JP2005039285A - Vacuum processor - Google Patents
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Description
本発明は、真空処理装置に関し、特に真空容器内と真空容器外との間で処理対象物を搬出入するためのロードロック機構を有する真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus, and more particularly to a vacuum processing apparatus having a load lock mechanism for carrying in / out a processing object between the inside and outside of the vacuum container.
イオン注入装置を例にとって、従来のウエハの搬出入方法について説明する。特許文献1に、2つの真空予備室(ロードロック室)が設けられた真空容器を有するイオン注入装置が開示されている。真空予備室を経由してウエハの搬出入が行われる。
A conventional wafer loading / unloading method will be described taking an ion implantation apparatus as an example.
ウエハの搬出入を行う際には、まずロボットアームが真空予備室から処理済のウエハを取り出し、ウエハ保管場所まで搬送する。その後、ウエハ保管場所から未処理のウエハを取り出し、一旦アライナ上に載置してウエハの姿勢を調節(ノッチまたはオリエンテーションフラットに基づいた位置調整)する。その後、ロボットアームが、ウエハをアライナから真空予備室まで搬送する。 When carrying in / out a wafer, the robot arm first takes out the processed wafer from the vacuum preparatory chamber and transports it to the wafer storage location. Thereafter, an unprocessed wafer is taken out from the wafer storage location, and once placed on the aligner, the posture of the wafer is adjusted (position adjustment based on a notch or an orientation flat). Thereafter, the robot arm carries the wafer from the aligner to the vacuum preparatory chamber.
真空予備室が2つ設けられているため、ウエハの搬出入の処理速度を高めることができる。 Since two vacuum preparatory chambers are provided, the processing speed for carrying in and out the wafer can be increased.
従来のイオン注入装置においては、実際にウエハにイオン注入を行っている時間に比べて、ウエハの搬出入や搬送に要する時間が長い。 In the conventional ion implantation apparatus, the time required to carry in / out and carry the wafer is longer than the time during which ion implantation is actually performed on the wafer.
本発明の目的は、処理対象物の搬送及び搬出入の時間を短くし、真空処理装置の処理能力を高めることである。 The objective of this invention is shortening the time of conveyance of a process target object, carrying in / out, and improving the processing capability of a vacuum processing apparatus.
本発明の一観点によると、真空排気可能な内部空間を画定する真空容器と、前記真空容器内の真空状態を維持した状態で、処理対象物を、該真空容器内へ搬入し、及び該真空容器内から搬出することができる第1のロードロック機構と、前記真空容器内に配置され、処理対象物を保持し、該処理対象物が処理される処理位置から受渡位置に、及びその逆に移動させることができる保持機構と、前記保持機構が前記受渡位置に処理対象物を保持しているとき、該受渡位置の処理対象物と前記第1のロードロック機構に保持された処理対象物とを交換することができる内部アームとを有し、前記内部アームは、相互に独立して旋回することができる第1のアームと第2のアームとを含み、該第1のアームと第2のアームとは、旋回の軸方向に関して相互に異なる位置に支持されており、該第1のアームが旋回することにより、処理対象物を前記受渡位置から前記第1のロードロック機構まで移動させると同時に、該第2のアームが逆方向に旋回し、他の処理対象物を前記第1のロードロック機構から前記受渡位置まで移動させる真空処理装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, a vacuum container that defines an internal space that can be evacuated, and a processing object is carried into the vacuum container while maintaining the vacuum state in the vacuum container. A first load lock mechanism that can be carried out of the container; and a first load lock mechanism that is disposed in the vacuum container and holds the processing object; from the processing position where the processing object is processed to the delivery position; and vice versa A holding mechanism that can be moved, and when the holding mechanism holds the processing object at the delivery position, the processing object at the delivery position and the processing object held by the first load lock mechanism; A first arm and a second arm that can pivot independently of each other, wherein the first arm and the second arm The arm is related to the direction of the axis of rotation. The first arm pivots to move the object to be processed from the delivery position to the first load lock mechanism, and at the same time the second arm moves in the reverse direction. And a vacuum processing apparatus for moving another processing object from the first load lock mechanism to the delivery position.
受渡位置の処理対象物と、第1のロードロック機構に保持された他の処理対象物とを、相互に交換することができる。これにより、処理能力を高めることが可能になる。 The processing object at the delivery position and the other processing object held by the first load lock mechanism can be exchanged with each other. This makes it possible to increase the processing capacity.
図1に、本発明の実施例によるイオン注入装置の真空容器内の平面図を示す。内部を真空排気可能な真空容器50の底面に第1のロードロック機構1及び第2のロードロック機構2が取り付けられている。第1及び第2のロードロック機構1及び2の詳細な構造については、後に図2を参照して説明する。第1のロードロック機構1及び第2のロードロック機構2を経由して、真空容器50へのウエハの搬入、及び真空容器50からのウエハの搬出が行われる。
FIG. 1 shows a plan view of a vacuum container of an ion implantation apparatus according to an embodiment of the present invention. A first
さらに、真空容器50内にスキャンアーム9が配置されている。スキャンアーム9は、その先端に取り付けられたプラテン10にウエハを保持し、イオンビーム30の経路内にウエハを配置する。イオンビーム30の進行方向はほぼ水平であり、ウエハは、イオンビーム30の進行方向に対して垂直に、または斜めに保持される。スキャンモータ20がスキャンアーム9を支持し、ある角度の範囲内で動揺させる。これにより、プラテン10に保持されたウエハがイオンビーム30の経路を横切るように往復運動する。イオンビーム30の下流側に、イオン電流を測定するためのファラデーカップ31が配置されている。
Further, the scan arm 9 is disposed in the
スキャンモータ20を支持する支軸が真空容器50の外部まで導出されている。この支軸が、チルトモータ21により回転する。チルトモータ21を動作させることにより、プラテン10を傾けて、ロード位置10Aに配置させることができる。プラテン10がロード位置10Aに配置されている状態では、ウエハがほぼ水平に保持される。
A support shaft that supports the
さらに、真空容器50内に、内部アーム7及び8が配置されている。内部アーム7及び8は、第1のロードロック機構1と第2のロードロック機構2とから等距離の位置に配置された回転軸12を中心として回転する。プラテン10のロード位置10Aから回転軸12までの距離は、第1のロードロック機構1から回転軸12までの距離と等しい。
Further,
内部アーム7及び8は、ウエハを保持して第1のロードロック機構1、第2のロードロック機構2、及びロード位置10Aに配置されたプラテン10のいずれかの位置から、他のいずれかの位置までウエハを搬送することができる。また、2本の内部アーム7及び8は、相互に異なる高さの位置に配置されており、両者が交差するように回転することも可能である。このため、例えば、第1のロードロック機構1に保持されているウエハと、ロード位置10Aのプラテン10に保持されているウエハとを相互に交換することができる。同様に、第2のロードロック機構2に保持されているウエハと、ロード位置10Aのプラテン10に保持されているウエハとを相互に交換することができる。
The
真空容器50の外部に、第1のロボットアーム3、第2のロボットアーム4、外部アーム5、アライナ6、バッファ11、及びフープ51が配置されている。アライナ6は、ウエハを保持し、オリエンテーションフラットやノッチに基づいてウエハの姿勢を調節する(位置合わせを行う)。バッファ11は、ウエハを一時的に保持する。アライナ6とバッファ11とは、上下に重なる位置に配置されている。フープ51は、複数枚のウエハ52を保管する。なお、1つのフープ51に保管されているウエハは、当初すべて未処理のものであり、1枚ずつ処理が進み、処理済のウエハに置き換えられる。最終的には、すべてが処理済のウエハに置き換えられる。
A
第1のロボットアーム3は、4つのフープ51のうち第1のロボットアーム3に近い位置に配置された2つのフープ51A、第1のロードロック機構1、アライナ6、及びバッファ11の任意の一つの装置から、他の任意の一つの装置までウエハを搬送することができる。外部アーム5は、アライナ6に保持されたウエハを受け取り、第1のロードロック機構1または第2のロードロック機構2に搬入することができる。第2のロボットアーム4は、4つのフープ51のうち第2のロボットアーム4に近い位置に配置された2つのフープ51B、第2のロードロック機構2、アライナ6、及びバッファ11の任意の一つの装置から、他の任意の一つの装置までウエハを搬送することができる。第1のロボットアーム3及び第2のロボットアーム4は、バッファ11を介してウエハを相互に受け渡しすることができる。
The
第1のロボットアーム3、第2のロボットアーム4、外部アーム5、内部アーム7、8等は、制御装置15により制御される。
The
図2に、第1のロードロック機構1及び回転軸12が取り付けられた部分の真空容器50及びその内部構造の断面図を示す。なお、第2のロードロック機構2の構造は、第1のロードロック機構1の構造と同一である。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the
真空容器50の底面に、ウエハよりも大きな開口55が形成されている。エアシリンダ64が、大気側仕切り弁61を昇降させる。大気側仕切り弁61が最も高い位置まで上昇すると、真空容器50の外側から開口55を塞いだ状態になる。図2は、大気側仕切り弁61が開口55を塞いだ状態を示している。真空容器50と大気側仕切り弁61との接触部はOリングにより気密性が保たれる。
An
支軸62が、大気側仕切り弁61の中心を貫通する。支軸62の貫通部分は、Oリングで気密性が保たれている。真空容器50の内部側の支軸62の先端に、ウエハ昇降テーブル63が取り付けられている。支軸62の他端に昇降用エアシリンダ65が取り付けられている。昇降用エアシリンダ65を動作させることにより、ウエハ昇降テーブル63を昇降させることができる。処理対象ウエハ52がウエハ昇降テーブル63の上に保持される。
The
支軸62を上方に延長した位置に、真空容器50の上面を貫通する支軸73が配置されている。支軸73の貫通部分は、Oリングにより気密性が保たれている。真空容器50の内部側の支軸73の先端に、真空側仕切り弁71が取り付けられている。支軸73の他端に、支軸73及び真空側仕切り弁71を昇降させるエアシリンダ72が取り付けられている。
A
真空側仕切り弁71を下降させ、真空容器50の底面に接触させると、開口55が真空側仕切り弁71で塞がれる。図2では、内部アーム7の先端が真空側仕切り弁71の下方に配置された状態が示されているが、真空側仕切り弁71を下降させるときには、内部アーム7が真空側仕切り弁71の下降を妨げない位置まで旋回する。また、ウエハ昇降テーブル63も、真空側仕切り弁71の下降を妨げない位置まで下降する。真空側仕切り弁71と真空容器50との接触する部分にOリングが取り付けられており、両者の接触部分の気密性が確保される。
When the vacuum side gate valve 71 is lowered and brought into contact with the bottom surface of the
二重軸シールユニット(回転軸)12が、真空容器50の上面を貫通する。真空容器50の内部側の回転軸12の一方の軸の先端に内部アーム7が取り付けられ、他方の軸の先端にもう1つの内部アーム8が取り付けられている。回転軸12の二重軸の一方が、モータ81により回転駆動され、他方がモータ82により回転駆動される。
A double shaft seal unit (rotary shaft) 12 penetrates the upper surface of the
真空側仕切り弁71が上昇している状態で、内部アーム7及び8を旋回させて、その先端を、ウエハ昇降テーブル63と真空側仕切り弁71との間に挿入することができる。この状態で、内部アーム7または8と、ウエハ昇降テーブル63との間でウエハ52の受け渡しを行うことができる。
In a state where the vacuum side gate valve 71 is raised, the
大気側仕切り弁61を上昇させて開口55を塞ぎ、かつ真空側仕切り弁71を下降させて開口55を塞いだとき、両者の間に気密な空間が形成される。以下、この空間をロードロック室と呼ぶこととする。真空容器50の底面に取り付けられた給排気管85が、ロードロック室に連通する。給排気管85に接続された真空ポンプ86により、ロードロック室内を排気して真空状態にすることができる。また、給排気管85に接続された窒素ガスボンベ87のバルブを開けることにより、ロードロック室内に窒素ガスを導入して大気圧状態にすることができる。
When the atmosphere
このように、ロードロック室を、真空容器50内の空間とは独立して、真空状態及び大気圧状態にすることができる。このため、真空容器50内の真空を維持したまま、ウエハ52の搬入及び搬出を行うことができる。
Thus, the load lock chamber can be in a vacuum state and an atmospheric pressure state independently of the space in the
真空容器50の下方に、外部アーム5を旋回可能に支持する回転軸84が配置されている。回転軸84は、回転軸12を下方に延長した延長線上に配置される。モータ83が回転軸84を回転させる。
A rotating
大気側仕切り弁61及びウエハ昇降テーブル63を下降させた状態で、外部アーム5を旋回させ、その先端を、ウエハ昇降テーブル63の上方に配置することができる。この状態で、外部アーム5からウエハ昇降テーブル63にウエハを渡すことができる。
With the atmosphere
次に、図1〜図3を参照して、ウエハの搬送及びイオン注入の工程を説明する。図3に示した折れ線U1〜U5の各々は、1枚のウエハの搬送される経過を示す。 Next, with reference to FIGS. 1 to 3, the steps of wafer transfer and ion implantation will be described. Each of the polygonal lines U1 to U5 shown in FIG. 3 shows a process of transporting one wafer.
まず、ウエハU1の搬送手順について説明する。第1のロボットアーム3がフープ51からウエハU1を搬出する。その後、アライナ6の位置まで旋回し、ウエハU1をアライナ6に載荷する。アライナ6は、ウエハU1のノッチの位置を検出し、ウエハU1の位置合わせを行う。位置合わせが完了すると、ウエハU1は、アライナ6から外部アーム5に引き渡される。
First, the transfer procedure of the wafer U1 will be described. The
外部アーム5が第1のロードロック機構1の位置まで旋回し、ウエハU1を第1のロードロック機構1のウエハ昇降テーブル63(図2参照)に載荷する。第1のロードロック機構1のロードロック室を排気し、真空状態にする。真空状態になった後、真空側仕切り弁71及びウエハ昇降テーブル63を上昇させる。
The
内部アーム7が、ウエハU1を、ロード位置10Aに待機しているプラテン10まで搬送する。プラテン10に、イオン注入済のウエハが保持されている場合には、他方の内部アーム8が、処理済のウエハを、プラテン10から第1のロードロック機構1のウエハ昇降テーブル63まで搬送する。すなわち、第1のロードロック機構1とプラテン10との間で、ウエハの交換が行われる。
The internal arm 7 transfers the wafer U1 to the
プラテン10をイオン注入位置まで移動させ、ウエハU1へのイオン注入を行う。イオン注入後、プラテン10をロード位置10Aまで移動させる。この時までに、ウエハU1の次に処理するウエハU2が、後述する経路を経由して、第2のロードロック機構2まで搬送されている。プラテン10に保持されているウエハU1と、第2のロードロック機構2に保持されているウエハU2とを交換する。
The
ウエハU1は、第2のロードロック機構2のロードロック室内に配置される。ロードロック室内に窒素ガスを導入して、ウエハU1を真空容器50の外部に搬出する。第2のロボットアーム4が第2のロードロック機構2からウエハU1を受け取り、バッファ11の位置まで旋回して、バッファ11にウエハU1を搬入する。
The wafer U1 is disposed in the load lock chamber of the second load lock mechanism 2. Nitrogen gas is introduced into the load lock chamber, and the wafer U1 is carried out of the
第1のロボットアーム3がバッファ11からウエハU1を受け取り、フープ51まで旋回し、ウエハU1をフープ51に搬入する。ここまでの工程により、ウエハU1の処理が完了する。
The
上述の工程において、第1のロボットアーム3は、ウエハU1をアライナ6に搬入した後、第1のロードロック機構1の位置まで旋回する。第1のロードロック機構1には、既にイオン注入が行われたウエハが保持されている。第1のロボットアーム3は、第1のロードロック機構1から処理済のウエハを受け取り、フープ51まで旋回してフープ51に処理済のウエハを搬入する。
In the above process, the
第1のロボットアーム3が処理済のウエハを第1のロードロック機構1からフープ51へ搬送している期間に、外部アーム5が、未処理のウエハU1を第1のロードロック機構1まで搬送する。外部アーム5が配置されていない場合には、この2つの搬送手順を並行して行うことができない。外部アーム5を配置することにより、ウエハの搬送能力を高めることができる。
While the
次に、ウエハU2の搬送手順について説明する。第1のロボットアーム3は、処理済のウエハをフープ51へ搬入した後、フープ51の次のスロットへ移動し、未処理のウエハU2をフープ51から搬出する。
Next, the transfer procedure of the wafer U2 will be described. The
搬出されたウエハU2は、第1のロボットアーム3によりアライナ6に載荷され、位置合わせが行われる。位置合わせが完了したウエハU2は、外部アーム5により第2のロードロック機構2まで搬送される。第2のロードロック機構2のロードロック室の排気が行われ、真空容器50内に搬入される。
The unloaded wafer U2 is loaded on the aligner 6 by the
このとき、イオン注入されたウエハU1が、プラテン10に保持されてロード位置10Aに配置される。プラテン10に保持されている処理済のウエハU1と、第2のロードロック機構2に保持されているウエハU2との交換が行われる。ウエハU2は、イオン注入位置まで搬送され、イオン注入が行われる。
At this time, the ion-implanted wafer U1 is held by the
処理済のウエハU2は、ロード位置10Aまで搬送される。この時までに、ウエハU2の次に処理されるウエハU3が、第1のロードロック機構1に搬入されている。ロード位置10Aに配置されたウエハU2は、第1のロードロック機構1に保持されているウエハU3と交換される。その後、ウエハU2は、第1のロードロック機構1を経由して真空容器50の外部に搬出され、第1のロボットアーム3によりフープ51に搬入される。
The processed wafer U2 is transferred to the load position 10A. By this time, the wafer U3 to be processed next to the wafer U2 has been carried into the first
ウエハU2が、フープ51から、第1のロボットアーム3及びアライナ6を経由して外部アーム5に引き渡されるまでの期間に、第2のロボットアーム4が、第2のロードロック機構2から処理済のウエハを搬出し、バッファ11へ搬入する。
During the period until the wafer U2 is transferred from the
外部アーム5がウエハU2を第2のロードロック機構2まで搬送している期間に、第1のロボットアーム3が、バッファ11から処理済のウエハを搬出し、フープ51まで旋回して、フープ51に搬入する。このように、第1のロボットアーム3による搬送と、外部アーム5による搬送とが並行して行われるため、ウエハの搬送能力を高めることができる。
During the period in which the
ウエハU2の次に処理されるウエハU3は、ウエハU1と同様の搬送経路を通る。ウエハU3の次に処理されるウエハU4は、ウエハU2と同様の搬送経路を通る。このように、奇数番目に処理されるウエハ同士は、同じ搬送経路を通り、偶数番目に処理されるウエハ同士も、同じ搬送経路を通る。 The wafer U3 to be processed next to the wafer U2 passes through the same transfer path as the wafer U1. The wafer U4 to be processed next to the wafer U3 passes through the same transfer path as the wafer U2. In this way, odd-numbered wafers pass through the same transfer path, and even-numbered wafers pass through the same transfer path.
上述のように、第1のロボットアーム3及び第2のロボットアーム4に加えて、外部アーム5を設置することにより、ウエハの搬送能力を高めることができる。
As described above, by providing the
上記実施例では、イオン注入装置を例に取り上げて説明したが、イオン注入装置に限らず、その他の真空処理装置においても、上記実施例による装置の構成を適用することが可能である。 In the above embodiment, the ion implantation apparatus has been described as an example. However, the configuration of the apparatus according to the above embodiment can be applied not only to the ion implantation apparatus but also to other vacuum processing apparatuses.
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
1、2 ロードロック機構
3、4 ロボットアーム
5 外部アーム
6 アライナ
7、8 内部アーム
9 スキャンアーム
10 プラテン
11 バッファ
12 回転軸
15 制御装置
20 スキャンモータ
21 チルトモータ
30 イオンビーム
31 ファラデーカップ
50 真空容器
51 フープ
52 ウエハ
55 開口
61 大気側仕切り弁
62 支軸
63 昇降テーブル
64 仕切り弁用エアシリンダ
65 昇降テーブル用エアシリンダ
71 真空側仕切り弁
72 仕切り弁用エアシリンダ
73 支軸
81、82 内部アーム用モータ
83 外部アーム用モータ
84 回転軸
85 給排気管
86 真空ポンプ
87 窒素ガスボンベ
1, 2
Claims (1)
前記真空容器内の真空状態を維持した状態で、処理対象物を、該真空容器内へ搬入し、及び該真空容器内から搬出することができる第1のロードロック機構と、
前記真空容器内に配置され、処理対象物を保持し、該処理対象物が処理される処理位置から受渡位置に、及びその逆に移動させることができる保持機構と、
前記保持機構が前記受渡位置に処理対象物を保持しているとき、該受渡位置の処理対象物と前記第1のロードロック機構に保持された処理対象物とを交換することができる内部アームと
を有し、前記内部アームは、
相互に独立して旋回することができる第1のアームと第2のアームとを含み、該第1のアームと第2のアームとは、旋回の軸方向に関して相互に異なる位置に支持されており、該第1のアームが旋回することにより、処理対象物を前記受渡位置から前記第1のロードロック機構まで移動させると同時に、該第2のアームが逆方向に旋回し、他の処理対象物を前記第1のロードロック機構から前記受渡位置まで移動させる真空処理装置。 A vacuum vessel defining an internal space capable of being evacuated;
A first load lock mechanism capable of carrying a processing object into and out of the vacuum container while maintaining the vacuum state in the vacuum container;
A holding mechanism that is disposed in the vacuum vessel, holds a processing object, and can be moved from a processing position where the processing object is processed to a delivery position and vice versa;
An internal arm capable of exchanging the processing object at the delivery position and the processing object held at the first load lock mechanism when the holding mechanism holds the processing object at the delivery position; And the inner arm is
The first arm and the second arm are capable of pivoting independently of each other, and the first arm and the second arm are supported at different positions with respect to the pivoting axial direction. When the first arm is turned, the processing object is moved from the delivery position to the first load lock mechanism, and at the same time, the second arm is turned in the opposite direction, so that another processing object is obtained. A vacuum processing apparatus that moves the first load lock mechanism to the delivery position.
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