イオン注入装置
【課題】
安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入が防止できるイオン注入装置を提供する。
【解決手段】
本発明のイオン注入装置ＩＭは、イオンビーム引出し口１４を介して重力方向Ｇと交差する方向にイオンビーム２を引き出すイオン源１と、基板４が搭載される搬送トレイ７と、少なくとも１つの開口部６を有し、搬送トレイ７に取り付けられたマスク５と、搬送トレイ７をイオンビーム２と交差する方向に移動させることで、マスク５に形成された開口部６を通して基板の所定領域にイオンビーム２を照射させる駆動機構とを備えている。そして、重力方向Ｇに沿ってイオンビーム引出し口１４を見たときに、イオンビーム引出し口１４の下面を覆うとともに、基板４へのイオンビーム２の照射を妨げない防塵板１１を備えている。
安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入が防止できるイオン注入装置を提供する。
【解決手段】
本発明のイオン注入装置ＩＭは、イオンビーム引出し口１４を介して重力方向Ｇと交差する方向にイオンビーム２を引き出すイオン源１と、基板４が搭載される搬送トレイ７と、少なくとも１つの開口部６を有し、搬送トレイ７に取り付けられたマスク５と、搬送トレイ７をイオンビーム２と交差する方向に移動させることで、マスク５に形成された開口部６を通して基板の所定領域にイオンビーム２を照射させる駆動機構とを備えている。そして、重力方向Ｇに沿ってイオンビーム引出し口１４を見たときに、イオンビーム引出し口１４の下面を覆うとともに、基板４へのイオンビーム２の照射を妨げない防塵板１１を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マスクを介して基板の所定領域へのイオン注入を行うイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の製造工程では、イオン注入装置が用いられている。昨今、この様なイオン注入装置では、高価なフォトレジストの代わりに、カーボンやシリコンからなる安価なマスクを利用して基板（例えば、シリコンウエハ）へのイオン注入を実施する為の技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
その一例として、特許文献１の図２に開示されるような質量分析型のイオン注入装置を用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公報 ＵＳ７８１６２３９Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の質量分析型のイオン注入装置であれば、デバイスの製造精度を高めることはできるが、質量分析機能を達成する為の分析電磁石や分析スリットが必要となり、その分、装置価格が高くなる。
【０００６】
一方、太陽電池の製造にあたっては、これまでの半導体デバイスの製造に用いられてきたような製造精度は必要とされていない。その為、特許文献１の図２に記載されている質量分析機能を有するイオン注入装置に代えて、フラットパネルディスプレイの製造で実績のある質量分析機能を有さないシャワータイプのイオン注入装置を用いることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、従来のシャワータイプのイオン注入装置では、重力方向に沿ってイオン源から真下にイオンビームを照射して、イオン源下方に配置された基板に対してイオン注入を行う装置構成であった為、例えば、イオン源のフィラメントより生じる金属パーティクルやイオン源のプラズマチャンバー内に堆積された堆積物が基板に混入してしまうといった問題があった。
【０００８】
このようなパーティクル等の基板への混入を避ける為に、イオン源から引き出されたイオンビームを静電あるいは電場により偏向させてから基板に照射するといった装置構成に変更することも考えられるが、このような偏向手段を備えた装置構成にすると、装置構成が複雑になるとともに、装置価格が高くなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入が防止できるイオン注入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のイオン注入装置は、イオンビーム引出し口を介して重力方向と交差する方向にイオンビームを引き出すイオン源と、基板が搭載される搬送トレイと、少なくとも１つの開口部を有し、前記搬送トレイに取り付けられたマスクと、前記搬送トレイを前記イオンビームと交差する方向に移動させることで、前記マスクに形成された開口部を通して前記基板の所定領域に前記イオンビームを照射させる駆動機構とを備えたイオン注入装置であって、重力方向に沿って前記イオンビーム引出し口を見たときに、前記イオンビーム引出し口の下面を覆うとともに、前記基板への前記イオンビームの照射を妨げない防塵板を備えていることを特徴とする。
【００１１】
上記したように重力方向に対してイオンビームを基板上に斜め照射するように構成するとともに、イオン源のイオンビーム引出し口下方を覆い、かつ、基板へのイオンビームの照射を妨げない防塵板を備えているので、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入を防止することができる。
【００１２】
また、前記マスクに形成された開口部は、前記イオン源より引き出されたイオンビームの引出し方向と平行となるように形成されていることが望ましい。
【００１３】
上記したようにマスクの開口部を形成しておくと、開口部内でのイオンビームによるスパッタリングの発生を防止することができる。これによって、スパッタリングに伴うパーティクルが基板に混入するのを防止することができる。
【００１４】
防塵板上に堆積したパーティクルが、防塵板から飛散するのを抑制する為に、前記防塵板には、その表面より上方に突出した起立部が形成されていることが望ましい。
【００１５】
このような構成を用いると、防塵板からパーティクルが飛散しても、当該パーティクルが起立部に衝突して、再び防塵板上に堆積することが期待できる。
【００１６】
また、防塵板から飛散するパーティクルを抑制する効果を向上させるには、前記起立部は、重力方向において前記イオン源と対向する前記防塵板の対向面の全周に渡って形成されていることが望ましい。
【００１７】
一方で、基板へのパーティクルの混入を効率的に抑制するには、前記起立部は、重力方向から見たときに、前記搬送トレイの搬送方向において前記基板と対向配置された前記防塵板の端部に形成されていることが望ましい。
【００１８】
このような構成を用いると、防塵板から飛散するパーティクルを効率良く抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
重力方向に対してイオンビームを基板上に斜め照射するように構成するとともに、イオン源のイオンビーム引出し口下方を覆い、かつ、基板へのイオンビームの照射を妨げない防塵板を備えているので、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態におけるイオン注入装置全体を表す平面図である。
【図２】図１を重力方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図３】搬送トレイ上に複数枚の基板が搭載される例を表す平面図で、（Ａ）はＺ方向に沿って複数枚の基板が搭載される例を表し、（Ｂ）はＸ方向に沿って複数枚の基板が搭載される例を表し、（Ｃ）はマトリックス状に基板が搭載される例を表す。
【図４】図１、図２に記載の防塵板の別の例で、（Ａ）はＸＺ平面での防塵板の様子を表し、（Ｂ）は（Ａ）に記載のＡ‐Ａ線での断面図を表す。
【図５】図１、図２に記載の防塵板の異なる例で、（Ａ）はＸＺ平面での防塵板の様子を表し、（Ｂ）はＸＹ平面での防塵板の様子を表す。
【図６】図１、図２に記載の防塵板の更に別の例を表す平面図である。
【図７】図１、図２に記載の防塵板の更に異なる例を表す平面図である。
【図８】図７をＸ方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図９】図１、図２に記載の防塵板の他の例を表す平面図である。
【図１０】図９を重力方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図１１】図９、図１０に記載の防塵板の変形例を表す平面図である。
【図１２】図１１を重力方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図１３】図１、図２に記載のイオン注入装置の変形例を表す平面図である。
【図１４】図１３の要部を重力方向から見たときの様子を表す平面図で、（Ａ）はイオン源の駆動機構であり、（Ｂ）は防塵板の駆動機構を表す。
【図１５】図１、図２に記載のイオン注入装置の別の変形例を表す平面図である。
【図１６】図１、図２に記載のイオン注入装置に備えられたイオン源の内部の様子を表す平面図である。
【図１７】図１６に記載のイオン源の外観を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例において、各図に記載されるＸ軸の方向は基板の搬送方向であり、Ｙ軸の方向は重力方向の反対方向である。そして、Ｚ軸の方向はＸ軸とＹ軸の両軸の方向に直交する方向である。
【００２２】
図１には本発明に係るイオン注入装置ＩＭが描かれており、図２には図１を重力方向Ｇから見たときの様子が描かれている。図１、図２の記載を基に、本発明で用いられるイオン注入装置ＩＭの装置構成について、以下に説明する。なお、図２では、図示を簡略化する為、イオン源１の記載を省略している。
【００２３】
イオン源１は真空容器３の壁面に対して、図示されないボルトによって固定されている。イオン源１には、イオンビーム２を引き出す為のイオンビーム引出し口１４が形成されており、ここから引き出されたイオンビーム２は、重力方向Ｇ（図１中、矢印Ｇで示す方向）に対して斜めに交差される方向に向けて進行する。
【００２４】
ＸＺ平面における断面の様子が、図２に破線で描かれているように、この例において、イオンビーム２は、Ｚ方向に長く、Ｘ方向に短い、リボン状のイオンビームである。また、イオンビーム引出し口１４の形状もこのようなイオンビーム２とほぼ同じ形状をしている。図２には重力方向Ｇからイオンビーム引出し口１４を見たとき、その外形が後述する防塵板１１上に投影されている様子が投影面１７として描かれている。
【００２５】
真空容器３内には基板４（例えば、円形状のシリコンウエハ）が搭載された搬送トレイ７が配置されており、この搬送トレイ７には基板４の上方（Ｙ方向側）に３つの開口部６を有するマスク５が取り付けられている。搬送トレイ７は、真空容器３の壁面より支持される複数の車輪８上を、矢印Ａで示される向きに往復搬送される。なお、マスク５のＺ方向側に位置する側面は、開放されており、この部分を通して、図示されない搬送ロボットによって搬送トレイ７への基板４の搬入出が行われる。
【００２６】
真空容器３の外側から内側への基板４の搬送については、従来のイオン注入装置で用いられている構成と同様のものが用いられる。具体的には、真空容器３の外側（大気側）に、複数枚の基板４が収納されたカセットを配置しておき、真空容器３の外側に配置された搬送ロボットにより、このカセットから真空容器３に連結された図示されない真空予備室内に基板４が搬送される。そして、真空予備室を真空雰囲気にした後、真空予備室内あるいは真空容器３内に配置された搬送ロボットにより、搬送トレイ７上に基板４が搬送される。基板４へのイオン注入処理後、搬送ロボットにより搬送トレイ７上から基板４が再び真空予備室内に搬送される。そして、真空予備室を大気雰囲気に戻した後、真空容器３の外側に設けられた搬送ロボットにより真空予備室からカセットに基板が収納される。なお、この構成に限らず、複数枚の基板４が収納されたカセットを、真空予備室を介して真空容器３内に搬送しておき、搬送ロボットを用いて真空容器３内でカセットから搬送トレイ７への基板４の搬入出を行うように構成しても良い。
【００２７】
各車輪８は２つの同心円形状の部材で構成されており、より具体的には、Ｙ方向において搬送トレイ７の下面を支持する径の小さな部材と、Ｚ方向において搬送トレイ７の側面を支持する径の大きな部材とで構成されている。
【００２８】
搬送トレイ７を挟んでＺ方向側（図２中、右側）に配置される各車輪８は、真空容器３の壁面に連結されたシャフト９に対して、回転可能となるように支持されている。一方、搬送トレイ７の反対側に配置される各車輪８はシャフト９に連結され、さらにこのシャフト９が、真空シール１３を介して真空容器３の外側に設けられたモータ１０に連結されている。そして、このモータ１０が回転することによってシャフト９に連結された車輪８が回転し、搬送トレイ７の搬送が行われる。なお、往復搬送を可能にする為、モータ１０は正逆の回転が可能なものを用いることが望まれる。
【００２９】
搬送トレイ７に搭載された基板４へのイオン注入処理は、搬送トレイ７がイオンビーム２と交差する方向に搬送されることで行われる。より詳細には、搬送トレイ７の搬送方向であるＸ方向と直交するＺ方向において、イオンビーム２の寸法は基板４よりも大きい。その為、搬送トレイ７をＸ方向に沿ってイオンビーム２を横切るように搬送させることによって、基板４へのイオン注入処理を達成することができる。
【００３０】
図１に示されるように、ＸＹ平面上でのイオンビーム２の引出し方向（図中、イオンビーム２が進行する方向）とマスク５に形成された開口部６の形状から、マスク５に形成された開口部６は、イオン源１より引き出されたイオンビーム２の引出し方向と平行となるように形成されていることがわかる。このような形状に開口部６を形成しておくと、開口部６内でのイオンビーム２によるスパッタリングの発生を防止することができる。これによって、スパッタリングに伴って発生するパーティクルが基板４に混入するのを防止することができる。
【００３１】
イオン源１の下方には、イオン源１より飛散する金属のパーティクル等が基板４に混入するのを防止する為に防塵板１１が配置されている。図２に描かれているように、この防塵板１１には、少なくとも重力方向Ｇに沿って、イオンビーム引出し口１４を見たときの投影面１７が位置している。換言すると、重力方向Ｇからみた時に、防塵板１１はイオンビーム引出し口１４の下面を覆うように構成されている。また、この防塵板１１は、基板４に照射されるイオンビーム２を妨げない位置に配置されているか、後述するようにイオンビーム２を妨げないように構成されている。
【００３２】
イオンビーム引出し口１４より飛散する金属のパーティクル等は、重力によって主にイオンビーム引出し口１４の下方に飛散する。その為、少なくともイオンビーム引出し口１４の下方をカバーするように防塵板１１を配置あるいは構成にしておくことで、大部分のパーティクルを防塵板１１で受けることが可能となる。
【００３３】
また、一旦、防塵板１１の上面に堆積されたパーティクルは、搬送トレイ７が搬送される際に起こる微小な風によって防塵板１１より飛散することが考えられる。このような防塵板１１から飛散するパーティクルが基板４に混入するのを抑制する為に、防塵板１１には、その表面より上方に突出した起立部１２が形成されている。このような起立部１２によって、防塵板１１から飛散したパーティクルが起立部１２に衝突して、再び防塵板１１に堆積することが期待できる。なお、基板４へのパーティクルの混入を考えた場合、重力方向Ｇから見たとき、搬送トレイ７の搬送方向であるＸ方向において、基板４と対向配置された防塵板１１の端部に起立部１２が形成されていることが望ましい。これは、パーティクルが防塵板１１よりＺ方向に飛散したとしても基板４への混入には直ちにつながらないが、Ｘ方向反対側に飛散した場合には基板４に混入する可能性が高まるからである。
【００３４】
このように、重力方向Ｇに対してイオンビーム２を基板４上に斜め照射するように構成するとともに、イオン源１のイオンビーム引出し口１４下方を覆い、かつ、基板４に照射されるイオンビーム２を妨げない防塵板１１を備えているので、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源１より発生するパーティクルの基板への混入を防止することができる。
【００３５】
これまでに説明した実施形態では、１枚の基板４が搬送トレイ７上に搭載される例を示したが、図３に示されるように複数枚の基板４が搬送トレイ７上に搭載されていても良い。図３（Ａ）には、Ｚ方向に２枚の基板４を並べた様子が描かれている。マスク５に形成された各開口部６とイオン源１より引き出されるイオンビーム２の長辺方向の寸法は、搬送トレイ７の搬送方向と直交する方向（この場合、Ｚ方向）において、２枚の基板４の全域をカバーするように設定されている。その上で、先に説明した複数の車輪８、シャフト９、モータ１０からなる駆動機構によって、イオンビーム２を横切るように、搬送トレイ７を搬送させることによって、基板４へのイオン注入処理が達成される。
【００３６】
一方で、図３（Ｂ）に示すように、２枚の基板４をＸ方向に沿って搬送トレイ７上に並べておいても良い。図３（Ａ）の例と同じく、マスク５に形成された開口部６とイオン源１より引き出される イオンビーム２の長辺方向の寸法は、搬送トレイ７の搬送方向と直交する方向（この場合、Ｚ方向）において、基板４の全域をカバーするように設定されている。その上で、車輪８等からなる駆動機構によって、イオンビーム２を横切るように、搬送トレイ７を搬送させることで、基板４へのイオン注入処理が達成される。なお、ここでは搬送トレイ７に搭載される基板４の枚数を２枚としたが、これに限らず３枚以上にしても良い。さらに、図３（Ｃ）に示すように、基板４をマトリックス状に配置しておいても良い。また、基板４の形状は円形状ではなく、矩形状のものにしても良い。
【００３７】
前述の実施形態では、重力方向Ｇからみて、防塵板１１の基板４と対向する端部に起立部１２が形成されていたが、防塵板１１の構成はこれに限られない。この他に、図４〜図１２に記載されるような構成を用いることが考えられる。
【００３８】
図４（Ａ）には真空容器３の側壁に図示されないボルトによって取り付けられた防塵板１１が描かれており、図４（Ｂ）には図４（Ａ）に記載のＡ−Ａ線の断面図が描かれている。この防塵板１１には、真空容器３に接する端部を除くその他の端部に起立部１２が形成されている。このような構成を用いることで、防塵板１１からのパーティクルの飛散抑制効果を高めることができる。また、防塵板１１が真空容器３の側壁より離間した位置に配置されている場合には、防塵板１１の端部全周に渡って起立部１２を形成されておけば良い。
【００３９】
また、起立部１２が形成される場所は、防塵板１１の端部でなくても良い。例えば、図５に示されるように、図１、図２を用いて説明した実施形態で起立部１２が形成された防塵板１１の端部よりもＸ方向に沿って真空容器３の壁面側にずれた場所であっても良い。このような構成であっても、図１、図２を用いて説明した実施形態と同様に、防塵板１１からのパーティクルの飛散を抑制させることが期待できる。
【００４０】
さらに、図６に示されるように、防塵板１１の端部において、その一部分に起立部１２が形成されているような構成であっても良い。その場合、起立部１２の寸法は、Ｚ方向において、搬送トレイ７上に搭載された基板４の全域を覆うような寸法であって、かつ、Ｚ方向における防塵板１１の長さよりも短くしておくことが考えられる。このような構成にしておくと、小さな寸法の起立部１２を用いて、防塵板１１からのパーティクルの飛散を抑制するだけでなく、基板４へのパーティクルの混入を防止することが期待できる。
【００４１】
これまでの実施形態では、防塵板１１は真空容器３のＸ方向における側壁に支持されていたが、これに限らずに、真空容器３の下面に支持されていても良い。
【００４２】
図７には防塵板１１が真空容器３の下面から支持されている例が描かれている。また、図８には、図７をＸ方向から見たときの様子が描かれている。なお、図８において、図示を簡略化する為、イオン源１の記載は省略されている。
【００４３】
防塵板１１を真空容器３の下面より支持する場合、図７に描かれるように、防塵板１１を構成するＹ方向に伸びた脚の間に車輪８やシャフト９を配置しておく。そして、図８に描かれているように、Ｚ方向に配置された脚の間を、搬送トレイ７が通過するように構成しておくことが考えられる。
【００４４】
その他、防塵板１１の構成としては、図９、図１０に描かれる構成にすることも考えられる。ここでは、ＸＺ平面において、防塵板１１を真空容器３の全面に配置し、その一部にイオンビーム２を通過させる為の開口部１８が形成された例が示されている。この場合、基板４に照射されるイオンビーム２のビーム量の減少を防止する為に、防塵板１１に形成される開口部１８の形状は、イオン源１より引き出されるイオンビーム２を遮らないような形状にしておく。なお、防塵板１１は、全面配置に代えて部分的配置されるようにしても良い。例えば、図１０において、Ｚ方向において真空容器３との間に隙間を有するような構成にしておいても良い。
【００４５】
また、図１１、図１２に記載されているように、図９、図１０の防塵板１１に形成された開口部１８の周囲に起立部１２を形成しておいても良い。このような起立部１２によって、パーティクルが開口部１８を通して下方領域に飛散することを防止できる。なお、ここでは、開口部１８の全周に渡って起立部１２が形成されているが、このような構成に限られない。開口部１８の周囲において、その一部に起立部１２が形成されていれば、パーティクルの下方領域への飛散抑制効果を得ることができる。
【００４６】
これまでの実施形態では、イオン源１や防塵板１１は固定されていたが、可動式のイオン源１や防塵板１１を用いても良い。その例が図１３、図１４に描かれている。
【００４７】
図１３には、ＸＹ平面上でのイオン注入装置ＩＭの様子が描かれている。そして、図１４（Ａ）には、図１３のイオン源１を重力方向Ｇからみた時の様子が描かれており、図１４（Ｂ）には、図１３の防塵板１１を重力方向Ｇからみた時の様子が描かれている。図１４（Ａ）に示されるように、イオン源１は、Ｚ方向に位置する両側面がシャフト９に連結されている。一方側のシャフト９（図中、右側）は真空シール１３を介して、真空容器３の外側に設けられたモータ１０に連結されており、他方側のシャフト９（図中、左側）は真空容器３の壁面に取り付けられた軸受１９によって回転可能に支持されている。このような構成のもと、モータ１０を正逆に回転させることによって、イオン源１を矢印Ｂの向きに回転させることが可能となる。図１３には、モータ１０の回転によってイオン源１の姿勢とイオン源１から引き出されるイオンビーム２の方向が変化している様子が破線で描かれている。
【００４８】
また、図１４（Ｂ）に示されるように、防塵板１１のＸ方向における端部は、真空シール１３を介して真空容器３の外側に配置される。そして、図１３に示されるように、防塵板１１のＺ方向における両側面にはラック１５が形成されており、このラック１５と噛み合うように、モータ１０のシャフト９に連結されたピニオン１６が防塵板１１のＺ方向における側壁に隣接して配置されている。このような構成において、モータ１０を正逆に回転させることで、防塵板１１を矢印Ｃの方向に移動させることが可能となる。なお、この場合、防塵板１１の両側面に配置されたモータ１０は、互いに同期しているものとする。
【００４９】
このような構成によって、これまでの形状とは異なる形状の開口部６を有するマスク５を搬送トレイ７に取り付けたとしても、それに応じて、イオン源１からのイオンビーム２の照射角度や防塵板１１の位置調整を行って、これまでに説明してきた実施形態と同様のイオン注入処理を達成することが可能となる。
【００５０】
搬送トレイ７の搬送方向やリボン状のイオンビーム２の長辺、短辺の関係は、これまでに説明した実施形態の構成に限られない。例えば、図１５に描かれるように、イオンビーム２の長辺方向をＺ方向に、短辺方向をＸ方向に設定し、搬送トレイ７をイオンビーム２の長辺を横切って搬送されるように構成しておくことも考えられる。
【００５１】
また、これまでに説明した実施形態では、ＸＹ平面で見たとき、起立部１２の形状を略矩形状のものとしていたが、これを三角形状のものにしても良い。さらに、マスク５に形成された開口部６の数は３つに限られない。この開口部６の数は１つ以上あれば良い。
【００５２】
イオン源１の構成としては、例えば、図１６や図１７に記載の構成が用いられる。図１６は図１に記載のイオン注入装置ＩＭに備えられたイオン源１の内部の様子を表す平面図であり、図１７は図１６のイオン源１の外観を表す斜視図である。これらの図をもとに、本発明に用いられるイオン源１の一例を説明する。
【００５３】
図１６に示されるイオン源１は、いわゆるバケット型イオン源と呼ばれるタイプのイオン源の一種である。
【００５４】
このイオン源１は長方形状のプラズマ生成容器１９を備えており、プラズマ生成容器１９よりリボン状のイオンビーム２が引き出される。
【００５５】
プラズマ生成容器１９には図示されないバルブを介してガス源２８が取り付けられており、このガス源２８よりイオンビーム２の原料となるガス（例えば、ＰＨ３、Ｂ２Ｈ４、あるいは、水素やヘリウムによって希釈されたガス）の供給がなされる。なお、このガス源２８には図示されないガス流量調節器（マスフローコントローラー）が接続されており、これによってガス源２８からプラズマ生成容器１９内部へのガスの供給量が調整されている。
【００５６】
プラズマ生成容器１９の一側面には、Ｚ方向に沿って複数のＵ字型のフィラメント２１が取り付けられている。これらのフィラメント２１は、フィラメント２１の端子間に接続される電源ＶＦを用いて、各フィラメント２１に流す電流量の調整が行えるように構成されている。このような構成にしておくことで、イオン源１より引き出されるイオンビーム２の電流密度分布調整が可能となる。
【００５７】
フィラメント２１に電流を流して、フィラメント２１を加熱させることによって、そこから電子が放出される。この電子が、プラズマ生成容器１９の内部に供給されたガス（ＰＨ３やＢ２Ｈ４等）に衝突してガスの電離を引き起こし、プラズマ生成容器１９内にプラズマ２２が生成される。
【００５８】
このイオン源１には、プラズマ生成容器１９の外壁に沿って複数の永久磁石２０が取り付けられている。この永久磁石２０の具体的な構成としては、図１７に示されるようにプラズマ生成容器１９の周囲に、イオンビーム引出し口１４より引き出されるイオンビーム２の引出し方向（図中の矢印Ｄで示す方向）に沿って、プラズマ生成容器１９に対向する永久磁石２０の極性が交互に異なるように配置されている。この永久磁石２０によって、プラズマ生成容器１９の内部領域にカスプ磁場が形成され、フィラメント２１より放出された電子が所定領域内に閉じ込められる。なお、永久磁石２０は、図示されないホルダーに収納された状態で、このホルダーがプラズマ生成容器１９に取り付けられている。
【００５９】
イオン源１は引出し電極系として４枚の電極を有しており、プラズマ生成容器１９からイオンビーム２の引出し方向に沿って加速電極２４、引出し電極２５、抑制電極２６、接地電極２７の順に配置されている。各電極とプラズマ生成容器１９との電位は、複数の電源（Ｖ１〜Ｖ４）によって、それぞれ異なる値に設定されているとともに、各電極は絶縁フランジ２３に電気的に独立して取り付けられている。
【００６０】
引出し電極系として用いられる各電極には、例えば複数の丸孔が設けられており、これらの孔を通して、イオンビーム２の引出しが行なわれる。なお、引出し電極系として４枚の電極を有する構成のイオン源１が記載されているが、これに限らず、電極の枚数は少なくとも１枚以上あれば良い。また、フィラメント２１の本数も複数本ではなく、１本であっても良い。
【００６１】
このイオン源１のプラズマ生成容器１９内には、一対の軽イオン捕捉用の永久磁石２９が設けられており、この永久磁石２９によって、プラズマ２２より引き出されるイオンビーム２が通過する領域に、磁界３０が形成されている。磁界３０の磁束密度は、基板４に注入される所望のドーパントが磁界３０を通過し、所望のドーパント以外の軽イオン（水素やヘリウムといった軽イオン）が磁界３０内に捕捉されるような値に設定されている。このような軽イオン捕捉用の永久磁石２９を設けておくことで、所望するドーパントを基板４に効率良く注入することができる。なお、軽イオン捕捉用の永久磁石２９に代えて、電磁石を設けておいても良い。
【００６２】
前述した以外に、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】
【００６３】
１・・・イオン源
２・・・イオンビーム
３・・・真空容器
４・・・基板
５・・・マスク
６・・・開口部
７・・・搬送トレイ
８・・・車輪
９・・・シャフト
１０・・・モータ
１１・・・防塵板
１２・・・起立部
１４・・・イオンビーム引出し口
ＩＭ・・・イオン注入装置
Ｇ・・・重力方向
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マスクを介して基板の所定領域へのイオン注入を行うイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池の製造工程では、イオン注入装置が用いられている。昨今、この様なイオン注入装置では、高価なフォトレジストの代わりに、カーボンやシリコンからなる安価なマスクを利用して基板（例えば、シリコンウエハ）へのイオン注入を実施する為の技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
その一例として、特許文献１の図２に開示されるような質量分析型のイオン注入装置を用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公報 ＵＳ７８１６２３９Ｂ２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示の質量分析型のイオン注入装置であれば、デバイスの製造精度を高めることはできるが、質量分析機能を達成する為の分析電磁石や分析スリットが必要となり、その分、装置価格が高くなる。
【０００６】
一方、太陽電池の製造にあたっては、これまでの半導体デバイスの製造に用いられてきたような製造精度は必要とされていない。その為、特許文献１の図２に記載されている質量分析機能を有するイオン注入装置に代えて、フラットパネルディスプレイの製造で実績のある質量分析機能を有さないシャワータイプのイオン注入装置を用いることが考えられる。
【０００７】
しかしながら、従来のシャワータイプのイオン注入装置では、重力方向に沿ってイオン源から真下にイオンビームを照射して、イオン源下方に配置された基板に対してイオン注入を行う装置構成であった為、例えば、イオン源のフィラメントより生じる金属パーティクルやイオン源のプラズマチャンバー内に堆積された堆積物が基板に混入してしまうといった問題があった。
【０００８】
このようなパーティクル等の基板への混入を避ける為に、イオン源から引き出されたイオンビームを静電あるいは電場により偏向させてから基板に照射するといった装置構成に変更することも考えられるが、このような偏向手段を備えた装置構成にすると、装置構成が複雑になるとともに、装置価格が高くなってしまう。
【０００９】
そこで、本発明は、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入が防止できるイオン注入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のイオン注入装置は、イオンビーム引出し口を介して重力方向と交差する方向にイオンビームを引き出すイオン源と、基板が搭載される搬送トレイと、少なくとも１つの開口部を有し、前記搬送トレイに取り付けられたマスクと、前記搬送トレイを前記イオンビームと交差する方向に移動させることで、前記マスクに形成された開口部を通して前記基板の所定領域に前記イオンビームを照射させる駆動機構とを備えたイオン注入装置であって、重力方向に沿って前記イオンビーム引出し口を見たときに、前記イオンビーム引出し口の下面を覆うとともに、前記基板への前記イオンビームの照射を妨げない防塵板を備えていることを特徴とする。
【００１１】
上記したように重力方向に対してイオンビームを基板上に斜め照射するように構成するとともに、イオン源のイオンビーム引出し口下方を覆い、かつ、基板へのイオンビームの照射を妨げない防塵板を備えているので、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入を防止することができる。
【００１２】
また、前記マスクに形成された開口部は、前記イオン源より引き出されたイオンビームの引出し方向と平行となるように形成されていることが望ましい。
【００１３】
上記したようにマスクの開口部を形成しておくと、開口部内でのイオンビームによるスパッタリングの発生を防止することができる。これによって、スパッタリングに伴うパーティクルが基板に混入するのを防止することができる。
【００１４】
防塵板上に堆積したパーティクルが、防塵板から飛散するのを抑制する為に、前記防塵板には、その表面より上方に突出した起立部が形成されていることが望ましい。
【００１５】
このような構成を用いると、防塵板からパーティクルが飛散しても、当該パーティクルが起立部に衝突して、再び防塵板上に堆積することが期待できる。
【００１６】
また、防塵板から飛散するパーティクルを抑制する効果を向上させるには、前記起立部は、重力方向において前記イオン源と対向する前記防塵板の対向面の全周に渡って形成されていることが望ましい。
【００１７】
一方で、基板へのパーティクルの混入を効率的に抑制するには、前記起立部は、重力方向から見たときに、前記搬送トレイの搬送方向において前記基板と対向配置された前記防塵板の端部に形成されていることが望ましい。
【００１８】
このような構成を用いると、防塵板から飛散するパーティクルを効率良く抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
重力方向に対してイオンビームを基板上に斜め照射するように構成するとともに、イオン源のイオンビーム引出し口下方を覆い、かつ、基板へのイオンビームの照射を妨げない防塵板を備えているので、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源より発生するパーティクルの基板への混入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態におけるイオン注入装置全体を表す平面図である。
【図２】図１を重力方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図３】搬送トレイ上に複数枚の基板が搭載される例を表す平面図で、（Ａ）はＺ方向に沿って複数枚の基板が搭載される例を表し、（Ｂ）はＸ方向に沿って複数枚の基板が搭載される例を表し、（Ｃ）はマトリックス状に基板が搭載される例を表す。
【図４】図１、図２に記載の防塵板の別の例で、（Ａ）はＸＺ平面での防塵板の様子を表し、（Ｂ）は（Ａ）に記載のＡ‐Ａ線での断面図を表す。
【図５】図１、図２に記載の防塵板の異なる例で、（Ａ）はＸＺ平面での防塵板の様子を表し、（Ｂ）はＸＹ平面での防塵板の様子を表す。
【図６】図１、図２に記載の防塵板の更に別の例を表す平面図である。
【図７】図１、図２に記載の防塵板の更に異なる例を表す平面図である。
【図８】図７をＸ方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図９】図１、図２に記載の防塵板の他の例を表す平面図である。
【図１０】図９を重力方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図１１】図９、図１０に記載の防塵板の変形例を表す平面図である。
【図１２】図１１を重力方向から見たときの様子を表す平面図である。
【図１３】図１、図２に記載のイオン注入装置の変形例を表す平面図である。
【図１４】図１３の要部を重力方向から見たときの様子を表す平面図で、（Ａ）はイオン源の駆動機構であり、（Ｂ）は防塵板の駆動機構を表す。
【図１５】図１、図２に記載のイオン注入装置の別の変形例を表す平面図である。
【図１６】図１、図２に記載のイオン注入装置に備えられたイオン源の内部の様子を表す平面図である。
【図１７】図１６に記載のイオン源の外観を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例において、各図に記載されるＸ軸の方向は基板の搬送方向であり、Ｙ軸の方向は重力方向の反対方向である。そして、Ｚ軸の方向はＸ軸とＹ軸の両軸の方向に直交する方向である。
【００２２】
図１には本発明に係るイオン注入装置ＩＭが描かれており、図２には図１を重力方向Ｇから見たときの様子が描かれている。図１、図２の記載を基に、本発明で用いられるイオン注入装置ＩＭの装置構成について、以下に説明する。なお、図２では、図示を簡略化する為、イオン源１の記載を省略している。
【００２３】
イオン源１は真空容器３の壁面に対して、図示されないボルトによって固定されている。イオン源１には、イオンビーム２を引き出す為のイオンビーム引出し口１４が形成されており、ここから引き出されたイオンビーム２は、重力方向Ｇ（図１中、矢印Ｇで示す方向）に対して斜めに交差される方向に向けて進行する。
【００２４】
ＸＺ平面における断面の様子が、図２に破線で描かれているように、この例において、イオンビーム２は、Ｚ方向に長く、Ｘ方向に短い、リボン状のイオンビームである。また、イオンビーム引出し口１４の形状もこのようなイオンビーム２とほぼ同じ形状をしている。図２には重力方向Ｇからイオンビーム引出し口１４を見たとき、その外形が後述する防塵板１１上に投影されている様子が投影面１７として描かれている。
【００２５】
真空容器３内には基板４（例えば、円形状のシリコンウエハ）が搭載された搬送トレイ７が配置されており、この搬送トレイ７には基板４の上方（Ｙ方向側）に３つの開口部６を有するマスク５が取り付けられている。搬送トレイ７は、真空容器３の壁面より支持される複数の車輪８上を、矢印Ａで示される向きに往復搬送される。なお、マスク５のＺ方向側に位置する側面は、開放されており、この部分を通して、図示されない搬送ロボットによって搬送トレイ７への基板４の搬入出が行われる。
【００２６】
真空容器３の外側から内側への基板４の搬送については、従来のイオン注入装置で用いられている構成と同様のものが用いられる。具体的には、真空容器３の外側（大気側）に、複数枚の基板４が収納されたカセットを配置しておき、真空容器３の外側に配置された搬送ロボットにより、このカセットから真空容器３に連結された図示されない真空予備室内に基板４が搬送される。そして、真空予備室を真空雰囲気にした後、真空予備室内あるいは真空容器３内に配置された搬送ロボットにより、搬送トレイ７上に基板４が搬送される。基板４へのイオン注入処理後、搬送ロボットにより搬送トレイ７上から基板４が再び真空予備室内に搬送される。そして、真空予備室を大気雰囲気に戻した後、真空容器３の外側に設けられた搬送ロボットにより真空予備室からカセットに基板が収納される。なお、この構成に限らず、複数枚の基板４が収納されたカセットを、真空予備室を介して真空容器３内に搬送しておき、搬送ロボットを用いて真空容器３内でカセットから搬送トレイ７への基板４の搬入出を行うように構成しても良い。
【００２７】
各車輪８は２つの同心円形状の部材で構成されており、より具体的には、Ｙ方向において搬送トレイ７の下面を支持する径の小さな部材と、Ｚ方向において搬送トレイ７の側面を支持する径の大きな部材とで構成されている。
【００２８】
搬送トレイ７を挟んでＺ方向側（図２中、右側）に配置される各車輪８は、真空容器３の壁面に連結されたシャフト９に対して、回転可能となるように支持されている。一方、搬送トレイ７の反対側に配置される各車輪８はシャフト９に連結され、さらにこのシャフト９が、真空シール１３を介して真空容器３の外側に設けられたモータ１０に連結されている。そして、このモータ１０が回転することによってシャフト９に連結された車輪８が回転し、搬送トレイ７の搬送が行われる。なお、往復搬送を可能にする為、モータ１０は正逆の回転が可能なものを用いることが望まれる。
【００２９】
搬送トレイ７に搭載された基板４へのイオン注入処理は、搬送トレイ７がイオンビーム２と交差する方向に搬送されることで行われる。より詳細には、搬送トレイ７の搬送方向であるＸ方向と直交するＺ方向において、イオンビーム２の寸法は基板４よりも大きい。その為、搬送トレイ７をＸ方向に沿ってイオンビーム２を横切るように搬送させることによって、基板４へのイオン注入処理を達成することができる。
【００３０】
図１に示されるように、ＸＹ平面上でのイオンビーム２の引出し方向（図中、イオンビーム２が進行する方向）とマスク５に形成された開口部６の形状から、マスク５に形成された開口部６は、イオン源１より引き出されたイオンビーム２の引出し方向と平行となるように形成されていることがわかる。このような形状に開口部６を形成しておくと、開口部６内でのイオンビーム２によるスパッタリングの発生を防止することができる。これによって、スパッタリングに伴って発生するパーティクルが基板４に混入するのを防止することができる。
【００３１】
イオン源１の下方には、イオン源１より飛散する金属のパーティクル等が基板４に混入するのを防止する為に防塵板１１が配置されている。図２に描かれているように、この防塵板１１には、少なくとも重力方向Ｇに沿って、イオンビーム引出し口１４を見たときの投影面１７が位置している。換言すると、重力方向Ｇからみた時に、防塵板１１はイオンビーム引出し口１４の下面を覆うように構成されている。また、この防塵板１１は、基板４に照射されるイオンビーム２を妨げない位置に配置されているか、後述するようにイオンビーム２を妨げないように構成されている。
【００３２】
イオンビーム引出し口１４より飛散する金属のパーティクル等は、重力によって主にイオンビーム引出し口１４の下方に飛散する。その為、少なくともイオンビーム引出し口１４の下方をカバーするように防塵板１１を配置あるいは構成にしておくことで、大部分のパーティクルを防塵板１１で受けることが可能となる。
【００３３】
また、一旦、防塵板１１の上面に堆積されたパーティクルは、搬送トレイ７が搬送される際に起こる微小な風によって防塵板１１より飛散することが考えられる。このような防塵板１１から飛散するパーティクルが基板４に混入するのを抑制する為に、防塵板１１には、その表面より上方に突出した起立部１２が形成されている。このような起立部１２によって、防塵板１１から飛散したパーティクルが起立部１２に衝突して、再び防塵板１１に堆積することが期待できる。なお、基板４へのパーティクルの混入を考えた場合、重力方向Ｇから見たとき、搬送トレイ７の搬送方向であるＸ方向において、基板４と対向配置された防塵板１１の端部に起立部１２が形成されていることが望ましい。これは、パーティクルが防塵板１１よりＺ方向に飛散したとしても基板４への混入には直ちにつながらないが、Ｘ方向反対側に飛散した場合には基板４に混入する可能性が高まるからである。
【００３４】
このように、重力方向Ｇに対してイオンビーム２を基板４上に斜め照射するように構成するとともに、イオン源１のイオンビーム引出し口１４下方を覆い、かつ、基板４に照射されるイオンビーム２を妨げない防塵板１１を備えているので、安価かつ簡素な装置構成にて、イオン源１より発生するパーティクルの基板への混入を防止することができる。
【００３５】
これまでに説明した実施形態では、１枚の基板４が搬送トレイ７上に搭載される例を示したが、図３に示されるように複数枚の基板４が搬送トレイ７上に搭載されていても良い。図３（Ａ）には、Ｚ方向に２枚の基板４を並べた様子が描かれている。マスク５に形成された各開口部６とイオン源１より引き出されるイオンビーム２の長辺方向の寸法は、搬送トレイ７の搬送方向と直交する方向（この場合、Ｚ方向）において、２枚の基板４の全域をカバーするように設定されている。その上で、先に説明した複数の車輪８、シャフト９、モータ１０からなる駆動機構によって、イオンビーム２を横切るように、搬送トレイ７を搬送させることによって、基板４へのイオン注入処理が達成される。
【００３６】
一方で、図３（Ｂ）に示すように、２枚の基板４をＸ方向に沿って搬送トレイ７上に並べておいても良い。図３（Ａ）の例と同じく、マスク５に形成された開口部６とイオン源１より引き出される イオンビーム２の長辺方向の寸法は、搬送トレイ７の搬送方向と直交する方向（この場合、Ｚ方向）において、基板４の全域をカバーするように設定されている。その上で、車輪８等からなる駆動機構によって、イオンビーム２を横切るように、搬送トレイ７を搬送させることで、基板４へのイオン注入処理が達成される。なお、ここでは搬送トレイ７に搭載される基板４の枚数を２枚としたが、これに限らず３枚以上にしても良い。さらに、図３（Ｃ）に示すように、基板４をマトリックス状に配置しておいても良い。また、基板４の形状は円形状ではなく、矩形状のものにしても良い。
【００３７】
前述の実施形態では、重力方向Ｇからみて、防塵板１１の基板４と対向する端部に起立部１２が形成されていたが、防塵板１１の構成はこれに限られない。この他に、図４〜図１２に記載されるような構成を用いることが考えられる。
【００３８】
図４（Ａ）には真空容器３の側壁に図示されないボルトによって取り付けられた防塵板１１が描かれており、図４（Ｂ）には図４（Ａ）に記載のＡ−Ａ線の断面図が描かれている。この防塵板１１には、真空容器３に接する端部を除くその他の端部に起立部１２が形成されている。このような構成を用いることで、防塵板１１からのパーティクルの飛散抑制効果を高めることができる。また、防塵板１１が真空容器３の側壁より離間した位置に配置されている場合には、防塵板１１の端部全周に渡って起立部１２を形成されておけば良い。
【００３９】
また、起立部１２が形成される場所は、防塵板１１の端部でなくても良い。例えば、図５に示されるように、図１、図２を用いて説明した実施形態で起立部１２が形成された防塵板１１の端部よりもＸ方向に沿って真空容器３の壁面側にずれた場所であっても良い。このような構成であっても、図１、図２を用いて説明した実施形態と同様に、防塵板１１からのパーティクルの飛散を抑制させることが期待できる。
【００４０】
さらに、図６に示されるように、防塵板１１の端部において、その一部分に起立部１２が形成されているような構成であっても良い。その場合、起立部１２の寸法は、Ｚ方向において、搬送トレイ７上に搭載された基板４の全域を覆うような寸法であって、かつ、Ｚ方向における防塵板１１の長さよりも短くしておくことが考えられる。このような構成にしておくと、小さな寸法の起立部１２を用いて、防塵板１１からのパーティクルの飛散を抑制するだけでなく、基板４へのパーティクルの混入を防止することが期待できる。
【００４１】
これまでの実施形態では、防塵板１１は真空容器３のＸ方向における側壁に支持されていたが、これに限らずに、真空容器３の下面に支持されていても良い。
【００４２】
図７には防塵板１１が真空容器３の下面から支持されている例が描かれている。また、図８には、図７をＸ方向から見たときの様子が描かれている。なお、図８において、図示を簡略化する為、イオン源１の記載は省略されている。
【００４３】
防塵板１１を真空容器３の下面より支持する場合、図７に描かれるように、防塵板１１を構成するＹ方向に伸びた脚の間に車輪８やシャフト９を配置しておく。そして、図８に描かれているように、Ｚ方向に配置された脚の間を、搬送トレイ７が通過するように構成しておくことが考えられる。
【００４４】
その他、防塵板１１の構成としては、図９、図１０に描かれる構成にすることも考えられる。ここでは、ＸＺ平面において、防塵板１１を真空容器３の全面に配置し、その一部にイオンビーム２を通過させる為の開口部１８が形成された例が示されている。この場合、基板４に照射されるイオンビーム２のビーム量の減少を防止する為に、防塵板１１に形成される開口部１８の形状は、イオン源１より引き出されるイオンビーム２を遮らないような形状にしておく。なお、防塵板１１は、全面配置に代えて部分的配置されるようにしても良い。例えば、図１０において、Ｚ方向において真空容器３との間に隙間を有するような構成にしておいても良い。
【００４５】
また、図１１、図１２に記載されているように、図９、図１０の防塵板１１に形成された開口部１８の周囲に起立部１２を形成しておいても良い。このような起立部１２によって、パーティクルが開口部１８を通して下方領域に飛散することを防止できる。なお、ここでは、開口部１８の全周に渡って起立部１２が形成されているが、このような構成に限られない。開口部１８の周囲において、その一部に起立部１２が形成されていれば、パーティクルの下方領域への飛散抑制効果を得ることができる。
【００４６】
これまでの実施形態では、イオン源１や防塵板１１は固定されていたが、可動式のイオン源１や防塵板１１を用いても良い。その例が図１３、図１４に描かれている。
【００４７】
図１３には、ＸＹ平面上でのイオン注入装置ＩＭの様子が描かれている。そして、図１４（Ａ）には、図１３のイオン源１を重力方向Ｇからみた時の様子が描かれており、図１４（Ｂ）には、図１３の防塵板１１を重力方向Ｇからみた時の様子が描かれている。図１４（Ａ）に示されるように、イオン源１は、Ｚ方向に位置する両側面がシャフト９に連結されている。一方側のシャフト９（図中、右側）は真空シール１３を介して、真空容器３の外側に設けられたモータ１０に連結されており、他方側のシャフト９（図中、左側）は真空容器３の壁面に取り付けられた軸受１９によって回転可能に支持されている。このような構成のもと、モータ１０を正逆に回転させることによって、イオン源１を矢印Ｂの向きに回転させることが可能となる。図１３には、モータ１０の回転によってイオン源１の姿勢とイオン源１から引き出されるイオンビーム２の方向が変化している様子が破線で描かれている。
【００４８】
また、図１４（Ｂ）に示されるように、防塵板１１のＸ方向における端部は、真空シール１３を介して真空容器３の外側に配置される。そして、図１３に示されるように、防塵板１１のＺ方向における両側面にはラック１５が形成されており、このラック１５と噛み合うように、モータ１０のシャフト９に連結されたピニオン１６が防塵板１１のＺ方向における側壁に隣接して配置されている。このような構成において、モータ１０を正逆に回転させることで、防塵板１１を矢印Ｃの方向に移動させることが可能となる。なお、この場合、防塵板１１の両側面に配置されたモータ１０は、互いに同期しているものとする。
【００４９】
このような構成によって、これまでの形状とは異なる形状の開口部６を有するマスク５を搬送トレイ７に取り付けたとしても、それに応じて、イオン源１からのイオンビーム２の照射角度や防塵板１１の位置調整を行って、これまでに説明してきた実施形態と同様のイオン注入処理を達成することが可能となる。
【００５０】
搬送トレイ７の搬送方向やリボン状のイオンビーム２の長辺、短辺の関係は、これまでに説明した実施形態の構成に限られない。例えば、図１５に描かれるように、イオンビーム２の長辺方向をＺ方向に、短辺方向をＸ方向に設定し、搬送トレイ７をイオンビーム２の長辺を横切って搬送されるように構成しておくことも考えられる。
【００５１】
また、これまでに説明した実施形態では、ＸＹ平面で見たとき、起立部１２の形状を略矩形状のものとしていたが、これを三角形状のものにしても良い。さらに、マスク５に形成された開口部６の数は３つに限られない。この開口部６の数は１つ以上あれば良い。
【００５２】
イオン源１の構成としては、例えば、図１６や図１７に記載の構成が用いられる。図１６は図１に記載のイオン注入装置ＩＭに備えられたイオン源１の内部の様子を表す平面図であり、図１７は図１６のイオン源１の外観を表す斜視図である。これらの図をもとに、本発明に用いられるイオン源１の一例を説明する。
【００５３】
図１６に示されるイオン源１は、いわゆるバケット型イオン源と呼ばれるタイプのイオン源の一種である。
【００５４】
このイオン源１は長方形状のプラズマ生成容器１９を備えており、プラズマ生成容器１９よりリボン状のイオンビーム２が引き出される。
【００５５】
プラズマ生成容器１９には図示されないバルブを介してガス源２８が取り付けられており、このガス源２８よりイオンビーム２の原料となるガス（例えば、ＰＨ３、Ｂ２Ｈ４、あるいは、水素やヘリウムによって希釈されたガス）の供給がなされる。なお、このガス源２８には図示されないガス流量調節器（マスフローコントローラー）が接続されており、これによってガス源２８からプラズマ生成容器１９内部へのガスの供給量が調整されている。
【００５６】
プラズマ生成容器１９の一側面には、Ｚ方向に沿って複数のＵ字型のフィラメント２１が取り付けられている。これらのフィラメント２１は、フィラメント２１の端子間に接続される電源ＶＦを用いて、各フィラメント２１に流す電流量の調整が行えるように構成されている。このような構成にしておくことで、イオン源１より引き出されるイオンビーム２の電流密度分布調整が可能となる。
【００５７】
フィラメント２１に電流を流して、フィラメント２１を加熱させることによって、そこから電子が放出される。この電子が、プラズマ生成容器１９の内部に供給されたガス（ＰＨ３やＢ２Ｈ４等）に衝突してガスの電離を引き起こし、プラズマ生成容器１９内にプラズマ２２が生成される。
【００５８】
このイオン源１には、プラズマ生成容器１９の外壁に沿って複数の永久磁石２０が取り付けられている。この永久磁石２０の具体的な構成としては、図１７に示されるようにプラズマ生成容器１９の周囲に、イオンビーム引出し口１４より引き出されるイオンビーム２の引出し方向（図中の矢印Ｄで示す方向）に沿って、プラズマ生成容器１９に対向する永久磁石２０の極性が交互に異なるように配置されている。この永久磁石２０によって、プラズマ生成容器１９の内部領域にカスプ磁場が形成され、フィラメント２１より放出された電子が所定領域内に閉じ込められる。なお、永久磁石２０は、図示されないホルダーに収納された状態で、このホルダーがプラズマ生成容器１９に取り付けられている。
【００５９】
イオン源１は引出し電極系として４枚の電極を有しており、プラズマ生成容器１９からイオンビーム２の引出し方向に沿って加速電極２４、引出し電極２５、抑制電極２６、接地電極２７の順に配置されている。各電極とプラズマ生成容器１９との電位は、複数の電源（Ｖ１〜Ｖ４）によって、それぞれ異なる値に設定されているとともに、各電極は絶縁フランジ２３に電気的に独立して取り付けられている。
【００６０】
引出し電極系として用いられる各電極には、例えば複数の丸孔が設けられており、これらの孔を通して、イオンビーム２の引出しが行なわれる。なお、引出し電極系として４枚の電極を有する構成のイオン源１が記載されているが、これに限らず、電極の枚数は少なくとも１枚以上あれば良い。また、フィラメント２１の本数も複数本ではなく、１本であっても良い。
【００６１】
このイオン源１のプラズマ生成容器１９内には、一対の軽イオン捕捉用の永久磁石２９が設けられており、この永久磁石２９によって、プラズマ２２より引き出されるイオンビーム２が通過する領域に、磁界３０が形成されている。磁界３０の磁束密度は、基板４に注入される所望のドーパントが磁界３０を通過し、所望のドーパント以外の軽イオン（水素やヘリウムといった軽イオン）が磁界３０内に捕捉されるような値に設定されている。このような軽イオン捕捉用の永久磁石２９を設けておくことで、所望するドーパントを基板４に効率良く注入することができる。なお、軽イオン捕捉用の永久磁石２９に代えて、電磁石を設けておいても良い。
【００６２】
前述した以外に、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】
【００６３】
１・・・イオン源
２・・・イオンビーム
３・・・真空容器
４・・・基板
５・・・マスク
６・・・開口部
７・・・搬送トレイ
８・・・車輪
９・・・シャフト
１０・・・モータ
１１・・・防塵板
１２・・・起立部
１４・・・イオンビーム引出し口
ＩＭ・・・イオン注入装置
Ｇ・・・重力方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンビーム引出し口を介して重力方向と交差する方向にイオンビームを引き出すイオン源と、
基板が搭載される搬送トレイと、
少なくとも１つの開口部を有し、前記搬送トレイに取り付けられたマスクと、
前記搬送トレイを前記イオンビームと交差する方向に移動させることで、前記マスクに形成された開口部を通して前記基板の所定領域に前記イオンビームを照射させる駆動機構とを備えたイオン注入装置であって、
重力方向に沿って前記イオンビーム引出し口を見たときに、前記イオンビーム引出し口の下面を覆うとともに、前記基板へのイオンビームの照射を妨げない防塵板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】
前記マスクに形成された開口部は、前記イオン源より引き出されたイオンビームの引出し方向と平行となるように形成さ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】
前記防塵板には、その表面より上方に突出した起立部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記起立部は、重力方向において前記イオン源と対向する前記防塵板の対向面の全周に渡って形成されていることを特徴とする請求項３記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記起立部は、重力方向から見たときに、前記搬送トレイの搬送方向において前記基板と対向配置された前記防塵板の端部に形成されていることを特徴とする請求項３記載のイオン注入装置。
【請求項１】
イオンビーム引出し口を介して重力方向と交差する方向にイオンビームを引き出すイオン源と、
基板が搭載される搬送トレイと、
少なくとも１つの開口部を有し、前記搬送トレイに取り付けられたマスクと、
前記搬送トレイを前記イオンビームと交差する方向に移動させることで、前記マスクに形成された開口部を通して前記基板の所定領域に前記イオンビームを照射させる駆動機構とを備えたイオン注入装置であって、
重力方向に沿って前記イオンビーム引出し口を見たときに、前記イオンビーム引出し口の下面を覆うとともに、前記基板へのイオンビームの照射を妨げない防塵板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】
前記マスクに形成された開口部は、前記イオン源より引き出されたイオンビームの引出し方向と平行となるように形成さ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】
前記防塵板には、その表面より上方に突出した起立部が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記起立部は、重力方向において前記イオン源と対向する前記防塵板の対向面の全周に渡って形成されていることを特徴とする請求項３記載のイオン注入装置。
【請求項５】
前記起立部は、重力方向から見たときに、前記搬送トレイの搬送方向において前記基板と対向配置された前記防塵板の端部に形成されていることを特徴とする請求項３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２０１２−１９９０３３（Ｐ２０１２−１９９０３３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６１７３１（Ｐ２０１１−６１７３１）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【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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