KR20100008722A - 배치식 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있으며 각 기판은 상기 각 기판에 대응하는 복수개의 히터에 의해 가열되는 배치식 열처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 배치식 열처리 장치는 복수개의 기판(10)에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버(100); 복수개의 기판(10)이 로딩되어 지지되는 보트(120); 및 기판(10)의 적층 방향을 따라 일정 간격을 가지면서 배치되는 복수개의 메인 히터 유닛(200) - 메인 히터 유닛(200)은 복수개의 단위 메인 히터(210)를 포함함 - 을 포함하고, 기판(10)은 복수개의 메인 히터 유닛(200) 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
배치식 열처리 장치

Description

배치식 열처리 장치{Batch Type Heat Treatment Apparatus}
본 발명은 배치식 열처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있으며 기판은 기판에 대응하는 복수개의 히터에 의해 가열됨으로써 기판의 전면적에 걸쳐 균일한 열처리를 수행할 수 있는 배치식 열처리 장치에 관한 것이다.
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.
대표적인 어닐링 장치로는 액정 디스플레이 또는 박막형 결정질 실리콘 태양전지를 제조하는 경우 글래스 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.
이와 같은 결정화 공정(열처리 공정)을 수행하기 위해서는 소정의 박막이 형성되어 있는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치가 있어야 한다. 예를 들어, 비정질 실리콘의 결정화를 위해서는 최소한 550 내지 600℃의 온도가 필요하다.
통상적으로 열처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 매엽식과 복수개의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 배치식이 있다. 매엽식은 장치의 구성이 간단한 이점이 있으나 생산성이 떨어지는 단점이 있어서 최근의 대량 생산용으로는 배치식이 각광을 받고 있다.
도 1은 종래기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 구성을 나타내는 단면도이다.
도시한 바와 같이, 배치식 열처리 장치(1)는 복수개의 기판(10)이 로딩되는 보트(5), 보트(5)에 로딩된 복수개의 기판(10)에 대하여 열처리 공간을 제공하는 석영 재질로 이루어지는 챔버(2), 챔버(2) 내에서 열처리 환경을 조성하기 위해 챔버(2)의 외주를 감싸도록 설치된 히터(3), 기판(10)의 열처리 분위기 조성에 필요한 가스를 챔버(2) 내부로 공급하는 가스 공급관(4a), 및 상기 가스를 배출하는 가스 배출관(4b)을 포함하여 구성되어 있다.
그러나, 종래의 배치식 열처리 장치(1)는 히터(3)가 원통형 챔버(2)의 외측에 설치되어 있기 때문에 열처리 과정에서 기판(1)의 중심부와 외주부의 온도 차이가 발생하여 기판(1)의 전면적에 걸쳐서 균일한 열처리가 수행되지 못하는 문제점이 있었다. 기판의 전면적에 걸쳐서 균일한 열처리가 이루어지지 못하면 열처리되는 박막의 성질이 균일하지 못하게 되어 제조되는 평판 디스플레이나 태양전지의 성능이 저하되는 문제점이 있다.
특히, 최근 평판 디스플레이 및 태양전지용 글래스 기판의 사이즈가 대면적화 됨에 따라 상술한 바와 같은 문제점이 더욱 주목을 받고 있으며, 따라서 기판의 전면적에 걸쳐서 균일한 열처리가 가능한 배치식 열처리 장치의 개발이 필요한 실정이다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 복수개의 기판을 동시에 열처리할 때 기판은 기판에 대응하는 복수개의 히터에 의해 가열됨으로써 기판 전면적에 걸쳐 균일한 열처리를 수행할 수 있는 배치식 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열처리 장치는 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있으며 각 기판은 상기 각 기판에 대응하는 복수개의 히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 열처리 장치는 상기 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버; 상기 복수개의 기판이 로딩되어 지지되는 보트; 및 상기 기판의 적층 방향을 따라 일정 간격을 가지면서 배치되는 복수개의 메인 히터 유닛 - 상기 메인 히터 유닛은 복수개의 단위 메인 히터를 포함함 - 을 포함하고, 상기 기판은 상기 복수개의 메인 히터 유닛 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 기판은 기판 홀더에 안착된 상태로 상기 보트에 로딩될 수 있다.
상기 복수개의 단위 메인 히터는 상기 기판의 단변 방향과 평행하게 일정 간격을 가지면서 배치될 수 있다.
임의의 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터는 상기 임의의 메인 히터 유닛의 최인접 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터와 정렬되게 배치될 수 있다.
임의의 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터는 상기 임의의 메인 히터 유닛의 최인접 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터와 어긋나게 배치될 수 있다.
상기 챔버 내부의 열 손실을 방지하기 위한 복수개의 보조 히터 유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 복수개의 보조 히터 유닛은 상기 기판의 단변 방향과 평행하게 배치되는 제1 보조 히터 유닛과 상기 기판의 장변 방향과 평행하게 배치되는 제2 보조 히터 유닛을 포함할 수 있다.
상기 제1 보조 히터 유닛은 상기 메인 히터 유닛의 양측에 상기 단위 메인 히터와 평행하게 배치되는 복수개의 제1 단위 보조 히터를 포함하고, 상기 제2 보조 히터 유닛은 상기 메인 히터 유닛의 양측에 상기 단위 메인 히터와 수직으로 배치되는 복수개의 제2 단위 보조 히터를 포함할 수 있다.
상기 챔버 내부를 냉각시키기 위한 복수개의 냉각관을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각관은 상기 기판의 단변 방향을 따라 상기 복수개의 단위 메인 히터 사이에 배치될 수 있다.
상기 냉각관의 내부로는 냉각 가스가 흐르며 상기 냉각관은 열전도율이 높은 재질로 이루어질 수 있다.
상기 챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부와 상기 챔버 내부로부터 폐 가스를 배출하는 가스 배출부를 더 포함할 수 있다.
상기 가스 공급부는 공정 가스가 유출되는 복수개의 제1 가스 구멍이 형성되 어 있는 가스 공급관을 포함하고, 상기 가스 배출부는 폐 가스가 유입되는 복수개의 제2 가스 구멍이 형성되어 있는 가스 배출관을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 챔버에 로딩되는 기판은 기판마다 대응하는 복수개의 히터에 의해 가열됨으로써 기판의 전면적에 걸쳐 열처리가 균일하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수개의 기판에 대해 동시에 열처리가 가능함으로써 평판 디스플레이 및 태양전지의 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 구성을 나타내는 사시도이다.
먼저, 배치식 열처리 장치(1)에 로딩되는 기판(10)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸 등 다양한 재질의 기판(1)이 로딩될 수 있다. 이하에서는 LCD나 OLED와 같은 평판 디스플레이나 박막형 실리콘 태양전지 분야에 가장 일반적으로 사용되는 직사각형 형상의 글래스 기판을 상정하여 설명한다.
배치식 열처리 장치(1)는 열처리 공간을 제공하는 직육면체 형상의 챔버(100)와, 챔버(100)를 지지하는 프레임(110)을 포함하여 구성된다. 챔버(100) 및 프레임(110)의 재질은 스테인레스 스틸인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되 는 것은 아니다.
챔버(100)의 일측에는 챔버(100)에 기판(10)을 로딩하기 위하여 상하 방향으로 개폐되는 도어(140)가 설치된다. 도어(140)가 개방된 상태에서 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(10)을 챔버(100)로 로딩할 수 있다. 한편, 열처리가 종료된 후 도어(140)를 통하여 챔버(100)로부터 기판(10)을 언로딩할 수도 있다. 도어(140)의 재질은 스테인레스 스틸인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
챔버(100)의 상측에는 챔버(100)의 내부에 설치되는, 예를 들어 보트(120), 가스 공급관(300) 및 가스 배출관(320) 등의 수리 및 교체를 위하여 커버(160)가 개폐 가능하도록 설치된다. 커버(140)의 재질은 석영인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
챔버(100)의 내부에는 기판(10)을 직접 가열하기 위한 메인 히터 유닛(200)과, 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지하기 위한 보조 히터 유닛(220)과, 열처리가 종료된 후 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시키기 위한 냉각관(400)이 설치된다.
도 3을 참조하면, 메인 히터 유닛(200)은 기판(10)의 단변 방향과 평행하게 일정한 간격을 가지면서 단위 메인 히터(210)를 포함한다. 단위 메인 히터(210)는 통상적인 길이가 긴 원통형의 히터로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가받아 열을 발생시키는 메인 히터 유닛(200)을 구성하는 단위체이다. 본 실시예에서 메인 히터 유닛(200)은 14개의 단위 메인 히터(210)로 구성되어 있으나, 메인 히터 유닛(200)을 구성하는 단위 메인 히터(210)의 개수는 챔버(100)에 로딩되는 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
메인 히터 유닛(200)은 기판(10)의 적층 방향을 따라 일정 간격을 가지면서 복수개가 배치된다. 기판(10)은 복수개의 메인 히터 유닛(200) 사이에 배치된다. 본 실시예에서는 3개의 기판(10)이 4개의 메인 히터 유닛(200)의 사이에 배치되는 것으로 구성되어 있으나, 메인 히터 유닛(200)의 개수는 챔버(100)에 로딩되는 기판(10)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
기판(10)은 메인 히터 유닛(200) 사이의 중앙에 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 기판(10)과 메인 히터 유닛(200) 사이는 챔버(100)에 기판(10)을 로딩할 때 기판 이송 장치의 트랜스퍼 암의 거동에 방해가 되지 않을 정도로 이격되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이, 배치식 열처리 장치(10)에는 기판(10)의 상부 및 하부에 기판(10)의 전면적을 커버할 수 있는 14개의 단위 메인 히터(210)로 구성되는 메인 히터 유닛(200)이 설치됨으로써, 기판(10)은 28개의 단위 메인 히터로(210)로부터 전면적에 걸쳐서 균일하게 열을 인가 받아 열처리가 균일하게 이루어질 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 보조 히터 유닛(220)은 기판(10)의 단변 방향을 따라 평행하게 배치되는 제1 보조 히터 유닛(220a)과 기판(10)의 장변 방향을 따라 배치되는 제2 보조 히터 유닛(220b)을 포함한다.
제1 보조 히터 유닛(220a)은 메인 히터 유닛(200)의 양측에 단위 메인 히터(210)와 평행하게 배치되는 복수개의 제1 단위 보조 히터(230a)를 포함한다. 본 실시예에서 제1 보조 히터 유닛(220a)은 메인 히터 유닛(210)과 같은 열(row)을 이룰 수 있도록 4개의 메인 히터 유닛(210)의 양측에 1개씩 모두 8개의 제1 단위 보조 히터(230a)로 구성되어 있으나, 제1 보조 히터 유닛(220a)을 구성하는 제1 단위 보조 히터(230a)의 개수는 챔버(100)에 설치되는 메인 히터 유닛(200)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 한편, 본 발명에서 보조 히터 유닛의 설치 효과를 더 높이기 위하여 제1 보조 히터 유닛(220a)은 4개의 메인 히터 유닛(210)의 양측에 2개씩 배치되는 모두 16개의 제1 단위 보조 히터(230a)로 구성될 수도 있다.
제2 보조 히터 유닛(220b)은 메인 히터 유닛(200)의 양측에 단위 메인 히터(210)와 수직으로 배치되는 복수개의 제2 단위 보조 히터(230b)를 포함한다. 본 실시예에서 메인 히터 유닛(200)이 제2 보조 히터 유닛(220b)을 구성하는 복수개의 제2 단위 보조 히터(230b)의 사이에 배치되도록 제2 보조 히터 유닛(220b)은 4개의 메인 히터 유닛(210)의 양측에 1개씩 배치되는 모두 10개의 제2 단위 보조 히터(230b)로 구성되어 있으나, 제2 보조 히터 유닛(220b)을 구성하는 제2 단위 보조 히터(230b)의 개수는 챔버(100)에 설치되는 메인 히터 유닛(200)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 메인 히터 유닛(200)은 제2 보조 히터 유닛(220b) 사이의 중앙에 배치하는 것이 바람직하다.
제1 단위 보조 히터(230a)와 제2 단위 보조 히터(230b)는 전술한 바와 같은 단위 메인 히터(210)와 동일한 통상적인 길이가 긴 원통형의 히터를 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 배치식 열처리 장치(10)에는 메인 히터 유닛(200)의 4 외주부에 8개의 제1 단위 보조 히터(230a)로 구성되는 제1 보조 히터 유닛(220a)과 10개의 제2 단위 보조 히터(230b)로 구성되는 제2 보조 히터 유닛(220b)이 설치됨으로써, 메인 히터 유닛(200)의 4 외주부는 18개의 단위 보조 히터(230a, 230b)로부터 열을 인가 받아 메인 히터 유닛(200)의 4 외주부가 외부 환경과 접함으로써 불가피하게 발생하는 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지할 수 있다.
상술한 바와 같은 배치식 열처리 장치(1)에서 기판(10), 메인 히터 유닛(200) 및 보조 히터 유닛(220)의 배치 상태를 도 4에 나타내었다. 다만 도 4에서는 제1 단위 보조 히터(230a)가 4개의 메인 히터 유닛(210)의 양측에 2개씩 배치되는 경우를 나타내고 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 냉각관(400)은 메인 히터 유닛(200)을 구성하는 단위 메인 히터(210) 사이마다 배치된다. 본 실시예에서 냉각관(400)은 4 개의 메인 히터 유닛(200)을 구성하는 56개의 단위 메인 히터(210)의 사이마다 모두 52개가 설치되는 것으로 되어 있으나, 냉각관(400)의 개수는 챔버(100)에 설치되는 메인 히터 유닛(200) 및 단위 메인 히터(210)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 또한, 냉각관(400)은 반드시 단위 메인 히터(210) 사이마다 배치될 필요는 없으며 챔버(100)의 내부를 적절하게 냉각시킬 수만 있다면 일부 단위 메인 히터(210)의 사이에는 냉각관(400)의 설치를 생략할 수도 있다.
이와 같이, 배치식 열처리 장치(1)에는 냉각관(400)이 설치됨으로써, 챔버(100) 내부의 열이 냉각관(400)을 통하여 챔버(100) 외부로 전도되어 열처리 종료 후 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 열처리 종료 후 챔버(100) 내부가 소정의 온도 이하로 냉각되어야 기판(10)의 언로딩 작업이 진행될 수 있기 때문에 냉각관(400)의 작동으로 챔버(100)의 내부를 신속하게 냉각시킬 수 있다면 평판 디스플레이 및 태양전지의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
냉각관(400)의 재질은 열전도율이 높은 구리, 스테인레스 스틸인 것이 바람직하다. 냉각관(400)의 내부로 냉각용 가스 또는 냉각용 액체가 공급된다. 냉각용 가스로는 공기, 헬륨, 질소, 아르곤을 사용할 수 있다. 냉각용 액체로는 물을 사용할 수 있다. 냉각용 가스 또는 냉각용 액체의 온도는 대략 상온인 것이 바람직하나 필요에 따라서는 상온 미만의 온도로 냉각된 가스나 액체를 사용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 보트(120)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5를 참조하면, 챔버(100)의 내부에는 챔버(100)로 로딩된 기판(10)을 지지하기 위한 복수개의 보트(120)가 설치되어 있다. 보트(120)는 기판(10)의 장변측을 지지하도록 설치되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 보트(120)는 기판(10)의 양 장변측에 3개씩 모두 6개가 설치되어 있으나, 기판(10)의 안정적인 지지를 위하여 그 이상의 개수로 설치될 수도 있으며 기판(120)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 보트(120)의 재질은 석영인 것이 바람직하다.
또한, 도 5를 참조하면, 기판(10)은 홀더(12)에 탑재된 상태로 보트(120)에 로딩되는 것이 바람직하다. 열처리 과정 중에 열처리 온도가 글래스 기판의 연화(softening) 온도에 도달하면 기판 자체의 무게 때문에 기판의 아래 방향으로의 휨 현상이 발생하는데, 특히 이러한 휨 현상은 기판이 대면적화 됨에 따라 더 큰 문제가 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 기판(10)을 홀더(12)에 탑재한 상태로 열처리를 진행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 가스 공급관(300)과 가스 배출관(320)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 7은 도 6의 가스 공급관(300)의 동작 상태를 나타내는 도면이다.
도시한 바와 같이, 챔버(100)에는 열처리 분위기를 조성하기 위한 분위기 가스를 챔버(100) 내부에 공급하기 위하여 분위기 가스를 배출하는 제1 가스 구멍(310)이 복수개로 형성된 봉 형태의 가스 공급관(300)과, 열처리 분위기 조성에 사용된 폐가스가 유입되는 제2 가스 구멍(미도시)이 복수개로 형성된 봉 형태의 가스 배출관(320)이 각각 복수개로 설치된다. 가스 공급관(300)과 가스 배출관(320)은 기판(10)의 장변측에 대향하여 설치하는 것이 바람직하다. 열처리 분위기 조성용 가스는 질소, 아르곤 등을 사용한다.
본 실시예에서 가스 공급관(300)과 가스 회수관(320)은 각각 4개씩 설치되는 것으로 되어 있으나, 가스 공급관(300)과 가스 회수관(320)의 개수는 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
가스 공급관(300)에 형성되는 제1 가스 구멍(310)의 위치는 분사되는 분위기 가스가 기판(10)에 바로 접촉할 수 있도록 가능한 기판(10)에 근접하도록 한다. 따라서, 제1 가스 구멍(310)의 개수는 챔버(100)에 로딩되는 기판(10)의 개수와 동일하게 하는 것이 바람직하다. 가스 배출관(320)에 형성되는 제2 가스 구멍(320) 도 마찬가지이다.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 단위 메인 히터(210)의 배열 상태를 나타내는 도면이다. 본 발명에서는 필요에 따라 메인 히터 유닛(200)간의 단위 메인 히터(210)의 배열을 다양하게 변경할 수 있다.
도 8a는 도 2와 도 3를 참조하여 설명한 본 실시예에서 채택하고 있는 메인 히터 유닛(200)간의 단위 메인 히터(210)의 배열 상태를 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 어느 하나의 메인 히터 유닛(200a)을 구성하는 단위 메인 히터(210)는 해당 메인 히터 유닛(200a)과 이웃하고 있는 메인 히터 유닛(200b)을 구성하는 단위 메인 히터(210)와 정렬되게 배치될 수 있다.
한편, 도 8b를 참조하면, 어느 하나의 메인 히터 유닛(200a)을 구성하는 단위 메인 히터(210)는 해당 메인 히터 유닛(200a)과 이웃하고 있는 메인 히터 유닛(200b)을 구성하는 단위 메인 히터(210)와 어긋나게 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 8b에서, 메인 히터 유닛(200a)을 구성하는 단위 메인 히터(210)는 메인 히터 유닛(200b)를 구성하는 단위 메인 히터(210) 사이의 중간 위치에 정렬되어 있다. 도 8b에서와 같이 메인 히터 유닛(200)간의 단위 메인 히터(210)의 배열 상태를 변경함으로써 챔버(100)에 로딩된 기판(10)의 전면적에 걸쳐 열처리가 보다 균일하게 이루어질 수 있다.
이하 본 발명에 따른 배치식 열처리 장치(1)의 동작을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2에서와 같이, 작업자는 챔버(100)의 일측에 설치된 도어(140)를 하부로 이동시켜 개방한다.
이후, 기판 이송 장치의 트랜스퍼 암(미도시)의 상부면에 기판(10)을 홀더(12)에 탑재한 상태로 안착시키고, 트랜스퍼 암을 이동시켜서 챔버(100) 내부로 기판을 로딩한다.
챔버(100) 내부로 로딩되는 기판(10)은 도 5에 도시한 바와 같이 챔버(100) 내부에 설치되어 있는 보트(120)에 차례로 적층된다. 본 실시예에서는 3개의 기판(10)이 보트(120)에 적층된다.
이후, 보트(120)에 기판(10)의 적층이 완료되면 도어(140)를 상부로 이동시켜 챔버(100)의 내부를 외부 환경과 격리시킨 후 메인 히터 유닛(200)에 전원을 인가하여 기판(10)에 대한 열처리가 진행될 수 있도록 한다.
챔버(100)에 설치되어 있는 4개의 메인 히터 유닛(200)은 기판(10)의 상부와 하부에 소정 거리만큼 이격된 위치에 설치되어 있고, 각 메인 히터 유닛(200)은 일정 간격을 가지면서 배치되는 14개의 단위 메인 히터(210)로 이루어져 있어서, 기판(10)의 전면적에 걸쳐 균일하게 열이 인가되어 균일한 열처리가 진행되도록 한다.
한편, 메인 히터 유닛(200)의 4 외주부에 설치된 제1 보조 히터 유닛(220a)과 제2 보조 히터 유닛(220b)을 작동시켜서 열처리 공정의 진행 중에 발생할 수 있는 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지한다. 이로써 기판(10)의 전면적에 걸쳐 보다 균일한 열처리가 이루어질 수 있다.
실제로 열처리를 진행하기 전에 챔버(100) 내부를 열처리 분위기로 조성한 다. 이를 위하여 가스 공급관(300)을 통해 챔버(100) 내부로 질소 또는 아르곤과 같은 분위기 가스를 공급한다. 열처리 분위기 조성에 사용된 폐가스는 가스 공급관(320)과 대향하여 설치되어 있는 가스 배출관(320)을 통하여 챔버(100) 외부로 배출된다.
열처리 과정이 완료되면 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시킨다. 이를 위하여 냉각관(400)을 통해 챔버(100) 내부로 헬륨, 질소, 아르곤과 같은 냉각용 가스가 흐르도록 한다. 냉각용 가스는 챔버(100) 내부를 관통하여 흐르면서 챔버(100) 내부의 열을 빼앗아 챔버(100) 내부의 온도를 급격하게 하강시킨다. 이로써, 열처리 공정이 완료된 후 이른 시간 내에 기판(10)의 언로딩 작업을 진행할 수 있어서 열처리 공정의 생산성이 향상된다.
끝으로, 챔버(100) 내부의 온도가 적정 수준으로 하강하면, 도어(140)를 개방한 후 트랜스퍼 암을 이용하여 챔버(100)에서 기판(10)을 언로딩하여 열처리 공정이 최종 완료된다.
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.
도 1은 종래의 배치식 열처리 장치의 구성을 나타내는 단면도.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치의 구성을 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치의 보트의 구성을 나타내는 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치의 가스 공급관과 가스 배출관의 구성을 나타내는 사시도.
도 7은 도 6의 가스 공급관의 동작 상태를 나타내는 도면.
도 8a와 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 열처리 장치의 단위 메인 히터의 배열 상태를 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 열처리 장치
10: 기판
12: 홀더
100: 챔버
120: 보트
140: 도어
160: 커버
200: 메인 히터 유닛
210: 단위 메인 히터
220: 보조 히터 유닛
220a: 제1 보조 히터 유닛
220b: 제2 보조 히터 유닛
230a: 제1 단위 보조 히터
230b: 제2 단위 보조 히터
300: 가스 공급관
320: 가스 배출관
400: 냉각관

Claims (15)

  1. 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있으며 각 기판은 상기 각 기판에 대응하는 복수개의 히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  2. 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치로서,
    상기 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 챔버;
    상기 복수개의 기판이 로딩되어 지지되는 보트; 및
    상기 기판의 적층 방향을 따라 일정 간격을 가지면서 배치되는 복수개의 메인 히터 유닛 - 상기 메인 히터 유닛은 복수개의 단위 메인 히터를 포함함 -;
    을 포함하고,
    상기 기판은 상기 복수개의 메인 히터 유닛 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판은 기판 홀더에 안착된 상태로 상기 보트에 로딩되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 복수개의 단위 메인 히터는 상기 기판의 단변 방향과 평행하게 일정 간 격을 가지면서 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    임의의 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터는 상기 임의의 메인 히터 유닛의 최인접 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터와 정렬되게 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    임의의 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터는 상기 임의의 메인 히터 유닛의 최인접 메인 히터 유닛의 단위 메인 히터와 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 챔버 내부의 열 손실을 방지하기 위한 복수개의 보조 히터 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수개의 보조 히터 유닛은 상기 기판의 단변 방향과 평행하게 배치되는 제1 보조 히터 유닛과 상기 기판의 장변 방향과 평행하게 배치되는 제2 보조 히터 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 보조 히터 유닛은 상기 메인 히터 유닛의 양측에 상기 단위 메인 히터와 평행하게 배치되는 복수개의 제1 단위 보조 히터를 포함하고, 상기 제2 보조 히터 유닛은 상기 메인 히터 유닛의 양측에 상기 단위 메인 히터와 수직으로 배치되는 복수개의 제2 단위 보조 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 챔버 내부를 냉각시키기 위한 복수개의 냉각관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 냉각관은 상기 기판의 단변 방향을 따라 상기 복수개의 단위 메인 히터 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 냉각관의 내부로는 냉각 가스가 흐르며 상기 냉각관은 열전도율이 높은 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  13. 제2항에 있어서,
    상기 챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부와 상기 챔버 내부로부터 폐 가스를 배출하는 가스 배출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가스 공급부는 공정 가스가 유출되는 복수개의 제1 가스 구멍이 형성되어 있는 가스 공급관을 포함하고, 상기 가스 배출부는 폐 가스가 유입되는 복수개의 제2 가스 구멍이 형성되어 있는 가스 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 장치.
  15. 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있으며 각 기판은 상기 각 기판에 대응하는 복수개의 히터에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 배치식 열처리 방법.
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