イオン注入装置およびイオン注入方法
【課題】ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を低下させずに、大型のガラス基板全面へのイオン注入を実現する。
【解決手段】
イオン注入処理がなされる処理室（２１）内で、ガラス基板（２５）の搬送方向と略直交する方向にて、ガラス基板（２５）よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビーム（３、１３）を発生させる複数のイオンビーム供給装置（１、１１）と、ガラス基板（２５）へのイオン注入量に応じて、複数のイオンビーム供給装置（１、１１）の運転状態を切り替える制御装置（３２）と、を備えたイオン注入装置（ＩＭ１）。
【解決手段】
イオン注入処理がなされる処理室（２１）内で、ガラス基板（２５）の搬送方向と略直交する方向にて、ガラス基板（２５）よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビーム（３、１３）を発生させる複数のイオンビーム供給装置（１、１１）と、ガラス基板（２５）へのイオン注入量に応じて、複数のイオンビーム供給装置（１、１１）の運転状態を切り替える制御装置（３２）と、を備えたイオン注入装置（ＩＭ１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数本のリボン状のイオンビームを用いて、ガラス基板上での各イオンビームによる照射領域を重ね合わせ、ガラス基板全面に対して所望のイオン注入を行うイオン注入装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビに代表される液晶製品の大型化が著しい。半導体製造工程においては、１つの処理工程でより多くの液晶パネルを処理する為に、ガラス基板の寸法を大きくし、大型のガラス基板から液晶パネルを多面取りしようという試みがなされている。半導体製造装置のイオン注入装置についても、このような大型のガラス基板への対応が求められている。
【０００３】
このような要望に対応すべく、これまでに特許文献１に記載のイオン注入装置が開発されてきた。
【０００４】
特許文献１には、イオン源から一平面で発散するイオンビームを引出して、引出されたイオンビームを４重極デバイスを用いて、当該平面内でガラス基板の一辺よりも大きな寸法を有する略平行なリボン状のイオンビームとなるように平行調整し、平行調整されたイオンビームの長辺方向と略直交する方向にガラス基板を搬送させることで、ガラス基板の全面に対してのイオン注入を実現するイオン注入装置が開示されている。
【０００５】
このイオン注入装置では、ガラス基板の大型化に対応すべく、イオンビームを略平行にする為の４重極デバイスがイオンビームの進行方向に沿って、移動可能となるように構成されている。
【０００６】
具体的には、ガラス基板の寸法が大きくなった場合、特許文献１に記載のイオン注入装置では、４重極デバイスをガラス基板側に移動させ、ガラス基板に照射されるイオンビームの寸法を大きくすることが出来る。
【０００７】
一方で、特許文献１の技術から発展して、４重極デバイスは移動可能な構成でなくても良いことが考えられる。つまり、４重極デバイスは固定されていても良い。イオン源から引き出されたイオンビームを、イオン源からガラス基板までの間のどの位置で平行化するのかで、最終的にガラス基板へ照射されるイオンビームの寸法が決定されるので、ガラス基板の寸法に応じて、適宜、４重極デバイスの固定位置を調整することで、ガラス基板の寸法が大きくなったとしてもその全面にイオンビームを照射することが可能となる。
【０００８】
しかしながら、これらの従来技術を用いて大型のガラス基板へのイオン注入が実現出来たとしても、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を考えた場合、このようなイオン注入装置ではガラス基板の大型化に十分に対応出来ているとは言えない。
【０００９】
ガラス基板に注入されるドーズ量（イオンの注入量）はガラス基板上に製造される半導体素子の特性に依存している。つまり、ある素子を製造する場合は低いドーズ量が要求されるが、別の素子を製造する場合には高いドーズ量が要求される場合がある。その為、低いドーズ量から高いドーズ量に至るまでのイオン注入が１台のイオン注入装置で実現されなければならない。
【００１０】
特許文献１に記載の従来用いられてきたイオン注入装置では、ガラス基板が大型になった場合、それに応じてイオンビームの寸法が大きくなる。イオンビームの電流密度を考えた場合、イオンビームの寸法が大きくなった分、ガラス基板に照射されるイオンビームの電流密度は低くなってしまう。
【００１１】
ガラス基板に注入されるドーズ量に着目した場合、ガラス基板の全面に対して所定のドーズ量を達成させるには、イオンビームの電流密度が低くなってしまった分、イオンビームをガラス基板が横切る回数を増やさなければならない。その分、イオン注入に係る処理時間が余計にかかってしまうことになる。
【００１２】
特に、注入されるべきドーズ量が高い場合、ガラス基板の全面に所定のドーズ量が達成されるまでにかなりの時間を要することになる。
【００１３】
このような理由から、特許文献１に記載のイオン注入装置では、大型のガラス基板に対するイオン注入処理が実現出来るものの、イオン注入処理に時間を要することになるので、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性の低下を招いてしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−１３９９９６号公報（段落００２２−００２３、段落００３３、図１、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を低下させずに、大型のガラス基板全面へのイオン注入処理を実現することを主たる所期課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
すなわち本発明に係るイオン注入装置は、イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置と、前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替える制御装置と、を備えていることを特徴としている。
【００１７】
このようなものであれば、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を低下させずに、大型のガラス基板全面へのイオン注入処理を実現することが可能となる。
【００１８】
また、前記処理室内には、各イオンビーム供給装置によるイオンビーム照射領域を仕切る為の仕切り部材が設けられていることが望ましい。
【００１９】
このような構成にすれば、イオンビームが照射されることによってガラス基板から放出されるガスに対して、イオンビーム供給装置毎に対策することが出来るので、複数のイオンビーム供給装置を有するイオン注入装置の設計自由度が向上する。
【００２０】
さらに、前記イオンビーム供給装置は２台であって、各装置に設けられたイオンビームの輸送経路は各装置の境界面に関して、面対称となるような関係であることが望ましい。
【００２１】
このような構成にすれば、各イオンビーム供給装置から射出されるイオンビーム間の距離を短くすることが出来る。イオンビーム間の距離を短くすることが出来れば、イオン注入処理に係るガラス基板の搬送距離が短くて済む。その為、ガラス基板全面にイオン注入されるまでの注入時間が短くて済む。
【００２２】
そのうえ、本発明に係るイオン注入方法は、イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置を用いて、前記ガラス基板全面へのイオン注入を実施するイオン注入方法において、前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
このように構成した本発明によれば、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を低下させずに、大型のガラス基板全面へのイオン注入処理を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係るイオン注入装置を示す平面図である。
【図２】図１をＺ方向から見た場合の平面図である。
【図３】図１に記載のイオン注入装置に設けられた処理室内部の様態を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例に係るイオン注入装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には本発明で用いられるイオン注入装置の一実施例が、図２には図１をＺ方向から見た場合の平面図が示されている。これらの図を元に、本発明で用いられるイオン注入装置の一実施例を説明する。
【００２６】
なお、本発明を通して各図面に示されるＸ、Ｙ、Ｚの方向は共通しており、Ｘ方向はガラス基板に照射されるリボン状のイオンビームの進行方向を、Ｙ方向はリボン状のイオンビームの長辺方向を、Ｚ方向はＸ方向とＹ方向とに直交する方向を、それぞれ示している。また、本発明にいうリボン状のイオンビームとは、イオンビームの進行方向に直交する平面内において、その断面が略長方形状を成すイオンビームのことを言う。
【００２７】
図１に示されるイオン注入装置ＩＭ１は破線で描かれた２つのイオンビーム供給装置１、１１を含んでいる。これらのイオンビーム供給装置１、１１を構成するイオン源等の部材は同一のものを用いてもいいし、異ならせてもよい。なお、この実施例では、説明を簡略化させる為、両イオンビーム供給装置１、１１を構成する部材は同一のものとしている。
【００２８】
イオンビーム供給装置１では、イオン源２より図示されない引出し電極を介してイオンビーム３が引出される。このイオンビーム３は図２から理解できるようにＸＹ平面において発散している。引出されたリボン状のイオンビーム３は質量分析マグネット４に入射する。
【００２９】
質量分析マグネット４はイオン源２から引出されたリボン状のイオンビーム３に含まれる様々なイオンのうち、所定のイオンのみをガラス基板２５に照射させる為に用いられている。具体的には、イオン毎の質量数の違いを利用して、質量分析マグネット４によって偏向されるイオンの偏向角度に違いをもたせている。
【００３０】
そして、所定のイオンのみが質量分析マグネット４の下流に設けられた分析スリット５を通過できるように、質量分析マグネット４で発生する磁場の調整が行われている。
【００３１】
分析スリット５を通過したリボン状のイオンビーム３はビーム平行化器６に入射する。このビーム平行化器６は少なくとも一平面で発散するリボン状のイオンビーム３をその平面内で平行に整形する機能を有している。図２を参酌するとその様子が見て取れる。つまり、ビーム平行化器によって、ＸＹ平面内で発散しているリボン状のイオンビーム３がＸ方向に対して略平行となるように整形される。ここで言う略平行とは、完全にＸ方向に平行とするのではない。ガラス基板上に製造される半導体素子の特性にもよるが、３〜５°程度、Ｘ方向からずれていても構わないという意味である。なお、このビーム平行化器６の例としては、従来から用いられているような磁場や電場を利用したものを用いれば良い。あるいは、イオンビームを平行に整形するだけでなく、イオンビームの長辺方向におけるビーム電流密度分布を均一に調整できるような機能を有するようなものを用いても良い。
【００３２】
ビーム平行化器６を通過したイオンビーム３は、処理室２１内へ導入される。この際、図２を参酌すると理解できるように、処理室２１内へ導入されたイオンビーム３の長辺方向（Ｙ方向）における寸法は、ガラス基板２５の寸法よりも大きな寸法を有している。なお、処理室２１は真空雰囲気に保たれている。この図１では、処理室２１のイオンビーム供給装置側の壁は、イオンビーム供給装置１、１１の壁面との関係で、見え易くする為に省略されているが、処理室２１のイオンビーム供給装置側の壁は、実際には設けられている。さらに、当然ながらこれらの壁面には、リボン状のイオンビーム３や後述するリボン状のイオンビーム１３が通過出来るように開口が設けられている。
【００３３】
一方、イオンビーム供給装置１１でもイオンビーム供給装置１と同様に、イオン源１２から引出されたリボン状のイオンビーム１３は、質量分析マグネット１４と分析スリット１５により所定イオンの抽出がなされ、ビーム平行化器１６によりリボン状のイオンビームが発散する一平面内で平行調整されて、処理室２１に導入される。
【００３４】
ガラス基板２５は大気側から入口側真空予備室２２に搬入される。この搬入に関しては、従来用いられてきたような搬送ロボットを用いても構わないし、人手により搬入するようにしても良い。より詳述すると、まず、入口側真空予備室２２の大気側に設けられたゲートバルブ２４を開いておく。この時、入口側真空予備室２２の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４は閉まっている。このタイミングで大気側から入口側真空予備室２２内にガラス基板２５の搬入が行われる。
【００３５】
ガラス基板２５の入口側真空予備室２２内への搬入が終了すると、入口側真空予備室２２の大気側に設けられたゲートバルブ２４が閉められる。この搬入と同時にあるいは搬入後に、ガラス基板２５はそれを保持するホルダー２６上に支持される。その後、入口側真空予備室２２内部を密閉状態にした上で、図示されないポンプにより室内を真空状態とする為に真空引きが行われる。
【００３６】
入口側真空予備室２１内が真空引きされて処理室２１と同程度の真空度となった後、入口側真空予備室２１の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４が開けられる。そして、ガラス基板２５はホルダー２６により支持された状態で、図示されない搬送機構によりＺ方向沿って処理室２１内に搬送される。
【００３７】
処理室２１内に搬送されたガラス基板２５は、処理室２１内をＺ方向に沿って、イオンビーム供給装置１、１１からのリボン状のイオンビーム３、１３を横切るように搬送される。
【００３８】
その後、出口側真空予備室２３の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４を介して、出口側真空予備室２３内へ搬入される。この際、出口側真空予備室２３での真空度は予め処理室２１と同程度の真空度となるように図示されないポンプによって真空引きされている。この場合、出口側真空予備室２３の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４はガラス基板２５の搬入に備え、予め開けられている。
【００３９】
出口側真空予備室２３内へのガラス基板２５の搬入が終了した後、出口側真空予備室２３の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４が閉じられて、出口側真空予備室２３の室内が図示しないポンプによって大気中の雰囲気となるように排気される。
【００４０】
排気が終了した後、出口側真空予備室２３の大気側に設けられたゲートバルブ２４が開けられて、そこを介してガラス基板２５が大気側に搬送される。このようにして、ガラス基板２５へのイオン注入処理が施される。
【００４１】
なお、上記したイオン注入処理において、入口側真空予備室２２と出口側真空予備室２３との間で、複数回、Ｚ方向に沿って往復搬送させた後に、出口側真空予備室２３側へ搬送させるような構成にしても良い。
【００４２】
次に、複数のイオンビーム供給装置１、１１の具体的な使用方法についての例を説明する。
【００４３】
まず、図１に示されるユーザーインターフェース３３を介して、イオン注入装置に注入条件が設定される。この注入条件には、ドーズ量が含まれている。設定された注入条件は図示されない電気通信回線等を通して制御装置３２へ送信される。
【００４４】
その後、制御装置３２は、イオンビーム供給装置１の運転を制御する制御装置３０とイオンビーム供給装置１１の運転を制御する制御装置３１とに、注入条件で設定されたドーズ量に応じて指令信号を送信する。
【００４５】
例えば、イオンビーム供給装置１、１１で注入可能なドーズ量の上限値が２×１０１５ions／cm２であったとする。そして、注入条件としてユーザーインターフェース３３に入力されたドーズ量が３×１０１５ions／cm２である場合には、各イオンビーム供給装置に対して１．５×１０１５ions／cm２での注入を行うように制御装置３２から制御装置３０、３１へ指令信号が送られる。
【００４６】
一方、ユーザーインターフェース３３に入力されたドーズ量が１×１０１５ions／cm２である場合には、１台のイオンビーム供給装置で処理できる注入量である為、いずれかのイオンビーム供給装置にてイオン注入を実施するように制御装置３２が制御装置３０あるいは制御装置３１に対して指令を出す。
【００４７】
いずれのイオンビーム供給装置を選択するかは、次のような基準を用いて選択するようにしても良い。例えば、イオン注入装置を構成するイオンビーム供給装置を、交互にあるいは順番に、使用する。また、各ビーム供給装置のメンテナンスサイクルを考慮し、前回のメンテナンス時から時間の経過が最も少ない供給装置を優先的に使用するようにする。
【００４８】
このような使い分けをすることで、複数のイオンビーム供給装置の内、一部装置が偏って使用されてしまうことを避けることが出来る。換言すれば、各供給装置の使用頻度を平均化させることが出来るので、各供給装置のメンテナンスサイクルをおおよそ同じタイミングに揃えることが出来うる。メンテナンスサイクルがおおよそ統一されると、複数台の供給装置を用いたイオン注入処理中に、その内の一部の供給装置がメンテナンスに入ってしまうことでイオン注入装置としての注入処理が出来なくなるといった問題が発生しにくくなる。
【００４９】
また、設定ドーズ量が１台のイオンビーム供給装置で対応できる装置スペック内であったとしても、複数台のイオンビーム供給装置を用いてガラス基板へのイオン注入を行うようにしても良い。
【００５０】
例えば、１台の供給装置から供給されるイオンビームで注入可能な設定ドーズ量であっても、供給装置の装置スペックの上限値に対して設定ドーズ量が８割〜９割に相当する場合には複数台に分けた方が良い。イオンビーム供給装置が何らかの原因で装置スペックを下回ると、１台の供給装置での注入が不可能となるからである。その為、安全を考慮し、設定ドーズ量が装置スペックの８割〜９割に相当する場合には、複数台の供給装置でイオン注入を行うようにしておく。このような構成にすれば、注入不良を未然に防止することが出来る。
【００５１】
なお、図１には制御装置３０〜３２として個別の制御装置が挙げられているが、これらの制御装置を１台の制御装置としてまとめておいても良い。
【００５２】
ここではイオンビーム供給装置１、１１で注入可能なドーズ量の上限値を同じにして説明したが、これらの値は異なる値であっても構わない。上限値に差がある場合には、複数のイオンビーム供給装置の中でもっとも低い上限値とユーザーインターフェース３３で設定された設定ドーズ量とを比較すれば良い。そして、比較以降の処理は、先の例（注入可能なドーズ量の上限値が同じ供給装置を複数設けた場合）と同様の処理を行えば良い。
【００５３】
また、ユーザーフェース３５と制御装置３２との間、各制御装置間ならびに制御装置とイオンビーム供給装置を構成する部材との間での通信は、有線でも無線でもいずれを用いても構わない。
【００５４】
さらに、図１の例ではイオンビーム供給装置の台数は２台であるが、これよりも多い場合であっても、装置台数が増えるだけで設定ドーズ量に対する各装置の使用方法には何ら変わりはないので、本発明を適用するにあたり何ら問題は発生しないことは言うまでもない。
【００５５】
一方、処理室２１内には、図１に記載されるような仕切り部材３４を設けておいても良い。この仕切り部材３４は、処理室２１内での各イオンビーム供給装置１、１１から供給されるイオンビーム３、１３の照射領域を隔てる役割を果たす。この仕切り部材３４は必須ではないが、これを設けておくと、処理室２１内部をおおよそ２つに分けることが出来るので、イオン注入処理に係る各部の設計上の制約事項を緩和することが期待出来る。
【００５６】
例えば、図１に示されるようにイオンビーム供給装置１からのイオンビーム３によるガラス基板２５への照射スペースと、イオンビーム供給装置１１からのイオンビーム１３によるガラス基板２５への照射スペースとを、この仕切り部材３４を用いて仕切っておく。
【００５７】
一般に、イオンビームがガラス基板に照射されると、ガラス基板からガスが放出される。大型のガラス基板の一辺よりも大きなイオンビームを取り扱う場合、イオンビーム供給装置内部に設けられたイオンビームの輸送経路（ビームライン）も大型となる。ガラス基板からのガスはこのような大型のビームラインを通じて、イオンビーム供給装置側に流入する危険性がある。
【００５８】
流入したガスがイオンビームと衝突すると、イオンビームが電離して中性粒子となってしまう。中性粒子となった場合、中性粒子には磁場や電場による作用が働かないので、これを偏向させることは出来ない。
【００５９】
図１に開示のイオン注入装置の場合、まずイオンビーム供給装置１によりガラス基板２５にイオンビーム３が照射される。この際、ガラス基板２５からガスが放出されることになるが、放出されたガスがビーム平行化器６へ到達するよりも早く、ガラス基板２５がイオンビーム３を横切ようにしておけば、イオンビーム供給装置１によるガラス基板２５へのイオンビーム照射は問題なく出来るかもしれない。
【００６０】
しかしながら、単にガラス基板の搬送速度を増加させれば問題を解決できるのかというと、そうではない。例えば、次に示す（Ａ）〜（Ｅ）に示す様々な問題を考慮し、ガラス基板の搬送速度やビーム平行化器の設置場所、真空ポンプの排気能力およびその設置場所を適切に設計しなければならない。
【００６１】
（Ａ）ガラス基板２５がホルダー２６から脱落する。ガラス基板２５の搬送速度を増加させると、ガラス基板２５の保持が不安定となり、ホルダー２６から脱落する危険性が生じる。
【００６２】
（Ｂ）ガラス基板全面に所定のドーズ量のイオン注入を行うまでに時間を要する。ガラス基板２５の搬送速度を増加させると、イオンビーム供給装置によるガラス基板への注入量が減少してしまう。こうなると、イオンビーム供給装置からのイオンビームをガラス基板が何度も横切るように、入口側真空予備室と出口側搬送予備室との間を何往復もさせなければならない。その結果、所定のドーズ量に達するまでに時間を要してしまい、イオン注入装置処理能力の低下を招いてしまう。さらに、ガラス基板２５を何度も往復搬送している間に、ガラス基板２５から放出されたガスがビーム平行化器６、１６に到達してしまう。
【００６３】
（Ｃ）イオンビームの寸法が小さくなる。ガラス基板の搬送速度を増加させる代わりに、ビーム平行化器６へのガスの到達時間を遅らせる為に、ビーム平行化器６を出来るだけ処理室２１から遠ざけて配置することが考えられるが、イオンビームを平行化する位置が処理室２１よりも離れた位置にすると、ガラス基板２５に照射されるリボン状のイオンビームの長辺方向における寸法が小さくなり、大型のガラス基板への対応が出来なくなるといった不具合が生じる。
【００６４】
（Ｄ）装置の大型化を招く。（Ｃ）の問題を解決する為に、大きなイオンビームの寸法を確保し、かつ、ビーム平行化器６を処理室２１から遠ざけることが考えられる。具体的には、イオンビーム供給装置１全体を処理室２１から遠ざけること考えられるが、このような構成にすると、イオン注入装置全体の大型化を招いてしまう。クリーンルーム内での装置設置面積には限りがある。イオン注入装置以外の半導体製造装置も配置されているので、イオン注入装置が大型になると、他の装置との兼ね合いからクリーンルーム内への設置が出来ないといった問題が発生してしまう。更に、装置が大型化になると、装置の搬入、搬出に手間がかかることや大型になった分だけ装置価格が高騰する可能性もある。
【００６５】
（Ｅ）真空ポンプの排気能力およびその設置場所に係る制約。ガラス基板２５から放出された処理室２１内のガスを排出する為に、真空ポンプを設けることが考えられる。この際、イオンビーム供給装置１、１１内へのガスの流入を防止する為には、ガスの発生源であるガラス基板２５のイオンビームが照射される面側で、かつ、イオンビーム供給装置１、１１から処理室２１内へ供給されるイオンビームの供給口近傍に真空ポンプを設けておくことが考えられる。しかしながら、イオンビーム供給装置１、１１の装置構成によっては、真空ポンプを配置出来るスペースが限られる。一方、真空ポンプの能力にしてもガラス基板へのイオン注入中に各イオンビーム供給装置へのガスの流入を防止させるだけの排気能力が必要となる。
【００６６】
上記した様々な問題を考慮した上で、イオンビーム供給装置１によるガラス基板２５へのイオンビーム照射時に、イオンビーム供給装置１に設けられたビーム平行化器６にガラス基板２５からのガスが到達しないように、設計上、適切なガラス基板の搬送速度やビーム平行化器の設置場所等が決定されている。
【００６７】
仮に、仕切り部材３４がない場合、前述した（Ａ）〜（Ｅ）までの問題を複数のイオンビーム供給装置の構成を考慮して総合的に解決しなければならない為、設計上の制約事項が厳しいものとなる。端的に言えば、装置設計が難しい。しかしながら、仕切り部材３４を設けることによって、イオンビーム供給装置毎にガラス基板から放出されるガスの問題を取り扱うことができるので、複数のイオンビーム供給装置を有するイオン注入装置を設計する上での設計自由度が向上する。
【００６８】
仕切り部材３４にはイオン注入処理中にガラス基板２５を通過させる為の開口３５が設けられている。図３にはこの仕切り部材３４と、ガラス基板２５を搬送する為の搬送機構の一例が示されている。なお、図３は、図１のイオン注入装置ＩＭ１を構成するイオンビーム供給装置１に対応する処理室２１内の領域にガラス基板２５を配置した時の様子を描いた斜視図であって、図面の簡略化の為、処理室２１の天井壁（Ｙ方向反対側に位置する壁）と処理室２１と入口側真空予備室２２との間に配置されるゲートバルブ２４を省略している。
【００６９】
なお、図３では仕切り部材３４は処理室２１やイオンビーム供給装置１、１１から独立した部材として設けられているが、例えば、処理室２１の一部をその内側領域に延設させるように加工することで、処理室２１内の一部が仕切り部材３４を兼ねるように構成しても良い。
【００７０】
ガラス基板２５を保持するホルダー２６の下面には、図示されない車輪が取り付けられている。一方、レール２９はガラス基板２５の搬送方向であるＺ方向沿って処理室２１および各真空予備室内に延設されている。そして、このレール２９上に図示されない車輪が位置している。
【００７１】
ホルダー２６は、大気側に設けられた複数のモーター２８からの動力を利用して、レール２９上でガラス基板２５の搬送を行っている。具体的には、処理室２１の床面（Ｙ方向に位置する壁面）を通して、モーター３０に連結されたシャフトが処理室２１内へ挿通されている。そして、シャフトの先端（モーター２８と連結している側と反対側）にはローラー２７が取り付けられており、このローラー２７が回転することにより、ホルダー２６のレール２９上での移動が実現される。
【００７２】
処理室２１や各真空予備室での基板搬送については図示しないが、ここで述べた搬送機構と同様のものを各部屋に延設されたレール２９に沿って設けておけば良い。なお、シャフトと処理室２１との床面との間には、図示されてない真空シールがあり、真空と大気とを隔てるとともに、シャフトを回転自在に位置させる役割を果たしている。
【００７３】
図４には本発明のイオン注入装置に係る他の実施形態が示されている。このイオン注入装置ＩＭ２と図１に示されたイオン注入装置ＩＭ１とでは、各イオンビーム供給装置を構成するイオン源等の光学部材の向きが異なる。
【００７４】
具体的には、図４に示されるイオン注入装置ＩＭ２では、各イオンビーム供給装置ビームラインが、各装置の境界に位置するＸＹ平面に関して面対称となるような関係になっている。
【００７５】
このような配置を採用した場合、ガラス基板２５へのイオン注入処理を行うにあたって矢印Ａの方向へガラス基板２５を搬送した場合、ガラス基板２５が両供給装置からのビームを横切るのに基板を搬送させる距離（Ｌ）を短くすることが出来る。搬送距離が短くなると、イオン注入処理にかかる時間の短縮ができるので、単位時間当たりに注入処理されるガラス基板の枚数を増やすことが出来る。
【００７６】
なお、これまでに説明してきた図１〜４に示す実施例ではガラス基板２５の搬送方向をＺ方向としているが、この搬送方向はＺ方向と寸分たがわず同じである必要はない。例えば、装置構成にもよるが、Ｚ方向から３〜５°程度ずれていても構わない。さらに、ガラス基板２５の姿勢について、イオンビームの進行方向と直交するようにガラス基板２５の面がホルダー２６上に支持されているが、ガラス基板２５はＺ軸周りにある角度をもってホルダー２６に支持されていても構わない。
【００７７】
以上、本発明のイオン注入装置に係る実施例を述べてきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７８】
１．第１のイオンビーム供給装置
１１．第２のイオンビーム供給装置
２１．処理室
２５．ガラス基板
３４．仕切り部材
３５．開口
ＩＭ１．イオン注入装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数本のリボン状のイオンビームを用いて、ガラス基板上での各イオンビームによる照射領域を重ね合わせ、ガラス基板全面に対して所望のイオン注入を行うイオン注入装置およびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビに代表される液晶製品の大型化が著しい。半導体製造工程においては、１つの処理工程でより多くの液晶パネルを処理する為に、ガラス基板の寸法を大きくし、大型のガラス基板から液晶パネルを多面取りしようという試みがなされている。半導体製造装置のイオン注入装置についても、このような大型のガラス基板への対応が求められている。
【０００３】
このような要望に対応すべく、これまでに特許文献１に記載のイオン注入装置が開発されてきた。
【０００４】
特許文献１には、イオン源から一平面で発散するイオンビームを引出して、引出されたイオンビームを４重極デバイスを用いて、当該平面内でガラス基板の一辺よりも大きな寸法を有する略平行なリボン状のイオンビームとなるように平行調整し、平行調整されたイオンビームの長辺方向と略直交する方向にガラス基板を搬送させることで、ガラス基板の全面に対してのイオン注入を実現するイオン注入装置が開示されている。
【０００５】
このイオン注入装置では、ガラス基板の大型化に対応すべく、イオンビームを略平行にする為の４重極デバイスがイオンビームの進行方向に沿って、移動可能となるように構成されている。
【０００６】
具体的には、ガラス基板の寸法が大きくなった場合、特許文献１に記載のイオン注入装置では、４重極デバイスをガラス基板側に移動させ、ガラス基板に照射されるイオンビームの寸法を大きくすることが出来る。
【０００７】
一方で、特許文献１の技術から発展して、４重極デバイスは移動可能な構成でなくても良いことが考えられる。つまり、４重極デバイスは固定されていても良い。イオン源から引き出されたイオンビームを、イオン源からガラス基板までの間のどの位置で平行化するのかで、最終的にガラス基板へ照射されるイオンビームの寸法が決定されるので、ガラス基板の寸法に応じて、適宜、４重極デバイスの固定位置を調整することで、ガラス基板の寸法が大きくなったとしてもその全面にイオンビームを照射することが可能となる。
【０００８】
しかしながら、これらの従来技術を用いて大型のガラス基板へのイオン注入が実現出来たとしても、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を考えた場合、このようなイオン注入装置ではガラス基板の大型化に十分に対応出来ているとは言えない。
【０００９】
ガラス基板に注入されるドーズ量（イオンの注入量）はガラス基板上に製造される半導体素子の特性に依存している。つまり、ある素子を製造する場合は低いドーズ量が要求されるが、別の素子を製造する場合には高いドーズ量が要求される場合がある。その為、低いドーズ量から高いドーズ量に至るまでのイオン注入が１台のイオン注入装置で実現されなければならない。
【００１０】
特許文献１に記載の従来用いられてきたイオン注入装置では、ガラス基板が大型になった場合、それに応じてイオンビームの寸法が大きくなる。イオンビームの電流密度を考えた場合、イオンビームの寸法が大きくなった分、ガラス基板に照射されるイオンビームの電流密度は低くなってしまう。
【００１１】
ガラス基板に注入されるドーズ量に着目した場合、ガラス基板の全面に対して所定のドーズ量を達成させるには、イオンビームの電流密度が低くなってしまった分、イオンビームをガラス基板が横切る回数を増やさなければならない。その分、イオン注入に係る処理時間が余計にかかってしまうことになる。
【００１２】
特に、注入されるべきドーズ量が高い場合、ガラス基板の全面に所定のドーズ量が達成されるまでにかなりの時間を要することになる。
【００１３】
このような理由から、特許文献１に記載のイオン注入装置では、大型のガラス基板に対するイオン注入処理が実現出来るものの、イオン注入処理に時間を要することになるので、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性の低下を招いてしまうといった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−１３９９９６号公報（段落００２２−００２３、段落００３３、図１、図６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を低下させずに、大型のガラス基板全面へのイオン注入処理を実現することを主たる所期課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
すなわち本発明に係るイオン注入装置は、イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置と、前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替える制御装置と、を備えていることを特徴としている。
【００１７】
このようなものであれば、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を低下させずに、大型のガラス基板全面へのイオン注入処理を実現することが可能となる。
【００１８】
また、前記処理室内には、各イオンビーム供給装置によるイオンビーム照射領域を仕切る為の仕切り部材が設けられていることが望ましい。
【００１９】
このような構成にすれば、イオンビームが照射されることによってガラス基板から放出されるガスに対して、イオンビーム供給装置毎に対策することが出来るので、複数のイオンビーム供給装置を有するイオン注入装置の設計自由度が向上する。
【００２０】
さらに、前記イオンビーム供給装置は２台であって、各装置に設けられたイオンビームの輸送経路は各装置の境界面に関して、面対称となるような関係であることが望ましい。
【００２１】
このような構成にすれば、各イオンビーム供給装置から射出されるイオンビーム間の距離を短くすることが出来る。イオンビーム間の距離を短くすることが出来れば、イオン注入処理に係るガラス基板の搬送距離が短くて済む。その為、ガラス基板全面にイオン注入されるまでの注入時間が短くて済む。
【００２２】
そのうえ、本発明に係るイオン注入方法は、イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置を用いて、前記ガラス基板全面へのイオン注入を実施するイオン注入方法において、前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２３】
このように構成した本発明によれば、ガラス基板上への半導体素子の製造に関する生産性を低下させずに、大型のガラス基板全面へのイオン注入処理を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例に係るイオン注入装置を示す平面図である。
【図２】図１をＺ方向から見た場合の平面図である。
【図３】図１に記載のイオン注入装置に設けられた処理室内部の様態を示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施例に係るイオン注入装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１には本発明で用いられるイオン注入装置の一実施例が、図２には図１をＺ方向から見た場合の平面図が示されている。これらの図を元に、本発明で用いられるイオン注入装置の一実施例を説明する。
【００２６】
なお、本発明を通して各図面に示されるＸ、Ｙ、Ｚの方向は共通しており、Ｘ方向はガラス基板に照射されるリボン状のイオンビームの進行方向を、Ｙ方向はリボン状のイオンビームの長辺方向を、Ｚ方向はＸ方向とＹ方向とに直交する方向を、それぞれ示している。また、本発明にいうリボン状のイオンビームとは、イオンビームの進行方向に直交する平面内において、その断面が略長方形状を成すイオンビームのことを言う。
【００２７】
図１に示されるイオン注入装置ＩＭ１は破線で描かれた２つのイオンビーム供給装置１、１１を含んでいる。これらのイオンビーム供給装置１、１１を構成するイオン源等の部材は同一のものを用いてもいいし、異ならせてもよい。なお、この実施例では、説明を簡略化させる為、両イオンビーム供給装置１、１１を構成する部材は同一のものとしている。
【００２８】
イオンビーム供給装置１では、イオン源２より図示されない引出し電極を介してイオンビーム３が引出される。このイオンビーム３は図２から理解できるようにＸＹ平面において発散している。引出されたリボン状のイオンビーム３は質量分析マグネット４に入射する。
【００２９】
質量分析マグネット４はイオン源２から引出されたリボン状のイオンビーム３に含まれる様々なイオンのうち、所定のイオンのみをガラス基板２５に照射させる為に用いられている。具体的には、イオン毎の質量数の違いを利用して、質量分析マグネット４によって偏向されるイオンの偏向角度に違いをもたせている。
【００３０】
そして、所定のイオンのみが質量分析マグネット４の下流に設けられた分析スリット５を通過できるように、質量分析マグネット４で発生する磁場の調整が行われている。
【００３１】
分析スリット５を通過したリボン状のイオンビーム３はビーム平行化器６に入射する。このビーム平行化器６は少なくとも一平面で発散するリボン状のイオンビーム３をその平面内で平行に整形する機能を有している。図２を参酌するとその様子が見て取れる。つまり、ビーム平行化器によって、ＸＹ平面内で発散しているリボン状のイオンビーム３がＸ方向に対して略平行となるように整形される。ここで言う略平行とは、完全にＸ方向に平行とするのではない。ガラス基板上に製造される半導体素子の特性にもよるが、３〜５°程度、Ｘ方向からずれていても構わないという意味である。なお、このビーム平行化器６の例としては、従来から用いられているような磁場や電場を利用したものを用いれば良い。あるいは、イオンビームを平行に整形するだけでなく、イオンビームの長辺方向におけるビーム電流密度分布を均一に調整できるような機能を有するようなものを用いても良い。
【００３２】
ビーム平行化器６を通過したイオンビーム３は、処理室２１内へ導入される。この際、図２を参酌すると理解できるように、処理室２１内へ導入されたイオンビーム３の長辺方向（Ｙ方向）における寸法は、ガラス基板２５の寸法よりも大きな寸法を有している。なお、処理室２１は真空雰囲気に保たれている。この図１では、処理室２１のイオンビーム供給装置側の壁は、イオンビーム供給装置１、１１の壁面との関係で、見え易くする為に省略されているが、処理室２１のイオンビーム供給装置側の壁は、実際には設けられている。さらに、当然ながらこれらの壁面には、リボン状のイオンビーム３や後述するリボン状のイオンビーム１３が通過出来るように開口が設けられている。
【００３３】
一方、イオンビーム供給装置１１でもイオンビーム供給装置１と同様に、イオン源１２から引出されたリボン状のイオンビーム１３は、質量分析マグネット１４と分析スリット１５により所定イオンの抽出がなされ、ビーム平行化器１６によりリボン状のイオンビームが発散する一平面内で平行調整されて、処理室２１に導入される。
【００３４】
ガラス基板２５は大気側から入口側真空予備室２２に搬入される。この搬入に関しては、従来用いられてきたような搬送ロボットを用いても構わないし、人手により搬入するようにしても良い。より詳述すると、まず、入口側真空予備室２２の大気側に設けられたゲートバルブ２４を開いておく。この時、入口側真空予備室２２の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４は閉まっている。このタイミングで大気側から入口側真空予備室２２内にガラス基板２５の搬入が行われる。
【００３５】
ガラス基板２５の入口側真空予備室２２内への搬入が終了すると、入口側真空予備室２２の大気側に設けられたゲートバルブ２４が閉められる。この搬入と同時にあるいは搬入後に、ガラス基板２５はそれを保持するホルダー２６上に支持される。その後、入口側真空予備室２２内部を密閉状態にした上で、図示されないポンプにより室内を真空状態とする為に真空引きが行われる。
【００３６】
入口側真空予備室２１内が真空引きされて処理室２１と同程度の真空度となった後、入口側真空予備室２１の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４が開けられる。そして、ガラス基板２５はホルダー２６により支持された状態で、図示されない搬送機構によりＺ方向沿って処理室２１内に搬送される。
【００３７】
処理室２１内に搬送されたガラス基板２５は、処理室２１内をＺ方向に沿って、イオンビーム供給装置１、１１からのリボン状のイオンビーム３、１３を横切るように搬送される。
【００３８】
その後、出口側真空予備室２３の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４を介して、出口側真空予備室２３内へ搬入される。この際、出口側真空予備室２３での真空度は予め処理室２１と同程度の真空度となるように図示されないポンプによって真空引きされている。この場合、出口側真空予備室２３の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４はガラス基板２５の搬入に備え、予め開けられている。
【００３９】
出口側真空予備室２３内へのガラス基板２５の搬入が終了した後、出口側真空予備室２３の処理室２１側に設けられたゲートバルブ２４が閉じられて、出口側真空予備室２３の室内が図示しないポンプによって大気中の雰囲気となるように排気される。
【００４０】
排気が終了した後、出口側真空予備室２３の大気側に設けられたゲートバルブ２４が開けられて、そこを介してガラス基板２５が大気側に搬送される。このようにして、ガラス基板２５へのイオン注入処理が施される。
【００４１】
なお、上記したイオン注入処理において、入口側真空予備室２２と出口側真空予備室２３との間で、複数回、Ｚ方向に沿って往復搬送させた後に、出口側真空予備室２３側へ搬送させるような構成にしても良い。
【００４２】
次に、複数のイオンビーム供給装置１、１１の具体的な使用方法についての例を説明する。
【００４３】
まず、図１に示されるユーザーインターフェース３３を介して、イオン注入装置に注入条件が設定される。この注入条件には、ドーズ量が含まれている。設定された注入条件は図示されない電気通信回線等を通して制御装置３２へ送信される。
【００４４】
その後、制御装置３２は、イオンビーム供給装置１の運転を制御する制御装置３０とイオンビーム供給装置１１の運転を制御する制御装置３１とに、注入条件で設定されたドーズ量に応じて指令信号を送信する。
【００４５】
例えば、イオンビーム供給装置１、１１で注入可能なドーズ量の上限値が２×１０１５ions／cm２であったとする。そして、注入条件としてユーザーインターフェース３３に入力されたドーズ量が３×１０１５ions／cm２である場合には、各イオンビーム供給装置に対して１．５×１０１５ions／cm２での注入を行うように制御装置３２から制御装置３０、３１へ指令信号が送られる。
【００４６】
一方、ユーザーインターフェース３３に入力されたドーズ量が１×１０１５ions／cm２である場合には、１台のイオンビーム供給装置で処理できる注入量である為、いずれかのイオンビーム供給装置にてイオン注入を実施するように制御装置３２が制御装置３０あるいは制御装置３１に対して指令を出す。
【００４７】
いずれのイオンビーム供給装置を選択するかは、次のような基準を用いて選択するようにしても良い。例えば、イオン注入装置を構成するイオンビーム供給装置を、交互にあるいは順番に、使用する。また、各ビーム供給装置のメンテナンスサイクルを考慮し、前回のメンテナンス時から時間の経過が最も少ない供給装置を優先的に使用するようにする。
【００４８】
このような使い分けをすることで、複数のイオンビーム供給装置の内、一部装置が偏って使用されてしまうことを避けることが出来る。換言すれば、各供給装置の使用頻度を平均化させることが出来るので、各供給装置のメンテナンスサイクルをおおよそ同じタイミングに揃えることが出来うる。メンテナンスサイクルがおおよそ統一されると、複数台の供給装置を用いたイオン注入処理中に、その内の一部の供給装置がメンテナンスに入ってしまうことでイオン注入装置としての注入処理が出来なくなるといった問題が発生しにくくなる。
【００４９】
また、設定ドーズ量が１台のイオンビーム供給装置で対応できる装置スペック内であったとしても、複数台のイオンビーム供給装置を用いてガラス基板へのイオン注入を行うようにしても良い。
【００５０】
例えば、１台の供給装置から供給されるイオンビームで注入可能な設定ドーズ量であっても、供給装置の装置スペックの上限値に対して設定ドーズ量が８割〜９割に相当する場合には複数台に分けた方が良い。イオンビーム供給装置が何らかの原因で装置スペックを下回ると、１台の供給装置での注入が不可能となるからである。その為、安全を考慮し、設定ドーズ量が装置スペックの８割〜９割に相当する場合には、複数台の供給装置でイオン注入を行うようにしておく。このような構成にすれば、注入不良を未然に防止することが出来る。
【００５１】
なお、図１には制御装置３０〜３２として個別の制御装置が挙げられているが、これらの制御装置を１台の制御装置としてまとめておいても良い。
【００５２】
ここではイオンビーム供給装置１、１１で注入可能なドーズ量の上限値を同じにして説明したが、これらの値は異なる値であっても構わない。上限値に差がある場合には、複数のイオンビーム供給装置の中でもっとも低い上限値とユーザーインターフェース３３で設定された設定ドーズ量とを比較すれば良い。そして、比較以降の処理は、先の例（注入可能なドーズ量の上限値が同じ供給装置を複数設けた場合）と同様の処理を行えば良い。
【００５３】
また、ユーザーフェース３５と制御装置３２との間、各制御装置間ならびに制御装置とイオンビーム供給装置を構成する部材との間での通信は、有線でも無線でもいずれを用いても構わない。
【００５４】
さらに、図１の例ではイオンビーム供給装置の台数は２台であるが、これよりも多い場合であっても、装置台数が増えるだけで設定ドーズ量に対する各装置の使用方法には何ら変わりはないので、本発明を適用するにあたり何ら問題は発生しないことは言うまでもない。
【００５５】
一方、処理室２１内には、図１に記載されるような仕切り部材３４を設けておいても良い。この仕切り部材３４は、処理室２１内での各イオンビーム供給装置１、１１から供給されるイオンビーム３、１３の照射領域を隔てる役割を果たす。この仕切り部材３４は必須ではないが、これを設けておくと、処理室２１内部をおおよそ２つに分けることが出来るので、イオン注入処理に係る各部の設計上の制約事項を緩和することが期待出来る。
【００５６】
例えば、図１に示されるようにイオンビーム供給装置１からのイオンビーム３によるガラス基板２５への照射スペースと、イオンビーム供給装置１１からのイオンビーム１３によるガラス基板２５への照射スペースとを、この仕切り部材３４を用いて仕切っておく。
【００５７】
一般に、イオンビームがガラス基板に照射されると、ガラス基板からガスが放出される。大型のガラス基板の一辺よりも大きなイオンビームを取り扱う場合、イオンビーム供給装置内部に設けられたイオンビームの輸送経路（ビームライン）も大型となる。ガラス基板からのガスはこのような大型のビームラインを通じて、イオンビーム供給装置側に流入する危険性がある。
【００５８】
流入したガスがイオンビームと衝突すると、イオンビームが電離して中性粒子となってしまう。中性粒子となった場合、中性粒子には磁場や電場による作用が働かないので、これを偏向させることは出来ない。
【００５９】
図１に開示のイオン注入装置の場合、まずイオンビーム供給装置１によりガラス基板２５にイオンビーム３が照射される。この際、ガラス基板２５からガスが放出されることになるが、放出されたガスがビーム平行化器６へ到達するよりも早く、ガラス基板２５がイオンビーム３を横切ようにしておけば、イオンビーム供給装置１によるガラス基板２５へのイオンビーム照射は問題なく出来るかもしれない。
【００６０】
しかしながら、単にガラス基板の搬送速度を増加させれば問題を解決できるのかというと、そうではない。例えば、次に示す（Ａ）〜（Ｅ）に示す様々な問題を考慮し、ガラス基板の搬送速度やビーム平行化器の設置場所、真空ポンプの排気能力およびその設置場所を適切に設計しなければならない。
【００６１】
（Ａ）ガラス基板２５がホルダー２６から脱落する。ガラス基板２５の搬送速度を増加させると、ガラス基板２５の保持が不安定となり、ホルダー２６から脱落する危険性が生じる。
【００６２】
（Ｂ）ガラス基板全面に所定のドーズ量のイオン注入を行うまでに時間を要する。ガラス基板２５の搬送速度を増加させると、イオンビーム供給装置によるガラス基板への注入量が減少してしまう。こうなると、イオンビーム供給装置からのイオンビームをガラス基板が何度も横切るように、入口側真空予備室と出口側搬送予備室との間を何往復もさせなければならない。その結果、所定のドーズ量に達するまでに時間を要してしまい、イオン注入装置処理能力の低下を招いてしまう。さらに、ガラス基板２５を何度も往復搬送している間に、ガラス基板２５から放出されたガスがビーム平行化器６、１６に到達してしまう。
【００６３】
（Ｃ）イオンビームの寸法が小さくなる。ガラス基板の搬送速度を増加させる代わりに、ビーム平行化器６へのガスの到達時間を遅らせる為に、ビーム平行化器６を出来るだけ処理室２１から遠ざけて配置することが考えられるが、イオンビームを平行化する位置が処理室２１よりも離れた位置にすると、ガラス基板２５に照射されるリボン状のイオンビームの長辺方向における寸法が小さくなり、大型のガラス基板への対応が出来なくなるといった不具合が生じる。
【００６４】
（Ｄ）装置の大型化を招く。（Ｃ）の問題を解決する為に、大きなイオンビームの寸法を確保し、かつ、ビーム平行化器６を処理室２１から遠ざけることが考えられる。具体的には、イオンビーム供給装置１全体を処理室２１から遠ざけること考えられるが、このような構成にすると、イオン注入装置全体の大型化を招いてしまう。クリーンルーム内での装置設置面積には限りがある。イオン注入装置以外の半導体製造装置も配置されているので、イオン注入装置が大型になると、他の装置との兼ね合いからクリーンルーム内への設置が出来ないといった問題が発生してしまう。更に、装置が大型化になると、装置の搬入、搬出に手間がかかることや大型になった分だけ装置価格が高騰する可能性もある。
【００６５】
（Ｅ）真空ポンプの排気能力およびその設置場所に係る制約。ガラス基板２５から放出された処理室２１内のガスを排出する為に、真空ポンプを設けることが考えられる。この際、イオンビーム供給装置１、１１内へのガスの流入を防止する為には、ガスの発生源であるガラス基板２５のイオンビームが照射される面側で、かつ、イオンビーム供給装置１、１１から処理室２１内へ供給されるイオンビームの供給口近傍に真空ポンプを設けておくことが考えられる。しかしながら、イオンビーム供給装置１、１１の装置構成によっては、真空ポンプを配置出来るスペースが限られる。一方、真空ポンプの能力にしてもガラス基板へのイオン注入中に各イオンビーム供給装置へのガスの流入を防止させるだけの排気能力が必要となる。
【００６６】
上記した様々な問題を考慮した上で、イオンビーム供給装置１によるガラス基板２５へのイオンビーム照射時に、イオンビーム供給装置１に設けられたビーム平行化器６にガラス基板２５からのガスが到達しないように、設計上、適切なガラス基板の搬送速度やビーム平行化器の設置場所等が決定されている。
【００６７】
仮に、仕切り部材３４がない場合、前述した（Ａ）〜（Ｅ）までの問題を複数のイオンビーム供給装置の構成を考慮して総合的に解決しなければならない為、設計上の制約事項が厳しいものとなる。端的に言えば、装置設計が難しい。しかしながら、仕切り部材３４を設けることによって、イオンビーム供給装置毎にガラス基板から放出されるガスの問題を取り扱うことができるので、複数のイオンビーム供給装置を有するイオン注入装置を設計する上での設計自由度が向上する。
【００６８】
仕切り部材３４にはイオン注入処理中にガラス基板２５を通過させる為の開口３５が設けられている。図３にはこの仕切り部材３４と、ガラス基板２５を搬送する為の搬送機構の一例が示されている。なお、図３は、図１のイオン注入装置ＩＭ１を構成するイオンビーム供給装置１に対応する処理室２１内の領域にガラス基板２５を配置した時の様子を描いた斜視図であって、図面の簡略化の為、処理室２１の天井壁（Ｙ方向反対側に位置する壁）と処理室２１と入口側真空予備室２２との間に配置されるゲートバルブ２４を省略している。
【００６９】
なお、図３では仕切り部材３４は処理室２１やイオンビーム供給装置１、１１から独立した部材として設けられているが、例えば、処理室２１の一部をその内側領域に延設させるように加工することで、処理室２１内の一部が仕切り部材３４を兼ねるように構成しても良い。
【００７０】
ガラス基板２５を保持するホルダー２６の下面には、図示されない車輪が取り付けられている。一方、レール２９はガラス基板２５の搬送方向であるＺ方向沿って処理室２１および各真空予備室内に延設されている。そして、このレール２９上に図示されない車輪が位置している。
【００７１】
ホルダー２６は、大気側に設けられた複数のモーター２８からの動力を利用して、レール２９上でガラス基板２５の搬送を行っている。具体的には、処理室２１の床面（Ｙ方向に位置する壁面）を通して、モーター３０に連結されたシャフトが処理室２１内へ挿通されている。そして、シャフトの先端（モーター２８と連結している側と反対側）にはローラー２７が取り付けられており、このローラー２７が回転することにより、ホルダー２６のレール２９上での移動が実現される。
【００７２】
処理室２１や各真空予備室での基板搬送については図示しないが、ここで述べた搬送機構と同様のものを各部屋に延設されたレール２９に沿って設けておけば良い。なお、シャフトと処理室２１との床面との間には、図示されてない真空シールがあり、真空と大気とを隔てるとともに、シャフトを回転自在に位置させる役割を果たしている。
【００７３】
図４には本発明のイオン注入装置に係る他の実施形態が示されている。このイオン注入装置ＩＭ２と図１に示されたイオン注入装置ＩＭ１とでは、各イオンビーム供給装置を構成するイオン源等の光学部材の向きが異なる。
【００７４】
具体的には、図４に示されるイオン注入装置ＩＭ２では、各イオンビーム供給装置ビームラインが、各装置の境界に位置するＸＹ平面に関して面対称となるような関係になっている。
【００７５】
このような配置を採用した場合、ガラス基板２５へのイオン注入処理を行うにあたって矢印Ａの方向へガラス基板２５を搬送した場合、ガラス基板２５が両供給装置からのビームを横切るのに基板を搬送させる距離（Ｌ）を短くすることが出来る。搬送距離が短くなると、イオン注入処理にかかる時間の短縮ができるので、単位時間当たりに注入処理されるガラス基板の枚数を増やすことが出来る。
【００７６】
なお、これまでに説明してきた図１〜４に示す実施例ではガラス基板２５の搬送方向をＺ方向としているが、この搬送方向はＺ方向と寸分たがわず同じである必要はない。例えば、装置構成にもよるが、Ｚ方向から３〜５°程度ずれていても構わない。さらに、ガラス基板２５の姿勢について、イオンビームの進行方向と直交するようにガラス基板２５の面がホルダー２６上に支持されているが、ガラス基板２５はＺ軸周りにある角度をもってホルダー２６に支持されていても構わない。
【００７７】
以上、本発明のイオン注入装置に係る実施例を述べてきたが、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。
【符号の説明】
【００７８】
１．第１のイオンビーム供給装置
１１．第２のイオンビーム供給装置
２１．処理室
２５．ガラス基板
３４．仕切り部材
３５．開口
ＩＭ１．イオン注入装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置と、
前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替える制御装置と、を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記処理室内には、各イオンビーム供給装置によるイオンビーム照射領域を仕切る為の仕切り部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記イオンビーム供給装置は２台であって、各装置に設けられたイオンビームの輸送経路は各装置の境界面に関して、面対称となるような関係であることを特徴とする請求項１又は２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置を用いて、前記ガラス基板全面へのイオン注入を実施するイオン注入方法において、
前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替えることを特徴とするイオン注入方法。
【請求項１】
イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置と、
前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替える制御装置と、を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記処理室内には、各イオンビーム供給装置によるイオンビーム照射領域を仕切る為の仕切り部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
前記イオンビーム供給装置は２台であって、各装置に設けられたイオンビームの輸送経路は各装置の境界面に関して、面対称となるような関係であることを特徴とする請求項１又は２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
イオン注入処理がなされる処理室内で、ガラス基板の搬送方向と略直交する方向にて、前記ガラス基板よりも大きな寸法を有するリボン状のイオンビームを発生させる複数のイオンビーム供給装置を用いて、前記ガラス基板全面へのイオン注入を実施するイオン注入方法において、
前記ガラス基板へのイオン注入量に応じて、前記複数のイオンビーム供給装置の運転状態を切り替えることを特徴とするイオン注入方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１９８６６７（Ｐ２０１１−１９８６６７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６５５７１（Ｐ２０１０−６５５７１）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（３０２０５４８６６）日新イオン機器株式会社 (161)
【Ｆターム（参考）】
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