CN1495858A - 离子掺杂装置及离子掺杂装置用多孔电极 - Google Patents

Abstract

一种离子掺杂装置，本发明的课题在于：在与基片扫描方向正交方向的狭小范围内抑制离子注入量的偏差。本发明的离子掺杂装置具有使从设有多个电极孔(210)的多孔电极(200)引出的离子束向扫描的基片(300)照射的结构，由多个电极孔(210)构成的电极孔群(α...)中各电极孔(210)在与基片(300)扫描方向X正交的方向Y上错开位置配置以使电极孔群(α...)向基片(300)的离子注入量均匀。

Description

离子掺杂装置及离子掺杂装置用多孔电极

技术领域

本发明涉及在低温多晶硅液晶屏等制造时使用的离子掺杂装置，更详细说就是涉及通过扫描面积大的基片进行离子掺杂的离子掺杂装置。

背景技术

在低温多晶硅液晶等大型基片上形成TFT时，以形成TFT的源极、漏极及LDD区域和控制TFT的临界值为目的注入杂质中使用离子掺杂装置。

离子掺杂的对象基片的大小在500mm四方形以下时，照射比基片大小面积大的离子束、对基片一并进行离子掺杂。这时为了使离子注入具有均匀性、而有人建议使基片旋转的方法。

作为现有技术的离子束均匀化装置如日本国专利公开公报平成8年第227685号公报所公开的，有使照射的基片纵、横或斜摇动的装置。

上述装置在大小比500mm四方形大的基片上进行离子掺杂时需要扩大离子束的面积比基片的大小大，因此离子源变大、为此存在装置整体大型化的问题。

因此在大的基片上进行离子掺杂时，把矩形的离子束作为容易形成比较均匀的离子束整体向基片照射，通过扫描该基片进行均匀的离子掺杂。

照射这种矩形的离子束时，还存在有使用为引出离子束设置缝状引出口电极的方法，但在缝的中央部和端部离子束的收敛不同、难于确保缝的长度方向上离子束的均匀性。因此采用如图5所示使用形成多个圆形电极孔的多孔电极的方法。

该图5所示的多孔电极200把多个圆形的电极孔210与基片的扫描方向X(后面说明时有时称作「纵方向」)平行地按一定间隔b形成列，把该列在与所述扫描方向正交的方向Y(后面说明时有时称作「横方向」)上设置多列。在此一列电极孔210与邻接列的电极孔210错开所述间隔b的一半c。电极孔210的列之间相互按一定间隔a配置。更具体地说明时就是直径d是5mm的电极孔纵方向按10mm间隔(b)形成列，该列横方向按5mm间隔(a)定位。且邻接列的电极孔210纵方向错开5mm(c)。

具有上述圆形电极孔210的多孔电极200从圆形电极孔210引出的离子束形状是圆形，所以通过排列圆形电极孔210有容易确保在基片的面内整体上束密度均匀性的优点。

但通过进行把圆形的离子束重叠、根据各自从电极孔210引出的离子束的收敛状态，产生横方向Y狭小范围的偏差。即若是图5所示电极孔210的排列，则因为电极孔210的列与扫描方向X平行设置所以该列部分的离子注入量多、且列间的离子注入量变少，有横方向Y产生周期性离子注入量偏差的问题。

本发明是鉴于上述问题点而提出的，以抑制狭小范围离子注入量的偏差作为课题。

发明内容

本发明是为解决上述课题而提出的，本发明离子掺杂装置的特征是：具有使从设有多个孔的电极引出的离子束向扫描的基片照射的结构，电极具有由多个电极孔构成的电极孔群，该电极孔群的各电极孔在与基片的扫描方向正交的方向上错开位置排列。

根据所述结构构成的离子掺杂装置、离子束从电极孔引出向扫描基片照射，但由于电极孔错开位置设置，所以离子束的密度在基片扫描方向的正交方向(后面有时单称为「扫描正交方向」)上被均匀化，在狭小范围也能抑制离子注入量的偏差。

本发明即可以把「电极孔群」设置成仅一个即多孔电极的电极孔整体构成一个电极孔群，也可以根据各电极孔的离子束密度把多孔电极的电极孔区分成多个电极孔群。

即各电极孔的离子束密度不固定，例如有时基片扫描方向的中央部和端部间产生80％左右的密度差。有关情况是作为整体的一个电极孔群把电极孔平均地错开位置配置时，在密度高的电极孔部分和密度低的电极孔部分产生若干离子注入量的差。因此例如把基片扫描方向中央部的电极孔和其两端部的电极孔区分成不同的电极孔群、各自的电极孔群中使各电极孔错开位置，这样更能抑制离子注入量的偏差。

多个设置这种电极孔群时，在构成一个电极孔群的电极孔之间扫描正交方向的间隙位置最好配置其他电极孔群的电极孔扫描正交方向位置。具体说就是例如扫描方向中央电极孔群的电极孔在扫描正交方向按各规定间隔错开配置时，端部电极孔群的电极孔最好在该间隔之间配置扫描正交方向位置。即密度高的电极孔群的离子注入量由于在电极孔存在的部分与电极孔不存在的间隙部分产生不同，所以在其电极孔不存在的间隙部分能进行其他电极孔群电极孔的离子注入，能使离子注入量更均匀化。

本发明为了「错开位置」排列电极孔而考虑了各种配置，例如通过把构成电极孔群的所有电极孔分别配置成不同的扫描正交方向位置，也能使「位置错开」。

电极孔有规律地配置时，可以把构成电极孔群的电极孔在基片的扫描方向配置成列、设置该电极孔的列，使该电极孔的列对基片的扫描方向有倾斜。在扫描方向无论电极孔群是被设置多个时还是电极孔群是一个时都能适用

若把电极孔的列这样对基片的扫描方向有倾斜地配置时构成该列的电极孔整体的离子注入量被分散在扫描正交方向上。且最好配置成构成某列电极孔中一端部的电极孔与构成邻接列电极孔中另一端部的电极孔在扫描正交方向的距离大致相同于在另端一边与邻接的同列电极孔在扫描正交方向的距离。更具体说就是例如构成列的电极孔之间在形成列的方向上按规定的间隔b成列，形成该列的电极孔中一端部的电极孔与另一端部电极孔的间隔是B、电极孔的列之间在形成列方向的正交方向上按规定间隔a定位时最好设置成列按arctan(a/(B+b))的角度对扫描方向有倾斜。

本发明中多孔电极最好以使多个电极孔能作为整体形成矩形的离子束的方式设置。在这样设置成形成矩形离子束时，最好设置成离子束矩形的一边沿扫描方向，这样能防止离子束照射到不必要的部分、高效进行离子掺杂处理。即把作为现有技术例所示图5那样的多孔电极在扫描方向倾斜安装也可以作为本发明的离子掺杂装置，但有使离子源自身大型化的缺点。因此最好使用电极孔形成位置错开，作为电极孔整体设置成形成矩形离子束的多孔电极，这样能消除上述的缺点。

本发明的离子掺杂装置用多孔电极的特征是：为了作为整体引出矩形的离子束，所述电极具有由多个电极孔构成的电极孔群，该电极孔群的各电极孔成所述矩形一边的方向错开位置配置。

有关多孔电极通过沿离子束矩形的另一边方向扫描基片，得到与上述本发明的离子掺杂装置同样的优点、同时能进行高效的离子掺杂处理。

本发明的多孔电极与已述的本发明的离子掺杂装置一样，各电极孔最好根据其密度区分成多个电极孔群，构成电极孔群的电极孔在矩形的另一边方向上配置成列，配置该电极孔的列最好使该电极孔的列对矩形的另一边方向有倾斜地设置。

电极孔根据各电极孔的离子束密度分布区分成多个电极孔群的这样已述的离子掺杂装置与构成各电极孔群的电极孔在基片的扫描方向上配置成列、使该电极孔的列对基片的扫描方向有倾斜设置的离子掺杂装置的发明能得到同样的优点。

附图说明

图1是为说明本发明实施例离子掺杂装置整体结构用的概略说明图；

图2是为说明本发明第一实施例多孔电极排列用的说明图；

图3是为说明本发明第二实施例多孔电极排列用的说明图；

图4表示了确认各实施例和现有技术例的多孔电极离子注入量均匀性的实验结果。

图5是为说明现有技术中的多孔电极排列用的说明图；

具体实施方式

下面边参照附图1到附图4边说明本发明的实施例，首先边参照附图1边说明离子掺杂装置的整体结构。

本实施例的离子掺杂装置100使用来自等离子体生成室110的4片多孔电极200把离子引出加速，使该离子束向扫描基片300照射。在此，在各多孔电极200上在相同处形成多个电极孔210，多个电极孔210以使作为电极孔210整体形成矩形的离子束的方式设置。

(第一实施例)

下面边参照附图2边说明所述离子掺杂装置100中使用的多孔电极200的第一实施例。图2在扫描正交方向中省略了一部分。

第一实施例的多孔电极200把多个电极孔210在扫描方向X上区分成多个电极孔群α、β、γ，设置电极孔群的电极孔210，使电极孔群的电极孔210在扫描的正交方向Y的配置与其他电极孔群的电极孔210不同。具体说就是该多个电极孔210被区分成三个电极孔群α、β、γ，区分成扫描方向X中央部的电极孔群β和两端部的电极孔群α、γ。即本实施例根据电极孔210的离子束密度区分成多个电极孔群α、β、γ。这是由于基片300的扫描方向X中央部的电极孔210与端部的电极孔210其束的密度有80％左右的差，所以把多个电极孔210区分成三群。本实施例说明了区分成三群，但也可以适当变更设计更细分化区分。

各电极孔210为圆形、其直径d是5mm。

各电极孔群α、β、γ的电极孔210沿扫描方向X按规定的间隔b形成列(且后面要叙述、该列在扫描方向X有倾斜)。所述各电极孔群α、β、γ的电极孔210的列沿扫描正交方向Y按规定的间隔a排列。在此规定的间隔a是5mm、b是10mm。

各列的电极孔210与邻接列的电极孔210在扫描方向X上相互错开所述间隔b的一半c(5mm)，两列相邻的电极孔210在扫描方向X上被设置成位于相同位置。电极孔210的列之间在扫描正交方向Y上相互以规定的间隔a(5mm)配置。该列数可以适当变更设计，例如可定为28列。

对各电极孔210的配置更详细说时是中央的电极孔群β是八个电极孔210形成一列，各电极孔210与邻接同列的电极孔210在扫描正交方向Y在顺次错开0.625mm的位置上形成。换言之，邻接同列的电极孔210之间在扫描正交方向Y上仅错开电极孔210列之间的间隔a/一列电极孔210的数量(8个)。因此列形成方向与扫描方向X有倾斜。

这样中央电极孔群β的各电极孔210在基片300的扫描正交方向Y错开位置配置，使该电极孔群β向基片300的离子束注入量变均匀地设置各电极孔210。

两端部的电极孔群α、γ是四个电极孔210形成一列，一端部的电极孔群α中一端侧的电极孔210形成在从中央电极孔群β一端侧的电极孔210到扫描方向X的一端侧的L1(45mm)位置上，多个电极孔210如前所述在扫描方向X上按规定的间隔b形成列。另一端部的电极孔群γ中一端侧的电极孔210形成从中央电极孔群β一端侧的电极孔210到在扫描方向X的另一端侧的L2(85mm)位置上，多个电极孔210如前所述在扫描方向X上按规定的间隔b形成列。

一端部的电极孔群α作为整体在扫描正交方向Y上比中央电极孔群β仅错开规定距离P1形成，具体说就是一端部电极孔群α的一端侧电极孔210比中央电极孔群β一端侧的电极孔210在图1右侧的仅5mm处形成。另一端部的电极孔群γ作为整体在扫描正交方向Y上比中央电极孔群β仅错开规定距离P2形成，具体说就是另一端部电极孔群γ的一端侧电极孔210比中央电极孔群β一端侧的电极孔210在右侧的仅10mm处形成。即另一端部的电极孔群γ作为整体比一端部电极孔群α仅按规定距离(P2-P1)在扫描正交方向Y的一侧(右侧)形成。

在此设P1为电极孔210在扫描正交方向Y上的间隔a、设P2为所述间隔a的两倍，例如也可把P1定为a/16、P2定为9a/16。这样就在中央电极孔群β中电极孔210的扫描正交方向Y间隙的中间位置上配置了位有两端部电极孔群α、γ的电极孔210。

一端部电极孔群α的各电极孔210与邻接同列的电极孔210在扫描正交方向Y在顺次错开0.625mm的位置上形成。同样地另一端部电极孔群γ的各电极孔210也与邻接同列的电极孔210在扫描正交方向Y在顺次错开0.625mm的位置上形成。换言之，两端部的电极孔群α、γ中成列的电极孔210之间在扫描正交方向Y上，仅错开电极孔210列之间的间隔a/两端部的电极孔群α、γ中一列电极孔210的合计(8个)。因此两端部电极孔群α、γ的列形成方向与扫描方向X有倾斜。

这样两端部电极孔群α、γ的各电极孔210在与基片300的扫描方向X正交的方向上错开位置配置，以使该电极孔群α、γ向基片300的离子束注入量变成均匀地设置各电极孔210。

(第二实施例)

下面边参照图3边说明所述离子掺杂装置100的多孔电极200的第二实施例。就第二实施例中与第一实施例具有相同结构或功能省略其详细说明。

设置第二实施例的多孔电极200，以把多个电极孔210看成是一个电极孔群，使所有的电极孔210在扫描正交方向Y的配置与其他的电极孔210不同。具体说就是所述多个电极孔210与使图5所示的多孔电极200具有对扫描方向X有倾斜的安装状态成相同的排列。即可以通过把图5的多孔电极200倾斜安装得到第二实施例的排列，也可以通过穿设同一排列的电极孔210得到第二实施例的排列。

该电极孔210的配置是把多个电极孔210在与扫描方向X有规定倾斜的列形成方向上按规定间隔b(10mm)形成列，该列在与列形成方向正交的方向上按规定间隔a(5mm)多个配置。各列的电极孔210在列形成方向上与邻接列的电极孔210错开所述间隔b的一半c(5mm)，两列相邻的电极孔210在列形成方向上设置成位于相同位置。

当设位于同列两端的电极孔210之间的距离为B时，则所述列形成方向与扫描方向X的倾斜是把电极孔210设置成列按arctan(a/(B+b))的角度对扫描方向X有倾斜。具体说就是成为arctan(5/90)＝3.18度，该角度虽然与实验的有0.1度左右的不同，但在离子注入量上不产生大的差。通过采取上述排列设置所有的电极孔210使它们在扫描正交方向Y上配置不同。

(比较)

接着把所述第一实施例、第二实施例及现有技术例的多孔电极200的离子注入量均匀性确认实验结果表示在图4中。该实验把引出电压定为比通常高的2Kv，是用上述的各多孔电极200、把进行离子掺杂的硅片950℃30分钟退火后、在扫描正交方向Y上测量1mm间隔25mm的区间薄板电阻的结果。25mm区间的周期性偏差第一实施例时是0.9％以下，第二实施例时是3.1％以下，现有技术例的则是26.6％。

(其他实施例)

本发明不限定于上述各实施例的具体结构，在本发明意图的范围内可以适当变更设计。

即上述各实施例中把多个电极孔210有规律地配置，但本发明不一定限定于此，只要为了电极孔群向基片300的离子束注入量均匀而使各电极孔210是在基片300扫描方向X的正交方向上错开位置配置就在本发明意图的范围内。

具体地说，虽然是对在扫描方向或列形成方向上把多个电极孔210以同一间隔配置形成列、把该列在扫描正交方向上以同一间隔配置的情况进行了说明，但即使例如配置自身没有规律性随机地设置、例如是根据束的密度区分的电极孔群为了向基片300的离子束注入量均匀、各电极孔210是错开位置的话，也是在本发明意图的范围内。如上述实施例在形成列时也不限定于各列电极孔的个数相同，例如第一实施例中在另一端部电极孔群γ的另一端部电极孔210的左侧形成由二个电极孔210构成的列也是能适当变更设计的事项。

本发明的离子掺杂装置100不限定于多孔电极200是四片，例如具有三片多孔电极200也是在本发明意图的范围内。

Claims (8)

1、一种离子掺杂装置，其特征在于：具有使从设有多个孔的电极引出的离子束向扫描基片照射的结构，所述电极具有由多个电极孔构成的电极孔群，该电极孔群的各电极孔在与基片扫描方向正交的方向上错开位置配置。

2、如权利要求1所述的离子掺杂装置，其特征在于：所述多个电极孔根据各电极孔的离子束的密度区分成多个电极孔群。

3、如权利要求1或2所述的离子掺杂装置，其特征在于：构成各电极孔群的电极孔在基片的扫描方向上配置成列，设置该电极孔的列，使该电极孔的列对基片的扫描方向有倾斜。

4、一种离子掺杂装置，其特征在于：具有使从设有多个孔的电极引出的离子束向扫描基片照射的结构，电极孔在基片的扫描方向上配置成列，设置该电极孔的列，使该电极孔的列对基片的扫描方向有倾斜。

5、一种离子掺杂装置用多孔电极，其特征在于：为作为整体引出矩形离子束而设置多个电极孔，所述电极具有由多个电极孔构成的电极孔群，该电极孔群的各电极孔在所述矩形一边的方向上错开位置配置。

6、如权利要求5所述的离子掺杂装置用多孔电极，其特征在于：所述多个电极孔根据其离子束的密度区分成多个电极孔群。

7、如权利要求5或6所述的离子掺杂装置用多孔电极，其特征在于：构成所述电极孔群的电极孔在所述矩形另一边的方向上配置成列，设置该电极孔的列，使该电极孔的列对矩形另一边的方向有倾斜。

8、一种离子掺杂装置用多孔电极，其特征在于：为作为整体引出矩形离子束而设置多个电极孔，使所述多个电极孔对矩形一边的方向有倾斜地设置。

Images