KR20100026274A - 보트 - Google Patents

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Abstract

대면적 기판에 대응할 수 있도록 작은 면적을 갖는 단위 홀더를 결합하여 이루어진 홀더가 설치되는 보트가 개시된다. 본 발명에 따른 보트는 복수개의 기판(10)을 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치 내에 설치되며 기판(10)을 지지하는 보트로서, 메인 바디부(200); 및 기판(10)이 안착되는 복수개의 단위 홀더(110)로 이루어지는 홀더(100)를 포함하되, 메인 바디부(200)에는 홀더(100)를 지지하는 홀더 지지부(300)가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
배치식 열처리 장치, 보트, 홀더, 대면적 기판

Description

보트{Boat}
본 발명은 보트에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 대면적 기판에 대응할 수 있도록 작은 면적을 갖는 단위 홀더를 결합하여 이루어진 홀더가 설치되는 보트에 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 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.
최근 평판 디스플레이 및 태양전지용 글래스 기판의 사이즈가 점차 대면적화 되고 있다. 예를 들어, LCD의 경우 5.5 세대용 글래스 기판의 사이즈는 1300mm X 1500mm에 이르고 있다.
한편, 기판의 주위를 따라 히터가 설치되는 기존의 열처리 장치로서는 점점 대면적화 되고 있는 기판 전체에 걸쳐 균일하게 열을 인가하기 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 특허출원 2008-69329호로 '배치식 열처리 장치'가 출원되었다. 상기 배치식 열처리 장치는 각 기판에 대하여 각 기판의 전체 면적을 커버할 수 있는 복수개의 히터를 설치하여 기판 전체에 걸쳐 균일하게 열을 인가할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 상기 배치식 열처리 장치의 열처리 공간을 제공하는 챔버의 내부에 설치되는 보트(20)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 기판(10)은 홀더(12)에 안착된 상태로 보트(20)에 로딩된다. 즉, 기판(10)이 바로 보트(20)에 로딩되는 것이 아니라 기판(10)을 지지하는 홀더(12)에 안착된 상태로 트랜스퍼 암(미도시)에 의해 보트(20)에 로딩된다. 이는 열처리 과정 중에 열처리 온도가 기판(10)의 연화(softening) 온도에 도달하면 기판(10) 자체의 무게 때문에 기판(10)이 변형되는 것을 방지하기 위함인데, 특히 이러한 기판(10)의 변형은 기 판(10)이 대면적화 됨에 따라 더 큰 문제가 된다.
그러나, 보트(20)는 기판(10)이 대면적화 됨에 따라 기판(10)을 지지하는 홀더(12) 역시 대면적화 되어야 한다. 이는 홀더(12)가 커지고 무거워져서 보트(20)에 홀더(12)를 로딩하는 과정이 용이하지 않게 되고, 보트(20)의 유지 및 관리가 어려워지며, 보트(20)의 제조 비용이 상승되는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대면적 기판이 안착되도록 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 홀더를 포함하는 보트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대면적 기판이 안착되도록 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 홀더가 챔버 내에 배치되어 기판 로딩 과정에서 홀더의 이송이 필요 없는 보트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유지 및 관리가 용이하며 제조 비용이 저렴한 보트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 보트는 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치 내에 설치되며 상기 기판을 지지하는 보트로서, 메인 바디부; 및 상기 기판이 안착되는 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 홀더를 포함하되, 상기 메인 바디부에는 상기 홀더를 지지하는 홀더 지지부가 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 홀더 상에 상기 기판을 안착시키거나 상기 홀더로부터 상기 기판을 이격시키는 기판 승강부를 더 포함할 수 있다.
상기 기판 승강부는 수직 바디부와 수평 바디부를 포함하되, 상기 수평 바디부에는 상기 기판을 지지하는 지지핀이 설치될 수 있다.
상기 수직 바디부는 상기 메인 바디부와 동일선 상에 위치하도록 설치될 수 있다.
상기 단위 홀더에는 상기 지지핀이 관통할 수 있는 홀이 형성될 수 있다.
상기 단위 홀더의 하부면에는 상기 홀더 지지부와 접촉하는 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 홀더 지지부의 상부면에는 상기 단위 홀더와 접촉하는 돌출부가 형성될 수 있다.
상기 단위 홀더의 하부면에는 상기 돌출부가 삽입되는 홈이 형성될 수 있다.
상기 단위 홀더와 상기 홀더 지지부가 접촉하는 부위에서 상기 단위 홀더의 두께가 실질적으로 동일한 상태에서 상기 단위 홀더가 상기 홀더 지지부 상에 안착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 대면적 기판이 안착되도록 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 홀더를 포함하는 보트를 챔버 내에 배치함으로써 보트에 기판을 로딩하는 과정에서 홀더의 이송이 필요 없다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 대면적 기판이 안착되도록 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 홀더를 채용함으로써 보트의 유지 및 관리가 용이하며 보트의 제조 비용이 저렴하다는 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보트의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 A-A 선의 선단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예의 보트(50)는 메인 바디부(200); 및 기판(10)이 안착되는 복수개의 단위 홀더(110)로 이루어지는 홀더(100)를 포함하여 구성되며, 메인 바디부(200)에는 홀더(100)를 지지하는 홀더 지지부(300)가 연결되어 있다.
메인 바디부(200)는 보트(50)를 구성하는 기본 프레임으로서 메인 바디부(200)의 소재는 석영인 것이 바람직하다.
기판(10)은 평판 디스플레이나 태양전지에 채용되는 다양한 사이즈의 글래스 기판을 포함할 수 있다. 이하에서는 LCD나 OLED 제조시 사용되는 직사각형의 글래스 기판을 상정하여 설명하기로 한다.
홀더(100)는 기판(10)보다 작은 면적을 갖는 평판 형태의 복수개의 단위 홀더(110)로 구성된다. 기판(10)이 안착되도록 홀더(100)는 기판(10)과 면적이 동일하거나 기판(10)보다 면적이 더 크도록 하는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서는 4개의 단위 홀더(110)가 2 X 2의 매트릭 스 형태로 배열된다. 홀더(100)를 구성하는 단위 홀더(110)의 크기와 개수는 열처리 대상인 기판의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 각각의 단위 홀더(110)는 면적과 두께를 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
특히, 본 실시예에서 기판(10)이 복수개의 단위 홀더(110) 상에 수평을 유지하면서 안착되기 위하여 각 단위 홀더(110)의 두께를 실질적으로 동일하게 조절하는 것이 중요하다. 각 단위 홀더(110)의 두께가 모두 동일하면 각 단위 홀더(110)의 상부면은 서로 일치하게 되고 그 결과 홀더(100) 상에 안착되는 기판(10)은 전체적으로 수평을 유지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 홀더 지지부(300)는 메인 바디부(200)에 연결되어 설치되며 복수개의 단위 홀더(110)로 구성되는 홀더(100)를 지지한다. 홀더 지지부(300)는 메인 바디부(200)의 사이에 일정한 간격으로 복수개가 고정 설치되는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에서는 홀더 지지부(300)가 3개 설치되어 있는 것으로 되어 있으나, 이는 홀더 지지부(300)의 설치 상태를 나타내기 위한 것으로, 실제로는 더 조밀한 간격으로 더 많은 개수의 홀더 지지부(300)가 설치될 수 있다. 각각의 홀더 지지부(300)는 두께를 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이는 홀더 지지부(300)에 의해 지지되는 복수개의 단위 홀더(110) 상에 기판(10)이 수평을 유지하면서 안착되기 위함이다.
단위 홀더(110)의 안정적인 지지를 위해 홀더 지지부(300)의 길이는 기판(10)의 장변측의 길이보다 크게 하는 것이 바람직하다.
한편, 기판(10)이 안정적으로 지지될 수 있도록 복수개의 단위 홀더(110)는 홀더 지지부(300)에 고정 설치될 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 기판(10)을 보트(50)에 로딩하거나 보트(50)로부터 언로딩 하는 과정에서 홀더(100) 상에 기판(10)을 안착시키거나 홀더(100)로부터 기판(10)을 이격시키기 위하여, 본 실시예의 보트(50)에는 기판(10)을 상하로 이동시키는 기판 승강부(400)가 설치된다.
기판 승강부(400)는 수직 바디부(410)와 수평 바디부(420)로 이루어진다. 이때, 수직 바디부(410)는 메인 바디부(200)와 동일선 상에 위치하도록 설치되고, 수평 바디부(420)는 양단이 수직 바디부(410)와 연결되어 설치된다. 수직 바디부(410)에 연결된 수평 바디부(420)는 미도시된 구동 모터와 같은 구동 수단에 의해 수직 바디부(410)를 따라 상하로 이동하게 된다. 배치식 열처리 장치에서는 복수개의 기판이 로딩되므로 로딩된 각각의 기판을 승강시키기 위해 수평 바디부(420)는 각각의 기판에 대응할 수 있도록 복수개로 설치된다.
수평 바디부(420)에는 기판(10)을 상하로 이동시킬 때 기판(10)을 지지하는 지지핀(430)이 복수개로 설치된다. 단위 홀더(110)의 소정의 위치에는 지지핀(430)이 관통할 수 있는 관통홀(130)이 형성된다. 지지핀(430)이 관통홀(130)을 통하여 단위 홀더(110)를 관통하여 단위 홀더(110)의 밖으로 돌출될 수 있도록 지지핀(430)의 길이는 홀더(100)의 두께보다 크게 하는 것이 바람직하다.
한편, 기판(10)의 하측에는 열처리 과정 중에 기판(10)에 열을 인가하는 히터(30)가 배치되어 있다. 본 실시예의 보트(50)가 채용되는 열처리 장치는 복수개 의 기판이 동시에 열처리되는 배치식이며, 대면적 사이즈의 기판(10)에 대하여 전체 면적에 걸쳐서 균일하게 열을 인가할 수 있도록 각 기판(10)마다 복수개의 히터가 대응된다. 상기 배치식 열처리 장치의 구성은 대한민국 특허출원 2008-69329호에 상세하게 개시되어 있다.
이하 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 보트(50)에 기판(10)이 로딩되는 과정을 설명하도록 한다.
도시한 바와 같이, 먼저 기판 승강부(400)를 상승시키면 수직 바디부(410)를 따라 수평 바디부(420)가 상승하면서 지지핀(430)이 단위 홀더(110)의 관통홀(130)을 통하여 단위 홀더(110)로부터 돌출된다. 이때, 보트(50)의 모든 슬롯(slot) 각각에 대하여 지지핀(430)이 단위 홀더(110)로부터 돌출된다. 여기서, 슬롯이란 보트(50)에서 하나의 기판(10)이 장입하는 공간을 의미하며, 보트(50)에는 보트(50)에 로딩되는 기판(10)의 개수 이상의 슬롯을 설치할 수 있다.
이후 트랜스퍼 암(40)에 의해 열처리 장치의 외부에서 이송되어 열처리 장치의 열처리 공간을 제공하는 챔버 내부로 장입된 기판(10)을 지지핀(430) 상에 올려 놓는다. 다음으로 트랜스퍼 암(40)을 챔버로부터 제거하여 다음 기판(10)의 이송 작업에 대비한다.
이와 같은 트랜스퍼 암에 의해 기판(10)을 지지판(430) 상에 올려 놓는 과정은 보트(50)의 모든 슬롯에 대하여 반복한다. 그 결과 보트(50)의 모든 슬롯에 지지핀(430)에 지지된 기판(10)이 배치된다.
이어서 기판 승강부(400)를 하강시키면 수직 바디부(410)를 따라 수평 바디 부(420)가 하강하면서 지지핀(430)에 의해 지지되고 있던 기판(10)도 하강하게 되고, 지지핀(430)이 계속 하강하여 관통홀(130)을 통해 단위 홀더(110)와 분리되면 도 3에 도시한 바와 같이 기판(10)은 단위 홀더(110) 상에 안착되어 최종적으로 보트(50)의 모든 슬롯에 기판(10)을 로딩하는 과정이 완료된다.
한편, 열처리가 완료된 후, 보트(50)로부터 기판(10)을 언로딩 하는 과정은 기판(10)의 로딩 과정을 역순으로 진행하면 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 종래의 보트(20)와는 달리 홀더(100)가 챔버 내에 설치됨으로써 기판(10)과 같이 홀더(100)를 이송할 필요가 없기 때문에 기판(10)의 이송 과정이 용이하여 열처리 공정의 생산성이 향상되는 이점이 있다. 또한, 본 발명에서는 종래의 보트(20)와는 달리 홀더(100)가 복수개의 단위 홀더(110)로 구성됨으로써 기판(10)이 대면적화 됨에 따라 홀더(100)도 대면적화 되어 발생하는 보트(20)의 유지 및 관리가 어렵고 보트(20)의 제조 비용이 상승하는 문제점을 해결할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보트(50A)의 구성을 나타내는 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예의 보트(50A)에서는 홀더(100A)를 구성하는 복수개의 단위 홀더(110A)의 하부면에 소정의 높이를 갖는 돌기(120)가 형성되어 있다. 본 실시예의 그 이외의 구성은 제1 실시예와 동일하므로 도 5에서는 돌기(120)가 형성된 단위 홀더(110A)와 홀더 지지대(300A)만 도시하였다.
본 실시예에서 단위 홀더(110A)에 돌기(120)를 형성하는 것은 단위 홀 더(110A)마다 두께 조절을 용이하게 하기 위함이다. 상술한 바와 같이, 기판(10)이 복수개의 단위 홀더(110A) 상에 수평을 유지하면서 안착되기 위해서는 각 단위 홀더(110)의 두께를 실질적으로 동일하게 조절해야 한다. 이를 위하여 본 발명의 제1 실시예와 같은 보트(50)에서는 각 단위 홀더(110A)마다 각 단위 홀더(110A)의 전체 부위의 두께가 동일하도록 조절할 필요가 있다. 그러나, 본 실시예의 보트(50A)에서는 각 단위 홀더(110A)마다 각 단위 홀더(110A)의 돌기(120)가 형성된 부위의 두께만 동일하게 조절할 수 있으면 된다. 즉, 본 실시예는 제1 실시예와 비교할 때 두께 모니터링이 필요한 각 단위 홀더(110A)의 부위가 현저하게 줄어들어서 그 결과 각 단위 홀더(110A)간의 두께 차이를 용이하게 제거할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 실시예에서 돌기(120)의 모양, 설치 개수, 설치 간격, 높이 등은 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보트(50B)의 구성을 나타내는 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 실시예의 보트(50B)에서는 홀더(100B)를 구성하는 단위 홀더(110B)의 하부면에는 소정의 깊이를 갖는 삽입홈(140)이 형성되어 있고, 홀더 지지대(300B)의 상부면에는 소정의 높이를 갖는 돌기(310)가 형성되어 있다. 단위 홀더(110B)가 홀더 지지대(300B) 상에 배치될 때 돌기(310)가 삽입홈(140)에 삽입된다. 본 실시예의 그 이외의 구성은 제1 실시예와 동일하므로 도 6에서는 삽입홈(140)이 형성된 단위 홀더(110B)와 돌기(310)가 형성된 홀더 지지대(300B)만 도시하였다.
본 실시예에서 단위 홀더(110B)에 삽입홈(140)을 홀더 지지대(300B)에 돌기(310)를 형성하는 이유는 상술한 제2 실시예에서와 동일하다. 즉, 본 실시예의 보트(50B)에서도 각 단위 홀더(110B)마다 각 단위 홀더(110B)의 삽입홈(140)이 형성된 부위의 두께만 동일하게 조절할 수 있으면 되기 때문에 제1 실시예와 비교할 때 두께 모니터링이 필요한 각 단위 홀더(110B)의 부위가 현저하게 줄어들어서 그 결과 각 단위 홀더(110B)간의 두께 차이를 용이하게 제거할 수 있는 이점이 있다.
한편, 본 실시예에서 삽입홈(140)의 모양, 설치 개수, 설치 간격, 깊이 등은 필요에 따라 다양하게 변경할 수 있다. 또한, 돌기(310)의 모양, 설치 개수, 설치 간격, 높이 등 역시 필요에 따라 다양하게 변경할 수 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 종래기술에 따른 보트의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보트의 구성을 나타내는 사시도.
도 3은 도 2의 A-A 선의 선단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 보트에 기판이 로딩되는 과정을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 보트의 구성을 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 보트의 구성을 나타내는 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 기판
20, 50, 50A, 50B: 보트
30: 히터
40: 트랜스퍼 암
100, 100A, 100B: 홀더
110, 110A, 110B: 단위 홀더
120, 310: 돌기
130: 관통홀
140: 삽입홈
200: 메인 바디부
300, 300A, 300B: 홀더 지지부
400: 기판 승강부
410: 수직 바디부
420: 수평 바디부
430: 지지핀

Claims (9)

  1. 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 배치형 열처리 장치 내에 설치되며 상기 기판을 지지하는 보트로서,
    메인 바디부; 및
    상기 기판이 안착되는 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 홀더
    를 포함하되,
    상기 메인 바디부에는 상기 홀더를 지지하는 홀더 지지부가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 보트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀더 상에 상기 기판을 안착시키거나 상기 홀더로부터 상기 기판을 이격시키는 기판 승강부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보트.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기판 승강부는 수직 바디부와 수평 바디부를 포함하되, 상기 수평 바디부에는 상기 기판을 지지하는 지지핀이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 보트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수직 바디부는 상기 메인 바디부와 동일선 상에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 보트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 단위 홀더에는 상기 지지핀이 관통할 수 있는 홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단위 홀더의 하부면에는 상기 홀더 지지부와 접촉하는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 홀더 지지부의 상부면에는 상기 단위 홀더와 접촉하는 돌출부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보트.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 단위 홀더의 하부면에는 상기 돌출부가 삽입되는 홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 보트.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단위 홀더와 상기 홀더 지지부가 접촉하는 부위에서 상기 단위 홀더의 두께가 실질적으로 동일한 상태에서 상기 단위 홀더가 상기 홀더 지지부 상에 안착되는 것을 특징으로 하는 보트.
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