WO2022145875A1 - 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치 - Google Patents

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이진홍
이남천
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate heat treatment apparatus using a laser light emitting device that heats a flat substrate using a laser beam irradiated from the laser light emitting device.
  • a flat substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate for a flat panel display device may be manufactured as a semiconductor or flat panel display module by performing a heat treatment process such as an epitaxial process, a thin film crystallization process, an ion implantation process, or an activation process.
  • a heat treatment process such as an epitaxial process, a thin film crystallization process, an ion implantation process, or an activation process.
  • the epitaxial process is a process of growing a thin film required on the surface of a semiconductor wafer.
  • the epitaxial process is performed by injecting a process gas into a process chamber maintained at a high temperature of 600° C. or higher in a vacuum state.
  • the semiconductor wafer needs to maintain a uniform temperature as a whole during the process, and it is necessary to reduce the effect of the emissivity of the outer housing 110 constituting the process chamber.
  • the emissivity of a component facing the upper surface of the semiconductor wafer or a wall surface affects the process temperature of the semiconductor wafer, so it is necessary to maintain a constant emissivity.
  • the heat treatment process is a method of performing heat treatment by uniformly irradiating a laser beam on a semiconductor wafer using an irradiation module in which a plurality of VCSEL devices are disposed to cover a large area and irradiate a laser beam.
  • the VCSEL device may emit a laser beam from a micro-emitter.
  • the irradiation module uses the divergence of the laser beam emitted from the VCSEL element, and can uniformly heat the semiconductor wafer through overlapping of the laser beam emitted from the VCSEL element adjacent to each other.
  • the irradiation module may constitute a sub-irradiation module including a plurality of VCSEL elements, and the plurality of sub-irradiation modules may be disposed up to an area covering the entire semiconductor wafer.
  • the heat treatment process requires a small temperature deviation and high temperature uniformity according to the miniaturization of semiconductor technology.
  • the currently used heat treatment apparatus has a problem in that it is difficult to realize the required temperature uniformity due to various limitations.
  • An object of the present invention is to provide a substrate heat treatment apparatus using a laser light emitting device, which has a cooling function to reduce the temperature deviation of the flat substrate, reduces the temperature deviation of the flat substrate in the heat treatment process, and can increase the temperature uniformity do.
  • a substrate heat treatment apparatus using a laser light emitting device of the present invention includes a process chamber having a flat substrate to be heat treated therein, a beam irradiation plate positioned below the flat substrate, and an infrared transmitting plate positioned above the flat substrate; and a beam irradiation module for irradiating a laser beam to the lower surface of the flat substrate through the beam irradiation plate, and a gas circulation cooling module for cooling by spraying cooling gas to the upper surface of the infrared transmitting plate.
  • the process chamber includes a side wall on which the flat substrate is seated, an outer housing in which the infrared transmitting plate and the upper plate are positioned on the flat substrate inside the side wall, and the flat substrate inside the outer housing. and an inner housing positioned at a lower portion and positioned at an upper portion of the beam irradiation plate, and the beam irradiation module may be positioned below the beam irradiation plate within the inner housing.
  • the gas gentle cooling module has a gas injection hole penetrating from the upper surface to the lower surface, is located between the upper plate and the infrared transmission plate, and injects the cooling gas to the upper surface of the infrared transmission plate through the gas injection hole It may include a gas injection plate, a gas supply pipe for supplying the cooling gas to the upper portion of the gas injection plate, and a gas discharge pipe for discharging the cooling gas injected to the infrared transmission plate.
  • the substrate heat treatment apparatus may further include a gas circulation cooling module for cooling the cooling gas discharged from the gas discharge pipe and supplying it to the gas supply pipe.
  • the gas circulation cooling module includes a first cooling unit that is connected to the gas discharge pipe and cools the cooling gas discharged from the gas discharge pipe, and is connected to the first cooling unit to suck the cooling gas to the first cooling unit. It may include a blower to flow in, and a filter unit connected to the blower for filtering the cooling gas.
  • the gas circulation cooling module may further include a second cooling unit as the filter unit by being positioned between the blower and the filter unit to cool the cooling gas supplied from the blower.
  • the infrared transmitting plate may be formed of transparent quartz.
  • the process chamber may further include a substrate support for supporting the outside of the flat substrate, and the substrate heat treatment apparatus using the VCSEL may further include a substrate rotation module for supporting and rotating the substrate support.
  • the substrate rotation module has a ring shape in which N poles and S poles are alternately formed along the circumferential direction, and the inner rotation means coupled to the lower part of the substrate support in the interior of the chamber lower space and the outside of the outer housing It may be provided with an outer rotation means positioned opposite the inner rotation means to generate a magnetic force to rotate the inner rotation means.
  • the beam irradiation module may include a laser light emitting device, and the laser light emitting device may include a surface emitting laser device or an edge emitting laser device.
  • the beam irradiation module may include a laser light emitting device, and the laser light emitting device may include a VCSEL device.
  • an infrared transmitting plate formed of transparent quartz is positioned in an area of the outer housing 110 opposite to the flat substrate to transmit radiant energy generated from the flat substrate to the outside to transmit the flat substrate. can keep the temperature uniform.
  • the substrate heat treatment apparatus using the laser light emitting device of the present invention reduces the deposition of the process gas on the inner surface of the infrared transmission plate by supplying a cooling gas to the outer surface of the infrared transmission plate during the heat treatment process, thereby increasing the emissivity of the infrared transmission plate. increase can be prevented.
  • the substrate heat treatment apparatus using the laser light emitting device of the present invention cools and re-supply the cooling gas supplied to the outer surface of the infrared transmitting plate using an external gas circulation cooling module, thereby reducing the amount of cooling gas used and lowering the process cost.
  • FIG. 1 is a block diagram of a substrate heat treatment apparatus using a laser light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial perspective view of the beam irradiation module of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a block diagram of the gas circulation cooling module of FIG. 1 .
  • FIG. 1 is a block diagram of a substrate heat treatment apparatus using a laser light emitting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a partial perspective view of the beam irradiation module of FIG. 1 .
  • FIG. 3 is a vertical cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2 .
  • 4 is a block diagram of the gas circulation cooling module of FIG. 1 .
  • a substrate heat treatment apparatus 10 using a laser light emitting device with reference to FIGS. 1 to 4 , a process chamber 100 , a beam irradiation module 200 , a gas injection module 300 and It may include a gas circulation cooling module 400 and a substrate rotation module 500 .
  • the flat substrate (a) may be a semiconductor wafer or a glass substrate.
  • the flat substrate (a) may be a flexible substrate such as a resin film.
  • the flat substrate (a) may include various elements or conductive patterns formed on the surface or inside.
  • the substrate heat treatment apparatus 10 may use a laser light emitting device as a thermal light source in a beam irradiation module for heating the flat substrate (a).
  • the laser light emitting device may be a surface emitting laser device or an edge emitting laser device.
  • the laser light emitting device may be a VCSEL device.
  • the laser light emitting device may be formed of a device irradiating a laser beam of a single wavelength.
  • the laser light emitting device may be a VCSEL device irradiating a laser beam having a single wavelength of about 940 nm.
  • the substrate heat treatment apparatus 10 may heat the flat substrate a by irradiating the laser beam generated by the beam irradiation module 200 to the flat substrate a.
  • the process chamber 100 may include an outer housing 110 , an inner housing 120 , a beam irradiation plate 130 , a substrate support 140 , and an infrared transmission plate 150 .
  • the process chamber 100 may provide a space in which the flat substrate a is accommodated and heat-treated therein.
  • the flat substrate a may be supported by the substrate support 140 inside the process chamber 100 .
  • the process chamber 100 allows the laser beam generated by the beam irradiation module 200 positioned outside to be irradiated to the lower surface of the flat substrate positioned therein.
  • the process chamber 100 passes through the beam irradiation plate 130 so that the laser beam is irradiated to the lower surface of the flat substrate a seated on the substrate support 140 .
  • the outer housing 110 is formed in a cylindrical shape with a hollow inside, and may include a side wall 111 , an upper plate 112 , and a lower plate 113 .
  • the outer housing 110 may be formed in a substantially cylindrical shape, a square cylindrical shape, a pentagonal cylindrical shape, or a hexagonal cylindrical shape.
  • the outer housing 110 may be formed in a shape having a larger horizontal cross-sectional area than the area of the flat substrate (a) to be heat-treated therein.
  • the side wall 111 may be formed in a hollow cylindrical shape, a rectangular cylindrical shape, a pentagonal cylindrical shape, or a hexagonal cylindrical shape.
  • the side wall 111 provides a chamber upper space 100a in which heat treatment is performed and heat treatment is performed therein.
  • the side wall 111 provides a space in which a part of the beam irradiation module 200 and the substrate rotation module 500 are accommodated therein.
  • the upper plate 112 may be formed in a plate shape corresponding to the top planar shape of the side wall 111 .
  • the upper plate 112 may be coupled to the upper end of the side wall 111 and seal the upper portion of the side wall 111 .
  • the lower plate 113 corresponds to the lower planar shape of the side wall 111 , and a lower through hole 113 is formed inside.
  • the lower plate 113 may be formed as a circular ring or a square ring having a predetermined width.
  • the lower plate 113 may be formed in various shapes according to the lower planar shape of the chamber lower space 100b.
  • the lower plate 113 is coupled to the lower portion of the side wall 111 and shields the outside of the lower side wall 111 .
  • a lower portion of the inner housing 120 described below may be coupled to the outside of the through hole of the lower plate 113 .
  • the inner housing 120 is formed in a cylindrical shape with a hollow inside, and may be formed in a cylindrical shape, a square cylindrical shape, a pentagonal cylindrical shape, or a hexagonal cylindrical shape.
  • the inner housing 120 may have an outer diameter or an outer width smaller than an inner diameter or an inner width of the outer housing 110 .
  • the inner housing 120 may be formed to have a lower height than the outer housing 110 .
  • the inner housing 120 may be formed at a height with an upper side positioned below the flat substrate (a) seated inside the process chamber 100 .
  • the inner housing 120 may be formed to have a diameter or a width greater than a diameter or a width of the flat substrate (a) positioned thereon.
  • the inner housing 120 may be formed to have a larger horizontal area than the flat substrate (a). Accordingly, a chamber upper space 100a in which the flat substrate a is seated is formed in the upper portion of the inner housing 120 . That is, the chamber upper space 100a is formed above the inner housing 120 inside the outer housing 110 and provides a space in which the flat substrate a is seated.
  • the flat substrate (a) may be located in the chamber upper space (100a) so that the lower surface of the region to be heat treated when viewed from the bottom of the inner housing (120) is exposed.
  • the lower side of the inner housing 120 may be coupled to be positioned at the same height as the lower side of the outer housing 110 .
  • the lower end of the inner housing 120 may be coupled to the inner side of the lower plate 113 . Accordingly, a space between the outer side of the inner housing 120 and the inner side of the outer housing 110 may be sealed by the lower plate 113 .
  • a chamber lower space 100b may be formed between the outer surface of the inner housing 120 and the inner surface of the outer housing 110 .
  • the chamber upper space 100a and the chamber lower space 100b can be maintained in a vacuum or process gas atmosphere while being shielded from the outside by the outer housing 110 , the inner housing 120 , and the lower plate 113 .
  • the beam irradiation plate 130 is coupled to the upper portion of the inner housing 120 and may be located under the flat substrate (a).
  • the beam irradiation plate 130 may be formed of a transparent plate through which a laser beam passes, such as quartz or glass.
  • the beam irradiation plate 130 allows the laser beam to pass through and irradiate the lower surface of the flat substrate (a). More specifically, the beam irradiation plate 130 allows the laser beam incident through the lower surface of the inner housing 120 to be irradiated to the lower surface of the flat substrate (a).
  • the beam irradiation plate 130 may be formed to have an area larger than that of the flat substrate (a).
  • the beam irradiation plate 130 may be formed to have a diameter or a width greater than that of the flat substrate (a).
  • the beam irradiation plate 130 may be preferably formed to have a diameter or width of 1.1 times or more than the diameter or width of the flat substrate (a). In this case, the beam irradiation plate 130 may allow the laser beam to be irradiated to the lower surface of the flat substrate (a) as a whole.
  • the substrate support 140 may include an upper support 141 and a connection support 142 .
  • the substrate support 140 may be positioned above the inner housing 120 to support the lower outer side of the flat substrate a so that the lower surface of the flat substrate a is exposed.
  • the substrate support 140 may extend into the chamber lower space 100b and be coupled to the substrate rotation module 500 .
  • the substrate support 140 may rotate the flat substrate a by the action of the substrate rotation module 500 .
  • the upper support 141 may have a substrate exposure hole 141a therein and may be formed in a ring shape having a predetermined width.
  • the upper support 141 may support the lower outer side of the flat substrate (a) while exposing the lower surface of the flat substrate (a).
  • the upper support 141 may be formed to have a diameter or a width greater than that of the flat substrate (a).
  • the substrate exposure hole 141a may be formed in the center of the upper support 141 through the upper surface and the lower surface.
  • the substrate exposure hole 141a may be formed in a predetermined area so as to completely expose an area requiring heat treatment on the lower surface of the flat substrate a.
  • connection support 142 is formed in a cylindrical shape with an open upper and lower portions, and may be formed in a shape corresponding to the shape of the inner housing 120 .
  • the lower support may be formed in a cylindrical shape corresponding to the case in which the inner housing 120 is formed in a cylindrical shape.
  • the connection support 142 may be positioned over the chamber upper space 100a and the chamber lower space 100b.
  • the connection support 142 may have an upper portion coupled to the outside of the upper supporter 141 , and a lower portion extending into the chamber lower space 100b to be coupled to the substrate rotation module 500 . Accordingly, the connection support 142 may rotate the upper support 141 and the flat substrate a while being rotated by the substrate rotation module 500 .
  • the infrared transmitting plate 150 may be formed in a plate shape corresponding to the planar shape of the upper sidewall 111 .
  • the infrared transmitting plate 150 may be formed of transparent quartz.
  • the infrared transmitting plate 150 may be positioned between the upper plate 112 and the substrate support 140 on the side wall 111 .
  • the infrared transmitting plate 150 may separate the chamber upper space 100a of the outer housing 110 into a heat treatment space 100c and a cooling gas space 100d.
  • the heat treatment space is a space in which the flat substrate (a) is located and heat treatment is performed.
  • the cooling gas space is a space into which a cooling gas for cooling the infrared transmission plate 150 is introduced, and is located above the heat treatment space.
  • the infrared transmitting plate 150 may have a lower surface facing the upper surface of the flat substrate (a) on the upper portion of the flat substrate (a).
  • the infrared transmission plate 150 forms the upper surface of the outer housing 110, the side wall 111 and the upper plate 112 of the upper portion of the infrared transmission plate 150 are separately formed to form the infrared transmission plate 150. may be coupled to the top of the
  • the infrared transmitting plate 150 may be formed of transparent quartz to transmit radiant energy generated from the flat substrate (a) to the outside during the heat treatment process.
  • the infrared transmitting plate 150 may transmit radiant energy of a wavelength including infrared rays to the outside.
  • the infrared transmitting plate 150 may be maintained at a temperature of 400° C. or less, and preferably at a temperature of 300 to 400° C. Since the infrared transmitting plate 150 is maintained at a temperature of 300 to 400° C., chemical vapor deposition by a process gas is prevented, so that an increase in emissivity by deposition can be prevented.
  • the process gas may be different depending on the type of the heat treatment process. For example, in the epitaxial process, gases such as SiH 4 , SiH 2 Cl 2 , SiHCl 3 , or SiCl 4 may be used as the process gas.
  • the temperature of the cooling gas is 400° C. or less, chemical vapor deposition can be significantly reduced.
  • the emissivity of the infrared transmitting plate 150 is not increased according to the number of heat treatment processes, the process temperature difference between the flat plate substrates (a) on which the process is performed can be reduced.
  • the beam irradiation module 200 may include an element array plate 210 and a sub-irradiation module 220 .
  • the beam irradiation module 200 may be located at the lower outer side of the process chamber 100 to irradiate a laser beam to the lower surface of the flat substrate a through the beam irradiation plate 130 .
  • the beam irradiation module 200 may be located under the beam irradiation plate 130 inside the inner housing 120 .
  • a plurality of sub-irradiation modules 220 may be arranged on the upper surface of the element arrangement plate 210 in a lattice form. Referring to FIG. 2 , the sub-irradiation module 220 may be arranged in the x-direction and the y-direction on the upper surface of the element array plate 210 in a grid shape.
  • the device arrangement plate 210 may be formed in a plate shape having a predetermined area and thickness.
  • the device arrangement plate 210 may be formed to correspond to the shape and area of the flat substrate (a).
  • the element arrangement plate 210 may be formed of a thermally conductive ceramic material or a metallic material.
  • the device arrangement plate 210 may function to dissipate heat generated from the laser light emitting device.
  • the sub-irradiation module 220 may include a device substrate 221 , a laser light emitting device 222 , an electrode terminal 223 , and a cooling block 224 .
  • a plurality of the sub-irradiation modules 220 may be arranged in a grid direction on the element arrangement plate 210 .
  • the sub-irradiation module 220 may be arranged in an area necessary for irradiating a laser beam to the irradiation area of the flat substrate (a) on the surface of the element arrangement plate 210 .
  • the device substrate 221 may be coupled to the cooling block 224 by a separate adhesive layer 226 .
  • the sub-irradiation module 220 is formed by arranging a plurality of laser light emitting devices 222 in the x-axis direction and the y-axis direction.
  • the sub-irradiation module 220 includes a light emitting frame (not shown) for fixing the laser light emitting device 222 and a power line (not shown) for supplying power to the laser light emitting device 222 .
  • the sub-irradiation module 220 may be formed such that the same power is applied to all the laser light emitting devices 222 .
  • the sub-irradiation module 220 may be formed so that different powers are applied to each of the laser light emitting devices 222 .
  • the device substrate 221 may be formed of a general substrate used for mounting an electronic device.
  • the device substrate 221 may be divided into a device region 221a in which the laser light emitting device 222 is mounted and a terminal region 221b in which terminals are mounted.
  • a plurality of laser light emitting devices 222 may be arranged in a lattice shape and mounted thereon.
  • the terminal region 221b is positioned in contact with the device region 221a, and a plurality of terminals may be mounted thereon.
  • the laser light emitting device 222 may be formed of various light emitting devices irradiating a laser beam.
  • the various light emitting devices 222 may be formed of a surface-emitting laser device or an edge-emitting laser device.
  • the laser light emitting device 222 may be preferably formed of a VCSEL device.
  • the VCSEL device may be irradiated with a laser beam of a single wavelength of 940 nm.
  • the VCSEL device may be formed in a rectangular shape, preferably in a square shape or a rectangular shape in which the ratio of width to length does not exceed 1:2.
  • the VCSEL device is manufactured as a cube-shaped chip, and a high-power laser beam is oscillated from one surface. Since the VCSEL device oscillates a high-power laser beam, it is possible to increase the rate of temperature increase of the flat substrate (a) compared to the conventional halogen lamp, and has a relatively long lifespan.
  • a plurality of the laser light emitting devices 222 may be arranged in the x-direction and the y-direction in the device region 221a on the upper surface of the device substrate 221 in a lattice shape.
  • An appropriate number of the laser light emitting devices 222 may be formed at appropriate intervals according to the area of the device region 221a and the amount of energy of the laser beam irradiated to the flat substrate a.
  • the laser light emitting device 222 may be positioned at an interval capable of irradiating uniform energy when the emitted laser beam overlaps the laser beam of the adjacent laser light emitting device 222 .
  • the laser light emitting device 222 may be positioned so that the adjacent laser light emitting device 222 and the side surface are in contact with each other so that there is no separation distance.
  • a plurality of the electrode terminals 223 may be formed in the terminal region 221b of the device substrate 221 .
  • the electrode terminal 223 includes a + terminal and a - terminal, and may be electrically connected to the laser light emitting device 222 .
  • the electrode terminal 223 may be electrically connected to the laser light emitting device 222 in various ways.
  • the electrode terminal 223 may supply power required for driving the laser light emitting device 222 .
  • the cooling block 224 may have a planar shape corresponding to the planar shape of the device substrate 221 and a predetermined height.
  • the cooling block 224 may be formed of a thermally conductive ceramic material or a metallic material.
  • the cooling block 224 may be coupled to the lower surface of the device substrate 221 by a separate adhesive layer.
  • the cooling block 224 may dissipate heat generated from the laser light emitting device 222 mounted on the surface of the device substrate 221 downward. Accordingly, the cooling block 224 may cool the device substrate 221 and the laser light emitting device 222 .
  • the cooling block 224 may have a cooling passage 224a through which cooling water flows.
  • the cooling passage 224a may have an inlet and an outlet formed on a lower surface thereof, and may be formed in various types of flow passages in the cooling block 224 .
  • the gas injection module 300 may include a gas injection plate 310 , a gas supply pipe 320 , and a gas discharge pipe 330 .
  • the gas injection module 300 may spray a cooling gas on the upper surface of the infrared transmission plate 150 to cool the infrared transmission plate 150 .
  • the cooling gas may be nitrogen gas, argon gas or compressed cooling air.
  • the gas injection plate 310 may be formed in a plate shape, and may include a gas injection hole 311 penetrating from the upper surface to the lower surface.
  • the gas injection plate 310 may be positioned parallel to the infrared transmission plate 150 between the upper plate 112 and the infrared transmission plate 150 at the upper portion of the outer housing 110 .
  • the gas injection plate 310 may divide the gas injection space into an upper gas space and a lower gas space.
  • the gas injection hole 311 is formed to penetrate from the upper surface to the lower surface of the gas injection plate 310 . That is, the gas injection hole 311 may connect the upper gas space and the lower gas space. The gas injection hole 311 may inject the cooling gas flowing into the gas injection space from the outside into the lower gas space.
  • a plurality of the gas injection holes 311 may be formed to be entirely spaced apart from the gas injection plate 310 .
  • the gas injection hole 311 may more uniformly spray the cooling gas supplied to the upper gas space into the lower gas space. Accordingly, the gas injection plate 310 can more uniformly cool the lower infrared transmission plate 150 .
  • the gas supply pipe 320 is formed in a tube shape with both sides open, and is coupled from the upper plate 112 of the outer housing 110 to the inside of the outer housing 110 . That is, the gas supply pipe 320 passes through the upper plate 112 from the outside to the upper gas space.
  • the gas supply pipe 320 may be formed in plurality according to the area of the upper plate 112 .
  • the gas supply pipe 320 may be connected to an external cooling gas supply device to receive cooling gas.
  • the gas supply pipe 320 may be connected to the gas circulation cooling module 400 to receive cooling gas.
  • the gas discharge pipe 330 is formed in a tubular shape with both sides open, and may be coupled to the sidewall 111 of the outer housing 110 so as to penetrate to the outside in the lower gas space. That is, the gas discharge pipe 330 penetrates through the side wall 111 from the outside to the lower gas space.
  • the gas discharge pipe 330 may be formed in plurality according to the area of the upper plate 112 .
  • the gas discharge pipe 330 may discharge the cooling gas introduced into the lower gas space to the outside.
  • the gas discharge pipe 330 may be connected to the gas circulation cooling module 400 to discharge the cooling gas.
  • the gas circulation cooling module 400 may cool the cooling gas discharged from the gas discharge pipe 330 of the gas injection module 300 again and supply it to the gas supply pipe 320 .
  • the cooling gas may be sprayed from the gas injection plate 310 to cool the infrared transmission plate 150 while in contact with the infrared transmission plate 150 , and the temperature may be increased. Accordingly, the gas circulation cooling module 400 may supply the heated cooling gas by cooling it again.
  • the gas circulation cooling module 400 may supply the cooling gas discharged from the gas discharge pipe 330 by cooling it to a temperature lower than 300° C. which is the cooling temperature of the infrared transmission plate 150 .
  • the gas circulation cooling module 400 may include a first cooling unit 410 , a blower 420 , and a filter unit 430 .
  • the gas circulation cooling module 400 may further include a second cooling unit 440 .
  • the gas circulation cooling module 400 is described as including one each of the first cooling unit 410, the blower 420, the filter unit 430, and the second cooling unit 440, the amount of cooling gas used may be formed in two or more, respectively.
  • the gas circulation cooling module 400 is filtered by the filter module after the first cooling module cools while the blower 420 sucks the high-temperature cooling gas discharged from the gas discharge pipe 330 while operating the gas supply pipe 320 . re-supplied with The gas circulation cooling module 400 forms a closed path through which the cooling gas flows together with the gas supply pipe 320 and the cooling gas space of the outer housing 110 and the gas discharge pipe 330 . Accordingly, the cooling gas may not flow to the outside during the circulation process. However, when the cooling gas partially leaks to the outside, it may be supplemented through a separate path.
  • One side of the first cooling unit 410 is connected to the gas discharge pipe 330 , and the other side is connected to the blower 420 . That is, the first cooling unit 410 is located between the gas discharge pipe 330 and the blower 420 based on the flow of the cooling gas.
  • the first cooling unit 410 cools the used process gas supplied from the gas discharge pipe 330 and supplies it to the blower 420 . Accordingly, the first cooling unit 410 cools the relatively high temperature cooling gas, so that the cooled cooling gas is supplied to the blower 420 .
  • the first cooling unit 410 prevents the blower 420 from being damaged by the high-temperature cooling gas.
  • the first cooling unit 410 may be formed of a general cooling module used to cool the gas.
  • the first cooling unit 410 may include a cooling housing, a cooling pipe, and a heat sink.
  • the cooling housing has a hollow inside, and is formed such that an inlet and an outlet are formed on one side and the other side.
  • the cooling pipe is passed through in the longitudinal direction or the width direction of the cooling housing, and is formed so that a cooling medium such as cooling water flows therein.
  • the heat sink is formed in a plate shape, and is coupled to be arranged in a vertical "thick film*" arrangement on the outer circumferential surface of the cooling pipe. The heat sink is cooled by the cooling medium flowing inside the cooling pipe, and is introduced into the cooling housing. Therefore, in the first cooling unit 410, the heat sink is cooled by the cooling medium flowing through the cooling pipe, and the cooling gas flowing in through the inlet of the cooling housing can be cooled by contacting the heat sink. .
  • the first cooling unit 410 may be formed as a cooling unit using a Peltier element.
  • the first cooling unit 410 may include a cooling housing, a heat sink, and a Peltier element.
  • the cooling housing has a hollow inside, and is formed such that an inlet and an outlet are formed on one side and the other side.
  • the heat sink is formed to extend inward from one side of the cooling housing.
  • the Peltier element is coupled to contact the heat sink from one side of the cooling housing. Accordingly, the first cooling unit 410 cools the heat sink by the Peltier element, and the cooling gas introduced through the inlet of the cooling housing is brought into contact with the heat sink to cool the cooling gas.
  • blower 420 One side of the blower 420 is connected to the first cooling unit 410 , and the other side is connected to the filter unit 430 . That is, the blower 420 is located between the rear end of the first cooling unit 410 and the front end of the filter unit 430 based on the flow of the cooling gas.
  • the blower 420 may be connected to the second cooling unit 440 when the second cooling unit 440 is formed on the other side.
  • the blower 420 sucks the cooling gas discharged through the gas discharge pipe 330 and introduces it into the first cooling unit 410 .
  • the blower 420 may not be damaged by heat because it sucks the cooling gas that has passed through the first cooling unit 410 while sucking the cooling gas having a relatively high temperature discharged from the gas discharge pipe 330 .
  • the blower 420 is preferably formed of a blower 420 between the intake port (not shown) and the exhaust port (not shown) is sealed from the outside.
  • the blower 420 may be formed of a ring blower or a turbo blower.
  • the blower 420 may be formed of a rotary pump or a booster pump.
  • the ring blower and the turbo blower are different in specific structure, the space between the intake port and the exhaust port is sealed to the outside, so that the gas sucked into the intake port is discharged through the exhaust port without flowing out in the middle. Accordingly, the blower 420 prevents the sucked cooling gas from flowing out. Since the ring blower and the turbo blower are generally used devices, a detailed description thereof will be omitted.
  • the blower 420 may be a general blower when the space between the intake port (not shown) and the exhaust port (not shown) does not need to be sealed from the outside.
  • One side of the filter unit 430 is connected to the blower 420 , and the other side is connected to the gas supply pipe 320 . That is, the filter unit 430 is located between the rear end of the blower 420 and the front end of the gas supply pipe 320 based on the flow of the cooling gas. Also, when the second cooling unit 440 is formed on one side of the filter unit 430 , it may be connected to the second cooling unit 440 .
  • the filter unit 430 filters the cooling gas supplied from the blower 420 and supplies it to the gas supply pipe 320 .
  • the filter unit 430 may include a filter such as a hepa filter, a wolpa filter, a carbon filter, or a mesh filter. Since the filters are widely used in a semiconductor process or a flat panel display device manufacturing process, a detailed description thereof will be omitted.
  • One side of the second cooling unit 440 is connected to the blower 420 , and the other side is connected to the filter unit 430 . That is, the second cooling unit 440 is located between the blower 420 and the filter unit 430 based on the flow of the cooling gas.
  • the second cooling unit 440 may cool the cooling gas supplied through the blower 420 once again and supply it to the filter unit 430 .
  • the temperature may increase while the cooling gas rubs against the blade or fan of the blower 420 in the process of being blown by the blower 420 . Accordingly, since the second cooling unit 440 cools the cooling gas that has passed through the blower 420 and supplies it to the filter unit 430 , the cooling gas at a lower temperature may be supplied to the filter unit 430 .
  • the second cooling unit 440 may have the same configuration as the first cooling unit 410 .
  • the substrate rotation module 500 may include an inner rotation means 510 and an outer rotation means 520 .
  • the substrate rotation module 500 may rotate the substrate support 140 in a horizontal direction in a non-contact manner.
  • the inner rotation means 510 may be coupled to the lower portion of the substrate support 140 in the chamber lower space 100b of the process chamber 100 .
  • the outer rotation means 520 may be positioned to face the inner rotation means 510 from the outside of the process chamber 100 .
  • the outer rotation means 520 may rotate the inner rotation means 510 in a non-contact manner using magnetic force.
  • the inner rotation means 510 may be formed to have the same structure as a rotor of a motor.
  • the inner rotation means 510 may be formed as a magnet structure in which an overall ring shape is formed, and an N pole and an S pole are alternately formed along the circumferential direction.
  • the inner rotation means 510 may be coupled to the lower portion of the substrate support 140 , that is, the connection support 142 .
  • the inner rotation means 510 may be positioned to be spaced apart upward from the upper portion of the lower plate 113 .
  • the inner rotation means 510 may be supported by a separate support means to prevent vibration during rotation or to rotate smoothly.
  • the inner rotation means 510 may be supported by a support bearing or roller at a lower portion.
  • the outer rotation means 520 may be formed to have the same structure as a stator of a motor.
  • the outer rotation means 520 may include an iron core formed in a ring shape and a conducting wire wound around the iron core.
  • the outer rotation means 520 may rotate the inner rotation means 510 with magnetic force generated by power supplied to the conducting wire.
  • the outer rotation means 520 may be located outside the outer housing 110 to face the inner rotation means 510 with respect to the outer housing 110 . That is, the outer rotation means 520 may be located outside the outer housing 110 at the same height as the inner rotation means 510 .

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Abstract

본 발명은 내부에 열처리되는 평판 기판이 위치하고 평판 기판의 하부에 위치하는 빔 조사판과 평판 기판의 상부에 위치하는 적외선 투과판을 구비하는 공정 챔버와, 빔 조사판을 통하여 평판 기판의 하면으로 레이저 빔을 조사하는 빔 조사 모듈 및 적외선 투과판의 상면으로 냉각 가스를 분사하여 냉각하는 가스 순환 냉각 모듈을 포함하는 기판 열처리 장치를 개시한다.

Description

레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치
본 발명은 레이저 발광 소자에서 조사되는 레이저 빔을 이용하여 평판 기판을 열처리하는 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 또는 평판 패널 디스플레이 장치용 유리 기판과 같은 평판 기판은 에피텍셜 공정, 박막 결정화 공정, 이온 주입 공정 또는 활성화 공정과 같은 열처리 공정이 진행되어 반도체 또는 평판 디스플레이 모듈로 제조될 수 있다.
상기 에피텍셜 공정은 반도체 웨이퍼의 표면에 필요한 박막을 성장시키는 공정이다. 상기 에피텍셜 공정은 진공 상태이며 600℃이상의 고온으로 유지되는 공정 챔버의 내부에 공정 가스를 주입하여 진행된다. 상기 반도체 웨이퍼는 공정 중에 전체적으로 온도를 균일하게 유지하는 것이 필요하며, 공정 챔버를 구성하는 외부 하우징(110)의 방사율에 의한 영향을 감소시키는 것이 필요하다. 특히, 상기 외부 하우징(110)의 구성 요소중에서 반도체 웨이퍼의 상면과 대향하는 구성 요소 또는 벽면의 방사율은 반도체 웨이퍼의 공정 온도에 영향을 주게 되므로 일정한 방사율을 유지시키는 것이 필요하다.
한편, 최근에는 VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser) 소자를 이용하여 반도체 웨이퍼를 가열하는 열처리 공정이 개발되고 있다. 상기 열처리 공정은 대면적 영역을 커버하도록 복수 개의 VCSEL 소자가 배치되어 레이저 빔을 조사하는 조사 모듈을 이용하여, 반도체 웨이퍼에 레이저 빔을 균일하게 조사하여 열처리하는 방식이다. 상기 VCSEL 소자는 micro-emitter에서 레이저 빔을 방출할 수 있다. 상기 조사 모듈은 VCSEL 소자에서 방출되는 레이저 빔의 divergence를 이용하며, 서로 인접하는 VCSEL 소자에서 방출되는 레이저 빔의 overlapping을 통해 반도체 웨이퍼를 균일하게 가열할 수 있다. 상기 조사 모듈은 복수 개의 VCSEL 소자를 포함하는 서브 조사 모듈을 구성하고, 복수 개의 서브 조사 모듈이 전체 반도체 웨이퍼를 커버하는 영역까지 배치될 수 있다.
최근에는, 상기 열처리 공정은 반도체 기술의 미세화에 따라 작은 온도 편차와 높은 온도 균일도를 요구한다. 그러나, 현재 사용되는 열처리 장치는 여러가지 한계로 인하여 필요한 온도 균일도를 실현하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 평판 기판의 온도 편차를 감소시키기 위한 냉각 기능을 구비하여 열처리 공정에서 평판 기판의 온도 편차를 감소시키고, 온도 균일도를 증가시킬 수 있는 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치는 내부에 열처리되는 평판 기판이 위치하고 상기 평판 기판의 하부에 위치하는 빔 조사판과 상기 평판 기판의 상부에 위치하는 적외선 투과판을 구비하는 공정 챔버와, 상기 빔 조사판을 통하여 상기 평판 기판의 하면으로 레이저 빔을 조사하는 빔 조사 모듈 및 상기 적외선 투과판의 상면으로 냉각 가스를 분사하여 냉각하는 가스 순환 냉각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공정 챔버는 상기 평판 기판이 내부에 안착되는 측벽과, 상기 측벽의 내부에서 상기 평판 기판의 상부에 상기 적외선 투과판과 상부판이 위치하는 외부 하우징 및 상기 외부 하우징의 내측에서 상기 평판 기판의 하부에 위치하며 상기 빔 조사판이 상부에 위치하는 내부 하우징을 포함하며, 상기 빔 조사 모듈은 상기 내부 하우징의 내부에서 상기 빔 조사판의 하부에 위치할 수 있다.
또한, 상기 가스 순한 냉각 모듈은 상면에서 하면으로 관통되는 가스 분사 홀을 구비하며 상기 상부판과 상기 적외선 투과판 사이에 위치하여 상기 가스 분사 홀을 통하여 상기 적외선 투과판의 상면으로 상기 냉각 가스를 분사하는 가스 분사판과, 상기 가스 분사판의 상부로 상기 냉각 가스를 공급하는 가스 공급관 및 상기 적외선 투과판으로 분사된 상기 냉각 가스를 배출하는 가스 배출관을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 열처리 장치는 상기 가스 배출관에서 배출되는 상기 냉각 가스를 냉각시켜 상기 가스 공급관으로 공급하는 가스 순환 냉각 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 순환 냉각 모듈은 상기 가스 배출관와 연결되며 상기 가스 배출관에서 배출되는 상기 냉각 가스를 냉각하는 제 1 쿨링 유닛과, 상기 제 1 쿨링 유닛과 연결되어 상기 냉각 가스를 흡입하여 제 1 쿨링 유닛으로 유입되도록 하는 블로워와, 상기 블로워와 연결되며 상기 냉각 가스를 필터링하는 필터 유닛을 포함할 수 있다.
또한, 상기 가스 순환 냉각 모듈은 상기 블로워와 상기 필터 유닛 사이에 위치하여 상기 블로워에서 공급되는 상기 냉각 가스를 냉각하여 상기 필터 유닛으로 제 2 쿨링 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 적외선 투과판은 투명 쿼쯔로 형성될 수 있다.
또한, 상기 공정 챔버는 상기 평판 기판의 외측을 지지하는 기판 지지대를 더 포함하며, 상기 VCSEL을 이용한 기판 열처리 장치는 상기 기판 지지대를 지지하여 회전시키는 기판 회전 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 회전 모듈은 N극과 S극이 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 링 형상이며, 상기 챔버 하부 공간의 내부에서 기판 지지대의 하부에 결합되는 내측 회전 수단 및 상기 외부 하우징의 외측에서 상기 내측 회전 수단과 대향하여 위치하며 자력을 발생시켜 상기 내측 회전 수단을 회전시키는 외측 회동 수단을 구비할 수 있다.
또한, 상기 빔 조사 모듈은 레이저 발광 소자를 포함하며, 상기 레이저 발광 소자는 면 발광 레이저 소자 또는 에지 발광 레이저 소자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 빔 조사 모듈은 레이저 발광 소자를 포함하며, 상기 레이저 발광 소자는 VCSEL 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치는 평판 기판과 대향하는 외부 하우징(110)의 영역에 투명 쿼쯔로 형성되는 적외선 투과판을 위치시켜 평판 기판에서 발생되는 복사 에너지를 외부로 투과시켜 평판 기판의 온도를 균일하게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치는 열처리 과정에서 적외선 투과판의 외측면에 냉각 가스를 공급하여 공정 가스가 적외선 투과판의 내측면에 증착되는 것을 감소시킴으로써 적외선 투과판의 방사율이 증가되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치는 적외선 투과판의 외측면에 공급되는 냉각 가스를 외부의 가스 순환 냉각 모듈을 이용하여 냉각시켜 재공급함으로써 냉각 가스의 사용량을 줄이고 공정 비용을 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 빔 조사 모듈의 부분 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A에 대한 수직 단면도이다.
도 4는 도 1의 가스 순환 냉각 모듈의 구성도이다.
이하에서 실시예와 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치의 구조에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치의 구성도이다. 도 2는 도 1의 빔 조사 모듈의 부분 사시도이다. 도 3은 도 2의 A-A에 대한 수직 단면도이다. 도 4는 도 1의 가스 순환 냉각 모듈의 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 발광 소자를 이용한 기판 열처리 장치(10)는, 도 1 내지 도 4를 참조하면, 공정 챔버(100)와 빔 조사 모듈(200)과 가스 분사 모듈(300)과 가스 순환 냉각 모듈(400) 및 기판 회전 모듈(500)을 포함할 수 있다.
상기 기판 열처리 장치(10)는 평판 기판(a)에 대한 에피텍셜 공정, 결정화 공정, 이온 주입 공정 또는 활성화 공정과 같은 제조 공정이 진행될 수 있다. 여기서, 상기 평판 기판(a)은 반도체 웨이퍼 또는 유리 기판일 수 있다. 또한, 상기 평판 기판(a)은 수지 필름과 같은 플렉서블 기판일 수 있다. 또한, 상기 평판 기판(a)은 표면 또는 내부에 형성되는 다양한 소자 또는 도전 패턴을 포함할 수 있다.
상기 기판 열처리 장치(10)는 평판 기판(a)을 가열하기 위한 빔 조사 모듈에서 열 광원으로 레이저 발광 소자를 사용할 수 있다. 상기 레이저 발광 소자는 면 발광 레이저 소자 또는 에지 발광 레이저 소자일 수 있다. 또한, 상기 레이저 발광 소자는 VCSEL 소자일 수 있다. 상기 레이저 발광 소자는 단일 파장의 레이저 빔을 조사하는 소자로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 레이저 발광 소자는 바람직하게는 대략 940nm의 단일 파장의 레이저 빔을 조사하는 VCSEL 소자일 수 있다. 상기 기판 열처리 장치(10)는 빔 조사 모듈(200)에서 생성되는 레이저 빔을 평판 기판(a)에 조사하여 평판 기판(a)을 가열할 수 있다.
상기 공정 챔버(100)는 외부 하우징(110)과 내부 하우징(120)과 빔 조사판(130)과 기판 지지대(140) 및 적외선 투과판(150)을 포함할 수 있다. 상기 공정 챔버(100)는 내부에 평판 기판(a)이 수용되어 열처리되는 공간을 제공할 수 있다. 상기 평판 기판(a)은 공정 챔버(100)의 내부에서 기판 지지대(140)에 의하여 지지될 수 있다. 상기 공정 챔버(100)는 외부에 위치하는 빔 조사 모듈(200)에서 생성되는 레이저 빔이 내부에 위치하는 평면 기판의 하면으로 조사되도록 한다. 상기 공정 챔버(100)는 빔 조사판(130)을 통과하여 레이저 빔이 기판 지지대(140)에 안착되는 평판 기판(a)의 하면으로 조사되도록 한다.
상기 외부 하우징(110)은 내부가 중공인 통 형상으로 형성되며, 측벽(111)과 상부판(112) 및 하부판(113)을 구비할 수 있다. 상기 외부 하우징(110)은 대략 원통 형상 또는 사각통 형상, 오각통 형상 또는 육각통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 외부 하우징(110)은 내부에서 열처리되는 평판 기판(a)의 면적보다 큰 수평 단면적을 갖는 형상으로 형성될 수 있다.
상기 측벽(111)은 내부가 중공인 원통 형상 또는 사각통 형상, 오각통 형상 또는 육각통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 측벽(111)은 내부에 열처리가 진행되는 열처리되는 챔버 상부 공간(100a)을 제공한다. 또한, 상기 측벽(111)은 내부에 빔 조사 모듈(200)과 기판 회전 모듈(500)의 일부가 수용되는 공간을 제공한다.
상기 상부판(112)은 측벽(111)의 상단 평면 형상에 대응되는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 상부판(112)은 측벽(111)의 상단에 결합되며 측벽(111)의 상부를 밀폐할 수 있다.
상기 하부판(113)은 측벽(111)의 하부 평면 형상에 대응되며, 내측에 하부 관통홀(113)이 형성된다. 상기 하부판(113)은 소정 폭을 갖는 원형 링 또는 사각 링으로 형성될 수 있다. 상기 하부판(113)은 챔버 하부 공간(100b)의 하측 평면 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 하부판(113)은 측벽(111)의 하부에 결합되며, 하부 측벽(111)의 외측을 차폐한다. 상기 하부판(113)의 관통홀의 외측에는 이하에서 설명하는 내부 하우징(120)의 하부가 결합될 수 있다.
상기 내부 하우징(120)은 내부가 중공인 통 형상으로 형성되며, 원통 형상, 사각통 형상, 오각통 형상 또는 육각통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 내부 하우징(120)은 외부 하우징(110)의 내경 또는 내측 폭보다 작은 외경 또는 외측 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 내부 하우징(120)은 외부 하우징(110)보다 낮은 높이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 내부 하우징(120)은 상측이 공정 챔버(100)의 내부에 안착되는 평판 기판(a)의 하부에 위치하는 높이로 형성될 수 있다. 또한, 상기 내부 하우징(120)은 상부에 위치하는 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 큰 직경 또는 폭으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 내부 하우징(120)은 평판 기판(a)보다 큰 수평 면적을 갖도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 내부 하우징(120)의 상부에는 평판 기판(a)이 안착되는 챔버 상부 공간(100a)이 형성된다. 즉, 상기 챔버 상부 공간(100a)은 외부 하우징(110)의 내측에서 내부 하우징(120)의 상부에 형성되며, 평판 기판(a)이 안착되는 공간을 제공한다. 상기 평판 기판(a)은 내부 하우징(120)의 하부에 볼 때 열처리되는 영역의 하면이 노출되도록 챔버 상부 공간(100a)에 위치할 수 있다.
또한, 상기 내부 하우징(120)은 하측이 외부 하우징(110)의 하측과 대략 동일한 높이에 위치하도록 결합될 수 있다. 상기 내부 하우징(120)은 하단이 하부판(113)의 내측에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 내부 하우징(120)의 외측과 외부 하우징(110)의 내측 사이의 공간은 하부판(113)에 의하여 밀폐될 수 있다. 상기 내부 하우징(120)의 외측면과 외부 하우징(110)의 내측면 사이에는 챔버 하부 공간(100b)이 형성될 수 있다. 상기 챔버 상부 공간(100a)과 챔버 하부 공간(100b)은 외부 하우징(110)과 내부 하우징(120) 및 하부판(113)에 의하여 외부와 차폐되면서 진공 또는 공정 가스 분위기로 유지할 수 있다.
상기 빔 조사판(130)은 내부 하우징(120)의 상부에 결합되며, 평판 기판(a)의 하부에 위치할 수 있다. 상기 빔 조사판(130)은 쿼쯔, 유리와 같이 레이저 빔이 투과하는 투명판으로 형성될 수 있다. 상기 빔 조사판(130)은 레이저 빔이 투과하여 평판 기판(a)의 하면에 조사되도록 한다. 보다 구체적으로는, 상기 빔 조사판(130)은 내부 하우징(120)의 내측에서 하면을 통하여 입사되는 레이저 빔이 평판 기판(a)의 하면에 조사되도록 한다. 상기 빔 조사판(130)은 평판 기판(a)의 면적보다 큰 면적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 빔 조사판(130)은 직경 또는 폭이 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 크게 형성될 수 있다. 상기 빔 조사판(130)은 바람직하게는 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 1.1배 이상의 직경 또는 폭으로 형성될 수 있다. 이러한 경우에, 상기 빔 조사판(130)은 레이저 빔이 평판 기판(a)의 하면에 전체적으로 조사되도록 할 수 있다.
상기 기판 지지대(140)는 상부 지지대(141) 및 연결 지지대(142)를 포함할 수 있다. 상기 기판 지지대(140)는 내부 하우징(120)의 상부에 위치하여, 평판 기판(a)의 하면이 노출되도록 평판 기판(a)의 하부 외측을 지지할 수 있다. 또한, 상기 기판 지지대(140)는 챔버 하부 공간(100b)으로 연장되어 기판 회전 모듈(500)과 결합될 수 있다. 상기 기판 지지대(140)는 기판 회전 모듈(500)의 작용에 의하여 평판 기판(a)을 회전시킬 수 있다.
상기 상부 지지대(141)는 내측에 기판 노출홀(141a)을 구비하며 소정 폭을 갖는 링 형상으로 형성될 수 있다. 상기 상부 지지대(141)는 평판 기판(a)의 하면을 노출시키면서 평판 기판(a)의 하부 외측을 지지할 수 있다. 상기 상부 지지대(141)는 평판 기판(a)의 직경 또는 폭보다 큰 직경 또는 폭으로 형성될 수 있다.
상기 기판 노출홀(141a)은 상부 지지대(141)의 중앙에서 상면과 하면을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 기판 노출홀(141a)은 평판 기판(a)의 하면에서 열처리가 필요한 영역을 전체적으로 노출할 수 있도록 소정 면적으로 형성될 수 있다.
상기 연결 지지대(142)는 대략 상부와 하부가 개방된 통 형상으로 형성되며, 내부 하우징(120)의 형상에 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 하부 지지대는 내부 하우징(120)이 원통 형상으로 형성되는 경우에 이에 대응하여 원통 형상으로 형성될 수 있다. 상기 연결 지지대(142)는 챔버 상부 공간(100a)과 챔버 하부 공간(100b)에 걸쳐서 위치할 수 있다. 상기 연결 지지대(142)는 상부가 상부 지지대(141)의 외측에 결합되며, 하부가 챔버 하부 공간(100b)으로 연장되어 기판 회전 모듈(500)과 결합될 수 있다. 따라서, 상기 연결 지지대(142)는 기판 회전 모듈(500)에 의하여 회전되면서 상부 지지대(141)와 평판 기판(a)을 회전시킬 수 있다.
상기 적외선 투과판(150)은 측벽(111) 상부의 평면 형상에 대응되는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 적외선 투과판(150)은 투명 쿼쯔로 형성될 수 있다. 상기 적외선 투과판(150)은 측벽(111) 상부에서 상부판(112)과 기판 지지대(140)의 사이에 위치할 수 있다. 상기 적외선 투과판(150)은 외부 하우징(110)의 챔버 상부 공간(100a)을 열처리 공간(100c)과 냉각 가스 공간(100d)으로 분리할 수 있다. 상기 열처리 공간은 평판 기판(a)이 위치하여 열처리가 진행되는 공간이다. 상기 냉각 가스 공간은 적외선 투과판(150)을 냉각하기 위한 냉각 가스가 유입되는 공간이며, 열처리 공간의 상부에 위치한다. 상기 적외선 투과판(150)은 하면이 평판 기판(a)의 상부에서 평판 기판(a)의 상면과 대향하여 위치할 수 있다. 한편, 상기 적외선 투과판(150)은 외부 하우징(110)의 상면을 형성하고, 적외선 투과판(150)의 상부의 측벽(111)과 상부판(112)이 별도로 형성되어 적외선 투과판(150)의 상부에 결합될 수 있다.
상기 적외선 투과판(150)은 투명 쿼쯔로 형성되어 열처리 공정 중에 평판 기판(a)에서 발생되는 복사 에너지를 외부로 투과시킬 수 있다. 특히, 상기 적외선 투과판(150)은 적외선을 포함하는 파장의 복사 에너지를 외부로 투과시킬 수 있다. 또한, 상기 적외선 투과판(150)은 400℃ 이하의 온도로 유지되며 바람직하게는 300 ~ 400℃의 온도로 유지될 수 있다. 상기 적외선 투과판(150)은 300 ~ 400℃의 온도로 유지되므로, 공정 가스에 의한 화학 증착이 방지되어 증착에 의한 방사율 중가가 방지될 수 있다. 여기서 상기 공정 가스는 열처리 공정의 종류에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 에피텍셜 공정에서 공정 가스는 SiH4, SiH2Cl2, SiHCl3, 또는 SiCl4와 같은 가스들이 사용될 수 있다.
상기 냉각 가스는 온도가 400℃이하인 경우에 화학 증착이 현저히 감소될 수 있다. 또한, 상기 적외선 투과판(150)은 열처리 공정의 회수에 따라 방사율이 증가되지 않으므로, 공정이 진행되는 평판 기판(a)들 사이의 공정 온도 차이를 감소시킬 수 있다.
상기 빔 조사 모듈(200)은 소자 배열판(210) 및 서브 조사 모듈(220)을 포함할 수 있다. 상기 빔 조사 모듈(200)은 공정 챔버(100)의 외측 하부에 위치하여 빔 조사판(130)을 통하여 평판 기판(a)의 하면으로 레이저 빔을 조사할 수 있다. 상기 빔 조사 모듈(200)은 내부 하우징(120)의 내측에서 빔 조사판(130)의 하부에 위치할 수 있다.
상기 빔 조사 모듈(200)은 소자 배열판(210)의 상면에 복수 개의 서브 조사 모듈(220)이 격자 형태로 배열될 수 있다. 상기 서브 조사 모듈(220)은, 도 2를 참조하면, 소자 배열판(210)의 상면에 x 방향과 y 방향으로 배열되어 격자 형상으로 배열될 수 있다.
상기 소자 배열판(210)은 소정 면적과 두께를 갖는 판상으로 형성될 수 있다. 상기 소자 배열판(210)은 바람직하게는 평판 기판(a)의 형상과 면적에 대응되도록 형성될 수 있다. 상기 소자 배열판(210)은 열전도성이 있는 세라믹 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 소자 배열판(210)은 레이저 발광 소자에서 발생되는 열을 방열시키는 작용을 할 수 있다.
상기 서브 조사 모듈(220)은 소자 기판(221)과 레이저 발광 소자(222)와 전극 단자(223) 및 냉각 블록(224)을 포함할 수 있다. 상기 서브 조사 모듈(220)은 복수 개가 소자 배열판(210)에 격자 방향으로 배열되어 위치할 수 있다. 상기 서브 조사 모듈(220)은 소자 배열판(210)의 표면에서 평판 기판(a)의 조사 영역에 레이저 빔을 조사하는데 필요한 영역에 배열될 수 있다. 상기 소자 기판(221)은 별도의 점착제층(226)에 의하여 냉각 블록(224)에 결합될 수 있다.
상기 서브 조사 모듈(220)은 복수 개의 레이저 발광 소자(222)가 x 축 방향과 y 축 방향으로 배열되어 형성된다. 상기 서브 조사 모듈(220)은 구체적으로 도시하는 않았지만, 레이저 발광 소자(222)를 고정하기 위한 발광 프레임(미도시)과 레이저 발광 소자(222)에 전력을 공급하기 위한 전력선(미도시)를 구비하여 형성될 수 있다. 상기 서브 조사 모듈(220)은 전체 레이저 발광 소자(222)에 동일한 전력이 인가되도록 형성될 수 있다. 또한, 상기 서브 조사 모듈(220)은 각각의 레이저 발광 소자(222)에 서로 다른 전력이 인가되도록 형성될 수 있다.
상기 소자 기판(221)은 전자 소자를 실장하는데 사용되는 일반적인 기판으로 형성될 수 있다. 상기 소자 기판(221)은 레이저 발광 소자(222)가 실장되는 소자 영역(221a) 및 단자가 실장되는 단자 영역(221b)으로 구분될 수 있다. 상기 소자 영역(221a)은 복수 개의 레이저 발광 소자(222)가 격자 형상으로 배열되어 실장될 수 있다. 상기 단자 영역(221b)은 소자 영역(221a)에 접하여 위치하며 복수 개의 단자가 실장될 수 있다.
상기 레이저 발광 소자(222)는 레이저 빔을 조사하는 다양한 발광 소자로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 다양한 발광 소자소자(222)는 면 발광 레이저 소자 또는 에지 발광 레이저 소자로 형성될 수 있다. 또한, 상기 레이저 발광 소자(222)는 바람직하게는 VCSEL 소자로 형성될 수 있다. 상기 VCSEL 소자는 940nm의 단일 파장의 레이저 빔을 조사할 수 있다. 상기 VCSEL 소자는 사각 형상으로 이루어지며, 바람직하게는 정사각형 또는 폭과 길이의 비가 1:2를 초과하지 않는 직사각형 형상으로 형성될 수 있다. 상기 VCSEL 소자는 육면체 형상의 칩으로 제조되며, 일면에서 고출력의 레이저 빔이 발진된다. 상기 VCSEL 소자는 고출력의 레이저 빔을 발진하므로, 기존의 할로겐 램프에 대비하여 평판 기판(a)의 온도 상승률을 증가시킬 수 있으며, 수명도 상대적으로 길다.
상기 레이저 발광 소자(222)는 복수 개가 소자 기판(221)의 상면에서 소자 영역(221a)에 x 방향과 y 방향으로 배열되어 격자 형상으로 배열될 수 있다. 상기 레이저 발광 소자(222)는 소자 영역(221a)의 면적과 평판 기판(a)에 조사되는 레이저 빔의 에너지 량에 따라 적정한 개수가 적정한 간격으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 레이저 발광 소자(222)는 발광되는 레이저 빔이 인접하는 레이저 발광 소자(222)의 레이저 빔과 오버랩될 때 균일한 에너지를 조사할 수 있는 간격으로 위치할 수 있다. 이때, 상기 레이저 발광 소자(222)는 인접하는 레이저 발광 소자(222)와 측면이 서로 접촉되어 이격 거리가 없도록 위치할 수 있다.
상기 전극 단자(223)는 소자 기판(221)의 단자 영역(221b)에 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 전극 단자(223)는 + 단자와 - 단자를 포함하며, 레이저 발광 소자(222)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 단자(223)는, 구체적으로 도시하지 않았지만, 다양한 방식으로 레이저 발광 소자(222)에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 전극 단자(223)는 레이저 발광 소자(222)의 구동에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)의 평면 형상에 대응되는 평면 형상과 소정 높이로 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록(224)은 열전도성이 있는 세라믹 재질 또는 금속 재질로 형성될 수 있다. 상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)의 하면에 별도의 점착제층에 의하여 결합될 수 있다. 상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)의 표면에 실장되는 레이저 발광 소자(222)에서 발생되는 열을 하부로 방출할 수 있다. 따라서, 상기 냉각 블록(224)은 소자 기판(221)과 레이저 발광 소자(222)를 냉각할 수 있다.
상기 냉각 블록(224)은 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 유로(224a)가 형성될 수 있다. 상기 냉각 유로(224a)는 유입구와 유출구가 하면에 형성되고, 냉각 블록(224)의 내부에 다양한 행태의 유로로 형성될 수 있다.
상기 가스 분사 모듈(300)은 가스 분사판(310)과 가스 공급관(320) 및 가스 배출관(330)을 포함할 수 있다. 상기 가스 분사 모듈(300)은 적외선 투과판(150)의 상면에 냉각 가스를 분사하여 적외선 투과판(150)을 냉각시킬 수 있다. 상기 냉각 가스는 질소 가스, 아르곤 가스 또는 압축 냉각 공기일 수 있다.
상기 가스 분사판(310) 판상으로 형성되며, 상면에서 하면으로 관통되는 가스 분사홀(311)을 구비할 수 있다. 상기 가스 분사판(310)은 외부 하우징(110)의 상부에서 상부판(112)과 적외선 투과판(150)의 사이에 적외선 투과판(150)과 평행하게 위치할 수 있다. 상기 가스 분사판(310)은 가스 분사 공간을 상부 가스 공간과 하부 가스 공간으로 분리할 수 있다.
상기 가스 분사홀(311)은 가스 분사판(310)의 상면에서 하면으로 관통되어 형성된다. 즉, 상기 가스 분사홀(311)은 상부 가스 공간과 하부 가스 공간을 연결할 수 있다. 상기 가스 분사홀(311)은 외부에서 상기 가스 분사 공간으로 유입되는 냉각 가스를 하부 가스 공간으로 분사할 수 있다.
상기 가스 분사홀(311)은 복수 개가 가스 분사판(310)에 전체적으로 이격되어 형성될 수 있다. 상기 가스 분사홀(311)은 상부 가스 공간으로 공급되는 냉각 가스를 보다 균일하게 하부 가스 공간으로 분사할 수 있다. 따라서, 상기 가스 분사판(310)은 하부의 적외선 투과판(150)을 보다 균일하게 냉각할 수 있다.
상기 가스 공급관(320)은 양측이 개방된 관 형상으로 형성되며, 외부 하우징(110)의 상부판(112)에서 외부 하우징(110)의 내측으로 관통되도록 결합된다. 즉, 상기 가스 공급관(320)은 외부에서 상부판(112)을 관통하여 상부 가스 공간으로 관통된다. 상기 가스 공급관(320)은 상부판(112)의 면적에 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 가스 공급관(320)은 외부의 냉각 가스 공급 장치와 연결되어 냉각 가스를 공급받을 수 있다. 또한, 상기 가스 공급관(320)은 가스 순환 냉각 모듈(400)과 연결되어 냉각 가스를 공급받을 수 있다.
상기 가스 배출관(330)은 양측이 개방된 관 형상으로 형성되며, 하부 가스 공간에서 외측으로 관통되도록 외부 하우징(110)의 측벽(111)에 결합될 수 있다. 즉, 상기 가스 배출관(330)은 외부에서 측벽(111)을 관통하여 하부 가스 공간으로 관통된다. 상기 가스 배출관(330)은 상부판(112)의 면적에 따라 복수 개로 형성될 수 있다. 상기 가스 배출관(330)은 하부 가스 공간으로 유입된 냉각 가스를 외부로 배출할 수 있다. 또한, 상기 가스 배출관(330)은 가스 순환 냉각 모듈(400)과 연결되어 냉각 가스를 배출할 수 있다.
상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 가스 분사 모듈(300)의 가스 배출관(330)에서 배출되는 냉각 가스를 다시 냉각시켜 가스 공급관(320)으로 공급할 수 있다. 상기 냉각 가스는 가스 분사판(310)에서 분사하여 적외선 투과판(150)과 접촉하면서 적외선 투과판(150)을 냉각시키고 온도가 상승될 수 있다. 따라서, 상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 가열된 냉각 가스를 다시 냉각시켜 공급할 수 있다. 상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 가스 배출관(330)에서 배출되는 냉각 가스를 적외선 투과판(150)의 냉각 온도인 300℃보다 낮은 온도로 냉각시켜 공급할 수 있다.
상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 제 1 쿨링 유닛(410)과 블로워(420) 및 필터 유닛(430)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 제 2 쿨링 유닛(440)을 더 포함할 수 있다. 상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 제 1 쿨링 유닛(410)과 블로워(420)와 필터 유닛(430) 및 제 2 쿨링 유닛(440)이 각각 하나씩 포함하는 것으로 설명하지만, 사용되는 냉각 가스의 양에 따라 각각 2 개 이상으로 형성될 수 있다.
상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 가스 배출관(330)에서 배출되는 고온의 냉각 가스를 블로워(420)가 작동하면서 흡입하면서 제 1 쿨링 모듈이 냉각시킨 후에 필터 모듈에서 필터링 한 후에 가스 공급관(320)으로 다시 공급한다. 상기 가스 순환 냉각 모듈(400)은 가스 공급관(320)과 외부 하우징(110)의 냉각 가스 공간 및 가스 배출관(330)과 함께 냉각 가스가 흐르는 밀폐 경로를 형성한다. 따라서, 상기 냉각 가스는 순환 과정에서 외부로 유출되지 않을 수 있다. 다만, 상기 냉각 가스가 일부 외부로 유출되는 경우에 별도의 경로로 보충될 수 있다.
상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 일측이 가스 배출관(330)에 연결되며, 타측이 블로워(420)에 연결된다. 즉, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 냉각 가스의 흐름을 기준으로 가스 배출관(330)과 블로워(420)의 사이에 위치한다. 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 가스 배출관(330)으로부터 공급되는 사용된 공정 가스를 냉각시켜 블로워(420)로 공급한다. 따라서, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 상대적으로 고온인 냉각 가스를 냉각시켜, 냉각된 냉각 가스가 블로워(420)로 공급되도록 한다. 또한, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 블로워(420)가 고온의 냉각 가스에 의하여 손상되는 것을 방지한다.
상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 기체의 냉각에 사용되는 일반적인 쿨링 모듈로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 쿨링 하우징과 쿨링 파이프와 방열판을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 쿨링 하우징은 내부가 중공이며, 일측과 타측에 유입구와 유출구가 형성되도록 형성된다. 또한, 상기 쿨링 파이프는 쿨링 하우징의 길이 방향 또는 폭 방향으로 가로질러 관통되며, 내부에 냉각수와 같은 냉각 매체가 흐르도록 형성된다. 또한, 상기 방열판은 판상으로 형성되며, 쿨링 파이프의 외주면에 수직인 "눰袖막* 배열되도록 결합된다. 상기 방열판은 쿨링 파이프의 내부를 흐르는 냉각 매체에 의하여 냉각되며, 쿨링 하우징의 내부로 유입되어 접촉되는 기체를 냉각시킨다. 따라서, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 쿨링 파이프를 흐르는 냉각 매체에 의하여 방열판이 냉각되며, 쿨링 하우징의 유입구를 통하여 유입되는 냉각 가스를 방열판에 접촉시켜 냉각할 수 있다.
또한, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 펠티어 소자를 이용한 쿨링 유닛으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 구체적으로 도시하지는 않았지만, 쿨링 하우징과 방열판과 펠티어 소자를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 쿨링 하우징은 내부가 중공이며, 일측과 타측에 유입구와 유출구가 형성되도록 형성된다. 또한, 상기 방열판은 쿨링 하우징의 일측면에서 내부로 연장되도록 형성된다. 상기 펠티어 소자는 쿨링 하우징의 일측면에서 방열판과 접촉되도록 결합된다. 따라서, 상기 제 1 쿨링 유닛(410)은 펠티어 소자에 의하여 방열판이 냉각되고, 쿨링 하우징의 유입구를 통하여 유입되는 냉각 가스를 방열판에 접촉시켜 냉각 가스를 냉각한다.
상기 블로워(420)는 일측이 제 1 쿨링 유닛(410)과 연결되며, 타측이 필터 유닛(430)과 연결된다. 즉, 상기 블로워(420)는 냉각 가스의 흐름을 기준으로 제 1 쿨링 유닛(410)의 후단과 필터 유닛(430)의 전단 사이에 위치한다. 또한, 상기 블로워(420)는 타측에 제 2 쿨링 유닛(440)이 형성되는 경우에 제 2 쿨링 유닛(440)에 연결될 수 있다. 상기 블로워(420)는 가스 배출관(330)을 통하여 배출되는 냉각 가스를 흡입하여 제 1 쿨링 유닛(410)으로 유입되도록 한다. 상기 블로워(420)는 가스 배출관(330)에서 배출되는 상대적으로 온도가 높은 냉각 가스를 흡입하면서도 제 1 쿨링 유닛(410)을 통과한 냉각 가스를 흡입하므로 열에 의하여 손상되지 않을 수 있다.
상기 블로워(420)는 바람직하게는 흡기구(미도시)와 배기구(미도시) 사이가 외부와 밀폐되어 있는 블로워(420)로 형성된다. 예를 들면, 상기 블로워(420)는 링 블로워 또는 터보 블로워로 형성될 수 있다. 또한, 상기 블로워(420)는 로터리 펌프 또는 부스터 펌프로 형성될 수 있다. 상기 링 블로워와 터보 블로워는 구체적인 구조에서는 차이가 있으나 흡기구로부터 배기구 사이가 외부와 밀폐되어 흡기구로 흡입되는 기체를 중간에 유출시키지 않고 모두 배기구로 배출시킨다. 따라서, 상기 블로워(420)는 흡입하는 냉각 가스가 외부로 유출되지 않도록 한다. 상기 링 블로워와 터보 블로워는 일반적으로 사용되는 장치이므로 여기서 구체적인 설명은 생략한다. 한편, 상기 블로워(420)는 흡기구(미도시)와 배기구(미도시) 사이가 외부와 밀폐될 필요가 없는 경우에 일반적인 송풍기가 사용될 수 있다.
상기 필터 유닛(430)은 일측이 블로워(420)에 연결되며, 타측이 가스 공급관(320)과 연결된다. 즉, 상기 필터 유닛(430)은 냉각 가스의 흐름을 기준으로 블로워(420)의 후단과 가스 공급관(320)의 전단 사이에 위치한다. 또한, 상기 필터 유닛(430)은 일측에 제 2 쿨링 유닛(440)이 형성되는 경우에 제 2 쿨링 유닛(440)에 연결될 수 있다.
상기 필터 유닛(430)은 블로워(420)로부터 공급되는 냉각 가스를 필터링하여 가스 공급관(320)으로 공급한다. 상기 필터 유닛(430)은 헤파 필터(Hepa Filter), 울파 필터, 카본 필터 또는 메쉬 필터와 같은 필터를 포함하여 형성될 수 있다. 상기 필터들은 반도체 공정 또는 평판 디스플레이 장치 제조 공정에서 많이 사용되는 필터이므로 여기서 구체적인 설명을 생략한다.
상기 제 2 쿨링 유닛(440)은 일측이 블로워(420)에 연결되며, 타측이 필터 유닛(430)에 연결된다. 즉, 상기 제 2 쿨링 유닛(440)은 냉각 가스의 흐름을 기준으로 블로워(420)와 필터 유닛(430)의 사이에 위치한다.
상기 제 2 쿨링 유닛(440)은 블로워(420)을 통하여 공급되는 냉각 가스를 다시 한번 냉각시켜 필터 유닛(430)으로 공급할 수 있다. 상기 냉각 가스는 블로워(420)에 의하여 송풍되는 과정에서 블로워(420)의 블레이드 또는 팬과 마찰되면서 온도가 상승될 수 있다. 따라서, 상기 제 2 쿨링 유닛(440)은 블로워(420)를 통과한 냉각 가스를 냉각시켜 필터 유닛(430)으로 공급하므로 보다 낮은 온도의 냉각 가스가 필터 유닛(430)으로 공급될 수 있다. 상기 제 2 쿨링 유닛(440)은 제 1 쿨링 유닛(410)과 동일한 구성으로 형성될 수 있다.
상기 기판 회전 모듈(500)은 내측 회전 수단(510) 및 외측 회동 수단(520)을 포함할 수 있다. 상기 기판 회전 모듈(500)은 기판 지지대(140)를 비접촉식으로 수평 방향으로 회전시킬 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 내측 회전 수단(510)은 공정 챔버(100)의 챔버 하부 공간(100b)에서 기판 지지대(140)의 하부에 결합될 수 있다. 또한, 상기 외측 회동 수단(520)은 공정 챔버(100)의 외측에서 내측 회전 수단(510)과 대향하여 위치할 수 있다. 상기 외측 회동 수단(520)은 내측 회전 수단(510)을 자력을 이용하여 비접촉식으로 회전시킬 수 있다.
상기 내측 회전 수단(510)은 모터의 로터와 같은 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 내측 회전 수단(510)은 전체적으로 링 형상으로 형성되며 N극과 S극이 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 자석 구조로 형성될 수 있다. 상기 내측 회전 수단(510)은 기판 지지대(140)의 하부 즉, 연결 지지대(142)에 결합될 수 있다. 이때, 상기 내측 회전 수단(510)은 하부판(113)의 상부에서 상측으로 이격되어 위치할 수 있다. 한편, 상기 내측 회전 수단(510)은, 구체적으로 도시하지 않았지만, 회전시에 진동을 방지하거나 원활하게 회전할 수 있도록 별도의 지지 수단에 의하여 지지될 수 있다. 예를 들면, 상기 내측 회전 수단(510)은 하부에 지지 베어링 또는 롤러에 의하여 지지될 수 있다.
상기 외측 회동 수단(520)은 모터의 스테이터와 같은 구조로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 외측 회동 수단(520)은 링 형태로 형성되는 철심과 철심에 권취되는 도선을 포함할 수 있다. 상기 외측 회동 수단(520)은 도선에 공급되는 전원에 의하여 발생되는 자력으로 내측 회전 수단(510)을 회전시킬 수 있다. 상기 외측 회동 수단(520)은 외부 하우징(110)을 기준으로 내측 회전 수단(510)과 대향하도록 외부 하우징(110)의 외부에 위치할 수 있다. 즉, 상기 외측 회동 수단(520)은 내측 회전 수단(510)과 동일한 높이에서 외부 하우징(110)을 기준으로 외측에 위치할 수 있다.
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.

Claims (11)

  1. 내부에 열처리되는 평판 기판이 위치하고 상기 평판 기판의 하부에 위치하는 빔 조사판과 상기 평판 기판의 상부에 위치하는 적외선 투과판을 구비하는 공정 챔버와,
    상기 빔 조사판을 통하여 상기 평판 기판의 하면으로 레이저 빔을 조사하는 빔 조사 모듈 및
    상기 적외선 투과판의 상면으로 냉각 가스를 분사하여 냉각하는 가스 순환 냉각 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는
    상기 평판 기판이 내부에 안착되는 측벽과, 상기 측벽의 내부에서 상기 평판 기판의 상부에 상기 적외선 투과판과 상부판이 위치하는 외부 하우징 및 상기 외부 하우징의 내측에서 상기 평판 기판의 하부에 위치하며 상기 빔 조사판이 상부에 위치하는 내부 하우징을 포함하며,
    상기 빔 조사 모듈은 상기 내부 하우징의 내부에서 상기 빔 조사판의 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 순한 냉각 모듈은
    상면에서 하면으로 관통되는 가스 분사 홀을 구비하며 상기 상부판과 상기 적외선 투과판 사이에 위치하여 상기 가스 분사 홀을 통하여 상기 적외선 투과판의 상면으로 상기 냉각 가스를 분사하는 가스 분사판과,
    상기 가스 분사판의 상부로 상기 냉각 가스를 공급하는 가스 공급관 및
    상기 적외선 투과판으로 분사된 상기 냉각 가스를 배출하는 가스 배출관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가스 배출관에서 배출되는 상기 냉각 가스를 냉각시켜 상기 가스 공급관으로 공급하는 가스 순환 냉각 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 순환 냉각 모듈은
    상기 가스 배출관와 연결되며 상기 가스 배출관에서 배출되는 상기 냉각 가스를 냉각하는 제 1 쿨링 유닛과,
    상기 제 1 쿨링 유닛과 연결되어 상기 냉각 가스를 흡입하여 제 1 쿨링 유닛으로 유입되도록 하는 블로워와,
    상기 블로워와 연결되며 상기 냉각 가스를 필터링하는 필터 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 VCSEL을 이용한 기판 열처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 가스 순환 냉각 모듈은
    상기 블로워와 상기 필터 유닛 사이에 위치하여 상기 블로워에서 공급되는 상기 냉각 가스를 냉각하여 상기 필터 유닛으로 제 2 쿨링 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 투과판은 투명 쿼쯔로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는 상기 평판 기판의 외측을 지지하는 기판 지지대를 더 포함하며,
    상기 VCSEL을 이용한 기판 열처리 장치는 상기 기판 지지대를 지지하여 회전시키는 기판 회전 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 회전 모듈은
    N극과 S극이 원주 방향을 따라 교대로 형성되는 링 형상이며, 상기 챔버 하부 공간의 내부에서 기판 지지대의 하부에 결합되는 내측 회전 수단 및
    상기 외부 하우징의 외측에서 상기 내측 회전 수단과 대향하여 위치하며 자력을 발생시켜 상기 내측 회전 수단을 회전시키는 외측 회동 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 조사 모듈은 레이저 발광 소자를 포함하며, 상기 레이저 발광 소자는 면 발광 레이저 소자 또는 에지 발광 레이저 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 조사 모듈은 레이저 발광 소자를 포함하며, 상기 레이저 발광 소자는 VCSEL 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 열처리 장치.
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