JP2013055053A

JP2013055053A - 基板処理装置、およびそれを有する基板処理システム

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Publication number: JP2013055053A
Application number: JP2012189368A
Authority: JP
Inventors: Seok Pil Jang; 錫弼張; Teungyong Wi; 奎鎔魏; Hyung-Jun Kim; 亨俊金; Chunkeum Paek; 春金白; Haeyun Park; 海允朴
Original assignee: Wonik IPS Co Ltd
Current assignee: Wonik IPS Co Ltd
Priority date: 2011-08-31
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2013-03-21
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Abstract

【課題】基板処理装置に関し、より詳しくは、イオンビームを基板に照射して、基板にイオンを照射する基板処理を行う基板処理装置、それを有する基板処理システムに関する。
【解決手段】基板処理装置が、一つ以上の基板が安着されたトレーが移送される移送経路の設けられた工程チャンバーと、前記移送経路に沿って移送される基板にイオンビームを照射する、一つ以上のイオンビーム照射部と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置に関し、より詳しくは、イオンビームを基板に照射して基板処理を行う基板処理装置及びそれを有する基板処理システムに関する。

半導体領域を形成する方法は、大きく、熱拡散法とイオン注入法とに分類される。

そして、半導体領域の形成は、半導体基板、ＬＣＤパネル用の基板、ＯＬＥＤパネル用の基板または太陽電池基板などの製造に適用されている。具体的に、半導体領域の形成は、半導体基板における半導体層の形成、ＬＣＤパネル用の基板及びＯＬＥＤパネル用の基板におけるＴＦＴ層の形成、ＬＴＰＳ（low temperature poly-silicone）の形成など、多様な工程に適用されている。

一方、熱拡散法によりｐ型シリコン基板に対してｎ型半導体層を形成する方法を説明すると、基板を加熱し、リン（Ｐ）元素をｐ型シリコン基板の表面から染み込むようにすることで表面層をｎ型化して、ｐｎ接合構造を形成するようになる。

ところが、熱拡散法により不純物を注入する場合、不純物を注入するためのＰＯＣｌ_３を蒸着するとき、ドーピングが均一に行われず、工程の均一度が低く、ＰＯＣｌ_３を用いる場合、蒸着後、基板の表面に副産物として形成されるＰＳＧ膜の除去、側面半導体構造の除去（エッジ分離）など、工程が複雑で、全体の工程時間が長くなり、生産性が低下される問題点があった。

これに対し、イオン注入法は、イオンビームを直接照射して基板に注入するため、熱拡散法に比べて制御が容易で、精密な不純物の注入が可能であるので、最近、広く用いられている。

イオン注入法は、一例として、リン元素を真空中でイオン化した後、電場により加速し、イオンビームの形態でｐ型シリコン基板の表面に入れることによって表面層をｎ型化して、ｐｎ接合を形成する方法である。

前記のような基板の表面にイオンを照射するための基板処理装置は、一般的に、外部と密閉された所定のチャンバー内に基板を配置し、イオンビームソースから発生したイオンビームを基板に照射することで、基板の接合層を形成するようになる。

一方、前記のような基板の表面にイオンを照射するための基板処理装置は、一般的に、イオンビームソースと、イオンビームソースから発生されたイオンビームを密閉された処理空間内に設けられたステーションに安着された（取り付けられた）基板に照射することで、基板にイオンを照射するように構成される。

しかし、前記のような従来の基板処理装置においては、単一のイオンビームソースによりイオン照射工程が行われるため、イオン照射パターンに制限を受け、イオン照射の大量処理が困難な問題点がある。

また、多様なパターンのイオン照射工程を行うためには複数の基板処理装置により行わなければならず、そのため、処理が複雑で、装置が高価で、かつ、装置が占める空間も大きくなる問題点がある。

特に、太陽電池基板を製造するために基板の表面に選択的エミッタ（Selective Emitter）を形成する場合、マスクを設けた基板処理装置で１次イオン照射工程を行った後、基板処理装置からマスクを除去した後で、または、マスクが設けられていない別途の基板処理装置で、２次イオン照射工程を行わなければならず、そのため、処理が複雑で、装置が高価で、かつ、装置が占める空間が大きくなる問題点がある。

また、従来の基板処理装置は、基板が固定された状態で、イオンビームを移動させながらイオンの注入が行われるため、イオン注入後の基板の交替、イオンビームを移動するための装置など、装置が複雑で、工程時間が多く必要とされて生産性が低い問題点がある。

本発明の目的は、前記のような問題点を解決するために、一つ以上の基板が安着されたトレーを移送させながら基板にイオンビームを照射することで、基板に対するイオン照射を大量に行い得る、基板処理装置及びそれを有する基板処理システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、一つの工程チャンバーに、基板にイオンビームを照射するイオンビーム照射部を２つ以上設けることで、迅速で多様なイオン照射工程を行い得る、基板処理装置及びそれを有する基板処理システムを提供することにある。

本発明のまた他の目的は、一つ以上の基板が安着されたトレーを移送させながら基板にイオンビームを照射するようにし、イオンビームが照射されるイオンビーム照射領域におけるトレーの移送速度を、工程チャンバー内へのトレーの導入、または、排出時のトレーの移送速度が異なるようにすることで、効率的なトレーの移送により工程速度を高めることができる、基板処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

本発明は、前記のような本発明の目的を達成するために創出されたもので、本発明は、一つ以上の基板が安着されたトレーが移送される移送経路が設けられた工程チャンバーと；前記移送経路に沿って移送される基板にイオンビームを照射する一つ以上のイオンビーム照射部と、を含む基板処理装置を開示する。

前記イオンビーム照射部は、前記移送経路に沿って順次配置された第１イオンビーム照射部及び第２イオンビーム照射部を含み、前記第２イオンビーム照射部は、基板表面の一部領域にイオンが照射されるように、１つ以上の開放部を有するマスクが設けられてもよい。

前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部は、同種のイオンビームを照射することができる。

前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部は、相互異なる種のイオンビームを照射することができる。

前記第１イオンビーム照射部は、前記第２イオンビーム照射部に設けられたマスクの開口部と重畳されないか、少なくとも一部が重畳される一つ以上の開口部が形成されたマスクが更に設けられ、前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部は、相互異なる種のイオンビームを照射することができる。

前記移送経路上において、トレーの移送方向を基準に、基板が安着されるトレーの長さをＬとすると、前記第１イオンビーム照射部のイオンビーム照射領域は、前記第２イオンビーム照射部のイオンビーム照射領域とＬより大きい距離を有して位置され得る。

前記工程チャンバーは、前記移送経路の一端にトレーが導入される第１ゲートが形成され、前記移送経路の他端にトレーが排出される第２ゲートが形成され、前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部のうち何れか一つは、そのイオンビーム照射領域が前記第１ゲートと、残りの一つは、そのイオンビーム照射領域が第２ゲートと、Ｌより大きい距離を有することができる。

前記工程チャンバーは、前記移送経路の一端にトレーが導入される第１ゲートが形成され、前記移送経路の他端にトレーが排出される第２ゲートが形成され、前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部のうち、前記第１ゲート及び前記第２ゲートの夫々に最も近い各イオンビーム照射領域は、前記第１ゲート及び前記第２ゲートの夫々に隣接して位置され得る。

前記イオンビーム照射領域を通過するトレーの移送速度は、前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーの移送速度と異なるように構成され得る。

前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーの移送速度は、前記イオンビーム照射領域を通過するトレーの移送速度より速く構成され得る。

前記基板処理装置は、前記移送部を駆動する一つの駆動部を含み、前記駆動部は、前記イオンビーム照射領域を通過するトレーの移送速度と、前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーの移送速度とを相違にすることができる。

前記基板処理装置は、前記イオンビーム照射領域を通過するトレーを移送する第１駆動部と、前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーを移送する一つ以上の第２駆動部と、を含むことができる。

前記基板処理装置は、基板にイオンビームが照射される区間における前記トレーの移送速度は、イオンビームが照射されない少なくとも一部の区間における前記トレーの移送速度より遅く構成され得る。

本発明は、また、前記のような構成を有する基板処理装置を含む工程モジュールと、前記工程モジュールの一側に結合され、内部圧力が大気圧及び真空圧に交互に変換され、外部から一つ以上の基板が安着されたトレーを伝達されて、前記工程モジュールにトレーを伝達するロードロックモジュールと；前記工程モジュールの他側に結合され、内部圧力が大気圧及び真空圧に交互に変換され、前記工程モジュールからトレーを伝達されて外部に排出するアンロードロックモジュールとを含む基板処理システムを開示する。

前記基板処理システムは、前記アンロードロックモジュールに結合され、前記アンロードロックモジュールから伝達されたトレー上の基板を熱処理する熱処理モジュールが更に設けられ得る。

前記基板処理システムは、前記ロードロックモジュールと前記工程モジュールの間、前記工程モジュールと前記アンロードロックモジュールの間の夫々には、移送されるトレーを臨時貯蔵し、内部圧力が大気圧と前記工程モジュールの工程圧の間の圧力に保持される第１バッファーモジュール及び第２バッファーモジュールが更に設けられ得る。

本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムは、一つ以上の基板が安着されたトレーを移送させながらトレー上に安着された基板にイオンビームを照射するので、基板に対するイオン照射を通じたイオン注入工程を大量に行い得る利点がある。

特に、イオンビームを照射するイオンビーム照射部が設けられた工程モジュール内で、一つ以上の基板が安着されたトレーを移送しながらイオンビームを照射して基板にイオンを注入するため、基板の移送が便利で、イオンビーム照射部が固定して設けられて、装置が簡単な利点がある。

また、イオンビームを照射して基板にイオンを注入するため、従来の熱拡散法に比べて均一な深さのイオン注入が可能で、ＰＳＧのような副産物が発生されないため、副産物を除去するための追加工程を必要とせず、基板の上面全部または一部に対するイオン注入ができるため、工程処理が単純で、多様な工程処理ができる利点がある。

本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムは、工程チャンバーに２つ以上のイオンビーム照射部のイオンビーム照射領域を基板の移送経路に沿って順次設置することで、基板に対する迅速かつ多様なイオン照射工程を行い得る利点がある。

例えば、一対のイオンビーム照射部を工程チャンバーに設け、各イオンビーム照射部のイオンビーム照射領域を順次通過するように基板が安着されたトレーを移送させることで、迅速かつ多様なイオン照射工程を行い得る利点がある。

また、本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムは、一つの工程チャンバーに２つ以上のイオンビーム照射部、即ち、第１イオンビーム照射部及び第２イオンビーム照射部を設け、第１イオンビーム照射部及び第２イオンビーム照射部のうち少なくとも一部にマスクを選択的に設けることで、基板の表面に対するより多様なパターンのイオン照射を一つの工程チャンバーで行い得る利点がある。

即ち、本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムは、マスクが設けられたイオンビーム照射部を通過して１次イオン照射が行われた後、マスクが設けられていないイオンビーム照射部を通過して２次イオン照射が行われる（順序は変えられる）ことで、基板の表面上に低濃度のイオン照射領域（アニーリング後に半導体層を形成）及び高濃度のイオン照射（アニーリング後に半導体層を形成）領域を有するパターンのイオン照射工程を簡単かつ迅速に行うことができる。

また、本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムは、異なるパターンの開放部を有するマスクを有する一対のイオンビーム照射部を備えることで、第１パターンのイオン照射工程及び第２パターンのイオン照射工程を順次行って、選択的エミッタ構造の半導体層を形成するためのイオン照射、ＩＢＣタイプの太陽電池基板における異なる特性の半導体層を形成するためのイオン照射を一つの工程チャンバーで行い得る利点がある。

また、本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムは、工程チャンバー内へのトレーの導入及び排出のとき、トレーの移送速度を相対的に最大化して、トレーの移送時間を短縮し、全体の工程時間を短縮させて、生産性を著しく向上し得る利点がある。

また、本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムは、本発明に係る基板処理装置及び基板処理方法は、夫々の位置におけるトレーの移送速度を個別に制御し、工程処理に最適化することで、各位置における移送時間の損失を最大限節約できるため、基板処理工程の効率を増大し得る利点がある。

本発明の第１の実施例に係る基板処理システムを示した概念図である。図１の基板処理システムの作動状態を示した概念図である。図１の基板処理システムの工程チャンバー内にマスクが設けられたイオンビーム照射部から見た一部平面図である。図１の基板処理システムによるイオン照射工程により半導体層が形成された基板の例を示した一部断面図である。図１の基板処理システムによるイオン照射工程により半導体層が形成された基板の例を示した一部断面図である。図１の基板処理システムの工程チャンバーの変形例を示した概念図である。本発明の第２の実施例に係る基板処理システムを示した概念図である。図６の基板処理システムの工程チャンバーを示した概念図である。図６の基板処理システムの工程チャンバーの変形例を示した概念図である。本発明の第２の実施例に係る基板処理システムにおける基板処理方法を順次示した概念図である。

以下、本発明に係る基板処理装置及びそれを有する基板処理システムに関し、添付の図面を参照して詳細に説明すると、次のようである。

本発明に係る基板処理システムは、図１、図２及び図５に示したように、工程モジュール１と、工程モジュール１の一側に結合されるロードロックモジュール２と、工程モジュール１の他側に結合されるアンロードロックモジュール３とを含むことができる。

前記ロードロックモジュール２、工程モジュール１及びアンロードロックモジュール３は直列に配列され、夫々、トレー２０を移送するための移送部３１をさらに備えることが可能で、移送部３１は、基板または複数の基板が配列されるトレーを移送しながら、工程チャンバー１００の内部でイオン処理工程を経由することができる。

前記工程モジュール１は、後述する基板処理装置を含む構成であり、ほぼ真空状態、即ち、真空圧状態で基板に対するイオン照射工程を行う構成であり、多様な構成ができる。

前記ロードロックモジュール２は、工程モジュール１の一側に結合され、内部圧力が大気圧及び真空圧に交互に変換され、外部から一つ以上の基板１０が安着されたトレー２０を伝達されて工程モジュール１にトレー２０を伝達する構成であり、多様な構成ができる。

前記アンロードロックモジュール３は、工程モジュール１の他側に結合され、内部圧力が大気圧及び真空圧に交互に変換され、工程モジュール１からトレー２０を伝達されて外部に排出する構成であり、多様な構成ができる。

前記アンロードロックモジュール３は、工程を終えたトレー２０を外部に排出するために、圧力変換の他に、工程モジュール１から伝達されたトレー２０に安着された基板１０を冷却させる冷却装置がさらに設けられてもよい。

一方、前記工程モジュール１でイオンが注入された基板は、不純物注入工程を完成するために熱処理を必要とし、アンロードロックモジュール３に結合され、アンロードロックモジュール３から伝達されたトレー２０上の基板１０を熱処理する熱処理モジュール（未図示）がさらに設けられてもよい。

前記熱処理モジュールは、工程モジュール１でイオン注入が完了された基板１０の積載されたトレー２０をアンロードロックモジュール３から伝達されて熱処理を行う構成であり、多様な構成ができる。

前記熱処理モジュールにより行われる熱処理は、イオン注入後の基板１０に対して求められる条件に応じて、温度、圧力、熱処理の時間などが決定される。

一方、前記ロードロックモジュール２と工程モジュール１の間、工程モジュール１とアンロードロックモジュール３の間の夫々には、移送されるトレー２０を臨時に貯蔵し、内部圧力が大気圧と工程モジュール１の工程圧の間の圧力に保持されるバッファーモジュール（第１バッファーモジュール及び第２バッファーモジュール）が更に設けられてもよい。

前記第１バッファーモジュールは、内部圧力が大気圧と工程モジュール１の工程圧との間、例えば、工程モジュール１の工程圧を保持した状態でロードロックモジュール２からトレー２０を伝達されて臨時貯蔵する構成であり、第２バッファーモジュールは、大気圧と工程モジュール１の工程圧との間、例えば、工程モジュール１の工程圧を保持した状態でアンロードロックモジュール３にトレーを伝達する構成であり、多様な構成ができる。

特に、前記第１バッファーモジュール及び第２バッファーモジュールは、夫々、ロードロックモジュール２及びアンロードロックモジュール３における圧力の変換及びトレーの交換が遅延されると、工程モジュールが工程を行わず待機するなど、全体工程が遅滞されることを防止できる。

一方、前記ロードロックモジュール２及びアンロードロックモジュール３、第１バッファーモジュール及び第２バッファーモジュールが設けられた場合、ロードロックモジュール２、アンロードロックモジュール３、第１バッファーモジュール及び第２バッファーモジュール（熱処理モジュールも同様である）には、トレー２０を移送するための移送部３１が設けられてもよい。

前記移送部３１は、トレー２０を移送するための構成であり、トレー２０の底面一部を支持し、回転によりトレー２０を移動させる複数のローラーを含むことができる。ここで、前記移送部、即ち、ローラーのうち少なくとも駆動部（未図示）により一部は駆動、即ち、回転駆動される。

一方、図１において説明していない図面符号５１０、５２０、５３０及び５４０は、それぞれ、各ゲートを開閉するためのゲート弁を示す。

以下、本発明に係る基板処理装置に関し、詳細に説明する。

本発明の第１の実施例に係る基板処理装置は、図１〜図５に示したように、一つ以上の基板１０が安着されたトレー２０が移送される移送経路３０が設けられた工程チャンバー１００と、移送経路３０に沿って移送される基板にイオンビームを照射する一つ以上のイオンビーム照射部３００とを含む。

ここで、処理対象の基板１０は、半導体基板、ＬＣＤパネル用の基板、ＯＬＥＤパネル用の基板はもちろん、太陽電池用の基板がなり得る。

特に、前記基板処理装置の基板処理対象は、太陽電池用のシリコン基板が好ましく、この時、イオンビーム照射部３００により照射されるイオンビームは、基板１０の表面に一つ以上の半導体領域を形成するイオンを注入するために用いられ得る。

また、前記基板処理対象が太陽電池用のシリコン基板である場合、基板１０の表面に形成される半導体領域は、選択的エミッタ（Selective Emitter；図４ａに示す）であるか、ＩＢＣを形成するｐ型基板上のｎ型半導体領域及びｐ^＋型半導体領域（図４ｂに示す）などがなり得る。

前記トレー２０は、一つ以上の基板１０を積載して移送するための構成であり、多様な構成ができる。

一例として、前記トレー２０は、基板１０を安定的に支持できる材質であれば、いかなる構成もできる。

一例として、前記トレー２０は、基板１０を安定的に支持できる材質であれば、いかなる構成も可能で、平面形状が長方形状を有してもよく、このとき、基板１０は長方形のｎ×ｍの配列に配置されてもよい。

前記工程チャンバー１００は、イオンビーム照射部３００を通じて基板１０にイオンが注入され得る環境及び、トレー２０の移送経路３０を形成するための構成であり、多様な構成ができる。

前記工程チャンバー１００は、一例として、互いに着脱可能に結合され、密閉された処理空間Ｓを形成するチャンバー本体１１０及び上部リード１２０を含んで構成されてもよい。

前記チャンバー本体１１０には、トレー２０の入出のための一つ以上のゲート１１１、１１２が形成されてもよく、処理空間Ｓ内の排気及び圧力の制御のために排気システムと連結されてもよい。ここで、前記第１ゲート１１１は、移送経路３０の一端にトレー２０が導入されるように形成され、第２ゲート１１２は、移送経路３０の他端にトレー２０が排出されるように形成される。

一方、前記チャンバー本体１１０に設けられる移送経路３０は、トレー２０が工程チャンバー１００内で移動する経路の概念的な構成であり、工程チャンバー１００内でトレー２０を移送できる構成であれば、いかなる構成も可能である。

前記移送経路３０は、図１に示したように、チャンバー本体１１０に形成された第１ゲート１１１及び第２ゲート１１２に沿ってトレー２０が移送されるように構成されてもよく、第１ゲート１１１及び第２ゲート１１２の間に配置され、トレー２０の底面一部を支持し、回転によりトレー２０を移動させる複数のローラー３１と、ローラー３１のうち少なくとも一部を回転駆動するための回転駆動部（未図示）とを含んで構成されてもよい。

ここで、前記移送経路３０は、工程チャンバー１００内におけるトレー２０の移送経路を意味し、ローラーなど一部の構成だけが物理的な構成であり、必ずしも全てが物理的構成である必要はない。

そして、前記移送経路３０は、トレー２０が特定位置に位置されるとき、安着された基板１０にイオンビームが照射されるイオンビーム照射領域が設定される。

前記イオンビームソースは、イオン化されるガスをイオン化してイオンビームを形成する構成であり、多様な構成ができる。ここで、前記イオンビームソースは、イオン化されるガスを持続的に供給され得るようにガス供給装置と連結されてもよい。

前記イオンビーム照射部３００は、イオンビームソースと連結され、移送経路３０の上側に設けられて、イオンビームソースから発生されたイオンビームを移送経路３０に沿って移送される基板１０の表面に照射する構成であり、多様な構成ができる。

前記イオンビーム照射部３００は、イオンビームソースから発生されたイオンビームを移送経路３０上のイオンビーム照射領域に誘導すると共に、イオンビームの強度及び濃度を制御し、基板１０へのイオン照射に適したイオンビーム照射領域を工程チャンバー１００の移送経路３０上に形成する。

ここで、前記イオンビーム照射部３００は、移送経路３０の全体にわたってイオンビームが照射されるよりは、一部の領域、即ち、イオンビーム照射領域でのみイオンビームが照射されるように構成される。

一方、前記イオンビーム照射部３００は、図１〜図５に示したように、移送経路３０に沿って順次配置された第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２を含むことができる。

特に、前記工程チャンバー１００内に第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２が固定して設けられることで、工程チャンバー１００内に固定された第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２により形成されるイオンビーム照射領域にトレー２０を通過させ、トレー２０に安着された基板１０に対する多様な形態のイオン注入を可能にする。

また、前記のように一つの工程チャンバー１００内に第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２が設けられると、基板１０の表面に異種イオンの照射、基板１０の表面の一部に対する高濃度イオンの照射、パターン化されたイオンの照射など、様々な形態のイオン照射ができる。

一方、前記イオンビーム照射部３００、特に、第２イオンビーム照射部３０２は、図１及び図３に示したように、イオンビームの照射経路、即ち、イオンビーム照射部３００及びトレー２０の移送経路３０の間に設けられ、イオンビームの一部が基板の表面に照射されるようにするマスク３１０が更に設けられてもよい。

前記マスク３１０は、イオンビームが照射される照射経路に設けられ、基板の表面のうちの一部の領域においてイオンビームが照射されることを遮断して、基板の表面のうち少なくとも一部の領域のみイオンが注入されるようにする構成であり、多様な構成ができる。

一例として、前記マスク３１０は、基板１０の表面においてイオンが照射される一部の領域に対応される部分のみ開放されるように形成された、一つ以上の開放部３１１を含んでもよい。

そして、前記マスク３１０の材質は、イオンビームが持続的に照射されることを考慮し、安定的で耐熱性のあるグラファイトのような材質を用いることが好ましい。
また、前記マスク３１０は、工程チャンバー１００に設けられた支持フレーム３４０により支持され、設けられてもよい。

また、前記マスク３１０は、イオンビームの持続的な打撃による加熱を冷却させ得るように、工程チャンバー１００内に更に設けられた冷却部（未図示）により冷却されてもよい。

一方、前記第１イオンビーム照射部３０１は、基板１０の表面上においてより多様なパターンのイオン照射ができるように、第２イオンビーム照射部３０２に設けられたマスク３１０とは異なる開放部３１１のパターンを有するマスク３１０が更に設けられてもよい。

前記第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２に設けられるマスク３１０の夫々において、開放部３１１のパターンを異なるようにすると、基板１０の表面上における多様なパターンのイオン照射ができる利点がある。

一方、前記第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２の設置とマスクの有無により多様なパターンのイオン注入ができ、一例として、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２は、同種のイオンビームを照射するように構成されてもよい。また、前記第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２は、異なる濃度または強度のイオンビームを照射してもよい。

前記の構成を有する基板処理装置は、図４ａに示されたような選択的エミッタの形成工程が、一つの基板処理装置により行われ得る利点がある。

即ち、本発明に係る基板処理装置は、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２を備え、第２イオンビーム照射部３０２が、基板１０の表面の一部のみイオンビームが照射されるようにするマスク３１０を備えることで、基板１０の上面の全体にｎ型半導体領域を形成するための上面全体に対するイオン照射と、基板１０の表面の一部の領域におけるｎ^＋型半導体領域を形成するための一部領域に対するイオン照射とが一つの基板処理装置により行われる利点がある。

ここで、ＩＢＣタイプの太陽電池の構造において半導体層を形成するために、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２のうち何れ一つにマスク３１０を設けてイオン照射が行われる場合、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２は、基板に注入されるドーピング濃度を異なるようにしてイオンビームを照射する。

一方、他の例として、前記第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２は、図５に示したように、基板１０の表面の一部領域にイオンが照射されるように、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２に、異なるパターンの開放部３１１を有するマスク３１０が夫々設けられてもよい。

前記の構成を有する基板処理装置は、図４ｂに示したようなＩＢＣタイプにおいて、異なる特性の半導体層の形成工程が一つの基板処理装置により行われ得る利点がある。

即ち、本発明に係る基板処理装置は、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２が、異なるパターンの開放部３１１を有するマスク３１０を備えることで、ｐ型半導体特性を有する基板１０の表面の一部領域におけるｎ型半導体領域を形成するための基板１０の表面の一部領域に対するイオン照射と、基板１０の表面の一部領域におけるｐ^＋型半導体領域を形成するための一部領域に対するイオン照射とが一つの基板処理装置により行われ得る利点がある。

一方、前記第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２は、イオン照射のとき、相互干渉を考慮して適切に配置される必要がある。

従って、前記移送経路３０上において、トレー２０の移送方向を基準にトレー２０の長さをＬとすると、図１に示したように、第１イオンビーム照射部３０１のイオンビーム照射領域は、隣接する第２イオンビーム照射部３０２のイオンビーム照射領域と、Ｌより大きい距離を有して位置されることが好ましい。

前記のように第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２は、イオンビームの照射領域が相互Ｌより大きい距離を有して位置されると、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２は、相互イオン照射工程に影響を与えず、イオン照射工程を行うことができる。

このとき、前記工程チャンバー１００のゲート１１１、１１２が閉められた状態でイオン照射が行われることが好ましく、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２のうち何れ一つは、そのイオンビーム照射領域が第１ゲート１１１と、残りの一つは、そのイオンビーム照射領域が第２ゲート１１２と、Ｌより大きい距離を有することがさらに好ましい。

一方、前記のように第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２のイオンビーム照射領域が、夫々、第１ゲート１１１及び第２ゲート１１２とＬより大きい距離を有するようになると、工程チャンバー１００の大きさが大きくなる問題点があり、これを改善するために、図５に示したように、第１イオンビーム照射部３０１及び第２イオンビーム照射部３０２のうち、第１ゲート１１１及び第２ゲート１１２の夫々に最も近い各イオンビーム照射領域は、第１ゲート１１１及び第２ゲート１１２の夫々に隣接して位置されてもよい。

このとき、前記トレー２０が工程チャンバー１００の移送経路３０に進入、または、排出されるとき、工程チャンバー１００と実質的に同一の真空圧が形成されたロードロックモジュール２及びアンロードロックモジュール３が設けられることを前提とする。

即ち、前記第１ゲート１１１が開放された後、トレー２０が工程チャンバー１００の移送経路３０に進入すると同時に移送経路３０に沿って移動され、第１ゲート１１１に隣接して設けられた第１イオンビーム照射部３０１のイオンビーム照射領域を通過しながらイオン照射が行われる。ここで、トレー２０が工程チャンバー１００内への進入を完了すると、第１ゲート１１１が閉められた後、ロードロックモジュール２は、外部からトレー２０を伝達され得るように、大気圧への圧力変換が行われる。

一方、前記第１ゲート１１１に隣接して設けられた第１イオンビーム照射部３０１のイオンビーム照射領域を通過したトレー２０は、その移動により、次の第２イオンビーム照射部３０２のイオンビーム照射領域を通過しながらイオン照射を経由するようになる。

そして、最終的に前記トレー２０が第２ゲート１１２に隣接された第２イオンビーム照射部３０２のイオンビーム照射領域に到達すると、第２ゲート１１２の開放と共に、トレー２０は、その移送により、第２ゲート１１２に隣接された第２イオンビーム照射部３０２によるイオン照射を経由しながらアンロードロックモジュール３に移送される。

最後に、トレー２０がアンロードロックモジュール３への移送を完了すると、アンロードロックモジュール３は、第２ゲート１１２により工程チャンバー１１０と遮断されると共に、トレー２０を排出するための大気圧への圧力変換が行われる。

一方、本発明に係る基板処理装置は、内部に移送部３１を備えることで、トレー２０が、ロードロックモジュール２、工程モジュール１及びアンロードロックモジュール３を順次移送されるようにして、イオン処理工程のために圧力を調整し、イオンビームを照射する工程が継続的に行われるようにする。

前記移送部３１を備える基板処理装置は、イオンビーム照射領域を通過するトレー２０に安着された基板のイオン注入のための最大速度が制約されるため、全体的な移送部３１の速度が限定され、半導体の生産工程の速度が全体的に低下される問題がある。

そこで、本発明に係る基板処理装置は、図６〜図９に示したように、工程チャンバー１００と、工程チャンバー１００の内部にイオンビーム照射領域４０を形成するイオンビーム照射部３００と、イオンビーム照射領域４０を基板が安着されたトレー２０が通過されるように移送する移送部３１とを含み、トレー２０がイオンビーム照射領域４０を通過する照射区間Ｐ１におけるトレー２０の移送速度と、前記照射区間の前後に位置される導入区間Ｐ２及び排出区間Ｐ３におけるトレーの移送速度とは異なる概念を提供する。

前記照射区間Ｐ１は、トレー２０がイオンビーム照射領域４０に露出され、基板にイオン注入処理が行われる区間を意味し、導入区間Ｐ２は、トレー２０がイオンビーム照射領域４０に達する前までの区間を意味し、排出区間Ｐ３は、イオン注入処理が完了されたトレー２０がイオンビーム照射領域４０から外れた以後の区間を意味するものと定義する。

前記各区間は、正確には、トレー２０が配置され得る両側の限界領域を意味するもので、例えば、図６に示したように、トレー２０が両側に所定の長さを形成し、左側から右側へ進行する場合、トレー２０の右側端部がイオンビーム照射領域４０の左側に導入し始めるとき、基板１０にイオンビームの照射が開示され、トレー２０が右側へ移送されながらトレー２０の左側端部がイオンビーム照射領域４０の右側から外れ始めるとき、一つのトレー２０におけるイオンビームの照射が完了されるものと見做される。

図６においては、工程チャンバー１００の水平方向の長さが略３つのトレー２０の長さに対応する例が示されるが、工程チャンバー１００の長さは選択によりそれより短いか長くなってよい。

また、前記導入区間Ｐ２は、ロードロックモジュール２、工程チャンバー１００の外部から、または、工程チャンバー１００の内部からトレー２０が右側へ移送されて、右側端部がイオンビーム照射領域４０の左側に導入される直前までの区間と見做され、排出区間Ｐ３は、イオン注入工程を完了したトレー２０の左側端部がイオンビーム照射領域４０の右側から外れた直後から工程チャンバー１００の内部を移動する区間やアンロードロックモジュール３、または、工程チャンバー１００の外部までの区間と見做される。

図示された例においては、トレー２０が第１ゲート弁１１１への通過を完了すると、直ちにイオンの注入が開始され、イオンの注入が完了すると、トレー２０は直ちに第２ゲート弁１１２を通過するために待機する状態となる。

ただし、前記工程チャンバー１００の水平方向の長さが、図６の例よりも長い場合は、第１ゲート弁１１１を通過したトレー２０は、照射区間Ｐ１の移送を開示する前に移送される領域がさらに発生され、照射区間Ｐ１の移送を完了したトレー２０は、直ちに第２ゲート弁１１２に導入される前に所定距離をさらに移送することができる。

従って、前記工程チャンバー１００の長さにより、導入区間Ｐ１と排出区間Ｐ２の距離は多様に構成される。

図６において、前記各区間は一部交差する領域が存在する。ただし、前記の定義に従う場合に、導入区間Ｐ２が終了される個所は、トレー２０の右側端部が配置される個所であってよく、照射区間Ｐ１が開始される個所は、トレー２０の左側端部が配置される個所であってもよいので、実質的に、トレー２０の特定部分は、導入区間Ｐ２、照射区間Ｐ１及び排出区間Ｐ３を順次移動されることに留意しなければならない。

本発明の概念においては、照射区間Ｐ１におけるトレー２０の移送速度と、導入区間Ｐ２及び排出区間Ｐ３におけるトレー２０の移送速度とは相違に行われるため、夫々の区間に適するように、可能な最大速度を適切に選択して、全体的な基板処理工程の速度を向上させ得る利点がある。

前記導入区間Ｐ２及び排出区間Ｐ３におけるトレー２０の移送速度は、照射区間におけるトレー２０の移送速度より速いことが好ましい。

また、前記導入区間Ｐ２と排出区間Ｐ３におけるトレー２０の移送速度は、同一に行われることができるが、イオン注入工程の前処理工程や後処理工程がさらに行われる場合、導入区間Ｐ２と排出区間Ｐ３は、トレー２０の移送速度が相違し得ることはもちろんである。

本発明に係る基板処理装置は、移送部３１を駆動する駆動部５０を含む。

図７と図８は、このような駆動部が配置される基板処理装置の実施例を示したもので、図７においては、一つの駆動部５０が配置される例が示される。

前記移送部３１は、導入区間Ｐ２、照射区間Ｐ１及び排出区間Ｐ３を通じて一つの駆動部５０によりトレー２０を移送する装置であってもよい。

前記移送部３１は、互いに連動して動く複数のローラーでもよく、コンベヤーベルトの形状でもよく、トレー２０を順次移送できる装置であれば、選択的に構成され得る。

また、駆動部５０と移送部３１の間で駆動動力を伝達するための連結部材６０がさらに配置され、前記連結部材６０は、プーリー、チェーンまたはギアなど様々な動力伝達装置が選択的に用いられてもよい。

また、前記駆動部５０は、エンジンやモータなど多様な動力提供装置が選択的に用いられてもよい。

本発明では、夫々の区間においてトレー２０の移送速度を相違にするため、個別的な移送部３１が連動されて動作するか、移送部３１が一つの装置からなる場合には、前記駆動部５０は、トレー２０の位置によって駆動速度を相違にすることができる。

具体的に、前記トレー２０が照射区間Ｐ１に位置する時には、駆動部５０は、トレー２０が導入区間Ｐ２または排出区間Ｐ３に位置する時よりも相対的に遅い速度で移送部３１を駆動するようになる。

一方、本発明の他の実施例に係る基板処理装置を説明すると、図８に示したように、照射区間Ｐ１の移送部のみを駆動する第１駆動部５１と、前記導入区間Ｐ２と排出区間Ｐ３を駆動する一つ以上の第２駆動部５２、５３とを含むことができる。

前記の概念に基づき、照射区間Ｐ１でトレー２０を移送するための第１移送部３１が、導入区間Ｐ２と排出区間Ｐ３を駆動する第２移送部３１と別途に構成されてもよい。

従って、前記第１移送部３１が他の区間よりもトレー２０をさらに遅い速度で移送できるように、第１駆動部５１を独立的に制御することができる。

また、前記導入区間Ｐ２と排出区間Ｐ３において、前記移送部は、夫々別途に構成されてもよく、導入区間Ｐ２でトレー２０を移送するための第２移送部３２と、排出区間Ｐ３でトレー２０を移送するための第３移送部３３とからなることができる。

前記第２移送部３２と第３移送部３３は、夫々別途に制御される第２駆動部５２と第３駆動部５３により駆動され、従って、前記第２移送部３２と第３移送部３３が異なる速度でトレー２０を移送することができる。

前記ロードロックモジュール２及び／又はアンロードロックモジュール３は、内部に別途の移送部（参照番号を表示せず）を備えることが可能で、第２駆動部５２、５３は、ロードロックモジュール２またはアンロードロックモジュール３内の移送部を駆動する第３駆動部と同期されて駆動されてもよい。

前記第３駆動部が省略され、第２駆動部５２、５３はロードロックモジュール２またはアンロードロックモジュール３内の移送部を共に駆動し得ることはもちろんである。

また、本発明に係る基板処理装置は、基板１０が安着されたトレー２０がインラインに移送されながらイオンビームが照射される基板処理装置において、基板１０にイオンビームが照射される区間におけるトレー２０の移送速度は、イオンビームが照射されない少なくとも一部の区間におけるトレー２０の移送速度よりも遅くなるように構成されてもよい。

さらに別の説明として、本発明は、工程チャンバー１００と、工程チャンバー１００の内部にイオンビーム照射領域４０を形成するイオンビーム照射部３００と、イオンビーム照射領域４０を通過しながら基板にイオンビームが照射されるように、１つ以上の基板が安着されたトレー２０を移送する移送部３１とを含み、移送部３１は、トレー２０がイオンビーム照射領域４０に隣接されると、工程処理のために設定された移送速度にトレー２０の移送速度を減速し、トレー２０がイオンビーム照射領域４０から離脱されると、トレーの移送速度を加速する基板処理装置を提供する。

前記トレー２０の先に排出される位置を一側と定義すると、トレー２０の一端部側がイオンビーム照射領域４０の他側に隣接されると、トレー２０がイオンビーム照射領域４０に隣接されるものと見做され、トレー２０の他端部側がイオンビーム照射領域４０の一側から外れると、離脱されるものと見做される。

前記トレー２０がイオンビーム照射領域４０に隣接または離脱される場合は、トレー２０の一端部または他端部側がイオンビーム照射領域４０に接するか、近接するか、イオンビーム照射領域４０の内部に一部が含まれるかのうちの一つであり得る。

前記工程処理のために設定された移送速度は、基板にイオンビームが照射されて効果的に工程処理される速度を意味し、前記速度は、工程処理が行われる最大の速度で設定されることが好ましい。ただし、前記速度は多様に設定され得る。

前記移送部３１は、トレーがインラインに移送される全体の工程速度を最大化するために、イオンビーム照射領域４０で工程処理される以外の区間では、移送のための最大限の速度で駆動でき、工程処理が開示される時点において前記設定された速度に減速し、工程処理が終了する時点では、移送のための最大限の速度で加速することができる。

前記のような基板処理装置を含む基板処理方法を、図９に基づき、以下でさらに詳しく説明する。

本発明に係る基板処理方法は、基本的に、ロードロックモジュール２から工程チャンバー１００内にトレー２０が第１速度で移送される導入ステップ、工程チャンバー１００の内部においてトレー２０がイオンビーム照射領域４０を第２速度で移送される照射ステップ、工程チャンバー１００からアンロードロックモジュール３内にトレー２０が第３速度で移送される排出ステップ、を含むことができる。

前記のように、第２速度は、トレー２０に安着される基板１０にイオンビームの照射が行われる区間におけるトレー２０の速度を意味し、好ましくは、第１速度及び第３速度は、前記第２速度より速い。

また、前記のように、前記ロードロックモジュール２と工程チャンバー１００の間にトレー２０を臨時貯蔵し、内部圧力が大気圧と工程チャンバー１００の工程圧の間の圧力に保持される第１バッファーモジュールと、工程チャンバー１００と前記アンロードロックモジュール３の間に位置し、トレー２０を臨時貯蔵し、内部圧力が大気圧と工程チャンバー１００の工程圧の間の圧力に保持される第２バッファーモジュールとをさらに含む場合は、導入ステップにおいて、ロードロックモジュール２から第１バッファーモジュールを介して前記工程チャンバー１００内にトレー２０が第１速度で移送され、前記排出ステップにおいて、前記工程チャンバー１００から第２バッファーモジュールを介してアンロードロックモジュール３内にトレー２０が第３速度で移送され得る。

前記第１バッファーモジュールの内部と第２バッファーモジュールの内部において、トレー２０が、ゲートの開閉過程で停止する場合があり得るが、前記第１速度及び第３速度は、トレー２０の移送が行われる場合の速度を意味すると見做される。

前記導入ステップと排出ステップにおけるトレー２０の移送速度は、基板の前処理または後処理工程によって異なるように設定されてもよい。

また、前記基板処理方法において、同時に２つ以上の基板が順次進行しながら基板処理工程を経由することができる。

前記トレー２０がロードロックモジュール２の内部に位置し、他のトレー２０がイオン照射工程が完了して工程チャンバー１００の内部に位置すると（図９の（ａ））、第１ゲート弁１１１と第２ゲート弁１１２が共に開放され、トレー２０が導入ステップを行うと同時に、他のトレー２０が排出ステップを行う（図９の（ｂ））。そして、トレー２０は、照射区間Ｐ１を移動しながら照射ステップを行う（図９の（ｃ））。

前記トレー２０の照射ステップが完了すると、また他のトレー（未図示）はロードロックモジュール２の内部で導入ステップを行うために待機する工程を通じて、一連の基板工程が行われる。

従って、照射ステップ（図９の（ｃ））の他には、ある程度トレー２０の移送速度を速く設定できるため、本発明に係る基板処理方法により時間の損失を最大限節約して、基板処理工程の全体工程の効率が増加する利点がある。

また、別の説明として、基板１０がイオンビーム照射領域４０を通過しながら工程処理される基板処理方法において、トレー２０がイオンビーム照射領域４０に隣接すると、トレー２０の移送速度を減速するステップと、工程処理のために設定された移送速度にトレー２０の移送速度を維持するステップと、トレー２０がイオンビーム照射領域４０から離脱されると、トレー２０の移送速度を加速するステップとを含む基板処理方法を提供する。

以上は本発明により具現され得る好ましい実施例の一部に関して説明したものに過ぎず、周知のように、本発明の範囲は、上述した実施例に限定されて解釈されてはならず、上記で説明された本発明の技術的思想とその根本を共にする技術的思想は、すべて本発明の範囲に含まれるといえる。

１：基板処理装置（工程モジュール）
２：ロードロックモジュール
３：アンロードロックモジュール
１００：工程チャンバー
３００：イオンビーム照射部

Claims

一つ以上の基板が安着されたトレーが移送される移送経路が設けられた工程チャンバーと、
前記移送経路に沿って移送される基板にイオンビームを照射する一つ以上のイオンビーム照射部と、
を含むことを特徴とする基板処理装置。
前記イオンビーム照射部は、前記移送経路に沿って順次配置された第１イオンビーム照射部及び第２イオンビーム照射部を含み、
前記第２イオンビーム照射部は、基板表面の一部領域にイオンが照射されるように、１つ以上の開放部を有するマスクが設けられたことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部は、同種のイオンビームを照射することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部は、相互異なる種のイオンビームを照射することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記第１イオンビーム照射部は、前記第２イオンビーム照射部に設けられたマスクの開口部と重畳されないか、少なくとも一部が重畳される一つ以上の開口部が形成されたマスクが更に設けられ、
前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部は、相互異なる種のイオンビームを照射することを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記移送経路上において、トレーの移送方向を基準に、基板が安着されるトレーの長さをＬとすると、
前記第１イオンビーム照射部のイオンビーム照射領域は、前記第２イオンビーム照射部のイオンビーム照射領域とＬより大きい距離を有して位置されたことを特徴とする請求項２に記載の基板処理装置。
前記工程チャンバーは、前記移送経路の一端にトレーが導入される第１ゲートが形成され、前記移送経路の他端にトレーが排出される第２ゲートが形成され、
前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部のうち何れか一つは、そのイオンビーム照射領域が前記第１ゲートと、残りの一つは、そのイオンビーム照射領域が第２ゲートと、Ｌより大きい距離を有することを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
前記工程チャンバーは、前記移送経路の一端にトレーが導入される第１ゲートが形成され、前記移送経路の他端にトレーが排出される第２ゲートが形成され、
前記第１イオンビーム照射部及び前記第２イオンビーム照射部のうち、前記第１ゲート及び前記第２ゲートの夫々に最も近い各イオンビーム照射領域は、前記第１ゲート及び前記第２ゲートの夫々に隣接して位置されたことを特徴とする請求項６に記載の基板処理装置。
前記イオンビーム照射領域を通過するトレーの移送速度は、前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーの移送速度と異なることを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーの移送速度は、前記イオンビーム照射領域を通過するトレーの移送速度より速いことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
前記移送部を駆動する一つの駆動部を含み、
前記駆動部は、前記イオンビーム照射領域を通過するトレーの移送速度と、前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーの移送速度とを異なるようにすることを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
前記イオンビーム照射領域を通過するトレーを移送する第１駆動部と、
前記工程チャンバーに導入されるか、前記工程チャンバーから排出されるトレーを移送する一つ以上の第２駆動部と、
を含むことを特徴とする請求項９に記載の基板処理装置。
基板にイオンビームが照射される区間における前記トレーの移送速度は、イオンビームが照射されない少なくとも一部の区間における前記トレーの移送速度より遅いことを特徴とする請求項１に記載の基板処理装置。
請求項１〜請求項１３のうち何れか一つの項に係る基板処理装置を含む工程モジュールと、
前記工程モジュールの一側に結合され、内部圧力が大気圧及び真空圧に交互に変換され、外部から一つ以上の基板が安着されたトレーを伝達されて、前記工程モジュールにトレーを伝達するロードロックモジュールと、
前記工程モジュールの他側に結合され、内部圧力が大気圧及び真空圧に交互に変換され、前記工程モジュールからトレーを伝達されて外部に排出するアンロードロックモジュールと、
を含む基板処理システム。
前記アンロードロックモジュールに結合され、前記アンロードロックモジュールから伝達されたトレー上の基板を熱処理する熱処理モジュールが更に設けられたことを特徴とする請求項１４に記載の基板処理システム。
前記ロードロックモジュールと前記工程モジュールの間、前記工程モジュールと前記アンロードロックモジュールの間の夫々には、移送されるトレーを臨時貯蔵し、内部圧力が大気圧と前記工程モジュールの工程圧の間の圧力に保持される第１バッファーモジュール及び第２バッファーモジュールが更に設けられたことを特徴とする請求項１４に記載の基板処理システム。