WO2012030032A1 - 배치식 기판 처리 장치 - Google Patents

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WO2012030032A1
WO2012030032A1 PCT/KR2011/001318 KR2011001318W WO2012030032A1 WO 2012030032 A1 WO2012030032 A1 WO 2012030032A1 KR 2011001318 W KR2011001318 W KR 2011001318W WO 2012030032 A1 WO2012030032 A1 WO 2012030032A1
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substrate
substrate processing
unit
holder
processing unit
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PCT/KR2011/001318
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English (en)
French (fr)
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송종호
강호영
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주식회사 테라세미콘
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    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/6734—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders specially adapted for supporting large square shaped substrates
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67303—Vertical boat type carrier whereby the substrates are horizontally supported, e.g. comprising rod-shaped elements
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    • H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
    • H01L21/67303—Vertical boat type carrier whereby the substrates are horizontally supported, e.g. comprising rod-shaped elements
    • H01L21/67309—Vertical boat type carrier whereby the substrates are horizontally supported, e.g. comprising rod-shaped elements characterized by the substrate support

Definitions

  • the present invention relates to a batch substrate processing apparatus. More specifically, the present invention relates to a batch substrate processing apparatus that can effectively solve the problems caused by the use of the holder.
  • Annealing devices used in the manufacture of semiconductors, flat panel displays, and solar cells are responsible for the heat treatment steps necessary for processes such as crystallization and phase change for a predetermined thin film deposited on a substrate such as a silicon wafer or glass. to be.
  • Representative annealing apparatus is a silicon crystallization apparatus for crystallizing amorphous silicon deposited on a glass substrate with polysilicon when manufacturing a liquid crystal display or thin film crystalline silicon solar cell.
  • a heat treatment apparatus capable of heating a substrate on which a predetermined thin film is formed should be provided. For example, at least 550 to 600 ° C. temperature is required for the crystallization of amorphous silicon.
  • the heat treatment apparatus includes a sheet type that can perform heat treatment on one substrate and a batch type that can perform heat treatment on a plurality of substrates.
  • Single leaf type has the advantage of simple configuration of the device, but the disadvantage of low productivity has been in the spotlight for the recent mass production.
  • Conventional batch heat treatment apparatus is a boat loaded with a plurality of substrates, a chamber made of a quartz material that provides a heat treatment space for the plurality of substrates loaded on the boat, to surround the outer periphery of the chamber to create a heat treatment environment in the chamber It is comprised including the installed heater, the gas supply pipe which supplies the gas required for heat-processing atmosphere composition of a board
  • the conventional batch heat treatment apparatus has a structure in which a substrate is loaded on a boat while a substrate is loaded directly on a holder during a substrate heat treatment process. That is, the substrate is heat-treated in a state of being in surface contact with the holder for supporting the substrate. As the size of the substrate increases due to the increase in the size of the substrate, heat loss to the holder occurs when the temperature of the process temperature increases, so that the temperature rising rate of the substrate becomes slow There was a problem. In addition, the substrate slides on the holder, causing a back scratch on the substrate, and there is a problem found after the substrate processing process.
  • the conventional batch heat treatment apparatus requires a stage device that separates the holder from the substrate by unloading the holder together with the substrate after substrate processing as the substrate is transported in the state supported by the holder and loaded into the boat. There was a safety problem due to the transfer.
  • an object of the present invention is to provide a batch type substrate processing apparatus that can be effectively solved the problems caused by the use of the holder, to solve all the problems of the prior art as described above.
  • the substrate is loaded into the chamber while the holder is installed in the boat, there is an effect of minimizing heat loss to the holder generated when the substrate is loaded with the holder.
  • the substrate is unloaded from the chamber with the holder installed in the boat. Since the transport weight of the substrate is reduced, there is an effect that the transport operation of the substrate can be easily performed.
  • FIG. 1 is a view showing the configuration of a batch substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view schematically showing a configuration of a substrate processing unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a front view illustrating a configuration of a first unit substrate processing unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a configuration of a boat and a holder of a first unit substrate processing unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view of FIG. 4.
  • FIG. 6 is an enlarged front view illustrating only the configuration of the holder of FIG. 4.
  • FIG. 7 is an enlarged front view of the boat and the holder of FIG. 4.
  • FIG. 7 is an enlarged front view of the boat and the holder of FIG. 4.
  • FIG. 8 is a front view showing the configuration of a cooling unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a front view illustrating a configuration of a tray, a first support pin set, and a second support pin set of a cooling unit according to an embodiment of the present invention.
  • a batch substrate processing apparatus comprises a substrate processing unit for processing a substrate; A transfer unit transferring the substrate; And a cooling unit configured to cool the substrate on which the substrate is processed, wherein the substrate processing unit comprises: a chamber providing a space in which the substrate is processed; A boat installed inside the chamber and having the substrate stacked in multiple layers; A holder which is detachably installed in the boat in multiple layers and supports the substrate; And a plurality of substrate supports provided on the holder to support the substrate.
  • the substrate processing unit may further include a heater installed in the chamber in multiple layers to heat the substrate.
  • the boat may be provided with a support protrusion for supporting the holder.
  • the substrate support may be arranged in a plurality of rows along the transverse or longitudinal direction of the holder.
  • the substrate support may include a pin in contact with a bottom surface of the substrate; And a body coupled to the lower portion of the pin and fixed to the holder.
  • An insertion table inserted into the body may be installed on the holder.
  • the substrate processing unit includes a first unit substrate processing unit and a second unit substrate processing unit disposed independently of the first unit substrate processing unit, and the first unit substrate processing unit and the second unit substrate processing unit are vertically stacked Can be arranged.
  • the substrate processing unit may be a plurality.
  • the substrate to be processed in the substrate processing unit may be transferred to the substrate processing unit via the cooling unit.
  • the cooling unit may include a first support pin set including a plurality of first support pins supporting the substrate processed by the substrate processing unit; And a second support pin set including a plurality of second support pins for supporting the substrate to be processed in the substrate processing unit.
  • the first set of support pins may be plural in number.
  • the second set of support pins may be one, and may be located above the first set of support pins.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a batch substrate processing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the material of the substrate 10 loaded in the substrate processing apparatus 1 of the present invention is not particularly limited, and the substrate 10 of various materials such as glass, plastic, polymer, silicon wafer, stainless steel, and the like may be loaded.
  • the substrate 10 of various materials such as glass, plastic, polymer, silicon wafer, stainless steel, and the like may be loaded.
  • a description will be given assuming a rectangular glass substrate 10 that is most commonly used in the field of flat panel displays such as LCDs and OLEDs or thin film silicon solar cells.
  • a substrate processing apparatus 1 may include a substrate cassette 100, a first transfer unit 200, a second transfer unit 300, a substrate processing unit 400, and a cooling unit ( It can be seen that it can be configured to include (500).
  • the substrate cassette 100 may perform a function of storing a plurality of substrates 10 to be processed.
  • the substrate cassette 100 may perform a function of collecting the substrate 10 processed from the substrate 10.
  • the substrate cassette 100 is composed of two.
  • the substrate cassette 100 located on the left side may perform a function of storing a plurality of substrates 10 to be processed on the substrate 10, and the substrate cassette 100 located on the right side of the substrate 10 processed substrate ( 10) can collect the function.
  • the number of such substrate cassettes 100 is not particularly limited, and may be variously changed according to the object of the present invention.
  • the first transfer unit 200 may transfer between the substrate cassette 100 and the cooling unit 500. More specifically, the first transfer unit 200 may perform the transfer from the substrate cassette 100 to the cooling unit 500 and the transfer from the cooling unit 500 to the substrate cassette 100.
  • the second transfer unit 300 may perform the transfer between the cooling unit 500 and the substrate processing unit 400. More specifically, the second transfer unit 300 may perform the transfer from the cooling unit 500 to the substrate processing unit 400 and the transfer from the substrate processing unit 400 to the cooling unit 500.
  • the first transfer unit 200 and the second transfer unit 300 may be configured to include a robot arm that can move in the vertical and horizontal directions to smoothly carry out the transfer operation.
  • the construction principle of the known substrate 10 transfer robot arm may be employed in the first transfer unit 200 and the second transfer unit 300.
  • the substrate processing unit 400 may perform a function of processing the substrate 10 in accordance with the purpose of the substrate 10 processing process.
  • the substrate processing unit 400 may plasma-process the substrate 10 to modify the surface state of the substrate 10 or to deposit or heat a predetermined material on the substrate 10.
  • the substrate processing unit 400 is a device that heat-treats the substrate 10 at a constant temperature for convenience of description.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a configuration of a substrate processing unit 400 according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate processing unit 400 of the present invention includes first and second unit substrate processing units 410 and 420.
  • the first and second unit substrate processing units 410 and 420 may be disposed independently of each other. Accordingly, each of the first and second unit substrate processing units 410 and 420 may serve as a space in which the substrate 10 may be processed without affecting each other.
  • the first and second unit substrate processing units 410 and 420 are vertically stacked.
  • each of the first and second unit substrate processing units 410 and 420 is supported by the first and second frames 412 and 422.
  • the present invention may be configured such that one substrate processing unit 400 includes a plurality of independent unit substrate processing units 410 and 420. By treating more substrates 10 at a time, the productivity of the substrate 10 processing process can be improved.
  • the first and second unit substrate processing units 410 and 420 may be configured in substantially the same manner. In this sense, only the components of the first unit substrate processing unit 410 will be described below, and the components of the first unit substrate processing unit 410 are considered to be equally applied to the second unit substrate processing unit 420. Let's do it.
  • 3 to 7 are views illustrating a configuration of the first unit substrate processing unit 410 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a front view illustrating a configuration of the first unit substrate processing unit 410 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a view of the first unit substrate processing unit 410 according to an embodiment of the present invention
  • 5 is a perspective view showing the configuration of the boat 440 and the holder 450
  • FIG. 5 is a front view of FIG. 4
  • FIG. 6 is an enlarged front view showing only the configuration of the holder 450 of FIG. 4
  • FIG. It is a front view which expands and shows the boat 440 and the holder 450. As shown in FIG.
  • the first unit substrate processor 410 includes a chamber 430, a boat 440, and a holder 450.
  • the chamber 430 of the present invention may perform a function of providing an independent space for processing the substrate 10.
  • the chamber 430 is configured to maintain optimum process conditions, and the shape may be manufactured in a rectangular shape. Meanwhile, the material of the chamber 430 is not particularly limited, and quartz glass or general SUS may be used.
  • a door (not shown) that is opened and closed in a vertical direction may be installed at one side of the chamber 430.
  • the substrate 10 may be loaded into the chamber 430 using the second transfer part 300, or the substrate 10 may be unloaded from the chamber 430.
  • the boat 440 of the present invention may be installed in the chamber 430 to perform a function of supporting the holder 450 loaded into the chamber 430.
  • 4 and 5 illustrate that six holders 450 are disposed on the boat 440, but are not necessarily limited thereto, and the number of holders 450 disposed on the boat 440 may be changed in various ways. Can be.
  • the material of the boat 440 is preferably quartz, but is not necessarily limited thereto.
  • the boat 440 includes a rod 442 formed to protrude horizontally to both sides of the inside of the boat 440. Both sides of the holder 450 may be supported by the rod 442. In order to stably support the holder 450, the rod 442 is preferably installed to support the long side of the holder 450. In FIG. 4, three rods 442 are formed on each side of the boat 440 to support one substrate 10, that is, six rods 442 are not necessarily limited thereto. The number of 442 may be variously changed according to the size of the substrate 10.
  • the boat 440 further includes a support protrusion 444 formed to protrude upward from the rod 442.
  • the support protrusion 444 may perform a function of directly supporting the holder 450. As shown in FIG. 4, a plurality of support protrusions 444 may be formed on each rod 442.
  • the holder 450 of the present invention may perform a function of indirectly supporting the substrate 10 loaded into the chamber 430. More specifically, the holder 450 of the present invention is installed in the boat 440 to provide a place where a plurality of substrate supports 460 to be described later can be disposed, whereby the substrate supports 460 into the chamber 430 It may perform a function that helps directly support the loaded substrate 10.
  • the holder 450 of the present invention is installed in a multi-layer on the boat 440.
  • the holder 450 of the present invention may be installed in multiple layers in the boat 440.
  • the holder 450 is installed in the boat 440 means that the holder 450 is supported by the plurality of support protrusions 444 formed on the rod 442 of the boat 440. It can mean including being disposed.
  • the holder 450 disposed at the top of the chamber 430 is separated from the boat 440 and positioned above the boat 440.
  • the holder 450 of the present invention may be detachably installed to the boat 440. That is, the holder 450 of the present invention may be in a state in which the holder 450 may be separated from the boat 440 as necessary, rather than being permanently fixed to the boat 440.
  • the holder 450 disposed above the boat 440 of FIG. 4 may be installed in the boat 440 by moving downward in the state of FIG. 4 and supported by the support protrusion 444 of the boat 440.
  • the support protrusion 444 of the boat 440 may be inserted into the lower portion of the holder 450 so that the holder 450 may be fixed to the boat 440. (Not shown) may be further formed.
  • an insertion table 452 inserted into the body 464 to be described later may be installed on the holder 450, which will be described later.
  • the holder 450 of the present invention may include a plurality of substrate supports 460.
  • the plurality of substrate supporters 460 may be installed on the holder 450 to directly support the substrate 10 loaded into the chamber 430.
  • the plurality of substrate supports 460 provides a normal drag against the gravity of the substrate 10 while directly contacting the lower portion of the substrate 10 loaded into the chamber 430, thereby providing the interior of the chamber 430.
  • the substrate 10 may be physically supported by the loaded substrate 10.
  • the plurality of substrate supports 460 may be arranged in a plurality of rows along the horizontal or vertical direction of the holder 450. Due to this configuration, the substrate 10 loaded in the chamber 430 may be stably supported. In order to more stably perform the support of the substrate 10, the plurality of substrate supports 460 may be disposed at regular intervals horizontally or vertically.
  • each substrate support 460 may include a pin 462 and a body 464.
  • the pin 462 may be configured to be in direct contact with the bottom of the substrate 10. In order to prevent scratches on the substrate 10 due to the pins 462, the tips of the pins 462 contacting the substrate 10 may have a predetermined curved shape.
  • the body 464 may be configured to be fixed on the holder 450 while being coupled to the bottom of the pin 462. As shown in Figures 4-7.
  • the diameter of the body 464 is preferably somewhat larger than the diameter of the pin 462. In the case of adopting such a configuration, the load of the substrate 10 is distributed, so that the substrate 10 can be supported more stably.
  • the holder 450 of the present invention may further include a plurality of inserts 452 installed on the holder 450.
  • the insertion table 452 may be inserted into the body 464 to perform a function of allowing the pin 462 to stably support the substrate 10. To this end, the insertion table 452 is preferably in a state fixed to the upper portion of the holder 450.
  • the pin 462 and the body 464 are fixed to support the substrate 10 in a state in which the insert 452 is inserted into the lower portion of the body 464.
  • the lower portion of the body 464 may be a predetermined groove (not shown) so that the insertion table 452 can be inserted.
  • Holder 450 which may have the above configuration, should be installed in the boat 440 before the substrate 10 is loaded into the chamber 430. This may be a disadvantage that may occur due to the use of the holder 450 [eg, the heat loss of the holder 450 generated when the holder 450 is loaded outside the chamber 430 together with the substrate 10. This is because the inefficiency of the transfer operation by transferring the 450 together with the substrate 10 can be solved.
  • the first unit substrate processor 410 may include a heater 470.
  • the heater 470 may perform a function of heating the substrate 10 loaded into the chamber 430 to a predetermined temperature in order to properly achieve the purpose of processing the substrate 10.
  • the heater 470 of the present invention may include a plurality of first heating rods 472 and second heating rods 474.
  • the first heating rod 472 may be installed at regular intervals along the stacking direction of the substrate 10 to directly heat the substrate 10 loaded into the chamber 430.
  • the substrate 10 may be disposed between the plurality of first heating rods 472 (preferably, a center between the first heating rods 472). Therefore, the substrate 10 may be heated and heat-treated by the upper and lower first heating rods 472 corresponding to the substrates 10.
  • Each of the first heating rods 472 is a rod-shaped heater 470 having a general length, and may be a unit generating heat by receiving an external power source through a terminal installed at both ends of the quartz tube. .
  • the second heating rod 474 may be installed to cross the first heating rod 472 on both sides of the boat 440 to prevent heat loss from the inside of the chamber 430. As shown in FIG. 3, the pair of second heating rods may be installed at regular intervals along the stacking direction of the substrate 10. Similar to the first heating rod 472, each of the second heating rods 474 is a rod-shaped heater 470 having a conventional long length, and a heating element is inserted into the quartz tube and externally connected through terminals provided at both ends thereof. It may be a unit generating heat by receiving power.
  • the first unit substrate processing unit 410 of the present invention may include a plurality of substrate processing gas supply units (not shown).
  • the substrate processing gas supplier may perform a function of supplying the substrate 10 processing gas into the chamber 430 to create a heat treatment atmosphere.
  • the substrate processing gas supply unit may have a rod shape in which a plurality of gas holes (not shown) for discharging the substrate 10 processing gas are formed.
  • an inert gas such as Ar, Ne, He, N 2, or the like may be used as the processing gas of the substrate 10.
  • the substrate processing gas supply unit is preferably provided on the long side of the substrate 10.
  • the first unit substrate processing unit 410 of the present invention may include a plurality of substrate processing gas discharge units (not shown).
  • the substrate processing gas discharge part may perform a function of discharging the processing gas in the substrate 10 to the outside of the chamber 430.
  • the substrate processing gas outlet may be disposed opposite the substrate processing gas supply.
  • the substrate processing gas discharge part may be configured in the form of a rod having a plurality of gas holes (not shown) that suck the heat treatment gas similarly to the substrate processing gas supply part.
  • the cooling unit 500 may perform a function of cooling the substrate 10 processed by the substrate 10 in the substrate processing unit 400.
  • the cooling method of the substrate 10 in the cooling unit 500 is not particularly limited. Accordingly, various known cooling principles, including water-cooled or air-cooled, can be employed in the cooling unit 500 of the present invention.
  • FIG 8 and 9 are views showing the configuration of the cooling unit 500 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a front view illustrating a configuration of the cooling unit 500 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view illustrating a tray 520 and a first portion of the cooling unit 500 according to an embodiment of the present invention. It is a front view which shows the structure of the 1st support pin set 530 and the 2nd support pin set 540.
  • FIG. 8 is a front view illustrating a configuration of the cooling unit 500 according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 9 is a view illustrating a tray 520 and a first portion of the cooling unit 500 according to an embodiment of the present invention. It is a front view which shows the structure of the 1st support pin set 530 and the 2nd support pin set 540.
  • the cooling unit 500 may basically include a cooling frame 510 and a tray 520.
  • the cooling frame 510 of the present invention may serve as a skeleton constituting the cooling unit 500. Cooling water may flow into the cooling frame 510 for rapid cooling of the substrate 10.
  • a cooling fan (not shown) for injecting cooling gas into the substrate 10 may be installed at one side of the cooling frame 510.
  • the tray 520 may perform a function of indirectly supporting the plurality of substrates 10 while the substrate 10 is cooled.
  • the first support pin set 530 may refer to a plurality of first support pins 532 installed on the tray 520 to support one substrate 10. That is, one substrate 10 may be supported and cooled by the first support pin set 530 including the plurality of first support pins 532.
  • the first support pins 532 of the first support pin set 530 face each other toward the inside of the tray 520 and the cooling rod 522 and the cooling rod ( The plate 524 may be installed at a lower distance from the cooling rod 522 at regular intervals from the 522.
  • one first support pin set 530 is illustrated as being composed of four first support pins 532, but is not necessarily limited thereto.
  • the first support pin set 530 is a plurality.
  • the cooling unit 500 of the present invention may be provided with a plurality of first support pin sets 530 to cool the plurality of substrates 10 at a time. Since the cooling unit 500 of FIGS. 8 and 9 includes six first support pin sets 530, the six substrates 10 may be cooled at a time.
  • the number of the first support pins 532 provided in the cooling unit 500 is not particularly limited, and may be variously changed according to the object of the present invention.
  • the substrate 10 to be processed in the substrate processing unit 400 may be transferred to the substrate processing unit 400 via the cooling unit 500. More specifically, the first transfer unit 200 takes out a new substrate 10 on which the substrate 10 processing process is to be performed from the substrate cassette 100, transfers the new substrate 10 to the cooling unit 500, and then transfers the new substrate ( 10) may be temporarily waited in the cooling unit 500 and then transferred to the substrate processing unit 400.
  • the reason why the new substrate 10 (that is, the substrate 10 to be processed by the substrate 10) is kept in the cooling unit 500 for a while is because the substrate 10 on which the substrate 10 processing is completed is unloaded.
  • the substrate processing unit 400 waits for a time when an empty seat occurs.
  • the second transfer unit 300 may transfer the substrate 10 on which the substrate 10 processing is completed to the cooling unit 500, and then transfer the new substrate 10 to the substrate processing unit 400 in that state. Will be.
  • the second transfer part 300 may be prevented from moving in a state in which the second transport part 300 does not have the substrate 10.
  • the cooling unit 500 of the present invention may include a second support pin set 540.
  • the second support pin set 540 includes a plurality of second substrates installed in the tray 520 to support the new substrate 10, that is, the substrate 10 to be processed by the substrate processing unit 400. It may mean the support pin 542.
  • the second support pin set 540 may be installed on the upper side of the tray 520 to support a new substrate 10. The new substrate 10 may be temporarily supported by the second support pin 542 and then transferred to the substrate processing unit 400.
  • the second support pin set 540 included in the cooling unit 500 is preferably one. Also.
  • the number of second support pins 542 included in the second support pin set 540 is not particularly limited, and may be variously set according to the purpose of the present invention.
  • the first transfer unit 200 may take out a new substrate 10 from the substrate cassette 100 and transfer the new substrate 10 to the cooling unit 500 (the transfer process of the first transfer unit 200 may be a first transfer process). It will be called).
  • the new substrate 10 transferred to the cooling unit 500 may wait for a while in a state supported by the second support pin set 540.
  • the second transfer unit 300 cools the substrate 10 on which the substrate 10 is processed.
  • the transfer process of such a second transfer unit 300 will be referred to as a second transfer process.
  • Substrate 10 transferred to cooling unit 500 The processed substrate 10 may be cooled in a state supported by the first support pin set 530.
  • the second transfer unit 300 transfers the new substrate 10 supported by the second support pin set 540 to an empty position of the first unit substrate processing unit 410, and at the same time, the first transfer unit 200.
  • the second transfer process and the third transfer process are repeated.
  • the second transfer process and the third transfer process may be repeated six times. Accordingly, all six substrates 10 processed by the first unit substrate processing unit 410 may be transferred to the cooling unit 500, and six new substrates 10 may be transferred to the first unit substrate processing unit 410. Can be transported.
  • the substrate 10 transferred to the cooling unit 500 may be cooled, and the cooled substrate 10 may be transferred to the first transfer unit 200. May be transferred to the substrate cassette 100.

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Abstract

배치식 기판 처리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판 처리 장치(1)는 기판(10)을 처리하는 기판 처리부(400); 기판(10)을 이송하는 이송부(200, 300); 및 기판(10) 처리된 기판(10)을 냉각하는 냉각부(500)를 포함하며, 기판 처리부(400)는, 기판(10)이 기판(10) 처리되는 공간을 제공하는 챔버(430); 챔버(430)의 내부에 설치되고, 기판(10)이 다층으로 적재되는 보트(440); 보트(440)에 다층으로 탈착 가능하게 설치되며, 기판(10)을 지지하는 홀더(450); 및 홀더(450) 상에 구비되어 기판(10)을 지지하는 복수개의 기판 지지대(460)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

배치식 기판 처리 장치
본 발명은 배치식 기판 처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 홀더 사용에 따른 문제점을 효과적으로 해결할 수 있는 배치식 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체, 평판 디스플레이 및 태양전지 제조에 사용되는 어닐링(annealing) 장치는 실리콘 웨이퍼나 글래스와 같은 기판 상에 증착되어 있는 소정의 박막에 대하여 결정화, 상 변화 등의 공정을 위하여 필수적인 열처리 단계를 담당하는 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 박막이 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 복수개의 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.
종래의 배치식 열처리 장치는 복수개의 기판이 로딩되는 보트, 보트에 로딩된 복수개의 기판에 대하여 열처리 공간을 제공하는 석영 재질로 이루어지는 챔버, 챔버 내에서 열처리 환경을 조성하기 위해 챔버의 외주를 감싸도록 설치된 히터, 기판의 열처리 분위기 조성에 필요한 가스를 챔버 내부로 공급하는 가스 공급관, 및 가스를 배출하는 가스 배출관을 포함하여 구성되어 있다.
종래의 배치식 열처리 장치는 기판 열처리 공정 시 홀더 바로 위에 기판을 로딩한 상태에서 보트에 적재하는 구조를 가졌다. 즉, 기판이 기판을 지지하기 위한 홀더에 면 접촉된 상태에서 열처리되는데, 기판 크기의 대형화로 홀더의 크기가 커짐에 따라 공정 온도 승온 시 홀더로의 열 손실이 발생하여 기판의 승온 속도가 느리게 되는 문제점이 있었다. 또한, 홀더 위에서 기판이 미끄러지게 되어 기판에 백 스크래치 현상이 발생하고, 기판 처리 공정 후에 발견되는 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 배치식 열처리 장치는 기판이 홀더에 지지된 상태에서 이송되어 보트에 로딩됨에 따라 기판 처리 후에 홀더를 기판과 함께 언로딩하여 홀더와 기판을 분리하는 스테이지 장치가 필요하며, 거대한 홀더의 이송에 따른 안전 상의 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 홀더 사용에 따른 문제점 효과적으로 해결할 수 있는 배치식 기판 처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 홀더가 보트에 설치된 상태에서 기판이 챔버 내부로 로딩되므로, 기판이 홀더가 함께 로딩됨에 따라 발생되는 홀더로의 열 손실을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 홀더로의 열 손실을 최소화 할 수 있으므로, 기판의 승온 속도를 빠르게 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 홀더가 보트에 설치된 상태에서 기판이 챔버로부터 언로딩되므로. 기판의 이송 무게가 감소되어 기판의 이송 작업이 수월하게 수행될 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 홀더에 설치되는 기판 지지핀의 배열 및 개수를 작업자가 원하는 대로 조절하여, 기판의 백 스크래치 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수개의 대면적 기판을 동시에 처리하여 기판 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리부의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 기판 처리부의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 기판 처리부의 보트 및 홀더의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 정면도이다.
도 6은 도 4의 홀더의 구성만을 확대하여 나타내는 정면도이다.
도 7은 도 4의 보트 및 홀더를 확대하여 나타내는 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부의 트레이, 제1 지지핀 세트 및 제2 지지핀 세트의 구성을 나타내는 정면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 배치식 기판 처리 장치
10: 기판
100: 기판 카세트
200: 제1 이송부
300: 제2 이송부
400: 기판 처리부
410: 제1 단위 기판 처리부
412: 제1 프레임
420: 제2 단위 기판 처리부
422: 제2 프레임
430: 챔버
440: 챔버
442: 로드
444: 지지 돌기
450: 홀더
452: 삽입대
460: 기판 지지대
462: 핀
464: 몸체
470: 히터
472: 제1 히팅봉
474: 제2 히팅봉
500: 냉각부
510: 냉각 프레임
520: 트레이
522: 냉각 로드
524: 플레이트
530: 제1 지지핀 세트
532: 제1 지지핀
540: 제2 지지핀 세트
542: 제2 지지핀
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판 처리 장치는 기판을 처리하는 기판 처리부; 상기 기판을 이송하는 이송부; 및 상기 기판 처리된 기판을 냉각하는 냉각부를 포함하며, 상기 기판 처리부는, 상기 기판이 기판 처리되는 공간을 제공하는 챔버; 상기 챔버의 내부에 설치되고, 상기 기판이 다층으로 적재되는 보트; 상기 보트에 다층으로 탈착 가능하게 설치되며, 상기 기판을 지지하는 홀더; 및 상기 홀더 상에 구비되어 상기 기판을 지지하는 복수개의 기판 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기판 처리부는 상기 챔버에 다층으로 설치되어 상기 기판을 가열하는 히터를 더 포함할 수 있다.
상기 보트에는 상기 홀더를 지지하는 지지 돌기가 구비될 수 있다.
상기 기판 지지대는 상기 홀더의 가로 방향 또는 세로 방향을 따라 다수 열로 배치될 수 있다.
상기 기판 지지대는, 상기 기판의 저면에 접촉되는 핀; 및 상기 핀의 하부에 결합되며 상기 홀더에 고정되는 몸체를 포함할 수 있다.
상기 홀더 상에는 상기 몸체에 삽입되는 삽입대가 설치될 수 있다.
상기 기판 처리부는 제1 단위 기판 처리부 및 상기 제1 단위 기판 처리부와 독립적으로 배치되는 제2 단위 기판 처리부를 포함하여 구성되며, 상기 제1 단위 기판 처리부와 상기 제2 단위 기판 처리부는 수직으로 적층되어 배치될 수 있다.
상기 기판 처리부는 복수개일 수 있다.
상기 기판 처리부에서 기판 처리될 상기 기판은 상기 냉각부를 거쳐서 상기 기판 처리부로 이송될 수 있다.
상기 냉각부는, 상기 기판 처리부에서 기판 처리된 상기 기판을 지지하는 복수개의 제1 지지핀으로 구성된 제1 지지핀 세트; 및 상기 기판 처리부에서 기판 처리될 상기 기판을 지지하는 복수개의 제2 지지핀으로 구성된 제2 지지핀 세트를 포함할 수 있다.
상기 제1 지지핀 세트는 복수개일 수 있다.
상기 제2 지지핀 세트는 하나이며, 상기 제1 지지핀 세트 보다 상측에 위치할 수 있다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 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.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배치식 기판 처리 장치(1)의 구성을 나타내는 도면이다.
먼저, 본 발명의 기판 처리 장치(1)에 로딩되는 기판(10)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼, 스테인레스 스틸 등 다양한 재질의 기판(10)이 로딩될 수 있다. 이하에서는 LCD나 OLED와 같은 평판 디스플레이나 박막형 실리콘 태양전지 분야에 가장 일반적으로 사용되는 직사각형 형상의 글래스 기판(10)을 상정하여 설명한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)는 기판 카세트(100), 제1 이송부(200), 제2 이송부(300), 기판 처리부(400) 및 냉각부(500)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
먼저, 기판 카세트(100)는 기판(10) 처리될 복수개의 기판(10)을 보관하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 기판 카세트(100)는 기판(10) 처리된 기판(10)을 수집하는 기능을 수행할 수 있다.
도 1을 더 참조하면, 기판 카세트(100)가 두 개로 구성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 좌측에 위치한 기판 카세트(100)는 기판(10) 처리될 복수개의 기판(10)을 보관하는 기능을 수행할 수 있으며, 우측에 위치한 기판 카세트(100)는 기판(10) 처리된 기판(10)을 수집하는 기능을 수행할 수 있다. 물론, 이러한 기판 카세트(100)의 개수는 특별하게 한정되지 아니하며, 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
다음으로, 제1 이송부(200)는 기판 카세트(100)와 냉각부(500) 사이의 이송을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 이송부(200)는 기판 카세트(100)에서 냉각부(500)로의 이송 및 냉각부(500)에서 기판 카세트(100)로의 이송을 수행할 수 있다.
다음으로, 제2 이송부(300)는 냉각부(500)와 기판 처리부(400) 사이의 이송을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 이송부(300)는 냉각부(500)에서 기판 처리부(400)로의 이송 및 기판 처리부(400)에서 냉각부(500)로의 이송을 수행할 수 있다.
제1 이송부(200) 및 제2 이송부(300)는 상하 및 좌우 방향으로 이동 가능한 로봇 암을 포함하여 구성됨으로써 이송 동작을 원활하게 수행할 수 있다. 이를 위하여, 공지의 기판(10) 트랜스퍼 로봇 암의 구성 원리가 제1 이송부(200) 및 제2 이송부(300)에 채용될 수 있을 것이다.
다음으로, 기판 처리부(400)는 기판(10) 처리 공정의 목적에 부합하는 대로 기판(10)을 처리하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 테면, 기판 처리부(400)는 기판(10)을 플라즈마 처리하여 기판(10)의 표면 상태를 개질하거나, 기판(10) 상에 소정의 물질을 증착하거나 열처리할 수 있다. 다만, 이하에서는 설명의 편의를 위하여, 기판 처리부(400)가 일정한 온도로 기판(10)을 열처리하는 장치인 것으로 상정하고 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리부(400)의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 기판 처리부(400)가 제1 및 제2 단위 기판 처리부(410, 420)로 구성되는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 단위 기판 처리부(410, 420)는 서로 독립적으로 배치될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 단위 기판 처리부(410, 420) 각각은 서로 영향을 미치지 아니하면서 기판(10)을 처리할 수 있는 공간으로서의 역할을 수행할 수 있다.
도 2를 더 참조하면, 제1 및 제2 단위 기판 처리부(410, 420)가 수직으로 적층되어 있는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제1 및 제2 단위 기판 처리부(410, 420) 각각은 제1 및 제2 프레임(412, 422)에 의하여 지지되고 있는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 하나의 기판 처리부(400)가 독립적인 복수개의 단위 기판 처리부(410, 420)를 포함하여 구성될 수 있기 때문에. 한번에 보다 많은 수의 기판(10)을 처리하여 기판(10) 처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다.
제1 및 제2 단위 기판 처리부(410, 420)는 실질적으로 동일하게 구성될 수 있다. 이러한 의미에서 이하에서는 제1 단위 기판 처리부(410)의 구성요소에 대하여만 설명하고, 이러한 제1 단위 기판 처리부(410)의 구성요소가 제2 단위 기판 처리부(420)에 동일하게 적용되는 것으로 간주하기로 한다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 기판 처리부(410)의 구성을 나타내는 도면이다.
보다 구체적으로, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 기판 처리부(410)의 구성을 나타내는 정면도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 기판 처리부(410)의 보트(440) 및 홀더(450)의 구성을 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 4의 정면도이며, 도 6은 도 4의 홀더(450)의 구성만을 확대하여 나타내는 정면도이며, 도 7은 도 4의 보트(440) 및 홀더(450)를 확대하여 나타내는 정면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 기판 처리부(410)는 챔버(430), 보트(440) 및 홀더(450)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다.
먼저, 본 발명의 챔버(430)는 기판(10)을 처리하기 위한 독립적인 공간을 제공하는 기능을 수행할 수 있다. 챔버(430)는 최적의 공정 조건을 유지하도록 구성되며, 형태는 사각형 형태로 제조될 수 있다. 한편, 챔버(430)의 재질은 특별하게 제한되지 아니하며, 석영 유리 또는 일반적인 SUS 등이 사용될 수 있다.
도 3에 도시되지는 않았으나, 챔버(430)의 일측에는 상하 방향으로 개폐되는 도어(미도시)가 설치될 수 있다. 도어가 개방된 상태에서 제2 이송부(300)를 이용하여 챔버(430)로 기판(10)을 로딩하거나 챔버(430)로부터 기판(10)을 언로딩할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 보트(440)는 챔버(430)의 내부에 설치되어 챔버(430) 내부로 로딩된 홀더(450)를 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 도 4 및 도 5에는 보트(440)에 6 개의 홀더(450)가 배치되는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 보트(440)에 배치되는 홀더(450)의 개수는 다양하게 변경될 수 있다. 한편, 보트(440)의 재질은 석영인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3 내지 도5를 참조하면, 보트(440)는 보트(440)의 내부 양측으로 수평 돌출되게 형성되는 로드(442)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 이러한 로드(442)에 의하여 홀더(450)의 양측은 지지될 수 있다. 홀더(450)의 안정적인 지지를 위하여, 로드(442)는 홀더(450)의 장변측을 지지할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하다. 도 4에는 로드(442)가 하나의 기판(10)을 지지하기 위하여 보트(440)의 내부 양측으로 각각 3개씩, 즉 6개 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 로드(442)의 개수는 기판(10)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도 4 및 도5를 참조하면, 보트(440)는 로드(442)의 상측으로 돌출되게 형성되는 지지 돌기(444)를 더 포함하여 구성됨을 알 수 있다. 이러한 지지 돌기(444)는 홀더(450)를 직접적으로 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 지지 돌기(444)는 각 로드(442)에 복수개로 형성될 수 있다.
이러한 지지 돌기(444)로 인하여, 홀더(450)가 로드(442)에 의하여 지지될 때 홀더(450)와 로드(442)가 접촉하는 면적이 줄어들게 되므로, 홀더(450)의 열이 로드(442)에 전달되는 것을 최소화할 수 있게 된다. 따라서, 열의 전달이 직접적으로 필요한 기판(10)에 열이 집중될 수 있게 되므로, 열처리 공정의 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 홀더(450)는 챔버(430) 내부로 로딩된 기판(10)을 간접적으로 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 홀더(450)는 보트(440)에 설치되어 후술하는 복수개의 기판 지지대(460)가 배치될 수 있는 장소를 제공함으로써, 기판 지지대(460)가 챔버(430) 내부로 로딩된 기판(10)을 직접적으로 지지하는 데에 도움을 주는 기능을 수행할 수 있다.
도 4를 더 참조하면, 본 발명의 홀더(450)가 보트(440)에 다층으로 설치되어 있는 모습을 확인할 수 있다. 이처럼, 본 발명의 홀더(450)는 보트(440)에 다층으로 설치될 수 있다. 여기서, 홀더(450)가 보트(440)에 설치된다 함은 홀더(450)가 보트(440)의 로드(442)에 형성된 복수개의 지지 돌기(444)에 의하여 지지될 수 있도록 보트(440)에 배치되는 것을 포함하여 의미할 수 있다.
도 4를 더 참조하면, 챔버(430) 내부에서 가장 상부에 배치되는 홀더(450)가 보트(440)와 분리되어 보트(440)의 상부에 위치하여 있는 모습을 확인할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 홀더(450)는 보트(440)에 탈착 가능하게 설치될 수 있다. 즉, 본 발명의 홀더(450)는 보트(440)에 영구적으로 고정되어 있는 상태가 아니라 필요에 따라 보트(440)와 분리될 수 있는 상태일 수 있다. 도 4의 보트(440)의 상부에 배치된 홀더(450)는 도 4의 상태에서 하향 이동하여 보트(440)의 지지 돌기(444)에 의해 지지됨으로써 보트(440)에 설치될 수 있을 것이다.
한편, 도 3 내지 도 7에 도시되지는 않았으나, 홀더(450)가 보트(440)에 고정될 수 있도록 홀더(450)의 하부에는 보트(440)의 지지 돌기(444)가 삽입될 수 있는 홈(미도시)이 더 형성될 수 있다.
또한, 도 6을 참조하면, 홀더(450) 상에는 후술하는 몸체(464)에 삽입되는 삽입대(452)가 설치될 수 있는데, 이에 대해서는 후술하도록 하겠다.
한편, 도 3을 다시 참조하면, 본 발명의 홀더(450)는 복수개의 기판 지지대(460)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
복수개의 기판 지지대(460)는 홀더(450) 상에 설치되어 챔버(430) 내부로 로딩된 기판(10)을 직접적으로 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 다시 말하여, 복수개의 기판 지지대(460)는 챔버(430) 내부로 로딩된 기판(10)의 하부에 직접적으로 접촉하면서 기판(10)의 중력에 대한 수직 항력을 제공함으로써, 챔버(430) 내부로 로딩된 기판(10)을 물리적으로 지지하는 기능을 수행할 수 있다.
복수개의 기판 지지대(460)는 홀더(450)의 가로 방향 또는 세로 방향을 따라 다수 열로 배치될 수 있다. 이와 같은 구성으로 인하여, 챔버(430) 내부에 로딩된 기판(10)은 안정적으로 지지될 수 있다. 기판(10)의 지지를 더욱 안정적으로 수행하기 위하여, 복수개의 기판 지지대(460)는 가로 또는 세로로 일정한 간격을 가지면서 배치될 수 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하면, 각 기판 지지대(460)는 핀(462) 및 몸체(464)를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
핀(462)은 기판(10)의 저면에 직접적으로 접촉할 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 핀(462)으로 인해 기판(10)에 스크래치가 발생되는 것을 방지하기 위하여, 기판(10)과 접촉되는 핀(462)의 첨단은 일정한 곡선 형태를 가지는 것이 바람직하다.
몸체(464)는 핀(462)의 하부에 결합되면서 홀더(450) 상에 고정되도록 구성될 수 있다. 도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이. 몸체(464)의 직경은 핀(462)의 직경 보다 다소 큰 것이 바람직하다. 이러한 구성을 채용하는 경우, 기판(10)의 하중이 분산되어 기판(10)이 보다 안정적으로 지지될 수 있게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 홀더(450)는 홀더(450) 상에 설치되는 복수개의 삽입대(452)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 삽입대(452)는 몸체(464)에 삽입되어 핀(462)이 기판(10)을 안정적으로 지지할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 삽입대(452)는 홀더(450)의 상부에 고정되어 있는 상태인 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 몸체(464)의 하부에 삽입대(452)가 삽입된 상태에서 핀(462)과 몸체(464)가 고정되어 기판(10)을 지지하는 모습을 확인할 수 있다. 몸체(464)의 하부에는 삽입대(452)가 삽입될 수 있도록 소정의 홈(미도시)이 형성될 수 있다.
위와 같은 구성을 가질 수 있는 홀더(450)는 기판(10)이 챔버(430) 내부로 로딩되기 전에 보트(440)에 설치되어 있어야 할 것이다. 이렇게 되어야 홀더(450)를 사용함에 따라 발생될 수 있는 불리함[이를 테면, 홀더(450)가 기판(10)과 함께 챔버(430) 외부로 로딩되면서 발생되는 홀더(450)의 열 손실, 홀더(450)를 기판(10)과 함께 이송함에 따른 이송 작업의 비효율성]을 해결할 수 있기 때문이다.
한편, 도 3을 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 단위 기판 처리부(410)는 히터(470)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 히터(470)는 기판(10)이 처리되는 목적을 적절하게 달성하기 위하여 챔버(430) 내부로 로딩된 기판(10)을 소정의 온도로 가열하는 기능을 수행할 수 있다.
도 3을 더 참조하면, 본 발명의 히터(470)는 복수개의 제1 히팅봉(472) 및 제2 히팅봉(474)을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
제1 히팅봉(472)은 기판(10)의 적층 방향을 따라 일정한 간격으로 설치되어 챔버(430) 내부로 로딩된 기판(10)을 직접적으로 가열할 수 있다. 이때에, 기판(10)은 복수개의 제1 히팅봉(472) 사이(바람직하게는, 제1 히팅봉(472) 사이의 중앙)에 배치될 수 있다. 따라서, 기판(10)은 각 기판(10)에 대응하는 상측과 하측의 제1 히팅봉(472)에 의해 가열되어 열처리될 수 있다.
제1 히팅봉(472) 각각은 통상적인 길이가 긴 봉형의 히터(470)로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가 받아 열을 발생시키는 단위체일 수 있다.
제2 히팅봉(474)은 보트(440)의 양측에서 제1 히팅봉(472)에 교차하게 설치되어 챔버(430) 내부로부터의 열 손실을 방지하는 기능을 수행할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 제 2 히팅봉은 기판(10)의 적층 방향을 따라 일정한 간격으로 설치될 수 있다. 제2 히팅봉(474) 각각은, 제1 히팅봉(472)과 유사하게, 통상적인 길이가 긴 봉형의 히터(470)로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 양단에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가 받아 열을 발생시키는 단위체일 수 있다.
한편, 도 3에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 제1 단위 기판 처리부(410)는 복수개의 기판 처리 가스 공급부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 기판 처리 가스 공급부는 열처리 분위기를 조성하기 위한 기판(10) 처리 가스를 챔버(430) 내부에 공급하는 기능을 수행할 수 있다. 기판 처리 가스 공급부는 기판(10) 처리 가스를 배출하는 가스 구멍(미도시)이 복수개로 형성된 봉 형태로 구성될 수 있다. 이때에, 기판(10) 처리 가스로는 Ar, Ne, He, N2 등과 같은 불활성 가스를 사용할 수 있다. 한편, 기판 처리 가스 공급부는 기판(10)의 장변측에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 도 3에 도시되지는 않았으나, 본 발명의 제1 단위 기판 처리부(410)는 복수개의 기판 처리 가스 배출부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 기판 처리 가스 배출부는 내의 기판(10) 처리 가스를 챔버(430) 외부로 배출하는 기능을 수행할 수 있다. 기판 처리 가스 배출부는 기판 처리 가스 공급부의 반대편에 배치될 수 있다. 기판 처리 가스 배출부는 기판 처리 가스 공급부와 유사하게 열처리 가스를 흡입하는 가스 구멍(미도시)이 복수개로 형성된 봉 형태로 구성될 수 있다.
다음으로, 냉각부(500)는 기판 처리부(400)에서 기판(10) 처리된 기판(10)을 냉각하는 기능을 수행할 수 있다. 냉각부(500)에서 기판(10)을 냉각하는 방식은 특별하게 한정되지 아니한다. 따라서, 수냉식 또는 공냉식을 포함한 공지의 여러 가지 냉각 원리가 본 발명의 냉각부(500)에 채용될 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부(500)의 구성을 나타내는 도면이다.
보다 구체적으로, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부(500)의 구성을 나타내는 정면도이며, 도 9은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부(500)의 트레이(520), 제1 지지핀 세트(530) 및 제2 지지핀 세트(540)의 구성을 나타내는 정면도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각부(500)는 기본적으로 냉각 프레임(510) 및 트레이(520)을 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.
먼저, 본 발명의 냉각 프레임(510)은 냉각부(500)를 구성하는 골격으로서의 역할을 수행할 수 있다. 냉각 프레임(510)의 내부로는 기판(10)의 신속한 냉각을 위하여 냉각수가 흐를 수 있다. 또한, 도 8에 도시되지는 않았지만, 냉각 프레임(510)의 일측에는 기판(10)으로 냉각 가스를 분사하는 냉각팬(미도시)이 설치될 수 있다.
다음으로, 트레이(520)는 기판(10)의 냉각이 이루어지는 동안 복수개의 기판(10)을 간접적으로 지지하는 기능을 수행할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 하나의 기판(10)이 제1 지지핀 세트(530)에 의하여 지지되고 있는 것을 확인할 수 있다. 여기서, 제1 지지핀 세트(530)는 하나의 기판(10)을 지지하기 위하여 트레이(520)에 설치되는 복수개의 제1 지지핀(532)을 의미할 수 있다. 즉, 하나의 기판(10)은 복수개의 제1 지지핀(532)으로 구성되는 제1 지지핀 세트(530)에 의하여 지지되어 냉각될 수 있다.
도 8 및 도9에 도시된 바와 같이, 제1 지지핀 세트(530)의 제1 지지핀(532)은 트레이(520)의 내측을 향하여 서로 대향하며 형성되는 냉각 로드(522) 및 냉각 로드(522)와 일정한 간격을 가지며 냉각 로드(522)의 하측에 배치되는 플레이트(524)에 설치될 수 있다. 한편, 도 8 및 도 9에는 하나의 제1 지지핀 세트(530)가 4 개의 제1 지지핀(532)으로 구성되는 것으로 도시되어 있으나 반드시 이에 한정되지는 아니한다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 지지핀 세트(530)는 복수개인 것이 바람직하다. 다시 말하여, 본 발명의 냉각부(500)는 제1 지지핀 세트(530)를 복수개로 구비하여 복수개의 기판(10)을 한번에 냉각할 수 있다. 도 8 및 도 9의 냉각부(500)는 제1 지지핀 세트(530)를 6개 구비하고 있으므로, 한번에 6개의 기판(10)을 냉각할 수 있다. 그러나, 냉각부(500)에 구비되는 제1 지지핀(532)의 개수는 특별하게 한정되지 아니하며, 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
한편, 기판 처리부(400)에서 처리될 기판(10)은 냉각부(500)를 거쳐서 기판 처리부(400)로 이송될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 이송부(200)는 기판 카세트(100)에서 기판(10) 처리 공정이 수행될 새로운 기판(10)을 취출하여 냉각부(500)로 먼저 이송시키고, 이렇게 이송된 새로운 기판(10)을 냉각부(500)에 잠시 대기 시켰다가 기판 처리부(400)로 이송시킬 수 있다.
여기서, 냉각부(500)에 새로운 기판(10)[즉, 기판(10) 처리될 기판(10)]을 잠시 대기시켜 두는 이유는, 기판(10) 처리가 완료된 기판(10)이 언로딩되어 기판 처리부(400)에 빈 자리가 발생하는 시기를 기다리는 것이다. 이와 같은 경우, 제2 이송부(300)가 기판(10) 처리가 완료된 기판(10)을 냉각부(500)로 이송시킨 후에 그 상태에서 새로운 기판(10)을 기판 처리부(400)로 이송시킬 수 있게 된다. 다시 말하여, 제2 이송부(300)가 기판(10)을 지니지 아니한 상태에서 움직이는 것을 방지할 수 있게 된다. 결과적으로, 위와 같은 구성을 채용함으로 인하여, 기판(10) 처리 공정의 효율성은 향상될 수 있게 된다.
냉각부(500)에 새로운 기판(10)을 잠시 대기시켜 두기 위하여, 본 발명의 냉각부(500)는 제2 지지핀 세트(540)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 제2 지지핀 세트(540)는 하나의 새로운 기판(10), 즉 기판 처리부(400)에서 기판(10) 처리될 기판(10)을 지지하기 위하여 트레이(520)에 설치되는 복수개의 제2 지지핀(542)을 의미할 수 있다. 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 지지핀 세트(540)는 트레이(520)의 상측에 설치되어 새로운 기판(10)을 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 새로운 기판(10)은 제2 지지핀(542)에 의하여 잠시 지지되었다가 기판 처리부(400)로 이송될 수 있다.
제1 지지핀 세트(530)와는 달리, 냉각부(500)에 포함되는 제2 지지핀 세트(540)는 하나인 것이 바람직하다. 또한. 제2 지지핀 세트(540)에 포함되는 제2 지지핀(542)의 개수는 특별하게 한정되지 아니하며, 본 발명이 이용되는 목적에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
이와 같이 구성된 기판 처리 장치(1)가 동작하는 일례에 대해서 설명하면 다음과 같다.
먼저, 제1 이송부(200)가 기판 카세트(100)에서 새로운 기판(10)을 취출하여 냉각부(500)로 이송시킬 수 있다(이와 같은 제1 이송부(200)의 이송 과정을 제1 이송 과정이라 칭하기로 한다). 냉각부(500)로 이송된 새로운 기판(10)은 제2 지지핀 세트(540)에 의하여 지지된 상태에서 잠시 대기할 수 있다.
다음으로, 기판 처리 장치(1)의 제1 단위 기판 처리부(410)에서 기판(10) 처리가 완료되면, 제2 이송부(300)가 기판(10) 처리된 기판(10)을 냉각부(500)로 이송시킬 수 있다(이와 같은 제2 이송부(300)의 이송 과정을 제2 이송 과정이라 칭하기로 한다). 냉각부(500)로 이송된 기판(10) 처리된 기판(10)은 제1 지지핀 세트(530)에 의하여 지지된 상태에서 냉각될 수 있다.
다음으로, 제2 이송부(300)가 제2 지지핀 세트(540)에 의하여 지지되고 있던 새로운 기판(10)을 제1 단위 기판 처리부(410)의 빈 자리로 이송시키는 동시에, 제1 이송부(200)가 기판 카세트(100)에서 다시 새로운 기판(10)을 취출하여 냉각부(500)로 이송시킬 수 있다(이와 같은 제2 이송부(300) 및 제1 이송부(200)의 이송 과정을 제3 이송 과정이라 칭하기로 한다).
다음으로, 상기의 제2 이송 과정 및 제3 이송 과정이 반복되어 수행된다. 제1 단위 기판 처리부(410)가 총 6개의 기판(10)을 수용할 수 있는 경우 상기의 제2 이송 과정 및 제3 이송 과정은 총 6 차례 반복되어 수행될 수 있다. 이에 따라, 제1 단위 기판 처리부(410)에서 처리된 기판(10) 6개는 냉각부(500)로 모두 이송될 수 있고, 새로운 기판(10) 6개는 제1 단위 기판 처리부(410)로 이송될 수 있다.
새로운 기판(10)에 대한 기판(10) 처리 과정이 진행되는 동안 냉각부(500)로 이송된 기판(10)은 냉각될 수 있으며, 냉각이 완료된 기판(10)은 제1 이송부(200)에 의하여 기판 카세트(100)로 이송될 수 있을 것이다.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (12)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리부;
    상기 기판을 이송하는 이송부; 및
    상기 기판 처리된 기판을 냉각하는 냉각부
    를 포함하며,
    상기 기판 처리부는,
    상기 기판이 기판 처리되는 공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버의 내부에 설치되고, 상기 기판이 다층으로 적재되는 보트;
    상기 보트에 다층으로 탈착 가능하게 설치되며, 상기 기판을 지지하는 홀더; 및
    상기 홀더 상에 구비되어 상기 기판을 지지하는 복수개의 기판 지지대를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리부는 상기 챔버에 다층으로 설치되어 상기 기판을 가열하는 히터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 보트에는 상기 홀더를 지지하는 지지 돌기가 구비되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지대는 상기 홀더의 가로 방향 또는 세로 방향을 따라 다수 열로 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기판 지지대는,
    상기 기판의 저면에 접촉되는 핀; 및
    상기 핀의 하부에 결합되며 상기 홀더에 고정되는 몸체
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홀더 상에는 상기 몸체에 삽입되는 삽입대가 설치되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리부는 제1 단위 기판 처리부 및 상기 제1 단위 기판 처리부와 독립적으로 배치되는 제2 단위 기판 처리부를 포함하여 구성되며,
    상기 제1 단위 기판 처리부와 상기 제2 단위 기판 처리부는 수직으로 적층되어 배치되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리부는 복수개인 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리부에서 기판 처리될 상기 기판은 상기 냉각부를 거쳐서 상기 기판 처리부로 이송되는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉각부는,
    상기 기판 처리부에서 기판 처리된 상기 기판을 지지하는 복수개의 제1 지지핀으로 구성된 제1 지지핀 세트; 및
    상기 기판 처리부에서 기판 처리될 상기 기판을 지지하는 복수개의 제2 지지핀으로 구성된 제2 지지핀 세트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 지지핀 세트는 복수개인 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2 지지핀 세트는 하나이며, 상기 제1 지지핀 세트 보다 상측에 위치하는 것을 특징으로 하는 배치식 기판 처리 장치.
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