JP2007189137A - イオンドーピング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきを抑制する。
【解決手段】処理室２０と、処理室２０内に設けられ、イオンを生成するためのイオン源１０と、処理室２０内に互いに対向して配置され、イオン源１０で生成されたイオンを加速する加速電圧を印加してイオンビームを生成するための一対の加速電極１５ｂ及び１５ｃと、処理室２０内に設けられ、ポリシリコン膜Ｓが形成された被処理基板２２ａを保持すると共に、その保持された被処理基板２２ａに対し一対の加速電極１５ｂ及び１５ｃで生成されたイオンビーム２４を照射させるための基板保持部２１とを備えたイオンドーピング装置３０であって、各加速電極１５ｂ及び１５ｃは、互いに平行に延び個別に制御可能な分割電極部Ａ、Ｂ及びＣに分割され、基板保持部２１は、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向と直交する方向に移動可能に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオンドーピング装置に関し、特に、低温ポリシリコンＴＦＴを備えた液晶パネルなどの製造に用いられるイオンドーピング装置に関するものである。

ポリシリコンは、アモルファスシリコンよりも高い電子移動度を有する半導体膜であるので、近年、ポリシリコンを低温で形成させた低温ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor）が広く用いられている。

上記低温ポリシリコンＴＦＴは、イオンドーピング装置を用いて、低温で形成させたポリシリコン膜に不純物としてリンイオンやボロンイオンなどを注入することにより、例えば、チャネル領域、ソース領域、ドレイン領域及びＬＤＤ（Lightly Doped Drain）領域を形成するなどして作製される。

例えば、特許文献１には、真空容器でイオン源から線状イオンビームを束ねたイオンシャワーを基板に照射するイオンシャワードーピング装置において、真空容器内に、基板を保持すると共にイオンシャワーの照射方向に対して直交する平面上を揺動させる保持揺動手段を設けたものが開示されている。そして、これによれば、基板に照射されるイオンの注入分布を均一にできる、と記載されている。
特開平８−２２７６８５号公報

ところで、ポリシリコン膜に不純物を注入する際には、ポリシリコン膜の上層に設けられたゲート絶縁膜を介して行うことが多いので、そのゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因してポリシリコン膜に不純物が均一に注入されないことがある。

例えば、トップゲート型のＴＦＴでは、上記ポリシリコン膜及びゲート絶縁膜の積層膜の上層にゲート電極が形成されるので、ゲート電極を構成する金属膜をレジストを介してエッチングすると、その形成されたゲート電極の周囲においてゲート絶縁膜の上層部が部分的にエッチングされてしまう。そのため、ゲート電極を形成した後のゲート絶縁膜の膜厚は、例えば、レジストの形状に沿ってばらつくおそれがある。

また、近年の液晶パネルの大型化によって、液晶パネルを構成する基板が益々大きくなっているので、基板内におけるゲート絶縁膜の膜厚のばらつきが、上記のようなエッチングする際のばらつき、及びＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)法などでゲート絶縁膜を成膜する際の成膜厚さのばらつきなどで大きくなるおそれがある。

さらに、従来のイオンドーピング装置では、基板においてイオンが注入される深さが一定であるので、上記のように、基板面内において、ゲート絶縁膜の膜厚がばらつくことによって、ゲート絶縁膜の表面からポリシリコン膜の表面までの距離に差が生じると、ポリシリコン膜に注入されるイオンの量が基板面内においてばらついてしまうおそれがある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきを抑制することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、イオンを加速する加速電圧を印加するための各加速電極が個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されているようにしたものである。

具体的に本発明に係るイオンドーピング装置は、処理室と、上記処理室の内部に設けられ、イオンを生成するためのイオン源と、上記処理室の内部に互いに対向して配置され、上記イオン源で生成されたイオンを加速する加速電圧を印加してイオンビームを生成するための一対の加速電極と、上記処理室の内部に設けられ、半導体膜が形成された被処理基板を保持すると共に、該保持された被処理基板に対し上記一対の加速電極で生成されたイオンビームを照射させるための基板保持部とを備えたイオンドーピング装置であって、上記各加速電極は、個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されていることを特徴とする。

上記構成によれば、イオン源で生成されたイオンを加速してイオンビームを生成するための一対の加速電極のそれぞれが個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されているので、各分割電極部毎に加速電圧の異なるイオンビームを基板保持部に保持された被処理基板の半導体膜に対し照射することが可能になる。そのため、基板面内において、一定の大きさの加速電圧ではなく、異なった大きさの加速電圧、すなわち、大きさに分布のある加速電圧を有するイオンビームが半導体膜に対し照射される。ここで、被処理基板においてイオンが注入される深さは、一般的にイオンビームの加速電圧の大きさに比例するので、例えば、半導体膜の上層に設けられたゲート絶縁膜の膜厚にばらつきがあったとしても、大きさに分布のある加速電圧を有するイオンビームが被処理基板に照射されることにより、被処理基板において所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることが可能になり、基板面内におけるイオンの注入ばらつきが抑制される。したがって、ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきが抑制される。

上記各分割電極部は、互いに平行に延びるように配列され、上記基板保持部は、上記各分割電極部の延びる方向と交差する方向に移動可能に設けられていてもよい。

上記の構成によれば、一対の加速電極を構成する各分割電極部が互いに平行に延びているので、一対の加速電極によって生成されるイオンビームを、各分割電極部毎に加速電圧が異なると共に互いに平行に延びる複数のイオンビームにすることが可能になる。そして、基板保持部は、各分割電極部の延びる方向と交差する方向に移動可能に設けられているので、複数のイオンビームが基板保持部に保持された被処理基板に対し各イオンビームの延びる方向と交差する方向に走査される。そのため、基板保持部に保持された被処理基板上の半導体膜には、各分割電極部毎に加速電圧の異なるイオンビームが順次照射されるので、各イオンビームの加速電圧による注入深さと注入されるイオン個数との関係（プロファイル）が合成されたブロードなプロファイルを有するイオンビームが照射されることになる。ここで、被処理基板においてイオンが注入される深さは、一般的にイオンビームの加速電圧の大きさに比例するので、例えば、被処理基板上の半導体膜の上層に設けられたゲート絶縁膜の膜厚がばらついたとしても、ブロードなプロファイルを有するイオンビームが照射されることにより、被処理基板において所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることが可能になって、基板面内におけるイオンの注入ばらつきが抑制される。

上記各分割電極部は、互いに平行に延びるように配列され、上記基板保持部は、上記各分割電極部の延びる方向に沿って移動可能に設けられていてもよい。

上記構成によれば、一対の加速電極を構成する各分割電極部が互いに平行に延びているので、一対の加速電極によって生成されるイオンビームが、各分割電極部毎に加速電圧が別々に設定されると共に互いに平行に延びる複数のイオンビームになる。そして、基板保持部は、各分割電極部の延びる方向に沿って移動可能に設けられているので、複数のイオンビームが基板保持部に保持された被処理基板に対し各イオンビームの延びる方向に沿って走査される。そのため、基板保持部に保持された被処理基板上の半導体膜には、各分割電極部毎に加速電圧が別々に設定されたイオンビームが並列に照射される。ここで、被処理基板においてイオンが注入される深さは、一般的にイオンビームの加速電圧の大きさに比例するので、例えば、被処理基板上の半導体膜の上層に設けられたゲート絶縁膜の膜厚が、各分割電極部の配置に対応して、各分割電極部の延びる方向に沿ってばらつきが小さく、各分割電極部の延びる方向と交差する方向に沿ってばらつきが大きい場合には、各分割電極部毎に生成されたイオンビームが並列に照射されることにより、被処理基板において所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることが可能になって、基板面内におけるイオンの注入ばらつきが抑制される。

上記一対の加速電極の上記イオン源側には、該各加速電極に対向して配置され、上記イオン源で生成されたイオンを引き出すための引出電極が設けられ、上記引出電極は、個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されていてもよい。

上記構成によれば、複数の分割電極部に分割された引出電極が一対の加速電極のイオン源側に設けられているので、イオン源で生成したイオンを直線性よく引き出すことが可能になると共に、ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきが抑制される。

上記一対の加速電極の上記基板保持部側には、該各加速電極に対向して配置され、上記基板保持部に保持された被処理基板からの電子の流入を抑制するための抑制電極が設けられ、上記抑制電極は、個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されていてもよい。

上記構成によれば、複数の分割電極部に分割された抑制電極が一対の加速電極の基板保持部側に設けられているので、被処理基板からのイオン源に向かう電子の流入が抑制されると共に、ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきが抑制される。

本発明によれば、イオンを加速する加速電圧を印加するための各加速電極が個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されているので、各分割電極部毎に加速電圧の異なるイオンビームを照射することができ、ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

《発明の実施形態１》
図１〜図５は、本発明に係るイオンドーピング装置の実施形態１を示している。ここで、図１は、本実施形態に係るイオンドーピング装置３０を側方からみた模式図である。そして、図２は、イオンドーピング装置３０を上方からみた部分模式図である。

イオンドーピング装置３０は、図１に示すように、処理室２０と、処理室２０の内部上側に設けられイオンを生成するためのイオン源１０と、処理室２０の内部にイオン源１０の下側に設けられイオンビーム２４（２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃ）を生成するための加速部１５と、処理室２０の内部に加速部１５の下側に設けられ被処理基板２２ａを保持するための基板保持部２１と、処理室２０の内部に基板保持部２１の下側に設けられイオンビーム２４による電流を測定するための計測部２３と、処理室２０の外部下側に設けられ処理室２０内の気体を排気する排気部２５とを備えている。

基板保持部２１及び計測部２３が配置する処理室２０の下側部分は、基板保持部２１が図１中の左右方向に平行移動できるように、イオン源１０及び加速部１５が配置する処理室２０の上側部分よりも大きく形成されている。

イオン源１０は、図１に示すように、プラズマ室９と、プラズマ室９の上側に設けられプラズマ室９内にガスを導入するための２つのガス導入口２と、プラズマ室９の天井部に設けられ電子を放出させるための３つのフィラメント１と、プラズマ室９の外部に４段で環状に設けられプラズマ密度を増加させると共にプラズマの均一性を向上させるための環状磁石５と、プラズマ室９の内側壁に設けられた一対のアーク電極４とを備えている。なお、上記ガス導入口２、フィラメント１、環状磁石５及びアーク電極４などの個数及び位置は、一例であり、必要とされる各イオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃの形状及び大きさに応じて、適宜変更される。

各フィラメント１には、フィラメント電源３がそれぞれ接続されている。

各フィラメント１とアーク電極４との間には、アーク電源６及び電流計７が設けられている。

加速部１５では、図１に示すように、上側から順に、引出電極１５ａ、第１加速電極１５ｂ、第２加速電極１５ｃ及び抑制電極１５ｄが、互いに対向して配置するように設けられている。

引出電極１５ａ、第１加速電極１５ｂ、第２加速電極１５ｃ及び抑制電極１５ｄは、第１分割電極部Ａ、第２分割電極部Ｂ及び第３分割電極部Ｃにそれぞれ分割されている。そして、各第１分割電極部Ａ、第２分割電極部Ｂ及び第３分割電極部Ｃは、絶縁板１７によって絶縁されていると共に、それぞれ異なる大きさの電圧が印加されるように、個別に制御可能になっている。

また、引出電極１５ａ、第１加速電極１５ｂ、第２加速電極１５ｃ及び抑制電極１５ｄには、図２に示すように、イオン源１０で生成させたイオンを引き出すための多数の貫通孔１９がそれぞれ設けられている。なお、図２では、加速部１５の一番上側に配置する引出電極１５ａにおける第１分割電極部１５ａＡ、第２分割電極部１５ａＢ及び第３分割電極部１５ａＣのみを図示しているが、第１加速電極１５ｂ、第２加速電極１５ｃ及び抑制電極１５ｄも図示された引出電極１５ａと同様な構成になっている。

基板保持部２１は、図２に示すように、被処理基板２２ａを保持した状態で、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向と交差する方向、具体的には各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向と直交する方向に移動できるように構成されている。

計測部２３は、ファラデーカップなどにより構成され、イオンビーム２４の電流あるいは電流密度を検知するようになっている。

排気部２５は、真空ポンプなどにより構成され、処理室２０の内部の圧力を適切に維持できるようになっている。

そして、イオンドーピング装置３０は、マイコンなどの制御部を備え、その制御部によって、フィラメント電源３の出力電圧やフィラメント１を流れる電流を制御し、また、電流計７で検知した電流値に基づいてアーク電源６の出力電圧を制御し、さらに、計測部２５で検知した電流値に基づいて加速電源１８の出力電圧を制御するように構成されている。

次に、上記構成のイオンドーピング装置３０の動作について説明する。

イオン源１０では、フィラメント電源３を用いてフィラメント１に所定の電圧を印加することにより、各フィラメント１に電流が流れる。そして、アーク電源６を用いて各フィラメント１とアーク電極４との間に所定の電圧を印加することにより、フィラメント１によって加熱された電子がフィラメント１からプラズマ室９内へ放出されると共に、アーク電極４に到達してアーク放電が生じる。このとき、ガス導入口２からイオンドーピングすべき元素を含む気体がプラズマ室９内に導入されることにより、フィラメント１から放出された電子が上記イオンドーピングすべき元素を含む気体に衝突して、気体分子が分解すると共にドーピングすべき元素を含むイオン（プラズマ）が生成することになる。

加速部１５では、まず、引出電極１５ａと第１加速電極１５ｂとの間に、例えば、１ｋＶ〜２ｋＶの電圧を印加することにより、イオン源１０で生成されたイオンをイオン源１２から引き出すと共に、その引き出されたイオンを方向づけてイオンの直線性を向上させる。次いで、第１加速電極１５ｂと第２加速電極１５ｃとの間に、例えば、１０ｋＶ〜１００ｋＶの電圧を印加することにより、引出電極１５ａと第１加速電極１５ｂとの間で直線性が向上されたイオンを加速させる。さらに、第２加速電極１５ｃと抑制電極１５ｄとの間に、接地電極に対して負電圧の電圧で、例えば、１ｋＶ程度の電圧を印加することにより、被処理基板２２ａからの電子がイオン源１０に戻ることを抑制しながら、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に加速電圧（Ｅ_A、Ｅ_B及びＥ_C）がそれぞれ設定されたイオンビーム２４（２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃ）が生成される。

基板保持部２１では、被処理基板２２ａが各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向と直交する方向に平行移動されることにより、被処理基板２２ａに対し、加速部１５の分割電極部Ａで生成されたイオンビーム２４Ａ、加速部１５の分割電極部Ｂで生成されたイオンビーム２４Ｂ、及び加速部１５の分割電極部Ｃで生成されたイオンビーム２４Ｃが順次走査される。

次に、上記構成のイオンドーピング装置３０を用いたイオンドーピング方法について説明する。

まず、イオンドーピングの対象である被処理基板２２ａは、図３に示すように、ガラス基板Ｇと、そのガラス基板Ｇの表面に形成されたポリシリコン膜Ｓと、そのポリシリコン膜Ｓの表面に形成されたゲート絶縁膜ＧＩとを備えている。なお、図３は、被処理基板２２ａの断面模式図であり、図４は、被処理基板２２ａを上方からみた上面模式図である。

ポリシリコン膜Ｓの膜厚は、例えば、４５ｎｍであり、ゲート絶縁膜ＧＩの膜厚は、例えば、６０ｎｍである。

ここで、本実施形態の被処理基板２２ａにおけるゲート絶縁膜ＧＩでは、図４に示すように、平均膜厚が７０ｎｍ程度である領域ＧＩａと、平均膜厚が６０ｎｍ程度である領域ＧＩｂと、平均膜厚が５０ｎｍ程度である領域ＧＩｃとがランダムに配置されている。

また、イオンドーピングすべき元素を含む気体としては、例えば、Ｎ型ドーパントとなるリンを不純物イオンとして注入する気体としてホスフィン（ＰＨ₃）、及びＰ型ドーパントとなるボロンを不純物イオンとして注入する気体としてジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）が用いられる。

以下に、図３及び図４に示すような被処理基板２２ａに対し、リンイオンをドーピングする方法について説明する。

まず、基板保持部２１に被処理基板２２ａをセットする。

続いて、イオン源１０を動作させてイオンを生成させると共に、例えば、下記の表１における例１に示すように、第１加速電極１５ｂの第１分割電極部Ａと第２加速電極１５ｃの第１分割電極部Ａとの間に３０ｋＶの電圧を、第１加速電極１５ｂの第２分割電極部Ｂと第２加速電極１５ｃの第２分割電極部Ｂとの間に４０ｋＶの電圧を、第１加速電極１５ｂの第３分割電極部Ｃと第２加速電極１５ｃの第３分割電極部Ｃとの間に５０ｋＶの電圧をそれぞれ印加することにより、加速部１５を動作させてイオンビーム２４（２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃ）を生成させる。

なお、表１において、例１及び例２は、リンイオンをドーピングする際の条件であり、、例３及び例４は、ボロンイオンをドーピングする際の条件である。また、例１及び例３は、高濃度で各イオンをドーピングする際の条件であり、例２及び例４は、低濃度で各イオンをドーピングする際の条件である。

さらに、イオン源１０及び加速部１５によって、イオンビーム２４を照射させながら、基板保持部２１を図１及び図２の左側から右側に移動させて、基板保持部２１上の被処理基板２２ａにイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃを順次照射させる。

このとき、被処理基板２２ａ上のポリシリコン膜Ｓには、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に加速電圧の異なるイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが順次照射されるので、図５に示すように、各イオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃの加速電圧による注入深さと注入されるイオン個数との関係（プロファイルＰ_A、プロファイルＰ_B及びプロファイルＰ_C）が合成されたブロードなプロファイルＰ_Tを有するイオンビーム２４が照射されることになる。そのため、被処理基板２２ａにおいて所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることができ、基板面内におけるイオンの注入ばらつきが抑制することができる。これに対して、イオンビームを生成するための各加速電極が分割されていない従来のイオンドーピング装置では、各加速電極において１つの加速電圧しか設定できないので、ゲート絶縁膜の膜厚にばらつきがある被処理基板に対し所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることが困難である。

以上説明したように、本実施形態のイオンドーピング装置３０によれば、一対の加速電極１５ｂ及び１５ｃを構成する各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣが互いに平行に延びているので、一対の加速電極１５ｂ及び１５ｃによって生成されるイオンビーム２４を、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に加速電圧が異なると共に互いに平行に延びる複数のイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃにすることができる。そして、基板保持部２１は、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向と直交する方向に移動可能に設けられているので、複数のイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが基板保持部２１に保持された被処理基板２２ａに対し各イオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃの延びる方向と直交する方向に走査されることになる。そのため、基板保持部２１に保持された被処理基板２２ａ上のポリシリコン膜Ｓには、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に加速電圧の異なるイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが順次照射されるので、各イオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃの加速電圧による注入深さと注入されるイオン個数との関係（図５のプロファイルＰ_A、プロファイルＰ_B及びプロファイルＰ_C）が合成されたブロードなプロファイルＰ_Tを有するイオンビーム２４が照射されることになる。ここで、被処理基板においてイオンが注入される深さは、一般的にイオンビームの加速電圧の大きさに比例するので、例えば、図３及び図４に示すように、被処理基板２２ａ上のポリシリコン膜Ｓの上層に設けられたゲート絶縁膜ＧＩの膜厚がばらついたとしても、ブロードなプロファイルＰ_Tを有するイオンビーム２４が照射されることにより、被処理基板２２ａにおいて所定の深さに注入されるリンイオンの個数を揃えることができる。したがって、ゲート絶縁膜ＧＩの膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきを抑制することができる。

また、本実施形態では、引出電極１５ａ、第１加速電極１５ｂ、第２加速電極１５ｃ及び抑制電極１５ｄがそれぞれ３つに分割されたものを例示しているが、本発明における引出電極、第１加速電極、第２加速電極及び抑制電極は、これに限らず、個別に制御可能に複数に分割されていればよい。

さらに、本実施形態では、加速部１５が、引出電極１５ａ、第１加速電極１５ｂ、第２加速電極１５ｃ及び抑制電極１５ｄの４つの電極により構成されたものを例示しているが、本発明における加速部は、これに限らず、第１加速電極及び第２加速電極の２つの電極のみにより構成されていてもよい。

《発明の実施形態２》
図６〜図８は、本発明に係るイオンドーピング装置の実施形態２を示している。ここで、図６は、上記実施形態１で説明した図２に対応する模式図であり、本実施形態のイオンドーピング装置を上方からみた部分模式図である。なお、以下の各実施形態では図１及び図２と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

このイオンドーピング装置では、図６に示すように、基板保持部２１が被処理基板２２ｂを保持した状態で、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向に沿って、具体的には各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向と平行に移動できるように構成されている。なお、その他の構成及び動作については、実施形態１で説明したイオンドーピング装置３０と同様である。

次に、上記構成のイオンドーピング装置を用いたイオンドーピング方法について説明する。

まず、イオンドーピングの対象である被処理基板２２ｂは、図７に示すように、ガラス基板Ｇと、そのガラス基板Ｇの表面に形成されたポリシリコン膜Ｓと、そのポリシリコン膜Ｓの表面に形成されたゲート絶縁膜ＧＩとを備えている。なお、図７は、被処理基板２２ｂの断面模式図であり、図８は、被処理基板２２ｂを上方からみた平面模式図である。

ポリシリコン膜Ｓの膜厚は、例えば４５ｎｍであり、ゲート絶縁膜ＧＩの膜厚は、例えば、６０ｎｍである。

ここで、本実施形態の被処理基板２２ｂにおけるゲート絶縁膜ＧＩでは、図７及び図８に示すように、平均膜厚が７０ｎｍ程度である領域ＧＩａと、平均膜厚が６０ｎｍ程度である領域ＧＩｂと、平均膜厚が５０ｎｍ程度である領域ＧＩｃとが各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向に沿って互いに平行に配置されている。

以下に、図７及び図８に示すような被処理基板２２ｂに対し、リンイオンをドーピングする方法について説明する。

まず、基板保持部２１に被処理基板２２ｂをセットする。

続いて、イオン源１０を動作させてイオンを生成させると共に、例えば、第１加速電極１５ｂの第１分割電極部Ａと第２加速電極１５ｃの第１分割電極部Ａとの間に５０ｋＶの電圧を、第１加速電極１５ｂの第２分割電極部Ｂと第２加速電極１５ｃの第２分割電極部Ｂとの間に３０ｋＶの電圧を、第１加速電極１５ｂの第３分割電極部Ｃと第２加速電極１５ｃの第３分割電極部Ｃとの間に４０ｋＶの電圧をそれぞれ印加することにより、加速部１５を動作させてイオンビーム２４（２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃ）を生成させる。

さらに、イオン源１０及び加速部１５によって、イオンビーム２４を照射させながら、基板保持部２１を図６の上側から下側に移動させて、基板保持部２１上の被処理基板２２ａにイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃを並列に照射させる。これによれば、図７及び図８に示すように、被処理基板２２ｂ上のポリシリコン膜Ｓの上層に設けられたゲート絶縁膜ＧＩの膜厚が、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの配置に対応するようにばらついた場合であっても、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に生成されたイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが並列に照射されることにより、被処理基板２２ｂにおいて所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることができ、基板面内におけるイオンの注入ばらつきが抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態のイオンドーピング装置によれば、一対の加速電極１５ｂ及び１５ｃを構成する各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣが互いに平行に延びているので、一対の加速電極１５ｂ及び１５ｃによって生成されるイオンビーム２４が、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に加速電圧が別々に設定されると共に互いに平行に延びる複数のイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃになる。そして、基板保持部２１は、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向に沿って移動可能に設けられているので、複数のイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが基板保持部２１に保持された被処理基板２２ｂに対し各イオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃの延びる方向に沿って走査される。そのため、基板保持部２１に保持された被処理基板２２ｂ上のポリシリコン膜Ｓには、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に加速電圧が別々に設定されたイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが並列に照射される。ここで、被処理基板においてイオンが注入される深さは、一般的にイオンビームの加速電圧の大きさに比例するので、例えば、被処理基板２２ｂ上のポリシリコン膜Ｓの上層に設けられたゲート絶縁膜ＧＩの膜厚が、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの配置に対応して、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向に沿ってばらつきが小さく、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣの延びる方向と直交する方向に沿ってばらつきが大きい場合には、各分割電極部Ａ、Ｂ及びＣ毎に生成されたイオンビーム２４Ａ、２４Ｂ及び２４Ｃが並列に照射されることにより、被処理基板２２ｂにおいて所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることができ、基板面内におけるイオンの注入ばらつきを抑制することができる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、イオンビーム２４を照射する際に、基板保持部２１が処理室２０内において移動可能に設けられたイオンドーピング装置を例示したが、本発明のイオンドーピング装置は、イオンビーム照射時に基板保持部２１が処理室２０内において移動しなくてもよい。

本実施形態のイオンドーピング装置によれば、イオン源で生成されたイオンを加速してイオンビームを生成するための一対の加速電極のそれぞれが個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されているので、各分割電極部毎に加速電圧の異なるイオンビームを基板保持部に保持された被処理基板のポリシリコン膜に対し照射することができる。そのため、基板面内において、一定の大きさの加速電圧ではなく、異なった大きさの加速電圧、すなわち、大きさに分布のある加速電圧を有するイオンビームがポリシリコン膜に対し照射される。ここで、被処理基板においてイオンが注入される深さは、一般的にイオンビームの加速電圧の大きさに比例するので、ポリシリコン膜の上層に設けられたゲート絶縁膜の膜厚にばらつきがあったとしても、大きさに分布のある加速電圧を有するイオンビームが被処理基板に照射されることにより、被処理基板において所定の深さに注入されるイオンの個数を揃えることができ、基板面内におけるイオンの注入ばらつきを抑制することができる。したがって、ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきを抑制することができる。

以上説明したように、本発明は、ゲート絶縁膜の膜厚のばらつきに起因するイオンの注入ばらつきを抑制することができるので、アクティブマトリクス駆動の液晶パネルの製造に用いられるイオンドーピング装置について有用である。

実施形態１に係るイオンドーピング装置３０の模式図である。 実施形態１に係るイオンドーピング装置３０の部分模式図である。 実施形態１に係るイオンドーピング装置３０で処理される被処理基板２２ａの断面模式図である。 実施形態１に係るイオンドーピング装置３０で処理される被処理基板２２ａの上面模式図である。 実施形態１に係るイオンドーピング装置３０におけるイオンビーム２４のプロファイルＰＴを示す模式図である。 実施形態２に係るイオンドーピング装置３０の部分模式図である。 実施形態２に係るイオンドーピング装置３０で処理される被処理基板２２ｂの断面模式図である。 実施形態２に係るイオンドーピング装置３０で処理される被処理基板２２ｂの上面模式図である。 従来のイオンドーピング装置におけるイオンビームのプロファイルＰを示す模式図である。

符号の説明

Ａ 第１分割電極部
Ｂ 第２分割電極部
Ｃ 第３分割電極部
１０ イオン源
１５ａ 引出電極
１５ｂ 第１加速電極
１５ｃ 第２加速電極
１５ｄ 抑制電極
２１ 基板保持部
２２ａ，２２ｂ 被処理基板
２４，２２Ａ，２２Ｂ，２４Ｃ イオンビーム
３０ イオンドーピング装置

Claims (5)

1. 処理室と、
   上記処理室の内部に設けられ、イオンを生成するためのイオン源と、
   上記処理室の内部に互いに対向して配置され、上記イオン源で生成されたイオンを加速する加速電圧を印加してイオンビームを生成するための一対の加速電極と、
   上記処理室の内部に設けられ、半導体膜が形成された被処理基板を保持すると共に、該保持された被処理基板に対し上記一対の加速電極で生成されたイオンビームを照射させるための基板保持部とを備えたイオンドーピング装置であって、
   上記各加速電極は、個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されていることを特徴とするイオンドーピング装置。
2. 請求項１に記載されたイオンドーピング装置において、
   上記各分割電極部は、互いに平行に延びるように配列され、
   上記基板保持部は、上記各分割電極部の延びる方向と交差する方向に移動可能に設けられていることを特徴とするイオンドーピング装置。
3. 請求項１に記載されたイオンドーピング装置において、
   上記各分割電極部は、互いに平行に延びるように配列され、
   上記基板保持部は、上記各分割電極部の延びる方向に沿って移動可能に設けられていることを特徴とするイオンドーピング装置。
4. 請求項１に記載されたイオンドーピング装置において、
   上記一対の加速電極の上記イオン源側には、該各加速電極に対向して配置され、上記イオン源で生成されたイオンを引き出すための引出電極が設けられ、
   上記引出電極は、個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されていることを特徴とするイオンドーピング装置。
5. 請求項１に記載されたイオンドーピング装置において、
   上記一対の加速電極の上記基板保持部側には、該各加速電極に対向して配置され、上記基板保持部に保持された被処理基板からの電子の流入を抑制するための抑制電極が設けられ、
   上記抑制電極は、個別に制御可能な複数の分割電極部に分割されていることを特徴とするイオンドーピング装置。
   

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