(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な内部空間を画定する真空容器と、
前記真空容器内の真空状態を維持した状態で、処理対象物を、該真空容器内へ搬入し、及び該真空容器内から搬出することができる第１のロードロック機構と、
前記真空容器内の真空状態を維持した状態で、処理対象物を、該真空容器内へ搬入し、及び該真空容器内から搬出することができる第２のロードロック機構と、
前記真空容器の外に配置され、処理対象物を保持することができ、保持された処理対象物を、前記第１のロードロック機構及び前記第２のロードロック機構のいずれかに搬入することができる外部アームと、
前記真空容器の外に配置され、該真空容器外の保管場所と前記第１のロードロック機構との間で処理対象物の受け渡しを行い、かつ該保管場所と前記外部アームとの間で処理対象物の受け渡しを行うことができる第１のロボットアームと、
前記真空容器の外に配置され、前記保管場所と前記第２のロードロック機構との間で処理対象物の受け渡しを行い、かつ該保管場所と前記外部アームとの間で処理対象物の受け渡しを行うことができる第２のロボットアームと
を有する真空処理装置。
【請求項２】
さらに、前記真空容器の外部に配置され、処理対象物を一時的に保持するバッファを有し、
前記第１のロボットアームと前記第２のロボットアームとは、前記バッファを介して処理対象物を相互に受け渡すことができる請求項１に記載の真空処理装置。
【請求項３】
さらに、前記第１のロボットアームが第１の処理対象物を、前記保管場所から前記外部アームに搬送し、その後、前記第１のロードロック機構に保持されている第２の処理対象物を前記保管場所に搬送し、該第１のロボットアームが前記第２の処理対象物を搬送している期間に、前記外部アームが前記第１の処理対象物を前記第１のロードロック機構に搬送するように、前記第１のロボットアーム及び前記外部アームを制御する制御装置を有する請求項１または２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第２のロボットアームが前記第２のロードロック機構から第３の処理対象物を前記バッファに搬送し、並行して、前記第１のロボットアームが第４の処理対象物を前記保管場所から前記外部アームに搬送し、その後、前記第１のロボットアームが、前記第３の処理対象物を前記バッファから前記保管場所に搬送し、並行して、前記外部アームが前記第４の処理対象物を前記第２のロードロック機構に搬送するように前記第１のロボットアーム、第２のロボットアーム、及び前記外部アームを制御する請求項３に記載の真空処理装置。
【請求項５】
さらに、前記真空容器内に配置され、処理対象物を保持し、該処理対象物が処理される処理位置から受渡位置に、及びその逆に移動させることができる保持機構と、
前記保持機構が前記受渡位置に処理対象物を保持しているとき、該受渡位置の処理対象物と前記第１または第２のロードロック機構に保持された処理対象物とを交換することができる内部アームと
を有する請求項１〜４のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記内部アームは、相互に独立して旋回することができる第１のアームと第２のアームとを含み、該第１のアームと第２のアームとは、旋回の軸方向に関して相互に異なる位置に支持されており、該第１のアームが旋回することにより、処理対象物を前記受渡位置から前記第１または第２のロードロック機構まで移動させると同時に、該第２のアームが逆方向に旋回し、他の処理対象物を前記第１または第２のロードロック機構から前記受渡位置まで移動させる請求項５に記載の真空処理装置。
【請求項７】
さらに、前記真空容器外に配置され、前記第１のロボットアームから処理対象物を受け、処理対象物の姿勢を調節し、姿勢が調節された処理対象物を前記外部アームに渡すアライナを有し、
前記外部アームは前記アライナを経由して前記第１のロボットアームから処理対象物を受ける請求項１〜６のいずれかに記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空処理装置に関し、特に真空容器内と真空容器外との間で処理対象物を搬出入するためのロードロック機構を少なくとも２つ有する真空処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン注入装置を例にとって、従来のウエハの搬出入方法について説明する。特許文献１に、２つの真空予備室（ロードロック室）が設けられた真空容器を有するイオン注入装置が開示されている。真空予備室を経由してウエハの搬出入が行われる。
【０００３】
ウエハの搬出入を行う際には、まずロボットアームが真空予備室から処理済のウエハを取り出し、ウエハ保管場所まで搬送する。その後、ウエハ保管場所から未処理のウエハを取り出し、一旦アライナ上に載置してウエハの姿勢を調節（ノッチまたはオリエンテーションフラットに基づいた位置調整）する。その後、ロボットアームが、ウエハをアライナから真空予備室まで搬送する。
【０００４】
真空予備室が２つ設けられているため、ウエハの搬出入の処理速度を高めることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特公平７−５４６８８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来のイオン注入装置においては、実際にウエハにイオン注入を行っている時間に比べて、ウエハの搬出入や搬送に要する時間が長い。
【０００７】
本発明の目的は、処理対象物の搬送及び搬出入の時間を短くし、真空処理装置の処理能力を高めることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、真空排気可能な内部空間を画定する真空容器と、前記真空容器内の真空状態を維持した状態で、処理対象物を、該真空容器内へ搬入し、及び該真空容器内から搬出することができる第１のロードロック機構と、前記真空容器内の真空状態を維持した状態で、処理対象物を、該真空容器内へ搬入し、及び該真空容器内から搬出することができる第２のロードロック機構と、前記真空容器の外に配置され、処理対象物を保持することができ、保持された処理対象物を、前記第１のロードロック機構及び前記第２のロードロック機構のいずれかに搬入することができる外部アームと、前記真空容器の外に配置され、該真空容器外の保管場所と前記第１のロードロック機構との間で処理対象物の受け渡しを行い、かつ該保管場所と前記外部アームとの間で処理対象物の受け渡しを行うことができる第１のロボットアームと、前記真空容器の外に配置され、前記保管場所と前記第２のロードロック機構との間で処理対象物の受け渡しを行い、かつ該保管場所と前記外部アームとの間で処理対象物の受け渡しを行うことができる第２のロボットアームとを有する真空処理装置が提供される。
【０００９】
処理対象物を第１のロボットアームから外部アームに渡し、その後外部アームから第１のロードロック機構または第２のロードロック機構に処理対象物を搬送することができる。外部アームが処理対象物を搬送している期間に、第１のロボットアームは、処理済の処理対象物を第１のロードロック機構から搬出することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施例によるイオン注入装置の真空容器内の平面図を示す。内部を真空排気可能な真空容器５０の底面に第１のロードロック機構１及び第２のロードロック機構２が取り付けられている。第１及び第２のロードロック機構１及び２の詳細な構造については、後に図２を参照して説明する。第１のロードロック機構１及び第２のロードロック機構２を経由して、真空容器５０へのウエハの搬入、及び真空容器５０からのウエハの搬出が行われる。
【００１１】
さらに、真空容器５０内にスキャンアーム９が配置されている。スキャンアーム９は、その先端に取り付けられたプラテン１０にウエハを保持し、イオンビーム３０の経路内にウエハを配置する。イオンビーム３０の進行方向はほぼ水平であり、ウエハは、イオンビーム３０の進行方向に対して垂直に、または斜めに保持される。スキャンモータ２０がスキャンアーム９を支持し、ある角度の範囲内で動揺させる。これにより、プラテン１０に保持されたウエハがイオンビーム３０の経路を横切るように往復運動する。イオンビーム３０の下流側に、イオン電流を測定するためのファラデーカップ３１が配置されている。
【００１２】
スキャンモータ２０を支持する支軸が真空容器５０の外部まで導出されている。この支軸が、チルトモータ２１により回転する。チルトモータ２１を動作させることにより、プラテン１０を傾けて、ロード位置１０Ａに配置させることができる。プラテン１０がロード位置１０Ａに配置されている状態では、ウエハがほぼ水平に保持される。
【００１３】
さらに、真空容器５０内に、内部アーム７及び８が配置されている。内部アーム７及び８は、第１のロードロック機構１と第２のロードロック機構２とから等距離の位置に配置された回転軸１２を中心として回転する。プラテン１０のロード位置１０Ａから回転軸１２までの距離は、第１のロードロック機構１から回転軸１２までの距離と等しい。
【００１４】
内部アーム７及び８は、ウエハを保持して第１のロードロック機構１、第２のロードロック機構２、及びロード位置１０Ａに配置されたプラテン１０のいずれかの位置から、他のいずれかの位置までウエハを搬送することができる。また、２本の内部アーム７及び８は、相互に異なる高さの位置に配置されており、両者が交差するように回転することも可能である。このため、例えば、第１のロードロック機構１に保持されているウエハと、ロード位置１０Ａのプラテン１０に保持されているウエハとを相互に交換することができる。同様に、第２のロードロック機構２に保持されているウエハと、ロード位置１０Ａのプラテン１０に保持されているウエハとを相互に交換することができる。
【００１５】
真空容器５０の外部に、第１のロボットアーム３、第２のロボットアーム４、外部アーム５、アライナ６、バッファ１１、及びフープ５１が配置されている。アライナ６は、ウエハを保持し、オリエンテーションフラットやノッチに基づいてウエハの姿勢を調節する（位置合わせを行う）。バッファ１１は、ウエハを一時的に保持する。アライナ６とバッファ１１とは、上下に重なる位置に配置されている。フープ５１は、複数枚のウエハ５２を保管する。なお、１つのフープ５１に保管されているウエハは、当初すべて未処理のものであり、１枚ずつ処理が進み、処理済のウエハに置き換えられる。最終的には、すべてが処理済のウエハに置き換えられる。
【００１６】
第１のロボットアーム３は、４つのフープ５１のうち第１のロボットアーム３に近い位置に配置された２つのフープ５１Ａ、第１のロードロック機構１、アライナ６、及びバッファ１１の任意の一つの装置から、他の任意の一つの装置までウエハを搬送することができる。外部アーム５は、アライナ６に保持されたウエハを受け取り、第１のロードロック機構１または第２のロードロック機構２に搬入することができる。第２のロボットアーム４は、４つのフープ５１のうち第２のロボットアーム４に近い位置に配置された２つのフープ５１Ｂ、第２のロードロック機構２、アライナ６、及びバッファ１１の任意の一つの装置から、他の任意の一つの装置までウエハを搬送することができる。第１のロボットアーム３及び第２のロボットアーム４は、バッファ１１を介してウエハを相互に受け渡しすることができる。
【００１７】
第１のロボットアーム３、第２のロボットアーム４、外部アーム５、内部アーム７、８等は、制御装置１５により制御される。
【００１８】
図２に、第１のロードロック機構１及び回転軸１２が取り付けられた部分の真空容器５０及びその内部構造の断面図を示す。なお、第２のロードロック機構２の構造は、第１のロードロック機構１の構造と同一である。
【００１９】
真空容器５０の底面に、ウエハよりも大きな開口５５が形成されている。エアシリンダ６４が、大気側仕切り弁６１を昇降させる。大気側仕切り弁６１が最も高い位置まで上昇すると、真空容器５０の外側から開口５５を塞いだ状態になる。図２は、大気側仕切り弁６１が開口５５を塞いだ状態を示している。真空容器５０と大気側仕切り弁６１との接触部はＯリングにより気密性が保たれる。
【００２０】
支軸６２が、大気側仕切り弁６１の中心を貫通する。支軸６２の貫通部分は、Ｏリングで気密性が保たれている。真空容器５０の内部側の支軸６２の先端に、ウエハ昇降テーブル６３が取り付けられている。支軸６２の他端に昇降用エアシリンダ６５が取り付けられている。昇降用エアシリンダ６５を動作させることにより、ウエハ昇降テーブル６３を昇降させることができる。処理対象ウエハ５２がウエハ昇降テーブル６３の上に保持される。
【００２１】
支軸６２を上方に延長した位置に、真空容器５０の上面を貫通する支軸７３が配置されている。支軸７３の貫通部分は、Ｏリングにより気密性が保たれている。真空容器５０の内部側の支軸７３の先端に、真空側仕切り弁７１が取り付けられている。支軸７３の他端に、支軸７３及び真空側仕切り弁７１を昇降させるエアシリンダ７２が取り付けられている。
【００２２】
真空側仕切り弁７１を下降させ、真空容器５０の底面に接触させると、開口５５が真空側仕切り弁７１で塞がれる。図２では、内部アーム７の先端が真空側仕切り弁７１の下方に配置された状態が示されているが、真空側仕切り弁７１を下降させるときには、内部アーム７が真空側仕切り弁７１の下降を妨げない位置まで旋回する。また、ウエハ昇降テーブル６３も、真空側仕切り弁７１の下降を妨げない位置まで下降する。真空側仕切り弁７１と真空容器５０との接触する部分にＯリングが取り付けられており、両者の接触部分の気密性が確保される。
【００２３】
二重軸シールユニット（回転軸）１２が、真空容器５０の上面を貫通する。真空容器５０の内部側の回転軸１２の一方の軸の先端に内部アーム７が取り付けられ、他方の軸の先端にもう１つの内部アーム８が取り付けられている。回転軸１２の二重軸の一方が、モータ８１により回転駆動され、他方がモータ８２により回転駆動される。
【００２４】
真空側仕切り弁７１が上昇している状態で、内部アーム７及び８を旋回させて、その先端を、ウエハ昇降テーブル６３と真空側仕切り弁７１との間に挿入することができる。この状態で、内部アーム７または８と、ウエハ昇降テーブル６３との間でウエハ５２の受け渡しを行うことができる。
【００２５】
大気側仕切り弁６１を上昇させて開口５５を塞ぎ、かつ真空側仕切り弁７１を下降させて開口５５を塞いだとき、両者の間に気密な空間が形成される。以下、この空間をロードロック室と呼ぶこととする。真空容器５０の底面に取り付けられた給排気管８５が、ロードロック室に連通する。給排気管８５に接続された真空ポンプ８６により、ロードロック室内を排気して真空状態にすることができる。また、給排気管８５に接続された窒素ガスボンベ８７のバルブを開けることにより、ロードロック室内に窒素ガスを導入して大気圧状態にすることができる。
【００２６】
このように、ロードロック室を、真空容器５０内の空間とは独立して、真空状態及び大気圧状態にすることができる。このため、真空容器５０内の真空を維持したまま、ウエハ５２の搬入及び搬出を行うことができる。
【００２７】
真空容器５０の下方に、外部アーム５を旋回可能に支持する回転軸８４が配置されている。回転軸８４は、回転軸１２を下方に延長した延長線上に配置される。モータ８３が回転軸８４を回転させる。
【００２８】
大気側仕切り弁６１及びウエハ昇降テーブル６３を下降させた状態で、外部アーム５を旋回させ、その先端を、ウエハ昇降テーブル６３の上方に配置することができる。この状態で、外部アーム５からウエハ昇降テーブル６３にウエハを渡すことができる。
【００２９】
次に、図１〜図３を参照して、ウエハの搬送及びイオン注入の工程を説明する。図３に示した折れ線Ｕ１〜Ｕ５の各々は、１枚のウエハの搬送される経過を示す。
【００３０】
まず、ウエハＵ１の搬送手順について説明する。第１のロボットアーム３がフープ５１からウエハＵ１を搬出する。その後、アライナ６の位置まで旋回し、ウエハＵ１をアライナ６に載荷する。アライナ６は、ウエハＵ１のノッチの位置を検出し、ウエハＵ１の位置合わせを行う。位置合わせが完了すると、ウエハＵ１は、アライナ６から外部アーム５に引き渡される。
【００３１】
外部アーム５が第１のロードロック機構１の位置まで旋回し、ウエハＵ１を第１のロードロック機構１のウエハ昇降テーブル６３（図２参照）に載荷する。第１のロードロック機構１のロードロック室を排気し、真空状態にする。真空状態になった後、真空側仕切り弁７１及びウエハ昇降テーブル６３を上昇させる。
【００３２】
内部アーム７が、ウエハＵ１を、ロード位置１０Ａに待機しているプラテン１０まで搬送する。プラテン１０に、イオン注入済のウエハが保持されている場合には、他方の内部アーム８が、処理済のウエハを、プラテン１０から第１のロードロック機構１のウエハ昇降テーブル６３まで搬送する。すなわち、第１のロードロック機構１とプラテン１０との間で、ウエハの交換が行われる。
【００３３】
プラテン１０をイオン注入位置まで移動させ、ウエハＵ１へのイオン注入を行う。イオン注入後、プラテン１０をロード位置１０Ａまで移動させる。この時までに、ウエハＵ１の次に処理するウエハＵ２が、後述する経路を経由して、第２のロードロック機構２まで搬送されている。プラテン１０に保持されているウエハＵ１と、第２のロードロック機構２に保持されているウエハＵ２とを交換する。
【００３４】
ウエハＵ１は、第２のロードロック機構２のロードロック室内に配置される。ロードロック室内に窒素ガスを導入して、ウエハＵ１を真空容器５０の外部に搬出する。第２のロボットアーム４が第２のロードロック機構２からウエハＵ１を受け取り、バッファ１１の位置まで旋回して、バッファ１１にウエハＵ１を搬入する。
【００３５】
第１のロボットアーム３がバッファ１１からウエハＵ１を受け取り、フープ５１まで旋回し、ウエハＵ１をフープ５１に搬入する。ここまでの工程により、ウエハＵ１の処理が完了する。
【００３６】
上述の工程において、第１のロボットアーム３は、ウエハＵ１をアライナ６に搬入した後、第１のロードロック機構１の位置まで旋回する。第１のロードロック機構１には、既にイオン注入が行われたウエハが保持されている。第１のロボットアーム３は、第１のロードロック機構１から処理済のウエハを受け取り、フープ５１まで旋回してフープ５１に処理済のウエハを搬入する。
【００３７】
第１のロボットアーム３が処理済のウエハを第１のロードロック機構１からフープ５１へ搬送している期間に、外部アーム５が、未処理のウエハＵ１を第１のロードロック機構１まで搬送する。外部アーム５が配置されていない場合には、この２つの搬送手順を並行して行うことができない。外部アーム５を配置することにより、ウエハの搬送能力を高めることができる。
【００３８】
次に、ウエハＵ２の搬送手順について説明する。第１のロボットアーム３は、処理済のウエハをフープ５１へ搬入した後、フープ５１の次のスロットへ移動し、未処理のウエハＵ２をフープ５１から搬出する。
【００３９】
搬出されたウエハＵ２は、第１のロボットアーム３によりアライナ６に載荷され、位置合わせが行われる。位置合わせが完了したウエハＵ２は、外部アーム５により第２のロードロック機構２まで搬送される。第２のロードロック機構２のロードロック室の排気が行われ、真空容器５０内に搬入される。
【００４０】
このとき、イオン注入されたウエハＵ１が、プラテン１０に保持されてロード位置１０Ａに配置される。プラテン１０に保持されている処理済のウエハＵ１と、第２のロードロック機構２に保持されているウエハＵ２との交換が行われる。ウエハＵ２は、イオン注入位置まで搬送され、イオン注入が行われる。
【００４１】
処理済のウエハＵ２は、ロード位置１０Ａまで搬送される。この時までに、ウエハＵ２の次に処理されるウエハＵ３が、第１のロードロック機構１に搬入されている。ロード位置１０Ａに配置されたウエハＵ２は、第１のロードロック機構１に保持されているウエハＵ３と交換される。その後、ウエハＵ２は、第１のロードロック機構１を経由して真空容器５０の外部に搬出され、第１のロボットアーム３によりフープ５１に搬入される。
【００４２】
ウエハＵ２が、フープ５１から、第１のロボットアーム３及びアライナ６を経由して外部アーム５に引き渡されるまでの期間に、第２のロボットアーム４が、第２のロードロック機構２から処理済のウエハを搬出し、バッファ１１へ搬入する。
【００４３】
外部アーム５がウエハＵ２を第２のロードロック機構２まで搬送している期間に、第１のロボットアーム３が、バッファ１１から処理済のウエハを搬出し、フープ５１まで旋回して、フープ５１に搬入する。このように、第１のロボットアーム３による搬送と、外部アーム５による搬送とが並行して行われるため、ウエハの搬送能力を高めることができる。
【００４４】
ウエハＵ２の次に処理されるウエハＵ３は、ウエハＵ１と同様の搬送経路を通る。ウエハＵ３の次に処理されるウエハＵ４は、ウエハＵ２と同様の搬送経路を通る。このように、奇数番目に処理されるウエハ同士は、同じ搬送経路を通り、偶数番目に処理されるウエハ同士も、同じ搬送経路を通る。
【００４５】
上述のように、第１のロボットアーム３及び第２のロボットアーム４に加えて、外部アーム５を設置することにより、ウエハの搬送能力を高めることができる。
【００４６】
上記実施例では、イオン注入装置を例に取り上げて説明したが、イオン注入装置に限らず、その他の真空処理装置においても、上記実施例による装置の構成を適用することが可能である。
【００４７】
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。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、真空容器内への処理対象物の搬送能力を高め、真空処理の効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例によるイオン注入装置の平断面図である。
【図２】  実施例によるイオン注入装置のロードロック機構部分の断面図である。
【図３】  実施例によるイオン注入装置でウエハを搬送する手順を説明するための図である。
【符号の説明】
１、２  ロードロック機構
３、４  ロボットアーム
５  外部アーム
６  アライナ
７、８  内部アーム
９  スキャンアーム
１０  プラテン
１１  バッファ
１２  回転軸
１５  制御装置
２０  スキャンモータ
２１  チルトモータ
３０  イオンビーム
３１  ファラデーカップ
５０  真空容器
５１  フープ
５２  ウエハ
５５  開口
６１  大気側仕切り弁
６２  支軸
６３  昇降テーブル
６４  仕切り弁用エアシリンダ
６５  昇降テーブル用エアシリンダ
７１  真空側仕切り弁
７２  仕切り弁用エアシリンダ
７３  支軸
８１、８２  内部アーム用モータ
８３  外部アーム用モータ
８４  回転軸
８５  給排気管
８６  真空ポンプ
８７  窒素ガスボンベ
【図１】
0003674864.tif 000002
【図２】
0003674864.tif 000003
【図３】
0003674864.tif 000004