JPS62274739A - ウエファ方向づけ装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェファの処理に関する。より詳細に
は、個々のウェファに所定の方向づけをもたらすための
装置を含むウェファ取扱い装置に関し、またウェファを
方向づけるための方法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

イオンインプランテーションは、制御された急速な方法
で半導体ウェファ内に不純物を導入するための標阜的な
技術になってきた。ソース内でイオンのビームが発生さ
れ、種々の加速度で半導体ウェファへと向けられる。半
導体材料の結晶格子内に不純物を埋め込む手段としてイ
オンの運動量を用いることによって、半導体ウェファの
バルク内に不純物を導入する。半導体材料を衝撃する際
に、不純物イオンの貫通の深さを注意深く制御すること
により、製作すべき半導体デバイスの特性を制御するこ
とが望まれる０貫通の深さを決定する要因の１つは、衝
突イオンの運動エネルギーである。

貫通の深さを決定する他の要因は、半導体材料、代表的
にはシリコンの結晶格子に対するイオンビームの衝突角
度である。結晶格子に対してイオンビームの入射がある
角度でなされる場きには、チャネリング効果によって、
貫通の深さが増大する。

このチャネリング効果は、微少角衝突のために原子の列
または平面がエネルギーイオンを導くことによって起こ
る。シリコン半導体ウェファは代表的には特定の結晶軸
が表面に垂直になるようにカットされているので、チャ
ネリング効果を回避するためにはウェファをイオンビー
ムに対して傾けるのが実際的である。代表的には、イオ
ンビームとウェファの法線との間の角度約７度になるよ
うにウェファを傾斜させる。しかしながら、ウェファが
傾斜している場合には、ウェファがある方向を向いてい
るときに、種々の結晶平面が入射イオンビームに整キし
てしまい、チャネリング効果が起、こる。たとえば、Ｃ
ｂｕ　　ｅｔ　　ａｌ　、　　”　Ｂ　ａｃｋｓｃａＬ
ｔｅｒｉｎｇ　　Ｓｏｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ”、　　Ａ
ｃａｄｅｍｉｃ　　Ｐｒｅｓｓ。

Ｎｅｗ　　Ｙｏｒｋ、１９７８．　　第２２７〜２２８
頁を参照されたい、故に、注入イオンの貫通の深さを完
全に制御するためには、半導水ウェファを傾るような方
向に回転させることも必要である。

商用半導体処理の主要な目的の１つは、１白位時間当た
りに処理するウェファのスループットを高めることであ
る。高いスループットを達成するために、自動ウェファ
移送装置が開発された。この装置は代表的には、ウェフ
ァキャリア、またはカセットからウェファをウェファ処
理チェンバへと移送し、処理後にオペレータの介在なし
にウェファをカセットに戻す。たとえば、スパッタリン
グシステムのための自動ウェファ移送装置を開示した米
国特許第１１．３１１．４２７号を参照されたい。

カセットがシステム内に導入されるときには、カセット
内のウェファは、未知の方向を向いている。

故に、そのようなウェファ移送装置には、上記のチャネ
リング効果を回避するために、処理前にウェファを所定
の方向に回転させる可能性をもたせることが望まれる。

さらにウェファを方向づける装置は、ウェファ処理のコ
ストおよび速度に悪影響を与えないように、簡単、低コ
スト、正確、高：＋ｌｒ　ｆｆ１ｌ＋　ｌｋ　ｆ　　＊
、　　７　　”　　し　ＪｓＣｔｊｌ　　憬Ｉ　　Ｌ％
従来技術において、ウェファを方向づけるための装置が
存在する。米国特許第４．３１１．４２７号は、カセッ
ト内のウェファのガイド平坦部を整きするための回転ロ
ーラを開示している。米国特許第３．９０１．１８３号
は、ウェファをガイド平坦部を整きするために真空チェ
ンバ内でウェファホルダー上のディスクを回転させてい
る。しかしながら、このような装置は、平坦部を１つの
所定の角度にのみ整合できるだけである。あるウェファ
処Ｆ１段階においては、この制限は望ましくない。ウェ
ファガイド平坦部は、常に同じ半導体結晶平面を示して
いるわけではない。故に、単純なガイド平坦部整合だけ
では、結晶格子とイオンビームとの間の同一角度を常に
もたらすことはできない、融通性をもたらすために、ウ
ェファ取扱い装置はプログラム可能であるべきであり、
ウェファを任意の方向に向けられることが望まれる。

そのようなシステムが、米国特許第４．４９８．８３３
ごうに開示されている。その特許の装置の好一度は、メ
カニカルローラ手段によるウェファ平坦部のＴ−備的整
６の精度に依存する。予（Ｉｉｎ的１．７−ラによって
もたらされる所望ウェファ方向の精度は、±５°の程度
である。

カセットとウェファ処理チェンバとの間に別個のウェフ
ァ方向づけステーションを設けることができる。しかし
ながら、そのような装置は、ウェファ移送装置を複雑に
しコスト高にしてしまう。

さらに、ウェファ移送装置の速度が減少し、追加的なウ
ェファ移送段階が導入されるときにウニフッ損傷または
破壊の危険が増大する。最後に、ウェファが方向づけス
テーションから処理チェンバへと移送されるときに、ウ
ェファ方向づけの誤差が生ずる。

〔発明の目的〕

本発明の一目的は、ウェファ処理チェンバ内の処理に先
立ち、半導体ウェファを方向づけるための装置を提供す
ることである。

本発明の他の目的は、自動ウェファ移送装置内で半導体
ウェファを方向づけるための装置を提供することである
。

他の目的は、半導体処理チェンバの入り口で半導体ウェ
ファを方向づけるための装置を提供することである。

池の目的は、メカニカルローラ手段によるウェファ平坦
部のメカニカル予（ＡＮ合の精度に依存しない精度を有
する、ウェファ方向づけ装置を提供することである。

池の目的は、ウェファを方向づけるための方法を提供す
ることである。

〔発明の概要〕

本発明に従えば、ほぼ円形のウェファを所定の角度方向
に回転させる装置によって、上述のおよび他の目的が達
成される。

一実施例において、ウェファ方向づけ装置が、処理に先
立ちウェファ処理チェンバ内でウェファを位置づけるた
めの手段とともに用いられる。この実施例において、方
向づけ装置は、ウェファを受は取って処理チェンバへと
移動させるための処理チェンバドアに関連し、ウェファ
に係きするたおよびウェファを所定の角度方向に回転さ
せるためのステッパーモータを含む。

先ず最初に、ウェファが、センサーに関連して選択した
初期的方向へと回転される。センサーは。

ウェファ方向づけ凹部、代表的にはウェファ平坦部の縁
を検出する。次に、ウェファは、所望の所定角度方向へ
と角度変位計算値だけ回転される。

方向づけ装置は、初期ウェファ方向と所定の角度方向と
の間の増分を計算するためのマイクロプロセッサ−を含
む。

本発明の他の特徴に従えば、複数のウェファを保持する
カセットとウェファ処理チェンバとの間でほぼ円形のウ
ェファを１つずつ自動的に移送するための装置が、処理
に先立ちウェファを所定の方向に向けるための装置を含
む９この方向づけ装置は、ウェファを受は収って処理チ
ェンバへと移動させるための、ウェファ処理チェンバの
入り口に関連したウェファ保持リング３３３手段から成
る。ウェファ保持手段は、ウェファに停会してそＪ＋　
ｔｗ　ｎＧつｊ１イｒ壜而−什面石へしｍ１醋−１す、
人ｊ蒐≦ｒル九へむ６ウエフア移送装置はさらに、カセ
ットとウェファ保持手段との間でウェファを移送するた
めの移送手段と、移送手段に対してカセットを位置づけ
るためのカセット搬送手段とを有する。装置はさらに、
カセット内の複数のウェファの各々のガイド平坦部を予
備整合するための手段をも有する。

本発明に従ったウェファ方向づけ装置の精度は、予ｒａ
整き段階の精度に依存しない、他の実施例において、本
発明のウェファ方向づけ装置は、処理チェンバドアに独
立に用いられ、水平移送装置内でウェファを方向づける
ために用いることもできる。

ウェファを方向づけるための方法が、ウェファのほぼ円
形の周縁の凹部をなす曲線を利用する。

この曲線は、代表的には、直線またはＶ字状ノツチであ
る。ウェファ平面に垂直でありウェファの中心を通る軸
線について、ウェファを回転する。

ウェファが第１の選択した方向に回転されるときに、ウ
ェファ周縁付近でウェファの一方側に位置するセンサー
が、ウェファの凹部曲線上の第１の点が当該センサーに
重なる時点を検出する１次に、センサーが凹部曲線上の
第２の点を検出ずろまて、ウェファを回転する。第２の
回転の結果として、ウェファは、初期方向から第３の選
択した方向く最終的な所望の方向）へと回転される。

〔好適実施例の説明〕

本発明に従う自動ウェファ方向つけ装置は、一実施例に
おいてイオン注入装置に代用される。イオン注入装置の
一例が第１図に示されている。高電圧ターミナルが、電
源（図示されていない）により、アースに関して高電位
に保たれている。ターミナル２は、所望の種類のイオン
ビームを形成するために必要な装置を覆っている。一般
的に、所望の種類のガス状の原料が採用されている。ガ
ス制御装置６から生成される発生ガスがイオン発生源８
に向けられ、そのイオン発生源８は電源１０により付勢
され、高イオンビーム流１８を作る。

イオン源に関する技術は一般的に知られた技術である。

イオン発生源８から発散するイオンビー１１１８は、分
析磁石２０により質料分析され、集束される。分析され
たビームは、成分分解口２２、可変スリット２４を通過
し、次に加速管２６を通過する。その加速管では、ビー
ムは、高電圧ターミナル２からアース電位まで注意深く
設計された場の傾斜に遭遇する。四重径レンズ２８のよ
うな光学的要素は、ターゲツト面で空間エネルギーを集
束させるために動作する。Ｙ　１ｕｌｌ　１ｍ向板４０
及びＸ軸１扁向板４２は、ビーム１８をターゲット面頌
域全体にわたって方向付けをする静電（ｑ向板となるも
のである。所望の走査パターンを形成するために各々の
偏向板に印加される波形は、走査装置４４によってつく
られる。　二重ターゲットチェンバ４６は、ビームモニ
ターを行なうためのファラディｊｇ蔽５０．５１、ハウ
ジング、ビーム形成マスク４８．４つを含んでいる。自
動ウェファ移送装置５２．５４は、半導体ウェファをタ
ーゲット位置５６．５８の真空装置の中に１度に１−）
導入し、ターゲツト面に関して同様にそろえ、イオン注
入期間中にウェファの冷却を行ない、注入の完了後ウェ
ファを真空装置から取り除く、ターゲット位置５６．５
８は典型的にエアーロック内に位置し、偏向されないビ
ーム１８の縦軸線６０の両側で水平に配置され、そこで
必要なことは、走査を行なうためにその縦軸線から約±
７度ビーｌ＼閏向を行なうことである。ビームダンプ（
ｃｌｕ＋ＩＩｐ）　６２がターゲットチェンバ４６内の
縦軸線６０上に位置し、イオンビーム１８の中立部分を
止める。

第１図の装置５２．５４に対応する自動ウェファ移送装
置が、第２図に略示的に示されている。その装置は、ほ
ぼ円形半導体ウェファを１度に１つ、カセット１１０．
１１１（各々は多数のウェファを保持している）とウェ
ファ処理チェンバ１１４との間に自動的に移送する。カ
セット１１０．１１１の各々は、上向きで平行な位置に
保持するための多数の平行なスロットを有し、ウェファ
１１２を運び、一時的に貯蔵するなめに使用される。

カセット１１０．１１１は、典型的にはプラスチック材
であり、第２図の装置においては、ウェファ１１２を下
から接近させるために底部を開放しておかなければなら
ない、ウェファ処理チェンバ１１４は真空チェンバで、
今の場合、連続したイオン注入に対して末端ステーショ
ンとなっている。

第２図に示されたウェファ移送装置はウェファ取扱い手
段１２０を有し、その手段１２０は、つ工７ア１２２を
収納し、そのウェファを処理チェンバ１１４の中に移動
する。移送装置は更に、カセット１１０．１１１とウェ
ファ１！扱い手段１２０との間にウェファ１２２を運ぶ
ための移送手段１２４、及びその移送手段１２４に関し
てカセット１１０．１１１を配置するためのカセット搬
送手段１２６を有している。更に、この装置は、カセッ
ト１１０．１１１内の多数のウェファ１１２の各々にあ
る案内フラット部を予めそろえるための整列手段１２８
も含んでいる。

ウェファ取扱い手段１２０は、チェンバドア１３４、第
２図に示されている開放位置と密閉位置との間でチェン
バドア１３４を真空チャック１３８の縦軸線１３９に線
形的に沿って移動さぜる手段１３６、及びウェファ１２
２と係きしそれをウェファ平坦部の初期位置に関して所
定の角度方向へと回転する手段を有している。ウェファ
１２２と係会し、それを回転する手段は、回転可能真空
チャック１３８、第２図に示されているウェファ収納位
置と第３図に示されている引込み位置との間で真空チャ
ック１３８を縦軸１３９に線形に沿つて移動するための
、ハウジング１４０内に囲まれたところの手段、及び真
空チャック１３８を初期方向から所定の角度方向まで所
定の角度回転する手段を有する。真空チャック１３８を
回転する手段は、チャック１３８に接続したステッパー
モータ１４２及びプログラム可能なマイクロプロセッサ
（図示せず）を有している。マイクロプロセッサは、モ
ータ１４２に接続したモータコントローラ１４４を駆動
する。チェンバドア１３４は、ウェファが処理の間向い
きって保持されるところのウェファ収納表面又はプラテ
ン１４６、及びプラテン１４６を冷却するための手段（
図示されていない）を有している。

移送手段１２４は、昇降ブレード１５０、駆動手段１５
２、およびクランク手段１５４を有する。

クランク手段１５４は、駆動手段１５２を昇降ブレード
１５０に結合し、駆動手段１５２の回転運動を昇降ブレ
ード１５０の線形運動に変換する。

駆動手段１５２は代表的には、モータおよびステツノく
−ル友寸７．　只に茎プ］７−ド１弓ｎｔ＋べ爪：１１
η１ｆ握１を有し、そこにウェファの縁に係きするｒ％
！　１５６が設けられる。カセット１１０．１１１内の
ウェファが、溝１５６によって、下方からウェファ取扱
い装置１２０へと持ち上げられる。

カセット搬送手段１２６が、カセッホルダー１６０を有
する。カセットホルダー１６０の一方はボール逆転器１
６２に接続され、他方はボルダ−１６０に接続される。

搬送手段１２６はさらに、ボール逆転器１６２を作動さ
せ、線形路に沿ってホルダー１６０をステップ状にある
いは連続的に移動させる。駆動手段１６４は代表的には
、モータ、スリップクラッチおよびメカニカルステッパ
ーを有する。

各々のウェファ１１２上にガイドフラットを予備的に整
合するための手段１２８が、カセット１１０．１１１の
下方に位置されたローラ１７０を有する。ローラ１７０
は、カセット１１０．１１１のうちの１つの中の全ての
ウェファ１１２の縁にどうじに接触する。ローラ１７０
は、接続したモータ１７２によって回転可能なシリンダ
ーであリ、整合位置へと上昇しかつ後退位置へと下降す
ることができる。ローラ１７０の軸は、カセット１１０
．１１１の長い寸法に整合している。予備整合の手段１
２８はさらに、カセット１１０．１１１の下方に位置し
た平坦表面１７６を有する要素１７４を有する。要素１
７４は、整合位置へと上昇可能であり、後退位置へと下
降可能である。

整合位置において、平坦表面１７６はウェファ１１２に
接触する。要素１７４は、エアシリンダーなどの作動手
段１７８によって上昇下降運動可能である。第２図に示
す自動ウェファ移送装置に関する追加的な情報が、米国
特許第４，４４９．８８５号に記載されている。

第５図（第６図のＡ−Ａ線に沿った断面図〉を参照する
と、ウェファ取板い手段１２０の縦断面が示されている
。チェンバドア１３４が、プラテン１４６を有する。プ
ラテン１４６は凸面状に湾曲し、ウェファとの間の接触
を改善するたわみ可能な伝熱性材料で被覆されている。

このプラテンは、米国特許第４．２８２．９２４号に開
示されている。センサ１６１が、エミッター・ディテク
ターハウジング１３５を有する。ハウジング１３５は、
ドア１３４に剛着され、ドアを通って裏面１３４ａから
伸びている。

ハウジング１３５は、円筒形通路１３５ａおよび１３５
ｂを貫通させている。エミッター１５１およディテクタ
ー１５３は、エポキシによって、それぞれハウジング１
３５を通路１３５ｇ、１３５ｂｃこ取り付けられている
。そして、真空シールがなされ、それによって空気が通
路を通過できない。

エミッター１５１は、ライトエミッティングダイオード
である。ディテクター１５３（ま、フォトディテクター
である。たとえば、Ｄ　ｏｌａｎ　−Ｊ　ｅｎｎｅｒ社
から入手できる。リード線ＩＩおよび１２が、それぞれ
エミッター１５１およびソースポード（図示せず）のア
ノードおよびカソードの間に接続される。これらもまた
、Ｄ　ｏｌａｎ、−Ｊ　ｅｎｎｅｒ社から入手可能であ
る。リード線！、および！、が、ディテクター１５３お
よびソースポードの間に接続される。

ドア１３４が第５図に示すように後退位置にあるときに
、エミッター１５１はマイクロプロセッサ−（図示せず
）からの信号によって連続的に１１勢さ　。

れる。

チューブ１５９が、２種のファイバーを有する分岐ファ
イバー光学束を含む、第１のタイプのファイバー派、チ
ューブ１５９の末端１５９ａからハウジング１５７のハ
ウジング末端１５７ａへと沖び、エミッター１５１から
受信した赤外信号を通路１３５ａを介して末端１５９ａ
へと送信する。センサ１６１の末端１５９ａが、ウェフ
ァ１２２の表面に垂直方向に向けられる。第２のタイプ
のファイバーは、チューブ１５９の末端１５９ａからハ
ウジング伸長部１５７　ｂへと沖び、ウェファ１２２の
表面から反射した赤外パルスを通路１３５１３を介して
フォトディテクター１５３へと送信する。

フォトディテクター１５３からの信号は、マイクロプロ
セッサ−（図示せず）へと供給される。チューブ１５９
内の分岐ファイバー光学束は直径が０．０２フインチで
あり、２種のファイバーが東向でイバー光学束は、たと
えば、Ｄ　ｏｌａｎ　−Ｊ　ｅｎｎｅｒ社から入手でき
る。代表的には、ウェファ１２２は、本発明の一実施例
において、１つの大きな平坦部と、１または複数の小さ
な平坦部とを有する。チューブ１５９の末端１５９ａが
、ウェファ１２２の縁に対してクランプリング２８２内
に位置される。

それによって、もしウェファ１２２が真空チャック１３
８とともに１回転するならば、末端１５９ａから発する
赤外パルスがウェファ１２２の表面から反射される。た
だし、大きな平坦部がセンサ末端１５９ａを通過して回
転する間の時間はこの限りでない。

チェンバドア１３４は、冷却流体の循環のための通路２
００を有する。変形的には、ある場きには、チェンバド
ア１３４におけるウェファ１２２の冷却は不要である。

たとえば、本方法は大電力を用いないし、ウェファ１２
２はチェンバドア１３４から処理のために処理チェンバ
１１４内の他の位置ｌ＼と移送される。この様子を示し
たものとこの場合において、プラテン１４６および冷却
通路２００は、チェンバドア１３４内に含まれない６０
リング２０２が、チェンバドア１３４の周囲に設けられ
、チェンバドア１３４を入り口に向けてウェファ処理チ
ェンバ１１４に対してシールする。チェンバドア１３４
にはさらに、ブッシング２０４が設けられる。ブッシン
グ２０４を通って。

真空チャック１３８が通過ずる。ブッシング２゜４は、
１対のＯリング２０６によってチェンバドア１３４に対
してシールされ、１対のＯリング２０８によって真空チ
ャック１３８に対してシールされる。真空チャック１３
８は通路を有し、そこを通ってチューブ２２１を介し空
気が引かれ、吸引がもたらされる。ハウジング１４０が
、チェンバドア１３４の後部に取り付けられている。チ
ェンバドア１３４を移動させるための手段１３６が、第
２のパンケーキシリンダー２２２に取り付けられたパン
ケーキシリンダー２０９を含む。２つのパンケーキシリ
ンダーは、ボルト（図示せず）によってドア１３４にボ
ルト締めされる。パンケーキシリンダー２０９の軸２１
２は、剛性フレーム部材２１０に取り付けられる。パン
ケーキシリンダーは代表的には、排気されて、作動され
て、チェンバドア１３４を第２図に示す位置と第４図に
示す位置との間で真空チャック１３８の縦軸１３９に線
形に沿って移動させる。

真空チャック１３８をウェファ収納Ｉ装置と後退位置と
の間で移動させるための手段２２２が、真空チャック１
３８の後方でボルト（図示せず）によってドア１３４に
取りけけられる。パンケーキシリンダ−２２２の空気駆
動シャフト２２９が、ブッシング３３１内に挿入される
。ブッシング３３１は、真空チャック１３８の下方部分
に取り付けられる。ブッシング３３１によって、真空チ
ャック１３８が軸線１３９の回りに回転可能になる。保
持リング３３３によって、シャフト２２９がブッシング
３３１から出ることが防止される。真空チャック１３８
がシャフト２２９に取り付けられ、故に、シャフト２２
９が軸線１３９に沿って線形に移動するにつれて軸線１
３９に沿って線形に移動する。真空チャック１３８を回
転させるための手段が、ドア１３４に取り付けられたス
テッパーモータ１４２、プーリ２２４およびベルト１４
９を含む、マイクロプロセッサ−（図示せず）が、マイ
クロステッピングモータ１４２のためのモータコントロ
ーラ１４４を駆動する。それによって、モータシャフト
１４３が、４００ステツプ内に３６０度の１回転を達成
する。ギア１４５がシャフト１４３とともに回転し、真
空チャック１３８に取り付けられたプーリ２２４をベル
ト１４９を介して駆動する。ベルト１４９は十分にたわ
むので、プーリ２２４が真空チャック１３８とともに並
進する間ギア１４５の位置を固定することができる。

ギア１４５およびプーリ２２４が部会良く寸法つけられ
、それにより駆動プーリ２２４を３６０度の１回転させ
るためにギア１４５が３６０度の３゜６回転する。かく
して、モータシャフト１４３の各ステップが、真空チャ
ック１３８（そしてそこに取り付けられているウェファ
）の１／４度の回向に回転すべきならばモータステップ
は時計方向に回転し、ウェファ１２２が反時計方向に回
転すべきならばモータステップは、半時針方向である。

第６図に示すように、マイクロプロセッサ−（図示せず
）の動作の場合には、ウェファ１２２に停会する真空チ
ャック１３８の端部の中心に原点を発する角座標系が設
定される。原点から発する零度の放射線（半直線〉は、
真空チャック１３８の回転軸線１３９に垂直な平面内に
ある。この平面の方向は、必要に応じて選択される。一
実施例においては、放射線が原点から鉛直下方に向くよ
うに、選択される。ファイバー光学センザ１６１の端部
１５９αは、クランブリング２８２の内周の回りの都き
良い角度位置に位置づけられる６−実施例においては、
原点から発してセンサ１６１の末端１５９ａから赤外パ
ルスビームの中心を通過する放射線（半直線）から零度
放射線までの時３Ｉ・方向角度が１４５度となるように
、センサ１６１の末端１５９ａを位置づけられる。

０図を参照して説明する。このウェファ移送装置の自動
動作は、所定時刻に所定間隔で各メカニズムを作動させ
るシステムコントローラ（図示せず）によって、制御さ
れる。このコントローラは、専用の電子コントローラま
たは適切なインターフェイスを通じて動作するコンピュ
ータである。

先ず最初に、カセット搬送手段１２Ｇの右端（第２図）
に位置′づけられたカセッＩ・ホルダー１６０内にカセ
ット１１０．１１１を位置づけ、装置の動作を開始する
。カセット１１０が、ボール逆転機１６２および駆動手
段１６４によって、ローラ１７０の上の位置に移動され
る。ローラ１７０は、整合位置に上昇され、回転される
。ローラ１７０の回転によって、ウェファ１１２の各々
が回転し、ウェファのガイドフラットがカセット１１０
の底部においてローラ１７０に接する。次に、ローラ１
７０が後退して、カセット１１０が要素１７４上の位置
ｌ＼と移動される。要素１７４は、次に整合位置へと上
昇する。平坦表面１７６がウェファ１１２の各々を伍か
に持ち上げ、次に降下させる。

これにより、ウェファ１１２の各々のガイドフラットが
２カセツト１１０の底部に正確に位置づけられる。要素
１７４の動作によって、ローラ１７０の動作後に残るガ
イドフラットの整か性の微少変動を除去する。

カセット１１０が次に、カセット搬送手段１２６によっ
て、ウェファ１１２の１つが昇降ブレード１５０の真上
に来る位置へと移動される。駆動手段１５２およびクラ
ンク手段１５４の動１Ｆによって、昇降ブレード１５０
が上昇され、ウェファ１２２に下から接触し、消１５６
内のウェファ１２２の縁に係きする。昇降ブレード１５
０がカセット１１０を通って上昇し、ウェファ１２２を
第２図に示すような開いたチェンバドア１３４に近接し
た位置へと持ち上げる。ウェファの中心が真空チャック
１３８の中心に対抗するときに、マイクロプロセッサー
（図示せず）が昇降ブレード１５０の上昇運動を停止さ
せる。この停止点は、昇降ブレード１５０によって移送
されるウェファの公称直径によって決定される。ウェフ
ァ直径の公称直径からの小さな変動があるために、真空
チャック１３８のウェファ１２２の中心への精度に変動
が生ずる。しかしながら、以下に述べる方向づけ方法は
、これらの変動には大雪的に影響されない。

真空チャック１３８は、チェンバドア１３４からウェフ
ァ収納位置へと外方に伸び、真空板引動（ｔによってウ
ェファ１２２の後部表面を保持する。

次に昇降ブレード１５０を降下させる。第２図は、ウェ
ファ１２２が真空チャック１３８へと移送されるときの
位置における動作を示す。

真空チャック１３８が後退しあるいはチェンバドア１３
４が移動した後に、ウェファ１２２か所望の方向に回転
する。

最初にオペレータが、第６図に示すような零度放射線か
ら時計方向に測定したウェファ平坦に垂直な２等分線の
所定く所望）の角度方向をマイクロプロセッサ−（図示
せず）にインプットする。この垂直２等分線は、ウェフ
ァ１２２の中心を通過する。

センサ１６１が起動され、以下のような方向コマンドに
応答して、ウェファ平坦の垂直２等分線のｍ凹方向が決
定される。これらは、２つのケースが有る６ 第１のケース第７ａ゛に六　ようなケース）方向コマン
ドが出ると、ディテクター１５３によって生ずる電圧信
号のレベルが、ウェファ１２２の表面から赤外パルスが
反射されないことを示す、このケースにおいて、第１の
縁交差点ｐ＋（垂直２等分線の一方側）のサーチが、ス
テッパーモータ１４２を起動することによって開始され
、ウェファチャック１３８およびウェファ１２２を反時
計方向に回転させる。この回転は、赤外パルスがウェフ
ァ１２２の表面から反射することを示すディテクター１
５３からの電圧信号によって縁交差点または遷移点が検
出されるか、あるいは、縁が検出されずにウェファ１２
２が半時針方向に９０度回転するか、のいずれかはやい
方が起こるときまで続く、各半時針方向のステップは、
ウェファ１２２の１／４度の半時針方向回転に対応する
。

もし９０度回転後に縁交差点が検出されないとすると、
マイクロプロセッサ−は装置誤り信号を出す、すなわち
、昇降ブレード１５０内にウェファが存在しないという
ことである。

そうでなければ、縁Ｅｌ上の第１の縁交差点Ｐ１を発見
した後に、ステッピングモータ１４２の時計方向回転に
よって縁Ｅ２上の第２の縁交差点Ｐ２のサーチが開始さ
れる。そ−れによって、真空チャック１３８およびウェ
ファ１２２が時計方向に回転する。各時計方向ステップ
は、１／４度の時計方向回転に対応する。この時計方向
回転は、縁Ｅ２上の第２の縁交差点Ｐ２が検出されるか
、あるいは、第２の縁交差点検出無しにウェファ１２２
か時計方向に９０度回転されるか、のいずれかが起こる
まで続く、縁Ｅ２上の第２の縁交差点Ｐ２が検出される
ときに、第２の縁交差点へのステップの符号付き数字（
子時計方向、　−半時針方向）が記録される。零度から
のウェファ平坦部の垂直２等分線のモータステップ内の
初期方向は、以下の式で決定される。

（１）　初期方向　＝　センサ１６１の末端１５９ａか
ら赤外パルスビームの中心を通過し原点から発する放射
線（半直線）と零度放射線との間の１４５度の角度に対
応する時計方向のモータステップの数　十　第２の縁交
差点のサーチ内の時計方向ステップの数÷２ 上記式に従って、ウェファ平坦部（モータステップの）
の垂直２等分線の初期方向を決定した漫に、マイクロプ
ロセッサ−が、ウェファ平坦部（ｉＴ号付きモータステ
ップの）垂直２等分線の所定（所望）の角度方向と、上
述の符号付きモータステップの初期方向とを比較して、
現在の初期方向から時計方向回転または半時針方向回転
で数ステップ内に所望の方向が得られるがどうかを決定
し、次に、必要な数のステップだけウェファを適切な方
向に回転し、ウェファ平坦部の垂直２等分線を所望の方
向に方向づける。

これで、方向づけが完了する。

第２のケース！、７１）゛に△−よ゛ｔゲケー）方向コ
マンドが発せられると、ディテクター１５３によって生
ずる電圧信号によって、赤外パルスがウェファ１２２の
表面から反射されることが示される。

このケースにおいて、ステッパーモータ１４２を起動す
ることによって、第１の縁交差点を探すサーチが開始さ
れ、ウェファチャック１３８およγメウエフ〒１９９を
晧訃古面りご■市２さ仕入　、−グ）゛時計方向回転は
、赤外パルスがもはやウェファ１２２の表面から反射さ
れないことを示すディテクター１５３からの電圧信号に
よって第１の縁交差点が検出されるまで、あるいは、縁
交差点検出無しにウェファ１２２が時計方向に３６０度
回転されるまで、続けられる。。

後者の事象において、マイクロプロセッサ−は、平坦部
が存在しないことを示す誤り信号を出す。

もし第１の縁交差点が検出されると、次にステッピング
モータ１４２による第２の縁交差点のサーチが開始され
る。それにより、真空チャック１３８およびウェファ１
２２は、第２の縁交差点が検出されるまで、回転を続け
る。（もしこのことが９０度の時計方向回転後も起こら
ないならば、マイクロプロセッサ−は平坦部が長ずぎる
か、あるいはウェファが破壊されているかのいずれかを
示す信号を出す、） 第２の縁交差点が検出されると、モータステップの符号
付き数字が記録され、ウェファ平坦部の垂直２等分線の
初期方向が上記の式（１）によって決定される。

第２の縁交差点のサーチにおける時計方向ステップの数
÷２は、ウェファがセンサ１５９ａを通過して第１の縁
交差点から第２の縁交差点まで回転するときの掃引角度
を示す。

第１および第２の両ケースの渇きにおいて、ウェファの
初期位置が、そのウェファを第７ｃ図に示すような位置
へと回転し、ウェファ平坦部の縁上の第２の交差点が、
センサ１６１の末端１５９ａに重なる。ウェファをその
初期方向に回転した後、ウェファをその所望の方向へと
回転する。この最終方向は、零度放射線からウェファ平
坦部の垂直２等分線の所望の位置までの角度で特定され
る。マイクロプロセッサ−が、この角度をモータステッ
プに変換する。

真空チャック１３８の回転によるウェファ１２２の方向
づけの後に、第３および５図に示すように、空気シリン
ダー２２２の動作によって真空チャック１３８が後退さ
れる。真空チャック１３８に真空を連続的に適用するこ
とによって、真空チャフ２１３８のチェンバドア１３４
への後３ｎの後にもウェファ１２２がプラテン１４６に
対して保持される。何故ならば、シールがＯリング１０
８によって維持されるからである。

次に、空気シリンダー１３６が作動されて、チェンバド
ア１３４を第４図に示すようなシール位置へと移動する
。Ｏリング２０２が、ウェファ処理チェンバ１１４のシ
ーリングをもたらず、チェンバドア１３４に対する空気
ロックは、代表的には、チェンバドア１３４が開いてい
るときに真空ゲートバルブ２８０によって、処理チェン
バ１１４の主体積から分離される。空気ロックは、チェ
ンバドア１３４がシールされた後に真空排気すべき体積
を最小化する。チェンバドア１３４がシールされた後に
、空気ロックが排気され、真空ゲートバルブ２８０が開
いて、ウェファの処理が進行する。

ウェファ１２２の周囲が、スプリング装填ウェファクラ
ンプリング２８２によって、プラテン１４６に対して固
着される。ウェファ１２２の周囲クランピングによって
、ウニ′、Ｐア１２２とプラテン１４６との間の良好な
熱接触が保証される。本実施例において、ウェファの処
理には、ウェファ表面上に収束イオンビームを一様な反
復パターンで走査して、半導体ウェファ１２２の材料中
に不純物をドーズすることを含む。

ウェファ１２２の処理が完了すると、真空ゲートバルブ
２８０が閉鎖し、チェンバドア１３４が空気シリンダー
１３６の動作によって開く。真空チャック１３８が次に
、空気シリンダー２２２によって、回転無しに伸びる。

真空チャック１３８がウェファに係合してウェファを回
転させ、それによりウェファ平坦部の垂直２等分線が零
度放射線に整合する。昇降ブレード１５０が上昇して、
溝１５６がウェファ１２２に係きする。このときに、真
空チャック１３８がウェファ１２２を解放し、チェンバ
ドア１３４へとｆ＆　３Ｊｌする。昇降ブレード１５０
が、ウェファ１２２をカセット１１０内の元の位置へと
降下する。昇降ブレード１５０がカセット１１０の下方
位置に降下し、カセット１１０がカセット搬送手段１２
うによって索動される。昇降ブレード１５０が次のウェ
ファをチェンバドア１３４へと上昇させ、上述のように
処理が繰り返される。カセット１１０．１１１内のウェ
ファ１１２の各々が本方法に従って処理された後、オペ
レータによる取り出しのためにカセ７１−１１０．１１
１がカセット搬送手段１２６によって右方に後退される
。

これまでウェファ方向づけ装置をイオンインプランテー
ションシステムに関連して説明してきたが、ウェファを
方向づけるための広範な応用が可能である。他の実施例
においては、クランブリング２８２が存在しない。そし
て、センサ１６１は、どんな適切な手段によって支持さ
れても良い、それにより、センサ１６１の末＃Ａ１５９
ａは、ウェファの表面に対しほぼ垂直に方向づけられる
。上述のセンサ１６１は反射光を検出するものであった
　Ｉｌｌの実施例においては、センサ１６１は、ウェフ
ァの平面の一方側の位置１５９ａに位置づけられたエネ
ルギーエミッターと、ウェファ平面の他方側においてエ
ネルギーエミッターに対抗して位置づけられたエネルギ
ーディテクターとを有する。同様に、本方法は第７ａお
よび７１）図に示すように大きな平坦部を有するウェフ
ァに関連して説明してきたが、第８図に示すような７字
などの池の形状のウェファ整合曲線でも良い。この凹部
曲線は、半円ノツチでも良い、ウェファの初期方向は、
ウェファを回転させて、交差点Ｐ、およびＰ２を検出す
ることによって決定される。すなわち、Ｐ、およびＰ２
を検出し、第１の縁交差点Ｐ１から第２の縁交差点Ｐ２
までウェファを回転させるのに要する符号付きステップ
の数を記録し、ウェファの中心からセンサエミッターの
ビームがウェファを通過する点までの放射線と零度放射
線との間のウェファ平面内の角度αに関連した符号１す
きステップの数Ｎ２にＮ１の１／２（必要ならソフトウ
ェアループのために調ｈｉする〉を足す、Ｎ、／２ステ
ップは、交差点Ｐ、からＰ２までウェファが回転する間
の掃引角度の半分に対応する。

零度放射線がこの後者の点くセンサのビームがウェファ
の平面を通過する点）を通過するように座標系を選ぶこ
とによって、角度αが０度になり、ステッ°プに関連す
る数が零になる。もしβが溝Ｖを２等分する線の所望の
角度方向を表すならば、最初に°ウェファを上述の初期
方向に回転することによってウェファをこの所望の角度
方向へと回転し、次に初期位置と所望位置との間の角度
だけウェファを初期方向から回転させる。

前述の実施例は例示的なものであり、制限的なものでは
ない０本発明の真の範囲を外れる事なく、多くの（１（
正や変形が当業者によってなされうる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を組み込むためのイオンインプ
ランテーションシステムの概略平装置の機略側面図であ
る。 第３図は、第２図の装置の真空チャック部分を示す一部
断面側面図であり、真空チャックが後退しているところ
を示す。 第４図は、第３図と同様な図であり、チェンバドアがシ
ール位置にあるところを示す。 第５図は、本発明に従ったウェファ回転手段とチェンバ
ドアとの縦断面図である。 第６図は、第５図のクランプリングに関連したウェファ
およびウェファ回転手段の正面図である。 ｉ第７ａ図は、第５図のセンサがウェファ表面からの反
射光を検出しない、ウェファの方向を示ず図である。 第７Ｌ１図は、第５図のセンサがウェファ表面からの反
射光を検出する、ウェファの方向を示す図である。 第７ｃ図は、初期方向づけが完了した後のウェファの方
向を示す図である。 第８図は、本発明のウェファ方向づけ機構に用いるＶ字
形状ノツチを有するウェファを示す。 特許出願人　　パリアン・アソジエイツインコーポレイ
テッド 代理人　　弁理士　竹内澄夫　　　池２名ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、以下の手段および特徴から成るウエファ整合装置： ほぼ円周の周縁に曲線凹部を有するウエファを、把持し
   、該ウエファの中心を通りウエファ平面に垂直な軸線に
   ついてウエファを回転するための手段； 前記ウエファの周縁付近に位置された検出手段であって
   、ウエファが該検出手段を通過して回転する際に、前記
   凹部曲線上の第１の縁交差点および第２の縁交差点を検
   出するための手段；ならびに 以下の手段を有する計算機手段、 前記検出手段が前記第１の縁交差点を検出し次に第２の
   縁交差点を検出するように選択した方向にウエファを回
   転させるときの掃引角度を計算するための手段； 前記角度のうち選択した部分を、ウエファ中心から前記
   検出手段のビームが前記ウエファ平面を通過する点まで
   の線分の角度方向に対応する角度に、加算する手段であ
   って、ウエファの初期角度方向が決定されるところの、
   手段；および 前記初期角度方向とウエファの所定角度方向との間の角
   度増分を決定するための手段。 ２、特許請求の範囲第１項に記載されたウエファ整合装
   置であって： 前記の選択した部分が、半分である； ところの装置。 ３、ほぼ円周の周縁に曲線凹部を有するウエファを方向
   づけるための装置であって、以下の手段および特徴から
   成る装置： センサー； 該センサーが前記周縁付近のウエファの平坦表面の一方
   側に位置するように、ウエファを位置づけるための手段
   ； ウエファを、前記平坦表面に垂直な軸線について第１の
   選択した方向に回転するための手段であり、前記凹部曲
   線上の第１の点が前記センサーに重なるときを前記セン
   サーが検出する、ところの手段； ウエファを、前記軸線について第２の選択した方向に回
   転するための手段であり、前記凹部曲線上の第２の点が
   前記センサーに重なるときを前記センサーが検出する、
   ところの手段。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された装置であつて： 前記センサーが、分岐したファイバー光学束である； ところの装置。 ５、特許請求の範囲第３項に記載された装置であって： 前記位置づけ手段が、前記軸線がウエファ中心を通過す
   るようにウエファを位置づけるための手段を含む； ところの装置。 ６、特許請求の範囲第３項に記載された装置であって： 前記回転手段が、前記ウエファを取り付けるための真空
   チャックを含む； ところの装置。 ７、特許請求の範囲第３項に記載された装置であつて： 前記回転手段が、ステッパーモータを含む；ところの装
   置。 ８、特許請求の範囲第７項に記載された装置であつて： 前記回転手段がさらに、前記回転軸線に一致する縦軸線
   を有する真空チャックを含む； ところの装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載された装置であって： 前記回転手段が、前記真空チャックを回転させる前記ス
   テッパーモータのための手段を含む；ところの装置。 １０、特許請求の範囲第１項に記載された装置であって
   ： 前記回転手段がさらに前記ステッパーモータを細かくス
   テップさせる手段を含み、それにより前記ステッパーモ
   ータの１つのステップが前記縦軸線についての前記真空
   チャックの１／４度以下の回転をもたらす； ところの装置。 １１、ほぼ円周の周縁に曲線凹部を有するウエファを方
   向づけするための方法であって、以下の段階および特徴
   から成る方法： センサーを設ける段階； 該センサーが前記周縁付近のウエファの平坦表面の一方
   側に位置するように、ウエファを位置づける段階； 前記凹部曲線上の第１の点が前記センサーに重なってセ
   ンサーにより検出されるまで、ウエファを前記平坦表面
   に垂直な軸線について第１の選択した方向に回転する段
   階； 前記凹部曲線上の第２の点が前記センサーに重なつてセ
   ンサーにより検出されるまで、ウエファを前記軸線につ
   いて第２の選択した方向に回転する段階。 １２、特許請求の範囲第１１項に記載された方法であつ
   て： 前記軸線が前記平坦表面の中心を通過する；ところの方
   法。 １３、特許請求の範囲第１１項に記載された方法であっ
   て： 前記凹部曲線がウエファ平坦部である； ところの方法。 １４、特許請求の範囲第１１項に記載された方法であつ
   て： 前記凹部曲線がウエファのノッチである； ところの方法。 １５、特許請求の範囲第１１項に記載された方法であっ
   て： 前記センサーを設ける段階が、分岐ファイバー光学束を
   有するセンサーを設ける段階から成る；ところの方法。 １６、特許請求の範囲第１１項に記載された方法であつ
   て： 前記センサーを設ける段階が、ディテクターおよびエミ
   ッターを有するセンサーを設ける段階から成り；かつ 前記位置づけ段階が、前記ディテクターがウエファの前
   記平坦表面の一方側に位置づけられ、前記エミッターが
   ウエファの前記平坦表面の他方側に位置づけられるよう
   に、ウエファを位置づける段階から成る； ところの方法。 １７、特許請求の範囲第１１項に記載された方法であっ
   て：さらに、 前記曲線凹部上の前記第２の点が前記センサーに重なっ
   て検出されるところの位置から選択した角度だけウエフ
   ァを選択した平面内で回転させる段階； から成る方法。