JP2007329447A - 基板搬送装置及び縦型熱処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の超大口径化に伴う基板搬送時の基板中央部の自重による撓みを抑制する。
【解決手段】大口径の基板ｗの上方に移動される支持部１７と、該支持部１７に設けられ基板ｗの周縁部を上掴みで支持する上掴み機構２８とを有する基板搬送装置１８において、上記支持部１７に、基板ｗの上面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板ｗの中央部を撓まないように空気層５０を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部３０を設けている。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板搬送装置及び縦型熱処理装置に係り、特に大口径の基板を上掴みで搬送する際に基板の撓みを抑制する技術に関するものである。
半導体装置の製造においては、基板例えば半導体ウエハに例えば酸化、拡散、ＣＶＤ、アニール等の各種の熱処理を施す工程があり、これらの工程を実行するための熱処理装置の一つとして多数枚のウエハを一度に熱処理することが可能な縦型熱処理装置（半導体製造装置）が用いられている。
この縦型熱処理装置は、下部に炉口を有する熱処理炉と、その炉口を密閉する蓋体と、この蓋体上に設けられ多数枚のウエハをリング状支持板を介して上下方向に所定間隔で保持する保持具（ボートともいう）と、前記蓋体を昇降させて保持具を熱処理炉に搬入搬出する昇降機構と、複数枚のウエハを所定間隔で収納する収納容器（フープともいう）と前記保持具との間でウエハの搬送（移載）を行う複数枚の支持部（フォークともいう）を所定間隔で有する基板搬送装置とを備えている。前記リング状支持板は高温熱処理時にウエハの周縁部に発生するスリップ（結晶欠陥）を抑制ないし防止する対策として用いられている。
従来の基板搬送装置としては、ウエハ周縁部における下側面に係止してウエハを吊下げ状態で支持する複数の係止部材を備え、各係止部材が、ウエハを吊下げ状態で支持するウエハ支持位置と、ウエハの外形周縁の外側まで移動してウエハの支持状態を解除するウエハ解除位置との間で往復移動できるように構成されると共に、各係止部材が、ウエハ支持位置とウエハ解除位置の範囲でアクチュエータにより往復駆動されるように構成されているものが知られている（特許文献１参照）。
しかしながら、上記基板搬送装置においては、支持部の先端側及び後端側に配置した係止部材がいずれも可動する構造であるため、構造の複雑化を招くという問題がある。この問題を解決する基板搬送装置ないし縦型熱処理装置としては、フォーク下にウエハを上掴みで支持する上掴み機構を設け、該上掴み機構を、フォークの先端部に設けられウエハの前縁部を係止する固定係止部と、フォークの後端側に設けられウエハの後縁部を着脱可能に係止する可動係止部とにより構成したものが提案されている（特許文献２）。
特開２００３−３３８５３１号公報 特開２００５−３１１３０６号公報
ところで、ウエハの大口径化（直径３００ｍｍ）や次世代ウエハの超大口径化（直径４００〜４５０ｍｍ）に伴い、現状の基板搬送装置ないし縦型熱処理装置においては、自重によるウエハ中央部の撓みが発生してしまうことが予想される。また、上記撓みによりウエハへのストレスの発生や搬送精度の低下（ウエハ中央部の撓み部分の寸法ないしスペースを考慮する必要がある）を招くことも予想される。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、基板の大口径化や超大口径化に伴う基板搬送時の基板中央部の自重による撓みを抑制ないし防止することができる基板搬送装置及び縦型熱処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、第１の発明は、大口径の基板の上方に移動される支持部と、該支持部に設けられ基板の周縁部を上掴みで支持する上掴み機構とを有する基板搬送装置において、上記支持部に、基板の上面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする。
第２の発明は、大口径の基板の下方に移動される支持部と、該支持部に設けられ基板の周縁部を下掴みで支持する下掴み機構とを有する基板搬送装置において、上記支持部に、基板の下面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする。
第３の発明は、下部に炉口を有する熱処理炉と、その炉口を密閉する蓋体と、該蓋体上に設けられ多数枚の大口径の基板をリング状支持板を介して上下方向に所定間隔で保持する保持具と、前記蓋体を昇降させて保持具を熱処理炉に搬入搬出する昇降機構と、複数枚の基板を所定間隔で収納する収納容器と前記保持具との間で、基板を略水平状態で上掴みに支持して搬送する基板搬送装置とを備え、上記基板搬送装置は、上記基板の上方に移動される支持部と、基板の周縁部を上掴みで支持する上掴み機構とを有し、上記支持部に、基板の上面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする。
第４の発明は、下部に炉口を有する熱処理炉と、その炉口を密閉する蓋体と、該蓋体上に設けられ多数枚の大口径の基板をリング状支持板を介して上下方向に所定間隔で保持する保持具と、前記蓋体を昇降させて保持具を熱処理炉に搬入搬出する昇降機構と、複数枚の基板を所定間隔で収納する収納容器と前記保持具との間で、基板を略水平状態で下掴みに支持して搬送する基板搬送装置とを備え、上記基板搬送装置は、上記基板の下方に移動される支持部と、基板の周縁部を下掴みで支持する下掴み機構とを有し、上記支持部に、基板の下面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする。
上記非接触吸引保持部は、中央に配置された吸引孔と該吸引孔の周囲に配置された複数の吹出し孔とからなる非接触吸引保持ユニットを１つ又は複数備えていることを特徴とする。
上記支持部は、基板の上面の接線方向に気体を吹付けて基板を回転させる回転用吹出しノズルと、基板に設けられた位置合せマークを検出して基板の位置合せを行う位置合せ部とを有していることを特徴とする。
上記支持部は、基板の傾きを光学的に検出するための変位センサと、該変位センサからの検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構とを有していることを特徴とする。
上記支持部の下方に設けられた基準プレートと、該基準プレートに設けられ基板の傾きを光学的に検出する変位センサと、該変位センサからの検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構とを有していることを特徴とする。
本発明によれば、基板中央部を非接触吸引保持部により気体層を介して非接触で吸引保持することができ、基板の超大口径化に伴う基板搬送時の基板中央部の自重による撓みを抑制ないし防止することができる。これにより、基板の撓みによるストレスの発生や搬送精度の低下を抑制ないし防止することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて詳述する。図１は本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図２は基板搬送装置を概略的に示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）側面図である。図３は支持部の縦断面図、図４は支持部の底面図である。
これらの図において、１は縦型熱処理装置（半導体製造装置）で、この縦型熱処理装置１は外郭を形成する筐体２を有し、この筐体２内の上方に基板例えば薄板円板状で大口径（直径３００ｍｍ又は直径４００〜４５０ｍｍ）の半導体ウエハｗを収容して所定の処理例えばＣＶＤ処理等を施すための縦型の熱処理炉３を備えている。この熱処理炉３は、下部が炉口４として開口された縦長の処理容器例えば石英製の反応管５と、この反応管５の炉口４を開閉する昇降可能な蓋体６と、上記反応管５の周囲を覆うように設けられ、反応管５内を所定の温度例えば３００〜１２００℃（超大口径ウエハでは１０００℃以下の場合もある）に加熱制御可能なヒータ（加熱機構）７とから主に構成されている。
上記筐体２内には、熱処理炉３を構成する反応管５やヒータ７を設置するための例えばＳＵＳ製のベースプレート８が水平に設けられている。ベースプレート８には反応管５を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されている。
反応管５の下端部には図示しない外向きのフランジ部が形成され、このフランジ部をフランジ保持部材にてベースプレート８に保持することにより、反応管５がベースプレート８の開口部を下方から上方に挿通された状態に設置されている。反応管５は、洗浄等のためにベースプレート８から下方に取外せるようになっている。反応管５には反応管５内に処理ガスやパージ用の不活性ガスを導入する複数のガス導入管や反応管５内を減圧制御可能な真空ポンプや圧力制御弁等を有する排気管が接続されている（図示省略）。
上記筐体２内におけるベースプレート８より下方には、蓋体６上に設けられたボート（保持具）９を熱処理炉３（すなわち反応管５）内に搬入（ロード）したり、熱処理炉３から搬出（アンロード）したり、或いはボート９に対するウエハｗの移載を行うための作業領域（ローディングエリア）１０が設けられている。この作業領域１０にはボート９の搬入、搬出を行うべく蓋体６を昇降させるための昇降機構１１が設けられている。蓋体６は炉口４の開口端に当接して炉口４を密閉するように構成されている。蓋体６の下部にはボート９を回転するための図示しない回転機構が設けられている。
図示例のボート９は、例えば石英製であり、大口径の多数例えば５０〜７５枚程度のウエハｗをリング状支持板１３を介して水平状態で上下方向に所定間隔（ピッチ）で多段に支持する本体部９ａと、この本体部９ａを支持する脚部９ｂとを備え、脚部９ｂが回転機構の回転軸に接続されている。本体部９ａと蓋体６との間には炉口４からの放熱による温度低下を防止するための図示しない下部加熱機構が設けられている。なお、ボート９としては、本体部９ａのみを有し、脚部９ｂを有せず、蓋体６上に保温筒を介して載置されるものであってもよい。
上記ボート９は複数本例えば４本の支柱１２と、この支柱１２の上端及び下端に設けられた天板１２ａ及び底板１２ｂと、支柱１２に所定ピッチで設けられた溝部に係合させて多段に配置されたリング状支持板１３とを備えている。リング状支持板１３は、例えば石英製又はセラミック製であり、厚さが２〜３ｍｍ程度であり、ウエハｗの外径よりも若干大きい外径に形成されている。
筐体２の前部には、複数例えば２５枚程度のウエハｗを所定間隔で収納した収納容器であるフープ（ＦＯＵＰ）１４を載置して筐体２内への搬入搬出を行うための載置台（ロードポート）１５が設置されている。フープ１４は前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた密閉型収納容器とされている。作業領域１０内の前後にはフープ１４の蓋を取外してフープ１４内を作業領域１０内に連通開放するドア機構１６が設けられ、作業領域１０にはフープ１４とボート９の間でウエハｗの搬送（移載）を行うフォーク（支持部）１７を有するウエハ搬送装置（基板搬送装置）１８が設けられている。
作業領域１０外の前部上側には、フープ１４をストックしておくための保管棚部１９と、ロードポート１５から保管棚部１９へ又はその逆にフープ１４を搬送するための図示しないフープ搬送装置とが設けられている。なお、作業領域１０の上方には蓋体６を開けた時に炉口４から高温の炉内の熱が下方の作業領域１０に放出されるのを抑制ないし防止するために炉口４を覆う（又は塞ぐ）シャッター機構２０が設けられている。
ウエハ搬送装置１８は、昇降及び旋回可能な基台２１を有している。具体的には、ウエハ搬送装置１８は、図２に示すように、垂直のガイド２２に沿って図示しないボールネジにより上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられた昇降アーム２３（図１の紙面垂直方向に長い）と、該昇降アーム２３の長手方向に沿ってボールネジ等により水平移動可能に設けられた水平移動台２４と、該水平移動台２４上に旋回駆動部２５を介して水平旋回可能に設けられた水平方向に長い箱型の基台２１とを有している。この基台２１上には１枚のフォーク１７の基端部を支持した移動体２７が水平方向である基台２１の長手方向に沿って進退移動可能に設けられ、基台２１の内部には移動体２７を進退移動させるための図示しない移動機構が設けられている。縦型熱処理装置１は、ウエハ搬送装置１８を制御するコントローラ４１を備えている。なお、図３のウエハ搬送装置１８においては、図７のウエハ搬送装置（フォークとは別に基準プレートを有する）と異なり、フォーク１７に基準プレートが含まれる。
フォーク１７は、基台２１の長手方向に沿って長い板状に形成されている。このフォーク１７の下部には、図３ないし図４に示すように、ウエハｗを前後から上掴みで支持することが可能な上掴み機構２８が設けられている。この上掴み機構２８は、フォーク１７の先端部に設けられウエハｗの前縁側を支持する固定支持部２８ａと、フォーク１７の後端側に設けられウエハｗの後縁側を着脱可能に支持する可動支持部２８ｂと、この可動支持部２８ｂを前後（ウエハを掴む位置と解放する位置）に駆動する駆動部例えばエアシリンダ２８ｃとを備えている。
固定支持部２８ａ及び可動支持部２８ｂは、それぞれ、フォーク１７の下面から下方に垂直に位置される垂直部２８ｘと、該垂直部２８ｘからウエハｗの中心方向に臨んで突出されると共に上面がテーパー状に形成されたフック部２８ｙとからなっており、そのフック部２８ｙの上面にウエハｗの周縁部が支持される。なお、後述するようにウエハｗの位置合せを行う場合には、非接触吸引保持部３０によりウエハｗをフック部２８ｙの上面から浮上させると共に接線方向の気体吹付けによりウエハｗを水平回転させ、接線方向の気体吹付けを停止すると共に垂直部２８ｘ間でウエハｗを挟むことによりウエハｗの回転を停止させるようになっている。ウエハｗを回転させる場合、ウエハｗの周縁部がフック部２８ｙに接触しないようにウエハｗが十分に吸引浮上されていることが好ましい。
ウエハｗの上面（被処理面）がフォーク１７の下面に接触するのを防止するために、上記フォーク１７の先端側下面には該フォーク１７の下面とウエハｗの上面との間に所定の隙間が存するようにウエハｗの前縁側を受ける下面がテーパー状のスぺーサ２９が設けられていることが好ましい。固定支持部２８ａ、可動支持部２８ｂ、スぺーサ２９の材質としては、耐熱性樹脂例えばＰＥＥＫ（Poly Ether Ether Ketone）材が好ましい。
上記リング状支持板１３においては、ウエハｗよりも外径が大きい場合には、上記固定係止部２８ａ及び可動係止部２８ｂとの干渉を避けるための切欠部（図示省略）が設けられていることが好ましい。なお、リング状支持板１３は、ウエハｗよりも外径が小さい場合には、必ずしも切欠部を設ける必要はない。
上記フォーク１７には、ウエハｗの上面中央部に気体を吹付けると共に吸引してウエハｗの中央部を撓まないように空気層（気体層）５０を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部（非接触吸着保持部と称することもできる）３０が設けられている。この非接触吸引保持部３０は、いわゆるエアベアリングの原理が応用されている。空気層５０には、厚さの薄い膜状のもの（空気膜）も含まれる。この非接触吸引保持部３０は、ウエハｗの上面中央部図示例では中心部に臨んでフォーク１７の下面（下部）に設けられ、フォーク１７の下面とウエハｗの上面との間の雰囲気を吸引しすなわち負圧にしてウエハｗを吸着する吸引ノズル（負圧ノズル、吸引孔）３１と、この吸引ノズル３１を中心として周方向に等間隔で設けられ、フォーク１７の下面とウエハｗの上面との間に気体を吹出しすなわち陽圧にしてウエハｗをフォーク１７の下面に接しないように離反させる（換言すれば、フォーク１７の下面とウエハｗの上面との間に空気層５０を形成する）複数の吹出しノズル（正圧ノズル、吹出し孔）３２とにより構成されている。
吸引ノズル３１は吸引流路３３を介して吸引源例えば真空ポンプ（図示省略）に接続されている。吹出しノズル３２は環状流路３４及び圧送流路３５を介して気体圧送源例えばボンベ又は圧縮機（図示省略）に接続されている。気体としては、空気であってもよいが、不活性ガス例えば窒素ガスが好ましい。なお、吸引流路３３、環状流路３４及び圧送流路３５は、パイプであってもよい。
上記フォーク１７に支持された状態でウエハｗの位置合せ（アライメント）を行うために、上記フォーク１７には、ウエハｗの上面の接線方向に気体例えば窒素ガスを吹付けてウエハｗをその軸回りに回転させる回転用吹出しノズル３６と、ウエハｗに設けられた位置合せマーク（図示省略）を検出してウエハｗの位置合せを行う位置合せ部３７とを有している。回転用吹出しノズル３６としては、１つ（一方向の回転用）だけでもよいが、正逆両方向の回転用に向きを異ならせて２つ配置することが位置合せを効率よく行う上で好ましい。回転用吹出しノズル３６と圧送流路３５との間には開閉弁（電磁弁）３８が設けられていることが好ましい。上記位置合せマークとしては、ノッチであってもよいが、ウエハの周縁部表面にレーザーマーカにより刻印したものが好ましい。
上記位置合せ部３７は、上記ウエハｗ上の位置合せマークを検出するセンサを有し、その検出信号に基いてコントローラ４１が上記回転用吹出しノズル３６からの気体の吹出し（方向を含む）を制御すると共に上掴み機構２８を閉作動させてウエハｗの回転を停止させ、ウエハの位置合せマークを位置合せ部３７の位置に位置合せするようになっている。
フープ１４内にはウエハｗの両側縁部を平行に収容して支持するための所定の溝幅を有するポケット（収容溝）が所定のピッチで形成されているが、何らかの原因でウエハｗが左右に傾いた状態で収容される場合があり、この場合、上掴み機構２８がその傾いたウエハを掴むことが難しい。そこで、上記フォーク１７は、ウエハｗの傾きを光学的に検出するための変位センサ３９と、該変位センサ３９からの検出信号に基いてフォーク１７をウエハｗと平行にする姿勢制御機構４０とを有していることが好ましい。変位センサ３９としては、例えばレーザ型の超小型変位センサが用いられ、変位センサ３９により例えばウエハ上の３点の高さを検出してウエハｗの中心及び傾きを求めるようになっている。
図５は支持部の姿勢制御機構を説明するための概略的側面図、図６は支持部の姿勢制御機構を説明するための概略的正面図である。本実施の形態では、フォーク１７の姿勢制御機構４０として、左右傾斜用の第１傾斜ステージ４０ａと、前後傾斜用の第２傾斜ステージ４０ｂとが用いられている。ウエハ搬送装置１８における移動体２７に第１傾斜ステージ４０ａの基部が取付けられ、この第１傾斜ステージ４０ａの出力部に第２傾斜ステージ４０ｂの基部が取付けられ、この第２傾斜ステージ４０ｂの出力部に上記フォーク１７の基端部が取付けられている。上記第１傾斜ステージ４０ａによりフォーク１７をその中心線上の第１傾斜ステージ４０ａの回転中心回りに所定の角度θａ例えば１８０°+αの範囲で角度調節可能とされ、上記第２傾斜ステージ４０ｂによりフォーク１７を第２ステージ４０ｂの回転中心回りに所定の角度θｂ例えば±１０°の範囲で角度調節可能とされている。
上記コントローラ４１は、変位センサ３９によりフープ１４内やボート９内のウエハｗの位置情報（傾きを含む）を検出して記憶すると共に、その位置情報に基いて姿勢制御機構４０によりフォーク１７の姿勢を制御するように設定されている。これにより、例えばフープ１４内のウエハｗが傾いていた場合には、ウエハｗの傾きに合わせて(倣って)フォーク１７を傾けることができ、ウエハｗを確実に上掴みすることができる。
上記フォーク１７の先端両側部には、障害物を検出する障害物センサ４２が設けられている。障害物センサ４２としては、超音波センサやＣＣＤカメラ等が適用可能である。上記障害物センセ４２により予め障害物を検出してその位置をコントローラ４１の空間座標に記憶しておき、障害物を避けるようにウエハを搬送したり、或いは搬送中に障害物を検出した場合にウエハの搬送を停止することにより、衝突を回避してウエハ及び装置の損傷を防止できるようになっている。
なお、ウエハ搬送装置１８の基台２１の先端部には、フープ１４内又はボート９内のウエハｗの有無を検出して位置情報として記憶するためのマッピングセンサ（ウエハカウンタともいう）４３が設けられていてもよい。このマッピングセンサ４３は赤外光線を発光する発光素子４３ａと、その赤外光線を受光する受光素子４３ｂからなっている。マッピングセンサ４３を、フープ１４内又はボート９内に多段に保持されたウエハｗに沿って上下方向に走査することにより、フープ内又はボート９内の各段におけるウエハｗの有無を検出して位置情報としてコントローラ４１の記憶部に記憶（マッピング）することが可能であり、また、処理前後のウエハｗの状態（例えば飛び出しの有無）を検出することも可能である。
以上の構成からなるウエハ搬送装置１８ないし縦型熱処理装置１によれば、大口径のウエハｗの上方に移動されるフォーク１７と、該フォーク１７に設けられウエハｗの周縁部を上掴みで支持する上掴み機構２８とを有し、上記フォーク１７に、ウエハｗの上面中央部に気体を吹付けると共に吸引してウエハｗの中央部を撓まないように非接触で保持する非接触吸引保持部３０を設けているため、ウエハ中央部を非接触吸引保持部３０により非接触で吸引浮上させて保持することができ、ウエハｗの超大口径化に伴うウエハ搬送時のウエハ中央部の自重による撓みを抑制ないし防止することができる。これにより、ウエハｗの撓みによるストレスの発生や搬送精度の低下を抑制ないし防止することができる。特に、ウエハの上下搬送時にはウエハ表面に空気圧がかかり、超大口径化ウエハは表面積が大きく厚みが薄いため、高速搬送時にストレスを受け易いが、ウエハを中央部で保持することでストレスを軽減することができる。
上記非接触吸引保持部３０は、中央に吸引ノズル３１を配置し、この吸引ノズル３１を囲繞するように複数の吹出しノズル３２を配置してなるため、フォーク１７とウエハｗとの間に空気層５０を形成してウエハｗを非接触で吸引浮上（吸着）させることができる。上記非接触吸引保持部３０により、ウエハｗの中央部の上下振動を抑制すること（除振）が可能となり、パーティクルの飛散を抑制することができる。
上記フォーク１７は、ウエハｗの上面の接線方向に気体を吹付けてウエハｗを回転させる回転用吹出しノズル３６と、ウエハｗに設けられた位置合せマークを検出して基板の位置合せを行う位置合せ部３７とを有しているため、フォーク１７の位置にてウエハの搬送中にウエハの位置合せ（結晶方向の位置決め、アライメント）を行うことができ、したがって、従来では筐体内に設けていた位置合せ装置及び該位置合せ装置へのウエハの搬送工程が不要になり、構造の簡素化及びスループットの向上が図れる。
また、上記フォーク１７は、ウエハｗの傾きを光学的に検出するための変位センサ３９と、該変位センサ３９からの検出信号に基いてフォーク１７をウエハｗと平行にする姿勢制御機構４０とを有しているため、ウエハｗがフープ１４内で傾いていたとしてもその傾斜したウエハｗに倣ってフォーク１７をウエハｗと平行にすることができ、これにより上掴み機構２８でウエハｗを確実に上掴みすることが可能となる。この場合、上記姿勢制御機構４０は、第１傾斜ステージ４０ａと第２傾斜ステージ４０ｂにより２軸の姿勢制御が可能で、手の平を動かすようにフォーク１７をウエハ面に平行になるように容易に動かすことができ、高精度のウエハ搬送が可能となる。ウエハが傾斜していてもこれを水平な姿勢に修正して移載することができるため、ウエハのソフト移載が可能となり、ウエハの損傷やパーティクルの発生を防止することができる。
また、上記第１傾斜ステージ４０ａによりウエハｗを上下反転させて搬送することも可能となる。上記変位センサ３９によりウエハ面の位置を認識してフォーク１７の姿勢を自動的に補正することが可能となると共に、例えばボート側においては最上部のウエハの上面位置を認識するだけでその位置情報と当該ボート内のピッチ情報により正確な座標の認識が可能となり、ティーチングの簡素化が図れる。
図７は基板搬送装置の他の実施の形態を概略的に示す縦断面図である。図７の実施の形態において、図３の実施の形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図７の実施の形態においては、フォーク１７の下方に設けられた基準プレート４４を有し、該基準プレート４４にウエハｗの傾きを光学的に検出する変位センサ３９が設けられている。上記基準プレート４４は、その基端部がウエハ搬送機構１８における移動体２７に取付けられており、先端部がフォーク１７と同様に片持ち梁状に前方へ水平に延出されている。上記変位センサ３９はウエハｗの下面の変位（傾き）を検出し、その検出信号に基いて姿勢制御機構４０によりフォーク１７がウエハｗと平行に姿勢制御されるようになっている。本実施の形態のウエハ搬送装置によれば、上記実施の形態と同様の作用効果が得られる。
図８は非接触吸引保持部の他の例を示す図、図９は同非接触吸引保持部の吸引流路を概略的に示す模式図、図１０は同非接触吸引保持部の圧送流路を概略的に示す模式図である。本実施形態の非接触吸引保持部３０は、中央に配置された吸引ノズル（吸引孔）３１と該吸引ノズル３１の周囲に配置された複数例えば４つの吹出しノズル（吹出し孔）３６とからなる非接触吸引保持ユニットＵを複数例えば４つ備えている。すなわち、中央に配置した１つのユニットＵの周りに等間隔で３つのユニットＵを配置して構成されている。この場合、図９に示すように各ユニットの吸引ノズル３１に対し吸引流路３３が分配流路３３ａを介して接続される。また、図１０に示すように各ユニットの複数の吹出しノズル３２に対し圧送流路３５が１次分配流路３５ａ及び２次分配流路（例えば環状流路）３４を介して接続される。
上記非接触吸引保持部３０の性能試験で得られた保持力は表１に示すとおりである。
Figure 2007329447
この表１において、流量とは圧送流路３５に所定の圧力例えば０．２ＭＰａで圧送される気体（乾燥空気）の流量であり、浮上高さとは安定した保持位置のウエハｗと非接触吸引保持部３０との間の距離であり、保持力とはウエハを保持する力であり、浮上位置とはウエハｗが最初に吸い付く時のウエハと非接触吸引保持部３０との間の距離であり、圧力とは吸引流路３３の圧力である。なお、吸引源として使用した真空ポンプの実効排気速度は６０Ｌ／ｍｉｎであり、到達圧力は９７．７８ｋＰａである。
この性能試験は、図１１に示す吸引保持力計測装置６０を用いて行われた。この吸引保持力計測装置６０は、上部にウエハｗを接着したロードセル６１と、そのウエハｗの上方に配置された非接触吸引保持部３０と、この非接触吸引保持部３０をウエハｗに対して高さ調整する高さ調整機構（図示省略）と、上記ロードセル６１による検出値を出力表示するデジタルフォースゲージ６２とから主に構成されている。
上記性能試験で得られた保持力は、圧送される気体の流量が５０Ｌ／ｍｉｎの場合、７２１．７ｇであり、４０Ｌ／ｍｉｎの場合、７９４ｇであった。直径３００ｍｍのウエハの重さは１２０ｇであり、直径４５０ｍｍのウエハの重さは４５０ｇであるから、いずれのウエハも十分保持可能であるという試験結果が得られた。
図１２は支持部の他の例を示す斜視図である。本実施形態では、支持部７０がフォークではなく、水平で平行な２本の管７０ａ、７０ｂから構成されている。一方の管７０ａの内部は吸引流路３３を形成し、他方の管７０ｂの内部は圧送流路３５を形成している。これらの管７０ａ，７０ｂの基端部にはウエハ搬送装置の移動体に取付けられるベース部材７１が取付けられ、管７０ａ，７０ｂの先端部には非接触吸引保持部３０が取付けられている。
また、上記非接触吸引保持部３０には前方斜め左右方向へ延出した腕部７２ａ，７２ｂを介して上掴み機構２８の固定支持部２８ａ，２８ａが取付けられ、上記ベース部材７１には上掴み機構２８の可動支持部（図示省略）が取付けられている。本実施形態の支持部７０を有する基板搬送装置によれば、前記実施形態と同様の作用効果が得られると共に構造の簡素化が図れる。
図１３は下掴みタイプの支持部の例を示す斜視図である。図１３に示すように、基板搬送装置としては、ウエハｗの下方に移動される支持部７０と、ウエハｗの周縁部を下掴みで支持する下掴み機構８０とを有し、上記支持部７０に、ウエハｗの下面中央部に気体を吹付けると共に吸引してウエハｗの中央部を撓まないように空気層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部３０を設けたものであってもよい。この下掴みタイプの支持部７０は、図１２に示した上掴みタイプの支持部７０を上下逆にしたものである。上記非接触吸引保持部３０には前方斜め左右方向へ延出した腕部７２ａ，７２ｂを介して下掴み機構８０の固定支持部８０ａ，８０ａが取付けられ、上記ベース部材７１には上掴み機構８０の可動支持部（図示省略）が取付けられている。本実施形態の下掴みタイプの支持部７０を有する基板搬送装置によれば、ウエハｗの下面中央部を非接触で保持することができ、前記実施形態と同様の作用効果が得られると共に、仮にウエハｗをボートに受け渡す作業を失敗したとしてもウエハｗを非接触吸引保持部３０上で受け止めてウエハｗの脱落を防止することができる。
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、ウエハ搬送装置としては、フォークを上下方向に複数備えていてもよい。
本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図である。 基板搬送装置を概略的に示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）側面図である。 支持部の縦断面図である。 支持部の底面図である。 支持部の姿勢制御機構を説明するための概略的側面図である。 支持部の姿勢制御機構を説明するための概略的正面図である。 基板搬送装置の他の実施の形態を概略的に示す縦断面図である。 非接触吸引保持部の他の例を示す図である。 同非接触吸引保持部の吸引流路を概略的に示す模式図である。 同非接触吸引保持部の圧送流路を概略的に示す摸式図である。 吸引保持力計測装置を示す図である。 支持部の他の例を示す斜視図である。 下掴みタイプの支持部の例を示す斜視図である。
１ 縦型熱処理装置
ｗ 半導体ウエハ（基板）
３ 熱処理炉
６ 蓋体
９ ボート（保持具）
１３ リング状支持板
１４ フープ（収納容器）
１７ フォーク（支持部）
１８ ウエハ搬送装置（基板搬送装置）
２８ 上掴み機構
３０ 非接触吸引保持部
３６ 回点用吹出しノズル
３７ 位置合せ部
３９ 変位センサ
４０ 姿勢制御機構
４４ 基準プレート
５０ 空気層（気体層）
７０ 支持部
８０ 下掴み機構
Ｕ 非接触吸引保持ユニット

Claims (12)

  1. 大口径の基板の上方に移動される支持部と、該支持部に設けられ基板の周縁部を上掴みで支持する上掴み機構とを有する基板搬送装置において、上記支持部に、基板の上面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする基板搬送装置。
  2. 大口径の基板の下方に移動される支持部と、該支持部に設けられ基板の周縁部を下掴みで支持する下掴み機構とを有する基板搬送装置において、上記支持部に、基板の下面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする基板搬送装置。
  3. 上記非接触吸引保持部は、中央に配置された吸引孔と該吸引孔の周囲に配置された複数の吹出し孔とからなる非接触吸引保持ユニットを１つ又は複数備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置。
  4. 上記支持部は、基板の上面の接線方向に気体を吹付けて基板を回転させる回転用吹出しノズルと、基板に設けられた位置合せマークを検出して基板の位置合せを行う位置合せ部とを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置。
  5. 上記支持部は、基板の傾きを光学的に検出するための変位センサと、該変位センサからの検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構とを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置。
  6. 上記支持部の下方に設けられた基準プレートと、該基準プレートに設けられ基板の傾きを光学的に検出する変位センサと、該変位センサからの検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構とを有していることを特徴とする請求項１又は２記載の基板搬送装置。
  7. 下部に炉口を有する熱処理炉と、その炉口を密閉する蓋体と、該蓋体上に設けられ多数枚の大口径の基板をリング状支持板を介して上下方向に所定間隔で保持する保持具と、前記蓋体を昇降させて保持具を熱処理炉に搬入搬出する昇降機構と、複数枚の基板を所定間隔で収納する収納容器と前記保持具との間で、基板を略水平状態で上掴みに支持して搬送する基板搬送装置とを備え、上記搬送装置は、上記基板の上方に移動される支持部と、基板の周縁部を上掴みで支持する上掴み機構とを有し、上記支持部に、基板の上面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
  8. 下部に炉口を有する熱処理炉と、その炉口を密閉する蓋体と、該蓋体上に設けられ多数枚の大口径の基板をリング状支持板を介して上下方向に所定間隔で保持する保持具と、前記蓋体を昇降させて保持具を熱処理炉に搬入搬出する昇降機構と、複数枚の基板を所定間隔で収納する収納容器と前記保持具との間で、基板を略水平状態で下掴みに支持して搬送する基板搬送装置とを備え、上記基板搬送装置は、上記基板の下方に移動される支持部と、基板の周縁部を下掴みで支持する下掴み機構とを有し、上記支持部に、基板の下面中央部に気体を吹付けると共に吸引して基板の中央部を撓まないように気体層を介して非接触で吸引保持する非接触吸引保持部を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
  9. 上記非接触吸引保持部は、中央に配置された吸引孔と該吸引孔の周囲に配置された複数の吹出し孔とからなる非接触吸引保持ユニットを１つ又は複数備えていることを特徴とする請求項７又は８記載の縦型熱処理装置。
  10. 上記支持部は、基板の上面の接線方向に気体を吹付けて基板を回転させる回転用吹出しノズルと、基板に設けられた位置合せマークを検出して基板の位置合せを行う位置合せ部とを有していることを特徴とする請求項７又は８記載の縦型熱処理装置。
  11. 上記支持部は、基板の傾きを光学的に検出するための変位センサと、該変位センサからの検出信号に基いて支持部を基板と平行にする姿勢制御機構とを有していることを特徴とする請求項７又は８記載の縦型熱処理装置。
  12. 上記支持部の下方に設けられた基準プレートと、該基準プレートに設けられ、基板の傾きを光学的に検出する変位センサと、該変位センサからの検出信号に基いて支持部を基板と平行にするための姿勢制御機構とを有していることを特徴とする請求項７又は８記載の縦型熱処理装置。
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