JP2011129332A

JP2011129332A - イオンビーム照射装置

Info

Publication number: JP2011129332A
Application number: JP2009285989A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Inai; 裕井内; Shojiro Doi; 正二郎土肥; Junichi Tatemichi; 潤一立道
Original assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】多様なイオンビーム照射特性を実現することができ、しかも装置の大型化、スループットの低下および基板へのパーティクル付着を抑えることができるイオンビーム照射装置を提供する。
【解決手段】このイオンビーム照射装置は、互いに直列に接続された複数の処理室１０と、その一端側に接続された入口側真空予備室６と、他端側に接続された出口側真空予備室と、１枚以上の基板２を、大気中から入口側真空予備室６、複数の処理室１０および出口側真空予備室を経て大気中へと搬送する基板搬送装置とを備えている。更に、各処理室１０にリボン状のイオンビーム５４をそれぞれ供給して、基板２の搬送と協働して、各基板２の全面にイオンビーム５４をそれぞれ照射する複数のイオンビーム供給装置５０を備えていて、各基板２の全面に対して複数のイオンビーム供給装置５０による複数のイオンビーム照射をそれぞれ行うよう構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、基板（例えばフラットパネルディスプレイ用のガラス基板等）にイオンビームを照射して、基板に例えばイオン注入、イオンビーム配向処理等の処理を施すイオンビーム照射装置に関し、より具体的には、基板にリボン状（これはシート状または帯状と呼ばれることもある。以下同様）のイオンビームを照射することと、基板をイオンビームの主面と交差する方向に搬送することとを併用する方式のイオンビーム照射装置に関する。このイオンビーム照射装置は、基板にイオン注入を行う場合は、イオン注入装置とも呼ばれる。

リボン状のイオンビームと基板搬送とを併用して、基板の全面にイオンビーム照射を行う従来のイオンビーム照射装置の一例が特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載のイオンビーム照射装置は、イオン源から長手方向の寸法（後述するＺ方向の寸法Ｗ_Zに相当）が大きいリボン状のイオンビームを引き出し、そのイオンビームを長ギャップ長の分析電磁石を通して質量分離を行った後に処理室に導いて、処理室内で当該イオンビームを基板に照射して基板の全面にイオン注入を行うものである。

特許文献１には記載されていないけれども、上記処理室には、通常、基板を大気中から処理室へ搬入するための入口側（ロード側）の真空予備室と、基板を処理室から大気中へ搬出するための出口側（アンロード側）の真空予備室とが真空弁を介して隣接されている（例えば特許文献２参照）。

特開２００５−３２７７１３号公報（図１−図４）実用新案登録第２５８７８６４号公報（図１）

上記のような従来のイオンビーム照射装置１台では、実現可能なイオンビーム照射特性（例えばドーズ量、イオンのエネルギー等）が限られており、より多様なイオンビーム照射特性を実現するために、従来は、上記のようなイオンビーム照射装置を複数台設けて、一つの基板を複数台のイオンビーム照射装置に搬送して、一つの基板に対して複数台のイオンビーム照射装置によって処理を施すという手法が採られていた。

しかし、上記のような従来の手法だと、各イオンビーム照射装置は上記のように処理室および二つの真空予備室等をそれぞれ有していることもあって、複数台のイオンビーム照射装置を含む装置全体が非常に大型になるという課題がある。

また、各イオンビーム照射装置の処理室へ基板を搬出入するためには、各真空予備室のベント（大気圧状態に戻すこと）およびその後再度の真空排気が必要であり、これを複数台のイオンビーム照射装置についてそれぞれ行う必要があるので、基板の搬出入に多くの時間がかかり、スループットが低下するという課題がある。

更に、一つの基板を複数台のイオンビーム照射装置に搬送する際に、基板は一旦、複数台のイオンビーム照射装置間の大気中を通るので、その際に基板にパーティクル（微粒子）が付着する可能性が高まるという課題もある。

そこでこの発明は、多様なイオンビーム照射特性を実現することができ、しかも装置の大型化、スループットの低下および基板へのパーティクル付着を抑えることができるイオンビーム照射装置を提供することを主たる目的としている。

この発明に係るイオンビーム照射装置は、互いに直列に接続されていて、基板にイオンビーム照射をそれぞれ行うための複数の処理室と、前記直列に接続された処理室の一端側に接続されていて、前記基板を大気中から当該一端側の処理室へ搬入するための入口側真空予備室と、前記直列に接続された処理室の他端側に接続されていて、前記基板を当該他端側の処理室から大気中へ搬出するための出口側真空予備室と、１枚以上の前記基板を、大気中から前記入口側真空予備室、前記複数の処理室および前記出口側真空予備室を経て大気中へと搬送する基板搬送装置と、前記各処理室に、前記基板が搬送される方向と交差する方向において前記基板を横断する長手方向の寸法を有するリボン状のイオンビームを、当該イオンビームの主面が各処理室における前記基板の搬送方向と交差する向きにそれぞれ供給して、前記基板の搬送と協働して、前記各基板の全面に前記イオンビームをそれぞれ照射する複数のイオンビーム供給装置とを備えていて、前記各基板の全面に対して前記複数のイオンビーム供給装置による複数のイオンビーム照射をそれぞれ行うよう構成されている、ことを特徴としている。

このイオンビーム照射装置においては、１枚以上の基板を基板搬送装置によって、大気中、入口側真空予備室、複数の処理室および出口側真空予備室を経て大気中へと搬送することができ、その間に、複数の処理室において、複数のイオンビーム供給装置を用いて、各基板の全面に対して複数のイオンビーム照射を行うことができるので、多様なイオンビーム照射特性を実現することができる。

しかも、複数の処理室に共通の入口側真空予備室および出口側真空予備室を設けているので、複数の処理室に入口側真空予備室および出口側真空予備室をそれぞれ設けている場合に比べて、イオンビーム照射装置の大型化を抑えることができると共に、スループットの低下を抑えることができる。

更に、複数の処理室間を搬送する際に基板は大気中を通らないので、基板へのパーティクル付着を抑えることができる。

この発明に係るイオンビーム照射装置は、前記複数のイオンビーム供給装置を制御して、当該複数のイオンビーム供給装置による複数のイオンビーム照射の合計によって、前記各基板に対して、最終的に必要なイオンビーム照射特性を実現する制御を行う機能を有している制御装置を備えていても良い。

請求項１に記載の発明によれば、１枚以上の基板を基板搬送装置によって、大気中、入口側真空予備室、複数の処理室および出口側真空予備室を経て大気中へと搬送することができ、その間に、複数の処理室において、複数のイオンビーム供給装置を用いて、各基板の全面に対して複数のイオンビーム照射を行うことができるので、多様なイオンビーム照射特性を実現することができる。

請求項２に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、複数のイオンビーム供給装置による複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板に対して、最終的に必要なイオンビーム照射特性を実現する制御を行う機能を有している制御装置を備えているので、最終的に必要なイオンビーム照射特性を容易に実現することができる。

請求項３に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、制御装置が当該請求項に記載のような制御機能を有しているので、最終的に必要なイオンビーム照射量を容易に実現することができる。

請求項４に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、制御装置が当該請求項に記載のような制御機能を有しているので、最終的に必要な注入深さ分布を容易に実現することができる。

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、当該請求項に記載のようなビームモニタを備えており、かつ制御装置が当該請求項に記載のような制御機能を有しているので、複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板に対して、イオンビームの長手方向におけるイオンビーム照射量分布を均一化することができる。

請求項６に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、制御装置が、当該請求項に記載のような制御機能を有する個別制御装置と統括制御装置とを備えていることによって、各イオンビーム供給装置の個別制御と全体の統括制御との分担が明確になるので、複数のイオンビーム供給装置による複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板に対して、最終的に必要なイオンビーム照射特性を実現する制御を行うことがより容易になる。この効果は、イオンビーム供給装置の台数が多い場合や、複雑なイオンビーム照射特性を実現する場合等においてより顕著になる。

請求項７に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、入口側真空予備室から出口側真空予備室まで基板を立てた状態で搬送するので、基板の処理面にパーティクルが付着するのを抑えることができる。また、各部屋のフットプリント（占有床面積）ひいてはイオンビーム照射装置全体のフットプリントを小さくすることができる。

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、当該請求項に記載のような基板起立装置および基板転倒装置を備えていて、真空予備室の外側で基板を立てたり倒したりすることができるので、その動作を真空予備室内で行う場合に比べて、各真空予備室を小さくすることができる。しかも、上記動作を行う機構を真空予備室内に設けなくて済むので、真空予備室内でパーティクルが発生するのを抑えることができる。

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、待機室に基板を待機させておくことができるので、そこで、イオンビーム照射によって温度が上昇した基板の冷却（主として放射冷却）を行うことができる。それによって、基板や基板表面の膜等の変形、変質、劣化等を抑えることが容易になる。また、待機室に基板を待機させておくことによって、基板を滞りなく速やかに次の工程へ搬送することができるので、スループットをより向上させることができる。

請求項１０に記載の発明によれば次の更なる効果を奏する。即ち、基板搬送ラインが途中で折り返されていて、その折り返しの前後に複数の処理室が分散して配置されているので、イオンビーム照射装置の全長を小さく抑えることができる。この効果は、処理室の数が多い場合により顕著になる。

この発明に係るイオンビーム照射装置の一実施形態の一部分を示す概略横断面図であり、線Ａ₁−Ａ₁の部分で図２に続く。この発明に係るイオンビーム照射装置の一実施形態の残りの部分を示す概略横断面図であり、線Ａ₁−Ａ₁の部分で図１に続く。図１、図２に示したイオンビーム照射装置を各室の部分で縦に切断して示す概略縦断面図であり、線Ａ₂−Ａ₂部分で図４に続く。図１、図２に示したイオンビーム照射装置を各室の部分で縦に切断して示す概略縦断面図であり、線Ａ₂−Ａ₂部分で図３に続く。基板搬送装置の一例を部分的に示す概略図である。図５に示す基板搬送装置の側面を拡大して示す概略図である。リボン状のイオンビームの一例を部分的に示す概略斜視図である。制御装置の一例を示すブロック図である。基板搬送ラインが途中で折り返されている例を示す概略平面図である。

図１〜図４に、この発明に係るイオンビーム照射装置の一実施形態を示す。これらの図においては、各室の壁面の断面を太線で表している。また、各図中には、方向を理解しやすくするために、１点で互いに直交する３方向Ｘ、Ｙ、Ｚを図示している。

このイオンビーム照射装置は、真空に排気される部屋であって、互いに直列に接続されていて、基板２にイオンビーム照射をそれぞれ行うための複数の処理室１０を備えている。上記接続の態様は、直接接続されていても良いし、真空弁を介して接続されていても良いし、この例のように待機室８および真空弁２１、２２を介して接続されていても良い。

この処理室１０の数は、図示例では二つであるが、それに限られるものではなく、三つ以上でも良い。三つ以上設ける場合は、例えば、図１の処理室１０とその下手に隣接する待機室８（これを設ける場合）の組を、図２の処理室１０とその上手に隣接する待機室８との間に、所要組だけ挿入すれば良い。待機室８を設けない場合は、三つ以上の処理室１０を互いに隣り合わせて直列に接続すれば良い。

基板２は、処理対象となる材料の総称であり、例えば、ガラス基板、配向膜付ガラス基板、半導体基板、その他の基板である。その平面形状は、例えば四角形であるが、それに限られるものではなく、円形等でも良い。

各基板２は、この例では、後述するホルダ３４（図５、図６参照）に保持されて搬送される。なお、以下の例では、一つのホルダ３４に大きな１枚の基板２を保持する場合の例を示しているが、一つのホルダ３４に小さな複数枚の基板を保持しても良い。

上記直列に接続された処理室１０の一端側（図１、図３中の左端側）に、基板２を大気中から当該一端側の処理室１０へ搬入するための入口側真空予備室６が、この例では待機室８を介して接続されている。この入口側真空予備室６は、真空に排気されるときと、ベント（大気圧状態に戻すこと）されるときとがある。この例では、入口側真空予備室６は二つ設けられている。そのようにすると、一方の入口側真空予備室６を大気圧状態に戻しているときに他方の入口側真空予備室６を真空排気することができるので、スループットが向上するけれども、入口側真空予備室６は一つでも良い。

上記直列に接続された処理室１０の他端側（図２、図４中の右端側）に、基板２を当該他端側の処理室１０から大気中へ搬出するための出口側真空予備室１２が、この例では待機室８を介して接続されている。この出口側真空予備室１２は、真空に排気されるときと、ベント（大気圧状態に戻すこと）されるときとがある。この例では、出口側真空予備室１２は二つ設けられている。そのようにすると、一方の出口側真空予備室１２を大気圧状態に戻しているときに他方の出口側真空予備室１２を真空排気することができるので、スループットが向上するけれども、出口側真空予備室１２は一つでも良い。

この例では、入口側真空予備室６とそれに隣り合う処理室１０との間、各処理室１０間、および、出口側真空予備室１２とそれに隣り合う処理室１０との間に、真空に排気される部屋であって基板２を待機させておく待機室８がそれぞれ設けられている。

上記待機室８を設けることは必須ではないけれども、それを設けておくと、待機室８に基板２を待機させておくことができるので、そこで、イオンビーム照射によって温度が上昇した基板２の冷却（主として放射冷却）を行うことができる。それによって、基板２や基板表面の膜等の変形、変質、劣化等を抑えることが容易になる。また、待機室８に基板２を待機させておくことによって、基板２を滞りなく速やかに次の工程へ搬送することができるので、スループットをより向上させることができる。

各入口側真空予備室６と大気中間、各部屋６、８、１０、１２間および各出口側真空予備室１２と大気中間には、真空弁１６〜２７がそれぞれ設けられている。即ち各部屋は、真空弁を介して接続されている。もっとも、複数の処理室１０間を仕切る真空弁（例えば真空弁２１、２２）は設けなくても構わないが、それを設けておくと、複数の処理室１０において異なったイオン種でイオンビーム照射を行う場合に、イオン種が混じるのを防止することができる。

このイオンビーム照射装置は、更に、１枚以上の基板２を、矢印Ｂで示すようにＸ方向に沿って、大気中から入口側真空予備室６、各待機室８、各処理室１０および出口側真空予備室１２を経て大気中へと搬送する基板搬送装置３０（図５、図６参照）を備えている。各基板２は、この例では前述したように、ホルダ（これはトレイとも呼ばれる）３４にそれぞれ保持されて、立てた状態で入口側真空予備室６から出口側真空予備室１２まで搬送される。

より具体的には、この例では基板搬送装置３０は、複数枚の基板２を、互いに独立して、大気中から入口側真空予備室６、各待機室８、各処理室１０および出口側真空予備室１２を経て大気中へと搬送するものである。「互いに独立して」というのは、複数枚の基板２が常に一斉に同じように搬送されるのではなく、必要に応じて、所望の基板２を個別に搬送したり、複数枚の基板２を互いに連動して搬送したりすることができる、という意味である。

基板搬送装置３０は上記のように各基板２を立てた状態で搬送するものであるので、各基板２の処理面にパーティクルが付着するのを抑えることができる。また、各部屋のフットプリント（占有床面積）ひいてはこのイオンビーム照射装置全体のフットプリントを小さくすることができる。

基板搬送装置３０の構造の一例を図５、図６を参照して説明する。なお、図５は一例として、一つの待機室８およびそれを挟む入口側真空予備室６、処理室１０の部分を示しているが、他の部分においても基本的にはこれと同じ構造をしている。

この基板搬送装置３０は、ローラコンベヤの一種であり、移動台３２、フリーローラ３６〜３８、駆動ローラ３９、モータ４０等を有している。

移動台３２は、基板２を保持したホルダ３４を、立てた状態で保持して、Ｘ方向に、即ち上記矢印Ｂ方向（または必要に応じてその逆方向）に移動させるものである。

各入口側真空予備室６、各待機室８、各処理室１０および各出口側真空予備室１２内の底面近くには、上記フリーローラ３６がＸ方向に多数並べられている。より具体的には、図５に示す例のように、各部屋内の底面４６近くに、各部屋の一端付近から他端付近にかけて、多数のフリーローラ３６がＸ方向に並べられている。このフリーローラ３６の上を、基板２が取り付けられたホルダ３４を保持した移動台３２が、Ｘ方向に自由に移動する。フリーローラ３７、３８は、移動台３２の上記移動をガイドするものである。

移動台３２の上記移動は、例えば、底面４６の外側に設けられたモータ４０によって、回転軸４２およびその軸受部４４を経由して、駆動ローラ３９を回転させることによって行われる。駆動ローラ３９は、各部屋６、８、１０、１２に、移動台３２のＸ方向の長さに応じた間隔で、Ｘ方向に通常は複数個設けられている。その場合、複数の駆動ローラ３９を一つのモータ４０で連動させて駆動しても良い。また、各駆動ローラ３９に対向するフリーローラ３８を駆動ローラにして、駆動ローラ３９と同期させて駆動しても良い。

基板２をＸ方向における一方向にのみ搬送する場合は、モータ４０を一方向に回転させて移動台３２を一方向に移動させれば良い。例えば、入口側真空予備室６、待機室８および出口側真空予備室１２においてはそのようにすれば良い。基板２をＸ方向において往復方向に搬送する場合は、モータ４０を往復回転させて移動台３２を往復方向に移動させれば良い。例えば各処理室１０においては、必要とするイオンビーム照射量（例えばイオン注入の場合はドーズ量）に応じて、基板２をＸ方向に奇数回（例えば１回、３回、５回等）搬送しても良い。そのような搬送にも対応することができるように、この例では、各処理室１０のＸ方向の長さを、他の部屋の２倍程度に長くしている。

なお、入口側真空予備室６および出口側真空予備室１２をこの例のように二つずつ設けている場合は、それらに隣接する待機室８内で、基板２を、Ｙ方向にも若干移動させて、Ｘ方向搬送のためのセンター合せを行う機構が、例えば基板搬送装置３０の一部として設けられている。

但し、基板搬送装置３０の上記構造はあくまでも一例であり、他の公知の構造を採用しても良い。

各入口側真空予備室６の入口の外側に、基板２を実質的に水平状態（基板２ａ参照）から起立状態（基板２ｂ参照）に立てる基板起立装置４がそれぞれ設けられている。この基板起立装置４も、この例では一例として、基板２を上記ホルダ３４に保持した状態で扱う。そして起立状態の基板２を（具体的には基板２を保持したホルダ３４を）、順次、大気中から対応する入口側真空予備室６へ搬入することができる。入口側真空予備室６が一つの場合は、基板起立装置４も一つで良い。

なお、各基板起立装置４は、基板２を起立させる機能と、その基板２を入口側真空予備室６に渡す機能とを有する多関節ロボットのようなものでも良い。次に述べる各基板転倒装置１４についても同様である。

各出口側真空予備室１２の出口の外側に、基板２を起立状態（基板２ｂ参照）から実質的に水平状態（基板２ａ参照）に倒す基板転倒装置１４がそれぞれ設けられている。この基板転倒装置１４も、この例では一例として、基板２を上記ホルダ３４に保持した状態で扱う。そして起立状態の基板２を（具体的には基板２を保持したホルダ３４を）、順次、対応する出口側真空予備室１２から大気中へ搬出することができる。出口側真空予備室１２が一つの場合は、基板転倒装置１４も一つで良い。

上記のような基板起立装置４および基板転倒装置１４によれば、真空予備室６、１２の外側で基板２を立てたり倒したりすることができるので、その動作を真空予備室内で行う場合に比べて、各真空予備室６、１２を小さくすることができる。しかも、上記動作を行う機構を真空予備室６、１２内に設けなくて済むので、真空予備室６、１２内でパーティクルが発生するのを抑えることができる。

図７も参照して、このイオンビーム照射装置は、更に、各処理室１０に、基板２が搬送される方向Ｘと交差する方向Ｚにおいて基板２を横断する長手方向の寸法Ｗ_Zを有するリボン状のイオンビーム５４を、当該イオンビームの主面５５が各処理室１０における基板２の搬送方向Ｘと交差する向きにそれぞれ供給して、基板２の搬送と協働して、各基板２の全面にイオンビーム５４をそれぞれ照射する複数のイオンビーム供給装置５０を備えている。

各イオンビーム５４のより具体例を示すと、この実施形態のように四角形の基板２をその辺に平行に搬送する場合は、各イオンビーム５４は、その長手方向の寸法Ｗ_Zが当該基板２の対応する辺よりも長い（図３、図４参照）リボン状のイオンビームである。

各イオンビーム供給装置５０は、この例では一例として、上記特許文献１に記載の技術と同様に、イオン源５２から、短手方向の寸法Ｗ_Xよりも長手方向の寸法Ｗ_Zが大きいリボン状のイオンビーム５４を引き出し、そのイオンビーム５４を長ギャップ長の分析電磁石５６を通して運動量分析（例えば質量分離）を行った後に基板２に照射する構成のものである。イオン源５２から引き出されたイオンビーム５４の長手方向の寸法Ｗ_Zは、ビーム軌道上でほぼ保存される。

上記イオンビーム５４の概略を、図７に拡大して示す。このイオンビーム５４は、リボン状と言ってもＸ方向の寸法Ｗ_Xが紙や布のように薄いという意味ではない。例えば、イオンビーム５４のＸ方向の寸法Ｗ_Xは３０ｍｍ〜８０ｍｍ程度、Ｚ方向の寸法Ｗ_Zは、４０ｃｍ〜８０ｃｍ程度である。このイオンビーム５４の大きい方の面、即ちＹＺ面に沿う面が主面５５である。

但し、各イオンビーム供給装置５０は、上記構成のものに限られるものではなく、他の構成のものでも良い。例えば、比較的小さなイオン源から扇状に広がる（発散する）イオンビームを引き出し、そのイオンビームを発散途中で分析電磁石を通して質量分離を行った後に、ビーム平行化器（例えば４重極子デバイス、ビーム平行化マグネット等）によって平行ビーム化してリボン状のイオンビームにした後に基板２に照射する構成のものでも良い（例えば特開２００６−１３９９９６号公報参照）。

このイオンビーム照射装置は、上記のような構成によって、各基板２の全面に対して、複数のイオンビーム供給装置５０による複数のイオンビーム照射をそれぞれ行うことができる。それによって、各基板２の全面に対して、イオン注入、イオンビーム配向処理等の処理を施すことができる。

このイオンビーム照射装置においては、１枚以上の基板２を基板搬送装置３０によって、大気中、入口側真空予備室６、複数の処理室１０および出口側真空予備室１２を経て大気中へと搬送することができ、その間に、複数の処理室１０において、複数のイオンビーム供給装置５０を用いて、各基板２の全面に対して複数のイオンビーム照射を行うことができるので、多様なイオンビーム照射特性を実現することができる。

しかも、複数の処理室１０に共通の入口側真空予備室６および出口側真空予備室１２を設けているので、複数の処理室に入口側真空予備室および出口側真空予備室をそれぞれ設けている場合に比べて、イオンビーム照射装置の大型化を抑えることができると共に、スループットの低下を抑えることができる。スループットの低下を抑えることができるのは、各処理室１０へ基板２を搬出入する際に、真空排気とベントを行うために多くの時間を要する真空予備室を毎回通さずに済むからである。

更に、複数の処理室１０間を搬送する際に基板２は大気中を通らないので、基板２へのパーティクル付着を抑えることができる。

このイオンビーム照射装置は、更に、少なくとも上記複数のイオンビーム供給装置５０を制御して、更に必要に応じて基板搬送装置３０をも制御して、当該複数のイオンビーム供給装置５０による複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板２に対して、最終的に必要なイオンビーム照射特性を実現する制御を行う機能を有している制御装置６０を備えている。このような制御装置６０を備えていると、省力化して、最終的に必要なイオンビーム照射特性を容易に実現することができる。

制御装置６０の制御機能のより具体例を示すと、制御装置６０は、各イオンビーム供給装置５０から供給するイオンビーム５４のビーム電流を制御して、複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板２に対して、最終的に必要なイオンビーム照射量（例えばイオン注入の場合はドーズ量）を実現する制御を行う機能を有していても良い。それによって、最終的に必要なイオンビーム照射量を容易に実現することができる。

より具体例を挙げると、イオンビーム供給装置がｎ台（ｎは２以上の整数）の場合、各イオンビーム供給装置５０で、最終的に必要なイオンビーム照射量の１／ｎずつを等分に照射するようにしても良いし、初めの方のイオンビーム供給装置５０で少なく、後の方のイオンビーム供給装置５０で多く照射するようにしても良い。合計の照射量が同じとしても、初めの方で少なく照射する方が、基板２の表面から放出されるガス（アウトガス）の量を少なくすることができる場合がある。

制御装置６０は、各イオンビーム供給装置５０から供給するイオンビーム５４のエネルギーを制御して、複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板２に対して、最終的に必要な注入深さ分布を実現する制御を行う機能を有していても良い。それによって、最終的に必要な注入深さ分布を容易に実現することができる。これは、イオンビーム５４のエネルギーによって、基板２の表層部におけるイオンの注入深さを制御することができるので、注入深さが異なる複数のイオンビーム照射を行うことによって、注入深さ分布を制御することができるからである。

より具体例を挙げると、例えば、イオンビーム５４のエネルギーが１０ｋｅＶのイオンビーム照射と、１５ｋｅＶのイオンビーム照射とを組み合わせるような制御を行っても良い。もちろん、その他のエネルギーの組み合わせでも良い。

再び図１〜図４を参照して、このイオンビーム照射装置は、更に、各イオンビーム供給装置５０から供給するイオンビーム５４の長手方向Ｚにおけるビーム電流密度分布を各処理室１０においてそれぞれ測定する複数のビームモニタ５８を備えている。

各ビームモニタ５８は、この例ではＺ方向に並設された複数のビーム検出器（例えばファラデーカップ）を有している多点ビームモニタであるが、それに限られるものではなく、例えば１個のビーム検出器がＺ方向に移動する構造のもの等でも良い。

上記制御装置６０は、上記各ビームモニタ５８からの測定情報に基づいて、各イオンビーム供給装置５０から供給するイオンビーム５４の長手方向Ｚにおけるビーム電流密度分布を制御して、複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板２に対して、イオンビームの長手方向Ｚにおけるイオンビーム照射量分布を均一化する制御を行う機能を有していても良い。例えば、基板搬送の上流側のビームモニタ５８で測定したビーム電流密度分布が不均一な場合、その不均一を打ち消すようなビーム電流密度分布になるように、下流側のイオンビーム供給装置でのビーム電流密度分布を制御する。

上記のような制御装置６０およびビームモニタ５８を用いることによって、複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板２に対して、イオンビームの長手方向Ｚにおけるイオンビーム照射量分布（例えばイオン注入の場合はドーズ量分布）を均一化することができる。

各イオンビーム供給装置５０から供給するイオンビーム５４の長手方向Ｚのビーム電流密度分布を制御装置６０によって制御するためには、例えば上記特許文献１に記載されているような公知のビーム電流密度分布調整手段を用いることができる。即ち、ビーム電流密度分布調整手段は、（ａ）イオン源５２を、Ｚ方向に複数のフィラメントを有するマルチフィラメント型のイオン源として、その各フィラメントに流すフィラメント電流を制御するという手段でも良いし、（ｂ）イオンビーム５４の経路に、イオンビーム５４の長手方向Ｚにおけるビーム電流密度分布を制御する電界レンズや磁界レンズ等のレンズ手段を設けておいてそれを制御するという手段でも良い。あるいは、（ｃ）イオンビーム５４の経路に、特開２００７−１７２９２７号公報に記載されているような、イオンビーム５４を遮るための複数の可動遮蔽板を設けておいてそれを制御するという手段でも良い。

図８に示す例のように、上記制御装置６０は、各イオンビーム供給装置５０をそれぞれ制御する機能を有している複数の個別制御装置６２と、当該複数の個別制御装置６２を統括する制御を行う機能を有している統括制御装置６４とを備えていても良い。統括制御装置６４は、この例では基板搬送装置３０の制御をも行う。

制御装置６０が、上記のような制御機能を有する個別制御装置６２と統括制御装置６４とを備えていることによって、各イオンビーム供給装置５０の個別制御と全体の統括制御との分担が明確になるので、複数のイオンビーム供給装置５０による複数のイオンビーム照射の合計によって、各基板２に対して、最終的に必要なイオンビーム照射特性を実現する制御を行うことがより容易になる。この効果は、イオンビーム供給装置５０の台数が多い場合や、複雑なイオンビーム照射特性を実現する場合等においてより顕著になる。

図９に示す例のように、上記基板搬送装置３０は、基板２を搬送する搬送ライン４７が途中で折り返された構造をしていても良い。その場合は、その折り返しの前および後の搬送ライン４７に、上記複数の処理室１０を分散して設けておく。図９では図示の簡略化のために処理室１０は二つのみ図示しているが、それより多くても良い。この場合も、複数の処理室１０は、搬送ライン４７上で互いに直列に接続されていることに変りはない。

この場合は、搬送ライン４７の折り返し部で、各基板２を１８０度反転させて、各基板２の処理面３がイオンビーム５４に向くようにする。例えば、矢印Ｄで示すように軸４８を中心にして基板２を１８０度回転させた後に、矢印Ｅで示すように基板２を直進させて、折り返し後の搬送ライン４７のセンターに合わせれば良い。このような動作を、例えば上記待機室８で行うようにしても良く、そのようにすれば、折り返し専用の部屋が不要になる。

上記のように基板搬送ライン４７を途中で折り返して、その折り返しの前後に複数の処理室１０を分散して配置しておくと、このイオンビーム照射装置の全長を小さく抑えることができる。この効果は、処理室１０の数が多い場合により顕著になる。

２基板
４基板起立装置
６入口側真空予備室
８待機室
１０処理室
１２出口側真空予備室
１４基板転倒装置
３０基板搬送装置
３４ホルダ
４７搬送ライン
５０イオンビーム供給装置
５４イオンビーム
５８ビームモニタ
６０制御装置
６２個別制御装置
６４統括制御装置

Claims

互いに直列に接続されていて、基板にイオンビーム照射をそれぞれ行うための複数の処理室と、
前記直列に接続された処理室の一端側に接続されていて、前記基板を大気中から当該一端側の処理室へ搬入するための入口側真空予備室と、
前記直列に接続された処理室の他端側に接続されていて、前記基板を当該他端側の処理室から大気中へ搬出するための出口側真空予備室と、
１枚以上の前記基板を、大気中から前記入口側真空予備室、前記複数の処理室および前記出口側真空予備室を経て大気中へと搬送する基板搬送装置と、
前記各処理室に、前記基板が搬送される方向と交差する方向において前記基板を横断する長手方向の寸法を有するリボン状のイオンビームを、当該イオンビームの主面が各処理室における前記基板の搬送方向と交差する向きにそれぞれ供給して、前記基板の搬送と協働して、前記各基板の全面に前記イオンビームをそれぞれ照射する複数のイオンビーム供給装置とを備えていて、
前記各基板の全面に対して前記複数のイオンビーム供給装置による複数のイオンビーム照射をそれぞれ行うよう構成されている、ことを特徴とするイオンビーム照射装置。
前記複数のイオンビーム供給装置を制御して、当該複数のイオンビーム供給装置による複数のイオンビーム照射の合計によって、前記各基板に対して、最終的に必要なイオンビーム照射特性を実現する制御を行う機能を有している制御装置を備えている請求項１記載のイオンビーム照射装置。
前記制御装置は、前記各イオンビーム供給装置から供給する前記イオンビームのビーム電流を制御して、複数のイオンビーム照射の合計によって、前記各基板に対して、最終的に必要なイオンビーム照射量を実現する制御を行う機能を有している請求項２記載のイオンビーム照射装置。
前記制御装置は、前記各イオンビーム供給装置から供給する前記イオンビームのエネルギーを制御して、複数のイオンビーム照射の合計によって、前記各基板に対して、最終的に必要な注入深さ分布を実現する制御を行う機能を有している請求項２記載のイオンビーム照射装置。
前記各イオンビーム供給装置から供給する前記イオンビームの長手方向におけるビーム電流密度分布を前記各処理室においてそれぞれ測定する複数のビームモニタを備えており、
前記制御装置は、前記各ビームモニタからの測定情報に基づいて、前記各イオンビーム供給装置から供給する前記イオンビームの長手方向におけるビーム電流密度分布を制御して、複数のイオンビーム照射の合計によって、前記各基板に対して、イオンビームの長手方向におけるイオンビーム照射量分布を均一化する制御を行う機能を有している請求項２記載のイオンビーム照射装置。
前記制御装置は、
前記各イオンビーム供給装置をそれぞれ制御する機能を有している複数の個別制御装置と、
当該複数の個別制御装置を統括する制御を行う機能を有している統括制御装置とを備えている請求項２ないし５のいずれかに記載のイオンビーム照射装置。
前記基板搬送装置は、前記入口側真空予備室から前記出口側真空予備室まで前記基板を立てた状態で搬送するものである請求項１ないし６のいずれかに記載のイオンビーム照射装置。
前記入口側真空予備室の入口の外側に、前記基板を実質的に水平状態から起立状態に立てる基板起立装置を備えており、
前記出口側真空予備室の出口の外側に、前記基板を起立状態から実質的に水平状態に倒す基板転倒装置を備えている請求項７記載のイオンビーム照射装置。
前記入口側真空予備室とそれに隣り合う前記処理室との間、前記各処理室間、および、前記出口側真空予備室とそれに隣り合う前記処理室との間に、真空に排気される部屋であって前記基板を待機させておく待機室をそれぞれ備えている請求項１ないし８のいずれかに記載のイオンビーム照射装置。
前記基板搬送装置は、前記基板を搬送する搬送ラインが途中で折り返された構造をしていて、その折り返しの前および後の搬送ラインに、前記複数の処理室が分散して設けられている請求項１ないし９のいずれかに記載のイオンビーム照射装置。