KR101898066B1 - 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이온주입시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 이온을 조사하여 주입하는 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템에 관한 것이다.
본 발명은 밀폐된 처리공간을 형성하며 기판전달을 위한 하나 이상의 게이트가 형성되며 하나 이상의 트레이가 순환이동되는 이송경로가 설정된 공정챔버와; 트레이에 의하여 이송되는 기판에 이온을 조사하도록 상기 공정챔버에 설치된 이온빔조사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입모듈을 개시한다.
본 발명은 밀폐된 처리공간을 형성하며 기판전달을 위한 하나 이상의 게이트가 형성되며 하나 이상의 트레이가 순환이동되는 이송경로가 설정된 공정챔버와; 트레이에 의하여 이송되는 기판에 이온을 조사하도록 상기 공정챔버에 설치된 이온빔조사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입모듈을 개시한다.
Description
본 발명은 이온주입시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판에 이온을 조사하여 주입하는 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템에 관한 것이다.
반도체 기판, LCD패널용 유리기판, OLED패널용 기판, 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 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 반하여 이온을 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 이온주입모듈은 일반적으로 이온빔소스와, 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 밀폐된 처리공간 내에 설치된 스테이션에 안착된 기판에 조사함으로써 기판에 이온을 주입하도록 구성된다.
그러나 상기와 같은 종래의 이온주입모듈은 단일의 이온빔소스에 의하여 이온조사공정이 수행됨에 따라서 이온조사 패턴에 제한을 받게 되며 이온조사의 대량처리가 곤란한 문제점이 있다.
또한 다양한 패턴의 이온조사공정을 수행하기 위해서는 복수의 이온주입모듈에 의하여 수행되어야 하므로 그 처리가 복잡하고, 장치가 고가이며 장치가 차지하는 공간 또한 커지는 문제점이 있다.
또한 종래의 이온주입모듈은 기판이 고정된 상태에서 이온빔을 이동시키면서 이온주입이 이루어짐에 따라서 이온주입 후의 기판교체, 이온빔의 이동을 위한 장치 등 장치가 복잡하고 공정시간이 많이 소요됨에 따라서 생산성이 낮은 문제점이 있다.
한편 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 종래의 다른 이온주입모듈로서 이온빔을 주사하는 이온빔조사장치를 고정한 상태에서 하나 이상의 기판이 안착된 트레이를 이온빔이 조사되는 조사영역을 통과시키는 이온주입모듈이 개시된 바 있다.
그런데 트레이를 이용한 종래의 이온주입모듈은 공정챔버 내로 도입할 때 보다 많은 수의 기판들을 적재하여 도입할 필요가 있는바, 기판이 적재되는 트레이의 크기가 커져 결과적으로 장치의 크기가 커져 제조비용이 증가하는 문제점이 있다.
또한 트레이를 이용한 종래의 이온주입모듈은 트레이가 대기 상태에서 기판을 적재한 후 진공압 상태의 공정챔버로 도입되어 공정이 수행되는바, 대기 환경에서 그래파이트 재질의 트레이에 수분이 흡수되어 로드락모듈에서의 진공압 변경시간이 증가해서 전체 공정처리속도가 저하되어 생산성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 공정챔버 내에서만 트레이가 순환하도록 구성하고, 외부로부터 기판을 전달받아 트레이에 적재시킨 후 트레이 순환에 의하여 이온주입공정을 수행함으로써, 모듈의 크기를 최소화할 수 있는 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 공정챔버 내에서만 트레이가 순환하도록 구성하고, 외부로부터 기판을 전달받아 트레이에 적재시킨 후 트레이 순환에 의하여 이온주입공정을 수행함으로써, 그래파이트와 같은 재질을 가지는 트레이가 대기 상태에 노출되는 것을 방지하여 수분흡수를 방지하여 진공압 변환에 소요되는 시간을 최소화할 수 있는 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은 밀폐된 처리공간을 형성하며 기판전달을 위한 하나 이상의 게이트가 형성되며 하나 이상의 트레이가 순환이동되는 이송경로가 설정된 공정챔버와; 트레이에 의하여 이송되는 기판에 이온을 조사하도록 상기 공정챔버에 설치된 이온빔조사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이온주입모듈을 개시한다.
상기 공정챔버는, 패턴화된 이온빔 조사를 위하여 기판에 조사되는 이온빔의 일부를 차단하도록 개구패턴이 형성된 마스크가 설치될 수 있다.
상기 이송경로는, 상기 이온빔조사부에 의하여 트레이에 안착된 기판에 이온빔이 조사되는 이온빔조사구간과, 상기 이온빔조사구간과 함께 트레이가 순환되도록 상기 이온빔조사구간의 전단 및 후단을 연결하는 트레이리턴구간을 포함하며, 상기 트레이리턴구간은, 상기 트레이가 외부로부터 기판을 전달받는 로딩위치와, 기판을 외부로 반출하는 언로딩위치가 설정될 수 있다.
상기 공정챔버는, 하나의 게이트가 형성되고, 상기 로딩위치 및 언로딩위치는 상기 이송경로에서 동일한 위치에 설정될 수 있다.
상기 이송경로는, 상기 공정챔버에 설치되어 트레이의 저면을 지지하여 회전에 의하여 트레이를 이송하는 복수의 이송롤러들이 설치될 수 있다.
상기 트레이리턴구간은, 상기 이온빔조사구간의 후단 쪽에서 트레이를 하강시킨 후 상기 이온빔조사구간의 하측을 통과시켜 상기 이온빔조사구간의 전단 쪽으로 상승시키는 트레이가 이동될 수 있다.
상기 공정챔버는 상기 공정챔버에 이온빔이 조사되는 것을 방지하기 위한 이온빔차단부가 추가로 설치될 수 있다.
상기 공정챔버는, 트레이가 상기 로딩위치에 위치되었을 때, 기판의 저면을 지지하여 이동시켜 트레이 상에 기판처리를 위하여 미리 설정된 기판위치에 위치시키는 제1기판이송부와, 상기 트레이가 상기 언로딩위치에 위치되었을 때, 기판의 저면을 지지하여 이동시켜 상기 언로딩위치에 위치된 트레이로부터 상기 공정챔버의 외부로 반출시키는 제2기판이송부가 설치될 수 있다.
상기 트레이는, 기판에 대하여 패턴화된 이온빔 조사를 위하여 하나 이상의 개구가 형성된 마스크가 설치될 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 구성을 가지는 이온주입모듈과; 상기 공정챔버의 제1게이트를 통하여 트레이를 전달하도록 상기 이온주입모듈과 결합되는 제1버퍼모듈과; 상기 공정챔버의 제2게이트를 통하여 트레이를 전달받도록 상기 이온주입모듈과 결합되는 제2버퍼모듈을 포함하는 이온주입시스템을 개시한다.
상기 제1버퍼모듈 및 상기 제2버퍼모듈은 진공압으로 압력이 유지되거나, 대기압 및 공정압 사이에서 압력이 변환될 수 있다.
상기 제1버퍼모듈은, 복수의 기판들이 적재되는 카세트가 로딩된 후 상기 카세트에 적재된 각각의 기판을 상기 이온주입모듈 내의 로딩위치에 위치된 트레이에 전달하며, 상기 제2버퍼모듈은, 복수의 기판들이 적재되는 카세트가 로딩된 후 상기 이온주입모듈 내의 언로딩위치에 위치된 트레이로부터 기판이 상기 카세트로 적재될 수 있다.
본 발명에 따른 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템은, 공정챔버 내에서만 트레이가 순환하도록 구성하고, 외부로부터 기판을 전달받아 트레이에 적재시킨 후 트레이 순환에 의하여 이온주입공정을 수행함으로써, 모듈의 크기를 최소화할 수 있는 이점이 있다.
또한 로드락모듈, 이온주입모듈 및 언로드락모듈로 이루어진 인라인 시스템의 경우 트레이에 기판을 적재하여 이송하면서 이온주입을 수행하는 종래의 이온주입시스템은, 외부에서 트레이가 대기에 노출됨으로써, 수분, 이물질 등이 트레이에 흡수 또는 부착되어 원활한 이온주입공정의 수행이 어려우나, 본 발명에 따른 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템은, 공정챔버 내에서만 트레이가 순환하도록 구성하고, 외부로부터 기판을 전달받아 트레이에 적재시킨 후 트레이 순환에 의하여 이온주입공정을 수행함으로써, 이온주입모듈 내에 기판만이 도입되고 트레이가 대기에 노출되지 않아 트레이에 수분, 이물질 등이 흡수되는 문제가 없는 바, 보다 원활한 이온주입공정의 수행이 가능한 이점이 있다.
특히 트레이에 수분이 잔존하는 경우, 로드락챔버 내에서 진공압 변환에 소요되는 시간이 증가하여 전체 공정시간이 증가하는 문제점이 있으나, 본 발명은 트레이가 대기에 노출되지 않아 트레이에 수분이 흡수되는 문제가 없는 바, 보다 신속한 이온주입공정의 수행이 가능한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이온주입시스템을 보여주는 개념도이다.
도 2a는 도 1에서 이온주입모듈 내로 기판을 도입하는 과정을 보여주는 평면도이다.
도 2b는 도 1의 이온주입모듈의 제1기판이송부의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에서 이온주입모듈 내로 기판을 도입하는 과정을 보여주는 측면도들이다.
도 2a는 도 1에서 이온주입모듈 내로 기판을 도입하는 과정을 보여주는 평면도이다.
도 2b는 도 1의 이온주입모듈의 제1기판이송부의 구성을 보여주는 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1에서 이온주입모듈 내로 기판을 도입하는 과정을 보여주는 측면도들이다.
이하 본 발명에 따른 이온주입모듈 및 그를 가지는 이온주입시스템에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 이온주입모듈(100)은, 도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 밀폐된 처리공간(S)을 형성하며 기판전달을 위한 하나 이상의 게이트(111, 112)가 형성되며 하나 이상의 트레이(20)가 순환되는 이송경로(120)가 설정된 공정챔버(110)와, 트레이(20)에 의하여 이송되는 기판(10)에 이온을 조사하도록 공정챔버(110)에 설치된 이온빔조사부(150)를 포함한다.
여기서 처리대상인 기판(10)은 반도체기판, LCD패널용 유리기판, OLED 패널용 기판, 태양전지용 기판 등이 될 수 있다.
특히 본 발명에 따른 이온주입모듈(100)의 기판처리대상인 기판(10)은 태양전지용 실리콘 기판이 바람직하며, 이때 상기 이온빔조사부(150)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, 공정챔버(110) 내에서 순환하도록 설치되어 하나 이상의 기판(10)을 적재하여 이송하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
일예로서, 상기 트레이(20)는, 그래파이트 등 기판(10)을 안정적으로 지지할 수 있는 재질이면 어떠한 구성도 가능하다.
그리고 상기 트레이(20)는, 평면형상이 직사각형의 형상을 가질 수 있으며, 후술하는 로딩위치 및 언로딩위치에서 트레이(20)에 적재된 기판(10)의 선형이동방향을 길이방향, 길이방향과 수직인 방향을 폭방향이라고 할 때, 트레이(20)는, 길이방향 및 폭방향으로 n×m 배열(n은 1 이상의 자연수이며, m은 2 이상의 자연수)을 이루어 복수의 기판들이 배치될 수 있다.
또한 상기 트레이(20)는 공정챔버(110) 내에서 이송경로(120)를 따라서 일렬로 순환하거나 복수 개의 열로 순환하도록 구성될 수 있다.
특히 상기 공정챔버(110) 내에 설정된 이송경로(120)를 따라서 순환하는 트레이(20)는 하나 또는 복수개로 구성될 수 있으며, 기판(10)의 로딩 및 언로딩 시간, 이온주입시간 등을 고려하여 적절한 숫자로 설치될 수 있다.
또한 상기 트레이(20)는, 기판(10)에 대하여 패턴화된 이온빔 조사를 위하여 하나 이상의 개구가 형성된 마스크(30)가 고정 또는 탈착가능하게 설치될 수 있다.
여기서, 상기 마스크(30)는, 로딩위치 및 언로딩위치에서 트레이(20)에 적재된 기판(10)의 도입 또는 배출을 위하여, 그 선형이동방향을 따라서 전방 및 후방이 개방될 수 있다.
또한 상기 마스크(30)는 트레이(20)에 결합되어 설치되는 대신에, 공정챔버(110)와 트레이(20)가 이송되는 이송경로(120) 사이에 설치될 수도 있음은 물론이다.
상기 공정챔버(110)는 이온빔조사부(150)에 의하여 기판(10)에 이온이 주입될 수 있는 환경을 형성하고, 트레이(20)가 순환되는 이송경로(120)가 설정되는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 공정챔버(110)는 일예로서, 서로 착탈가능하게 결합되어 밀폐된 처리공간(S)을 형성하는 챔버본체 및 상부리드를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 챔버본체는 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.
상기 제1게이트(111) 및 제2게이트(112)는, 안정적인 이온빔 조사를 위하여 게이트밸브(210, 220)에 의하여 개폐될 수 있으며, 공정챔버(110)에 후술하는 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)이 결합되고, 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)이 진공압으로 유지되는 경우 게이트밸브(210, 220)에 의한 개폐없이 개방된 상태로 유지될 수 있다.
상기 이온빔조사부(150)는 이온빔소스에서 발생된 이온빔을 유도함과 아울러 이온빔의 강도 및 농도를 제어하여 기판(10) 표면에 이온 주입에 적합한 조사영역을 트레이(20)에 적재되어 이송되는 기판(10) 표면에 형성한다.
상기 이송경로(120)는, 하나 이상의 트레이(20)가 순환이동되도록 공정챔버(110) 내에 설정되며, 이온빔조사부(150)에 의하여 트레이(20)에 안착된 기판(10)에 이온빔이 조사되는 이온빔조사구간을 포함한다.
여기서 상기 이송경로(120)는, 공정챔버(110) 내에서 트레이(20)가 순환되는 경로로서 트레이(20)의 이송방식에 따라서 복수의 이송롤러(130)들이 설치되는 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 이송롤러(130)는, 공정챔버(110)에 설치된 구동장치(미도시)의 구동에 의하여 구동되며, 공정챔버(110)에 설치되어 트레이(20)의 저면을 지지하여 회전에 의하여 트레이(20)를 이송하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 이송롤러(130)는, 공정챔버(110)에 설치된 프레임(미도시)에 의하여 회전가능하게 설치됨과 아울러, 체인, 벨트, 기어 등 다양한 방식에 의하여 회전구동될 수 있다.
한편 상기 이송경로(120)는, 트레이(20)를 공정챔버(110) 내에서 순환시키기 위하여, 이온빔조사부(150)에 의하여 트레이(20)에 안착된 기판(10)에 이온빔이 조사되는 이온빔조사구간과, 이온빔조사구간과 함께 트레이(20)가 순환되도록 이온빔조사구간의 전단 및 후단을 연결하는 트레이리턴구간을 포함하여 구성될 수 있다.
그리고 상기 이송경로(120), 특히 트레이리턴구간은, 트레이(20)가 외부로부터 기판(10)을 전달받는 로딩위치와, 트레이(20)로부터 기판(10)을 외부로 반출하는 언로딩위치가 설정된다.
상기 로딩위치 및 언로딩위치는, 각각 트레이(20)가 외부로부터 기판(10)을 전달받는 위치, 및 이온빔조사구간으로부터 트레이(20)를 전달받아 기판(10)을 외부로 반출하는 위치로서, 기판(10)의 도입 및 배출방식에 따라서 공정챔버(110) 내에 적절한 위치에 위치될 수 있다.
예로서, 상기 공정챔버(110)가 도 1에 도시된 바와 같이, 공정챔버(110)에서 일측에 형성된 제1게이트(111)를 통하여 도입되고 제1게이트(111)에 대향되는 위치에 형성된 제2게이트(112)를 통하여 배출되는 경우, 로딩위치 및 언로딩위치는 각각 공정챔버(110) 내에 제1게이트(111) 및 제2게이트(112)에 인접하여 위치된다.
또한 상기 공정챔버(110)가 공정챔버(110)에 하나의 게이트가 형성되고 그를 통하여 기판(10)의 도입 및 배출이 이루어지는 경우, 로딩위치 및 언로딩위치는 이송경로(120)에서 동일한 위치에 설정될 수 있다.
한편 상기 이송경로(120)는, 공정챔버(110) 내에 트레이(20)의 순환방식에 따라서 다양한 구성이 가능하며, 예로서, 트레이리턴구간의 일부를 이루는 제1경로(121)와, 제1경로(121)의 상측에 위치되며 트레이리턴구간의 일부 및 이온빔조사구간을 이루는 제2경로(122)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 로딩위치 및 언로딩위치는, 그 설정 위치가 앞서 설명한 바와 같이, 공정챔버(110)에 형성된 제1게이트(111)와, 제2게이트(112)가 형성된 위치에 따라서 결정된다.
그리고 상기 제1경로(121) 및 제2경로(122)이 상하로 배치되는 경우, 공정챔버(110)에는, 트레이(20)를 상승시켜 제1경로(121)로부터 제2경로(122)로 전달하기 위한 제1트레이전달부(미도시)와, 제2경로(122)로부터 제1경로(121)로 트레이(20)를 전달하기 위한 제2트레이전달부(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 제1트레이전달부 및 제2트레이전달부는 공정챔버(110) 내에 설치되어 트레이(20)를 지지하여 상승시키거나 하강시키기 위한 구성으로서, 트레이(20)의 지지방식 및 상승 또는 하강방식에 따라서 다양한 방식이 가능하다.
이때, 상기 제2경로(122)에 설치된 이송롤러(130)들은 제1트레이전달부 및 제2트레이전달부에 의한 트레이(20)의 상승 또는 하강시 간섭되는 것을 방지하기 위하여 트레이(20)의 폭 방향으로 이동가능하게 설치됨이 바람직하다.
즉, 상기 제2경로(122)에 위치된 트레이(20)가 제1트레이전달부에 의하여 제1경로(121)로 전달되는 경우 제1경로(1221에 설치된 이송롤러(130)들은 대향되는 폭을 확장하도록 이동하고, 트레이(20)가 제1경로(121)로 이동을 마친 경우 그 반대로 이동하여 트레이(20)를 지지함과 아울러 제1경로(121)를 따라서 이동시킨다.
그리고 상기 제1경로(121)를 따라서 이동을 마친 트레이(20)는 제2트레이전달부의 지지 및 하강에 의하여 제2경로(122)로 이동된다. 이때 상기 이송롤러(130)는 트레이(20)의 하강시 간섭을 방지하기 위하여 대향되는 폭을 확장하도록 이동하고, 트레이(20)가 하강된 후에는 그 반대로 이동하여 제2경로(122)를 따라서 이송되는 다음의 트레이(20)를 지지한다.
상기 로딩위치 및 언로딩위치는 동일한 위치로 위치되거나, 제1경로(121) 또는 제2경로(122)의 양단에 각각 위치되는 등 다양하게 위치될 수 있다.
한편 상기 공정챔버(110)는, 이송빔조사구간에 트레이(20)가 없는 경우 그 내벽이 이온빔에 노출되어 공정챔버(110)의 내벽을 손상시키는 문제점이 있다.
이에, 상기 공정챔버(110)는, 공정챔버(110)에 이온빔이 조사되는 것을 방지하기 위한 이온이온빔차단부(180)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 이온빔차단부(180)는 공정챔버(110)에 이온빔이 조사되는 것을 방지할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
예로서, 상기 이온빔차단부(180)는 도 1에 도시된 바와 같이, 조사되는 이온빔을 산란시키기 위하여 그 상면에 다수의 요철들이 형성될 수 있다.
상기 다수의 요철들은 이온빔차단부(180)에 조사되는 이온빔을 산란시켜 이온빔 조사에 따른 이온빔차단부(180)의 온도상승을 최소화하고 증발효과를 억제할 수 있다.
또한 상기 이온빔차단부(180)는 단일의 부재에 의하여 구성되거나, 도 1에 도시된 바와 같이, 이온빔이 조사되는 하나 이상의 상판부와, 상판부의 저면에 결합되어 상판부를 냉각시키는 하나 이상의 냉각부를 포함할 수 있다.
상기 상판부는 알루미늄, 알루미늄합금, 그래파이트, 탄소강화섬유(carbon reinforced fiber), 카본컴퍼지트(carbon composite), SiC 등 이온빔에 강한 재질이 사용됨이 바람직하다. 여기서 상기 상판부는 금속재질보다는 비금속재질의 사용이 보다 바람직하다.
예로서, 상기 상판부는, 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 상판부는 그래파이트 및 SiC 중 어느 하나의 재질을 가질 수도 있다. 이때 상기 상판부는 Si를 포함하는 코팅물질에 의하여 코팅됨이 바람직하다.
한편 상기 상판부는 냉각부와는 별도의 부재로 구성되어, 냉각부 상에 아무런 결합없이 놓이거나, 볼팅, 용접 등 기계적으로 결합되는 등 냉각부와 다양한 형태로 결합될 수 있다.
상기 냉각부는 이온빔 조사에 의하여 가열된 상판부를 냉각시키기 위한 구성으로서 상판부를 냉각시킬 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 이온주입모듈(100)은, 트레이(20)에 기판(10)을 적재하여 공정챔버(110)에 도입하는 종래 이온주입모듈과는 달리, 기판(10)이 게이트(111, 112)를 통하여 공정챔버(110) 내부에서 순환하는 트레이(20)에 도입되거나 배출되는바, 트레이(20) 상에서 기판(10)이 이동될 필요가 있다.
따라서 상기 공정챔버(110) 및 트레이(20) 중 어느 하나에는, 공정챔버(110)에서 기판(10)이 도입되거나 배출될 때, 로딩위치 및 언로딩위치에 위치된 트레이(20) 상에서 기판(10)을 이동시키는 하나 이상의 기판이송부가 설치된다.
상기 기판이송부는 로딩위치 및 언로딩위치에 위치된 트레이(20) 상에서 기판(10)을 이동시키기 위한 구성으로서, 트레이(20)에 설치되거나 공정챔버(110)에 설치되는 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 기판이송부의 일예로서, 기판이송부는, 로딩위치에서 공정챔버(110)에 설치되어 외부로부터 기판(10)이 도입될 때 기판(10)을 지지하여 이동시켜 트레이(20) 상에 기판처리를 위하여 미리 설정된 기판위치에 위치시키는 제1기판이송부와, 언로딩위치에서 로딩위치에서 공정챔버(110)에 설치되어 기판(10)을 지지하여 이동시켜 언로딩위치에 위치된 트레이(20)로부터 외부로 반출시키는 제2기판이송부로 구성될 수 있다.
상기 제1기판이송부 및 제2기판이송부는 공정챔버(110)에 각각 로딩위치 및 언로딩위치에 설치되고, 트레이(20)가 로딩위치 및 언로딩위치에 위치되면 트레이(20)를 지지하여 기판(10)을 이동시키도록 구성된다.
상기 제1기판이송부 및 제2기판이송부는 그 이송방식에 따라서 다양한 구성이 가능하며, 후술하는 벨트 및 풀리의 조합, 롤러(610, 640) 등 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 공정챔버(110), 더 나아가 후술하는 제1버퍼챔버(410) 및 제2버퍼챔버(510)는 챔버(110, 410, 520) 간의 간격, 게이트(111, 491, 112, 591)들로 인하여 후술하는 카세트(40) 및 트레이(20) 사이의 거리를 고려하여 기판(10)의 이동방향을 따라서 하나 이상의 보조롤러들이 설치될 수 있다.
또한 상기 제1기판이송부 및 제2기판이송부의 구동은, 공정챔버(110)에 설치된 구동부(미도시) 또는 트레이(20)에 설치된 구동부(미도시)에 의하여 구동되는 등 다양한 방식에 의하여 구동될 수 있다.
그리고 상기 제1기판이송부 및 제2기판이송부는, 트레이(20)의 수평방향 이동시 그 간섭을 방지하기 위하여 상하로 이동가능하게 설치될 수 있다.
이때 상기 트레이(20)에는 제1기판이송부 및 제2기판이송부가 트레이(20)를 관통하여 상측으로 이동하여 기판(20)의 저면을 지지할 수 있도록 상하로 개방된 하나 이상의 절개부(21)가 형성된다.
특히 상기 제1기판이송부 및 제2기판이송부가 트레이(20)를 관통하여 상측으로 이동할 때 기판(20)이 트레이(20)의 상면과의 마찰을 방지하기 위하여 제1기판이송부 및 제2기판이송부가 기판(10)을 지지하는 부분은 트레이(20)의 상면보다 약간 높게 돌출됨이 바람직하다.
상기 기판이송부의 또 다른 예로서, 기판이송부는 트레이(20)에 설치되어 로딩위치에서 외부로부터 기판(10)이 도입될 때 기판(10)을 지지하여 이동시켜 트레이(20) 상에 기판처리를 위하여 미리 설정된 기판위치에 위치시키거나, 언로딩위치에서 기판(10)을 지지하여 이동시켜 언로딩위치에 위치된 트레이로부터 외부로 반출시키는 하나의 기판이송부로 구성될 수 있다.
한편 상기 트레이(20) 상에 로딩위치에서 외부로부터 기판(10)이 도입될 때 트레이(20) 상에 일정한 위치에 위치될 필요가 있는바 기판이송부에 의하여 트레이(20)의 이동방향으로 선형이동되는 기판(10)의 한 변을 지지하여 그 이동을 제한하는 스토퍼(631)이 설치될 수 있다.
상기 스토퍼(631)는, 트레이(20)의 이동방향으로 선형이동되는 기판(10)의 한 변을 지지하여 그 이동을 제한하는 구성으로서 트레이(20)에 고정 또는 탈착가능하게 설치될 수 있다.
또한 상기 스토퍼(631)는, 공정챔버(100)에 설치되어 로딩위치에 위치된 트레이(20)를 상하로 관통하여 상하이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
즉, 상기 스토퍼(631)는, 로딩위치에 위치된 트레이(20) 상에 기판(10)이 로딩될 때 트레이(20)의 이동방향으로 선형이동되는 기판(10)의 한 변을 지지하여 그 이동을 제한하도록 상측으로 이동하였다가, 기판(10)의 로딩이 완료된 후에는 다시 하강할 수 있다.
한편 상기와 같은 구성을 가지는 이온주입모듈(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)과 함께, 이온주입시스템을 구성할 수 있다.
상기 제1버퍼모듈(400)은, 공정챔버(110)의 제1게이트(111)를 통하여 트레이(20)를 전달하도록 이온주입모듈(100)과 결합되는 구성으로서, 하나 이상의 게이트(491, 492, 493)가 형성된 버퍼챔버(410)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제2버퍼모듈(500)은, 공정챔버(110)의 제2게이트(112)를 통하여 트레이(20)로부터 기판(20)을 전달받을 수 있도록 이온주입모듈(100)에 결합되는 구성으로서, 하나 이상의 게이트(591, 592, 593)가 형성된 버퍼챔버(510)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서 상기 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)를 구성하는 버퍼챔버(410, 510)에 형성된 게이트(491, 492, 493, 591, 592, 593)들은 각각 별도의 게이트밸브(210, 220, 231, 232, 241, 242)들에 의하여 개폐된다.
상기 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)은, 각각 이온주입모듈(100)로 기판(10)을 도입하거나 배출할 때 기판(10)을 임시로 저장하는 구성으로서, 진공압으로 압력이 유지되거나, 로드락모듈 또는 언로드락모듈과 같이 대기압 및 공정압 사이에서 압력이 변환되도록 구성되는 등 다양한 구성이 가능하다.
이때 상기 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)은, 압력변환을 위하여 압력 및 배기시스템에 연결된다.
한편 상기 이온주입시스템은, 기판(10)을 지지하여 이송하는 트레이(20)를 이온주입모듈(100) 내에서만 순환시키도록 구성되는바, 이온주입모듈(100)과의 기판교환이 원활하게 이루어져야 한다.
따라서 상기 이온주입시스템은, 이온주입모듈(100)과의 기판교환에 있어서 복수의 기판(10)들이 적재되는 카세트(40)를 이용하여 기판(10)을 이온주입모듈(100)에 도입하거나 이온주입모듈(100)로부터 배출한다.
구체적으로, 상기 제1버퍼모듈(400)은 도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 복수의 기판(10)들이 적재되는 카세트(40)에 의하여 버퍼챔버(410)로 기판(10)이 도입되고, 카세트(40)에 적재된 각각의 기판(10)이, 이온주입모듈(100) 내의 로딩위치에 위치된 트레이(20)에 전달되도록 구성되며, 제2버퍼모듈(500)은 복수의 기판(10)들이 적재되는 카세트(40)에 의하여 버퍼챔버(510)로 기판(10)이 반출되고, 이온주입모듈(100) 내의 언로딩위치에 위치된 트레이(20)로부터 카세트(40)로 적재되도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 이온주입모듈(100)과의 기판교환시, 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500) 내에는 각각 카세트(40)를 상하로 이동시키기 위한 상하이동부(420, 520)가 설치된다.
상기 상하이동부(420, 520)는, 카세트(40)에 적재된 기판(10)이 순차적으로 이온주입모듈(100)로 기판(10)을 전달하거나 이온주입모듈(100)로부터 기판(10)을 전달받을 수 있도록 카세트(40)를 상하로 이동시키기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하며, 예로서, 카세트(40)를 지지하는 지지부(421, 521)와, 지지부(421, 521)를 상하로 이동시키기 위한 상하구동부(422, 522)를 포함할 수 있다.
한편 상기 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)은 카세트(40)의 도입 또는 배출방식에 따라서 카세트(40)가 도입되거나 배출될 수 있도록 카세트(40)를 수평방향으로 이동시키기 위한 수평이동부(미도시)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 수평이동부는 카세트(40)를 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500) 각각에서 이송하기 위한 구성으로서 선형이동장치 등 다양한 구성이 가능하다.
상기 카세트(40)는, 기판(10)을 상하로 간격을 두고 적재하여 이송하기 위한 구성으로서 기판(10)을 상하로 간격을 두고 적재할 수 있는 구성이면 어떠한 구성도 가능하다.
한편 상기 카세트(40)에 적재된 기판(10)은, 이온주입모듈(100) 내의 트레이(20)에 도입되거나 배출되는바, 카세트(40)로부터 기판(10)을 배출하거나 도입하는 기판전달부가 설치될 필요가 있다.
상기 기판전달부는, 이온주입모듈(100) 내의 트레이(20)에 도입되거나 배출되는바, 카세트(40)로부터 기판(10)을 배출하거나 도입하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 기판전달부는, 기판(10)을 이동시킨다는 점에서 앞서 설명한 기판이송부와 유사한 구성으로서, 도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 카세트(40)에 설치되거나, 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)에 각각 설치될 수 있다.
즉, 상기 기판전달부의 일예로서, 기판전달부는, 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)에 각각 설치되어 카세트(40)에 적재된 기판(10)을 인출하여 로딩위치에 위치된 트레이(20)로 기판(10)을 전달하거나, 언로딩위치에 위치된 트레이(20)로부터 기판(10)을 전달받아 카세트(40)에 적재시킬 수 있다.
상기 기판전달부는 그 이송방식에 따라서 벨트 및 풀리의 조합, 롤러 등 다양한 구성이 가능하다.
이때 상기 카세트(40)에는 기판(10)의 가장자리만을 지지하고 중앙부분이 상하로 관통되어 형성되는 등 기판전달부의 기판지지 및 이동이 가능하도록 적절한 구조를 가질 수 있다.
상기 기판전달부의 또 다른 예로서, 기판전달부(41)는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 카세트(40)에 설치되어 기판(10)을 이동함으로써 로딩위치에 위치된 트레이(20) 기판(10)을 도입하거나, 언로딩위치에 위치된 트레이(20)로부터 기판(10)을 전달받아 카세트(40)에 적재시킬 수 있다.
상기 기판이송부(41)는 기판(10)의 이송방식에 따라서 벨트 및 풀리의 조합, 롤러 등 다양하게 구성될 수 있다.
여기서 상기 기판이송부(41)의 구동은, 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500) 각각에 설치된 구동부(미도시) 또는 카세트(40)에 설치된 구동부(미도시)에 의하여 구동되는 등 다양한 방식에 의하여 구동될 수 있다.
한편 상기 카세트(40)가 이온주입모듈(100)과의 기판교환이 완료되면, 기판교환을 마친 카세트(40)는 로드락모듈(200) 또는 언로드락모듈(300)을 거쳐 새로운 카세트(40)로 교체되어야 한다. 여기서 상기 카세트(40)는 다양한 방식에 의하여 이송되어 로드락모듈(200) 또는 언로드락모듈(300)을 거쳐 새로운 카세트(40)로 교체된다.
그런데 새로운 카세트(40)로의 교체가 지체되면, 이온주입모듈(100)로의 기판도입 또는 기판배출이 늦어져 전체 기판처리속도가 저하되는 문제점이 있다.
따라서 상기 제1버퍼모듈(400) 및 제2버퍼모듈(500)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 카세트(40)를 임시로 저장하기 위한 버퍼공간이 형성될 수 있다.
또한 상기 제1버퍼모듈(400)로부터 제2버퍼모듈(500)에 이르는 카세트이송경로(미도시)가 형성되어, 제1버퍼모듈(400)에서 기판전달을 마친 빈 카세트(40)는 외부로 배출되지 않고, 카세트이송경로를 거쳐 제2버퍼모듈(500)로 전달되어 이온주입모듈(100)로부터 기판(10)을 전달받는데 사용될 수 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.
10 : 기판 20 : 트레이
30 : 마스크 40 : 카세트
100 : 이온주입모듈 200 : 로드락모듈
300 : 언로드락모듈 400 : 제1버퍼모듈
500 : 제2버퍼모듈
120 : 이송경로
30 : 마스크 40 : 카세트
100 : 이온주입모듈 200 : 로드락모듈
300 : 언로드락모듈 400 : 제1버퍼모듈
500 : 제2버퍼모듈
120 : 이송경로
Claims (12)
- 밀폐된 처리공간을 형성하며 하나 이상의 트레이가 순환이동되는 이송경로가 설정된 공정챔버와; 트레이에 의하여 이송되는 기판에 이온을 조사하도록 상기 공정챔버에 설치된 이온빔조사부를 포함하며,
상기 공정챔버에는, 외부로부터 상기 공정챔버 내의 트레이로 기판을 전달하거나, 상기 공정챔버 내의 트레이로부터 기판을 외부로 반출하기 위한 하나 이상의 게이트가 형성되며,
상기 이송경로는, 상기 이온빔조사부에 의하여 트레이에 안착된 기판에 이온빔이 조사되는 이온빔조사구간과, 상기 이온빔조사구간과 함께 트레이가 순환되도록 상기 이온빔조사구간의 전단 및 후단을 연결하는 트레이리턴구간을 포함하며,
상기 트레이리턴구간은, 상기 트레이가 외부로부터 기판을 전달받는 로딩위치와, 상기 트레이로부터 기판을 외부로 반출하는 언로딩위치가 설정되며,
상기 공정챔버는,
트레이가 상기 로딩위치에 위치되었을 때, 기판의 저면을 지지하여 이동시켜 트레이 상에 기판처리를 위하여 미리 설정된 기판위치에 위치시키는 제1기판이송부와,
상기 트레이가 상기 언로딩위치에 위치되었을 때, 기판의 저면을 지지하여 이동시켜 상기 언로딩위치에 위치된 트레이로부터 상기 공정챔버의 외부로 반출시키는 제2기판이송부가 설치되는 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 공정챔버는, 패턴화된 이온빔 조사를 위하여 기판에 조사되는 이온빔의 일부를 차단하도록 개구패턴이 형성된 마스크가 설치된 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 공정챔버는, 하나의 게이트가 형성되고, 상기 로딩위치 및 언로딩위치는 상기 이송경로에서 동일한 위치에 설정된 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 이송경로는,
상기 공정챔버에 설치되어 트레이의 저면을 지지하여 회전에 의하여 트레이를 이송하는 복수의 이송롤러들이 설치된 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 트레이리턴구간은, 상기 이온빔조사구간의 후단 쪽에서 트레이를 하강시킨 후 상기 이온빔조사구간의 하측을 통과시켜 상기 이온빔조사구간의 전단 쪽으로 상승시키는 트레이가 이동되는 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 청구항 1에 있어서,
상기 공정챔버는 상기 공정챔버에 이온빔이 조사되는 것을 방지하기 위한 이온빔차단부가 추가로 설치된 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 밀폐된 처리공간을 형성하며 기판전달을 위한 하나 이상의 게이트가 형성되며 하나 이상의 트레이가 순환이동되는 이송경로가 설정된 공정챔버와; 트레이에 의하여 이송되는 기판에 이온을 조사하도록 상기 공정챔버에 설치된 이온빔조사부를 포함하며,
상기 이송경로는, 상기 이온빔조사부에 의하여 트레이에 안착된 기판에 이온빔이 조사되는 이온빔조사구간과, 상기 이온빔조사구간과 함께 트레이가 순환되도록 상기 이온빔조사구간의 전단 및 후단을 연결하는 트레이리턴구간을 포함하며,
상기 트레이리턴구간은, 상기 트레이가 외부로부터 기판을 전달받는 로딩위치와, 상기 트레이로부터 기판을 외부로 반출하는 언로딩위치가 설정되며,
상기 공정챔버는,
트레이가 상기 로딩위치에 위치되었을 때, 기판의 저면을 지지하여 이동시켜 트레이 상에 기판처리를 위하여 미리 설정된 기판위치에 위치시키는 제1기판이송부와,
상기 트레이가 상기 언로딩위치에 위치되었을 때, 기판의 저면을 지지하여 이동시켜 상기 언로딩위치에 위치된 트레이로부터 상기 공정챔버의 외부로 반출시키는 제2기판이송부가 설치된 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 청구항 4 내지 청구항 7 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 트레이는,
기판에 대하여 패턴화된 이온빔 조사를 위하여 하나 이상의 개구가 형성된 마스크가 설치된 것을 특징으로 하는 이온주입모듈. - 밀폐된 처리공간을 형성하며 하나 이상의 트레이가 순환이동되는 이송경로가 설정되며 외부로부터 공정챔버 내의 트레이로 기판을 전달하거나, 상기 공정챔버 내의 트레이로부터 기판을 외부로 반출하기 위한 둘 이상의 게이트가 형성되는 공정챔버와; 트레이에 의하여 이송되는 기판에 이온을 조사하도록 상기 공정챔버에 설치된 이온빔조사부를 포함하는 이온주입모듈과;
상기 공정챔버의 제1게이트를 통하여 기판을 전달하도록 상기 이온주입모듈과 결합되는 제1버퍼모듈과;
상기 공정챔버의 제2게이트를 통하여 기판을 전달받도록 상기 이온주입모듈과 결합되는 제2버퍼모듈을 포함하며,
상기 이송경로는, 상기 이온빔조사부에 의하여 트레이에 안착된 기판에 이온빔이 조사되는 이온빔조사구간과, 상기 이온빔조사구간과 함께 트레이가 순환되도록 상기 이온빔조사구간의 전단 및 후단을 연결하는 트레이리턴구간을 포함하며,
상기 트레이리턴구간은, 상기 트레이가 외부로부터 기판을 전달받는 로딩위치와, 상기 트레이로부터 기판을 외부로 반출하는 언로딩위치가 설정된 것을 특징으로 하는 이온주입시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 제1버퍼모듈 및 상기 제2버퍼모듈은 진공압으로 압력이 유지되거나, 대기압 및 공정압 사이에서 압력이 변환되는 것을 특징으로 하는 이온주입시스템. - 청구항 10에 있어서,
상기 제1버퍼모듈은, 복수의 기판들이 적재되는 카세트가 로딩된 후 상기 카세트에 적재된 각각의 기판을 상기 이온주입모듈 내의 로딩위치에 위치된 트레이에 전달하며,
상기 제2버퍼모듈은, 복수의 기판들이 적재되는 카세트가 로딩된 후 상기 이온주입모듈 내의 언로딩위치에 위치된 트레이로부터 기판이 상기 카세트로 적재되는 것을 특징으로 하는 이온주입시스템.
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