KR101769493B1 - 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온빔을 기판에 조사하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템에 관한 것이다.
본 발명은 하나 이상의 기판이 안착된 트레이가 이송되는 이송경로가 설치된 공정챔버와; 상기 이송경로에 설정된 이온빔조사영역으로 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 조사하여 상기 트레이가 상기 이온빔조사영역에 위치되었을 때 기판표면에 이온빔이 조사되도록 상기 이송경로의 상측에 설치된 이온빔조사부와; 상기 이송경로의 하측에 설치되며 상기 트레이가 상기 이온빔조사영역에 위치되지 않을 때 상기 공정챔버에 이온빔이 직접 조사되는 것을 방지하는 빔차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.

Description

기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템 {Substrate processing apparatus and substrate processing system}
본 발명은 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온빔을 기판에 조사하여 기판처리를 수행하는 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템에 관한 것이다.
반도체, LCD패널용 유리기판, 태양전지기판 등에서 반도체영역, 즉 pn접합구조를 형성하는 방법으로서 열확산법 및 이온조사법이 있다.
그런데 열확산법에 의하여 불순물을 주입하는 경우 불순물 주입을 위한 POCl3를 증착할 때 도핑이 균일하게 이루어지지 않아 공정균일도가 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 반하여 이온빔을 조사하여 기판에 이온을 주입하는 이온조사법은 열확산법에 비하여 제어가 용이하며 정밀한 불순물 주입이 가능하여 최근에 많이 활용되고 있다.
한편 상기와 같은 기판 표면에 이온을 조사하기 위한 기판처리장치는 일반적으로 이온빔소스와, 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 밀폐된 처리공간 내에 설치된 스테이션에 안착된 기판에 조사함으로써 기판에 이온을 조사하도록 구성된다.
그러나 상기와 같은 종래의 기판처리장치는 단일의 이온빔소스에 의하여 이온조사공정이 수행됨에 따라서 이온조사 패턴에 제한을 받게 되며 이온조사의 대량처리가 곤란한 문제점이 있다.
또한 다양한 패턴의 이온조사공정을 수행하기 위해서는 복수의 기판처리장치에 의하여 수행되어야 하므로 그 처리가 복잡하고, 장치가 고가이며 장치가 차지하는 공간 또한 커지는 문제점이 있다.
또한 종래의 기판처리장치는 기판이 고정된 상태에서 이온빔을 이동시키면서 이온주입이 이루어짐에 따라서 이온주입 후의 기판의 교체, 이온빔의 이동을 위한 장치 등 장치가 복잡하고 공정시간이 많이 소요됨에 따라서 생산성이 낮은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 기판이 안착된 트레이를 이송시키면서 기판에 이온빔을 조사하여 이온조사공정을 수행하여 생산성을 향상시킴과 아울러, 이온빔에 의하여 공정챔버가 조사되어 증발현상에 따른 기판의 오염을 방지할 수 있는 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 하나 이상의 기판이 안착된 트레이가 이송되는 이송경로가 설치된 공정챔버와; 상기 이송경로에 설정된 이온빔조사영역으로 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 조사하여 상기 이온빔조사영역에 위치되었을 때 기판표면에 이온빔이 조사되도록 상기 이송경로의 상측에 설치된 이온빔조사부와; 상기 이송경로의 하측에 설치되며 상기 트레이가 상기 이온빔조사영역에 위치되지 않을 때 상기 공정챔버에 이온빔이 직접 조사되는 것을 방지하는 빔차단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 빔차단부는 단일의 부재에 의하여 구성될 수 있다.
상기 빔차단부는 상기 공정챔버의 내측 저면을 복개하도록 복수개로 차단부재들로 설치되며, 상기 복수의 차단부재들이 연결되는 부분을 통하여 상기 챔버본체가 이온빔에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 차단부재들은 결합되는 차단부재와 연결되는 부분에서 단차가 형성될 수 있다.
상기 빔차단부는 이온빔이 조사되는 하나 이상의 상판부와, 상기 상판부의 저면에 결합되어 상기 상판부를 냉각시키는 하나 이상의 냉각부를 포함할 수 있다.
상기 상판부는 금속재질의 모재와, 상기 모재 상에 형성되는 비금속층과; 상기 비금속층 상에 코팅되는 전기전도성 재질의 코팅층을 포함할 수 있다.
상기 상판부는 그래파이트 및 SiC 중 어느 하나의 재질을 가질 수 있다.
상기 상판부는 상기 Si를 포함하는 코팅물질에 의하여 코팅될 수 있다.
상기 상판부는 상기 냉각부의 상면을 복개하도록 복수개로 설치되며, 상기 복수의 상판부들이 연결되는 부분을 통하여 상기 냉각부로 이온빔이 노출되는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 상판부들은 결합되는 상판부와 연결되는 부분에서 단차가 형성될 수 있다.
상기 상판부는 관통홀이 형성되어 볼트에 의하여 상기 냉각부와 결합되며, 상기 볼트가 상측으로 노출되는 것을 방지하기 위하여 상판부와 동일한 재질의 캡부에 의하여 상기 관통홀이 복개될 수 있다.
상기 이온빔조사부와 상기 이송경로 사이에 설치되어 이온빔의 일부가 기판의 표면에 조사되도록 하나 이상의 홀이 형성된 마스크가 추가로 설치될 수 있다.
상기 빔차단부는 상기 이송경로와 상기 공정챔버의 내측 저면 사이에 설치되거나, 상기 공정챔버의 내측 저면에 설치될 수 있다.
상기 빔차단부는 상기 이온빔이 조사되는 영역보다 더 큰 상면을 가질 수 있다.
상기 빔차단부의 상면은 조사되는 이온빔을 산란시키기 위하여 다수의 요철이 형성될 수 있다.
상기 빔차단부는 상기 공정챔버의 저면의 적어도 일부를 형성하거나, 상기 공정챔버의 저면을 이루는 벽체의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 구성을 가지는 기판처리장치를 포함하는 공정모듈과; 상기 공정모듈의 일측에 결합되며 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번하여 변환되어 외부로부터 하나 이상의 기판이 안착된 트레이를 전달받아 상기 공정모듈로 트레이를 전달하는 로드락모듈과; 상기 공정모듈의 타측과 결합되며 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번하여 변환되어 상기 공정모듈로부터 트레이를 전달받아 외부로 배출하는 언로드락모듈을 포함하는 기판처리시스템을 개시한다.
본 발명에 따른 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템은 하나 이상의 기판이 안착된 트레이를 이송시키면서 기판에 대한 이온조사공정을 수행하여 생산성을 향상시킴과 아울러, 이온빔이 챔버의 내벽, 특히 저면에 직접 조사되는 것을 방지하는 빔차단부를 추가로 설치함으로써, 이온빔이 조사되는 영역에서 트레이가 존재하지 않을 때 이온빔의 조사에 의하여 진공압 하에서의 증발에 의한 기판오염 등을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이에 또한 본 발명에 따른 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템은 이온빔으로부터 공정챔버를 보호하여 공정챔버에 대한 수명을 늘리며 유지 및 보수비용을 현저히 절감하여 장비의 전체 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1의 기판처리장치의 공정챔버 내에서 트레이의 이동을 보여주는 일부 평면도이다.
도 3은 도 1의 기판처리장치의 공정챔버 내에 설치된 빔차단부의 일예를 보여주는 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3에서 Ⅳ-Ⅳ방향 및 B-B 방향의 단면을 보여주는 단면도들이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치 및 그를 가지는 기판처리시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 기판처리시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 공정모듈(1)과; 공정모듈(1)의 일측에 결합되는 로드락모듈(2)과; 공정모듈(1)의 타측에 결합되는 언로드락모듈(3)을 포함한다.
상기 공정모듈(1)은 후술하는 기판처리장치를 포함하는 구성으로서 기판에 대한 이온조사공정을 수행하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 로드락모듈(2)은 공정모듈(1)의 일측에 결합되며 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번하여 변환되어 외부로부터 하나 이상의 기판(10)이 안착된 트레이(20)를 전달받아 공정모듈(1)로 트레이(20)를 전달하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 언로드락모듈(3)은 공정모듈(1)의 타측에 결합되며 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번하여 변환되어 공정모듈(1)로부터 트레이(20)를 전달받아 외부로 배출하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 언로드락모듈(3)은 공정을 마친 트레이(20)를 외부로 배출하기 위하여 압력변환 이외에, 공정모듈(1)에서 공정모듈(1)에서 전달된 트레이(20)에 안착된 기판(10)을 냉각시키는 냉각장치가 추가로 설치될 수 있다.
한편 상기 공정모듈(1)에서 이온이 주입된 기판은 불순물 주입공정의 완성을 위하여 열처리를 요하는바, 언로드락모듈(3)에 결합되며 언로드락모듈(3)로부터 전달받은 트레이(20) 상의 기판(10)을 열처리하는 열처리모듈(미도시)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 열처리모듈은 공정모듈(1)에서 이온주입이 완료된 기판(10)이 적재된 트레이(20)를 언로드락모듈(3)로부터 전달받아 열처리를 수행하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 열처리모듈에 의하여 수행되는 열처리는 이온주입 후의 기판(10)에 대하여 요구되는 조건에 따라서 온도, 압력, 열처리시간 등이 결정된다.
한편 상기 로드락모듈(2)과 공정모듈(1) 사이, 공정모듈(1)과 언로드락모듈(3) 사이 각각에는 이송되는 트레이(20)를 임시로 저장하며 내부압력이 대기압과 공정모듈(1)의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 버퍼모듈(제1버퍼모듈 및 제2버퍼모듈)이 추가로 설치될 수 있다.
상기 제1버퍼모듈은 내부압력이 대기압과 공정모듈(1)의 공정압 사이, 예를 들면 공정모듈(1)의 공정압을 유지한 상태로 로드락모듈(2)로부터 트레이(20)를 전달받아 임시로 저장하는 구성이며, 제2버퍼모듈은 대기압과 공정모듈(1)의 공정압 사이, 예를 들면 공정모듈(1)의 공정압을 유지한 상태로 언로드락모듈(3)로 트레이를 전달하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 제1버퍼모듈 및 제2버퍼모듈은 각각 로드락모듈(2) 및 언로드락모듈(3)에서의 압력변환 및 트레이교환이 늦어지게 되면 공정모듈이 공정수행없이 대기하는 등 전체 공정이 지체되는 것을 방지할 수 있다.
한편 상기 로드락모듈(2) 및 언로드락모듈(3), 제1버퍼모듈 및 제2버퍼모듈이 설치된 경우 로드락모듈(2), 언로드락모듈(3), 제1버퍼모듈 및 제2버퍼모듈(열처리모듈도 마찬가지임)에는 트레이(20)의 저면 일부를 지지하여 회전에 의하여 트레이(20)를 이동시키는 복수의 이송롤러(31)들과, 이송롤러(31)들 중 적어도 일부를 회전구동하기 위한 회전구동부(미도시)가 설치될 수 있다.
한편 도 1에서 설명하지 않은 도면부호 510, 520, 530 및 540는 각각 각 게이트를 개폐하기 위한 게이트밸브를 가리킨다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 기판처리장치는 도 1 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 기판(10)이 안착된 트레이(20)가 이송되는 이송경로(30)가 설치된 공정챔버(100)와; 이송경로(30) 상에 설치된 이온빔조사영역으로 이온빔소스(미도시)에서 발생된 이온빔을 조사하여 트레이(20)가 이온빔조사영역에 위치되었을 때 기판표면에 이온빔이 조사되도록 이송경로(30)의 상측에 설치된 이온빔조사부(300)와; 이송경로(30)의 하측에 설치되어 공정챔버(100)에 이온빔이 직접 조사되는 것을 방지하는 빔차단부(400)을 포함한다.
여기서 처리대상인 기판(10)은 반도체기판, LCD패널용 유리기판은 물론 태양전지용 기판이 될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 기판처리장치의 기판처리대상인 기판(10)은 태양전지용 실리콘 기판이 바람직하며, 이때 상기 이온조사부(300)에 의하여 조사되는 이온은 기판(10)의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온이 될 수 있다.
또한 상기 기판처리대상이 태양전지용 실리콘 기판인 경우, 기판(10) 표면에 형성되는 반도체영역은 선택적 에미터(Selective Emitter)이거나, IBC를 형성하는 n형 반도체영역 및 p형 반도체영역이 될 수 있다.
상기 트레이(20)는 하나 이상의 기판(10)을 적재하여 이송하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
일예로서, 상기 트레이(20)는 기판(10)을 안정적으로 지지할 수 있는 재질이면 어떠한 구성도 가능하다.
일예로서, 상기 트레이(20)는 기판(10)을 안정적으로 지지할 수 있는 재질이면 어떠한 구성도 가능하며, 평면형상이 직사각형 형상을 가질 수 있는데, 이때 기판(10)들은 직사각형의 n×m의 배열로 배치될 수 있다.
상기 공정챔버(100)는 이온빔조사부(300)를 통하여 기판(10)에 이온이 주입될 수 있는 환경 및 트레이(20)의 이송경로(30)를 형성하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 공정챔버(100)는 일예로서, 서로 착탈가능하게 결합되어 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 챔버본체(110) 및 상부리드(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 챔버본체(110)에는 트레이(20)의 입출을 위한 하나 이상의 게이트(111, 112)가 형성될 수 있으며, 처리공간(S) 내의 배기 및 압력제어를 위하여 배기시스템과 연결될 수 있다. 여기서 상기 제1게이트(111)는 이송경로(30)의 일단에 트레이(20)가 도입되도록 형성되고 제2게이트(112)는 이송경로(30)의 타단에 트레이(20)가 배출되도록 형성된다.
한편 상기 챔버본체(110)에 설치되는 이송경로(30)는 트레이(20)의 이동을 구성으로서 공정챔버(100) 내에서 트레이(20)를 이송할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기 이송경로(30)는 도 1에 도시된 바와 같이, 챔버본체(110)에 형성된 제1게이트(111) 및 제2게이트(112)를 따라서 트레이(20)가 이송되도록 구성될 수 있으며, 일예로서, 제1게이트(111) 및 제2게이트(112) 사이에 배치되어 트레이(20)의 저면 일부를 지지하여 회전에 의하여 트레이(20)를 이동시키는 복수의 이송롤러(31)들과, 이송롤러(31)들 중 적어도 일부를 회전구동하기 위한 회전구동부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 이송경로(30)는 공정챔버(100) 내에서의 트레이(20)의 이송경로를 의미하며 롤러 등 일부 구성만이 물리적 구성이며 반드시 모두가 물리적 구성일 필요는 없다.
그리고 상기 이송경로(30)는 트레이(20)이가 특정 위치에 위치될 때 안착된 기판(10)에 이온빔이 조사되는 이온빔조사영역이 설정된다.
상기 이온빔소스는 이온화될 가스를 이온화하여 이온 빔을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다. 여기서 상기 이온빔소스는 이온화될 가스를 지속적으로 공급받을 수 있도록 가스공급장치와 연결될 수 있다.
상기 이온빔조사부(300)는 이온빔소스와 연결되어 이송경로(30)를 따라서 이송되는 기판(10) 표면에 이온빔소스에서 발생된 이온빔이 조사되도록 공정챔버(100)의 처리공간(S) 내에서 이송경로(30)의 상측에 설치된다.
특히 상기 이온빔조사부(300)는 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 유도함과 아울러 이온빔의 강도 및 농도를 제어하여 기판(10) 표면에 이온 주입에 적합한 조사영역을 이송되는 기판(10) 표면에 형성한다.
여기서 상기 이온빔조사부(300)는 이송경로(30) 전체에 걸쳐 이온빔이 조사되기보다는 일부 영역, 즉 이온빔조사영역에서만 이온빔이 조사되도록 구성된다.
한편 상기 공정챔버(100)는 이온빔의 조사경로, 즉 이온빔조사부(300) 및 트레이(20)의 이송경로(30) 사이에 설치되어 이온빔의 일부가 기판의 표면에 조사되도록 하나 이상의 홀이 형성된 마스크(310)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 마스크(310)는 이온빔이 조사되는 조사경로에 설치되어 일부영역에서 이온빔이 조사되는 것을 차단하여, 기판(10) 표면 중 적어도 일부 영역에만 이온이 주입되도록 하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
일예로서, 상기 마스크(310)는 기판(10) 표면에서 이온이 조사될 일부 영역에 대응되는 부분만 개방되도록 형성된 하나 이상의 개방부(311)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 마스크(310)의 재질은 이온빔이 지속적으로 조사됨을 고려하여 안정적이고 내열성 있는 그래파이트와 같은 재질의 사용이 바람직하다.
또한 상기 마스크(310)는 공정챔버(100)에 설치된 지지프레임(340)에 의하여 지지되어 설치될 수 있다.
한편 본 발명에 따른 기판처리장치에 있어서, 이송경로(30) 중 이온빔조사영역에서의 트레이(20) 유무에 관계없이 이온빔은 지속적으로 조사된다.
이때 상기 이온빔조사영역에 트레이(20)가 존재하는 경우 기판(10)에 대한 이온빔 조사공정이 이루어져 문제가 없으나, 트레이(20)가 존재하지 않는 경우 이송경로(30)를 지나 공정챔버(100)의 내벽에 조사된다.
그리고 상기 공정챔버(100)는 고온의 이온빔이 내벽에 직접 조사되었을 때 공정챔버(100)의 과열에 따른 공정에 대한 영향, 공정챔버(100)의 변형, 진공압 하에서의 공정챔버(100)의 증발현상에 의하여 기판표면오염을 발생시키는 등 공정을 불안정하게 하거나, 공정챔버(100)를 손상시켜 공정챔버(100)의 수명을 단축시키거나 유지보수가 필요하는 등의 문제점을 야기한다.
따라서 본 발명에 따른 기판처리장치는 이온빔이 공정챔버(100)에 직접 조사되는 것을 방지하는 빔차단부(400)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 빔차단부(400)는 이송경로(30)의 하측에 설치되어 이온빔이 공정챔버(100)에 직접 조사되는 것을 방지하는 구성으로서, 이송경로(30)와 공정챔버(100)의 내측 저면 사이에 설치되거나, 도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(100)의 내측 저면에 설치될 수 있다.
이때 상기 빔차단부(400)는 이송경로(30)의 하측에 설치되어 공정챔버(100)에 이온빔이 직접 조사되는 것을 방지할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
그리고 상기 빔차단부(400)는 공정챔버(100)에 조사되는 것을 충분히 방지하기 위하여 이온빔이 조사되는 영역보다 더 큰 상면을 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 빔차단부(400)의 상면은 도 1, 도 3 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 조사되는 이온빔을 산란시키기 위하여 다수의 요철(413)이 형성될 수 있다.
상기 복수의 요철(413)들은 빔차단부(400)에 조사되는 이온빔을 산란시켜 이온빔 조사에 따른 빔차단부(400)의 온도상승을 최소화하고 증발효과를 억제할 수 있다.
상기 복수의 요철(413)은 이온빔을 산란시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하며, 그 상단이 평면형상이 직사각형인 빔차단부(400)에서 일변과 평행하게 직선형상을 이루거나, 원뿔, 각뿔, 원뿔대, 각뿔대, 반구형 등 다양한 형상을 가질 수 있다.
예를 들면 상기 복수의 요철(413)은 도 4b에 도시된 바와 같이, 피라미드 형상을 가질 수 있다.
아울러, 상기 복수의 요철(413)의 상단이 평면형상이 직사각형인 빔차단부(400)에서 일변과 평행하게 직선형상을 이룰 때 트레이(20)의 진행방향과 평행하거나 수직으로 형성되거나 사선으로 형성되는 등 다양한 형상이 가능함을 물론이다.
그리고 상기 빔차단부(400)는 공정챔버(100)의 내측 저면에서 이온빔이 조사되는 영역에 별도의 부재로 설치되거나, 이온빔에 강하거나 고온에 강한 물성으로 일부가 개질되거나, 이온빔에 강하거나 고온에 강한 물성을 가지는 물질로 코팅되는 등 다양한 구성이 가능하다.
보다 구체적인 예로서, 상기 빔차단부(400)는 단일의 부재에 의하여 구성되거나, 도 2 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 이온빔이 조사되는 하나 이상의 상판부(410)와, 상판부(410)의 저면에 결합되어 상판부(410)를 냉각시키는 하나 이상의 냉각부(420)를 포함할 수 있다.
상기 상판부(410)는 조사되는 이온빔이 1차로 조사되는 상면을 구성하며, 그래파이트, SiC 등 이온빔에 강한 재질이 사용됨이 바람직하다. 여기서 상기 상판부(410)는 금속재질보다는 비금속재질의 사용이 보다 바람직하다.
예를 들면 상기 상판부(410)는 알루미늄, 알루미늄합금 등의 금속재질의 모재(미도시)와, 모재 상에 형성되는 비금속층과; 비금속층 상에 코팅되며 전기전도성 재질의 코팅층을 포함할 수 있다. 여기서 상기 모재는 비금속재질의 사용도 가능하며, 전기전도성 재질의 코팅층은 Si를 포함하는 물질이 바람직하다.
또한 상기 상판부(410)는 그래파이트 및 SiC 중 어느 하나의 재질을 가질 수도 있다. 이때 상기 상판부(410)는 Si를 포함하는 코팅물질에 의하여 코팅됨이 바람직하다.
한편 상기 상판부(410)는 후술하는 냉각부(420)와는 별도의 부재로 구성되어, 냉각부(420) 상에 아무런 결합없이 놓이거나, 볼팅, 용접 등 기계적으로 결합되는 등 냉각부(420)와 다양한 형태로 결합될 수 있다.
여기서 상기 상판부(410)와 냉각부(420)가 결합될 때, 상기 상판부(410)는 그 저면 가장자리에서 하측으로 연장되어 냉각부(420)의 측면을 감싸도록 연장부가 형성되고, 볼트가 연장부를 측면에서 관통하여 상판부(410)와 냉각부(420)가 결합시킬 수 있다.
상기와 같이 상판부(410)의 연장부의 측면을 통하여 상판부(410)와 냉각부(420)가 결합되면 상판부(410)와 냉각부(420)의 결합을 위한 볼트가 이온빔에 노출되지 않게 된다. 여기서 볼트가 이온빔에 노출되는 경우 금속재질의 볼트에 증발(evaporation)현상이 발생하여 기판(10)을 오염시킬 수 있는 문제점이 있다.
한편 상기 상판부(410) 및 냉각부(420)는 다양한 형태로 결합이 가능한바, 그 견고한 결합을 위하여 상판부(410) 및 냉각부(420)는 볼트에 의하여 결합됨과 아울러, 볼트가 상측으로 노출되지 않도록 캡부에 의하여 복개될 수 있다.
즉, 상기 상판부(410)는 도 3, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 관통홀(414)이 형성되어 볼트(430)에 의하여 냉각부(420)와 결합되며, 볼트(430)가 상측으로 노출되는 것을 방지하기 위하여 상판부(410)와 동일한 재질의 캡부(415)에 의하여 관통홀(414)이 복개될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의하여 볼트(430)의 노출없이 상판부(410) 및 냉각부(420)가 견고하게 결합되어 이온빔의 조사에 따른 상판부(410)를 보다 효율적으로 냉각할 수 있다.
한편 상기 상판부(410)는 도 4b에 도시된 바와 같이, 냉각부(420)의 상면을 복개하도록 복수개로 설치될 수 있다.
상기와 같이 상판부(410)가 복수개로 구성되면 부분적 손상이 있는 경우 손상이 있는 부분에서의 상판부(410)만 교체하면 되므로 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있다.
이때 상기 복수의 상판부(410)들은 연결되는 부분을 통하여 냉각부(420)로 이온빔이 노출되어 금속재질의 냉각부(420)에 증발현상이 발생하여 기판(10)을 오염시킬 수 있는바, 냉각부(420)가 이온빔에 노출되는 것을 방지하기 위하여 결합되는 상판부(410)와 연결되는 부분에서 단차(411, 412)가 형성됨이 바람직하다.
상기와 같이 상판부(410)들이 연결되는 부분에서 단차(411, 412)가 형성되어 결합됨으로서 냉각부(420)로의 이온빔 노출을 방지하여 냉각부(420)의 손상을 방지할 수 있게 된다.
여기서 상기와 같이 복수의 상판부(410)들이 결합되는 부분에 단차를 형성하는 구성은 빔차단부(400)가 단일의 차단부재(미도시)로서 공정챔버(100)의 내측 저면을 복개하도록 복수개로 차단부재들로 설치되는 경우에도 적용이 가능하다.
즉, 상기 빔차단부(400)는 공정챔버(100)의 내측 저면을 복개하도록 복수개로 차단부재들로 설치되며, 복수의 차단부재들이 연결되는 부분을 통하여 공정챔버(100)가 이온빔에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 복수의 차단부재들은 결합되는 차단부재와 연결되는 부분에서 단차가 형성될 수 있다.
그리고 상기 차단부재의 상면에는 Si를 포함하는 물질로 코팅될 수 있다.
한편 상기 상판부(410)는 앞서 설명한 바와 같이, 복수의 요철(413)들이 형성되어 조사되는 이온빔을 산란시켜 이온빔 조사에 따른 온도상승을 최소화하고 증발효과를 억제할 수 있다.
아울러, 상기 상판부(410)는 앞서 설명한 구조 이외에 냉각부(420)의 상면에 Si를 포함하는 물질로 코팅되어 형성될 수도 있다.
상기 냉각부(420)는 고온의 이온빔이 조사되는 상판부(410)의 저면에 결합되어 이온빔 조사에 의하여 가열된 상판부(410)를 냉각하기 위한 구성으로서 상판부(410)를 냉각시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
이때 상기 냉각부(420)의 정확한 제어를 위하여 상판부(410)는 그 온도 측정을 위한 온도센서(미도시)가 설치됨이 바람직하다. 단, 상기 온도센서는 실험에 의하여 적정한 온도제어가 가능하며, 내부 온도측정에 의한 간접 온도 측정이 가능한바 반드시 필요한 구성은 아니다.
상기 냉각부(420)는 일예로서, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 냉매가 흐르는 냉매유로(421)가 내부에 형성되고, 냉매유로(421)는 외부에 설치된 냉매순환장치와 연결되어 순환에 의하여 상판부(410)를 냉각시키도록 구성될 수 있다.
상기와 같은 빔차단부(400)의 구성에 의하여 이온빔이 조사되는 조사영역에서 트레이(20)가 없는 경우 공정챔버(100)에 직접 조사되는 것을 방지하여 공정챔버(100)의 과열을 방지하고, 증발에 의한 기판의 오염을 방지하여 보다 양호한 기판처리가 가능해진다.
한편 상기 빔차단부(400)는 공정챔버(100)와 별도의 구성으로서 설명하였으나, 빔차단부(400)는 공정챔버(100)의 저면의 적어도 일부를 형성하거나, 공정챔버(100)의 저면을 이루는 벽체의 적어도 일부를 형성할 수도 있음을 물론이다.
즉, 상기 공정챔버(100)의 저면을 이루는 벽체, 즉 저벽부를 형성함에 있어서, 상기와 같은 구성을 가지는 빔차단부(400)의 일부가 결합된 상태로 구성하는 등 다양한 구성이 가능하다.
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 : 기판처리장치(공정모듈) 2 : 로드락모듈
3 : 언로드락모듈
100 : 공정챔버 300 : 이온빔조사부
400 : 빔차단부

Claims (22)

  1. 하나 이상의 기판이 안착된 트레이가 이송되는 이송경로가 설치된 공정챔버와;
    상기 이송경로에 설정된 이온빔조사영역으로 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 조사하여 상기 트레이가 상기 이온빔조사영역에 위치되었을 때 기판표면에 이온빔이 조사되도록 상기 이송경로의 상측에 설치된 이온빔조사부와;
    상기 이송경로의 하측에 설치되며 상기 트레이가 상기 이온빔조사영역에 위치되지 않을 때 상기 공정챔버에 이온빔이 직접 조사되는 것을 방지하는 빔차단부를 포함하며,
    상기 이온빔조사부와 상기 이송경로 사이에 설치되어 기판 표면 중 적어도 일부 영역에만 이온이 주입되도록 기판 표면에서 이온이 조사될 상기 일부 영역에 대응되는 부분만 개방되게 형성된 하나 이상의 홀이 형성된 마스크가 추가로 설치되며,
    상기 빔차단부의 상면은 조사되는 이온빔을 산란시키기 위하여 다수의 요철이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔차단부는 단일의 차단부재에 의하여 구성되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 빔차단부는 상기 공정챔버의 내측 저면을 복개하도록 복수개로 차단부재들로 설치되며,
    상기 복수의 차단부재들이 연결되는 부분을 통하여 상기 공정챔버 본체가 이온빔에 노출되는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 차단부재들은 결합되는 차단부재와 연결되는 부분에서 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 빔차단부는 이온빔이 조사되는 하나 이상의 상판부와, 상기 상판부의 저면에 결합되어 상기 상판부를 냉각시키는 하나 이상의 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 상판부는 금속재질의 모재와, 상기 모재 상에 형성되는 비금속층과; 상기 비금속층 상에 코팅되는 전기전도성 재질의 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 상판부는 그래파이트 및 SiC 중 어느 하나의 재질을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 상판부는 상기 Si를 포함하는 코팅물질에 의하여 코팅된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 4에 있어서,
    상기 상판부는 상기 냉각부의 상면을 복개하도록 복수개로 설치되며,
    상기 복수의 상판부들이 연결되는 부분을 통하여 상기 냉각부로 이온빔이 노출되는 것을 방지하기 위하여, 상기 복수의 상판부들은 결합되는 상판부와 연결되는 부분에서 단차가 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 4에 있어서,
    상기 상판부는 관통홀이 형성되어 볼트에 의하여 상기 냉각부와 결합되며, 상기 볼트가 상측으로 노출되는 것을 방지하기 위하여 상판부와 동일한 재질의 캡부에 의하여 상기 관통홀이 복개되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 삭제
  11. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 빔차단부는 상기 이송경로와 상기 공정챔버의 내측 저면 사이에 설치되거나, 상기 공정챔버의 내측 저면에 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 빔차단부는 상기 이온빔이 조사되는 영역보다 더 큰 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 삭제
  14. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 빔차단부는
    상기 공정챔버의 저면의 적어도 일부를 형성하거나,
    상기 공정챔버의 저면을 이루는 벽체의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  15. 삭제
  16. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나의 항에 따른 기판처리장치를 포함하는 공정모듈과;
    상기 공정모듈의 일측에 결합되며 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번하여 변환되어 외부로부터 하나 이상의 기판이 안착된 트레이를 전달받아 상기 공정모듈로 트레이를 전달하는 로드락모듈과;
    상기 공정모듈의 타측과 결합되며 내부압력이 대기압 및 진공압으로 교번하여 변환되어 상기 공정모듈로부터 트레이를 전달받아 외부로 배출하는 언로드락모듈을 포함하는 기판처리시스템.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 이온빔조사부와 상기 이송경로 상에 설치되어 이온빔의 일부가 기판의 표면에 조사되도록 하나 이상의 홀이 형성된 마스크가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 빔차단부는 상기 이송경로와 상기 공정챔버의 내측 저면 사이에 설치되거나, 상기 공정챔버의 내측 저면에 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  19. 청구항 16에 있어서,
    상기 빔차단부는 상기 이온빔이 조사되는 영역보다 더 큰 상면을 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  20. 삭제
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 빔차단부는
    상기 공정챔버의 저면의 적어도 일부를 형성하거나,
    상기 공정챔버의 저면을 이루는 벽체의 적어도 일부를 형성하는 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  22. 삭제
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