(57)【要約】【課題】基板交換後になされるイオン注入処理で、イオンビームによるガラス基板の帯電を十分に抑制する。【解決手段】複数枚のガラス基板４に対するイオン注入処理を、所定枚数ごとに基板を交換しながら複数回に分けて行うイオン注入装置ＩＭであって、ガラス基板４に電子を供給する為の電子供給源１２と、ガラス基板４へのイオン注入処理が行われている期間Ｔ１はイオンビーム３をオン状態にしておき、ガラス基板４の基板交換が行われている期間Ｔ２はイオンビーム３をオフ状態にする制御装置２０と、を備えていて、制御装置２０は、次に処理されるガラス基板４へのイオン注入処理期間Ｔ１に続き、ガラス基板４の基板交換がなされる期間Ｔ２内であって、少なくともガラス基板４の寸法に応じて決定される所定期間Ｔ３では、電子供給源１２をオン状態にする。【選択図】  図３
2014143110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚のガラス基板に対するイオン注入処理を、所定枚数ごとに基板を交換しながら複数回に分けて行うイオン注入装置であって、
前記ガラス基板に電子を供給する為の電子供給源と、
前記ガラス基板へのイオン注入処理が行われている期間はイオンビームをオン状態にしておき、前記ガラス基板の基板交換が行われている期間はイオンビームをオフ状態にする制御装置と、を備えていて、
前記制御装置は、
次に処理されるガラス基板へのイオン注入処理期間に続き、かつ、前記ガラス基板の基板交換がなされる期間内であって、少なくとも前記ガラス基板の寸法に応じて決定される所定期間では、前記電子供給源をオン状態にすることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
前記イオンビームは一方向に長いリボン状のイオンビームで、
前記イオン注入装置は、前記ガラス基板が前記イオンビームの進行方向と交差する方向に走査されることによって、前記ガラス基板の全面に前記イオンビームを照射するイオン注入装置であって、
前記所定期間は、前記イオンビームの長手方向における前記ガラス基板の寸法に応じて決定され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】
前記制御装置は、前記ガラス基板の基板交換が行われている期間で、常に前記電子供給源をオン状態にすることを特徴とする請求項１又は２記載のイオン注入装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記ガラス基板の寸法に応じて決定される所定期間を除く、前記ガラス基板の基板交換期間では、前記電子供給源をオフ状態にすることを特徴とする請求項１又は２記載のイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理室内でシリコンウェーハやガラス基板へイオンビームの照射を行って、当該ウェーハや基板へのイオン注入処理を実施するイオン注入装置で、被処理対象物の交換に伴って、処理室内に照射されるイオンビームを停止させる機能を備えたイオン注入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入装置として、複数枚の基板（ウェーハやガラス基板）に対して、所定枚数ごとに複数回に分けてイオン注入処理を行う装置が使用されている。
【０００３】
このようなイオン注入装置では、１回のイオン注入処理が終了すると、処理済基板と未処理基板との交換が行われている。
【０００４】
この基板交換の際、基板へのイオン注入処理は行われていないので、処理室内にイオンビームを照射する必要がない。また、イオンビームの照射を行うことによって、照射されたイオンビームがイオンビームの輸送経路に設けられた部材に衝突して、装置内部に粒子（パーティクル）が飛散してしまうことが懸念される。この為、特許文献１の図４およびその説明箇所に記載されているように、基板交換が行われている期間では、イオンビームの照射を停止させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５１５２３５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
正の電荷を有するイオンビームが基板に照射されると、基板は正の電荷に帯電する。この帯電の程度が過度になると、絶縁破壊が生じる。シリコン等のウェーハを取り扱うイオン注入装置の場合、ウェーハを支持する支持部材を通じてウェーハが電気的に接地されている。一方、ガラス基板は絶縁物で支持されている。この為、ガラス基板の方がシリコン等のウェーハよりも帯電の問題が顕著に現れる。
【０００７】
また、イオン注入処理される被処理対象物がガラス基板である場合、シリコン等のウェーハに比べて、多くの場合で、イオン注入処理時に用いられるイオンビームのイオンビーム電流は大きなものになる。イオンビーム電流の値が大きいほど、基板に帯電する電荷の量が多くなる傾向にあるので、この点からもガラス基板の方が帯電の問題が顕著に現れる。
【０００８】
イオンビームによる基板の帯電問題を解決する為に、多くのイオン注入装置には、基板に対して電子を供給する為の電子源やプラズマフラッドガンと呼ばれる電子供給源が備えられている。
【０００９】
特許文献１の図２には、プラズマシャワーを備えたイオン注入装置が記載されているが、帯電の影響が比較的小さいシリコン等のウェーハへのイオン注入処理を行う装置を想定している為に、イオンビームを停止させている間に、このようなプラズマシャワーの状態をどのようにしておけばいいのかについては何ら述べられていなかった。
【００１０】
通常、イオンビームを停止していて、被処理対象となる基板が処理室内に存在していない場合には、イオンビームによって基板が帯電するといった事象は生じないので、プラズマシャワーも停止させておけばいいことになる。しかしながら、ガラス基板のような大きな寸法の基板に対するイオン注入処理を行う場合、ガラス基板の全面に電子を十分に供給するには、時間を要してしまう。この為、イオンビームのガラス基板への照射を再開してから、電子供給源からの電子の供給を始めた場合、イオンビームによるガラス基板の帯電を十分に抑制できないことが懸念される。
【００１１】
そこで、本発明では、基板交換後になされるイオン注入処理で、イオンビームによるガラス基板の帯電を十分に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のイオン注入装置は、複数枚のガラス基板に対するイオン注入処理を、所定枚数ごとに基板を交換しながら複数回に分けて行うイオン注入装置であって、前記ガラス基板に電子を供給する為の電子供給源と、前記ガラス基板へのイオン注入処理が行われている期間はイオンビームをオン状態にしておき、前記ガラス基板の基板交換が行われている期間はイオンビームをオフ状態にする制御装置と、を備えていて、前記制御装置は、次に処理されるガラス基板へのイオン注入処理期間に続き、かつ、前記ガラス基板の基板交換がなされる期間内であって、少なくとも前記ガラス基板の寸法に応じて決定される所定期間では、前記電子供給源からの電子の供給を行っている。
【００１３】
基板交換後になされるガラス基板へのイオン注入処理に続く期間で、基板交換がなされる期間の内、少なくともガラス基板の寸法に応じて決定される所定期間では、電子供給源からの電子の供給を行うようにしているので、ガラス基板にイオンビームが照射される時点でガラス基板上にイオンビームによる帯電の抑制に十分な電子を供給することができる。
【００１４】
より具体的には、前記イオンビームは一方向に長いリボン状のイオンビームで、前記イオン注入装置は、前記ガラス基板が前記イオンビームの進行方向と交差する方向に走査されることによって、前記ガラス基板の全面に前記イオンビームを照射するイオン注入装置であって、前記所定期間は、前記イオンビームの長手方向における前記ガラス基板の寸法に応じて決定されることが望ましい。
【００１５】
イオン注入方式によって、ガラス基板のどこの寸法を用いて所定期間を決定するのかが異なる。リボン状のイオンビームを用いて、このイオンビームの進行方向と交差する方向にガラス基板を走査して、ガラス基板へのイオン注入を行うイオン注入方式の場合には、イオンビームの長手方向でのガラス基板の寸法に応じて電子供給源からの電子の供給が行われる所定期間を決定すればいい。このような構成にしておけば、走査されるガラス基板の全面に十分な電子を供給することができる。
【００１６】
また、前記制御装置は、前記ガラス基板の基板交換が行われている期間で、常に前記電子供給源をオン状態にしておいてもいい。
【００１７】
このような構成にしておけば、電子供給源のオンオフを制御する回数が減るので、制御が簡単になる。
【００１８】
一方、前記制御装置は、前記ガラス基板の寸法に応じて決定される所定期間を除く、前記ガラス基板の基板交換期間では、前記電子供給源をオフ状態にしておいてもいい。
【００１９】
このような構成にしておけば、電子供給源を常に稼動させる必要がないので、電子供給源を構成する部材の消耗を防止することができるので、電子供給源を長期間使用することが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
基板交換後になされるガラス基板へのイオン注入処理に続く期間で、基板交換がなされる期間の内、少なくともガラス基板の寸法に応じて決定される所定期間では、電子供給源からの電子の供給を行うようにしているので、ガラス基板にイオンビームが照射される時点でガラス基板上にイオンビームによる帯電の抑制に十分な電子を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】イオン注入装置の一例を表す平面図である。
【図２】図１に記載のイオン注入装置を別平面から視たときの平面図である。
【図３】基板搬送に関する第一の例である。
【図４】基板搬送に関する第二の例である。
【図５】基板搬送に関する第三の例である。
【図６】基板搬送に関する第四の例である。
【図７】イオンビームの長手方向におけるガラス基板の寸法についての説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１、図２には、本発明が適用されるイオン注入装置ＩＭの一例が記載されている。これらの図に記載のＸＹＺ軸は互いに直交している。後述する処理室５に入射するリボン状のイオンビーム３に関して、Ｚ軸方向がリボン状のイオンビーム３の進行方向であり、Ｘ軸方向がリボン状のイオンビーム３の短手方向であり、Ｙ軸方向がリボン状のイオンビーム３の長手方向である。この関係については、後述する図７においても同一である。
【００２３】
図１、図２に基づいて、このイオン注入装置ＩＭの構成を説明する。
【００２４】
イオン注入装置ＩＭは、イオン源１を備えている。イオン源１にはガスボンベ９が接続されていて、このガスボンベ９からプロセスガス（ＢＦ３やＰＨ３等のイオンビームの基となるガス）がイオン源１内に導入される。
【００２５】
また、イオン源１の内部には、図示されない陰極が設けられている。陰極には電源が接続されていて、電源により陰極が加熱されると、そこから熱電子が放出される。この熱電子がプロセスガスに衝突することで、プロセスガスが電離されて、イオン源１内にプラズマＰが生成される。
【００２６】
このイオン源１は外形が縦長の略直方体状の容器を備えていて、イオン源１内で生成されたプラズマＰから、引出電極系２と呼ばれる複数枚の電極から構成される電極群によって、リボン状のイオンビーム３の引出が行われる。この例において、引出電極系２から引出されるイオンビーム３は、イオンビーム３の進行方向でイオンビーム３を切断したときの断面が略長方形状をしたイオンビームである。
【００２７】
引出電極系２は、イオン源１側から図示されるＺ軸方向に沿って、加速電極２ａ、引出電極２ｂ、抑制電極２ｃ、接地電極２ｄで構成されていて、各電極の主面（図示されるＺ軸と直交している面）にはイオンビーム３を引出す為の矩形状あるいは円形状の複数の貫通孔が形成されている。また、各電極は互いに電気的に離間していて、加速電極２ａ、引出電極２ｂ、抑制電極２ｃには図示されない電源が個別に接続されている。このうち、加速電極２ａと引出電極２ｂに接続された電源には、電源出力切り替え回路１３が接続されていて、特許文献１と同様に、各電源の出力電圧の切り替えを瞬時行って、イオンビーム３の引出しのオンオフの切り替えができるように構成されている。
【００２８】
引出電極系２で引出されたイオンビーム３は、質量分析電磁石１０と分析スリット１１によって質量分析された後、処理室５内に入射する。処理室５の外側には、複数枚のガラス基板４が収納されたカセット７が配置されている。搬送ロボット８は、このカセット７からガラス基板４を取り出し、真空予備室６内にガラス基板４を搬入する。真空予備室６にガラス基板４が搬入されると、真空予備室６内に設けられた図示されない真空ポンプが操作され、真空予備室６内の雰囲気が真空雰囲気になる。なお、この際、真空予備室６のガラス基板４の搬入出口は閉じられていて、真空予備室６は密閉状態にある。
【００２９】
真空予備室６が真空雰囲気になった後に、真空予備室６の処理室５側の扉が開き、図示されない搬送ロボットにて、処理室５にガラス基板４が搬入される。処理室５に搬入されたガラス基板４は、図示されない回転機構によって、その姿勢がＹ軸方向にほぼ平行となるように起立される。
【００３０】
この後、図示されない走査機構によって、ガラス基板４はＸ軸方向に沿って走査される。図１に描かれているように、Ｙ軸方向ではイオンビーム３の寸法がガラス基板４の寸法よりも長いので、ガラス基板４がＸ方向に沿って走査されることにより、ガラス基板４の全面にイオンビーム３が照射される。この例では、ガラス基板４の走査方向をＸ軸方向としたが、イオンビーム３の進行方向（Ｚ軸方向）と交差する方向にガラス基板４を走査して、ガラス基板４の全面にイオンビーム３が照射されるのであれば、ガラス基板４の走査方向はどのような方向であっても構わない。
【００３１】
処理室５の近傍には、電子供給源１２が設けられている。この電子供給源１２は、従来から使用されているフィラメントタイプの電子源や高周波タイプのプラズマシャワーあるいはプラズマフラッドガンである。ガラス基板４にイオンビーム３が照射されている間、この電子供給源１２からガラス基板４に対して電子の供給が行われることで、イオンビーム３によるガラス基板４の帯電が抑制される。
【００３２】
ガラス基板４へのイオン注入処理が終了すると、ガラス基板４は先述した経路と逆の経路を通り、カセット７に収納される。その後、カセット７から未処理のガラス基板４が再び処理室５側に搬送されることになる。この一連の処理は、カセット７に収納されている処理対象とする全てのガラス基板４へのイオン注入処理が終了するまで繰り返される。
【００３３】
処理室５でのイオン注入処理が終了してから、次のガラス基板４へのイオン注入処理が開始されるまで、処理室５には処理対象とするガラス基板４が存在していないので、特許文献１と同様に、本発明でもイオンビーム３をオフ状態にする。
【００３４】
イオン注入装置ＩＭには制御装置２０が設けられている。この制御装置２０は、ガラス基板４の走査を行う図示されない走査機構に信号Ｓ１を送信することで、この機構を制御する機能を備えている。この走査機構の制御を通じて、制御装置２０はガラス基板４の状態を検知している。
【００３５】
この検知は、例えば次のようにして行われる。ガラス基板４へのイオン注入処理が終了すると、走査機構は停止状態になるので、この時の制御信号に基づいて、制御装置２０はガラス基板４へのイオン注入処理が終了したことを検知する。一方、ガラス基板へのイオン注入処理が開始されると、走査機構が搬送状態になるので、この時の制御信号に基づいて、制御装置２０はガラス基板４へのイオン注入処理が開始されたことを検知する。
【００３６】
制御装置２０は、イオン注入処理の終了を検知した段階で、信号Ｓ２を電源出力切り替え回路１３に送信する。信号Ｓ２を受信した後、電源出力切り替え回路１３は、加速電極２ａや引出電極２ｂに接続された電源の出力電圧をただちにゼロにする。これにより、引出電極系２からのイオンビーム３の引出しが停止され、イオンビーム３がオフ状態となる。なお、この発明で、イオンビーム３がオン状態とは、引出電極系２に所定電圧が印加され、引出電極系２からイオンビーム３の引出しが行われている状態のことを意味している。
【００３７】
また、制御装置２０は、信号Ｓ３を電子供給源１２に送信し、電子供給源１２の運転状態の制御を行う。この制御について、図３を基に説明する。
【００３８】
図３には、図１、図２に記載のイオン注入装置ＩＭでガラス基板４へのイオン注入処理を行って、処理済のガラス基板４と未処理のガラス基板４の基板交換をし、再び未処理のガラス基板４へのイオン注入処理を行う一連の基板搬送処理に関するタイムチャートが記載されている。
【００３９】
図示される基板１は先にイオン注入処理が施されるガラス基板４であり、基板２は基板交換後にイオン注入処理が施されるガラス基板４である。各基板に対して設けられた右向きの矢印は時間軸であり、矢印の方向は時間の経過を表している。
【００４０】
また、時間軸上に記載されたＡ〜Ｆ、ＩＢＳ、ＩＢＦの各点はある時間でのガラス基板４の位置を表している。まず、Ａ点でガラス基板４がカセット７から取り出される。その後、搬送ロボット８によって搬送されたガラス基板４はＢ点で真空予備室６内に搬入され、Ｃ点で真空予備室６から取り出されて、処理室５内に搬入される。ＩＢＳ点でガラス基板４へのイオン注入処理が開始される。その後、ＩＢＦ点でガラス基板４へのイオン注入処理が終了する。処理済のガラス基板４は、Ｄ点で処理室５から真空予備室６内に搬送され、Ｅ点で真空予備室６から搬出される。そして、Ｆ点でカセット７内に収納される。処理済のガラス基板４がカセット７に収納された後、カセット７から未処理のガラス基板４の搬送が行われて、新たなガラス基板４に対して再び同様の処理が行われる。
【００４１】
この図３において、Ｔ１で示される期間はイオン注入処理期間であり、Ｔ２で示される期間は処理済のガラス基板４と未処理のガラス基板４との基板交換が行われる基板交換期間である。
【００４２】
本発明では、次に処理されるガラス基板４（図３の基板２）のイオン注入処理期間Ｔ１に続く期間であって、ガラス基板４の基板交換がなされる基板交換期間Ｔ２のうち、ガラス基板４の寸法に応じて決定される所定期間Ｔ３で、電子供給源１２をオン状態にして、電子の供給を行うようにしている。
【００４３】
イオンビーム３によるガラス基板４の帯電を抑制するには、ガラス基板４の全面に電子が供給されていなければならない。電子供給源１２からの電子が十分にガラス基板４の全面に供給されるまでに要する時間を決定する大きな要因としては、処理対象となるガラス基板４の寸法が挙げられる。
【００４４】
図１、図２の例に記載のイオン注入装置ＩＭの場合、ガラス基板４を走査するタイプのイオン注入装置なので、ガラス基板４に照射されるイオンビーム３の長手方向であるＹ方向におけるガラス基板４の寸法Ｌによって、所定期間Ｔ３の時間的な長さが決定される。ガラス基板４の寸法Ｌに亘って、電子供給源１２から十分な電子が供給されるまでに要する時間を予め計測しておき、この結果に基づいて所定期間Ｔ３の時間が決定される。このようにしておけば、走査されるガラス基板４の全面に対して、電子を十分に供給することが可能となる。
【００４５】
一方で、図１、図２に記載のイオン注入装置の例とは異なり、ガラス基板４の走査を行わず、ガラス基板４の面積よりも大きな面状のイオンビーム３を照射する場合には、縦横の寸法で表されるガラス基板４の面積に応じて所定期間Ｔ３の時間的な長さが決定される。
【００４６】
本発明では、上述したように、基板交換期間Ｔ２に設けられた所定期間Ｔ３の間に、電子供給源１２からの電子の供給を行うようにしているので、イオン注入期間Ｔ１でガラス基板４にイオンビーム３が照射される前に、ガラス基板４上に十分な電子を供給することができる。これにより、イオンビーム３によるガラス基板４の帯電を十分に抑制することができる。
【００４７】
また、所定期間Ｔ３を除く、基板交換期間Ｔ２では、電子源供給源１２からの電子の供給を停止させて、電子源供給源１２をオフ状態にしておいてもいい。電子源供給源１２をオフ状態にしておくと、電子源供給源１２を構成する部材の消耗を防ぐことができる。この為、電子源供給源１２を長期間に亘って使用することが可能となる。
【００４８】
一方、基板交換期間Ｔ２の間、電子源供給源１２を常にオン状態にしておいてもいい。つまり、イオン注入処理期間Ｔ１に引き続き、基板交換期間Ｔ２の間、電子源供給源１２からの電子の供給を継続して行うようにしておいてもいい。このようにしておくと、一連のイオン注入処理で電子源供給源１２のオンオフを切り替える回数が減るので、制御を簡単にすることができる。
【００４９】
さらに、基板交換期間Ｔ２の間、常時、電子源供給源１２をオン状態にするかどうかを次のようにして決定するようにしてもいい。基板交換時間Ｔ２と所定時間Ｔ３との差を予め計算しておき、この差が極端に少ない場合には、基板交換時間Ｔ２の間、常時、電子供給源１２をオン状態にしておく。
【００５０】
また、所定期間Ｔ３は、取扱うガラス基板４の寸法が変わる度に変更となるが、ガラス基板４の寸法が変更となる度に計測により所定期間Ｔ３を求めるように構成しておくと、計測の為の時間が必要となり、これがイオン注入装置の稼働率に影響を及ぼしてしまう。その為、制御装置２０に予めガラス基板４の寸法に関連した所定期間Ｔ３のデータを複数メモリーさせておいて、取り扱うガラス基板４の寸法に応じて、適切な所定期間Ｔ３のデータを読み出せるようにしておいてもいい。さらに、取り扱うガラス基板４に関するデータが制御装置２０にメモリーされていない場合には、制御装置２０にメモリーされた複数のデータを基にして、制御装置２０で適切な値を算出できるように構成しておいてもいい。
【００５１】
上述した本発明の構成をまとめると、本発明の制御装置２０は、次に処理されるガラス基板４へのイオン注入処理期間Ｔ２に続き、ガラス基板４の基板交換がなされる期間Ｔ３内であって、少なくともガラス基板４の寸法に応じて決定される所定期間Ｔ３では、電子供給源１２をオン状態にするものであると言える。
【００５２】
＜その他の変形例＞
本発明が適用されるイオン注入装置ＩＭの構成として、図１と図２を基に説明したが、これと異なる構成であってもよい。例えば、ガラス基板４を搬送する搬送系の構成については、図４〜図６に示す基板搬送処理に関するタイムチャートに適合するようなものであってもいい。各図において、各基板１〜４に対して設けられた右向きの矢印は時間軸であり、矢印の方向は時間の経過を表している。また、時間軸上に記載のＡ〜Ｆ、ＩＢＳ、ＩＢＦの各点については、図３で説明したものと同一である為、ここでは詳細な説明を省略する。
【００５３】
図４〜図６に記載の基板搬送処理に関するタイムチャートについて、図３との違いを以下に説明する。図４は、搬送ロボット８を２つ設けたイオン注入装置の基板搬送処理に関するタイムチャートである。この図に描かれているように、基板１が真空予備室６から搬出されてカセット７に収納される動作と並行して、基板２がカセット７から搬送されて真空予備室６に搬入される。
【００５４】
図５は、少なくとも真空予備室６を２つ備えたイオン注入装置の基板搬送処理に関するタイムチャートである。処理済のガラス基板４の処理室５からの搬出と未処理のガラス基板４の処理室５への搬入を並行して行うようにしている。また、図６は、図５の例で２枚のガラス基板を同時に搬送するときの基板搬送処理に関するタイムチャートである。
【００５５】
これら図４〜図６に描かれているような、基板搬送処理に関するタイムチャートに適した基板搬送機構を備えたイオン注入装置であっても、基板交換期間Ｔ２のうち、少なくとも所定期間Ｔ３で電子供給源１２をオン状態にしておくことで本発明と同等の効果を得ることが出来る。
【００５６】
また、ガラス基板４はその姿勢がＹ軸方向から少し傾斜した状態で走査される場合がある。この場合も、所定期間Ｔ３を決定するガラス基板４の寸法は、図７に記載されているように、リボン状のイオンビーム３の長手方向におけるガラス基板４の寸法Ｌとなる。
【００５７】
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】
【００５８】
１    イオン源
２    引出電極系
３    イオンビーム
４    ガラス基板
５    処理室
１２  電子供給源
２０  制御装置
ＩＭ  イオン注入装置
【図１】
2014143110.tif 000003
【図２】
2014143110.tif 000004
【図３】
2014143110.tif 000005
【図４】
2014143110.tif 000006
【図５】
2014143110.tif 000007
【図６】
2014143110.tif 000008
【図７】
2014143110.tif 000009