JP2018093127A

JP2018093127A - 固定装置およびイオン照射方法

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Publication number: JP2018093127A
Application number: JP2016237316A
Authority: JP
Inventors: 有希仲田; Yuki Nakada; 宏親八木; Hirochika Yagi; 井上　剛; Takeshi Inoue; 剛井上; 哲也河端; Tetsuya Kawabata
Original assignee: Shi Atex Co Ltd
Current assignee: Shi Atex Co Ltd
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-14
Anticipated expiration: 2036-12-07
Also published as: JP6732645B2

Abstract

【課題】半導体基板に対するマスクの位置保持をより確実にするイオン照射のための固定技術を提供する。【解決手段】ウェハ２６にマスク２５を介してイオン照射をする際にマスク２５をウェハ２６に固定するための固定装置３２が提供される。固定装置３２は、マスク２５をウェハ２６にかぶせるようにしてマスク２５およびウェハ２６を載せるウェハホルダ２４と、ウェハホルダ２４に接しかつマスク２５の側面に非接触であるようにマスク２５およびウェハ２６をウェハホルダ２４に固定する固定治具３４と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、イオン照射に用いるマスクを半導体基板に固定する固定装置、およびイオン照射方法に関する。

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）。

国際公開第２０１１／０７４０７５号公報

マスクを半導体基板に固定するために、いくつかの方法が提案されている。特許文献１によれば、マスクが基板に接着や接合により固定される。この場合、マスクは基板にしっかりと固定されうるが、マスクを基板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。

別の方法として、取り外し可能な留め具を使ってマスクを基板に固定することも考えられる。その場合、留め具の種類や構造によっては確実な固定が難しい。また、市販品の留め具についてはとくに、留め具の個体差（言い換えれば品質のばらつき）のために、目標の場所に充分な固定力が働かない場合がありうる。その結果、一度基板に固定したマスクが、イオン照射プロセスの間に基板からずれてしまうかもしれない。イオン照射前または照射中にマスクがあるべき位置からずれると、基板上の不正確な場所にイオンが照射されることになる。そうすると、基板に最終的に形成されるデバイスの性能に影響が生じうる。あるいは、イオン照射プロセスの歩留まりが低下しうる。

本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、半導体基板に対するマスクの位置保持をより確実にするイオン照射のための固定技術を提供することにある。

本発明のある態様によると、半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置が提供される。固定装置は、前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、を備える。

本発明のある態様によると、半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置が提供される。固定装置は、前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、ウェハホルダ載置面を備え、前記固定治具が装着された前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートと、前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが前記ウェハホルダ載置面に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造と、を備える。

本発明のある態様によると、マスクを半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板をウェハホルダに載せる工程と、固定治具が前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記固定治具で前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する工程と、前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートのウェハホルダ載置面に前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが案内されるよう前記ウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げる工程と、前記マスクを介して前記半導体基板にイオンを照射する工程と、を備えるイオン照射方法が提供される。

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。

本発明によれば、半導体基板に対するマスクの位置保持をより確実にするイオン照射のための固定技術を提供することができる。

イオン照射システムの概略構成を模式的に示した図である。搬送プレートの一例を示す図である。実施の形態に係るマスク付きウェハの概略平面図である。実施の形態に係るマスク付きウェハの概略断面図である。ウェハホルダの概略平面図である。固定治具を示す概略斜視図である。突出部材を含む固定治具の拡大部分断面図である。搬送プレートの概略平面図である。搬送プレートの一部を拡大して示す概略図である。固定装置を示す概略平面図である。ウェハホルダのピン穴を拡大して示す概略図である。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。

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。

はじめに、半導体基板にイオン照射を行うイオン照射システム１０について説明する。図１は、イオン照射システム１０の概略構成を模式的に示した図である。イオン照射システム１０は、加速器１２と、半導体基板であるウェハを保持し搬送するウェハ搬送装置１４と、加速器１２から出射されたイオンビームをウェハ搬送装置１４まで導くビーム輸送ダクト１６と、を備える。

加速器１２は、イオンを加速し、イオンビームとして外部へ出射する。加速器１２としては、例えば、サイクロトロン方式やバンデグラフ方式の装置が用いられる。ウェハ搬送装置１４は、複数の搬送プレート１８を収容する収容部（不図示）と、収容部から運ばれた一の搬送プレート１８にイオン照射が行われる照射チャンバ２０と、収容部と照射チャンバ２０との間で搬送プレート１８を移動する移動機構２２と、を備える。搬送プレート１８は複数枚のウェハを搭載することができる。照射チャンバ２０において、これらのウェハにイオンビームが照射される。ビーム輸送ダクト１６の途中には、内部を真空に維持する真空ポンプやビームの方向を補正する電磁コイル等が設けられている。

イオン照射システム１０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^＋、^３Ｈｅ^２＋、^４Ｈｅ^２＋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。

イオンが照射されるウェハは典型的には、円形のシリコンウェハであるが、ウェハ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以内の直径を有し、例えば３００ｍｍまたは２５０ｍｍまたは２００ｍｍまたは１５０ｍｍの直径を有してもよい。円形状基板Ｗは、例えば０．０５ｍｍから１．５０ｍｍの厚みを有してもよい。

ウェハ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。

図２は、搬送プレート１８の一例を示す図である。搬送プレート１８は、イオン照射のために複数枚のウェハホルダ２４を立てて搬送するよう構成されている。これらのウェハホルダ２４は横に一列に並んで搬送プレート１８上のそれぞれの所定位置に保持されている。

詳しくは後述するが、各ウェハホルダ２４は、マスク２５をウェハ２６にかぶせるようにして（すなわち、マスク２５を外側としウェハ２６を内側としてマスク２５およびウェハ２６が重なるようにして）、マスク２５およびウェハ２６を載せることができる。マスク２５およびウェハ２６は、固定治具（後述）、クリップ、またはその他の留め具によってウェハホルダ２４に固定されることができる。こうしてウェハホルダ２４はマスク付きウェハを形成する。搬送プレート１８は、複数のマスク付きウェハを搭載することができる。

マスク２５は、ウェハ２６を覆うことのできる大きさを有する円盤形状の部材である。マスク２５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２５の形状および材質はこれに限定されない。例えば、ウェハ２６が矩形その他の平面形状をもつ場合には、マスク２５もこれに合わせた平面形状を有してもよい。また、マスク２５は、照射されるイオンを通過させるための開口と、位置合わせ用に設けられるアライメント開口を有してもよい。

移動機構２２は、搬送プレート１８を少なくとも水平方向に移動させるよう構成されている。移動機構２２は、搬送プレート１８に搭載されている全てのウェハ２６に順次イオンビームが照射されるように、搬送プレート１８を移動させることができる。そうしてイオン照射処理が終了すると、移動機構２２は、搬送用軸２８の軸端部２８ａを搬送プレート１８の端部に設けられている被係合部３０に係合させ、搬送プレート１８を収容部に戻す。そして、移動機構２２は、次の搬送プレート１８を照射チャンバ２０へ搬入する。

ウェハホルダ２４は水平面に対し垂直に立つように搬送プレート１８に支持されている。ウェハホルダ２４に固定されたマスク２５およびウェハ２６もまた、水平面に対し垂直に立てた状態で搬送プレート１８に支持される。イオンビームは、水平面に沿ってマスク２５に入射し、マスク２５を介してウェハ２６に照射される。なお必要とされる場合には、搬送プレート１８は、ウェハホルダ２４、マスク２５およびウェハ２６を、水平面に対し斜めに立てて搬送するよう構成されていてもよい。

図３は、実施の形態に係るマスク付きウェハの概略平面図である。上述のようにウェハホルダ２４に載ったマスク２５によってウェハ２６は覆われている。ウェハ２６の照射面にはアライメントマークが設けられていてもよい。このアライメントマークとマスク２５のアライメント開口の位置を合わせるようにして、マスク２５およびウェハ２６がウェハホルダ２４に固定される。

図３に示す固定装置３２は、上述のウェハホルダ２４に加えて、マスク２５およびウェハ２６をウェハホルダ２４に固定する複数の固定治具３４を備える。２つの固定治具３４がウェハホルダ２４の中心Ｃを挟んで両側に取り付けられている。一方の固定治具３４は、ウェハホルダ２４を立てたときの上辺２４ａにあり、他方の固定治具３４は下辺２４ｂにある。２つの固定治具３４はマスク２５およびウェハ２６の直径の両端に位置する。また固定治具３４には、後述する突出部材３５が設けられている。

ウェハホルダ２４は、マスク２５の外側に（より正確には、設計上マスク２５が占める領域の外側に）拡張部分３６を備える。拡張部分３６はウェハホルダ２４の左右に広がっており、固定治具３４の配置場所を境界として左側領域３６ａと右側領域３６ｂに分かれる。左側領域３６ａにおいて上辺２４ａの近くには開口部３８が設けられている。左側領域３６ａは、開口部３８より径方向に外側（ウェハホルダ２４の左上部）に延びている細長部分４０を有する。細長部分４０は、作業者にとってウェハホルダ２４の持ち手として利用可能である。

またウェハホルダ２４には複数のピン穴４２が設けられている。２つのピン穴４２のうち一方が右側領域３６ｂにおいて上辺２４ａの近傍に形成され、他方のピン穴４２が左側領域３６ａにおいて下辺２４ｂの近傍に形成されている。２つのピン穴は４２はウェハホルダ２４の中心Ｃから等距離に位置する。このようにして、ピン穴４２は、ウェハホルダ２４の拡張部分３６において対角状に配置されている。

図４は、実施の形態に係るマスク付きウェハの概略断面図である。図４には、図３に示すＡ−Ａ断面を示す。図５は、ウェハホルダ２４の概略平面図である。図５には、マスク２５およびウェハ２６が載っていない状態のウェハホルダ２４を示す。図６は、固定治具３４を示す概略斜視図である。図７は、突出部材３５を含む固定治具３４の拡大部分断面図である。

ウェハホルダ２４は底部２４ｃおよび外枠部２４ｄを有する。ウェハホルダ２４の外周部を説明の便宜上、上述の拡張部分３６と外枠部２４ｄに呼び分けている。しかし、ウェハホルダ２４は実際には、拡張部分３６、外枠部２４ｄおよび底部２４ｃを有する一体のプレート状の部材である。拡張部分３６は、固定治具３４でマスク２５がウェハホルダ２４に固定されたとき平面視でマスク２５の外側にあり、外枠部２４ｄは固定治具３４またはマスク２５により覆い隠される。拡張部分３６の左側領域３６ａと右側領域３６ｂは外枠部２４ｄによって接続される。

マスク２５は、ウェハホルダ２４と反対側を向きイオンビームが照射されるマスク前面２５ａと、マスク前面２５ａに背向しウェハ２６と対向するマスク背面２５ｂとを有する。またマスク２５は、マスク前面２５ａをマスク背面２５ｂに接続しマスク２５の外形を定めるマスク側面２５ｃを有する。

ウェハ２６は、マスク背面２５ｂに対向しイオンビームが照射されるウェハ前面２６ａと、ウェハ前面２６ａに背向しウェハホルダ２４と対向するウェハ背面２６ｂとを有する。またウェハ２６は、ウェハ前面２６ａをウェハ背面２６ｂに接続しウェハ２６の外形を定めるウェハ側面２６ｃを有する。

固定装置３２は、ウェハ２６の外周領域とマスク２５の間に配置されるスペーサ部材４４をさらに備える。スペーサ部材４４は、ウェハ２６の外径に対応したリング状の部材である。スペーサ部材４４は、ウェハ前面２６ａの外周領域に接するとともにマスク背面２５ｂの外周領域に接する。スペーサ部材４４は、マスク背面２５ｂとウェハ前面２６ａを非接触とする役割を有する。マスク背面２５ｂと接するスペーサ部材４４の上面は、ウェハホルダ２４の外枠部２４ｄと同じ高さを有する。あるいは、確実な固定力の伝達のために、スペーサ部材４４の上面は、ウェハホルダ２４の外枠部２４ｄよりわずかに高くてもよい。スペーサ部材４４は、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の厚さを有する。

スペーサ部材４４の外径はウェハ２６の外径に等しい。しかし、スペーサ部材４４の外径はウェハ２６の外径と異なってもよい。例えば、スペーサ部材４４の外径は、ウェハ２６の外径より大きくマスク２５の外径より小さくてもよい。

またウェハホルダ２４には、ウェハ２６を収容可能なウェハホルダ凹部４６が底部２４ｃおよび外枠部２４ｄにより区画される。ウェハホルダ凹部４６は、ウェハ２４の外径に対応する大きさの開口を有し、ウェハ側面２６ｃは、外枠部２４ｄに接し、又は外枠部２４ｄからわずかな隙間を空けて囲まれる。ウェハホルダ凹部４６は、例えば１ｍｍ〜５ｍｍ程度の深さを有する。

ウェハホルダ凹部４６には、ウェハホルダ２４の底部２４ｃおよび外枠部２４ｄに隣接してこれらと一体形成されたウェハホルダ凸部４８が設けられている。ウェハホルダ凸部４８は、ウェハ２６の外径に対応したリング状に形成されている。ウェハホルダ凸部４８は、ウェハ背面２６ｂの外周領域に接するいわばもう１つのスペーサ部材として設けられている。ウェハホルダ凸部４８は、ウェハ背面２６ｂとウェハホルダ２４の底部２４ｃを非接触とする役割を有する。ウェハホルダ凸部４８は、例えば０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の高さを有する。

ここで、ウェハ２６の外周領域とは、ウェハ側面２６ｃから１ｍｍ〜３ｍｍ程度の領域であり、一般に、半導体装置が形成されない領域である。そのため、スペーサ部材４４またはウェハホルダ凸部４８がウェハ外周領域においてウェハ２６に接触したとしても、ウェハ２６に形成される半導体装置への影響は少ない。また、スペーサ部材４４およびウェハホルダ凸部４８を設けることで、半導体装置が一般に形成されるウェハ内側領域にマスク２５やウェハホルダ２４が接触し、ウェハ内側領域が損傷することとなるのを防ぐことができる。

またウェハホルダ２４の外枠部２４ｄにはその最下部（すなわち、下辺２４ｂ側の固定治具３４に最も近い部位）に、ウェハ２６のノッチに合う突起２４ｅが形成されている（図５参照）。突起２４ｅは、ウェハホルダ２４にウェハ２６を置くときの粗い位置調整（粗調ともいう）の目印として設けられている。ウェハホルダ２４を立てたとき重力によりウェハ２６のノッチが突起２４ｅに嵌る。これは、マスク付きウェハの搬送時およびイオン照射時の姿勢安定に役立つ。なお図４においては突起２４ｅの図示を省略する。

固定治具３４は、コの字形または横向きのＵ字形状を有しており、マスク２５およびウェハホルダ２４それぞれの外周部を挟み込む。より具体的には、固定治具３４は、ウェハホルダ側アーム５０と、ウェハホルダ側アーム５０に沿って延びるマスク側アーム５２と、を備え、両アーム間にマスク２５、ウェハ２６、およびウェハホルダ２４を挟むように構成されている。また固定治具３４は、ウェハホルダ側アーム５０をマスク側アーム５２に接続するアーム接続部５４を備える。固定治具３４により、マスク２５およびウェハ２６がその面内方向に互いに変位しないようにウェハホルダ２４に固定され、マスク２５、スペーサ部材４４、ウェハ２６およびウェハホルダ２４を含む積層体が形成される。

上述の突出部材３５は、マスク側アーム５２に設けられており、マスク２５に向けて突出可能である。突出部材３５は、スペーサ部材４４の直上でマスク２５に突き当たるよう配置されている。これにより、固定治具３４は、マスク２５とウェハホルダ２４の間にウェハ２６およびスペーサ部材４４をしっかりと挟み込むことができる。よって、マスク２５とウェハ２６の位置ずれを防止することができる。

マスク側アーム５２は、ねじ穴５２ａを有する。突出部材３５は、ねじ穴５２ａと螺合するねじである突出部材本体３５ａと、マスク前面２５ａに突き当たる突出部材先端３５ｂとを備える。矢印６２のように突出部材３５をマスク側アーム５２に対し回転させるとき、突出部材３５はねじ穴５２ａとの螺合によりマスク２５に向けて突き出し、逆向きに回転させるとき、突出部材３５はマスク２５から離れる。

突出部材先端３５ｂは、突出部材本体３５ａに対し回転可能であるように突出部材本体３５ａに支持されている。突出部材本体３５ａの下端には凹部が形成されている。突出部材先端３５ｂは対応する半球状の面を有し、突出部材本体３５ａの凹部に嵌め込まれている。突出部材先端３５ｂは突出部材本体３５ａの凹部に対し摺動可能である。突出部材先端３５ｂの半球状の面と反対側の面は平面である。この平面が、突出部材３５がマスク側アーム５２から突き出すときマスク前面２５ａに突き当たる。突出部材先端３５ｂがマスク前面２５ａに接触することにより、突出部材先端３５ｂはマスク前面２５ａとの摩擦力によって静止される。

突出部材先端３５ｂが突出部材本体３５ａに対し独立して回転可能であるので、ねじ回転によるマスク２５とウェハ２６の位置ずれを防止または軽減することができる。また、突出部材先端３５ｂはマスク前面２５ａと面接触するので、点接触の場合に比べて、突出部材３５からマスク２５に働く単位面積あたりの固定力が小さくなる。よって、突出部材３５をマスク２５に突き当てることによって起こりうるマスク２５の損傷を防止または軽減することができる。

固定治具３４は、ウェハホルダ２４に接しかつマスク側面２５ｃに非接触であるようにマスク２５およびウェハ２６をウェハホルダ２４に固定する。そのため、ウェハホルダ２４は、固定治具３４がマスク側面２５ｃと非接触にウェハホルダ２４に装着されるよう形成された固定治具装着部、例えば切り欠き部５６を備える。

切り欠き部５６は、マスク側面２５ｃの設計上の位置よりも径方向に外側に位置する固定治具当接面５８を有する。固定治具当接面５８は、アーム接続部５４の内側の面との接触により固定治具３４をウェハホルダ２４の径方向に位置決めする。よって、固定治具３４はマスク側面２５ｃと接触せず、アーム接続部５４とマスク側面２５ｃの間に隙間５９ａができる。そのため、固定治具３４が装着されるとき、固定治具３４がマスク２５を押すことがなく、それによるマスク２５の位置ずれも生じない。

また、固定治具３４は、突出部材３５を除いて、マスク前面２５ａとも接触しない。マスク側アーム５２の下面とマスク前面２５ａの間にも隙間５９ｂが形成される。固定治具３４の装着時に固定治具３４のウェハホルダ側アーム５０をウェハホルダ２４に当てながら固定治具３４を切り欠き部５６へと差し込むことによって、固定治具３４をマスク２５とまったく接触させずに取り付けることができる。

この取付作業を容易にするために、ウェハホルダ側アーム５０がマスク側アーム５２よりも長くなっている。アーム接続部５４からのウェハホルダ側アーム５０の延出長さは、アーム接続部５４からのマスク側アーム５２の延出長さより大きい。まず、ウェハホルダ側アーム５０の延長部分をウェハホルダ２４の底部２４ｃ側から切り欠き部５６に突き当てて、それから固定治具３４を径方向に内側に向けて差し込むことができる。

切り欠き部５６は、固定治具当接面５８の両側それぞれから径方向に外側に延びる一対の固定治具案内面６０をさらに有する。固定治具案内面６０は、固定治具当接面５８を上辺２４ａ（または下辺２４ｂ）に接続する。これら固定治具案内面６０は、固定治具３４が切り欠き部５６に挿入されるとき、アーム接続部５４の両側に沿ってアーム接続部５４をウェハホルダ２４の径方向に案内する。このようにして固定治具３４の装着場所が予め設定されているので、装着作業が容易である。

ウェハホルダ２４の拡張部分３６は、固定治具当接面５８よりも径方向に外側に広がっている。ウェハホルダ２４はその全周にわたってマスク２５よりも径が大きい。こうしてウェハホルダ２４は、上述のピン穴４２や持ち手となる細長部分４０を設ける余剰の領域をマスク２５の外側にもつ。作業者はこうした余剰領域を持って、ウェハホルダ２４を搬送プレート１８にセットしたり、そこから取り外したりするといった作業をすることができる。作業中にマスク２５に手を触れる必要がないので、誤ってマスク２５に触れて位置ずれを引き起こす可能性が小さくなる。

図８は、搬送プレート１８の概略平面図である。図９は、搬送プレート１８の一部を拡大して示す概略図である。図１０は、固定装置３２を示す概略平面図である。図１０には、実施の形態に係るマスク付きウェハが搬送プレート１８にセットされた状態を示す。図１１は、ウェハホルダ２４のピン穴４２を拡大して示す概略図である。

上述の被係合部３０に加えて、搬送プレート１８は、ウェハホルダ載置面６４と、ウェハホルダ載置面６４に設けられた逆テーパー状の複数のピン６６と、を備える。ウェハホルダ載置面６４は、ウェハホルダ２４（具体的には図４に示すウェハホルダ２４の底部２４ｃ）との接触によりウェハホルダ２４を定位置に位置決めするための平面として搬送プレート１８に設けられている。

複数のピン６６は、ウェハホルダ２４のピン穴４２と対応する数および配置で設けられている。よって、２本のピン６６が対角状に配置されている。ピン６６は、小円板上のピン台座６８から立設する逆円錐状の形状を有する。ピン台座６８は、ウェハホルダ載置面６４上に設けられ、ピン６６の根本を固定する。ピン６６は、ウェハホルダ載置面６４に対し垂直に立てられている。

また搬送プレート１８には、開口部７０が設けられている。開口部７０は、ウェハホルダ２４がウェハホルダ載置面６４に接触するとき固定治具３４を受け入れるために搬送プレート１８に形成されている。よって、搬送プレート１８は、固定治具３４が装着されたウェハホルダ２４を立てて搬送することができる。

固定装置３２は、ウェハホルダ２４の自重によりウェハホルダ２４がウェハホルダ載置面６４に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造７２を備える。ウェハホルダ吊下構造７２は、上述のピン６６とウェハホルダ２４のピン穴４２とを備える。ピン６６は、先端が最も太くピン台座６８に向かって徐々に細くなっている。そのため、ウェハホルダ２４のピン穴４２をピン６６に掛けたとき、ウェハホルダ２４は自重によってピン６６の逆テーパ面（すなわち逆円錐面）に従って下方に動くとともに搬送プレート１８に近づき、最終的にはウェハホルダ載置面６４に当たる。よって、ウェハホルダ２４を搬送プレート１８に迅速に取り付けることができる。また、マスク付きウェハを定位置に確実に位置決めすることができる。また、ウェハホルダ２４は対角状に配置された２本のピン６６で支持されるので、搬送プレート１８による搬送中も位置が安定する。

ウェハホルダ２４のピン穴４２は、いわゆるダルマ穴の形状をもつ。ピン穴４２は、第１円弧状輪郭４２ａと第２円弧状輪郭４２ｂを有する。第１円弧状輪郭４２ａの両端が第２円弧状輪郭４２ｂの両端につながっている。第１円弧状輪郭４２ａは第１中心７４および第１半径７５を有し、第２円弧状輪郭４２ｂは第２中心７６および第２半径７７を有する。第２中心７６は第１中心７４から下方に偏心しており、よって第２円弧状輪郭４２ｂは第１円弧状輪郭４２ａから下方に外れている。ピン穴４２は、第１中心７４と第２中心７６を結ぶ直線７８に線対称である。第２半径７７は第１半径７５より大きい。第１半径７５は、ピン６６の先端の半径より小さく、ピン６６の根本の半径より大きい。第２半径７７は、ピン６６の先端の半径より大きい。

したがって、ピン穴４２の第２円弧状輪郭４２ｂにピン６６を挿入することができる。そしてウェハホルダ２４の自重によりピン６６が第１円弧状輪郭４２ａに嵌る。このようなピン６６およびピン穴４２の形状により、マスク付きウエハの搬送中の脱落を防止し、振動を抑制することができる。また、イオン照射後のマスク付きウェハを搬送プレート１８から回収するときには、ウェハホルダ２４を少し上に持ち上げるだけで容易に取り外すことができる。

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。はじめに、作業者は、半導体基板およびマスクをそれぞれ準備し（Ｓ１０）、半導体基板とマスクを近接させて位置合わせする（Ｓ１２）。続いて、半導体基板とマスクを固定治具でウェハホルダに固定し（Ｓ１４）、そのマスク付きウェハを搬送プレートにセットする（Ｓ１６）。マスク付きウェハにイオン照射を行う（Ｓ１８）。マスク付きウェハを搬送プレートから回収し（Ｓ２０）、イオン照射後の半導体基板とマスクの位置合わせ（アライメント）がずれていないか確認する（Ｓ２２）。その後、半導体基板とマスクの固定を解除する（Ｓ２４）。

作業開始の際、ウェハホルダは、作業台に水平に置かれる。作業者は、マスクを半導体基板にかぶせるようにしてマスクおよび半導体基板をウェハホルダに載せる。半導体基板とマスクの位置合わせが行われる。固定治具がウェハホルダに接しかつマスクの側面に非接触であるように固定治具でマスクおよび半導体基板をウェハホルダに固定する。ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートのウェハホルダ載置面にウェハホルダの自重によりウェハホルダが案内されるようウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げる。マスクを介して前記半導体基板にイオンを照射する。

マスクとウエハを固定してから固定を解除するまでの間、作業者はマスクに触れることがない。そのため、作業者が誤ってマスクをあるべき位置からずらすことがない。よって、半導体基板に対するマスクの位置を確実に保持することができる。

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。

１０イオン照射システム、１８搬送プレート、２４ウェハホルダ、２５マスク、２６ウェハ、３２固定装置、３４固定治具、３５突出部材、３５ａ突出部材本体、３５ｂ突出部材先端、３６拡張部分、４２ピン穴、４２ａ第１円弧状輪郭、４２ｂ第２円弧状輪郭、４４スペーサ部材、５０ウェハホルダ側アーム、５２マスク側アーム、５２ａねじ穴、５８固定治具当接面、６４ウェハホルダ載置面、６６ピン、７２ウェハホルダ吊下構造、７４第１中心、７５第１半径、７６第２中心、７７第２半径。

Claims

半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置であって、
前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、
前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、を備えることを特徴とする固定装置。
前記ウェハホルダは、前記ウェハホルダに載せられた前記マスクの側面の設計上の位置よりも径方向に外側に位置する固定治具当接面を備えることを特徴とする請求項１に記載の固定装置。
前記ウェハホルダは、前記固定治具当接面よりも径方向に外側に広がる拡張部分を備えることを特徴とする請求項２に記載の固定装置。
前記半導体基板の外周領域と前記マスクの間に配置されるスペーサ部材をさらに備え、
前記固定治具は、ウェハホルダ側アームと、前記ウェハホルダ側アームに沿って延びるマスク側アームと、を備え、両アーム間に前記マスク、前記半導体基板および前記ウェハホルダを挟むように構成され、
前記マスク側アームは、前記マスクに向けて突出可能な突出部材を備え、前記突出部材は、前記スペーサ部材の直上で前記マスクに突き当たるよう配置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の固定装置。
前記マスク側アームは、ねじ穴を有し、前記突出部材は、前記ねじ穴と螺合するねじである突出部材本体と、前記マスクに突き当たる突出部材先端と、を備え、前記突出部材先端は、前記突出部材本体に対し回転可能であるように前記突出部材本体に支持されていることを特徴とする請求項４に記載の固定装置。
ウェハホルダ載置面を備え、前記固定治具が装着された前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートと、
前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが前記ウェハホルダ載置面に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の固定装置。
前記ウェハホルダ吊下構造は、前記ウェハホルダ載置面に設けられた逆テーパー状のピンと、前記ウェハホルダに設けられたピン穴と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の固定装置。
前記ピン穴は、第１中心および第１半径を有する第１円弧状輪郭と、前記第１中心から下方に偏心した第２中心および前記第１半径より大きい第２半径を有し前記第１円弧状輪郭に接続された第２円弧状輪郭と、を備えることを特徴とする請求項７に記載の固定装置。
半導体基板にマスクを介してイオン照射をする際に前記マスクを前記半導体基板に固定するための固定装置であって、
前記マスクを前記半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板を載せるウェハホルダと、
前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する固定治具と、
ウェハホルダ載置面を備え、前記固定治具が装着された前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートと、
前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが前記ウェハホルダ載置面に案内されるよう構成されたウェハホルダ吊下構造と、を備えることを特徴とする固定装置。
マスクを半導体基板にかぶせるようにして前記マスクおよび前記半導体基板をウェハホルダに載せる工程と、
固定治具が前記ウェハホルダに接しかつ前記マスクの側面に非接触であるように前記固定治具で前記マスクおよび前記半導体基板を前記ウェハホルダに固定する工程と、
前記ウェハホルダを立てて搬送する搬送プレートのウェハホルダ載置面に前記ウェハホルダの自重により前記ウェハホルダが案内されるよう前記ウェハホルダを前記搬送プレートに吊り下げる工程と、
前記マスクを介して前記半導体基板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。