KR100456288B1 - Apparatus for temperature stabilization of the substrate for a semiconductor or flat panel display - Google Patents
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Abstract
본 발명은 주 챔버 내에 기판의 상부와 하부에서 각각 예열시켜 주면서 그 인접 지역을 반사판으로 감싸 주고, 또한 이 주 챔버 내부의 온도 및 압력 조절이 용이하게 이루어지도록 구성함으로써, 기판의 상하부는 물론이고 그 인접 지역이 균일한 온도로 예열이 가능하게 되어 균일한 박막을 얻을 수 있는 반도체/평판 디스플레이 제조용 기판의 온도 안정화 장치를 제공한다.The present invention preheats the upper and lower portions of the substrate in the main chamber, and surrounds the adjacent area with a reflecting plate, and also configures the temperature and pressure within the main chamber to be easily adjusted. Provided is a temperature stabilization apparatus for a substrate for manufacturing a semiconductor / flat display in which adjacent regions can be preheated to a uniform temperature to obtain a uniform thin film.
이를 실현하기 위한 본 발명은 밀폐형(진공형) 또는 개폐형(대기압형) 주 챔버(main chamber)를 포함하는 반도체/평판 디스플레이 제조용 기판의 온도 안정화 장치에 있어서, 상기 주 챔버 내에는 하부 히터에 놓여지는 기판의 상부에 위치하도록 상부 히터가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 주 챔버 내부에는 밑면이 개구된 박스 형태로 이루어지고 이 주챔버 내부에 바닥면과 소정의 간격을 가지도록 설치된 반사판과, 외부에 설치된 흡배기 장치에 연결가능하도록 상기 주 챔버의 내부 바닥면에 설치되는 배플이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 반사판과 배플은 히터로부터 발생된 열의 반사 효율을 높이기 위해 표면 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish this, the present invention provides a temperature stabilization apparatus for a substrate for manufacturing a semiconductor / flat display including a sealed (vacuum) or open / close (atmospheric) main chamber, wherein the main chamber is placed on a lower heater. An upper heater is provided to be positioned above the substrate. In a preferred embodiment of the present invention, the inside of the main chamber is formed in the form of a box with an open bottom and the reflecting plate is installed to have a predetermined distance from the bottom surface in the main chamber, and to be connected to the intake and exhaust device installed outside A baffle is provided on the inner bottom surface of the main chamber. In addition, the reflector and the baffle is characterized in that the surface coating treatment to increase the reflection efficiency of the heat generated from the heater.
Description
본 발명은 반도체/평판 디스플레이 제조용 기판의 온도 안정화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공 또는 대기압용 주 챔버(main chamber) 내에서 기판의 인접 주위의 온도와 압력을 균일하게 유지시켜 주는 반도체/평판 디스플레이 제조용 기판의 온도 안정화 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature stabilization device for a substrate for semiconductor / flat display manufacture, and more particularly to a semiconductor / flat plate for maintaining a uniform temperature and pressure in the vicinity of a substrate in a vacuum or atmospheric main chamber. A temperature stabilizing device for a substrate for display production.
일반적으로 반도체/디스플레이에는 전기적 신호나 비디오 신호 등을 표시하거나 보여주기 위해 일종의 반도체층인 박막(Thin film Transistor : 이하 'TFT'라 함)을 형성하게 된다. 특히, 이러한 TFT는 보통 실리콘계를 많이 사용하고 있으며 증착법을 많이 채용하여 기판에 실리콘 섬(islands)을 만들고 이 실리콘 섬을 결정화시켜서 TFT를 얻게 된다.In general, a thin film (TFT), which is a kind of semiconductor layer, is formed on a semiconductor / display to display or show an electrical signal or a video signal. In particular, such TFTs usually use a lot of silicon-based and employ a lot of deposition methods to form silicon islands on the substrate and crystallize the silicon islands to obtain TFTs.
이와 같이 형성되는 반도체/디스플레이는 TFT를 제조하는데 여러가지 공정을 거치게 된다. 특히, 이들 공정에서는 TFT가 균일한 결정체로 얻어지도록 하기 위해 기판(substrate)을 예열시켜 주도록 하는 가열 장치가 구비되어 있다.The semiconductor / display formed as described above undergoes various processes in manufacturing a TFT. In particular, in these processes, a heating apparatus is provided to preheat the substrate so that the TFT is obtained as a uniform crystal.
첨부도면 도 2는 이러한 가열 장치의 일예를 보여주고 있다. 여기서, 상기 가열 장치는 밀폐형(진공형) 또는 개구형(대기압형) 주 챔버(100)와, 이 챔버(100) 내에 수평으로 설치된 히터(10)로 구성된다. 특히 상기 히터(10)는 첨부도면에서는 도시하지 않았지만 여러개의 블럭, 예를 들어 1∼3개의 블럭으로 나누어서 개별적으로 제어가 가능한 구조를 많이 채용하고 있다. 이러한 가열 장치는 상기 히터(10) 상부에 기판(200)을 올려 놓고 각 공정에 적합한 조건이 되도록 예열시켜 주게 된다.Figure 2 shows an example of such a heating device. Here, the heating device is composed of a hermetic (vacuum) or open (atmospheric) main chamber 100 and a heater 10 provided horizontally in the chamber 100. In particular, although the heater 10 is not shown in the accompanying drawings, a plurality of blocks, for example, one to three blocks are divided into a structure that can be individually controlled. This heating device is placed on the heater 10 above the substrate 200 is preheated to be suitable conditions for each process.
그러나, 종래의 가열 장치는 히터(10)로 기판(200)의 하면만을 통해 예열을 시켜 주기 때문에 이 기판(200)의 하부에서는 온도 균일화가 이루어지나 상부에서는 온도 균일화가 제대로 이루어지지 않게 되는 문제가 발생하여 이에 대한 개선이 필요하게 되었다. 또한, 이를 개선할 목적으로 히터의 성능과 구조를 개선하여 공정 온도와 온도의 균일성을 만족시키고자 하는 연구가 많이 진행되고 있으나, 이는 히터를 개발하는 기간이 많이 걸릴 뿐만 아니라 비용이 많이 들게 되고 또한 기술적으로도 어려움이 많이 남아 있게 되었다.However, since the conventional heating apparatus preheats only the bottom surface of the substrate 200 by the heater 10, the temperature uniformity is performed at the bottom of the substrate 200, but the temperature uniformity is not properly performed at the top. Occurred and there was a need for improvement. In addition, many studies have been conducted to satisfy the process temperature and temperature uniformity by improving the performance and structure of the heater for the purpose of improving this, but this takes not only a long period of time to develop the heater, but also becomes expensive. There are also many technical difficulties.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 주 챔버 내에 기판의 상부와 하부에서 각각 예열시켜 주면서 그 인접 지역을 반사판으로 감싸 주고, 또한 이 주 챔버 내부의 온도 및 압력 조절이 용이하게 이루어지도록 구성함으로써, 기판의 상하부는 물론이고 그 인접 지역이 균일한 온도로 예열이 가능하게 되어 균일한 박막을 얻을 수 있는 반도체/평판 디스플레이 제조용 기판의 온도 안정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised in view of the above, it is configured to wrap the adjacent area with a reflector while preheating the upper and lower portions of the substrate in the main chamber, respectively, and to easily control the temperature and pressure inside the main chamber. It is therefore an object of the present invention to provide a temperature stabilization apparatus for a substrate for semiconductor / flat display manufacture in which the upper and lower portions of the substrate as well as adjacent regions thereof can be preheated at a uniform temperature to obtain a uniform thin film.
도 1은 본 발명에 따르는 온도 안정화 장치를 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing a temperature stabilizing device according to the present invention,
도 2는 종래의 가열 장치를 나타내는 단면도,2 is a cross-sectional view showing a conventional heating apparatus,
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명][Description of Symbols for Main Parts of Drawing]
10 : 히터 10a : 상부 히터10: heater 10a: upper heater
10b : 하부 히터 20 : 반사판10b: lower heater 20: reflector
21 : 표면 코팅 100 : 주 챔버(main chamber)21: surface coating 100: main chamber
110 : 연결구 120 : 배플(baffle)110: connector 120: baffle
121 : 흡배기 구멍121: intake and exhaust holes
이를 실현하기 위한 본 발명은 밀폐형(진공형) 또는 개폐형(대기압형) 주 챔버(main chamber)를 포함하는 반도체/평판 디스플레이 제조용 기판의 온도 안정화 장치에 있어서, 상기 주 챔버 내에는 하부 히터에 놓여지는 기판의 상부에 위치하도록 상부 히터가 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish this, the present invention provides a temperature stabilization apparatus for a substrate for manufacturing a semiconductor / flat display including a sealed (vacuum) or open / close (atmospheric) main chamber, wherein the main chamber is placed on a lower heater. An upper heater is provided to be positioned above the substrate.
본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 주 챔버 내부에는 밑면이 개구된 박스 형태로 이루어지고 이 주챔버 내부에 바닥면과 소정의 간격을 가지도록 설치된 반사판과, 외부에 설치된 흡배기 장치에 연결가능하도록 상기 주 챔버의 내부 바닥면에 설치되는 배플이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the inside of the main chamber is formed in the form of a box with an open bottom and the reflecting plate is installed to have a predetermined distance from the bottom surface in the main chamber, and to be connected to the intake and exhaust device installed outside A baffle is provided on the inner bottom surface of the main chamber.
또한, 상기 반사판과 배플은 히터로부터 발생된 열의 반사 효율을 높이기 위해 표면 코팅 처리되어 있는 것을 특징으로 한다.In addition, the reflector and the baffle is characterized in that the surface coating treatment to increase the reflection efficiency of the heat generated from the heater.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the configuration and effect of the present invention will be described.
첨부도면 도 1은 본 발명에 따르는 온도 안정화 장치를 나타내는 단면도이다. 여기서, 도면부호 100은 주 챔버(main chamber)를, 200은 기판(substrate)를 각각 나타낸다.1 is a cross-sectional view showing a temperature stabilizing device according to the present invention. Here, reference numeral 100 denotes a main chamber and 200 denotes a substrate.
본 발명은 종래에 진공압을 이용하는 밀폐형이나 대기압 상태에서 사용되는 개폐형 주 챔버(100)를 포함하되, 이 주 챔버(100) 내부에 상기 기판(200)을 중심으로 상하에 위치하도록 상부 히터(10a)와 하부 히터(10b)를 설치하여 구성된다. 또한, 본 발명은 상기 상하부 히터(10a,10b)를 감싸주는 형태로 반사판(20)과 배플(120)을 구비하여 기판(200)의 인접 지역에서 균일한 온도장이 형성되도록 한 것이다.The present invention includes an opening and closing main chamber 100 conventionally used in a closed or atmospheric state using a vacuum pressure, the upper heater 10a to be positioned up and down around the substrate 200 inside the main chamber 100. ) And the lower heater 10b are provided. In addition, the present invention is provided with a reflecting plate 20 and a baffle 120 to surround the upper and lower heaters 10a and 10b so that a uniform temperature field is formed in an adjacent region of the substrate 200.
이를 좀 더 상세하게 설명하면, 상기 상부 히터(10a)와 하부 히터(10b)는 주 챔버(100) 내에 서로 마주 보는 형태가 되도록 상하부에 각각 설치되어 있다. 특히, 상기 하부 히터(10b)는 상면에 기판(200)이 놓여지게 되는 부분으로, 첨부도면에서 도시된 바와 같이 주 챔버(100)의 외부로 돌출된 부분이 볼 스크류(미도시됨)와 결합하여 상하 높이 조절이 가능하도록 구성된다. 이는 상기 상하부 히터(10a,10b)들로부터 한정된 열이 발산되더라도 상부 히터(10a)와 하부 히터(10b) 사이의 간격을 조절하여 기판(200)에 가해지는 온도를 균일하게 조절할 수 있게 하기 위함이다.In more detail, the upper heater 10a and the lower heater 10b are respectively provided in upper and lower portions so as to face each other in the main chamber 100. In particular, the lower heater 10b is a portion in which the substrate 200 is placed on the upper surface, and a portion protruding to the outside of the main chamber 100 as shown in the accompanying drawings is coupled with a ball screw (not shown). It is configured to enable vertical height adjustment. This is to adjust the interval between the upper heater 10a and the lower heater 10b to uniformly control the temperature applied to the substrate 200 even when limited heat is emitted from the upper and lower heaters 10a and 10b. .
본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 상부 히터(10a)와 하부 히터(10b)는 종래와 마찬가지로 1-3개 또는 그 이상으로 구획된 블럭으로 이루어진 히터르 사용하는 것이 바람직하며, 이들 각 블럭 히터들은 미도시된 제어 수단을 통해 별도로 온도 제어가 가능하도록 구성하는 것이 바람직하다.In a preferred embodiment of the present invention, the upper heater (10a) and lower heater (10b) is preferably used as a heater consisting of blocks divided into 1-3 or more as in the prior art, each of these block heaters It is preferable to configure the temperature control separately through the control means not shown.
반사판(20)은 하부가 개구된 박스 형태로 이루어져 있으며, 특히 상기 상부 히터(10a)와 하부 히터(10b)를 한꺼번에 감싸 주는 형태로 설치하여 사용하게 된다. 물론, 상기 반사판(20)은 첨부도면에서 도시한 바와 같이 하부 히터(10b)가 상하로 승하강이 이루어지더라도 서로 간섭을 받지 않도록 구성하여 사용하게 된다. 또한, 상기 반사판(20)에는 내면에 반사 효율을 높여주도록 표면 코팅(21), 바람직하기로는 TiN 코팅 또는 전해 연마 처리되어 있다.The reflector plate 20 is formed in a box shape in which the lower part is opened, and in particular, the reflector plate 20 is installed and used to surround the upper heater 10a and the lower heater 10b at once. Of course, the reflective plate 20 is configured so that the lower heater 10b does not interfere with each other even if the lower heater 10b moves up and down as shown in the accompanying drawings. In addition, the reflective plate 20 is coated with a surface coating 21, preferably TiN coating or electropolishing, to improve the reflection efficiency on the inner surface.
이와 같이 이루어진 반사판(20)은 상기 주 챔버(100) 내부에 그 단부가 바닥면으로부터 소정의 높이만큼 이격되도록 설치되며, 상기 히터(10a,10b)들에 의해기판(200)이 예열될 때 그 인접 주변을 어느 정도 밀폐시켜 주는 효과와 함께 반사 효과를 통해 기판(200)이 골고루 예열시켜 온도 안정화를 얻을 수 있게 된다.The reflective plate 20 formed as described above is installed in the main chamber 100 so that its end is spaced apart from the bottom by a predetermined height, and the substrate 200 is preheated by the heaters 10a and 10b. In addition to the effect of sealing the neighboring surroundings to some extent, the substrate 200 is evenly preheated through the reflection effect to obtain temperature stabilization.
한편, 상기 주 챔버(100)에는 바닥면에 흡배기 장치(미도시됨)를 연결할 수 있도록 연결구(110)가 형성되어 있다. 이러한 연결구(110)는 주 챔버(100)의 종류, 즉 밀폐형 주챔버인 경우 반사판(20)과 주챔버(100) 사이에 형성된 공간부의 내부 압력 및 온도를 조절해 주기 위해 진공압을 조절해 주고, 또한 개구형 주 챔버의 경우 필요한 작동 유체를 공급해 주는데 사용하게 된다.On the other hand, the main chamber 100 has a connector 110 is formed to connect the intake and exhaust device (not shown) on the bottom surface. The connector 110 adjusts the vacuum pressure to control the internal pressure and temperature of the space formed between the reflector plate 20 and the main chamber 100 in the case of the main chamber 100, that is, the closed main chamber. In addition, the open main chamber is used to supply the necessary working fluid.
또한, 상기 주 챔버(100)에는 바닥면에 상술한 연결구(110)가 덮혀지도록 배플(120)를 장착하게 되며, 이 배플(120)에는 소정의 직경을 갖는 다수개의 흡배기 구멍(121)을 형성하여 상술한 공간부에서 흡배기 되는 유체가 너무 급격하게 유동하는 것을 막아 주게 된다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 배플(120)은 반사판(20)과 마찬가지로 표면 코팅 처리를 하여 반사 효율을 최대한으로 이용할 수 있게 하는 것이 바람직하다.In addition, the main chamber 100 is equipped with a baffle 120 to cover the above-described connector 110 on the bottom surface, the baffle 120 is formed with a plurality of intake and exhaust holes 121 having a predetermined diameter. Thus, the fluid to be sucked and exhausted in the above-described space portion is prevented from flowing too rapidly. In a preferred embodiment of the present invention, it is preferable that the baffle 120 is subjected to a surface coating treatment similarly to the reflective plate 20 so as to make maximum use of the reflection efficiency.
따라서, 본 발명은 상하부 히터(10a,10b)의 발열 온도와 이들 히터의 간격 조절 그리고 반사판에 의해 반사되는 열에 의해 기판의 인근 주변의 온도를 균일하게 유지시켜 주게 된다.Therefore, the present invention maintains the temperature around the vicinity of the substrate uniformly by the heat generation temperature of the upper and lower heaters 10a and 10b, the spacing of these heaters, and the heat reflected by the reflector.
이상에서 본 바와 같이 본 발명은 높이 조절이 가능한 상하부 히터와 이들을 감싸 주는 반사판 그리고 주 챔버에 흡배기 장치를 연결할 수 있도록 구성함으로써 다음과 같은 효과를 얻게 된다.As described above, the present invention provides the following effects by configuring the upper and lower heaters of which height is adjustable, the reflecting plate surrounding them, and the intake and exhaust device to the main chamber.
1) 기판이 놓여지는 하부 히터와 마주하도록 상부 히터를 추가로 구성함으로써 기판 주위의 분위기 온도를 균일하게 조절할 수 있게 된다.1) By further configuring the upper heater to face the lower heater on which the substrate is placed, it is possible to uniformly adjust the ambient temperature around the substrate.
2) 상부 기판과 하부 기판 주위를 반사판으로 감싸 열원인 히터들로부터 발생된 열이 최대한 기판에 작용하도록 함으로써 히터의 열효율을 최대한으로 높일 수 있게 된다.2) By surrounding the upper substrate and the lower substrate with a reflecting plate, the heat generated from the heaters as the heat source acts on the substrate as much as possible, thereby increasing the thermal efficiency of the heater to the maximum.
3) 하부 히터를 상하로 승하강시켜 히터와의 간격을 임의로 조절할 수 있기 때문에 열원인 히터의 최대 작동 온도를 낮출 수 있게 되고, 이에 따라 고가의 히터를 사용하지 않아도 되기 때문에 비용 절감 효과를 얻을 수 있게 된다.3) As the lower heater is moved up and down, the distance between the heater and the heater can be arbitrarily adjusted, thereby reducing the maximum operating temperature of the heater, which is a heat source, and thus cost savings can be achieved because expensive heaters are not required. Will be.
4) 예열시키고자 하는 균일 온도까지 도달 시간이 짧아지기 때문에 예열 공정 시간을 단축시킬 수 있게 된다.4) Since the reaching time is shortened to the uniform temperature to be preheated, the preheating process time can be shortened.
5) 히터로부터 발열된 열을 반사판에서 차단시켜 주기 때문에 주 챔버 내에 장착되는 여러가지 게이지, 예를 들어 온도 게이지, 압력 게이지 등이 파손되는 것을 막을 수 있게 된다.5) Since the heat generated from the heater is blocked by the reflector, various gauges mounted in the main chamber, for example, temperature gauges and pressure gauges, can be prevented from being damaged.
6) 흡배기 장치를 통해 주 챔버 내부의 압력과 온도 조절은 물론이고 균일성을 유지시킬 수 있기 때문에 균일한 온도로 기판을 예열시킬 수 있어 균일한 두께의 고품질 박막을 제조할 수 있게 된다.6) Since the intake and exhaust device can maintain the uniformity as well as the pressure and temperature control inside the main chamber, the substrate can be preheated at a uniform temperature, thereby producing a high quality thin film of uniform thickness.
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