JPH0745561Y2 - イオン処理装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、例えばイオン注入装置等のように、真空中
でウエハにイオンビームを照射して当該ウエハを処理す
るイオン処理装置に関する。

〔背景となる技術〕

ウエハを処理するための処理室の天井部に、ウエハを当
該処理室と大気側との間で出し入れするための真空予備
室を立体的に配置することによって、小型化およびスル
ープットの向上等を図ったイオン処理装置が同一出願人
によって別途提案されている。

その一例を第４図を参照して説明すると、真空に排気さ
れる部屋であってイオンビーム４が導入される処理室２
内に、ウエハ10を保持可能でありウエハ10の着脱のため
の水平状態（図示例）と処理のための起立状態とに回転
させられるホルダ６が設けられている。

また処理室２内であって回転軸30の中心点からほぼ等距
離かつほぼ120度ずつの等角度の所に、供給されたウエ
ハ10を載せて昇降させる三つの昇降台16a〜16cが設けら
れている。

また処理室２の天井部であって昇降台16a、16bの上方に
位置する所に、二つの真空予備室18aおよび18bがそれぞ
れ隣接されており、各真空予備室18a、18bは真空弁（例
えばフラップ弁）24a、24bによってそれぞれ大気側と仕
切られている。

一方、処理室２内には、回転軸30に取り付けられていて
それによって例えば矢印Ｃのように回転させられる三本
一体型のアーム20が設けられており、その三つの先端部
には、ウエハ10を載置可能な弁体22a〜22cが昇降自在に
設けられている。

各弁体22a〜22cの中央部には、昇降台16cが自由に通る
ことができる穴（図示省略）がそれぞれ設けられている
が、昇降台16aまたは16b上に位置した弁体22a〜22cは、
それらによって押し上げられると共にそれらと共働し
て、真空予備室18a、18bと処理室２間を真空的に仕切る
作用もする。

更に処理室２内には、共に矢印Ｄのように往復直進する
ものであって、昇降台16c上のウエハ10をホルダ６上に
移載するロード用のアーム28aと、ホルダ６上のウエハ1
0を昇降台16c上に移載するアンロード用のアーム28bと
が上下に（上側のアーム28aのみ図に表れている）設け
られている。

この装置の全体的な動作例を説明するが、前提として、
真空予備室18a内は大気圧状態にあり、処理室２および
真空予備室18b内は所定の真空状態にあり、昇降台16aは
上昇位置にあるものとする。

まず真空弁24aが開いて、矢印Ａのように大気側から未
処理のウエハ10が一枚真空予備室18a内に搬入されて昇
降台16a上に載置される。そして真空弁24aが閉じられ、
真空予備室18a内が真空引きされる。それが完了する
と、昇降台16aが降下し、それに伴ってウエハ10が弁体2
2a上に載置されると共に当該弁体22aもアーム20上に降
ろされる。

次いでアーム20が矢印Ｃ方向に120度回転し、昇降台16c
が上昇して弁体22a上のウエハ10が持ち上げられ、アー
ム28aによって水平状態にあるホルダ６上に移載される
（このとき実際は、ホルダ６上にある先に処理済のウエ
ハ10のアーム28bによる昇降台16c上への下記のような移
載動作が並行して行われる）。そしてホルダ10が起立状
態にされ、ウエハ10にイオンビーム４が照射されてイオ
ン注入等の処理が行われる。

所定の処理が終了すると、ホルダ６が水平状態に戻さ
れ、処理済のウエハ10はアーム28bによって昇降台16c上
に移載され、昇降台16cが降下してウエハ10はアーム20
上の弁体22a上に載置される。そしてその状態でアーム2
0が更に矢印Ｃ方向に120度回転して、処理済のウエハ10
は真空予備室18bの下方に移される。

次いで昇降台16bが上昇して、ウエハ10を弁体22aと共に
真空予備室18b内に持ち上げ、かつそれと弁体22aとの共
働によって、処理室２と真空予備室18b間が仕切られ
る。そして真空予備室18b内が大気圧状態に戻され、真
空弁24bが開かれ、真空予備室18b内の処理済のウエハ10
は矢印Ｂのように大気側に搬出される。

このように上記装置においては、処理室２の天井部に真
空予備室18a、18bを隣接させた立体配置を採用している
ため、平面的な寸法が小さくなり装置を小型化すること
ができる。

また、真空予備室18a、18b内はウエハ10を収納すると共
にそれを大気側との間で出し入れするのに必要最小限の
広さで良く、従って当該真空予備室18a、18bの容積を極
めて小さくすることができるので、そこを真空引きする
のに要する時間が短縮され、スループットも向上する。

〔考案の目的〕

所が上記装置においては、ホルダ６に対するウエハ10の
ロード用のアーム28aとホルダ６からのウエハ10のアン
ロード用のアーム28bとが上下関係にあるため、下のア
ーム28b上のウエハ10の表面にゴムが落下付着する可能
性があり、この点になお改善の余地がある。

ウエハ10に対するこのようなゴミの付着を防止するため
には、ホルダ６に対するウエハ10の着脱（ロード・アン
ロード）を、一平面上で行うのが望ましい。

そこでこの考案は、このような点を更に改善したイオン
処理装置を提供することを目的とする。

〔目的達成のための手段〕

この考案のイオン処理装置は、真空中でウエハにイオン
ビームを照射して処理するための処理室と、処理室の天
井部に隣接されていて、ウエハを処理室と大気側との間
で出し入れするための第１および第２の真空予備室と、
処理室内に設けられていてウエハを保持可能なホルダで
あってウエハ着脱のための水平状態とウエハ処理のため
の起立状態との間で回転させられるものと、処理室内で
あって第１および第２の真空予備室の下方に設けられて
いて、それらと処理室間をそれぞれ仕切ることができる
昇降式の第１および第２の弁体であってその上面にウエ
ハをそれぞれ載置可能なものと、処理室内に設けられて
いて、第１の弁体からウエハを受け取りそれを水平状態
にあるホルダに渡す第１のアームであって旋回および昇
降可能なものと、処理室内に設けられていて、水平状態
にあるホルダからウエハを受け取りそれを第２の弁体上
に載置する第２のアームであって旋回および昇降可能な
ものとを備え、前記ホルダは、ウエハを支持するための
ホルダベースと、このホルダベースに対して昇降させら
れ上昇時にホルダベースとの間に第１および第２のアー
ムの先端部が入り込むことができ下降時にウエハの周縁
部を押圧保持するクランパーと、ホルダベースを貫通し
ていてクランパーより下の位置でクランパーと共に昇降
させられウエハをその周縁部で支える複数のウエハ受け
とを有しており、前記第１のアームは、ホルダの一方の
側方であって水平状態にあるホルダ上のクランパーの中
心と第１の弁体の中心とから平面的に見て等距離の所に
旋回中心を有しており、前記第２のアームは、ホルダの
他方の側方であって水平状態にあるホルダ上のクランパ
ーの中心と第２の弁体の中心とから平面的に見て等距離
の所に旋回中心を有しており、前記第１および第２のア
ームは、その先端部に、ウエハの両側部を下から支える
ウエハ載置部をそれぞれ有しており、前記第１および第
２の弁体は、その上面の両側部に、第１および第２のア
ームのウエハ載置部が入る凹みをそれぞれ有しており、
それによって第１のアームによって下降状態にある第１
の弁体からウエハ載置部でウエハをすくい上げてそれを
水平状態にあるホルダの上昇状態にあるウエハ受け上に
載せ、かつ第２のアームによって水平状態にあるホルダ
の上昇状態にあるウエハ受けからウエハ載置部でウエハ
をすくい上げてそれを下降状態にある第２の弁体上に載
せるよう構成していることを特徴とする。

〔実施例〕

第１図はこの考案の一実施例に係るイオン処理装置を部
分的に切り欠いて示す平面図であり、第２図は第１図の
線II-IIに沿う部分断面図であり、第３図は第１図の線I
II-IIIに沿う部分断面図である。第４図の例と同一また
は相当する部分には同一符号を付し、以下においては先
行例との相違点を主に説明する。

この実施例においては、前述した処理室２の天井部の左
右にほぼ対称的に、前述したような第１および第２の真
空予備室18aおよび18bを隣接させており、各真空予備室
18a、18bは真空弁（例えばフラップ弁）24a、24bによっ
てそれぞれ大気側と仕切られている。

また、処理室２内であって各真空予備室18a、18bの下方
には、両真空予備室18a、18bと処理室２間をそれぞれ真
空的に仕切ることができる昇降式の第１および第２の弁
体32aおよび32bがそれぞれ設けられている。39a、39bは
その昇降用の軸である。

各弁体32a、32bの上面には、ウエハ10をそれぞれ載置可
能である。

また、各弁体32a、32bの上面部の両側には、後述するア
ーム40a、40bのウエハ載置部42a、42bと干渉しないよう
に凹み36a、36bをそれぞれ設けており、かつ中央部に
は、大気側から、開状態の真空弁24a、24bを通して、二
点鎖線で示すようなウエハ移載用のへら状のアーム58
a、58bが横方向に入り込みかつ若干上下できる程度の凹
み38a、38bをそれぞれ設けている。

一方、処理室２の側壁を真空シールされた状態で貫通す
る回転軸51の先端部に取り付けられたクランク状のホル
ダ支持アーム52の先端部に、ウエハ10保持用の前述した
ようなホルダ６が取り付けられており、回転軸51を回転
させることによって当該ホルダ６をウエハ着脱のための
水平状態（図示例）と任意の注入角度の起立状態、即ち
ウエハ処理のための起立状態とにすることができる。

この場合、回転軸51の中心軸が、ホルダ６に保持された
（即ち後述するホルダベース61とクランパー62間に挟持
された状態の）ウエハ10の表面の中心点を通るようにし
ても良く、そのようにすれば、ホルダ６の起立角度を変
えることによってウエハ10に対するイオンビーム４の入
射角（注入角）を変えても、イオンビーム４の走査中心
とウエハ10の中心とがずれることがなくなる。

ホルダ６は、第３図を参照して、ホルダベース61および
リング状のクランパー62を備えており、クランパー62
は、ホルダ６の水平状態において、ホルダベース61を貫
通するガイド軸48を介してつながる昇降板44を図示しな
い手段によって昇降させることによって、ホルダベース
61に対して上下させることができ、その上昇状態におい
てホルダベース61との間にアーム40a、40bの先端部を通
すことができ、降下状態においてばね50の弾性力でウエ
ハ10の周縁部を押圧保持することができる。

また、昇降板44には、ホルダベース61を貫通していて、
クランパー62より下の位置でクランパー62と共に上下さ
せられるものであって、ウエハ10をその周縁部で支える
ことができるウエハ受け46が幾つか取り付けられてい
る。

そして、処理室２内のホルダ６の左右の側方であって水
平状態にあるホルダ６上のクランパー62の中心と弁体32
a、32b用の軸39a、39bの中心とそれぞれ等距離であって
第１および第２のアーム40aおよび40bが並行回転したと
きに互いに干渉しない所に、回転および昇降可能な軸41
a、41bがそれぞれ設けられており、それらに例えばロー
ド用の第１のアーム40aおよび例えばアンロード用の第
２のアーム40bがそれぞれ取り付けられている。従って
各アーム40a、40bは、矢印Ｅ、Ｆのように水平方向に旋
回可能であると共に昇降可能である。

そして各アーム40a、40bの先端部には、ウエハ10の両側
を下から支えるウエハ載置部42a、42bがそれぞれ設けら
れている。しかもこのアーム40a、40bの各先端部は、降
下状態にある弁体32a、32bと処理室２の天井部との間に
入り込むことができ、かつ水平状態にあるホルダ６の上
昇状態にあるクランパー62とその下のホルダベース61と
の間の入り込むことができる位置関係にされている。

尚、54はイオンビーム４のビーム電流計測用のファラデ
ーケージである。

上記装置の全体的な動作例を説明するが、前提として、
弁体32a、32bは降下状態に、アーム40a、40bはホルダ６
と弁体32a、32bとのそれぞれ中間位置に、かつホルダ６
は水平状態にあり、そして処理室２および真空予備室18
a、18bは所定の真空状態にあるものとする。

まず弁体32aが上昇して処理室２と真空予備室18a間を仕
切り、真空予備室18a内が大気圧状態に戻され、真空弁2
4aが開かれる。そして矢印Ａのように大気側から例えば
アーム58aによって未処理のウエハ10が一枚真空予備室1
8a内に搬入され、弁体32a上に載置される。そして真空
弁24aが閉じられ、真空予備室18aが真空引きされ、それ
が完了すると弁体32aが降下する。これによってウエハ1
0は真空予備室18a内から処理室２内へ移送されたことに
なる。

その状態で、ロード用のアーム40aが弁体32a側に旋回し
てそのウエハ載置部42aが弁体32a上のウエハ10の下に入
り込み、そしてアーム40aが若干上昇してそのウエハ載
置部42a上にウエハ10を載置する（第２図の状態）。

この間に、水平状態にあるホルダ６のクランパー62およ
びウエハ受け46は上昇状態にされており、そしてアーム
40aがホルダ６側に旋回してそのウエハ載置部42aがホル
ダベース61とクランパー62間に入り、そしてアーム40a
が若干降下してウエハ載置部42a上のウエハ10をウエハ
受け46上に載せる。

次いでアーム40aが旋回して中間位置に戻ると共に、ク
ランパー62およびウエハ受け46が降下してウエハ10をク
ランパー62とホルダベース61間に挟持し、そしてホルダ
６が起立状態にされ、そのウエハ10にイオンビーム４が
照射されてイオン注入等の処理が行われる。尚、処理
（注入）中にホルダ６を自転させて、ウエハ10に対する
処理（注入）量の均一化を図るようにしても良い。

所定の処理が終了すると、ホルダ６は水平状態に戻さ
れ、クランパー62およびウエハ受け46が上昇してウエハ
10が持ち上げられた所に、アンロード用のアーム40bが
旋回してきてそのウエハ載置部42bがウエハ10の下に入
り込み（第３図の状態）、そしてアーム40bが若干上昇
してそのウエハ載置部42b上にウエハ10を載置する。

次いでアーム40bが弁体32b側に旋回して弁体32b上に位
置し、そして若干降下してそのウエハ載置部42b上のウ
エハ10を弁体32b上に載置する。

そしてアーム40bが旋回して中間位置に戻ると共に弁体3
2bが上昇して、ウエハ10を真空予備室18b内に入れると
共に真空予備室18bと処理室２間を仕切り、そして真空
予備室18b内が大気圧状態に戻され、真空弁24bが開かれ
る。そして例えばアーム58bによって矢印Ｂのように処
理済のウエハ10が大気側に搬出される。

以降同様の動作が必要に応じて繰り返される。

尚、以上においては、一枚のウエハ10に注目してそれを
大気側から搬入して処理して大気側に搬出するまでの動
作を説明したが、実際は未処理のウエハ10を大気側から
搬入してホルダ６に装着するローディングと、ホルダ６
上の処理済のウエハ10を大気側に搬出するアンローディ
ングとは並行して行うことが可能である。

〔考案の効果〕

以上のようにこの考案によれば、次のような効果を奏す
る。

処理室の天井部に真空予備室を隣接させた立体配置を
採用しているため、平面的な寸法が小さくなり装置を小
型化することができる。

第１および第２の弁体上にウエハを載置する構造であ
って両弁体がウエハを処理室と第１および第２の真空予
備室との間で移送する手段と真空弁とをそれぞれ兼ねて
いて弁体の上部に余分な機構を設けておらず、しかも各
弁体の上面両側部にはアームのウエハ載置部が入る凹み
をそれぞれ設けているため、両真空予備室内はウエハを
収納すると共にそれを大気側との間で出し入れするのに
必要最小限の広さで良く、従って両真空予備室の容積を
極めて小さくすることができるので、そこを真空引きす
るのに要する時間が短縮され、スループットが向上す
る。

ウエハの移載にアームを用いているので搬送ベルトに
比べてゴミの発生が少なく、しかもウエハ移載用の二つ
のアームが互いに上下関係になく、ホルダに対するウエ
ハの着脱を一平面上で行うことができるので、ゴミが発
生してもそれがウエハ上に落下付着するのを防止するこ
とができる。

第１のアームの旋回および昇降によってウエハを第１
の弁体からホルダへ移載することができると共に、第２
のアームの旋回および昇降によってウエハをホルダから
第１の弁体へ移載することができ、このようなウエハの
移載にアーム以外の特別な機構を必要としないので、装
置の構造が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の一実施例に係るイオン処理装置を
部分的に切り欠いて示す平面図である。第２図は、第１
図の線II-IIに沿う部分断面図である。第３図は、第１
図のIII-IIIに沿う部分断面図である。第４図は、この
考案の背景となるイオン処理装置の一例を部分的に示す
横断面図である。 ２……処理室、４……イオンビーム、６……ホルダ、10
……ウエハ、18a,18b……真空予備室、32a,32b……弁
体、40a,40b……アーム。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空中でウエハにイオンビームを照射して
   処理するための処理室と、処理室の天井部に隣接されて
   いて、ウエハを処理室と大気側との間で出し入れするた
   めの第１および第２の真空予備室と、処理室内に設けら
   れていてウエハを保持可能なホルダであってウエハ着脱
   のための水平状態とウエハ処理のための起立状態との間
   で回転させられるものと、処理室内であって第１および
   第２の真空予備室の下方に設けられていて、それらと処
   理室間をそれぞれ仕切ることができる昇降式の第１およ
   び第２の弁体であってその上面にウエハをそれぞれ載置
   可能なものと、処理室内に設けられていて、第１の弁体
   からウエハを受け取りそれを水平状態にあるホルダに渡
   す第１のアームであって旋回および昇降可能なものと、
   処理室内に設けられていて、水平状態にあるホルダから
   ウエハを受け取りそれを第２の弁体上に載置する第２の
   アームであって旋回および昇降可能なものとを備え、前
   記ホルダは、ウエハを支持するためのホルダベースと、
   このホルダベースに対して昇降させられ上昇時にホルダ
   ベースとの間に第１および第２のアームの先端部が入り
   込むことができ下降時にウエハの周縁部を押圧保持する
   クランパーと、ホルダベースを貫通していてクランパー
   より下の位置でクランパーと共に昇降させられウエハを
   その周縁部で支える複数のウエハ受けとを有しており、
   前記第１のアームは、ホルダの一方の側方であって水平
   状態にあるホルダ上のクランパーの中心と第１の弁体の
   中心とから平面的に見て等距離の所に旋回中心を有して
   おり、前記第２のアームは、ホルダの他方の側方であっ
   て水平状態にあるホルダ上のクランパーの中心と第２の
   弁体の中心とから平面的に見て等距離の所に旋回中心を
   有しており、前記第１および第２のアームは、その先端
   部に、ウエハの両側部を下から支えるウエハ載置部をそ
   れぞれ有しており、前記第１および第２の弁体は、その
   上面の両側部に、第１および第２のアームのウエハ載置
   部が入る凹みをそれぞれ有しており、それによって第１
   のアームによって下降状態にある第１の弁体からウエハ
   載置部でウエハをすくい上げてそれを水平状態にあるホ
   ルダの上昇状態にあるウエハ受け上に載せ、かつ第２の
   アームによって水平状態にあるホルダの上昇状態にある
   ウエハ受けからウエハ載置部でウエハをすくい上げてそ
   れを下降状態にある第２の弁体上に載せるよう構成して
   いることを特徴とするイオン処理装置。