JP4443816B2 - イオンドーピング装置及びイオンドーピング装置用多孔電極 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温ポリシリコン液晶パネル等の製造に際して用いられるイオンドーピング装置に関するものであり、より詳しくは、面積の大きい基板をスキャンしてイオンドーピングを行うイオンドーピング装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
低温ポリシリコン液晶等の大型基板にＴＦＴを形成する際、ＴＦＴのソース、ドレインやＬＤＤ領域の形成及びＴＦＴの閾値の制御を目的とした不純物の注入にイオンドーピング装置が用いられる。
【０００３】
イオンドーピングの対象となる基板の大きさが、５００ｍｍ角以下の場合、基板の大きさよりも面積の広いイオンビームを照射して、基板に一括してイオンドーピングを行っている。この際、イオンの注入に均一性を持たせるために、基板を回転させたり、基板を揺動させたりする方法が提案されている。
【０００４】
従来のイオンビーム均一化手段としては、照射される基板を縦、横、あるいは斜めに遥動させている（例えば、特許文献１ 参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２２７６８５号公報（第４頁、第１図）
上記装置は、大きさが５００ｍｍ角よりも大きい基板にイオンドーピングを行うには、基板の大きさよりもイオンビームの面積を広くする必要性から、イオン源が大きくなり、そのため装置全体が大型化するという問題を有する。
【０００６】
このため、大きな基板にイオンドーピングをする場合には、比較的均一なイオンビームを形成しやすい全体として矩形のイオンビームを基板に照射して、その基板をスキャンすることで均一なイオンドーピングを行っている。
【０００７】
このような矩形のイオンビームを照射するにあたっては、イオンビームを引き出すべく、スリット状の引き出し口を設けた電極を用いる方法も存在するが、スリットの中央部と端部とでイオンビームの収束が異なり、スリットの長手方向のイオンビームの均一性を確保することが困難である。このため、図５に示すように、円形の電極孔が複数形成された多孔電極を用いる方法が採用される。
【０００８】
この図５に示す多孔電極２００は、多数の円形の電極孔２１０が、基板のスキャン方向Ｘ（以下、説明に際して「縦方向」という場合がある）と平行に一定ピッチｂで列をなし、この列が前記スキャン方向と直交する方向Ｙ（以下、説明に際して「横方向」という場合がある）に複数列設けられている。ここで、一列の電極孔２１０は、隣接する列の電極孔２１０と前記ピッチｂの半分ｃずらされている。また、電極孔２１０の列同士は、互いに一定ピッチａで配されている。より具体的に説明すると、直径ｄが５ｍｍの電極孔が、縦方向に１０ｍｍピッチ（ｂ）で列をなし、この列が横方向に５ｍｍピッチ（ａ）で整列している。そして、隣接する列の電極孔２１０は、縦方向に５ｍｍ（ｃ）ずらされている。
【０００９】
上記のような円形の電極孔２１０を有する多孔電極２００は、円形の電極孔２１０から引き出されたビーム形状が円形となるため、円形の電極孔２１０を並べることにより、イオンビームの電流密度の、基板の面内全体での均一性を確保しやすいというメリットがある。
【００１０】
しかしながら、円形のビームを重ね合わせることにより、それぞれの電極孔２１０から引き出されるビームの収束状態によって、横方向Ｙにおける狭い範囲におけるバラツキが発生する。つまり、図５に示す電極孔２１０の配列であれば、電極孔２１０の列がスキャン方向Ｘと平行に設けられているので、この列部分のイオン注入量が多く、また列の間のイオン注入量が少なくなり、横方向Ｙに周期的なイオン注入量のバラツキが生ずるという問題を有する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、狭い範囲におけるイオン注入量のバラツキを抑えることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明はなされているものであって、本発明に係るイオンドーピング装置は、多数の孔が設けられた電極から引き出したイオンビームを、スキャンする基板に照射するイオンドーピング装置であって、前記電極は、電極孔をイオンビームの電流密度に応じて区分けした複数の電極孔群から構成され、各電極孔群において、各電極孔は、基板のスキャン方向に列をなして配されるとともに、該電極孔の列が基板のスキャン方向に対して傾きを有するように設けられ、各電極孔は、前記電極孔群どうしで同一のピッチで配されるとともに、前記電極孔群ごとに、基板のスキャン方向に直交する方向に位置ズレして配されていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成からなるイオンドーピング装置によれば、電極孔からイオンビームが引き出され、スキャンする基板に照射されるが、電極孔の列が基板のスキャン方向に対して傾きを有するように設けられ、各電極孔は、前記電極孔群ごとに、基板のスキャン方向に直交する方向に位置ズレして配されているので、イオンビームの電流密度が基板のスキャン方向に直交する方向（以下、単に「スキャン直交方向」という場合がある）で均一化され、狭い範囲においてもイオン注入量のバラツキを抑えることができる。
【００１４】
なお、本発明において、各電極孔は、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群に区分けされている。
【００１５】
つまり、電極から引き出されるイオンビームの電流密度は一定でなく、例えば、基板のスキャン方向の中央部と端部との間には８０％程度の密度差が生ずる場合がある。かかる場合に、全体として一つの電極孔群として電極孔を平均的に位置ズレさせて配置した場合には、電流密度の高い電極孔による部分と低い電極孔による部分とでイオン注入量の差が若干生ずる。このため、例えば、基板のスキャン方向の中央部の電極孔と、その両端部の電極孔とを異なる電極孔群として区分けして、それぞれの電極孔群において各電極孔を位置ズレさせることにより、イオン注入量のバラツキをより抑制することができる。
【００１６】
なお、このように電極孔群が複数設けられる場合にあっては、一の電極孔群を構成する電極孔同士のスキャン直交方向の隙間位置に、他の電極孔群の電極孔がスキャン直交方向位置するように配置することが好ましい。具体的には、例えばスキャン方向の中央の電極孔群の電極孔がスキャン直交方向に一定ピッチずつズレて配置された場合には、端部の電極孔群の電極孔がこのピッチの間にスキャン直交方向位置するように配置されることが好ましい。つまり、電流密度の高い電極孔群によるイオン注入量は、電極孔が存在する部分と、電極孔が存在しない隙間部分とにおいて相違が生ずるため、その電極孔が存在しない隙間部分に他の電極孔群の電極孔によるイオン注入を行うことができ、イオン注入量をより均一化することができる。
【００１７】
また、本発明において、「位置ズレ」して電極孔を配するためには、種々の配置が考えられるが、例えば電極孔群を構成する全ての電極孔を、それぞれスキャン直交方向の配置が異なるように設けることによって可能である。
【００１８】
又、電極孔を規則的に配置する場合には、電極孔群を構成する電極孔を、基板のスキャン方向に列をなして配し、この電極孔の列が基板のスキャン方向に傾きを有するように設けることが可能である。
【００１９】
この電極孔の列が基板のスキャン方向に傾きをもって配されると、この列を構成する電極孔全体でのイオン注入量が、スキャン直交方向に分散されることになる。なお、ある列を構成する電極孔のうち一端部の電極孔は、隣接する列を構成する電極孔のうち他端部の電極孔とのスキャン直交方向の距離が、他端側に隣接する同列の電極孔とのスキャン直交方向の距離と、略同一となるように配することが好ましい。より具体的には、例えば、列を構成する電極孔同士が列形成方向に一定ピッチｂで列をなし、この列をなす電極孔のうち一端部の電極孔と他端部の電極孔との間隔がＢであり、電極孔の列同士が列形成方向に直交する方向に一定ピッチａで整列されている場合には、ａｒｃｔａｎ（ａ／（Ｂ＋ｂ））の角度で、列がスキャン方向に傾きを有するように設けることが好ましい。
【００２０】
また、本発明において、多孔電極は多数の電極孔が全体として矩形のイオンビームを形成するように設けることが好ましい。このように矩形のイオンビームを形成するように設けた場合にあっては、イオンビームの矩形の一辺が、スキャン方向に沿うように設けることが好ましく、これにより不必要な部分にイオンビームが照射されることを防止して、効率の良いイオンドーピング処理が可能となる。具体的には、従来例として示した図５のような多孔電極をスキャン方向に対して傾けて取付けて、本発明に係るイオンドーピング装置とすることも可能であるが、イオン源自体の大型化を招くため、電極孔が位置ズレするように形成され、電極孔全体として矩形のイオンビームを形成するように設けた多孔電極を用いることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係るイオンドーピング装置用多孔電極は、全体として矩形のイオンビームを引き出すべく、多数の電極孔が設けられ、複数の電極孔からなる電極孔群において各電極孔は、前記矩形の一辺の方向に位置ズレして配されていることを特徴とする。
【００２２】
かかる多孔電極であれば、イオンビームの矩形の他辺方向にそって基板をスキャンすることにより、上述した本発明に係るイオンドーピング装置と同様の利点を奏するとともに、効率の良いイオンドーピング処理が可能となる。
【００２３】
なお、本発明に係る多孔電極は、既述の本発明にかかるイオンドーピング装置と同様、各電極孔が、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群に区分けされていることが好ましく、また、電極孔群を構成する電極孔が、矩形の他辺の方向に列をなして配され、この電極孔の列が矩形の他辺の方向に対して傾きを有するように設けられていることが好ましい。
【００２４】
これにより、記述した、各電極孔が、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群に区分けされているイオンドーピング装置、又各電極孔群を構成する電極孔が、基板のスキャン方向に列をなして配され、この電極孔の列が基板のスキャン方向に傾きを有するように設けられているイオンドーピング装置の発明と同様の利点を奏することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参酌しつつ説明するが、まずイオンドーピング装置の全体構成について図１を参酌しつつ説明する。なお、図１は、イオンドーピング装置の全体構成を説明するための概略説明図である。
【００２６】
本実施形態のイオンドーピング装置１００は、プラズマ生成室１１０から４枚の多孔電極２００を用いてイオンを引き出し加速して、そのイオンビームをスキャンする基板３００に照射するものである。ここで、各多孔電極２００には、同一箇所に電極孔２１０が多数形成されており、電極孔２１０全体として矩形のイオンビームが形成されるように設けられている。
〈第一実施形態〉
次に、上記イオンドーピング装置１００に用いられる多孔電極２００の第一実施形態について、図２を参酌しつつ説明する。この図２は、第一実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。なお、図２は、スキャン直交方向において一部省略している。
【００２７】
第一実施形態の多孔電極２００は、多数の電極孔２１０をスキャン方向Ｘに複数の電極孔群α，β，γ（第１，第２，第３の電極孔群）に区分けされ、電極孔群の電極孔２１０が、他の電極孔群の電極孔２１０とスキャンと直交する方向Ｙの配置が異なるように設けられている。具体的には、この多数の電極孔２１０は、三つの電極孔群α，β，γに区分けされており、スキャン方向Ｘの中央部の電極孔群βと、両端部の電極孔群α，γとに区分けされている。つまり、本実施形態においては、電極孔２１０を、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群α，β，γに区分しているのである。これは、基板３００のスキャン方向Ｘの中央部の電極孔２１０と端部の電極孔２１０とは、そのビームの密度が８０％程度差があるため、多数の電極孔２１０を三つに区分けしたものである。なお、本実施形態においては、三つに区分けしたものを説明するが、更に細分化して区分けすることも適宜設計変更可能である。
【００２８】
また、各電極孔２１０は、円形で、その直径ｄが５ｍｍとされている。
【００２９】
また、各電極孔群α，β，γの電極孔２１０は、スキャン方向Ｘに沿って一定ピッチｂで列をなしている（なお、後述するが、この列は、スキャン方向Ｘに傾きを有する）。また、この各電気極孔群α，β，γの電極孔２１０の列は、スキャン直交方向Ｙに沿って一定ピッチａで配列されている。なお、ここで、一定ピッチａは５ｍｍで、ｂは１０ｍｍである。
【００３０】
また、各列の電極孔２１０は、隣接する列の電極孔２１０とスキャン方向Ｘに前記ピッチｂの半分ｃ（５ｍｍ）交互にずらされ、二列隣りの電極孔２１０が、スキャン方向Ｘに同一位置に位置するように設けられている。また、電極孔２１０の列同士は、互いにスキャン直交方向Ｙに一定ピッチａ（５ｍｍ）で配されている。なお、この列数は、適宜設計変更可能であるが、例えば２８列とすることができる。
【００３１】
電極孔２１０の配置について、より詳述すると、中央の電極孔群βは、八個の電極孔２１０が一列を形成しており、各電極孔２１０は、隣接する同列の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙに０．６２５ｍｍ順次ズレた位置に形成されている。換言すれば、隣接する同列の電極孔２１０同士は、スキャン直交方向Ｙに、電極孔２１０の列同士のピッチａ／一列の電極孔２１０の数（８個）だけズレている。このため、列形成方向とスキャン方向Ｘとは、傾きを有することになる。
【００３２】
このように、中央の電極孔群βにおいて各電極孔２１０は、基板３００のスキャン直交方向Ｙに位置ズレして配され、この電極孔群βによる基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように設けられている。
【００３３】
また、両端部の電極孔群α，γは、４個の電極孔２１０が一列を形成している。一端部の電極孔群αは、一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、スキャン方向Ｘの一端側にＬ１（４５ｍｍ）の位置に形成され、複数の電極孔２１０が前述のようにスキャン方向Ｘに一定ピッチｂで列をなしている。また、他端部の電極孔群γは、一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、スキャン方向Ｘの他端側にＬ２（８５ｍｍ）の位置に形成され、複数の電極孔２１０が前述のようにスキャン方向Ｘに一定ピッチｂで列をなしている。
【００３４】
また、一端部の電極孔群αは、全体として中央の電極孔群βよりも一定距離Ｐ１だけスキャン直交方向Ｙにズレて形成されており、具体的には、一端部の電極孔群αの一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、５ｍｍだけ図１の右側に形成されている。また、他端部の電極孔群γは、全体として中央の電極孔群βよりも一定距離Ｐ２だけスキャン直交方向Ｙにずれて形成されており、具体的には、他端部の電極孔群αの一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、１０ｍｍだけ右側に形成されている。つまり、他端部の電極孔群γは、全体として一端部の電極孔群αよりも一定距離（Ｐ２−Ｐ１）だけスキャン直交方向Ｙの一側（右側）に形成されている。
【００３５】
ここでは、Ｐ１を電極孔２１０のスキャン直交方向Ｙでのピッチａと、Ｐ２を前記ピッチａの２倍としているが、例えば、Ｐ１をａ／１６、Ｐ２を９ａ／１６とすることも可能である。これにより、中央の電極孔群βの電極孔２１０の、スキャン方向と直交する方向Ｙの隙間の中間位置に、両端部の電極孔群α，γの電極孔２１０が位置するように配置されることになる。
【００３６】
また、一端部の電極孔群αの各電極孔２１０は、隣接する同列の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙに０．６２５ｍｍ順次ずれた位置に形成されている。同様に、他端部の電極孔群γの各電極孔２１０も、隣接する同列の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙに０．６２５ｍｍ順次ズレた位置に形成されている。換言すれば、両端部の電極孔群α，γにおいて、列をなす電極孔２１０同士は、スキャン直交方向Ｙに、電極孔２１０の列同士のピッチａ／両端部の電極孔群α，γにおける一列の電極孔２１０の合計（８個）だけズレている。このため、両端部の電極孔群α，γにおける列形成方向とスキャン方向Ｘとは傾きを有することになる。
【００３７】
このように、両端部の電極孔群α，γにおいて各電極孔２１０は、基板３００のスキャン方向Ｘと直交する方向に位置ズレして配され、この電極孔群α，γによる基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように設けられている。
〈第二実施形態〉
次に、上記イオンドーピング装置１００の多孔電極２００の第二実施形態について、図３を参酌しつつ説明する。なお、図３は、第二実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。また、第二実施形態において、第一実施形態と同一の構成又は機能を有するものについては、その詳細説明を省略する。
【００３８】
第二実施形態の多孔電極２００は、多数の電極孔２１０を一つの電極孔群とみなして、全ての電極孔２１０が、他の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙの配置が異なるように設けられている。具体的には、この多数の電極孔２１０は、図５に示す多孔電極２００をスキャン方向Ｘに傾きを持たせて取付けた状態と同一の配列となっている。なお、図５の多孔電極２００に傾きを持たせて取付けることにより第二実施形態の配列を得ることも可能であるが、同一の配列の電極孔２１０を穿設することにより第二実施形態の配列を得ることも可能である。
【００３９】
この電極孔２１０の配置は、複数の電極孔２１０が、スキャン方向Ｘと一定の傾きをもった列形成方向に、一定ピッチｂ（１０ｍｍ）で列を形成し、この列が列形成方向と直交する方向に一定ピッチａ（５ｍｍ）で複数配置されている。また、各列の電極孔２１０は、隣接する列の電極孔２１０と列形成方向に前記ピッチｂの半分ｃ（５ｍｍ）ずらされ、２列隣りの電極孔２１０が、列形成方向に同一位置に位置するように設けられている。
【００４０】
前記列形成方向とスキャン方向Ｘとの傾きは、同列の両端に位置する電極孔２１０同士の距離をＢとすると、ａｒｃｔａｎ（ａ／（Ｂ＋ｂ））の角度で、列がスキャン方向Ｘに傾きを有するように電極孔２１０が設けられている。より具体的には、ａｒｃｔａｎ（５／９０）＝３．１８度となり、この角度は実験によると０．１度程度の相違があっても、イオン注入量に大きな差は生じなかった。上述のような配列をとることにより、全ての電極孔２１０がスキャン直交方向Ｙに配置が異なるように設けられることになる。
〈比較〉
次に、上記第一実施形態、第二実施形態、及び、従来例（図５）の多孔電極２００によるイオン注入量の均一性を確かめる実験結果を図４に示す。この実験は、引き出し電圧を通常よりも高めの２Ｋｖとし、上記した各多孔電極２００により、イオンドーピングを行ったシリコンウェハを９５０℃３０分アニール後にシート抵抗をスキャン直交方向Ｙに１ｍｍピッチ２５ｍｍの区間を測定した結果である。２５ｍｍの区間の周期的なバラツキは、第一実施形態の場合、０．９％以下であり、第二実施形態の場合、３．１％以下であり、従来例のものでは２６．６％であった。
〈その他の実施形態〉
なお、本発明は、上記各実施形態の具体的構成に限定されるものではなく、本願発明の意図する範囲内において適宜設計変更可能である。
【００４１】
つまり、上記各実施形態においては、多数の電極孔２１０を規則的に配したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、各電極孔２１０が、電極孔群による基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように、基板３００のスキャン方向Ｘと直交する方向に位置ズレして配されているものであれば、本発明の意図する範囲内である。
【００４２】
具体的には、スキャン方向又は列形成方向に同一ピッチで複数の電極孔２１０を配置して列を形成し、この列をスキャン直交方向に同一ピッチで配置したものを説明したが、例えば、配置自体は規則性を有さずにランダムに設けても、例えばイオンビームの電流密度に応じて区分けされた電極孔群による基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように各電極孔２１０が位置ズレされたものであれば、本発明の意図する範囲内である。また、上記実施形態のように、列を形成した場合にあっても、各列の電極孔の個数が同一であるものに限られず、例えば、第二実施形態において、他端部の電極孔群γの、他端側の電極孔２１０の左側に２個の電極孔２１０からなる列を形成することも適宜設計変更可能な事項である。
【００４３】
また、本発明に係るイオンドーピング装置１００は、多孔電極２００が４枚のものに限定されるものではなく、例えば３枚の多孔電極２００を有するものも本願発明の意図する範囲内である。
【００４４】
【発明の効果】
上述のように、本発明は、電極孔群を構成する電極孔が位置ズレして配されており、このためイオンビームの密度が基板のスキャン方向に直交する方向で均一化され、狭い範囲においてもイオン注入量のバラツキを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のイオンドーピング装置の全体構成を説明するための概略説明図である。
【図２】本発明の第一実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第二実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。
【図４】各実施形態及び従来例の多孔電極によるイオン注入量の均一性を確かめる実験結果を示す。
【図５】従来例の多孔電極の配列を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１００ イオンドーピング装置
１１０ プラズマ生成室
２００ 多孔電極
２１０ 電極孔
３００ 基板
Ｘ スキャン方向
Ｙ スキャン直交方向
α，β，γ 電極孔群（第１，第２，第３の電極孔群）
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温ポリシリコン液晶パネル等の製造に際して用いられるイオンドーピング装置に関するものであり、より詳しくは、面積の大きい基板をスキャンしてイオンドーピングを行うイオンドーピング装置に関するものである。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】
低温ポリシリコン液晶等の大型基板にＴＦＴを形成する際、ＴＦＴのソース、ドレインやＬＤＤ領域の形成及びＴＦＴの閾値の制御を目的とした不純物の注入にイオンドーピング装置が用いられる。
【０００３】
イオンドーピングの対象となる基板の大きさが、５００ｍｍ角以下の場合、基板の大きさよりも面積の広いイオンビームを照射して、基板に一括してイオンドーピングを行っている。この際、イオンの注入に均一性を持たせるために、基板を回転させたり、基板を揺動させたりする方法が提案されている。
【０００４】
従来のイオンビーム均一化手段としては、照射される基板を縦、横、あるいは斜めに遥動させている（例えば、特許文献１ 参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−２２７６８５号公報（第４頁、第１図）
上記装置は、大きさが５００ｍｍ角よりも大きい基板にイオンドーピングを行うには、基板の大きさよりもイオンビームの面積を広くする必要性から、イオン源が大きくなり、そのため装置全体が大型化するという問題を有する。
【０００６】
このため、大きな基板にイオンドーピングをする場合には、比較的均一なイオンビームを形成しやすい全体として矩形のイオンビームを基板に照射して、その基板をスキャンすることで均一なイオンドーピングを行っている。
【０００７】
このような矩形のイオンビームを照射するにあたっては、イオンビームを引き出すべく、スリット状の引き出し口を設けた電極を用いる方法も存在するが、スリットの中央部と端部とでイオンビームの収束が異なり、スリットの長手方向のイオンビームの均一性を確保することが困難である。このため、図５に示すように、円形の電極孔が複数形成された多孔電極を用いる方法が採用される。
【０００８】
この図５に示す多孔電極２００は、多数の円形の電極孔２１０が、基板のスキャン方向Ｘ（以下、説明に際して「縦方向」という場合がある）と平行に一定ピッチｂで列をなし、この列が前記スキャン方向と直交する方向Ｙ（以下、説明に際して「横方向」という場合がある）に複数列設けられている。ここで、一列の電極孔２１０は、隣接する列の電極孔２１０と前記ピッチｂの半分ｃずらされている。また、電極孔２１０の列同士は、互いに一定ピッチａで配されている。より具体的に説明すると、直径ｄが５ｍｍの電極孔が、縦方向に１０ｍｍピッチ（ｂ）で列をなし、この列が横方向に５ｍｍピッチ（ａ）で整列している。そして、隣接する列の電極孔２１０は、縦方向に５ｍｍ（ｃ）ずらされている。
【０００９】
上記のような円形の電極孔２１０を有する多孔電極２００は、円形の電極孔２１０から引き出されたビーム形状が円形となるため、円形の電極孔２１０を並べることにより、イオンビームの電流密度の、基板の面内全体での均一性を確保しやすいというメリットがある。
【００１０】
しかしながら、円形のビームを重ね合わせることにより、それぞれの電極孔２１０から引き出されるビームの収束状態によって、横方向Ｙにおける狭い範囲におけるバラツキが発生する。つまり、図５に示す電極孔２１０の配列であれば、電極孔２１０の列がスキャン方向Ｘと平行に設けられているので、この列部分のイオン注入量が多く、また列の間のイオン注入量が少なくなり、横方向Ｙに周期的なイオン注入量のバラツキが生ずるという問題を有する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、狭い範囲におけるイオン注入量のバラツキを抑えることを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく本発明はなされているものであって、本発明に係るイオンドーピング装置は、多数の孔が設けられた電極から引き出したイオンビームを、スキャンする基板に照射するイオンドーピング装置であって、前記電極は、電極孔をイオンビームの電流密度に応じて区分けした複数の電極孔群から構成され、各電極孔群において、各電極孔は、基板のスキャン方向に列をなして配されるとともに、該電極孔の列が基板のスキャン方向に対して傾きを有するように設けられ、各電極孔は、前記電極孔群どうしで同一のピッチで配されるとともに、前記電極孔群ごとに、基板のスキャン方向に直交する方向に位置ズレして配されていることを特徴とする。
【００１３】
上記構成からなるイオンドーピング装置によれば、電極孔からイオンビームが引き出され、スキャンする基板に照射されるが、電極孔の列が基板のスキャン方向に対して傾きを有するように設けられ、各電極孔は、前記電極孔群ごとに、基板のスキャン方向に直交する方向に位置ズレして配されているので、イオンビームの電流密度が基板のスキャン方向に直交する方向（以下、単に「スキャン直交方向」という場合がある）で均一化され、狭い範囲においてもイオン注入量のバラツキを抑えることができる。
【００１４】
なお、本発明において、各電極孔は、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群に区分けされている。
【００１５】
つまり、電極から引き出されるイオンビームの電流密度は一定でなく、例えば、基板のスキャン方向の中央部と端部との間には８０％程度の密度差が生ずる場合がある。かかる場合に、全体として一つの電極孔群として電極孔を平均的に位置ズレさせて配置した場合には、電流密度の高い電極孔による部分と低い電極孔による部分とでイオン注入量の差が若干生ずる。このため、例えば、基板のスキャン方向の中央部の電極孔と、その両端部の電極孔とを異なる電極孔群として区分けして、それぞれの電極孔群において各電極孔を位置ズレさせることにより、イオン注入量のバラツキをより抑制することができる。
【００１６】
なお、このように電極孔群が複数設けられる場合にあっては、一の電極孔群を構成する電極孔同士のスキャン直交方向の隙間位置に、他の電極孔群の電極孔がスキャン直交方向位置するように配置することが好ましい。具体的には、例えばスキャン方向の中央の電極孔群の電極孔がスキャン直交方向に一定ピッチずつズレて配置された場合には、端部の電極孔群の電極孔がこのピッチの間にスキャン直交方向位置するように配置されることが好ましい。つまり、電流密度の高い電極孔群によるイオン注入量は、電極孔が存在する部分と、電極孔が存在しない隙間部分とにおいて相違が生ずるため、その電極孔が存在しない隙間部分に他の電極孔群の電極孔によるイオン注入を行うことができ、イオン注入量をより均一化することができる。
【００１７】
また、本発明において、「位置ズレ」して電極孔を配するためには、種々の配置が考えられるが、例えば電極孔群を構成する全ての電極孔を、それぞれスキャン直交方向の配置が異なるように設けることによって可能である。
【００１８】
又、電極孔を規則的に配置する場合には、電極孔群を構成する電極孔を、基板のスキャン方向に列をなして配し、この電極孔の列が基板のスキャン方向に傾きを有するように設けることが可能である。
【００１９】
この電極孔の列が基板のスキャン方向に傾きをもって配されると、この列を構成する電極孔全体でのイオン注入量が、スキャン直交方向に分散されることになる。なお、ある列を構成する電極孔のうち一端部の電極孔は、隣接する列を構成する電極孔のうち他端部の電極孔とのスキャン直交方向の距離が、他端側に隣接する同列の電極孔とのスキャン直交方向の距離と、略同一となるように配することが好ましい。より具体的には、例えば、列を構成する電極孔同士が列形成方向に一定ピッチｂで列をなし、この列をなす電極孔のうち一端部の電極孔と他端部の電極孔との間隔がＢであり、電極孔の列同士が列形成方向に直交する方向に一定ピッチａで整列されている場合には、ａｒｃｔａｎ（ａ／（Ｂ＋ｂ））の角度で、列がスキャン方向に傾きを有するように設けることが好ましい。
【００２０】
また、本発明において、多孔電極は多数の電極孔が全体として矩形のイオンビームを形成するように設けることが好ましい。このように矩形のイオンビームを形成するように設けた場合にあっては、イオンビームの矩形の一辺が、スキャン方向に沿うように設けることが好ましく、これにより不必要な部分にイオンビームが照射されることを防止して、効率の良いイオンドーピング処理が可能となる。具体的には、従来例として示した図５のような多孔電極をスキャン方向に対して傾けて取付けて、本発明に係るイオンドーピング装置とすることも可能であるが、イオン源自体の大型化を招くため、電極孔が位置ズレするように形成され、電極孔全体として矩形のイオンビームを形成するように設けた多孔電極を用いることが好ましい。
【００２１】
また、本発明に係るイオンドーピング装置用多孔電極は、全体として矩形のイオンビームを引き出すべく、多数の電極孔が設けられ、複数の電極孔からなる電極孔群において各電極孔は、前記矩形の一辺の方向に位置ズレして配されていることを特徴とする。
【００２２】
かかる多孔電極であれば、イオンビームの矩形の他辺方向にそって基板をスキャンすることにより、上述した本発明に係るイオンドーピング装置と同様の利点を奏するとともに、効率の良いイオンドーピング処理が可能となる。
【００２３】
なお、本発明に係る多孔電極は、既述の本発明にかかるイオンドーピング装置と同様、各電極孔が、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群に区分けされていることが好ましく、また、電極孔群を構成する電極孔が、矩形の他辺の方向に列をなして配され、この電極孔の列が矩形の他辺の方向に対して傾きを有するように設けられていることが好ましい。
【００２４】
これにより、記述した、各電極孔が、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群に区分けされているイオンドーピング装置、又各電極孔群を構成する電極孔が、基板のスキャン方向に列をなして配され、この電極孔の列が基板のスキャン方向に傾きを有するように設けられているイオンドーピング装置の発明と同様の利点を奏することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参酌しつつ説明するが、まずイオンドーピング装置の全体構成について図１を参酌しつつ説明する。なお、図１は、イオンドーピング装置の全体構成を説明するための概略説明図である。
【００２６】
本実施形態のイオンドーピング装置１００は、プラズマ生成室１１０から４枚の多孔電極２００を用いてイオンを引き出し加速して、そのイオンビームをスキャンする基板３００に照射するものである。ここで、各多孔電極２００には、同一箇所に電極孔２１０が多数形成されており、電極孔２１０全体として矩形のイオンビームが形成されるように設けられている。
〈第一実施形態〉
次に、上記イオンドーピング装置１００に用いられる多孔電極２００の第一実施形態について、図２を参酌しつつ説明する。この図２は、第一実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。なお、図２は、スキャン直交方向において一部省略している。
【００２７】
第一実施形態の多孔電極２００は、多数の電極孔２１０をスキャン方向Ｘに複数の電極孔群α，β，γ（第１，第２，第３の電極孔群）に区分けされ、電極孔群の電極孔２１０が、他の電極孔群の電極孔２１０とスキャンと直交する方向Ｙの配置が異なるように設けられている。具体的には、この多数の電極孔２１０は、三つの電極孔群α，β，γに区分けされており、スキャン方向Ｘの中央部の電極孔群βと、両端部の電極孔群α，γとに区分けされている。つまり、本実施形態においては、電極孔２１０を、イオンビームの電流密度に応じて、複数の電極孔群α，β，γに区分しているのである。これは、基板３００のスキャン方向Ｘの中央部の電極孔２１０と端部の電極孔２１０とは、そのビームの密度が８０％程度差があるため、多数の電極孔２１０を三つに区分けしたものである。なお、本実施形態においては、三つに区分けしたものを説明するが、更に細分化して区分けすることも適宜設計変更可能である。
【００２８】
また、各電極孔２１０は、円形で、その直径ｄが５ｍｍとされている。
【００２９】
また、各電極孔群α，β，γの電極孔２１０は、スキャン方向Ｘに沿って一定ピッチｂで列をなしている（なお、後述するが、この列は、スキャン方向Ｘに傾きを有する）。また、この各電気極孔群α，β，γの電極孔２１０の列は、スキャン直交方向Ｙに沿って一定ピッチａで配列されている。なお、ここで、一定ピッチａは５ｍｍで、ｂは１０ｍｍである。
【００３０】
また、各列の電極孔２１０は、隣接する列の電極孔２１０とスキャン方向Ｘに前記ピッチｂの半分ｃ（５ｍｍ）交互にずらされ、二列隣りの電極孔２１０が、スキャン方向Ｘに同一位置に位置するように設けられている。また、電極孔２１０の列同士は、互いにスキャン直交方向Ｙに一定ピッチａ（５ｍｍ）で配されている。なお、この列数は、適宜設計変更可能であるが、例えば２８列とすることができる。
【００３１】
電極孔２１０の配置について、より詳述すると、中央の電極孔群βは、八個の電極孔２１０が一列を形成しており、各電極孔２１０は、隣接する同列の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙに０．６２５ｍｍ順次ズレた位置に形成されている。換言すれば、隣接する同列の電極孔２１０同士は、スキャン直交方向Ｙに、電極孔２１０の列同士のピッチａ／一列の電極孔２１０の数（８個）だけズレている。このため、列形成方向とスキャン方向Ｘとは、傾きを有することになる。
【００３２】
このように、中央の電極孔群βにおいて各電極孔２１０は、基板３００のスキャン直交方向Ｙに位置ズレして配され、この電極孔群βによる基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように設けられている。
【００３３】
また、両端部の電極孔群α，γは、４個の電極孔２１０が一列を形成している。一端部の電極孔群αは、一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、スキャン方向Ｘの一端側にＬ１（４５ｍｍ）の位置に形成され、複数の電極孔２１０が前述のようにスキャン方向Ｘに一定ピッチｂで列をなしている。また、他端部の電極孔群γは、一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、スキャン方向Ｘの他端側にＬ２（８５ｍｍ）の位置に形成され、複数の電極孔２１０が前述のようにスキャン方向Ｘに一定ピッチｂで列をなしている。
【００３４】
また、一端部の電極孔群αは、全体として中央の電極孔群βよりも一定距離Ｐ１だけスキャン直交方向Ｙにズレて形成されており、具体的には、一端部の電極孔群αの一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、５ｍｍだけ図１の右側に形成されている。また、他端部の電極孔群γは、全体として中央の電極孔群βよりも一定距離Ｐ２だけスキャン直交方向Ｙにずれて形成されており、具体的には、他端部の電極孔群αの一端側の電極孔２１０が、中央の電極孔群βの一端側の電極孔２１０よりも、１０ｍｍだけ右側に形成されている。つまり、他端部の電極孔群γは、全体として一端部の電極孔群αよりも一定距離（Ｐ２−Ｐ１）だけスキャン直交方向Ｙの一側（右側）に形成されている。
【００３５】
ここでは、Ｐ１を電極孔２１０のスキャン直交方向Ｙでのピッチａと、Ｐ２を前記ピッチａの２倍としているが、例えば、Ｐ１をａ／１６、Ｐ２を９ａ／１６とすることも可能である。これにより、中央の電極孔群βの電極孔２１０の、スキャン方向と直交する方向Ｙの隙間の中間位置に、両端部の電極孔群α，γの電極孔２１０が位置するように配置されることになる。
【００３６】
また、一端部の電極孔群αの各電極孔２１０は、隣接する同列の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙに０．６２５ｍｍ順次ずれた位置に形成されている。同様に、他端部の電極孔群γの各電極孔２１０も、隣接する同列の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙに０．６２５ｍｍ順次ズレた位置に形成されている。換言すれば、両端部の電極孔群α，γにおいて、列をなす電極孔２１０同士は、スキャン直交方向Ｙに、電極孔２１０の列同士のピッチａ／両端部の電極孔群α，γにおける一列の電極孔２１０の合計（８個）だけズレている。このため、両端部の電極孔群α，γにおける列形成方向とスキャン方向Ｘとは傾きを有することになる。
【００３７】
このように、両端部の電極孔群α，γにおいて各電極孔２１０は、基板３００のスキャン方向Ｘと直交する方向に位置ズレして配され、この電極孔群α，γによる基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように設けられている。
〈第二実施形態〉
次に、上記イオンドーピング装置１００の多孔電極２００の第二実施形態について、図３を参酌しつつ説明する。なお、図３は、第二実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。また、第二実施形態において、第一実施形態と同一の構成又は機能を有するものについては、その詳細説明を省略する。
【００３８】
第二実施形態の多孔電極２００は、多数の電極孔２１０を一つの電極孔群とみなして、全ての電極孔２１０が、他の電極孔２１０とスキャン直交方向Ｙの配置が異なるように設けられている。具体的には、この多数の電極孔２１０は、図５に示す多孔電極２００をスキャン方向Ｘに傾きを持たせて取付けた状態と同一の配列となっている。なお、図５の多孔電極２００に傾きを持たせて取付けることにより第二実施形態の配列を得ることも可能であるが、同一の配列の電極孔２１０を穿設することにより第二実施形態の配列を得ることも可能である。
【００３９】
この電極孔２１０の配置は、複数の電極孔２１０が、スキャン方向Ｘと一定の傾きをもった列形成方向に、一定ピッチｂ（１０ｍｍ）で列を形成し、この列が列形成方向と直交する方向に一定ピッチａ（５ｍｍ）で複数配置されている。また、各列の電極孔２１０は、隣接する列の電極孔２１０と列形成方向に前記ピッチｂの半分ｃ（５ｍｍ）ずらされ、２列隣りの電極孔２１０が、列形成方向に同一位置に位置するように設けられている。
【００４０】
前記列形成方向とスキャン方向Ｘとの傾きは、同列の両端に位置する電極孔２１０同士の距離をＢとすると、ａｒｃｔａｎ（ａ／（Ｂ＋ｂ））の角度で、列がスキャン方向Ｘに傾きを有するように電極孔２１０が設けられている。より具体的には、ａｒｃｔａｎ（５／９０）＝３．１８度となり、この角度は実験によると０．１度程度の相違があっても、イオン注入量に大きな差は生じなかった。上述のような配列をとることにより、全ての電極孔２１０がスキャン直交方向Ｙに配置が異なるように設けられることになる。
〈比較〉
次に、上記第一実施形態、第二実施形態、及び、従来例（図５）の多孔電極２００によるイオン注入量の均一性を確かめる実験結果を図４に示す。この実験は、引き出し電圧を通常よりも高めの２Ｋｖとし、上記した各多孔電極２００により、イオンドーピングを行ったシリコンウェハを９５０℃３０分アニール後にシート抵抗をスキャン直交方向Ｙに１ｍｍピッチ２５ｍｍの区間を測定した結果である。２５ｍｍの区間の周期的なバラツキは、第一実施形態の場合、０．９％以下であり、第二実施形態の場合、３．１％以下であり、従来例のものでは２６．６％であった。
〈その他の実施形態〉
なお、本発明は、上記各実施形態の具体的構成に限定されるものではなく、本願発明の意図する範囲内において適宜設計変更可能である。
【００４１】
つまり、上記各実施形態においては、多数の電極孔２１０を規則的に配したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、各電極孔２１０が、電極孔群による基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように、基板３００のスキャン方向Ｘと直交する方向に位置ズレして配されているものであれば、本発明の意図する範囲内である。
【００４２】
具体的には、スキャン方向又は列形成方向に同一ピッチで複数の電極孔２１０を配置して列を形成し、この列をスキャン直交方向に同一ピッチで配置したものを説明したが、例えば、配置自体は規則性を有さずにランダムに設けても、例えばイオンビームの電流密度に応じて区分けされた電極孔群による基板３００へのイオンビーム注入量が均一となるように各電極孔２１０が位置ズレされたものであれば、本発明の意図する範囲内である。また、上記実施形態のように、列を形成した場合にあっても、各列の電極孔の個数が同一であるものに限られず、例えば、第二実施形態において、他端部の電極孔群γの、他端側の電極孔２１０の左側に２個の電極孔２１０からなる列を形成することも適宜設計変更可能な事項である。
【００４３】
また、本発明に係るイオンドーピング装置１００は、多孔電極２００が４枚のものに限定されるものではなく、例えば３枚の多孔電極２００を有するものも本願発明の意図する範囲内である。
【００４４】
【発明の効果】
上述のように、本発明は、電極孔群を構成する電極孔が位置ズレして配されており、このためイオンビームの密度が基板のスキャン方向に直交する方向で均一化され、狭い範囲においてもイオン注入量のバラツキを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のイオンドーピング装置の全体構成を説明するための概略説明図である。
【図２】本発明の第一実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。
【図３】本発明の第二実施形態の多孔電極の配列を説明するための説明図である。
【図４】各実施形態及び従来例の多孔電極によるイオン注入量の均一性を確かめる実験結果を示す。
【図５】従来例の多孔電極の配列を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１００ イオンドーピング装置
１１０ プラズマ生成室
２００ 多孔電極
２１０ 電極孔
３００ 基板
Ｘ スキャン方向
Ｙ スキャン直交方向
α，β，γ 電極孔群（第１，第２，第３の電極孔群）
Claims (2)
- 多数の孔が設けられた電極から引き出したイオンビームを、スキャンする基板に照射するイオンドーピング装置であって、
前記電極は、電極孔をイオンビームの電流密度に応じて区分けした第１〜第３の電極孔群から構成され、
前記第２の電極孔群は、イオンビームの電流密度の高い、基板のスキャン方向の中央部に配される電極孔で構成され、前記第１および第３の電極孔群は、該中央部よりもイオンビームの電流密度の低い、基板のスキャン方向の両端部に配される電極孔で構成され、
前記第１〜第３の電極孔群は、この順に基板のスキャン方向に並んで配されており、
前記第１〜第３の電極孔群におけるすべての電極孔は、同一径を有し同一ピッチで基板のスキャン方向に列をなして配されるとともに、該電極孔の列が基板のスキャン方向に対して傾きを有するように設けられ、
前記第１および第３の電極孔群の列を構成する各電極孔の数は互いに同一で、かつ前記第２の電極孔群の列を構成する電極の数の１／２であり、
前記第１〜第３の電極孔群におけるすべての電極孔は、同一のピッチで基板のスキャン方向に直交する方向に配されるとともに、前記第１の電極孔群の一端側の電極孔が前記第２の電極孔群の一端側の電極孔よりも１／２ピッチ分だけスキャン方向に直交する方向にズレ、かつ、前記第３の電極孔群の一端側の電極孔が前記第２の電極孔群の一端側の電極孔よりも１ピッチ分だけスキャン方向に直交する方向にズレるように、各電極孔が位置ズレして配されていることを特徴とするイオンドーピング装置。 - 全体として矩形のイオンビームを引き出すべく、多数の孔が設けられたイオンドーピング装置用多孔電極であって、
当該イオンドーピング装置用多孔電極は、電極孔をイオンビームの電流密度に応じて区分けした第１〜第３の電極孔群から構成され、
前記第２の電極孔群は、イオンビームの電流密度の高い、前記矩形の一辺の方向の中央部に配される電極孔で構成され、前記第１および第３の電極孔群は、該中央部よりもイオンビームの電流密度の低い、前記矩形の一辺の方向の両端部に配される電極孔で構成され、
前記第１〜第３の電極孔群は、この順に前記矩形の一辺の方向に並んで配され、
前記第１〜第３の電極孔群におけるすべての電極孔は、同一径を有し同一ピッチで前記矩形の一辺の方向に列をなして配されるとともに、該電極孔の列が該矩形の一辺の方向に対して傾きを有するように設けられ、
前記第１および第３の電極孔群の列を構成する各電極孔の数は互いに同一で、かつ前記第２の電極孔群の列を構成する電極の数の１／２であり、
前記第１〜第３の電極孔群におけるすべての電極孔は、同一のピッチで前記矩形の他辺の方向に配されるとともに、前記第１の電極孔群の一端側の電極孔が前記第２の電極孔群の一端側の電極孔よりも１／２ピッチ分だけ前記矩形の他辺の方向にズレ、かつ、前記第３の電極孔群の一端側の電極孔が前記第２電極孔群の一端側の電極孔よりも１ピッチ分だけ前記矩形の他辺の方向にズレるように、前記各電極孔が位置ズレして配されていることを特徴とするイオンドーピング装置用多孔電極。
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