KR200459208Y1 - 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 처리 중 기판 가열시에는 히터를 동작시켜 열을 기판의 중앙으로 공급하고 기판 냉각시에는 가스를 기판의 중앙으로 공급하여 기판의 위치에 따른 온도 편차를 감소시킴으로써 기판의 휨을 방지할 수 있는 열 및 가스 공급 장치가 개시된다. 본 고안은 기판 처리시 기판의 휨 방지를 위하여 상기 기판에 대하여 열 및 가스를 공급하는 장치로서, 내부에 히터(500)가 배치되는 바디부(200); 및 바디부(200) 외측에 배치되고 단부에 가스 분사홀(400)이 형성되는 가스 공급부(300)를 포함하고, 히터(500)로부터 발산되는 열 또는 가스 공급부(300)의 가스 분사홀(400)로부터 분사되는 가스를 기판(10)의 중앙부에 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치{APPARATUS FOR SUPPLYING HEAT AND GAS FOR PREVENTING SUBSTRATE WARPAGE}
본 고안은 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 기판 처리 중 기판 가열시에는 히터를 동작시켜 열을 기판의 중앙으로 공급하고 기판 냉각시에는 가스를 기판의 중앙으로 공급하여 기판의 위치에 따른 온도 편차를 감소시킴으로써 기판의 휨을 방지할 수 있는 열 및 가스 공급 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 제조시 사용되는 대면적 기판 처리 시스템은 크게 증착 장치와 어닐링 장치로 구분될 수 있다.
반도체, 평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 어닐링(annealing) 장치는 실리콘 웨이퍼나 글래스와 같은 기판 상에 증착되어 있는 소정의 박막에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위하여 필수적인 열처리 단계를 담당하는 장치이다.
예를 들어, 액정 디스플레이 및 박막형 결정질 실리콘 태양전지에 있어서 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 대표적인 어닐링 장치이다. 통상적으로 비정질 실리콘의 결정화를 위해서는 최소한 550 내지 600℃의 온도가 필요하다. 즉, 어닐링 장치는 기판 상에 형성되어 있는 박막에 열을 인가하는 기판 처리 장치로서, 어닐링 장치에 의하여 기판에도 박막과 마찬가지로 열이 인가된다.
그러나, 일반적인 기판 처리 장치는 기판에 열을 인가하는 히터(발열체)가 기판의 주위를 둘러싸는 형태로 배치되기 때문에, 기판 가열시 기판의 중앙부가 가장자리보다 온도가 늦게 상승하여 기판의 위치에 따라 온도 차이가 발생하였다. 또한, 기판 처리가 완료되어 기판의 냉각시에는 기판의 중앙부가 가장자리보다 온도가 늦게 하강하여 역시 기판의 위치에 따라 온도 차이가 발생하였다. 이는 기판 처리 과정에서 기판의 위치에 따라 열 유입량과 방출량의 차이로 인하여 기판의 휨(warpage) 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 기판의 가열 및 냉각시 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 기판 냉각시 기판의 중앙은 기판의 가장자리보다 열 방출이 늦어 온도가 높아 온도 편차가 발생하는 것을 알 수 있다. 기판 가열시에는 기판 냉각시와는 반대의 현상이 나타난다. 이로 인하여, 도 2를 참조하면, 기판의 온도 편차에 의해 기판(10)의 장변 또는 단변의 중앙부 부근에서 기판이 부풀어 오르는 기판의 휨 현상이 발생하는 문제점이 있었다.
특히, 평판 디스플레이 및 태양전지에서와 같이 융점이 낮은 기판을 사용하는 경우에 기판의 휨 현상은 더욱 문제가 되며, 이러한 기판의 휨 현상은 최근 기판 사이즈가 커짐에 따라 더 큰 문제점으로 대두되면서 평판 디스플레이 및 태양전지의 생산성 저하에 직접적으로 영향을 주고 있는 실정이다.
이에 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판 처리를 위한 기판 가열시에는 기판의 중앙부에 히터를 이용하여 열을 공급하여 기판의 위치에 따른 온도 편차를 감소시킬 수 있는 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 기판 처리 후 기판 냉각시에는 기판의 중앙부에 가스를 분사하여 기판의 위치에 따른 온도 편차를 감소시킬 수 있는 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치는, 기판 처리시 기판의 휨 방지를 위하여 상기 기판에 대하여 열 및 가스를 공급하는 장치로서, 내부에 히터가 배치되는 바디부; 및 상기 바디부의 외측에 배치되고 단부에 가스 분사홀이 형성되는 가스 공급부를 포함하고, 상기 히터로부터 발산되는 열 또는 상기 가스 공급부의 상기 가스 분사홀로부터 분사되는 가스를 상기 기판의 중앙부에 공급하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 고안에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치는, 기판 처리시 기판의 휨 방지를 위하여 상기 기판에 대하여 열 및 가스를 분사하는 장치로서, 내부에 히터가 배치되고 단부에 가스 분사홀이 형성되는 바디부를 포함하고, 상기 히터로부터 발산되는 열 또는 상기 가스 분사홀로부터 분사되는 가스를 상기 기판의 중앙부에 공급하는 것을 특징으로 한다.
상기 히터로부터 발산되는 열은 기판 처리 전에 상기 기판의 가열시에 공급되고, 상기 가스 분사홀로부터 분사되는 가스는 기판 처리 후에 상기 기판의 냉각시에 공급될 수 있다.
상기 바디부는 상기 기판의 하측에 배치되고, 상기 가스 분사홀은 상기 기판의 하측과 대향되게 배치될 수 있다.
상기 히터는 코일형 히터, 할로겐 램프형 히터를 포함할 수 있다.
상기 가스 공급부는 상기 바디부의 양 측면 및 일 단부면에 접촉되게 배치될 수 있다.
상기 가스 분사홀은 복수개이며, 상기 복수개의 분사홀은 `ㄷ`자 형태로 배치될 수 있다.
상기 가스 분사홀은 복수개이며, 상기 복수개의 분사홀은 `ㅁ`자 형태로 배치될 수 있다.
상기 가스는 아르곤, 질소, 헬륨을 포함할 수 있다.
본 고안에 따르면, 기판 처리를 위한 기판 가열시에는 기판의 중앙부에 열을 공급하고 기판 처리 후 기판 냉각시에는 기판의 중앙부에 가스를 공급하여 기판의 가열 및 냉각이 균일하게 이루어지도록 함으로써 기판의 위치에 따른 온도 편차를 감소시켜 기판의 변형을 방지하는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래기술에 따른 기판의 냉각시 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 고안의 제1 실시예에 따른 바디부와 가스 공급부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 고안의 제1 실시예에 따른 바디부와 가스 공급부의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 고안의 제1 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치의 사용 상태의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 A 부분의 상세 도면이다.
도 8은 본 고안의 제1 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치의 사용 상태의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 고안의 제2 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
제1 실시예
도 3은 본 고안의 제1 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치(100)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 고안의 제1 실시예에 따른 바디부(200)와 가스 공급부(300)의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 고안의 제1 실시예에 따른 바디부(200)와 가스 공급부(300)의 구성을 나타내는 정면도이다.
먼저, 배치식 기판처리 장치(미도시)의 기본적인 구성 및 동작 원리 등은 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 더 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 배치식 기판처리 장치의 챔버(미도시)에 장입되는 보트(20)는 복수개의 기판(10)을 로딩할 수 있도록 구성되어 있다. 도면에는 기판 지지 프레임만이 도시되어 있으나, 이는 도시상의 편의를 위한 것으로 실제로는 보트(20)는 기판 지지 프레임 이외에 수직 프레임, 하부 프레임 등을 포함할 수 있다. 보트의 구성과 동작은 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 더 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치(100)는 바디부(200) 및 가스 공급부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
바디부(200)는 기판(10)의 하부측에 배치되어, 후술하는 히터(500) 및 가스 공급부(300)에 의해 기판(10) 중앙으로 열 및 가스를 공급할 수 있도록 한다. 바디부(200)는 보트(20)에 로딩되는 복수개의 기판(10) 각각에 대응할 수 있도록 설치된다.
바디부(200)는 소정의 길이와 직경으로 형성되는 관 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 바디부(200)는 원형관 형상으로 형성되지만, 다른 형상(예를 들어 사각형관)으로 형성될 수도 있다. 여기서, 바디부(200)의 길이는 바디부(200)가 소정의 위치로부터 연장되어 바디부(200)의 단부에 형성되는 후술하는 가스 분사홀(400)이 기판(10)의 중앙 하부에 위치될 수 있는 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
바디부(200)는 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 이는 기판(10)을 보트(20)에 로딩 및 언로딩할 때 바디부(200)를 이동시켜 기판(10)의 로딩 및 언로딩을 용이하게 하기 위함이다.
바디부(200)의 내측으로는 히터(500)가 배치된다. 히터(500)의 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
바디부(200)의 외측으로는 가스 공급부(300)가 배치된다. 가스 공급부(300)는 기판 처리 후 기판의 냉각시 기판(10)의 중앙부에 가스를 공급할 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 가스 공급부(300)는 바디부(200)의 양측으로 배치될 수 있다. 바디부(200) 양측에 배치되는 가스 공급부(300)의 단부는 서로 연결됨으로써, 바디부(200)의 단부측에도 가스 공급부(300)가 배치될 수 있다. 이와 같이 가스 공급부(300)의 연결에 의해 가스 공급부(300)의 단부는 ‘ㄷ’형태로 형성될 수 있다.
가스 공급부(300)는 소정의 길이와 직경을 갖는 관 형태로 형성될 수 있다. 가스 공급부(300)의 단면 형태는 원형으로 형성될 수 있지만 반드시 원형으로 한정되는 것은 아니다. 다만, 바람직하게는 가스 공급부(300)의 단면 형태는 바디부(200)의 단면 형태와 동일하게 형성될 수 있다. 가스 공급부(300)의 길이는 바디부(200)의 길이와 동일하게 형성될 수 있다.
바디부(200)와 가스 공급부(300)의 재질은 석영을 포함할 수 있다.
가스 공급부(300)에는 기판(10)으로 가스를 분사하는 가스 분사홀(400)이 형성된다. 가스 분사홀(400)은 가스 공급부(300)를 통해 공급된 가스를 기판(10)으로 공급한다. 가스 분사홀(400)은 기판(10)의 하부면과 대향하게 형성되어, 가스 분사홀(400)에서 분사되는 가스가 기판(10)의 하부면에 수직으로 접촉할 수 있도록 한다. 가스 분사홀(400)은 바디부(200) 양측의 가스 공급부(300)의 단부와 단부를 연결하는 부위에 복수개로 형성됨으로써, ‘ㄷ’형태로 형성되어 배치될 수 있다.
여기서, 가스 분사홀(400)을 통해 공급되는 가스는 아르곤, 질소, 헬륨을 포함할 수 있다.
기판 처리를 위한 기판 가열시, 히터(500)는 기판(10)의 중앙부로 열을 공급한다. 히터(500)는 소정의 길이를 갖는 로드 형태의 히터 지지부(510)의 단부에 부착된 상태에서 바디부(200)의 내측에 배치된다. 이때, 히터(500)는 바디부(200)의 단부에 위치되도록 함으로써 히터(500)에서 발생된 열이 기판(10) 중앙부로 공급되는 것을 용이하게 할 수 있다. 히터(500)는 바디부(200)의 중심축 상에 설치되고, 바디부(200)의 내주면과는 일정한 거리로 이격되도록 한다.
히터(500)는 코일형 히터 또는 할로겐 램프형 히터를 포함할 수 있다
히터(500)에서의 열 발생을 위해 히터(500)에 연결되는 전원선(미도시)은 히터 지지부(510)의 외주측에 코일 형태로 감긴 상태로 배치될 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 고안의 제1 실시예는 다음과 같이 동작할 수 있다.
도 6은 본 고안의 제1 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치(100)의 사용 상태의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 A 부분의 상세 도면이다.
도 8은 본 고안의 제1 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치(100)의 사용 상태의 다른 예를 나타내는 도면이다.
보트(20)에 기판을 로딩한 후, 보트(20)를 챔버 내측으로 이동시키는 과정은 기판 처리의 일반적인 과정과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
기판(10)이 로딩될 때, 바디부(200)는 보트(20)의 일측으로 이동시켜 기판의 로딩을 용이하게 한다. 이는 기판(10)이 언로딩되는 경우에도 동일하게 적용된다.
기판(10)이 로딩될 때, 고온으로 기판 처리가 이루어지는 경우에는 기판(10)은 기판의 변형을 방지하기 위해 홀더(12)에 안착된다. 이 경우에는, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 홀더(12)의 하부에서 홀더(12)로 열 및 가스를 공급한다.
한편, 도 8을 참조하면, 기판(10)이 로딩될 때, 기판 처리의 온도가 크게 높지 않다면 기판(10)은 홀더에 안착되지 않고 기판(10) 단독으로 보트(20)에 로딩될 수 있다. 이 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 기판(10)의 하부에서 기판(10)으로 열 및 가스를 공급한다.
이를 좀 더 상세히 설명한다.
기판(10)의 로딩이 완료된 후, 바디부(200)는 기판(10)의 하부에 위치된 상태에서 기판 처리를 위하여 챔버(미도시)의 발열체(미도시)를 동작시켜 기판을 가열한다.
이와 동시에, 바디부(200)의 내측에 배치되어 있는 히터(500)를 동작시켜 기판(10)의 중앙부로 열을 인가함으로써 기판(10)의 위치(중앙과 가장자리)에 따른 온도 편차가 발생하지 않도록 한다.
기판 가열시, 기판의 전체적인 온도가 기판 처리에 필요한 수준으로 상승하면 히터(500)의 동작은 정지되도록 한다.
기판 처리 후 기판 냉각시에는 기판(10)의 일측으로 가스를 공급하는 한편, 가스 공급부(300)의 가스 분사홀(400)을 통해 기판(10)의 중앙부로 가스를 분사함으로써, 기판(10)의 위치(중앙과 가장자리)에 따른 온도 편차가 발생하지 않도록 한다.
이때, 기판(10)으로 공급되는 가스는 일반적인 기판 처리 과정에서 기판(10)의 냉각을 위해 공급되는 냉각용 가스와 동일한 온도를 유지하는 것이 바람직하며, 가스의 온도는 상온이어도 가능하다.
제2 실시예
도 9는 본 고안의 제2 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치(100A)의 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시예에서는 이전의 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 실시예에 따른 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치(100)는 바디부(200)를 포함한다.
바디부(200)는 기판(10)의 하부에 배치되어 기판(10)으로 열 및 가스를 공급한다. 내측으로 히터(500)가 배치되어 있는 바디부(200)의 내주면과 히터(500) 사이의 공간으로는 가스가 유입될 수 있다.
바디부(200)의 단부에는 가스 분사홀(400)이 복수개로 형성된다. 가스 분사홀(400)은 기판 온도 하강 단계에서 기판(10)의 중앙부로 가스를 공급한다. 이때, 가스의 균일한 공급을 위해 복수개의 가스 분사홀(400)은 ‘ㅁ’형태로 배치되어 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 본 실시예의 동작은 이전의 실시예의 동작과 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 고안은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 고안과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
10: 기판
12: 홀더
20: 보트
100, 100A: 열 및 가스공급장치
200: 바디부
300: 가스 공급부
400: 가스 분사홀
500: 히터
510: 히터 지지부

Claims (9)

  1. 기판 처리시 기판의 휨 방지를 위하여 상기 기판에 대하여 열 및 가스를 공급하는 장치로서,
    내부에 히터가 배치되는 관 형상의 바디부; 및
    상기 바디부의 외측에 배치되고 단부에 가스 분사홀이 형성되는 관 형상의 가스 공급부를 포함하고,
    상기 히터로부터 발산되는 열 또는 상기 가스 공급부의 상기 가스 분사홀로부터 분사되는 가스를 상기 기판의 중앙부에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  2. 기판 처리시 기판의 휨 방지를 위하여 상기 기판에 대하여 열 및 가스를 분사하는 장치로서,
    내부에 히터가 배치되고 단부에 가스 분사홀이 형성되는 관 형상의 바디부를 포함하고,
    상기 히터로부터 발산되는 열 또는 상기 가스 분사홀로부터 분사되는 가스를 상기 기판의 중앙부에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 히터로부터 발산되는 열은 기판 처리 전에 상기 기판의 가열시에 공급되고, 상기 가스 분사홀로부터 분사되는 가스는 기판 처리 후에 상기 기판의 냉각시에 공급되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 바디부는 상기 기판의 하측에 배치되고, 상기 가스 분사홀은 상기 기판의 하측과 대향되게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 히터는 코일형 히터 또는 할로겐 램프형 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상기 바디부의 양 측면 및 일 단부면에 접촉되게 배치되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 상호 연결되고, 상기 가스 분사홀은 복수개이며, 상기 복수개의 분사홀은 'ㄷ'자 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 가스 분사홀은 복수개이며, 상기 복수개의 분사홀은 'ㅁ'자 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 가스는 아르곤, 질소, 헬륨을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치.
KR2020100003166U 2010-03-26 2010-03-26 기판 휨 방지를 위한 열 및 가스 공급 장치 KR200459208Y1 (ko)

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