JP4907077B2 - ウエハ処理装置及びウエハ処理方法並びにイオン注入装置 - Google Patents

Description

本発明はウエハ処理装置に関し、例えば半導体製造技術等に利用されるイオン注入装置において、その端部ステーションであるイオン注入室内にウエハを搬送する搬送技術の改良に関する。

イオン注入装置は、イオンビーム（以下、ビームと略称する）を生成するためのイオン源を備えている。イオン源から引出し電極によりイオンビームが引き出され、質量分析磁石装置や質量分析スリット等により必要なイオン種のみが選択される。選択されたイオン種から成るイオンビームは、偏向走査装置、加速／減速電極等を経由してイオン注入室内のウエハをスキャンするように照射される。ウエハ処理装置はイオン注入室（真空室）を有し、ウエハはロードロック室を介してイオン注入室内に導入される。

この種のウエハ処理装置の一例を、図１２、図１３を参照して説明する。

図１２は、従来のウエハ処理装置におけるウエハ搬送装置２００の概略構成図であり、図示しないイオン注入装置の端部ステーションとして配置されている。図１２において、ウエハ搬送装置２００は、イオンを注入してウエハを処理する真空室２０３（破断線でハウジング断面の一部のみを示す）ヘロードロック室２０４を介してウエハ２０５を給排するローディング部２０６からなっている。

ローディング部２０６は、大気中に置かれたプラットフォーム２０８上に、ほぼ中央に位置するアライナ２１２と、これに対向配置された２つのウエハ搬送用の第１、第２のロボット２１４、２１５と、各ロボットに対応して隣接配置された一対のカセットステーション２１６、２１７を備えている。

アライナ２１２は、ウエハをイオン注入に適した角度方向に位置合わせするための装置である。簡単に言えば、アライナ２１２は、回転可能なポジショナーに対して装置本体に固定配置されたセンサ発光側プレート及びセンサ受光側プレートを介してウエハの位置決め用カット面やノッチを検出して位置合わせを行う。

第１、第２のロボット２１４、２１５は同じ構成、機能を有しているので、第１のロボット２１４のみについて説明する。第１のロボット２１４は３軸アームロボットであり、プラットフォーム２０８上の所定位置に固定されている。第１のロボット２１４は、ウエハを保持してロードロック室２０４及びカセットステーション２１６内にウエハを給排するためのアーム構造を有し、上下移動、回転及び前後移動が可能になっている。

カセットステーション２１６、２１７は、多数のウエハ２０５を積み重ねて格納する取り外し自在のカセット２１８を備え、対応する第１、第２のロボット２１４、２１５に対面する位置に回転可能な構造を有している。カセットステーション２１６、２１７は、対応するロボットが当該カセットステーションから未処理のウエハ２０５を取り出す時、あるいはまた、対応するロボットが処理済のウエハ２０５を当該カセットステーションに格納する時に、開口部が対応するロボットに対面する方向に向くように所定角度旋回する。

この例では、カセットステーション２１６、２１７は、プラットフォーム２０８上の一端部側に各ロボットに対して２つずつ隣接配置され、全体として４つ設けられている。なお、カセットステーション２１６、２１７は、各ロボットに対して必要な数だけ配置できるので、ローディング部２０６のスペースに余裕のある限り、４つ以上設置可能である。

図１３は、ウエハの搬送工程におけるロボットの動作原理を示すものである。ロボットの動作によるウエハの搬送は、先ず、予めカセットＡから１枚の未処理のウエハ２０５´が第１のロボット２１４によってアライナ２１２上に載置される準備工程（第１工程Ｓ１）から開始される。この準備工程の動作は、最初のウエハを処理する際の前段階として実行される。また、その後に続く連続作業の動作時において、処理済ウエハ２０５がカセットヘ格納された後に、続行される未処理ウエハ２０５´のアライナ２１２への載置動作として第１のロボット２１４が行う一連の第１動作Ｓ２−Ｓ１に組み込まれる。

連続作業時において、第１のロボット２１４は、ロードロック室２０４から処理済のウエハ２０５を受け取り、それをカセットＡに格納（第２工程Ｓ２）する。続いて、第１のロボット２１４は、カセットＡから別のウエハを取り出してアライナ２１２上に載置する（第１工程Ｓ１）。一方、第２のロボット２１５は、アライナ２１２上で既に所定の角度位置合わせを行った未処理のウエハを保持して待機している。第２のロボット２１５は、第１のロボット２１４による処理済のウエハ２０５の排出後、直ちに、第１のロボット２１４が次のウエハをアライナ２１２に供給する前に、未処理ウエハ２０５´をロードロック室２０４内に供給する（第３工程Ｓ３）。

このような第１、第２、第３工程を逐次２つのロボットにより実行し、カセットＡのウエハが全部イオン注入処理されたウエハになってカセットＡに格納されると、今度は、カセットＢのウエハの処理を行うようになっている。この場合、第１のロボット２１４と第２のロボット２１５の動作は逆転する。

図１４を参照して、ロードロック室２０４は上側ロードロック室２３１と下側ロードロック室２３２とに分割されている。上側ロードロック室２３１には第１、第２のロボット２１４、２１５のアームが挿入できるようにされており、これらのアームの挿入部にはロックドア２３４、２３５が設けられている。ロードロック室２０４内には、上面にウエハ２０５、２０５´を載置するためのウエハ受取りプラテン２４０を備える支持台２４１が設けられている。支持台２４１はその周囲にシール２４３を有し、底部に支軸２４２が連結されている。シール２４３は、ロードロック室２０４内の隔壁２４５との間で上側ロードロック室２３１と下側ロードロック室２３２とを遮断するためのものである。支軸２４２は、下側ロードロック室２３２の底壁を貫通し、ロードロック室２０４の下側に配置された駆動機構（図示せず）に連結されて垂直方向に可動となっている。

真空室２０３内には、上下動及び回転可能なＩ型のトランスファアーム２２０が設けられ、トランスファアーム２２０の両端にはウエハを保持するための略Ｃ形状の保持部２５１が設けられている。トランスファアーム２２０は、ウエハ受取りプラテン２４０に載置された未処理のウエハ２０５´が下側ロードロック室２３２に下動してくると、一方の保持部２５１がそれを保持して１８０度回転し未処理のウエハ２０５´をビーム照射側に移動させる。これと同時に、他方の保持部２５１はビーム照射側において処理済みとなっているウエハ２０５を保持し、１８０度回転してウエハ受取りプラテン２４０に搭載する。すると、処理済みのウエハ２０５を搭載したウエハ受取りプラテン２４０は上側ロードロック室２３１に上動し、ロックドア２３４（あるいは２３５）が開放されて第１（あるいは第２）のロボット２１４（あるいは２１５）のアームによる取り出しが行われる。なお、ロックドア２３４、２３５が開閉される時には、支持台２４１は必ず上側ロードロック室２３１と下側ロードロック室２３２との間をシールしていることは言うまでも無い（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１２６４７号公報

ところで、上記のような２つのロードロックドアを有する１つのロードロック室、１つのＩ型のトランスファアーム２２０によるウエハ搬送では、ウエハの処理時間、つまりイオン注入時間に比べてロードロック室の給排気時間、特に排気時間が長いのでロードロック室での待機時間が多くなるという問題がある。また、２つのロードロックドアを有する１つのロードロック室においては、２つのロードロックドアの開放時間が長くなるため、ロスタイムが多いという問題もあった。このため、ウエハ処理装置としての処理能力に制限があり、さらなる処理能力の向上が望まれている。

そこで、本発明の課題は、ウエハ処理能力を向上させることのできるウエハ処理装置及びウエハ処理方法を提供することにある。

本発明の他の課題は、上記ウエハ処理装置を備えたイオン注入装置を提供することにある。

本発明によれば、真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置において、前記真空処理室に隣接して、ロードロック台を有する２つのロードロック室を真空中間室を介して設けるとともに前記真空処理室と前記真空中間室との間に連絡開口を設け、前記真空処理室内のプラテン装置と前記真空中間室との間に前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームを配設し、該２つのウエハ保持アームは、対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を、前記連絡開口を通過するとともに上下で立体交差しながら往復動作可能に構成し、一方のウエハ保持アームで処理前ウエハを保持し、他方のウエハ保持アームで処理済ウエハを保持することにより、一方のロードロック台から前記プラテン装置への処理前ウエハの搬入と、前記プラテン装置から他方のロードロック台への処理済ウエハの搬出とを並行させることができるよう構成したことを特徴とするウエハ処理装置が提供される。

本発明によればまた、真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置において、前記真空処理室に隣接して、ロードロック台を有する２つのロードロック室を真空中間室を介して設けるとともに前記真空処理室と前記真空中間室との間に連絡開口を設け、前記真空処理室内のプラテン装置と前記真空中間室との間に前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームを配設し、該２つのウエハ保持アームは、対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を、前記連絡開口を通過するとともに上下で立体交差しながら往復動作可能に構成し、各ロードロック室には真空排気及び吸気機構を設け、一方のウエハ保持アームで処理前ウエハを保持し、他方のウエハ保持アームで処理済ウエハを保持することにより、真空状態の一方のロードロック台から前記プラテン装置への処理前ウエハの搬入と、前記プラテン装置から真空状態の他方のロードロック台への処理済ウエハの搬出とを並行させることができるよう構成したことを特徴とするウエハ処理装置が提供される。

なお、各ロードロック室は、処理済ウエハ、処理前ウエハのロードロック室外のウエハ搬送用ロボットによる出し入れを行うための開閉扉部材と、当該ロードロック室と前記真空中間室との間を開閉するためのロックプレートを備えた上下動式のロードロック台とにより構成される。

また、ロードロック室がロードロック台の上動によってロックプレートにより閉じられている間は、２つのウエハ保持アームは前記真空中間室内に待機するよう構成される。

更に、一方のウエハ保持アームで対応するロードロック台から処理前ウエハをプラテン装置に搬入するとともに、他方のウエハ保持アームでプラテン装置から対応するロードロック台へ処理済ウエハを搬出する過程において、一方のウエハ保持アームと他方のウエハ保持アームの上下位置がそれぞれが干渉しない高さに保持され、２つのウエハ保持アームが同時に往復動作するとき上下で立体交差するように構成されていても良い。

更に、各ウエハ保持アームは、対応するロードロック台とプラテン装置との間を回転軸を中心に回転運動することにより往復動作するように構成されていても良い。

更に、各ウエハ保持アームは、対応するロードロック台とプラテン装置との間を直動部材により直線運動することにより往復動作するように構成されていても良い。

更に、各ウエハ保持アームは、前記回転軸を中心に下限位置から上限位置に移動する時に、対応するロードロック台からの処理前ウエハの受け取り、あるいは前記プラテン装置からの処理済ウエハの受け取りを行うように構成されていても良い。

更に、各ウエハ保持アームは、前記回転軸を中心に上限位置から下限位置に移動する時に、前記プラテン装置への処理前ウエハの渡し、あるいは対応するロードロック台への処理済ウエハの渡しを行うように構成されていても良い。

更に、前記連絡開口をウエハ保持アームが通過できる開口高さに構成し、前記２つのウエハ保持アームの上下交差は、互いに接近した上下間隔で行なわれるとともに、前記連絡開口を上下で立体交差しながら通過するよう構成されても良い。

更に、２つのロードロック室はそれぞれロードロック台の上動によってロックプレートにより閉じられている間に、前記吸気機構により真空状態から大気圧とされ、続いて前記開閉扉部材を開とすることにより、外部にあるロボットによって、一方のロードロック台への処理前ウエハの搬入と他方のロードロック台からの処理済ウエハの搬出とを同時に行うように構成されていても良い。

更に、各ウエハ保持アームは互いに向かい合う内回りの回転運動を行うように構成される。

本発明によれば更に、真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置において、前記真空処理室に隣接して、ロードロック台を有する２つのロードロック室を真空中間室を介して設けるとともに前記真空処理室と前記真空中間室との間に連絡開口を設け、前記真空処理室内のプラテン装置と前記真空中間室との間に前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームを配設し、該２つのウエハ保持アームは、対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を、前記連絡開口を通過するとともに、各ウエハ保持アームは互いに外回りの回転運動を行い、プラテン装置における処理済ウエハ受け取りと処理前ウエハの受け渡し時に立体交差しながら往復動作可能に構成し、一方のウエハ保持アームで処理前ウエハを保持し、他方のウエハ保持アームで処理済ウエハを保持することにより、一方のロードロック台から前記プラテン装置への処理前ウエハの搬入と、前記プラテン装置から他方のロードロック台への処理済ウエハの搬出とを並行させることができるよう構成したことを特徴とするウエハ処理装置が提供される。

本発明によるウエハ処理装置においては、各ウエハ保持アームは、対応するロードロック台とプラテン装置との間を回転軸を中心に内回りの回転運動で、プラテン装置における処理済ウエハ受け取りと処理前ウエハの受け渡し時に立体交差しながら往復動作を行うように構成されていることが好ましい。

本発明によるウエハ処理装置は更に、前記真空処理室の外に、前記２つのロードロック室に対応して設置された２つのウエハ搬送用のロボットと、該２つのロボットの間に設置されたウエハの位置合わせ用のアライナと、ウエハを収容するための一つ以上のウエハカセットとを備え、一方のロードロック室はこれに対応する一方のロボットによる処理前ウエハの搬入専用、他方のロードロック室はこれに対応する他方のロボットによる処理済ウエハの搬出専用とし、前記アライナへの処理前ウエハの搬送を前記一方及び他方のロボットにより交互に行うことにより、前記一方のロボットにより前記一方のロードロック室への処理前ウエハの搬入を行っている間に前記他方のロボットにより前記アライナ上に次の処理前ウエハが搬送され、かつ前記他方のロボットにより前記他方のロードロック室からの処理済ウエハの搬出及びカセットへの収納と次の処理前ウエハを取り出しアライナへの供給とを行っている間に前記一方のロボットにより前記アライナ上の次の処理前ウエハを受け取って待機するように構成し、前記プラテン装置上のウエハに対してイオン注入が行われている間は、アライナ−一方のロードロック室−一方もしくは他方のロボット−プラテン装置−他方のロードロック室−アライナの経路上に、合計４つの処理前ウエハ及び処理済ウエハが存在するようにしても良い。

本発明によれば更に、真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置において、前記真空処理室に隣接して、ロードロック台を有する３つのロードロック室を真空中間室を介して設けるとともに前記真空処理室と前記真空中間室との間に連絡開口を設け、前記ロードロック室のうち２つのロードロック室を処理前ウエハの搬入専用とし、当該２つのロードロック室の間には第３のロードロック室を処理済ウエハの搬出専用として設け、該第３のロードロック室は、処理済ウエハを出すための開閉扉部材と、当該第３のロードロック室と前記真空中間室との間を開閉するためのロックプレートを備えた上下動式のロードロック台とにより構成し、一方のウエハ保持アームが対応するロードロック台から前記プラテン装置へ処理前ウエハを搬送する間に、他方のウエハ保持アームは前記プラテン装置から処理済ウエハを搬出専用のロードロック台へ搬送し、他方のウエハ保持アームが対応するロードロック台から前記プラテン装置へ処理前ウエハを搬送する間に、一方のウエハ保持アームは前記プラテン装置から処理済ウエハを搬出専用のロードロック台へ搬送するようにしたことを特徴とするウエハ処理装置が提供される。

この場合、当該ウエハ処理装置は更に、前記真空処理室の外に、２つのウエハ搬送用のロボットと、処理前ウエハ及び処理済ウエハを収容するための複数のウエハカセットとを備え、前記２つのロボットはそれぞれ、ウエハの位置合わせ用のアライナを備えるとともに３つのロードロック室に沿って移動可能にされていることにより、搬入専用のロードロック室及び搬出専用のロードロック室に対して処理前ウエハの搬入及び処理済ウエハの搬出が可能にされていることが好ましい。

また、各ロードロック室の真空排気及び吸気機構には、スロー粗排気及びスロー大気開放吸気機構を設けられても良い。

本発明によれば更に、上記のいずれかのウエハ処理装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置が提供される。

本発明によれば更に、真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置におけるウエハ処理方法において、前記真空処理室に隣接してロードロック台を有する２つのロードロック室を設けるとともに前記真空処理室内に前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームを配設し、該２つのウエハ保持アームは、対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を上下で立体交差しながら往復動作可能とし、一方のウエハ保持アームで処理前ウエハを保持し、他方のウエハ保持アームで処理済ウエハを保持することにより、一方のロードロック台から前記プラテン装置への処理前ウエハの搬入と、前記プラテン装置から他方のロードロック台への処理済ウエハの搬出とを並行させることを特徴とするウエハ処理方法が提供される。

本発明によるウエハ処理方法においては更に、前記ウエハ処理装置が更に、前記真空処理室の外に、前記２つのロードロック室に対応して設置された２つのウエハ搬送用のロボットと、該２つのロボットの間に設置されたウエハの位置合わせ用のアライナと、ウエハを収容するための一つ以上のウエハカセットとを備える場合、一方のロードロック室はこれに対応する一方のロボットによる処理前ウエハの搬入を行い、他方のロードロック室はこれに対応する他方のロボットによる処理済ウエハの搬出を行い、前記アライナへの処理前ウエハの搬送を前記一方及び他方のロボットにより交互に行うことにより、前記一方のロボットにより前記一方のロードロック室への処理前ウエハの搬入を行っている間に前記他方のロボットにより前記アライナ上に次の処理前ウエハを搬送し、かつ前記他方のロボットにより前記他方のロードロック室からの処理済ウエハの搬出及びカセットへの収納と次の処理前ウエハを取り出しアライナへの供給とを行っている間に前記一方のロボットは前記アライナ上の次の処理前ウエハを受け取って待機し、前記プラテン装置上のウエハに対してイオン注入が行われている間は、アライナ−一方のロードロック室−一方もしくは他方のロボット−プラテン装置−他方のロードロック室−アライナの経路上に、合計４つの処理前ウエハ及び処理済ウエハが存在するようにされる。

本発明によれば、大気側に２つのロボットを配置し、ロードロック室を少なくとも２つ備えるとともに、これに対応させて真空室側に２つのウエハ保持アームを独立して動作可能に設け、しかも２つのウエハ保持アームを上下で立体交差しながら往復動作可能に構成したことにより、１つのロードロック室及び１つのＩ型ウエハ保持アームによるウエハ処理装置に比べて大幅にウエハ処理能力を向上させることができる。

はじめに、図１１（ａ），（ｂ）を参照して、本発明によるウエハ処理装置の適用例について説明する。この適用例は、イオンビームを含む荷電粒子ビームによるビーム処理装置のうち、特に枚葉式イオン注入装置に適用した例である。図１１ａは枚葉式イオン注入装置の概略構成を平面図にて示し、図１１（ｂ）は図１１ａの側面図である。

図１１（ａ），（ｂ）において、イオンソース１１１で発生されたイオンは、図示しない引出し電極によりイオンビーム（以下、ビームと呼ぶ）として引き出される。引き出されたビームは、質量分析磁石装置１１２により質量分析されて必要なイオン種のみが選択される。必要なイオン種のみから成るビームは、ビーム整形装置１１３により所望の断面形状に整形される。ビーム整形装置１１３は、Ｑ（Ｑｕａｄｒａｎｔ）−レンズ等により構成される。整形された断面形状を持つビームは、偏向走査装置１２０により図１１（ａ）の面に平行な方向にスキャンされる。偏向走査装置１２０はその上流側、下流側にそれぞれ配置された遮蔽電極１２５、１２６を有する。

スキャンされたビームは、Ｐ−レンズ１１４により再平行化され、偏向角０度の軸に平行にされる。図１１（ａ）では、偏向走査装置１２０によるビーム１１０のスキャン範囲を黒の太い線と破線とで示している。Ｐ−レンズ１１４からのビームは、１つ以上の加速／減速電極１１５を経由して角度エネルギーフィルター１１６に送られる。角度エネルギーフィルター１１６では、ビームのエネルギーに関する分析が行われ、必要なエネルギー種のイオンのみが選択される。図１１（ｂ）に示されるように、角度エネルギーフィルター１１６においては選択されたイオン種のみがやや下方に偏向される。このようにして選択されたイオン種のみから成るビームが被照射物である半導体ウエハ１１７に照射される。半導体ウエハ１１７に照射されなかったビームは、ビームストッパ１１８に入射してエネルギーが消費される。通常、イオンソース１１１から半導体ウエハ１１７が収容されている真空処理室までの間の構成はイオンビームラインと呼ばれる。

なお、図１１（ａ）において半導体ウエハ１１７に隣接して示した矢印はビームがこれらの矢印の方向にスキャンされることを示す。一方、図１１（ｂ）において半導体ウエハ１１７に隣接して示した矢印は、半導体ウエハ１１７が真空処理室に設置されたプラテン装置によりこれらの矢印の方向に往復移動、すなわち機械走査されることを示している。つまり、ビームが、例えば一軸方向に往復スキャンされるものとすると、半導体ウエハ１１７は、プラテン装置により上記一軸方向に直角な方向に往復するように移動する。

また、ビームの経路はすべて外気とは遮断され、高真空状態が維持され、以下に説明するように、半導体ウエハ１１７はウエハ処理装置のうちの真空処理室に収容される。

次に、図１、図２を参照して、本発明によるウエハ処理装置の実施の形態について説明する。図１ａは枚葉式のウエハ処理装置の概略構成を示す一部断面平面図、図１ｂは断面側面図である。図２はウエハ処理装置の主要部の構成を図１の左側から見た縦断面図である。図１、図２において、プラテン装置１０を備えた真空処理室２０に、真空中間室３０を介して２つのロードロック室４０Ａ、４０Ｂが設けられている。プラテン装置１０は半導体素子製造用のウエハを搭載、保持するためのプラテンを備え、プラテン上のウエハに対してイオン注入等の物理加工処理が行われる。プラテン装置１０はまた、プラテンを回転させるための回転駆動機構、回転しているプラテンを回転面上の少なくとも一軸方向に移動させるためのスキャン駆動機構、プラテンを傾斜させるためのチルト駆動機構等を備えるが、これらはいずれも周知であるので、一括して１０−１で示している。簡単に説明すると、回転駆動機構は、ウエハを保持しているプラテンおよびスキャン駆動機構、チルト駆動機構全体を図１ｂに矢印で示す方向に回転させることができる。スキャン駆動機構はボールネジユニット等を備えることによりウエハを保持しているプラテンを図１ｂに直線の矢印で示す方向に往復移動させることができる。チルト駆動機構もプラテンを傾斜させることでウエハ面を傾斜させる。

ロードロック室４０Ａ、４０Ｂはそれぞれ、外部（大気側）からウエハＷの出し入れを行うための開閉扉４１Ａ、４１Ｂと、ロードロック台４２Ａ、４２Ｂと、ロードロック室４０Ａ、４０Ｂと真空中間室３０との間を開閉するためのロックプレート４３Ａ、４３Ｂとを備える。ロードロック台４２Ａとロックプレート４３Ａは、真空中間室３０外に配置された上下駆動機構４４Ａによりロードロック室４０Ａと真空中間室３０との間を一体的に上下動可能に構成されている。同様に、ロードロック台４２Ｂとロックプレート４３Ｂは、真空中間室３０外に配置された上下駆動機構４４Ｂによりロードロック室４０Ｂと真空中間室３０との間を一体的に上下動可能に構成されている。勿論、上下駆動機構４４Ａ、４４Ｂの各駆動軸と真空中間室３０の壁との間にはシール機構が施される。なお、図２では、開閉扉４１Ａ、４１Ｂを図１に示された位置とは異なる位置に示しているが、これは以後の説明を理解し易くするためであり、開閉扉４１Ａ、４１Ｂはロードロック室４０Ａ、４０Ｂの側面に設けられていれば良い。

ロードロック台４２Ａは、ロードロック室４０Ａ内に上昇した高さ位置（以下、これを上昇位置と呼ぶ）と、真空中間室３０内に下降した高さ位置（以下、これを下降位置と呼ぶ）との間で上下動する。ロードロック台４２Ｂも同様に構成される。

ロードロック室４０Ａ、４０Ｂはそれぞれ、ウエハの出し入れに際して大気開放、真空排気が行われる。このために、図示していないが、ロードロック室４０Ａ、４０Ｂにはそれぞれ、真空排気及び吸気機構が設けられるとともに、パーティクル舞い上がり防止のために少し時間をかけて排気及び吸気を行うためのスロー粗排気及びスロー大気開放吸気機構が設けられる。

ロードロック室４０Ａ、４０Ｂはそれぞれ、図２に現れている開口４０Ａ−１、４０Ｂ−１のみで真空中間室３０と連通可能であり、これらの開口４０Ａ−１、４０Ｂ−１をロックプレート４３Ａ、４３Ｂで開閉するようになっている。このため、ロックプレート４３Ａ、４３Ｂの上面周縁部と、これに対応する開口４０Ａ−１、４０Ｂ−１の周縁部にはシール機構（図示省略）が施される。真空処理室２０と真空中間室３０との間は連絡開口２０−１で連通している。

プラテン装置１０と真空中間室３０との間にはロードロック室４０Ａ、４０Ｂに対応させて２つのウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂが配設されている。ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂはそれぞれ、先端にウエハチャック機構を備える。本例では、略Ｃ形状のウエハチャック機構を備えるが、形状は任意であり、チャック形態もウエハ搭載式、掴み式、吸引式等、周知のどのようなものでも良い。ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂはそれぞれ、駆動機構５１Ａ、５１Ｂにより垂直方向に延びる回転軸を中心に水平回転可能であるとともに、上下動可能に構成されている。

特に、本例では、ウエハ保持アーム５０Ａの回転を、ウエハ保持アーム５０Ａの回転軸とウエハ保持アーム５０Ｂの回転軸とを結ぶ線分上を通過してプラテン装置１０とロードロック室４０Ａ側との間を往復するような回転としている。同様に、ウエハ保持アーム５０Ｂの回転を、ウエハ保持アーム５０Ａの回転軸とウエハ保持アーム５０Ｂの回転軸とを結ぶ線分上を通過してプラテン装置１０とロードロック室４０Ｂ側との間を往復するような回転としている。以下ではこれを内回りの回転運動と呼ぶ。逆に、ウエハ保持アーム５０Ａの回転軸とウエハ保持アーム５０Ｂの回転軸とを結ぶ線分上を通過せずに、プラテン装置１０とロードロック室４０Ａ側との間、プラテン装置１０とロードロック室４０Ｂ側との間を往復するような回転を外回りの回転運動と呼ぶ。

ここで、本例の特徴は、ウエハ保持アーム５０Ａの上限位置をウエハ保持アーム５０Ｂの上限位置より低くなるようにするとともに、ウエハ保持アーム５０Ａの下限位置をウエハ保持アーム５０Ｂの下限位置より低くなるように構成している。加えて、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂが回転する時には、ウエハ保持アーム５０Ａが常にウエハ保持アーム５０Ｂより低い高さ位置で回転するようにし、それぞれの回転動作に際して衝突することが無いようにしている。いずれにしても、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂは、高さ方向に関しては上限位置と下限位置との間で上下動する。勿論、ウエハ保持アーム５０Ａと５０Ｂの高さの関係は、上記と逆であっても良い。ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂを個別に回転動作及び上下動作させるために個別に駆動機構が備えられるが、このような駆動機構は周知技術を利用して実現できるので図示は省略している。

図３にはウエハ保持アーム５０Ａ、ロードロック台４２Ａ、ロックプレート４３Ａの一例を示す。図３（ａ）に示すように、ウエハ保持アーム５０Ａは、その先端に略Ｃ形状のウエハチャック機構を備える。ウエハチャック機構は、略Ｃ形状のフレーム５０−１Ａと、フレーム５０−１Ａにその内周側に向けて設けられた複数（ここでは、４個）のチャック部５０−２Ａとから成る。

図３（ｂ）に示すように、ロードロック台４２Ａは、台板４２−１Ａと、その外周縁部に設置された複数（ここでは、４個）のチャック部４２−２Ａとから成る。チャック部４２−２Ａは、一点鎖線で示すウエハＷ１の外周に対応する箇所に設置されるが、ウエハ保持アーム５０Ａのチャック部５０−２Ａとは重ならないようにされる。

図３（ｃ）は、ロックプレート４３Ａを示す。ロックプレート４３Ａは、開口４０Ａ−１の形状に合わせ、本例では円形に作られている。

図３（ｄ）は、ウエハ保持アーム５０Ａのウエハチャック機構でウエハＷ１を保持した状態を示す。ウエハＷ１は、４つのチャック部５０−２Ａで保持されている。本例では、ウエハ保持アーム５０Ａのフレーム５０−１Ａをロードロック台４２Ａの台板４２−１Ａの外形よりやや大きくしている。これにより、下降位置にあるロードロック台４２ＡがウエハＷ１を保持している時には、台板４２−１Ａの直下（ロックプレート４３Ａよりは上）の下限位置にあるフレーム５０−１Ａが上動することにより、チャック部５０−２ＡでウエハＷ１を掴む。一方、ロードロック台４２Ｂが下降位置にある時に、上限位置にあってウエハを保持しているウエハ保持アーム５０Ｂのウエハチャック機構がロードロック台４２Ｂの真上から下限位置に下降することにより、ウエハはロードロック台４２Ｂに渡される。つまり、本例では、ウエハチャック機構がロードロック台に対して上動することによりロードロック台からウエハを受け取り、ウエハチャック機構がロードロック台に対して下動することによりロードロック台へウエハを渡す。勿論、これは一例にすぎない。なお、プラテン装置１０も静電クランプ等のウエハチャック機構を備えており、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂとプラテン装置１０のウエハチャック機構との間でのウエハの受け渡しも、上記と同様の構成で実現される。

図１ａに戻って、本例においても、ロードロック室４０Ａ、４０Ｂに対してウエハを給排するためのローディング部６０を備えている。ローディング部６０は、大気中に置かれたプラットフォーム（図示せず）上に、ほぼ中央に位置するアライナ６１と、これに対向配置された２つのウエハ搬送用の第１、第２のロボット６３、６４と、各ロボットに対応して隣接配置された一対のカセットステーション７１、７２を備えている。

アライナ６１はウエハをイオン注入に適した角度方向に位置合わせするための装置であり、図１２で説明したものと同じである。簡単に言えば、アライナ６１は、ウエハを載せるための三叉状のウエハステーの中心部に、ウエハを保持した状態で上下動及び回転の可能な保持部を有する。ウエハステーにウエハが搭載されると、保持部が上動するととともに所定角度回転してウエハの位置合わせが行なわれ、終了すると下動してウエハを再びウエハステー上に載せる。第１、第２のロボット６３、６４も図１２で説明したロボットと同じ構成、機能を有している。つまり、第１のロボット６３は複数軸アームのロボットであり、プラットフォーム上の所定位置に固定されている。第１のロボット６３は、ウエハを保持してロードロック室４０Ａ及びカセットステーション７１内にウエハを給排するためのアーム構造を有し、上下移動、回転及び前後移動が可能になっている。第２のロボット６４も同様である。

カセットステーション７１、２７は、プラットフォーム上の一端部側に各ロボットに対して２つずつ隣接配置され、全体として４つ設けられている。勿論、カセットステーション７１、７２は、各ロボットに対して必要な数だけ配置できるので、ローディング部６０のスペースに余裕のある限り、４つ以上設置可能である。

なお、図２は、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂがいずれも上限位置で立体交差して待機状態にあることを示している。いずれにしても、図１ａでは、破線で示すように、待機状態は真空中間室３０寄りで行われているが、待機は真空中間室３０内で行われるのが好ましい。また、ロードロック室４０Ａには第１のロボット６３により処理前のウエハ８０が導入されつつあり、ロードロック室４０Ｂではロードロック台４２Ｂに保持された処理済のウエハ８０´が第２のロボット６４で取り出されつつあることを示している。また、図２に示すように、ロードロック台４２Ａとロックプレート４３Ａとの間にスペースができる場合には、このスペースにスペーサ４５Ａを設置することが望ましい。これは、ロードロック台４２Ａとロックプレート４３Ａとの間にスペースがあると、ロードロック室４０Ａ内で排気する空気量が増え、その分だけ排気時間が長くなるからである。ロードロック台４２Ｂとロックプレート４３Ｂとの間にも同様にスペーサ４５Ｂが設けられる。但し、スペーサ４５Ａについては、下降位置にあるロードロック台４２Ａとロックプレート４３Ａとの間をウエハ保持アーム５０Ａが回転に伴って通過することがあるのでロードロック台４２Ａの下面側に設ける。一方、スペーサ４５Ｂについては、下降位置にあるロードロック台４２Ｂとロックプレート４３Ｂとの間をウエハ保持アーム５０Ｂが回転に伴って通過することがあるのでロックプレート４３Ｂの上面側に設ける。これは、前述したようにウエハ保持アーム５０Ａと５０Ｂの下限位置には差があるからである。

第１のロボット６３で処理前のウエハ８０を供給し、第２のロボット６４で処理済のウエハ８０´を取り出す場合についてウエハ１枚のみの流れを説明すると以下の通りである。

第１ステップ：第１のロボット６３がカセットステーション７１（７２からでも良い）から処理前のウエハを取ってアライナ６１へ置く。

第２ステップ：アライナ６１でノッチ合わせによるウエハの位置合わせを行う。

第３ステップ：第１のロボット６３がアライナ６１上で位置合わせされたウエハを取って開閉扉４１Ａが開となっているロードロック室４０Ａ内に導入する。この時、ロードロック室４０Ａではロードロック台４２Ａが上昇位置にあり、ロックプレート４３Ａが開口４０Ａ−１を塞いでいる。

第４ステップ：開閉扉４１Ａを閉じ、ロードロック室４０Ａ内を排気する。

第５ステップ：ロードロック室４０Ａ内の排気完了後、ロードロック台４２Ａが下降位置まで下降してロードロック室４０Ａと真空中間室３０とを連通させる。この時、ウエハ保持アーム５０Ａは下限位置で待機状態にある。

第６ステップ：ウエハ保持アーム５０Ａがロードロック台４２Ａ側に回転してウエハチャック機構がロードロック台４２Ａの直下域に移動し、上限位置まで上動することによりウエハを掴む。続いてウエハ保持アーム５０Ａは反対方向へ回転してプラテン装置１０のウエハチャック機構の上方位置まで移動し、その後下限位置まで下動することによりウエハをプラテン装置１０に渡す。

第７ステップ：プラテン装置１０上のウエハにイオン注入を行う。この時、ウエハ保持アーム５０Ｂは下限位置で待機状態にあり、ロードロック台４２Ｂは下降位置にある。

第８ステップ：イオン注入が完了すると、ウエハ保持アーム５０Ｂがプラテン装置１０側へ回転してプラテン装置１０のウエハチャック機構の下方位置まで移動し、その後上限位置まで上動して処理済のウエハを掴む。続いて、ウエハ保持アーム５０Ｂは反対方向へ回転してロードロック台４２Ｂの真上まで移動し、下限位置まで下動することで掴んだウエハがロードロック台４２Ｂに渡される。

第９ステップ：ウエハ保持アーム５０Ｂが回転して待機状態に戻り、ロードロック台４２Ｂが上動してロードロック室４０Ｂ内に入ると、ロックプレート４３Ｂが開口４０Ｂ−１を塞ぐ。

第１０ステップ：ロードロック室４０Ｂを大気開放し、開閉扉４１Ｂを開く。

第１１ステップ：第２のロボット６４によりロードロック室４０Ｂ内のロードロック台４２Ｂ上にある処理済のウエハを掴み、カセットステーション７２に置く。

上記第１〜第１１ステップはウエハ１枚のみの流れを示している。実際には、処理が始まると各構成要素が並行動作する。このことにより、アライナ６１−ロードロック室４０Ａ−プラテン装置１０−ロードロック室４０Ｂ−アライナ６１の経路に、常に３枚のウエハ（処理前のウエハと処理済のウエハを含む）が存在する搬送処理（以下、３枚出しと呼ぶ）が行われる。あるいはまた、上記経路に常に４枚のウエハ（処理前のウエハと処理済のウエハを含む）が存在する搬送処理（以下、４枚出しと呼ぶ）を行うこともできる。いずれにしても、ウエハの搬送処理は図示しない制御装置の制御下で実行される。

図４〜図８をも参照して、本ウエハ処理装置の動作を３枚出しの場合について説明する。図４（ａ）〜図４（ｇ）は、ウエハ処理装置の各構成要素の動作状態を説明するための図である。

図４（ａ）は、ウエハ搬送処理がスタートする前の状態を示し、第１のロボット６３がカセットステーション７２へ処理前のウエハ８０−１を取りにゆく。図５は、この時のロードロック室４０Ａ、４０Ｂ内の状態及びウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂの状態を示す。ロードロック室４０Ａ、４０Ｂではそれぞれ開閉扉４１Ａ、４１Ｂが閉じ、ロードロック台４２Ａ、４２Ｂがロードロック室４０Ａ、４０Ｂ内の上昇位置にある。一方、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂは下限位置で待機状態にある。

図４（ｂ）では、第１のロボット６３によりウエハ８０−１がアライナ６１上に置かれ、ウエハ８０−１の位置合わせが行われる。

図４（ｃ）では、ロードロック室４０Ａの開閉扉４１Ａが開かれ、第１のロボット６３はアライナ６１上のウエハ８０−１を掴んでロードロック室４０Ａ内のロードロック台４２Ａ上に置く。続いて開閉扉４１Ａが閉じられ、ロードロック室４０Ａ内の排気が行われる。排気が完了するとロードロック台４２Ａが下降位置まで下動する。すると、ウエハ保持アーム５０Ａが回転してウエハチャック機構がロードロック台４２Ａの直下域まで移動し、続いて上限位置まで上昇してロードロック台４２Ａ上のウエハ８０−１を掴む。ウエハ保持アーム５０Ａは上限位置でプラテン装置１０側に回転した後下限位置まで下動することにより、ウエハ８０−１がウエハ保持アーム５０Ａのウエハチャック機構からプラテン装置１０のウエハチャック機構に渡される。この間に、第１のロボット６３はカセットステーション７２に戻って次の処理前のウエハ８０−２を掴み、アライナ６１上に置く。

図４（ｄ）では、プラテン装置１０のウエハ８０−１に対してイオン注入が開始される。この間に、ロードロック台４２Ａはロードロック室４０Ａ内に上動し、ロードロック室４０Ａの大気開放後開閉扉４１Ａが開かれる。一方、第１のロボット６３はアライナ６１上のウエハ８０−２を掴み、ロードロック台４２Ａ上に置く。続いて、開閉扉４１Ａが閉じられてロードロック室４０Ａの排気が行われる。排気が完了するとロードロック台４２Ａが下降位置に下動する。排気の間に、第１のロボット６３は、ウエハステーション７２から次のウエハ８０−３を掴んでアライナ６１の上に置く。

図４（ｅ）において、ウエハ８０−１に対するイオン注入が完了すると、下限位置にあるウエハ保持アーム５０Ｂがプラテン装置１０側へ回転してウエハチャック機構がプラテン装置１０のウエハチャック機構の直下域まで移動し、続いて上限位置まで上動して処理済のウエハ８０−１を掴む。続いて、ウエハ保持アーム５０Ｂは下降位置にあるロードロック台４２Ｂ側に回転し、ウエハ保持アーム５０Ｂのウエハチャック機構がロードロック台４２Ｂの真上に移動する。続いて、ウエハ保持アーム５０Ｂは下限位置まで下動する。これにより、ウエハ保持アーム５０Ｂのウエハチャック機構から処理済のウエハ８０−１がロードロック台４２Ｂに渡される。なお、ウエハ保持アーム５０Ｂがプラテン装置１０上の処理済のウエハ８０−１をロードロック台４２Ｂに渡す時に、ウエハ保持アーム５０Ａはロードロック台４２Ａから処理前のウエハ８０−２を受け取ってプラテン装置１０側に回転し、プラテン装置１０に処理前のウエハ８０−２を渡す。

図６は、この時のロードロック室４０Ａ、４０Ｂ内の状態及びウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂの状態を示す。ロードロック室４０Ａ、４０Ｂではそれぞれ開閉扉４１Ａ、４１Ｂが閉じている。ロードロック台４２Ａ上のウエハ８０−２がウエハ保持アーム５０Ａのウエハチャック機構で掴まれてプラテン装置１０に搬送される。一方、プラテン装置１０から取り出された処理済のウエハ８０−１はウエハ保持アーム５０Ｂによりロードロック台４２Ｂの真上に搬送される。ウエハ保持アーム５０Ｂは、その後下限位置まで下動し、これによって処理済のウエハ８０−１がロードロック台４２Ｂに渡される。この後、ロードロック台４２Ａ、４２Ｂはロードロック室４０Ａ、４０Ｂ内に上昇する。

図４（ｆ）では、プラテン装置１０に渡されたウエハ８０−２に対してイオン注入が行われている間に、開閉扉４１Ａが開かれて第１のロボット６３によりウエハ８０−３がロードロック室４０Ａ内のロードロック台４２Ａに渡される。一方、開閉扉４１Ｂが開かれてロードロック室４０Ｂ内のロードロック台４２Ｂから処理済のウエハ８０−１が第２のロボット６４により取り出され、カセットステーション７２に収容される。

図７は、この時のロードロック室４０Ａ、４０Ｂ内の状態及びウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂの状態を示す。ロードロック室４０Ａ、４０Ｂではそれぞれ開閉扉４１Ａ、４１Ｂが開いている。そして、ロードロック台４２Ａ上には処理前のウエハ８０−３が渡され、ロードロック台４２Ｂ上から処理済のウエハ８０−１が取り出されようとしている。ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂは下限位置の待機状態にある。

図４（ｆ）において、ロードロック室４０Ａ、４０Ｂの開閉扉４１Ａ、４１Ｂが閉じられ、ロードロック台４２Ａ、４２Ｂは下降位置に下動する。そして、ウエハ８０−２に対するイオン注入が完了すると、ウエハ保持アーム５０Ｂによりプラテン装置１０上のウエハ８０−２が取り出されてロードロック台３２Ｂの真上の位置に搬送される。これに並行して、ウエハ保持アーム５０Ａによりロードロック台４２Ａ上のウエハ８０−３がプラテン装置１０に搬送される。この間に、第１のロボット６３は、カセットステーション７２から次の処理前のウエハ８０−４をアライナ６１の上に載せる。

図８は、この時のロードロック室４０Ａ、４０Ｂ内の状態及びウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂの状態を示す。ロードロック室４０Ａ、４０Ｂではそれぞれ開閉扉４１Ａ、４１Ｂが閉じている。ウエハ保持アーム５０Ａは下限位置でロードロック室４０Ａ側に回転してウエハチャック機構がロードロック台４２Ａの直下域にある。一方、ウエハ保持アーム５０Ｂは下限位置でプラテン装置１０側に回転してウエハチャック機構がプラテン装置１０のウエハチャック機構の直下域にある。この後、ウエハ保持アーム５０Ｂは上限位置まで上動し、ロードロック台４２Ｂ側に回転して処理済のウエハ８０−２をロードロック台４２Ｂ側に搬送する。これに並行して、ウエハ保持アーム５０Ａは上限位置まで上動してウエハ８０−３を受取り、続いてプラテン装置１０側に回転する。その結果、図６に示したような状態になる。但し、図６に示すウエハ８０−２はウエハ８０−３に代わり、ウエハ８０−１はウエハ８０−２に代わる。

以後、図４（ｅ）〜図４（ｇ）が繰り返されるが、図４（ｅ）〜図４（ｇ）から明らかなように、カセットステーション７２を出てからカセットステーション７２に戻るまでの経路には、必ず３枚のウエハが存在している。このような搬送処理動作によれば、図１３で説明した１つのロードロック室、１つのＩ型ウエハ保持アームによる必ず２枚のウエハが存在している搬送処理動作に比べて大幅にスループット、つまりウエハ処理能力が向上する。これは、イオン注入時間に比べて、ロードロック室の給排気時間、特に排気時間が長いので、ロードロック室が２つになればロードロック室での待ち時間は図１３の場合の半分になるからである。

図９は、４枚出しの場合のウエハ搬送処理動作を示した図であり、図９（ａ）〜図９（ｄ）は図８（ａ）〜図８（ｄ）とまったく同じであるので説明は省略する。つまり、図９（ａ）〜図９（ｄ）はイオン注入開始直後の動作であるので、３枚出しの場合とまったく同じとなる。しかし、図９（ｅ）〜図９（ｇ）に示すように、最初のウエハ８０−１に対してイオン注入が始まると、カセットステーション７２を出てからカセットステーション７２に戻るまでの経路には必ず４枚のウエハが存在している。これは以下の理由による。

３枚出しの場合にはカセットステーション７２から処理前のウエハを取り出す動作を第１のロボット６３のみで行う。これに対し、４枚出しの場合にはカセットステーション７２から処理前のウエハを取り出す動作を第１、第２のロボット６３、６４の両方で行うようにしている。そして、アライナ６１上には第１、第２のロボット６３、６４のいずれかによって常にウエハが置かれるようにしている。

上記のような４枚出しの搬送処理動作は第１、第２のロボット６３、６４によって実現されるものである。それ故、ロードロック室４０Ａからプラテン装置１０を経てロードロック室４０Ｂに至るウエハの搬送形態は３枚出しの場合と変わらない。従って、以下では、第１、第２のロボット６３、６４によるウエハの搬送形態のみについて説明する。

図８（ｄ）で説明したように、図９（ｄ）では、第１のロボット６３によりカセットステーション７２から処理前のウエハ８０−３が取り出され、アライナ６１の上に置かれる。

図９（ｅ）では、アライナ６１によるウエハ８０−３の位置合わせが終了すると、ウエハ８０−３はロードロック室４０Ａに移すために第１のロボット６３により掴まれる。これに並行して、第２のロボット６４がカセットステーション７２から次のウエハ８０−４を取り出し、アライナ６１の上に置く。

図９（ｆ）では、第１のロボット６３によりウエハ８０−３がロードロック室４０Ａ内のロードロック台４２Ａ上に置かれる。これに並行して、第２のロボット６４はロードロック室４０Ｂから処理済のウエハ８０−１を取り出し、カセットステーション７２に収容する。この間に、アライナ６１ではウエハ８０−４の位置合わせが行われる。

図９（ｇ）では、第１のロボット６３によりアライナ６１上のウエハ８０−４が掴まれる。これに並行して、第２のロボット６４はカセットステーション７２から次の処理前のウエハ８０−５を取り出し、アライナ６１の上に置く。

以後、図９（ｅ）〜図９（ｇ）が繰り返される。

以上のように、図９に示した４枚出しの搬送処理動作では、一方のロードロック室４０Ａはこれに対応する第１のロボット６３による処理前ウエハの搬入または搬出用、他方のロードロック室４０Ｂはこれに対応する第２のロボット６４による処理済ウエハの搬出または搬入用としている。そして、アライナ６１への処理前ウエハの搬送を第１及び第２のロボット６３及び６４によって交互に行うことにより、第１のロボット６３によりロードロック室４０Ａへの処理前ウエハの搬入を行っている間に第２のロボット６４によりアライナ６１上に次の処理前ウエハが搬送され、かつ第２のロボット６４によりロードロック室４０Ｂからの処理済ウエハの搬出を行っている間に第１のロボット６３によりアライナ６１上に次の処理前ウエハが搬送されるようにしている。その結果、プラテン装置１０上のウエハに対してイオン注入が行われている間は、アライナ６１−ロードロック室４０Ａ−プラテン装置１０−ロードロック室４０Ｂ−アライナ６１の経路上に、合計４つの処理前ウエハ及び処理済ウエハが存在することになる。これは、４枚出しの搬送処理動作によれば、３枚出しの搬送処理動作に比べてロスタイムをより少なくでき、更にスループットが向上することを意味する。

本発明を好ましい実施の形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば、図１ａは、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂを内回りとする例であるが、外回りでも良い。これを図１ｃに示す。本例は、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂが真空処理室２０の内壁側に向かって往復回転する点以外は、図１ａと同じである。図１ｃから明らかなように、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂを外回りとするスペースを確保するために、真空処理室２０を少し大きくする必要がある。また、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂを互いに交差しない内回りとしても良い。この場合も、ウエハ保持アーム５０Ａ、５０Ｂの回転軸の間隔を大きくとるために真空処理室２０を少し大きくする必要がある。

図１０ａは、本発明によるウエハ処理装置の他の形態の概略構成を示す。本形態では、ロードロック室を３つ備える。つまり、図１ａに示したものと同様の２つのロードロック室４０Ａ、４０Ｂを処理前ウエハの搬入専用とし、ロードロック室４０Ａ、４０Ｂの間には処理済ウエハの搬出専用の第３のロードロック室４０Ｃを設ける。図示は省略するが、第３のロードロック室４０Ｃも、ロードロック室４０Ａ、４０Ｂと同様、処理済ウエハを出すための開閉扉４１Ｃと、第３のロードロック室４０Ｃとその下方の真空中間室３０との間を開閉するためのロックプレートを備えた上下動式のロードロック台とにより構成される。後述する真空処理室２０の外部の構成を除いて、他の構成は図１ａのものと同じで良い。

本ウエハ処理装置においては、ウエハ保持アーム５０Ａがロードロック室４０Ａのロードロック台４２Ａからプラテン装置１０へ処理前ウエハを搬送する間に、ウエハ保持アーム５０Ｂはプラテン装置１０から処理済ウエハをロードロック室４０Ｃのロードロック台へ搬送する。一方、ウエハ保持アーム５０Ｂがロードロック室４０Ｂのロードロック台４２Ｂからプラテン装置１０へ処理前ウエハを搬送する間に、ウエハ保持アーム５０Ａはプラテン装置１０から処理済ウエハをロードロック室４０Ｃのロードロック台へ搬送する。

本ウエハ処理装置は更に、真空処理室２０の外に、少なくとも１つのウエハ搬送用のロボット６４´と、処理前ウエハ及び処理済ウエハを収容するための複数対のウエハカセット７１、７２とを備える。特に、ロボット６４´は、ウエハの位置合わせ用のアライナ（図示せず）を備えるとともに３つのロードロック室４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃに沿ってレール９０上を移動可能にされている。これにより、ロボット６４´によって搬入専用のロードロック室４０Ａ、４０Ｂ及び搬出専用のロードロック室４０Ｃに対して処理前ウエハの搬入及び処理済ウエハの搬出が可能にされている。なお、アライナは、プラテン装置１０側に設けられても良い。

図１０ｂは、本発明によるウエハ処理装置の更に他の形態の概略構成を示す。本形態では、ウエハ保持アーム５０Ａ’、５０Ｂ’をそれぞれ、直動機構５２Ａ、５２Ｂにより、ロードロック台４２Ａとプラテン装置１０との間、ロードロック台４２Ｂとプラテン装置１０との間との間を往復移動させるようにしている。ウエハ保持アーム５０Ａ’、５０Ｂ’は、プラテンにて処理済と処理前の排出・供給を行う時に両アームを立体交差させる場合には、一方を他方より高くし、上下に駆動する機構を備えれば良い。その他の構成は上述した実施の形態と同じである。

なお、本発明は、ビーム断面形状が円形、長円形、楕円形等のいずれにも適用可能である。

本発明によるウエハ処理装置は、イオン注入装置の他、Ｘ線露光装置等の真空内処理装置のウエハ搬送系、特に高速処理が必要な装置のウエハ搬送系として適している。

図１ａは本発明による枚葉式のウエハ処理装置の概略構成を示す一部断面平面図である。 図１ｂは図１ａに示すウエハ処理装置の概略構成を示す側面断面図である。 図１ｃは図１ａに示したウエハ処理装置のウエハ保持アームを外回りとした形態の概略構成を示す一部断面平面図である。 図２はウエハ処理装置の主要部の構成を図１の左側から見た縦断面図である。 図３は、本発明のウエハ処理装置に使用されるウエハ保持アーム、ロードロック台、ロックプレートの一例を示した図である。 図４は、本発明のウエハ処理装置によるウエハ搬送処理動作の流れをウエハ３枚出しの場合について順を追って説明するための図である。 図５は、本発明のウエハ処理装置における２つのロードロック室内の状態及び２つのウエハ保持アームのある時点での状態を説明するための縦断面図である。 図６は、本発明のウエハ処理装置における２つのロードロック室内の状態及び２つのウエハ保持アームの図５とは別の時点での状態を説明するための縦断面図である。 図７は、本発明のウエハ処理装置における２つのロードロック室内の状態及び２つのウエハ保持アームの図５、図６とは別の時点での状態を説明するための縦断面図である。 図８は、本発明のウエハ処理装置における２つのロードロック室内の状態及び２つのウエハ保持アームの図５、図６、図７とは別の時点での状態を説明するための縦断面図である。 図９は、本発明のウエハ処理装置によるウエハ４枚出しの搬送処理動作を説明するための図である。 図１０ａは、本発明によるウエハ処理装置の他の形態の概略構成を示した図である。 図１０ｂは、本発明によるウエハ処理装置の他の形態の概略構成を示した図である。 図１１は本発明によるウエハ処理装置が適用されるイオン注入装置の概略構成を平面図（図ａ）、側面図（図ｂ）で示す。 図１２は、従来のウエハ処理装置におけるウエハ搬送装置の概略構成図である。 図１３は、図１２に示されたウエハ処理装置によるウエハの搬送工程におけるロボットの動作原理を示す図である。 図１４は、図１２に示されたロードロック室の構造を説明するための断面図である。

符号の説明

１０ プラテン装置
２０ 真空処理室
３０ 真空中間室
４０Ａ、４０Ｂ ロードロック室
４１Ａ、４１Ｂ 開閉扉
４２Ａ、４２Ｂ ロードロック台
４３Ａ、４３Ｂ ロックプレート
４４Ａ、４４Ｂ 上下駆動機構
４５Ａ、４５Ｂ スペーサ
５０Ａ、５０Ｂ ウエハ保持アーム
６０ ローディング部
６１ アライナ
６３、６４ 第１、第２のロボット
７１、７２ カセットステーション

Claims (16)

1. 真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置において、
   前記真空処理室に隣接して、ロードロック台を有する２つのロードロック室を真空中間室を介して設けるとともに前記真空処理室と前記真空中間室との間に連絡開口を設け、
   前記真空処理室内のプラテン装置と前記真空中間室との間に、前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームとその対応する各駆動機構を互いに対向させて独立して配設し、該２つのウエハ保持アームは、対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を、前記連絡開口を通過するとともに上下で立体交差しながら往復動作可能に前記対応する各駆動機構により構成し、該２つのウエハ保持アームはまた、前記対応する各駆動機構により上下動可能であって一方のウエハ保持アームの上限位置が他方のウエハ保持アームの上限位置より低く、しかも該２つのウエハ保持アームが往復動作する時には前記一方のウエハ保持アームが常に他方のウエハ保持アームより低い高さ位置で往復動作するように構成し、
   一方のウエハ保持アームで処理前ウエハを保持し、同時に、他方のウエハ保持アームで処理済ウエハを保持することにより、一方のロードロック台から前記プラテン装置への処理前ウエハの搬入と、前記プラテン装置から他方のロードロック台への処理済ウエハの搬出とを並行させることができるよう構成するとともに、
   各ウエハ保持アームは、対応するロードロック台とプラテン装置との間を、各ウエハ保持アームの駆動機構に設けた回転軸を中心に内回りの回転運動を行なうことにより、プラテン装置に対する処理済ウエハ受け取りと処理前ウエハの受け渡し時に２つのウエハ保持アームが互いに異なる高さ位置で立体交差しながら往復動作を行うように構成され、しかも一方のウエハ保持アームで対応するロードロック台から処理前ウエハをプラテン装置に搬入するとともに、他方のウエハ保持アームでプラテン装置から対応するロードロック台へ処理済ウエハを搬出する過程において、一方のウエハ保持アームと他方のウエハ保持アームの上下位置がそれぞれが干渉しない高さに保持され、処理前ウエハを保持しているウエハ保持アームと処理済ウエハを保持しているウエハ保持アームが同時に往復動作するとき上下で立体交差するように構成し、
   前記真空処理室と前記真空中間室及び前記連絡開口の内部において、両方のウエハ保持アームに保持された状態の処理前ウエハと処理済ウエハが、前記真空処理室と前記真空中間室との間の前記連絡開口を、上下で立体交差しながら同時に通過するよう構成したことを特徴とするウエハ処理装置。
2. 真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置において、
   前記真空処理室に隣接して、ロードロック台を有する２つのロードロック室を真空中間室を介して設けるとともに前記真空処理室と前記真空中間室との間に連絡開口を設け、
   前記真空処理室内のプラテン装置と前記真空中間室との間に、前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームとその対応する各駆動機構を互いに対向させて独立して配設し、該２つのウエハ保持アームは、対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を、前記連絡開口を通過するとともに上下で立体交差しながら往復動作可能に前記対応する各駆動機構により構成し、該２つのウエハ保持アームはまた、前記対応する各駆動機構により上下動可能であって一方のウエハ保持アームの上限位置が他方のウエハ保持アームの上限位置より低く、しかも該２つのウエハ保持アームが往復動作する時には前記一方のウエハ保持アームが常に他方のウエハ保持アームより低い高さ位置で往復動作するように構成し、
   各ロードロック室には真空排気及び吸気機構を設け、
   一方のウエハ保持アームで処理前ウエハを保持し、同時に、他方のウエハ保持アームで処理済ウエハを保持することにより、真空状態の一方のロードロック台から前記プラテン装置への処理前ウエハの搬入と、前記プラテン装置から真空状態の他方のロードロック台への処理済ウエハの搬出とを並行させることができるよう構成するとともに、各ウエハ保持アームは、対応するロードロック台とプラテン装置との間を、各ウエハ保持アームの駆動機構に設けた回転軸を中心に内回りの回転運動を行なうことにより、プラテン装置に対する処理済ウエハ受け取りと処理前ウエハの受け渡し時に２つのウエハ保持アームが互いに異なる高さ位置で立体交差しながら往復動作を行うように構成され、しかも一方のウエハ保持アームで対応するロードロック台から処理前ウエハをプラテン装置に搬入するとともに、他方のウエハ保持アームでプラテン装置から対応するロードロック台へ処理済ウエハを搬出する過程において、一方のウエハ保持アームと他方のウエハ保持アームの上下位置がそれぞれが干渉しない高さに保持され、処理前ウエハを保持しているウエハ保持アームと処理済ウエハを保持しているウエハ保持アームが同時に往復動作するとき上下で立体交差するように構成し、
   前記真空処理室と前記真空中間室及び前記連絡開口の内部において、両方のウエハ保持アームに保持された状態の処理前ウエハと処理済ウエハが、前記真空処理室と前記真空中間室との間の前記連絡開口を、上下で立体交差しながら同時に通過するよう構成したことを特徴とするウエハ処理装置。
3. 各ロードロック室は、処理済ウエハ、処理前ウエハのロードロック室外のウエハ搬送用ロボットによる出し入れを行うための開閉扉部材と、当該ロードロック室と前記真空中間室との間を開閉するためのロックプレートを備えた上下動式のロードロック台とにより構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のウエハ処理装置。
4. ロードロック室がロードロック台の上動によってロックプレートにより閉じられている間は、２つのウエハ保持アームは前記真空中間室内に待機するよう構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウエハ処理装置。
5. 各ウエハ保持アームは、前記回転軸を中心に下限位置から上限位置に移動する時に、対応するロードロック台からの処理前ウエハの受け取り、あるいは前記プラテン装置からの処理済ウエハの受け取りを行うように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のウエハ処理装置。
6. 各ウエハ保持アームは、前記回転軸を中心に上限位置から下限位置に移動する時に、前記プラテン装置への処理前ウエハの渡し、あるいは対応するロードロック台への処理済ウエハの渡しを行うように構成されていることを特徴とする請求項５に記載のウエハ処理装置。
7. 前記連絡開口をウエハ保持アームが通過できる開口高さに構成し、前記２つのウエハ保持アームは、前記連絡開口を上下で立体交差しながら通過するよう構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のウエハ処理装置。
8. ２つのロードロック室はそれぞれロードロック台の上動によってロックプレートにより閉じられている間に、前記吸気機構により真空状態から大気圧とされ、続いて前記開閉扉部材を開とすることにより、外部にあるロボットによって、一方のロードロック台への処理前ウエハの搬入と他方のロードロック台からの処理済ウエハの搬出とを同時に行うように構成されていることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載のウエハ処理装置。
9. 各ウエハ保持アームは互いに向かい合う内回りの回転運動を行うように構成されていることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載のウエハ処理装置。
10. 当該ウエハ処理装置は更に、前記真空処理室の外に、前記２つのロードロック室に対応して設置された２つのウエハ搬送用のロボットと、該２つのロボットの間に設置されたウエハの位置合わせ用のアライナと、ウエハを収容するための一つ以上のウエハカセットとを備え、
    一方のロードロック室はこれに対応する一方のロボットによる処理前ウエハの搬入専用、他方のロードロック室はこれに対応する他方のロボットによる処理済ウエハの搬出専用とし、
    前記アライナへの処理前ウエハの搬送を前記一方及び他方のロボットにより交互に行うことにより、前記一方のロボットにより前記一方のロードロック室への処理前ウエハの搬入を行っている間に前記他方のロボットにより前記アライナ上に次の処理前ウエハが搬送され、かつ前記他方のロボットにより前記他方のロードロック室からの処理済ウエハの搬出及びカセットへの収納と次の処理前ウエハを取り出しアライナへの供給とを行っている間に前記一方のロボットにより前記アライナ上の次の処理前ウエハを受け取って待機するように構成し、
    前記プラテン装置上のウエハに対してイオン注入が行われている間は、アライナ−一方のロードロック室−一方もしくは他方のロボット−プラテン装置−他方のロードロック室−アライナの経路上に、合計４つの処理前ウエハ及び処理済ウエハが存在するようにしたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のウエハ処理装置。
11. 真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置において、
    前記真空処理室に隣接して、ロードロック台を有する３つのロードロック室を真空中間室を介して設けるとともに前記真空処理室と前記真空中間室との間に連絡開口を設け、
    前記ロードロック室のうち２つのロードロック室を処理前ウエハの搬入専用とし、当該２つのロードロック室の間には第３のロードロック室を処理済ウエハの搬出専用として設け、
    該第３のロードロック室は、処理済ウエハを出すための開閉扉部材と、当該第３のロードロック室と前記真空中間室との間を開閉するためのロックプレートを備えた上下動式のロードロック台とにより構成し、
    前記真空処理室内のプラテン装置と前記真空中間室との間に、前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームとその対応する各駆動機構を互いに対向させて独立して配設し、該２つのウエハ保持アームは、対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を、前記連絡開口を通過するとともに上下で立体交差しながら往復動作可能に前記対応する各駆動機構により構成し、該２つのウエハ保持アームはまた、前記対応する各駆動機構により上下動可能であって一方のウエハ保持アームの上限位置が他方のウエハ保持アームの上限位置より低く、しかも該２つのウエハ保持アームが往復動作する時には前記一方のウエハ保持アームが常に他方のウエハ保持アームより低い高さ位置で往復動作するように構成し、
    前記２つのウエハ保持アームの一方のウエハ保持アームが対応するロードロック台から前記プラテン装置へ処理前ウエハを搬送する間に、他方のウエハ保持アームは前記プラテン装置から処理済ウエハを搬出専用のロードロック台へ搬送し、他方のウエハ保持アームが対応するロードロック台から前記プラテン装置へ処理前ウエハを搬送する間に、一方のウエハ保持アームは前記プラテン装置から処理済ウエハを搬出専用のロードロック台へ搬送するように構成するとともに、
    各ウエハ保持アームは、対応するロードロック台とプラテン装置との間を、各ウエハ保持アームの駆動機構に設けた回転軸を中心に内回りの回転運動を行なうことにより、プラテン装置に対する処理済ウエハ受け取りと処理前ウエハの受け渡し時に２つのウエハ保持アームが互いに異なる高さ位置で立体交差しながら往復動作を行うように構成され、しかも一方のウエハ保持アームで対応するロードロック台から処理前ウエハをプラテン装置に搬入するとともに、他方のウエハ保持アームでプラテン装置から対応するロードロック台へ処理済ウエハを搬出する過程において、一方のウエハ保持アームと他方のウエハ保持アームの上下位置がそれぞれが干渉しない高さに保持され、処理前ウエハを保持しているウエハ保持アームと処理済ウエハを保持しているウエハ保持アームが同時に往復動作するとき上下で立体交差するように構成し、
    前記真空処理室と前記真空中間室及び前記連絡開口の内部において、両方のウエハ保持アームに保持された状態の処理前ウエハと処理済ウエハが、前記真空処理室と前記真空中間室との間の前記連絡開口を、上下で立体交差しながら同時に通過するよう構成したことを特徴とするウエハ処理装置。
12. 当該ウエハ処理装置は更に、前記真空処理室の外に、２つのウエハ搬送用のロボットと、処理前ウエハ及び処理済ウエハを収容するための複数のウエハカセットとを備え、前記２つのロボットはそれぞれ、ウエハの位置合わせ用のアライナを備えるとともに３つのロードロック室に沿って移動可能にされていることにより、搬入専用のロードロック室及び搬出専用のロードロック室に対して処理前ウエハの搬入及び処理済ウエハの搬出が可能にされていることを特徴とする請求項１１に記載のウエハ処理装置。
13. 各ロードロック室の真空排気及び吸気機構には、スロー粗排気及びスロー大気開放吸気機構を設けたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のウエハ処理装置。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載のウエハ処理装置を備えたことを特徴とするイオン注入装置。
15. 真空処理室内にプラテン装置を設け、該プラテン装置に被処理ウエハを載置して加工処理を行うウエハ処理装置におけるウエハ処理方法において、
    前記真空処理室に隣接してロードロック台を有する２つのロードロック室を設けるとともに前記真空処理室内に前記２つのロードロック室に対応させて２つのウエハ保持アームとその対応する各駆動機構を互いに対向させて独立して配設し、
    該２つのウエハ保持アームは、前記対応する駆動機構により対応するロードロック台と前記プラテン装置との間を上下で立体交差しながら往復動作可能とし、該２つのウエハ保持アームはまた、前記対応する各駆動機構により上下動可能であって一方のウエハ保持アームの上限位置が他方のウエハ保持アームの上限位置より低く、しかも該２つのウエハ保持アームが往復動作する時には前記一方のウエハ保持アームが常に他方のウエハ保持アームより低い高さ位置で往復動作するようにし、
    一方のウエハ保持アームで処理前ウエハを保持し、同時に、他方のウエハ保持アームで処理済ウエハを保持することにより、一方のロードロック台から前記プラテン装置への処理前ウエハの搬入と、前記プラテン装置から他方のロードロック台への処理済ウエハの搬出とを並行させるとともに、
    各ウエハ保持アームは、対応するロードロック台とプラテン装置との間を、各ウエハ保持アームの駆動機構に設けた回転軸を中心に内回りの回転運動を行なうことにより、プラテン装置に対する処理済ウエハ受け取りと処理前ウエハの受け渡し時に２つの保持アームが互いに異なる高さ位置で立体交差しながら往復動作を行うように構成され、しかも一方のウエハ保持アームで対応するロードロック台から処理前ウエハをプラテン装置に搬入するとともに、他方のウエハ保持アームでプラテン装置から対応するロードロック台へ処理済ウエハを搬出する過程において、一方のウエハ保持アームと他方のウエハ保持アームの上下位置がそれぞれが干渉しない高さに保持され、処理前ウエハを保持しているウエハ保持アームと処理済ウエハを保持しているウエハ保持アームが同時に往復動作するとき上下で立体交差するように構成し、
    前記真空処理室と前記真空中間室及び前記連絡開口の内部において、両方のウエハ保持アームに保持された状態の処理前ウエハと処理済ウエハが、前記真空処理室と前記真空中間室との間の前記連絡開口を、上下で立体交差しながら同時に通過するよう構成したことを特徴とするウエハ処理方法。
16. 前記ウエハ処理装置は更に、前記真空処理室の外に、前記２つのロードロック室に対応して設置された２つのウエハ搬送用のロボットと、該２つのロボットの間に設置されたウエハの位置合わせ用のアライナと、ウエハを収容するための一つ以上のウエハカセットとを備え、
    一方のロードロック室はこれに対応する一方のロボットによる処理前ウエハの搬入を行い、他方のロードロック室はこれに対応する他方のロボットによる処理済ウエハの搬出を行い、
    前記アライナへの処理前ウエハの搬送を前記一方及び他方のロボットにより交互に行うことにより、前記一方のロボットにより前記一方のロードロック室への処理前ウエハの搬入を行っている間に前記他方のロボットにより前記アライナ上に次の処理前ウエハを搬送し、かつ前記他方のロボットにより前記他方のロードロック室からの処理済ウエハの搬出及びカセットへの収納と次の処理前ウエハを取り出しアライナへの供給とを行っている間に前記一方のロボットは前記アライナ上の次の処理前ウエハを受け取って待機し、
    前記プラテン装置上のウエハに対してイオン注入が行われている間は、アライナ−一方のロードロック室−一方もしくは他方のロボット−プラテン装置−他方のロードロック室−アライナの経路上に、合計４つの処理前ウエハ及び処理済ウエハが存在することを特徴とする請求項１５に記載のウエハ処理方法。

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