KR20090088282A - Heat treatment apparatus - Google Patents

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Abstract

A thermal process apparatus is provided to perform uniform cooling about a whole substrate by reducing deviation of a cooling speed of the substrate by a thermal barrier installed in one side of a boat in which the substrate is loaded. A chamber provides a thermal process space about a plurality of substrates(10). A boat(5) is arranged inside the chamber. A plurality of substrates is loaded in the boat. A thermal barrier part(100) is installed between the chamber and a plurality of substrates. The thermal barrier part is connected to the boat. The thermal barrier part is made of the same material as the boat. The thermal barrier part is divided into a plurality of parts.

Description

열처리 장치{Heat Treatment Apparatus}Heat Treatment Apparatus {Heat Treatment Apparatus}

본 발명은 반도체 또는 평판 디스플레이 제조를 위한 열처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키기 위해 열처리 공정을 수행하기 위해 배치식 열처리 장치에서 기판이 로딩되는 보트의 양측에 열손실을 방지하는 열차단벽을 설치하여 기판 전체에 걸쳐 균일한 온도 저하가 나타나도록 하는 열처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a heat treatment apparatus for manufacturing a semiconductor or flat panel display. More specifically, a thermal barrier wall for preventing heat loss on both sides of the boat on which the substrate is loaded in a batch heat treatment apparatus to perform a heat treatment process to crystallize amorphous silicon into polysilicon to reduce uniform temperature throughout the substrate It relates to a heat treatment apparatus so that appears.

평판 디스플레이 제조 시 사용되는 대면적 기판 처리 시스템은 크게 증착 장치와 어닐링 장치로 구분될 수 있다. Large-area substrate processing systems used in the manufacture of flat panel displays can be broadly classified into deposition apparatuses and annealing apparatuses.

증착 장치는 평판 디스플레이의 핵심 구성을 이루는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층을 형성하는 단계를 담당하는 장치로서, LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 같은 화학 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리 증착 장치가 있다. 또한, 어닐링 장치는 증착 공정 후에 결정화, 상 변화 등을 위해 수반되는 열처리 단계를 담당하는 장치이다. The deposition apparatus is a device that is responsible for forming a transparent conductive layer, an insulating layer, a metal layer, or a silicon layer, which constitute a core component of a flat panel display, such as low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD). There are physical vapor deposition devices such as chemical vapor deposition devices and sputtering. In addition, the annealing device is a device that is responsible for the subsequent heat treatment step for crystallization, phase change, and the like after the deposition process.

예를 들자면, LCD의 경우에 있어서, 대표적인 증착 장치로는 박막 트랜지스 터(thin film transistor; TFT)의 액티브 물질에 해당하는 비정질 실리콘을 유리 기판 상에 증착하는 실리콘 증착 장치가 있고, 대표적인 어닐링 장치로는 유리 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.For example, in the case of LCD, a typical deposition apparatus includes a silicon deposition apparatus for depositing amorphous silicon corresponding to an active material of a thin film transistor (TFT) on a glass substrate, and a representative annealing apparatus. Furnace includes a silicon crystallization apparatus for crystallizing amorphous silicon deposited on a glass substrate into polysilicon.

일반적으로, 증착 공정과 어닐링 공정은 모두 기판을 소정의 온도로 열처리 공정을 수행해야 한다. In general, both the deposition process and the annealing process require the substrate to be heat treated to a predetermined temperature.

이와 같은 열처리 공정을 수행하기 위해서는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치의 사용이 필수적이다.In order to perform such a heat treatment process, it is necessary to use a heat treatment apparatus capable of heating the substrate.

도 1a는 종래기술에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 단면도이다.1A is a cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus according to the prior art.

도시한 바와 같이, 열처리 장치(1)는 복수개의 기판(10)을 로딩하는 배치식의 보트(5), 보트(5)에 로딩된 기판(10)에 대한 열처리 공간을 제공하는 석영 재질로 이루어지는 챔버(2), 챔버(2) 내에서 열처리 환경을 조성하기 위해 챔버(2)의 외주를 감싸도록 설치된 히터(3), 챔버(2)의 내부에 설치되어 기판(10) 열처리에 필요한 가스를 챔버(2) 내부로 공급하는 가스 공급관(4a), 및 열처리 공정에 사용된 가스를 배출하는 가스 배출관(4b)을 포함하여 구성되어 있다. As shown, the heat treatment apparatus 1 is made of a batch type boat 5 for loading a plurality of substrates 10 and a quartz material for providing a heat treatment space for the substrate 10 loaded in the boat 5. The chamber 2, the heater 3 installed to surround the outer periphery of the chamber 2 to create a heat treatment environment in the chamber 2, the gas required for heat treatment of the substrate 10 is installed inside the chamber 2 The gas supply pipe 4a supplied into the chamber 2 and the gas discharge pipe 4b which discharge the gas used for the heat processing process are comprised.

도 1b는 도 1a의 보트(5)의 구성을 나타내는 사시도로서, 일반적으로 기판(10)을 로딩하는 엔드 이펙터(미도시)에 의해 기판(10)이 보트(5)에 로딩된다. 한편, 경우에 따라서 기판(10)은 평면 형태로 형성되어 기판을 지지하는 홀더(미도시)에 장착된 상태로 보트(10)에 로딩될 수 있다. 한편, 도 1b를 참조하면, 기판(10)은 보트(5)의 일측에 의해 지지되는 것으로 되어 있으나, 이는 설명의 용이 함을 위한 것으로, 실제로는 보트(5)는 기판(10)의 양측에 배치되어 있어서 보트(5)는 기판(10)의 양측을 지지하게 된다.FIG. 1B is a perspective view showing the configuration of the boat 5 of FIG. 1A, in which the substrate 10 is loaded onto the boat 5 by an end effector (not shown) that loads the substrate 10. In some cases, the substrate 10 may be formed in a planar shape and loaded on the boat 10 while being mounted in a holder (not shown) supporting the substrate. Meanwhile, referring to FIG. 1B, the substrate 10 is supported by one side of the boat 5, but for ease of description, the boat 5 is actually provided on both sides of the substrate 10. The boat 5 is arranged to support both sides of the substrate 10.

그러나, 종래의 열처리 장치(1)는 열처리 공정을 수행한 후 챔버(2) 내에서 소정 온도까지 기판(10)을 냉각하는 과정에서 기판의 냉각이 균일하게 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 이는 일반적으로 평판 디스플레이 등에 적용되는 기판(10)이 직사각형의 모양을 가지고 있는 관계로 기판(10)의 각 변의 위치에 따라 냉각 속도가 상이하게 되어 나타나는 현상이다. 즉, 기판(10)의 장변측 중앙부의 열 방출량이 장변측 양단부의 열 방출량보다 작은 관계로 기판의 장변측 양단부의 냉각 속도가 장변측 중앙부의 냉각속도보다 더 빠르게 나타나기 때문에, 열처리 후 기판 냉각시 기판의 위치에 따른 온도 편차가 나타나게 된다. 따라서, 이러한 온도 편차 때문에 기판(10)에 열 변형에 의한 휨(warpage) 현상이 발생하는 문제점이 있었다. However, the conventional heat treatment apparatus 1 has a problem that the cooling of the substrate is not uniformly performed in the process of cooling the substrate 10 to a predetermined temperature in the chamber 2 after performing the heat treatment process. This is a phenomenon in which the cooling rate is different depending on the position of each side of the substrate 10 because the substrate 10 applied to a flat panel display or the like generally has a rectangular shape. That is, since the cooling rate at both ends of the long side is faster than the cooling rate at the center of the long side because the heat dissipation amount of the long side central portion of the substrate 10 is smaller than the heat dissipation amount at the both ends of the long side side, The temperature deviation according to the position of the substrate appears. Therefore, there is a problem that warpage phenomenon due to thermal deformation occurs in the substrate 10 due to such temperature variation.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기판이 로딩되어 있는 보트에 기판의 장변으로의 열 방출을 차단할 수 있도록 열차단벽을 설치하여 열처리 공정이 완료된 후 기판을 냉각할 때 온도 편차 없이 기판 전체적으로 균일하게 냉각이 이루어지도록 하는 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, the temperature difference when cooling the substrate after the heat treatment process is completed by installing a heat shield wall to block the heat emission to the long side of the substrate in the boat loaded substrate It is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus that allows cooling to be performed uniformly throughout the substrate.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열처리 장치는, 폴리 실리콘을 제조하기 위하여 비정질 실리콘이 형성되어 있는 복수개의 기판을 열처리 하는 열처리 장치로서, 상기 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버; 및 상기 챔버 내에 배치되어 상기 복수개의 기판이 로딩되는 보트를 포함하고, 상기 챔버와 상기 복수개의 기판 사이에는 열차단부가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, a heat treatment apparatus according to the present invention comprises: a heat treatment apparatus for heat treating a plurality of substrates on which amorphous silicon is formed in order to manufacture polysilicon, the chamber providing a heat treatment space for the plurality of substrates; And a boat disposed in the chamber, in which the plurality of substrates are loaded, and a heat shield is provided between the chamber and the plurality of substrates.

상기 열차단부는 상기 보트와 연결될 수 있다. The heat shield may be connected to the boat.

상기 열차단부는 상기 기판의 장변측에 대향하여 설치될 수 있다. The heat shield may be provided to face the long side of the substrate.

상기 열차단부는 상기 보트와 동일한 재질로 이루어질 수 있다. The heat shield may be made of the same material as the boat.

상기 열차단부는 복수개의 파트로 분리될 수 있다. The heat shield may be separated into a plurality of parts.

본 발명에 따르면, 챔버의 내부에 장입된 기판을 열처리 한 이후 기판을 냉각할 때 기판이 로딩된 보트의 일측에 설치된 열차단벽에 의해 기판의 장변측의 냉각 속도 편차를 감소시켜 기판 전체에 걸쳐 균일한 냉각이 이루어지도록 하여 기판의 휨(warpage) 현상을 방지하는 효과가 있다. According to the present invention, when the substrate is cooled after the heat treatment of the substrate loaded in the chamber, the cooling speed variation of the long side of the substrate is reduced by the heat barrier wall installed on one side of the boat on which the substrate is loaded, thereby making it uniform throughout the substrate. The cooling is effected to prevent warpage of the substrate.

또한, 본 발명에 따르면, 기판의 열처리 후 기판 냉각시 급속 냉각 유닛을 사용할 수 있어서 기판 열처리 공정의 생산성이 향상되는 효과가 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to use a rapid cooling unit during the substrate cooling after the heat treatment of the substrate has the effect of improving the productivity of the substrate heat treatment process.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하기 위한 챔버가 설치되고, 챔 버의 내부에는 복수개의 기판이 로딩되는 보트가 설치되는 것은 종래의 기술과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Since a chamber for providing a heat treatment space is provided for a plurality of substrates, and a boat in which a plurality of substrates are loaded is installed in the chamber, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치에서 사용하는 보트의 구성을 나타내는 사시도이다. Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the boat used in the heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

도시한 바와 같이, 배치식 열처리 장치에서 사용되는 보트(5)의 일측으로는 열차단벽(100)이 연결 설치되어 있으며, 보트(5)에는 기판(10)의 일측만이 걸려 있고 보트(5)의 일측에 열차단벽(100)이 설치되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 이는 기판(10), 보트(5) 및 열차단벽(100)의 설치 상태를 용이하게 알 수 있도록 하기 위한 것으로, 실제로는 보트(5)는 기판(10)의 양측에 위치되어 있어 기판(10)의 양측이 보트(5)에 걸리고, 열차단벽(100)은 기판(10)이 로딩되어 있는 보트(5) 양측에 설치된다. As shown, a heat shield wall 100 is connected to one side of the boat 5 used in the batch heat treatment apparatus, and only one side of the substrate 10 is suspended from the boat 5 and the boat 5 Although it is shown that the heat shield wall 100 is installed on one side of the board 10, the boat 5 and the heat shield wall 100 to easily know the installation state, in fact, the boat ( 5 is located on both sides of the substrate 10 so that both sides of the substrate 10 are caught by the boat 5, and the heat shield wall 100 is provided on both sides of the boat 5 on which the substrate 10 is loaded.

열차단벽(100)의 설치 위치는 보트(5)에 로딩되는 기판(10)의 장변 측에 대향하는 위치에 설치되는 것이 바람직하다. 이때, 열차단벽(100)과 기판(10)의 장변 사이는 소정의 거리를 두고 이격되도록 하는 것이 바람직하다.The installation position of the thermal barrier wall 100 is preferably installed at a position opposite to the long side of the substrate 10 loaded on the boat (5). At this time, it is preferable to be spaced apart by a predetermined distance between the thermal barrier wall 100 and the long side of the substrate 10.

한편, 보트(5)에 설치되는 열차단벽(100)이 단일 몸체인 경우에는 열차단벽(100)의 설치와 해체시 핸들링이 용이하지 않을 수도 있으므로 열차단벽(100)은 여러 파트로 분리될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 즉, 도 2를 참조하면, 열차단벽(100)은 좌우로 양분되어 구성되어 있으나, 사용자의 편의에 따라 3분할, 4분할 또는 그 이상으로 분할되어 구성될 수도 있다. On the other hand, when the heat shield wall 100 installed in the boat 5 is a single body, the handling may not be easy when the heat shield wall 100 is installed and dismantled so that the heat shield wall 100 can be separated into several parts. It is preferred to be configured. That is, referring to Figure 2, the heat shield wall 100 is divided into left and right, but may be divided into three, four or more divided according to the user's convenience.

보트(5)에 설치되는 열차단벽(100)은 챔버의 내부에서 열처리 공정 수행 도 중 발생되는 고온에도 견딜 수 있어야 하므로, 보트(5)의 제작에 사용되는 재질과 동일한 재질로 하는 것이 바람직하다. Since the thermal barrier wall 100 installed in the boat 5 should be able to withstand the high temperature generated during the heat treatment process in the chamber, it is preferable to use the same material as the material used for the manufacture of the boat 5.

상기와 같이 구성되어 있는 본 발명은 다음과 같이 작용하게 된다. The present invention configured as described above will act as follows.

복수개의 기판에 대하여 열처리 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 챔버의 내부에는 복수개의 기판(10)이 로딩되는 보트(5)가 설치된다. 보트(5)에는 엔드 이펙터(미도시)를 이용하여 복수개의 기판(10)을 로딩한 후, 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화 시키기 위한 열처리 공정을 수행하게 된다. The boat 5 in which the plurality of substrates 10 are loaded is installed in the chamber that provides a space for performing the heat treatment process on the plurality of substrates. After the boat 5 is loaded with a plurality of substrates 10 using an end effector (not shown), a heat treatment process for crystallizing amorphous silicon into polysilicon is performed.

열처리 공정을 수행하는 도중에 기판의 변형을 방지하기 위하여, 기판(10)은 기판 홀더(미도시)에 장착된 상태로 보트(5)에 로딩되는 것이 바람직하다. In order to prevent deformation of the substrate during the heat treatment process, the substrate 10 is preferably loaded in the boat 5 while being mounted on a substrate holder (not shown).

비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화 시키기 위한 열처리 공정이 진행될 때 챔버 내부의 온도는 500 내지 700 ℃ 수준으로 유지하며, 열처리 공정이 끝나면 기판(10)의 열 충격을 방지하기 위하여 챔버(2) 내부의 온도를 300 내지 400 ℃ 수준까지 냉각시킨 다음에 기판(10)을 챔버(2) 외부로 취출한다.When the heat treatment process for crystallizing amorphous silicon into polysilicon proceeds, the temperature inside the chamber is maintained at a level of 500 to 700 ° C. After the heat treatment process is completed, the temperature inside the chamber 2 to prevent thermal shock of the substrate 10. After cooling to 300 to 400 ℃ level the substrate 10 is taken out of the chamber (2).

이때, 기판(10)이 로딩되어 있는 보트(5)의 양측, 특히 기판(10)의 장변을 커버하는 부위에는 복수개의 파트가 연결되어 이루어진 열차단벽(100)이 설치되어 있기 때문에 열차단벽(100)은 기판(10)의 장변 측에서 방출되는 열을 차단하여 냉각의 진행을 더디게 한다. 즉, 열차단벽(100)은 기판(10)의 장변측 중심부의 열 방출량과 장변측 양단부의 열 방출량의 차이를 감소시켜, 기판(10)의 장변측 위치에 따른 냉각 속도의 편차를 줄여줌으로써 기판(10)이 전체적으로 균일하게 냉각되어서 열 변형에 의한 기판의 휨(warpage) 현상이 나타나지 않게 된다. At this time, since both sides of the boat 5 on which the substrate 10 is loaded, particularly the long side of the substrate 10, are provided with a thermal barrier wall 100 formed by connecting a plurality of parts, the thermal barrier wall 100 is provided. ) Blocks the heat emitted from the long side of the substrate 10 to slow the progress of cooling. That is, the thermal barrier wall 100 reduces the difference between the heat dissipation amount at the center of the long side of the substrate 10 and the heat dissipation amount at both ends of the long side, thereby reducing the variation in the cooling rate according to the position of the long side of the substrate 10. 10 is uniformly cooled as a whole so that warpage of the substrate due to thermal deformation does not appear.

또한, 본 발명은 상술한 바와 같이 열차단벽(100) 설치에 따라 기판의 위치에 따른 냉각 속도의 편차를 줄여줄 수 있기 때문에 기판 열처리시 완료된 후 기판을 빠르게 냉각시킬 수 있는 급속 냉각 유닛(rapid cooling unit)을 설치할 수 있어서 기판 열처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 즉, 종래의 열처리 장치에 기판 열처리 공정의 생산성 향상을 위한 급속 냉각 유닛을 설치하게 되면 기판의 위치에 따른 냉각 속도의 편차를 더욱 심하게 하는 문제점이 있어서 급속 냉각 유닛을 설치하는 데에 제한이 있었는데, 본 발명에서는 열차단벽을 설치함으로써 이러한 문제점을 해결할 수 있다.In addition, the present invention can reduce the variation in the cooling rate according to the position of the substrate in accordance with the installation of the thermal barrier wall 100 as described above, the rapid cooling unit (rapid cooling) that can quickly cool the substrate after completion of the substrate heat treatment unit) can be provided to improve the productivity of the substrate heat treatment process. That is, when the rapid cooling unit for the productivity of the substrate heat treatment process is installed in the conventional heat treatment apparatus, there is a problem that the variation of the cooling rate according to the position of the substrate is more severe, there is a limitation in installing the rapid cooling unit. In the present invention, such a problem can be solved by installing a thermal barrier.

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.Although the present invention has been shown and described with reference to preferred embodiments as described above, it is not limited to the above embodiments and various modifications made by those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. Modifications and variations are possible. Such modifications and variations are intended to fall within the scope of the invention and the appended claims.

도 1a는 종래기술에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 단면도.Figure 1a is a cross-sectional view showing the configuration of a heat treatment apparatus according to the prior art.

도 1b는 도 1a의 보트의 구성을 나타내는 사시도.FIG. 1B is a perspective view showing the configuration of the boat of FIG. 1A. FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치에서 사용하는 보트의 구성을 나타내는 사시도.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of the boat used in the heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 열처리 장치1: heat treatment device

2: 챔버2: chamber

3: 히터3: heater

4a: 가스 공급관4a: gas supply pipe

4b: 가스 배출관4b: gas discharge pipe

5: 보트5: boat

10: 기판10: Substrate

100: 열차단벽100: thermal barrier

Claims (5)

폴리 실리콘을 제조하기 위하여 비정질 실리콘이 형성되어 있는 복수개의 기판을 열처리 하는 열처리 장치로서,A heat treatment apparatus for heat-treating a plurality of substrates on which amorphous silicon is formed to manufacture poly silicon, 상기 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버; 및A chamber providing a heat treatment space for the plurality of substrates; And 상기 챔버 내에 배치되어 상기 복수개의 기판이 로딩되는 보트A boat disposed in the chamber and loaded with the plurality of substrates 를 포함하고,Including, 상기 챔버와 상기 복수개의 기판 사이에는 열차단부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.And a heat shield is provided between the chamber and the plurality of substrates. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 열차단부는 상기 보트와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.And the heat shield is connected to the boat. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 열차단부는 상기 기판의 장변측에 대향하여 설치되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.And the heat shield is provided to face the long side of the substrate. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 열차단부는 상기 보트와 동일한 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.The heat shield is a heat treatment apparatus, characterized in that made of the same material as the boat. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 열차단부는 복수개의 파트로 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치. The heat shield is heat treatment apparatus characterized in that can be separated into a plurality of parts.
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