KR101430633B1 - 이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법 - Google Patents

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Abstract

도핑량을 실시간으로 제어할 수 있는 이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법이 개시되어 있다. 이온 도핑 장치는 이온 소스부, 기판 고정부, 빔커런트 보정부, 도핑량 측정부 및 이온빔 제어부를 포함한다. 이온 소스부는 이온빔을 발생시킨다. 기판 고정부는 이온빔이 스캔 조사되어 이온이 도핑되는 기판을 고정한다. 빔커런트 보정부는 이온 소스부와 기판 고정부 사이에서 이온빔의 위치별 빔 커런트를 보정한다. 도핑량 측정부는 기판과 동일 면상에 배치되어 이온의 도핑량을 실시간으로 측정한다. 이온빔 제어부는 도핑량 측정부와 연결되며, 도핑량에 따라 이온 소스부와 빔커런트 보정부를 제어한다. 따라서, 기판과 동일 면상에 배치된 도핑량 측정부 및 이와 연결된 이온빔 제어부를 통하여 도핑량을 실시간으로 제어할 수 있다.

Description

이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법{ION DOPING APPARATUS AND DOPING METHOD OF THE SAME}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 도핑 장치를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2는 도 1에 도시된 이온 도핑 장치를 구체적으로 나타낸 개념 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 기판과 제1 및 제2 측정셀들의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 및 제2 측정셀들 중 어느 하나를 구체적으로 나타낸 측면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 이온빔 제어부의 기능을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 2에 도시된 기판과 제1 및 제2 측정셀들의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 이동 장치와 제1 및 제2 측정셀 고정부의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 8은 도 1에 도시된 이동 장치와 제1 및 제2 측정셀 고정부의 다른 실시예 를 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 1에 도시된 이동 장치와 제1 및 제2 측정셀 고정부의 또 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 도핑 방법을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 이온빔 20 : 이온
30 : 반응 가스 40 : 기판
100 : 이온 소스부 200 : 기판 고정부
300 : 빔커런트 보정부 400 : 도핑량 측정부
410 : 제1 측정셀 420 : 제2 측정셀
500 : 이온빔 제어부 510 : 빔커런트 제어부
520 : 이온량 제어부 600 : 빔스캔부
700 : 제1 측정셀 고정부 800 : 제2 측정셀 고정부
900 : 이동 장치 1000 : 이온 도핑 장치
본 발명은 이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 이온빔을 실시간으로 제어할 수 있는 이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 일반적으로, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor ; 이하, TFT)가 매트릭스 형태로 형성된 TFT 기판을 가지면서 영상을 표시하는 액정표시패널을 포함한다.
상기 TFT는 비정질 실리콘(amorphous silicon; 이하, a-Si) 또는 폴리 실리콘(poly silicon; 이하, poly-Si)과 같은 반도체 물질을 포함하는 다층으로 이루어진다. 이때, 상기 a-Si 또는 상기 poly-Si이 형성된 층에는 이온이 별도의 이온 도핑 장치에 의해 도핑된다.
상기 이온 도핑 장치는 이온이 포함된 이온빔을 상기 TFT 기판에 스캐닝 조사한다. 이로써, 상기 이온 도핑 장치는 상기 TFT 기판에 상기 이온이 도핑되도록 한다.
여기서, 상기 이온빔은 상기 이온이 상기 TFT 기판에 균일하게 도핑되도록 하기 위하여 위치에 따라 동일한 빔 커런트를 가질 필요성이 있다. 이를 위해, 상기 이온 도핑 장치는 상기 이온이 상기 TFT 기판에 도핑되기 전에, 상기 이온빔을 스캔하여 보정하는 빔스캔부 및 빔커런트 보정부를 갖는다.
또한, 상기 이온 도핑 장치는 상기 TFT 기판에 사용자가 요구하는 도핑량으로 도핑되는지 확인하기 위해 도핑량 측정부를 포함한다. 상기 도핑량 측정부는 상기 기판의 배면에 배치된다. 즉, 상기 이온의 도핑량 측정은 상기 이온이 상기 TFT 기판에 도핑된 후, 진행된다.
그러나, 상기 이온 도핑 장치는 상기 이온빔의 빔 커런트 균일화와 상기 이온의 도핑량 측정이 상기 기판이 도핑될 때, 진행되지 않으므로, 도핑시 발생될 수 있는 불량을 방지할 수 없는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로써, 본 발명은 이온빔을 실시간으로 제어하여 이온의 도핑시, 발생되는 불량을 방지할 수 있는 이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법을 제공한다.
상술한 본 발명의 일 특징에 따른 이온 도핑 장치는 이온 소스부, 기판 고정부, 빔커런트 보정부, 도핑량 측정부 및 이온빔 제어부를 포함한다. 상기 이온 소스부는 이온빔을 발생시킨다. 상기 기판 고정부는 상기 이온빔이 스캔 조사되어 이온이 도핑되는 기판을 고정한다. 상기 빔커런트 보정부는 상기 이온 소스부와 상기 기판 고정부 사이에서 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 보정한다. 상기 도핑량 측정부는 상기 기판과 동일 면상에 배치되어 상기 이온의 도핑량을 실시간으로 측정한다. 상기 이온빔 제어부는 상기 도핑량 측정부와 연결되며, 상기 도핑량에 따라 상기 이온 소스부와 상기 빔커런트 보정부를 제어한다.
상기 도핑량 측정부는 상기 기판 중 상기 이온빔의 스캔 방향에 평행한 제1 변을 따라 배치된 복수의 제1 측정셀들 및 상기 기판 중 상기 제1 변에 대향하는 제2 변을 따라 배치된 복수의 제2 측정셀들을 포함한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 측정셀들은 상기 스캔 방향과 평행한 상기 기판의 중심축을 기준으로 서로 대칭인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 측정셀은 각각 상기 이온의 도핑량에 따라 변화하는 제1 및 제2 측정치를 출력한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 측정치는 전압으로 출력될 수 있다.
상기 이온빔 제어부는 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 제1 차이를 상기 빔커런트 보정부에 피드백하는 빔커런트 제어부를 포함한다. 여기서, 상기 빔커런트 보정부는 상기 이온빔을 감싸며 상기 제1 차이에 따라 자력이 다르게 인가되어 상기 이온빔의 위치별 빔커런트를 균일하게 하는 복수의 자력 폴들을 포함한다.
또한, 상기 이온 도핑 장치는 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 평균과 기설정된 기준치의 제2 차이를 상기 이온 소스부에 피드백하는 이온량 제어부를 더 포함한다.
상기 이온 소스부는 상기 제2 차이에 따라 반응 가스를 다른 양으로 주입하는 가스 주입부, 상기 반응 가스와 반응하여 이온을 발생시키는 이온 발생부 및 상기 이온을 질량에 따라 분리하여 상기 이온빔을 발생시키는 이온빔 발생부를 포함한다.
한편, 상기 이온 도핑 장치는 상기 이온이 상기 기판에 도핑되기 전에, 상기 이온빔의 위치별 빔커런트가 균일화되도록 상기 이온빔을 스캔하여 상기 빔커런트 보정부에 피드백하는 빔스캔부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 이온 도핑 장치는 상기 제1 및 제2 측정셀들을 각각 고정하는 제1 및 제2 측정셀 고정부 및 상기 기판 고정부와 상기 제1 및 제2 측정셀을 동시에 이동시키는 이동 장치를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부는 상기 기판 고정부에 고정된다면, 상기 이동 장치는 구동부 및 상기 구동부의 동력을 전달하여 상기 기판 고정부를 상기 스캔 방향의 반대 방향으로 이동시키는 동력 전달부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 구동부는 구동 모터 및 실린더 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
이와 달리, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부가 상기 기판 고정부와 분리되면, 상기 이동 장치는 구동부, 및 상기 구동부의 동력을 전달하여 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부와 상기 기판 고정부를 상기 스캔 방향의 반대 방향으로 각각 동시에 이동시키는 제1, 제2 및 제3 동력 전달부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 이온 도핑은 먼저, 이온빔을 발생시킨다. 이어, 상기 이온빔을 기판에 스캔 조사하면서 이온의 도핑량을 실시간으로 측정한다. 마지막으로, 상기 측정된 도핑량에 따라 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 제어한다. 또한, 상기 이온 도핑은 상기 측정된 도핑량에 따라 상기 이온빔의 이온량을 제어하는 단계를 더 포함한다.
상기 이온의 도핑량을 측정하는 단계는 상기 기판 중 상기 이온빔의 스캔 방향에 평행한 제1 변에서 측정하여 제1 측정치를 출력하는 단계 및 상기 기판 중 상기 제1 변에 대향하는 제2 변에서 측정하여 제2 측정치를 출력하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 이온빔의 위치별 빔커런트를 제어하는 단계는 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 차이를 통해 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 실시간으로 균일화시키는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 이온빔의 빔 커런트를 균일화시키는 단계는 상기 이온빔 중 상기 도핑량이 많이 측정된 위치에는 이전보다 낮은 세기의 자력를 인가하는 단계 및 상기 이온빔 중 상기 도핑량이 적게 측정된 위치에는 이전보다 높은 세기의 자력을 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 이온빔의 이온량을 제어하는 단계는 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 평균과 기설정된 기준치의 차이를 통해 상기 이온빔의 이온량을 실시간으로 조절하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 이온빔의 이온량을 조절하는 단계는 상기 평균이 상기 기준치보다 낮으면 상기 이온량을 많이 발생시키는 단계 및 상기 평균이 상기 기준치보다 높으면 상기 이온량을 적게 발생시키는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 이온의 도핑은 상기 이온빔을 상기 기판에 조사하기 전에, 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 측정 및 보정하여 상기 이온빔을 균일화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
이러한 이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법에 따르면, 도핑량 측정부를 기판과 동일 면상에 배치시키고, 이에 이온빔 제어부를 연결하여 측정된 도핑량에 따라 실시간으로 이온빔을 제어함으로써, 기판에 이온 도핑시, 발생될 수 있는 도핑 불량을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 도핑 장치를 개략적으로 나타낸 개 념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 이온 도핑 장치를 구체적으로 나타낸 개념 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 기판과 제1 및 제2 측정셀들의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 도핑 장치(1000)는 이온 소스부(100), 기판 고정부(200), 빔커런트 보정부(300), 도핑량 측정부(400) 및 이온빔 제어부(500)를 포함한다.
상기 이온 소스부(100)는 이온빔(10)을 발생시킨다. 상기 이온빔(10)은 이온(20)을 포함한다. 여기서, 상기 이온(20)은 상기 이온 도핑 장치(1000)가 액정표시장치의 영상을 표시하기 위한 액정표시패널의 핵심 구성 요소인 TFT 기판에 도핑할 경우, 3족 원소인 붕소(boron, B) 또는 5족 원소인 인(phosphorus, P)을 포함할 수 있다.
이는, 상기 TFT 기판의 도핑되는 부분이 4족 원소인 a-Si 또는 poly-Si으로 이루어져 있기 때문이다. 다시 말해, 상기 이온(20)이 상기 TFT 기판에 불순물 역할을 하여 상기 a-Si 또는 상기 poly-Si의 전기적인 특성을 향상시키기 위해서이다. 즉, 상기 3족 원소는 도핑되어 상기 a-Si 또는 상기 poly-Si에 하나의 정공을 발생시키고, 상기 5족 원소는 도핑되어 상기 a-Si 또는 상기 poly-Si에 하나의 전자를 발생시킨다.
상기 이온 소스부(100)는 가스 주입부(110), 이온 발생부(120) 및 이온빔 발생부(130)를 포함한다. 상기 가스 주입부(110)는 반응 가스(30)를 상기 이온 발생부(120)에 주입한다. 상기 반응 가스(30)는 상기 이온(20)이 3족 원소인 붕소(B)일 경우, 보레인(borane ; BH3)을 포함한다. 이와 달리, 상기 반응 가스(30)는 상기 이온(20)이 5족 원소인 인(P)일 경우, 포스핀(phosphine ; PH3)을 포함할 수 있다.
상기 가스 주입부(110)는 상기 반응 가스(30)를 분사하는 방식으로 주입할 수 있다. 이럴 경우, 상기 가스 주입부(110)에는 복수의 슬릿들이 형성될 수 있다. 이와 달리, 상기 가스 주입부(110)는 일정한 간격으로 형성된 복수의 분사구들 또는 분사 노즐들을 포함할 수 있다.
상기 이온 발생부(120)는 상기 가스 주입부(110)로부터 상기 반응 가스(30)가 주입된다. 상기 이온 발생부(120)는 상기 반응 가스(30)와 반응하여 다양한 질량의 상기 이온(20)을 발생시킨다.
이를 구체적으로 설명하면, 상기 이온 발생부(120)는 내부에 금속 재질의 전극이 형성된다. 예를 들어, 상기 전극은 텅스텐(tungsten)으로 이루어질 수 있다. 상기 전극에는 고주파 전원이 인가된다. 결과적으로, 상기 이온 발생부(120)에서는 상기 고주파 전원과 상기 반응 가스(30)가 반응하여 플라즈마가 형성되면서 상기 이온(20)이 발생하게 된다. 여기서, 상기 이온 발생부(120)는 원활한 플라즈마 형성을 위해 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 이온빔 발생부(130)는 상기 이온 발생부(120)와 약 120°의 사이각을 가지면서 연결된다. 상기 이온빔 발생부(130)에는 상기 이온(20)에 대해 인력 및 반발력이 작용하는 자기장이 형성된다. 상기 이온빔 발생부(130)는 상기 자기장을 이용하여 상기 이온 발생부(120)로부터 유입된 상기 이온(20)을 질량에 따라 분리 한다.
즉, 상기 이온빔 발생부(130)는 상기 자기장의 세기를 조절함으로써, 원하는 질량의 상기 이온(20)만으로 이루어진 상기 이온빔(10)을 발생시킨다. 상기 이온빔(10)은 단면이 일방향을 따라 길게 형성되며, 소정의 단면적을 가질 수 있다.
여기서, 상기 자기장에 따라 상기 이온(20)의 질량이 분리되는 원리를 간단하게 설명하면, 임의의 질량 m에 대해서 이보다 무거운 상기 이온(20)은 상기 이온빔 발생부(130)와 상기 이온 발생부(120)의 사이각만큼 휘지 못하여 상기 이온빔(10)이 출사되는 경로를 이탈하게 될 수 있다. 반대로, 상기 질량 m보다 가벼운 상기 이온(20)은 상기 자기장에 포획되어 외부로 출사되지 않을 수 있다.
또한, 상기 이온빔(10)은 지면과 평행한 방향을 따라 조사되는 것이 바람직하다. 이는, 상기 이온빔(10) 중 불필요한 찌꺼기가 중력에 영향을 받아, 이하에서 설명할 상기 도핑량 측정부(400)에 계속 축적되는 것을 방지하기 위해서이다. 즉, 상기 찌꺼기의 축적으로 인해, 상기 도핑량 측정부(400)의 수명이 단축되는 것을 방지하기 위해서이다. 이와 달리, 상기 이온빔(10)은 지면과 수직한 방향을 따라 조사될 수도 있다.
상기 기판 고정부(200)는 기판(40)을 고정한다. 상기 기판(40)에는 상기 이온빔(10)이 스캔 조사된다. 여기서, 상기 이온빔(10)은 상기 기판(40)의 어느 한변과 평행하도록 상기 기판(40)에 조사된다. 이로써, 상기 기판(40)에는 상기 이온빔(10)의 동일한 질량의 상기 이온(20)이 도핑된다. 한편, 상기 기판(40)은 상기에서 언급하였듯이, TFT 기판일 수 있다.
상기 기판 고정부(200)는 상기 기판(40)이 배치되는 위치를 결정한다. 구체적으로, 상기 이온빔(10)이 지면과 평행한 방향을 따라 조사되면, 상기 기판 고정부(200)는 상기 기판(40)을 지면과 수직한 방향을 따라 고정한다. 반대로, 상기 이온빔(10)이 지면과 수직한 방향을 따라 조사되면, 상기 기판 고정부(200)는 상기 기판(40)을 지면과 평행한 방향을 따라 고정한다.
상기 기판 고정부(200)는 상기 기판(40)을 진공 흡착 방식에 따라 고정할 수 있다. 이와 달리, 상기 기판 고정부(200)는 상기 기판(40)의 가장자리를 고정하는 별도의 고정 클램프를 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 고정부(200)는 상기 기판(40)을 슬라이딩 방식에 따라 고정할 수 있다.
상기 빔커런트 보정부(300)는 상기 이온 소스부(100)와 상기 기판 고정부(200) 사이에 배치된다. 상기 빔커런트 보정부(300)는 상기 이온빔(10)의 위치별 빔 커런트를 보정한다. 여기서, 상기 이온빔(10)의 위치는 조사 방향과 수직한 방향에 따른 위치를 의미한다.
상기 빔커런트 보정부(300)는 복수의 자력 폴(310)들을 포함한다. 상기 자력 폴(310)들은 상기 이온빔(10)을 조사 방향에 수직한 방향을 따라 감싸도록 형성된다. 상기 자력 폴(310)들에는 자력이 인가된다. 즉, 상기 자력 폴(310)들은 상기 자력의 세기에 따라, 상기 이온빔(10)의 위치별 빔 커런트를 보정할 수 있다.
한편, 상기 이온빔(10)은 상기 이온(20)이 상기 기판(40)에 균일한 양으로 도핑되도록 하기 위하여 위치별로 동일한 빔 커런트를 갖는 것이 바람직하다. 하지만, 상기 빔커런트 보정부(300)는 단지, 상기 이온빔(10)의 위치에 따라 빔 커런트 를 조절할 수 있는 기능만 할 뿐, 측정하는 기능을 포함하지 않는다. 그렇기 때문에, 상기 이온 도핑 장치(1000)는 빔스캔부(600)를 더 포함할 수 있다.
상기 빔스캔부(600)는 상기 빔커런트 보정부(300)와 상기 기판 고정부(200) 사이에 배치된다. 상기 빔스캔부(600)는 상기 이온(20)이 상기 기판(40)에 도핑되기 전에, 상기 이온빔(10)을 스캔하여 위치에 따른 빔 커런트를 측정한다.
상기 빔스캔부(600)는 측정된 빔 커런트를 분석하여 상기 이온빔(10)의 위치별 빔 커런트가 균일화될 수 있는 데이터를 산출한 후, 이를 상기 빔커런트 보정부(300)에 피드백한다. 상기 빔커런트 보정부(300)는 상기 데이터를 통해 상기 자력 폴(310)들에 인가되는 자력의 세기를 다르게 하여, 상기 이온빔(10)이 위치별로 균일하게 조사되도록 한다. 이로써, 상기 이온빔(10)은 상기 빔스캔부(600)와 상기 빔커런트 보정부(300)에 의하여 위치에 따라 기본적으로, 동일한 이온량으로 조사될 수 있다.
상기 도핑량 측정부(400)는 상기 기판(40)과 동일 면상에 배치된다. 상기 도핑량 측정부(400)는 상기 이온빔(10)의 상기 이온(20)이 상기 기판(40)에 도핑되는 도핑량을 실시간으로 측정한다. 상기 도핑량 측정부(400)는 제1 측정셀(410)들 및 제2 측정셀(420)들을 포함한다.
상기 제1 측정셀(410)들은 상기 기판(40) 중 상기 이온빔(10)의 스캔 방향에 평행한 제1 변(42)을 따라 복수 개가 배치된다. 여기서, 상기 스캔 방향이 상기 기판(40)의 장변과 평행할 경우, 상기 제1 변(42)은 상기 장변 중 하나일 수 있다.
상기 제1 측정셀(410)들은 일렬로 나란하게 배치된다. 상기 제1 측정셀(410) 들은 일정한 간격으로 배치된다. 이와 달리, 상기 제1 측정셀(410)들은 밀착되어 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 측정셀(410)들은 일체화되어 하나가 길게 배치될 수도 있다.
상기 제2 측정셀(420)들은 상기 기판(40) 중 상기 제1 변(42)에 대향하는 제2 변(44)을 따라 복수 개가 배치된다. 상기 제2 변(44)은 상기 기판(40)의 장변 중 다른 하나일 수 있다. 상기 제2 측정셀(420)들은 서로 대향하여 배치된다는 것을 제외하고는 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 제2 측정셀(420)들은 상기 제1 측정셀(410)들과 스캔 방향과 평행한 상기 기판(40)의 중심축을 기준으로 서로 대칭인 것을 특징으로 한다.
이에, 상기 이온빔(10)은 상기 기판(40)을 스캔하면서 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들까지 연장되어 조사될 필요성이 있다. 이는, 상기 이온빔(10)의 상기 이온(20)이 상기 기판(40)에 도핑됨과 동시에, 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들에서 그 양이 측정되도록 하기 위해서이다.
여기서, 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들이 상기 기판(40)에 직접적으로 배치되어 있지 않아, 측정된 이온량이 실질적으로, 도핑된 양으로 대신할 수 없다고 볼 수 있다. 하지만, 상기 이온빔(10)이 상기 빔스캔부(600)와 상기 빔커런트 보정부(300)에서 이미, 위치에 따라 동일한 이온량을 갖도록 보정되었기 때문에, 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들에서 측정된 이온량은 상기 기판(40)의 도핑량을 대신할 수 있다.
상기 이온빔 제어부(500)는 상기 도핑량 측정부(400)와 연결된다. 구체적으 로, 상기 이온빔 제어부(500)는 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들 각각에 연결될 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 측정셀(410)들을 제1 그룹으로 연결하고, 상기 제2 측정셀(420)들을 제2 그룹으로 연결한 후, 상기 이온빔 제어부(500)는 상기 제1 그룹 및 상기 제2 그룹과 연결될 수 있다.
상기 이온빔 제어부(500)는 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들로부터의 도핑량에 따라 상기 이온 소스부(100)와 상기 빔커런트 보정부(300)를 제어한다. 즉, 상기 이온빔 제어부(500)는 실시간으로, 상기 이온빔(10)을 제어하는 역할을 한다. 다시 말해, 상기 이온빔 제어부(500)는 상기 기판(40)에 도핑되는 도핑량이 기설정된 기준치와 다르거나, 상기 이온빔(10)의 위치별 빔 커런트가 다를 경우, 이를 실시간으로 제어하여 상기 기판(40)에 기준치의 이온량으로 균일하게 도핑되도록 한다.
이와 같이, 상기 도핑량 측정부(400)가 상기 기판(40)과 동일 면에서 실시간으로 상기 이온빔(10)에 포함된 상기 이온(20)의 도핑량을 측정하고, 상기 이온빔 제어부(500)가 상기 도핑량에 따라 상기 이온 소스부(100)와 상기 빔커런트 보정부(300)를 실시간으로 제어함으로써, 상기 이온빔(10)의 이온(20)이 상기 기판(40)에 도핑될 때, 발생될 수 있는 도핑 불량을 방지할 수 있다.
상기 도핑 불량은 상기 기판(40)의 도핑량이 불균일하거나, 상기 도핑량이 기준치와 다를 경우에 발생될 수 있다. 이와 같은 도핑 불량이 발생될 경우, 사용자는 도핑된 상기 기판(40)에서 원하는 전기적인 특성을 얻을 수 없다. 만약에, 상기 기판(40)이 TFT 기판일 경우, 상기 도핑 불량은 이를 포함한 액정표시장치의 표 시 불량을 발생시킬 수 있다.
또한, 상기 이온 도핑 장치(1000)는 도핑된 상기 기판(40)에 전기적인 특성 이상이 발생될 경우, 상기 도핑량 측정부(400)에서 측정된 도핑량을 통해 불량 위치를 추적할 수 있다. 이럴 경우, 상기 기판(40)은 불량 위치에 대해서 재처리하여 정상으로 사용할 수도 있다.
한편, 상기 이온 도핑 장치(1000)는 제1 및 제2 측정셀 고정부(700, 800)와 이동 장치(900)를 더 포함한다. 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부(700, 800)는 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들을 각각 고정한다. 상기 이동 장치(900)는 상기 기판 고정부(200)와 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)들을 동시에 이동시키는 역할을 한다.
도 4는 도 2에 도시된 제1 및 제2 측정셀들 중 어느 하나를 구체적으로 나타낸 측면도이다.
본 실시예에서, 제1 및 제2 측정셀들의 각각은 서로 동일한 구조로 되어 있으므로, 이들 중 상기 제1 측정셀을 대표하여 설명하고자 한다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 제1 측정셀(410)은 외장부(412), 이온 감지부(414) 및 전압 발생부(416)를 포함한다.
상기 외장부(412)는 상기 제1 측정셀(410)의 외부 형상을 유지하면서, 상기 이온 감지부(414)와 상기 전압 발생부(416)를 수납하는 역할을 한다. 상기 외장부(412)는 일면이 노출된다. 이는, 이온빔(10)의 이온(20)이 외부로부터 상기 외장부(412)의 내부로 유입되도록 하기 위해서이다. 이때, 상기 외장부(412)는 상기 일 면에 개구부가 형성될 수도 있고, 복수 개의 슬릿들이 형성될 수도 있다.
상기 이온 감지부(414)는 상기 외장부(412)의 노출된 일면에 대응해서 배치된다. 상기 이온 감지부(414)는 유입되는 상기 이온(20)의 양, 즉 이온량을 감지한다. 상기 이온 감지부(414)는 상기 이온(20)을 흡착하거나, 반응할 수 있는 금속 재질을 포함할 수 있다.
상기 전압 발생부(416)는 상기 이온 감지부(414)와 연결된다. 상기 전압 발생부(416)는 상기 이온량에 따라 서로 다른 전압(V)을 발생시킨다. 예를 들어, 상기 전압(V)은 직류 전압일 수 있다. 이와 달리, 상기 전압(V)은 교류 전압일 수 있다. 상기 전압(V)은 상기 이온량에 대하여 일차 함수적으로 비례할 수 있다. 이와 달리, 상기 전압(V)은 상기 이온량에 따라 일차 함수적으로, 반비례할 수도 있다.
이와 같이, 상기 제1 측정셀(410)은 유입되는 상기 이온량에 따라 서로 다른 상기 전압(V)을 발생시킴으로써, 상기 이온량을 수치적으로 확인할 수 있다.
도 5는 도 2에 도시된 이온빔 제어부의 기능을 개념적으로 나타낸 블록도이다.
도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 도핑량 측정부(400) 중 제1 측정셀(410)은 제1 측정치(MV1)를 출력하고, 제2 측정셀(420)은 제2 측정치(MV2)를 출력한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)는 도 4에서의 설명을 근거하여 전압으로 표시된다.
상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)는 실질적으로 상기 이온빔(10)의 양 단부 에서 측정된 값이다. 이는, 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)이 기판(40)을 사이에 둔 상기 이온빔(10)의 양 단부에 배치되어 있기 때문이다.
이온빔 제어부(500)는 빔커런트 제어부(510) 및 이온량 제어부(420)를 포함한다. 상기 빔커런트 제어부(510)는 동일한 이온빔(10)에 따른 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)의 제1 차이를 빔커런트 보정부(300)에 피드백한다.
만약에, 상기 제1 측정치(MV1)가 상기 제2 측정치(MV2)보다 높게 나타나면, 상기 빔커런트 보정부(300)는 상기 제1 측정셀(410)에 대응되는 자력 폴(310)들에 이전보다 낮은 세기의 자력을 인가한다. 또한, 상기 빔커런트 보정부(300)는 상기 제2 측정셀(420)에 대응되는 자력 폴(310)들에 이전보다 높은 세기의 자력을 인가한다.
또한, 상기 기판(40)에 대응되는 자력 폴(310)들에는 상기에서 인가된 자력에 대비하여 비례적으로 인가할 수 있다. 이는, 상기 이온빔(10)의 위치별 이온량이 일반적으로, 비례적인 특징을 가질 수 있기 때문이다. 이로써, 상기 이온빔(10)은 위치에 따라 균일한 빔 커런트를 가질 수 있다.
또한, 상기 제1 측정치(MV1)가 상기 제2 측정치(MV2)보다 높게 나타나면, 상기 빔커런트 보정부(300)는 상기의 경우와 반대로 자력을 인가하여 균일한 상기 이온빔(10)을 조사할 수 있다. 한편, 상기 제1 차이가 0으로 나타나면, 상기 이온빔(10)이 균일하게 조사되므로, 상기 빔커런트 제어부(510)는 상기 빔커런트 보정부(300)에 피드백하지 않을 수 있다.
한편, 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)가 상기 이온량에 따라 반비례적으 로 출력된다면, 상기의 경우와 반대로 자력을 인가할 수 있다.
상기 이온량 제어부(420)는 동일한 상기 이온빔(10)에 따른 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)의 평균(MVA)과 기설정된 기준치(SV)의 제2 차이를 이온 소스부(100)에 피드백한다. 여기서, 상기 이온량 제어부(420)에는 상기 기준치(SV)를 입력시키기 위한 기준치 입력부(522)가 연결될 수 있다.
만약에, 상기 평균(MVA)이 상기 기준치(SV)보다 상기 제2 차이만큼 많게 나타나면, 상기 이온 소스부(100) 중 가스 주입부(110)로부터 상기 제2 차이에 대응한 만큼 적게 반응 가스(30)를 주입한다.
이는, 상기 이온빔(10)의 이온(20)이 사용자 원하는 기준치(SV)보다 많은 양으로 상기 기판(40)에 도핑되고 있음을 의미한다. 반대로, 상기 평균(MVA)이 상기 기준치(SV)보다 상기 제2 차이만큼 적게 나타나면, 상기 이온 소스부(100) 중 가스 주입부(110)로부터 상기 제2 차이에 대응한 만큼 많게 반응 가스(30)를 주입한다. 여기서, 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)가 상기 이온량에 대하여 비례적인 경우를 나타내며, 그 반대일 경우에는 상기 반응 가스(30)를 반대의 양으로 주입할 수 있다.
한편, 상기 제2 차이가 0으로 나타나면, 상기 이온(20)이 상기 기준치(SV)와 동일한 양으로 도핑됨으로, 상기 이온량 제어부(420)는 상기 이온 소스부(100)에 피드백하지 않을 수 있다.
한편, 상기 빔커런트 제어부(510)와 상기 이온량 제어부(420)는 서로 연결될 수 있다. 즉, 상기 빔커런트 제어부(510)에서 먼저, 상기 이온빔(10)을 위치별로 균일화시킨 다음에, 상기 이온(20)의 양을 제어할 수 있다.
이와 같이, 상기 이온빔 제어부(500)가 상기 도핑량 측정부(400)의 상기 제1 측정셀(410)들과 상기 제2 측정셀(420)들로부터 측정된 상기 제1 측정치(MV1)들과 상기 제2 측정치(MV2)를 통해 상기 이온빔(10)을 실시간으로 제어함으로써, 상기 기판(40)에 항상 기준치(SV)의 상기 이온(20)을 위치에 따라 균일하게 도핑시킬 수 있다.
도 6은 도 2에 도시된 기판과 제1 및 제2 측정셀들의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
본 실시예에서는, 도핑량 측정부의 제1 측정셀들과 제2 측정셀들이 배치된 위치를 제외하고는 도 4 및 도 5의 구성과 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 이온빔(50)은 기판(60)의 단변과 평행한 방향을 따라 기판(60)에 스캔 조사된다. 즉, 상기 이온빔(50)은 단면적이 상기 기판(60)의 장변을 따라 길게 형성된다.
도핑량 측정부(430) 중 제1 측정셀(460)들은 상기 단변 중 제3 변(62)을 따라 일렬로 배치된다. 또한, 제2 측정셀(450)들은 상기 제3 변(62)에 대향하는 제4 변(64)을 따라 일렬로 배치된다.
이로써, 상기 이온빔(50)의 스캔 조사 구간은 상기 도 3에서보다 상대적으로 짧음에 따라, 상기 기판(60)에 상기 이온빔(50)이 조사되는 시간을 단축시킬 수 있다.
도 7은 도 1에 도시된 이동 장치와 제1 및 제2 측정셀 고정부의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 제1 및 제2 측정셀 고정부(700, 800)는 기판 고정부(200)에 고정되어 이동 장치(900)에 의해 상기 기판 고정부(200)와 동시에 이동된다.
상기 이동 장치(900)는 구동부(910) 및 동력 전달부(920)를 포함한다. 상기 구동부(910)는 외부 전원에 의해 회전 운동하는 구동 모터로 이루어진다. 상기 구동 모터는 정밀 제어가 가능한 서보 모터를 포함할 수 있다. 상기 구동부(910)는 구동축(912), 상기 구동축(912)에 고정되어 상기 회전 운동을 전달하기 위한 제1 풀리(914)를 포함한다.
상기 동력 전달부(920)는 회전축(921), 제2 풀리(922) 및 벨트(923)를 포함한다. 상기 회전축(921)은 외부 프레임에 고정되어 회전 운동을 한다. 상기 회전축(921)은 상기 기판 고정부(200)의 배면에 배치된다.
상기 제2 풀리(922)는 상기 회전축(921)에 고정되어 상기 회전축(921)과 같이 회전한다. 상기 벨트(923)는 상기 제1 및 제2 풀리(914, 922)에 연결되어 상기 구동 모터의 회전 운동을 그대로 상기 회전축(921)에 인가한다. 상기 벨트(923)는 일반적으로 사용되는 V-벨트로 이루어질 수 있다. 이럴 경우, 상기 제1 및 제2 풀리(914, 922)도 V-풀리로 이루어질 수 있다. 이와 달리, 상기 벨트(923)는 상기 회전 운동을 보다 정확하게 전달하기 위해 타이밍 벨트로 이루어질 수 있다. 이때에도 상기 제1 및 제2 풀리(914, 922)는 타이밍 벨트로 이루어질 수 있다.
한편, 상기 회전 운동이 보다 더 정확하게 인가하기 위하여 상기 벨트(923) 대신에, 체인(chain)을 사용하고, 상기 제1 및 제2 풀리(914, 922) 대신에, 스프라켓(sprocket)을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 동력 전달부(920)는 제1 기어(924) 및 제2 기어(925)를 더 포함한다. 상기 제1 기어(924)는 상기 회전축(921)에 고정된다. 또한, 상기 제2 기어(925)는 상기 제1 기어(924)로부터의 회전 운동을 직선 운동으로 전환하기 위해 상기 기판 고정부(200)의 배면에 고정된다. 즉, 상기 제1 기어(924)는 스퍼(spur) 기어로 이루어지고, 상기 제2 기어(925)는 랙(rack) 기어로 이루어질 수 있다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부(700, 800)가 상기 기판 고정부(200)에 고정되며, 상기 이동 장치(900)가 하나의 상기 구동부(910)와 하나의 상기 동력 전달부(920)를 통해 상기 기판 고정부(200)를 이동시킴으로써, 그 구조를 단순화시킬 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 이동 장치와 제1 및 제2 측정셀 고정부의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, 제1 및 제2 측정셀 고정부(710, 810)는 기판 고정부(210)에 분리되며, 별도로 관리된다.
상기 이동 장치(930)는 구동부(940)와 제1 및 제2 및 제3 동력 전달부(950, 960, 970)를 포함한다. 상기 구동부(940)는 회전 운동하는 하나의 구동 모터로 이루어진다. 여기서, 상기 제1 및 제2 및 제3 동력 전달부(950, 960, 970)는 도 7의 동력 전달부(도 7의 920)와 그 전달하는 대상물이 다르다는 것을 제외하고는 동일 한 구성을 가지므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 제1 동력 전달부(950)는 상기 제1 측정셀 고정부(710)에 동력을 전달한다. 상기 제2 동력 전달부(960)는 상기 제2 측정셀 고정부(810)에 동력을 전달한다. 상기 제3 동력 전달부(970)는 상기 기판 고정부(210)에 동력을 전달한다. 상기 제1, 제2 및 제3 동력 전달부(950, 960, 970)는 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부(710, 810)와 상기 기판 고정부(210)를 동일한 속도로 동시에 이동시키기 위해 동일한 동력을 전달하는 구조를 갖는다.
구체적으로, 상기 구동부(940)는 구동축(942)에 하나의 제1 풀리(944)가 고정된다. 상기 제1, 제2 및 제3 동력 전달부(950, 960, 970)는 상기 제1 측정셀 고정부(710), 상기 제2 측정셀 고정부(810) 및 상기 기판 고정부(210)에 대응되는 외부 프레임에 고정된 제1, 제2 및 제3 회전축(951, 961, 971)과 상기 제1, 제2 및 제3 회전축(951, 961, 971)에 고정되어 상기 제1 풀리(944)에 벨트 연결된 동일한 크기의 제2, 제3 및 제4 풀리(952, 962, 972)를 더 포함한다.
또한, 상기 제1, 제2 및 제3 동력 전달부(950, 960, 970)는 상기 제1, 제2 및 제3 회전축(951, 961, 971)에 고정된 동일한 크기의 제1, 제2 및 제3 스퍼 기어(953, 963, 973)와 상기 제1, 제2 및 제3 스퍼 기어(953, 963, 973)에 결합되도록 상기 제1 측정셀 고정부(710), 상기 제2 측정셀 고정부(810) 및 상기 기판 고정부(210)에 배치된 동일한 크기의 제1, 제2 및 제3 랙 기어(954, 964, 974)를 더 포함한다.
이와 같이, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부(710, 810)가 상기 기판 고정 부(210)와 분리되면서 상기 이동 장치(930)에 의해 동일한 속도로 동시에 상기 기판 고정부(210)와 이동됨으로써, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부(710, 810)의 유지 보수 관리를 용이하게 할 수 있다.
도 9는 도 1에 도시된 이동 장치와 제1 및 제2 측정셀 고정부의 또 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
본 실시예에서, 이동 장치는 실린더를 이용한다는 것을 제외하고는 도 7의 구조와 동일하므로, 중복되는 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 9를 참조하면, 제1 및 제2 측정셀 고정부(720, 820)는 기판 고정부(220)에 고정되며, 상기 기판 고정부(220)는 실린더로 이루어진 구동부(990)를 갖는 이동 장치(980)에 의해 이동된다.
상기 구동부(990)는 직선 운동을 한다. 상기 구동부(990)는 동력 전달부(995)에 의해 직접적으로, 상기 기판 고정부(220)에 전달된다. 상기 구동부(990)에는 외부로부터 압력을 인가하기 위하여 양 단에 제1 및 제2 인가 라인(992, 994)이 연결된다.
상기 제1 및 제2 인가 라인(992, 994)에는 에어 및 오일 중 어느 하나가 인가될 수 있다. 여기서, 상기 에어가 인가되는 경우의 상기 구동부(990)를 공압 타입이라고 하고, 상기 오일이 인가되는 경우를 유압 타입이라고 한다. 일반적으로, 상기 공압 타입은 상대적으로 작은 힘을 필요로 할 경우에 사용될 수 있고, 상기 유압 타입은 상대적으로 큰 힘을 필요로 할 경우에 사용될 수 있다.
상기 동력 전달부(995)는 상기 구동부(990)에서 직선 왕복 운동하는 실린더 로드(996) 및 상기 실린더 로드(996)와 상기 기판 고정부(220)를 연결 고정하는 고정부(997)를 포함한다.
이와 달리, 도 8에서와 같이, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부(720, 820)가 상기 기판 고정부(220)에 분리될 경우에도, 상기 동력 전달부(995)를 세 개로 구성하여 동일한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 상기 이동 장치(980)는 자체적으로 직선 운동을 하는 실린더로 이루어진 구동부(990)를 포함함으로써, 별도의 구동 방향을 전환할 필요 없이 간단하게 할 수 있다. 또한, 상기 이동 장치(980)는 구성 요소가 단순하여 외관상 보기 좋게 구성할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 도핑 방법을 나타낸 순서도이다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이온 도핑은 먼저, 반응 가스(30)로부터 이온빔(10)을 발생시킨다(S10).
이어, 상기 이온빔(10)의 위치별 빔 커런트를 측정 및 보정하여 상기 이온빔(10)을 기본적으로, 균일화시킨다(S20). 이어, 상기 이온빔(10)을 기판(40)에 조사하면서 도핑된 이온(20)의 도핑량을 실시간으로 측정한다(S30).
여기서, 상기 이온(20)의 도핑량을 측정하는 단계(S30)는 상기 기판(40) 중 상기 이온빔(10)의 스캔 방향에 평행한 제1 변(42)에서 제1 측정셀(410)들을 이용해 측정하여 제1 측정치(MV1)를 출력하는 단계(S32)와 상기 기판(40) 중 상기 제1 변(42)에 대향하는 제2 변(44)에서 제2 측정셀(420)들을 이용해 측정하여 제2 측정치(MV2)를 출력하는 단계(S34)를 포함한다.
마지막으로, 상기 측정된 도핑량에 따라 상기 이온빔(10)의 빔 커런트를 제어한다(S40). 본 단계(S40)에서는 동일한 상기 이온빔(10)에 따른 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)의 차이를 통해 상기 이온빔(10)의 빔 커런트를 실시간으로 균일화시킨다.
먼저, 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)가 서로 다르다면, 상기 이온빔(10)의 빔 커런트를 균일화시키는 단계(S20)로 피드백된다(S45). 구체적으로, 상기 이온빔(10)에는 위치에 따라 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)에 반비례적인 자력을 인가한다.
즉, 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2) 중 높은 측정치의 측정셀에 대응되는 상기 이온빔(10)에는 이전보다 낮은 자력을 인가한다. 또한, 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2) 중 낮은 측정치의 측정셀에 대응되는 상기 이온빔(10)에는 이전보다 높은 자력을 인가한다. 또한, 상기 제1 및 제2 측정셀(410, 420)의 사이에 대응되는 상기 이온빔(10)에는 상기 높은 측정치와 상기 낮은 측정치에 인가된 자력을 직선 연결한 자력을 순차적으로 인가할 수 있다.
다음으로, 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)가 동일한 경우에는 상기와 같이, 상기 이온빔(10)의 빔 커런트를 균일화시키는 단계(S20)로 피드백할 필요성은 없다.
이와 동시에, 상기 빔 커런트를 제어하면서(S40) 상기 이온빔(10)의 이온량을 조절한다(S50). 본 단계(S40)에서는 동일한 상기 이온빔(10)에 따른 상기 제1 및 제2 측정치(MV1, MV2)의 평균(MVA)과 기설정된 기준치(SV)의 차이를 통해 상기 이온빔(10)의 이온량을 실시간으로 제어한다.
먼저, 상기 평균(MVA)과 상기 기준치(SV)가 다르다면, 상기 이온빔(10)을 발생시키는 단계(S10)로 피드백된다(S55). 구체적으로, 상기 이온빔(10)의 이온량을 조절하여 상기 평균(MVA)이 상기 기준치(SV)에 도달하도록 한다.
즉, 상기 평균(MVA)이 상기 기준치(SV)보다 높으면, 상기 이온빔(10)을 발생시키는 상기 반응 가스(30)의 양을 감소시켜 상기 이온량을 적게 발생시킨다. 또한, 상기 평균(MVA)이 상기 기준치(SV)보다 낮으면, 상기 반응 가스(30)의 양을 증가시켜 상기 이온량을 많이 발생시킨다.
다음으로, 상기 평균(MVA)과 상기 기준치(SV)가 동일한 경우에는 상기와 같이, 상기 이온빔(10)을 발생시킬 단계(S10)로 피드백될 필요성은 없다.
이와 같이, 상기 기판(40)에 상기 이온빔(10)의 이온(20)을 도핑시, 상기 이온빔(10)의 빔 커런트와 이온량을 실시간으로 제어함으로써, 상기 기준치(SV)의 상기 이온(20)을 상기 기판(40)의 위치별로 균일하게 도핑시킬 수 있다.
이와 같은 이온 도핑 장치 및 이의 도핑 방법에 따르면, 본 발명의 이온 도핑 장치는 도핑량 측정부가 기판과 동일 면에서 실시간으로 기판에 도핑된 이온의 도핑량을 측정하고, 도핑량에 따라 이온 소스부와 빔커런트 보정부를 제어하는 이온빔 제어부를 더 포함함으로써, 이온빔의 이온이 기판에 도핑될 때, 실시간으로 이온빔의 빔 커런트와 이온량을 제어할 수 있다. 이로써, 기판에 이온이 도핑 시, 발생될 수 있는 도핑 불량을 방지할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (22)

  1. 이온빔을 발생시키는 이온 소스부;
    상기 이온빔이 스캔 조사되어 이온이 도핑되는 기판을 고정하는 기판 고정부;
    상기 이온 소스부와 상기 기판 고정부 사이에서 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 보정하며, 상기 이온빔을 감싸며 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 균일하게 하는 복수의 자력 폴들을 포함하는 빔커런트 보정부;
    상기 기판과 동일 면상에 배치되어 상기 기판 중 상기 이온빔의 스캔 방향에 평행한 제1 변을 따라 배치되어 상기 이온의 도핑량에 따라 변화하는 제1 측정치를 출력하는 복수의 제1 측정셀들 및 상기 기판 중 상기 제1 변에 대향하는 제2 변을 따라 배치되어 상기 이온의 도핑량에 따라 변화하는 제2 측정치를 출력하는 복수의 제2 측정셀들을 포함하며, 상기 이온의 도핑량을 실시간으로 측정하는 도핑량 측정부;
    상기 도핑량 측정부와 연결되며, 상기 도핑량에 따라 상기 이온 소스부와 상기 빔커런트 보정부를 제어하며, 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 제1 차이를 상기 빔커런트 보정부에 피드백하는 빔커런트 제어부 및 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 평균과 기설정된 기준치의 제2 차이를 상기 이온 소스부에 피드백하는 이온량 제어부를 포함하는 이온빔 제어부; 및
    상기 빔커런트 보정부와 상기 기판 고정부 사이에 배치되어, 상기 이온이 상기 기판에 도핑되기 전에, 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트가 균일화되도록 상기 이온빔을 스캔하여 상기 빔커런트 보정부에 피드백하는 빔스캔부를 포함하는 이온 도핑 장치.
  2. 삭제
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 측정셀들은 상기 스캔 방향과 평행한 상기 기판의 중심축을 기준으로 서로 대칭인 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1 및 제2 측정치는 전압으로 출력되는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 복수의 자력 폴들은 상기 이온빔을 감싸며 상기 제1 차이에 따라 자력이 다르게 인가되어 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 균일하게 하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 이온 소스부는
    상기 제2 차이에 따라 반응 가스를 다른 양으로 주입하는 가스 주입부;
    상기 반응 가스와 반응하여 이온을 발생시키는 이온 발생부; 및
    상기 이온을 질량에 따라 분리하여 상기 이온빔을 발생시키는 이온빔 발생부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 측정셀들을 각각 고정하는 제1 및 제2 측정셀 고정부; 및
    상기 기판 고정부와 상기 제1 및 제2 측정셀을 동시에 이동시키는 이동 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부는 상기 기판 고정부에 고정되며,
    상기 이동 장치는
    구동부; 및
    상기 구동부의 동력을 전달하여 상기 기판 고정부를 상기 스캔 방향의 반대 방향으로 이동시키는 동력 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 구동부는 구동 모터 및 실린더 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부는 상기 기판 고정부와 분리되며,
    상기 이동 장치는
    구동부; 및
    상기 구동부의 동력을 전달하여 상기 제1 및 제2 측정셀 고정부와 상기 기판 고정부를 상기 스캔 방향의 반대 방향으로 각각 동시에 이동시키는 제1, 제2 및 제3 동력 전달부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 장치.
  15. 이온빔을 발생시키는 단계;
    상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 측정 및 보정하여 상기 이온빔을 균일화시키는 단계;
    상기 이온빔을 기판에 스캔 조사하면서 상기 기판 중 상기 이온빔의 스캔 방향에 평행한 제1 변에서 측정하여 제1 측정치를 출력하는 단계 및 상기 기판 중 상기 제1 변에 대향하는 제2 변에서 측정하여 제2 측정치를 출력하는 단계를 포함하는 이온의 도핑량을 실시간으로 측정하는 단계;
    상기 측정된 도핑량에 따라 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 제어하는 단계; 및
    상기 측정된 도핑량에 따라 상기 이온빔의 이온량을 제어하는 단계를 포함하는 이온 도핑 방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제15항에 있어서, 상기 이온빔의 위치별 빔커런트를 제어하는 단계는 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 차이를 통해 상기 이온빔의 위치별 빔 커런트를 실시간으로 균일화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 이온빔의 빔 커런트를 균일화시키는 단계는
    상기 이온빔 중 상기 도핑량이 많이 측정된 위치에는 이전보다 낮은 세기의 자력를 인가하는 단계; 및
    상기 이온빔 중 상기 도핑량이 적게 측정된 위치에는 이전보다 높은 세기의 자력을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 방법.
  20. 제15항에 있어서, 상기 이온빔의 이온량을 제어하는 단계는 동일한 상기 이온빔에 따른 상기 제1 및 제2 측정치의 평균과 기설정된 기준치의 차이를 통해 상기 이온빔의 이온량을 실시간으로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 이온빔의 이온량을 조절하는 단계는
    상기 평균이 상기 기준치보다 낮으면 상기 이온량을 많이 발생시키는 단계; 및
    상기 평균이 상기 기준치보다 높으면 상기 이온량을 적게 발생시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온 도핑 방법.
  22. 삭제
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