KR20140114281A

KR20140114281A - 이온주입장치 및 성막장치

Info

Publication number: KR20140114281A
Application number: KR1020140001834A
Authority: KR
Inventors: 유우키 미츠미네; 요시노부 무라카미
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-18
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2014-09-26
Also published as: JP2014183099A; CN104064427A

Abstract

스루풋을 높여 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능한 이온주입장치를 제공한다.
이온주입장치(1)는, 일렬로 이 순서대로 나열되어 배치된 진공챔버(12~18)와, 진공챔버(12~18) 내에 배치됨과 함께 진공챔버(12~18)가 나열되는 방향을 따라 기판을 포함하는 피반송물을 반송하는 반송부(22)와, 진공챔버(16)에 설치됨과 함께 기판을 향하여 이온빔을 조사하는 이온원(20)과, 진공챔버(12)에 설치된 양하부(24)와, 진공챔버(18)에 설치된 적재부(36)를 구비한다. 양하부(24)는, 복수의 트레이(201~203)가 적재된 적재체(S1) 중에서 하나의 트레이를 내려 당해 하나의 트레이를 반송부(22)에 의하여 진공챔버(16)측에 반송시킨다. 적재부(26)는, 진공챔버(16)측으로부터 반송된 하나의 트레이를 복수 적재하여 새로운 적재체(S2)를 형성한다.

Description

이온주입장치 및 성막장치{Ion implantation apparatus and film formation apparatus}

본 출원은 2013년 3월 18일에 출원된 일본 특허출원 제2013-055279호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 이온주입장치 및 성막장치에 관한 것이다.

특허문헌 1은, 기판(예를 들면, 반도체기판이나 유리기판)에 이온을 주입하는 이온주입장치를 개시하고 있다. 기판으로의 이온의 주입은, 기판의 도전성을 변화시키거나, 기판의 결정구조를 변화시키거나 하는 등의 목적으로 실시된다.

이온주입장치로서는, 이온빔을 형성하는 이온원과, 일렬로 나열되어 배치된 로드록챔버, 진공챔버 및 언로드록챔버를 구비하는 인라인식의 이온주입장치가 알려져 있다. 이온원은, 진공챔버에 배치되어 있다. 기판은, 입구측(상류측)의 로드록챔버로부터 출구측(하류측)의 언로드록챔버를 향하여, 이들 챔버가 나열되는 방향을 따라 직선형상으로 반송된다. 기판은, 그 반송과정에 있어서 진공챔버 내를 통과할 때에, 이온원으로부터 이온빔의 조사를 받는다. 다만, 기판의 반송방법으로서는, 기판을 직접 반송하는 방법이나, 기판이 재치된 트레이를 반송하는 방법이 있다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2013-004610호

상술의 이온주입장치는 일반적으로, 1개의 기판 또는 1개의 트레이를 로드록챔버에 반입하여 진공제거하는 공정과, 진공챔버 내에 있어서 당해 기판 또는 트레이를 반송하면서 이온원에 의한 이온주입처리를 행하는 공정과, 진공제거된 언로드록챔버에 기판 또는 트레이를 반송하는 공정과, 언로드록챔버에서 분위기를 대기압으로 되돌린 후에, 언로드록챔버로부터 당해 기판 또는 트레이를 반출하는 공정을 가진다. 통상, 1개의 기판 또는 1개의 트레이를 반송하면서 이온주입처리를 행하는 시간보다, 로드록챔버 및 언로드록챔버에 있어서의 진공제거의 시간이 길다. 이로 인하여, 로드록챔버 및 언로드록챔버에 있어서의 진공제거의 시간이, 기판의 단위시간당 처리수(스루풋)를 결정하는 율속(律速)으로 되어 있었다.

이로 인하여, 본 발명의 목적은, 스루풋을 높여 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능한 이온주입장치 및 성막장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 일측면에 관한 이온주입장치는, 순서대로 나열되어 배치된 제1~제3 진공챔버와, 기판을 포함하는 피반송물을 제1~제3 진공챔버 내에서 반송하는 반송부와, 제2 진공챔버에 설치됨과 함께 기판을 향하여 이온빔을 조사하는 이온원과, 제1 진공챔버에 설치된 양하부와, 제3 진공챔버에 설치된 적재부를 구비하고, 양하부는, 복수의 피반송물이 적재된 적재체 중에서 하나의 피반송물을 내려 당해 하나의 피반송물을 반송부에 의하여 제2 진공챔버측에 반송시키며, 적재부는, 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 피반송물을 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성한다.

본 발명의 일측면에 관한 이온주입장치에서는, 양하부가, 복수의 피반송물이 적재된 적재체 중에서 하나의 피반송물을 내려 당해 하나의 피반송물을 반송부에 의하여 제2 진공챔버측에 반송시킨다. 이로 인하여, 후속의 적재체가 로드록챔버 내에서 진공제거되고 있는 동안에, 복수의 기판에 대해서 이온주입처리가 행해진다. 또, 본 발명의 일측면에 관한 이온주입장치에서는, 적재부가, 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 피반송물을 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성한다. 이로 인하여, 언로드록챔버의 진공제거가 완료될 때까지의 동안에, 새로운 적재체가 형성된다. 이상에 의하여, 로드록챔버 및 언로드록챔버에 있어서 진공제거가 행해지는 동안에, 복수의 피반송물에 대하여, 진공챔버로의 반입, 이온주입처리 및 진공챔버로부터의 반출이 행해진다. 따라서, 스루풋을 높여 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

양하부 및 적재부는 각각, 피반송물의 바닥면을 지지 가능한 지지부와, 지지부를 승강시키는 승강구동부와, 승강구동부에 의한 지지부의 승강 시에, 지지부의 승강 궤도와 피반송물이 중첩되지 않는 제1 위치와, 승강 궤도와 피반송물이 중첩되는 제2 위치와의 사이에서, 지지부를 이동시키는 회전구동부를 가져도 된다. 이 경우, 회전구동부에 의하여 지지부를 제2 위치에 위치시키면서, 승강구동부에 의하여 지지부를 승강시킴으로써, 피반송물을 승강시킬 수 있다.

회전구동부는, 승강 궤도에 평행한 축둘레로 지지부를 회전시킴으로써, 제1 위치와 제2 위치와의 사이에서 지지부를 이동시켜도 된다. 이 경우, 지지부를 수평 이동시켜 제1 위치와 제2 위치와의 사이에서 이동시킬 때와 비교하여, 지지부의 이동 범위가 작아진다. 이로 인하여, 양하부 및 적재부를 소형화할 수 있다.

지지부는, 축을 중심으로 하는 원호형상을 나타내는 외형을 가져도 된다. 이 경우, 지지부가 회전할 때에, 당해 축방향으로부터 보아 지지부가 당해 축을 중심으로 하는 원 내에 머무른다. 이로 인하여, 지지부의 이동을 위하여 큰 스페이스를 확보할 필요가 없어져, 스페이스 절약화를 도모할 수 있다.

반송부는, 복수의 롤러에 의하여 구성되어 있으며, 지지부는, 승강구동부에 의하여 복수의 롤러 중 인접하는 롤러간을 통과하도록 승강되어도 된다. 이 경우, 피반송물의 폭이 롤러의 폭보다 작아도, 피반송물의 양하 및 적재를 행할 수 있다.

피반송물은, 기판이 재치된 트레이이며, 양하부는, 복수의 트레이가 적재된 적재체 중에서 하나의 트레이를 내려 당해 하나의 트레이를 반송부에 의하여 제2 진공챔버측에 반송시키고, 적재부는, 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 트레이를 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성하여도 된다.

본 발명의 다른 측면에 관한 성막장치는, 순서대로 나열되어 배치된 제1~제3 진공챔버와, 기판을 포함하는 피반송물을 제1~제3 진공챔버 내에서 반송하는 반송부와, 제2 진공챔버에 설치됨과 함께 기판의 표면에 막을 형성하는 성막수단과, 제1 진공챔버에 설치된 양하부와, 제3 진공챔버에 설치된 적재부를 구비하고, 양하부는, 복수의 피반송물이 적재된 적재체 중에서 하나의 피반송물을 내려 당해 하나의 피반송물을 반송부에 의하여 제2 진공챔버측에 반송시키며, 적재부는, 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 피반송물을 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성한다.

본 발명의 다른 측면에 관한 성막장치에서는, 양하부가, 복수의 피반송물이 적재된 적재체 중에서 하나의 피반송물을 내려 당해 하나의 피반송물을 반송부에 의하여 제2 진공챔버측에 반송시킨다. 이로 인하여, 후속의 적재체가 로드록챔버 내에서 진공제거되고 있는 동안에, 복수의 기판에 대해서 성막처리가 행해진다. 또, 본 발명의 다른 측면에 관한 성막장치에서는, 적재부가, 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 피반송물을 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성한다. 이로 인하여, 언로드록챔버의 진공제거가 완료될 때까지의 동안에, 새로운 적재체가 형성된다. 이상에 의하여, 로드록챔버 및 언로드록챔버에 있어서 진공제거가 행해지는 동안에, 복수의 피반송물에 대하여, 진공챔버로의 반입, 성막처리 및 진공챔버로부터의 반출이 행해진다. 따라서, 스루풋을 높여 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

본 발명에 의하면, 스루풋을 높여 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능한 이온주입장치 및 성막장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 관한 이온주입장치의 개략도이다.
도 2에 있어서, 도 2(a)는, 트레이 양하부 또는 트레이 적재부의 개요를 나타내는 사시도이며, 도 2(b)는, 지지부를 나타내는 상면도이다.
도 3은 적재체의 일례를 나타내는 도이다.
도 4는 적재체의 일례를 나타내는 도이다.
도 5는 트레이의 양하방법을 설명하기 위한 도이다.
도 6은 트레이의 적재방법을 설명하기 위한 도이다.

본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명하지만, 이하의 본 실시형태는, 본 발명을 설명하기 위한 예시이며, 본 발명을 이하의 내용에 한정하는 취지는 아니다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 가지는 요소에는 동일 부호를 이용하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1에 나타나는 바와 같이, 이온주입장치(1)는, 이른바 인라인식의 이온주입장치(1)이며, 예를 들면 태양전지셀의 제조에 이용된다. 이온주입장치(1)는, 일렬로 이 순서대로 나열되어 배치된 로드록챔버(10), 내부가 진공으로 이루어지는 제1~제3 진공챔버(12, 14, 16), 및 언로드록챔버(18)와, 이온원(20)과, 반송부(22)와, 양하부(24)와, 적재부(26)를 구비한다. 즉, 제1 진공챔버(12)는, 제2 진공챔버(14)의 상류측에 위치하고 있으며, 로드록챔버(10)는, 제1 진공챔버(12)의 상류측에 위치하고 있다. 제3 진공챔버(16)는, 제2 진공챔버(14)의 하류측에 위치하고 있으며, 언로드록챔버(18)는, 제3 진공챔버(16)의 하류측에 위치하고 있다.

로드록챔버(10) 및 언로드록챔버(18)는 각각, 도시하고 있지 않은 진공펌프 및 대기개방밸브와 접속되어 있다. 진공펌프는, 로드록챔버(10) 및 언로드록챔버(18)의 내부를 대기압 환경으로부터 진공 환경으로 천이시킨다. 대기개방밸브는, 로드록챔버(10) 및 언로드록챔버(18)의 내부를 진공 환경으로부터 대기압 환경으로 천이시킨다.

로드록챔버(10)의 입구(이온주입장치(1)의 입구)에는, 이온주입장치(1)의 외부 환경과 로드록챔버(10)의 내부 환경을 차단 가능한 게이트밸브(G1)가 설치되어 있다. 로드록챔버(10)와 제1 진공챔버(12)와의 사이에는, 로드록챔버(10)의 내부 환경과 제1 진공챔버(12)의 내부 환경을 차단 가능한 게이트밸브(G2)가 설치되어 있다.

언로드록챔버(18)와 제3 진공챔버(16)와의 사이에는, 언로드록챔버(18)의 내부 환경과 제3 진공챔버(16)의 내부 환경을 차단 가능한 게이트밸브(G3)가 설치되어 있다. 언로드록챔버(18)의 출구(이온주입장치(1)의 출구)에는, 언로드록챔버(18)의 내부 환경과 이온주입장치(1)의 외부 환경을 차단 가능한 게이트밸브(G4)가 설치되어 있다.

제1~제3 진공챔버(12, 14, 16)는, 이들이 나열되는 방향으로 연통되어 있으며, 내부가 진공으로 유지되어 있다. 제2 진공챔버(14)의 상부에는, 이온원(20)이 설치되어 있으며, 이온원(20)으로부터 제2 진공챔버(14) 내를 향하여 이온빔(IB)이 조사된다. 즉, 제2 진공챔버(14)는, 프로세스챔버로서 기능한다.

제2 진공챔버(14)의 상류측에 위치하는 제1 진공챔버(12)는, 로드록챔버(10)로부터 반송된 피반송물이, 제2 진공챔버(프로세스챔버)(14)에 이를 때에 일시적으로 통과하는 버퍼챔버로서 기능한다. 제2 진공챔버(14)의 하류측에 위치하는 제3 진공챔버(16)는, 제2 진공챔버(프로세스챔버)(14)로부터 반송된 피반송물이, 언로드록챔버(18)에 이를 때에 일시적으로 통과하는 버퍼챔버로서 기능한다.

반송부(22)는, 각 챔버(10~18)가 나열되는 순서대로 각 챔버(10~18) 내에서 피반송물(후술하는 적재체(S1, S2) 및 트레이(201~203))을 반송하기 위한 것이며, 각 챔버(10~18)가 나열되는 방향을 따라 뻗어 있다. 본 실시형태에서는, 반송부(22)는, 복수의 롤러(22a)에 의하여 구성되어 있다. 인접하는 롤러(22a)간의 거리는, 피반송물의 길이보다 좁고, 또한, 후술하는 지지부(100a~100d)의 폭보다 넓어지도록 설정되어 있다.

양하부(24)는, 제1 진공챔버(12)에 설치되어 있으며, 적재부(26)는, 제3 진공챔버(16)에 설치되어 있다. 양하부(24)는, 반송부(22)에 의하여 로드록챔버(10)측으로부터 반송되어 온 적재체(S1)를 일시적으로 유지하는 기능과, 유지된 적재체(S1)로부터 하나의 트레이(또는 기판)를 분리하는 기능과, 분리한 하나의 트레이(또는 기판)를 반송부(22)로 보내 반송부(22)에 의하여 제2 진공챔버(14)측에 반송시키는 기능을 가진다. 적재부(26)는, 반송부(22)에 의하여 제2 진공챔버(14)측으로부터 반송되어 온 트레이(또는 기판)를 일시적으로 유지하는 기능과, 유지된 트레이(또는 기판)를 복수 적재하여 새로운 적재체(S2)를 형성하는 기능과, 형성한 적재체(S2)를 반송부(22)로 보내 반송부(22)에 의하여 언로드록챔버(18)측에 반송시키는 기능을 가진다. 양하부(24) 및 적재부(26)의 구성은, 본 실시형태에 있어서 동일하므로, 이하에서는 양하부(24)의 구성에 대하여 설명하고, 적재부(26)의 구성에 대한 설명은 생략한다.

양하부(24)는, 도 2(a)에 나타나는 바와 같이, 지지부(100a~100d)와, 축부재(102a~102d)와, 연결부재(104a, 104b)와, 승강구동부(106)와, 회전구동부(108)를 가진다. 본 실시형태의 지지부(100a~100d)는, 도 2(b)에 나타나는 바와 같이, 원판의 일부가 절결된 형상을 나타내고 있다. 구체적으로는, 지지부(100a~100d)의 외형은, 그 두께 방향으로부터 보아, 원호와, 당해 원호의 단부끼리를 잇는 직선(현)에 의하여 획정되어 있다. 그러나, 지지부(100a~100d)의 형상은 원호를 포함하는 형상에 한정되지 않고, 직사각형 형상, 다각형상, 원형상, 타원 형상, 그 외의 각종 형상을 취할 수 있다.

축부재(102a~102d)의 일단(하단)은 각각, 지지부(100a~100d)의 중심부에 장착되어 있다. 이로 인하여, 축부재(102a~102d)는, 지지부(100a~100d)의 일부의 외형을 이루는 원호의 중심축을 따라 뻗어 있다. 축부재(102a~102d)의 타단(상단)측은, 제1 진공챔버(12)의 천장벽에 형성된 관통공(도시하지 않음)에 삽입통과되어, 제1 진공챔버(12)의 외방까지 뻗어 있다.

연결부재(104a)는, 제1 진공챔버(12)의 외부에 있어서 축부재(102a, 102b)를 연결하고 있다. 연결부재(104a)와 제1 진공챔버(12)의 천장벽과의 사이에는, 축부재(102a)와 당해 축부재(102a)가 삽입통과되는 관통공을 덮는 벨로우즈(110a)가 설치됨과 함께, 축부재(102b)와 당해 축부재(102b)가 삽입통과되는 관통공을 덮는 벨로우즈(110b)가 설치되어 있다. 이들 벨로우즈(110a, 110b)는, 제1 진공챔버(12) 내의 진공을 유지함과 함께, 축부재(102a, 102b)의 승강에 따라 신축된다.

연결부재(104b)는, 제1 진공챔버(12)의 외부에 있어서 축부재(102c, 102d)를 연결하고 있다. 연결부재(104b)와 제1 진공챔버(12)의 천장벽과의 사이에는, 축부재(102c)와 당해 축부재(102c)가 삽입통과되는 관통공을 덮는 벨로우즈(110c)가 설치됨과 함께, 축부재(102d)와 당해 축부재(102d)가 삽입통과되는 관통공을 덮는 벨로우즈(110d)가 설치되어 있다. 이들 벨로우즈(110c, 110d)는, 제1 진공챔버(12) 내의 진공을 유지함과 함께, 축부재(102c, 102d)의 승강에 따라 신축된다.

승강구동부(106)는, 연결부재(104a, 104b) 및 축부재(102a~102d)를 통하여 지지부(100a~100d)를 승강시킨다. 승강구동부(106)에 의하여 지지부(100a~100d)가 승강할 때, 지지부(100a~100d)가 롤러(22a)사이를 통과하도록 지지부(100a~100d)의 승강 궤도가 설정되어 있다. 승강구동부(106)는, 예를 들면 리니어 액츄에이터나 랙 앤드 피니언 기구일 수 있다.

회전구동부(108)는, 축부재(102a~102d)에 회전력을 부여함으로써, 제1 위치와 제2 위치와의 사이에서 지지부(100a~100d)를 회전시킨다. 제1 위치에서는, 지지부(100a, 100c)의 절결부끼리가 대향함과 함께, 지지부(100b, 100d)의 절결부끼리가 대향한다. 제2 위치에서는, 지지부(100a, 100c)의 원호형상부끼리가 대향함과 함께, 지지부(100b, 100d)의 원호형상부끼리가 대향한다. 따라서, 제1 위치에서는, 지지부(100a, 100c)의 이간거리 및 지지부(100b, 100d)의 이간거리가, 제2 위치보다 크다. 이로 인하여, 지지부(100a~100d)가 승강구동부(106)에 의하여 승강되었을 때, 제1 위치에서는 지지부(100a~100d)의 승강 궤도에 트레이(201~203)(후술함)가 중첩되지 않지만, 제2 위치에서는 지지부(100a~100d)의 승강 궤도에 트레이(201~203)(후술함)가 중첩된다. 회전구동부(108)는, 각 축부재(102a~102d)에 대해서 개개에 회전력을 부여하여도 되고, 구동력을 전달하는 기구를 통하여 복수의 축부재에 대해서 동시에 회전력을 부여하여도 된다.

계속해서, 도 1, 도 3 및 도 4를 참조하여, 상기의 이온주입장치(1)를 이용한 기판으로의 이온주입처리에 대하여 설명한다. 먼저, 이온주입장치(1)에 반입하기 위한 적재체(S1)를 준비한다. 적재체(S1)는, 본 실시형태에 있어서, 3개의 트레이(201~203)가 적재된 것이다. 적재된 트레이의 수의 하한은, 2개 이상이면 된다. 적재된 트레이의 수의 상한은, 로드록챔버(10) 및 언로드록챔버(18)에 있어서의 진공제거의 시간에 따라 설정하여도 된다.

적재체(S1)는, 예를 들면 도 3(a)에 나타나는 바와 같이, 트레이(201~203)는 각각, 직사각형상을 나타내는 판형상 부재인 본체(201a~203a)와, 본체(201a~203a)의 각 모서리부에 세워 설치된 기둥형상의 스페이서(201b~203b)를 가진다. 이로 인하여, 본체(201a)와 본체(202a)는 스페이서(201b)에 의하여 이간되어 있으며, 본체(202a)와 본체(203a)는 스페이서(202b)에 의하여 이간되어 있다.

트레이(201) 상에는, 이온주입처리가 행해지는 기판(201c)이 배치되어 있다. 구체적으로는, 기판(201c)은, 본체(201a) 상에서 또한 스페이서(201b)의 내측에 위치하고 있다. 트레이(202) 상에는, 이온주입처리가 행해지는 기판(202c)이 배치되어 있다. 구체적으로는, 기판(202c)은, 본체(202a) 상에서 또한 스페이서(202b)의 내측에 위치하고 있다. 트레이(203) 상에는, 이온주입처리가 행해지는 기판(203c)이 배치되어 있다. 구체적으로는, 기판(203c)은, 본체(203a) 상에서 또한 스페이서(203b)의 내측에 위치하고 있다.

적재체(S1)는, 도 3(a)에 나타나는 형태에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 3(b)에 나타나는 바와 같이, 스페이서(201b~203b)는, 본체(201a~203a)의 둘레 가장자리를 따라 뻗는 직사각형 형상의 틀부재여도 된다. 스페이서(201b~203b) 중 길이 방향으로 뻗는 한 쌍의 측벽의 상부에는 각각, 절결부분(201d~203d)이 형성되어 있다.

또, 예를 들면 도 4에 나타나는 바와 같이, 본체(201a~203a)의 바닥면에, 본체(201a~203a)보다 작은 외형을 나타내는 돌출부(201e~203e)가 각각 형성됨과 함께, 기둥형상의 스페이서(201b~203b)에, 본체(201a~203a)의 내측에 접하고 또한 외측을 향하여 오목한 오목부(201f~203f)가 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 트레이(201~203)가 적재되어 적재체(S1)를 구성할 때에, 상측에 위치하는 트레이(202)의 돌출부(202e)가 하측에 위치하는 트레이(201)의 오목부(201f)에 걸어 맞춰지고, 상측에 위치하는 트레이(203)의 돌출부(203e)가 하측에 위치하는 트레이(202)의 오목부(202f)에 걸어 맞춰진다. 이로 인하여, 적재된 트레이(201~203)의 위치 어긋남이나 낙하를 억제할 수 있다.

계속해서, 게이트밸브(G2)가 폐쇄된 상태로 게이트밸브(G1)를 개방하여, 로드록챔버(10)에 적재체(S1)를 반입한다. 다음으로, 게이트밸브(G1)를 폐쇄하여, 로드록챔버(10) 내를 진공제거한다. 로드록챔버(10) 내가 진공 환경이 되면, 게이트밸브(G2)를 개방하여, 로드록챔버(10)와 제1 진공챔버(12)를 연통시킨다. 그리고, 도 5(a)에 나타나는 바와 같이, 반송부(22)에 의하여, 적재체(S1)를 제1 진공챔버(12) 내로 반송한다. 적재체(S1)가 제1 진공챔버(12) 내에 도달하면, 게이트밸브(G2)를 폐쇄한 후에, 게이트밸브(G1)를 개방하여, 후속의 적재체(S1)를 로드록챔버(10)에 반입하고, 마찬가지로 진공제거를 행한다.

제1 진공챔버(12) 내에서는, 양하부(24)에 의하여 적재체(S1)의 양하를 행한다. 구체적으로는, 도 5(b)에 나타나는 바와 같이, 트레이(201~203) 중 가장 하방에 위치하는 트레이(201)만을 반송부(22) 상에 남기고, 다른 트레이(202, 203)를 들어 올린다.

이 때의 양하부(24)의 동작을 보다 자세하게 설명하면, 먼저, 지지부(100a, 100c)의 절결부끼리가 대향함과 함께, 지지부(100b, 100d)의 절결부끼리가 대향하도록, 회전구동부(108)에 의하여 축부재(102a~102d)를 통하여 지지부(100a~100d)를 회전시킨다. 이 위치(제1 위치)에서는, 지지부(100a~100d)가 승강구동부(106)에 의하여 승강하였을 때의 승강 궤도와 트레이(201~203)가 중첩되지 않는다.

다음으로, 트레이(201)와 트레이(202)와의 사이에 위치하도록, 지지부(100a~100d)를 승강구동부(106)에 의하여 이동시킨다. 다음으로, 지지부(100a, 100c)의 원호형상부끼리가 대향함과 함께, 지지부(100b, 100d)의 원호형상부끼리가 대향하도록, 회전구동부(108)에 의하여 축부재(102a~102d)를 통하여 지지부(100a~100d)를 회전시킨다. 이 위치(제2 위치)에서는, 지지부(100a~100d)가 승강구동부(106)에 의하여 승강하였을 때의 승강 궤도와 트레이(201~203)가 중첩된다.

다음으로, 승강구동부(106)에 의하여 지지부(100a~100d)를 상승시킨다. 이로써, 트레이(202)(본체(202a)의 하면)에 지지부(100a~100d)의 원호형상부가 맞닿아, 트레이(202)와, 트레이(202) 상에 적재되어 있는 트레이(203)가 함께 들어 올려진다. 이 때, 반송부(22) 상에는 트레이(201)만이 재치되어 있으므로, 반송부(22)를 구동함으로써, 도 5(c)에 나타나는 바와 같이, 트레이(201)만을 하류측에 위치하는 제2 진공챔버(14)에 반송할 수 있다.

제2 진공챔버(14)에 트레이(201)가 반송되면, 트레이(201)에 재치되어 있는 기판(201c)에 이온빔(IB)이 조사되고, 기판(201c)에 도펀트가 첨가된다. 트레이(201)는, 반송부(22)에 의하여 더욱 하류측에 위치하는 제3 진공챔버(16)에 반송된다.

양하부(24)는, 도 5(d)~도 5(f)에 나타나는 바와 같이, 트레이(202, 203)에 대해서도, 트레이(201)와 마찬가지로 순차 양하한다. 이로 인하여, 반송부(22)에 의하여, 트레이(202) 및 트레이(203)의 순서대로, 하류측에 위치하는 제2 및 제3 진공챔버(14, 16)를 향하여 반송된다.

도 6(a)에 나타나는 바와 같이, 반송부(22)에 의하여 트레이(201)가 제3 진공챔버(16) 내에 도달하면, 적재부(26)에 의하여 적재 동작이 행해진다. 구체적으로는, 도 6(b)에 나타나는 바와 같이, 트레이(201)를 지지부(100a~100d)에 의하여 들어 올린다.

이 때의 적재부(26)의 동작을 보다 자세하게 설명하면, 먼저, 트레이(201)가 제3 진공챔버(16) 내에 도달하기 전에, 반송부(22)의 반송로(롤러(22a)의 상단을 포함하는 가상 평면)보다 하방에 지지부(100a~100d)를 위치시킨다. 다음으로, 지지부(100a, 100c)의 원호형상부끼리가 대향함과 함께, 지지부(100b, 100d)의 원호형상부끼리가 대향하도록, 회전구동부(108)에 의하여 축부재(102a~102d)를 통하여 지지부(100a~100d)를 회전시킨다. 이 위치(제2 위치)에서는, 지지부(100a~100d)가 승강구동부(106)에 의하여 승강하였을 때의 승강 궤도와 트레이(201~203)가 중첩된다.

다음으로, 승강구동부(106)에 의하여 지지부(100a~100d)를 상승시킨다. 이로써, 트레이(201)(본체(201a)의 하면)에 지지부(100a~100d)의 원호형상부가 맞닿아, 트레이(201)가 들어 올려진다. 이 상태로, 트레이(201)에 이어 이온주입처리가 행해지는 트레이(202)가 반송부(22)에 의하여 제3 진공챔버(16) 내에 도달할 때까지 대기한다(도 6(c) 참조).

다음으로, 계속해서 트레이(202)가 제3 진공챔버(16) 내에 도달하면, 도 6(d)에 나타나는 바와 같이, 승강구동부(106)에 의하여 지지부(100a~100d)를 하강시킨다. 이로써, 트레이(202) 상에 트레이(201)가 재치된다. 다음으로, 지지부(100a, 100c)의 절결부끼리가 대향함과 함께, 지지부(100b, 100d)의 절결부끼리가 대향하도록, 회전구동부(108)에 의하여 축부재(102a~102d)를 통하여 지지부(100a~100d)를 회전시킨다. 이 위치(제1 위치)에서는, 지지부(100a~100d)가 승강구동부(106)에 의하여 승강하였을 때의 승강 궤도와 트레이(201~203)가 중첩되지 않는다.

적재부(26)는, 도 6(e) 및 도 6(f)에 나타나는 바와 같이, 트레이(203)에 대해서도, 트레이(201, 202)와 마찬가지로 적재한다. 그 결과, 적재부(26)에서는, 트레이(203, 202, 201) 순으로 적재된 새로운 적재체(S2)가 형성된다.

언로드록챔버(18)에서는, 새로운 적재체(S2)가 형성될 때까지 내부가 진공 환경이 되도록, 게이트밸브(G3, G4)를 모두 폐쇄하여 진공제거한다. 다음으로, 게이트밸브(G3)를 개방하여, 언로드록챔버(18)와 제3 진공챔버(16)를 연통시킨다. 그리고, 도 6(g)에 나타나는 바와 같이, 반송부(22)에 의하여, 적재체(S2)를 언로드록챔버(18) 내로 반송한다. 적재체(S2)가 언로드록챔버(18) 내에 도달하면, 게이트밸브(G3)를 폐쇄한 후에, 게이트밸브(G4)를 개방하여, 이온주입장치(1)로부터 적재체(S2)를 반출한다.

이상과 같은 본 실시형태에서는, 양하부(24)가, 복수의 트레이(201~203)가 적재된 적재체(S1) 중에서 하나의 트레이를 내려 당해 하나의 트레이를 반송부(22)에 의하여 제2 진공챔버(14)측에 반송시킨다. 이로 인하여, 후속하는 적재체(S1)가 로드록챔버(10) 내에서 진공제거되고 있는 동안에, 복수의 기판에 대해서 이온주입처리가 행해진다. 또, 이상과 같은 본 실시형태에서는, 적재부(26)가, 제2 진공챔버(14)측으로부터 반송된 하나의 트레이를 복수 적재하여 새로운 적재체(S2)를 형성한다. 이로 인하여, 언로드록챔버(18)의 진공제거가 완료될 때까지의 동안에, 새로운 적재체(S2)가 형성된다. 이상에 의하여, 로드록챔버(10) 및 언로드록챔버(18)에 있어서 진공제거가 행해지는 동안에, 복수의 트레이(기판)에 대하여, 진공챔버(12~16)로의 반입, 이온주입처리 및 진공챔버(12~16)로부터의 반출이 행해진다. 따라서, 스루풋을 높여 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

본 실시형태에서는, 양하부(24) 및 적재부(26)가 각각, 트레이의 바닥면을 지지 가능한 지지부(100a~100d)와, 지지부(100a~100d)를 승강시키는 승강구동부(106)와, 승강구동부(106)에 의한 지지부(100a~100d)의 승강 시에, 지지부(100a~100d)의 승강 궤도와 트레이(201~203)가 중첩되지 않는 제1 위치와, 승강 궤도와 트레이(201~203)가 중첩되는 제2 위치와의 사이에서, 지지부(100a~100d)를 이동시키는 회전구동부(108)를 가지고 있다. 이로 인하여, 회전구동부(108)에 의하여 지지부(100a~100d)를 제2 위치에 위치시키면서, 승강구동부(106)에 의하여 지지부(100a~100d)를 승강시킴으로써, 트레이(201~203)를 승강시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 회전구동부(108)가, 승강 궤도에 평행하게 뻗는 축부재(102a~102d) 둘레로 지지부(100a~100d)를 회전시킴으로써, 제1 위치와 제2 위치와의 사이에서 지지부(100a~100d)를 이동시키고 있다. 이로 인하여, 지지부(100a~100d)를 수평 이동시켜 제1 위치와 제2 위치와의 사이에서 이동시킬 때와 비교하여, 지지부(100a~100d)의 이동 범위가 작아진다. 이로 인하여, 양하부(24) 및 적재부(26)를 소형화할 수 있다.

본 실시형태에서는, 지지부(100a~100d)가, 축부재(102a~102d)를 중심축으로 하는 원호형상을 나타내는 외형을 가지고 있다. 이로 인하여, 지지부(100a~100d)가 회전할 때에, 당해 중심축으로부터 보아 지지부(100a~100d)가 당해 중심축을 중심으로 하는 원 내에 머무른다. 따라서, 지지부(100a~100d)의 이동을 위하여 큰 스페이스를 확보할 필요가 없어져, 스페이스 절약화를 도모할 수 있다.

본 실시형태에서는, 반송부(22)가, 복수의 롤러(22a)에 의하여 구성되어 있으며, 지지부(100a~100d)가, 승강구동부(106)에 의하여 복수의 롤러(22a) 중 인접하는 롤러(22a)사이를 통과하도록 승강된다. 이로 인하여, 트레이(201~203)의 폭이 롤러(22a)의 폭보다 작아도, 트레이(201~203)의 양하 및 적재를 행할 수 있다.

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기한 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 트레이(201~203)의 본체(201a~203a)와 스페이서(201b~203b)는, 별체여도 되고, 일체화되어 있어도 된다.

본 실시형태에서는, 반송부(22)가 복수의 롤러(22a)로 구성되어 있었지만, 진공챔버(12~16) 내에 있어서 피반송물을 반송할 수 있으면, 벨트 컨베이어 등의 다른 반송 기구를 채용하여도 된다.

본 실시형태에서는, 트레이(201~203)에 기판(201c~203c)을 각각 재치한 것을 반송부(22)에 의하여 반송하였지만, 각 트레이(201~203)에 재치되는 기판(201c~203)의 수는 1개여도 되고, 복수개여도 된다.

트레이(201~203)를 이용하지 않고, 반송부(22)에 의하여 기판을 직접 반송하도록 하여도 된다. 이 경우, 복수의 기판의 사이에 스페이서를 개재시켜 적재체를 구성하여도 된다.

본 실시형태에서는, 양하부(24)에 의한 기판 또는 트레이의 양하, 및 적재부(26)에 의한 기판 또는 트레이의 적재를, 이온원(20)을 구비하는 이온주입장치(1)에 적용하였지만, 이온원(20) 대신에 성막수단을 구비하는 성막장치에 적용하여도 된다. 성막수단으로서는, 예를 들면, PVD법이나 CVD법을 들 수 있다. PVD법으로서는, 예를 들면, 증착이나 스퍼터를 들 수 있다.

본 실시형태에서는, 회전구동부(108)에 의하여 제1 위치와 제2 위치와의 사이에서 지지부(100a~100d)를 회전시켜, 지지부(100a, 100c)의 이간거리 및 지지부(100b, 100d)의 이간거리를 변경시키고 있었지만, 다른 기구(예를 들면, 지지부(100a~100d)를 병진 이동시키는 기구 등)를 이용하여, 지지부(100a, 100c)의 이간거리 및 지지부(100b, 100d)의 이간거리를 변경시켜도 된다.

1: 이온주입장치
12: 제1 진공챔버
14: 제2 진공챔버
16: 제3 진공챔버
20: 이온원
22: 반송부
22a: 롤러
24: 양하부
26: 적재부
100a~100d: 지지부
106: 승강구동부
108: 회전구동부
201~203: 트레이
201c~203c: 기판
S1, S2: 적재체

Claims

순서대로 나열되어 배치된 제1 내지 제3 진공챔버와,
기판을 포함하는 피반송물을 상기 제1 내지 제3 진공챔버 내에서 반송하는 반송부와,
상기 제2 진공챔버에 설치됨과 함께 상기 기판을 향하여 이온빔을 조사하는 이온원과,
상기 제1 진공챔버에 설치된 양하부와,
상기 제3 진공챔버에 설치된 적재부를 구비하고,
상기 양하부는, 복수의 피반송물이 적재된 적재체 중에서 하나의 피반송물을 내려 당해 하나의 피반송물을 상기 반송부에 의하여 상기 제2 진공챔버측에 반송시키며,
상기 적재부는, 상기 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 피반송물을 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성하는, 이온주입장치.
제 1 항에 있어서,
상기 양하부 및 상기 적재부는 각각,
상기 피반송물의 바닥면을 지지 가능한 지지부와,
상기 지지부를 승강시키는 승강구동부와,
상기 승강구동부에 의한 상기 지지부의 승강 시에, 상기 지지부의 승강 궤도와 상기 피반송물이 중첩되지 않는 제1 위치와, 상기 승강 궤도와 상기 피반송물이 중첩되는 제2 위치와의 사이에서, 상기 지지부를 이동시키는 회전구동부를 가지는 이온주입장치.
제 2 항에 있어서,
상기 회전구동부는, 상기 승강 궤도에 평행한 축둘레로 상기 지지부를 회전시킴으로써, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치와의 사이에서 상기 지지부를 이동시키는 이온주입장치.
제 3 항에 있어서,
상기 지지부는, 상기 축을 중심으로 하는 원호형상을 나타내는 외형을 가지는 이온주입장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반송부는, 복수의 롤러에 의하여 구성되어 있으며,
상기 지지부는, 상기 승강구동부에 의하여 상기 복수의 롤러 중 인접하는 롤러사이를 통과하도록 승강되는 이온주입장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피반송물은, 상기 기판이 재치된 트레이이며,
상기 양하부는, 복수의 상기 트레이가 적재된 적재체 중에서 하나의 트레이를 내려 당해 하나의 트레이를 상기 반송부에 의하여 상기 제2 진공챔버측에 반송시키고,
상기 적재부는, 상기 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 트레이를 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성하는 이온주입장치.
순서대로 나열되어 배치된 제1 내지 제3 진공챔버와,
기판을 포함하는 피반송물을 상기 제1 내지 제3 진공챔버 내에서 반송하는 반송부와,
상기 제2 진공챔버에 설치됨과 함께 상기 기판의 표면에 막을 형성하는 성막수단과,
상기 제1 진공챔버에 설치된 양하부와,
상기 제3 진공챔버에 설치된 적재부를 구비하고,
상기 양하부는, 복수의 피반송물이 적재된 적재체 중에서 하나의 피반송물을 내려 당해 하나의 피반송물을 상기 반송부에 의하여 상기 제2 진공챔버측에 반송시키며,
상기 적재부는, 상기 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 피반송물을 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성하는 성막장치.
제 7 항에 있어서,
상기 양하부 및 상기 적재부는 각각,
상기 피반송물의 바닥면을 지지 가능한 지지부와,
상기 지지부를 승강시키는 승강구동부와,
상기 승강구동부에 의한 상기 지지부의 승강 시에, 상기 지지부의 승강 궤도와 상기 피반송물이 중첩되지 않는 제1 위치와, 상기 승강 궤도와 상기 피반송물이 중첩되는 제2 위치와의 사이에서, 상기 지지부를 이동시키는 회전구동부를 가지는 성막장치.
제 8 항에 있어서,
상기 회전구동부는, 상기 승강 궤도에 평행한 축둘레로 상기 지지부를 회전시킴으로써, 상기 제1 위치와 상기 제2 위치와의 사이에서 상기 지지부를 이동시키는 성막장치.
제 9 항에 있어서,
상기 지지부는, 상기 축을 중심으로 하는 원호형상을 나타내는 외형을 가지는 성막장치.
제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반송부는, 복수의 롤러에 의하여 구성되어 있으며,
상기 지지부는, 상기 승강구동부에 의하여 상기 복수의 롤러 중 인접하는 롤러사이를 통과하도록 승강되는 성막장치.
제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피반송물은, 상기 기판이 재치된 트레이이며,
상기 양하부는, 복수의 상기 트레이가 적재된 적재체 중에서 하나의 트레이를 내려 당해 하나의 트레이를 상기 반송부에 의하여 상기 제2 진공챔버측에 반송시키고,
상기 적재부는, 상기 제2 진공챔버측으로부터 반송된 하나의 트레이를 복수 적재하여 새로운 적재체를 형성하는 성막장치.