JPH02196441A - ウェーハ搬送装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ウェーハをイオン注入装置における注入室
内の２個所間を上下２段で互いに逆方向に搬送するウェ
ーハ搬送装置に関する。

〔背景となる技術〕

イオン注入装置の注入室と大気側との間でウェーハを出
し入れ（ロードおよびアンロード）する場合、通常はそ
のための真空予備室が二つ（ロード用およびアンロード
用）必要であるが、それだと構造が複雑かつ装置が大型
化するため、真空予備室を一つにしたイオン注入装置を
考案した。

そのようなイオン注入装置を第４図を参照して説明する
と、図示しない真空ポンプによって真空排気される部屋
であってイオンビーム２が導入される注入室６内に、ウ
ェーハ４を保持可能なホルダ７が設けられており、この
ホルダ７は、ホルダ駆動装置１０によって、図に示すよ
うな水平状態と、所定の注入角を取るための起立状態と
に回転させられる。

注入室６の後方部における底部には、ウェーハ４を注入
室６内と大気側との間で出し入れするための真空予備室
２０が一つ隣接されている。

この真空予備室２０の部分の詳細は第５図に示す。即ち
、注入室６の底部に、真空ポンプ３２によって真空排気
される真空予備室２０が設けられており、その上部には
注入室６との間を仕切る真空側弁２８が、下部には大気
側との間を仕切る大気側弁３０が、それぞれ設けられて
いる。

真空側弁２８は注入室６上に設けたエアシリンダ２６に
よって、大気側弁３０は下側のエアシリンダ４２によっ
てガイド軸３８を介して、それぞれ昇降され開閉される
。尚、エアシリンダ２６の上部に設けたレバー２４およ
びエアシリンダ２２は、エアシリンダ２６をロックする
ためのものである。

大気側弁３０の上部には、ウェーハ４を載せる回転台３
４が設けられており、この回転台３４は、モータ３６に
よってウェーハ４のオリエンテーションフラット合わせ
等のために回転させられると共に、デュアルストローク
シリンダ４０によってウェーハ４のハンドリング等のた
めに２段階に昇降させられる。

このような真空予備室２０とホルダ７間のウェーハ４の
搬送は、上下２段で行われるが、そのためのウェーハ搬
送装置は、通常だと次のような構造のものになる。

即ち、注入室６内に、ロード側として、ウェーハ４の搬
送経路に沿ってボールねじ１４ａおよびガイド軸１６ａ
を配置し、これにウェーハ４を載置可能な搬送アーム１
２ａを取り付け、このボールねじ１４ａを注入室６外の
モータ１８ａによって正逆両方向に回転させることによ
って搬送アーム１２ａを直線移動させるようにしている
。

また、アンロード側として、上記のようなロード側の機
構の下側に、それと全く同じ構成で、搬送アーム１２ｂ
１ボールねじ１４ｂ、ガイド軸１６ｂおよびモータ１８
ｂを設けている（いずれも第４図では下側にあるため図
に表れていない）。

そして、未注入のウェーハ４を大気側から真空予備室２
０を経由して注入室６内に入れて、ロード側の搬送アー
ム１２ａによって水平状態にあるホルダ７に装着するの
と並行して、注入済のウェーハ４をアンロード側の搬送
アーム１２ｂによって水平状態にあるホルダ７から受は
取って、真空予備室２０を経由して大気側に出すように
している。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記のようなウェーハ搬送装置だと、ロード
側およびアンロード側にそれぞれ専用の機構を二組使用
しているため、構造が複雑になり、かつコスト的にも高
くなるという問題がある。

そこでこの発明は、例えば上記のようなイオン注入装置
に用いられるものであって、構造が簡単でコスト的にも
安いウェーハ搬送装置を提供することを主たる目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明のウェーハ搬送装置
は、ウェーハの搬送経路に沿って懸け渡されたタイミン
グベルトと、このタイミングベルトの上側の部分および
下側の部分にそれぞれ取り付けられていてウェーハを載
置可能な二つの搬送アームと、この各搬送アームが回転
せずにタイミングベルトに沿って移動するのをそれぞれ
ガイドするガイド手段と、タイミングベルトを正逆両方
向に回転駆動するモータとを備えることを特徴とする。

〔作用〕

モータを所定方向に回転させると、タイミングベルトが
駆動され、それによって二つの搬送アームがガイド手段
でガイドされながら互いに逆方向に移動する。これによ
って、ウェーハのロードおよびアンロード用の搬送を同
時に行うことができる。

〔実施例〕

第１図は、この発明の一実施例に係るウェーハ搬送装置
を備えるイオン注入装置の一例を部分的に示す水平断面
図である。第４図の例と同一または相当する部分には同
一符号を付し、以下においてはそれとの相違点を主に説
明する。

このイオン注入装置は、イオンビーム２を電気的に水平
方向に平行ビームになるように走査すると共に、ウェー
ハ４を装着したホルダ７を機械的に上下に走査するいわ
ゆるハイブリッドスキャン方式のものの例である（尚、
図の左側にも右側と同じ機構を設けてデュアル化してい
るが、これは必須ではないのでここではその説明を省略
する）。

即ち、平行ビーム化されたイオンビーム２が導入される
注入室６内に、ホルダ７が設けられており、このホルダ
７は、詳しくは後述するがホルダ駆動装置７０によって
、第１図中に実線で示すような起立状態と、２点鎖線で
示すような水平状態との間で移動させられる。

注入室６の後方部における底部には、前述したような真
空予備室２０が隣接されている。

そして、真空予備室２０から水平状態にあるホルダ７に
かけての部分に、次のような構造のウェーハ搬送装置５
０が設けられている。

即ち、第２図も参照して、真空予備室２０と水平状態に
あるホルダ７との間のウェーハ４の搬送経路に沿って、
二つの溝付きのプーリー６０および６２間に、一つのタ
イミングベルト５８がループ状に懸け渡されている。一
方のプーリー６０には、正転および逆転可能なモータ６
４が連結されている。そして、このタイミングベルト５
８の上側および下側の部分には、それぞれ連結金具５６
を介して、前述したようなロード側の搬送アーム１２ａ
およびアンロード側の搬送アーム１２ｂがそれぞれ取り
付けられている。

また、各搬送アーム１２ａ、１２ｂが回転せずにタイミ
ングベルト５８に沿って移動するのをガイドするガイド
手段として、この実施例ではボールスプラインを採用し
ている。即ち、各搬送アーム１２ａＳ　１２ｂの根元部
にスプライン軸受５４ａおよび５４ｂを取り付ける共に
、それらをそれぞれ貫通する上下２本のスプライン軸５
２ａおよび５２ｂをタイミングベルト５８に平行に配置
している。

このようなボールスプラインを採用すれば、１本のスプ
ライン軸で、搬送アームが回転せずに水平に安定して走
行するのをガイドすることができる。

尚、各スプライン軸５２ａ、５２ｂは、簡略化のために
丸棒で図示しているが、実際は、複数のボールの転勤溝
を有する丸棒状あるいは異形状のものである。

このようなウェーハ搬送装置５０によるウェーハ搬送の
動作例を説明する。

ホルダ駆動装置７０によってホルダ７を第１図中に２点
鎖線で示す位置に移動させ、ウェーハ受け８およびウェ
ーハ押え９を図示しない駆動装置によって駆動して、ウ
ェーハ４を下段のアンロード用の搬送アーム１２ｂに受
は渡しする位置まで上昇させる。

一方、真空予備室２０側では、第３図を参照して、デュ
アルストロークシリンダ４０の上下両方のシリンダを動
作させて回転台３４を大きく上昇させて２点鎖線で示す
ように上段のロード側の搬送アーム１２ａの位置まで未
注入のウェーハ４を持ち上げ、その状態でウェーハ搬送
装置５０のモータ６４によってタイミングベルト５８を
駆動して、搬送アーム１２ａを真空予備室２０上の位置
に、かつ搬送アーム１２ｂをホルダ７上の位置に同時に
移動させ、そしてホルダ７のウェーハ受け８を降下させ
て先に注入法のウェーハ４を搬送アーム１２ｂに載せ、
一方真空予備室２０側でも回転台３４を降下させて未注
入のウェーハ４を搬送アーム１２ａに載せる。

次に、ウェーハ搬送装置５０のモータ６４を先とは逆転
させ、注入法のウェーハ４を載せた搬送アーム１２ｂを
真空予備室２０上へ、未注入のつ工−ハ４を載せた搬送
アーム１２ａをホルダ７上へ移動させ、そして真空予備
室２０側ではデュアルストロークシリンダ４０の上側の
シリンダのみを動作させて回転台３４によって搬送アー
ム１２ｂよりウェーハ４を受は取り（第３図中の実線の
状態）、ホルダ７側ではウェーハ受け８によって搬送ア
ーム１２ａよりウェーハ４を受は取る。

次いで、ウェーハ搬送装置５０のモータ６４を再び逆転
させて再搬送アーム１２ａおよび１２ｂを中間の待機位
置まで移動させ（第１図の状態）、ホルダ７側ではウェ
ーハ受け８およびウェーハ押え９を降下させてウェーハ
４を保持し、ホルダ駆動装置７０によってホルダ７を第
１図中に実線で示すような注入状態まで移動させて注入
準備は完了する。

一方、真空予備室２０では、回転台３４を降下させ、か
つ真空側弁２８を閉じた後、当該真空予備室２０内を大
気圧状態に戻して大気側弁３０を開き（この状態は第５
図参照）、図示しない大気側の搬送アーム装置によって
注入済のウェーハ４の搬出および次の未注入のウェーハ
４の搬入を行う。このとき、注入室６内では、ホルダ７
上のウェーハ４にイオンビーム２を照射してイオン注入
が行われる。

以降は、必要に応じて上記と同様の動作が繰り返される
。

このようにこのウェーハ搬送装置５０では、一つのタイ
ミングベルト５８にロード側の搬送アーム１２ａおよび
アンロード側の搬送アーム１２ｂを上下２段に取り付け
、かつこのタイミングベルト５８を一つのモータ６４で
正逆両方向に回転駆動するよう構成しているので、第４
図等で説明したウェーハ搬送装置に比べて、構造が簡単
になり、かつコスト的にも安くなる。これは、ボールね
じはタイミングベルトに比べて高価であるが、先の例で
はそのようなボールねじを二つ用いており、またモータ
も二つ用いているのに対して、このウェーハ搬送装置５
０ではボールねじに比べて安価なタイミングベルト５４
を用いており、かつタイミングベルト５４およびモータ
６４がいずれも一つで済むからである。

尚、搬送アーム１２ａ、１２ｂのガイド手段には、構造
の単純化の点で上記のようなボールスプラインを用いる
のが好ましいが、それの代わりに通常のガイド軸を２本
ずつ用いることも可能である。

次に、ホルダ駆動装置７０の説明をすると、注入室６の
側壁に真空シール軸受７２を取り付け、それに支持軸７
４を貫通させ、その大気側（注入室６外側）に歯車７６
を取り付け、注入角可変用のモータ８０および歯車７８
によって、支持軸７４を矢印Ａのように回転させて、そ
の先にアーム１０６を介して取り付けられたホルダ７を
設定された注入角位置と、ウェーハ４のハンドリングの
だめの水平位置とに駆動するようにしている。

支持軸７４の真空側（注入室６内側）には、真空シール
軸受９８によってアーム軸１００およびアーム１０６を
回転自在に支えている。アーム軸１００の一端には、プ
ーリー９６を取り付けており、タイミングベルト９２に
よって、支持軸９４の大気側に取り付けたスキャン用の
モータ８４およびプーリー＄８と連結しており、このモ
ータ８４によってアーム１０６を矢印Ｂのように回転さ
せてホルダ７を上下方向（紙面表裏方向）にスキャンす
るようにしている。

アーム１０６の先端部には真空シール軸受１１２を取り
付け、ホルダ軸１１４およびホルダ７を回転自在に支え
ている。ホルダ軸１１４にはプーリー１１０が取り付け
られている。また、アーム軸１００の中心部には中間軸
１０２が回転自在に通されており、その両端にはプーリ
ー９４および１０４が取り付けられている。

このプーリー１０４と１１０とは互いに同一直径であり
、タイミングベルト１０８で連結されている。また、支
持軸７４の大気側に取り付けたステップ回転用のモータ
８２およびプーリー８６とプーリー９４とをタイミング
ベルト９０で連結しており、このモータ８２によってホ
ルダ７を例えば矢印Ｃのように段階的に回転させること
ができるようにしている（但し注入時の回転は行わない
）。

尚、上記タイミングベルト９０．９２および１０８の代
わりにチェーンを用いても良く、そのときはそれに関連
するプーリーをチェーン歯車にすれば良い。

スキャン時のホルダ７の姿勢を説明すると、スキャン時
はモータ８２は停止しており、従って中間軸１０２およ
びプーリー１０４は停止状態にある。この状態でモータ
８４によって、ブーＩＪ−８８、タイミングベルト９２
およびプーリー９６を介してアーム１０６を例えば時計
方向にθ°回転させた場合、アーム１０６側から見ると
プーリー１０４は反時計方向にθ°回転したことになり
、タイミングベルト１０８で接続しであるブーリ一１０
４と同一直径のプーリー１１０は、アーム１０６側から
見ると反時計方向にθ°回転する。従って、ホルダ７は
、アーム１０６の長さを半径に上下方向に円弧を描くが
、絶対回転角はＯｏであってその姿勢は不変であり、こ
れとイオンビーム２が水平方向に平行ビーム化されてい
ることとが相俟って、ホルダ７上のウェーハ４に均一に
イオン注入を行うことができる。

ホルダ７を第１図中に２点鎖線で示すウェーハ４のハン
ドリング位置に移動させるには、モータ８０によってホ
ルダ７を水平状態にすると共に、モータ８４によってホ
ルダ７を壁側に移動させれば良く、そのようにすればホ
ルダ７は結果的に矢印りのように移動したことになる。

もっとも、ホルダ駆動装置は、必ずしも上記のようなも
のに限られるものではなく、イオンビーム２の走査の仕
方等に応じて、第４図で説明したようなものを含めて種
々のものが採り得る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、一つのタイミングベル
トにロード側およびアンロード側の搬送アームを上下２
段に取り付け、かつこのタイミングベルトを一つのモー
タで正逆両方向に回転駆動するよう構成しているので、
構造が簡単になり、かつコスト的にも安くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係るウェーハ搬送装置
を備えるイオン注入装置の一例を部分的に示す水平断面
図である。第２図は、第１図中のウェーハ搬送装置を示
す斜視図である。第３図は、第１図の線Ｉ−Ｉに沿う断
面図であり、真空側弁を開きかつ大気側弁を閉じた状態
を示す。第４図は、この発明の背景となるイオン注入装
置の一例を部分的に示す水平断面図である。第５図は、
第４図の線■−Ｈに沿う断面図であり、真空側弁を閉じ
かつ大気側弁を開いた状態を示す。 ２・・・イオンビーム、４・・・ウェーハ、６・・・注
入室、７・・・ホルダ、１２ａ、１２ｂ・・・搬送アー
ム、２０・・・真空予備室、５０・・・ウェーハ搬送装
置、５２ａ、５２ｂ・・・スプライン軸、５４ａ、５４
ｂ・・・スプライン軸受、５日・０．タイミングベルト
、６０・・、モータ。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウェーハをイオン注入装置における注入室内の２
   個所間を上下２段で互いに逆方向に搬送する装置におい
   て、ウェーハの搬送経路に沿って懸け渡されたタイミン
   グベルトと、このタイミングベルトの上側の部分および
   下側の部分にそれぞれ取り付けられていてウェーハを載
   置可能な二つの搬送アームと、この各搬送アームが回転
   せずにタイミングベルトに沿って移動するのをそれぞれ
   ガイドするガイド手段と、タイミングベルトを正逆両方
   向に回転駆動するモータとを備えることを特徴とするウ
   ェーハ搬送装置。