KR101818730B1 - 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법 - Google Patents

기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온빔을 기판에 조사하여 기판에 이온을 조사하는 기판처리를 수행하는 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법에 관한 것이다.
본 발명은 하나 이상의 기판이 안착된 트레이가 이송되는 이송경로가 설치된 공정챔버와; 상기 이송경로의 상측에 설치되어 상기 이송경로를 따라서 이송되는 기판에 이온빔을 조사하는 제1이온빔조사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.

Description

기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법 {Substrate processing apparatus, substrate processing system, and substrate processing method}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이온빔을 기판에 조사하여 기판에 이온을 조사하는 기판처리를 수행하는 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법에 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.
특히 태양전지기판을 제조하기 위하여 기판 표면에 선택적 에미터(Selective Emitter)를 형성하는 경우 마스크를 설치한 기판처리장치에서 1차로 이온조사공정을 수행한 후 기판처리장치에서 마스크를 제거한 후에, 또는 마스크가 설치되지 않은 별도의 기판처리장치에서 2차로 이온조사공정을 수행하여야 하는바 그 처리가 복잡하고, 장치가 고가이며 장치가 차지하는 공간이 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, 하나 이상의 기판이 안착된 트레이를 이송시키면서 기판에 이온빔을 조사함으로써, 기판에 대한 이온조사를 대량으로 수행할 수 있는 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 하나의 공정챔버에서 기판에 이온을 조사하는 이온빔조사부를 2개 이상 설치함으로써 신속하고 다양한 이온조사공정을 수행할 수 있는 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법을 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 이송경로의 상측에 설치되어 상기 이송경로를 따라서 이송되는 기판에 이온빔을 조사하는 제1이온빔조사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치를 개시한다.
상기 이송경로의 상측에 설치되어 상기 이송경로를 따라서 이송되는 기판에 이온빔을 조사하는 제2이온빔조사부를 더 포함하며, 상기 제2이온빔조사부는 기판 표면의 일부 영역에 이온이 조사되도록 하나 이상의 개방부를 가지는 마스크가 설치되며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 상기 이송경로를 따라서 순차적으로 배치될 수 있다.
상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 동종의 이온빔을 조사할 수 있다.
상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 서로 다른 종의 이온빔을 조사할 수 있다.
상기 제1이온빔조사부는 상기 제2온빔조사부에 설치된 마스크의 개구부와 중첩되지 않거나 적어도 일부가 중첩되는 하나 이상의 개구부가 형성된 마스크가 추가로 설치되며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 서로 다른 종의 이온빔을 조사할 수 있다.
상기 이송경로 상에서 트레이의 이송방향을 기준으로 기판이 안착되는 트레이의 길이를 L이라 할 때, 상기 제1이온빔조사부의 조사영역은 상기 제2이온빔조사부의 조사영역과 L보다 큰 거리를 두고 위치될 수 있다.
상기 공정챔버는 상기 이송경로의 일단에 트레이가 도입되는 제1게이트가 형성되고 상기 이송경로의 타단에 트레이가 배출되는 제2게이트가 형성되며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부 중 어느 하나는 그 조사영역이 상기 제1게이트와, 나머지 하나는 그 조사영역이 제2게이트와, L보다 큰 거리를 가질 수 있다.
상기 공정챔버는 상기 이송경로의 일단에 트레이가 도입되는 제1게이트가 형성되고 상기 이송경로의 타단에 트레이가 배출되는 제2게이트가 형성되며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부 중 상기 제1게이트 및 상기 제2게이트 각각에 가장 가까운 각 조사영역은 상기 제1게이트 및 상기 제2게이트 각각에 인접하여 위치될 수 있다.
상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온일 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 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.
상기 언로드락모듈에 결합되며 상기 언로드락모듈에서 전달받은 트레이 상의 기판을 열처리하는 열처리모듈이 추가로 설치될 수 있다.
상기 로드락모듈과 상기 공정모듈 사이, 상기 공정모듈과 상기 언로드락모듈 사이 각각에는 이송되는 트레이를 임시로 저장하며 내부압력이 대기압과 상기 공정모듈의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 제1버퍼모듈 및 제2버퍼모듈이 추가로 설치될 수 있다.
상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온일 수 있다.
상기 언로드락모듈에 결합되며 상기 언로드락모듈에서 전달받은 트레이 상의 기판을 열처리하는 열처리모듈이 추가로 설치될 수 있다.
상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온일 수 있다.
상기 언로드락모듈은 상기 공정모듈에서 전달된 트레이에 안착된 기판을 냉각시키는 냉각장치가 추가로 설치될 수 있다.
본 발명은 또한 상기 기판처리장치를 사용하여 기판처리를 수행하는 기판처리방법으로서, 상기 이송경로를 따라서 트레이를 이송시키면서, 상기 트레이이송경로를 따라서 이송되는 트레이에 안착된 기판들에 대하여 상기 제1이온빔조사부에 의하여 이온을 조사하여 기판에 이온을 주입하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법을 개시한다.
상기 이송경로를 따라서 이송되는 기판에 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 조사하는 제2이온빔조사부를 상기 공정모듈의 상기 이송경로의 상측에 더 설치하고, 기판 표면의 일부 영역에 이온이 조사되도록 하나 이상의 개방부를 가지는 마스크를 상기 제2이온빔조사부에 설치하며, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부를 상기 이송경로를 따라서 순차적으로 배치하여, 기판에 이온을 주입할 수 있다.
상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 동종의 이온빔을 조사할 수 있다.
상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 서로 다른 종의 이온빔을 조사할 수 있다.
상기 제2이온빔조사부에 설치된 마스크의 개구부와 중첩되지 않거나 적어도 일부가 중첩되는 하나 이상의 개구부가 형성된 마스크를 상기 제1이온빔조사부에 추가로 설치하고, 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 서로 다른 종의 이온빔을 조사할 수 있다.
상기 기판처리방법은 대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 로드락모듈 및 이송되는 트레이를 임시로 저장하며 내부압력이 대기압과 상기 공정모듈의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 제1버퍼모듈을 통하여 트레이가 상기 공정모듈에 전달되며, 상기 공정모듈로부터 상기 공정모듈의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 제2버퍼모듈 및 대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 언로드락모듈을 거쳐 트레이가 이송될 수 있다.
상기 공정모듈에서 이온이 주입된 기판에 대한 열처리를 추가로 수행할 수 있다.
상기 기판처리방법은 대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 로드락모듈을 통하여 트레이가 상기 공정모듈에 전달되며, 상기 공정모듈로부터 대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 언로드락모듈을 거쳐 트레이가 이송되며, 상기 언로드락모듈에서 상기 공정모듈에서 전달된 트레이에 안착된 기판을 냉각시키는 냉각장치가 추가로 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법은 하나 이상의 기판이 안착된 트레이를 이송시키면서 트레이 상에 안착된 기판에 이온빔을 조사함으로써, 기판에 대한 이온조사를 통한 이온주입공정을 대량으로 수행할 수 있는 이점이 있다.
특히 이온빔을 조사하는 이온빔조사부가 설치된 공정모듈 내에서 하나 이상의 기판이 안착된 트레이를 이송하면서 이온빔을 조사하여 기판에 이온을 주입함에 따라서 기판이송이 편리하며 이온빔조사부가 고정되어 설치되어 장치가 간단한 이점이 있다.
또한 이온빔을 조사하여 기판에 이온을 주입함으로써 종래의 열확산법에 비하여 균일한 깊이의 이온주입이 가능하며, PSG와 같은 부산물이 발생되지 않아 부산물 제거를 위한 추가 공정이 필요없으며, 기판의 상면 전부 또는 일부에 대한 이온주입이 가능하여 공정처리가 단순하며 다양한 공정처리가 가능한 이점이 있다.
본 발명에 따른 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법은 공정챔버에 2개 이상의 이온빔조사부들의 이온빔 조사영역을 기판의 이송경로를 따라서 순차적으로 설치함으로써 기판에 대한 신속하고 다양한 이온조사공정을 수행할 수 있는 이점이 있다.
예를 들면 한 쌍의 이온빔조사부들을 공정챔버에 설치하고 각 이온빔조사부의 조사영역을 순차적으로 통과하도록 기판이 안착된 트레이를 이송시킴으로써 신속하고 다양한 이온조사공정을 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법은 하나의 공정챔버에 2개 이상의 이온빔조사부들, 즉 제1이온빔조사부 및 제2이온빔조사부를 설치하고 제1이온빔조사부 및 제2이온빔조사부 중 적어도 일부에 마스크를 선택적으로 설치함으로써 기판 표면에 대한 보다 다양한 패턴의 이온조사를 하나의 공정챔버로 수행될 수 있는 이점이 있다.
즉, 본 발명에 따른 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법은 마스크가 설치된 이온빔조사부를 통과하여 1차로 이온조사가 수행된 후, 마스크가 설치되지 않은 이온빔조사부를 통과하여 2차로 이온조사가 수행(순서가 바뀔 수 있음)됨으로써 기판 표면 상에 저농도의 이온조사 영역(어닐링 수행 후에 반도체층 형성) 및 고농도의 이온조사(어닐릴 수행 후에 반도체층 형성) 영역을 가지는 패턴의 이온조사공정을 간단하고 신속하게 수행할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법은 서로 다른 패턴의 개방부를 가지는 마스크를 가지는 한 쌍의 이온빔조사부를 구비함으로써 제1패턴의 이온조사공정 및 제2패턴의 이온조사공정을 순차적으로 수행함으로써 선택적 에미터 구조의 반도체층 형성을 위한 이온조사, IBC 타입의 태양전지기판에서의 서로 다른 특성의 반도체층들의 형성을 위한 이온조사가 하나의 공정챔버로 수행될 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2는 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템의 작동상태를 보여주는 개념도이다.
도 3은 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템의 공정챔버 내에 마스크가 설치된 이온조사부에서 본 일부평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템에 의한 이온조사공정에 의하여 반도체층들이 형성된 기판들의 예들을 보여주는 일부 단면도이다.
도 5는 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템의 공정챔버의 변형례를 보여주는 개념도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치, 그를 가지는 기판처리시스템 및 기판처리방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 기판처리시스템을 보여주는 개념도이고, 도 2는 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템의 작동상태를 보여주는 개념도이고, 도 3은 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템의 공정챔버 내에 마스크가 설치된 이온조사부에서 본 일부평면도이고, 도 4a 및 도 4b는 각각 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템에 의한 이온조사공정에 의하여 반도체층들이 형성된 기판들의 예들을 보여주는 일부 단면도이고, 도 5는 도 1의 본 발명에 따른 기판처리시스템의 공정챔버의 변형례를 보여주는 개념도이다.
본 발명에 따른 기판처리시스템은 도 1, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 공정모듈(1)과; 공정모듈(1)의 일측과 결합되는 로드락모듈(2)과; 공정모듈(1)의 타측과 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 냉각장치(미도시)가 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 제1버퍼모듈(미도시) 및 제2버퍼모듈(미도시)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 540은 각각 각 게이트를 개폐하기 위한 게이트밸브를 가리킨다.
이하 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 기판처리장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 기판(10)이 안착된 트레이(20)가 이송되는 이송경로(30)가 설치된 공정챔버(100)와; 이송경로(30)의 상측에 설치되어 이송경로(30)를 따라서 이송되는 기판(10) 표면에 이온을 조사하는 제1이온빔조사부(301)를 포함한다.
여기서 처리대상인 기판(10)은 반도체기판, LCD패널용 유리기판은 물론 태양전지용 기판이 될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 기판처리장치의 기판처리대상은 태양전지용 실리콘 기판이 바람직하며, 이때 제1이온조사부(301)에 의하여 조사되는 이온은 플라즈마 이온도핑에 의하여 기판(10) 표면에서 하나 이상의 반도체영역을 형성하기 위한 이온이 될 수 있다.
또한 상기 기판처리대상이 태양전지용 실리콘 기판인 경우, 기판(10) 표면에 형성되는 반도체영역은 선택적 에미터(도 4a에 도시됨)이거나, IBC 타입의 태양전지구조를 형성하는 p형 기판 상에 n형 반도체영역 및 p+형 반도체영역(도 4b에 도시됨)이 될 수 있다.
상기 트레이(20)는 하나 이상의 기판(10), 바람직하게는 복수의 기판(10)들을 적재하여 이송하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
일예로서, 상기 트레이(20)는 기판(10)을 안정적으로 지지할 수 있는 재질이면 어떠한 구성도 가능하다.
상기 공정챔버(100)는 제1이온빔조사부(301)의 이온빔 조사에 의하여 기판(10) 표면에 이온이 조사될 수 있는 환경 및 트레이(20)가 이송되는 이송경로(30)를 형성하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 공정챔버(100)는 일예로서, 서로 착탈가능하게 결합되어 처리공간(S)을 형성하는 챔버본체(110) 및 상부리드(120)를 포함하는 등 다양하게 구성될 수 있다.
상기 챔버본체(110)는 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)가 공정챔버(100) 내에서 이동하는 경로의 개념적 구성으로서, 공정챔버(100) 내에서 트레이(20)를 이송할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
즉, 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 있다.
구체적으로, 상기 이송경로(30)는 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.
상기 제1이온빔조사부(301)는 이송경로(30)의 상측에 설치되어 이온빔소스(200)에서 발생된 이온빔을 이송경로(30)를 따라서 이송되는 기판(10) 표면에 이온빔을 조사하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 제1이온빔조사부(301)는 이온빔소스(200)에서 발생된 이온빔을 이송경로(30) 상의 조사영역으로 유도함과 아울러 이온빔의 강도 및 농도를 제어하여 기판(10)으로의 이온 조사에 적합한 조사영역을 공정챔버(100) 내에 형성한다.
상기 이온빔소스(200)는 가스를 이온화하여 이온 빔을 형성하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다. 여기서 상기 이온빔소스(200)는 이온화될 가스를 지속적으로 공급받을 수 있도록 가스공급장치(미도시)와 연결된다.
한편 본 발명에 따른 기판처리장치는 제1이온빔조사부(301)에 더하여 이송경로(30)의 상측에 설치되어 이송경로(30)를 따라서 이송되는 기판(10) 표면에 이온을 조사하는 제2이온빔조사부(302)를 추가로 포함할 수 있다. 이때 상기 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)는 이송경로(30)를 따라서 순차적으로 배치된다.
특히 상기 공정모듈(100) 내에 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)를 고정 설치함으로써, 공정챔버(100) 내에 고정된 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)에 의하여 형성되는 조사영역으로 트레이(20)를 통과시켜 트레이(20)에 안착된 기판(10)들에 대한 다양한 형태의 이온주입을 가능하게 한다.
또한 상기와 같이 하나의 공정모듈(100) 내에 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)가 설치되면 기판(10) 표면에 이종의 이온들의 조사, 기판(10) 표면 일부에 대한 고농도의 이온조사, 패턴화된 이온조사 등 다양한 형태의 이온조사가 가능하다.
한편 상기 제2이온빔조사부(302)는 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(10) 표면 중 일부 영역에만 이온이 조사되도록 하는 마스크(310)가 설치될 수 있다.
상기 마스크(310)는 이온빔이 조사되는 조사경로 상에 설치되어 기판(10) 표면 중 일부영역에서 이온빔이 조사되는 것을 차단하여, 기판(10) 표면 중 일부 영역에만 이온이 조사되도록 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 이온빔의 지속적인 타격으로 인한 가열을 냉각시킬 수 있도록 공정챔버(100) 내에 추가로 설치된 냉각부(미도시)에 의하여 냉각될 수 있다.
한편 상기 제1이온빔조사부(301)는 기판(10) 표면 상에서 보다 다양한 패턴의 이온조사가 가능하도록 제2이온빔조사부(302)에 설치된 마스크(310)와 다른 개방부(311)의 패턴을 가지는 마스크(310)가 추가로 설치될 수도 있다.
상기와 같이 상기 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)에 설치되는 마스크(310)들 각각에서 개방부(311)의 패턴을 달리하게 되면 기판(10) 표면 상에서의 다양한 패턴의 이온조사가 가능한 이점이 있다.
한편 상기 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)의 설치 및 마스크의 유무에 따라서 다양한 패턴의 이온주입이 가능하며, 일예로서, 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)는 동종의 이온빔을 조사하도록 구성될 수 있다. 또한 상기 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)는 서로 다른 농도 또는 강도의 이온빔을 조사할 수도 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 기판처리장치는 도 4a에 도시된 바와 같은 선택적 에미터의 형성공정이 하나의 기판처리장치에 의하여 수행가능한 이점이 있다.
즉, 본 발명에 따른 기판처리장치는 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)를 구비하고 제2이온빔조사부(302)가 기판(10) 표면 일부에만 이온빔을 조사되도록 하는 마스크(310)를 구비함으로써, 기판(10)의 상면 전체에 n형 반도체 영역의 형성을 위하여 상면 전체에 대한 이온조사와, 기판(10) 표면 일부영역에서의 n+형 반도체 영역의 형성을 위하여 일부영역에 대한 이온조사가 하나의 기판처리장치에 의하여 수행가능한 이점이 있다.
여기서 IBC타입의 태양전지구조에서 반도체층을 형성하기 위하여, 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302) 중 어느 하나에 마스크(310)를 설치하여 이온조사가 이루어지는 경우 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)은 기판에 주입되는 도핑농도를 다르게 하여 이온빔을 조사한다.
한편 다른 예로서, 상기 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)는 도 5에 도시된 바와 같이, 기판(10) 표면의 일부 영역에 이온이 조사되도록 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)에 서로 다른 패턴의 개방부(311)를 가지는 마스크(310)가 각각 설치될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 기판처리장치는 도 4b에 도시된 바와 같은 IBC 타입에서 서로 다른 특성의 반도체층들의 형성공정이 하나의 기판처리장치에 의하여 수행가능한 이점이 있다.
즉, 본 발명에 따른 기판처리장치는 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)가 서로 다른 패턴의 개방부(311)를 가지는 마스크(310)를 구비함으로써, p형 반도체 특성을 가지는 기판(10)의 표면 일부영역에서의 n형 반도체 영역의 형성을 위하여 기판(10)의 표면 일부영역에 대한 이온조사와, 기판(10) 표면 일부영역에서의 p+형 반도체 영역의 형성을 위하여 일부영역에 대한 이온조사가 하나의 기판처리장치에 의하여 수행가능한 이점이 있다.
한편 상기 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)는 이온조사시 상호간섭을 고려하여 적절하게 배치될 필요가 있다.
따라서 상기 이송경로(30) 상에서 트레이(20)의 이송방향을 기준으로 트레이(20)의 길이를 L이라 할 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1이온빔조사부(301)의 조사영역은 이웃하는 제2이온빔조사부(302)의 조사영역과 L보다 큰 거리를 두고 위치되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)는 조사영역이 서로 L보다 큰 거리를 두고 위치되면, 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)는 상호 이온조사공정에 영향을 주지 않고 이온조사공정을 수행할 수 있게 된다.
이때 상기 공정챔버(100)의 게이트(111, 112)들이 닫혀진 상태에서 이온조사가 이루어짐이 바람직한바, 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302) 중 어느 하나는 그 조사영역이 제1게이트(111)와, 나머지 하나는 그 조사영역이 제2게이트(112)와, L보다 큰 거리를 가지는 것이 더욱 바람직하다.
한편 상기와 같이 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302)의 조사영역이 각각 제1게이트(111) 및 제2게이트(112)와 L보다 큰 거리를 가지게 되면 공정챔버(100)의 크기가 커지는 문제점이 있는바 이를 개선하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1이온빔조사부(301) 및 제2이온빔조사부(302) 중 제1게이트(111) 및 제2게이트(112) 각각에 가장 가까운 각 조사영역은 제1게이트(111) 및 제2게이트(112) 각각에 인접하여 위치될 수 있다.
이때 상기 트레이(20)가 공정챔버(100)의 이송경로(30)로 진입되거나 배출될 때 공정챔버(100)와 실질적으로 동일한 진공압이 형성된 로드락모듈(2) 및 언로드락모듈(3)이 설치됨을 전제로 한다.
즉, 상기 제1게이트(111)가 개방된 후 트레이(20)가 공정챔버(100)의 이송경로(30)로 진입과 동시에 이송경로(30)를 따라서 이동하게 되고, 제1게이트(111)에 인접하여 설치된 제1이온조사부(301)의 조사영역을 통과하면서 이온조사가 수행된다. 여기서 트레이(20)가 공정챔버(100) 내로의 진입을 완료하면 제1게이트(111)가 닫혀진 후, 로드락챔버(2)는 외부로부터 트레이(20)로 전달받을 수 있도록 대기압으로의 압력변환이 이루어진다.
한편 상기 제1게이트(111)에 인접하여 설치된 제1이온조사부(301)의 조사영역을 통과한 트레이(20)는 그 이동에 의하여 다음의 제2이온조사부(302)의 조사영역을 통과하면서 이온조사를 거치게 된다.
그리고 최종적으로 상기 트레이(20)가 제2게이트(112)에 인접된 제2이온조사부(302)의 조사영역에 이르게 되면 제2게이트(112)의 개방과 함께 트레이(20)는 그 이송에 의하여 제2게이트(112)에 인접된 제2이온조사부(302)에 의한 이온조사를 거치면서 언로드락챔버(3)로 이송된다.
마지막으로 트레이(20)가 언로드락챔버(3)로의 이송을 완료하면 언로드락챔버(3)는 제2게이트(112)에 의하여 공정챔버(110)를 차단됨과 아울러 트레이(20)의 배출을 위한 대기압으로의 압력변환이 이루어진다.
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 200 : 이온빔소스
301 : 제1이온빔조사부 302: 제2이온빔조사부

Claims (30)

  1. 하나 이상의 기판이 안착된 트레이가 이송되는 이송경로가 설치된 공정챔버와;
    상기 이송경로의 상측에 설치되어 상기 이송경로를 따라서 이송되는 기판에 이온빔을 조사하는 제1이온빔조사부를 포함하며,
    상기 이송경로의 상측에 설치되어 상기 이송경로를 따라서 이송되는 기판에 이온빔을 조사하는 제2이온빔조사부를 더 포함하며,
    상기 제2이온빔조사부는 기판표면 중 일부영역에서 이온빔이 조사되는 것을 차단하여 상기 이송경로를 따라서 이동되는 기판 표면의 일부 영역에 이온이 조사되도록 하나 이상의 개방부 패턴을 가지는 마스크가 설치되며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 상기 이송경로를 따라서 순차적으로 배치되며,
    상기 제1이온빔조사부는 상기 제2이온빔조사부에 설치된 마스크의 개구부와 다른 개방부 패턴을 가지는 마스크가 추가로 설치되며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 서로 다른 종의 이온빔을 조사하며,
    상기 기판은, 상기 트레이에 의해 이동되며 상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의해 순차적으로 상기 개방부 패턴을 따라 이온빔이 조사되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 이송경로 상에서 트레이의 이송방향을 기준으로 기판이 안착되는 트레이의 길이를 L이라 할 때,
    상기 제1이온빔조사부의 조사영역은 상기 제2이온빔조사부의 조사영역과 L보다 큰 거리를 두고 위치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 공정챔버는 상기 이송경로의 일단에 트레이가 도입되는 제1게이트가 형성되고 상기 이송경로의 타단에 트레이가 배출되는 제2게이트가 형성되며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부 중 어느 하나는 그 조사영역이 상기 제1게이트와, 나머지 하나는 그 조사영역이 제2게이트와, L보다 큰 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 공정챔버는 상기 이송경로의 일단에 트레이가 도입되는 제1게이트가 형성되고 상기 이송경로의 타단에 트레이가 배출되는 제2게이트가 형성되며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부 중 상기 제1게이트 및 상기 제2게이트 각각에 가장 가까운 각 조사영역은 상기 제1게이트 및 상기 제2게이트 각각에 인접하여 위치된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온인 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  10. 청구항 1에 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.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 언로드락모듈에 결합되며 상기 언로드락모듈에서 전달받은 트레이 상의 기판을 열처리하는 열처리모듈이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온인 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 로드락모듈과 상기 공정모듈 사이, 상기 공정모듈과 상기 언로드락모듈 사이 각각에는 이송되는 트레이를 임시로 저장하며 내부압력이 대기압과 상기 공정모듈의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 제1버퍼모듈 및 제2버퍼모듈이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 언로드락모듈에 결합되며 상기 언로드락모듈에서 전달받은 트레이 상의 기판을 열처리하는 열처리모듈이 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온인 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  16. 청구항 10에 있어서,
    상기 언로드락모듈은 상기 공정모듈에서 전달된 트레이에 안착된 기판을 냉각시키는 냉각장치가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리시스템.
  17. 청구항 1에 따른 기판처리장치를 포함하는 공정모듈을 사용하여 기판처리를 수행하는 기판처리방법으로서,
    상기 이송경로를 따라서 트레이를 이송시키면서, 상기 트레이이송경로를 따라서 이송되는 트레이에 안착된 기판들에 대하여 상기 제1이온빔조사부에 의하여 이온을 조사하여 기판에 이온을 주입하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 이송경로를 따라서 이송되는 기판에 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 조사하는 제2이온빔조사부를 상기 이송경로의 상측에 더 설치하고,
    기판 표면의 일부 영역에 이온이 조사되도록 하나 이상의 개방부를 가지는 마스크를 상기 제2이온빔조사부에 설치하며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부를 상기 이송경로를 따라서 순차적으로 배치하여,
    기판에 이온을 주입하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 동종의 이온빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 서로 다른 종의 이온빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  21. 청구항 18에 있어서,
    상기 제2이온빔조사부에 설치된 마스크의 개구부와 중첩되지 않거나 적어도 일부가 중첩되는 하나 이상의 개구부가 형성된 마스크를 상기 제1이온빔조사부에 추가로 설치하고,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부는 서로 다른 종의 이온빔을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  22. 청구항 18에 있어서,
    상기 이송경로 상에서 트레이의 이송방향을 기준으로 기판이 안착되는 트레이의 길이를 L이라 할 때,
    상기 제1이온빔조사부의 조사영역은 상기 제2이온빔조사부의 조사영역과 L보다 큰 거리를 두고 위치된 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 공정챔버는 상기 이송경로의 일단에 트레이가 도입되는 제1게이트가 형성되고 상기 이송경로의 타단에 트레이가 배출되는 제2게이트가 형성되며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부 중 어느 하나는 그 조사영역이 상기 제1게이트와, 나머지 하나는 그 조사영역이 제2게이트와, L보다 큰 거리를 가지는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 공정챔버는 상기 이송경로의 일단에 트레이가 도입되는 제1게이트가 형성되고 상기 이송경로의 타단에 트레이가 배출되는 제2게이트가 형성되며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부 중 상기 제1게이트 및 상기 제2게이트 각각에 가장 가까운 각 조사영역은 상기 제1게이트 및 상기 제2게이트 각각에 인접하여 위치된 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  25. 청구항 17에 있어서,
    대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 로드락모듈 및 이송되는 트레이를 임시로 저장하며 내부압력이 대기압과 상기 공정모듈의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 제1버퍼모듈을 통하여 트레이가 상기 공정모듈에 전달되며,
    상기 공정모듈로부터 상기 공정모듈의 공정압 사이의 압력으로 유지되는 제2버퍼모듈 및 대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 언로드락모듈을 거쳐 트레이가 이송되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  26. 청구항 25에 있어서,
    상기 공정모듈에서 이온이 주입된 기판에 대한 열처리를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  27. 청구항 25에 있어서,
    상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  28. 청구항 17에 있어서,
    상기 공정모듈에서 이온이 주입된 기판에 대한 열처리를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  29. 청구항 28에 있어서,
    상기 기판은 태양전지용 실리콘 기판이며,
    상기 제1이온빔조사부 및 상기 제2이온빔조사부에 의하여 조사되는 이온은 각각 상기 기판의 표면에 하나 이상의 반도체영역을 형성하는 이온인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  30. 청구항 17에 있어서,
    대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 로드락모듈을 통하여 트레이가 상기 공정모듈에 전달되며,
    상기 공정모듈로부터 대기압 및 진공압 사이에서 내부압력이 변환되는 언로드락모듈을 거쳐 트레이가 이송되며,
    상기 언로드락모듈에서 상기 공정모듈에서 전달된 트레이에 안착된 기판을 냉각시키는 냉각장치가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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