배리어부(140)는, 도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 외측 상부 바(142)와 내측 하부 바(143)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 배리어부(140)는, 도 7a 및 도 7b를 참조하면, 가열 수단(144)을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 배리어부는, 도 8a 및 도 8b를 참조하면, 차단 가스 분사 수단(145)을 더 포함할 수 있다. 상기 배리어부(140)는 챔버 출입구(111)에 결합된다. 상기 배리어부(140)는 셔터(120)가 열렸을 때 챔버 출입구(111)에서 공정 챔버(110)의 내부와 외부가 연결되는 통로를 최소화할 수 있다. 상기 배리어부(140)는 공정 챔버(110)의 내부와 외부 사이에서 발생되는 공기의 흐름에 대한 저항으로 작용되어 자연 대류 량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 상기 배리어부(140)는 셔터(120)가 열렸을 때 공정 챔버(110)의 열 손실을 감소시킬 수 있다.
상기 배리어 본체(141)는 소정 폭과 높이를 갖는 대략 판상으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 배리어 본체(141)는 소정 두께로 형성될 수 있다. 상기 배리어 본체(141)는 기판 출입구(111a)의 폭보다 큰 폭과 기판 출입구(111a)의 높이에 대응되는 높이로 형성될 수 있다. 상기 배리어 본체(141)는 상변과 하변이 각각 상하로 위치하는 지지 프레임(131) 사이에 결합된다. 상기 배리어 본체(141)는 기판 출입구(111a)를 차폐할 수 있다. 상기 배리어 본체(141)는 스테인레스 스틸로 형성될 수 있다. 상기 배리어 본체(141)는 전측 프레임(131a)에 용접되어 고정될 수 있다.
상기 기판 홀(141a)은 배리어 본체(141)의 전면에서 후면으로 관통되어 형성될 수 있다. 상기 기판 홀(141a)은 배리어 본체(141)에서 수평 방향으로 소정 폭과 높이로 형성될 수 있다. 상기 기판 홀(141a)은 기판(10)의 폭보다 큰 폭으로 형성될 수 있다. 상기 기판 홀(141a)은 기판(10)이 두께보다 큰 높이로 형성될 수 있다. 상기 기판 홀(141a)은 배리어 본체(141)의 하변에서 소정 높이에 위치할 수 있다. 상기 기판 홀(141a)은 배리어 본체(141)의 상변과 하변의 중간 높이에 위치할 수 있다. 상기 기판 홀(141a)은 공정 챔버(110)의 내부에서 열처리되는 기판(10)이 로딩 또는 언로딩되는 과정에서 기판(10)의 이동 경로를 제공한다.
상기 암 홀(141b)은 배리어 본체(141)의 전면에서 후면으로 관통되어 형성된다. 또한, 상기 암 홀(141b)은 기판 홀(141a)의 하부에 위치하며, 상부가 기판 홀(141a)의 하부와 연결되도록 형성될 수 있다. 상기 암 홀(141b)은 기판(10)을 이송하는데 사용되는 로봇 암의 폭과 높이보다 큰 폭과 높이로 형성될 수 있다. 상기 암 홀(141b)은 복수 개가 수평 방향으로 소정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 암 홀(141b)은 기판(10)을 이송하는데 사용되는 로봇 암의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 암 홀(141b)은 기판(10)의 이송에 일반적으로 사용되는 로봇 암의 개수인 4개로 형성될 수 있다. 상기 암 홀(141b)은 고정 바(132)들 사이에 대응되는 영역에 형성될 수 있다. 상기 암 홀(141b)은 기판(10)을 로딩 또는 언로딩하는데 사용되는 로봇 암의 이동 경로를 제공한다.
상기 외측 상부 바(142)는 소정 폭과 길이를 갖는 바 형상 또는 막대 형상으로 형성될 수 있다. 상기 외측 상부 바(142)는 기판 홀(141a)의 폭에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 상기 외측 상부 바(142)는 기판 홀(141a)의 상부에서 배리어 본체(141)의 전면에 결합될 수 있다, 상기 외측 상부 바(142)는 하면이 기판 홀(141a)의 상단과 일치하도록 배리어 본체(141)에 결합될 수 있다. 상기 외측 상부 바(142)는 배리어 본체(141)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 외측 상부 바(142)는 스테인레스 스틸 또는 쿼쯔로 형성될 수 있다.
상기 외측 상부 바(142)는 기판 홀(141a)의 상단에 위치하여 상대적으로 저온인 외부 공기가 하강하면서 기판 홀(141a)을 통하여 공정 챔버(110)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(10)에 대한 열처리가 종료되고 셔터(120)가 개방되면, 배리어부(140)의 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)을 통하여 공정 챔버(110)의 내부와 외부가 연결된다. 따라서, 상기 공정 챔버(110)의 내부는 외부에 위치하는 상대적으로 저온인 외부 공기에 노출된다. 상기 배리어부(140)의 외측에 위치하는 외부 공기는 상대적으로 온도가 낮으므로 하강하면서 기판 홀(141a)로 유입되어 공정 챔버(110)의 내측 하부로 흐를 수 있다. 상기 외측 상부 바(142)는 기판 홀(141a)의 상단을 차단하여 외부 공기의 흐름을 변경함으로써 외부 공기가 기판 홀(141a)로 직접 유입되는 것을 차단할 수 있다.
상기 내측 하부 바(143)는 내측 제 1 바(143a)와 내측 제 2 바(143b) 및 내측 제 3 바(143c)를 포함할 수 있다. 상기 내측 하부 바(143)는 기판 홀(141a)의 하부와 암 홀(141b)의 하부에서 배리어 본체(141)의 후면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 내측 하부 바(143)는 암 홀(141b)의 측부에서 배리어 본체(141)의 후면에 결합될 수 있다. 상기 내측 하부 바(143)는 배리어 본체(141)와 동일한 재질로 형성될 수 있다. 상기 내측 하부 바(143)는 스테인레스 스틸 또는 쿼쯔로 형성될 수 있다.
상기 내측 제 1 바(143a)는 소정 폭과 암 홀(141b)의 폭에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 상기 내측 제 1 바(143a)는 복수 개로 형성되며, 암 홀(141b)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 상기 내측 제 1 바(143a)는 배리어 본체(141)의 후면에서 암 홀(141b)의 하부에 결합될 수 있다. 상기 내측 제 1 바(143a)는 상면이 암 홀(141b)의 하단과 일치하도록 결합될 수 있다.
상기 내측 제 2 바(143b)는 소정 폭과 기판 홀(141a)의 하부 폭에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 상기 기판 홀(141a)의 하부는 암 홀(141b)에 의하여 분리되어 형성되므로 기판 홀(141a)의 상부 폭보다 작은 폭으로 형성된다. 상기 내측 제 2 바(143b)는 기판 홀(141a)의 하부에서 기판 홀(141a)이 암 홀(141b)과 연결되는 부분에는 형성되지 않는다. 즉, 상기 내측 제 2 바(143b)는 기판 홀(141a)의 하부에서 암 홀(141b)이 형성되는 영역에는 형성되지 않는다. 따라서, 상기 내측 제 2 바(143b)는 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 내측 제 2 바(143b)는 배리어 본체(141)의 후면에서 기판 홀(141a)의 하부에 결합될 수 있다. 상기 내측 제 2 바(143b)는 상면이 기판 홀(141a)의 하단과 일치하도록 결합될 수 있다.
상기 내측 제 3 바(143c)는 소정 폭과 암 홀(141b)의 폭에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 상기 내측 제 3 바(143c)는 배리어 본체(141)의 후면에서 암 홀(141b)의 양측에 결합될 수 있다. 상기 내측 제 3 바(143c)는 내측 제 1 바(143a)와 내측 제 2 바(143b)를 연결하도록 결합될 수 있다. 상기 내측 제 3 바(143c)는 일측면 또는 타측면이 암 홀(141b)의 측단과 일치하도록 결합될 수 있다.
상기 내측 하부 바(143)는 기판 홀(141a)의 하부와 암 홀(141b)의 하부에 위치하여 상대적으로 고온인 내부 공기가 하강하면서 기판 홀(141a)을 통하여 공정 챔버(110)의 외부로 유출되는 것을 차단할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(10)에 대한 열처리가 종료되고 셔터(120)가 개방되면, 배리어부(140)의 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)을 통하여 공정 챔버(110)의 내부와 외부가 연결된다. 따라서, 상기 공정 챔버(110)의 내부에 위치하는 상대적으로 고온인 내부 공기가 공정 챔버(110)의 외부로 노출된다. 상기 내부 공기는 상대적으로 온도가 높은 상태이므로 상승하면서 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)을 통하여 공정 챔버(110)의 외측 상부로 흐를 수 있다. 상기 내측 하부 바(143)는 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)의 하단을 차단하여 내부 공기의 흐름을 변경함으로써 내부 공기가 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)을 통하여 직접 유출되는 것을 차단할 수 있다.
상기 가열 수단(144)는 열선을 포함하는 가열 수단으로 형성된다. 상기 가열 수단(144)은 바 형상으로 형성되며, 베이스 본체(141)의 폭보다 작은 길이를 갖는 바 형상으로 형성될 수 있다. 상기 가열 수단(144)은 기판 홀(141)의 길이보다 긴 길이로 형성될 수 있다. 상기 가열 수단(144)은 적어도 1개로 형성되며, 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 가열 수단(144)은 기판 홀(141a)의 상부 또는 암 홀(141b)의 하부에서 배리어 본체(141)의 후면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 가열 수단(144)은 배리어 본체(141)의 전면에 결합될 수 있다. 상기 가열 수단(144)은 1개로 형성되는 경우에 수평 방향으로 이격되어 길이 방향이 수평을 이루도록 배리어 본체(141)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 가열 수단(144)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 복수 개로 형성되는 경우에 수평 방향으로 이격되도록 배리어 본체(141)에 결합될 수 있다. 상기 가열 수단(144)은 배리어 본체(141)의 전면에 결합될 수 있다. 상기 가열 수단(144)은 배리어 본체(141)를 가열할 수 있다. 상기 가열 수단(144)은 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)로 빠져 나가는 열을 보충하여 공정 챔버(110)의 내부 온도가 저하되는 것을 감소시킬 수 있다.
상기 차단 가스 분사 수단(145)는 베이스 본체(141)의 전면 또는 후면에 평행하면서 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)을 차단하도록 차단 가스를 분사한다. 상기 차단 가스는 질소 가스와 같은 불활성 가스일 수 있다. 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 기판 홀(141a)의 상부 또는 암 홀(141b)의 하부에 위치하여 차단 가스를 하부 또는 상부로 분사한다. 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 기판 홀과 암 홀에 차단 가스에 의한 차단 커튼을 형성할 수 있다. 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)으로 공정 챔버(110)의 내부 열이 외부로 빠져 나가는 것을 감소시킬 수 있다.
상기 차단 가스 분사 수단(145)은 차단 가스를 기판 홀(141a)과 암 홀(141b)에 분사할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 내부가 중공인 파이프 형상이며, 차단 가스가 분사되는 방향에 형성되는 분사 홀(146)을 포함하는 구조로 형성될 수 있다. 또한, 상기 차단 가수 분사 수단은 분사 홀(146)에 결합되는 분사 노즐(147)을 구비할 수 있다. 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 베이스 본체(141)의 폭보다 긴 길이로 형성될 수 있다. 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 적어도 1 개로 형성되며, 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 기판 홀(141a)의 상부 또는 암 홀(141b)의 하부에서 배리어 본체(141)의 후면에 결합될 수 있다. 또한, 상기 차단 가스 분사 수단(145)은 배리어 본체(141)의 전면에 결합될 수 있다. 여기서, 상기 차단 가스가 공정 챔버(110)의 내부에서 공정 가스로 사용되는 경우에, 차단 가스 분사 수단(145)는 배리어 본체(141)의 후면에 결합될 수 있다. 다만, 상기 차단 가스 분사 수단(145)에서 분사되는 차단 가스의 온도가 너무 낮은 경우에 공정 챔버(110)의 내부 온도 분포에 영향을 줄 수 있다. 따라서, 상기 차단 가스 분사 수단(145)에서 분사되는 차단 가스는 소정의 온도로 가열되어 분사될 수 있다. 또한, 상기 차단 가스가 공정 가스로 사용되지 않아도 되는 경우에, 차단 가스 분사 수단(145)는 배리어 본체(141)의 전면에 결합될 수 있다. 이러한 경우에 상기 차단 가스는 공정 챔버(110)의 내부 온도 분포에 영향을 주지 않으므로 가열되어 분사될 필요가 없다.
상기 차단 가스 분사 수단(145)은 1 개로 형성되는 경우에 수평 방향으로 이격되어 길이 방향이 수평을 이루도록 배리어 본체(141)에 결합될 수 있다. 또한, 상기 차단 가스 분사 수단(145)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 복수 개로 형성되는 경우에 수평 방향으로 이격되도록 배리어 본체(141)에 결합될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 작용에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 작용을 나타내는 수직 단면도이다.
상기 기판 열처리 장치(100)는 공정 챔버(110) 내부에 로딩된 기판(10)에 대한 열처리를 진행한다. 이때, 상기 공정 챔버(110)의 챔버 출입구(111)는 셔터(120)에 의하여 차폐된 상태이다. 또한, 상기 기판(10)은 복수 개가 기판 지지 바(133)에 의하여 지지된 상태에서 열처리된다. 상기 기판(10)에 대한 열처리가 끝나면, 셔터(120)가 챔버 출입구(111)를 개방한다. 상기 챔버 출입구(111)가 분할된 복수 개의 기판 출입구(111a)는 각각 복수 개의 배리어부(140)에 의하여 차폐된 상태를 유지한다. 상기 셔터(120)가 열려진 상태인데도 공정 챔버(110)의 내부에 있는 고온의 공기가 챔버 출입구(111)를 통하여 외부로 흐르지 않는다. 상기 공정 챔버(110)는 열 손실이 크지 않으며, 내부 온도가 급격하게 저하되지 않는다. 상기 기판(10)을 언로딩하기 위한 로봇 암이 배리어부(140)의 암 홀(141b)을 통하여 공정 챔버(110)의 내부로 들어간다. 상기 로봇 암은 기판(10)의 하부에 위치한 상태에서 상부로 이동하여 기판(10)의 하면을 지지한다. 상기 로봇 암은 다시 암 홀(141b)을 통하여 공정 챔버(110)의 외부로 나오게 되며, 기판(10)은 기판 홀(141a)을 통하여 공정 챔버(110)의 외부로 언로딩된다. 상기 공정 챔버(110)는 로봇 암이 공정 챔버(110)에서 기판(10)을 언로딩하는 동안에, 공정 챔버(110)의 기판 출입구(111a)가 최소한으로 개방된 상태이므로 열 손실이 최소화될 수 있다.
다음으로, 상기 로봇 암은 다시 외부의 기판(10)을 이송하여 공정 챔버(110)의 내부에 로딩한다. 상기 로봇 암은 암 홀(141b)을 통하여 공정 챔버(110)로 들어가며, 기판(10)은 기판 홀(141a)을 통하여 공정 챔버(110)의 내부로 로딩된다. 상기 로봇 암은 공정 챔버(110)의 외부로 나오게 되며, 챔버 출입구(111)는 셔터(120)에 의하여 밀폐된다. 상기 공정 챔버(110)의 내부는 별도의 히팅 수단에 의하여 열처리 온도까지 승온된다. 이때, 상기 공정 챔버(110)의 내부는 기판(10)의 언로딩 및 로딩 과정에서 열 손실이 작아 온도 저하가 크지 않는다. 따라서, 상기 공정 챔버(110)의 내부는 상대적으로 빠른 시간내에 열처리 온도까지 상승할 수 있다. 한편, 상기 배리어부(140)의 외측 상부 바(142)와 내측 하부 바(143)는 공정 챔버(110)의 열 손실을 더욱 감소시킬 수 있다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 기판 열처리 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100: 기판 열처리 장치
110: 공정 챔버 111: 챔버 출입구
111a; 기판 출입구 120: 셔터
130: 기판 지지부 131: 지지 프레임
131a: 전측 프레임 131b: 후측 프레임
132: 고정바 132a: 전측 고정바
132b: 후측 고정바 133: 기판 지지 바
134: 기판 지지 블록 140: 배리어부
141: 배리어 본체 141a: 기판 홀
141b: 암 홀 142: 외측 상부 바
143: 내측 하부 바 144: 가열 수단
145: 차단 가스 분사 수단

Claims (11)

  1. 내부에 기판의 열처리 공간이 형성되며, 전측에 상기 기판이 로딩 또는 언로딩되는 챔버 출입구를 구비하는 공정 챔버와,
    상기 공정 챔버의 외부에서 상기 챔버 출입구를 차폐하는 셔터와,
    상기 공정 챔버의 내부에서 적어도 1 개의 상기 기판을 지지하는 적어도 1 개의 기판 지지부 및
    상기 기판 지지부에 대응되는 위치에서 상기 챔버 출입구를 차폐하며, 상기 기판 및 상기 기판을 이송하는 로봇 암의 이동 경로를 개방하는 배리어부를 포함하며,
    상기 기판 지지부는
    상기 챔버 출입구의 내측에서 상하 방향으로 이격되어 상기 챔버 출입구를 복수 개의 기판 출입구로 구분하는 지지 프레임을 구비하며,
    상기 배리어부는
    상기 기판 출입구를 차폐하는 배리어 본체 및 상기 배리어 본체의 전면에서 후면으로 관통되며 상기 기판의 이동 경로를 제공하는 기판 홀을 구비하며,
    상기 배리어부는
    상기 기판 홀의 폭에 대응되는 길이로 형성되고 상기 기판 홀의 상부에서 상기 배리어 본체의 전면에 결합되는 외측 상부 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 배리어부는
    상기 배리어 본체의 전면에서 후면으로 관통되며 상부가 상기 기판 홀의 하부와 연결되어 상기 기판을 이송하는 로봇 암의 이동 경로를 제공하는 하는 암 홀을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 배리어 본체는 상기 기판 출입구의 폭보다 큰 폭과 상기 기판 출입구의 높이에 대응되는 높이를 갖는 판상으로 형성되며,
    상기 기판 홀은 상기 배리어 본체의 수평 방향으로 상기 기판의 폭보다 큰 폭과 상기 기판의 두께보다 큰 높이로 형성되며,
    상기 암 홀은 상기 로봇 암의 폭보다 큰 폭과 상기 로봇 암의 두께보다 큰 높이로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 지지 프레임은
    상기 챔버 출입구의 폭에 대응되는 길이 또는 긴 길이의 바로 형성되어 상기 공정 챔버의 전측 내부에 상하 방향으로 이격되며 수평 방향으로 결합되어 복수 개의 상기 기판 출입구를 형성하는 전측 프레임 및 상기 공정 챔버의 후측 내부에서 상기 전측 프레임과 동일한 높이에 결합되는 복수 개의 후측 프레임을 포함하며,
    상기 기판 지지부는
    복수 개가 상기 전측 프레임의 길이 방향으로 이격되어 위치하는 전측 고정 바와,
    상기 전측 고정 바에 대응되는 개수가 상기 후측 프레임의 길이 방향으로 이격되면서 상기 전측 프레임에서 상기 후측 프레임으로 연장되는 동일 선상에 위치하는 후측 고정 바를 포함하는 고정 바 및
    상기 전측 고정 바와 후측 고정 바의 상단부에 고정되어 상기 기판을 지지하는 기판 지지 바를 더 포함하며,
    상기 암 홀은 상기 전측 고정 바들 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제 3 항에 있어서
    상기 배리어부는
    상기 암 홀의 폭에 대응되는 길이로 형성되어 상기 배리어 본체의 후면에서 상기 암 홀의 하부에 결합되는 내측 제 1 바 및
    상기 기판 홀의 하부 폭에 대응되는 길이로 형성되어 상기 배리어 본체의 후면에서 상기 기판 홀의 하부에 결합되는 내측 제 2 바를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서
    상기 배리어부는
    상기 배리어 본체의 후면에서 상기 암 홀의 양측에 상기 내측 제 1 바와 내측 제 2 바와 연결되도록 결합되는 내측 제 3 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  9. 제 3 항에 있어서
    상기 배리어부는
    상기 배리어 본체의 후면 또는 전면에 결합되는 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  10. 제 3 항에 있어서
    상기 배리어부는
    상기 배리어 본체의 전면 또는 후면과 평행하면서 상기 기판 홀 또는 암홀을 차단하도록 차단 가스를 분사하는 차단 가스 분사 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 챔버 출입구는 상하로 이격되는 복수 개로 형성되며,
    상기 셔터는 상기 챔버 출입구에 대응되는 개수로 형성되어 각각 독립적으로 상기 챔버 출입구를 차폐하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
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