KR101575323B1 - 다수의 주입들을 위해 기판들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법 - Google Patents
다수의 주입들을 위해 기판들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101575323B1 KR101575323B1 KR1020147033116A KR20147033116A KR101575323B1 KR 101575323 B1 KR101575323 B1 KR 101575323B1 KR 1020147033116 A KR1020147033116 A KR 1020147033116A KR 20147033116 A KR20147033116 A KR 20147033116A KR 101575323 B1 KR101575323 B1 KR 101575323B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- origin
- ions
- implant
- mask
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 123
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 239000007943 implant Substances 0.000 title claims description 56
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 78
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 21
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 abstract description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 19
- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract description 6
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 abstract 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 22
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 5
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010012735 Diarrhoea Diseases 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012864 cross contamination Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009760 electrical discharge machining Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010849 ion bombardment Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/317—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
- H01J37/3171—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/30—Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
- H01J37/304—Controlling tubes by information coming from the objects or from the beam, e.g. correction signals
- H01J37/3045—Object or beam position registration
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/266—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
- H01J2237/30—Electron or ion beam tubes for processing objects
- H01J2237/317—Processing objects on a microscale
- H01J2237/31701—Ion implantation
- H01J2237/31706—Ion implantation characterised by the area treated
- H01J2237/3171—Ion implantation characterised by the area treated patterned
- H01J2237/31711—Ion implantation characterised by the area treated patterned using mask
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
연속 프로세스 단계들, 예컨대 이온 주입 단계들 동안 기판들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 기판(300) 위에 주입된 영역들(302)이 생성된다. 주입후에, 주입된 영역들의 이미지가 획득되고, 및 주입된 영역들 중 적어도 하나에 대한 알려진 관련성으로 기판 상에 기점(310)이 제공된다. 열적 어닐링 프로세스가 기판들상에서 수행되어 주입된 영역들은 더 이상 가시적이지 않지만 기점은 계속 가시적이다. 기점의 위치는 주입된 영역들에 대하여 패턴 마스크들을 적절하게 정렬시키기 위해서 다운스트림 프로세스 단계들에서 사용될 수 있다. 기판의 임의의 이온 주입이 수행되기 전에 기점은 또한 기판에 적용될 수 있다. 기판의 에지 또는 코너에 대하여 기점의 위치는 다운스트림 프로세스 단계들 동안 정렬시키기 위해 사용될 수 있다. 다른 실시예들이 설명되고 청구된다.
Description
본 발명의 실시예들은 기판 프로세싱 분야에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 연속 주입 동작들, 예컨대 이온 주입 동작들을 수행하기 위해 기판들을 정렬시키기 위한 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.
이온 주입(Ion implantation)은 웨이퍼 또는 다른 기판과 같은 작업물(workpiece)로 도전성 변경 불순물(conductivity-altering impurity)들을 도입하기 위한 표준 기술이다. 희망하는 불순물 재료(impurity material)는 이온 소스로 이온화되고, 이온들은 미리 규정된 에너지의 이온 빔을 형성하기 위해 가속되고, 그리고 이온 빔은 작업물 표면에 향하게 된다. 빔의 활성 이온(energetic ion)들은 작업물 재료의 벌크(bulk)안으로 침투하고 그리고 희망하는 도전성의 영역을 형성하기 위해서 작업물 재료의 결정질 격자(crystalline lattice)안에 박힌다.
솔라셀(solar cell)들은 실리콘 작업물들을 사용하는 장치의 일 예이다. 고성능 솔라 셀들의 제조 또는 생산에 대한 어느 정도의 절감된 비용 또는 고성능 태양 전지들에 대한 어느 정도의 효율 개선은 솔라 셀들의 구현에 긍정적인 영향을 가져올 수 있고 결과적으로 이 청정 에너지 기술의 폭넓은 유용성을 증강시킬 것이다.
솔라 셀들은 다른 반도체 디바이스들을 위해 이용된 것과 동일한 처리들을 이용하여 전형적으로 제조되며, 그리고 그것들은 흔히 기판 물질로서 실리콘을 이용한다. 반도체 솔라 셀은 내장 전기장(in-built electric field)을 갖는 간단한 장치이고, 이 내장 전기장은 반도체 물질에서의 광자들의 흡수를 통해 발생된 전하 캐리어(charge carrier)들을 분리시킨다. 이 전기장은 반도체 물질의 차등 도핑에 의해 생성되는 p-n 접합(다이오드)의 형성을 통해 전형적으로 생성된다. 반도체 기판의 일부를 반대 극성의 불순물들로 도핑하는 것은 광을 전기로 변환하는 광발전 디바이스(photovoltaic device)로서 이용될 수 있는 p-n 접합을 형성한다.
솔라 셀들 형성하기 위해서, 패턴화된 도핑 단계들이 자주 요구된다. 이런 패턴화된 구조들은 전형적으로 전통적인 리소그래피 (또는 하드 마스크들) 및 열의 확산을 이용하여 이루어진다. 대안은 전통적인 리소그래피 마스크(lithographic mask)와 함께 주입을 사용하는 것이며, 이는 그런 다음 도펀트 활성화전에 용이하게 제거될 수 있다. 또한 다른 대안은 컨택(contact)들을 위해 고 도핑된 영역을 정의하기 위해 주입기에 섀도우 마스크 또는 스텐실 마스크를 사용하는 것이다. 모든 이들 기술들은 빔라인에 또는 기판위에 직접 위치된 고정된 마스크 층을 활용한다.
모든 이들 기술들은 상당한 단점들을 가진다. 예를 들어, 그것들은 전부 이온 주입동안에 마스크로부터 분산된 재료들과의 교차 오염 및 마스크를 기판과 정렬하는 것과 같은 솔라 웨이퍼들의 특별한 핸들링과 관련된 제한들에 시달린다.
결과적으로, 패턴을 기판위에 도핑하기 위해 요구되는 비용 및 노력을 줄이기 위한 수고들이 행해져 왔다. 일부 노력들이 비용 및 프로세싱 시간을 줄이는데 성공하였으나, 종종 이들 절감들은 감소된 패턴 정확성의 대가에서 온다. 기판 패터닝 프로세스들에서, 그러나, 후속 프로세스 단계들이 이 정확성에 의존하기 때문에 패턴 마스크들은 매우 정확하게 정렬되어야 한다.
따라서, 후속 프로세스 단계들 동안에 마스크들이 정확하게 위치되도록 적절한 정확성을 유지하면서 패터닝 프로세스 단계들의 수 및 복잡도가 감소되는 솔라 셀들을 생성하기 위한 신뢰할 수 있고, 감소된 비용 기술에 대한 요구가 있다. 주로 솔라 셀들의 생산에 관한 것이지만, 이런 기술들은 다른 도핑 애플리케이션들에 또한 적용 가능할 것이다.
솔라셀(solar cell)들은 실리콘 작업물들을 사용하는 장치의 일 예이다. 고성능 솔라 셀들의 제조 또는 생산에 대한 어느 정도의 절감된 비용 또는 고성능 태양 전지들에 대한 어느 정도의 효율 개선은 솔라 셀들의 구현에 긍정적인 영향을 가져올 수 있고 결과적으로 이 청정 에너지 기술의 폭넓은 유용성을 증강시킬 것이다.
솔라 셀들은 다른 반도체 디바이스들을 위해 이용된 것과 동일한 처리들을 이용하여 전형적으로 제조되며, 그리고 그것들은 흔히 기판 물질로서 실리콘을 이용한다. 반도체 솔라 셀은 내장 전기장(in-built electric field)을 갖는 간단한 장치이고, 이 내장 전기장은 반도체 물질에서의 광자들의 흡수를 통해 발생된 전하 캐리어(charge carrier)들을 분리시킨다. 이 전기장은 반도체 물질의 차등 도핑에 의해 생성되는 p-n 접합(다이오드)의 형성을 통해 전형적으로 생성된다. 반도체 기판의 일부를 반대 극성의 불순물들로 도핑하는 것은 광을 전기로 변환하는 광발전 디바이스(photovoltaic device)로서 이용될 수 있는 p-n 접합을 형성한다.
솔라 셀들 형성하기 위해서, 패턴화된 도핑 단계들이 자주 요구된다. 이런 패턴화된 구조들은 전형적으로 전통적인 리소그래피 (또는 하드 마스크들) 및 열의 확산을 이용하여 이루어진다. 대안은 전통적인 리소그래피 마스크(lithographic mask)와 함께 주입을 사용하는 것이며, 이는 그런 다음 도펀트 활성화전에 용이하게 제거될 수 있다. 또한 다른 대안은 컨택(contact)들을 위해 고 도핑된 영역을 정의하기 위해 주입기에 섀도우 마스크 또는 스텐실 마스크를 사용하는 것이다. 모든 이들 기술들은 빔라인에 또는 기판위에 직접 위치된 고정된 마스크 층을 활용한다.
모든 이들 기술들은 상당한 단점들을 가진다. 예를 들어, 그것들은 전부 이온 주입동안에 마스크로부터 분산된 재료들과의 교차 오염 및 마스크를 기판과 정렬하는 것과 같은 솔라 웨이퍼들의 특별한 핸들링과 관련된 제한들에 시달린다.
결과적으로, 패턴을 기판위에 도핑하기 위해 요구되는 비용 및 노력을 줄이기 위한 수고들이 행해져 왔다. 일부 노력들이 비용 및 프로세싱 시간을 줄이는데 성공하였으나, 종종 이들 절감들은 감소된 패턴 정확성의 대가에서 온다. 기판 패터닝 프로세스들에서, 그러나, 후속 프로세스 단계들이 이 정확성에 의존하기 때문에 패턴 마스크들은 매우 정확하게 정렬되어야 한다.
따라서, 후속 프로세스 단계들 동안에 마스크들이 정확하게 위치되도록 적절한 정확성을 유지하면서 패터닝 프로세스 단계들의 수 및 복잡도가 감소되는 솔라 셀들을 생성하기 위한 신뢰할 수 있고, 감소된 비용 기술에 대한 요구가 있다. 주로 솔라 셀들의 생산에 관한 것이지만, 이런 기술들은 다른 도핑 애플리케이션들에 또한 적용 가능할 것이다.
이 요약은 이하에의 상세한 설명에서 추가로 설명되는 엄선한 개념들을 간략화된 형태로 소개하기 위해 제공된다. 이 요약은 청구된 내용의 주요 특징들 또는 핵심 특징들을 식별하도록 의도되지 않으며, 또한 청구된 내용의 범위를 결정하는데 보조수단으로서 의도되지도 않는다.
프로세싱 기판들, 예컨대 솔라 셀들을 생성하기 위한 개선된 장치들 및 방법들이 개시된다. 기판 위에 도핑된 영역들이 생성된다. 기점 마커(fiducial marker)가 상기 도핑된 영역들의 적어도 하나에 인접하여 생성될 수 있다. 그런 다음 상기 기점 마커의 시각적 인식이 주입된 정확한 영역들을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 이 정보는 그런 다음 후속 프로세스 단계들에서 사용될 수 있고 정렬을 유지하거나 또는 획득한다. 후속 프로세스 단계들의 예들은 추가의 주입 단계들, 스크린 프린팅(screen printing) 단계들, 금속화(metallization) 단계들, 레이저 프로세싱 단계들, 또는 다른 유사한 프로세스들을 포함할 수 있다. 상기 정렬 위치에 대한 정보는 하나 이상의 상기 프로세스 파라미터들을 수정하기 위해서 뒤쪽(backward) (예를 들어, 상기 주입기로) 또는 앞쪽(forward) (예를 들어, 다른 프로세싱 툴들로)에 제공될 수 있다. 이들 기술들은 또한 다른 이온 주입기 애플리케이션들에 사용될 수 있다.
도핑 패턴들의 정렬에 관한 개시된 장치들 및 방법들은 이온 주입을 이용하여 솔라 셀들을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 이온 주입 특징부(feature)들은 상기 재료 조성물 및 구조에 변화들 때문에 주입 후에 가시적일 수 있다. 그러나, 결정 손상을 교정하기 위해 그리고 상기 주입된 도펀트 종들을 활성화하기 위해 채용된 열 어닐링 프로세스 후에는, 상기 주입 특징부들은 더 이상 가시적이 아닐 수 있다. 따라서, 상기 후속 프로세스 단계들이 상기 선행 주입들과 상기 기판상의 동일한 위치들에 향하는 것을 보장하기 위해서 후속 프로세싱 단계들 동안에 프로세싱 장비의 정렬을 가능하게 하기 위해서 상기 기판위에 기점 마크(fiducial mark)가 배치될 수 있다.
기판을 프로세싱하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하는 단계; 상기 주입 특징부의 위치를 결정하는 단계; 마스크의 위치를 기점(fiducial)과 정렬시키기 위해서 조정하는 단계로서 그렇게 함으로써 상기 마스크를 상기 주입 특징부와 정렬시키는, 상기 조정 단계; 및 상기 마스크를 통하여 상기 기판으로 이온들을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
기판을 프로세스 하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하는 단계; 상기 주입 특징부의 위치를 결정하는 단계; 상기 기판위에 기점을 상기 주입 특징부에 대하여 알려진 위치에 배치하는 단계; 후속 프로세싱 단계에서 상기 기점의 위치를 감지하는 단계; 및 상기 후속 프로세싱 단계 동안에 상기 주입 특징부와 정렬하기 위하여 상기 기점의 위치를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
작업물들을 주입하기 위한 장치가 개시된다. 상기 장치는 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하기 위한 이온 주입기, 상기 기판 위에 기점의 위치를 검출하기 위한 검출기, 및 상기 기점의 위치를 결정하고; 마스크의 위치를 상기 기점과 정렬시키기 위해서 조정하고 그렇게 함으로써 상기 마스크를 정렬시키고; 및 상기 이온 주입기를 이용하여 상기 마스크를 통하여 상기 기판으로 이온들을 주입하기 위한 명령들을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다.
광학적으로 가시적인 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하는 단계; 상기 기판을 열적 어닐링하는 단계를 포함하되, 상기 열적 어닐링은 상기 주입 특징부를 광학적으로 가시적이지 않게 하고, 상기 열적 어닐링 후에 상기 기판 위 기점은 광학적으로 가시적인, 상기 어닐링하는 단계; 마스크의 위치를 기점과 정렬시키기 위해서 조정하는 단계로서 그렇게 함으로써 상기 마스크를 상기 주입 특징부와 정렬시키는, 상기 조정하는 단계; 및 이온들을 상기 마스크를 통하여 상기 기판으로 주입하는 단계를 포함하는 기판을 프로세싱하는 방법이 개시된다.
프로세싱 기판들, 예컨대 솔라 셀들을 생성하기 위한 개선된 장치들 및 방법들이 개시된다. 기판 위에 도핑된 영역들이 생성된다. 기점 마커(fiducial marker)가 상기 도핑된 영역들의 적어도 하나에 인접하여 생성될 수 있다. 그런 다음 상기 기점 마커의 시각적 인식이 주입된 정확한 영역들을 식별하기 위해 사용될 수 있다. 이 정보는 그런 다음 후속 프로세스 단계들에서 사용될 수 있고 정렬을 유지하거나 또는 획득한다. 후속 프로세스 단계들의 예들은 추가의 주입 단계들, 스크린 프린팅(screen printing) 단계들, 금속화(metallization) 단계들, 레이저 프로세싱 단계들, 또는 다른 유사한 프로세스들을 포함할 수 있다. 상기 정렬 위치에 대한 정보는 하나 이상의 상기 프로세스 파라미터들을 수정하기 위해서 뒤쪽(backward) (예를 들어, 상기 주입기로) 또는 앞쪽(forward) (예를 들어, 다른 프로세싱 툴들로)에 제공될 수 있다. 이들 기술들은 또한 다른 이온 주입기 애플리케이션들에 사용될 수 있다.
도핑 패턴들의 정렬에 관한 개시된 장치들 및 방법들은 이온 주입을 이용하여 솔라 셀들을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 이온 주입 특징부(feature)들은 상기 재료 조성물 및 구조에 변화들 때문에 주입 후에 가시적일 수 있다. 그러나, 결정 손상을 교정하기 위해 그리고 상기 주입된 도펀트 종들을 활성화하기 위해 채용된 열 어닐링 프로세스 후에는, 상기 주입 특징부들은 더 이상 가시적이 아닐 수 있다. 따라서, 상기 후속 프로세스 단계들이 상기 선행 주입들과 상기 기판상의 동일한 위치들에 향하는 것을 보장하기 위해서 후속 프로세싱 단계들 동안에 프로세싱 장비의 정렬을 가능하게 하기 위해서 상기 기판위에 기점 마크(fiducial mark)가 배치될 수 있다.
기판을 프로세싱하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하는 단계; 상기 주입 특징부의 위치를 결정하는 단계; 마스크의 위치를 기점(fiducial)과 정렬시키기 위해서 조정하는 단계로서 그렇게 함으로써 상기 마스크를 상기 주입 특징부와 정렬시키는, 상기 조정 단계; 및 상기 마스크를 통하여 상기 기판으로 이온들을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
기판을 프로세스 하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하는 단계; 상기 주입 특징부의 위치를 결정하는 단계; 상기 기판위에 기점을 상기 주입 특징부에 대하여 알려진 위치에 배치하는 단계; 후속 프로세싱 단계에서 상기 기점의 위치를 감지하는 단계; 및 상기 후속 프로세싱 단계 동안에 상기 주입 특징부와 정렬하기 위하여 상기 기점의 위치를 이용하는 단계를 포함할 수 있다.
작업물들을 주입하기 위한 장치가 개시된다. 상기 장치는 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하기 위한 이온 주입기, 상기 기판 위에 기점의 위치를 검출하기 위한 검출기, 및 상기 기점의 위치를 결정하고; 마스크의 위치를 상기 기점과 정렬시키기 위해서 조정하고 그렇게 함으로써 상기 마스크를 정렬시키고; 및 상기 이온 주입기를 이용하여 상기 마스크를 통하여 상기 기판으로 이온들을 주입하기 위한 명령들을 실행하는 프로세서를 포함할 수 있다.
광학적으로 가시적인 주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하는 단계; 상기 기판을 열적 어닐링하는 단계를 포함하되, 상기 열적 어닐링은 상기 주입 특징부를 광학적으로 가시적이지 않게 하고, 상기 열적 어닐링 후에 상기 기판 위 기점은 광학적으로 가시적인, 상기 어닐링하는 단계; 마스크의 위치를 기점과 정렬시키기 위해서 조정하는 단계로서 그렇게 함으로써 상기 마스크를 상기 주입 특징부와 정렬시키는, 상기 조정하는 단계; 및 이온들을 상기 마스크를 통하여 상기 기판으로 주입하는 단계를 포함하는 기판을 프로세싱하는 방법이 개시된다.
본 발명의 보다 나은 이해를 위하여, 참조로써 본 명세서에 통합된 첨부된 도면들에 대한 도면 번호가 제공된다.
도 1 은 빔-라인 이온 주입기의 블럭 다이어그램이다.
도면들 2a, 2b 및 2c는 복수개의 주입 영역들을 갖는 대표적인 기판의 제 1, 제 2 및 제 3 평면도이다;
도 3 은 기판위에 기점을 생성하기 위해 그리고 주입 영역들에 관한 이미지 정보를 획득하기 위한 시스템의 개략적인 표현이다;
도면들 4a 및 4b는 기점 마커, 및 복수개의 주입 사이트들을 포함하는 대표적인 기판의 제 1 및 제 2 평면도이다;
도면들 5a, 5b 및 5c는 기점 마커, 및 복수개의 주입 사이트들을 포함하는 대표적인 기판의 제 1, 제 2 및 제 3 평면도이다;
도 6은 본 발명에 따른 제 1 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 제 2 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명에 따른 제 3 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.
도 1 은 빔-라인 이온 주입기의 블럭 다이어그램이다.
도면들 2a, 2b 및 2c는 복수개의 주입 영역들을 갖는 대표적인 기판의 제 1, 제 2 및 제 3 평면도이다;
도 3 은 기판위에 기점을 생성하기 위해 그리고 주입 영역들에 관한 이미지 정보를 획득하기 위한 시스템의 개략적인 표현이다;
도면들 4a 및 4b는 기점 마커, 및 복수개의 주입 사이트들을 포함하는 대표적인 기판의 제 1 및 제 2 평면도이다;
도면들 5a, 5b 및 5c는 기점 마커, 및 복수개의 주입 사이트들을 포함하는 대표적인 기판의 제 1, 제 2 및 제 3 평면도이다;
도 6은 본 발명에 따른 제 1 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.
도 7은 본 발명에 따른 제 2 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.
도 8은 본 발명에 따른 제 3 대표적인 방법을 예시하는 플로우 차트이다.
개시된 장치들 및 방법들은 이온 주입기(ion implanter)와 연계하여 설명된다. 솔라 셀들의 이온 주입이 구체적으로 언급되지만, 주입기는 다른 작업물들 예컨대 반도체 웨이퍼들, 플랫 패널들, 또는 발광 다이오드들 (LEDs)과 사용될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 이하 설명된 특정 실시예들에 제한되지 않는다. 도 1 은 빔-라인 이온 주입기(200)의 블럭 다이어그램이다. 일 예로서, 빔-라인 이온 주입기 (200)는 솔라 기판 도핑을 위한 것일 수 있다. 당해 기술분야의 통상의 기술자들은 빔-라인 이온 주입기(200)가 이온들을 생성할 수 있는 빔-라인 이온 주입기들의 많은 예시들 중 단지 하나라는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 출원에서 설명된 장치들 및 방법들은 도 1의 빔-라인 이온 주입기(200)에 전적으로 제한되지 않는다. 추가하여, 이온 주입기는 “빔-라인” 디자인들에 한정되지 않고, 및 플라즈마 잠입, 플러드 또는 다른 플라즈마 소스 디자인들에 기반된 주입기들을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
일반적으로, 빔-라인 이온 주입기(200)는 이온 빔(281)을 형성하는 이온들을 발생시키기 위해 이온 소스(280)를 포함한다. 이온 소스 (280)는 이온 챔버 (283)에 공급된 공급 가스(feed gas)가 이온화되는 이온 챔버 (283)를 포함할 수 있다. 이 가스는 수소, 헬륨, 다른 희가스들, 산소, 질소, 비소, 붕소, 인, 알루미늄, 인듐, 갈륨, 안티모니, 카보레인, 알칸, 다른 큰 분자 화합물, 또는 다른 p형 또는 n형 도펀트들일 수 있거나 또는 수용 또는 포함할 수 있다. 생성된 이온들은 이온 빔 (281)를 형성하기 위해 일련의 추출 전극들에 의해 이온 챔버 (283)로부터 추출될 수 있다. 특별히, 이온들은 이온 챔버 (283), 억제 전극 (284) 및 그라운드 전극 (285)의 배출 개구에 의해 형성된 추출 전극의 부분에 의해 이온 챔버 (283)로부터 추출될 수 있다. 이온 빔(281)은 분해 개구(resolving aperture)(289)를 갖는 마스킹 전극(masking electrode)(288) 및 분해 자석(282)를 포함하는 질량 분석기(286)에 의해 질량 분석된다. 분해 자석 (282)은 이온 빔 (281)에서 이온들을 편향시켜서 특정한 도펀트 이온 종들과 관련된 희망하는 질량 대 전하 비율을 갖는 이온들만 분해 개구 (289)를 통과하여 지나간다. 희망하지 않는 이온 종들은 분해 개구(289)를 통과하지 못하고 이는 그것들이 마스킹 전극(288)에 의해 차단되기 때문이다.
희망하는 이온 종들의 이온들은 분해 개구(289)를 통과하여 각 보정기 자석(angle corrector magnet)(294)으로 향한다. 각 보정기 자석(294)은 희망하는 이온 종들의 이온들을 편향시키고 발산 이온으로부터의 이온 빔을 실질적으로 평행 이온 궤적들(parallel ion trajectories)을 가지는 리본 이온 빔(212)으로 변환시킨다. 일부 실시예들에 있어서, 빔-라인 이온 주입기(200)는 가속 또는 감속 유닛을 더 포함할 수 있다. 가속 및 감속 유닛들은 이온 빔 속도를 올리거나 속도를 내리기 위해 이온 주입 시스템들에서 사용된다. 속도 조절은 이온 빔의 대향 측면들 상에 배치된 전극들의 세트들에 전압 포텐셜들의 특정 조합들을 인가함으로써 성취된다. 이온 빔이 전극들 사이를 통과할 때, 이온 에너지들은 인가된 전압 포텐셜들에 의존하여 증가되거나 또는 감소된다. 이온 주입의 깊이는 주입 이온 빔의 에너지에 비례하기 때문에, 빔 가속은 깊은 이온 주입들을 수행할 때 바람직할 수 있다. 반대로, 얕은(shallow) 이온 주입들이 희망되면, 작업물로 주입 이온들 이동을 단지 짧은 거리만 보장하기 위해서 빔 감속이 수행된다. 예시된 실시예는 감속 유닛 (296)을 포함한다.
엔드 스테이션(end station)(211)은 리본 이온 빔(212)의 경로 내에 배치된 기판(138)과 같은 하나 이상의 작업물(workpiece)들을 지지하도록 구성된 플래튼(295)를 포함하여, 희망하는 종(species)의 이온들이 기판(138)으로 주입된다. 기판(138)은 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 솔라 셀등 일 수 있다. 엔드 스테이션(211)은 리본 이온 빔(212) 단면의 긴 차원에 수직으로 기판(138)을 이동시키기 위한 스캐너(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있고 그럼으로써 이온들을 기판(138)의 전체 표면 상에 분포시킬 수 있다. 비록 리본 이온 빔 (212)이 예시되었지만, 다른 실시예들은 스팟 빔(spot beam)을 제공할 수 있다. 이온 빔에 의해 횡단되는 전체 경로는 이온 주입 동안에 배기(evacuate)된다는 것을 당해 기술분야의 통상의 기술자들 이해할 것이다. 빔 라인 이온 주입기(200)는 기술 분야의 통상의 기술자들에 알려진 추가 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있고, 일부 실시예들에서는 이온들의 핫(hot) 또는 콜드(cold) 주입을 통합시킬 수 있다.
기판(138)으로의 주입의 깊이는 이온 주입 에너지 및 이온 질량에 기초된다. 보다 적은 전자 디바이스 사이즈들은 저 에너지 레벨들 (예를 들어 ≤ 2keV)에서 주입되는 고 빔 전류 밀도들을 필요로 한다. 기판 (138)이 솔라 셀일 때, 리본 이온 빔 (212)은 대략 1 내지10 keV의 에너지들에서 그리고 고 빔 전류(high beam current)에서 주입될 수 있다. 이를 성취하기 위해서, 이온 빔 (281) 및 리본 이온 빔 (212)이 빔-라인 이온 주입기 (200) 을 통하여 상대적으로 고 에너지에서 전송되고 및 하나 이상의 감속 유닛들 (296)를 이용하여 엔드 스테이션 (211)으로부터 업스트림(upstream)에서 감속되는 프로세스-챔버-감속 (PCD : process-chamber-deceleration) 모드가 사용된다. 예를 들어, 감속 유닛 (296)에 의해 감속에 앞서서 리본 이온 빔 (212)은 30 keV 내지 50keV의 에너지들에서 빔-라인 이온 주입기 (200)를 통하여 전송될 수 있다.
솔라 셀들에 대하여, 이온들이 엔드 스테이션 (211) 바로 앞에서 희망하는 에너지로 감속되는 감속 유닛 (296)까지 리본 이온 빔 (212)은 최대 에너지에서 전송된다. 예를 들어, 리본 이온 빔 (212)은 감속 유닛 (296) 전에는 30 keV 그리고 감속 유닛 (296) 후에는 10 keV의 에너지를 가질 수 있다. 이것은 3:1 감속 비율로 지칭된다. 더 높은 감속 비율들 예를 들어, 4:1 또는 심지어 50:1은 희망하는 주입 깊이 및 특정한 주입 프로세스에 의존하여 가능할 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 기판은 디바이스 예컨대 솔라 셀을 생산하기 위해서 복수개의 연속 주입 단계들을 따르게 될 수 있다. 또한 언급된 바와 같이, 연속적인 주입들이 전형적인 솔라 셀 부분인 세분화된 구조(refined structure)들을 형성하기 위해서 정밀하게 정렬되는 것은 중요하다. 즉, 후속 주입 특징부들은 앞에서의 주입 특징부들에 대하여 특정 위치들에 배치되는 것이 중요하다.
도면들 2a-2c에 관련하여, 일 예로서 기판 (138)에 상당할 수 있는 대표적인 기판 (300)이 전체 주입 절차 동안에 다양한 단계들에서 도시된다. 도 2a는 패턴화된 이온 주입 단계 다음의 기판 (300)을 보여준다. 보여지는 것처럼, 이온 충돌들에 의해 야기된 기판 재료의 조성물 및 구조에서 일어난 변화들 때문에 복수개의 주입 특징부들 (302)은 이 이온 주입 단계 이후에 가시적이 된다. 카메라 (304) (도 3 참조)가 주입 특징부들 (302)에 의해 생성된 패턴의 이미지를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 이미지 정보는 그런 다음 카메라 (304)에 의해 제어기 (306)로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 카메라 (304)는 전하 결합 다이오드 (CCD : charge coupled diode) 카메라이다. 카메라 (304)는 또한 적외선 카메라, 포토다이오드, 및 레이저를 포함하는 여러 가지 다른 촬상 장치들을 포함할 수 있다. 제어기 (306)는, 차례로, 하나 이상의 주입 특징부들 (302)에 대하여 알려진 위치에 기판 (300) 상에 기점 (310)을 배치하기 위해서 레이저 (308)를 통제할 수 있다. 대안적으로, 레이저 (308)는 카메라 (304)가 주입 특징부들 (302)에 의해 생성된 패턴의 이미지 획득하기 전에 기점 (310)을 기판 (300) 위에 배치할 수 있다. 이 대안에서, 카메라 (304)에 의해 제어기 (306)로 제공된 이미지 정보는 기점 (310)의 위치 및 주입 특징부들 (302)의 위치들에 대한 정보를 포함할 것이다. 기점 (310)은 레이저 의한 것 외에 임의의 여러 가지 기술들을 이용하여 기판 (300)상에 배치될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어 하나 이상의 기점들 (310)은 잉크젯 기술들, 기계적인 스크라이브(scribe), EDM(electrical discharge machining), 에칭, 및 유사한 것을 이용하여 기판 (300) 상에 배치될 수 있다. 제어기 (306)는 빔-라인 이온 주입기 (200) (도 1) 또는 그것의 일부일 수 있거나 또는 그것은 개별 프로세스 툴의 일부일 수 있다는 것이 또한 인식될 것이다.
도 2b는 기점(310)의 배치 다음에 기판 (300)을 보여준다. 예시된 기점 (310)은 교차-형상(cross-shape)으로서 도시된다. 그러나, 이것은 중요하지 않고, 및 기점 (310)은 임의의 여러 가지 형태들 예컨대 점(dot)들의 패턴, 또는 유사한 것을 가질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 추가하여, 비록 기점 (310)이 레이저 (308)에 생성된 것으로 설명되었지만, 대신에 희망하는 바대로 임의의 여러 가지 다른 기술들을 이용하여 생성될 수 있다.
일단 기점 (310)이 기판 (300) 위에(또는 기판 내에) 배치된 후, 열적 어닐링 프로세스가 기판상에 수행될 수 있다. 열적 어닐링은 주입된 도펀트 종들을 "활성화(activate)"하고 이온 주입 프로세스에 의해 야기된 결정 손상을 교정하는데 종종 사용된다. 이런 열적 어닐링은, 그러나, 주입 특징부들 (302)을 더 이상 가시적이지 않게 한다. 이것은 도 2c에 도시된다. 주입 특징부들 (302)와 달리, 그러나, 기점 (310)은 열적 어닐 단계 후에 가시적이다. 나중의 프로세스 단계들 동안에, 설사 주입 특징부들 (302)이 더 이상 가시적이지 않을지라도, 정렬은 기점 (310)에 대하여 수행될 수 있고, 이는 결과적으로, 설사 주입 특징부들이 가시적이지 않을지라도 주입 특징부들 (302)과 정렬을 보증할 것이다. 예를 들어, 후속 스크린 프린팅 단계의 일부로서, 카메라 (304)는 기점 (310)의 위치를 찾아내기 위해 사용될 수 있고 그리고 이 위치 정보를 제어기 (306)에 제공하고, 이는, 결과적으로, 주입 특징부들 (302)과 정밀한 정렬을 획득하기 위해서 스크린의 위치에 대해 조절한 조절들을 지시할 수 있다.
도 4a 및 4b는 기점 (310)이 제 1 패턴화된 이온 주입 단계 이전에 또는 임의의 프로세싱 단계들에 앞서서 기판(300)상에 배치되는 개시된 방법의 실시예를 보여준다. 이 실시예에서 카메라 (304)를 이용하여 결정된 기점 (310)의 위치 그리고 이 정보는 제어기 (306)에 제공된다. 이 위치 정보는 그런 다음 빔-라인 이온 주입기 (200)내 하나 이상의 마스크들을 기판 (300)에 정렬시키기 위해 사용될 수 있다. 도 4a는 이온 주입 이전의 기판 (300)을 보여준다. 기점 (310)이 도시된다. 도 4b는 다시 이온 주입 이전의 기판 (300)을 도시하고 기점 (310) 및 복수개의 패턴 주입 사이트들 (312)은 패턴 마스크 (314)을 통하여 가시적이다. 패턴 주입 사이트들 (312)은 이온 주입 단계 동안에 주입 특징부들이 생성될 위치들에 대응한다. 이 기술의 한가지 장점은 기판 에지에 대한 정밀한 정렬을 필요로 하지 않는다는 것이다. 오히려, 이온 주입 단계 동안에, 기판 (300)은 카메라 (304)가 기점 (310)을 볼 수 있는 개구부 (316)를 포함할 수 있는 패턴 마스크 (314) 아래에 배치될 수 있다. 이 패턴 마스크 (314)는 예를 들어, 흑연 또는 실리콘으로 제조될 수 있고 기판 (300)으로부터 업스트림의 일정 거리에 배치될 수 있다. 이미지 정보가 카메라 (304)에 의해 제어기 (306)로 제공될 수 있고, 제어기는 패턴 마스크 (314)를 기점 (310)과 정렬시키기 위해서 패턴 마스크 (314)의 움직임을 지시할 수 있고, 따라서 결과로 주입 특징부들과 정밀한 정렬을 획득할 수 있다. 이 방식에서, 패턴 마스크 (314)의 정렬 및 능동 피드백이 성취될 수 있다.
일 대안에서, 카메라 (304)는 빔-라인 이온 주입기 (200)에 진입하는 기판 (300)에 앞선 최종 핸들링 스테이션(handling station)에 위치될 수 있다. 기판 (300) 및 기점 (310)의 이미지가 캡쳐되고, 위치에 대하여 교정될 수 있고 및 주입 특징부들을 생성하기 위해서 이온 주입 프로세스가 수행될 수 있는 기판 (300)은 빔-라인 잉온 주입기 (200)내로 이동될 수 있다.
도 5a 내지 5c 는 기점 (310)이 적어도 제 1 패턴화된 이온 주입 단계 이전에 또는 임의의 프로세싱 단계들에 앞서서 기판(300)상에 배치되는(도 5a) 개시된 방법의 실시예를 예시한다. 기점 (310)의 배치 후에, 기점의 위치는 기판(300)의 에지들 (318,320) 및/또는 코너들 (322,324)에 대하여 측정된다(도 5b). 측정은 앞에서 설명된 방법들의 일부로서 주입 패턴을 감지하기 위해 사용된 동일한 장비로 수행될 수 있다. 예를 들어, 일 예로서 CCD 카메라일 수 있는 카메라 (304)가 기점 (310)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 기판 (300)의 에지들 (318,320)이 카메라 (304)를 통하여 관측하기에 상대적으로 용이할 것이다. 일부 실시예들에서, 기판 (300)의 후광(back-lighting)이 에지들 (318,320)의 감지에 도움을 제공할 수 있다. 이 이미지 정보는 제어기 (306)에 제공되고, 제어기는 에지들 및 기점의 상대적 위치들을 결정하고 관련된 메모리 (326)에 정보를 저장하고 다운스트림 패터닝 단계들 동안에, 기점 (310)의 위치를 포함한 카메라 (304)를 이용하여 기판 (300)이 다시 관측될 수 있다(도 5c). 기점의 위치에 관하여 앞에서 획득된 측정 데이터를 이용하여, 패턴 마스크 (314)를 패턴 주입 사이트들 (312)과 정밀하게 정렬시키기 위해서 패턴 마스크 (314)의 위치는 기판(300)의 에지들 (318,320) 및/또는 코너들 (322,324)에 대하여 조정될 수 있다.
이 접근법의 장점은 임의 유형의 에지 정합을 필요로 하지 않는다는 것이다. 추가의 장점은 기점의 위치 오프라인 (즉, 기판이 빔-라인 이온 주입기 (200)로 로딩(load)되기 전)의 측정을 허용하는 것이다. 위치 정보가 제어기 (306)에 제공될 수 있고, 제어기는 그 다음에 기판 (300)에 대하여 그리고 기점 (310)에 대하여 패턴 마스크 (314)의 위치 조정을 지시할 수 있다.
연속 주입 동작들을 수행하기 위해 기판들을 정렬시키기 위한 대표적인 프로세스를 표시하는 플로우 차트가 본 출원에 포함된다. 설명의 단순화의 목적들을 위하여, 본 출원에 도시된 하나 이상의 프로세스들은, 예를 들어, 플로우 차트 또는 로직 플로우의 형태로, 일련의 활동들로서 도시되고 설명되지만, 프로세스들에 부합하는 일부 활동들이 본원에서 도시되고 설명된 것과 다른 활동들과 함께 동시에 및/또는 상이한 순서로 발생할 수 있는 것으로 프로세스들은 활동들의 순서에 제한되지 않는 것으로 이해되고 인식될 것이다. 예를 들어, 당해 기술분야의 통상의 기술자들은 방법론은 일련의 상호관련된 단계들로서 대안적으로 표현될 수 있는 것을 이해하고 인식할 것이다. 게다가, 방법론에서 예시된 모든 단계들이 새로운 구현예에 대하여 요구되지 않을 수 있다.
제 1 대표적인 로직 플로우가 도 6과 관련하여 이제 설명될 것이다. 단계 (1000)에서 복수개의 주입 특징부들을 생성하기 위해서 이온들이 기판으로 주입된다. 단계 (1100)에서, 복수개의 주입 특징부들의 위치들은 예를 들어 카메라를 이용하여 식별된다. 단계 (1200)에서, 기점은 복수개의 주입 특징부들 중 적어도 하나에 대하여 알려진 위치에서 기판의 표면 위에 마크된다. 단계 (1300)에서, 열적 어닐링 프로세스가 기판상에서 수행되고, 기점은 열적 어닐링 프로세스 후에 계속 가시적이다. 단계 (1400)에서, 패턴 마스크는 기점에 관하여 정렬되고, 그렇게 함으로써 패턴 마스크에 개구부들을 단계 (1000)에서 생성된 주입 특징부들과 정렬시킨다. 단계 (1500)에서, 후속 프로세스 단계 (예를 들어, 이온 주입 프로세스)가 제 위치에 패턴 마스크를 가지고 수행되고 주입 특징부들과의 정렬을 획득하거나 또는 유지한다. 이것과 같은 실시예는 예를 들어, n형 및 p형 도핑 둘 다를 요구하는 서로 얽힌 후면 접촉 (IBC : interdigitated back contact) 솔라 셀들을 제조하기 위해 사용될 수 있고, 이는 두개의 상이한 패턴 마스크들을 사용할 수 있다. 대안의 실시예에서, 후속 프로세스 단계는 스크린 프린팅 또는 금속화 프로세스일 수 있다.
제 2 대표적인 로직 플로우가 도 7과 관련하여 이제 설명될 것이다. 단계 (2000)에서, 제 1 패턴화된 이온 주입 단계에 앞서서 기점이 기판 위에 배치된다. 단계 (2100)에서, 패턴 마스크가 기판에 인접하여 제공되고, 패턴 마스크는 이온들이 주입될 기판 위 위치들과 관련된 복수개의 개구부들과 함께 기점과 관련된 개구부를 포함한다. 단계 (2200)에서, 카메라는 관련된 개구부를 통하여 기점을 고찰하여 기판 상의 기점 위치를 결정한다. 단계 (2300)에서, 기점의 위치에 관한 정보가 제어기에 제공된다. 단계 (2400)에서, 제어기는 기점 위치에 관한 정보를 사용하여 기판에 대하여 패턴 마스크의 정렬을 지시한다. 단계 (2500)에서 이온들이 제 위치에 패턴 마스크를 가지고 주입되어 기판 내 복수개의 주입 특징부들을 형성한다. 이와 같은 실시예는 솔라 셀, 예컨대 선택적 에미터 (SE) 솔라 셀 내 고농도-도핑된 라인들을 배치하는데 사용될 수 있다. 기점에 대하여 고농도-도핑된 라인들의 정확한 배치가 고농도-도핑된 라인들과 정렬시키기 위한 기점을 이용하여 나중의 스크린 프린팅 또는 금속화 단계들을 가능하게 할 것이다.
제 3 대표적인 로직 플로우가 도 8과 관련하여 이제 설명될 것이다. 단계 (3000)에서, 제 1 패턴화된 이온 주입 단계에 앞서서 기점이 기판 위에 배치된다. 단계 (3100)에서, 기판의 제 1 및 제 2 에지들 및/또는 제 1 및 제 2 코너들에 대하여 기점의 위치가 측정되어 측정된 기점의 위치를 획득한다. 단계 (3200)에서, 측정된 기점의 위치는 제어기에 제공되고 제어기와 관련된 메모리에 저장된다. 단계 (3300)에서, 패턴 마스크가 기판에 인접하여 제공되고, 패턴 마스크는 이온들이 주입될 기판 위 위치들과 관련된 복수개의 개구부들과 함께 기점과 관련된 개구부를 포함한다. 단계 (3400)에서, 카메라는 관련된 개구부를 통하여 기점을 고찰하여 기판의 제 1 및 제 2 에지들 및/또는 제 1 및 제 2 코너들에 대하여 기판 위 기점의 위치를 결정한다. 단계 (3500)에서, 기점의 위치에 관한 정보가 제어기에 제공된다. 단계 (3600)에서, 제어기는 기점 위치에 관한 정보를 사용하여 기판에 대하여 패턴 마스크의 정렬을 지시한다. 단계 (3700)에서 이온들이 제 위치에 패턴 마스크를 가지고 주입되어 기판 내 복수개의 주입 특징부들을 형성한다. 기판의 제 1 및 제 2 에지들 및/또는 제 1 및 제 2 코너들에 대하여 기점의 위치에 관한 정보는 다운스트림 프로세스들 예컨대 스크린 프린팅에서 또한 사용될 수 있다.
개시된 디바이스의 일부 실시예들은 예를 들어, 기계에 의해 실행되면, 기계로 하여금 본 발명의 실시예들에 따른 방법 및/또는 동작들을 수행하도록 할 수 있는 명령 또는 일련의 명령들을 저장할 수 있는 스토리지 매체, 컴퓨터 판독가능 매체 또는 제조 물품을 이용하여 구현될 수 있다. 이런 기계는 예를 들어, 임의의 적절한 프로세싱 플랫폼, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 디바이스, 프로세싱 디바이스, 컴퓨팅 시스템, 프로세싱 시스템, 컴퓨터, 프로세서, 또는 유사한 것을 포함할 수 있고 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체 또는 물품은 예를 들어, 임의의 적절한 유형의 메모리 유닛, 메모리 디바이스, 메모리 물품, 메모리 매체, 스토리지 디바이스, 스토리지 물품, 스토리지 매체 및/또는 스토리지 유닛, 예를 들어, 메모리 (비-일시적 메모리를 포함하여), 착탈 가능한 또는 비-이동식 매체, 소거형 또는 비-소거형 매체들, 기록가능한 또는 재기록가능한 매체들, 디지털 또는 아날로그 매체들, 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), CD-R(Compact Disk Recordable), CD-RW(Compact Disk Rewriteable), 광 디스크, 자기 미디어, 광자기 매체, 착탈 가능한 메모리 카드들 또는 디스크들, 다양한 유형들의 DVD(Digital Versatile Disk), 테이프, 카세트, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 명령들은 임의의 적절한 하이 레벨, 로우-레벨, 객체-지향, 시각의, 컴파일된 및/또는 기계 번역된 프로그래밍 언어를 이용하여 구현된 임의의 적절한 유형의 코드, 예컨대 소스 코드, 컴파일된 코드, 기계 번역된 코드, 실행 가능한 코드, 정적 코드, 동적 코드, 암호화된 코드, 및 유사한 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 개시는 여기에 설명된 특정 실시예들에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에서 기술된 이러한 실시예들에 더하여 다른 다양한 실시예들 및 본 발명에 대한 변형예들이 이전의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 변형예들은 본 발명의 범위 내에 속하도록 의도된다. 또한, 본 발명이 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 기술되었으나, 당업자들은 본 발명의 유용성이 그에 한정되지 한고, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들 내에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에 기재된 청구항들은 본원에서 설명된 바의 본 발명의 전체 효과(breadth)와 취지를 고려해서 해석되어야 한다.
일반적으로, 빔-라인 이온 주입기(200)는 이온 빔(281)을 형성하는 이온들을 발생시키기 위해 이온 소스(280)를 포함한다. 이온 소스 (280)는 이온 챔버 (283)에 공급된 공급 가스(feed gas)가 이온화되는 이온 챔버 (283)를 포함할 수 있다. 이 가스는 수소, 헬륨, 다른 희가스들, 산소, 질소, 비소, 붕소, 인, 알루미늄, 인듐, 갈륨, 안티모니, 카보레인, 알칸, 다른 큰 분자 화합물, 또는 다른 p형 또는 n형 도펀트들일 수 있거나 또는 수용 또는 포함할 수 있다. 생성된 이온들은 이온 빔 (281)를 형성하기 위해 일련의 추출 전극들에 의해 이온 챔버 (283)로부터 추출될 수 있다. 특별히, 이온들은 이온 챔버 (283), 억제 전극 (284) 및 그라운드 전극 (285)의 배출 개구에 의해 형성된 추출 전극의 부분에 의해 이온 챔버 (283)로부터 추출될 수 있다. 이온 빔(281)은 분해 개구(resolving aperture)(289)를 갖는 마스킹 전극(masking electrode)(288) 및 분해 자석(282)를 포함하는 질량 분석기(286)에 의해 질량 분석된다. 분해 자석 (282)은 이온 빔 (281)에서 이온들을 편향시켜서 특정한 도펀트 이온 종들과 관련된 희망하는 질량 대 전하 비율을 갖는 이온들만 분해 개구 (289)를 통과하여 지나간다. 희망하지 않는 이온 종들은 분해 개구(289)를 통과하지 못하고 이는 그것들이 마스킹 전극(288)에 의해 차단되기 때문이다.
희망하는 이온 종들의 이온들은 분해 개구(289)를 통과하여 각 보정기 자석(angle corrector magnet)(294)으로 향한다. 각 보정기 자석(294)은 희망하는 이온 종들의 이온들을 편향시키고 발산 이온으로부터의 이온 빔을 실질적으로 평행 이온 궤적들(parallel ion trajectories)을 가지는 리본 이온 빔(212)으로 변환시킨다. 일부 실시예들에 있어서, 빔-라인 이온 주입기(200)는 가속 또는 감속 유닛을 더 포함할 수 있다. 가속 및 감속 유닛들은 이온 빔 속도를 올리거나 속도를 내리기 위해 이온 주입 시스템들에서 사용된다. 속도 조절은 이온 빔의 대향 측면들 상에 배치된 전극들의 세트들에 전압 포텐셜들의 특정 조합들을 인가함으로써 성취된다. 이온 빔이 전극들 사이를 통과할 때, 이온 에너지들은 인가된 전압 포텐셜들에 의존하여 증가되거나 또는 감소된다. 이온 주입의 깊이는 주입 이온 빔의 에너지에 비례하기 때문에, 빔 가속은 깊은 이온 주입들을 수행할 때 바람직할 수 있다. 반대로, 얕은(shallow) 이온 주입들이 희망되면, 작업물로 주입 이온들 이동을 단지 짧은 거리만 보장하기 위해서 빔 감속이 수행된다. 예시된 실시예는 감속 유닛 (296)을 포함한다.
엔드 스테이션(end station)(211)은 리본 이온 빔(212)의 경로 내에 배치된 기판(138)과 같은 하나 이상의 작업물(workpiece)들을 지지하도록 구성된 플래튼(295)를 포함하여, 희망하는 종(species)의 이온들이 기판(138)으로 주입된다. 기판(138)은 예를 들어, 반도체 웨이퍼, 솔라 셀등 일 수 있다. 엔드 스테이션(211)은 리본 이온 빔(212) 단면의 긴 차원에 수직으로 기판(138)을 이동시키기 위한 스캐너(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있고 그럼으로써 이온들을 기판(138)의 전체 표면 상에 분포시킬 수 있다. 비록 리본 이온 빔 (212)이 예시되었지만, 다른 실시예들은 스팟 빔(spot beam)을 제공할 수 있다. 이온 빔에 의해 횡단되는 전체 경로는 이온 주입 동안에 배기(evacuate)된다는 것을 당해 기술분야의 통상의 기술자들 이해할 것이다. 빔 라인 이온 주입기(200)는 기술 분야의 통상의 기술자들에 알려진 추가 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있고, 일부 실시예들에서는 이온들의 핫(hot) 또는 콜드(cold) 주입을 통합시킬 수 있다.
기판(138)으로의 주입의 깊이는 이온 주입 에너지 및 이온 질량에 기초된다. 보다 적은 전자 디바이스 사이즈들은 저 에너지 레벨들 (예를 들어 ≤ 2keV)에서 주입되는 고 빔 전류 밀도들을 필요로 한다. 기판 (138)이 솔라 셀일 때, 리본 이온 빔 (212)은 대략 1 내지10 keV의 에너지들에서 그리고 고 빔 전류(high beam current)에서 주입될 수 있다. 이를 성취하기 위해서, 이온 빔 (281) 및 리본 이온 빔 (212)이 빔-라인 이온 주입기 (200) 을 통하여 상대적으로 고 에너지에서 전송되고 및 하나 이상의 감속 유닛들 (296)를 이용하여 엔드 스테이션 (211)으로부터 업스트림(upstream)에서 감속되는 프로세스-챔버-감속 (PCD : process-chamber-deceleration) 모드가 사용된다. 예를 들어, 감속 유닛 (296)에 의해 감속에 앞서서 리본 이온 빔 (212)은 30 keV 내지 50keV의 에너지들에서 빔-라인 이온 주입기 (200)를 통하여 전송될 수 있다.
솔라 셀들에 대하여, 이온들이 엔드 스테이션 (211) 바로 앞에서 희망하는 에너지로 감속되는 감속 유닛 (296)까지 리본 이온 빔 (212)은 최대 에너지에서 전송된다. 예를 들어, 리본 이온 빔 (212)은 감속 유닛 (296) 전에는 30 keV 그리고 감속 유닛 (296) 후에는 10 keV의 에너지를 가질 수 있다. 이것은 3:1 감속 비율로 지칭된다. 더 높은 감속 비율들 예를 들어, 4:1 또는 심지어 50:1은 희망하는 주입 깊이 및 특정한 주입 프로세스에 의존하여 가능할 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 기판은 디바이스 예컨대 솔라 셀을 생산하기 위해서 복수개의 연속 주입 단계들을 따르게 될 수 있다. 또한 언급된 바와 같이, 연속적인 주입들이 전형적인 솔라 셀 부분인 세분화된 구조(refined structure)들을 형성하기 위해서 정밀하게 정렬되는 것은 중요하다. 즉, 후속 주입 특징부들은 앞에서의 주입 특징부들에 대하여 특정 위치들에 배치되는 것이 중요하다.
도면들 2a-2c에 관련하여, 일 예로서 기판 (138)에 상당할 수 있는 대표적인 기판 (300)이 전체 주입 절차 동안에 다양한 단계들에서 도시된다. 도 2a는 패턴화된 이온 주입 단계 다음의 기판 (300)을 보여준다. 보여지는 것처럼, 이온 충돌들에 의해 야기된 기판 재료의 조성물 및 구조에서 일어난 변화들 때문에 복수개의 주입 특징부들 (302)은 이 이온 주입 단계 이후에 가시적이 된다. 카메라 (304) (도 3 참조)가 주입 특징부들 (302)에 의해 생성된 패턴의 이미지를 획득하기 위해 사용될 수 있다. 이미지 정보는 그런 다음 카메라 (304)에 의해 제어기 (306)로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 카메라 (304)는 전하 결합 다이오드 (CCD : charge coupled diode) 카메라이다. 카메라 (304)는 또한 적외선 카메라, 포토다이오드, 및 레이저를 포함하는 여러 가지 다른 촬상 장치들을 포함할 수 있다. 제어기 (306)는, 차례로, 하나 이상의 주입 특징부들 (302)에 대하여 알려진 위치에 기판 (300) 상에 기점 (310)을 배치하기 위해서 레이저 (308)를 통제할 수 있다. 대안적으로, 레이저 (308)는 카메라 (304)가 주입 특징부들 (302)에 의해 생성된 패턴의 이미지 획득하기 전에 기점 (310)을 기판 (300) 위에 배치할 수 있다. 이 대안에서, 카메라 (304)에 의해 제어기 (306)로 제공된 이미지 정보는 기점 (310)의 위치 및 주입 특징부들 (302)의 위치들에 대한 정보를 포함할 것이다. 기점 (310)은 레이저 의한 것 외에 임의의 여러 가지 기술들을 이용하여 기판 (300)상에 배치될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 예를 들어 하나 이상의 기점들 (310)은 잉크젯 기술들, 기계적인 스크라이브(scribe), EDM(electrical discharge machining), 에칭, 및 유사한 것을 이용하여 기판 (300) 상에 배치될 수 있다. 제어기 (306)는 빔-라인 이온 주입기 (200) (도 1) 또는 그것의 일부일 수 있거나 또는 그것은 개별 프로세스 툴의 일부일 수 있다는 것이 또한 인식될 것이다.
도 2b는 기점(310)의 배치 다음에 기판 (300)을 보여준다. 예시된 기점 (310)은 교차-형상(cross-shape)으로서 도시된다. 그러나, 이것은 중요하지 않고, 및 기점 (310)은 임의의 여러 가지 형태들 예컨대 점(dot)들의 패턴, 또는 유사한 것을 가질 수 있다는 것이 인식될 것이다. 추가하여, 비록 기점 (310)이 레이저 (308)에 생성된 것으로 설명되었지만, 대신에 희망하는 바대로 임의의 여러 가지 다른 기술들을 이용하여 생성될 수 있다.
일단 기점 (310)이 기판 (300) 위에(또는 기판 내에) 배치된 후, 열적 어닐링 프로세스가 기판상에 수행될 수 있다. 열적 어닐링은 주입된 도펀트 종들을 "활성화(activate)"하고 이온 주입 프로세스에 의해 야기된 결정 손상을 교정하는데 종종 사용된다. 이런 열적 어닐링은, 그러나, 주입 특징부들 (302)을 더 이상 가시적이지 않게 한다. 이것은 도 2c에 도시된다. 주입 특징부들 (302)와 달리, 그러나, 기점 (310)은 열적 어닐 단계 후에 가시적이다. 나중의 프로세스 단계들 동안에, 설사 주입 특징부들 (302)이 더 이상 가시적이지 않을지라도, 정렬은 기점 (310)에 대하여 수행될 수 있고, 이는 결과적으로, 설사 주입 특징부들이 가시적이지 않을지라도 주입 특징부들 (302)과 정렬을 보증할 것이다. 예를 들어, 후속 스크린 프린팅 단계의 일부로서, 카메라 (304)는 기점 (310)의 위치를 찾아내기 위해 사용될 수 있고 그리고 이 위치 정보를 제어기 (306)에 제공하고, 이는, 결과적으로, 주입 특징부들 (302)과 정밀한 정렬을 획득하기 위해서 스크린의 위치에 대해 조절한 조절들을 지시할 수 있다.
도 4a 및 4b는 기점 (310)이 제 1 패턴화된 이온 주입 단계 이전에 또는 임의의 프로세싱 단계들에 앞서서 기판(300)상에 배치되는 개시된 방법의 실시예를 보여준다. 이 실시예에서 카메라 (304)를 이용하여 결정된 기점 (310)의 위치 그리고 이 정보는 제어기 (306)에 제공된다. 이 위치 정보는 그런 다음 빔-라인 이온 주입기 (200)내 하나 이상의 마스크들을 기판 (300)에 정렬시키기 위해 사용될 수 있다. 도 4a는 이온 주입 이전의 기판 (300)을 보여준다. 기점 (310)이 도시된다. 도 4b는 다시 이온 주입 이전의 기판 (300)을 도시하고 기점 (310) 및 복수개의 패턴 주입 사이트들 (312)은 패턴 마스크 (314)을 통하여 가시적이다. 패턴 주입 사이트들 (312)은 이온 주입 단계 동안에 주입 특징부들이 생성될 위치들에 대응한다. 이 기술의 한가지 장점은 기판 에지에 대한 정밀한 정렬을 필요로 하지 않는다는 것이다. 오히려, 이온 주입 단계 동안에, 기판 (300)은 카메라 (304)가 기점 (310)을 볼 수 있는 개구부 (316)를 포함할 수 있는 패턴 마스크 (314) 아래에 배치될 수 있다. 이 패턴 마스크 (314)는 예를 들어, 흑연 또는 실리콘으로 제조될 수 있고 기판 (300)으로부터 업스트림의 일정 거리에 배치될 수 있다. 이미지 정보가 카메라 (304)에 의해 제어기 (306)로 제공될 수 있고, 제어기는 패턴 마스크 (314)를 기점 (310)과 정렬시키기 위해서 패턴 마스크 (314)의 움직임을 지시할 수 있고, 따라서 결과로 주입 특징부들과 정밀한 정렬을 획득할 수 있다. 이 방식에서, 패턴 마스크 (314)의 정렬 및 능동 피드백이 성취될 수 있다.
일 대안에서, 카메라 (304)는 빔-라인 이온 주입기 (200)에 진입하는 기판 (300)에 앞선 최종 핸들링 스테이션(handling station)에 위치될 수 있다. 기판 (300) 및 기점 (310)의 이미지가 캡쳐되고, 위치에 대하여 교정될 수 있고 및 주입 특징부들을 생성하기 위해서 이온 주입 프로세스가 수행될 수 있는 기판 (300)은 빔-라인 잉온 주입기 (200)내로 이동될 수 있다.
도 5a 내지 5c 는 기점 (310)이 적어도 제 1 패턴화된 이온 주입 단계 이전에 또는 임의의 프로세싱 단계들에 앞서서 기판(300)상에 배치되는(도 5a) 개시된 방법의 실시예를 예시한다. 기점 (310)의 배치 후에, 기점의 위치는 기판(300)의 에지들 (318,320) 및/또는 코너들 (322,324)에 대하여 측정된다(도 5b). 측정은 앞에서 설명된 방법들의 일부로서 주입 패턴을 감지하기 위해 사용된 동일한 장비로 수행될 수 있다. 예를 들어, 일 예로서 CCD 카메라일 수 있는 카메라 (304)가 기점 (310)을 감지하기 위해 사용될 수 있다. 기판 (300)의 에지들 (318,320)이 카메라 (304)를 통하여 관측하기에 상대적으로 용이할 것이다. 일부 실시예들에서, 기판 (300)의 후광(back-lighting)이 에지들 (318,320)의 감지에 도움을 제공할 수 있다. 이 이미지 정보는 제어기 (306)에 제공되고, 제어기는 에지들 및 기점의 상대적 위치들을 결정하고 관련된 메모리 (326)에 정보를 저장하고 다운스트림 패터닝 단계들 동안에, 기점 (310)의 위치를 포함한 카메라 (304)를 이용하여 기판 (300)이 다시 관측될 수 있다(도 5c). 기점의 위치에 관하여 앞에서 획득된 측정 데이터를 이용하여, 패턴 마스크 (314)를 패턴 주입 사이트들 (312)과 정밀하게 정렬시키기 위해서 패턴 마스크 (314)의 위치는 기판(300)의 에지들 (318,320) 및/또는 코너들 (322,324)에 대하여 조정될 수 있다.
이 접근법의 장점은 임의 유형의 에지 정합을 필요로 하지 않는다는 것이다. 추가의 장점은 기점의 위치 오프라인 (즉, 기판이 빔-라인 이온 주입기 (200)로 로딩(load)되기 전)의 측정을 허용하는 것이다. 위치 정보가 제어기 (306)에 제공될 수 있고, 제어기는 그 다음에 기판 (300)에 대하여 그리고 기점 (310)에 대하여 패턴 마스크 (314)의 위치 조정을 지시할 수 있다.
연속 주입 동작들을 수행하기 위해 기판들을 정렬시키기 위한 대표적인 프로세스를 표시하는 플로우 차트가 본 출원에 포함된다. 설명의 단순화의 목적들을 위하여, 본 출원에 도시된 하나 이상의 프로세스들은, 예를 들어, 플로우 차트 또는 로직 플로우의 형태로, 일련의 활동들로서 도시되고 설명되지만, 프로세스들에 부합하는 일부 활동들이 본원에서 도시되고 설명된 것과 다른 활동들과 함께 동시에 및/또는 상이한 순서로 발생할 수 있는 것으로 프로세스들은 활동들의 순서에 제한되지 않는 것으로 이해되고 인식될 것이다. 예를 들어, 당해 기술분야의 통상의 기술자들은 방법론은 일련의 상호관련된 단계들로서 대안적으로 표현될 수 있는 것을 이해하고 인식할 것이다. 게다가, 방법론에서 예시된 모든 단계들이 새로운 구현예에 대하여 요구되지 않을 수 있다.
제 1 대표적인 로직 플로우가 도 6과 관련하여 이제 설명될 것이다. 단계 (1000)에서 복수개의 주입 특징부들을 생성하기 위해서 이온들이 기판으로 주입된다. 단계 (1100)에서, 복수개의 주입 특징부들의 위치들은 예를 들어 카메라를 이용하여 식별된다. 단계 (1200)에서, 기점은 복수개의 주입 특징부들 중 적어도 하나에 대하여 알려진 위치에서 기판의 표면 위에 마크된다. 단계 (1300)에서, 열적 어닐링 프로세스가 기판상에서 수행되고, 기점은 열적 어닐링 프로세스 후에 계속 가시적이다. 단계 (1400)에서, 패턴 마스크는 기점에 관하여 정렬되고, 그렇게 함으로써 패턴 마스크에 개구부들을 단계 (1000)에서 생성된 주입 특징부들과 정렬시킨다. 단계 (1500)에서, 후속 프로세스 단계 (예를 들어, 이온 주입 프로세스)가 제 위치에 패턴 마스크를 가지고 수행되고 주입 특징부들과의 정렬을 획득하거나 또는 유지한다. 이것과 같은 실시예는 예를 들어, n형 및 p형 도핑 둘 다를 요구하는 서로 얽힌 후면 접촉 (IBC : interdigitated back contact) 솔라 셀들을 제조하기 위해 사용될 수 있고, 이는 두개의 상이한 패턴 마스크들을 사용할 수 있다. 대안의 실시예에서, 후속 프로세스 단계는 스크린 프린팅 또는 금속화 프로세스일 수 있다.
제 2 대표적인 로직 플로우가 도 7과 관련하여 이제 설명될 것이다. 단계 (2000)에서, 제 1 패턴화된 이온 주입 단계에 앞서서 기점이 기판 위에 배치된다. 단계 (2100)에서, 패턴 마스크가 기판에 인접하여 제공되고, 패턴 마스크는 이온들이 주입될 기판 위 위치들과 관련된 복수개의 개구부들과 함께 기점과 관련된 개구부를 포함한다. 단계 (2200)에서, 카메라는 관련된 개구부를 통하여 기점을 고찰하여 기판 상의 기점 위치를 결정한다. 단계 (2300)에서, 기점의 위치에 관한 정보가 제어기에 제공된다. 단계 (2400)에서, 제어기는 기점 위치에 관한 정보를 사용하여 기판에 대하여 패턴 마스크의 정렬을 지시한다. 단계 (2500)에서 이온들이 제 위치에 패턴 마스크를 가지고 주입되어 기판 내 복수개의 주입 특징부들을 형성한다. 이와 같은 실시예는 솔라 셀, 예컨대 선택적 에미터 (SE) 솔라 셀 내 고농도-도핑된 라인들을 배치하는데 사용될 수 있다. 기점에 대하여 고농도-도핑된 라인들의 정확한 배치가 고농도-도핑된 라인들과 정렬시키기 위한 기점을 이용하여 나중의 스크린 프린팅 또는 금속화 단계들을 가능하게 할 것이다.
제 3 대표적인 로직 플로우가 도 8과 관련하여 이제 설명될 것이다. 단계 (3000)에서, 제 1 패턴화된 이온 주입 단계에 앞서서 기점이 기판 위에 배치된다. 단계 (3100)에서, 기판의 제 1 및 제 2 에지들 및/또는 제 1 및 제 2 코너들에 대하여 기점의 위치가 측정되어 측정된 기점의 위치를 획득한다. 단계 (3200)에서, 측정된 기점의 위치는 제어기에 제공되고 제어기와 관련된 메모리에 저장된다. 단계 (3300)에서, 패턴 마스크가 기판에 인접하여 제공되고, 패턴 마스크는 이온들이 주입될 기판 위 위치들과 관련된 복수개의 개구부들과 함께 기점과 관련된 개구부를 포함한다. 단계 (3400)에서, 카메라는 관련된 개구부를 통하여 기점을 고찰하여 기판의 제 1 및 제 2 에지들 및/또는 제 1 및 제 2 코너들에 대하여 기판 위 기점의 위치를 결정한다. 단계 (3500)에서, 기점의 위치에 관한 정보가 제어기에 제공된다. 단계 (3600)에서, 제어기는 기점 위치에 관한 정보를 사용하여 기판에 대하여 패턴 마스크의 정렬을 지시한다. 단계 (3700)에서 이온들이 제 위치에 패턴 마스크를 가지고 주입되어 기판 내 복수개의 주입 특징부들을 형성한다. 기판의 제 1 및 제 2 에지들 및/또는 제 1 및 제 2 코너들에 대하여 기점의 위치에 관한 정보는 다운스트림 프로세스들 예컨대 스크린 프린팅에서 또한 사용될 수 있다.
개시된 디바이스의 일부 실시예들은 예를 들어, 기계에 의해 실행되면, 기계로 하여금 본 발명의 실시예들에 따른 방법 및/또는 동작들을 수행하도록 할 수 있는 명령 또는 일련의 명령들을 저장할 수 있는 스토리지 매체, 컴퓨터 판독가능 매체 또는 제조 물품을 이용하여 구현될 수 있다. 이런 기계는 예를 들어, 임의의 적절한 프로세싱 플랫폼, 컴퓨팅 플랫폼, 컴퓨팅 디바이스, 프로세싱 디바이스, 컴퓨팅 시스템, 프로세싱 시스템, 컴퓨터, 프로세서, 또는 유사한 것을 포함할 수 있고 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적절한 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체 또는 물품은 예를 들어, 임의의 적절한 유형의 메모리 유닛, 메모리 디바이스, 메모리 물품, 메모리 매체, 스토리지 디바이스, 스토리지 물품, 스토리지 매체 및/또는 스토리지 유닛, 예를 들어, 메모리 (비-일시적 메모리를 포함하여), 착탈 가능한 또는 비-이동식 매체, 소거형 또는 비-소거형 매체들, 기록가능한 또는 재기록가능한 매체들, 디지털 또는 아날로그 매체들, 하드 디스크, 플로피 디스크, CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), CD-R(Compact Disk Recordable), CD-RW(Compact Disk Rewriteable), 광 디스크, 자기 미디어, 광자기 매체, 착탈 가능한 메모리 카드들 또는 디스크들, 다양한 유형들의 DVD(Digital Versatile Disk), 테이프, 카세트, 또는 유사한 것을 포함할 수 있다. 명령들은 임의의 적절한 하이 레벨, 로우-레벨, 객체-지향, 시각의, 컴파일된 및/또는 기계 번역된 프로그래밍 언어를 이용하여 구현된 임의의 적절한 유형의 코드, 예컨대 소스 코드, 컴파일된 코드, 기계 번역된 코드, 실행 가능한 코드, 정적 코드, 동적 코드, 암호화된 코드, 및 유사한 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 개시는 여기에 설명된 특정 실시예들에 의해 범위가 제한되지 않는다. 오히려, 본 명세서에서 기술된 이러한 실시예들에 더하여 다른 다양한 실시예들 및 본 발명에 대한 변형예들이 이전의 설명 및 첨부된 도면들로부터 당업자에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 다른 실시예들 및 변형예들은 본 발명의 범위 내에 속하도록 의도된다. 또한, 본 발명이 본 명세서에서 특정 목적을 위한 특정 환경에서의 특정 구현의 맥락에서 기술되었으나, 당업자들은 본 발명의 유용성이 그에 한정되지 한고, 본 발명이 임의의 수의 목적들을 위한 임의의 수의 환경들 내에서 유익하게 구현될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 이하에 기재된 청구항들은 본원에서 설명된 바의 본 발명의 전체 효과(breadth)와 취지를 고려해서 해석되어야 한다.
Claims (17)
- 기판을 프로세스하는 방법으로서,
주입 특징부(feature)를 생성하기 위해서 이온들을 기판으로 주입하는 단계;
상기 주입 특징부의 위치를 결정하는 단계;
상기 주입 특징부에 관련하여 알려진 위치에서 기점(fiducial)을 상기 기판 위에 배치하는 단계;
상기 이온들을 상기 기판으로 주입한 후에 상기 기판을 열적 어닐링(thermal annealing)하는 단계로서, 상기 주입 특징부는 상기 열적 어닐링 전에는 광학적으로 가시적이고 상기 열적 어닐링 다음에는 광학적으로 가시적이지 않고, 그리고 상기 기점은 상기 열적 어닐링 다음에 광학적으로 가시적인, 상기 열적 어닐링하는 단계;
후속 프로세싱 단계에서 상기 기점의 위치를 감지하는 단계; 및
상기 후속 프로세싱 단계 동안 상기 주입 특징부와 정렬시키기 위해 상기 기점의 위치를 이용하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법. - 청구항 1에 있어서, 상기 주입 특징부의 위치를 결정하는 단계는 상기 기점을 감지하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 2에 있어서, 상기 주입 특징부의 위치를 결정하는 단계는 CCD 카메라, 적외선 카메라, 포토다이오드(photodiode), 및 레이저 중 적어도 하나로 상기 기점을 감지하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, CCD 카메라, 적외선 카메라, 포토다이오드, 및 레이저 중 적어도 하나를 이용하여 상기 기점과 정렬시키기 위해 마스크의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 이온들을 상기 기판으로 주입하는 단계에 앞서서 상기 기점이 상기 기판 위에 배치되는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 이온들을 상기 기판으로 주입하는 단계 다음에 상기 기점이 상기 기판 위에 배치되는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 이온들을 상기 기판으로 주입하는 단계에 앞서서 상기 기판의 에지 또는 코너 중 적어도 하나에 대해 상기 기점을 정합시키는 단계를 더 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 상기 이온들을 상기 기판으로 주입하는 단계에 앞서서 상기 기판의 제 1 및 제 2 인접 에지들에 대해 상기 기점을 정합시키는 단계를 더 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 1에 있어서, 솔라셀(solar cell)을 생성하기 위해 상기 기판을 프로세싱하는 단계를 더 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 작업물들을 주입하기 위한 장치로서,
주입 특징부를 생성하기 위하여 이온들을 기판으로 주입하기 위한 이온 주입기로서, 상기 주입 특징부는 열적 어닐링 전에는 광학적으로 가시적이고 상기 열적 어닐링 다음에는 광학적으로 가시적이지 않은, 상기 이온 주입기;
상기 기판에 기점(fiducial)을 적용하기 위한 기점 마킹 디바이스로서, 상기 기점 마킹 디바이스는 상기 열적 어닐링 다음에 광학적으로 가시적으로 남아있는 상기 기점을 적용하도록 구성되는, 상기 기점 마킹 디바이스;
상기 기판 위의 상기 기점의 위치를 감지하기 위한 검출기; 및
상기 기점의 위치를 결정하고;
상기 기점과 정렬시키기 위해서 마스크의 위치를 조정하고 그렇게 함으로써 상기 마스크를 정렬시키고; 및
상기 이온 주입기를 이용하여 상기 마스크를 통하여 이온들을 상기 기판으로 주입하기 위한 명령들을 실행시키는 제어기를 포함하는, 작업물들을 주입하기 위한 장치. - 삭제
- 청구항 10에 있어서, 상기 검출기는 CCD 카메라, 적외선 카메라, 포토다이오드, 및 레이저로 이루어진 리스트(list)에서 선택되는, 작업물들을 주입하기 위한 장치.
- 청구항 10에 있어서, 상기 기점의 위치를 결정하는 것은 상기 검출기를 이용하는, 작업물들을 주입하기 위한 장치.
- 청구항 10에 있어서, 상기 기점 마킹 디바이스는 레이저를 포함하는, 작업물들을 주입하기 위한 장치.
- 기판을 프로세스하는 방법으로서,
광학적으로 가시적인 주입 특징부(feature)를 생성하기 위해서 이온들을 기판으로 주입하는 단계;
상기 기판을 열적 어닐링하는 단계로서, 상기 열적 어닐링은 상기 주입 특징부를 광학적으로 가시적이지 않게 하고, 상기 기판 상의 기점은 상기 열적 어닐링 다음에 광학적으로 가시적인, 상기 열적 어닐링하는 단계;
상기 기점과 정렬시키기 위해서 마스크의 위치를 조정하는 단계로서 그렇게 함으로써 상기 마스크를 상기 주입 특징부와 정렬시키는, 상기 조정하는 단계; 및
상기 마스크를 통하여 이온들을 상기 기판으로 주입하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법. - 청구항 15에 있어서, 상기 기판을 열적 어닐링하기 전에 상기 기점을 상기 기판에 적용하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
- 청구항 15에 있어서, 상기 기점으로부터 상기 기판의 제 1 및 제 2 인접 에지들까지의 거리를 결정하는 단계 및 상기 조정하는 단계에서 상기 결정된 거리를 이용하는 단계를 포함하는, 기판을 프로세스하는 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/458,441 | 2012-04-27 | ||
| US13/458,441 US8895325B2 (en) | 2012-04-27 | 2012-04-27 | System and method for aligning substrates for multiple implants |
| PCT/US2013/036311 WO2013162916A1 (en) | 2012-04-27 | 2013-04-12 | System and method for aligning substrates for multiple implants |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150003879A KR20150003879A (ko) | 2015-01-09 |
| KR101575323B1 true KR101575323B1 (ko) | 2015-12-07 |
Family
ID=48191028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020147033116A KR101575323B1 (ko) | 2012-04-27 | 2013-04-12 | 다수의 주입들을 위해 기판들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8895325B2 (ko) |
| JP (1) | JP6236434B2 (ko) |
| KR (1) | KR101575323B1 (ko) |
| CN (1) | CN104272428B (ko) |
| TW (1) | TWI512796B (ko) |
| WO (1) | WO2013162916A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5802691B2 (ja) * | 2013-02-15 | 2015-10-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置、シミュレーション装置、プログラムおよびシミュレーション方法 |
| KR102308221B1 (ko) | 2013-06-05 | 2021-10-01 | 퍼시몬 테크놀로지스 코포레이션 | 로봇 및 적응형 배치 시스템 및 방법 |
| TWI668795B (zh) * | 2014-09-15 | 2019-08-11 | 美商瓦里安半導體設備公司 | 半導體製程用的主動式基板對準系統及對準基板的方法 |
| US11270864B2 (en) * | 2020-03-24 | 2022-03-08 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and system including extraction optics having movable blockers |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110198514A1 (en) | 2008-06-20 | 2011-08-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Use of pattern recognition to align patterns in a downstream process |
| US20110237022A1 (en) | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Implant alignment through a mask |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0543361B1 (en) | 1991-11-20 | 2002-02-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a semiconductor device |
| EP0851511A1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-01 | IMEC vzw | Semiconductor device with two selectively diffused regions |
| US6040912A (en) * | 1998-09-30 | 2000-03-21 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method and apparatus for detecting process sensitivity to integrated circuit layout using wafer to wafer defect inspection device |
| JP4016371B2 (ja) | 1999-11-10 | 2007-12-05 | 信越半導体株式会社 | シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法 |
| US7510939B2 (en) * | 2006-01-31 | 2009-03-31 | International Business Machines Corporation | Microelectronic structure by selective deposition |
| JP2007281157A (ja) | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| US20080011225A1 (en) * | 2006-07-11 | 2008-01-17 | Mcclure Donald J | Apparatus and methods for continuously depositing a pattern of material onto a substrate |
| JP2008139251A (ja) * | 2006-12-05 | 2008-06-19 | Toshiba Corp | イオン注入パターン検出方法 |
| EP2304803A1 (en) | 2008-06-11 | 2011-04-06 | Solar Implant Technologies Inc. | Solar cell fabrication using implantation |
| CN102318078B (zh) | 2008-12-10 | 2013-10-30 | 应用材料公司 | 用于网版印刷图案对准的增强型检视系统 |
| US20100184250A1 (en) * | 2009-01-22 | 2010-07-22 | Julian Blake | Self-aligned selective emitter formed by counterdoping |
| DE102009018653B4 (de) | 2009-03-04 | 2015-12-03 | SolarWorld Industries Thüringen GmbH | Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen unter Nutzung von Dotierungstechniken |
| US20110162703A1 (en) | 2009-03-20 | 2011-07-07 | Solar Implant Technologies, Inc. | Advanced high efficientcy crystalline solar cell fabrication method |
| US8084293B2 (en) | 2010-04-06 | 2011-12-27 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Continuously optimized solar cell metallization design through feed-forward process |
-
2012
- 2012-04-27 US US13/458,441 patent/US8895325B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2013
- 2013-04-09 TW TW102112431A patent/TWI512796B/zh active
- 2013-04-12 JP JP2015509012A patent/JP6236434B2/ja active Active
- 2013-04-12 WO PCT/US2013/036311 patent/WO2013162916A1/en active Application Filing
- 2013-04-12 KR KR1020147033116A patent/KR101575323B1/ko active IP Right Grant
- 2013-04-12 CN CN201380022385.5A patent/CN104272428B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110198514A1 (en) | 2008-06-20 | 2011-08-18 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Use of pattern recognition to align patterns in a downstream process |
| US20110237022A1 (en) | 2010-03-25 | 2011-09-29 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Implant alignment through a mask |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TWI512796B (zh) | 2015-12-11 |
| US20130288400A1 (en) | 2013-10-31 |
| JP6236434B2 (ja) | 2017-11-22 |
| KR20150003879A (ko) | 2015-01-09 |
| CN104272428B (zh) | 2017-01-18 |
| TW201407671A (zh) | 2014-02-16 |
| JP2015520941A (ja) | 2015-07-23 |
| US8895325B2 (en) | 2014-11-25 |
| WO2013162916A1 (en) | 2013-10-31 |
| CN104272428A (zh) | 2015-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5802392B2 (ja) | 基板を使用して太陽電池を製造する方法 | |
| US8912082B2 (en) | Implant alignment through a mask | |
| US8202789B2 (en) | Implanting a solar cell substrate using a mask | |
| US8697559B2 (en) | Use of ion beam tails to manufacture a workpiece | |
| US8008176B2 (en) | Masked ion implant with fast-slow scan | |
| US20100154870A1 (en) | Use of Pattern Recognition to Align Patterns in a Downstream Process | |
| US20100224240A1 (en) | Counterdoping for solar cells | |
| KR101575323B1 (ko) | 다수의 주입들을 위해 기판들을 정렬시키기 위한 장치 및 방법 | |
| KR101878194B1 (ko) | 작업물의 패턴화된 주입을 수행하기 위한 빔 블로커들 이용 | |
| JP2015520941A5 (ja) | 複数注入のために基板を位置合わせするための装置および方法 | |
| US8921149B2 (en) | Aligning successive implants with a soft mask | |
| US6777251B2 (en) | Metrology for monitoring a rapid thermal annealing process | |
| Roitman et al. | An investigation of the two‐dimensional shape of ion‐implanted regions | |
| KR20130026483A (ko) | 작업물들의 이온 주입 동안의 빔 글리치들의 처리 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| A302 | Request for accelerated examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |