KR102245796B1 - 기판 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전측에 기판이 반출입되는 적어도 1 개의 챔버 출입구를 구비하며, 상기 기판이 내부에 위치하여 열처리되는 공정 챔버 및 상기 공정 챔버의 내측에 위치하며, 상기 챔버 출입구의 입구에서 공정 가스를 분사하는 가스 분사 모듈을 포함하는 것을 기판 열처리 장치를 개시한다.
따라서, 본 발명의 기판 열처리 장치는 본 발명의 기판 열처리 장치는 평판 기판이 반출입될 때 챔버 출입구의 상부와 하부에서 평판 기판의 상면과 하면으로 공정 가스가 분사되므로 외부 기류가 공정 챔버의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.

Description

기판 열처리 장치{Substrate thermal processing Apparatus}
본 발명은 평판 디스플레이 패널에 사용되는 유리 기판과 같은 평판 기판을 열처리하는 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로 디스플레이 패널에 사용되는 유리 기판과 같은 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 복수 개가 상하로 이격되면서 적층되어 열처리된다.
상기 기판 열처리 장치는 일반적으로 공정 챔버와 기판 지지부 및 셔터를 포함하여 형성된다. 상기 공정 챔버는 기판이 반입 또는 반출되는 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 출입구를 차단 또는 개방하며, 공정 챔버의 내부로 기판이 반입 또는 반출되도록 한다.
상기 기판 열처리 장치는 공정 챔버에서 기판을 반입 또는 반출할 때 챔버 출입구를 차단하는 셔터를 개방한다. 상기 셔터가 개방되면, 공정 챔버는 자연 대류 현상에 의하여 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 기판의 반입 또는 반출 과정에서 외부 기류가 공정 챔버의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있는 기판 열처리 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치는 전측에 기판이 반출입되는 적어도 1 개의 챔버 출입구를 구비하며, 상기 기판이 내부에 위치하여 열처리되는 공정 챔버 및 상기 공정 챔버의 내측에 위치하며, 상기 챔버 출입구의 입구에서 공정 가스를 분사하는 가스 분사 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스 분사 모듈은 상기 공정 가스를 상기 챔버 출입구의 상부와 하부에서 각각 하부 방향과 상부 방향으로 간접 분사 방식으로 분사하는 적어도 2개를 포함할 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버는 상하로 이격되는 적어도 2개의 제 1 챔버 출입구와 제 2 챔버 출입구를 구비하며, 상기 가스 분사 모듈은 상기 제 1 챔버 출입구의 상부와, 제 1 챔버 출입구와 제 2 챔버 출입구 사이 및 상기 제 2 챔버 출입구의 하부에 각각 위치할 수 있다.
또한, 상기 고정 챔버는 상하로 이격되는 복수 개의 챔버 출입구를 구비하며, 상기 가스 분사 모듈은 가장 상부에 위치하는 챔버 출입구의 상부와 서로 인접한 챔버 출입구 사이 및 가장 하부에 위치하는 챔버 출입구의 하부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 가스 분사 모듈은 적어도 상기 챔버 출입구의 폭에 대응되는 길이로 형성되어 상기 챔버 출입구의 상부 또는 하부에 수평 방향으로 위치하며, 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 개방되는 복수 개의 전측 가스 분사홀이 길이 방향으로 이격되어 형성되는 전측 가스 분사관 및 상기 전측 가스 분사홀과 대향하는 면이 상기 전측 가스 분사홀과 수직을 이루면서 평면으로 형성되는 가스 굴절면을 구비하고 상기 전측 가스 분사관으로부터 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 소정 거리로 이격되며, 상기 전측 가스 분사 홀에서 분사되는 상기 공정 가스가 상기 가스 굴절면에 충돌하여 상부 방향과 하부 방향으로 굴절되도록 하는 전측 가스 굴절 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 분사 모듈은 상기 평판 기판이 상기 챔버 출입구를 통과할 때 상기 평판 기판의 상면에 상기 전측 가스 분사 프레임에서 수평 방향으로 분사되어 상기 전측 가스 굴절 프레임에 충돌한 후에 상하 방향으로 굴절되어 상기 평판 기판의 상면 또는 하면으로 상기 공정 가스가 공급되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 가스 분사 모듈은 상기 공정 챔버의 내부에서 상기 전측 가스 분사 프레임과 반대측에 위치하며, 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 개방되는 복수 개의 후측 가스 분사홀이 길이 방향으로 이격되어 형성되는 후측 가스 분사 프레임 및 상기 후측 가스 분사 프레임으로부터 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 소정 거리로 이격되며, 상기 후측 가스 분사 홀에서 분사되는 상기 공정 가스가 충돌하여 상부 또는 하부 방향으로 굴절되도록 하는 후측 가스 굴절 프레임을 포함할 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버의 내부의 양측면에서 상기 가스 분사 모듈 사이에 위치하며, 상기 평판 기판의 열처리 과정에서 사용된 공정 가스를 외부로 배출하는 가스 배기 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 배기 모듈은 양단이 상기 전측 가스 굴절 프레임과 후측 가스 굴절 프레임의 양단에 각각 연결되며 내부가 중공인 가스 배기 프레임을 구비하며, 상기 가스 배기 프레임은 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 개방되는 가스 배기 홀을 포함할 수 있다.
본 발명의 기판 열처리 장치는 평판 기판이 반출입될 때 챔버 출입구의 상부와 하부에서 평판 기판의 상면과 하면으로 공정 가스가 분사되므로 공정 챔버의 온도보다 상대적으로 온도가 낮은 외부 기류가 공정 챔버의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 장치는 평판 기판의 상면과 하면에 각각 하부 방향과 상부 방향으로 공정 가스가 분사되므로 보다 효율적으로 외부 기류를 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 장치는 간접 분사 방식으로 평판 기판에 공정 가스를 분사하므로, 직접 분사 방식에 의하여 발생될 수 있는 무라(mura)가 평판 기판에 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 열처리 장치는 외부 기류를 차단하여 공정 챔버 내부의 산소 농도를 일정 수준 이하로 제어할 수 있으므로 평판 기판의 전체 열처리 공정 시간을 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 수직 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A"에 대한 확대도이다.
도 3은 도 1의 B-B에 대한 수평 단면도이다.
도 4는 도 3의 "C"에 대한 확대도이다.
도 5는 도 1의 기판 열처리 장치에서 공정 가스의 흐름을 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 1의 기판 열처리 장치의 챔버 출입구에서 공정 가스의 작용을 나타내는 개략도이다.
도 7은 도 1의 기판 열처리 장치의 기류 흐름에 대한 시뮬레이션 결과이다.
도 8은 종래의 기판 열처리 장치의 기류 흐름에 대한 시뮬레이션 결과이다.
도 9는 도 1의 기판 열처리 장치의 공정 챔버와 종래의 기판 열처리 장치에서의 산소 농도 변화 측정 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 수직 단면도이다. 도 2는 도 1의 "A"에 대한 확대도이다. 도 3은 도 1의 B-B에 대한 수평 단면도이다. 도 4는 도 3의 "C"에 대한 확대도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치는, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 공정 챔버(100)와 가스 분사 모듈(200)과 내부 배기 모듈(300) 및 기판 지지 모듈(400)을 포함하여 형성된다.
상기 기판 열처리 장치는 적어도 1개의 가스 분사 모듈(200)과 내부 배기 모듈(300)과 기판 지지 모듈(400)이 공정 챔버(100)의 내부에 설치된다. 또한, 상기 기판 열처리 장치는 적어도 2개의 가스 분사 모듈(200)과 내부 배기 모듈(300)과 기판 지지 모듈(400)이 공정 챔버(100)의 내부에 상하로 설치된다.
상기 기판 열처리 장치는 공정 챔버(100)가 적어도 1개의 챔버 출입구를 포함하며, 가스 분사 모듈(200)이 공정 챔버(100)의 내측에서 챔버 출입구에 평행하게 설치된다. 상기 기판 열처리 장치는 가스 분사 모듈(200)이 챔버 출입구의 상부와 하부에 위치한다. 또한, 상기 기판 열처리 장치는 챔버 출입구의 반대측에도 가스 분사 모듈(200)이 설치된다. 상기 기판 열처리 장치는 내부 배기 모듈(300)이 공정 챔버(100)의 내부 양측에서 가스 분사 모듈(200) 사이에 위치한다. 따라서, 상기 기판 열처리 장치는 공정 챔버(100)의 전측과 후측에서 가스 분사 모듈(200)이 위치하여 공정 가스가 분사되며, 일측과 타측에서 공정 가스가 배기된다.
상기 기판 열처리 장치는 상하로 이격되는 가스 분사 모듈(200)의 사이에 기판 지지 모듈(400)이 위치하여, 기판 지지 모듈(400)의 상부에 평판 기판(a)이 안착된다. 상기 기판 열처리 장치는, 구체적으로 도시하지 않았지만, 기판 지지 모듈(400)의 상면에 히팅 모듈(미도시)이 안착되고 히팅 모듈의 상면에 기판(a)이 안착되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판 열처리 장치는 공정 챔버(100)의 내측면과 상면에 히팅 모듈이 장착될 수 있다.
상기 기판 열처리 장치는 유리 기판과 같은 평판 기판(a)에 폴리이미드와 같은 수지 조성물이 소정 두께로 코팅되어 형성되는 수지 코팅막을 경화시켜 플렉서블 기판으로 형성하는데 사용된다. 따라서, 상기 평판 기판(a)은 유리 기판 또는 유리 기판에 폴리이미드(polyimide)와 같은 수지 조성물이 코팅되어 형성되는 플렉서블 기판일 수 있다.
상기 기판 열처리 장치는 평판 기판(a)이 반출입될 때 챔버 출입구 챔버 출입구의 상부와 하부에서 평판 기판(a)의 상면과 하면으로 공정 가스가 분사되므로 외부 기류가 공정 챔버(100)의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다.
또한, 상기 기판 열처리 장치는 평판 기판(a)의 열처리 과정에서 배출되는 유기물 퓸을 평판 기판(a)의 외측 상부에서 내부 배기 모듈(300)을 통하여 배출하여 유기물 퓸이 공정 챔버(100)의 내측면으로 흘러가서 고착되는 것을 방지한다.
또한, 상기 기판 열처리 장치는 평판 기판(a)의 상면과 하면에 각각 하부 방향과 상부 방향으로 공정 가스가 분사되므로 보다 효율적으로 외부 기류를 차단할 수 있다. 또한, 상기 기판 열처리 장치는 간접 분사 방식으로 평판 기판(a)에 공정 가스를 분사하므로, 직접 분사 방식에 의하여 발생될 수 있는 무라(mura)가 평판 기판(a)에 형성되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 기판 열처리 장치는 외부 기류를 차단하여 공정 챔버(100) 내부의 산소 농도를 일정 수준 이하, 예를 들면 100ppm이하로 제어할 있으므로 평판 기판(a)의 전체 열처리 공정 시간을 단축할 수 있다.
상기 공정 챔버(100)는 내부가 중공인 대략 육면체 형상으로 형성된다. 상기 공정 챔버(100)는 전면에 챔버 출입구(110)가 형성되고, 챔버 출입구(110)를 밀폐하는 셔터(120)를 포함한다. 상기 공정 챔버(100)는 내부에 열처리가 진행되는 평판 기판(a)이 수용되는 공간을 제공한다. 상기 공정 챔버(100)는 내부에 평판 기판(a)을 지지하는 기판 지지 모듈(400)과 가스 분사 모듈(200)과 내부 배기 모듈(300)이 장착되는 공간을 제공한다.
상기 챔버 출입구(110)는 적어도 1개로 형성되며, 공정 챔버(100)에서 한번에 열처리되는 개수에 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 또한, 상기 챔버 출입구(110)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되어 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 챔버 출입구(110)는 상하로 이격되는 제 1 챔버 출입구(111)와 제 2 챔버 출입구(112)를 포함할 수 있다.
상기 챔버 출입구(110)는 그 폭이 평판 기판(a)의 폭보다 큰 폭으로 형성되며, 각 챔버 출입구(110)를 통하여 반입되는 평판 기판(a)의 개수와 공정 챔버(100) 내부에서의 안착 높이보다 큰 높이로 형성될 수 있다.
상기 가스 분사 모듈(200)은 전측 가스 분사관(210)과 전측 가스 굴절 프레임(220)을 포함한다. 또한, 상기 가스 분사 모듈(200)은 후측 가스 분사관(230) 및 후측 가스 굴절 프레임(240)을 포함할 수 있다. 한편, 미설명 부호인 250은 상부에 평판 히터를 안착시켜 지지하는 히터 지지 바이다.
상기 가스 분사 모듈(200)은 공정 챔버(100)의 내측에 위치하며, 챔버 출입구(110)의 입구에서 공정 가스를 분사한다. 보다 구체적으로는 상기 가스 분사 모듈(200)은 공정 가스를 챔버 출입구(110)의 상부와 하부에서 각각 하부 방향과 상부 방향으로 간접 분사 방식으로 분사할 수 있다. 또한, 상기 가스 분사 모듈(200)은 챔버 출입구(110)와 반대측인 후측에서 공정 가스를 분사할 수 있다. 상기 후측에서 분사되는 공정 가스는 전측과 동일하게 간접 분사 방식으로 분사되거나 수평 방향으로 분사될 수 있다. 상기 가스 분사 모듈(200)은 상하로 이격되어 챔버 출입구(110)의 상부와 하부에 위치할 수 있다.
상기 가스 분사 모듈(200)은 평판 기판(a)이 챔버 출입구(110)를 통과할 때 상기 평판 기판(a)의 상면에 전측 가스 분사 프레임에서 수평 방향으로 분사되어 전측 가스 굴절 프레임(220)에 충돌한 후에 상하 방향으로 굴절되어 평판 기판(a)의 상면 또는 하면으로 공정 가스가 공급되도록 할 수 있다.
상기 가스 분사 모듈(200)은 챔버 출입구(110)의 개수와 동일한 개수 또는 더 많은 개수로 형성될 수 있다. 상기 가스 분사 모듈(200)은 바람직하게는 챔버 출입구(110)의 개수보다 1 개가 많은 개수로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 챔버 출입구(110)가 1 개로 형성되는 경우에, 가스 분사 모듈(200)은 2 개로 형성되며 챔버 출입구(110)의 상부와 하부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 챔버 출입구(110)가 복수 개로 형성되는 경우에, 가스 분사 모듈(200)은 가장 상부에 위치하는 챔버 출입구(110)의 상부와 서로 인접한 챔버 출입구(110) 사이 및 가장 하부에 위치하는 챔버 출입구(110)의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 가스 분사 모듈(200)은 제 1 챔버 출입구(111)의 상부와 제 1 챔버 출입구(111)와 제 2 챔버 출입구(112) 사이 및 제 2 챔버 출입구(112)의 하부에 각각 위치할 수 있다. 따라서, 상기 가스 분사 모듈(200)은 셔터(120)가 개방되고 평판 기판(a)이 챔버 출입구(110)를 통하여 반출입될 때, 챔버 출입구(110)의 상측과 평판 기판(a)의 상면 사이의 공간 및 챔버 출입구(110)의 하측과 평판 기판(a)의 하면 사이의 공간을 차폐하여 외부 기류가 공정 챔버(100)의 내부로 유입되는 것을 효율적으로 차단할 수 있다.
상기 전측 가스 분사관(210)은 내부가 중공인 튜브 형상으로 형성되며, 적어도 챔버 출입구(110)의 폭에 대응되는 길이로 형성된다. 상기 전측 가스 분사관(210)은 전측 가스 분사홀(211)을 구비한다. 상기 전측 가스 분사관(210)은 공정 챔버(100)의 내측에서 챔버 출입구(110)의 상부와 하부에 수평 방향으로 위치한다. 상기 전측 가스 분사관(210)은 가스 분사 모듈(200)의 개수에 대응한 개수로 형성되며, 적어도 1개 또는 복수 개로 형성될 수 있다. 또한, 상기 전측 가스 분사관(210)은 챔버 출입구(110)의 개수와 동일한 개수 또는 더 많은 개수로 형성될 수 있다. 상기 전측 가스 분사관(210)은 바람직하게는 챔버 출입구(110)의 개수보다 1 개가 많은 개수로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 챔버 출입구(110)가 1 개로 형성되는 경우에, 전측 가스 분사관(210)은 2 개로 형성되며 챔버 출입구(110)의 상부와 하부에 위치할 수 있다. 또한, 상기 챔버 출입구(110)가 복수 개로 형성되는 경우에, 전측 가스 분사관(210)은 가장 상부에 위치하는 챔버 출입구(110)의 상부와 서로 인접한 챔버 출입구(110) 사이 및 가장 하부에 위치하는 챔버 출입구(110)의 하부에 위치할 수 있다. 예를 들면, 상기 전측 가스 분사관(210)은 제 1 챔버 출입구(111)의 상부와 제 1 챔버 출입구(111)와 제 2 챔버 출입구(112) 사이 및 제 2 챔버 출입구(112)의 하부에 각각 위치할 수 있다.
상기 전측 가스 분사홀(211)은 전측 가스 분사관(210)에서 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 개방되도록 형성된다. 상기 전측 가스 분사홀(211)은 챔버 출입구(110)의 입구에서 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 공정 가스를 분사한다. 상기 전측 가스 분사홀(211)은 바람직하게는 수평 방향으로 개방될 수 있다. 상기 전측 가스 분사홀(211)은 바람직하게는 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 수평하게 공정 가스를 분사할 수 있다. 만약에, 상기 전측 가스 분사홀(211)이 상부 또는 하부 방향으로 개방되는 경우에 분사되는 공정 가스가 상부 또는 하부 방향으로 상대적으로 많이 분사되어 상대적으로 적게 분사되는 방향에서의 차폐가 불충분할 수 있다.
상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 소정 높이와 길이를 갖는 사각 관, 판 또는 바 형상으로 형성된다. 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 분사관(210)의 길이에 대응되는 길이 또는 전측 가스 분사홀(211)이 형성되는 전체 거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 분사홀(211)과 대항하는 측이 수직인 평면을 이루도록 형성된다. 즉, 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 분사홀(211)과 대향하는 면이 전측 가스 분사홀(211)과 수직을 이루면서 평면으로 형성되는 전측 가스 굴절면(221)을 구비할 수 있다.
상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 분사관(210)으로부터 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 소정 거리로 이격되어 위치한다. 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 굴절면(221)이 전측 가스 분사홀(211)과 대향하도록 위치한다. 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 분사홀(211)에서 분사되는 공정 가스가 전측 가스 굴절면(221)에 충돌한 후에 상부 방향과 하부 방향으로 굴절되어 분사되도록 한다. 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 분사되는 공정 가스의 양과 속도, 상부와 하부에 위치하는 평판 기판(a)과의 거리등에 따라 전측 가스 분사관(210)과 적정한 거리로 이격되어 위치한다. 예를 들면, 상기 공정 가스의 양과 속도가 상대적으로 적은 경우에, 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 분사관(210)과 짧은 이격 거리로 위치하여 분사되는 공정 가스가 효율적으로 상부 방향과 하부 방향으로 분사될 수 있도록 한다.
상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 전측 가스 굴절면(221)을 제외한 상측과 하측 및 전측 가스 굴절면(221)의 반대측이 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 전측 가스 굴절 프레임(220)은 상측과 하측이 상대적으로 얇은 두께인 판, 내부가 중공인 사각관, 또는 반원관, 내부가 충진된 사각 바 또는 반원 바와 같은 형상으로 형성될 수 있다.
상기 후측 가스 분사관(230)은 내부가 중공인 튜브 형상으로 형성되며, 전측 가스 분사관(210)과 동일한 길이 또는 작거나 큰 길이로 형성될 수 있다. 상기 후측 가스 분사관(230)은 후측 가스 분사홀(231)을 구비한다. 상기 후측 가스 분사관(230)은 공정 챔버(100)의 내부에서 열처리되는 평판 기판(a)의 폭보다 큰 길이로 형성될 수 있다. 상기 후측 가스 분사관(230)은 전측 가스 분사관(210)과 동일한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 후측 가스 분사관(230)은 전측 가스 분사관(210)에 대응되는 개수로 형성될 수 있다.
상기 후측 가스 분사관(230)은 공정 챔버(100)의 후측에서 수평 방향으로 위치한다. 상기 후측 가스 분사관(230)은 공정 챔버(100)의 내부에서 전측 가스 분사관(210)과 반대측에 위치할 수 있다. 즉, 상기 후측 가스 분사관(230)은 공정 챔버(100)의 후측에 위치할 수 있다. 또한, 상기 후측 가스 분사관(230)은 전측 가스 분사관(210)과 공정 챔버(100)의 내부에서 동일한 높이에 위치할 수 있다. 또한, 상기 후측 가스 분사관(230)은 전측 가스 분사관(210)과 동일한 간격으로 상하로 이격되어 위치할 수 있다.
상기 후측 가스 분사홀(231)은 후측 가스 분사관(230)에서 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 개방되도록 형성된다. 상기 후측 가스 분사홀(231))은 공정 챔버(100)의 후측에서 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 공정 가스를 분사한다. 상기 후측 가스 분사홀(231))은 바람직하게는 수평 방향으로 개방될 수 있다. 상기 후측 가스 분사홀(231))은 바람직하게는 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 수평하게 공정 가스를 분사할 수 있다.
상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 소정 높이와 길이를 갖는 사각 관, 판 또는 바 형상으로 형성된다. 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 분사관(230)의 길이에 대응되는 길이 또는 후측 가스 분사홀(231))이 형성되는 전체 거리에 대응되는 길이로 형성될 수 있다. 한편, 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 전측 가스 굴절 프레임(220)과 달리 생략될 수 있다. 상기 후측 가스 분사관(230)에서 분사되는 공정 가스는 공정 챔버(100)의 내부로 직접 분사되어도 무방하므로, 후측 가스 굴절 프레임(240)에 의하여 굴절시켜 분사할 필요성이 감소될 수 있다. 다만, 상기 공정 가스가 후측 가스 굴절 프레임(240)에 의하여 굴절되어 분사되는 경우에, 공정 가스가 보다 신속하게 공정 챔버(100)의 후측 영역에서 전체 영역으로 분사될 수 있다.
상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 분사홀(231))과 대항하는 측이 수직인 평면을 이루도록 형성된다. 즉, 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 분사홀(231))과 대향하는 면이 후측 가스 분사홀(231))과 수직을 이루면서 평면으로 형성되는 후측 가스 굴절면(241)을 구비할 수 있다.
상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 분사관(230)으로부터 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 소정 거리로 이격되어 위치한다. 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 굴절면(241)이 후측 가스 분사홀(231))과 대향하도록 위치한다. 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 분사홀(231))에서 분사되는 공정 가스가 후측 가스 굴절면(241)에 충돌한 후에 상부 방향과 하부 방향으로 굴절되어 분사되도록 한다. 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 분사되는 공정 가스의 양과 속도, 상부와 하부에 위치하는 평판 기판(a)과의 거리등에 따라 후측 가스 분사관(230)과 적정한 거리로 이격되어 위치한다. 예를 들면, 상기 공정 가스의 양과 속도가 상대적으로 적은 경우에, 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 분사관(230)과 짧은 이격 거리로 위치하여 분사되는 공정 가스가 효율적으로 상부 방향과 하부 "?袖막* 분사될 수 있도록 한다.
상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 후측 가스 굴절면(241)을 제외한 상측과 하측 및 후측 가스 굴절면(241)의 반대측이 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 후측 가스 굴절 프레임(240)은 상측과 하측이 상대적으로 얇은 두께인 판, 내부가 중공인 사각관, 또는 반원관, 내부가 충진된 사각 바 또는 반원 바와 같은 형상으로 형성될 수 있다.
상기 내부 배기 모듈(300)은 공정 챔버(100)의 내부의 양측면에서 가스 분사 모듈(200) 사이에 위치하며, 평판 기판(a)의 열처리 과정에서 사용된 공정 가스 또는 평판 기판(a)에서 발생되는 유기물 흄을 포함하는 배기 가스를 외부로 배출하도록 형성될 수 있다. 상기 내부 배기 모듈(300)은 공정 챔버(100) 내부의 양측면에서 가스 분사 모듈(200) 사이에 위치하도록 형성될 수 있다. 상기 내부 배기 모듈(300)은 복수 개가 공정 챔버(100)의 양측 내부에서 상하 방향으로 서로 이격되어 설치될 수 있다.
상기 내부 배기 모듈(300)은 공정 중 또는 공정이 종료된 후에 공정 챔버(100)의 내부에 존재하는 배기 가스를 외부로 배출할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 내부 배기 모듈(300)은 내부가 중공인 튜브 형상으로 형성되는 가스 배기 프레임(310)을 포함할 수 있다. 상기 가스 배기 프레임(310)은 내부가 중공으로 형성되므로, 배기 가스를 위한 배기 통로로 형성된다. 상기 가스 배기 프레임(310)은 가스 배기 홀(311)을 포함할 수 있다. 상기 가스 배기 프레임(310)은 양단이 각각 전측 가스 굴절 프레임(220)과 후측 굴절 가스 프레임의 양단에 각각 연결될 수 있다. 상기 가스 배기 프레임(310)은 전측 가스 굴절 프레임(220) 및 후측 가스 굴절 프레임(240)과 용접등에 의하여 일체로 결합되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 전측 가스 굴절 프레임(220) 및 후측 가스 굴절 프레임(240)이 중공인 튜브 형상으로 형성되는 경우에, 가스 배기 프레임(310)은 내부가 전측 가스 굴절 프레임(220) 및 후측 가스 굴절 프레임(240)의 내부와 연결되도록 형성될 수 있다.
상기 가스 배기 홀(311)은 가스 배기 프레임(310)에서 공정 챔버(100)의 내측 방향으로 개방되도록 형성된다. 상기 가스 배기 홀(311)은 복수 개가 가스 배기 프레임(310)의 길이 방향을 따라 서로 이격되도록 형성될 수 있다. 상기 가스 배기 홀(311)은 배기 가스가 외부로 배출되는 경로를 제공한다.
상기 기판 지지 모듈(400)은 지지 프레임(410) 및 지지 블록(420)을 포함할 수 있다. 상기 기판 지지 모듈(400)은 상부에 위치하는 평판 기판(a)을 지지한다. 상기 기판 지지 모듈(400)은 상부에 평판 기판(a)을 지지할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.
상기 지지 프레임(410)은 소정 길이를 갖는 바 또는 튜브 형상으로 형성된다. 상기 지지 프레임(410)은 일측과 타측이 각각 공정 챔버(100)의 전측과 후측에 결합될 수 있다. 상기 지지 프레임(410)은 복수 개가 수평 방향으로 서로 이격되어 형성된다. 상기 지지프레임은 복수 개의 지지 프레임(410)에 의하여 형성되는 수평 면적이 평판 기판(a)을 지지하는데 필요한 면적을 이루도록 형성된다. 예를 들면, 상기 지지 프레임(410)은 평판 기판(a)의 안정적인 지지를 위하여 적어도 평판 기판(a)의 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다.
상기 지지 블록(420)은 핀 형상 또는 블록 형상으로 형성될 수 있다. 상기 지지 블록(420)은 지지 프레임(410)의 상부에 위치하는 평판 기판(a)을 지지한다. 상기 지지 블록(420)의 상면에는 회전 가능한 볼이 추가로 결합될 수 있다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 작용에 대하여 설명한다.
도 5는 도 1의 기판 열처리 장치에서 공정 가스의 흐름을 나타내는 평면도이다. 도 6은 도 1의 기판 열처리 장치의 챔버 출입구에서 공정 가스의 작용을 나타내는 개략도이다. 도 7은 도 1의 기판 열처리 장치의 기류 흐름에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 8은 종래의 기판 열처리 장치의 기류 흐름에 대한 시뮬레이션 결과이다. 도 9는 도 1의 기판 열처리 장치의 공정 챔버와 종래의 기판 열처리 장치에서의 산소 농도 변화 측정 결과이다.
먼저, 상기 기판 열처리 장치는 공정 챔버의 내부에 상하 방향으로 가스 분사 모듈과 내부 배기 모듈 및 기판 지지 모듈이 각각 서로 이격되어 설치된다. 상기 기판 지지 모듈의 상면에 평판 기판이 순차적으로 적층되어 위치한다. 상기 기판 열처리 장치는 히팅 모듈(미도시)를 작동시켜 공정 챔버의 내부를 열처리 온도로 상승시킨다. 상기 공정 챔버는 전측과 후측에 위치하는 가스 분사 모듈을 통하여 공정 가스가 공급된다. 상기 공정 가스는 공정 챔버의 전측과 후측에서 평판 기판의 상부와 하부로 공급된다. 상기 평판 기판은 열처리 과정에서 수지 코팅막에 포함되어 있는 유기물 퓸을 배출할 수 있다. 상기 공정 가스는 평판 기판에서 배출되는 유기물 퓸과 혼합되면서 배기 가스가 되어 외부로 배출된다. 상기 내부 배기 모듈은 공정 챔버의 양측에 위치하며 평판 기판의 외측을 따라 형성된다. 상기 내부 배기 모듈은 배기 가스를 공정 챔버의 외부로 배출한다. 상기 기판 열처리 장치는, 도 5에서 보는 바와 같이 공정 챔버의 전측과 후측에서 공정 가스가 공급되며, 공정 가스는 공정 챔버의 중앙 영역을 흐르면서 유기물 퓸과 혼합되어 배기 가스가 되면서 공정 챔버의 일측과 타측으로 배기된다.
상기 기판 열처리 장치는 열처리 공정이 종료되면 셔터가 열리고 평판 기판이 공정 챔버의 외부로 반출된다. 다음에, 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 공정 챔버의 내부로 새로운 평판 기판이 반입된다. 이때, 상기 가스 분사 모듈은 간접 분사 방식에 의하여 챔버 출입구의 상부와 하부에서 공정 가스를 분사하여 챔버 출입구에 에어 커튼과 같은 차폐 기류를 형성할 수 있다. 상기 평판 기판이 공정 챔버의 내부로 유입되면서 챔버 출입구를 통과할 때, 가스 분사 모듈에서 챔버 출입구의 상부로부터 분사되는 공정 가스는 챔버 출입구의 상부와 평판 기판의 상면 사이에 하부 방향으로 형성되는 공정 가스의 기류를 형성한다. 상기 공정 가스에 의한 기류는 차폐 기류의 역할을 하면서 공정 챔버의 내부로 일부의 공정 가스가 흐르도록 한다. 또한, 상기 가스 분사 모듈에서 챔버 출입구의 하부로부터 분사되는 공정 가스는 챔버 출입구의 상부와 평판 기판의 상면 사이에 상부 방향으로 형성되는 공정 가스의 기류를 형성한다. 상기 공정 가스에 의한 기류는 차폐 기류의 역할을 하면서 공정 챔버의 내부로 일부의 공정 가스가 흐르도록 한다. 따라서, 상기 공정 가스에 의하여 평판 기판의 상부와 하부에 형성되는 기류는, 도 6에서 보는 바와 같이 외부 기류가 공정 챔버의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 상기 공정 가스는 가스 분사 모듈로부터 직접 평판 기판으로 분사되지 않고 전측 가스 굴절 프레임(220)에 충돌한 후에 굴절되어 간접 분사 방식으로 분사되므로 평판 기판에 무라와 같은 현상을 발생시키지 않는다. 상기 평판 기판이 공정 챔버의 내부로 완전히 반입되면, 셔터가 챔버 출입구를 폐쇄하고 열처리 공정이 진행된다. 한편, 상기 평판 기판과 챔버 출입구 사이에 차폐 기류가 형성되어 외부 기류의 유입이 방지되는 것은 열처리가 끝난 후에 평판 기판이 공정 챔버의 외부로 반출될 때도 동일하게 나타날 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 기판 열처리 장치는 셔터가 개방된 후에 평판 기판이 반출될 때 외부 기류가 공정 챔버의 내부로 유입되지 않는 것을 볼 수 있다. 즉, 상기 공정 챔버의 내부에는 상대적으로 온도가 낮은 파란색 화살표가 적은 것을 알 수 있다. 또한, 상기 공정 챔버의 챔버 출입구에서는 가스 분사 모듈에서 분사되는 공정 가스(빨간색 화살표)가 공정 챔버의 내부로 외부 기류(파란색 화살표)가 유입되는 것을 차단하고 있다. 이에 비하여 도 8을 참조하면, 상기 공정 가스가 분사되지 않는 경우에, 외부 기류가 공정 챔버의 내부로 유입되는 것을 볼 수 있다.
상기 기판 열처리 장치는 열처리된 평판 기판을 공정 챔버의 외부로 반출하고 새로운 평판 기판을 공정 챔버의 내부로 반입할 때 가스 분사 모듈에 의하여 챔버 출입구에서 외부 기류가 유입되는 것이 차단된다. 따라서, 상기 기판 열처리 장치는 새로운 평판 기판을 반입하고 열처리 공정에 필요한 산소 농도에 도달하는 시간이 상대적으로 짧게 된다. 이는 상기 평판 기판을 반출 및 반입할 때 산소를 포함하는 외부 기류가 공정 챔버의 내부로 유입되는 것이 차단되었기 때문이다. 통상적으로 상기 유리 기판과 같은 평판 기판을 사용하는 경우에, 공정 챔버 내부의 산소 농도는 100ppm 이하로 관리되는 것이 바람직하다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 기판 열처리 장치는 평판 기판을 반출하기 위하여 셔터를 개방한 후에 공정 챔버 내부의 산소 농도가 증가하는 정도가 낮은 것을 볼 수 있다. 더욱이, 상기 기판 열처리 장치는 산소 농도가 0.15%정도로 증가한 후에는 더 이상 증가하지 않는 것을 볼 수 있다. 이는 상기 기판 열처리 장치에서 가스 분사 모듈에서 분사되는 공정 가스가 챔버 출입구에서 차폐 기류를 형성하여 외부 기류가 유입되는 것이 차단되기 때문이다. 한편, 본 발명의 기판 열처리 장치와 달리, 종래의 기판 열처리 장치는 공정 챔버 내부의 산소 농도가 증가하는 정도가 상대적으로 매우 높은 것을 볼 수 있다. 더욱이, 상기 산소 농도는 시간이 경과함에 따라 0.6%이상으로 지속적으로 증가하는 경향을 볼 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: 공정 챔버 110: 챔버 출입구
120: 셔터 200: 가스 분사 모듈
210: 전측 가스 분사관 220: 전측 가스 굴절 프레임
221: 전측 가스 굴절면 230: 후측 가스 분사관
240: 후측 가스 굴절 프레임 241: 후측 가스 굴절면
300: 내부 배기 모듈 310: 가스 배기 프레임
311: 가스 배기 홀 400: 기판 지지 모듈
410: 지지 프레임 420: 지지 블록

Claims (9)

  1. 전측에 평판 기판이 반출입되는 챔버 출입구를 구비하며, 상기 평판 기판이 내부에 위치하여 열처리되는 공정 챔버 및
    상기 챔버 출입구의 입구에서 공정 가스를 분사하는 가스 분사 모듈을 포함하며,
    상기 공정 챔버는 상하로 이격되는 복수 개의 상기 챔버 출입구를 구비하며,
    상기 가스 분사 모듈은 가장 상부에 위치하는 상기 챔버 출입구의 상부와 서로 인접한 상기 챔버 출입구 사이 및 가장 하부에 위치하는 상기 챔버 출입구의 하부에 각각 위치하며,
    상기 가스 분사 모듈은
    적어도 상기 챔버 출입구의 폭에 대응되는 길이로 형성되어 상기 챔버 출입구의 상부 또는 하부에 수평 방향으로 위치하며, 상기 공정 챔버의 내측으로 수평방향으로 개방되는 복수 개의 전측 가스 분사홀이 길이 방향으로 이격되어 형성되는 전측 가스 분사관 및
    상기 전측 가스 분사홀과 대향하는 면이 상기 전측 가스 분사홀과 수직을 이루면서 평면으로 형성되는 가스 굴절면을 구비하고 상기 전측 가스 분사관으로부터 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 소정 거리로 이격되며, 상기 전측 가스 분사 홀에서 분사되는 상기 공정 가스가 상기 가스 굴절면에 충돌하여 상부 방향과 하부 방향으로 굴절되어 상기 챔버 출입구 방향으로 간접 분사 방식에 의하여 분사하는 전측 가스 굴절 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 분사 모듈은 상기 평판 기판이 상기 챔버 출입구를 통과할 때 상기 평판 기판의 상면에 상기 전측 가스 분사 프레임에서 수평 방향으로 분사되어 상기 전측 가스 굴절 프레임에 충돌한 후에 상하 방향으로 굴절되어 상기 평판 기판의 상면 또는 하면으로 상기 공정 가스가 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 분사 모듈은
    상기 공정 챔버의 내부에서 상기 전측 가스 분사 프레임과 반대측에 위치하며, 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 개방되는 복수 개의 후측 가스 분사홀이 길이 방향으로 이격되어 형성되는 후측 가스 분사 프레임 및
    상기 후측 가스 분사 프레임으로부터 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 소정 거리로 이격되며, 상기 후측 가스 분사 홀에서 분사되는 상기 공정 가스가 충돌하여 상부 또는 하부 방향으로 굴절되도록 하는 후측 가스 굴절 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공정 챔버의 내부의 양측면에 위치하며, 상기 평판 기판의 열처리 과정에서 사용된 공정 가스를 외부로 배출하는 가스 배기 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스 배기 모듈은 양단이 상기 전측 가스 굴절 프레임과 후측 가스 굴절 프레임의 양단에 각각 연결되며 내부가 중공인 가스 배기 프레임을 구비하며,
    상기 가스 배기 프레임은 상기 공정 챔버의 내측 방향으로 개방되는 가스 배기 홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
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