JP5715904B2 - 熱処理装置、及びこれに基板を搬送する基板搬送方法 - Google Patents

熱処理装置、及びこれに基板を搬送する基板搬送方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板を熱処理する熱処理装置、及びこれに基板を搬送する基板搬送方法に関する。
半導体製造装置の一つとして、複数のウエハを一括して加熱する縦型のバッチ式熱処理装置がある。このような熱処理装置には、例えば上下方向に間隔をあけて複数のウエハを保持するウエハボートと、複数のウエハが収容される例えばＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）などキャリアとウエハボートとの間でウエハの受け渡しを行う搬送機構とが設けられている。
特開２０１０−５６４６９号公報
ところで、上述の熱処理装置では、一回のプロセスで処理するウエハの枚数を増やすため、ウエハボートに保持されるウエハの間隔を小さくすることが求められている。この場合において、ウエハボートに支持されるウエハの間隔と等しい間隔で配置される複数のウエハフォークを搬送機構に設ければ、複数のウエハをウエハボートに一度に搭載することができ、ウエハボートから複数のウエハを一度に取り出すことができる。したがって、一回のプロセスで処理するウエハ枚数の増加に加えて、ウエハ搬送時間を短くすることによってもスループットを向上させることが可能となる。
しかし、ウエハボートのウエハ間隔に合わせるために複数のウエハフォークの間隔を小さくした場合、ウエハフォークの間隔を厳密に調整する必要が生じる。
また、例えばウエハボートの熱膨張等によりウエハ間隔が変化すると、ウエハボートからウエハを取り出せない事態が生じ得る。
さらに、ウエハフォークとキャリアとの間でウエハを受け渡す際に、キャリアにおけるウエハ間隔とウエハフォークの間隔とを等しくしなければ、結局はウエハ搬送時間を短縮することができない。その一方で、半導体製造工場内には、例えばウエハ間隔の異なるバッチ式の半導体製造装置もあるため、特定の熱処理装置に合わせてキャリア内のウエハ間隔を変更することは不都合である。そのため、ウエハフォークにより一枚のウエハをウエハボートに搭載する手順を繰り返さざるを得ず、ウエハ搬送の効率を向上できないという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みて為され、基板搬送効率を向上できる熱処理装置、及びこれに基板を搬送する基板搬送方法を提供する。
本発明の第１の態様によれば、複数の基板が互いに第１の間隔をあけて重なるように当該複数の基板を収容する基板容器が載置される容器載置部と、前記第１の間隔よりも狭い第２の間隔をあけて複数の基板が互いに重なるように当該複数の基板を保持する基板保持具と、基板支持可能な少なくとも２つの基板支持部を含み、前記基板保持具と前記基板容器との間で前記複数の基板を受け渡す基板搬送部であって、前記少なくとも２つの基板支持部が、前記第１の間隔で互いに重なるように配置され、前記基板容器に対して共に進退し、前記基板保持具に対して独立に進退する当該基板搬送部と、前記少なくとも２つの基板支持部のうちの下方の基板支持部が前記基板を支持しているときに、上方の基板支持部が動作しないように当該上方の基板支持部を制御する制御部とを備え、前記下方の基板支持部が、当該下方の基板支持部により支持される基板の有無を検出する検出器を備え、前記制御部が、前記検出器により検出された、前記下方の基板支持部により支持される基板の有無に基づいて、前記上方の基板支持部が動作可能であるか否かを判断する、熱処理装置が提供される。
本発明の第２の態様によれば、複数の基板が互いに第１の間隔をあけて重なるように当該複数の基板を収容する基板容器から、前記第１の間隔よりも狭い第２の間隔をあけて複数の基板が互いに重なるように当該複数の基板を保持することができる基板保持具へ、前記第１の間隔で互いに重なるように配置され、基板支持可能な少なくとも２つの基板支持部を用いて複数の基板を搬送する基板搬送方法が提供される。この基板搬送方法は、前記基板容器内へ前記少なくとも２つの基板支持部を共に進入させる工程と、前記少なくとも２つの基板支持部の各々により１枚ずつの基板を受け取る工程と、前記少なくとも２つの基板支持部を前記基板容器から共に退出させる工程と、前記少なくとも２つの基板支持部のうち下方の基板支持部により、当該基板支持部が支持する第１の基板を前記基板保持具へ搬入する工程と、前記少なくとも２つの基板支持部のうち上方の基板支持部により、当該基板支持部が支持する第２の基板を、前記基板保持具における、前記下方の基板支持部により搬入された前記第２の基板の下方へ搬入する工程と、前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているかを検出する工程と、前記検出する工程における検出の結果に基づいて、前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているか否かを判定する工程と、前記判定する工程において前記下方の基板支持部が前記基板を支持していると判定されたときに、前記上方の基板支持部が動作しないよう当該上方の基板支持部を制御する工程とを含む基板搬送方法が提供される。
本発明の第３の態様によれば、第１の間隔よりも狭い第２の間隔をあけて複数の基板が互いに重なるように当該複数の基板を保持する基板保持具から、複数の基板が互いに前記第１の間隔をあけて重なるように当該複数の基板を収容することができる基板容器へ、前記第１の間隔で互いに重なるように配置され、基板支持可能な少なくとも２つの基板支持部を用いて複数の基板を搬送する基板搬送方法が提供される。この基板搬送方法は、前記基板保持具において下方側に位置する第１の基板を、前記少なくとも２つの基板支持部のうちの上方の基板支持部により取り出す工程と、前記基板保持具において前記第１の基板があった位置よりも上に位置する第２の基板を、前記少なくとも２つの基板支持部のうちの下方の基板支持部により取り出す工程と、前記第１の基板を支持する前記上方の基板支持部、及び前記第２の基板を支持する前記下方の基板支持部が前記基板容器に共に進入する工程と、前記第１の基板及び前記第２の基板を前記基板容器内に受け渡す工程と、前記基板容器から前記上方の基板支持部及び前記下方の基板支持部を共に退出される工程と、前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているかを検出する工程と、前記検出する工程における検出の結果に基づいて、前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているか否かを判定する工程と、前記判定する工程において前記下方の基板支持部が前記基板を支持していると判定されたときに、前記上方の基板支持部が動作しないよう当該上方の基板支持部を制御する工程とを含む基板搬送方法が提供される。
本発明の実施形態によれば、基板搬送効率を向上できる熱処理装置、及びこれに基板を搬送する基板搬送方法が提供される。
本発明の実施形態による熱処理装置を示す概略側面図である。 本発明の実施形態による熱処理装置を示す概略上面図である。 本発明の実施形態による熱処理装置におけるウエハボート、ウエハ搬送機構、及びウエハキャリアの位置関係を示す斜視図である。 本発明の実施形態による熱処理装置のウエハボート及びウエハ搬送機構を示す概略側面図である。 本発明の実施形態による熱処理装置のウエハ搬送機構を説明する説明図である。 本発明の実施形態による熱処理装置における基板搬送方法を説明する説明図である。 図６に引き続いて、本発明の実施形態による熱処理装置における基板搬送方法を説明する説明図である。 本発明の実施形態による熱処理装置における基板搬送方法を説明する他の説明図である。 図８に引き続いて、本発明の実施形態による熱処理装置における基板搬送方法を説明する他の説明図である。
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一または対応する部材または部品については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な厚さや寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきものである。
図１は、本発明の実施形態による熱処理装置を示す概略側面図であり、図２はその概略平面図である。図示のとおり、熱処理装置１０は、筐体２及び隔壁２１により画成される搬入出領域Ｓ１及び処理領域Ｓ２を有している。
搬入出領域Ｓ１は、装置の手前側に位置する第１の領域Ｓ１１と、その奥に位置する第２の領域Ｓ１２とからなる。搬入出領域Ｓ１は、筐体２に形成された開口部により筐体２の外側の雰囲気と同じ大気雰囲気とされており、処理領域Ｓ２は、図示しないファンフィルタユニット（ＦＦＵ）により、例えば窒素（Ｎ２）ガスなどの不活性ガスの雰囲気又は清浄乾燥気体の雰囲気とされている。
第１の領域Ｓ１１には、所定の方向に配列され、それぞれキャリアＣが載置される２つの第１の載置台２４が設けられている。キャリアＣには、熱処理装置１０で処理される直径３００ｍｍの複数（例えば２５枚）のウエハＷが収容されている。キャリアＣ内では、隣り合うどの２枚のウエハＷも第１の間隔で並んでいる。ここで、第１の間隔は、１枚のウエハＷの一方の面と、隣のウエハＷにおける上記の一方の面との間の距離（ウエハ間距離）に、１枚分のウエハの厚さを加えた値（ピッチ）に相当し、本実施形態においては、例えば約１０ｍｍである。また、キャリアＣには、開閉可能な蓋体（図示せず）で開閉される開口が形成されており、この開口を通してウエハＷが出し入れされる。具体的には、キャリアＣはＦＯＵＰ（Front-Opening Unified Pod）であって良い。
第２の領域Ｓ１２には、容器載置部としての第２の載置台２５が設けられている。また、第２の領域Ｓ１２には、キャリアＣを保管するキャリア保管部２６と、第１の載置台２４、第２の載置台２５、及びキャリア保管部２６の間でキャリアＣを搬送するキャリア搬送機構２７とが設けられている。キャリア搬送機構２７は、第１の領域Ｓ１１におけるキャリアＣの配列方向に沿って伸びるガイドレールを備えた昇降部２７ａと、ガイドレールにガイドされながら左右に移動する移動部２７ｂと、移動部２７ｂに設けられ、キャリアＣの上面のフランジ部２０を保持部２７ｄにより保持してキャリアＣを水平方向に搬送する２本のアーム２７ｃとを備えている。
搬入出領域Ｓ１（の第２の領域Ｓ１２）と処理領域Ｓ２とを区画する隔壁２１には、搬入出領域Ｓ１と処理領域Ｓ２とを連通する開口部２０が形成されている。また、隔壁２１における処理領域Ｓ２側には、開口部２０を開閉する扉２８と、扉２８を閉じたままでキャリアＣの蓋体を開閉する蓋開閉機構２９とが設けられている。扉２８は、蓋開閉機構２９によりキャリアＣの蓋体が開かれた後、図示しない扉開閉機構により蓋開閉機構２９と蓋体とを共にウエハＷの搬送を阻害しないように例えば上方又は下方に退避する。また、隔壁２１には、開口部２０に臨んで設けられ、不活性ガスを供給する不活性ガス供給管（図示せず）と、これに対応する排気路（図示せず）とが設けられており、これらにより蓋体が開かれたキャリアＣ内に不活性ガス（例えば窒素ガス）が供給され、キャリアＣ内部の空気が不活性ガスと置換される。
処理領域Ｓ２には、下端が開口する縦型の熱処理炉３１が設けられ、熱処理炉３１の下方において、複数のウエハＷが所定の間隔をあけて重なるように複数のウエハＷを保持するウエハボート３がキャップ３２の上に載置されている。キャップ３２は昇降機構３３に支持されており、この昇降機構３３によりウエハボート３が熱処理炉３１に対して搬入あるいは搬出される。またウエハボート３と隔壁２１の開口部２０との間には、ウエハ搬送機構４が設けられ、ウエハ搬送機構４によりウエハボート３と第２の載置台２５上のキャリアＣとの間でウエハの搬送が行われる。
ウエハボート３は、図３及び図４（ａ）に示すように、天板３４と、底板３５と、底板３５に対して天板３４を支持する複数（図示の例では４つ）の支柱３６を備えている。支柱３６には、図４（ｂ）に示すように、第２の間隔（ウエハ間距離とウエハ厚さとの合計）で複数のスリット３ｓが設けられている。本実施形態においては、第２の間隔は、ウエハボート３に搭載可能なウエハＷの枚数を増やすため、例えば約６ｍｍとされている。したがって、ウエハボート３におけるウエハの間隔（第２の間隔）は、キャリアＣにおけるウエハの間隔（第１の間隔）よりも狭い。また、一つの支柱３６における一つのスリット３ｓに対して、他の支柱３６の対応するスリット３ｓは同じ高さに形成されている。これにより、複数の支柱３６の対応するスリット３ｓにより、第２の間隔で複数のウエハＷが支持される。
ウエハ搬送機構４は、ウエハＷを保持する複数（例えば２つ）のフォークＦと、これらフォークＦを進退自在に支持する搬送基体５とを備えている。搬送基体５は、モータＭ１（図４（ａ））よりなる回転機構によって鉛直軸回りに回動自在であり、昇降機構５２により昇降自在であり、キャリアＣの配列方向に沿って伸びるガイドレール５３（図２参照）に沿って移動自在である。昇降機構５２は例えば上下方向に延びるガイドレール５４の内部に設けられた昇降軸（図示せず）をモータＭ２によって回転させることによって、搬送基体５をガイドレール５４に沿って昇降させる。また、モータＭ２はエンコーダ５５に接続されている。エンコーダ５５には、エンコーダのパルス数をカウントするカウンタ５６が接続されている。
フォークＦは、図５（ａ）に示すように、ウエハＷを保持し得る平面視Ｕ字型の形状を有している。フォークＦは、その基端側において進退機構４５に取り付けられている。進退機構４５は、２つのフォークＦを同時に又は独立に進退移動させる。また、フォークＦには、支持するウエハＷを吸引により保持するチャック機構が設けられている。具体的には、フォークＦには、支持するウエハＷの周縁部に対応する４つの位置に、吸引口Ｆｓを有するパッドＦｐが設けられている。吸引口Ｆｓは、フォークＦの内部に形成された導管Ｃと、これに接続される配管Ｐとを介して真空ポンプなどを含む吸引機構Ｓに接続されており、吸引機構Ｓが起動すると吸引によりウエハＷが保持され、吸引機構が停止すると、ウエハＷは解放されて、パッドＦｐに支持されるのみとなる。また、上記の配管Ｐには、バキュームセンサＶＳが設けられている。バキュームセンサＶＳにより配管Ｐ内の圧力が測定され、測定結果に基づいて制御部７によりウエハＷが支持又は保持されているかが判定される。
なお、パッドＦｐにより、フォークＦに支持（又は保持）されるウエハＷはフォークＦの上面から離間している。これにより、ウエハＷの裏面とフォークＦの上面とが接触することにより生じ得るパーティクルの発生を低減することが可能となる。
また、図５（ｂ）に示すように、２つのフォークＦは上下方向に配置されている。以下の説明においては、便宜上、上方のフォークＦを上フォークＦＵといい、下方のフォークＦを下フォークＦＤという場合がある。上フォークＦＵ及び下フォークＦＤは、進退機構４５によって同時に又は独立して進退し、搬送基体５により同時に上下動することが可能である。本実施形態においては、上フォークＦＵの下面と下フォークＦＤの上面との間の間隔と、上フォークＦＵ（又は下フォークＦＤ）の厚さとの合計（ピッチ）は、キャリアＣ内でのウエハの間隔（第１の間隔）に等しい約１０ｍｍである。
下フォークＦＤには、発光素子６１及び受光素子６２から構成されるマッピングセンサ６が設けられている。具体的には、図５（ａ）に示すように、ほぼＵ字形状を有する下フォークＦＤの一方の先端部に発光素子６１が設けられ、他方の先端部に受光素子６２が設けられている。発光素子６１は、例えばレーザダイオードや発光ダイオードであり、受光素子６２は、発光素子６１が発する光に対して受光感度を有する半導体受光素子であると好ましい。
マッピングセンサ６は、ウエハボート３の複数のスリット３Ｓのうちのどのスリット３Ｓにウエハが支持されているかを検出する。具体的には、ウエハボートの長手方向に沿って搬送基体５を下から上へ（又は上から下へ）動かすと、ウエハボート３のスリット３Ｓにより支持されるウエハＷのエッジにより、下フォークＦＤの先端に設けられた発光素子６１から受光素子６２に至る光ビームＬが遮られることから、ウエハＷが支持されていることが分かる。したがって、エンコーダ５５のパルス数をカウンタ５６によりカウントすることにより得られる搬送基体５の高さ情報とウエハの有無の情報とから、ウエハボート３のうちのどのスリット３ＳにウエハＷが支持されているかが把握される。
なお、ウエハマッピングの際には、フォークＦＤとウエハボート３との間の距離は、フォークＦＤのマッピングセンサ６の発光素子６１から受光素子６２に至る光ビームＬを、ウエハボート３に支持されるウエハＷのエッジが遮ることができ、かつ、下フォークＦＤの先端がウエハＷに接しないように設定される。具体的には、搬送基体５を調整することにより、ウエハＷに接しない程度にフォークＦＵ，ＦＤをウエハボート３から離して位置させた後に、搬送基体５を下から上へ動かしながら、マッピングセンサ６によりウエハＷを検出する（スキャンする）。ここで、一枚のウエハも検出できないときは、フォークＦＤをウエハボート３に近づけ、再びスキャンする。これを所定の回数繰り返すことにより、ウエハマッピングを行うことが可能となる。所定回数のスキャンによっても、ウエハＷを検出できないときは、エラー警報を発するようにしても良い。
再び図１を参照すると、熱処理装置１０には、熱処理装置１０の全体の動作を制御する制御部７が設けられている。制御部７は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）等で形成されたプロセッサを備え、熱処理装置１０の各部を制御するプロセスコントローラ７ａと、ユーザインターフェース部７ｂと、記憶部７ｃとを有している。また、制御部７は、キャリア搬送機構２７、ウエハ搬送機構４（モータＭ１，Ｍ２、チャック機構）、昇降機構３３などの熱処理装置１０の各部と電気的に接続され、後述する制御プログラムの制御の下で、各部に制御信号を送信する。
ユーザインターフェース部７ｂは、工程管理者が成膜装置を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、熱処理装置１０の稼働状況を表示するディスプレイ等から構成される。
記憶部７ｃには、熱処理装置１０で実行される各種処理をプロセスコントローラ７ａの制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納される。そして、必要に応じて、ユーザインターフェース部７ｂからの指示等により任意のレシピを記憶部７ｃから呼び出してプロセスコントローラ７ａに実行させることにより、プロセスコントローラ７ａの制御下で、熱処理装置１０に所望の機能を実行させて所望の熱処理を行わせる。つまり、プログラムは、コンピュータに熱処理装置１０での熱処理に関する機能を実現させたり、コンピュータに熱処理装置１０での熱処理に関する手順を実行させたり、コンピュータを熱処理装置１０での熱処理を実行する手段として機能させるように熱処理装置１０を制御する。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読み取り可能なプログラム記録媒体７ｄ（例えば、ハードディスク、コンパクトディスク、光磁気ディスク、メモリカード、フレキシブルディスク等）に格納され、プロセスコントローラ７ａにインストールされる。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介してプロセスコントローラ７ａにインストールしても良い。
次に、既に参照した図面に加えて図７から図９までを参照しながら、上述の構成を有する熱処理装置１０において行われる熱処理方法を説明する。この熱処理方法は、本発明の実施形態による基板搬送方法を含んでいる。また、以下の説明においては、ウエハボート３の上部と下部に複数（図中では便宜上２枚）のダミーウエハＤＷが予め搭載されており、その間に半導体集積回路（ＩＣ）製造用のウエハＷが搬送されるものとする。
まず、熱処理装置１０の操作者又は所定の自動搬送ロボット（図示せず）によりキャリアＣが第１の載置台２４（図１及び図２）に載置される。次いで、キャリア搬送機構２７によりキャリアＣが第２の載置台２５に搬送され、キャリアＣは隔壁２１の開口部２０に気密に当接される。なお、キャリアＣは、一旦キャリア保管部２６に収納された後、第２の載置台２５に搬送される場合もある。
この後、蓋開閉機構２９によりキャリアＣから蓋体が取り外され、続いて図示しないガス供給管から不活性ガス例えば窒素ガスがキャリアＣ内に向けて吹き出されて、キャリアＣ内及びキャリアＣと扉２８との間の空間が窒素ガスにより置換される。その後、扉２８、蓋開閉機構２９及び蓋体が例えば上昇して開口部２０から退避し、キャリアＣ内と処理領域Ｓ２とが連通する。以下、キャリアＣからウエハボート３へ複数のウエハＷが搬送される。
まず、２つのフォークＦのキャリアＣに対する上下方向位置が調整される。すなわち、２つのフォークＦが、キャリアＣ内のウエハＷの隙間に入るように位置が調整される。この調整のため、フォークＦ（進退機構４５）の基準位置とキャリアＣの載置位置との関係が予め把握されており、フォークＦ（進退機構４５）が基準位置に位置することにより、調整が完了する。なお、フォークＦＤに設けられたマッピングセンサ６により、キャリアＣ内のウエハＷをマッピングすることにより、ウエハＷの位置を把握し、その結果に基づいてフォークＦの位置を調整しても良い。
上下方向の位置調整が終了した後、図６（ａ）に示すように、２つのフォークＦがキャリアＣ内に同時に進入する。このとき、２つのフォークＦの間隔は、キャリアＣ内のウエハＷの間隔と等しいため、２つのフォークＦの両方が、キャリアＣ内のウエハＷの間に進入することができる。次いで、フォークＦが例えば７．０ｍｍ上昇すると、２つのフォークＦのそれぞれにウエハＷが載置され、フォークＦのチャック機構によりウエハＷが保持される。続けて、２つのフォークＦがキャリアＣから退出することにより、キャリアＣから２枚のウエハＷが取り出される（図６（ｂ））。
次に、搬送基体５（図４）が回動し、２つのフォークＦがウエハボート３を臨む位置に位置する。この後、図６（ｃ）に示すように、２つのフォークＦの基準位置とウエハボート３の位置との関係に基づいて、ウエハボート３の空のスリット（ウエハＷを支持していないスリット）３ｓのうちの最上スリット３ｓに、下フォークＦＤにより支持されるウエハＷが挿入されるように、進退機構４５の上下方向位置が調整される。次いで、図６（ｄ）に示すように、ウエハボート３内にウエハＷが収まるように下フォークＦＤがウエハボートに向かって移動する。下フォークＦＤのチャック機構を停止した後、進退機構４５が例えば４．０ｍｍ下降すると、ウエハボート３のスリット３ｓによりウエハＷが支持され、下フォークＦＤが元の位置に戻る（図６（ｅ））。
続けて、図７（ｆ）に示すように進退機構４５が下降し、下フォークＦＤからのウエハＷが支持されるスリット３ｓの一つ下のスリット３ｓに、上フォークＦＵにより支持されるウエハＷが挿入されるように、進退機構４５の上下方向位置が調整される（図７（ｇ））。具体的には、フォークピッチ１０ｍｍとボートピッチ６ｍｍとの合計から、上述の下降距離４ｍｍを減算した値に等しい距離だけ、進退機構４５が下降する。
次いで、ウエハボート３内にウエハＷが収まるように上フォークＦＵがウエハボート３に向かって移動し（図７（ｈ））、チャック機構が停止した後に、進退機構４５が例えば４．０ｍｍ下降することにより、一つ下のウエハボート３のスリット３ｓによりウエハＷが支持され、下フォークＦＤが元の位置に戻る（図７（ｉ））。
以下、２つのフォークＦによって、キャリアＣから２枚のウエハを取り出し、ウエハボート３に一枚ずつウエハＷを搭載するという手順が繰り返され、一つのキャリア内のウエハのすべてがウエハボート３に搭載される。続けて、他のキャリアＣに対しても同様の手順が繰り返されて、ウエハボート３にすべてのウエハＷが搭載される。
この後、ウエハボート３が熱処理炉３１内に挿入される。次に、熱処理炉３１を取り囲むように配置されるヒータ（図示せず）によりウエハボート３に搭載される複数のウエハＷが所定の温度に加熱される。図示しないガス供給管から熱処理炉３１内に所定のガスが供給され、ガスに応じた熱処理がウエハＷに対して行われる。
熱処理が終了した後、ウエハボート３を熱処理炉３１から下げて、熱処理炉３１の下方に待機させ（図１参照）、ウエハボート３及びこれに搭載される複数のウエハＷを冷却する。冷却後、ウエハボート３に搭載される複数のウエハＷがウエハ搬送機構４によりキャリアＣへ搬送される。具体的には、図８（ａ）に示すように、ダミーウエハＤＷを除いた処理対象のウエハＷのうちの最も下のウエハＷの下方に、上フォークＦＵが進入できるように、進退機構４５の上下方向位置が調整される。
次に、図８（ｂ）に示すように、上フォークＦＵが最も下のウエハＷの下方に進入し、進退機構４５が例えば４．０ｍｍ上昇することにより、そのウエハＷが上フォークＦＵにより受け取られる。上フォークＦＵのチャック機構が起動し、ウエハＷを保持しつつ元の位置に戻る（図８（ｃ））。続けて、図８（ｄ）に示すように、上フォークＦＵが取り出したウエハＷがあった位置の一つの上の位置にあるウエハＷの下方に下フォークＦＤが進入できるように、進退機構４５の上下方向位置が調整される。その後、図９（ｅ）に示すように、下フォークＦＤがそのウエハＷの下方に進入し、進退機構４５が例えば４．０ｍｍ上昇することにより、そのウエハＷが下フォークＦＤにより受け取られる。下フォークＦＤのチャック機構が起動し、ウエハＷを保持しつつ、元の位置に戻る（図９（ｆ））。
次いで、搬送基体５（図４）が回動し、それぞれウエハＷを保持する２つのフォークＦがキャリアＣを臨む位置に位置する（図９（ｇ））。その後、２つのフォークＦがキャリアＣ内に進入し（図９（ｈ））、ウエハＷをキャリアＣに受け渡して元の位置に戻る（図９（ｉ））。以降、図８（ａ）から図９（ｈ）までを参照しながら説明した手順が繰り返され、ウエハボート３に保持されていたすべてのウエハＷがキャリアＣ内へ搬送される。
以上のとおり、本発明の実施形態による基板搬送方法によれば、キャリアＣ内のウエハ間隔と、ウエハボート３のウエハ間隔とが異なるために、キャリアＣとウエハボート３との間で、複数のフォークＦにより複数のウエハＷを一括して搬送することができない場合であっても、キャリアＣからウエハＷを取り出すときには２つのフォークＦが同時に進退し、それぞれ１枚ずつ、合計２枚のウエハを取り出し、ウエハボート３に対しては、上フォークＦＵと下フォークＦＤが独立に進退してウエハを１枚ずつ搭載するため、例えば１つのフォークの場合に比べて、ウエハボートにウエハを短時間で搭載することができる。例えば、本発明者らの検討の結果によれば、１５０枚のウエハＷをキャリアＣからウエハボート３へ搬送するのに要する時間は、本発明の実施形態による熱処理装置１０及び基板搬送方法によれば、約４５分であった。比較のため、一つのフォークのみで同じ枚数のウエハＷをキャリアＣからウエハボート３へ搬送したところ、約５９分かかった。すなわち、本発明の実施形態による熱処理装置１０及び基板搬送方法では、一つのフォークの場合に比べて約１５分の時間短縮が可能であることが分かった。
また、上述のとおり、フォークＦの間隔（第１の間隔）とウエハボート３におけるウエハ間隔（第２の間隔）との相違は、フォークＦからウエハボート３のスリット３ｓへウエハＷを挿入する前にフォークＦ（進退機構４５）の上下方向位置を調整することにより、相殺される。すなわち、モータＭ２、エンコーダ５５、及びカウンタ５６を用いることにより、精度良く簡便に上下方向位置調整を行うことができ、したがって、ウエハＷを所定の位置に確実に挿入することが可能となる。
また、上述の基板搬送方法によれば、キャリアＣからウエハボート３へウエハＷを搬送するときには、下フォークＦＤが、ウエハボート３の空のスリット３ｓの高い方へウエハＷを挿入し、次いで、そのウエハＷの下のスリット３ｓに上フォークＦＵからウエハＷが挿入される。また、ウエハボート３からキャリアＣへウエハＷを搬送するときには、下側のウエハＷが上フォークＦＵにより取り出され、次いで、その上のウエハＷが下フォークＦＤにより取り出される。すなわち、下フォークＦＤがウエハＷを支持しているときには、上フォークＦＵは動作しない。これは、例えば下フォークＦＤのチャック機構（吸引口Ｆｓ、導管Ｃ、配管Ｐ、吸引機構Ｓ、バキュームセンサＶＳ）を利用して、下フォークＦＤによりウエハＷが保持されているかどうかを制御部７が監視することにより、実現され得る。具体的には、下フォークＦＤのチャック機構のバキュームセンサＶＳにより下フォークＦＤによりウエハＷが保持されていると判定されたときには、熱処理装置１０に基板搬送方法を実施させるプログラムに基づいて、上フォークＦＵを動作させる信号を制御部７から発しないようにすれば良い。
このようにすれば、下フォークＦＤにより保持されるウエハＷの半導体集積回路（チップ）が形成される面（チップ形成面）の上方において、上フォークＦＵや上フォークＦＵに保持されるウエハＷが移動したりすることはない。仮に、下フォークＦＤにより支持されるウエハの上方において、上フォークＦＵが、例えばチャック機構によるウエハＷの保持又は解放といった動作を行うと、下フォークＦＤにより支持されるウエハＷのチップ形成面にパーティクルが落下するおそれがある。しかし、本発明の実施形態による基板搬送方法によれば、ウエハＷの上方を、上フォークＦＵやウエハＷが通過することがないため、ウエハＷのチップ形成面にパーティクルが落下する心配がない。
上述の実施形態においては、フォークＦ内部の導管Ｃに接続する配管ＰにバキュームセンサＶＳを設け、バキュームセンサＶＳにより配管Ｐ内の圧力を測定することにより、フォークＦに保持されるウエハＷの有無を判断するようにしたが、他の実施形態においては、フォークＦの上面に静電センサを設けることにより、フォークＦに保持（又は支持）されるウエハＷの有無を判断するようにしても良い。
また、吸引式のチャック機構の代わりに静電チャックを用いても良い。この場合においては、静電チャックへの電圧の印加に基づいて、フォークＦに保持（又は支持）されるウエハＷの有無を判断するようにしても良い。
上述の実施形態においては、下フォークＦＤにマッピングセンサ６を設けたが、他の実施形態においてはマッピングセンサ６を上フォークＦＵに設けても良い。
上フォークＦＵがキャリアＣから一枚のウエハを取り出して静止した後に、下フォークＦＤがキャリアＣから他のウエハを取り出すために動き出すという手順で無い限り、上フォークＦＵと下フォークＦＤの動作は必ずしも同時でなくても良い。
また、ウエハボート３に保持されるＩＣ製造用のウエハＷに対して所定の熱処理が正常に行われたかを確認するため、例えば２５枚のウエハＷと他の２５枚のウエハＷとの間に一枚のモニターウエハを挿入する場合がある、この場合において、ウエハボート３からそのモニターウエハを取り出すときには、マッピングセンサ６を備えるフォークＦを用いることが好ましい。これは、マッピングセンサ６を用いることにより、モニターウエハの位置を正確に把握できるためである。
なお、本発明の実施形態による熱処理装置には、シリコンウエハ表面に熱拡散により酸化シリコン膜を形成する熱酸化装置や、例えば酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、又はアモルファスシリコン膜などの薄膜を基板上に成膜する成膜装置、基板に不純物を拡散する熱拡散装置などが含まれる。
１０・・・熱処理装置、２・・・筐体、３・・・ウエハボート、４・・・ウエハ搬送機構、５・・・搬送基体、６・・・マッピングセンサ、７・・・制御部、２０・・・開口部、２１・・・隔壁、２４・・・第１の載置台、２５・・・第２の載置台、２６・・・キャリア保管部、２７・・・キャリア搬送機構、２８・・・扉、３１・・・熱処理炉、３３・・・昇降機構、３６・・・支柱、４５・・・進退機構、Ｓ１・・・搬入出領域、Ｓ２・・・処理領域、Ｃ・・・キャリア、Ｍ１，Ｍ２・・・モータ、Ｆ（ＦＵ，ＦＤ）・・・フォーク、Ｆｐ・・・パッド、Ｆｓ・・・吸引口、Ｗ・・・ウエハ。

Claims (4)

  1. 複数の基板が互いに第１の間隔をあけて重なるように当該複数の基板を収容する基板容器が載置される容器載置部と、
    前記第１の間隔よりも狭い第２の間隔をあけて複数の基板が互いに重なるように当該複数の基板を保持する基板保持具と、
    基板支持可能な少なくとも２つの基板支持部を含み、前記基板保持具と前記基板容器との間で前記複数の基板を受け渡す基板搬送部であって、前記少なくとも２つの基板支持部が、前記第１の間隔で互いに重なるように配置され、前記基板容器に対して共に進退し、前記基板保持具に対して独立に進退する当該基板搬送部と、
    前記少なくとも２つの基板支持部のうちの下方の基板支持部が前記基板を支持しているときに、上方の基板支持部が動作しないように当該上方の基板支持部を制御する制御部と
    を備え、
    前記下方の基板支持部が、当該下方の基板支持部により支持される基板の有無を検出する検出器を備え、
    前記制御部が、前記検出器により検出された、前記下方の基板支持部により支持される基板の有無に基づいて、前記上方の基板支持部が動作可能であるか否かを判断する、
    熱処理装置。
  2. 前記少なくとも２つの基板支持部の一方の基板支持部に、前記基板保持具に保持される前記基板を検出するセンサ部が設けられる、請求項１に記載の熱処理装置。
  3. 複数の基板が互いに第１の間隔をあけて重なるように当該複数の基板を収容する基板容器から、前記第１の間隔よりも狭い第２の間隔をあけて複数の基板が互いに重なるように当該複数の基板を保持することができる基板保持具へ、前記第１の間隔で互いに重なるように配置され、基板支持可能な少なくとも２つの基板支持部を用いて複数の基板を搬送する基板搬送方法であって、
    前記基板容器内へ前記少なくとも２つの基板支持部を共に進入させる工程と、
    前記少なくとも２つの基板支持部の各々により１枚ずつの基板を受け取る工程と、
    前記少なくとも２つの基板支持部を前記基板容器から共に退出させる工程と、
    前記少なくとも２つの基板支持部のうち下方の基板支持部により、当該基板支持部が支持する第１の基板を前記基板保持具へ搬入する工程と、
    前記少なくとも２つの基板支持部のうち上方の基板支持部により、当該基板支持部が支持する第２の基板を、前記基板保持具における、前記下方の基板支持部により搬入された前記第２の基板の下方へ搬入する工程と、
    前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているかを検出する工程と、
    前記検出する工程における検出の結果に基づいて、前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているか否かを判定する工程と、
    前記判定する工程において前記下方の基板支持部が前記基板を支持していると判定されたときに、前記上方の基板支持部が動作しないよう当該上方の基板支持部を制御する工程と
    を含む基板搬送方法。
  4. 第１の間隔よりも狭い第２の間隔をあけて複数の基板が互いに重なるように当該複数の基板を保持する基板保持具から、複数の基板が互いに前記第１の間隔をあけて重なるように当該複数の基板を収容することができる基板容器へ、前記第１の間隔で互いに重なるように配置され、基板支持可能な少なくとも２つの基板支持部を用いて複数の基板を搬送する基板搬送方法であって、
    前記基板保持具において下方側に位置する第１の基板を、前記少なくとも２つの基板支持部のうちの上方の基板支持部により取り出す工程と、
    前記基板保持具において前記第１の基板があった位置よりも上に位置する第２の基板を、前記少なくとも２つの基板支持部のうちの下方の基板支持部により取り出す工程と、
    前記第１の基板を支持する前記上方の基板支持部、及び前記第２の基板を支持する前記下方の基板支持部が前記基板容器に共に進入する工程と、
    前記第１の基板及び前記第２の基板を前記基板容器内に受け渡す工程と、
    前記基板容器から前記上方の基板支持部及び前記下方の基板支持部を共に退出される工程と、
    前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているかを検出する工程と、
    前記検出する工程における検出の結果に基づいて、前記下方の基板支持部が前記基板を支持しているか否かを判定する工程と、
    前記判定する工程において前記下方の基板支持部が前記基板を支持していると判定されたときに、前記上方の基板支持部が動作しないよう当該上方の基板支持部を制御する工程と
    を含む基板搬送方法。
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