KR101041143B1 - 기판 가공 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다수의 기판에 동시에 열처리 또는 박막을 형성하기 위한 기판 가공 장치에 관한 것으로, 가공 공정이 진행되는 가공 챔버 내부가 균일하게 가열되도록 함으로써, 상기 가공 챔버에 반입되며, 상기 보트에 적층되는 다수의 기판에 균일한 박막을 형성하거나, 균일하게 열처리할 수 있는 기판 가공 장치에 관한 것이다.
본 발명은 가공 챔버; 다수의 기판이 적층된 보트; 상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 외부 가열 수단; 및 상기 보트를 상기 가공 챔버 내부로 반입 및 반출시키며, 하부 가열 수단을 포함하는 이송부를 포함하며, 상기 보트는 기판이 적층된 방향으로 중심부에 중앙 가열 수단이 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치에 관한 것이다.
기판 가공 장치, 중앙 가열 수단

Description

기판 가공 장치{Apparatus for Processing Substarate}
본 발명은 다수의 기판에 동시에 열처리 또는 박막을 형성하기 위한 기판 가공 장치에 관한 것으로, 가공 공정이 진행되는 가공 챔버 내부가 균일하게 가열되도록 함으로써, 상기 가공 챔버에 반입되며, 상기 보트에 적층되는 다수의 기판에 균일한 박막을 형성하거나, 균일하게 열처리할 수 있는 기판 가공 장치에 관한 것이다.
평판 표시 장치(Flat Panel Display device)는 경량 및 박형 등의 특성으로 인하여, 음극선관 표시 장치(Cathode-ray Tube Display device)를 대체하는 표시 장치로 사용되고 있으며, 대표적인 예로서 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display device; LCD)와 유기전계발광표시장치(Organic Light Emitting diode Display; OLED)가 있다. 이 중, 유기전계발광표시장치는 액정표시장치에 비하여 휘도 특성 및 시야각 특성이 우수하고 백라이트(Backlight)를 필요로 하지 않아 초박형으로 구현할 수 있다는 장점이 있다.
이와 같은 유기전계발광표시장치는 유기박막에 음극(Cathode)으로부터 주입되는 전자(Electron)과 양극(Anode)으로부터 주입되는 정공(Hole)이 재결합하여 여 기자를 형성하고, 형성된 여기자로부터의 에너지에 의해 특정한 파장의 빛이 발생되는 현상을 이용한 표시 장치이며, 구동 방법에 따라 수동 구동(Passive matrix) 방식과 능동 구동(Active matrix) 방식으로 나뉘는데, 능동 구동 방식은 박막트랜지스터(Thin Film Transistor; TFT)를 사용하는 회로를 가진다.
상기와 같은 평판 표시 장치는 기판 상에 유기물 또는 무기물 등으로 전기적인 특성을 가지는 박막을 일정한 패턴으로 형성하거나, 형성된 박막에 열처리하는 공정을 거쳐 제조되며, 상기 박막을 형성하는 공정은 크게 타겟에 플라즈마를 인가하여 증착하는 스퍼터링(sputtering) 공정과 같은 물리 기상 증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방법과 소스 물질을 포함하는 반응 가스를 기판 상에 분사하고 화학적인 방법으로 기판 상에 상기 소스 물질의 원자층을 형성하는 원자층 증착(Atomic Layer Deposition; ALD) 공정과 같은 화학 기상 증착(Chemical Vapor Deposition; CVD) 방법으로 나눠진다.
상기 화학 기상 증착법은 상기 물리 기상 증착법과 비교하여 박막의 균일도 및 스텝 커버리지(step coverage)가 좋으며, 다수의 기판을 동시에 진행할 수 있다는 장점이 있어, 비정질 실리콘층과 질화막 또는 산화막과 같은 절연막을 형성하는 공정에 널리 사용되고 있다.
통상적으로, 상기 화학 기상 증착법을 이용하여 다수의 기판에 동시에 박막을 형성하거나 열처리 공정을 진행하기 위하여, 기판 가공 장치는 가공 공정이 진행되는 가공 챔버, 다수의 기판이 적층된 보트(boat), 상기 가공 챔버의 외측에 위치하며, 상기 가공 챔버의 내부를 가열하기 위한 가열 수단 및 상기 보트를 상기 가공 챔버로 반입 및 반출하기 위한 이송부를 포함한다.
상기와 같은 기판 가공 장치는 상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 가열 수단에 의해 상기 가공 챔버의 내부를 가열하고 있으며, 다수의 기판이 적층된 보트를 수용하기 위하여 상기 가공 챔버의 크기는 커지게 되므로, 상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 가열 수단에 의해 상기 가공 챔버 내부가 균일하게 가열되기 어려우며, 특히 상기 보트의 중심부에 위치하는 기판, 상기 보트의 상부에 위치하는 기판 및 상기 보트의 하부에 위치하는 기판이 서로 다른 온도에서 가열되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기판 가공 장치의 구조를 변경하여, 상기 가공 챔버의 내부를 균일하게 가열할 수 있도록 함으로써, 상기 보트에 적층된 다수의 기판이 균일하게 가열될 수 있도록 하는 기판 가공 장치를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 가공 챔버; 다수의 기판이 적층된 보트; 상기 가공 챔버의 외측에 위치하는 외부 가열 수단; 및 상기 보트를 상기 가공 챔버 내부로 반입 및 반출시키며, 하부 가열 수단을 포함하는 이송부를 포함하며, 상기 보트는 기판이 적층된 방향으로 중심부에 중앙 가열 수단이 위치하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명에 따른 기판 가공 장치는 다수의 기판이 적층된 보트를 가공 챔버로 반입 및 반출시키는 이송부 및 상기 가공 챔버의 외측에 각각 하부 가열 수단과 외부 가열 수단이 위치하도록 하고, 상기 보트의 중심부에 중앙 가열 수단이 위치하도록 하여, 상기 가공 챔버의 내부가 균일하게 가열되며, 상기 보트의 중심부에 위치하는 기판, 상기 보트의 상부에 위치하는 기판 및 상기 보트의 하부에 위치하는 기판이 균일한 온도로 가열될 수 있도록 함으로써, 상기 보트에 적층된 다수의 기판에 균일하게 박막을 형성하거나 열처리 공정을 수행할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 이에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시 예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 더욱 명확하게 이해될 것이다. 여기서, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성 요소를 나타내는 것이며, 도면에 있어서 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.
(실시 예)
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치(100)는 다수의 기판(S)이 적층된 보트(boat, 110), 가공 챔버(120), 상기 가공 챔버(120)의 외측에 위치하는 외부 가열 수단(130) 및 하부 가열 수단(142)을 포함하며, 상기 보트(110)를 상기 가공 챔버의 내부로 반입 및 반출시키기 위한 이송부(140)를 포함 한다.
상기 보트(110)는 다수의 기판(S)이 일 방향으로 적층되며, 상기 다수의 기판(S)이 적층되는 방향으로 중심부에 중앙 가열 수단(115)이 위치한다. 상기 중앙 가열 수단(115)은 상기 가공 챔버(120)의 외측에 위치하는 외부 가열 수단(130)과의 거리에 따른 온도 불균일을 해소하기 위한 것이므로, 상기 외부 가열 수단(130)과 상대적으로 거리가 가까운 상기 기판(S)의 표면과 수평한 방향으로 상기 보트(110)의 외측으로 갈수록 가열량이 감소하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 보트(110)는 각 기판(S)이 이송 중 파손되는 것을 방지하기 위하여, 각 기판(S)을 고정하기 위한 기판 홀더(112)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 상기 보트(110)가 수직 방향으로 기판(S)을 적층하고 있으나, 상기 보트(110)는 수평 방향으로 기판(S)을 적층할 수 있으며, 상기 중앙 가열 수단(115)은 상기 보트(110)에 적층된 기판(S)과 수평하게 위치하는 것이 바람직하다.
상기 가공 챔버(120)는 상기 보트(110)에 적층된 다수의 기판(S)에 동시에 박막을 형성하거나, 열처리할 수 있는 공간을 제공하기 위한 것으로, 박막을 형성하는 경우, 반응 가스 공급부(200)로부터 반응 가스가 유입되는 유입구(102) 및 상기 기판(S)과 반응하지 않은 반응 가스를 배출하기 위한 배출구(104)를 포함하는 매니 폴드(manifold, 124) 및 상기 매니 폴드(124) 상에 위치하는 제 1 튜브(122)를 포함한다. 여기서, 상기 가공 챔버(120)는 상기 보트(110)의 열손실을 최소화하기 위하여, 상기 제 1 튜브(122)와 상기 보트(110) 사이에 제 2 튜브(125)가 위치 하도록 할 수도 있다.
상기 매니 폴드(124)는 하부가 개방되어 있어, 상기 다수의 기판(S)이 적층된 보트(110)가 반입 및 반출될 수 있도록 하며, 상기 보트(110)가 반입된 이후, 상기 가공 챔버(120)가 밀폐될 수 있도록, 상기 매니 폴드(124)의 하부에는 수평 방향으로 이동 가능한 셔터(160)이 위치한다. 여기서, 상기 매니 폴드(124)의 배출구(104)는 상기 반응 가스를 원활히 배출하며, 상기 가공 챔버(120)의 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 배기 펌프(300)와 연결되는 것이 바람직하다.
상기 외부 가열 수단(130)은 상기 가공 챔버(120)의 외측에 위치하며, 상기 가공 챔버(120)를 가열하기 위한 것으로, 상기 가공 챔버(120)의 측면에 위치하는 제 1 가열 수단(132) 및 상기 가공 챔버(120)의 상면에 위치하는 제 2 가열 수단(134)을 포함할 수 있으며, 상기 가공 챔버(120)를 감싸는 퍼니스(furnace) 형상일 수 있다.
상기 이송부(140)는 상기 보트(110)를 상기 가공 챔버(120) 내부로 반입 및 반출하기 위한 것으로, 상기 보트(110)의 하부와 인접하게 위치하는 하부 가열 수단(142)을 포함한다. 여기서, 상기 이송부(140)는 상기 가공 챔버(120)의 하단부에서 발생되는 열 손실을 방지하기 위하여, 상기 하부 가열 수단(142)의 하부에 위치하는 단열부(145)를 더 포함할 수 있으며, 상기 단열부(145)는 다수의 단열판(144) 및 상기 단열판(144)을 지지하기 위한 홀더(146)을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치(100)는 상기 이송부(140)와 제 2 튜브(125) 사이의 공간에 의해 상기 가공 챔버(120)의 열 손실을 최소화하기 위하여, 상기 이송부(140)와 제 2 튜브(125) 사이에 위치하는 제 3 튜브(170)를 더 포함할 수 있으며, 상기 가공 챔버(120)의 열 손실을 더욱 감소시키기 위하여, 상기 제 3 튜브(170)는 상기 이송부(140)와 제 2 튜브(125)가 중첩되는 영역만큼의 길이(d)를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 제 3 튜브(170)는 상기 매니 폴드(124)의 유입구(102)와 연결되며, 상기 반응 가스 공급부(200)로부터 공급된 반응 가스를 상기 보트(110)에 적층된 다수의 기판(S) 상에 분사하기 위한 가스 분사 수단(150)이 통과하기 위한 홀(175)이 형성되도록 하여, 상기 보트(110)와 제 2 튜브(125) 사이의 공간이 더욱 밀폐되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 가스 분사 수단(150)은 상기 보트(110)에 기판(S)이 적층된 방향으로 상기 보트(110)의 종단부까지 연장되도록 하여, 상기 보트(110)에 적층된 다수의 기판(S)에 반응 가스가 균일하게 분사되도록 하는 것이 더욱 바람직하다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치는 가공 챔버의 외측에 외부 가열 수단을 위치시키고, 다수의 기판이 적층된 보트를 상기 가공 챔버에 반입 및 반출하기 위한 이송부에 하부 가열 수단을 위치시키며, 상기 보트의 기판이 적층된 방향으로 중심부에 중앙 가열 수단이 위치시킴으로써, 상기 가공 챔버의 내부가 균일하게 가열되어 상기 보트의 상부, 중심부 및 하부에 위치하는 기판에 균일하게 가열될 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 가공 장치를 나타낸 단면도이다.
<도면 주요 부호에 대한 부호의 설명>
100 : 기판 가공 장치 110 : 보트
112 : 기판 홀더 115 : 중앙 가열 수단
120 : 가공 챔버 130 : 외부 가열 수단
140 : 이송부 142 : 하부 가열 수단
145 : 단열부 150 : 가스 공급 수단

Claims (13)

  1. 하부가 개방된 가공 챔버;
    상기 가공 챔버의 내부에 위치하며, 복수의 기판이 적층된 보트;
    상기 가공 챔버의 상면과 측면을 둘러싸도록 상기 가공 챔버의 외측에 위치하여 상기 가공 챔버의 상면과 측면으로 열을 제공하는 외부 가열 수단;
    상기 보트의 하부를 받치며, 상기 가공 챔버의 하부로 이동하여 상기 보트를 상기 가공 챔버의 내부로 반입시키는 이송부;
    상기 이송부의 내부 최상측에 위치하여 상기 복수의 기판을 향해 위로 열을 제공하는 하부 가열 수단; 및
    상기 보트에 적층된 상기 복수의 기판들의 중심에 위치하여 상하 양측으로 열을 방사하는 중앙 가열 수단
    을 포함하는 기판 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙 가열 수단은 상기 기판의 표면과 수평한 방향으로 상기 보트의 외측으로 갈수록 가열량이 감소하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이송부는 상기 하부 가열 수단의 하부에 위치하는 단열부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단열부는 하나 또는 다수의 단열판 및 상기 단열판을 지지하기 위한 홀 더를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 챔버는 반응 가스 유입구 및 배출구를 포함하는 매니 폴드 및 상기 매니 폴드 상에 위치하는 제 1 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 반응 가스 유입구를 통해 공급되는 반응 가스를 상기 보트에 적층된 상기 복수의 기판에 분사하기 위한 가스 공급 수단을 더 포함하는 기판 가공 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가스 공급 수단은 상기 보트에 상기 기판이 적층된 방향으로 상기 보트의 종단부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 매니 폴드의 하부에 위치하며, 상기 가공 챔버의 하부를 밀폐하기 위한 셔터를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 배출구와 연결되어 상기 가공 챔버 내부를 진공 상태로 유지하기 위한 배기 펌프를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 튜브와 상기 보트 사이에 위치하는 제 2 튜브를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 튜브와 상기 이송부 사이에 위치하는 제 3 튜브를 더 포함하는 기판 가공 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 3 튜브는 상기 제 2 튜브와 이송부가 중첩하는 영역과 동일한 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 튜브는 상기 가스 공급 수단이 통과하기 위한 홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 기판 가공 장치.
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