KR102630348B1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치는, 처리 공간 내에서 기판 테두리의 온도 편차를 개선할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR PROCESSING WAFER}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 처리 공간 내에서 기판 테두리의 온도 편차를 개선할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
대면적 디스플레이 등을 제조하기 위한 기판이 대형화 됨에 따라, 열처리 장치도 대형화되고 있다. 열처리 장치의 설계시에는 외부 환경과 열교환 문제, 내부 구성 간에 열편차 발생 문제 등을 고려해야 할 필요가 있다.
도 1은 종래의 기판 처리 장치(1)의 일부를 나타내는 사시도[도 1(a)] 및 a 부분을 확대한 부분 평단면도[도 1(b)]이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 기존의 기판 처리 장치(1)는 본체(2) 내벽에 단열재(3)가 설치된다. 본체(2) 및 단열재(3)의 코너는 직각 형태로 형성되는 것이 일반적이다. 이에 따라, 도 1의 (b)와 같이, 기판(10)의 변 부분은 단열재(3)와 평행하게 일정한 간격(D1)을 가지는 반면, 기판(10)의 꼭지점 부분은 상대적으로 단열재(3)와 먼 간격(D2)을 가질 수 밖에 없다. 결국, 기판(10)의 변 부분과 기판(10)의 꼭지점 부분의 열처리 온도 편차가 발생하는 문제점이 있었다.
열처리 공정에서 양질의 제품을 얻기 위해서는 기판의 면내 편차를 최소화하도록 온도를 제어해야 할 필요가 있다. 특히, 기판(10)의 중앙 부분보다 바깥 부분이 본체(2) 내벽에 가까이 있기 때문에 본체(2) 및 단열재(3)의 구조적인 특성에 따라 크게 영향을 받을 수 있으므로, 열처리 공정에서 온도를 제어하는 것뿐만 아니라 설비의 구조적인 변화를 통해 온도 편차를 감소시키는 것이 요구된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 처리 공간의 온도 편차를 개선할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 모서리 부분에서의 미세한 온도 편차를 개선할 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기의 목적은, 적어도 하나의 기판이 처리되는 처리 공간을 제공하는 본체; 상기 처리 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 단열부를 포함하고, 상기 단열부는, 복수의 면상 단열재 및 면상 단열재를 연결하는 연결 단열재를 포함하며, 상기 연결 단열재는, X축, Y축, Z축 중 적어도 어느 한 축에 대하여 소정 각도 기울어진 경사면 또는 곡률을 가지는 곡률면을 포함하고, 상기 경사면 또는 상기 곡률면이 상호 이웃하는 면상 단열재의 모서리를 연결하는, 기판 처리 장치에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 면상 단열재는 상기 단열부의 면을 구성하며, 상기 연결 단열재는 상기 단열부의 모서리 또는 꼭지점을 구성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 면상 단열재와 상기 기판의 간격을 D1, 상호 이웃하는 면상 단열재의 모서리를 임의로 연장하여 접한 모서리와 상기 기판의 간격을 D2, 상기 연결 단열재의 상기 경사면 또는 상기 곡률면과 상기 기판의 간격을 D3라고 할 때, D3 ≤ D1 < D2일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 연결 단열재의 상기 경사면 또는 상기 곡률면이 형성된 면의 반대면에 지지부재가 연결되어 상기 연결 단열재를 고정지지하고, 상기 지지부재는 적어도 상기 본체의 내벽과 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 지지부재는 샤프트 또는 블록일 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 처리 공간의 온도 편차를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기판 모서리 부분에서의 미세한 온도 편차를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 기판 처리 장치의 (a) 일부를 나타내는 사시도 및 (b) a 부분을 확대한 부분 평단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 (a) 사시도 및 (b) A-A' 단면에서의 사시도를 나타낸다.
도 3은 도 2의 B 부분을 확대한 부분 평단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 (a) 사시도 및 (b) C-C' 단면에서의 사시도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 D 부분을 확대한 부분 평단면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
본 명세서에 있어서, 기판은 LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 반도체 기판, 태양전지 기판 등의 모든 기판을 포함하는 의미로 이해될 수 있으며, 바람직하게는 플렉서블(Flexible) 표시장치에 사용되는 플렉서블 기판을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 기판 처리 공정이란 증착 공정, 열처리 공정 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있으며, 바람직하게는 논플렉서블(Non-Flexible) 기판 상에 플렉서블 기판 형성, 플렉서블 기판 상에 패턴 형성, 플렉서블 기판 분리 등의 일련의 공정, 더 바람직하게는 플렉서블 기판을 열처리하여 건조하는 공정을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)의 (a) 사시도 및 (b) A-A' 단면에서의 사시도를 나타낸다. 도 3은 도 2의 B 부분을 확대한 부분 평단면도이다. X축과 Y축은 상호 수직한 축이고, Z축은 XY 평면에 수직한 축을 의미할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(100)는 본체(110), 단열부(120)를 포함할 수 있다. 그 밖에, 기판 처리 장치(100)는 히터(미도시), 가스 공급부(미도시), 가스 배출부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
본체(110)는 내부에 기판(10)이 로딩되어 처리되는 공간인 처리 공간(111)을 제공한다. 본체(110)는 대략 육면체 형상을 가지며, 본체(110)의 재질은 석영(Quartz), 스테인리스 스틸(SUS), 알루미늄(Aluminium), 그라파이트(Graphite), 실리콘 카바이드(Silicon carbide), 산화 알루미늄(Aluminium oxide) 등일 수 있다.
처리 공간(111)에는 적어도 하나의 기판(10)이 배치될 수 있다. 기판(10)들은 각각 일정간격을 가지면서 배치되며, 기판 홀더, 보트(boat), 레더(ladder) 등의 기판 지지 수단(미도시)에 지지, 안착되어 처리 공간(111) 내부에 배치될 수 있다.
본체(110)의 일면[일 예로, 전면]에는 기판(10)이 로딩/언로딩 되는 통로인 출입구(115)가 형성될 수 있다. 출입구(115)는 본체(110)의 일면[일 예로, 전면]에만 형성될 수 있고, 반대면[일 예로, 후면]에도 형성될 수 있다.
도어(미도시)는 본체(110)의 일면[즉, 출입구(115)가 형성된 면]에 설치될 수 있다. 도어는 전후방향, 좌우방향 또는 상하방향으로 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 도어는 출입구(115)를 개폐할 수 있고, 출입구(105)의 개폐 여부에 따라서 처리 공간(111)도 물론 개폐될 수 있다. 또한, 도어에 의하여 출입구(115)가 완전하게 실링되도록 도어와 본체(110)의 출입구(115)가 형성된 면 사이에는 오링(O-ring) 등의 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
본체(110)의 내벽에는 단열부(120)가 설치될 수 있다. 단열부(120)는 처리 공간(111)의 열이 손실되는 것을 방지하는 본연의 단열 역할뿐만 아니라, 본체(110)의 내벽의 온도를 유지하는 역할을 할 수 있다. 단열부(120)는 본체(110) 내벽에 밀착 설치되거나, 소정의 간격을 두고 설치될 수 있다. 단열부(120)는 공지의 단열재를 제한없이 사용할 수 있으나, 열에 대해서 변형이 적은 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
단열부(120)는 본체(110)에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 본체(110)가 대략 육면체 형상을 가지므로, 단열부(120)도 처리 공간(111)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있도록, 전체적으로 육면체 형상 또는 사각 기둥 형상[출입구(115) 부분 제외]을 가질 수 있다.
단열부(120)는 복수의 면상 단열재(121) 및 면상 단열재(121)를 연결하는 연결 단열재(122)를 포함할 수 있다. 여기에서, 면상 단열재(121) 및 연결 단열재(122)는 구분없이 일체로 연결된 형태로서 단열부(120)의 면, 모서리, 꼭지점 등의 특정 부분을 지칭하는 것을 의미할 수 있다. 또한, 면상 단열재(121) 및 연결 단열재(122)는 상호 물리적/화학적인 연결을 통해 단열부(120)를 이루는 각각의 구성요소를 의미할 수 있다. 이하에서는 후자의 개념을 상정하여 설명한다.
면상 단열재(121)는 단열부(120)의 각 면을 구성할 수 있도록 평판 형상일 수 있다. 그리고, 연결 단열재(122)는 한 쌍의 면상 단열재(121)의 사이에서 단열부(120)의 모서리 또는 꼭지점을 구성할 수 있도록 일 방향으로 연장된 형상 또는 점 형상일 수 있다.
도 1을 통해 상술한 바와 같이, 종래의 기판 처리 장치(1)는 단열재(3)와 기판(10)과의 거리가 D1 < D2이기 때문에 기판(10)의 변과 꼭지점 부분의 온도에서 편차가 발생하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해, 본 발명은 단열부(120)와 기판(10)과의 거리 편차를 개선하여 기판(10)의 변(12)과 꼭지점(11) 부분의 온도 편차를 개선할 수 있다. 따라서, 본 발명의 단열부(120)는 내부 코너가 경사지거나 곡률을 가지는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 연결 단열재(122)는 X축, Y축, Z축 중 적어도 어느 한 축에 대하여 소정 각도 기울어진 경사면(123)[도 3의 (a)] 또는 곡률을 가지는 곡률면(124)[도 3의 (b)]을 포함할 수 있다. 경사면(123), 곡률면(124)은 연결 단열재(122)의 처리 공간(111)을 향하는 내측면에 해당할 수 있다. 그리고, 경사면(123), 곡률면(124)은 연결 단열재(122)에 상호 이웃하는 면상 단열재(121)의 모서리(내측면 모서리; 123a, 123b)를 연결할 수 있다.
경사면(123)은 한 쌍의 면상 단열재(121)가 상호 이루는 모서리의 개수를 증가시킴과 동시에 모서리의 각도도 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 연결 단열재(122) 없이 한 쌍의 면상 단열재(121)가 상호 연결된 형태라면[도 1의 단열재(3) 형태 참조], 모서리의 개수는 1개이며, 모서리의 각도는 90°가 된다. 반면, 도 3의 (a)를 참조하면, 연결 단열재(122)가 한 쌍의 면상 단열재(121) 사이에 배치됨에 따라, 모서리(123a, 123b)의 개수는 2개로 증가할 수 있으며, 모서리의 각도도 90°보다 커질 수 있다[도 3의 (a)에서는 135°].
곡률면(124)은 처리 공간(111)의 반대 방향(외측 방향)을 통해 오목한 곡률을 가지므로, 한 쌍의 면상 단열재(121)가 상호 이루는 모서리의 개수를 경사면(123)보다 많은 개수로 증가시킴과 동시에 모서리의 각도도 증가시킨 것으로 이해할 수 있다.
연결 단열재(122)가 경사면(123), 곡률면(124)을 가지기 때문에 기판(10)의 꼭지점(11)과 단열부(120)와의 간격이 줄어들 수 있다(D2 -> D3). 다시 말해, 단열부(120)의 코너[경사면(123), 곡률면(124)]와 기판(10)의 꼭지점(11)이 가까워질 수 있다.
면상 단열재(121)와 기판 변(12)의 간격을 D1이라 하고, 상호 이웃하는 면상 단열재(121)의 모서리를 임의로 연장하여 접한 모서리[도 1의 단열재(3) 형태에서 모서리에 대응]와 기판(10) 꼭지점(11)의 간격을 D2라고 하고, 연결 단열재(122)의 경사면(123) 또는 곡률면(124)과 기판 꼭지점(11)의 간격을 D3라고 하면, D3 ≤ D1 < D2가 될 수 있다. 다시 말해, 기판 꼭지점(11)과 단열재(120)의 코너와의 간격(D3)이 줄어들고, 이 간격이 기판 변(12)과 면상 단열재(121)와의 간격(D1)과 동일하거나 작아질 수 있다. 그러므로, 기판(10)의 꼭지점(11), 변(12)과 단열재(120)와의 간격의 편차가 줄어들기 때문에 기판(10)의 꼭지점(11) 부분과 변(12) 부분에 작용하는 온도의 편차도 줄어들게 된다. 이에 따라, 열처리 공정에서 처리 공간(111)에서 기판(10)의 면내 편차가 최소화 될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)의 (a) 사시도 및 (b) C-C' 단면에서의 사시도를 나타낸다. 도 5는 도 4의 D 부분을 확대한 부분 평단면도이다.
도 4 및 도 5을 참조하면, 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는 본체(210), 단열부(220) 등을 포함할 수 있다. 이는 도 2, 3의 기판 처리 장치(100)의 본체(110), 단열부(120) 등에 대응하므로 구체적인 설명을 생략한다.
본체(210)의 내벽에는 단열부(220)가 설치될 수 있다. 단열부(220)는 본체(210) 내벽에 밀착 설치되거나, 소정의 간격을 두고 설치될 수 있다. 단열부(220)는 본체(210)에 대응하는 형상을 가질 수 있고, 본체(210)가 대략 육면체 형상을 가지므로, 단열부(220)도 전체적으로 육면체 형상 또는 사각 기둥 형상[출입구(215) 부분 제외]을 가질 수 있지만, 단열부(220)의 모서리 부분은 경사진 면이 있거나 라운딩 된 형태를 가질 수 있다.
단열부(220)는 복수의 면상 단열재(221) 및 면상 단열재(221)를 연결하는 연결 단열재(222)를 포함할 수 있다. 면상 단열재(221)는 단열부(220)의 각 면을 구성할 수 있도록 평판 형상일 수 있다. 그리고, 연결 단열재(222)는 한 쌍의 면상 단열재(221)의 사이에서 단열부(120)의 모서리 및 꼭지점을 구성할 수 있도록 일 방향으로 연장된 형상일 수 있다.
연결 단열재(222)는 X축, Y축, Z축 중 적어도 어느 한 축에 대하여 소정 각도 기울어진 경사면(223)을 포함할 수 있다. 경사면(223)은 연결 단열재(222)의 처리 공간(211)을 향하는 내측면에 해당할 수 있다. 그리고, 경사면(223)은 연결 단열재(222)에 상호 이웃하는 면상 단열재(221)의 모서리(내측면 모서리; 223a, 223b)를 연결할 수 있다.
연결 단열재(222)가 경사면(223)을 가지기 때문에 기판(10)의 꼭지점(11)과 단열부(220)와의 간격이 줄어들 수 있다(D2 -> D3). 다시 말해, 단열부(220)의 코너[경사면(223)]와 기판(10)의 꼭지점(11)이 가까워질 수 있다.
도 2는 연결 단열재(122)가 블록 형태임에 반해, 도 4의 실시예에서는 연결 단열재(222)도 면상 형태일 수 있다. 그리하여, 도2의 연결 단열재(122)는 그 자체로 지지가 가능하지만, 도 4의 연결 단열재(222)는 별도의 지지부재(217, 218)가 필요할 수 있다. 지지부재(217, 218)는 일부는 연결 단열재(222)에 연결되고 다른 일부는 본체(210)의 내벽에 연결되어 연결 단열재(222)를 고정지지함과 동시에 단열부(220)를 본체(210)에 고정하도록 매개할 수 있다.
도 5의 (a)를 참조하면, 지지부재는 샤프트(217)일 수 있다. 샤프트(217)의 일단은 연결 단열재(222)의 기울어진 면에 대응하도록 기울어지게 형성되고, 타단은 본체(210)의 내벽에 대응하도록 반듯하게 형성될 수 있다. 도 5의 (b)를 참조하면, 지지부재는 블록(218)일 수 있다. 블록(218)은 본체(210) 및 연결 단열재(222)에 결합되거나 하중을 지지하는 방식으로, 연결 단열재(222)와 본체(210)의 사이 공간을 메우도록 형성될 수 있다.
이상의 실시예는 단열재(120, 220)의 도 2의 B 부분, 도 4의 D 부분을 확대하여 설명하였으나, 단열재(120, 220)의 모든 모서리, 꼭지점 부분에서 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 위와 같이, 본 발명의 기판 처리 장치(100, 200)는 연결 단열재(122, 222)가 경사면 또는 곡률면을 구비함에 따라, 기판(10)의 꼭지점(11), 변(12)과 단열재(120, 220)와의 간격의 차이를 줄일 수 있는 효과가 있다. 그리하여, 열처리 공정에서 기판(10)의 전면적에 대하여 온도 차이를 줄임에 따라 양질의 제품을 생산할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 기판
100, 200: 기판 처리 장치
110, 210: 본체
111, 211: 처리 공간
115, 215: 출입구
120, 220: 단열부
121, 221: 면상 단열재
122, 222: 연결 단열재
123, 223: 경사면
124: 곡률면

Claims (5)

  1. 적어도 하나의 기판이 처리되는 처리 공간을 제공하는 본체;
    상기 처리 공간의 적어도 일부를 둘러싸는 단열부
    를 포함하고,
    상기 단열부는, 복수의 면상 단열재 및 상기 면상 단열재를 연결하는 연결 단열재를 포함하며,
    상기 연결 단열재는, X축, Y축, Z축 중 적어도 어느 한 축에 대하여 곡률을 가지는 곡률면을 포함하고, 상기 곡률면이 상호 이웃하는 상기 면상 단열재의 모서리를 연결하며,
    상기 면상 단열재와 상기 기판의 간격을 D1,
    상호 이웃하는 면상 단열재의 모서리를 임의로 연장하여 접한 모서리와 상기 기판의 간격을 D2,
    상기 연결 단열재의 상기 곡률면과 상기 기판의 간격을 D3라고 할 때,
    D3 = D1 < D2인, 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 연결 단열재의 상기 곡률면이 형성된 면의 반대면에 지지부재가 연결되어 상기 연결 단열재를 고정지지하고, 상기 지지부재는 적어도 상기 본체의 내벽과 연결되는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지지부재는 샤프트 또는 블록인, 기판 처리 장치.
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