JP2963950B2 - 半導体製造装置 - 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、半導体製造装置に関する。

（従来の技術） 一般に、半導体デバイスの製造工程においては、半導
体ウエハは樹脂等からなるウエハカセット内に収容され
て搬送される。このため、半導体製造装置には、ウエハ
カセットを設けるためのウエハカセットステーション
と、このウエハカセットステーションに設けられたウエ
ハカセットあるいはウエハカセットから半導体ウエハを
引き出して処理部に搬送するための搬送機構等を備えた
ものが多い。

また、このようなウエハカセットステーションでは、
ウエハカセット内の半導体ウエハを、オリエンテーショ
ンフラットを所定方向に揃える如く整列させるウエハ整
列機構や、ウエハカセットの姿勢を水平−垂直変換する
姿勢変換機構等を備えたものがある。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような半導体製造装置において
も、さらにスループットを向上させること、半導体ウエ
ハの大口径化に対応しつつ省スペース化を図ること等が
当然要求される。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、従来に較べてスループットの向上を図ることができ
るとともに、半導体ウエハの大口径化に対応しつつ省ス
ペース化を図ることのできる半導体製造装置を提供しよ
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） すなわち本発明の半導体製造装置は、ウエハカセット
内に収容された半導体ウエハを所定部位に搬送して所定
の処理を施す半導体製造装置において、複数の前記ウエ
ハカセットを載置可能に構成された載置部と、前記載置
部に載置された前記複数のウエハカセット内の前記半導
体ウエハをオリエンテーションフラットを所定方向に揃
える如く整列させるウエハ整列機構と、前記ウエハ整列
機構による前記半導体ウエハの整列操作後該ウエハ整列
機構を下降させて前記載置部の下方に空きスペースを形
成する上下動機構と、前記載置部を回動させる如く前記
空きスペースに位置させ前記複数のウエハカセットをほ
ぼ水平な状態からほぼ垂直な状態に姿勢変換する姿勢変
換機構とを具備したウエハカセットステーションを備え
たことを特徴とする。

（作 用） 上記構成の本発明の半導体製造装置では、載置部に複
数のウエハカセットを載置することができ、これらのウ
エハカセットのウエハ整列機構による半導体ウエハの整
列操作、姿勢変換機構による姿勢変換操作等を同時に実
施することができ、スループットの向上を図ることがで
きる。

また、上下動機構によりウエハ整列機構を下降させて
載置部の下方に空きスペースを形成し、姿勢変換機構に
より載置部を回動させる如くこの空きスペースに位置さ
せ、複数のウエハカセットをほぼ水平な状態からほぼ垂
直な状態に姿勢変換する。このため、縦方向のスペース
を有効に活用して横方向へのスペースの拡大を抑制する
ことができ、省スペース化を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明を８インチ径の半導体ウエハに対応する
ことのできる縦型熱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。

第１図に示すように、筐体１は、例えば鉄板等からほ
ぼ矩形状に形成されており、その幅（Ｗ）は例えば100c
m程度、奥行（Ｄ）は例えば200cm程度、高さ（Ｈ）は例
えば280cm程度とされている。

上記筐体１の後側上部には、円筒状に形成された反応
管およびこの反応管を囲繞する如く設けられた均熱管、
ヒータ、断熱材等からなる熱処理炉２がほぼ垂直に設け
られている。また、この筐体１内の熱処理炉２の下部に
は、被処理物である半導体ウエハが載置されたウエハボ
ート３を熱処理炉２内にロード・アンロードするための
ボートエレベータ４が設けられている。

一方、上記筐体１の前面には、図示しないドアを備え
た開口部５が設けられており、ここから筐体１内にウエ
ハカセット６を搬入・搬出可能に構成されている。

この開口部５には、ウエハカセット６を設けるための
ウエハカセットステーション７が設けられており、ウエ
ハカセットステーション７の後方には、ウエハカセット
６を搬送するためのキャリアトランスファ８が設けられ
ている。

上記ウエハカセットステーション７は、第２図に示す
ように、ウエハカセット６が載置される載置部20と、ウ
エハカセット６内の半導体ウエハ21を整列させるための
ウエハ整列機構22と、このウエハ整列機構22を上下動さ
せるための上下動機構23と、ウエハカセット６を水平−
垂直変換するための姿勢変換機構24とから構成されてい
る。

上記載置部20は、筐体１の開口部５から搬入したウエ
ハカセット６をほぼ水平な状態（半導体ウエハ21が垂直
な状態）で２つ載置できるよう構成されている。なお、
載置部20のウエハカセット６載置面には、後述する如く
下方からウエハ整列機構22を突出させるための開口部が
設けられている。

上記ウエハ整列機構22には、例えば第３図に示すよう
に、ウエハカセット６の長手方向に沿って延在する２つ
の円筒状ローラ22aが設けられており、これらのローラ2
2aをウエハカセット６内の各スロット6aに設けられた半
導体ウエハ21の周縁部に接触させた状態で回転させるこ
とにより、半導体ウエハ21を回転させるよう構成されて
いる。

そして、この半導体ウエハ21の回転は、オリエンテー
ションフラット21aがローラ22a側に位置した時点で停止
するので、各半導体ウエハ21がオリエンテーションフラ
ット21aが下側に来た状態で整列するよう構成されてい
る。

また、上記ローラ22aの間には、各半導体ウエハ21の
有無を検出するためのウエハ検出器22bが設けられてい
る。このウエハ検出器22bは、各半導体ウエハ21を挟ん
で対向する如く設けられた発光素子および受光素子等か
らなり、ウエハカセット６内の各スロット6aに半導体ウ
エハ21が存在するか否かを検出するものである。このウ
エハ検出器22bの検出信号は図示しない制御装置に入力
され記憶される。そして、この検出結果は半導体ウエハ
21の移載の際に利用される。

このようなローラ22a、ウエハ検出器22bは、載置部20
の２つのウエハカセット６に対応して２組設けられてい
るが、これら２組（合計４本）のローラ22aは、第４図
に示すようにプーリー22cおよびベルト22d等によって１
つのモータ22eによって駆動されるよう構成されてい
る。

上記ウエハ整列機構22を上下動させるための上下動機
構23は、第５図および第６図に示すように複数例えば２
つのシリンダ23a、23bを備えており、２段ストロークに
より所定のストロークを得ることができるよう構成され
ている。

すなわち、シリンダ23aは基台30に固定されており、
このシリンダ23aのピストンは、ガイド31によって上下
動可能に構成された可動台32に接続され、この可動台32
を上下に駆動するよう構成されている。また、この可動
台32には、シリンダ23bが固定されており、シリンダ23b
のピストンにウエハ整列機構22が接続されている。この
ように、複数段の伸縮機構により、所定のストロークを
得るようにすれば、上下動機構23の高さを低く抑えるこ
とができ、省スペース化を図ることができる。

なお、第５図は、これらのシリンダ23a、23bを伸長さ
せ、ウエハ整列機構22を上昇させてウエハ整列操作を行
う位置に配置した状態を示し、第６図は、これらのシリ
ンダ23a、23bを収縮させ、ウエハ整列機構22を下降させ
た状態を示している。

上記ウエハカセット６を水平−垂直変換するための姿
勢変換機構24は、第５図および第６図に示すように上下
方向に伸縮する１つのシリンダ24aと、このシリンダ24a
の動きを２つのウエハカセット６を載置された載置部20
の回転動作に変換するリンク機構24bとから構成されて
いる。

そして、第５図に示すようにシリンダ24aを伸長させ
た状態では、載置部20に載置されたウエハカセット６が
ほぼ水平な状態（半導体ウエハが垂直な状態）となり、
第６図に示すようにシリンダ24aを収縮させると、載置
部20に載置されたウエハカセット６が回転する如く下方
に移動し、後方に向いた状態でほぼ垂直な状態（半導体
ウエハが水平な状態）となるように、ウエハカセット６
の姿勢変換を実行する。なお、このような姿勢変換機構
24によるウエハカセット６の水平−垂直変換は、第６図
に示すように上下動機構23によってウエハ整列機構22を
下降させ、載置部20の下方に空きスペースを設けた状態
でのみ可能である。

また、第４図に示すように、姿勢変換機構24には、シ
ャフト24c、24dを介して２つのエアダンパー24eが接続
されており、姿勢変換の動作が穏やかに停止し、ウエハ
カセット６の衝撃を与えないように構成されている。

すなわち、シャフト24cは、載置部20に接続されてお
り、矢印Ａで示すように、シリンダ24aの動作に伴って
長いストロークで上下に移動する。これに対して、シャ
フト24dはエアダンパー24eに接続されており、矢印Ｂで
示すように、短いストロークで穏やかに上下に移動する
よう構成されている。また、これらのシャフト24c、24d
は、シャフト24cに固定されたリンク部材24fを介して連
結されており、一方シャフト24dには、リンク部材24fの
動きを制限するためのストッパ24g、24hが上下に設けら
れている。そして、リンク部材24fがストッパ24g、24h
に当接される部位までは、シャフト24cが自由に（速
く）上下動し、リンク部材24fとストッパ24g、24hが当
接した状態となると、エアダンパー24eによって動作が
制限され、シャフト24cが穏やかに（遅く）上下動する
ように構成されている。

このように構成されたウエハカセットステーション７
では、載置部20に複数のウエハカセット６を載置するこ
とができ、これらのウエハカセット６のウエハ整列機構
22による半導体ウエハ21の整列操作、姿勢変換機構24に
よる姿勢変換操作等を同時に実施することができ、スル
ープットの向上を図ることができる。

また、上下動機構23によりウエハ整列機構22を下降さ
せて載置部20の下方に空きスペースを形成し、姿勢変換
機構24により載置部20を回動させる如くこの空きスペー
スに位置させ、ウエハカセット６をほぼ水平な状態から
ほぼ垂直な状態に姿勢変換するので、縦方向のスペース
を有効に活用して横方向へのスペースの拡大を抑制する
ことができ、省スペース化を図ることができる。

また、第１図に示すように、キャリアトランスファ８
の後方には、上部に棚状に複数（本実施例では４段２列
で計８つ）のウエハカセット６を収容可能に構成された
キャリアステージ９、下部にトランスファステージ10が
設けられており、トランスファステージ10の後方には半
導体ウエハ21の移載を行うウエハトランスファ11が設け
られている。

上記トランスファステージ10は、例えば２つのウエハ
カセット６を正確に位置決めした状態で収容可能に構成
されており、このトランスファステージ10に収容したウ
エハカセット６と、ボートエレベータ４上に設けられた
ウエハボート３との間で、ウエハトランスファ11により
半導体ウエハの移載を行うよう構成されている。

さらに、熱処理炉２の下端部側方には、非処理中に熱
処理炉２の開口部を閉塞することにより、熱処理炉２内
からの熱を遮断するとともに、熱処理炉２内に空気、水
蒸気、塵埃等が侵入することを防止するための開閉機構
12が設けられている。

次に、上記構成の本実施例の縦型熱処理装置の動作に
ついて説明する。

予め、実施する処理に応じて熱処理炉２を所定温度に
設定しておく。そして、被処理物として例えば口径８イ
ンチの半導体ウエハ21を複数（例えば25枚）収容したウ
エハカセット６を、例えば搬送ロボット等により２つず
つウエハカセットステーション７の載置部20に載置す
る。

そして、ウエハカセットステーション７において、ウ
エハカセット６内の半導体ウエハ21をウエハ整列機構22
により所定方向に整列させ、この後、ウエハ整列機構22
を下方に移動し載置部20の下方に空きスペースを設け、
ウエハカセット６を後ろ向きに垂直な状態（半導体ウエ
ハが水平な状態）に姿勢変換し、このウエハカセット６
をキャリアトランスファ８によって搬送してキャリアス
テージ９に収容する。

このような動作を繰り返して、所望数のウエハカセッ
ト６をキャリアステージ９に収容する。

しかる後、順次キャリアステージ９のウエハカセット
６をトランスファステージ10に移動し、ウエハトランス
ファ11によりこのウエハカセット６内の半導体ウエハ21
をボートエレベータ４上に設けられたウエハボート３に
移載する。

そして、所望枚数（例えば150枚程度）の半導体ウエ
ハ21の移載が終了すると、ボートエレベータ４を上昇さ
せて、ウエハボート３を熱処理炉２内にロードし、所定
時間、所定温度、所定雰囲気で所望の熱処理を実施し、
処理が終了すると、上記手順と反対の手順で処理済の半
導体ウエハ21をアンロードする。

なお、上記一連の工程において、ウエハカセット６の
搬入、搬出および半導体ウエハ21の移載等の際は、開閉
機構12により熱処理炉２の下部開口を閉塞する。これに
より、熱処理炉２内からの熱を遮断するとともに、熱処
理炉２内に空気、水蒸気、塵埃等が侵入することを防止
する。

以上説明したように、本実施例では、従来に較べてス
ループットの向上を図ることができるとともに、８イン
チの大口径化の半導体ウエハ21に対応しつつ省スペース
化を図ることができる。

なお、上記実施例では本発明を縦型熱処理装置に適用
した実施例について説明したが、本発明はかかる実施例
に限定されるものではなく、他の半導体製造装置につい
ても同様にして適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の半導体製造装置によれ
ば、従来に較べてスループットの向上を図ることができ
るとともに、半導体ウエハの大口径化に対応しつつ省ス
ペース化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦型熱処理装置の全体構成
を示す図、第２図ないし第６図は第１図に示す縦型熱処
理装置のウエハカセットステーションの構成を示す図で
ある。 １……筐体、２……熱処理炉、３……ウエハボート、４
……上下動機構（ボートエレベータ）、５……開口部、
６……ウエハカセット、７……ウエハカセットステーシ
ョン、８……キャリアトランスファ、９……キャリアス
テージ、10……トランスファステージ、11……ウエハト
ランスファ、12……開閉機構、20……載置部、21……半
導体ウエハ、22……ウエハ整列機構、23……上下動機
構、24……姿勢変換機構。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハカセット内に収容された半導体ウエ
   ハを所定部位に搬送して所定の処理を施す半導体製造装
   置において、 複数の前記ウエハカセットを載置可能に構成された載置
   部と、前記載置部に載置された前記複数のウエハカセッ
   ト内の前記半導体ウエハをオリエンテーションフラット
   を所定方向に揃える如く整列させるウエハ整列機構と、
   前記ウエハ整列機構による前記半導体ウエハの整列操作
   後該ウエハ整列機構を下降させて前記載置部の下方に空
   きスペースを形成する上下動機構と、前記載置部を回動
   させる如く前記空きスペースに位置させ前記複数のウエ
   ハカセットをほぼ水平な状態からほぼ垂直な状態に姿勢
   変換する姿勢変換機構とを具備したウエハカセットステ
   ーションを備えたことを特徴とする半導体製造装置。