KR101328881B1 - Ion implanting apparatus, ion implanting method, liquid crystal display device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
이온 주입과 어닐링을 동시에 수행할 수 있는 이온 주입 장치 및 이온 주입 방법이 개시된다. 이온 주입 장치를 이용하여 제조된 액정표시장치와 그 제조 방법이 개시된다.An ion implantation apparatus and an ion implantation method capable of simultaneously performing ion implantation and annealing are disclosed. Disclosed are a liquid crystal display manufactured using an ion implantation apparatus and a method of manufacturing the same.
본 발명의 이온 주입 장치는, 로딩 챔버; 및 상기 로딩 챔버에 연결되어 기판을 대상으로 이온 주입 공정을 수행하는 이온 주입 챔버를 포함하고, 상기 로딩 챔버는 상기 이온 주입된 기판을 대상으로 어닐링 공정을 수행한다.The ion implantation apparatus of the present invention, the loading chamber; And an ion implantation chamber connected to the loading chamber to perform an ion implantation process on a substrate, wherein the loading chamber performs an annealing process on the ion implanted substrate.
이온 주입, 어닐링, 로딩 챔버, 열 발생부, 반사판 Ion Implantation, Annealing, Loading Chamber, Heat Generator, Reflector
Description
도 1은 본 발명에 따른 이온 주입 장치를 개략적으로 도시한 도면.1 schematically shows an ion implantation apparatus according to the invention.
도 2는 도 1의 I-I'을 따라 절단한 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1.
도 3은 도 1의 이온 주입 장치의 평면도를 도시한 도면.3 is a plan view of the ion implantation apparatus of FIG.
도 4는 도 도 1의 이온 주입 장치의 저면도를 도시한 도면.4 is a bottom view of the ion implantation apparatus of FIG. 1.
도 5는 도 1에서 측부에 반사판을 갖는 이온 주입 장치를 I-I'라인을 따라 절단한 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of the ion implantation apparatus having a reflecting plate at a side in FIG. 1.
도 6은 도 1의 이온 주입 장치를 이용하여 이온 주입을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도.6 is a flowchart illustrating a method of performing ion implantation using the ion implantation apparatus of FIG. 1.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10: 이온 주입 장치 16: 로딩 챔버10: ion implantation device 16: loading chamber
18: 이온 주입 챔버 31: 바디18: ion implantation chamber 31: body
33a, 33b, 51: 열 발생부 35: 셔터33a, 33b, 51: heat generating part 35: shutter
41, 53, 55: 반사판 43: 가스 주입구41, 53, 55: reflector 43: gas inlet
본 발명은 이온 주입 장치에 관한 것으로, 특히 이온 주입과 어닐링을 동시에 수행할 수 있는 이온 주입 장치 및 이온 주입 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ion implantation apparatus, and more particularly, to an ion implantation apparatus and an ion implantation method capable of simultaneously performing ion implantation and annealing.
본 발명은 이온 주입 장치를 이용하여 제조된 액정표시장치와 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a liquid crystal display device manufactured using an ion implantation device and a method of manufacturing the same.
액정표시장치는 무겁고 부피가 큰 음극선관(Cathod Ray Tube, CRT)을 대신하여 최근 각광받는 평면표시장치이다. 액정표시장치는 매트릭스 형태로 배열된 각 화소 영역에 스위칭소자로서 박막트랜지스터(Thin Film Transistor, TFT)가 형성된다. Liquid crystal displays are recently being spotlighted in place of heavy and bulky cathode ray tubes (CRTs). In the liquid crystal display device, a thin film transistor (TFT) is formed as a switching element in each pixel area arranged in a matrix form.
액정표시장치는 통상 액정패널과, 상기 액정패널을 구동하기 위한 구동드라이브IC 및 회로기판을 포함한다. 상기 액정패널은 TFT 어레이 및 화소전극을 구비하는 어레이기판과, 컬러필터를 구비하는 컬러필터기판과, 상기 어레이기판과 상기 컬러필터기판 사이에 충진되는 액정층을 포함한다.The liquid crystal display device usually includes a liquid crystal panel, a drive drive IC and a circuit board for driving the liquid crystal panel. The liquid crystal panel includes an array substrate including a TFT array and a pixel electrode, a color filter substrate including a color filter, and a liquid crystal layer filled between the array substrate and the color filter substrate.
종래에는 박막트랜지스터(TFT)의 액티브층(반도체층)으로 비정질 실리콘이 주로 이용되었다. 비정질 실리콘은 전자이동도가 낮아 대화면 액정패널을 제조하는데 어려움이 있다. 또한, 구동 드라이브 IC에서는 주로 폴리 실리콘이 액티브층으로 이용되기 때문에 액정패널과 구동 드라이브 IC를 별도로 제조한 후 이들을 연결 하여야 하므로 제조공정이 복잡하고 집적도 면에서 불리한 단점이 있었다.Conventionally, amorphous silicon is mainly used as an active layer (semiconductor layer) of a thin film transistor (TFT). Amorphous silicon has a low electron mobility, making it difficult to manufacture a large screen liquid crystal panel. In addition, since the polysilicon is mainly used as the active layer in the drive drive IC, the liquid crystal panel and the drive drive IC have to be separately manufactured and then connected to each other, which leads to a complicated manufacturing process and disadvantages in terms of integration.
최근에는 폴리 실리콘을 박막트랜지스터의 액티브층으로 이용하는 방안에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.Recently, studies on using polysilicon as an active layer of a thin film transistor have been actively conducted.
폴리 실리콘은 비정질 실리콘에 비하여 전자이동도가 수백 배 이상 크기 때문에 대화면 액정패널의 제조에 적합할 뿐만 아니라 동일한 기판에 박막트랜지스터와 구동드라이브 IC를 동시에 형성할 수 있기 때문에 제조공정의 단순화는 물론 집적도 면에서 크게 유리한 장점이 있다.Polysilicon is not only suitable for the manufacture of large screen liquid crystal panels because it has hundreds of times more electron mobility than amorphous silicon, and it is possible to simultaneously form thin film transistors and driving drive ICs on the same substrate. There is a big advantage in that.
폴리 실리콘층을 기판에 형성하는 방법에는 폴리 실리콘을 직접 증착하는 방법과, 먼저 비정질 실리콘을 증착한 후에 이를 폴리 실리콘으로 결정화하는 방법이 있다.A method of forming a polysilicon layer on a substrate includes a method of directly depositing polysilicon and first depositing amorphous silicon and then crystallizing it into polysilicon.
전자의 방법이 간편하기는 하나 아직까지 결정립의 성장을 정밀하게 제어하는데 한계가 있어 박막특성이 우수하지 못한 단점이 있다.Although the former method is simple, there is a limit to precisely control the growth of crystal grains, so there is a disadvantage in that the thin film characteristics are not excellent.
후자의 방법에는 반응로(furnace)속에서 로 가열법을 이용하여 비정질 실리콘을 결정화하는 고상결정화법(Solid Phase Crystallization, SPC법), 엑시머 레이저를 순간 조사하여 비정질 실리콘을 1400도 정도까지 가열하여 결정화하는 엑시머 레이저 어닐링법(Eximer Laser Annealing, ELA법), 비정질 실리콘층 상에 선택적으로 증착된 금속을 씨드로 하여 결정화를 유도하는 금속유도결정화법(Metal Induced Crystallization) 등이 있다.The latter method includes solid phase crystallization (SPC), which crystallizes amorphous silicon using a furnace heating method in a furnace, and instantaneously irradiates an excimer laser to heat the amorphous silicon to about 1400 degrees. Eximer laser annealing (ELA method), and metal induced crystallization (Metal Induced Crystallization) that induces crystallization by using a metal selectively deposited on an amorphous silicon layer as a seed.
이중에서 결정화속도가 빠르고 정밀한 제어가 가능할 뿐만 아니라 결정성이 우수한 ELA법이 많이 이용되고 있다. Among them, the ELA method which has high crystallization speed and precise control as well as excellent crystallinity is widely used.
ELA법은 기판 상에 이온 주입 장치를 이용하여 비정질 실리콘을 형성한 후, 이러한 비정질 실리콘을 엑시머 레이저 장치에 이용하여 레이저를 조사하여 폴리실리콘을 형성한다.The ELA method forms amorphous silicon using an ion implantation apparatus on a substrate, and then forms polysilicon by irradiating a laser using such amorphous silicon in an excimer laser apparatus.
이러한 경우, 비정질 실리콘에는 원하는 기준치 이상의 수소가 함유되어 이러한 수소가 실리콘의 막질을 손상시키므로 어닐링 장치를 이용하여 이러한 수소를 원하는 기준치로 낮추어 주는 공정이 필수적으로 필요하게 된다.In such a case, since amorphous silicon contains hydrogen above a desired reference value, the hydrogen damages the film quality of the silicon, and thus a process of lowering the hydrogen to a desired reference value using an annealing device is essential.
종래에는 이온 주입 장치와 어닐링 장치가 별도로 구비되어 있어서, 제조 공정 시간이 증가되고 제조 공정이 복잡해지는 문제가 발생된다. Conventionally, since the ion implantation apparatus and the annealing apparatus are provided separately, a problem arises that the manufacturing process time is increased and the manufacturing process is complicated.
또한, 종래는 이온 주입 공정과 어닐링 공정을 수행하기 위한 공정 장치의 점유 면적이 증가되고, 공정 장치의 비용이 증가되는 문제가 있다.In addition, in the related art, the occupied area of the process apparatus for performing the ion implantation process and the annealing process is increased, and the cost of the process apparatus is increased.
본 발명은 단일 공정 장치에서 이온 주입 공정과 어닐링 공정을 동시에 수행함으로써, 제조 공정 시간을 줄이고 제조 공정을 단순화할 수 있는 이온 주입 장치, 이온 주입 방법, 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus, an ion implantation method, a liquid crystal display device and a method of manufacturing the same that can reduce the manufacturing process time and simplify the manufacturing process by simultaneously performing an ion implantation process and an annealing process in a single process unit. There is this.
본 발명의 다른 목적은 단일 공정 장치에서 이온 주입 공정과 어닐링 공정을 동시에 수행함으로써, 공정 장치의 점유 면적을 줄이고 공정 장치의 비용을 줄일 수 있는 이온 주입 장치, 이온 주입 방법, 액정표시장치 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to perform an ion implantation process and an annealing process in a single process unit at the same time, the ion implantation apparatus, ion implantation method, liquid crystal display device and its manufacturing which can reduce the occupied area of the process apparatus and the cost of the process apparatus In providing a method.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이온 주입 장치는, 로딩 챔버; 및 상기 로딩 챔버에 연결되어 기판을 대상으로 이온 주입 공정을 수행하는 이온 주입 챔버를 포함한다. 특히, 상기 로딩 챔버는 상기 이온 주입된 기판을 대상으로 어닐링 공정을 수행한다.An ion implantation apparatus of the present invention for achieving the above object, the loading chamber; And an ion implantation chamber connected to the loading chamber to perform an ion implantation process on a substrate. In particular, the loading chamber performs an annealing process on the ion implanted substrate.
상기 이온 주입 장치에 의한 액정표시장치의 제조 방법에 있어서는, 이온 주입 공정을 수행하여 기판에 비정질 실리콘을 형성하는 단계; 및 상기 비정질 실리콘을 포함하는 기판을 소정의 온도로 어닐링하는 단계를 포함한다. A method of manufacturing a liquid crystal display device using the ion implantation apparatus, the method comprising: forming amorphous silicon on a substrate by performing an ion implantation process; And annealing the substrate including the amorphous silicon to a predetermined temperature.
그리고, 상기 이온 주입 장치에 있어서 이온 주입 방법으로는, 상기 로딩 챔버로 기판을 이송하는 단계; 상기 기판을 상기 이온 주입 챔버로 이송하는 단계; 상기 이온 주입 챔버에서 상기 기판에 이온 주입 공정을 수행하여 비정질 실리콘을 형성하는 단계; 상기 비정질 실리콘이 형성된 기판을 상기 로딩 챔버로 이송하는 단계; 상기 로딩 챔버에서 소정의 온도로 상기 비정질 실리콘이 형성된 기판을 어닐링하는 단계를 포함한다.In the ion implantation apparatus, an ion implantation method includes: transferring a substrate to the loading chamber; Transferring the substrate to the ion implantation chamber; Performing an ion implantation process on the substrate in the ion implantation chamber to form amorphous silicon; Transferring the substrate on which the amorphous silicon is formed to the loading chamber; Annealing the substrate on which the amorphous silicon is formed at a predetermined temperature in the loading chamber.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 이온 주입 장치를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 I-I'을 따라 절단한 단면도이며, 도 3은 도 1의 이온 주입 장치의 평면도를 도시한 도면이고, 도 4는 도 도 1의 이온 주입 장치의 저면도를 도시한 도면이다.1 is a view schematically illustrating an ion implantation apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view illustrating the ion implantation apparatus of FIG. 1. 4 is a bottom view of the ion implantation apparatus of FIG. 1.
도 1을 참조하면, 본 발명의 이온 주입 장치(10)는 로딩 챔버(16)와 로딩 챔 버(16)에 연결된 이온 주입 챔버(20)를 포함한다. 상기 이온 주입 장치(10)는 기판을 상기 로딩 챔버(16)로 로딩 인/아웃(loading in/out)시키는 로봇(14)을 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the
다수의 기판이 카세트(12)에 적재될 수 있다. 상기 카세트(12)는 이동을 위한 이동 수단이 그 저면에 부착되어, 원하는 위치로 이동될 수 있다.Multiple substrates may be loaded in the
상기 카세트(12)는 상기 이온 주입 장치(10)에서 처리되기 위해 상기 로딩 챔버(16)로부터 정위치로 이동된다. The
상기 로봇(14)은 기판을 집어 이송시킬 수 있는 회절 관절을 갖는 로봇팔을 구비하고 있다. 로봇팔에 의해 상기 카세트(12)에 적재된 기판이 상기 로딩 챔버(16)로 이송되고, 또한 상기 로딩 챔버(16)로부터 소정의 처리가 완료된 기판이 상기 카세트(12)로 적재될 수 있다. The
상기 로딩 챔버(16)와 상기 이온 주입 챔버(20) 사이에는 게이트 밸브(18)가 구비된다. 상기 게이트 밸브(18)는 상기 로딩 챔버(16)에서 상기 이온 주입 챔버(20)로 또는 상기 이온 주입 챔버(20)에서 상기 로딩 챔버(16)로 기판이 이송될 때에만 개방되고, 그 이외에는 폐쇄된다. 상기 게이트 밸브(18)가 폐쇄됨으로써, 상기 로딩 챔버(16)와 상기 이온 주입 챔버(20) 각각에서 원하는 공정 조건을 얻을 수 있다.A
상기 로딩 챔버(16)는 상기 이온 주입 챔버(20)로 기판을 이송하기 위한 중간 매개체이다. 상기 기판은 상기 이온 주입 챔버(20)로 이송되기 전에 상기 로딩 챔버(16)에서 잠시 대기된다. 또한, 상기 이온 주입 챔버(20)에서 이온 주입된 기 판은 상기 카세트(12)로 적재되기 전에 상기 로딩 챔버(16)에서 잠시 대기된다. 상기 로딩 챔버(16)는 외부의 진공 압력과 상기 이온 주입 챔버(20)의 진공 압력이 현저한 차이를 가짐에 따라, 이들 진공 압력 차이를 조절하기 위해 주기 위한 부재이다. The
따라서, 상기 카세트(12)에 적재된 기판이 상기 로딩 챔버(16)에 로딩 인된 후, 소정의 진공 압력으로 조절된 다음, 상기 게이트 밸브(18)를 경유하여 상기 이온 주입 챔버(20)로 이송된다. 또한, 상기 이온 주입 챔버(20)에서 이온 주입된 기판은 상기 게이트 밸브(18)를 경유하여 상기 로딩 챔버(16)로 이송된 후, 외부의 진공 압력으로 조절된 다음, 상기 카세트(12)로 적재될 수 있다.Therefore, after the substrate loaded in the
상기 로딩 챔버(16)는 기판을 로딩 인/아웃시키는 역할과 더불어 기판을 어닐링하는 기능을 구비한다.The
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 로딩 챔버(16)의 내부에는 소정 간격 이격되고 기판(39)을 안착하기 위한 다수의 기판 플레이트(37)가 구비된다. 도 2에서는 기판 플레이트(37)가 4개 구비되지만, 그 이상 구비될 수도 있다. 각 기판 플레이트(37)에 하나의 기판(39)이 안착될 수 있다. 상기 다스의 기판 플레이트(37)는 별도의 상하 이동 수단에 의해 상하로 이동될 수 있다. 예컨대, 상기 카세트(12)에서 이송된 제1 기판이 제일 밑에 위치한 기판 플레이트(37)에 안착되고, 제2 기판이 그 위의 기판 플레이트(37)에 안착되고, 제3 기판이 그 위의 기판 플레이트(37)에 안착되며, 제4 기판이 그 위의 기판 플레이트(37)에 안착될 수 있다. 기판이 기판 플레이트(37)에 안착될 때마다 다수의 기판 플레이트(37)는 상기 상하 이동 수단에 의해 소정 간격 하부 방향으로 이동될 수 있다. As shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of substrate plates 37 are provided in the
도 3에서는 바디(31)의 상부 내면에 기판(39)의 진행 방향에 따라 다수의 제1 열 발생부(33a)가 배치된다. In FIG. 3, a plurality of first
상기 제1 열 발생부(33a)로부터 하부 방향으로 소정 간격 이격되어 셔터(35)가 배치된다. 상기 셔터(35)는 소정 간격으로 개방 영역과 차단 영역을 포함하는 슬릿 형상으로 이루어진다. 따라서, 상기 개방 영역을 통해 상기 제1 열 발생부(33a)로부터 공급된 열이 투과되고, 상기 차단 영역에 의해 상기 열이 차단될 수 있다. 상기 셔터(35)는 모터와 같은 이동 수단에 의해 기판(39)의 진행 방향에 따라 왕복 이동될 수 있다. 상기 셔터(35)는 상기 제1 열 발생부(33a)로부터 공급된 열을 조절하여 주는 부재이다. 따라서, 상기 제1 열 발생부(33a)로부터 공급된 열이 상기 로딩 챔버(16)의 내부로 급격하게 전달되는 것을 차단할 수 있다. The
도 2에서는 상기 바디(31)의 측부 내면에 상하 방향에 따라 다수의 제2 열 발생부(33b)가 배치된다. 필요에 따라, 상기 셔터(35)는 상기 제2 열 발생부(33b)로부터 소정 간격 이격된 위치에 배치될 수도 있다.In FIG. 2, a plurality of second
상기 제1 및 제2 열 발생부(33a, 33b)는 열 전달 물질로 이루어진 히터일 수 있다. 상기 열 전달 물질은 몰리브덴(Mo) 물질일 수 있다. 상기 히터는 소정의 전류에 의해 열이 발생될 수 있다. 이러한 경우, 상기 제2 열 발생부(33b)는 상기 제1 열 발생부(33a)에 연결된다. 상기 제1 열 발생부(33a)와 상기 제2 열 발생부(33b)는 일체로 형성될 수도 있고 또는 개별로 형성되어 조립 공정을 통해 체결될 수도 있다.The first and second
상기 제1 및 제2 열 발생부(33a, 33b)는 적외선 램프일 수 있다. 상기 적외선 램프는 소정의 전압에 의해 강한 복사 강도를 갖는 적외선 파장이 발생되어, 이러한 적외선 파장이 대상 물체를 가열시킨다. 상기 적외선 램프는 할로겐, 석영관 또는 코일을 이용하여 만들어질 수 있다.The first and
상기 제1 열 발생부(33a)는 상기 히터이고, 상기 제2 열 발생부(33b)는 상기 적외선 램프일 수 있다. The first
상기 제1 열 발생부(33a)는 상기 적외선 램프이고, 상기 제2 열 발생부(33b)는 상기 히터일 수 있다.The first
상기 바디(31)의 하부 내면의 전 영역에는 반사판(41)이 배치된다. 상기 반사판(41)은 금(Au) 물질로 이루어질 수 있다. 상기 반사판(41)은 상기 바디(31)의 하부 내면에 코팅으로 형성될 수도 있고, 미리 가공된 필름으로 부착될 수도 있다. 상기 반사판(41)은 상기 제1 및 제2 열 발생부(33a, 33b)에서 발생된 열을 반사시켜 상기 로딩 챔버(16)의 내부 공간의 전 영역에 균일하게 열을 전달하도록 한다. 상기 바디(31)의 하부 내면에 상기 반사판(41)을 배치함으로써, 상기 바디(31)의 하부 내면에 제1 및 제2 열 발생부(33a, 33b)를 형성하지 않아도 되므로, 제조 비용을 절감할 수 있다. The reflecting
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 바디(31)의 하부에는 상기 바디(31)를 관통하여 질소 가스를 분사시키는 다수의 가스 주입구(43)가 배치된다. 상기 가스 주입구(43)에서 분사된 질소 가스에 의해 어닐닝 공정시 높은 온도에 의해 이물이 기판에 부착되는 것이 방지될 수 있다. 즉, 상기 가스 주입구(43)로부터 강한 질소 가 스가 분사된다. 이러한 강한 질소 가스가 상기 로딩 챔버(16)의 내부 공간을 통해 상하 방향으로 위치된 각 기판 사이로 흐르게 되어, 상기 이물이 기판이 부착되는 것을 차단한다.As shown in FIG. 4, a plurality of
상기 가스 주입구(43)는 외부의 가스 공급관(미도시)에 연결되어, 상기 가스 공급관에 의해 질소 가스가 공급될 수 있다.The
도 5는 도 1에서 측부에 반사판을 갖는 이온 주입 장치를 I-I'라인을 따라 절단한 단면도이다. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of the ion implantation apparatus having a reflective plate at a side in FIG. 1.
도 5의 구성 요소 중에서 앞서 설명한 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 기능을 가지며, 동일한 도면 번호를 부여한다. 또한, 동일한 구성 요소에 대해서는 설명을 생략하고, 앞의 설명으로부터 용이하게 이해될 수 있을 것이다.Among the components of FIG. 5, the same components as described above have the same functions and are assigned the same reference numerals. In addition, the description of the same components will be omitted, it will be easily understood from the previous description.
도 5에 도시된 바와 같이, 바디(31)의 상부 내면에 기판(39)의 진행 방향에 따라 다수의 열 발생부(51)가 배치된다. As shown in FIG. 5, a plurality of
상기 열 발생부(51)는 열 전달 물질로 이루어진 히터일 수 있다. 상기 열 전달 물질은 몰리브덴(Mo)일 수 있다. 상기 히터는 소정의 전류에 의해 열이 발생될 수 있다. The
상기 열 발생부(51)는 적외선 램프일 수 있다. 상기 적외선 램프는 소정의 전압에 의해 강한 복사 강도를 갖는 적외선 파장이 발생되어, 이러한 적외선 파장이 대상 물체를 가열시킨다. 상기 적외선 램프는 할로겐, 석영관 또는 코일을 이용하여 만들어질 수 있다.The
상기 바디(31)의 측부 내면의 전 영역에는 제1 반사판(53)이 배치되고, 상기 바디(31)의 하부 내면의 전 영역에는 제2 반사판(55)이 배치된다. 상기 제1 및 제2 반사판(53, 55)은 금(Au)으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 및 제2 반사판(53, 55)은 코팅으로 형성될 수도 있고, 미리 가공된 필름으로 부착될 수도 있다. 상기 제1 및 제2 반사판(53, 55)은 상기 열 발생부(51)에서 발생된 열을 반사시켜 상기 로딩 챔버(16)의 내부 공간의 전 영역에 균일하게 열을 전달하도록 한다. 상기 바디(31)의 측부 내면과 하부 내면에 제1 및 제2 반사판(53, 55)을 배치함으로써, 상기 바디(31)의 측부 내면과 하부 내면에 상기 열 발생부(51)를 형성하지 않아도 되므로, 제조 비용을 절감할 수 있다. The first reflecting plate 53 is disposed in the entire region of the side inner surface of the
따라서, 기판, 즉 상기 이온 주입 챔버(20)에서 이온 주입된 기판은 상기 로딩 챔버(16)에서 어닐링 공정이 수행될 수 있다. 즉, 상기 열 발생부(51)로부터 공급된 열에 의해 상기 로딩 챔버(16)의 내부 온도를 수백도로 상승되고, 이와 같이 상승된 고온의 온도에 의해 탈소수화가 이루어져 원하는 기준치로 수소량이 낮아질 수 있다. Therefore, an annealing process may be performed on the substrate, that is, the substrate implanted with ion in the
한편, 상기 로딩 챔버(16)는 상기 로봇(14)에 의해 상기 카세트(12)로에서 상기 로딩 챔버(16)로 이송된 기판을 대상으로 프리히팅을 수행할 수 있다. 즉, 상기 열 발생부를 조절하여 비교적 낮은 온도, 예컨대 100도 정도를 상기 로딩 챔버(16)의 내부 공간의 온도를 유지하여 상기 기판을 프리히팅시킬 수 있다. 이와 같이 기판을 프리히팅시키는 경우, 상기 프리히팅된 기판이 상기 이온 주입 챔버(20)에서 이온 주입 공정을 수행할 때 미리 기판이 프리히팅되어 있어 기판의 온도를 원하는 기준치로 용이하게 상승시킬 수 있으므로, 이온 주입을 위한 공정 시 간이 크게 단축될 수 있다.Meanwhile, the
도 6은 도 1의 이온 주입 장치를 이용하여 이온 주입을 수행하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 이러한 이온 주입 방법에 의해 기판에 소정의 비정질 실리콘이 형성되고, 이러한 비정질 실리콘은 후처리 공정에 의해 다결정 실리콘으로 형성될 수 있다. 6 is a flowchart illustrating a method of performing ion implantation using the ion implantation apparatus of FIG. 1. Predetermined amorphous silicon is formed on the substrate by the ion implantation method, and the amorphous silicon may be formed of polycrystalline silicon by a post-treatment process.
도 1 내지 도 도 4 및 도 6을 참조하면, 로봇(14)을 이용하여 카세트(12)에 적재된 기판이 로딩 챔버(16)로 이송된다(S 101). 상기 로딩 챔버(16)에는 4장의 기판이 안착될 수 있다. 따라서, 상기 로봇(14)은 순차적으로 상기 카세트(12)로부터 4장의 기판을 상기 로딩 챔버(16)로 이송시킨다. 1 to 4 and 6, the substrate loaded in the
상기 로딩 챔버(16)에서 상기 제1 및 제2 열 발생부(33a, 33b)로부터 공급된 열에 의해 상기 4장의 기판이 프리히팅된다(S 103). 상기 제1 및 제2 열 발생부(33a, 33b)로부터 공급된 열에 의한 온도는 이온 주입 챔버(20)의 공정 온도보다 적어도 낮게 된다. 상기 프리히팅 온도는 대략 100도 내지 200도의 범위를 가질 수 있다. The four substrates are preheated by the heat supplied from the first and second
상기 로딩 챔버(16)는 순차적으로 2장의 기판을 상기 이온 주입 챔버(20)로 이송시킨다(S 105). 상기 이온 주입 챔버(20)는 상기 2장의 기판을 각각 기립시킨 다음 기판 진행 방향을 따라 왕복 이동시킨다. The
상기 이온 주입 챔버(20)의 측부에는 이온을 공급하기 위한 이온 소오스(ion source)가 구비된다. 상기 이온 소오스에 대해 상기 2장의 기판은 서로 중복되지 않도록 배치되어야 한다. 상기 이온 소오스로부터 공급된 이온은 가속되어 상기 각 기판에 주입된다(S 107). 이에 따라, 상기 각 기판에는 비정질 실리콘이 형성될 수 있다. An ion source for supplying ions is provided at the side of the
상기 비정질 실리콘이 형성된 2장의 기판은 순차적으로 상기 로딩 챔버(16)로 이송된다(S 109). The two substrates on which the amorphous silicon is formed are sequentially transferred to the loading chamber 16 (S 109).
이후 다시 나머지 2장의 기판이 순차적으로 상기 이온 주입 챔버(20)로 이송되고, 앞과 동일한 이온 주입 공정에 의해 비정질 실리콘이 각 기판에 형성된다. Thereafter, the remaining two substrates are sequentially transferred to the
상기 로딩 챔버(16)는 상기 제1 및 제2 열 발생부(33a, 33b)로부터 공급된 열에 의해 어닐링 공정을 수행하여 상기 비정질 실리콘 내의 수소를 제거한다(S 111). 상기 어닐링 온도는 대략 300도 내지 500도의 범위를 가질 수 있다. The
상기 어닐링 공정 중에 가스 주입구(43)를 통해 질소 가스가 강하게 분사된다. 이에 따라, 상기 질소 가스에 의해 상기 로딩 챔버(16)의 내부 공간에 존재하는 이물이 상기 기판에 부착되는 것이 차단될 수 있다. Nitrogen gas is strongly injected through the
상기 로봇(14)에 의해 상기 로딩 챔버(16)로부터 순차적으로 4장의 기판이 로드 아웃되어 상기 카세트(12)에 적재된다(S 113).Four substrates are sequentially loaded out from the
이후, 후처리 공정에 의해 상기 비정질 실리콘으로부터 다결정 실리콘이 형성되어, 이러한 다결정 실리콘을 패터닝하여 반도체층을 형성하고, 상기 반도체층 상에 게이트 전극과 소오스/드레인 전극을 형성함으로써, 다결정 실리콘을 이용한 박막트랜지스터가 제조될 수 있다. 이러한 박막트랜지스터는 액정표시장치의 각 화소 영역을 제어하는 스위칭 소자로 사용될 수 있다.Thereafter, polycrystalline silicon is formed from the amorphous silicon by a post-treatment process, and the polycrystalline silicon is patterned to form a semiconductor layer, and a gate electrode and a source / drain electrode are formed on the semiconductor layer to form a thin film using polycrystalline silicon. Transistors can be manufactured. The thin film transistor may be used as a switching element for controlling each pixel area of the liquid crystal display.
따라서, 본 발명은 단일 이온 주입 장치를 이용하여 이온 주입 공정과 어닐 링 공정을 동시에 수행할 수 있다. Therefore, the present invention can simultaneously perform the ion implantation process and the annealing process using a single ion implantation device.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면, 단일 이온 주입 장치를 이용하여 이온 주입 공정과 어닐링 공정을 동시에 수행함으로써, 제조 공정 시간을 줄이고 제조 공정을 단순화할 수 있다. As described above, according to the present invention, by simultaneously performing the ion implantation process and the annealing process using a single ion implantation device, it is possible to reduce the manufacturing process time and simplify the manufacturing process.
본 발명에 의하면, 단일 이온 주입 장치를 이용하여 이온 주입 공정과 어닐링 공정을 동시에 수행함으로써, 공정 장치의 점유 면적을 줄이고 공정 장치의 비용을 줄일 수 있다. According to the present invention, by simultaneously performing the ion implantation process and the annealing process using a single ion implantation device, it is possible to reduce the occupied area of the process equipment and the cost of the process equipment.
본 발명에 의하면, 로딩 챔버에서 기판을 프리히팅시켜 이온 주입 챔버에서 이온 주입 공정을 보다 신속히 수행함으로써, 기판의 온도를 원하는 기준치로 용이하게 상승시킬 수 있으므로, 이온 주입을 위한 공정 시간이 크게 단축될 수 있다.According to the present invention, by preheating the substrate in the loading chamber and performing the ion implantation process in the ion implantation chamber more quickly, the temperature of the substrate can be easily increased to a desired reference value, thereby greatly reducing the process time for ion implantation. Can be.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.
Claims (41)
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Cited By (1)
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WO2022020496A1 (en) * | 2020-07-21 | 2022-01-27 | Applied Materials, Inc. | Ion implantation for reduced hydrogen incorporation in amorphous silicon |
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-
2006
- 2006-12-07 KR KR1020060123555A patent/KR101328881B1/en active IP Right Grant
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