KR20150076894A - 광 조사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판에 광을 조사하여 상기 기판을 처리하는 광 조사 장치로서, 광의 투과가 가능한 투과창. 투과창의 외측 방향으로 상향 경사지며, 투과창의 상측에 설치되어, 상기 기판으로부터 반사되어 상기 투과창을 투과한 반사광을 상쇄시키는 덤프, 내부에 냉매가 순환되고, 상기 덤프에 설치되어 상기 덤프를 냉각시키는 냉각 블록을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 투과창의 외측 방향으로 상향 경사지도록 덤프를 설치하고, 상기 덤프의 하부면에 요철을 마련함으로써, 기판으로부터 반사된 광의 난반사를 억제 또는 최소화하고, 상기 반사광이 투과창의 외측 방향을 향하도록 유도함으로써, 반사광이 다시 투과창으로 입사되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해 투과창의 온도 불균일 및 온도 상승으로 인한 무라(Mura) 발생 및 광 쉬프트(shift) 현상을 억제할 수 있다.

Description

광 조사 장치{APPARATUS FOR IRRADIATING LIGHT}
본 발명은 광 조사 장치에 관한 것으로, 기판에 의해 반사되는 광에 의한 투과창의 온도 불균일 및 이로 인한 온도 상승을 억제할 수 있는 광 조사 장치에 관한 것이다.
액정디스플레이 장치, 태양광 장치 등을 제조하는데 있어서, 비정질 다결정 박막(예컨대, 비정질 다결정 실리콘 박막)을 결정화시키는 열처리 공정이 수반된다. 이때, 기판으로 유리(glass)를 사용할 경우, 레이저를 이용하여 비정질 다결정 박막을 결정화시키는데, 이때 비정질 다결정 박막이 산소(O2)와 반응하면, 산화되어 산화물 박막이 되며, 불순물은 박막을 오염시키거나 성질을 변화시키는 등의 문제를 발생시킨다.
종래의 레이저 기판 처리 장치는 한국공개특허 2011-0071591에도 개시된 바와 같이, 내부에 기판(1)이 처리되는 공간을 가지는 공정 챔버(10), 공정 챔버(10) 내부에 설치되어 상부에 기판이 안치되며, 공정 진행 방향으로 이송하는 스테이지(2), 공정 챔버(10)의 상부에 설치되며, 레이저(8)의 투과가 가능한 투과창(40), 공정 챔버(10)의 외측에서 투과창(40)의 상측에 설치되어 레이저(8)를 출력하는 광원(30), 공정 챔버(10)의 외측에서 투과창(40)의 상부에 설치되어, 기판(1)으로부터 반사되어 투과창(40)을 투과한 반사광을 흡수하는 덤프(50)를 포함한다(도 7 참조).
한편, 광원(30)으로부터 출력되어 기판(1)으로 조사된 레이저(61)는 입사 방향과 대칭되는 반대 방향 즉, 상측 방향으로 반사되어(62) 다시 투과창(40)을 투과하고, 상기 투과창(40) 상측에 위치한 덤프(50)로 입사된다. 이때 레이저는 덤프(50)에 의해 일부 상쇄되나, 완전히 소멸되지 못하고, 다시 덤프(50)에 의해 재반사되어 투과창(40)으로 입사된다. 이러한 반사광의 반복적인 입사에 의해 투과창(40)의 온도가 불균일하고, 온도가 지속적으로 상승함에 따라, 결정화 공정을 위해 레이저가 투과창(40)을 투과하여 기판(1)에 조사될 때, 무라(mura)가 발생되는 문제가 있다.
또한, 덤프(50)에 반복적으로 레이저가 흡수됨에 따라, 상기 덤프(50)의 온도가 상승하고, 이로 인해 덤프(50) 주위의 부품들의 온도가 상승하여, 열 변형된다. 이는, 기판(1)으로 조사되는 레이저 빔이 시프트(shift)되는 요인이 된다.
한국공개특허 2011-0071591
본 발명은 기판에 의해 반사되는 광에 의한 투과창의 온도 불균일 및 이로 인한 온도 상승을 억제할 수 있는 광 조사 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 기판으로부터 반사되는 광이 투과창으로 재반사되는 것을 방지하고, 덤프의 온도 불균일 및 온도 상승을 방지하는 광 조사 장치를 제공한다.
기판에 광을 조사하여 상기 기판을 처리하는 광 조사 장치로서, 상기 광의 투과가 가능한 투과창;
상기 투과창의 중심축에서 상기 투과창의 외측 방향으로 상향 경사지며, 상기 투과창의 상측에 설치되어, 상기 기판으로부터 반사되어 상기 투과창을 투과한 반사광을 상쇄시키는 덤프; 내부에 냉매가 순환되고, 상기 덤프에 설치되어 상기 덤프를 냉각시키는 냉각 블록;을 포함한다.
상기 덤프는 적어도 하부면이 상기 투과창의 외측 방향을 향하도록 상향 경사진 형상이다.
상기 덤프는 상기 투과창의 상측에 위치하며, 적어도 하부면이 상기 투과창의 외측 방향을 향하도록 상향 경사지도록 형성되어, 상기 기판으로부터 반사되어 상기 투과창을 투과한 반사광을 소멸시키는 몸체 및 상기 몸체의 하부면에 마련된 복수의 요철을 포함한다.
상기 덤프의 경사각은 예각이다.
상기 복수의 요철은 3㎛ 내지 4㎛인 것이 바람직하다.
상기 덤프의 경사각은 10°내지 20°인 것이 바람직하다.
상기 몸체는 히트 싱크(Heat Sink)를 포함한다.
상기 덤프는 내부 공간을 가지는 형상으로, 상기 몸체의 하부면을 커버하도록 설치되며, 상기 광의 투과가 가능한 커버를 포함하고, 상기 몸체와 상기 커버 사이의 공간과 연통되도록 설치되어, 상기 몸체와 제 커버 사이의 공간으로 가스를 공급하거나, 배기할 수 있는 가스관을 포함한다.
상기 덤프의 하부면 중 일부 영역이 상기 투과창 상부면의 상측에 대응 위치하고, 상기 덤프의 하부면의 나머지 영역이 상기 투과창 외측 상측에 대응 위치하도록 연장 형성된다.
상기 냉각 블록은 상기 덤프의 상부에 설치된 냉각 부재 및 상기 냉각 부재 내에 설치되어 내부로 냉매가 순환되는 냉매 순환관을 포함한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 투과창의 외측 방향으로 상향 경사지도록 덤프를 설치하고, 상기 덤프의 하부면에 요철을 마련함으로써, 기판으로부터 반사된 광의 난반사를 억제 또는 최소화하고, 상기 반사광이 투과창의 외측 방향을 향하도록 유도함으로써, 반사광이 다시 투과창으로 입사되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해 투과창의 온도 불균일 및 온도 상승으로 인한 무라(Mura) 발생 및 광 쉬프트(shift) 현상을 억제할 수 있다.
또한, 덤프에 냉각 블록을 마련하여 상기 덤프를 냉각시킴으로써, 반사광의 열에 의한 덤프의 온도 상승 및 온도 불균일 현상을 방지할 수 있고, 이에 열변형을 방지할 수 있다. 또한, 덤프가 냉각 블록에 의해 냉각됨으로써, 종래와 같이 덤프의 열에 의해 그 주변 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 광 조사 모듈을 정면에서 바라본 절단 입체 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 정면 단면도
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 덤프 및 제 2 덤프를 상측에서 바라본 입체 도면
도 5는 도 4의 A'-A"를 따라 절단하여, 덤프 및 제 2 덤프를 도시한 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 덤프의 일부를 하측에서 바라본 입체도면
도 7은 일반적인 기판 처리 장치를 도시한 블록도
이하, 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 광 조사 모듈을 정면에서 바라본 절단 입체 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 도시한 정면 단면도이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 덤프 및 냉각 블록을 상측에서 바라본 입체 도면이다. 도 5는 도 4의 A'-A"를 따라 절단하여, 덤프 및 냉각 블록을 도시한 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 덤프의 일부를 하측에서 바라본 입체도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(S)에 광을 조사하여 열처리함으로써, 상기 기판 (S) 상에 형성된 박막(11)을 결정화하는 열처리 장치 또는 광조사 장치이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(S)이 처리될 수 있는 내부 공간을 가지는 공정 챔버(100), 공정 챔버(100) 내부에 설치되어 상부에 기판(S)이 안치되며, 상기 기판(S)을 공정 진행 방향으로 수평 이송시키는 스테이지(200), 공정 챔버(100)의 외부에 배치되어 기판(S)을 처리하기 위한 광, 예컨대 레이저(laser)를 출력하는 광원(300), 공정 챔버(100)의 상부벽 일부에 설치되며 광원(300)으로부터 출력된 광이 투과 가능한 투과창(5120)을 구비하고, 투과창(5120)을 투과한 광을 가이드하여 기판(S) 상으로 인도되도록 조사하고, 광이 조사되고 있는 기판(S) 상으로 불활성 가스를 분사하는 광 조사 모듈(5000)을 포함한다.
실시예에 따른 공정 챔버(100)는 그 단면이 사각형인 통 형상이나, 이에 한정되지 않고 기판(S)과 대응하는 다양한 형상으로 변경 가능하다. 이러한 공정 챔버(100)의 상부벽에는 예컨대, 석영(quartz)으로 이루어진 투과창(5120)이 설치되는데, 상기 투과창(5120)은 공정 챔버(100)의 상부벽의 일부에 설치되되, 광 조사 모듈(5000)의 상부를 커버하도록 설치되는 것이 바람직하다. 물론 투과창(5120)은 광 조사 모듈(5000)의 상부를 커버하거나, 공정 챔버(100)의 상부벽에 설치되는데 한정되지 않고, 광원(300)으로부터 출력된 광이 광 조사 모듈(5000) 내부로 인도될 수 있도록 하는 어떠한 위치에 설치되어도 무방하다.
한편, 공정 챔버(100)는 밀폐되어 있는 구조이기는 하나, 그 내부에는 산소(O2) 또는 불순물이 있을 수 있다. 여기서 산소(O2)는 기판(S) 상에 형성된 박막(11)을 산화시키며, 불순물은 공정 중에 발생된 미립자 상태의 파우더 또는 기체 상태의 공정 부산물이거나 다른 오염 물질일 수 있으며, 이러한 불순물은 박막(11)의 품질을 저하시키거나, 성질을 변화시켜, 불량 발생의 요인이 된다.
이러한 산소(O2) 및 불순물이 기판(S) 상측으로 침투됨으로 인한 문제를 해결하기 위하여, 광 조사 모듈은 기판(S) 상측으로 불활성 가스를 분사하여 광이 조사되는 기판(S) 영역을 불활성 가스 분위기로 조성한다. 이러한 광 조사 모듈(5000)은 탈산소 모듈(oxygen partial degassing module, OPDM)로 명명될 수 있다.
광 조사 모듈(5000)은 공정 챔버(100) 내에 설치되며, 광원(300)으로부터 출력된 광이 통과하는 내부 공간을 가지는 광 조사 유닛(5100) 및 광 조사 유닛(5100)과 기판(S) 사이에 위치하도록 상기 광 조사 유닛(5100)의 하부에 장착되어, 기판(S) 상으로 불활성 가스를 분사하는 가스 분사 유닛(5200)을 포함한다.
광 조사 유닛(5100)은 광이 통과할 수 있는 내부 공간을 가지는 제 1 바디(5100a), 제 1 바디(5100a)의 하부에 연결 또는 장착되며, 상기 제 1 바디(5100a)의 내부 공간과 상하 방향으로 연통되는 내부 공간을 가지는 제 2 바디(5100b) 및 제 1 바디(5100a)의 상부에 장착되어, 광원(300)으로부터 출력된 광이 투과 가능한 투과창(5120), 공정 챔버(100) 외부에서 광원(300)과 투과창(5120) 사이에 위치하며, 광의 조사 방향에 대해 비스듬하게 설치되어 상기 광원(300)으로부터 출력되어 투과창(5120)으로 향하는 광 즉, 레이저 빔의 일부를 커팅(cutting) 또는 가리는 커터(5130), 공정 챔버(100) 외부에서 투과창(5120)의 상측에 위치하며, 상기 투과창(5120)의 중심축에서 외측 방향으로 상향 경사지도록 설치되어, 상기 기판(S)으로부터 반사되어 상기 투과창(5120)을 투과한 반사광(또는 반사빔)을 상쇄시키는 제 1 덤프(5140) 및 덤프(5140) 상부에 설치되며 상기 덤프(5140)를 냉각시키는 냉각 블록을 포함한다.
여기서, 제 1 및 제 2 바디(5100a, 5100b) 각각에 마련된 내부 공간은 기판(S)의 일 방향으로 연장 형성되는데, 예컨대, 기판(S)이 이송되는 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성된다. 투과창(5120)은 제 1 바디(5100a)의 내부 공간의 상측에 대응하도록 상기 제 1 바디(5100a)의 상부에 설치되어, 상기 제 1 바디(5100a)의 상측 개구를 밀폐 또는 폐쇄한다.
또한, 커터(5130)는 기판(S)이 이송되는 방향과 교차하는 방향으로 연장 형성되어, 덤프(5140)와 투과창(5120) 사이에 위치하도록 공정 챔버(100) 외부에 설치되고, 상기 투과창(5120)이 위치한 방향으로 하향 경사지도록 기울어지게 설치된다.
이러한 광 조사 유닛(5100)에 있어서, 광원(300)으로부터 출력된 광은 투과창(5120)을 투과한 후, 제 1 바디(5100a) 및 제 2 바디(5100b) 각각의 내부 공간을 통과하여 가스 분사 유닛(5200)으로 이동한다. 이에, 이하에서는 설명의 편의를 위하여 투과창(5120)과 기판(S) 사이 영역에 대응하는 광 조사 유닛(5100)에 마련된 내부 공간 즉, 제 1 및 제 2 바디(5100a, 5100b)에 마련된 내부 공간을 "광 조사 공간(5110)"으로 명명한다. 이러한 광 조사 공간(5110)은 상술한 바와 같이, 투과창(5120)과 기판(S) 사이에 대응하는 제 1 바디(5100a)와 제 2 바디(5100b)의 일부를 상하 방향으로 관통하여 형성하며, 기판(S)의 일 방향으로 연장 형성된다. 실시예에 따른 광 조사 공간(5110)은 상하 방향의 길이(또는 높이)가, 좌우 방향의 폭에 비해 길도록 형성된다.
가스 분사 유닛(5200)은 기판(S)을 향해 불활성 가스를 분사하여, 적어도 레이저가 조사되고 있는 기판(S) 영역이 산소 및 불순물에 노출되지 않도록 불활성 가스 분위기로 조성하는 수단이다. 이러한 가스 분사 유닛(5200)은 광 조사 유닛(5100)의 하부에 장착되며, 광 조사 공간(5110)과 연통되는 내부 공간(이하, 가스 분사 공간(5410))과, 기판(S)의 일 방향으로 연장된 라인 형상의 슬릿(이하 제 1 슬릿(5400a))을 구비하는 가스 분사 블록(5400), 가스 분사 공간(5410)의 일측에 위치하도록 가스 분사 블록(5400) 내에 설치되어, 상기 가스 분사 공간(5410)으로 불활성 가스를 공급하는 가스 공급부(5300), 가스 공급부(5300)의 양 끝단에 연결되어 불활성 가스를 공급하는 가스 공급관(미도시) 및 가스 분사 블록(540)의 하부에 장착되어 기판(S) 상측에 위치하는 판 형상의 플레이트(5500)를 포함한다.
가스 공급부(5300)는 가스 분사 공간(5410) 내부로 불활성 가스를 공급하는 수단으로서, 실시예에 따른 가스 공급부(530)는 가스 분사 공간(5410)의 측방향에 연결되도록 가스 분사 블록(5400)에 마련된다. 즉, 가스 공급부(530)는 가스 분사 블록(5400) 내에서 연장 형성되며, 일단이 가스 분사 공간(5410)의 측부에 연결되고, 타단이 불활성 가스가 저장된 가스 저장부(미도시)와 연결된다. 이러한 가스 공급부(5300)은 파이프 형태의 관을 가스 분사 블록(5400) 내에 삽입하여, 일단이 가스 분사 공간(5410)의 측부와 연결되도록 설치하거나, 가스 분사 블록(5400) 내부 자체를 가공하여 가스 분사 공간(5410)의 측부와 연통되도록 마련할 수도 있다. 또한,
가스 공급부(5300)는 예컨대, 최외곽 관 즉, 외관과, 외관의 내측에 위치하는 내관으로 이루어진 이중관 구조일 수도 있다. 이때, 가스 분사 공간(5410)과 연결되어 상기 가스 분사 공간(5410) 내부로 불활성 가스를 토출하는 가스 공급부(5300)의 일단을 토출 슬릿이라 할 때, 토출 슬릿은 도 3에 도시된 바와 같이 라인 형태로서, 하방으로 경사지도록 마련될 수 있다. 또한 토출 슬릿 전단에 해당하는 가스 공급부(5300)의 영역의 적어도 일부가 복수번 절곡된 다른 말로하면 복수번 굴곡진 유로 형태일 수 있다.
물론 가스 공급부(5300)의 형상은 상술한 형상에 한정되지 않고, 가스 분사 공간(5410)로 불활성 가스를 공급할 수 있는 다양한 형상 및 구성으로 변경 가능하다.
플레이트(5500)는 가스 분사 블록(5400)의 하부에 연결되어, 기판(S) 상측에 위치한다. 실시예에 따른 플레이트(5500)는 가스 분사 블록(5400)에 마련된 제 1 슬릿(5400a)으로부터 양 방향으로 연장 형성된 판 형상이다. 이러한 플레이트(5500)에는 빔 형태의 레이저와 불활성 가스가 통과할 수 있는 슬릿(5500a)(이하, 제 2 슬릿(550a))이 마련되는데, 제 1 슬릿(5400a)의 하측에 대응 위치한다. 이에, 가스 분사 블록(5400)의 제 1 슬릿(540a)을 거쳐 플레이트(5500)의 제 2 슬릿(5500a)으로 토출된 불활성 가스는 상기 플레이트(5500)와 기판(S) 사이의 틈으로 퍼져나가게 된다.
덤프(5140)는 기판(S)으로 조사되어 다시 반사되는 반사광(또는 반사빔)이 투과창(5120)을 통과한 후, 다시 재반사되어 투과창(5120)으로 향하는 것을 방지한다. 이러한 덤프(5140)는 공정 챔버(100) 외측 상부에서 투과창(5120)의 상측에 설치된다. 보다 구체적으로 덤프(5140)는 투과창(5120) 상측의 좌우 방향 위치에 있어서, 커터(5130)의 상측에서 상기 커터(5130)와 마주보도록 또는 대향하도록 설치되는 것이 바람직하다.
덤프(5140)는 기판(S)으로부터 반사되어 투과창(5120)을 투과한 반사광을 상쇄 및 소멸시키는 것으로, 공정 챔버(100) 외측 상부에서 투과창(5120)의 상측에 위치하며, 상기 투과창(5120)의 상측 위치로부터 외측 방향으로 상향 경사진다. 다른 말로 설명하면, 덤프(5140)는 입사된 반사광을 상쇄시킨 후, 재반사시켜, 투과창(5120) 방향이 아닌, 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 진행하도록, 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사진다.
다른 말로 설명하면, 투과창(5120)의 좌우 방향 중심부를 중심축이라 할 때, 상기 덤프(5140)는 투과창(5120)의 상측에 위치하되, 투과창(5120)의 중심축에서 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사진다. 여기서 투과창(5120)의 외측 방향은 좌우 방향에서의 외측 또는 바깥쪽을 의미한다. 즉, 덤프(5140)는 투과창(5120)의 중심축에서 바깥쪽으로 또는 멀어지는 방향으로 상향 경사지며, 상기 투과창(5120)의 상측에 위치한다. 또한, 이를 또 다른 말로 설명하면, 투과창(5120)의 상부면과 동일 선상의 선을 수평선이라할 때, 상기 덤프(5140)의 하부면과 상기 수평선과의 이격 간격 또는 이격 거리가 투과창(5120)의 외측 방향으로 갈수록 멀어지도록 상기 덤프(5140)이 기울어져 있다.
또한, 덤프(5140)는 투과창(5120)의 상측에 위치하되, 투과창(5120) 상부면의 상측으로부터 상기 투과창의 외측 위치까지 연장되도록 형성된다. 즉, 덤프(5140)가 투과창(5120)의 상측에 위치하되, 좌우 방향(또는 폭 방향) 위치에 있어서, 덤프(5140)의 일부 영역이 투과창(5120)의 위치와 중첩되고, 덤프(5140)의 나머지 영역이 상기 투과층(5120) 외측의 상측 위치와 중첩되도록 설치된다. 이를 다른 말로 설명하자면, 덤프(5140)는 하부면 중 일부 영역이 투과창(5120) 상부면의 상측에 대응 위치하고, 덤프(5140)의 하부면 중 나머지 영역이 투과창(5120) 상부면의 외측 방향의 상측에 대응 위치하도록 설치된다. 즉, 덤프(5140)는 좌우 방향의 양 끝단 중 일단이 상기 투과창(5120)의 상측에 위치하고, 타단이 상기 투과창(5120) 외측 상부에 위치하도록 연장 형성된다.
이러한 덤프(5140)는 투과창(5120)의 상측에서, 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사지는 몸체(5141), 내부 공간을 가지고, 몸체(5141)의 하부면을 커버하도록 설치되며, 광의 투과가 가능한 커버(5142), 몸체(5141)의 상부에 설치되어 내부로 냉매가 순환되는 냉각 블록(5150)을 포함한다.
몸체(5141)는 반사광을 상쇄시키는 수단으로서, 투과창(5120)의 상측 위치로부터 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사진다. 즉, 몸체(5141)는 입사된 반사광이 투과창(5120) 외측으로 향할 수 있도록 투과창(5120)이 위치한 방향으로 상향 경사진다. 이때, 몸체(5141) 자체가 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사지도록 설치되거나, 몸체(5141)의 하부면을 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사지도록 형성할 수 있다. 그리고 반사광이 입사되는 몸체(5141)의 일면 즉, 하부면에는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 직경을 가지는 다수의 요철(5141a)이 마련된다. 이때 몸체(5141)에 마련되는 다수의 요철(5141a)은 샌드블라스트(sand blast) 공정을 통해 마련될 수 있으며, 직경은 예컨대, 3㎛ 내지 4㎛이다.
이와 같이, 몸체(5141)의 하부면에 다수의 요철(5141a)을 마련함으로써, 투과창(5120)을 투과한 반사광이 다수의 요철에 의해 복수번 반사된다. 이에, 반사광이 몸체(5141)에 바로 흡수되지 않고, 다수의 요철(5141a)에 의해 상쇄되며, 상기와 같이 반사광이 다수의 요철(5141a)에 의해 복수번 반사됨에 따라, 상기 반사광의 에너지가 감소되며, 이에 따라 광의 온도 또한 감소된다.
한편, 반사광이 몸체(5141)로 입사되면 반사광의 열이 상기 몸체(5141) 내부로 흡수되며, 이는 덤프(5140)의 온도를 상승시키고, 이에 따라 열 변형 문제가 발생된다. 그리고, 몸체(5141)의 하부면이 매끄러운면일때에 비해 본 발명과 같이 다수의 요철(5141a)이 마련될 경우, 표면적이 커지기 때문에 광의 반사 경로가 증가되고, 이에 따라 광의 온도가 하락한다. 따라서, 하부면이 매끄러운 면일 때에 비해 다수의 요철(5141a)이 마련되는 경우, 상기 다수의 요철(5141a)에 의한 광의 이동 또는 복수번의 재반사에 의해 에너지가 소모되어 덤프(5140)로 흡수되는 열의 온도가 낮으며, 또한 덤프(5140)로부터 재반사되어 투과창(5120) 외측 방향으로 입사되는 광의 온도가 낮다.
몸체(5141) 자체 또는 몸체(5141)의 하부면의 경사각은 예각이며, 예컨대 10°내지 20°, 보다 구체적으로는 12°이다. 이와 같은 각도로 덤프(5140)를 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사지도록 함으로써, 덤프(5140)로 입사된 반사광이 상기 덤프(5140)에 의해 상쇄 및 소멸되고, 나머지 광이 투과창(5120) 또는 광원(300)으로 향하지 않고, 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 향하도록 할 수 있다. 이에, 반사광에 의한 투과창(5120)의 온도 불균일 및 온도 상승에 의한 무라(Mura) 발생을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 몸체(5141)는 그 자체가 히트 싱크(Heat Sink) 구조이거나, 내부에 히트 싱크(Heat Sink)가 마련될 수 있다.
커버(5142)는 광이 투과될 수 있는 재료 쿼츠(quartz)로 이루어지며, 내부 공간을 가지는 형상으로, 몸체(5141)의 하부면을 커버하도록 설치되어, 몸체(5141)의 하부면과 커버(5142) 사이에 소정의 공간을 구획한다. 도시되지는 않았지만, 몸체(5141)와 커버(5142) 사이의 공간과 연통되도록 가스관이 연결되며, 가스관을 통해 몸체(5141)와 커버(5142) 사이의 공간으로 불활성 가스 예컨대 질소(N2) 가스가 충진되고, 배기(Vent)된다. 이러한 불활성 가스의 충전 및 배기 과정을 통해, 덤프(5140)에서 온도 상승에 의해 발생된 흄(fume)을 제거할 수 있다.
냉각 블록(5150)은 몸체(5141)의 상부에 설치되어, 덤프(5140)를 냉각 또는 쿨링시킴으로써 온도 상승을 방지한다. 이러한 냉각 블록(5150)은 몸체(5141)의 상부에 설치된 냉각 부재(5151), 냉각 부재(5151) 내에 설치되며, 내부로 냉매 예컨대 냉각수가 순환되는 냉매 순환관(5152)을 포함하고, 냉매 순환관(5152)의 일단은 냉매 공급부와 연결된다. 이에, 반사광이 덤프(5140)로 입사되어, 상기 덤프(5140)에서 상쇄 및 소멸 과정이 이루어지는 동안 상기 덤프(5140)가 반사광의 열에 의해 가열되더라도, 냉매 순환관(5152)을 통해 순환되는 냉매에 의해 냉각 부재(5151)가 냉각된다. 따라서, 냉각 부재(5151)와 연결된 덤프(5140)가 냉각됨에 따라, 반사광에 의한 덤프(5140)의 온도 상승 및 온도 불균일로 인한 열변형을 방지할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 이용한 박막의 결정화 방법을 설명한다.
먼저, 유리(glass) 기판(S) 상에 비정질 다결정 박막(11), 예컨대 비정질 다결정 실리콘 박막을 형성한다. 그리고, 비정질 다결정의 실리콘 박막이 형성된 기판(S)을 기판 처리 장치의 공정 챔버(100) 내로 장입시켜, 스테이지(200) 상에 안착시킨다.
스테이지(200) 상에 기판(S)이 안착되면, 상기 스테이지(200)를 통해 기판(S)을 공정 진행 방향으로 수평 이송시키면서, 상기 기판(S) 상에 형성된 박막(11) 상에 광, 즉, 레이저 빔을 조사한다. 이를 위해 광원(300)을 동작시켜 상기 광원(300)으로부터 레이저를 출력하고, 출력된 레이저는 투과창(5120)을 통해 광 조사 유닛(5100)의 광 조사 공간(5110)과 가스 분사 유닛(5200)의 가스 분사 공간(5410)을 통과한 후, 제 1 슬릿(5400a) 및 제 2 슬릿(5500a)을 거쳐 기판(S) 상에 형성된 박막(11)에 조사된다. 이에, 기판(S) 상에 형성된 비정질 다결정의 실리콘 박막이 레이저와 반응하여 결정질 실리콘 박막이 된다.
이와 같이 기판(S)을 향해 레이저 빔을 조사하는 동안, 기판(S) 또는 박막(11) 상측으로 질소(N2) 가스를 분사한다. 이를 위해, 가스 분사 블록(5400) 내에 마련된 가스 공급부(5300)로 질소(N2) 가스를 공급하면, 가스 공급부(5300)의 토출 슬릿을 통해 가스 분사 공간(5410)으로 질소(N2) 가스가 공급된다. 그리고 가스 분사 공간(5410)으로 공급된 질소(N2) 가스는 제 1 슬릿(5410a) 및 제 2 슬릿(5500a)을 통해 기판(S) 상측으로 분사된다. 그리고, 기판(S) 상측으로 토출된 질소(N2) 가스는 제 2 슬릿(5400a)을 중심으로 하여 양 방향으로 퍼지며, 이때 플레이트(5500)와 기판(S) 사이에 존재할 수 있는 산소 및 불순물이 양측 방향으로 밀린다. 다시 설명하면, 제 2 슬릿(5400a)을 통해 토출된 불활성 가스는 플레이트(5400)와 기판(S) 사이의 공간을 채우도록 퍼지며, 이때 플레이트(5500)와 기판(S) 사이에 존재하는 산소 및 불순물이 질소 가스에 의해 광 조사 모듈(5000) 및 기판(S) 외측으로 밀려나간다.
이에, 기판(S) 및 상기 기판(S) 상부에 형성된 실리콘 박막(11)이 산소 및 불순물이 노출되지 않아, 산화되는 것을 방지할 수 있다. 보다 구체적으로는, 적어도 레이저가 조사되고 있는 영역의 기판(S) 또는 박막(11)이 산소 및 불순물에 노출되지 않으므로, 레이저가 조사되는 영역의 실리콘 박막이 산화되지 않고, 결정질 실리콘 박막이 된다.
한편, 광원(300)으로부터 출력되어 기판(S)으로 조사된 레이저 빔은 상술한 바와 같이 박막(11)을 결정화시키며, 이후 다시 기판(S)으로부터 재반사된다. 이때, 레이저가 기판(S)으로 입사되는 방향에 대칭하는 방향에서 상측으로 반사되어 투과창(5120)을 재투과한다. 투과창(5120)을 투과한 레이저는 먼저 상기 투과창(5120)의 상측에 위치한 덤프(5140)에 의해 상쇄된 후, 재반사됨에 따라, 투과창(5120)으로 향하지 않고 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 향한다. 이는, 덤프(5140)을 구성하는 몸체(5141)의 적어도 하부면이 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사진 형상이기 때문이다.
또한, 반사광이 덤프(5140)로 입사되어, 상기 덤프(5140)에서 상쇄 및 소멸 과정이 이루어지는 동안 상기 덤프(5140)가 반사광의 열에 의해 가열되더라도, 냉각 블록(5150)에 의해 냉각된다.
이와 같이, 본 발명에서는 투과창(5120)의 상측에 투과창(5120)의 외측 방향으로 상향 경사지도록 덤프(5140)를 설치함으로써, 반사광의 난반사를 억제 또는 최소화할 수 있다. 따라서, 기판(S)으로부터 반사되어 투과창(5120)을 투과한 반사광이 다시 투과창(5120)으로 입사되는 것을 억제하고, 상기 투과창(5120)의 외측 방향으로 향하도록 유도할 수 있다. 이에, 반사광이 투과창(5120)으로 재반사되는 것을 방지할 수 있어, 반사광에 의한 투과창(5120)의 온도 상승 및 이로 인한 온도 불균일 문제를 억제할 수 있으며, 이로 인해 무라(Mura) 발생 및 광 쉬프트(shift) 현상을 억제할 있다.
또한, 덤프(5140)에 냉각 블록을 마련하여 상기 덤프(5140)를 냉각시킴으로써, 반사광의 열에 의한 덤프(5140)의 온도 상승 및 온도 불균일 현상을 방지할 수 있고, 이에 열변형을 방지할 수 있다. 또한, 덤프(5140)가 냉각 블록(5150)에 의해 냉각됨으로써, 종래와 같이 덤프의 열에 의해 그 주변 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있다.
5000: 광 조사 모듈 5100: 광 조사 유닛
5100a, 5100b: 바디 5120: 투과창
5130: 커터 5140: 덤프
5150: 냉각 블록

Claims (10)

  1. 기판에 광을 조사하여 상기 기판을 처리하는 광 조사 장치로서,
    상기 광의 투과가 가능한 투과창;
    상기 투과창의 외측 방향으로 상향 경사지며, 상기 투과창의 상측에 설치되어, 상기 기판으로부터 반사되어 상기 투과창을 투과한 반사광을 상쇄시키는 덤프;
    내부에 냉매가 순환되고, 상기 덤프에 설치되어 상기 덤프를 냉각시키는 냉각 블록;
    을 포함하는 광 조사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 덤프는 적어도 하부면이 상기 투과창의 외측 방향을 향하도록 상향 경사진 형상인 광 조사 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 덤프는
    상기 투과창의 상측에 위치하며, 적어도 하부면이 상기 투과창의 외측 방향을 향하도록 상향 경사지도록 형성되어, 상기 기판으로부터 반사되어 상기 투과창을 투과한 반사광을 소멸시키는 몸체; 및
    상기 몸체의 하부면에 마련된 복수의 요철을 포함하는 광 조사 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 덤프의 경사각은 예각인 광 조사 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수의 요철은 3㎛ 내지 4㎛인 광 조사 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 덤프의 경사각은 10°내지 20°인 광 조사 장치.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 몸체는 히트 싱크(Heat Sink)를 포함하는 광 조사 장치.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 덤프는 내부 공간을 가지는 형상으로, 상기 몸체의 하부면을 커버하도록 설치되며, 상기 광의 투과가 가능한 커버를 포함하고,
    상기 몸체와 상기 커버 사이의 공간과 연통되도록 설치되어, 상기 몸체와 제 커버 사이의 공간으로 가스를 공급하거나, 배기할 수 있는 가스관을 포함하는 광 조사 장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 덤프의 하부면 중 일부 영역이 상기 투과창 상부면의 상측에 대응 위치하고, 상기 덤프의 하부면의 나머지 영역이 상기 투과창 외측 상측에 대응 위치하도록 연장 형성된 광 조사 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각 블록은 상기 덤프의 상부에 설치된 냉각 부재 및 상기 냉각 부재 내에 설치되어 내부로 냉매가 순환되는 냉매 순환관을 포함하는 광 조사 장치.
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