KR20100010416A - 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

챔버의 하측에 배치되는 기판 대기부 내에 기판의 신속한 냉각을 위하여 기판에 대하여 냉각용 가스를 분사하는 가스 공급부가 설치된 열처리 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 열처리 장치는 열처리 공간을 제공하는 챔버; 챔버의 하측에 설치되며 챔버로부터 복수개의 기판(10)이 보트(50)에 적층된 상태로 언 로딩되어 대기하는 기판 대기부(1)를 포함하며, 기판 대기부(1)는 팬 필터 유닛(200); 및 보트(50)의 하측에 설치되어 기판 대기부(1) 내에 냉각용 가스를 분사하는 제1 가스 공급부(300)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

열처리 장치, 기판, 냉각, 팬 필터 유닛

Description

열처리 장치{Apparatus For Heat Treatment}

본 발명은 열처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 챔버의 하측에 배치되는 기판 대기부 내에 기판의 신속한 냉각을 위하여 기판에 대하여 냉각용 가스를 분사하는 가스 공급부가 설치된 열처리에 관한 것이다.

평판 디스플레이 등의 제조시 사용되는 대면적 기판 처리 시스템은 크게 증착 장치와 어닐링 장치로 구분될 수 있다.

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 화학기상 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리기상 증착 장치가 있다. 또한, 어닐링 장치는 증착 공정 후에 증착된 막의 결정화 또는 상 변화 등을 위해 수반되는 열처리 단계를 담당하는 장치이다.

예를 들자면, LCD의 경우에 있어서, 대표적인 증착 장치로는 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)의 액티브 물질에 해당하는 비정질 실리콘을 유리 기판 상에 증착하는 실리콘 증착 장치가 있고, 대표적인 어닐링 장치로는 유리 기 판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.

일반적으로 증착 공정과 어닐링 공정은 모두 기판을 소정의 온도로 가열하는 열처리 공정을 수행해야 하며, 이를 위해서는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치의 사용이 필수적이다. 한편, 기판에 대한 열처리가 완료되면 후속 공정을 수행하기 위하여 기판은 소정의 온도 미만으로 냉각되어야만 한다.

종래의 열처리 장치에서는 열처리 공간을 제공하는 챔버의 하측에 기판 대기부를 설치하고, 열처리가 완료되면 기판을 챔버로부터 기판 대기부로 이송하여 소정의 시간 동안 대기시킴으로써 기판을 냉각시키는 방식을 사용하여 왔다.

그러나, 상기의 종래의 기판 냉각 방식은 많은 시간을 필요로 하여 평판 디스플레이의 제조 생산성을 저하시켜서 평판 디스플레이의 제조 단가를 높이는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 챔버의 하측에 배치되는 기판 대기부 내에 기판에 대하여 냉각용 가스를 분사하는 가스 공급부를 설치하여 기판이 신속하게 냉각될 수 있는 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 기판의 냉각이 신속하게 이루어져서 평판 디스플레이의 제조 생산성을 향상시킬 수 있는 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열처리 장치는 열처리 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 하측에 설치되며 상기 챔버로부터 복수개의 기판이 보트에 적층된 상태로 언로딩되어 대기하는 기판 대기부를 포함하며, 상기 기판 대기부는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit); 및 상기 보트의 하측에 설치되어 상기 기판 대기부 내에 냉각용 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 기판 대기부는 상기 보트의 일측에 설치되어 상기 기판에 대하여 냉각용 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.

상기 제1 가스 공급부는 상기 보트를 둘러 싸도록 설치될 수 있다.

상기 제2 공급부는 상기 복수개의 기판 각각에 대응하는 복수개의 노즐을 포함할 수 있다.

상기 냉각용 가스는 질소일 수 있다.

본 발명에 따르면, 챔버의 하측에 배치되는 기판 대기부 내에 기판에 대하여 냉각용 가스를 공급하는 가스 공급부가 설치함으로써 기판이 신속하게 냉각되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 기판의 냉각이 신속하게 이루어져서 평판 디스플레이의 제조 생산성을 향상시키고 아울러 평판 디스플레이의 제조 단가를 저렴해지는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 사시도 및 평면도이다.

도시한 바와 같이, 열처리 장치에서 열처리 공간을 제공하는 챔버(미도시) 하부에는 기판 대기부(1)가 설치된다. 기판 대기부(1)는 내부가 빈 직육면체 형상으로 가지고 있으며 스테인레스 스틸 재질의 프레임(100)을 기본 골격으로 하여 구성된다.

기판 대기부(1)의 내측 중앙부에는 열처리가 완료된 후 챔버로부터 언로딩된 복수개의 기판(10)이 적층된 보트(50)가 위치된다.

열처리 장치에서 복수개의 기판이 적층된 보트의 구성, 보트의 챔버로부터의 언로딩에 필요한 구성 등은 공지의 기술이므로 본 명세서에서 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

기판 대기부(1)의 내부 일측으로는 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit; FFU)(200)이 설치된다. 팬 필터 유닛(200)은 기판(10)의 장변측과 대향하여 설치하는 것이 바람직하다. 팬 필터 유닛(200)은 필터를 통해 파티클이 걸러진 공기(air)를 기판 대기부(1) 내로 공급하여 기판 대기부(1) 내부를 클린룸 환경으로 조성하는 역할을 한다. 즉, 팬 필터 유닛(200)을 설치함으로써 기판 대기부(1) 내에서 기판(10)의 대기 과정 중에 파티클에 의한 기판(10)의 오염을 방지할 수 있다. 팬 필터 유닛(200)으로부터 나온 공기는 보트(50)에 장착되어 있는 복수개의 기판(10)의 사이를 통과되도록 하는 것이 바람직하다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 대기부(1) 내에 보트(50)가 놓여지는 바닥면 상에 기판(10)을 향하여 냉각용 가스를 분사할 수 있는 제1 가스 공급부(300)가 설치된다. 제1 가스 공급부(300)는 보트(50)의 주위를 보트(50)를 둘러 싸도록 설치되는 것이 바람직하다. 제1 가스 공급부(300)에는 기판(10)을 향하여 냉각용 가스가 분사될 수 있도록 복수개의 홀(미도시)이 일정한 간격으로 형성된다. 따라서, 각 홀을 통해서 분사된 냉각용 가스는 기판(10)과 직접 접촉하지는 않지만 기판(10)의 주위를 통과하면서 기판(10)을 냉각시킨다. 홀의 개수는 기판(10)을 신속하게 냉각시킬 수 있다면 특별하게 제한되지 않는다.

제1 가스 공급부(300)의 일단으로는 냉각용 가스가 공급되며, 공급되는 냉각용 가스는 헬륨, 공기, 질소 및 아르곤일 수 있으나 질소인 것이 가장 바람직하다. 이때, 냉각용 가스의 온도는 상온인 것이 바람직하다.

또한, 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판 대기부(1)의 내부 일측으로는 기판(10)을 향하여 냉각용 가스를 분사할 수 있는 제2 가스 공급부(400)가 설치된다. 제2 가스 공급부(400)는 기판(10)을 기준으로 팬 필터 유닛(200)의 반대편에 설치되되, 기판(10)의 대각선 방향으로 설치되는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 가스 공급부(400)의 구성을 나타내는 분해 사시도이다.

도 3을 참조하면, 제2 가스 공급부(400)는 직선 형상의 메인 공급관(420)의 양단을 기판 대기부(1) 내의 소정의 위치에 하부 및 상부 고정 브라켓(434, 438)으 로 고정하여 설치된다. 메인 공급관(420)은 챔버로부터 보트(50)가 언로딩될 때 보트(50)와 간섭되지 않는 위치에 수직 방향으로 설치되는 것이 좋다. 메인 공급관(420)은 반원 형태이고 양단에 고정단이 형성된 복수개의 가이드 브라켓(436)을 개재하여 하부 고정 브라켓(434)에 고정됨으로써 메인 공급관(420)과 하부 고정 브라켓(434)간의 견고한 고정을 이룰 수 있다.

메인 공급관(420)의 하단 일측으로는 외부에서 냉각용 가스를 공급받을 수 있도록 연결관(424)이 설치된다. 메인 공급관(420)의 상단은 폐쇄하여 냉각용 가스가 후술할 노즐(440)을 통해서만 분사되도록 하는 것이 바람직하다.

메인 공급관(420)의 일측으로는 복수개의 노즐(440)이 기판(10)을 향하여 설치된다. 도시한 바와 같이, 노즐(440)은 기판(10)의 임의의 코너측과 대향하여 설치되도록 하여서 노즐(440)의 중심축이 기판(10)의 대각선의 연장선과 일치되도록 하는 것이 바람직하다. 노즐(440)은 기판 대기부(1) 내의 보트(50)에 장착된 복수개의 기판(10) 각각에 대응할 수 있도록 복수개로 설치된다. 따라서, 각 노즐(440)을 통해 분사된 냉각용 가스는 복수개의 기판(10) 각각에 접촉하면서 기판을 냉각시킨다. 노즐(440)의 개수는 보트(50)에 최대 장착될 수 있는 기판(10)의 개수와 동일하거나 그 이상이 될 수 있다.

제2 가스 공급부(400)의 일단으로는 냉각용 가스가 공급되며, 공급되는 냉각용 가스는 헬륨, 공기, 질소 및 아르곤일 수 있으나 질소인 것이 가장 바람직하다. 이때, 냉각용 가스의 온도는 상온인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 열처리 장치의 동작을 상세하 게 설명하도록 한다.

먼저, 복수개의 기판에 대하여 열처리 공정을 수행하는 공간을 제공하는 챔버(미도시)의 내부에 복수개의 기판(10)이 보트(50)에 적층된 상태로 로딩된다.

이후 소정의 열처리 온도로 기판(10)을 가열하여 열처리 공정을 수행한다. 열처리 온도는 예를 들어 비정질 실리콘을 결정화시키는 경우 500 내지 700℃ 범위 내이다.

이후 열처리 공정이 완료되면 기판(10)을 보트(50)에 적층된 상태로 챔버로부터 언로딩하여 기판 대기부(1)로 이송한 후 대기시킨다.

기판 대기부(1)로 보트(50)가 이송되기 전에 팬 필터 유닛(200)을 동작시켜서 기판 대기부(1) 내부로 파티클이 제거된 공기를 공급함으로써 파티클에 의한 기판(10)의 오염을 방지한다.

이후 기판 대기부(1) 내에 기판(10)이 대기한 상태에서 제1(300) 및 제2 가스 공급부(400)를 통해 기판(10)을 향하여 질소 가스를 분사하여 기판(10)이 신속하게 냉각되도록 한다.

도 4는 기판 대기부(1) 내에서 기판(10)이 냉각되는 과정을 나타내는 도면이다. 도시한 바와 같이, 제1 가스 공급부(300)를 통해 분사된 질소 가스는 기판(10)의 주위를 통과하면서 기판(10)을 신속하게 냉각시킨다. 또한, 제2 가스 공급부(400)의 복수개의 노즐(440)을 통해 분사된 질소 가스는 보트(50)에 적층되어 있는 복수개의 기판(10)과 접촉함으로써 기판(10)을 신속하게 냉각시킨다.

이와 같이 본 발명은 기판 대기부(1) 내에 제1(300) 및 제2 가스 공급 부(400)를 설치하여 냉각용 가스를 기판(10)을 향하여 분사함으로써 기판(10)의 온도를 소정의 열처리 온도로부터 후속 공정을 위하여 기판 대기부(1)로부터 기판(10)을 언로딩할 수 있는 온도(약 200℃ 미만의 온도)까지 불과 몇 분 내에 냉각할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 열처리 장치는 평판 디스플레이의 제조 생산성이 향상되고 아울러 평판 디스플레이의 제조 단가가 저렴해지는 이점이 있다.

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 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 대기부의 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 대기부의 구성을 나타내는 평면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예 따른 제2 가스 공급부의 구성을 나타내는 분해 사시도.

도 4는 기판 대기부 내에서 기판이 냉각되는 과정을 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 기판 대기부

10: 기판

50: 보트

100: 프레임

200: 팬 필터 유닛(Fan Filter Unit)

300: 제1 가스 공급부

400: 제2 가스 공급부

420: 메인 공급관

440: 노즐

Claims (5)

1. 열처리 공간을 제공하는 챔버;

   상기 챔버의 하측에 설치되며 상기 챔버로부터 복수개의 기판이 보트에 적층된 상태로 언로딩되어 대기하는 기판 대기부;

   를 포함하며,

   상기 기판 대기부는,

   팬 필터 유닛(Fan Filter Unit); 및

   상기 보트의 하측에 설치되어 상기 기판 대기부 내에 냉각용 가스를 공급하는 제1 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 기판 대기부는 상기 보트의 일측에 설치되어 상기 기판에 대하여 냉각용 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 제1 가스 공급부는 상기 보트를 둘러 싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
4. 제2항에 있어서,

   상기 제2 공급부는 상기 복수개의 기판 각각에 대응하는 복수개의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 냉각용 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.

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