JP2020115451A - イオン注入装置およびイオン注入方法 - Google Patents
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したがって、イオンビームのビーム幅が変化した場合であっても、検知結果を取得した以降にイオンビームに曝される基板に対し、移送機構が基板を一方向へ移送させる動作をイオンビームのビーム幅に応じた算出値に基づいて制御できることから、基板へのイオン注入処理に実質的に寄与しない時間を削減し、イオン注入処理におけるスループットを向上させることができる。
したがって、検知結果を取得した以降にイオンビームに曝される基板に対し、移送機構が基板を一方向へ移送させる動作をイオンビームのビーム幅に応じた算出値に基づいて制御できることから、イオンビームのビーム幅が変化した場合であっても、基板へのイオン注入処理に実質的に寄与しない時間を削減し、イオン注入処理におけるスループットを向上させることができる。
まず、本発明の一実施形態におけるイオン注入装置10の構成について説明する。本実施形態におけるイオン注入装置10は、FPD(フラットパネルディスプレイ)製造工程で使用され、外形が矩形状のガラス基板である基板Sに対してイオン注入処理を施す装置である。
尚、本実施形態においては、搬送路31はイオンビームIBの進行方向Db
と直交するよう、すなわち、進行方向Dbと一方向D1が直交するように構成されているが、進行方向Dbと一方向D1は必ずしも直交している必要はない。
尚、イオンビームIBは、基板Sの被照射面SsがイオンビームIBに曝される状態における被照射面Ssと平行な断面が、一方向D1に沿ったビーム幅Wと、一方向D1との直交方向D2に沿ったビーム長さLを有するとい言い換えることもできる。
尚、第一被検知部21Aと第二被検知部22Aはひとつのスリット41aを通過するイオンビームIBを遮蔽し得る構成としているが、複数のスリット41を通過するイオンビームIBを遮蔽し得る構成であってもよい。
尚、ビーム電流が検出されているか否かを判断することには、単にビーム電流がゼロか否かを判断するだけでなく、例えば、ビーム電流が事前に設定した閾値以下か否かを判断することも含まれる。
尚、算出値C2は、イオン種の変更等によってビーム幅Wが変化した場合に、変化後のビーム幅に応じて搬送機構30の動作を制御できるものであればどのようなものであってもよい。
次に、本実施形態のイオン装置10を使用したイオン注入方法について説明する。
本実施形態におけるイオン注入方法は、1枚目の基板Sを処理室13内に搬入し、保持体20に保持させ、基板Sを保持した保持体20を処理室13内に照射されているイオンビームIBを横切るように搬送機構30により一方向D1に移送させる第一ステップを含む。また、第一ステップには、第一ステップの間に、検知結果C1を取得する取得ステップと、算出値C2を算出する算出ステップが含まれる。
注入ステップには、第二ステップとして後述する、算出値C2に基づいて1枚目の基板Sにイオン注入処理が施された後に処理室13に搬入される2枚目以降の基板Sが、算出値C2に基づいて搬送路31上を搬送機構30により搬送される方法が含まれる。
尚、いずれの場合においても、基板Sを保持した保持体20は搬送機構30により搬送路31上を搬送され、搬送機構30は、算出値C2に基づいて制御部60により動作が制御される。
次に、各ステップについて説明する。
第一ステップでは、1枚目の基板Sを処理室13内に搬入し、図2に示すように、基板Sを保持体20に保持させる。
次に、基板Sを保持した保持体20を処理室13内に照射されているイオンビームIBを横切るように搬送機構30により一方向D1に移送させる。
第一ステップの過程の間、基板Sの被照射面SsがイオンビームIBに曝されることにより、1枚目の基板Sに対してイオン注入処理が施されることになる。また、第一ステップの間、検知部50は検知結果C1を取得している。
図4(a)〜(d)は、第一ステップにおける保持体20の位置の遷移を示す模式図である。図4(a)〜(d)には、第一ステップの過程における基板Sを保持した保持体20と、イオンビームIBと、検出器40のスリット41の位置関係が表されている。また、図4(a)〜(d)は、保持体20を検出器40側から見た状態を示しているが、検知器40は、理解を容易にするため、第一被検知部21Aと第二被検知部22Aにより遮蔽され得るイオンビームIBが通過するスリット41aのみ表している。
保持体20は、第一減速開始位置P2に到達した後、一定の加速度bで減速され、時刻T3で停止位置P3において停止する。
尚、加速度aと加速度bの大きさは同一であっても、異なっていても構わない。また、図3に示される第一定速到達位置P1、第一減速開始位置P2、および停止位置P3は、図4に示される第一定速到達位置P1、第一減速開始位置P2、および停止位置P3に対応している。
(式1)L1=Ws+2d
続いて、第一ステップの間に検知結果C1を取得する検知ステップについて説明する。まず、図4(a)に示すように、保持体20は搬送路31上において初期位置P0から第一定速到達位置P1に到達し、その後、速度Vで一方向D1に移送される。
その後、図4(d)に示すように、保持体20は、第一減速開始位置P2にて加速度bで減速を開始し、位置P3で停止する。
つまり、検知結果C1からは、遮蔽開始位置Q1から遮蔽終了位置Q2に至るまでの間に、基板Sの被照射面Ssの全面がイオンビームIBに曝されることが分かる。一方で、第一ステップにおいて、保持体20が移送を開始される初期位置P0から遮蔽開始位置Q1に至る間、および、遮蔽終了位置Q2から保持体20が停止する位置P3にいる間は、基板Sの被照射面SsがイオンビームIBに曝されることはなく、実質的にイオン注入処理に寄与しない時間であることが分かる。
次に、制御部60が検知結果C1からビーム幅Wに応じた算出値C2を取得する算出ステップについて説明する。
算出ステップにおいては、制御部60は、まず、検知結果C1により、基板Sを遮蔽開始位置Q1から遮蔽終了位置Q2に至るまでの間、一定の速度Vで一方向Dに移送させることで基板Sの被処理面Ssの全面にイオン注入処理を施すことができると判断する。
尚、遮蔽開始位置Q1および遮蔽終了位置Q2は、検出部50がビーム電流を実測した結果に基づき算出されたものであるから、遮蔽開始位置Q1から遮蔽終了位置Q2までの距離L2は、予め十分な距離に設定された第一定速到達位置P1から第一減速開始位置P2までの初期定速距離L1よりも短い。
本実施形態では、算出された開始位置R0と終了位置R3は、制御部60が算出した算出値C2である。
続いて算出値C2を用いてイオン注入処理を施す注入ステップであり、2枚目以降の基板Sにイオン注入を行う第二ステップについて説明する。
2枚目以降の基板Sにイオン注入処理を施す第二ステップでは、算出値C2に基づき移送機構30を制御すればよい。
(式2) L3=L2+2d
として設定される。
次に保持体20の第一変形例である保持体20Bについて説明する。
図6に示すように、第一変形例の保持体20Bは、基板Sを保持した状態で一方向D1について基板Sより前方に配置された第一被検知部21Bと、基板Sより後方に配置された第二被検知部22Bを備えている。
尚、本第一変形例においては、図6に示すように、第一被検知領域23B1と第二被検知領域24B1が直交方向D2について前方側に、他方の第一被検知領域23B2と第二被検知領域24B2が直交方向D2について後方側に設けられている。
ここでは、図6に示すように、保持体20Bを使用する場合の例として、ビームIBの断面形状は、ビーム幅寸法Wb、ビーム長さ寸法Lbを有する矩形状であり、イオンビームIBは長手方向が直交方向D2からわずかに一方向D1側に傾いた形状であるとする。
保持体20Bを使用するイオン注入方法では、第一ステップにおいては、1枚目の基板Sを保持した保持体20Bを処理室13内に照射されているイオンビームIBを横切るように搬送機構30により一方向D1に移送させる。
また、第一ステップでは、検知ステップにおいて検知部50が第一被検知部21Bと第二被検知部22BのそれぞれがイオンビームIBに曝されているか否かの状態を検知した検知結果C1が取得される。その後、算出ステップにおいて検知結果C1からイオンビームIBのビーム幅Wbに応じた算出値C2が算出される。その後、2枚目以降にイオン注入処理が施される基板Sに対しては、算出値C2に基づき制御部60が搬送機構30の保持体20Bを移送する動作を制御し、2枚目以降の基板Sにイオン注入処理が施される。
保持体20Bを使用する場合、検出部50は、第一被検知部21Bの二つの第一被検知領域23B1、23B2がイオンビームIBを遮蔽し始めるタイミングに差異がある場合、第一被検知領域23B1、23B2のいずれか一方が先にイオンビームIBを遮蔽し始めたタイミングを取得して遮蔽開始位置Q1を算出する。また、第二被検知部22Bの二つの第二被検知領域24B1、24B2がイオンビームIBを遮蔽し終えるタイミングに差異がある場合、第二被検知領域23B1、23B2のいずれか一方が遅れてイオンビームIBを遮蔽し終えたタイミングを取得して遮蔽終了位置Q2を算出する。
このようにして取得した遮蔽開始位置Q1と遮蔽終了位置Q2を検知結果C1として取得する。その後、図7(d)に示すように、保持体20Bは、位置P3で停止する。
2枚目以降の基板Sにイオン注入処理を施す第二ステップでは、算出値C2に基づいて搬送機構30を制御して駆動させることにより、2枚目以降の基板Sには1枚目の基板Sよりも短時間でイオン注入処理を施すことができる。
次に保持体20の第二変形例である保持体20Cについて説明する。
図8に示すように、第二変形例の保持体20Cは、基板Sを保持した状態で一方向D1について基板Sより前方に配置された第一被検知部21Cと、基板Sより後方に配置された第二被検知部22Cを備えている。
尚、本第二変形例においては、図8に示すように、第一被検知領域23C1と第二被検知領域24C1が直交方向D2について前側端部に、第一被検知領域23C3と第二被検知領域24C3が直交方向D2について後側端部に設けられている。また、第一被検知領域23C2と第二被検知領域24C2が直交方向D2について基板Sの中央に対応する位置に設けられている。
第一ステップにおいては、1枚目の基板Sを保持した保持体20Cを処理室13内に照射されているイオンビームIBを横切るように搬送機構30により一方向D1に移送させる。また、第一ステップでは、取得ステップにおいて検知部50が第一被検知部21Cと第二被検知部22CのそれぞれがイオンビームIBに曝されているか否かの状態を検知した検知結果C1が取得される。その後、制御部60で算出ステップにおいて検知結果C1からイオンビームIBのビーム幅Wcに応じた算出値C2が算出される。
その後、第二ステップにおいて、2枚目以降にイオン注入処理が施される基板Sに対しては、算出値C2に基づき制御部60が搬送機構30の保持体20Cを移送する動作を制御し、2枚目以降の基板Sにイオン注入処理が施される。
保持体20Bを使用する場合、検出部50は、第一被検知部21Cの三つの第一被検知領域23C1、23C2、23C3がイオンビームIBを遮蔽し始めるタイミングに差異がある場合、第一被検知領域23C1、23C2、23C3のいずれかが最初にイオンビームIBを遮蔽し始めたタイミングを取得して遮蔽開始位置Q1を算出する。また、第二被検知部22Cの三つの第二被検知領域24C1、24C2、24C3がイオンビームIBを遮蔽し終えるタイミングに差異がある場合、第二被検知領域24C1、24CB2、24C3のいずれかが最後にイオンビームIBを遮蔽し終えたタイミングを取得して遮蔽終了位置Q2を算出する。
その後、制御部60は、検知結果C1から2枚目以降の基板Sに対してイオン注入処理を施す場合の開始位置R0および終了位置R3を算出値C2として取得する。第二ステップにおいては、2枚目以降の基板Sに対しては、算出値C2に基づいて搬送機構30を制御して駆動させることにより、1枚目の基板Sよりも短時間でイオン注入処理を施すことができる。
特に、第一被検知部21および第二被検知部22が3以上の被検知領域を備える場合には、イオンビームIBの形状が円弧上等の湾曲した形状であってもビーム幅Wに応じて算出値C2を精度良く算出することができる。
保持体20Aの変形例は第一変形例および第二変形例に示す保持体20B、20Cの形態に限らない。
例えば、図10(a)では、第三変形例である保持体20Dを示しており、保持体20Dの第一被検知部21Dおよび第二被検知部22Dはいずれも保持体の一方向D1の前後の側縁部のほぼ全域を覆う一つの部材でそれぞれ形成されている。したがって、第一被検知部21Dおよび第二被検知部22Dは、それぞれ検知器40に至るイオンビームIBを全域に亘って遮蔽し得るものであるが、検知部50は、第一被検知部21Dおよび第二被検知部22Dによって遮蔽されうるイオンビームIBのうち、三つのスリット41g、41g、41gを通過するイオンビームIBが遮蔽されたか否かを検出している。
C1 検知結果
C2 算出値
IB イオンビーム
D1 一方向
D2 直交方向
10 イオン注入装置
20 保持体
21 第一被検知部
22 第二被検知部
30 移送機構
31 搬送路
40 検出器
50 検知部
60 制御部
Claims (5)
- 基板を保持した保持体を処理室内に照射されているイオンビームを横切るように一方向へ移送させる移送機構を備え、前記移送機構が前記基板を保持した前記保持体を前記一方向へ移送させる過程において、前記基板の被照射面が前記イオンビームに曝されるイオン注入装置であって、
前記イオンビームは、前記被照射面上での形状について、前記一方向に沿ったビーム幅と、前記一方向との直交方向に沿ったビーム長さを有し、
前記過程の間、前記保持体と連動し、前記基板が前記イオンビームに曝され始める以前に前記イオンビームに曝される第一被検知部と、
前記過程の間、前記保持体と連動し、前記基板が前記イオンビームに曝され終える以後に前記イオンビームに曝される第二被検知部と、
前記過程の間、前記第一被検知部と前記第二被検知部のそれぞれが前記イオンビームに曝されているか否かの状態を検知した検知結果を取得する検知部と、
前記検知結果から前記ビーム幅に応じた算出値を算出し、前記算出値に基づいて前記移送機構が前記保持体を移送する動作を制御し得る制御部と、を備えるイオン注入装置。 - 前記第一被検知部または前記第二被検知部の少なくとも一方は、前記保持体が前記基板を保持した状態について前記直交方向に離間して設けられた複数の被検知領域を備え、
前記検知部は、複数の前記被検知領域のそれぞれが前記イオンビームに曝されているか否かの状態を検知して前記検知結果を取得する請求項1に記載のイオン注入装置。 - 前記第一被検知部または前記第二被検知部の少なくとも一方は、3以上の前記被検知領域を備える請求項2に記載のイオン注入装置。
- 前記処理室内に、照射されている前記イオンビームのビーム電流を検出する検出器を備え、
前記第一被検知部または前記第二被検知部の少なくとも一方は、前記処理室内で前記検出器に到達するイオンビームを遮蔽する遮蔽体により構成され、
前記検知部は、前記検出器が検出する前記ビーム電流の値により前記検知結果を取得する構成とされている請求項1〜3のいずれか1項に記載のイオン注入装置。 - 基板を保持した保持体を処理室内に照射されているイオンビームを横切るように一方向へ移送させる移送機構を備え、前記移送機構が前記基板を保持した前記保持体を前記一方向へ移送させる過程において、前記基板の被照射面が前記イオンビームに曝されるイオン注入方法であって、
前記イオンビームは、前記基板の前記イオンビームの被照射面に対して、前記一方向に沿ったビーム幅と、前記一方向との直交方向に沿ったビーム長さを有し、
前記過程の間、前記保持体と連動し、前記基板が前記イオンビームに曝され始める以前に前記イオンビームに曝される第一被検知部と、
前記過程の間、前記保持体と連動し、前記基板が前記イオンビームに曝され終える以後に前記イオンビームに曝される第二被検知部と、
を備え、
検知部が、前記過程の間、前記第一被検知部と前記第二被検知部のそれぞれが前記イオンビームに曝されているか否かの状態を検知した検知結果を取得する検知ステップと、
制御部が、検知結果から前記ビーム幅に応じた算出値を算出する算出ステップと、
前記制御部が、前記算出値に基づいて前記移送機構が前記保持体を移送する動作を制御し、前記基板がイオンビームに曝される注入ステップと、
を含むイオン注入方法。
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WO2023181701A1 (ja) * | 2022-03-23 | 2023-09-28 | 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 | イオン注入方法およびイオン注入装置 |
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