JP3443757B2 - イオンシャワードーピング装置 - Google Patents

イオンシャワードーピング装置

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JP3443757B2
JP3443757B2 JP03325395A JP3325395A JP3443757B2 JP 3443757 B2 JP3443757 B2 JP 3443757B2 JP 03325395 A JP03325395 A JP 03325395A JP 3325395 A JP3325395 A JP 3325395A JP 3443757 B2 JP3443757 B2 JP 3443757B2
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ion
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義則 川崎
一朗 中本
光 上野
正幸 高部
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石川島播磨重工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イオンシャワードーピ
ング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】液晶ディスプレイ等の製造工程では、反
応性ガスをプラズマ化して得られたイオンビームを大面
積(300mm角以上)のガラス基板上の薄膜シリコン
層に照射して所望の不純物をドーピングする処理が行わ
れる。
【0003】図6は従来のイオンシャワードーピング装
置の概念図である。
【0004】同図において、1はイオン源であり、チャ
ンバ2内に導入された作動ガスにフィラメント3から放
出される電子を作用させてプラズマを生成し、これを複
数のリング状の永久磁石4によってチャンバ2内に閉じ
込めつつ、ビーム引出し電極5によって電界を印加する
ことでプラズマ中のイオンをイオン閉込め電極6を通し
て引出し、これを加速電極7の電界で加速してイオンビ
ームIBを発生させる。イオン源1で発生したイオンビ
ームIBは、イオン源1に接続された注入室8内に配置
された基板9に照射される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、基板9にイ
オンを注入するとイオンのエネルギーによって基板9が
発熱して歪クラック等が発生することがあるので冷却す
る必要がある。このため基板9を保持する基板ホルダ1
0を冷却することにより基板9を冷却することが考えら
れる。注入室内は通常真空のため基板ホルダ10に基板
9を密着させて熱伝導によって冷却する必要がある。半
導体用のイオン注入装置ではシリコンウエハーを基板ホ
ルダに密着させるために、基板ホルダ全体を高速で回転
させ、その際生じる遠心力でシリコンウエハーを基板ホ
ルダに密着させることが行われていた。
【0006】しかし大型の基板9を高速で回転させるの
は困難であり、基板ホルダ10を回転させない場合には
イオン注入による発熱で基板9が膨張して基板ホルダ1
0から浮いたり反ったりしてしまう。
【0007】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、大型の基板を基板ホルダに密着させることができる
イオンシャワードーピング装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、イオン源からのイオンビームを基板に照射
してイオンを注入するイオンシャワードーピング装置に
おいて、基板を保持すると共にその保持面が略凹面状に
形成された基板ホルダと、基板ホルダの両端にそれぞれ
設けられ基板を基板ホルダの内方に押付けるための基板
押さえとを備えたイオンシャワードーピング装置であっ
て、基板押さえを、基板ホルダの凹面の両端部で斜めに
移動自在な複数のピンと、各ピンを基板側へ押圧するバ
ネと、基板押さえを基板ホルダ側に移動させる移動手段
とで構成したものである。
【0009】また、本発明は、イオン源からのイオンビ
ームを基板に照射してイオンを注入するイオンシャワー
ドーピング装置において、基板を保持すると共にその保
持面が略凹面状に形成された基板ホルダと、基板ホルダ
の両端にそれぞれ設けられ基板を基板ホルダの内方に押
付けるための基板押さえとを備えたイオンシャワードー
ピング装置であって、基板押さえを、基板ホルダの両端
部に配置され基板を凹面に押付けるための押付け部材
と、押し付け部材を基板に垂直な方向に移動させる移動
手段と、基板に垂直に配置され両端面から挟んで内方に
湾曲させるための板状部材と、板状部材を略基板の面方
向に平行に移動させる他の移動手段とで構成したもので
ある。
【0010】
【0011】
【作用】上記構成によれば、基板が基板押さえによって
基板ホルダの内方に押し付けられており、かつ、基板ホ
ルダが凹面状に形成されているので、大型の基板が内方
に湾曲して凹面に密着する。このような基板にイオン注
入を行うと基板が発熱して膨脹するが、基板押さえで膨
脹分が吸収されるので大型の基板が基板ホルダに密着す
る。このためイオン注入時の基板の温度上昇が押さえら
れる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。尚、図6に示した従来例と同様の部材には
共通の符号を用いた。
【0013】図1は本発明のイオンシャワードーピング
装置の一実施例の概念図である。
【0014】同図において、1はイオン源であり、チャ
ンバ2内に導入された作動ガスにフィラメント3から放
出される電子を作用させてプラズマを生成し、これを複
数のリング状の永久磁石4によってチャンバ2内に閉じ
込めつつ、ビーム引出し電極5によって電界を印加する
ことでプラズマ中のイオンをイオン閉込め電極6を通し
て引出し、これを加速電極7の電界で加速してイオンビ
ームIBを発生させる。
【0015】8はイオン源1に接続され、基板9aにイ
オン注入を行うための注入室である。基板9aは基板ホ
ルダ20にその周辺部で基板押さえ21a、21bによ
って基板ホルダ20に押し付けられている。基板ホルダ
20の表面(保持面)20aは略凹面状に形成されてい
る。この凹面は、基板9を破壊しない程度に内方に湾曲
させたときの基板9aが形成する曲面に等しくなってい
る。
【0016】図2は図1に示した基板ホルダ周辺の拡大
図である。
【0017】同図に示すように基板ホルダ20の両側下
部には移動手段としてのエアシリンダ23、24が互い
に平行かつ基板ホルダ20の裏面20bに垂直になるよ
うに配置されている。各エアシリンダ23、24のピス
トンロッド25、26の先端には、断面略L字形状の平
面押さえピン27、28が互いに向き合うように、か
つ、凸部27a、28aが下向きになるように取り付け
られている。凸部27a、28aの下端は基板9a
(9)を傷めないように丸みを帯びている。
【0018】平面押さえピン27、28の基部27b、
28bには斜め下側に(基板の内方に向かって)所定の
距離だけ移動自在なピン29、30が設けられている。
ピン29、30には基板圧力調整バネ(以下「バネ」と
いう。)31、32が取り付けられている。
【0019】ピストンロッド25、26のピン29、3
0の下側には、基板9を両端で保持するためのピン3
3、34が、ピストンロッド25、26に垂直、かつ、
互いに向き合うように取り付けられている。平面押さえ
ピン27、28の凸部27a、28aの下端とピン3
3、34とは基板9が挿入できるような間隔Ptが設け
られている。また、平面押さえピン28の下端と平面押
さえピン29の下端との間隔は基板9の一辺の長さWp
に等しくなっている。
【0020】基板ホルダ20の端部には、ピストンロッ
ド25、26が下降する時にピン33、34が基板ホル
ダ20と接触しないような溝35、36がそれぞれ形成
されている。
【0021】これらピン29、30、33、34、平面
押さえピン27、28、バネ31、32及びエアシリン
ダ23、24で基板押さえ21a、21bが構成されて
いる。尚、図では基板押さえ21a、21bの数は2つ
であるが、これに限定されるものではなく、紙面に垂直
な方向に複数個設けてもよいのはいうまでもない。
【0022】次に実施例の作用を述べる。
【0023】図示しない搬送手段で基板9を、平面押さ
えピン27、28とピン33、34との間に(紙面に垂
直な方向に)挿入する。基板9が挿入された後エアシリ
ンダ23、24を駆動して両ピストンロッド25、26
を下げてエアシリンダ側に移動させると、基板9には平
面押さえピン27、28によって基板ホルダ20の凹面
20a側に向かう力が生じて内方に湾曲し、凹面20a
に押し付けられる。
【0024】このような基板9aにイオン注入を行うと
基板9aが発熱して膨脹するが、基板9aの端部ではバ
ネ31、32によって外方に向かう伸びが吸収され、基
板9aは基板ホルダ20に密着した状態が保持される。
このためイオン注入ときの基板9aの温度上昇が押さえ
られる。また、基板9aのクラックや反りや浮きが防止
される。
【0025】図3は本発明のイオンシャワードーピング
装置に用いられる基板ホルダの他の実施例の平面図であ
る。図4は図3のA−A線断面図、図5は図3のB−B
線断面図である。
【0026】図2に示した実施例との相違点は、基板に
対して基板の表面に垂直な方向の力と水平な方向の力と
を同時に加えることにより基板を基板ホルダの凹面に密
着させる点である。
【0027】図3に示すように、基板ホルダ40の四隅
の近傍には4つの溝41、42、43、44が形成され
ている。溝41、42は互いに平行であり、溝43、4
4は溝41、42に対向して形成されている。各溝4
1、42、43、44内には板状の基板圧力調整板(以
下「ロッド」という。)45、46、47、48が基板
ホルダ40に垂直に配置されている。溝41、42の間
には平面押さえピン49、50が設けられ、溝43、4
4の間には平面押さえピン51、52が設けられてい
る。
【0028】図4に示すように保持面(表面)40aに
凹面が形成された基板ホルダ40の下部両側には2つの
基板圧力調整アクチュエータ(以下「エアシリンダ」と
いう。)53、54が同軸かつ互いに向き合うように水
平に配置されている。エアシリンダ53、54のピスト
ンロッド55、56の先端にはピストンロッド55、5
6の長手方向に沿った基板圧力調整バネ(以下「バネ」
という。)57、58の一端が取り付けられており、そ
のバネ57、58の他端には、基板ホルダ40の裏面4
0bに垂直に配置された板状のロッド45、47の下端
が取り付けられている。これらのバネ57、58は基板
9aがイオン注入時の熱による膨張を吸収する機能を有
している。
【0029】ロッド45、47は基板ホルダ40の端部
に形成された溝41、43内を水平方向に移動できるよ
うになっており、ロッド45、47の中央部は基板9a
と接触して、基板9aを両端面から挟んで内方(図4で
は下側)に湾曲させるようになっている。ロッド46、
48も同様に構成されており基板9を両側から挟んで湾
曲させて保持面40aに押し付けるようになっている。
【0030】図3及び図5に示すように、基板ホルダ4
0の両側下部には2つの基板リフト用アクチュエータ
(以下「エアシリンダ」という。)60、61が基板ホ
ルダ40の裏面40bに対して垂直かつ互いに平行に配
置されている。エアシリンダ60、61の基板リフト棒
(以下「ピストンロッド」という。)62、63は基板
ホルダ40の端部を摺動自在に貫通しており、ピストン
ロッド62、63の先端には断面略L字形状の押し付け
部材としての平面押さえピン50、52が互いに向き合
うように、かつ、凸部50a、52aが下向きになるよ
うに取り付けられている。ピストンロッド62、63の
平面押さえピン50、52の下部には基板の両端を保持
するためのピン64、65がピストンロッド62、63
に垂直、かつ対向して設けられている。尚、エアシリン
ダ53、54と、エアシリンダ60、61とで移動手段
が構成されている。
【0031】基板ホルダ40の端部には溝66、67が
形成されており、ピストンロッド62、63が下降する
時にピン64、65が基板ホルダ40と接触しないよう
になっている。
【0032】これらロッド45、46、47、48、平
面押さえピン50、52、ピストンロッド55、56、
62、63及びエアシリンダ60、61で基板押さえ2
1a、21bが構成されている。
【0033】このような基板ホルダ40においても図2
に示した実施例と同様に、イオン注入時においても基板
9が基板ホルダ40に密着するので、イオン注入時の基
板の温度上昇が押さえられる。また、基板9aのクラッ
クや反りや浮きが防止される。
【0034】以上において本実施例によれば、基板が基
板押さえによって内方に湾曲して基板ホルダの凹面に押
し付けられ、かつ、基板押さえが基板の熱膨張を吸収す
るので、大型の基板を基板ホルダに密着させることがで
き、基板にクラックや反りや浮きが生じることなく、均
一なイオン注入を行うことができる。
【0035】尚、本実施例ではイオン源からのビームの
出射方向が垂直下向きの場合で説明したが、これに限定
されずイオン源からのビームの出射方向が水平、特に大
型の場合には、基板押さえと基板ホルダとを図示しない
筐体に取り付けて一体的に回動できるようにしてもよ
い。この場合基板押さえがイオン源側とイオン源側に対
向する側になるように構成すると、基板が垂直になった
ときに落下することがない。また本実施例ではエアシリ
ンダを用いて基板押さえ駆動した場合で説明したが、こ
れに限定されるものではなく、ソレノイドコイル等他の
手段を用いてもよい。
【0036】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。
【0037】基板を保持すると共にその保持面が略凹面
状に形成された基板ホルダと、基板ホルダの両端にそれ
ぞれ設けられ基板を基板ホルダの内方に押付けるための
基板押さえとを備えたので、大型の基板を基板ホルダに
密着させることができ、イオン注入時の基板の温度上昇
が押さえられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のイオンシャワードーピング装置の一実
施例の概念図である。
【図2】図1に示した基板ホルダ周辺の拡大図である。
【図3】本発明のイオンシャワードーピング装置に用い
られる基板ホルダの他の実施例の平面図である。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【図5】図3のB−B線断面図である。
【図6】従来のイオンシャワードーピング装置の概念図
である。
【符号の説明】
1 イオン源 8 注入室 9、9a 基板 20、40 基板ホルダ 20a、40a 保持面(表面) 21a、21b 基板押さえ IB イオンビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/265 F (72)発明者 上野 光 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 高部 正幸 東京都千代田区丸の内一丁目6番2号 石川島播磨重工業株式会社 本社別館内 (56)参考文献 特開 平1−132033(JP,A) 特開 昭62−105347(JP,A) 特開 平5−6753(JP,A) 実開 平2−731(JP,U) 実開 昭61−123459(JP,U) 実開 平4−103643(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 37/317 H01J 37/20 H01L 21/265

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 イオン源からのイオンビームを基板に照
    射してイオンを注入するイオンシャワードーピング装置
    において、基板を保持すると共にその保持面が略凹面状
    に形成された基板ホルダと、基板ホルダの両端にそれ
    ぞれ設けられ上記基板を基板ホルダの内方に押付けるた
    めの基板押さえとを備えたイオンシャワードーピング装
    であって、上記基板押さえを、基板ホルダの凹面の両
    端部で斜めに移動自在な複数のピンと、各ピンを基板側
    へ押圧するバネと、基板押さえを基板ホルダ側に移動さ
    せる移動手段とで構成したことを特徴とするイオンシャ
    ワードーピング装置。
  2. 【請求項2】 イオン源からのイオンビームを基板に照
    射してイオンを注入するイオンシャワードーピング装置
    において、基板を保持すると共にその保持面が略凹面状
    に形成された基板ホルダと、該基板ホルダの両端にそれ
    ぞれ設けられ上記基板を基板ホルダの内方に押付けるた
    めの基板押さえとを備えたイオンシャワードーピング装
    置であって、上記基板押さえを、基板ホルダの両端部に
    配置され基板を凹面に押付けるための押付け部材と、押
    し付け部材を基板に垂直な方向に移動させる移動手段
    と、上記基板に垂直に配置され両端面から挟んで内方に
    湾曲させるための板状部材と、該板状部材を略基板の面
    方向に平行に移動させる他の移動手段とで構成したこ
    を特徴とするイオンシャワードーピング装置。
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