KR101739013B1 - 이온빔 마스크 및 이를 포함하는 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온빔을 기판에 조사하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은 복수의 기판들이 안착된 트레이를 이송하면서 기판에 이온빔을 조사하는 기판처리장치에서 이온빔소스와 기판 표면 사이에 배치되는 이온빔 마스크로서, 몸체와; 상기 각 기판에 대응되어 제1간격으로 상기 몸체를 관통하도록 형성되는 복수의 개방 슬릿으로 이루어지고, 상호 제2간격으로 배열되는 마스크 패턴;을 포함하고, 상기 제2간격은 상기 트레이 상에 안착된 기판과 이웃하는 기판 사이에 대응되게 위치되는 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크를 개시한다.

Description

이온빔 마스크 및 이를 포함하는 기판처리장치{ION BEAM MASK AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS COMPRISING THE SAME}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온빔을 기판에 조사하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체영역을 형성하는 방법은 크게 열확산법과 이온주입법으로 분류된다.
반도체는 pn접합을 통해 접합층을 형성하게 되는데, 이러한 반도체 영역은 반도체기판, LCD패널용 기판 또는 태양전지 기판 등에 사용된다.
열확산법에 의해 p형 실리콘 기판에 대해서 n형 반도체층을 형성하는 방법으로 설명하면, 기판을 가열하여 인(P) 원소를 p형 실리콘 기판의 표면으로부터 스며들게 함으로써 표면층을 n형화하여 pn 접합을 만들게 된다.
그런데 열확산법에 의하여 불순물을 주입하는 경우 불순물 주입을 위한 POCl3를 증착할 때 도핑이 균일하게 이루어지지 않아 공정 균일도가 낮으며, POCl3를 사용하는 경우 증착 후 기판 표면에 부산물로 형성되는 PSG막의 제거, 측면 반도체구조 제거(에지 아이솔레이션) 등 공정이 복잡하며 전체 공정시간이 길어져 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
이에 대해, 이온주입법은 이온빔을 직접 조사하여 기판에 주입하기 때문에 열확산법에 비하여 제어가 용이하고 정밀한 불순물 주입이 가능하므로 최근에 널리 사용되고 있다.
이온주입법은 인 원소를 진공 중에서 이온화한 뒤에 전기장에 의해 가속하여 이온빔 형태로 p형 실리콘 기판 표면에 넣음으로써 표면층을 n형화하여 pn 접합을 만드는 방법이다.
상기와 같은 기판의 표면에 이온을 조사하기 위한 기판처리장치는 일반적으로 외부와 밀폐된 소정 챔버 내에 기판을 배치하고, 이온빔소스에서 발생한 이온빔을 상기 기판에 조사함으로써 기판의 접합층을 형성하게 된다.
최근에는 생산 효율의 증가를 위하여 복수의 기판을 트레이에 배열한 상태에서 기판처리공정에서 함께 이온 주입하는 경우가 증가하고 있다. 그런데, 이온을 주입하는 과정에서 기판들의 사이의 공간이나 기판의 모서리 부위와 같은 불필요한 부위까지 이온빔이 주사되어 이온빔이 지나치게 손실되는 문제가 있었다.
또한, 일반적으로 기판의 표면에 선택적 에미터(Selective Emitter)를 형성하고자 하는 경우, 이온빔의 경로 상에 소정 패턴이 형성되는 마스크를 설치하여 1차로 이온조사공정을 수행하고, 마스크가 제거된 상태에서 2차로 이온조사공정을 수행하는 공정을 거치게 되는데, 그 공정이 복잡하고 장치의 크기가 증가하는 문제가 있었다.
또한, 복수의 기판을 하나의 공정을 통해 이온 조사하기 위해서는 마스크의 크기가 증가하여야는데, 장시간 이온빔에 노출된 마스크가 열에 의한 변형이 발생하여 기판의 불량으로 이어지는 문제를 일으키기도 하였다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 두 개 이상의 기판에 동시에 이온빔을 조사하는 과정에서 패턴이 형성되는 이외의 부분에 이온빔이 조사되는 것을 방지할 수 있는 이온빔 마스크 및 이를 포함하는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 이온빔 마스크의 장시간 이온 노출에 변형을 방지할 수 있는 구조를 가진 이온빔 마스크 및 이를 포함하는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 복수의 기판들이 안착된 트레이를 이송하면서 기판에 이온빔을 조사하는 기판처리장치에서 이온빔소스와 기판 표면 사이에 배치되는 이온빔 마스크로서, 몸체와; 상기 각 기판에 대응되어 제1간격으로 상기 몸체를 관통하도록 형성되는 복수의 개방 슬릿으로 이루어지고, 상호 제2간격으로 배열되는 마스크 패턴;을 포함하고, 상기 제2간격은 상기 트레이 상에 안착된 기판과 이웃하는 기판 사이에 대응되게 위치되는 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크를 개시한다.
상기 제2간격은 제1간격보다 크게 형성될 수 있다.
상기 몸체를 관통하여 형성되고, 하나 이상의 기판이 이온빔에 노출되는 하나 이상의 개방구를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체의 일면에 배치되고, 몸체의 변형을 방지하는 보강부재를 더 포함할 수 있다.
상기 보강부재는 상기 몸체의 일면에서 돌출되고, 상기 몸체와 일체로 형성되는 리브인 것이 바람직하다.
상기 보강부재는 제1간격 및 제2간격 중 적어도 어느 하나에 배치될 수 있다.
상기 몸체의 일면에 배치되고, 몸체의 변형을 방지하도록 상기 기판패턴과 개방구 사이의 이격된 부위에 배치되는 보강부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 이온빔 마스크를 포함하는 기판처리장치로서, 기판이 안착된 트레이가 이송되는 이송수단을 구비하는 공정 챔버와; 하측에 상기 이온빔 마스크가 배치되고 복수의 기판에 이온빔을 조사하는 이온빔조사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 공정챔버에 대해 상기 이온빔 마스크를 고정하여 처짐을 방지하는 지지부재를 더 포함할 수 있다.
상기 지지부재는 상기 몸체의 테두리 부위에 배치될 수 있다.
상기 지지부재는, 상측이 상기 공정 챔버에 결합되고, 하측이 상기 몸체에 결합되며, 상기 트레이의 이송방향에 대해 수직한 방향으로 배열되어 상기 이온빔 마스크의 하방으로의 처짐을 방지될 수 있다.
상기 지지부재는 상기 마스크 패턴 배열의 양측에 배치될 수 있다.
상기 공정 챔버의 일측에 결합하고 내부의 압력을 대기압 및 진공압으로 교번하면서 외부로부터 트레이를 전달받아 공정 챔버로 전달하는 로드락 챔버와 상기 공정 챔버의 타측과 결합하고 내부의 압력을 대기압 및 진공압으로 교번하면서 공정 챔버로부터 트레이를 전달받아 외부로 배출하는 언로드락 챔버를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이온빔 마스크 및 이를 구비하는 기판처리장치는, 복수의 기판에 대해 동시에 이온주사 공정을 수행하면서도 이온빔의 손실을 최소화할 수 있으므로 생산성이 향상되고 품질이 우수해지는 효과가 있다.
또한, 마스크가 마스크 패턴과 개방구를 함께 구비하므로 기판 전체에 대한 이온주사 공정과 패턴을 형성하기 위한 이온주사 공정을 한 번의 처리 과정을 통해 수행할 수 있으므로, 공정의 효율이 향상되고 장비가 단순해질 수 있는 효과가 있다.
또한, 지지부재와 보강부재에 의해 장시간의 사용에 따른 마스크의 변형이나 처짐이 방지될 수 있어, 마스크 패턴이 정확하게 유지될 수 있으므로, 작동 신뢰성이 보장될 수 있고 기판의 불량률이 최소화될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이온빔 마스크와 기판의 배열을 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 이온빔 마스크를 구체적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 1의 이온빔 마스크의 작동 상태를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 1의 이온빔 마스크의 변형예를 보여주는 평면도이다.
도 5는 도 1의 이온빔 마스크의 다른 변형예를 보여주는 평면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 지지부재가 결합되는 이온빔 마스크를 보여주는 사시도이다.
도 7은 도 6의 이온빔 마스크의 변형예들을 보여주는 평면도이다.
도 8은 보강부재가 배치되는 이온빔 마스크의 예들을 보여주는 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 이온빔 마스크를 포함하는 기판처리장치를 보여주는 개념도이다.
이하 본 발명에 따른 이온빔 마스크 및 이를 이용한 기판처리시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 이온빔 마스크는 도 1에 나타난 바와 같이 복수의 기판(10)에 대해 소정 반도체 패턴을 형성하는 이온조사공정을 수행하기 위한 구성으로서, 이온조사공정을 수행하는 기판처리장치의 구체적인 구성은 도 9와 관련하여 후술하기로 한다.
상기 이온빔 마스크는 기본적으로 이온빔소스(41)와 기판(10) 표면 사이에 배치되는 기판처리장치의 이온빔 마스크(100), 몸체(110)와 상기 몸체(110)를 관통하는 복수의 개방 슬릿(101)을 포함하고, 상기 복수의 개방 슬릿(101)은 마스크 패턴(120)을 이루기 위한 제1간격과, 상기 마스크 패턴을 배열하기 위한 제2간격을 두고 배치된다.
도 1의 배치상태를 기준으로 기판(10)과 이온빔 마스크(100)는 상대적으로 양측으로 이동하는데, 이하 양측 방향을 횡방향으로, 이에 수직하는 방향을 종방향으로 정의하여 사용한다.
상기한 바와 같이 기판(10)은 종방향으로 하나 이상의 열을 이루어 트레이(20) 상에서 배열되고, 상기 이온빔 마스크(100)에 대해 상대적으로 이동한다.
상기 기판(10)에 대해 이온빔 마스크(100)가 이동하도록 이루어질 수도 있지만, 시계열적인 일련의 기판 처리 공정을 고려하여 상기 이온빔 마스크(100)는 기판처리장치에 대해 고정되고 기판(10)이 이온빔 마스크(100)에 대해 이동하는 것이 바람직하다.
상기 이온빔 마스크(100)는 개방 슬릿(101)이 상호간에 소정 간격 이격되어 마스크 패턴(120)을 형성하고, 상기 마스크 패턴(120)은 열지어 배열된 각각의 기판(10) 대응되도록 배열된다.
구체적으로, 상기 개방 슬릿(101)은 2개 이상의 간격을 형성하면서 배열되어 마스크 패턴(120)을 이룬다. 각각의 마스크 패턴(120)은 열지어 배열된 각각의 기판(10) 또는 기판(10)에 선택적으로 이온이 조사되도록 하여 접착층의 패턴을 이루도록 한다.
따라서, 상기 개방 슬릿(101)은 최소한 두 개 이상의 간격을 형성하면서 배열되는데, 제1간격(a)은 하나의 마스크 패턴(120)을 이루기 위한 간격으로서, 예를 들어 태양전지구조의 반도체층을 형성하기 위해 배열되는 경우, 도 1에 나타난 바와 같이 횡방향으로 길게 이루어지는 각각의 개방 슬릿(101)이 등간격으로 배치되어 이루어질 수 있다.
다만, 상기 제1간격은 하나의 마스크 패턴(120)을 이루는 개방 슬릿(101) 간의 간격을 의미하는 것으로 두 개 이상의 간격을 의미할 수도 있으며, 개방 슬릿(101)은 서로 다른 길이와 모양으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
상기 제2간격(b)은 마스크 패턴(120)이 트레이(20)에 배열된 기판(10)의 열에 대응되도록 이루어지는 간격을 의미한다.
따라서, 제2간격(b)에 의하여 이온빔 영역을 통과하는 기판(10)의 하나의 열에서 기판과 기판 사이의 거리, 더욱 정확하게는 기판의 중심과 인접한 기판의 중심 사이의 거리는 마스크 패턴 사이의 거리에 일치하게 이루어질 수 있다.
상기 제1간격(a)과 제2간격(b)은 서로 다르게 형성되고, 기판(10)의 배열을 고려하여 상기 제2간격(b)은 제1간격(a)보다 큰 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 개방 슬릿(101)이 하나의 마스크 패턴(120)을 형성하기 위한 제1간격(a)과 마스크 패턴(120)의 배열을 이루는 제2간격(b)을 두고 열지어 배열되는 경우, 트레이(20)에 배열된 기판(10)과 기판(10) 사이의 간격과 기판의 엣지부위에 불필요하게 이온빔이 조사되는 것을 방지할 수 있으므로, 이온의 손실을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
상기 이온빔 마스크(100)는 전체적으로 판 형상의 몸체(110)와 상기 몸체(110)를 관통하는 소정 패턴을 이루는 개방 슬릿(101)으로 이루어진다.
상기 몸체(110)는 대략 직사각 형상으로 이루어지는 것이 바람직하지만, 기판의 배열 또는 다른 장치와의 배치관계에 따라 그 형상은 선택적으로 이루어질 수도 있다.
다른 설명으로서, 상기 몸체(110)는 하나의 마스크 패턴(120)을 형성하기 위한 개방 슬릿(101)을 상하로 연결하는 차단부(102)와, 상기 마스크 패턴(120)을 상하로 상호 연결하는 연결부(103)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 몸체는 상기 차단부(102)와 마스크 패턴(120)을 양측과 상하에서 상호 연결하여 지지하는 테두리부(104)를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 차단부(102)의 상하 거리는 제1간격(a)을 의미하고, 연결부(103)의 상하 거리는 제2간격(b)을 의미한다.
상기 테두리부(104)는 대략 직사각의 링 형상으로 이루어질 수 있고, 내주측에 개방 슬릿(101), 차단부(102) 및 연결부(103)를 지지하면서 이온빔 영역의 소정 부위에 고정되는 역할을 할 수 있다.
상기 테두리부(104)는 도면에 보여지는 바와 같이 몸체(110)의 상하좌우의 테두리를 이루지만, 경우에 따라 몸체(110)의 양측에만 형성될 수도 있다.
도 3은 이온빔 마스크(100)와 기판(10)이 상호간에 이동하면서 패턴을 형성하는 개념을 보여주는 도면이다.
트레이(20)에 기판(10)이 행렬을 이루어 배열되면 상기 이온빔 마스크(100)의 마스크 패턴(120)은 기판(10)의 열에 대응되도록 배열됨은 상기한 바와 같다.
예를 들어, 상기 이온빔 마스크(100)가 이온빔의 조사영역에 고정되고 트레이(20)가 좌측에서 우측으로 이동하게 되면, 우측열의 기판(10)의 열에서부터 순차적으로 마스크 패턴(120)에 대응되는 모양으로 기판(10)에 패턴이 형성되는 것이다.
도 3에서는 마스크 패턴(120)의 좌우 길이가 트레이(20)에 배열되는 기판(10)의 하나의 행 전부를 덮도록 이루어지는 예가 도시되었지만, 상기 마스크 패턴(120)의 좌우 길이 즉, 개방 슬릿(101)의 길이는 기판(10) 배열의 행의 길이보다 짧게 이루어질 수도 있고, 하나의 기판(10)보다 짧게 이루어질 수도 있음은 물론이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이온빔 마스크(200)는 기판 전체가 이온빔에 노출되어 두 개의 공정을 동시에 수행할 수 있도록 개방구(205)가 형성된다.
종래기술에서는 기판의 표면에 선택적 에미터(Selective Emitter)를 형성하기 위해 이온빔의 경로 상에 소정 패턴이 형성되는 마스크를 설치하여 1차로 이온조사공정을 수행하고, 마스크가 제거된 상태에서 2차로 이온조사공정을 수행하여야 하므로 작업 공정이 복잡해지는 문제가 있음은 상기한 바와 같다.
따라서, 이온빔 마스크(200)는 하나 이상의 기판(10)이 이온빔에 전부 노출되도록 몸체(210)를 관통하는 개방구(205)를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 3에서 설명한 바와 마찬가지로 몸체(210)의 일측에서 개방 슬릿(201)들은 차단부(102)에 의해 상호 연결되어 마스크 패턴(220)을 형성하고, 상기 마스크 패턴(220)은 연결부(203)를 사이에 두고 열을 지어 배열된다.
상기 마스크 패턴(220)의 배열에 대향되는 타측에는 개방구(205)가 형성될 수 있는데, 하나 이상의 기판(10)이 이온빔에 전부 노출될 수 있는 크기로 이루어질 수 있다.
다만, 상기 개방구(205)는 하나의 마스크 패턴(220)의 일부 영역을 선택하여 해당 부위만 이온빔에 노출될 수 있는 크기로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
기판(10)은 이온빔 마스크(200)의 하측에서 상대적으로 이동하면서 마스크 패턴(220)과 개방구(205)를 순차적으로 통과하면서 이온조사된다.
이에 따라 기판(10)의 상면 전체에 n형 반도체 영역의 형성을 위한 이온조사와 기판(10)의 일부영역에서의 n+ 형 반도체 영역의 형성을 위한 이온조사가 수행되므로 하나의 이온빔 마스크(200)에 의하여 동시에 두 가지의 공정이 이루어지는 이점이 있음에 유의하여야 한다.
이온빔 마스크(200)와 기판(10)의 상대이동에 따라, 개방 슬릿(201)을 통과한 이온빔이 상기 개방구(205)를 통과한 이온빔보다 먼저 기판에 조사되도록 배치되도록 마스크 패턴(220)과 개방구(205)가 배치될 수 있고, 선택에 따라 그 순서는 상호 변경될 수도 있다.
바람직하게는 상기 개방구(205)는 마스크 패턴(220)의 열의 길이에 대응되는 길이로 형성되지만, 상기한 바와 같이 개방구(205)의 크기는 선택적으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기 몸체(210)는 하나의 마스크 패턴(220)을 이루기 위해 개방 슬릿(201)들 사이에 형성되는 차단부(102)와 마스크 패턴(220) 사이에 형성되는 연결부(203) 및 테두리를 이루는 테두리부(104)를 포함하는데, 상기 개방구(205)와 마스크 패턴(220)의 배열은 상호 이격되어 배치될 수 있고 이에 따라 상기 몸체(210)는 개방구(205)와 마스크 패턴(220)을 연결하는 이격부(206)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 도 4에 도시된 개방구가 형성되는 이온빔 마스크의 다른 실시예로서, 복수의 마스크 패턴 및/또는 개방구가 배열되는 예를 나타낸다.
도 5에 도시된 다른 실시예의 이온빔 마스크(300)는 마스크 패턴(320)을 형성하기 위하여 연결부(303)를 사이에 두고 배치되는 개방 슬릿(301)을 포함한다.
상기 마스크 패턴(320)은 연결부(303)를 사이에 두고 배열되어 하나의 패턴 블록(311, 312)를 형성하는데, 상기 패턴 블록(311, 312)은 하나 이상의 마스크 패턴(320)으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 개념에 따른 이온빔 마스크(300)는 복수의 개방구(305, 315)와 복수의 패턴 블록(311, 312)이 행렬을 이루어 배열된다.
바람직하게는 상기 패턴 블록(311, 312)과 개방구(305, 315)가 지그재그로 배열될 수 있다.
구체적으로, 몸체(310)의 일측에는 상측으로부터 제1패턴블록(311)과 제2개방구(315)가 열을 지어 배열되고, 타측에는 제1개방구(305)와 제2패턴블록(312)이 열을 지어 배열된다.
이때, 연결부(303)는 마스크 패턴과 개방구가 열을 지어 배열될 때 상호 연결하는 역할을 할 수 있다.
도 5에 도시된 바를 기준으로 설명하면, 상기 이온빔 마스크(300)의 하면에서 기판(10)이 배열된 트레이(20)가 일측에서 타측으로 수평이동하는 경우, 상측으로부터 두 개의 기판은 마스크 패턴에 대응하는 이온빔이 조사된 후에 상면 전체에 이온빔이 조사되는 공정이 순차적으로 진행될 수 있다.
또한, 하측의 두 개의 기판은 상면 전체에 이온빔이 조사된 후에 마스크 패턴에 대응하는 이온빔이 조사되는 순서로 공정이 진행될 수 있다.
이러한 경우 하나의 기판을 통해 두 개의 이온조사 공정이 동시에 진행될 수 있으면서도, 상하부에서 서로 다른 순서의 공정을 동시에 수행할 수 있는 이점이 있다.
상기 패턴 블록과 개방구는 각각 두 개 이상으로 이루어질 수 있고, 배열되는 형상은 선택에 따라 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 개념에 따라 이온빔 마스크(100)를 지지하기 위한 부재가 배치되는 것을 도시한 도면으로, 몸체(110)의 상측으로 돌출되고, 이온빔소스에 대해 몸체(110)의 위치를 고정하는 지지부재(150)를 포함한다.
상기 지지부재(150)의 하단부는 상기 테두리부(104)에 결합하고, 상단부는 공정 챔버(1)의 소정 부위 또는 이온빔조사부(40)에 결합하여, 이온빔 영역에 대해 이온빔 마스크(100)를 고정하는 역할을 한다.
상기 지지부재(150)는 몸체(110)의 테두리부(104)에 형성되는데, 바람직하게는 마스크 패턴(120)을 따라 배치된다.
이온빔 마스크(100)가 전체적으로 대략 사각형상으로 이루어지고 상기 지지부재(150)가 테두리부(104)의 네 모서리 부위에 결합되는 경우, 장시간 이온빔 노출에 의하여 열변형이 발생할 수 있고 이에 따라 이온빔 마스크(100)가 수평을 유지하지 못하고 뒤틀리거나 중심부측에서 하방으로 자중에 의해 처짐이 발생할 우려가 있음은 상기한 바와 같다. 따라서, 테두리부(104)의 모서리 부위를 제외한 변의 영역에 적어도 하나 이상의 지지부재(150)가 더 배치될 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 지지부재(150)는 마스크 패턴(120)의 모서리 부위에 인접하여 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 지지부재(150)는 테두리부(104)의 연결부(103)의 위치에 대응하여 배치될 수 있다.
상기 지지부재는 몸체의 테두리 부위에 결합될 수 있고, 바람직하게는 상측이 공정 챔버(1)에 결합되고 하측이 몸체(110)에 결합되며, 트레이의 이송방향에 대해 수직한 방향으로 배열되어 이온빔 마스크의 하방으로의 처짐을 방지한다.
상기 마스크 패턴(120)이 트레이의 이송방향에 따라 수직한 방향으로 길게 배열될 때는 이온빔 마스크(100)가 전체적으로 긴 장방형으로 이루어질 수 있다.
이 경우 장방 형상의 이온빔 마스크(100)의 모서리 부위에만 지지부재(1)가 배치되는 경우에는 장방형의 길이방향 중심 부위에서 하방으로의 변형이 더욱 심화될 우려가 있다.
따라서, 트레이의 이송방향의 수직한 방향에 대해 이온빔 마스크(100)의 양측 모서리의 사이에 적절한 간격으로 지지부재(1)를 배치하게 되면 처짐이 방지될 수 있고, 이는 마스크 패턴(120)이 장시간 사용에 따라 변형되지 않아 공정처리의 정확성이 유지될 수 있음을 의미한다.
도 7은 도 6에 도시된 지지부재가 배치되는 이온빔 마스크의 평면도와 다른 실시예의 이온빔 마스크를 보여주는 것으로, 좌측 도면의 경우 상기한 바와 같이 지지부재(150)는 마스크 패턴(120)의 모서리 부위에 인접하여 배치된다.
우측 도면에서는 테두리부(104)의 상단과 하단의 대략 변의 중심 영역에 지지부재(150)가 더 배치되는 예가 도시되는데, 이온빔 마스크(100)의 횡방향의 길이가 길어지는 경우 횡방향 중심측에서의 처짐을 방지할 수 있는 이점을 가진다.
본 발명의 실시예에서는 상기 지지부재(150)가 테두리부(104)에 배치되는 예가 설명되었지만, 상기 연결부(103)에서 상측으로 돌출되는 형상으로 형성될 수도 있음은 물론이다.
한편, 상기 지지부재(150)의 길이는 이온빔 마스크(100)가 이온빔 영역의 적절한 높이에 배치될 수 있도록 선택적으로 이루어질 수 있고, 단면이 원형인 예가 도시되었지만 단면의 형상은 다양하게 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지부재(150)는 별도의 부재로서 몸체(110)에 결합될 수도 있고, 상측으로 돌출되는 방식으로 몸체(110)와 일체로 형성될 수도 있음은 물론이다.
도 8에서는 보강부재가 배치되는 이온빔 마스크의 실시예들이 보여지는데, 좌측 도면은 개방 슬릿(101)이 열지어 배열된 이온빔 마스크(100)에 보강부재(160)가 배치되는 예를 도시하며, 우측 도면은 개방 슬릿(201)과 개방구(205)가 배치되는 예를 도시한다.
본 발명의 또 다른 개념에 따라 이온빔 마스크는 변형을 방지하기 위한 보강부재(160)를 더 구비할 수 있고, 상기 보강부재(160)는 몸체(110)의 상면 또는 하면에 결합할 수도 있고, 몸체(110)와 일체로 형성될 수도 있다.
바람직하게는 상기 보강부재(160)는 마스크 패턴들 사이의 부위인 연결부(103)에 배치되지만, 추가적으로 테두리부(104)에 배치될 수도 있다.
마스크 패턴(120) 배열의 일측에 개방구(205) 또는 다른 패턴의 배열이 형성되는 경우 양측을 연결하는 연결부(103)에는 추가적인 보강부재가 배치될 수 있다.
이 경우, 보강부재는 개방 슬릿(101) 사이의 간격에 배치되는 횡형 보강부재(261)와 상기 이격부(106)에 종방향으로 배치되는 종형 보강부재(262)로 이루어질 수 있다.
상기 보강부재(160, 261, 262)는 이온빔 마스크의 일면에 형성되는 리브 형상으로 일체로서 형성될 수도 있고, 다른 부재로서 결합될 수도 있다.
또한, 마스크의 몸체와 이종 또는 동종의 재질로 선택적으로 이루어질 수도 있음은 물론이다.
상기 보강부재(160, 261, 262)는 도 6과 관련하여 설명된 지지부재(150)와 같이 이온빔 마스크의 열변형에 의한 처짐을 방지하기 위한 기능을 하게 되는데, 이온빔에 의하여 장시간 노출되는 경우 변형이 발생할 우려가 존재한다.
이온빔에 의한 열적, 화학적 변화를 최소화하기 위하여 상기 보강부재는 세라믹, 그라파이트, Al2O3Sic나 AlN 등과 같은 비금속재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 9는 상기한 이온빔 마스크를 포함하는 기판처리장치의 개념도로서, 본 발명에 따른 기판처리장치는 내부에서 이온주입공정이 수행되는 공정 챔버(1), 공정 챔버(1)의 일측에 결합되는 로드락 챔버(2) 및 공정 챔버(1)의 타측에 결합되는 언로드락 챔버(3)로 이루어진다.
상기 공정 챔버(1)는 이온빔조사부(40)와 결합하고, 상기 이온빔조사부(40) 에 구비되는 이온빔소스(41)는 이온빔을 방출하여 공정 챔버(1) 내부에 이온빔 영역을 형성한다.
상술한 이온빔 마스크(100)는 상기 공정 챔버(1)의 소정 부위 또는 이온빔조사부(40)에 결합하여 이온빔 영역의 선택된 높이에 고정된다.
도면에서는 이온빔 마스크(100)가 지지부재(150)에 의해 공정 챔버(1)의 내부 상측에 결합되는 예가 도시된다.
상기 로드락 챔버(2), 공정 챔버(1) 및 언로드락 챔버(3)는 직렬로 배열되고, 이송부(30)를 구비한다.
상기 이송부(30)는 기판(10) 또는 복수의 기판(10)이 배열되는 트레이(20)를 순차적으로 이송하면서 공정 챔버(1) 내부에서 이온처리 공정을 거치도록 한다.
상기 로드락 챔버(2)는 공정 챔버(1)의 일측에 결합되어 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번되어 외부로부터 하나 이상의 기판(10)이 안착된 트레이(20)를 전달받아 공정 챔버(1)로 전달하는 구성이다.
상기 언로드락 챔버(3)는 공정 챔버(1)의 타측에 결합되어 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번되어 공정 챔버(1)로부터 트레이(20)를 전달받아 외부로 배출하는 구성이다.
상기 공정 챔버(1)에서는 이온이 주사된 기판의 공정의 완성을 위하여 열처리가 요구되고, 따라서 기판처리장치는 열처리장치(미도시)를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 언로드락 챔버(3)에서는 공정 챔버(1)로부터 전달된 기판(10)을 냉각하는 냉각장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 로드락 챔버(2)와 공정 챔버(1) 사이, 공정 챔버(1)과 언로드락 챔버(3) 사이에는 각각 트레이(20)를 임시로 저장하며 내부압력이 대기압과 공정 챔버(1)의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 제1버퍼모듈(미도시) 및 제2버퍼모듈(미도시)이 추가로 설치될 수 있다.
또한, 기판처리장치는 기판(10)이 로드락 챔버(2), 공정 챔버(1) 및 언로드락 챔버(3)를 순차적으로 이송되는 과정에서 각각의 챔버들의 출입구를 개폐할 수 있도록 게이트밸브(미도시)를 더 포함할 수 있다.
도 1 내지 도 8과 관련하여 상술된 본 발명에 따른 이온빔 마스크를 구비하는 기판처리장치는, 복수의 기판에 대해 동시에 이온주사 공정을 수행하면서도 이온빔의 손실을 최소화할 수 있으므로 생산성이 향상되고 품질이 우수해질 수 있는 이점이 있다.
또한, 마스크가 마스크 패턴과 개방구를 함께 구비할 수 있어 기판 전체에 대한 이온주사 공정과 패턴을 형성하기 위한 이온주사 공정을 한 번의 공정을 통해 수행할 수 있으므로, 공정의 효율이 향상되고 장비가 단순해질 수 있는 이점이 있다.
또한, 지지부재와 보강부재에 의해 장시간의 사용에 따른 마스크의 변형이나 처짐이 방지될 수 있어, 작동 신뢰성이 보장될 수 있는 이점이 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
1...공정 챔버 2...로드락 챔버
3...언로드락 챔버 10...기판
20...트레이 40...이온빔조사부
100...마스크 101...개방 슬릿
120...마스크 패턴 150...지지부재
160...보강부재 205...개방구

Claims (13)

  1. 복수의 기판들이 안착된 트레이를 이송하면서 기판에 이온빔을 조사하는 기판처리장치에서 이온빔소스와 기판 표면 사이에 배치되는 이온빔 마스크로서,
    상기 복수의 기판들은, 상기 트레이의 이송방향에 수직한 제1방향으로 상기 트레이에 안착되며,
    몸체와;
    상기 각 기판에 대응되어 제1간격으로 상기 몸체를 관통하도록 형성되는 복수의 개방 슬릿으로 이루어지고, 상기 제1방향을 따라 상호 제2간격으로 배열되는 복수의 마스크 패턴들;을 포함하고,
    상기 제2간격에 의하여 인접한 마스크 패턴들 사이에 형성되는 영역은,
    상기 제1방향을 따라 상기 트레이 상에 안착된 인접한 기판들 사이에 형성되는 영역에 대응되는 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2간격은 제1간격보다 큰 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크.
  3. 복수의 기판들이 안착된 트레이를 이송하면서 기판에 이온빔을 조사하는 기판처리장치에서 이온빔소스와 기판 표면 사이에 배치되는 이온빔 마스크로서,
    상기 복수의 기판들은, 상기 트레이의 이송방향에 수직한 제1방향으로 상기 트레이에 안착되며,
    몸체와;
    상기 각 기판에 대응되어 제1간격으로 상기 몸체를 관통하도록 형성되는 복수의 개방 슬릿으로 이루어지고, 상기 제1방향을 따라 상호 제2간격으로 배열되는 복수의 마스크 패턴들;을 포함하고,
    상기 제2간격에 의하여 인접한 마스크 패턴들 사이에 형성되는 영역은,
    상기 제1방향을 따라 상기 트레이 상에 안착된 인접한 기판들 사이에 형성되는 영역에 대응되며,
    상기 몸체를 관통하여 형성되고, 하나 이상의 기판이 이온빔에 노출되는 하나 이상의 개방구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체의 일면에 배치되고, 몸체의 변형을 방지하는 보강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 보강부재는 상기 몸체의 일면에서 돌출되고, 상기 몸체와 일체로 형성되는 리브인 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 보강부재는 제1간격 및 제2간격 중 적어도 어느 하나에 배치되는 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 몸체의 일면에 배치되고, 몸체의 변형을 방지하도록 상기 마스크 패턴과 개방구 사이의 이격된 부위에 배치되는 보강부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이온빔 마스크.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항의 이온빔 마스크를 포함하는 기판처리장치로서,
    기판이 안착된 트레이가 이송되는 이송수단을 구비하는 공정 챔버와;
    하측에 상기 이온빔 마스크가 배치되고 복수의 기판에 이온빔을 조사하는 이온빔조사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 공정챔버에 대해 상기 이온빔 마스크를 고정하여 처짐을 방지하는 지지부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 몸체의 테두리 부위에 결합되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 지지부재는,
    상측이 상기 공정 챔버에 결합되고, 하측이 상기 몸체에 결합되며,
    상기 트레이의 이송방향에 대해 수직한 방향으로 배열되어 상기 이온빔 마스크의 하방으로의 처짐을 방지하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 지지부재는 상기 배열된 마스크 패턴의 양측에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 공정 챔버의 일측에 결합하고 내부의 압력을 대기압 및 진공압으로 교번하면서 외부로부터 트레이를 전달받아 공정 챔버로 전달하는 로드락 챔버와
    상기 공정 챔버의 타측과 결합하고 내부의 압력을 대기압 및 진공압으로 교번하면서 공정 챔버로부터 트레이를 전달받아 외부로 배출하는 언로드락 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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