离子注入装置“IMPHEAT”的开发源流 ～走在时代前列，理解、挑战、创造～
Si与SiC的不同 离子注入工艺的课题
2009年，住友电工向NIC询问了有无设备开发意向。即开发SiC功率器件用离子注入装置。住友电工把握住了时代对EV的需求，并着眼于SiC的潜力，认为NIC拥有的离子注入技术可催生出全新的功率器件，并对其给予厚望。NIC的技术团队非常了解SiC的出色基础特性，但众多成员都认为离子注入在技术上还有很大难度。离子注入装置由后述几部分构成：生成注入元素离子的“离子源”、通过不同质量和电荷来分离多种离子的“分析磁铁”、将离子加速至所需能量的“加速管”、以及向晶圆注入离子的“终端站”。
但Si和SiC的离子注入存在很大差异。首先，晶圆本身不同。Si晶圆平坦度高，而SiC晶圆平坦度低，容易因离子注入和热度影响而变形。此外关于注入处理时的晶圆温度，Si在100℃以下即可，而SiC必须加热至500℃左右。关于注入的离子种类，Si注入硼、磷、砷，而SiC除了磷之外，还必须注入铝。
搬运系统：挑战高温离子注入
现在负责NIC现有产品技术支持的各位团队成员，在当时向这些难题发起了挑战。SiC功率器件用离子注入装置开发课题堆积如山，其中，“高温离子注入”相关问题接踵而至，而这些问题在Si装置上未曾出现过。技术团队中的盐尻史郎负责开发晶圆搬运系统，“高温”是开发过程中的一大难题。
“与Si相比，SiC有一个特有的问题，即离子注入后难以恢复晶体中的缺陷，关键课题在于如何抑制注入时产生缺陷。为此，必须将SiC晶圆加热至500℃前后，同时注入离子。但由于搬运系统中有很多不耐热的零部件，因此如何隔热成了主题之一。于是我开始摸索一种物理隔热机制，以避免热量泄漏至周围。”（盐尻）
时至今日，SiC晶圆搬运系统依然是开发主题之一，除了应对高温外，如何实现稳定搬运也是一大课题。现在，作为专家负责该项业务的小林友昭也参与了搬运系统和高温应对措施。
“在早期的SiC注入装置中，需要手动将晶圆放置于固定器上。搬运时采用静电吸盘，即通过电力牢牢吸附住固定器。在这个过程中，需要考虑静电吸盘的供电和耐高温加热器的供电这两者间的绝缘及适当电压。此外还有堆积如山的课题，例如如何快速升高温度、如何实现温度均匀分布以及如何测量温度。我们脚踏实地地逐一解决了这些课题。”（小林）
小林提到的高温静电吸盘开发及晶圆温度测量由飞川和纪负责。
“静电吸盘是用来吸附晶圆的零部件，我们发现在高温下，它会迅速丧失吸附力。热膨胀使静电吸盘翘曲，与晶圆之间产生间隙，吸附力下降，最终导致难以稳定搬运。为实现稳定搬运，我们进行了反复试错，例如在静电吸盘上安装滑动机构来抑制翘曲。关于温度测量，我们在非接触式辐射温度计生产商的协助下解决了课题。”（飞川）
SiC功率器件所需的铝离子
使用SiC功率器件用离子注入装置时，需要将通常不太使用的“铝”离子化。而离子化需要将含有材料的气体或蒸汽等离子化，可是并不存在含有铝元素的气体。现在在半导体装置事业部负责技术营业的井合哲也，在当时向这个难题发起了挑战。
“我们反复探讨该使用哪种铝化合物。最终，我们着眼于氮化铝。让含氟气体等离子接触氮化铝，生成氟化铝，进而生成铝离子束。重点在于如何使其保持稳定。高电压会引起放电，导致难以稳定生成铝离子束。另一个重点在于找寻可长时间大量产出铝离子的铝离子源。这也成了随后的课题。”（井合）
于是，研究用初号机迎来了交付之日。但交付至住友电工后，团体成员在此后的1年间需要频繁前往住友电工处进行试验和探讨，且各种课题接踵而至。当时发现的课题和全新挑战推动了量产机“IMPHEAT”、“IMPHEAT-Ⅱ”及新一代离子注入装置的开发。