JPS6329410B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は半導体ウエーハ処理に関するもので、
特に、カセツト型ウエーハホルダとウエーハ処理
チエンバとの間に半導体ウエーハを自動的に移送
する装置に関するものである。

イオン注入は、半導体ウエーハに不純物を制御
しながら急速に導入する標準的な技術である。イ
オンビームは、発生源内で生成され、加速度を変
えて半導体ウエーハに向けられる。不純物は、イ
オンの運動量を利用して、半導体材料の結晶格子
の中にそれを埋め込むようにして、半導体ウエー
ハのバルクの中に導入される。

商業的な半導体処理の主な目的の１つは、単位
時間当り処理されるウエーハの枚数に換算して高
生産量を達成することである。処理チエンバ（ス
テーシヨン）からの出入れによるウエーハの急速
な動作は、高生産を達成する重要な要素の１つで
ある。しかし、このようなウエーハは、汚染、摩
耗又は損傷等によつてデバイス製造として役にた
たなくなるような非常に光沢のある表面、厚さ
（0.0254−0.0508cm（10−20ミル））、及び大きな
直径（5.08−12.7cm（２−５インチ））のために
非常にもろく、容易に損傷を受けやすい。従つ
て、取扱いに非常に注意を必要とし、手動による
ウエーハ取扱いは望ましくない。

多数のウエーハのバツチ処理は、生産量を改良
する１つの方法である。しかし、このようにする
装置は、多数のバツチを収納し、ウエーハを手動
で装着するために非常に大きく且つ高価である。
更に、バツチ処理装置が故障すると、多数の非常
に高価な半導体ウエーハが損傷を受け、破壊され
る。

一連のイオン注入装置において、一度に１枚の
ウエーハが処理され、イオンビームは、不純物が
適量に達するまで、ウエーハ表面全域にわたつて
静電的に走査される。このような装置は、通常比
較的小さく、高価でない。しかし、ウエーハ移送
時間は、ウエーハが処理されるごとに必要なため
に、生産量に限界を与える。

高生産量の達成を補助するために、自動移送装
置が開発されてきた。これら装置は、典型的には
操作者の介在なしにウエーハをウエーハ運搬器又
はカセツトからウエーハ処理チエンバの中に移送
し、次にカセツトの中に戻す。自動装置の１つの
タイプにおいて、カセツトは垂直に取り付けら
れ、ウエーハは水平に向けられている。そのウエ
ーハは、真空ピツク、空気トラツク、駆動ベルト
及び重力を組み合わせて処理チエンバから出し入
れされる。このような装置が一般に満足のいく動
作をおこなう一方、水平方向に向けられたウエー
ハ上には微粒子が落やすく、汚染が発生しやす
い。

自動ウエーハ移送装置、すなわちウエーハがカ
セツトの中で、処理チエンバへの出入れの間中垂
直な方向に保たれる装置は、コード（Coad）等
による1982年１月19日に発行された米国特許第
4311427号に開示されている。開示された装置に
おいて、ウエーハは昇降ブレードの端によりカセ
ツトから持ち上げられ、処理チエンバのドアの所
に位置する真空チヤツクまで上昇される。そのカ
セツトは、ステツパモータによつて起動されるチ
エーンの駆動によりブレードの上に配置される。
その垂直ウエーハ取扱い装置は、微粒子による汚
染を減少させ、また、ウエーハの端でもつて取り
扱うので、その上の摩耗、損傷を減少させる。こ
のような従来技術による装置が多くの利点や満足
のいく動作を与えるが、一方それらはいくつかの
欠点を有している。上昇ブレードは、一定の垂直
速度を与える空気シリンダによつて起動される。
接触によるウエーハの破壊を避るため、及びウエ
ーハを下降させる間重力加速度を超えないように
するために、垂直ブレードの速度に限界を与えな
ければならない。従つて、ウエーハ移送速度は限
界がある。更に他の欠点は、カセツト搬送機構と
整合させるために特別注文のカセツトが必要とな
ることである。

本発明の一般的な目的は、カセツトと処理チエ
ンバとの間にウエーハを垂直に移送する新規で改
良された装置を提供することである。

本発明の他の目的は、一般に使用されているプ
ラスチツク製カセツトを自動ウエーハ移送装置内
に正確に配置する装置を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、ウエーハをカセツ
トから処理ステーシヨンに急速に上下させる装置
を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、いろいろな大きさ
のウエーハを取り扱うことができる自動ウエーハ
移送装置を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、カセツトを配置
し、ウエーハを持ち上げる単純で安価な駆動装置
を有する自動ウエーハ移送装置を提供することで
ある。

発明の概要 本発明に従うと、他の目的及び利点が垂直ウエ
ーハ持上げ機構によつて個々のウエーハを下から
接近させるための、両側にそつて外に伸びたリブ
を有するタイプのカセツトを正確に配置する装置
を有する自動ウエーハ移送装置において成し遂げ
られる。その装置は、カセツトホルダと垂直ウエ
ーハ持上げ機構に関連してカセツトホルダを配置
する手段とから成る。カセツトホルダは、持上げ
機構、カセツトアダプタ手段、カセツト保持手段
によつて接近させるために、上部及び底部全体が
開放されているハウジングから成る。カセツトア
ダプタ手段はハウジングの上部に取付け可能なア
ダプタ板から成り、そのアダプタ板はカセツト及
びカセツト支持手段に対応する大きさの穴を有し
ている。その支持手段は、外に伸びたリブによつ
てその穴の中でカセツトを支持するために配置さ
れている。カセツト保持手段は、カセツトの一端
を支え、カセツトをカセツトホルダ内の所定の位
置に保持するように働く、ばねが装着された保持
バーを有している。

本発明の他の例に従うと、カセツト処理チエン
バとの間に自動ウエーハ移送装置内に、ウエーハ
の端を下から係合し、そのウエーハをカセツトか
ら処理チエンバに急速に上下させる装置を備えて
いる。その装置は、ウエーハの端と整合して係合
する溝を備えたアーチ状の先端を有する垂直に移
動可能な昇降ブレード、及び直線経路にそつて昇
降ブレードを案内する手段から成る。更に、その
装置は駆動手段及びクランク手段から成り、その
駆動手段はその出力に回転ステツピング運動を与
え、そのクランク手段はその駆動手段の出力と昇
降手段とを連結するものである。そのクランク手
段の作用は、駆動手段の回転ステツピング運動を
自らの両端近傍で比較的低速度であるが、中間点
で比較的高速度となる往復線形運動に変換するこ
とであり、従つてウエーハが接触したときに損傷
を受けるリスクが減少し、ウエーハ移送速度が増
加する。

好適実施例 本発明に従う自動ウエーハ移送装置は、典型的
にはイオン注入装置に使用される。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
必要な装置を覆つている。一搬的に、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ム１８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
リツト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。四重極レンズ２８のような光学
的要素は、ターゲツト面で空間エネルギを集束さ
せるために動作する。Ｙ軸偏向板４０及びＸ軸偏
向板４２は、ビーム１８をターゲツト面領域全体
にわたつて方向付けをする静電偏向板となるもの
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
によつてつくられる。

二重ターゲツトチエンバ４６は、ビームモニタ
ーをおこなうためのフアラデイ遮蔽５０，５１、
ハウジング、ビーム形成マスク４８，４９を含ん
でいる。自動ウエーハ移送装置５２，５４は、半
導体ウエーハをターゲツト位置５６，５８の真空
装置の中に１度に１つ導入し、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エーハ
の冷却をおこない、注入の完了後ウエーハを真空
装置から取り除く。ターゲツト位置５６，５８は
典型的にエアーロツク内に位置し、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、走査をおこなうために
その縦軸線から約±７度ビーム偏向をおこなうこ
とである。ビームダンプ（dump）６２がターゲ
ツトチエンバ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に対応する自動ウエー
ハ移送装置が、第２図に略示的に示されている。
その装置は、ほぼ円形半導体ウエーハを１度に１
つ、カセツト１１０，１１１（各々は多数のウエ
ーハを保持している）とウエーハ処理チエンバ１
１４との間に自動的に移送する。カセツト１１
０，１１１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ツトを有し、ウエー
ハ１１２を運び、一時的に貯蔵するために使用さ
れる。カセツト１１０，１１１は、典型的にはプ
ラスチツク材であり、第２図の装置においては、
ウエーハ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。ウエーハ処理チ
エンバ１１４は真空チエンバで、今の場合、連続
したイオン注入に対して末端ステーシヨンとなつ
ている。

第２図に示されたウエーハ移送装置はウエーハ
取扱い手段１２０を有し、その手段１２０は、ウ
エーハ１２２を収納し、そのウエーハを処理チエ
ンバ１１４の中に移動する、処理チエンバ１１４
の入口と関連付けられている。移送装置は更に、
カセツト１１０，１１１とウエーハ取扱い手段１
２０との間にウエーハ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
ツト１１０，１１１を配置するためのカセツト搬
送手段１２６を有している。更に、この装置は、
カセツト１１０，１１１内の多数のウエーハ１１
２の各々にある案内フラツト部を予めそろえるた
めの整列手段１２８も含んでいる。ウエーハ移送
装置の要素は、適当な枠１３０に取り付けられて
いる。

ウエーハ取扱い手段１２０は、チエンバドア１
３４、第２図に示されている開放位置と密閉位置
との間にチエンバドア１３４を移動させる手段１
３６、及びウエーハ１２２と係合し、それを所定
の角度回転する手段を有している。その手段１３
６は剛直な枠部材１３７に取り付けられている。
ウエーハ１２２と係合し、それを回転する手段
は、回転可能真空チヤツク１３８、第２図に示さ
れているウエーハ収納位置と第３図に示されてい
る引込み位置との間に真空チヤツク１３８を移動
するための、ハウジング１４０内に囲まれたとこ
ろの手段、及び真空チヤツク１３８を所定の角度
回転する手段を有する。真空チヤツク１３８を回
転する手段は、モータ１４２及びプログラム可能
な制御手段１４４を有しており、それぞれは真空
チヤツク１３８に連結されている。チエンバドア
１３４は、ウエーハが処理の間向い合つて保持さ
れるところのウエーハ収納表面、又はプラテン１
４６、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。ウエーハ取
扱い手段１２０に関する他の情報としては、ハー
テル（Hertel）による“ウエーハ方向付け装置”
と題した、これと連続出願したものを参照。案内
フラツト部を予めそろえる整列手段１２８及び真
空チヤツク１３８を回転する手段が図示されたウ
エーハ移送装置の特徴ではあるが、本発明に従う
装置に必要な要素ではない。

移送手段１２４は、昇降ブレード１５０及び昇
降ブレード案内手段１５１を含む昇降組立体を有
している。移送手段１２４は更に、駆動手段を昇
降組立体に連結するクランク手段１５４を有して
いる。昇降ブレード１５０は、第６ａ図及び第６
ｂ図に示されているように、非常に取替え容易な
ブレードチツプ１５５を有する縦長で薄い部材で
ある。ブレードチツプ１５５は、カセツト１１
０，１１１内のウエーハと端と端とで係合し、ウ
エーハをウエーハ取扱い手段１２０へと持ち上げ
るために調節された溝１５６を備えたアーチ状の
先端を有している。溝１５６は、傾斜した外周
端、及び中心で垂直な両側面を有するスロツトを
含んでいる。従つて、ウエーハがカセツト内で僅
かにずれたときは、ウエーハは溝１５６の傾斜し
た側面によつてスロツトの方に向けられる。ウエ
ーハが垂直スロツトの中に嵌まると、上下動の際
中にがたつき運動が防止される。ブレードチツプ
１５５は、セツトねじのような締付け要素によ
り、昇降ブレード１５０の主要部に取り付けるた
めの取付け穴１５８を備えている。ブレードチツ
プ１５５の先端の曲率半径は、処理されるウエー
ハの大きさに対応している。処理されるウエーハ
の大きさが変化すると、適切な曲率半径を有する
異なるブレードチツプ１５５が昇降ブレードに容
易に取り付けられる。昇降ブレード１５０及びブ
レードチツプ１５５の幅及び厚さは、隣接したウ
エーハと接触することなくカセツト１１０，１１
１を通過できるような程度である。

昇降ブレード１５０の下端は、案内手段１５１
にしつかりと取り付けられており、その案内手段
１５１は、線形のベアリング１６６によつて一対
の垂直で平行なボールシヤフト１６４に連結した
運び台１６２を有する。ボールシヤフト１６４は
枠１３０に上端及び下端で固定され、運び台１６
２及び昇降ブレード１５０に直線的な垂直運動を
させる。

駆動手段１５２は、タイミングベルト１７２を
介して機械的ステツパ１７６に連結されるモータ
１７０を有している。その機械的ステツパ１７６
の出力は駆動手段１７８の出力である。機械的ス
テツパ１７６が起動すると、出力１７８は半回転
し、昇降ブレード１５０を昇降させる。機械的ス
テツパ１７６は安価な微力モータによつて駆動で
きる。

クランク手段１５４は、駆動軸線１８２のまわ
りに回転するように駆動手段１５４の出力１７８
に連結された第１クランクアーム１８０を有す
る。第２クランクアーム１８４の一端は、第１ク
ランクアーム１８０に連結され、駆動軸線１８２
と平行で、そこから距離があけられた中間軸線１
８６のまわりで枢動する。第２クランクアーム１
８４の他端は運び台１６２に連結され、中間軸線
１８６に平行な外側軸線１８８のまわりで枢動す
る。中間軸線１８６は、その中間軸線１８６と駆
動軸線１８２との間よりも長い距離だけ外側軸線
１８８からはなれ、クランク手段１５４の適切な
動作を確実にする。クランク手段１５４の動作
は、第２、第３及び第５図に記載されている。第
５ａ−第５ｅ図は、クランク手段１５４が昇降ブ
レード１５０の上端位置から下端位置に動く際に
おける、第１クランクアーム１８０の45度ずつ増
加していくクランク手段１５４の動作を図示して
いる。第５ａ図は、第２図に示されているよう
に、上昇した昇降ブレード１５０を伴なつたクラ
ンク手段の形状を図示するが、第５ｅ図は、第３
図に示されているように下降した昇降ブレード１
５０を伴なつたクランク手段１５４の形状を図示
している。

開示されたクランクの形状は、ウエーハ移送に
おいて特に利点がある。昇降ブレード１５０が上
昇すると、それは低い初期速度を有し、その移動
の中間部で高速度まで急速に加速され、次にそれ
がチエンバドア１３４の近傍に達すると低速度ま
で急速に減速される。低速度になることで、ブレ
ードチツプ１５５がウエーハと接触する際にウエ
ーハを傷付ける可能性が減少する。移動の中間に
おいて比較的高速になることは、ウエーハ移送の
速度を増加する。下降している間、昇降ブレード
１５０の加速度は、重力加速度以下に保たれなけ
ればならない。昇降ブレード１５０が下降中に重
力加速度を超えると、ウエーハ１２２は空中に残
されることになる。

本発明に従う移動手段１２４の一例において、
第１クランクアーム１８０の有効な長さは13.34
cm（5.25インチ）で、第２クランクアーム１８４
の有効な長さは15.88cm（6.25インチ）である。
機械的ステツパ１７６はモーシヨン・コントロー
ル（Motion Control）社製のL1005B−25239型
であり、モータ１７０はボーデイン・エレクトリ
ツク・コーポレイシヨン（Bodine Electric Co.）
社製のNCI−13D3 １／30 パワーホースギアモ
ータ型のものである。これらを配置すると、昇降
ブレード１５０は3/4秒当り26.67cm（10.5イン
チ）の垂直ストロークを重力加速度以下の加速度
に保つたままおこなえる。

カセツト搬送手段１２６はカセツトホルダ２０
０を有し、そのホルダ２００は、片側でボール反
転ナツトを介してボール反転シヤフト２０４に連
結され、向い合つた片側では線形ベアリング２０
６を介してボールシヤフト２０８に連結されてい
る。ボール反転シヤフト２０４は、カセツトホル
ダ２００にステツプを刻む運動をおこなわせる駆
動手段２１０によつて起動される。ボール反転シ
ヤフト２０４及びボールシヤフト２０８は枠１３
０上にブロツク２１２及び２１４をそれぞれ取り
付けることにより支持されている。

カセツトホルダ２００は第７図−第９図に示さ
れ、ハウジング２２０、カセツトアダプタ２２２
及びカセツト保持手段２２４を含んでいる。ハウ
ジング２２０は、２つの幅の狭い端部材２２８に
よつて端で相互を連結された２つの平行な側方部
材２２６を含んでいる。ハウジング２２０は、昇
降ブレード１５０によつてウエーハを昇降させる
ために、上部及び下部で開放されている。ハウジ
ング２２０の両端の下端部もまた、最下位にある
昇降ブレード１５０全体がホルダ２２０を通過で
きるように開放されている。

第７図−第９図の例において、カセツトホルダ
２００は２つのカセツトを収納するように設計さ
れている。ホルダの縮尺によりいくつでもカセツ
トを収納できることはわかるだろう。カセツトア
ダプタ２２２は、ハウジング２２０の上部に取り
付けられ、カセツトの外部寸法より僅かに大きく
て通過できる穴を有している。その穴のまわりで
アダプタ板２３０の上部には、カセツト１１０，
１１１を支持する２組の支持ブロツク２３２，２
３３，２３４，２３５が取り付けられている。向
い合つた組の支持ブロツク２３２及び２３３，２
３４及び２３５はクロスバー２３６により安定に
されている。カセツト１１０，１１１は、上方に
伸びたリブ２３８（第９図によく示されている）
を有するタイプの標準的なプラスチツクカセツト
でよい。このようなカセツトはセミコンダクタ・
エクイツプメント・マニフアクチヤー・インダス
トリ（SEMI）社製の標準的なものであり、半導
体産業において広く使用されている。支持ブロツ
ク２３２，２３３，２３４，２３５は、リブ２３
８を受け入れ、ホルダ２００内にカセツト１１
０，１１１を横方向に位置付けるためのノツチ２
４０を備えている。更に、支持ブロツク２３２，
２３３，２３４，２３５の１つは他のノツチ（図
示されていない）を備えており、そのノツチはカ
セツトのキーイング突起と整合し、カセツトがホ
ルダ２００の中に誤つて挿入されるのを防止す
る。カセツトアダプタ２２２は、素早く取り外せ
る締付け具２４２によりハウジング２２０に取り
付けられている。締付け具２４２を取り外すと、
カセツトアダプタ２２２は、ハウジング２２０か
ら容易に取り除け、異なる大きさのカセツトのた
めにカセツトアダプタと容易に変換できる。従つ
て、カセツトホルダ２００はどんな大きさのカセ
ツトも容易に受け入れることができる。

カセツト保持手段２２４は保持バー２５０，２
５２を有し、そのバーは各々のカセツト１１０，
１１１の一端をそれぞれ支え、カセツトホルダ２
００内の所定の位置にそれらを保持する。カセツ
ト１１０，１１１及びカセツトホルダ２００の大
きさが変化しても、保持バー２５０，２５２によ
つて補整される。更に、カセツト保持手段２２４
は、側方部材２２６の各々の上部に摺動可能に取
付けられた、縦長のリリース（release）バー２
５４を含んでいる。リリースバー２５４は、その
リリースバー２５４内の細長い孔２５８を貫通す
る締付け２５６により側方部材２５６に取付けら
れている。従つて、リリースバー２５４は、細長
い孔２５８の長さによつて決定される量だけカセ
ツトホルダ２００の両側にそつて縦に自由に摺動
する。第７及び第８図を参照にして、リリースバ
ー２５４は、リリースバー２５４と側方部材２２
６との間に取り付けられた引張りばね２６０によ
つて右方に正常に引つ張られている。保持バー２
５０は側方部材２２６内の細長い孔を貫通し、リ
リースバー２５４にしつかりと取り付けられてい
る。従つて、保持バー２５０は、カセツト１１０
の一端に対してばね２６０により独立に力が加え
られている。保持バー２５２は、側方部材２２６
内の細長い孔を貫通し、リリースバー２５４内の
細長い孔２６２を貫通する。保持バー２５２の両
端は、側方部材２２６に一対の引張りばね２６４
に連結されている。ばね２６４は保持バー２５２
にのみ作用し、カセツト１１１の一端に対してそ
れに力を加える。上述した配置では、ばね２６
０，２６４が保持バー２５０，２５２のそれぞれ
に装着されているリリースバー２５４は、カセツ
ト１１０，１１１を挿入し、取り除くために左方
へ押し付けられる。このようにすることにより、
保持バー２５０は直接左方へ動き、保持バー２５
２は、細長い孔２６２の末端に達するまで定常的
に保たれる。この地点から、保持バー２５２はリ
リースバー２５４によつて左へ動き、カセツト１
１０，１１１の両方とも張力から開放される。

再び、第２図−第４図を参照にして、駆動手段
２１０は、スリツプクラツチ２７１及び機械的ス
テツパ２７２を介してボール反転シヤフト２０４
に連結されたモータ２７０を有している。機械的
ステツパ２７２の起動に依存するこの配置によつ
て、カセツトホルダ２００を連続的に又はステツ
プを刻む運動をおこなわせることができる。機械
的ステツパ２７２がステツピングモードで作動す
ると、それをカセツトホルダ２００をカセツト１
１０，１１１内のウエーハ１１２の間の距離と等
しい距離だけ進める。従つて、ウエーハ１１２の
どれもが昇降ブレード１５０の上方に直接に配置
できる。機械的ステツパ２７２を使用することに
よつて、比較的安価な微小力の連続モータ２７０
を使用することができる。スリツプクラツチ２７
１の使用により、操作者は安全になり装置の動作
が不注意に停止されることから機構は保護され
る。ボール反転シヤフト２０４及びボール反転ナ
ツト２０２を使用することで、回転運動を線形運
動に正確に変換し、ボール反転シヤフト２０４の
末端にボール反転ナツト２０２が達したときに、
その移動方向を自動的に逆転する。従つて、可逆
的な駆動機構を必要としない。一定力のばね２７
６が枠１３０上に取り付けられ、柔軟なケーブル
２７８によつてカセツトホルダ２００に取り付け
られている。一定力のばね２７６はカセツトホル
ダ２００を常に一方向に押し、ボール反転機構内
のあそびに対して補整をおこなう。このことは更
に、昇降ブレード１５０上にウエーハを正確に配
置することを保証する。機械的ステツプ２８０が
カセツトホルダ２００の移動の１つの先端に設け
られている。カセツトホルダ２００が先端位置に
達すると、リリースバー２５４は機械的ステツプ
２８０によつて左方に押しつけられ、カセツトは
カセツトホルダ２００に脱着可能となる。カセツ
トホルダ２００の移動と等しい長さを有するスト
リツプ抵抗器が、ボー反転シヤフト２０４の近傍
に位置する。カセツトホルダ２００と共に移動す
るように取り付けられた接点２８４が、カセツト
ホルダ２００の位置を示す電気信号を制御回路に
与える。

ウエーハ１１２の各々の案内フラツト部を予め
そろえるための整列手段は、カセツト１１０，１
１１の１つの中ですべてのウエーハ１１２の端と
同時に接触するようにカセツト１１０，１１１の
下に配置されたローラ２８８を有している。ロー
ラ２８８は、それに連結されるモータ２９０によ
つて回転できるシリンダ形をし、空気シリンダ２
９２によつて整列位置に向つて上方に、そして引
込み位置に向つて下方に移動可能である。整列手
段１２８は更に、カセツト１１０，１１１の下方
に位置する、平な面２９６を有する要素２９４を
有することもできる。その要素２９４は、平な面
２９６がウエーハ１１２と接触する整列位置に向
つて上方に、そして引込み位置へと下方に移動可
能である。要素２９４は、空気シリンダ２９８に
よつて上下に移動する。

上述したウエーハ移送装置の操作は、第２図−
第４図を参照にして説明する。ここで説明するウ
エーハ移送装置の自動操作が、指定時刻に指定期
間に各機構を起動する装置制御装置（図示されて
いない）によつて制御されることはわかるであろ
う。その制御装置は専用（dedicated）電子制御
装置でもよく、また適当なインターフエイスを介
して動作するコンピユータでもよい。

まず、操作者は、カセツト搬送手段１２６の右
端に位置したカセツトホルダ２００内にカセツト
１１０，１１１を置き、装置の動作を開始する。
ホルダ２００は、ボール反転シヤフト２０４及び
駆動手段２１０によつてローラ２８８の上方の位
置まで移動される。ローラ２８８は整列位置に向
つて上方に移動し、回転する。ローラ２８８の回
転によつて、ウエーハの案内フラツト部がカセツ
ト１１０の底でローラ２８８と接するまで、ウエ
ーハ１１２の各々を回転する。次にローラ２８８
は引き込み、ホルダ２００は、カセツト１１０が
要素２９４上に位置するように移動され、次にそ
の要素２９４は整列位置に向つて移動する。平な
面２９６はウエーハ１１２の各々を僅かにもち上
げ、次に下げ、従つてウエーハの各々の案内フラ
ツト部をカセツト１１０の底部に正確に配置させ
る。要素２９４の動作は、ローラ２８８の動作後
における微小な変化を取り除き、案内フラツト部
の整列を保つ。

カセツト１１０は次に、ウエーハ１１２の１つ
が昇降ブレード１５０の真上の位置にくるまで、
カセツト搬送手段１２６によつて移動される。そ
のブレード１５０は、それがウエーハ１２２と下
から接し、溝１５６内でウエーハ１２２の端と係
合するまで、上述したように、駆動手段１５２及
びクランク手段１５４の動作で上昇する。ブレー
ド１５０はカセツト１１０を貫通して移動し、第
２図に示すように開いたチエンバドアの近傍の位
置までウエーハ１２２をもち上げる。真空チヤツ
ク１３８は、チエンバドア１３４からウエーハ収
納位置まで外に向つて伸び、ウエーハ１２２の裏
面を真空吸引動作によりウエーハ１２２を保持す
る。次に、昇降ブレード１５０は下降する。第２
図は、ウエーハ１２２が真空チヤツク１３８へと
移されるところの動作を図示している。

真空チヤツク１３８が引き込む前、又はチエン
バドア１３４が密閉位置まで動く前に、ウエーハ
１２２は所望の方向に回転する。ウエーハがカセ
ツト１１０内で予めそろえられているので、所定
の角度変位まで真空チヤツク１３８を回転するこ
とでどの方向にも望み通りおこな得る。真空チヤ
ツク１３８の回転の方向は、これとともにした一
連の出願に詳細に記載されている。真空チヤツク
１３８の回転によるウエーハの方向付のあと、真
空チヤツク１３８はチエンバドア１３４の中に引
き込み、ウエーハ１２２は引込んだ真空チヤツク
１３８の吸引によつてプラテン１４６に向つて保
持されている。次に、空気シリンダ１３６は、チ
エンバドア１３４を密閉位置に移動させるべく起
動される。チエンバドア１３４が開放されたとき
に、チエンバドア１３４の近傍の空気ロツクが真
空ゲート弁３００によつて処理チエンバの主要容
積から典型的に隔離される。空気ロツクは、チエ
ンバドア１３４が密閉された後に真空にするのに
必要な吸込み容積を最小にする。チエンバドア１
３４が密閉された後、空気ロツクが抜かれ、真空
ゲート弁３００が開けられ、ウエーハの処理がお
こなわれる。ウエーハ１２２は、ばね力が装着さ
れたウエーハ締めリング３０２によつてプラテン
１４６に向つてその周囲にそつてしつかりと締め
付けられる。この実施例において、ウエーハ１２
２の処理は、半導体ウエーハ１２２の材料に所定
の一様な不純物の量を与えるために一様な繰返し
パターンでもつてウエーハ表面全体にわたつて集
束ビームを走査することを含む。

ウエーハ１２２の処理が完了したときに、真空
ゲート弁３００は閉じ、チエンバドア１３４は空
気シリンダ１３６の起動により開放される。次
に、回転して元の位置に戻つた真空チヤツクが伸
び、昇降ブレード１５０は、溝１５６がウエーハ
と係合するまで上昇する。そのときに、真空チヤ
ツク１３８はウエーハ１２２を放し、チエンバド
ア１３４の中に引き込む。ウエーハ１２２は、そ
れが元に戻つてカセツト内の同じ位置へと昇降ブ
レード１５０によつて下降する。昇降ブレード１
５０はカセツト１１０の下の低端位置に移動し、
カセツト１１０は、カセツト搬送手段１２６によ
つて次のウエーハ位置へと割り出される。昇降ブ
レード１５０は次のウエーハをチエンバドア１３
４までもち上げ、上述した処理が繰り返される。
カセツト１１０，１１１内のウエーハ１１２の
各々がこの手順に従つて進められたとき、カセツ
トホルダ２００は、カセツト搬送手段によつて右
方に戻され、カセツト１１０，１１１は操作者に
よつて取り除かれる。

従つて、カセツトと処理ステーシヨンとの間に
ウエーハを自動的に垂直移送するための新規で改
良された装置が、本発明により提供される。その
装置は、標準的なプラスチツクSEMIカセツト及
びいろいろな標準的なおおきさのウエーハの位置
決めが正確におこなえる。工業的標準カセツトを
使用することで、特別に設計されたカセツトの中
にウエーハを移送するといつた工程を削除でき、
移送に伴う損傷のリスクを除去できる。本発明
は、ウエーハの損傷というリスクを増加させるこ
となくウエーハを急速に昇降させる垂直持上げ機
構を備えている。本装置は、カセツトを位置付け
るため、及びウエーハをもち上げるための単純で
安価な駆動装置を利用している。本装置はウエー
ハに所定の角度の向きを与えることができる。更
に、駆動機構はスリツプクラツチを利用すること
で操作者を安全にし、機構の保護を保証してい
る。

目下考えられたいろいろな好適実施例が示され
ているけれども、当業者であれば、特許請求の範
囲に基づく発明の思想から逸脱することなくいろ
いろな変形及び変更がおこなえることは明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、イオン注入装置の上から見た略示図
である。第２図は、昇降ブレードが上昇している
自動ウエーハ移送装置の簡易側面図である。第３
図は、昇降ブレードが下降している自動ウエーハ
移送装置の簡易側面図である。第４図は、自動ウ
エーハ装置の簡易平面図である。第５ａ図−第５
ｅ図は、第２図−第４図のウエーハ移送装置に使
用されたクランク動作の説明図である。第６ａ図
及び第６ｂ図は、第２図−第４図のウエーハ移送
装置に使用された昇降ブレードの説明図である。
第７図は、第２図−第４図のウエーハ移送装置に
使用されたカセツトホルダの平面図である。第８
図は、第７図のカセツトホルダの側面図である。
第９図は、最下位にある昇降ブレードを説明する
第７図のカセツトホルダの端面図である。 〔主要符号の説明〕、８……イオン発生源、１
８……イオンビーム、２０……磁石、４０，４２
……偏向板、４４……走査装置、５０，５１……
フアラデイ遮蔽、５２，５４……自動ウエーハ移
送装置、６２……ダンプ、１１０，１１１……カ
セツト、１１４……チエンバ、１２８……整列手
段、１３４……チエンバドア、１３８……真空チ
ヤツク、１４０……ハウジング、１４２……モー
タ、１４６……プラテン、１５０……昇降ブレー
ド、１５５……チツプ、１５６……溝、１６４…
…シヤフト、１６６……ベアリング、１６２……
運び台、１７６……ステツパ、１８０……第１ク
ランクアーム、１８４……第２クランクアーム、
２００……カセツトホルダ、２０２……ボール反
転ナツト、２０４……ボール反転シヤフト、２２
０……ハウジング、２２２……カセツトアダプ
タ、２２４……カセツト保持手段、２３０……ア
ダプタ板、２３２，２３４，２３５……支持ブロ
ツク、２３８……リブ、２４０……ノツチ、２５
０，２５２……保持バー、２５４……リリースバ
ー、２５８……孔、２７１……クラツチ、２７２
……機械的ステツパ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直ウエーハ持上げ機構によつて個々のウエ
   ーハを下から接近可能にするための、両側にそつ
   て外に伸びるリブを有するタイプのカセツトを正
   確に配置する自動ウエーハ移送装置であつて、 (A)(a) 前記持上げ機構によつて接近可能にするた
   めに上部及び底部が全体に開放されたハウジ
   ングと、 (b) 該ハウジングの上部に取付け可能で、前記
   カセツトと対応した大きさの穴を有するアダ
   プタ板を含むカセツトアダプタ、及び前記外
   に伸びるリブによつて前記カセツトを前記穴
   の中に支持するために配置されたカセツト支
   持手段を含むカセツトアダプタ手段と、 (c) カセツトの一端を支え、前記カセツトホル
   ダ内の所定の位置にカセツトを保持する、ば
   ねが装着された保持バーを有するカセツト保
   持手段と、 から成るカセツトホルダと、 (B) 前記カセツトホルダを前記垂直持上げ機構に
   関して配置する手段と、 から成る装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載された装置であ
   つて、 前記保持バーは、前記ハウジングの両側に摺動
   可能に連結された一対のリリースバーに連結さ
   れ、そのリリースバーは力を加えることで前記ハ
   ウジングにそつて縦方向に摺動し、カセツトの挿
   入又は除去のために前記保持バーを解放するとこ
   ろの装置。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載された装置であ
   つて、 前記アダプタ手段を前記ハウジングから容易に
   着脱可能にすることで、いろいろな大きさのカセ
   ツト用アダプタ手段が前記カセツトホルダに容易
   に取り付けられるところの装置。 ４ 特許請求の範囲第２項に記載された装置であ
   つて、 前記カセツト支持手段が、前記外に伸びたリブ
   を収納するため、及び前記ホルダ内にカセツトを
   配置するためのノツチを各々に有する多数のブロ
   ツクを含んでいるところの装置。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載された装置であ
   つて、 前記カセツトホルダが少なくとも２つのカセツ
   トを収納するように作られ、前記カセツト保持手
   段が各カセツトと組み合う個々にばねが装着され
   た保持バーを含んでいるところの装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載された装置であ
   つて、 前記リリースバーがそこに力を加えることで前
   記各保持バーを開放するところの装置。 ７ 特許請求の範囲第２項に記載された装置であ
   つて、 前記カセツトホルダを配置する前記手段が、前
   記カセツトホルダに連結されたボール反転手段及
   び該ボール反転手段に連結された駆動手段を有
   し、 前記駆動手段及び前記ボール反転手段が前記カ
   セツトホルダを線形経路にそつて移動させるとこ
   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、 前記駆動手段が機械的ステツパを介して前記ボ
   ール反転手段に連結される連続動作モータを有す
   ることから、前記カセツトホルダが前記機械的ス
   テツパの起動でステツピングモードで、又は連続
   的に移動することができる装置。 ９ 特許請求の範囲第８項に記載された装置であ
   つて、 前記配置する手段による配置の不正確さを減少
   させるために、前記装置内で前記カセツトホルダ
   と枠部材との間を連結する一定力のばねを更に含
   むところの装置。 １０ 特許請求の範囲第９項に記載された装置で
   あつて、 前記線形経路の移動の一端に組み合わされ、前
   記カセツトホルダがその近傍に位置したときに前
   記リリースバーに力を加える機械的ストツパを更
   に含むところの装置。 １１ 特許請求の範囲第１０項に記載された装置
   であつて、 前記モータがスリツプクラツチを介して前記機
   械的ステツパに連結されることで、前記装置の動
   作は、その運転が妨げられるときに停止するとこ
   ろの装置。 １２ 多数のウエーハを保持するカセツトと処理
   ステーシヨンとの間でウエーハを自動的に移送す
   る装置において、 (a) 前記ウエーハの端と整合して係合する溝を備
   えたアーチ状の先端を有する垂直に移動可能な
   昇降ブレードと、該昇降ブレードを案内する手
   段とを有する昇降手段と、 (b) 駆動軸線のまわりに回転ステツピング運動を
   出力に与える駆動手段と、 (c) 該駆動手段の出力と前記昇降手段との間に連
   結されるクランク手段であつて、 前記回転ステツピング運動を、前記ウエーハ
   が接触を受けたときに損傷のリスクを減少させ
   るためにその両端で比較的低速で、ウエーハ移
   送速度を増加させるためにその中央で比較的高
   速となる線形往復運動に変換するクランク手段
   と、 から成る、ウエーハの端を下から係合し、ウエー
   ハを前記カセツトから前記処理ステーシヨンへと
   急速に昇降させるための装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項に記載された装置
   であつて、 前記クランク手段が、 (イ) 前記駆動軸線のまわりに回転するために、前
   記駆動手段の前記出力に連結される第１クラン
   クアームと、 (ロ) 一端が前記駆動手段と平行で、そこから一定
   の間隔がおかれた中間軸線のまわりに駆動する
   ように前記第１クランクアームと連結し、 他端が、前記中間軸線と平行で、前記中間軸
   線と前記駆動軸線との距離よりも長い距離だけ
   はなれている外側軸線のまわりに枢動するよう
   に前記昇降手段に連結されているところの第２
   クランクと、 から成る装置。 １４ 特許請求の範囲第１３項に記載された装置
   であつて、 前記昇降ブレードを案内する前記手段が、垂直
   に取り付けられたボールシヤフトと、線形ベアリ
   ングを介して前記ボールシヤフトに連結され、前
   記昇降ブレードに連結される、垂直に移動可能な
   搬送手段とを有することで、前記搬送手段及び前
   記昇降ブレードが前記ボールシヤフトによつて前
   記線形経路にそつて案内されるところの装置。 １５ 特許請求の範囲第１３項に記載された装置
   であつて、 前記昇降ブレードが前記溝を備えた前記アーチ
   状の先端を有する容易に着脱可能なブレードを含
   むことから、いろいろな大きさのウエーハを持ち
   上げるのに適したブレードチツプが前記昇降ブレ
   ードに容易に取り付けられるところの装置。 １６ 特許請求の範囲第１５項に記載された装置
   であつて、 前記駆動手段が機械的ステツパを介して前記ク
   ランク手段に連結される連続動作モータを有する
   ことで、前記昇降ブレードが前記ステツパの起動
   で昇降できるところの装置。