JP2005174870A - Ion implantation method and ion implantation device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子や液晶表示装置等の製造過程で不純物導入に使用されるイオン注入方法及びイオン注入装置に関するものである。より詳細には、1m〜2m角にもなる大型の基板に対してイオン注入可能であると共に、装置の高さや装置の設置面積の増大を抑制できるイオン注入方法及びイオン注入装置に関する。 The present invention relates to an ion implantation method and an ion implantation apparatus used for introducing impurities in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal display device, and the like. More specifically, the present invention relates to an ion implantation method and an ion implantation apparatus that can perform ion implantation on a large substrate of 1 m to 2 m square and can suppress an increase in the height of the apparatus and the installation area of the apparatus.
液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンス(EL)等の平坦な表示装置(FPD:Flat panel display)は、携帯電話、携帯情報端末、パソコンのディスプレイ、大型テレビ画面等に多く使用されている。近年、このFPDは、大型テレビ向けに使用されるようになって大型化する傾向にあり、また、生産性向上の面から1枚の基板(マザーガラス基板)から複数枚の製品を製造するようになりつつある。そのため、製造段階における基板の大きさは、数十cm角から1m〜2m角と大型化してきている。 Flat display devices (FPDs) such as liquid crystal displays and organic electroluminescence (EL) are widely used for mobile phones, personal digital assistants, personal computer displays, large television screens, and the like. In recent years, this FPD has been used for large-sized televisions and tends to increase in size. From the viewpoint of improving productivity, a plurality of products are manufactured from a single substrate (mother glass substrate). It is becoming. Therefore, the size of the substrate in the manufacturing stage has been increased from several tens of cm square to 1 m to 2 m square.
このFDPの内で、今後大幅な需要の伸びが予想されているアクティブ形では、アモルファスシリンコンTFT(Thin Film Transistor)や低温ポリシリコンTFT等の薄型フィルム状トランジスタ(TFT)が用いられている。 Of these FDPs, thin film transistors (TFTs) such as amorphous silicon TFTs and low-temperature polysilicon TFTs are used in the active type, which is expected to grow significantly in the future.
そして、この大型の基板上にTFTを製造する過程においては、半導体の性状を制御するためにイオン注入法による不純物導入が行われている。このイオン注入に使用され、高電流幅広ビームを使用する場合のイオン注入装置の一つとして、大量にイオンを発生するイオン発生源と、このイオン発生源から引き出されるイオンビームを拡大し、偏向し、そして収束させるための質量マグネットと、収束されたビームのうち不都合なビームを遮断する分解スリットと、この分解スリットを通過したビームを更に偏向させ、且つ平行にする第二磁石とから構成され、1mA以上の電流及び数keV以上のエネルギーで高均一性の幅広リボン形ビームを形成する小型の高電流幅広ビームのイオン注入装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In the process of manufacturing TFTs on this large substrate, impurities are introduced by ion implantation in order to control the properties of the semiconductor. As one of the ion implantation devices used for this ion implantation and using a high current wide beam, the ion source that generates a large amount of ions and the ion beam drawn from this ion source are expanded and deflected. And a mass magnet for converging, a decomposition slit that blocks inconvenient beams among the converged beams, and a second magnet that further deflects and collimates the beam that has passed through the decomposition slit, A small high-current wide-beam ion implantation apparatus that forms a highly uniform wide ribbon beam with an electric current of 1 mA or more and energy of several keV or more has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、イオン注入に大きなエネルギーを必要とする場合には、図3に模式的に示すように、水平面内に拡がるリボン状イオンビームを発生させて、このリボン状イオンビームを基板に照射しながら、この水平ビーム(横ビーム)に対して基板を鉛直方向に移動させて、基板全面にイオン注入を行うイオン注入装置が提案されている(例えば、特許文献2及び特許文献3参照。)。 Further, when a large energy is required for ion implantation, as schematically shown in FIG. 3, a ribbon-like ion beam that spreads in a horizontal plane is generated, and the substrate is irradiated with the ribbon-like ion beam. An ion implantation apparatus has been proposed in which the substrate is moved in the vertical direction with respect to the horizontal beam (lateral beam) and ion implantation is performed on the entire surface of the substrate (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
しかしながら、従来技術のイオン注入法のように水平面内に拡がるリボン状イオンビームを基板に放射しながら、この水平ビームに対して基板を垂直方向に移動させて走査させる方法では、基板を上下するスペースが必要となる。そのため、基板が大型化すると、基板の移動スペース、基板の保持及び走査機構のために、必要な装置高さが著しく大きくなる。 However, in the method of scanning the substrate by moving the substrate in the vertical direction with respect to the horizontal beam while radiating the ribbon-like ion beam spreading in the horizontal plane as in the conventional ion implantation method, a space for moving the substrate up and down is used. Is required. Therefore, when the substrate is enlarged, the necessary apparatus height is remarkably increased due to the movement space of the substrate, the holding of the substrate, and the scanning mechanism.
従って、基板の高さが1m〜2mにもなるとイオン注入装置の高さは4〜6mとなってしまい、既設の通常3m〜4mの高さの工場建屋に入りきらなくなるという問題が生じる。このイオン注入装置の高さの問題は、通常の工場の建屋の高さ以上になると、建屋の改造や新築の場合には特別な建屋の設計が必要となるため、大きな問題となっている。 Therefore, when the height of the substrate reaches 1 m to 2 m, the height of the ion implantation apparatus becomes 4 to 6 m, and there arises a problem that the existing factory building having a height of 3 m to 4 m cannot be accommodated. The problem of the height of the ion implantation apparatus is a serious problem because it becomes necessary to design a special building when the building is remodeled or newly constructed when the height is higher than the normal factory building height.
また、イオン注入装置の奥行きに関しても、イオンの質量分離(質量分析)をアナライザーマグネットの出口から基板までの水平距離の間で行う場合には、ビーム幅を1mとした場合でも3m以上のビームラインが、また、ビーム幅を2mとした場合では6m以上のビームラインが必要となり、水平距離でこの距離を稼ごうとすると、イオン注入装置が占有するスペースが非常に大きくなってしまうという問題がある。 Also, regarding the depth of the ion implantation apparatus, when mass separation (mass analysis) of ions is performed between the horizontal distance from the outlet of the analyzer magnet to the substrate, a beam line of 3 m or more even when the beam width is 1 m. However, when the beam width is 2 m, a beam line of 6 m or more is required, and there is a problem that the space occupied by the ion implantation apparatus becomes very large if this distance is to be gained by a horizontal distance.
更に、基板を垂直方向に移動する従来技術のイオン注入装置においては、基板が1m〜2m角に大型化した場合に、基板を垂直に立てた状態で基板の周囲を保持して垂直方向に走査(スキャン)即ち往復移動する際に、厚さ0.5mm〜1.0mm程度の非常に薄い基板が太鼓の皮の様に膨らんでしまうという問題もある。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、1m〜2m角にも及ぶ大型の基板に対してイオン注入を行うイオン注入装置において、装置の高さ及び装置の占有面積の増大を防止できるイオン注入方法及びイオン注入装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus for performing ion implantation on a large substrate having a size of 1 m to 2 m square. It is an object of the present invention to provide an ion implantation method and an ion implantation apparatus that can prevent an increase in the area occupied by the ion implantation.
上記の目的を達成するための本発明のイオン注入方法は、イオンビームを発生するイオン源と、該イオンビームをリボン状イオンビームに変化させるビーム偏向機構と、前記リボン状イオンビームの照射方向と交差する方向に基板を移動する基板スキャン機構とを備えたイオン注入装置において、前記ビーム偏向機構で、前記イオン源で発生したイオンビームを略鉛直方向に拡がるリボン状イオンビームに変化させると共に、前記基板スキャン機構で基板を略水平方向に移動することを特徴とする方法として構成される。 In order to achieve the above object, an ion implantation method of the present invention includes an ion source that generates an ion beam, a beam deflection mechanism that changes the ion beam into a ribbon ion beam, and an irradiation direction of the ribbon ion beam. In an ion implantation apparatus including a substrate scanning mechanism that moves a substrate in a crossing direction, the beam deflection mechanism changes the ion beam generated in the ion source into a ribbon-like ion beam that spreads in a substantially vertical direction, and A substrate scanning mechanism is used to move the substrate in a substantially horizontal direction.
なお、鉛直方向に拡がるリボン状イオンビームとは、イオンビーム形状が水平方向に薄く、鉛直面内で幅を有し、平行に照射される偏平イオンビームのことをいう。 The ribbon-like ion beam that spreads in the vertical direction refers to a flat ion beam that has a thin ion beam shape in the horizontal direction, has a width in the vertical plane, and is irradiated in parallel.
この構成により、基板を水平方向に走査するので、基板の大きさが大きくなっても、基板を垂直方向に走査する場合のように、装置の高さが著しく高くならずに済む。 With this configuration, since the substrate is scanned in the horizontal direction, even if the size of the substrate is increased, the height of the apparatus does not have to be significantly increased as in the case of scanning the substrate in the vertical direction.
そして、上記のイオン注入方法において、前記ビーム偏向機構で、前記イオン源で発生したイオンビームを2カ所以上のマグネット部を通過させることによりS字形状に曲げて基板に照射すると、イオンビームの軌跡の水平距離が短くなり、装置の高さのみならず、装置の奥行きも小さくなる。 In the ion implantation method described above, when the ion beam generated by the ion source is bent into an S shape by passing through two or more magnet portions and irradiated onto the substrate by the beam deflection mechanism, the trajectory of the ion beam The horizontal distance is reduced, and not only the height of the apparatus but also the depth of the apparatus is reduced.
また、上記のイオン注入方法において、前記基板スキャン機構で、基板を鉛直方向から後方に5°〜30°傾斜させて、該基板の背面を支持体で支持すると共に、前記ビーム偏向機構で、リボン状イオンビームを該基板に対して80°〜100°の方向に、好ましくは垂直な方向に、偏向して該基板に照射するようにすると、基板を走査即ち往復移動した時の基板の膨らみやばたつきが防止される。 Further, in the above ion implantation method, the substrate scan mechanism tilts the substrate 5 ° to 30 ° rearward from the vertical direction, supports the back surface of the substrate with a support, and uses the beam deflection mechanism to provide a ribbon. When the substrate ion beam is deflected in a direction of 80 ° to 100 °, preferably perpendicular to the substrate, and irradiated on the substrate, the substrate swells when scanned or reciprocated. Flapping is prevented.
そして、基板の製造方法を上記のイオン注入方法を用いるようにすると、比較的高さや奥行きの小さい製造システムとなる。 When the above-described ion implantation method is used as a substrate manufacturing method, a manufacturing system having a relatively small height and depth is obtained.
また、上記の目的を達成するための本発明のイオン注入装置は、イオンビームを発生するイオン源と、該イオンビームをリボン状イオンビームに変化させるビーム偏向機構と、前記リボン状イオンビームの照射方向と交差する方向に基板を移動する基板スキャン機構とを備えたイオン注入装置において、前記ビーム偏向機構を前記イオン源で発生したイオンビームを略鉛直方向に拡がるリボン状イオンビームに変化させるように構成すると共に、前記基板スキャン機構を基板を略水平方向に移動するように構成される。この構成により、基板を水平方向に走査するので、基板の大きさが大きくなっても、基板を垂直方向に走査する場合のように、装置の高さが著しく高くならずに済む。 In addition, an ion implantation apparatus of the present invention for achieving the above object includes an ion source that generates an ion beam, a beam deflection mechanism that changes the ion beam into a ribbon-like ion beam, and irradiation of the ribbon-like ion beam. In an ion implantation apparatus including a substrate scanning mechanism that moves a substrate in a direction crossing the direction, the beam deflection mechanism is changed to a ribbon-like ion beam that expands an ion beam generated in the ion source in a substantially vertical direction. The substrate scanning mechanism is configured to move the substrate in a substantially horizontal direction. With this configuration, since the substrate is scanned in the horizontal direction, even if the size of the substrate is increased, the height of the apparatus does not have to be significantly increased as in the case of scanning the substrate in the vertical direction.
そして、上記のイオン注入装置において、前記ビーム偏向機構を、2つのマグネット部を有して構成し、前記イオン源から発生したイオンビームの軌道を2カ所以上のマグネット部を通過させることによりS字形状に曲げて基板に照射するように構成する。この構成によれば、イオンビームの軌跡がS字形状となるので水平距離が短くなり、装置の高さのみならず、装置の奥行きも小さくなる。 In the ion implantation apparatus described above, the beam deflection mechanism is configured to have two magnet parts, and the trajectory of the ion beam generated from the ion source is passed through two or more magnet parts to form an S-shape. The substrate is configured to be bent into a shape and irradiated onto the substrate. According to this configuration, since the trajectory of the ion beam is S-shaped, the horizontal distance is shortened, and not only the height of the apparatus but also the depth of the apparatus is reduced.
また、上記のイオン注入装置で、前記基板スキャン機構において、基板を鉛直方向から後方に5°〜30°傾斜させて、該基板の背面を支持体で支持すると共に、前記ビーム偏向機構において、リボン状イオンビームを該基板に対して80°〜100°の方向に、好ましくは垂直な方向に、偏向して該基板に照射するように構成する。この構成により、基板を走査即ち往復移動した時の基板の膨らみやばたつきが防止される。 In the ion implantation apparatus, in the substrate scanning mechanism, the substrate is inclined 5 ° to 30 ° rearward from the vertical direction, and the back surface of the substrate is supported by a support. The substrate is configured to irradiate the substrate with the ion beam deflected in a direction of 80 ° to 100 °, preferably perpendicular to the substrate. This configuration prevents the substrate from bulging or fluttering when the substrate is scanned, that is, reciprocated.
そして、基板の製造システムを上記のイオン注入装置を備えて構成すると、高さや奥行きの小さいコンパクトな製造システムとなる。 When the substrate manufacturing system is configured to include the above-described ion implantation apparatus, a compact manufacturing system having a small height and depth is obtained.
本発明に係るイオン注入方法及びイオン注入装置によれば、大きな基板に安定して不純物導入ができ、装置の高さや装置の奥行きを小さくすることができる。つまり、従来技術の基板を縦移動させるイオン注入装置では、装置を入れるために建屋の高さが問題となり、建屋の改造や新築の場合には特別な建屋の設計が必要であったが、本発明のイオン発生装置ではイオンビームと基板の関係を従来技術の水平ビーム/縦移動から垂直ビーム/横移動へと90度回転することにより、装置高さに対する基板の大型化の影響を著しく緩和できる。 According to the ion implantation method and the ion implantation apparatus of the present invention, impurities can be stably introduced into a large substrate, and the height of the apparatus and the depth of the apparatus can be reduced. In other words, in the conventional ion implantation apparatus that vertically moves the substrate, the height of the building becomes a problem in order to insert the device, and a special building design is required for remodeling or new building. In the ion generator of the invention, the influence of the increase in the size of the substrate on the height of the apparatus can be remarkably reduced by rotating the relationship between the ion beam and the substrate by 90 degrees from the conventional horizontal beam / longitudinal movement to the vertical beam / lateral movement. .
また、イオン源で発生したイオンビームを2カ所以上のマグネット部を通過させることによりS字形状に曲げて基板に照射すると、イオンビームの軌跡の水平距離が短くなるので、装置の高さのみならず、装置の奥行きも小さくすることができる。 Also, if the ion beam generated by the ion source is bent into an S shape by passing through two or more magnet parts and irradiated onto the substrate, the horizontal distance of the trajectory of the ion beam is shortened. In addition, the depth of the apparatus can be reduced.
従って、イオン注入装置を設置する際の建屋の大きさ、特に高さ制限の問題が無くなり、また、輸送も容易となる。 Therefore, there is no problem of restriction on the size of the building, particularly the height when installing the ion implantation apparatus, and transportation is facilitated.
更に、基板を鉛直方向から後方に5°〜30°傾斜させて、基板の背面を支持体で支持すると共に、ビーム偏向機構において、リボン状イオンビームを基板に対して80°〜100°の方向に、好ましくは垂直な方向に、偏向して基板に照射するように構成すると、大きさに比べて非常に薄く形状が不安定な基板の走査時における機膨らみ、ばたつきを防止することができる。 Furthermore, the substrate is inclined 5 ° to 30 ° backward from the vertical direction, and the back surface of the substrate is supported by a support, and in the beam deflection mechanism, the ribbon-like ion beam is directed in the direction of 80 ° to 100 ° with respect to the substrate. In addition, when the substrate is preferably deflected in the vertical direction and irradiated onto the substrate, it is possible to prevent swelling and fluttering when scanning a substrate that is very thin compared to the size and has an unstable shape.
以下図面を参照して本発明に係るイオン注入方法及びイオン注入装置の実施の形態について説明する。 Embodiments of an ion implantation method and an ion implantation apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に示すように、この実施の形態のイオン注入装置10は、イオンビームB1を発生するイオン源11と、このイオンビームB1を質量分離すると共に、リボン状イオンビームB3に変化させるビーム偏向機構12,13と、所望のイオン電流密度分布に調整するマルチポール(均一制御機構)14と、リボン状イオンビームB3の照射方向に対して垂直に近い任意の角度(以下、略垂直という)、例えば、80°〜100°で、かつ、水平方向に基板(半導体ではウエーハ、液晶ではガラス基板)20を走査(スキャン)する基板スキャン機構15とを備えて構成される。
As shown in FIG. 1, an ion implantation apparatus 10 of this embodiment includes an
このイオン源11は、ガス源(図示しない)から供給されてイオン化された不純物を加速電圧(例えば、10〜100kV)を印加した引き出し電極により、引き出し及び加速してイオンビームB1とするように構成される。
The
また、ビーム偏向機構12,13は、質量分離用マグネット部12と、この質量分離用マグネット部12で選択されたイオンビームB2を鉛直方向に拡がり、水平方向の幅が狭い縦長の平行ビームで形成されるリボン状イオンビームB3に変化させる収束マグネット部(コレクターマグネット部)13とから構成される。
In addition, the
質量分離用マグネット部12は、イオン源11からのイオンビームB1を略90°偏向して、分解スリットを通して所定の質量のイオンビームB2のみを通過させることにより、質量の軽いイオンや重いイオン等を除外して、所定の質量のイオンのみを選択して取り出すと共に、水平方向に薄く、鉛直面内で幅を有する偏平なイオンビームB2にするように構成される。この通過させる質量の範囲は分解スリットの開口幅によって予め設定する。
The
収束マグネット部13は、ビームの偏向と平行化を行う装置である。ここでは、イオンビームB2を略70°偏向して平行ビームにして、リボン状イオンビームB3にするように構成される。このリボン状イオンビームB3は、基板20に照射される部分におけるイオンビーム形状が照射方向と略垂直な第一方向(厚み)に薄く、この第一方向と照射方向の両方に略垂直な第二方向(幅)に長く、平行に照射される偏平イオンビームであり、横断面が長方形又は線分状で、各横断面が同一形状である。
The converging
そして、このリボン状イオンビームB3は、基板20に対して、略垂直に照射できるようにする。この基板20は、鉛直方向に対して傾斜角度αを持って保持されるので、イオンビームB3は、水平面に対して迎角αを持つように構成される。
The ribbon-like ion beam B3 can be applied to the
そして、本発明においては、ビーム偏向機構12,13を、質量分離を専門に行う質量分離用マグネット部12と、コレクターと呼ばれるビームの幅を広げてリボン状のビームにすると共に、このリボン状イオンビームB3をターゲット(基板)に導く収束マグネット部13の2つのマグネット部で構成し、イオン源11から発生したイオンビームB1を両方のマグネット部を12,13通過させることにより、イオンビームB1,B2,B3の軌道をS字形状に曲げて基板20に照射するように構成する。
In the present invention, the
このマグネットの機能を分け、二つのマグネット部12,13に質量分離とビームのワイド化の役割をそれぞれ分担させるダブルマグネット方式の構成により、高いイオン注入品質とビームのワイド化の両方を実現できる。また、イオンビームの軌道をS字形状に2度曲げているので、ビームラインB1,B2,B3の高さが抑制される。そのため、イオン注入装置10の高さを増やす必要がなくなり、イオン注入装置10の奥行きも短かくなるので、省スペースとなる。
By dividing the function of this magnet and having the two
そして、このダブルマグネット方式により、注入するイオン種の一層の高分解能化も可能となるため、大型基板への対応と並行して、低温ポリシリコンTFTパネルの一層の高性能化に対応できる高機能装置となる。 This double magnet system also enables higher resolution of ion species to be implanted, so that it can handle higher performance of low-temperature polysilicon TFT panels in parallel with support for large substrates. It becomes a device.
また、マルチポール(均一制御機構)14は、左右1組の小型電磁石を複数組(例えば、15組)並べて形成される。そして、収束マグネット部13で形成されたリボン状イオンビームB3を通過させると共に、各小型電磁石のコイルへの励磁電流を制御して、所定のイオン電流密度分布に調整して、イオン注入の均一化を図る。
The multipole (uniform control mechanism) 14 is formed by arranging a plurality of sets (for example, 15 sets) of small electromagnets on the left and right. Then, the ribbon-like ion beam B3 formed by the converging
そして、基板スキャン機構15は、リボン状イオンビームB3の照射方向に対して略垂直となるように基板20を後方に傾斜させて(チルトバック)して保持する基板保持機能を有して構成される。また、この実施の形態では、基板スキャン機構15は、更に、基板20を水平方向に走査する基板走査機能を有して構成され、プロセスチャンバー(エンドステーション)16内に配置される。
The
基板スキャン機構15では、支持体15bにより、基板20の周辺を把持すると共に、基板20の背面を支持する。この支持体15bは、平板、格子板、多孔板等で形成され、ヒンジ15cを介して支持ブラケット15dに支持され、この支持ブラケット15dは支持ベッド15eに固定されている。
In the
この支持体15bの一例を図4に示すが、この支持体15bは、枠体15baと背面部剤15bbとを有してなり、枠体15baの前面に、基板20の周辺を把持するための爪(把持部材)15bcが略等間隔に配置されている。この爪15bcで前面から枠体15baに当接される基板20(図4には図示していない)の縁から内側の2〜3mmを押さえて支持する。また、背面部材15bbは軽量化のために開口部を有する井桁構造で形成され、開口部の位置と大きさにより重量バランスが取られている。また、この井桁の交点には支持ピン15bdが植立され、この支持ピン15bdの先端部で基板20の背面を略点接触で支持するように構成される。
An example of the
この支持体15bは、平行に照射されるリボン状イオンビームB3の照射方向、即ち、リボン状イオンビームB3の縁部B3aに対して略垂直となるように鉛直方向からの傾斜角度αを持って後側に傾斜するように角度調整される。この傾斜角度αは5°〜30°、好ましくは、15°〜25°とする。
The
このように、基板20を5°以上の傾斜角αを有して支持体15bで背面を支えながら保持することにより、薄く不安定な基板20を安定支持でき、基板スキャン時の基板20の膨らみやばたつき等を回避することができる。
Thus, by holding the
また、基板20を保持する傾斜角度αを30°以内に小さく保つことにより、基板20上に埃が付着するのを防止するために、基板20上に埃が発生するようなメカニズムや発塵しそうな物を配置しないスペースを取るが、このスペースを小さくすることができ、イオン注入装置内の無駄なスペースを小さくすることができる。
Further, by keeping the inclination angle α holding the
そして、支持ベッド15eはレール15fに載置され、駆動モータ15gにより水平方向に往復移動するように構成される。このレール15fは、水平方向で、かつ、リボン状イオンビームB3の照射方向に対して略垂直な方向に設けられる。また、支持ベッド15eがレール15f上を移動することにより、基板20の全面をリボン状イオンビームB3で照射できるように設けられる。そして、駆動モータ15gは、イオン注入の均一化を図るため、精密に制御される。
The support bed 15e is placed on the rail 15f and is configured to reciprocate in the horizontal direction by the
なお、このレール15fは、水平方向で、かつ、リボン状イオンビームB3の照射方向に対して基板20の被照射部分が略垂直になれば、必ずしも直線状に限定されず、円弧等の曲線状に形成してもよい。例えば、レール15fを、リボン状イオンビームB3の照射方向上に中心を有する円弧状に形成して、基板20を回転させてもよい。但し、直線状に基板を移動した方が、曲線状に基板を移動させるよりも、基板の変形が少なくなる。
Note that the rail 15f is not necessarily limited to a straight line as long as the irradiated portion of the
更に、基板スキャン機構15で保持した基板30の直近の前方部分(?)にリボン状イオンビームB3の均一性等を調べるプロファイラ(図示しない)を配置し、リボン状イオンビームB3のイオン電流密度分布を計測して、この計測結果をフィードバックしながら、マルチポール14と基板スキャン機構15を制御し、イオン注入の均一化を図る。
Further, a profiler (not shown) for checking the uniformity of the ribbon-like ion beam B3 is disposed in the immediate front portion (?) Of the substrate 30 held by the
なお、このイオンビームB1,B2,B3の通る道筋はケース17で覆い高排気量の真空ポンプ(図示しない)で排気して高真空に保つ。
The path along which the ion beams B1, B2, and B3 pass is covered with a
そして、この構成のイオン注入装置10において、イオン注入は次のように行われる。 And in the ion implantation apparatus 10 of this structure, ion implantation is performed as follows.
基板20を基板スキャン機構15に保持させて、基板20をプロセスチャンバー16内に収納する。そして、このプロセスチャンバー16内を真空ポンプで排気し、プロセスチャンバー16の内部とイオンビームB1,B2,B3の通る道筋を囲むケース17の内部を真空に保持する。
The
適正な真空度に達した状態で、イオン源11の引き出し電極に高電圧を印加しながら不純物イオンを発生させ、イオンビームB1を引き出す。この引き出したイオンビームB1を質量分離用マグネット部12で略90°屈曲して、鉛直方向に拡がるイオンビームB2にすると共に、分解スリットを通して所定の質量範囲のイオンビームB2のみを通過させることにより、質量の軽いイオンや重いイオン等を除外して、所定の質量のイオンのみとする。
In a state where an appropriate degree of vacuum is reached, impurity ions are generated while applying a high voltage to the extraction electrode of the
このイオンビームB2を収束マグネット部13で略50°〜70°屈曲すると共に平行なビームであるリボン状イオンビームB3にする。このリボン状イオンビームB3をマルチポール14において所定のイオン電流密度分布に調整してから基板20に照射する。
The ion beam B2 is bent by about 50 ° to 70 ° by the focusing
一方、基板20を保持した基板スキャン機構15を、照射されるリボン状イオンビームB3に対して水平方向に往復移動させて基板20を走査(スキャン)する。
On the other hand, the
この基板20の走査は、プロファイラによるイオンビームB3のイオン電流密度分布の検出値と基板20の背面側で常にイオンビームB3を受けるプロセスチャンバー16の内面に設置されたドーズモニター(図示しない)によるイオンビームB3の電流値を基に、マルチポール14のビームの均一化制御とと共に、適正なイオン注入量になるように制御される。
The scanning of the
上記のイオン注入方法及びイオン注入装置によれば、基板20を上下方向(鉛直方向)に移動せず、水平方向に移動するので、イオン注入装置10の高さを低くすることができる。
According to the above ion implantation method and ion implantation apparatus, since the
また、イオンビームの軌道をS字形状に2度曲げることにより、ビームラインの高さを抑制でき、これにより、イオン注入装置10の高さを増やす必要がなくなると共に、イオンビームの水平距離が短縮されるので、イオン注入装置10の奥行きも短かくでき、省スペース装置にすることができる。 Also, by bending the ion beam trajectory twice into an S-shape, the height of the beam line can be suppressed, which eliminates the need to increase the height of the ion implanter 10 and shortens the horizontal distance of the ion beam. Therefore, the depth of the ion implantation apparatus 10 can be shortened, and a space saving apparatus can be obtained.
そして、マグネットの機能を分けて、二つのマグネット部に質量分離とビームのワイド化の役割をそれぞれ分担させるダブルマグネット方式の構成により、注入するイオン種の一層の高分解能化を可能とすることができ、高いイオン注入品質とビームのワイド化の両方を実現できる。そのため、大型基板への対応と並行して、高いイオン注入品質が必要とされる低温ポリシリコンTFTパネルの一層の高性能化にも対応できるようになる。 And, by separating the functions of the magnet, the double magnet system configuration in which the two magnet sections share the roles of mass separation and beam widening, respectively, it is possible to further increase the resolution of ion species to be implanted. It is possible to achieve both high ion implantation quality and wide beam. Therefore, in parallel with the response to a large substrate, it is possible to cope with further enhancement of performance of a low-temperature polysilicon TFT panel that requires high ion implantation quality.
10 イオン注入装置
11 イオン源
12 質量分離用マグネット部(ビーム偏向機構)
13 収束マグネット部(ビーム偏向機構)
14 マルチポール
15 基板スキャン機構
15b 支持体
20 基板
B1 イオンビーム
B2 イオンビーム
B3 リボン状イオンビーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
13 Convergence magnet (beam deflection mechanism)
14
Claims (8)
A substrate manufacturing system comprising the ion implantation apparatus according to claim 5.
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