(57)【要約】【課題】基板の側面にイオンが注入されることを防止できるイオン注入用基板載置部材及びイオン注入方法を提供する。【解決手段】イオン注入用基板載置部材３によれば、イオンを注入する方向における上流側で開口する凹部２０内に基板４を配置することにより、基板４の上面４ａ（上流側の面）にイオンが注入される。また、周壁部２２によって基板４の側面４ｃを覆っている凹部２０は、イオンを注入する方向から見て、基板４と略同一の形状を有している。すなわち、基板４の側面４ｃは、全周に亘って周壁部２２で覆われることとなる。以上によって、基板４の側面４ｃにイオンが注入されることを防止できる【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンが注入される基板を載置するためのイオン注入用基板載置部材であって、
前記イオンを注入する方向における上流側で開口する凹部を有し、
前記凹部は、前記イオンを注入する方向から見て、前記基板と略同一の形状を有し、
前記凹部の周壁部は、前記基板の側面を覆うことを特徴とするイオン注入用基板載置部材。
【請求項２】
前記周壁部の高さは、前記基板の厚さ以上であることを特徴とする請求項１に記載のイオン注入用基板載置部材。
【請求項３】
前記凹部の底面には、前記周壁部に沿って溝部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン注入用基板載置部材。
【請求項４】
前記基板を搬送する搬送トレイとして兼用されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のイオン注入用基板載置部材。
【請求項５】
前記凹部の底面には、前記基板を突き出すための部材を挿通可能な孔部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のイオン注入用基板載置部材。
【請求項６】
基板にイオンを注入するイオン注入方法であって、
前記基板の側面を所定の物体で覆う工程と、
前記物体で前記側面が覆われた前記基板に、前記イオンを注入する工程と、を備えることを特徴とするイオン注入方法。
【請求項７】
前記物体は、前記基板の厚さよりも大きい高さを有することを特徴とする請求項６に記載のイオン注入方法。
【請求項８】
前記物体は、前記基板を載置するイオン注入用基板載置部材とは別体とされていることを特徴とする請求項６又は７に記載のイオン注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオンが注入される基板を載置するためのイオン注入用基板載置部材及びイオン注入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオンを注入する方法として、特許文献１が知られている。特許文献１では、ウェーハ（基板）をディスク（イオン注入用基板載置部材）に載置して、ウェーハの上面に対してイオンビームを照射することによってイオンを注入している。これにより、ウェーハの上面にイオンが注入される。また、ウェーハ上面には電極の位置にマスクが設けられており、マスクで覆われた電極にはイオンが注入されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２５９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、例えば、太陽電池に適用される基板では、基板側面が絶縁となっていることが要求される。太陽電池の場合、側面の絶縁が破壊されることにより、発電効率が低下してしまうためである。しかしながら、従来のイオンの注入方法を採用した場合、基板の上面のみならず、側面にまでイオンが注入されてしまう。これによって、基板の側面の絶縁が破壊されてしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、基板の側面にイオンが注入されることを防止できるイオン注入用基板載置部材及びイオン注入方法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】
【０００６】
本発明に係るイオン注入用基板載置部材は、イオンが注入される基板を載置するためのイオン注入用基板載置部材であって、イオンを注入する方向における上流側で開口する凹部を有し、凹部は、イオンを注入する方向から見て、基板と略同一の形状を有し、凹部の周壁部は、基板の側面を覆うことを特徴とする。
【０００７】
このイオン注入用基板載置部材によれば、イオンを注入する方向における上流側で開口する凹部内に基板を配置することにより、基板の上流側の面にイオンを注入することができる。また、周壁部によって基板の側面を覆っている凹部は、イオンを注入する方向から見て、基板と略同一の形状を有している。すなわち、基板の側面は、全周に亘って周壁部で覆われることとなる。以上によって、基板の側面にイオンが注入されることを防止できる。
【０００８】
また、イオン注入用基板載置部材において、周壁部の高さは、基板の厚さ以上であることが好ましい。これにより、周壁部と基板の側面との間の境界部分にイオンがより入り込み難くなり、周壁部と基板の側面との間に僅かな隙間があったとしても、基板の側面にイオンが注入されることを防止できる。
【０００９】
また、イオン注入用基板載置部材において、凹部の底面には、周壁部に沿って溝部が形成されていることが好ましい。凹部の底面には基板の下流側の面が載置され、周壁部の内面は基板の側面と対向する。従って、凹部の底面と周壁部の内面との間の入隅部には、基板の下流側の面と側面との間の出隅部が配置されため、凹部の加工精度によっては、入隅部が基板の入隅部と干渉する可能性がある。しかしながら、凹部の入隅部には、周壁部に沿って溝部が形成されている。従って、基板の下流側の面と側面との間の出隅部を溝部へ逃がすことができるため、底面と周壁部の内面との間の入隅部の加工精度を必要以上に高める必要が無くなる。
【００１０】
また、イオン注入用基板載置部材において、基板を搬送する搬送トレイとして兼用されることが好ましい。これにより、イオン注入用基板載置部材は、基板を載置する機能と、基板を搬送する機能を同時に有する構造となる。
【００１１】
また、イオン注入用基板載置部材において、凹部の底面には、基板を突き出すための部材を挿通可能な孔部が形成されていることが好ましい。凹部は、イオンを注入する方向から見て、基板と略同一の形状を有しているため、基板を凹部から取り出し難い状態となっているが、孔部に部材を挿通させて基板を突き出すことにより、イオン注入後に凹部から基板を容易に取り出すことができる。
【００１２】
また、本発明に係るイオン注入方法は、基板にイオンを注入するイオン注入方法であって、基板の側面を所定の物体で覆う工程と、物体で側面が覆われた基板に、前記イオンを注入する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
このイオン注入方法によれば、基板の側面を所定の物体で覆う工程を有しているため、イオンを注入する工程を実行するときには、基板はイオンを注入する方向に対して上流側の面は露出し、側面は物体で覆われた状態となっている。これによって、基板の上流側の面にのみイオンが注入される。以上によって、基板の側面にイオンが注入されることを防止できる。
【００１４】
また、イオン注入方法において、物体は、基板の厚さよりも大きい高さを有することが好ましい。これにより、物体と基板の側面との間の境界部分にイオンがより入り込み難くなり、物体と基板の側面との間に僅かな隙間があったとしても、基板の側面にイオンが注入されることを防止できる。
【００１５】
また、イオン注入方法において、物体は、基板を載置するイオン注入用基板載置部材とは別体とされていることが好ましい。これにより、イオン注入用基板載置部材を特別な形状に加工しなくとも、基板の側面にイオンが注入されることを防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板の側面にイオンが注入されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態で用いられるイオン注入装置の概略構成図である。
【図２】図１に示すイオン注入装置の搬送トレイの拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係るイオン注入用基板載置部材を示す図である。
【図４】変形例に係るイオン注入用基板載置部材を示す図である。
【図５】従来のイオン注入用基板載置部材を示す図である。
【図６】変形例に係るイオン注入方法の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、イオン注入装置１の概略構成図である。図２は、イオン注入装置１の搬送トレイ２の拡大図である。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩｂ−ＩＩｂ線に沿った断面図である。図１及び図２に示すように、イオン注入装置１は、複数の基板４に対してイオンビーム１７を照射することにより、各基板４にイオンを注入する装置である。イオン注入装置１は、複数の正方形板状の基板４が縦横に並べて配置されたイオン注入用基板載置部材３と、イオン注入用基板載置部材３が載置された長方形板状の搬送トレイ２と、搬送トレイ２、イオン注入用基板載置部材３及び基板４を軌道上で搬送するための搬送装置（不図示）と、を備えている。なお、基板４は、正方形に限らず、他の形状（例えば、長方形、円形など）でもよい。イオン注入装置１は、複数の搬送トレイ２及びイオン注入用基板載置部材３を軌道上で連続的又は断続的に搬送し、各イオン注入用基板載置部材３上に配置された複数の基板４に順次イオン注入を行ういわゆるインライン式のイオン注入装置である。なお、搬送トレイ２上に複数の基板４が配置されているが、数は限定されず、一つであってもよい。
【００２０】
イオン注入装置１は、内部が真空とされるプロセスチャンバ６と、プロセスチャンバ６の前段に配置されてその内部を大気圧から真空にするロードロックチャンバ７と、プロセスチャンバ６の後段に配置されてその内部を真空から大気圧にするアンロードロックチャンバ８と、を備えている。なお、それぞれのチャンバ―は、下記の容積に限定されない（例えば、ロードロックチャンバ７，８は搬送トレイ２を複数個収容してもよい）ロードロックチャンバ７およびアンロードロックチャンバ８は、プロセスチャンバ６内を大気圧環境から遮断し、その内部を真空状態に維持するためのものである。プロセスチャンバ６は、内部に搬送トレイ２を複数収容する容積を有する。ロードロックチャンバ７およびアンロードロックチャンバ８は、内部に搬送トレイ２を１個収容する容積をそれぞれ有する。ロードロックチャンバ７の入口側および出口側には、第１ゲートバルブ１０Ａおよび第２ゲートバルブ１０Ｂが設置されている。アンロードロックチャンバ８の入口側および出口側には、第３ゲートバルブ１０Ｃおよび第４ゲートバルブ１０Ｄが設置されている。
【００２１】
イオン注入装置１は、基板４に添加するドーパントのイオンビームを発生させるイオンビーム発生装置１６を備えている。プロセスチャンバ６内には、イオンビーム１７が照射されるイオンビーム照射領域が形成されている。
【００２２】
次に、図３を参照して、本実施形態に係るイオン注入用基板載置部材３の詳細な構成について説明する。なお、図３では、搬送トレイ２上に一の基板４に対するイオン注入用基板載置部材３のみが載置された様子を示しているが、図２に示すように複数の基板４を配置できるようにしてもよい。なお、複数の基板４を配置する場合、一つの凹部２０（詳細な構成は後述）を有して一つの基板４を載置可能なイオン注入用基板載置部材３を搬送トレイ２上に複数配置してもよく、複数の凹部２０を有して複数の基板４を載置可能な基板載置部３を搬送トレイ２上に一つ配置してもよく、複数の凹部２０を有して複数の基板４を載置可能な基板載置部３を搬送トレイ２上に複数配置してもよい。
【００２３】
本実施形態でイオンが注入される基板４としては、例えば、太陽電池に適用される基板４が挙げられる。当該太陽電池に適用される基板４の上面４ａに対して、イオン化された不純物が注入される。太陽電池に適用される基板４の材質は、Ｓｉ（シリコン）や化合物半導体（正確には、ガラス基板上のＳｉ膜等にイオン注入する）である。太陽電池に適用される基板４に対して注入される不純物は、例えばＢ（ボロン）やＰ（リン）である。その他、基板４は、半導体基板などであってもよい。本実施形態においては、基板４は、略矩形板状をなしており、イオンが注入される上面４ａと、イオン注入用基板載置部材３と接触する下面４ｂと、上下方向に延びて上面４ａと下面４ｂとを連結する側面４ｃと、を有している。なお、基板４の四つの角部は面取りがなされた形状となっている。ただし、面取りがなされていなくともよい。基板４の一辺当たりの大きさは、１５６ｍｍ程度に設定され、基板４の厚さは０．２ｍｍ程度に設定される。
【００２４】
図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線に沿った断面図である。図３（ｂ）に示すように、イオン注入用基板載置部材３は、基板４を配置するために、イオンを注入する方向における上流側（本実施形態では上方）に開口した凹部２０を有している。当該凹部２０を有することにより、イオン注入用基板載置部材３には、基板４を載置するための底壁部２１と、当該底壁部２１から垂直に立ち上がって基板４の側面４ｃを取り囲む周壁部２２が形成される。底壁部２１の上面は基板４を載置するための凹部２０の底面２１ａを形成している。底壁部２１の下面２１ｂは、搬送トレイ２の上面２ａに載置される。凹部２０は、イオンの注入方向から見て（すなわち上側から見て）基板４と略同一の形状を有している。周壁部２２の内面２２ａが描く形状は、イオンの注入方向から見て、基板４の外形と略同一の形状をなしている。すなわち、凹部２０の周壁部２２は、基板４の四方の側面４ｃ（及び面取り部に係る側面４ｃ）の全てを覆うように四方（及び基板の面取り部に対応する位置）に設けられている。なお、基板４の側面４ｃを覆うことができるものである限り、周壁部２２の幅（すなわち周壁部２２の上面の広さ）は特に限定されない。
【００２５】
基板４の側面４ｃは、周壁部２２の内面２２ａと対向しており、その隙間は、０〜０．１ｍｍ程度とされている。ただし、基板４の側面４ｃと周壁部２２の内面２２ａとの間の隙間は、側面４ｃにイオンが注入されることを防止できる範囲内での隙間が許容され、周壁部２２の高さによって異なる。
【００２６】
周壁部２２の高さ、すなわち、凹部２０の底面２１ａと周壁部２２の上端との間の距離は、基板４の厚さよりも大きいことが好ましい。ただし、周壁部２２の高さは、基板４の厚さと同じ、すなわち周壁部２２の上端と基板４の上面４ａが一致してもよい。例えば、周壁部２２の高さは、基板４の厚さよりも０〜１０ｍｍ程度大きいことが好ましい。
【００２７】
凹部２０の底面２１ａには、周壁部２２に沿って溝部２３が形成されている。この溝部２３は、底面２３ａと、周壁部２２の内面２２ａと、当該内面２２ａと底面２３ａを挟んで対向する側面２３ｂと、によって構成されている。図３（ａ）に示すように、溝部２３の側面２３ｂは、周壁部２２の内面２２ａと一定の幅で平行に離間しており、イオンの注入方向から見て、内面２２ａが描く形状（すなわち基板４の側面４ｃが描く形状）と相似の形状を描く。溝部２３の幅、すなわち側面２３ｂと周壁部２２の内面２２ａとの間の距離は、０〜１０ｍｍ程度に設定することが好ましい。また、溝部２３の深さ、すなわち凹部２０の底面２１ａと溝部２３の底面２３ａとの間の距離は、１〜２ｍｍ程度に設定することが好ましい。なお、溝部２３は、周壁部２２の全周に亘って設けられている必要はなく、設けられていない部分があってもよい。また、溝部２３を省略（すなわち、周壁部２２の内面２２ａと凹部２０の底面２１ａが垂直をなして連結されている）してもよい。
【００２８】
底壁部２１には、下面２１ｂから上面（凹部２０の底面２１ａ）へ垂直に貫通する孔部２４が形成されている。孔部２４は、基板４が凹部２０内に配置されて上面４ａにイオン注入がなされた後、基板４を凹部２０から取り出すための孔である。孔部２４は、基板４を突き出すための棒状部材（不図示）を挿通可能である。下面２１ｂから孔部２４に挿通された当該棒状部材の上端が基板４の下面４ｂと当接し、突き出されることによって、基板４が上方へ持ち上げられて凹部２０から取り出し可能となる。図３（ａ）に示すように、孔部２４は、各角部付近に四つ形成されている。これにより、基板４の下面４ｂの四隅付近を棒状部材で突き出すことができるため、基板４を安定的に持ち上げることができる。ただし、孔部２４の位置や個数は特に限定されない。トレイ２には、イオン注入用基板載置部材３の孔部２４と連通するように、棒状部材を挿通可能な孔部２６が設けられる。これによって、イオン注入後、搬送トレイ２の下方から棒状部材を孔部２４，２６に挿入することで基板４を凹部２０から取り出すことができる。または、イオン注入後にイオン注入用基板載置部材３を搬送トレイ２から取り出し、イオン注入用基板載置部材３の下方から棒状部材を孔部２４に挿入してもよい。なお、この場合、搬送トレイ２の孔部２６は不要である。
【００２９】
次に、本実施形態に係る基板載置部３０の作用・効果について説明する。
【００３０】
まず、図５を参照して、従来のイオン注入用基板載置部材Ｐを用いたイオン注入方法について説明する。図５に示すように、イオン注入用基板載置部材Ｐの上面は平面をなしており、当該平面上に基板４を載置し、その状態でイオンを注入していた。これによって、基板４の上面４ａに対してイオンが注入される一方で、基板の側面４ｃもイオンビーム１７に対して露出しているため、当該側面にもイオンが注入されていた。これにより、側面４ｃの絶縁が破壊されるという問題があった。例えば、太陽電池の基板４では、側面４ｃの絶縁が破壊されることにより、発電効率が低下するという問題があった。
【００３１】
一方、本実施形態に係るイオン注入用基板載置部材３によれば、イオンを注入する方向における上流側で開口する凹部２０内に基板４を配置することにより、基板４の上面４ａ（上流側の面）にイオンが注入される。また、周壁部２２によって基板４の側面４ｃを覆っている凹部２０は、イオンを注入する方向から見て、基板４と略同一の形状を有している。すなわち、基板４の側面４ｃは、全周に亘って周壁部２２で覆われることとなる。以上によって、基板４の側面４ｃにイオンが注入されることを防止できる。
【００３２】
また、イオン注入用基板載置部材３において、周壁部２２の高さは、基板４の厚さよりも大きい。これにより、周壁部２２と基板４の側面４ｃとの間の境界部分にイオンがより入り込み難くなり、周壁部２２と基板４の側面４ｃとの間に僅かな隙間があったとしても、基板４の側面４ｃにイオンが注入されることを防止できる。ただし、周壁部２２の高さを基板４の厚さよりも小さくしてもよい。
【００３３】
また、イオン注入用基板載置部材３において、凹部２０の底面２１ａには、周壁部２２に沿って溝部２３が形成されている。凹部２０の底面２１ａには基板４の下面４ｂ（下流側の面）が載置され、周壁部２２の内面２２ａは基板４の側面４ｃと対向する。従って、底面２１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間の入隅部には、基板４の下面４ｂ（下流側の面）と側面４ｃとの間の出隅部が配置されることとなる。例えば、溝部２３を有していない場合は、凹部２０の入隅部の加工精度の影響（例えば、Ｒが大きい場合など）により、出隅部と基板４の出隅部が干渉してしまうことにより、基板４が底面２１ａから浮いた状態となる場合もある。しかし、当該入隅部には、周壁部２２に沿って溝部２３が形成されている。従って、基板４の下面４ｂと側面４ｃとの間の出隅部を溝部２３へ逃がすことができるため、底面２１ａと周壁部２２の内面２２ａとの間の入隅部の加工精度を必要以上に高める必要が無くなる。より具体的には、周壁部２２の高さと基板４の厚さが同じである場合、基板４が浮くと、基板４の側面４ｃが周壁部２２の内面２２ａからはみ出ることとなる。このようにはみ出た部分にイオンが照射されると、絶縁が破壊される。従って、溝部２３を設けることで、このような絶縁破壊を抑制することができる。
【００３４】
また、イオン注入用基板載置部材３において、凹部２０の底面２１ａには、基板４を突き出すための棒状部材を挿通可能な孔部２４が形成されている。凹部２０は、イオンを注入する方向から見て、基板４と略同一の形状を有しているが、孔部２４に棒状部材を挿通させて基板４を突き出すことにより、イオン注入後に凹部２０から基板４を容易に取り出すことができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るイオン注入方法は、イオン注入用基板載置部材３の凹部２０内に基板４を配置することで、基板４の側面４ｃを周壁部２２で覆う工程と、周壁部２２で側面４ｃが覆われた基板４に、イオンを注入する工程と、を備えている。
【００３６】
このイオン注入方法によれば、基板４の側面４ｃを周壁部２２で覆う工程を有しているため、イオンを注入する工程を実行するときには、基板４の上面４ａは露出し、側面４ｃは周壁部２２で覆われた状態となっている。これによって、基板４の上面４ａにのみイオンが注入される。以上によって、基板４の側面４ｃにイオンが注入されることを防止できる。
【００３７】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００３８】
例えば、図４に示すように、イオン注入用基板載置部材１００は、基板４を搬送する搬送トレイとして兼用されてもよい。搬送トレイとして機能するイオン注入用基板載置部材１００は、図３に示すイオン注入用基板載置部材３に対応する形状を有する基板載置部３０と、図３に示す搬送トレイ２に対応する形状を有するトレイ部４０と、を有している。イオン注入用基板載置部材１００は、トレイ部４０の上面２ａから基板載置部３０が突出するように形成されており、トレイ部４０と基板載置部３０は一体的に形成されている。すなわち、図３における基板載置部３０の下面２１ｂと搬送トレイ２の上面２ａとが固定された構成となっている。または、トレイ部４０の上面２ａに対して、凹部２０及び溝部２３に対応する形状の凹部を形成することによって基板載置部３０を構成してもよい。または、トレイ部４０の上面２ａから周壁部２２のみが突出してもよい。この場合、基板載置部３０の底壁部２１に該当する部分はトレイ部４０に含まれる。なお、図４では、搬送トレイとしても機能するイオン注入用基板載置部材１００に、一の基板４に対する基板載置部３０のみが形成されている例が示されている。ただし、複数の基板４を載置できるようにしてもよい。
【００３９】
また、図６に示すように、基板４を載置するイオン注入用基板載置部材２００とは別体である物体２１０で基板４の側面４ｃを覆ってもよい。これにより、イオン注入用基板載置部材２００を特別な形状に加工しなくとも、基板４の側面４ｃにイオンが注入されることを防止できる。
【００４０】
基板４の側面４ｃを覆う物体２１０として、基板４の側面４ｃに貼着されるマスキングテープやカプトンテープを採用してもよい。また、物体２１０として、基板４の側面４ｃに塗布されるフォトレジスト（感光性樹脂）を採用してもよい。または、基板４を外周側で覆う枠状部材を採用してもよい。
【００４１】
イオン注入の手順を図６に示す。まず、図６（ａ）に示すように、物体２１０で基板４の側面４ｃを覆う。次に、図６（ｂ）に示すように、側面４ｃが物体２１０で覆われた状態の基板４をイオン注入用基板載置部材２００上に載置する。そして、図６（ｃ）に示すように、基板４の上面４ａに対してイオンビーム１７を照射してイオンを注入する。
【００４２】
また、物体２１０として枠状部材を採用する場合、物体２１０は、基板４の厚さよりも大きい高さを有することが好ましい。これにより、物体２１０と基板４の側面４ｃとの間の境界部分にイオンがより入り込み難くなり、物体２１０と基板４の側面４ｃとの間に僅かな隙間があったとしても、基板４の側面４ｃにイオンが注入されることを防止できる。
【符号の説明】
【００４３】
１…イオン注入装置、２…搬送トレイ、３，１００，２００…イオン注入用基板載置部材、４…基板、２０…凹部、２１ａ…底面、２２…周壁部（所定の物体）、２３…溝部、２４…孔部、２１０…所定の物体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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