JP2015050341A - 基板処理装置及びメンテナンス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メンテナンス作業時の、作業者の肉体的負担を軽減可能な基板処理装置すること。
【解決手段】処理容器を、下方側から搬出入可能な熱処理炉と、前記熱処理炉の前記下方側に位置するローディングエリア内に設けられ、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を、前記熱処理炉の外側領域であるアンロード位置と、前記熱処理炉の内側領域であるロード位置との間で昇降可能な昇降機構と、前記ローディングエリア内の、前記処理容器の下方に対応する位置に設けられ、上部に水平方向に伸びるレールが形成されている、搬送機構と、前記レールに装着可能なパネル部材と、を有する基板処理装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板処理装置及びメンテナンス方法に関する。

半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウェハ（以下、ウェハと呼ぶ）に対して、成膜処理、酸化処理、拡散処理、改質処理、自然酸化膜の除去処理等の各種処理が施される。これらの処理は、通常、複数枚のウェハをバッチ式で処理可能な、縦型の基板処理装置で実施される。

基板処理装置は、一般的に、前工程から基板処理装置へと搬送されるウェハを収納するキャリアとウェハボートとの間でウェハの移載を行うローディングエリアを有する。そして、このローディングエリアの上部空間に設けられたヒータを有する炉体の内部にプロセスチューブ（以下、処理容器）が搬出入可能に設けられ、この処理容器内にウェハを収容したウェハボートが搬出入可能に構成される。

基板処理装置における基板処理においては、処理容器が予め炉体内にセットされた状態で実施される。そして、前工程からローディングエリアへと搬送されたウェハは、ウェハボートに移載される。ウェハボートは、処理容器の搬出入口を密閉する蓋体上に載置されており、昇降機構によって処理容器内に気密にセットされ、各種処理が実施される。

一方、基板処理装置のローディングエリアでのメンテナンス作業の一部では、炉体から処理容器を取り出して実施される場合がある。炉体から処理容器を取り出す場合、処理容器を昇降機構によってローディングエリアの下部空間に搬送し、その後、この下部空間に配置された搬送機構によって、基板処理装置の内部から外部に搬送される。

しかしながら、上記のような構成の基板処理装置では、ローディングエリアの下部空間に搬送機構や昇降機構等が配置されるため、メンテナンス作業時に、作業者が十分な足場を確保出来ず、作業者の肉体的負担が非常に大きいものとなっている。

上記課題に対して、メンテナンス作業時の、作業者の肉体的負担を軽減可能な基板処理装置を提供する。

一の様態では、
処理容器を、下方側から搬出入可能な熱処理炉と、
前記熱処理炉の前記下方側に位置するローディングエリア内に設けられ、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を、前記熱処理炉の外側領域であるアンロード位置と、前記熱処理炉の内側領域であるロード位置との間で昇降可能な昇降機構と、
前記ローディングエリア内の、前記処理容器の下方に対応する位置に設けられ、上部に水平方向に伸びるレールが形成されている、搬送機構と、
前記レールに装着可能なパネル部材と、
を有する基板処理装置が提供される。

メンテナンス作業時の、作業者の肉体的負担を軽減可能な基板処理装置を提供できる。

本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略縦断面図である。 ウェハボートへの基板の移載を説明するための、ローディングエリア近傍の概略斜視図である。 本実施形態に係る搬送機構の概略斜視図である。 図１のローディングエリア近傍の概略図である。 本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス方法の一例を説明するための概略図である。 本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス方法の一例を説明するための概略図である。 本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス方法の一例を説明するための概略図である。 本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス方法の一例を説明するための概略図である。 本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス方法の一例を説明するための概略図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

（基板処理装置）
先ず、本実施形態に係る基板処理装置について説明する。本実施形態に係る基板処理装置は、後述する縦型の熱処理炉を備えており、ウェハをウェハボートに縦方向に沿って所定の間隔で収容し、収容したウェハに対して、酸化処理、拡散処理等の処理を施すことができる。

図１に、本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略縦断面図を示す。また、図２に、ウェハボートへの基板の移載を説明するための、図１のローディングエリア近傍の概略斜視図を示す。なお、図１においては、説明のために、ｘ軸方向を前後方向の前方向とし、ｚ軸方向を上下方向の上方向として、説明する。なお、図１乃至図９の間で、対応する軸方向は同じ方向を意味する。

基板処理装置１０は、載置台（ロードポート）２０、筐体３０及び制御部１００を有する。

載置台２０は、筐体３０内の前方に設けられ、筐体３０内へのウェハＷの搬入搬出を行うためのものである。載置台２０は、複数枚例えば５０枚程度のウェハＷを所定の間隔で収納可能な密閉型収納容器（フープ）２１が載置可能に構成される。密閉型収納容器２１は、前工程から基板処理装置１０へとウェハＷを搬入する又は基板処理装置１０から後工程へとウェハＷを搬出するための収納容器であり、前面に図示しない蓋を着脱可能に備える。

筐体３０は、作業領域であるローディングエリア４０及び熱処理炉６０を有する。ローディングエリア４０は、筐体３０内の下方であって、載置台２０の後方に設けられており、熱処理炉６０は、筐体３０内であって、ローディングエリア４０の上方に設けられている。また、ローディングエリア４０と熱処理炉６０との間には、ベースプレート３１が設けられている。

ローディングエリア４０には、収納容器２１とウェハボート４４との間でウェハＷの移載を行う移載機構４７と、ウェハボート４４を処理容器６５内に搬入し、処理後のウェハボート４４を処理容器６５から搬出する昇降機構４６と、が設けられている。また、ローディングエリア４０には、処理容器６５を基板処理装置１０の外部領域から搬入するための、若しくは、処理容器６５を基板処理装置１０の外部領域へと搬出するための、搬送機構７０が設けられている。さらに、ローディングエリア４０には、ドア機構４１、シャッター機構４２、蓋体４３、ウェハボート４４が設けられている。

ドア機構４１は、収納容器２１の蓋を取外して収納容器２１内をローディングエリア４０内に連通開放するためのものである。

シャッター機構４２は、ローディングエリア４０の上方に設けられている。シャッター機構４２は、炉口６８から高温の炉内の熱がローディングエリア４０に放出されるのを抑制するために、蓋体４３を開けている（降下している）場合に炉口６８を塞ぐように設けられている。

蓋体４３は、保温筒４８及び回転機構４９を有していても良い。保温筒４８は、蓋体４３上に設けられている。保温筒４８は、ウェハボート４４が蓋体４３側との伝熱により冷却されることを防止するためのものである。回転機構４９は、蓋体４３の下部に取り付けられており、ウェハボート４４を回転するためのものである。回転機構４９の回転軸は蓋体４３を気密に貫通し、蓋体４３上に配置された図示しない回転テーブルを回転するように設けられている。ウェハボート４４は、この回転テーブルの上に保温筒４８を介して載置されており、回転テーブル、保温筒４８及びウェハボート４４は、図示しない固定ピン等により固定されることにより一体的に回転されるよう構成されている。

昇降機構４６は、後述する図４（ａ）に示すように、上下方向（Ｚ軸方向）に伸びる軸４６ａと、図示しない駆動手段によって軸４６ａの伸長方向に移動可能に構成された昇降アーム４６ｂとを有する。蓋体４３は、この昇降アーム４６ｂに固定されている。そして、蓋体４３及び昇降アーム４６ｂの昇降駆動を介して、ウェハボート４４は、処理容器６５に対して搬出入される。

ウェハボート４４の搬入時においては、昇降機構４６により上昇した蓋体４３は、炉口６８に当接して炉口６８を密閉するように設けられる。そして、蓋体４３上に載置されているウェハボート４４は、処理容器６５内でウェハＷを水平面内で回転可能に保持する。即ち、昇降機構４６は、ウェハボート４４を、熱処理炉６０内に位置するロード位置と熱処理炉６０外に位置するアンロード位置との間で昇降させることができる。

なお、図１及び図２では、ウェハボート４４を１つ有する構成を示したが、基板処理装置１０は、ウェハボート４４を複数有する構成であっても良い。

ウェハボート４４は、例えば、石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍ又は４５０ｍｍのウェハＷを、水平状態で上下方向に所定の間隔で搭載するように構成されている。

移載機構４７は、収納容器２１と、ウェハボート４４との間でウェハＷの移載を行うためのものである。移載機構４７は、基台５７、昇降機構５８、及び、複数のフォーク（移載板）５９を有する。基台５７は、昇降及び旋回可能に設けられている。昇降機構５８は、上下方向（Ｚ軸方向）に伸びる軸５８ａと、図示しない駆動手段によって軸５８ａの伸長方向に移動可能に構成された昇降アーム５８ｂとを有する。

熱処理炉６０は、複数枚のウェハＷを収容して、所定の熱処理を施すための縦型炉であり、ジャケット６２、ヒータ６３及び処理容器６５を備えている。

処理容器６５は、例えば石英により形成することができる。

また、処理容器６５は、縦長形状を有しており、ウェハボート４４に保持されたウェハＷを収納して熱処理するためのものである。また、処理容器６５は、下部の図示しないマニホールドを介してベースプレート３１に支持されている。

処理容器６５は、一般的に、図示しない処理ガス供給部や、図示しない排気系に接続されている。

ジャケット６２は、円筒形状を有し、処理容器６５の周囲を覆うように設けられている。ジャケット６２は、ベースプレート３１に支持されている。ジャケット６２の内側であって、処理容器６５の外側には、図示しない断熱材が設けられていても良い。

ヒータ６３は、処理容器６５の周囲を覆うように設けられており、処理容器６５を加熱すると共に、ウェハボート４４に保持されたウェハＷを加熱するためのものである。なお、ヒータ６３は、図１のＺ軸方向に沿った複数のゾーン毎に、個別に温度制御できる構成であっても良い。

ローディングエリア４０の床部であって、熱処理炉６０に対応する領域には、基板処理装置１０のメンテナンス時に、処理容器６５を基板処理装置１０から外部へと搬出する、又は、メンテナンス終了後に、処理容器６５を外部から基板処理装置１０へと搬入するための搬送機構７０が設けられる。

搬送機構７０の構成及び配置例について、図３及び図４を参照して説明する。図３に、本実施形態に係る搬送機構の概略斜視図を示し、図４に、図１のローディングエリア近傍の概略図を示す。なお、図４（ａ）は、ローディングエリアの概略上面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。なお、図４においては、パネル部材８０は、リフトアップ機構８４上に保持されている場合の例を示している。

図３に示すように、搬送機構７０は、搬送機構７０のハウジングを形成するフレーム部材７２で形成され、このフレーム部材７２の上部側には、レール７４が形成されている。

レール７４は、水平方向に伸びるように形成され、このレール７４の伸長方向に沿って、各種板状部材がガイドされて移動するよう構成されている。なお、処理容器６５の搬出入時等においては、少なくともこの処理容器６５の重量に耐え得る図示しない板状部材がレール７４に装着され、基板処理装置１０のメンテナンス作業時等においては、少なくともメンテナンス作業者の重量に耐え得るパネル部材８０等の板状部材がレール７４に装着される。

処理容器６５の搬出入作業においては、公知であるため、本明細書では詳細は省略する。一般的に、処理容器６５の搬出は、先ず、搬送機構７０のレール７４上に、レール７４に係合する図示しない板状部材が設置される。そして、この板状部材への処理容器６５の載置（固定）を介して、基板処理装置１０の外部領域へと搬出される。そして、処理容器６５の搬入時には、搬出作業とは逆の作業により、実施される。

昇降機構４６により蓋体４３が下降した状態である場合、ローディングエリア４０の床部であって、熱処理炉６０に対応する領域には、蓋体４３が配置される。そのため、フレーム部材７２は、図４（ａ）に示すように、下降状態にある蓋体４３の外周側に、蓋体４３に対して所定のクリアランスを有して設けられることが好ましい。

また、図４（ａ）に示すように、フレーム部材７２の、昇降機構４６と対向する側壁には、昇降アーム４６ｂが昇降可能となるように、開口部７６が形成されている。前述した通り、蓋体４３と昇降アーム４６ｂとは固定されているため、蓋体４３がアンロード位置にあるとき、昇降アーム４６ｂと搬送機構７０とが干渉する恐れがある。しかしながら、開口部７６を形成することにより、昇降アーム４６ｂは、搬送機構７０と干渉することなく、蓋体４３をロード位置とアンロード位置との間で昇降可能となる。また、このような構成により、ローディングエリア４０の床部付近にまで昇降アーム４６ｂを降下させることができるため、ローディングエリア４０の高さ（即ち、ベースプレート３１の高さ位置）を、低く抑えることができる。

前述したように、本実施形態に係る基板処理装置１０のメンテナンス作業時においては、パネル部材８０の板状部材がレール７４に装着される。このパネル部材８０は、メンテナンス作業時以外の場合（例えば、ウェハＷに各種処理が実施されている場合）には、図４（ｂ）に示すように、ローディングエリア４０内であって、例えば移載機構４７の下方に設けられるリフトアップ機構８４に保持されている。

リフトアップ機構８４は、パネル部材８０を、ローディングエリア４０の床部の高さ位置とレール７４の高さ位置との間で昇降可能に構成され、パネル部材８０を上面に保持するベース板８２を有する。例えば、リフトアップ機構８４は、ベース板８２の、パネル部材８０と当接する面とは逆側の面に接続されている。

パネル部材８０は、基板処理時においてはベース板８２上に保持され、基板処理装置１０のメンテナンス時においてはレール７４上に保持される。パネル部材８０のレール７４への設置については、後述する。即ち、パネル部材８０は、ベース板８２とレール７４との間で移動可能に設けられる。

リフトアップ機構８４の駆動部としては、公知のエアシリンダ等を使用することができる。

制御部１００は、例えば、演算処理部、記憶部及び表示部を有する。演算処理部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を有するコンピュータである。記憶部は、演算処理部に、各種の処理を実行させるためのプログラムを記録した、例えばハードディスクにより構成されるコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。表示部は、例えばコンピュータの画面よりなる。演算処理部は、記憶部に記録されたプログラムを読み取り、そのプログラムに従って、基板処理装置を構成する各部に制御信号を送り、各種熱処理を実行する。

（メンテナンス方法）
次に、本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス方法について、説明する。

本実施形態に係るメンテナンス方法は、ローディングエリア４０内でのメンテナンス作業時に実施される。具体的な作業例としては、熱処理炉６０のヒータの発熱体、温度センサのメンテナンス、処理ガス供給部のメンテナンス、排気部等のメンテナンス等が挙げられる。

前述したように、ローディングエリア４０の床部であって、熱処理炉６０に対応する領域には、搬送機構７０及び蓋体４３が存在する。そのため、上述したメンテナンス作業時には、作業者の足場が十分に確保されず、中腰での作業姿勢が強いられることがある。作業者が蓋体４３上に乗ってメンテナンス作業することも考えられるが、蓋体４３は、炉口６８に当接して炉口６８を密閉するように設けられているため、気密の観点から好ましくない。中腰での作業姿勢は、作業者の肉体的な負担が非常に大きいのみならず、転倒等が発生しやすく、作業者が負傷したり、各構成要素が破損する等の危険が伴う。

そこで、本実施形態に係るメンテナンス方法は、搬送機構７０のレール７４を利用して、このレール７４上にパネル部材８０を装着する。これにより、作業者が水平状態のパネル部材８０上に乗った状態で、基板処理装置１０のメンテナンス作業を実施することができる。

本実施形態の基板処理装置１０における、レール７４へのパネル部材８０の設置方法について、図５乃至図９を参照して説明する。図５乃至図９に、本実施形態に係る基板処理装置のメンテナンス方法の一例を説明するための概略図を示す。なお、図５乃至図９における、各（ａ）の図は、ローディングエリアの概略上面図であり、各（ｂ）の図は、（ａ）の図のＡ−Ａ矢視図である。

なお、本明細書においては、ウェハＷの各種処理時（即ち、パネル部材８０の未使用時）において、パネル部材８０は、ベース板８２上に保持されており、このパネル部材８０をレール７４上に設置する実施形態について説明する。他にも、パネル部材８０が、メンテナンス時に基板処理装置１０外部から搬送される構成であっても良いが、上述のように、未使用時にはベース板８２上に保持される構成とすることが好ましい。未使用時にローディングエリア４０内のベース板８２上に保持されていることにより、メンテナンス作業時に、基板処理装置１０外からゴミ等の異物が持ち込まれることを抑制することができる。

この状態において、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、移載機構４７の高さ位置を、レール７４の高さ位置よりも高い位置へと移動させる。なお、このステップは、予め移載機構４７の高さが、レール７４の高さ位置よりも高い位置にある場合には、省略される。

次に、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、リフトアップ機構８４により、パネル部材８０（及びパネル部材８０を保持するベース板８２）を、ローディングエリア４０の床部の高さ位置から、レール７４の高さ位置にまで上昇させる。

そして、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、ベース板８２上に載置されたパネル部材８０を、レール７４上へと移動させる。本実施形態に係るメンテナンス方法は、リフトアップ機構８４を用いて、パネル部材８０をレール７４の高さ位置にまで予め上昇させておいて、パネル部材８０をレール７４上へと移動させる。これにより、パネル部材８０をレール７４上へと設置する際の作業負担や作業時間を低減することができる。

レール７４上へと移動されたパネル部材８０は、図示しない固定治具等により、メンテナンス中にパネル部材８０が移動しないように、レール７４上に固定される。

次に、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ベース板８２を、レール７４の高さ位置から、ローディングエリアの床部の高さ位置へと下降させる。そして、最後に、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、移載機構４７を、軸５８ａ側へと移動させる。

上述したように、本実施形態に係るメンテナンス方法は、リフトアップ機構８４上に保持されたパネル部材８０を、レール７４の高さ位置に移動させ、このパネル部材８０を、レール７４へと移動させて、パネル部材８０を設置する。これにより、パネル部材８０の設置の際の作業負担や作業時間を低減することができる。また、パネル部材８０を設置することにより、作業者はパネル部材８０の安定した足場でメンテナンス作業を行うことができるため、メンテナンス作業の肉体的な負担も低減することができる。

パネル部材８０の上面には、図示しない治具が形成されていても良い。この場合、治具としては、市販の椅子部材をパネル部材８０の上面に固定するための治具等が挙げられる。この場合、メンテナンス作業者は、パネル部材８０上に固定された椅子部材に座った状態で、メンテナンス作業を実施することができる。

また、パネル部材８０の下面（レール７４及びベース板８２と対向する面）には、パネル部材８０の移動を補助するためのキャスタ等が設けられていても良い。キャスタは、レール７４とベース板８２との間でのパネル部材８０の移動を補助する役割を有する。この場合、ベース板８２の上面（パネル部材８０と当接する面）には、パネル部材８０のキャスタが係合する凹部等が設けられて良い。同様に、レール７４の上面（パネル部材８０と当接する面）には、パネル部材８０のキャスタが係合する凹部等が設けられていても良い。凹部は、キャスタと係合することにより、パネル部材８０の保持時にパネル部材８０の移動を抑制する役割を果たす。

なお、上記本実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０ 基板処理装置
２０ 載置台（ロードポート）
２１ 密閉型収納容器（フープ）
３０ 筐体
３１ ベースプレート
４０ ローディングエリア
４１ ドア機構
４２ シャッター機構
４３ 蓋体
４４ ウェハボート
４６ 昇降機構
４７ 移載機構
４８ 保温筒
４９ 回転機構
５７ 基台
５８ 昇降機構
５９ フォーク
６０ 熱処理炉
６２ ジャケット
６３ ヒータ
６５ 処理容器
６８ 炉口
７０ 搬送機構
７２ フレーム部材
７４ レール
７６ 開口部
８０ パネル部材
８２ ベース板
８４ リフトアップ機構
１００ 制御部
Ｗ ウェハ

Claims (9)

1. 処理容器を、下方側から搬出入可能な熱処理炉と、
   前記熱処理炉の前記下方側に位置するローディングエリア内に設けられ、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を、前記熱処理炉の外側領域であるアンロード位置と、前記熱処理炉の内側領域であるロード位置との間で昇降可能な昇降機構と、
   前記ローディングエリア内の、前記処理容器の下方に対応する位置に設けられ、上部に水平方向に伸びるレールが形成されている、搬送機構と、
   前記レールに装着可能なパネル部材と、
   を有する基板処理装置。
2. 前記昇降機構は、前記基板保持具をロード位置に移動させた場合に、前記熱処理炉の炉口を気密に塞ぐ蓋体を有し、
   前記アンロード位置において、前記蓋体の前記基板処理装置の床部からの高さよりも、前記レールの前記床部からの高さが、高い位置にある、
   請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記昇降機構は、昇降アームを有し、
   前記基板保持具は、前記昇降アームを介して、前記ロード位置と前記アンロード位置との間で昇降可能に構成され、
   前記搬送機構の前記昇降機構と対向する側壁は、前記昇降アームが昇降可能に形成された開口部を有する、
   請求項１又は２に記載の基板処理装置。
4. 前記基板処理装置は、前記ローディングエリア内に設けられ、前記パネル部材を装着可能であり、前記ローディングエリアの床部の高さ位置と、前記レールの高さ位置との間で昇降可能なリフトアップ機構を有する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
5. 前記基板処理装置は、前記基板保持具を載置する蓋体を有し、
   前記蓋体は、前記昇降機構に接続されており、
   前記昇降機構は、前記蓋体を介して前記基板保持具を、前記アンロード位置と前記ロード位置との間で昇降可能に構成され、
   前記基板保持具が前記ロード位置にあるとき、前記蓋体は、前記熱処理炉を気密に封止するよう構成される、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
6. 前記パネル部材の上面には、椅子部材を前記パネル部材に固定するための治具が形成されている、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
7. 前記パネル部材の下面には、前記パネル部材を移動させるキャスタが形成されている、
   請求項１乃至６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
8. 前記レールの前記パネル部材が載置される面と、前記リフトアップ機構の前記パネル部材が載置される面には、前記キャスタと係合する凹部が形成されている、
   請求項１乃至７のいずれか一項に記載の基板処理装置。
9. 処理容器を、下方側から搬出入可能な熱処理炉と、
   前記熱処理炉の前記下方側に位置するローディングエリア内に設けられ、複数の基板が棚状に保持された基板保持具を、前記熱処理炉の外側領域であるアンロード位置と、前記熱処理炉の内側領域であるロード位置との間で昇降可能な昇降機構と、
   前記ローディングエリア内の、前記処理容器の下方に対応する位置に設けられ、上部に水平方向に伸びるレールが形成されている、搬送機構と、
   前記レールに装着可能なパネル部材と、
   前記ローディングエリア内に設けられ、前記パネル部材を装着可能であり、前記ローディングエリアの床部の高さ位置と、前記レールの高さ位置との間で昇降可能なリフトアップ機構と、
   を有する基板処理装置のメンテナンス方法であって、
   前記リフトアップ機構上に保持された前記パネル部材を、前記レールの高さ位置に移動させるステップと、
   前記パネル部材を、前記レールへと移動させるステップと、
   を有する基板処理装置のメンテナンス方法。

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