KR20090097053A - A warpage preventing method for glass substrate - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 글래스 기판의 휨 방지 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 글래스 기판에 대한 열처리 공정이 끝난 후 글래스 기판을 냉각시키는 과정 수행 도중 기판의 장변 또는 단변 측에서 기판을 향하여 기체를 분사하여 글래스 기판의 위치에 따른 온도 편차를 감소시킴으로써 열처리 수행 후 냉각 도중 기판의 휨을 방지할 수 있는 글래스 기판의 휨 방지방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method of preventing warpage of a glass substrate. In more detail, during the process of cooling the glass substrate after the heat treatment process for the glass substrate, the gas is sprayed toward the substrate from the long side or the short side of the substrate to reduce the temperature deviation according to the position of the glass substrate, thereby cooling the glass substrate. The present invention relates to a method of preventing warpage of a glass substrate that can prevent warpage of the substrate.
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. Annealing devices used in the manufacture of semiconductors, flat panel displays, and solar cells are responsible for the heat treatment steps necessary for processes such as crystallization and phase change for a predetermined thin film deposited on a substrate such as a silicon wafer or glass. to be.
예를 들어, 액정 디스플레이 및 박막형 결정질 실리콘 태양전지에 있어서 글래스 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.For example, in an LCD and a thin film crystalline silicon solar cell, a silicon crystallization device that crystallizes amorphous silicon deposited on a glass substrate with polysilicon is a typical annealing device. Typically a temperature of at least 550-600 ° C. is required for the crystallization of amorphous silicon.
즉, 일반적으로, 어닐링 장치는 글래스 기판 상에 형성되어 있는 박막에 열을 인가하는 열처리 장치로서, 어닐링 장치에 의하여 기판에도 박막과 마찬가지로 열이 인가된다. That is, generally, the annealing apparatus is a heat treatment apparatus which applies heat to the thin film formed on the glass substrate, and heat is applied also to a board | substrate similarly to a thin film by an annealing apparatus.
그러나, 통상적인 열처리 방법으로는 열처리 공정이 끝나고 냉각 과정에서 글래스 기판의 위치에 따른 열 방출량의 차이로 인하여 기판의 휨(warpage) 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 특히, 평판 디스플레이 및 태양전지에서와 같이 융점이 낮은 글래스 기판을 사용하는 경우에 기판의 휨 현상은 더욱 문제가 되며, 이러한 기판의 휨 현상은 생산성 저하에 직접적으로 영향을 준다. However, in the conventional heat treatment method, there is a problem that warpage of the substrate occurs due to a difference in heat release amount depending on the position of the glass substrate during the heat treatment process and the cooling process. In particular, in the case of using a glass substrate having a low melting point, such as in a flat panel display and a solar cell, the warpage of the substrate becomes more problematic, and the warpage of the substrate directly affects the decrease in productivity.
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 글래스 기판의 냉각시 발생되는 문제점을 나타내는 도면이다. 1A to 1D are diagrams illustrating a problem generated when cooling a glass substrate according to the prior art.
도 1a를 참조하면, 챔버(1)에 장입되어 있는 글래스 기판(10)에 대한 열처리 공정이 종료되면 글래스 기판(10)은 여러 방향으로 열을 방출하며 냉각된다. 도 1a에서 글래스 기판(10) 상에 표시된 화살표는 냉각 과정에서 기판에서의 열 방출량은 나타낸다. Referring to FIG. 1A, when the heat treatment process for the
도 1b는 글래스 기판(10)의 냉각 과정에서 기판 위치에 따라 열 방출량이 달라 온도 편차가 나타나는 현상을 나타내는 도면이다. 즉, 글래스 기판(10)은 냉각시 기판의 장변 또는 단변의 중앙부가 주변부에 비하여 냉각 속도가 느리기 때문에, 도시한 바와 같이 기판의 장변 또는 단변의 중앙부와 주변부간에 온도 편차가 생긴다.FIG. 1B is a view illustrating a phenomenon in which a temperature deviation is generated depending on the position of the substrate in the cooling process of the
따라서, 종래의 열처리 방법에서는 상술한 바와 같은 냉각 과정 중에 기판 위치에 따른 온도 편차에 의하여 도 1c에 도시한 바와 같이 글래스 기판(10)의 장변 또는 단변의 중앙부 부근(a)에서 기판이 부풀어 오르는 기판의 휨 현상이 발생하는 문제점이 있었다(도 1d 참조). Therefore, in the conventional heat treatment method, the substrate is swelled in the vicinity of the central portion (a) of the long side or the short side of the
이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열처리 공정이 종료된 후 글래스 기판 냉각 도중 기판을 향하여 기체를 분사하여 글래스 기판의 냉각 도중 글래스 기판의 위치에 따른 온도 편차를 감소시켜 글래스 기판의 온도 편차에 의한 기판의 변형을 방지할 수 있는 글래스 기판의 휨 방지방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. Accordingly, the present invention has been made in order to solve the above problems, after the heat treatment process is finished, the gas is sprayed toward the substrate during the cooling of the glass substrate to reduce the temperature variation according to the position of the glass substrate during the cooling of the glass substrate glass substrate An object of the present invention is to provide a method of preventing warpage of a glass substrate that can prevent deformation of the substrate due to a temperature deviation of.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 글래스 기판의 휨 방지 방법은, 기판 상에 형성된 박막을 열처리 하는 방법으로서, (a) 제1 기판 상에 제2 기판을 평판 디스플레이용 글래스 기판의 열처리가 완료된 후 냉각 과정에서 상기 글래스 기판의 일측으로부터 상기 글래스 기판을 향하여 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the warp prevention method of the glass substrate which concerns on this invention is a method of heat-processing the thin film formed on the board | substrate, (a) heat-processing a glass substrate for flat panel displays with a 2nd board | substrate on a 1st board | substrate. After the completion of the cooling process, the gas is supplied toward the glass substrate from one side of the glass substrate.
상기 글래스 기판의 임의의 장변 또는 임의의 단변 측으로부터 상기 글래스 기판을 향하여 가스를 공급할 수 있다. Gas can be supplied toward the glass substrate from any long side or any short side of the glass substrate.
상기 글래스 기판의 임의의 장변 및 임의의 단변 양측으로부터 상기 글래스 기판을 향하여 가스를 공급할 수 있다. Gas may be supplied toward both sides of the glass substrate from any long side and any short side of the glass substrate.
상기 가스의 유량은 상기 글래스 기판의 임의의 장변 또는 임의의 단변의 위치에 관계없이 동일할 수 있다. The flow rate of the gas may be the same regardless of the position of any long side or any short side of the glass substrate.
상기 가스의 유량은 상기 글래스 기판의 임의의 장변 또는 임의의 단변의 위치에 따라 제어될 수 있다. The flow rate of the gas may be controlled according to the position of any long side or any short side of the glass substrate.
상기 가스의 유량은 상기 글래스 기판의 임의의 장변 또는 임의의 단변의 중앙부에서 가장 크도록 제어될 수 있다. The flow rate of the gas may be controlled to be the largest at the central portion of any long side or any short side of the glass substrate.
상기 가스는 아르곤, 질소, 헬륨을 포함할 수 있다. The gas may include argon, nitrogen, helium.
본 발명에 따르면, 글래스 기판에 대한 열처리 공정이 종료된 후 글래스 기판 냉각 도중 글래스 기판의 장변 또는 단변 측에서 기판의 표면을 향하여 기체를 분사하여 글래스 기판의 냉각이 균일하게 이루어지도록 함으로써 글래스 기판의 냉각 시 위치에 따른 온도 편차를 감소시켜 글래스 기판의 온도 편차에 의한 기판의 변형을 방지하는 효과가 있다. According to the present invention, the glass substrate is cooled by uniformly cooling the glass substrate by injecting gas toward the surface of the substrate from the long side or the short side of the glass substrate after the heat treatment process for the glass substrate is finished. There is an effect of preventing the deformation of the substrate due to the temperature deviation of the glass substrate by reducing the temperature deviation according to the time position.
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.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 기판의 휨 방지방법의 수행을 위해 사용되는 기체 분사 장치의 구성을 나타내는 사시도이다. 도시한 바와 같이, 배치식 열처리 장치의 챔버(미도시)에 장입되는 보트(5)는 복수개의 글래스 기판(10)을 로딩할 수 있도록 구성되어 있다. 도면에는 보트(5)가 글래스 기판(10)의 장변만을 지지하는 것으로 도시되어 있으나, 이는 도시상의 편의를 위한 것으로 실 제로는 보트(5)는 글래스 기판(10)의 양측 장변을 지지할 수 있게 구성된다. 또한, 보트(5)는 기판(10)의 양측 단변을 지지할 수 있으나, 기판(10)의 안정적 지지를 위해 기판(10)의 장변측을 지지하도록 형성되는 것이 바람직하다.Figure 2 is a perspective view showing the configuration of a gas injection apparatus used for performing the warp prevention method of the glass substrate according to an embodiment of the present invention. As shown, the
그리고, 보트(5)에 로딩되어 있는 글래스 기판(10)의 단변 또는 장변 측으로는 복수개의 가스 공급관(100)이 일정 간격으로 설치된다. 이때, 가스 공급관(100)의 설치 개수는 글래스 기판(10)의 크기에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 가스 공급관(100)의 표면에는 글래스 기판(10)으로 냉각용 기체를 분사하는 가스 구멍(110)이 일정 간격으로 형성된다. 이때, 가스 공급관(100)의 파손시 수리가 용이하게 하기 위해 가스 공급관의 교체가 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 도 3에는 본 발명에서 사용하는 가스 공급관의 일 예가 도시되어 있다. In addition, a plurality of
한편, 도 2에 의하면 복수개의 가스 공급관(100)은 글래스 기판(10)의 단변 측에 설치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 가스 공급관(100)의 설치 위치는 이에 한정되지 않는다. 즉, 도 4a에 도시한 바와 같이 가스 공급관(100)의 글래스 기판(10)의 단변 측에 설치될 수 있지만, 도 4b에 도시한 바와 같이 가스 공급관(100)은 글래스 기판(10)의 장변측에 설치될 수도 있다. 또한, 도 4c에 도시한 바와 같이 글래스 기판(10)의 장변과 단변에 각각 설치될 수도 있다. On the other hand, although the plurality of
가스 공급관(100)의 표면에는 글래스 기판(10) 측을 향하여 냉각용 기체가 분사되는 가스 구멍(110)이 일정 간격으로 형성되어 있다. 가스 공급관(100)은 챔버 내부에서의 열처리에 사용되는 열에 대한 내구성을 갖도록 하기 위해 석영으로 제작되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.On the surface of the
가스 공급관(100) 상에는 보트에 장착되어 있는 글래스 기판을 향하여 가스 구멍(110)이 일정한 간격으로 복수개로 형성된다. 이때, 가스 공급관(100)의 일단은 폐쇄되도록 형성하여 외부에서 공급되는 가스가 가스 구멍(110)을 통해서만 공급될 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이때 공급되는 가스는 아르곤, 질소 또는 헬륨일 수 있다. On the
챔버 내에 장입되는 복수개의 기판마다 가스 구멍(110)에서 나오는 가스와 일 대 일로 대응할 수 있도록 가스 구멍(110)의 개수와 챔버에 장입되는 기판의 개수를 동일하게 하는 것이 바람직하다.It is preferable to equalize the number of the
가스 구멍(110)의 형성 간격은 보트에 장착되는 기판의 간격과 동일하지만, 가스 구멍(110)의 중심축은 기판과 기판의 중간 위치에 위치시켜 가스 구멍(110)으로부터 나오는 가스가 기판의 상부를 지나가도록 하는 것이 바람직하다.The spacing of the
글래스 기판(10)의 장변 또는 단변의 중앙부는 주변부보다 냉각 속도가 느리므로 이를 감안하여 글래스 기판(10)의 장변 또는 단변 측에 복수개로 설치되는 가스 공급관(100)의 위치에 따라 가스 분사량이 다르도록 제어하되, 장변 또는 단변의 중앙부에서 가스 분사량이 가장 크도록 제어하는 것이 바람직하다. 이로써 글래스 기판(10)의 장변 또는 단변의 중앙부의 냉각 속도를 더 빠르게 하여 온도 편차를 더욱 줄일 수 있다.Since the central portion of the long side or short side of the
가스 분사량은 가스 공급관(100)의 가스 구멍(110)의 크기를 조절하여 제어될 수 있다. 즉, 예를 들어, 기판(10)의 장변 또는 단변의 중앙부에 설치된 가스 공급관(100)에 형성된 가스 구멍(110)을 그 외의 위치에 설치된 가스 공급관(100) 의 가스 구멍(110)의 직경보다 크게 형성하면, 장변 또는 단변의 중앙부에서 가스 분사량이 가장 크도록 제어할 수 있다.The gas injection amount may be controlled by adjusting the size of the
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예는 다음과 같이 동작하게 된다. An embodiment of the present invention configured as described above operates as follows.
챔버 내부의 보트(5)에 복수개의 글래스 기판(10)을 로딩하고 보트(5)를 챔버에 장입한 후 히터(미도시)를 동작시켜 글래스 기판(10)에 대하여 열처리 공정을 진행한다. The
열처리 공정의 진행이 완료되면 히터의 동작을 정지시키고 글래스 기판(10)의 온도가 소정 수준으로 저하될 때까지 냉각시킨다. 이때, 자연 냉각시키는 경우 종래 기술의 문제점인 기판 상의 위치에 따른 온도 편차에 의해 휨(warpage) 현상이 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 가스 공급관(100)에 형성된 가스 구멍(110)을 통하여 글래스 기판(10)의 냉각을 위한 기체를 분사하도록 한다. When the heat treatment process is completed, the operation of the heater is stopped and cooled until the temperature of the
외부에 설치된 가스 저장 탱크(미도시)와 가스 공급관(100)을 연결하는 가스관(미도시)의 중간부에 설치된 밸브(미도시)를 조작하여 가스 공급관(100)에 형성된 가스 구멍(110)을 통하여 아르곤, 질소 또는 헬륨이 글래스 기판(10)을 향하여 분사되도록 한다. The
가스 구멍(110)에서 분사되는 가스는 글래스 기판(10)의 표면에 닿은 후 기판(10)을 따라 흐르면서 기판(10)을 냉각시킨다. 이와 같이, 열처리 공정 완료 후에 자연 냉각과 더불어 가스 공급관(100)에서 분사되는 가스에 의해 글래스 기판(10)을 냉각시킬 때 글래스 기판(10)의 위치에 따른 온도 편차가 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 도 1b과 비교할 때 현저히 줄어들며, 그 결과 도 1c나 도 1d에 도시된 바와 같은 기판의 휨 현상이 일어나는 것을 억제할 수 있다.The gas injected from the
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 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 글래스 기판의 냉각시 발생되는 문제점을 나타내는 도면으로서, 도 1a는 챔버에 장입된 글래스 기판을 나타내는 평면도이고, 도 1b는 열처리 공정이 종료된 글래스 기판의 냉각시 기판 위치에 따른 온도 편차를 나타내는 도면이며, 도 1c는 냉각시 온도 편차에 의한 기판의 변형을 나타내는 도면이고, 도 1d는 온도 편차에 의하여 변형된 기판의 모양을 나타내는 단면도이다. 1A to 1D are diagrams illustrating a problem occurring when cooling a glass substrate according to the prior art, FIG. 1A is a plan view illustrating a glass substrate loaded in a chamber, and FIG. 1B is a cooling diagram of a glass substrate in which a heat treatment process is completed. FIG. 1C is a diagram illustrating a temperature deviation according to a substrate position, FIG. 1C is a diagram illustrating deformation of a substrate due to temperature variation during cooling, and FIG. 1D is a cross-sectional view illustrating a shape of a substrate deformed by temperature variation.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 글래스 기판의 휨 방지방법의 수행을 위해 사용되는 기체 분사 장치의 구성을 나타내는 사시도이다. Figure 2 is a perspective view showing the configuration of a gas injection apparatus used for performing the warp prevention method of the glass substrate according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 공급관의 구성을 나타내는 사시도이다. 3 is a perspective view showing the configuration of a gas supply pipe according to an embodiment of the present invention.
도 4a에 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분사 장치의 글래스 기판에 대한 배치 관계를 나타내는 도면으로서, 글래스 기판의 단변 측에 설치된 상태를 나타내는 도면이다. It is a figure which shows the arrangement relationship with respect to the glass substrate of the gas injection apparatus which concerns on FIG. 4A, and is a figure which shows the state installed in the short side of a glass substrate.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분사 장치의 글래스 기판에 대한 배치 관계를 나타내는 도면으로서, 글래스 기판의 장변측에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.4B is a view showing an arrangement relationship with respect to the glass substrate of the gas injection apparatus according to the embodiment of the present invention, and showing a state provided on the long side of the glass substrate.
도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기체 분사 장치의 글래스 기판에 대한 배치 관계를 나타내는 도면으로서, 글래스 기판의 장변과 단변에 설치된 상태를 나타내는 도면이다.4C is a view showing an arrangement relationship with respect to the glass substrate of the gas injection apparatus according to an embodiment of the present invention, and showing a state provided on the long side and the short side of the glass substrate.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 방법을 사용하는 경우 글래스 기판의 위치에 따른 온도 편차를 나타내는 도면이다. 5 is a view showing a temperature deviation according to the position of the glass substrate when using the heat treatment method 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: 챔버1: chamber
5: 보트5: boat
10: 글래스 기판10: glass substrate
100: 가스 공급관100: gas supply pipe
110: 가스 구멍 110: gas hole
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