KR20180012091A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판 처리 장치는 상부에 기판이 안착되는 안착대, 안착대를 지지하도록 설치된 스테이지, 내부에 상기 안착대가 수용되도록 상기 스테이지 상에 설치된 공정 챔버 및 공정 챔버의 외측에서 상기 스테이지의 하부를 지지하도록 설치되어 상기 스테이지를 수평 이동시키는 기판 이송 유닛을 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시형태에 의하면, 기판 열처리 공정 시에, 기판을 이동시키기 위한 수단의 동작으로 인한 불순물 파티클이 공정 챔버로 유입되지 않으며, 이에 기판이 불순물 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불순물 파티클(particle)에 의한 기판 오염을 줄일 수 있는 기판 처리 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 결정화시키는 것이 유리하다.
도 1은 레이저 열처리 장치를 도시한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 레이저 열처리 장치는 내부에 기판(1)이 처리되는 공간을 가지는 공정 챔버(10), 공정 챔버(10)의 상부에 설치되며, 레이저(8)의 투과가 가능한 투과창(40), 공정 챔버(10) 내부에서 투과창(40)의 하측에 대응 위치하며, 상부에 기판(1)이 안착되고, 기판을 수평 이동 및 회전시키는 기판 이동 장치, 공정 챔버(10)의 외측에서 투과창(40)의 상측에 설치되어 레이저(8)를 출력하는 광원(30)을 포함한다. 이러한 레이저 열처리 장치에 의하면, 광원(30)으로부터 출력된 레이저(8)가 투과창(40)을 투과하여 수평 이동 중인 기판(1) 상에 조사된다.
도 2는 도 1의 광원(30)에서 조사되는 레이저빔(8)의 형태를 설명하기 위한 도면으로서, 도 2a는 기판을 위에서 내려다 본 상태를 나타낸 도면이며, 도 2b는 기판의 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 레이저빔(8)은 라인 형태로 기판(1)에 조사된다. 기판(1)은 레이저빔(8)의 라인에 대해서 수직한 방향(화살표 방향)으로 수평 이동함으로써 기판(1)의 전면에 레이저빔(8)의 조사가 이루어진다.
기판을 이동시키는 기판 이동 장치는 X 축 방향으로 연장 형성되며 LM 가이드 레일 구성된 가이드부, 가이드부와 교차하는 방향 즉, Y축 방향으로 연장 형성되어, 가이드부를 따라 수평 이동하는 제 1 축 이동대, 제 1 축 이동대의 하부에 장착된 제 1 에어 베어링, 제 1 축 이동대 상에 장착되여, 상기 제 1 축 이동대의 연장 방향을 따라 이동하는 제 2 축 이동대, 제 2 축 이동대의 하부에 장착된 제 2 에어 베어링을 포함한다. 또한, 제 2 축 이동대의 중앙 내부에 설치된 회전축 가이드를 포함하고, 회전축 가이드 상에 상부에 기판이 안착되는 스테이지가 설치된다. 여기서, 제 1 및 제 2 에어 베어링 각각은 하측으로 에어를 분사하여, 에어압(air pressure)을 통해 비접촉으로 부상하는 수단이다.
이러한 기판 이동 장치에 의하면, 스테이지 상에 기판이 안착되면, 제 1 축 이동대가 LM 가이드 레일인 가이드부를 따라 X 축 방향으로 수평 이동하고, 제 2 축 수평 이동대는 제 1 축 이동대의 연장 방향인 Y 축 방향으로 수평 이동한다. 또한 제 2 축 수평 이동대는 회전축 가이드에 위해 회전된다.
한편, 제 1 및 제 2 축 이동대 각각이 에어 베어링을 통해 이동되는데, 이때, 뿜어져 나오는 에어압으로 인하여 주변에 있는 파티클이 날려, 기판에 부착됨으로써, 기판이 오염되는 문제가 있다.
그런데, 공정 챔버는 적어도 기판 이동 장치 전체를 커버하도록 마련된다. 이에, 기판 이동 장치의 에어 베어링의 구동에 의한 파티클은 공정 챔버 전체로 날리어 확산되며, 이에 따라 기판 상에 파티클이 안착되어 오염될 가능성이 크다.
한국공개특허 2011-0010252
본 발명은 챔버 내 파티클에 의한 기판 오염을 줄일 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 챔버로 인한 전체 장치의 무게 및 제작 비용 증가를 줄일 수 있는 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명은 단순화된 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치는 상부에 기판이 안착되는 안착대; 상기 안착대를 지지하도록 설치된 스테이지; 내부에 상기 안착대가 수용되도록 상기 스테이지 상에 설치된 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버의 외측에서 상기 스테이지의 하부를 지지하도록 설치되어 상기 스테이지를 수평 이동시키는 기판 이송 유닛;을 포함한다.
상기 기판 이송 유닛은, 상기 공정 챔버의 외측에서 일 방향으로 연장 형성되며, 수평 이동력을 제공하는 가이드부; 및 상기 스테이지가 상부에 설치되며, 상기 가이드부와 체결되도록 설치되어, 상기 가이드부의 연장 방향을 따라 수평 이동 가능한 이송부;를 포함한다.
상기 가이드부 및 이송부의 하측에 설치되어, 상기 가이드부를 지지하는 베이스를 포함한다.
상기 가이드부는 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 상호 나란하도록 이격 배치된 한 쌍의 가이드부를 포함하고, 상기 이송부는 상기 한 쌍의 가이드부가 이격된 방향으로 연장 형성되며, 상기 공정 챔버는 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 위치하도록 설치된다.
상기 이송부는, 상기 한 쌍의 가이드부가 이격된 방향으로 연장 형성되며, 일단 및 타단이 상기 한 쌍의 가이드부와 체결되도록 설치되어, 상기 한 쌍의 가이드부의 연장 방향을 따라 수평 이동 가능하며, 상부에 상기 스테이지가 장착된 이송대; 및 상기 공정 챔버의 외측에 위치된 상기 이송대에 장착되어, 상기 베이스를 향해 에어를 에어를 분사함으로써, 상기 이송대가 상기 베이스로부터 부상되어 슬라이딩 이동되도록 하는 제 1 에어 베어링;을 포함한다.
상기 공정 챔버의 외측에 위치된 상기 이송대에 장착되어, 가이드부를 향해 에어를 분사함으로써, 상기 이송대가 상기 가이드부로부터 부상되어 슬라이딩 이동되도록 하는 제 2 에어 베어링을 포함한다.
상기 이송부는, 상기 가이드부와 대응하는 방향의 연장 길이가 상기 가이드부에 비해 작고, 상기 스테이지는, 상기 이송부가 상기 한 쌍의 가이드부가 이격된 방향으로 연장된 길이에 비해 작으며, 상기 이송부가 상기 가이드부와 대응하는 방향으로 연장된 길이에 비해 작거나 같다.
상기 공정 챔버의 면적은 상기 이송부의 면적에 비해 작고, 상기 스테이지의 면적에 비해 크거나 같다.
일단이 상기 공정 챔버 내에 위치하고, 타단이 펌프와 연결되도록 연장 형성되어, 상기 펌프의 펌핑력을 이용하여 상기 공정 챔버 내부의 압력을 조절하는 배관부를 포함한다.
상기 배관부는 상기 공정 챔버 내부로부터 하측 방향으로 연장 형성된 제 1 연장부; 상기 가이드부와 대응하는 방향으로 연장 형성되며, 일단이 상기 제 1 연장부에 연결되고, 타단이 상기 펌프에 연결되며, 외부에서 전달되는 힘에 의해 신축 가능하여, 길이 또는 형태가 가변되는 제 1 배관 부재를 포함한다.
상기 배관부는 상기 제 1 배관 부재와 연결되는 제 2 배관 부재를 포함하며,
상기 제 1 배관 부재와 제 2 배관 부재 각각은 복수개로 마련되어, 상기 제 1 배관 부재와 제 2 배관 부재가 복수번 교대로 배치된다.
상기 제 2 배관 부재는 벨로우즈를 포함한다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 공정 챔버 내부에 위치된 안착대 상에 기판을 안착시키는 과정; 상기 기판으로 광을 조사하는 과정; 및 상기 공정 챔버의 외측에서 상기 공정 챔버 및 상기 안착대를 지지하도록 설치된 스테이지를 수평 이동시켜, 상기 스테이지와 함께 상기 공정 챔버 및 상기 안착대를 수평 이동시키는 과정;을 포함한다.
상기 스테이지를 수평 이동시키는 데 있어서, 상기 스테이지의 하부에 장착된 이송부를 동작시켜, 상기 공정 챔버의 외측에서 일 방향으로 연장 형성된 가이드부를 따라 수평이동시킨다.
상기 스테이지를 수평 이동시키는 데 있어서, 상기 이송부의 하측에 설치된 베이스 및 가이드부 각각을 향해 에어를 분사하는 에어 베어링을 이용하여, 상기 베이스 및 가이드부로부터 부상하여 수평이동시킨다.
상기 기판으로 광을 조사하고, 상기 공정 챔버 및 안착대를 수평 이동시키면서, 상기 공정 챔버 내부의 압력을 조절하는 과정을 포함하고, 상기 공정 챔버 내부의 압력을 조절하는데 있어서, 펌프를 동작시켜, 일단이 상기 공정 챔버 내에 위치하도록 연장 형성된 배관부를 펌핑하여, 상기 공정 챔버의 압력을 조절하고, 상기 배관부는 상기 공정 챔버 및 안착대의 수평 이동에 따라, 상기 공정 챔버 및 안착대의 수평 이동 방향으로 신장 또는 수축한다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 기판 열처리 공정 시에, 기판을 이동시키기 위한 수단의 동작으로 인한 불순물 파티클이 공정 챔버로 유입되지 않으며, 이에 기판이 불순물 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 종래에 비해 작은 체적의 공정 챔버를 구성하므로 열처리 장치의 저네 무게가 줄어든다. 또한, 공정 챔버는 스테이지(500) 상에 용접 등의 방법으로 상호 결합시키는데, 체적이 줄어든 만큼 공정 챔버(200)와 스테이지(500)를 상호 결합시키기 위한 비용이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 공정 챔버 체적이 종래에 비해 줄기 때문에, 탈 산소 모듈(OPDM)을 생략할 수 있으며, 이로 인한 비용이 줄어드는 효과가 있다.
도 1은 종래의 레이저 열처리 장치를 설명하기 위한 도면
도 2는 도 1의 광원에서 조사되는 레이저빔의 형태를 설명하기 위한 도면
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버 및 분위기 조성부가 구비된 기판 처리 장치를 도시한 입체도
도 4는 이송부가 가이드부를 따라 수평 이동하는 방향 즉, 스캔 방향에서 본 단면도
도 5는 스캔 방향과 교차하는 방향 또는 이송부의 연장 방향에서 본 단면도
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 요부를 나타낸 상면도
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 3은 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버 및 분위기 조성부가 구비된 기판 처리 장치를 도시한 입체도이다. 도 4는 이송부가 가이드부를 따라 수평 이동하는 방향 즉, 스캔 방향에서 본 단면도이다. 도 5는 스캔 방향과 교차하는 방향 또는 이송부의 연장 방향에서 본 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 요부를 나타낸 상면도이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판에 레이저를 조사하여, 상기 기판 또는 기판 상에 형성된 박막을 열처리하는 열처리 장치이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시에에 따른 기판 처리 장치는 기판 상에 형성된 비정질 박막에 레이저를 조사하여, 상기 비정질 박막을 결정화시키는 레이저 결정화 장치이다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 상세히 설명한다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는 상부에 기판(S)이 안착되는 안착대(300), 상부에 안착대(300)가 지지되는 스테이지(500), 스테이지(500)를 수평 방향 및 회전 이동시키는 기판 이동 유닛(400), 내부 공간을 가는 통 형상으로 스테이지(500)의 상부에 설치되어, 안착대(300) 주위를 둘러싸도록 설치된 공정 챔버(200), 공정 챔버(200)의 상측에 위치하여, 공정 챔버(200) 내 안착대(300)가 위치된 방향으로 레이저를 조사하는 광원(700), 공정 챔버(200) 내부까지 연장되도록 설치되어, 공정 챔버(200) 내부를 기판 처리 분위기로 조성하는 분위기 조성부(600), 기판 이동 유닛(400)의 하부를 지지하도록 설치된 베이스(100)를 포함한다.
베이스(100)는 기판 이동 유닛(400) 하부를 지지하도록 설치된다. 이때, 베이스(100)는 그 상부에 기판 이동 유닛(400) 전체가 안정적으로 지지될 수 있도록, 그 면적이 기판 이동 유닛(400)의 전체 면적에 비해 크거나, 동일하도록 형성된다. 실시예에 따른 베이스(100)는 그 단면의 형상이 대략 사각형인 판 형상이나, 이에 한정되지 않고, 상부에 기판 이동 유닛(400)이 지지될 수 있는 어떠한 형상이어도 무방하다.
또한, 베이스(100)의 내부에는 후술되는 분위기 조성부(600)의 일부가 삽입 설치될 수 있도록 하는 홈(이하, 삽입홈(110))이 마련된다. 여기서 삽입홈(110)은 열처리 공정을 위해 기판(S)이 수평 이동되는 방향 또는 스캔 방향으로 연장 형성된다.
실시예에 따른 기판 이동 유닛(400)은 스테이지(500) 및 스테이지(500) 상부에 설치된 공정 챔버(200)를 수평 이동 및 회전시킨다. 이러한 기판 이동 유닛(400)은 각각이 일 방향 예컨대, Y 축 방향으로 연장 형성되어, 상호 마주보도록 대향 위치된 한 쌍의 가이드부(410), 가이드부(410)와 교차하는 방향 예컨대, X 축 방향으로 연장 형성되며, 일단 및 타단이 각기 가이드부(410)와 연결되도록 설치되어, 가이드부(410)의 연장 방향을 따라 이동 가능한 이송부(420)를 포함한다.
한 쌍의 가이드부(410) 각각은 열처리 공정을 위해 기판(S)이 수평 이동할 방향으로 연장 형성되는데, 예컨대, Y축 방향으로 연장 형성된다. 그리고 한 쌍의 가이드부(410)는 X축 방향으로 상호 이격되어 상호 마주보도록 배치된다. 여기서, 상술한 바와 같이 기판(S)은 열처리 공정 시에 한 쌍의 가이드부(410)가 연장 형성된 방향으로 연장 형성되는 것은 기판(S)의 "스캔 이동"으로 명명할 수 있다. 또한, 가이드부가 연장 형성된 방향 즉, Y 축 방향으로 연장 형성된 방향은 스캔 방향으로 명명될 수 있다.
실시예에 따른 한 쌍의 가이드부(410) 각각의 Y축 방향의 연장 길이는 베이스(100)의 Y축 방향의 연장 길이와 대응되거나, 소정 길이 짧도록 형성된다.
이러한 가이드부(410)는 Y 축 방향으로 연장 형성된 가이드 본체(411), 가이드 본체(411) 상에서 상기 가이드 본체(411)의 연장 방향을 따라 설치되어, 이후 설명되는 이송부의 이동을 안내하는 가이드 부재(412)를 포함한다.
가이드 부재(412)는 가이드 본체(411) 상에 설치되어, 이송부(420)의 수평 이동력을 제공하는 것으로, 코일(미도시)이 포함되어 있으며, 코일에 공급되는 전류에 의해 후술되는 이송대(421)가 가이드부(410)를 따라 수평 이동한다.
이송부(420)는 한 쌍의 가이드부가 이격된 방향 즉, X 축 방향으로 연장 형성되고, 한 쌍의 가이드부(410)와 연결되도록 체결되어, 가이드부(410)의 연장 방향을 따라 수평 이동한다. 이러한 이송부(420)는 X 축 방향으로 연장 형성된 이송대(421), 이송대(421)의 X 축 연장 방향의 양 끝단에 각기 설치되어, 가이드 부재(412)를 따라 이동하는 구동력을 가지는 이동체(422), 이송대(421)에 장착되어 베이스(100)가 위치된 방향으로 에어를 분사하는 제 1 에어 베어링(423a), 이송대(421)에 장착되며, 가이드 부재(412)를 향해 에어를 분사하는 제 2 에어 베어링(423b)을 포함한다.
이송대(421)는 그 상부에 스테이지(500)가 안착될 수 있는 소정의 면적을 가지면서, X 축 방향 즉, 한 상의 가이드부(410)가 이격된 방향으로 연장 형성된다. 그리고, 이송대(421)의 일단은 한 쌍의 가이드부(410) 중 하나와 체결되고, 이송대(421)의 타단은 다른 하나의 가이드부(410)와 체결된다. 이때, 실시예에서는 이송대(421)의 일단 및 타단이 가이드 본체(411) 상부에 얹혀지는 또는 걸쳐지는 형태로, 상기 가이드 본체(411)와 결합된다. 그리고 이송대(421)의 하부는 베이스(100)와 소정거리 이격되도록 설치될 수 있다.
이동체(422)는 이송대의(421) 연장 방향 또는 가이드 부재의 연장 방향을 따라 연장 형성되어, 가이드 부재(412)를 따라 수평 이동한다. 이러한 이동체(422)는 적어도 일부가 가이드 부재(412)에 삽입되도록 체결되며, 예컨대, 이동체(422)에는 N극과 S극 자석이 교번하여 복수번 배치된 자석부가 설치된다.
이러한 이동체(422) 및 가이드 부재(412)에 의하면, 가이드 부재(412)에 설치된 코일에 교류 전류가 인가되면, 그 신호에 의해 이동체(422)가 가이드 부재(412)를 따라 전진 또는 후진이동한다.
상기에서는 가이드 부재에 코일이 설치되고, 이동체에 N극과 S극 자석이 교번하여 설치된 것을 설명하였다. 하지만, 이에 한정되지 않고 가이드 부재 및 이동체는 이에 한정되지 않고, 이송대를 수평이동시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있다. 예컨대, 가이드 부재는 LM 가이드 레일이고, 이동체는 LM 가이드 레일을 따라 활주할 수 있는 수단으로 예컨대, 리니어 모터일 수 있다.
제 1 에어 베어링(423a)은 이송대(421)를 베이스(100)로부터 비접촉으로 부상하게 하는 수단으로, 이송대(421) 상에서 베이스(100)를 향해 장착된다. 예컨대, 제 1 에어 베어링(423a)은 복수개로 마련되어 이송대의 Y 축 연장 방향의 측면에 설치될 수 있다. 이러한 복수의 제 1 에어 베어링(423a) 각각은 하측으로 에어를 분사하는데, 이때 베이스(100)의 상부면이 에어 분사면이 되고, 베이스(100) 상부면으로 분사되는 에어의 압력(즉, 에어압)에 의해 이송부(420)가 베이스 상부면으로부터 부상된다.
제 2 에어 베어링(423b)은 이송대(421)를 가이드 부재(412)로부터 부상하게 하는 수단으로, 이송대(421) 상에서 가이드 부재(412)를 향해 장착된다. 제 2 에어 베어링(423b)은 이송대(421)의 X 축 연장 방향의 양 측면에 설치되어, 가이드 부재(412)를 향해 에어를 분사한다. 이때, 가이드 부재(412)의 측면이 에어 분사면이 되고, 가이드 부재(412) 측면으로 분사되는 에어의 압력에 의해 이송대(421)가 가이드 부재(412)의 측면으로부터 이격되어 부상된 상태로 이동할 수 있다.
상술한 바와 같은 이송대(421)는 복수의 제 1 및 제 2 에어 베어링(423b),으로부터 에어가 분사되는 상태에서, 이동체(422)가 동작함으로써, 가이드부를 따라 수평 이동한다.
스테이지(500)는 이송부(420) 상에 설치되며, 그 상부에 공정 챔버(200) 및 안착대(300)가 설치된 상태로 상기 이송부(420)와 함께 스캔 방향 즉, Y 축 방향으로 수평 이동한다. 이러한 스테이지(500)는 이송부(420) 상에 장착되며 회전 가능한 회전체(520), 회전체(520) 상에 설치되며, 그 상부에 안착대(300) 및 공정 챔버(200)가 지지 설치되는 지지대(510)를 포함한다.
회전체(520)는 이송부(420) 상에 설치되어 회전하며, 이송부(420)의 동작에 의해 수평 이동 가능하다. 이러한 회전체(520)는 중앙이 개구된 중공형의 판 형상일 수 있으며, 그 상부에는 지지대(510)가 설치된다. 회전체(520)의 개구에는 후술되는 분위기 조성부(600)의 배관부(420)와 관통된다.
실시예에 따른 회전체(520)는 크로스 롤러 가이드 방식으로 회전 동작하나, 이에 한정되지 않고, 안착대를 회전시킬 수 있는 다양한 수단이 적용될 수 있다.
지지대(510)는 회전체(520)의 상부에 장착되어, 회전체(520)에 의해 회전 가능하고, 이송부(420)에 의해 수평 이동한다. 또한, 지지대(510) 상부에는 안착대(300) 및 공정 챔버(200)가 장착, 설치된 상태로, 이송부(420)와 함께 스캔 방향으로 수평이동한다. 실시예에 따른 지지대(510)는 배관부(420)가 관통하는 개구가 마련된 중공형의 판 형상이며, 그 면적은 회전체(520)에 비해 클 수 있다. 물론 지지대(510)의 면적은 회전체와 동일하도록 구성되거나, 작도록 구성될 수 있다.
또한, 실시예에 따른 회전체(520)는 이송대(421) 상부에 장착되나, 이송대(421)의 내부에 삽입되도록 설치될 수도 있다.
이러한 스테이지(500)는 상술한 바와 같이, 이송부(420) 상에 설치되는데, 실시예에 따른 스테이지(500)는 이송부(420)에 비해 그 면적이 작다. 즉, 이송부(420)는 상호 이격 형성된 한 쌍의 가이드 부재(412)의 이격 방향으로 연장 형성된다. 이에, 이송부(420)는 적어도 한 쌍의 가이드 부재(412)의 이격 거리(X축 방향)만큼 연장되며, 가이드부(410)의 Y 축 방향의 연장 길이에 비해 작다.
이러한, 이송부(420) 상에 스테이지(500)가 설치되는데, 스테이지(500)는 이송부(420)에 비해 그 면적이 작다. 즉, 스테이지(500)는 이송부(420)의 X 축 방향의 연장 길이보다 작고, 가이드 부재(412)의 Y축 방향의 연장 길이보다 작다. 이때, 스테이지(500)의 Y 축 연장 길이는 이송부(420)의 Y축 연장 길이와 같거나, 작을 수 있다.
실시예에 따른 스테이지(500)는 회전체(520) 및 회전체(520)의 상부에 설치되는 지지대(510)를 포함하며, 지지대(510)가 회전체에 비해 그 면적이 클 수 있다.
스테이지(500)가 이송부(420)에 비해 그 면적이 작다라는 의미는, 지지대(510)의 X 축 연장 길이가 이송부(420)의 X 축 연장 길이에 비해 작고, 지지대(510)의 Y 축 연장 길이는 이송부(420)의 Y축 연장 길이와 같거나, 작다라는 의미일 수 있다.
물론, 지지대(510)의 Y축 연장 길이는 이송부(420)의 Y 축 연장 길이에 비해 크고, 가이드부(410)의 Y축 연장 길이에 비해 작을 수도 있다.
안착대(300)는 스테이지(500)의 상부에 설치되며, 그 상부면에는 기판(S)이 지지되고, 스테이지(500)와 함께 수평 이동하거나, 회전한다. 이러한 안착대(300)는 기판(S)과 대응하는 방향으로 연장 형성되며, 지지대(510)의 상측으로 이격 위치된 안착 부재(310), 안착 부재(310)와 지지대(510) 사이를 연결하도록 설치되어, 안착 부재(310)가 지지대(510) 상측에 위치될 수 있도록 지지하는 지지 부재(320)를 포함한다. 안착 부재(310)는 윈도우(W)의 하측에 대응 위치되며, 기판(S)과 대응하는 면적 또는 기판에 비해 큰 면적을 가지도록 형성될 수 있다. 이러한 안착 부재(310)는 지지 부재(320)에 의해 스테이지(500)의 상측으로 이격되도록 설치된다. 여기서, 안착 부재(310)를 스테이지(500) 상측으로 이격 설치하는 것은 후술되는 분위기 조성부(600)의 일부가 스테이지(500)와 안착 부재(310) 사이의 공간으로 삽입되도록 설치하기 위함이다.
상술한 바와 같은 안착대(300)는 스테이지(500) 상에 안착되며, 안착대(300)의 면적은 스테이지(500)의 면적에 비해 작다. 보다 구체적으로 안착대(300)는 지지대(510)의 면적에 비해 작다. 물론, 안착대(300)는 지지대의 면적에 비해 작을 수도 있다.
안착대(300)의 면적을 이송부(420)와 비교하면, 안착대(300)의 X 축 연장 길이가 이송부(420)의 X 축 연장 길이에 비해 작고, 이송부(420)의 Y축 연장 길이와 같거나, 작다.
공정 챔버(200)는 스테이지(500)의 상부에 설치되어 안착대(300)를 커버한다. 예컨대, 공정 챔버(200)는 지지대(510)의 상부에 고정 설치될 수 있으며, 이송부(420)의 동작에 따라 스캔 방향으로 수평 이동한다.
공정 챔버(200)는 내부 공간을 가지는 통 형상이며, 광원과 안착 부재(310) 사이에는 광원으로부터 방출되는 광 예컨대, 레이저의 투과가 가능한 윈도우(W)가 설치된다. 다른 말로하면, 공정 챔버(200) 상에 안착대(300)의 상측에 윈도우가 대응 설치된다. 또한, 공정 챔버(200)에는 기판(S)이 인입 및 반출이 가능한 게이트(210)가 마련된다.
이러한 공정 챔버(200)는 X 축 및 Y 축 방향 각각의 연장 길이가 스테이지(500)의 X 축 및 Y 축 연장 길이에 대응하거나, 소정 길이 작도록 제작되어, 스테이지(500)의 상부 보다 구체적으로는 지지대(510)의 상부에 장착된다.
따라서, 공정 챔버(200)를 기준으로 보면, 이송부(420)의 적어도 일부와, 한 쌍의 가이드부(410)가 각각이 공정 챔버(200)의 외부에 배치되어 있다. 또한, 이송부(420)의 제 1 및 제 2 에어 베어링(423a, 423b), 가이드부(410)를 따라 이동하는 이동체(422)가 공정 챔버(200)의 외부에 배치된다. 이에, 실시예에 따른 공정 챔버(200)는 수평 이동하는 이동체인 스테이지(500)의 상부에 설치되어, 스테이지(500)의 상부면과 안착대를 컴팩트(compact)하게 커버하도록 소형으로 구성된다.
이러한, 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버(200)의 내부에는 종래에 비해 파티클 발생 요인의 구성이 적거나 없다. 즉, 실시예에 따른 공정 챔버(200)는 스테이지(500)의 상부에 고정 설치되고, 내부에 안착대(300)가 수용되지만, 스테이지(500)를 수평 이동시키는 제 1 및 제 2 에어 베어링(423a, 423b)과, 이동체(422) 및 가이드 부재(412)가 공정 챔버(200) 외부에 위치되기 때문에, 종래에 비해 수평 이동을 위한 구성들 예컨대, 에어 베어링에 의한 파티클 발생이 적다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 공정 챔버(200)는 종래의 공정 챔버에 비해 내부 체적이 작기 때문에, 줄어든 체적만큼 공정 챔버 내부의 파티클량도 적다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에 의하면, 종래에 비해 공정 챔버 내 파티클에 의해 기판이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
분위기 조성부(600)는 공정 챔버(200) 내부를 열처리 공정을 수행하기 위한 공정 조건 즉, 진공 분위기로 조성하기 위한 수단이다. 이러한 분위기 조성부(600)는 진공 조성을 위한 펌핑력을 제공하는 펌프(610), 일단이 공정 챔버(200)에 연결되고 타단이 펌프(610)에 연결되도록 연장 형성되어, 펌프(610)의 펌핑력을 공정 챔버(200)까지 전달하는 배관부(420) 및 공정 챔버(200) 내부에서 배관부(420) 타단 주위에 설치되는 피드스루(630)를 포함한다.
펌프(610)는 베이스(100)의 외부에 배치되거나, 베이스(100) 상부에 설치될 수 있다. 실시예에 따른 베이스는 로타리 펌프(rotary pump)이나, 이에 한정되지 않고, 공정 챔버(200) 내부를 흡입하여 진공 분위기로 조성할 수 있는 펌핑력을 가지는 다양한 수단이 적용될 수 있다.
배관부(420)는 그 타단이 펌프에 연결되며, 베이스(100), 이송부(420), 스테이지(500)를 관통하여 일단이 공정 챔버(200) 내부에 위치하도록 연장 형성된다. 이때, 실시예에 따른 배관부(420)는 그 일단이 공정 챔버(200) 내부에서 안착 부재(310)와 스테이지(500) 사이의 이격 공간에 대응 위치하도록 설치된다.
상기에서는 배관부(420)의 일단이 안착 부재(310)와 스테이지(500) 사이의 이격 공간에 대응 위치하는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 배관부(420)의 일단이 공정 챔버(200) 내부의 어떠한 위치에 설치되어도 무방하며, 예컨대, 공정 챔버(200) 내부에서 안착대(300)의 외측에 설치될 수도 있다.
배관부(420)는 상술한 바와 같이 적어도 일부가 공정 챔버(200) 내부에 위치되도록 연장 형성되고, 공정 챔버(200)는 스테이지(500) 상에 장착된 상태로 스테이지(500)와 함께 수평 이동한다. 이에, 배관부(420)는 공정 챔버(200)의 이동 시에 상기 공정 챔버(200)의 이동을 방해하지 않도록 구성될 필요가 있다.
실시예에 따른 배관부(420)는 상하 방향으로 연장 형성되어 공정 챔버(200) 내부부터 베이스(100)까지 연장 설치되며, 배관부(420)의 일단을 포함하는 제 1 연장부(621), 스테이지의 스캔 방향과 대응하는 방향 즉, Y축 방향으로 연장 형성되어, 일단이 제 1 연장부(621)에 연결되고, 타단이 펌프(610)에 연결된 제 2 연장부(622)를 포함한다.
제 1 연장부(621)는 공정 챔버(200) 내부에서부터 스테이지(500), 베이스(100)의 일부를 상하 방향을 관통하도록 연장 형성된다. 보다 구체적으로 제 1 연장부(621)는 공정 챔버(200) 내부에서부터 지지대(510), 회전체(520), 이송대(421) 및 베이스(100)의 일부를 상하로 간통하도록 연장 형성된다. 이를 위해, 지지대(510), 회전체(520), 이송대(421) 및 베이스(100) 각각에는 제 1 연장부(621)가 삽입되어 관통될 수 있는 삽입홈이 마련되며, 지지대(510), 회전체(520), 이송대(421) 및 베이스(100) 각각에 마련된 삽입홈은 동심을 이루도록 형성될 수 있다.
이러한 제 1 연장부(621)는 기체가 이동될 수 있는 내부 공간을 가지는 배관으로서, 금속 재료 예컨대 스테인레스 스틸로 이루어진 배관 또는 파이프일 수 이 있다. 여기서, 제 1 연장부(621)는 신축 가능하지 않거나, 길이 또는 형태에 변동이 없는 배관이다.
또한, 제 1 연장부(621)의 일단은 배관부(420)의 일단에 해당하는 것으로, 제 1 연장부(621)의 일단은 안착 부재(310)와 회전체(520) 사이의 이격 공간에 위치되도록 설치된다. 여기서, 공정 챔버(200) 내에 위치되는 제 1 연장부(621)의 일단 주위에는 제 1 연장부(621)가 안정적으로 설치될 있도록하는 피드스루(630)가 설치될 수 있는데, 상기 피드스루(630)는 안착 부재(310)와 회전체(520) 사이에서, 회전체(520) 상부에 장착되며, 제 1 연장부(621)가 관통되는 개구가 마련된 중공형의 형상이다.
제 2 연장부(622)는 스테이지(500)의 스캔 방향 즉, Y 축 방향으로 연장 형성되며, 일단이 제 1 연장부(621)의 타단에 연결되고, 타단이 펌프에 연결된다. 이때, 바람직하게는 제 2 연장부(622) 중, 적어도 베이스(100) 내부에 설치되는 영역이 축 방향으로 연장 형성된다. 물론, 제 2 연장부(622) 전체가 Y축 방향으로 연장 형성될 수도 있다.
제 2 연장부(622)가 연장된 방향은 열처리 공정 시에 스테이지(500)가 수평 이동하는 방향으로서, 제 2 연장부(622)는 스테이지(500)의 이동에 대해 유동적일 필요가 있다. 이에, 본 발명의 실시예에서는 스테이지(500)의 이동 방향에 대해 유동성을 가지도록 제 2 연장부(622)를 구성한다.
즉, 제 2 연장부(622)는 내부 공간을 가지며 기체가 통과할 수 있는 제 1 배관 부재(622a) 및 제 2 배관 부재(622b)를 포함하며, 제 1 및 제 2 배관 부재(622a, 622b)가 복수번 교대 배치되는 구성이다. 여기서, 제 2 배관 부재(622b)는 신축 가능하지 않거나, 길이 또는 형태에 변동이 없는 배관이다. 반면, 제 1 배관 부재(622a)는 외부에서 전달되는 힘에 의해 신축 가능하여, 길이 또는 형태가 변하는 배관으로서, 예컨대, 금속으로 이루어진 벨로우즈(bellows) 배관 또는 주름관일 수 있다.
이렇게 제 2 연장부(622)를 Y축 방향으로 연장 형성하고, 신축 가능한 제 1 배관 부재(622a)를 포함하도록 구성함으로써, 공정 챔버(200) 및 스테이지(500)가 Y축 방향으로 이동시에, 분위기 조성부(600)가 공정 챔버(200) 및 스테이지(500)의 이동에 방해되지 않도록 하기 위함이다.
즉, 기판 열처리 공정 시에 공정 챔버 및 스테이지(500)가 스캔 방향(Y축 방향)으로 이동하면, 이에 따라 배관부(420)의 제 2 연장부(622)는 수축 또는 연장된다. 다른 말로 하면, 배관부(420)는 공정 챔버(200) 및 스테이지(500)의 스캔 방향(Y축 방향) 이동 및 그 이동 거리에 맞게 신장 또는 수축하여, 그 전체 길이가 가변될 수 있도록 유동적이다. 따라서, 공정 챔버(200)의 이동에 대해 유동적으로 대응하면서, 상기 공정 챔버(200) 내부를 기판 처리 분위기의 압력으로 조성 또는 유지시킬 수 있다.
상기에서는 제 2 연장부(622)가 제 1 배관 부재(622a)와 제 2 배관 부재(622b)가 복수번 교대 설치되는 구성인 것을 설명하였으나, 제 1 배관 부재(622a)만으로 구성될 수도 있다.
또한, 상기에서는 제 2 연장부(622)가 제 1 배관 부재(622a)와 제 2 배관 부재(622b)로 이루어지는 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 제 1 연장부(621) 역시 제 1 배관 부재(622a)와 제 2 배관 부재(622b)로 구성될 수 있다. 물론, 제 1 연장부(621)가 제 1 배관 부재만으로 구성될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 제 1 연장부(621)의 적어도 일부 및 제 2 연장부(622)의 적어도 일부는 베이스 내부에 삽입 설치된다. 이에, 베이스 내부에는 상기 제 1 연장부(621)의 일부 및 제 2 연장부(622)의 일부가 삽입될 수 있는 삽입홈(110)이 마련된다.
이하에서는 도 3 내지 도 6을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 동작 및 기판 처리 방법을 설명한다. 이때, 상부에 비정질 실리콘 박막이 형성된 기판을 피처리 대상물로 예를 들어 설명한다.
먼저, 열처리하고자 하는 기판(S)을 공정 챔버(200)의 게이트(210)를 통해 장입하고, 안착대(300) 상부에 안착시키다. 그리고, 광원(700)으로부터 기판(S)을 향해 레이저를 조사하면서, 가이드부(410)를 따라 이송부(420)를 수평 이동 즉, 스캔한다. 광원(700)으로부터 방출되는 레이저는 윈도우(W)를 통과하여 공정 챔버(200) 내 위치된 기판으로 조사되며, 기판(S)의 스캔 이동에 따라 기판에 순차적으로 조사되어, 비정질 박막을 결정화시킨다.
기판(S)이 안착된 안착대(300)는 스테이지(500) 상에 안착되어, 스테이지(500)와 함께 수평이동한다. 그리고, 스테이지(500) 상에는 공정 챔버(200)가 장착되어 있어, 공정 챔버(200) 내부에는 안착대가 수용되어 있다. 따라서, 이송부(420)에 의해 스테이지(500)가 이송될 때, 공정 챔버(200)도 스테이지(500)와 함께 수평이동한다.
또한, 스테이지(500)는 이송부(420)에 의해 스캔 방향으로 이송되는데, 이송부(420)를 이송시키는 가이드부, 이동체, 제 1 및 제 2 에어 베어링(423a, 423b)은 공정 챔버(200) 외부에 설치되어 있다.
즉, 열처리 공정을 위해 기판을 수평 이동시키는데, 기판(S)을 수평 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 수단들이 공정 챔버(200) 외부에 위치되어 있고, 공정 챔버(200) 내부에 설치되지 않는다. 다른 말로 하면, 공정 챔버(200)는 기판(S)이 안착되는 안착대(300)를 커버하면서, 안착대(300)를 수평이동시키는 제 1 및 제 2 에어 베어링(423a, 423b)이 외부에 위치하도록 구성한다.
따라서, 기판 열처리 공정 시에, 제 1 및 제 2 에어 베어링(423a, 423b)으로 인한 불순물 파티클이 공정 챔버(200)로 유입되지 않으며, 이에 기판(S)이 불순물 파티클에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 종래에 비해 작은 체적의 공정 챔버(200)를 구성하므로 열처리 장치의 저네 무게가 줄어든다. 또한, 공정 챔버(200)는 스테이지(500) 상에 용접 등의 방법으로 상호 결합시키는데, 체적이 줄어든 만큼 공정 챔버(200)와 스테이지(500)를 상호 결합시키기 위한 비용이 줄어드는 효과가 있다.
또한, 종래에는 기판으로 레이저 조사 시에 산화를 방지하기 위하여, 기판 주위의 산소를 제거하는 탈 산소 모듈이 설치되며, 상기 탈 산소 모듈은 공정 챔버 내에 윈도우와 안착대 사이에 설치된다.
그런데, 본 발명에 의하면 공정 챔버(200) 체적이 종래에 비해 줄기 때문에, 탈 산소 모듈(OPDM)을 생략할 수 있으며, 이로 인한 비용이 줄어드는 효과가 있다.
100: 베이스 110: 삽입험
200: 공정 챔버 W: 윈도우
300: 안착대 400: 기판 이동 유닛
410: 가이드부 420: 이송부
421: 이송대 423a, 423b: 에어 베어링
500: 스테이지 600: 분위기 조성부
620: 배관부 621: 제 1 연장부
622: 제 2 연장부 622a: 제 1 배관 부재
622b: 제 2 배관 부재

Claims (16)

  1. 상부에 기판이 안착되는 안착대;
    상기 안착대를 지지하도록 설치된 스테이지;
    내부에 상기 안착대가 수용되도록 상기 스테이지 상에 설치된 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버의 외측에서 상기 스테이지의 하부를 지지하도록 설치되어 상기 스테이지를 수평 이동시키는 기판 이송 유닛;
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판 이송 유닛은,
    상기 공정 챔버의 외측에서 일 방향으로 연장 형성되며, 수평 이동력을 제공하는 가이드부; 및
    상기 스테이지가 상부에 설치되며, 상기 가이드부와 체결되도록 설치되어, 상기 가이드부의 연장 방향을 따라 수평 이동 가능한 이송부;
    를 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 가이드부 및 이송부의 하측에 설치되어, 상기 가이드부를 지지하는 베이스를 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가이드부는 각각이 일 방향으로 연장 형성되며, 상호 나란하도록 이격 배치된 한 쌍의 가이드부를 포함하고,
    상기 이송부는 상기 한 쌍의 가이드부가 이격된 방향으로 연장 형성되며,
    상기 공정 챔버는 상기 한 쌍의 가이드부 사이에 위치하도록 설치되는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 이송부는,
    상기 한 쌍의 가이드부가 이격된 방향으로 연장 형성되며, 일단 및 타단이 상기 한 쌍의 가이드부와 체결되도록 설치되어, 상기 한 쌍의 가이드부의 연장 방향을 따라 수평 이동 가능하며, 상부에 상기 스테이지가 장착된 이송대; 및
    상기 공정 챔버의 외측에 위치된 상기 이송대에 장착되어, 상기 베이스를 향해 에어를 에어를 분사함으로써, 상기 이송대가 상기 베이스로부터 부상되어 슬라이딩 이동되도록 하는 제 1 에어 베어링;
    을 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 공정 챔버의 외측에 위치된 상기 이송대에 장착되어, 가이드부를 향해 에어를 분사함으로써, 상기 이송대가 상기 가이드부로부터 부상되어 슬라이딩 이동되도록 하는 제 2 에어 베어링을 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 이송부는, 상기 가이드부와 대응하는 방향의 연장 길이가 상기 가이드부에 비해 작고,
    상기 스테이지는, 상기 이송부가 상기 한 쌍의 가이드부가 이격된 방향으로 연장된 길이에 비해 작으며, 상기 이송부가 상기 가이드부와 대응하는 방향으로 연장된 길이에 비해 작거나 같은 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 공정 챔버의 면적은 상기 이송부의 면적에 비해 작고, 상기 스테이지의 면적에 비해 크거나 같은 기판 처리 장치.
  9. 청구항 3 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    일단이 상기 공정 챔버 내에 위치하고, 타단이 펌프와 연결되도록 연장 형성되어, 상기 펌프의 펌핑력을 이용하여 상기 공정 챔버 내부의 압력을 조절하는 배관부를 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 배관부는 상기 공정 챔버 내부로부터 하측 방향으로 연장 형성된 제 1 연장부;
    상기 가이드부와 대응하는 방향으로 연장 형성되며, 일단이 상기 제 1 연장부에 연결되고, 타단이 상기 펌프에 연결되며, 외부에서 전달되는 힘에 의해 신축 가능하여, 길이 또는 형태가 가변되는 제 1 배관 부재를 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 배관부는 상기 제 1 배관 부재와 연결되는 제 2 배관 부재를 포함하며,
    상기 제 1 배관 부재와 제 2 배관 부재 각각은 복수개로 마련되어, 상기 제 1 배관 부재와 제 2 배관 부재가 복수번 교대로 배치되는 기판 처리 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 제 2 배관 부재는 벨로우즈를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 공정 챔버 내부에 위치된 안착대 상에 기판을 안착시키는 과정;
    상기 기판으로 광을 조사하는 과정; 및
    상기 공정 챔버의 외측에서 상기 공정 챔버 및 상기 안착대를 지지하도록 설치된 스테이지를 수평 이동시켜, 상기 스테이지와 함께 상기 공정 챔버 및 상기 안착대를 수평 이동시키는 과정;
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 스테이지를 수평 이동시키는 데 있어서,
    상기 스테이지의 하부에 장착된 이송부를 동작시켜, 상기 공정 챔버의 외측에서 일 방향으로 연장 형성된 가이드부를 따라 수평이동시키는 기판 처리 방법.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 스테이지를 수평 이동시키는 데 있어서,
    상기 이송부의 하측에 설치된 베이스 및 가이드부 각각을 향해 에어를 분사하는 에어 베어링을 이용하여, 상기 베이스 및 가이드부로부터 부상하여 수평이동시키는 기판 처리 방법.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 기판으로 광을 조사하고, 상기 공정 챔버 및 안착대를 수평 이동시키면서, 상기 공정 챔버 내부의 압력을 조절하는 과정을 포함하고,
    상기 공정 챔버 내부의 압력을 조절하는데 있어서,
    펌프를 동작시켜, 일단이 상기 공정 챔버 내에 위치하도록 연장 형성된 배관부를 펌핑하여, 상기 공정 챔버의 압력을 조절하고,
    상기 배관부는 상기 공정 챔버 및 안착대의 수평 이동에 따라, 상기 공정 챔버 및 안착대의 수평 이동 방향으로 신장 또는 수축하는 기판 처리 방법.
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