KR20190084660A

KR20190084660A - Ion beam generating device and apparatus for processing substrate having the same

Info

Publication number: KR20190084660A
Application number: KR1020180002672A
Authority: KR
Inventors: 김성호; 최재혁
Original assignee: 주식회사 제이에스디시스템
Priority date: 2018-01-09
Filing date: 2018-01-09
Publication date: 2019-07-17

Abstract

The present invention relates to an ion beam generating device used for an apparatus for processing a substrate using plasma by transferring a substrate in an in-line method. According to one embodiment of the present invention, the ion beam generating device comprises: a frame having a bottom unit and a side surface unit extending in an upward direction from the edge of the bottom unit, having a housing unit formed therein by the bottom unit and side surface unit, and having one opened surface; an ion beam generating means disposed in the housing unit of the frame; and an ion beam extraction unit disposed to cover the opened surface of the frame and having an ion beam extraction path through which ion beam generated from the ion beam generating means is extracted. An exhaust unit is formed on a side portion of the frame so that a gas and particles around the frame are inputted into the exhaust unit to discharge the gas and the particles around the frame.

Description

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to an ion beam generator,

본 발명은 이온빔 발생 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 인라인 방식으로 이송하며 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에 이용되는 이온빔 발생장치에 관한 것이다.Field of the Invention [0002] The present invention relates to an ion beam generator, and more particularly, to an ion beam generator used in a substrate processing apparatus for transferring a substrate in an inline manner and processing a substrate using plasma.

태양전지, 액정 디스플레이 또는 발광다이오드 등의 제조를 위해서는 기판에 여러 가지 공정이 수행될 것이 요구된다. 이를테면, 기판을 열처리하기 위한 열처리 공정, 기판에 박막을 증착하는 증착 공정, 증착된 박막을 식각하는 식각 공정, 기판을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 공정 등이 기판에 대해 수행된다.In order to manufacture solar cells, liquid crystal displays or light emitting diodes, various processes are required to be performed on a substrate. For example, a heat treatment process for heat-treating the substrate, a deposition process for depositing a thin film on the substrate, an etching process for etching the deposited thin film, a plasma process for plasma processing the substrate, and the like are performed on the substrate.

플라즈마 공정을 위한 플라즈마 소스로 이온빔 발생 장치가 많이 이용되며, 인라인 타입의 기판 처리 시스템에서도 이온빔 발생 장치가 많이 이용된다. 이때, 플라즈마 처리 공정에서 발생되는 가스 및 입자가 원활히 제거되어야 할 필요성이 있다.An ion beam generator is widely used as a plasma source for a plasma process, and an ion beam generator is widely used in an inline type substrate processing system. At this time, there is a need to smoothly remove the gas and particles generated in the plasma processing process.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 플라즈마 처리 공정에서 발생되는 가스 및 입자를 원활히 제거할 수 있는 이온빔 발생 장치 및 이를 구비한 기판 처리장치를 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide an ion beam generator capable of smoothly removing gas and particles generated in a plasma processing process, and a substrate processing apparatus having the same.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 이온빔 발생 장치에 대한 일 실시예는 바닥부와 상기 바닥부의 가장자리로부터 상방향으로 연장 형성되는 측면부를 구비하며, 상기 바닥부와 상기 측면부에 의해 내부에 수용부가 형성되며, 일면이 개방되어 있는 프레임; 상기 프레임의 수용부 내에 배치되는 이온빔 발생 수단; 및 상기 프레임의 개방된 일면이 덮이도록 배치되며, 상기 이온빔 발생 수단에서 발생된 이온빔이 인출되는 이온빔 인출경로가 형성되어 있는 이온빔 인출부;를 포함하며, 상기 프레임의 측면부에는, 상기 프레임 주변의 가스 및 입자가 외부로 배기되도록 상기 프레임 주변의 가스 및 입자가 유입되는 배기부가 형성되어 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an ion beam generating apparatus including a bottom portion and a side portion extending upward from an edge of the bottom portion, A frame having a receiving portion formed therein and having one side opened; Ion beam generating means disposed in a receiving portion of the frame; And an ion beam withdrawing portion which is disposed so as to cover an opened one side of the frame and in which an ion beam extraction path through which the ion beam generated by the ion beam generating means is drawn is formed, And an exhaust portion into which the gas and particles around the frame are introduced so that the particles are exhausted to the outside.

본 발명의 일 실시예에 따른 이온빔 발생 장치에 있어서, 상기 프레임의 측면부는 상기 이온빔 인출부보다 상방으로 연장형성되며, 상기 배기부는, 상기 프레임의 측면부의 상단에 형성되어 상기 프레임 주변의 가스 및 입자가 유입되는 배기구와 상기 배기구로 유입된 가스 및 입자가 배기되는 배기유로를 포함할 수 있다.In the apparatus for generating an ion beam according to an embodiment of the present invention, the side portion of the frame extends upward from the ion beam extraction portion, and the exhaust portion is formed at the upper end of the side portion of the frame, And an exhaust passage through which gas and particles introduced into the exhaust port are exhausted.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치에 대한 일 실시예는 공정챔버; 및 상기 공정챔버 내에 설치되며, 상기 기재되어 있는 이온빔 발생 장치;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus comprising: a process chamber; And an ion beam generator installed in the process chamber and described above.

본 발명에 따르면, 이온빔 발생 장치 주변에 설치된 배기부를 통해 플라즈마 공정시 발생되는 가스 및 입자가 원활히 외부로 배기되므로, 공정챔버 내에 부산물이 감소하여 공정 품질이 우수해지며 게이트 밸브가 열린 상태로 공정 수행이 가능하게 되어 기판을 연속적으로 처리할 수 있게 되어 공정시간이 크게 단축된다.According to the present invention, gases and particles generated during a plasma process are smoothly exhausted to the outside through an exhaust part provided in the vicinity of the ion beam generator, thereby reducing the amount of byproducts in the process chamber and improving the process quality. So that the substrate can be continuously processed, and the processing time is greatly shortened.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 기판 처리 장치에 이용되는 이온빔 발생 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a schematic view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing an ion beam generator used in a substrate processing apparatus.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention are described in order to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments may be modified into various other forms, It is not limited to the embodiment. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be more faithful and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.In the figures, for example, variations in the shape shown may be expected, depending on manufacturing techniques and / or tolerances. Accordingly, embodiments of the present invention should not be construed as limited to any particular shape of the regions illustrated herein, including, for example, variations in shape resulting from manufacturing. The same reference numerals denote the same elements at all times. Further, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the invention is not limited by the relative size or spacing depicted in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 기판 처리 장치에 이용되는 이온빔 발생 장치를 자세히 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing the ion beam generating apparatus used in the substrate processing apparatus in detail.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는 공정챔버(210), 기판 이송부(미도시), 이온빔 발생 장치(500), 제1 펌프(240), 제1 게이트 밸브(250), 제2 게이트 밸브(260) 및 제2 펌프(290)를 구비한다.1 and 2, a substrate processing apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a process chamber 210, a substrate transferring unit (not shown), an ion beam generator 500, a first pump 240, A first gate valve 250, a second gate valve 260, and a second pump 290. The first gate valve 250, the second gate valve 260,

공정챔버(210)는 기판(W)에 대한 소정의 처리가 이루어지는 공간을 제공한다. 공정챔버(210)의 형상은 특별한 형태로 제한되지 않으며, 공정챔버(210)의 재질은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 또는 석영 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 공정챔버(210)는 일측에 기판(W)이 반입되는 기판 반입구(212)와 타측에 반입된 기판(W)이 반출되는 기판 반출구(214)가 형성되어 있다. The process chamber 210 provides a space in which a predetermined process for the substrate W is performed. The shape of the process chamber 210 is not limited to a particular shape, and the material of the process chamber 210 may be stainless steel, aluminum, quartz, or the like, but is not limited thereto. The process chamber 210 has a substrate inlet 212 through which the substrate W is carried and a substrate outlet 214 through which the substrate W carried on the other side is taken out.

공정챔버(210) 내에는 기판(W)을 기판 반입구(212)로부터 기판 반출구(214)로 이송하는 기판 이송부(미도시)가 설치되어 있다. 기판 이송부는 기판(W)을 수평하게 이송할 수 있도록 설치되며, 이를 위해 컨베이어 벨트, 롤러, 선형 엑츄에이터 또는 로봇암 등이 이용될 수 있다.A substrate transfer unit (not shown) is provided in the process chamber 210 for transferring the substrate W from the substrate transfer port 212 to the substrate transfer port 214. The substrate transfer unit is installed to transfer the substrate W horizontally. For this purpose, a conveyor belt, a roller, a linear actuator, a robot arm, or the like can be used.

공정챔버(210)에는 기판(W)의 처리를 위해 필요한 가스를 공급하는 가스 공급 수단(미도시)이 형성되어 있을 수 있다. The process chamber 210 may be provided with gas supply means (not shown) for supplying a gas required for processing the substrate W. [

제1 펌프(240)는 공정챔버(210) 내부를 배기하는 펌프로, 제1 펌프(240)를 통해 공정챔버(210) 내부의 진공이 유지된다.The first pump 240 is a pump for exhausting the inside of the process chamber 210 and a vacuum is maintained inside the process chamber 210 through the first pump 240.

이온빔 발생 장치(500)는 공정챔버(210) 내에 설치되며, 이온빔 발생 장치(500)에 의해 기판(W)에 이온빔이 조사된다. 이온빔 발생 장치(500)는 기판(W) 처리를 위해 이온빔을 생성하여 기판(W)에 조사하는 것으로, 이때 발생되는 이온빔은 선형 이온빔(Linear Ion Beam)일 수 있다. 본 실시예에 따른 기판 처리 장치(200)는 인라인 기판 처리 장치로, 이를 위해 기판이 이송되는 방향과 교차되는 방향으로 이온빔이 조사될 수 있다. 이온빔 발생 장치(500)는 하나 또는 복수 개 설치될 수 있으며, 이온빔 발생 장치(500)의 개수는 택트 타임(tact time)에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이러한 이온빔 발생 장치(500)를 도 2에 자세히 나타내었다.The ion beam generator 500 is installed in the process chamber 210 and the ion beam generator 500 irradiates the substrate W with an ion beam. The ion beam generator 500 generates an ion beam for processing the substrate W and irradiates the substrate W. The ion beam generated at this time may be a linear ion beam. The substrate processing apparatus 200 according to the present embodiment is an inline substrate processing apparatus, and an ion beam can be irradiated thereto in a direction crossing the direction in which the substrate is transferred. One or a plurality of ion beam generators 500 may be provided, and the number of the ion beam generators 500 may be appropriately selected according to a tact time. This ion beam generator 500 is shown in detail in Fig.

도 2를 참조하면, 이온빔 발생 장치(500)는 프레임(510), 이온빔 발생 수단(520), 이온빔 인출부(530) 및 배기부(540)를 구비한다.2, the ion beam generator 500 includes a frame 510, an ion beam generator 520, an ion beam extraction unit 530, and an exhaust unit 540.

프레임(510)은 바닥부(512)와 측면부(514)를 구비하며, 바닥부(512)와 측면부(514)로부터 내부에 일면이 개방된 수용부가 형성된다. 측면부(514)는 바닥부(512)의 가장자리로부터 상방향으로 연장 형성되며, 측면부(514)와 바닥부(512)는 일체로 형성될 수도 있다.The frame 510 has a bottom portion 512 and a side portion 514 and a receiving portion which is opened at one side from the bottom portion 512 and the side portion 514 is formed. The side surface portion 514 extends upward from the edge of the bottom portion 512 and the side surface portion 514 and the bottom portion 512 may be integrally formed.

이온빔 발생 수단(520)은 프레임(510)의 수용부 내에 배치된다. 이온빔 발생 수단(520)은 예컨대, 자성체와 방전가스에 고전압을 인가하는 양극과 음극으로 이루어진 형태일 수 있으나 이에 한정되지 않는다.The ion beam generating means 520 is disposed in the receiving portion of the frame 510. The ion beam generating means 520 may be, for example, in the form of a cathode and a cathode for applying a high voltage to the magnetic substance and the discharge gas, but is not limited thereto.

이온빔 인출부(530)는 프레임(510)의 개방된 일면이 덮이도록 배치된다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 이온빔 발생 수단(520)이 덮이도록 프레임(510)의 상면이 덮이도록 배치된다. 그리고 이온빔 인출부(530)에는 이온빔 발생 수단(520)에서 발생된 이온빔의 인출경로(532)가 형성되어 있다. 이때 이온빔 인출경로(532)는 이온빔 발생 장치(500)가 선형 이온빔 소스(Linear Ion Beam Source)가 되도록 형성된다.The ion beam extraction portion 530 is disposed so that the open side of the frame 510 is covered. That is, as shown in FIG. 2, the upper surface of the frame 510 is covered so that the ion beam generating means 520 is covered. The extraction path 532 of the ion beam generated by the ion beam generating means 520 is formed in the ion beam extraction portion 530. At this time, the ion beam extraction path 532 is formed to be a linear ion beam source.

그리고 프레임(510)의 주변의 가스 및 입자가 유입되는 배기부(540)가 프레임(510)의 측면부(514)에 형성된다. 그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임(510)의 측면부(514)는 이온빔 인출부(520)보다 상방으로 연장형성되며, 배기부(540)는 측면부(514)의 상단에 형성된다. 이때, 배기부(540)는 측면부(514)의 상단에 형성되어 프레임(510)의 주변의 가스 및 입자가 유입되는 배기구(542)와 배기구(542)로 유입된 가스 및 입자가 외부로 배기되는 배기유로(544)를 구비한다.An exhaust portion 540 through which the gas and particles around the frame 510 are introduced is formed in the side surface portion 514 of the frame 510. 2, a side portion 514 of the frame 510 extends upward from the ion beam extraction portion 520, and an exhaust portion 540 is formed at the upper end of the side portion 514. As shown in FIG. The exhaust part 540 is formed at the upper end of the side part 514 so that the exhaust gas 542 into which gas and particles around the frame 510 are introduced and the gas and particles that flow into the exhaust hole 542 are exhausted to the outside And an exhaust flow path 544.

이러한 이온빔 발생 장치(500)의 상방으로 기판(W)이 이송되면서 기판(W)의 처리가 수행되며, 이때 도 2에 도시된 바와 같이 프레임(510)의 측면부(514)가 기판(W)을 향해 연장형성되고 그 내부에 배기부(540)가 형성되면, 기판(W) 처리시에 발생되는 가스 및 입자가 배기부(540)의 배기구(542)로 유입되기 용이하다. 그리고 배기유로(544)는 제2 펌프(290)와 연결되어 배기부(540)로 유입된 가스 및 입자를 배기시킬 수 있다. 2, the side portion 514 of the frame 510 contacts the substrate W, and the substrate W is transferred to the upper side of the ion beam generator 500. [ The gas and particles generated at the time of processing the substrate W are easily introduced into the exhaust port 542 of the exhaust portion 540. As a result, The exhaust passage 544 is connected to the second pump 290 to exhaust gas and particles introduced into the exhaust portion 540.

이러한 이온빔 발생 장치(500)를 이용하면, 기판(W) 처리시에 발생되는 가스 및 입자가 원활히 외부로 배기되므로, 공정챔버(210) 내에 부산물이 쌓이지 않게 된다.By using such an ion beam generator 500, gases and particles generated during the processing of the substrate W are smoothly exhausted to the outside, so that no by-products are accumulated in the process chamber 210.

제1 게이트 밸브(250)와 제2 게이트 밸브(260)는 각각 기판 반입구(212)와 기판 반출구(214)를 개방시키거나 차단되도록 설치된다. 통상의 기판 처리 장치에서의 게이트 밸브(250, 260)는 기판(W)이 반입되거나 반출될 때 개방되고, 공정 중에는 차단된 상태가 유지된다. 그러나 기판(W)의 반입, 반출시에 개방되고 공정 중에는 차단을 하면 연속적인 기판(W) 처리가 이루어지지 않아 공정 시간이 크게 증가하게 된다. 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 기판(W)의 반입이나 반출 뿐만 아니라, 기판(W) 처리 과정 중에도 게이트 밸브(250, 260)를 개방시켜 연속적인 기판(W) 처리가 가능하도록 한다. The first gate valve 250 and the second gate valve 260 are installed to open or close the substrate inlet 212 and the substrate outlet 214, respectively. The gate valves 250 and 260 in the conventional substrate processing apparatus are opened when the substrate W is carried in or out, and remain blocked during the process. However, if the substrate W is opened and closed during the process, and the substrate W is cut off during the process, the substrate W is not continuously processed and the process time is greatly increased. In order to solve this problem, the present invention enables continuous processing of the substrate W by opening the gate valves 250 and 260 during the processing of the substrate W as well as carrying in or out the substrate W.

다만, 게이트 밸브(250, 260)를 개방시키고 기판(W)을 처리하게 되면, 공정챔버(210) 내의 가스 및 입자가 기판 반입구(212)나 기판 반출구(214)를 통해 외부로 배출되는 문제점이 발생할 수 있다. 특히 기판(W) 처리시에 발생되는 가스 및 입자가 외부로 배출되는 문제점이 발생할 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 기판 처리 장치(200)는 기판(W) 처리시에 발생되는 가스 및 입자가 유입되는 배기부(540)가 형성되어 있는 이온빔 발생 장치(500)를 구비하고 있으므로, 기판(W) 처리시에 발생되는 가스 및 입자가 기판 반입구(212)나 기판 반출구(214)를 통해 외부로 배출되지 않게 되어, 게이트 밸브(250, 260)를 개방시킨 상태에서 연속적으로 기판(W) 처리를 수행하여도 기판(W) 처리시에 발생되는 가스 및 입자가 외부로 배출되는 문제점이 발생하지 않는다. 따라서 본 발명에 따르면 연속적으로 기판(W) 처리가 가능하므로 공정시간이 크게 감소하여 생산성이 향상된다.When the gate valves 250 and 260 are opened and the substrate W is processed, the gases and particles in the process chamber 210 are discharged to the outside through the substrate inlet 212 and the substrate outlet 214 Problems may arise. Particularly, gas and particles generated during the processing of the substrate W may be discharged to the outside. However, since the substrate processing apparatus 200 according to the present invention includes the ion beam generator 500 having the exhaust unit 540 through which gas and particles generated during the processing of the substrate W are introduced, The gas and the particles generated during the processing of the substrate W are not discharged to the outside through the substrate inlet port 212 or the substrate outlet port 214 and the substrate W is continuously discharged with the gate valves 250, There is no problem that the gas and particles generated at the time of processing the substrate W are discharged to the outside. Therefore, according to the present invention, since the substrate W can be continuously processed, the process time is greatly reduced and the productivity is improved.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limited to the particular embodiments set forth herein. It will be understood by those skilled in the art that various changes may be made and equivalents may be resorted to without departing from the scope of the appended claims.

Claims

A frame having a bottom portion and a side portion extending upward from an edge of the bottom portion and having a receiving portion formed therein by the bottom portion and the side portion,
Ion beam generating means disposed in a receiving portion of the frame; And
And an ion beam withdrawing portion which is disposed so as to cover an opened one side of the frame and in which an ion beam extraction path through which the ion beam generated by the ion beam generating means is drawn is formed,
Wherein an exhaust portion into which gas and particles around the frame are introduced is formed in a side portion of the frame so that gas and particles around the frame are exhausted to the outside.

The method according to claim 1,
Wherein a side portion of the frame extends upward from the ion beam extraction portion,
The exhaust unit includes:
And an exhaust passage formed at an upper end of the side portion of the frame to exhaust gas and particles around the frame and to exhaust gas and particles introduced into the exhaust hole.

A process chamber; And
And an ion beam generating device installed in the process chamber and described in claim 1 or 2.