JP2857232B2 - ウエハ移載装置及び縦型熱処理装置 - 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、ウエハ移載装置及び縦型熱処理装置に関す
る。

（従来の技術） 一般に、半導体素子製造工程では、半導体ウエハを搬
送する場合、ウエハカセットあるいはウエハキャリア等
と称される搬送用基板保持具に半導体ウエハを例えば25
枚収容して搬送される。

例えば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、化学的安定性及び耐熱性に優れ
た石英等からなり、複数枚例えば百数十枚の半導体ウエ
ハを収容可能に構成された処理用基板保持具いわゆるウ
エハボートに半導体ウエハをウエハ移載装置により自動
的に移し換えている。

上記ウエハ移載装置は、例えば特開昭60−231337号公
報，特開昭61−54639号公報等数百件の公報に開示され
当業者において周知である。上記ウエハボートへのウエ
ハの配列中には数枚のダミーウエハが上記ボートの両
側，中間部に配列される。このウエハ配列方法も本件出
願人を始め多く提案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、近年半導体素子の処理の緻密化が進み、こ
のウエハ移載装置にて発生するゴミがウエハに付着した
り、あるいは縦型炉のウエハボートローダ周囲に浮遊し
ていったゴミが縦型炉の開閉時にプロセスチューブ内に
入り込み、上記プロセスチューブ内を汚染することが、
半導体素子の歩留まりに大きく影響する。

すなわち、ウエハボートのローディング，アンローデ
ィングに伴い、駆動用ケーブルの巻き込み，巻き戻しを
行うが、この際ケーブル同士が摺動し、ケーブルの被覆
同士の摺動による塵が発生し、この塵が高温炉の開放時
の対流により吸い込まれる問題があった。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、ウエハ移載装置にクリーンエアをダウンフローし、
しかも、移載装置の構成部材により層流が妨げられるこ
とを防止することで、発生するゴミによるウエハの汚染
を低減できるウエハ移載装置及び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） 請求項１に記載の発明に係るウエハ移載装置は、少な
くともウエハを回転駆動，直線駆動して移載するウエハ
移載部と、このウエハ移載部に接続されるケーブル類
を、前記ウエハ移載部の移動量に応じた弛みを持たせて
収容し、前記ウエハ移載部よりの直下に、上方から見て
前記ウエハ移載部より突出した領域を有して配置される
ケーブル類収容部と、を有し、前記ケーブル類収容部内
に、クリーンエアー流れを形成することを特徴とする。

請求項２に記載の発明に係るウエハ移載装置は、請求
項１において、前記クリーンエアーは、前記ウエハ移載
部の上方より下方に向けてダウンフローされ、前記ケー
ブル類収容部は、少なくとも上下方向で相対向する上
板、下板を有し、該対向する各板の対向位置に、前記ダ
ウンフローの通過を許容する通気穴が配設されることを
特徴とする。

請求項３に記載の発明に係る縦型熱処理装置は、ウエ
ハを熱処理する縦型熱処理炉と、前記ウエハを搭載して
前記縦型熱処理炉内に搬出入されるボートと、前記ボー
トを昇降自在に支持し、前記縦型熱処理炉に向けて前記
ボートを昇降させるボートエレベータと、前記ウエハを
収納するカセットと、前記カセットと前記ボートとの間
で、前記ウエハの移載を行うウエハ移載装置と、を有
し、前記ウエハ移載装置は、少なくともウエハを回転駆
動，直線駆動して移載するウエハ移載部と、このウエハ
移載部に接続されるケーブル類を、前記ウエハ移載部の
移動量に応じた弛みを持たせて収容し、前記ウエハ移載
部の直下に、前記ウエハ移載部より突出した領域を有し
て配置されるケーブル類収容部と、を有し、前記ケーブ
ル類収容部内に、クリーンエアー流れを形成することを
特徴とする。

（作 用） 従来の例えば特開昭62−208619号等では、クリーンエ
アーは、ウエハ移載部やその他の機構（高発塵部を除
く）等を介して筐体内を通過し、その後特に発塵量の多
い高発塵部を通過して、排気ダクトから排出されるの
で、層流の態様が複雑となり層流が乱されることに起因
してゴミが舞い上がったりする事態が生じる。

これに対し請求項１では、ケーブル類収容部がウエハ
移載部より突出した領域を形成しているので、クリーン
エアーは、この突出した領域へ向けて流れて、直接的に
ケーブル類収容部に供給され、しかも、エアーの流れも
スムースに形成できるので、クリーンエアの層流状態を
乱すことなく、ケーブル類の動作により生じるゴミ等を
確実にクリーンエアにしたがって外部に排気できる。

請求項２の発明によれば、ケーブル類収容部の上板、
下板に各々通気孔を対向位置に穿設することで、ケーブ
ル類収容部がウエハ移載装置よりも突出する上記突出し
た領域において通気孔が、ダウンフローの通り道にな
る。これにより、ダウンフローが上記各通気穴を挿通
し、その下方に向かう層流状態を乱すことなく、ゴミ等
の排気をさらに確実に行うことができる。

請求項３の発明によれば、クリーンエアーは、ウエハ
移載装置で発生するゴミをその流れに従って移送しなが
ら下方に向かうことになり、縦型熱処理炉内への巻き込
みを防止できるが、ケーブル類収容部のウエハ移載装置
より突出した領域にクリーンエアの通り道を形成してい
るので、クリーンエアーは、この突出した領域へ向けて
流れて、直接的にケーブル類収容部に供給され、しか
も、エアーの流れもスムースに形成できるので、クリー
ンエアの層流状態を乱すことなく、ケーブル類の動作に
より生じるゴミ等を確実にクリーンエアにしたがって外
部に排気できる。

したがって、層流が乱されることに起因してゴミが舞
い上がり、ウエハに付着して半導体素子の歩留まりを悪
化させる事態を大幅に低減できる。

また、熱処理終了後に、処理済みウエハにゴミ等が付
着することを防止できる。

（実施例） 以下、本発明をウエハ移し換え機能付き縦型処理装置
に適用した一実施例を図面を参照して説明する。上記縦
型熱処理装置については、周知なので説明を省略する。
上記縦型熱処理装置には、処理される複数枚の半導体ウ
エハを処理炉内に搬送するに際し、ウエハボート移載装
置が用いられている。

この移載装置１は、第３図に示すように、ボートエレ
ベータ50及びカセット収容部60と共に、縦型熱処理装置
の筐体38内部例えば500〜1200℃の範囲適宜温度設定可
能な縦型熱処理炉52内に設けられた反応管の下方に設け
られている。

前記移載装置１における駆動ブロック10は、第４図に
示すように、例えば５本のウエハ支持用アーム12を有
し、これら支持用アーム12を単独にあるいは一体的に進
退駆動可能に支持している。この駆動ブロック10は例え
ば200度以上の角度に亘って矢印θ_１方向に回転可能で
あり、さらにエレベータ40に支持されることによって上
下移動可能である。

前記ボートエレベータ50は、第３図に示す前記縦型熱
処理炉52の下方に設けられ、この熱処理炉52の下方から
ウエハボートをローディング，アンローディングする構
成になっている。例えば石英等からなり、複数例えば百
数十枚の半導体ウエハを保持可能に構成された処理用基
板保持具（例えば石英製ウエハボート）54を保温筒56上
にほぼ垂直に載置した状態で、熱処理炉52に下方からロ
ードし、所定のガスを供給して熱処理例えばCVD膜の形
成を行った後上記下方からアンロードする構成になって
いる。尚、ボートエレベータ50は第４図の矢印θ_２方向
に回動でき、かつ、ウエハボート54を矢印θ_３方向に回
動できる如くそれぞれモータ（図示せず）が設けられて
いる。

前記カセット収容部60は、複数例えば25枚の半導体ウ
エハを収容可能に構成された複数例えば８つの搬送用基
板保持具例えばウエハカセット62a〜62hを載置可能であ
る。

尚、上記ウエハカセット収容部60は、第４図に示すよ
うに矢印θ_４方向に回動自在に構成されており、所定の
方向からウエハカセット62をウエハカセット収容部60に
収容した後、このウエハカセット収容部60を回動させ、
ウエハカセット62a〜62hを移載装置１の方向に向けて移
載を行うように構成されている。

次に、前記移載装置１について、第１図，第２図を参
照して説明する。第１図に示すように、前記筐体38の上
部にはフィルタ30が設けられ、このフィルタ30を介する
ことでクリーンなエアが移載装置１の上方より下方に向
けてダウンフローされるように構成している。なお、筐
体38の底面とこの筐体38を設置する床面32とにはそれぞ
れグレーチングが設けられ、ダウンフローされたクリー
ンエアを筐体38外部に排気可能としている。したがっ
て、筐体38内部にてクリーンエアの下方に向かう層流が
乱されないかぎり、この筐体38内部で生じたゴミはクリ
ーンエアと共に外部に排気されることになる。

前記駆動ブロック10の下方にはケブール類収容部20が
設けられている。これに収容されるケーブル類22として
は、駆動ブロック10に接続される全てのケーブル類であ
り、例えばモータ駆動ケーブル，位置センサーケーブ
ル，局所排気用ビニールパイプ等がある。

ここで、前記駆動ブロック10は多軸駆動により回転，
直線駆動されるものであり、ケーブル収容部20内部に収
容されるケーブル類22に、上記駆動ブロック10がウエハ
ボートのローディング，アンローディング時の回転方向
の移動量に応じた弛みを持たせておかないと、ケーブル
類に引張力が作用してケーブル類の破断を招き、あるい
はケーブル類22により駆動ブロック10の駆動に支障を生
ずることになる。そこで、ケーブル類22は、ケーブル類
収容部20内部にて例えば２周〜３周程度所定の直径にて
旋回され、その後にケーブル類収容部20の外部に取り出
されるようにしている。

前記ケーブル類収容部20は、上部円盤24と上方が開口
した下部筒状体26とから構成されている。このケーブル
収容部20の直径は、駆動ブロック10よりも大きくなって
おり、駆動ブロック10より半径方向で突出する周縁部に
は、上部円盤24及び下部筒状体26の双方に複数の通気穴
28が形成されている。例えば、上部円盤24には、第２図
に示すようにその周縁部にて円周方向で等間隔に通気穴
28が穿設され、下部筒状体26にも対向する位置に同様な
通気穴28が穿設されている。

次に動作について説明する。熱処理炉52によって半導
体ウエハの熱処理例えばCVD膜の形成を行う場合、先
ず、第３図に示すようにウエハカセット収容部60を回動
させ、ウエハカセット62a〜62h（第３図には62a,62bの
み記載）を移載装置１の方向に向けると共に、ボートエ
レベータ50によりウエハボート54を移載装置１方向に移
動させる。

次に、この状態で移載装置１の駆動ブロック10を上下
方向に移動させる共に、被処理半導体ウエハの移載に際
しては、５枚の基板支持アーム12を一括して進退上下移
動させ、半導体ウエハを５枚ずつ同時に持ち上げ、ウエ
ハカセット62a〜62hからウエハボート54に互いに水平状
態で移載する。そして、ダミーウエハまたはテスト用ウ
エハについては、１枚ずつダミーまたはテスト用ウエハ
カセットから取り出してウエハボート54に移載する。

このように、ウエハの移し換えの際には、駆動ブロッ
ク10が上下方向または回転方向などに多軸移動するが、
その都度ケーブルも上記ブロック10の移動に伴い伸びた
りするし、この動作は反応管の蓋開時にも行われる。さ
らに当然であるがこの駆動ブロック10に接続されている
ケーブル類22は、予めケーブル類収容部20内部にて弛み
をもって収容されているので、ケーブル類22が引張られ
る事態を防止できる。

このような弛みを持たせた状態にてケーブル類22を収
容するために、ケーブル類収容部20の直径が大きくなる
が、本実施例ではその周縁部に通気穴28を穿設すること
で、ダウンフローによるクリーンエアの層流状態を維持
することができる。すなわち、フィルタ30を通って導入
されるクリーンエアは、移載装置１で発生するゴミをそ
の流れにしたがって移送しながら下方に向かうことにな
り、反応管内への巻込みを防止できるが、ダウンフロー
の通り道には前記通気穴28が穿設されているので、その
下方に向かう層流状態を乱すことがなく、通気穴28及び
筐体38の底面及び床面32に形成されたグレーチングを介
して、ゴミを筐体38外部に排気することが可能となる。
したがって、層流が乱されることに起因してゴミが舞い
上がり、ウエハに付着して半導体素子の歩留まりを悪化
させる事態を大幅に低減でき、特に緻密な処理が必要な
半導体素子製造装置に好適な装置を実現できる。

上記の移載が終了すると、このウエハボート54を熱処
理炉52の下方へ搬送し、熱処理炉52内にロードして所定
の熱処理例えばCVD膜の形成を行う。

また、上記処理が終了すると、上記手順とは逆の手順
でウエハボート54を熱処理炉52内からアンロードし、移
載装置１により、ウエハボート54からウエハカセット62
a〜62hへの半導体ウエハの移載を行う。この場合にも、
ダウンフローにより処理済みウエハにゴミが付着するこ
とを防止できる。

尚、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変形実施が可能である。

第５図，第６図は、ケーブル類収容部20に形成される
通気穴の変形例を示している。第５図は、複数のリング
部材70と、半径方向にのびる複数の直線部材72とで、ケ
ーブル部材22の押さえ部材を構成したもので、各部材7
0,72間に通気穴28を確保できる。第６図は、メッシュ74
によりケーブル類22の押さえ部材を構成したもので、メ
ッシュ74により通気穴28を確保したものである。

本発明は熱処理装置に限らず、ウエハ移載装置であれ
ば、エッチング装置，プローブ装置にも利用できる。ま
た、ウエハは半導体ウエハに限らず液晶基板であっても
よい。

［発明の効果］ 請求項１の発明によれば、ケーブル類の弛みを持たせ
てケーブル類を収容しながらも、その収容部にクリーン
エアーが直接吹き付けられる突出した領域を形成するこ
とで、層流状態のダウンフローを確保でき、ゴミの舞い
上がり等を防止して移載領域の雰囲気をクリーンに維持
することができる。

請求項２の発明によれば、ダウンフローの通り道に通
気穴が形成されるので、下方に向かう層流状態を乱すこ
となく、ゴミ等の排気をさらに確実に行うことができ
る。

請求項３の発明によれば、ウエハの緻密な処理を行う
場合にも歩留まりを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すもので、ウエハ移載
装置及びダウンフローを説明するための概略説明図、 第２図は、ケーブル類収容部に設けられる通気穴を説明
するための概略平面図、 第３図は第１図に示すウエハ移載装置の配置を説明する
ための縦型熱処理装置の説明図、 第４図は第３図に示す縦型熱処理装置の概略斜視図、 第５図及び第６図は、通気穴の変形例を説明するための
概略平面図である。 １……ウエハ移載装置、 12……支持用アーム、 20……ケーブル類収容部、 22……ケーブル類、 28……通気穴。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともウエハを回転駆動，直線駆動し
   て移載するウエハ移載部と、 このウエハ移載部に接続されるケーブル類を、前記ウエ
   ハ移載部の移動量に応じた弛みを持たせて収容し、前記
   ウエハ移載部の直下に、上方から見て前記ウエハ移載部
   より突出した領域を有して配置されるケーブル類収容部
   と、 を有し、 前記ケーブル類収容部内に、クリーンエアー流れを形成
   することを特徴とするウエハ移載装置。
2. 【請求項２】請求項（１）において、 前記クリーンエアーは、前記ウエハ移載部の上方より下
   方に向けてダウンフローされ、 前記ケーブル類収容部は、少なくとも上下方向で相対向
   する上板、下板を有し、 該対向する各板の対向位置に、前記ダウンフローの通過
   を許容する通気穴が配設されることを特徴とするウエハ
   移載装置。
3. 【請求項３】ウエハを熱処理する縦型熱処理炉と、 前記ウエハを搭載して前記縦型熱処理炉内に搬出入され
   るボートと、 前記ボートを昇降自在に支持し、前記縦型熱処理炉に向
   けて前記ボートを昇降させるボートエレベータと、 前記ウエハを収納するカセットと、 前記カセットと前記ボートとの間で、前記ウエハの移載
   を行うウエハ移載装置と、 を有し、 前記ウエハ移載装置は、 少なくともウエハを回転駆動，直線駆動して移載するウ
   エハ移載部と、 このウエハ移載部に接続されるケーブル類を、前記ウエ
   ハ移載部の移動量に応じた弛みを持たせて収容し、前記
   ウエハ移載部の直下に、上方から見て前記ウエハ移載部
   より突出した領域を有して配置されるケーブル類収容部
   と、 を有し、 前記ケーブル類収容部内に、クリーンエアー流れを形成
   することを特徴とする縦型熱処理装置。