JP3012521B2 - ウェハ搬出入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板である
ウェハを拡散あるいは酸化などの処理を行なう熱処理炉
にウェハの複数枚を出し入れするウェハ搬出入装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図６（ａ）および（ｂ）は従来の一例に
おけるウェハ搬出入装置を説明するための模式断面図で
ある。このウェハ搬出入装置は、図６に示すように、複
数枚のウェハ１８を並べ搭載するウェハ積載用のボート
１１と、このボート１１の両端に回転自在に取付けられ
る車輪１３と、スカベンジャ１２に囲まれる一端の開口
の底部から延長されるボート受け７を具備する円筒状の
炉芯管１０にボート１１を出し入れするスライド棒１４
およびスライド棒１４の移動を案内する案内機構部１５
とを備えている。

【０００３】このウェハ搬出入装置は、ボート１１の両
端に取付けられた四つの車輪１３で円滑にボート１１の
出し入れを行なっているものの、石英材を成形したまま
の歪みや凹凸がある内壁面と直接車輪１３が接触してい
るので、内壁面の凸部が車輪１３により削り取られるこ
とになる。この削り粉がパーティクルとしてウェハ１８
に付着し、ウェハ１８の品質に重大な欠陥をもたらすと
いう問題があった。

【０００４】図７は従来の他の例におけるウェハ搬出入
装置を説明するための模式断面図である。このようなパ
ーティクルの発生の問題を解消するウェハ搬出入装置と
して、例えば、図７に示すソフトランディング方式と呼
ばれる装置がある。この装置は、ボート１１ａを上下さ
せ長手方向に前進後退させる案内機構１５ａを有するフ
ォーク１７を設け、このフォーク１７によりボート１１
ａの足部９ａを浮かせ炉芯管１０よりボート１１ａを搬
出入させている。すなわち、パーティクルの発生を招く
ボート１１ａを炉芯管１０の内壁に摺動することなくボ
ート１１ａの搬出入できることを特徴としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したソフトランデ
ィング方式のウェハ搬出入装置では、パーティクル発生
の問題を解消するものの、ボートの全重量を片持ち支持
で支えながら撓みを少なく移動させるためにフォークの
剛性を高くするが必要である。この剛性を高めるために
断面係数を大きくするにしてもフォ一ク自体の容積が増
加し、その結果、フォークの熱容量が大きくなり、ボー
トの入炉後に炉芯管内の温度低下が著しく、炉温の温度
リカバリーが低下するという問題がある。

【０００６】また、フォーク自体の重量が大きくなるた
めフォ一クを移動させる機構も大掛かりとなり、さら
に、熱処理炉の前面に長手方向にスペースを長くとる必
要があり装置の設置面積が大きくなるという欠点があ
る。さらに、片持ち支持であるフォークの長さが、例え
ば、２〜３ｍと長く、ボートに積載するウェハの枚数に
よる重量によってフォークの撓みが変動し、多くのウェ
ハを積載したとき狭い炉芯管の開口に対しフォークの上
下動調整が難しい。このことは、積載されるウェハの枚
数が制限されるという問題と積載するウェハの枚数毎に
上下動の範囲の調整といった煩雑な作業を行なわければ
ならない。

【０００７】従って、本発明の目的は、パーティクルの
発生を極少にするとともに炉の温度リカバリー性能を低
下させず、しかも、積載されるウェハの枚数によって行
なう煩雑な調整を必要とせずかつ装置の長手方向の長さ
がより短いウェハ搬出入装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、炉芯管
の底部と前記炉芯管の開口部の底部から外方に伸びるボ
ート受けとにまたがって載置される一本のレールと、ウ
ェハの複数枚を長手方向に並べ載置するボートと、前記
ボートの先端側の下部に取付けられるとともに前記レー
ルに案内され走行する一つの車輪と、該車輪を前記レー
ル上を走行させ前記ボートを前記炉芯管内に搬入あるい
は搬出させるために移動するアームと、該アームを移動
させる移動機構と、前記ボートの後端部と前記アームの
先端部と連結し前記ボートの後端部を持上げたり降した
りするとともに前記ボートと前記アームとを着脱し得る
連結機構と、この連結機構により前記ボートの後端部が
降されたとき前記炉芯管の底部と当接し前記車輪と協働
し前記ボートを三点支持する一対の足部とを備えるウェ
ハ搬出入装置である。また、前記アームは厚さ一定の板
材であってかつ上下方向の幅形状が平等強さのはり形状
であることが望ましい。

【０００９】本発明の他の特徴は、炉芯管の底部と前記
炉芯管の開口部の底部から外方に伸びるボート受けとに
またがって載置される一本のレールと、ウェハの複数枚
を長手方向に並べ載置するボートと、前記ボートを先端
側に乗せるとともに該先端側の下部に取付けられ前記レ
ールに案内され走行する一つの車輪と、該車輪を前記レ
ール上を走行させ前記ボートを前記炉芯管内に搬入ある
いは搬出させるために移動するアームと、該アームを移
動させる移動機構とを備えるウェハ搬出入装置である。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。

【００１１】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施
の形態におけるウェハ搬出入装置を説明するための模式
断面図である。このウェハ搬出入装置は、図１に示すよ
うに、一端の開口部９のから外方に延長されるボート受
け７を有するとともに水平に配置される炉芯管１０内の
長手方向にボート受け７をまたがって敷かれる一本のレ
ール５と、ウェハ１８の複数枚を長手方向に並べ載置す
る保持部と一端に回転自在に取付けられレール５上を走
行する一つの輪車２とこの輪車２とで３点支持を構成し
他端に取付けられる足部３とを具備するボート１と、車
輪２をレール５に乗せた状態でボート１のハンドル８を
持ち上げる足部３を炉芯管１０の底部より浮せるアーム
４と、足部３を浮せた状態で炉芯管内をボート１を移動
させるボート移動機構６とを備えている。

【００１２】レール５は取外し可能であり、ボート受け
７に固定保持する。図１（ｂ）のようにレール５の上に
ボート１の車輪２が乗り、その接触断面形状は案内可能
な凹凸の対をなしている。基本的には、レール５の断面
は、異物の溜りを避けるために凸形状である円弧または
逆Ｖ形である。

【００１３】図２は図１の炉芯管を抽出して示す部分斜
視図である。ボート１が走行するレール５は、図２に示
すように、炉芯管１０のボート受け７にまで伸びてお
り、一本の石英製棒を研磨し表面が滑めらかにかつ精度
良く製作されている。そして、成形された炉芯管１０の
底部にレベル出しを行なった後、精度良く研磨されたレ
ール５はボート受け７の底部に溶着される。また、図１
の石英製の車輪２は、レール５と予じめ共擦りを行なっ
ており、互に当り面は一様になっている。しかも車輪２
とレール５との接触はレール５の上面案内部のみであ
り、走行中にパーティクルが発生しないようにしてあ
る。さらに、このレール５は衝撃を与えないように継目
のないレールである。

【００１４】一方、ボート１の後端を持ち上げるアーム
４は、ボート１が炉芯管１０の所定の位置にあるときの
ハンドル８の位置からスカベンジャ１２の入口までの長
さで済む。また、アーム４の持ち上げ高さは、足部３が
凹凸のある炉芯管１０およびボート受け７の壁面から離
間する程度で良く、さらに、持ち上げ力はボート１の重
量の半分より稍大きい程度で済む。そして、このアーム
４は、剛性を高めるために特に複雑な梁構造にする必要
がなく、厚さ一定の一枚の板材からアーム４の幅の形状
を平等強さ梁にすれば良い。なお、ボート１は炉芯管１
０内に車輪２と２本の足部３との三点で支持されている
ので、炉芯管１０の内壁に多少の凹凸があっても、常に
安定してボート１は炉芯管１０内に載置される。

【００１５】図３（ａ）〜（ｃ）は図１のウェハ搬出入
装置の動作順に示す模式断面図である。次に、図１のウ
ェハ搬出入装置の動作について図３を参照して説明す
る。まず、図３（ａ）に示すように、ウェハ１８を満載
したボート１の入炉開始時は、アーム４が上がりボート
１の後端を持ち上げ足部８をボート受け７の壁面より浮
せる。次に、図３（ｂ）に示すように、自走式の移動機
構６の移動によりアーム４を介してボート１が押され車
輪２の回転により移動し炉芯管１０内の所定の位置まで
ボート１は送られる。そして、アーム４を下げボート１
との連結を解く、次に、図３（ｃ）に示すように、アー
ム４が後退し、ボート１の入炉が完了する。また、ボー
ト１の出炉動作については、前述の動作の逆で、図３
（ｃ）から（ｂ），（ａ）の順になる。

【００１６】図４（ａ）および（ｂ）は本発明の他の実
施の形態におけるウェハ搬出入装置を説明するための模
式断面図である。このウェハ搬出入装置は、図４に示す
ように、アーム４ａがボート１ａを乗せるとともにアー
ム４ａの移動によってボート１ａの入出炉する。また、
移動機構６ａはボート１ａの前進後退のみの機構を備え
ており、前述の実施の形態のようにアームの上下機構は
有していない。従ってアーム４ａは入炉完了時に炉芯管
１０内に挿入されたままであり、入炉時に前進し出炉時
に後退するのみである。

【００１７】このアーム４ａは、車輪２を支点として他
端が移動機構６ａのガイドレールに支えられる両持ち構
造となっているので、ガイドレールの剛性はある程度高
める必要があるものの、アーム４ａ自体は熱容量を小さ
くするように体積を小さくし極端に歪まない程度の剛性
をもたせれば良い。また、このアーム４ａの長さは、前
述の実施の形態におけるアームとボートを含めた長さに
なるが、ボート１ａを押し込む量は同じとなるので、押
し込むアームの実質的な寸法は前述の実施の形態と同じ
く短くすることができる。

【００１８】図５（ａ）および（ｂ）は従来例と本発明
の実施の形態におけるウェハ搬出入装置によるボートの
入炉および出炉のときの炉内の温度変化を示すグラフで
ある。ちなみに、従来例と本発明の実施の形態のウェハ
搬出入装置による炉内温度の変化について調べてみた。
その結果、入炉時における温度変化は、図５（ａ）に示
すように、一実施の形態の場合と従来例１であるスライ
ド棒式とは温度変化が少なく、他の実施の形態の場合は
稍温度変化が大きくなっている。従来例のソフトランデ
ィング方式の場合は予想した通り変化が大きい。これは
アームの強度上からくるアームの肉厚での熱容量差であ
る。

【００１９】また、図５（ｂ）は出炉時の温度変化であ
るが、本発明の他の実施の形態の場合では、炉芯管内に
停留するアームを引き抜くだけなので温度変化はない。
また、一実施の形態の場合は、ボートを取出すのにアー
ムが炉芯管に挿入するため温度低下が僅かに認められ
た。従来例のソフトランディング方式の場合は、アーム
の熱容量が大きく温度低下が顕著であった。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ボートを
搬出入させるボート移動機構として表面が滑らかな上に
円状に膨らむ面をもつ一本のレールとこのレールを走行
する一個の車輪を設けることによって、走行時に車輪が
レールを削り取ったり、あるいはレールに異物を停滞す
ることが無くなり、その結果、ボートの搬出入によるパ
ーティクル発生を極少にすることができ処理されるウェ
ハの品質の欠陥が無くすことができるという効果があ
る。

【００２１】また、基板であるウェハ及びボートの全荷
重をボートの先端側の車輪とボートの後端側を支持する
２本の足部とを設け、アームを単にボートを押すか引張
るかの役割に留めるか、あるいは、ボートを乗せるよう
なアームにし、前側の車輪による支持とボートの後端側
のアームを支える剛性の高い棒部材を炉外に設けアーム
を両持ち構造にし、炉内に出入するアームの剛性をいず
れも低くすることができアーム自体の肉厚や体積を小さ
くし熱容量を減らし、吸熱要素を少なくし拡散ボート入
炉後の温度リカバリー特性が悪化せず、温度低下による
処理時間の遅延が避けられるという効果がある。

【００２２】さらに、アーム自体を重量を軽くし、アー
ムを固定支持する移動機構にかかる曲げモーメントを小
さくし小型化でき、その結果、炉前面の長手方向スペー
スを増やさないで対応でき床面積を有効に利用できると
いう効果がある。そして、レールの外形を精密に平坦度
よく仕上げることによって、車輪によるボートの入出炉
時における直進性が確保でき、ボートの水平度を保つこ
とができる。その結果、ボート上の基板搭載量の変更に
対する煩雑な調整作業が不要になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるウェハ搬出入装
置を説明するための模式断面図である。

【図２】図１の炉芯管を抽出して示す部分斜視図であ
る。

【図３】図１のウェハ搬出入装置の動作順に示す模式断
面図である。

【図４】本発明の他の実施の形態におけるウェハ搬出入
装置を説明するための模式断面図である。

【図５】従来例と本発明の実施の形態におけるウェハ搬
出入装置によるボートの入炉および出炉のときの炉内の
温度変化を示すグラフである。

【図６】従来の一例におけるウェハ搬出入装置を説明す
るための模式断面図である。

【図７】従来の他の例におけるウェハ搬出入装置を説明
するための模式断面図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１１，１１ａ ボート ２，１３ 車輪 ３，９ａ 足部 ４，４ａ アーム ５ レール ６，６ａ 移動機構 ７ ボート受け ８ ハンドル ９ 開口部 １０ 炉芯管 ８ ヒーター １２ スカベンジャ １４ スライド棒 １５ 案内機構部 １７ フォーク １８ ウェハ

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉芯管の底部と前記炉芯管の開口部の底
   部から外方に伸びるボート受けとにまたがって載置され
   る一本のレールと、ウェハの複数枚を長手方向に並べ載
   置するボートと、前記ボートの先端側の下部に取付けら
   れるとともに前記レールに案内され走行する一つの車輪
   と、該車輪を前記レール上を走行させ前記ボートを前記
   炉芯管内に搬入あるいは搬出させるために移動するアー
   ムと、該アームを移動させる移動機構と、前記ボートの
   後端部と前記アームの先端部と連結し前記ボートの後端
   部を持上げたり降したりするとともに前記ボートと前記
   アームとを着脱し得る連結機構と、この連結機構により
   前記ボートの後端部が降されたとき前記炉芯管の底部と
   当接し前記車輪と協働し前記ボートを三点支持する一対
   の足部とを備えることを特徴とするウェハ搬出入装置。
2. 【請求項２】 前記アームは厚さ一定の板材であってか
   つ上下方向の幅形状が平等強さのはり形状であることを
   特徴とする請求項１記載のウェハ搬出入装置。
3. 【請求項３】 炉芯管の底部と前記炉芯管の開口部の底
   部から外方に伸びるボート受けとにまたがって載置され
   る一本のレールと、ウェハの複数枚を長手方向に並べ載
   置するボートと、前記ボートを先端側に乗せるとともに
   該先端側の下部に取付けられ前記レールに案内され走行
   する一つの車輪と、該車輪を前記レール上を走行させ前
   記ボートを前記炉芯管内に搬入あるいは搬出させるため
   に移動するアームと、該アームを移動させる移動機構と
   を備えることを特徴とするウェハ搬出入装置。