KR102104688B1 - 태양 전지 제조를 위한 이중 마스크 장치 - Google Patents

Abstract

처리 동안 기판들을 지지하기 위한 장치는, 기판을 지지하고 기판을 소정의 위치에 제한하기 위한 서셉터를 갖는 웨이퍼 캐리어를 구비한다. 내측 마스크는 기판 위에 배치되도록 구성되고, 내측 마스크는, 기판의 미처리 부분들을 마스킹하고 처리를 위해 기판의 나머지 부분들을 노출하기 위한 개구 패턴을 갖는다. 외측 마스크는 내측 마스크 위에 배치되도록 구성되고, 외측 마스크는, 개구 패턴을 갖는 내측 마스크의 부분을 노출하지만 내측 마스크의 주연 에지를 커버하는 개구를 갖는다.

Description

태양 전지 제조를 위한 이중 마스크 장치{DUAL-MASK ARRANGEMENT FOR SOLAR CELL FABRICATION}

관련 출원

본 출원은, 2012년 4월 19일자로 가출원된 미국 가특허출원번호 제61/635,804호 및 2012년 4월 26일자로 가출원된 미국 가특허출원번호 제61/639,052호인 우선권을 주장하며, 그 전문은 본 명세서에 참고로 원용된다.

본 출원은, 예를 들어, 태양 전지의 제조시 마스크를 사용한 마스킹 제조에 관한 것이다.

태양 전지의 다양한 제조 단계 동안, 마스크를 사용하여 태양 전지들의 부분들을 특정한 제조 공정으로부터 차단하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 마스크는 컨택트를 형성하는 데 또는 태양 전지의 션트(shunt)를 방지하도록 에지를 배제하는 데 사용될 수 있다. 즉, 정면과 후면에 컨택트를 갖는 태양 전지에 대하여, 컨택트를 제조하는 데 사용되는 물질이 웨이퍼의 에지 상에 성막되어 정면 컨택트와 후면 컨택트를 션트할 수 있다. 따라서, 적어도 정면 컨택트 또는 후면 컨택트의 제조 동안 마스크를 사용하여 전지의 에지를 배제하는 것이 바람직하다.

다른 일례로, 실리콘 태양 전지의 제조시, 광 반사기와 도전체로서 기능하도록 후면 상에 블랭킷 금속을 성막하는 것이 바람직하다. 이 블랭킷 금속은 통상적으로 알루미늄이지만, 블랭킷 금속은, 비용, 전도성, 땜납성 등의 여러 이유로 사용되는 임의의 금속일 수 있다. 성막된 막 두께는, 예를 들어, 약 10mm로 매우 얇을 수 있고, 예를 들어, 최대 2 내지 3㎛로 매우 두꺼울 수도 있다. 그러나, 블랭킷 금속이 실리콘 웨이퍼의 에지를 감싸는 것을 방지할 필요가 있으며, 이는 태양 전지의 정면과 후면 간에 저항성 연결, 즉, 션트(shunt)가 생성되기 때문이다. 이러한 연결을 방지하도록, 웨이퍼의 후면 에지 상에 배제 존을 생성할 수 있다. 배제 존의 통상적인 치수는 폭에 있어서 2mm 미만이지만, 배제 존을 가능한 얇게 하는 것이 바람직하다.

이러한 배제 존을 생성하는 한 가지 방식은 마스크를 사용하는 것이지만, 마스크를 사용하려면 많은 과제들이 있다. 태양광 산업의 높은 경쟁성으로 인해, 마스크를 제조하려면 매우 값싸야 한다. 또한, 태양 전지 제조 장비의 높은 처리량(통상적으로 시간당 1500개 내지 2500개의 전지)으로 인해, 마스크는 대량 제조에 사용시 빠르고 용이해야 한다. 또한, 마스크는 웨이퍼의 일부 부분들 상의 성막을 방지하는 데 사용되므로, 마스크는 성막 축적을 흡수하고 수용할 수 있어야 한다. 또한, 성막은 상승된 온도에서 행해지므로, 마스크는, 배제 존을 계속 정확하게 유지하고 열 응력으로 인한 기판 뒤틀림을 수용하면서, 예를 들어, 최대 350℃까지 상승된 온도에서 적절히 기능할 수 있어야 한다.

이하의 개요는, 본 발명의 일부 양태와 특징의 기본적인 이해를 제공하도록 포함된 것이다. 이 개요는, 본 발명의 광범위한 개요가 아니며, 이처럼, 본 발명의 주요 또는 핵심 요소들을 구체적으로 식별하려는 것이 아니며 또는 본 발명의 범위를 기술하려는 것도 아니다. 이 개요의 유일한 목적은, 후술하는 더욱 상세한 설명에 대한 전제부로서 본 발명의 일부 개념을 간략화된 형태로 제시하는 것이다.

본 발명의 실시예들은 이중 마스크 장치를 이용함으로써 마스크를 사용하는 경우의 전술한 문제점들을 해결한다. 이중 마스킹 시스템(two part masking system)은 반도체 웨이퍼를 마스킹하도록 구성되고, 처리될 웨이퍼의 부분들을 노출하는 애퍼처를 갖는 평평한 금속 시트로 이루어진 내측 마스크; 및 내측 마스크 위로 배치되고 내측 마스크를 마스킹하도록 구성되고, 웨이퍼의 크기와 형상과 유사한 크기와 형상으로 절단된 개구를 갖고, 내측 마스크의 두께보다 큰 두께를 갖는 외측 마스크를 포함한다. 마스크 프레임은 내측 마스크와 외측 마스크를 지지하도록 구성될 수 있고, 외측 마스크는 마스크 프레임과 내측 마스크 간에 협지된다. 일례로, 에지 분리를 위해 이중 마스크 장치가 사용되는 경우, 내측 마스크 내에 절단된 개구의 크기는 웨이퍼의 크기보다 약간 작고, 이에 따라, 내측 마스크가 웨이퍼 상에 놓이면, 내측 마스크는 웨이퍼의 주연 에지(peripheral edge)를 커버하고, 외측 마스크 내에 절단된 개구는 내측 마스크 내에 절단된 개구보다 약간 작다. 상부 프레임 캐리어를 사용하여 내측 마스크와 외측 마스크를 유지할 수 있고 내측 마스크와 외측 마스크를 웨이퍼 서셉터에 고정할 수 있다.

상측 마스크 즉 외측 마스크는, 예를 들어, 않은 약 0.03"의 알루미늄, 강철, 또는 기타 유사한 물질로 형성될 수 있고, 기판 캐리어와 정합하도록 구성된다. 내측 마스크는, 예를 들어, 매우 얇은 약 0.001" 내지 0.003"의 평평한 강철 시트, 또는 다른 자성 물질로 형성될 수 있고, 외측 마스크 내에 배치되도록 구성된다.

추가 실시예들에 따르면, 처리 동안 웨이퍼들을 지지하기 위한 장치를 제공하며, 이 장치는, 상승된 프레임(raised frame)을 갖는 웨이퍼 캐리어 또는 서셉터로서, 상승된 프레임은 웨이퍼의 주연부 둘레로 웨이퍼를 지지하고 웨이퍼를 소정의 위치로 제한하기 위한 오목부를 갖는 것인, 웨이퍼 캐리어 또는 서셉터; 상승된 프레임 위에 배치되도록 구성되고, 웨이퍼의 부분을 마스킹하고 웨이퍼의 나머지 부분을 노출하도록 구성된 애퍼처 장치를 갖는 내측 마스크; 및 내측 마스크 위에서 상승된 프레임에 걸쳐 배치되도록 구성되고, 내측 마스크를 부분적으로 커버하도록 구성된 단일 개구를 갖는 외측 마스크를 포함한다. 상부 프레임 캐리어를 사용하여 내측 마스크와 외측 마스크를 유지할 수 있고 내측 마스크와 외측 마스크를 웨이퍼 서셉터에 고정할 수 있다.

자석들은 서셉터에 위치하며, 프레임 주위로 완전하게 또는 서셉터의 전체 면 아래와 웨이퍼 바로 아래에서 N-S-N-S-N을 완전하게 교번한다. 내측 마스크와 외측 마스크는, 기판들의 로딩과 언로딩을 쉽고도 빠르게 행할 수 있게끔 자력에 의해서만 프레임에 유지되도록 설계된다.

마스크 조립체는, 기판을 캐리어 내에 로딩하도록 웨이퍼 캐리어와 지지 프레임으로부터 분리 가능하다. 내측 마스크와 외측 마스크 모두는 마스크 조립체의 일부로서 들어 올려진다(lift). 일단 웨이퍼가 웨이퍼 포켓의 캐리어 상에 위치하게 되면, 마스크 조립체를 다시 캐리어 상으로 내린다. 내측 마스크는 웨이퍼의 상부면과 중첩된다. 캐리어 프레임의 자석들은 내측 마스크를 기판과 밀접하도록 아래로 당긴다. 이는 웨이퍼의 에지 상에 단단한 순응성 밀봉(tight compliant seal)을 형성한다. 외측 마스크는 얇은 순응성 내측 마스크 상의 성막을 방지하도록 설계된다. 전술한 바와 같이, 성막 공정은 내측 마스크가 가열되게 할 수 있어서, 마스크를 휘게 하여 웨이퍼와의 접촉이 느슨해질 수 있다. 마스크와 웨이퍼 간의 접촉을 느슨해지면, 금속 막이 기판 웨이퍼의 표면 상의 배제 존에 성막된다. 자석들에 의해 생성되는 마찰력과 포켓은, 이송과 성막 동안 기판과 마스크가 서로에 대하여 이동하는 것을 방지하고, 외측 마스크는 내측 마스크 상의 성막을 방지하고 내측 마스크의 뒤틀림을 방지한다.

진공 캐리어 교환부를 이용함으로써 캐리어를 갖는 시스템으로부터 마스크 조립체를 주기적으로 제거할 수 있다. 캐리어 교환부는 캐리어 이송 메커니즘을 갖는 휴대용 진공 인클로저이다. 이것은, 시스템의 연속 동작을 중단하지 않고서 캐리어들이 즉시 교환될 수 있게 한다.

본 명세서에 포함되며 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하고 도시한다. 도면은 예시적인 실시예들의 주요 특징들을 도식적으로 도시하려는 것이다. 도면은 실제 실시예들의 모든 특징 또는 도시한 요소들의 관련된 치수를 도시하려는 것이 아니며, 일정한 비율로 되어 있지 않다.
도 1은 마스크 처리를 위해 구성되지 않은 일 실시예에 따른 멀티 웨이퍼 캐리어를 도시하는 도.
도 2a 내지 도 2e는 다양한 실시예들에 따른 듀얼 마스크를 위한 구성을 갖는 멀티 웨이퍼 캐리어를 도시하는 도.
도 3은 외측 마스크 내에 배치된 내측 마스크와 함께 외측 마스크의 일 실시예를 도시하는 도.
도 4는 일 실시예에 따라 프레임, 외측 마스크 및 내측 마스크의 확대된 일부의 단면도를 도시하는 도.
도 4a는 예를 들어 웨이퍼 후면 상에 컨택트 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있는 다른 일 실시예를 도시하는 도.
도 5는 에지 분리에 사용하기 위한 내측 마스크의 일 실시예를 도시하는 도.
도 6은 싱글 웨이퍼 캐리어의 일 실시예를 도시하는 도.
도 7은 아래측에서 본 외측 마스크의 일 실시예를 도시하는 도,
도 8은 내측 마스크와 외측 마스크를 지지하기 위한 상부 프레임의 일 실시예를 도시하는 도.
도 9는 웨이퍼에 복수의 홀을 생성하기 위한 내측 마스크의 일 실시예를 도시하는 도.
도 10은 도 9의 마스크와 함께 사용하기 위한 서셉터의 일 실시예를 도시하는 도.
도 10a는 스프링 로딩된 정렬 핀(spring loaded alignment pins)을 갖는 정전 처크의 형태로 된 서셉터의 일 실시예를 도시하는 도.

통상적인 반도체 제조에서 웨이퍼들은 일반적으로 독립적으로 처리되지만, 태양식 제조에서는, 다수의 웨이퍼들이 동시에 제조된다. 간략하게, 이하에서는 세 개의 웨이퍼의 동시 처리에 대하여 설명하지만, 실시예들을 동시에 처리되는 임의의 개수의 웨이퍼로 확장할 수도 있다는 점을 인식하기 바란다.

도 1은 마스크 처리용으로 구성되지 않은 일 실시예에 따른 멀티 웨이퍼 캐리어를 도시한다. 즉, 태양 전지의 제조시, 처리 단계들 중 일부에서는 웨이퍼들의 마스킹을 필요로 하지 않는다. 이러한 경우에, 도 1의 캐리어를 사용할 수 있다. 듀얼 마스크 장치를 구현하는 캐리어를 나머지 도면들을 참조하여 설명한다. 따라서, 다양한 실시예들에서, 마스킹을 필요로 하지 않는 처리 단계들은 도 1의 캐리어를 사용하여 수행되는 한편, 마스킹을 필요로 하는 처리 단계들은 나머지 도면들에 도시한 캐리어 등의 캐리어를 사용하여 수행된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 멀티 웨이퍼 캐리어의 구성은 다소 간단하며 저가이다. 도 1에서는, 캐리어가 세 개의 웨이퍼를 이송하도록 구성된 것으로 도시되어 있지만, 다른 개수의 웨이퍼를 위해 캐리어를 구성할 수 있다는 점을 인식하기 바란다. 또한, 여러 캐리어들을 동시에 수용하고 이에 따라 다수의 캐리어들 상의 다수의 웨이퍼들을 동시에 처리하도록 각 처리 챔버가 구성될 수도 있다는 점을 인식하기 바란다.

도 1의 캐리어(100)는, 예를 들어, 세라믹 프라임 또는 세라믹 바들(ceramic bars, 110)에 의해 지지되는 알루미늄 질화물로 된 서셉터(105)를 형성하는 간단한 판으로 구성된다. 세라믹 프레임(110)은 서셉터(105)를 챔버의 나머지 부분들로부터 열적으로 분리하는 것을 개선한다. 각 웨이퍼(120) 아래에 하나의 리프터 판(115)을 설치하여, 웨이퍼가 서셉터(105)로부터 분리되어 들어 올려질 수 있다. 캐리어를 시스템 전체에 걸쳐 이송할 수 있도록 프레임(110)의 각 면 상에 이송 레일(125)을 설치한다.

웨이퍼 처리시 마스크를 사용할 필요가 있는 경우, 마스크들을 각 웨이퍼 위에 개별적으로 배치할 수도 있고, 또는 세 개의 웨이퍼 모두를 동시에 커버하도록 하나의 마스크를 형성할 수도 있다. 마스크는 예를 들어 자석들을 사용하여 제 위치에서 유지될 수 있다. 그러나, 정밀한 처리를 위해, 마스크는 매우 얇게 형성되어야 하며, 결국 처리 동안 열적 음력으로 인해 변형될 수 있다. 또한, 얇은 마스크는 성막물들을 빠르게 모을 수 있고, 성막물들은 마스크의 정확한 배치와 마스킹에 간섭할 수 있다. 따라서, 후술하는 실시예들에 따른 듀얼 마스크 장치를 사용하는 것이 유리하다.

도 2a 내지 도 2e는 다양한 실시예들에 따른 듀얼 마스크용 멀티 웨이퍼 캐리어를 도시한다. 도 2a는 듀얼 마스크 장치를 갖는 멀티 웨이퍼 캐리어를 도시하며, 여기서 마스크 장치는 내측 마스크가 웨이퍼와 밀접하게 물리적으로 접하도록 하측 위치에 있고, 도 2b는 듀얼 마스크 장치를 갖는 멀티 웨이퍼 캐리어를 도시하며, 여기서 마스크 장치는 상승 위치에 있어서 웨이퍼 교체가 가능하고, 도 2c는 듀얼 마스크 장치를 갖는 멀티 웨이퍼 캐리어를 도시하고, 여기서 웨이퍼 리프터는 웨이퍼 로딩/언로딩을 위해 포함되어 있으며, 도 2d는 듀얼 마스크 장치를 갖는 멀티 웨이퍼 캐리어의 부분 단면도를 도시하며, 여기서 마스크 장치와 웨이퍼 리프터는 상승 위치에 있고, 도 2e는 듀얼 마스크 장치를 갖는 멀티 웨이퍼 캐리어의 부분 단면도를 도시하며, 여기서 마스크 장치와 웨이퍼 리프터는 하측 위치에 있다.

도 2a를 참조해 보면, 캐리어 지지부(200)라고도 하는 멀티 웨이퍼 캐리어는, 세 개의 개별적인 싱글 웨이퍼 캐리어 또는 서셉터(105)를 구비하며, 이들은 예를 들어 세라믹으로 형성된 서셉터 프레임 또는 바(110)에 의해 지지된다. 각 싱글 웨이퍼 캐리어(105)는 듀얼 마스크 장치와 함께 싱글 웨이퍼를 유지하도록 구성된다. 도 2a에서, 듀얼 마스크 장치는 하측 위치에 있지만, 웨이퍼가 어느 캐리어에도 있지 않아서, 캐리어들의 구성이 노출되어 있다. 도 2b에서, 듀얼 마스크 장치는 리프트 위치에 있는 것으로 도시되어 있으며, 여기서도 웨이퍼는 어느 캐리어에도 있지 않다. 도 2a 내지 도 2e의 실시예에서, 리프터(215)는 듀얼 마스크 리프터(215)를 제거하고 듀얼 마스크 장치를 수동으로 들어 올릴 수도 있다. 도 1에서와 같이, 프레임(210)의 각 면 상에 이송 레일(225)을 설치하여 시스템 전체에 걸쳐 캐리어(200)를 이송할 수 있게 한다.

싱글 웨이퍼 캐리어들(205)의 각각은, 상승된 프레임의 주연부에 의해 현수되는 웨이퍼를 지지하도록 오목부(235)가 있는 상승된 프레임(232)을 갖는 베이스(230)(도 2b에서 볼 수 있음)를 구비한다. 프레임(232)을 갖는 베이스(230)는 현수된 웨이퍼 아래에 포켓(240)을 형성하고, 이는 파손된 웨이퍼 조각들을 캡처하는 데 유익하다. 일부 실시예들에서, 프레임(232)은 베이스(230)로부터 분리 가능하다. 외측 마스크(245)는, 프레임(232) 상에 장착되도록 구성되어, 프레임(232)을 커버하고 내측 마스크의 주연부를 커버하지만, 웨이퍼에 대응하는 내측 마스크의 중심 부분을 노출한다. 이는 도 4의 실시예에서 단면도로 예시되어 있다.

도 4에서, 베이스 또는 서셉터(405)는 오목부(432)가 있는 상승된 프레임(430)을 구비하고, 이는 상승된 프레임의 주연부에서 웨이퍼(420)를 지지한다. 프레임(430)을 갖는 베이스(405)는 포켓(440)을 형성하고, 웨이퍼가 포켓 위에 현수된다. 일련의 자석들(434)은, 웨이퍼(420)의 주연부를 둘러싸도록 상승된 프레임(430) 내부에 위치한다. 일부 실시예들에서, 특히 고온 동작을 위해, 자석들(434)은 사마리움 코발트(SmCo)로 형성될 수 있다. 내측 마스크(450)는, 상승된 프레임(430)과 웨이퍼(420) 위에 위치하며, 웨이퍼와 물리적으로 접하도록 자석들(434)에 의해 제 위치에서 유지된다. 외측 마스크(445)는 내측 마스크(450) 위에 배치되며 내측 마스크와 물리적으로 접하며, 이때, 외측 마스크는 웨이퍼에 공정을 적용하도록 설계된 내측 마스크의 영역을 제외하고는 내측 마스크(450)의 주연부를 커버한다. 외측 마스크(245)의 일례가 도 3에 도시되어 있으며, 이 예에서는, 알루미늄의 접힌 시트로 형성되며, 여기서, 이 예는 에지 션트 분리 처리를 위한 것이므로, 내측 마스크는 작은 주연 에지(452)를 제외하고는 외측 마스크에 의해 커버된다. 에지 션트 분리를 위한 내측 마스크의 일례는 도 5에 도시되어 있으며, 이는 웨이퍼의 크기보다 약간 작다는 점, 예를 들어, 1 내지 2mm 작다는 점을 제외하고는 기본적으로 웨이퍼의 크기와 형상인 크기와 형상의 애퍼처를 갖는 평평한 금속 시트이다. 도 4의 실시예에서, 마스크 프레임(436)은 캐리어로부터 떨어져 내측 마스크와 외측 마스크를 들어 올리고 지지할 수 있도록 설치된다. 이러한 구성에서, 외측 마스크는 마스크 프레임(436)과 내측 마스크(450) 사이에 협지된다.

도 4a는, 예를 들어, 웨이퍼의 후면 상에 컨택트 패턴을 형성하는 데 사용될 수 있는 다른 일 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, 서셉터는 전체 면 상의 웨이퍼를 지지하기 위한 상부 플랫폼을 형성한다. 자석들(434)은 서셉터의 상면 아래의 서셉터의 전체 영역에 걸쳐 임베딩된다. 내측 마스크(450)는 웨이퍼(420)의 전체 표면을 커버하며, 컨택트 설계에 따른 복수의 홀을 갖는다.

다시 도 2a 내지 도 2e를 참조해 보면, 리프터(215)는 내측 마스크와 함께 외측 마스크를 들어 올리는 데 사용될 수 있다. 또한, 웨이퍼 리프터(252)는, 웨이퍼를 프레임(230)으로부터 떨어져 들어 올리는 데 사용될 수 있고, 이에 따라, 로봇 팔을 사용하에 웨이퍼를 처리할 새로운 웨이퍼로 교체할 수 있다. 그러나, 대신에 리프터(215, 252)를 제거하고 마스크를 들어 올리고 웨이퍼를 교체하는 동작을 수동으로 행할 수도 있다.

도 4를 참조하여 전술한 실시예들에서, 캐리어는 캐리어의 주연 에지 상에서 웨이퍼를 지지하고, 이때, 웨이퍼는 현수되어 있다. 웨이퍼 아래에 형성된 포켓은 파손된 웨이퍼 조각들을 트랩핑하고 성막된 물질의 랩어라운드(wraparound)를 방지한다. 반면에, 도 4a의 실시예에서, 웨이퍼는 전체 표면에 걸쳐 지지된다. 마스크 조립체는, 스퍼터링 또는 처리의 다른 형태를 위해 제 위치에서 하강되고, 웨이퍼의 로딩과 언로딩을 위해 수동으로 또는 기계적으로 들어 올려진다. 캐리어 상의 일련의 자석들은 내측 마스크를 제 위치에 고정하고 웨이퍼와 밀접하는 것을 보조한다. 반복 사용 후, 외측 마스크와 내측 마스크를 교체할 수 있는 한편, 캐리어 조립체의 나머지를 재사용할 수 있다. 마스크 조립체 사이드 바라고도 하는 프레임(210)은 알루미나 또는 티타늄 등의 낮은 열 팽창 물질로 형성될 수 있다.

전술한 실시예들에 따르면, 내측 마스크는 갭 없이 기판과의 밀접한 접촉을 확립한다. 외측 마스크는 내측 마스크, 캐리어, 및 프레임을 성막 물질로부터 보호한다. 예시한 실시예들에서, 외측 및 내측 마스크 개구들은 에지 션트 분리 공정 동안 단결정 태양 전지에 적용하는 데 적합한 의사 정사각형으로 되어 있다. 다른 공정들 동안, 내측 마스크는 소정의 애퍼처 구성을 갖는 한편, 외측 마스크는 의사 정사각형 애퍼처를 갖는다. 의사 정사각형은, 웨이퍼가 절단된 원형 잉곳에 따라 모서리들이 절단된 정사각형이다. 물론, 다결정 정사각형 웨이퍼들을 사용하는 경우, 외측 및 내측 마스크 개구들도 정사각형일 것이다.

도 6은 웨이퍼 캐리어(605)의 일 실시예를 도시한다. 웨이퍼는 오목부(632) 상에서 주연부에 배치된다. 파선으로 도시되어 있는 자석들(634)은 웨이퍼 전체 둘레에 있어서 캐리어 내에 설치된다. 정렬 핀들(660)은 외측 마스크를 캐리어(605)에 정렬하는 데 사용된다. 외측 마스크의 일 실시예는 아래 측에서 본 도 7로 도시되어 있다. 외측 마스크(745)는 캐리어(605)의 정렬 핀(660)에 대응하는 정렬 홀 또는 오목부(762)를 갖는다.

도 8은 외측 및 내측 마스크들을 유지하고 이러한 마스크들을 서셉터에 고정하는 데 사용되는 상부 프레임(836)의 일 실시예를 도시한다. 상부 프레임(836)은, 예를 들어, 두 개의 횡단 바(864)에 의해 함께 유지되는 두 개의 길이방향 바(862)에 의해 제조될 수 있다. 외측 마스크는 포켓(866) 내에 유지된다. 정렬 홀들(868)은 상부 프레임을 서셉터에 정렬하도록 설치된다.

도 9는, 예를 들어, 웨이퍼 상에 복수의 컨택트를 제조하도록 설계된 홀 패턴을 갖는 내측 마스크의 일례를 도시한다. 이러한 내측 마스크는 도 10에 도시한 서셉터와 함께 사용될 수 있고, 자석들(1034)은 웨이퍼의 표면 아래의 전체 영역에 걸쳐 분포된다. 자석들은 극성을 교대로 하여 배향된다. 본 실시예에서는, 서셉터 내에 상승된 프레임을 가질 필요는 없지만, 대신에, 도 103의 예에서 도시한 바와 같이, 서셉터가 평평한 플랫폼의 형태일 수도 있다.

도 10a는 정전 처크(ESC; 1080)의 형태로 된 서셉터(1005)의 일 실시예를 도시한다. 본 실시예에서, ESC(1080)의 상부는 평평한 영역이며, 파손된 기판 조각들을 잡기 위한 상승된 프레임과 포켓을 갖지 않는다. 또한, 본 실시예에서, 스프링 로딩된 정렬 핀들(1082)은 기판(120)의 정확한 정렬이 가능하도록 설치된다. 마스크가 기판 위로 배치되면, 정렬 핀들(1082)을 기판 상에 평평하게 놓도록 압축한다. 정렬 핀들은 양측에만 설치되는데, 하나의 핀이 일측에 설치되고 두 개의 핀이 그 일측에 대하여 90도 배향된 타측에 설치된다. 이어서, 기판을 이러한 핀들에 대하여 가압하여 기판을 정렬할 수 있다.

전술한 실시예들로부터 이해할 수 있듯이, 내측 자기 마스크는 유연하도록 얇아야 하며, 기판 면을 따른다. 기판 홀더는, 내측 마스크를 기판과 접촉 상태로 유지하도록 자석들이 기판 아래에 임베딩되어 있는 한, 프레임, 정전 처크, 평평한 판 등일 수 있다. 자석들은 에지 분리를 위해 웨이퍼의 외측 에지만을 마스킹하는 것 등의 개방 영역 마스크를 위한 마스크 개구를 따라 존재한다. 기판의 표면 위로 홀들을 갖는 마스크를 위해, 자석들은 마스크의 전체 영역에 걸쳐 마스크 아래에서 어레이로 배치된다. 듀얼 마스크 장치는 성막, 임플란테이션, RIE 처리 등의 다양한 공정들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 터치 패널은 ITO의 블랭킷 성막과 마스크를 통해 ITO를 패터닝하기 위한 후속하는 RIE 공정에 의해 제조될 수 있다.

본 발명을 특정 단계들과 특정 물질들의 예시적인 실시예들로 설명하였지만, 이러한 특정한 예들의 변형을 행하고 있고 및/또는 사용할 수 있으며, 이러한 구조와 방법은, 청구범위에 의해 규정되는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 행해질 수 있는 개량을 용이하게 하는 것에 관한 동작들의 설명 및 예시하고 설명하는 프랙티스에 의해 주어지는 이해를 따른다는 점을 통상의 기술자라면 이해해야 한다.

Claims (28)

1. 반도체 웨이퍼를 마스킹하기 위한 이중 마스킹 시스템(two part system)으로서,
   웨이퍼의 정확한 정렬이 가능하도록 스프링 로딩된 정렬 핀들을 가지며, 웨어퍼를 지지하기 위한 처크;
   웨이퍼에 전달될 소망 패턴에 따라 절단된 적어도 하나의 애퍼처가 내부에 있는 평평한 금속 시트로 이루어지고, 상기 웨이퍼 상에 배치되면 상기 웨이퍼의 부분들을 커버하는, 내측 마스크; 및
   상기 내측 마스크 위에 배치되며 상기 내측 마스크를 마스킹하도록 구성된 외측 마스크를 포함하고,
   상기 외측 마스크는, 상기 내측 마스크의 주연 바깥 에지(peripheral edge)를 커버하도록 설계된 크기로 절단된 개구를 갖고, 상기 내측 마스크는 안쪽 주연 에지를 제외하면 상기 외측 마스크에 의해 커버되며, 상기 외측 마스크는 상기 내측 마스크의 두께보다 큰 두께를 갖고,
   상기 마스크들은 기판 위로 배치되면 정렬 핀들을 압축하는, 이중 마스킹 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 내측 마스크의 애퍼처는 상기 웨이퍼의 주연 에지만을 커버하도록 설계된, 이중 마스킹 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 내측 마스크는 상기 웨이퍼의 일면 위로 반복 설계를 생성하도록 설계된 복수의 애퍼처를 포함하는, 이중 마스킹 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 내측 마스크는 자성 물질로 형성된, 이중 마스킹 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 내측 마스크의 두께는 0.001인치 내지 0.003인치인, 이중 마스킹 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 외측 마스크는 자성 물질로 형성된, 이중 마스킹 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 외측 마스크는 알루미늄으로 형성된, 이중 마스킹 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 내측 마스크는 강철로 형성된, 이중 마스킹 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 내측 마스크와 상기 외측 마스크를 지지하도록 구성된 마스크 프레임을 더 포함하고, 상기 외측 마스크가 상기 마스크 프레임과 상기 내측 마스크 사이에 협지된, 이중 마스킹 시스템.
10. 처리 동안 웨이퍼를 지지하기 위한 장치로서,
    웨이퍼를 지지하기 위한 플랫폼을 갖고, 웨이퍼의 정확한 정렬이 가능하도록 스프링 로딩된 정렬 핀들을 갖는 웨이퍼 캐리어;
    상기 웨이퍼 위에 배치되도록 구성되고, 상기 웨이퍼의 부분들을 마스킹하고 상기 웨이퍼의 나머지 부분들을 노출하는 개구 패턴을 갖는 내측 마스크; 및
    상기 내측 마스크 위에 상기 캐리어에 걸쳐 배치되도록 구성되고, 상기 내측 마스크를 부분적으로 커버하도록 구성된 개구를 갖는 외측 마스크를 포함하되,
    상기 내측 마스크는 안쪽 주연 에지를 제외하면 상기 외측 마스크에 의해 커버되고,
    상기 마스크들은 기판 위로 배치되면 정렬 핀들을 압축하는, 웨이퍼 지지 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 내측 마스크는 상기 웨이퍼의 주연 에지보다 작은 크기로 절단된 개구를 갖는 평평한 금속 시트로 이루어지고, 이에 따라 상기 내측 마스크가 상기 웨이퍼 상에 배치되면 상기 내측 마스크가 상기 웨이퍼의 주연 에지를 커버하는, 웨이퍼 지지 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 내측 마스크는 강철로 형성된, 웨이퍼 지지 장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 내측 마스크의 두께는 0.001인치 내지 0,003인치인, 웨이퍼 지지 장치.
14. 제10항에 있어서, 상기 캐리어 내에 임베딩되고 상기 내측 마스크가 상기 웨이퍼와 접하게끔 상기 내측 마스크를 당기도록 구성된 복수의 자석을 더 포함하는, 웨이퍼 지지 장치.
15. 제14항에 있어서, 상기 외측 마스크는 상기 자석들로부터의 자계를 션트(shunt)하고 상기 외측 마스크와 상기 내측 마스크의 접촉을 유지하도록 자성 물질로 형성된, 웨이퍼 지지 장치.
16. 제10항에 있어서, 상기 외측 마스크는, 알루미늄으로 형성되고, 상기 내측 마스크 위에 물리적으로 접하면서 안착되는, 웨이퍼 지지 장치.
17. 제10항에 있어서, 복수의 웨이퍼 캐리어를 동시에 지지하도록 구성된 캐리어 지지부를 더 포함하고, 상기 복수의 웨이퍼 캐리어의 각각은 대응하는 내측 마스크 조립체와 외측 마스크 조립체를 갖는, 웨이퍼 지지 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 캐리어 지지부는 상기 복수의 웨이퍼 캐리어를 유지하는 세라믹 바(ceramic bars)를 포함하는, 웨이퍼 지지 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 캐리어 지지부는 상기 웨이퍼 캐리어들을 처리 시스템을 통해 이송하도록 구성된 레일을 더 포함하는, 웨이퍼 지지 장치.
20. 제17항에 있어서, 상기 캐리어 지지부는 상기 웨이퍼 캐리어로부터 분리되게끔 상기 외측 마스크와 상기 내측 마스크를 들어 올리도록(lift) 구성된 마스크 리프터를 더 포함하는, 웨이퍼 지지 장치.
21. 제17항에 있어서, 상기 캐리어 지지부는 상기 웨이퍼 캐리어들로부터 분리되게끔 웨이퍼들을 들어 올리도록 구성된 웨이퍼 리프트 핀을 더 포함하는, 웨이퍼 지지 장치.
22. 제10항에 있어서, 상기 외측 마스크와 상기 내측 마스크는, 웨이퍼들의 쉽고도 빠른 로딩과 언로딩이 가능하게끔 자력에 의해서만 상기 캐리어에 유지되도록 구성된, 웨이퍼 지지 장치.
23. 제10항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 웨이퍼 아래의 포켓을 규정하는 오목부가 있는 상승된 프레임(raised frame)을 갖는 서셉터를 포함하고, 상기 웨이퍼는 상기 오목부 상에 안착되는 상기 웨이퍼의 주연부에 의해 상기 포켓 위에서 현수되는, 웨이퍼 지지 장치.
24. 제10항에 있어서, 상기 캐리어는 정렬 핀을 포함하고, 상기 외측 마스크는 대응하는 정렬 오목부를 갖는, 웨이퍼 지지 장치.
25. 제10항에 있어서, 상기 외측 마스크는 알루미늄의 접힌 시트를 포함하는, 웨이퍼 지지 장치.
26. 제14항에 있어서, 상기 복수의 자석은 사마리움 코발트로 형성된, 웨이퍼 지지 장치.
27. 제10항에 있어서, 상기 내측 마스크와 상기 외측 마스크를 지지하도록 구성된 마스크 프레임을 더 포함하고, 상기 외측 마스크는 상기 마스크 프레임과 상기 내측 마스크 사이에 협지된, 웨이퍼 지지 장치.
28. 제14항에 있어서, 상기 자석들은 프레임 주위로 N-S-N-S-N을 완전하게 교번하는, 웨이퍼 지지 장치.

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