JP6418262B2 - イオンビーム照射装置、イオン源の着脱方法 - Google Patents

Description

本発明は、イオンビームを用いて基板処理を行うイオンビーム照射装置で、イオン源を構成する部材を一挙に取外し、取付することが可能なイオンビーム照射装置に関する。

イオンビーム照射装置では、装置の使用状況に応じてイオン源を構成する部材の一式が取外し、取付けられる。特許文献１には、この種のイオン源の取付け、取外し方法が開示されている。

イオン源の取外しにあたっては、吊下機構でイオン源を搬送治具である支持台上に移送し、支持台を搬送することでイオン源の搬出が行われる。イオン源の取付けは、取外しとは逆の順序で行われる。

吊下機構によってイオン源が吊下げられている状態では、イオン源は空中に浮いているので、イオン源の姿勢は安定していない。支持台に載置されることでイオン源の姿勢は安定する。

イオン源の取り外しにあたって、仮にイオン源をイオンビーム照射装置の外側で支持台に載置するとすれば、姿勢が不安定なイオン源を装置外部まで移送することになるので、支持台にイオン源を載置するまでに長時間要することが懸念される。この点については、イオン源の取付けにあたっても同じことが言える。
また、イオン源の移送距離が延びれば、それだけイオン源を移送するための機構が大掛かりなものとなる。

上述した点から、イオン源の取付け、取外し作業（イオン源着脱作業）の効率化を図り、イオン源を取付け、取外しする治具を小型にするためには、イオン源の移送距離を短くすること、つまり、イオンビーム照射装置内でイオン源を支持台に載置する、あるいは、支持台からイオン源を引き上げる構成とすることが望まれる。
しかしながら、これを実現するには次に述べる問題がある。

装置構成にもよるが、イオンビーム照射装置では、基板位置に合わせてイオン源の取付け位置が同等の高さとなるように設計されているケースがある。
このケースでは、イオン源が配置されるシールドキャビネット内の床面は、イオンビーム照射装置が配置される工場の床面よりも高く、２つの床面間には大きな段差が存在している。

この段差によって、イオン源を載置する為の支持台の上げ下ろしが必要となる。支持台の上げ下ろし作業という工程が増えれば、イオン源着脱作業の効率が低下する。また、イオン源の重量に応じて、同工程に要する作業時間は増加し、人手による対応が不可能な場合には同工程用に新たな機構を設ける等の対応が必要となる。

特開２０１６−１１０８２７

そこで本発明では、イオン源着脱作業の効率化とイオン源交着脱治具の構成の簡素化を実現するイオンビーム照射装置とイオン源の着脱方法を提供する。

本発明のイオンビーム照射装置は、
イオンビーム照射装置が配置される床面よりも高い床面を有し、イオン源が内部に収納されるキャビネットと、
前記キャビネットの外周端部から内側に向けて前記キャビネットの床面の一部に形成されている通路とを有し、
前記通路が形成された前記キャビネットの床面の高さは、他の部分と比べて低く、イオンビーム照射装置が配置される床面の高さと略同一である。

イオンビーム照射装置が配置される床面の高さと略同一の通路をキャビネットの床面の一部に形成したので、イオン源搬送用治具をキャビネット内外へ搬入出する時に、イオン源搬送用治具の上げ下ろしが不要となる。
また、イオン源搬送用治具のキャビネット内への搬入が可能となることから、イオン源の移送距離が短くなる。
これらのことから、イオン源着脱作業が効率的なものとなり、同作業で使用するイオン源着脱治具の構成が簡素になる。

イオン源の移送距離をさらに短くするには、前記通路が、前記イオン源が配置される場所まで形成されていることが望ましい。

上記した通路の構成であれば、イオン源の近傍でイオン源を搬送治具に載置することが可能となり、イオン源の移送距離がさらに短くなる。
これより、イオン源着脱作業の効率がさらに向上する。

キャビネット内の構成としては、前記通路に、着脱可能な床面が設けられていることが望ましい。

キャビネット内に通路を形成した場合、通路が形成される床面とそうでない床面との間に大きな段差が生じることが懸念される。
イオン源の着脱作業以外に、キャビネット内では様々なメンテナンス作業が行われている。作業時の足場に大きな段差があれば、作業効率や作業の安全性が低下する。
上述したように通路に着脱可能な床面が設けられていれば、例えば、イオン源着脱時にこの床面を取り外し、他のメンテナンス作業時にはこの床面を取り付けたままにしておく等して、キャビネット内で行われる様々なメンテナンス作業に適した作業環境を実現することができる。
さらに、着脱式の床面を取り付けておけば、キャビネット内での作業時の足場強度が補強される点からも、作業時の安全性を確保することが出来る。

床面の着脱を簡便に行うには、前記着脱可能な床面が、車輪を有していることが望まれる。

イオン源の着脱方法としては、上記のイオンビーム照射装置で、前記通路に、前記イオン源の搬送治具を搬入する。

イオンビーム照射装置が配置される床面の高さと略同一の通路をキャビネットの床面の一部に形成したので、イオン源搬送用治具をキャビネット内外へ搬入出する時に、イオン源搬送用治具の上げ下ろしが不要となる。
また、イオン源搬送用治具のキャビネット内への搬入が可能となることから、イオン源の移送距離が短くなる。
これらのことから、イオン源着脱作業が効率的なものとなり、同作業で使用するイオン源着脱治具の構成が簡素になる。

（Ａ）はイオンビーム照射装置の一構成例を示すＸＹ平面図である。（Ｂ）は同構成例のＺＸ平面図である。 （Ａ）はイオンビーム照射装置の別の構成例を示すＸＹ平面図である。（Ｂ）は同構成例のＺＸ平面図である。 図２の構成例で、床面の取り外しとイオン源搬送治具の搬入に係る説明図である。 （Ａ）は支持台の一構成例を示すＸＹ平面図である。（Ｂ）は同構成例のＺＸ平面図である。 着脱可能な床面に係る他の構成例を示す斜視図である。

図１はイオンビーム照射装置の一構成例を示す平面図である。（Ａ）はＸＹ平面図で、（Ｂ）はＺＸ平面図である。図示されるイオンビーム照射装置は、イオン注入装置の一構成例であるが、本発明のイオンビーム照射装置はイオン注入装置に限定されない。例えば、イオンビームエッチング装置等の他のイオンビーム照射装置にも適用できる。

イオンビーム照射装置ＩＤは、イオン源１からイオンビームを引き出すための１乃至複数枚の電極で構成される引出電極系２を備えている。引出されたイオンビームは、質量分析電磁石５と図示されない分析スリットで質量分析されて、処理室６に輸送される。

処理室６では、基板７（例えば、ガラス基板やシリコンウエーハ等）が図示される矢印の方向で、イオンビームを横切るように往復搬送されている。

イオン注入処理の終了後、基板７は、図示されない真空ロボットで搬送室１０に搬送されて、搬送室１０の両側に配置されたいずれかの真空予備室８、９を通り、装置外部に搬出される。

イオン源１は、シールドキャビネットと呼ばれるキャビネット１２内に配置されている。このキャビネット１２は、イオン源が配置される高電圧部と他の部位とを電気的に絶縁する機能と高電圧部で発生したＸ線の外部への流出を防止する機能とを有している。

キャビネット１２の床面４は、イオンビーム照射装置ＩＤが配置される工場の床面１１よりも高い部分を有し、この部分に図示されない絶縁碍子を介してイオン源１が配置されている。

本発明のイオンビーム照射装置ＩＤは、キャビネット１２の外周端部から内側に向けてキャビネット１２の床面４の一部に形成されている通路Ｐを備えている。図１（Ｂ）に示す通り、この通路Ｐが形成されたキャビネット１２の床面４の高さは、他の部分に比べて低く、イオンビーム照射装置ＩＤが配置される床面１１の高さと略同一である。

この構成によって、従来のイオンビーム照射装置で問題となっていたキャビネット１２の内外での段差がなくなるので、通路Ｐを通じて、イオン源１の搬送用治具をキャビネット１２の内外に搬入出することが容易となる。
また、キャビネット１２内に搬送治具が搬入できることで、イオン源１を搬送治具に受け渡しするまでの距離が短くなり、作業時間が短縮される。
さらに、イオン源１の移送距離が短くて済むので、イオン源１を搬送治具に移送するための移送治具を設けるにしても、大掛かりな移送治具は不要となる。
これらのことから、イオン源着脱作業が効率的なものとなり、同作業で使用するイオン源着脱治具の構成が簡素となる。

通路Ｐが形成されたキャビネット１２の床面４の高さが、イオンビーム照射装置ＩＤが配置される床面１１の高さと略同一であるとは、完全に両者が同一の高さである必要はなく、本発明で想定されるイオン源搬送治具の搬入出に支障を来さない程度のものであれば、両床面の高さに若干の違いがあるものでもよい。イオン源搬送治具の搬入出をよりスムーズにするなら、両床面間の若干の高さの違いを補うためのスロープを設けるか、同スロープをキャビネット１２の床面の一部に形成しておく等の工夫も考えられる。
本発明で想定されるイオン源搬送治具は、車輪を有し、イオンビーム照射装置が配置される工場内の床面上を移動するものである。

また、本発明の実施形態ではイオン源１と引出電極系２とを別々の部材として説明しているが、両者をまとめてイオン源と呼び、これらを一挙に着脱できるように構成しておいてもいい。

具体的には、引出電極系２を支持する図示されないフランジとイオン源１とをボルト等で連結したままにしておき、同フランジとそれよりも下流側（イオン源１とは反対側）にある部材との連結を切り離す。そのうえで、両部材を吊下機構等の移送治具で搬送治具に移送し、搬送治具で装置外部に搬出することで、両部材を一挙に取り外す構成が考えられる。なお、両部材の取付けについては、逆の順序で行われる。

さらなる作業効率の改善を考えれば、キャビネット１２の外周端部からイオン源１が配置される場所まで通路Ｐを形成しておく。このような通路Ｐであれば、イオン源１の搬送治具をイオン源１の近傍に配置して、イオン源着脱時のイオン源１の移送距離をさらに短くし、イオン源着脱作業をさらに改善することが可能となる。

通路Ｐは、キャビネット１２の外周端部から内側に向けて形成されたものであるが、必ずしもイオン源１に向けて真っ直ぐに延びた通路である必要はなく、キャビネット１２の内側の部材配置に応じて種々の方向に形成されていてもよい。例えば、図１の構成例で、イオン源１と通路Ｐとの位置関係がＸ方向にずれていてもよい。

さらに、通路Ｐの形状は図示される直線状である必要はなく、曲線状であってもよい。
また、通路Ｐの大きさは、内部にイオン源搬送治具の全体が搬入出可能な大きさである必要はない。通路Ｐ内にイオン源搬送治具の一部が搬入出可能なものであれば、本発明の効果を奏することができる。

移送治具が有するイオン源１の移送機能としては、搬送治具にイオン源１を移送するためにイオン源１を上下動させる機能に加えて、通路Ｐの形状や形成方向に応じて付加的な機能を追加してもよい。例えば、イオン源１を左右方向へ移動させる機能やイオン源１の向きを変更するためにイオン源１をその場で旋回させる機能等が考えられる。

図２、図３は、イオンビーム照射装置ＩＤの別の構成例を示す平面図である。図１の構成例との違いは、通路Ｐに着脱可能な床面３が配置されている点にある。なお、符号が共通している箇所は、図１で説明した内容と同一の構成である。

着脱可能な床面３は、Ｘ方向の両端が図示されないボルトでキャビネット１２の床面４に取り付けられている。図３に示す通り、イオン源着脱時には、床面３が矢印の方向に取り除かれて、キャビネット１２の床面４に形成された通路Ｐが現れる。

イオン源１を取外す際には、図示されるＺ方向で２組の車輪１３がイオン源１の２つの側面に取り付けられる。
支持台Ｌは、イオン源１の各車輪１３に対応した一組のレール１４を備えている。各レールの端部には、車輪１３の動きを規制するための車輪止め１５が設けられている。

支持台Ｌが通路Ｐ内に搬送された後、イオン源１は図示しない吊下機構で支持台Ｌまで移送される。その後、支持台Ｌを搬出することでイオンビーム照射装置からイオン源１が搬出される。
このような手順で、イオン源１の取外しと装置外への搬出が行われる。取付け等については上述した逆の順序で行われる。

キャビネット１２内に通路Ｐを形成した場合、通路Ｐが形成される床面とそうでない床面との間に大きな段差が生じることが懸念される。
イオン源１の着脱作業以外に、キャビネット内では様々なメンテナンス作業が行われている。作業時の足場に大きな段差があれば、作業効率や作業の安全性が低下する。

通路Ｐに着脱可能な床面３が設けられていれば、例えば、イオン源着脱時にこの床面３を取り外し、他のメンテナンス作業時にはこの床面３を取り付けたままにしておく等して、キャビネット１２内で行われる様々なメンテナンス作業に適した作業環境を実現することができる。

着脱可能な床面３については、図４に示すように下面に車輪が取り付けられたものであってもよい。このような床面３であれば、床面３の着脱作業が簡便となる。

図５には、着脱可能な床面３の別の構成例が描かれている。図示されるように、着脱可能な床面３は階段状に構成されていてもよい。例えば、キャビネット１２の床面４の高さとイオンビーム照射装置が配置される床面１１の高さとが大きく異なる場合、イオン源１のメンテナンス時に作業者がキャビネット１２内に入ることが難しくなる。この場合、着脱可能な床面３を階段状に構成しておくことで、作業者がキャビネット１２内へアクセスし易くなる。

図２、図３の実施形態では、通路Ｐの全体を着脱可能な床面３で完全に塞ぐ構成であったが、着脱可能な床面３は、通路Ｐの一部に設けられていればいい。
また、着脱可能な床３は、通路Ｐ内に配置されていればよく、その平面形状については、矩形以外に、円形、半円形、楕円形、三角形、多角形等々、どのような形状であってもよい。

また、イオン源１の着脱には、特許文献１のような支持台を使用しなくてもいい。例えば、イオン源搬送治具は、車輪を有し、イオンビーム照射装置が配置される工場内の床面上を移動するものであり、その上方部分にイオン源の下面や下面及び側面を直接把持する把持部を備えた搬送治具であってもよい。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

１ イオン源
３ 着脱可能な床面
４ キャビネットの床面
１１ イオンビーム照射装置が配置される床面
１２ キャビネット
１３ 車輪
ＩＤ イオンビーム照射装置

Claims (4)

1. イオンビーム照射装置が配置される床面よりも高い床面を有し、イオン源が内部に収納されるキャビネットと、
   前記キャビネットの外周端部から内側に向けて前記キャビネットの床面の一部に形成されている通路とを有し、
   前記通路が形成された前記キャビネットの床面の高さは、他の部分と比べて低く、イオンビーム照射装置が配置される床面の高さと略同一であり、
   前記通路に、着脱可能な床面が設けられているイオンビーム照射装置。
2. 前記通路が、前記イオン源が配置される場所まで形成されている請求項１記載のイオンビーム照射装置。
3. 前記着脱可能な床面が、車輪を有している請求項１記載のイオンビーム照射装置。
4. 請求項１に記載のイオンビーム照射装置で、
   前記通路に、前記イオン源の搬送治具を搬入するイオン源の着脱方法。