(57)【要約】【課題】イオン照射に用いるマスクをウェハに容易に着脱するための固定技術を提供する。【解決手段】固定装置１８は、マスク１４を介してウェハ１２にイオン照射する際にウェハ１２に対してマスク１４を固定するために用いる。固定装置１８は、ウェハ１２が載置される中央部Ｃ１と、マスク１４を固定するための外周部Ｃ２とを有するウェハホルダ２０と、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２にてマスク１４を磁力で固定するための磁石３２と、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２とマスク１４との間に挟まれる樹脂フィルム４６と、を備える。【選択図】図２
2019079913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを介してウェハにイオン照射する際に前記ウェハに対して前記マスクを固定するための固定装置であって、
前記ウェハが載置される中央部と、前記マスクを固定するための外周部と、を有するウェハホルダと、
前記ウェハホルダの外周部にて前記マスクを磁力で固定するための磁石と、
前記ウェハホルダの外周部と前記マスクとの間に挟まれる樹脂フィルムと、を備えることを特徴とする固定装置。
【請求項２】
前記ウェハホルダの中央部は、非磁性材料を含み、前記ウェハホルダの外周部は、磁性材料を含むことを特徴とする請求項１に記載の固定装置。
【請求項３】
前記マスクと前記ウェハとの間に挟まれるスペーサと、前記マスクおよび前記スペーサの外周に取り付けられるマスクホルダと、をさらに備え、
前記磁石は、前記ウェハホルダの外周部と前記マスクホルダとを磁力で固定し、
前記樹脂フィルムは、前記ウェハホルダの外周部と前記マスクホルダの間に挟まれることを特徴とする請求項１または２に記載の固定装置。
【請求項４】
前記ウェハホルダの外周部には、前記マスクとの固定を解除して前記マスクを支持するためのマスク支持ピンが挿通される貫通孔または切り欠きが設けられ、前記貫通孔または切り欠きは、前記磁石と隣り合う位置に設けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の固定装置。
【請求項５】
前記ウェハと前記ウェハホルダの中央部との間に挟まれる連続気泡構造の樹脂シートをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の固定装置。
【請求項６】
ウェハホルダの中央部にウェハを載置する工程と、
前記ウェハの上に重ねるマスクと前記ウェハを位置合わせする工程と、
前記ウェハホルダの中央部と前記マスクの間に前記ウェハが挟まれ、前記ウェハホルダの外周部と前記マスクの間に樹脂フィルムが挟まれるようにして、前記ウェハホルダの外周部にて前記マスクを磁石による磁力で固定する工程と、
前記ウェハと前記マスクとが重なる方向が水平方向となるように前記ウェハホルダを立てて搬送プレートに取り付ける工程と、
前記搬送プレートに取り付けられた状態で前記マスクを介して前記ウェハにイオンを照射する工程と、を備えることを特徴とするイオン照射方法。
【請求項７】
前記ウェハホルダの外周部に設けられる貫通孔または切り欠きにピンを挿通して、前記ウェハホルダと前記マスクの固定を解除する工程をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のイオン照射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン照射に用いるマスクをウェハに固定する固定装置、およびイオン照射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハ等の半導体基板に様々な微細加工を施すことで、半導体集積回路が製造される。集積回路の性能を向上させるため、半導体基板にヘリウム等のイオンを照射して欠陥領域が形成されることがある。例えば、ダイオードを内蔵する絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）の製造工程において、マスクを使用してイオン照射することにより、ダイオードが形成される箇所に欠陥領域が選択的に形成される。ダイオード領域に選択的に欠陥を形成することで、ダイオードの逆回復特性が向上しうる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０７４０７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マスクをウェハに固定するために、いくつかの方法が提案されている。特許文献１によれば、マスクがウェハに接着や接合により固定される。この場合、マスクはウェハにしっかりと固定されうるが、マスクをウェハから取り外すためにエッチングなどの化学処理を要しうるので煩雑である。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、イオン照射に用いるマスクをウェハに容易に着脱するための固定技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様は、マスクを介してウェハにイオン照射する際にウェハに対してマスクを固定するための固定装置である。この固定装置は、ウェハが載置される中央部と、マスクを固定するための外周部とを有するウェハホルダと、ウェハホルダの外周部にてマスクを磁力で固定するための磁石と、ウェハホルダの外周部とマスクとの間に挟まれる樹脂フィルムと、を備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、イオン照射方法である。この方法は、ウェハホルダの中央部にウェハを載置する工程と、ウェハの上に重ねるマスクとウェハを位置合わせする工程と、ウェハホルダの中央部とマスクの間にウェハが挟まれ、ウェハホルダの外周部とマスクの間に樹脂フィルムが挟まれるようにして、ウェハホルダの外周部にてマスクを磁石による磁力で固定する工程と、ウェハとマスクとが重なる方向が水平方向となるようにウェハホルダを立てて搬送プレートに取り付ける工程と、搬送プレートに取り付けられた状態でマスクを介してウェハにイオンを照射する工程と、を備える。
【０００８】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや本発明の構成要素や表現を、方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、イオン照射に用いるマスクをウェハに容易に着脱できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係るイオン照射装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態に係る固定装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図３】ウェハホルダの構成を模式的に示す上面図である。
【図４】ウェハホルダの構成を模式的に示す下面図である。
【図５】マスクホルダの構成を模式的に示す平面図である。
【図６】スペーサの構成を模式的に示す平面図である。
【図７】マスクの構成を模式的に示す平面図である。
【図８】マスクアライナの構成を模式的に示す側面図である。
【図９】ウェハとマスクの位置合わせ工程を模式的に示す側面図である。
【図１０】ウェハホルダとマスクホルダを固定する工程を模式的に示す側面図である。
【図１１】固定装置を搬送プレートに取り付ける工程を模式的に示す図である。
【図１２】実施の形態に係るイオン照射方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。なお、以下に述べる構成は例示であり、本発明の範囲を何ら限定するものではない。また、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。また、以下の説明において参照する図面において、各構成部材の大きさや厚みは説明の便宜上のものであり、必ずしも実際の寸法や比率を示すものではない。
【００１２】
図１は、実施の形態に係るイオン照射装置５０の構成を模式的に示す図である。イオン照射装置５０は、ビーム生成装置５２と、ビーム輸送装置５４と、照射処理室５６とを備える。ビーム生成装置５２は、サイクロトロン方式やバンデグラフ方式の加速器を備えており、例えば、１ＭｅＶ〜１００ＭｅＶ程度の加速エネルギーを有するイオンビームＢを生成する。ビーム輸送装置５４は、ビーム生成装置５２で生成されたイオンビームＢを照射処理室５６に輸送する。
【００１３】
ビーム輸送装置５４には、偏向装置６０、ビームスリット６２、アブソーバ６４が設けられる。偏向装置６０は、ビーム生成装置５２からのイオンビームＢを電界式または磁界式でスキャンし、ウェハ１２の全体がイオンビームＢにより順次走査されるようにする。スキャンされたビームＢは、ビームスリット６２およびアブソーバ６４を通過する。アブソーバ６４は、アルミニウム（Ａｌ）等の材料で構成されるエネルギー減速板であり、アブソーバ６４を通過するイオンビームＢを減速させて所望のエネルギーを有するように調整する。
【００１４】
照射対象となるウェハ１２およびマスク１４は、搬送プレート６６に取り付けられ、照射処理室５６に搬送される。ウェハ１２およびマスク１４は、固定装置１８を介して搬送プレート６６に取り付けられる。固定装置１８は、イオン照射中にウェハ１２に対してマスク１４が動かないように位置決めするための固定治具である。
【００１５】
マスク１４は、ウェハ１２よりもイオンビームＢの進行方向の手前側に配置される。したがって、スキャンされたビームＢは、マスク１４越しにウェハ１２に入射する。マスク１４は、部分的に開口が形成されたパターン部を有し、入射するイオンビームＢの一部を遮蔽し、残りの部分を通過させる。イオンビームＢの照射により、ウェハ１２の内部にはマスク１４のパターンに応じた位置に欠陥領域が形成される。
【００１６】
マスク１４は、ウェハ１２を覆うことのできる大きさを有する。マスク１４は、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）およびこれらの合金を含む金属や、シリコン（Ｓｉ）、その他樹脂などで構成される。ただし、マスク１４の形状および材質はこれに限定されない。
【００１７】
イオン照射装置５０は、イオンビームに関する様々なパラメータ、例えば、イオン種、加速エネルギー、イオン照射量（ビーム電流、照射時間）、イオン照射方向を調整することができるように構成されている。イオン照射に用いられるイオン種は、Ｈ、Ｈｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｎｅ、Ｓｉ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅからなる群より選択される少なくとも１種の原子がイオン化されたものが挙げられる。具体的には、例えば、１Ｈ＋、２Ｈ＋、３Ｈｅ２＋、４Ｈｅ２＋などが挙げられる。イオン照射システム１０は、イオン照射を０．００１ＭｅＶ以上の加速エネルギーで行ってもよい。あるいは、０．１ＭｅＶ以上の加速エネルギーで行ってもよい。また、イオン照射を１００ＭｅＶ以下の加速エネルギーで行ってもよい。あるいは、３０ＭｅＶ以下の加速エネルギーで行ってもよい。
【００１８】
イオンが照射されるウェハ１２は典型的には、円形のシリコン基板であるが、ウェハ１２の形状および材質はこれに限定されない。円形ウェハは、例えば３００ｍｍ以下の直径を有し、例えば３００ｍｍまたは２５０ｍｍまたは２００ｍｍまたは１５０ｍｍの直径を有しうる。円形ウェハは、例えば５０μｍ〜１．５ｍｍ程度の厚みを有してもよく、例えば１００μｍ〜９００μ程度の厚みを有してもよい。
【００１９】
ウェハ１２にイオン照射が行われると、ウェハ内部のある深さにまでイオンが到達する。その際、到達した領域を含む近傍では格子欠陥が形成され、結晶の規則性（周期性）が乱れた状態となる。このような格子欠陥が多い領域では電子が散乱されやすくなり、電子の移動が阻害される。つまり、イオン照射により局所的な格子欠陥が生じた領域では、抵抗率が上昇することになる。イオン照射システム１０において上述のパラメータを調整することにより、ウェハ中の欠陥層の面内位置、深さ位置、深さ方向の幅、抵抗率の大きさを適宜設定できる。なお、イオン照射により得られる欠陥層は、高抵抗領域を形成する目的の他に、キャリアのライフタイム制御層を形成する目的など、様々な用途に用いることができる。
【００２０】
図２は、実施の形態に係る固定装置１８の構成を模式的に示す断面図である。固定装置１８は、ウェハ１２に対してマスク１４を固定するための装置である。固定装置１８は、ウェハホルダ２０と、マスクホルダ４０とを備える。固定装置１８は、ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間が磁石３２の磁力により固定されることを特徴とする。
【００２１】
図２において、ウェハ１２とマスク１４とが重なる方向を上下方向とし、マスク１４が上側、ウェハ１２が下側として説明することがある。また、上下方向に直交する方向として、ウェハ１２の中心から離れる方向を径方向といい、ウェハ１２の外周に沿う方向を周方向ということがある。なお、これらの方向は、固定装置１８の説明を容易化するために用いるものであり、固定装置１８の使用時の設置方向等を何ら限定するものではない。
【００２２】
ウェハホルダ２０は、ホルダ本体２２と、磁石台座３０と、磁石３２と、樹脂シート３６とを含む。ホルダ本体２２は、ウェハ１２が載置される部分であり、ウェハホルダ２０の中央部Ｃ１に設けられる。ホルダ本体２２は、ウェハ１２の主面と同程度またはウェハ１２の主面より広い大きさを有し、例えば３００ｍｍウェハに対応する大きさを有しうる。ホルダ本体２２の材料は特に問わないが、比較的軽量な材料で構成した方が取り扱いに便利であり、例えば、アルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）などの金属材料や樹脂材料を用いることができる。なお、ホルダ本体２２として、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や４２アロイといった鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）を含む合金などを用いてもよい。
【００２３】
ホルダ本体２２の中央には、ホルダ本体２２を上下方向に貫通する開口２４が設けられる。ホルダ本体２２の開口２４は、ウェハ１２の位置合わせに用いるアライナを下側から挿入してウェハ１２を支持するために用いることができる。ホルダ本体２２の開口２４は、ホルダ本体２２の軽量化にも寄与する。ホルダ本体２２の開口２４の直径は、ウェハ１２の直径よりも小さく、例えば、ウェハ１２の直径の５０％〜９０％程度である。
【００２４】
磁石台座３０は、中央部Ｃ１より外側の外周部Ｃ２に設けられ、皿ネジなどの固定部材３４によりホルダ本体２２に固定される。磁石台座３０は、磁石３２を収容するための部材であり、磁性材料で構成される。磁石台座３０は、磁性を有する金属材料で構成され、例えば、磁性を有するステンレス鋼（ＳＵＳ４３０など）で構成される。
【００２５】
磁石３２は、磁石台座３０の凹部内に収容され、ウェハホルダ２０の上面２０ａに露出するように取り付けられる。磁石３２は、ウェハホルダ２０の上面２０ａより上方に突出せず、ウェハホルダ２０の上面２０ａが平坦面となるように設けられることが好ましい。磁石３２は、例えば、ネオジム磁石やサマリウムコバルト磁石などの永久磁石である。磁石３２の材料は、固定装置１８の使用温度に応じて選択することが好ましい。例えば、イオン照射により固定装置１８が加熱され、１５０℃以上となる場合には温度上昇による磁性低下を考慮し、サマリウムコバルト磁石などの耐高温の磁石を用いることが好ましい。一方、イオン照射時に固定装置１８の温度が１５０℃未満となる条件下であれば、強磁力のネオジム磁石などを用いることが好ましい。
【００２６】
樹脂シート３６は、ウェハ１２が載置される中央部Ｃ１に設けられ、ウェハホルダ２０の上面２０ａに取り付けられる。樹脂シート３６の中央には、ホルダ本体２２の開口２４と連通する開口３８が設けられる。樹脂シート３６は、ウェハ１２と直接接触する部材であり、ウェハ１２の固定時にウェハ１２とホルダ本体２２の間に挟み込まれる。樹脂シート３６は、ウェハ１２とホルダ本体２２の間の隙間を埋めて、ウェハ１２の径方向および周方向の位置ずれを摩擦力により防止する。樹脂シート３６は、上下方向（厚み方向）に変形しやすい部材で構成されることが好ましく、例えば、連続気泡構造の樹脂部材で構成される。連続気泡構造の樹脂部材であれば気泡同士が連通しているため、イオン照射のために照射処理室５６を真空状態とする際に気泡構造内の空気を容易に排出できる。したがって、樹脂シート３６を含む固定装置１８を真空状態の照射処理室５６で用いる場合、連続気泡構造の樹脂シート３６を用いることが好ましい。樹脂シート３６として、例えば、スポンジ状のシリコーン樹脂やウレタン樹脂などを用いることができる。
【００２７】
マスクホルダ４０は、マスク１４の外周に取り付けられる部材である。マスクホルダ４０は、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に対応する形状を有し、枠状に構成される。マスクホルダ４０は、上フレーム４２および下フレーム４４を含み、上フレーム４２と下フレーム４４の間にマスク１４およびスペーサ１６が挟み込まれる。マスクホルダ４０は、磁性を有する金属材料で構成され、例えば、磁性を有するステンレス鋼（ＳＵＳ４３０など）で構成される。
【００２８】
スペーサ１６は、ウェハ１２の外周部と直接接触する部材であり、ウェハ１２の固定時にウェハ１２とマスク１４の間に挟み込まれる。スペーサ１６は、ウェハ１２およびマスク１４が直接接触するのを防止する。スペーサ１６は、ウェハ１２の直径よりもわずかに小さい直径の開口を有し、例えば、ウェハ１２の直径の９５％〜９９％程度の開口径を有する。スペーサ１６は、マスク１４と同様の材料で構成され、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）およびこれらの合金を含む金属や、シリコン（Ｓｉ）、その他樹脂などで構成される。ただし、スペーサ１６の材質はこれに限定されない。
【００２９】
ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間には樹脂フィルム４６が設けられる。樹脂フィルム４６は、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に対応する形状を有し、マスクホルダ４０と同様に枠状に構成される。樹脂フィルム４６は、ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間での径方向および周方向の位置ずれを摩擦力により防止する。樹脂フィルム４６は、摩擦力の大きい材料で構成されることが好ましく、例えば、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などを用いることができる。樹脂フィルム４６は、磁石３２の磁力によりウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間に生じる吸着力の低下を抑えるように薄く形成されることが好ましい。樹脂フィルム４６の厚みは、１ｍｍ以下であることが好ましく、例えば、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度であることが好ましい。
【００３０】
つづいて、図３〜図７の平面図を参照しながら、固定装置１８を構成する各部材の構成について詳述する。
【００３１】
図３および図４は、ウェハホルダ２０の構成を模式的に示す平面図である。図３は、ウェハホルダ２０の上面２０ａから見た上面図であり、図４は、ウェハホルダ２０の下面２０ｂから見た下面図である。図２は、図３および図４のＡ−Ａ線断面に相当する。
【００３２】
ホルダ本体２２は、平面視において矩形状である。ウェハ１２が載置される領域である中央部Ｃ１は矩形状であり、マスクホルダ４０が固定される領域である外周部Ｃ２は矩形枠状である。ホルダ本体２２の中央には円形の開口２４が形成されている。ホルダ本体２２の中央部Ｃ１には円形の開口３８を有する円環状の樹脂シート３６が設けられている。
【００３３】
磁石台座３０は、ホルダ本体２２に複数設けられており、ホルダ本体２２の外周の四辺に沿って矩形枠状に並べられている。図示する例において、ホルダ本体２２の四辺のそれぞれに４個の磁石台座３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄが設けられており、全体で４×４＝１６の磁石台座３０が設けられる。各磁石台座３０ａ〜３０ｄは、磁石３２が外周部Ｃ２に位置し、固定部材３４が中央部Ｃ１に位置するように取り付けられている。つまり、各磁石台座３０ａ〜３０ｄは、磁石３２が径方向外側に位置し、固定部材３４が径方向内側に位置する向きとなるように取付られている。各磁石台座３０ａ〜３０ｄには、３個の磁石３２が設けられている。一つの磁石台座に設けられる３個の磁石３２は、ホルダ本体２２の外周の辺に沿って並べられている。
【００３４】
ホルダ本体２２の四隅には、搬送プレート６６に取り付けるための取付部２６が設けられる。取付部２６は、搬送プレート６６に設けられる取付ピンに挿通するための取付孔２６ａが設けられる。図示する例において、ウェハホルダ２０の取付部２６は、ホルダ本体２２から外側に突出するように設けられる。ただし、ウェハホルダ２０の取付部２６の構造は図示するものに限られず、例えば、取付部２６を設ける代わりにホルダ本体２２の四隅に取付孔を設けてもよい。
【００３５】
ホルダ本体２２の外周には切り欠き２８が設けられる。図示する例において、切り欠き２８は、ホルダ本体２２の左辺および右辺に２個ずつ設けられ、隣り合う磁石台座３０ｃ，３０ｄの間の位置に配置される。切り欠き２８は、ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間の磁力による固定を解除するためのピンを上下方向（図３の紙面に直交する方向）に挿通するために設けられる。例えば、切り欠き２８に挿通されるピンにより、ウェハホルダ２０に対してマスクホルダ４０が上方向に持ち上げられ、ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間の固定が解除される。
【００３６】
切り欠き２８は、磁石３２の磁力による吸着力を解除しやすいように、磁石台座３０または磁石３２の近くに設けられることが好ましい。図示する例において、ホルダ本体２２の左辺および右辺に設けられる複数の磁石台座３０ｃ，３０ｄは、切り欠き２８を挟んで隣接するように設けられる。例えば、切り欠き２８を挟んで隣り合う磁石台座３０ｃ，３０ｄの間隔ｄ１よりも、切り欠き２８を挟まずに隣り合う磁石台座３０ｃ，３０ｄの間隔ｄ２の方が小さくなるように複数の磁石台座３０ｃ，３０ｄが配置される。
【００３７】
図５は、マスクホルダ４０の構成を模式的に示す平面図であり、上フレーム４２および下フレーム４４の構成を模式的に示す。上フレーム４２および下フレーム４４は、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に対応した矩形枠状に構成され、中央にウェハホルダ２０の中央部Ｃ１に対応した矩形状の開口部４０ａを有する。上フレーム４２および下フレーム４４には、マスク１４およびスペーサ１６と固定されるための複数の固定孔４０ｂが設けられる。複数の固定孔４０ｂは、上フレーム４２および下フレーム４４の外周の四辺に沿って並べられる。各固定孔４０ｂには、ネジなどの固定部材が取り付けられる。
【００３８】
図６は、スペーサ１６の構成を模式的に示す平面図である。スペーサ１６は、マスクホルダ４０に対応する矩形状の外周を有し、中央に円形の開口部１６ａを有する。スペーサ１６の外周には複数の固定孔１６ｂが設けられる。スペーサ１６の各固定孔１６ｂは、上フレーム４２および下フレーム４４の各固定孔４０ｂと対応する位置に設けられる。
【００３９】
図７は、マスク１４の構成を模式的に示す平面図である。マスク１４は、マスクホルダ４０に対応する矩形状の外周を有し、中央に円形のパターン部１４ａを有する。パターン部１４ａには、ウェハ１２のイオン照射すべき箇所に部分的に開口が設けられるマスクパターンが形成される。マスク１４の外周には複数の固定孔１４ｂが設けられる。マスク１４の各固定孔１４ｂは、上フレーム４２および下フレーム４４の各固定孔４０ｂと対応する位置に設けられる。
【００４０】
つづいて、固定装置１８を用いた固定方法について説明する。図８は、実施の形態に係るマスクアライナ７０の構成を模式的に示す側面図である。マスクアライナ７０は、固定装置１８を用いるウェハ１２およびマスク１４の固定および固定解除に用いる着脱装置である。マスクアライナ７０は、ウェハホルダ支持部７２と、マスクホルダ支持部７４と、ウェハ支持部７６と、カメラ７８とを備える。
【００４１】
ウェハホルダ支持部７２は、ウェハホルダ２０を水平に支持するためのステージ構造であり、上下方向に移動可能となるように構成される。ウェハホルダ支持部７２は、例えばウェハホルダ２０の四隅の取付部２６を支持するための四本の支柱を有する。マスクホルダ支持部７４は、マスクホルダ４０を水平に支持するための支持構造であり、ウェハホルダ２０の四箇所の切り欠き２８に挿通される四本のピン構造を有する。
【００４２】
ウェハ支持部７６は、ウェハ１２を水平に支持するためのステージ構造であり、上下方向に移動可能となるように構成される。ウェハ支持部７６は、ウェハホルダ２０の中央の開口２４，３６に対応する位置に設けられ、ウェハホルダ２０の上に載置されるウェハ１２をウェハホルダ２０の下側から支持するよう構成される。ウェハ支持部７６は、ウェハ１２をｘ方向、ｙ方向およびθ方向に移動可能となるように構成されており、カメラ７８で検出されるウェハ１２およびマスク１４のアライメントマークの位置が一致するようにウェハ１２を位置合わせする。つまり、ウェハ支持部７６は、ウェハ１２を位置合わせするためのアライナである。
【００４３】
図８に示す状態において、マスクアライナ７０にはウェハホルダ２０が取り付けられている。ウェハホルダ２０は、ウェハホルダ支持部７２の上に固定されている。
【００４４】
図９は、ウェハ１２とマスク１４の位置合わせ工程を模式的に示す側面図である。図８に示すようにウェハホルダ２０をウェハホルダ支持部７２に固定した後、マスクホルダ支持部７４およびウェハ支持部７６を上方に移動させ、マスクホルダ支持部７４およびウェハ支持部７６の上端がウェハホルダ２０の上面２０ａより上側に位置するようにする。このとき、マスクホルダ支持部７４はウェハホルダ２０の切り欠き２８を通って上方に移動し、ウェハ支持部７６はウェハホルダ２０の中央の開口２４，３８を通って上方に移動する。
【００４５】
つづいて、ウェハ支持部７６の上にウェハ１２を載置し、マスクホルダ支持部７４の上にマスクホルダ４０を載置する。マスクホルダ４０には、マスク１４およびスペーサ１６が上フレーム４２と下フレーム４４の間に挟み込まれて固定されている。下フレーム４４の下面には樹脂フィルム４６が取り付けられている。その後、カメラ７８を用いてウェハ１２およびマスク１４のアライメントマークを検出し、ウェハ支持部７６によりウェハ１２のｘ方向、ｙ方向およびθ方向の位置を調整して位置合わせをする。
【００４６】
図１０は、ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０を固定する工程を模式的に示す側面図である。図９に示す状態から、まず、ウェハ支持部７６を下方に移動させることにより、ウェハ１２をウェハホルダ２０の樹脂シート３６の上に載置する。つづいて、マスクホルダ支持部７４を下方に移動させることにより、マスクホルダ４０をウェハホルダ２０に近づけていく。マスクホルダ４０に取り付けられる樹脂フィルム４６がウェハホルダ２０の上面２０ａに接触する程度に両者が近接すると、ウェハホルダ２０に設けられる磁石３２の磁力によりウェハホルダ２０とマスクホルダ４０が吸着して固定される。以上の工程により、固定装置１８を用いてウェハ１２に対してマスク１４を固定できる。
【００４７】
図１１は、固定装置１８を搬送プレート６６に取り付ける工程を模式的に示す図である。搬送プレート６６には固定装置１８を取り付けるための取付ピン６８が設けられる。取付ピン６８は、固定装置１８の四隅の取付部２６のうち対角に位置する二つの取付部２６に対応する位置に設けられる。取付部２６の取付孔に取付ピン６８を挿通させることにより、固定装置１８が搬送プレート６６に固定される。搬送プレート６６は、複数の固定装置１８の取付が可能となっており、横方向に一列に複数の固定装置１８が並んで固定されるように複数の取付ピン６８のペアが並んで設けられる。
【００４８】
搬送プレート６６は、イオン照射時に立てた状態で使用され、図１１に示す矢印Ｇが重力方向となる向きで照射処理室５６に配置される。したがって、搬送プレート６６に取り付けられる固定装置１８は、ウェハ１２とマスク１４が重なる方向が水平方向となる向きで固定され、ウェハ１２の主面と平行な方向に荷重が加わる。本実施の形態では、ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間に樹脂フィルム４６を挟み込んでいるため、樹脂フィルム４６の摩擦力によりウェハ１２の主面と平行な方向の荷重を支えることができる。その結果、樹脂フィルム４６を設けずに磁石３２の磁力のみで固定する場合と比べて、固定装置１８を立てた状態にしたときのウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間の位置ずれを好適に防止できる。また、ウェハ１２とウェハホルダ２０の間に樹脂シート３６が設けられるため、樹脂シート３６の摩擦力によりウェハ１２の位置ずれも好適に防止できる。
【００４９】
イオン照射工程が終了すると、固定装置１８は、搬送プレート６６から取り外され、マスクアライナ７０に取り付けられる。まず、ウェハホルダ２０の取付部２６がウェハホルダ支持部７２に固定される。その後、ホルダ本体２２の切り欠き２８を通るようにマスクホルダ支持部７４を上方に移動させ、ウェハホルダ２０に対してマスクホルダ４０を上方に押し上げるようにする。ウェハホルダ２０とマスクホルダ４０の間にわずかな隙間が生じると、磁石３２の磁力による固定が解除される。マスクホルダ４０の固定を解除した後、イオン照射後のウェハ１２がウェハホルダ２０から取り出される。
【００５０】
図１２は、実施の形態に係るイオン照射方法の一例を示すフローチャートである。ウェハホルダ２０の中央部Ｃ１の樹脂シート３６の上にウェハ１２を載置し（Ｓ１０）、ウェハ１２の上に重ねるマスク１４とウェハ１２とを位置合わせする（Ｓ１２）。ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に樹脂フィルム４６を配置し、ウェハホルダ２０とマスク１４の間に樹脂フィルム４６が挟まれるようにして、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２にてマスク１４を磁石３２による磁力で固定する（Ｓ１４）。ウェハ１２とマスク１４が重なる方向が水平方向となるように、ウェハ１２およびマスク１４が固定された固定装置１８を立てた状態で搬送プレート６６に取り付し（Ｓ１６）、搬送プレート６６に立てて取り付けられた状態でマスク１４を介してウェハ１２にイオンを照射する（Ｓ１８）。イオン照射後、搬送プレート６６から固定装置１８を取り外し、ウェハホルダ２０の切り欠き２８にピンを挿通することによりウェハホルダ２０とマスク１４の間の固定を解除する（Ｓ２０）。
【００５１】
本実施の形態によれば、磁力によりマスク１４とウェハホルダ２０とを着脱できるため、ウェハに直接マスクを固定したり、ネジやクリップなどの固定部材を用いて固定したりする場合よりもマスクの着脱を容易にできる。また、磁力のみを用いて固定するのではなく、樹脂シート３６や樹脂フィルム４６による摩擦力を用いて固定することで、固定装置１８にウェハ１２やマスク１４を取り付けた後にウェハ１２の主面に沿う径方向や周方向の位置ずれを好適に防止できる。したがって、本実施の形態によれば、高い精度での固定と簡便な着脱とを両立することができる。
【００５２】
本実施の形態によれば、ウェハホルダ２０の全体を磁性材料で構成せず、磁石３２が設けられる磁石台座３０のみを部分的に磁性材料で構成することにより、ウェハホルダ２０を軽量化でき、ウェハホルダ２０の取り扱いを容易にできる。また、磁性材料の磁石台座３０に磁石３２を埋め込むことで、磁石３２が発する磁力線を磁石台座３０の内部に閉じ込める磁気回路を形成し、固定装置１８の外部への磁力漏れを防ぐことができる。これにより、固定装置１８の外部に磁力が漏れることで、ウェハ１２に入射するイオンビームＢが磁力線の影響を受けて偏向され、均一なイオン照射の妨げとなるのを防ぐことができる。
【００５３】
本実施の形態によれば、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に複数の磁石３２を並べる構成としているため、個々の磁石３２の磁力がそれほど強くなくても十分な固定力を発揮させることができる。また、個々の磁石３２の磁力を小さくすることで、ウェハホルダ２０やマスクホルダ４０の一部の固定箇所に過度な応力が加わり、ウェハ１２やマスク１４に意図しない応力が加わることを防ぐことができる。さらに、磁石３２の近傍に切り欠き２８を設け、磁石３２に近い位置で磁力による固定を解除するようにしているため、マスク１４に過度な力を加えることなくマスク１４を着脱できる。これにより、イオン照射工程の信頼性を高めることができる。
【００５４】
本実施の形態に係る固定装置１８は、半導体デバイスの電気特性に悪影響を与えるおそれのある金属材料（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ等）を含みうる。しかしながら、本実施の形態に係るイオン照射方法は、半導体素子が形成されたウェハ１２の表面に保護膜を形成し、保護膜の上からイオン照射したとしても所望の欠陥領域を形成できる。このような保護膜が形成されたウェハ１２を用いることで、悪影響を及ぼしうる材料を含む固定装置１８であっても、ウェハ１２に形成される半導体素子の電気特性に及ぼす悪影響を防ぐことができる。
【００５５】
上述の実施の形態に係るイオン照射技術は、半導体装置の形成に適用することができる。例えば、ＩＧＢＴとダイオードを混載させたパワーデバイスにおいて、ＩＧＢＴが形成される領域にはイオン照射を行わず、ダイオードが形成される領域にイオン照射がなされるように構成されるマスクを用いることができる。これにより、ダイオード領域に欠陥領域を形成して、ダイオードの逆回復特性を向上させることができる。
【００５６】
上述の実施の形態に係るイオン照射技術は、ＲＦ−ＣＭＯＳデバイスにおけるインダクタ領域の形成に用いることができる。インダクタ領域の周囲に選択的にイオン照射を行って高抵抗層を形成することにより、インダクタ領域のＱ値を向上させることができる。また、デジタル回路とアナログ回路を混載する半導体装置において、デジタル領域とアナログ領域の間の領域に選択的にイオン照射を行って高抵抗層を形成することにより、分離領域を形成することができる。これにより、デジタル信号がアナログ回路に混信することを防ぎ、アナログ回路の特性を向上させることができる。
【００５７】
以上、本発明を実施例にもとづいて説明した。本発明は上記実施形態に限定されず、種々の設計変更が可能であり、様々な変形例が可能であること、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは、当業者に理解されるところである。
【００５８】
上述の実施の形態では、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に磁石３２を設ける場合を示した。変形例においては、マスクホルダ４０に磁石３２を設ける構成としてもよい。
【００５９】
上述の実施の形態では、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に複数の磁石台座３０を設ける場合を示した。変形例においては、ウェハホルダ２０の外周部Ｃ２に矩形枠状の磁石台座を設けてもよい。その他、ウェハホルダ２０の全体を磁性材料で構成してもよい。
【００６０】
上述の実施の形態では、上フレーム４２と下フレーム４４の間にマスク１４とスペーサ１６を挟み込む構成を示した。変形例においては、フレームとマスクが一体化されたようなマスクプレートを用いてもよい。また、スペーサが用いられなくてもよいし、上スペーサと下スペーサの間にマスク１４を挟み込む構成としてもよい。その他、マスク１４を磁性材料で構成することで、マスクホルダ４０を用いずにマスク１４をウェハホルダ２０に直接固定してもよい。
【００６１】
上述の実施の形態では、ウェハホルダ２０に切り欠き２８が設けられる場合を示した。変形例では、マスクホルダ支持部７４などのマスク支持ピンを挿通するための貫通孔がウェハホルダ２０に設けられてもよい。
【００６２】
上述の実施の形態では、マスクホルダ４０に樹脂フィルム４６をあらかじめ固定しておく場合について示した。変形例では、ウェハホルダ２０の上面２０ａに樹脂フィルム４６をあらかじめ固定しておいてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１２…ウェハ、１４…マスク、１６…スペーサ、１８…固定装置、２０…ウェハホルダ、２８…切り欠き、３２…磁石、３６…樹脂シート、４０…マスクホルダ、４６…樹脂フィルム、６６…搬送プレート、Ｃ１…中央部、Ｃ２…外周部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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