(57)【要約】    【課題】真空雰囲気中でアラインメントを行えるイオン照射装置を提供する。    【解決手段】イオン照射部１１ｄの内部に基板ホルダ２２とマスクホルダ２１とを有する保持装置１２を設け、基板とマスクを保持装置に配置した後、揺動させて撮影装置１３によって、アラインメントマークを撮影できる状態にし、アラインメントを行う。アラインメントに用いる移動装置は、保持装置に設けられており、アラインメントした後、その状態を維持しながら保持装置１２を揺動させて、イオンを照射できる状態にし、イオンを照射する。正確な位置にイオンを照射することができる。【選択図】    図１
2014060129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体真空槽と、
前記本体真空槽に取り付けられ、イオン用ガスのイオンを生成するイオン生成装置と、
前記本体真空槽のイオン照射部の内部に配置された保持装置と、
を有し、
前記保持装置は、
マスクが配置されるマスクホルダと、
基板が前記マスクと平行に配置される基板ホルダとを有し、
前記マスクホルダに配置されたマスクに前記イオンが照射され、
前記マスクに形成されたマスクパターンを通過したイオンが、前記基板ホルダに配置された基板に照射されるように構成されたイオン照射装置であって、
前記保持装置は揺動台を有し、
前記保持装置は、前記揺動台に対して静止された昇降軸線と、前記昇降軸線と垂直な第一軸線と、前記昇降軸線と垂直で前記第一軸線と交叉する第二軸線と、前記昇降軸線と平行な回転軸線とが設定され、
前記マスクホルダと前記基板ホルダとの間の距離は変更できるようにされ、
前記保持装置には、前記基板ホルダを、前記第一軸線と平行な移動と前記第二軸線と平行な移動とを合成した移動と、前記回転軸線を中心とした前記第一、第二軸線が位置する移動平面と平行な平面内の回転移動とをさせる移動装置が設けられ、
前記保持装置は、前記本体真空槽のイオン照射部に対して揺動移動できるように構成されたイオン照射装置。
【請求項２】
前記保持装置は、前記マスクホルダを前記揺動台に対し、前記昇降軸線と平行な方向に移動させる昇降装置を有する請求項１記載のイオン照射装置。
【請求項３】
前記マスク表面の離間した二箇所の第一の場所に位置するマスクアラインメントマークと、
前記基板の離間した二箇所の第二の場所に形成された基板アラインメントマークとを撮影する撮影装置と、
前記撮影装置の撮影結果から、前記移動装置を動作させるアラインメント制御装置とを有する請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のイオン照射装置。
【請求項４】
光を反射する反射装置を有し、
前記保持装置を揺動させる揺動装置を有し、前記保持装置は、前記揺動装置によって、前記反射装置に写された二箇所の前記第一の場所と二箇所の前記第二の場所とが前記撮影装置によって撮影可能なアラインメント状態にされる請求項３記載のイオン照射装置。
【請求項５】
前記マスクホルダに配置された前記マスクに前記イオンが照射され、前記マスクに形成された前記マスクパターンを通過した前記イオンが、前記基板ホルダに配置された前記基板に照射されるときの、前記本体真空槽に対する前記保持装置の傾きは、前記アラインメント状態のときの、前記保持装置の前記本体真空槽に対する傾きに等しくなるように構成された請求項４記載のイオン照射装置。
【請求項６】
前記移動装置は、
前記基板ホルダを前記第一軸線と平行に移動させる第一軸線方向移動装置と、
前記基板ホルダを前記第二軸線と平行に移動させる第二軸線方向移動装置とを有する請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のイオン照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン照射装置の技術分野にかかり、特に、マスクを用いて基板にイオンを照射するイオン照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板表面にイオンを照射する装置は、イオンを基板内に注入するイオン注入や、イオンの衝撃によって基板表面をスパッタリングするエッチングをすることができ、半導体の不純物の含有量の制御や、微細な加工に用いられている。
【０００３】
近年では、基板の表面にマスクを配置し、マスクに形成された貫通孔のパターンを通過したイオンを基板表面に照射させる選択的イオン照射が注目されており、マスクのパターンを、基板表面の所望位置に対向して配置させるアラインメント技術の開発が求められている。
一般的なイオン注入の文献を下記に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２２６２２４号公報
【特許文献２】特開平１１−２８８６８０号公報
【特許文献３】特開２００１−１５５６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
イオン照射を真空雰囲気中で行うことができるため、真空雰囲気中で、マスクと基板とをアラインメントする必要があり、アラインメント装置の配置方法が問題になる。
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、真空雰囲気内でマスクと基板とをアラインメントできるイオン照射装置を提供することにある。
また、照射されるイオンの入射角度を変更できるイオン照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、本体真空槽と、前記本体真空槽に取り付けられ、イオン用ガスのイオンを生成するイオン生成装置と、前記本体真空槽のイオン照射部の内部に配置された保持装置と、を有し、前記保持装置は、マスクが配置されるマスクホルダと、基板が前記マスクと平行に配置される基板ホルダとを有し、前記マスクホルダに配置されたマスクに前記イオンが照射され、前記マスクに形成されたマスクパターンを通過したイオンが、前記基板ホルダに配置された基板に照射されるように構成されたイオン照射装置であって、前記保持装置は揺動台を有し、前記保持装置は、前記揺動台に対して静止された昇降軸線と、前記昇降軸線と垂直な第一軸線と、前記昇降軸線と垂直で前記第一軸線と交叉する第二軸線と、前記昇降軸線と平行な回転軸線とが設定され、前記マスクホルダと前記基板ホルダとの間の距離は変更できるようにされ、前記保持装置には、前記基板ホルダを、前記第一軸線と平行な移動と前記第二軸線と平行な移動とを合成した移動と、前記回転軸線を中心とした前記第一、第二軸線が位置する移動平面と平行な平面内の回転移動とをさせる移動装置が設けられ、前記保持装置は、前記本体真空槽のイオン照射部に対して揺動移動できるように構成されたイオン照射装置である。
本発明はイオン照射装置であって、前記保持装置は、前記マスクホルダを前記揺動台に対し、前記昇降軸線と平行な方向に移動させる昇降装置を有するイオン照射装置である。
本発明はイオン照射装置であって、前記マスク表面の離間した二箇所の第一の場所に位置するマスクアラインメントマークと、前記基板の離間した二箇所の第二の場所に形成された基板アラインメントマークとを撮影する撮影装置と、前記撮影装置の撮影結果から、前記移動装置を動作させるアラインメント制御装置とを有するイオン照射装置である。
本発明はイオン照射装置であって、光を反射する反射装置を有し、前記保持装置を揺動させる揺動装置を有し、前記保持装置は、前記揺動装置によって、前記反射装置に写された二箇所の前記第一の場所と二箇所の前記第二の場所とが前記撮影装置によって撮影可能なアラインメント状態にされるイオン照射装置である。
本発明はイオン照射装置であって、前記マスクホルダに配置された前記マスクに前記イオンが照射され、前記マスクに形成された前記マスクパターンを通過した前記イオンが、前記基板ホルダに配置された前記基板に照射されるときの、前記本体真空槽に対する前記保持装置の傾きは、前記アラインメント状態のときの、前記保持装置の前記本体真空槽に対する傾きに等しくなるように構成されたイオン照射装置である。
本発明はイオン照射装置であって、前記移動装置は、前記基板ホルダを前記第一軸線と平行に移動させる第一軸線方向移動装置と、前記基板ホルダを前記第二軸線と平行に移動させる第二軸線方向移動装置とを有するイオン照射装置である。
【発明の効果】
【０００７】
基板やマスクを搬入して、基板ホルダやマスクホルダに配置するときには、保持装置の本体真空槽に対する傾きを揺動装置によって変更してアラインメントすることができるので、撮影装置を移動させる必要が無く、真空雰囲気中でも簡単にアラインメントすることができる。
また、イオンを照射するときの保持装置の本体真空槽に対する傾きを揺動装置によって変更することができる。
【０００８】
昇降装置によって、基板ホルダに配置された基板の表面とマスクホルダに配置されたマスクの裏面との間の距離(ギャップ)を調整することができるので、イオンを照射する際のギャップを、イオンの種類や基板の種類に応じて最適な値にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のイオン照射装置の全体図
【図２】本発明に用いる保持装置を説明するための図
【図３】その保持装置の斜視図
【図４】各軸線を説明するための図
【図５】マスクが配置された保持装置を説明するための図
【図６】基板とマスクを配置する保持装置を示す図
【図７】基板とマスクが配置された保持装置を示す図
【図８】アラインメントを行う状態の保持装置を示す図
【図９】アラインメント後、基板とマスクとの間を接触又は小距離にした状態の保持装置を示す図
【図１０】イオンを照射する状態の保持装置を示す図
【図１１】その斜視図
【図１２】反射装置の機能部を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１の符号１０は、本発明のイオン照射装置を示しており、このイオン照射装置１０は、本体真空槽１１を有している。
本体真空槽１１の一端部は、引出部１１ａにされ、他端部はイオン照射部１１ｄにされており、引出部１１ａには、イオン生成装置６０が設けられている。本体真空槽１１とイオン生成装置６０には、真空排気装置７２、７１がそれぞれ接続されており、本体真空槽１１の内部や、イオン生成装置６０の内部は真空排気されている。以下、本体真空槽１１とイオン生成装置６０は、継続して真空排気されて真空雰囲気に置かれているものとして説明する。
【００１１】
イオン生成装置６０には、ガス供給装置６１が接続されており、ガス供給装置６１からイオン生成装置６０にイオン用ガスが供給されるようになっている。供給されたイオン用ガスは、イオン生成装置６０の内部でイオン化される。
【００１２】
本体真空槽１１のうちの引出部１１ａの内部には、引出電極６５が配置されており、イオン生成装置６０の内部で生成されたイオンは、引出電極６５によって、イオン生成装置６０の内部から引出部１１ａの内部に引き出され、引出電極６５が配置された位置を通過して本体真空槽１１の内部を走行する。
【００１３】
引き出されたイオンの引出部１１ａよりも進行方向前方の本体真空槽１１の部分は質量分析部１１ｂにされており、その内部には、電磁界形成装置６６が配置されている。
電磁界形成装置６６よりもイオン進行方向前方には、スリット６７が設けられており、電磁界形成装置６６とスリット６７とによって、引き出されたイオンの中から、所望の電荷質量比のイオンが選択され、選択されたイオンがスリット６７を通過し、スリット６７よりも前方に進行する。他のイオンはスリット６７によって遮蔽される。
【００１４】
選択されたイオンの進行方向前方の本体真空槽１１は、加速部１１ｃにされており、イオンは加速部１１ｃ内に配置された加速電極６８によって、加速部１１ｃ内に入射したイオンが加速される。
本体真空槽１１のイオン照射部１１ｄは、加速されたイオンの進行方向前方に位置しており、イオン照射部１１ｄの内部には、保持装置１２が配置されている。イオン照射部１１ｄの内部に入射したイオンは、保持装置１２に向かって進行する。
【００１５】
なお、図１の符号６２は主制御装置を示している。本体真空槽１１やイオン生成装置６０の壁面は接地電位に接続され、主制御装置６２が、発生用電源７３と、引出用電源７４と、質量分析用電源７５と、加速用電源７６を介して、イオン生成装置６０内の電極(不図示)と、引出電極６５と、電磁界形成装置６６と、加速電極６８に印加される電圧を制御し、イオンの発生量や、分析して抽出するイオンの種類や、イオンの速度等を制御している。
【００１６】
次に、保持装置１２を説明する。図２に示すように、保持装置１２は、板状の揺動台(台座)２０と、マスクホルダ２１と、基板ホルダ２２と、反射装置２５とを有している。
揺動台２０には、取付穴が形成されており、取付穴には、揺動軸が挿通されている。図２の符号２４は、取付穴に挿通された揺動軸の一端であり、図２では、揺動軸２４の手前に位置するマスクホルダ２１によって、揺動軸２４の一端の下半分が隠されている。
【００１７】
本体真空槽１１の外部には、モータ等の揺動装置(不図示)が配置されている。揺動軸２４は、本体真空槽１１の外部に気密に導出されており、外部に導出された揺動軸２４の先端は、揺動装置に接続されている。
本体真空槽１１の外部には、アラインメント制御装置６３が配置されている。
【００１８】
揺動装置は、アラインメント制御装置６３に接続されており、アラインメント制御装置６３によって揺動装置が動作すると、揺動軸２４は、揺動軸２４の中心軸線である揺動軸線を中心に、予め設定された所定の角度の範囲内で所望角度回転できるようになっている。揺動軸線は、本体真空槽１１の揺動軸２４が取り付けられた壁面に対して静止されており、その壁面に対して直角にされている。揺動台２０は、揺動軸線を中心に、揺動軸２４と共に同じ角度回転する。この保持装置１２では、揺動台２０は３６０ｄｅｇ未満の角度で回転でき、揺動台２０のその回転移動は揺動と呼ばれている。
ここでは、揺動台２０は、イオン照射部１１ｄの壁面のうち、揺動軸２４は、側面を構成する一壁面と垂直であり、その一壁面と揺動台２０の表面は平行である。
マスクホルダ２１は、昇降板３０と、昇降板３０に固定されたマスク保持腕３１と、マスク保持腕３１に設けられた一乃至複数個のマスク載置部材３２ａ〜３２ｃを有している。
【００１９】
図３は、基板ホルダ２２と、後述する移動装置とが省略された保持装置１２の斜視図である。
図３から分かるように、マスク保持腕３１は、後述するマスクを取り囲めるように枠状にされており、マスク載置部材３２ａ〜３２ｃは、枠状のマスク保持腕３１の内側に突出するように取り付けられている。マスク載置部材３２ａ〜３２ｃは、マスクを取り囲んでマスク保持腕３１で支持できるように、マスク保持腕３１を水平にしたときに、その底面で突出されるように、マスク保持腕３１に取り付けられている。
【００２０】
ここでは、マスクは円形であり、従って、マスク保持腕３１は、円形に湾曲され、一部が切り欠かれた枠状にされている。マスク保持腕３１の内径は、マスクの外径に等しいか、僅かに大きくなるように形成されている。
【００２１】
図５には、マスク１８が配置された状態の保持装置１２が示されている。
図１、２の符号２３は移動装置を示しており、符号２９は、揺動台２０に固定された補助座を示している。
【００２２】
移動装置２３の内部は省略されているが、移動装置２３は、保持装置１２に設けられており、第一軸線方向移動装置、第二軸線方向移動装置、回転装置を有している。第一軸線方向移動装置、第二軸線方向移動装置は、補助座２９上に設けられている。
【００２３】
移動装置２３と昇降装置とは、アラインメント制御装置６３に接続されており、第一軸線方向移動装置と、第二軸線方向移動装置と、回転装置と、昇降装置とはアラインメント制御装置６３によって制御されている。
【００２４】
マスクホルダ２１と基板ホルダ２２とは、互いに平行な平面内にそれぞれ位置しており、マスクホルダ２１と基板ホルダ２２とが、揺動装置によって水平にされたときに、鉛直となる昇降軸線が、揺動台２０に対して設定されているものとすると、揺動台２０が回転したときには、昇降軸線は、揺動台２０が回転した角度と同方向同角度回転することになる。
【００２５】
マスク保持腕３１は、昇降板３０に取り付けられており、昇降板３０は、昇降装置を有しており、昇降板３０は、昇降装置によって、昇降軸線に対して平行に、往動、復動の直線移動をするように構成されている。マスクホルダ２１は、昇降板３０と共に、昇降板３０に対して静止した状態で、昇降軸線に平行に往復移動する。マスク保持腕３１に配置されたマスクも一緒に移動する。
昇降装置は、昇降板３０に取り付けられていてもよいし、補助座２９に設けられていてもよい。
【００２６】
次に、基板ホルダ２２は、図２に示されるように、支持板４０と、一乃至複数個の基板載置部材４１ａ〜４１ｄとを有している。
この保持装置１２には、揺動台２０に対して静止された第一軸線と、揺動台２０に対して静止され、第一軸線と交叉した第二軸線とが設定されている。
【００２７】
第一軸線方向移動装置は、支持板４０を、揺動台２０に対して第一軸線と平行な方向に移動させ、また、第二軸線方向移動装置は、支持板４０を、揺動台２０に対して第二軸線と平行な方向に移動させるように構成されている。
従って、第一、第二軸線方向移動装置が一緒に動作すると、支持板４０は、第一軸線に平行な方向の移動と、第二軸線に平行な方向の移動とを合成した方向に移動する。
【００２８】
図４は、昇降軸線と、第一、第二軸線の関係を示す図であり、第一軸線は、符号“ｘ”、第二軸線は符号“ｙ”、昇降軸線は符号“ｚ”で示されている。この保持装置１２では、第一軸線ｘと、第二軸線ｙと、昇降軸線ｚの三個の軸線とは、原点Ｏで交わっている。
図４では、取付面の所定位置が原点Ｏにされているが、原点Ｏは、揺動台２０に対して静止された位置であればよい。
【００２９】
昇降軸線ｚと第一軸線ｘとは直角に交叉しており、昇降軸線ｚと第二軸線ｙとも直角に交叉している。従って、第一軸線ｘと第二軸線ｙとが位置する平面を移動平面とすると、昇降軸線ｚは移動平面の法線であり、移動平面と垂直に交叉する。第一軸線ｘと、第二軸線ｙと、昇降軸線ｚは、揺動台２０に対して静止されているから、揺動装置によって揺動台２０が回転されると、揺動軸線を中心に、揺動台２０と一緒に回転する。
【００３０】
この例では、第一軸線ｘと第二軸線ｙとは、９０°の角度で交差しており、第一軸線ｘは、揺動台２０の支持板４０に対面する取付面に対して平行であり、第二軸線ｙは、揺動台２０の取付面に対して垂直である。
【００３１】
支持板４０の表面には、基板載置部材４１ａ〜４１ｄが取り付けられている。
基板載置部材４１ａ〜４１ｄは、互いに間隔を開けて配置されており、また、基板載置部材４１ａ〜４１ｄを支持板４０の上方に向けたときに、基板載置部材４１ａ〜４１ｄの上端が、支持板４０の表面から突き出されるようにされており、基板載置部材４１ａ〜４１ｄの上端とマスクホルダ２１との間には、隙間が形成されている。
【００３２】
基板載置部材４１ａ〜４１ｄの上部は、基板を配置することができるように構成されており、移動平面を水平にすると、支持板４０は水平になり、この状態で基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上に基板を配置すると、基板も水平になるようにされている。
基板ホルダ２２に配置された基板と、マスクホルダ２１に配置されたマスクとは平行になるようにされており、従って、マスクホルダ２１に配置されたマスクも水平である。
【００３３】
揺動台２０が揺動し、また、支持板４０が第一、第二軸線方向移動装置によって移動しても、基板とマスクとの平行な状態は維持される。
なお、昇降装置が動作すると、基板とマスクは平行な状態を維持しながら、基板とマスクの間の距離が伸縮される。
【００３４】
次に、この保持装置１２には、昇降軸線と平行な回転軸線が、複数の基板載置部材４１ａ〜４１ｄの中央位置を通るように設定されている。
回転装置はアラインメント制御装置６３によって、支持板４０を、回転軸線を中心に所定角度の範囲内で回転させるように構成されている。その回転は、移動平面と平行な平面内の回転であり、時計回りの方向と、反時計回りの方向とに回転できるようにされている。基板載置部材４１ａ〜４１ｄや、その上に配置された基板１７は、支持板４０と共に回転軸線を中心として一緒に回転する。
回転軸線回りの回転移動が可能な角度範囲は、角度範囲の中央をゼロｄｅｇとすると、±数ｄｅｇの大きさにされており、その範囲内で回転できるようにされている。
【００３５】
なお、この保持装置１２は、支持台４２を有しており、支持板４０は、支持台４２の上に固定されている。
第一軸線方向移動装置と、第二軸線方向移動装置と、回転装置は、支持台４２を第一、第二軸線方向に移動させ、また、回転軸線回りに回転させることで、支持板４０を第一、第二軸線方向に移動させ、また、回転軸線回りに回転させるようにされている。
【００３６】
基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上の基板の回転により、基板と、マスク保持腕３１上のマスクとの相対的な向きは、互いに平行な状態を維持しながら、変更される。
従って、この保持装置１２では、マスクホルダ２１を静止させた状態で、回転移動を含め、基板をマスクに対して移動させることができる。
【００３７】
図４の符号ｔは、回転軸線を示しており、移動平面との交点Ｐを中心として、回転移動する。図４では、その回転移動の方向は符号Ｒで示されている。
基板載置部材４１ａ〜４１ｄは、第一、第二軸線方向移動装置によって、揺動台２０に対して移動するから、基板載置部材４１ａ〜４１ｄの中央位置を通る回転軸線も揺動台２０に対して移動するが、この保持装置１２では、回転装置は支持台４２又は支持板４０に取り付けられており、基板ホルダ２２と一緒に移動するので、回転軸線と回転装置との間の相対的な位置関係は変化しない。また、回転軸線と基板ホルダ２２との間の相対的な位置関係も変化しない。
【００３８】
回転装置と、昇降装置と、第一軸線方向移動装置と、第二軸線方向移動装置は支持板４０の表面と、マスク載置部材３２ａ〜３２ｃ上に配置されたマスクの裏面との間には位置しておらず、支持板４０とマスク載置部材３２ａ〜３２ｃ上のマスクとの間には、上述したように、隙間が形成されている。
なお、図３、４の符号２８は、揺動台２０に設けられた取付穴である。
【００３９】
図６は、移動平面が水平にされた状態である。保持装置１２には、マスクと基板とは配置されていない状態である。
本体真空槽１１のイオン照射部１１ｄの部分のうち、揺動台２０の、マスクホルダ２１や基板ホルダ２２が設けられた面と対面する壁面には、搬出入口が設けられている。搬出入口には、搬送室が接続されており、搬送室の内部には、動作が主制御装置６２によって制御される搬送ロボットが配置されている。
【００４０】
本体真空槽１１以外の真空槽内で、搬送ロボットのハンド上にマスクが配置されており、搬出入口を開け、ハンドを搬出入口からイオン照射部１１ｄの内部に搬入し、マスク保持腕３１上で静止させる。
搬出入口に接続された搬送室の内部は真空雰囲気にされているので、搬出入口を開けても、本体真空槽１１の内部の真空雰囲気は維持される。
【００４１】
マスク保持腕３１には切り欠きが設けられており、ハンドは、切り欠きとの空間と、マスク保持腕３１で取り囲まれた空間とを通って、マスク保持腕３１よりも上方の位置と、マスク保持腕３１よりも下方の位置との間を移動することができる。
【００４２】
ここでは、マスクが乗せられたハンドはマスク保持腕３１よりも上方位置で静止されており、その位置からマスク載置部材３２ａ〜３２ｃよりも下方の位置まで移動させると、その移動の間に、マスクはマスク載置部材３２ａ〜３２ｃ上に乗り、マスクはハンド上からマスク載置部材３２ａ〜３２ｃ上に移載される。
【００４３】
マスクホルダ２１に、マスク載置部材３２ａ〜３２ｃ上のマスクをマスクホルダ２１に固定するマスク押さえ機構を設け、後述するアラインメントを行う前に、マスクをマスクホルダ２１に固定するようにしてもよい。
マスクの移載後は、ハンドはマスクと離間しており、ハンドを、マスクの下方位置から抜去し、搬出入口に接続された搬送室内に移動させる。
【００４４】
図６の状態では、マスクホルダ２１と基板ホルダ２２の間には、隙間が形成されており、本体真空槽１１以外の真空槽内で、搬送ロボットのハンドに基板を載置し、その状態のハンドを搬出入口からイオン照射部１１ｄ内に搬入し、マスクホルダ２１と基板ホルダ２２の間の隙間内に挿入し、基板ホルダ２２上で静止させる。
【００４５】
次に、基板載置部材４１ａ〜４１ｄの上端よりも下方の位置までハンドを降下させると基板は基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上に乗り、基板がハンド上から基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上に移載される。
【００４６】
基板ホルダ２２に、基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上の基板を基板ホルダ２２に固定する基板押さえ機構を設け、後述するアラインメントを行う前に、基板を基板ホルダ２２に固定するようにしてもよい。
【００４７】
ハンドは、基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上の基板と離間した状態で、基板よりも下方に位置しており、基板が移載されたハンドを基板の下方の位置から抜去し、搬出入口から、搬出入口に接続された搬送室の内部に移動させた後、搬出入口を閉じる。
【００４８】
図７の符号１７は基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上に載置された基板であり、符号１８はマスク載置部材３２ａ〜３２ｃ上に配置されたマスクである。
マスク１８には、基板１７に形成する基板パターンに対応したマスクパターンが形成されており、また、マスク１８と、基板１７とには、マスクアラインメントマークと、基板アラインメントマークとがそれぞれ設けられている。
【００４９】
マスク１８は、シリコン基板や金属基板等の硬質材料の基板であり、マスクパターンや、アラインメントマークは、貫通孔や貫通溝の表面と裏面とが貫通されたパターンによって構成されている。
マスク１８と、基板１７とが、マスク載置部材３２ａ〜３２ｃと、基板載置部材４１ａ〜４１ｄとに、それぞれ載置された状態では、マスク１８と基板１７との相対的な位置関係は、所定の位置関係になっていない。
【００５０】
イオン照射部１１ｄの外部には、マスクパターンとアラインメントパターンを撮影する撮影装置１３が配置されている。
撮影装置１３と保持装置１２との間に位置する部分のイオン照射部１１ｄの槽壁には、透明なガラス等から成る窓部１６が嵌め込まれており、撮影装置１３の位置からは、窓部１６を介して、イオン照射部１１ｄの内部が撮影できるようにされている。撮影装置１３は、イオン照射部１１ｄの内部を、窓部１６を介して撮影し、撮影結果である画像は、アラインメント制御装置６３に送信される。
昇降軸線が鉛直にされ、マスクホルダ２１が基板ホルダ２２の真上に位置するときに、揺動台２０の上部となる部分には、反射装置２５が固定されている。
【００５１】
図１２は、後述する第一、第二の反射面５４1、５４2が見える方向から見た反射装置２５を表す図面である。
反射装置２５のうち、機能する部分を機能部５０とすると、反射装置２５は、筺体５５と、機能部５０とを有している。筺体５５は四角柱状であり、機能部５０は板状であり、筺体５５の先端に固定されている。
【００５２】
筺体５５は、その中心軸線が昇降軸線に対して垂直にされ、一端が揺動台２０に固定され、他端がマスク載置部材３２ａ〜３２ｃに配置されたマスク１８上に位置しており、昇降軸線が鉛直にされたときには、機能部５０は、マスク１８のマスクパターンが形成された照射領域と、照射部の両側に配置されたマスクアラインメントマークとの両方の上方に位置するようにされている。筺体５５の中心軸線は、昇降軸線が鉛直な状態では、水平になっている。
【００５３】
機能部５０は、マスク載置部材３２ａ〜３２ｃに配置されたマスク１８に対して傾けられており、マスク載置部材３２ａ〜３２ｃに配置されたマスク１８に面する側の表面は、光を反射して像が形成される鏡面にされている。
【００５４】
機能部５０には、貫通孔であるイオン通過口５１が形成されている。イオン通過口５１よりも筺体５５から遠い位置と近い位置には、鏡面が残されており、筺体５５に遠い方を第一の反射面５４1とし、近い方を第二の反射面５４2とすると、加速部１１ｃからイオン照射部１１ｄ内に入射したイオンは機能部５０に向かって進行し、機能部５０に入射すると、機能部５０に入射したイオンのうち、機能部５０と衝突せず、イオン通過口５１を通過したイオンは、イオン進行方向の前方に向かって飛行する。第一、第二の反射面５４1、５４2は同一平面状に位置している。
【００５５】
マスク載置部材３２ａ〜３２ｃに配置されたマスク１８側から機能部５０に光が入射した場合は、入射光の一部はイオン通過口５１を通過するが、他の一部は、第一、第二の反射面５４1、５４2に入射し、入射角と反射角とが等しい法則の下で反射されて反射光となって、機能部５０から射出される。
【００５６】
撮影装置１３は、図５に示すように、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂを有している。
昇降軸線が鉛直にされた状態では、反射装置２５は揺動軸線の上方に位置しており、マスク１８の表面が、加速部１１ｃに向く方向に、保持装置１２が所定の角度回転すると、機能部５０も揺動軸線を中心に、同角度回転する。
揺動軸線が鉛直な状態から保持装置１２が回転した回転角度は、鉛直方向と揺動軸線とが成す揺動角度に等しい。
【００５７】
第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂに設けられたレンズの光軸は互いに平行にされており、保持装置１２が回転する際には、第一、第二の反射面５４1、５４2が第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂと、マスク１８とに向いて、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂの光軸が第一、第二の反射面５４1、５４2と交叉する揺動角度が存在する。この揺動角度のとき、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂの撮影範囲内に機能部５０が位置しており、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによって、第一、第二の反射面５４1、５４2に写ったマスク１８の表面を撮影することができる。
保持装置１２が回転するとき、第一、第二の反射面５４1、５４2は、保持装置１２の揺動角度と同じ角度回転するのに対し、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂは回転しない。
【００５８】
マスク１８の表面から、マスク１８の法線と平行に射出された光が、第一、第二の反射面５４1、５４2で反射されて反射光となるとき、反射光と、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂの光軸との角度は、保持装置１２の揺動によって変化する。
【００５９】
マスク１８の表面から、マスク１８の法線と平行に射出された光の第一、第二の反射面５４1、５４2での反射光が、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂの光軸と平行になって第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂに入射するとき、光学上、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂは、マスク１８や基板１７に正対することになり、マスク１８や基板１７の表面を正確に撮影することができる。
【００６０】
第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂは、第一、第二の反射面５４1、５４2間の距離程度離間して配置され、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによって、マスク１８上の異なる二箇所の場所が撮影されるようになっており、光学上正対した状態では、基板１７とマスク１８とをアラインメントすることが可能であり、その状態をアラインメント状態とすると、アラインメント状態では、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂの撮影範囲にマスクアラインメントマークがそれぞれ含まれるようになっており、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによって、異なるマスクアラインメントマークが撮影される。
【００６１】
また、マスクアラインメントマークは貫通孔であり、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによって、マスクアラインメントマークを介して、基板１７表面を撮影することができる。従って、第一、第二の反射面５４1、５４2での反射光により、異なるマスクアライントマークを介して、基板１７の異なる場所を撮影することができる。
【００６２】
マスク保持腕３１と基板載置部材４１ａ〜４１ｄとには、位置決め装置が設けられており、マスク１８がマスク保持腕３１に配置されるときに、位置決め装置により、マスク１８は、マスク保持腕３１に対して予め設定された方向で、設定された位置に配置され、また、基板１７が基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上に配置されるときにも、位置決め装置により、基板１７は、予め設定された向きで、設定された位置に配置される。
【００６３】
従って、マスクホルダ２１に配置されたマスク１８と、基板ホルダ２２に配置された基板１７とは、予め粗いアラインメントがされた状態であり、揺動によって保持装置１２がアラインメント状態にされたときには、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによって基板１７を撮影できる範囲に、基板アラインメントマークがそれぞれ位置するようにされており、略アラインメントされたアラインメント状態では、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによって、マスクアラインメントマークと基板アラインメントマーク両方のマークがそれぞれ撮影される。基板１７上の基板アラインメントマークは、マスクアライントマークを介して、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによって撮影される。
但し、この状態では、マスク１８と基板１７との間は、正確にアラインメントがされた状態ではない。
【００６４】
第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂは、アラインメント制御装置６３に接続されており、第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂが撮影した撮影結果(画像)はアラインメント制御装置６３に入力される。なお、イオン照射部１１ｄの内部は照明されており、撮影がし易いようにされている。
【００６５】
昇降軸線が鉛直な状態から、揺動装置によって保持装置１２を揺動移動させ、アラインメント状態にする。図８は、保持装置１２の揺動中の状態を示しており、揺動移動のとき、移動装置２３内の昇降装置、第一軸線方向移動装置、第二軸線方向移動装置、回転装置も保持装置１２と一緒に移動する。
【００６６】
図９はアラインメント状態になったところを示しており、揺動移動のときと、アラインメント状態のときと、アラインメントするときとでは、基板１７とマスク１８とは、基板ホルダ２２とマスクホルダ２１とから、脱落しないようにされている。
【００６７】
アラインメント状態になったときには、マスクアラインメントマークと、マスクアラインメントマークを介して観察される基板アラインメントマークとの位置関係は、アラインメントされたときの位置関係とは異なっている。
【００６８】
アラインメント制御装置６３には、基板１７とマスク１８との位置合わせが終了したときの位置関係が記憶されており、アラインメント制御装置６３は、画像解析して現在の位置関係と、記憶された位置関係の相違から、第一軸線ｘに沿った誤差距離Δｘと、第二軸線ｙに沿った誤差距離Δｙと、回転軸線回りの誤差角度Δθとを算出する。
【００６９】
アラインメント上トランジスタ外では、マスクホルダ２１と基板ホルダ２２との間には隙間が設けられており、基板ホルダ２２又はマスクホルダ２１を移動させることができる。ここでは、上述したように基板ホルダ２２がマスクホルダ２１に対して移動できるようになっている。
【００７０】
第一、第二のカメラ１３ａ、１３ｂによる撮影と、撮影結果のアラインメント制御装置６３への入力と、誤差距離Δｘ、Δｙ及び誤差角度Δθの算出とは、短い時間間隔で繰り返し連続的に行われており、アラインメント制御装置６３は、算出した誤差距離Δｘ、Δｙ及び誤差角度Δθの絶対値を小さくするように、第一、第二軸線方向移動装置と回転装置を動作させて基板１７を移動させ、次いで、誤差距離Δｘ、Δｙ及び誤差角度Δθの算出とを算出し、算出した誤差距離Δｘ、Δｙ及び誤差角度Δθの絶対値を小さくするように、第一、第二軸線方向移動装置と回転装置を動作させる。
移動は、第一軸線ｘに沿った方向と、第二軸線ｙに沿った方向とに直線移動させ、また、回転軸線ｔを中心にして回転させることである。
【００７１】
このように、誤差距離Δｘ、Δｙ及び誤差角度Δθの算出と、基板１７の移動とを繰り返し行い、誤差距離Δｘ、Δｙの絶対値と誤差角度Δθの絶対値が所定の基準値よりも小さくなったところで、アラインメント制御装置６３は、基板１７とマスク１８との相対的な位置関係が記憶された位置関係になったものと判断し、誤差距離Δｘ、Δｙ及び誤差角度Δθの算出と基板１７の移動を停止する。この状態を基板１７とマスク１８とがアラインメントされたものとする。
【００７２】
次いで、昇降装置を動作させ、マスク保持腕３１と共に、マスク１８を降下させ、マスク１８と基板１７とを接触させ、又は小さい距離だけ離間させた状態で、マスク１８と基板１７とを相対的に静止させる。
【００７３】
この例では、保持装置１２がアラインメント状態にあるときの揺動角度は、基板１７とマスク１８とにイオンを照射できる角度であり、マスク１８と基板１７との間が接触し、又は小距離離間した状態で、反射装置２５の第一、第二の反射面５４1、５４2が加速部１１ｃの内部に向けられている。
【００７４】
この場合は、アラインメントが終了した後、基板１７とマスク１８とは、基板１７とマスク１８間の相対的な位置関係を維持しながら近接するだけで、イオン照射が可能であり、アラインメントの操作後は揺動移動しないで済むから、基板１７とマスク１８間の相対的な位置関係は、アラインメント作業を終了したときの状態が維持される。
【００７５】
その状態で、イオン生成装置６０を動作させ、イオン用ガスのイオンを生成し、引出部１１ａと、質量分析部１１ｂと、加速部１１ｃとを通過させて、イオン照射部１１ｄの内部に入射させる。
予めイオン生成装置６０内でイオンの生成を開始しておき、マスク１８と基板１７とがイオン照射可能の状態に成ったところで、入射させるようにしてもよい。
【００７６】
イオン通過口５１が、イオン照射部１１ｄ内に入射したイオンの飛行方向と交叉する位置に配置されており、イオン照射部１１ｄの内部に入射したイオンのうち、イオン通過口５１を通過したイオンは、マスク１８の照射領域に照射される。
【００７７】
図１０の符号２７は、イオン照射部１１ｄの内部に入射したイオンから成るイオンビームを示している。このイオンビーム２７がイオン通過口５１を通過し、マスク１８に照射される。
図１１は、イオンが照射されるときのマスクと機能部５０との位置関係を示す斜視図であり、ここでは、昇降軸線が鉛直な状態からの保持装置１２の揺動角度は９０°未満であり、マスク１８は、揺動軸線が水平の状態から小さい値の傾き角度だけ傾けられており、イオンビーム２７は垂直にマスク１８と基板１７とに入射する。
【００７８】
イオンビーム２７のうち、マスクパターンに照射された部分は、マスクパターンを通過し、基板１７に照射される。基板１７上では、イオンは、マスクパターンと同じ形状の範囲に照射される。
ここでは、基板１７はガラス基板であり、イオンは基板１７内に注入されず、基板１７のイオンが照射された部分の基板１７表面をスパッタし、マスクパターンと同一平面形状の溝の基板パターンが形成される。
なお、基板１７が半導体の場合には、イオンに半導体に対する不純物を用いてイオンを基板内部に注入することもできる。
【００７９】
所定深さの基板パターンが形成され、又は、所定量のイオンが注入されたところで、マスク１８及び基板１７へのイオンの照射を終了させ、保持装置１２を揺動軸線を中心に回転させ、昇降軸線を鉛直にして静止させる。
【００８０】
次に、マスク保持腕３１を上方に上昇させ、マスク１８と基板１７との間を一定距離離間させ、搬出入口を開け、搬送ロボットの空のハンドを、搬出入口からイオン照射部１１ｄの内部に挿入し、基板１７の下で静止させる。
【００８１】
次いで、ハンドを上昇させ、ハンドによって、基板１７を基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上から持ち上げて、ハンド上に移載した後、処理された基板１７を乗せた状態で、ハンドを搬出入口からイオン照射部１１ｄの外部である搬送室に搬出する。マスク１８は、マスクホルダ２１に乗せられている。
【００８２】
次いで、未処理の基板が乗せられたハンドを搬出入口からイオン照射部１１ｄの内部に搬入し、基板載置部材４１ａ〜４１ｄ上に乗せ、上記と同じ手順によって、その基板にマスク１８を介してイオンを照射する。
【００８３】
なお、上記実施例では、マスクホルダ２１を静止させて、基板ホルダ２２を移動させることができたが、基板ホルダを静止させた状態で、マスクホルダ２１を、第一、第二軸線方向と平行な方向への移動と、回転軸線を中心とした回転移動ができるように構成してもよい。
【００８４】
上記例では、不図示の揺動装置は本体真空槽１１の外部に設けたが、本体真空槽１１の内部の、撮影装置１３による撮影の邪魔にならない位置に設けて、保持装置１２を本体真空槽１１に対して揺動するように構成してもよい。
【００８５】
なお、上記実施例の保持装置１２では、アラインメント状態のときの揺動角度と、イオン照射可能なときの揺動角度とが等しかったが、異なる角度にした場合でも、上記保持装置１２を用いることは可能であり、例えば、アラインメント状態の揺動角度にしてアラインメント操作を終了した後、基板１７とマスク１８とを相対的な位置関係を維持した状態で近接させ、接触又は小距離離間した状態で相対的に固定して、揺動装置により、イオン照射できる揺動角度にすることもできる。
上記実施例の保持装置１２では、イオンビームはマスク１８、基板１７に対して垂直に入射したが、入射角度は垂直でなくてもよい。
【００８６】
マスクホルダ２１上のマスク１８と、基板ホルダ２２上の基板１７との平行度は、マスク載置部材３２ａ〜３２ｃの表面と、基板載置装置４１ａ〜４１ｄの表面との製作精度によって決まるが、保持装置１２に、２個乃至４個のギャップセンサを設け、マスクホルダ２１上のマスク１８と、基板ホルダ２２上の基板１７との平行度を測定できるようにしてもよい。
【００８７】
そして、マスクホルダ２１上のマスク１８と、基板ホルダ２２上の基板１７との相対的な傾きを変えられる傾斜調整装置を設け、傾斜調整装置を制御装置６２によって制御して、マスクホルダ２１上のマスク１８と、基板ホルダ２２上の基板１７との間の傾きを解消させると、平行度を向上させることができる。
【００８８】
なお、第一又は第二の反射面５４1、５４2の一方又は両方をプリズムで構成し、第一、第二の反射面５４1、５４2に入射する光をプリズムの内部で二回以上反射させて、入射角と反射角とが等しい角度で射出光を反射するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０……イオン照射装置
１１……本体真空槽
１１ｄ……イオン照射部
１２……保持装置
１３……撮影装置
１７……基板
１８……マスク
２０……揺動台
２１……マスクホルダ
２２……基板ホルダ
２３……移動装置
２５……反射装置
６３……アラインメント制御装置
ｔ……回転軸線
ｘ……第一軸線
ｙ……第二軸線
ｚ……昇降軸線
【図１】
2014060129.tif 000003
【図２】
2014060129.tif 000004
【図３】
2014060129.tif 000005
【図４】
2014060129.tif 000006
【図５】
2014060129.tif 000007
【図６】
2014060129.tif 000008
【図７】
2014060129.tif 000009
【図８】
2014060129.tif 000010
【図９】
2014060129.tif 000011
【図１０】
2014060129.tif 000012
【図１１】
2014060129.tif 000013
【図１２】
2014060129.tif 000014