JPS588106B2 - ホゴジヨウケンカデノ シヨリソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は保護条件下で個別部品の処理用の装置に関し、
特に真空内での半導体ウエイファに対するイオン注入用
の装置に関する。

この様な装置の設計においては幾多の相反する課題に遭
遇するものである。

例えば、装置は構造が簡単で信頼度が高いことが望まし
いが、同時に破損し易く高価な半導体ウエイファを破壊
することなく、かつウエイファを装置内に装入し処理済
みのウエイファを装置から取出す際の作業の繁雑さを最
少限にする為操作を正確にすることも又必要とされるこ
とである。

もちろん、後者の課題はかゝるウエイファの処理費用を
低減する上で重要であるが、又人間との接触により予め
清潔に保たれたウエイファの汚染の可能性を最少限に抑
制する上でも重要である。

更に、各種の物品の真空内での処理において、特に半導
体ウエイファへのイオン注入処理においては、物品の実
際の処理の間装置の他の部分に対する特定の方向位置に
物品が置かれることが特に必要とされるのである。

前述の諸点に鑑みて、本発明の主な目的は、労力が最少
限度で済み、個別部品を迅速かつ正確に処理出来、個別
部品を連続的に（例えばコンベアによる供給）受入れ、
これ等部品を装置の各部に対し正確に指向出来る様な、
保護条件下での個別部品の処理用装置の提供にある。

本発明によれば、保護条件下でウエイファ状の個別部品
を処理する装置は、室と、隔離閘部とを含み、この閘部
を通る前記室の内外部間の通路により前記部品が移動す
る様になっている。

この隔離閘部は、前記通路を遮る密閉扉を有し、この扉
はその閉被位置において前記部品を受取る表面を形成す
る。

この扉は水平位置に対しある角度で下方の開口位置に回
動して前記閘部からレシーバへの部品の重力による滑動
運動を案内する摺動面を形成する。

前記室は前段真空室であり、前記閘部を排気する装置と
、前記の各々のウエイファ状個別部品の真空処理室１６
内で処理ビームを発生する装置が設けられ、前記閘部は
前記室の入口にあり、扉は閘部の内側の密封を形成し、
レシーバは室内のウエイファ保持部を有し、扉は室下方
のウエイファ保持部と整合された位置に前記室内側に開
被可能でありかつウエイファ状部品をウエイファ保持部
に摺動的に案内し、前記ウエイファ保持部はウエイファ
受取位置から処理位置に、かつ又前記処理位置から部品
の案内された重力運動の為の摺動面を形成する下方に傾
斜する放出位置に回動自在の部材を有し、ウエイファ保
持部から部品を受取りかつ開口と同時に前記部品を室外
のレシーバに放出する為の出口閘部（外側の密閉部は前
記第１の密閉部と同様に構成される）が設けられている
。

本発明の別の実施態様においては、かゝる装置は完全自
動化されたウエイファ処理装置を得る為１対のコンベア
と連結されても良い。

１つのコンベアは、ウエイファ状の部品を入口閘部の内
側の密閉部に配送する様構成され、別のコンベアは出口
閘部の外側の密閉部から受取ったウエイファ状部品を運
び出す様構成される。

又、本発明が特徴とする処は、この様な装置においては
、ウエイファ状部品をその面内で回動して露出位置に対
し指向させる装置を包含するウエイファ保持部である。

周知の一点で予め定められた平坦な縁部を有する丸形の
ウエイファ状部品（この場合部品はその平坦部が保持部
に対向する様になる）に対しては、ウエイファ保持部は
、部品の円形周部を軽く受取める様にした３個の支持点
を有し、前記支持点の中間部は回転駆動要素で形成され
、部品の平坦部に達する迄その縁部に回転を与える様に
なっている。

本発明の他の目的、特徴、および利点については、添付
図面を照合しながら以下の特定の望ましい実施態様の記
述を読めば明瞭になるであろう。

第１図は、真空中で半導体のウエイファにイオンを注入
する為の本発明により構成された装置の概略図である。

第１図において、イオンビームは、イオン発射源および
走査機１２から発射され前記イオン発射源およびイオン
ビームを内包する真空処理室１６（即ち、ファラデー箱
）の開口端部１４と考えられるターゲット面内で終るコ
ーン１０で示される。

本装置は、ウエイファ２０を真空室内に進入させる為の
導入用隔離閘部１８と注入したウエイファを真空室内か
ら取出す為の排出用隔離閘部２２とを包含する。

上部真空閘部はそれ自体の真空室への空間２８に隣接し
て揺動運動を行う様取付けた第１導入扉２４と第２導入
扉２６吉を有する。

各扉は、空間２８周囲に実質的に気密なシールを行う第
１の位置と、前記扉の一端部が開口２８から揺動して離
反する第２の位置の間に可動である。

ウエイファ２０は、扉２４が開く方向から真空閘部に接
近するコンベア３０に載せられて真空閘部１８に配送さ
れる。

扉２６が止まり扉２４が開いていると、コンベア３０上
に載せられたウエイファは空間２８内に滑込み扉２６の
上面に静置される。

この位置において、シーケンス制御装置（図示せず）は
扉２４を閉じ、空間２８（閉鎖位置の扉２４と２６間の
空間）を予備段階の真空ポンプ（図示せず）に接続させ
る。

このポンプは前記空間を真空にするが、その真空度は水
銀柱約１０ミクロンの真空であることが望ましい。

この時点において、下部扉２６は第２の位置（即ち、第
１図の開口位置）に開扉させ、その結果ウエイファが静
置される扉２６の平面内にある受取面をこの時形成する
様整合されたウエイファホルダー即ちレシーバ３２上に
前記ウエイファが重力の作用により滑込む。

これに続く動作（以下に詳述する）の間、ウエイファ２
０をレシーバ３２上に維持する装置が設けられている。

レシーバ３２は、次いで前記管１６の端部を閉止する略
々垂直方向に回転させられ、一方扉２６は再び閉鎖され
る。

この時に、イオンビームがウエイファ２０にイオンを注
入する為発射される。

弁装置（図示せず）が空間２８を大気圧に解放して上部
扉２４を開被させ、真空閘部は次のウエイファを受入れ
る準備を完了する。

このイオン注入操作が完了すると、レシーバ３２は第１
図の３４で示される第３の位置に回動される。

この位置において、ウエイファ２０を支持する表面は垂
直位置に対し再び角度を有した位置に整合されてウエイ
ファが下部真空閘部２２の開被された上部扉３８により
開口した取出し用空間３６内に滑込むことが出来る。

ウエイファが３６内に定置された後、上部扉３８は閉被
され、弁（図示せず）は真空状態を解除する為空間３６
を大気に開放する。

次いで、下部扉４０は、ウエイファ２０を前記扉の上面
に滑込ませ最後に取出し用コンベア４２上に定置出来る
様な適当な角度に開被される。

次に、扉４０は閉被し扉３８と４０間の空間は再び約１
０ミクロンの真空度迄排気される。

シーケンス制御装置４３は、各扉とウエイファレシーバ
の動作と共に、前記真空閘部を排気し常圧に戻す弁の作
動を制御する。

望ましい実施態様が第２図乃至第４図に更に詳細に示さ
れている。

真空処理室１６（第２図の矢印４４により示す）は、ケ
ーシング４８で形成される前段真空室４６と連通してい
る。

上部ケーシングの壁面にある導入用隔離閘部１８は、壁
面の開口５０と、室４６の第１導入扉５２と、前段真空
室４６の内部の第２の扉５４を有する。

各扉は、その閉鎖位置でケーシング４８と実質的に気密
なシールを形成する様重なり合っている。

第１導入扉５２は、扉と回動自在の軸５６の双方に固定
されたリブ５８により前記軸に連結されている。

軸５６は、ケーシング４８の上面に固定された支持部６
０で回動する様に支持される。

ロツド６２は、軸５６の中央部で固定され、第１導入扉
５２の開閉位置間でその回動運動を行わしめるリンクの
一部を構成する。

第４図に示す如く、ロツド６２は垂直に据付けた空圧作
動シリンダ５３のピストン５１に枢動自在に固定されて
いる。

この様に、ピストン５１の垂直運動はロツド６２と軸５
６の所望の回動運動を惹起する。

上部真空閘部１８の下部扉５４は上部の平坦なウエイフ
ァ受取面６４を有する。

扉５４は、第２図に示す第１の位置即ち閉被位置と、第
２図に点線で示す開被された角度を有する位置との間を
軸６８の周囲に運動する様リブ６６により支持されてい
る。

この運動は、空圧作動弁作動位置の一部（残部は図示せ
ず）を作動させ、かつその一端７２から室４６内に入る
ロンド７０の運動により行なわれる。

（前記運動を行う機構およびその作用は、以下にその全
てを記述する排出用隔離閘部２２の内部扉を動かす機構
およびその作用と同一である。

図面の簡略化の為、この機構は第２導入扉５４について
は省略する。

）ウエイファレシーバ即ち部品支持ドア７４は室４６内
に配設され、軸７６上で回動する様取付けられる。

この部品支持ドア７４は、扉５４の表面６４から重力の
作用で滑動するウエイファを受取る為の通常の受皿形態
となっている。

平坦面７８がウエイファを受取る実際の表面である。

この部品支持ドア７４は、３つの個別の位置を取れる様
に軸７６の軸心周囲に回動自在である。

第１の位置は、基準線Ｘ（第２図）で、第２の位置は線
Ｙで、第３の位置は線Ｚで示される。

第１の位置では、面７８は、第２導入扉５４が開被され
る時はその表面６４と略々同一面に整合される。

第２の位置においては、面７８は略々直立し室４６内の
管１６の開口端部に配置される。

（しかしながら、第２図に示す通り、前記位置において
は、ウエイファは正確には直立ではなく垂直位置から約
７°の角度となっていることが望ましい。

関連技術において周知の如く、この様な角度は屡々結晶
格子にイオンを注入する間発生する可能性のある「チャ
ンネル」現象の如き現象を防止する上で望ましい。

）基準線Ｚで示される第３の位置においては、面７８は
、その上に支持されるウエイファが重力の作用で滑動し
て、排出用隔離閘部即ちウエイフア取出し用閘部２２の
一部を構成する第２排出扉８２の上面８０上に受止めら
れる様に垂直位置に対しある角度を設けられている。

上部真空閘部におけると同様に、前記扉８２はケーシン
グの開口８４周囲でケーシング４８と重なり合う。

リブ８６は扉８２を回転自在の軸８８と結合している。

軸８８に固定されたロツド９０（第４図参照）は、軸８
８を回動して第２図に示す閉被位置と第２図で点線で示
す如き面８０が垂直位置に対し角度を有する開被位置間
で扉８２の運動を惹起する従来周知の機構のリンク装置
の一部を構成する。

下部真空閘部２２も又、開口８４周囲でケーシング４８
と重なり合って第２図に示す扉の閉被位置で実質的に気
密なシールを行う第１排出扉９２を有する。

リブ９４は扉９４と室４６内の支持部９８で回動する様
支承された軸９６の双方に固定されている。

部分１００は扉９２から上方に突起して扉の閉被位置で
水平位置とある角度をなす長円形の開口１０２を有する
。

ローラ１０４は開口１０２内に配置されてロンド１０６
により従来周知の空圧作動弁の一部（残部は図では見え
ない）を構成するロンド１０８に連結されている。

ロツド１０６，１０８とローラ１０４の第２図における
右方への運動は、扉９２の閉被位置から第２図で点線で
示した開被位置への上方向の回動を生ずる。

扉８２の開被位置においては、面８０は、ウエイファを
前記面８０から案内シュート１０７の下端部と整合され
たコンベア１１０に導く前記シュート１０７の上端部と
略々整合されている。

又、ケーシング４８は最終的には真空ポンプ（図示せず
）に接続される導管１１４を受容する開口１１２を有す
る。

開口１１６はケーシング４８の上面に設けられ、基準線
Ｙ（即ち、ウエイファ処理方向で処理されるウエイファ
位置）と整合されている。

ガラスののぞき円窓１１７は開口１１６と重なり、開口
１１６を囲撓する溝内に配設された弾性的なシール部材
１２２と気密な密封を形成するねじを切った保持部１２
０内に支持されている。

各位置Ｘ，Ｙ，Ｚ間の装置７４の運動は、室４６の外部
にある軸７６に固定されたギア１１８により行われる。

この点は第２図でその概略を、第３図に更に詳細に示さ
れている。

ラツク１２１はギア１１８と係合してそれ自体は空圧作
動シリンダ１２６内のピストン１２４に取付けられたロ
ッド１３２に固定されている。

従来構造の空気補給およびシーケンス制御装置（図示せ
ず）が前記シリンダ１２６装置に設けられている。

部品支持ドア７４の第２および第３位置（即ち、基準線
ＹおよびＺで示される位置）における所望の位置決定を
正確に行うには簡単な機械的ストツパで充分である。

然しなから、第１位置（線Ｘで示す）については、一方
向作用性のストツパが必要となる。

これにより、部品支持ドア７４が第２位置（線Ｙ）から
第３位置（線Ｚ）に回動してイオン注入処理済みのウエ
イファを排出する際、基準線Ｘの位置を単純に通過出来
る様にしなければならない。

ウエイファが取出し用開口８４内に位置され（上部扉９
２が室４６内の真空を維持する為閉被され）た後、部品
支持ドア７４はその反時計方向の運動を開始し、扉５４
の面６４から次のウエイファを受取る為第１位置（基準
線Ｘ）で停止しなければならない。

この目的の為には、第２図で略図的に示される一方向性
ストツパ１２８が基準線Ｘに隣接して設けられている。

このストツパは従来周知の構造、例えば部品支持ドアγ
４が時計方向に通過する際にはストツパを引込めさせる
カム面と、部品支持ドア７４が反時計方向に接近する際
はこれと係合する係止面とを有しスプリング負荷される
如き構造でよい。

従来周知のシーケンス制御装置を採用して、新らしい半
導体ウエイファが面７８上に置かれた後偏倚スプリング
力に抗して前記ストツパ部材を運動させて装置７４が次
いで第２位置（基準線Ｙ）に回動する様にすることが出
来る。

ウエイファレシーバ即ちホルダ７４の別の２形態を第５
Ａ，５Ｂおよび６図に示す。

第５Ａおよび５Ｂ図においては、前記レシーバ７４はウ
エイファ２０を受取る平坦で丈夫な部材１２３からなる
。

１対の「■字形支承部」１２７が部材１２３の上面でウ
エイファ２０と隣接位置で相互にウエイファ２０の周知
に約１２０°離れて配されている。

ウエイファの周知は、前記支承部１２７の下部の逃がし
部のある部分により保持される。

第６図において、部品支持ドア７４は、ウエイファ２０
を受取る面７８と、前記面７８の３つの周部に配設され
た直立した突起部１３０とを有する略々トレー状である
。

３個の保持部材１３４，１３６，１３８は略々ウエイフ
ァの厚さ丈面７８より上方に位置決めされ、面７８上に
適正に置かれたウエイファ２０の周部に部分的に重なる
様に配置されている。

部材１３４，１３６の各々は面７８に堅固に固定され、
ウエイファ２０を受取る様に下側が切込まれている（１
４０，１４２で示す如く）。

部材１３８は軸１４４周囲に回転する様取付けられた円
板で、円板１３８の周部がウエイファ２０の周部と係合
する様に配置されている。

円板１３８は従来周知の方法（例えば部品支持ドア７４
の裏面上に取付けられたモータ）により、駆動される。

当業者にとって明らかなのは、第５Ｂ図に示す如き装置
の作用は、ウエイファ２０が予め定めた方向に回動され
る面（即ち、面７８）内で支持され、又ウエイファ２０
自身が前記面内で回転されてその結晶格子の適当な方向
が得られる如きものであることである。

前記ウエイファ２０の回転運動は、円板１３８により得
られ、即ち前記円板１３８が回転してウエイファに回転
を起させる。

ウエイファ２０のこの様な回転運動は、平坦部１４６（
この平坦部がなければ円形ウエイファの周部に設けられ
る）がある回転位置に来て円板１３８とウエイファの間
に機械的な接触がなくなってウエイファの回転運動が止
まる迄継続する。

こうして、所望の方向（例えば、第２図に示す如きイオ
ンビームに対し７°の方向）への部品支持ドア７４の軸
７６周囲の回転運動と、面７８内のウエイファ２０の回
転運動により、イオンビームに対する結晶格子の２つの
軸の希望の方向が得られる。

以上説明したように、本発明装置は部品支持ドアが３ヶ
処の位置に回動して部品を自動的に移送するが、そのう
ち１ヶ処は部品を支持すると共に真空処理室の隔壁をも
兼ねるので構造が複雑でなく能率よい装置である。

また本装置への部品の搬入から内部移動排出まですべて
重力による滑動（スライド）によっているので部品の汚
染、損傷を有効に防止しうる。

本発明の特定の実施態様について詳細に記述し添付図面
で例示したが、他の実施態様も本発明範囲および頭書の
特許請求範囲内で存在するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により構成される装置の運転作用を示す
略図、第２図は本発明による装置の１実施例の部分破断
側面図、第３図は第２図の装置の平面図、第４図は第２
図の装置の端面図、第５Ａおよび５Ｂ図は第１又は第２
図の装置で使用する本発明によるウエイファ保持部のそ
れぞれ正面図および側面図、第６図はウエイファ保持部
の別の実施態様を示す正面図である。 １０・・・・・・イオンビームコーン、１２・・・・・
・イオンビーム発射源、１６・・・・・・真空処理室、
１８，３０，５０，５２，５４・・・・・・部品配送装
置、４３・・・・・・シーケンス制御装置、４６・・・
・・・室、７４・・・・・・部品支持ドア（保持部）、
７６・・・・・・第１の軸、７８・・・・・・平坦面、
１１８，１２１，１２２，１２４，１２６・・・・・・
平坦面回動装置、１３８・・・・・・部品回転装置、１
４４・・・・・・第２の軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 保護条件下で個別のウエイファ状部品の処理を行な
   う装置で、 前記部品の真空収理室と； 前記真空収理室に隣接する前段真空室と；前記前段真空
   室へ前記部品を配送する手段と；前記前段真空室壁部内
   に設けられ、前記部品配送手段と連絡している第１導入
   扉と前記前段真空室の内側と連絡する様になされた第２
   導入扉とを有する導入用隔離閘部と； 前記前段真空室壁部内に取り付けられ、前記前段真空室
   の内側と連絡している第１排出扉、第２排出扉とを有す
   る排出用隔離閘部と； 前記第２排出扉に連絡している排出搬送手段と；部品支
   持ドアであって、前記真空室と前段真空室の間に配設さ
   れ、かつ前記第２導入扉から１ヶづつ部品を重力により
   滑動的に受け取る第１の位置Ｘと、 次に前記部品支持ドアが前記部品を支持して前記真空処
   理室を閉じる第２の位置Ｙ、前記部品が前記部品支持ド
   アから前記排出用隔離閘部に重力により滑動して配送さ
   れる第３の位置Ｚとに回動可能な部品支持ドアと； 前記導入用隔離閘部の第１導入扉を開いて前記部品を前
   記導入用隔離閘部に導入し、第１導入扉を閉じて、第２
   導入扉を開き前記第２導入扉から第１の位置にある前記
   部品支持ドアへと前記部品を重力により滑動的に送り前
   記部品支持ドアを、第１の位置から第２の位置を経由し
   て第３の位置に回動した後、前記第１排出扉を開いて、
   重力により前記部品を前記排出用隔離閘部中に滑動的に
   移動させ、然る後前記第１排出扉を閉じ、第２排出扉を
   開いて前記部品を前記排出搬送手段上に配送せしめる如
   く順次に作動を行なわしめるシーケンス制御装置と； を含む保護条件下での処理装置。