KR20110050268A - 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 기판을 동시에 가공하기 위한 기판 가공 장치에 있어서, 상기 다수의 기판이 가공되는 가공 챔버를 가열하기 위한 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 가공 장치에 관한 것으로, 빠른 시간 내에 냉각되어 가공 챔버의 냉각에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 가공 장치에 관한 것이다.
본 발명은 흡기구 및 배기구가 형성된 몸체; 상기 몸체의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터; 상기 몸체의 흡기구와 연결되는 냉각부; 상기 몸체의 배기구와 연결되는 배기 펌프; 및 상기 냉각부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 가열 수단에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 다수의 기판이 적층된 보트; 상기 다수의 기판을 가공하기 위한 공간을 제공하는 가공 챔버; 상기 보트를 상기 가공 챔버의 내부로 반입 및 반출시키기 위한 이송부; 및 상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 가열 수단을 포함하며, 상기 가열 수단은 흡기구 및 배기구가 형성된 몸체, 상기 몸체의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터, 상기 몸체의 흡기구와 연결되는 냉각부, 상기 몸체의 배기구와 연결되는 배기 펌프 및 상기 냉각부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치에 관한 것이다.
기판 가공 장치, 가열 수단

Description

가열 수단 및 이를 포함하는 기판 가공 장치{Heating device and Substrate Processing Apparatus having the same}
본 발명은 다수의 기판을 동시에 가공하기 위한 기판 가공 장치에 있어서, 상기 다수의 기판이 가공되는 가공 챔버를 가열하기 위한 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 가공 장치에 관한 것으로, 빠른 시간 내에 냉각되어 가공 챔버의 냉각에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있는 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 가공 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치(Flat Panel Display device)는 경량 및 박형 등의 특성으로 인하여, 음극선관 표시 장치(Cathode-ray Tube Display device)를 대체하는 표시 장치로 사용되고 있으며, 대표적인 예로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device; LCD)와 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting diode Display; OLED)가 있다. 이 중, 유기전계발광표시장치는 액정표시장치에 비하여 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하고 백라이트(Backlight)를 필요로 하지 않아 초박형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.
이와 같은 유기전계발광표시장치는 유기박막에 음극(Cathode)으로부터 주입 되는 전자(Electron)과 양극(Anode)으로부터 주입되는 정공(Hole)이 재결합하여 여기자를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용한 표시 장치이며, 구동 방법에 따라 수동 구동(Passive matrix) 방식과 능동 구동(Active matrix) 방식으로 나뉘는데, 능동 구동 방식은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 사용하는 회로를 가진다.
상기와 같은 평판 표시 장치는 기판 상에 유기물 또는 무기물 등으로 전기적인 특성을 가지는 박막을 일정한 패턴으로 형성하거나, 형성된 박막에 열처리하는 공정을 거쳐 제조되며, 상기 박막을 형성하는 공정은 크게 타겟에 플라즈마를 인가하여 증착하는 스퍼터링(sputtering) 공정과 같은 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방법과 소스 물질을 포함하는 반응 가스를 기판 상에 분사하고 화학적인 방법으로 기판 상에 상기 소스 물질의 원자층을 형성하는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정과 같은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법으로 나눠진다.
상기 화학 기상 증착법은 상기 물리 기상 증착법과 비교하여 박막의 균일도 및 스텝 커버리지(step coverage)가 좋으며, 다수의 기판을 동시에 진행할 수 있다는 장점이 있어, 비정질 실리콘층과 질화막 또는 산화막과 같은 절연막을 형성하는 공정에 널리 사용되고 있다.
통상적으로, 상기 화학 기상 증착법을 이용하여 다수의 기판에 동시에 박막을 형성하거나 열처리 공정을 진행하기 위하여, 기판 가공 장치는 다수의 기판이 적층된 보트(boat), 상기 다수의 기판이 가공될 수 있는 공간을 제공하는 가공 챔 버, 상기 보트를 상기 가공 챔버 내부로 반입 및 반출시키기 위한 이송부 및 상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 가열 수단을 포함한다. 여기서, 상기 이송부는 상기 가열 수단에 의해 상기 가공 챔버 내부가 용이하게 가열될 수 있도록 단열부를 포함할 수 있다.
상기와 같은 기판 가공 장치는 보트에 적층된 다수의 기판의 가공 공정이 종료된 이후, 상기 가공 챔버 내부로 직접 외부 공기를 유입시키거나, 상기 가공 챔버와 가열 수단 사이로 외부 공기가 통과하도록 하고 있으나, 상기 가공 챔버 내부로 직접 외부 공기를 유입시키는 경우, 빠른 시간에 상기 가공 챔버를 냉각시킬 수 있으나, 상기 보트에 적층된 다수의 기판에 불순물이 증착될 수 있다는 문제점이 있으며, 상기 가공 챔버와 가열 수단 사이로 외부 공기가 통과하는 경우, 상기 가열 수단의 열기에 의해 냉각에 소요되는 시간이 증가하여 전체적인 공정 시간이 증가하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 해결하기 위한 것으로, 가공 공정 종료 후 상기 가열 수단을 급속 냉각하여 가공 공정 종료 후 상기 가공 챔버의 냉각에 소요되는 시간을 최소화함으로써, 전체적인 공정 시간을 단축시킬 수 있는 가열 수단 및 이를 포함하는 기판 가공 장치를 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 흡기구 및 배기구가 형성된 몸체; 상기 몸체의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터; 상기 몸체의 흡기구와 연결되는 냉각부; 상기 몸체의 배기구와 연결되는 배기 펌프; 및 상기 냉각부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 가열 수단에 의해 달성된다.
또한, 본 발명의 상기 목적은 다수의 기판이 적층된 보트; 상기 다수의 기판 을 가공하기 위한 공간을 제공하는 가공 챔버; 상기 보트를 상기 가공 챔버의 내부로 반입 및 반출시키기 위한 이송부; 및 상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 가열 수단을 포함하며, 상기 가열 수단은 흡기구 및 배기구가 형성된 몸체, 상기 몸체의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터, 상기 몸체의 흡기구와 연결되는 냉각부, 상기 몸체의 배기구와 연결되는 배기 펌프 및 상기 냉각부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명에 따른 기판 가공 장치는 가공 공정 종료 후, 가열 수단의 몸체 내부를 통해 냉각된 공기가 순환되도록 하여, 상기 몸체 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터를 강제로 급속 냉각시킴으로써, 가공 챔버의 냉각에 소요되는 시간을 감소시켜 전체적인 공정 시간을 단축하는 효과가 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소를 나타내는 것이며, 도면에 있어서 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.
(실시 예)
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치를 나타낸 모식도이며, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치의 가공 챔버 내부를 나타낸 개략도 이다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치(100)는 다수의 기판(S)이 적층된 보트(boat, 110), 상기 다수의 기판(S)이 가공되는 공간을 제공하는 가공 챔버(120), 상기 보트(110)를 상기 가공 챔버(120)의 내부로 반입 및 반출시키기 위한 이송부(130) 및 상기 가공 챔버(120)의 외측에 위치하는 가열 수단(200)을 포함한다.
상기 보트(110)는 수직 방향으로 다수의 기판(S)이 적층될 수 있도록 형성되며, 도시되지는 않았으나 상기 이송부(130)에 의한 이동 중 상기 다수의 기판(S)이 파손되는 것을 방지하기 위하여 각 기판(S)을 고정하기 위한 기판 홀더(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 본 발명의 실시 예는 상기 보트(110)가 다수의 기판(S)이 수직 방향으로 적층될 수 있도록 형성되는 것으로 설명하고 있으나, 상기 보트(110)는 다수의 기판(S)이 수평 방향으로 적층될 수 있도록 형성될 수도 있다.
상기 가공 챔버(120)는 상기 보트(110)에 적층된 다수의 기판(S)을 동시에 가공하기 위한 것으로, 가공 공정 중 상기 보트(110)에 적층된 다수의 기판(S)이 외부 공기와 접촉하는 것을 차단하기 위한 제 1 튜브(121) 및 상기 제 1 튜브(121)의 하부에 위치하며, 상기 다수의 기판(S)이 적층된 보트(110)가 반입 및 반출되는 매니 폴드(manifold, 122)를 포함한다. 여기서, 상기 매니 폴드(122)의 하부는 상기 보트(110)가 상기 가공 챔버(120) 내부로 반입된 이후, 상기 가공 챔버(120)가 밀폐될 수 있도록, 수평 방향으로 이동 가능한 셔터(124)가 위치할 수 있다.
또한, 상기 가공 챔버(120)에서 상기 보트(110)에 적층된 다수의 기판(S)에 동시에 박막을 형성될 수 있도록, 상기 매니 폴드(122)는 반응 가스가 저장된 반응 가스 공급부(140)과 연결되어 상기 가공 챔버(120) 내부로 반응 가스가 유입되도록 하는 유입구(122a) 및 상기 다수의 기판(S)과 반응하지 않은 미 반응 가스를 배출하기 위한 배출구(122b)를 포함할 수 있으며, 상기 매니 폴드(122)의 배출구(122b)는 상기 미 반응 가스가 원활히 배출될 수 있도록, 상기 가공 챔버(120)의 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 펌프(150)와 연결되는 것이 바람직하다.
상기 이송부(130)는 상기 매니 폴드(122)의 하부를 통해 상기 보트(110)를 상기 가공 챔버(120) 내부로 반입 및 반출시키기 위한 것으로, 상기 가열 수단(200)에 의해 가열된 상기 보트(110)의 열 손실을 감소시키기 위하여 단열부(131)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 단열부(131)는 하나의 단열판(132)으로 구성될 수 있으나, 상기 보트(110)의 열 손실을 최소화시키기 위하여 다수의 단열판(132) 및 상기 단열판(132)를 지지하기 위한 단열 홀더(133)으로 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기판 가공 장치(100)는 상기 보트(110)의 열 손실을 최소화하기 위하여, 상기 가공 챔버(120)의 제 1 튜브(121)와 보트(110) 사이에 위치하는 제 2 튜브(123) 및 상기 제 2 튜브(123)와 이송부(130) 사이에 위치하는 제 3 튜브(125)를 더 포함할 수 있으며, 상기 제 3 튜브(125)의 길이(d)는 상기 제 2 튜브(123)와 이송부(130)가 중첩되는 영역의 길이와 동일한 것이 바람직하다.
여기서, 상기 매니 폴드(122)의 유입구(122a)가 상기 제 3 튜브(125)보다 상기 매니 폴드(122)의 셔터(124) 측에 위치하는 경우, 상기 제 3 튜브(125)는 상기 유입구(122a)와 연결된 가스 분사 수단(160)이 통과하기 위한 홀(125a)가 형성되는 것이 바람직하며, 상기 가스 분사 수단(160)은 상기 보트(110)에 다수의 기판(S)이 적층된 방향으로 상기 보트(110)의 종단부까지 연장되며, 균일하게 분사구가 형성되어, 상기 보트(110)에 적층된 다수의 기판(S)에 반응 가스가 균일하게 분사되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 가열 수단(200)은 상기 가공 챔버(120)의 외측에 위치하여 상기 다수의 기판(S)을 가공하는 가공 공정 동안 상기 가공 챔버(120) 및 보트(110)를 가열하기 위한 것으로, 흡기구(211) 및 배기구(212)가 형성된 몸체(210), 상기 몸체(210)의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터(220), 상기 몸체(210)의 흡기구(211)에 연결되는 냉각부(230), 상기 몸체(210)의 배기구(212)와 연결되는 배기 펌프(240) 및 상기 냉각부(230)를 제어하는 제어부(250)을 포함한다.
상기 몸체(210)는 상기 하나 또는 다수의 히터(220)를 수납하며, 상기 하나 또는 다수의 기판(S)의 가공 공정 종료 후 상기 하나 또는 다수의 히터(220)를 강제 급속 냉각시키기 위한 공기의 이동 통로 역할을 하기 위한 것으로, 효율적으로 상기 하나 또는 다수의 히터(220)를 급속 냉각시키기 위하여, 상기 몸체(210)의 흡기구(211)와 배기구(212)를 연결하는 냉각 통로(213)가 형성될 수 있으며, 상기 하나 또는 다수의 히터(220)를 보다 효율적으로 강제 급속 냉각시키기 위하여, 상기 냉각 통로(213)는 상기 하나 또는 다수의 히터(220)를 나선형으로 감싸는 것이 바람직하다.
상기 냉각부(230)는 가공 공정 종료 후, 상기 몸체(210)의 내부로 냉각된 공 기가 유입되도록 하여, 상기 몸체(210)의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터(220)을 강제 급속 냉각시키기 위한 것이며, 상기 배기 펌프(240)는 상기 냉각부(230)에 의해 냉각된 후 상기 몸체(210)의 내부로 유입되어 상기 하나 또는 다수의 히터(220)에 의해 가열된 공기를 배출하기 위한 것이다.
여기서, 상기 가열 수단(200)은 상기 몸체(210)의 내부를 통과하는 공기 흐름에 의해 상기 가공 챔버(120)의 가공 공정이 변화되는 것을 방지하기 위하여, 상기 몸체(210)의 흡기구(211)와 냉각부(230)를 연결하는 제 1 배관(410)에 제 1 밸브(510)을 위치시키고, 상기 몸체(210)의 배기구(212)와 배기 펌프(240)를 연결하는 제 2 배관(420)에 제 2 밸브(520)을 위치시켜, 가공 공정 동안 상기 몸체(210) 내부로 공기의 유입 및 배출을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 가열 수단(200)은 몸체(210)의 측면에 흡기구(211)가 형성되고, 상기 몸체(210)의 상부에 배기구(212)가 형성되는 것으로 도시하고 있으나, 상기 흡기구(211) 및 배기구(212)는 상기 몸체(210)의 서로 대향되는 측면에 위치할 수도 있으며, 상기 냉각부(230)와 배기 펌프(240)를 제 3 배관(430)으로 연결하여, 상기 하나 또는 다수의 히터(220)를 강제 급속 냉각시키기 위한 공기가 상기 몸체(210), 냉각부(230) 및 배기 펌프(240)를 순환하도록 할 수도 있다.
상기 제어부(250)는 상기 냉각부(230)를 제어하여 상기 몸체(210) 내부로 유입되는 공기의 냉각 여부 및 상기 몸체(210)의 온도를 제어하기 위한 것으로, 상기 몸체(210)의 온도를 측정하기 위한 온도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치는 하나 또는 다수의 히터를 수납하는 가열 수단의 몸체 내부로 냉각된 공기를 유입시켜, 상기 하나 또는 다수의 히터를 강제 급속 냉각시킴으로써, 가공 공정 종료 후 상기 가공 챔버의 냉각에 소요되는 시간을 단축시킨다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치의 가공 챔버 내부를 나타낸 개략도이다.
<도면 주요 부호에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 가공 장치 110 : 보트
120 : 가공 챔버 130 : 이송부
131 : 단열부 200 : 가열 수단
210 : 몸체 220 : 히터
230 : 냉각부 240 : 배기 펌프
250 : 제어부

Claims (19)

  1. 흡기구 및 배기구가 형성된 몸체;
    상기 몸체의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터;
    상기 몸체의 흡기구와 연결되는 냉각부;
    상기 몸체의 배기구와 연결되는 배기 펌프; 및
    상기 냉각부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 가열 수단.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체의 흡기구와 냉각부를 연결하는 제 1 배관에 위치하는 제 1 밸브 및 상기 몸체의 배기구와 배기 펌프를 연결하는 제 2 배관에 위치하는 제 2 밸브를 더 포함하는 가열 수단.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 몸체의 온도를 측정하기 위한 감지 센서를 포함하는 가열 수단.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체의 내부에 위치하는 상기 흡기구와 배기구를 연결하는 냉각 통로를 더 포함하는 가열 수단.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 냉각 통로는 상기 하나 또는 다수의 히터를 나선형으로 감싸는 것을 특징으로 하는 가열 수단.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각부와 배기 펌프를 연결하는 제 3 배관을 더 포함하는 가열 수단.
  7. 다수의 기판이 적층된 보트;
    상기 다수의 기판을 가공하기 위한 공간을 제공하는 가공 챔버;
    상기 보트를 상기 가공 챔버의 내부로 반입 및 반출시키기 위한 이송부; 및
    상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 가열 수단을 포함하며,
    상기 가열 수단은 흡기구 및 배기구가 형성된 몸체, 상기 몸체의 내부에 위치하는 하나 또는 다수의 히터, 상기 몸체의 흡기구와 연결되는 냉각부, 상기 몸체의 배기구와 연결되는 배기 펌프 및 상기 냉각부를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 기판 가공 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 몸체의 흡기구와 냉각부를 연결하는 제 1 배관에 위치하는 제 1 밸브 및 상기 몸체의 배기구와 배기 펌프를 연결하는 제 2 배관에 위 치하는 제 2 밸브를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 수단의 제어부는 상기 몸체의 온도를 측정하기 위한 감지 센서를 포함하는 기판 가공 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 몸체의 내부에 위치하는 상기 흡기구와 배기구를 연결하는 냉각 통로를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 냉각 통로는 상기 하나 또는 다수의 히터를 나선형으로 감싸는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 가열 수단은 상기 냉각부와 배기 펌프를 연결하는 제 3 배관을 더 포함하는 기판 가공 장치.
  13. 제 7 항에 있어서,
    상기 이송부는 단열부를 포함하는 기판 가공 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 단열부는 하나 또는 다수의 단열판 및 상기 단열판을 지지하기 위한 홀더를 포함하는 기판 가공 장치.
  15. 제 7 항에 있어서,
    상기 가공 챔버는 반응 가스 유입구 및 배출구를 포함하는 매니 폴드 및 상기 매니 폴드 상에 위치하는 제 1 튜브를 포함하는 기판 가공 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 반응 가스 유입구를 통해 공급되는 반응 가스를 상기 보트에 적층된 다수의 기판에 분사하기 위한 가스 공급 수단을 더 포함하는 기판 가공 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 배출구와 연결되어 상기 가공 챔버 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 진공 펌프를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 1 튜브와 보트 사이에 위치하는 제 2 튜브 및 상기 제 2 튜브와 이송부 사이에 위치하는 홀이 형성된 제 3 튜브를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제 3 튜브는 상기 제 2 튜브와 이송부가 중첩하는 영역과 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
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