(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハを保持している処理台であるディスクと、該ディスクに対してウエハの装着、取り出しを行うためのウエハホルダとを備えたイオン注入装置において、
ディスク上のウエハの面に対して垂直な方向からウエハの装着、取り出しを行うよう前記ウエハホルダを構成するとともに、該ウエハホルダに対するウエハの受け渡しを、ディスクの横方向となる前記真空容器の一側に配設したアーム機構で行うように構成し、
前記ウエハホルダは、ディスク上のウエハの面と垂直な方向に駆動をさせるための駆動機構を備えてディスクに対してウエハの装着、取り出しを行う位置と、この位置から前記垂直な方向に退避して前記アーム機構との間でウエハの受け渡しを行うための受け渡し位置との少なくとも二つの位置に位置変更可能に構成され、
前記アーム機構も前記ディスク上のウエハの面と垂直な方向に駆動をさせるためのアクチュエータを備え、前記ディスクとウエハホルダとの間に移動して前記受け渡し位置にある前記ウエハホルダとの間でウエハの受け渡しを行うよう構成され、
前記アーム機構からウエハを渡された前記ウエハホルダはそのまま前記垂直な方向に前記ウエハの装着、取り出しを行う位置まで駆動されて前記ディスク上へのウエハの装着が行われるよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項２】
真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハを保持している処理台であるディスクと、該ディスクに対してウエハの装着、取り出しを行うためのウエハホルダとを備えたイオン注入装置において、イオン注入処理後のウエハを、前記処理台より取り出す時に、スティッキングを検出するセンサを設けたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項３】
請求項１あるいは２記載のイオン注入装置において、前記ウエハホルダを、前記ウエハを取り出すために前記処理台に対して略垂直方向に駆動する駆動源としてサーボモータを使用し、前記ウエハホルダを任意の位置に位置決めできるようにしたことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項４】
請求項１あるいは３記載のイオン注入装置において、前記ウエハホルダは、前記ウエハをチャックするための一対のチャックプレートを有し、該一対のチャックプレートの開閉により、ウエハをチャック、解放するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項５】
請求項１あるいは３記載のイオン注入装置において、前記ウエハホルダは、前記ウエハをチャックするためのチャックプレートを有し、該チャックプレートにはスティッキングした状態でもウエハを傷つけることがないよう、可撓性を有するよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項６】
請求項４記載のイオン注入装置において、前記真空容器の一部を透明壁とし、前記スティッキングを検出するセンサとして、該透明壁の外側に配置されたレーザ式変位計を使用し、該レーザ式変位計で前記チャックプレートの一部までの距離を検出することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項７】
請求項６記載のイオン注入装置において、前記ウエハの搬送動作を制御する制御装置を備え、該制御装置は、前記レーザ式変位計の検出信号を受けて、前記ウエハ取り出し時の前記チャックプレートの一部までの距離があらかじめ定められたしきい値より大きいかどうかで前記スティッキングの有無の判定を行い、前記距離が前記しきい値よりも大きい時に前記スティッキングが生じていると判定して前記ウエハの搬送動作を停止させることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項８】
請求項１記載のイオン注入装置において、前記ウエハホルダには、ウエハをつかむチャック機構と、チャックしたウエハを前記ウエハディスクに載せたり、取り外したりするためにチャック機構を前記ウエハディスクに対して接近、離反させる前後駆動機構を配設することを特徴とするイオン注入装置。
【請求項９】
請求項８記載のイオン注入装置において、前記チャック機構は２つのＶ字型のチャックプレートを有し、該２つのチャックプレートの先端にはそれぞれウエハと接触する爪が設けられていることを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１０】
請求項９記載のイオン注入装置において、前記２つのチャックプレートはそれぞれ、ロッドに連結されており、該２つのロッドを互いに接近、離反する方向に開閉させることによってウエハをつかんだり、離したりするよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１１】
請求項１０記載のイオン注入装置において、前記２つのロッドは、真空容器に設けられた壁に設けられた穴を通して真空容器内に延びるよう構成し、真空容器外での前記２つのロッド及びこれに付随する構成要素のシールには２つのベローズを使用するとともに、一方のベローズは前記チャック機構を前記ウエハディスクに対して接近、離反させる時の動きに対するシールを行い、他方のベローズは前記２つのロッドを互いに接近、離反させる時の動きに対するシールを行うよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【請求項１２】
請求項１０あるいは１１記載のイオン注入装置において、チャッキングに伴う移動を可能にするために、前記２つのロッドは大気中に置かれた直線ガイド機構におけるすべりスライダに連結されており、該すべりスライダは、固定フレームに設けられたレールによって案内され、一定方向、つまり互いに接近、離反する方向に動けるよう構成したことを特徴とするイオン注入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン注入装置に関し、特にウエハディスクから処理済みのシリコンウエハ（以下、ウエハと略称する）を取り外す時の不良を検出する機能を持つイオン注入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バッチ式イオン注入装置では、真空容器内に複数枚のウエハを装着可能なウエハディスクが回転可能に配置され、ウエハを載せたウエハディスクを高速回転させながらイオン注入処理を行う。ウエハディスクにおいてウエハを載せる部分にはイオン注入処理時のウエハ冷却効果を確保するため、ある種のゴムが薄く張られてある。また、ウエハディスクには数度の角度がつけられている。その結果、ウエハは高速回転時の遠心力によりこのゴムに強く押し付けられることによって、イオン注入処理時に発生する熱をウエハディスクに逃がすことが出来る。
【０００３】
イオン注入処理終了後、ウエハをウエハディスクから取り外す時、ウエハディスクに張られたゴムのためウエハがウエハディスクにくっついてはがれにくいとか、はがれないという現象が起こることがある。このようなウエハがくっつく現象はスティッキングと呼ばれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
スティッキングを起こすと、ウエハの取り外し時にウエハ割れや、ウエハ落下を起こしたり、搬送機構が振動することで搬送機構の構成要素同士が干渉し合い、重大な故障につながるなどの問題がある。一度大きなトラブルが発生すると、修理と復旧までに多くの時間を要し、半導体生産効率が著しく低下する。
【０００５】
しかるに、従来のイオン注入装置では、スティッキングを検出する手段を持たないので、定期的にウエハ搬送の様子を目視等にて観察しないとスティッキングを検出することが出来なかった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、スティッキングを検出する機能を有するイオン注入装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハを保持している処理台であるディスクと、該ディスクに対してウエハの装着、取り出しを行うためのウエハホルダとを備えたイオン注入装置において、ディスク上のウエハの面に対して垂直な方向からウエハの装着、取り出しを行うよう前記ウエハホルダを構成するとともに、該ウエハホルダに対するウエハの受け渡しを、ディスクの横方向となる前記真空容器の一側に配設したアーム機構で行うように構成し、前記ウエハホルダは、ディスク上のウエハの面と垂直な方向に駆動をさせるための駆動機構を備えてディスクに対してウエハの装着、取り出しを行う位置と、この位置から前記垂直な方向に退避して前記アーム機構との間でウエハの受け渡しを行うための受け渡し位置との少なくとも二つの位置に位置変更可能に構成され、前記アーム機構も前記ディスク上のウエハの面と垂直な方向に駆動をさせるためのアクチュエータを備え、前記ディスクとウエハホルダとの間に移動して前記受け渡し位置にある前記ウエハホルダとの間でウエハの受け渡しを行うよう構成され、前記アーム機構からウエハを渡された前記ウエハホルダはそのまま前記垂直な方向に前記ウエハの装着、取り出しを行う位置まで駆動されて前記ディスク上へのウエハの装着が行われるよう構成したことを特徴とするイオン注入装置、あるいはまた、真空容器内に回転可能に配置され、複数のウエハを保持している処理台であるディスクと、該ディスクに対してウエハの装着、取り出しを行うためのウエハホルダとを備えたイオン注入装置において、イオン注入処理後のウエハを、前記処理台より取り出す時に、スティッキングを検出するセンサを設けたことを特徴とするイオン注入装置が提供される。
【０００８】
尚、前記ウエハホルダを、前記ウエハを取り出すために前記処理台に対して略垂直方向に駆動する駆動源としては、サーボモータを使用して前記ウエハホルダを任意の位置に位置決めできるようにすることが好ましい。
【０００９】
前記ウエハホルダは、前記ウエハをチャックするための一対のチャックプレートを有し、該一対のチャックプレートの開閉により、ウエハをチャック、解放するよう構成されても良い。また、前記ウエハホルダは、前記ウエハをチャックするためのチャックプレートを有し、該チャックプレートにはスティッキングした状態でもウエハを傷つけることがないよう、可撓性を有するよう構成することが好ましい。
【００１０】
更に、前記真空容器の一部を透明壁とし、前記スティッキングを検出するセンサとして、該透明壁の外側に配置されたレーザ式変位計を使用し、該レーザ式変位計で前記チャックプレートの一部までの距離を検出するようにされる。
【００１１】
本発明によるイオン注入装置はまた、前記ウエハの搬送動作を制御する制御装置を備え、該制御装置は、前記レーザ式変位計の検出信号を受けて、前記ウエハ取り出し時の前記チャックプレートの一部までの距離があらかじめ定められたしきい値より大きいかどうかで前記スティッキングの有無の判定を行い、前記距離が前記しきい値よりも大きい時に前記スティッキングが生じていると判定して前記ウエハの搬送動作を停止させる。また、前記ウエハホルダには、ウエハをつかむチャック機構と、チャックしたウエハを前記ウエハディスクに載せたり、取り外したりするためにチャック機構を前記ウエハディスクに対して接近、離反させる前後駆動機構を配設するようにしても良い。また、前記チャック機構は２つのＶ字型のチャックプレートを有し、該２つのチャックプレートの先端にはそれぞれウエハと接触する爪が設けられていても良い。また、前記２つのチャックプレートはそれぞれ、ロッドに連結されており、該２つのロッドを互いに接近、離反する方向に開閉させることによってウエハをつかんだり、離したりするよう構成されるのが好ましい。また、前記２つのロッドは、真空容器に設けられた壁に設けられた穴を通して真空容器内に延びるよう構成し、真空容器外での前記２つのロッド及びこれに付随する構成要素のシールには２つのベローズを使用するとともに、一方のベローズは前記チャック機構を前記ウエハディスクに対して接近、離反させる時の動きに対するシールを行い、他方のベローズは前記２つのロッドを互いに接近、離反させる時の動きに対するシールを行うよう構成するのが好ましい。更に、チャッキングに伴う移動を可能にするために、前記２つのロッドは大気中に置かれた直線ガイド機構におけるすべりスライダに連結されており、該すべりスライダは、固定フレームに設けられたレールによって案内され、一定方向、つまり互いに接近、離反する方向に動けるよう構成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１を参照して、はじめに、ウエハ搬送部の概略を説明する。真空容器１０内にウエハディスク１１が回転可能に配置されている。ウエハディスク１１にはその周方向に間隔をおいて複数枚のウエハ１２を装着することができる。ウエハ１２の装着部にはそれぞれ、搭載されたウエハ１２をクランプするためのウエハクランプと呼ばれる爪機構が設けられるが、ここでは図示は省略している。ウエハディスク１１に対するウエハ１２の取り外しはウエハホルダ２０により行われる。そして、ウエハホルダ２０に対するウエハ１２の受け渡しをアーム機構１３で行う。ウエハホルダ２０、アーム機構１３ともウエハ１２の面と垂直な方向に駆動をさせるためのアクチュエータを備えているが、アーム機構１３については、例えば本出願人により、特願平９−４８１４２号により提案されているので図示説明は省略し、ウエハホルダ２０については以下に説明する。
【００１３】
図２〜図４を参照して、ウエハホルダ２０には、ウエハ１２をつかむチャック機構と、チャックしたウエハ１２をウエハディスク１１に載せたり、取り外したりするためにチャック機構をウエハディスク１１に対して接近、離反させる前後駆動機構がある。図２はチャック機構を主に示し、図３は前後駆動機構を主に示している。
【００１４】
チャック機構は、図４に示すように、２つのＶ字型のチャックプレート２１Ａ、２１Ｂを有する。チャックプレート２１Ａ、２１Ｂはそれぞれ、後述する理由により撓みが生じやすい材料で作られる。チャックプレート２１Ａ、２１Ｂの先端にはそれぞれ、ウエハ１２と接触する爪２２Ａ、２２Ｂが２個づつ計４個設けられている。チャックプレート２１Ａ、２１Ｂはそれぞれ、ロッド２３Ａ、２３Ｂに連結されている。ロッド２３Ａ、２３Ｂを互いに接近、離反する図４中左右方向に開閉させることによってウエハ１２をつかんだり、離したりできる。ウエハー１２のチャッキングは真空中で行われるため、ロッド２３Ａ、２３Ｂは、真空容器１０に設けられた透明壁１５に設けられた穴を通して真空容器１０内に延びている。真空容器１０外でのロッド２３Ａ、２３Ｂ及びこれに付随する構成要素のシールにはベローズ２４、２５を使用している。ベローズ２４は、チャック機構をウエハディスク１１に対して接近、離反させる時の動きに対するシールを行い、ベローズ２５はロッド２３Ａ、２３Ｂを互いに接近、離反させる時の動きに対するシールを行う。
【００１５】
チャッキングに伴う移動を可能にするために、ロッド２３Ａ、２３Ｂは大気中に置かれた直線ガイド機構におけるすべりスライダ２６に連結されている。スライダ２６は、固定フレーム２７に設けられたレールによって案内され、一定方向（互いに接近、離反する方向）に動ける構造になっている。ロッド２３Ａ、２３Ｂを開閉させるための駆動源としてはエアシリンダを使用するが、図示は省略している。
【００１６】
前後駆動機構においては上記のチャック機構全体を直線ガイド機構３０によって移動可能に支持している。直線ガイド機構３０のスライダ部分はボールネジ機構におけるナット３１に固定されている。ナット３１は図２に示したチャック機構の一部に連結されている。ナット３１はまた、ボールネジ機構におけるボールネジ３２に螺合しており、ボールネジ３２を回転させることによってナット３１は直線ガイド機構３０で案内されつつ前後（ウエハディスク１１に対して接近、離反する方向）に移動ができるようになっている。その結果、チャック機構全体がウエハディスク１１に対して接近、離反する。
【００１７】
ボールネジ３２の回転駆動源としてはサーボモータ３３を使用しており、サーボモータ３３とボールネジ３２はタイミングベルト３４とプーリ３５によって連結されている。なお、ボールネジ３２とサーボモータ３３はカップリングによって直結してもかまわない。ボールネジ３２は両端の軸受３６によって支持されている。サーボモータ３３には回転位置検出のためのロータリエンコーダが内蔵あるいは外付けされており、前後移動の位置検出ができる。また、サーボモータ３３には速度指令が与えられ、任意の速度で動かすことができ、後述する任意の位置で停止させることができる。
【００１８】
本形態では、レーザ式の変位センサ４０をガラスやプラスチックなどの透明壁１５に取付け、透明壁１５を通してチャックプレート２１Ａ（あるいは２１Ｂ）の先端部までの距離を測定することができるようにしている。ウエハ１２までの距離を測定することも考えられるが、ウエハ１２は半導体の製作段階によって表面状態がいろいろ異なり、反射型のセンサを使っている性格上誤動作のおそれがあるため、チャックプレートまでの距離を測定する方が信頼性が高い。
【００１９】
変位センサ４０の検出信号は図示しない制御装置に出力される。制御装置は、チャック機構、前後駆動機構における駆動源、その他のウエハ搬送系を制御するものであり、変位センサ４０からの検出信号によりチャックプレート２１Ａまでの距離を算出し、算出した値に応じてスティッキングの有無を判定して以下に述べる制御を行う。
【００２０】
スティッキングは、イオン注入処理後ウエハ１２を、ウエハディスク１１から取り外す時に発生するものであるから、その時の動作を図５のフローチャートに基づいて順を迫って説明する。
【００２１】
イオン注入処理が終る（ステップＳ１）と、ウエハディスク１１はウエハ１２が搬送位置にくるように移動する（ステップＳ２）。ウエハホルダ２０のチャックプレート２１Ａ、２１Ｂが前進し（ステップＳ３）、ウエハ１２の外周をチャックする（ステップＳ４）。ウエハ１２をウエハディスク１１に固定しているウエハクランプ（図示せず）が開いてウエハ１２を開放する（ステップＳ５）。この後、チャックプレート２１Ａ、２１Ｂはある距離（５ｍｍ程度）後退する（ステップＳ６）。これは、前述したサーボモータ３３の制御により容易に実現できる。上記の距離は、スティッキングが生じてウエハ１２がウエハディスク１１から離れない時でも、チャックプレート２１Ａ、２１Ｂが撓んでウエハ１２をチャックできている距離である。
【００２２】
次に、変位センサ４０で、透明壁１５を通してチャックプレート２１Ａまでの距離が測定される。あらかじめスティッキングした状態と、スティッキングしてない状態での距離を測定しておき、制御装置にはしきい値を設定しておく。制御装置は、ステップＳ７において、測定した距離がしきい値より小さい時はスティッキング無しと判断し（ステップＳ８）、チャックプレート２１Ａ、２１Ｂを更に所定位置まで後退させて（ステップＳ９）、ウエハ搬送のシーケンスを続行する（ステップＳ１０）。
【００２３】
一方、測定した距離がしきい値より大きい場合は、制御装置はスティッキングが生じていると判断して（ステップＳ１１）、以後の動作を中止することになる（ステップＳ１２）。このようにスティッキングの有無を自動的に判定して、スティッキングに伴う各種トラブルを未然に防止することが出来る。
【００２４】
なお、変位センサとしては、レーザ式のものに限らず、光線を利用した他のセンサを用いても良い。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、スティッキングの有無を自動的に検出できるようにして、スティッキングを検出した場合にはウエハ搬送動作を中止させるようにしたことにより、スティッキング発生に伴うトラブルを未然に防ぐことが出来る。その結果、イオン注入装置におけるウエハ搬送のトラブル防止と信頼性の向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるウエハ搬送機構の概略を説明するための真空容器内の断面図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａによる断面図であり、ウエハホルダにおけるチャック機構を主に示した図である。
【図３】図２に示された部分を別の角度から見た図で、ウエハホルダにおける前後駆動機構を主に示した図である。
【図４】図１に示されたウエハホルダにおけるチャックプレートとウエハとの関係を示した図である。
【図５】本発明によるウエハの搬送動作を説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
１０    真空容器
１１    ウエハディスク
１２    ウエハ
１３    アーム機構
１５    透明壁
２０    ウエハホルダ
２１Ａ、２１Ｂ    チャックプレート
２２Ａ、２２Ｂ    爪
２３Ａ、２３Ｂ    ロッド
２４、２５    ベローズ
３０    直線ガイド機構
３１    ナット
３２    ボールネジ
３３    サーボモータ
３４    タイミングベルト
３５    プーリ
３６    軸受
４０    変位センサ
【図１】
0003582053.tif 000002
【図２】
0003582053.tif 000003
【図３】
0003582053.tif 000004
【図４】
0003582053.tif 000005
【図５】
0003582053.tif 000006