特開 2025-15945 ウェーハ固定方法、半導体製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025015945

(43)【公開日】2025-01-31

(54)【発明の名称】ウェーハ固定方法、半導体製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20250124BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20250124BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20250124BHJP

   H01J 37/317 20060101ALI20250124BHJP

   H01J 37/20 20060101ALN20250124BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/68 R

H01L21/68 S

H01L21/265 603D

H01J37/317 B

H01J37/20 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023118870

(22)【出願日】2023-07-21

(71)【出願人】

【識別番号】302054866

【氏名又は名称】日新イオン機器株式会社

(72)【発明者】

【氏名】村山 喬之

(72)【発明者】

【氏名】平井 裕也

(72)【発明者】

【氏名】趙 維江

【テーマコード（参考）】

5C101

5F131

【Ｆターム（参考）】

5C101AA25

5C101FF16

5C101FF46

5C101FF49

5C101FF53

5C101FF58

5C101FF59

5C101GG22

5F131AA02

5F131AA22

5F131BA23

5F131CA09

5F131DA33

5F131DA42

5F131EA03

5F131EA24

5F131EA25

5F131EB11

5F131EB12

5F131EB13

5F131EB15

5F131EB17

5F131EB31

5F131EB32

5F131EB34

5F131EB36

5F131EB38

5F131EB58

5F131EB81

5F131EB82

5F131FA13

5F131FA14

5F131FA32

5F131KA23

5F131KA54

(57)【要約】

【課題】ウェーハ離脱時に生じていた応力解放による不具合の発生を軽減する。
【解決手段】メカニカルクランプＭと静電チャックＥを有する半導体製造装置に使用されるウェーハ固定具Ｆで、ウェーハＷの処理温度が室温よりも高い第１基準温度Ｔ１以上であるとき、メカニカルクランプＭだけを使用して、ウェーハＷを固定する。また、半導体製造装置ＩＭは、メカニカルクランプＭと静電チャックＥを併用してウェーハＷを固定するウェーハ固定具Ｆと、ウェーハＷの固定を制御する制御装置Ｃとを有し、制御装置Ｃは、ウェーハＷの処理温度が室温よりも高い第１基準温度Ｔ１以上であるとき、メカニカルクランプＭだけを使用して、ウェーハＷを固定する。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

メカニカルクランプと静電チャックを有する半導体製造装置に使用されるウェーハ固定具で、
ウェーハの処理温度が室温よりも高い第１基準温度以上であるとき、前記メカニカルクランプだけを使用して、前記ウェーハを固定する、ウェーハ固定方法。

【請求項2】

前記ウェーハを固定する前に、前記ウェーハ固定具上で前記ウェーハを加熱し、前記ウェーハの温度を処理温度以上にする、請求項１記載のウェーハ固定方法。

【請求項3】

メカニカルクランプと静電チャックを有する半導体製造装置に使用されるウェーハ固定具で、
ウェーハの処理温度が室温よりも低い第２基準温度以下であるとき、前記メカニカルクランプだけを使用して、前記ウェーハを固定する、ウェーハ固定方法。

【請求項4】

メカニカルクランプと静電チャックを併用してウェーハを固定するウェーハ固定具と、
前記ウェーハの固定を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記ウェーハの処理温度が室温よりも高い第１基準温度以上であるとき、前記メカニカルクランプだけを使用して、前記ウェーハを固定する、半導体製造装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記ウェーハを固定する前に、前記ウェーハ固定具上で前記ウェーハを加熱し、前記ウェーハの温度を処理温度以上にする、請求項４記載の半導体製造装置。

【請求項6】

前記メカニカルクランプは、前記ウェーハの周端部を部分的に固定するものであり、
前記ウェーハの周端部で、前記メカニカルクランプで固定されていない場所に、前記ウェーハの径方向への移動を規制する規制部材を備える、請求項４または請求項５記載の半導体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

メカニカルクランプと静電チャックを併用するウェーハ固定方法と、当該固定方法が使用される半導体製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置たるイオン注入装置での一部の注入処理は、高温に加熱されたウェーハに対して実施されている。例えば、ＳｉＣウェーハは、イオン注入後のアニール処理での結晶欠陥の回復が難しく、デバイス特性への悪影響を避けるため、ウェーハを高温に加熱した状態でイオン注入処理が実施されている。

【0003】

イオン注入処理にあたり、ウェーハはメカニカルクランプや静電チャックによって固定されている。例えば、特許文献１には、静電チャックの特性劣化による吸着力の低下を補助するために、所定温度以上の高温注入処理にあたっては、メカニカルクランプを静電チャックと併用することが開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、動力機構を具備しないメカニカルクランプと静電チャックとを併用し、ウェーハを固定することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１３－５３１３７４

【特許文献2】特開２０１５－２０３１４０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

高温域では、静電チャックの性能が劣化する。しかしながら、静電チャックは、ウェーハ裏面を広範囲に固定する構成であることから、ウェーハ全体は、ある程度しっかりと固定されている。
高温注入時、ウェーハは、ヒーターやイオンビームの照射によって加熱される。この際、ウェーハがしっかりと固定されていれば、ウェーハには応力が発生する。

【0007】

高温注入処理後、ウェーハ固定具からウェーハを離脱する際に、注入処理中に抑えられていた熱歪が、応力として一挙に解放される。その結果、ウェーハが割れる、あるいは、ウェーハが跳ねてウェーハ固定具から離脱する等の不具合が発生する。

【0008】

特許文献１および特許文献２には、上記不具合についての対策が何ら開示されていない。また、静電チャックを使用する場合、ウェーハには残留吸着力が発生する。ウェーハ固定具からのウェーハ離脱時には、残留吸着力を除去するための複雑な電圧制御が必要となる。

【0009】

本発明は、ウェーハ離脱時に生じていた応力解放による不具合の発生を軽減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

ウェーハ固定方法は、
メカニカルクランプと静電チャックを有する半導体製造装置に使用されるウェーハ固定具で、
ウェーハの処理温度が室温よりも高い第１基準温度以上であるとき、前記メカニカルクランプだけを使用して、前記ウェーハを固定する。

【0011】

ウェーハの熱変形量が比較的大きくなる高温域ではメカニカルクランプだけを使用して、ウェーハを固定するようにしたので、ウェーハ離脱時に解放される応力を軽減することができる。これにより、ウェーハ離脱時に生じていた応力解放による不具合の発生を軽減できる。

【0012】

ウェーハ加熱時に生じる応力を軽減するには、
前記ウェーハを固定する前に、前記ウェーハ固定具上で前記ウェーハを加熱し、前記ウェーハの温度を処理温度以上にすることが望ましい。

【0013】

低温処理において、ウェーハに生じる応力を軽減するためには、
ウェーハ固定方法は、
メカニカルクランプと静電チャックを有する半導体製造装置に使用されるウェーハ固定具で、
ウェーハの処理温度が室温よりも低い第２基準温度以下であるとき、前記メカニカルクランプだけを使用して、前記ウェーハを固定する。

【0014】

高温処理と同様に、ウェーハの処理温度が室温よりも低い第２基準温度以下であるとき、メカニカルクランプだけを使用してウェーハを固定することで、応力解放によるウェーハ離脱時不具合の発生を軽減できる。

【0015】

半導体製造装置は、
メカニカルクランプと静電チャックを併用してウェーハを固定するウェーハ固定具と、
前記ウェーハの固定を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記ウェーハの処理温度が室温よりも高い第１基準温度以上であるとき、前記メカニカルクランプだけを使用して、前記ウェーハを固定する。

【0016】

上記構成であれば、ウェーハの変形が許容でき、応力解放によるウェーハ離脱時の不具合の発生を軽減できる。

【0017】

ウェーハ加熱時に生じる応力を軽減するには、
前記制御装置は、前記ウェーハを固定する前に、前記ウェーハ固定具上で前記ウェーハを加熱し、前記ウェーハの温度を処理温度にすることが望ましい。

【0018】

前記メカニカルクランプは、前記ウェーハの周端部を部分的に固定するものであり、
前記ウェーハの周端部で、前記メカニカルクランプで固定されていない場所に、前記ウェーハの径方向への移動を規制する規制部材を備えることが望ましい。

【0019】

規制部材があれば、メカニカルクランプからのウェーハの脱落をより確実に防止することができる。

【発明の効果】

【0020】

ウェーハの熱変形量が比較的大きくなる高温域ではメカニカルクランプだけを使用して、ウェーハを固定しているので、ウェーハ離脱時に解放される応力が軽減でき、ひいては応力解放による不具合の発生が軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】ウェーハ固定具の構成例を示す模式的平面図

【図2】図１をＰ方向からみたときのウェーハ固定具の構成例を示す模式的平面図

【図3】ウェーハ固定具を備えるイオン注入装置の構成例を示す模式的平面図

【図4】ウェーハ固定方法の一例を示すフローチャート

【図5】ウェーハ固定方法の別の例を示すフローチャート

【図6】ウェーハ固定方法の他の例を示すフローチャート

【図7】ウェーハ固定方法の他の例を示すフローチャート

【図8】ウェーハ固定具の別の構成例を示す模式的平面図

【図9】ウェーハ固定具の他の構成例を示す模式的平面図

【発明を実施するための形態】

【0022】

図１は、ウェーハ固定具Ｆの構成例を示す模式的平面図である。図２は、図１をＰ方向からみたときのウェーハ固定具Ｆの構成例を示す模式的平面図であり、図の簡略化のため、規制部材６の図示は省略している。
これらの図にもとづいてウェーハ固定具Ｆの構成例を説明する。

【0023】

ウェーハ固定具Ｆは、メカニカルクランプＭと静電チャックＥを備えている。このウェーハ固定具Ｆは、イオン注入装置やイオンビームエッチング装置、成膜装置等の半導体製造装置でウェーハＷを処理する際に使用されている。
メカニカルクランプＭは、例えば、特許文献２と同様に、動力機構が不要なメカニカルクランプである。
ウェーハ固定具Ｆの傾きを変更することで、リンク機構３、ロッド４、押し当て部５が連動して、ウェーハの上面端部をおさえる爪１の開閉動作が実現される。

【0024】

静電チャックＥは、例えば、図２に図示される一対の電極１０ａ、１０ｂを備えた双極性の静電チャックである。静電チャックＥは、極性の異なる直流電圧を各電極１０ａ、１０ｂに印加することで、クーロン力やジョンソンラーベック力によりウェーハＷを吸着する。

【0025】

静電チャックＥは、ヒーター１１を備えており、処理前にウェーハＷを所定の処理温度に加熱する。ただし、静電チャックＥがヒーター１１を備えることは必須ではなく、静電チャックＥとは別にウェーハＷを加熱する加熱手段が設けられていてもよい。例えば、ウェーハＷの表面に対向する位置へ移動可能なＬＥＤランプからなるヒーターを用いて、ウェーハＷの処理前にウェーハＷの温度を処理温度に加熱してもよい。
さらに、静電チャックＥは、ウェーハＷの温度を測定するための温度測定器３１（例えば、熱電対）を備えていてもよい。図２では、ウェーハＷの温度を温度測定器３１で直接測定しているが、ウェーハ温度と相関の取れる他の部材の温度（例えば、静電チャックＥの温度）を測定することで間接的にウェーハ温度を測定してもよい。

【0026】

支持台２は、静電チャックＥを支持している。例えば、半導体製造装置たるイオン注入装置にウェーハ固定具Ｆが使用される場合、不図示の駆動機構により、支持台２が回転や傾斜することで、ウェーハＷに形成されたデバイス構造に対するイオンビームの照射角度が調整される。

【0027】

静電チャックＥの周囲には、円形のウェーハＷの径方向への移動を規制する規制部材６が設けられている。静電チャックＥにウェーハＷを載置した際、規制部材６は、ウェーハＷの周縁に当接するか、ウェーハＷの周縁から少し離間している。
規制部材６は、棒状の耐熱部材であり、例えば、グラッシーカーボンやＳｉＣ、ＳｉＣ焼結体、タンタル等の材料からなる。

【0028】

制御装置Ｃは、データを記憶する記憶機能、データを演算する演算機能、演算結果や入力データをもとに各部を制御する機能を備えている。
制御装置Ｃは、レシピ情報Ｒの入力を受けて、レシピ情報Ｒに含まれるウェーハＷの処理温度と制御装置Ｃに記憶されている基準温度とを比較する。その後、比較結果をもとに、ウェーハ固定具Ｆへの指令信号Ｉを出力する。

【0029】

図３は、ウェーハ固定具Ｆを備えるイオン注入装置ＩＭの構成例を示す模式的平面図である。プラズマチェンバ２１では、イオンビームＩＢのもとになるプラズマが生成される。引出電極２２は、プラズマチェンバ２１で生成されたプラズマからイオンビームＩＢの引出しを行う。

【0030】

引出電極２２から引き出されたイオンビームＩＢには、複数のイオンが含まれている。質量分析電磁石２３は、イオンビームＩＢから所望するイオンを取り出すため、質量に応じてイオンを分析する。加速管２４は、質量分析電磁石２３で分析されたイオンビームＩＢを加減速して、所望するエネルギーのイオンビームＩＢに変換する。

【0031】

加速管２４の後段には、エネルギー分析電磁石２５が配置されている。エネルギー分析電磁石２５は、質量分析電磁石２３と加速管２４との間や加速管２４内での荷電変換によって発生した不要なエネルギー成分のイオンを除去する。

【0032】

イオンビームＩＢを、イオンビームＩＢの進行方向に垂直な平面で切断した際、引出電極２２から引き出されたイオンビームＩＢの切断面は楕円形である。このようなイオンビームＩＢは、スポットビームと呼ばれている。
エネルギー分析電磁石２５を通過後、イオンビームＩＢは、走査器２６で一方向に沿って周期的に走査されて、見かけ上、走査方向に幅の広いイオンビームに変換される。

【0033】

走査されたイオンビームＩＢは、平行化器２７に入射し、平行化器２７で磁気的な偏向により、進行方向が揃った平行なイオンビームＩＢに変換される。平行化器２７を通過した後のイオンビームＩＢの走査幅は、イオンビームＩＢの走査方向におけるウェーハＷの寸法よりも広い。このようなイオンビームＩＢに対して、ウェーハＷを図のＹ軸と平行な方向に移動することで、イオン注入処理が実施される。

【0034】

処理室２８には、ウェーハ固定具Ｆに保持されたウェーハＷが配置されている。ウェーハ固定具Ｆを支持する支持台２は、駆動機構３０に連結されている。駆動機構３０によって、支持台２が回転、傾斜することにより、ウェーハＷに形成されたデバイス構造に対するイオンビームＩＢの照射角度が調整される。

【0035】

ウェーハＷをウェーハ固定具Ｆに受け渡しする際、駆動機構３０によって支持台２が図示の姿勢から約９０度回転する。このとき、静電チャックＥのウェーハ支持面は、図の上方を向いている。静電チャックＥがこの姿勢にあるとき、静電チャックＥ上に載置されたウェーハＷは、処理温度以上となるようにヒーター１１により加熱される。

【0036】

処理室８の天井には、温度測定器３２（例えば、放射温度計やサーモグラフィ）が設けられている。この温度測定器３２は、静電チャックＥ上にあるウェーハＷの温度を測定するために使用される。
なお、ウェーハ温度の測定は、何らかの手段で実施できればよく、その数は制限されない。例えば、静電チャックＥに温度測定器３１が設けられている場合には、処理室８の天井から温度測定器３２を排除してもよい。

【0037】

図示されるＸＹＺの各軸は、後述する処理室２８に入射する理想的なイオンビームＩＢの軌道を基準にして描かれている。Ｚ軸は、イオンビームＩＢの進行方向と平行な軸である。Ｘ軸とＹ軸は、Ｚ軸と互いに直交している。ＸＹＺの各軸の方向は、ビームラインを輸送されるイオンビームＩＢの位置に応じて変化する。このイオン注入装置ＩＭでは、走査器２６でのイオンビームＩＢの走査方向はＸ軸と平行な関係にある。
なお、制御装置Ｃは、イオン注入装置ＩＭの各部を制御する機能を有していてもよい。

【0038】

図４は、図１乃至図３に記載の制御装置Ｃで実施されるウェーハ固定方法の一例を示すフローチャートである。
制御装置Ｃへレシピ情報Ｒを入力する（処理Ｓ１）。次に、レシピ情報Ｒに含まれるウェーハＷの処理温度と制御装置Ｃに記憶されている室温（約２５℃）よりも高い第１基準温度Ｔ１との比較を行う（処理Ｓ２）。ここで、処理温度が第１基準温度Ｔ１（例えば、３００℃や５００℃）以上であれば、メカニカルクランプＭだけを使用して、ウェーハＷの固定を実施する（処理Ｓ３）。反対に、処理温度が第１基準温度Ｔ１を下回るのであれば、ウェーハ固定具Ｆのうち、少なくとも静電チャックＥを使用して、ウェーハＷの固定を実施する（処理Ｓ４）。

【0039】

一般には、ウェーハＷの処理温度が高くなれば、ウェーハＷの熱変形量は大きくなる。
ウェーハＷの熱変形がほとんど許容されない程度に、ウェーハＷがしっかり固定されていれば、ウェーハＷの離脱時の応力は大きくなり、ウェーハＷの割れや跳ねといった不具合が多発する。

【0040】

半導体製造装置で使用されるメカニカルクランプは、被処理面とするウェーハ面の全域を覆うものではない。メカニカルクランプは、ウェーハＷの周端全域あるいはその一部、または、周端近傍で、ウェーハＷを固定する。
メカニカルクランプは、静電チャックＥのようにウェーハ裏面を広範囲に固定しないため、ウェーハＷの熱変形が許容できる。つまり、メカニカルクランプによるウェーハＷの固定は、ウェーハＷが押圧されている一部の場所を除いては、ウェーハＷが熱変形することを妨げない。

【0041】

図４のフローチャートでは、ウェーハＷの熱変形量が比較的大きくなる高温域ではメカニカルクランプＭだけを使用して、ウェーハＷを固定している。これにより、ウェーハ離脱時に解放される応力を軽減することができ、ウェーハ離脱時に生じていた応力解放による不具合の発生が軽減できる。
また、メカニカルクランプＭだけを使用することにより、静電チャックＥの使用時に発生していた残留吸着力除去のための複雑な電圧制御が不要となる。

【0042】

一方、半導体製造処理を高精度に行うには、ウェーハＷの位置固定は強固に行われた方がよい。このことから、第１基準温度Ｔ１を下回る処理温度の場合には、ウェーハＷの固定に静電チャックＥを使用する。この際、必要に応じてメカニカルクランプＭを併用してもよい。
静電チャックＥの使用により、残留吸着力の問題が発生するが、第１基準温度Ｔ１を下回る処理温度であれば、ウェーハＷの熱変形量は少なく、ウェーハ離脱時に解放される応力は小さくなる。このことから、残留吸着力の除去に焦点をあてて対応すればいいので、ウェーハ離脱時の制御が簡便となる。

【0043】

図５は、ウェーハ固定方法の別の例を示すフローチャートである。図４のフローチャートと同一の処理については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。以降のフローチャートについても同様とする。

【0044】

図５のフローチャートは、図４のフローチャートに処理Ｓ５と処理Ｓ６が追加されている。ウェーハＷを静電チャックＥ上に載置した後、ウェーハＷの固定を行う前に、ウェーハＷを加熱する（処理Ｓ５）。ウェーハＷを加熱した後、ウェーハ温度を測定し、測定結果とレシピ情報Ｒから得た処理温度とを比較する（処理Ｓ６）。比較結果から、ウェーハ温度が処理温度以上となる場合、処理Ｓ２に進む。反対に、ウェーハ温度が処理温度を下回る場合には、処理Ｓ５に戻り、ウェーハＷの加熱を継続する。

【0045】

ウェーハＷを固定した後にウェーハＷを処理温度に加熱した場合、ウェーハＷには大きな応力が発生する。特に、ウェーハＷに反りがあれば、ウェーハＷの加熱による熱変形量は大きく、ウェーハ離脱時の応力は非常に大きくなる。
このような応力の発生を軽減するために、ウェーハＷの固定前に、意図的にウェーハＷの熱変形を促しておき、熱変形が小さくなった後でウェーハＷを固定する。

【0046】

上述したウェーハＷの加熱は、ウェーハ固定具Ｆ上で実施される。ただし、ウェーハ固定具Ｆ上とは別の場所でウェーハＷを予備的に加熱することを排除するものではない。最終的に、ウェーハ温度を処理温度以上にウェーハ固定具Ｆ上で加熱するものであれば、ウェーハＷをウェーハ固定具Ｆに搬送するまでの間に予備的な加熱が実施されてもよい。

【0047】

また、上述したウェーハ固定具Ｆ上とは、ウェーハ固定具Ｆとウェーハ固定具Ｆの上方領域を含んでいる。
静電チャックＥへのウェーハＷの受け渡し前、ウェーハＷは、搬送ロボットの搬送アームに把持された状態で、ウェーハ固定具Ｆに設けられる静電チャックＥの上方に搬送される。この状態にあるとき、ウェーハ温度を処理温度以上に加熱してもよい。この理由は、ウェーハＷを加熱しても、ウェーハＷの加熱位置と静電チャックＥとの距離が近いため、ウェーハ温度はほとんど変化しないからである。

【0048】

図６は、ウェーハ固定方法の他の例を示すフローチャートである。処理Ｓ６でウェーハ温度が処理温度以上となった後、経過時間をカウントする（処理Ｓ７）。その後、経過時間と予め定められた設定時間（ＴＭ）との比較を行う（処理Ｓ８）。経過時間が設定時間以上となった後に、メカニカルクランプＭや静電チャックＥでウェーハＷを固定する。
設定時間は、ウェーハＷの熱変形量が十分に小さくなるまでの時間であり、実験などによって予め求められた時間である。制御装置Ｃに予め設定時間を記憶しておき、必要に応じて設定時間を適宜変更してもよい。また、ウェーハＷの種類や処理温度ごとにデータテーブルを用意しておき、レシピ情報Ｒに応じて設定時間を切り替えてもよい。
設定時間を設け、十分にウェーハＷを加熱することで、ウェーハ固定後のウェーハＷの熱変形量をより小さくすることが可能となる。また、付加的な効果として、ウェーハ面内での熱分布の均一化を図ることも可能となる。

【0049】

これまでの実施形態では、ウェーハＷの高温処理を対象にしていたが、低温処理でもウェーハ離脱時に応力解放によるウェーハＷの割れや跳ねが同様に起こりうる。
図７は、低温処理でのウェーハ固定方法の例を示すフローチャートである。高温処理でのウェーハ固定方法の例を示すフローチャートである図４との違いは、処理Ｓ９にある。
処理Ｓ９では、レシピ情報Ｒから得たウェーハＷの処理温度と室温（例えば、約２５℃）よりも低い第２基準温度とを比較する。比較結果から、処理温度が第２基準温度Ｔ２以下の場合、メカニカルクランプＭだけでのウェーハＷの固定を実施する。

【0050】

高温処理と同様に、ウェーハＷの処理温度が室温よりも低い第２基準温度Ｔ２（例えば、－５０℃）以下であるとき、メカニカルクランプＭだけを使用して、ウェーハを固定することで、応力解放によるウェーハ離脱時の不具合の発生が軽減できる。

【0051】

静電チャックＥは、ヒーター１１に代えて、あるいは、ヒーター１１に加えて、ウェーハ温度の冷却にあたり、ウェーハ冷却手段を備えている。ウェーハ冷却手段の具体例としては、ガルデン等の冷媒を流す流路やペルチェ素子が挙げられる。

【0052】

図８は、ウェーハ固定具Ｆの別の構成例を示す模式的平面図である。図１に示すウェーハ固定具Ｆとの違いは、棒状の部材に代えて、幅の広い弧状の部材からなる規制部材３６を採用している点にある。
イオン注入処理でチルト角が設定された場合には、ウェーハ固定具ＦをイオンビームＩＢの進行方向に対して斜めに傾けた状態で、イオン注入処理が実施される。
この場合、静電チャックＥの側面がイオンビームＩＢに露出することとなり、ここにイオンビームＩＢが照射されることで、静電チャックＥが故障することが懸念される。

【0053】

そこで、静電チャックＥの周縁に沿った弧状の規制部材３６を採用することで、イオンビームＩＢによる静電チャックＥのスパッタリングを防止することができる。
規制部材３６の支持台２からの高さ（図の紙面奥手前方向での寸法）は、静電チャックＥの高さ（図の紙面奥手前方向での寸法）よりも高い。
規制部材３６は、ウェーハＷの受け渡しに支障がなければ、メカニカルクランプＭの爪１による押圧部位を除き、静電チャックＥの周縁に沿って全体的に設けられていてもよい。

【0054】

メカニカルクランプＭの爪１の先端部は、ウェーハＷの端部を下押しする１本の爪でもいいが、先端部に弾性を持たせるために、ウェーハＷの端部を下押しする部位を複数に枝分かれした部位として構成してもよい。爪１の材質については、スパッタリングされにくく、ウェーハＷが傷つきにくい、グラッシーカーボンやＳｉＣ、ＳｉＣ焼結体、タンタル等を使用する。

【0055】

爪１の形状が複雑であることで材料の加工が難しい場合には、爪１を複数の材料で構成し、ウェーハＷに当接する先端部だけをグラッシーカーボンやＳｉＣ等の材料で構成してもよい。また、爪１の先端部にさらなる弾性を持たせるために、爪１の先端部を別の当接部材９で構成し、これにコイルバネや板バネ等の弾性部材を取り付ける構成としてもよい。具体的には、図９に示す構成となる。ここで弾性部材は、オーステナイト系ステンレス鋼やＮｉ基超合金、Ｎｉ－Ｃｏ系超合金といった耐熱性に優れた材料で構成する。

【0056】

図９のように、当接部材９に弾性部材を取り付けることで、ウェーハＷの変形を十分に許容することができ、ウェーハＷの応力をさらに軽減することができる。また、図９の構成に代えて、当接部材９そのものを弾力性のある部材で構成してもよい。この場合、当接部材９には、ウェーハＷと密着しにくく、耐熱性のある材料を使用する。

【0057】

上記実施形態でのメカニカルクランプＭの構成は、一例であり、爪１の開閉動作を実現する動力機構を備える構成であってもよい。
また、メカニカルクランプＭによるウェーハＷの固定は、高温域から低温域の全てのウェーハ処理において、実施されていてもよい。
メカニカルクランプＭによるウェーハＷの押圧部位は、ウェーハＷの上面に限らず、側面としてもよい。

【0058】

上記実施形態での静電チャックＥは、双極性の直流電圧でウェーハＷを吸着するものであったが、静電チャックＥの構造や吸着方法は、上記実施形態で説明した構成に限られない。例えば、２枚以上の電極を設け、２相以上の交流電圧でウェーハＷを吸着する静電チャックやグラディエント力を用いてウェーハＷを吸着する静電チャックを採用してもよい。
また、静電チャックＥは、ウェーハＷの裏面全域を吸着している必要はなく、ウェーハＷの一部を吸着するものでもよい。静電チャックＥによるウェーハＷの吸着領域が、メカニカルクランプＭでのウェーハＷの固定領域よりも大きなものであれば、本発明によるウェーハ固定方法を実施することの効果を得ることができる。

【0059】

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0060】

Ｆ ウェーハ固定具
Ｍ メカニカルクランプ
Ｅ 静電チャック
Ｗ ウェーハ
ＩＭ イオン注入装置
Ｔ１ 第１基準温度
Ｔ２ 第２基準温度
Ｃ 制御装置
６、３６ 規制部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-24

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0036】

処理室２８の天井には、温度測定器３２（例えば、放射温度計やサーモグラフィ）が設けられている。この温度測定器３２は、静電チャックＥ上にあるウェーハＷの温度を測定するために使用される。
なお、ウェーハ温度の測定は、何らかの手段で実施できればよく、その数は制限されない。例えば、静電チャックＥに温度測定器３１が設けられている場合には、処理室２８の天井から温度測定器３２を排除してもよい。

【手続補正2】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図8】