JP3164817B2 - 熱処理装置及びそのメンテナンス方法 - 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、熱処理装置に関する。

（従来の技術） 内部に複数のキャリアが移動可能に設けられるキャリ
ア移動機構部（搬入搬出ボート）と、このキャリア移動
機構部と合体可能であって合体時にこのキャリア移動機
構部からキャリアを取り出しこのキャリア内のウエハを
ボートに載置して炉内に挿入し熱処理を行う炉本体を具
備する熱処理装置に関するものとして、本発明者は特願
平２−59155（90−0013）を出願している。

（発明が解決しようとする課題） この出願における縦型熱処理装置は、炉本体内に常に
ウエハボートを有するのであるが、炉本体のメンテナン
ス時には炉本体からボートを取り外す必要がある。

また、複雑なウエハの移替機構を内蔵しているためメ
ンテナンスが容易に実行できる機構が要望されている。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、
その目的とするところはメンテナンスを容易に実行でき
るようにした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） 前述した目的を達成するために、本発明は被処理体が
収納されて搬送されるキャリアから熱処理用容器へ被処
理体を移載する自動移載部を設け、 この移載部で移載後上記容器を熱処理炉に自動的に搬
入し熱処理を行う熱処理装置において、 装置を構成する筐体にメンテナンス開口を設けるとと
もに、 上記キャリアの授受を行う授受部であって、レール及
び当該レール上を移動する車輪により移動自在とされた
授受部を、前記メンテナンス開口に着脱自在に設け、メ
ンテナンス時、前記授受部を取り外して行うように構成
したことを特徴とする。

また、請求項２の発明は、被処理体が収納されて搬送
されるキャリアから熱処理用容器へ被処理体を移載する
自動移載部を設け、 この移載部で移載後上記容器を熱処理炉に自動的に搬
入し熱処理を行う熱処理装置のメンテナンス方法におい
て、 装置を構成する筐体にメンテナンス開口を設けるとと
もに、 上記キャリアの授受を行う授受部であって、レール及
び当該レール上を移動する車輪により移動自在とされた
授受部を、前記メンテナンス開口に着脱自在に設け、メ
ンテナンス時、前記授受部を取り外して行うことを特徴
とする。

本発明では、キャリアの授受機構を着脱自在な構成に
し、メンテナンスを容易に実行できる構造に構成したも
のである。

（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、熱処理処理の構成を説明する。

この装置は、たとえば第１図および第２図に示すよう
に、縦型熱処理炉で、軸方向を垂直軸とする反応管１か
ら成る処理部２は、この処理部２に設定可能な基板、た
とえば半導体ウエハ３を板厚方向に複数枚、たとえば10
0〜150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の上記反応管１内に搬入出する如く昇降可能な
昇降機構５と、この昇降機構部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
して移動可能なボート移動機構６と、上記ウエハ３を複
数枚、たとえば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設置台８と、キャリア設置台８に
設置されたキャリア７および上記ボード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渡しを行う搬入搬出機
構、たとえば搬入搬出部10と、この搬入搬出部10および
上記キャリア設置台８の間でキャリア７の搬送を行う搬
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と熱処理工程および
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、たとえば石英ガラ
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、た
とえば600〜1200℃程度に加熱可能な加熱機構、たとえ
ばコイル状抵抗加熱ヒータ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は接続されている。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お
よ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、駆動機構たとえばボールネジ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、さらに、この保温筒18上に耐熱性および耐
腐食性材質、たと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
載可能となっている。

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37
a、37bは、図示しない駆動機構、たとえばモータにより
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、たとえ
ば、４個のキャリア７をそれぞれ載置可能であり、この
キャリア設置台８および上記移載機９および搬送機11の
上方には、ファン53を備えた、たとえばHEPAフィルター
あるいは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
を防止する構造となっている。

また、第３図（ａ）に示すように、搬入搬出ボートベ
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い合うクランプ31
a、31bが設けられている。該クランプはエアーシリンダ
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、搬入搬出ボート10内部にはウエハキャリア７内
のウエハ３を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
列されたウエハキャリア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。

第４図は、本体100を搬入搬出部10側から見た斜視図
である。炉本体100に搬入搬出部10が着脱自在に設けら
れ、取り外した時本体100のメンテナンス開口が露出す
るように構成される。

炉本体100の下方には突出部101が突設され、この突出
部101の上面に一対のレール103が設けられる。

搬入搬出部10はその底面に４個のローラ107を有して
おり、またその下方には溝108を有している。この溝108
の両側面にレール103上を回転移動するための車輪105が
設けられている。

第５図はレール103と車輪105の正面図であり、レール
103の突出部が車輪105の切り込みに噛み合うように構成
され、レール103と車輪105の位置ずれが生じないように
構成されている。

搬入搬出部10は第６図に示すように、複数のキャリア
７が載置可能であり、このキャリア７を移動可能な平行
搬送機構80が設けられている。

上記平行搬送機構80は、２本のキャリア支持アーム82
がエアーシリンダー等で構成された開閉機84と、同じく
エアーシリンダー等で構成された垂直移動機86と、モー
タ89により駆動されるボールネジ88より構成されてお
り、２本のキャリア支持アーム82の開閉、上下、平行移
動が可能とされている。

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上を平行に移動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８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、炉本体100のメンテナンスについて述べる。

メンテナンス時には炉本体100から搬入搬出部10を離
脱させるが、この時、車輪105がレール103上を移動す
る。レール103は第４図の手前側に行くに従って高さが
低くなっているので、搬入搬出部10が第４図手前側に移
動すると、ローラ107が床と接触し、その後、ローラ107
によって搬入搬出部10が床上を移動する。そして、炉本
体100のメンテナンスを行う。

メンテナンス終了後、搬入搬出部10を炉本体100内所
定位置に収納する。この時、搬入搬出部10を離脱させた
のと逆の手順により、まずローラ107が床と接触してい
る状態で、搬入搬出部10を炉本体100の付近に移動さ
せ、次に車輪105をレール103に噛み合わせる。そして、
車輪105をレール103上で移動させることによって、搬入
搬出部10を炉本体100内に収納する。この時、第５図に
示すように、車輪105はレール103と位置ずれを起こさな
いように構成されているので、搬入搬出部10を所定位置
に収納させることができる。

次に、上述した熱処理装置の動作作用、およびウエハ
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）より搬入搬出部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
備えられる。さらに、ウエハカウンター35によりウエハ
の枚数およ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。保持された後に、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を装置内に取込む。

この時、装置への取込み口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、たと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およ
び装置等への障害を未然に防止できる。

そして、上記搬入搬出部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。

キャリアポート10に載置された残りのキャリア７は、
キャリア平行搬送機構80により搬入搬出部ベース30上に
移載される。

上記平行搬送機構80によりキャリア７を搬送する動作
を第７図を用いて説明を行うと、キャリア支持アーム82
を平行に閉じキャリア７の凸部7a下側に移動し（第７図
（ａ））、キャリア支持アーム82を平行状態のまま上方
に移動し、キャリア７を持上げ（第７図（ｂ））、キャ
リア支持アーム82を平行に移動し（第７図（ｃ））、キ
ャリア支持アーム82を下方に移動しキャリア７を搬入搬
出部ベース30へ搬送する（第７図（ｄ））。

上記搬入搬出部ベース30に記載されたキャリア７は、
上記説明と同様の処理により装置内に取込まれ、上記と
同様の作業を繰返すことにより搬入搬出ボート上に載置
された全てのキャリア７をキャリア載置台８に搬送す
る。

次に、上記移載機９の５枚用の支持機構あるいは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、あるいは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あるいは
ダミーウエハを移替えてもよい。この移替えを行うに際
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、または、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われ
る。そして、上記移替え終了すると載置台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、ボード移動機構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８図に示すように、ボード移動機構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42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、所定の熱処理を施されたウ
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８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を回転載置しアー
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
搬出部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下側部に当接させ、反応
管１内部を気密に設定すると同時に、上位ボート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
内を所望する温度およ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、たとえば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。

かくして本実施例によれば、搬入搬出部10を炉本体10
0から取り外し、炉本体100をメンテナンスした後、再び
搬入搬出部10を炉本体100に合体させるとき、レール103
上を車輪105が移動し、レール103と車輪105は、位置ず
れが生じないように構成されているので、炉本体100と
搬入搬出ボート10の正確な位置合わせを簡単に行うこと
ができる。

なお、上記実施例においては、縦型熱処理装置に適用
したがこれに限定するものではなく、たとえば横型熱処
理装置に適用しても同様な効果を得ることができる。

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ではなく、たとえば
液晶カラス基板やセラミック基板等を処理する装置に適
用してもよいこはいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、キャリア授受機
構を脱着自在に構成したのでメンテナンスを容易に実行
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明装置の一実施例を説明する
ための熱処理装置の構成図、 第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は第１図の搬入搬出ボー
トの動作説明図、 第４図は炉本体100を搬入搬出部10側から見た斜視図、 第５図は車輪とレールの関係を示す図、 第６図は平行搬送機構の斜視図、 第７図は第６図の動作説明図、 第８図はボートの移載説明図である。 ３……ウエハ ４……ボート ７……キャリア 10……搬入搬出部 100……炉本体 101……突出部 103……レール 105……車輪 107……ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 H01L 21/22 - 21/24 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/38 - 21/40 H01L 21/469 H01L 21/86

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理体が収納されて搬送されるキャリア
   から熱処理用容器へ被処理体を移載する自動移載部を設
   け、 この移載部で移載後上記容器を熱処理炉に自動的に搬入
   し熱処理を行う熱処理装置において、 装置を構成する筐体にメンテナンス開口を設けるととも
   に、 上記キャリアの授受を行う授受部であって、レール及び
   当該レール上を移動する車輪により移動自在とされた授
   受部を、前記メンテナンス開口に着脱自在に設け、メン
   テナンス時、前記授受部を取り外して行うように構成し
   たことを特徴とする熱処理装置。
2. 【請求項２】被処理体が収納されて搬送されるキャリア
   から熱処理用容器へ被処理体を移載する自動移載部を設
   け、 この移載部で移載後上記容器を熱処理炉に自動的に搬入
   し熱処理を行う熱処理装置のメンテナンス方法におい
   て、 装置を構成する筐体にメンテナンス開口を設けるととも
   に、 上記キャリアの授受を行う授受部であって、レール及び
   当該レール上を移動する車輪により移動自在とされた授
   受部を、前記メンテナンス開口に着脱自在に設け、メン
   テナンス時、前記授受部を取り外して行うことを特徴と
   する熱処理装置のメンテナンス方法。