JP2010098048A - ウェーハ移載装置及び縦型熱処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェーハ支持部に切欠き部が不要で、ウェーハ支持部間のピッチが狭い熱処理ボートに、複数のウェーハを同時に移載することができるウェーハ移載装置及び縦型熱処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ウェーハ収納容器と熱処理ボートのウェーハ支持部との間でウェーハを移載するウェーハ移載装置であって、把持板が、熱処理ボートのウェーハ支持部間に挿入されて、把持部材のウェーハの着脱により、突き上げ部の支持ピン上にウェーハを支持させる、又は、突き上げ部の支持ピン上のウェーハを把持するものであって、突き上げ部が、熱処理ボートのウェーハ支持部間に挿入されて、ウェーハ支持部と垂直方向に相対移動することにより、支持ピン上のウェーハをウェーハ支持部に載置、又は、ウェーハ支持部上のウェーハを支持ピンにより突き上げて支持するものであるウェーハ移載装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、縦型熱処理装置の熱処理ボートとウェーハ収納容器の間でウェーハを移載するウェーハ移載装置及びこれを具備した縦型熱処理装置に関する。

半導体単結晶シリコン（以下、単にシリコンということがある）等の単結晶インゴットからウェーハを切出した後半導体デバイスを製造するまでには、ウェーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。それらの工程の一つに熱処理工程がある。この熱処理工程は、ウェーハ表層での無欠陥層の形成、酸素析出物の形成によるゲッタリング層の形成、酸化膜の形成、不純物拡散等の目的で行われ、非常に重要なプロセスである。

このような熱処理工程で用いられる熱処理装置、例えば、酸化や不純物拡散に用いられる拡散炉（酸化・拡散装置）としては、現在、ウェーハの大口径化に伴い、ウェーハを水平に積層した状態で複数のウェーハを同時に熱処理する縦型の熱処理装置が主に用いられている（特許文献１参照）。
この縦型熱処理装置では、通常、複数のウェーハを保持するための熱処理用ボートが用いられている。このような複数のウェーハに同時に熱処理を行う熱処理装置は、バッチ式の熱処理炉と言われている。

図８は、従来のバッチ式の縦型熱処理装置の一例を示す概略図である。図８に示すように、縦型熱処理装置の外枠を形成する筐体３６はベースプレート３３を境に上部と下部に分かれており、上部には熱処理を行う反応管３１と加熱ヒータ３２が設置されている。そして反応管３１の下側は開口しており、ボートエレベータ３５により熱処理ボート３４が挿入できるようになっている。下部は熱処理を行うウェーハを熱処理ボート３４にセットするスペースとなっており、ここでウェーハ移載装置によって、熱処理前にはウェーハがウェーハ収納容器３８等から熱処理ボート３４に移載され、熱処理後には熱処理ボート３４からウェーハ収納容器３８等に移載される。

このウェーハ移載装置はウェーハを下からすくい上げて移載する移載用フォーク３９と、ウェーハを下から突き上げるための複数（３本以上）のピンが上面に形成された突き上げ用フォーク４０とが、基台４１に独立して水平方向に移動可能に設置されており、更に移載用フォーク３９は垂直方向に昇降可能となっている。また基台４１は昇降可能な昇降アーム４２に水平方向に回転自在に設置されている。

このようなウェーハ移載装置を用いて、ウェーハを熱処理ボート、特に板状またはリング状のウェーハ支持部３７を有する熱処理用ボート３４から、ウェーハ収納容器３８等に移載する方法を説明する。

まず、昇降アーム４２を移載しようとするウェーハ支持部３７上のウェーハの高さまで上昇または下降させる。次に突き上げ用フォーク４０を基台４１上で水平移動させて、ウェーハの下方に挿入する。その後、昇降アーム４２を上昇させることで突き上げ用フォーク４０を上昇させ、ピンによってウェーハを突き上げ、ウェーハがピンによって支持された状態となる。次に移載用フォーク３９を水平方向に前進移動させて板状またはリング状のウェーハ支持部３７とウェーハの間に挿入する。その後、移載用フォーク３９のみを上昇させることで移載用フォーク３９の上面でウェーハを支持する。この状態で移載用フォーク３９を水平方向に後退移動させて元に位置に戻すことで、ウェーハを熱処理ボート３４から基台４１上に移動させる。次に昇降アーム４２を下降させて突き上げ用フォーク４０が板状またはリング状のウェーハ支持部３７と干渉しない位置まで下降させた後、突き上げ用フォーク４０を水平方向に後退移動させて元の位置まで戻す。次にウェーハ収納容器３８にウェーハを収納するため基台４１を回転させるとともに昇降アーム４２を収納位置まで上昇または下降させる。その後、移載用フォーク３９を水平方向及び垂直方向に移動させることで、ウェーハをウェーハ収納容器３８内に収納する。この一連の動作を繰り返すことで熱処理ボート３４上の全てのウェーハを１枚ずつウェーハ収納容器３８に収納する。

しかし、このような従来のウェーハ移載装置では、突き上げ用フォーク及び移載用フォークをウェーハ支持部の間に挿入するが、移載用フォークをウェーハの下方に挿入させるために、突き上げ用フォークでウェーハを高く突き上げる必要があり、ピンの長さをある程度長くしなければならず、ウェーハ支持部の間隔を狭くするには限界があった。また、このような従来の移載機構では一度に１枚のウェーハしか移載することができないため、移載時間もかかってしまうという問題がある。

こうした課題を解決すべく、特許文献２には、ウェーハ突き上げ機構を、複数のリング状ウェーハ支持部によって囲まれた空間内を昇降可能に設けることで、ウェーハ突き上げ機構をリング状ウェーハ支持部間に挿入する必要がないため、リング状ウェーハ支持部間のピッチを小さくすることができるウェーハ移載装置が開示されている。

また、特許文献３には、リング状ウェーハ支持部を有する保持具に対して、被処理体を複数枚ずつ移載可能とし、移載時間の短縮、処理枚数の増大及びスループットの向上を図ることを目的として、被処理体を上掴みする上掴み機構を備え、被処理体の移載を行う複数枚の基板支持具を所定間隔で有する移載機構を備えた縦型熱処理装置が記載されている。

しかし、特許文献２に記載されているような移載装置では、一度に１枚のウェーハしか移載できないため、移載に要する時間は短縮することができず、また、中央部が開口していない板状のウェーハ支持部の場合は適用できなかった。また、特許文献３に開示された装置では、上掴み機構の係止部との干渉を避けるために設けられた、リング状支持部の切欠き部の角にウェーハが接触することで、熱処理においてウェーハにスリップが発生してしまうという問題があった。

特開２００２−２８９６０２号 特開平５−１３５４７号 特開２００５−３１１３０６号

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、ウェーハ支持部に切り欠き部が不要で、ウェーハ支持部間のピッチが狭い熱処理ボートに、複数のウェーハを同時に移載することができるウェーハ移載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、本発明は、ウェーハ収納容器と熱処理ボートのウェーハ支持部との間でウェーハを移載するウェーハ移載装置であって、少なくとも、ウェーハを着脱可能に把持する把持部材を下面に備えた把持板を有し、前記ウェーハ収納容器と前記熱処理ボートの間に配置され、前記ウェーハ収納容器内及び前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に前記把持板を挿入して、ウェーハを上方から把持又は解放する移載手段と、前記ウェーハ支持部の厚さより長い支持ピンを備えた、前記ウェーハ支持部と垂直方向に相対移動可能な突き上げ部を有し、前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に前記突き上げ部を挿入し、該挿入された状態で前記突き上げ部の垂直方向の相対移動によって上方の前記ウェーハ支持部より上に前記支持ピンを突き出す支持手段とからなり、前記把持板が、前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に挿入されて、前記把持部材の前記ウェーハの着脱により、前記突き上げ部の支持ピン上にウェーハを支持させる、又は、前記突き上げ部の支持ピン上のウェーハを把持するものであって、前記突き上げ部が、前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に挿入されて、前記ウェーハ支持部と垂直方向に相対移動することにより、前記支持ピン上のウェーハを前記ウェーハ支持部に載置、又は、前記ウェーハ支持部上のウェーハを前記支持ピンにより突き上げて支持するものであることを特徴とするウェーハ移載装置を提供する（請求項１）。

このように、本発明のウェーハ移載装置では、移載手段の把持板が、支持手段の突き上げ部の支持ピンとウェーハの受け渡しを行い、把持部材がウェーハを把持、解放する際に、熱処理ボートのウェーハ支持部と干渉しないため、ウェーハ支持部に切り欠き部を設ける必要がない。また、把持板によりウェーハを上掴みして移載するため、下からウェーハを突き上げる支持ピンは、把持部材がウェーハ支持部と干渉しない程度にウェーハを突き上げることができる長さで良く、突き上げ部挿入のためにウェーハ支持部の間隔を広げる必要が無いため、ウェーハ支持部の間隔を狭くすることができる。さらに、移載手段と支持手段はそれぞれ単独の役割を有するため、独立して設けることができ、簡易な装置で複数のウェーハを同時に移載することもできる。
以上より、本発明のウェーハ移載装置であれば、切欠き部が無く、熱処理でスリップの発生が抑制されるとともに、ピッチが狭いウェーハ支持部を有する積載能力の高い熱処理ボートを用いることができ、しかも、ウェーハ移載時間の短い、効率的な移載を行うことができるため、これを用いることで、生産性の高いスリップフリーの熱処理を行うことができる。

このとき、前記支持手段が、前記熱処理ボートの複数のウェーハ支持部と対応する間隔で複数の前記突き上げ部を有するものであることが好ましく（請求項２）、さらに、前記熱処理ボートのウェーハ支持部と対応する間隔で同数の前記突き上げ部を有するものであることがより好ましい（請求項３）。
このように、複数の突き上げ部を複数のウェーハ支持部と対応する間隔で有するものであれば、同時に複数のウェーハを支持することができ、さらにウェーハ支持部と同数であれば、一度の動作で全てのウェーハをウェーハ支持部上に載置したり、ウェーハ支持部上から突き上げて支持することができるため、より移載時間を短縮することができる。

このとき、前記支持手段が、前記突き上げ部が側面に取り付けられ、回転可能な支持柱を有するものであることが好ましい（請求項４）。
このような支持柱を有する支持手段であれば、支持柱の回転によって突き上げ部を水平旋回させて、ウェーハ支持部間に挿入でき、垂直方向への相対移動は熱処理ボートの昇降のみで調節できるため、より簡易な設備で効率の良いウェーハ移載装置とすることができる。

このとき、前記移載手段が、前記熱処理ボートの複数のウェーハ支持部と対応する間隔で複数の前記把持板を有するものであることが好ましい（請求項５）。
このように、複数の把持部をウェーハ支持部と対応する間隔で有するものであれば、同時に複数のウェーハを移載できるため、より移載時間を短縮することができる。

このとき、前記移載手段が、前記把持板が取り付けられた把持板支持体と、該把持板支持体が水平移動可能に取り付けられた基台と、該基台が回転可能に取り付けられ、昇降可能な昇降アームとを有するものであることが好ましい（請求項６）。
このような移載手段であれば、簡易な構造により、ウェーハ収納容器と熱処理ボートのウェーハ支持部との間で、より効率良く確実にウェーハを移載することができる。

また、本発明は、縦型熱処理装置であって、少なくとも、本発明のウェーハ移載装置と、該ウェーハ移載装置によりウェーハが移載される熱処理ボートと、該ウェーハが移載された熱処理ボートが挿入される反応管と、該反応管の周囲に配置されたヒータとを有することを特徴とする縦型熱処理装置を提供する（請求項７）。
このように、本発明のウェーハ移載装置を有する縦型熱処理装置であれば、熱処理時の切欠き部に起因したスリップ発生を防止できるとともに、熱処理ボートのウェーハ積載能力を向上させることができ、ウェーハの移載時間も短縮できるため、熱処理工程の所要時間を大幅に短縮することが可能となる。

本発明のウェーハ移載装置であれば、ウェーハ支持部に切欠き部が無く、ウェーハ支持部間のピッチが狭い熱処理ボートに、同時に複数枚のウェーハを効率良く移載することができる。これを用いることで、良好な熱処理を生産性良く行うことができる。

板状またはリング状のウェーハ支持部を備えた熱処理ボートとウェーハ収納容器の間でウェーハを移載するウェーハ移載装置としては、従来、ウェーハを下から突き上げるための突き上げ用フォークをリング状の支持部の間に挿入した後、突き上げ用フォークを上昇させてウェーハを持ち上げ、持ち上げられたウェーハの下側に移載用フォークを挿入し、次に移載用フォークを上昇させてウェーハを移載用フォーク上に載せた後、移載用フォークを移動させることでウェーハを移載する装置が用いられていた。

しかし、このようなウェーハ移載装置ではリング状のウェーハ支持部の間に突き上げ用フォークを挿入し、更に移載用フォークをウェーハの下方に挿入させるため、突き上げ用フォークでウェーハをある程度高く突き上げる必要があるため、支持ピンの長さを長くしなければならず、このため、ウェーハ支持部の間隔（ピッチ）を狭くするには限界があった。従って、一つの熱処理ボートに積載できるウェーハ数が減少してしまう。
また、このようなウェーハ移載装置では一度に１枚のウェーハしか移載することができないため、移載に時間がかかってしまうという問題があった。

こうした課題を解決すべく、一つのウェーハ突き上げ機構を、複数のリング状のウェーハ支持部の開口部内を昇降可能に設けることで、ウェーハ突き上げ機構をウェーハ支持部間に挿入する必要がないため、ウェーハ支持部間のピッチを小さくすることができるウェーハ移載装置がある。その他にも、リング状のウェーハ支持部を有する保持具に対して被処理体を複数枚ずつ移載可能とし、移載時間の短縮、処理枚数の増大及びスループットの向上を図ることを目的として、被処理体を上掴みする上掴み機構を備え、被処理体の移載を行う複数枚の基板支持具を所定間隔で有する移載機構を備えた縦型熱処理装置等が考えられてきた。

しかし、前者の場合、ウェーハ支持部のピッチはある程度狭められることができ、熱処理ボートに多くのウェーハが積載できるため熱処理の効率は向上するものの、一度に１枚のウェーハしか移載できず、移載に要する時間は短縮することができない。また、中央部が開口していない板状のウェーハ支持部の場合は適用できない。

また、後者の場合、一度に複数枚の被処理体の移載が可能であり、また、被処理体を突き上げる必要もないため、移載に要する時間を短縮することができ、ウェーハ支持部間のピッチも狭くでき積載能力も向上するものの、リング状のウェーハ支持部と上掴み機構の基板支持具に設けられた固定係止部との干渉を避けるために必要とされる、リング状のウェーハ支持部の切欠き部の角にウェーハが接触することで、熱処理によりウェーハにスリップが発生してしまうという問題がある。

そこで本発明者は、スリップを発生させることなくウェーハ支持部間のピッチをより狭くすることで、熱処理ボートの積載能力を向上させることが可能なウェーハ移載装置について鋭意検討したところ、ウェーハを上方から把持する上掴み機構を有する移載手段と、ウェーハを下方から支持する支持手段とからなるウェーハ移載装置であれば、ウェーハ支持部に切欠き部を設ける必要もなく、ウェーハ支持部間のピッチも狭くすることができ、更には支持手段が複数のウェーハを同時に支持し、移載手段は複数のウェーハを同時に把持することができるようにすれば、移載時間を大幅に短縮できることを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明のウェーハ移載装置を具備した縦型熱処理装置の一例を示した概略図である。

本発明に係る縦型熱処理装置は、例えば図１に示すように、縦型熱処理炉の外枠を形成する筐体２６はベースプレート２３を境に上部と下部に分かれており、上部には熱処理を行う反応管２１とヒータ２２が設置されている。そして反応管２１の下側は開口しており、ボートエレベータ２５により熱処理ボート２４が挿入できるようになっている。下部は熱処理を行うウェーハを、熱処理ボート２４にセットするスペースとなっている。そしてこのスペースで、本発明のウェーハ移載装置によって、熱処理前には熱処理されるウェーハがウェーハ収納容器２０から熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７に移載され、熱処理後には熱処理されたウェーハが熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７からウェーハ収納容器２０に移載される。

そして、本発明のウェーハ移載装置は、例えば図１に示すように、ウェーハを着脱可能に把持する把持部材１９を下面に備えた把持板１１を有し、ウェーハ収納容器２０と熱処理ボート２４の間に配置され、ウェーハ収納容器２０内及び熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７間に把持板１１を挿入して、ウェーハを上方から把持又は解放する移載手段１０と、ウェーハ支持部１７の厚さより長い支持ピン２７を備えた、ウェーハ支持部１７と垂直方向に相対移動可能な突き上げ部１６を有し、熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７間に突き上げ部１６を挿入し、挿入された状態で突き上げ部１６の垂直方向の相対移動によって上方のウェーハ支持部１７より上に支持ピン２７を突き出す支持手段１８とからなり、把持板１１が、熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７間に挿入されて、把持部材１９のウェーハの着脱により、突き上げ部１６の支持ピン２７上にウェーハを支持させる、又は、突き上げ部１６の支持ピン２７上のウェーハを把持するものであって、突き上げ部１６が、熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７間に挿入されて、ウェーハ支持部１７と垂直方向に相対移動することにより、支持ピン２７上のウェーハをウェーハ支持部１７に載置、又は、ウェーハ支持部１７上のウェーハを支持ピン２７により突き上げて支持するウェーハ移載装置である。

このように、本発明のウェーハ移載装置では、移載手段の把持板が、支持手段の突き上げ部の支持ピンとウェーハの受け渡しを行い、把持部材がウェーハを把持、解放する際に、熱処理ボートのウェーハ支持部と干渉しないため、ウェーハ支持部に切欠き部を設ける必要がない。また、把持板によりウェーハを上掴みして移載するため、下からウェーハを突き上げる支持ピンは、把持部材がウェーハ支持部と干渉しない程度にウェーハを突き上げることができる長さで良く、突き上げ部挿入のためにウェーハ支持部の間隔を広げる必要が無いため、ウェーハ支持部の間隔を狭くすることができる。さらに、移載手段と支持手段はそれぞれ単独の役割を有するため、独立して設けることができ、簡易な装置で複数のウェーハを同時に移載することもできる。
以上より、本発明のウェーハ移載装置であれば、切欠き部が無く、ピッチが狭いウェーハ支持部を有する積載能力の高い熱処理ボートを用いた場合でも、ウェーハ移載時間の短い、効率的な移載を行うことができるため、これを用いることで、生産性の高いスリップフリーの熱処理を行うことができる。

まず、本発明の支持手段について詳細に説明する。図２は、本発明のウェーハ移載装置の支持手段の支持柱の一例を示した斜視図である。図３は、本発明のウェーハ移載装置の支持柱の動きを説明するための説明図である。
本発明の支持手段としては、例えば図２に示すような、突き上げ部１６が側面に取り付けられ、回転可能な支持柱１５を有するものであることが好ましい。
この支持柱１５は、例えば、先端にウェーハを支持する支持ピン２７を備えた突き上げ部１６が、熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７のピッチと同じ間隔で板状部材の側面に取り付けられ、その板状部材が支持柱１５に取り付けられる構造となっている。なお、板状部材を省いて、突き上げ部１６を直接支持柱１５に取り付ける構造としてもよい。

このような支持柱を有する支持手段であれば、支持柱の回転によって突き上げ部を水平旋回させて、ウェーハ支持部間に挿入でき、垂直方向への相対移動は元々熱処理装置に具備される機能である熱処理ボートの昇降のみで調節できるため、より簡易な設備で効率の良いウェーハ移載装置とすることができる。もちろん、支持柱を昇降させてもよい。

そして、本発明の支持手段としては、図２に示すように、熱処理ボート２４の複数のウェーハ支持部１７と対応する間隔で複数の突き上げ部１６を有することが好ましく、さらに、ウェーハ支持部１７と同数の突き上げ部１６を有することがより好ましい。
このように、複数の突き上げ部をウェーハ支持部と対応する間隔で有するものであれば、同時に複数のウェーハを支持することができ、さらにウェーハ支持部と同数であれば、一度の動作で全てのウェーハをウェーハ支持部上に載置したり、ウェーハ支持部上から突き上げて支持することができるため、より移載時間を短縮することができる。

そして、支持柱１５は不図示の回転駆動機構により回転可能に設置されており、図３に示すように、支持柱１５を回転させることで、先端の支持ピン２７を図３（ｂ）の退避位置から、図３（ａ）のように熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７間に挿入し、ウェーハ支持部の開口部の位置に移動することができるようになっている。なお、突き上げ部を旋回させる方法に限らず、支持柱１５を熱処理ボート２４に対して進退動可能に直線的に移動させるようにしてもよい。また、熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７に開口部が無い板状のものについては、板状のウェーハ支持部に支持ピンが通過できる程度の大きさの孔を支持ピンと同数形成することでウェーハを支持ピン２７により支持することができる。

次に、図３（ａ）の状態で、熱処理ボート２４を載せたボートエレベータ２５を下降させることにより、突き上げ部１６が相対的に上昇し、支持ピン２７がウェーハを突き上げ、支持することができる。また、ボートエレベータ２５を昇降させる代わりに支持柱１５に昇降機構を設けて昇降させるようにしてもよい。
なお、図３では支持柱１５が熱処理ボート２４の両側に２本設置された場合を示したが、１枚のウェーハに対して少なくとも３本の支持ピン２７で支持できればよく、支持柱１５の数は特に限定されず１本以上であればよい。また、支持ピン２７の数も特に限定されず、例えば、３本の支持柱１５がそれぞれ１本の支持ピン２７を有する構造でもよいし、２本の支持柱１５が各２本の支持ピン２７を有するようにしてもよいし、片方のみ１本の支持ピンを有するようにしてもよい。また、１本の支持柱１５が３本の支持ピン２７を有する構造としてもよい。

次に、本発明の移載手段について詳細に説明する。図４は、本発明のウェーハ移載装置の把持板によりウェーハを把持した状態を説明するための説明図である。図５は、本発明のウェーハ移載装置の移載手段の一例を示す概略図である。

本発明の移載手段としては、例えば図５に示すような、把持板１１が取り付けられた把持板支持体１２と、把持板支持体１２が水平移動可能に取り付けられた基台１３と、基台１３が回転可能に取り付けられ、昇降可能な昇降アーム１４とを有するものとすることができる。
このような移載手段であれば、簡単な構造により、ウェーハ収納容器と熱処理ボートのウェーハ支持部との間で効率良く確実にウェーハを移載することができる。

また、本発明の移載手段としては、図５に示すように、熱処理ボート２４の複数のウェーハ支持部１７と対応する間隔で複数の把持板１１を有するものであることが好ましい。
複数の把持部をウェーハ支持部と対応する間隔で有するものであれば、同時に複数のウェーハを把持、解放して効率の良い移載ができるため、移載時間をより短縮することができる。
なお、把持板１１は、複数の把持板１１間のピッチが自由に調節できるよう垂直方向移動可能に把持板支持体１２に装着されていれば、より確実にウェーハを把持、解放でき、さらには、多様な熱処理ボートに対応することができる。

把持板１１としては、例えば図４、５に示すような、セラミック等からなり縦長の形状をした薄板とすることができる。図４に示すように、その先端部は二股になっており、その先端には、ウェーハを把持するための溝を備えた樹脂製の部材が接着されて、固定把持部材を構成している。図４（ａ）に固定把持部材側の拡大断面図を示す。
また、把持板１１の把持板支持体１２側には、ウェーハを把持するための溝を備え、把持板支持体１２に設けたエアシリンダ等の駆動機構により水平方向に進退可能な樹脂製の可動把持部材が装着されている。図４（ｂ）に可動把持部材側の拡大断面図を示す。この可動把持部材を水平方向に進退移動させることでウェーハを着脱させることができるようになっており、この固定把持部材と可動把持部材により、本発明の把持部材１９を構成している。

次に、本発明のウェーハ移載装置を用いて、反応管から取り出された熱処理ボートのウェーハ支持部上のウェーハをウェーハ収納容器に移載する方法について説明する。

まず、支持手段１８の支持柱１５を回転して、突き上げ部１６を熱処理ボート２４のリング状ウェーハ支持部１７間に挿入し、リング状ウェーハ支持部１７の開口部の位置に支持ピン２７を移動させる。
その後、熱処理ボート２４を載せたエレベータ２５を下降させて、支持ピン２７によって、全てのウェーハを突き上げてリング状ウェーハ支持部１７から離脱させた状態で支持する。このとき、後で挿入する移載手段１０の把持板１１でウェーハを把持する際に、把持部材１９がリング状ウェーハ支持部１７に接触しない程度にわずかに上昇させればよい。

次に、例えば５枚の把持板１１を備えた移載手段１０の昇降アーム１４を、熱処理ボート２４のリング状ウェーハ支持部１７の最上部から５枚のウェーハを取り出すために、所定の位置まで上昇させる。
その後、基台１３を回転させるとともに把持板支持体１２を水平方向に移動させることで、各把持板１１をウェーハ上方に挿入する。その後、昇降アーム１４を下降させて把持部材の溝位置とウェーハ外縁の位置を合わせる。その後、エアシリンダを作動させて可動把持部材をウェーハ方向に移動させて、ウェーハと溝を係合させることでウェーハを把持する。その後、昇降アーム１４を上昇させてウェーハを支持ピン２７から離脱させ、把持板支持体１２を水平方向に移動させることで、把持板１１を熱処理ボート２４から退避させる。その後、基台１３を旋回させるとともに昇降アーム１４を作動させて、ウェーハ収納容器２０の前に移動させ、把持板支持体１２を水平方向に移動させることで把持板１１に把持されたウェーハをウェーハ収納容器２０内に挿入し、エアシリンダを作動させて可動把持部材を移動させ、ウェーハを把持板１１から離脱させる。こうして５枚のウェーハがウェーハ収納容器２０に収納される。

そして、同様な動作を繰り返して熱処理ボート２４のウェーハ支持部１７に載置された全ウェーハをウェーハ収納容器２０に移載する。

以上のように、本発明のウェーハ移載装置であれば、ウェーハ支持部に切欠き部が無く、ウェーハ支持部間のピッチが狭い熱処理ボートに、複数枚のウェーハを同時に効率良く移載することができる。このため、本発明のウェーハ移載装置を用いることで、スリップの発生が抑制された良好な熱処理を生産性良く行うことができる。

なお、本発明のウェーハ移載装置は、上述したような装置に限られず、把持板や突き上げ部を熱処理ボートのウェーハ支持部間に挿入し、把持、解放する機構としては、アームに把持板又は突き上げ部を取り付けることによって実施することもできる。
また、本発明におけるウェーハ収納容器とは、熱処理前のウェーハを運ぶものや、保管するもの全てを指し、特に限定されない。

以下、本発明を実施例、比較例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
（実施例）
以下、本発明の実施例を、図６を参照しながら詳細に説明する。図６は、本発明のウェーハ移載装置によって熱処理ボートのウェーハ支持部にウェーハを載置する一連の動作を説明するための説明図である。

まず、外径３３０ｍｍの天板と底板に、３本の支柱を固着させた、直径３００ｍｍのウェーハ用の縦型熱処理ボートに、１２ｍｍピッチで１００個の溝を形成した。ここに、外径３１６ｍｍ、内径２９０ｍｍ、厚さ２ｍｍで、ウェーハ裏面の全周縁部を支持できるリング状ウェーハ支持部を１００枚セットした。
さらに、長さ６ｍｍの突き上げピンを２本１組で１００組装備し、水平方向に動作するウェーハ突き上げ装置（支持手段の支持柱）を２つ準備し、熱処理ボートの３本の支柱のうち対面する２つの支柱のすぐ横に設置した。

このウェーハ突き上げ装置を水平方向に動作させて、支持ピンをウェーハ支持部の間に挿入し、ボートエレベータを６ｍｍ下降させて、支持ピンの先端がウェーハ支持部上面より２ｍｍ高い位置まで来るように、リング状のウェーハ支持部の内側の貫通孔を通過させた。
この状態で、上掴み方式の５枚用移載機を用いて、ウェーハ収納容器からウェーハを支持ピン上に５枚移動して（図６（ａ））、その後ウェーハを解放して支持ピン上に載置する（図６（ｂ））。この動作を繰り返して合計１００枚のウェーハを支持ピン上に載置した。ボートエレベータを６ｍｍ上昇させ、ウェーハ裏面の全周縁部がウェーハ支持部に接触するようにウェーハを載置し（図６（ｃ））、その上でウェーハ突き上げ装置を水平に動作させて、突き上げ部をウェーハ支持部の間から抜き出した。

このウェーハを熱処理ボートに移載する一連の動作に１５分要した。熱処理後、逆の順序でウェーハを回収したところ、この動作にも１５分要した。なお、熱処理されたウェーハにスリップは発生していなかった。

（比較例）
以下、比較例を、図７を参照しながら詳細に説明する。図７は、従来のウェーハ移載装置によって熱処理ボートのウェーハ支持部にウェーハを載置する一連の動作を説明するための説明図である。

まず、外径３３０ｍｍの天板と底板に３本の支柱を固着させた、直径３００ｍｍウェーハ用の縦型熱処理用ボートに、１６ｍｍピッチで７５個の溝を形成した。ここに、外径３１６ｍｍ、内径２９０ｍｍ、厚さ２ｍｍで、ウェーハ裏面の全周縁部を支持できるリング状ウェーハ支持部を７５枚セットした。
さらに、ウェーハ移載用フォーク１枚と、長さ１０ｍｍの突き上げピンを持つウェーハ突き上げ用フォーク１枚を装着した移載機を設置した。

このウェーハ突き上げ用フォークをウェーハ支持部の間に挿入してから、このフォークを１０ｍｍ上昇させ、突き上げピンの先端をウェーハ支持部の上面より６ｍｍ高い位置まで来るように、ウェーハ支持部の内側の貫通孔を通過させた。この状態で、ウェーハを保持したウェーハ移載用フォークを、ウェーハ突き上げ用フォークを挿入したひとつ上のウェーハ支持部の間に挿入し（図７（ａ））、突き上げピン上にウェーハを載置（図７（ｂ））してから、ウェーハ移載用フォークを引き抜いた。そして、ウェーハ突き上げ用フォークを１０ｍｍ下降させて、ウェーハ裏面の全周縁部がウェーハ支持部に接触するようにウェーハを載置し（図７（ｃ））、その上でウェーハ突き上げ用フォークをウェーハ支持部の間から抜き出した。

このようにして、１枚ずつウェーハを移載したところ、７５枚のウェーハを移載するのに７５分要した。熱処理後、逆の順序でウェーハを回収したところ、こちらの動作も７５分要した。なお、ウェーハにスリップは発生していなかった。
このように、実施例では熱処理ボートのピッチ長さを比較例に比べて２５％短縮でき、移載時間も１／５にできた。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

本発明のウェーハ移載装置を具備した縦型熱処理装置の一例を示す概略図である。 本発明のウェーハ移載装置の支持手段の支持柱の一例を示した斜視図である。 本発明のウェーハ移載装置の支持手段の支持柱の動きを説明するための説明図である。 本発明のウェーハ移載装置の把持板によりウェーハを把持した状態を説明するための説明図である。 本発明のウェーハ移載装置の移載手段の一例を示す概略図である。 本発明のウェーハ移載装置によって熱処理ボートのウェーハ支持部にウェーハを載置する一連の動作を説明するための説明図である。 従来のウェーハ移載装置によって熱処理ボートのウェーハ支持部にウェーハを載置する一連の動作を説明するための説明図である。 従来のウェーハ移載装置を具備した縦型熱処理装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１０…移載手段、 １１…把持板、 １２…把持板支持体、
１３…基台、 １４…昇降アーム、 １５…支持柱、
１６…突き上げ部、 １７…ウェーハ支持部、
１８…支持手段、 １９…把持部材、 ２０…ウェーハ収納容器、
２１…反応管、 ２２…ヒータ、 ２３…ベースプレート、
２４…熱処理ボート、 ２５…ボートエレベータ、 ２６…筺体、
２７…支持ピン。

Claims (7)

1. ウェーハ収納容器と熱処理ボートのウェーハ支持部との間でウェーハを移載するウェーハ移載装置であって、少なくとも、
   ウェーハを着脱可能に把持する把持部材を下面に備えた把持板を有し、前記ウェーハ収納容器と前記熱処理ボートの間に配置され、前記ウェーハ収納容器内及び前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に前記把持板を挿入して、ウェーハを上方から把持又は解放する移載手段と、
   前記ウェーハ支持部の厚さより長い支持ピンを備えた、前記ウェーハ支持部と垂直方向に相対移動可能な突き上げ部を有し、前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に前記突き上げ部を挿入し、該挿入された状態で前記突き上げ部の垂直方向の相対移動によって上方の前記ウェーハ支持部より上に前記支持ピンを突き出す支持手段とからなり、
   前記把持板が、前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に挿入されて、前記把持部材の前記ウェーハの着脱により、前記突き上げ部の支持ピン上にウェーハを支持させる、又は、前記突き上げ部の支持ピン上のウェーハを把持するものであって、前記突き上げ部が、前記熱処理ボートのウェーハ支持部間に挿入されて、前記ウェーハ支持部と垂直方向に相対移動することにより、前記支持ピン上のウェーハを前記ウェーハ支持部に載置、又は、前記ウェーハ支持部上のウェーハを前記支持ピンにより突き上げて支持するものであることを特徴とするウェーハ移載装置。
2. 前記支持手段が、前記熱処理ボートの複数のウェーハ支持部と対応する間隔で複数の前記突き上げ部を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ移載装置。
3. 前記支持手段が、前記熱処理ボートのウェーハ支持部と対応する間隔で同数の前記突き上げ部を有するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェーハ移載装置。
4. 前記支持手段が、前記突き上げ部が側面に取り付けられ、回転可能な支持柱を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のウェーハ移載装置。
5. 前記移載手段が、前記熱処理ボートの複数のウェーハ支持部と対応する間隔で複数の前記把持板を有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のウェーハ移載装置。
6. 前記移載手段が、前記把持板が取り付けられた把持板支持体と、該把持板支持体が水平移動可能に取り付けられた基台と、該基台が回転可能に取り付けられ、昇降可能な昇降アームとを有するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のウェーハ移載装置。
7. 縦型熱処理装置であって、少なくとも、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のウェーハ移載装置と、該ウェーハ移載装置によりウェーハが移載される熱処理ボートと、該ウェーハが移載された熱処理ボートが挿入される反応管と、該反応管の周囲に配置されたヒータとを有することを特徴とする縦型熱処理装置。
   

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