JP6914600B2 - Fixing device and ion irradiation method - Google Patents

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Description

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。 The present invention relates to a fixing device for fixing a mask used for ion irradiation to a wafer, and an ion irradiation method.

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）。 A semiconductor integrated circuit is manufactured by performing various microfabrications on a semiconductor substrate such as a silicon wafer. In order to improve the performance of the integrated circuit, the semiconductor substrate may be irradiated with ions such as helium to form a defective region. For example, in the manufacturing process of an insulated gate bipolar transistor (IGBT) containing a diode, a defect region is selectively formed at a location where the diode is formed by irradiating ions with a mask. By selectively forming a defect in the diode region, the reverse recovery characteristic of the diode can be improved (see, for example, Patent Document 1).

国際公開第２０１１／０７４０７５号International Publication No. 2011/074075

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。 Several methods have been proposed for fixing the mask to the wafer. According to Patent Document 1, the mask is fixed to the wafer by adhesion or bonding. In this case, the mask can be firmly fixed to the wafer, but it is complicated because chemical treatment such as etching may be required to remove the mask from the wafer.

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。 One of the exemplary objects of an aspect of the present invention is to provide a fixing technique for easily attaching and detaching a mask used for ion irradiation to and from a wafer.

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。 One aspect of the present invention is a fixing device for fixing a mask to a wafer when irradiating the wafer with ions through the mask. This fixing device includes a wafer holder having a central portion on which a wafer is placed, an outer peripheral portion for fixing the mask, a magnet for magnetically fixing the mask on the outer peripheral portion of the wafer holder, and an outer peripheral portion of the wafer holder. A resin film sandwiched between the mask and the mask is provided.

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。 Another aspect of the present invention is an ion irradiation method. In this method, the step of placing the wafer on the central part of the wafer holder, the step of aligning the mask and the wafer to be stacked on the wafer, and the step of sandwiching the wafer between the central part of the wafer holder and the mask, and the outer peripheral portion of the wafer holder. The process of fixing the mask with magnetic force by a magnet on the outer periphery of the wafer holder so that the resin film is sandwiched between the wafer and the mask, and the wafer holder is erected and conveyed so that the direction in which the wafer and the mask overlap is the horizontal direction. It includes a step of attaching to a plate and a step of irradiating a wafer with ions through a mask while being attached to a transfer plate.

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。 It should be noted that any combination of the above components or components and expressions of the present invention that are mutually replaced between methods, devices, systems, and the like are also effective as aspects of the present invention.

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。 According to the present invention, the mask used for ion irradiation can be easily attached to and detached from the wafer.

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。It is a figure which shows typically the structure of the ion irradiation apparatus which concerns on embodiment. 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。It is sectional drawing which shows typically the structure of the fixing device which concerns on embodiment. ウェハホルダの構成を模式的に示す上面図である。It is a top view which shows typically the structure of the wafer holder. ウェハホルダの構成を模式的に示す下面図である。It is a bottom view which shows typically the structure of the wafer holder. マスクホルダの構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a mask holder schematically. スペーサの構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a spacer schematically. マスクの構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a mask schematically. マスクアライナの構成を模式的に示す側面図である。It is a side view which shows typically the structure of the mask aligner. 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。It is a side view which shows typically the alignment process of a wafer and a mask. 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。It is a side view which shows typically the process of fixing a wafer holder and a mask holder. 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。It is a figure which shows typically the process of attaching a fixing device to a transport plate. 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。It is a flowchart which shows an example of the ion irradiation method which concerns on embodiment.

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。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail. The configuration described below is an example and does not limit the scope of the present invention. Further, in the description of the drawings, the same elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted as appropriate. Further, in the drawings referred to in the following description, the sizes and thicknesses of the respective constituent members are for convenience of explanation and do not necessarily indicate the actual dimensions and ratios.

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。 FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of the ion irradiation device 50 according to the embodiment. The ion irradiation device 50 includes a beam generation device 52, a beam transport device 54, and an irradiation processing chamber 56. The beam generator 52 includes a cyclotron type or Van de Graaff type accelerator, and generates, for example, an ion beam B having an acceleration energy of about 1 MeV to 100 MeV. The beam transport device 54 transports the ion beam B generated by the beam generator 52 to the irradiation processing chamber 56.

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。 The beam transport device 54 is provided with a deflection device 60, a beam slit 62, and an absorber 64. The deflection device 60 scans the ion beam B from the beam generation device 52 by an electric field type or a magnetic field type so that the entire wafer 12 is sequentially scanned by the ion beam B. The scanned beam B passes through the beam slit 62 and the absorber 64. The absorber 64 is an energy reduction plate made of a material such as aluminum (Al), and the ion beam B passing through the absorber 64 is decelerated and adjusted to have a desired energy.

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。 The wafer 12 and the mask 14 to be irradiated are attached to the transport plate 66 and transported to the irradiation processing chamber 56. The wafer 12 and the mask 14 are attached to the transport plate 66 via the fixing device 18. The fixing device 18 is a fixing jig for positioning the mask 14 so as not to move with respect to the wafer 12 during ion irradiation.

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。 The mask 14 is arranged closer to the front side of the ion beam B in the traveling direction than the wafer 12. Therefore, the scanned beam B is incident on the wafer 12 through the mask 14. The mask 14 has a pattern portion having a partially formed opening, shields a part of the incident ion beam B, and allows the remaining portion to pass through. By irradiating the ion beam B, a defect region is formed inside the wafer 12 at a position corresponding to the pattern of the mask 14.

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。 The mask 14 has a size capable of covering the wafer 12. The mask 14 is a metal containing aluminum (Al), stainless steel (SUS), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti) and alloys thereof, silicon (Si), and other resins. And so on. However, the shape and material of the mask 14 are not limited to this.

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。 The ion irradiation device 50 is configured to be able to adjust various parameters related to the ion beam, for example, ion species, acceleration energy, ion irradiation amount (beam current, irradiation time), and ion irradiation direction. Examples of the ion species used for ion irradiation include those in which at least one atom selected from the group consisting of H, He, B, C, N, O, Ne, Si, Ar, Kr, and Xe is ionized. .. Specifically, for example, 1 H + , 2 H + , 3 He 2+ , 4 He 2+ and the like can be mentioned. The ion irradiation system 10 may perform ion irradiation with an acceleration energy of 0.001 MeV or more. Alternatively, it may be performed with an acceleration energy of 0.1 MeV or more. Further, ion irradiation may be performed with an acceleration energy of 100 MeV or less. Alternatively, the acceleration energy may be 30 MeV or less.

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。 The wafer 12 irradiated with ions is typically a circular silicon substrate, but the shape and material of the wafer 12 are not limited to this. The circular wafer may have a diameter of, for example, 300 mm or less, and may have a diameter of, for example, 300 mm or 250 mm or 200 mm or 150 mm. The circular wafer may have a thickness of, for example, about 50 μm to 1.5 mm, or may have a thickness of, for example, about 100 μm to 900 μm.

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。 When the wafer 12 is irradiated with ions, the ions reach a certain depth inside the wafer. At that time, lattice defects are formed in the vicinity including the reached region, and the regularity (periodicity) of the crystal is disturbed. In such a region with many lattice defects, electrons are easily scattered and the movement of electrons is hindered. That is, the resistivity increases in the region where local lattice defects are generated by ion irradiation. By adjusting the above parameters in the ion irradiation system 10, the in-plane position, the depth position, the width in the depth direction, and the magnitude of the resistivity of the defect layer in the wafer can be appropriately set. The defect layer obtained by ion irradiation can be used for various purposes such as forming a carrier lifetime control layer in addition to the purpose of forming a high resistance region.

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。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the fixing device 18 according to the embodiment. The fixing device 18 is a device for fixing the mask 14 to the wafer 12. The fixing device 18 includes a wafer holder 20 and a mask holder 40. The fixing device 18 is characterized in that the space between the wafer holder 20 and the mask holder 40 is fixed by the magnetic force of the magnet 32.

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。 In FIG. 2, the direction in which the wafer 12 and the mask 14 overlap is the vertical direction, and the mask 14 may be described as the upper side and the wafer 12 as the lower side. Further, as a direction orthogonal to the vertical direction, a direction away from the center of the wafer 12 may be referred to as a radial direction, and a direction along the outer periphery of the wafer 12 may be referred to as a circumferential direction. It should be noted that these directions are used for facilitating the explanation of the fixing device 18, and do not limit the installation direction or the like when the fixing device 18 is used.

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。 The wafer holder 20 includes a holder body 22, a magnet pedestal 30, a magnet 32, and a resin sheet 36. The holder main body 22 is a portion on which the wafer 12 is placed, and is provided in the central portion C1 of the wafer holder 20. The holder body 22 may have a size similar to the main surface of the wafer 12 or wider than the main surface of the wafer 12, and may have a size corresponding to, for example, a 300 mm wafer. The material of the holder body 22 is not particularly limited, but it is more convenient to handle it if it is made of a relatively lightweight material. For example, a metal material such as aluminum (Al) or titanium (Ti) or a resin material can be used. .. As the holder body 22, an alloy containing iron (Fe) or nickel (Ni) such as stainless steel (SUS) or 42 alloy may be used.

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。 An opening 24 that penetrates the holder body 22 in the vertical direction is provided in the center of the holder body 22. The opening 24 of the holder body 22 can be used to support the wafer 12 by inserting the aligner used for aligning the wafer 12 from below. The opening 24 of the holder body 22 also contributes to weight reduction of the holder body 22. The diameter of the opening 24 of the holder body 22 is smaller than the diameter of the wafer 12, for example, about 50% to 90% of the diameter of the wafer 12.

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。 The magnet pedestal 30 is provided on the outer peripheral portion C2 outside the central portion C1 and is fixed to the holder main body 22 by a fixing member 34 such as a countersunk screw. The magnet pedestal 30 is a member for accommodating the magnet 32 and is made of a magnetic material. The magnet pedestal 30 is made of a magnetic metal material, for example, made of magnetic stainless steel (SUS430, etc.).

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。 The magnet 32 is housed in the recess of the magnet pedestal 30 and is attached so as to be exposed on the upper surface 20a of the wafer holder 20. It is preferable that the magnet 32 is provided so that the upper surface 20a of the wafer holder 20 does not protrude upward from the upper surface 20a of the wafer holder 20 and the upper surface 20a of the wafer holder 20 is a flat surface. The magnet 32 is a permanent magnet such as a neodymium magnet or a samarium-cobalt magnet. The material of the magnet 32 is preferably selected according to the operating temperature of the fixing device 18. For example, when the fixing device 18 is heated by ion irradiation and reaches 150 ° C. or higher, it is preferable to use a high-temperature resistant magnet such as a samarium-cobalt magnet in consideration of a decrease in magnetism due to a temperature rise. On the other hand, if the temperature of the fixing device 18 is less than 150 ° C. at the time of ion irradiation, it is preferable to use a neodymium magnet having a strong magnetic force.

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。 The resin sheet 36 is provided in the central portion C1 on which the wafer 12 is placed, and is attached to the upper surface 20a of the wafer holder 20. At the center of the resin sheet 36, an opening 38 communicating with the opening 24 of the holder main body 22 is provided. The resin sheet 36 is a member that comes into direct contact with the wafer 12, and is sandwiched between the wafer 12 and the holder body 22 when the wafer 12 is fixed. The resin sheet 36 fills the gap between the wafer 12 and the holder body 22 to prevent the wafer 12 from being displaced in the radial and circumferential directions by frictional force. The resin sheet 36 is preferably made of a member that is easily deformed in the vertical direction (thickness direction), and is made of, for example, a resin member having an open cell structure. In the case of a resin member having an open cell structure, since the bubbles communicate with each other, the air in the bubble structure can be easily discharged when the irradiation processing chamber 56 is evacuated for ion irradiation. Therefore, when the fixing device 18 including the resin sheet 36 is used in the irradiation processing chamber 56 in a vacuum state, it is preferable to use the resin sheet 36 having an open cell structure. As the resin sheet 36, for example, a sponge-like silicone resin or urethane resin can be used.

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。 The mask holder 40 is a member attached to the outer circumference of the mask 14. The mask holder 40 has a shape corresponding to the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20 and is configured in a frame shape. The mask holder 40 includes an upper frame 42 and a lower frame 44, and the mask 14 and the spacer 16 are sandwiched between the upper frame 42 and the lower frame 44. The mask holder 40 is made of a magnetic metal material, for example, made of magnetic stainless steel (SUS430, etc.).

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。 The spacer 16 is a member that comes into direct contact with the outer peripheral portion of the wafer 12, and is sandwiched between the wafer 12 and the mask 14 when the wafer 12 is fixed. The spacer 16 prevents the wafer 12 and the mask 14 from coming into direct contact with each other. The spacer 16 has an opening having a diameter slightly smaller than the diameter of the wafer 12, for example, having an opening diameter of about 95% to 99% of the diameter of the wafer 12. The spacer 16 is made of the same material as the mask 14, and includes aluminum (Al), stainless steel (SUS), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), titanium (Ti) and alloys thereof. It is composed of metal, silicon (Si), and other resins. However, the material of the spacer 16 is not limited to this.

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。 A resin film 46 is provided between the wafer holder 20 and the mask holder 40. The resin film 46 has a shape corresponding to the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20, and is formed in a frame shape like the mask holder 40. The resin film 46 prevents radial and circumferential misalignment between the wafer holder 20 and the mask holder 40 by frictional force. The resin film 46 is preferably made of a material having a large frictional force, and for example, a silicone resin, a urethane resin, a polyimide resin, or the like can be used. The resin film 46 is preferably formed thin so as to suppress a decrease in the attractive force generated between the wafer holder 20 and the mask holder 40 due to the magnetic force of the magnet 32. The thickness of the resin film 46 is preferably 1 mm or less, and is preferably about 0.1 mm to 0.5 mm, for example.

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。 Subsequently, the configuration of each member constituting the fixing device 18 will be described in detail with reference to the plan views of FIGS. 3 to 7.

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。 3 and 4 are plan views schematically showing the configuration of the wafer holder 20. FIG. 3 is a top view seen from the upper surface 20a of the wafer holder 20, and FIG. 4 is a bottom view seen from the lower surface 20b of the wafer holder 20. FIG. 2 corresponds to the cross section taken along line AA of FIGS. 3 and 4.

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。 The holder body 22 has a rectangular shape in a plan view. The central portion C1 on which the wafer 12 is placed has a rectangular shape, and the outer peripheral portion C2, which is a region on which the mask holder 40 is fixed, has a rectangular frame shape. A circular opening 24 is formed in the center of the holder body 22. An annular resin sheet 36 having a circular opening 38 is provided in the central portion C1 of the holder main body 22.

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。 A plurality of magnet pedestals 30 are provided on the holder main body 22, and are arranged in a rectangular frame shape along the four sides of the outer circumference of the holder main body 22. In the illustrated example, four magnet pedestals 30a, 30b, 30c, and 30d are provided on each of the four sides of the holder main body 22, and a total of 4 × 4 = 16 magnet pedestals 30 are provided. The magnet pedestals 30a to 30d are attached so that the magnet 32 is located at the outer peripheral portion C2 and the fixing member 34 is located at the central portion C1. That is, the magnet pedestals 30a to 30d are attached so that the magnet 32 is located on the outer side in the radial direction and the fixing member 34 is located on the inner side in the radial direction. Three magnets 32 are provided on the magnet pedestals 30a to 30d. The three magnets 32 provided on one magnet pedestal are arranged along the outer peripheral side of the holder main body 22.

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。 Mounting portions 26 for mounting on the transport plate 66 are provided at the four corners of the holder body 22. The mounting portion 26 is provided with a mounting hole 26a for inserting into a mounting pin provided on the transport plate 66. In the illustrated example, the mounting portion 26 of the wafer holder 20 is provided so as to project outward from the holder main body 22. However, the structure of the mounting portion 26 of the wafer holder 20 is not limited to that shown in the drawing. For example, mounting holes may be provided at the four corners of the holder main body 22 instead of providing the mounting portion 26.

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。 A notch 28 is provided on the outer circumference of the holder body 22. In the illustrated example, two notches 28 are provided on the left side and two on the right side of the holder main body 22, and are arranged at positions between adjacent magnet pedestals 30c and 30d. The notch 28 is provided to insert a pin for releasing the fixing by magnetic force between the wafer holder 20 and the mask holder 40 in the vertical direction (direction orthogonal to the paper surface of FIG. 3). For example, the pin inserted through the notch 28 lifts the mask holder 40 upward with respect to the wafer holder 20, and the fixing between the wafer holder 20 and the mask holder 40 is released.

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。 The notch 28 is preferably provided near the magnet pedestal 30 or the magnet 32 so that the attractive force due to the magnetic force of the magnet 32 can be easily released. In the illustrated example, the plurality of magnet pedestals 30c and 30d provided on the left side and the right side of the holder main body 22 are provided so as to be adjacent to each other with the notch 28 interposed therebetween. For example, notches 28 interposed therebetween adjacent magnets pedestal 30c, than the spacing d 1 of the 30d, notches 28 adjacent with no intervening magnet base 30c, a plurality of magnets so 30d better spacing d 2 of smaller The pedestals 30c and 30d are arranged.

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。 FIG. 5 is a plan view schematically showing the structure of the mask holder 40, and schematically shows the structure of the upper frame 42 and the lower frame 44. The upper frame 42 and the lower frame 44 are configured in a rectangular frame shape corresponding to the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20, and have a rectangular opening 40a corresponding to the central portion C1 of the wafer holder 20 in the center. The upper frame 42 and the lower frame 44 are provided with a plurality of fixing holes 40b for fixing to the mask 14 and the spacer 16. The plurality of fixing holes 40b are arranged along the four sides of the outer periphery of the upper frame 42 and the lower frame 44. A fixing member such as a screw is attached to each fixing hole 40b.

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。 FIG. 6 is a plan view schematically showing the configuration of the spacer 16. The spacer 16 has a rectangular outer circumference corresponding to the mask holder 40, and has a circular opening 16a in the center. A plurality of fixing holes 16b are provided on the outer circumference of the spacer 16. Each fixing hole 16b of the spacer 16 is provided at a position corresponding to each fixing hole 40b of the upper frame 42 and the lower frame 44.

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。 FIG. 7 is a plan view schematically showing the configuration of the mask 14. The mask 14 has a rectangular outer circumference corresponding to the mask holder 40, and has a circular pattern portion 14a in the center. In the pattern portion 14a, a mask pattern is formed in which an opening is partially provided at a portion of the wafer 12 to be irradiated with ions. A plurality of fixing holes 14b are provided on the outer periphery of the mask 14. Each fixing hole 14b of the mask 14 is provided at a position corresponding to each fixing hole 40b of the upper frame 42 and the lower frame 44.

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。 Next, a fixing method using the fixing device 18 will be described. FIG. 8 is a side view schematically showing the configuration of the mask aligner 70 according to the embodiment. The mask aligner 70 is an attachment / detachment device used for fixing and releasing the wafer 12 and the mask 14 using the fixing device 18. The mask aligner 70 includes a wafer holder support portion 72, a mask holder support portion 74, a wafer support portion 76, and a camera 78.

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。 The wafer holder support portion 72 has a stage structure for horizontally supporting the wafer holder 20, and is configured to be movable in the vertical direction. The wafer holder support portion 72 has, for example, four columns for supporting the mounting portions 26 at the four corners of the wafer holder 20. The mask holder support portion 74 has a support structure for horizontally supporting the mask holder 40, and has a four-pin structure inserted into the four notches 28 of the wafer holder 20.

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。 The wafer support portion 76 has a stage structure for horizontally supporting the wafer 12, and is configured to be movable in the vertical direction. The wafer support portion 76 is provided at a position corresponding to the central openings 24 and 36 of the wafer holder 20, and is configured to support the wafer 12 placed on the wafer holder 20 from the lower side of the wafer holder 20. The wafer support portion 76 is configured so that the wafer 12 can be moved in the x direction, the y direction, and the θ direction, so that the positions of the alignment marks of the wafer 12 and the mask 14 detected by the camera 78 match. The wafer 12 is aligned. That is, the wafer support portion 76 is an aligner for aligning the wafer 12.

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。 In the state shown in FIG. 8, the wafer holder 20 is attached to the mask aligner 70. The wafer holder 20 is fixed on the wafer holder support portion 72.

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。 FIG. 9 is a side view schematically showing the alignment process of the wafer 12 and the mask 14. After fixing the wafer holder 20 to the wafer holder support portion 72 as shown in FIG. 8, the mask holder support portion 74 and the wafer support portion 76 are moved upward, and the upper ends of the mask holder support portion 74 and the wafer support portion 76 are the wafer holder 20. It should be located above the upper surface 20a. At this time, the mask holder support portion 74 moves upward through the notch 28 of the wafer holder 20, and the wafer support portion 76 moves upward through the central openings 24 and 38 of the wafer holder 20.

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。 Subsequently, the wafer 12 is placed on the wafer support portion 76, and the mask holder 40 is placed on the mask holder support portion 74. The mask 14 and the spacer 16 are sandwiched and fixed to the mask holder 40 between the upper frame 42 and the lower frame 44. A resin film 46 is attached to the lower surface of the lower frame 44. After that, the alignment marks of the wafer 12 and the mask 14 are detected by using the camera 78, and the positions of the wafer 12 in the x-direction, y-direction, and θ-direction are adjusted by the wafer support portion 76 to perform alignment.

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。 FIG. 10 is a side view schematically showing a process of fixing the wafer holder 20 and the mask holder 40. From the state shown in FIG. 9, first, the wafer 12 is placed on the resin sheet 36 of the wafer holder 20 by moving the wafer support portion 76 downward. Subsequently, the mask holder 40 is brought closer to the wafer holder 20 by moving the mask holder support portion 74 downward. When the resin film 46 attached to the mask holder 40 is close to each other to the extent that it comes into contact with the upper surface 20a of the wafer holder 20, the wafer holder 20 and the mask holder 40 are attracted and fixed by the magnetic force of the magnet 32 provided on the wafer holder 20. By the above steps, the mask 14 can be fixed to the wafer 12 by using the fixing device 18.

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。 FIG. 11 is a diagram schematically showing a step of attaching the fixing device 18 to the transport plate 66. The transport plate 66 is provided with a mounting pin 68 for mounting the fixing device 18. The mounting pins 68 are provided at positions corresponding to two diagonally positioned mounting portions 26 among the mounting portions 26 at the four corners of the fixing device 18. The fixing device 18 is fixed to the transport plate 66 by inserting the mounting pin 68 into the mounting hole of the mounting portion 26. A plurality of fixing devices 18 can be mounted on the transport plate 66, and a pair of a plurality of mounting pins 68 are provided side by side so that the plurality of fixing devices 18 are fixed side by side in a row in the lateral direction.

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。 The transport plate 66 is used in an upright state during ion irradiation, and is arranged in the irradiation processing chamber 56 in the direction in which the arrow G shown in FIG. 11 is in the direction of gravity. Therefore, the fixing device 18 attached to the transport plate 66 is fixed so that the direction in which the wafer 12 and the mask 14 overlap is the horizontal direction, and the load is applied in the direction parallel to the main surface of the wafer 12. In the present embodiment, since the resin film 46 is sandwiched between the wafer holder 20 and the mask holder 40, the frictional force of the resin film 46 can support the load in the direction parallel to the main surface of the wafer 12. As a result, as compared with the case where the fixing device 18 is fixed only by the magnetic force of the magnet 32 without providing the resin film 46, the positional deviation between the wafer holder 20 and the mask holder 40 when the fixing device 18 is in an upright state can be preferably prevented. .. Further, since the resin sheet 36 is provided between the wafer 12 and the wafer holder 20, the displacement of the wafer 12 can be suitably prevented by the frictional force of the resin sheet 36.

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。 When the ion irradiation step is completed, the fixing device 18 is removed from the transport plate 66 and attached to the mask aligner 70. First, the mounting portion 26 of the wafer holder 20 is fixed to the wafer holder support portion 72. After that, the mask holder support portion 74 is moved upward so as to pass through the notch 28 of the holder main body 22, and the mask holder 40 is pushed upward with respect to the wafer holder 20. When a slight gap is formed between the wafer holder 20 and the mask holder 40, the magnet 32 is released from being fixed by the magnetic force. After releasing the fixing of the mask holder 40, the wafer 12 after ion irradiation is taken out from the wafer holder 20.

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）。 FIG. 12 is a flowchart showing an example of the ion irradiation method according to the embodiment. The wafer 12 is placed on the resin sheet 36 of the central portion C1 of the wafer holder 20 (S10), and the mask 14 and the wafer 12 to be overlapped on the wafer 12 are aligned (S12). The resin film 46 is arranged on the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20, the resin film 46 is sandwiched between the wafer holder 20 and the mask 14, and the mask 14 is fixed by the magnetic force of the magnet 32 on the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20. (S14). The fixing device 18 to which the wafer 12 and the mask 14 are fixed is attached to the transport plate 66 in an upright state so that the direction in which the wafer 12 and the mask 14 overlap is the horizontal direction (S16), and the fixing device 18 is upright on the transport plate 66. The wafer 12 is irradiated with ions through the mask 14 in the attached state (S18). After the ion irradiation, the fixing device 18 is removed from the transport plate 66, and the pin is inserted into the notch 28 of the wafer holder 20 to release the fixing between the wafer holder 20 and the mask 14 (S20).

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。 According to this embodiment, since the mask 14 and the wafer holder 20 can be attached and detached by magnetic force, the mask can be attached and detached as compared with the case where the mask is directly fixed to the wafer or fixed using a fixing member such as a screw or a clip. Can be easily done. Further, by fixing using the frictional force of the resin sheet 36 or the resin film 46 instead of fixing using only the magnetic force, the wafer 12 or the mask 14 is attached to the fixing device 18 and then attached to the main surface of the wafer 12. It is possible to suitably prevent the positional deviation in the radial direction and the circumferential direction along the line. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to achieve both high-precision fixing and easy attachment / detachment.

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。 According to the present embodiment, the weight of the wafer holder 20 can be reduced and the weight of the wafer holder 20 can be reduced by partially forming only the magnet pedestal 30 on which the magnet 32 is provided, instead of the entire wafer holder 20 being made of a magnetic material. Can be easily handled. Further, by embedding the magnet 32 in the magnet pedestal 30 made of a magnetic material, a magnetic circuit for confining the magnetic field lines generated by the magnet 32 inside the magnet pedestal 30 can be formed, and the magnetic force leakage to the outside of the fixing device 18 can be prevented. As a result, it is possible to prevent the ion beam B incident on the wafer 12 from being deflected by the influence of the magnetic field lines due to the leakage of the magnetic force to the outside of the fixing device 18 and hindering uniform ion irradiation.

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。 According to the present embodiment, since a plurality of magnets 32 are arranged on the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20, a sufficient fixing force can be exerted even if the magnetic force of each magnet 32 is not so strong. Further, by reducing the magnetic force of each magnet 32, it is possible to prevent an excessive stress from being applied to a part of the fixed portions of the wafer holder 20 and the mask holder 40 and an unintended stress from being applied to the wafer 12 and the mask 14. .. Further, since the notch 28 is provided in the vicinity of the magnet 32 to release the fixing by the magnetic force at a position close to the magnet 32, the mask 14 can be attached and detached without applying an excessive force to the mask 14. As a result, the reliability of the ion irradiation process can be improved.

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。 The fixing device 18 according to the present embodiment may include a metal material (Fe, Co, Ni, Cu, etc.) that may adversely affect the electrical characteristics of the semiconductor device. However, in the ion irradiation method according to the present embodiment, a protective film is formed on the surface of the wafer 12 on which the semiconductor element is formed, and a desired defect region can be formed even if ions are irradiated from above the protective film. By using the wafer 12 on which such a protective film is formed, it is possible to prevent an adverse effect on the electrical characteristics of the semiconductor element formed on the wafer 12 even in the fixing device 18 containing a material that may have an adverse effect. ..

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。 The ion irradiation technique according to the above-described embodiment can be applied to the formation of a semiconductor device. For example, in a power device in which an IGBT and a diode are mixedly mounted, a mask configured so that the region where the IGBT is formed is not irradiated with ions but the region where the diode is formed is irradiated with ions can be used. .. As a result, a defect region can be formed in the diode region to improve the reverse recovery characteristic of the diode.

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。 The ion irradiation technique according to the above-described embodiment can be used for forming an inductor region in an RF-CMOS device. The Q value of the inductor region can be improved by selectively irradiating the periphery of the inductor region with ions to form a high resistance layer. Further, in a semiconductor device in which a digital circuit and an analog circuit are mounted together, a separation region can be formed by selectively irradiating a region between the digital region and the analog region with ions to form a high resistance layer. As a result, it is possible to prevent the digital signal from interfering with the analog circuit and improve the characteristics of the analog circuit.

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。 The present invention has been described above based on examples. It will be understood by those skilled in the art that the present invention is not limited to the above embodiment, various design changes are possible, various modifications are possible, and such modifications are also within the scope of the present invention. By the way.

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。 In the above-described embodiment, the case where the magnet 32 is provided on the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20 is shown. In the modified example, the mask holder 40 may be provided with the magnet 32.

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。 In the above-described embodiment, a case where a plurality of magnet pedestals 30 are provided on the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20 is shown. In the modified example, a rectangular frame-shaped magnet pedestal may be provided on the outer peripheral portion C2 of the wafer holder 20. In addition, the entire wafer holder 20 may be made of a magnetic material.

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。 In the above-described embodiment, the mask 14 and the spacer 16 are sandwiched between the upper frame 42 and the lower frame 44. In the modified example, a mask plate in which the frame and the mask are integrated may be used. Further, the spacer may not be used, or the mask 14 may be sandwiched between the upper spacer and the lower spacer. In addition, by making the mask 14 made of a magnetic material, the mask 14 may be directly fixed to the wafer holder 20 without using the mask holder 40.

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。 In the above-described embodiment, the case where the notch 28 is provided in the wafer holder 20 is shown. In the modified example, the wafer holder 20 may be provided with a through hole for inserting the mask support pin such as the mask holder support portion 74.

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。 In the above-described embodiment, the case where the resin film 46 is fixed to the mask holder 40 in advance has been shown. In the modified example, the resin film 46 may be fixed in advance on the upper surface 20a of the wafer holder 20.

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。 12 ... Wafer, 14 ... Mask, 16 ... Spacer, 18 ... Fixing device, 20 ... Wafer holder, 28 ... Notch, 32 ... Magnet, 36 ... Resin sheet, 40 ... Mask holder, 46 ... Resin film, 66 ... Conveying plate, C1 ... Central part, C2 ... Outer part.

Claims (6)

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非磁性材料を含む中央部と、前記マスクを固定するための磁性材料を含む外周部と、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。 A fixing device for fixing the mask to the wafer when irradiating the wafer with ions through the mask.
A wafer holder having a central portion containing a non-magnetic material on which the wafer is placed and an outer peripheral portion containing a magnetic material for fixing the mask.
A magnet for magnetically fixing the mask on the outer peripheral portion of the wafer holder,
A fixing device including a resin film sandwiched between an outer peripheral portion of the wafer holder and the mask. 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、
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ホルダ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。 A fixing device for fixing the mask to the wafer when irradiating the wafer with ions through the mask.
A wafer holder having a central portion on which the wafer is placed and an outer peripheral portion for fixing the mask.
A spacer sandwiched between the mask and the wafer,
A mask holder attached to the outer periphery of the mask and the spacer ,
A magnet for magnetically fixing the outer peripheral portion of the wafer holder and the mask holder,
A fixing device including a resin film sandwiched between an outer peripheral portion of the wafer holder and the mask holder. 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、
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固定装置。 A fixing device for fixing the mask to the wafer when irradiating the wafer with ions through the mask.
A wafer holder having a central portion on which the wafer is placed and an outer peripheral portion for fixing the mask.
A magnet for magnetically fixing the mask on the outer peripheral portion of the wafer holder,
A resin film sandwiched between the outer peripheral portion of the wafer holder and the mask is provided .
The outer peripheral portion of the wafer holder is provided with a through hole or notch through which a mask support pin for releasing the fixing with the mask and supporting the mask is inserted, and the through hole or notch is the magnet. fixed device it and which is located in a position adjacent to the. 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、
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と、を備えることを特徴とする固定装置。 A fixing device for fixing the mask to the wafer when irradiating the wafer with ions through the mask.
A wafer holder having a central portion on which the wafer is placed and an outer peripheral portion for fixing the mask.
A magnet for magnetically fixing the mask on the outer peripheral portion of the wafer holder,
A resin film sandwiched between the outer peripheral portion of the wafer holder and the mask,
Fixed device you comprising: a, a resin sheet of a continuous cell structure is sandwiched between the central portion of said wafer and said wafer holder. 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。 The process of placing the wafer in the center of the wafer holder and
The process of aligning the mask to be overlaid on the wafer and the wafer,
The wafer is sandwiched between the central portion of the wafer holder and the mask, and a resin film is sandwiched between the outer peripheral portion of the wafer holder and the mask. And the process of fixing with
The process of erecting the wafer holder and attaching it to the transport plate so that the direction in which the wafer and the mask overlap is the horizontal direction.
An ion irradiation method comprising a step of irradiating the wafer with ions through the mask while being attached to the transport plate. 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５に記載のイオン照射方法。 The ion irradiation method according to claim 5 , further comprising a step of inserting a pin into a through hole or a notch provided in the outer peripheral portion of the wafer holder to release the fixation between the wafer holder and the mask.
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