イオン注入装置
【課題】 複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができ、しかも各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができるイオン注入装置を提供する。
【解決手段】 このイオン注入装置は、イオンビーム４が導入される注入室８と、基板１０をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダ１２と、ホルダ１２を水平状態にして基板交換位置４８に位置させる機能およびホルダ１２を起立状態にしてイオンビーム４の照射領域でＸ方向に沿って往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置１６とを備えている。更に、二つのロードロック機構２０ａ、２０ｂと、各ロードロック機構２０ａ、２０ｂと基板交換位置４８との間で基板１０を搬送するアーム３２ａ〜３２ｄを２本ずつ有する二つの基板搬送装置３０ａ、３０ｂを備えている。
【解決手段】 このイオン注入装置は、イオンビーム４が導入される注入室８と、基板１０をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダ１２と、ホルダ１２を水平状態にして基板交換位置４８に位置させる機能およびホルダ１２を起立状態にしてイオンビーム４の照射領域でＸ方向に沿って往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置１６とを備えている。更に、二つのロードロック機構２０ａ、２０ｂと、各ロードロック機構２０ａ、２０ｂと基板交換位置４８との間で基板１０を搬送するアーム３２ａ〜３２ｄを２本ずつ有する二つの基板搬送装置３０ａ、３０ｂを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板（例えば半導体基板）にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転ディスクに複数枚の基板を保持して当該回転ディスクを回転させながら、走査によって幅の広げられたイオンビームを回転ディスク上の一箇所に照射することによって、回転ディスク上の複数枚の基板に一括してイオン注入を行う、いわゆるバッチ式のイオン注入装置が従来から提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２９５７１号公報（段落００２０、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のイオン注入装置には、基板の面内における注入量分布の均一性が良くないという課題がある。
【０００５】
これを図１７を参照して説明する。９２は上記回転ディスク、９４は上記基板、９０は上記イオンビームである。回転ディスク９２は、回転中心９３を中心にして、矢印Ｕ方向に一定の角速度ωで回転させられる。
【０００６】
回転ディスク９２上の各基板９４に着目すると、各基板９４の面内における内側と外側（回転ディスク９２の回転中心９３に近い方が内側、その反対側が外側）とでは、イオンビーム９０との相対的な速度ｖが半径ｒに比例して異なる。具体的には、当該速度ｖは、ｖ＝ｒωで表される。
【０００７】
イオンビーム９０のビーム電流密度分布はほぼ均一であるので、各基板９４に対するイオン注入量は、上記速度ｖに反比例する。従って、各基板９４においては、内側に近い領域ＲINの方が外側に近い領域ＲOUT よりも注入量が多いという不均一な注入量分布になる。しかもこの不均一な注入量分布は、回転ディスク９２の回転運動によってもたらされるものであるため、回転中心９３を中心とする円弧状になる。この不均一な注入量分布の代表例を等高線９６で示している。
【０００８】
上記のような不均一な注入量分布を、例えばイオンビーム９０のビーム電流密度分布を調整することによって補正して均一化するという考えもあるけれども、上記のような複雑な注入量分布を補正することは容易ではない。
【０００９】
基板の面内における注入量分布の均一性が良くないと、イオン注入された基板を有効に使用できる部分が減るので、歩留まりが低下する。より具体例を挙げると、半導体基板９４の面内に多数の半導体デバイスを形成する工程の一つとしてイオン注入を用いる場合、注入量分布の均一性が良くないと半導体デバイスの特性のばらつきが大きくなるので、半導体デバイス製造の歩留まりが低下する。
【００１０】
そこでこの発明は、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができ、しかも各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができるイオン注入装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るイオン注入装置の一つは、真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向に沿って往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送装置とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
このイオン注入装置によれば、基板を２列に保持したホルダを、ホルダ駆動装置によってイオンビームの照射領域で往復直線駆動することによって、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができる。
【００１３】
しかも、ホルダおよび基板を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板の面内における基板とイオンビームとの相対的な速度は均一（一様）になる。従って、各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００１４】
この発明に係るイオン注入装置の他のものは、真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向と交差する方向に往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送装置とを備えており、前記基板に照射される際の前記イオンビームは、走査を経てまたは走査を経ることなく、前記ホルダに保持された２列の基板をカバーする寸法を有していることを特徴としている。
【００１５】
このイオン注入装置においても、基板を２列に保持したホルダを、ホルダ駆動装置によってイオンビームの照射領域で往復直線駆動することによって、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができる。
【００１６】
しかも、ホルダおよび基板を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板の面内における基板とイオンビームとの相対的な速度は均一（一様）になる。従って、各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００１７】
前記ホルダを、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものとし、かつそれに対応するように、前記第１および第２の基板搬送装置ならびに前記第１および第２のロードロック機構を構成しても良い。
【００１８】
前記基板交換位置にあるホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置を更に備えていても良い。
【００１９】
前記基板は、四角形の基板でも良いし、円形の基板でも良い。
【００２０】
前記ホルダは、各基板を静電気によってそれぞれ吸着して保持するものであって、平面形状が四角形をしていて各基板のツイスト角に対応した方向に向けて固定された複数の静電チャックを備えていても良い。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１〜９に記載の発明によれば、基板を２列に保持したホルダを、ホルダ駆動装置によってイオンビームの照射領域で往復直線駆動する構成であるので、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができる。
【００２２】
しかも、ホルダおよび基板を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板の面内における基板とイオンビームとの相対的な速度は均一になる。従って、各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００２３】
また、第１および第２のロードロック機構、ならびに、２本のアームをそれぞれ有する第１および第２の基板搬送装置を備えているので、大気側と注入室内との間の基板の出し入れ、および、各ロードロック機構とホルダとの間の基板の搬送を円滑に行うことができる。従ってスループットが向上する。
【００２４】
請求項２、４に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記ホルダを、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものとし、かつそれに対応するように、前記第１および第２の基板搬送装置ならびに前記第１および第２のロードロック機構を構成しているので、より多くの基板に一括してイオン注入を行うことができると共に、第１および第２の基板搬送装置ならびに第１および第２のロードロック機構において、前記複数行に対応する複数枚の基板を一括して取り扱うことができるので、スループットがより向上する。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記基板交換位置にあるホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置を更に備えているので、ホルダと第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記基板交換位置にあるホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しを仲介する機能、および、ホルダに保持させる各基板のツイスト角を一括して所定の角度にする機能を有している仲介装置を更に備えているので、ホルダと第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。更に、ホルダに保持させる四角形の各基板のツイスト角を一括して所定の角度に合わせることができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記ホルダは、平面形状が四角形をしていて前記各基板のツイスト角に対応した方向に向けて固定された複数の静電チャックを備えているので、ツイスト角の付いた各基板を各静電チャックによって保持してイオン注入を行う場合に、イオンビームが静電チャックに当たって静電チャックを損傷することを防止することができる。しかも静電チャックと基板との接触面積を大きくすることができるので、基板に対する吸着力を大きくすると共に、基板と静電チャックとの間の伝熱面積を大きくして基板を効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。
【図２】図１のイオン注入装置の注入室周りを拡大して示す平面図である。
【図３】図１中のホルダ駆動装置を矢印Ｐ方向に見て拡大して示す側面図である。
【図４】基板を保持して起立状態にあるホルダの例を、イオンビームの進行方向Ｚに見て示す正面図である。
【図５】水平状態にあるホルダおよび仲介装置の例を、基板搬送装置側から見て示す平面図である。
【図６】図１中の線Ｄ−Ｄに沿う拡大断面図である。
【図７】図１中の線Ｅ−Ｅに沿う拡大断面図である。
【図８】昇降ピン昇降装置の一例を示す概略側面図である。
【図９】ツイストガイド回転装置およびツイストガイド昇降装置の一例を示す概略側面図である。
【図１０】基板収納容器の一例を、基板搬送装置側から見て示す概略正面図である。
【図１１】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１２】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１３】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１４】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１５】静電チャックと基板との関係の他の例を示す図である。
【図１６】イオンビームとホルダ上の基板の配列等との関係の他の例を示す概略正面図である。
【図１７】従来のイオン注入装置の回転ディスクを部分的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。図２は、図１のイオン注入装置の注入室周りを拡大して示す平面図である。
【００３０】
このイオン注入装置は、イオン源２から引き出したイオンビーム４を、分析電磁石６によって運動量分析（例えば質量分離）を行った後、注入室８内に導入するよう構成されている。イオン源２から注入室８までのイオンビーム４の経路は、真空雰囲気に保たれる。
【００３１】
もっとも、分析電磁石６を設けずに、イオン源２から引き出したイオンビーム４を、質量分離を行うことなく、注入室８内に導入するように構成しても良い。この場合のイオン注入装置は、非質量分離型のイオン注入装置とも呼ばれる。
【００３２】
イオンビーム４の進行方向をＺ方向とし、このＺ方向に実質的に直交する面内で互いに実質的に直交する２方向をＸ方向（例えば水平方向）およびＹ方向（例えば垂直方向）とすると、この実施形態では、イオン源２から、Ｘ方向の寸法ＷX よりもＹ方向の寸法ＷY （図３参照）が大きい形状（これはリボン状とも呼ばれる）のイオンビーム４を引き出して、イオンビーム４の走査を経ることなく上記形状をしたイオンビーム４を注入室８内に導入するように構成されている。
【００３３】
もっとも、イオン源２からは、注入室８に導入時の寸法よりも小さい寸法のイオンビーム４を引き出し、途中に設けた走査器によって当該イオンビームを例えばＹ方向に走査した後に、注入室８内に導入するように構成しても良い。
【００３４】
図２を参照して、注入室８は、図示しない真空排気装置によって所定の真空度に排気される。また上記イオンビーム４が導入される。
【００３５】
注入室８内には、ホルダ１２が設けられている。このホルダ１２は、イオンビーム４を照射してイオン注入を行う基板１０を、所定方向に、具体的にはこの実施形態ではＸ方向に、第１列Ｃ1 と第２列Ｃ2 との２列に保持するものである。
【００３６】
図２、図１１〜図１４、図１６等では、ホルダ１２を簡略化して図示している。ホルダ１２のより具体的な構造の例は図４、図５に示している。
【００３７】
ホルダ１２は、この実施形態では、図４、図５に示すように、四角い枠体状をしている。そのようにすると、当該ホルダ１２と後述する昇降ピン４２、ツイストガイド４４との干渉を避けることが容易になる。またホルダ１２を軽量化することができる。
【００３８】
ホルダ１２は、上記第１列Ｃ1 および第２列Ｃ2 内に、基板１０を１行に保持可能なものでも良いし、この実施形態のように（例えば図４、図５参照）、上記第１列Ｃ1 および第２列Ｃ2 内に、それぞれ、複数枚の基板１０を複数行Ｒ1 〜Ｒ3 に保持可能なものでも良い。複数行はこの実施形態では３行であるが、それに限られるものではない。
【００３９】
各基板１０は、例えば、半導体基板であるが、それに限られるものではない。また、各基板１０の平面形状は、四角形でも良いし、円形等でも良い。以下においては、四角形の場合を例に説明する。図面においてもそうである。
【００４０】
基板１０に照射される際のイオンビーム４は、走査を経ない場合も走査を経る場合も、ホルダ１２に保持された行数（１行または複数行）の基板１０をカバーするＹ方向の寸法ＷY を有している（例えば図３、図４参照）。
【００４１】
図２、図３を参照して、このイオン注入装置は、上記ホルダ１２を駆動するホルダ駆動装置１６を備えている。ホルダ駆動装置１６は、ホルダ１２を矢印Ｂで示すように回転させて、ホルダ１２を水平状態（実質的に水平状態を含む。図３中の二点鎖線参照）にして、注入室８内の所定の基板交換位置４８に位置させる機能、および、ホルダ１２を起立状態（垂直状態とは限らない。例えば図３中の実線参照）にして矢印Ａで示すようにＸ方向に沿って往復直線駆動して、ホルダ１２およびそれに保持した基板１０をイオンビーム４の照射領域でＸ方向に往復直線駆動する機能を有している。上記基板交換位置４８には、この実施形態では、仲介装置４０が設けられているが、これについては後述する。
【００４２】
上記往復直線駆動と、イオンビーム４が上述したようなＹ方向の寸法ＷY を有していることとによって、ホルダ１２に保持した複数枚の基板１０に一括してイオン注入を行うことができる。
【００４３】
ホルダ駆動装置１６の構成要素の多くは、この実施形態では、注入室８内に設けられている。ホルダ駆動装置１６の上記往復直線運動は、注入室８の底面９内に設けられたレール１８によってガイドされる。
【００４４】
このイオン注入装置は、基板１０を注入室８内と注入室８外の大気側との間で出し入れするための第１のロードロック機構２０ａおよび第２のロードロック機構２０ｂを備えている。両ロードロック機構２０ａ、２０ｂは、この実施形態では、Ｘ方向において互いに離れて配置されている。より具体的には、上記基板交換位置４８のＸ方向における中心線のほぼ左右対称な位置に配置されている。
【００４５】
各ロードロック機構２０ａ、２０ｂは（より具体的にはそれらを構成する後述するロードロック室２１は）、互いに独立して、図示しない真空排気装置によって所定の真空度に排気される。また、清浄空気、窒素ガス等のベントガスが導入されて、大気圧状態に戻される（これをベントと呼ぶ）。
【００４６】
両ロードロック機構２０ａ、２０ｂの構造のより具体的な例は、図６を参照して後で説明する。
【００４７】
このイオン注入装置は、第１の基板搬送装置３０ａおよび第２の基板搬送装置３０ｂを備えている。
【００４８】
第１の基板搬送装置３０ａは、互いに上下に位置していて同じ中心線３４ａを中心にして、矢印Ｆ1 、Ｆ2 で示すように互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、第１のロードロック機構２０ａから上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第１列Ｃ1 まで基板１０を搬送する第１のアーム３２ａ、および、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第１列Ｃ1 から第１のロードロック機構２０ａまで基板１０を搬送する第２のアーム３２ｂを有している。
【００４９】
第２の基板搬送装置３０ｂは、互いに上下に位置していて同じ中心線３４ｂを中心にして、矢印Ｆ3 、Ｆ4 で示すように互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、第２のロードロック機構２０ｂから上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第２列Ｃ2 まで基板１０を搬送する第３のアーム３２ｃ、および、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第２列Ｃ2 から第２のロードロック機構２０ｂまで基板１０を搬送する第４のアーム３２ｄを有している。
【００５０】
各アーム３２ａ〜３２ｄは、この実施形態では真っ直ぐな棒状をしている。
【００５１】
上記中心線３４ａは、この実施形態では、両ロードロック機構２０ａ、２０ｂの中心をＸ方向に結ぶ線２９と、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第１列Ｃ1 の中心線とを結ぶ交点をＹ方向に通っている。上記中心線３４ｂは、この実施形態では、上記線２９と、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第２列Ｃ2 の中心線とを結ぶ交点をＹ方向に通っている。
【００５２】
上記基板搬送装置３０ａ、３０ｂは、アーム３２ａ〜３２ｄを上記のようにそれぞれ旋回させる駆動装置３６ａ、３６ｂをそれぞれ有している。両駆動装置３６ａ、３６ｂの構成要素の大部分は、この実施形態では、注入室８の底面外に設けられている。
【００５３】
この実施形態では、第１の基板搬送装置３０ａの両アーム３２ａ、３２ｂは、それぞれ、ホルダ１２の第１列Ｃ1 の複数行に対応した位置で、複数枚（この実施形態では３枚）の基板を保持して搬送可能なものである。同様に、第２の基板搬送装置３０ｂの両アーム３２ｃ、３２ｄは、それぞれ、ホルダ１２の第２列Ｃ2 の複数行に対応した位置で、複数枚（この実施形態では３枚）の基板を保持して搬送可能なものである。もっとも、ホルダ１２が基板１０を１行しか保持しない場合は、各アーム３２ａ〜３２ｄも基板１０を１枚保持するもので良い。
【００５４】
各アーム３２ａ〜３２ｄは、それぞれ、図２、図７に示す例のように、各基板１０を各アーム３２ａ〜３２ｄの下部に支持する支持部材３８を有している。支持部材３８は、基板１０の端部を下から支持する。
【００５５】
第１のロードロック機構２０ａと第２のロードロック機構２０ｂとは互いに同じ構造であるので、ここではロードロック機構２０ａを例にその構造等を説明する。以下の説明はロードロック機構２０ｂにも適用することができる。
【００５６】
図６に示す例のように、ロードロック機構２０ａは、ロードロック室（これは真空予備室とも呼ばれる）２１を有している。このロードロック室２１は、注入室８の上部に隣接して設けられていると言うことができる。ロードロック室２１と大気側との間には、基板１０を載置した後述する大気側の基板搬送装置５０ａのアーム５２ａ、５２ｂが出入りできる出入り口２６が設けられており、当該出入り口２６は矢印Ｊで示すように開閉する真空弁（例えばフラップ弁）２８によって開閉される。
【００５７】
ロードロック室２１と注入室８とは、昇降装置２４によって真空シール部２５を介して矢印Ｈで示すように昇降させられる弁体２２によって仕切られる。即ち、この弁体２２が真空弁の働きをすると共に、基板１０を支持する働きをする。弁体２２の上部に、基板１０を少し持ち上げて支持する支持部材２３が設けられている。支持部材２３は、基板１０の端部を下から支持する。これによって、弁体２２が上昇した位置（図６中の実線参照）で大気側の基板搬送装置５０ａのアーム５２ａ、５２ｂによって、かつ弁体２２が下降した位置（図６中の二点鎖線参照）で真空側の基板搬送装置３０ａのアーム３２ａ、３２ｂによって、基板１０をそれぞれ受け渡しすることができる。
【００５８】
即ち、弁体２２を実線で示す位置に上昇させることによって、弁体２２によってロードロック室２１と注入室８との間を仕切ることができる。その状態で、ロードロック室２１内を図示しない真空排気装置によって真空排気したり、大気圧状態に戻したりする（即ちベントする）ことができる。大気圧状態で、真空弁２８を開いて、大気側の基板搬送装置５０ａのアーム５２ａ、５２ｂによって、基板１０を弁体２２上と大気側との間で搬送（出し入れ）することができる。弁体２２を二点鎖線で示す位置に下降させることによって、真空側の基板搬送装置３０ａのアーム３２ａ、３２ｂによって基板１０を弁体２２上と注入室８内との間で搬送することができる。
【００５９】
図２を参照して、この実施形態では、第１のロードロック機構２０ａは、第１の基板搬送装置３０ａの第１または第２のアーム３２ａ、３２ｂに保持する複数枚の基板１０に対応した位置に複数枚（この実施形態では３枚）の基板１０を保持可能なものである。同様に第２のロードロック機構２０ｂは、第２の基板搬送装置３０ｂの第３または第４のアーム３２ｃ、３２ｄに保持する複数枚の基板１０に対応した位置に複数枚（この実施形態では３枚）の基板１０を保持可能なものである。もっとも、ホルダ１２が基板１０を１行にしか保持せず、各アーム３２ａ〜３２ｄも基板１０を１枚保持するものである場合は、両ロードロック機構２０ａ、２０ｂは、それぞれ、基板１０を１枚保持可能なもので良い。
【００６０】
上記基板交換位置４８にあるホルダ１２と上記各アーム３２ａ〜３２ｄとの基板１０の上記受け渡しは、次に述べる仲介装置４０を仲介せずに直接行っても良いし、この実施形態のように仲介装置４０を介して行っても良い。仲介装置４０を介することによって、ホルダ１２と第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。
【００６１】
この実施形態では、上記基板交換位置４８に設けられていて、各基板１０を支持する支持部材を１枚の基板１０につき複数個ずつと、当該支持部材を一括して昇降させる昇降装置とを有していて、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２と上記第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置４０を備えている。この支持部材には、以下に述べるより具体例では、昇降ピン４２および／またはツイストガイド４４が相当しており、昇降装置には昇降ピン昇降装置７０および／またはツイストガイド昇降装置８８が相当している。
【００６２】
上記仲介装置４０のより具体例を説明すると、図２、図５等に示す仲介装置４０は、この実施形態では四角形の基板１０用のものであり、次のような構造をしている。
【００６３】
即ち昇降装置４０は、（ａ）各基板１０を支持する昇降ピン４２を１枚の基板１０につき複数個ずつと、（ｂ）当該昇降ピン４２を一括して昇降させる昇降ピン昇降装置７０（図８参照）と、（ｃ）各基板１０の角部を支持するツイストガイド４４を１枚の基板１０につき複数個ずつと、（ｄ）各基板１０用のツイストガイド４４を矢印Ｇで示すように各基板１０の中心１１の周りに所定の角度だけ一括して回転させるツイストガイド回転装置７８（図９参照）と、（ｅ）上記ツイストガイド４４を一括して昇降させるツイストガイド昇降装置８８（図９参照）とを有している。そしてこの仲介装置４０は、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２と上記第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しを仲介する機能、および、ホルダ１２に保持させる各基板１０のツイスト角φ（図４も参照）を一括して所定の角度にする機能を有している。
【００６４】
１枚の基板１０当たりの昇降ピン４２の数は、例えば３個であるがこれに限られるものではない。１枚の基板１０当たりのツイストガイド４４は、図２、図５等では図示を簡略化して２個を図示しているが、それに限られるものではなく例えば３〜４個でも良い。
【００６５】
ホルダ１２には、各基板１０を静電気によってそれぞれ吸着して保持する複数の静電チャック１４が取り付けられている。しかもこの実施形態では、各静電チャック１４は、平面形状が基板１０に対応した四角形をしていて、四角形の基板１０のツイスト角φに対応した方向に向けて固定されている。
【００６６】
各静電チャック１４には、この実施形態では、各基板１０用の昇降ピン４２が貫通する穴がそれぞれ設けられており、各昇降ピン４２は、水平状態にされたホルダ１２上の静電チャック１４の上記穴を貫通して昇降させられる。
【００６７】
基板１０のツイスト角φは、イオン注入装置における基板１０の配置（方向）を表すパラメータの一つであり、イオンビーム４に対する基板１０の方向を表している。図４、図５に示す例では、矩形の基板１０の長辺と上記Ｘ方向との成す角度をツイスト角φとしているが、これは基板１０の長軸とＸ方向との成す角度と同じである。但しこれ以外をツイスト角と定めても良い。上記ツイスト角φは、例えば２３度であるが、これに限られるものではない。
【００６８】
上記昇降ピン昇降装置７０、ツイストガイド回転装置７８およびツイストガイド昇降装置８８の具体例を説明すると次のとおりである。
【００６９】
昇降ピン昇降装置７０は、例えば図８に示す例のように、注入室８の底面９外に設けられた駆動源７２によって、真空シール部７４を介して、注入室８内の上記複数の昇降ピン４２を一括して矢印Ｋで示すように昇降させる構成をしている。
【００７０】
ツイストガイド回転装置７８は、例えば図９に示す例のように、注入室８の底面９外に設けた回転駆動源８２によって、真空シール部８４を介して、注入室８内に設けたリンク機構８６を矢印Ｍで示すように往復回転させて、それに連結された各基板１０用のツイストガイド４４を矢印Ｇで示すようにそれぞれ往復回転させる構成をしている。
【００７１】
ツイストガイド昇降装置８８は、例えば図９に示す例のように、注入室８の底面９外に設けた駆動源８０によって、真空シール部８４を介して、注入室８内の上記複数のツイストガイド４４を一括して矢印Ｎで示すように昇降させる構成をしている。上記リンク機構８６等は、この昇降に対応することができる。
【００７２】
上記昇降ピン４２、ツイストガイド４４、昇降ピン昇降装置７０、ツイストガイド回転装置７８およびツイストガイド昇降装置８８は、それぞれの上記動作を妨げないように配置されている。
【００７３】
図２を参照して、注入室８内には、イオンビーム４を受けてそのＹ方向におけるビーム電流計密度分布を測定するビームモニタ６８が設けられている。このビームモニタ６８は、この実施形態では、Ｙ方向に、イオンビーム４のＹ方向の寸法ＷY よりも広い領域に亘って並設された複数のビーム測定器（例えばファラデーカップ。以下同様）を有している。但し、ビームモニタ６８は、１個のビーム測定器をＹ方向に移動させる構造のものでも良い。
【００７４】
注入室８の外側の大気側には、この実施形態では、次のものが設けられている。
【００７５】
即ち、第１のロードロック機構２０ａに対向する位置に二つの基板収納容器６０が設けられており、それら２０ａ、６０の間に第３の基板搬送装置５０ａが設けられている。第２のロードロック機構２０ｂに対向する位置にも二つの基板収納容器６０が設けられており、それら２０ｂ、６０の間に第４の基板搬送装置５０ｂが設けられている。両基板搬送装置５０ａ、５０ｂの間に待機装置６６が設けられている。
【００７６】
各基板収納容器６０は、フープとも呼ばれるものであり、例えば図１０に示す例のように上下方向（Ｙ方向）の複数段に基板１０を収納することができ、その基板１０を対応する基板搬送装置５０ａまたは５０ｂによって（具体的にはそれらのアーム５２ａ〜５２ｄによって）出し入れすることができる。各基板１０を収納する部分をスロット６２と呼ぶことにする。
【００７７】
待機装置６６は、基板１０を一旦保存する装置であり、これも、上記基板収納容器６０に似た構造をしていて、上下方向（Ｙ方向）の複数段に基板１０を収納することができる。但し、この待機装置６６は、両方の基板搬送装置５０ａ、５０ｂに向かう面が開いていて、両方の基板搬送装置５０ａ、５０ｂによって基板１０を出し入れすることができる。
【００７８】
両基板搬送装置５０ａ、５０ｂは互いに同じ構造であるので、主として第３の基板搬送装置５０ａを例により具体例を以下に説明する。
【００７９】
図２を参照して、基板搬送装置５０ａは、先の部分（ハンド部）が互いに上下に位置している２本のアーム５２ａ、５２ｂを有しており、各ハンド部に基板１０をそれぞれ保持して搬送することができる。各ハンド部には、この実施形態では、基板１０を真空によって吸着保持する真空チャック５４が設けられている。
【００８０】
基板搬送装置５０ａは、各アーム５２ａ、５２ｂを互いに独立して伸縮させることができ、かつ両アーム５２ａ、５２ｂを一括して旋回および昇降させることができる。更にこの基板搬送装置５０ａは、矢印Ｓで示すように、Ｘ方向に沿って往復走行することができる。
【００８１】
基板搬送装置５０ａは、上記構造によって、その手前にある二つの基板収納容器６０に対する基板１０の出し入れ、第１のロードロック機構２０ａに対する基板１０の出し入れ、および、待機装置６６に対する基板１０の出し入れを行うことができる。
【００８２】
第４の基板搬送装置５０ｂも、２本のアーム５２ｃ、５２ｄを有していて、上述したように基板搬送装置５０ａと同じ構造をしており、その手前にある二つの基板収納容器６０に対する基板１０の出し入れ、第２のロードロック機構２０ｂに対する基板１０の出し入れ、および、待機装置６６に対する基板１０の出し入れを行うことができる。
【００８３】
この実施形態のイオン注入装置の全体的な動作の例を、図２、図１１〜図１４等を参照して説明する。図１１〜図１４は、図２に対応している。なお、図１１〜図１４は概略図であり、説明にあまり必要のない部分の図示は省略している。省略した部分は、図１〜図１０を参照するものとする。また、ホルダ１２、仲介装置４０、ロードロック機構２０ａ、２０ｂ、基板搬送装置３０ａ、３０ｂ、５０ａ、５０ｂ等における動作の詳細は、先に説明しているので、それを参照するものとし、以下においてはこのイオン注入装置の全体的な動作の例を主体に説明する。また、この発明の本質にあまり影響しない細かな動作は省略または簡略化して説明する。
【００８４】
ここでは一例として、図２に示す状態から説明を始める。その主な状態を説明すると、注入室８内に上記イオンビーム４が導入されている。ホルダ１２は起立状態にあり、このホルダ１２には６枚の未注入の基板１０が保持されている。両ロードロック機構２０ａ、２０ｂは大気圧状態にあり、真空弁２８が開いており、かつ注入済の基板１０が３枚ずつ保持されている。各基板収納容器６０には未注入の基板１０が複数枚ずつ収納されている。待機装置６６にも左側の基板収納容器６０から取り出した複数枚の基板１０が収納されている。
【００８５】
ホルダ駆動装置１６によってホルダ１２をイオンビーム４の照射領域でＸ方向に沿って往復直線駆動する。往復回数は、必要とするドーズ量（イオン注入量）等に依る。これによって、６枚の基板１０に一括してイオン注入を行うことができる。
【００８６】
しかも、ホルダ１２および基板１０を往復直線駆動するので、前述した従来技術のように回転ディスクを用いる場合と違って、各基板１０の面内における基板１０とイオンビーム４との相対的な速度は均一（一様）になる。従って、各基板１０の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００８７】
上記イオン注入の間に、基板搬送装置５０ａによって、ロードロック機構２０ａ内にある注入済の基板１０を元の基板収納容器６０内に、より具体的にはこの実施形態では、元の基板収納容器６０内の元のスロット６２に順次搬送する（回収する）動作を行う。この回収動作と並行して、同じ基板搬送装置５０ａによって、対応する基板収納容器６０から未注入の基板１０を１枚ずつ取り出してそれをロードロック機構２０ａに渡す動作を行う。これは、基板搬送装置５０ａが２本のアーム５２ａ、５２ｂを有しているので可能である。
【００８８】
上記と並行して、基板搬送装置５０ｂによって、ロードロック機構２０ｂ内にある注入済の基板１０を一旦、待機装置６６内に順次搬送する動作を行う。それと並行して、同じ基板搬送装置５０ｂによって、先に基板搬送装置５０ａによって待機装置６６内に収納していた未注入の基板１０を１枚ずつ取り出してそれをロードロック機構２０ｂに渡す動作を行う。これは、基板搬送装置５０ｂが２本のアーム５２ｃ、５２ｄを有しているので可能である。
【００８９】
ロードロック機構２０ａ、２０ｂに対して注入済の基板１０と未注入の基板１０の入れ替えが完了したら、各真空弁２８をそれぞれ閉じて、両ロードロック機構２０ａ、２０ｂの真空排気を行う。
【００９０】
また、基板搬送装置５０ａは、ロードロック機構２０ａに対する注入済の基板１０と未注入の基板１０の入れ替えに続いて、待機装置６６内の注入済の基板１０を元の基板収納容器６０の元のスロット６２に回収する動作を行う。
【００９１】
ホルダ１２上の基板１０に対する所定ドーズ量のイオン注入が終了したら、ホルダ１２を上記基板交換位置４８に戻して、具体的には上記仲介装置４０上に戻して、ホルダ１２を水平状態にする。図１１は水平状態にする途中の状態を示している。但し、図１１では説明を分かりやすくするためにホルダ１２を仲介装置４０から少し右にずらして図示しているが、実際は仲介装置４０上で水平状態にする（図１２参照）。その間も、基板搬送装置５０ａ、５０ｂによる基板１０の上記搬送動作が並行して続いている。
【００９２】
次に、図１２に示すように、ツイストガイド４４を一括して上昇させて、ツイストガイド４４によって基板１０をホルダ１２から（より具体的にはその静電チャック１４から。以下同様）受け取る。なお、図１２では図示を簡略化するために各基板１０の上記ツイスト角φを０度で図示しているが、０度以外でも良い。ツイストガイド４４を上昇させる前に、各ツイストガイド４４は各基板１０の上記ツイスト角φに対応する位置に回転させておく。ツイスト角φの付いた基板１０を受け取るためである。
【００９３】
次いで、各ツイストガイド４４を回転させてそれに保持した各基板１０のツイスト角φを０度に戻した状態で、昇降ピン４２を一括して上昇させて、昇降ピン４２によって各基板１０を受ける。各基板１０のツイスト角φを０度に戻すのは、その状態で各基板１０をアーム３２ｂ、３２ｄに渡すためである。そして上記状態で、図１３に示すように、第２、第４のアーム３２ｂ、３２ｄをホルダ１２上に位置させ、ツイストガイド４４を一括して下降させ、更に昇降ピン４２を一括して下降させて、注入済の基板１０をアーム３２ｂ、３２ｄに渡す。上記と並行して、第１、第３のアーム３２ａ、３２ｃをロードロック機構２０ａ、２０ｂにそれぞれ位置させて、未注入の基板１０を受け取る。
【００９４】
次に、図１４に示すように、第１のアーム３２ａと第２のアーム３２ｂとの位置を入れ替え、かつ第３のアーム３２ｃと第４のアーム３２ｄの位置を入れ替えて、昇降ピン４２を一括して上昇させて、昇降ピン４２でアーム３２ａ、３２ｃから各基板１０を受ける。このとき、０度のツイスト角φに対応する位置でツイストガイド４４も上昇させる。但しアーム３２ａ、３２ｃの位置には干渉しない高さまでとする。上記と並行して、アーム３２ｂ、３２ｄからロードロック機構２０ａ、２０ｂに注入済の基板１０を渡す。
【００９５】
次に、空になったアーム３２ａ〜３２ｄを仲介装置４０とロードロック機構２０ａ、２０ｂとの中間位置に戻す（図２と同じ状態）。そして、仲介装置４０においては、昇降ピン４２を一括して下降させて各基板１０をツイストガイド４４に載せ、ツイストガイド４４を上記のように回転させて各基板１０のツイスト角φを一括して所定の角度にし、更に昇降ピン４２を一括して下降させて、未注入の各基板１０をホルダ１２に保持する。具体的には、各基板１０を各静電チャック１４に載せて吸着保持させる。この頃までには、前回のバッチ処理で注入済の基板１０の基板搬送装置５０ａ、５０ｂによる上記回収動作が完了している。
【００９６】
次に、未注入の基板１０を保持したホルダ１２を起立状態にする。それと並行して、ロードロック機構２０ａ、２０ｂをベントして大気圧状態に戻した後に真空弁２８を開く。その後は図２に示した状態に戻り、以降は、上記と同様の動作が繰り返される。
【００９７】
上記は、第３の基板搬送装置５０ａ側にある基板収納容器６０から取り出した未注入の基板１０に６枚ずつ一括してイオン注入を施した後に元の基板収納容器６０に回収する例であるが、第４の基板搬送装置５０ｂ側にある基板収納容器６０から取り出した基板１０についても上記と同様の動作によって、６枚ずつ一括してイオン注入を施した後に元の基板収納容器６０に回収することができる。
【００９８】
以上のようにこの実施形態のイオン注入装置によれば、第１および第２のロードロック機構２０ａ、２０ｂ、ならびに、２本のアームをそれぞれ有する第１および第２の基板搬送装置３０ａ、３０ｂを備えているので、大気側と注入室８内との間の基板１０の出し入れ、および、各ロードロック機構２０ａ、２０ｂとホルダ１２との間の基板１０の搬送を円滑に行うことができる。従ってスループットが向上する。
【００９９】
更に、ホルダ１２を、前記第１列Ｃ1 および第２列Ｃ2 内に、それぞれ、複数枚の基板１０を複数行に保持可能なものとし、かつそれに対応するように、第１および第２の基板搬送装置３０ａ、３０ｂならびに第１および第２のロードロック機構２０ａ、２０ｂを構成しているので、より多くの基板１０に一括してイオン注入を行うことができると共に、第１および第２の基板搬送装置３０ａ、３０ｂならびに第１および第２のロードロック機構２０ａ、２０ｂにおいて、上記複数行に対応する複数枚の基板１０を一括して取り扱うことができるので、スループットがより向上する。
【０１００】
更に、基板交換位置４８にあるホルダ１２と第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しを仲介する機能、および、ホルダ１２に保持させる各基板１０のツイスト角φを一括して所定の角度にする機能を有している仲介装置４０を備えているので、ホルダ１２と第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。しかも、ホルダ１２に保持させる四角形の各基板１０のツイスト角φを一括して所定の角度に合わせることができる。
【０１０１】
また、先に図４、図５を参照して説明したように、ホルダ１２は、平面形状が四角形をしていて各基板１０のツイスト角φに対応した方向に向けて固定された複数の静電チャック１４を備えているので、ツイスト角φの付いた各基板１０を各静電チャック１４によって保持してイオン注入を行う場合に、イオンビーム１４が静電チャック１４に当たって静電チャック１４を損傷することを防止することができる。しかも静電チャック１４と基板１０との接触面積を大きくすることができるので、基板１０に対する吸着力を大きくすると共に、基板１０と静電チャック１４との間の伝熱面積を大きくして基板１０を効率良く冷却することができる。
【０１０２】
仮に、図１５に示す例のように、静電チャック１４を基板１０のツイスト角φと対応させずにホルダ１２に固定しておくと、基板１０に覆われない静電チャック１４の表面が生じて、イオン注入の際に当該表面にイオンビーム４（例えば図４参照）が当たり、スパッタリング等によって静電チャック１４が損傷を受ける可能性がある。それを避けるために、静電チャック１４を四角形や円形で小さくして基板１０に完全に覆われるようにすると、静電チャック１４と基板１０との接触面積が小さくなって静電チャック１４による吸着力が低下すると共に、基板１０と静電チャック１４との間の伝熱面積が小さくなって基板１０の冷却効率が低下する。
【０１０３】
イオンビーム４とホルダ１２上の基板１０の配列等との関係の他の例を図１６に示す。この図は、図４に対応している。但し図示を簡略している。図２〜図５等に示した例と対応する部分は同一符号を付して、以下においては当該例との相違点を主体に説明する。
【０１０４】
この図１６に示す例は、簡単に言えば、図２〜図５等に示した例とは、ホルダ１２の駆動方向およびイオンビーム４の長手方向が９０度異なる。即ち、この図１６に示す例の場合は、ホルダ１２を水平状態にして上記基板交換位置４８に位置させる機能およびホルダ１２を起立状態にしてイオンビーム４の照射領域で、矢印Ｖで示すように、前記Ｘ方向と交差する方向（例えばＹ方向）に往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置を設けておく。
【０１０５】
そして、基板１０に照射される際のイオンビーム４は、走査を経てまたは走査を経ることなく、ホルダ１２に保持された２列Ｃ1 、Ｃ2 の基板１０をカバーする寸法ＷX を有しているものにする。
【０１０６】
上述したホルダ１２の駆動方向およびイオンビーム４の寸法以外は、図２〜図５等に示した例の場合と同様であるので、仲介装置４０、基板搬送装置３０ａ、３０ｂ、ロードロック機構２０ａ、２０ｂ等は、図２〜図５等に示した例の場合と同様のもので良い。
【０１０７】
この図１６に示す例の場合も、基板１０を２列Ｃ1 、Ｃ2 に保持したホルダ１２を、ホルダ駆動装置によってイオンビーム４の照射領域で往復直線駆動する構成であるので、複数枚の基板１０に一括してイオン注入を行うことができる。
【０１０８】
しかも、ホルダ１２および基板１０を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板１０の面内における基板１０とイオンビーム４との相対的な速度は均一になる。従って、各基板１０の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【０１０９】
その他、図２〜図５等に示した例の上述した効果と同様の効果を奏する。
【０１１０】
上記イオン源２として、それから引き出すイオンビーム４の長手方向（図１〜図５に示すの例は場合はＹ方向。以下同様）に複数のフィラメントを有する大きなイオン源を設けても良い。そして、注入室８内に設けた上記ビームモニタ６８を用いてイオンビーム４の長手方向におけるビーム電流密度分布を測定し、このビームモニタ６８からの測定情報に基づいて、制御装置によって、ホルダ１２上の基板１０に照射されるイオンビーム４の長手方向におけるビーム電流密度分布が均一になるように、上記イオン源２の各フィラメント電流を制御するようにしても良い。
【０１１１】
それによって、長手方向の寸法がより大きく、かつ長手方向におけるビーム電流密度分布の均一性がより良いイオンビーム４を得ることができるので、より多数枚の基板１０に対して一括して均一性良くイオン注入を行うことが可能になる。その結果、バッチ処理する基板１０の枚数をより増加させることができるので、スループットがより向上する。
【０１１２】
以上においては、各基板１０が四角形の場合を例に説明したけれども、各基板１０は円形でも良い。
【０１１３】
各基板１０が円形の場合は、上記各静電チャック１４も平面形状が円形のものにすれば良い。
【０１１４】
また、各基板１０が円形の場合は、上記ツイストガイド回転装置７８およびツイストガイド昇降装置８８の代わりに、各基板１０が有しているオリエンテーションフラットまたはノッチに基づいて、ホルダ１２に保持される各基板１０のツイスト角を所望の角度に合わせるアライナー（角度合わせ装置）を設けても良い。例えば、アライナーの機能を図２に示した待機装置６６に持たせても良い。あるいは、待機装置６６の代わりにアライナーを設けても良い。いずれの場合も、アライナー（またはその機能）は、１枚の基板１０の角度を合わせることができるものでも良いけれども、Ｙ方向において多段に配置された複数枚の基板１０の角度を合わせることができるものの方が好ましい。その方がスループットが高まるからである。
【符号の説明】
【０１１５】
４ イオンビーム
８ 注入室
１０ 基板
１２ ホルダ
１４ 静電チャック
１６ ホルダ駆動装置
２０ａ、２０ｂ ロードロック機構
３０ａ、３０ｂ 基板搬送装置
３２ａ〜３２ｄ アーム
４０ 仲介装置
４２ 昇降ピン
４４ ツイストガイド
４８ 基板交換位置
５０ａ、５０ｂ 基板搬送装置
５２ａ〜５２ｄ アーム
６０ 基板収納容器
６６ 待機装置
７０ 昇降ピン昇降装置
７８ ツイストガイド回転装置
８８ ツイストガイド昇降装置
Ｃ1 第１列
Ｃ2 第２列
φ ツイスト角
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板（例えば半導体基板）にイオンビームを照射してイオン注入を行うイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転ディスクに複数枚の基板を保持して当該回転ディスクを回転させながら、走査によって幅の広げられたイオンビームを回転ディスク上の一箇所に照射することによって、回転ディスク上の複数枚の基板に一括してイオン注入を行う、いわゆるバッチ式のイオン注入装置が従来から提案されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２９５７１号公報（段落００２０、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のイオン注入装置には、基板の面内における注入量分布の均一性が良くないという課題がある。
【０００５】
これを図１７を参照して説明する。９２は上記回転ディスク、９４は上記基板、９０は上記イオンビームである。回転ディスク９２は、回転中心９３を中心にして、矢印Ｕ方向に一定の角速度ωで回転させられる。
【０００６】
回転ディスク９２上の各基板９４に着目すると、各基板９４の面内における内側と外側（回転ディスク９２の回転中心９３に近い方が内側、その反対側が外側）とでは、イオンビーム９０との相対的な速度ｖが半径ｒに比例して異なる。具体的には、当該速度ｖは、ｖ＝ｒωで表される。
【０００７】
イオンビーム９０のビーム電流密度分布はほぼ均一であるので、各基板９４に対するイオン注入量は、上記速度ｖに反比例する。従って、各基板９４においては、内側に近い領域ＲINの方が外側に近い領域ＲOUT よりも注入量が多いという不均一な注入量分布になる。しかもこの不均一な注入量分布は、回転ディスク９２の回転運動によってもたらされるものであるため、回転中心９３を中心とする円弧状になる。この不均一な注入量分布の代表例を等高線９６で示している。
【０００８】
上記のような不均一な注入量分布を、例えばイオンビーム９０のビーム電流密度分布を調整することによって補正して均一化するという考えもあるけれども、上記のような複雑な注入量分布を補正することは容易ではない。
【０００９】
基板の面内における注入量分布の均一性が良くないと、イオン注入された基板を有効に使用できる部分が減るので、歩留まりが低下する。より具体例を挙げると、半導体基板９４の面内に多数の半導体デバイスを形成する工程の一つとしてイオン注入を用いる場合、注入量分布の均一性が良くないと半導体デバイスの特性のばらつきが大きくなるので、半導体デバイス製造の歩留まりが低下する。
【００１０】
そこでこの発明は、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができ、しかも各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができるイオン注入装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係るイオン注入装置の一つは、真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向に沿って往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送装置とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
このイオン注入装置によれば、基板を２列に保持したホルダを、ホルダ駆動装置によってイオンビームの照射領域で往復直線駆動することによって、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができる。
【００１３】
しかも、ホルダおよび基板を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板の面内における基板とイオンビームとの相対的な速度は均一（一様）になる。従って、各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００１４】
この発明に係るイオン注入装置の他のものは、真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向と交差する方向に往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送装置とを備えており、前記基板に照射される際の前記イオンビームは、走査を経てまたは走査を経ることなく、前記ホルダに保持された２列の基板をカバーする寸法を有していることを特徴としている。
【００１５】
このイオン注入装置においても、基板を２列に保持したホルダを、ホルダ駆動装置によってイオンビームの照射領域で往復直線駆動することによって、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができる。
【００１６】
しかも、ホルダおよび基板を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板の面内における基板とイオンビームとの相対的な速度は均一（一様）になる。従って、各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００１７】
前記ホルダを、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものとし、かつそれに対応するように、前記第１および第２の基板搬送装置ならびに前記第１および第２のロードロック機構を構成しても良い。
【００１８】
前記基板交換位置にあるホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置を更に備えていても良い。
【００１９】
前記基板は、四角形の基板でも良いし、円形の基板でも良い。
【００２０】
前記ホルダは、各基板を静電気によってそれぞれ吸着して保持するものであって、平面形状が四角形をしていて各基板のツイスト角に対応した方向に向けて固定された複数の静電チャックを備えていても良い。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１〜９に記載の発明によれば、基板を２列に保持したホルダを、ホルダ駆動装置によってイオンビームの照射領域で往復直線駆動する構成であるので、複数枚の基板に一括してイオン注入を行うことができる。
【００２２】
しかも、ホルダおよび基板を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板の面内における基板とイオンビームとの相対的な速度は均一になる。従って、各基板の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００２３】
また、第１および第２のロードロック機構、ならびに、２本のアームをそれぞれ有する第１および第２の基板搬送装置を備えているので、大気側と注入室内との間の基板の出し入れ、および、各ロードロック機構とホルダとの間の基板の搬送を円滑に行うことができる。従ってスループットが向上する。
【００２４】
請求項２、４に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記ホルダを、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものとし、かつそれに対応するように、前記第１および第２の基板搬送装置ならびに前記第１および第２のロードロック機構を構成しているので、より多くの基板に一括してイオン注入を行うことができると共に、第１および第２の基板搬送装置ならびに第１および第２のロードロック機構において、前記複数行に対応する複数枚の基板を一括して取り扱うことができるので、スループットがより向上する。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記基板交換位置にあるホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置を更に備えているので、ホルダと第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。
【００２６】
請求項８に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記基板交換位置にあるホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しを仲介する機能、および、ホルダに保持させる各基板のツイスト角を一括して所定の角度にする機能を有している仲介装置を更に備えているので、ホルダと第１ないし第４のアームとの間の基板の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。更に、ホルダに保持させる四角形の各基板のツイスト角を一括して所定の角度に合わせることができる。
【００２７】
請求項９に記載の発明によれば、次の更なる効果を奏する。即ち、前記ホルダは、平面形状が四角形をしていて前記各基板のツイスト角に対応した方向に向けて固定された複数の静電チャックを備えているので、ツイスト角の付いた各基板を各静電チャックによって保持してイオン注入を行う場合に、イオンビームが静電チャックに当たって静電チャックを損傷することを防止することができる。しかも静電チャックと基板との接触面積を大きくすることができるので、基板に対する吸着力を大きくすると共に、基板と静電チャックとの間の伝熱面積を大きくして基板を効率良く冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。
【図２】図１のイオン注入装置の注入室周りを拡大して示す平面図である。
【図３】図１中のホルダ駆動装置を矢印Ｐ方向に見て拡大して示す側面図である。
【図４】基板を保持して起立状態にあるホルダの例を、イオンビームの進行方向Ｚに見て示す正面図である。
【図５】水平状態にあるホルダおよび仲介装置の例を、基板搬送装置側から見て示す平面図である。
【図６】図１中の線Ｄ−Ｄに沿う拡大断面図である。
【図７】図１中の線Ｅ−Ｅに沿う拡大断面図である。
【図８】昇降ピン昇降装置の一例を示す概略側面図である。
【図９】ツイストガイド回転装置およびツイストガイド昇降装置の一例を示す概略側面図である。
【図１０】基板収納容器の一例を、基板搬送装置側から見て示す概略正面図である。
【図１１】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１２】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１３】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１４】この発明に係るイオン注入装置の全体的な動作の例を説明するための概略図であり、説明にあまり必要のない部分は省略している。
【図１５】静電チャックと基板との関係の他の例を示す図である。
【図１６】イオンビームとホルダ上の基板の配列等との関係の他の例を示す概略正面図である。
【図１７】従来のイオン注入装置の回転ディスクを部分的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
図１は、この発明に係るイオン注入装置の一実施形態を示す概略平面図である。図２は、図１のイオン注入装置の注入室周りを拡大して示す平面図である。
【００３０】
このイオン注入装置は、イオン源２から引き出したイオンビーム４を、分析電磁石６によって運動量分析（例えば質量分離）を行った後、注入室８内に導入するよう構成されている。イオン源２から注入室８までのイオンビーム４の経路は、真空雰囲気に保たれる。
【００３１】
もっとも、分析電磁石６を設けずに、イオン源２から引き出したイオンビーム４を、質量分離を行うことなく、注入室８内に導入するように構成しても良い。この場合のイオン注入装置は、非質量分離型のイオン注入装置とも呼ばれる。
【００３２】
イオンビーム４の進行方向をＺ方向とし、このＺ方向に実質的に直交する面内で互いに実質的に直交する２方向をＸ方向（例えば水平方向）およびＹ方向（例えば垂直方向）とすると、この実施形態では、イオン源２から、Ｘ方向の寸法ＷX よりもＹ方向の寸法ＷY （図３参照）が大きい形状（これはリボン状とも呼ばれる）のイオンビーム４を引き出して、イオンビーム４の走査を経ることなく上記形状をしたイオンビーム４を注入室８内に導入するように構成されている。
【００３３】
もっとも、イオン源２からは、注入室８に導入時の寸法よりも小さい寸法のイオンビーム４を引き出し、途中に設けた走査器によって当該イオンビームを例えばＹ方向に走査した後に、注入室８内に導入するように構成しても良い。
【００３４】
図２を参照して、注入室８は、図示しない真空排気装置によって所定の真空度に排気される。また上記イオンビーム４が導入される。
【００３５】
注入室８内には、ホルダ１２が設けられている。このホルダ１２は、イオンビーム４を照射してイオン注入を行う基板１０を、所定方向に、具体的にはこの実施形態ではＸ方向に、第１列Ｃ1 と第２列Ｃ2 との２列に保持するものである。
【００３６】
図２、図１１〜図１４、図１６等では、ホルダ１２を簡略化して図示している。ホルダ１２のより具体的な構造の例は図４、図５に示している。
【００３７】
ホルダ１２は、この実施形態では、図４、図５に示すように、四角い枠体状をしている。そのようにすると、当該ホルダ１２と後述する昇降ピン４２、ツイストガイド４４との干渉を避けることが容易になる。またホルダ１２を軽量化することができる。
【００３８】
ホルダ１２は、上記第１列Ｃ1 および第２列Ｃ2 内に、基板１０を１行に保持可能なものでも良いし、この実施形態のように（例えば図４、図５参照）、上記第１列Ｃ1 および第２列Ｃ2 内に、それぞれ、複数枚の基板１０を複数行Ｒ1 〜Ｒ3 に保持可能なものでも良い。複数行はこの実施形態では３行であるが、それに限られるものではない。
【００３９】
各基板１０は、例えば、半導体基板であるが、それに限られるものではない。また、各基板１０の平面形状は、四角形でも良いし、円形等でも良い。以下においては、四角形の場合を例に説明する。図面においてもそうである。
【００４０】
基板１０に照射される際のイオンビーム４は、走査を経ない場合も走査を経る場合も、ホルダ１２に保持された行数（１行または複数行）の基板１０をカバーするＹ方向の寸法ＷY を有している（例えば図３、図４参照）。
【００４１】
図２、図３を参照して、このイオン注入装置は、上記ホルダ１２を駆動するホルダ駆動装置１６を備えている。ホルダ駆動装置１６は、ホルダ１２を矢印Ｂで示すように回転させて、ホルダ１２を水平状態（実質的に水平状態を含む。図３中の二点鎖線参照）にして、注入室８内の所定の基板交換位置４８に位置させる機能、および、ホルダ１２を起立状態（垂直状態とは限らない。例えば図３中の実線参照）にして矢印Ａで示すようにＸ方向に沿って往復直線駆動して、ホルダ１２およびそれに保持した基板１０をイオンビーム４の照射領域でＸ方向に往復直線駆動する機能を有している。上記基板交換位置４８には、この実施形態では、仲介装置４０が設けられているが、これについては後述する。
【００４２】
上記往復直線駆動と、イオンビーム４が上述したようなＹ方向の寸法ＷY を有していることとによって、ホルダ１２に保持した複数枚の基板１０に一括してイオン注入を行うことができる。
【００４３】
ホルダ駆動装置１６の構成要素の多くは、この実施形態では、注入室８内に設けられている。ホルダ駆動装置１６の上記往復直線運動は、注入室８の底面９内に設けられたレール１８によってガイドされる。
【００４４】
このイオン注入装置は、基板１０を注入室８内と注入室８外の大気側との間で出し入れするための第１のロードロック機構２０ａおよび第２のロードロック機構２０ｂを備えている。両ロードロック機構２０ａ、２０ｂは、この実施形態では、Ｘ方向において互いに離れて配置されている。より具体的には、上記基板交換位置４８のＸ方向における中心線のほぼ左右対称な位置に配置されている。
【００４５】
各ロードロック機構２０ａ、２０ｂは（より具体的にはそれらを構成する後述するロードロック室２１は）、互いに独立して、図示しない真空排気装置によって所定の真空度に排気される。また、清浄空気、窒素ガス等のベントガスが導入されて、大気圧状態に戻される（これをベントと呼ぶ）。
【００４６】
両ロードロック機構２０ａ、２０ｂの構造のより具体的な例は、図６を参照して後で説明する。
【００４７】
このイオン注入装置は、第１の基板搬送装置３０ａおよび第２の基板搬送装置３０ｂを備えている。
【００４８】
第１の基板搬送装置３０ａは、互いに上下に位置していて同じ中心線３４ａを中心にして、矢印Ｆ1 、Ｆ2 で示すように互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、第１のロードロック機構２０ａから上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第１列Ｃ1 まで基板１０を搬送する第１のアーム３２ａ、および、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第１列Ｃ1 から第１のロードロック機構２０ａまで基板１０を搬送する第２のアーム３２ｂを有している。
【００４９】
第２の基板搬送装置３０ｂは、互いに上下に位置していて同じ中心線３４ｂを中心にして、矢印Ｆ3 、Ｆ4 で示すように互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、第２のロードロック機構２０ｂから上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第２列Ｃ2 まで基板１０を搬送する第３のアーム３２ｃ、および、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第２列Ｃ2 から第２のロードロック機構２０ｂまで基板１０を搬送する第４のアーム３２ｄを有している。
【００５０】
各アーム３２ａ〜３２ｄは、この実施形態では真っ直ぐな棒状をしている。
【００５１】
上記中心線３４ａは、この実施形態では、両ロードロック機構２０ａ、２０ｂの中心をＸ方向に結ぶ線２９と、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第１列Ｃ1 の中心線とを結ぶ交点をＹ方向に通っている。上記中心線３４ｂは、この実施形態では、上記線２９と、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２の第２列Ｃ2 の中心線とを結ぶ交点をＹ方向に通っている。
【００５２】
上記基板搬送装置３０ａ、３０ｂは、アーム３２ａ〜３２ｄを上記のようにそれぞれ旋回させる駆動装置３６ａ、３６ｂをそれぞれ有している。両駆動装置３６ａ、３６ｂの構成要素の大部分は、この実施形態では、注入室８の底面外に設けられている。
【００５３】
この実施形態では、第１の基板搬送装置３０ａの両アーム３２ａ、３２ｂは、それぞれ、ホルダ１２の第１列Ｃ1 の複数行に対応した位置で、複数枚（この実施形態では３枚）の基板を保持して搬送可能なものである。同様に、第２の基板搬送装置３０ｂの両アーム３２ｃ、３２ｄは、それぞれ、ホルダ１２の第２列Ｃ2 の複数行に対応した位置で、複数枚（この実施形態では３枚）の基板を保持して搬送可能なものである。もっとも、ホルダ１２が基板１０を１行しか保持しない場合は、各アーム３２ａ〜３２ｄも基板１０を１枚保持するもので良い。
【００５４】
各アーム３２ａ〜３２ｄは、それぞれ、図２、図７に示す例のように、各基板１０を各アーム３２ａ〜３２ｄの下部に支持する支持部材３８を有している。支持部材３８は、基板１０の端部を下から支持する。
【００５５】
第１のロードロック機構２０ａと第２のロードロック機構２０ｂとは互いに同じ構造であるので、ここではロードロック機構２０ａを例にその構造等を説明する。以下の説明はロードロック機構２０ｂにも適用することができる。
【００５６】
図６に示す例のように、ロードロック機構２０ａは、ロードロック室（これは真空予備室とも呼ばれる）２１を有している。このロードロック室２１は、注入室８の上部に隣接して設けられていると言うことができる。ロードロック室２１と大気側との間には、基板１０を載置した後述する大気側の基板搬送装置５０ａのアーム５２ａ、５２ｂが出入りできる出入り口２６が設けられており、当該出入り口２６は矢印Ｊで示すように開閉する真空弁（例えばフラップ弁）２８によって開閉される。
【００５７】
ロードロック室２１と注入室８とは、昇降装置２４によって真空シール部２５を介して矢印Ｈで示すように昇降させられる弁体２２によって仕切られる。即ち、この弁体２２が真空弁の働きをすると共に、基板１０を支持する働きをする。弁体２２の上部に、基板１０を少し持ち上げて支持する支持部材２３が設けられている。支持部材２３は、基板１０の端部を下から支持する。これによって、弁体２２が上昇した位置（図６中の実線参照）で大気側の基板搬送装置５０ａのアーム５２ａ、５２ｂによって、かつ弁体２２が下降した位置（図６中の二点鎖線参照）で真空側の基板搬送装置３０ａのアーム３２ａ、３２ｂによって、基板１０をそれぞれ受け渡しすることができる。
【００５８】
即ち、弁体２２を実線で示す位置に上昇させることによって、弁体２２によってロードロック室２１と注入室８との間を仕切ることができる。その状態で、ロードロック室２１内を図示しない真空排気装置によって真空排気したり、大気圧状態に戻したりする（即ちベントする）ことができる。大気圧状態で、真空弁２８を開いて、大気側の基板搬送装置５０ａのアーム５２ａ、５２ｂによって、基板１０を弁体２２上と大気側との間で搬送（出し入れ）することができる。弁体２２を二点鎖線で示す位置に下降させることによって、真空側の基板搬送装置３０ａのアーム３２ａ、３２ｂによって基板１０を弁体２２上と注入室８内との間で搬送することができる。
【００５９】
図２を参照して、この実施形態では、第１のロードロック機構２０ａは、第１の基板搬送装置３０ａの第１または第２のアーム３２ａ、３２ｂに保持する複数枚の基板１０に対応した位置に複数枚（この実施形態では３枚）の基板１０を保持可能なものである。同様に第２のロードロック機構２０ｂは、第２の基板搬送装置３０ｂの第３または第４のアーム３２ｃ、３２ｄに保持する複数枚の基板１０に対応した位置に複数枚（この実施形態では３枚）の基板１０を保持可能なものである。もっとも、ホルダ１２が基板１０を１行にしか保持せず、各アーム３２ａ〜３２ｄも基板１０を１枚保持するものである場合は、両ロードロック機構２０ａ、２０ｂは、それぞれ、基板１０を１枚保持可能なもので良い。
【００６０】
上記基板交換位置４８にあるホルダ１２と上記各アーム３２ａ〜３２ｄとの基板１０の上記受け渡しは、次に述べる仲介装置４０を仲介せずに直接行っても良いし、この実施形態のように仲介装置４０を介して行っても良い。仲介装置４０を介することによって、ホルダ１２と第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。
【００６１】
この実施形態では、上記基板交換位置４８に設けられていて、各基板１０を支持する支持部材を１枚の基板１０につき複数個ずつと、当該支持部材を一括して昇降させる昇降装置とを有していて、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２と上記第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置４０を備えている。この支持部材には、以下に述べるより具体例では、昇降ピン４２および／またはツイストガイド４４が相当しており、昇降装置には昇降ピン昇降装置７０および／またはツイストガイド昇降装置８８が相当している。
【００６２】
上記仲介装置４０のより具体例を説明すると、図２、図５等に示す仲介装置４０は、この実施形態では四角形の基板１０用のものであり、次のような構造をしている。
【００６３】
即ち昇降装置４０は、（ａ）各基板１０を支持する昇降ピン４２を１枚の基板１０につき複数個ずつと、（ｂ）当該昇降ピン４２を一括して昇降させる昇降ピン昇降装置７０（図８参照）と、（ｃ）各基板１０の角部を支持するツイストガイド４４を１枚の基板１０につき複数個ずつと、（ｄ）各基板１０用のツイストガイド４４を矢印Ｇで示すように各基板１０の中心１１の周りに所定の角度だけ一括して回転させるツイストガイド回転装置７８（図９参照）と、（ｅ）上記ツイストガイド４４を一括して昇降させるツイストガイド昇降装置８８（図９参照）とを有している。そしてこの仲介装置４０は、上記基板交換位置４８にあるホルダ１２と上記第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しを仲介する機能、および、ホルダ１２に保持させる各基板１０のツイスト角φ（図４も参照）を一括して所定の角度にする機能を有している。
【００６４】
１枚の基板１０当たりの昇降ピン４２の数は、例えば３個であるがこれに限られるものではない。１枚の基板１０当たりのツイストガイド４４は、図２、図５等では図示を簡略化して２個を図示しているが、それに限られるものではなく例えば３〜４個でも良い。
【００６５】
ホルダ１２には、各基板１０を静電気によってそれぞれ吸着して保持する複数の静電チャック１４が取り付けられている。しかもこの実施形態では、各静電チャック１４は、平面形状が基板１０に対応した四角形をしていて、四角形の基板１０のツイスト角φに対応した方向に向けて固定されている。
【００６６】
各静電チャック１４には、この実施形態では、各基板１０用の昇降ピン４２が貫通する穴がそれぞれ設けられており、各昇降ピン４２は、水平状態にされたホルダ１２上の静電チャック１４の上記穴を貫通して昇降させられる。
【００６７】
基板１０のツイスト角φは、イオン注入装置における基板１０の配置（方向）を表すパラメータの一つであり、イオンビーム４に対する基板１０の方向を表している。図４、図５に示す例では、矩形の基板１０の長辺と上記Ｘ方向との成す角度をツイスト角φとしているが、これは基板１０の長軸とＸ方向との成す角度と同じである。但しこれ以外をツイスト角と定めても良い。上記ツイスト角φは、例えば２３度であるが、これに限られるものではない。
【００６８】
上記昇降ピン昇降装置７０、ツイストガイド回転装置７８およびツイストガイド昇降装置８８の具体例を説明すると次のとおりである。
【００６９】
昇降ピン昇降装置７０は、例えば図８に示す例のように、注入室８の底面９外に設けられた駆動源７２によって、真空シール部７４を介して、注入室８内の上記複数の昇降ピン４２を一括して矢印Ｋで示すように昇降させる構成をしている。
【００７０】
ツイストガイド回転装置７８は、例えば図９に示す例のように、注入室８の底面９外に設けた回転駆動源８２によって、真空シール部８４を介して、注入室８内に設けたリンク機構８６を矢印Ｍで示すように往復回転させて、それに連結された各基板１０用のツイストガイド４４を矢印Ｇで示すようにそれぞれ往復回転させる構成をしている。
【００７１】
ツイストガイド昇降装置８８は、例えば図９に示す例のように、注入室８の底面９外に設けた駆動源８０によって、真空シール部８４を介して、注入室８内の上記複数のツイストガイド４４を一括して矢印Ｎで示すように昇降させる構成をしている。上記リンク機構８６等は、この昇降に対応することができる。
【００７２】
上記昇降ピン４２、ツイストガイド４４、昇降ピン昇降装置７０、ツイストガイド回転装置７８およびツイストガイド昇降装置８８は、それぞれの上記動作を妨げないように配置されている。
【００７３】
図２を参照して、注入室８内には、イオンビーム４を受けてそのＹ方向におけるビーム電流計密度分布を測定するビームモニタ６８が設けられている。このビームモニタ６８は、この実施形態では、Ｙ方向に、イオンビーム４のＹ方向の寸法ＷY よりも広い領域に亘って並設された複数のビーム測定器（例えばファラデーカップ。以下同様）を有している。但し、ビームモニタ６８は、１個のビーム測定器をＹ方向に移動させる構造のものでも良い。
【００７４】
注入室８の外側の大気側には、この実施形態では、次のものが設けられている。
【００７５】
即ち、第１のロードロック機構２０ａに対向する位置に二つの基板収納容器６０が設けられており、それら２０ａ、６０の間に第３の基板搬送装置５０ａが設けられている。第２のロードロック機構２０ｂに対向する位置にも二つの基板収納容器６０が設けられており、それら２０ｂ、６０の間に第４の基板搬送装置５０ｂが設けられている。両基板搬送装置５０ａ、５０ｂの間に待機装置６６が設けられている。
【００７６】
各基板収納容器６０は、フープとも呼ばれるものであり、例えば図１０に示す例のように上下方向（Ｙ方向）の複数段に基板１０を収納することができ、その基板１０を対応する基板搬送装置５０ａまたは５０ｂによって（具体的にはそれらのアーム５２ａ〜５２ｄによって）出し入れすることができる。各基板１０を収納する部分をスロット６２と呼ぶことにする。
【００７７】
待機装置６６は、基板１０を一旦保存する装置であり、これも、上記基板収納容器６０に似た構造をしていて、上下方向（Ｙ方向）の複数段に基板１０を収納することができる。但し、この待機装置６６は、両方の基板搬送装置５０ａ、５０ｂに向かう面が開いていて、両方の基板搬送装置５０ａ、５０ｂによって基板１０を出し入れすることができる。
【００７８】
両基板搬送装置５０ａ、５０ｂは互いに同じ構造であるので、主として第３の基板搬送装置５０ａを例により具体例を以下に説明する。
【００７９】
図２を参照して、基板搬送装置５０ａは、先の部分（ハンド部）が互いに上下に位置している２本のアーム５２ａ、５２ｂを有しており、各ハンド部に基板１０をそれぞれ保持して搬送することができる。各ハンド部には、この実施形態では、基板１０を真空によって吸着保持する真空チャック５４が設けられている。
【００８０】
基板搬送装置５０ａは、各アーム５２ａ、５２ｂを互いに独立して伸縮させることができ、かつ両アーム５２ａ、５２ｂを一括して旋回および昇降させることができる。更にこの基板搬送装置５０ａは、矢印Ｓで示すように、Ｘ方向に沿って往復走行することができる。
【００８１】
基板搬送装置５０ａは、上記構造によって、その手前にある二つの基板収納容器６０に対する基板１０の出し入れ、第１のロードロック機構２０ａに対する基板１０の出し入れ、および、待機装置６６に対する基板１０の出し入れを行うことができる。
【００８２】
第４の基板搬送装置５０ｂも、２本のアーム５２ｃ、５２ｄを有していて、上述したように基板搬送装置５０ａと同じ構造をしており、その手前にある二つの基板収納容器６０に対する基板１０の出し入れ、第２のロードロック機構２０ｂに対する基板１０の出し入れ、および、待機装置６６に対する基板１０の出し入れを行うことができる。
【００８３】
この実施形態のイオン注入装置の全体的な動作の例を、図２、図１１〜図１４等を参照して説明する。図１１〜図１４は、図２に対応している。なお、図１１〜図１４は概略図であり、説明にあまり必要のない部分の図示は省略している。省略した部分は、図１〜図１０を参照するものとする。また、ホルダ１２、仲介装置４０、ロードロック機構２０ａ、２０ｂ、基板搬送装置３０ａ、３０ｂ、５０ａ、５０ｂ等における動作の詳細は、先に説明しているので、それを参照するものとし、以下においてはこのイオン注入装置の全体的な動作の例を主体に説明する。また、この発明の本質にあまり影響しない細かな動作は省略または簡略化して説明する。
【００８４】
ここでは一例として、図２に示す状態から説明を始める。その主な状態を説明すると、注入室８内に上記イオンビーム４が導入されている。ホルダ１２は起立状態にあり、このホルダ１２には６枚の未注入の基板１０が保持されている。両ロードロック機構２０ａ、２０ｂは大気圧状態にあり、真空弁２８が開いており、かつ注入済の基板１０が３枚ずつ保持されている。各基板収納容器６０には未注入の基板１０が複数枚ずつ収納されている。待機装置６６にも左側の基板収納容器６０から取り出した複数枚の基板１０が収納されている。
【００８５】
ホルダ駆動装置１６によってホルダ１２をイオンビーム４の照射領域でＸ方向に沿って往復直線駆動する。往復回数は、必要とするドーズ量（イオン注入量）等に依る。これによって、６枚の基板１０に一括してイオン注入を行うことができる。
【００８６】
しかも、ホルダ１２および基板１０を往復直線駆動するので、前述した従来技術のように回転ディスクを用いる場合と違って、各基板１０の面内における基板１０とイオンビーム４との相対的な速度は均一（一様）になる。従って、各基板１０の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【００８７】
上記イオン注入の間に、基板搬送装置５０ａによって、ロードロック機構２０ａ内にある注入済の基板１０を元の基板収納容器６０内に、より具体的にはこの実施形態では、元の基板収納容器６０内の元のスロット６２に順次搬送する（回収する）動作を行う。この回収動作と並行して、同じ基板搬送装置５０ａによって、対応する基板収納容器６０から未注入の基板１０を１枚ずつ取り出してそれをロードロック機構２０ａに渡す動作を行う。これは、基板搬送装置５０ａが２本のアーム５２ａ、５２ｂを有しているので可能である。
【００８８】
上記と並行して、基板搬送装置５０ｂによって、ロードロック機構２０ｂ内にある注入済の基板１０を一旦、待機装置６６内に順次搬送する動作を行う。それと並行して、同じ基板搬送装置５０ｂによって、先に基板搬送装置５０ａによって待機装置６６内に収納していた未注入の基板１０を１枚ずつ取り出してそれをロードロック機構２０ｂに渡す動作を行う。これは、基板搬送装置５０ｂが２本のアーム５２ｃ、５２ｄを有しているので可能である。
【００８９】
ロードロック機構２０ａ、２０ｂに対して注入済の基板１０と未注入の基板１０の入れ替えが完了したら、各真空弁２８をそれぞれ閉じて、両ロードロック機構２０ａ、２０ｂの真空排気を行う。
【００９０】
また、基板搬送装置５０ａは、ロードロック機構２０ａに対する注入済の基板１０と未注入の基板１０の入れ替えに続いて、待機装置６６内の注入済の基板１０を元の基板収納容器６０の元のスロット６２に回収する動作を行う。
【００９１】
ホルダ１２上の基板１０に対する所定ドーズ量のイオン注入が終了したら、ホルダ１２を上記基板交換位置４８に戻して、具体的には上記仲介装置４０上に戻して、ホルダ１２を水平状態にする。図１１は水平状態にする途中の状態を示している。但し、図１１では説明を分かりやすくするためにホルダ１２を仲介装置４０から少し右にずらして図示しているが、実際は仲介装置４０上で水平状態にする（図１２参照）。その間も、基板搬送装置５０ａ、５０ｂによる基板１０の上記搬送動作が並行して続いている。
【００９２】
次に、図１２に示すように、ツイストガイド４４を一括して上昇させて、ツイストガイド４４によって基板１０をホルダ１２から（より具体的にはその静電チャック１４から。以下同様）受け取る。なお、図１２では図示を簡略化するために各基板１０の上記ツイスト角φを０度で図示しているが、０度以外でも良い。ツイストガイド４４を上昇させる前に、各ツイストガイド４４は各基板１０の上記ツイスト角φに対応する位置に回転させておく。ツイスト角φの付いた基板１０を受け取るためである。
【００９３】
次いで、各ツイストガイド４４を回転させてそれに保持した各基板１０のツイスト角φを０度に戻した状態で、昇降ピン４２を一括して上昇させて、昇降ピン４２によって各基板１０を受ける。各基板１０のツイスト角φを０度に戻すのは、その状態で各基板１０をアーム３２ｂ、３２ｄに渡すためである。そして上記状態で、図１３に示すように、第２、第４のアーム３２ｂ、３２ｄをホルダ１２上に位置させ、ツイストガイド４４を一括して下降させ、更に昇降ピン４２を一括して下降させて、注入済の基板１０をアーム３２ｂ、３２ｄに渡す。上記と並行して、第１、第３のアーム３２ａ、３２ｃをロードロック機構２０ａ、２０ｂにそれぞれ位置させて、未注入の基板１０を受け取る。
【００９４】
次に、図１４に示すように、第１のアーム３２ａと第２のアーム３２ｂとの位置を入れ替え、かつ第３のアーム３２ｃと第４のアーム３２ｄの位置を入れ替えて、昇降ピン４２を一括して上昇させて、昇降ピン４２でアーム３２ａ、３２ｃから各基板１０を受ける。このとき、０度のツイスト角φに対応する位置でツイストガイド４４も上昇させる。但しアーム３２ａ、３２ｃの位置には干渉しない高さまでとする。上記と並行して、アーム３２ｂ、３２ｄからロードロック機構２０ａ、２０ｂに注入済の基板１０を渡す。
【００９５】
次に、空になったアーム３２ａ〜３２ｄを仲介装置４０とロードロック機構２０ａ、２０ｂとの中間位置に戻す（図２と同じ状態）。そして、仲介装置４０においては、昇降ピン４２を一括して下降させて各基板１０をツイストガイド４４に載せ、ツイストガイド４４を上記のように回転させて各基板１０のツイスト角φを一括して所定の角度にし、更に昇降ピン４２を一括して下降させて、未注入の各基板１０をホルダ１２に保持する。具体的には、各基板１０を各静電チャック１４に載せて吸着保持させる。この頃までには、前回のバッチ処理で注入済の基板１０の基板搬送装置５０ａ、５０ｂによる上記回収動作が完了している。
【００９６】
次に、未注入の基板１０を保持したホルダ１２を起立状態にする。それと並行して、ロードロック機構２０ａ、２０ｂをベントして大気圧状態に戻した後に真空弁２８を開く。その後は図２に示した状態に戻り、以降は、上記と同様の動作が繰り返される。
【００９７】
上記は、第３の基板搬送装置５０ａ側にある基板収納容器６０から取り出した未注入の基板１０に６枚ずつ一括してイオン注入を施した後に元の基板収納容器６０に回収する例であるが、第４の基板搬送装置５０ｂ側にある基板収納容器６０から取り出した基板１０についても上記と同様の動作によって、６枚ずつ一括してイオン注入を施した後に元の基板収納容器６０に回収することができる。
【００９８】
以上のようにこの実施形態のイオン注入装置によれば、第１および第２のロードロック機構２０ａ、２０ｂ、ならびに、２本のアームをそれぞれ有する第１および第２の基板搬送装置３０ａ、３０ｂを備えているので、大気側と注入室８内との間の基板１０の出し入れ、および、各ロードロック機構２０ａ、２０ｂとホルダ１２との間の基板１０の搬送を円滑に行うことができる。従ってスループットが向上する。
【００９９】
更に、ホルダ１２を、前記第１列Ｃ1 および第２列Ｃ2 内に、それぞれ、複数枚の基板１０を複数行に保持可能なものとし、かつそれに対応するように、第１および第２の基板搬送装置３０ａ、３０ｂならびに第１および第２のロードロック機構２０ａ、２０ｂを構成しているので、より多くの基板１０に一括してイオン注入を行うことができると共に、第１および第２の基板搬送装置３０ａ、３０ｂならびに第１および第２のロードロック機構２０ａ、２０ｂにおいて、上記複数行に対応する複数枚の基板１０を一括して取り扱うことができるので、スループットがより向上する。
【０１００】
更に、基板交換位置４８にあるホルダ１２と第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しを仲介する機能、および、ホルダ１２に保持させる各基板１０のツイスト角φを一括して所定の角度にする機能を有している仲介装置４０を備えているので、ホルダ１２と第１ないし第４のアーム３２ａ〜３２ｄとの間の基板１０の受け渡しをより円滑に行うことができる。従ってスループットがより向上する。しかも、ホルダ１２に保持させる四角形の各基板１０のツイスト角φを一括して所定の角度に合わせることができる。
【０１０１】
また、先に図４、図５を参照して説明したように、ホルダ１２は、平面形状が四角形をしていて各基板１０のツイスト角φに対応した方向に向けて固定された複数の静電チャック１４を備えているので、ツイスト角φの付いた各基板１０を各静電チャック１４によって保持してイオン注入を行う場合に、イオンビーム１４が静電チャック１４に当たって静電チャック１４を損傷することを防止することができる。しかも静電チャック１４と基板１０との接触面積を大きくすることができるので、基板１０に対する吸着力を大きくすると共に、基板１０と静電チャック１４との間の伝熱面積を大きくして基板１０を効率良く冷却することができる。
【０１０２】
仮に、図１５に示す例のように、静電チャック１４を基板１０のツイスト角φと対応させずにホルダ１２に固定しておくと、基板１０に覆われない静電チャック１４の表面が生じて、イオン注入の際に当該表面にイオンビーム４（例えば図４参照）が当たり、スパッタリング等によって静電チャック１４が損傷を受ける可能性がある。それを避けるために、静電チャック１４を四角形や円形で小さくして基板１０に完全に覆われるようにすると、静電チャック１４と基板１０との接触面積が小さくなって静電チャック１４による吸着力が低下すると共に、基板１０と静電チャック１４との間の伝熱面積が小さくなって基板１０の冷却効率が低下する。
【０１０３】
イオンビーム４とホルダ１２上の基板１０の配列等との関係の他の例を図１６に示す。この図は、図４に対応している。但し図示を簡略している。図２〜図５等に示した例と対応する部分は同一符号を付して、以下においては当該例との相違点を主体に説明する。
【０１０４】
この図１６に示す例は、簡単に言えば、図２〜図５等に示した例とは、ホルダ１２の駆動方向およびイオンビーム４の長手方向が９０度異なる。即ち、この図１６に示す例の場合は、ホルダ１２を水平状態にして上記基板交換位置４８に位置させる機能およびホルダ１２を起立状態にしてイオンビーム４の照射領域で、矢印Ｖで示すように、前記Ｘ方向と交差する方向（例えばＹ方向）に往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置を設けておく。
【０１０５】
そして、基板１０に照射される際のイオンビーム４は、走査を経てまたは走査を経ることなく、ホルダ１２に保持された２列Ｃ1 、Ｃ2 の基板１０をカバーする寸法ＷX を有しているものにする。
【０１０６】
上述したホルダ１２の駆動方向およびイオンビーム４の寸法以外は、図２〜図５等に示した例の場合と同様であるので、仲介装置４０、基板搬送装置３０ａ、３０ｂ、ロードロック機構２０ａ、２０ｂ等は、図２〜図５等に示した例の場合と同様のもので良い。
【０１０７】
この図１６に示す例の場合も、基板１０を２列Ｃ1 、Ｃ2 に保持したホルダ１２を、ホルダ駆動装置によってイオンビーム４の照射領域で往復直線駆動する構成であるので、複数枚の基板１０に一括してイオン注入を行うことができる。
【０１０８】
しかも、ホルダ１２および基板１０を往復直線駆動するので、回転ディスクを用いる場合と違って、各基板１０の面内における基板１０とイオンビーム４との相対的な速度は均一になる。従って、各基板１０の面内における注入量分布の均一性を良くすることができる。
【０１０９】
その他、図２〜図５等に示した例の上述した効果と同様の効果を奏する。
【０１１０】
上記イオン源２として、それから引き出すイオンビーム４の長手方向（図１〜図５に示すの例は場合はＹ方向。以下同様）に複数のフィラメントを有する大きなイオン源を設けても良い。そして、注入室８内に設けた上記ビームモニタ６８を用いてイオンビーム４の長手方向におけるビーム電流密度分布を測定し、このビームモニタ６８からの測定情報に基づいて、制御装置によって、ホルダ１２上の基板１０に照射されるイオンビーム４の長手方向におけるビーム電流密度分布が均一になるように、上記イオン源２の各フィラメント電流を制御するようにしても良い。
【０１１１】
それによって、長手方向の寸法がより大きく、かつ長手方向におけるビーム電流密度分布の均一性がより良いイオンビーム４を得ることができるので、より多数枚の基板１０に対して一括して均一性良くイオン注入を行うことが可能になる。その結果、バッチ処理する基板１０の枚数をより増加させることができるので、スループットがより向上する。
【０１１２】
以上においては、各基板１０が四角形の場合を例に説明したけれども、各基板１０は円形でも良い。
【０１１３】
各基板１０が円形の場合は、上記各静電チャック１４も平面形状が円形のものにすれば良い。
【０１１４】
また、各基板１０が円形の場合は、上記ツイストガイド回転装置７８およびツイストガイド昇降装置８８の代わりに、各基板１０が有しているオリエンテーションフラットまたはノッチに基づいて、ホルダ１２に保持される各基板１０のツイスト角を所望の角度に合わせるアライナー（角度合わせ装置）を設けても良い。例えば、アライナーの機能を図２に示した待機装置６６に持たせても良い。あるいは、待機装置６６の代わりにアライナーを設けても良い。いずれの場合も、アライナー（またはその機能）は、１枚の基板１０の角度を合わせることができるものでも良いけれども、Ｙ方向において多段に配置された複数枚の基板１０の角度を合わせることができるものの方が好ましい。その方がスループットが高まるからである。
【符号の説明】
【０１１５】
４ イオンビーム
８ 注入室
１０ 基板
１２ ホルダ
１４ 静電チャック
１６ ホルダ駆動装置
２０ａ、２０ｂ ロードロック機構
３０ａ、３０ｂ 基板搬送装置
３２ａ〜３２ｄ アーム
４０ 仲介装置
４２ 昇降ピン
４４ ツイストガイド
４８ 基板交換位置
５０ａ、５０ｂ 基板搬送装置
５２ａ〜５２ｄ アーム
６０ 基板収納容器
６６ 待機装置
７０ 昇降ピン昇降装置
７８ ツイストガイド回転装置
８８ ツイストガイド昇降装置
Ｃ1 第１列
Ｃ2 第２列
φ ツイスト角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、
前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、
前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向に沿って往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、
前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送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】
前記ホルダは、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものであり、
前記基板に照射される際の前記イオンビームは、走査を経てまたは走査を経ることなく、前記ホルダに保持された複数行の基板をカバーする寸法を有しており、
前記第１の基板搬送装置の第１および第２のアームは、それぞれ、前記ホルダの第１列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第２の基板搬送装置の第３および第４のアームは、それぞれ、前記ホルダの第２列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第１のロードロック機構は、前記第１の基板搬送装置の第１または第２のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものであり、
前記第２のロードロック機構は、前記第２の基板搬送装置の第３または第４のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものである請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、
前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、
前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向と交差する方向に往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、
前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送装置とを備えており、
前記基板に照射される際の前記イオンビームは、走査を経てまたは走査を経ることなく、前記ホルダに保持された２列の基板をカバーする寸法を有していることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
前記ホルダは、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものであり、
前記第１の基板搬送装置の第１および第２のアームは、それぞれ、前記ホルダの第１列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第２の基板搬送装置の第３および第４のアームは、それぞれ、前記ホルダの第２列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第１のロードロック機構は、前記第１の基板搬送装置の第１または第２のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものであり、
前記第２のロードロック機構は、前記第２の基板搬送装置の第３または第４のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものである請求項３記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記基板交換位置に設けられていて、前記各基板を支持する支持部材を１枚の基板につき複数個ずつと、当該支持部材を一括して昇降させる昇降装置とを有していて、前記基板交換位置にある前記ホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の前記基板の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置を更に備えている請求項１ないし４のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記基板は四角形の基板である請求項１ないし５のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記基板は円形の基板である請求項１ないし５のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記基板は四角形の基板であり、
前記基板交換位置に設けられていて、（ａ）前記各基板を支持する昇降ピンを１枚の基板につき複数個ずつと、（ｂ）当該昇降ピンを一括して昇降させる昇降ピン昇降装置と、（ｃ）前記各基板の角部を支持するツイストガイドを１枚の基板につき複数個ずつと、（ｄ）各基板用の前記ツイストガイドを各基板の中心の周りに所定の角度だけ一括して回転させるツイストガイド回転装置と、（ｅ）前記ツイストガイドを一括して昇降させるツイストガイド昇降装置とを有していて、前記基板交換位置にある前記ホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の前記基板の受け渡しを仲介する機能、および、前記ホルダに保持させる各基板のツイスト角を一括して所定の角度にする機能を有している仲介装置を更に備えている請求項１ないし４のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記ホルダは、前記各基板を静電気によってそれぞれ吸着して保持するものであって、平面形状が四角形をしていて前記各基板のツイスト角に対応した方向に向けて固定された複数の静電チャックを備えている請求項８記載のイオン注入装置。
【請求項１】
真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、
前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、
前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向に沿って往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、
前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送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】
前記ホルダは、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものであり、
前記基板に照射される際の前記イオンビームは、走査を経てまたは走査を経ることなく、前記ホルダに保持された複数行の基板をカバーする寸法を有しており、
前記第１の基板搬送装置の第１および第２のアームは、それぞれ、前記ホルダの第１列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第２の基板搬送装置の第３および第４のアームは、それぞれ、前記ホルダの第２列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第１のロードロック機構は、前記第１の基板搬送装置の第１または第２のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものであり、
前記第２のロードロック機構は、前記第２の基板搬送装置の第３または第４のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものである請求項１記載のイオン注入装置。
【請求項３】
真空に排気されイオンビームが導入される注入室と、
前記注入室内に設けられていて、前記イオンビームを照射してイオン注入を行う基板をＸ方向に第１列と第２列との２列に保持するホルダと、
前記ホルダを水平状態にして基板交換位置に位置させる機能および前記ホルダを起立状態にして前記イオンビームの照射領域で前記Ｘ方向と交差する方向に往復直線駆動する機能を有するホルダ駆動装置と、
前記基板を大気側と前記注入室内との間で出し入れするためのものである第１および第２のロードロック機構と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第１のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列まで基板を搬送する第１のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第１列から前記第１のロードロック機構まで基板を搬送する第２のアームを有する第１の基板搬送装置と、
互いに上下に位置していて同じ中心線を中心にして互いに独立して往復旋回可能な２本のアームであって、前記第２のロードロック機構から前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列まで基板を搬送する第３のアーム、および、前記基板交換位置にある前記ホルダの第２列から前記第２のロードロック機構まで基板を搬送する第４のアームを有する第２の基板搬送装置とを備えており、
前記基板に照射される際の前記イオンビームは、走査を経てまたは走査を経ることなく、前記ホルダに保持された２列の基板をカバーする寸法を有していることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
前記ホルダは、前記第１列および第２列内に、それぞれ、複数枚の基板を複数行に保持可能なものであり、
前記第１の基板搬送装置の第１および第２のアームは、それぞれ、前記ホルダの第１列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第２の基板搬送装置の第３および第４のアームは、それぞれ、前記ホルダの第２列の複数行に対応した位置で複数枚の基板を保持して搬送可能なものであり、
前記第１のロードロック機構は、前記第１の基板搬送装置の第１または第２のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものであり、
前記第２のロードロック機構は、前記第２の基板搬送装置の第３または第４のアームに保持する複数枚の基板に対応した位置に複数枚の基板を保持可能なものである請求項３記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記基板交換位置に設けられていて、前記各基板を支持する支持部材を１枚の基板につき複数個ずつと、当該支持部材を一括して昇降させる昇降装置とを有していて、前記基板交換位置にある前記ホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の前記基板の受け渡しを仲介する機能を有する仲介装置を更に備えている請求項１ないし４のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項６】
前記基板は四角形の基板である請求項１ないし５のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項７】
前記基板は円形の基板である請求項１ないし５のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項８】
前記基板は四角形の基板であり、
前記基板交換位置に設けられていて、（ａ）前記各基板を支持する昇降ピンを１枚の基板につき複数個ずつと、（ｂ）当該昇降ピンを一括して昇降させる昇降ピン昇降装置と、（ｃ）前記各基板の角部を支持するツイストガイドを１枚の基板につき複数個ずつと、（ｄ）各基板用の前記ツイストガイドを各基板の中心の周りに所定の角度だけ一括して回転させるツイストガイド回転装置と、（ｅ）前記ツイストガイドを一括して昇降させるツイストガイド昇降装置とを有していて、前記基板交換位置にある前記ホルダと前記第１ないし第４のアームとの間の前記基板の受け渡しを仲介する機能、および、前記ホルダに保持させる各基板のツイスト角を一括して所定の角度にする機能を有している仲介装置を更に備えている請求項１ないし４のいずれかに記載のイオン注入装置。
【請求項９】
前記ホルダは、前記各基板を静電気によってそれぞれ吸着して保持するものであって、平面形状が四角形をしていて前記各基板のツイスト角に対応した方向に向けて固定された複数の静電チャックを備えている請求項８記載のイオン注入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１０−２８７４１６（Ｐ２０１０−２８７４１６Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１３９９２４（Ｐ２００９−１３９９２４）
【出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【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２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【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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