KR101958821B1 - Ion implanting apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 이온 주입장치는 공정 챔버; 공정 챔버의 내부에 위치하는 제1 플래튼(platen) 및 제2 플래튼; 제1 플래튼 및 제2 플래튼에 각각 고정된 마스크; 제1 플래튼 및 제2 플래튼 중 적어도 하나의 플래튼에 배치된 기판의 일면에 이온을 주입하는 이온 주입부; 및 제1 플래튼 및 상기 제2 플래튼의 상부에 각각 위치하며, 이온 주입 공정이 완료된 기판 위에 배치된 마스크와 접촉하여 상기 마스크를 냉각하는 냉각판을 포함한다.An ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber; A first platen and a second platen positioned within the process chamber; A mask fixed to the first platen and the second platen, respectively; An ion implantation unit for implanting ions into one surface of a substrate disposed on at least one of the first platen and the second platen; And a cooling plate disposed on the first platen and the second platen, respectively, for cooling the mask in contact with a mask disposed on the substrate on which the ion implantation process is completed.

Description

이온 주입장치{ION IMPLANTING APPARATUS}[0001] ION IMPLANTING APPARATUS [0002]

본 발명은 이온 주입장치에 관한 것이다. The present invention relates to an ion implantation apparatus.

최근 석유나 석탄과 같은 기존 에너지 자원의 고갈이 예측되면서 이들을 대체할 대체 에너지에 대한 관심이 높아지고, 이에 따라 태양 에너지로부터 전기 에너지를 생산하는 태양 전지가 주목 받고 있다. Recently, as energy resources such as oil and coal are expected to be depleted, interest in alternative energy to replace them is increasing, and solar cells that produce electric energy from solar energy are attracting attention.

일반적인 태양 전지는 p-n 접합을 형성하는 실리콘 기판, 그리고 실리콘 기판의 p형 도핑부와 n형 도핑부에 각각 연결된 전극을 구비한다.A typical solar cell includes a silicon substrate forming a p-n junction, and an electrode connected to a p-type doping portion and an n-type doping portion of the silicon substrate, respectively.

최근에는 이와 같은 태양 전지의 광전 변환 효율을 보다 향상시키기 위하여 태양 전지의 에미터를 p-n 접합의 깊이가 얇고 상대적으로 저농도로 도핑되는 부분과 p-n 접합의 깊이가 깊고 상대적으로 고농도로 도핑되는 부분을 구비하는 선택적 에미터(selective emitter)로 구성한다.In recent years, in order to further improve the photoelectric conversion efficiency of such a solar cell, a photovoltaic cell emitter has a thin pn junction and a relatively low doped portion, a deep pn junction, and a relatively high doped portion And a selective emitter.

이와 같이, 태양 전지의 선택적 에미터 구조를 형성하기 위한 방법으로는 열 확산로에서 마스크를 이용하여 열확산 하거나, 레이저를 이용하여 부분적으로 열확산 하여 선택적 에미터 구조를 형성하거나, 높은 에너지로 가속된 이온 입자들을 실리콘 기판의 일면에 주입하는 이온 주입장치를 이용할 수 있다.As such, a method for forming a selective emitter structure of a solar cell may include thermal diffusion using a mask in a heat diffusion furnace, partial thermal diffusion using a laser to form a selective emitter structure, An ion implanting apparatus for implanting the particles on one surface of the silicon substrate can be used.

여기서, 이온 주입장치를 이용하여 선택적 에미터 구조를 형성하기 위해 종래에는 선택된 영역에만 이온 주입을 수행하기 위해서 이온 주입부와 실리콘 기판 사이에 마스크를 배치하여 이온이 선택적으로 필터링(filtering)되는 방식을 사용하여 왔다.Here, in order to form a selective emitter structure by using an ion implantation apparatus, conventionally, in order to perform ion implantation only in a selected region, a method of selectively filtering ions by disposing a mask between the ion implantation unit and the silicon substrate Has been used.

본 발명은 생산성이 향상된 이온 주입장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus with improved productivity.

본 발명의 실시예에 따른 이온 주입장치는 공정 챔버; 공정 챔버의 내부에 위치하는 제1 플래튼(platen) 및 제2 플래튼; 제1 플래튼 및 제2 플래튼에 각각 고정된 마스크; 제1 플래튼 및 제2 플래튼 중 적어도 하나의 플래튼에 배치된 기판의 일면에 이온을 주입하는 이온 주입부; 및 제1 플래튼 및 상기 제2 플래튼의 상부에 각각 위치하며, 이온 주입 공정이 완료된 기판 위에 배치된 마스크와 접촉하여 상기 마스크를 냉각하는 냉각판을 포함한다.An ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention includes a process chamber; A first platen and a second platen positioned within the process chamber; A mask fixed to the first platen and the second platen, respectively; An ion implantation unit for implanting ions into one surface of a substrate disposed on at least one of the first platen and the second platen; And a cooling plate disposed on the first platen and the second platen, respectively, for cooling the mask in contact with a mask disposed on the substrate on which the ion implantation process is completed.

냉각판은 상하 방향으로 각각 이동이 가능하게 설치된다.The cooling plate is installed so as to be movable in the vertical direction.

마스크는 마스크 본체 및 지지대를 포함하고, 지지대는 플래튼에 구비된 지지대 설치 구멍에 삽입되며, 지지대 설치 구멍의 폭은 상기 지지대의 폭보다 크게 형성된다.The mask includes a mask body and a support base, and the support base is inserted into a support base mounting hole provided in the platen, and the support base mounting hole has a width larger than the width of the support base.

플래튼은 마스크를 정렬하기 위한 마스크 정렬대와, 플래튼에 배치된 기판을 정렬하기 위한 기판 정렬대를 구비하고, 마스크와 기판을 정렬하기 위해 틸트(tilt)된다.The platen has a mask alignment table for aligning the mask and a substrate alignment table for aligning the substrate placed on the platen, and is tilted to align the mask and the substrate.

이와 같이 플래튼이 틸트(tilt)되면, 마스크는 마스크 정렬대와 접촉될 때까지 슬라이드(slide) 된다. 따라서, 마스크 정렬 작업이 완료된다.When the platen is thus tilted, the mask is slid until it is in contact with the mask alignment table. Thus, the mask alignment operation is completed.

그리고 플래튼이 틸트되면, 기판은 기판 정렬대와 접촉될 때까지 마스크 지지대에 의해 강제적으로 슬라이드 된다. 따라서, 기판 정렬 작업이 완료된다.Then, when the platen is tilted, the substrate is forcibly slid by the mask support until it is contacted with the substrate alignment table. Thus, the substrate alignment operation is completed.

이온 주입 공정은 마스크와 기판의 정렬 작업이 완료된 상태, 즉 마스크가 마스크 정렬대와 접촉됨과 아울러, 기판이 기판 정렬대와 접촉되도록 플래튼이 틸트된 상태에서 플래튼을 좌우 방향으로 왕복 이송하는 것에 따라 실시된다.The ion implantation process is a process in which the alignment operation of the mask and the substrate is completed, that is, the mask is brought into contact with the mask alignment table, and the platen is tilted so that the substrate is in contact with the substrate alignment table .

이온 주입장치는 마스크를 상하 방향으로 이동시키는 업/다운 구동부를 더 포함하며, 마스크의 지지대는 업/다운 구동부와 접촉하는 부분에 테이퍼부를 구비한다.The ion implantation apparatus further includes an up / down driving unit for moving the mask in the up and down direction, and the support of the mask has a tapered portion at a portion contacting the up / down driving unit.

이온 주입장치는 제1 플래튼에 배치된 기판을 보관하는 제1 로드락(load lock) 챔버, 제2 플래튼에 배치된 기판을 보관하는 제2 로드락 챔버, 제1 플래튼과 제1 로드락 챔버 사이에 배치되는 제1 트랜스퍼(transfer) 챔버, 및 제2 플래튼과 제2 로드락 챔버 사이에 배치되는 제2 트랜스퍼 챔버를 더 포함한다.The ion implantation apparatus includes a first load lock chamber for storing a substrate disposed on a first platen, a second load lock chamber for storing a substrate disposed on a second platen, A first transfer chamber disposed between the lock chambers and a second transfer chamber disposed between the second platen and the second load lock chamber.

그리고 제1 플래튼에 배치된 기판에 이온을 주입하는 동안 제2 플래튼에 기판을 배치하고, 제2 플래튼에 배치된 기판에 이온을 주입하는 동안 제1 플래튼에 배치된 기판을 배출하고 제1 플래튼 상부의 마스크를 냉각한다.And disposing the substrate disposed on the first platen while placing the substrate on the second platen while injecting ions into the substrate disposed on the first platen and injecting ions onto the substrate disposed on the second platen The mask on top of the first platen is cooled.

이러한 특징에 따르면, 본 발명에 따른 이온 주입장치는 마스크를 냉각하기 위한 냉각 챔버를 별도로 구비하지 않고 공정 챔버의 내부에서 마스크를 냉각하기 때문에 마스크 냉각을 위해 마스크를 이송하는데 걸리는 로스 타임(loss time)을 줄일 수 있다.According to this aspect, the ion implantation apparatus according to the present invention does not have a separate cooling chamber for cooling the mask and cools the mask inside the process chamber, so that the loss time, which takes to transfer the mask for cooling the mask, .

또한, 마스크를 냉각 챔버에서 냉각하는 경우에는 챔버 내의 온도를 낮추어 마스크를 냉각하는 간접 냉각 방식을 사용하므로, 마스크를 냉각하는데 많은 시간이 필요하였지만, 본 발명에 따른 이온 주입장치는 공정 챔버 내에 설치된 냉각판이 마스크와 직접 접촉하여 마스크를 냉각하므로, 마스크를 효과적으로 냉각할 수 있다.Further, in the case of cooling the mask in the cooling chamber, since the indirect cooling method of cooling the mask by lowering the temperature in the chamber is used, a long time is required for cooling the mask. However, Since the plate is in direct contact with the mask to cool the mask, the mask can be effectively cooled.

또한, 본 발명에 따른 이온 주입장치는 공정 챔버 내에 2개의 플래튼이 설치되고, 로드락 챔버 및 트랜스퍼 챔버가 각각 2개씩 구비되어 각각의 플래튼에 기판을 공급 및 인출하므로, 이온 주입 공정을 연속적으로 실시할 수 있다.In the ion implantation apparatus according to the present invention, two platens are provided in the process chamber, and two load lock chambers and transfer chambers are provided for each of the platens, so that the ion implantation process is continuously performed . ≪ / RTI >

또한, 플래튼이 틸트 될 때 마스크의 지지대에 의해 기판을 강제적으로 슬라이드 시켜 마스크 정렬 작업을 실시함으로써, 마스크 정렬 작업에 필요한 시간을 줄일 수 있다.Further, by performing the mask alignment operation by forcibly sliding the substrate by the support of the mask when the platen is tilted, the time required for the mask alignment operation can be reduced.

이러한 특징에 따라, 본 발명에 따른 이온 주입장치는 생산성을 향상시킬 수 있다.According to this aspect, the ion implantation apparatus according to the present invention can improve the productivity.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입장치의 개념도이다.
도 2는 마스크 정렬 작업 및 기판 정렬 작업을 실시하는 공정도이다.
도 3은 마스크의 지지대와 업/다운 구동부의 주요부 구성을 나타내는 개념도이다.
도 4는 마스크 냉각 작업을 실시하는 상태를 나타내는 개념도이다.1 is a conceptual diagram of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a process diagram for performing the mask alignment operation and the substrate alignment operation.
Fig. 3 is a conceptual diagram showing a main part of the support of the mask and the up / down driving part. Fig.
4 is a conceptual diagram showing a state in which the mask cooling operation is performed.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.

그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입장치에 대하여 설명한다.Hereinafter, an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입장치의 일례이다.1 to 4 show an example of an ion implanting apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이온 주입장치의 개념도이고, 도 2는 마스크 정렬 작업 및 기판 정렬 작업을 실시하는 공정도이다.FIG. 1 is a conceptual diagram of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a process diagram for performing a mask alignment operation and a substrate alignment operation.

그리고 도 3은 마스크의 지지대와 업/다운 구동부의 주요부 구성을 나타내는 개념도이며, 도 4는 마스크 냉각 작업을 실시하는 상태를 나타내는 개념도이다.FIG. 3 is a conceptual diagram showing a main part of a mask support and an up / down driving part, and FIG. 4 is a conceptual diagram showing a state in which a mask cooling operation is performed.

도시한 바와 같이, 이온 주입장치는 공정 챔버(100), 공정 챔버(100)의 내부에 위치하는 제1 플래튼(platen)(10) 및 제2 플래튼(20), 제1 플래튼(10) 및 제2 플래튼(20)에 각각 고정된 2개의 마스크(30), 제1 플래튼(10) 및 제2 플래튼(20) 중 적어도 하나의 플래튼에 배치된 기판의 일면에 이온을 주입하는 이온 주입부(40), 제1 플래튼(10) 및 제2 플래튼(20)의 상부에 각각 위치하며 이온 주입 공정이 완료된 기판 위에 배치된 마스크와 접촉하여 마스크를 냉각하는 냉각판(50), 및 마스크(30)를 업/다운 구동하는 업/다운 구동부(60)를 포함한다.As shown, the ion implanter includes a process chamber 100, a first platen 10 and a second platen 20 located within the process chamber 100, a first platen 10 Two masks 30 fixed to the first platen 20 and the second platen 20, ions on one surface of the substrate disposed on the platen of at least one of the first platen 10 and the second platen 20 A cooling plate (not shown), which is located above the ion implanting unit 40, the first platen 10, and the second platen 20, and which is placed on the substrate on which the ion implantation process is completed, 50 for driving the mask 30, and an up / down driver 60 for driving the mask 30 up / down.

이온 주입장치는 태양 전지를 제조하는 공정 중에 단결정, 다결정 또는 비정질 실리콘 재질로 이루어지는 실리콘 기판(S)의 일면에 p-n 접합을 형성하는 에미터부(도시하지 않음)를 형성할 때에 사용될 수 있다.The ion implantation apparatus may be used to form an emitter section (not shown) for forming a p-n junction on one surface of a silicon substrate S made of a single crystal, polycrystalline or amorphous silicon material during the process of manufacturing a solar cell.

이와 같이 실리콘 기판(S)에 주입되는 이온 입자들은 양이온 상태로 실리콘 기판(S)에 주입된 이후, 활성화 공정 등을 통해 실리콘 기판(S) 내의 실리콘 입자들과 화학적으로 결합되어 에미터부로 형성된다.The ion particles injected into the silicon substrate S are injected into the silicon substrate S in a cationic state and then chemically bonded with the silicon particles in the silicon substrate S through an activation process to form emitter portions .

또한, 이와 같은 이온 주입장치는 반도체 소자를 제조하는 공정 중에 반도체 소자의 일면에 이온을 주입할 때에도 이용이 가능하고, 그 밖에 다른 분야에서도 이용이 가능하다.Such an ion implantation apparatus can also be used when ions are implanted into one surface of a semiconductor element during a process of manufacturing the semiconductor element, and can be used in other fields as well.

이하에서는 이와 같은 이온 주입장치가 태양 전지 제조 공정에 사용되는 경우를 일례로 설명하나, 반드시 이에 한정되지는 않는다.Hereinafter, the case where such an ion implanting apparatus is used in a solar cell manufacturing process will be described as an example, but the present invention is not limited thereto.

여기서, 공정 챔버(100)는 실리콘 기판(S)의 일면에 이온을 주입하기 위한 공간을 마련하여 주고, 이와 같은 공정 챔버(100)에 의해 마련되는 공간은 외부로부터 완전히 차단될 수 있다. Here, the process chamber 100 is provided with a space for injecting ions into one surface of the silicon substrate S, and the space provided by the process chamber 100 may be completely blocked from the outside.

이와 같은 공정 챔버(100)의 내부는 이온 주입장치가 동작될 때에 진공 상태일 수 있다.The interior of the process chamber 100 may be in a vacuum state when the ion implantation apparatus is operated.

제1 플래튼(10) 및 제2 플래튼(20)은 공정 챔버(100)의 내부, 즉 공정 챔버(100)에 의해 마련된 내부 공간에 위치하고 태양 전지를 형성하기 위한 실리콘 기판(S)이 위에 배치된다. The first platen 10 and the second platen 20 are located in the interior of the process chamber 100, that is, the internal space provided by the process chamber 100, and a silicon substrate S for forming a solar cell .

이와 같은 제1 플래튼(10) 및 제2 플래튼(20)은 공정 챔버(100)의 내부에서 수평 방향, 즉 도 1에 도시한 화살표 방향으로 이동이 가능하도록 설치되며, 정전척(ESC, Electro Static Chuck)으로 구성된다.The first platen 10 and the second platen 20 are installed so as to be movable in a horizontal direction in the process chamber 100, that is, in the direction of the arrow shown in FIG. 1. The electrostatic chuck ESC, Electro Static Chuck).

이온 주입부(40)는 공정 챔버(100)의 상부에 위치하며, 높은 에너지로 가속된 이온 입자들을 실리콘 기판(S)의 일면에 주입하는 기능을 한다.The ion implantation unit 40 is located above the process chamber 100 and functions to inject ions accelerated by high energy into one surface of the silicon substrate S.

이와 같은 이온 주입부(40)는 내부에 복수의 오리피스 또는 홀이 형성된 적어도 하나의 분배판(도시하지 않음)을 구비할 수 있으며, 이와 같은 분배판은 내부에 형성된 복수의 오리피스 또는 홀을 통하여 높은 에너지로 가속된 이온 입자들을 공정 챔버(100) 내부에 배치된 실리콘 기판(S)의 일면에 균일하게 분사하는 기능을 한다.The ion implantation unit 40 may include at least one distribution plate (not shown) having a plurality of orifices or holes therein. The distribution plate may have a plurality of orifices or holes And functions to uniformly inject energy-accelerated ion particles onto one surface of the silicon substrate S disposed in the process chamber 100.

도 1에서는 이온 주입부(40)가 공정 챔버(100)의 상부에 고정 장착되고 이온 주입을 위해 제1 플래튼(10) 및 제2 플래튼(20)이 수평 방향, 즉 도 1에 도시한 화살표 방향으로 이동하는 것을 도시하고 있지만, 도 1과 다르게 이온 주입부(40)가 수평 방향으로 이동하는 것도 가능하다.1, the ion implantation unit 40 is fixedly mounted on the upper part of the process chamber 100, and the first platen 10 and the second platen 20 are horizontally arranged for ion implantation, that is, But it is also possible for the ion implantation section 40 to move in the horizontal direction differently from FIG.

통상적으로, 태양전지의 에미터부는 그리드(grid) 형상으로 형성된다. 따라서, 에미터부를 형성하기 위해 실리콘 기판(S)의 상부에는 마스크(30)가 배치된다.Typically, the emitter portion of the solar cell is formed in a grid shape. Therefore, the mask 30 is disposed on the silicon substrate S to form the emitter portion.

마스크(30)는 마스크 본체(31) 및 지지대(32)를 포함하며, 마스크(30)를 플래튼에 고정하기 위해 플래튼은 지지대(32)가 삽입되는 지지대 설치 구멍을 구비한다.The mask 30 includes a mask body 31 and a support base 32. The platen has a support mounting hole into which the support base 32 is inserted to fix the mask 30 to the platen.

본 실시예에서, 제1 플래튼(10)과 제2 플래튼(20)은 동일한 구성으로 형성되므로, 이하에서는 제1 플래튼(10) 및 마스크(30)에 대해서만 설명한다.In this embodiment, since the first platen 10 and the second platen 20 are formed in the same configuration, only the first platen 10 and the mask 30 will be described below.

제1 플래튼(10)은 실리콘 기판(S)이 배치되는 상면(11)과, 마스크(30)의 지지대(32)가 삽입되는 지지대 설치 구멍(12)을 포함한다.The first platen 10 includes an upper surface 11 on which the silicon substrate S is disposed and a support stand mounting hole 12 into which the support stand 32 of the mask 30 is inserted.

이때, 지지대 설치 구멍(12)의 폭(W1)은 지지대(32)의 최대 폭(W2)보다 크게 형성된다. 따라서, 지지대(32)가 지지대 설치 구멍(12)에 삽입된 상태에서, 마스크 본체(31)는 수평 방향으로 일정 거리만큼씩 이송될 수 있다.At this time, the width W1 of the support base mounting hole 12 is formed to be larger than the maximum width W2 of the support base 32. [ Therefore, in a state where the support table 32 is inserted into the support table mounting hole 12, the mask body 31 can be transported by a certain distance in the horizontal direction.

제1 플래튼(10)의 상면에는 마스크를 정렬하기 위한 마스크 정렬대(13)와, 실리콘 기판(S)을 정렬하기 위한 기판 정렬대(14)가 배치된다.On the upper surface of the first platen 10, a mask alignment table 13 for aligning the mask and a substrate alignment table 14 for aligning the silicon substrate S are disposed.

이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 마스크 정렬대(13)는 2개의 지지대(32) 중 우측에 위치한 지지대(32)의 외측, 즉 우측에 배치되며, 기판 정렬대(14)는 우측에 위치한 지지대(32)의 내측, 즉 좌측에 배치된다.4, the mask alignment table 13 is disposed on the outer side, that is, on the right side of the support table 32 positioned on the right side of the two support tables 32, and the substrate alignment table 14 is disposed on the right side I.e., on the left side of the support table 32.

제1 플래튼(10)의 상부에는 냉각판(50)이 배치된다. 냉각판(50)은 업/다운 구동이 가능하도록 설치되며, 내부에는 냉각 매체가 채워진 냉각관(51)이 복수개 배치된다.A cooling plate (50) is disposed on the upper portion of the first platen (10). The cooling plate 50 is installed so as to be capable of up / down driving, and a plurality of cooling tubes 51 filled with a cooling medium are disposed therein.

그리고 제1 플래튼(10)의 하부에는 마스크(30)를 업/다운 구동하기 위한 업/다운 구동부(60)가 배치되며, 마스크(30)의 지지대(32)는 업/다운 구동부(60)와 접촉하는 부분에 테이퍼부(33)를 구비한다.An up / down driving unit 60 for up / down driving the mask 30 is disposed below the first platen 10, and a supporting base 32 of the mask 30 is connected to the up / down driving unit 60, And a tapered portion 33 is provided at a portion contacting the tapered portion 33. [

따라서, 업/다운 구동부(60)가 구동하여 테이퍼부(33)와 접촉하면, 마스크(30)는 테이퍼부(33)에 의해 도 3에 도시한 도면에서 좌측 방향으로 이송된다.Therefore, when the up / down driving part 60 is driven to come into contact with the tapered part 33, the mask 30 is transported in the left direction in the drawing shown in FIG. 3 by the tapered part 33.

한편, 이온 주입장치는 제1 플래튼(10)에 배치된 기판을 보관하는 제1 로드락(load lock) 챔버(210), 제2 플래튼(20)에 배치된 기판을 보관하는 제2 로드락 챔버(220), 제1 플래튼(10)과 제1 로드락 챔버(210) 사이에 배치되는 제1 트랜스퍼(transfer) 챔버(310), 및 제2 플래튼(20)과 제2 로드락 챔버(220) 사이에 배치되는 제2 트랜스퍼 챔버(320)를 더 포함한다.On the other hand, the ion implantation apparatus includes a first load lock chamber 210 for holding a substrate disposed on the first platen 10, a second load chamber 210 for holding a substrate disposed on the second platen 20, A first transfer chamber 310 disposed between the first platen 10 and the first load lock chamber 210 and a second transfer chamber 310 disposed between the second platen 20 and the second load lock chamber 210. [ And a second transfer chamber (320) disposed between the chambers (220).

이하, 상기한 구성의 이온 주입장치를 사용하여 실리콘 기판에 이온을 주입하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of implanting ions into a silicon substrate using the ion implantation apparatus having the above-described configuration will be described.

이온 주입 공정 동안, 공정 챔버(100)의 내부에 배치된 제1 플래튼(10)과 제2 플래튼(20)은 교대로 번갈아 가면서 수평 방향으로 이송될 수도 있고, 동시에 수평 방향으로 이송될 수도 있다.During the ion implantation process, the first platen 10 and the second platen 20 disposed within the process chamber 100 may be alternately transferred in the horizontal direction, alternatively in the horizontal direction have.

먼저, 제1 플래튼(10)과 제2 플래튼(20)이 교대로 번갈아 가면서 수평 방향으로 이송되는 경우에 대해 설명한다.First, the case where the first platen 10 and the second platen 20 are alternately transferred in the horizontal direction will be described.

제1 로드락 챔버(210)에 보관된 실리콘 기판이 제1 트랜스퍼 챔버(310)를 통해 제1 플래튼(10)에 배치되면, 제1 플래튼(10)은 마스크(30)와 실리콘 기판(S)의 정렬 작업을 위해 일정한 각도(θ)로 틸트된다. 이때, 제1 플래튼(10)이 틸트되는 각도(θ)는 45ㅀ일 수 있다.When the silicon substrate stored in the first load lock chamber 210 is disposed on the first platen 10 through the first transfer chamber 310, S at a constant angle (?). At this time, the angle (?) At which the first platen (10) is tilted may be 45 degrees.

도 2에 도시한 바와 같이 제1 플래튼(10)이 틸트되면, 마스크(30)는 자중(自重)에 의해 슬라이드(slide)되며, 마스크(30)의 지지대(32)가 마스크 정렬대(13)에 접촉하기 전에 마스크 본체(31)의 왼쪽에 위치한 지지대(32)의 내측벽에 실리콘 기판(S)이 먼저 접촉된다.2, when the first platen 10 is tilted, the mask 30 is slid by its own weight, and the support table 32 of the mask 30 is slid by the mask alignment table 13 The silicon substrate S is first brought into contact with the inner wall of the supporter 32 located on the left side of the mask body 31 before being contacted with the silicon substrate S.

이후, 마스크(30)가 계속 슬라이드 되는 것에 따라 실리콘 기판(S)은 기판 정렬대(14)와 접촉될 때까지 강제적으로 슬라이드 되며, 마스크(30)는 지지대(32)가 마스크 정렬대(13)와 접촉될 때까지 슬라이드 된다.Thereafter, as the mask 30 is continuously slid, the silicon substrate S is forcibly slid until it comes into contact with the substrate alignment stage 14, and the mask 30 is held by the support table 32, As shown in Fig.

이러한 작용에 따라 실리콘 기판(S)이 기판 정렬대(14)와 접촉하고 마스크(30)가 마스크 정렬대(13)와 접촉하면, 이온 주입 공정을 진행하기 위한 마스크 및 기판 정렬 작업이 완료된다.When the silicon substrate S is brought into contact with the substrate alignment stage 14 and the mask 30 is brought into contact with the mask alignment stage 13 according to this operation, the mask and the substrate alignment operation for advancing the ion implantation process are completed.

제1 플래튼(10)은 이온 주입 공정 동안 실리콘 기판(S)을 고정하기 위해 정전척으로 구성된다.The first platen 10 is configured as an electrostatic chuck to fix the silicon substrate S during the ion implantation process.

따라서, 마스크(30)에 의해 실리콘 기판(S)을 강제적으로 슬라이드 시키지 않는 종래의 이온 주입장치에서는 실리콘 기판(S)의 정렬 작업에 많은 시간이 소요된다.Therefore, in the conventional ion implantation apparatus in which the silicon substrate S is not forcibly slid by the mask 30, much time is required for the alignment operation of the silicon substrate S.

하지만, 위에서 설명한 바와 같이 본 발명의 이온 주입장치에서는 제1 플래튼(10)을 일정한 각도(θ)로 틸트시키면서 마스크(30)에 의해 실리콘 기판(S)을 강제적으로 슬라이드 시키므로, 제1 플래튼(10)을 틸트시키는 과정에서 마스크와 실리콘 기판의 정렬 작업이 신속히 이루어지게 된다.However, as described above, in the ion implantation apparatus of the present invention, since the silicon substrate S is forcibly slid by the mask 30 while tilting the first platen 10 at a predetermined angle?, The first platen 10, The aligning operation of the mask and the silicon substrate can be performed quickly in the process of tilting the substrate 10.

마스크와 실리콘 기판의 정렬 작업이 완료되면, 제1 플래튼(10)을 틸트시킨 상태에서 제1 플래튼(10)이 도 1에 화살표로 도시한 수평 방향으로 일정 횟수, 예를 들어 8회 반복하여 이송되며, 이 과정 중에 이온 주입부(40)에서 생성된 이온 입자들이 실리콘 기판(S)에 주입된다.When the alignment operation of the mask and the silicon substrate is completed, the first platen 10 is rotated a predetermined number of times in the horizontal direction shown by arrows in FIG. 1, for example, eight times in a state in which the first platen 10 is tilted And ion particles generated in the ion implanting unit 40 are injected into the silicon substrate S during this process.

한편, 상기한 과정이 진행되는 동안, 제2 로드락 챔버(220)에 배치되어 있던 실리콘 기판이 제2 트랜스퍼 챔버(320)에 의해 제2 플래튼(10)에 배치된다.Meanwhile, during the above-described process, the silicon substrate disposed in the second load lock chamber 220 is disposed on the second platen 10 by the second transfer chamber 320.

제1 플래튼(10)에 배치된 실리콘 기판(S)에 이온 주입이 완료되면, 제1 플래튼(10)의 하부에 배치된 업/다운 구동부(60)가 상측으로 구동되어 마스크(30)의 지지대(32)와 접촉한다.When the ion implantation is completed in the silicon substrate S disposed on the first platen 10, the up / down driving portion 60 disposed at the lower portion of the first platen 10 is driven upward, And the support base 32 of the support member 32 is in contact with the support base 32.

이때, 지지대(32)는 테이퍼부(33)를 구비하므로, 마스크(30)는 상측으로 밀어 올려짐과 동시에 도 3에서 좌측 방향으로 약간 이송된다.At this time, since the support base 32 has the tapered portion 33, the mask 30 is pushed upward and slightly shifted in the leftward direction in FIG.

여기에서, 마스크(30)가 좌측 방향으로 이송되는 거리는 테이퍼부(33)의 형상 또는 두께 등을 이용하여 조정할 수 있다.Here, the distance to which the mask 30 is transferred in the leftward direction can be adjusted by using the shape or the thickness of the tapered portion 33 or the like.

이후, 제1 플래튼(10)의 상부에 배치된 냉각판(50)이 마스크(30)를 향해 하측으로 이송되며, 업/다운 구동부(60)와 냉각판(50)의 구동에 따라 마스크(30)는 냉각판(51)의 하면과 접촉한다.Thereafter, the cooling plate 50 disposed on the upper portion of the first platen 10 is conveyed downward toward the mask 30, and the mask (not shown) is driven by the driving of the up / down driving portion 60 and the cooling plate 50 30 are in contact with the lower surface of the cooling plate 51.

그런데, 냉각판(51)의 내부에는 복수의 냉각관(51)이 위치하며, 마스크(30)를 냉각시키기에 충분한 온도로 냉각되어 있다.A plurality of cooling tubes 51 are located inside the cooling plate 51 and are cooled to a temperature sufficient to cool the mask 30.

따라서, 냉각판(51)과 마스크(30)를 일정 시간 동안 접촉시키는 것에 따라 마스크(30)가 효과적으로 냉각된다.Accordingly, the mask 30 is effectively cooled by bringing the cooling plate 51 and the mask 30 into contact with each other for a certain period of time.

그리고 마스크(30)를 냉각하는 동안, 제1 트랜스퍼 챔버(310)는 제1 플래튼(10)에 배치된 실리콘 기판(S)을 인출하여 제1 로드락 챔버(210)로 공급한다.During the cooling of the mask 30, the first transfer chamber 310 draws the silicon substrate S disposed on the first platen 10 and supplies the silicon substrate S to the first load lock chamber 210.

그리고 제1 플래튼(10)에 배치된 마스크(30)를 냉각하는 동안, 제2 플래튼(20)이 마스크 및 기판 정렬 작업을 위해 일정 각도로 틸트된 상태에서 수평 방향으로 왕복 이송되어 제2 플래튼(20)에 배치된 실리콘 기판에 이온이 주입된다.During the cooling of the mask 30 disposed on the first platen 10, the second platen 20 is horizontally reciprocated while being tilted at an angle for mask and substrate alignment operations, Ions are implanted into the silicon substrate disposed on the platen 20.

이와 같이, 한쪽 플래튼에 배치된 기판에 이온 주입을 하는 동안 다른쪽 플래튼에 배치된 마스크의 냉각 작업이 진행된다.Thus, the cooling operation of the mask arranged on the other platen proceeds while the ion implantation is performed on the substrate disposed on one platen.

이하, 제1 플래튼(10)과 제2 플래튼(20)이 동시에 수평 방향으로 이송되는 경우에 대해 설명한다.Hereinafter, a case where the first platen 10 and the second platen 20 are simultaneously transported in the horizontal direction will be described.

본 방법의 경우, 플래튼에 기판을 배치하는 단계, 마스크 및 기판의 정렬 작업, 이온 주입 공정 및 마스크 냉각 공정은 각각 동시에 이루어진다.In the case of the present method, the steps of disposing the substrate on the platen, the alignment operation of the mask and the substrate, the ion implantation process, and the mask cooling process are simultaneously performed.

즉, 제1 플래튼(10)에 기판이 배치되는 동안 제2 플래튼(20)에도 기판이 배치되고, 제1 플래튼(10)과 제2 플래튼(20)이 동시에 틸트되어 해당 플래튼의 기판 및 마스크 정렬 작업이 진행된다.That is, while the substrate is disposed on the first platen 10, the substrate is also disposed on the second platen 20, and the first platen 10 and the second platen 20 are simultaneously tilted, The substrate and the mask alignment operation of the substrate are performed.

이후, 제1 플래튼(10)과 제2 플래튼(20)이 동시에 수평 방향으로 복수회 이송되면서 이온 주입 공정이 실시되고, 이온 주입이 완료된 후 해당 트랜스퍼 챔버를 통해 기판이 인출된다.Thereafter, the first platen 10 and the second platen 20 are simultaneously transported in the horizontal direction a plurality of times, and an ion implantation process is performed. After the ion implantation is completed, the substrate is taken out through the transfer chamber.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.

10: 제1 플래튼 13: 마스크 정렬대
14: 기판 정렬대 20: 제2 플래튼
30: 마스크 40: 이온 주입부
50: 냉각판 60: 업/다운 구동부
100: 공정 챔버 210, 220: 로드락 챔버
310, 320: 트랜스퍼 챔버10: first platen 13: mask alignment table
14: substrate alignment stand 20: second platen
30: mask 40: ion implantation part
50: cooling plate 60: up / down driving part
100: process chamber 210, 220: load lock chamber
310, 320: transfer chamber

Claims (12)

공정 챔버;
상기 공정 챔버의 내부에 위치하는 제1 플래튼(platen) 및 제2 플래튼;
상기 제1 플래튼 및 상기 제2 플래튼에 각각 고정된 마스크;
상기 제1 플래튼 및 상기 제2 플래튼 중 적어도 하나의 플래튼에 배치된 기판의 일면에 이온을 주입하는 이온 주입부; 및
상기 제1 플래튼 및 상기 제2 플래튼의 상부에 각각 위치하며, 이온 주입 공정이 완료된 기판 위에 배치된 마스크와 접촉하여 상기 마스크를 냉각하는 냉각판을 포함하고,
상기 플래튼은 상기 마스크를 정렬하기 위한 마스크 정렬대와, 상기 플래튼에 배치된 기판을 정렬하기 위한 기판 정렬대를 구비하는 이온 주입장치.A process chamber;
A first platen and a second platen positioned within the process chamber;
A mask fixed to the first platen and the second platen, respectively;
An ion implantation unit for implanting ions into one surface of a substrate disposed on at least one of the first platen and the second platen; And
And a cooling plate disposed on the first platen and the second platen, respectively, for cooling the mask in contact with a mask disposed on the substrate on which the ion implantation process is completed,
Wherein the platen comprises a mask alignment table for aligning the mask and a substrate alignment table for aligning the substrate disposed on the platen. 제1항에서,
상기 냉각판은 상하 방향으로 이동이 가능한 이온 주입장치.The method of claim 1,
Wherein the cooling plate is movable up and down. 제1항에서,
상기 마스크는 마스크 본체 및 지지대를 포함하고, 상기 지지대는 플래튼에 구비된 지지대 설치 구멍에 삽입되며, 상기 지지대 설치 구멍의 폭은 상기 지지대의 폭보다 크게 형성된 이온 주입장치.The method of claim 1,
Wherein the mask includes a mask body and a support base, the support base is inserted into a support base mounting hole provided in the platen, and the width of the support base mounting hole is larger than the width of the support base. 삭제delete 제3항에서,
상기 플래튼은 상기 마스크와 상기 기판을 정렬하기 위해 틸트(tilt)되는 이온 주입장치.4. The method of claim 3,
Wherein the platen is tilted to align the mask and the substrate. 제5항에서,
상기 플래튼이 틸트(tilt)되면, 상기 마스크는 상기 마스크 정렬대와 접촉될 때까지 슬라이드(slide) 되는 이온 주입장치.The method of claim 5,
Wherein when the platen is tilted, the mask is slid until it is in contact with the mask alignment table. 제6항에서,
상기 플래튼이 틸트되면, 상기 기판은 상기 기판 정렬대와 접촉될 때까지 상기 지지대에 의해 강제적으로 슬라이드 되는 이온 주입장치.The method of claim 6,
Wherein when the platen is tilted, the substrate is forcibly slid by the support until it is in contact with the substrate alignment table. 제7항에서,
상기 마스크가 상기 마스크 정렬대와 접촉함과 아울러, 상기 기판이 상기 기판 정렬대와 접촉한 상태에서 상기 플래튼을 좌우 방향으로 왕복 이송하면서 이온 주입 공정을 실시하는 이온 주입장치.8. The method of claim 7,
Wherein the ion implantation process is performed while the mask is in contact with the mask alignment table and the platen is reciprocated in the left and right direction while the substrate is in contact with the substrate alignment table. 제3항에서,
상기 마스크를 상하 방향으로 이동시키는 업/다운 구동부를 더 포함하는 이온 주입장치.4. The method of claim 3,
And an up / down driving unit for moving the mask in a vertical direction. 제9항에서,
상기 지지대는 상기 업/다운 구동부와 접촉하는 부분에 테이퍼부를 구비하는 이온 주입장치.The method of claim 9,
Wherein the support has a tapered portion at a portion in contact with the up / down driving portion. 제1항 내지 제3항, 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 플래튼에 배치된 기판을 보관하는 제1 로드락 챔버, 상기 제2 플래튼에 배치된 기판을 보관하는 제2 로드락 챔버, 상기 제1 플래튼과 상기 제1 로드락 챔버 사이에 배치되는 제1 트랜스퍼 챔버, 및 상기 제2 플래튼과 상기 제2 로드락 챔버 사이에 배치되는 제2 트랜스퍼 챔버를 더 포함하는 이온 주입장치.11. The method according to any one of claims 1 to 3 and 5 to 10,
A first load lock chamber for storing a substrate disposed on the first platen, a second load lock chamber for storing a substrate disposed on the second platen, a second load lock chamber for holding a substrate disposed on the first platen, And a second transfer chamber disposed between the second platen and the second load lock chamber. 제11항에서,
상기 제1 플래튼에 배치된 기판에 이온을 주입하는 동안 상기 제2 플래튼에 기판을 배치하고, 상기 제2 플래튼에 배치된 기판에 이온을 주입하는 동안 상기 제1 플래튼에 배치된 기판을 배출하고 상기 제1 플래튼 상부의 마스크를 냉각하는 이온 주입장치.12. The method of claim 11,
A substrate disposed on the first platen, a substrate disposed on the second platen while ions are implanted into the substrate disposed on the first platen, a substrate disposed on the first platen while ions are implanted on the substrate disposed on the second platen, And cooling the mask on the first platen.
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