JP4365430B2 - 縦型熱処理装置及び縦型熱処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、縦型熱処理装置及び縦型熱処理方法に関する。
半導体装置の製造においては、半導体ウエハ（基板）に例えば酸化処理、成膜処理等の各種の処理を施す工程があり、このような処理を行う装置として例えば多数枚のウエハをバッチ式に処理可能な縦型熱処理装置（半導体製造装置）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この縦型熱処理装置は、下部に炉口を有する縦型の熱処理炉の下方にローディングエリア（移載領域）を有し、このローディングエリアには、上記炉口を開閉する蓋体の上部に大口径例えば直径３００ｍｍの多数枚（１００〜１５０枚程度）のウエハを搭載保持するボート（基板保持具）を保温筒を介して載置し、蓋体を昇降させてボートを熱処理炉内に搬入・搬出する昇降機構や、複数枚のウエハを収納したキャリア（収納容器）と上記ボートとの間でウエハの移載を行う移載機構等が設けられている。
上記ボートは、石英製で、非常に高価なものである。また、上記ウエハも、高価であり、処理工程が進むに連れ、製造コストが増大する。従って、これらの取扱いは慎重に行われる。
しかしながら、前述したバッチ式の半導体製造装置においては、装置の構成上、ハード及びソフトの面で様々な制約があり、耐震構造ないし耐震機能を持たせることが難しく、充分な耐震対策がなされていないのが現状である。このため、地震が発生して、装置が大きな揺れを受けると、ボートが転倒し、ボートやウエハの破損等、大きな損害を招く恐れがある。
この問題を解消するために、特許文献１記載の縦型熱処理装置においては、基板保持具の底板と保温筒とを基板保持具固定部材により互いに連結固定する構造が採用されている。
ところで、縦型熱処理装置においては、上記ボートを２個使用すると共に、ウエハの移載を行うためにボートを載置するボート載置台と、該ボート載置台と保温筒との間でボートの搬送を行うボート搬送機構とを採用し、一方のボートを熱処理炉内に搬入して熱処理を行っている間に、ボート載置台上の他方のボートに対するウエハの移載を行うようにした、いわゆるツーボートシステムを採用したものがある。
しかしながら、このようなツーボートシステムを採用した縦型熱処理装置においては、保温筒上のボートの移替えを伴うため、基板保持具固定部材により保温筒と基板保持具とを連結固定する構造を採用することが難しく、地震等の外力を受けると保温筒上のボートやボート載置台上のボートだけでなく、ボート搬送機構上のボートも転倒する恐れがある。なお、本出願人は、保温筒上のボート及びボート載置台上のボートの転倒をそれぞれ防止することができるようにした縦型熱処理装置及び縦型熱処理方法を先に出願している。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、ツーボートシステムでありながら地震等の外力によるボート搬送機構上のボートの転倒を簡単な構造で防止することができる縦型熱処理装置及び縦型熱処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、第１の発明は、熱処理炉と、該熱処理炉の炉口を閉塞する蓋体と、該蓋体上に保温筒を介して載置される多数の基板を多段に保持する基板保持具と、上記蓋体を昇降させて基板保持具を熱処理炉内に搬入・搬出する昇降機構と、上記基板保持具が熱処理炉内にあるときにもう一つの基板保持具を基板の移載のために載置する保持具載置台と、該保持具載置台と上記保温筒との間で基板保持具の搬送を行う保持具搬送機構とを備え、上記基板保持具は底板と天板の間に基板を多段に保持するための支柱を設けて成り、上記保持具搬送機構は上記基板保持具の底板の下面を支持する平面Ｕ字状の支持部を有する縦型熱処理装置において、上記保持具搬送機構の上記支持部の上部に該支持部との間で上記基板保持具の底板を上下から挟むようにして基板保持具の転倒を規制する転倒規制部材を設け、該転倒規制部材は、上記支持部の基部側上面に固定される基部と、該基部から前方に延出され上記支持部に支持された上記基板保持具の底板の上面に隙間を持って対峙する平面略Ｕ字状の規制片とからなり、該規制片の基部側には上記基板保持具の上記支柱との干渉を避けるための切欠部が形成されていると共に上記規制片は上記支柱との干渉を避けるように左右の幅寸法が設定されていることを特徴とする。
第２の発明は、熱処理炉の炉口を閉塞する蓋体上に、多数の基板を多段に保持した基板保持具を保温筒を介して載置し、蓋体を上昇させて基板保持具を熱処理炉内に搬入することにより基板を熱処理し、この熱処理中に保持具載置台上のもう一つの基板保持具に対する基板の移載を行い、熱処理後に熱処理炉から搬出した保温筒上の基板保持具と載置台上の基板保持具とを保持具搬送機構により移替える縦型熱処理方法において、上記保持具搬送機構が転倒規制部材により基板保持具の転倒を規制した状態で基板保持具を搬送するために、上記基板保持具は底板と天板の間に基板を多段に保持するための支柱を設けて成り、上記保持具搬送機構は上記基板保持具の底板の下面を支持する平面Ｕ字状の支持部を有し、上記支持部の上部に該支持部との間で上記基板保持具の底板を上下から挟むようにして基板保持具の転倒を規制する転倒規制部材を設け、該転倒規制部材は、上記支持部の基部側上面に固定される基部と、該基部から前方に延出され上記支持部に支持された基板保持具の底板の上面に隙間を持って対峙する平面略Ｕ字状の規制片とからなり、該規制片の基部側には上記基板保持具の上記支柱との干渉を避けるための切欠部が形成されていると共に上記規制片は上記支柱との干渉を避けるように左右の幅寸法が設定されていることを特徴とする。
上記支持部の上面には上記基板保持具の底板の下面を複数点で支持する支持片が設けられ、該支持片と上記規制片との間には上記基板保持具の底板が水平方向から非接触で入り込める空間が形成されていることが好ましい。
上記基板保持具の底板がリング状に形成され、保温筒は、円板状のベース部と、このベース部に立設された複数の支柱と、これら支柱に沿って高さ方向に適宜間隔で配置された複数枚の遮熱板とから構成されており、上記支柱の上端部には基板保持具のリング状の底板の下面を受ける載置面と、該載置面より立上り上記底板の内周に接して該底板を位置決めする位置決め部とが形成されていることが好ましい。
本発明によれば、ツーボートシステムでありながら地震等の外力によるボート搬送機構（保持具搬送機構）上のボート（基板保持具）の転倒を簡単な構造で防止することができる。
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の実施の形態に係る縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図２は同縦型熱処理装置のローディングエリア内の構成を概略的に示す平面図、図３は保温筒上のウエハボートの載置状態を概略的に示す斜視図、図４は搬送機構によりウエハボートを保温筒上に載置する状態を示す斜視図、図５は係止部と被係止部が係止可能になった状態を示す斜視図である。
図１ないし図２において、１はクリーンルーム内に設置される半導体製造装置例えば縦型熱処理装置であり、この熱処理装置１は装置の外郭を形成する筐体２を備えている。この筐体２内には、基板例えば半導体ウエハｗを複数枚収納した収納容器であるキャリア３の搬送・保管を行うための搬送保管領域Ｓａと、多数例えば１００〜１５０枚程度のウエハを上下方向に所定ピッチで多段に搭載するボート４と上記キャリア３との間でウエハの移載作業や、熱処理炉５へのボート４の搬入・搬出作業を行うための作業領域（移載領域）であるローディングエリアＳｂとが設けられている。上記搬送保管領域ＳａとローディングエリアＳｂとは隔壁６によって仕切られている。
上記キャリア３は、所定口径例えば直径３００ｍｍのウエハを水平状態で上下方向に所定間隔で多段に複数枚例えば１３〜２５枚程度収容可能で持ち運び可能なプラスチック製の容器からなり、その前面部に開口形成されたウエハ取出口にこれを気密に塞ぐための蓋を着脱可能に備えている（図示省略）。
上記筐体２の前面部には、オペレータあるいは搬送ロボットによりキャリア３を搬入搬出するための搬入出口７が設けられ、この搬入出口７には上下にスライド開閉するドア８が設けられている。搬送保管領域Ｓａには、搬入出口７近傍にキャリア３を載置するための載置台９が設けられ、この載置台９の後部にはキャリア３の蓋を開けてウエハＷの位置および枚数を検出するセンサ機構１０が設けられている。また、載置台９の上方および隔壁６側の上方には、複数のキャリア３を保管しておくための保管棚１１が設けられている。
搬送保管領域Ｓａ内の上記隔壁６側には、ウエハの移載を行うために、キャリア３を載置するための移載ステージ１２が設けられている。搬送保管領域Ｓａには、上記載置台９、保管棚１１および移載ステージ１２の間でキャリア３の搬送を行うためのキャリア搬送機構１３が設けられている。
キャリア搬送領域Ｓａは、図示しない空気清浄機（ファン・フィルタユニット）により清浄化された大気雰囲気とされている。ローディングエリアＳｂも、その一側に設けた空気清浄機（ファン・フィルタユニット）１４により清浄化されており、陽圧の大気雰囲気又は不活性ガス（例えばＮ２ガス）雰囲気とされている。上記隔壁６には、移載ステージ１２に載置されたキャリア３の前面部を搬送保管領域Ｓａ側から当接させてキャリア３内とローディングエリアＳｂ内を連通するための図示しない開口部が設けられていると共に、該開口部をローディングエリアＳｂ側から閉鎖する扉１５が開閉可能に設けられている。開口部は、キャリア３の取出口とほぼ同口径に形成されており、開口部からキャリア３内のウエハの出し入れが可能になっている。
上記扉１５には、キャリア３の蓋を開閉する図示しない蓋開閉機構および扉１５をローディングエリアＳｂ側から開閉する図示しない扉開閉機構が設けられ、この扉開閉機構により扉１５および蓋がローディングエリアＳｂ側に開放移動され、更にウエハの移載の邪魔にならないように上方または下方へ移動（退避）されるようになっている。上記移載ステージ１２の下方には、結晶方向を揃えるためにウエハの周縁部に設けられているノッチ（切欠部）を一方向に整列させるためのノッチ整列機構１６が設けられている。このノッチ整列機構１６は、ローディングエリアＳｂ側に臨んで開放されており、後述する移載機構２４により移載ステージ１２上のキャリア３から移載されるウエハのノッチを整列させるように構成されている。
一方、ローディングエリアＳｂの奥部上方には、下部に炉口５ａを有する縦型の熱処理炉５が設置されており、ローディングエリアＳｂには、多数例えば１００〜１５０枚程度のウエハｗを上下方向に所定間隔で多段に搭載した例えば石英製のボート４を蓋体１７の上部に保温筒１９を介して載置して熱処理炉５内への搬入・搬出及び炉口５ａを開閉する蓋体１７の昇降を行う昇降機構１８が設けられている。蓋体１７の上部にはその閉塞時に炉口５ａ部分からの放熱を抑制する保温筒（遮熱体）１９が載置され、この保温筒１９の上部にボート４が載置されている。熱処理炉５は、反応管と、この反応管の周囲に設けられた加熱装置（ヒータ）とから主に構成され、反応管には処理ガスや不活性ガス（例えばＮ２）を導入するガス導入系と、反応管内を所定の真空度に減圧排気可能な真空ポンプを有する排気系が接続されている。
上記蓋体１７には保温筒１９を介してボート４を回転する回転機構２０が設けられている。炉口５ａの近傍には、蓋体１７が開放されて熱処理後のボート４が搬出された際に炉口５ａを遮蔽するためのシャッター２１が水平方向に開閉移動可能（旋回可能）に設けられている。このシャッター２１は、これを水平方向に旋回移動させて開閉させる図示しないシャッター駆動機構を有している。
ローディングエリアＳｂの一側すなわち空気清浄機１４側には、ウエハｗの移載等のためにボート４を載置しておくためのボート載置台（ボートステージ、保持具載置台ともいう）２２が設けられている。このボート載置台２２は、１つでもよいが、図２に示すように空気清浄機１４に沿って前後に配置された第１載置台（チャージステージ）２２ａと第２載置台（スタンバイステージ）２２ｂの２つからなっていることが好ましい。
ローディングエリアＳｂ内の下方であって、第１載置台２２ａと第２載置台２２ｂの間には、ボート載置台２２と蓋体１７上の保温筒１９との間、具体的にはボート載置台２２の第１載置台２２ａ若しくは第２載置台２２ｂと降下された蓋体１７上の保温筒１９との間、及び第１載置台２２ａと第２載置台２２ｂとの間でボート４の搬送を行うボート搬送機構（保持具搬送機構）２３が設けられている。また、ローディングエリアＳｂ内には、移載ステージ１２上のキャリア３とボート載置台２２上のボート４との間、具体的には移載ステージ１２上のキャリア３とノッチ整列機構１６との間、ノッチ整列機構１６とボート載置台２２の第１載置台２２ａ上のボート４との間、および第１載置台２２ａ上の熱処理後のボート４と移載ステージ１２上の空のキャリア３との間でウエハｗの移載を行うための移載機構２４が設けられている。
ボート４は、図３に示すように天板４ａと底板４ｂの間に複数例えば３本の支柱４ｃを介設してなる。上記支柱４ｃにはウエハｗを多段に保持するための溝部４ｄが所定ピッチで櫛刃状に形成されている。正面側の左右の支柱４ｃ間は、ウエハを出し入れするために拡開されている。
ボート搬送機構２３は、一つのボート４を垂直に支持して水平に伸縮可能なアームを有している。ボート搬送機構２３は、水平旋回可能な第１アーム２３ａと、この第１アーム２３ａの先端部に水平旋回可能に軸支されボート４の下面（底板４ｂの下面）を支持する支持部である平面略Ｕ字状の第２アーム（ハンド）２３ｂと、第１アーム２３ａ及び第２アーム２３ｂを駆動する駆動部２３ｃと、これら全体を昇降動させる昇降機構２３ｄとを備え、第１アーム２３ａと第２アーム２１ｂの水平旋回動作を同期させることにより、水平直線方向の搬送が可能に構成されている。このようにしてアームを伸縮させることによりボート４を搬送するエリアを必要最小限にすることが可能で、装置幅と奥行き寸法を減少できる。第２アーム２３ｂの上面にはボート４の底板４ｂの下面を複数点で支持する支持片６０が設けられている。なお、支持片６０は、例えば耐熱性樹脂により形成されており、ボート４の下面を複数点例えば３点で支持するようになっていることが好ましい。
上記移載機構２４は、水平回動可能な基台２４ａ上に半導体ウエハを載置する複数枚例えば５枚の薄板状の移載アーム２４ｂを進退可能に設けてなる。上記移載アーム２４ｂとしては、５枚のうちの中央の枚葉移載用の１枚の移載アームと、他の４枚の移載アームとが基台２４ａ上に独立して進退可能に設けられていると共に、他の４枚の移載アームが中央の移載アームを基準として上下方向にピッチ変換可能に構成されていることが好ましい。基台２４ａは、ローディングエリアＳｂの他側に設けられた昇降機構２４ｃにより昇降可能とされている。
上記保温筒１９上に載置されたボート４の地震等の外力による転倒を防止するために、上記保温筒１９の上部とボート４の底部４ｂには、図５〜図９に示すようにボート４をボート搬送機構２３により保温筒１９の直上に位置させた状態で保温筒１９を回転機構２０により所定角度例えば９０度回転させることで互いに係止可能又は解除可能となる係止部である引っ掛け部２５と被係止部である係止溝部２６が設けられている。
図３〜図５に示すように上記ボート４の底板４ｂは環状であり、上記保温筒１９は上記底板４ｂの下面をその周方向に沿って適宜間隔で支持する複数例えば４本の支柱１９ａを有している。更に具体的には、保温筒１９は、円板状のベース部１９ｂと、このベース部１９ｂに立設された複数の支柱１９ａと、これら支柱１９ａに沿って高さ方向にスぺーサ１９ｊを介して適宜間隔で多段に配置された複数枚の遮熱板１９ｃとから主に構成されており、これらの構成部材は例えば石英によって形成されている。支柱１９ａは円筒状であり、上端部にはその開口端を塞ぐ上端部材１９ｅが一体的に設けられている。また、内外の圧力差による支柱１９ａの破損を防止するために支柱１９ａの側面には支柱１９ａの内外を連通する孔部１９ｆが適宜形成されている。支柱１９ａの上端部すなわち上端部材１９ｅにはボート４の底板４ｂの下面を受ける載置面１９ｇと、該載置面１９ｇより立上り底板４ｂの内周に接して底板４ｂを位置決めする位置決め部１９ｈとが形成されている。底板４ｂの内周に位置決め部１９ｈが嵌合ないし係合し易くするために位置決め部１９ｈの上端縁部には傾斜面１９ｉが形成されていることが好ましい。
ボート４の環状の底板４ｂを支持すべくその周方向に沿って適宜間隔で配置された上記支柱１９ａに外接する外接円の直径は底板４ｂの外径よりも小さく形成されており、ボート搬送機構２３の第２アーム２３ｂがボート４の底板４ｂの下面を支持して保温筒１９の支柱１９ａの上端部に載置する際に支柱１９ａと干渉しないようになっている。そして、これら支柱１９ａの外側部に溝状の被係止部である係止溝部２６が設けられ、上記底板４ｂの下面には上記各係止溝部２６に係止される鉤状（断面Ｌ字状）の複数の係止部である引っ掛け部２５が上記係止溝部２６と対応する位置に設けられている。
引っ掛け部２５は、底板４ｂの下面から垂下された垂直部２５ａと、この垂直部２５ａの下端から半径方向内方に突出された水平部２５ｂとからなっている。また、上記係止溝部２６は、ボート搬送機構２３によりボート４を保温筒１９の直上に搬送して保持した状態で保温筒１９を回転機構２０により所定角度回転させた時に、その係止溝部２６内に周方向から引っ掛け部２５の水平部２５ｂが入り込むが、その際に引っ掛け部２５の水平部２５ｂと干渉しない溝幅及び溝深さに形成されている。また、引っ掛け部２５が係止溝部２６の位置に位置した係止可能位置で保温筒１９の回転を停止され、ボート搬送機構２３によりボート４が更に下降されて保温筒１９の支柱１９ａ上に載置されたときにも、引っ掛け部２５の水平部２５ｂが係止溝部２６に接しないように溝幅が設計されていることがパーティクルの発生を抑制する上で好ましい（図６参照）。上記水平部２５ｂの先端及び係止溝部２６の底面は保温筒１９の回転中心を中心とする曲面状に形成されていることが好ましい。
上記回転機構２０としては、例えば特許第３５７９２７８号公報に記載のものが適用されている。すなわち、図１０に示すように上記蓋体１７の底部には軸孔を有する固定部材２７が設けられ、この固定部材２７の外周には有底筒状の回転筒体２８が上下に配した図示しない軸受及び磁性流体シールを介して回転可能に設けられ、この回転筒体２８の底部には上記固定部材２７の軸孔に遊嵌通された回転軸２９が設けられている。この回転軸２９の上端部が蓋体１７の中央部を遊貫通し、この回転軸２９の上端部には蓋体１７の上部に微少隙間を存して配置した回転テーブル３０が取付けられ、この回転テーブル３０上に上記保温筒１９が載置され、保温筒１９のベース部１９ｂが固定部材３１により回転テーブル３０に固定されている。回転筒体２８にはこれを回転駆動するためのモータ３２がタイミングベルト３３を介して連結されている。
また、上記引っ掛け部２５と上記係止溝部２６が係止可能となる位置又は解除可能となる位置に保温筒１９を自動で回転制御するために、上記回転機構２０は、保温筒１９の回転方向の原点位置を検出するセンサ３４と、該センサ３４からの検出信号に基いて上記引っ掛け部２５と上記係止溝部２６が係止可能となる位置又は解除可能となる位置に保温筒１９を回転制御するための制御装置３５とを有していることが好ましい。上記回転筒体２８の外周部には被検出部材（キッカー）３６が突設され、この被検出部材３６を検出するためのセンサ３４が蓋体１７の下方に設けられている。上記制御装置３５は、熱処理時には保温筒１９を介してボート４を連続的に回転させる制御を行うようになっている。
一方、ボート搬送機構２３によるボート４の搬送中にそのボート４が地震等の外力で転倒するのを防止するために、図４ないし図１４に示すように上記第２アーム２３ｂの上部には該第２アーム２３ｂとの間でボート４の底板４ｂを上下から挟むように規制する転倒規制部材３７が設けられている。この転倒規制部材３７は、第２アーム２３ｂの上面部の基部側（支持片６０の後方）に設けられ、支持片６０に支持されたボート４の底板４ｂの上面に所定の間隔を持って対峙する規制片３７ａを有している。規制部材３７は、第２アーム２３ｂの基部側上面に固着具例えばネジ６１で固定される基部３７ｂと、該基部３７ｂから前方に延出された平面略Ｕ字状の規制片３７ａとからなり、この規制片３７ａと第２アーム２３ｂの支持片６０との間にはボート４の底板４ｂが水平方向から非接触で入り込める空間が形成されている。規制片３７ａは第２アーム２３ｂと対応して平面Ｕ字状に形成されている。なお、規制片３７ａの基部側には支柱４ｃとの干渉を避けるための切欠部３７ｃが形成されており（図４参照）、また前方へ延出された左右の規制片３７ａは支柱４ｃとの干渉を避けるように左右の幅寸法が設定されている。転倒規制部材３７は、ボート搬送機構２３のアーム２３ａ，２３ｂと同様、例えばアルミニウムによって形成されている。
更に、ボート載置台２２上に載置されたボート４が地震等の外力で転倒するのを防止するために、次のような構成が採用されている。図２、図１１、図１２、図１４ないし図１５に示すようにボート載置台２２にはボート４を位置決めするためのボート位置決め機構（保持具位置決め機構）３８が設けられている。このボート位置決め機構３８はボート載置台２２上においてシリンダ３８ａにより直径方向に拡縮（接近離反）される一対のローラ３８ｂを有している。一方、ボート４の底板４ｂの内周には上記一対のローラ３８ｂが拡開（離反）したときに係合するＶ字状の位置決め係合溝４０が直径方向に対向して設けられている。位置決め係合溝４０は所定の角度θ例えば１２０度で拡開している。これによりボート４が多少ずれてボート載置台２２上に載置されたとしてもボート４が位置決めされるようになっている。
そして、上記ボート載置台２２にはボートを転倒しないように把持するボート把持機構（保持具把持機構）４１が設けられている。このボート把持機構４１は、上記ローラ３８ｂの上部にローラ３８ｂが位置決め係合溝４０に係合する時（ローラの拡開時）にボート４の底板４ｂの上面に対峙して該底板４ｂをボート載置台２２（詳しくはボート載置台の上面）との間で把持する鍔状の把持部４１ａを設けることにより構成されている。
ボート載置台２２の構成を更に詳述すると、ボート載置台２２は、固定板４２と、この固定板４２上に玉軸受４３を介して水平移動可能に支持された上板４４とを有し、この上板４４上にボート４を載置するようになっている。固定板４２及び上板４４は環状に形成されている。玉軸受４３は、環状のホルダ４３ａと、このホルダ４３ａに支持された多数の小球４３ｂとからなっている。上板４４は、上板４４と固定板４２の何れか一方に突設されたピン４５と、このピン４５が緩く嵌るように他方に形成された規制穴４６とにより所定の範囲内で水平移動可能になっている。また、上板４４と固定板４２との間には上板４４をその中心がボート載置台２２の中心位置に復帰するように付勢するための複数のバネ４７が取付けられている。
ボート載置台２２のうち、特に第１載置台２２ａは、ウエハｗの移載中に上板４４が水平移動しないようにするために、ボート４の位置決め後に上板４４を固定する上板固定機構４８が設けられている。この上板固定機構４８は、上片４９ａと下片４９ｂを有し、上片４９ａが上板４４の下面に固定され上片４９ａと下片４９ｂの間で固定板４２及び玉軸受４３を上下から所定の隙間を存して挟む断面コ字状の枠４９と、この枠４９の下片４９ｂに設けられ上片４９ａとの間で固定板４２及び玉軸受４３を挟んで固定する伸縮可能な押圧部５０ａを有するエアシリンダ５０とから構成されている。
また、ボート載置台２２は、左右一対の上記シリンダ３８ａ，３８ａを取付けるための取付板５１を有し、この取付板５１には移動体５２を水平移動可能に支持するガイド５３が設けられ、その移動体５２に立設された支柱５４の上端部に上記ローラ３８ｂがその軸回りに回転可能に軸支されている。各ローラ３８ｂの上端部に上記把持部４１ａが鍔状に形成されている。上記ローラ３８ｂは熱処理後のボート４の底板４ｂに接するため、耐熱性を有する樹脂により形成されていることが好ましい。ボート載置台２２の一側にはボートの有無を検知するセンサ５５が設けられており、このセンサ５５がボート４が載置されたことを検知した時に位置決めを行うようになっている。
次に以上の構成からなる縦型熱処理装置１の作用ないし縦型熱処理方法について説明する。先ず、多数のウエハｗを多段に保持し、保温筒１９を介して蓋体１７上に載置されたボート４を、蓋体１７の上昇により熱処理炉５内に保温筒１９と共に搬入すると共に熱処理炉５の炉口５ａを蓋体１７で密閉する。そして、回転機構２０により保温筒１９を介してボート４を熱処理炉５内で回転させながら所定の温度、所定の圧力及び所定の処理ガス雰囲気下でウエハｗを所定時間熱処理する。この熱処理中にボート載置台２２の第１載置台２２ａ上のもう一つのボート４に対するウエハｗの移載を行う。この場合、先ず、ボート４に搭載されている熱処理後のウエハを移載機構２４により移載ステージ１２上の空のキャリア３に搬出し、次に、移載ステージ１２上に搬送された熱処理前のウエハを収納したキャリア３から上記空のボート４に熱処理前のウエハを搭載する。
上記熱処理炉５内における熱処理が終了すると、蓋体１７の下降によりボート４が熱処理炉５内からローディングエリアＳｂに搬出される。このボート４に対してボート搬送機構２３の第２アーム２３ｂが水平方向から接近し（図６参照）、第２アーム（ハンド）２３ｂと規制片３７ａの間にボート４の底板４ｂを位置させ、第２アームの上昇によりボート４を支持片６０で支持して所定高さだけ持ち上げ（図７参照）、この状態で回転機構２０により保温筒１９を所定の角度例えば９０度回転させて引っ掛け部２５と係止溝部２６が解除可能な位置にしたら（図８参照）、ボート４を更に所定高さ（引っ掛け部と保温筒の支柱が干渉しない高さ）まで持ち上げてからボート載置台２２の第２載置台２２ｂの方向へ搬送し（図９参照）、第２載置台２２ｂ上に載置する。このようにボート４の搬送においては、第２アーム２３ｂの支持片６０に支持されたボート４の底板４ｂの上面に対して転倒規制部材３７の規制片３７ａが所定の隙間を存して対峙しているため、地震や揺れなどの外力によってボート４が傾きかけたとしても、これを抑制してボート４の転倒を防止することができる。また、第２載置台２２ｂ上に載置されたボート４は位置決め機構３８により位置決めされると共に鍔状の転倒規制部３８ｃによりボート４の転倒が防止される。
一方、第１載置台２２ａ上のボート４も位置決め機構３８により位置決めされると共に鍔状の転倒規制部３８ｃによりボート４の転倒が防止されている。この第１載置台２２ａ上のボート４は、転倒規制部３８ｃによる規制が解除された後、ボート搬送機構２３の第２アーム２３ｂに支持されて上記蓋体１７の保温筒１９の上方に搬送される。そして、ボート搬送機構２３によりボート４を保温筒１９上に下降させ、ボート４が保温筒１９上に載る直前に保温筒１９を回転機構２０により所定角度例えば９０度回転させて引っ掛け部２５と係止溝部２６が係止可能となる位置にした後、ボート４を更に下降させて保温筒１９上に載置すればよい。こうして保温筒１９上へのボート４の載置が完了したら、蓋体１７の上昇によりボート４を熱処理炉５内に搬入して熱処理を開始すればよい。そして、この熱処理中に、上記第２載置台２２ｂ上のボート４がボート搬送機構２３により第１載置台２２ａ上に搬送され、この第１載置台２２ａ上において、移載機構２４による当該ボート４から移載ステージ１２上のキャリア３への熱処理後ウエハの払い出し作業と、移載ステージ１２上のキャリア３からボート４への熱処理前ウエハの搭載作業とが行われ、スループットの向上が図れる。
このように、本実施形態の縦型熱処理装置１によれば、上記保温筒１９の上部とボート４の底部に、ボート４をボート搬送機構２３により保温筒１９の直上に位置させた状態で保温筒１９を回転機構２０により所定角度回転させることで互いに係止可能又は解除可能となる引っ掛け部２５と係止溝部２６を設けているため、いわゆるツーボートシステムでありながら地震等の外力による保温筒１９上のボート４の転倒を簡単な構造で防止することができる。
この場合、上記ボート４は、環状の底板４ｂを有し、上記保温筒１９は、上記底板４ｂの下面をその周方向に沿って適宜間隔で支持する複数の支柱１９ａを有し、これら支柱１９ａの外側部に係止溝部（溝状の被係止部）２６を設け、上記底板４ｂの下面に上記各係止溝部２６に係止される引っ掛け部（鉤状の係止部）２５を設けているため、簡単な構造で保温筒１９とボート４の間のロックと解除を確実且つ容易に行うことができる。
また、上記回転機構２０は、保温筒１９の回転方向の原点位置を検出するセンサ３４と、このセンサ３４からの検出信号に基いて上記引っ掛け部２５と上記係止溝部２６が係止可能となる位置又は解除可能となる位置に保温筒１９を回転制御するための制御装置３５とを有しているため、保温筒１９とボート４の間のロックと解除を確実且つ容易に行うことができる。
特に、上記ボート搬送機構２３がボート４の転倒を規制する転倒規制部材３７を有し、ボート４の搬送時ないし搬送中にボート４を転倒しないように規制するため、いわゆるツーボートシステムでありながら地震等の外力によるボート搬送機構２３上のボート４の転倒、倒壊を簡単な構造で防止することができる。この場合、ボート搬送機構２３は、上記ボート４の底板４ｂの下面を支持する支持片６０を有し、上記転倒規制部材３７は、上記支持片６０に支持された底板４ｂの上面に隙間を持って対峙する規制片３７ａを有しているため、構造の簡素化及び製造コストの低減が図れる。
また、ボート載置台２２にボート４を転倒しないように把持するボート把持機構４１を設け、ボート載置台２２に搬送されたボート４を転倒しないように把持するため、いわゆるツーボートシステムでありながら地震等の外力によるボート載置台２２上のボート４の転倒を簡単な構造で防止することができる。この場合、ボート載置台２２は、拡縮可能な一対のローラ３８ｂを拡開させることにより、ボート４の環状の底板４ｂの内周に形成された位置決め係合溝４０に上記ローラ３８ｂを係合させてボート４の位置決めを行うボート位置決め機構３８を有し、ボート把持機構４１は、上記ボート位置決め機構３８のローラ３８ｂにその拡開時にボート４の底板４ｂの上面に対峙して該底板４ｂをボート載置台２２との間で把持する把持部４１ａを設けているため、ボート４の位置決めと同時に地震等の外力によるボート載置台２２上のボート４の転倒を防止することができ、またボート位置決め機構３８のローラ３８ｂを改良するだけでよく、構造の簡素化及びコストの低減が図れる。以上により、保温筒４上、ボート載置台２２上、及びボート搬送機構２３上のすべての段階でのボート４の転倒、倒壊を防止することができる。
図１３は保温筒の変形例を示す要部拡大断面図である。図１３の実施形態の保温筒１９においては、支柱１９ａの上端部材１９ｅにボート４の底板４ｂを取付ネジ４１で固定するためのネジ孔４２が設けられている。取付ネジ４１は、底板４ｂのＶ字状の係合溝４０を通って上記ネジ孔４２に捩じ込まれ、取付ネジ４１の頭部４１ａが底板４ｂの上面を締め付けて底板４ｂを支柱１９ａ上に固定するようになっている。この保温筒１９によれば、保温筒１９とボート４を取付ネジ４１で固定することによりワンボートシステムに利用することができ、取付ネジ４１を取外せばツーボートシステムにも利用することができる。
図１６は本発明の実施の形態ではないボート転倒規制部材の参考例を示す側面図である。図１６の参考例では、上記ボート搬送機構２３は、上記ボート４の底板４ｂの下面を支持する支持部６０を有し、上記転倒規制部材３７は、上記支持部６０に支持された底板４ｂの上面に隙間を持って対峙する規制片３７ａと、該規制片３７ａを側方から突没させる駆動部６２とを有している。駆動部６２としては、例えばエアシリンダが適用可能である。規制片３７ａが使用時に基部側から先端方向へ突出し、不使用時に没入する（元に戻る、引っ込む）ため、ボート４の受け取り受け渡し時に規制片３７ａがボート４と干渉して邪魔になることはない。本参考例によっても、前実施形態と同様の効果が得られる。
図１７、図１８は本発明の実施の形態ではないボート転倒規制部材の参考例をそれぞれ示す側面図である。先ず、図１７の参考例では、上記ボート搬送機構２３は、上記ボート４の底板４ｂの下面を支持する支持部６０を有し、上記転倒規制部材３７は、上記支持部６０の後方から立ち上がって設けられボート４の天板４ａを押える天板押え部６３を有している。この場合、天板押え部６３は、第２アーム２３ｂの基部の上面に立設された支柱６３ａと、天板４ａに設けられ上記支柱６３ａの先端部が下方から挿通される孔部６３ｂとからなっている。この孔部６３ｂを設けるために、天板４ａには水平方向に張り出した張り出し部６３ｃが形成され、この張り出し部６３ｃに孔部６３ｂが垂直に形成されている。孔部６３ｂは、支柱６３ａを挿通し易いよう大きめに形成されていることが好ましい。本参考例によれば、ボート４を支持部６０で支持する際に上記支柱６３ａを上記天板４ａの孔部６３ｂに下方から挿通させればよく、これによりボート４の転倒を防止することができる。
図１８の参考例では、天板押え部６３は、第２アーム２３ｂの基部の上面に立設された支柱６３ａと、該支柱６３ａの上端部に設けられ上記ボート４の天板４ａの上面と所定の隙間を存して対峙する上部規制片６３ｄとからなっている。この上部規制片６３ｄは、支柱６３ａの上端部から天板４ａ上に向って水平に延出されている。本参考例によれば、ボート４を支持部６０で支持する際に上記支柱６３ａ上端の上部規制片６３ｄを上記天板４ａの上面に対峙させればよく、これによりボート４の転倒を防止することができる。
図１９〜図２３は本発明の実施の形態ではないボート転倒規制部材の参考例を示す側面図である。前記実施形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略する。図１９の実施の形態では、ボート４は、底板４ｂと天板４ａの間にウエハｗを多段に保持するための支柱４ｃを設けて成り、ボート搬送機構２３は、上記ボート４の底板４ｂの下面を支持する支持部（第２支持アーム）２３ｂを有している。上記ボート４の底板４ｂの上面には規制溝６５が形成され、上記転倒規制部材３７は、上記規制溝６５に対して微少な隙間を持って対峙する規制バー（規制片と同じ）３７ａを有している。規制バー３７ａは薄板状であり、左右一対設けられているが、平面Ｕ字状に形成されていてもよい。上記規制溝６５は規制バー３７ａに対応して左右一対の平行な溝状に形成されている。規制溝６５の側面と規制バー３７ａの側面との間にも微少な隙間が設けられている。本参考例によれば、地震でボート４が揺れた場合、規制バー３７ａの側面に上記規制溝６５の側面が引っ掛かり、規制バー３７ａの下面に上記規制溝６５の底面が引っ掛かり、ボート４の転倒を防止することができる。
図２０の参考例では、ボートの底板４ｂの両側には平行な横穴６６が形成され、上記転倒規制部材３７は、上記横穴６６に挿入される規制バー３７ａを有している。横穴６６は、薄板状の規制バー３７ａが緩く挿入可能な断面矩形に形成されており、横穴６６の内壁と規制バー３７ａとの間には微少な隙間が設けられている。本参考例によれば、地震でボート４が揺れた場合、規制バー３７ａに上記横穴６６の内壁が引っ掛かり、ボート４の転倒を防止することができる。
図２１の参考例では、ボートの底板４ｂの両側には平行な側溝６７が形成され、上記転倒規制部材３７は、上記側溝６７に挿入される規制バー３７ａを有している。側溝６７は、薄板状の規制バー３７ａが緩く挿入可能な断面コ字状に形成されており、側溝６７の内壁と規制バー３７ａとの間には微少な隙間が設けられている。本参考例によれば、地震でボート４が揺れた場合、規制バー３７ａに上記側溝６７の内壁が引っ掛かり、ボート４の転倒を防止することができる。
図２２の参考例では、ボート４の底板４ｂには縦穴６８が形成され、上記転倒規制部材３７は、ハンド（支持部）２３ｂの上面に突設され上記縦穴６８に微少隙間を有して嵌合される規制突起部７０からなっている。上記縦穴６８は、横断面円形に形成されており、ボート４の底板４ｂの左右２箇所に設けられていることが好ましい。また、図示例の縦穴６８は、貫通穴であるが、底板４ｂの上面を貫通していないザグリ穴であってもよい。上記規制突起部７０は円柱状に形成されている。本参考例によれば、地震でボート４が揺れた場合、ハンド２３ｂ上に起立した規制突起部７０の側面にボート４の底板４ｂの縦穴６８の内周壁が引っ掛かり、ボート４の転倒を防止することができる。
図２３の参考例では、上記ボート４の底板４ｂがリング状に形成されており、上記転倒規制部材３７は、上記支持部２３ｂの上面に突設され上記リング状の底板４ｂの内周壁４ｅに微少隙間を有して対峙する複数例えば３つの規制突起部７１からなっている。規制突起部７１は円柱状に形成されており、周方向に略等間隔で配設されている。本実施形態によれば、地震でボート４が揺れた場合、ハンド２３ｂ上に起立した複数の規制突起部７１の側面にボート４の底板４ｂの内周壁４ｅが引っ掛かり、ボート４の転倒を防止することができる。
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。
ｗ 半導体ウエハ（基板）
１ 縦型熱処理装置
４ ボート（基板保持具）
４ａ ボートの天板
４ｂ ボートの底板
５ 熱処理炉
５ａ 炉口
１７ 蓋体
１８ 昇降機構
１９ 保温筒
２２ ボート載置台（保持具載置台）
２３ ボート搬送機構（保持具搬送機構）
２３ｂ 支持部
３７ ボート転倒規制部材（保持具転倒規制部材）
３７ａ 規制片
３７ｂ 基部
６０ 支持片
１ 縦型熱処理装置
４ ボート（基板保持具）
４ａ ボートの天板
４ｂ ボートの底板
５ 熱処理炉
５ａ 炉口
１７ 蓋体
１８ 昇降機構
１９ 保温筒
２２ ボート載置台（保持具載置台）
２３ ボート搬送機構（保持具搬送機構）
２３ｂ 支持部
３７ ボート転倒規制部材（保持具転倒規制部材）
３７ａ 規制片
３７ｂ 基部
６０ 支持片
Claims (6)
- 熱処理炉と、該熱処理炉の炉口を閉塞する蓋体と、該蓋体上に保温筒を介して載置される多数の基板を多段に保持する基板保持具と、上記蓋体を昇降させて基板保持具を熱処理炉内に搬入・搬出する昇降機構と、上記基板保持具が熱処理炉内にあるときにもう一つの基板保持具を基板の移載のために載置する保持具載置台と、該保持具載置台と上記保温筒との間で基板保持具の搬送を行う保持具搬送機構とを備え、上記基板保持具は底板と天板の間に基板を多段に保持するための支柱を設けて成り、上記保持具搬送機構は上記基板保持具の底板の下面を支持する平面Ｕ字状の支持部を有する縦型熱処理装置において、上記保持具搬送機構の上記支持部の上部に該支持部との間で上記基板保持具の底板を上下から挟むようにして基板保持具の転倒を規制する転倒規制部材を設け、該転倒規制部材は、上記支持部の基部側上面に固定される基部と、該基部から前方に延出され上記支持部に支持された上記基板保持具の底板の上面に隙間を持って対峙する平面略Ｕ字状の規制片とからなり、該規制片の基部側には上記基板保持具の上記支柱との干渉を避けるための切欠部が形成されていると共に上記規制片は上記支柱との干渉を避けるように左右の幅寸法が設定されていることを特徴とする縦型熱処理装置。
- 上記支持部の上面には上記基板保持具の底板の下面を複数点で支持する支持片が設けられ、該支持片と上記規制片との間には上記基板保持具の底板が水平方向から非接触で入り込める空間が形成されていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
- 上記基板保持具の底板がリング状に形成され、上記保温筒は、円板状のベース部と、このベース部に立設された複数の支柱と、これら支柱に沿って高さ方向に適宜間隔で配置された複数枚の遮熱板とから構成されており、上記支柱の上端部には基板保持具の底板の下面を受ける載置面と、該載置面より立上り上記底板の内周に接して該底板を位置決めする位置決め部とが形成されていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
- 熱処理炉の炉口を閉塞する蓋体上に、多数の基板を多段に保持した基板保持具を保温筒を介して載置し、蓋体を上昇させて基板保持具を熱処理炉内に搬入することにより基板を熱処理し、この熱処理中に保持具載置台上のもう一つの基板保持具に対する基板の移載を行い、熱処理後に熱処理炉から搬出した保温筒上の基板保持具と載置台上の基板保持具とを保持具搬送機構により移替える縦型熱処理方法において、上記保持具搬送機構が転倒規制部材により基板保持具の転倒を規制した状態で基板保持具を搬送するために、上記基板保持具は底板と天板の間に基板を多段に保持するための支柱を設けて成り、上記保持具搬送機構は上記基板保持具の底板の下面を支持する平面Ｕ字状の支持部を有し、上記支持部の上部に該支持部との間で上記基板保持具の底板を上下から挟むようにして基板保持具の転倒を規制する転倒規制部材を設け、該転倒規制部材は、上記支持部の基部側上面に固定される基部と、該基部から前方に延出され上記支持部に支持された基板保持具の底板の上面に隙間を持って対峙する平面略Ｕ字状の規制片とからなり、該規制片の基部側には上記基板保持具の上記支柱との干渉を避けるための切欠部が形成されていると共に上記規制片は上記支柱との干渉を避けるように左右の幅寸法が設定されていることを特徴とする縦型熱処理方法。
- 上記支持部の上面には上記基板保持具の底板の下面を複数点で支持する支持片が設けられ、該支持片と上記規制片との間には上記基板保持具の底板が水平方向から非接触で入り込める空間が形成されていることを特徴とする請求項４記載の縦型熱処理方法。
- 上記基板保持具の底板がリング状に形成され、上記保温筒は、円板状のベース部と、このベース部に立設された複数の支柱と、これら支柱に沿って高さ方向に適宜間隔で配置された複数枚の遮熱板とから構成されており、上記支柱の上端部には基板保持具のリング状の底板の下面を受ける載置面と、該載置面より立上り上記底板の内周に接して該底板を位置決めする位置決め部とが形成されていることを特徴とする請求項４記載の縦型熱処理方法。
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