KR102166492B1 - 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

열처리 장치(100)가 개시된다. 본 발명에 따른 열처리 장치(100)는, 기판(20)의 열처리 공간인 챔버(TC, BC) - 챔버(TC, BC)는, 기판(20)이 승강 유닛(130: 131, 132, 133)에 의해 상승할 때 기판(20)이 제1 온도로 열처리 되는 상부 챔버 영역(TC) 및 기판(20)이 승강 유닛(130)에 의해 하강할 때 기판(20)이 제2 온도로 열처리 되는 하부 챔버 영역(BC)을 포함함 - 를 포함하는 본체(110); 상하운동하며 기판(20)을 지지하는 승강 유닛(130); 본체(110)의 내측 상부 및 내측 하부에 배치되는 히터 유닛(120: 121, 122, 123); 및 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리하는 분리부(150, 160)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열처리 장치 {APPARATUS FOR HEAT PROCESSING}
본 발명은 열처리 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고온의 상부 챔버 영역과 저온의 하부 챔버 영역을 분리하여 기판의 예열과 열처리를 신속하게 하고 장치의 부피를 줄일 수 있는 열처리 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이, 반도체, 태양전지 등의 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. 열처리 공정을 수행하기 위해서는 소정의 박막이 형성되어 있는 기판의 히팅이 가능한 열처리 장치가 있어야 한다. 통상적으로 열처리 장치에는 하나의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 매엽식과 복수개의 기판에 대하여 열처리를 수행할 수 있는 배치식이 있다.
열처리 방법 중에서 급속 열처리법(rapid thermal annealing; RTA)은 기판의 온도가 열처리 온도까지 신속하게 도달할 수 있어서 열 소모 비용(thermal budget)을 크게 줄일 수 있고 열처리 과정 중에 불순물의 오염 및 이의 불필요한 확산을 방지할 수 있는 등의 장점으로 인하여 널리 이용되고 있다.
급속 열처리법을 이용하는 종래의 매엽식 열처리 장치는 기판의 가열이 수행되는 공간인 챔버를 제공하는 본체, 본체 외측에 배치되어 챔버를 가열하는 히터, 기판을 승강시키는 승강 유닛 등을 포함한다. 이와 같은 종래의 매엽식 열처리 장치는 한국특허공보 제2011-0001460호 등에 개시되어 있다.
종래의 매엽식 열처리 장치는 챔버 내에 기판이 열처리 되는 열처리 영역과 기판이 대기하면서 예열되는 대기 영역이 존재한다. 다만, 고온의 열처리 영역은 저온의 대기 영역과 물리적으로 분리되어 있지 않기 때문에 챔버의 온도 대역은 높이에 따라 선형성을 가지게 된다. 이때 열처리 영역의 열 에너지가 대기 영역으로 복사, 대류 등의 방법으로 전달되지 않도록, 열처리 영역과 대기 영역은 소정의 거리를 갖도록 이격되게 형성해야 하므로, 챔버의 높이가 높아지고 장치가 차지하는 부피가 커지는 문제점이 있었다.
그리고, 종래의 매엽식 열처리 장치는 기판이 로딩/언로딩되는 과정에서 도어가 열리고 닫히게 되면 챔버 내부의 열이 외부로 빠져나가게 되어, 다시 챔버 내부, 특히 열처리 영역을 가열해야 하므로, 에너지를 낭비하게 되고, 공정 시간이 늘어나게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고온의 열처리 영역과 저온의 대기 영역을 물리적으로 분리하여 두 개의 온도 영역을 형성함에 따라, 열처리의 효율성을 높인 열처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열처리 영역과 대기 영역 간의 거리를 가깝게 형성하여 챔버의 높이를 줄이고 장치가 차지하는 부피를 감축시킨 열처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 열처리 영역의 열이 외부로 빠져나가는 것을 방지하여 에너지 사용을 절감시키고 공정 시간을 단축시킨 열처리 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치는, 기판의 열처리 공간인 챔버 - 상기 챔버는, 상기 기판이 승강 유닛에 의해 상승할 때 상기 기판이 제1 온도로 열처리 되는 상부 챔버 영역 및 상기 기판이 상기 승강 유닛에 의해 하강할 때 상기 기판이 제2 온도로 열처리 되는 하부 챔버 영역을 포함함 - 를 포함하는 본체; 상하운동하며 상기 기판을 지지하는 상기 승강 유닛; 상기 본체의 내측 상부 및 내측 하부에 배치되는 히터 유닛; 및 상기 상부 챔버 영역과 상기 하부 챔버 영역을 분리하는 분리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 고온의 열처리 영역과 저온의 대기 영역을 물리적으로 분리하여 두 개의 온도 영역을 형성함에 따라, 열처리의 효율성을 높이는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열처리 영역과 대기 영역 간의 거리를 가깝게 형성하여 챔버의 높이를 줄이고 장치가 차지하는 부피를 감축시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 열처리 영역의 열이 외부로 빠져나가는 것을 방지하여 에너지 사용을 절감시키고 공정 시간을 단축시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 정단면도이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 구성을 나타내는 측단면도이다
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리부의 동작 과정을 나타내는 평단면도 및 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리부의 동작 과정을 나타내는 평단면도이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 동작 과정을 나타내는 측단면도이다.
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 하여 과장되어 표현될 수도 있다.
본 명세서에 있어서, 기판은 LED, LCD 등의 표시장치에 사용하는 기판, 반도체 기판, 태양전지 기판 등을 포함하는 의미로 이해될 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, 열처리 장치(100)는 급속(RTA) 열처리 장치로 상정하여 설명하지만, 다른 열처리 장치에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 본 명세서에 있어서, 열처리 장치(100)는 매엽식 열처리 장치를 상정하여 설명하지만, 보트의 구성을 추가로 구비하여 승강시킨다면 복수의 기판(20)을 수용하는 배치식 열처리 장치에도 적용될 수 있음을 밝혀둔다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 열처리 장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치(100)의 구성을 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치(100)의 구성을 나타내는 정단면도, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치의 구성(100)을 나타내는 측단면도이다.
먼저, 열처리 장치(100)에 로딩되는 기판(20)의 재질은 특별히 제한되지 않으며 글래스, 플라스틱, 폴리머, 실리콘 웨이퍼 등 다양한 재질의 기판(20)이 로딩될 수 있다. 이하에서는 평판 표시장치에 가장 일반적으로 사용되는 직사각형 형상의 글래스 기판을 상정하여 설명한다. 열처리 장치(100)에서 처리되는 기판(20)의 크기는 제한되지 아니하나, 1,500mm x 1,850mm, 2,200mm x 2,500mm의 대면적 기판(20)을 상정하여 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 열처리 장치(100)는 기판(20)의 열처리 공간인 챔버(TC, BC)를 포함하는 본체(110), 상하운동하며 기판(20)을 지지하는 승강 유닛(130), 본체(110)의 내측 상부 및 내측 하부에 배치되는 히터 유닛(120)을 포함한다.
본체(110)는 대략 직육면체 형상으로 형성되어 열처리 장치(100)의 외관을 이루고, 본체(110)의 내부에는 기판(20)이 열처리되는 공간인 챔버(TC, BC)가 형성될 수 있다. 본체(110)는 직육면체 형상뿐만 아니라 기판(20)의 형상에 따라 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
본체(110)의 전면에는 기판(20)이 출입할 수 있는 출입구(111)가 형성될 수 있고, 출입구(111)는 일정축을 기준으로 스윙하는 도어(115)에 의해 개폐될 수 있다. 도어(115)와 접하는 출입구(111)의 부분에는 실링부재(미도시)가 개재될 수 있다.
챔버(TC, BC)는 밀폐된 공간으로 마련될 수 있고, 기판(20)이 제1 온도로 열처리 되는 상부 챔버 영역(TC)[또는, 상부 처리 영역(TC)] 및 기판(20)이 제2 온도로 열처리 되는 하부 챔버 영역(BC)[또는, 하부 처리 영역(BC)]을 포함할 수 있다. 여기에서 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)은 물리적으로 엄격히 분리된 공간은 아닐 수 있으며, 제1 온도, 제2 온도의 범위에 따르는 가상의 공간으로 이해될 수 있다. 다시 말해, 상부 챔버 영역(TC)[또는, 상부 처리 영역(TC)]은 후술할 승강 유닛(130)에 의해 기판(20)이 상승된 상태[기판(20)이 상사점의 위치에 있는 상태]에서 열처리가 수행되는 열처리 영역을 의미할 수 있고, 하부 챔버 영역(BC)[또는, 하부 처리 영역(BC)]은 승강 유닛(130)에 의해 기판(20)이 하강된 상태[기판(20)이 하사점의 위치에 있는 상태]에서 대기하면서 예열되는 대기 영역을 의미할 수 있다.
상부 챔버 영역(TC)에서 기판(20)은 제1 온도로 급속 열처리 될 수 있다. 급속 열처리 되는 온도인 제1 온도는 예열 온도[대기 온도]인 제2 온도보다 높을 수 있다. 제1 온도는 500℃ 내지 800℃이며, 수 초 내지 수 분에 해당하는 짧은 시간 동안 기판(20)이 급속 열처리 되는 것이 바람직하다.
하부 챔버 영역(TC)에서 기판(20)은 급속 열처리 전에 제2 온도로 대기하면서 예열이 될 수 있다. 제2 온도는 200℃ 내지 400℃인 것이 바람직하다.
히터 유닛(120)은 본체(110)의 내측에 배치되는 것을 특징으로 한다. 히터 유닛(120)이 본체(110)의 내측에 배치됨으로써 기판(20)에 직접 열을 전달할 수 있어 급속 열처리 공정을 보다 신속하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
히터 유닛(120)은 상부 챔버 영역(TC)[또는, 본체(110)의 내측 상부]의 적어도 일측에 배치되는 상부 히터 유닛(121, 122) 및 하부 챔버 영역(BC)[또는, 본체(110)의 내측 하부]의 적어도 일측에 배치되는 하부 히터 유닛(123)을 포함할 수 있다.
상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(TC)을 각각 가열하기 위해서, 상부 히터 유닛(121, 122)과 하부 히터 유닛(123)은 이격되어 있는 것이 바람직하다.
히터 유닛(120)은 복수개의 단위 히터(125)를 포함할 수 있다. 단위 히터(125)는 통상적인 길이가 긴 봉 형상의 히터로서 석영관 내부에 발열체가 삽입되어 있고 단부에 설치된 단자를 통하여 외부의 전원을 인가받아 열을 발생시키는 히터 유닛(120)을 구성하는 단위체라고 할 수 있다. 하지만, 이에 한정되지 않고 판 형상의 단위 히터(125)를 채용하여 히터 유닛(120)을 구성할 수 있다. 또한, 단위 히터(125)의 개수는 도 1 내지 도 3에 도시된 개수에 한정되지 않고, 본체(110)의 크기 및 기판(20)의 크기에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상부 히터 유닛(121)은 상부 챔버 영역(TC)의 상면을 가열하는 제1 상부 히터 유닛(121) 및 상부 챔버 영역(TC)의 측면을 가열하는 제2 상부 히터 유닛(122: 122a, 122b, 122c)을 포함할 수 있다.
상부 챔버 영역(TC)은 기판(20)이 급속 열처리 되는 공간이므로 기판(20)이 예열되는 공간인 하부 챔버 영역(BC)에 비해 많은 개수의 단위 히터(125)가 배치되는 것이 바람직하다. 따라서, 제1 상부 히터 유닛(121)으로 상부 챔버 영역(TC)의 상면을 가열함과 동시에 제2 상부 히터 유닛(122)으로 상부 챔버 영역(TC)의 네 측면까지 가열함으로써, 가열속도를 높이고, 고온 영역을 유지하며, 온도 균일성까지 확보할 수 있는 이점이 있다.
제1 상부 히터 유닛(121)과 하부 히터 유닛(123)은 기판(20)이 승강하는 경로와 간섭의 염려가 없으므로, 상부 챔버 영역(TC)의 상면과 하부 챔버 영역(TC)의 하면의 전면(全面)에 배치될 수 있다. 따라서, 제1 상부 히터 유닛(121) 및 하부 히터 유닛(123)은 복수의 단위 히터(125)가 기판(20)의 단변 방향과 평행하도록 일정한 간격을 이루며 배치될 수 있다. 이를 위해, 제1 상부 히터 유닛(121) 및 하부 히터 유닛(123)의 단위 히터(125) 양단은 본체(110)의 측면에 연결될 수 있다. 즉, 본체(110)를 관통하는 형상으로 배치될 수 있다.
제2 상부 히터 유닛(122)은 상부 챔버 영역(TC)의 네 측면을 가열하도록 복수의 층을 구성할 수 있다. 본 명세서에서는 3개의 층(122a, 122b, 122c)을 구성하나, 이에 제한되지는 않고, 상부 챔버 영역(TC)의 측면을 커버하며 가열할 수 있는 범위에서 개수의 조정이 가능하다.
제2 상부 히터 유닛(122)은 기판(20)이 승강하는 경로와 간섭될 수 있으므로, 기판(20)이 승강하는 공간을 점유하지 않도록 상부 챔버 영역(TC)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 제2 상부 히터 유닛(122)을 구성하는 단위 히터(125)는 일단만이 본체(110)의 측면에 연결되고, 타단은 기판(20)이 승강하며 점유하는 공간을 제외한 상부 챔버 영역(TC) 내에 위치할 수 있다. 즉, 외팔보의 형상으로 일단만이 본체(110)에 연결되는 형상으로 배치될 수 있다.
위와 같이, 본 발명은 히터 유닛(120)이 본체(110)의 내측에 배치되어 기판(20)에 직접 열을 전달할 뿐만 아니라, 급속 열처리가 실질적으로 수행되는 상부 챔버 영역(TC)의 상부와 네 측면에 상부 히터 유닛(121, 122)을 배치하여 기판(20)의 전면적에 걸쳐 열을 전달할 수 있는 이점이 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리하는 분리부(150, 160)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 분리부(150, 160)는 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 물리적으로 분리시켜 두 영역이 되도록 구획할 수 있다. 다시 말해, 분리부(150, 160)는 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리하는 막으로서 기능할 수 있다.
분리부(150, 160)는 분리판(160)이 대기하는 공간을 제공하는 대기부(150: 151, 155) 및 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리하는 분리판(160)을 포함할 수 있다.
대기부(150)는 본체(110)의 적어도 일측면 상에 돌출되도록 형성될 수 있으며, 본체(110)와 일체로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 본체(110)의 양측면 상에 한 쌍의 대기부(151, 155)가 대향하도록 형성된 것을 상정하여 설명한다. 하지만, 챔버(TC, BC)의 크기, 기판(20)의 크기 등을 고려하여 어느 한 측면에만 대기부(150)가 형성될 수도 있다.
분리판(160)은 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC) 사이를 개방할 때에는 대기부(150) 내부 공간에서 대기하고, 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC) 사이를 폐쇄할 때[물리적으로 분리할 때]에는 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)의 경계 공간(D)에서 대기할 수 있다.
분리판(160)은 대기부(150)와 챔버(TC, BC) 사이, 다시 말해 대기부(150) 내부에서 경계 공간(D) 사이를 회전하거나 슬라이딩하여, 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리할 수 있다. 아래에서 도 4 내지 도 7을 참조하여 분리판(160)의 동작 방법을 설명한다.
도 4내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 분리부(150, 160)의 동작 과정을 나타내는 평단면도 및 측단면도이다. 도 4 및 도 5는 한 쌍의 대기부(151, 155) 중 하나의 대기부(151)에 대해서 동작 과정을 설명하나, 나머지 대기부(155)에도 동일하게 적용될 수 있음은 물론이다.
먼저, 도 4를 참조하면, 분리판(160)은 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC) 사이를 개방할 때에는 대기부(151) 내부 공간에서 대기할 수 있다. 일 예로, 4개의 분리판(161, 162, 163, 164)이 대기부(151) 내부 공간에서 대기할 수 있으나, 분리판(160)의 개수는 적절히 변경될 수 있다.
도 4의 (b)와 같이, 제1 분리판(161)과 제2 분리판(162)은 대기부(151)의 상면에 회전축(161a, 162a)을 통해 지지될 수 있고, 제3 분리판(163)과 제4 분리판(164)은 대기부(151)의 하면에 회전축(163a, 164a)을 통해 지지될 수 있다. 회전축(161a, 162a, 163a, 164a)는 공지의 모터 등의 회전수단을 채용할 수 있다.
회전축(161a, 162a, 163a, 164a)에 의해 제1 분리판 내지 제4 분리판(160)은 각각 P1, P2, P3, P4의 경로를 따라 회전할 수 있다. 즉, 대기부(151)에서 90도 회전할 수 있다.
도 5와 같이 분리판(160)이 90도 회전을 하면, 제1 분리판(161)은 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)의 경계 공간(D)의 R1 영역을 폐쇄할 수 있고, 제2 분리판(162)은 R2 영역을, 제3 분리판(163)은 R3 영역을, 제4 분리판(162)은 R4 영역을 폐쇄할 수 있다. 즉, 분리판(160)으로 경계 공간(D)을 폐쇄하여 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리할 수 있다.
도 6은 한 쌍의 대기부(151, 155)에서 대기하던 8개의 분리판(160)이 90도 회전하여 R1 내지 R8 영역을 폐쇄함에 따라 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리한 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분리부(150, 160)의 동작 과정을 나타내는 평단면도이다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 한 쌍의 대기부(151, 155)에 각각 하나의 분리판(165, 166)이 대기하고 있고[도 7의 (a)], 분리판(165, 166)이 대기부(151, 155)와 챔버(TC, BC) 사이, 다시 말해 대기부(150) 내부에서 경계 공간(D) 사이를 슬라이딩하여 경계 공간(D)을 폐쇄하여[도 7의 (b)], 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리할 수 있다.
다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 승강 유닛(130)은 승강바(131), 기판 지지부(132) 및 기판 지지핀(133)을 포함할 수 있다.
승강바(131)는 일측은 챔버(TC, BC)의 내부에 위치되고 타측은 챔버(TC, BC)의 외부에 위치되어 승강가능하게 설치될 수 있다. 승강바(131)가 승강할 수 있도록 승강바(131)는 실린더, 모터 등의 구동수단(미도시)과 연결될 수 있다. 승강바(131)는 주위의 간섭없이 승강할 수 있도록, 하부 히터 유닛(123)의 단위 히터(125)의 사이에 위치될 수 있다. 승강바(131)가 승강가능하도록 연통된 본체(110)의 하부면에는 실링 부재(미도시)가 개재될 수 있다.
기판 지지부(132)는 승강바(131)의 일측에 결합되어 기판(20)을 지지할 수 있다. 기판 지지부(132)는 판 또는 프레임 형상을 가질 수 있고, 기판(20)과의 접촉 면적을 최소화 할 수 있도록 기판 지지부(132) 상에 기판(20)을 접점 지지하는 복수의 기판 지지핀(133)이 형성될 수 있다.
승강 유닛(130)이 상승하여 상사점에 위치할 때, 기판 지지핀(133) 상에 접점 지지되는 기판(20)은 상부 챔버 영역(TC)에 위치되어 상부 히터 유닛(121, 122)으로부터 급속 열처리 될 수 있다. 승강 유닛(130)이 하강하여 하사점에 위치할 때, 기판 지지핀(133) 상에 접점 지지되는 기판(20)은 하부 챔버 영역(BC)에 위치되어 하부 히터 유닛(123)으로부터 예열되거나 냉각 또는 대기 상태에 놓일 수 있다.
본체(110)의 내측면[또는, 챔버(TC, BC)의 측면]과 히터 유닛(120) 사이에는 세라믹 재질의 단열재(미도시)가 개재될 수 있다. 한편, 본체(110)의 일면에는 챔버(TC, BC)에 열처리 가스를 공급하는 가스 공급관(미도시)과 열처리 가스를 배출하는 가스 배출관(미도시)이 설치될 수 있다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치(100)의 동작 과정을 나타내는 측단면도이다.
도 8을 참조하면, 먼저, 도어(115)를 스윙시켜 출입구(111)를 개방한다. 이때, 분리판(160)은 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)의 경계 공간(D)을 폐쇄한 상태를 유지한다. 따라서, 히터 유닛(120)에 의해 급속 열처리에 적합한 온도로 유지하는 상부 챔버 영역(TC)의 열 에너지가 하부 챔버 영역(BC)을 통해 출입구(111)로 빠져나가는 것이 방지된다. 하부 챔버 영역(BC)의 온도는 대기 또는 예열시키기에 적합한 온도를 유지할 수 있다. 승강 유닛(130)은 하사점에 위치하고, 기판 이송 아암(미도시)을 이용하여 외부에서 기판(20)을 하부 챔버 영역(BC)으로 로딩한 후에, 기판 지지핀(133)과 기판(20)의 하부면을 접점 지지시킨다.
이어서, 도 9를 참조하면, 도어(115)를 스윙시켜 출입구(111)를 폐쇄함에 따라 챔버(TC, BC)는 밀폐된다. 열처리 가스가 챔버(TC, BC) 내부로 공급되어 열처리 분위기를 형성한다. 특히, 하부 히터 유닛(123)을 제어하여 하부 챔버 영역(BC)에서 기판(20)을 예열할 수 있는 온도인 200℃ 내지 400℃(제2 온도)를 유지하도록 한다. 상부 히터 유닛(121, 122)은 상부 챔버 영역(TC)에서 기판(20)을 급속 열처리 할 수 있는 온도인 500℃ 내지 800℃(제1 온도)를 유지하도록 한다.
이어서, 도 10을 참조하면, 분리판(160)을 회전시키거나 슬라이딩시켜 대기부(150) 내에 위치하도록 함으로써, 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역 (BC) 사이를 개방한다.
동시에, 도 11과 같이 승강 유닛(130)을 상승시켜 상사점에 위치시킨다. 그러면, 기판(20)은 상부 챔버 영역(TC)에 위치한다. 기판(20)은 상부 히터 유닛(121, 122)에 둘러싸여 기판(20)의 전면적에 대하여 급속 열처리가 수행된다. 급속 열처리 과정 중에 기판(20)은 상부 히터 유닛(121, 122)으로부터 직접 열을 전달받음과 동시에 제1 온도를 유지하는 상부 챔버 영역(TC)의 열을 전달받을 수 있다. 급속 열처리 직전까지 분리판(160)에 의해 상부 챔버 영역(TC)의 온도가 유지되므로 보다 신속하게 급속 열처리를 수행할 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 수 초 내지 수 분간의 급속 열처리를 마친 후, 승강 유닛(130)을 하강시켜 하사점에 위치시킨다. 그러면, 기판(20)은 하부 챔버 영역(BC)에 위치한다.
이어서, 도 13을 참조하면, 분리판(160)을 회전시키거나 슬라이딩시켜 경계 공간(D)을 폐쇄함과 동시에, 상부 챔버 영역(TC)은 급속 열처리 할 수 있는 온도를 다시 유지한다. 그리고, 도어(115)를 스윙시켜 출입구(111)를 개방하고 기판 이송 아암을 이용하여 기판(20)을 언로딩함에 따라 열처리 공정을 완료한다.
이와 같이, 본 발명은 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)을 분리부(150, 160)에 의해 물리적으로 분리하여 두 개의 온도 영역을 형성함에 따라 열처리 공정의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상부 챔버 영역(TC)과 하부 챔버 영역(BC)이 별도의 온도 영역을 가지고 유지되므로 두 영역의 사이가 소정의 거리를 갖도록 이격되게 형성할 필요가 없다. 따라서, 챔버(TC, BC)의 높이를 줄이고 장치가 차지하는 부피를 감축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 상부 챔버 영역(TC)의 열이 출입구(111)를 통해 외부로 빠져나가는 것을 방지하여 에너지 사용을 절감시키고, 공정 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
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.
20: 기판
100: 열처리 장치
110: 본체
111: 출입구
115: 도어
120: 히터 유닛
121: 제1 상부 히터 유닛
122: 제2 상부 히터 유닛
123: 하부 히터 유닛
125: 단위 히터
130: 승강 유닛
131: 승강바
132: 기판 지지부
133: 기판 지지핀
150, 151, 155: 대기부
160~166: 분리판
TC: 상부 챔버 영역, 상부 처리 영역
BC: 하부 챔버 영역, 하부 처리 영역
D: 경계 공간

Claims (13)

  1. 기판이 처리되는 처리 공간을 포함하는 본체;
    상기 처리 공간을 상하이동하며 상기 기판을 지지하는 승강 유닛; 및
    상기 처리 공간의 열처리를 위한 히터 유닛;
    을 포함하고,
    상기 처리 공간은, 상기 기판이 상기 승강 유닛에 의해 상승되어 상기 기판이 제1 온도로 열처리 되는 상기 처리 공간의 상부 처리 영역과 상기 기판이 상기 승강 유닛에 의해 하강되어 상기 기판이 제2 온도로 열처리 되는 상기 처리 공간의 하부 처리 영역을 포함하고,
    분리부가 상기 상부 처리 영역과 상기 하부 처리 영역을 분리하며,
    상기 하부 처리 영역의 상기 본체의 전면에는 상기 기판이 출입하는 출입구가 형성되고,
    상기 히터 유닛은,
    상기 상부 처리 영역의 적어도 일측에 배치되는 상부 히터 유닛; 및
    상기 하부 처리 영역의 적어도 일측에 배치되는 하부 히터 유닛
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분리부는,
    상기 상부 처리 영역과 상기 하부 처리 영역을 폐쇄하는 분리판; 및
    상기 상부 처리 영역과 상기 하부 처리 영역 사이를 개방할 때, 상기 분리판이 대기하는 공간을 제공하는 대기부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 대기부는 상기 본체의 적어도 일측면 상에 돌출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분리판은 상기 대기부와 상기 처리 공간 사이를 회전하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 분리판은,
    상기 대기부의 상면에 회전축을 통해 지지된 제1 분리판과 제2 분리판; 및
    상기 대기부의 하면에 회전축을 통해 지지된 제3 분리판과 제4 분리판
    을 포함하며,
    상기 제1 분리판 내지 상기 제4 분리판은 상기 대기부에서 90도 회전하여 상기 상부 처리 영역과 상기 하부 처리 영역을 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 분리판은 상기 대기부와 상기 처리 공간 사이를 슬라이딩하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 히터 유닛과 상기 하부 히터 유닛은 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 온도는 상기 제2 온도보다 높은 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 온도는 500℃ 내지 800℃, 상기 제2 온도는 200℃ 내지 400℃ 인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서,
    상기 히터 유닛은 복수의 단위 히터를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단위 히터는 봉 형상 또는 판 형상인 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
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