(57)【要約】【課題】本発明は多面取り工法が適用される大型基板に対するイオンドーピングを行うにおいて前記大型基板の領域を分割してスキャンする方式を実現するイオンドーピング装置及びドーピング方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態に係るイオンドーピング装置は、チャンバと、前記チャンバ内に移送される基板を支持し、これを所定方向に移動させる基板駆動部と、前記チャンバ内に備えられ、前記基板の短軸長よりも狭い幅のイオンビームを発生して前記基板に提供するイオンビーム発生部が含まれ、前記基板駆動部は前記イオンビームの幅方向に対する垂直方向に前記基板を移動させることを特徴とする。【選択図】図２Ｂ
2011187430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバ内に移送される基板を支持し、これを所定方向に移動させる基板駆動部と、
前記チャンバ内に備えられ、前記基板の短軸長よりも狭い幅のイオンビームを発生して前記基板に提供するイオンビーム発生部と、
が含まれ、
前記基板駆動部は前記イオンビームの幅方向に対する垂直方向に前記基板を移動させることを特徴とするイオンドーピング装置。
【請求項２】
前記基板は多面取り工法が適用される大型基板であって、内部に多数の単位セル領域Ａが分離されて形成されることを特徴とする請求項１に記載のイオンドーピング装置。
【請求項３】
前記イオンビームの幅は前記基板の短軸長の１／２で実現されることを特徴とする請求項１に記載のイオンドーピング装置。
【請求項４】
前記基板駆動部は、
基板を支持する板状の基板支持部材と、
前記基板支持部材を両端で支持し、多数の列で配置されたローラと、
前記ローラと結合された回転シャフトと、
前記回転シャフトの動作を制御する制御部と、
が含まれて構成されることを特徴とする請求項１に記載のイオンドーピング装置。
【請求項５】
前記制御部は前記回転シャフトの回転及び前記回転シャフトの長さ方向の移動を制御することを特徴とする請求項４に記載のイオンドーピング装置。
【請求項６】
前記イオン発生部は、
所定の気体を励起させプラズマを発生させる少なくとも１つのフィラメントと、
前記プラズマのイオンの螺旋形経路を変更させる多数の磁性体と、
前記イオンを前記基板方向に加速する多数の電極と、
が含まれて構成されることを特徴とする請求項１に記載のイオンドーピング装置。
【請求項７】
前記所定の気体はホウ素又はリンで実現されることを特徴とする請求項６に記載のイオンドーピング装置。
【請求項８】
イオンビームが照射されるチャンバ内に基板が移送される段階と、
前記イオンビームが照射される領域が前記基板の第１領域に対応するように基板が位置する段階と、
前記照射されるイオンビームの幅方向に対して垂直な第１方向に前記基板が移動されて前記基板の第１領域に対して順次イオンドーピングが行われる段階と、
前記第１領域に対するイオンドーピングが完了した後、前記イオンビームが照射される領域が前記基板の第２領域に対応するように基板が位置する段階と、
前記第１方向の逆方向に前記基板が移動されて前記基板の第２領域に対して順次イオンドーピングが行われる段階と、
が含まれることを特徴とするイオンドーピング方法。
【請求項９】
前記基板は多面取り工法が適用される大型基板であって、内部に多数の単位セル領域Ａが分離されて形成されることを特徴とする請求項８に記載のイオンドーピング方法。
【請求項１０】
前記イオンビームの幅は前記基板の短軸長の１／２で実現されることを特徴とする請求項８に記載のイオンドーピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はイオンドーピング装置に関し、特に、大面積の基板上にイオンドーピングを行うイオンドーピング装置及びドーピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）の短所である重さと体積を減らすことができる各種平板表示装置が開発されている。平板表示装置としては、液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマ表示パネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ）及び有機電界発光表示装置（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｓｐｌａｙ）などが挙げられる。
【０００３】
このような平板表示装置のうち、液晶表示装置及び有機電界発光表示装置は駆動する方式によって受動マトリックス（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ）方式と能動マトリックス（Ａｃｔｉｖｅ  Ｍａｔｒｉｘ）方式とに区分され、前記能動マトリックス方式はパネルに交差して配列された複数のゲートライン及びデータラインの交差部にそれぞれ画素が形成され、前記各画素には少なくとも１つの薄膜トランジスタが備えられて構成される。
【０００４】
ここで、前記薄膜トランジスタはアクティブ層、ゲート電極、ソース及びドレイン電極が含まれて構成されるが、前記アクティブ層を形成するためには、イオンドーピング工程が必須で要求され、これは前記薄膜トランジスタの素子特性に非常に重要な部分を占める。
【０００５】
また、現在、平板表示装置の画面の大型化傾向が続いており、更に、最近の平板表示装置製品に用いられる基板の生産性と原価削減のために１つの原版から複数枚の基板を作る工法である多面取り工法が開発されている。
【０００６】
従って、画面の大型化と多面取り工法の無理のない適用のために、大型基板に効率的にイオンドーピングを行える装置及び方法が要求されている。
【０００７】
しかしながら、既存のイオンドーピング装置はチャンバ内に基板を定着させた後、前記基板全体に対してイオンドーピング工程を行う方式であって、前記基板が大型化するほど、イオンドーピング装置自体もこれに対応して大きくならなければならない。即ち、従来技術による場合、製造設備コスト及び空間などが増加するという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、多面取り工法が適用される大型基板に対するイオンドーピングを行うにおいて前記大型基板の領域を分割してスキャンする方式を実現するイオンドーピング装置及びドーピング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の一態様に係るイオンドーピング装置は、チャンバと、前記チャンバ内に移送される基板を支持し、これを所定方向に移動させる基板駆動部と、前記チャンバ内に備えられ、前記基板の短軸長よりも狭い幅のイオンビームを発生して前記基板に提供するイオンビーム発生部が含まれ、前記基板駆動部は前記イオンビームの幅方向に対する垂直方向に前記基板を移動させることを特徴とする。
【００１０】
このとき、前記基板は多面取り工法が適用される大型基板であって、内部に多数の単位セル領域Ａが分離されて形成され、前記イオンビームの幅は前記基板の短軸長の１／２で実現されることができる。
【００１１】
また、前記基板駆動部は、基板を支持する板状の基板支持部材と、前記基板支持部材を両端で支持し、多数の列で配置されたローラと、前記ローラと結合された回転シャフトと、前記回転シャフトの動作を制御する制御部が含まれて構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記制御部は前記回転シャフトの回転及び前記回転シャフトの長さ方向の移動を制御する。
【００１３】
また、前記イオン発生部は、所定の気体を励起させてプラズマを発生させる少なくとも１つのフィラメントと、前記プラズマのイオンの螺旋形経路を変更させる多数の磁性体と、前記イオンを前記基板方向に加速する多数の電極が含まれて構成され、前記所定の気体はホウ素又はリンで実現される。
【００１４】
また、本発明の他の態様に係るイオンドーピング方法は、イオンビームが照射されるチャンバ内に基板が移送される段階と、前記イオンビームが照射される領域が前記基板の第１領域に対応するように基板が位置する段階と、前記照射されるイオンビームの幅方向に対して垂直な第１方向に前記基板が移動されて前記基板の第１領域に対して順次イオンドーピングが行われる段階と、前記第１領域に対するイオンドーピングが完了した後、前記イオンビームが照射される領域が前記基板の第２領域に対応するように基板が位置する段階と、前記第１方向の逆方向に前記基板が移動されて前記基板の第２領域に対して順次イオンドーピングが行われる段階とが含まれることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
このような本発明によれば、多面取り工法が適用される大型基板に対するイオンドーピングを行うにおいて前記大型基板の領域を分割してスキャンする方式を実現することによって、基板の面積が増加してもイオン蒸着装置の大きさを大きくしないので、製造設備コストを最小化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】能動マトリックス方式平板表示装置の画素（ｐｉｘｅｌ）駆動のための薄膜トランジスタに対する断面図である。
【図１Ｂ】能動マトリックス方式平板表示装置の画素（ｐｉｘｅｌ）駆動のための薄膜トランジスタに対する断面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係るイオンドーピング装置の構成を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係るイオンドーピング装置の構成を示す断面図である。
【図３】図１に示す基板の実施形態を示す平面図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係るイオンドーピング方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係るイオンドーピング方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係るイオンドーピング方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｄ】本発明の実施形態に係るイオンドーピング方法を概略的に説明する図である。
【図５】図２Ａ及び図２Ｂに示すイオンビーム発生部の構成の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態に係るイオンドーピング装置及びドーピング方法を説明するに先立ち、前記ドーピング工程が行われる能動マトリックス方式平板表示装置に備えられる薄膜トランジスタの構造について説明する。
【００１８】
図１Ａ及び図１Ｂは、能動マトリックス方式平板表示装置の画素（ｐｉｘｅｌ）駆動のための薄膜トランジスタに対する断面図である。
【００１９】
ここで、図１Ａに示す薄膜トランジスタは、下部ゲート構造を表し、図１Ｂに示す薄膜トランジスタは上部ゲート構造を表す。
【００２０】
まず、図１Ａを参照すれば、基板１０上にバッファ層１２が形成され、前記バッファ層１２上にゲート電極１４が形成される。
【００２１】
その後、前記ゲート電極１４を含む上部には絶縁膜１６が形成され、前記ゲート電極１４と重なる位置の絶縁膜１６上にチャネル領域１８ａ、ソース領域１８ｂ及びドレイン領域１８ｃを提供する活性層としての半導体層１８が形成される。このとき、前記半導体層１８は非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）で実現されることができる。
【００２２】
また、図示のように、前記半導体層１８の上部には保護層２２が形成され、前記保護層２２の所定領域（ソース、ドレイン領域に対応する領域）にビアホールが形成され、前記ビアホールを通じて保護層上に形成されたソース及びドレイン電極２０ａ、２０ｂが前記半導体層１８の各ソース、ドレイン領域と接触することによって、下部ゲート構造の薄膜トランジスタが完成する。
【００２３】
また、図１Ｂを参照すれば、基板１０上にバッファ層１２が形成され、前記バッファ層１２上にチャネル領域、ソース領域及びドレイン領域を提供する活性層としての半導体層１８が形成される。このとき、前記半導体層１８は結晶質シリコン（ｐｏｌｙ−Ｓｉ）で実現されることができる。
【００２４】
その後、前記半導体層１８上に絶縁膜１６が形成され、前記酸化物半導体層のチャネル領域と重なる位置の絶縁膜上にゲート電極が形成される。
【００２５】
また、図示のように、前記ゲート電極の上部には保護層２２が形成され、前記保護層と、絶縁膜の所定領域（ソース、ドレイン領域に対応する領域）にビアホールが形成され、前記ビアホールを通じて保護層上に形成されたソース及びドレイン電極２０ａ、２０ｂが前記半導体層１８の各ソース、ドレイン領域と接触することによって、上部ゲート構造の薄膜トランジスタが完成する。
【００２６】
このような構造の薄膜トランジスタを実現するにおいて前記半導体層１８のソース領域１８ｂ及びドレイン領域１８ｃにはホウ素Ｂ又はリンＰなどの不純物イオンがドーピングされる工程が追加で行われなければならないが、このとき、前記半導体層１８にイオンをドーピングしてそれぞれソース及びドレイン領域１８ｂ、１８ｃを形成するためにイオンドーピング装置が利用される。
【００２７】
本発明の実施形態の場合、多面取り工法が適用される大型基板に対するイオンドーピングを行うにおいて前記大型基板の領域を分割してスキャンする方式を実現することを特徴とし、これを通じて基板の面積が増加してもイオン蒸着装置の大きさを拡大する必要がないため、製造設備コストを最小化できるようになる。
【００２８】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
【００２９】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明の実施形態に係るイオンドーピング装置の構成を示す断面図である。
【００３０】
このとき、図２Ａは基板の長軸（一例として、Ｘ軸）方向に対する断面図であり、図２Ｂは基板の短軸（一例として、Ｙ軸）方向に対する断面図である。
【００３１】
また、図３は、図１に示す基板の実施形態を示す平面図であり、図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の実施形態に係るイオンドーピング方法を概略的に説明する図である。
【００３２】
図２Ａ及び図２Ｂを参照すれば、本発明の実施形態に係るイオンドーピング装置は、チャンバ１００と、前記チャンバ１００内に移送される基板１２０を支持し、これを所定方向に移動させる基板駆動部１１０と、チャンバ１００内に備えられ、イオンビームを発生して前記基板に提供するイオンビーム発生部１３０とが含まれて構成される。
【００３３】
このとき、前記基板１２０は、図３に示すように、多面取り工法が適用される大型基板であって、内部に多数の単位セル領域Ａが分離されて形成され、前記イオンビーム発生部１３０で発生するイオンビームの幅Ｗ２は前記基板の短軸長Ｗ１よりも狭く照射される。
【００３４】
ここで、前記基板１２０は、図示のように、基板の中心を基準に上、下に分けられる第１領域１２２及び第２領域１２４に区分される。
【００３５】
一例として、前記基板１２０の平面形状がＸ方向に長く、Ｙ方向に短い矩形である場合、前記イオンビーム発生部１３０は前記基板１２０の短い辺の幅、即ち、基板の短軸長Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２のイオンビームを照射する。即ち、本発明の実施形態では前記イオンビームの幅はＹ方向の幅をいう。
【００３６】
本発明の実施形態の場合、前記イオンビームの幅は前記基板の短軸長の１／２で実現されることが好ましい。但し、これは１つの実施形態であって、前記イオンビームの幅が必ずしもこれに限定されるものではない。
【００３７】
また、前記基板駆動部１１０は、前記照射されるイオンビームを通じて基板１２０全体にイオンドーピングを行うために、前記イオンビームの幅方向（Ｙ方向）に実質的に垂直なＸ方向に直線往復運動を行う。
【００３８】
但し、前記イオンビームの幅Ｗ２が基板の短軸長Ｗ１よりも狭いので、前記基板駆動部１１０が行う直線往復運動は基板１２０の同じ領域にのみイオンビーム照射が行われるように駆動されない。
【００３９】
即ち、本発明に係るイオンドーピング装置は、ドーピングが行われる基板１２０に対して前記基板の領域を分けて各領域別に分割スキャンを行うことを特徴とし、これを通じて基板の大きさが大型化しても、これに伴い、イオンビームの幅を拡大させる必要がなくなる。
【００４０】
本発明の実施形態に係るドーピング方法、即ち、分割スキャンによるドーピング方法を図４Ａ〜図４Ｄを通じて簡略に説明すれば、以下の通りである。
【００４１】
但し、イオンビーム発生部１３０で発生して基板１２０に照射されるイオンビームの幅は前記基板の短軸長の１／２で実現されることを仮定して説明する。
【００４２】
まず、イオンビームが照射される領域が前記基板の第１領域１２２に対応するように基板を位置させた後（図４Ａ）、前記基板１２０を第１方向（一例として、左から右）に直線移動させる。
【００４３】
これにより、前記基板の第１領域１２２は前記イオンビームによりスキャンされて順次イオンドーピングが行われる（図４Ｂ）。
【００４４】
その後、前記第１領域１２２に対するイオンビーム照射、即ち、イオンドーピングが完了すれば、前記第１領域１２２の幅に対応するＹ軸方向（一例として、下から上）に基板を移動させる。即ち、前記イオンビームが照射される領域が前記基板の第２領域１２４に対応するように基板１２０を位置させる（図４Ｃ）。その後、前記基板１２０を前記第１方向の逆方向に基板を直線移動させる。
【００４５】
これにより、前記基板の第２領域１２４に対しても前記イオンビームによりスキャンされて順次イオンドーピングが行われる（図４Ｄ）。
【００４６】
また、前記分割スキャン動作を実現するためには、前記基板駆動部１１０は前記基板をＸ軸方向に直線往復させると共に、前記基板１２０の所定領域に対するドーピングが完了した場合、前記基板１２０をＹ軸方向に移動させる動作を行わなければならない。
【００４７】
これにより、本発明の実施形態の場合、前記基板駆動部１１０は図２Ａ及び図２Ｂを参照すれば、基板を支持する板状の基板支持部材１１２と、多数の列で配置されたローラ１１４と、前記ローラ１１４と結合された回転シャフト１１６と、前記回転シャフト１１６の動作を制御する制御部１１８とが含まれて構成されることができる。
【００４８】
このとき、前記ローラ１１４は、図２Ｂに示すように、基板支持部材１１２を両端で支持するように構成され、前記ローラ１１４の回転により前記基板１２０はＸ軸方向に往復運動するようになる。即ち、前記ローラ１１４が時計方向に回転すれば、前記基板１２０はＸ軸の第１方向、即ち、左から右に移動するようになり、前記ローラ１１４が反時計方向に回転すれば、前記基板１２０は第１方向の逆方向、即ち、右から左に移動するようになる。
【００４９】
また、前記基板駆動部１１０は前記基板１２０をＸ軸方向に直線往復させると共に、前記基板１２０の所定領域に対するドーピングが完了した場合、前記基板をＹ軸方向に移動させる動作を行わなければならず、これは前記回転シャフト１１６がＹ軸方向に移動することによって実現可能である。
【００５０】
即ち、前記回転シャフト１１６はこれと結合されたローラ１１４を回転させる動作を行うと共に、その長さが調節されることによって、前記基板支持部材１１２をＹ軸方向に移動させることができる。
【００５１】
このとき、前記回転シャフト１１６の回転及び長さ調節、即ち、長さ方向の移動は前記チャンバ１００の外に備えられる制御部１１８により実現され、これはモータ（図示せず）を含んで構成される。
【００５２】
また、前記回転シャフト１１６に結合されたローラ１１４とその他のローラ１１４は、例えば、チェーン又はベルトなどにより互いに連結されて連動式で回転される。回転シャフト１１６が前記チャンバ１００を貫通する部分には真空シール機能を有するベアリングが設けられることができる。
【００５３】
図５は、図２Ａ及び図２Ｂに示すイオンビーム発生部の構成の実施形態を示す断面図である。
【００５４】
但し、図５に示すイオンビーム発生部は１つの実施形態であって、本発明の実施形態に係るイオンドーピング装置に備えられるイオンビーム発生部の構成が必ずしもこれに限定されるものではない。
【００５５】
図５を参照すれば、イオンビーム発生部１３０は、所望のドパント（ｄｏｐａｎｔ）成分をプラズマ（ｐｌａｓｍａ）状態でイオン化させた後、ドーピング領域、即ち、基板に加速させてイオンビームを形成する部分であって、ホウ素又はリンなどの気体を励起させてプラズマを発生させる少なくとも１つ以上のフィラメント１３２と、このプラズマのイオンの螺旋形経路を変更させると同時に、水素Ｈなどの特定極性イオンを除去することで、均一性を改善する多数の磁性体１３４と、このようなイオンを基板に加速する多数の電極１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄを含む。
【００５６】
このとき、多数の磁性体１３４はイオンの移動方向と実質的に垂直に横切る磁界Ｂを形成するが、このために、多数の永久磁石をイオンビーム発生部１３０、特に、フィラメント１３２と電極１３６の間に沿って取り囲んで配列するようになる。そして、多数の電極１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄはそれぞれイオンが通過できるように多数の上下貫通ホールＨを備えている。
【００５７】
これにより、最初のフィラメント１３２により発生して多数の磁性体１３４を通じて均一度が制御された後、多数の電極１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄを通じて基板に加速化されたイオンは前記基板の純粋な半導体層表面に埋め込まれる。
【００５８】
以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能なのはもちろんであり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
１０  基板
１２  バッファ層
１４  ゲート電極
１６  絶縁膜
１８  半導体層
１８ａ  チャネル領域
１８ｂ  ソース領域
１８ｃ  ドレイン領域
２０ａ、２０ｂ  ソース及びドレイン領域
１００  チャンバ
１１２  基板支持部材
１１４  ローラ
１１６  回転シャフト
１１８  制御部
１２０  基板
１２２  第１領域
１２４  第２領域
１３０  イオンビーム発生部
１３２  フィラメント
１３４  多数の磁性体
１３８ａ、１３８ｂ、１３８ｃ、１３８ｄ  多数の電極
【図１Ａ】
2011187430.tif 000003
【図１Ｂ】
2011187430.tif 000004
【図２Ａ】
2011187430.tif 000005
【図２Ｂ】
2011187430.tif 000006
【図３】
2011187430.tif 000007
【図４Ａ】
2011187430.tif 000008
【図４Ｂ】
2011187430.tif 000009
【図４Ｃ】
2011187430.tif 000010
【図４Ｄ】
2011187430.tif 000011
【図５】
2011187430.tif 000012