JP2009147036A - Vacuum heating device for wafer - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、真空状態で半導体ウェハを加熱するウェハ用真空加熱装置に関し、特に、半導体ウェハが搬入出される開口部を開閉するシャッタの構造に関する。 The present invention relates to a wafer vacuum heating apparatus that heats a semiconductor wafer in a vacuum state, and more particularly to a shutter structure that opens and closes an opening through which a semiconductor wafer is carried in and out.
半導体製造工程には、半導体ウェハを真空状態で1000℃程度に加熱するアニール処理等の真空加熱処理が含まれる場合があり、ウェハ用真空加熱装置が用いられる(例えば、特許文献1参照。)。 The semiconductor manufacturing process may include a vacuum heating process such as an annealing process for heating the semiconductor wafer to about 1000 ° C. in a vacuum state, and a wafer vacuum heating apparatus is used (see, for example, Patent Document 1).
ウェハ用真空加熱装置は、半導体ウェハを水平に保持して収納する処理部を備えている。処理部には、長手方向を水平にした開口部が設けられている。処理部には、開口部を経由してウェハが1枚ずつ搬入及び搬出される。処理部内はウェハの処理に際して内部を真空状態にして高温に保持される。 The wafer vacuum heating apparatus includes a processing unit that holds and holds a semiconductor wafer horizontally. The processing unit is provided with an opening having a horizontal longitudinal direction. Wafers are carried into and out of the processing unit one by one via the opening. The inside of the processing unit is kept at a high temperature by evacuating the inside of the wafer during processing.
このため、ウェハの処理中に開口部を閉鎖しておく必要があり、ウェハ用真空加熱装置には、開口部を開閉するシャッタが備えられている。シャッタは、開口部の前面で支持部を介して高さ方向に移動自在に支持されており、例えば空圧シリンダ等の駆動機構によって昇降することで、開口部を開閉する。 For this reason, it is necessary to close the opening during the processing of the wafer, and the vacuum heating apparatus for wafer is provided with a shutter for opening and closing the opening. The shutter is movably supported in the height direction via a support portion on the front surface of the opening portion, and opens and closes the opening portion by moving up and down by a driving mechanism such as a pneumatic cylinder.
支持部は、加熱処理時に処理部からの熱伝導による温度変化に拘らずシャッタを円滑に昇降させることができるとともに、処理部の気密性を維持できる構造にする必要がある。 The support portion needs to have a structure capable of smoothly raising and lowering the shutter regardless of a temperature change due to heat conduction from the processing portion during heat treatment and maintaining the airtightness of the processing portion.
このため、シャッタの長手方向の両端部近傍に、垂直方向のガイド孔を貫通した円柱形状のシャフトの一方の端部を固定し、駆動機構から2本のシャフトを介してシャッタに昇降動作を伝達することが考えられる。駆動機構の駆動力は、ガイド孔内を摺動するシャフトを介してシャッタに伝達される。
しかし、シャッタは、熱処理時に処理部からの熱輻射や熱伝導による温度上昇によって長手方向に伸びを生じ、2本のシャフトの間隔がシャッタに固定されている一方の端部側で拡がる。このため、2本のシャフトがガイド孔内を摺動する際に大きな抵抗が生じ、シャッタを円滑に昇降させることができなくなる問題がある。 However, the shutter expands in the longitudinal direction due to a temperature rise due to heat radiation or heat conduction from the processing section during heat treatment, and the interval between the two shafts expands on one end side fixed to the shutter. For this reason, there is a problem that a large resistance is generated when the two shafts slide in the guide hole, and the shutter cannot be raised and lowered smoothly.
この発明の目的は、シャッタに長手方向の熱変形を生じた場合でも、ガイド孔内を摺動する複数のシャフトを介してシャッタを円滑に昇降させることができるウェハ用真空加熱装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a vacuum heating apparatus for a wafer that can smoothly lift and lower a shutter through a plurality of shafts that slide in a guide hole even when the shutter undergoes thermal deformation in the longitudinal direction. It is in.
この発明のウェハ用真空加熱装置は、処理部、シャッタ、複数のシャフト、ガイド部材及び駆動機構を備えている。処理部は、スリット状の開口部を有し、開口部から内部に挿入されたウェハを真空状態で加熱する。シャッタは、開口部の長手方向に直交する方向に沿って往復移動して開口部を開閉する。複数のシャフトは、それぞれの軸方向を前記長手方向に直交させて配置され、シャッタにおける長手方向に沿う複数の位置に軸方向の一方の端部が取り付けられる。ガイド部材は、複数のシャフトのそれぞれが軸方向に沿って摺動自在に貫通する複数のガイド孔を備えている。駆動機構は、複数のシャフトに軸方向の移動力を供給する。複数のシャフトのうち長手方向の最も外側の一方に位置するシャフトは、一端部を長手方向に沿う所定範囲内でシャッタに対して移動自在にされた可動シャフトである。 The vacuum heating apparatus for a wafer according to the present invention includes a processing unit, a shutter, a plurality of shafts, a guide member, and a drive mechanism. The processing unit has a slit-shaped opening, and heats the wafer inserted into the inside through the opening in a vacuum state. The shutter reciprocates along a direction orthogonal to the longitudinal direction of the opening to open and close the opening. The plurality of shafts are arranged with their respective axial directions orthogonal to the longitudinal direction, and one end in the axial direction is attached to a plurality of positions along the longitudinal direction of the shutter. The guide member includes a plurality of guide holes through which each of the plurality of shafts slidably penetrates along the axial direction. The drive mechanism supplies axial movement force to the plurality of shafts. The shaft located on the outermost side in the longitudinal direction among the plurality of shafts is a movable shaft whose one end is movable with respect to the shutter within a predetermined range along the longitudinal direction.
シャッタは、駆動機構から複数のシャフトに供給される移動力により、開口部の長手方向に直交する方向に沿って往復移動し、処理部の開口部を開閉する。処理部におけるウェハの加熱処理時に処理部からの熱輻射や熱伝導による温度上昇によってシャッタが長手方向に伸びを生じた場合に、可動シャフトがシャッタに対して相対的に移動する。他のシャフトから離れる方向の応力が可動シャフトの一方の端部側に作用することがなく、複数のシャフトの間隔が維持される。このため、シャッタに温度変化による熱変形を生じた場合にも、複数のシャフトはガイド部材のガイド孔内を円滑に摺動する。 The shutter reciprocates along a direction orthogonal to the longitudinal direction of the opening by the moving force supplied to the plurality of shafts from the drive mechanism, and opens and closes the opening of the processing unit. When the shutter is elongated in the longitudinal direction due to a temperature rise due to heat radiation or heat conduction from the processing unit during the heat treatment of the wafer in the processing unit, the movable shaft moves relative to the shutter. Stress in a direction away from the other shaft does not act on one end side of the movable shaft, and the interval between the plurality of shafts is maintained. For this reason, even when the shutter is thermally deformed due to a temperature change, the plurality of shafts slide smoothly in the guide hole of the guide member.
この構成において、長手方向におけるシャッタの両端部に合計2本のシャフトを備えてもよい。最小数のシャフトによって駆動機構の移動力をシャッタに安定して伝達できる。 In this configuration, a total of two shafts may be provided at both ends of the shutter in the longitudinal direction. The moving force of the drive mechanism can be stably transmitted to the shutter by the minimum number of shafts.
また、可動シャフトは、一方の端部側で軸方向に沿う第1部材と第2部材とに分割したものであってもよい。第1部材を軸方向の一端側の露出部をシャッタから露出させてシャッタに固定し、露出部と第2部材の軸方向における第1部材側の連結部とのそれぞれに、長手方向の係合溝と係合溝に長手方向に摺動自在に係合する係合片との何れかを形成する。シャッタの熱変形に伴って第1部材が長手方向に移動しても、第2部材が長手方向に移動することはなく、シャッタに温度変化による熱変形を生じた場合にも、複数のシャフトをガイド部材のガイド孔内で円滑に摺動させることができる。 The movable shaft may be divided into a first member and a second member along the axial direction on one end side. The exposed portion on one end side in the axial direction is exposed from the shutter to be fixed to the shutter, and the exposed portion and the connecting portion on the first member side in the axial direction of the second member are engaged in the longitudinal direction. Either a groove or an engagement piece that is slidably engaged with the engagement groove in the longitudinal direction is formed. Even if the first member moves in the longitudinal direction along with the thermal deformation of the shutter, the second member does not move in the longitudinal direction. It can be smoothly slid in the guide hole of the guide member.
この発明によれば、シャッタに長手方向の熱変形を生じた場合に、可動シャフトがシャッタに対して相対的に移動して複数のシャフトの間隔が維持されるため、ガイド孔内を摺動する複数のシャフトを介してシャッタを円滑に昇降させることができる。 According to the present invention, when the longitudinal thermal deformation of the shutter occurs, the movable shaft moves relative to the shutter and the interval between the plurality of shafts is maintained. The shutter can be raised and lowered smoothly through the plurality of shafts.
図1は、この発明の実施形態であるウェハ用真空加熱装置10の外観図である。図2は、ウェハ用真空加熱装置10の要部の側面断面図である。ウェハ用真空加熱装置10は、一例として半導体ウェハを真空状態で1000℃程度に加熱するアニール処理等の真空加熱処理に用いられ、処理部1、支持部材2、シャッタ3、2本のシャフト4,5、ガイド部材6及び駆動機構7を備えている。
FIG. 1 is an external view of a wafer
処理部1は、薄型の筐体であり、前面にスリット状の開口部11を備えている。開口部11は、長手方向(矢印X方向)を水平にして配置されている。処理部1の内部には、図示しないロボットアームを介して半導体ウェハが水平状態にして開口部11から挿入される。処理部1は、外部に図示しない加熱手段を備えている。処理部1の内部は、図示しない真空ポンプにより、排気管12を経由して真空状態に排気される。
The
支持部材2は、処理部1の前面に配置されている。支持部材2には、凹部21が形成されている。凹部21内には、シャッタ3が収納されている。支持部材2は、固定ネジ22を介して前面に取り付けられるカバー部材8とともに、シャッタ3を開口部11の長手方向に直交する方向である垂直方向(矢印Z方向)に沿って往復移動自在に支持する。
The support member 2 is disposed on the front surface of the
シャッタ3は、一例としてアルミニウム合金を素材として形成されており、凹部21内で矢印Z方向に沿って往復移動する。シャッタ3は、下限位置で開口部11を開放し、上限位置で開口部11を気密状態で閉鎖する。
The
シャフト4,5は、軸方向を矢印Z方向に平行にして、矢印X方向に沿って配置されている。シャフト4,5の上端部は、シャッタ3の底面における矢印X方向の両端部に取り付けられている。シャフト4,5の下端部は、連結バー71に固定されている。
The
ガイド部材6は、支持部材2の下方に配置されている。ガイド部材6には、ガイド孔61,62が形成されている。ガイド孔61,62には、それぞれシャフト4,5が矢印Z方向に摺動自在に貫通している。
The guide member 6 is disposed below the support member 2.
なお、支持部材2には、貫通孔24,25が形成されている。貫通孔24,25には、それぞれシャフト4,5が矢印Z方向に摺動自在に貫通している。
The support member 2 is formed with through
シャフト4,5は、例えば、ステンレスを素材として円柱形状に形成されており、ガイド孔61,62及び貫通孔24,25も円形断面に形成されている。
The
駆動機構7は、一例として空圧シリンダであり、圧空の流入出に応じて内部のピストンが矢印Z方向に沿って昇降する。ピストンの昇降動作は、連結部材72に伝達される。連結部材72には、連結バー71が固定されている。駆動機構7は、ピストンの昇降動作を連結部材72、連結バー71及びシャフト4,5を介してシャッタ3に矢印Z方向の移動力として供給する。
The
図3は、シャフト5の上端部の組立図である。シャフト5は、軸方向である矢印Z方向について第1部材51及び第2部材52との2分割に構成されている。シャフト5は、例えば、
第1部材51には、基部511、嵌入部512、係合片513が同軸上に一体に形成されている。基部511は、偏平円柱体の周面を互いに平行な2平面511A,511Bで面取りして形成されている。嵌入部512は、円柱形状を呈し、連結部514を介して基部511の上方に位置している。係合片513は、偏平円柱形状を呈し、連結部515を介して基部511の下方に位置している。嵌入部512及び係合片513は、基部511よりも小径にされている。
FIG. 3 is an assembly view of the upper end portion of the
In the
第2部材52は、基部511の外径よりも大径の円柱形状を呈している。第2部材52の上端部には、係合溝521及び開放溝522が形成されている。係合溝521の幅は、係合片513の外径に略等しくされている。係合溝521の高さは、係合片513の高さよりも長くされている。開放溝522は、第2部材52の上端面から係合溝521に連通している。開放溝522の幅は、連結部515の外径に略等しくされている。開放溝522の高さは、連結部515の高さに略等しくされている。
The
開放溝522の長手方向を矢印X方向に平行にし、連結部515の矢印Y及びZ方向の位置を開放溝522の位置に一致させ、第1部材51を第2部材52に対して相対的に矢印X方向に近接させていくと、係合片513が係合溝521に嵌入し、連結部515が開放溝522に嵌入する。これによって、第1部材51と第2部材52とがシャフト5として一体にされ、第1部材51は、第2部材52に対して矢印Y方向及び矢印Z方向の相対的な移動を規制された状態で、矢印X方向に相対的に移動自在にされる。
The longitudinal direction of the
第1部材51及び第2部材52は、図3に示す形状に限るものではなく、第1部材51を第2部材52に対して矢印Y方向及び矢印Z方向の相対的な移動を規制した状態で矢印X方向に相対的に移動自在にできることを条件に、種々の形状とする
図4は、ウェハ用真空加熱装置10の要部の正面断面図であり、シャッタ3に対するシャフト4,5の取付状態を示している。シャッタ3の矢印X方向の両端部には、底面に開放した穴部31,32が形成されている。穴部31,32は、それぞれ下方の大径部31A,32Aと上方の小径部31B,32Bとで構成されている。大径部31A,32Aは、基部511の外径よりも僅かに小さい内径にされており、図3に示した2平面511A,511Bと同じ幅の2平面が形成されており、基部511の高さより短くされている。小径部31B,32Bは、嵌入部512の外径よりも僅かに小さい内径にされており、嵌入部512の高さよりも長くされている。
The
シャフト4の上端部には、嵌入部41、段部42及び廻り止め部43が同軸上に形成されている。嵌入部41及び段部42は、それぞれシャフト5の嵌入部512及び連結部514と同一の外径及び高さにされている。廻り止め部43は、シャフト5の基部511と同一の外径にされており、図3に示した2平面511A,511Bと同一幅の2平面が形成されている。
An
シャフト4の上端部は、シャッタ3の穴部31に下方から圧入される。シャフト4において、嵌入部41の外周面が小径部31Bの内周面に圧接し、廻り止め部43の上部の外周面が大径部31Aの内周面に圧接する。これによって、シャフト4の上端部は、シャッタ3に固定される。
The upper end of the shaft 4 is press-fitted into the
シャフト5の第1部材の上端部は、シャッタ3の穴部32に下方から圧入される。第1部材51において、嵌入部512の外周面が小径部32Bの内周面に圧接し、係合片513の上部の外周面が大径部32Aの内周面に圧接する。これによって、第1部材51は、シャッタ3固定される。
The upper end portion of the first member of the
処理部1における加熱処理時には、温度上昇によってシャッタ3が長手方向である矢印X方向に膨張し、矢印X方向におけるシャッタ3に固定されたシャフト4と第1部材51との間隔が伸びる。このとき、第1部材51は、第2部材52の上端部に対して矢印X1方向に摺動し、矢印X方向におけるシャフト4と第2部材52との間隔は変化しない。このため、シャッタ3に熱変形を生じた場合でも、シャフト4及び第2部材に変形を生じることがなく、ガイド孔61,62及び貫通孔24,25に対するシャフト4及び第2部材の摺動性が変化することがなく、シャッタ3を円滑に昇降させることができる。
During the heat treatment in the
シャッタ3は、第1部材51とともに第2部材52に対して矢印X方向に変位自在にされているが、シャフト4に対しては変位しないため、矢印X方向における開口部11に対するシャッタ3の位置が変位することはない。
The
なお、小径部31B,32Bを雌ねじ穴とし、嵌入部41,512の周面に雄ねじを形成し、シャッタ3に対してシャフト4及び第1部材51を螺合させてもよい。
The
また、第1部材51の下端部に係合溝を形成し、第2部材52の上端部に係合片を形成してもよい。
Further, an engagement groove may be formed at the lower end portion of the
この実施形態では、複数のシャフトを2本のシャフト4,5で構成したが、3本以上のシャフトで複数のシャフトを構成してもよい。この場合には、最も外側に位置する一方のシャフトを除く複数のシャフトをシャフト5と同様の構成とすればよい。
In this embodiment, the plurality of shafts are constituted by the two
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The description of the above-described embodiment is an example in all respects and should be considered as not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above embodiments but by the claims. Furthermore, the scope of the present invention is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims.
1−処理部
3−シャッタ
4,5−シャフト
6−支持部
7−駆動機構
10−ウェハ用真空加熱装置
11−開口部
51−第1部材
52−第2部材
61,62−ガイド孔
513−係合片
521−係合溝
1-Processing Unit 3-Shutter 4,5-Shaft 6-Supporting Unit 7-Drive Mechanism 10-Vacuum Heating Device for Wafer 11-Opening 51-First Member 52-
Claims (3)
前記開口部の長手方向に直交する方向に沿って往復移動することにより前記開口部を開閉するシャッタと、
それぞれの軸方向を前記長手方向に直交させて配置され、前記シャッタにおける前記長手方向に沿う複数の位置に前記軸方向の一方の端部を取り付けた複数のシャフトと、
前記複数のシャフトのそれぞれが前記軸方向に沿って摺動自在に貫通する複数のガイド孔が形成されたガイド部材と、
前記複数のシャフトに前記軸方向の移動力を供給する駆動機構と、
を備え、前記複数のシャフトのうち前記長手方向の最も外側の一方に位置するシャフトが、その一端部を前記長手方向に沿う所定範囲内で前記シャッタに対して移動自在にした可動シャフトであるウェハ用真空加熱装置。 A processing unit having a slit-shaped opening, and heating the wafer inserted into the inside through the opening in a vacuum state;
A shutter that opens and closes the opening by reciprocating along a direction orthogonal to the longitudinal direction of the opening;
A plurality of shafts arranged with their respective axial directions orthogonal to the longitudinal direction and having one end portion in the axial direction attached to a plurality of positions along the longitudinal direction of the shutter;
A guide member formed with a plurality of guide holes through which each of the plurality of shafts slidably penetrates along the axial direction;
A drive mechanism for supplying the axial movement force to the plurality of shafts;
And a wafer located on the outermost side in the longitudinal direction among the plurality of shafts is a movable shaft whose one end is movable with respect to the shutter within a predetermined range along the longitudinal direction. Vacuum heating equipment.
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