KR101243744B1

KR101243744B1 - 이온주입장치

Info

Publication number: KR101243744B1
Application number: KR1020110048903A
Authority: KR
Inventors: 야스히로 오쿠테; 준이치 타테미치
Original assignee: 닛신 이온기기 가부시기가이샤
Priority date: 2010-05-26
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2013-03-13
Also published as: JP2011249096A; KR20110129821A; JP5311681B2; CN102262998A; CN102262998B

Abstract

단위시간당 처리 가능한 기판의 매수나 단위시간당 이온 주입량을 대폭으로 향상시키고, 나아가 최근의 기판 대형화에 대응하면서, 장치 전체가 극단적으로 커지는 것을 막을 수 있는 이온주입장치를 제공한다.
서로 이간하는 평행한 한쌍의 궤도(31, 32)를 가지며, 그 각 궤도(31, 32)들을 따라 동일 형상의 기판(2)을, 그 면판부가 상기 궤도(31, 32)와 평행이 되고, 동시에 각 궤도상의 기판(2)끼리 평행이 되는 자세를 유지하면서 서로 반대방향으로 진행시키는 반송기구(3)와, 한쌍의 이온빔 조사기구(5)를 구비하고, 상기 면판부와 수직인 방향에서 봤을 때, 각 궤도상의 기판(2)이 소정의 중합위치에 도달했을 때에 거의 포개지도록 구성하는 동시에, 각 이온빔(B)이 상기 중합위치에 있는 기판을 피해 있으면서, 당해 기판(2)의 진행방향측과 반진행방향측을 각각 통과하도록 구성하였다.

Description

이온주입장치{ION IMPLANTATION APPARATUS}

본 발명은 기판에 이온을 주입하기 위한 이온주입장치에 관한 것이다.

예를 들면 플랫 패널 디스플레이용 유리 기판 등에 소망하는 특성을 부가하기 위해, 리본형상의 이온빔으로 기판을 주사하여 이온을 주입하는 경우가 있다.

상술한 것과 같은 이온 주입에서는, 빔 단면에 있어서의 긴 변의 치수가, 기판의 면판부(面板部)에 있어서의 최대 치수보다 큰 리본형상의 이온빔을 조사해 두고, 반송기구에 의해 기판의 면판부 전역이 이온빔을 가로지르도록 한 경우가 있다(특허문헌 1 참조).

이러한 이온주입장치를 이용하는 것은 기판의 면판부 전역에 이온빔을 조사할 수 있도록 하여, 단위시간당 처리 가능한 기판의 매수나 이온 주입량을 많게 하기 위함이다.

그러나 상술한 것과 같은 1개의 이온빔에 대하여 1장씩 기판을 가로지르도록 구성된 이온주입장치에서는, 이온 주입에 관한 처리 능력을 더욱 향상시키려면, 예를 들어 반송 속도를 빠르게 하는 등의 각종 파라미터를 변화시킴으로써 소폭의 개선은 가능하지만, 대폭으로 처리 능력을 향상시키기는 어렵다.

한편, 이러한 이온주입장치는 적어도 종래와 거의 같은 처리 능력을 유지하면서, 최근의 기판 대형화에 대응하는 것도 요구되고 있다. 즉, 플랫 패널 디스플레이는 해마다 대형화되고 있어, 그에 따라 필요로 되는 유리 기판의 크기도 예를 들면 약 2200밀리×2500밀리와 같은 대형이 되고 있다. 그에 반해, 현재의 이온주입장치에 있어서 조사되는 이온빔의 빔 단면에 있어서의 긴 변의 길이치수는 1000밀리 정도이므로, 종래와 같이 이온빔을 기판의 면판부 전역에 조사하여 이온 주입을 실시하는 것은 불가능하다.

가령, 리본형상의 이온빔의 빔 단면에 있어서의 긴 변의 길이를 단순히 길게 함으로써 기판의 대형화에 대응하고자 하면, 이온빔을 대형화할 수 있는 양에 비하면 이온빔 조사장치 자체가 극단적으로 너무 커져 버린다. 그렇게 되면, 이온주입장치의 중량을 설치되는 공장 등의 바닥의 내(耐)하중 이내로 하기가 어려워진다.

일본국 공개특허공보 평7-99224호

본 발명은 상술한 것과 같은 문제를 감안하여 이 문제들을 일거에 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 단위시간당 처리 가능한 기판의 매수나 단위시간당 이온 주입량을 대폭으로 향상시키는 것을 제1 기술과제로 하고, 나아가 최근의 기판 대형화에 대응하면서, 장치 전체가 극단적으로 커지는 것을 막는 것을 제2 기술과제로 하여, 이 과제들을 해결할 수 있는 이온주입장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

즉, 본 발명의 이온주입장치는 서로 이간하는 평행한 한쌍의 궤도를 가지며, 그 각 궤도들을 따라 동일 형상의 기판을, 그 면판부가 상기 궤도와 평행이 되고, 동시에 각 궤도상의 기판끼리 평행이 되는 자세를 유지하면서 서로 반대방향으로 진행시키는 반송기구와, 리본형상의 이온빔을, 그 빔 진행방향과 평행한 측면 중 큰 쪽의 면인 주면(主面)이, 상기 궤도상을 진행하는 기판에 의해 가로질러지는 위치에 조사하는 한쌍의 이온빔 조사기구를 구비하고, 상기 면판부와 수직인 방향에서 봤을 때, 각 궤도상의 기판이 소정의 중합위치에 도달했을 때에 거의 포개지도록 구성하는 동시에, 상기 각 이온빔이 상기 중합위치에 있는 기판을 피해 있고, 당해 기판의 진행방향측과 반(反)진행방향측을 각각 통과하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이러한 것이라면, 각 기판이 서로 반대방향으로 진행하고 있고, 상기 각 이온빔이 상기 중합위치에 있는 기판을 피해 있으면서, 당해 기판의 진행방향측과 반진행방향측을 각각 통과하도록 구성되어 있으므로, 각 이온빔이 조사되는 쪽에서 봤을 때, 앞쪽에 있는 기판이 뒤쪽에 있는 기판을 가려 버려서 이온빔이 조사되지 않는 것을 방지하면서, 중합위치 이외에서는 항상 각 기판에 2개의 이온빔이 각각 조사되고 있도록 할 수 있다.

따라서 2장의 기판을 동시에 반송하면서, 상기 중합점 이외에서는 항상 2개의 이온빔에 의해 각각의 기판에 대하여 동시에 이온을 주입할 수 있으므로, 종래부터 있던 1개의 이온빔으로 1장씩 이온 주입을 실시하는 이온주입장치에 비해, 단위시간당 처리 가능한 기판의 매수나 단위시간당 이온 주입량을 대폭으로 향상시킬 수 있다.

또한 2개의 이온빔을 이용하고 있어서 각각의 이온빔이 기판에 조사되는 위치를 다른 위치로 설정할 수 있으므로, 예를 들어 기판을 위쪽 절반과 아래쪽 절반의 2개 영역으로 나누고, 각 영역을 각각의 이온빔에 의해 이온 주입을 실시하여, 결과적으로 한번의 기판 반송으로 기판의 면판부 전역에 이온 주입을 실시할 수도 있다. 따라서 대형 기판에 대하여 빔 단면의 긴 변 방향이 매우 긴 리본형상의 이온빔을 조사할 필요가 없다. 극단적으로 큰 이온빔 조사장치를 사용하지 않고, 이온빔에 크기와 비교해서 소형의 이온빔 조사장치를 2대 이용할 수 있으므로, 바닥의 내하중 이내에서 이온주입장치 전체를 구성할 수 있다.

또한 예를 들어 2개의 이온빔을 직렬로 나열하여 1개의 긴 리본형상의 이온빔을 형성하고자 하면, 이온빔 조사기구를 위아래로 나열할 필요가 있으므로, 분석 자석이나 개구부 등의 영향으로 중앙부에 이온빔이 조사되기 어려운 영역이 생겨 버려, 기판의 면판부 전역에 균일하게 이온빔을 조사할 수 없게 된다. 한편, 본 발명에서는 각 이온빔이 이간하여 조사되고 있으므로, 각 이온빔 조사기구를 포갤 필요가 없으며, 기판의 면판부 전역에 대하여 균일하게 이온을 주입하는 것이 가능하게 된다.

소형 이온빔 조사기구만을 이용해서, 대형 기판을 한번 이동시키는 것만으로 면판부의 전역에 이온빔을 조사할 수 있도록 하기 위한 구체적인 실시양태로서는, 상기 면판부와 평행이면서 상기 궤도와 평행인 방향에서 봤을 때, 각 이온빔이 어긋나 있으면 된다.

리본형상의 이온빔을 낭비하지 않고, 가장 넓은 면적에 이온을 주입할 수 있는 동시에, 면판부 전역의 이온 주입량이 편차 없이 균일하게 될 수 있도록 하기 위해서는 상기 면판부와 평행이면서 상기 궤도와 평행인 방향에서 봤을 때, 각 이온빔이 이웃하여 거의 접하도록 구성되어 있으면 된다.

이온주입장치에 있어서 진공 배기되어 있는 방의 체적을 작게 하여 진공도를 유지하기 쉽게 하고, 나아가 이온주입장치 전체의 설치 면적을 가능한 한 작게 하기 위해서는, 상기 각 이온빔이 진공 배기되는 처리실 내에서 기판에 조사되고, 상기 반송기구가, 상기 처리실 내에 있어서 한쪽 궤도에서 다른쪽 궤도로 기판을 이동시키도록 구성되어 있으면 된다.

처리실 내부로의 대기 등에 의한 오염을 막고, 처리실 내의 진공도를 유지하기 쉽게 하기 위해서는 기판이 대기압하에서 반입되는 진공 예비실과, 상기 진공 예비실과 상기 처리실 사이에 마련된 대기실(待機室)을 더 구비한 것이면 된다.

처리실 내부로의 대기에 의한 오염이나, 처리실에서 발생한 가스 등의 대기 중에의 방출을 높은 신뢰성으로 막을 수 있도록 하기 위해서는 상기 대기실 및 상기 처리실 사이에 진공밸브를 마련한 것이면 된다.

상기 처리실 내부로의 기판의 반입을 위한 격벽이나 진공밸브의 개폐 횟수를 최대한 줄여, 처리실 내의 진공도나 청정도를 유지하기 쉽게 하기 위해서는, 상기 반송기구가, 한쪽 궤도를 따라 상기 대기실 내부에서 상기 처리실 내부로 기판을 진행시키고, 다른쪽 궤도를 따라 상기 처리실 내부에서 상기 대기실 내부로 기판을 진행시키는 것이고, 각 궤도상의 기판을, 동시에 상기 처리실 내에 반출입하도록 구성되어 있는 것이면 된다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 각 기판을 서로 반대방향으로 진행시키고 있고, 중합위치에 있어서 각 기판을 피해 진행방향과 역진행방향측으로 이온빔을 각각 조사시키고 있으므로, 한쪽 기판이 다른쪽 기판을 가려 버려서 이온빔이 조사되지 않는 상태를 막을 수 있다. 따라서 2개의 이온빔으로 거의 항상 각각의 기판에 이온을 주입할 수 있어, 1회의 반송에 있어서의 기판의 처리수나 주입량을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 나아가 2개의 이온빔을 이용하고 있으므로, 그 기판들에 조사되는 위치를 어긋나게 할 수 있어, 대형 기판이라도 2개의 영역마다 이온 주입함으로써 한번에 전역에 이온 주입이 가능하다. 이 때문에, 비교적 소형인 이온빔 조사장치를 이용할 수 있으므로, 장치의 극단적인 대형화를 초래하지 않고 기판의 대형화에 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 이온주입장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 제1 실시형태에 있어서의 리본형상의 이온빔을 설명하는 모식도이다.
도 3은 제1 실시형태에 있어서의 이온 주입 중의 동작을 나타내는 모식적 동작도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 이온주입장치를 나타내는 모식도이다.
도 5는 제2 실시형태에 있어서의 이온 주입 중의 동작을 나타내는 모식적 동작도이다.
도 6은 제2 실시형태에 기초한 비교예의 주입장치를 나타내는 모식도이다.
도 7은 제2 실시형태에 기초한 비교예의 동작을 나타내는 모식적 동작도이다.

이하, 본 발명의 하나의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

제1 실시형태의 이온주입장치(100)는 도 1에 나타내는 바와 같이 진공 배기되는 처리실(10) 내에 있어서 플랫 패널 디스플레이 등에 이용되는 대형 기판(2)에 대하여 이온빔(B)을 조사하여 이온 주입을 실시하기 위한 것이다. 여기서 본 실시형태에서의 기판(2)이란, 예를 들면 유리 기판, 배향막 부착 유리 기판, 반도체 기판, 그 밖의 이온빔(B)이 조사되는 기판을 포함하는 것이다. 또한 기판(2)의 형상은 장방형상의 박판(薄板)형상을 이루고 있지만 원형이어도 된다.

상기 이온주입장치(100)는 진공 배기되는 방으로서 이온빔(B)이 기판(2)에 조사되는 처리실(10)과, 상기 처리실(10)에 인접하는 방으로서 처리 대기 기판(2)이 대기하는 대기실(8)과, 상기 대기실(8)과 대기(大氣) 사이에서 기판(2)을 넣고 빼기 위한 진공 예비실(6)을 구비한다. 각 방은 대략 중공(中空) 직방체형상이고, 각 방 사이의 접속부는 진공밸브(G)(게이트 밸브)에 의해 칸막이되어 있다.

보다 구체적으로는, 상기 이온주입장치(100)는 상기 진공 예비실(6), 상기 대기실(8), 상기 처리실(10)에 있어서 기판(2)을 2열로 각각 반대방향으로 반송하는 반송기구(3)와, 상기 반송기구(3)에 있어서의 기판(2)의 위치나, 그 위치에 따라 각종 제어를 행하는 제어부(도시하지 않음)와, 상기 반송기구(3)로 반송되고 있는 기판(2)에 상기 처리실(10) 내에서 한쌍의 이온빔(B)을 조사하는 이온빔 조사기구(5)로 구성되어 있다.

각 부에 대하여 설명한다. 이하의 설명에서는 수평면을 XY평면으로 하고, 연직 윗방향을 Z축으로 하는 오른손 좌표계(right-handed system)도 이용하면서 설명한다.

상기 반송기구(3)는 서로 이간하는 평행한 한쌍의 궤도를 가지며, 그 각 궤도들을 따라 동일 형상의 기판(2)을, 그 면판부가 상기 궤도와 평행이 되고, 동시에 각 궤도상의 기판(2)끼리 평행이 되는 자세를 유지하면서, 서로 반대방향으로 진행시키도록 구성되어 있다.

보다 구체적으로는, 상기 한쌍의 궤도는 본 실시형태에서는 미처리 기판(2)을 수평으로 눕힌 상태에서 기립시키는 기판기립장치(4)부터, 상기 진공 예비실(6), 상기 대기실(8), 상기 처리실(10) 순의 진행방향으로 기판(2)을 진행시키는 제1 궤도(31)와, 제1 궤도(31)와는 반대의 순서로 각 방을 통과시킨 뒤에 처리된 기판(2)을 기립된 상태에서 다시 수평으로 눕혀 격납하는 기판격납장치(4)까지의 반진행방향으로 기판(2)을 진행시키는 제2 궤도(32)로 이루어진다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 궤도(31)상 및 제2 궤도(32)상에 있어서 각 기판(2)은 기립된 상태로 면판부를 Y축방향으로 향하게 한 채 X축방향으로 반송된다.

또한 상기 반송기구(3)는 상기 처리실(10) 내에 있어서 한쪽 궤도에서 다른쪽 궤도로 기판(2)을 이동시키도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 처리실(10)의 가장 안쪽 부분에 있어서, 제1 궤도(31)에서 제2 궤도(32)로 기판(2)을 이동시키는 제3 궤도(33)를 더 구비하고 있으며, 처리실(10) 내에서 기판(2)이 U턴하도록 구성되어 있다.

또한 상기 처리실(10) 내에서는 상기 면판부와 수직인 방향인 Y축방향에서 봤을 때, 각 궤도상의 기판(2)이 소정의 중합위치(34)에 도달했을 때에 거의 포개지도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 처리실(10)의 대략 중앙에 있는 중합위치(34)에서는 제1 궤도(31)상의 기판(2)의 윤곽과 제2 궤도(32)상의 기판(2)의 윤곽이 일치하도록 되어 있다.

상기 제어부는 이른바 컴퓨터로서, 예를 들면 각 기판(2)의 반송 속도나 위치의 제어, 각 기판(2)의 위치에 따라 각 방 사이에도 마련된 진공밸브(G)의 개폐, 이온빔(B)의 온 오프 등을 제어하는 것이다.

상기 한쌍의 이온빔 조사기구(5)는 리본형상의 이온빔(B)을, 그 빔 진행방향과 평행한 측면 중 큰 쪽의 면인 주면(Ba)이, 상기 궤도상을 진행하는 기판(2)에 의해 가로질러지는 위치에 조사하는 것이다. 여기서 상기 각 이온빔 조사기구(5)에 대하여 상세하게 기술하면, 이온원(52)에서 방사된 이온빔(B)이, 분석 자석(56)을 통과하여 운동량 분석된 뒤, 슬릿(59)을 통과하여 리본형상의 이온빔으로서 방사되도록 되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이 이온빔(B)의 리본형상의 이온빔(B)(띠형상 등이라고도 함)은 그 빔 단면에 있어서 긴 변의 길이(Wz)가 짧은 변의 길이(Wx)에 비해 매우 큰 것이며, 도 2에서 사선으로 나타내는 부분이 빔의 단면이고, 부호 Ba로 나타내는 측면이 주면(Ba)이다.

상기 각 이온빔(B)은 상기 중합위치(34)에 있는 기판(2)을 피해 그 진행방향측과 반진행방향측을 각각 통과하도록 구성되어 있다. 여기서 본 실시형태에서는 상기 중합위치(34)의 진행방향측(도면에서 봤을 때 우측)에 있는 이온빔 조사기구(5)가 제1 이온빔(B)을 기판(2)에 조사하는 제1 이온빔 조사기구(5), 반진행방향측(도면에서 봤을 때 좌측)에 있는 이온빔 조사기구(5)가 제2 이온빔(B)을 기판(2)에 조사하는 제2 이온빔 조사기구(5)이다.

또한 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 면판부에 수직인 방향인 Y축방향에서 봤을 때, 각 이온빔(B)이 서로 다르게 되도록 조사되고 있으며, 각 이온빔(B)에 의해 기판(2)의 면판부 전체에 이온빔(B)이 주사되도록 되어 있다. 바꿔 말하면, 상기 면판부와 평행이면서 상기 궤도와 평행인 방향인 X축방향에서 봤을 때, 각 이온빔(B)이 이웃하여 거의 접하도록 되어 있다. 이와 같이 이온빔(B)을 기판(2)에 조사함으로써, 진행방향 또는 반진행방향으로 한번 기판(2)이 반송되는 것만으로 면판부 전역에 이온이 주입되게 된다.

이와 같이 구성된 이온주입장치(100)에 대하여, 도 3의 동작도를 참조하면서 이온 주입시의 동작을 설명한다. 한편, 본 동작 설명에서는 처리실(10) 내에서 제1 궤도(31)상, 제2 궤도(32)상을 반송되고 있는 기판(2)을 각각 제1 기판, 제2 기판이라고도 부른다. 제1 궤도(31)상에서 제2 궤도(32)상으로 기판(2)이 옮겨진 경우에는 제1 기판에서 제2 기판으로 호칭이 바뀌지만, 같은 기판(2)을 지칭하는 것이다. 도 3(a)∼(f)는 시간 변화에 따른 기판 위치를 설명하고 있다.

도 3(a)에 나타내는 바와 같이, 먼저 처리실(10) 내에 반입된 제1 기판이 제2 이온빔(B)의 좌측에서 대기하고 있고, 한번 각 이온빔(B)에 의해 이온 주입된 기판(2)이 제1 궤도(31)에서 제2 궤도(32)로 옮겨진 제2 기판이, 제1 이온빔(B)의 우측에 대기하고 있다.

다음으로 도 3(b)에 나타내는 바와 같이, 제1 기판은 제2 이온빔(B)이 주사되는 위치로 이동되어 면판부의 아래쪽 절반 영역에 이온이 주입된다. 동시에 제2 기판은 제1 이온빔(B)이 주사되는 위치로 이동되어 면판부의 위쪽 절반 영역에 이온이 주입된다.

도 3(c)에 나타내는 바와 같이, 각 기판(2)이 각각의 방향으로 진행하여 절반의 영역에 대한 이온 주입이 종료되면, 제1 이온빔(B)과 제2 이온빔(B) 사이에 있는 중합위치(34)에서 각 기판(2)은 Y축방향에서 봤을 때 거의 포개진다. 따라서 도면으로부터 명백한 바와 같이 앞쪽에 있는 제1 기판이 뒤쪽에 있는 제2 기판에 조사될 이온빔(B)을 차단해 버리는 일은 없다.

다음으로 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 이번에는 도 3(b)와 반대로 제1 기판은 제1 이온빔(B)이 주사되는 위치로 이동되어 면판부의 위쪽 절반 영역에 이온이 주입된다. 동시에 제2 기판은 제2 이온빔(B)이 주사되는 위치로 이동되어 면판부의 아래쪽 절반 영역에 이온이 주입된다.

그리고 각 기판(2)이 이온빔(B)을 다 통과하면, 도 3(e)에 나타내는 바와 같이 제1 기판은 처리실(10)의 가장 안쪽 부분으로 진행하고, 제2 기판은 처리실(10)의 반출입구로 진행한다. 이 시점에서 각 기판(2)의 면판부의 전역에 이온이 주입되어 있게 된다.

마지막으로, 도 3(f)에 나타내는 바와 같이 진공밸브(G)가 개방되어 제2 기판이 처리실(10)에서 대기실(8)로 반출되는 동시에 새로운 제1 기판이 반입된다. 또한 같은 시기에 처리실(10)의 가장 안쪽 부분에 있는 제1 기판은 제3 궤도(33)상을 따라 제2 궤도(32)로 이동한다. 이후, 도 3(a)∼(f)까지의 공정이 반복되게 된다. 즉, 기판(2)은 제1 궤도(31)상에서 진행함으로써, 한번 면판부 전역에 이온이 주입된 후, 제2 궤도(32)상을 진행함으로써 다시 한번 면판부 전역에 이온이 주입된다. 이 때문에, 기판(2)에의 이온 주입량을 보다 많게 하거나, 반송 속도를 빠르게 했다고 해도 처리실(10)에서 나올 때에는 소망하는 이온 농도로 주입이 이루어져 있도록 할 수 있다.

이와 같이 제1 실시형태에 따른 이온주입장치(100)에 따르면, 각 기판(2)을 서로 반대방향으로 진행시키고, 각 이온빔(B)이 처리실(10) 내의 중합위치(34)에서 포개져 있는 기판(2)을 피해 그 진행방향측과 반진행방향측을 각각 통과하도록 구성되어 있으므로, 이온빔(B)에서 봤을 때 앞쪽에 있는 기판(2)이 뒤쪽에 있는 기판(2)을 가려 버려서 이온빔(B)이 조사되지 않게 되는 것을 막을 수 있다. 또한 중합위치(34) 이외에서는 항상 각 기판(2)에 2개의 이온빔(B)을 조사할 수 있다.

따라서 각 이온빔(B)에 있어서 거의 항상 동시에 2장의 기판(2)에 이온을 주입할 수 있으므로, 종래부터 있던 1개의 이온빔(B)에 의해 1장씩 처리하는 경우에 비해서, 단위시간당 처리수를 대폭으로 향상시킬 수 있다. 나아가 제1 실시형태에서는 기판(2)이 처리실(10) 내에 있어서 제1 궤도(31)에서 제2 궤도(32)로 옮겨져서 다시 연장되어 4회 이온 주입이 이루어지므로, 1장의 기판(2)에 대한 이온 주입량을 대폭으로 많이 할 수 있다.

또한 2개의 이온빔(B)이 궤도와 평행인 방향에서 봤을 때, 각 이온빔(B)이 이웃하여 거의 접하도록 되어 있으므로, Z축방향으로 리본형상의 이온빔(B) 2개분의 영역을 한번의 기판(2) 반송으로 이온을 주입할 수 있다. 따라서 기판(2)이 대형이었다고 해도 1개의 빔 단면에 있어서의 긴 변이 매우 긴 리본형상의 이온빔(B)을 이용하지 않아도, 기판(2)의 면판부 전역에 거의 균일하게 이온을 한번에 주입할 수 있다. 이 때문에, 매우 큰 이온빔(B) 조사장치를 이용할 필요가 없으므로, 소형의 이온빔(B) 조사장치만 이용해서 중량이 바닥의 내하중 이내가 되도록 구성하는 것을 용이하게 할 수 있다.

나아가 상기 진공 예비실(6)과, 상기 처리실(10) 사이에 대기실(8)을 마련하였고, 또한 각 방이 진공밸브(G)에 의해 칸막이되어 있으므로, 상기 처리실(10) 내의 진공도를 용이하게 유지하거나, 유독 가스 등이 외부로 새거나 하는 것을 막기 쉽다.

다음으로 제2 실시형태에 대하여 설명한다.

도 4에 나타내는 바와 같이 제2 실시형태의 이온주입장치(100)는, 제1 실시형태에서는 기판(2)을 제1 궤도(31)에서 제2 궤도(32)로 옮겨 U턴시키도록 구성하고 있던 바, 제1 궤도(31)에서 제2 궤도(32)로의 기판(2)의 왕래를 없애고, 그대로 직선상으로 흐르도록 구성한 것이다.

이 때문에 도 4에 나타내는 바와 같이, 처리실(10)을 중심으로 해서, 대기실(8), 진공 예비실(6), 기판기립장치(4) 및 기판격납장치(4) 순으로 대칭으로 마련되어 있다.

도 5의 동작도에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태의 이온주입장치(100)에서는 제1 실시형태와는 달리, 한번만 면판부 전역에 이온이 주입되게 된다. 또한 제1 실시형태와 마찬가지로 처리실(10) 내에 있어서, 기판(2)의 반출입시나 기판(2)의 중합위치(34) 이외에서는 2개의 이온빔(B)이 항상 어느 쪽인가의 기판(2)에 조사되고 있는 점에 대해서는 제1 실시형태와 동일하다.

다음으로 기판(2)을 서로 반대방향으로 진행시켜 둠으로써 단위시간당 처리수가 대폭으로 향상되는 이유에 대하여 도 6에 나타내는 바와 같이 제2 실시형태를 가상적으로 1열밖에 기판(2)을 반송하지 않도록 구성한 경우와 비교해서 설명한다. 한편 도 7은 도 5의 동작도에 대응시켜 기판(2)의 이동을 기재한 종래 경우의 동작도이다.

도 5(b)와 도 7(b) 또는 도 5(d)와 도 7(d) 등을 비교하면 명백한 바와 같이, 1열밖에 기판(2)을 반송하지 않을 경우에는 한쪽 이온빔(B)이 아무것도 조사하지 않고 있는 시간이 존재하는데 반해, 제2 실시형태의 이온주입장치(100)는 양쪽 이온빔(B)이 이온을 주입하고 있다. 이것으로부터, 각 기판(2)을 서로 반대방향으로 반송하는 동시에, 각 이온빔(B)을 중합위치(34)에 있는 기판(2)을 피해 조사하도록 함으로써 비로소, 단위시간당 처리량이 본 실시형태에 따르면 대폭으로 향상되는 것을 알 수 있다.

그 밖의 실시형태에 대하여 설명한다. 상기 각 실시형태에서는 각 이온빔은 각 기판의 일부 영역만 조사할 수 있는 정도의 크기였지만, 기판의 면판부 전역을 조사할 수 있는 긴 변의 길이를 가진 이온빔이어도 상관없다. 이러한 것이어도 단위시간당 처리 가능한 매수나 이온 주입량을 대폭으로 향상시킬 수 있다.

또한 각 이온빔은 궤도와 평행한 방향인 X축방향에서 봤을 때 일부가 포개져 있어도 상관없다. 예를 들어, 기판의 면판부의 중앙부만 이온 주입량이 많아지도록 해도 상관없다.

상기 제2 실시형태에서 나타낸 처리실의 구성을 복수개 나란히 마련한 이온 주입 시스템을 구성해도 상관없다. 이와 같이 하면, 이온 주입하는 영역을 더욱 작게 나눌 수 있으므로, 보다 대형인 기판의 면판부 전역에 주입하는데 대응하거나, 영역마다의 이온 주입량을 변화시키거나, 다양한 이온 주입에 관한 자유도를 향상시킬 수 있다.

예를 들면 처리실 내의 진공도를 그다지 엄밀하게 관리할 필요가 없을 경우 등에는 상기 대기실을 생략하고 진공 예비실에 처리실이 직결되어 있는 구성이어도 상관없다.

상기 제1 실시형태 및 상기 제2 실시형태에서는 1장의 기판에 대하여 1회 또는 2회 이온빔을 주사함으로써 이온 주입을 실시하였지만, 소망하는 도즈량 등에 따라서는 복수회 주사하여 이온 주입을 실시해도 된다. 예를 들면 제1 실시형태의 이온주입장치라면, 상기 기판기립장치 및 상기 기판격납장치에서 기판을 주고받고, 제2 궤도에서 다시 제1 궤도로 기판이 돌아오도록 구성되어 있어, 복수회 루프한 후에 이온 주입을 종료하면 된다. 또한 처리실 내에서 제1 기판과 제2 기판이 상기 중합위치에서 거의 포개지도록 하면서, 각각이 반입구측과 가장 안쪽 부분측을 복수회 왕복한 후에, 처리실 내에서 기판을 반출입하는 동시에, 제1 궤도에서 제2 궤도로 기판이 반송되도록 해도 된다.

그 외, 본 발명의 취지에 반하지 않는 한에서, 다양한 변형이나 실시형태의 조합을 행해도 상관없다.

100 이온주입장치
5 이온빔 조사기구
3 반송기구
31, 32 궤도
34 중합위치
B 이온빔

Claims

서로 이간하는 평행한 한쌍의 궤도를 가지며, 그 각 궤도들을 따라 동일 형상의 기판을, 그 면판부(面板部)가 상기 궤도와 평행이 되고, 동시에 각 궤도상의 기판끼리 평행이 되는 자세를 유지하면서 서로 반대방향으로 진행시키는 반송기구와,
리본형상의 이온빔을, 그 빔 진행방향과 평행한 측면 중 큰 쪽의 면인 주면(主面)이, 상기 궤도상을 진행하는 기판에 의해 가로질러지는 위치에 조사하는 한쌍의 이온빔 조사기구를 구비하고,
상기 면판부와 수직인 방향에서 봤을 때, 각 궤도상의 기판이 소정의 중합위치에 도달했을 때에 포개지도록 구성하는 동시에,
상기 각 이온빔이 상기 중합위치에 있는 기판을 피해 있으면서, 상기 기판의 진행방향측과 반(反)진행방향측을 각각 통과하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
제1항에 있어서,
상기 면판부와 평행이면서 상기 궤도와 평행인 방향에서 봤을 때, 각 이온빔이 어긋나 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
제2항에 있어서,
상기 면판부와 평행이면서 상기 궤도와 평행인 방향에서 봤을 때, 각 이온빔이 이웃하여 접하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
제1항, 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 각 이온빔이 진공 배기되는 처리실 내에서 기판에 조사되는 것이고,
상기 반송기구가, 상기 처리실 내에 있어서 한쪽 궤도에서 다른쪽 궤도로 기판을 이동시키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
제4항에 있어서,
기판이 대기압하에서 반입되는 진공 예비실과, 상기 진공 예비실과 상기 처리실 사이에 마련된 대기실을 더 구비한 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
제5항에 있어서,
상기 대기실 및 상기 처리실 사이에 진공밸브를 마련한 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
제5항에 있어서,
상기 반송기구가, 한쪽 궤도를 따라 상기 대기실 내부에서 상기 처리실 내부로 기판을 진행시키고, 다른쪽 궤도를 따라 상기 처리실 내부에서 상기 대기실 내부로 기판을 진행시키는 것이고,
각 궤도상의 기판을, 동시에 상기 처리실 내에 반출입하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.
제6항에 있어서,
상기 반송기구가, 한쪽 궤도를 따라 상기 대기실 내부에서 상기 처리실 내부로 기판을 진행시키고, 다른쪽 궤도를 따라 상기 처리실 내부에서 상기 대기실 내부로 기판을 진행시키는 것이고,
각 궤도상의 기판을, 동시에 상기 처리실 내에 반출입하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 이온주입장치.