JPH11330196A - ウエハ搬送装置及び搬送方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットの向上を図ることが可能なウエ
ハ搬送装置を提供する。 【解決手段】 真空排気可能なチャンバ内に、ウエハを
第１の仮想平面に平行に保持するウエハ保持手段が配置
されている。また、チャンバ内に、ロード機構が配置さ
れている。ロード機構は、ウエハを第１の仮想平面と交
差する第２の仮想平面に平行に保持し、保持したウエハ
が第１の仮想平面に平行になるようにウエハを煽り方向
に回転させる。さらに、ウエハを第１の仮想平面に平行
に保持した状態で、ウエハ保持手段にウエハを移し替え
る。チャンバ内に搬送アームが配置されている。搬送ア
ームは、ロード機構が第２の仮想平面に平行にウエハを
保持し得る状態のとき、搬送アームからロード機構にウ
エハを移し替えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ搬送装置及
び搬送方法に関し、特に真空中で複数枚のウエハの処理
を行い、真空中におけるウエハの配置の形態（法線の向
き）と大気中に取り出されるときのウエハの向きとが異
なる場合に適用されるウエハ搬送装置及び搬送方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハへのイオン注入は、通常、
ウエハをほぼ鉛直面に平行になるように立て、水平方向
からウエハにイオンビームを照射することにより行う。
大気中においては、ウエハは、ウエハカートリッジ内に
ほぼ水平になるように格納されて搬送される。このた
め、ウエハにイオン注入を行う際には、水平に配置され
たウエハをほぼ鉛直に傾ける必要がある。

【０００３】従来のイオン注入装置では、ウエハカート
リッジを約９０°傾けて各ウエハが鉛直面にほぼ平行に
なるようにする。この状態でウエハカートリッジの雰囲
気を真空排気する。各ウエハを、イオン注入装置のウエ
ハ保持ディスク上に移し替え、イオン注入を行う。イオ
ン注入後、各ウエハをウエハカートリッジに戻す。ウエ
ハカートリッジの雰囲気を大気圧に戻し、次に処理すべ
きウエハカートリッジに対して、同様の処理を繰り返し
実行する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】１つのウエハカートリ
ッジに格納されているウエハを処理するために、真空排
気、ウエハ保持ディスクへの移送、イオン注入、ウエハ
カートリッジへの格納、大気圧雰囲気への戻しの各工程
を順番に実施しなければならない。これらの工程を並行
して実施することができないため、スループットの向上
を図ることが困難である。

【０００５】本発明の目的は、スループットの向上を図
ることが可能なウエハ搬送装置、及び搬送方法を提供す
ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、真空排気可能なチャンバと、前記チャンバ内に配置
され、ウエハを第１の仮想平面に平行に保持するウエハ
保持手段と、前記チャンバ内に配置され、ウエハを前記
第１の仮想平面と交差する第２の仮想平面に平行に保持
し、保持したウエハが前記第１の仮想平面に平行になる
ようにウエハを煽り方向に回転させ、ウエハを前記第１
の仮想平面に平行に保持した状態で、前記ウエハ保持手
段にウエハを移し替えることができるロード機構と、前
記チャンバ内に配置され、ウエハを保持して搬送する搬
送アームであって、前記ロード機構が前記第２の仮想平
面に平行にウエハを保持し得る状態のとき、該搬送アー
ムから前記ロード機構にウエハを移し替えることができ
る前記搬送アームとを有するウエハ搬送装置が提供され
る。

【０００７】ロード機構が、ウエハをその煽り方向に回
転させるため、搬送アームで搬送されてきたウエハを、
ウエハ保持手段に移し替えることができる。また、ウエ
ハ保持手段に保持されているウエハを、搬送アームに移
し替えることができる。

【０００８】本発明の他の観点によると、搬送アーム
が、ウエハ収納容器から１枚のウエハを取り出し、ロー
ド機構まで移送してロード機構に保持させる工程と、ロ
ード機構に保持されたウエハを、該ウエハがウエハ保持
手段に保持される向きになるように煽り方向にある角度
回転させる工程と、前記ロード機構から前記ウエハ保持
手段へ、ウエハを移し替える工程と、ウエハ保持手段に
保持されたウエハに対し、ウエハ処理を行う工程とを有
するウエハ搬送方法が提供される。

【０００９】ロード機構が、ウエハをその煽り方向に回
転させるため、搬送アームで搬送されてきたウエハを、
ウエハ保持手段に移し替えることができる。

【００１０】本発明の他の観点によると、複数枚のウエ
ハをウエハ保持手段の保持位置に保持し、保持されたウ
エハに対してウエハ処理を行う第１工程と、ウエハ保持
手段に保持されている処理済ウエハのうちの１枚を、ロ
ード機構へ移し替える第２工程と、前記ロード機構に移
し替えられた処理済ウエハを、バッファ機構に保持可能
な向きになるように煽り方向にある角度回転させる第３
工程と、前記ロード機構に保持されている処理済ウエハ
を前記バッファ機構へ移し替える第４工程と、ウエハ格
納容器内の未処理ウエハを搬送アームに保持して取り出
す第５工程と、前記搬送アームに保持された未処理ウエ
ハを前記ロード機構に移し替える第６工程と、前記ロー
ド機構に移し替えられた未処理ウエハを、前記ウエハ保
持手段に保持可能な向きになるように煽り方向にある角
度回転させる第７工程と、前記ロード機構に保持されて
いる未処理ウエハを前記ウエハ保持手段の空き保持位置
に移し替える第８工程と、前記バッファ機構に保持され
ている処理済ウエハを前記搬送アームに移し替える第９
工程と、前記搬送アームに保持された処理済ウエハをウ
エハ格納容器内に格納する第１０工程とを有し、前記ウ
エハ保持手段に保持されていた処理済ウエハのすべてが
前記ウエハ格納容器内に格納され、前記格納容器内に格
納されていた未処理ウエハのすべてが前記ウエハ保持手
段に保持されるまで、前記第２〜第１０工程を真空中で
繰り返し実行するウエハ搬送方法が提供される。

【００１１】ロード機構が、ウエハをその煽り方向に回
転させるため、搬送アームで搬送されてきたウエハを、
ウエハ保持手段に移し替え、ウエハ保持手段に保持され
ているウエハをバッファ機構に移し替えることができ
る。ロード機構とウエハ保持手段との間のウエハの移し
替え処理と、搬送アームによるウエハの搬送を並行して
行うことが可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施例によるウ
エハ搬送装置の平断面図を示す。実施例によるウエハ搬
送装置は、搬送チャンバ３１、第１及び第２のロードロ
ックチャンバ３２、３３、ロードチャンバ４９、及び処
理チャンバ６０を含んで構成される。第１のロードロッ
クチャンバ３２の内部空洞と搬送チャンバ３１の内部空
洞とは、ゲートバルブ３４を介して連通している。第２
のロードロックチャンバ３３の内部空洞と搬送チャンバ
３１の内部空洞とは、ゲートバルブ３５を介して連通し
ている。搬送チャンバ３１、ロードチャンバ４９、及び
処理チャンバ６０の内部空洞は、この順番に相互に連通
している。なお、これらのチャンバと製造上の部品の単
位とは必ずしも一致しない。

【００１３】処理チャンバ６０内に、ウエハ保持ディス
ク６１が配置されている。ウエハ保持ディスク６１は、
ほぼ水平な回転軸６３のまわりに自転する。回転軸６３
を中心とする円周に沿って、複数のウエハ保持面６２が
配列している。各ウエハ保持面６２は、回転軸６３に直
交する仮想平面を、中心軸６３側を向くようにやや傾け
た面に平行である。ウエハ保持ディスク６１が自転する
と、ウエハ保持面６２上に保持されたウエハが遠心力に
よりウエハ保持面６２に押しつけられ、ウエハ保持ディ
スク６１に強く支持される。

【００１４】処理チャンバ６０に、イオンビーム透過窓
６４が設けられている。イオンビームが、イオンビーム
透過窓６４を通って処理チャンバ６０内に導入される。
ウエハ保持ディスク６１の自転により、ウエハ保持面６
２がイオンビームの行路と交差する軌道に沿って公転
し、イオン注入が行われる。

【００１５】ロードチャンバ４９内に、ロード機構４０
及びバッファ機構５０が配置されている。ロード機構４
０は、２本のつかみ部４５、４６、回転機構４１、支持
シャフト４２、駆動機構４４を含んで構成される。２本
のつかみ部４５、４６は、ウエハの端面に接してウエハ
を挟み、保持する。回転機構４１は、つかみ部４５及び
４６を、水平な軸を中心として約９０°回転させる。つ
かみ部４５及び４６が回転することにより、ウエハがほ
ぼ水平に保持される状態と、ほぼ鉛直に保持される状態
の２つの状態を実現することができる。

【００１６】ウエハが、ロード機構４０にほぼ鉛直に保
持されている状態のとき、ロード機構４０に保持されて
いるウエハが、ウエハ保持ディスク６１のウエハ保持面
６２のうち、ロード機構４０とウエハの移し替えを行う
ことができる位置にある保持面とほぼ平行になる。

【００１７】回転機構４１は、支持シャフト４２により
ロードチャンバ４９内に支持されている。支持シャフト
４２は、ロードチャンバ４９の側壁を貫通してチャンバ
外まで導出され、チャンバ外の駆動機構４４に連結され
ている。支持シャフト４２がロードチャンバ４９の側壁
を貫通する部分は、真空ベローズによって気密に保たれ
ている。

【００１８】駆動機構４４は、支持シャフト４２を、ウ
エハが鉛直に保持されているときのそのウエハの表面の
法線方向に移動させることができる。ウエハを鉛直に保
持した状態で、ウエハをウエハ保持面６２に近づけ、ロ
ード機構４０からウエハ保持ディスク６１へ、ウエハを
移し替えることができる。逆に、ウエハ保持ディスク６
１に保持されているウエハをロード機構４０に移し替え
ることができる。また、駆動機構４４は、つかみ部４
５、４６を昇降させることもできる。

【００１９】バッファ機構５０は、つかみ部５１と駆動
機構５２を含んで構成される。駆動機構５２は、つかみ
部５１を昇降させるとともに、つかみ部５１の開閉を行
う。つかみ部５１は、ロード機構４０がウエハを水平に
保持しているとき、ロード機構４０に保持されているウ
エハを受け取ることができる。

【００２０】搬送チャンバ３１内に、搬送アーム３０が
配置されている。搬送アーム３０は、第１及び第２のロ
ードロックチャンバ３２及び３３内に格納されているウ
エハをロードチャンバ４９内に搬送する。この時、第１
または第２のロードロックチャンバ３２または３３内の
ウエハカセットが昇降し、取り出すべきウエハの高さ
を、搬送アーム３０の高さに整合させる。ロード機構４
０がウエハを水平に保持し得る状態のとき、搬送アーム
３０からロード機構４０にウエハを移し替えることがで
きる。また、搬送アーム３０は、バッファ機構５０に保
持されているウエハを受け取り、第１及び第２のロード
ロックチャンバ３２及び３３内に搬送し、格納する。

【００２１】大気中の搬送アーム２０が、カセットステ
ージ１０の上に載置されているウエハカセット１１を、
第１及び第２のロードロックチャンバ３２及び３３内に
搬入する。また、第１及び第２のロードロックチャンバ
３２及び３３内に格納されているウエハカセットを取り
出し、カセットステージ１０の上に載置する。

【００２２】図２（Ａ）は、ロード機構４０のより詳細
な平面図を示す。つかみ部４６は、他方のつかみ部４５
に、支点４７を中心として揺動可能に取り付けられてい
る。つかみ部４６を、てこの原理で揺動させることによ
り、つかみ部４５と４６を開閉することができる。両者
は、バネ４３により、つかみ部を閉じる向きに付勢され
ている。

【００２３】つかみ部４５は回転機構４１の回転軸４１
ａに取り付けられ、回転機構４１は、支持シャフト４２
の先端に取り付けられている。

【００２４】つかみ部４６のてこの力点に相当する位置
４６ａに、押圧部材４８が配置されている。押圧部材４
８は、支持シャフト４２の先端に支持され、回転軸４１
ａの回りに回転可能である。

【００２５】図２（Ｂ）は、押圧部材４８とつかみ部４
６の力点４６ａとの、回転軸４１ａに垂直な断面図を示
す。押圧部材４８には、回転軸４１ａを中心とするほぼ
１／４周の内周面４８ａが形成されている。内周面４８
ａに対向するように、力点４６ａが配置されている。内
周面４８ａの円周方向の両端には、半径の小さな内周面
４８ｂが形成されており、両者の間は滑らかに接続され
ている。

【００２６】押圧部材４８を、回転機構４１の回転軸を
中心として回転させ、つかみ部４６の力点４６ａに小径
の内周面４８ｂが接触するようにすると、力点４６ａが
回転軸４１ａの方に押され、つかみ部が開く。力点４６
ａが、大径の内周面４８ａに接触するようにすると、つ
かみ部が閉じる。つかみ部４５、４６がウエハ１を挟ん
でいるときには、力点４６ａが大径の内周面４８ａに接
触しないような構成とされている。このため、ウエハ１
を挟んだ状態で、つかみ部４５を回転機構４１の回転軸
の回りに容易に回転させることができる。

【００２７】次に、図３を参照して、図１に示すウエハ
搬送装置を用いてウエハにイオン注入する工程を説明す
る。

【００２８】図３に示すステップｓ１のイオン注入工程
が終了した場合を考える。このとき、ウエハ保持ディス
ク６１に、複数枚のイオン注入済のウエハが保持されて
いる。第１のロードロックチャンバ３２内には、未処理
のウエハを保持したウエハカセットが格納されており、
その内部は真空排気され、ゲートバルブ３４が開いてい
る。

【００２９】ステップｓ２において、ロード機構４０
が、ウエハ保持ディスク６１に保持されている複数枚の
処理済ウエハのうち１枚を受け取る。ステップｓ３にお
いて、ロード機構４０が、保持している処理済ウエハを
水平にする。ステップｓ４において、ロード機構４０に
保持されている処理済ウエハを、バッファ機構５０が受
け取る。

【００３０】ステップｓ２〜ｓ４に並行して、搬送アー
ム３０が、未処理ウエハを第１のロードロックチャンバ
３２から取り出す（ステップｓ５）。ステップｓ６にお
いて、未処理ウエハを搬送アーム３０からロード機構４
０に引き渡す。ステップｓ７において、ロード機構４０
が、保持している未処理ウエハを鉛直に配置する。ステ
ップｓ８において、ロード機構４０に保持している未処
理ウエハを、ウエハ保持ディスク６１のウエハ保持面上
に載置する。ステップ１１において、ウエハ保持ディス
ク６１がウエハ１枚分回転する。他の処理済ウエハが、
ロード機構４０に移し替え可能な位置に来る。

【００３１】ステップｓ６が終了した時点で、バッファ
機構５０に保持している処理済ウエハを搬送アーム３０
に移し替える（ステップｓ９）。ステップ１０におい
て、搬送アーム３０が、処理済ウエハを第１のロードロ
ックチャンバ３２内に格納する。

【００３２】ステップｓ２〜ｓ１１を、すべてのウエハ
の移送が終了まで繰り返す。上記実施例による方法で
は、ステップｓ５、９、及び１０の処理を、ステップｓ
２、３、７、８、及び１１の処理と並行して実施するこ
とができる。このため、ウエハ搬送を高速に行うことが
可能になる。

【００３３】また、ステップｓ２〜ｓ１１までの処理及
びステップｓ１のイオン注入工程の間に、第２のロード
ロックチャンバ３３内に未処理ウエハのカセットを格納
して、その内部を真空排気することができる。このた
め、イオン注入が終了すると、直ちに第２のロードロッ
クチャンバ３３内の未処理ウエハとウエハ保持ディスク
６１に保持された処理済ウエハとの移し替えを行うこと
ができる。

【００３４】第１及び第２のロードロックチャンバ３２
及び３３から、ロード機構４０までの間は、ウエハが水
平に保持された状態で搬送される。第１及び第２のロー
ドロックチャンバ３２及び３３のいずれのウエハも、１
つのロード機構４０でその煽り方向に回転され、鉛直向
きに保持される。このため、煽り方向の回転機構を１つ
設けるのみで、２つのロードロックチャンバを使用する
ことが可能になる。

【００３５】上記実施例では、第１及び第２のロードロ
ックチャンバ３２及び３３内に、ウエハを水平に配置
し、処理チャンバ６０内にウエハをほぼ鉛直に配置する
場合を説明した。ウエハの配置が水平と鉛直の場合に限
らず、より一般的に、両者におけるウエハの配置の形態
（法線の向き）が異なる場合に、上記実施例を適用する
ことができる。

【００３６】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。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
搬送アームでウエハを搬送する時のウエハの配置の形態
と、処理チャンバ内における配置の形態とが異なる場合
でも、ロード機構でウエハを煽り方向に回転させること
により、ウエハの移し替えが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるウエハ搬送装置の平断面
図である。

【図２】図１に示すウエハ搬送装置のロード機構の平面
図である。

【図３】本発明の実施例によるウエハ搬送方法を説明す
るための流れ図である。

【符号の説明】

１ ウエハ １０ ウエハステージ １１ ウエハカセット ２０ 大気中搬送アーム ３０ 搬送アーム ３１ 搬送チャンバ ３２ 第１のロードロックチャンバ ３３ 第２のロードロックチャンバ ３４、３５ ゲートバルブ ４０ ロード機構 ４１ 回転機構 ４２ 支持シャフト ４３ バネ ４４ 駆動機構 ４５、４６ つかみ部 ４６ａ 力点 ４７ 支点 ４８ 押圧部材 ４９ ロードチャンバ ５０ バッファ機構 ５１ つかみ部 ５２ 駆動機構 ６０ 処理チャンバ ６１ ウエハ保持ディスク ６２ ウエハ保持面 ６３ 回転軸 ６４ 窓

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空排気可能なチャンバと、 前記チャンバ内に配置され、ウエハを第１の仮想平面に
   平行に保持するウエハ保持手段と、 前記チャンバ内に配置され、ウエハを前記第１の仮想平
   面と交差する第２の仮想平面に平行に保持し、保持した
   ウエハが前記第１の仮想平面に平行になるようにウエハ
   を煽り方向に回転させ、ウエハを前記第１の仮想平面に
   平行に保持した状態で、前記ウエハ保持手段にウエハを
   移し替えることができるロード機構と、 前記チャンバ内に配置され、ウエハを保持して搬送する
   搬送アームであって、前記ロード機構が前記第２の仮想
   平面に平行にウエハを保持し得る状態のとき、該搬送ア
   ームから前記ロード機構にウエハを移し替えることがで
   きる前記搬送アームとを有するウエハ搬送装置。
2. 【請求項２】 さらに、前記チャンバ内に配置され、ウ
   エハを前記第２の仮想平面に平行に保持することがで
   き、前記ロード機構が前記第２の仮想平面に平行にウエ
   ハを保持しているとき、該ロード機構に保持されている
   ウエハを受け取るバッファ機構を有する請求項１に記載
   のウエハ搬送装置。
3. 【請求項３】 前記バッファ機構が保持しているウエハ
   を、前記搬送アームに移し替えることができる請求項２
   に記載のウエハ搬送装置。
4. 【請求項４】 さらに、前記チャンバの内部空洞にゲー
   トバルブを介して連通し、真空排気可能な他の内部空洞
   を画定する第１のロードロックチャンバであって、その
   内部空洞内に、複数枚のウエハを、各ウエハが前記第２
   の仮想平面に平行になるように格納する前記第１のロー
   ドロックチャンバと、 前記チャンバの内部空洞にゲートバルブを介して連通
   し、真空排気可能な他の内部空洞を画定する第２のロー
   ドロックチャンバであって、その内部空洞内に、複数枚
   のウエハを、各ウエハが前記第２の仮想平面に平行にな
   るように格納する前記第２のロードロックチャンバとを
   有し、 前記搬送アームが、前記第１または第２のロードロック
   チャンバ内に格納されているウエハを取り出して前記ロ
   ード機構まで移送し、前記バッファ機構に保持されてい
   るウエハを受け取って第１または第２のロードロックチ
   ャンバ内に格納することができる請求項１〜３のいずれ
   かに記載のウエハ搬送装置。
5. 【請求項５】 前記第１の仮想平面が鉛直面であり、前
   記第２の仮想平面が水平面である請求項１〜４のいずれ
   かに記載のウエハ搬送装置。
6. 【請求項６】 搬送アームが、ウエハ収納容器から１枚
   のウエハを取り出し、ロード機構まで移送してロード機
   構に保持させる工程と、ロード機構に保持されたウエハ
   を、該ウエハがウエハ保持手段に保持される向きになる
   ように煽り方向にある角度回転させる工程と、 前記ロード機構から前記ウエハ保持手段へ、ウエハを移
   し替える工程と、 ウエハ保持手段に保持されたウエハに対し、ウエハ処理
   を行う工程とを有するウエハ搬送方法。
7. 【請求項７】 複数枚のウエハをウエハ保持手段の保持
   位置に保持し、保持されたウエハに対してウエハ処理を
   行う第１工程と、 ウエハ保持手段に保持されている処理済ウエハのうちの
   １枚を、ロード機構へ移し替える第２工程と、 前記ロード機構に移し替えられた処理済ウエハを、バッ
   ファ機構に保持可能な向きになるように煽り方向にある
   角度回転させる第３工程と、 前記ロード機構に保持されている処理済ウエハを前記バ
   ッファ機構へ移し替える第４工程と、 ウエハ格納容器内の未処理ウエハを搬送アームに保持し
   て取り出す第５工程と、 前記搬送アームに保持された未処理ウエハを前記ロード
   機構に移し替える第６工程と、 前記ロード機構に移し替えられた未処理ウエハを、前記
   ウエハ保持手段に保持可能な向きになるように煽り方向
   にある角度回転させる第７工程と、 前記ロード機構に保持されている未処理ウエハを前記ウ
   エハ保持手段の空き保持位置に移し替える第８工程と、 前記バッファ機構に保持されている処理済ウエハを前記
   搬送アームに移し替える第９工程と、 前記搬送アームに保持された処理済ウエハをウエハ格納
   容器内に格納する第１０工程とを有し、 前記ウエハ保持手段に保持されていた処理済ウエハのす
   べてが前記ウエハ格納容器内に格納され、前記格納容器
   内に格納されていた未処理ウエハのすべてが前記ウエハ
   保持手段に保持されるまで、前記第２〜第１０工程を真
   空中で繰り返し実行するウエハ搬送方法。
8. 【請求項８】 前記第２〜第４工程と第７〜第８工程と
   に並行して、前記第５、第９〜第１０工程を行う請求項
   ７に記載のウエハ搬送方法。
9. 【請求項９】 さらに、前記搬送アームにより搬出入可
   能なように、他のウエハ格納容器内を真空排気する第１
   １工程を含む請求項７または８に記載のウエハ搬送方
   法。
10. 【請求項１０】 前記第１１工程を、前記第１〜第１０
    工程の少なくとも１つの工程と並行して行う請求項９に
    記載のウエハ搬送方法。