KR20140026899A - 기판 열처리용 가스 급배기 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치를 개시한다.
본 발명에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치는 기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치 및 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치를 포함하되, 상기 가스 급기 장치는 상기 기판 열처리 챔버의 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 가스가 주입되는 주입구를 구비한 제 1 벽체; 및 상기 제 1 벽체와 제 1 이격 공간을 형성하도록 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되며, 상기 기판 열처리 챔버의 열처리 공간 내로 상기 가스를 공급하기 위한 복수의 급기홀을 구비한 제 1 배플 플레이트를 포함하고, 상기 가스 배기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 상기 가스가 배기되는 배기구를 구비한 제 2 벽체; 및 상기 제 2 벽체와 제 2 이격 공간을 형성하도록 상기 제 2 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기홀을 구비한 제 2 배플 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치는 기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치 및 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치를 포함하되, 상기 가스 급기 장치는 상기 기판 열처리 챔버의 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 가스가 주입되는 주입구를 구비한 제 1 벽체; 및 상기 제 1 벽체와 제 1 이격 공간을 형성하도록 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되며, 상기 기판 열처리 챔버의 열처리 공간 내로 상기 가스를 공급하기 위한 복수의 급기홀을 구비한 제 1 배플 플레이트를 포함하고, 상기 가스 배기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 상기 가스가 배기되는 배기구를 구비한 제 2 벽체; 및 상기 제 2 벽체와 제 2 이격 공간을 형성하도록 상기 제 2 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기홀을 구비한 제 2 배플 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치에 관한 것이다.
좀 더 구체적으로, 본 발명은 기판의 열처리에 사용되는 가스가 기판의 표면 전체에 걸쳐 확산된 균일한 층류(laminar flow)를 형성하도록 열처리 챔버의 양측면 상에 배플 타입(baffle type)의 가스 급기 및 배기 장치를 제공함으로써, 기판의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포를 형성하고, 기판 상의 필름에서 발생하는 흄 등과 같은 오염물질이 열처리 챔버의 외부로 원활하게 배출되며, 기판 상에 오염물질의 재부착 방지에 따른 기판의 불량 발생 가능성이 제거되거나 최소화되어, 궁극적으로 대면적 기판의 제조 및 기판의 양산이 가능한 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 어닐링(annealing) 장치는 실리콘 웨이퍼나 글래스와 같은 기판 상에 증착되어 있는 소정의 필름(유기물 및 무기물)에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위하여 필수적인 열처리를 수행하는 장치이다.
대표적인 어닐링 장치로는 액정 디스플레이 또는 박막형 결정질 실리콘 태양전지를 제조하는 경우 글래스 기판 상에 증착된 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화시키는 실리콘 결정화 장치가 있다.
이와 같은 결정화 공정(열처리 공정)을 수행하기 위해서는 소정의 박막 필름(이하 "필름"이라 함)이 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 복수의 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.
도 1은 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 구성을 도시한 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 챔버의 구성을 도시한 사시도이며, 도 2b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 도시한 사시도이다. 이러한 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치는 예를 들어, 허판선 등에 의해 2008년 7월 16일자에 "배치식 열처리 장치"라는 발명의 명칭으로 대한민국 특허출원 제10-2008-0069329로 출원된 후, 2011년 2월 11일자로 등록된 대한민국 특허 제10-1016048호에 상세히 기술되어 있다.
도 1 내지 도 2b를 참조하면, 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)에서는 열처리 공간을 제공하는 직육면체 형상의 챔버(100)와, 챔버(100)를 지지하는 프레임(110)을 포함하여 구성된다.
챔버(100)의 일측에는 챔버(100)에 기판(10)을 로딩하기 위하여 상하 방향으로 개폐되는 도어(140)가 설치된다. 도어(140)가 개방된 상태에서 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(10)을 챔버(100)로 로딩할 수 있다. 한편, 열처리가 종료된 후 도어(140)를 통하여 챔버(100)로부터 기판(10)을 언로딩할 수도 있다.
챔버(100)의 상측에는 챔버(100)의 내부에 설치되는, 예를 들어 보트(120), 가스 공급관(300) 및 가스 배출관(320) 등의 수리 및 교체를 위하여 커버(160)가 개폐 가능하도록 설치된다.
챔버(100)의 내부에는 기판(10)을 직접 가열하기 위한 메인 히터 유닛(200)과, 챔버(100) 내부의 열 손실을 방지하기 위한 보조 히터 유닛(220)과, 열처리가 종료된 후 챔버(100) 내부를 신속하게 냉각시키기 위한 냉각관(250)이 설치된다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 메인 히터 유닛(200)은 기판(10)의 단변 방향과 평행하게 일정한 간격을 가지면서 단위 메인 히터(210)를 포함한다. 단위 메인 히터(210)는 통상적인 길이가 긴 원통형의 히터로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가받아 열을 발생시키는 메인 히터 유닛(200)을 구성하는 단위체이다.
메인 히터 유닛(200)은 기판(10)의 적층 방향을 따라 일정 간격을 가지면서 복수개가 배치된다. 기판(10)은 복수의 메인 히터 유닛(200) 사이에 배치된다. 기판(10)은 메인 히터 유닛(200) 사이의 중앙에 배치하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치(1)에서는 기판(10)의 상부 및 하부에 기판(10)의 전면적을 커버할 수 있는 단위 메인 히터(210)로 구성되는 메인 히터 유닛(200)이 설치됨으로써, 기판(10)은 단위 메인 히터(210)로부터 전면적에 걸쳐서 열을 인가받아 열처리가 이루어질 수 있다.
또한, 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 보조 히터 유닛(220)은 기판(10)의 단변 방향을 따라 평행하게 배치되는 제1 보조 히터유닛(220a)과 기판(10)의 장변 방향을 따라 배치되는 제2 보조 히터 유닛(220b)을 포함한다. 제1 보조 히터 유닛(220a)은 메인 히터 유닛(200)의 양측에 단위 메인 히터(210)와 평행하게 배치되는 복수의 제1 단위 보조 히터(230a)를 포함한다.
도 3a는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 가스 공급관 및 가스 배출관의 구성을 나타내는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 가스 공급관의 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 기판(10)은 홀더(12)에 장착된 상태로 보트(120)에 로딩된다. 홀더(12)를 사용하면, 열처리 과정 중에 열처리 온도가 복수의 기판(10)의 연화(softening) 온도에 도달하면 기판 자체의 무게 때문에 기판의 아래 방향으로의 휨 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 챔버(100)에는 열처리 분위기를 조성하기 위한 공정 가스를 챔버(100) 내부에 공급하기 위해 공정 가스를 배출하는 복수의 제 1 가스 구멍(310)이 형성된 봉 형태의 가스 공급관(300), 및 열처리 분위기 조성에 사용된 폐가스가 유입되는 복수의 제 2 가스 구멍(미도시)이 형성된 봉 형태의 가스 배출관(320)이 각각 복수개로 설치된다. 가스 공급관(300)과 가스 배출관(320)은 기판(10)의 장변 측에 대향하여 설치하는 것이 바람직하다. 열처리 분위기 조성용 공정 가스로는 질소, 아르곤 등이 사용될 수 있다.
상술한 종래 기술에서 가스 공급관(300)과 가스 배출관(320)은 각각 4개씩 설치되는 것으로 도시되어 있으나, 가스 공급관(300)과 가스 배출관(320)의 개수는 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
또한, 가스 공급관(300)에 형성되는 복수의 제 1 가스 구멍(310)의 위치는 분사되는 공정 가스가 기판(10)에 바로 접촉할 수 있도록 가능한 기판(10)에 근접하게 위치된다. 따라서, 가스 공급관(300)의 복수의 제 1 가스 구멍(310) 및 가스 배출관(320)의 복수의 제 2 가스 구멍(320)의 개수는 각각 챔버(100) 내에 로딩되는 기판(10)의 개수와 동일한 것이 바람직하다.
그러나, 상술한 종래 기술의 가스 공급관(300)과 가스 배출관(320)의 구조는 다음과 같은 문제점을 갖는다.
1. 종래 가스 공급관(300)과 가스 배출관(320)에서는, 복수의 제 1 가스 구멍(310) 및 복수의 제 2 가스 구멍(320)과 같이 노즐 형상을 통해 가스의 급기 및 배기가 이루어진다. 따라서, 복수의 제 1 가스 구멍(310)의 바로 전방에서만 선형 가스 흐름이 형성되어 기판(10) 전체 표면 상에 균일하게 확산되기 어려우므로, 기판(10)의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포를 형성하기 어렵다.
2. 기판(10)의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포의 형성이 이루어지지 않으므로 기판(10) 상에 형성된 필름에서 발생하는 흄 등과 같은 오염물질이 가스 배출관(320)을 통해 챔버(100)의 외부로 원활하게 배출되지 않는다.
3. 챔버(100) 내에서 배출되지 않은 흄 등의 오염물질이 다시 기판(10)에 재부착되어 기판(10)의 불량이 발생할 수 있다. 이러한 오염물질에 의한 기판(10)의 오염 및 불량 발생 가능성은 대면적 기판의 경우 및 기판(10)의 수의 증가에 따라 높아지므로 대면적 기판의 제조 및 기판의 양산에 큰 장애가 되어 왔다.
따라서, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판의 열처리에 사용되는 가스가 기판의 표면 전체에 걸쳐 확산된 균일한 층류(laminar flow)를 형성하도록 열처리 챔버의 양측면 상에 배플 타입(baffle type)의 가스 급기 및 배기 장치를 제공함으로써, 기판의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포를 형성하고, 기판 상의 필름에서 발생하는 흄 등과 같은 오염물질이 열처리 챔버의 외부로 원활하게 배출되며, 기판 상에 오염물질의 재부착 방지에 따른 기판의 불량 발생 가능성이 제거되거나 최소화되어, 궁극적으로 대면적 기판의 제조 및 기판의 양산이 가능한 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치는 기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치 및 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치를 포함하되, 상기 가스 급기 장치는 상기 기판 열처리 챔버의 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 가스가 주입되는 주입구를 구비한 제 1 벽체; 및 상기 제 1 벽체와 제 1 이격 공간을 형성하도록 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되며, 상기 기판 열처리 챔버의 열처리 공간 내로 상기 가스를 공급하기 위한 복수의 급기홀을 구비한 제 1 배플 플레이트를 포함하고, 상기 가스 배기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 상기 가스가 배기되는 배기구를 구비한 제 2 벽체; 및 상기 제 2 벽체와 제 2 이격 공간을 형성하도록 상기 제 2 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기홀을 구비한 제 2 배플 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 특징에 따른 기판 열처리 챔버는 내부에 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징; 상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 홀더를 구비한 보트; 상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및 상기 챔버의 대향하는 양측면에 제공되며, 상기 기판의 표면 전체에 걸쳐 층류를 형성하는 가스 급기 및 배기 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 3 특징에 따른 기판 열처리 장치는 각각이 기판의 열처리 공간을 제공하는 복수의 챔버; 상기 복수의 챔버가 각각 착탈 가능하게 지지되는 프레임; 및 상기 복수의 챔버 각각의 전면에 제공되는 복수의 도어를 포함하고, 상기 복수의 챔버는 각각 내부에 상기 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징; 상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 홀더를 구비한 보트; 상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및 상기 챔버의 대향하는 양측면에 제공되며, 상기 기판의 표면 전체에 걸쳐 층류를 형성하는 가스 급기 및 배기 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 4 특징에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법은 a) 기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치의 제 1 벽체의 주입구를 통해 가스를 상기 제 1 벽체의 내부에 제공되는 제 1 이격 공간 내로 공급하는 단계; b) 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되는 제 1 배플 플레이트에 구비된 복수의 급기홀을 통해 상기 가스를 상기 제 1 이격 공간에서 상기 기판 열처리 챔버의 열처리 공간 내로 공급하는 단계; c) 상기 열처리 공간 내의 상기 가스를 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치의 제 2 배플 플레이트에 구비된 복수의 배기홀을 통해 상기 제 2 배플 플레이트의 외측에 제공되는 제 2 이격 공간 내로 배기시키는 단계; 및 d) 상기 제 2 이격 공간 내로 배기된 상기 가스를 상기 제 2 배플 플레이트의 외부에 제공되는 제 2 벽체의 배기구를 통해 배기시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 및 방법, 및 이를 구비한 기판 열처리 챔버 및 장치를 사용하면 다음과 같은 효과가 달성된다.
1. 종래 기술의 선형 가스 흐름 형성과는 달리 기판(10)의 전체 표면 상에서 가스가 균일하게 확산된 층류(LF)가 형성되어, 기판(10)의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포를 형성할 수 있다.
2. 기판(10)의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포가 형성되므로 기판(10) 상에 형성된 필름에서 발생하는 흄 등과 같은 오염물질이 챔버(400)의 외부로 원활하게 배출된다.
3. 오염물질이 챔버(400) 외부로 원활하게 배출되므로, 오염물질이 챔버(400) 내부에 잔류할 가능성이 실질적으로 제거되므로 오염물질이 기판(10)에 재부착될 가능성 및 그에 따른 기판(10)의 불량 발생 가능성이 실질적으로 제거된다.
4. 상기 1 내지 3에 달성되는 효과로 인하여, 대면적 기판의 제조 및 기판의 양산이 가능해진다.
본 발명의 추가적인 장점은 동일 또는 유사한 참조번호가 동일한 구성요소를 표시하는 첨부 도면을 참조하여 이하의 설명으로부터 명백히 이해될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 챔버의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 가스 공급관 및 가스 배출관의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 가스 공급관의 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4c는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 가스 급기 장치의 확대 단면도이다.
도 4d는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 A 방향을 따라 본 공급 배플의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4e 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 가스 배기 장치의 확대 단면도이다.
도 4f는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 A 방향을 따라 본 배기 배플의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치에 의해 기판 열처리 챔버 내에 형성된 층류(laminar flow: LF)를 도시한 도면이다.
도 4h는 도 4g에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치에 의해 형성된 층류(LF)에 의해 흄 등의 오염물질이 제거되는 것을 도시한 도면이다.
도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 2a는 도 1에 도시된 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 챔버의 구성을 도시한 사시도이다.
도 2b는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치의 기판, 메인 히터 유닛 및 보조 히터 유닛의 배치 상태를 도시한 사시도이다.
도 3a는 종래 기술에 따른 배치식 열처리 장치에 사용되는 가스 공급관 및 가스 배출관의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 가스 공급관의 동작 상태를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4c는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 가스 급기 장치의 확대 단면도이다.
도 4d는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 A 방향을 따라 본 공급 배플의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4e 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 가스 배기 장치의 확대 단면도이다.
도 4f는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 A 방향을 따라 본 배기 배플의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치에 의해 기판 열처리 챔버 내에 형성된 층류(laminar flow: LF)를 도시한 도면이다.
도 4h는 도 4g에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치에 의해 형성된 층류(LF)에 의해 흄 등의 오염물질이 제거되는 것을 도시한 도면이다.
도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
이하에서 본 발명의 실시예 및 도면을 참조하여 본 발명을 설명한다.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버의 측단면도를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버 및 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치의 정단면도를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 4c는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 가스 급기 장치의 확대 단면도이고, 도 4d는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 A 방향을 따라 본 공급 배플의 개략적인 구조를 도시한 도면이며, 도 4e 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 가스 배기 장치의 확대 단면도이고, 도 4f는 도 4b에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치 중 A 방향을 따라 본 배기 배플의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 내부에 기판(10)의 열처리 공간(heat process space: 472)을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징(470a,470b); 상기 열처리 공간(472) 내에 제공되며, 상기 기판(10)이 로딩 및 지지되는 홀더(12)를 구비한 보트(420); 상기 상부 하우징(470a)의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징(470b)의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b); 상기 상부 및 하부 하우징(470a,470b) 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b) 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b); 및 상기 챔버(400)의 대향하는 양측면에 제공되며, 상기 기판(10)의 표면 전체에 걸쳐 층류(laminar flow)를 형성하는 가스 급기 및 배기 장치(490)를 포함한다. 여기서, 상기 보트(420) 상에는 상기 기판(10)의 일측면의 근처에 위치되는 기판 온도 측정 장치(480)가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치(490)는 기판 열처리 챔버(400)의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치(490a) 및 상기 기판 열처리 챔버(400)의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치(490b)를 포함하되, 상기 가스 급기 장치(490a)는 상기 기판 열처리 챔버(400)의 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b) 사이에 제공되며, 가스가 주입되는 주입구(491a)를 구비한 제 1 벽체(493a); 및 상기 제 1 벽체(493a)와 제 1 이격 공간(498a)을 형성하도록 상기 제 1 벽체(493a)의 내측에 제공되며, 상기 기판 열처리 챔버(400)의 열처리 공간(472) 내로 상기 가스를 공급하기 위한 복수의 급기홀(496a)을 구비한 제 1 배플 플레이트(495a)를 포함하고, 상기 가스 배기 장치(490b)는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b) 사이에 제공되며, 상기 가스가 배기되는 배기구(491b)를 구비한 제 2 벽체(493b); 및 상기 제 2 벽체(493b)와 제 2 이격 공간(498b)을 형성하도록 상기 제 2 벽체(493b)의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간(472)으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기홀(496b)을 구비한 제 2 배플 플레이트(495b)를 포함한다.
또한, 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치(490)의 상기 가스 급기 장치(490a)는 상기 제 1 벽체(493a)의 외부에서 상기 주입구(491a)를 감싸는 제 1 가스켓(gasket: 492a); 상기 제 1 벽체(493a)의 내부에서 상기 제 1 벽체(493a)와 접촉하여 제공되는 제 1 단열 부재(isolator: 494a); 상기 제 1 배플 플레이트(495a)와 상기 제 1 단열 부재(494a) 사이에 제공되며, 상기 제 1 배플 플레이트(495a)를 지지하기 위한 복수의 제 1 지지 유닛(497a)을 추가로 포함하고, 상기 가스 배기 장치(490b)는 상기 제 2 벽체(493b)의 외부에서 상기 배기구(491b)를 감싸는 제 2 가스켓(492b); 상기 제 2 벽체(493b)의 내부에서 상기 제 2 벽체(493b)와 접촉하여 제공되는 제 2 단열 부재(494b); 상기 제 2 배플 플레이트(495b)와 상기 제 2 단열 부재(494b) 사이에 제공되며, 상기 제 2 배플 플레이트(495b)를 지지하기 위한 복수의 제 2 지지 유닛(497b)을 추가로 포함한다. 여기서, 제 1 및 제 2 단열 부재(494a,494b)는 각각 기판 열처리 챔버(400)의 열처리 공간(472) 내에서 기판(10)의 열처리 동작 시에 사용되는 고온의 열에 의해 제 1 및 제 2 벽체(493a,493b)의 열변형이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다.
상술한 제 1 및 제 2 배플 플레이트(495a,495b)는 각각 열처리 공간(472) 내에서 기판(10)의 열처리 동작 시에 사용되는 고온의 열에 의한 손상(damage)을 입지 않도록 기판(10) 유사한 열거동(heat behavior)을 갖도록 기판(10)과 동일하거나 유사한 재질 구현되는 것이 바람직하다. 좀 더 구체적으로, 제 1 및 제 2 배플 플레이트(495a,495b)는 각각 쿼츠 재질로 구현될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치(490)에 사용되는 제 1 배플 플레이트(495a)에 구비된 복수의 급기홀(496a)은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행(row) 급기홀(496a1,496a2,...,496an)로 구성되고, 제 2 배플 플레이트(495b)에 구비된 복수의 배기홀(496b)은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행 배기홀(496b1,496b2,...,496bn)로 구성되는 것이 바람직하다. 도 4d 및 도 4f에 각각 도시된 실시예에서는 복수의 급기홀(496a) 및 복수의 배기홀(496b)에서 행의 수인 n이 각각 3개인 것으로 예시적으로 도시되어 있지만, 당업자라면 사용되는 기판(10)의 수(1개 또는 2개) 및 기판(10)의 사이즈에 따라 행의 수가 2개로 감소되거나 또는 4개 이상으로 증가될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)에서 상기 상부 및 하부 하우징(470a,470b)은 각각 상기 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)의 배면에 제공되며, 상기 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)으로부터 방출되는 열 에너지를 반사하여 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)를 통해 상기 기판(10)으로 상기 열 에너지를 복사 방식으로 전달하는 복수의 상부 및 하부 반사부(412a,412b)를 구비한다. 상부 및 하부 반사부(412a,412b)는 상기 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)으로부터 방출되는 열 에너지를 반사하여 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)를 통해 상기 기판(10)으로 상기 열 에너지를 복사 방식으로 전달한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)에서는, 상기 상부 및 하부 하우징(470a,470b)의 내부에는 각각 냉각수가 공급될 수 있는 복수의 냉각 라인(cooling line: 476)을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 복수의 냉각 라인(476)은 상기 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)에 의해 상기 상부 및 하부 반사부(412a,412b)에 발생할 수 있는 열 변형 또는 열 손상을 방지하기 위한 것이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400) 및 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치(490)의 구체적인 구성 및 동작을 상세히 기술한다.
다시 도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)는 상부 및 하부 하우징(470a,470b)을 포함한다. 상부 및 하부 하우징(470a,470b)은 내부에 기판(10)의 열처리 공간(472)을 형성한다.
상기 열처리 공간(472) 내에는 기판(10)을 로딩 및 지지하는 보트(420)가 제공되어 있다. 또한, 상부 하우징(470a)의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징(470b)의 내측 상부면에는 각각 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)가 제공된다. 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)는 각각 쿼츠(quartz) 또는 네오 세라믹(neo ceramic) 재질로 구현될 수 있다.
또한, 상부 및 하부 하우징(470a,470b) 및 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b) 사이에는 각각 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)이 제공되어 있다. 상부 및 하부 하우징(470a,470b)은 각각 알루미늄(Al) 재질로 구현될 수 있으며, 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)은 각각 근적외선 램프 히터로 구현될 수 있다. 이 경우, 근적외선 램프 히터는 SiO2 재질의 기판(10) 및 기판(10) 상에 도포된 필름(미도시)을 가열하여 건조 및 소성하기에 적합한 대략 1 내지 5㎛ 범위의 파장 대역의 근적외선을 방출하는 것이 바람직하다. 또한, 각각 근적외선 램프 히터로 구현될 수 있는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)의 출력 파워(output power)는 기판(10)의 일측면의 근처에 위치되는 기판 온도 측정 장치(480)의 하나 이상의 열전대(T/C)(480b)에 의해 하나 이상의 온도 측정 포인트(480c)에서 측정된 기판(10)의 온도에 따라 개별적으로 제어되거나 그룹 방식으로 제어될 수 있다. 여기서 그룹 방식이란 예를 들어 복수의 상부 열원(410a)을 제 1 열원 그룹으로 하여 동시에 제어하고, 복수의 하부 열원(410b)을 제 2 열원 그룹으로 하여 동시에 제어하는 방식일 수 있다. 이러한 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)의 출력 파워의 개별 제어 또는 그룹 방식 제어에 의해 기판(10)의 온도를 균일하고 정밀하게 제어하는 것이 가능하다.
상술한 본 발명의 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)는 예를 들어 근적외선 램프 히터로 구현되는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)에서 방출되는 대략 1 내지 5㎛ 범위의 파장 대역의 근적외선은 통과시키는 반면에 상기 파장 대역 이외의 대역은 컷오프(cut-off)시킨다. 그에 따라, 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)은 각각 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)를 통해 기판(10) 상으로 열 에너지를 복사 방식으로 직접 전달하여 기판(10) 및 기판(10) 상부에 도포된 필름(미도시)(예를 들어, 폴리이미드(PI))을 열처리한다.
또한, 상기 상부 및 하부 하우징(470a,470b)은 각각 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)의 배면에 제공되는 상부 및 하부 반사부(412a,412b)를 구비한다. 상부 및 하부 반사부(412a,412b)는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)으로부터 방출되는 열 에너지를 반사하여 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b)를 통해 상기 기판(10)으로 상기 열 에너지를 복사 방식으로 전달한다. 즉, 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)은 상부 및 하부 반사부(412a,412b)를 이용하여 복사 방식으로 기판(10)을 직접 가열하여 열처리한다. 따라서, 종래 기술의 전도 또는 대류 방식에 비해 기판(10)의 열처리 전달 효율이 우수할 뿐만 아니라, 기판(10)에 균일한 열전달이 상대적으로 용이하다.
또한, 본 발명에서는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)이 상부 및 하부 반사부(412a,412b)를 사용하여 기판(10) 및 기판(10) 상부에 도포된 필름의 열처리에 적합한 열 에너지를 균일하게 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)에서는, 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)이 열처리 공간(472)의 외부에 제공된다. 따라서, 기판(10) 및 기판(10) 상의 필름(미도시)의 열처리에 의해 발생하는 흄(fume)이 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b) 상에 증착되지 않으므로 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)의 열효율을 유지할 수 있다. 또한, 흄 세정이 불필요하므로 전체 공정 시간 및 비용이 크게 감소된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)에 제공되는 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치(490)에서는, 먼저 기판 열처리 챔버(400)의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치(490a)의 제 1 벽체(493a)에 구비된 주입구(491a)를 통해 가스가 제 1 벽체(493a)와 제 1 배플 플레이트(495a) 사이에 제공되는 제 1 이격 공간(498a) 내로 공급된다. 그 후, 가스는 제 1 배플 플레이트(495a)에 구비된 복수의 급기홀(496a)(구체적으로는, 도 4d에 도시된 복수의 제 1행 내지 제 n행 급기홀(496a1,496a2,...,496an))을 통해 기판 열처리 챔버(400)의 열처리 공간(472) 내로 공급된다.
또한, 기판 열처리 챔버(400)의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치(490b)에서는, 열처리 공간(472) 내의 가스가 제 2 배플 플레이트(495b)에 구비된 복수의 배기홀(496b)(구체적으로는, 도 4f에 도시된 복수의 제 1행 내지 제 n행 배기홀(496b1,496b2,...,496bn))을 통해 제 2 배플 플레이트(495b)와 제 2 벽체(493b) 사이에 제공되는 제 2 이격 공간(498b) 내로 배기된다. 그 후, 가스는 제 2 벽체(493b)에 구비된 배기구(491b)를 통해 기판 열처리 챔버(400)의 외부로 배기된다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치(490)에서는 제 1 벽체(493a)의 주입구(491a)를 통해 넓은 제 1 이격 공간(498a) 내로 공급된 가스가 다시 좁은 복수의 급기홀(496a)을 통해 열처리 공간(472) 내로 공급되므로, 가스는 열처리 공간(472) 내에서 기판(10)의 전체에 걸쳐 확산된 균일한 층류를 형성한다.
좀 더 구체적으로, 도 4g는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치에 의해 기판 열처리 챔버 내에 형성된 층류(laminar flow: LF)를 도시한 도면이고, 도 4h는 도 4g에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치에 의해 형성된 층류(LF)에 의해 흄 등의 오염물질이 제거되는 것을 도시한 도면이다.
도 4g 및 도 4h를 참조하면, 기판 열처리용 가스 급기 장치(490a)에 의해 기판 열처리 챔버(400)의 열처리 공간(472) 내로 공급된 가스가 기판(10)의 표면 전체는 물론 기판(10)을 지지하는 홀더(12)의 하부면 전체에 걸쳐 확산된 균일한 층류(LF)가 형성되는 것을 알 수 있다(도 4g 참조). 이러한 층류(LF)의 형성에 따라 기판(10)의 전체 표면 상에 균일한 가스의 흐름 및 압력 분포가 형성되어, 기판(10) 상에 형성된 필름에서 발생하는 흄 등과 같은 오염물질이 챔버(400)의 외부로 원활하게 배출되어 제거된다(도 4h 참조).
도 4i는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 4i를 도 4a 내지 도 4h와 함께 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(1)는 복수의 챔버(400a,400b,400c400d,400e); 상기 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)가 각각 착탈 가능하게 지지되는 프레임(410); 및 상기 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e) 각각의 전면에 제공되는 복수의 도어(미도시)를 포함하되, 상기 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)는 각각 내부에 기판(10)의 열처리 공간(472)을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징(470a,470b); 상기 열처리 공간(472) 내에 제공되며, 상기 기판(10)이 로딩 및 지지되는 홀더(12)를 구비한 보트(420); 상기 상부 하우징(470a)의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징(470b)의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b); 상기 상부 및 하부 하우징(470a,470b) 및 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트(474a,474b) 사이에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b); 및 상기 챔버(400)의 대향하는 양측면에 제공되며, 상기 기판(10)의 표면 전체에 걸쳐 층류(laminar flow)를 형성하는 가스 급기 및 배기 장치(490)를 포함한다. 여기서, 상기 보트(420) 상에는 상기 기판(10)의 일측면의 근처에 위치되는 기판 온도 측정 장치(480)가 제공될 수 있다.
상기 복수의 챔버(400a,400b,400c400d,400e)는 각각 상술한 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)로 구현되고, 이러한 도 4a에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 챔버(400)의 구체적인 구성 및 동작은 이미 상세히 설명하였으므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(1)에서는, 복수의 챔버(400a,400b,400c400d,400e)가 각각 기판(10)의 열처리 공간(472)을 제공한다.
복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)는 각각 프레임(410) 상에서 착탈 가능하게 지지된다. 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e) 각각의 전면에는 복수의 도어(미도시)가 제공되어 있다. 복수의 도어(미도시)는 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e) 각각에 제공되는 열처리 공간(472)으로 기판(10)을 로딩하기 위한 트랜스퍼 암과 같은 기판 로딩 장치(미도시)를 이용하여 기판(10)을 로딩하거나 열처리가 종료된 기판(10)을 언로딩하기 위해 개방 또는 폐쇄될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에서는 도 4a에 도시된 기판 열처리 챔버(400) 및 도 4f에 도시된 복수의 챔버(400a,400b,400c400d,400e) 각각에서 상기 기판(10)이 1개 또는 2개만 사용되는 것이 바람직하다. 그 이유는, 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)이 열처리 공간(472)의 외부에 제공되므로 열처리 공간(472) 내에 기판(10)이 3개 이상 사용되는 경우, 상부 기판과 하부 기판 사이에 존재하는 하나 이상의 중간 기판에는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b)의 열에너지가 충분히 전달되지 못하여 열처리가 제대로 이루어지지 않기 때문이다. 도 4a의 실시예에서는 2개의 기판(10)이 사용되는 것으로 예시되어 있지만, 당업자라면 1개의 기판(10)이 사용될 수 있다는 것을 충분히 이해할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(1)에서는, 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b) 중 일부에 고장 등이 발생할 수 있다. 예를 들어, 도 4f의 실시예에서, 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e) 중 챔버(400a) 내의 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b) 중 일부에 고장 등이 발생하더라도, 나머지 챔버(400a,400b,400c,400d,400e) 내의 각각의 기판(10)은 정상적인 열처리 동작이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)는 각각 개별 프로세싱이 가능하고, 그에 따라 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e) 내의 복수의 기판(10) 전체에 불량이 발생할 가능성이 실질적으로 제거된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치(1)에서는, 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)에 각각 제공되는 복수의 상부 및 하부 열원(410a,410b) 중 일부에 고장 등이 발생하는 경우, 위의 예시에서 고장이 발생한 챔버(400a)만을 수리 또는 교체하면 되고, 나머지 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)는 정상적으로 동작이 가능하다. 즉, 본 발명의 실시예에서는 복수의 챔버(400a,400b,400c,400d,400e)의 개별적인 유지 보수가 가능하고, 그에 따라 기판 열처리 장치(1)의 나머지 챔버(400a,400b,400c,400d,400e) 내의 열처리 동작이 중단될 필요가 없으므로 전체 열처리 공정 시간(tact time)이 크게 감소된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법의 플로우차트를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법(500)은 a) 기판 열처리 챔버(400)의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치(490a)의 제 1 벽체(493a)의 주입구(491a)를 통해 가스를 상기 제 1 벽체(493a)의 내부에 제공되는 제 1 이격 공간(498a) 내로 공급하는 단계(510); b) 상기 제 1 벽체(493a)의 내측에 제공되는 제 1 배플 플레이트(495a)에 구비된 복수의 급기홀(496a)을 통해 상기 가스를 상기 제 1 이격 공간(498a)에서 상기 기판 열처리 챔버(400)의 열처리 공간(472) 내로 공급하는 단계(520); c) 상기 열처리 공간(4722) 내의 상기 가스를 상기 기판 열처리 챔버(400)의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치(490b)의 제 2 배플 플레이트(495b)에 구비된 복수의 배기홀(496b)을 통해 상기 제 2 배플 플레이트(495b)의 외측에 제공되는 제 2 이격 공간(498b) 내로 배기시키는 단계(530); 및 d) 상기 제 2 이격 공간(498b) 내로 배기된 상기 가스를 상기 제 2 배플 플레이트(495b)의 외부에 제공되는 제 2 벽체(493b)의 배기구(491b)를 통해 배기시키는 단계(540)를 포함한다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법(500)에서, 상기 b) 단계에서 상기 열처리 공간(472) 내로 공급된 상기 가스는 상기 기판(10)의 표면 전체에 걸쳐 확산된 균일한 층류(LF)를 형성한다.
다양한 변형예가 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 본 명세서에 기술되고 예시된 구성 및 방법으로 만들어질 수 있으므로, 상기 상세한 설명에 포함되거나 첨부 도면에 도시된 모든 사항은 예시적인 것으로 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 상술한 예시적인 실시예에 의해 제한되지 않으며, 이하의 청구범위 및 그 균등물에 따라서만 정해져야 한다.
1: 배치식/기판 열처리 장치 10: 기판 12: 홀더
100,400,400a,400b,400c,400d,400e: 챔버 120,420: 보트
110,410: 프레임 122,422: 지지 부재 140: 도어
160: 커버 200: 메인 히터 유닛 210: 단위 메인 히터
220,220a,220b: 보조 히터 유닛 230a: 제1 단위 보조 히터
250: 냉각관 300: 가스 공급관 310: 가스 구멍
320: 가스 배출관 410a,410b: 열원 412a,412b: 반사부
470a,470b: 하우징 472: 열처리 공간 474a,474b: 윈도우 플레이트
476: 냉각 라인 480: 기판 온도 측정 장치
490: 가스 급기 및 배기 장치 490a/490b: 가스 급기/배기 장치
491a: 주입구 493a,493b: 벽체 498a,498b: 이격 공간
496a,496a1,496a2,496an: 급기홀 496b,496b1,496b2,496bn: 배기홀
495a,495b: 배플 플레이트 491b: 배기구 492a,492b: 가스켓
494a,494b: 단열 부재 497a,497b: 지지 유닛
100,400,400a,400b,400c,400d,400e: 챔버 120,420: 보트
110,410: 프레임 122,422: 지지 부재 140: 도어
160: 커버 200: 메인 히터 유닛 210: 단위 메인 히터
220,220a,220b: 보조 히터 유닛 230a: 제1 단위 보조 히터
250: 냉각관 300: 가스 공급관 310: 가스 구멍
320: 가스 배출관 410a,410b: 열원 412a,412b: 반사부
470a,470b: 하우징 472: 열처리 공간 474a,474b: 윈도우 플레이트
476: 냉각 라인 480: 기판 온도 측정 장치
490: 가스 급기 및 배기 장치 490a/490b: 가스 급기/배기 장치
491a: 주입구 493a,493b: 벽체 498a,498b: 이격 공간
496a,496a1,496a2,496an: 급기홀 496b,496b1,496b2,496bn: 배기홀
495a,495b: 배플 플레이트 491b: 배기구 492a,492b: 가스켓
494a,494b: 단열 부재 497a,497b: 지지 유닛
Claims (16)
- 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치에 있어서,
기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치 및 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치를 포함하되,
상기 가스 급기 장치는 상기 기판 열처리 챔버의 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 가스가 주입되는 주입구를 구비한 제 1 벽체; 및 상기 제 1 벽체와 제 1 이격 공간을 형성하도록 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되며, 상기 기판 열처리 챔버의 열처리 공간 내로 상기 가스를 공급하기 위한 복수의 급기홀을 구비한 제 1 배플 플레이트를 포함하고,
상기 가스 배기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 상기 가스가 배기되는 배기구를 구비한 제 2 벽체; 및 상기 제 2 벽체와 제 2 이격 공간을 형성하도록 상기 제 2 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기홀을 구비한 제 2 배플 플레이트를 포함하는
기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 가스 급기 장치는
상기 제 1 벽체의 외부에서 상기 주입구를 감싸는 제 1 가스켓;
상기 제 1 벽체의 내부에서 상기 제 1 벽체와 접촉하여 제공되는 제 1 단열 부재; 및
상기 제 1 배플 플레이트와 상기 제 1 단열 부재 사이에 제공되며, 상기 제 1 배플 플레이트를 지지하기 위한 복수의 제 1 지지 유닛
을 추가로 포함하고,
상기 가스 배기 장치는
상기 제 2 벽체의 외부에서 상기 배기구를 감싸는 제 2 가스켓;
상기 제 2 벽체의 내부에서 상기 제 2 벽체와 접촉하여 제공되는 제 2 단열 부재; 및
상기 제 2 배플 플레이트와 상기 제 2 단열 부재 사이에 제공되며, 상기 제 2 배플 플레이트를 지지하기 위한 복수의 제 2 지지 유닛
을 추가로 포함하는
기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 배플 플레이트는 각각 쿼츠 재질로 구현되는 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치. - 제 1항에 있어서,
상기 복수의 급기홀은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행 급기홀로 구성되고,
상기 복수의 배기홀은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행 배기홀로 구성되는
기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치. - 기판 열처리 챔버에 있어서,
내부에 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징;
상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 홀더를 구비한 보트;
상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및
상기 챔버의 대향하는 양측면에 제공되며, 상기 기판의 표면 전체에 걸쳐 층류를 형성하는 가스 급기 및 배기 장치
을 포함하는 기판 열처리 챔버. - 제 5항에 있어서,
상기 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치는 상기 기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치 및 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치를 포함하되,
상기 가스 급기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 가스가 주입되는 주입구를 구비한 제 1 벽체; 및 상기 제 1 벽체와 제 1 이격 공간을 형성하도록 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간 내로 상기 가스를 공급하기 위한 복수의 급기홀을 구비한 제 1 배플 플레이트를 포함하고,
상기 가스 배기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 상기 가스가 배기되는 배기구를 구비한 제 2 벽체; 및 상기 제 2 벽체와 제 2 이격 공간을 형성하도록 상기 제 2 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기홀을 구비한 제 2 배플 플레이트를 포함하는
기판 열처리 챔버. - 제 5항에 있어서,
상기 가스 급기 장치는
상기 제 1 벽체의 외부에서 상기 주입구를 감싸는 제 1 가스켓;
상기 제 1 벽체의 내부에서 상기 제 1 벽체와 접촉하여 제공되는 제 1 단열 부재; 및
상기 제 1 배플 플레이트와 상기 제 1 단열 부재 사이에 제공되며, 상기 제 1 배플 플레이트를 지지하기 위한 복수의 제 1 지지 유닛
을 추가로 포함하고,
상기 가스 배기 장치는
상기 제 2 벽체의 외부에서 상기 배기구를 감싸는 제 2 가스켓;
상기 제 2 벽체의 내부에서 상기 제 2 벽체와 접촉하여 제공되는 제 2 단열 부재; 및
상기 제 2 배플 플레이트와 상기 제 2 단열 부재 사이에 제공되며, 상기 제 2 배플 플레이트를 지지하기 위한 복수의 제 2 지지 유닛
을 추가로 포함하는
기판 열처리 챔버. - 제 5항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 배플 플레이트는 각각 쿼츠 재질로 구현되는 기판 열처리 챔버. - 제 5항에 있어서,
상기 복수의 급기홀은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행 급기홀로 구성되고,
상기 복수의 배기홀은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행 배기홀로 구성되는
기판 열처리 챔버. - 기판 열처리 장치에 있어서,
각각이 기판의 열처리 공간을 제공하는 복수의 챔버;
상기 복수의 챔버가 각각 착탈 가능하게 지지되는 프레임; 및
상기 복수의 챔버 각각의 전면에 제공되는 복수의 도어
를 포함하고,
상기 복수의 챔버는 각각
내부에 상기 기판의 열처리 공간을 형성하도록 제공되는 상부 및 하부 하우징;
상기 열처리 공간 내에 제공되며, 상기 기판이 로딩 및 지지되는 홀더를 구비한 보트;
상기 상부 하우징의 내측 하부면 및 상기 하부 하우징의 내측 상부면에 각각 제공되는 상부 및 하부 윈도우 플레이트; 및
상기 챔버의 대향하는 양측면에 제공되며, 상기 기판의 표면 전체에 걸쳐 층류를 형성하는 가스 급기 및 배기 장치
를 포함하는
기판 열처리 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 복수의 챔버 내의 상기 기판의 열처리가 각각 개별적으로 이루어지고,
상기 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 장치는 상기 기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치 및 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치를 포함하며,
상기 가스 급기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 가스가 주입되는 주입구를 구비한 제 1 벽체; 및 상기 제 1 벽체와 제 1 이격 공간을 형성하도록 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간 내로 상기 가스를 공급하기 위한 복수의 급기홀을 구비한 제 1 배플 플레이트를 포함하고,
상기 가스 배기 장치는 상기 상부 및 하부 윈도우 플레이트 사이에 제공되며, 상기 가스가 배기되는 배기구를 구비한 제 2 벽체; 및 상기 제 2 벽체와 제 2 이격 공간을 형성하도록 상기 제 2 벽체의 내측에 제공되며, 상기 열처리 공간으로부터 상기 가스를 배기하기 위한 복수의 배기홀을 구비한 제 2 배플 플레이트를 포함하는
기판 열처리 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 가스 급기 장치는
상기 제 1 벽체의 외부에서 상기 주입구를 감싸는 제 1 가스켓;
상기 제 1 벽체의 내부에서 상기 제 1 벽체와 접촉하여 제공되는 제 1 단열 부재; 및
상기 제 1 배플 플레이트와 상기 제 1 단열 부재 사이에 제공되며, 상기 제 1 배플 플레이트를 지지하기 위한 복수의 제 1 지지 유닛
을 추가로 포함하고,
상기 가스 배기 장치는
상기 제 2 벽체의 외부에서 상기 배기구를 감싸는 제 2 가스켓;
상기 제 2 벽체의 내부에서 상기 제 2 벽체와 접촉하여 제공되는 제 2 단열 부재; 및
상기 제 2 배플 플레이트와 상기 제 2 단열 부재 사이에 제공되며, 상기 제 2 배플 플레이트를 지지하기 위한 복수의 제 2 지지 유닛
을 추가로 포함하는
기판 열처리 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 배플 플레이트는 각각 쿼츠 재질로 구현되는 기판 열처리 장치. - 제 10항에 있어서,
상기 복수의 급기홀은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행 급기홀로 구성되고,
상기 복수의 배기홀은 수평방향으로 각각 서로 이격되어 제공되는 복수의 제 1행 내지 제 n행 배기홀로 구성되는
기판 열처리 장치. - 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법에 있어서,
a) 기판 열처리 챔버의 일측면에 제공되는 가스 급기 장치의 제 1 벽체의 주입구를 통해 가스를 상기 제 1 벽체의 내부에 제공되는 제 1 이격 공간 내로 공급하는 단계;
b) 상기 제 1 벽체의 내측에 제공되는 제 1 배플 플레이트에 구비된 복수의 급기홀을 통해 상기 가스를 상기 제 1 이격 공간에서 상기 기판 열처리 챔버의 열처리 공간 내로 공급하는 단계;
c) 상기 열처리 공간 내의 상기 가스를 상기 기판 열처리 챔버의 타측면에 제공되는 가스 배기 장치의 제 2 배플 플레이트에 구비된 복수의 배기홀을 통해 상기 제 2 배플 플레이트의 외측에 제공되는 제 2 이격 공간 내로 배기시키는 단계; 및
d) 상기 제 2 이격 공간 내로 배기된 상기 가스를 상기 제 2 배플 플레이트의 외부에 제공되는 제 2 벽체의 배기구를 통해 배기시키는 단계
를 포함하는 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법. - 제 15항에 있어서,
상기 b) 단계에서 상기 열처리 공간 내로 공급된 상기 가스는 상기 기판의 표면 전체에 걸쳐 확산된 균일한 층류(LF)를 형성하는 기판 열처리용 가스 급기 및 배기 방법.
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