JP2015501525A - 高処理能力のイオン注入装置 - Google Patents

高処理能力のイオン注入装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2015501525A
JP2015501525A JP2014540124A JP2014540124A JP2015501525A JP 2015501525 A JP2015501525 A JP 2015501525A JP 2014540124 A JP2014540124 A JP 2014540124A JP 2014540124 A JP2014540124 A JP 2014540124A JP 2015501525 A JP2015501525 A JP 2015501525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ion
ion implantation
mask
carrier
workpieces
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014540124A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2015501525A5 (ja
JP6266523B2 (ja
Inventor
ティー ウィーバー ウィリアム
ティー ウィーバー ウィリアム
ティー カールソン チャールズ
ティー カールソン チャールズ
シー オルソン ジョセフ
シー オルソン ジョセフ
ブオノドノ ジェームス
ブオノドノ ジェームス
サリバン ポール
サリバン ポール
Original Assignee
ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド
ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド, ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド filed Critical ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド
Publication of JP2015501525A publication Critical patent/JP2015501525A/ja
Publication of JP2015501525A5 publication Critical patent/JP2015501525A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6266523B2 publication Critical patent/JP6266523B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/20Means for supporting or positioning the object or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/302Controlling tubes by external information, e.g. programme control
    • H01J37/3023Programme control
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/30Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects
    • H01J37/317Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation
    • H01J37/3171Electron-beam or ion-beam tubes for localised treatment of objects for changing properties of the objects or for applying thin layers thereon, e.g. for ion implantation for ion implantation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26Bombardment with radiation
    • H01L21/263Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/265Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
    • H01L21/266Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation using masks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67213Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one ion or electron beam chamber
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/02Details
    • H01J2237/024Moving components not otherwise provided for
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/30Electron or ion beam tubes for processing objects
    • H01J2237/317Processing objects on a microscale
    • H01J2237/31701Ion implantation
    • H01J2237/31706Ion implantation characterised by the area treated
    • H01J2237/3171Ion implantation characterised by the area treated patterned
    • H01J2237/31711Ion implantation characterised by the area treated patterned using mask
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

一実施例のイオン注入装置(100)は、イオン源(101)及び処理室(102)を有する。処理室はイオン源に連結されているとともに、複数の抽出電極(114)によりイオン源から分離されている。キャリア(201)が複数のワークピース(202)を保持している。処理室内のマスクローダ(205)がマスク(203)をキャリアに連結する。処理室には移送室(104)及びロードロック(105、106)を連結することができる。イオン注入装置は、ワークピースのブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入の双方又は何れか一方を実行するように構成されている。

Description

本発明は、イオン注入、特にイオン注入装置のアーキテクチャに関するものである。
イオン注入は、導電率を変える不純物をワークピース(被加工物)内に導入する標準の技術である。所望の不純物材料はイオン源でイオン化され、イオンが加速されて所定のエネルギーのイオンビームを形成し、このイオンビームがワークピースの表面に指向される。イオンビーム中の高エネルギーイオンがワークピース材料のバルク内に侵入し、ワークピース材料の結晶格子内に埋め込まれて所望の導電率の領域を形成する。
太陽電池製造業の2つの関心事は、製造処理能力及び太陽電池効率である。太陽電池効率は、電気に変換されるエネルギーの量を測定することにある。競争力を保つには太陽電池効率を高くする必要がある。しかし、太陽電池効率を高くするのを犠牲にすることなしに、製造処理能力を高くすることはできない。
イオン注入は、太陽電池にドーピングするための実行可能な方法として証明されている。イオン注入を採用することにより、拡散炉のような現存の技術を必要とする処理工程が回避され、これにより製造処理能力を高めるとともに費用を低廉化しうる。例えば、炉拡散の代わりにイオン注入を用いる場合、レーザエッジアイソレーションステップを回避しうる。その理由は、イオン注入は所望の表面をドーピングするだけで良い為である。イオン注入を用いることにより、処理ステップを回避すること以外に太陽電池効率が高くなることが証明されている。又、イオン注入によれば、太陽電池の表面全体のブランケットイオン注入又は太陽電池の一部のみの選択的な(又はパターン化した)イオン注入を実行する能力が得られる。イオン注入を用いて高製造処理能力で選択的にイオン注入することにより、炉拡散に対して用いられる、費用のかかる且つ時間を浪費するリソグラフ又はパターン化ステップが回避される。イオン注入装置の製造処理能力又はその信頼性に対する何らかの改善が世界中で太陽電池の製造者にとって有益となるものである。これにより、太陽電池を代替エネルギー源として採用することを加速させることができる。
本発明の第1の態様により、イオン注入装置を提供する。このイオン注入装置はイオン源と、このイオン源に連結されているとともに、複数の抽出電極によりイオン源から分離されている処理室とを具えている。キャリアは複数のワークピースを保持するように構成されている。処理室内にはマスクローダが存在する。このマスクローダは、マスクをキャリアに連結するように構成されている。
本発明の第2の態様により、イオン注入装置を提供する。このイオン注入装置はイオン源と、このイオン源に連結されているとともに、複数の抽出電極によりイオン源から分離されている処理室とを具えている。キャリアは複数のワークピースを保持するように構成されている。処理室内にはマスクローダが存在する。このマスクローダは、マスクをキャリアに連結するように構成されている。処理室には移送室が連結され、この移送室にはロードロックが連結されている。移送室内の移送ロボットは、複数のワークピースをロードロックと処理室との間で移動させるように構成されている。ロードロックにはワークピース移動システムが連結されており、このワークピース移動システムは、ロードロックからの複数のワークピースのローディング(装填)及びアンローディング(除去)を行うように構成されている。
本発明の第3の態様により、イオン注入方法を提供する。この方法は、キャリア上に複数のワークピースをマトリックスにローディングするステップを有する。又、複数のワークピースの各々の表面全体にイオン注入するイオンビームによりキャリアをスキャニング(走査)するステップを有するブランケットイオン注入を実行する。キャリアにはマスクを連結させる。マスクは複数の孔を規定しており、マスクは複数のワークピースの各々を少なくとも部分的に被覆する。選択的なイオン注入はマスクを連結させた後に実行するものであり、この選択的なイオン注入は、マスクを通して複数のワークピースの各々の表面のある領域にイオン注入するためにイオンビームによりキャリアをスキャニングするステップを有する。
図1は、イオン注入装置のアーキテクチャの第1実施例のブロック線図を示す上面透視図である。 図2は、イオン注入装置のアーキテクチャの第2実施例のブロック線図を示す上面透視図である。 図3は、ここに開示するイオン注入装置のアーキテクチャを用いてイオン注入を実行する第1実施例を示す透視図である。 図4は、ここに開示するイオン注入装置のアーキテクチャを用いてイオン注入を実行する第1実施例を示す透視図である。 図5は、図3及び4に示すイオン注入を実行する第1実施例を示す透視図である。 図6は、ここに開示するイオン注入装置のアーキテクチャを用いてイオン注入を実行する第2実施例を示す透視図である。 図7は、ここに開示するイオン注入装置のアーキテクチャを用いてイオン注入を実行する第2実施例を示す透視図である。 図8は、キャリアの一実施例を示す斜視図である。 図9は、キャリアの一実施例を示す斜視図である。 図10は、キャリアの一実施例を示す斜視図である。 図11は、イオン注入装置のアーキテクチャの第3実施例のブロック線図を示す上面透視図である。 図12は、イオン注入装置のアーキテクチャの第4実施例のブロック線図を示す上面透視図である。 図13は、イオン注入装置のアーキテクチャの第5実施例のブロック線図を示す上面透視図である。 図14は、イオン注入装置のアーキテクチャの第6実施例のブロック線図を示す上面透視図である。
本発明の開示を一層良好に理解するために、添付図面を参照するが、これらの添付図面は参考のために導入したものである。
ここでは、イオン注入装置を太陽電池に関して説明する。しかし、イオン注入装置は、半導体ウエハ、発光ダイオード(LED)、シリコンオンインシュレータ(SOI)ウエハ、その他のデバイスのような他のワークピースに対しても用いることができる。従って、本発明は、以下に述べる特定の実施例に限定されるものではない。
図1は、イオン注入装置のアーキテクチャの第1実施例のブロック線図を示す上面透視図である。イオン注入装置100はイオン源101を有する。一実施例では、このイオン源101は、質量分析なしに動作するRFプラズマ源とする。RFプラズマ源は、ガスからプラズマを発生させるためにアンテナを用いている。傍熱陰極(IHC)又は当業者にとって既知の他の設計のような他のイオン源を用いることもできる。イオン源101は筐体内に配置することができるとともに、ガスボックス(図示せず)に連結することができる。イオンビーム110は、抽出電極114を用いてイオン源101から処理室102内に抽出される。処理室102内のワークピースは、ある場合には抽出電極114のすぐ下流にあるようにする。特定の一実施例では、イオンビーム110をイオン源101から処理室102内のワークピースに向けて直線的に投射させる。イオン源101と処理室102との間の抽出孔は抽出電極114間に又はこれら抽出電極114に隣接させて配置することができる。図1に示すように、抽出電極114に隣接する壁部はまさに、イオン源101と処理室102との間にある。
処理室102には、スキャン(走査)ロボット又はその他のワークピース移動システムを含めることができる。この処理室102内では、マスクをイオンビーム110の経路内に配置しうるように、マスクローダを位置決めしうる。マスクは例えば、ワークピースを収容しているキャリア上に配置しうる。このマスクは、複数のワークピースを覆うのに充分な大きさの寸法を有することができるとともに、各ワークピース内でイオン注入すべき領域を規定する孔を有することができる。従って、マスクはワークピースを少なくとも部分的に被覆するものであり、各ワークピースの表面全体よりも小さい個所のイオン注入を実行することができる。他の実施例では、マスクをキャリア上に配置することなしにイオンビーム110の経路内に固定させる。更に他の実施例では、マスクをキャリア上に配置することなしにイオンビーム110内とイオンビーム110の外部とで移動しうるようにする。マスクの大きさは、このマスク中の孔がイオンビームの一部を通過させてワークピースの特定の領域にイオン注入させるが、このマスクがイオンビーム110を100%被覆するか又はイオンビーム110を100%よりも少なく被覆しうるようにできる。従って、これらの領域の1つはワークピースの表面全体よりも小さくしうる。マスクがイオンビーム110を100%よりも少なく被覆する場合には、ワークピースのブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入の双方が生じるようにしうる。この場合、ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入は別々に行うか又は少なくとも部分的に同時にすることができる。特定の一実施例では、マスクの寸法は、アレイ状態に配置しうる複数のワークピースを被覆するのに充分な大きさとする。マスクは、複数の組の孔を有し、各組は複数のワークピースの1つに対応させる。
イオンビーム110の経路内には計測システム103を配置することもできる。この計測システム103は、ワークピースがイオン注入される個所の後に配置することができ、ワークピースにイオン注入されていない場合にイオンビーム110のみを測定しうるようにするが、他の構成も可能である。
処理室102は、少なくとも1つの移送ロボット115を収容している移送室104に連結されている。特定の一実施例では、移送室104内で2つの移送ロボットを用いるようにする。各移送ロボットは例えば、シングルアームロボットとしうる。移送室104は本例では、ロードロック105及びロードロック106に連結させる。移送室104内の移送ロボット115は、ワークピースを処理室102と、ロードロック105及びロードロック106との間に移動させるのに用いられる。一例では、移送ロボット115によりワークピースを処理室102内のキャリア上に配置しうるようにする。他の例では、移送室104又はロードロック105内でキャリアにワークピースをローディングし、移送ロボット115を用いてこのキャリアを処理室102に移動させるようにする。
第1のロードロック105はワークピース移動システム107に連結され、第2のロードロック106はワークピース移動システム108に連結されている。ワークピース移動システム107及び108は、インタフェース109に連結されている。処理室102及び移送室104は真空状態で動作させることができ、ワークピース移動システム107及び108は大気圧又は空気中で動作させることができる。一例では、ロードロック105及びロードロック106を大気及び真空状態間で循環させる。
イオン注入装置100はワークピースを処理室からローディングし且つそのアンローディングを行なう2つの経路を有する。太陽電池のようなワークピースは、これらワークピースの積層体を収容しているラック、カセット又はキャリアを用いるようにしてインタフェース109内にローディングしうる。一例では、ワークピース移動システム108を用いてワークピースをロードロック106に移動させる。ロードロック106は真空排気され、ワークピースを移送室104に移動させる。これらワークピースは処理室102内でイオン注入され、移送室104に戻され、ロードロック105に移動される。これらワークピースは、大気状態に戻された後にワークピース移動システム107を用いてインタフェース109に戻るように移動される。他の実施例では、ワークピース移動システム107及びワークピース移動システム108の双方がワークピースをローディング及びアンローディングするようにする。その理由は、各ワークピース移動システムが、互いに異なる方向に進むように動作しうる複数のコンベヤベルトを有している為である。上述したことは単なる例示であり、イオン注入装置100を用いる他の処理の流れも可能であること勿論である。
他の実施例では、他のロードロック及びワークピース移動システムを移送室104に取付ける。この追加のワークピース移動システムはインタフェース109に取付けられる。この追加のロードロック及びワークピース移動システムを加えることにより、処理室102からのワークピースのローディング及びアンローディングのための第3の経路を提供する。更に他の追加のロードロック及びワークピース移動システムを用いることもできる。他の代替例では、ロードロック105及びロードロック106の各々に複数の室を設け、各室がロードロック又はアンローディング用の独自の孔又はポートを有するようにする。
ワークピースは、移動及び処理室102内でのイオン注入のためにキャリア上に配置しうる。このキャリアは例えば、アレイ配置の16個のワークピース又は4×4ワークピースのマトリックスを保持しうるが、他の個数又は他の配置も可能である。キャリアはグラファイト、炭化ケイ素又はその他の材料から形成しうる。キャリアは、機械力、磁気力又はその他の機構を用いるスキャンロボット、ロールプラット又はその他のあるロボットのような、処理室102内の他の装置に取付けたりこの他の装置から取外したりすることができる。
一例では、一連のコンベヤ111及び一連のコンベヤ112を、インタフェース109と、ワークピース移動システム107、108又はロードロック105、106の一部分との間に位置させる。一連のコンベヤ111及び112の各々にはその一例で3つのコンベヤベルトを設けることができ、これら一連のコンベヤ111及び112の各々は、幅が1つのワークピースであるワークピースのラインを移動させるように構成されている。例えば、一連のコンベヤ112はワークピースをインタフェース109からロードロック106に移動させることができる。例えば、ワークピース移動システム108内のガントリーロボット、ガントリーロボット及びスワップロボット又はその他のあるロボットがワークピースを一連のコンベヤ112からロードロック106内にローディングすることができる。同様に、ワークピース移動システム107内のガントリーロボット、ガントリーロボット及びスワップロボット又はその他のあるロボットがワークピースをロードロック105から一連のコンベヤ111上にアンローディングすることができる。特定の一実施例では、ガントリーロボットが、一時に4つのワークピースを一連のコンベヤ112から持上げて、ロードロック106内に挿入するためのスワップロボット上に配置するようにする。このガントリーロボット又は異なるガントリーロボットが一時に4つのワークピースをスワップロボットから持上げて一連のコンベヤ111に移動させることができる。このガントリーロボットは、真空力、静電力、機械力又はその他のある機構を用いてワークピースを移動させることができ、各ガントリーロボットはワークピースをローディング又はアンローディングしうる。一連のコンベヤ111及び112はワークピースを直接インタフェース109に又はインタフェース109から移送することができ、或いは他の組のコンベヤにより一連のコンベヤ111及び112をインタフェース109に連結することができる。インタフェース109内には、ハンドラ―ロボットを設けて、例えば、カセットを一連のコンベヤ111及び112に且つこれらコンベヤから移動させるようにすることができる。より多くのロボットを必要とする場合があり、製造処理能力の仕様を満足させるために、ロボット間で幾つかのワークピース移送を行うことができる。
上述したところでは、ワークピース移動システム108及びワークピース移動システム107の特定の実施例につき説明したが、他の設計も可能である。ワークピース又はキャリア或いはこれらの組合せを移動させるロボット、コンベヤベルト、その他の機構を用いることもできる。
図2は、イオン注入装置のアーキテクチャの第2の実施例のブロック線図を示す上面透視図である。この実施例は、1つのみのロードロック(106)及び1つのみのワークピース移動システム(108)を有する。従って、イオン注入装置113は、処理室102からのワークピースのローディング及びアンローディングを行なう単一の経路を有するが、複数のキャリアをイオン注入装置113の周囲で少なくとも部分的で同時にシャッフルさせることができる。一連のコンベヤ112におけるコンベヤベルトの各々は、一実施例においてローディング及びアンローディングの双方を行うようにしうる。イオン注入装置113は、特定の一実施例で処理室102又は移送室104に連結したキャリア保管領域を有するようにしうる。
図3及び4は、ここに開示するイオン注入装置のアーキテクチャの例を用いてイオン注入を実施する第1の実施例を示す透視図である。図3では、ワークピース202がキャリア201上又は内に配置されている。キャリア201は、回転させるか又は傾けることのできるスキャンロボット200上に配置されている。このキャリア201はワークピース202を物理的又は機械的に保持しうるが、システムは、ワークピース202を位置決めするのに静電クランプを採用することもできる。従って、スキャンロボット200は、1つの表面上に静電クランプを有するようにしうる。
イオン源101は抽出孔204(図3では斜線を付してある)を有している。この抽出孔204は、図3に示すのとは異なる設計にすることができる。図1及び2のイオンビーム110のようなイオンビームは抽出孔204から射出される。抽出電極は、抽出孔204の付近に配置することができる。マスク203は、このマスク203の孔がワークピース202で選択的なイオン注入が望まれている領域に整列されるように、マスクローダ205を用いてy方向でキャリア201に取付け又は連結される。マスクローダ205は、マスク203を移動させる又は操作するロボットシステム、機械システム又は磁気システムとすることができる。
特定の一実施例では、スキャンロボット200は、キャリア201がこのスキャンロボット200上にローディングされるか、又はワークピース202がキャリア201内にローディングされる水平ローディング位置を有するようにする。スキャンロボット200は、ワークピース202にイオン注入するとともにイオンビームによりワークピース202をスキャニングするための垂直イオン注入位置をも有する。スキャンロボット200は、互いにほぼ直交しているようにしうる2つの位置間で回転させることができる。他の角度関係も可能であること勿論である。
特定の一例では、マスクローダ205を用いてマスク203をキャリア201上に降下させる。このマスクローダ205は、1段式のロボットとすることができる。このマスク203は、(ラッチのような)機械式の締め具又はクランプ部材や、磁気式の締め具又はクランプ部材や、その他の機構を用いてキャリアに連結することができる。ワークピース202は予めキャリア201内で整列させておき、このキャリア201へのマスク203の適切な連結により所望のイオン注入が確実に生じるようにしうる。
図4では、キャリア201とワークピース202とが90°回転され、ワークピース202が、抽出孔204から抽出されたイオンビームの方向(すなわちz方向)に対し垂直となるようになっている。この回転にはスキャンロボット200を用いることができる。ワークピース202は抽出孔204から射出されたイオンビームを交差するx方向でスキャニングされ、各ワークピースがイオン注入されるようにする。従って、イオンビームを通る又は交差するスキャニングは直線的としうる。イオン注入後、マスク203をワークピース202又はキャリア201から除去することができ、この処理にはマスクローダ205を用いることができる。マスク203は、処理室の第1の領域内でキャリア201に取付けるか又はワークピース202上に配置しうる。処理室の第2の領域は(イオン源101の反対側で)x方向において第1の領域に対向させることができる。この第2の領域は、ワークピース202を一時的に保管するのに用いうるか、或いはマスク203を取付けるか又は除去するためのマスクローダ205を有するようにすることもできる。
図5は、図3及び4に示すイオン注入を実行する第1の実施例を示す透視図である。図5の右側に示すように、キャリア201はその上に又は中に4つのワークピース202を有する。他の実施例では、キャリア201の上又は中に4つよりも多い又は少ないワークピース202を設けることができる。例えば、一実施例では16個のワークピース202をキャリア201の上又は内に配置することができる。マスク203はワークピース202上のキャリア201に取付ける。
図5の左側に示すように、イオンビーム110によりワークピース202にイオン注入する。イオンビーム110は、イオン源101の抽出孔204からz方向に抽出される。ワークピース202はスキャンロボット200により回転させるか又は傾け、これらワークピースがz方向に対し垂直となるようにする。例えば、ワークピース202を90°傾けて、図5の左側に示すように配置する。ワークピース202にイオン注入するために、キャリア201をx方向でスキャニングしうる。イオンビーム110を(重力に対し垂直としうる)z方向に投射することにより、イオン注入装置の設計を簡単化するとともに、ワークピース202上の粒子の堆積を低減させることもできる。上述したところでは、単一のスキャニング軸(x方向)のみを説明したが、他の実施例では(x方向及びy方向のような)2軸のスキャニングを実行しうる。又、図5ではマスク203をワークピース202上に示してあるが、マスク203とワークピース202との間にギャップを設けることができる。
他の実施例では、キャリアが垂直位置にある際に(すなわち、ワークピース202が、抽出孔204から抽出されるイオンビームの方向に対し垂直にある際に)、マスク203がキャリア201上にローディングされる。マスク203は、キャリア201に移送される前に、機械力又は磁気力を用いるマスクローダを使用して処理室の壁部上に保持させることができる。このことは、図3に示すマスクローダ205に類似させることができ、或いはキャリア201へのこの特定の移送を可能としうる異なる設計を採用しうる。
上述したところでは特にキャリア201を開示してあるが、このようなキャリア201を用いない他の実施例も可能である。この特定の実施例では、ワークピース202を個々にプラテンにクランピング(緊締)させるか又はスキャンロボット200の他のプラットホーム上に配置させ、イオン注入中にワークピース202を保持するようにする。1つ以上のワークピース202を同時にクランピング又は保持するようにしうる。一例では、イオン注入中にワークピース202を保持するのに静電クランプを用いる。
特定の一実施例では、ワークピース202をキャリア201上に又はこのキャリア内にマトリックスにローディングする。このマトリックスは2×2、2×4、4×4又はその他のマトリックス寸法とすることができる。ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入の双方を実行することができる。キャリア201上又は内に、或いはスキャンロボット200上にローディングされたキャリア201上又は内にワークピース202をローディングする場合には、スキャンロボット200を水平のローディング位置にすることができる。スキャンロボット200はキャリア201を垂直のイオン注入位置に回転させるとともに、イオンビーム110を介してワークピース202をスキャニングする。この場合、このスキャンロボットが、ワークピース202をx方向に移動させ、各ワークピース202の表面全体のブランケットイオン注入を実行させる。イオンビーム110はこのブランケットイオン注入中に各ワークピース202の全体にイオン注入する。一例では、スキャンロボット200によりキャリア201を水平のローディング位置に戻るように回転させ、マスク203をキャリア201上に又はワークピース202を覆うようにローディング又は連結するようにしうる。他の例では、スキャンロボット200が依然としてその垂直のイオン注入位置にある間に、マスク203がキャリア201に又はワークピースを覆うようにローディング又は連結されるようにする。スキャンロボット200はイオンビーム110を介してワークピース202及びマスク203をスキャニングする。この場合、このスキャンロボットが、ワークピース202をx方向に移動させ、マスク203がローディング又は連結された後に各ワークピース202の表面の領域の選択的なイオン注入を実行させる。この選択的なイオン注入中、イオンビーム110はマスク203を通して各ワークピース202の領域にイオン注入する。マスク203は、スキャンロボット200が水平のローディング位置か又は垂直のイオン注入位置の何れかにある間、除去されている。スキャンロボット200が水平のローディング位置にある間、ワークピース202はキャリア201からアンローディング、すなわち除去されるか、又はキャリア201がスキャンロボット200からアンローディングされる。マスク203が選択的なイオン注入の前にローディング又は連結されており且つブランケットイオン注入前にアンローディング又は除去されている場合には、ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入を何れの順序でも実行することができること勿論である。他の実施例では、ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入の代わりに、2つの選択的なイオン注入を実行することができる。この場合、2つの異なるイオン注入パターンを形成するために2つの異なるマスク203を必要としうる。
図6及び7は、ここに開示するイオン注入装置のアーキテクチャの実施例を用いてイオン注入を実行する第2の実施例を示す透視図である。本例では、イオン源101がy方向でワークピース202又は処理室の上方に配置されている(すなわち、イオンビーム110が重力とほぼ平行な方向に投射される)。図6では、マスク203における孔が、ワークピース202で選択的なイオン注入が望まれている領域に整列されるように、例えばマスクローダ205により、このマスク203をy方向でキャリア201に取付けるか又は連結する。図7では、各ワークピースにイオン注入されるように、これらのワークピース202をx方向でスキャニングする。イオン注入後は、例えばマスクローダ205を用いて、マスク203をワークピース202又はキャリア201から除去しうる。この処理は処理室の第1領域内で実行しうる。処理室の第2領域はx方向で第1領域とは反対側に(イオン源101の反対側に)位置させることができる。この第2領域を用いてワークピース202を一時的に保管するようにするか、或いはこの第2領域が、マスク203を取付けるか又は除去するためのマスクローダ205を有するようにすることもできる。
ここに開示した実施例を用いてブランケットイオン注入を行いたい場合には、マスク203を使用しない。この場合には、抽出孔204から抽出されたイオンビームによりマスク203を用いずにワークピース202をスキャニングする。ある実施例では、ブランケットイオン注入と選択的なイオン注入との双方が望まれているものとする。ブランケットイオン注入と、マスク203を用いる選択的なイオン注入との双方は、イオン注入の順序に応じてワークピース202の周囲の真空を遮断することなく実行することができる。例えば、ブランケットイオン注入を実行し、次いでマスク203をキャリア201に又はキャリア201を覆うように取付け、選択的なイオン注入を実行するようにしうる。他の例では、マスク203をキャリア201に又はキャリア201を覆うように取付け、選択的なイオン注入を実行し、マスク203をキャリア201から除去し、次いでブランケットイオン注入を実行する。ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入に際し所望のドーズ量を得るためには、イオンビーム110を通過させる1つ以上の経路が必要となりうる。
他の実施例では、マスクを用いる代わりに又はマスクを補完するために、孔を有するシ−スモディファイアをイオン源上に又はイオン源内に配置する。このシ−スモディファイアは、プラズマシースに影響を与えることによりイオンを選択的なイオン注入となるように集束させる。イオン源又はビーム電流に対するワークピースのスキャニング速度は、選択的なイオン注入を実行するか、又はブランケットイオン注入と選択的なイオン注入との組合せを実行するように変化させることができる。シ−スモディファイアにおける孔の形状も、選択的な且つブランケットイオン注入を実行するか、又はブランケットイオン注入だけを実行するように変えることができる。又、イオン源に対して他の集束イオンビームシステムを用いて選択的なイオン注入を達成するようにしうる。
ここに開示した実施例は、ブランケットイオン注入に対して約3000ウエハ/時間(wph)の処理能力で、又は選択的なイオン注入に対して約2000wphの処理能力で動作しうる。他の処理能力も可能であること勿論である。ある構成では、ここに開示したイオン注入装置が6000wphまで達成するように動作するようにすることができる。
一実施例ではワークピースを冷却させるように特徴づける。一実施例では裏面ガス冷却法を用いることができ、裏面ガス冷却システムを、例えばキャリア201又はスキャンロボット200の一部とすることができる。ワークピースは、例えば300℃又は200℃よりも低く保つようにしうる。リン、ヒ素、ホウ素や、当業者にとって知られている他のn型ドーパント、他のp型ドーパント、金属や、その他の種をイオン注入することができる。イオン注入のドーズ量はE15cm-2程度とすることができるが、他のイオン注入ドーズ量も可能である。マスクを用いるか、又はその他の選択的なイオン注入方法を用いるイオン注入手段の寸法は約300μmよりも小さくしうる。ここに開示した実施例では、イオンビームは質量分析されていない。しかし、他の実施例では、処理室102に取付けられているビームラインには質量分析器が含まれているようにする。このような一実施例では、イオンビームが湾曲又は偏向されて、不所望なイオン種を、又は不所望なエネルギーを有するイオンを除外する。これにより、あるイオン注入処理に対する汚染を低減させることができる。ここに開示したイオン源の1つを、堆積、エッチング又はその他の機能が得られるように変更又は構成することもできる。
図8〜10はキャリアの実施例を示す斜視図である。図8におけるキャリア201は4×4のマトリックスとした16個のワークピース202を有している。各ワークピース202はフレーム300で囲まれている。キャリア201は、一実施例では、ワークピース202がローディングされている側とは反対のキャリア201の側に基部を有するようにしうる。他の実施例では、フレーム300を両側で開放状態にする。
各フレーム300は、図9に示すように1つ以上の押圧部(プッシャ)301を有することができる。この押圧部301は、バネ仕掛けの回転アームに連結することができる。押圧部301は、突出している場合に、ワークピース202をフレーム300の反対側の壁部の方向に移動させる。一例では、フレーム300の2つの隣接壁部の各々が1つ以上の押圧部301を有するようにする。これにより、ワークピース202を押圧部301側とは反対側のフレーム300の壁部の方向に移動させる。これにより、ワークピース202を隅部内に圧入させるか又は壁部に対接させるように押圧することによりワークピースの整列を達成することができる。押圧部301は、ワークピース202に接触してワークピース202を保持又は把持するのに役立つようにする溝付端部又は湾曲端部を有するようにしうる。
図10に示すように、フレーム300は1つ以上の保持機構302を有することもできる。一実施例では、これらの保持機構302を保持ピンとすることができる。各保持機構302は、ワークピース202に接触してワークピース202を保持又は把持するのに役立つようにする溝付端部又は湾曲端部を有するようにしうる。押圧部301は保持機構302と作用して、ワークピース202をフレーム300内に保持させるようにしうる。フレーム300には、一例ではワークピース202を保持機構302から外部に押出すことのできる1つ以上の釈放機構303を設けることもできる。
図11は、イオン注入装置のアーキテクチャの第3実施例のブロック線図を示す上面透視図である。本例の一部は図1の実施例に類似している。しかし、イオン注入装置400はロードロック402及び403に連結された第2の移送室401を有している。移送室(第1の移送室)104及び第2の移送室401の各々は、移送ロボット115に類似させることのできる少なくとも1つの移送ロボット(図示せず)を有することができる。ロードロック402及び403はそれぞれワークピース移動システム404及び405に連結され、これらワークピース移動システム404及び405はそれぞれ一連のコンベヤ407及び408を有している。ワークピース移動システム404及び405は、ワークピース移動システム107及び108に類似させることができる。ワークピース移動システム404及び405は、インタフェース406に連結されている。ワークピース移動システム404及び405におけるガントリーロボット又はその他の何らかのロボットや、これらのロボットの組合せにより、一連のコンベヤ407及び408とロードロック402及び403との間にワークピースをローディングすることができる。本例によれば、ワークピースに対する入力及び出力経路を複数にすることができる。キャリアは、処理室102の内外で1又は2方向において循環させることができる。
図12は、イオン注入装置のアーキテクチャの第4実施例のブロック線図を示す上面透視図である。本例は図11に類似しているが、ロードロック403をインタフェース406に連結する1つのみのワークピース移動システム405と、ロードロック406をインタフェース109に連結する1つのみのワークピース移動システム108とを有するものである。このイオン注入装置409は、ワークピースに対する入力及び出力経路を複数とすることができる。一例では、ワークピース移動システム108及び405の一方がワークピースをローディングするためのものとし、他方がワークピースをアンローディングするためのものとする。他の例では、ワークピース移動システム108及び405の各々がワークピースをローディング及びアンローディングするためのものとする。
図11及び12の実施例におけるインタフェース406はインタフェース109と同じものとするか又はインタフェース109に連結するようにすることもできる。従って、これらインタフェースは同じユニットの一部とし、カセットをローディング又はアンローディングするのに用いるロボットを共有するようにしうる。インタフェース406は、図11及び12に示すようにインタフェース109から分離させることもできること勿論である。
ここに開示した実施例は複数のキャリアを保持することができる。これらのキャリアは、ワークピースのイオン注入及びローディング又はアンローディング中に種々の位置に循環させるか又は保管させることができる。図2の実施例は5個のキャリアを用いることができる。図1の実施例は8個のキャリアを用いることができる。図12の実施例は10個のキャリアを用いることができる。図11の実施例は16個のキャリアを用いることができる。各実施例では、より多くの又はより少ないキャリアを用いることができること勿論である。これらの個数は単に例示のためだけのものである。
図13は、イオン注入装置のアーキテクチャの第5実施例のブロック線図を示す上面透視図である。イオン注入装置410は処理室102及び処理室412を有する。これら処理室は双方とも移送室104に連結されており、この移送室は移送ロボット115に類似する移送ロボット(図示せず)を有することができる。処理室412は、イオンビーム414を発生するイオン源411を有している。処理室412は計測システム413も有している。処理室412、イオン源411及び計測システム413は、処理室102、イオン源101及び計測システム103にそれぞれ類似させることができる。この場合、処理室102はキャリア保管領域415に連結されている。イオン注入装置410では1つ以上のキャリア保管領域415を用いることができるが、図13には1つのみのキャリア保管領域を示している。例えば、処理室102を2つのキャリア保管領域415に連結させることができる。
処理室412におけるワークピースは、一例では抽出電極420のすぐ下流に位置させる。特定の一実施例では、イオンビーム414をイオン源411から処理室412内のワークピースに向けて直線で投射させる。イオン源411及び処理室412間の抽出孔は抽出電極420間又は抽出電極420の付近に位置させることができる。図13に示すように、抽出電極420に隣接する壁部はまさに、イオン源411と処理室412との間にある。
イオン注入装置410における処理室102及び処理室412の各々は、ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入を、又は2つのブランケットイオン注入を、又は2つの選択的なイオン注入を実行しうる。イオンビーム110及び414の各々に対しては、互いに異なるイオン注入種又は同じイオン注入種を用いることができる。従って、これらの2つの選択的なイオン注入に対して用いるマスクは互いに異ならせることができる。これらのイオン注入の全ては、ワークピースの周囲の真空を遮断することなく実行することができる。ここに開示した他の実施例にも同様に、2つ以上の処理室を取付けることができる。又、各移送室が各処理室に連結されるように、種々の移送室を連結させることができる。1つの移送室が2つの処理室の一方にのみ連結しうるようにする場合も存在しうること勿論である。
一例では、2つの処理室及び2つの移送室により、移送室に連結されたワークピース移送システム及びロードロックを有するリング状の経路を形成しうる。従って、追加の移送室により図13に示す処理室102及び412を結合させることができる。ワークピースは、リング状の経路の全体を通るように循環しうるか、又はリング状の経路の半分のみを通るように循環しうる。2つのワークピースの流れにより、動作可能時間(アップタイム)及び処理能力を改善することができる。従って、2つのワークピースの流れを用いるイオン注入装置におけるワークピースは、他方の移送室を通過することなく同じ移送室に入るとともにここから出ることができる。本例では、ワークピースは双方のイオン源によりイオン注入されるが、元の移送室に戻るように循環される。
更に他の例では、2つの処理室をリング状に結合させるようにすることができるとともに、ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入が各処理室で生じるようにすることができる。従って、各ワークピースには合計で4回のイオン注入を行うことができる。各イオン源は異なるイオン種をイオン注入するようにすることができる。ワークピースは双方の移送室を通して循環させることができるとともに、元の移送室か又は他の移送室の何れかを通して出すようにしうる。各処理室は、同じワークピースに対してブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入の双方を実行することができる。従って、ワークピースの2つの流れを存在させることができ、循環により選択的なイオン注入に対するマスクの配置又は除去を補償しうるようにする。
図14は、イオン注入装置のアーキテクチャの第6実施例のブロック線図を示す上面透視図である。イオン注入装置417は、2つの処理室102及び412と、2つの移送室104及び401と、2つのキャリア保管領域415及び416とを有している。このイオン注入装置417は並列経路を用いて動作でき、1個所の故障がイオン注入装置417の全体の動作を停止させないようになっている。これにより、イオン注入装置417に関する動作可能時間を増大させる。他の利点は、ワークピースを同じ個所で入れたり出したりしうることである。イオン注入装置417はイオンビームの利用を高めることができる。その理由は、第1の組のワークピースは、第2の組のワークピースがイオン注入されるのを待っているとともに、第2の組のワークピースが待っているか又はほかの個所に移動され且つ第3の組のワークピースと置換えられている間に直ちにイオン注入を開始することができる為である。第1の組のワークピースを、他の組のワークピースがローディング又はアンローディングされている間にイオン注入することにより、処理能力を高めることができる。
これらの並列経路を図14において破線418及び419で示してある。各組のワークピースはロードロック403又はロードロック106から入れられる。この組のワークピースは同じロードロックに戻されてイオン注入装置417から除去される。1つの経路からの1組のワークピースには、何れかの経路からの他の組のワークピースがイオン注入装置417内で循環している間にイオン注入させることができる。ワークピースの移動、ローディング、アンローディング及びイオン注入のタイミング及び順序付けは最大の処理能力が得られるように設定しうる。一実施例では、イオンビーム110とイオンビーム414とが互いに異なるイオン注入種を用いるようにするが、これらイオンビーム110及び414が互いに同じイオン注入種を用いるようにすることもできる。他の実施例では、各組のワークピースの複数のイオン注入経路がイオン源101及び414の各々を通過し、所望のイオン注入ドーズ量が得られるように、又はイオン源101及び414の各々からのブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入が得られるようにする。ワークピースは、処理能力を増大させるか、又はイオン注入装置417内に破損個所又はエラーがある場合に、異なるロードロック106又は403を通ってイオン注入装置に入れたりイオン注入装置から出したりすることができること勿論である。
2つのワークピースの流れを有する同様なイオン注入装置は、図11及び12に示すように1つのみのイオン源と1つのみの処理室とを有するようにしうる。ワークピースは、他の移送室を通過させることなく同じ移送室入れたり同じ移送室から出したりすることができる。単一の処理室により同じワークピースに対して選択的なイオン注入とブランケットイオン注入との双方を実行しうる。従って、ワークピースの2つの流れを存在させることができ、循環により選択的なイオン注入に対するマスクの配置又は除去を補償しうるようにする。
連鎖的なイオン注入を実行させる場合、反転ステーションを含めることができる。この反転ステーションによれば、キャリアを180°反転させるか(例えば、キャリアが基部を有さない場合)、或いはワークピースを180°反転させてこれらのワークピースを異なるキャリアに配置するか、同じキャリアに戻すようにしうる。ワークピース又はキャリアを反転させるのにロボットを用いることができる。この反転処理によればワークピースの両面にイオン注入を行うことができるものであり、このことはある種の太陽電池の設計に必要となりうるものである。一実施例では、ワークピースを、その一方の表面を上に向けてイオン注入装置に入れ、他方の表面を上に向けてイオン注入装置から出すようにしうる。
反転ステーションは、同じ真空状態で処理室に連結させるか、又は同じ真空状態で移送ステーションに連結させるか、或いは真空以外で連結させることができる。移送ステーションは例えば、外部のコンベヤにより反転ステーションに連結することができる。特定の一実施例では、図13のキャリア保管領域415又は図14のキャリア保管領域415及び416を反転ステーションとして機能させることもできる。
ここに開示した実施例は、連鎖的に又は非連鎖的に動作しうる。連鎖的イオン注入を実行しうるイオン注入によれば、ブランケットイオン注入及び選択的なイオン注入を、又は2つのブランケットイオン注入を、又は2つの選択的なイオン注入を、又は同じ1つ以上の処理室内で2つ以上のイオン注入の他の組合せを、真空を遮断することなく実行することができる。連鎖的なイオン注入を実行する単一のイオン注入装置を用いることにより例えば、製造設備における製造装置の設置面積を減少させるか、使用する交換部品又は消費部品を少なくするか、全費用を低減させることができる。その理由は、必要とするコンベヤ又はその他の構成要素が少なくて足りる為である。ここに開示した実施例を用いる連鎖的なイオン注入装置及び非連鎖的なイオン注入装置は双方共、現存するイオン注入装置に比べて処理能力を高めることができる。
ここに開示した種々の構成要素(例えば、ワークピース移動システム、移送室)はモジュール形式の要素とすることができる。従って、標準の構成要素を組合せて異なる構成にすることができる。これらの異なる構成は異なる処理能力を有し、異なる種類のイオン注入を実行するか、又は異なる種類のワークピースにイオン注入するのに用いることができる。
一例では、単一のイオン注入装置を用いて選択エミッタ(SE)太陽電池を製造することができる。他の例では、単一のイオン注入装置を用いてインターディジテイト加工された(櫛形)バックコンタクト(IBC)太陽電池を製造することができる。この場合、少なくとも2つの選択的なイオン注入を用い、これらの選択的なイオン注入がそれぞれ異なるイオン注入種を有するようにしうる。しかし、ある種のSE及びIBC太陽電池は、この場合よりも多くのイオン注入ステップを用いる。他の設計の太陽電池もここに開示したイオン注入の設計を用いてイオン注入しうる。
本発明の範囲は、ここに開示した特定の実施例に限定されるものではない。実際に、上述したこと及び添付図面から当業者にとって明らかなように、他の種々の実施例及び変形例を、ここに開示したことに加えうるものである。すなわち、これらの他の実施例及び変形例は本発明の範囲に入るものである。更に、特定の目的のための特定の環境における特定の実施の関連で本発明を開示したが、当業者にとって認識されるように、本発明の有効性はこれらに限定されるものではなく、本発明は如何なる目的にも対する如何なる環境においても有効に実施しうるものである。従って、特許請求の範囲は上述した本発明の全範囲及び精神を考慮して解釈されるべきものである。

Claims (25)

  1. イオン源と、
    このイオン源に連結されているとともに、複数の抽出電極によりこのイオン源から分離されている処理室と、
    複数のワークピースを保持するように構成されたキャリアと、
    前記処理室内のマスクローダであって、マスクを前記キャリアに連結させるように構成された当該マスクローダと
    を具えるイオン注入装置。
  2. 請求項1に記載のイオン注入装置において、前記イオン源がRFイオン源を有しているイオン注入装置。
  3. 請求項1に記載のイオン注入装置において、前記マスクは前記キャリアに磁気的に固着されているイオン注入装置。
  4. 請求項1に記載のイオン注入装置において、前記マスクは前記キャリアに機械的に固着されているイオン注入装置。
  5. 請求項1に記載のイオン注入装置において、前記マスクは前記複数のワークピースを覆うのに充分な大きさの寸法を有しているイオン注入装置。
  6. 請求項1に記載のイオン注入装置において、このイオン注入装置が更に、前記キャリアを、前記イオン源から指向されるイオンビームを通って移動させるように構成されたスキャンロボットを具えているイオン注入装置。
  7. 請求項6に記載のイオン注入装置において、前記スキャンロボットは、互いに直交している水平ローディング位置及び垂直イオン注入位置を有しており、前記スキャンロボットは、前記複数のワークピースが前記イオンビームの経路内に位置するように、前記キャリアを前記水平ローディング位置から前記垂直イオン注入位置へ回転させるように構成されているイオン注入装置。
  8. 請求項1に記載のイオン注入装置において、前記複数のワークピースは前記抽出電極のすぐ下流にあるようになっているイオン注入装置。
  9. 請求項1に記載のイオン注入装置において、イオンビームは前記イオン源から前記複数のワークピースに向けて直線状に投射されるようになっているイオン注入装置。
  10. イオン源と、
    このイオン源に連結されているとともに、複数の抽出電極によりこのイオン源から分離されている処理室と、
    複数のワークピースを保持するように構成されたキャリアと、
    前記処理室内のマスクローダであって、マスクを前記キャリアに連結させるように構成された当該マスクローダと、
    前記処理室に連結された移送室と、
    この移送室に連結されたロードロックと、
    前記移送室内の移送ロボットであって、前記複数のワークピースを前記ロードロックと前記処理室との間で移動させる当該移送ロボットと、
    前記ロードロックに連結され、前記複数のワークピースを前記ロードロックからローディング及びアンローディングするように構成されたワークピース移動システムと
    を具えるイオン注入装置。
  11. 請求項10に記載のイオン注入装置において、前記イオン源がRFイオン源を有しているイオン注入装置。
  12. 請求項10に記載のイオン注入装置において、前記マスクは前記キャリアに磁気的に固着されているイオン注入装置。
  13. 請求項10に記載のイオン注入装置において、前記マスクは前記キャリアに機械的に固着されているイオン注入装置。
  14. 請求項10に記載のイオン注入装置において、前記マスクは前記複数のワークピースを覆うのに充分な大きさの寸法を有しているイオン注入装置。
  15. 請求項10に記載のイオン注入装置において、このイオン注入装置が更に、前記キャリアを、前記イオン源から指向されるイオンビームを通って移動させるように構成されたスキャンロボットを具えているイオン注入装置。
  16. 請求項15に記載のイオン注入装置において、前記スキャンロボットは、互いに直交している水平ローディング位置及び垂直イオン注入位置を有しており、前記スキャンロボットは、前記複数のワークピースが前記イオンビームの経路内に位置するように、前記キャリアを前記水平ローディング位置から前記垂直イオン注入位置へ回転させるように構成されているイオン注入装置。
  17. 請求項10に記載のイオン注入装置において、このイオン注入装置が更に、前記移送室に連結されている他の、すなわち第2のロードロックを具えているイオン注入装置。
  18. 請求項10に記載のイオン注入装置において、このイオン注入装置が更に、
    他の、すなわち第2のイオン源であって、前記イオン源、すなわち第1のイオン源と、この第2のイオン源との一方がn型イオンを発生し、他方がp型イオンを発生するようにした当該第2のイオン源と、
    前記移送室及び前記第2のイオン源に連結された他の、すなわち第2の処理室であって、この第2の処理室が他の、すなわち第2の複数の抽出電極により前記第2のイオン源から分離されているようにした当該第2の処理室と、
    この第2の処理室内の他の、すなわち第2のマスクローダであって、この第2のマスクローダは他の、すなわち第2のマスクを前記キャリアに連結させるように構成されている当該第2のマスクローダと
    を具えているイオン注入装置。
  19. 請求項18に記載のイオン注入装置において、このイオン注入装置が更に、前記処理室、すなわち第1の処理室及び前記第2の処理室に連結された他の、すなわち第2の移送室を具えているイオン注入装置。
  20. 請求項10に記載のイオン注入装置において、前記複数のワークピースは前記抽出電極のすぐ下流にあるようになっているイオン注入装置。
  21. 請求項10に記載のイオン注入装置において、イオンビームは前記イオン源から前記複数のワークピースに向けて直線状に投射されるようになっているイオン注入装置。
  22. 複数のワークピースをキャリア上にマトリックスにローディングするステップと、
    前記複数のワークピースの各ワークピースの表面の全体にイオン注入するためにイオンビームにより前記キャリアをスキャニングするステップを有するブランケットイオン注入を実行するステップと、
    前記キャリアに、複数の孔が規定されているマスクを連結し、このマスクにより前記複数のワークピースの各ワークピースを少なくとも部分的に覆うようにするステップと、
    前記マスクを前記キャリアに連結した後に、前記イオンビームにより前記キャリアをスキャニングして、前記マスクを介して前記複数のワークピースの各ワークピースの前記表面の領域にイオン注入する選択的なイオン注入を実行するステップと
    を具えているイオン注入方法。
  23. 請求項22に記載のイオン注入方法において、前記選択的なイオン注入を前記ブランケットイオン注入の前に実行するイオン注入方法。
  24. 請求項22に記載のイオン注入方法において、前記ローディングを水平ローディング位置で行い、前記ブランケットイオン注入及び前記選択的なイオン注入を垂直イオン注入位置で行い、前記水平ローディング位置及び前記垂直イオン注入位置は互いに直交しているようにするイオン注入方法。
  25. 請求項22に記載のイオン注入方法において、前記ブランケットイオン注入と、前記マスクの前記連結と、前記選択的なイオン注入とを、前記複数のワークピースを収容している室内の真空を遮断することなく実行するイオン注入方法。
JP2014540124A 2011-11-02 2012-11-02 イオン注入装置及びイオン注入方法 Expired - Fee Related JP6266523B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161554720P 2011-11-02 2011-11-02
US61/554,720 2011-11-02
US13/662,110 2012-10-26
US13/662,110 US9437392B2 (en) 2011-11-02 2012-10-26 High-throughput ion implanter
PCT/US2012/063272 WO2013067317A1 (en) 2011-11-02 2012-11-02 High-throughput ion implanter

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2015501525A true JP2015501525A (ja) 2015-01-15
JP2015501525A5 JP2015501525A5 (ja) 2015-12-17
JP6266523B2 JP6266523B2 (ja) 2018-01-24

Family

ID=48172730

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014540124A Expired - Fee Related JP6266523B2 (ja) 2011-11-02 2012-11-02 イオン注入装置及びイオン注入方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9437392B2 (ja)
JP (1) JP6266523B2 (ja)
KR (1) KR101751307B1 (ja)
CN (1) CN104011826B (ja)
TW (1) TWI559377B (ja)
WO (1) WO2013067317A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112011101956T5 (de) * 2010-06-10 2013-05-02 Ulvac, Inc. Solarzellen-Herstellungsvorrichtung und Solarzellen-Herstellungsverfahren
US9514912B2 (en) * 2014-09-10 2016-12-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Control of ion angular distribution of ion beams with hidden deflection electrode
CN118299316A (zh) * 2024-04-28 2024-07-05 扬州韩思半导体科技有限公司 一种用于半导体芯片制造离子注入机

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6113542A (ja) * 1984-06-28 1986-01-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> イオン注入用マスク装置及びそれを用いたイオン注入法
JPH06291073A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 不純物のドーピング方法及びそれに使用する装置
JP2007053386A (ja) * 2006-08-18 2007-03-01 Hitachi Ltd イオン注入方法およびその装置
JP2008533721A (ja) * 2005-03-09 2008-08-21 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド 単一基板上で多数の工程段階を実現する方法および装置
US20100308236A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Masking apparatus for an ion implanter
WO2010147997A2 (en) * 2009-06-16 2010-12-23 Varian Semiconductor Equipment Associates Workpiece handling system

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4030622A (en) 1975-05-23 1977-06-21 Pass-Port Systems, Inc. Wafer transport system
FR2383702A1 (fr) 1977-03-18 1978-10-13 Anvar Perfectionnements aux procedes et dispositifs de dopage de materiaux semi-conducteurs
JPS58164134A (ja) 1982-03-24 1983-09-29 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
JP4252237B2 (ja) 2000-12-06 2009-04-08 株式会社アルバック イオン注入装置およびイオン注入方法
US7057192B2 (en) 2004-02-06 2006-06-06 Kaim Robert E Radial scan arm and collimator for serial processing of semiconductor wafers with ribbon beams
JP4969781B2 (ja) 2005-01-14 2012-07-04 株式会社アルバック プラズマドーピング装置
JP2006278316A (ja) 2005-02-02 2006-10-12 Advanced Ion Beam Technology Inc リボンビームで半導体ウエハのシリーズ処理するための放射走査アーム及びコリメータ
CN101138080A (zh) 2005-03-09 2008-03-05 瓦里安半导体设备公司 在单一基板上进行多个处理步骤的方法及其装置
JP2006302528A (ja) 2005-04-15 2006-11-02 Ulvac Japan Ltd イオン注入装置及びイオン注入方法
US7776727B2 (en) 2007-08-31 2010-08-17 Applied Materials, Inc. Methods of emitter formation in solar cells
US7820460B2 (en) 2007-09-07 2010-10-26 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Patterned assembly for manufacturing a solar cell and a method thereof
US7727866B2 (en) 2008-03-05 2010-06-01 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Use of chained implants in solar cells
EP2141733A1 (en) 2008-03-14 2010-01-06 Intevac, Inc. System and method for processing substrates with detachable mask
US8795466B2 (en) * 2008-06-14 2014-08-05 Intevac, Inc. System and method for processing substrates with detachable mask
US8330128B2 (en) * 2009-04-17 2012-12-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Implant mask with moveable hinged mask segments
US8749053B2 (en) 2009-06-23 2014-06-10 Intevac, Inc. Plasma grid implant system for use in solar cell fabrications
US8698104B2 (en) 2009-11-09 2014-04-15 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. System and method for handling multiple workpieces for matrix configuration processing
US8461030B2 (en) 2009-11-17 2013-06-11 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Apparatus and method for controllably implanting workpieces
EP2814051A1 (en) 2010-02-09 2014-12-17 Intevac, Inc. Shadow mask implantation system
CN101964319B (zh) 2010-08-04 2013-03-20 清华大学 离子注入机晶圆传送系统及晶圆传送方法
US8216923B2 (en) * 2010-10-01 2012-07-10 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Integrated shadow mask/carrier for patterned ion implantation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6113542A (ja) * 1984-06-28 1986-01-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> イオン注入用マスク装置及びそれを用いたイオン注入法
JPH06291073A (ja) * 1993-04-06 1994-10-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd 不純物のドーピング方法及びそれに使用する装置
JP2008533721A (ja) * 2005-03-09 2008-08-21 バリアン・セミコンダクター・エクイップメント・アソシエイツ・インコーポレイテッド 単一基板上で多数の工程段階を実現する方法および装置
JP2007053386A (ja) * 2006-08-18 2007-03-01 Hitachi Ltd イオン注入方法およびその装置
US20100308236A1 (en) * 2009-06-08 2010-12-09 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Masking apparatus for an ion implanter
WO2010147997A2 (en) * 2009-06-16 2010-12-23 Varian Semiconductor Equipment Associates Workpiece handling system

Also Published As

Publication number Publication date
TWI559377B (zh) 2016-11-21
CN104011826A (zh) 2014-08-27
KR101751307B1 (ko) 2017-06-27
US9437392B2 (en) 2016-09-06
WO2013067317A1 (en) 2013-05-10
CN104011826B (zh) 2017-06-23
KR20140097269A (ko) 2014-08-06
US20130108799A1 (en) 2013-05-02
TW201324592A (zh) 2013-06-16
JP6266523B2 (ja) 2018-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10679883B2 (en) Wafer plate and mask arrangement for substrate fabrication
US10062600B2 (en) System and method for bi-facial processing of substrates
US9694989B2 (en) Workpiece handling system and methods of workpiece handling
KR102327286B1 (ko) 기판의 양면 처리를 위한 시스템 및 방법
US8330128B2 (en) Implant mask with moveable hinged mask segments
CN108290694B (zh) 用于衬底制造的晶圆板和掩模装置
US20110027463A1 (en) Workpiece handling system
US20130287526A1 (en) System architecture for vacuum processing
KR20120104221A (ko) 매트릭스 형태 공정을 위한 다수 워크피스들 핸들링 시스템 및 방법
JP6266523B2 (ja) イオン注入装置及びイオン注入方法
CN211788912U (zh) 离子注入机的作业平台
JP5892802B2 (ja) イオン注入方法、搬送容器及びイオン注入装置
KR101456842B1 (ko) 태양 전지 제조 장치 및 태양 전지 제조 방법
KR20060134569A (ko) 이온주입장치의 엔드 스테이션 모듈
KR20070059495A (ko) 반도체소자 제조설비
JPH11111212A (ja) イオン注入装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151026

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20151026

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160928

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20161004

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20161209

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20170516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170904

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20170912

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20171121

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6266523

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees