熱處理裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熱處理裝置。更具體來講，涉及在本體的內(nèi)部設(shè)置加熱單元，以直接對(duì)基板進(jìn)行加熱，從而提高快速熱處理工藝的效率的熱處理裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在平板顯示器、半導(dǎo)體、太陽能電池等制造中使用的退火(annealing)裝置，是為了向硅晶片或玻璃基板之類的基板上所蒸鍍的規(guī)定的薄膜進(jìn)行結(jié)晶化、相變化等工藝所必須的熱處理步驟中使用的裝置。為了進(jìn)行熱處理工藝，需要可對(duì)形成有規(guī)定薄膜的基板進(jìn)行加熱的熱處理裝置。通常，熱處理裝置分為可對(duì)一個(gè)基板進(jìn)行熱處理的單片式和可對(duì)多個(gè)基板進(jìn)行熱處理的批處理式。
[0003]在熱處理方法中，由于快速熱處理方法(RTA:rapid thermal annealing)可使基板溫度迅速達(dá)到熱處理溫度，可大大節(jié)省熱能耗費(fèi)用(thermal budget)，防止在熱處理過程中被雜質(zhì)污染及不必要的污染的擴(kuò)散等，因而被廣泛使用。
[0004]使用快速熱處理方法的現(xiàn)有的單片式熱處理裝置包括提供作為對(duì)基板進(jìn)行加熱的空間的腔室的主體、配置于本體外側(cè)以對(duì)腔室進(jìn)行加熱的加熱器、以及使基板升降的升降單元等。這種現(xiàn)有的單片式熱處理裝置被韓國(guó)專利公報(bào)第2011-0001460號(hào)等公開。
[0005]現(xiàn)有的單片式熱處理裝置，由于加熱器配置在本體的外部，所以為了將從加熱器產(chǎn)生的熱傳遞到腔室而可用的本體的材質(zhì)受到了限制。于是，本體的材質(zhì)主要使用了石英(Quartz)，但是石英材質(zhì)的本體無法具有收容最近趨向大面積化的基板的尺寸，難以進(jìn)行加工。
[0006]另外，由于現(xiàn)有的單片式熱處理裝置的加熱器配置在本體的外部，因此難以在短時(shí)間內(nèi)使收容有大面積基板的腔室的內(nèi)部溫度上升，存在腔室內(nèi)部的溫度均衡性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]由此，本發(fā)明是為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)的諸多問題而提出，目的在于提供一種熱處理裝置，將加熱單元配置在本體的內(nèi)部，從而提高腔室內(nèi)部的溫度均衡性。
[0008]此外，本發(fā)明的目的在于提供一種熱處理裝置，其將金屬作為本體的材質(zhì)，從而可容納大面積基板，可易于制造，堅(jiān)固且提高了熱反射率。
[0009]另外，本發(fā)明的目的在于提供一種熱處理裝置，將加熱單元配置在本體內(nèi)部的基板附近，以直接向基板傳熱，從而能夠更為迅速地進(jìn)行快速熱處理工藝。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置的特征在于，包括:本體，具備作為基板的熱處理空間的腔室；升降單元，進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，并支撐所述基板；以及加熱單元，配置在所述本體的內(nèi)側(cè)上部和內(nèi)側(cè)下部。
[0011]根據(jù)如上構(gòu)成的本發(fā)明，由于加熱單元配置在本體的內(nèi)部，從而可以提高腔室內(nèi)部的溫度均衡性。
[0012]此外，根據(jù)本發(fā)明，使用了金屬材質(zhì)的本體，從而可容納大面積基板，可易于制造，堅(jiān)固且可提高熱反射率。
[0013]另外，根據(jù)本發(fā)明，將加熱單元配置在本體內(nèi)部的基板附近，以直接向基板傳熱，從而能夠更為迅速地進(jìn)行快速熱處理工藝。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0015]圖2是本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置的結(jié)構(gòu)的主視圖。
[0016]圖3是本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置的結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視圖。
[0017]圖4是本發(fā)明的一實(shí)施例所示的加熱單元的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0018]圖5是本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的第二上部加熱單元的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0019]圖6至圖9是本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置的動(dòng)作過程的側(cè)剖視圖。
[0020]附圖標(biāo)記
[0021]20:基板
[0022]100:熱處理裝置
[0023]110:本體
[0024]111:出入口
[0025]115:門
[0026]120:加熱單元
[0027]121:第一上部加熱單元
[0028]122:第二上部加熱單元
[0029]123:下部加熱單元
[0030]125:單位加熱器
[0031]130:升降單元
[0032]131:升降桿
[0033]132:基板支撐部
[0034]133:基板支撐銷
[0035]141、142、143:隔熱部
[0036]150:供氣管
[0037]151:供氣孔
[0038]155:擴(kuò)散板
[0039]155a:擴(kuò)散孔
[0040]160:輔助供氣孔
[0041]TC:上部腔室區(qū)域
[0042]BC:下部腔室區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0043]后述的本發(fā)明的詳細(xì)說明以可實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例為例，并參照了附圖。詳細(xì)說明這些實(shí)施例，以便所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠充分實(shí)施本發(fā)明。本發(fā)明的多種實(shí)施例雖各有不同，但并不互斥，對(duì)此要有所了解。例如，此處記述的一實(shí)施例的特定形狀、結(jié)構(gòu)及特性，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以以其他實(shí)施例的形式體現(xiàn)。另外，應(yīng)理解為，每個(gè)公開的實(shí)施例中的個(gè)別構(gòu)成要素的位置或配置，可以在不脫離本發(fā)明的精神及范圍的情況下進(jìn)行變更。因此，后述的詳細(xì)說明并無限定之意，準(zhǔn)確地說，本發(fā)明的范圍僅以權(quán)利要求所記載的內(nèi)容為準(zhǔn)，包括與其所主張的內(nèi)容等同的所有范圍。附圖中相似的附圖標(biāo)記在不同側(cè)面表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，也可能對(duì)長(zhǎng)度、面積、厚度及其形狀進(jìn)行夸大表示。
[0044]在本說明書中，可以理解為，基板包括使用于LED、IXD等顯示裝置上的基板、半導(dǎo)體基板、以及太陽能電池基板等。
[0045]而且，在本說明書中，雖將熱處理裝置100以快速(RTA)熱處理裝置為例進(jìn)行了說明，但其也可適用于其他熱處理裝置中，特此說明。
[0046]此外，在本說明書中，雖將熱處理裝置100以單片式熱處理裝置為例進(jìn)行了說明，但若進(jìn)一步具備晶舟的結(jié)構(gòu)而進(jìn)行升降，則也可適用于收容多個(gè)基板20的批處理式熱處理裝置中，特此說明。
[0047]以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例涉及的熱處理裝置。
[0048]圖1為示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置100的結(jié)構(gòu)的立體圖，圖2為示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置100的結(jié)構(gòu)的主視圖，圖3為示出本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的熱處理裝置100的結(jié)構(gòu)的側(cè)剖視圖。
[0049]首先，裝載于熱處理裝置100的基板20的材質(zhì)不受特別限制，可裝載玻璃、塑料、聚合物、硅晶片等多種材質(zhì)的基板20。下面以在平板顯示裝置中最常用的四邊形玻璃基板為例加以說明。熱處理裝置100所處理的基板20的大小不受限制，但以1500mmX 1850mm、2200mmX 2500mm的大面積基板20為例進(jìn)行說明。
[0050]參照?qǐng)D1至圖3，本發(fā)明的熱處理裝置100包括:本體110，具備作為基板20的熱處理空間的上、下部腔室區(qū)域TC、BC ;升降單元130，進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，并支撐基板20 ;以及加熱單元120，配置在本體110的內(nèi)側(cè)上部及內(nèi)側(cè)下部。
[0051]本體110大致呈長(zhǎng)方體形狀，以構(gòu)成熱處理裝置100的外觀，本體110的內(nèi)部可以形成有作為基板20熱處理空間的上、下部腔室區(qū)域TC、BC。本體110不僅可以呈長(zhǎng)方體形狀，也可以根據(jù)基板20的形狀呈多種形狀。
[0052]上、下部腔室區(qū)域TC、BC可設(shè)置成密閉的空間，且可具備以第一溫度對(duì)基板20進(jìn)行熱處理的上部腔室區(qū)域TC以及以第二溫度對(duì)基板20進(jìn)行熱處理的下部腔室區(qū)域Be。此處，上部腔室區(qū)域TC和下部腔室區(qū)域BC可以不是物理意義上嚴(yán)格分隔的空間，可理解為是根據(jù)第一溫度、第二溫度的范圍進(jìn)行分隔的虛擬的空間。換句話說，上部腔室區(qū)域TC可指基板20借助后述的升降單元130而上升的狀態(tài)下(基板20位于上死點(diǎn)的狀態(tài))被熱處理的空間，下部腔室區(qū)域BC可指基板20借助升降單元130而下降的狀態(tài)下(基板20位于下死點(diǎn)的狀態(tài))，被熱處理的空間。
[0053]在上部腔室區(qū)域TC，可以以第一溫度對(duì)基板20進(jìn)行快速熱處理?？焖贌崽幚頊囟?、即第一溫度可以高于預(yù)熱溫度(大氣溫度)、即第二溫度。第一溫度為500°C到800°C，優(yōu)選為，在相當(dāng)于數(shù)秒到數(shù)分鐘的短時(shí)間內(nèi)對(duì)基板20進(jìn)行快速熱處理。
[0054]在下部腔室區(qū)域BC，可以在進(jìn)行快速熱處理之前以第二溫度對(duì)基板20進(jìn)行預(yù)熱。優(yōu)選為，第二溫度為200°C到300°C。
[0055]圖4為本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的加熱單元120的結(jié)構(gòu)的分解立體圖。
[0056]參照?qǐng)D1至圖4，本發(fā)明的特征在于，將加熱單元120配置在本體110的內(nèi)側(cè)。由于將加熱單元120配置在本體110的內(nèi)側(cè)，從而可直接向基板20傳熱，由此能夠更為迅速地進(jìn)行快速熱處理工藝。
[0057]加熱單元120可包括配置于上部腔室區(qū)域TC(或本體110的內(nèi)側(cè)上部)的至少一側(cè)的上部加熱單元121、122及配置下部腔室區(qū)域BC (或本體110的內(nèi)側(cè)下部)的至少一側(cè)的下部加熱單元123。
[0058]為了分別對(duì)上部腔室區(qū)域TC和下部腔室區(qū)域BC進(jìn)行加熱，優(yōu)選為，上部加熱單元121,122和下部加熱單元123隔開。
[0059]加熱單元120可包括多個(gè)單位加熱器125。單位加熱器125可以是通常的長(zhǎng)度較長(zhǎng)的棒狀加熱器，是在石英管內(nèi)部插入有發(fā)熱體并通過設(shè)置在端部的端子來接收外部電源而發(fā)熱的、構(gòu)成加熱器單元120的單體。單位加熱器125的數(shù)量并不限于圖1至圖4中所示的數(shù)量，可根據(jù)本體110的尺寸以及和基板20的尺寸而進(jìn)行多種變形。
[0060]上部加熱單元121可包括對(duì)上部腔室區(qū)域TC的頂面進(jìn)行加熱的第一上部加熱單元121及對(duì)上部腔室區(qū)域TC的側(cè)面進(jìn)行加熱的第二上部加熱單元(122:122a、122b、122c)。
[0061]由于上部腔室區(qū)域TC是對(duì)基板20進(jìn)行快速熱處理的空間，因此，優(yōu)選為，相對(duì)于作為對(duì)基板20進(jìn)行預(yù)熱的空間的下部腔室區(qū)域BC，配置更多的單位加熱器125。從而，由第一上部加熱單元121對(duì)上部腔室區(qū)域TC的頂面進(jìn)行加熱，同時(shí)由第二上部加熱單元122對(duì)上部腔室區(qū)域TC的四個(gè)側(cè)面進(jìn)行加熱，從而可以具有提高加熱速度，保持高溫區(qū)域，并確保溫度均衡性的優(yōu)點(diǎn)。
[0062]第一上部加熱單元121和下部加熱單元123與基板20的升降路徑之間并無干擾之憂，所以可以配置在上部腔室區(qū)域TC的頂面與下部腔室區(qū)域BC的底面的整個(gè)面上。因此，第一上部加熱單元121及下部加熱單元123的多個(gè)單位加熱器125可以與基板20的短邊方向平行的方式隔著規(guī)定的間隔而配置。為此，第一上部加熱單元121及下部加熱單元123的單位加熱器125的兩端可連接于本體110的側(cè)面。即、可以配置成貫通本體110的形狀。
[0063]圖5是本發(fā)明的一實(shí)施例涉及的第二上部加熱單元122結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0064]參照?qǐng)D4及圖5，第二上部加熱單元122可以以加熱上部腔室區(qū)域TC的四個(gè)側(cè)面的方式構(gòu)成為多層。本說明書中雖然構(gòu)成為3個(gè)層122a、122b、122c，但并不僅限于此，在可覆蓋加熱上部腔室區(qū)域TC的側(cè)面的范圍內(nèi)，可調(diào)整其數(shù)量。
[0065]由于