JP2668024C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は縦型熱処理装置に関する。 （従来の技術） 一方の処理用ボートに収容された被処理体を所定の熱処理を行っている間、他
方の処理用ボートとキャリア間で被処理体を移替える技術は特開昭６１−２９１ ３３５号公報に記載されている。複数の処理炉と被処理体移載部の間で処理用ボ
ートを搬送する技術は特開昭６３−２４４８５６号公報に記載されている。 （発明が解決しようとする課題） 前者の文献の技術は回転アームの両端に処理用ボートを載置可能に構成したも
のであり、被処理体を上記ボートに移替る際このボートは回転アームに載置され
ており位置精度を確保することが困難で、被処理体をボートに搬入搬出時被処理
体とボートが接触してゴミが発生したり、場合によっては被処理体やボートを破
損させてしまうという改善点を有する。 また、ボート移動を行う回転アームが旋回し多大のスペースを必要とするため
装置が大型化し、クリーンルームのスペースを不要に専有するという改善点を有
する。 後者の文献では、複数の処理炉に対して１つの被処理体移替部が設けられてい
るため、１つの処理用ボートに被処理体の移替えを行っている間別のボートに被
処理体を移替えすることができず処理効率が低いという改善点を有する。 また、被処理体移替部と処理炉間が離れているため被処理体にゴミが付着する
割合が大きいという改善点を有する。 この発明の目的は、低発塵で被処理体の移替えを行うことができるとともに、
小型化が図れる縦型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） この発明は、複数枚の被処理体が収納された垂直なボートを下方から収容して
被処理体に熱処理を施す縦型熱処理炉と、この熱処理炉の炉口を開閉する蓋体を
有し、この蓋体上に保温筒を介してボートを載置して炉内へ搬入搬出する昇降機
構と、上記熱処理炉に近接して設けられ、上記熱処理中に、複数枚の被処理体を
収容するキャリアが複数個設置可能なキャリアステーションのキャリアともう一
つのボートとの間で被処理体の移替えを行うためにボートを垂直に保持する上下
移動可能な載置台を有するボートステーションと、上記ボートを垂直に保持して
待機させておく平行移動可能な載置台を有するボート待機部と、被処理体の移替
えが終了したボートをボートステーションの載置台上から昇降機構位置を経由し て ボート待機部の載置台上に、被処理体の熱処理が終了して熱処理炉から搬出さ
れたボートを昇降機構の保温筒上からボートステーションの載置台上に、待機中
のボートをボート待機部の載置台上から昇降機構の保温筒上にそれぞれ移動する
上下移動および回転可能なアームを有するボート移動機構とを備え、上記アーム
の旋回軌跡上に上記ボートステーションの載置台、昇降機構の保温筒およびボー
ト待機部の載置台が順に配置されていることを特徴とする。 上記ボートステーションの載置台の上方には、この載置台に保持されたボート
の上端部を保持する支持部材が上下動可能に設けられていることが好ましい。 （作用） この発明の縦型熱処理装置によれば、熱処理炉とボートステーションとが近接
して配置されるともに、キャリアとボートとの間で被処理体の移替えを行う際に
ボートがボートステーションの載置台上に保持されて位置精度を確保することが
できるため、移替え時に被処理体とボートの接触を防止することができ、塵の発
生および被処理体への付着を少なく抑えることが可能となる。また、一つのボー
トを用いた被処理体の熱処理中に、もう一つのボートに対する被処理体の移替え
を行うことができるため、稼動率の向上が図れる。しかも、ボート移動機構のア
ームの旋回軌跡上に上記ボートステーションの載置台、昇降機構の保温筒および
ボート待機部の載置台が順に配置されているため、移動経路の効率化および省ス
ペース化が図れ、もって縦型熱処理装置の小型化が図れる。 （実施例） 以下、本発明装置を半導体ウエハの熱処理工程に使用した一実施例を図面を参
照して説明する。 まず、縦型熱処理装置（以下、単に熱処理装置ともいう。）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、装置内の上方に配置され
た縦型熱処理炉であって、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に設定可能な被処理体である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が下降した位置とボートステーションであるウエハ移替部２２とボート待
機部であるボート載置部４２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キャリア７を
複数個設置可能なキャリアステーションであるキャリア設置台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。 上記キャリア設置台８はウエハ移替部２２とほぼ同じか近い高さになるように
搬入搬出ポート１０よりも下方に配置され、ウエハ移替えの効率化および省スペ
ース化が図られている。 上記処理部２には第２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１９が回転軸２０に軸着し、回転
軸２０は図示しない移動機構により上下移動と図示しない回転機構により回転軸
２０を中心に回転が可能とされている。ボート移動機構６の回転と上下移動によ
り上記昇降機構５が下降した位置とウエハ移替部２２とボート載置部４２の間で
上記ボート４を支持して移載可能と成っている。上記アーム１９の回転軌跡（第
１図に点線で円弧状に示されている。）上に上記ウエハ移替部２２、昇降機構５
およびボート載置部４２が順に配置され、ボートの移動経路の効率化および省ス
ペース化が図られている。 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１１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リリンダ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３５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。上記ボート載置部４２にはボート４の下部と嵌合して
このボート４を垂直に保持する載置台４４が設けられており、この載置台４４は
図示しないモータとボールネジの駆動によりレール４６上を平行に移行可能なよ
うに構成されている。 上記ウエハ移替部２２には載置台４４と同様にボート４を垂直に保持する載置
台２４が設けられており、この載置台２４は図示しない移動機構により上下移動
可能なように構成されている。 上記載置台２４上部には第４図に示すように、ボート４の上端部を保持する支
持部材２６が図示しない移動機構により上下移動可能に設けられている。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が予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、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により支えられる。第３図（ｃ）に示
すようにキャリア支持アーム３７ａ，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１７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枚づつ或いは１枚
づつ上記ボート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はウエハ
移替部２２の載置台２４に垂直に保持され、この載置台２４は図示しない上下移
動機構により上方へ移動され、又は支持部材２６が図示しない上下機構により下
方へ移動し、ボート４の上端部が支持部材２６によって保持され、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載置台２４は上記上下移
動機構により下方へ移動され、または支持部材２６が上方へ移動し、ボート４の
上端部は支持部材２６より開放された状態となる。 次に、ボート移動機構６が回転しアーム１９がボート４の下部凹部に嵌合され
る。 第４図に示すようにボート移動機構６のアーム１９を上方に移動、またはウエ
ハ移替部２２の載置台２４の図示しない上下機構を下方に移動し、ボート４をウ
エハ移替部２２の載置台２４より離脱させる。 次にアーム１９を回転しボート載置部４２の上方へボート４を移動し、アーム
１９を下方へ移動しボート４をボート載置部４２へ移載する。 次にボート載置部４２の載置台４４を平行に移動しアーム１９がボート４から
開放される状態とする。 次に反応管１内にあり、所定の熱処理をほどこされたウエハ３を収容する上記
説明とは別のボート４は昇降機構５により下方に移動される。 第４図に示すように昇降機構５上の保温筒１８に載置されたボート４の下部凹
部にアーム１９を回転装置しアームを上方へ移動、または昇降機構５を下方へ移
動し保温筒１８からボート４を離脱させる。 このボート４をアーム１９の回転によりウエハ移替部２２へ移動し上記と同様
の方法により載置台２４に載置し、移載機９により上記とは逆にボート４からキ
ャリア７内に処理済みのウエハ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する。 次にアーム１９はボート載置部４２へ旋回し待機し、載置台４４上に載置され
たキャリア７から移替えられたウエハ３を収納したボート４がレール４６上を移
動し、上記ボート４の下部凹部にアーム１９が嵌合される。 アーム１９を上方に移動しボート４を載置台から離脱させ、アーム１９を回転
させ昇降機構５上に載置された保温筒１８上に移動し、ボート４と保温筒１８の
軸心が一致した状態でアーム１９を下げ、または昇降機構５を上方に移動し、ボ
ート４を保温筒１８に載置し、アーム１９をボート載置部４２上方に退避させ昇
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
せ処理が終了する。 以上説明したようにボート４を専用のウエハ移替部２２に載置し、ボート４の
上端部を支持部材２６により保持しておりボート４が所定の位置に正確に保持さ
れるため、ウエハ３を移載機９により移替える時、ボート４やキャリア７と不用
に接触することがなく、ウエハ３のカケや膜ハガレによるゴミの発生がなくまた
ウエハ３やボート４が破損するということもなく半導体素子の不良率を大幅に低 減できる。 処理済み被処理体をボート４からキャリア７へ移換え、このキャリア７を未処
理の被処理体が収納されたキャリア７と交換し、次の被処理体をキャリア７から
ボート４へ移換えるという一連の作業には比較的長時間を必要とする。 従って、ボート４が２組熱処理装置内に収容されており一方のボートが被処理
体を収容して所定の熱処理中に、他方のボート４に被処理体の移換えを行うよう
に構成しているため、熱処理装置の稼働率が高く効率の良い処理が可能である。 また、アーム１９によって移載されるボート４の移動範囲はウエハ移替部２２
、昇降機構５、ボート載置部の間であり、アーム１９が旋回するのに要するスペ
ースは最小に構成されているため装置を小型化することができクリーンルームの
スペースの専有面積が少なく、クリーンルームにかかる費用を安価にすることが
できる。 また、ウエハ移替部２２と熱処理炉間が装置内に近接して配置されておりこの
間にクリーンエアーが供給されているため、被処理体へのゴミ付着が少なく半導
体素子の不良率を大幅に低減できる。 また、ウエハ移替部２２に収容されるボート４の長さが、例えば１００枚用と
か１５０枚用等のように、異なる場合にはウエハ移替部２４の上下移動機構によ
り所定のウエハ移替え位置にボートを移動しボートの上端部を支持する支持部材
２６の位置も移動機構を設けて移動すれば良い。 また、上記実施例においては被処理体に半導体ウエハを用いたが、これに限定
するものど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。 〔発明の効果〕 以上説明したように、この発明の縦型熱処理装置によれば、熱処理炉とボート
ステーションとが近接して配置されるともに、キャリアとボートとの間で被処理
体の移替えを行なう際にボートがボートステーションの載置台上に保持されて位
置精度を確保することができるため、移替え時に被処理体とボートの接触を防止
することができ、塵の発生および被処理体への付着を少なく抑えることが可能と なる。また、一つのボートを用いた被処理体の熱処理中に、もう一つのボートに
対する被処理体の移替えを行なうことができるため、稼動率の向上が図れる。し
かも、ボート移動機構のアームの旋回軌跡上に上記ボートステーションの載置台
、昇降機構の保温筒およびボート待機部の載置台が順に配置されているため、移
動経路の効率化および省スペース化が図れ、もって縦型熱処理装置の小型化が図
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しるための縦型熱処理装置の
構成図、第３図は第１図の搬入搬出ポートの動作説明図、第４図はボート移載説
明図である。 ３…ウエハ ４…ボート ５…昇降機構 ６…ボート移動機構 ７…キャリア ２２…ウエハ移替部 ３０…ベース ３１ａ，３１ｂ…クランプ ３７ａ，３７ｂ…キャリア支持アーム ４２…ボート載置部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1)複数枚の被処理体が収納された垂直なボートを下方から収容して被処理体
   に熱処理を施す縦型熱処理炉と、この熱処理炉の炉口を開閉する蓋体を有し、こ
   の蓋体上に保温筒を介してボートを載置して炉内へ搬入搬出する昇降機構と、上
   記熱処理炉に近接して設けられ、上記熱処理中に、複数枚の被処理体を収容する
   キャリアが複数個設置可能なキャリアステーションのキャリアともう一つのボー
   トとの間で被処理体の移替えを行うためにボートを垂直に保持する上下移動可能
   な載置台を有するボートステーションと、上記ボートを垂直に保持して待機させ
   ておく平行移動可能な載置台を有するボート待機部と、被処理体の移替えが終了
   したボートをボートステーションの載置台上から昇降機構位置を経由してボート
   待機部の載置台上に、被処理体の熱処理が終了して熱処理炉から搬出されたボー
   トを昇降機構の保温筒上からボートステーションの載置台上に、待機中のボート
   をボート待機部の載置台上から昇降機構の保温筒上にそれぞれ移動する上下移動
   および回転可能なアームを有するボート移動機構とを備え、上記アームの旋回軌
   跡上に上記ボートステーションの載置台、昇降機構の保温筒およびボート待機部
   の載置台が順に配置されていることを特徴とする縦型熱処理装置。 (2) 上記ボートステーションの載置台の上方には、この載置台に保持された
   ボートの上端部を保持する支持部材が上下動可能に設けられていることを特徴と
   する請求項１記載の縦型熱処理装置。