KR200454992Y1 - 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 고안은 기판(115)이 적재된 보트(110)가 내부로 구비되는 본체(100); 상기 본체(100)의 내부에 설치되고, 상기 보트(110)의 기판(115)이 처리되는 퍼니스(120); 상기 본체(100)의 내측 하부에서 상부까지 설치되어 상기 퍼니스(120)에 열을 공급하는 히터(130); 및 상기 본체(100)의 내부로 연결되어 상기 퍼니스(120)를 냉각시키는 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급관(135); 상기 본체(100)의 내부에서 외부로 연결되어 냉각 가스를 배기하는 냉각 가스 배기관(136); 및 상기 본체(100)의 내부에 설치되고, 상기 히터(130)에 의해 가열되며, 상기 퍼니스(120)의 내부로 주입되는 질소 가스가 유동하는 질소 가스 유동관(140)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

기판 처리 장치{Substrate Treatment Apparatus}
본 고안은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다수의 기판을 보트에 적재하여 퍼니스에 투입하고, 질소 가스에 의해 분위기를 조성한 후 히터의 열에 의해 일괄적으로 기판 처리할 수 있는 기판 처리 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 제조시 사용되는 대면적 기판 처리 시스템은 크게 증착 장치와 어닐링 장치로 구분될 수 있다.
증착 장치는 평판 디스플레이의 핵심 구성을 이루는 투명 전도층, 절연층, 금속층 또는 실리콘층을 형성하는 단계를 담당하는 장치로서, 예를 들어 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)와 같은 화학 증착 장치와 스퍼터링(sputtering)과 같은 물리 증착 장치가 있다. 또한, 어닐링 장치는 증착 공정 후에 증착된 막의 특성을 향상시키는 단계를 담당하는 장치이다.
일반적으로, 증착 공정과 어닐링 공정은 퍼니스의 내부에 복수개의 기판을 로딩한 후 소정의 열을 인가하며 진행된다. 복수개의 기판이 상하로 탑재되는 멀티존 방식의 수직형 기판처리 장치는 기판에 대한 기판처리 후 기판을 냉각시키는 도중 퍼니스 내부에서의 기판 위치에 따라 기판 냉각 속도가 다르게 나타날 수 있다. 즉, 퍼니스의 하부는 기판의 출입구에 인접하여 있어서 상부보다 열 손실이 많이 나타나고 고온의 공기는 퍼니스의 상부에 집중되기 때문에, 하부의 존은 상부의 존보다 빠른 냉각 속도를 나타내는 문제점이 있었다.
평판 디스플레이 패널용 고온 열처리 퍼니스는 분위기 컨트롤을 위해서 일반적으로 질소가 사용되며, 이 질소는 퍼니스의 챔버 안으로 투입된다. 질소가 투입될 때, 챔버 안에서 질소를 맞게 되는 기판의 면에서는 온도 하강이 발생하며, 이로 인해서 기판 내에서의 온도 편차가 발생한다. 기판의 온도 편차는 제품 성능의 균일성에 악영향을 줄뿐만 아니라 수율 저하에 큰 영향을 미친다.
본 고안은 상기한 종래기술의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 퍼니스의 챔버 내에 유입되는 질소의 온도를 미리 올려 챔버 안으로 투입함으로써 퍼니스의 내부에 적재된 기판의 온도 편차를 줄여서 위의 기술한 문제점들을 예방하고, 수율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 기판 처리 장치는, 기판(115)이 적재된 보트(110)가 내부로 구비되는 본체(100); 상기 본체(100)의 내부에 설치되고, 상기 보트(110)의 기판(115)이 처리되는 퍼니스(120); 상기 본체(100)의 내측 하부에서 상부까지 설치되어 상기 퍼니스(120)에 열을 공급하는 히터(130); 및 상기 본체(100)의 내부로 연결되어 상기 퍼니스(120)를 냉각시키는 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급관(135); 상기 본체(100)의 내부에서 외부로 연결되어 냉각 가스를 배기하는 냉각 가스 배기관(136); 및 상기 본체(100)의 내부에 설치되고, 상기 히터(130)에 의해 가열되며, 상기 퍼니스(120)의 내부로 주입되는 질소 가스가 유동하는 질소 가스 유동관(140)을 포함할 수 있다.
상기 질소 가스 유동관(140)은 상기 히터(130)를 따라 상기 본체(100)의 내측 하부에서 상부까지 설치될 수 있다.
상기 질소 가스 유동관(140)은 상기 히터(130)의 외측을 감싸는 코일형 나선구간(145)을 포함할 수 있다.
상기 질소 가스 유동관(140)은 상기 퍼니스(120)의 상부에 소용돌이형 나선구간(165)을 포함할 수 있다.
상기 질소 가스 유동관(140)의 소용돌이형 나선구간(165)은 상기 히터(130)의 양측 하부에서 상부까지 각각 설치된 제1 수직관(161)과 제2 수직관(162) 사이에 구비될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 고안에 따른 기판 처리 장치는 퍼니스의 챔버 내에 유입되는 질소의 온도를 질소 가스 유동관의 코일형 나선구간 또는 소용돌이형 나선구간에서 미리 올려 챔버 안으로 투입함으로써 보트에서 적재되어 처리되는 기판의 온도 편차를 줄이고, 기판의 처리 수율을 높일 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 질소 가스 유동관(140)의 소용돌이형 나선구간(165)에 대한 평면도이다.
후술하는 본 고안에 대한 상세한 설명은, 본 고안이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 고안을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 고안의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 고안의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 고안의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 구성을 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 고안의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는 기판(115)이 적재된 보트(110)가 내부로 구비되는 본체(100)와, 본체(100)의 내부에 설치되고 보트(110)의 기판(115)이 처리되는 퍼니스(120)와, 본체(100)의 내측 하부에서 상부까지 설치되어 퍼니스(120)에 열을 공급하는 히터(130)와, 본체(100)의 내부로 연결되어 퍼니스(120)를 냉각시키는 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급관(135)과, 본체(100)의 내부에서 외부로 연결되어 냉각 가스를 배기하는 냉각 가스 배기관(136)과, 본체(100)의 내부에 설치되고 히터(130)에 의해 가열되며 퍼니스(120)의 내부로 주입되는 질소 가스가 유동하는 질소 가스 유동관(140)을 포함할 수 있다.
본체(100)는 소정의 크기로 형성되고, 내부에는 퍼니스(120)가 설치될 수 있는 공간이 형성된다. 퍼니스(120)는 보트(110)가 투입된 후 밀폐될 수 있는 진공 챔버로 형성되어 본체(100)의 내측으로 설치된다. 퍼니스(120)의 내부에는 복수개의 기판(115)을 기판처리 하고, 보트(110)가 투입될 수 있는 공간이 형성된다. 기판(115)은 보트(110)에 적재된 상태에서 퍼니스(120)의 내부로 로딩된다.
히터(130)는 퍼니스(120) 내부의 기판(115)에 대하여 열을 공급하기 위하여 퍼니스(120)의 주위를 둘러싸는 형태로 구성될 수 있다. 히터(130)는 복수개의 발열체를 포함할 수 있다. 발열체의 재질은 칸탈(Kanthal), 실리콘 카바이드(SiC), 몰리브덴 실리사이드(MoSi2) 등을 포함할 수 있다. 발열체의 동작은 PID 제어(Proportional Integral Derivative Control) 방식에 준하여 이루어질 수 있다. PID 제어는 이미 널리 알려져 있는 공지 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본체(100)와 퍼니스(120) 사이에는 발열체로부터 열의 외부 누출을 차단할 수 있는 단열재를 포함하는 단열블록(148)이 설치될 수 있다. 단열블록(148)은 본체(100)의 내측에서 퍼니스(120)를 둘러싸는 구조로 구성될 수 있다.
냉각 가스 공급관(135)과 냉각 가스 배기관(136)은 온도 센서(151) 및 제어부(152)와 함께 냉각용 가스 공급부를 구성할 수 있다. 냉각 가스 공급관(135)은 퍼니스(120)에 연결되어 퍼니스(120)의 내부에 냉각 가스를 공급함으로써 퍼니스(120) 내부를 냉각시킬 수 있다. 이때 공급되는 냉각 가스는 질소를 포함할 수 있다. 냉각 가스 배기관(136)은 퍼니스(120)에 연결되어, 퍼니스(120)로 공급된 냉각 가스를 외부로 배기할 수 있다. 냉각 가스 배기관(136)은 냉각 가스 공급관(135)에 대해 직각방향으로 대면하고, 단열블록(148)과 퍼니스(120) 사이의 공간을 통해 연결될 수 있다. 냉각 가스 배기관(136)에는 냉각기(153)와 블로워(154)가 설치될 수 있다. 냉각기(153)는 냉각 가스 배기관(136)을 통해 배출되는 냉각 가스를 소정의 온도로 냉각시킬 수 있다.
질소 가스 유동관(140)은 히터(130)를 따라 본체(100)의 내측 하부에서 상부까지 설치될 수 있다. 즉, 질소 가스 유동관(140)은 질소 가스가 퍼니스(120)의 외측 하부에서 유입되어 퍼니스(120)의 외측 상부까지 유동한 후, 다시 퍼니스(120)의 외측 하부로 유동하여 퍼니스(120)의 내부로 유입되도록 구성될 수 있다. 이때, 질소 가스 유동관(140)은 히터(130)의 외측을 감싸는 코일형 나선구간(145)을 포함할 수 있다. 질소 가스 유동관(140)의 코일형 나선구간(145)은 퍼니스(120)의 외측에 상하방향으로 설치된 히터(130)를 나선형으로 감싸는 방식으로서, 히터(130)의 열에 의해 가열됨으로써 퍼니스(120)로 유입되는 질소 가스를 예열할 수 있다. 질소 가스가 퍼니스(120)로 유입되기 전에 코일형 나선구간(145)에서 예열되어 질소 가스의 온도를 미리 올릴 수 있고, 질소 가스에 의해 온도 분위기가 조성되는 퍼니스(120)의 내부온도를 균일하게 하여 기판(115)의 온도 편차를 줄일 수 있다. 질소 가스 유동관(140)의 코일형 나선구간(145)의 간격은 히터(130)의 제원과 질소 가스의 예열온도에 따라 조절될 수 있다. 이때, 질소 가스 유동관(140)의 코일형 나선구간(145)은 히터(130)에 의한 열 전달 구간을 길게 하고, 열 전달 면적을 넓게 하는 것이므로, 이러한 관점에서 다양한 변형이 가능할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 질소 가스 유동관(140)은 코일형 나선구간(145)과 유사하게 히터(130)을 감싸면서 퍼니스(120)의 높이방향을 따라 일정한 간격을 두고 설치된 다수의 환형구간과 환형구간을 서로 연결하는 직선구간을 포함할 수 있다.
도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략적인 단면도이다. 도 3은 도 2의 질소 가스 유동관의 소용돌이형 나선구간에 대한 평면도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 고안의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치는 도 1에 도시된 기판 처리 장치와 질소 가스 유동관의 배치구조가 다른 뿐 다른 구성은 동일하게 구성될 수 있다. 즉, 본체(100), 퍼니스(120), 히터(130), 냉각가스 공급관(135), 냉각가스 배기관(136) 등에 대한 중복적인 설명은 생략한다.
도 2를 참조하면, 질소 가스 유동관(140)은 질소 가스가 퍼니스(120)의 외측 하부에서 유입되어 퍼니스(120)의 외측 상부까지 유동한 후, 다시 퍼니스(120)의 외측 하부로 유동하여 퍼니스의 내부로 유입되도록 구성될 수 있다. 이때, 도 2와 도 3을 참조하면, 질소 가스 유동관(140)은 퍼니스(120)의 상부에 소용돌이형 나선구간(165)을 포함할 수 있다. 질소 가스 유동관(140)의 소용돌이형 나선구간(165)은 히터(130)의 양측 하부에서 상부까지 각각 설치된 제1 수직관(161)과 제2 수직관(162) 사이에 구비될 수 있다. 질소 가스는 제1 수직관(161)을 통해 히터(130)의 외측을 따라 상승하여 소용돌이형 나선구간(165)으로 유동되고, 소용돌이형 나선구간(165)을 거쳐 제2 수직관(162)을 따라 하강하여 퍼니스(120)의 내부로 유입될 수 있다. 이때, 질소 가스는 소용돌이형 나선구간(165)의 외측에서 내측으로 나선방향을 따라 유동한 후 직선방식으로 소용돌이형 나선구간(165)을 벗어나는 유동을 할 수 있다. 질소 가스는 소용돌이형 나선구간(165)을 통과하면서 히터(130)의 열에 의해 충분히 가열될 수 있다. 히터(130)의 열은 퍼니스(120)의 최상부 외측으로 상승할 수 있는데, 소용돌이형 나선구간(165)이 퍼니스(120)의 최상부에 설치되어 있으므로 질소 가스는 상승된 히터(130)의 열에 의해 가열되어 퍼니스(120)로 유입되기 전에 일정 온도까지 예열될 수 있다. 소용돌이형 나선구간(165)은 히터(130)의 상승된 열에 의해 질소 가스를 예열하는 구간이므로 질소 가스가 충분히 열을 흡수할 수 있는 길이를 제공하고, 열 전달 면적도 넓게 제공함이 바람직하다. 소용돌이형 나선구간(165)은 원주방향의 소용돌이뿐만 아니라 사각이나 각진 나선방향으로도 구성될 수 있다. 소용돌이형 나선구간(165)은 퍼니스(120)의 상부공간에 배치가 가능하고, 히터(130)의 상승된 열에 의한 열 전달 효율을 높일 수 있는 관점에서 다양하게 변형이 가능함을 예측할 수 있다. 일예로, 소용돌이형 나선구간(165)은 조밀한 지그재그 구간으로 대체될 수 있다. 이와 같이 질소 가스가 퍼니스(120)로 유입되기 전에 소용돌이형 나선구간(165)에서 예열되어 질소 가스의 온도를 미리 올릴 수 있고, 질소 가스에 의해 온도 분위기가 조성되는 퍼니스(120)의 내부온도를 균일하게 하여 기판(115)의 온도 편차를 줄일 수 있다.
본 고안은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 고안의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 고안과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.
100: 본체 110: 보트
115: 기판 120: 퍼니스
130: 히터 135: 냉각 가스 공급관
136: 냉각 가스 배기관 140: 질소 가스 유동관
145: 코일형 나선구간 148: 단열블록
151: 온도 센서 152: 제어부
153: 냉각기 154: 블로워
161: 제1 수직관 162: 제2 수직관
165: 소용돌이형 나선구간

Claims (5)

  1. 기판(115)이 적재된 보트(110)가 내부로 구비되는 본체(100);
    상기 본체(100)의 내부에 설치되고, 상기 보트(110)의 기판(115)이 처리되는 퍼니스(120);
    상기 본체(100)의 내측 하부에서 상부까지 설치되어 상기 퍼니스(120)에 열을 공급하는 히터(130); 및
    상기 본체(100)의 내부로 연결되어 상기 퍼니스(120)를 냉각시키는 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급관(135);
    상기 본체(100)의 내부에서 외부로 연결되어 냉각 가스를 배기하는 냉각 가스 배기관(136); 및
    상기 본체(100)의 내부에 설치되고, 상기 히터(130)에 의해 가열되며, 상기 퍼니스(120)의 내부로 주입되는 질소 가스가 유동하는 질소 가스 유동관(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 질소 가스 유동관(140)은 상기 히터(130)를 따라 상기 본체(100)의 내측 하부에서 상부까지 설치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 질소 가스 유동관(140)은 상기 히터(130)의 외측을 감싸는 코일형 나선구간(145)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 질소 가스 유동관(140)은 상기 퍼니스(120)의 상부에 소용돌이형 나선구간(165)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 질소 가스 유동관(140)의 소용돌이형 나선구간(165)은 상기 히터(130)의 양측 하부에서 상부까지 각각 설치된 제1 수직관(161)과 제2 수직관(162) 사이에 구비되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0593274A (ja) * 1991-09-30 1993-04-16 Kokusai Electric Co Ltd 縦型ｃｖｄ膜生成方法及び装置

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