ビーム電流密度分布の調整目標設定方法及びイオン注入装置
【課題】複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置において、イオン注入条件に応じて、各イオンビームにおけるビーム電流密度分布の調整目標を設定し、各イオンビームのビーム電流密度分布を効率的に調整する。
【解決手段】イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索する。調整目標設定データ内にイオン注入条件と合致するデータがある場合には、各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度の調整目標を、調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定する。
【解決手段】イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索する。調整目標設定データ内にイオン注入条件と合致するデータがある場合には、各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度の調整目標を、調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のリボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、ガラス基板上に所定のイオン注入量分布を形成させるイオン注入装置に関する。
【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。半導体製造装置の一つである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、ガラス基板の寸法よりも小さい２本のイオンビームを用いて、ガラス基板の全面にイオン注入処理を施す技術が開示されている。より具体的には、特許文献１では、一例として、互いに直交する３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）を、それぞれイオンビームの短辺方向、イオンビームの長辺方向、イオンビームの進行方向として定義している。２本のイオンビームは、Ｘ方向において互いに離間した位置に、Ｙ方向においてガラス基板上での各イオンビームによる照射領域が部分的に重なるように互いの中心位置をずらして、ガラス基板へのイオン注入処理が施される処理室内に照射されている。そして、このようなイオンビームの長編方向を横切るように、Ｘ方向に沿ってガラス基板を搬送させることで、ガラス基板全面に渡ってのイオン注入処理を実現させている。
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、ガラス基板の搬送速度が一定である。そして、ガラス基板の全面に渡って均一な注入量分布を実現するということから、ガラス基板上に照射されるイオンビームの電流密度分布は、特許文献１の図６に示されているように２本のイオンビームが重ね合わせされる領域を含めて、Ｙ方向に沿って、全体が略均一な電流密度分布となるように調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５２００２号公報（図１、図３、図６、段落００７７〜００８８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、イオンビームが重ね合わせされる領域でのビーム電流密度分布の調整は、１本のイオンビームのビーム電流密度分布を調整する場合と比較して、調整対象とされるパラメータの数が多く、複雑である。また、経験的に、ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン注入条件が、イオンビームのビーム電流密度分布の調整結果や調整時間に影響を及ぼしていることがわかっている。例えば、あるイオン注入条件でガラス基板に照射されるイオンビームのビーム電流密度分布を調整する場合には、目標とする分布に対して、１％の誤差範囲に収まるぐらい高精度な調整が出来ることがある。このような理由から、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整を闇雲に行ったのでは、目標分布に対する調整精度が悪くなったり、全体の調整が終了するまでに長時間を要したりしてしまうことが考えられる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１において、イオンビームが重ね合わせされる領域でのビーム電流密度分布の調整については、ガラス基板上で重ね合わせされるイオンビーム照射領域におけるビーム電流密度分布を他の領域（重ね合わせされない領域）でのビーム電流密度分布とほぼ等しくなるように調整するといった程度の記載しかなされておらず、具体的にどのようにして調整を行えばいいのかが明らかにされていなかった。
【０００９】
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、イオン注入条件に応じて、複数のイオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を設定する手法と、当該手法を実現する為の制御装置を備えたイオン注入装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明に係るビーム電流密度分布の調整目標設定方法は、複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置において、各リボン状イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を設定する方法であって、前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係るイオン注入装置は、複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置であって、前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定する機能を有する制御装置を備えていることを特徴としている。
【００１２】
このようなビーム電流密度分布の調整目標設定方法やイオン注入装置であれば、イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に応じて、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の目標値設定が可能となるので、闇雲に各イオンビームのビーム電流密度分布の目標値を設定して調整を行う場合に比べて、各イオンビームの電流密度分布を効率的に調整することが出来る。
【００１３】
さらに、前記検索は、イオン注入条件のうち、ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン種とエネルギーを検索項目として行われることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このようなものであれば、イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に応じて、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の目標値設定が可能となるので、闇雲に各イオンビームのビーム電流密度分布の目標値を設定して調整を行う場合に比べて、各イオンビームの電流密度分布を効率的に調整することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の様態を示す平面図である。
【図２】図１に記載の処理室内部をＺ方向から見た時の平面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るビーム電流密度分布の調整方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明に係るイオン注入装置１の一実施例を示す平面図であり、図２は図１の処理室内部をＺ方向から見た時の平面図である。これらの図面を基に本発明の一実施例に係るイオン注入装置の全体の構成を説明する。
【００１７】
この発明において、Ｘ方向を基板の搬送方向、Ｙ方向をイオンビームの長辺方向、Ｚ方向を処理室内でガラス基板に照射されるイオンビームの進行方向としている。また、この発明において、リボン状イオンビームとは、イオンビームの進行方向に直交する平面でイオンビームを切った場合に、その断面が略長方形状であるイオンビームのことを指している。
【００１８】
以下に本発明で用いられるイオン注入装置の全体の構成について簡単に説明する。
【００１９】
図１に記載のイオン注入装置１は、主に、処理室１１と一点鎖線によって囲まれた第１のイオンビーム供給装置２、第２のイオンビーム供給装置１２、第３のイオンビーム供給装置３２および第４のイオンビーム供給装置４２から構成されている。第１〜第４のイオンビーム供給装置は、それぞれ第１のイオンビーム６、第２のイオンビーム１６、第３のイオンビーム３６および第４のイオンビーム４６を処理室１１内に供給する為の装置である。
【００２０】
イオンビーム供給装置について簡単に説明する。第１〜第４のイオンビーム供給装置を構成するイオン源（３、１３、３３、４３）、質量分析マグネット（４、１４、３４、４４）および分析スリット（５、１５、３５、４５）は、それぞれ同じ性能の供給装置であっても構わないし、異なる性能の供給装置であっても良い。ここでは、第１のイオンビーム供給装置２の構成を代表として説明し、他の供給装置についての説明は、重複する為、これを省略する。
【００２１】
第１のイオンビーム供給装置２は、イオン源３を備えており、このイオン源３より第１のイオンビーム６が引出される。イオン源３より引出された第１のイオンビーム６には様々なイオンが混在している。この内、所望のイオンのみをガラス基板１０へ照射させる為に、質量分析マグネット４と分析スリット５とを協働させ、所望のイオンとその他のイオンとの分離を行う。この分離は、イオン毎の質量数の違いを利用して、分析スリット５を所望のイオンのみが通過できるように質量分析マグネット４での第１のイオンビームの偏向量を調整することで行われる。
【００２２】
第１のイオンビーム供給装置２から供給される第１のイオンビーム６は、処理室１１内に設けられたビームプロファイラー７によって、長辺方向（Ｙ方向）におけるビーム電流密度分布が測定される。このビームプロファイラーの例としては、公知のファラデーカップをＹ方向に沿って複数個配列した多点ファラデーやＹ方向に沿って移動可能な単一のファラデーカップを用いることが考えられる。
【００２３】
なお、上記説明ではイオンビーム供給装置として、質量分析マグネットや分析スリットを備える構成の供給装置について説明したが、これらを備えないものでも良い。
【００２４】
ガラス基板１０のイオン注入装置１への搬入に際しては、第１の真空予備室２２の大気側に位置するゲートバルブ２０が開けられる。その後、ガラス基板１０は大気側に設けられた図示されない搬送ロボットによって第１の真空予備室２２内へ搬入される。この際、第１の真空予備室２２と処理室１１との間に位置するゲートバルブ１８は、処理室１１側が大気に開放されないように閉められている。
【００２５】
ガラス基板１０が第１の真空予備室２２内に搬入された後、ゲートバルブ２０が閉められて、図示されない真空ポンプにより、第１の真空予備室２２内が処理室１１と同程度の真空度（圧力）となるまで真空排気される。
【００２６】
第１の真空予備室２２内の真空度が処理室１１と同程度となった後、ゲートバルブ１８が開けられる。そして、ガラス基板１０は、処理室１１内へ搬入され、矢印Ａとして記載される方向に第１のイオンビーム６、第２のイオンビーム１６を横切るように処理室内を搬送される。これによってガラス基板１０へのイオン注入処理が達成される。
【００２７】
その後、ガラス基板１０は、ゲートバルブ１９を通過し、第２の真空予備室２３内に搬入される。ここで、ゲートバルブ１９は、処理室１１内でのガラス基板１０へのイオン注入処理中、もしくは、イオン注入処理後の適当なタイミングで開放されるものとする。
【００２８】
第２の真空予備室２３内へのガラス基板１０の搬入が完了した後、ゲートバルブ１９が閉められる。この際、第２の真空予備室２３の大気側に位置するゲートバルブ２１は閉められている。そして、第２の真空予備室２３を密閉した上で、室内の雰囲気が大気圧と同程度となるまで、図示されない真空ポンプにより第２の真空予備室２３の圧力調整がなされる。
【００２９】
第２の真空予備室２３の室内が大気圧となった後、ゲートバルブ２１が開けられて、大気側に設けられた図示されない搬送ロボットによって、ガラス基板１０の大気側への搬出が行われる。
【００３０】
図２は図１の処理室１１内部をＺ方向から見た時の平面図である。
【００３１】
ガラス基板１０の搬送機構の一例としては、図２に示されるようにガラス基板１０を保持するホルダー２４の下面に車輪を設けておき、この車輪が第１、第２の真空予備室２２、２３、処理室１１内に配置された図示されないレール上を転がることでＸ方向に沿ってホルダー２４を移動させることが可能となる。この場合、ホルダー２４を移動させる為の動力源（モーター等）を、別途、用意しておく。ガラス基板１０の真空予備室間での往復搬送を考えた場合、動力源がモーターであれば正逆の回転が可能な構成にしておくことが望ましい。
【００３２】
Ｙ方向において、第１〜第４のイオンビームはガラス基板１０よりも長い寸法を有している。その為、ガラス基板１０が図２に示される矢印Ａの方向に、第１の真空予備室２２から第２の真空予備室２３へ搬送された場合、ガラス基板の全面において、各イオンビームによる照射領域は重ね合わせされる。なお、図２中に記載の第１〜第４のイオンビームのそれぞれを取り囲んでいる破線は、各イオンビーム供給装置から処理室１１内へイオンビームを供給する為の供給経路（ビームライン）の外形を表している。
【００３３】
イオン注入処理において、ガラス基板１０上に形成されるイオン注入量の分布とイオンビームの電流密度分布とガラス基板の搬送速度とは、それぞれが密接に関連している。一般的に言えば、イオン注入量（ドーズ量とも言う）は、イオンビームの電流密度（電流量で表すこともある）に比例し、被照射対象物（ここではガラス基板）がイオンビームを横切る際の速度に反比例する。
【００３４】
例えば、ガラス基板１０の全面に渡って形成されるイオン注入量の分布を略均一な分布とすることを目標とする。ガラス基板１０の搬送速度が一定である場合、搬送方向と略直交する方向におけるイオンビームのビーム電流密度分布を略均一にすれば、ガラス基板全面に渡ってのイオン注入量の分布も略均一となる。
【００３５】
より具体的に説明すると、ガラス基板全面に渡ってイオン注入量の分布を略均一にするには、図２でガラス基板１０がイオンビームの短辺方向に沿って一定速度で移動する場合、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略均一にしておけば良い。この場合、イオンビームの短辺方向におけるビーム電流密度分布は均一でなくても良い。ガラス基板１０の搬送方向と略一致しているイオンビームの短辺方向におけるビーム電流密度分布のムラ（不均一性）は、ガラス基板の搬送に伴って、積分されることになる。その為、たとえムラがあったとしても最終的にはある一定量の注入がなされることになるから、イオンビームの短辺方向におけるビーム電流密度の均一性は考慮する必要はない。
【００３６】
また、ガラス基板１０を搬送させた際に、ガラス基板上に照射されないイオンビームの両端部におけるビーム電流密度分布は、ガラス基板上での注入量分布に無関係である為、どのような分布であっても構わない。
【００３７】
なお、本発明において、先述した略直交する方向とは、直交する方向とその方向から少しずれた方向とを含んでいる。つまり、このような方向にガラス基板を搬送させた場合であっても、形成目標とされるガラス基板上の所定の注入分布に対して設けられた許容範囲内でのイオン注入処理が実現出来るからである。同様の理由により、イオンビームの長辺方向におけるビーム電流密度分布も略均一なもので良い。
【００３８】
次に、上述したビーム電流密度の調整方法について説明する。
【００３９】
各イオンビーム供給装置におけるビーム電流密度分布の調整は、例えば、公知技術として知られているようなマルチフィラメントを有するイオン源を用いて、フィラメントに流す電流量を増減させる。
【００４０】
具体的には、図１に示されるイオンビーム供給装置のイオン源をＹ方向に沿って複数のフィラメントが配列されたマルチフィラメントタイプのイオン源にしておく。その上で、ビームプロファイラーによるＹ方向におけるイオンビームの測定領域と、各イオン源に設けられたフィラメントとを対応させておく。
【００４１】
ここでの対応とは、例えば、ビームプロファイラーが１６個のファラデーカップで構成されているとした場合、ビームプロファイラーをファラデーカップ４個で構成される４つの領域に分けるとともに、各領域に対してフィラメント１本（各イオン源において、フィラメントは全部でＹ方向に沿って４本ある。）を対応させておくといったことを意味する。なお、ここで挙げたビームプロファイラーとフィラメントの数は、一例である。その数はこれよりも多くても良い。
【００４２】
図３には、上記対応関係のフィラメントとファラデーカップが示されている。図の縦軸はビーム電流密度を表し、横軸はＹ方向であって、Ｏ１とＯ２との間の寸法はガラス基板の寸法と一致しており、原点ＯはＹ方向におけるイオンビームの一端部と一致している。
【００４３】
ビーム電流密度分布の調整を行うに当たっては、調整目標とする値とその値を中心にして所定の許容範囲（図３中の２ε）が設けられているので、その許容範囲内に収まるように各領域に対応するフィラメントに流す電流量を増減させる。図３では、領域１でのビーム電流密度が許容範囲を上回っているので、この領域におけるフィラメントに流す電流量を減らしてやる。そして、反対に領域３でのビーム電流密度が許容範囲を下回っているので、この領域におけるフィラメントに流す電流量を増やしてやる。このようにしてビーム電流密度分布が許容範囲内に収まるように調整される。
【００４４】
各イオンビーム供給装置から処理室内へ供給されるイオンビームの電流密度分布の調整とその調整目標の設定は、図１の制御装置２５で実施される。
【００４５】
ユーザーインターフェース２６を介して、イオン注入装置１のオペレーターにより、イオン注入条件が設定される。次の表１には、イオン注入条件が例示されている。ここで、イオン種は、ガラス基板１０に照射されるイオンの種類を表し、ドーズ量は、４本のイオンビームによってガラス基板上に注入されるイオンの注入量の総和（トータル）を表す。そして、エネルギーはガラス基板１０に照射される各イオンビームのエネルギーを表している。もちろん、イオン注入条件としては、これ以外にも様々な条件が存在するが、ここでは省略している。
【００４６】
【表１】
【００４７】
一方、制御装置２５には、実験等で得られた結果を基にして作成されたデータ（以降、調整目標設定データと呼ぶ）が表形式で蓄積されている。このデータの内容について、表２に一例が示されている。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２に示されるデータの集まりは、例えば均一性の調整が短時間で済むようなイオンビームの集まりや精度の良い均一性の調整（１％程度での調整）が可能となるイオンビームの集まりである。
【００５０】
制御装置２５はイオン注入条件のイオン種とエネルギーの値を検索項目にして、この表２で示されるデータ内に該当するデータが存在するかどうかを検索する。検索により、該当データが見つかった場合、それに対応するビーム電流の値を読み出す。そして、少なくとも１本のイオンビームが、表２に示されるデータから読み出されたビーム電流の値で、ガラス基板１０上に照射がされるように、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標が設定される。
【００５１】
本発明において、ビーム電流は、ビーム電流密度分布を平均化した値のことを指す。平均化にあたっては、相加平均を用いても良いし、二乗平均等の相乗平均を用いも良い。そして、本発明では、ガラス基板上に照射されるリボン状イオンビームの長辺方向におけるビーム電流密度分布が、均一（一定）な分布となることを理想（目標）としている。よって、単位は異なるものの、表２に示されるビーム電流の値をビーム電流密度分布の調整目標の値に設定することが可能となる。
【００５２】
また、イオン注入装置に設定されたイオン注入条件のうち、イオン種とエネルギーの値を検索項目にしているのは、これらのパラメータがビーム電流密度分布の調整に当たっての調整精度や調整時間に影響することが経験的にわかっているからである。一方、これ以外の理由としては、各イオンビームで同じ値を取るからである。つまり、表１のイオン注入条件が図１のイオン注入装置１に設定された場合、第１〜第４のイオンビームのイオン種とエネルギーの値は注入条件として設定されたものと同じものになるが、例えばドーズ量は４本のイオンビームの重ね合わせで達成される値である為、各イオンビームで設定される値は必ずしも同じ値を取らない。本発明では、各イオンビームで必ず同じ値となる項目であるイオン種とエネルギーとを検索項目として用いるようにしている。その為、調整目標設定データ（表２）の構成を簡素にすることが出来、ひいては、データ検索の処理を手早く済ませることが出来るといった効果が期待出来る。
【００５３】
図１において、各イオンビームを横切る際のガラス基板１０の搬送速度は一定である。イオン注入条件として設定されたドーズ量分布（ここでは、ガラス基板全面に均一な分布としているので一定値となる。）とガラス基板１０の搬送速度との関係から、イオンビームのビーム電流密度分布の総和（トータル）を算出する。なお、ここで言う総和とは、ガラス基板上に照射される第１〜第４の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足し合わせた分布のことであって、理想的には均一な分布である為、一定の値となる。
【００５４】
そして、導き出したトータルのビーム電流密度分布の値から、４本のイオンビームのうち、何本のイオンビームが表２に示す調整目標設定データから読み出されたビーム電流の値を用いて、ビーム電流密度分布の調整目標の設定が行えるのかを求める。この算出は、例えば、トータルのビーム電流密度分布の数値をＩtotal、表２から読み出されたビーム電流の数値をＩxとし、次の数１で算出される整数の部分に着目する。数１において、右辺に記載のＸ１が整数を表し、Ｘ２が小数点以下を表す。この計算では、ビーム電流密度分布の数値、ビーム電流の数値といった値に着目しており、その単位は考慮していない。以降に記す数２〜６においても同様である。
【００５５】
【数１】
【００５６】
仮にこの整数部分Ｘ１が２であれば、４本のイオンビームの内、２本のイオンビームの電流密度分布の調整目標をＩxに設定する。この設定に当たって、どのイオンビームの調整目標を設定するのかは、予め決定されている優先順位に従うものとする。残りの２本のイオンビームに関しては、次の数２に従って、個々のイオンビームのビーム電流密度分布の調整目標が設定される。
【００５７】
【数２】
【００５８】
ここでは、４本のリボン状イオンビームの内、２本のイオンビームについては、調整目標設定データより読み出されたビーム電流の値を基にしてビーム電流密度分布の調整目標が設定されるので、均一調整に係る時間が短縮出来たりする等の効果を奏することが出来る。その結果、４本のイオンビームの全体に対してのビーム電流密度分布を調整する際の調整効率を向上させることが出来る。なお、少なくとも１本のリボン状イオンビームに対して、このようにして調整目標の設定がなされた場合、闇雲に調整目標の設定をしているものと比べて、効率的にビーム電流密度分布の調整を行うことが出来ることは言うまでもない。
【００５９】
先の数２の例では、残りの２本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を設定する際に、残りのリボン状イオンビームで達成されるべきビーム電流密度分布の値（数２の分子）を等分することで、各リボン状イオンビームに対する調整目標値を導き出しているが、これは残りのイオンビームに対する調整目標の設定を簡単に行う為の手法であって、必ずしもこのような手法を用いる必要はない。等分しない場合、例えば、各リボン状イオンビームを供給する供給装置の能力（性能）に応じて、数２の分子の配分比率を変更しても良い。
【００６０】
また、数１に示される整数部分Ｘ１が対象とするイオンビームの本数（図１の例では、４本）を超えた場合（例えば、Ｘ１＝５である場合）、４本のイオンビームの内、３本のイオンビームに対しては、ビーム電流密度分布がＩxとなるように調整目標の設定が行われ、残りの１本に対する調整目標は、次の数３での計算結果に基づいて設定される。
【００６１】
【数３】
【００６２】
なお、数１で算出された結果が、ちょうど割り切れるものであって、かつ、その整数の部分（Ｘ１）が対象とするイオンビームの本数に等しい場合は、全てのイオンビームの電流密度分布の調整目標がＩxとなるように設定される。
【００６３】
一方で、数１で算出された結果が、ちょうど割り切れるものであって、かつ、その整数の部分（Ｘ１）が対象とするイオンビームの本数よりも小さい場合には、一部のイオンビームによるガラス基板への照射を行わないようにする。具体的には、全イオンビームの本数を４本とし、Ｘ１が３であった場合、３本のイオンビームのビーム電流密度分布の調整目標をＩxに設定しておいて、残りの１本のイオンビームは使用しない。つまり、１つのイオンビーム供給装置からのイオンビームの供給を停止させるようにする。
【００６４】
また、表２内を検索した結果、該当データがなかった場合には、Ｉtotalを全イオンビームの本数で等分して求められるビーム電流密度分布の値に、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標が設定される。また、数１において、整数部分Ｘ１がない場合（ＩtotalよりもＩxが大きい場合）にも同じようにして調整目標が設定されるものとする。
【００６５】
このようにして、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標が設定されると、制御装置２５は、各イオンビームに対応するビームプロファイラーでビーム電流密度分布をモニタリングしながら、各イオンビーム供給装置のイオン源に設けられたフィラメントに流す電流量を調整する等して、各イオンビームのビーム電流密度分布が許容範囲内に入るように調整する。
【００６６】
各イオンビーム供給装置に対するビーム電流密度分布の調整については、予め決められた順番に従って、行うようにしてもいい。また、制御装置２５はマルチタスク処理が可能な構成にしておき、全イオンビーム供給装置でのビーム電流密度分布の調整を同時に行うようにしても良い。
【００６７】
上記した調整目標設定の手法はあくまで第１の真空予備室２２から第２の真空予備室２３に向けて、ガラス基板１０が一方向でのみ搬送される場合を想定している。一方で、ガラス基板は往復搬送される場合がある。これを考慮した場合、以下に示す２つの考え方が出来る。
【００６８】
１つは、これまでに述べてきた手法にて、各イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を設定する。そして、第１の真空予備室２２と第２の真空予備室２３との間で照射されている全てのイオンビームをガラス基板が横切る搬送回数に応じて、ガラス基板の搬送速度を速くする。例えば、全てのイオンビームを通過するガラス基板の搬送回数を４倍に増やしておいて、各イオンビームのビーム電流密度分布を変更しないのであれば、その分、ガラス基板に注入されるイオンの注入量が多くなる。その為、全てのイオンビームを通過するガラス基板の搬送回数が４倍に増えた分、ガラス基板の搬送速度を４倍速にして、ガラス基板上に形成される注入量分布に変動を生じさせなくする手法が考えられる。
【００６９】
もう１つは、ガラス基板の搬送速度を変更せずに、ガラス基板が全てのイオンビームを横切る搬送回数に応じて、各イオンビームに対して設定する調整目標を変更する手法がある。
【００７０】
第１の真空予備室２２と第２の真空予備室２３との間で照射されている全てのイオンビームをガラス基板が横切る搬送回数をｎとする。例えば、ガラス基板を第１の真空予備室２２から搬入し、第２の真空予備室２３に向けて搬送する。そして、全てのイオンビーム（図１の例では、第１〜第４のイオンビーム）を横切った後、搬送方向を反転させ、第１の真空予備室２２へ向けて搬送させる。その後、全てのイオンビームをガラス基板が横切った後、再び搬送方向を反転させ、第２の真空予備室２３へ向けて搬送し、第２の真空予備室２３から搬出される場合、ｎは３となる。これまでの数式同様、Ｉtotalはトータルのビーム電流密度分布の数値を、Ｉx は表２に記載のビーム電流の数値を表す。そして、ａは調整対象とする全イオンビームの本数を、ｂはビーム電流密度分布の調整目標がＩxに設定されるイオンビームの本数とする。
【００７１】
この場合、数１と同様の考え方より、ｂは数４で算出される整数部分となる。
【００７２】
【数４】
【００７３】
仮に、数４において整数部分（Ｘ１）がない場合や表２内に該当データがない場合には、Ｉtotalをｎ×ａで割って等分し、それによって求められた値を各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標としておけば良い。また、Ｘ１がａよりも小さい数字であって、かつ、Ｘ２がゼロである場合には、Ｘ１本のイオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標をＩxに設定し、残りのイオンビーム（ａ-Ｘ１本のイオンビーム）については、当該イオンビームを供給するイオンビーム供給装置からの供給を停止させておく。
【００７４】
また、数４での計算の結果、ｂの値が調整対象とするイオンビームの本数を超えた場合、数３の場合と同様の取り扱いとなる。つまり、a-１本のイオンビームの調整目標をＩx に設定し、残りの１本のイオンビームの調整目標を以下の数５によって算出される値に設定する。
【００７５】
【数５】
【００７６】
上記以外のケースでは、数４によりｂを算出した後、残りのイオンビーム（調整目標がＩxでないイオンビーム）に対するビーム電流密度分布の調整目標は、次の数６に示す式に基づいて算出される。
【００７７】
【数６】
【００７８】
数６では、残りのイオンビームのビーム電流密度分布の総和を、残りのイオンビームの本数で割り算してやることで、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を算出している。ただし、必ずしも数６のようにして、残りのイオンビームに対する調整目標を等分により算出する必要はなく、各イオンビーム供給装置の性能に応じて、各イオンビームに設定されるビーム電流密度分布の調整目標の比率を決定しても良い。
【００７９】
また、上記した本発明に係る実施例は４本のイオンビームを用いて、それぞれのイオンビームをガラス基板の全面に照射する方式のイオン注入装置であったが、２本以上のイオンビームの各々をガラス基板の全面に照射するような構成のイオン注入装置であれば、本発明は適用可能である。さらに、図１に示される処理室１１は、イオンビーム供給装置毎に複数に分けて設けられていても良い。その場合、各処理室間をゲートバルブで区切るようにしておいても良い。
【００８０】
その上、ビーム電流密度分布の調整手段としては、先の実施形態の中で説明したマルチフィラメントを有するイオン源でなく、従来から用いられているような電界レンズや磁界レンズを各イオンビーム供給装置のビームライン中に配置しておき、これを用いて、ビーム電流密度分布の調整を行うようにしておいても良い。
【００８１】
また、制御装置２５は、イオン注入装置１とは別に設けておいても良い。
【００８２】
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】
【００８３】
１．イオン注入装置
６．第１のイオンビーム
１０．ガラス基板
１６．第２のイオンビーム
２５．制御装置
２６．ユーザーインターフェース
３６．第３のイオンビーム
４６．第４のイオンビーム
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数のリボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、ガラス基板上に所定のイオン注入量分布を形成させるイオン注入装置に関する。
【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。半導体製造装置の一つである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、ガラス基板の寸法よりも小さい２本のイオンビームを用いて、ガラス基板の全面にイオン注入処理を施す技術が開示されている。より具体的には、特許文献１では、一例として、互いに直交する３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向）を、それぞれイオンビームの短辺方向、イオンビームの長辺方向、イオンビームの進行方向として定義している。２本のイオンビームは、Ｘ方向において互いに離間した位置に、Ｙ方向においてガラス基板上での各イオンビームによる照射領域が部分的に重なるように互いの中心位置をずらして、ガラス基板へのイオン注入処理が施される処理室内に照射されている。そして、このようなイオンビームの長編方向を横切るように、Ｘ方向に沿ってガラス基板を搬送させることで、ガラス基板全面に渡ってのイオン注入処理を実現させている。
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、ガラス基板の搬送速度が一定である。そして、ガラス基板の全面に渡って均一な注入量分布を実現するということから、ガラス基板上に照射されるイオンビームの電流密度分布は、特許文献１の図６に示されているように２本のイオンビームが重ね合わせされる領域を含めて、Ｙ方向に沿って、全体が略均一な電流密度分布となるように調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５２００２号公報（図１、図３、図６、段落００７７〜００８８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一般に、イオンビームが重ね合わせされる領域でのビーム電流密度分布の調整は、１本のイオンビームのビーム電流密度分布を調整する場合と比較して、調整対象とされるパラメータの数が多く、複雑である。また、経験的に、ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン注入条件が、イオンビームのビーム電流密度分布の調整結果や調整時間に影響を及ぼしていることがわかっている。例えば、あるイオン注入条件でガラス基板に照射されるイオンビームのビーム電流密度分布を調整する場合には、目標とする分布に対して、１％の誤差範囲に収まるぐらい高精度な調整が出来ることがある。このような理由から、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整を闇雲に行ったのでは、目標分布に対する調整精度が悪くなったり、全体の調整が終了するまでに長時間を要したりしてしまうことが考えられる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１において、イオンビームが重ね合わせされる領域でのビーム電流密度分布の調整については、ガラス基板上で重ね合わせされるイオンビーム照射領域におけるビーム電流密度分布を他の領域（重ね合わせされない領域）でのビーム電流密度分布とほぼ等しくなるように調整するといった程度の記載しかなされておらず、具体的にどのようにして調整を行えばいいのかが明らかにされていなかった。
【０００９】
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、イオン注入条件に応じて、複数のイオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を設定する手法と、当該手法を実現する為の制御装置を備えたイオン注入装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち本発明に係るビーム電流密度分布の調整目標設定方法は、複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置において、各リボン状イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を設定する方法であって、前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明に係るイオン注入装置は、複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置であって、前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定する機能を有する制御装置を備えていることを特徴としている。
【００１２】
このようなビーム電流密度分布の調整目標設定方法やイオン注入装置であれば、イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に応じて、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の目標値設定が可能となるので、闇雲に各イオンビームのビーム電流密度分布の目標値を設定して調整を行う場合に比べて、各イオンビームの電流密度分布を効率的に調整することが出来る。
【００１３】
さらに、前記検索は、イオン注入条件のうち、ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン種とエネルギーを検索項目として行われることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
このようなものであれば、イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に応じて、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の目標値設定が可能となるので、闇雲に各イオンビームのビーム電流密度分布の目標値を設定して調整を行う場合に比べて、各イオンビームの電流密度分布を効率的に調整することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン注入装置の様態を示す平面図である。
【図２】図１に記載の処理室内部をＺ方向から見た時の平面図である。
【図３】本発明の一実施例に係るビーム電流密度分布の調整方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は本発明に係るイオン注入装置１の一実施例を示す平面図であり、図２は図１の処理室内部をＺ方向から見た時の平面図である。これらの図面を基に本発明の一実施例に係るイオン注入装置の全体の構成を説明する。
【００１７】
この発明において、Ｘ方向を基板の搬送方向、Ｙ方向をイオンビームの長辺方向、Ｚ方向を処理室内でガラス基板に照射されるイオンビームの進行方向としている。また、この発明において、リボン状イオンビームとは、イオンビームの進行方向に直交する平面でイオンビームを切った場合に、その断面が略長方形状であるイオンビームのことを指している。
【００１８】
以下に本発明で用いられるイオン注入装置の全体の構成について簡単に説明する。
【００１９】
図１に記載のイオン注入装置１は、主に、処理室１１と一点鎖線によって囲まれた第１のイオンビーム供給装置２、第２のイオンビーム供給装置１２、第３のイオンビーム供給装置３２および第４のイオンビーム供給装置４２から構成されている。第１〜第４のイオンビーム供給装置は、それぞれ第１のイオンビーム６、第２のイオンビーム１６、第３のイオンビーム３６および第４のイオンビーム４６を処理室１１内に供給する為の装置である。
【００２０】
イオンビーム供給装置について簡単に説明する。第１〜第４のイオンビーム供給装置を構成するイオン源（３、１３、３３、４３）、質量分析マグネット（４、１４、３４、４４）および分析スリット（５、１５、３５、４５）は、それぞれ同じ性能の供給装置であっても構わないし、異なる性能の供給装置であっても良い。ここでは、第１のイオンビーム供給装置２の構成を代表として説明し、他の供給装置についての説明は、重複する為、これを省略する。
【００２１】
第１のイオンビーム供給装置２は、イオン源３を備えており、このイオン源３より第１のイオンビーム６が引出される。イオン源３より引出された第１のイオンビーム６には様々なイオンが混在している。この内、所望のイオンのみをガラス基板１０へ照射させる為に、質量分析マグネット４と分析スリット５とを協働させ、所望のイオンとその他のイオンとの分離を行う。この分離は、イオン毎の質量数の違いを利用して、分析スリット５を所望のイオンのみが通過できるように質量分析マグネット４での第１のイオンビームの偏向量を調整することで行われる。
【００２２】
第１のイオンビーム供給装置２から供給される第１のイオンビーム６は、処理室１１内に設けられたビームプロファイラー７によって、長辺方向（Ｙ方向）におけるビーム電流密度分布が測定される。このビームプロファイラーの例としては、公知のファラデーカップをＹ方向に沿って複数個配列した多点ファラデーやＹ方向に沿って移動可能な単一のファラデーカップを用いることが考えられる。
【００２３】
なお、上記説明ではイオンビーム供給装置として、質量分析マグネットや分析スリットを備える構成の供給装置について説明したが、これらを備えないものでも良い。
【００２４】
ガラス基板１０のイオン注入装置１への搬入に際しては、第１の真空予備室２２の大気側に位置するゲートバルブ２０が開けられる。その後、ガラス基板１０は大気側に設けられた図示されない搬送ロボットによって第１の真空予備室２２内へ搬入される。この際、第１の真空予備室２２と処理室１１との間に位置するゲートバルブ１８は、処理室１１側が大気に開放されないように閉められている。
【００２５】
ガラス基板１０が第１の真空予備室２２内に搬入された後、ゲートバルブ２０が閉められて、図示されない真空ポンプにより、第１の真空予備室２２内が処理室１１と同程度の真空度（圧力）となるまで真空排気される。
【００２６】
第１の真空予備室２２内の真空度が処理室１１と同程度となった後、ゲートバルブ１８が開けられる。そして、ガラス基板１０は、処理室１１内へ搬入され、矢印Ａとして記載される方向に第１のイオンビーム６、第２のイオンビーム１６を横切るように処理室内を搬送される。これによってガラス基板１０へのイオン注入処理が達成される。
【００２７】
その後、ガラス基板１０は、ゲートバルブ１９を通過し、第２の真空予備室２３内に搬入される。ここで、ゲートバルブ１９は、処理室１１内でのガラス基板１０へのイオン注入処理中、もしくは、イオン注入処理後の適当なタイミングで開放されるものとする。
【００２８】
第２の真空予備室２３内へのガラス基板１０の搬入が完了した後、ゲートバルブ１９が閉められる。この際、第２の真空予備室２３の大気側に位置するゲートバルブ２１は閉められている。そして、第２の真空予備室２３を密閉した上で、室内の雰囲気が大気圧と同程度となるまで、図示されない真空ポンプにより第２の真空予備室２３の圧力調整がなされる。
【００２９】
第２の真空予備室２３の室内が大気圧となった後、ゲートバルブ２１が開けられて、大気側に設けられた図示されない搬送ロボットによって、ガラス基板１０の大気側への搬出が行われる。
【００３０】
図２は図１の処理室１１内部をＺ方向から見た時の平面図である。
【００３１】
ガラス基板１０の搬送機構の一例としては、図２に示されるようにガラス基板１０を保持するホルダー２４の下面に車輪を設けておき、この車輪が第１、第２の真空予備室２２、２３、処理室１１内に配置された図示されないレール上を転がることでＸ方向に沿ってホルダー２４を移動させることが可能となる。この場合、ホルダー２４を移動させる為の動力源（モーター等）を、別途、用意しておく。ガラス基板１０の真空予備室間での往復搬送を考えた場合、動力源がモーターであれば正逆の回転が可能な構成にしておくことが望ましい。
【００３２】
Ｙ方向において、第１〜第４のイオンビームはガラス基板１０よりも長い寸法を有している。その為、ガラス基板１０が図２に示される矢印Ａの方向に、第１の真空予備室２２から第２の真空予備室２３へ搬送された場合、ガラス基板の全面において、各イオンビームによる照射領域は重ね合わせされる。なお、図２中に記載の第１〜第４のイオンビームのそれぞれを取り囲んでいる破線は、各イオンビーム供給装置から処理室１１内へイオンビームを供給する為の供給経路（ビームライン）の外形を表している。
【００３３】
イオン注入処理において、ガラス基板１０上に形成されるイオン注入量の分布とイオンビームの電流密度分布とガラス基板の搬送速度とは、それぞれが密接に関連している。一般的に言えば、イオン注入量（ドーズ量とも言う）は、イオンビームの電流密度（電流量で表すこともある）に比例し、被照射対象物（ここではガラス基板）がイオンビームを横切る際の速度に反比例する。
【００３４】
例えば、ガラス基板１０の全面に渡って形成されるイオン注入量の分布を略均一な分布とすることを目標とする。ガラス基板１０の搬送速度が一定である場合、搬送方向と略直交する方向におけるイオンビームのビーム電流密度分布を略均一にすれば、ガラス基板全面に渡ってのイオン注入量の分布も略均一となる。
【００３５】
より具体的に説明すると、ガラス基板全面に渡ってイオン注入量の分布を略均一にするには、図２でガラス基板１０がイオンビームの短辺方向に沿って一定速度で移動する場合、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略均一にしておけば良い。この場合、イオンビームの短辺方向におけるビーム電流密度分布は均一でなくても良い。ガラス基板１０の搬送方向と略一致しているイオンビームの短辺方向におけるビーム電流密度分布のムラ（不均一性）は、ガラス基板の搬送に伴って、積分されることになる。その為、たとえムラがあったとしても最終的にはある一定量の注入がなされることになるから、イオンビームの短辺方向におけるビーム電流密度の均一性は考慮する必要はない。
【００３６】
また、ガラス基板１０を搬送させた際に、ガラス基板上に照射されないイオンビームの両端部におけるビーム電流密度分布は、ガラス基板上での注入量分布に無関係である為、どのような分布であっても構わない。
【００３７】
なお、本発明において、先述した略直交する方向とは、直交する方向とその方向から少しずれた方向とを含んでいる。つまり、このような方向にガラス基板を搬送させた場合であっても、形成目標とされるガラス基板上の所定の注入分布に対して設けられた許容範囲内でのイオン注入処理が実現出来るからである。同様の理由により、イオンビームの長辺方向におけるビーム電流密度分布も略均一なもので良い。
【００３８】
次に、上述したビーム電流密度の調整方法について説明する。
【００３９】
各イオンビーム供給装置におけるビーム電流密度分布の調整は、例えば、公知技術として知られているようなマルチフィラメントを有するイオン源を用いて、フィラメントに流す電流量を増減させる。
【００４０】
具体的には、図１に示されるイオンビーム供給装置のイオン源をＹ方向に沿って複数のフィラメントが配列されたマルチフィラメントタイプのイオン源にしておく。その上で、ビームプロファイラーによるＹ方向におけるイオンビームの測定領域と、各イオン源に設けられたフィラメントとを対応させておく。
【００４１】
ここでの対応とは、例えば、ビームプロファイラーが１６個のファラデーカップで構成されているとした場合、ビームプロファイラーをファラデーカップ４個で構成される４つの領域に分けるとともに、各領域に対してフィラメント１本（各イオン源において、フィラメントは全部でＹ方向に沿って４本ある。）を対応させておくといったことを意味する。なお、ここで挙げたビームプロファイラーとフィラメントの数は、一例である。その数はこれよりも多くても良い。
【００４２】
図３には、上記対応関係のフィラメントとファラデーカップが示されている。図の縦軸はビーム電流密度を表し、横軸はＹ方向であって、Ｏ１とＯ２との間の寸法はガラス基板の寸法と一致しており、原点ＯはＹ方向におけるイオンビームの一端部と一致している。
【００４３】
ビーム電流密度分布の調整を行うに当たっては、調整目標とする値とその値を中心にして所定の許容範囲（図３中の２ε）が設けられているので、その許容範囲内に収まるように各領域に対応するフィラメントに流す電流量を増減させる。図３では、領域１でのビーム電流密度が許容範囲を上回っているので、この領域におけるフィラメントに流す電流量を減らしてやる。そして、反対に領域３でのビーム電流密度が許容範囲を下回っているので、この領域におけるフィラメントに流す電流量を増やしてやる。このようにしてビーム電流密度分布が許容範囲内に収まるように調整される。
【００４４】
各イオンビーム供給装置から処理室内へ供給されるイオンビームの電流密度分布の調整とその調整目標の設定は、図１の制御装置２５で実施される。
【００４５】
ユーザーインターフェース２６を介して、イオン注入装置１のオペレーターにより、イオン注入条件が設定される。次の表１には、イオン注入条件が例示されている。ここで、イオン種は、ガラス基板１０に照射されるイオンの種類を表し、ドーズ量は、４本のイオンビームによってガラス基板上に注入されるイオンの注入量の総和（トータル）を表す。そして、エネルギーはガラス基板１０に照射される各イオンビームのエネルギーを表している。もちろん、イオン注入条件としては、これ以外にも様々な条件が存在するが、ここでは省略している。
【００４６】
【表１】
【００４７】
一方、制御装置２５には、実験等で得られた結果を基にして作成されたデータ（以降、調整目標設定データと呼ぶ）が表形式で蓄積されている。このデータの内容について、表２に一例が示されている。
【００４８】
【表２】
【００４９】
表２に示されるデータの集まりは、例えば均一性の調整が短時間で済むようなイオンビームの集まりや精度の良い均一性の調整（１％程度での調整）が可能となるイオンビームの集まりである。
【００５０】
制御装置２５はイオン注入条件のイオン種とエネルギーの値を検索項目にして、この表２で示されるデータ内に該当するデータが存在するかどうかを検索する。検索により、該当データが見つかった場合、それに対応するビーム電流の値を読み出す。そして、少なくとも１本のイオンビームが、表２に示されるデータから読み出されたビーム電流の値で、ガラス基板１０上に照射がされるように、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標が設定される。
【００５１】
本発明において、ビーム電流は、ビーム電流密度分布を平均化した値のことを指す。平均化にあたっては、相加平均を用いても良いし、二乗平均等の相乗平均を用いも良い。そして、本発明では、ガラス基板上に照射されるリボン状イオンビームの長辺方向におけるビーム電流密度分布が、均一（一定）な分布となることを理想（目標）としている。よって、単位は異なるものの、表２に示されるビーム電流の値をビーム電流密度分布の調整目標の値に設定することが可能となる。
【００５２】
また、イオン注入装置に設定されたイオン注入条件のうち、イオン種とエネルギーの値を検索項目にしているのは、これらのパラメータがビーム電流密度分布の調整に当たっての調整精度や調整時間に影響することが経験的にわかっているからである。一方、これ以外の理由としては、各イオンビームで同じ値を取るからである。つまり、表１のイオン注入条件が図１のイオン注入装置１に設定された場合、第１〜第４のイオンビームのイオン種とエネルギーの値は注入条件として設定されたものと同じものになるが、例えばドーズ量は４本のイオンビームの重ね合わせで達成される値である為、各イオンビームで設定される値は必ずしも同じ値を取らない。本発明では、各イオンビームで必ず同じ値となる項目であるイオン種とエネルギーとを検索項目として用いるようにしている。その為、調整目標設定データ（表２）の構成を簡素にすることが出来、ひいては、データ検索の処理を手早く済ませることが出来るといった効果が期待出来る。
【００５３】
図１において、各イオンビームを横切る際のガラス基板１０の搬送速度は一定である。イオン注入条件として設定されたドーズ量分布（ここでは、ガラス基板全面に均一な分布としているので一定値となる。）とガラス基板１０の搬送速度との関係から、イオンビームのビーム電流密度分布の総和（トータル）を算出する。なお、ここで言う総和とは、ガラス基板上に照射される第１〜第４の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足し合わせた分布のことであって、理想的には均一な分布である為、一定の値となる。
【００５４】
そして、導き出したトータルのビーム電流密度分布の値から、４本のイオンビームのうち、何本のイオンビームが表２に示す調整目標設定データから読み出されたビーム電流の値を用いて、ビーム電流密度分布の調整目標の設定が行えるのかを求める。この算出は、例えば、トータルのビーム電流密度分布の数値をＩtotal、表２から読み出されたビーム電流の数値をＩxとし、次の数１で算出される整数の部分に着目する。数１において、右辺に記載のＸ１が整数を表し、Ｘ２が小数点以下を表す。この計算では、ビーム電流密度分布の数値、ビーム電流の数値といった値に着目しており、その単位は考慮していない。以降に記す数２〜６においても同様である。
【００５５】
【数１】
【００５６】
仮にこの整数部分Ｘ１が２であれば、４本のイオンビームの内、２本のイオンビームの電流密度分布の調整目標をＩxに設定する。この設定に当たって、どのイオンビームの調整目標を設定するのかは、予め決定されている優先順位に従うものとする。残りの２本のイオンビームに関しては、次の数２に従って、個々のイオンビームのビーム電流密度分布の調整目標が設定される。
【００５７】
【数２】
【００５８】
ここでは、４本のリボン状イオンビームの内、２本のイオンビームについては、調整目標設定データより読み出されたビーム電流の値を基にしてビーム電流密度分布の調整目標が設定されるので、均一調整に係る時間が短縮出来たりする等の効果を奏することが出来る。その結果、４本のイオンビームの全体に対してのビーム電流密度分布を調整する際の調整効率を向上させることが出来る。なお、少なくとも１本のリボン状イオンビームに対して、このようにして調整目標の設定がなされた場合、闇雲に調整目標の設定をしているものと比べて、効率的にビーム電流密度分布の調整を行うことが出来ることは言うまでもない。
【００５９】
先の数２の例では、残りの２本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を設定する際に、残りのリボン状イオンビームで達成されるべきビーム電流密度分布の値（数２の分子）を等分することで、各リボン状イオンビームに対する調整目標値を導き出しているが、これは残りのイオンビームに対する調整目標の設定を簡単に行う為の手法であって、必ずしもこのような手法を用いる必要はない。等分しない場合、例えば、各リボン状イオンビームを供給する供給装置の能力（性能）に応じて、数２の分子の配分比率を変更しても良い。
【００６０】
また、数１に示される整数部分Ｘ１が対象とするイオンビームの本数（図１の例では、４本）を超えた場合（例えば、Ｘ１＝５である場合）、４本のイオンビームの内、３本のイオンビームに対しては、ビーム電流密度分布がＩxとなるように調整目標の設定が行われ、残りの１本に対する調整目標は、次の数３での計算結果に基づいて設定される。
【００６１】
【数３】
【００６２】
なお、数１で算出された結果が、ちょうど割り切れるものであって、かつ、その整数の部分（Ｘ１）が対象とするイオンビームの本数に等しい場合は、全てのイオンビームの電流密度分布の調整目標がＩxとなるように設定される。
【００６３】
一方で、数１で算出された結果が、ちょうど割り切れるものであって、かつ、その整数の部分（Ｘ１）が対象とするイオンビームの本数よりも小さい場合には、一部のイオンビームによるガラス基板への照射を行わないようにする。具体的には、全イオンビームの本数を４本とし、Ｘ１が３であった場合、３本のイオンビームのビーム電流密度分布の調整目標をＩxに設定しておいて、残りの１本のイオンビームは使用しない。つまり、１つのイオンビーム供給装置からのイオンビームの供給を停止させるようにする。
【００６４】
また、表２内を検索した結果、該当データがなかった場合には、Ｉtotalを全イオンビームの本数で等分して求められるビーム電流密度分布の値に、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標が設定される。また、数１において、整数部分Ｘ１がない場合（ＩtotalよりもＩxが大きい場合）にも同じようにして調整目標が設定されるものとする。
【００６５】
このようにして、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標が設定されると、制御装置２５は、各イオンビームに対応するビームプロファイラーでビーム電流密度分布をモニタリングしながら、各イオンビーム供給装置のイオン源に設けられたフィラメントに流す電流量を調整する等して、各イオンビームのビーム電流密度分布が許容範囲内に入るように調整する。
【００６６】
各イオンビーム供給装置に対するビーム電流密度分布の調整については、予め決められた順番に従って、行うようにしてもいい。また、制御装置２５はマルチタスク処理が可能な構成にしておき、全イオンビーム供給装置でのビーム電流密度分布の調整を同時に行うようにしても良い。
【００６７】
上記した調整目標設定の手法はあくまで第１の真空予備室２２から第２の真空予備室２３に向けて、ガラス基板１０が一方向でのみ搬送される場合を想定している。一方で、ガラス基板は往復搬送される場合がある。これを考慮した場合、以下に示す２つの考え方が出来る。
【００６８】
１つは、これまでに述べてきた手法にて、各イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を設定する。そして、第１の真空予備室２２と第２の真空予備室２３との間で照射されている全てのイオンビームをガラス基板が横切る搬送回数に応じて、ガラス基板の搬送速度を速くする。例えば、全てのイオンビームを通過するガラス基板の搬送回数を４倍に増やしておいて、各イオンビームのビーム電流密度分布を変更しないのであれば、その分、ガラス基板に注入されるイオンの注入量が多くなる。その為、全てのイオンビームを通過するガラス基板の搬送回数が４倍に増えた分、ガラス基板の搬送速度を４倍速にして、ガラス基板上に形成される注入量分布に変動を生じさせなくする手法が考えられる。
【００６９】
もう１つは、ガラス基板の搬送速度を変更せずに、ガラス基板が全てのイオンビームを横切る搬送回数に応じて、各イオンビームに対して設定する調整目標を変更する手法がある。
【００７０】
第１の真空予備室２２と第２の真空予備室２３との間で照射されている全てのイオンビームをガラス基板が横切る搬送回数をｎとする。例えば、ガラス基板を第１の真空予備室２２から搬入し、第２の真空予備室２３に向けて搬送する。そして、全てのイオンビーム（図１の例では、第１〜第４のイオンビーム）を横切った後、搬送方向を反転させ、第１の真空予備室２２へ向けて搬送させる。その後、全てのイオンビームをガラス基板が横切った後、再び搬送方向を反転させ、第２の真空予備室２３へ向けて搬送し、第２の真空予備室２３から搬出される場合、ｎは３となる。これまでの数式同様、Ｉtotalはトータルのビーム電流密度分布の数値を、Ｉx は表２に記載のビーム電流の数値を表す。そして、ａは調整対象とする全イオンビームの本数を、ｂはビーム電流密度分布の調整目標がＩxに設定されるイオンビームの本数とする。
【００７１】
この場合、数１と同様の考え方より、ｂは数４で算出される整数部分となる。
【００７２】
【数４】
【００７３】
仮に、数４において整数部分（Ｘ１）がない場合や表２内に該当データがない場合には、Ｉtotalをｎ×ａで割って等分し、それによって求められた値を各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標としておけば良い。また、Ｘ１がａよりも小さい数字であって、かつ、Ｘ２がゼロである場合には、Ｘ１本のイオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標をＩxに設定し、残りのイオンビーム（ａ-Ｘ１本のイオンビーム）については、当該イオンビームを供給するイオンビーム供給装置からの供給を停止させておく。
【００７４】
また、数４での計算の結果、ｂの値が調整対象とするイオンビームの本数を超えた場合、数３の場合と同様の取り扱いとなる。つまり、a-１本のイオンビームの調整目標をＩx に設定し、残りの１本のイオンビームの調整目標を以下の数５によって算出される値に設定する。
【００７５】
【数５】
【００７６】
上記以外のケースでは、数４によりｂを算出した後、残りのイオンビーム（調整目標がＩxでないイオンビーム）に対するビーム電流密度分布の調整目標は、次の数６に示す式に基づいて算出される。
【００７７】
【数６】
【００７８】
数６では、残りのイオンビームのビーム電流密度分布の総和を、残りのイオンビームの本数で割り算してやることで、各イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を算出している。ただし、必ずしも数６のようにして、残りのイオンビームに対する調整目標を等分により算出する必要はなく、各イオンビーム供給装置の性能に応じて、各イオンビームに設定されるビーム電流密度分布の調整目標の比率を決定しても良い。
【００７９】
また、上記した本発明に係る実施例は４本のイオンビームを用いて、それぞれのイオンビームをガラス基板の全面に照射する方式のイオン注入装置であったが、２本以上のイオンビームの各々をガラス基板の全面に照射するような構成のイオン注入装置であれば、本発明は適用可能である。さらに、図１に示される処理室１１は、イオンビーム供給装置毎に複数に分けて設けられていても良い。その場合、各処理室間をゲートバルブで区切るようにしておいても良い。
【００８０】
その上、ビーム電流密度分布の調整手段としては、先の実施形態の中で説明したマルチフィラメントを有するイオン源でなく、従来から用いられているような電界レンズや磁界レンズを各イオンビーム供給装置のビームライン中に配置しておき、これを用いて、ビーム電流密度分布の調整を行うようにしておいても良い。
【００８１】
また、制御装置２５は、イオン注入装置１とは別に設けておいても良い。
【００８２】
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】
【００８３】
１．イオン注入装置
６．第１のイオンビーム
１０．ガラス基板
１６．第２のイオンビーム
２５．制御装置
２６．ユーザーインターフェース
３６．第３のイオンビーム
４６．第４のイオンビーム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置において、各リボン状イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を設定する方法であって、
前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定することを特徴とするビーム電流密度分布の調整目標設定方法。
【請求項２】
前記検索は、前記ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン種とエネルギーを検索項目として行われることを特徴とする請求項１に記載のビーム電流密度分布の調整目標設定方法。
【請求項３】
複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置であって、
前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定する機能を有する制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
前記検索は、前記ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン種とエネルギーを検索項目として行われることを特徴とする請求項３に記載のイオン注入装置。
【請求項１】
複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置において、各リボン状イオンビームに対するビーム電流密度分布の調整目標を設定する方法であって、
前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定することを特徴とするビーム電流密度分布の調整目標設定方法。
【請求項２】
前記検索は、前記ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン種とエネルギーを検索項目として行われることを特徴とする請求項１に記載のビーム電流密度分布の調整目標設定方法。
【請求項３】
複数のイオンビーム供給装置の各々から処理室内に供給されるリボン状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、ガラス基板の全面に渡って、各リボン状イオンビームによる照射領域を重ね合わせて、前記ガラス基板上に略均一なイオン注入量分布を形成するイオン注入装置であって、
前記イオン注入装置に設定されるイオン注入条件に基づいて、調整目標設定データを検索し、前記調整目標設定データ内に前記イオン注入条件と合致するデータがある場合には、前記各リボン状イオンビームのうち少なくとも１本のリボン状イオンビームのビーム電流密度分布の調整目標を、当該調整目標設定データから読み出したビーム電流の値を用いて設定する機能を有する制御装置を備えていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
前記検索は、前記ガラス基板に照射されるイオンビームのイオン種とエネルギーを検索項目として行われることを特徴とする請求項３に記載のイオン注入装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−２３３３８７（Ｐ２０１１−２３３３８７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０３２０３（Ｐ２０１０−１０３２０３）
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【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１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２８日（２０１０．４．２８）
【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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