JPH11307036A - イオン注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン注入対象物品を支持させた物品ホルダ
をイオンビームを横切る方向に移動させることで該物品
にイオン注入を行うイオン注入装置であって、予備真空
室を比較的排気量の小さい安価な排気装置で排気処理で
きるとともにイオン注入対象物品を取り扱うロボットの
ハンドリング機構や動作の制約が少ない状態でイオン注
入処理のスループットを向上させることができるイオン
注入装置を提供する。 【解決手段】 物品ホルダ２の移動路線上におけるイオ
ンビームＩＢの照射位置ＲＰ両側の部位にそれぞれ物品
ホルダ２に対するイオン注入対象物品入れ替え位置Ｐ
１、Ｐ２を設定し、各入れ替え位置Ｐ１、Ｐ２に対し、
イオン注入対象物品ｗｆの入れ替えを行うための予備真
空室３１、３２と、入れ替え位置Ｐ１、Ｐ２に配置した
物品ホルダ２と予備真空室３１、３２との双方に対し同
時にイオン注入対象物品ｗｆをやり取りできる搬送ロボ
ット４１、４２とをそれぞれ設けたイオン注入装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス用
のウエハのような物品にイオン注入（イオンドーピング
を含む）を行ったり、各種機械部品基体、工具基体等の
物品に、表面改質等のためにイオン注入を行ったりする
イオン注入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置においてイオン注入対象
物品をイオンビームでスキャンしつつイオンビーム照射
を行う場合、イオンビームを電界又は磁界の作用で１方
向及び該１方向を横切る第２の方向に振りつつ（いわゆ
るＸ−Ｙ方向に）該物品をスキャンすることが行われて
いる。

【０００３】このようなイオン注入装置では、通常、イ
オン注入対象物品を支持する物品ホルダは一か所、定位
置に配置されており、この一つの物品ホルダに対しイオ
ン注入対象物品を搬入するためのロード用予備真空室及
び搬出のためのアンロード用予備真空室が設けられてい
るとともに、ロード用予備真空室から物品ホルダへ物品
を搬送するためのロード用搬送ロボット及び物品ホルダ
からアンロード用予備真空室へ処理済の物品を搬出する
ためのアンロード用搬送ロボットが設けられる。

【０００４】図４はその１例を示している。図４は従来
のイオン注入装置の一部を示しており、イオン注入対象
物品Ｗにイオン注入を行うための真空処理室８１にはイ
オン注入対象物品Ｗを支持するための物品ホルダ８２が
設置してある。ホルダ８２は一か所、定位置に設置され
ており、物品Ｗの入れ替えを行うときは図示のとおり略
水平姿勢をとるが、イオン注入時にはイオンビームＩＢ
の照射を受けるように起立せしめられる。この物品ホル
ダ８２に対し、物品搬入のためのロード用予備真空室８
３及び物品搬出のためのアンロード用予備真空室８４が
設けられているとともに、ロード用予備真空室８３から
物品ホルダ８２へこれからイオン注入する物品Ｗを搬送
するためのロード用搬送ロボット８５及び物品ホルダ８
２からアンロード用予備真空室８４へイオン注入済の物
品Ｗを搬出するためのアンロード用搬送ロボット８６が
設けられている。

【０００５】ロボット８５（８６）は一対の開閉するア
ーム８５１（８６１）を有しており、これで物品Ｗを保
持したり、解放したりでき、また、軸８５２（８６２）
を中心に回動して予備真空室８３（８４）と物品ホルダ
８２との間を往復動できる。各予備真空室８３（８４）
は、図示を省略しているが、真空処理室８１に連通し、
弁体により開閉される物品通過用開口、外部に連通し、
弁体により開閉される物品通過用開口、及び物品を予備
真空室内と真空処理室との間で昇降させる物品昇降装置
等を備えている。また、各予備真空室には排気装置が接
続されていて、真空処理室８１内のロボット８５（８
６）との間で物品Ｗをやり取りするときは、それに先立
って前記両弁体を閉じ、所定圧力まで減圧するために排
気される。

【０００６】また、以上説明したイオン注入対象物品Ｗ
を一か所、定位置におき、イオンビームを１方向及び該
１方向を横切る第２の方向に振りつつ該物品をスキャン
する方式のイオン注入装置に対し、近年ではイオン注入
対象物品を支持させた物品ホルダをイオンビームを横切
る方向に移動させることで該物品にイオン注入を行うイ
オン注入装置も採用されている。その代表例は図５に示
すように、イオンビームＩＢを１方向Ｙに振り、イオン
注入対象物品Ｗを支持させた物品ホルダ９を該１方向を
横切るＸ方向に移動させることで該物品にイオン注入を
行うハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置であ
る。

【０００７】このようにイオン注入対象物品Ｗを支持す
る物品ホルダ９をイオンビームを横切る方向に移動させ
つつ該物品をイオンビームスキャンする方式のイオン注
入装置においても、物品ホルダ９上の物品入れ替え位置
は、該ホルダの移動路線上のどこか一か所に設定され、
これに対し、図４に示す装置の場合と同様に物品搬入用
の予備真空室及び搬送ロボット並びに物品搬出用の予備
真空室及び搬送ロボットが設置される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いずれ
のイオン注入装置においても、予備真空室と真空処理室
との間で物品をやり取りするために該予備真空室を予め
所定圧力まで排気して減圧するのに時間を要する。かか
る所定圧力は、通常、予備真空室と真空処理室との間で
物品をやり取りするため該予備真空室を真空処理室内に
連通させたあと該真空処理室内をイオン注入処理開始ま
でにイオン注入処理に問題のない圧力（通常１×１０^-6
〜５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度）まで回復できる程度の圧力
であり、この圧力まで減圧するには時間を要する。その
ため、物品ホルダに対する物品の入れ替え位置を一か所
に設定し、これに対し物品搬入用の予備真空室及び搬送
ロボット並びに物品搬出用の予備真空室及び搬送ロボッ
トを設ける前記従来のイオン注入装置では、この排気時
間を節約するために、予備真空室を排気するための排気
装置を大型で高価なものとしなければならず、それでい
てイオン注入処理のスループットがよくない。

【０００９】イオン注入処理のスループットを向上させ
る方法として、複数のイオン注入対象物品を装填したカ
セットを搬入側の予備真空室に持ち込むとともに複数の
処理済物品を装填できるカセットを搬出側の予備真空室
に持ち込む方法や、物品ホルダを２台設置して予備真空
室を交互に使用する方法が考えられるが、前者では、カ
セットを予備真空室に持ち込むためにカセット及び予備
真空室双方の制約が大きくなり、それらの設計の自由度
が低下するし、真空中でのカセット及び物品ホルダ間で
の物品のやり取りは、物品のセンタリング、位置決め等
の点で困難を伴い、さらに２カセット単位で処理を行う
ことになり、それだけ生産管理が困難となる。後者では
物品ホルダを２台要するうえ、それに伴って各部が複数
化したり、複雑化したりするので装置が高価になってし
まう。

【００１０】またスループットを向上させる方法とし
て、例えば図６示すように、図４に示す装置においてロ
ボット８５、８６に代えて、予備真空室や物品ホルダに
対して、物品の入れ替え、すなわち物品の搬入と搬出を
同時に行える搬送ロボットＲを採用することも考えられ
る。このようなロボットＲを採用すると、各予備真空室
８３、８４について物品の搬入と搬出を同時に行うこと
ができ、従って二つの予備真空室８３、８４を交互に物
品の搬入搬出に使うことでスループットを向上させるこ
とができる。しかもこのようなロボットＲを採用する
と、ロボットの値段は少し高価になるとしても、イオン
注入装置全体としてみれば、前記のカセット持ち込み方
式による問題は発生せず、物品ホルダを２台設置すると
きのように著しく装置が高価になったり、複雑化したり
することはない。また、このようなロボットは図５に示
す方式のイオン注入装置に採用することも可能である。

【００１１】しかしながら、それでもなお、物品ホルダ
に対する物品の入れ替え位置が一か所に設定されている
イオン注入装置では、物品ホルダ上の物品の処理時間が
予備真空室の所定圧力までの排気に要する時間より短
く、このように処理時間が短いと、装置のスループット
は予備真空室の排気時間に支配される結果となり、ま
た、かかるロボットＲのハンドリング機構や動作が制約
されるという問題がある。

【００１２】そこで本発明は、イオン注入対象物品を支
持させた物品ホルダをイオンビームを横切る方向に移動
させることで該物品にイオン注入を行うイオン注入装置
であって、予備真空室を比較的排気量の小さい安価な排
気装置で排気処理できるとともにイオン注入対象物品を
取り扱うロボットのハンドリング機構や動作の制約が少
ない状態でイオン注入処理のスループットを向上させる
ことができるイオン注入装置を提供することを課題とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のイオン注入装置は、イオン注入対象物品を支持させ
た物品ホルダをイオンビームを横切る方向に移動させる
ことで該物品にイオン注入を行うイオン注入装置であ
り、前記物品ホルダの移動路線上における前記イオンビ
ーム照射位置両側の部位にそれぞれ該物品ホルダに対す
るイオン注入対象物品入れ替え位置を設定し、該各入れ
替え位置に対し、イオン注入対象物品の入れ替えを行う
ための予備真空室と、該入れ替え位置に配置した前記物
品ホルダと該予備真空室との間でイオン注入対象物品の
入れ替え搬送を行う搬送ロボットとをそれぞれ設けたこ
とを特徴としている。

【００１４】本発明者は、イオン注入処理のスループッ
ト向上のための研究を進める過程で、図４に示すように
物品ホルダの位置が一か所、定位置に固定されている場
合には図６に示すような搬送ロボットＲを採用すること
がスループット向上のための比較的よい方法であるとし
ても、図５に示すようにイオン注入対象物品を支持させ
た物品ホルダをイオンビームを横切る方向に移動させる
ことで該物品にイオン注入を行うイオン注入装置では、
物品ホルダが動かされるという特殊性があることに着目
し、本発明を完成した。

【００１５】なお本発明でいう「イオン注入装置」には
イオンドーピング装置も含まれる。前記物品の入替え搬
送を行う搬送ロボットは、イオン注入対象物品の入れ替
え位置に配置した物品ホルダとこれに対し設けられてい
る予備真空室との両者に対し、同時に物品のやり取りを
行えるものが望ましく、市販されているものでも構わな
い。

【００１６】前記予備真空室は、該室と物品ホルダとの
間で物品をやり取りするとき、それに先立って該予備真
空室を閉じて所定圧力まで減圧するように排気でき、そ
のあと該室と該物品ホルダとの間で物品をやり取りする
にあたっては外部に対して閉ざされる一方、イオン注入
処理領域に対し連通せしめられ、これに対し、該室と外
部との間で物品をやり取りするときには、該イオン注入
処理領域に対し閉ざされる一方、外部と連通せしめられ
るものであればよく、採用する物品搬送ロボットにもよ
るが、従来知られている予備真空室を採用できる。な
お、予備真空室と物品ホルダとの間で物品をやり取りす
るために該予備真空室を予め所定圧力まで排気するとき
の該所定圧力は、予備真空室と物品ホルダとの間で物品
をやり取りするために該予備真空室をイオン注入処理領
域に連通させたあと、イオン注入開始までに該領域をイ
オン注入に問題のない圧力（例えば１×１０^-6〜５×１
０^-6Ｔｏｒｒ程度）まで回復できる圧力である。

【００１７】本発明のイオン注入装置では物品ホルダに
対するイオン注入対象物品入れ替え位置がイオンビーム
照射位置両側の部位にそれぞれ設定されており、各入れ
替え位置に対し予備真空室及びイオン注入対象物品の入
れ替え搬送を行う搬送ロボットが設置されている。従っ
て、物品入れ替え位置が一か所だけの場合に比べてイオ
ン注入対象物品を取り扱うロボットのハンドリング機構
や動作の制約が少ない。

【００１８】本発明のイオン注入装置によると、イオン
ビーム照射位置の両側に設定されたそれぞれのイオン注
入対象物品入れ替え位置で、そこに配置した物品ホルダ
に対し、該物品入れ替え位置に対応する搬送ロボットに
より物品の入れ替え搬送を行うことができる。すなわち
該物品ホルダ上から該ロボットでイオン注入済物品を受
け取るととともに予備真空室から次にイオン注入する物
品を受け取り、引き続き該イオン注入済物品を該予備真
空室に渡すとともに次の物品をホルダに渡すことができ
る。なお、このように物品ホルダに渡された前記次の物
品はイオン注入処理後、反対側のもう一つの物品入替え
位置から搬出される。予備真空室に搬入された前記イオ
ン注入済物品は、そこから装置外に搬出し、これと引き
替えに、さらにこれからイオン注入すべき物品を予備真
空室へ搬入できる。そしてこのようにさらにこれからイ
オン注入すべき物品を搬入した該予備真空室を、反対側
の物品入れ替え位置から搬出されるべき先の物品へのイ
オン注入処理が完了するまでの時間を利用して、前記の
所定圧力まで排気することができ、このようにしてその
排気時間に長い時間を割り当てることができる。従って
このための排気装置は比較的排気量が小さく安価なもの
を使える。

【００１９】さらに説明すると、本発明のイオン注入装
置では、当初、いずれか一方の予備真空室に外部から１
番目のイオン注入対象物品が搬入され、そのあと該予備
真空室は前記の所定圧力まで排気される。次いで該予備
真空室はイオン注入処理領域に連通され、１番目物品は
一方の搬送ロボットにより、これら予備真空室及びロボ
ットに対応する一方の物品入れ替え位置に配置された物
品ホルダに渡される。

【００２０】かくして物品ホルダは１番目物品を保持し
てイオンビームを横切る方向に動かされ、また必要に応
じて往復動される。イオン注入処理が終了すると、イオ
ンビーム照射位置を間にして反対側に設定された他方の
物品入れ替え位置に配置される。ここで、その他方の物
品入れ替え位置に対応して設置されている他方のロボッ
トがこの処理済物品を受け取るのであるが、これに先立
ち、該他方のロボットに対応する他方の予備真空室で
は、外部から２番目のイオン注入対象物品が搬入され、
そのあと前記の所定圧力まで排気され、１番目物品が処
理完了するまで待機し、処理完了と同時に該他方の予備
真空室はイオン注入処理領域に連通される。

【００２１】ここで、前記他方の搬送ロボットは処理済
の１番目物品を物品ホルダから受け取るとともに該他方
の予備真空室から２番目物品を受け取り、引き続き該１
番目の処理済物品を該他方の予備真空室に渡すとともに
２番目物品を物品ホルダに渡す。このようにして他方の
予備真空室に渡された処理済の１番目物品は、該他方の
予備真空室がイオン注入処理領域から閉ざされた状態下
で外部に対して開かれたあと、外部へ搬出される。その
あとこれと引き替えに４番目にイオン注入されるべき物
品が空になった該他方の予備真空室内へ搬入され、該予
備真空室は再び前記の所定圧力まで排気され、待機す
る。

【００２２】既述のとおり他方のロボットから渡され、
物品ホルダに保持された２番目物品は、該物品ホルダの
イオンビームを横切る方向の動作によりイオン注入され
る。イオン注入が終了すると、該ホルダは再び前記一方
の物品入れ替え位置に配置される。その物品入れ替え位
置に対応する前記一方のロボットがこの処理済の２番目
物品を受け取るのであるが、これに先立ち（前記１番目
物品が一方の搬送ロボットに受け取られたあと）、一方
の予備真空室はイオン注入処理領域から閉ざされた状態
下で外部に対して開かれ、外部から３番目にイオン注入
するイオン注入対象物品が搬入され、そのあと該一方の
予備真空室は前記の所定圧力まで排気され、前記２番目
物品の処理完了までそのまま待機する。

【００２３】２番目物品についてイオン注入処理が終了
すると該物品は前記一方の物品入れ替え位置に配置さ
れ、既に３番目物品が搬入されている一方の予備真空室
がイオン注入処理領域に連通せしめられ、ここで、前記
一方のロボットがこの処理済の２番目物品を受け取ると
ともに該真空予備室から３番目物品を受け取り、引き続
き該処理済物品を一方の予備真空室に渡すとともに３番
目物品を物品ホルダに渡す。

【００２４】該３番目物品は処理完了すると前記４番目
物品と入れ替えられ、該４番目物品に処理がなされる。
一方のロボットで一方の予備真空室に渡された処理済の
２番目物品は、その後該予備真空室がイオン注入処理領
域から閉ざされた状態下で外部に対して開かれ、外部へ
搬出され、これと引き替えに５番目の物品が搬入され
る。５番目物品搬入後、該一方の予備真空室は再び前記
の所定圧力まで排気され、前記４番目物品の処理完了ま
で待機する。

【００２５】このようにして１番目物品から２番目、３
番目、４番目、５番目・・・と各物品に順次イオン注入
処理が施される。この間、各予備真空室での前記所定圧
力への排気のために、概ね、片方の予備真空室から搬入
された物品の処理時間分、従来装置に比べて長い時間が
割り当てられる。かくして予備真空室から排気する排気
装置は、それだけ排気量の小さい安価なもので足りるよ
うになる。そして物品へのイオン注入処理時間が短い場
合に、予備真空室の排気のための時間にスループットが
支配されることがないので、イオン注入処理のスループ
ットは向上する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は本発明に係るイオン注入装
置の１例の概略構成を示す側面図である。図２は図１の
イオン注入装置におけるエンドステーション１７部分の
断面図である。図３はイオン注入対象物品の搬送ロボッ
トを示している。

【００２７】図１に示すイオン注入装置はイオン源１
１、該イオン源の発するイオンビームから所定のイオン
種を選択するための質量分析器１２、分析器１２を出た
イオンのうち所定のイオン種を選択的に通過させるため
の分析スリット１３、スリット１３を通過したイオンを
加速するイオン加速管１４、加速管１４により加速され
たイオンからなるイオンビームを収束させるレンズ１
５、イオン注入対象物品表面の所定領域をイオンビーム
で１方向Ｙ（図２において紙面に垂直な方向、図１も参
照）に走査するためのスキャン装置１６及びエンドステ
ーション１７を備えている。

【００２８】エンドステーション１７は、真空処理室
（ターゲット室）１、その中に配置されたイオン注入対
象物品ｗｆ（例えば半導体デバイス基板）を支持する物
品ホルダ（プラテン）２及び該ホルダ２に対し物品ｗｆ
の搬入搬出を行うための搬送ロボット４１、４２、並び
に真空処理室１に連設された予備真空室３１、３２を備
えている。

【００２９】物品ホルダ２は軸棒２１の一端部に支持さ
れており、該軸棒２１は真空処理室１の側壁１０１を貫
通して外部へ延び、途中で回転板２２に固設した軸受け
部材２３を軸棒長手方向に摺動可能に貫通し、他端部は
雌ねじ部材２４に連結固定されている。回転板２２は真
空処理室側壁１０１の外面に固定したフレーム１０２上
の軸受け２２０にて支持され、軸棒２１の長手方向中心
線を中心として回転できる。回転板２２には回転中心を
一致させて大ギア２５が固定されており、これに小ギア
２６が噛み合っている。小ギア２６はフレーム１０２に
搭載されたモータＭ１にて駆動される。

【００３０】前記の雌ねじ部材２４には軸棒２１と平行
なネジ棒２７が螺合しており、該ネジ棒はその両端部で
フレーム２８に回転可能に支持されている。フレーム２
８は大ギア２５に連結固定されている。ネジ棒２７はフ
レーム２８に搭載したモータＭ２にて回転駆動される。
以上説明した物品ホルダ２とこれに係わる機構による
と、モータＭ２にてネジ棒２７を回転駆動することで雌
ねじ部材２４を移動させ、かくして軸棒２１をその長手
方向に往復動させ、それにより物品ホルダ２をイオンビ
ーム照射位置ＲＰを横切る方向Ｘに往復動させることが
できる。また物品ホルダ２を該ホルダの移動路線上にお
けるイオンビーム照射位置両側のイオン注入対象物品入
れ替え位置Ｐ１又はＰ２に配置することができる。さら
に、モータＭ１により小ギア２６を回転駆動し、それに
より大ギア２５を回転駆動することで、これに連結され
たネジ棒フレーム２８、ネジ棒２７及び軸棒２１等の全
体を軸棒２１の長手方向中心線周りに回動させることが
でき、かくして物品ホルダ２を図２に実線で示す水平姿
勢ＨとイオンビームＩＢの照射を受ける起き上がり姿勢
Ｖとの間で往復回動させることができる。イオン注入時
は姿勢Ｖにおかれる。また、イオン注入にあたり、ホル
ダ２に支持した物品ｗｆのイオン注入対象面をイオンビ
ームＩＢに対し揺動させることもできる。

【００３１】予備真空室３１は物品入れ替え位置Ｐ１に
対し、予備真空室３２は物品入れ替え位置Ｐ２に対しそ
れぞれ設けられている。各予備真空室３１、３２は同じ
構造のもので、真空処理室１に連通し、昇降駆動される
弁体３０１により開閉される物品通過用開口３０２、外
部に連通し、弁体３０３により開閉される物品通過用開
口３０４、及び物品を予備真空室内と真空処理室１との
間で昇降させる物品昇降装置３０５等を備えている。ま
た、各予備真空室には排気装置３Ｖと、予備真空室内を
大気圧へ戻すためのリーク弁Ｌｖが接続されている。

【００３２】各予備真空室３１（３２）は、真空処理室
１内の後述するロボット４１（４２）との間で物品ｗｆ
をやり取りするときは、それに先立って前記弁体３０
１、３０３が閉じられ、排気装置３Ｖにて所定圧力Ｐｘ
まで減圧すべく排気される。このときの所定圧力Ｐｘ
は、予備真空室３１（３２）と物品ホルダ２との間で物
品ｗｆをやり取りするために該予備真空室を真空処理室
１内に連通させたあと、イオン注入開始までに、該真空
処理室内をイオン注入に問題のない圧力（例えば１×１
０^-6〜５×１０^-6Ｔｏｒｒ程度）まで回復できる圧力で
ある。

【００３３】そして、室３１（３２）と真空処理室１内
との間で物品をやり取りするにあたっては弁体３０１が
開放されて真空処理室１と連通せしめられ、室３１（３
２）と外部との間で物品をやり取りするときには、弁体
３０１は閉じられ、リーク弁Ｌｖが開かれて室内が大気
圧に昇圧され、そのあと弁体３０３が開放されて外部と
連通せしめられる。

【００３４】搬送ロボット４１は真空処理室１内の物品
入れ替え位置Ｐ１に配置される物品ホルダ２と予備真空
室３１との双方に対し同時に物品のやり取りを行えるも
のであり、搬送ロボット４２は真空処理室１内の物品入
れ替え位置Ｐ２に配置される物品ホルダ２と予備真空室
３２との双方に対し同時に物品のやり取りを行えるもの
である。

【００３５】搬送ロボット４１、４２は同じ構造のもの
で、各搬送ロボット４１（４２）は、図２及び図３に示
すように、基体４０１に回動駆動可能、且つ、若干昇降
可能に搭載されたコラム部材４０２、該コラム部材の頂
面に設けられた一対の伸縮機構４０３、該機構に支持さ
れた物品ｗｆの支持アームＡＭを備えている。各伸縮機
構４０３はコラム部材４０２に内蔵された回動駆動装置
により互いに反対方向に回動できる一対のアーム４０３
１、各アーム４０３１の自由端部に回動可能に連結され
たアーム４０３２、及び両アーム４０３２の自由端部に
渡し配置され、それぞれ回動可能に連結された直進運動
部材４０３３を備えており、物品支持アームＡＭは該直
進運動部材４０３３に取付け保持されている。

【００３６】この搬送ロボットによると、コラム部材４
０２上の各伸縮機構４０３における一対のアーム４０３
１の駆動により、図３（Ｃ）に示すように、伸縮機構４
０３が伸長してアームＡＭを直進前進させることができ
る。また、一対のアーム４０３１を反対側に駆動するこ
とで、図３（Ａ）に示す状態へ縮め、これによりアーム
ＡＭを後退させることもできる。そして、一対の伸縮機
構４０３はそれぞれ独立してこのような伸縮動作が可能
であり、同時に互いに反対方向に伸縮することも可能で
ある。さらに一対の伸縮機構４０３及びアームＡＭの全
体をコラム部材４０２の駆動回動により略３６０度回動
させることもできる。

【００３７】かくして、搬送ロボット４１（４２）は真
空処理室１内の物品入れ替え位置Ｐ１（Ｐ２）に配置さ
れる物品ホルダ２と予備真空室３１（３２）との双方に
対し同時に物品ｗｆのやり取りを行える。なお搬送ロボ
ットは前記のものに限定されるものではなく、物品入れ
替え位置にある物品ホルダ２とこれに対応する予備真空
室３１（３２）との双方に対し同時に物品をやり取りで
きるものであればよく、市販されているものを採用して
もよい。例えば、米国BROOKS AUTOMATION 社製の搬送ロ
ボットMULTITRAN TM MODELMTR5 等を利用できる。

【００３８】以上説明したイオン注入装置によると、イ
オン源１１においてイオンが生成されるとともに引き出
される。引き出されたイオンは質量分析器１２を通るこ
とで所定のイオン種が所定の運動軌跡を描き、引き続き
分析スリット１３を該所定のイオン種が選択的に通過
し、イオン加速管１４で加速され、次いでレンズ１５で
収束され、スキャン装置１６で１方向Ｙに振られつつ、
エンドステーション１７において物品ホルダ２に予め保
持させたイオン注入対象物品ｗｆにイオン注入すべく、
イオン照射位置ＲＰに向け照射される。

【００３９】イオン注入処理の当初、いずれか一方の予
備真空室、例えば予備真空室３１に外部から１番目のイ
オン注入対象物品ｗｆが搬入され、そのあと室３１は排
気装置３Ｖにて前記の所定圧力Ｐｘまで排気される。次
いで予備真空室３１は真空処理室１に連通され、１番目
物品ｗｆは一方の搬送ロボット４１により、受け取ら
れ、さらに該ロボットのコラム部材４０２が回動し、一
方の物品入れ替え位置Ｐ１に配置された物品ホルダ２に
渡される。

【００４０】物品ホルダ２は１番目物品ｗｆを保持して
イオンビームＩＢを横切る方向に動かされ、また必要に
応じて往復動される。かくしてイオン注入がなされる。
ホルダ２はイオン注入処理が終了すると、イオンビーム
照射位置ＲＰを間にして反対側に設定された他方の物品
入れ替え位置Ｐ２に配置される。ここで、他方のロボッ
ト４２がこの処理済物品ｗｆを受け取るのであるが、こ
れに先立ち、他方の予備真空室３２では、外部から２番
目のイオン注入対象物品ｗｆが搬入され、そのあと排気
装置３Ｖにて前記の所定圧力Ｐｘまで排気され、１番目
物品ｗｆが処理完了するまで待機し、処理完了と同時に
予備真空室３２は真空処理室１に連通される。ここで、
搬送ロボット４２は処理済の１番目物品ｗｆを物品ホル
ダ２から受け取ると同時に予備真空室３２から２番目物
品ｗｆを受け取り、引き続きロボット４２のコラム部材
４０２部分が略１８０度回動し、１番目の処理済物品を
予備真空室３２に渡すと同時に２番目物品を物品ホルダ
２に渡す。このようにして予備真空室３２に渡された処
理済の１番目物品ｗｆは、予備真空室３２が真空処理室
１から閉ざされた状態下でリーク弁Ｌｖの開成により大
気圧に戻されたあと、外部に対して開かれ、搬出され
る。そのあとこれと引き替えに４番目にイオン注入され
るべき物品ｗｆが空になった予備真空室３２内へ搬入さ
れ、予備真空室３２は再び前記の所定圧力Ｐｘまで排気
され、待機する。

【００４１】既述のとおりロボット４２から渡され、物
品ホルダ２に保持された２番目物品ｗｆは、物品ホルダ
２のイオンビームＩＢを横切る方向Ｘの動作によりイオ
ン注入される。イオン注入が終了すると、該ホルダ２は
再び物品入れ替え位置Ｐ１に配置される。その物品入れ
替え位置Ｐ１に対応するロボット４１がこの処理済の２
番目物品ｗｆを受け取るのであるが、これに先立ち（前
記１番目物品が搬送ロボット４１に受け取られたあ
と）、予備真空室３１は真空処理室１から閉ざされた状
態下でリーク弁Ｌｖにて大気圧に昇圧され、そのあと外
部に対して開かれ、外部から３番目にイオン注入するイ
オン注入対象物品ｗｆが搬入され、そのあと予備真空室
３１は前記の所定圧力Ｐｘまで排気され、２番目物品の
処理完了までそのまま待機する。

【００４２】２番目物品についてイオン注入処理が終了
すると該物品ｗｆは物品入れ替え位置Ｐ１に配置され、
既に３番目物品が搬入されている予備真空室３１が真空
処理室１に連通せしめられ、ここで、ロボット４１がこ
の処理済の２番目物品を受け取ると同時に予備真空室３
１から３番目物品を受け取り、ロボット４１のコラム部
材４０２が略１８０度回動し、２番目の処理済物品を予
備真空室３１に渡すと同時に３番目物品を物品ホルダ２
に渡す。

【００４３】該３番目物品は処理完了すると前記４番目
物品と入れ替えられ、該４番目物品に処理がなされる。
ロボット４１で予備真空室３１に渡された処理済の２番
目物品は、その後該予備真空室が真空処理室１から閉ざ
された状態下でリーク弁Ｌｖの開成により大気圧へ戻さ
れ、外部に対して開かれ、搬出され、これと引き替えに
５番目の物品が搬入される。５番目物品搬入後、予備真
空室３１は再び前記の所定圧力Ｐｘまで排気され、前記
４番目物品の処理完了まで待機する。

【００４４】このようにして１番目物品から２番目、３
番目、４番目、５番目・・・と各物品ｗｆに順次イオン
注入処理が施される。この間、各予備真空室３１（３
２）での前記所定圧力Ｐｘへの排気のために、概ね、片
方の予備真空室から搬入された物品ｗｆの処理時間分、
従来装置に比べて長い時間が割り当てられる。かくして
予備真空室３１、３２から排気する排気装置３Ｖは、そ
れだけ排気量の小さい安価なもので足りるようになる。
そして物品ｗｆへのイオン注入処理時間が短い場合に、
予備真空室３１、３２の排気のための時間にスループッ
トが支配されることがなく、イオン注入処理のスループ
ットは向上する。

【００４５】また以上説明したイオン注入装置ではイオ
ンビーム照射位置ＲＰ両側の部位にそれぞれ物品ホルダ
２に対するイオン注入対象物品ｗｆの入れ替え位置Ｐ
１、１Ｐ２が設定されており、各入れ替え位置Ｐ１（Ｐ
２）に対し予備真空室３１（３２）及び搬送ロボット４
１（４２）が設置されている。従って、従来のように物
品入れ替え位置が一か所だけの場合に比べてイオン注入
対象物品ｗｆを取り扱うロボット４１、４２のハンドリ
ング機構や動作の制約が少ない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、イ
オン注入対象物品を支持させた物品ホルダをイオンビー
ムを横切る方向に移動させることで該物品にイオン注入
を行うイオン注入装置であって、予備真空室を比較的排
気量の小さい安価な排気装置で排気処理できるとともに
イオン注入対象物品を取り扱うロボットのハンドリング
機構や動作の制約が少ない状態でイオン注入処理のスル
ープットを向上させることができるイオン注入装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施形態であるイオン注入装置の概
略側面図である。

【図２】図１のイオン注入装置におけるエンドステーシ
ョン部分の概略断面図である。

【図３】物品搬送ロボットを示すもので、図（Ａ）は平
面図、図（Ｂ）は側面図、図（Ｃ）は物品保持アームを
伸ばした状態の平面図である。

【図４】従来のイオン注入装置の１例の一部の概略断面
図である。

【図５】従来のイオン注入装置の他の例の説明図であ
る。

【図６】図４に示す従来装置の改良例の説明図である。

【符号の説明】

１１ イオン源 １２ 質量分析器 １３ 分析スリット １４ 加速管 １５ レンズ １６ スキャン装置 １７ エンドステーション １ 真空処理室 ２ 物品ホルダ ３１、３２ 予備真空室 ４１、４２ 搬送ロボット ＩＢ イオンビーム ＲＰ イオンビーム照射位置 Ｐ１、Ｐ２ イオン注入対象物品入れ替え位置 ｗｆ イオン注入対象物品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イオン注入対象物品を支持させた物品ホル
   ダをイオンビームを横切る方向に移動させることで該物
   品にイオン注入を行うイオン注入装置であり、前記物品
   ホルダの移動路線上における前記イオンビーム照射位置
   両側の部位にそれぞれ該物品ホルダに対するイオン注入
   対象物品入れ替え位置を設定し、該各入れ替え位置に対
   し、イオン注入対象物品の入れ替えを行うための予備真
   空室と、該入れ替え位置に配置した前記物品ホルダと該
   予備真空室との間でイオン注入対象物品の入れ替え搬送
   を行う搬送ロボットとをそれぞれ設けたことを特徴とす
   るイオン注入装置。