JP2014183099A - イオン注入装置及び成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能なイオン注入装置を提供する。
【解決手段】イオン注入装置１は、一列にこの順に並んで配置された真空チャンバ１２〜１８と、真空チャンバ１２〜１８内に配置されると共に真空チャンバ１２〜１８が並ぶ方向に沿って基板を含む被搬送物を搬送する搬送部２２と、真空チャンバ１６に設けられると共に基板に向けてイオンビームを照射するイオン源２０と、真空チャンバ１２に設けられた積み降ろし部２４と、真空チャンバ１８に設けられた積み上げ部３６とを備える。積み降ろし部２４は、複数のトレイ２０１〜２０３が積み上げられた積み上げ体Ｓ１のうちから一のトレイを積み降ろして当該一のトレイを搬送部２２によって真空チャンバ１６側に搬送させる。積み上げ部２６は、真空チャンバ１６側から搬送された一のトレイを複数積み上げて新たな積み上げ体Ｓ２を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、イオン注入装置及び成膜装置に関する。

特許文献１は、基板（例えば、半導体基板やガラス基板）にイオンを注入するイオン注入装置を開示している。基板へのイオンの注入は、基板の導電性を変化させたり、基板の結晶構造を変化させたりするなどの目的で実施される。

イオン注入装置としては、イオンビームを形成するイオン源と、一列に並んで配置されたロードロックチャンバ、真空チャンバ及びアンロードロックチャンバとを備えるインライン式のイオン注入装置が知られている。イオン源は、真空チャンバに配置されている。基板は、入口側（上流側）のロードロックチャンバから出口側（下流側）のアンロードロックチャンバに向けて、これらのチャンバの並ぶ方向に沿って直線状に搬送される。基板は、その搬送過程において真空チャンバ内を通過する際に、イオン源からイオンビームの照射を受ける。なお、基板の搬送方法としては、基板を直接搬送する方法や、基板が載置されたトレイを搬送する方法がある。

特開２０１３−００４６１０号公報

上述のイオン処理装置は一般に、１つの基板又は１つのトレイをロードロックチャンバに搬入して真空引きする工程と、真空チャンバ内において当該基板又はトレイを搬送しつつイオン源によるイオン注入処理を行う工程と、真空引きされたアンロードロックチャンバに基板又はトレイを搬送する工程と、アンロードロックチャンバにて雰囲気を大気圧に戻した後に、アンロードロックチャンバから当該基板又はトレイを搬出する工程とを有する。通常、１つの基板又は１つのトレイを搬送しつつイオン注入処理を行う時間よりも、ロードロックチャンバ及びアンロードロックチャンバにおける真空引きの時間の方が長い。そのため、ロードロックチャンバ及びアンロードロックチャンバにおける真空引きの時間が、基板の単位時間あたりの処理数（スループット）を決める律速となっていた。

そのため、本発明の目的は、スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能なイオン処理装置及び成膜装置を提供することにある。

本発明の一側面に係るイオン注入装置は、順に並んで配置された第１〜第３の真空チャンバと、基板を含む被搬送物を第１〜第３の真空チャンバ内で搬送する搬送部と、第２の真空チャンバに設けられると共に基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、第１の真空チャンバに設けられた積み降ろし部と、第３の真空チャンバに設けられた積み上げ部とを備え、積み降ろし部は、複数の被搬送物が積み上げられた積み上げ体のうちから一の被搬送物を積み降ろして当該一の被搬送物を搬送部によって第２の真空チャンバ側に搬送させ、積み上げ部は、第２の真空チャンバ側から搬送された一の被搬送物を複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する。

本発明の一側面に係るイオン注入装置では、積み降ろし部が、複数の被搬送物が積み上げられた積み上げ体のうちから一の被搬送物を積み降ろして当該一の被搬送物を搬送部によって第２の真空チャンバ側に搬送させる。そのため、後続の積み上げ体がロードロックチャンバ内で真空引きされている間に、複数の基板に対してイオン注入処理が行われる。また、本発明の一側面に係るイオン注入装置では、積み上げ部が、第２の真空チャンバ側から搬送された一の被搬送物を複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する。そのため、アンロードロックチャンバの真空引きが完了するまでの間に、新たな積み上げ体が形成される。以上により、ロードロックチャンバ及びアンロードロックチャンバにおいて真空引きが行われる間に、複数の被搬送物について、真空チャンバへの搬入、イオン注入処理及び真空チャンバからの搬出が行われる。従って、スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能となる。

積み降ろし部及び積み上げ部はそれぞれ、被搬送物の底面を支持可能な支持部と、支持部を昇降させる昇降駆動部と、昇降駆動部による支持部の昇降に際して、支持部の昇降軌道と被搬送物とが重ならない第１の位置と、昇降軌道と被搬送物とが重なる第２の位置との間で、支持部を移動させる回転駆動部とを有してもよい。この場合、回転駆動部により支持部を第２の位置に位置させつつ、昇降駆動部により支持部を昇降させることで、被搬送物を昇降させることができる。

回転駆動部は、昇降軌道に平行な軸周りに支持部を回転させることで、第１の位置と第２の位置との間で支持部を移動させてもよい。この場合、支持部を水平移動させて第１の位置と第２の位置との間で移動させるときと比較して、支持部の移動範囲が小さくなる。そのため、積み降ろし部及び積み上げ部を小型化することができる。

支持部は、軸を中心とする円弧状を呈する外形を有してもよい。この場合、支持部が回転するに際して、当該軸方向から見て支持部が当該軸を中心とする円内に留まる。そのため、支持部の移動のために大きなスペースを確保する必要がなくなり、省スペース化を図ることができる。

搬送部は、複数のローラにより構成されており、支持部は、昇降駆動部により複数のローラのうち隣り合うローラ間を通過するように昇降されてもよい。この場合、被搬送物の幅がローラの幅よりも小さくても、被搬送物の積み降ろし及び積み上げを行うことができる。

被搬送物は、基板が載置されたトレイであり、積み降ろし部は、複数のトレイが積み上げられた積み上げ体のうちから一のトレイを積み降ろして当該一のトレイを搬送部によって第２の真空チャンバ側に搬送させ、積み上げ部は、第２の真空チャンバ側から搬送された一のトレイを複数積み上げて新たな積み上げ体を形成してもよい。

本発明の他の側面に係る成膜装置は、順に並んで配置された第１〜第３の真空チャンバと、基板を含む被搬送物を第１〜第３の真空チャンバ内で搬送する搬送部と、第２の真空チャンバに設けられると共に基板の表面に膜を形成する成膜手段と、第１の真空チャンバに設けられた積み降ろし部と、第３の真空チャンバに設けられた積み上げ部とを備え、積み降ろし部は、複数の被搬送物が積み上げられた積み上げ体のうちから一の被搬送物を積み降ろして当該一の被搬送物を搬送部によって第２の真空チャンバ側に搬送させ、積み上げ部は、第２の真空チャンバ側から搬送された一の被搬送物を複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する。

本発明の他の側面に係る成膜装置では、積み降ろし部が、複数の被搬送物が積み上げられた積み上げ体のうちから一の被搬送物を積み降ろして当該一の被搬送物を搬送部によって第２の真空チャンバ側に搬送させる。そのため、後続の積み上げ体がロードロックチャンバ内で真空引きされている間に、複数の基板に対して成膜処理が行われる。また、本発明の一側面に係る成膜装置では、積み上げ部が、第２の真空チャンバ側から搬送された一の被搬送物を複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する。そのため、アンロードロックチャンバの真空引きが完了するまでの間に、新たな積み上げ体が形成される。以上により、ロードロックチャンバ及びアンロードロックチャンバにおいて真空引きが行われる間に、複数の被搬送物について、真空チャンバへの搬入、成膜処理及び真空チャンバからの搬出が行われる。従って、スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能となる。

積み降ろし部及び積み上げ部はそれぞれ、被搬送物の底面を支持可能な支持部と、支持部を昇降させる昇降駆動部と、昇降駆動部による支持部の昇降に際して、支持部の昇降軌道と被搬送物とが重ならない第１の位置と、昇降軌道と被搬送物とが重なる第２の位置との間で、支持部を移動させる回転駆動部とを有してもよい。この場合、回転駆動部により支持部を第２の位置に位置させつつ、昇降駆動部により支持部を昇降させることで、被搬送物を昇降させることができる。

回転駆動部は、昇降軌道に平行な軸周りに支持部を回転させることで、第１の位置と第２の位置との間で支持部を移動させてもよい。この場合、支持部を水平移動させて第１の位置と第２の位置との間で移動させるときと比較して、支持部の移動範囲が小さくなる。そのため、積み降ろし部及び積み上げ部を小型化することができる。

支持部は、軸を中心とする円弧状を呈する外形を有してもよい。この場合、支持部が回転するに際して、当該軸方向から見て支持部が当該軸を中心とする円内に留まる。そのため、支持部の移動のために大きなスペースを確保する必要がなくなり、省スペース化を図ることができる。

搬送部は、複数のローラにより構成されており、支持部は、昇降駆動部により複数のローラのうち隣り合うローラ間を通過するように昇降されてもよい。この場合、被搬送物の幅がローラの幅よりも小さくても、被搬送物の積み降ろし及び積み上げを行うことができる。

被搬送物は、基板が載置されたトレイであり、積み降ろし部は、複数のトレイが積み上げられた積み上げ体のうちから一のトレイを積み降ろして当該一のトレイを搬送部によって第２の真空チャンバ側に搬送させ、積み上げ部は、第２の真空チャンバ側から搬送された一のトレイを複数積み上げて新たな積み上げ体を形成してもよい。

本発明によれば、スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能なイオン処理装置及び成膜装置を提供できる。

図１は、本実施形態に係るイオン注入装置の概略図である。 図２（ａ）は、トレイ積み降ろし部又はトレイ積み上げ部の概要を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、支持部を示す上面図である。 図３は、積み上げ体の一例を示す図である。 図４は、積み上げ体の一例を示す図である。 図５は、トレイの積み降ろし方法を説明するための図である。 図６は、トレイの積み上げ方法を説明するための図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、イオン注入装置１は、いわゆるインライン式のイオン注入装置１であり、例えば太陽電池セルの製造に用いられる。イオン注入装置１は、一列にこの順に並んで配置されたロードロックチャンバ１０、内部が真空とされる第１〜第３の真空チャンバ１２，１４，１６、及びアンロードロックチャンバ１８と、イオン源２０と、搬送部２２と、積み降ろし部２４と、積み上げ部２６とを備える。すなわち、第１の真空チャンバ１２は、第２の真空チャンバ１４の上流側に位置しており、ロードロックチャンバ１０は、第１の真空チャンバ１２の上流側に位置している。第３の真空チャンバ１６は、第２の真空チャンバ１４の下流側に位置しており、アンロードロックチャンバ１８は、第３の真空チャンバ１６の下流側に位置している。

ロードロックチャンバ１０及びアンロードロックチャンバ１８はそれぞれ、図示しない真空ポンプ及び大気開放弁と接続されている。真空ポンプは、ロードロックチャンバ１０及びアンロードロックチャンバ１８の内部を大気圧環境から真空環境へと遷移させる。大気開放弁は、ロードロックチャンバ１０及びアンロードロックチャンバ１８の内部を真空環境から大気圧環境へと遷移させる。

ロードロックチャンバ１０の入口（イオン注入装置１の入口）には、イオン注入装置１の外部環境とロードロックチャンバ１０の内部環境とを遮断可能なゲートバルブＧ１が設けられている。ロードロックチャンバ１０と第１の真空チャンバ１２との間には、ロードロックチャンバ１０の内部環境と第１の真空チャンバ１２の内部環境とを遮断可能なゲートバルブＧ２が設けられている。

アンロードロックチャンバ１８と第３の真空チャンバ１６との間には、アンロードロックチャンバ１８の内部環境と第３の真空チャンバ１６の内部環境とを遮断可能なゲートバルブＧ３が設けられている。アンロードロックチャンバ１８の出口（イオン注入装置１の出口）には、アンロードロックチャンバ１８の内部環境とイオン注入装置１の外部環境とを遮断可能なゲートバルブＧ４が設けられている。

第１〜第３の真空チャンバ１２，１４，１６は、これらが並ぶ方向に連通されており、内部が真空に維持されている。第２の真空チャンバ１４の上部には、イオン源２０が設けられており、イオン源２０から第２の真空チャンバ１４内に向けてイオンビームＩＢが照射される。すなわち、第２の真空チャンバ１４は、プロセスチャンバとして機能する。

第２の真空チャンバ１４の上流側に位置する第１の真空チャンバ１２は、ロードロックチャンバ１０から搬送された被搬送物が、第２の真空チャンバ（プロセスチャンバ）１４に至る際に一時的に通過するバッファチャンバとして機能する。第２の真空チャンバ１４の下流側に位置する第３の真空チャンバ１６は、第２の真空チャンバ（プロセスチャンバ）１４から搬送された被搬送物が、アンロードロックチャンバ１８に至る際に一時的に通過するバッファチャンバとして機能する。

搬送部２２は、各チャンバ１０〜１８が並ぶ順に各チャンバ１０〜１８内で被搬送物（後述する積み上げ体Ｓ１，Ｓ２及びトレイ２０１〜２０３）を搬送するためのものであり、各チャンバ１０〜１８が並ぶ方向に沿って延びている。本実施形態では、搬送部２２は、複数のローラ２２ａによって構成されている。隣り合うローラ２２ａ間の距離は、被搬送物の長さよりも狭く、且つ、後述する支持部１００ａ〜１００ｄの幅よりも広くなるように設定されている。

積み降ろし部２４は、第１の真空チャンバ１２に設けられており、積み上げ部２６は、第３の真空チャンバ１６に設けられている。積み降ろし部２４は、搬送部２２によってロードロックチャンバ１０側から搬送されてきた積み上げ体Ｓ１を一時的に保持する機能と、保持した積み上げ体Ｓ１から一のトレイ（又は基板）を取り外す機能と、取り外した一のトレイ（又は基板）を搬送部２２に渡して搬送部２２により第２の真空チャンバ１４側に搬送させる機能とを有する。積み上げ部２６は、搬送部２２によって第２の真空チャンバ１４側から搬送されてきたトレイ（又は基板）を一時的に保持する機能と、保持したトレイ（又は基板）を複数積み上げて新たな積み上げ体Ｓ２を形成する機能と、形成した積み上げ体Ｓ２を搬送部２２に渡して搬送部２２によりアンロードロックチャンバ１８側に搬送させる機能とを有する。積み降ろし部２４及び積み上げ部２６の構成は、本実施形態において同じであるので、以下では積み降ろし部２４の構成について説明し、積み上げ部２６の構成についての説明は省略する。

積み降ろし部２４は、図２（ａ）に示されるように、支持部１００ａ〜１００ｄと、軸部材１０２ａ〜１０２ｄと、連結部材１０４ａ，１０４ｂと、昇降駆動部１０６と、回転駆動部１０８とを有する。本実施形態の支持部１００ａ〜１００ｄは、図２（ｂ）に示されるように、円板の一部が切り欠かれた形状を呈している。具体的には、支持部１００ａ〜１００ｄの外形は、その厚さ方向から見て、円弧と、当該円弧の端部同士を結ぶ直線（弦）とによって画定されている。しかしながら、支持部１００ａ〜１００ｄの形状は円弧を含む形状に限られず、矩形状、多角形状、円形状、楕円形状その他の各種形状をとりうる。

軸部材１０２ａ〜１０２ｄの一端（下端）はそれぞれ、支持部１００ａ〜１００ｄの中心部に取り付けられている。そのため、軸部材１０２ａ〜１０２ｄは、支持部１００ａ〜１００ｄの一部の外形をなす円弧の中心軸に沿って延びている。軸部材１０２ａ〜１０２ｄの他端（上端）側は、第１の真空チャンバ１２の天壁に設けられた貫通孔（図示せず）に挿通され、第１の真空チャンバ１２の外方まで延びている。

連結部材１０４ａは、第１の真空チャンバ１２の外部において軸部材１０２ａ，１０２ｂを連結している。連結部材１０４ａと第１の真空チャンバ１２の天壁との間には、軸部材１０２ａと当該軸部材１０２ａが挿通される貫通孔とを覆うベローズ１１０ａが設けられていると共に、軸部材１０２ｂと当該軸部材１０２ｂが挿通される貫通孔とを覆うベローズ１１０ｂが設けられている。これらのベローズ１１０ａ，１１０ｂは、第１の真空チャンバ１２内の真空を維持すると共に、軸部材１０２ａ，１０２ｂの昇降に伴い伸縮する。

連結部材１０４ｂは、第１の真空チャンバ１２の外部において軸部材１０２ｃ，１０２ｄを連結している。連結部材１０４ｂと第１の真空チャンバ１２の天壁との間には、軸部材１０２ｃと当該軸部材１０２ｃが挿通される貫通孔とを覆うベローズ１１０ｃが設けられていると共に、軸部材１０２ｄと当該軸部材１０２ｄが挿通される貫通孔とを覆うベローズ１１０ｄが設けられている。これらのベローズ１１０ｃ，１１０ｄは、第１の真空チャンバ１２内の真空を維持すると共に、軸部材１０２ｃ，１０２ｄの昇降に伴い伸縮する。

昇降駆動部１０６は、連結部材１０４ａ，１０４ｂ及び軸部材１０２ａ〜１０２ｄを介して支持部１００ａ〜１００ｄを昇降させる。昇降駆動部１０６によって支持部１００ａ〜１００ｄが昇降するとき、支持部１００ａ〜１００ｄがローラ２２ａ間を通過するように支持部１００ａ〜１００ｄの昇降軌道が設定されている。昇降駆動部１０６は、例えばリニアアクチュエータやラックアンドピニオン機構であり得る。

回転駆動部１０８は、軸部材１０２ａ〜１０２ｄに回転力を付与することで、第１の位置と第２の位置との間で支持部１００ａ〜１００ｄを回転させる。第１の位置では、支持部１００ａ，１００ｃの切欠き部同士が対向すると共に、支持部１００ｂ，１００ｄの切欠き部同士が対向する。第２の位置では、支持部１００ａ，１００ｃの円弧状部同士が対向すると共に、支持部１００ｂ，１００ｄの円弧状部同士が対向する。従って、第１の位置では、支持部１００ａ，１００ｃの離間距離及び支持部１００ｂ，１００ｄの離間距離が、第２の位置よりも大きい。そのため、支持部１００ａ〜１００ｄが昇降駆動部１０６によって昇降されたとき、第１の位置では支持部１００ａ〜１００ｄの昇降軌道にトレイ２０１〜２０３（後述する）が重ならないが、第２の位置では支持部１００ａ〜１００ｄの昇降軌道にトレイ２０１〜２０３（後述する）が重なる。回転駆動部１０８は、各軸部材１０２ａ〜１０２ｄに対して個々に回転力を付与してもよいし、駆動力を伝達する機構を介して複数の軸部材に対して同時に回転力を付与してもよい。

続いて、図１、図３及び図４を参照して、上記のイオン注入装置１を用いた基板へのイオン注入処理について説明する。まず、イオン注入装置１搬入するための積み上げ体Ｓ１を用意する。積み上げ体Ｓ１は、本実施形態において、３つのトレイ２０１〜２０３が積み上げられたものである。積み上げられるトレイの数の下限は、２つ以上であればよい。積み上げられるトレイの数の上限は、ロードロックチャンバ１０及びアンロードロックチャンバ１８における真空引きの時間に応じて設定してもよい。

積み上げ体Ｓ１は、例えば図３（ａ）に示されるように、トレイ２０１〜２０３はそれぞれ、矩形状を呈する板状部材である本体２０１ａ〜２０３ａと、本体２０１ａ〜２０３ａの各角部に立設された柱状のスペーサ２０１ｂ〜２０３ｂとを有する。そのため、本体２０１ａと本体２０２ａとはスペーサ２０１ｂによって離間されており、本体２０２ａと本体２０３ａとはスペーサ２０２ｂによって離間されている。

トレイ２０１上には、イオン注入処理が行われる基板２０１ｃが配置されている。具体的には、基板２０１ｃは、本体２０１ａ上で且つスペーサ２０１ｂの内側に位置している。トレイ２０２上には、イオン注入処理が行われる基板２０２ｃが配置されている。具体的には、基板２０２ｃは、本体２０２ａ上で且つスペーサ２０２ｂの内側に位置している。トレイ２０３上には、イオン注入処理が行われる基板２０３ｃが配置されている。具体的には、基板２０３ｃは、本体２０３ａ上で且つスペーサ２０３ｂの内側に位置している。

積み上げ体Ｓ１は、図３（ａ）に示される形態に限られない。例えば図３（ｂ）に示されるように、スペーサ２０１ｂ〜２０３ｂは、本体２０１ａ〜２０３ａの周縁に沿って延びる矩形状の枠部材であってもよい。スペーサ２０１ｂ〜２０３ｂのうち長手方向に延びる一対の側壁の上部にはそれぞれ、切欠き部２０１ｄ〜２０３ｄが形成されている。

また、例えば図４に示されるように、本体２０１ａ〜２０３ａの底面に、本体２０１ａ〜２０３ａよりも小さな外形を呈する突出部２０１ｅ〜２０３ｅがそれぞれ設けられていると共に、柱状のスペーサ２０１ｂ〜２０３ｂに、本体２０１ａ〜２０３ａの内側に面し且つ外側に向けて窪む窪み部２０１ｆ〜２０３ｆが形成されていてもよい。この場合、トレイ２０１〜２０３が積み上げられて積み上げ体Ｓ１を構成する際に、上側に位置するトレイ２０２の突出部２０２ｅが下側に位置するトレイ２０１の窪み部２０１ｆに係合し、上側に位置するトレイ２０３の突出部２０３ｅが下側に位置するトレイ２０２の窪み部２０２ｆに係合する。そのため、積み上げられたトレイ２０１〜２０３の位置ずれや落下を抑制することができる。

続いて、ゲートバルブＧ２が閉鎖された状態でゲートバルブＧ１を開放して、ロードロックチャンバ１０に積み上げ体Ｓ１を搬入する。次に、ゲートバルブＧ１を閉鎖し、ロードロックチャンバ１０内を真空引きする。ロードロックチャンバ１０内が真空環境となると、ゲートバルブＧ２を開放して、ロードロックチャンバ１０と第１の真空チャンバ１２とを連通させる。そして、図５（ａ）に示されるように、搬送部２２によって、積み上げ体Ｓ１を第１の真空チャンバ１２内へと搬送する。積み上げ体Ｓ１が第１の真空チャンバ１２内に到達すると、ゲートバルブＧ２を閉鎖した後に、ゲートバルブＧ１を開放して、後続の積み上げ体Ｓ１をロードロックチャンバ１０に搬入し、同様に真空引きを行う。

第１の真空チャンバ１２内では、積み降ろし部２４によって積み上げ体Ｓ１の積み降ろしを行う。具体的には、図５（ｂ）に示されるように、トレイ２０１〜２０３のうち最も下方に位置するトレイ２０１のみを搬送部２２上に残し、他のトレイ２０２，２０３を持ち上げる。

このときの積み降ろし部２４の動作をより詳しく説明すると、まず、支持部１００ａ，１００ｃの切欠き部同士が対向すると共に、支持部１００ｂ，１００ｄの切欠き部同士が対向するように、回転駆動部２０８によって軸部材１０２ａ〜１０２ｄを介して支持部１００ａ〜１００ｄを回転させる。この位置（第１の位置）では、支持部１００ａ〜１００ｄが昇降駆動部１０６によって昇降したときの昇降軌道とトレイ２０１〜２０３とが重ならない。

次に、トレイ２０１とトレイ２０２との間に位置するように、支持部１００ａ〜１００ｄを昇降駆動部１０６によって移動させる。次に、支持部１００ａ，１００ｃの円弧状部同士が対向すると共に、支持部１００ｂ，１００ｄの円弧状部同士が対向するように、回転駆動部２０８によって軸部材１０２ａ〜１０２ｄを介して支持部１００ａ〜１００ｄを回転させる。この位置（第２の位置）では、支持部１００ａ〜１００ｄが昇降駆動部１０６によって昇降したときの昇降軌道とトレイ２０１〜２０３とが重なる。

次に、昇降駆動部１０６によって支持部１００ａ〜１００ｄを上昇させる。これにより、トレイ２０２（本体２０２ａの下面）に支持部１００ａ〜１００ｄの円弧状部が当接し、トレイ２０２と、トレイ２０２上に積み上げられているトレイ２０３が共に持ち上げられる。このとき、搬送部２２上にはトレイ２０１のみが載置されているので、搬送部２２を駆動することで、図５（ｃ）に示されるように、トレイ２０１のみを下流側に位置する第２の真空チャンバ１４に搬送することができる。

第２の真空チャンバ１４にトレイ２０１が搬送されると、トレイ２０１に載置されている基板２０１ｃにイオンビームＩＢが照射され、基板２０１ｃにドーパントが添加される。トレイ２０１は、搬送部２２によってさらに下流側に位置する第３の真空チャンバ１６に搬送される。

積み降ろし部２４は、図５（ｄ）〜図５（ｆ）に示されるように、トレイ２０２，２０３についても、トレイ２０１と同様に順次積み降ろす。そのため、搬送部２２によって、トレイ２０２及びトレイ２０３の順に、下流側に位置する第２及び第３の真空チャンバ１４，１６に向けて搬送される。

図６（ａ）に示されるように、搬送部２２によってトレイ２０１が第３の真空チャンバ１６内に到達すると、積み上げ部２６によって積み上げ動作が行われる。具体的には、図６（ｂ）に示されるように、トレイ２０１を支持部１００ａ〜１００ｄによって持ち上げる。

このときの積み上げ部２６の動作をより詳しく説明すると、まず、トレイ２０１が第３の真空チャンバ１６内に到達する前に、搬送部２２の搬送路（ローラ２２ａの上端を含む仮想平面）よりも下方に支持部１００ａ〜１００ｄを位置させる。次に、支持部１００ａ，１００ｃの円弧状部同士が対向すると共に、支持部１００ｂ，１００ｄの円弧状部同士が対向するように、回転駆動部２０８によって軸部材１０２ａ〜１０２ｄを介して支持部１００ａ〜１００ｄを回転させる。この位置（第２の位置）では、支持部１００ａ〜１００ｄが昇降駆動部１０６によって昇降したときの昇降軌道とトレイ２０１〜２０３とが重なる。

次に、昇降駆動部１０６によって支持部１００ａ〜１００ｄを上昇させる。これにより、トレイ２０１（本体２０１ａの下面）に支持部１００ａ〜１００ｄの円弧状部が当接し、トレイ２０１が持ち上げられる。この状態で、トレイ２０１に続いてイオン注入処理が行われるトレイ２０２が搬送部２２によって第３の真空チャンバ１６内に到達するまで待機する（図６（ｃ）参照）。

次に、続くトレイ２０２が第３の真空チャンバ１６内に到達すると、図６（ｄ）に示されるように、昇降駆動部１０６によって支持部１００ａ〜１００ｄを下降させる。これにより、トレイ２０２上にトレイ２０１が載置される。次に、支持部１００ａ，１００ｃの切欠き部同士が対向すると共に、支持部１００ｂ，１００ｄの切欠き部同士が対向するように、回転駆動部２０８によって軸部材１０２ａ〜１０２ｄを介して支持部１００ａ〜１００ｄを回転させる。この位置（第１の位置）では、支持部１００ａ〜１００ｄが昇降駆動部１０６によって昇降したときの昇降軌道とトレイ２０１〜２０３とが重ならない。

積み上げ部２６は、図６（ｅ）及び図６（ｆ）に示されるように、トレイ２０３についても、トレイ２０１，２０２と同様に積み上げる。その結果、積み上げ部２６では、トレイ２０３，２０２，２０１の順に積み上げられた新たな積み上げ体Ｓ２が形成される。

アンロードロックチャンバ１８では、新たな積み上げ体Ｓ２が形成されるまでに内部が真空環境となるように、ゲートバルブＧ３，Ｇ４を共に閉鎖して真空引きする。次に、ゲートバルブＧ３を開放して、アンロードロックチャンバ１８と第３の真空チャンバ１６とを連通させる。そして、図６（ｇ）に示されるように、搬送部２２によって、積み上げ体Ｓ２をアンロードロックチャンバ１８内へと搬送する。積み上げ体Ｓ２がアンロードロックチャンバ１８内に到達すると、ゲートバルブＧ３を閉鎖した後に、ゲートバルブＧ４を開放して、イオン注入装置１から積み上げ体Ｓ２を搬出する。

以上のような本実施形態では、積み降ろし部２４が、複数のトレイ２０１〜２０３が積み上げられた積み上げ体Ｓ１のうちから一のトレイを積み降ろして当該一のトレイを搬送部２２によって第２の真空チャンバ１４側に搬送させる。そのため、後続の積み上げ体Ｓ１がロードロックチャンバ１０内で真空引きされている間に、複数の基板に対してイオン注入処理が行われる。また、以上のような本実施形態では、積み上げ部２６が、第２の真空チャンバ１４側から搬送された一のトレイを複数積み上げて新たな積み上げ体Ｓ２を形成する。そのため、アンロードロックチャンバ１８の真空引きが完了するまでの間に、新たな積み上げ体Ｓ２が形成される。以上により、ロードロックチャンバ１０及びアンロードロックチャンバ１８において真空引きが行われる間に、複数のトレイ（基板）について、真空チャンバ１２〜１６への搬入、イオン注入処理及び真空チャンバ１２〜１６からの搬出が行われる。従って、スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能となる。

本実施形態では、積み降ろし部２４及び積み上げ部２６がそれぞれ、トレイの底面を支持可能な支持部１００ａ〜１００ｄと、支持部１００ａ〜１００ｄを昇降させる昇降駆動部１０６と、昇降駆動部１０６による支持部１００ａ〜１００ｄの昇降に際して、支持部１００ａ〜１００ｄの昇降軌道とトレイ２０１〜２０３とが重ならない第１の位置と、昇降軌道とトレイ２０１〜２０３とが重なる第２の位置との間で、支持部１００ａ〜１００ｄを移動させる回転駆動部１０８とを有している。そのため、回転駆動部１０８により支持部１００ａ〜１００ｄを第２の位置に位置させつつ、昇降駆動部１０６により支持部１００ａ〜１００ｄを昇降させることで、トレイ２０１〜２０３を昇降させることができる。

本実施形態では、回転駆動部１０８が、昇降軌道に平行に延びる軸部材１０２ａ〜１０２ｄ周りに支持部１００ａ〜１００ｄを回転させることで、第１の位置と第２の位置との間で支持部１００ａ〜１００ｄを移動させている。そのため、支持部１００ａ〜１００ｄを水平移動させて第１の位置と第２の位置との間で移動させるときと比較して、支持部１００ａ〜１００ｄの移動範囲が小さくなる。そのため、積み降ろし部２４及び積み上げ部２６を小型化することができる。

本実施形態では、支持部１００ａ〜１００ｄが、軸部材１０２ａ〜１０２ｄを中心軸とする円弧状を呈する外形を有している。そのため、支持部１００ａ〜１００ｄが回転するに際して、当該中心軸から見て支持部１００ａ〜１００ｄが当該中心軸を中心とする円内に留まる。従って、支持部１００ａ〜１００ｄの移動のために大きなスペースを確保する必要がなくなり、省スペース化を図ることができる。

本実施形態では、搬送部２２が、複数のローラ２２ａにより構成されており、支持部１００ａ〜１００ｄが、昇降駆動部１０６により複数のローラ２２ａのうち隣り合うローラ２２ａ間を通過するように昇降される。そのため、トレイ２０１〜２０３の幅がローラ２２ａの幅よりも小さくても、トレイ２０１〜２０３の積み降ろし及び積み上げを行うことができる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、トレイ２０１〜２０３の本体２０１ａ〜２０３ａとスペーサ２０１ｂ〜２０３ｂとは、別体でもよいし、一体化されていてもよい。

本実施形態では、搬送部２２が複数のローラ２２ａで構成されていたが、真空チャンバ１２〜１６内において被搬送物を搬送することができれば、ベルトコンベア等の他の搬送機構を採用してもよい。

本実施形態では、トレイ２０１〜２０３に基板２０１ｃ〜２０３ｃをそれぞれ載置したものを搬送部２２によって搬送したが、各トレイ２０１〜２０３に載置される基板２０１ｃ〜２０３の数は１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。

トレイ２０１〜２０３を用いずに、搬送部２２により基板を直接搬送するようにしてもよい。この場合、複数の基板の間にスペーサを介在させて積み上げ体を構成してもよい。

本実施形態では、積み降ろし部２４による基板又はトレイの積み降ろし、及び積み上げ部２６による基板又はトレイの積み上げを、イオン源２０を備えるイオン注入装置１に適用したが、イオン源２０に代えて成膜手段を備える成膜装置に適用してもよい。成膜手段としては、例えば、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を挙げることができる。ＰＶＤ法としては、例えば、蒸着やスパッタを挙げることができる。

本実施形態では、回転駆動部１０８により第１の位置と第２の位置との間で支持部１００ａ〜１００ｄを回転させて、支持部１００ａ，１００ｃの離間距離及び支持部１００ｂ，１００ｄの離間距離を変更させていたが、他の機構（例えば、支持部１００ａ〜１００ｄを並進移動させる機構など）を用いて、支持部１００ａ，１００ｃの離間距離及び支持部１００ｂ，１００ｄの離間距離を変更させてもよい。

１…イオン注入装置、１２…第１の真空チャンバ、１４…第２の真空チャンバ、１６…第３の真空チャンバ、２０…イオン源、２２…搬送部、２２ａ…ローラ、２４…積み降ろし部、２６…積み上げ部、１００ａ〜１００ｄ…支持部、１０６…昇降駆動部、１０８…回転駆動部、２０１〜２０３…トレイ、２０１ｃ〜２０３ｃ…基板、Ｓ１，Ｓ２…積み上げ体。

上述のイオン注入装置は一般に、１つの基板又は１つのトレイをロードロックチャンバに搬入して真空引きする工程と、真空チャンバ内において当該基板又はトレイを搬送しつつイオン源によるイオン注入処理を行う工程と、真空引きされたアンロードロックチャンバに基板又はトレイを搬送する工程と、アンロードロックチャンバにて雰囲気を大気圧に戻した後に、アンロードロックチャンバから当該基板又はトレイを搬出する工程とを有する。通常、１つの基板又は１つのトレイを搬送しつつイオン注入処理を行う時間よりも、ロードロックチャンバ及びアンロードロックチャンバにおける真空引きの時間の方が長い。そのため、ロードロックチャンバ及びアンロードロックチャンバにおける真空引きの時間が、基板の単位時間あたりの処理数（スループット）を決める律速となっていた。

本発明の他の側面に係る成膜装置では、積み降ろし部が、複数の被搬送物が積み上げられた積み上げ体のうちから一の被搬送物を積み降ろして当該一の被搬送物を搬送部によって第２の真空チャンバ側に搬送させる。そのため、後続の積み上げ体がロードロックチャンバ内で真空引きされている間に、複数の基板に対して成膜処理が行われる。また、本発明の他の側面に係る成膜装置では、積み上げ部が、第２の真空チャンバ側から搬送された一の被搬送物を複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する。そのため、アンロードロックチャンバの真空引きが完了するまでの間に、新たな積み上げ体が形成される。以上により、ロードロックチャンバ及びアンロードロックチャンバにおいて真空引きが行われる間に、複数の被搬送物について、真空チャンバへの搬入、成膜処理及び真空チャンバからの搬出が行われる。従って、スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能となる。

本発明によれば、スループットを高めて生産性の向上を図ることが可能なイオン注入装置及び成膜装置を提供できる。

続いて、図１、図３及び図４を参照して、上記のイオン注入装置１を用いた基板へのイオン注入処理について説明する。まず、イオン注入装置１に搬入するための積み上げ体Ｓ１を用意する。積み上げ体Ｓ１は、本実施形態において、３つのトレイ２０１〜２０３が積み上げられたものである。積み上げられるトレイの数の下限は、２つ以上であればよい。積み上げられるトレイの数の上限は、ロードロックチャンバ１０及びアンロードロックチャンバ１８における真空引きの時間に応じて設定してもよい。

Claims (12)

1. 順に並んで配置された第１〜第３の真空チャンバと、
   基板を含む被搬送物を前記第１〜第３の真空チャンバ内で搬送する搬送部と、
   前記第２の真空チャンバに設けられると共に前記基板に向けてイオンビームを照射するイオン源と、
   前記第１の真空チャンバに設けられた積み降ろし部と、
   前記第３の真空チャンバに設けられた積み上げ部とを備え、
   前記積み降ろし部は、複数の被搬送物が積み上げられた積み上げ体のうちから一の被搬送物を積み降ろして当該一の被搬送物を前記搬送部によって前記第２の真空チャンバ側に搬送させ、
   前記積み上げ部は、前記第２の真空チャンバ側から搬送された一の被搬送物を複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する、イオン注入装置。
2. 前記積み降ろし部及び前記積み上げ部はそれぞれ、
   前記被搬送物の底面を支持可能な支持部と、
   前記支持部を昇降させる昇降駆動部と、
   前記昇降駆動部による前記支持部の昇降に際して、前記支持部の昇降軌道と前記被搬送物とが重ならない第１の位置と、前記昇降軌道と前記被搬送物とが重なる第２の位置との間で、前記支持部を移動させる回転駆動部とを有する、請求項１に記載のイオン注入装置。
3. 前記回転駆動部は、前記昇降軌道に平行な軸周りに前記支持部を回転させることで、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記支持部を移動させる、請求項２に記載のイオン注入装置。
4. 前記支持部は、前記軸を中心とする円弧状を呈する外形を有する、請求項３に記載のイオン注入装置。
5. 前記搬送部は、複数のローラにより構成されており、
   前記支持部は、前記昇降駆動部により前記複数のローラのうち隣り合うローラ間を通過するように昇降される、請求項２〜４のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
6. 前記被搬送物は、前記基板が載置されたトレイであり、
   前記積み降ろし部は、複数の前記トレイが積み上げられた積み上げ体のうちから一のトレイを積み降ろして当該一のトレイを前記搬送部によって前記第２の真空チャンバ側に搬送させ、
   前記積み上げ部は、前記第２の真空チャンバ側から搬送された一のトレイを複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のイオン注入装置。
7. 順に並んで配置された第１〜第３の真空チャンバと、
   基板を含む被搬送物を前記第１〜第３の真空チャンバ内で搬送する搬送部と、
   前記第２の真空チャンバに設けられると共に前記基板の表面に膜を形成する成膜手段と、
   前記第１の真空チャンバに設けられた積み降ろし部と、
   前記第３の真空チャンバに設けられた積み上げ部とを備え、
   前記積み降ろし部は、複数の被搬送物が積み上げられた積み上げ体のうちから一の被搬送物を積み降ろして当該一の被搬送物を前記搬送部によって前記第２の真空チャンバ側に搬送させ、
   前記積み上げ部は、前記第２の真空チャンバ側から搬送された一の被搬送物を複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する、成膜装置。
8. 前記積み降ろし部及び前記積み上げ部はそれぞれ、
   前記被搬送物の底面を支持可能な支持部と、
   前記支持部を昇降させる昇降駆動部と、
   前記昇降駆動部による前記支持部の昇降に際して、前記支持部の昇降軌道と前記被搬送物とが重ならない第１の位置と、前記昇降軌道と前記被搬送物とが重なる第２の位置との間で、前記支持部を移動させる回転駆動部とを有する、請求項７に記載の成膜装置。
9. 前記回転駆動部は、前記昇降軌道に平行な軸周りに前記支持部を回転させることで、前記第１の位置と前記第２の位置との間で前記支持部を移動させる、請求項８に記載の成膜装置。
10. 前記支持部は、前記軸を中心とする円弧状を呈する外形を有する、請求項９に記載の成膜装置。
11. 前記搬送部は、複数のローラにより構成されており、
    前記支持部は、前記昇降駆動部により前記複数のローラのうち隣り合うローラ間を通過するように昇降される、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の成膜装置。
12. 前記被搬送物は、前記基板が載置されたトレイであり、
    前記積み降ろし部は、複数の前記トレイが積み上げられた積み上げ体のうちから一のトレイを積み降ろして当該一のトレイを前記搬送部によって前記第２の真空チャンバ側に搬送させ、
    前記積み上げ部は、前記第２の真空チャンバ側から搬送された一のトレイを複数積み上げて新たな積み上げ体を形成する、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の成膜装置。

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