JP5041260B2 - Ion implanter - Google Patents
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Description
この発明は、ガラス基板に対してイオン注入処理を施すイオン注入装置で、特に、イオンビームをその進行方向に沿って平行となるように整形する平行化レンズを有さない質量分析型のイオン注入装置に関する。 The present invention is an ion implantation apparatus for performing ion implantation processing on a glass substrate, and in particular, a mass spectrometric ion implantation without a collimating lens for shaping an ion beam so as to be parallel along the traveling direction thereof. Relates to the device.
イオン注入装置は、生産装置であるところの基本的性格から、生産性の高い装置であることが必須である。また、シリコン等のウェーハにイオン注入を行って半導体デバイスを製造する半導体デバイス製造用のイオン注入装置は、デバイスの微細化（集積密度）がムーアの法則に沿って進展するため、微細化のための種々の要素技術を装置に付加していくこと、即ち「微細化への対応」が、「生産性の向上」ということに加えて要求される。 The ion implantation apparatus must be a highly productive apparatus because of its basic character as a production apparatus. In addition, an ion implantation apparatus for semiconductor device manufacturing that performs semiconductor device ion implantation on a wafer such as silicon is used for miniaturization because device miniaturization (integration density) progresses according to Moore's Law. In addition to “improving productivity”, it is required to add various elemental technologies to the apparatus, that is, “responding to miniaturization”.
一方、ガラス基板にイオン注入を行ってＦＰＤパネルを製造するＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）パネル製造用イオン注入装置では、注入プロセスを適用する最終デバイスが人間の視認のための表示パネルであることから、基本的には人間の目の分解能以上の微細化は不要である。その為、このようなイオン注入装置への技術的要求は、生産性を向上させるための装置技術が、専ら、重要となる。 On the other hand, in an FPD (flat panel display) panel manufacturing ion implantation apparatus for producing an FPD panel by performing ion implantation on a glass substrate, the final device to which the implantation process is applied is a display panel for human visual recognition. Basically, miniaturization beyond the resolution of the human eye is not necessary. Therefore, the technical requirements for such an ion implantation apparatus are exclusively important for the apparatus technology for improving the productivity.
ＦＰＤパネル製造用イオン注入装置の一例として、特許文献１に記載の装置が挙げられる。このイオン注入装置は、主に、広がり角度を有するイオンビームを発生させるイオン源と、当該イオンビームから所望のイオンのみを抜き出すイオン分析器と、イオン分析器を通過したイオンビームを略平行ビームにする為の４重極子デバイスと、４重極子デバイスをイオンビームの進行方向に移動可能に支持する移動台と、ターゲット基板が配置される処理部とから構成されている。 As an example of an ion implantation apparatus for manufacturing an FPD panel, there is an apparatus described in Patent Document 1. This ion implantation apparatus mainly includes an ion source that generates an ion beam having a spread angle, an ion analyzer that extracts only desired ions from the ion beam, and an ion beam that has passed through the ion analyzer into a substantially parallel beam. For example, a quadrupole device, a moving table that supports the quadrupole device so as to be movable in the traveling direction of the ion beam, and a processing unit on which the target substrate is arranged.
ＦＰＤパネルの製造プロセスでは、デザインルール上、０．３μm 以上であれば全く問題はない。この理由は、それよりもデバイスの配線寸法を細かくして微細化を促進させても、もはや人間が認識できるものではない為である。 In the manufacturing process of the FPD panel, there is no problem if it is 0.3 μm or more due to the design rule. This is because even if the wiring dimensions of the device are made finer and the miniaturization is promoted, it can no longer be recognized by humans.
一方、微細化が不断に進む半導体デバイスの製造プロセスに用いられるイオン注入装置では、デザインルールが０．２μmとなったプロセス以降、イオンビームの輸送経路に平行化マグネットを設けて、当該マグネットによって平行化されたイオンビームをターゲット（シリコン等のウェーハ）に照射することが一般となった。しかしながら、それまでのデザインルールでは、走査器にて角度走査されたイオンビーム、すなわち、ターゲットへのイオンビームの照射角が平行でないイオンビーム（最大角度幅で約±２．５度）を使うのが通常であり、それで十分であった。 On the other hand, in an ion implantation apparatus used in a semiconductor device manufacturing process in which miniaturization is constantly in progress, a parallelizing magnet is provided in the ion beam transport path after the process in which the design rule is 0.2 μm, and is parallelized by the magnet. It has become common to irradiate a target (a wafer such as silicon) with an ion beam. However, the conventional design rules use an ion beam that is angularly scanned by a scanner, that is, an ion beam whose irradiation angle of the ion beam to the target is not parallel (maximum angle width is about ± 2.5 degrees). Was normal and it was enough.
したがって、０．３μm以上のデザインルールを使うＦＰＤパネル製造用のイオン注入装置では、本来、平行ビームで基板を処理する必要はないと考えられるが、特許文献１に挙げられるＦＰＤ製造用のイオン注入装置には、半導体製造用のイオン注入装置と同じように平行化レンズとして四重極子レンズが設けられていた。 Therefore, in an ion implantation apparatus for manufacturing an FPD panel that uses a design rule of 0.3 μm or more, it is considered that originally it is not necessary to process the substrate with a parallel beam. The apparatus was provided with a quadrupole lens as a collimating lens as in the case of an ion implantation apparatus for semiconductor manufacturing.
半導体製造装置の生産性を示す指標の一つに、ＣОО（コストオブオーナーシップ）がある。この指標は、主に装置のコストパフォーマンスに関連している。昨今、半導体製造装置の製造にあたっては、ＣООの低減は必須とされている。その為、一定の生産性を保ちながら余分なコストを削減する取り組みとして、余分な機能を排除することや装置寸法を小さくする等の取り組みがなされている。 One indicator of the productivity of semiconductor manufacturing equipment is COO (Cost of Ownership). This indicator is mainly related to the cost performance of the device. Recently, reduction of COO is indispensable in the manufacture of semiconductor manufacturing equipment. Therefore, as efforts to reduce extra costs while maintaining a certain level of productivity, efforts are being made to eliminate extra functions and reduce the size of the apparatus.
ガラス基板寸法の大型化に伴って、ＦＰＤパネル製造用のイオン注入装置で扱われるイオンビームの寸法も大きくなってきている。平行化レンズは、イオン注入がなされるガラス基板の直前に配置される。特許文献１に記載のように、イオンビームの輸送経路の上流側に位置するイオン源側のイオンビームの寸法に比べて、下流側に位置するガラス基板の直前ではその寸法が非常に大きなものになっている。このように大きな寸法を有するイオンビームを平行に整形させる為に、平行化レンズの寸法も大きなものにしなければならなかった。大型の平行化レンズを配置する分、平行化レンズを備えたイオン注入装置では、装置全体の寸法が大きくなる。そうなると、半導体工場内に大型の装置を設置するだけのスペースを確保しなければならない。また、大型の平行化レンズを製造するのにかかる費用は高いので、その分、イオン注入装置の価格が高騰する。このような理由から、平行化レンズを備えたイオン注入装置では、ＣООの低減が困難とされてきた。 With the increase in the size of the glass substrate, the size of the ion beam handled by the ion implantation apparatus for manufacturing the FPD panel is also increasing. The collimating lens is disposed immediately before the glass substrate on which ion implantation is performed. As described in Patent Document 1, compared with the ion beam size on the upstream side of the ion beam transport path, the size is very large immediately before the glass substrate located on the downstream side. It has become. In order to shape the ion beam having such a large dimension in parallel, the dimension of the collimating lens has to be large. Since the large collimating lens is arranged, the size of the entire apparatus is increased in the ion implantation apparatus provided with the collimating lens. In that case, it is necessary to secure a space for installing a large device in the semiconductor factory. In addition, since the cost for manufacturing a large collimating lens is high, the price of the ion implantation apparatus increases accordingly. For these reasons, it has been difficult to reduce COO in an ion implantation apparatus having a collimating lens.
そこで本発明では、平行化レンズを用いずに、ガラス基板に対してのイオン注入を実現するＣООに優れたイオン注入装置を提供することを所期課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ion implantation apparatus excellent in COO that realizes ion implantation into a glass substrate without using a collimating lens.
すなわち、本発明に係るイオン注入装置は、リボン状のイオンビームの短辺方向を横切るようにガラス基板を駆動させて、前記ガラス基板の全面に前記イオンビームを照射する質量分析型のイオン注入装置であって、イオン源から質量分析マグネットまでの前記イオンビームの輸送経路にイオンビーム発散手段を備えており、前記イオンビーム発散手段は、前記イオンビームの長辺方向と前記イオンビームの進行方向からなる平面において、前記ガラス基板上に引かれた垂線と前記ガラス基板に入射する前記イオンビームとの成す角度である前記イオンビームの照射角度を０度よりも大きくデザインルールに基づいて設定される許容発散角度以下となるように、前記イオンビームをその長辺方向に発散させることを特徴としている。 That is, an ion implantation apparatus according to the present invention is a mass spectrometry type ion implantation apparatus that drives a glass substrate so as to cross the short side direction of a ribbon-like ion beam and irradiates the entire surface of the glass substrate with the ion beam. The ion beam divergence means is provided in the transport path of the ion beam from the ion source to the mass analysis magnet, and the ion beam divergence means is formed from the long side direction of the ion beam and the traveling direction of the ion beam. In this plane, an irradiation angle of the ion beam, which is an angle formed between a perpendicular drawn on the glass substrate and the ion beam incident on the glass substrate, is set based on a design rule larger than 0 degree. The ion beam is diverged in the long side direction so as to be less than the divergence angle.
上記したように、平行化レンズを用いる代わりに、イオン源から質量分析マグネットまでの比較的上流側に位置するイオンビームの輸送経路にイオンビーム発散手段を設け、これを用いてガラス基板へ照射されるイオンビームの照射角度が０度よりも大きくデザインルールに基づいて設定される許容発散角度以下となるようにリボン状イオンビームを、その長辺方向に発散させる構成としているので、装置寸法の小型化や装置価格を下げることが可能となり、ひいては、イオン注入装置のＣООを低減させることが出来る。 As described above, instead of using a collimating lens, ion beam divergence means is provided in the ion beam transport path located relatively upstream from the ion source to the mass analysis magnet, and this is used to irradiate the glass substrate. The ion beam irradiation angle is larger than 0 degrees and less than the allowable divergence angle set based on the design rule, so that the ribbon-like ion beam diverges in the long side direction. And the cost of the apparatus can be reduced, and consequently the CO of the ion implantation apparatus can be reduced.
また、前記イオンビーム発散手段は、前記イオン源や前記質量分析マグネット、あるいはその両方で構成されていることが望ましい。 Moreover, it is desirable that the ion beam diverging means is constituted by the ion source, the mass analysis magnet, or both.
このようなものをイオンビーム発散手段として用いた場合、従来備えられている部材の一部の構成を改良する程度となるので、新たな部材を製造する場合に比べて、製造コストが安価で済む。 When such a device is used as the ion beam divergence means, the structure of a part of the members conventionally provided is improved, so that the manufacturing cost can be reduced compared with the case of manufacturing a new member. .
前記ガラス基板に照射される前記イオンビームの長辺方向における端部を検出するビームプロファイラーを備えており、前記イオンビーム発散手段による前記イオンビームの発散は、前記ガラス基板へのイオン注入処理前に前記ビームプロファイラーによる検出結果に基づいて調整されることが望ましい。A beam profiler for detecting an end portion of the ion beam irradiated on the glass substrate in a long side direction, and the divergence of the ion beam by the ion beam divergence unit is performed before an ion implantation process to the glass substrate; It is desirable to adjust based on the detection result by the beam profiler.
また、前記イオンビームの長辺方向における一部を選択的に通過させるビーム制限手段を更に備えていても良い。Moreover, you may further provide the beam limiting means which selectively passes a part in the long side direction of the said ion beam.
このようなビーム制限手段とビームプロファイラーとを備えることによって、イオンビームの照射角度が所望するものであるかどうかの確認を行うことが出来る。By providing such a beam limiting means and a beam profiler, it is possible to confirm whether or not the ion beam irradiation angle is desired.
本発明によれば、平行化レンズを用いる代わりに、イオン源から質量分析マグネットまでの比較的上流側に位置するイオンビームの輸送経路にイオンビーム発散手段を設け、これを用いて、ガラス基板へ照射されるイオンビームの照射角度が０度よりも大きくデザインルールに基づいて設定される許容発散角度以下となるようにリボン状イオンビームを、その長辺方向に発散させる構成としているので、装置寸法の小型化や装置価格を下げることが可能となり、ひいては、イオン注入装置のＣООを低減させることが出来る。 According to the present invention, instead of using a collimating lens, an ion beam divergence means is provided in the ion beam transport path located relatively upstream from the ion source to the mass analysis magnet, and this is used to the glass substrate. Since the configuration is such that the ribbon-like ion beam diverges in the long side direction so that the irradiation angle of the irradiated ion beam is larger than 0 degrees and less than the allowable divergence angle set based on the design rule. Therefore, it is possible to reduce the size of the device and the cost of the apparatus, and consequently, the COO of the ion implantation apparatus can be reduced.
本発明で取り扱うイオンビームはリボン状のイオンビームである。ここで言うリボン状のイオンビームとは、イオンビームの進行方向に直交する平面でイオンビームを切断した時、その切断面が矩形状を成すイオンビームのことを言う。また、本発明では、リボン状のイオンビームの進行方向を常にＺ方向とし、当該Ｚ方向と直交する２方向であって、リボン状のイオンビームの長辺に沿う方向をＹ方向とし、短辺方向に沿う方向をＸ方向としている。よって、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向は、イオン注入装置内のイオンビームの輸送経路の場所に応じて、適宜、変更されるものとする。 The ion beam handled in the present invention is a ribbon-like ion beam. The ribbon-like ion beam mentioned here refers to an ion beam having a rectangular shape when the ion beam is cut along a plane orthogonal to the traveling direction of the ion beam. In the present invention, the traveling direction of the ribbon-shaped ion beam is always the Z direction, the two directions orthogonal to the Z direction, the direction along the long side of the ribbon-shaped ion beam being the Y direction, and the short side The direction along the direction is the X direction. Accordingly, the X, Y, and Z directions are appropriately changed according to the location of the ion beam transport path in the ion implantation apparatus.
図１は、本発明で用いられるイオン注入装置１のＸＹ平面図である。イオン源２より射出されたイオンビーム３は、質量分析マグネット４と分析スリット５により質量分析され、所望のイオンのみがガラス基板７へ照射されるように、処理室６内に導かれる。図１中に記載される破線は、イオンビーム３の中心軌道を表す。 FIG. 1 is an XY plan view of an ion implantation apparatus 1 used in the present invention. The ion beam 3 emitted from the ion source 2 is subjected to mass analysis by the mass analysis magnet 4 and the analysis slit 5 and guided into the processing chamber 6 so that only desired ions are irradiated onto the glass substrate 7. A broken line described in FIG. 1 represents a central trajectory of the ion beam 3.
処理室６内で、ガラス基板７はホルダー８によって支持され、図示されない駆動機構によって、イオンビーム３を横切るように、Ｘ方向と略平行な矢印Ａで示される方向に往復搬送される。この駆動機構については、従来から用いられているものであれば良い。 In the processing chamber 6, the glass substrate 7 is supported by a holder 8, and is reciprocated in a direction indicated by an arrow A substantially parallel to the X direction so as to cross the ion beam 3 by a driving mechanism (not shown). Any conventional drive mechanism may be used.
例えば、処理室６の外部に設けられたモーターによって正逆に回転可能なボールねじを、真空シールを介して、処理室６内に導入しておき、このボールねじに、回転運動を直線運動に変換するボールナットを螺合させ、最終的にこのボールナットとホルダー８とを接続させることで、矢印Ａで示される方向へのホルダー８の搬送を可能とする機構や、処理室６の外部に設けられたモーターによって矢印Ａで示される方向に沿って移動可能なシャフトを、真空シールを介して、処理室７内に導入しておき、このシャフトの端部にホルダー８を支持させることで、矢印Ａ方向へのホルダー８の搬送を可能とする機構を用いることが考えられる。 For example, a ball screw that can be rotated in the forward and reverse directions by a motor provided outside the processing chamber 6 is introduced into the processing chamber 6 through a vacuum seal, and the rotational motion is linearly moved to the ball screw. By screwing the ball nut to be converted and finally connecting the ball nut and the holder 8, a mechanism that enables the holder 8 to be conveyed in the direction indicated by the arrow A, or the outside of the processing chamber 6 is provided. A shaft that can be moved along the direction indicated by the arrow A by a motor provided is introduced into the processing chamber 7 via a vacuum seal, and the holder 8 is supported at the end of the shaft, It is conceivable to use a mechanism that enables conveyance of the holder 8 in the direction of arrow A.
また、処理室６にはイオンビーム３の長辺方向であるＹ方向の電流密度分布を計測する為のビームプロファイラー９が設けられおり、ここでの計測結果は、ビーム電流密度分布の調整に用いられる。当該計測結果を用いた電流密度分布の調整の例としては、イオン源２を、複数のフィラメントがＹ方向に沿って配列されたイオン源としておき、ビームプロファイラー９での計測結果に応じて、各フィラメントに流す電流量を調整するといった構成のものが考えられる。もちろん、複数のフィラメントを備えたイオン源２の他に、イオンビームの輸送経路にマルチポールを備えた磁界レンズやイオンビームの長さ方向に沿って多段に配列された複数枚の電極を有する電界レンズを設けておき、ビームプロファイラー９での計測結果に応じて、ポールの位置や電極に印加する電圧を調整するといった構成のものを用いても良い。ビームプロファイラー９としては、複数個のファラデーカップをＹ方向に沿って配列した構成のものや単一のファラデーカップをＹ方向に沿って移動させる構成のものが考えられる。 The processing chamber 6 is provided with a beam profiler 9 for measuring the current density distribution in the Y direction, which is the long side direction of the ion beam 3, and the measurement result here is used to adjust the beam current density distribution. It is done. As an example of the adjustment of the current density distribution using the measurement result, the ion source 2 is set as an ion source in which a plurality of filaments are arranged in the Y direction. The thing of the structure of adjusting the electric current sent through a filament can be considered. Of course, in addition to the ion source 2 having a plurality of filaments, an electric field having a magnetic lens having a multipole in the ion beam transport path and a plurality of electrodes arranged in multiple stages along the length direction of the ion beam. A lens may be provided so that the position of the pole and the voltage applied to the electrode are adjusted according to the measurement result of the beam profiler 9. As the beam profiler 9, a configuration in which a plurality of Faraday cups are arranged in the Y direction and a configuration in which a single Faraday cup is moved in the Y direction are conceivable.
図２には、本発明の一実施形態に係るイオン注入装置のＹＺ平面内でのイオンビーム３の軌道が示されている。この図２は図１のイオン注入装置１の別平面での様態を描いたものである。ただし、本発明の特徴部分であるイオンビーム３の軌道が理解し易いように、図１に記載のイオン注入装置１の構成を要約して描いている為、図１に記載のイオン注入装置１の構成と正確に一致しているわけではない。後述する図８、図１４、図１５においても同様の記載方法を用いている。なお、これらの図面に記載されているＸ、Ｙ、Ｚのそれぞれの軸は、処理室６に入射するイオンビーム３に対して設定されているものである。前述したように、イオンビーム３が通過する場所によっては、図面に記載されているＸ、Ｙ、Ｚの軸とは異なる軸が設定されることになる。 FIG. 2 shows the trajectory of the ion beam 3 in the YZ plane of the ion implantation apparatus according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 depicts an aspect of the ion implantation apparatus 1 of FIG. 1 on another plane. However, since the trajectory of the ion beam 3 which is a characteristic part of the present invention is easily understood, the configuration of the ion implantation apparatus 1 illustrated in FIG. 1 is summarized and drawn, and therefore the ion implantation apparatus 1 illustrated in FIG. It is not exactly the same as the configuration. The same description method is used in FIGS. 8, 14 and 15 to be described later. In addition, each axis | shaft of X, Y, and Z described in these drawings is set with respect to the ion beam 3 which injects into the process chamber 6. FIG. As described above, depending on the location through which the ion beam 3 passes, different axes from the X, Y, and Z axes shown in the drawing are set.
図２に示される例では、イオン源２より平行なイオンビーム３を射出させ、質量分析マグネット４で、ガラス基板７へのイオンビーム３の照射角度が０度よりも大きくデザインルールに基づいて設定される許容発散角度以下となるようにその長辺方向にイオンビーム３を発散させている。Ｙ方向におけるイオンビーム３の寸法は、ガラス基板７の寸法よりも大きい。その為、ガラス基板７を支持するホルダー８を図１のＸ方向に略平行な矢印Ａで示される方向に移動させることで、ガラス基板７の全面に対するイオンビーム３の照射を可能としている。なお、後述する図８、図１４、図１５、図１７の例においても、ガラス基板７の全面にイオンビーム３を照射する構成は、ここで説明した構成と同じである。 In the example shown in FIG. 2, a parallel ion beam 3 is emitted from the ion source 2, and the irradiation angle of the ion beam 3 to the glass substrate 7 is set to be larger than 0 degree by the mass analysis magnet 4 based on the design rule. The ion beam 3 is diverged in the long side direction so as to be equal to or smaller than the allowable divergence angle. The dimension of the ion beam 3 in the Y direction is larger than the dimension of the glass substrate 7. Therefore, the ion beam 3 can be irradiated onto the entire surface of the glass substrate 7 by moving the holder 8 that supports the glass substrate 7 in the direction indicated by the arrow A substantially parallel to the X direction in FIG. In the examples of FIGS. 8, 14, 15, and 17 described later, the configuration of irradiating the entire surface of the glass substrate 7 with the ion beam 3 is the same as the configuration described here.
本発明におけるイオンビーム３の照射角度は、ＹＺ平面において、ガラス基板７の面上に引かれた垂線とガラス基板７へ入射するイオンビーム３とが成す角度で定義される。ただし、イオンビーム３が入射する側のガラス基板７の面と、その裏面およびガラス基板７を支持するホルダー８の面とが互いに平行となる関係である場合には、ホルダー８の面上に引かれた垂線をガラス基板７上に引かれた垂線と見ることが出来る。図２や後述する図８及び図１４では、ガラス基板７とホルダー８との面が前述したように互いに平行な関係となっている。その為、これらの図では、ホルダー８上に引かれた垂線とイオンビーム３との成す角度（例えば、図２中のα）をイオンビームの照射角度（広がり角度）としている。 The irradiation angle of the ion beam 3 in the present invention is defined by an angle formed by a perpendicular drawn on the surface of the glass substrate 7 and the ion beam 3 incident on the glass substrate 7 in the YZ plane. However, when the surface of the glass substrate 7 on which the ion beam 3 is incident and the back surface of the glass substrate 7 and the surface of the holder 8 supporting the glass substrate 7 are parallel to each other, the surface of the holder 8 is drawn on the surface. The drawn perpendicular line can be regarded as a perpendicular line drawn on the glass substrate 7. In FIG. 2 and FIGS. 8 and 14 described later, the surfaces of the glass substrate 7 and the holder 8 are parallel to each other as described above. Therefore, in these drawings, the angle formed by the perpendicular drawn on the holder 8 and the ion beam 3 (for example, α in FIG. 2) is the ion beam irradiation angle (expansion angle).
本発明では、任意のデザインルールの時に許容される最大の照射角度の値を許容発散角度と呼んでいる。この角度は、次のようにしてデザインルールに従って設定されている。まず、人の視覚によって認識出来るかどうかで、デバイス製造時の微細化のレベルが決定される。そして、微細化のレベルに応じてデバイスの回路配線等の寸法に関するデザインルールが決定される。このデザインルールに従って、デバイスを製造することになるが、デザインルールによっては、前述したイオンビームの照射角度の許容される最大値が異なってくる。例えば、デザインルールで回路配線の寸法が０．３μｍの場合に、許容出来るレベルの特性のデバイスを製造するには、イオンビームの照射角度が最大で２．５度までの範囲に収まらなければならない。一方で、デザインルールで回路配線の寸法が１μｍと大きい場合には、許容出来るレベルの特性のデバイスを製造するには、イオンビームの照射角度が最大で３度程度までの範囲に収まらなければならない。本発明では製造されるデバイスの特性を考慮し、ガラス基板７へのイオンビーム３の照射角度を０度よりも大きく許容発散角度以下になるように設定している。 In the present invention, the value of the maximum irradiation angle allowed at the time of an arbitrary design rule is called an allowable divergence angle. This angle is set according to the design rule as follows. First, the level of miniaturization at the time of device manufacture is determined depending on whether or not it can be recognized by human vision. And the design rule regarding dimensions, such as circuit wiring of a device, is determined according to the level of miniaturization. A device is manufactured in accordance with this design rule. Depending on the design rule, the allowable maximum value of the ion beam irradiation angle described above varies. For example, when the circuit rule size is 0.3 μm according to the design rule, in order to manufacture a device having an acceptable level of characteristics, the ion beam irradiation angle must be within a maximum range of 2.5 degrees. . On the other hand, when the size of the circuit wiring is as large as 1 μm according to the design rule, in order to manufacture a device having an acceptable level of characteristics, the ion beam irradiation angle must be within a range of up to about 3 degrees. . In the present invention, in consideration of the characteristics of the device to be manufactured, the irradiation angle of the ion beam 3 onto the glass substrate 7 is set to be larger than 0 degree and smaller than the allowable divergence angle.
また、イオンビーム３を発散させることは、ガラス基板７の大型化に対して、次の点で有利に働く。ガラス基板７の寸法は、液晶製品の大型化に伴って、年々大型化している。イオン源から平行なイオンビームを射出させ、それをガラス基板へ照射するタイプのイオン注入装置では、イオン注入装置を構成する各部材を大きなものに変更することが必要となる。 Moreover, diverging the ion beam 3 works advantageously in the following points with respect to the enlargement of the glass substrate 7. The dimensions of the glass substrate 7 are increasing year by year with the increase in the size of liquid crystal products. In an ion implantation apparatus of a type in which a parallel ion beam is emitted from an ion source and irradiated onto a glass substrate, it is necessary to change each member constituting the ion implantation apparatus to a large one.
一方、本発明のような発散ビームを用いた場合、イオンビームを発散させた場所からガラス基板までの距離に応じてイオンビームの寸法が大きくなるので、前述したようなタイプのイオン注入装置に比べて、イオン源等の部材を小さなものにすることが出来る。更に、特許文献１に記載のような平行化レンズを備えたイオン注入装置と比べても、イオンビームを平行化させない分、イオンビームの寸法を更に大きなものにすることが可能となる。 On the other hand, when the divergent beam as in the present invention is used, the size of the ion beam increases according to the distance from the location where the ion beam is diverged to the glass substrate. Thus, a member such as an ion source can be made small. Furthermore, compared to an ion implantation apparatus having a collimating lens as described in Patent Document 1, it is possible to further increase the size of the ion beam because the ion beam is not collimated.
イオン源２のより具体的な構成の一つが、図３に示されている。このイオン源２は、アークチャンバー１０よりＺ方向に平行なイオンビーム３を引出す為のプラズマ電極１１、抑制電極１２、接地電極１３からなる引出し電極系を有しており、各電極にはイオンビーム３を通過させる為の略矩形状のスリットが設けられている。また、本発明のイオン源２において、プラズマ電極１１はアークチャンバー１０の蓋を兼ねており、両者は電気的に接続されているものとする。 One of the more specific configurations of the ion source 2 is shown in FIG. The ion source 2 has an extraction electrode system including a plasma electrode 11, a suppression electrode 12, and a ground electrode 13 for extracting an ion beam 3 parallel to the Z direction from the arc chamber 10, and each electrode has an extraction beam system. A substantially rectangular slit for passing 3 is provided. Moreover, in the ion source 2 of this invention, the plasma electrode 11 serves as the lid | cover of the arc chamber 10, and both shall be electrically connected.
図４には、図３に記載の引出し電極系を構成する各電極とそれらに印加される電圧との関係が描かれている。なお、本発明では、正の電荷を有するイオンビームを想定しており、後述する他の実施形態においても同様である。 FIG. 4 shows the relationship between the electrodes constituting the extraction electrode system shown in FIG. 3 and the voltages applied to them. In the present invention, an ion beam having a positive charge is assumed, and the same applies to other embodiments described later.
アークチャンバー１０から引出されるイオンビーム３のエネルギーは、アークチャンバー１０に電気的に接続されたプラズマ電極１１と接地電極１３との電位差Ｖ１でもって決定される。そして、抑制電極１２には、イオンビーム３の進行方向逆側からの電子の流入を防止する為に、Ｖ２の負電圧が印加されている。 The energy of the ion beam 3 extracted from the arc chamber 10 is determined by the potential difference V1 between the plasma electrode 11 and the ground electrode 13 that are electrically connected to the arc chamber 10. A negative voltage of V2 is applied to the suppression electrode 12 in order to prevent inflow of electrons from the opposite side of the traveling direction of the ion beam 3.
図３の引出し電極系を構成する各電極は、イオンビーム３を通過させる為に略矩形状のスリットを有していたが、この構成の代わりに、大電流で小さい発散角度のイオンビームを引出す場合に使用される多孔電極を用いても良い。その場合、例えば、Ｘ方向及びＹ方向における各電極に設けられた各孔の中心位置をぴったり合わせて、３枚の多孔電極をＺ方向に配列させておくことが考えられる。図５には、その具体例が示されている。なお、図５では各電極がＺ方向において重なっている為、１つの電極しか見えていない。 Each electrode constituting the extraction electrode system of FIG. 3 has a substantially rectangular slit for allowing the ion beam 3 to pass through. Instead of this configuration, an ion beam with a large current and a small divergence angle is extracted. You may use the porous electrode used in a case. In that case, for example, it is conceivable that the center positions of the respective holes provided in the respective electrodes in the X direction and the Y direction are closely aligned and three porous electrodes are arranged in the Z direction. FIG. 5 shows a specific example thereof. In FIG. 5, since each electrode is overlapped in the Z direction, only one electrode is visible.
図６には、図２の実施形態で用いられる質量分析マグネット４の例が開示されている。図６（ａ）は、質量分析マグネット４の断面図で、図６（ｂ）に記載のｄ−ｄで示される一点鎖線に沿って、質量分析マグネット４を切断し、その切断面をＺ方向から見た時の様子を表している。この質量分析マグネット４では、ウィンドウフレーム型のヨーク１６に、イオンビーム３の経路に向けてＹ方向に沿った方向に突出した一対の磁極が形成されている。これらの磁極では、イオンビーム３の旋回半径の内側（図６（ａ）に示すＹ方向上側の磁極のｂ側）から外側（図６（ａ）に示すＹ方向上側の磁極のａ側）に向けて、Ｙ方向における磁極間寸法が狭くなるように磁極表面が傾けられている。図６（ｂ）はＸＺ平面上での質量分析マグネット４の様子を示す。図中のａ、ｂは図６（ａ）に記載されるＹ方向上側に位置する磁極の端部ａ、ｂに対応している。この図６（ｂ）示されるように、図６（ａ）に記載の磁極端部a、ｂ間の幅は、イオンビーム３の経路に沿って一定とされている。なお、図６（ｂ）に記載のＸ、Ｙ、Ｚの軸は質量分析マグネットへ入射するイオンビーム３に対するものである。この点は、後述する図１３についても同様である。 FIG. 6 discloses an example of the mass spectrometry magnet 4 used in the embodiment of FIG. FIG. 6A is a cross-sectional view of the mass analysis magnet 4, and the mass analysis magnet 4 is cut along the alternate long and short dash line indicated by dd in FIG. It shows the state when seen from. In the mass spectrometry magnet 4, a pair of magnetic poles protruding in the direction along the Y direction toward the path of the ion beam 3 are formed on the window frame type yoke 16. In these magnetic poles, from the inner side of the turning radius of the ion beam 3 (b side of the upper magnetic pole in the Y direction shown in FIG. 6A) to the outer side (a side of the upper magnetic pole in the Y direction shown in FIG. 6A). The magnetic pole surface is inclined so that the dimension between the magnetic poles in the Y direction becomes narrower. FIG. 6B shows a state of the mass spectrometry magnet 4 on the XZ plane. In the figure, a and b correspond to the end portions a and b of the magnetic pole located on the upper side in the Y direction shown in FIG. As shown in FIG. 6B, the width between the magnetic pole end portions a and b shown in FIG. 6A is constant along the path of the ion beam 3. The axes X, Y, and Z shown in FIG. 6B are for the ion beam 3 incident on the mass analysis magnet. This also applies to FIG. 13 described later.
そして、一対の磁極には、それぞれ上側コイル１４、下側コイル１５が巻き回されており、これらのコイルに電流を流すことで、磁極間において、Ｙ方向下側から上側に向けて湾曲した磁界Ｂを発生させている。なお、上側コイル１４、下側コイル１５としては、各磁極に沿って、その周囲を覆うようなレーストラックコイルや鞍型コイルを用いれば良い。 An upper coil 14 and a lower coil 15 are wound around the pair of magnetic poles, respectively, and a magnetic field curved from the lower side in the Y direction toward the upper side between the magnetic poles by passing a current through these coils. B is generated. In addition, as the upper coil 14 and the lower coil 15, a racetrack coil or a saddle coil that covers the periphery of each magnetic pole may be used.
図７は、図６に記載の質量分析マグネット内部を通過するイオンビームが受けるローレンツ力についての説明図である。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the Lorentz force received by the ion beam passing through the mass analysis magnet shown in FIG.
Ｙ方向の場所に応じて、イオンビームに作用するローレンツ力が異なる。その為、Ｙ方向に沿って代表点としてｅ１、ｅ２、ｅ３をとり、各点においてどのようなローレンツ力が発生し、それがイオンビーム３のＹ方向における発散にどのような影響を及ぼすのかについて、説明する。なお、代表点ｅ１、ｅ２、ｅ３は、それぞれ、磁界の向きが紙面右上方向へ向かう場所、磁界の向きがＹ方向と平行となる場所、磁界の向きが紙面左上へ向かう場所における任意の点である。 The Lorentz force acting on the ion beam differs depending on the location in the Y direction. Therefore, e1, e2, and e3 are taken as representative points along the Y direction, and what Lorentz force is generated at each point and how it affects the divergence of the ion beam 3 in the Y direction. ,explain. The representative points e1, e2, e3 are arbitrary points where the direction of the magnetic field is in the upper right direction of the paper, where the direction of the magnetic field is parallel to the Y direction, and where the direction of the magnetic field is in the upper left direction of the paper. is there.
ローレンツ力（Ｆ）は、磁界を横切るイオンビームと磁界の向きに対して垂直に作用する。その為、ｅ１において、ローレンツ力（Ｆ）の向きは紙面右下方向となる。そして、このローレンツ力（Ｆ）は、図に示すようにＸ方向及びＹ方向に沿うベクトル成分ＦＸ、ＦＹに分けることが出来る。 Lorentz force (F) acts perpendicular to the direction of the ion beam and the magnetic field across the magnetic field. Therefore, at e1, the direction of the Lorentz force (F) is the lower right direction on the page. The Lorentz force (F) can be divided into vector components F X and F Y along the X direction and the Y direction as shown in the figure.
ＦＸ成分によって、イオンビーム３はＸ方向へ偏向させられる。この偏向は、質量分析マグネット４でイオンビーム３を質量分析する際に用いられるものである。一方で、イオンビーム３は、ＦＹ成分によって、Ｙ方向下側（逆側）に向けて偏向させられる。 The ion beam 3 is deflected in the X direction by the F X component. This deflection is used when the ion beam 3 is subjected to mass analysis by the mass analysis magnet 4. On the other hand, the ion beam 3, by F Y components, are deflected toward the Y direction lower side (reverse side).
ｅ２でのローレンツ力（Ｆ）は、Ｘ方向に沿ったＦＸ成分のみとなる。ここではＹ方向におけるローレンツ力のベクトル成分が発生しないので、Ｙ方向へのイオンビームの偏向作用は働かない。 The Lorentz force (F) at e2 is only the FX component along the X direction. Here, since the vector component of the Lorentz force in the Y direction is not generated, the ion beam deflection action in the Y direction does not work.
そして、ｅ３でのローレンツ力（Ｆ）の向きは紙面右上方向となる。このローレンツ力（Ｆ）をＸ方向及びＹ方向に沿うベクトル成分ＦＸ、ＦＹに分けると、ＦＹ成分がちょうどｅ１の場所で生じたローレンツ力（Ｆ）のＦＹ成分と反対方向に生じることがわかる。このＦＹ成分によって、ｅ３の場所では、イオンビーム３がＹ方向上側へ向けて偏向させられることになる。 The direction of the Lorentz force (F) at e3 is the upper right direction on the page. When this Lorentz force (F) is divided into vector components F X and F Y along the X and Y directions, the F Y component is generated in the opposite direction to the F Y component of the Lorentz force (F) generated at the location e1. I understand that. This F Y component, in place of e3, so that the ion beam 3 is deflected toward the Y direction upward.
上述したように、ｅ１の場所を通過するイオンビーム３はＹ方向下側へ向けて偏向させられ、ｅ３の場所を通過するイオンビーム３はＹ方向上側へ向けて偏向させられるので、イオンビーム３は全体としてＹ方向に沿って発散させられることになる。なお、イオンビームの発散の程度は、磁極対の傾斜角度や質量分析マグネット４の磁界Ｂの強さを、適宜、調整することで、所望のものに設定することが出来る。例えば、図６に記載の磁極対の傾斜角度を大きくすると、磁極対間に発生する磁界Ｂはさらに湾曲することになる。その場合、ｅ１、ｅ３の場所を通過するイオンビームに働くローレンツ力のＹ方向成分が大きくなるので、イオンビーム３のＹ方向への発散の程度をより大きなものにすることが出来る。 As described above, the ion beam 3 passing through the location e1 is deflected downward in the Y direction, and the ion beam 3 passing through the location e3 is deflected upward in the Y direction. Is diverged along the Y direction as a whole. The degree of divergence of the ion beam can be set to a desired value by appropriately adjusting the inclination angle of the magnetic pole pair and the strength of the magnetic field B of the mass analysis magnet 4. For example, when the inclination angle of the magnetic pole pair shown in FIG. 6 is increased, the magnetic field B generated between the magnetic pole pair is further curved. In that case, since the Y direction component of the Lorentz force acting on the ion beam passing through the locations e1 and e3 is increased, the degree of divergence of the ion beam 3 in the Y direction can be further increased.
また、ｅ１、ｅ３の場所でのＦＸ成分は、ｅ２の場所でのＦＸ成分と比較して小さくなるので、各点におけるＸ方向へのイオンビームの偏向量に違いがあるように思われるかもしれないが、そうではない。ｅ１、ｅ３の場所での磁束密度は磁極に近い為に、ｅ２に比べて大きな値となる。その為、ｅ１、ｅ３の場所でのローレンツ力の全てがＦＸ成分とならなくても、イオンビーム３を均等にＸ方向に沿う方向へ偏向させ、質量分析することが可能となる。 Further, F X component at the location of e1, e3, since smaller as compared to the F X component at the site of e2, seems to be a difference in the deflection of the ion beam in the X direction at each point Maybe, but not. Since the magnetic flux density at the locations e1 and e3 is close to the magnetic pole, the magnetic flux density is larger than that of e2. Therefore, all of the Lorentz force at the place of e1, e3 is without become F X component, is deflected in the direction along the equally X direction of the ion beam 3, it is possible to mass spectrometry.
図８には、本発明の他の実施形態に係るイオン注入装置のＹＺ平面内でのイオンビームの軌道が示されている。この例では、図２と異なり、イオン源２から発散したイオンビーム３を射出させている。なお、この実施形態の質量分析マグネット４は、イオンビーム３をＹ方向に発散させる機能を有していない。 FIG. 8 shows the trajectory of the ion beam in the YZ plane of the ion implantation apparatus according to another embodiment of the present invention. In this example, unlike FIG. 2, an ion beam 3 emitted from the ion source 2 is emitted. Note that the mass spectrometry magnet 4 of this embodiment does not have a function of diverging the ion beam 3 in the Y direction.
この実施形態におけるイオン源２の具体例が、図９に示されている。図９（ａ）に記載のイオン源２の構成と先の実施形態で説明した図３に記載のイオン源２とでは、プラズマ電極１１と抑制電極１２の対向面の形状が異なっている。この実施形態では、プラズマ電極１１と抑制電極１２との対向面において、プラズマ電極１１側の電極面を凸状にし、抑制電極１２側の電極面を凹状としている。 A specific example of the ion source 2 in this embodiment is shown in FIG. The configuration of the ion source 2 shown in FIG. 9A and the ion source 2 shown in FIG. 3 described in the previous embodiment are different in the shape of the facing surfaces of the plasma electrode 11 and the suppression electrode 12. In this embodiment, on the opposing surface of the plasma electrode 11 and the suppression electrode 12, the electrode surface on the plasma electrode 11 side is convex and the electrode surface on the suppression electrode 12 side is concave.
また、図９（ａ）では、引出し電極系の構成として、Ｙ方向に沿った略矩形状のスリットを有する電極を一例として挙げたが、これ以外に、例えば、図９（ｂ）に示すようにＸ方向に沿った略矩形状のスリットをＹ方向に沿って複数個配列された電極を用いても良い。 In FIG. 9A, an electrode having a substantially rectangular slit along the Y direction is given as an example of the configuration of the extraction electrode system. However, for example, as shown in FIG. Alternatively, an electrode in which a plurality of substantially rectangular slits along the X direction are arranged along the Y direction may be used.
図１０には、図９に記載の引出し電極系を構成する各電極とそれらに印加される電圧との関係が描かれている。図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、図９（ａ）と図９（ｂ）にそれぞれ対応している。印加される電圧の正負や各電極に対して印加される電圧による作用は、先の実施形態における図４で説明したものと同じである為、その説明を省略する。図１０（ｂ）には、図９（ｂ）に示したＹ方向に沿って配列された各スリットより引出されるイオンビーム３が破線で描かれている。この図１０（ｂ）に記載されているように、各スリットより引出されたイオンビーム３はＹ方向に発散して、互いに重なり合う。そして、最終的には、図１０（ａ）で示されるイオンビーム３と同等の外形を有するイオンビーム３としてイオン源２より射出されることになる。 FIG. 10 shows the relationship between the electrodes constituting the extraction electrode system shown in FIG. 9 and the voltages applied to them. FIGS. 10A and 10B correspond to FIGS. 9A and 9B, respectively. Since the action of the positive / negative of the applied voltage and the voltage applied to each electrode is the same as that described in FIG. 4 in the previous embodiment, the description thereof is omitted. In FIG. 10B, the ion beam 3 extracted from each slit arranged along the Y direction shown in FIG. 9B is drawn with a broken line. As shown in FIG. 10B, the ion beams 3 drawn from the slits diverge in the Y direction and overlap each other. Finally, the ion beam 2 is emitted from the ion source 2 as an ion beam 3 having an outer shape equivalent to that of the ion beam 3 shown in FIG.
図１１には、図９、図１０に示される各電極間を通過するイオンビーム３が、電極間で発生する電界Ｅによって、どのように偏向させられるのかが描かれている。ここで説明するイオンビーム３が偏向する原理については、図９（ａ）（図１０（ａ））、図９（ｂ）（図１０（ｂ））に例示したイオン源２で同じである。 FIG. 11 shows how the ion beam 3 passing between the electrodes shown in FIGS. 9 and 10 is deflected by the electric field E generated between the electrodes. The principle of deflection of the ion beam 3 described here is the same as that of the ion source 2 illustrated in FIG. 9A (FIG. 10A) and FIG. 9B (FIG. 10B).
図１１（ａ）には、プラズマ電極１１と抑制電極１２との間を通過するイオンビーム３が偏向させられる様子が、図１１（ｂ）には、抑制電極１２と接地電極１３との間を通過するイオンビーム３が偏向させられる様子が、それぞれ描かれている。各図に描かれる破線は等電位線であり、一点鎖線は電界を表している。また、実線は各電極に入射するイオンビーム３を表し、二点鎖線は各電極間で発生する電界によって偏向されたイオンビームを表している。 11A shows how the ion beam 3 passing between the plasma electrode 11 and the suppression electrode 12 is deflected, and FIG. 11B shows a state between the suppression electrode 12 and the ground electrode 13. Each of the states in which the passing ion beam 3 is deflected is depicted. The broken line drawn in each figure is an equipotential line, and the alternate long and short dash line represents an electric field. The solid line represents the ion beam 3 incident on each electrode, and the two-dot chain line represents the ion beam deflected by the electric field generated between the electrodes.
図１１（ａ）において、プラズマ電極１１側（図中、左側）は抑制電極１２側（図中、右側）よりも電位が高い為、等電位線に直交するようにプラズマ電極１１側から抑制電極１２側に向けて電界Ｅが発生する。そして、電極間に入射したイオンビーム３は、電界Ｅの影響を受けて、二点鎖線で描かれるようにＹ方向に広げられ、その後、抑制電極１２と接地電極１３との間に入射する。このイオンビーム３の偏向方向は、電極間に入射するイオンビームの進行方向を表す方向ベクトルと電極間に発生する電界の方向を表す方向ベクトルとの合成ベクトルでもって決定される。 In FIG. 11A, since the potential on the plasma electrode 11 side (left side in the figure) is higher than that on the suppression electrode 12 side (right side in the figure), the suppression electrode from the plasma electrode 11 side is orthogonal to the equipotential line. An electric field E is generated toward the 12 side. The ion beam 3 incident between the electrodes is affected by the electric field E, and is spread in the Y direction as depicted by a two-dot chain line, and thereafter enters between the suppression electrode 12 and the ground electrode 13. The deflection direction of the ion beam 3 is determined by a combined vector of a direction vector representing the traveling direction of the ion beam incident between the electrodes and a direction vector representing the direction of the electric field generated between the electrodes.
図１１（ｂ）では、抑制電極１２側（図中、左側）は接地電極１３側（図中、右側）よりも電位が低い為、等電位線に直交するように接地電極１３側から抑制電極１２側に向けて電界Ｅが発生する。そして、電極間に入射したイオンビーム３は、電界の影響を受けてＹ方向に更に広げられる。このようにして、Ｙ方向におけるイオンビーム３の発散が達成される。 In FIG. 11B, since the potential on the suppression electrode 12 side (left side in the figure) is lower than that on the ground electrode 13 side (right side in the figure), the suppression electrode from the ground electrode 13 side is orthogonal to the equipotential line. An electric field E is generated toward the 12 side. The ion beam 3 incident between the electrodes is further expanded in the Y direction under the influence of the electric field. In this way, the divergence of the ion beam 3 in the Y direction is achieved.
また、この例においても、各電極を多孔電極で構成することが考えられる。ただし、この実施形態の場合、先の実施形態において図５に示した構成のものとは異なっている。この点について、以下に説明する。 Also in this example, it is conceivable that each electrode is composed of a porous electrode. However, this embodiment is different from the one shown in FIG. 5 in the previous embodiment. This point will be described below.
具体的には、図１２（ａ）に示される多孔電極を用いる。図１２（ａ）では、各電極に設けられた孔の中心位置がＹ方向において異なっていることが理解し易いように、図５のように各電極をＺ方向に重ねていない。ここでは、便宜上、各電極をＸ方向に並べている。実際に引き出し電極系としてこれらの電極を配置する場合には、Ｙ方向において真ん中に位置する行に設けられた電極孔に着目する。そして、各電極において、この行に設けられた電極孔の中心位置が、Ｘ方向とＹ方向とで一致するように、各電極をＺ方向に沿って配列させる。 Specifically, the porous electrode shown in FIG. In FIG. 12A, the electrodes are not stacked in the Z direction as shown in FIG. 5 so that it can be easily understood that the center positions of the holes provided in the electrodes are different in the Y direction. Here, for convenience, the electrodes are arranged in the X direction. When these electrodes are actually arranged as an extraction electrode system, attention is paid to the electrode hole provided in the row located in the middle in the Y direction. Then, in each electrode, the electrodes are arranged along the Z direction so that the center positions of the electrode holes provided in this row match in the X direction and the Y direction.
図１２（ａ）には、７行４列で構成される多孔電極のＹ方向における３つの位置（ｃ１、ｃ２、ｃ３）に、Ｘ方向沿って補助線（図中の破線を参照）が描かれている。まず、Ｙ方向において、電極の中央に位置するｃ２位置（４行目）に引かれた補助線に着目すると、各電極（１１〜１３）に設けられた多孔電極の中心位置が一致していることが理解出来る。よって、このｃ２位置の電極孔を通過するイオンビームは図５で示した実施形態と同様にＺ方向に沿って真っ直ぐに進むことになる。 In FIG. 12A, auxiliary lines (see the broken lines in the figure) are drawn along the X direction at three positions (c1, c2, c3) in the Y direction of the porous electrode composed of 7 rows and 4 columns. It is. First, in the Y direction, focusing on the auxiliary line drawn at the c2 position (fourth row) located at the center of the electrode, the center positions of the porous electrodes provided on the electrodes (11 to 13) coincide. I understand that. Therefore, the ion beam that passes through the electrode hole at the position c2 advances straight along the Z direction as in the embodiment shown in FIG.
次に、ｃ３位置（７行目）に引かれた補助線に着目すると、Ｙ方向において、各電極（１１〜１３）に設けられた孔の中心位置が異なっていることがわかる。具体的には、抑制電極１２の電極孔が、他の電極に設けられた電極孔に比べて、Ｙ方向側にずれている。このような構成の電極孔を通過するイオンビーム３の軌跡が図１２（ｂ）に描かれている。 Next, paying attention to the auxiliary line drawn at the c3 position (seventh row), it can be seen that the center positions of the holes provided in the electrodes (11 to 13) are different in the Y direction. Specifically, the electrode hole of the suppression electrode 12 is shifted to the Y direction side as compared with the electrode hole provided in the other electrode. The trajectory of the ion beam 3 passing through the electrode hole having such a configuration is depicted in FIG.
図１２（ｂ）では、ｃ３位置にある１つの電極孔に着目している。アークチャンバー１０内に発生したプラズマ（図中、ハッチングしている部分）から各電極孔を通じてイオンビーム３が引き出される。引き出されたイオンビーム３はおおよそ電極孔の中心位置のずれ方向に応じて偏向される。抑制電極１２に設けられた孔の中心位置は、プラズマ電極１１に設けられた孔の中心位置よりもＹ方向側にずれている。その為、イオンビーム３は各電極間に発生する電界の影響を受けて、Ｙ方向側に偏向されることになる。これとは反対に、抑制電極１２と接地電極１３に設けられた孔の中心位置を比較すると、接地電極１３に設けられた孔の中心位置が抑制電極１２に設けられた孔の中心位置よりもＹ方向逆側にずれているので、ここではイオンビーム３がＹ方向逆側へ偏向されることになる。このようにして各電極での孔の中心位置を異ならせることで、そこを通過するイオンビームを偏向させることが可能となる。この例では、ｃ２位置よりもＹ方向逆側（ｃ３側）に位置する５行目、６行目の電極孔に関しても、ｃ３位置にある電極孔と同じ構成にしているので、これらの電極孔を通過するイオンビーム３もＹ方向の逆側へ向けて偏向されることになる。 In FIG. 12B, attention is focused on one electrode hole at the c3 position. The ion beam 3 is extracted from the plasma generated in the arc chamber 10 (hatched portion in the figure) through each electrode hole. The extracted ion beam 3 is deflected in accordance with the direction of deviation of the center position of the electrode hole. The center position of the hole provided in the suppression electrode 12 is shifted to the Y direction side from the center position of the hole provided in the plasma electrode 11. Therefore, the ion beam 3 is deflected in the Y direction side under the influence of the electric field generated between the electrodes. On the contrary, when the center position of the hole provided in the suppression electrode 12 and the ground electrode 13 is compared, the center position of the hole provided in the ground electrode 13 is more than the center position of the hole provided in the suppression electrode 12. Since it is shifted to the opposite side in the Y direction, the ion beam 3 is deflected to the opposite side in the Y direction here. In this way, by making the center positions of the holes different in each electrode, it is possible to deflect the ion beam passing therethrough. In this example, the electrode holes in the fifth and sixth rows located on the opposite side in the Y direction (c3 side) than the c2 position have the same configuration as the electrode holes in the c3 position. The ion beam 3 passing through is also deflected toward the opposite side in the Y direction.
一方、ｃ１位置（１行目）に引かれた補助線に着目すると、抑制電極１２に設けられた孔の中心位置が、他の電極に設けられた孔の中心位置と比べて、Ｙ方向逆側にずれていることがわかる。その為、ｃ１位置を通過するイオンビーム３は、先に説明したｃ３位置を通過するイオンビーム３とは逆に、図１２（ｃ）に描かれているように、最終的にはＹ方向側に偏向されることになる。なお、ｃ２よりもＹ方向側に配置された２行目、３行目の電極孔に関しても、ｃ１位置にある電極孔と同じ構成にしているので、これらの電極孔を通過するイオンビーム３もＹ方向に向けて偏向されることになる。 On the other hand, when attention is paid to the auxiliary line drawn to the c1 position (first row), the center position of the hole provided in the suppression electrode 12 is opposite to the center position of the hole provided in the other electrode. It turns out that it has shifted to the side. Therefore, the ion beam 3 passing through the c1 position is finally opposite to the ion beam 3 passing through the c3 position described above, as shown in FIG. Will be biased. In addition, since the electrode holes in the second and third rows arranged on the Y direction side from c2 have the same configuration as the electrode holes in the c1 position, the ion beam 3 that passes through these electrode holes is also used. The light is deflected in the Y direction.
上記のようにして、各電極に設けられた電極孔の中心位置を設定しているので、Ｙ方向に沿ってイオンビーム３が発散することになる。上記実施形態では、１行目〜３行目あるいは５行目〜７行目に配置された各電極における電極孔の中心位置の関係が同じになるように設定しているが、これを異ならせても良い。例えば、抑制電極１２に設けられた電極孔の中心位置と他の電極に設けられた電極孔の中心位置のずれ量が、１行目〜３行目にかけて徐々に大きくなるように設定しても良い。また、反対に徐々に小さくなるように設定しても良い。５行目〜７行目に配置された電極孔の関係も、１行目〜３行目に配置された電極孔と同じく、各行における電極孔の中心位置の間隔を広げたり、狭めたりして、行毎に異なる設定を用いても良い。さらに、４行目（ｃ２位置）を中心にして、Ｙ方向において、イオンビーム３の広がりが非対称となるように各電極の電極孔を構成しておいても良い。 Since the center position of the electrode hole provided in each electrode is set as described above, the ion beam 3 diverges along the Y direction. In the above-described embodiment, the relationship between the center positions of the electrode holes in the electrodes arranged in the first row to the third row or the fifth row to the seventh row is set to be the same. May be. For example, even if the deviation amount between the center position of the electrode hole provided in the suppression electrode 12 and the center position of the electrode hole provided in the other electrode is set to gradually increase from the first line to the third line, good. Alternatively, it may be set so that it gradually decreases. The relationship between the electrode holes arranged in the 5th to 7th rows is the same as the electrode holes arranged in the 1st to 3rd rows, and the distance between the center positions of the electrode holes in each row is increased or decreased. Different settings may be used for each row. Furthermore, the electrode hole of each electrode may be configured so that the spread of the ion beam 3 is asymmetric in the Y direction with the fourth row (c2 position) as the center.
図１３は、図８に示す実施形態で用いられる質量分析マグネット４である。この実施形態での質量分析マグネット４は、イオンビーム３を発散させる機能を有していない。その為、Ｙ方向に設けられた一対の磁極は、ＸＹ平面で見た場合、Ｘ方向に略平行な形状をしている。この実施形態では、イオン源２より発散されたイオンビーム３が射出されるので、Ｚ方向へ向かうにつれて徐々に大きくなるイオンビーム３の寸法を許容できる程度、質量分析マグネット４の磁極間の寸法を大きくしておく必要がある。その他の点については、別の実施形態として図６で説明した質量分析マグネット４の構成と同じである為、ここではその説明を省略する。 FIG. 13 shows the mass spectrometry magnet 4 used in the embodiment shown in FIG. The mass spectrometry magnet 4 in this embodiment does not have a function of diverging the ion beam 3. Therefore, the pair of magnetic poles provided in the Y direction has a shape substantially parallel to the X direction when viewed in the XY plane. In this embodiment, since the ion beam 3 emitted from the ion source 2 is emitted, the dimension between the magnetic poles of the mass analysis magnet 4 is set to such an extent that the dimension of the ion beam 3 that gradually increases in the Z direction can be allowed. It needs to be large. Since the other points are the same as the configuration of the mass spectrometry magnet 4 described in FIG. 6 as another embodiment, the description thereof is omitted here.
図１４は、本発明の更なる実施形態に係るイオン注入装置のＹＺ平面内でのイオンビーム３の軌道が示されている。 FIG. 14 shows the trajectory of the ion beam 3 in the YZ plane of an ion implanter according to a further embodiment of the invention.
この実施形態は、イオン源２よりＺ方向に対してα１の角度で発散するイオンビーム３を射出し、質量分析マグネット４でこのイオンビーム３を更に発散させて、最終的に、ガラス基板７に対してイオンビーム３がα２の角度をもって照射されるように構成されている。先の実施形態では、イオン源２と質量分析マグネット４のいずれかを用いて、イオンビーム３を発散させていたが、ここではその両方を用いて２段階でイオンビーム３を発散させている。 In this embodiment, an ion beam 3 that diverges from the ion source 2 at an angle α1 with respect to the Z direction is emitted, and the ion beam 3 is further diverged by a mass analysis magnet 4. On the other hand, the ion beam 3 is configured to be irradiated with an angle α2. In the previous embodiment, either the ion source 2 or the mass analysis magnet 4 is used to diverge the ion beam 3, but here, both are used to diverge the ion beam 3 in two stages.
この実施形態において、イオン源２および質量分析マグネット４の具体的な構成としては、これまでの実施形態の中で説明したものを、組み合わせれば良い。例えば、イオン源２としては図９〜１２で説明された構成のものを用いる。一方で、質量分析マグネット４としては図６、７で説明した構成のものを用いる。そして、各部材によるイオンビーム３の発散の程度が所望のものとなるように、引出し電極系の電極形状、電極孔の配置、質量分析マグネットでの磁極の傾き等を適切に設定し、最終的にガラス基板７に対してイオンビーム３が０度よりも大きくデザインルールに基づいて設定される許容発散角度以下の照射角度をもって照射されるようにする。 In this embodiment, the specific configurations of the ion source 2 and the mass spectrometry magnet 4 may be combined with those described in the previous embodiments. For example, the ion source 2 having the configuration described in FIGS. On the other hand, the mass analysis magnet 4 having the configuration described with reference to FIGS. Then, the electrode shape of the extraction electrode system, the arrangement of the electrode holes, the inclination of the magnetic pole in the mass analysis magnet, etc. are appropriately set so that the degree of divergence of the ion beam 3 by each member becomes a desired one, and finally In addition, the ion beam 3 is irradiated to the glass substrate 7 with an irradiation angle that is larger than 0 degree and equal to or less than an allowable divergence angle set based on the design rule.
また、イオン源２と質量分析マグネット４との間に、両部材とは別に、イオン源２から射出されたイオンビーム３をＹ方向へ発散させる部材を配置させても良い。図１５には、一例として、イオン源２より平行に射出されたイオンビーム３を発散させる偏向電磁石１７が記載されている。この実施形態で使用されるイオン源２と質量分析マグネット４は、先の実施形態で述べた図３〜５に記載のイオン源と、図１３に記載の質量分析マグネットとを使用すればよい。 In addition to the two members, a member that diverges the ion beam 3 emitted from the ion source 2 in the Y direction may be disposed between the ion source 2 and the mass spectrometry magnet 4. FIG. 15 shows, as an example, a deflection electromagnet 17 that diverges an ion beam 3 emitted in parallel from the ion source 2. As the ion source 2 and the mass analysis magnet 4 used in this embodiment, the ion source shown in FIGS. 3 to 5 described in the previous embodiment and the mass analysis magnet shown in FIG. 13 may be used.
より具体的には、図１６に偏向電磁石１７の一例が示されている。図１６（ａ）には、図１５に記載のｆ―ｆで示される一点鎖線で偏向電磁石１７を切断し、その切断面をＺ方向から見た時の様子が描かれている。そして、図１６（ｂ）には、図１６（ａ）をＸ方向から見た時の平面図が示されている。 More specifically, an example of the deflection electromagnet 17 is shown in FIG. FIG. 16A illustrates a state in which the bending electromagnet 17 is cut along the alternate long and short dash line indicated by ff in FIG. 15 and the cut surface is viewed from the Z direction. FIG. 16B shows a plan view when FIG. 16A is viewed from the X direction.
偏向電磁石は、図１６（ａ）に描かれているように、イオンビーム３をその短辺方向であるＸ方向から挟む一対のヨーク１８、１９を備えている。そして、それぞれのヨークには、Ｙ方向に沿っておおよそイオンビーム３を２等分するように２つのコイルが巻き回されており、各ヨークに巻き回されたそれぞれのコイルは、Ｘ方向においてイオンビーム３を挟んで互いに対向している。さらに、各ヨークに設けられたコイルで、Ｙ方向上側に位置するコイルを上側コイル（２２、２３）とし、Ｙ方向下側に位置するコイルを下側コイル（２０、２１）とした時、上側コイル間では、Ｘ方向に磁界Ｂを発生させ、下側コイル間ではＸ方向と逆向きに磁界Ｂを発生させるように、各コイルに対して電流が供給しておく。 As shown in FIG. 16A, the deflection electromagnet includes a pair of yokes 18 and 19 that sandwich the ion beam 3 from the X direction that is the short side direction thereof. In each yoke, two coils are wound so that the ion beam 3 is roughly divided into two along the Y direction. Each coil wound around each yoke has an ion in the X direction. Opposing each other across the beam 3. Furthermore, among the coils provided in each yoke, when the coil located on the upper side in the Y direction is the upper coil (22, 23) and the coil located on the lower side in the Y direction is the lower coil (20, 21), A current is supplied to each coil so that the magnetic field B is generated in the X direction between the coils and the magnetic field B is generated in the opposite direction to the X direction between the lower coils.
このような磁界Ｂを発生させることによって、上側コイル（２２、２３）間を通過するイオンビーム３はＹ方向へ偏向され、下側コイル（２０、２１）間を通過するイオンビーム３はＹ方向と逆側へ偏向される。この偏向によって、図１６（ｂ）に描かれているようにイオンビーム３全体をＹ方向へ発散させることが可能となる。 By generating such a magnetic field B, the ion beam 3 passing between the upper coils (22, 23) is deflected in the Y direction, and the ion beam 3 passing between the lower coils (20, 21) is changed in the Y direction. And deflected to the opposite side. This deflection makes it possible to diverge the entire ion beam 3 in the Y direction as depicted in FIG.
ガラス基板７へ照射されるイオンビーム３の照射角度を計測する構成については、図１７にその一例が記載されている。図１７のイオン注入装置１は、分析スリット５の直後にビーム制限手段２４を備えている。ビーム制限手段２４では、イオンビーム３のＹ方向における一部のみを通過させる。そして、ビーム制限手段２４を通過したイオンビーム３をビームプロファイラー９で検出する。その後、Ｚ方向におけるビーム制限手段２４とビームプロファイラー９との間の距離、Ｙ方向におけるビーム制限手段２４の開口中心位置とビームプロファイラー９に照射されるイオンビーム３の端部位置との間の距離に応じて、制御装置２５にて、イオンビーム３のガラス基板７への照射角度の算出が行われる。この算出に至るまでの経緯を、図１８〜図２０を用いて以下に詳述する。 An example of the configuration for measuring the irradiation angle of the ion beam 3 applied to the glass substrate 7 is shown in FIG. The ion implantation apparatus 1 of FIG. 17 includes a beam limiting unit 24 immediately after the analysis slit 5. The beam limiting means 24 allows only a part of the ion beam 3 in the Y direction to pass. Then, the ion beam 3 that has passed through the beam limiting means 24 is detected by the beam profiler 9. Thereafter, the distance between the beam limiting means 24 and the beam profiler 9 in the Z direction, and the distance between the opening center position of the beam limiting means 24 and the end position of the ion beam 3 irradiated on the beam profiler 9 in the Y direction. In response to this, the control device 25 calculates the irradiation angle of the ion beam 3 onto the glass substrate 7. The process up to this calculation will be described in detail below with reference to FIGS.
質量分析型のイオン注入装置１において、Ｘ方向におけるイオンビーム３の寸法は分析スリット５の近傍で最小となる（図１７中のイオンビーム３の外形を示す一点鎖線を参照）。ビーム制限手段２４はイオンビーム３の一部のみを通過させるように作用する。その為、イオンビーム３の全体を覆うだけの寸法が必要となるが、分析スリット５の後段位置であれば、Ｘ方向でのイオンビーム３が集束しているので、ビーム制限手段２４のＸ方向の寸法を小さくしておくことが出来るといったメリットがある。なお、図１７では分析スリット５の後段にビーム制限手段２４を配置させているが、分析スリット５の前段に配置させておいても良い。 In the mass spectrometric ion implantation apparatus 1, the size of the ion beam 3 in the X direction is the minimum in the vicinity of the analysis slit 5 (see the alternate long and short dash line in FIG. 17 indicating the outer shape of the ion beam 3). The beam limiting means 24 acts to pass only a part of the ion beam 3. For this reason, a size sufficient to cover the entire ion beam 3 is required. However, if the ion beam 3 is focused in the X direction at the subsequent stage position of the analysis slit 5, the X direction of the beam limiting means 24 is used. There is an advantage that the size of can be reduced. In FIG. 17, the beam limiting means 24 is disposed at the subsequent stage of the analysis slit 5, but may be disposed at the previous stage of the analysis slit 5.
図１８（ａ）にはビーム制限手段２４の一例が記載されている。この例において、ビーム制限手段２４はＸ方向に沿って独立して移動可能な複数のシャッター２６で構成されており、各シャッター２６は、Ｚ方向に互い違いに位置ずれしながらＹ方向に沿って配列されている（図１０（ｂ）を参照）。各シャッター２６にはボールナットが取り付けられており、これがＸ方向に沿って延出されたボールねじと螺合する。そして、モーター２７によって各ボールねじを正逆に回転させることで、Ｘ方向への各シャッター２６の移動を可能にしている。 FIG. 18A shows an example of the beam limiting means 24. In this example, the beam limiting means 24 is composed of a plurality of shutters 26 that can move independently along the X direction, and each shutter 26 is arranged along the Y direction while being displaced in the Z direction alternately. (See FIG. 10B). A ball nut is attached to each shutter 26, and this is screwed into a ball screw extending along the X direction. Then, each ball screw is rotated in the forward and reverse directions by the motor 27, whereby each shutter 26 can be moved in the X direction.
図１９（ａ）には、ビーム制限手段２４の別の例が記載されている。先の例と違って、この例ではシャッターがＹ方向に沿って移動するように構成されている。各シャッター２８〜３０をＹ方向に沿って移動させる機構は、先の例と同じく、各シャッターに設けられたボールナット、ボールナットと螺合するボールねじ、各ボールねじを回転させるモーター３１によって構成されている。なお、この例におけるシャッター２８〜３０もＺ方向に互い違いに位置ずれしながらＹ方向に沿って並べられている（図１９（ｂ）を参照）。なお、Ｙ方向における装置寸法を考慮しないのであれば、シャッター２８〜３０の３枚のシャッターからなる構成に代えて、シャッター２８あるいはシャッター２９とシャッター３０よりなる２枚のシャッターからなる構成を、ビーム制限手段として用いても良い。 FIG. 19A shows another example of the beam limiting means 24. Unlike the previous example, in this example, the shutter is configured to move along the Y direction. As in the previous example, the mechanism for moving the shutters 28 to 30 along the Y direction is configured by a ball nut provided in each shutter, a ball screw screwed with the ball nut, and a motor 31 that rotates each ball screw. Has been. In addition, the shutters 28 to 30 in this example are also arranged along the Y direction while being displaced in the Z direction alternately (see FIG. 19B). If the size of the apparatus in the Y direction is not taken into consideration, the configuration including two shutters including the shutter 28 or the shutter 29 and the shutter 30 may be used instead of the configuration including the three shutters 28 to 30. You may use as a limiting means.
図１８、図１９に例示した複数枚のシャッターを、適宜、Ｘ方向あるいはＹ方向へ移動させることで、Ｙ方向の任意の位置において、イオンビームを部分的に通過させる為のスリットを形成させることが可能となる。このようなスリットをＹ方向に沿って、順次、形成していくとともに、イオンビーム３のガラス基板７への照射角度の計測が行われる。 A plurality of shutters illustrated in FIGS. 18 and 19 are appropriately moved in the X direction or the Y direction to form slits for partially passing the ion beam at arbitrary positions in the Y direction. Is possible. Such slits are sequentially formed along the Y direction, and the irradiation angle of the ion beam 3 onto the glass substrate 7 is measured.
図２０には、ビーム制限手段２４を通過したイオンビーム３の一部がビームプロファイラー９に照射されている様子が描かれている。この例では、ビームプロファイラー９はＹＺ平面内でガラス基板７のイオンビーム３が照射される面と平行に配置されているものとする。ビーム制限手段２４を通過したイオンビーム３はＹ方向において広がりを有している。この広がりはＹ方向の上下で対称な場合もあるが、非対称な場合もある。Ｙ方向側に広がるイオンビーム３の照射角度をα３、Ｙ方向と逆側に広がるイオンビーム３の照射角度をα４とする。それぞれの照射角度は、Ｚ方向とＹ方向のパラメーターによって算出することが出来る。具体的には、ビーム制限手段２４とビームプロファイラー９とのＺ方向における距離（Ｚ２−Ｚ１）と、ビーム制限手段２４で形成されるスリットの中心位置とビームプロファイラー９で検出されるイオンビーム３のＹ方向におけるビーム端部までの距離（Ｙ１、Ｙ２）とによって算出することが可能となる。 FIG. 20 illustrates a state in which a part of the ion beam 3 that has passed through the beam limiting unit 24 is irradiated on the beam profiler 9. In this example, it is assumed that the beam profiler 9 is arranged in parallel with the surface of the glass substrate 7 to which the ion beam 3 is irradiated in the YZ plane. The ion beam 3 that has passed through the beam limiting means 24 has a spread in the Y direction. This spread may be symmetrical up and down in the Y direction, but may be asymmetric. The irradiation angle of the ion beam 3 that spreads in the Y direction is α3, and the irradiation angle of the ion beam 3 that spreads in the direction opposite to the Y direction is α4. Each irradiation angle can be calculated by parameters in the Z direction and the Y direction. Specifically, the distance (Z2-Z1) between the beam limiting unit 24 and the beam profiler 9 in the Z direction, the center position of the slit formed by the beam limiting unit 24, and the ion beam 3 detected by the beam profiler 9. It can be calculated by the distance (Y1, Y2) to the beam end in the Y direction.
この例ではイオンビーム３が照射されるガラス基板７の面とビームプロファイラー９とが、互いに平行にＹ方向に沿って配置されているとしているが、これに限らず、ガラス基板７をＹ方向に対して傾斜させておいても良い。このような場合であっても、Ｙ方向に対するガラス基板７の傾斜角度の情報を制御装置２５へ設定あるいは送信するような手段を設けておくことで、制御装置２５にて算出されたＹ方向に沿って配置されているビームプロファイラー９へのイオンビーム３の照射角度を基にして、ガラス基板７へ照射されるイオンビーム３の照射角度を導き出すことが可能となる。 In this example, the surface of the glass substrate 7 irradiated with the ion beam 3 and the beam profiler 9 are arranged in parallel to each other along the Y direction. However, the present invention is not limited to this, and the glass substrate 7 is arranged in the Y direction. You may incline with respect to it. Even in such a case, by providing means for setting or transmitting information on the tilt angle of the glass substrate 7 with respect to the Y direction to the control device 25, the Y direction calculated by the control device 25 is provided. Based on the irradiation angle of the ion beam 3 to the beam profiler 9 arranged along the beam profiler 9, the irradiation angle of the ion beam 3 irradiated to the glass substrate 7 can be derived.
このようにしてガラス基板７へのイオンビーム３の照射角度の算出を行った結果、照射角度が所望範囲内にない場合には、所望の範囲内に収まるようにイオンビーム発散手段であるイオン源２、質量分析マグネット４、偏向電磁石１７等の磁場や電場、あるいは電極配置、電極構造、磁極構造等を適切に設定し直すようにしても良いし、イオン注入装置１のオペレーターに対して許容範囲内からずれていることを知らせる何らかの警報を出力させるような仕組みを設けておいても良い。いずれにしろ、このような照射角度を計測する仕組みを設けておくことで、イオン注入処理に先立って、ガラス基板７へのイオンビーム３の照射角度が正しいものであるかどうかを確認することが出来る。
＜その他の変形例＞
As a result of calculating the irradiation angle of the ion beam 3 onto the glass substrate 7 as described above, if the irradiation angle is not within the desired range, the ion source which is the ion beam diffusing means so as to be within the desired range. 2. The magnetic field and electric field of the mass spectrometry magnet 4 and the deflection electromagnet 17 or the like, or the electrode arrangement, the electrode structure, the magnetic pole structure, etc. may be reset appropriately, or within an allowable range for the operator of the ion implantation apparatus 1 A mechanism may be provided to output some kind of alarm that informs that there is a deviation from the inside. In any case, by providing a mechanism for measuring such an irradiation angle, it is possible to confirm whether the irradiation angle of the ion beam 3 onto the glass substrate 7 is correct prior to the ion implantation process. I can do it.
<Other variations>
上記した実施形態において、イオン源２は、バーナス型、フリーマン型、バケット型、傍熱型のいずれのタイプのイオン源でも構わない。 In the above-described embodiment, the ion source 2 may be any type of ion source of Bernas type, Freeman type, bucket type, or indirectly heated type.
さらに、上記した偏向電磁石１７とは別に、イオン源２と質量分析マグネット４との間に、磁場あるいは電場によってイオンビーム３をその長辺方向に走査する走査器を設けておき、これを用いて、イオンビーム３を発散させるようにイオン注入装置を構成しておいても良い。 In addition to the above-described deflection electromagnet 17, a scanner that scans the ion beam 3 in the long side direction by a magnetic field or an electric field is provided between the ion source 2 and the mass analysis magnet 4. The ion implantation apparatus may be configured to diverge the ion beam 3.
なお、図１５の例では、イオン源２や質量分析マグネット４でイオンビーム３を発散させずに、 偏向電磁石１７でイオンビーム３をＹ方向において発散させる構成としているが、本発明はこれに限られない。つまり、これまでの実施形態で既に述べてきたイオン源２や質量分析マグネット４での発散作用と偏向電磁石１７での発散作用とを組み合わせるような構成であっても良い。走査器を配置する場合も、同様のことが言える。 In the example of FIG. 15, the ion beam 3 is not diverged by the ion source 2 or the mass analyzing magnet 4 but the ion beam 3 is diverged in the Y direction by the deflecting electromagnet 17, but the present invention is not limited to this. I can't. That is, a configuration in which the diverging action of the ion source 2 and the mass spectrometry magnet 4 already described in the above embodiments and the diverging action of the deflection electromagnet 17 are combined may be used. The same can be said when the scanner is arranged.
また、上記した実施形態では、イオンビームとして正の電荷を有するイオンビームを想定していたが、負の電荷を有するイオンビームであっても構わない。この場合、イオンビームを偏向させるマグネットでの磁場の方向やイオン源２の引出し電極系に印加する電圧の極性を逆に設定しておけば良い。 In the above-described embodiment, an ion beam having a positive charge is assumed as the ion beam. However, an ion beam having a negative charge may be used. In this case, the direction of the magnetic field in the magnet for deflecting the ion beam and the polarity of the voltage applied to the extraction electrode system of the ion source 2 may be set in reverse.
その上、上記した実施形態では、ガラス基板７を支持するホルダー８の角度は一定であったが、ホルダーをＸ軸周りに回動させる機構を設けておいて、イオン源２等によるイオンビーム３の発散作用と組み合わせることで、ガラス基板７に照射されるイオンビーム照射角度（広がり角度）を調節するようにしても良い。 In addition, in the above-described embodiment, the angle of the holder 8 that supports the glass substrate 7 is constant. However, a mechanism for rotating the holder about the X axis is provided, and the ion beam 3 by the ion source 2 or the like is provided. The ion beam irradiation angle (expansion angle) applied to the glass substrate 7 may be adjusted by combining with the diverging action.
その上さらに、図１７に示すように制御装置２５を備えておき、予め決められたプログラムに基づいて照射角度の算出を行うようにしても良いが、制御装置２５を備えることは必須ではない。例えば、Ｙ方向におけるビーム制限手段２４で形成されるスリットの中心位置、ビームプロファイラー９で検出されるＹ方向でのビーム端部位置、ビーム制限手段２４とビームプロファーラー９とのＺ方向における位置といった各種情報をモニターに表示させておくことで、イオン注入装置のオペレーターが計算して、照射角度が所望するものであるかどうかの確認を行うようにしても良い。 Furthermore, as shown in FIG. 17, a control device 25 may be provided and the irradiation angle may be calculated based on a predetermined program. However, the control device 25 is not essential. For example, the center position of the slit formed by the beam limiting unit 24 in the Y direction, the beam end position in the Y direction detected by the beam profiler 9, and the position of the beam limiting unit 24 and the beam profiler 9 in the Z direction. By displaying various types of information on the monitor, the operator of the ion implantation apparatus may calculate and confirm whether or not the irradiation angle is desired.
その他、前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。 In addition to the above, it goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the scope of the present invention.
１．イオン注入装置
２．イオン源
３．イオンビーム
４．質量分析マグネット
５．分析スリット
６．処理室
７．ガラス基板
８．ホルダー
９．ビームプロファイラー
１０．アークチャンバー
１１．プラズマ電極
１２．抑制電極
１３．接地電極
１７．偏向電磁石
２４．ビーム制限手段
1. Ion implantation apparatus 2. 2. ion source Ion beam4. 4. Mass analysis magnet Analysis slit6. Processing chamber 7. Glass substrate8. Holder 9. Beam profiler10. Arc chamber 11. Plasma electrode 12. Suppression electrode 13. Ground electrode 17. Deflection electromagnet 24. Beam limiting means
Claims (6)
イオン源から質量分析マグネットまでの前記イオンビームの輸送経路にイオンビーム発
散手段を備えており、
前記イオンビーム発散手段は、前記イオンビームの長辺方向と前記イオンビームの進行方向からなる平面において、前記ガラス基板上に引かれた垂線と前記ガラス基板に入射する前記イオンビームとの成す角度である前記イオンビームの照射角度を０度よりも大きくデザインルールに基づいて設定される許容発散角度以下となるように、前記イオンビームをその長辺方向に発散させることを特徴とするイオン注入装置。 A mass spectrometry type ion implantation apparatus that drives a glass substrate so as to cross a short side direction of a ribbon-like ion beam and irradiates the entire surface of the glass substrate with the ion beam ,
Ion beam divergence means is provided in the transport path of the ion beam from the ion source to the mass spectrometry magnet,
The ion beam diverging means is an angle formed by a perpendicular drawn on the glass substrate and the ion beam incident on the glass substrate in a plane composed of the long side direction of the ion beam and the traveling direction of the ion beam. An ion implantation apparatus characterized in that the ion beam diverges in the long side direction so that an irradiation angle of the ion beam is larger than 0 degree and equal to or smaller than an allowable divergence angle set based on a design rule.
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