JP2740783B2 - 熱処理炉装置 - 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、熱処理炉装置に関する。

（従来の技術） 第５図に、従来のボートエレベータの構造を示す。同
図に示すように、３段の横型炉10,10,10が設けられ、各
段のボート搬入出位置10a,10b,10cにはそれぞれ図示し
ないカンチレバーが設けられ、各横型炉10に対してボー
ト12の搬入出が可能となっている。ボートライナー14
は、ボートエレベータ24との間でボート12を受け渡す位
置と、キャリア（図示せず）との間でウエハを移し変え
る位置とにわたって、第５図の裏面より表面に向かう方
向にボート12を直線移動させるものである。前記ボート
搬入出位置10a,10b,10cと、ボートライナー14上の位置
とにボート12を移動させる前記ボートエレベータ24は、
上下駆動部20によって図示矢印Ａ方向に上下動可能であ
り、かつ、水平駆動部22の駆動により図示Ｂ方向に水平
移動可能なエレベータアーム16を有している。このエレ
ベータアーム16の先端には、２本のボート受けバー18,1
8（第５図では一方のみ図示）を固着し、このボート受
けバー18,18上に、ボート12の長手方向両端に設けられ
た取手12a,12aを支持するようにしている。

上記のようなボートエレベータ24によれば、各横型炉
10へのボート搬入出位置10a,10b,10cとボートライナー1
4上との位置にそれぞれ対応する上下位置にボート12を
上下動し、かつ、この上下動経路よりボート12を水平移
動して上記各位置にボート12を載置することができる。

（発明が解決しようとする課題） エレベータアーム16の上下駆動及び水平駆動は、図示
しないCPUでの制御に基づき、予め定められたシーケン
スプログラムに従って駆動される。このようなプログラ
ムに従って駆動すれば、第５図に示すように、最上段の
横型炉10のボート搬入出位置10aと対応する上昇位置に
てボート12を支持し、これをボート搬入出位置10a側に
水平移動させる場合には、このボート搬入出位置10aに
は他のボート12が載置されていないはずである。ところ
が、例えば何らかのトラブルにより装置全体の稼動を一
旦停止し、トラブル解除後にエレベータアーム16を第５
図に示す位置より右側に水平移動させる際には、ボート
搬入出位置10aに他のボート12が残存している場合もあ
る。この際、上記のようなケースをCPUはそのプログラ
ム上予想し得ないので、そのまま上記エレベータアーム
16を水平移動させると、残存するボート12と次に搬入す
る12同士が衝突し、両者が破損してしまうという問題が
あった。このような破損はクリーンルームを長期間使用
不可能状態とするばかりか、他の処理装置にもゴミが飛
散する。このように、従来の拡散炉等の半導体ウエハ熱
処理炉ではエレベータアーム16の移動先に物体が存在す
るか否かの安全確認が何らなされていなかった。

そこで、本発明の目的とするところは、エレベータア
ームの移動先に物体が存在するか否かを非接触にて確認
することができ、エレベータアーム駆動時の安全対策を
施すことができる熱処理炉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） 請求項１に記載の発明に係る熱処理装置は、ウエハ処
理炉へウエハボートを搬入出して熱処理する熱処理炉装
置において、前記ウエハボートを支持して、前記処理炉
と対向するボート搬入出位置まで前記ウエハボートを搬
送するボート受けバーと、前記ボート受けバーの先端側
に形成されて、該先端側より光を照射する発光用ファイ
バーと、その反射光を受光する受光用ファイバーと、前
記ボート受けバーを支持するエレベータアームと、前記
エレベータアームを上下動駆動する上下動駆動部と、前
記エレベータアームを水平方向に進退駆動する水平駆動
部と、前記ウエハボートが搭載された前記ボート受けバ
ーの水平方向の前進移動時に、前記反射光の受光量を検
知し、前記ボート受けバーの先端側に物体が存在すると
判定した場合に、前進移動を停止させ、該先端側に物体
が存在しないと判定した場合に、前進移動を続行するよ
うに制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係る熱処理装置は、請求項１
において、前記ボート受けバーは、中空軸構造に形成さ
れ、該中空軸内に、前記発光用ファイバー及び前記受光
用ファイバーを配設することを特徴とする。

（作 用） 請求項１に記載の発明によれば、ウエハボートを支持
するボート受けバーの先端より発光用ファイバーを介し
て光を照射し、その反射光を受光用ファイバーを介して
受光することにより、ボート受けバーの先端側のウエハ
ボートの移動先に存在する物体を非接触にて検出でき
る。

ここで、制御手段は、ウエハボートが搭載されたボー
ト受けバーの水平方向の前進移動時のみ、反射光の受光
量を検知する。そして、ボート受けバーの先端側のウエ
ハボートの移動先に物体が存在する場合は、受光量が所
定の値を越えるため、水平駆動部は停止制御され、ボー
ト受けバーの移動が停止される。物体が存在しない場合
は、受光量が所定の値を越えないため、水平駆動部の駆
動は続行され、ボート受けバーはそのまま前進する。
尚、上記以外移動の場合は、制御手段は、エレベータア
ームを上下動駆動部及び水平駆動部により移動制御を行
い、ウエハボートの搬送を良好に行うこととなる。

これにより、ボート受けバーの移動先の物体を非接触
で検出でき、何らかのトラブルで装置全体の稼動を一旦
停止させ、トラブル解除後に再稼動させた場合であって
も、その物体例えば他のウエハボートとの衝突を防止で
き、例えば複数の多段の熱処理炉が形成される等の場合
には、各ウエハボートの全搬送工程を効率良く短時間に
行うことが可能となる。

尚、衝突防止時に停止した後は、ボート受けバー上の
ウエハボートを他の箇所に配置する等の動作が行われ
る。

また、例えば実開平１−118441のマイクロフィルム等
に開示された装置のように、ウエハを単独搬送する場合
は、薄板状のウエハの厚さ方向の薄い面を検出するため
に、比較的近くの位置まで、光出射部を移動させなけら
ばならず、衝突する直前に検出して停止させる作業を行
っていた。これに対し本請求項では、ボート検出でよい
ので、物体とボート受けバーとの距離が比較的離れた遠
くの位置から、物体の検出を行うことができる。このた
め、物体の検出回数の増大に伴うボートの無駄な搬送距
離の総和を削減して、搬送工程の迅速化を行える。

請求項２に記載の発明によれば、ボート受けバーを中
空軸に形成し、この中空軸の中に上記の発光用光ファイ
バー及び受光用光ファイバーを配設することで、各ファ
イバーを直線状に維持して支持することができると共
に、光の照射及び反射光の受光を効率良く行える。

（実施例） 以下、本発明をバッチ式プラズマCVD横型多段炉装置
に適用した一実施例について、図面を参照して具体的に
説明する。

プラズマCVD横型多段炉の全体構成は、第５図に示す
ものと同様であり、第１図に示すエレベータアーム30が
第５図に示す上下動駆動部20及び水平駆動部22によって
同図の矢印A,B方向に移動する構成についても同様であ
る。

そこで、以下エレベータアーム30の詳細について、第
１図乃至第３図を参照して説明する。

エレベータアーム30の長手方向両端側には、それぞれ
ボート受けバー32,32が支持されている。このボート受
けバー32は、そのバーの先端部と中間部にそれぞれスト
ッパ34,36を有し、各ストッパ34,36の対向面はそれぞれ
テーパ面34a,36aとなっている。そして、第２図に示す
ように、テーパ面34a,36aにて案内されたボート12の取
手部12aをボート受けバー32の上に載置して支持でき
る。このボート受けバー32は中空軸構造にて形成され、
その内部には例えば石英製の発光（光送出）用ファイバ
ー40及び受光用ファイバー42が挿入され、ボート受バー
32の先端部まで位置して設けられている。そして、上記
各ファイバー40,42の端面はボート受けバー32の先端部
に臨んでおり、発光用ファイバー40より光を照射し、そ
の反射光は受光用ファイバー42により受光できるように
構成されている。また、前記エレベータアーム30の長手
方向中間位置にはボートセンサ44が設けられ、このボー
トセンサ44も同様に発光用ファイバー及び受光用ファイ
バーから構成されている。

前記発光用ファイバー40及び受光用ファイバー42の他
端側はそれぞれ光源／受光部50に接続されている。この
光源／受光部50における光源50aに前記発光用ファイバ
ー40の他端が接続され、受光部50bに前記受光用ファイ
バー42の他端側が接続されている。同様に、ボートセン
サ44を構成する発光用ファイバー及び受光用ファイバー
の他端側は、光源／受光部52に接続されている。光源と
しては、例えば半導体レーザ，発光ダイオード等が挙げ
られ、受光部としては光電変換素子例えばフォトトラン
ジスタを採用できる。

第４図は、前記発光用ファイバー40及び受光用ファイ
バー42を利用しての、ボートエレベータ駆動時の安全対
策を実現するための制御系ブロック図である。同図にお
いて、CPU60はボートエレベータの駆動の制御を司どる
ものであり、前記エレベータアーム30の上下動を行う上
下駆動部20、エレベータアーム30の水平方向の移動を行
う水平駆動部22にそれぞれ駆動指令を与える。また、CP
U60は前記光源／受光部50における光源50aに発光指令を
与え、受光部50bにて変換された受光量に応じた電気信
号を入力するようになっている。さらに、このCPU60に
はコンパレータ62が接続され、前記受光部50bを介して
入力される受光量に応じた電気信号が所定のスレッショ
ルドレベルを超えた際には、前記水平駆動部20の駆動を
停止するようになっている。

次に、作用について説明する。

第５図は、ボートライナー14上に存在したボート12を
ボート受けバー32,32によって支持し、最上段の横型炉1
0に対するボート搬入出位置10aと対向する上方位置まで
エレベータアーム30を移動した状態を示している。ここ
で、ボートエレベータ30が駆動される際には、前記CPU6
0の制御に基づき光源／受光部50における光源50aが駆動
され、ボート受けバー32に支持されている発光用ファイ
バー40の端面より光が出射されることになる。なお、エ
レベータアーム30が上下動している際には、CPU60は受
光部50bを介しての受光量モニタは行わないようになっ
ている。

第５図に示す状態より、エレベータアーム30を同図の
矢印Ｂ方向に水平移動させる。そして、このエレベータ
アーム30の水平移動が開始された直後から、CPU60は受
光部50bを介して反射光量に応じた電気信号のモニタを
開始することになる。エレベータアーム30の移動先、す
なわちボート受けバー32の先端側に物体が存在しない場
合には、受光部50bを介しての反射光量は少ないので、
コンパレータ62にてスレッシュホールドレベルと比較さ
れた信号はLOWとなっている。万一、エレベータアーム3
0の移動先に物体例えば他のボート12が存在する場合に
は、この他のボート12にボート受けバー32,32が近づく
につれ、受光用ファイバー42及び受光部50bを介してCPU
60に取り込まれる受光量の信号レベルが高くなる。そし
て、あるタイミングでコンパレータ62でのスレッシュホ
ールドレベルとの比較値がHIGHとなった場合には、CPU6
0は水平駆動部22に対しその駆動を停止させる信号を出
力することになる。この結果、万一エレベータアームの
移動先に物体が存在した場合にも、この物体の存在を非
接触にて検出することができ、ボート受けバー32あるい
はこれに支持されたボート12が他の物体に衝突すること
を未然に防止することができる。

ボートエレベータ30の移動先に物体が存在しない場合
には、水平駆動部22での水平移動が引き続き行われ、最
上段の横型炉10に対応するボート搬入出位置10aに存在
するカンチレバー上にボート12を受け渡すことになる。
また、横型炉10より搬出されたボート12をボートライナ
ー14へ移送する場合には、上記とは逆の工程を実施すれ
ばよい。この際、いずれかのボート搬入出位置上に存在
するボート12をボート受けバー32,32で受け取った後
は、ボートセンサ44にてボート12の存在が確認されるた
め、その後上下駆動部20あるいは水平駆動部22を駆動す
ることによって、このボート12をボートライナー14上へ
移送することが可能となる。この際、横型炉10での処理
が終了したボート12は、熱処理が行われた直後の状態で
あるので高温となっている。そこで、本実施例では、ボ
ート受けバー32内部に配設される発光用ファイバー40及
び受光用ファイバー42の材質を石英ファイバーで構成し
ている。この石英ファイバーは、耐熱温度が250℃と高
く、たとえ熱処理の終了した直後のボート12を支持した
としても、その熱によってファイバーが劣化することも
ない。

なお、本実施例装置では、前記光源50aより照射され
る光を赤色可視光としている。このような特殊帯域の光
を発光用ファイバー40より照射し、その反射光を受光用
ファイバー42にて受光するように構成することで、たと
え自然光が受光用ファイバー42を介して受光されても、
その自然光の受光によって危険物検知のためのセンサが
誤動作することもない。なお、上記実施例ではボート同
士の衝突について説明したが、ソフトランディング時の
炉壁の接触検知，近接検知にも有効である。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であ
る。

上記実施例は、本発明をプロズマCVD横型多段炉のボ
ートエレベータに適用したが、縦型炉でも良いし、プロ
セスの種類などはこれに限定されるものではない。縦型
炉の場合には、ボートの位置ずれによる炉口への衝突防
止に好適である。また、必ずしも多段炉に本発明を適用
するものに限らず、ボートライナー14上の位置と、一段
のみの横型炉10へのボート搬入出位置への移送を行なう
ものについても、同様に適用可能である。さらに、発光
用ファイバー40及び受光用ファイバー42の支持方式とし
ては、ボート受けバー32を中空軸構造とし、その中空部
に挿通して支持するものが好ましいが、このような支持
方式に限定されるものではない。

ここで、上記実施例のボート受バー32,32よりボート
を位置決めして支持するためには、第６図（Ａ），
（Ｂ）のようなボートを採用することが好ましい。

プラズマCVD処理用のボート70は、２枚の側壁72,72を
２本の連結ロッド74,74にて平行に連結支持することで
構成される。２枚の側壁72,72の間には、２本の給電用
ロッド76,76が支持され、この給電用ロッド76,76に電極
板80が電気的に接続支持されている。奇数枚目の電極板
80は、一方の給電用ロッド76と電気的接続がとられた形
で支持され、偶数枚目の電極板80は、他方の電極ロッド
76と電気的接続がとられた形で支持されている。なお、
この電極板80の両面側には、図示しないウエハを支持す
るためのテーパピン82,82がそれぞれ配設されている。

相隣り合う電極板80,80の対向間距離を等しくし、か
つ、各電極板80を垂直状態にて支持するために、電極板
80の中間部２箇所及び下端部１箇所には、それぞれスペ
ーサ88が連結支持されるようになっている。

前記側壁72,72には、それぞれ取手部90,90が形成され
ている。この取手部90,90は、前記ボート受けバー32,32
上に載置される取手部平面92,92を有している。そし
て、一方の取手部平面92には、前記ボート受けバー32を
位置決めするための凹部94が形成され、この凹部94は開
口幅が広く形成されたテーパ面94a,94aにて形成されて
いる。

上記構成によれば、この凹部94に一方のボート受けバ
ー32を支持することで位置決めが可能となる。しかも、
駆動開始時の衝撃加重が作用しても、ボート70とボート
受けバー32間での位置ずれを防止することができる。こ
のような凹部94を２つの取手部平面92,92に共に形成し
た、場合には、２本のボート受けバー32を２つの凹部9
4,94に落とし込むならし動作を実現するために、２つの
凹部94,94の開口幅を上記ボート受けバー32の径よりも
かなり大きくせざるを得ない。このようにした場合に
は、２つの凹部94にてボート受けバー32を支持しても、
この凹部の内部にてボート受けバー32が移動できる遊び
が形成されるので、正確な位置決めが実現できず、衝撃
加重作用時に位置ずれが生じてしまう。上記構成の場合
には、一つの凹部94の位置決め幅を、ボート受けバー32
の径に近付けて構成できるので、位置決め精度を向上で
き、位置ずれを確実に防止できる。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、エレベータアームによりウ
エハボードを熱処理炉に搬入出するに際し、ボート受け
バーに、発光用ファイバー及び受光用ファイバーを支持
することによって、移動先に存在する物体を非接触にて
検出することができ、その物体との衝突を防止すること
が可能となる。

請求項２の発明によれば、ボート受けバーの中空軸の
中に各ファイバーを配設することで、各ファイバーを直
線状に支持できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したボートエレベータの平面
図、 第２図は、ボート受けバーによるボートの支持を説明す
るための概略説明図、 第３図は、ボート受けバーの概略断面図、 第４図は、ボートエレベータの移動先の危険物検知及び
その安全対策を行うための制御系ブロック図、 第５図は、横型多段炉，ボートライナーとボートエレベ
ータとの関係を説明するための概略説明図、 第６図（Ａ），（Ｂ）は、ボートの一例を示す正面図，
平面図である。 10……横型炉、 10a,10b,10c……ボート搬入出位置、 12……ボート、 14……ボートライナー、 20……上下駆動部、 22……水平駆動部、 30……エレベータアーム、 32……ボート受けバー、 40……発光用ファイバー、 42……受光用ファイバー、 50……光源／受光部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハ処理炉へウエハボートを搬入出して
   熱処理する熱処理炉装置において、 前記ウエハボートを支持して、前記処理炉と対向するボ
   ート搬入出位置まで前記ウエハボートを搬送するボート
   受けバーと、 前記ボート受けバーの先端側に形成されて、該先端側よ
   り光を照射する発光用ファイバーと、 その反射光を受光する受光用ファイバーと、 前記ボート受けバーを支持するエレベータアームと、 前記エレベータアームを上下動駆動する上下動駆動部
   と、 前記エレベータアームを水平方向に進退駆動する水平駆
   動部と、 前記ウエハボートが搭載された前記ボート受けバーの水
   平方向の前進移動時に、前記反射光の受光量を検知し、
   前記ボート受けバーの先端側に物体が存在すると判定し
   た場合に、前進移動を停止させ、該先端側に物体が存在
   しないと判定した場合に、前進移動を続行するように制
   御する制御手段と、 を有することを特徴とする熱処理炉装置。
2. 【請求項２】請求項（１）において、 前記ボート受けバーは、中空軸構造に形成され、 該中空軸内に、前記発光用ファイバー及び前記受光用フ
   ァイバーを配設することを特徴とする熱処理炉装置。