專利名稱：離子注入裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將離子注入基板的離子注入裝置。
背景技術(shù)：
例如，為了把期望的特性附加在平板顯示器所使用的玻璃基板等部件上，通常利用帶形的離子束對基板進行掃描來注入離子。在如上所述的離子注入過程中，預(yù)先利用束斷面的長邊尺寸大于基板面板部的最大尺寸的帶形離子束進行照射，再通過運送機構(gòu)使基板的面板部的整個區(qū)域橫切離子束 (參照專利文獻1 日本專利公開公報特開平7-992M號)。通過采用這種離子注入裝置能使離子束照射在基板的面板部的整個區(qū)域，從而增加單位時間可處理基板的張數(shù)和離子注入量。然而，對于如上所述的一根離子束，在一張一張地橫切基板的離子注入裝置中，如果在此基礎(chǔ)上想要提高離子注入的處理能力，則通過改變各種參數(shù)，例如加快運送速度等， 能夠小幅度改善卻難以大幅度提高處理能力。另一方面，這種離子注入裝置至少需要保持與現(xiàn)有裝置大體相同的處理能力，還要求能應(yīng)對近年來的基板的大型化。即，平板顯示器逐漸向大型化發(fā)展，相應(yīng)地所需的玻璃基板的尺寸也逐漸大型化，例如約為2200_X 2500_。對于這種情況，現(xiàn)有的離子注入裝置照射的離子束的束斷面長邊的長度尺寸大約在IOOOmm左右，因此不能像現(xiàn)有裝置那樣將離子束照射在基板的面板部整個區(qū)域來注入離子。如果僅通過增加帶形離子束的束斷面的長邊長度來應(yīng)對基板大型化，則與離子束大型化的量相比，離子束照射裝置本身會變得過大。由此，難以使離子注入裝置的重量保持在設(shè)置有所述離子注入裝置的工廠等的地面的承重范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供能夠同時解決上述問題的離子注入裝置， 本發(fā)明的第一技術(shù)課題是大幅度提高單位時間可處理基板的張數(shù)和單位時間的離子注入量，此外，本發(fā)明的第二技術(shù)課題是可以應(yīng)對近年來基板的大型化，以防止裝置整體過大。S卩，本發(fā)明的離子注入裝置包括運送機構(gòu)，具有相互分離且平行的一對軌道，沿著各所述軌道使同一形狀的基板的面板部與所述軌道平行、且使各軌道上的各基板保持相互平行的姿勢，并且使各基板分別向相反方向前進；以及一對離子束照射機構(gòu)，將帶形的離子束照射在離子束主表面由所述軌道上前進的基板橫切的位置，所述主表面是與所述離子束前進方向平行的側(cè)面中較大的表面，從與所述面板部垂直的方向觀察，當(dāng)各軌道上的基板到達規(guī)定的重合位置時，各所述基板基本重合，并且各所述離子束避開位于所述重合位置的基板、且分別通過所述基板的前進方向一側(cè)和與前進方向相反一側(cè)。按照上述結(jié)構(gòu)，各基板分別向相反方向前進，各所述離子束避開位于所述重合位置的基板、且分別通過所述基板的前進方向一側(cè)和與前進方向相反一側(cè)，因此，能夠防止從照射各離子束一側(cè)觀察位于前側(cè)的基板擋住位于后側(cè)的基板，從而防止離子束照射不到位于后側(cè)的基板，并且能保證重合位置以外的位置始終有兩根離子束分別照射在各基板上。因此，由于同時運送兩張基板，且在所述重合點以外的位置始終通過兩根離子束同時對不同的基板注入離子，所以與現(xiàn)有的通過一根離子束一張一張地進行離子注入的離子注入裝置相比，能夠大幅度提高單位時間可處理基板的張數(shù)和單位時間的離子注入量。此外，通過使用兩根離子束，能將各離子束照射基板的位置設(shè)定成不同的位置，例如能將基板分成上半部和下半部這兩個區(qū)域，并通過各離子束對各區(qū)域進行離子注入，其結(jié)果，通過一次基板運送也能對基板的面板部整個區(qū)域進行離子注入。因此，無需將束斷面的長邊方向過長的帶形離子束照射在大型基板上。無需使用過大的離子束照射裝置，而可以使用與離子束的大小相比為小型的兩臺離子束照射裝置，從而能將離子注入裝置整體的重量保持在地面的承重范圍內(nèi)。例如，如果直線排列兩根離子束而形成一根長帶形的離子束，則由于需要上下排列離子束照射機構(gòu)，所以受到分析磁鐵和開口部等的影響，在中央部產(chǎn)生難以照射離子束的區(qū)域，導(dǎo)致不能將離子束均勻地照射在基板的面板部整個區(qū)域上。而在本發(fā)明中，由于將各離子束分開照射，所以無需重疊各離子束照射機構(gòu)，就能將離子均勻地注入基板的面板部的整個區(qū)域。作為僅使用小型的離子束照射機構(gòu)且僅使大型的基板移動一次、就能將離子束照射在面板部的整個區(qū)域的具體實施方式
，從與所述面板部平行且與所述軌道平行的方向觀察，各離子束相互錯開。為了不浪費帶形的離子束，能最大面積地注入離子，并且保證面板部的整個區(qū)域的離子注入量均勻，從與所述面板部平行且與所述軌道平行的方向觀察，各離子束相鄰且基本連接在一起。在離子注入裝置中減小被真空排氣的房間的體積，使所述房間容易保證真空度， 另外，為了盡可能減小離子注入裝置整體的設(shè)置面積，各所述離子束用于在真空排氣后的處理室內(nèi)照射基板，所述運送機構(gòu)使所述基板在所述處理室內(nèi)從一個軌道移動至另一個軌道。為了防止混入處理室內(nèi)的大氣等造成的污染，且容易保證處理室內(nèi)的真空度，所述離子注入裝置還包括真空預(yù)備室和待機室，從大氣壓下將基板運入所述真空預(yù)備室，所述待機室設(shè)置在所述真空預(yù)備室和所述處理室之間。為了可靠地防止混入處理室內(nèi)的大氣造成的污染、以及防止處理室中產(chǎn)生的氣體等排放到大氣中，在所述待機室和所述處理室之間設(shè)置有真空閥。為了盡量減少用于將基板運入所述處理室內(nèi)的隔壁或真空閥的開閉次數(shù)，并且容易保持處理室內(nèi)的真空度和清潔度，所述運送機構(gòu)用于使基板沿著一個軌道從所述待機室內(nèi)前進至所述處理室內(nèi)，并且使所述基板沿著另一個軌道從所述處理室內(nèi)前進至所述待機室內(nèi)，能夠同時將各軌道上的基板運出和運入所述處理室。如上所述，按照本發(fā)明，由于使各基板分別向相反方向前進，且使離子束在重合位置避開各基板，在前進方向一側(cè)和與前進方向相反一側(cè)分別照射各基板，所以能防止因一個基板將另一個基板擋住導(dǎo)致照射不到離子束。因此，兩根離子束通常能將離子注入給不同的基板，從而能大幅度提高一次運送的基板的處理量和注入量。另外，由于使用兩根離子束，所以能夠使照射所述基板的位置錯開，即使是大型的基板，也能通過對兩個區(qū)域分別進行離子注入，從而一次就能將離子注入整個區(qū)域。由于可以使用較小型的離子束照射裝置， 所以不會造成裝置的過度大型化，從而能夠應(yīng)對基板大型化。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的離子注入裝置的示意圖。圖2是說明第一實施方式的帶形離子束的示意圖。圖3是表示第一實施方式的離子注入過程中的動作的示意性動作圖。圖4是表示本發(fā)明第二實施方式的離子注入裝置的示意圖。圖5是表示第二實施方式的離子注入過程中的動作的示意性動作圖。圖6是表示基于第二實施方式的比較例的注入裝置的示意圖。圖7是表示基于第二實施方式的比較例的動作的示意性動作圖。附圖標(biāo)記說明100離子注入裝置5離子束照射機構(gòu)3運送機構(gòu)31、32 軌道34重合位置B離子束
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的第一實施方式進行說明。如圖1所示，第一實施方式的離子注入裝置100用于對平板顯示器等所使用的大型基板2在被真空排氣后的處理室10內(nèi)照射離子束B、來進行離子注入。在此，本實施方式的基板2例如包括玻璃基板、涂有配向膜的玻璃基板、半導(dǎo)體基板、以及其他照射離子束B 的基板。此外，雖然本實施方式中的基板2的形狀為長方形的薄板形狀，但也可以是圓形。所述離子注入裝置100包括處理室10，是被真空排氣后的房間，用于將離子束B 照射在基板2上；待機室8，是與所述處理室10鄰接的房間，使等待處理的基板2待機；真空預(yù)備室6，用于在所述待機室8和大氣之間取放基板2。各房間呈大體中空的長方體形， 各房間之間的連接部由真空閥G(插板閥)隔開。更具體地說，所述離子注入裝置100包括運送機構(gòu)3，在所述真空預(yù)備室6、所述待機室8和所述處理室10中，將基板2以兩列分別朝向相反方向運送；控制部(未圖示)， 對所述運送機構(gòu)3上的基板2的位置進行控制或根據(jù)該位置進行各種控制；以及離子束照射機構(gòu)5，在所述處理室10內(nèi)將一對離子束B照射在所述運送機構(gòu)3運送的基板2上。以下對各部分進行說明。在以下的說明中，采用右手坐標(biāo)系進行說明，即，將水平面作為XY平面，將鉛直向上方向作為Z軸。所述運送機構(gòu)3具有相互分離且平行的一對軌道，沿著各所述軌道使同一形狀的基板2的面板部與所述軌道平行、且使各軌道上的各基板2保持平行姿勢，并且使各基板向相反的方向前進。
更具體地說，本實施方式中，所述一對軌道包括第一軌道31，從基板立起裝置40 依次按照所述真空預(yù)備室6、所述待機室8、所述處理室10的前進方向使基板2前進，其中， 所述基板立起裝置40用于使未經(jīng)處理的基板2從水平臥置的狀態(tài)轉(zhuǎn)換成立起狀態(tài)；以及第二軌道32，與第一軌道31的順序相反，使通過各房間而被處理的基板2朝向相反方向前進至基板存儲裝置41，其中，基板存儲裝置41能將基板2從立起狀態(tài)再次轉(zhuǎn)換成水平臥置狀態(tài)并存儲。如圖1所示，在第一軌道31和第二軌道32上，在立起狀態(tài)下沿X軸方向運送各基板2，使各基板2的面板部保持朝向Y軸方向。另外，所述運送機構(gòu)3使基板2在所述處理室10內(nèi)從一個軌道移動至另一個軌道。更具體地說，在處理室10的最深部還包括第三軌道33，所述第三軌道33能使基板2從第一軌道31移動至第二軌道32，能使基板2在處理室10內(nèi)進行U形轉(zhuǎn)彎。此外，在所述處理室10內(nèi)，從與所述面板部垂直的方向、即Y軸方向觀察，各軌道上的基板2在到達規(guī)定的重合位置34時會大體重合。具體地說，如圖1的(b)所示，在位于處理室10大體中央的重合位置34，使第一軌道31上的基板2的輪廓與第二軌道32上的基板2的輪廓一致。所述控制部為所謂的計算機，例如用于對各基板2的運送速度和位置進行控制、 根據(jù)各基板2的位置對設(shè)置在各房間之間的真空閥G的打開或關(guān)閉進行控制、以及對離子束B的導(dǎo)通或斷開等進行控制。所述一對離子束照射機構(gòu)5用于將帶形的離子束B照射在離子束主表面Ba被所述軌道上前進的基板2橫切的位置，其中，所述主表面Ba是與離子束前進方向平行的側(cè)面中較大的表面。在此，對各所述離子束照射機構(gòu)5進行詳細敘述，從離子源52射出的離子束B通過分析磁鐵56，經(jīng)過運動量分析后，再通過狹縫59以帶形的離子束射出。如圖2所示，帶形的離子束B(也稱帶狀等)的束斷面的長邊長度Wz比短邊的長度Wx大很多，在圖 2中用斜線表示的部分為束的端面，附圖標(biāo)記Ba所表示的側(cè)面為主表面Ba。各所述離子束B避開位于所述重合位置34的基板2，分別通過所述基板2的前進方向一側(cè)和與前進方向相反一側(cè)。在本實施方式中，位于所述重合位置34的前進方向一側(cè) (附圖中右側(cè))的離子束照射機構(gòu)5將第一離子束B照射在基板2上，位于與前進方向相反一側(cè)(附圖中左側(cè))的離子束照射機構(gòu)5將第二離子束B照射在基板2上。另外，如圖1的(b)所示，從與面板部垂直的方向、即Y軸方向觀察，各離子束B相互錯開地進行照射，利用各離子束B使基板2的面板部整體被離子束B掃描。換句話說，從與所述面板部平行且與所述軌道平行的方向、即X軸方向觀察，各離子束B相鄰且大體連接在一起。通過以所述方式將離子束B照射在基板2上，只要在前進方向或與前進方向相反方向運送一次基板2，就能將離子注入面板部的整個區(qū)域。對于所述結(jié)構(gòu)的離子注入裝置100，參照圖3的動作圖對離子注入時的動作進行說明。此外，在本動作說明中，將處理室10內(nèi)的在第一軌道31上和第二軌道32上運送的基板2分別稱為第一基板、第二基板。在將基板2從第一軌道31上移動至第二軌道32上的情況下，雖然所述基板2的名稱由第一基板變?yōu)榈诙?，但所指的是同一基?。圖3 的(a) (f)表示隨著時間變化的基板的位置。如圖3的(a)所示，首先使運入處理室10內(nèi)的第一基板在第二離子束B的左側(cè)待機，并且使第二基板在第一離子束B的右側(cè)待機，其中，所述第二基板是經(jīng)各離子束B注入過一次離子、且從第一軌道31移動至第二軌道32的基板2。接著，如圖3的(b)所示，第一基板向第二離子束B掃描的位置移動，面板部下半部的區(qū)域被注入離子。同時第二基板向第一離子束B掃描的位置移動，面板部上半部的區(qū)域被注入離子。如圖3的(c)所示，各基板2分別向各自的方向前進，對半個區(qū)域進行離子注入結(jié)束后，在位于第一離子束B和第二離子束B之間的重合位置34，各基板2從Y軸方向看大體重合。因此，根據(jù)附圖可以明顯看出，位于身前一側(cè)的第一基板不會遮擋應(yīng)該照射給后側(cè)的第二基板的離子束B。接著，如圖3的(d)所示，此時與圖3的(b)相反，第一基板向第一離子束B掃描的位置移動，面板部上半部的區(qū)域被注入離子。同時第二基板向第二離子束B掃描的位置移動，面板部下半部的區(qū)域被注入離子。然后，當(dāng)各基板2通過離子束B以后，如圖3的(e)所示，第一基板向處理室10的最深部前進，第二基板向處理室10的運送出入口前進。此時，各基板2的面板部的整個區(qū)域都注入了離子。最后，如圖3的(f)所示，打開真空閥G，將第二基板從處理室10運出至待機室8， 同時將新的第一基板運入。另外，在同一時刻位于處理室10最深部的第一基板沿著第三軌道33移動至第二軌道32。此后重復(fù)進行圖3的(a) (f)的工序。即，通過使基板2在第一軌道31上前進，面板部的整個區(qū)域被注入離子一次以后，通過在第二軌道32上前進，面板部整個區(qū)域被再次注入離子。因此，可以進一步增加對基板2的離子注入量，或者即使加快運送速度也能在離開處理室10時保證注入期望的離子濃度。根據(jù)如上所述的第一實施方式的離子注入裝置100，由于各基板2分別向相反方向前進，各離子束B避開在處理室10內(nèi)的重合位置34重合的基板2、且分別通過所述基板 2的前進方向一側(cè)和與前進方向相反一側(cè)，所以從離子束B方向觀察，能防止位于前側(cè)的基板2擋住位于后側(cè)的基板2，從而能防止離子束B照射不到后側(cè)的基板2。另外，在重合位置34以外的位置，可以始終有兩根離子束B照射在各基板2上。由此可知，由于各離子束B通常能同時對兩張基板2注入離子，所以與現(xiàn)有的用一根離子束B—張一張?zhí)幚淼那闆r相比，能大幅度提高單位時間的處理量。另外，在第一實施方式中，基板2在處理室10內(nèi)從第一軌道31移動至第二軌道32總計被注入四次離子，因此能大幅度增加對一張基板2的離子注入量。此外，從與軌道平行的方向觀察兩根離子束B，各離子束B相鄰且大體連接在一起，因此通過運送一次基板2就能將離子注入Z軸方向上的相當(dāng)于兩根帶形的離子束B的區(qū)域。因此，即使是大型的基板2，也無需使用束斷面的長邊過長的一根帶形離子束B，只要一次就能將離子大體均勻地注入基板2的面板部的整個區(qū)域。因此，無需使用過大的離子束B照射裝置，而可以使用小型的離子束B照射裝置，從而容易使整個離子注入裝置的重量保持在地面的承重范圍內(nèi)。另外，在所述真空預(yù)備室6與所述處理室10之間設(shè)置有待機室8，此外，各房間被真空閥G隔開，因此容易保證所述處理室10內(nèi)的真空度，并且容易防止有毒氣體等泄漏到外部。接著，對第二實施方式進行說明。
第一實施方式使基板2從第一軌道31移動至第二軌道32，并且進行U形轉(zhuǎn)彎，然而如圖4所示，第二實施方式的離子注入裝置100不具備使基板2從第一軌道31至第二軌道32的往返結(jié)構(gòu)，而且直接直線形移動。因此，如圖4所示，以處理室10為中心，依次對稱地設(shè)置有待機室8、真空預(yù)備室 6、基板立起裝置40以及基板存儲裝置41。如圖5的動作圖所示，第二實施方式的離子注入裝置100與第一實施方式的不同點在于，僅將離子注入面板部整個區(qū)域一次。此外，第二實施方式的離子注入裝置100與第一實施方式的相同點在于，在處理室10內(nèi)，除了基板2的運出或運入時、以及基板2的重合位置34以外，兩根離子束B總是照射在某個基板2上。接著，對于通過使基板2分別向相反方向前進來大幅度提高單位時間的處理量的原因，對比圖6所示的假設(shè)第二實施方式只運送一列基板2的情況進行說明。此外，圖7與圖5的動作圖相對應(yīng)，是表示基板2的移動狀況的現(xiàn)有情況的動作圖。如果比較圖5的(b)和圖7的(b)、或者圖5的(d)和圖7的(d)等，則可以明顯看出，在僅運送一列基板2的情況下，存在一根離子束B不會照射在任何基板上的時間，而第二實施方式的離子注入裝置100的兩根離子束B都能注入離子。由此可知，只有通過分別向相反方向運送各基板2，并且使各離子束B避開位于重合位置34的基板2進行照射，才能通過本實施方式大幅度提高單位時間的處理量。對其他實施方式進行說明。在各所述實施方式中，各離子束的尺寸僅能對各基板的部分區(qū)域進行照射，然而也可以是離子束的長邊長度能對基板面板部的整個區(qū)域進行照射。這樣的裝置也能大幅度提高單位時間可處理的張數(shù)和離子注入量。此外，也可以是從與軌道平行的方向、即X軸方向觀察，使各離子束部分重合。例如，可以僅使基板面板部的中央部的離子注入量偏多。也可以排列設(shè)置多個所述第二實施方式所示的處理室的結(jié)構(gòu)來構(gòu)成離子注入系統(tǒng)。按照所述方式，由于可以將離子注入?yún)^(qū)域分割成小的區(qū)域，所以能應(yīng)對更大型基板的面板部整個區(qū)域的離子注入、或者改變每個區(qū)域的離子注入量，從而能提高各種離子注入方式的自由度。例如，在無需對處理室內(nèi)的真空度進行嚴密管理等情況下，可以省略所述待機室， 而是將處理室與真空預(yù)備室直接連接。在所述第一實施方式和所述第二實施方式中，對一張基板通過一次或者兩次掃描離子束進行離子注入，但是也可以按照期望的劑量等進行多次掃描來注入離子。例如，如果是第一實施方式的離子注入裝置，則在所述基板立起裝置和所述基板存儲裝置之間設(shè)置基板的交接裝置，使基板從第二軌道再次返回第一軌道，經(jīng)多次循環(huán)后結(jié)束離子注入。此外， 還可以在處理室內(nèi)保持第一基板和第二基板在所述重合位置大體重合，并分別使兩者多次往返運入口一側(cè)和最深部一側(cè)以后，將基板運出和運入處理室，并且將基板從第一軌道運送至第二軌道。此外，只要不違背本發(fā)明主旨，可以進行各種變形或?qū)嵤┓绞竭M行各種組合。
權(quán)利要求
1.一種離子注入裝置，其特征在于包括運送機構(gòu)，具有相互分離且平行的一對軌道，沿著各所述軌道使同一形狀的基板的面板部與所述軌道平行、且使各軌道上的各基板保持相互平行的姿勢，并且使各基板分別向相反方向前進；以及一對離子束照射機構(gòu)，將帶形的離子束照射在離子束主表面由所述軌道上前進的基板橫切的位置，所述主表面是與所述離子束前進方向平行的側(cè)面中較大的表面，從與所述面板部垂直的方向觀察，當(dāng)各軌道上的基板到達規(guī)定的重合位置時，各所述基板基本重合，并且各所述離子束避開位于所述重合位置的基板、且分別通過所述基板的前進方向一側(cè)和與前進方向相反一側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離子注入裝置，其特征在于，從與所述面板部平行且與所述軌道平行的方向觀察，各離子束相互錯開。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離子注入裝置，其特征在于，從與所述面板部平行且與所述軌道平行的方向觀察，各離子束相鄰且基本連接在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任意一項所述的離子注入裝置，其特征在于，各所述離子束用于在真空排氣后的處理室內(nèi)照射基板，所述運送機構(gòu)使所述基板在所述處理室內(nèi)從一個軌道移動至另一個軌道。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離子注入裝置，其特征在于，所述離子注入裝置還包括真空預(yù)備室和待機室，從大氣壓下將基板運入所述真空預(yù)備室，所述待機室設(shè)置在所述真空預(yù)備室和所述處理室之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離子注入裝置，其特征在于，在所述待機室和所述處理室之間設(shè)置有真空閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的離子注入裝置，其特征在于，所述運送機構(gòu)用于使基板沿著一個軌道從所述待機室內(nèi)前進至所述處理室內(nèi)，并且使所述基板沿著另一個軌道從所述處理室內(nèi)前進至所述待機室內(nèi)，能夠同時將各軌道上的基板運出和運入所述處理室。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的離子注入裝置，其特征在于，所述運送機構(gòu)用于使基板沿著一個軌道從所述待機室內(nèi)前進至所述處理室內(nèi)，并且使所述基板沿著另一個軌道從所述處理室內(nèi)前進至所述待機室內(nèi)，能夠同時將各軌道上的基板運出和運入所述處理室。
全文摘要
本發(fā)明提供一種離子注入裝置，能夠大幅度提高單位時間可處理基板的張數(shù)和單位時間的離子注入量，此外，能夠應(yīng)對近年來基板的大型化，以防止裝置整體過大。離子注入裝置包括運送機構(gòu)(3)，具有相互分離且平行的一對軌道(31、32)，沿著各所述軌道(31、32)使同一形狀的基板(2)的面板部與所述軌道(31、32)平行、且使各軌道上的各基板(2)保持相互平行的姿勢，并且使各基板(2)分別向相反方向前進；以及一對離子束照射機構(gòu)(5)，從與所述面板部垂直的方向觀察，當(dāng)各軌道上的基板(2)到達規(guī)定的重合位置時，各所述基板(2)基本重合，并且各離子束(B)避開位于所述重合位置的基板、且分別通過所述基板(2)的前進方向一側(cè)和與前進方向相反一側(cè)。
文檔編號H01L21/68GK102262998SQ20111012615
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月26日
發(fā)明者奧手康弘, 立道潤一 申請人:日新離子機器株式會社