KR20120001700U - 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치 - Google Patents

대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 고안은 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급용 매니 폴더에 설치되어 기판에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 가스가 유출되는 다수의 제1 노즐(101)이 구비된 제1 가스 분사 튜브(100); 및 상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 외측에 회전하게 설치되어 상기 제1 노즐(101)로부터 유출되는 가스를 기판 측에 대해 여러 방향으로 유동시키는 가리개(110)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치{An Apparatus For Gas Supplying System For Processing Large Area Substrate}
본 고안은 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 대면적 기판에 고르게 가스를 분사하는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치에 관한 것이다.
최근 평판 디스플레이에 대한 수요가 폭발적으로 증가할 뿐만 아니라 점점 대화면 디스플레이를 선호하는 경향이 두드러지기 때문에, 평판 디스플레이 제조용 대면적 기판처리 시스템에 대한 관심이 고조되고 있다.
평판 디스플레이 제조 시 사용되는 대면적 기판처리 시스템은 크게 증착 장치와 열처리 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 화학 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리 증착 장치가 있다. 또한, 열처리 장치는 증착 공정 후에 수반되는 어닐링 단계를 담당하는 장치이다.
예를 들면, LCD의 경우에 있어서, 대표적인 증착 장치로는 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)의 비정질 실리콘 증착 장치가 있고, 대표적인 열처리 장치로는 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 장치가 있다.
이와 같은 증착 장치 또는 열처리 장치에는 가스 공급 장치가 필요하다. 즉, 증착 장치에는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층의 형성에 필요한 소스 가스(예를 들어, 비정질 실리콘 형성 시에 필요한 SiH4, PH3, B2H6 가스 등)를 공급할 수 있는 장치가 필수적으로 설치된다. 또한, 열처리 장치에는 상황에 맞는 열처리 분위기 조성을 위한 분위기 가스(예를 들어, 비정질 실리콘의 결정화 시에 필요한 Ar, N2, H2 가스 등)를 공급할 수 있는 장치가 필수적으로 설치된다.
한편 최근 평판 디스플레이의 대면적화 및 생산성 재고 측면에서 기판처리 시스템 또한 복수개의 평판 디스플레이용 대면적 기판(예를 들어, 유리 또는 석영 기판)을 수용할 수 있을 정도로 대면적화되고 있고, 복수개의 기판을 동시에 로딩한 후 열처리를 수행함으로써 대량 생산에 적합한 배치식이 각광을 받고 있다.
이러한 기판처리 시스템의 대면적화에 따라 시스템 내에 기판처리시 필요한 반응 가스 및 분위기 가스를 공급하는 장치의 역할이 중요해졌다. 즉, 반응 가스 및 분위기 가스가 가스 공급 장치에 의해 대면적 기판처리 시스템 내에 원활하고 균일하게 공급될 때에만 복수개의 대면적 기판 전체에 걸쳐 증착되고 열처리되는 막의 조성, 두께, 막질 등의 특성이 일정하게 유지될 수 있다.
종래의 기판처리 시스템에 반응 가스 또는 분위기 가스를 공급하는 가스 공급 장치(gas injector nozzle)의 경우, 가스의 유동 방향이 한쪽으로 고정되어 있기에, 가스와 직접적으로 맞닿는 부분은 차가운 가스의 영향으로 온도가 하강하는 현상이 발생했다. 이로 인해 기판의 온도를 균일하게 확보하기 어려운 문제점이 있었다.
또한, 기판이 처리되는 공간에 대해 일정한 산소 농도를 유지해 주기 위해서는, 공정을 진행하는 동안 가스의 유동이 일정하게 유지되어야 하는데, 가스가 맞닿는 부분의 온도 하강 현상에 의해 산소 농도의 유지가 불가능할 뿐 아니라 온도 균일도의 확보도 어려운 측면이 있었다.
본 고안은 상기한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 대면적 기판처리 시스템에 복수개로 로딩되어 있는 기판 각각의 온도를 균일하게 확보할 수 있는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치는, 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급용 매니 폴더에 설치되어 기판에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 가스가 유출되는 다수의 제1 노즐(101)이 구비된 제1 가스 분사 튜브(100); 및 상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 외측에 회전하게 설치되어 상기 제1 노즐(101)로부터 유출되는 가스를 기판 측에 대해 여러 방향으로 유동시키는 가리개(110)를 포함할 수 있다.
상기 가리개(110)는 상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 외측에서 상기 제1 가스 분사 튜브(100)를 따라 설치되어 상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 주위를 회전하는 곡면 패널(117)을 포함할 수 있다.
상기 곡면 패널(117)은 반원형일 수 있다.
상기 곡면 패널(117)의 곡률은 상기 제1 가스 분사 튜브(100)에 대한 상기 곡면 패널(117)의 회전 구간의 곡률과 일치할 수 있다.
상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 내부에는 제2 노즐(121)이 형성되어 제1 노즐(101)에 대해 가스를 유출하는 제2 가스 분사 튜브(120)가 설치될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 고안에 따른 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치는 가스 분사 튜브의 노즐에서 유출되는 가스가 가리개에 의해 기판 측의 여러 방향으로 유동됨으로써 기판의 어느 한 부분이 가스에 의해 냉각되어 발생되는 온도 차이를 제거하고, 기판의 온도를 균일하게 확보할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 도 2의 제1 가스 분사 튜브에 제2 가스 분사 튜브가 설치된 단면도이다.
도 4는 도 1의 곡면 패널에 대한 가스의 유동 상태도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 도 4의 곡면 패널이 회전되는 상태에서 가스의 유동 상태도이다.
후술하는 본 고안에 대한 상세한 설명은, 본 고안이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 고안을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 고안의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 고안의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치의 정면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 1과 도 2를 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급용 매니 폴더(미도시)에 설치되어 기판에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서, 가스가 유출되는 다수의 제1 노즐(101)이 구비된 제1 가스 분사 튜브(100)와, 제1 가스 분사 튜브(100)의 외측에 회전하게 설치되어 제1 노즐(101)로부터 유출되는 가스를 기판 측에 대해 여러 방향으로 유동시키는 가리개(110)를 포함할 수 있다.
제1 가스 분사 튜브(100)는 매니 폴더(미도시) 상에 다수개가 설치될 수 있으며, 매니 폴더의 상면부에 고정되는 지지부(115)에 착탈 가능하게 삽입될 수 있다. 다수의 제1 가스 분사 튜브(100) 중에서 어느 하나가 파손된 경우, 파손된 제1 가스 분사 튜브(100)만 교체될 수 있다.
제1 가스 분사 튜브(100)에는 제1 노즐(101)이 일정한 간격으로 다수개가 형성되며, 제1 노즐(101)은 제1 가스 분사 튜브(100)의 중심축과 평행하게 배열된다. 제1 가스 분사 튜브(100)의 제1 노즐(101)은 보트(미도시)에 장착되어 있는 기판을 향하여 고정되거나 일정한 방향으로 배치됨으로써 기판에 대해서 일정한 방향으로 가스를 공급할 수 있다. 제1 가스 분사 튜브(100)의 상단부는 폐쇄되어 공급된 가스가 상면부로 배출되지 않도록 구성될 수 있다. 제1 노즐(101)의 형성 간격은 보트에 장착되는 기판의 간격과 동일하지만, 제1 노즐(101)의 중심축은 기판과 기판의 중간 위치에 위치시켜 제1 노즐(101)로부터 나오는 가스가 기판의 상부를 지나가도록 할 수도 있다.
가리개(110)는 제1 가스 분사 튜브(100)의 외측에서 제1 가스 분사 튜브(100)를 따라 설치되어 제1 가스 분사 튜브(100)의 주위를 회전하는 곡면 패널(117)을 포함할 수 있다. 곡면 패널(117)은 반원형일 수 있다. 곡면 패널(117)의 곡률은 제1 가스 분사 튜브(100)에 대한 곡면 패널(117)의 회전 구간의 곡률과 일치할 수 있다.
곡면 패널(117)은 그 회전구간과 곡률이 일치하는 반원형이나 일부 원형으로 제작될 수 있다. 곡면 패널(117)이 그 회전구간과 곡률이 일치하게 됨으로써 회전 구간을 따른 기판 측에 대한 가스의 유출 구간이 연속적으로 변화될 수 있다.
곡면 패널(117)은 제1 가스 분사 튜브(100)의 주위를 회전하도록 작동되는데, 전동 모터와 같이 회전력을 제공할 수 있는 구동 수단과 다양한 동력 전달 수단에 연결되어 회전될 수 있다.
도 3은 도 2의 제1 가스 분사 튜브(100)에 제2 가스 분사 튜브(120)가 설치된 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 가스 분사 튜브(100)의 내부에는 제2 노즐(121)이 형성되어 제1 노즐(101)에 대해 가스를 유출하는 제2 가스 분사 튜브(120)가 설치될 수 있다. 제1 가스 분사 튜브(100)와 같이 석영관으로 제조되는 제2 가스 분사 튜브(120)는 제1 가스 분사 튜브(100)의 내부 중심축 상에 설치될 수 있다. 제2 가스 분사 튜브(120)가 설치될 때, 제2 가스 분사 튜브(120)의 하부 측은 제1 가스 분사 튜브(100)의 내측 하부와 일체로 구성되어, 매니 폴더를 통해 공급되는 가스가 우선적으로 제2 가스 분사 튜브(120)에 공급되고, 제2 노즐(121)을 거쳐 제1 가스 분사 튜브(100)의 제1 노즐(101)을 통해 유출될 수 있다.
제2 가스 분사 튜브(120)의 외주면은 제1 가스 분사 튜브(100)의 내주면과 소정의 간격을 두고 유격된다. 제1 가스 분사 튜브(100)의 상단부와 제2 가스 분사 튜브(120)의 상단부는 유격될 수 있고, 서로 접촉되게 구성될 수도 있다.
제2 가스 분사 튜브(120) 상에는 제2 가스 분사 튜브(120)의 중심축과 평행하게 다수의 제2 노즐(121)이 형성될 수 있다. 제1 노즐(101)과 제2 노즐(121)의 크기와 간격은 동일할 수 있다. 제2 노즐(121)은 가스의 제1 노즐(101) 측에 대한 간접 유동을 위해서, 제1 노즐(101) 사이에 배치되고, 제1 노즐(101)과 반대인 기판의 반대 방향을 향하도록 할 수 있다.
대면적 기판처리 시스템에 기판이 로딩된 후, 증착 또는 열처리 공정을 진행하기 위하여 매니 폴더를 매개로 제1 가스 분사 튜브(100)를 통해 가스가 기판 측에 공급되고, 기판 측에 공급된 가스는 가스 회수관(미도시)을 통해 회수될 수 있다.
기판 측에 공급되는 가스가 대면적 보트에 로딩되어 있는 다수의 기판 각각에 대하여 균일하게 접촉하기 위해서는 제1 가스 분사 튜브(100)에 형성된 복수개의 제1 노즐(101) 각각에서 가스가 균일하게 분사되어야 가능하다.
가스는 매니 폴더 측에서 제1 가스 분사 튜브(100)의 내부에 설치되어 있는 제2 가스 분사 튜브(120)로 유입된 후, 제2 가스 분사 튜브(120)에 형성된 제2 노즐(121)을 통해 분사된다. 제2 노즐(121)은 제1 노즐(101)의 형성 방향과는 반대로 형성될 수 있기 때문에 제2 노즐(121)을 통해 분사된 가스는 제1 가스 분사 튜브(100)와 제2 가스 분사 튜브(120)의 유격 공간으로 확산될 수 있다.
제2 노즐(121)을 통한 가스 분사 초기에는 유격 공간 내의 압력이 유격 공간 내의 위치에 따라 서로 다르게 나타날 수 있지만, 제2 노즐(121)을 통해 계속적으로 가스가 공급됨으로써 유격 공간 내의 압력은 전체적으로 균일하게 유지될 수 있다. 유격 공간 내의 압력이 전체적으로 균일하게 유지된 상태에서는 다수의 제1 노즐(101) 각각을 통해 분사되는 가스의 분사 압력도 모두 동일하게 유지될 수 있으므로, 제1 노즐(101)을 통해 배출된 가스는 보트에 적재된 다수의 기판 각각에 균일하게 공급될 수 있다.
도 4는 도 1의 곡면 패널(117)에 대한 가스의 유동 상태도이다.
도 4를 참조하면, 가리개(110)의 곡면 패널(117)이 제1 가스 분사 튜브(100)의 주위를 회전하고, 제1 가스 분사 튜브(100)의 제1 노즐(101)에서 가스가 유출되는 상태인 경우, 제1 노즐(101)에서 유출되는 가스는 곡면 패널(117)이 가로 막는 방향에 대해서는 유출이 차단되고, 곡면 패널(117)이 없는 양측 공간으로 유출될 수 있다. 화살표는 가스의 유동방향이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c는 도 4의 곡면 패널(117)이 회전되는 상태에서 가스의 유동 상태도이다.
도 5a, 도 5b, 도 5c를 참조하면, 곡면 패널(117)이 제1 가스 분사 튜브(100)의 주위를 일정한 속도로 회전할 경우, 제1 노즐(101)에서 유출되는 가스는 곡면 패널(117)에 부딪혀 방향이 다양하게 변화된 후, 기판 측 공간으로 유동될 수 있다. 제1 가스 분사 튜브(100)를 통해 공급되는 가스는 제1 노즐(101)과 제1 노즐(101)의 주위를 회전하는 곡면 패널(117)에 의해 기판 측의 여러 방향으로 유동될 수 있다. 화살표는 가스의 유동방향이다. 곡면 패널(117)에 부딪혀 가스가 여러 방향으로 분산되는 작용은 스프링 쿨러에서 분사되는 물줄기가 퍼지는 작용과 흡사할 수도 있다.
다른 예로서, 제1 가스 분사 튜브(100)가 양측 방향으로 왕복 회전하게 구성됨으로써 제1 가스 분사 튜브(100)에서 유출되는 가스는 제1 가스 분사 튜브(100)가 고정되어 있는 상태보다 좀더 넓게 퍼지면서 기판 측에 도달될 수 있다.
본 고안은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 고안과 첨부된 실용신안등록청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 제1 가스 분사 튜브
101: 제1 노즐
110: 가리개
115: 지지부
117: 곡면 패널
120: 제2 가스 분사 튜브
121: 제2 노즐

Claims (5)

  1. 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급용 매니 폴더에 설치되어 기판에 가스를 공급하는 가스 공급 장치로서,
    가스가 유출되는 다수의 제1 노즐(101)이 구비된 제1 가스 분사 튜브(100); 및
    상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 외측에 회전하게 설치되어 상기 제1 노즐(101)로부터 유출되는 가스를 기판 측에 대해 여러 방향으로 유동시키는 가리개(110)를 포함하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가리개(110)는 상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 외측에서 상기 제1 가스 분사 튜브(100)를 따라 설치되어 상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 주위를 회전하는 곡면 패널(117)을 포함하는 특징으로 하는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 곡면 패널(117)은 반원형인 것을 특징으로 하는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 곡면 패널(117)의 곡률은 상기 제1 가스 분사 튜브(100)에 대한 상기 곡면 패널(117)의 회전 구간의 곡률과 일치하는 것을 특징으로 하는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 가스 분사 튜브(100)의 내부에는 제2 노즐(121)이 형성되어 제1 노즐(101)에 대해 가스를 유출하는 제2 가스 분사 튜브(120)가 설치되는 것을 특징으로 하는 대면적 기판처리 시스템의 가스 공급 장치.
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