JP2639436B2 - 熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、熱処理装置に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体製造工程においては、半導体ウエハ等
の基板を搬送する場合、カセット或いはキャリア等と称
される搬送用基板保持具を用いることが多い。即ち、こ
の搬送用基板保持具は、半導体ウエハを複数枚例えば25
枚規則的に収納可能に構成されている。

一方、熱処理装置によって多数の半導体ウエハをバッ
チ処理するような場合、上述したような搬送用保持具を
そのまま用いることができないため、化学的安定性及び
耐熱性に優れた石英ガラス等から成り、複数例えば100
〜200枚程度の半導体ウエハを収納可能に構成された熱
処理用基板保持具例えばボートを用いる必要がある。

このため、上述したキャリアとボートとの間で半導体
ウエハの移替えを行う。この時、塵等の発生を防止する
ために、キャリアから半導体ウエハを自動的に搬出する
場合、移動範囲が定められたロボットアーム等で行うた
め、キャリア及びボートを正確に位置決めする必要があ
る。

ここで、キャリアの位置決めは、キャリア設置台にキ
ャリアと対応して溝を設け、この溝にキャリアを載置し
て行っていた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、上記従来例には、次のような問題がある。

キャリア設置台の溝にキャリアを載置する際の搬送を
自動的に行う場合、ロボットアームではかなり精度が良
くないと、上記キャリア載置台の溝にキャリアをはめ込
むことができず、不正載置になり、その後の処理が行え
ないことがあった。

また、精度の良いロボットアームを用いると、ロボッ
トアームにセンサ等を設ける必要があり、装置自体が高
価で大型なものになってしまい、実用的ではなかった。

また、上記キャリア設置台に、複数個のキャリアを載
置して位置決めすることは困難であった。

本発明は、上記問題点を解消すべくなされたもので、
キャリア設置台上に複数個のキャリアを載置してこれら
キャリアを一括して位置決めすることができ、構造の簡
素化及び省スペース化が図れる熱処理装置を提供するこ
とにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明の熱処理装置は、複数枚の基板が収納可能なキ
ャリアと熱処理用ボートとの間で基板の移替えを行うた
めに上記キャリアを載置するキャリア設置台を備えた熱
処理装置において、上記キャリア設置台に複数個のキャ
リアを高さ方向に個々に載置するキャリア載置面を設
け、各キャリア載置面にキャリアの位置決め基準部に対
応して位置決め体を設け、キャリア載置面の後側に高さ
方向に沿ってエアーシリンダーにより上下動されるシリ
ンダーロッドを設けると共に、各キャリア載置面の後側
に上記シリンダーロッドの上下動により一端を支点に回
動して上記キャリアの後面を上記位置決め体方向に押圧
する押圧部を設けたことを特徴とする。

（作用） 本発明の熱処理装置によれば、キャリア設置台に複数
個のキャリアを高さ方向に個々に載置するキャリア載置
面を設けているため、複数個のキャリアを高さ方向に載
置することができ、しかも、各キャリア載置面にキャリ
アの位置決め基準部に対応して位置決め体を設け、キャ
リア載置面の後側に高さ方向に沿ってエアーシリンダー
により上下動されるシリンダーロッドを設けると共に、
各キャリア載置面の後側に上記シリンダーロッドの上下
動により一端を支点に回動して上記キャリアの後面を上
記位置決め体方向に押圧する押圧部を設けているため、
一つのエアーシリンダーの駆動によりキャリア設置台の
複数段のキャリア載置面上に載置された複数個のキャリ
アを一括して位置決め固定することができ、構造の簡素
化及び省スペース化が図れる。

（実施例） 以下、本発明装置を半導体ウエハの熱処理工程におけ
る位置決めに使用した一実施例につき、図面を参照して
説明する。

まず、熱処理装置の構成を説明する。

この装置は、例えば第１図及び第２図に示すように、
縦型熱処理炉で、軸方向を垂直軸とする反応管（１）か
ら成る処理部（２）と、この処理部（２）に設定可能な
基板例えば半導体ウエハ（３）を板厚方向に複数枚例え
ば100〜150枚所定間隔を設けて収納可能なボート（４）
と、このボート（４）を上記反応管（１）内に搬入出す
る如く昇降可能な昇降機構（５）と、この昇降機構
（５）が下降した位置及びウエハ移替え位置の間で上記
ボート（４）を支持して移動可能なボート移動機構
（６）と、上記ウエハ（３）を複数枚例えば25枚単位に
収納可能な収納容器であるキャリア（７）を複数個設置
可能なキャリア設置台（８）と、キャリア設置台（８）
に設置されたキャリア（７）及び上記ボート（４）間で
ウエハ（３）の移替えを行なう移載機（９）と、上記キ
ャリア（７）をこの装置と外部の搬送ロボットとの間で
受け渡しを行なう搬入搬出ポート（10）と、この搬入搬
出ポート（10）及び上記キャリア設置台（８）の間でキ
ャリア（７）の搬送を行う搬送機（11）とから構成され
ている。

上記処理部（２）には第３図に示すように、耐熱性を
有し処理ガスに対して反応しにくい材質例えば石英ガラ
スから成る上面が封止された筒状反応管（１）が設けら
れ、この反応管（１）内に上記ボート（４）を設置可能
な如くボート（４）より大口径で縦長に形成されてい
る。このような反応管（１）の周囲には、この反応管
（１）内部を所望する温度例えば600〜1200℃程度に加
熱可能な加熱機構例えばコイル状ヒータ（12）が上記反
応管（１）と所定の間隔を設けて非接触状態で巻回され
ている。そして、上記反応管（１）とヒータ（12）との
間には、反応管（１）内の温度分布を均一とするための
例えばSiC製の均熱管（13）が設けられている。このよ
うな反応管（１）には、図示はしないが反応管（１）内
壁に沿って下部から上方に延びたガス供給管が配設され
ており、図示しないマスフローコントローラ等を介して
ガス供給源に接続されている。そして、上記反応管
（１）の下部には排気管（14）が接続され、この排気管
（14）には、上記反応管（１）内を所望の圧力に減圧及
び処理ガスを排出可能な真空ポンプ（図示せず）に接続
されている。

上記のように構成された処理部（２）の反応管（１）
内を気密に設定する如く、反応管（１）下端部と当接可
能な蓋体（15）が設けられている。この蓋体（15）は上
記昇降機構（５）上に載置され、駆動機構例えばボール
ネジ（16）の駆動によるガイド（17）に沿った昇降によ
り、上記反応管（１）下端部との当接が可能とされてい
る。この蓋体（15）の上部には、保温筒（18）が載置さ
れ、更にこの保温筒（18）上に耐熱性及び耐腐食性材質
例えば石英ガラス製のボート（４）がほぼ垂直状態で載
置可能とされている。

上記ボート移動機構（６）は、半円管状のアーム（1
9）が回転軸（20）に軸着し、この回転軸（20）を中心
に回転が可能とされている。この回転により、上記昇降
機構（５）が下降した位置及びウエハ移替え位置（21）
の間で上記ボート（４）を支持して移動可能と成ってい
る。

このウエハ移替え位置（21）に設定したボート（４）
と上記キャリア設置台（８）に設置したキャリア（７）
との間で、上記ウエハ（３）の移替えを行なう移載機
（９）は、材質例えばアルミナから成る複数例えば５つ
の支持アームが設けられており、５枚のウエハを支持可
能に構成されている。即ち、５つの支持アームは、キャ
リア（７）及びボート（４）のピッチに対応する如く上
下方向に所定の間隔を設けて配列されており、これらの
支持アーム上に夫々１枚ずつウエハ（３）を支持し、合
計５枚のウエハ（３）を支持可能に構成されている。ま
た、上記５枚用の支持アームと同様に構成された１枚用
の支持アームが設けられている。さらに、上記移載機
（９）は、昇降機構（図示せず）に接続され、この駆動
機構により、上下方向及び回転軸を中心として回動する
如く水平方向に移動可能に構成されている。尚、上記支
持アームの上面には溝が設けられており、例えば真空吸
着等の機構を用いることなく、上記溝ウエハ（３）を載
せることで支持を可能としている。

上記搬送機（11）は、上述した移載機（９）の回転軸
と同一回転軸に軸着し、この移載機（９）の両端に設け
られたガイドレールに沿ってスライド移動可能な一対の
キャリア支持アームが設けられている。

上記キャリア設置台（８）は、縦方向（高さ方向）に
複数個例えば４個のキャリア（７）を夫々載置可能な２
系統のキャリア支持体が、上記移載機（９）の回転軸に
対して例えば50度の角度で配置されている。上記キャリ
ア設置台（８）には、キャリア（７）を載置した時に塵
等の発生を防止する為に、塵の発生を抑えた材質例えば
ポリプロピレン、テフロン（商品名）、塩ビ系樹脂でキ
ャリア載置面（23）が構成されている。また、上記キャ
リア載置面（23）には、キャリア（７）を載置した時
に、キャリア（７）の有無を確認するセンサ例えば接触
型のスイッチ（24）が設けられている。このようなキャ
リア載置面（23）は、各キャリア載置面（23）の位置が
不動のように、各キャリア載置面（23）を貫通して設け
られた支持棒（25）により固定されている。さらに、上
記キャリア設置台（８）には、上記キャリア支持アーム
により搬送されたキャリア（７）を位置決めする機構が
設けられている。この位置め機構は、各キャリア載置面
（23）に対して設けられている。各キャリア載置面（2
3）の後側には、駆動機構例えばエアーシリンダー（2
6）に係合して垂直に設けられたシリンダーロッド（2
7）が設けられている。このシリンダーロッド（27）に
は、各キャリア載置面（23）に対応した位置に、所望に
応じてキャリア（７）を裏面から押圧する押圧手段（2
8）が設けられている。この押圧手段（28）は、回転軸
（29）を支点として、シリンダーロッド（27）の上下動
により回転する押圧部（30）でキャリア（７）を固定す
るものである。即ち、回転軸（29）が係合した回転板
（31）の先端に押圧部（30）が設けられている。また、
シリンダーロッド（27）には、所定の位置に固定された
固定ピン（32）が設けられている。この固定ピン（32）
に対応して回転板（31）には開口部（33）が設けられて
いて、この開口部（33）はシリンダーロッド（27）の上
下動による固定ピン（32）の移動を妨げないように構成
されている。さらに、上記キャリア載置面（23）には、
キャリア（７）の位置決め基準部であるエッジ面（図示
省略）を利用して位置決めを行なうために、上記キャリ
ア載置面（23）と同様の材質で、キャリア（７）のエッ
ジ面に対応した位置に位置決め体（34）が設けられてい
る。この位置決め体（34）は、上記押圧手段（28）によ
り押圧方向に押圧されたキャリア（７）を、位置決めし
て所定の位置に固定するように構成されている。このよ
うにして、キャリア位置決め機構が構成されている。

そして上記各キャリア設置台（８）の底部には、キャ
リア設置台（８）が前後にスライド移動するためのレー
ル（35）が設けられている。また、上記各キャリア設置
台（８）の上面及び下面には、キャリア（７）内に正確
にウエハ（３）が収納されているかの収納状態の確認を
行なうためにセンサ例えば光電センサ（36）が設けられ
ている。このセンサ（36）により、上記搬送機（11）か
ら搬送されたキャリア（７）内のウエハ（３）が、キャ
リア（７）に不正に収納されていた場合、そのことを検
知でき、後工程に悪影響を及ぼすことを事前に防止でき
る。

また、上記キャリア設置台（８）及び上記移載機
（９）及び搬送機（11）の上方には、ファンを備えた例
えばHEPAフィルター或いはULPAフィルター等のフィルタ
ーが設けられており、上記ウエハ移替え時にウエハ
（３）上に清浄化されたエアーのみを供給することによ
り、上記ウエハ（３）の汚染を防止する構造と成ってい
る。このようにして熱処理装置が構成されている。

次に、上述した熱処理装置の動作作用、及びキャリア
の位置決め方法を説明する。

まず、無人搬送ロボット等により、基板例えば半導体
ウエハ（３）が複数枚例えば25枚収納されたキャリア
（７）を、搬入搬出ポート（10）に複数個例えば８個搬
送する。ここで、キャリア（７）内に収納されているウ
エハ（３）のオリ・フラを合わせ、更に、この各キャリ
ア（７）内に収納されているウエハ（３）に、複数のセ
ンサ例えば透過型センサ（図示せず）が配列されたウエ
ハカウンタを挿入し、上記ウエハ（３）の枚数及び収納
位置を検出して記憶する。

そして、上記搬入搬出ポート（10）のキャリア（７）
を、搬送機（11）によりキャリア設置台（８）の各キャ
リア載置面（23）に搬送する。この時、搬送機（11）の
回転半径を確保するために、上記レール（35）によりキ
ャリア設置台（８）をスライドさせる。搬送後、キャリ
ア載置面（23）に設けられたスイッチ（24）に、キャリ
ア（７）の底面が接触したことにより、キャリア（７）
の載置が確認される。このようなキャリア載置面（23）
へのキャリア（７）の搬送が所定数行なわれる。

この各キャリア（７）の載置後、各キャリア載置面
（23）への各キャリア（７）の固定を一括的に行なう。

エアーシリンダー（26）を駆動することにより、シリ
ンダーロッド（27）を下降させる。このことにより、シ
リンダーロッド（27）の固定ピン（32）も下降して、押
圧手段（28）の回転板（31）が回転軸（29）を中心に回
転する。すると、回転板（31）の先端に設けられた押圧
部（30）が、キャリア（７）の裏面を押圧する。この押
圧によりキャリア（７）はキャリア載置面（23）の前面
側に押されるが、キャリア（７）の位置決め基準部例え
ばエッジ面に対応した位置に設けられた位置決め体（3
4）により、キャリア（７）は所定の位置に固定され
る。この時、キャリア（７）は、キャリア載置面（23）
上を多少移動するが、キャリア載置面（23）、押圧部
（30）及び位置決め体（34）等は、表面が発塵防止加工
されているため、塵等の発生を抑止できる。その後、セ
ンサ（36）により、ウエハ（３）の収納状態を確認す
る。

次に、上記移載機（９）の５枚用の支持機構或いは１
枚用の支持機構により、キャリア（７）内に収納されて
いるウエハ（３）を５枚ずつ或いは１枚ずつ上記ボート
（４）に移替える。この時、必要に応じてモニタ用ウエ
ハ或いはダミーウエハを移替えても良い。この移替えを
行なうに際し、上記ボート（４）はボート移動機構
（６）のアーム（19）上に載置され、このアーム（19）
の回転により上記ボート（４）はウエハ移替え位置（2
1）に設定されており、この位置にて移替えが行なわれ
る。

そして、上記移替えが終了すると、ウエハ（３）等が
収納されたボート（４）を、昇降機構（５）の蓋体（1
5）上の保温筒（18）に載置する。これは、上記昇降機
構（５）が下降した状態でボート移動機構（６）が回転
し、ボート（４）の中心軸と上記保温筒（18）の中心軸
が一致した位置で上記アーム（19）を停止させ、そして
上記昇降機構（５）を多少上昇させることでアーム（1
9）からボート（４）を浮上させて載せ替える。そし
て、上記アーム（19）を昇降機構（５）上から退避させ
て、この昇降機構（５）を上昇させる。この上昇により
上記蓋体（15）を反応管（１）下端部に当接させ、反応
管（１）内部を気密に設定すると同時に、上記ボート
（４）を反応管（１）内に設置する。そして、ヒータ
（12）により反応管（１）内を所望する温度及び温度分
布で加熱抑制し、この状態で所定の処理ガスをガス供給
管（図示せず）から反応管（１）内に供給し、所定の酸
化、拡散、CVD処理等を施す。

その処理終了後、処理ガスの供給を停止し、必要に応
じて上記反応管（１）内を不活性ガス例えばN₂ガスに置
換した後、上記昇降機構（５）によりボート（４）を下
降させる。そして、このボート（４）をボート移動機構
（６）により移替え位置に移動させ、移載機（９）によ
り上記とは逆にボート（４）からキャリア（７）内に処
理済のウエハ（３）を移替える。そして、上述した搬入
搬出ポート（10）から上記キャリア（７）を無人搬送車
等により外部に搬送して処理が終了する。

さらに、上記実施例では、押圧手段の駆動系はエアー
シリンダーを用いたものについて説明したが、これに限
定するものではなく、何れの駆動系でも同様な効果が得
られる。

（発明の効果） 以上要するに本発明の熱処理装置によれば、キャリア
設置台に複数個のキャリアを高さ方向に個々に載置する
キャリア載置面を設けているため、複数個のキャリアを
高さ方向に載置することができ、しかも、各キャリア載
置面にキャリアの位置決め基準部に対応して位置決め体
を設け、キャリア載置面の後側に高さ方向に沿ってエア
シリンダーにより上下動されるシリンダーロッドを設け
ると共に、各キャリア載置面の後側に上記シリンダーロ
ッドの上下動により一端を支点に回動して上記キャリア
の後面を上記位置決め体方向に押圧する押圧部を設けて
いるため、一つのエアーシリンダーの駆動によりキャリ
ア設置台の複数段のキャリア載置面上に載置された複数
個のキャリアを一括して位置決め固定することができ、
構造の簡素化及び省スペース化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明装置の一実施例を説明するた
めの熱処理装置の構成図、第３図は第２図の処理部説明
図、第４図は第１図のキャリア設置台の側面図、第５図
は第１図のキャリア設置台の動作説明図である。 ３……ウエハ、４……ボート ７……キャリア、８……キャリア設置台 23……キャリア載置面、 26……エアーシリンダー 28……押圧手段、34……位置決め体 36……センサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の基板が収納可能なキャリアと熱処
   理用ボートとの間で基板の移替えを行うために上記キャ
   リアを載置するキャリア設置台を備えた熱処理装置にお
   いて、上記キャリア設置台に複数個のキャリアを高さ方
   向に個々に載置するキャリア載置面を設け、各キャリア
   載置面にキャリアの位置決め基準部に対応して位置決め
   体を設け、キャリア載置面の後側に高さ方向に沿ってエ
   アーシリンダーにより上下動されるシリンダーロッドを
   設けると共に、各キャリア載置面の後側に上記シリンダ
   ーロッドの上下動により一端を支点に回動して上記キャ
   リアの後面を上記位置決め体方向に押圧する押圧部を設
   けたことを特徴とする熱処理装置。