KR20180077385A - 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법 - Google Patents

폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법 Download PDF

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KR20180077385A
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주식회사 비아트론
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Abstract

본 발명은 기판이 안착되는 기판 지지판과, 레이저를 발진하는 화이버 레이저를 포함하는 레이저 모듈 및 상기 레이저 모듈에서 전송되는 상기 레이저를 텔레센트릭 방식으로 상기 기판에 소정 폭의 스캔 라인으로 조사하는 폴리곤 스캐너를 포함하는 기판 열처리 장치를 개시한다.
또한, 본 발명은 텔레센트릭 방식으로 레이저를 스캔하여 조사하는 폴리곤 스캐너를 이용하여 기판에 소정 폭의 스캔 라인으로 레이저를 조사하고,
상기 폴리곤 스캐너를 상기 기판의 전후 방향으로 이동하여 전에 형성된 상기 스캔 라인과 인접하여 상기 레이저를 스캔 라인으로 조사하여 상기 기판을 열처리하는 기판 열처리 방법을 개시한다.

Description

폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법{Heat-Treatment Apparatus and Method of Substrate Using Polygon Scanner}
본 발명은 레이저를 발진하는 폴리곤 스캐너를 이용하여 기판을 열처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼를 열처리(예를 들면 어닐링(annealing))하는 장치는 반도체 웨이퍼의 전면적에 레이저 빔을 지그재그 형태로 스캔하면서 조사하여 열처리한다. 상기 열처리 장치는 레이저 모듈과 광학계 모듈을 포함하여 형성된다. 상기 열처리 장치는 레이저를 조사하는 광학계 모듈 또는 반도체 웨이퍼를 빠른 시간에 이동시킬 수 없어 스캔 속도를 증가시키는데 한계가 있다. 따라서, 상기 열처리 장치는 스팟 형태의 레이저를 반도체 웨이퍼의 일측에서 타측으로 교대로 스캔하면서 조사하여 열처리를 진행하므로 공정 시간이 많이 소요되고 택 타임(Tact Time)이 증가되는 측면이 있다. 또한, 상기 열처리 장치는 스캔 속도가 늦은 관계로 스팟을 중첩시켜 조사하는데 한계가 있으므로 열처리 온도의 균일도가 낮은 측면이 있다. 또한, 상기 열처리 장치는 레이저 모듈과 광학계 모듈의 유지 보수가 용이하지 않고 운전 비용이 높은 문제가 있다.
한편, 플렉서블 기판 제조를 위한 폴리이미드 필름의 리프트 오프 장치는 폴리이미드 필름과 지지 기판 사이의 계면에 레이저를 일측에서 타측으로 스캔하면서 조사하여 폴리이미드 필름의 리프트 오프를 진행한다. 상기 리프트 오프 방법은 좁은 선 폭을 갖는 레이저의 불균일한 조사로 인하여 계면 접착력이 불균일하게 약화되면서 분리 품질의 확보가 어렵고, 플렉서블 기판에 부분적인 물리적 손상을 유발하는 측면이 있다. 또한, 상기 리프트 오프 장치도 레이저 모듈과 광학계 모듈을 포함하여 형성되며, 스캔 속도가 낮아 공정 시간이 많이 소요되고 온도 균일도가 낮아지는 문제가 있다.
본 발명은 폴리곤 스캐너를 이용하여 기판의 열처리에 있어서 공정 시간을 감소시키고 기판의 온도 균일도를 증가시키는 기판 열처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치는 기판이 안착되는 기판 지지판과, 레이저를 발진하는 화이버 레이저를 포함하는 레이저 모듈 및 상기 레이저 모듈에서 전송되는 상기 레이저를 텔레센트릭 방식으로 상기 기판에 소정 폭의 스캔 라인으로 조사하는 폴리곤 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 레이저는 적외선 레이저, 가시광선 레이저 또는 자외선 레이저일 수 있다.
또한, 상기 기판은 반도체 웨이퍼이며, 상기 스캔 라인은 상기 반도체 웨이퍼의 직경에 대응되는 폭을 가지며,
상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인과 평행한 방향으로 이동하지 않고 상기 스캔 라인으로 상기 레이저를 조사하고, 상기 스캔 라인과 수직한 방향인 전후 방향을 따라 이동한 후에 전에 형성된 상기 스캔 라인에 인접하게 스캔 라인을 따라 상기 레이저를 조사할 수 있다.
또한, 상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판이며, 상기 플렉서블 기판의 폭에 대응되는 폭으로 스캔 라인을 형성하도록 적어도 한 개의 상기 폴리곤 스캐너를 포함하는 폴리곤 스캐너 모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 폴리곤 스캐너 모듈은 복수 개의 상기 폴리곤 스캐너가 상기 플렉서블 기판의 폭 방향으로 배열되며, 상기 폴리곤 스캐너는 상기 플렉서블 기판의 폭 방향으로 상기 레이저가 조사되지 않는 영역이 없도록 인접하는 상기 폴리곤 스캐너와 전후 방향으로 엇갈리면서 배열될 수 있다.
또한, 상기 폴리곤 스캐너는 복수 개가 동시에 상기 레이저를 조사하도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인을 따라 인접하는 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 레이저를 조사하며, 상기 기판의 전후 방향으로 서로 인접하는 상기 스캔 라인의 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 상기 레이저를 조사할 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 방법은 텔레센트릭 방식으로 레이저를 스캔하여 조사하는 폴리곤 스캐너를 이용하여 기판에 소정 폭의 스캔 라인으로 레이저를 조사하고, 상기 폴리곤 스캐너를 상기 기판의 전후 방향으로 이동하여 전에 형성된 상기 스캔 라인과 인접하여 상기 레이저를 스캔 라인으로 조사하여 상기 기판을 열처리할 수 있다.
또한, 상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인을 따라 상기 레이저를 조사할 때는 상기 스캔 라인 방향으로 이동하지 않을 수 있다.
또한, 상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인을 따라 인접하는 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 레이저를 조사하며, 전후 방향으로 서로 인접하는 상기 스캔 라인의 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 상기 레이저를 조사할 수 있다.
또한, 상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판을 포함하며, 상기 열처리는 상기 레이저를 상기 지지 기판의 방향에서 상기 지지 기판과 플렉서블 기판의 계면으로 조사하여 상기 플렉서블 기판을 상기 지지 기판으로부터 리프트 오프하는 공정일 수 있다.
또한, 상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판 및 상기 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 분리층을 포함하며, 상기 열처리는 상기 레이저를 상기 지지 기판의 방향에서 상기 분리층에 조사하여 상기 분리층을 활성화시키는 공정일 수 있다.
또한, 상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판 및 상기 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 점착체층을 포함하며, 상기 열처리는 상기 레이저를 상기 지지 기판의 방향에서 상기 점착제층에 조사하여 상기 점착체층의 점착력을 약화시키는 공정일 수 있다.
또한, 상기 기판은 반도체 웨이퍼이며, 상기 열처리는 상기 반도체 웨이퍼를 어닐링하는 공정일 수 있다.
본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법은 폴리곤 스캐너를 이용하여 텔레센트릭 방식으로 스캔 라인을 따라 레이저를 조사하므로 스팟의 형상과 크기가 스캔 라인에서 위치에 관계없이 일정하게 되며 온도 균일도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법은 폴리곤 스캐너가 반도체 웨이퍼의 직경에 대응되는 스캔 라인을 가지므로 스캔 라인의 방향을 따라 폴리곤 스캐너를 이동시킬 필요가 없으므로, 스캔 라인의 균일성과 이에 따른 온도 균일도가 증가하며, 리프트 오프 속도가 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법은 스팟의 크기와 스팟의 피치 및 스캐닝 속도를 조절함으로써 반도체 웨이퍼의 가열 온도와 가열 속도를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법은 지지 기판의 전체 폭에 복수 개의 폴리곤 스캐너를 배열하여 레이저를 조사함으로써 폴리곤 스캐너를 지지 기판의 폭 방향으로 이동시킬 필요가 없으므로 레이저 스팟 라인의 균일성과 이에 따른 온도 균일도가 증가하며, 리프트 오프 속도가 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 폴리곤 스캐너와 반도체 웨이퍼의 배치 관계를 나타내는 구성도이다.
도 3은 도 1에서 폴리곤 스캐너의 텔레센트릭 방식에 의한 레이저를 조사하는 구성을 나타내는 모식도이다.
도 4는 도 1의 기판 열처리 장치에서 반도체 웨이퍼에 레이저를 조사하는 과정을 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 구성도이다.
도 6은 도 5의 기판 열처리 장치의 평면도이다.
이하에서 실시예와 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치 및 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치와 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 구성도이다. 도 2는 도 1에서 폴리곤 스캐너와 기판의 배치 관계를 나타내는 구성도이다. 도 3은 도 1에서 폴리곤 스캐너의 텔레센트릭 방식에 의한 레이저를 조사하는 구성을 나타내는 모식도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치(100)는, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 기판 지지판(110)과 레이저 모듈(120) 및 폴리곤 스캐너(130)를 포함하여 형성된다.
상기 기판 열처리 장치(100)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 내부가 중공이며 열처리 분위기가 형성되는 열처리 챔버를 구비하며, 열처리 챔버의 내부에 기판 지지판(110)과 폴리곤 스캐너(130)가 위치한다. 또한, 상기 열처리 챔버의 외부에는 레이저 모듈(120)이 위치할 수 있다.
상기 기판 열처리 장치(100)에 의하여 열처리되는 기판은 반도체 웨이퍼(10)이며, 열처리 공정은 어닐링 공정, 활성화 공정 또는 결정화 공정과 같은 공정일 ㅜ 있다. 상기 기판 열처리 장치(100)의 레이저 모듈(120)은 레이저를 화이버를 통하여 폴리곤 스캐너(130)로 전송하며, 폴리곤 스캐너(130)는 반도체 웨이퍼(10)의 일측에서 타측으로 스캔 라인을 형성하면서 레이저를 조사한다. 여기서, 상기 스캔 라인은 폴리곤 스캐너(130)가 기판의 일측에서 타측으로 레이저를 중첩하여 조사함으로써 기판의 상면에 레이저 스팟에 의하여 형성되는 라인을 의미한다.
상기 기판 지지판(110)은 상면에 안착되는 반도체 웨이퍼(10)보다 큰 면적을 갖는 판상으로 형성된다. 상기 기판 지지판(110)은 반도체 제조 공정에서 사용되는 일반적인 웨이퍼 지지판으로 형성된다. 상기 기판 지지판(110)은 상면에 안착되는 반도체 웨이퍼(10)를 고정하기 위한 척킹 수단(미도시)을 구비하여 형성될 수 있다.
상기 레이저 모듈(120)은 적외선 대역 또는 가시광선 대역의 레이저를 발진하는 화이버 레이저를 포함하여 형성된다. 또한, 상기 레이저 모듈(120)은 자외선 대역의 레이저를 발진하도록 형성될 수 있다. 상기 레이저 모듈(120)은 가시광선 대역의 경우에 그린 색상 대역의 레이저를 발진한다. 상기 레이저 모듈(120)은 바람직하게는 532nm의 파장을 갖는 레이저를 발진하여 조사한다. 상기 반도체 웨이퍼(10)의 가열 공정에서는 상대적으로 긴 파장의 레이저가 바람직하다. 상기 레이저 모듈(120)은 가열 온도와 가열 시간에 따라 적정한 파장 대역의 레이저를 발진하도록 형성될 수 있다.
상기 화이버 레이저는 광 펌핑이 진행되는 레이저 다이오드와 레이저 발진기 작용을 하는 화이버 브래그 그레이팅(Fiber Bragg Gating)을 포함하여 형성된다. 또한, 상기 화이버 레이저는 외부로 레이저를 전달하는 출력 파이버를 포함하여 형성된다. 상기 레이저 모듈(120)은 적외선 대역 또는 가시광선 대역의 레이저를 발진 및 조사하는 일반적인 화이버 레이저로 형성될 수 있다.
상기 화이버 레이저는 CO2 레이저와 같은 일반적인 레이저에 비하여 소비 전력이 낮으며, 온 오프시 작동 대기 시간이 없어 전력 소모를 더욱 줄일 수 있다. 상기 화이버 레이저는 스팟의 크기와 깊이의 균일도가 높아 열처리 속도를 증가시키고, 스팟에 따른 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
상기 레이저 모듈(120)은 출력 화이버를 통하여 폴리곤 스캐너(130)와 연결되어 레이저를 전송하므로, 전송 과정에서 레이저의 손실을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 레이저 모듈(120)은 출력 화이버를 통하여 폴리곤 스캐너(130)와 연결되므로, 기판 열처리 장치(100)내에서 설치 위치가 보다 용이하게 결정될 수 있다.
상기 폴리곤 스캐너(130)는 텔레센트릭 방식으로 레이저를 스캔하면서 조사하는 스캐너이다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 기판 지지판(110)의 상부에 위치한다. 한편, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 기판 지지판(110)의 구조에 따라 기판의 하부에 위치할 수 있다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 레이저 모듈(120)과 연결되며, 레이저 모듈(120)에서 전송되는 레이저를 반도체 웨이퍼(10)의 상면에 스캔 라인을 형성하면서 조사한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인의 수직 방향을 기준으로 후측으로 소정 각도 기울어진 방향으로 레이저를 조사하도록 형성된다. 상기 폴리곤 스캐너(130)가 스캔 라인에 수직 방향으로 레이저를 조사하는 경우에, 폴리곤 스캐너(130)는 반사되는 레이저에 의하여 손상될 수 있다.
상기 폴리곤 스캐너(130)는 반도체 웨이퍼(10)의 일측에서 타측으로 형성되는 스캔 라인으로 레이저를 조사한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 반도체 웨이퍼(10)의 직경과 같거나 큰 폭의 스캔 라인을 형성한다. 예를 들면, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 300mm의 스캔 라인을 형성한다. 따라서, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 직경이 200mm 또는 300mm인 반도체 웨이퍼(10)를 열처리할 때 스캔 라인을 따라 이동할 필요가 없게 된다. 즉, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인을 따라 레이저를 조사할 때는 스캔 라인과 평행한 방향으로 이동하지 않는다. 따라서, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 일정한 스캔 라인을 형성할 수 있다.
또한, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인의 전체 영역에서 스캔 라인과 직각 방향에서 레이저를 조사하여 스캔 라인을 따라 레이저 스팟이 균일하게 형성되도록 한다. 즉, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인에서 위치에 관계없이 스팟의 형상과 크기를 균일하게 형성한다. 또한, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 인접하는 레이저 스팟들이 균일하게 중접되도록 레이저를 조사한다. 따라서, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 반도체 웨이퍼(10)의 가열 온도가 균일하게 되도록 하여 열처리 온도의 균일도를 증가시킨다. 또한, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인을 따라 빠른 속도로 레이저를 조사하여 반도체 웨이퍼(10)를 가열하므로 온도 균일도를 증가시키고 공정 시간을 단축시킨다.
상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인과 수직한 방향인 전후 방향으로 일정한 길이로 이동한 후에 다시 스캔 라인으로 레이저를 조사한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인에 따라 지그재그 방식으로 반도체 웨이퍼(10)의 전체 면적에 순차적으로 레이저를 조사한다. 또한, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 전후 방향으로 서로 인접하는 스캔 라인의 레이저 스팟들이 균일하게 중첩되도록 한다. 즉, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 전후 방향으로 이동한 후에 전에 조사한 스캔 라인과 인접하게 스캔 라인으로 조사한다. 한편, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 구체적으로 도시하지 않았지만, 전후 방향으로 이동 가능하도록 형성된다. 즉, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 전후 이동 수단(미도시)를 구비하여 형성된다.
상기 폴리곤 스캐너(130)는 레이저 스팟의 직경에 따라 스캔 속도와 스팟 피치를 적절하게 조절할 수 있다. 또한, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 필요로 하는 반도체 웨이퍼(10)의 열처리 온도와 열처리 소요 시간에 따라 스팟 직경을 조절할 수 있다. 상기 레이저 스팟의 직경이 큰 경우에 에너지 밀도가 낮아지므로 스팟 피치를 작게 하는 것이 필요하다. 예를 들면, 상기 반도체 웨이퍼(10)의 직경이 300mm이고 스팟 직경이 100㎛인 경우에, 스팟당 조사 시간 1.1㎲, 스팟 피치 0.6㎛, 폴리곤 스캔 속도 90m/sec, 라인 피치 10㎛, 라인 스캔 속도 3.0mm/sec로 설정되며, 열처리 온도가 1,489℃이며 총 소요 시간은 100sec가 될 수 있다. 또한, 상기 반도체 웨이퍼(10)의 직경이 300mm이고 스팟 직경이 800㎛인 경우에, 스팟당 조사 시간 1.0ms, 스팟 피치 0.0052㎛, 폴리곤 스캔 속도 0.78m/sec, 라인 피치 800㎛, 라인 스캔 속도 2.08mm/sec로 설정되며, 열처리 온도가 1,472℃이고, 총 소요 시간은 144sec가 될 수 있다.
본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치(100)는 폴리곤 스캐너(130)를 이용하여 레이저를 텔레센트릭 방식으로 스캔하면서 조사하므로 스팟의 형상과 크기를 스캔 라인의 위치에 관계없이 일정하게 형성하며 온도 균일도를 향상시킨다.
또한, 본 발명의 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치(100)는 폴리곤 스캐너(130)를 스캔 라인 방향으로 이동시킬 필요가 없으므로 반도체 웨이퍼(10)의 전체 면적에서 스캔 라인의 균일성과 이에 따른 온도 균일도를 증가시킨다.
다음은 본 발명의 일 실시예에 따른 반도체 웨이퍼 열처리 장치의 작용에 대하여 설명한다.
도 4는 도 1의 기판 열처리 장치에서 반도체 웨이퍼에 레이저를 조사하는 과정을 나타내는 모식도이다.
먼저, 상기 레이저 모듈(120)의 작동에 의하여 발진되는 레이저는 출력 화이버를 통하여 폴리곤 스캐너(130)로 전송된다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 반도체 웨이퍼(10)의 후측단에 위치한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 전송되는 레이저를 반도체 웨이퍼(10)의 상면으로 조사한다. 이때, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 반도체 웨이퍼(10)의 후측단에서 반도체 웨이퍼(10)의 상면을 일측에서 타측으로 라인 형상으로 스캔하면서 레이저를 조사하여 소정 크기의 스팟에 의한 스캔 라인을 형성한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 반도체 웨이퍼(10)의 폭에 대응되는 스캔 라인을 가지므로 스캔 라인을 따라 레이저를 조사할 때 스캔 라인 방향으로 이동할 필요가 없다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인 방향으로 이동하지 않으므로 스캔 라인을 따라 균일하게 가열할 수 있다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 스캔 라인에서 레이저의 스팟이 서로 오버랩되도록 스캔하여 반도체 웨이퍼(10)가 균일하게 가열되도록 한다. 상기 폴리콘 스캐너는 스캔 라인의 일측에서 타측까지 레이저의 조사를 완료한 후에는 전측으로 라인 피치만큼 이동한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 후측에 먼저 형성된 스캔 라인과 소정 길이로 오버랩되도록 레이저를 조사한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 상기에서 설명한 바와 같이 스팟 직경에 따라 오버랩되는 길이를 조절한다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 상기와 같은 방식으로 반도체 웨이퍼(10)의 전제 면적에 대하여 레이저를 조사하여 열처리한다.
다음은 본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치의 구조에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 열처리 장치의 구성도이다. 도 6은 도 5의 기판 열처리 장치의 평면도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 폴리곤 스캐너를 이용한 기판 열처리 장치(200)는, 도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 지지판(210)과 레이저 모듈(220) 및 폴리곤 스캐너 모듈(230)을 포함하여 형성된다.
상기 기판 열처리 장치(200)는 구체적으로 도시하지는 않았지만, 내부가 중공이며 열처리 분위기가 형성되는 열처리 챔버를 구비하며, 열처리 챔버의 내부에 기판 지지판(210)과 폴리곤 스캐너 모듈(230)이 위치한다. 또한, 상기 열처리 챔버의 외부에는 레이저 모듈(220)이 위치할 수 있다.
상기 기판 열처리 장치(200)는 유기 발광 다이오드 표시 장치와 같은 평판 표시 장치를 플렉서블 표시 장치로 구현하기 위하여 사용되는 플렉서블 기판(20)의 리프트 오프 공정에 사용된다. 상기 기판 열처리 장치(200)는 플렉서블 기판(20)과 지지 기판(30)의 계면에 조사하여 계면의 점착력을 약화시킨다.
상기 플렉서블 기판(20)은 유기 발광 표시 모듈, 액정 표시 모듈, 엘이디(LED) 모듈 또는 태양전지 모듈과 같은 모듈에 적용되는 기판일 수 있다. 상기 플렉서블 기판(20)은 연성 필름의 표면에 액티브층, 배선층, 박막 트랜지스터 어레이 및 화소 어레이와 같은 회로층 또는 회로 소자가 형성된다. 상기 연성 기판은 PET(Polyethylene terephthalate) 필름, PP(Polypropylene) 필름, PE(Polyethylene) 필름, PI(Polyimide) 필름, PS(Polystyrene) 필름, PC(Polycarbonate) 필름, PEN(Polyethylene Naphthalate) 필름, COC(Cyclic olefin Copolymer) 필름 또는 Acryl 필름중 어느 하나로 형성될 수 있다. 상기 플렉서블 기판(20)은 지지 기판(30)의 표면에 폴리이미드 수지가 직접 코팅되면서 점착되어 형성된다. 또한, 상기 플렉서블 기판(20)은 지지 기판(30)의 표면에 형성되는 분리층 또는 점착제층에 직접 코팅되면서 형성될 수 있다. 한편, 상기 플렉서블 기판(20)은 전면에 회로 구성이 완료된 후에 지지 기판(30)으로부터 리프트 오프되면서 분리된다.
상기 분리층은 구체적으로 도시하지 않았지만 지지 기판(30)에 박막으로 형성된다. 상기 분리층은 지지 기판(30)의 전면에서 플렉서블 기판(20)이 점착되는 영역을 포함하는 영역에 형성된다. 따라서, 상기 분리층은 지지 기판(30) 플렉서블 기판(20) 사이에 위치한다. 상기 분리층은 수소화된 비정질 실리콘(α-Si:H)이 증착되어 형성될 수 있다. 상기 분리층은 200 ~ 2,000Å의 두께로 형성될 수 있다. 상기 분리층은 레이저가 조사되는 경우에 광을 흡수하여 활성화되어 수소가 방출되면서 플렉서블 기판(20)의 점착력을 약화시켜 플렉서블 기판(20)이 용이하게 분리(리프트 오프)되도록 한다.
상기 점착제층은 구체적으로 도시하지 않았지만. 분리층의 전면에 점착제가 코팅되어 형성된다. 이 경우에, 상기 점착제층은 분리층의 전면과 플렉서블 기판(20)의 후면과 접촉되어 형성된다. 또한, 상기 점착제층은 지지 기판(30)에 직접 코팅되어 형성될 수 있다. 이 경우에 상기 점착제층은 지지 기판(30)과 플렉서블 기판(20)에 접촉되어 형성되다. 한편, 상기 점착제층과 지지 기판(30)의 점착력을 증가시키기 위하여 지지 기판(30)의 전면 또는 분리층의 전면에 플라즈마 처리와 같은 표면 처리가 추가로 진행될 수 있다. 상기 점착제층은 소정의 점착력을 가지는 점착제로 형성되며, 0.1 ~ 3.0N/m의 점착력을 갖는 점착제가 사용될 수 있다. 상기 점착제층은 아민(amine)계 점착제, 티올((thiol)계 점착제, 에폭시(epoxy)계 점착제, 실란커프링제로 형성될 수 있다. 상기 점착제층은 사용되는 연성 기판의 종류에 적정한 점착력을 갖는 점착제로 형성될 수 있다. 상기 점착제층은 레이저에 의하여 변성되면서 점착력이 저하된다.
상기 기판 열처리 장치(200)는 지지 기판(30)의 후면을 통하여 지지 기판(30)의 전면 또는 플렉서블 기판(20)의 후면으로 레이저를 조사한다. 이때, 상기 기판 열처리 장치(200)는 지지 기판(30)의 일측에서 타측으로 전체 폭에 대하여 스캔하면서 레이저를 조사하여 스캔 라인을 형성한다. 여기서, 상기 스캔 라인은 폴리곤 스캐너 모듈(230)이 지지 기판(30)의 일측에서 타측으로 레이저를 중첩하여 조사하여 지지 기판(30)과 플렉서블 기판(20)의 계면에 레이저 스팟에 의하여 형성되는 라인을 의미한다. 또한, 상기 기판 열처리 장치(200)는 지지 기판(30)의 전측에서 후측으로 전체 길이에 대하여 순차적으로 스캔하면서 레이저를 조사한다.
또한, 상기 기판 열처리 장치(200)는 지지 기판(30)과 플렉서블 기판(20) 사이에 분리층 또는 점착제층이 형성되는 경우에 분리층 또는 점착제층에 레이저를 조사한다. 상기 기판 열처리 장치(200)는 분리층을 활성화시키거나, 점착제층의 점착력을 약화시켜 플렉서블 기판(20)이 지지 기판(30)으로부터 용이하게 리프트 오프되도록 한다.
상기 기판 열처리 장치는 스캔 라인을 따라 레이저 스팟을 균일하게 형성하면서, 레이저 스팟이 균일하게 중첩되도록 한다. 또한, 상기 기판 열처리 장치(200)는 스캔 라인에 수직인 전후 방향을 따라 일정한 길이로 이동하므로 전후 방향을 따라 레이저 스팟이 균일하게 중첩되도록 한다. 따라서, 상기 기판 열처리 장치(200)는 지지 기판(30)과 플렉서블 기판(20)의 계면에서의 점착력을 균일하게 약화시킨다. 또한, 상기 기판 열처리 장치(200)는 스캔 라인을 따라 빠른 속도로 레이저를 조사하므로 기판에서 리프트 오프되는 부분의 온도 균일도를 증가시키고 공정 시간을 단축시킨다.
상기 기판 지지판(210)은 상면에 안착되는 지지 기판(30)보다 큰 면적을 갖는 판상으로 형성된다. 상기 지지 기판(30)은 상면에 회로 구성이 완료된 플렉서블 기판(20)이 위치한다. 상기 기판 지지판(210)은 평판 디스플레이 장치용 평판 기판의 제조 사용되는 일반적인 기판 지지판으로 형성된다. 상기 기판 지지판(210)은 상면에 안착되는 지지 기판(30)을 고정하기 위한 척킹 수단(미도시)을 구비하여 형성될 수 있다.
상기 레이저 모듈(220)은 적외선 대역 또는 가시광선 대역의 레이저를 발진하는 화이버 레이저를 포함하여 형성된다. 상기 레이저 모듈(220)은 도 1 내지 도 3의 기판 열처리 장치(100)의 레이저 모듈(120)과 동일한 구성으로 형성될 수 있다. 다만, 상기 레이저 모듈(220)은 바람직하게는 356nm의 파장을 갖는 레이저를 발진하여 조사한다. 상기 플렉서블 기판(20)의 리프트 오프 공정에서는 레이저가 지지 기판(30)과 플렉서블 기판(20) 사이의 계면에서 작용해야 하므로 상대적으로 짧은 파장의 레이저가 바람직하다.
상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)는 적어도 1 개의 폴리곤 스캐너(130)를 포함하여 형성된다. 여기서, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 도 1 내지 도 3의 폴리곤 스캐너(130)와 동일한 구성으로 형성된다. 상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 바람직하게는 적어도 플렉서블 기판(20)의 폭에 대응되는 폭의 스캔 라인을 형성하는 개수로 형성된다. 예를 들면, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 300mm의 스캔 라인을 형성할 수 있으며, 플렉서블 기판(20)은 폭이 900mm인 경우에, 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 3개의 폴리곤 스캐너(130)로 형성될 수 있다. 상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 복수 개의 폴리곤 스캐너(130)가 플렉서블 기판(20)의 폭 방향으로 배열되어 형성된다. 또한, 상기 폴리곤 스캐너(130)는 플렉서블 기판(20)의 폭 방향으로 레이저가 조사되지 않는 영역이 없도록 인접하는 폴리곤 스캐너(130)와 전후 방향으로 엇갈리면서 서로 중첩되도록 배치된다. 상기 폴리곤 스캐너(130)는 각각이 형성하는 스캔 라인의 단부가 플렉서블 기판(20)의 폭 방향을 기준으로 서로 접촉될 수 있도록 배치된다.
상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 각각의 폴리곤 스캐너(130)가 동시에 레이저를 조사하도록 형성된다. 따라서, 상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 플렉서블 기판(20)의 전체 폭에 대하여 레이저를 조사하는 시간을 단축할 수 있다.
상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 플렉서블 기판(20)의 폭 방향으로 하나의 스캔 라인을 형성한 후에는 플렉서블 기판(20)의 길이 방향, 즉 전측으로 라인 피치만큼 이동한다. 상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 플렉서블 기판(20)의 후측에 먼저 형성된 스캔 라인과 소정 길이로 오버랩되도록 레이저를 조사한다. 상기 폴리곤 스캐너 모듈(230)은 상기와 같은 방식으로 플렉서블 기판(20)의 전제 면적에 대하여 레이저를 조사하여 열처리한다.
본 명세서에 개시된 실시예는 여러 가지 실시 가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함 물론, 균등한 다른 실시예의 구현이 가능하다.
10: 반도체 웨이퍼 20: 플렉서블 기판
30: 지지 기판
100, 200: 기판 열처리 장치
110, 210: 기판 지지판 120, 220: 레이저 모듈
130: 폴리곤 스캐너 230: 폴리곤 스캐너 모듈

Claims (14)

  1. 기판이 안착되는 기판 지지판과,
    레이저를 발진하는 화이버 레이저를 포함하는 레이저 모듈 및
    상기 레이저 모듈에서 전송되는 상기 레이저를 텔레센트릭 방식으로 상기 기판에 소정 폭의 스캔 라인으로 조사하는 폴리곤 스캐너를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저는 적외선 레이저, 가시광선 레이저 또는 자외선 레이저인 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 반도체 웨이퍼이며,
    상기 스캔 라인은 상기 반도체 웨이퍼의 직경에 대응되는 폭을 가지며,
    상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인과 평행한 방향으로 이동하지 않고 상기 스캔 라인으로 상기 레이저를 조사하고, 상기 스캔 라인과 수직한 방향인 전후 방향을 따라 이동한 후에 전에 형성된 상기 스캔 라인에 인접하게 스캔 라인을 따라 상기 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판이며,
    상기 플렉서블 기판의 폭에 대응되는 폭으로 스캔 라인을 형성하도록 적어도 한 개의 상기 폴리곤 스캐너를 포함하는 폴리곤 스캐너 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 폴리곤 스캐너 모듈은 복수 개의 상기 폴리곤 스캐너가 상기 플렉서블 기판의 폭 방향으로 배열되며,
    상기 폴리곤 스캐너는 상기 플렉서블 기판의 폭 방향으로 상기 레이저가 조사되지 않는 영역이 없도록 인접하는 상기 폴리곤 스캐너와 전후 방향으로 엇갈리면서 배열되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 폴리곤 스캐너는 복수 개가 동시에 상기 레이저를 조사하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  7. 제 3 항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인을 따라 인접하는 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 레이저를 조사하며,
    상기 기판의 전후 방향으로 서로 인접하는 상기 스캔 라인의 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 상기 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  8. 텔레센트릭 방식으로 레이저를 스캔하여 조사하는 폴리곤 스캐너를 이용하여 기판에 소정 폭의 스캔 라인으로 레이저를 조사하고,
    상기 폴리곤 스캐너를 상기 기판의 전후 방향으로 이동하여 전에 형성된 상기 스캔 라인과 인접하여 상기 레이저를 스캔 라인으로 조사하여 상기 기판을 열처리하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인을 따라 상기 레이저를 조사할 때는 상기 스캔 라인 방향으로 이동하지 않는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 폴리곤 스캐너는 상기 스캔 라인을 따라 인접하는 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 레이저를 조사하며, 전후 방향으로 서로 인접하는 상기 스캔 라인의 레이저 스팟이 서로 중첩되도록 상기 레이저를 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판을 포함하며,
    상기 열처리는 상기 레이저를 상기 지지 기판의 방향에서 상기 지지 기판과 플렉서블 기판의 계면으로 조사하여 상기 플렉서블 기판을 상기 지지 기판으로부터 리프트 오프하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판 및 상기 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 분리층을 포함하며,
    상기 열처리는 상기 레이저를 상기 지지 기판의 방향에서 상기 분리층에 조사하여 상기 분리층을 활성화시키는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 지지 기판과 상기 지지 기판의 일면에 형성되는 플렉서블 기판 및 상기 지지 기판과 플렉서블 기판 사이에 형성되는 점착체층을 포함하며,
    상기 열처리는 상기 레이저를 상기 지지 기판의 방향에서 상기 점착제층에 조사하여 상기 점착체층의 점착력을 약화시키는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판은 반도체 웨이퍼이며, 상기 열처리는 상기 반도체 웨이퍼를 어닐링하는 공정인 것을 특징으로 하는 기판 열처리 방법.
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