串联式热处理装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种串联式热处理装置。本发明的串联式热处理装置，在多个加热炉中分别设置多个加热器，而多个加热器分别独立地控制。因此，各加热炉的温度及彼此相邻的加热炉之间的温度，沿着基板的移送方向以缓慢的梯度发生线性变化，所以不存在基板因热冲击或热应力而损伤的风险。此外，本发明涉及的串联式热处理装置，抬起基板进行移送，因此基板与用于移送基板的组件之间无摩擦。从而防止产生摩擦引起的微粒（Particle），不会发生微粒导致基板损伤。此外，本发明涉及的串联式热处理装置，用于移送基板的组件之间不会有摩擦引起的磨损，从而能够准确地移送基板。因此，热处理基板时不会发生错误。所以根据本发明，能够提高基板的热处理工艺的生产率和可靠性。
【专利说明】串联式热处理装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够提高热处理工艺的生产率和可靠性的串联式热处理装置。
【背景技术】
[0002]制造平板显示装置时所使用的退火装置是，为了改善基板上沉积的膜的特性而对沉积膜进行结晶化或相变化的热处理装置。
[0003]用于平板显示装置中的作为半导体层的薄膜晶体管，利用沉积装置在玻璃或石英等基板上沉积非晶(Amorphous)硅，并对非晶硅层进行脱氢处理后，注入用于形成通道的砷(Arsenic)、磷(Phosphorus)或硼(Boron)等掺杂物。然后，实施结晶化工艺，以将具有低电子迁移率的非晶硅层晶化为具有高电子迁移率的晶体结构的多晶硅层。为了将非晶硅层晶化为多晶硅层，需要对非晶硅层施加热能。
[0004]加热非晶硅层的常用方法，将基板投入到加热炉(Furnace)的内部，利用设置在加热炉内部的加热器等加热手段来加热非晶硅层。
[0005]通常，热处理装置利用一个加热炉来执行加热和冷却基板的热处理工艺。然而，利用一个加热炉的热处理装置来加热基板需要费很长时间，从而存在降低生产率的缺点。
[0006]为了弥补如上所述的缺点，已开发使用连续配置多个加热炉而将基板分别依次移送到所述加热炉中进行基板处理的串联式热处理装置。
[0007]在现有的串联式热处理装置的各加热炉中，作为用于加热基板的加热机构使用板状的加热器。所述板状的加热器难以按区域控制温度，所以如图1所示，彼此相邻的加热炉11、13 ;13、15 ;15、17 ;17、19之间的温度差处于峰值状态而急剧变化。这样，由于热冲击(Thermal Shock)或热应力(Thermal Stress)基板有可能被损伤,从而存在降低热处理工艺的生产率和可靠性的缺点。
[0008]此外，现有的串联式热处理装置利用可旋转地设置的辊子来移送基板。具体地说，在各加热炉中分别可旋转地设置多个辊子，而基板直接搭载在所述辊子上，或者以基板支架为载体搭载在所述辊子上，若所述辊子旋转，则移送所述基板。这样，由于在彼此接触的所述辊子与所述基板之间作用的摩擦力或在所述辊子与所述基板支架之间作用的摩擦力，所述辊子和所述基板或所述辊子和所述基板支架被划伤而产生微粒(Particle)。其结果，所述微粒可能附着在所述基板上而损伤所述基板，这也降低热处理工艺的生产率和可靠性。
[0009]此外，在现有的串联式热处理装置中，设置在各加热炉中的多个所述辊子的磨损率分别不同，所以长时间使用时所述各辊子的直径发生偏差。这样，所述各辊子移送所述基板的移送速度产生偏差，从而在被移送时所述基板脱离移送路径。其结果，存在热处理工艺时发生误差等降低热处理工艺的生产率和可靠性的缺点。
【发明内容】
[0010]所要解决的技术问题[0011]本发明是为了解决如上所述的现有技术的问题而提出，本发明的目的在于，提供一种使连续配置的多个加热炉的温度发生线性变化从而能够提高热处理工艺的生产率和可靠性的串联式热处理装置。
[0012]本发明的另一目的在于，提供一种通过抬起基板或基板支架进行移送以避免产生微粒(Particle)，从而能够提高热处理工艺的生产率和可靠性的串联式热处理装置。
[0013]解决问题的方法
[0014]用于实现所述目的的本发明涉及的串联式热处理装置，包括:多个加热炉(Furnace)，连续配置，分别提供对基板进行热处理的空间；移送机构，设置在各所述加热炉的内部，用于移送所述基板；以及加热器，在各所述加热炉的内部分别独立地设置多个所述加热器，其分别独立地受到控制，用于加热所述基板。
[0015]此外，本发明涉及的串联式热处理装置，包括:多个加热炉(Furnace)，连续配置，并分别提供对基板进行热处理的空间；加热器，分别在所述各加热炉的内部独立地设置多个所述加热器，分别独立地受到控制，用于加热所述基板；以及移送机构，设置在所述各加热炉的内部，搭载支承被投入的所述基板，抬起被搭载的所述基板并移送到相邻的另一个所述加热炉中。
[0016]发明效果
[0017]本发明涉及的串联式热处理装置，在多个加热炉中分别设置有多个加热器，而且独立地控制多个加热器。因此，各加热炉的温度及彼此相邻的加热炉之间的温度差，沿着基板的移送方向以缓慢的梯度发生线性变化，从而不存热冲击或热应力导致基板损伤的风险。因此，具有提高热处理工艺的生产率和可靠性的效果。
[0018]此外，本发明涉及的串联式热处理装置，基板被移送机构抬起来移送。其结果，基板和用于移送基板的组件之间不摩擦，从而能够防止因摩擦产生微粒(Particle)。因此，不存在微粒引起的基板损伤，具有能够提闻热处理工艺的生广率和可罪性的效果。
[0019]此外，本发明涉及的串联式热处理装置，用于移送基板的组件不会因摩擦而磨损，从而能够准确地移送基板。因此，热处理基板时不会发生误差等，具有能够提高热处理工艺的生产率和可靠性的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是现有的串联式热处理装置的温度变化的示意图。
[0021]图2是本发明的一实施例涉及的串联式热处理装置的概略结构的主视图。
[0022]图3是图2所示的升温单元的加热炉的放大图。
[0023]图4是图3的侧视图。
[0024]图5是本发明的一实施例涉及的串联式热处理装置的温度变化的示意图。
[0025]图6是图3和图4所示的移送机构的立体图。
[0026]图7至图15是图6所示的移送机构的动作的立体图。
【具体实施方式】
[0027]下面，参照附图和能够实施本发明的具体实施例详细说明本发明。为了使本领域的技术人员能够充分实施，详细说明这些实施例。应理解为，本发明的各种实施例彼此不同，但相互并不排斥。例如，这里所记载的一实施例的具体形状、具体结构和特性，在不脱离本发明精神和范围的情况下，也可以由其他实施例来实现。另外，应理解为，各自公开的实施例中的个别构成要素的位置或配置，在不脱离本发明精神和范围的情况下也可以进行变更。因此，后述的详细说明并无限定之意，准确地说明，本发明的保护范围仅以权利要求书所记载的内容为准，包含与其权利要求所主张的内容等同的所有范围。为方便起见，也有可能夸张地表现出附图所示的实施例的长度、面积、厚度及形态。
[0028]下面，参照附图详细说明本发明的一实施例涉及的串联式热处理装置。
[0029]图2是示出本发明的一实施例涉及的串联式热处理装置的概略结构的主视图。
[0030]如图所示,本实施例涉及的串联式热处理装置包括加载单元100、升温单元200、工艺单元300、冷却单元400和卸载单元500，按照加载单元100、升温单元200、工艺单元300、冷却单元400和卸载单元500的顺序连续配置。
[0031]加载单元100包括加热炉(Furnace) 110，在加热炉110的内部设置有移送机构，该移送机构支承基板50并移送至相邻的升温单元200的加热炉210。
[0032]基板50搭载支承于所述移送机构上。即、基板50被机器臂(未图示)支承而加载到加载单元100，并搭载支承于所述移送机构上。基板50与所述移送机构之间也可以设置有基板支架(未图示)。使用所述基板支架时，可以将所述基板支架搭载在所述移送机构上的状态下，将基板50搭载在所述基板支架上，或者将基板50搭载在所述基板支架上的状态下，将所述基板支架搭载在所述移送机构上。
[0033]关于所述移送机构，以后叙述。
[0034]基板50在加载单元100均匀地预热到例如约150°C左右之后，移送到升温单元200。为此，可以在加热炉110中设置加热器(未图示)。
[0035]参照图2至图4说明升温单元200。图3是图2所示的升温单元的加热炉的放大图，图4是图3的侧视图。
[0036]如图所示，升温单元200将基板50加热至规定温度之后移送到工艺单元300。升温单元200包括至少两个能够独立控制温度的加热炉210、250、270。升温单元200的加热炉210、250、270的数量，考虑热处理基板50的温度而适当选择。
[0037]例如，若基板50的热处理温度约为600°C时，设置三个升温单元200的加热炉210、250、270。而且，第一个加热炉210的温度，考虑加载单元100的预热温度，优选保持150°C左右，第二个加热炉250和第三个加热炉270的温度分别保持450°C左右和600°C左右。
[0038]基板50在低温时即使快速提高加热温度也能够防止变形，但在高温时快速提高加热温度有可能变形。因此，优选，升温单元200的加热炉210、250、270设定为，在低温时快速提高加热温度，而在高温时逐渐提高加热温度。
[0039]在升温单元200的第一个加热炉210的内部设置有，用于移送基板50的移送机构，以及多个分别独立地设置且用于加热基板50的管状的加热器213。
[0040]升温单元200的第一个加热炉210的结构与第二个及第三个加热炉250、270的结构相同或类似。而且，如上所述，在升温单元200的第一个加热炉210中设置的加热器213和所述移送机构也可以在加载单元100设置。
[0041]工艺单元300包括加热炉310，将从升温单元200移送来的基板50以规定温度进行热处理。工艺单元300的加热炉310的结构也与升温单元200的加热炉210的结构相同或类似。
[0042]冷却单元400将从工艺单元300移动到的基板50冷却至规定温度之后移送到卸载单元500。冷却单元400包括至少两个能够独立控制温度的加热炉410、430，冷却单元400的加热炉410、430的数量考虑热处理基板50的温度而适当选择。冷却单元400的加热炉410、430的结构也与升温单元200的加热炉210的结构相同或类似。此时，在冷却单元400可设有用于均匀地冷却基板50的各种冷却机构。
[0043]卸载单元500包括加热炉510，且构成为与加载单元100的相同或类似。为了防止移送到卸载单元500的基板50变形，均匀地冷却到例如100°C以下之后，移送到下一个工艺。此时，在卸载单元500可设有能够加热基板50的上表面的加热器(未图示)，以均匀地加热基板50。移送到卸载单元500的基板50由所述机器臂等向外部排出。
[0044]本实施例涉及的各加热炉110、210、250、270、310、410、420、510的温度，存在不损伤基板50程度的差异。而且，彼此相邻的加热炉110,210 ;210、250 ;250、270 ;270、310 ；310,410 ;410、420 ;420、510之间存在温度差。然而，若彼此相邻的加热炉110,210 ;210、250 ;250、270 ;270、310 ;310、410 ;410、420 ;420、510之间的温度差急剧变化，则存在基板50受:损的风险。
[0045]本实施例涉及的串联式热处理装置构成为，彼此相邻的加热炉110、210 ;210、250 ;250、270 ;270、310 ;310、410 ;410、420 ;420、510之间的温度差以缓慢的梯度发生线性变化。
[0046]以升温单元200的加热炉210为例进行说明。
[0047]独立设置在加热炉210中的多个加热器213分别被独立控制。此时，加热器213被控制为，使加热炉210的温度以沿着基板50的移送方向逐渐上升的方式线性变化。
[0048]而且，加载单元100的所述加热器和加热炉250、270的所述加热器也与加热炉210的加热器213相同形式控制。这样，从加载单元100到升温单元200，温度沿着基板50的移送方向逐渐上升的形式线性变化。
[0049]而且，在工艺单元300，工艺单元300的所述加热器分别独立控制，使得基板50的热处理温度恒定。
[0050]冷却单元400的所述加热器和卸载单元500的所述加热器被控制为，使得冷却单元400和卸载单元500温度沿着基板50的移送方向逐渐下降的形式发生线性变化。
[0051]这样，如图5所示，彼此相邻的加热炉 110、210 ;210、250 ;250、270);270、310 ;310、410 ;410、420 ;420、510之间的温度差以缓慢的梯度发生线性变化，从而防止基板50因热冲击或热应力而损伤。因此，提高热处理工艺的生产率和可靠性。
[0052]本实施例涉及的串联式热处理装置的所述移送机构，将基板50抬起并移送到相邻的另一个加热炉中。这样，所述移送机构与所述基板50之间，或所述移送机构与所述基板支架之间不会产生任何摩擦力，所以所述移送机构与基板50不会产生磨损或所述移送机构与所述基板支架的磨损弓I起的微粒(ParticIe )。
[0053]参照图3、图4和图6说明所述移送机构。图6是图3和图4所示移送机构的立体图。
[0054]下面，以基板50直接搭载在所述移送机构上进行移送的方式为例说明所述移送机构。
[0055]如图所示，所述移送机构包括移送板220和支承构件230。
[0056]移送板220形成为四方形，与基板50的移送方向平行地配置，且设置成，能够与基板50的移送方向垂直地进行升降运动的同时，能够与基板50的移送方向平行地进行前进运动或后退运动。设有多个支承构件230，其下端部隔着规定间距与移送板220结合，在上端部支承基板50。支承构件230与移送板220 —同运动。
[0057]更具体地说，移送板220包括:多个第一移送板221，彼此隔着间距以与基板50的移送方向平行地配置；多个第二移送板225，与基板50的移送方向平行地配置在彼此相邻的第一移送板221与第一移送板221之间。
[0058]第一移送板221进行上升一前进一下降一后退运动而移送基板50，第二移送板225也进行上升一前进一下降一后退运动而移送基板50。此时，第一移送板221和第二移送板225独立运动。而且，多个第一移送板221进行相同运动，多个第二移送板225进行相同运动。为此，多个第一移送板221由连接构件222连接成一体，多个第二移送板225由连接构件226连接成一体。
[0059]支承构件230具有:多个第一支承构件231，分别设置在第一移送板221上；多个第二支承构件235，分别设置在第二移送板225上。而且，第一和第二支承构件231、235分别具有:一对第一和第二垂直杆231a、235a,其下端部分别结合于第一和第二移送板221、225 ;第一和第二水平杆231b、235b,分别与第一和第二垂直杆231a、235a的上端部一体地形成，用于搭载并支承基板50。
[0060]由于基板50与第一和第二水平杆231b、235b接触，所以优选在与基板50接触的第一和第二水平杆23lb、235b的面实施倒圆。这样，防止基板50因第一和第二水平杆231b、235b发生划伤。
[0061]加热器213形成为管状，彼此隔着间距以与基板50的移送方向交叉的方式配置，并分别独立控制。
[0062]而且，第一和第二支承构件231、235位于彼此相邻的加热器213和加热器213之间，在彼此相邻的加热器213和加热器213之间的间距内进行前进运动或后退运动。
[0063]在图3和图4中示出的未说明的附图标记241、243、245和247是汽缸。汽缸241、243分别用于使第一和第二移送板221、225进行升降运动，而汽缸245、247分别用于使第一和第二移送板221、225进行前进运动或后退运动。此时,汽缸241、243的底部接触支承于加热炉210的底面，从而使汽缸241、243分别与第一和第二移送板221、225 —同进行前进运动或后退运动的同时分别升降第一和第二移送板221、225，汽缸245、247的底部接触支承于加热炉210的侧面，从而使汽缸245、247分别与第一和第二移送板221、225 —同进行升降运动的同时分别使第一和第二移送板221、225进行前进运动或后退运动。
[0064]第一和第二移送板221、225的运动,可以利用电机和传递电机动力的传送带、链条或曲柄等各种形式实施。
[0065]参照图6、图7至图15说明本实施例涉及的所述移送机构的移送板220和支承构件230的动作。图7至图15是示出图6所示的移送机构的动作的立体图。
[0066]将如图6所不的,第一和第二移送板221、225位于相同的高度,而基板50搭载支承于第一和第二支承构件231、235上的状态假定为初始状态。[0067]在图6所示的状态下，若想要移送基板50，首先操作汽缸241 (参照图3和图4)使第一移送板221上升。这样,如图7所不，第一支承构件231随着第一移送板221上升,从而被第一支承构件231支承的基板50也上升。
[0068]然后，操作汽缸245 (参照图3)使第一移送板221前进，则如图8所示，基板50也前进并向右侧方向被移送。此时，第一移送板221前进的距离当然比彼此相邻的加热器213(参照图3)与加热器213之间的间距短。
[0069]在图8所示的状态下，操作汽缸241使第一移送板221下降到下死点，则如图9所不，基板50被第一支承构件231支承的状态下同时搭载支承于第二支承构件235上。若基板50被搭载在第二支承构件235上，则操作汽缸243 (参照图3)，如图10所示，使第二移送板225上升。
[0070]此时，如图10所示，若第二移送板225上升一点点，基板50仅被第二支承构件235支承，则操作汽缸245使第一移送板221后退。然后,使第二移送板225上升至上死点。这样，处于图11所示的状态。
[0071]如图10所示，基板50被第一和第二支承构件231、235同时支承的状态下先使第二移送板225上升的理由是，为了防止基板50与第一支承构件231及基板50与第二支承构件235彼此摩擦。S卩，若基板50被第一和第二支承构件231、235同时支承的状态下第一移送板221后退，则基板50与第一支承构件231之间及基板50与第二支承构件235之间产生摩擦力。为了防止产生摩擦力，先使第二移送板225上升之后，后使第一移送板221后退。
[0072]在图11所示的状态下，若操作汽缸247 (参照图3)使第二移送板225前进，则如图12所示，基板50也前进并向右侧方向进行移送。此时，第二移送板225前进的距离当然比彼此相邻的加热器213与加热器213之间的间距短。
[0073]在图12所示的状态下，若操作汽缸243使第二移送板225下降到下死点，则如图13所示，基板50被第二支承构件235支承的状态下同时搭载支承于第一支承构件231上。若基板50被搭载于第一支承构件231上，则操作汽缸241，如图14所示，使第一移送板221上升。
[0074]如图14所不,若第一移送板221上升一点点，而基板50仅被第一支承构件231支承，则操作汽缸247使第二移送板225后退。然后,使第一移送板221上升到上死点。这样，处于图15所示的状态。图15的状态与图7的状态相同。
[0075]如图14所示，基板50被第一和第二支承构件231、235同时支承的状态下先使第一移送板221上升的理由是，如上所述，是为了防止基板50与第一支承构件231及基板50与第二支承构件235彼此摩擦。
[0076]在图15所示的状态下，若操作汽缸241使第一移送板221前进，则如图8所示，基板50也前进并向右侧方向进行移送。
[0077]如上所述，通过第一移送板221和第二移送板225以互动的形式连续运动，从而移送基板50。
[0078]当然，底面被加热炉210的底面支承而分别使第一和第二移送板221、225升降的汽缸241、243也与第一和第二移送板221、225 —同前进或后退，底面被加热炉210的侧面支承使第一和第二移送板221、225前进及后退的汽缸245、247也与第一和第二移送板221、225 一同上升。
[0079]在彼此相邻的加热炉110,210 ;210、250 ;250、270 ;270、310 ;310、410 ;410、430 ；430、510之间移送基板50时，分别设置在彼此相邻的加热炉110,210 ;210、250 ;250、270 ；270,310 ;310、410 ;410、430 ;430、510中的所述第一移送板进行相同的运动，所述第二移送板进行相同的运动。
[0080]本实施例涉及的串联式热处理装置，基板50与用于移送基板50的组件之间无摩擦，从而不仅能够防止产生微粒，防止用于移送基板50的组件磨损。因此，提高热处理工艺的生产率和可靠性。
[0081]如上所述的本发明的实施例的附图省略了具体轮廓线而概略示出，以便容易理解属于本发明的技术思想。此外，所述实施例不能作为限定本发明的技术思想的标准，只是作为用于理解本发明的权利要求中所包含的技术方案的参考事项。
【权利要求】
1.一种串联式热处理装置，其特征在于，包括: 多个加热炉(Furnace)，连续配置，分别提供对基板进行热处理的空间； 移送机构，设置在所述各加热炉的内部，用于移送所述基板；以及加热器，在各所述加热炉的内部分别独立地设置有多个所述加热器，其分别独立地受到控制，用于加热所述基板。
2.根据权利要求1所述的串联式热处理装置，其特征在于， 各所述加热炉的温度及彼此相邻的所述加热炉之间的温度差，沿着所述基板的移送方向发生线性变化。
3.根据权利要求2所述的串联式热处理装置，其特征在于， 所述加热器形成为管状。
4.一种串联式热处理装置，其特征在于，包括: 多个加热炉(Furnace)，连续配置，分别提供对基板进行热处理的空间； 加热器，在所述各加热炉的内部分别独立地设置有多个所述加热器，其分别独立地受到控制，用于加热所述基板；以及 移送机构，设置在各所述加热炉的内部，用于搭载支承被投入的所述基板，并抬起被搭载的所述基板移送到相邻的另一个所述加热炉中。
5.根据权利要求4所述的串联式热处理装置，其特征在于，所述移送机构包括: 移送板，能够以与所述基板的移送方向垂直地进行升降运动的同时，能够以与所述基板的移送方向平行地进行前进运动或后退运动；以及 多个支承构件，其一侧与所述移送板结合，另一侧支承所述基板，并与所述移送板一同运动。
6.根据权利要求5所述的串联式热处理装置，其特征在于， 所述移送板包括:多个第一移送板，彼此隔着间距配置，并同时进行上升一前进一下降—后退运动；多个第二移送板，配置在彼此相邻的所述第一移送板与所述第一移送板之间，并同时进行上升一前进一下降一后退运动； 所述第一移送板和所述第二移送板独立地运动， 所述支承构件包括:多个第一支承构件，分别设置在所述第一移送板上；多个第二支承构件，分别设置在所述第二移送板上。
7.根据权利要求6所述的串联式热处理装置，其特征在于， 所述第一支承构件具有:一对第一垂直杆，其一端部结合于所述第一移送板上；以及第一水平杆，与所述第一垂直杆的另一端部一体地形成，用于支承所述基板， 所述第二支承构件具有:一对第二垂直杆，其一端部结合于所述第二移送板上；以及第二水平杆，与所述第二垂直杆的另一端部一体地形成，用于支承所述基板。
8.根据权利要求7所述的串联式热处理装置，其特征在于， 所述第一和第二水平杆的与所述基板接触的部位被施以倒圆处理。
9.根据权利要求8所述的串联式热处理装置，其特征在于， 所述加热器形成为管状，彼此隔着间距配置为与所述基板的移送方向交叉， 所述第一和第二支承构件位于彼此相邻的所述加热器与所述加热器之间，在彼此相邻的所述加热器与所述加热器之间的间隔内进行前进运动或后退运动。
10.根据权利要求9所述的串联式热处理装置，其特征在于， 从彼此相邻的任一所述加热炉向另一所述加热炉移送所述基板时，设置在任一所述加热炉中的所述第一移送板和设置在另一所述加热炉中的所述第一移送板进行相同的运动，而设置在任一所述加热炉中的所述第二移送板和设置在另一所述加热炉中的所述第二移送板进行相同的运动。
【文档编号】H01L21/324GK103503123SQ201280020758
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年5月2日 优先权日:2011年5月3日
【发明者】李炳一 申请人:泰拉半导体株式会社