KR20100034602A - 기판 홀더 - Google Patents

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Abstract

대면적 기판에 대응할 수 있도록 작은 면적을 갖는 복수개의 단위 홀더를 프레임에 결합하여 이루어진 기판 홀더가 개시된다. 본 발명에 따른 기판 홀더(100)는 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 배치식 열처리 장치에서 기판을 지지하는 기판 홀더로서, 기판(10)이 안착되는 복수개의 단위 홀더(200); 및 복수개의 단위 홀더(200)가 안착되는 홀더 프레임(300)으로 구성된다.
기판, 열처리, 홀더

Description

기판 홀더{Substrate Holder}
본 발명은 기판 홀더에 관한 것이다. 대면적 기판에 대응할 수 있도록 작은 면적을 갖는 복수개의 단위 홀더를 프레임에 결합하여 이루어진 기판 홀더에 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, 열처리 과정 중에 열처리 온도가 글래스 기판의 연화(softening) 온도에 도달하면 기판 자체의 무게 때문에 글래스 기판이 변형될 수 있으므로 이를 방지하기 위하여 글래스 기판을 기판 홀더에 안착되어 지지된 상태로 열처리 장치로 로딩하여 열처리를 진행하는 것이 일반적이다.
그러나, 글래스 기판이 대면적화 됨에 따라 글래스 기판을 지지하는 기판 홀더 역시 대면적화 되어 기판 홀더의 제조 비용이 상승하고 기판 홀더의 관리가 용이하지 않다는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 대면적 기판이 안착되도록 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 기판 홀더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대면적 기판이 안착되도록 복수개의 단위 홀더로 이루어지는 홀더에 기판을 안착 시킨 상태로 보트로의 로딩이 가능한 기판 홀더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 유지 및 관리가 용이하며 제조 비용이 저렴한 기판 홀더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 기판 홀더는, 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 배치식 열처리 장치에서 상기 기판을 지지하는 기판 홀더로서, 상기 기판이 안착되는 복수개의 단위 홀더; 및 상기 복수개의 단위 홀더가 안착되는 홀더 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홀더 프레임은 기본 골격을 이루면서 상기 단위 홀더를 지지하는 제1 프레임과 상기 제1 프레임을 보조하여 상기 단위 홀더를 지지하는 제2 프레임을 포함할 수 있다.
상기 제1 프레임에는 상기 단위 홀더의 외주부를 지지하는 걸림단이 형성될 수 있다.
상기 단위 홀더에는 제1 진공홀이 형성될 수 있다.
상기 제2 프레임에는 상기 제1 진공홀에 대응하는 제2 진공홀이 형성될 수 있다.
상기 단위 홀더와 상기 홀더 프레임의 소재는 석영일 수 있다.
상기 기판은 상기 기판 홀더에 안착된 상태로 트랜스퍼 암에 의하여 상기 배치식 열처리 장치에 로딩될 수 있다.
본 발명에 따르면, 대면적 기판이 안착될 수 있는 기판 홀더를 소면적으로 형성된 복수개의 단위 홀더를 조합하여 구성함으로써 기판 홀더의 제조 비용이 저렴하고 기판 홀더의 관리가 용이한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수개의 단위 홀더에 의해 이루어진 홀더의 일부 부위에 손상이 발생되었을 경우 손상 부위의 단위 홀더만을 교체할 수 있도록 하여 기판 홀더의 수리 및 교체가 용이한 효과가 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(100)의 구성을 나타내는 사시도 및 분해 사시도이다
도시한 바와 같이, 기판 홀더(100)는 기판(10)이 안착되는 복수개의 단위 홀더(200)와 복수개의 단위 홀더(200)가 안착되는 홀더 프레임(300)으로 이루어질 수 있다.
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.
기판(10)이 안착되는 기판 홀더(100)는 기판(10)과 면적이 동일하거나 기판(10)보다 면적이 더 크도록 형성된다. 그리고, 본 발명에서 기판 홀더(100)는 기판(10)보다 작은 면적을 갖는 평판 형상을 갖는 복수개의 단위 홀더(200)로 구성된다. 단위 홀더(200)의 재질은 석영인 것이 바람직하다.
단위 홀더(200)에는 향후 단위 홀더(200) 상에 안착되는 기판(10)이 이송 과정에서 단위 홀더(200)로부터 이탈되지 않도록 하는 제1 진공홀(210)이 형성되어 있다. 제1 진공홀(210)에 대해서는 후술하기로 한다.
또한, 단위 홀더(200)에는 열처리를 위해 기판이 열처리 장치 내에 설치된 보트에 로딩될 때 홀더에 안착되어 있는 기판(10)을 홀더에서 들어올리기 위해 로드가 삽입되는 삽입홀(220)이 형성될 수 있다.
기판 홀더(100)를 구성하는 단위 홀더(200)의 크기와 개수는 열처리 대상인 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있지만, 각각의 단위 홀더(200)는 면적과 두께를 서로 동일하게 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서 기판(10)이 복수개의 단위 홀더(200) 상에 수평을 유지하면서 안착되기 위하여 각 단위 홀더(200)의 두께를 실질적으로 동일하게 조절하는 것이 바람직하다. 각 단위 홀더(200)의 두께가 모두 동일하면 각 단위 홀더(200)의 상부면은 서로 일치하게 되고 그 결과 홀더 상에 안착되는 기판(10)은 전체적으로 수 평을 유지할 수 있다.
복수개의 단위 홀더(200)가 안착되는 홀더 프레임(300)은 사각형의 기본 골격을 이루면서 복수개의 단위 홀더(200)가 안착되어 지지할 수 있도록 하는 제1 프레임(310), 제1 프레임(310)의 내측으로 설치되어 제1 프레임(310)에 의해 안착되어 지지되고 있는 단위 홀더(200)를 보조적으로 지지하는 제2 프레임(350)으로 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하여 홀더 프레임(300)을 구성하는 제1 및 제2 프레임의 구성을 살펴보기로 한다. 도 3 및 도 4는 홀더 프레임(300)의 구성을 나타내는 평면도 및 사시도이다.
도시한 바와 같이, 홀더 프레임(300)은 기본 골격을 이루는 제1 프레임(310)을 포함하여 구성된다. 제1 프레임(310)은 소정의 폭을 갖는 평판 형태의 로드(rod)를 이용하여 제작함으로써 제1 프레임(310)의 내측에는 사각형의 공간이 형성될 수 있다. 이때, 형성된 공간의 크기는 단위 홀더(200)의 크기와 실질적으로 동일하게 설정하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 제1 프레임(310)을 각각 별도로 형성한 후 용접에 의해 결합할 수도 있으나, 단위 홀더(200) 면적의 수배의 면적을 갖는 사각형의 프레임 외형을 제작한 후 로드를 이용하여 프레임 외형의 내측 공간을 분할함으로써 복수개의 단위 홀더(200)가 안착될 수 있는 제1 프레임(310)을 형성할 수도 있다.
제1 프레임(310)의 가로 세로 비는 기판(10)의 가로 세로 비와 실질적으로 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 제1 프레임(310)의 재질은 석영이며, 정삭 가공 및 연삭 가공을 통해 (∇∇∇)의 표면 가공도를 갖는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제1 프레임(310)은 4개의 단위 홀더(200)가 배열될 수 있도록 2 X 2의 매트릭스 형태로 제작되어 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 제1 프레임(310)에 안착되는 단위 홀더(200)의 개수에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 단위 홀더(200)가 안착되는 제1 프레임(310)의 내주면을 따라서는 단위 홀더(200)의 외주부가 걸리는 걸림단(320)이 돌출 형성되어 있다. 이때, 걸림단(320)은 제1 프레임(310)의 내주를 따라 연속적으로 형성될 수 있지만, 일정한 간격으로 복수개로 형성될 수도 있다.
한편, 제1 프레임(310)과 걸림단(320)의 경계 부근에는 제1 프레임(310)에 안착되어 있는 단위 홀더(200)를 제1 프레임(310)에서 이탈시킬 수 있는 이탈홀(330)을 형성하는 것이 바람직하다. 또한, 제1 프레임(310) 상에는 소정의 간격으로 이탈 방지핀(340)을 돌출 형성함으로써 기판(10)이 안착된 상태에서 기판 홀더(100)를 이송할 때 기판 홀더(100) 상에서 기판(10)이 갑작스럽게 이탈되는 것이 방지되도록 하는 것이 바람직하다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 홀더 프레임(300)은 제1 프레임(310)의 내측에 소정의 길이와 폭을 갖도록 형성되어 단위 홀더(200)를 지지할 수 있는 제2 프레임(350)을 포함하여 구성된다. 제2 프레임(350)은 제1 프레임(310)에 의해 지지되는 단위 홀더(200)가 자중에 의해 처짐이 발생하는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 본 발명에서 단위 홀더(200)는 홀더 프레임(300)의 제1 프레임(310)과 제2 프 레임(250) 모두에 의해 지지되도록 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 걸림단(320)의 상부면과 제2 프레임(350)의 상부면이 실질적으로 평행하도록 제2 프레임(350)을 설치하는 것이 좋다. 물론 제2 프레임(350)에 의해 홀더 프레임(300)의 전체적인 내구성이 향상되는 효과도 얻을 수 있다.
제2 프레임(350)은 단위 홀더(200)가 안착되는 공간에 각각에 가로와 세로로 각각 1개씩 설치되어 '+' 형태로 교차 형성되어 있음을 알 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 그 이상의 개수로 설치되어 격자 형태로 형성될 수도 있다. 제2 프레임(350)의 재질은 석영이며, 정삭 가공 및 연삭 가공을 통해 (∇∇∇)의 표면 가공도를 갖는 것이 바람직하다.
한편, 기판 홀더(100)의 사용 도중에 단위 홀더(200)가 홀더 프레임(300)으로부터 이탈하지 않도록 용접 등을 통하여 단위 홀더(200)는 홀더 프레임(300) 상에 완전히 고정될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제2 프레임(350)에는 제2 진공홀(360)이 형성되어 있다. 제2 진공홀(360)은 제1 진공홀(210)과 같이 기판(10)을 단위 홀더(200)와 홀더 프레임(300)으로 구성되는 기판 홀더(100) 상에 안착시킨 상태에서 트랜스퍼 암과 같은 이송 기구로 이송할 때 기판 홀더(100)로부터 기판(10)이 이탈되지 못하도록 단위 홀더(200) 상에 기판(10)이 고정되도록 하는 역할을 한다. 이를 위하여, 트랜스퍼 암에는 진공 발생 수단(미도시)이 연결되어 있으며, 상기 진공 발생 수단에 의해 발생한 진공 상태가 제1 및 제2 진공홀(210, 360)을 통하여 기판(10)까지 유지됨으로써 기판(10)이 단위 홀더(200) 상에 흡착되어 고정된다.
제1 및 제2 진공홀(210, 360)의 중심축은 서로 일치되게 하는 것이 바람직하다. 제1 및 제2 진공홀(210, 360)의 크기 및 개수는 기판(10) 사이즈에 따라 다양하게 변경 가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더(100)에 기판(10)이 안착되는 상태를 나타내는 분해 사시도이다. 도시한 바와 같이, 본 발명에서는 복수개의 단위 홀더(200)와 이를 지지하는 홀더 프레임(300)으로 구성된 기판 홀더(100) 상에 기판(10)이 안착된다. 또한, 트랜스퍼 암에 의하여 기판(10)이 기판 홀더(100) 상에 안착된 상태에서 열처리 장치의 열처리 공간을 제공하는 챔버 내에 설치된 보트에 로딩되어 기판(10)에 대한 소정의 열처리 공정이 진행된다.
이와 같이, 본 발명의 기판 홀더는 기판 사이즈보다 작은 복수개의 단위 홀더로 이루어짐으로써 기판 사이즈가 대면적화 되더라도 단위 홀더 사이즈는 대면적화 될 필요가 없어서 기판 홀더의 제조 비용이 저렴하고 기판 홀더의 관리가 용이한 이점이 있다. 아울러, 복수개의 단위 홀더 중 일부 부위에 손상이 발생되었을 경우 손상 부위의 단위 홀더만을 교체할 수 있어서 기판 홀더의 수리 및 교체가 용이한 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 홀더의 구성을 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더의 구성을 나타내는 분해 사시도.
도 3은 본 발명에서 사용하는 홀더 프레임의 구성을 나타내는 평면도.
도 4는 본 발명에서 사용하는 홀더 프레임의 구성을 상세하게 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 홀더에 기판이 안착되는 상태를 나타내는 분해 사시도.
-도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
100: 기판 홀더
200: 단위 홀더
210: 제1 진공홀
220: 삽입홀
300: 홀더 프레임
310: 제1 프레임
320: 걸림단
330: 이탈홀
340: 이탈 방지핀
350: 제2 프레임
360: 제2 진공홀

Claims (7)

  1. 복수개의 기판을 동시에 열처리할 수 있는 배치식 열처리 장치에서 상기 기판을 지지하는 기판 홀더로서,
    상기 기판이 안착되는 복수개의 단위 홀더; 및
    상기 복수개의 단위 홀더가 안착되는 홀더 프레임
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 홀더 프레임은 기본 골격을 이루면서 상기 단위 홀더를 지지하는 제1 프레임과 상기 제1 프레임을 보조하여 상기 단위 홀더를 지지하는 제2 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 프레임에는 상기 단위 홀더의 외주부를 지지하는 걸림단이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단위 홀더에는 제1 진공홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 프레임에는 상기 제1 진공홀에 대응하는 제2 진공홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단위 홀더와 상기 홀더 프레임의 소재는 석영인 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 상기 기판 홀더에 안착된 상태로 트랜스퍼 암에 의하여 상기 배치식 열처리 장치에 로딩되는 것을 특징으로 하는 기판 홀더.
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