CN101667530A - 处理装置、纵型热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种处理装置、纵型热处理装置，该纵型热处理装置具有移载机构，该移载机构具有移载板，并且在该移载板的上表面载置被处理基板时，在水平保持该被处理基板的状态下使上述移载板移动。上述移载板具有沿前后方向从基端部向前端部水平延伸的悬臂支承结构。在上述移载板的上表面设有在前后方向的大致中央部与后部水平支承被处理基板的多个支承突起部。在上述移载板的前端侧不支承上述被处理基板。

Description

处理装置、纵型热处理装置
技术领域
本发明涉及一种对被处理基板实施热处理的纵型热处理装置。
背景技术
在半导体装置的制造中，为了对被处理基板、例如半导体晶圆(以下称为晶圆)实施氧化、扩散、CVD(Chemical VaporDeposition)等处理而使用了各种处理装置(半导体制造装置)。而且，作为各种处理装置之一，公知有能够同时进行多片被处理基板的热处理的成批式的纵型热处理装置。
该纵型热处理装置包括：热处理炉；基板支承器具(也称为舟皿)，其将多片晶圆沿上下方向以规定间隔支承而被搬入搬出上述热处理炉；以及移载机构，其具有能够升降和旋转的基台和支承能够进退移动地被设置在该基台上的晶圆的多片移载板(也称为叉状件)，在以规定间隔收纳多片晶圆的收纳容器(也称为前开式晶圆传送盒)与上述舟皿之间进行晶圆的移载(例如，参照日本特开2001-223254号公报)。
作为通过上述移载机构移载晶圆的方式，存在不具有对准(定位)功能的软着陆方式(soft landing，平稳移载的方式)、具有对准功能的边缘夹持方式(把持晶圆的缘部来进行正确且迅速的移载的方式)等。
另外，作为舟皿，也公知有在直径大于晶圆的直径的环状板(环形板)上通过多个基板支承片支承晶圆的类型的舟皿，而不是在被形成于多个支柱上的多级的沟或突起上直接支承晶圆的类型的舟皿(例如参照日本特开平4-133417号公报)。采用这种舟皿，在形成薄膜时不会受到支柱的影响，能够实现膜厚的面内均一性的提高，另外，也能够实现移载机构的移载操作的容易化、迅速化。
图10A是以往的叉状件的概略的侧视图。图10B是表示该叉状件的前端部侧弯曲的情况下的概略的侧视图。如图10A和图10B所示，在叉状件50的上部设有在与晶圆w的周缘部对应的位置上限制晶圆w的周缘部的高度为0.8mm左右的限制部51。另外，在叉状件50上设有0.5～1mm左右的台阶或凹部52使得在除了晶圆w的周缘部之外的晶圆w重叠的区域，即使叉状件50或晶圆w弯曲，两者也不会形成不希望的接触状态。由于这种形状，因此叉状件50的厚度t为3mm左右。对于这种形状的叉状件50，当对其前端部施加晶圆的负载时，使叉状件50产生了比较大的弯曲量。
如上所述，在以往的纵型热处理装置中，移动机构的叉状件的厚度厚，其弯曲量也大。因此，难以进行向窄间距的舟皿的移载操作。特别是在使用环形舟皿的情况下，仅能够移载有限的处理片数的晶圆，即处理片数存在不希望的极限(极限大约是75片左右)。
发明内容
本发明是在以上的情形下而做成的。本发明的目的在于提供一种如能够通过减小移载板的弯曲量和厚度来进行向窄间距的舟皿的移载、结果增大处理片数那样的纵型热处理装置。
本发明是具有移载机构的处理装置，该移载机构具有移载板，并且在该移载板的上表面载置有被处理基板时，在水平保持该被处理基板的状态下使上述移载板移动，该处理装置的特征在于，上述移载板具有沿前后方向从基端部向前端部水平延伸的悬臂支承结构，在上述移载板的上表面设有在前后方向的大致中央部与后部水平支承被处理基板的多个支承突起部，在上述移载板的前端侧不支承上述被处理基板。
根据本发明，减小了移载板的弯曲量和厚度，因此能够进行向窄间距的舟皿的移载，结果能够增大处理片数。
或者，本发明是一种纵型热处理装置，其特征在于，包括：基板支承器具，其能够在上下方向以规定间隔支承多片被处理基板；移载机构，其具有移载板，该移载板用于在上述基板支承器具与能够收纳多个被处理基板的收纳容器之间移载多片被处理基板；以及热处理炉，其对连同上述基板支承器具被搬入到内部的被处理基板进行热处理，上述移载板具有沿前后方向从基端部向前端部水平延伸的悬臂支承结构，在上述移载板的上表面设有多个支承突起部，该支承突起部在前后方向的大致中央部与后部水平地支承被处理基板，在上述移载板的前端侧不支承上述被处理基板。
根据本发明，减小了移载板的弯曲量和厚度，因此能够进行向窄间距的舟皿的移载，结果能够增大处理片数。
优选在上述移载板的比上述大致中央部的支承突起部靠近前端侧的区域中，在移载板的下表面设有台阶，该区域的厚度被形成为比其它部分的厚度薄。
另外，优选上述支承突起部由耐热性树脂形成为扁平的小圆形状。
另外，优选上述移载板俯视呈大致U字状，在上述移载板的上表面的左右两个部位设有上述大致中央部的支承突起部，在上述移载板的基端侧的中央一个部位设有上述后部的支承突起部。
另外，优选在上述移载板的前端的上表面设有限制片，该限制片进行限制使得上述被处理基板的周缘部不向前方方向和左右方向移动，在上述移载板的基端侧设有能够进退的把持机构，该把持机构在其与上述限制片之间把持被处理基板并进行限制使得被处理基板不向后方方向移动。
附图说明
图1是概略地表示作为本发明的一个实施方式的纵型热处理装置的纵剖视图。
图2是用于说明移动动作的概略的立体图。
图3是表示舟皿的一例的放大立体图。
图4是环状支承板的立体图。
图5A是移载板的俯视图。
图5B是移载板的侧视图。
图6A是图5A的A-A放大剖视图。
图6B是从图5B的B方向观察的移载板的仰视图。
图7A是图5A的C部分的放大图。
图7B是图7A的D-D剖视图。
图8A是移载板的概略的侧视图。
图8B是表示移载板的前端部侧弯曲了的情况的概略的侧视图。
图9A是概略地表示支承突起部的另一形状的立体图。
图9B是概略地表示支承突起部的再一形状的立体图。
图9C是概略地表示支承突起部的又一形状的立体图。
图9D是概略地表示支承突起部的又一形状的立体图。
图10A是以往的叉状件的概略的侧视图。
图10B是表示以往的叉状件的前端部侧弯曲了的情况的概略的侧视图。
具体实施方式
下面，根据附图详细说明用于实施本发明的最佳方式。图1是概略地表示作为本发明的一个实施方式的纵型热处理装置的纵剖视图。
如图1所示，该纵型热处理装置1具有形成外部轮廓的壳体2。在该壳体2内的上方设有用于收纳被处理基板、例如薄板圆板状的半导体晶圆w来实施规定的处理、例如CVD处理等的纵型的热处理炉3。该热处理炉3主要由下部作为炉口4而被开口的纵长的作为处理容器的例如石英制的反应管5、对该反应管5的炉口4进行开闭的能够升降的盖体6以及被设置成覆盖上述反应管5的周围并能够将该反应管5内控制加热到规定的温度、例如300～1200℃的加热器(加热装置)7构成。
在上述壳体2内水平设有构成热处理炉3的反应管5、用于设置加热器7的例如SUS制的基板8。在基板8上形成有用于从下方向上方插入反应管5的未图示的开口部。
在反应管5的下端部形成有朝外的凸缘部。通过凸缘保持构件使该凸缘部保持(固定)在基板8上，由此以从下方到上方贯穿基板8的开口部的状态设置反应管5。反应管5为了清洗等而从基板8向下方取出。在反应管5上连接有向反应管5内导入处理气体、置换用惰性气体的多个气体导入管、具有能够控制将反应管5内减压的真空泵、压力控制阀等的排气管(省略图示)。此外，也可以在反应管5的下端部连接有具有用于连接气体导入管、排气管的气体导入口、排气口的圆筒状的歧管。在这种情况下，该歧管形成炉口。
在上述壳体2内的基板8的下方设有装载区(操作区域)11，该装载区(操作区域)11用于将隔着保温筒被载置在盖体6上的舟皿(基板支承器具)9搬入(装载)到热处理炉3(即，反应管5)内、或者从热处理炉3搬出(卸下)、或者将晶圆w移载到舟皿9上等。在该装载区11中为了进行舟皿9的搬入、搬出而设有用于使盖体6升降的升降机构10。
上述盖体6被构成为与炉口4的开口端抵接来密闭该炉口4。盖体6的上部隔着作为防止来自炉口4的散热的部件的保温筒来载置舟皿9。此外，在盖体6的上部设有载置保温筒12来进行旋转的未图示的旋转台。另外，在盖体6的下部设有用于使该旋转台旋转的未图示的旋转机构。
上述舟皿9例如是石英制，通过环状支承板13以水平状态沿上下方向以规定间隔P、例如9～15mm间距、最好是11.5mm间距呈多层状地支承大直径、例如直径300mm的晶圆w。舟皿9由圆板状或圆环状的底板14、圆板状或圆环状的顶板15以及介于这些底板14与顶板15之间的棒状的多个、例如4个支柱16构成。多个支柱16之中被定位成沿晶圆的移载方向开放的(参照图2)左右一对支柱间的间隔被设定成较宽，使得能够进行从该移载方向(水平方向)的晶圆的移载、环状支承板13的装卸。
图2是用于说明移载动作的概略的立体图，图3是表示舟皿的一例的放大立体图，图4是环状支承板的立体图。如这些图所示，环状支承板13由直径大于上述晶圆w的直径的环状板(环形板)17、在该环状板17上突出那样地设置的多个、例如4个基板支承片18构成。利用这些基板支承片18卡定晶圆w的周缘部，保持晶圆w与环状板17之间的间隔S(规定的间隙、例如3～10mm左右，最好是6mm左右)的同时支承晶圆w。作为环状支承板13，能够使用公知的支承板(例如，参照日本特开平4-133417号公报)。环状支承板13例如是石英制。此外，舟皿9、环状支承板13也可以是碳化硅制的。支承板13也可以是铝制的。
环状板17被设为厚度例如是3mm左右，外径例如是320mm左右，开口18d的内径例如是300mm左右。此外，根据情况，开口18d的内径例如也可以稍微大于晶圆w的直径，或者也可以小于晶圆的直径。基板支承片18由被竖立固定在环状板17上的圆柱状构件(竖立部)18a以及从该圆柱状构件18a向环状板17的内侧(中心方向)大致水平地突出那样地设置的板状构件(支承部)18b构成。由该板状构件18b支承晶圆w的下面周缘部。为了将这样构成的环状支承板13搭载到上述舟皿9上，在舟皿9的支柱16上沿上下方向以规定间距P形成用于支承环状板17的外侧缘部的槽20或突起。
在壳体2的前部，为了向壳体2内搬入搬出晶圆而设有载置台(装载部)26，该载置台26用于载置能够以规定间隔收纳多片、例如25片左右的晶圆的收纳容器21。收纳容器21为在前表面能够装卸地设置盖的密封型的收纳容器(也称为前开式晶圆传送盒)。在装载区11内的前部设有卸下收纳容器21的盖而使收纳容器21内连通开放于装载区11内的门机构22。另外，在装载区11上设有以规定间隔具有在收纳容器21与舟皿9之间进行晶圆w的移载的多个叉状件(移载板)23的移载机构24。
在装载区11外的前部上侧设有用于贮存收纳容器21的保管棚部25以及用于从载置台26向保管棚部25或者从保管棚部25向载置台26传送收纳容器21的未图示的传送机构。此外，在装载区11的上方设有覆盖(或封住)炉口4的开闭器(shutter)机构27来抑制或防止在盖体6下降而打开炉口4时从该炉口4向下方的装载区11放出炉内的高温的热量。另外，在载置台26的下方设有校正装置(对准器)28，该校正装置用于使被设置在由移载机构24移载的晶圆w的外周的切口部(例如凹口)在一个方向对齐。
移载机构24具有沿上下方向以规定间隔支承多片例如5片晶圆w的、多片例如5片移载板(也称为叉状件)23。在这种情况下，中央的叉状件能够单独地沿前后方向进行进退移动，中央以外的叉状件(第一片、第二片、第四片以及第五片)能够相互一体地沿前后方向进行进退移动，而在上下方向上能够通过间距变换机构而以中央的叉状件为基准无级地变换间距。这是用于应对收纳容器21内的晶圆的收纳间距与舟皿9内的晶圆的装载间距不同的情况。即使在这种情况下，也能够通过上述间距变换功能在收纳容器21与舟皿9之间多片多片地移载晶圆。
移载机构24具有能够升降以及旋转的基台30。具体地说，移载机构24具有能够通过滚珠丝杠等沿上下方向移动(能够升降)的升降臂31，在该升降臂31上能够水平旋转地设有箱型的基台30。在该基台30上沿作为水平方向的基台30的长度方向设有能够向前后方向移动中央的一片叉状件23的第一移动体32以及能够向前后方向移动夹着中央的叉状件23而上下各配置有2片的总共4片叉状件23的第二移动体33。由此，能够选择性地进行通过第一移动体32的单独动作来移载一片晶圆的单片移载以及通过第一和第二移动体32、33的共同动作来同时移载5片晶圆的成批移载。为了分别使第一和第二移动体32、33进行动作，在基台30的内部设有未图示的移动机构。该移动机构与控制上述间距变换功能的机构例如能够使用日本特开2001-44260号公报所记载的类型的机构。
移载机构24具有由上下轴(z轴)、旋转轴(θ轴)以及前后轴(x轴)构成的坐标(坐标轴)。另外，移载机构24具有各驱动系统，各驱动系统用于使基台30沿上下轴方向移动、或者绕旋转轴旋转、或者使叉状件23通过第一、第二移动体32、33沿前后方向移动、或者进行叉状件23的间距变换。
如图5A、图5B以及图8A所示，叉状件23具有沿前后方向从基端部(图的左侧)向前端部(图的右侧)水平延伸的悬臂支承构造。在叉状件23的上表面设有在前后方向的大致中央部以及后部水平地支承晶圆w的多个支承突起部34。在叉状件23的前端侧没有支承晶圆w的负载。
在叉状件23中的比大致中央部的支承突起部34靠近前端侧的区域的下表面上设有台阶35。由此，该区域的厚度tc被形成为比其它部分、例如基部侧的厚度ta薄。图示例子的叉状件23被形成为基端部(基端部侧)23a的厚度ta、中间部(大致中央部的支承突起部与后部的支承突起部之间)23b的厚度tb、前端部(前端部侧)23c的厚度tc以该顺序逐级变薄。例如，ta＝2.3mm，tb＝1.2mm，tc＝0.8mm。
叉状件23例如用氧化铝陶瓷形成为纵长薄板状，被形成为前端部侧从中间部被分为两叉的俯视呈大致U字状。在该中间部上表面的左右两个部位设有上述大致中央的支承突起部34，在基端部侧的中央一个部位设有上述后部的支承突起部34。
如图6A和图6B所示，支承突起部34由耐热性树脂、例如PEEK(Poly Ether Ether Ketone)材料形成为扁平(距叉状件上表面的突出高度为0.3mm左右)的小圆形状(直径2mm左右)。为了能够装卸(能够更换)地安装这种支承突起部34，在叉状件23上设有安装孔36，在支承突起部34的下表面中央部形成与安装孔36嵌合的嵌合部37。为了提高安装性，在嵌合部37上形成有将其一分为二的分割槽38的同时，形成与安装孔36的里侧缘部卡合的两个(相对的)凸缘部39。另外，在叉状件23的下表面(背面)形成收纳该凸缘部39的凹部40，使得上述凸缘部39不从叉状件23的下表面突出。
在叉状件23的前端上表面设有限制片41，该限制片41进行限制，使得晶圆的周缘部不向前端方向(图5A的右方向)以及左右方向(图5A的上下方向)移动。另外，在叉状件23的基端部侧设有能够进退移动的把持机构42，该把持机构42在其与上述限制片41之间把持晶圆w并进行限制使得晶圆w不向后方方向移动。如图7A和图7B所示，限制片41具有突起部45，该突起部45具有在晶圆的前端部侧(图5A的右侧)由于自重而弯曲时能够支承晶圆的下表面的水平的承受面43以及比该承受面43更向上方突出并限制晶圆的周缘部的限制面44。
在叉状件23的前端上表面形成有对上述限制片41进行定位的定位槽46。从叉状件23的下表面侧用小螺丝47能够装卸地安装限制片41。在这种情况下，为了不使小螺丝47的头部47a从叉状件23的下表面突出，在叉状件23的下表面形成有收纳该小螺丝47的头部47a的凹部48。限制片41优选由耐热性树脂、例如PEEK材料形成。
把持机构42具有与晶圆w的后缘部抵接的抵接构件42a以及驱动该抵接构件42a进退的作为驱动部件的气缸42b。此外，也可以在叉状件23的前端部设有用于检测舟皿内的晶圆的位置进行定位(mapping)的定位(mapping)传感器。
接着，论述由以上的结构构成的纵型热处理装置1的作用。首先，将晶圆w从收纳容器21移载到舟皿9上的环状支承板13上。在这种情况下，首先移载机构24使多个叉状件23前进，插入到收纳容器21内。当晶圆w被搭载在各叉状件23的上表面时，以把持晶圆w的状态从收纳容器21取出叉状件23。接着，移载机构24将叉状件23的朝向从收纳容器21侧改变成舟皿9侧，使各叉状件23前进而插入到上下环状支承板13、13间。然后，通过使各叉状件23下降，将晶圆w载置在环状支承板13上(详细地说是基板支承片18上)。之后，使叉状件23后退。
在此，在叉状件23的上表面设有仅在晶圆w的大致中央部与后部水平地支承晶圆w的支承突起部34，在叉状件23的前端部没有支承晶圆w的负载。由此，叉状件23的前端部侧的弯曲量被减小。因而，为了抑制该弯曲，不需要将叉状件23的厚度加厚、即叉状件的厚度也被减小。这样，通过能够减小叉状件23的弯曲量以及厚度，能够进行向更窄的间距的舟皿的移载，因此能够增大纵型热处理装置1的每一个舟皿的晶圆的处理片数。具体地说，能够从以往的75片左右增大到100片左右。
另外，通过在叉状件23的比大致中央部的支承突起部34靠近前端部侧的下表面上设置台阶，将该前端部侧的区域的厚度tc形成为比其它部分的厚度ta、tb更薄，由此叉状件23的厚度也被减小。并且，在本例中，通过在叉状件23的中间部的下表面也设置台阶49，将叉状件23的厚度形成为从基端部侧逐级变薄，由此叉状件23的厚度被进一步减小。由此，能够进行向更窄的间距的舟皿的移载。
另外，由于支承突起部34由PEEK材料形成为扁平的小圆形状，因此不会随之产生叉状件23的实质厚度的增大，而能够以小面积或点接触稳定地支承晶圆w。另外，叉状件23俯视呈大致U字状，在叉状件23的上表面的左右两个部位设置大致中央的支承突起部34，在基端部侧的中央一个部位设有后部的支承突起部34，由此能够通过3点支承来稳定地支承晶圆w。
在叉状件23的前端上表面设有限制片41来进行限制使得晶圆的周缘部不向前端方向和左右方向移动，在叉状件23的基端部侧设有在与限制片41之间把持晶圆w的能够进行进退移动的把持机构42，由此虽然是厚度较薄的叉状件，也能够可靠地把持晶圆并以高速搬送。由此，能够实现处理能力的提高。
另外，上述舟皿9具有：多个环状支承板13，该环状支承板13具有直径大于晶圆w的直径的环状板17和突出到该环状板17上那样设置的多个基板支承片18，通过这些基板支承片18将晶圆w的周缘部卡定，从而在基板支承片18与环状板17之间保持间隔的同时支承晶圆w；以及支柱16，其围在这些环状支承板13的周围那样地被配置多个，通过突起或槽20支承上述支承板13的周缘部。根据该结构，不需要复杂的机构就能够容易地进行晶圆的移载。即，能够实现移载机构24的结构的简单化。
如上所述，如果结束向舟皿9移载晶圆，则通过盖体6的上升，将该舟皿9搬入到热处理炉3内。然后，在规定的温度、规定的压力以及规定的气体环境下对晶圆实施热处理。如果热处理结束，则通过盖体6的下降，将舟皿9从热处理炉3内搬出到装载区11内。然后，通过移载机构24，以与上述相反的顺序将已处理晶圆从舟皿9移载到收纳容器21。
如上所述，参照附图详细论述本发明的一个实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式，在不脱离本发明要旨的范围内能够变更各种设计等。例如，作为舟皿，能够使用日本专利第3234617号公报所记载的那样的窄间距的环形舟皿。作为支承突起部34的形状，可以是如图9A所示那样下部圆筒形、上部凸面状的形状，也可以是如图9B所示那样下部圆筒形、上部圆锥状的形状，也可以使如图9C所示那样所谓的半圆柱形的形状，还可以是如图9D所示那样三角屋顶形的形状。另外，本发明也能够适用于具有单片式的移载机构的处理装置中，该移载机构将被处理基板逐一地载置在移载板的上表面上，保持被处理基板的水平姿态的状态下进行移载。

Claims (10)

1.一种处理装置，其具有移载机构，该移载机构具有移载板，并且在该移载板的上表面载置被处理基板时，在水平保持该被处理基板的状态下使上述移载板移动，其特征在于，
上述移载板具有沿前后方向从基端部向前端部水平延伸的悬臂支承结构，
在上述移载板的上表面设有在前后方向的大致中央部与后部水平支承被处理基板的多个支承突起部，
在上述移载板的前端侧不支承上述被处理基板。
2.根据权利要求1所述的处理装置，其特征在于，
在上述移载板的比上述大致中央部的支承突起部靠近前端侧的区域中，在上述移载板的下表面设有台阶，该区域的厚度被形成为比其它部分的厚度薄。
3.根据权利要求1或2所述的处理装置，其特征在于，
上述支承突起部由耐热性树脂形成为扁平的小圆形状。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的处理装置，其特征在于，
上述移载板俯视呈大致U字状，
在上述移载板的上表面的左右两个部位设有上述大致中央部的支承突起部，
在上述移载板的基端侧的中央一个部位设有上述后部的支承突起部。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的处理装置，其特征在于，
在上述移载板的前端的上表面上设有限制片，该限制片进行限制使得上述被处理基板的周缘部不向前方方向和左右方向移动，
在上述移载板的基端侧设有能够进退的把持机构，该把持机构在其与上述限制片之间把持被处理基板并进行限制使得被处理基板不向后方方向移动。
6.一种纵型热处理装置，其特征在于，包括：
基板支承器具，其能够在上下方向以规定间隔支承多片被处理基板；
移载机构，其具有移载板，该移载板用于在上述基板支承器具与能够收纳多个被处理基板的收纳容器之间移载多片被处理基板；
以及热处理炉，其对连同上述基板支承器具被搬入到内部的被处理基板进行热处理，
上述移载板具有沿前后方向从基端部向前端部水平延伸的悬臂支承结构，
在上述移载板的上表面设有多个支承突起部，该支承突起部在前后方向的大致中央部与后部水平支承被处理基板，
在上述移载板的前端侧不支承上述被处理基板。
7.根据权利要求6所述的纵型热处理装置，其特征在于，
在上述移载板的比上述大致中央部的支承突起部靠近前端侧的区域中，在上述移载板的下表面设有台阶，该区域的厚度被形成为比其它部分的厚度薄。
8.根据权利要求6或7所述的纵型热处理装置，其特征在于，
上述支承突起部由耐热性树脂形成为扁平的小圆形状。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的纵型热处理装置，其特征在于，
上述移载板俯视呈大致U字状，
在上述移载板的上表面的左右两个部位设有上述大致中央部的支承突起部，
在上述移载板的基端侧的中央一个部位设有上述后部的支承突起部。
10.根据权利要求6至9中的任一项所述的纵型热处理装置，其特征在于，
在上述移载板的前端的上表面设有限制片，该限制片进行限制使得上述被处理基板的周缘部不向前方方向和左右方向移动，
在上述移载板的基端侧设有能够进退的把持机构，该把持机构在其与上述限制片之间把持被处理基板，并进行限制使得被处理基板不向后方方向移动。
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