KR102655694B1 - 어닐링 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예들에 따르면, 어닐링 장치는 기판을 수납하는 본체; 상기 기판에 제공되는 마이크로 웨이브를 발생시키는 마이크로 웨이브 발생부; 상기 마이크로 웨이브 발생부에서 상기 마이크로 웨이브를 상기 본체까지 전달하는 입사부; 및 상기 마이크로 웨이브가 상기 본체로 전달되기 전에 통과하도록 배치되어 있는 회절부를 포함한다.

Description

어닐링 장치{ANNEALING APPARATUS}
본 개시는 어닐링 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 마이크로 웨이브를 사용하여 열을 제공하는 장치에 관한 것이다.
반도체를 포함하는 장치를 제조함에 있어서는 어닐링(annealing) 등의 열처리 공정이 진행된다. 이러한 열처리 공정을 통하여 소자의 특성을 개선하여 반도체 장치의 특성이 좋아지는 효과를 가진다.
이와 같은 열처리 공정은 직접 히터를 이용하여 열을 제공하는 방식과 마이크로 웨이브를 통하여 열을 제공하는 방식 등이 있다.
표시 장치는 그 크기가 커서 마이크로 웨이브로 균일하게 열을 제공하기 어려워 마이크로 웨이브를 사용하여 열처리를 하지 못하고 있다.
실시예들은 마이크로 웨이브를 사용하여 균일하게 열처리를 할 수 있는 어닐링 장치를 제공하기 위한 것이다.
실시예에 따른 어닐링 장치는 기판을 수납하는 본체; 상기 기판에 제공되는 마이크로 웨이브를 발생시키는 마이크로 웨이브 발생부; 상기 마이크로 웨이브 발생부에서 상기 마이크로 웨이브를 상기 본체까지 전달하는 입사부; 및 상기 마이크로 웨이브가 상기 본체로 전달되기 전에 통과하도록 배치되어 있는 회절부를 포함한다.
상기 회절부는 상기 마이크로 웨이브가 회절될 수 있도록 하는 복수의 슬릿을 포함할 수 있다.
상기 슬릿은 180mm 내지 220mm의 폭 및 45mm 내지 55mm의 높이를 가질 수 있다.
상기 입사부는 상기 마이크로 웨이브 발생부에서 상기 회절부로 갈수록 점점 폭이 넓어지는 부분을 포함할 수 있다.
상기 입사부에서 상기 마이크로 웨이브 발생부가 위치하는 부분은 270mm 내지 330mm의 높이 및 405mm 내지 495mm의 폭을 가질 수 있다.
상기 입사부에서 상기 회절부가 위치하는 부분은 450mm 내지 550mm의 높이 및 630mm 내지 770mm의 폭을 가질 수 있다.
상기 본체의 내부면에는 난반사 구조가 형성되어 있을 수 있다.
상기 난반사 구조는 요철 구조일 수 있다.
상기 요철 구조는 54mm 내지 66mm의 피치 값을 가질 수 있다.
상기 난반사 구조의 표면에는 은(Ag)이 코팅되어 있을 수 있다.
상기 본체 및 상기 입사부는 sus (steel use stainless) 재질로 형성되어 있을 수 있다.
상기 본체 및 상기 입사부는 상기 sus 재질의 표면에 은(Ag)이 코팅되어 있을 수 있다.
상기 회절부 상기 sus 재질로 형성되어 있을 수 있다.
상기 본체 및 상기 입사부의 내부면에는 은(Ag)이 코팅되어 있을 수 있다.
상기 마이크로 웨이브 발생부는 마그네트론을 포함할 수 있다.
상기 마이크로 웨이브 발생부는 주파수가 다른 두 개의 마이크로 웨이브를 발생시킬 수 있다.
상기 두 마이크로 웨이브의 주파수는 각각 5.8Ghz와 2.45GHz일 수 있다.
상기 두 마이크로 웨이브의 파장은 50mm일 수 있다.
상기 기판은 복수개 형성되며, 상기 기판은 표시 장치용 모기판일 수 있다.
상기 기판에는 알루미늄을 포함하는 배선이 형성되어 있을 수 있다.
실시예들에 따르면, 마이크로 웨이브가 기판에 제공되기 전에 회절부를 거치면서 회절되어 기판에 도달할 때 전체적으로 균일하게 열처리가 가능하다. 뿐만 아니라 어닐링 장치의 내부면에 울퉁불퉁한 구조와 같은 난반사 구조를 추가 형성하면 더욱 균일한 열처리가 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 어닐링 장치의 개괄 사시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 회절부의 평면도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 어닐링 장치의 입사부 및 회절부의 평면도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 어닐링 장치의 내부면에 위치하는 난반사 구조의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 회절부의 광 특성을 도시한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 난반사 구조의 광 특성을 도시한 도면이다.
도 7은 비교예에 따른 열처리 결과를 보여주는 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 열처리 결과를 보여주는 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 열처리에 따른 면 저항(Rs) 특성을 보여주는 그래프이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 여러 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 기준이 되는 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 하는 것은 기준이 되는 부분의 위 또는 아래에 위치하는 것이고, 반드시 중력 반대 방향 쪽으로 "위에" 또는 "상에" 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 어닐링 장치에 대하여 도 1 내지 도 4를 통하여 살펴본다.
먼저, 도 1을 통하여 전체적인 어닐링 장치에 대하여 살펴본다.
도 1은 일 실시예에 따른 어닐링 장치의 개괄 사시도이다.
일 실시예에 따른 어닐링 장치(10)는 본체(Chamber; 12), 마이크로 웨이브 발생부(15), 입사부(13) 및 회절부(11)를 포함한다.
본체(12)는 열처리할 기판(100)을 수납하는 공간을 제공하며, 마이크로 웨이브가 기판(100)에 고르게 전달될 수 있도록 하는 회절부(11) 및 입사부(13)가 일측면에 배치되어 있다. 본체(12)에 수납되는 기판(100)은 복수개일 수 있으며, 크기가 큰 표시 장치용 모기판일 수 있다.
본체(12)를 구성하는 물질은 sus (steel use stainless) 재질로 형성할 수 있으며, 내측면에 추가적으로 은(Ag)을 코팅하여 사용할 수 있다. sus 재질만으로도 마이크로 웨이브가 잘 반사되는 특성을 가지며, 은(Ag)이 코팅되면 마이크로 웨이브의 반사 특성이 더 향상된다. 또한, 실시예에 따라서는 다양한 재질에 은(Ag)만을 코팅시켜 본체(12)를 형성할 수도 있다. 도 4에서와 같이 본체(12)의 내측면에 마이크로 웨이브를 난반사 시키는 난반사 구조가 형성되어 있을 수 있다.
본체(12)의 일부 측면에는 회절부(11) 및 입사부(13)가 연결될 수 있도록 개구되어 있다.
입사부(13)는 본체(12)의 개구와 직접 연결되어 있으며, 본체(12)로 마이크로 웨이브가 전달될 수 있도록 하는 도파관을 구성한다. 입사부(13)를 구성하는 물질도 본체(12)와 같이 sus (steel use stainless) 재질로 형성할 수 있으며, 내측면에 추가적으로 은(Ag)을 코팅하여 사용할 수 있다. 또한, 실시예에 따라서는 다양한 재질에 은(Ag)만을 코팅시켜 본체(12)를 형성할 수도 있다. 입사부(13)의 타측단에는 마이크로 웨이브 발생부(15)가 위치한다.
한편, 실시예에 따라서는 입사부(13)가 본체(12)의 측면이 아닌 상부면 등 다른 곳에 위치할 수도 있다. 뿐만 아니라, 실시예에 따라서는 입사부(13)가 복수개 형성되어 본체(12)의 다양한 위치에서 마이크로 웨이브를 제공할 수도 있다. 이 때에는 입사부(13)의 개수에 맞추어 마이크로 웨이브 발생부(15)도 함께 추가될 수 있다.
마이크로 웨이브 발생부(15)는 마이크로 웨이브 발생장치인 마그네트론(matnetron)을 포함할 수 있으며, 본 실시예에서는 듀얼 마그네트론을 사용하여 주파수가 다른 두 개의 마이크로 웨이브를 발생시킨다. 본 실시예에서 발생하는 두 마이크로 웨이브의 주파수는 각각 5.8Ghz와 2.45GHz이다. 마이크로 웨이브의 파장은 약 50mm일 수 있다.
마이크로 웨이브 발생부(15)에서 방출되는 마이크로 웨이브는 위와 다른 주파수를 사용할 수도 있으며, 서로 다른 주파수를 사용하는 마이크로 웨이브의 개수가 한 개 또는 3개 이상일 수도 있다.
마이크로 웨이브 발생부(15)에서 방출된 마이크로 웨이브는 도파관 구조를 가지는 입사부(13)를 지나서 본체(12)로 전달되는데, 그 사이에 위치하는 회절부(11)를 지난 후 본체(12)로 전달된다.
회절부(11)는 입사부(13)의 내에 위치하거나 본체(12)와 입사부(13)의 경계에 위치할 수 있다. 도 1의 실시예에서는 회절부(11)가 입사부(13)와 본체(12)의 경계에 위치하는 경우를 도시하고 있다.
회절부(11)의 구조에 대해서는 도 2를 통하여 상세하게 살펴본다.
도 2는 일 실시예에 따른 회절부의 평면도이다.
회절부(11)는 평편한 면에 오픈되어 있는 슬릿(11-1)이 복수개 형성된 구조를 가진다. 도 2에서는 3개의 슬릿(11-1)이 도시되어 있지만, 이와 달리 더 많은 수의 슬릿(11-1)이 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 슬릿(11-1)의 크기는 200mm의 폭(w1)과 60mm의 높이(h1)를 가진다. 마이크로 웨이브의 파장이 약 50mm이기 때문에 파장보다 약간 큰 높이(h1)를 가지는 슬릿으로 형성되어 있다. 그 결과 마이크로 웨이브가 슬릿(11-1)을 통과하면서 퍼지는 효과(회절)가 발생한다. 실시예에 따라서는 슬릿(11-1)은 180mm 내지 220mm의 폭(w1)을 가질 수 있으며, 45mm 내지 55mm의 높이(h1)를 가질 수 있다.
회절부(11) 중 슬릇(11-1)을 제외한 부분은 입사부(13)와 동일한 재질로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 3을 통하여 마이크로 웨이브 발생부(15)가 위치하는 측에서 입사부(13) 및 회절부(11)를 바라본 구조를 살펴본다.
도 3은 일 실시예에 따른 어닐링 장치의 입사부 및 회절부의 평면도이다.
도 3은 마이크로 웨이브 발생부(15)가 위치하는 측에서 입사부(13) 및 회절부(11)를 바라본 구조로 마이크로 웨이브가 전달되는 방향으로 바라본 구조이다.
회절부(11)는 하부에 위치하며, 도 1을 참고하면, 입사부(13)의 4개의 측면은 회절부(11)의 각 변에서 수직 방향으로 연장되다가 안쪽으로 꺾이면서 비스듬하게 연장된 면으로 구성되어 있다. 입사부(13)는 마이크로 웨이브 발생부(15)에서 회절부(11)로 갈수록 점점 폭이 넓어지는 부분을 포함한다.
도 3의 평면도로 보면, 회절부(11) 중 슬릿(11-1)의 일부는 입사부(13)의 측면에 의하여 가려져서 보이지 않으며, 일부 영역만 보인다. 보이지 않는 슬릿(11-1)은 도 3에서 점선으로 도시하였다.
입사부(13)의 크기는 회절부(11)가 위치하는 부분에서 최대 크기를 가지며, 마이크로 웨이브 발생부(15)가 위치하는 부분에서 가장 작은 크기를 가진다. 입사부(13)의 크기 중 가장 큰 부분은 500mm의 높이(h2)를 가지며, 700mm의 폭(w2)을 가진다. 실시예에 따라서는 450mm 내지 550mm의 높이(h2)를 가질 수 있으며, 630mm 내지 770mm의 폭(w2)을 가질 수 있다. 입사부(13) 중 가장 작은 부분은 300mm의 높이(h3)를 가지며, 450mm의 폭(w3)을 가진다. 실시예에 따라서는 270mm 내지 330mm의 높이(h3)를 가지며, 405mm 내지 495mm의 폭(w3)을 가질 수 있다.
실제 슬릿(11-1)의 높이가 50mm인 것을 감안하면, 도 3에서 슬릿(11-1)이 3개로 도시된 것은 예를 들어 도시한 것임을 확인할 수 있다. 슬릿(11-1)의 배치 및 개수는 회절 특성이 균일하게 될 수 있도록 적합한 간격으로 형성될 수 있다.
이상과 같은 실시예에 따른 어닐링 장치에 의해서도 기판(100)에 충분히 균일한 마이크로 웨이브를 제공할 수 있다. 하지만, 좀 더 균일하게 마이크로 웨이브를 제공하기 위해서는 도 4와 같이 어닐링 장치(10)의 내부면에 난반사 구조를 형성할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 어닐링 장치의 내부면에 위치하는 난반사 구조의 단면도이다.
도 4는 어닐링 장치(10)의 본체(12) 중 일 부분의 단면을 확대 도시한 것이다.
어닐링 장치(10)의 본체(12)의 내측면(12-1)에는 도 4와 같이 울퉁불퉁한 요철 구조로 형성하여 마이크로 웨이브가 난반사가 이루어지도록 하여 보다 균일하게 마이크로 웨이브가 기판(100)에 제공되도록 한다.
도 4에서는 어닐링 장치(10)의 본체(12)에서 외측면(12-2)과 내측면(12-1)이 위치하며, 내측면(12-1)에 울퉁불퉁한 난반사 구조가 형성되어 있음도 도시되어 있다. 도 4에서는 도시하고 있지 않지만, 내측면(12-1)에는 울퉁불퉁한 요철구조를 따라서 은(Ag)이 코팅되어 있을 수 있다.
일 실시예에 따른 난반사 구조는 마이크로 웨이브의 파장을 고려하여 60mm의 피치(p)를 가지며, 높이(h4)도 60mm로 형성되어 있다. 즉, 마이크로 웨이브의 파장이 50mm이므로 파장보다 약간 큰 요철 구조로 형성하여 난반사가 잘 일어나도록 하고 있다. 실시예에 따라서는 난반사 구조의 피치(p) 및 높이(h4)는 54mm 내지 66mm로 형성될 수 있다.
이하에서는 도 5 내지 도 9를 통하여 본 실시예에 따른 효과를 살펴본다.
도 5는 일 실시예에 따른 회절부의 광 특성을 도시한 도면이다.
도 5에서는 회절로 인하여 빛이 진행하는 특성을 보여준다. 즉, 회절부(11)를 투과한 마이크로 웨이브는 측면으로 퍼지는 특성을 가지면서 본체(12)로 진입하게 되며, 그 결과 마이크로 웨이브는 본체(12)에 전체적으로 고르게 퍼지게 된다. 고르게 퍼진 마이크로 웨이브는 기판(100)에 도달하여 기판(100)의 전면적을 고르게 열처리하는 효과를 나타낸다.
회절로 인한 광은 일부 위치에서 보강 간섭이 이루어지거나 상쇄 간섭이 이루어질 수 있다. 즉, 보강 간섭이 이루어지는 위치와 상쇄 간섭이 이루어지는 위치간에는 마이크로 웨이브로 인한 열처리 효과가 다르게 나타날 수 있다. 다만, 본체(12)의 내측면도 마이크로 웨이브가 반사되는 물질로 형성되어 있어 반사된 마이크로 웨이브도 기판(100)으로 제공되기 때문에 보강 간섭과 상쇄 간섭이 기판(100) 상에서 시인되기 어렵다.
또한, 보강 간섭과 상쇄 간섭의 열처리 차이는 기판이 소형이거나 하면 무시할 수 있는 정도로 나타나게 된다.
기판이 대형화되는 경우에는 위치에 따른 열처리 효과의 차이가 소형의 기판에서 보다는 큰 효과로 나타날 수 있으므로, 실시예에 따라서는 본체(12)의 내측면에 요철 구조와 같은 난반사 구조를 더 형성할 수 있다.
난반사 구조로 인한 마이크로 웨이브의 반사 특성은 도 6에서 도시하고 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 난반사 구조의 광 특성을 도시한 도면이다.
도 6에서 실선은 입사되는 마이크로 웨이브를 도시하고 있으며, 점선은 반사되는 마이크로 웨이브를 도시하고 있다.
도 6에서 도시하고 있는 바와 같이 요철 구조에서 서로 다른 각도로 반사되므로 본체(12)의 내의 마이크로 웨이브는 다양한 방향 및 다양한 위치까지 전달되며, 회절부(11)만 존재하는 경우에 소멸 간섭이 발생되는 위치에도 마이크로 웨이브가 제공될 수 있어 보다 고르게 열처리가 되는 장점을 가진다.
이상에서는 도 5 및 도 6을 통하여 이론적인 효과를 살펴보았다.
이하에서는 도 7 내지 도 9를 통하여 구체적인 결과를 비교예와 비교하여 살펴본다.
도 7은 비교예에 따른 열처리 결과를 보여주는 도면이다.
도 7은 마이크로 웨이브를 회절부(11) 및 난반사 구조 없이 제공하는 경우 기판(100)의 위치에 따른 열처리의 차이를 보여준다.
도 7에서는 기판이 열처리되어 온도가 상승한 것을 찍은 사진으로 기판의 위치에 따라서 온도 차이가 심한 것을 확인할 수 있다.
일반적으로 마이크로 웨이브를 사용하여 열처리를 하는 경우에는 도 7에서 보여주는 바와 같이 각 위치별로 균일하게 열처리가 되지 않으며, 이를 균일하게 열처리 하기 위해서 기판을 회전시켜 위치 별로 다르게 제공되는 마이크로 웨이브가 기판의 각 부분에 균일하게 제공되도록 하는 방법을 사용할 수 있다. 이러한 구조는 전자레인지 등에서 볼 수 있으며, 뿐만 아니라 크기가 작은 웨이퍼를 기판으로 사용하는 경우에는 웨이퍼를 회전시키는 것이 용이하므로 기판의 회전을 통하여 균일하게 마이크로 웨이브를 제공하도록 한다.
하지만, 표시 장치의 경우에는 표시 장치가 커짐에 따라서 표시 장치를 여러 개 포함하는 모기판의 크기는 매우 커져서 기판을 회전시키는 것은 실질적으로 불가능하다. 참고로, 웨이퍼는 약 6 인치의 지름을 가지며, 모기판의 경우에는 최근 3 미터에 근접하는 일측변의 크기를 가져 크기 차이가 10배 넘게 나는 것을 확인할 수 있다.
이에 모기판을 회전시키지 않고서도 균일하게 마이크로 웨이브를 제공하기 위하여 본 실시예에서는 회절부(11)를 포함하며, 실시예에 따라서는 난반사 구조를 더 포함한다.
이상과 같은 문제점으로 인하여 표시 장치에 사용되는 기판에서 열처리를 위해서 마이크로 웨이브를 제공하는 방식이 아니고, 직접 히터를 이용하여 열을 제공하는 퍼니스(furnace)를 사용하였다. 하지만, 퍼니스의 경우에는 고온으로 인하여 표면이 부풀어 오르는 힐록(hillock)이 발생하는 경우도 있다.
즉, 일반적으로 표시 장치와 같은 큰 기판에 사용되는 배선 재료로는 알루미늄(Al)과 몰리브덴(Mo) 등이 있으며, 이 중 알루미늄(Al)을 퍼니스로 열처리하는 경우에는 힐록이 발생하여 알루미늄(Al)을 배선 재료로 사용할 수 없었다. 이에 반하여 몰리브덴(Mo)은 힐록 문제가 없어 퍼니스로 열처리가 가능하였지만, 알루미늄(Al)에 비하여 비저항이 커서 전압 강하 문제가 더 큰 단점이 있다.
본 실시예에 따른 어닐링 장치를 사용하는 경우 알루미늄(Al)의 배선을 사용하면 힐록이 발생하는지에 대해서 실험하였으며, 그 결과는 도 8에서 도시하고 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 열처리 결과를 보여주는 도면이다.
도 8에서는 알루미늄을 포함하는 배선을 열처리한 후 찍은 사진으로 Ref는 비교를 위하여 추가로 포함시킨 자료이다. 또한, 본 실시예에 따라서 열처리된 시간 및 온도는 각각 240℃에서 8분간 열처리, 270℃에서 8분간 열처리 및 300℃에서 10분간 열처리하였다.
도 8을 참고하면, 가장 높은 온도(300℃)에서 가장 오래(10분)열처리를 한 경우에도 알루미늄(Al)을 포함하는 배선의 표면이 부풀어 오르지 않아 문제가 없는 것을 확인할 수 있다.
그러므로 본 실시예에 따른 어닐링 장치를 사용하면 몰리브덴(Mo)을 포함하는 배선뿐만 아니라 기존에는 사용하기 어려웠던 알루미늄(Al)을 포함하는 배선도 표시 장치에서 배선으로 사용할 수 있다.
이하에서는 도 9를 통하여 표시 장치에서 사용될 수 있는 반도체 물질인 다결정 반도체(Poly silicon)의 면저항(Rs) 특성에 대해서도 살펴본다.
도 9는 일 실시예에 따른 열처리에 따른 면 저항(Rs) 특성을 보여주는 그래프이다.
도 9의 그래프는 x축에서는 열처리한 온도 및 시간을 나타내며, y축에서는 면저항 값(단위: Ω/sq)을 나타낸다. x축에서 Ref는 퍼니스를 사용한 경우이며, 그 외에는 본 실시예에 따른 어닐링 장치 중 회절부(11) 및 난반사 구조를 포함하는 어닐링 장치를 사용하여 열처리 하였다. 또한, 실험에 사용된 다결정 반도체는 p형 불순물이 도핑된 다결정 반도체이다. 불순물이 도핑된 다결정 반도체의 경우는 처음 도핑되면 도핑 이온들이 무질서하게 배열되어 있어 소자의 특성이 나쁘다. 이를 제거하기 위하여 열처리인 어닐링을 진행하며, 마이크로 웨이브를 사용하는 경우에는 마이크로 웨이브가 도핑된 다결정 반도체에만 선택 반응할 수 있는 장점이 있다. 어닐링이 진행되면 무질서하게 배열된 도핑 이온이 균일하게 배열되면서 소자의 특성이 향상된다. 이와 같이 도핑 이온의 배열에 따라서 다결정 반도체의 면저항(Rs)이 변경되므로 이하에서는 면저항 값을 통하여 다결정 반도체의 특성 변화를 살펴본다.
먼저 Ref로 열처리하는 비교예를 살펴본다. 비교예는 퍼니스(furnace)를 사용하여 450℃에서 60분동안 열처리한 것으로 이와 같이 열처리 되는 경우 면저항 값으로 약 2039 Ω/sq를 가진다. Ref의 면저항 값은 기존에 사용되던 값으로 소자가 문제 없이 동작하던 면저항 값이다. 그러므로 본 실시예에 따라서 열처리한 다결정 반도체가 이 정도의 면저항 값을 가지면 퍼니스(furnace)를 대체하더라도 반도체 특성에 문제가 없다.
이에 도 9와 같이 다양한 온도 및 시간을 이용하여 실험하였다.
도 9를 참고하면, 전체적으로 퍼니스를 사용하는 비교예와 비교하면 열처리되는 온도가 낮고, 열처리하는 시간도 획기적으로 짧지만, 그 결과인 면저항(Rs)의 값에는 큰 차이가 없다는 것을 확인할 수 있다. 다만, 240℃ 또는 245℃로 열처리하는 경우에는 상대적으로 면저항값이 높아져 그로 인한 단점이 부각될 수도 있지만, 그 외의 경우에는 면저항도 비교예에 준하거나 작은 값을 가져 동일한 특성을 가지거나 보다 향상된 트랜지스터 특성을 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
또한, 도 9를 참고하면, 시간의 길고 짧음보다는 열처리 되는 온도에 따라서 면저항값이 변하는 것을 확인할 수 있으며, 면저항이 작은 다결정 반도체를 형성하고자 하는 경우에는 본 실시예를 사용하면서도 약 260℃를 넘는 온도로 처리하는 것이 적합하다는 것을 알 수 있다. 여기서 260℃는 도 9에서 245℃와 265℃에 따른 면저항 결과를 기초로 계산하고 오차 범위를 고려한 값이다. 열처리 온도는 도 9에서는 300℃가 최대로 실험한 온도이지만, 이보다 더 높은 온도, 예를 들면 350℃정도 까지는 열처리 가능할 수 있다. 또한, 도 9를 참고하면 실시예에 따른 어닐링 장치는 8 내지 10분정도의 열처리만으로도 충분하여 비교예의 60분에 비하여 획기적으로 열처리 시간을 줄일 수 있다.
또한, 기존의 퍼니스를 사용하는 경우에 비해서 본 실시예에 따른 어닐링 장비를 사용하는 경우에는 소비 전력면에서도 큰 차이가 있다.
도 9에서는 표시 장치에서 다결정 반도체를 사용하더라도 면저항이 크게 변하지 않아 p형 불순물이 기존에 준하는 특성으로 동작하는 것을 확인할 수 있다.
여기에 도 8을 참고하면, 표시 장치에서 사용되는 금속 재료에서도 힐록이 발생하지 않아 퍼니스에서 사용할 수 없었던 재료(알루미늄(Al))까지도 사용할 수 있음을 확인할 수 있다. 그 결과 실시예에 따른 어닐링 장치에 수납될 수 있는 모기판에는 알루미늄을 포함하는 배선이 형성되어 있을 수 있다.
도 8 및 도 9를 종합하면, 본 실시예의 어닐링 장치를 표시 장치에서 사용하는데 적합하다는 것을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
10: 어닐링 장치 100: 기판
11: 회절부 11-1: 슬릿
12: 본체 12-1: 내측면
12-2: 외측면 13: 입사부
15: 마이크로 웨이브 발생부

Claims (20)

  1. 표시 장치용 모 기판을 복수 개 수납하는 본체;
    상기 본체에 제공되는 마이크로 웨이브를 발생시키는 마이크로 웨이브 발생부;
    상기 마이크로 웨이브 발생부에서 상기 마이크로 웨이브를 상기 본체까지 전달하는 입사부; 및
    상기 입사부와 상기 본체 사이에 위치하고, 상기 마이크로 웨이브가 상기 본체로 전달되기 전에 통과하도록 배치되어 있는 회절부를 포함하며,
    상기 회절부는 상기 마이크로 웨이브를 회절시키는 복수의 슬릿을 포함하고,
    복수의 슬릿 각각은 제1 길이를 가지는 폭과 상기 제1 길이보다 작은 제2 길이를 가지는 높이를 가지는 직사각형 모양을 가지며, 상기 제2 길이는 회절 효과가 발생하도록 하기 위하여 상기 마이크로 웨이브의 파장보다 크며,
    상기 입사부는 직사각뿔 모양에서 상기 직사각뿔 모양의 바닥면과 평행한 바닥면을 가지는 직사각뿔을 잘라낸 모양을 가지고, 상기 마이크로 웨이브 발생부에서 상기 회절부를 향하여 폭과 높이가 커지는 오프닝을 가지며,
    상기 본체는 상기 본체의 내부면에는 난반사 구조가 형성되어 있고,
    상기 난반사 구조는 요철 구조이며,
    상기 마이크로 웨이브 발생부는 파장이 50mm인 마이크로 웨이브를 생성하는 듀얼 마그네트론을 포함하고,
    상기 요철 구조의 피치 및 높이는 각각 54mm 내지 66mm의 값을 가지는 어닐링 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 회절부의 상기 슬릿은 상기 폭의 상기 제1 길이는 200mm이고, 상기 높이의 상기 제2 길이는 60mm인 어닐링 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에서,
    상기 입사부는 상기 마이크로 웨이브 발생부에 인접하여 위치하며 270mm 내지 330mm의 높이 및 405mm 내지 495mm의 폭을 가지는 제1 오프닝을 포함하는 어닐링 장치.
  6. 제5항에서,
    상기 입사부는 상기 회절부에 인접하여 위치하며 450mm 내지 550mm의 높이 및 630mm 내지 770mm의 폭을 가지는 제2 오프닝을 더 포함하는 어닐링 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에서,
    상기 난반사 구조의 표면에는 은(Ag)이 코팅되어 있는 어닐링 장치.
  11. 제1항에서,
    상기 본체 및 상기 입사부는 sus (steel use stainless) 재질로 형성되어 있는 어닐링 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 본체 및 상기 입사부는 상기 sus 재질의 표면에 은(Ag)이 코팅되어 있는 어닐링 장치.
  13. 제11항에서,
    상기 회절부는 상기 sus 재질로 형성되어 있는 어닐링 장치.
  14. 제1항에서,
    상기 본체 및 상기 입사부의 내부면에는 은(Ag)이 코팅되어 있는 어닐링 장치.
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