JP2663301B2 - 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基板保持
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必要があり、従来からこのような
移載を行うための基板移載機が、例えば，特開昭60−23
1337号，特開昭61−54639号公報等により提案されてい
る。

近年，クリーンルーム内の無人化及び自動化が行わ
れ、各装置間におけるキャリアの搬送を無人搬送車によ
り行われることが多い。そのため，各装置には上記キャ
リアの受け渡しを自動的に行う搬入搬出ポートが設けら
れている。

一方，近年は，クリーンルームの有効利用，設置面積
が小さく且つ反応管内壁に非接触で容易にボートを搬入
出できる等の利点を有する縦型熱処理装置が多く用いら
れるようになってきた。

さらに縦型熱処理装置によって処理を行う場合ウエハ
の移替えを行った後、ボートを水平から垂直に変換する
ための装置及び空間が必要となり、装置が大型化、複雑
化するので、ボートを垂直に設置したまま、キャリアか
らウエハ移載装置によりウエハを移載するようになって
きた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記ウエハ移載装置をさらに小型化、
簡素化するためには、移載動作の方向を極力少なくする
必要があり、ウエハキャリアを装置内へ移載するための
搬入搬出口にウエハキャリアを置く場合は、通常ウエハ
の取り出し口が上向にむいているので、この方向で装置
内へウエハキャリアを取り込むと、ウエハ移載装置には
アーム方向を90度変換する機構を設けなければならず、
ウエハ移載装置が大型化、複雑化する問題があった。ま
た摺動部が多くなると摺動部分より塵埃の発生も多くな
るので、被処理体の処理へ悪影響をおよぼす問題が生じ
る。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、被処理
体を熱処理装置内に取り込み且つウエハを移載する移載
装置の構造を小型化、簡素化することができ、ひいては
装置の小型化及び塵埃の発生を少なくすることができる
熱処理装置を提供しようとするものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、熱処理を行うための縦型の反応管内に複数
の被処理基板を各々水平に上下に間隔をおいて保持して
搬入する処理用ボートと、 複数の被処理基板が並列に配列されて収納される搬送
用の基板保持具が設置される基板保持具設置台と、 この基板保持具設置台と前記処理用ボートとの間で被
処理基板の移載を行う被処理基板移載機と、 外部から処理前の被処理基板が収納された前記基板保
持具が熱処理装置内に搬入され、また処理後の被処理基
板が収納された前記基板保持具が熱処理装置から搬出さ
れる搬入搬出ポートと、 この搬入搬出ポートと前記基板保持具設置台との間で
前記基板保持具を搬送する基板保持具搬送機と、 前記搬入搬出ポートに前記基板保持具を保持するため
に水平な軸の回りに回動するように設けられ、前記基板
保持具が外部から搬入あるいは外部に搬出されるときに
は被処理基板が垂直状態となるように位置し、また前記
基板保持具搬出機により前記基板保持具が受け渡される
ときには被処理基板が水平状態となるように位置するポ
ートベースと、を備えたことを特徴とする。

（作用効果） 即ち本発明は、搬入搬出機構上でウエハの方向を変え
ることが可能なので、被処理基板を熱処理装置内に取り
込み且つウエハを移載する移載装置の構造を小型化、簡
素化することができ、ひいては装置の小型化及び塵埃の
発生を少なくすることができる。

（実施例） 以下、本発明装置を半導体ウエハの熱処理工程に使用
した一実施例を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
並列に収納可能な搬送用の基板保持具であるキャリア
（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出機構例えば
搬入搬出ボート（10）と、この搬入搬出ボート（10）及
び上記キャリア設置台（８）の間でキャリア（７）の搬
送を行なう搬送機（11）と反応ガスを供給する処理ガス
供給部（70）と真空ポンプ等より構成される真空排気部
（60）と熱処理工程及びウエハ移載等をコントロールす
るプロセスコントロール部（50）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。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、処理ガス供給部（70）内の図示
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
可能な真空排気部（60）内の真空ポンプ（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、半円環状のアーム（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。

上記搬送機（11）と上述した移載機（９）は同一基台
（図示せず）に搭載され、回転軸に軸着し、ボールネジ
（図示せず）の駆動により昇降する。この移載機（９）
の両端にはガイドレール（36）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（37a）（37b）が設けら
れている。このキャリア支持アーム（37a）（37b）は互
いに平行状態に設けられて連動駆動するようになってお
り、このキャリア支持アーム（37a）（37b）は、図示し
ない駆動機構例えばモータによりスライド移動可能とさ
れている。

上記キャリア設置台（８）は、縦方向に複数個例えば
４個のキャリア（７）を夫々載置可能であり、このキャ
リア設置台（８）及び上記移載機（９）及び搬送機（1
1）の上方には、ファン（53）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（54）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。

また、第３図（ａ）に示すように、搬入搬出ポートベ
ース（30）（以下ベースと称す。）にはウエハキャリア
をベースに保持するための互いに向かい合うクランプ
（31a）（31b）が設けられている。該クランプはエアー
シリンダ（32）によってウエハキャリア（７）を挟持す
る方向に駆動し、クランプ（31a）の先端にはウエハキ
ャリア（７）の凸部に嵌合する凹部が設けられている。
ベース（30）は回転軸（33）により90度回転可能な構造
になっている。

また、搬入搬出ポート（10）内部にはウエハキャリア
（７）内のウエハ（３）のオリエンテーションフラット
の方向を同一にするための回転ローラー（34）が設けら
れている。この回転ローラー（34）はウエハキャリア
（７）の底部に露出したウエハ端面と接触するように該
ローラー部分が移動機構（図示せず）により移動可能に
なっている。

上記回転ローラー（34）と同様に、ウエハキャリア
（７）内のウエハの枚数を数えるウエハカウンター（3
5）が設けられており、上記ウエハカウンター（35）に
は投受光センサ（38）が配列されウエハキャリア（７）
の底部近傍へ移動機構（図示せず）により移動可能にな
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、及びウエハの
移替え方法を説明する。

第３図（ａ）に示すように、無人搬送ロボット（図示
せず）より搬入搬出ポート（10）に搬送されたウエハキ
ャリア（７）は上記クランプ（31a）（31b）により挟持
され、上記回転ローラー（34）によりウエハのオリエン
テーションフラットが揃えられる。さらにウエハカウン
ター（35）によりウエハの枚数及びウエハキャリア内の
ウエハの有無が確認される。上記確認後、第３図（ｂ）
に示すように、ベース（30）は回転軸（33）を中心に90
度下向に回転し、位置固定される。次にキャリア支持ア
ーム（37a）（37b）が先めプログラムされた距離分、水
平に移動してアーム先端に設けられたキャリア保持具に
より、ウエハキャリア（７）の側面が保持される。保持
された後に、クランプ（31a）（31b）がエアーシリンダ
ー（32）によって、ウエハキャリア（７）側面より離れ
る方向に駆動する。この時にウエハキャリア（７）の荷
重はキャリア支持アーム（37a）（37b）より支えられ
る。第３図（ｃ）に示すようにキャリア支持アーム（37
a）（37b）は装置本体側にウエハキャリア（７）と共に
水平移動して、ウエハキャリア（７）を装置内に取り込
む。この時、装置への取り込み口（40）周辺には光学セ
ンサ（39）が該開口部の縦方向に沿って数箇所設けら
れ、該開口部を塞ぐようにセンサ光が設定されているの
で、キャリア支持アーム（37a）（37b）の稼働中に例え
ばオペレータ等が該開口部内を誤って横切る場合には該
センサ（39）が感知し、移載動作を自動的に抑止状態に
してオペレータ及び装置等への障害を未然に防止でき
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）に搬送す
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
布で加熱制御し、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。

この処理終了後、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。

尚上記実施例においては、縦型熱処理装置に適用した
がこれに限定するものではなく、例えば横型熱処理装置
に適用しても同様な効果を得ることができる。

また、上記実施例において被処理基板に半導体ウエハ
を用いたが、これに限定するものではなく例えば液晶ガ
ラス基板やセラミック基板等を処理する装置に適用して
もよいことは言うまでもない。

以上述べたように、この実施例によれば、搬入搬出ポ
ート上でウエハの方向を変えることが可能なので、被処
理基板を熱処理装置内に取り込み且つウエハを移載する
移載装置の構造を小型化、簡素化することができ、ひい
ては装置の小型化及び塵埃の発生を少なくすることがで
きる。

【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（ａ）（ｂ）（ｃ）は
第１図の搬入搬出ポートの動作説明図である。 ３……ウエハ、４……ボート ７……キャリア、30……ベース 31a,31b……クランプ 37a,37b……キャリア支持アーム

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱処理を行うための縦型の反応管内に複数
   の被処理基板を各々水平に上下に間隔をおいて保持して
   搬入する処理用ボートと、 複数の被処理基板が並列に配列されて収納される搬送用
   の基板保持具が設置される基板保持具設置台と、 この基板保持具設置台と前記処理用ボートとの間で被処
   理基板の移載を行う被処理基板移載機と、 外部から処理前の被処理基板が収納された前記基板保持
   具が熱処理装置内に搬入され、また処理後の被処理基板
   が収納された前記基板保持具が熱処理装置から搬出され
   る搬入搬出ポートと、 この搬入搬出ポートと前記基板保持具設置台との間で前
   記基板保持具を搬送する基板保持具搬送機と、 前記搬入搬出ポートに前記基板保持具を保持するために
   水平な軸の回りに回動するように設けられ、前記基板保
   持具が外部から搬入あるいは外部に搬出されるときには
   被処理基板が垂直状態となるように位置し、また前記基
   板保持具搬出機により前記基板保持具が受け渡されると
   きには被処理基板が水平状態となるように位置するポー
   トベースと、を備えたことを特徴とする熱処理装置。